一种用于光刻机的浸液维持、更新装置的制造方法

一种用于光刻机的浸液维持、更新装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光刻领域，尤其涉及在浸没式光刻机中浸没液体的维持、更新装置。
【背景技术】
[0002] 现代半导体集成电路制造W光学光刻设备为基础，它利用光学系统把淹没版上的 集成电路图形精确地投影到娃片的目标区域上。光刻设备一般包括光源系统、光学系统物 镜、掩膜和掩膜台系统、对准系统、工件台系统等。光刻设备是将所需图形施加到衬底上，通 常为衬底的目标部分上的机器。例如，光刻设备可W用于集成电路的制造中。在该种情况 下，可称为掩模、标线的构图装置可W用于产生将形成在集成电路单层上的电路图形。该 图形可W转移到衬底（例如，娃晶片）上的目标部分（例如，包括部分、一个、或多个管芯 的部分）上。通常通过在提供于衬底上的福射敏感材料（抗蚀剂）层上成像来转移图形。 通常，单个衬底包括依次构图的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括通过将整个图 形一次曝光在目标部分上来福射每个目标部分的所谓的步进机和通过在给定方向扫描" 方向）上通过福射束扫描图形来福射每个目标部分同时同步地平行或反平行于该方向扫 描衬底的所谓的扫描器。还可W通过将图形刻印在衬底上把图形从构图装置转移到衬底。
[0003] 对于浸没式光刻设备需要浸没系统。现在浸没式光刻设备一般使用193nmArF光 源，能够实现45nm节点及W下的集成电路的制造。浸没式光刻系统是在镜头最后一片物镜 与衬底之间的缝隙中填充某种液体(通常采用特殊处理的超纯水)，W此来增大透镜的数值 孔径，提高分辨率和焦深，W便获得更小的特征尺寸。浸没式光刻在实现镜头最后一片物镜 与衬底之间的缝隙中液体填充时可采用两种方式。一种是所谓的全浸没式，即将整个衬底 或者衬底台及最后镜片浸没于液体中；另一种是所谓的局部浸没，仅仅在最后一片物镜与 衬底之间的缝隙中填充液体。对于全浸没形式，在扫面曝光过程中将会有大量的液体必须 被加速，该样对运动台电机的要求很高，且运动台运动时将会在液体中产生不可预测的润 流等。因此浸没式光刻设备多采用局部浸没方式。而局部浸没需要对缝隙内的液体进行维 持，防止浸没液体泄漏。图2、图3给出了液体维持结构的示意图。
[0004] 图1所示为光刻设备的原理图。101为激光器系统，为光刻设备提供曝光光源，波 长可W是365nm，248nm，193nm，159nm，128nm等。102为掩膜台系统，提供光刻所需要的掩 膜图形。103为物镜系统。104为对准调焦系统。105为大理石基台。106为浸液维持 装置，将衬底上曝光区域部分浸没在液体中，所用液体可W是高折射率的液体，比如水。107 为衬底台系统，承载衬底，并在工作过程中做扫描或者步进运动。本发明中也是采用了该种 原理结构的光刻设备。

【发明内容】

[0005] 本发明提出一种用于光刻机的浸液维持、更新装置，其特征在于：包括安装面板、 第一液体进口、第二液体进口、第一液体抽取口、第二液体抽取口和第H液体抽取口，安装 面板中设置气体/液体通道，与第一液体进口、第一液体抽取口、第二液体进口、第二液体 抽取口、第；液体抽取口相连接；第二液体抽取口位于第二液体进口外侧，第二液体抽取口 被嵌于第H液体抽取口内侧，所述第H液体抽取口为多孔板。
[0006] 其中，第二液体进口、第二和第H液体抽取口均具有相应的面板端开口、衬底端开 口W及腔体结构，且面板端开口和衬底端开口位于腔体结构两侧，面板端开口与面板相连， 衬底端开口与衬底相连。
[0007] 其中，第二液体进口和第二液体抽取口均为周向环形结构，第一液体进口和第一 液体抽取口分别位于第二液体进口的对角线的两端，第H液体抽取口的内轮廓与第二液体 抽取口的内轮廓相同。
[0008] 其中，第一液体进口和第一液体抽取口均具有相应的通道和接口，第一进口通道 和第一抽取口通道均为矩形通道，且末端为敞口结构。
[0009] 其中，所述第一抽取口通道比第一进口通道大。
[0010] 其中，所述对角线与衬底的扫描方向垂直。
[0011] 其中，所述第二液体进口和第二液体抽取口的衬底端开口的开孔方向可W垂直于 衬底表面，也可WW-定角度开孔。
[0012] 其中，所述开孔方向的角度为向内侧0° ^30°。
