一种用于浸没式光刻机的气密封和气液分离回收装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于浸没式光刻机的气密封和气液分离回收装置。在浸没式光刻机中的投影物镜组和硅片之间装有气密封和气液分离回收装置；气密封和气液分离回收装置包括密封和注液回收装置、气液分离片组和液体回收片组，密封和注液回收装置由浸没单元前端盖和浸没单元后端盖组成。本实用新型专利技术用来完成浸没式光刻系统中缝隙流场的密封和注液回收功能，实现缝隙流场连续稳定的更新。缝隙流场边缘使用气密封结构防止液体泄漏，采用气液分离回收结构实现气体和液体的分离和分别回收，避免了气液两相流的产生，从而避免了气液两相流同时回收时引起的管路振动问题。无论硅片往哪个方向运动，气液分离回收结构都能够动态的调节装置内液面的高度。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及ー种流场密封与回收装置，特别是涉及ー种用于浸没式光刻机的气密封和气液分离回收装置。
技术介绍
光刻机是制造超大规模集成电路最核心的装备之一，现代光刻机已光学光刻为主，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过光刻胶的硅片上。它包括一个激光光源、ー个光学系统、一块由芯片图形组成的投影掩膜版、一个对准系统和ー个涂有光敏光刻胶的娃片。浸没式光刻(Immersion Lithography)设备通过在最后一片投影物镜与娃片之间填充某种高折射率的液体，相对于中间介质为气体的干式光刻机，提高了投影物镜的 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。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，并保持稳定连续的液体流动。在步进-扫描式光刻设备中，硅片在曝光过程中进行高速的扫描运动，这种运动会将曝光区域内的液体带离流场，从而引起泄漏，泄漏的液体会在光刻胶上形成水迹，影响曝光质量。已有的气密封装置在回收过程中都存在气液两相流的问题，将两者放在一起回收将会引起管路的振动，从而严重影响曝光质量。因此，浸没式光刻技术中必须重点解决回收过程中由气液两相流弓I起的振动问题。目前已有的解决方案中，重点解决的问题是填充液体的密封问题，采用气密封或液密封构件环绕投影物镜组末端元件和硅片之间的缝隙流场。气密封技术是在环绕填充流场的圆周周边上，通过施加高压气体形成环形气幕，将填充液体限定在一定的圆形区域内。液密封技术则是利用与填充液体不相容的第三方液体(通常是磁流体或水银等)，环绕填充流场进行密封。但是在这些密封方案中，均未考虑振动问题，并且存在以下不足(I)液密封方式对密封液体有十分苛刻的要求，在确保密封性能要求的同时，还必须保证密封液体与填充液体不相互溶解、与光刻胶(或Topcoat)及填充液体不相互扩散。在衬底高速运动过程中，外界空气或密封液体一旦被卷入或溶解或扩散到填充液体中，都会对曝光质量产生负面的影响。(2)现有的气密封方式采用气幕施加在填充流体周围，造成流场边缘的不稳定性，在衬底高速步进和扫描过程中，可能导致液体泄漏及密封气体卷吸到流场中；同时，填充液体及密封气体一起回收时将形成气液两相流，由此引发振动，影响曝光系统的稳定工作。
技术实现思路
为了解决局部浸没式光刻技术中的流场密封问题，本技术的目的在于提供一种用于浸没式光刻机的气密封和气液分离回收装置，在流场边缘使用气密封结构防止液体的泄漏。本技术采用的技术方案如下本技术在浸没式光刻机中的投影物镜组和硅片之间装有的气密封和气液分离回收装置；所述的气密封和气液分离回收装置包括密封和注液回收装置、气液分离片组和液体回收片组；密封和注液回收装置由浸没単元前端盖和浸没単元后端盖组成；其中I)浸没単元后端盖在浸没単元后端盖开有中心通孔，在浸没単元后端盖的中心通孔向外的七个同心圆上分別依次开有四个等分的注液槽，两个液体回收槽、两个气体回收槽、两个内密封注气槽、两个内密封气体回收槽、两个外密封气体回收槽和两个外密封注气槽；2)浸没単元前端盖在浸没単元前端盖开有中心通孔，浸没単元前端盖的中心通孔向外依次嵌套有五个各自连续的环状圆柱腔体，五个环状圆柱腔向外依次为回收孔腔、内层注气压カ缓冲腔、内层气体回收腔、外层