本发明专利技术公开了一种用于浸没式光刻机的阶梯式自适应气体密封装置。该气体密封装置是在投影透镜组和衬底之间的装置，由上构件、下构件和旋转构件组成。在光刻扫描过程中，伴随衬底高速运动对浸没液体的牵拉作用，浸没流场的边界形态会发生迅速变化。该装置内部采用多层阶梯式气密封结构，从中心向外部气密封压力逐渐升高，并且根据衬底的运动方向及速度大小实时调整各层气体的密封压力大小，从而抑制外围气密封压力不足导致浸没液体的泄漏，及内部气密封压力过大导致的气泡卷吸，实现液体的自适应气体密封。同时，在该装置外部采用旋转气流辅助密封，进一步提高了气体密封的可靠性与稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术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。
技术介绍
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(η)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 (I)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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术采用的技术方案如下 本专利技术包括在投影透镜组、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1(Γ18个扇形多层的气密封通道，并且每个气密封通道为51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2Α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O. 5 lmm。所述的倾斜气密封腔，从中心向外倾斜角度β为2(Γ40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Y为6(Γ80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。本专利技术具有的有益效果 (I)根据流场边界的形态变化，自动调节不同气密封通道中的密封气体压力，从而确保流场的高度稳定性；为进一步提高衬底运动速度和生产效率创造了有利条件。(2)衬底高速运动不同状态下，可避免前进接触角处因密封气体流量过大导致边缘流场气泡卷吸，以及后退接触角处因密封气体压力不足引起液体泄漏，有效控制了浸没式光刻中两大缺陷。(3)在外围设置的旋转气体密封辅助手段，有效控制在恶劣工况下(如瞬时高加速度和急停工况)的液滴泄漏问题，进一步提高气体密封与流场的稳定性与可靠性。附图说明图I是本专利技术与投影透镜组相装配的简化示意图。图2是本专利技术的爆炸剖面视图。图3是本专利技术旋转构件的结构图。图4是本专利技术工作表面的仰视图。图5是本专利技术图2的P-P剖视图。图6是表征衬底静止状态下工作原理图。图7是表征衬底由中心向外部运动时密封原理图。图8是表征衬底由外部向中心运动时密封原理图。图9是表征旋转气密封的辅助密封原理图。图中1、投影透镜组，2、阶梯式自适应气体密封装置，2A、下构件，2B、上构件，2C、旋转构件，3、衬底，4A、气密封通道，4B、注气通道，4C、倾斜旋转气流通道，5A、倾斜气密封腔，5B、气流缓冲腔，5C、旋转凸台，6A、回气通道，7A、回气腔，8A、旋转凹槽，9、吸水性多孔介质，10、浸没流场，11、密封通道气体压力场。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。如图I、图2、图3、图4、图5所示，本专利技术包括在投影透镜组I、密封装置和衬底3，密封装置设置在投影透镜组I和衬底3之间。所述的密封装置为阶梯式自适应气体密封装 置2，包括下构件2A、上构件2B和旋转构件2C ;其中 1)下构件2A:下构件2A为环状柱体，圆周方向等距开有1(Γ18个扇形多层的气密封通道4Α，并且每个气密封通道为51层；气密封通道下部开有从内至外扩大的倾斜气密封腔5Α ;在气密封通道外围设有等距分布的回气通道6Α，回气通道6Α的下部设有回气腔7Α，回气腔7Α内填充吸水性多孔介质9 ;在下构件2Α圆周外壁开有环状的旋转凹槽8Α ； 2)上构件2Β:上构件2Β为环状柱体，下表面圆周方向开有与下构件2Α环状柱体的扇形多层的气密封通道4Α相应个数的扇形的气流缓冲腔5Β，对应紧贴与下构件2Α环状柱体的扇形多层的气密封通道4Α，每个气流缓冲腔5Β的外侧上方均开有与气流缓冲腔5Β连通的注气通道4Β，注气通道4Β位于最外层的气密封通道4Α之外； 3)旋转构件2C:旋转构件2C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4C;在中心圆周内壁设有环状的旋转凸台5C，旋转凸台5C与下构件2Α环状柱体的环状的旋转凹槽8Α镶嵌配合。所述的扇形多层的气密封通道4Α，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O. 5 lmm。所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于浸没式光刻机的阶梯式自适应气体密封装置，包括投影透镜组（1）、密封装置和衬底（3），密封装置设置在投影透镜组（1）和衬底（3）之间；其特征在于：所述的密封装置为阶梯式自适应气体密封装置（2），包括下构件（2A）、上构件（2B）和旋转构件（2C）；其中：1）下构件（2A）：下构件（2A）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（4A），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（5A）；在气密封通道外围设有等距分布的回气通道（6A），回气通道（6A）的下部设有回气腔（7A），回气腔（7A）内填充吸水性多孔介质（9）；在下构件（2A）圆周外壁开有环状的旋转凹槽（8A）；2）上构件（2B）：上构件（2B）为环状柱体，下表面圆周方向开有与下构件（2A）环状柱体的扇形多层的气密封通道（4A）相应个数的扇形的气流缓冲腔（5B），对应紧贴与下构件（2A）环状柱体的扇形多层的气密封通道（4A），每个气流缓冲腔（5B）的上方均开有与气流缓冲腔（5B）连通的注气通道（4B）；注气通道(4B)位于最外层的气密封通道(4A)之外；3）旋转构件（2C）：旋转构件（2C）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（4C）；在中心圆周内壁设有环状的旋转凸台（5C），旋转凸台（5C）与下构件（2A）环状柱体的环状的旋转凹槽（8A）镶嵌配合。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：傅新，刘琦，陈文昱，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。