一种抑制气液两相流压力脉动和振动的浸液供给回收装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种抑制气液两相流压力脉动和振动的浸液供给回收装置。本发明专利技术密封抽排腔连通密封抽排口，密封抽排腔还与密封抽排流路连通，密封抽排系统与密封抽排流路连通并向密封抽排流路提供真空源，密封抽排口从第三间隙中抽取浸没液体，同时抽取浸没液体径向外侧的气体；辅助供气流路与密封抽排腔连通，经辅助供气流路向密封抽排腔提供湿性气体。本发明专利技术能够适应密封抽排口抽取的气液比例变化对气液两相流流型造成的影响，抑制密封抽排腔以及密封抽排流路中的压力脉动和振动；使用湿性气体经辅助供气流路向密封抽排腔供给，抑制液体的蒸发产生的温降，提高浸没液体和光刻机的温度稳定性；进而提高光刻机的曝光质量。进而提高光刻机的曝光质量。进而提高光刻机的曝光质量。

【技术实现步骤摘要】
一种抑制气液两相流压力脉动和振动的浸液供给回收装置


[0001]本专利技术属于
，涉及一种抑制气液两相流压力脉动和振动的浸液供给回收装置。

技术介绍

[0002]光刻机是制造超大规模集成电路的核心装备之一，它利用光学系统把掩膜版上的电路图案精确地投影在涂覆光刻胶的衬底上并使光刻胶曝光改性，从而在衬底上留下电路图案信息。它包括激光光源、投影物镜系统、包含电路图案的投影掩膜版和涂有光敏光刻胶的衬底。
[0003]相对于中间介质为气体的干式光刻机，浸没式光刻(Immersion Lithography)设备通过在最后一片投影物镜与衬底之间填充某种高折射率的液体，通过提高该缝隙液体介质的折射率(n)来提高投影物镜的数值孔径(NA)，从而提高光刻设备的分辨率和焦深。在现在的主流光刻技术中，由于浸没式光刻相对早期的干式光刻具有良好的继承性，所以受到广泛应用。而对于浸没液体的填充，目前广泛采用的方案是局部浸没法，也即使用浸液供给回收装置将液体限制在最后一片投影物镜的下表面和衬底上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关键。为此，现有技术方案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核心曝光区域，以确保浸没液体的高度纯净均一。
[0004]如图1和图2所示，浸没式光刻机中投影物镜系统具有距离衬底2最近的末端物镜1，末端物镜1和衬底2之间形成第一间隙11；环绕末端物镜1设置浸液供给回收装置3，浸液供给回收装置3向第一间隙11内提供浸没液体LQ，浸液供给回收装置3具有中心通孔31以供来自末端物镜1的曝光激光束穿过；当携带电路图案信息的曝光激光束穿过末端物镜1后，进入浸没液体LQ，穿过浸没液体LQ后投射在衬底2上；对于浸没式光刻机中常用的波长为193nm的曝光激光束，浸没液体LQ可以采用超纯水，超纯水对于193nm激光的折射率大于空气，因此相对于干式光刻机，浸没式光刻机的曝光激光束穿过末端物镜1和浸没液体LQ后可以汇聚为更小尺度的曝光靶区，从而在衬底上形成更小尺度的电路图案，从而提高光刻机的曝光分辨率。为了避免浸液供给回收装置3将振动和热扰动传递到末端物镜1以干扰其光学性质，设置浸液供给回收装置3不与末端物镜1相接触，于是在末端物镜1和浸液供给回收装置3之间形成第二间隙12。由于现有的浸没式光刻机在曝光过程中按照扫描步进原理相对于末端物镜1来移动衬底3，使得曝光激光束扫描式地将单幅电路图案投射到衬底2的单个靶区中，并步进式地将相同的电路图案投射到衬底2的多个靶区中；由于衬底2会发生相对于末端物镜1的运动，而浸液供给回收装置3相对于末端物镜1静止，因此衬底2会发生相对于浸液供给回收装置3的运动，衬底2与浸液供给回收装置3存在第三间隙13。
[0005]由于曝光过程中激光束会加热浸没液体LQ，衬底2上的光刻胶发生光化学反应可能产生污染物释放到浸没液体LQ中，浸没液体LQ的温度和洁净度的改变将导致其光学性质改变；因此设置浸液供给回收装置3驱动浸没液体LQ持续地流动更新以维持其温度和洁净
度，具体来说，浸液供给回收装置3中设置朝向第二间隙12的主注液口4，使用浸液供给系统LS经主注液口4向第二间隙12提供浸没液体LQ；浸液供给回收装置3中设置朝向第二间隙12并且位于主注液口4对侧的主抽排口5，使用主抽排系统VM经主抽排口5抽排浸没液体LQ；大部分浸没液体LQ自主注液口4流入第二间隙12，随后流入第一间隙11，然后第一间隙11和第二间隙12中的浸没液体被主抽排口5抽排；还有一部分浸没液体LQ会流入第三间隙13中，为了避免大量浸没液体LQ遗留在衬底2表面上导致衬底2形成光刻缺陷，以及避免浸没液体LQ浸湿其他部件造成损坏，浸液供给回收装置3在朝向衬底2的表面设置密封抽排口6，密封抽排口6可以是一圈均匀排布的小孔或者环形的缝隙，使用密封抽排系统VC经密封抽排口6将第三间隙13中的浸没液体LQ抽走排出。衬底2在扫描和步进运动过程中会牵拉浸没液体LQ，为了避免衬底2高速运动时过度牵拉浸没液体LQ导致其脱离密封抽排口6的约束，在浸液供给回收装置3中密封抽排口6的径向外侧设置气密封口7，使用气体供给系统AS经气密封口7向第三间隙13供给气体流，在气体流的提高压强和吹扫作用下，密封抽排口6对于浸没液体LQ的约束能力也增强。主抽排口5和密封抽排口6将浸没液体LQ完全抽排，浸没液体LQ和外围气体之间形成了弯液面20，弯液面20所包围的浸没液体空间即为浸没流场。
