一种用于浸没式光刻机的微流道气液分离回收装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于浸没式光刻机的微流道气液分离回收装置。本发明专利技术中注液通道、浸没流场、液体回收模块、气液回收模块和密封气体供给模块设置在浸没式光刻机的浸没单元内浸没单元上盖板与浸没单元下盖板之间，投影透镜组底部镜头与浸没单元中部浸没流场内流体相触。缝隙流场设置在硅片衬底上表面与浸没单元下底面之间。本发明专利技术在保证有效流场密封维持的同时，通过将气液分离、分通道回收，减小由于气液两相混合回收所引起的回收流道和输运管道振动及其对缝隙流场的冲击，提高硅片扫描曝光的质量。有效维持曝光过程中的工作温度场恒定。增大了浸没流场回收面积，实现稳定高效地注液回收，在保证曝光质量的前提下，提高光刻机的扫描速度。

A micro channel gas liquid separation and recovery device for immersion lithography machine

The invention relates to a microchannel gas liquid separation and recovery device for an immersion lithography machine. In the invention, the injection channel, the submerged flow field, the liquid recovery module, the gas liquid recovery module and the sealed gas supply module are set in the immersion unit of the immersion lithography unit and the cover plate under the immersion unit, and the projection lens group bottom lens is touched by the fluid in the middle immersion flow field of the middle part of the immersion unit. The slot flow field is located between the surface of the silicon substrate and the bottom surface of the submerged unit. At the same time, the invention ensures the maintenance of effective flow field seal, and reduces the vibration of the recovery channel and transport pipeline caused by the gas liquid two phase mixing recovery and the impact on the gap flow field by the separation of gas and liquid and the separation channel, and improves the quality of the silicon slice scanning exposure. Effective maintenance of the temperature field during exposure is constant. The recovery area of the submerged flow field is increased, and the injection recovery is stable and efficient. Under the premise of ensuring the exposure quality, the scanning speed of the lithography machine is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种用于浸没式光刻机的微流道气液分离回收装置
本专利技术属于微流道气液两相分离回收装置
，涉及一种用于浸没式光刻机的微流道气液分离回收装置。
技术介绍
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覆光刻胶的硅片上。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。相对于中间介质为气体的干式光刻机，浸没式光刻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，通过提高该缝隙介质的折射率(n)来提高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，所以受到广泛关注。对于浸没液体的充填，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。保持浸没液体在曝光区域内的光学一致性和透明度，是保障浸没式光刻曝光质量的基础。为此，往往通过注液和回收实现浸没流场的实时更新，将光化学污染物、局部热量、微纳气泡等及时带离曝光区域，以确保浸没液体的高度纯净均一。