一种浸没式曝光设备制造技术

一种浸没式曝光设备，包括硅片传输装置，掩模传输装置以及从下至上依次设置的光源、照明、掩模台、投影物镜、浸没场维持装置和工件台；所述硅片传输装置位于所述硅片台一侧；所述掩模传输装置位于所述掩模台一侧；从所述光源发出的光通过照明后，出射至位于所述掩模台上的掩模版，然后携带着掩模图像信息穿过所述投影物镜进入所述浸没场维持装置的浸液中，进而投影到位于所述工件台上的硅片的表面上；所述硅片的曝光表面在曝光时位于浸没场维持装置的浸液中，其特征在于，所述浸没场维持装置中的液面高度可控，所述浸没场维持装置具有进液口和出液口。

【技术实现步骤摘要】
一种浸没式曝光设备
本专利技术涉及光刻领域，尤其涉及一种浸没式曝光设备。
技术介绍
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版(reticle)的图案形成装置用于生成对应于所述IC的单层的电路图案。可以将该图案成像到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。图案成像是通过把图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行的。通常，单独的衬底将包含被连续曝光的相邻目标部分的网络。常规的光刻设备包括：所谓步进机，在所述步进机中，通过将全部图案依次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓扫描机：在所述扫描机中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底的方式从图案形成装置将图案形成到衬底上。高精度和高分辨率作为光刻技术当前瞄准的目标需要光刻设备的各部件之间相互精确定位，例如保持图案形成装置(例如掩模)的掩模版台、投影系统和保持衬底的衬底台。除了例如掩模版台和衬底台的定位外，投影系统也面临这种需要。在当前设备中的投影系统包括承载结构，例如透镜座架(透射光的情形)或反射镜框架(反射光的情形)，和包括多个光学元件，例如透镜元件、反射镜等。根据瑞利判据，光学光刻系统的光刻分辨率R由工艺因子k1，曝光波长及数值孔径NA所决定。按照传统光刻路线，要提高曝光系统光刻分辨率，可以减小曝光波长者提高投影物镜像方数值孔径。实验研究表明，减小曝光波长不仅周期长、成本高，而且对更短波段的透镜及光刻胶材料都提出了极大挑战。增大数值孔径可以有效提高光刻分辨率，但是传统干法光刻技术由于受到物理极限（NA极限值为1）和技术极限的限制，使其光刻分辨率的进一步提高受到很大制约。浸液光刻技术沿用了150年前的油浸显微物镜技术，它与传统的干法光刻技术(drylithography)相比根本区别在于：浸液光刻技术是在投影物镜的最后一个光学表面与硅片之间填充一种液体，使该空间的介质折射率n>1，这样就摆脱了传统干法光刻系统数值孔径NA受到物理极限的制约，使其数值孔径NA最大能够接近所使用的液体折射率。譬如193nm浸液光刻系统如果采用超纯水作为浸液（n=1.437），则其数值孔径NA最大值可以接近1.437。很显然，在曝光波长不变的情况下，浸液光刻系统和干法光刻系统相比在数值孔径上具有非常明显的优势，从而使光刻分辨率摆脱物理极限得到进一步的提高。根据浸液与光刻机本身装置如硅片或硅片台之间的关系，目前有三种浸没方式:局部浸没（图1a）、硅片浸没（图1b）和硅片台浸没（图1c）。当前应用的最多的是局部浸没方式。根据浸没方式从而可以确定与光刻机接口匹配的浸液供给装置。浸液维持装置中浸液单元至关重要，其中液体注入和回收会导致对周围系统的应力影响。各大公司具体实现浸没式曝光设备和系统的案例有，第一种方案以ASML公司为代表[参见Extendingopticallithographywithimmersion，SPIE，Vol.5377，以及CN101813890A]，方案基于局部浸没架构，在硅片和物镜直接设计一种浸液维持机构，并通过双工件台交换时，两台并联，中间设计一种桥架结构，实行浸液无间断的连续运行。但这种方案仍然存在连续流场的浸液冲击和影响成像质量、气泡，已经双台交换轨迹规划对产率的损失等问题。第二种方案以Nikon公司为代表[参见Aninnovativeplatformforhigh-throughput,high-accuracylithographyusingasinglewaferstage，SPIE，Vol.7274，以及CN100565799C]，方案基于局部浸没架构，在硅片和物镜直接设计一种浸液维持机构，并通过双工件台交换时，两台并联，中间设计一种过度桥架结构，实行浸液无间断的连续运行。区别在于文献其中一个小微动台仅是出于物镜下放，填补硅片空缺，并不参与曝光的作用。但这种方案仍然存在连续流场的浸液冲击和影响成像质量、气泡，以及双台交换轨迹规划对产率的损失等问题。
技术实现思路
现有技术中浸液维持系统和装置，都是一种局部动态控制浸液场的方式，液体携带气体不断循环流动，造成浸液场维持的设计和实现难度较大。本专利技术提出了一种浸没式曝光设备，包括硅片传输装置，掩模传输装置以及从下至上依次设置的光源、照明、掩模台、投影物镜、浸没场维持装置和工件台；所述硅片传输装置位于所述硅片台一侧；所述掩模传输装置位于所述掩模台一侧；从所述光源发出的光通过照明后，出射至位于所述掩模台上的掩模版，然后携带着掩模图像信息穿过所述投影物镜进入所述浸没场维持装置的浸液中，进而投影到位于所述工件台上的硅片的表面上；所述硅片的曝光表面在曝光时位于浸没场维持装置的浸液中，其特征在于，所述浸没场维持装置中的液面高度可控，所述浸没场维持装置具有进液口和出液口。其中，所述浸没场维持装置为多面体的围栏结构，所述围栏结构可动，从而可以调节围栏结构的侧面与底面之间的角度，进而控制其内部的液面高度。其中，所述围栏结构的侧面由刚性材料制成，侧面之间具有柔性且密封的连接部分，使得围栏结构的侧面可柔性开合。其中，所述浸没场维持装置的进液口和出液口在操作过程中可打开和关闭，在硅片进入曝光工作位后，进液口打开，向浸没场维持装置中灌入浸液，使得液面升高，完成曝光后，将进液口关闭，并打开出液口，排除部分浸液，降低液面高度。其中，所述浸没场维持装置中设置有一气体填充物，通过向填充物中充填和排出气体而改变浸没场维持装置中的内腔体积，使得液面上升和下降。其中，所述浸没场维持装置的浸液在进液口和出液口之间可形成连续的流场，进液口的射流角度可调，通过调节进液口的射流角度，在曝光局部区域之间形成隆起，使得硅片的曝光表面位于隆起中。其中，所述出液口的排出流量和进液口的进液流量基本相等，从而保持整个浸没场维持装置的液面高度稳定。其中，所述浸没场维持装置中设置有浸液隔离层，使得隔离层上部的液体流动时不会干扰到隔离层下部的液体，从而减小浸液流动对物镜和曝光产生的影响。其中，该曝光设备还包括一吸排装置，该吸排装置具有有数排可吸液的吸排孔，硅片完成曝光后表面的液体受到重力和吸排力的作用进入吸排装置的吸排孔中。其中，该吸排装置还具有一液体收集器，进入吸排孔的液体被收集到液体收集器中，进而被传输回浸没场维持装置中。其中，所述硅片的上表面被吸附于工件台上。其中，所述工件台包括粗动台和微动台。其中，所述掩模台包括粗动台和微动台。其中，所述浸没场维持装置的底部为投影物镜光路出口的最后一片镜片。本专利技术的曝光设备中的浸没场维持装置采用的是一种准静态的浸没方式，外界气泡对其扰动较小，其浸液维持系统和装置设计难度小；浸没场维持装置中的浸液高度可通过调节容器体积变化、调节浸液体积变化及两者的组合的方式进行调节。本专利技术的曝光设备极大的简化了现有的浸没场维持系统和装置的设计和制造的难度；采用准静态方式替代现有的动态浸没场，减小了浸没场流动所产生的气泡、杂质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浸没式曝光设备，包括硅片传输装置，掩模传输装置以及从下至上依次设置的光源、照明、掩模台、投影物镜、浸没场维持装置和工件台；所述硅片传输装置位于所述硅片台一侧；所述掩模传输装置位于所述掩模台一侧；从所述光源发出的光通过照明后，出射至位于所述掩模台上的掩模版，然后携带着掩模图像信息穿过所述投影物镜进入所述浸没场维持装置的浸液中，进而投影到位于所述工件台上的硅片的表面上；所述硅片的曝光表面在曝光时位于浸没场维持装置的浸液中，其特征在于，所述浸没场维持装置中的液面高度可控，所述浸没场维持装置具有进液口和出液口。

