浸没头、浸没流场初始化和维持方法及光刻设备技术

本发明专利技术提供一种浸没头，用于浸没式光刻，浸没头包括：液体进口腔体，用于填充浸液；气体供给口，用于供给气体；气液回收腔体，用于回收所述浸液和气体；磁性圈结构，当所述磁性圈结构具有吸力时，浸液封闭单元吸附于所述磁性圈结构，使所述浸液处于所述气体供给口、所述浸液封闭单元以及物镜单元构成的封闭区域内。本发明专利技术还提供浸没流场初始化和维持方法及光刻设备。本发明专利技术提供的浸没头，采用磁性圈结构进行浸没头下方的封闭操作，具有良好的可操作性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
浸没头、浸没流场初始化和维持方法及光刻设备
本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种浸没头、浸没流场初始化和维持方法及光刻设备。
技术介绍
现代半导体集成电路制造以光学光刻设备为基础，利用光学系统把掩膜板上的集成电路图形精确地投影到硅片的目标区域上。光刻设备一般包括光源系统、光学系统物镜、掩膜和掩膜台系统、对准系统、工件台系统等。对于浸没式光刻设备还包括浸没系统。目前，浸没式光刻设备一般使用193nm光源，能够实现45nm节点及以下的的集成电路的制造。浸没式光刻系统是在镜头最后一片物镜与硅片之间的缝隙中填充某种液体（通常采用特殊处理的超纯水），以此来增大透镜的数值孔径，提高分辨率和焦深，以便获得更小的特征尺寸。在物镜的最后一片物镜与硅片之间的缝隙中填充液体时，可能存在如下问题：填充液体的泄漏会形成光刻缺陷、导致良率下降、破坏原有的真空部件所维持的真空、将工件台或者硅片移至镜头下方曝光位置及将工件台或者硅片移离镜头下方曝光位置时浸没液体的维持带来的问题等。现有技术中的浸没控制装置，主要用于硅片曝光过程时浸没液体的维持。对浸没液体初始化建立的过程以及进行硅片或者工件台、双工件台或多工件台交换时液体的维持等过程，几乎没有考虑。在光刻过程中需要进行硅片的交换、工件台的交换等，其中工件台的交换可能为单工件台的交换、双工件台的交换或者多个工件台的交换。在浸没式光刻过程中，由于浸没液体的引入使得工件台的交换变得困难。同时，浸没光刻需要解决的首要问题是如何得到最后镜头和工件台之间的间隙中的液场。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种浸没头、浸没流场初始化和维持方法及光刻设备，以解决如何建立浸没液体初始化以及进行交换作业时如何维持浸液的的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种浸没头，用于浸没式光刻，所述浸没头包括：液体进口腔体，用于填充浸液；气体供给口，用于供给气体；气液回收腔体，用于回收所述浸液和气体；磁性圈结构，当所述磁性圈结构具有吸力时，浸液封闭单元吸附于所述磁性圈结构，使所述浸液处于所述气体供给口、所述浸液封闭单元以及物镜单元构成的封闭区域内。进一步地，所述磁性圈结构位于所述气体供给口和气液回收腔体之间。进一步地，浸没头还包括外侧气体回收腔，所述外侧气体回收腔远离所述封闭区域设置。进一步地，浸没头还包括薄多孔板结构，所述薄多孔板结构位于所述气液回收腔体的底部，所述气液回收腔体通过所述薄多孔板结构与所述浸液接触。进一步地，浸没头还包括气体缓冲腔体，所述气体缓冲腔体设置在所述浸液边缘的上方并位于所述磁性圈结构和气液回收腔体之间。进一步地，浸没头还包括液体填充装置，分布于所述液体进口腔体的周边。进一步地，所述液体填充装置为小空隙结构。进一步地，所述浸液封闭单元为表面涂有磁性物质的薄形圆片。进一步地，所述浸液封闭单元其直径小于所述气体供给口的直径并大于所述气液回收腔体的直径。进一步地，所述磁性圈结构为环状电磁铁装置，其内部绕制螺线圈。进一步地，所述磁性圈结构下表面与所述浸没头下表面存在1mm以内的垂直距离。