[0006]如图1、图2和图3所示，第三间隙13中的浸没液体经密封抽排口6被抽排，随后进入密封抽排腔61，密封抽排腔61连通多个密封抽排口6，例如在图2中密封抽排腔61是一个环形腔体，密封抽排腔61还与密封抽排流路62连通；密封抽排腔61中的浸没液体经密封抽排流路62被抽排至密封抽排系统VC。由气体供给系统AS供给的气体伴随着浸没液体被一同抽排进入密封抽排口6以及后续的流路，形成气液两相流。气液两相流动会引起显著的振动，其振动强度随气液比例的不同而不同；如图3所示，随着流路中气体相对液体的体积流量越来越大，气体的体积占比越来越高，气液两相流的流型会从图3(a)的泡状流逐渐向图3(b)所示的弹状流甚至图3(c)所示的环状流转变；不同流型的气液两相流具有不同的振动特性，一般地，液相体积占比显著高的泡状流和气相占比显著高的环状流具有较平稳的压力特性，而气液两相占比相差不大的弹状流振动较为剧烈。在浸没式光刻机中，由于衬底2会发生相对于浸液供给回收装置3的运动，衬底2牵拉浸没液体会造成被密封抽排口6抽取的浸液量发生改变，可能会出现密封抽排口6仅抽排少量浸没液体而抽排大量气体，或者密封抽排口6基本全部抽排浸没液体的情况，这种对浸没液体抽排量的改变会造成密封抽排腔61中出现压力脉动和振动剧烈的流型，而且密封抽排腔61中气液两相流流型转变过渡的过程也会引入额外的流体压力脉动和振动。密封抽排腔61以及密封抽排流路62中的流体压力脉动会影响密封抽排口6附近的负压导致对弯液面20的约束能力下降，振动会影响浸液供给回收装置3的定位精度，振动还会传递至投影物镜以及衬底影响其定位精度，这些因素最终将导致曝光质量的降低。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的就是提供一种抑制气液两相流压力脉动和振动的浸液供给回收装置,用于抑制密封抽排腔和密封抽排流路中的气液两相流压力脉动和振动。
[0008]本专利技术环绕于末端物镜的径向外侧，浸液供给回收装置的底面朝向衬底并且与衬底之间形成第三间隙，包括密封抽排口、密封抽排腔和密封抽排流路；密封抽排口位于浸液供给回收装置朝向衬底的底面；密封抽排腔连通密封抽排口；密封抽排腔还与密封抽排流
路连通；密封抽排系统与密封抽排流路连通并向密封抽排流路提供真空源；密封抽排口从第三间隙中抽取浸没液体，同时抽取浸没液体径向外侧的气体；还包括辅助供气流路，辅助供气流路与密封抽排腔连通，经辅助供气流路向密封抽排腔提供气体。
[0009]所述辅助供气流路向密封抽排腔提供的气体的体积流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制气液两相流压力脉动和振动的浸液供给回收装置，环绕于末端物镜的径向外侧，浸液供给回收装置的底面朝向衬底并且与衬底之间形成第三间隙，其特征在于：包括密封抽排口、密封抽排腔和密封抽排流路；密封抽排口位于浸液供给回收装置朝向衬底的底面；密封抽排腔连通密封抽排口；密封抽排腔还与密封抽排流路连通；密封抽排系统与密封抽排流路连通并向密封抽排流路提供真空源；密封抽排口从第三间隙中抽取浸没液体，同时抽取浸没液体径向外侧的气体；还包括辅助供气流路，辅助供气流路与密封抽排腔连通，经辅助供气流路向密封抽排腔提供气体。2.如权利要求1所述的浸液供给回收装置，其特征在于：所述辅助供气流路向密封抽排腔提供的气体的体积流量大于经密封抽排口抽排的浸没液体的体积流量的10倍。3.如权利要求1所述的一种浸液供给回收装置，其特征在于：所述辅助供气流路向密封抽排腔提供的气体的流量大于10SLPM。4.如权利要求1所述的浸液供给回收装置，其特征在于：至少两条所述密封抽排流路与密封抽排腔连通，辅助供气流路与密封抽排腔的连通位置在相邻的两条密封抽排流路密封抽排腔的连通位置的中间位置。5.如权利要求3所述的浸液供给回收装置，其特征在于：两条所述密封抽排流路分...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴敏，付婧媛，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：