[0013] 其中，所述第二液体进口和第二液体抽取口的衬底端开口的开孔形式可W为圆形 孔、菱形孔或矩形孔。
[0014] 其中，所述第二液体进口的衬底端开口的大小小于第二液体抽取口的衬底端开口 的大小。
[0015] 其中，所述多孔板的外轮廓为圆形或矩形环状结构，。
[0016] 其中，所述第二液体进口、第二和第H液体抽取口的下表面保持在同一高度。
[0017] 其中，第二和第H抽取口均为负压抽取。
[001引其中，所述第二液体进口的流量和第二液体抽取口的气体抽取流量满足
其中，Pair为气体密度，Vgb为气体速度，Pwater为液体密 度，为液体流速，P日t。心为静压差。
[0019] 根据本发明的浸液维持装置由各个分立的零部件构成，采用面板式安装，将各个 零部件分别集成在安装面板上，便于制造、安装和维护；根据本发明的浸液维持装置包含水 平液体进口及水平抽取口，水平收取口采用恒定的负压抽取，能够有效防止液体溢出；根据 本发明的浸液维持装置包含垂直液体进口，根据不同给的运动速度设定垂直液体进口的流 量，能够有效防止衬底台往复运动时卷吸气体进入曝光区域流场；根据本发明的浸液维持 装置在垂直进口及垂直抽取口外侧设置多孔板抽取装置，采用负压抽取，能够提高维持液 体不泄露时衬底台的运动速度；根据本发明的浸液维持装置垂直抽取口的负压设置低于多 孔板抽取的负压设置，形成垂直抽取口为主要抽取口，多孔板为辅助抽取口的组合抽取。
【附图说明】
[0020] 关于本发明的优点与精神可W通过W下的发明详述及所附图式得到进一步的了 解。
[0021] 图1所示为光刻设备的原理图； 图2所示为根据本发明的浸液维持、更新装置的结构示意图； 图3所示为根据本发明的浸液维持、更新装置的俯视图； 图4所示为根据本发明的浸液维持、更新装置的结构示意图； 图5所示为根据本发明的浸液维持、更新装置的横截面图； 图6所示为根据本发明的浸液维持、更新装置的分解结构示意图； 图7所示为根据本发明的浸液维持、更新装置的第二液体进口、抽取口和第H液体抽 取口的结构示意图； 图8所示为根据本发明的第H液体抽取口的另一实施方式的结构示意图； 图9所示为第二液体进口和抽取口的衬底端开口的结构示意图； 图10所示为第H液体抽取口的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
[0023] 根据本发明的浸液维持、更新装置的结构如图2、图4和图5所示。该浸液维持装 置包含安装面板200、第一液体进口 201、第二液体进口 203、第一液体抽取口 202、第二液 体抽取口 204和第H液体抽取口 206。安装面板200用于固定浸液维持及更新装置的各个 零部件，面板采用刚性材料，如不镑钢、铁钢等。面板中设置气体/液体通道200U2002和 2003,为各液体抽取口和进口抽取和提供液体，其中通道2003、2002和2001分别与第二液 体进口 203、第二液体抽取口 204、第H液体抽取口 206相连接。如图3所示为第一液体进口 201和第二液体进口 203,其中，圆形为投影物镜，双箭头为扫描方向，单箭头为液体流向。
[0024] 此外，在面板上还可W设置集成的流道结构，为各个零部件供给或抽取液体。零部 件的固定方式可W采用粘接、馴钉、螺丝等固定。第一液体进口 201由第一进口通道201a和 第一进口接口 20化构成，第一液体抽取口 202由第一抽取口通道202a和第一抽取口接口 20化构成。第一进口接口 20化和第一抽取口接口 20化分别为第一液体进口和第一液体抽 取口与面板连接的接口，第一进口通道201a和第一抽取口通道202a均设置成矩形通道结 构，末端采用敞口结构。第一进口通道201a的矩形通道截面优选设置为长为30mnr35mm， 高为2mnr4mm。第一液体抽取口 202实际上为气液两相流动，在一种工况下可能为单相气 体流动，也可能为单相液体流动，也可能为气液两相流动。第一液体抽取口 202能够防止 浸没液体过量填充时从浸液维持装置上方溢出。期望的第一液体抽取口通道202a设置成 比第一进口通道201a稍大的敞口结构，矩形通道截面期望的 设置为长为35mnr60mm，高为 2mnr4mm。如图3所示。期望的第一液体抽取口 202的宽度设置为第一液体进口 201宽度 的1. 5^2倍。
