[发明专利]用于浸没式光刻机的阶梯式自适应气体密封装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用浸没式光刻机的密封装置，特别是涉及一种用于浸没式光刻机的阶梯式自适应气体密封装置。

背景技术

现代光刻设备以光学光刻为基础，它利用光学系统把掩膜版上的图形精确地投影曝光到涂过光刻胶的衬底（如：硅片）上。它包括一个紫外光源、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覆盖光敏光刻胶的衬底。

浸没式光刻（Immersion Lithography）系统在投影透镜和衬底之间的缝隙中填充某种液体，通过提高该缝隙中介质的折射率（n）来提高投影透镜的数值孔径（NA），从而提高光刻的分辨率和焦深。

通常采用的方案将液体限制在衬底上方和投影装置的末端元件之间的局部区域内。如果缺乏有限密封，该方案将导致填充流场边界液体的泄漏，泄漏的液体在光刻胶或Topcoat表面干燥后将形成水迹，严重影响曝光成像质量。目前该方案的密封结构，一般采用气密封构件环绕投影透镜组末端元件和衬底之间的缝隙流场。在密封构件和衬底的表面之间，气密封技术（例如参见中国专利ZL200310120944.4和美国专利US2007046916）通过施加高压气体在环绕填充流场周边形成气幕，将液体限制在一定流场区域内。

但上述密封元件存在一些不足：

（1）衬底高速运动状态中，由于分子附着力的作用，靠近衬底的液体将随衬底发生牵拉运动，并由此导致流场边界形态发生变化。这种变化在不同边界位置均不一样，主要表现在动态接触角大小的变化。即：与衬底运动方向相同的前进接触角将变大，而与衬底运动方向相反的后退接触角将变小。前进接触角变大，使得外界气体更易被卷吸到流场中形成气泡，从而影响流场的均一性和曝光成像质量；后退接触角变小，使得边界液体更容易牵拉到流场外围导致液体泄漏，并由此形成一系列缺陷（如：水迹）。

（2）通常采用的均压气密封方式无法对流场边界进行自适应补偿，这是因为较小的气密封压力将使得在后退接触角处位置变得更加容易泄漏，而较大的气密封压力将增加在前进接触角处得液体气泡卷吸的可能性，最佳的密封气体压力分布伴随着流场边界的高速动态变化而瞬时改变。然而，也有一些密封专利（例如参加中国专利ZL200810164176.5和ZL200910096971.X）采用非均压气密封或采用旋转的方式进行缝隙流场的自适应密封，虽然提高了密封的效果，但仍存在一些不足：衬底高速复杂运动过程中，缝隙流场处于紊流状态。由此带来了压力和流动的不稳定，不及时有效地释放带来的压力波动，将不断叠加会给装置带来振动问题，进而影响到曝光质量；此外这些方法未充分考虑衬底极端恶劣工况下（如瞬时高加速度和急停工况）所带来的严重后果（如液滴泄漏）的辅助补救措施。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于浸没式光刻机的阶梯式自适应气体密封装置，根据流场边界的形态变化，实时调整不同气密封通道中密封气体的压力，从而获得高度稳定的边界流场，以提升曝光的质量。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明包括在投影透镜组、密封装置和衬底，密封装置设置在投影透镜组和衬底之间。所述的密封装置为阶梯式自适应气体密封装置，包括下构件、上构件和旋转构件；其中：

1）下构件：下构件为环状柱体，圆周方向等距开有10~18个扇形多层的气密封通道，并且每个气密封通道为5~8层；气密封通道下部开有倾斜气密封腔；在气密封通道外围设有等距分布的回气通道，回气通道的下部设有回气腔，回气腔内填充吸水性多孔介质；在下构件圆周外壁开有环状的旋转凹槽；

2）上构件：上构件为环状柱体，下表面圆周方向开有与下构件环状柱体的扇形多层的气密封通道相应个数的扇形的气流缓冲腔，对应紧贴与下构件2A环状柱体的扇形多层的气密封通道，每个气流缓冲腔的上方均开有与气流缓冲腔连通的注气通道；注气通道位于最外层的气密封通道之外；

3）旋转构件：旋转构件为环状柱体，贯穿上下表面等距开有8~10个倾斜旋转气流通道；在中心圆周内壁设有环状的旋转凸台，旋转凸台与下构件环状柱体的环状的旋转凹槽镶嵌配合。

所述的扇形多层的气密封通道，从中心向外部方向，每层气密封通道的宽度逐渐增大，递增宽度在0.5~1mm。

所述的倾斜气密封腔，从中心向外倾斜角度β为20~40度。

所述的倾斜旋转气流通道从上表面外部向下表面中心呈倾斜分布，倾斜角度与衬底夹角γ为60~80度，并且上表面气孔与下表面的气孔在圆周方向上下两气孔圆心角度θ为20~40度。

本发明具有的有益效果：