[发明专利]一种用于浸没式光刻机的气密封和两级多孔气液回收装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种流场密封与注液回收装置，特别是涉及一种用于浸没式光刻机的气密封和两级多孔气液回收装置。

背景技术

光刻机是制造超大规模集成电路的核心装备之一，现代光刻机以光学光刻为主，它利用光学系统把掩膜版上的图形精确地投影并曝光在涂过光刻胶的硅片上。它包括一个激光光源、一个光学系统、一块由芯片图形组成的投影掩膜版、一个对准系统和一个涂有光敏光刻胶的硅片。

浸没式光刻（Immersion Lithography）设备通过在最后一片投影物镜与硅片之间填充某种高折射率的液体，相对于中间介质为气体的干式光刻机，提高了投影物镜的数值孔径（NA），从而提高了光刻设备的分辨率和焦深。在已提出的下一代光刻机中，浸没式光刻对现有设备改动最小，对现在的干式光刻机具有良好的继承性。目前常采用的方案是局部浸没法，即将液体限制在硅片上方和最后一片投影物镜的下表面之间的局部区域内，并保持稳定连续的液体流动。在步进-扫描式光刻设备中，硅片在曝光过程中进行高速的扫描运动，这种运动会将曝光区域内的液体带离流场，从而引起泄漏，泄漏的液体会在光刻胶上形成水迹，影响曝光质量。已有的气密封装置在回收过程中都存在气液两相流的问题，将两者放在一起回收将会引起管路的振动，从而严重影响曝光质量。因此，浸没式光刻技术中必须重点解决回收过程中由气液两相流引起的振动问题。

目前已有的解决方案中，重点解决的问题是填充液体的密封问题，采用气密封或液密封构件环绕投影物镜组末端元件和硅片之间的缝隙流场。气密封技术是在环绕填充流场的圆周周边上，通过施加高压气体形成环形气幕，将填充液体限定在一定的圆形区域内。液密封技术则是利用与填充液体不相容的第三方液体（通常是磁流体或水银等），环绕填充流场进行密封。但是存在以下不足：

(1)液密封方式对密封液体有十分苛刻的要求，在确保密封性能要求的同时，还必须保证密封液体与填充液体不相互溶解、与光刻胶(或Topcoat)及填充液体不相互扩散。在衬底高速运动过程中，外界空气或密封液体一旦被卷入或溶解或扩散到填充液体中，都会对曝光质量产生负面的影响。

(2)现有的气密封方式采用气幕施加在填充流体周围，造成流场边缘的不稳定，在硅片高速步进和扫描过程中，可能导致液体泄漏及密封气体卷吸到流场中；同时，填充液体及密封气体一起回收时将形成气液两相流，由此引发振动，影响曝光系统的稳定工作。

发明内容

为了解决局部浸没式光刻技术中的缝隙流场密封问题，本发明的目的在于提供一种用于浸没式光刻机的气密封和两级多孔气液回收装置，在流场边缘使用气密封结构防止液体泄漏，在第一级多孔回收结构中采用多孔介质达到气液分离的目的以避免气液两相流。

本发明采用的技术方案如下：

本发明包括在浸没式光刻机中的投影物镜组和硅片之间安装的气密封及气液隔离装置，气密封及气液隔离装置包括浸没单元下端盖、浸没单元基体；其中：

1）浸没单元下端盖：

在浸没单元下端盖开有中心锥孔，中心锥孔的小端位于浸没单元下端盖下表面，中心锥孔大端锥面与浸没单元下端盖上表面之间两侧对称开有弧形槽口结构的镜头注液口和镜头回收口，浸没单元下端盖上表面从中心锥孔向外依次开有环形凹槽结构的气液分离腔、第二级回收腔和气体注入腔，气液分离腔的环形凹槽底部间隔均布开有小孔，构成第一级多孔回收结构；第二级回收腔的环形凹槽底部间隔均布开有小孔，构成第二级多孔回收结构；气体注入腔的环形凹槽底部开有一圈沿圆周间隔均布的小孔，构成气密封通孔结构，浸没单元下端盖下表面开有与气密封通孔结构相通的气密封环形槽，气密封通孔结构与气密封环形槽共同构成下端盖的气密封结构；镜头注液口与气液分离腔之间、气液分离腔与第二级回收腔之间以及第二级回收腔与气体注入腔之间的浸没单元下端盖上表面分别开有环形槽结构的内密封槽、中密封槽、外密封槽；第一级多孔回收结构靠近中心内侧的浸没单元下端盖下表面开有环形槽结构的流场多级缓冲结构，第一级多孔回收结构和第二级多孔回收结构之间的浸没单元下端盖下表面开有环形槽结构的气体缓冲槽；

2) 浸没单元基体：