同时，为有效维持控制该缝隙中浸没流场边界，现有装置往往采用弯液面控制+气体密封的技术方案。即在环绕缝隙流场的圆周周边上，通过施加高压密封气体形成环形气幕，将填充液体限定在一定的圆形或菱形流场区域内。然而回收流道介于浸没流场与外界气体(自然流动的常压气体或气密封装置产生的高压气)之间，在采用负压回收浸没液体的过程中，回收流道内不可避免地将形成气液两相流。气液两相流极易不稳定，特别是为了保证浸没液体的有效收集而施加的高压密封气流，将会加剧两相流在回收流道及管路中的湍动，而且其流动与相变过程伴随着气泡的产生与溃灭。这都将会导致振动的发生，冲击投影物镜的末端元件和衬底上方之间的缝隙流场；而且在浸没式光刻系统中，两相流动所诱发的管路振动强度大、幅频特性复杂，很难将其与整机彻底隔离，将会严重影响曝光质量。目前的回收结构中，一般采用微孔阵列回收或回收流道底部安装规则多孔板的方式将气液两相混合回收(例如参见中国专利200810121872.8和美国专利US8446563B2)。这种方式虽然可以对气液两相流动起到整流和均匀混合的作用，但是对抑制气液两相所引发的振动作用有限。而且气液流量比不同将会导致两相流型的显著变化，增加了回收难度，所引发的管路振动更加复杂多样，难以通过隔振消除。而且，有人(例如参见中国专利200510093924.1)通过在浸没单元外部的回收管路设置气液分离腔或者分离支管，将回收后的气液两相混合物分离回收利用。但是这种方法的气液分离位置距离气液两相流形成源头远，并不能对回收流道内的气液两相流动所引发的振动起到有效的抑制作用。近几年，NIKON公司(例如参见美国专利US2012/0257179A1和US8634055B2)改进了回收流道结构，设计一级和二级回收腔和多分支回收流道，利用多孔部件将各个回收腔互相分离，通过控制气相和液相是否通过相应的多孔部件实现气体和液体的分通道回收。此方法虽然能将绝大部分气液两相混合物分离并有效减小振动，但是在硅片连续扫描过程中，难以保证动态弯液面的稳定性控制，而且此实施方法对于浸没控制单元改动较大，采用单一的多孔部件，导致其结构复杂，制造以及加工难度较大，难以在小尺寸的浸液维持装置内实现如此复杂的流道设计，从而限制了该方案在实际应用中的可行性。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种用于浸没式光刻机的微流道气液分离回收装置。本专利技术包括硅片衬底、注液通道、浸没流场、缝隙流场、液体回收模块、气液回收模块和密封气体供给模块。所述的注液通道、浸没流场、液体回收模块、气液回收模块和密封气体供给模块设置在浸没式光刻机的浸没单元内浸没单元上盖板与浸没单元下盖板之间，投影透镜组底部镜头与浸没单元中部浸没流场内流体相接触。缝隙流场设置在硅片衬底上表面与浸没单元下底面之间。液体回收模块包括回收排孔、液体回收缓冲腔、液体回收流道和一级液体真空回收系统；气液回收模块包括气液回收流道、液体回收腔、气体回收腔、复合多孔介质、二级液体真空回收系统和气体真空回收系统；密封气体供给模块包括密封气体注入腔、密封气体缓冲腔、气密封排孔和密封气体处供给理系统。所述的浸没单元整体为圆柱形，其圆心为浸没流场；以浸没流场为圆心由内而外分布有液体回收模块的回收排孔、气液回收模块的复合多孔介质和密封气体供给模块的气密封排孔；气液回收模块的复合多孔介质底面与浸没单元下盖板底面有高度差，作为气液回收模块的气液回收流道。填充有复合多孔介质的气液回收流道位于回收排孔和气密封排孔之间；浸没流场设置在浸没单元中部，为上大下小的圆台型流场，沿浸没流场侧面设置有圆环形注液通道，用于将浸液处理系统供给的浸没液体经外连接管路从注液通道连续地注入形成浸没流场。浸没流场与硅片衬底之间有缝隙，浸没流场中的浸没液体流入该缝隙形成缝隙流场。所述的液体回收模块、气液回收模块和密封气体供给模块均为垂直于硅片衬底设置的圆环柱。液体回收模块底部为回收排孔，回收排孔与缝隙流场中浸没液体相触；回收排孔上面为液体回收缓冲腔，液体回收缓冲腔上面为液体回收流道；液体回收流道与一级液体真空回收系统通过软管连接。所述的气液回收模块底部为气液回收流道，气液回收流道与缝隙流场的边沿浸没液体相触；气液回收流道上面为复合多孔介质，复合多孔介质分为中间内层多孔介质回收圈，和两个分别设置在内层多孔介质回收圈内外环的外层多孔介质回收圈；内层多孔介质回收圈与浸没单元上盖板组成的空腔作为液体回收腔；两个外层多孔介质回收圈与浸没单元上盖板或浸没单元下盖板组成的两个空腔作为两个气体回收腔。液体回收腔与二级液体真空回收系统通过软管连接，实现浸没液体的回收；两个气体回收腔均与气体真空回收系统通过软管连接，实现密封气体的回收。所述的密封气体供给模块底部为密封气体注入腔，密封气体注入腔设置在缝隙流场的边沿位置；密封气体注入腔上面为密封气体缓冲腔，密封气体缓冲腔上面为气密封排孔；气密封排孔与密封气体处理供给系统通过软管连接。所述的回收排孔的单回收口孔径为0.5～1mm,排数为2～8排。所述的气液回收流道宽度为5～8mm。所述的内层多孔介质回收圈与两个外层多孔介质回收圈上表面齐平；液体回收腔设置在内层多孔介质回收圈的上顶面；两个气体回收腔分别设置两个外层多孔介质回收圈不与内层多孔介质回收圈贴合的两侧面。所述的内层多孔介质回收圈上表面高于两个外层多孔介质回收圈；液体回收腔设置在内层多孔介质回收圈的上顶面；两个气体回收腔分别设置两个外层多孔介质回收圈的上顶面。