本专利技术还提供一种包括浸没头的浸没式光刻设备，其还包括：工件台；物镜系统，所述物镜系统中最靠近硅片的所述物镜单元与硅片之间设置浸没头，所述浸没头的中心位于物镜系统的主光轴上；驱动系统，与所述浸没头连接，调节所述浸没头的垂直位置。进一步地，所述工件台上设有用于存放所述浸液封闭单元的浸液封闭单元存放装置。进一步地，所述浸液封闭单元存放装置为凹槽。本专利技术还一种浸没头的浸没流场初始化方法，包括：调节浸液封闭单元存放装置至物镜系统的主光轴位置上，所述浸液封闭单元存放装置用于存放所述浸液封闭单元；调节浸没头至转换位置，所述转换位置为进行各状态转换时浸没头离硅片的垂直位置；使磁性圈结构产生磁性，将所述浸液封闭单元吸附于所述磁性圈结构上；启动气液回收腔体；提供浸液至液体进口腔体；打开气体供给口；再次调节浸液封闭单元存放装置至物镜系统的主光轴位置上；使所述磁性圈结构产生的磁性消失，所述浸液封闭单元脱离所述磁性圈结构回到所述浸液封闭单元存放装置内；工件台运动，使工件台上的承片位置位于曝光场内，调节所述浸没头至曝光位置进行硅片的曝光操作，所述曝光位置为进行正常硅片曝光时浸没头离硅片的垂直位置。进一步地，在本专利技术提供的浸没头的浸没流场初始化方法中，所述浸没头还包括外侧气体回收腔，所述外侧气体回收腔远离所述封闭区域设置，在打开气体供给口的同时启动外侧气体回收腔。进一步地，在本专利技术提供的浸没头的浸没流场初始化方法中，所述浸没头至转换位置时，所述浸没头离硅片的距离为0.5mm～1mm。进一步地，在本专利技术提供的浸没头的浸没流场初始化方法中，所述浸没头至曝光位置时，所述浸没头离硅片的距离为0.1mm～0.3mm。进一步地，在本专利技术提供的浸没头的浸没流场初始化方法中，所述打开气体供给口的步骤包括，若浸液填充成功，打开气体供给口；若浸液填充不成功，先停止浸液提供继续启动气液回收腔体并抽取完其中的浸液或气体后，再继续进行浸液填充。进一步地，在本专利技术提供的浸没头的浸没流场初始化方法中，所述浸液封闭单元存放装置设在所述工件台上。本专利技术还提供了一种利用浸没头的浸没流场维持方法，包括：工件台运动，使工件台上的第一硅片位于曝光场内，调节所述浸没头至曝光位置进行第一硅片的曝光操作，所述曝光位置为进行正常硅片曝光时浸没头离硅片的垂直位置；调整浸没头至转换位置，所述转换位置为进行各状态转换时浸没头离硅片的垂直位置；调节浸液封闭单元存放装置至物镜系统的主光轴位置上，所述浸液封闭单元存放装置用于存放所述浸液封闭单元；使磁性圈结构产生磁性，将所述浸液封闭单元吸附于所述磁性圈结构上；调整所述浸没头的垂向位置，使其由所述转换位置调整至安全位置，所述安全位置为空闲及紧急情况发生时浸没头离硅片的垂直位置；进行硅片或工件台或双工件台或多工件台的交换；再次调节浸液封闭单元存放装置至物镜系统的主光轴位置上；调节所述浸没头的垂向位置，使所述浸没头的位置由安全位置调整至转换位置；使所述磁性圈结构产生的磁性消失，所述浸液封闭单元脱离所述磁性圈结构回到所述浸液封闭单元存放装置内；工件台运动，使工件台上的第二硅片位于曝光场内，调节所述浸没头至曝光位置进行第二硅片的曝光操作。进一步地，在本专利技术提供的的浸没流场维持方法中，所述浸液封闭单元存放装置设在所述工件台上。进一步地，在本专利技术提供的的浸没流场维持方法中，所述浸没头至安全位置时，所述浸没头离硅片的距离为1.5mm～2mm。进一步地，在本专利技术提供的的浸没流场维持方法中，调整浸没头至转换位置时，所述浸没头离硅片的距离为0.5mm～1mm。进一步地，在本专利技术提供的的浸没流场维持方法中，所述浸没头至曝光位置时，所述浸没头离硅片的距离为0.1mm～0.3mm。进一步地，在本专利技术提供的的浸没流场维持方法中，在所述浸液封闭单元吸附于所述磁性圈结构之后，调整浸液流量，保证液体不溢出；在所述浸液封闭单元脱离所述磁性圈结构回到所述浸液封闭单元存放装置内之后，调整浸液流量至正常曝光时的工作流量。