[00巧]第二液体进口 203设置为周向正方环形结构，环形结构上设置孔状开口，使液体 能够流通。第二液体进口 203包括第二液体衬底端进口 203a、第二液体面板端进口 203b和 第二液体进口腔体203c。第二液体衬底端进口 203a靠近衬底，第二液体面板端进口 203b 与面板200连接。腔体203c位于203a和203b之间，203a和203b开口在203c的两端，通 过设置203c可W减小液体对衬底的冲击力。203a的开孔方向可W垂直于衬底表面，也可W W-定角度开孔，推荐角度为向内侧0° ^30°，W使液体能够倾向于向内流动。203a的开 孔形式可W为圆形孔、可W为菱形孔或矩形孔等，开孔大小dl设置为0. 05^0. 3mm。第二液 体进口 203能够有效的防止衬底往复运动卷吸气泡进入流场。
[0026] 第二液体抽取口 204设置在第二液体进口 203外侧，形状也为周向正方环形结构， 环形结构上设置开口，使液体能够流通。第二液体抽取口 204由第二液体抽取口衬底端开 口 204a、第二液体抽取口面板端开口 204b和第二液体抽取口腔体204c构成。第二液体抽 取口衬底端开口 204a靠近衬底，第二液体抽取口面板端开口 204b与面板200连接。腔体 204c位于开口 204a和开口 204b之间，204a和204b开口在204c的两端，通过设置204c可 W提高抽取负压的稳定性。204a开孔方向可W垂直于衬底表面，也可-定角度开孔，推 荐角度为向外侧0° ^30°，如图9所示。204a的开孔形式可W为圆形孔、可W为菱形孔或 矩形孔等，开孔大小d2设置为0. 3^0. 8mm。该样设置能够更有效维持浸没液体，能够将绝大 部分或者全部的液体从此抽取口抽出。优选203a的大小小于204a的大小。环形第二液体 进口 203及环形第二液体抽取口 204固定于安装板上，使得第一液体进口 201及第一液体 抽取口 202位于其对角线的两端，并且优选设置成此对角线与衬底的扫描方向垂直W提高 液体维持的扫描速度，如图4所示。
[0027] 第H液体抽取口 206为多孔板，其被设置为能够使抽取口 204嵌入其中的结构，其 内轮廓与抽取口 204相同，外轮廓可W设置成圆形、正多边形等形式。第二液体抽取口 204 与衬底的间隔小，使得衬底台可W较快速度运动，但是间隔过小又容易导致浸液维持、更新 装置与台子上的零部件发生碰撞，为了避免该种碰撞只能调整浸液维持、更新装置的高度， 导致时间上的损耗。第H液体抽取口 206为多孔板，其特殊结构可W使得衬底的间隔增大， 但同时也限制了台子的运动速度。因此，本发明将第二液体抽取口 204和第H液体抽取口 206相互配合设置，综合运用上述两种结构不同的抽取口，达到既不容易使浸液维持、更新 装置与台子发生碰撞又不降低台子运动速度的目的。多孔板孔隙大小推荐设置为直径d的 范围为30ynT50ym，孔隙之间距离h设置为0.广0. 2mm。孔隙分布按阵列式均匀分布，女口 图10所示。多孔板的外轮廓可设置为圆形，圆形与内部矩形的最小距离d需大于5mm，如图 7所示。优选地，多孔板可设置成如图8所示的矩形环状20化，宽度d设置为lOmnTSOmm。 多孔板抽取口能够有效防止从第二液体抽取口 204溢出的少量的液体，提高液体维持的能 力。在安装第二液体进口 203、第二液体抽取口 204和多孔板结构206时，优选保证其下表 面保持在同一高度。抽取口 204及多孔板抽取口 206均采用负压抽取，由于多孔板对流动 产生的阻力大于单个孔，因此在浸液维持装置与衬底之间的间隙中，第二液体抽取口衬底 端开口 204a附近的压力小于第H液体抽取口衬底端开口 206a附近的压力，且多孔板附近 的压力能够更稳定的维持，从而使得第二液体抽取口衬底端开口 204a附近的压力能够更 稳定。
[0028] 液体维持时，期望的是表面张力的作用较惯性力的作用有相当的效果。因此期望 的是韦伯数We小于或等于5,即要求= 其中P为浸液的密度，U为衬底的特征 r 运动速度，Y为浸液的表面张力系数，h为维持装置底面与衬底之间的距离。对使用纯水作 为浸液，要求h不大于350ym,优选在200ym~300ym之间。
[0029] 为了有效的防止衬底运动可能卷吸气体进入浸没流场，优选设置第二液体进口 203的流量及第二液体抽取口 204的气体抽取流量满足如下关系
