[发明专利]一种用于浸没式光刻机的气液隔离装置

说明书

技术领域

本发明涉及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液隔离装置。

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会加剧气液两相流的问题，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。

目前已有的解决方案中，重点解决的问题是缝隙流场气液边界的密封问题，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加剧气液两相流，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液隔离装置，在流场边缘使用亲水结构和疏水结构相结合的方式防止液体泄漏，同时摒弃了传统的气密封结构，减小了由气液两相流带来的振动。

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，投影物镜组和硅片之间安装有隔离装置。所述隔离装置为气液隔离装置，从下至上依次包括浸没单元表面块、浸没单元下端盖、浸没单元主体和浸没单元上端盖；其中：

1）浸没单元表面块：

浸没单元表面块与浸没单元下端盖外台阶配合，浸没单元表面块下表面，即与硅片相对的面有疏水结构或疏水涂层，与浸没单元下端盖下表面的亲水结构或亲水涂层形成密封面；

2）浸没单元下端盖：

浸没单元下端盖开有中心通孔，中心通孔向外开有回收腔，回收腔内有沿圆周均匀分布回收小孔，回收小孔末端往浸没单元下端盖中心处向内，开有内台阶；回收小孔往外有外台阶，内台阶有利于浸没液体的填充，外台阶用于与浸没单元表面块的上表面配合；

3） 浸没单元主体：

浸没单元主体上端面开有下沉的圆形槽，圆形槽正中开有锥角为45°的通孔，锥形通孔径向两侧分别开有水平注液流道和水平回收流道，水平注液流道和水平回收流道外围两边分别包裹着一条气液回收槽；两条气液回收槽中分别布有两个相同大小的腰型槽；四条腰型槽直接与浸没单元主体下端面上的气液回收槽相通，气液回收槽开在浸没单元主体下端面上；两条气液回收槽、四条腰型槽、下端面上的气液回收槽、浸没单元下端盖上的回收腔以及浸没单元上端盖构成一个完整的气液回收腔体，两条气液回收槽两侧又分别被两条密封槽包围，四条密封槽内会填充密封材料；

4） 浸没单元上端盖：

浸没单元上端盖是一块圆环形的板材，中心开有圆形通孔；浸没单元上端盖与浸没单元主体配合，形成完整的水平注液流道、水平回收流道和气液回收腔体。