所述的内层多孔介质回收圈采用表面亲水性的材料；外层多孔介质回收圈为表面疏水性的材料。所述的外层多孔介质回收圈的下端面非水平面，与水平面成10～45°的夹角α。所述的内层多孔介质回收圈的厚度大于两外层回收圈的厚度。本专利技术采用基于复合多孔介质填充的浸没液体和密封气体分离回收装置，在保证有效流场密封维持的同时，通过将气液分离、分通道回收，可有效减小由于气液两相混合回收所引起的回收流道和输运管道振动及其对缝隙流场的冲击，显著减少浸没本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于浸没式光刻机的微流道气液分离回收装置，包括硅片衬底、注液通道、浸没流场、缝隙流场、液体回收模块、气液回收模块和密封气体供给模块；其特征在于：所述的注液通道、浸没流场、液体回收模块、气液回收模块和密封气体供给模块设置在浸没式光刻机的浸没单元内浸没单元上盖板与浸没单元下盖板之间，投影透镜组底部镜头与浸没单元中部浸没流场内流体相触；缝隙流场设置在硅片衬底上表面与浸没单元下底面之间；液体回收模块包括回收排孔、液体回收缓冲腔、液体回收流道和一级液体真空回收系统；气液回收模块包括气液回收流道、液体回收腔、气体回收腔、复合多孔介质、二级液体真空回收系统和气体真空回收系统；密封气体供给模块包括密封气体注入腔、密封气体缓冲腔、气密封排孔和密封气体处理供给系统；所述的浸没单元整体为圆柱形，其圆心为浸没流场；以浸没流场为圆心由内而外分布有液体回收模块的回收排孔、气液回收模块的复合多孔介质和密封气体供给模块的气密封排孔；气液回收模块的复合多孔介质底面与浸没单元下盖板底面有高度差，作为气液回收模块的气液回收流道；填充有复合多孔介质的气液回收流道位于回收排孔和气密封排孔之间；浸没流场设置在浸没单元中部，为上大下小的圆台型流场，沿浸没流场侧面设置有圆环形注液通道，用于将浸液处理系统供给的浸没液体经外连接管路从注液通道连续地注入形成浸没流场；浸没流场与硅片衬底之间有缝隙，浸没流场中的浸没液体流入该缝隙形成缝隙流场；所述的液体回收模块、气液回收模块和密封气体供给模块均为垂直于硅片衬底设置的圆环柱；液体回收模块底部为回收排孔，回收排孔与缝隙流场中浸没液体相触；回收排孔上面为液体回收缓冲腔，液体回收缓冲腔上面为液体回收流道；液体回收流道与一级液体真空回收系统通过软管连接；所述的气液回收模块底部为气液回收流道，气液回收流道与缝隙流场的边沿浸没液体相触；气液回收流道上面为复合多孔介质，复合多孔介质分为中间内层多孔介质回收圈，和两个分别设置在内层多孔介质回收圈内外环的外层多孔介质回收圈；内层多孔介质回收圈与浸没单元上盖板组成的空腔作为液体回收腔；两个外层多孔介质回收圈与浸没单元上盖板或浸没单元下盖板组成的两个空腔作为两个气体回收腔；液体回收腔与二级液体真空回收系统通过软管连接，实现浸没液体的回收；两个气体回收腔均与气体真空回收系统通过软管连接，实现密封气体的回收；所述的密封气体供给模块底部为密封气体注入腔，密封气体注入腔设置在缝隙流场的边沿位置；密封气体注入腔上面为密封气体缓冲腔，密封气体缓冲腔上面为气密封排孔；气密封排孔与密封气体处理系统供给通过软管连接。...

【技术特征摘要】
1.一种用于浸没式光刻机的微流道气液分离回收装置，包括硅片衬底、注液通道、浸没流场、缝隙流场、液体回收模块、气液回收模块和密封气体供给模块；其特征在于：所述的注液通道、浸没流场、液体回收模块、气液回收模块和密封气体供给模块设置在浸没式光刻机的浸没单元内浸没单元上盖板与浸没单元下盖板之间，投影透镜组底部镜头与浸没单元中部浸没流场内流体相触；缝隙流场设置在硅片衬底上表面与浸没单元下底面之间；液体回收模块包括回收排孔、液体回收缓冲腔、液体回收流道和一级液体真空回收系统；气液回收模块包括气液回收流道、液体回收腔、气体回收腔、复合多孔介质、二级液体真空回收系统和气体真空回收系统；密封气体供给模块包括密封气体注入腔、密封气体缓冲腔、气密封排孔和密封气体处理供给系统；所述的浸没单元整体为圆柱形，其圆心为浸没流场；以浸没流场为圆心由内而外分布有液体回收模块的回收排孔、气液回收模块的复合多孔介质和密封气体供给模块的气密封排孔；气液回收模块的复合多孔介质底面与浸没单元下盖板底面有高度差，作为气液回收模块的气液回收流道；填充有复合多孔介质的气液回收流道位于回收排孔和气密封排孔之间；浸没流场设置在浸没单元中部，为上大下小的圆台型流场，沿浸没流场侧面设置有圆环形注液通道，用于将浸液处理系统供给的浸没液体经外连接管路从注液通道连续地注入形成浸没流场；浸没流场与硅片衬底之间有缝隙，浸没流场中的浸没液体流入该缝隙形成缝隙流场；所述的液体回收模块、气液回收模块和密封气体供给模块均为垂直于硅片衬底设置的圆环柱；液体回收模块底部为回收排孔，回收排孔与缝隙流场中浸没液体相触；回收排孔上面为液体回收缓冲腔，液体回收缓冲腔上面为液体回收流道；液体回收流道与一级液体真空回收系统通过软管连接；所述的气液回收模块底部为气液回收流道，气液回收流道与缝隙流场的边沿浸没液体相触；气液回收流道上面为复合多孔介质，复合多孔介质分为中间内层多孔介质回收圈，和两个分别设置在内层多孔介质回收圈内外环的外层多孔介质回收圈；内层多孔介质回...

【专利技术属性】
技术研发人员：付新，厉明波，胡亮，陈文昱，
申请(专利权)人：浙江启尔机电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33