其中，Pair为气体密度，Vgb为气体速度，Pwater为液体密度，为缝隙内液体流 速，P日tatie为静压差，约为lOOPa。
[0030] 液体密度和气体密度可分别为lOOOkg/m3,1. 2化g/m3,由此可得到液体进口 203流 量与抽取口 204气体抽取流量与衬底运动速度之间的匹配关系，如表1所示。
[0031] 表1进液口 203及抽取口 204流量与衬底运动速度的匹配关系
本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，W上实施例仅用W说明本发明的技 术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者 有限的实验可W得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。
【主权项】
1. 一种用于光刻机的浸液维持、更新装置，其特征在于：包括安装面板、第一液体进 口、第二液体进口、第一液体抽取口、第二液体抽取口和第三液体抽取口，安装面板中设置 气体/液体通道，与第一液体进口、第一液体抽取口、第二液体进口、第二液体抽取口、第三 液体抽取口相连接；第二液体抽取口位于第二液体进口外侧，第二液体抽取口被嵌于第三 液体抽取口内侧，所述第三液体抽取口为多孔板。2. 根据权利要求1所述的装置，其中，第二液体进口、第二和第三液体抽取口均具有相 应的面板端开口、衬底端开口以及腔体结构，且面板端开口和衬底端开口位于腔体结构两 侦牝面板端开口与面板相连，衬底端开口与衬底相连。3. 根据权利要求1所述的装置，其中，第二液体进口和第二液体抽取口均为周向环形 结构，第一液体进口和第一液体抽取口分别位于第二液体进口的对角线的两端，第三液体 抽取口的内轮廓与第二液体抽取口的内轮廓相同。4. 根据权利要求1所述的装置，其中，第一液体进口和第一液体抽取口均具有相应的 通道和接口，第一进口通道和第一抽取口通道均为矩形通道，且末端为敞口结构。5. 根据权利要求3所述的装置，其中，所述第一抽取口通道比第一进口通道大。6. 根据权利要求3所述的装置，其中，所述对角线与衬底的扫描方向垂直。7. 根据权利要求1-6中任意一个所述的装置，其中，所述第二液体进口和第二液体抽 取口的衬底端开口的开孔方向可以垂直于衬底表面，也可以以一定角度开孔。8. 根据权利要求7所述的装置，其中，所述开孔方向的角度为向内侧0°~30°。9. 根据权利要求1-6中任意一个所述的装置，其中，所述第二液体进口和第二液体抽 取口的衬底端开口的开孔形式可以为圆形孔、菱形孔或矩形孔。10. 根据权利要求9所述的装置，其中，所述第二液体进口的衬底端开口的大小小于第 二液体抽取口的衬底端开口的大小。11. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述多孔板的外轮廓为圆形或矩形环状结构。12. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二液体进口、第二和第三液体抽取口的 下表面保持在同一高度。13. 根据权利要求12所述的装置，其中，第二和第三抽取口均为负压抽取。14. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二液体进口的流量和第二液体抽取口的气体抽取流量满足 其中，P &为气体密度，为气体速 ， 度，P watCT为液体密度，Vwate为液体流速，Pstati。为静压差。
【专利摘要】一种用于光刻机的浸液维持、更新装置，其特征在于：包括安装面板、第一液体进口、第二液体进口、第一液体抽取口、第二液体抽取口和第三液体抽取口，安装面板中设置气体/液体通道，与第一液体进口、第一液体抽取口、第二液体进口、第二液体抽取口、第三液体抽取口相连接；第二液体抽取口位于第二液体进口外侧，第二液体抽取口被嵌于第三液体抽取口内侧，所述第三液体抽取口为多孔板。
【IPC分类】G03F7/20
【公开号】CN104880912
【申请号】CN201410070265
【发明人】张崇明, 聂宏飞, 杨志斌, 张洪博
【申请人】上海微电子装备有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2014年2月28日