【技术特征摘要】
1.一种浸没式曝光设备，包括硅片传输装置，掩模传输装置以及从下至上依次设置的光源、照明、掩模台、投影物镜、浸没场维持装置和工件台；所述硅片传输装置位于所述工件台一侧；所述掩模传输装置位于所述掩模台一侧；从所述光源发出的光通过照明后，出射至位于所述掩模台上的掩模版，然后携带着掩模图像信息穿过所述投影物镜进入所述浸没场维持装置的浸液中，进而投影到位于所述工件台上的硅片的表面上；所述硅片的曝光表面在曝光时位于浸没场维持装置的浸液中，其特征在于，所述硅片的上表面被吸附于工件台上，所述浸没场维持装置的底部为投影物镜光路出口的最后一片镜片，顶部为敞开式结构，以供所述工件台携带硅片，进入和离开所述浸没场维持装置顶部位置，所述浸没场维持装置中的液面高度可控，所述浸没场维持装置具有进液口和出液口；所述浸没场维持装置为多面体的围栏结构，所述围栏结构可动，从而可以调节围栏结构的侧面与底面之间的角度，进而控制其内部的液面高度。2.根据权利要求1所述的曝光设备，其特征在于：所述围栏结构的侧面由刚性材料制成，侧面之间具有柔性且密封的连接部分，使得围栏结构的侧面可柔性开合。3.根据权利要求1所述的曝光设备，其特征在于：所述浸没场维持装置的进液口和出液口在操作过程中可打开和关闭，在硅片进入曝光工作位后，进液口打开，向浸没场维持装置中灌入浸液，使得液面升高，完成曝光后，将进液口关闭，并打开出液口，排除部分浸液...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴飞，
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