气体回收腔和外层注气压カ缓冲腔，在位于前端盖中心通孔和回收孔腔之间的浸没単元前端盖的端面圆环上开有中心对称均布的四个相同的注液腔，四个注液腔内均开有沿圆周方向排列的注液孔阵列，回收孔腔内底面上开有回收孔阵列，内层注气压カ缓冲腔内开有沿圆周方向排列的内层注气孔阵列，外层注气压カ缓冲腔内开有沿圆周方向排列的外层注气孔阵列，内层气体回收腔和外层气体回收腔内均开有中心对称均布的十二个槽，回收孔阵列由均匀密布的微孔组成；所述的浸没単元前端盖上端与浸没単元后端盖下端的结合面均为平面，并通过螺钉紧固连接；3)气液分离片组由七个圆环形的气液分离片叠放在一起组成气液分离片组，七个气液分离片的外侧与回收孔腔的外侧壁紧贴，七个气液分离片上开有对应相通且均匀密布的微孔，七个气液分离片中位于下面的六个气液分离片的内侧连续开有朝向浸没単元后端盖的斜面，七个气液分离片位于最下面的一个气液分离片与前端盖的回收孔腔内底面接触，七个气液分离片上开有的微孔与回收孔阵列的微孔对应相通，由七个气液分离片上微孔形成的多道微管路与气体回收槽相通；4)液体回收片组由七个圆环形的液体回收片叠放在一起组成液体回收片组；七个液体回收片的内侧与回收孔腔的内侧壁紧贴，七个液体回收片上开有对应相通且均匀密布的微孔，七个液体回收片位于最下面的两个液体回收片的外侧连续开有朝向硅片的斜面，七个液体回收片位于最下面的ー个液体回收片与前端盖的回收孔腔内底面接触，七个液体回收片上开有的微孔与回收孔阵列的微孔对应相通，由七个液体回收片上微孔形成的多道微管路与液体回收槽相通。所述的四个注液槽分别与各自的注液腔相通，两个内密封注气槽均与内层注气压力缓冲腔相通，两个内密封气体回收槽均与内层气体回收腔相通，外密封气体回收槽均与外层气体回收腔相通，两个外密封注气槽均与外层注气压カ缓冲腔相通。所述的注液孔阵列、内层注气孔阵列和外层注气孔阵列均由沿圆周方向排列的微孔组成。本技术具有的有益效果是(I)回收端采用微孔组成的管路，由内向外的排列方式形成多道圆环管路阵列，液体回收片组中与回收孔阵列接触的部位连续的对浸没液体回收，未接触部位开有斜面，以便于对经过气液分离后的液体进行回收。回收的液体通过液体回收槽流入外接管路,实现液体的回收。(2)气密封技术会在液体回收过程中引入气液两相流，造成浸没装置的振动和流场的波动，对浸没液体的光学一致性造成严重影响，利用气液分离片叠加而成的气液分离片组，用圆周分布的微管路模仿多孔介质减少振动。(3)在气液分离片组、浸没単元前端盖、浸没単元后端盖组成的腔中加上负压，液体高过气液分离片组的斜面时，液体在重力作用下流向回收结构的底部，而气体通过气体回收槽流向外接管路，从而将气体分离出去。实现气体和液体的分离和分别回收，从而避免了气液两相流一起回收时引起的振动问题，能够明显減少浸没装置的振动和流场的波动。(4)在硅片进行高速扫描过程中，由于对液体的牵拉作用，必然造成在硅片运动方向上的液面升高，而另ー侧的液面降低。液面高的部位如果不及时回收则可能造成液体泄·漏，液面低的部位如果不减少回收量会使液面更低，甚至吸入空气。气液分离片组和液体回收片组的管路和斜面结构均为圆周分布，在硅片运动中，斜面结构具有自动调节液面高度的功能，当ー侧液面升高时，高过斜面的部分回从斜面上流下，流向液体回收装置和液面低的部位；另ー侧液面降低时，液面低于斜面，液体保存在气液分离片组的管路中，使得填充液体的液面具有动态自适应调节功能。附图说明图I是本技术与投影透镜组相装配的简化示意图。图2是本技术的爆炸剖面视图。图3是本技术的浸没単元前端盖仰视图。图4是浸没単元前端盖立体视图。图5是浸没単元后端盖立体视图。图6是液体回收片组立体视图。图7是气液分离片组立体视图。图8是本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于浸没式光刻机的气密封和气液分离回收装置，在浸没式光刻机中的投影物镜组（1）和硅片（3）之间装有的气密封和气液分离回收装置；其特征在于：所述气密封和气液分离回收装置包括密封和注液回收装置（2）、气液分离片组（4）和液体回收片组（5）；密封和注液回收装置（2）由浸没单元前端盖（2A）和浸没单元后端盖（2B）组成；其中：1）浸没单元后端盖（2B）：在浸没单元后端盖（2B）开有中心通孔，在浸没单元后端盖（2B）的中心通孔向外的七个同心圆上分别依次开有四个等分的注液槽（6