本专利技术提供的浸没头，采用磁性圈结构进行浸没头下方的封闭操作，具有良好的可操作性和稳定性；气体供给口利用气流能够将浸液限制在封闭区域内；气液回收腔用来回收多余的供气，减少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浸没头，用于浸没式光刻，其特征在于，所述浸没头包括：液体进口腔体，用于填充浸液；气体供给口，用于供给气体；气液回收腔体，用于回收所述浸液和气体；磁性圈结构，当所述磁性圈结构具有吸力时，浸液封闭单元吸附于所述磁性圈结构，使所述浸液处于所述气体供给口、所述浸液封闭单元以及物镜单元构成的封闭区域内。

【技术特征摘要】
1.一种浸没头，用于浸没式光刻，所述浸没头的中心位于物镜系统的主光轴上，其特征在于，从所述主光轴向外，所述浸没头包括：以所述主光轴为中心设置的液体进口腔体，所述液体进口腔体，用于填充浸液；以所述主光轴为中心设置的气液回收腔体，所述气液回收腔体，用于回收所述浸液和气体；以所述主光轴为中心设置的磁性圈结构，当所述磁性圈结构具有吸力时，浸液封闭单元吸附于所述磁性圈结构，使所述液体进口腔体、所述气液回收腔体以及所述浸液处于所述磁性圈结构、所述浸液封闭单元以及物镜单元构成的封闭区域内，所述气液回收腔体用于回收所述封闭区域内的气体或者液体；还包括以所述主光轴为中心设置的气体供给口，用于通过气体阻隔使得浸液限制在所述封闭区域内而不外泄。2.如权利要求1所述的浸没头，其特征在于，所述磁性圈结构位于所述气体供给口和气液回收腔体之间。3.如权利要求1所述的浸没头，其特征在于，还包括外侧气体回收腔，所述外侧气体回收腔远离所述封闭区域设置。4.如权利要求1所述的浸没头，其特征在于，还包括薄多孔板结构，所述薄多孔板结构位于所述气液回收腔体的底部，所述气液回收腔体通过所述薄多孔板结构与所述浸液接触。5.如权利要求2所述的浸没头，其特征在于，还包括气体缓冲腔体，所述气体缓冲腔体设置在所述浸液边缘的上方并位于所述磁性圈结构和气液回收腔体之间。6.如权利要求1所述的浸没头，其特征在于，还包括液体填充装置，分布于所述液体进口腔体的周边。7.如权利要求6所述的浸没头，其特征在于，所述液体填充装置为小空隙结构。8.如权利要求1所述的浸没头，其特征在于，所述浸液封闭单元为表面涂有磁性物质的薄形圆片。9.如权利要求8所述的浸没头，其特征在于，所述浸液封闭单元其直径小于所述气体供给口的直径并大于所述气液回收腔体的直径。10.如权利要求1所述的浸没头，其特征在于，所述磁性圈结构为环状电磁铁装置，其内部绕制螺线圈。11.一种包括如权利要求1至10中任一项所述的浸没头的浸没式光刻设备，其特征在于，还包括：工件台；物镜系统，所述物镜系统中最靠近硅片的所述物镜单元与硅片之间设置浸没头，所述浸没头的中心位于物镜系统的主光轴上；驱动系统，与所述浸没头连接，调节所述浸没头的垂直位置。12.一种如权利要求11所述的浸没式光刻设备，其特征在于，所述工件台上设有用于存放所述浸液封闭单元的浸液封闭单元存放装置。13.一种如权利要求12所述的浸没式光刻设备，其特征在于，所述浸液封闭单元存放装置为凹槽。14.一种利用权利要求11所述的浸没式光刻设备的浸没流场初始化方法，其特征在于，包括：调节浸液封闭单元存放装置至物镜系统的主光轴位置上，所述浸液封闭单元存放装置用于存放所述浸液封闭单元；调节浸没头至转换位置，所述转换位置为进行各状态转换时浸没头离硅片的垂直位置；使磁性圈结构产生磁性，将所述浸液封闭单元吸附于所述磁性圈结构上；启动气液回收腔体；提供浸液至液体进口腔体；打开气体供给口；再次调节浸液封闭单元存放装置至物镜系统的主光轴位置上；使所述磁性圈结构产生的磁性消失，所述浸液封闭单元脱离所述磁性圈结构回到...

【专利技术属性】
技术研发人员：张崇明，杨志斌，聂宏飞，张洪博，罗晋，赵丹平，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31