B），两个液体回收槽（7A）、两个气体回收槽（7B）、两个内密封注气槽（8B）、两个内密封气体回收槽（9B）、两个外密封气体回收槽（10B）和两个外密封注气槽（11B）；2）浸没单元前端盖（2A）：在浸没单元前端盖（2A）开有中心通孔，浸没单元前端盖（2A）的中心通孔向外依次嵌套有五个各自连续的环状圆柱腔体，五个环状圆柱腔向外依次为回收孔腔、内层注气压力缓冲腔（8A）、内层气体回收腔（9A）、外层气体回收腔（10A）和外层注气压力缓冲腔（11A），在位于前端盖中心通孔和回收孔腔之间的浸没单元前端盖（2A）的端面圆环上开有中心对称均布的四个相同的注液腔（6A），四个注液腔（6A）内均开有沿圆周方向排列的注液孔阵列（6C），回收孔腔内底面上开有回收孔阵列（7），内层注气压力缓冲腔（8A）内开有沿圆周方向排列的内层注气孔阵列（8C），外层注气压力缓冲腔（11A）内开有沿圆周方向排列的外层注气孔阵列（11C），内层气体回收腔（9A）和外层气体回收腔（10A）内均开有中心对称均布的十二个槽，回收孔阵列（7）由均匀密布的微孔组成；所述的浸没单元前端盖（2A）上端与浸没单元后端盖（2B）下端的结合面均为平面，并通过螺钉紧固连接；3）气液分离片组（4）：由七个圆环形的气液分离片叠放在一起组成气液分离片组（4），七个气液分离片的外侧与回收孔腔的外侧壁紧贴，七个气液分离片上开有对应相通且均匀密布的微孔，七个气液分离片中位于下面的六个气液分离片的内侧连续开有朝向浸没单元后端盖（2B）的斜面，七个气液分离片位于最下面的一个气液分离片与前端盖（2A）的回收孔腔内底面接触，七个气液分离片上开有的微孔与回收孔阵列（7）的微孔对应相通，由七个气液分离片上微孔形成的多道微管路与气体回收槽（7B）相通；4）液体回收片组（5）：由七个圆环形的液体回收片叠放在一起组成液体回收片组（5），七个液体回收片的内侧与回收孔腔的内侧壁紧贴，七个液体回收片上开有对应相通且均匀密布的微孔，七个液体回收片位于最下面的两个液体回收片的外侧开有朝向硅片（3）的斜面，七个液体回收片位于最下面的一个液体回收片与前端盖（2A）的回收孔腔内底面接触，七个液体回收片上开有的微孔与回收孔阵列（7）的微孔对应相通，由七个液体回收片上微孔形成的多道微管路与液体回收槽（7A）相通。...

【技术特征摘要】
1.一种用于浸没式光刻机的气密封和气液分离回收装置，在浸没式光刻机中的投影物镜组(I)和硅片(3)之间装有的气密封和气液分离回收装置；其特征在于所述气密封和气液分离回收装置包括密封和注液回收装置(2)、气液分离片组(4)和液体回收片组(5);密封和注液回收装置(2)由浸没単元前端盖(2A)和浸没単元后端盖(2B)组成；其中 1)浸没単元后端盖(2B) 在浸没単元后端盖(2B)开有中心通孔，在浸没単元后端盖(2B)的中心通孔向外的七个同心圆上分別依次开有四个等分的注液槽(6B)，两个液体回收槽(7A)、两个气体回收槽(7B)、两个内密封注气槽(8B)、两个内密封气体回收槽(9B)、两个外密封气体回收槽(IOB)和两个外密封注气槽(IlB)； 2)浸没单元前端盖(2A) 在浸没単元前端盖(2A)开有中心通孔，浸没単元前端盖(2A)的中心通孔向外依次嵌套有五个各自连续的环状圆柱腔体，五个环状圆柱腔向外依次为回收孔腔、内层注气压カ缓冲腔(8A)、内层气体回收腔(9A)、外层气体回收腔(IOA)和外层注气压カ缓冲腔(11A)，在位于前端盖中心通孔和回收孔腔之间的浸没単元前端盖(2A)的端面圆环上开有中心对称均布的四个相同的注液腔(6A)，四个注液腔(6A)内均开有沿圆周方向排列的注液孔阵列(6C)，回收孔腔内底面上开有回收孔阵列(7)，内层注气压カ缓冲腔(8A)内开有沿圆周方向排列的内层注气孔阵列(8C)，外层注气压カ缓冲腔(IlA)内开有沿圆周方向排列的外层注气孔阵列(11C)，内层气体回收腔(9A)和外层气体回收腔(IOA)内均开有中心对称均布的十二个槽，回收孔阵列(7)由均匀密布的微孔组成； 所述的浸没単元前端盖(2A)上端与浸没単元后端盖(2B)下端的结合面均为平面，并通...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅新，陈文昱，徐宁，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：