本發明專利技術公開了一種用于浸沒式光刻機的階梯式自適應氣體密封裝置。該氣體密封裝置是在投影透鏡組和襯底之間的裝置，由上構件、下構件和旋轉構件組成。在光刻掃描過程中，伴隨襯底高速運動對浸沒液體的牽拉作用，浸沒流場的邊界形態會發生迅速變化。該裝置內部采用多層階梯式氣密封結構，從中心向外部氣密封壓力逐漸升高，并且根據襯底的運動方向及速度大小實時調整各層氣體的密封壓力大小，從而抑制外圍氣密封壓力不足導致浸沒液體的泄漏，及內部氣密封壓力過大導致的氣泡卷吸，實現液體的自適應氣體密封。同時，在該裝置外部采用旋轉氣流輔助密封，進一步提高了氣體密封的可靠性與穩定性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種用浸沒式光刻機的密封裝置，特別是涉及一種用于浸沒式光刻機的階梯式自適應氣體密封裝置。
技術介紹
現代光刻設備以光學光刻為基礎，它利用光學系統把掩膜版上的圖形精確地投影曝光到涂過光刻膠的襯底(如硅片)上。它包括一個紫外光源、一個光學系統、一塊由芯片 圖形組成的投影掩膜版、一個對準系統和一個覆蓋光敏光刻膠的襯底。浸沒式光刻(Immersion Lithography)系統在投影透鏡和襯底之間的縫隙中填充某種液體，通過提高該縫隙中介質的折射率(η)來提高投影透鏡的數值孔徑(NA)，從而提高光刻的分辨率和焦深。通常采用的方案將液體限制在襯底上方和投影裝置的末端元件之間的局部區域內。如果缺乏有限密封，該方案將導致填充流場邊界液體的泄漏，泄漏的液體在光刻膠或Topcoat表面干燥后將形成水跡，嚴重影響曝光成像質量。目前該方案的密封結構，一般采用氣密封構件環繞投影透鏡組末端元件和襯底之間的縫隙流場。在密封構件和襯底的表面之間，氣密封技術(例如參見中國專利ZL200310120944. 4和美國專利US2007046916)通過施加高壓氣體在環繞填充流場周邊形成氣幕，將液體限制在一定流場區域內。但上述密封元件存在一些不足 (I)襯底高速運動狀態中，由于分子附著力的作用，靠近襯底的液體將隨襯底發生牽拉運動，并由此導致流場邊界形態發生變化。這種變化在不同邊界位置均不一樣，主要表現在動態接觸角大小的變化。即與襯底運動方向相同的前進接觸角將變大，而與襯底運動方向相反的后退接觸角將變小。前進接觸角變大，使得外界氣體更易被卷吸到流場中形成氣泡，從而影響流場的均一性和曝光成像質量；后退接觸角變小，使得邊界液體更容易牽拉到流場外圍導致液體泄漏，并由此形成一系列缺陷(如水跡)。(2)通常采用的均壓氣密封方式無法對流場邊界進行自適應補償，這是因為較小的氣密封壓力將使得在后退接觸角處位置變得更加容易泄漏，而較大的氣密封壓力將增加在前進接觸角處得液體氣泡卷吸的可能性，最佳的密封氣體壓力分布伴隨著流場邊界的高速動態變化而瞬時改變。然而，也有一些密封專利(例如參加中國專利ZL200810164176. 5和ZL200910096971. X)采用非均壓氣密封或采用旋轉的方式進行縫隙流場的自適應密封，雖然提高了密封的效果，但仍存在一些不足襯底高速復雜運動過程中，縫隙流場處于紊流狀態。由此帶來了壓力和流動的不穩定，不及時有效地釋放帶來的壓力波動，將不斷疊加會給裝置帶來振動問題，進而影響到曝光質量；此外這些方法未充分考慮襯底極端惡劣工況下(如瞬時高加速度和急停工況)所帶來的嚴重后果(如液滴泄漏)的輔助補救措施。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種用于浸沒式光刻機的階梯式自適應氣體密封裝置，根據流場邊界的形態變化，實時調整不同氣密封通道中密封氣體的壓力，從而獲得高度穩定的邊界流場，以提升曝光的質量。為了達到上述目的，本專利技術采用的技術方案如下 本專利技術包括在投影透鏡組、密封裝置和襯底，密封裝置設置在投影透鏡組和襯底之間。所述的密封裝置為階梯式自適應氣體密封裝置，包括下構件、上構件和旋轉構件；其中 1)下構件下構件為環狀柱體，圓周方向等距開有1(Γ18個扇形多層的氣密封通道，并且每個氣密封通道為51層；氣密封通道下部開有傾斜氣密封腔；在氣密封通道外圍設有等距分布的回氣通道，回氣通道的下部設有回氣腔，回氣腔內填充吸水性多孔介質；在下構件圓周外壁開有環狀的旋轉凹槽； 2)上構件上構件為環狀柱體，下表面圓周方向開有與下構件環狀柱體的扇形多層的氣密封通道相應個數的扇形的氣流緩沖腔，對應緊貼與下構件2Α環狀柱體的扇形多層的 氣密封通道，每個氣流緩沖腔的上方均開有與氣流緩沖腔連通的注氣通道；注氣通道位于最外層的氣密封通道之外； 3)旋轉構件旋轉構件為環狀柱體，貫穿上下表面等距開有8 10個傾斜旋轉氣流通道；在中心圓周內壁設有環狀的旋轉凸臺，旋轉凸臺與下構件環狀柱體的環狀的旋轉凹槽鑲嵌配合。所述的扇形多層的氣密封通道，從中心向外部方向，每層氣密封通道的寬度逐漸增大，遞增寬度在O. 5 lmm。所述的傾斜氣密封腔，從中心向外傾斜角度β為2(Γ40度。所述的傾斜旋轉氣流通道從上表面外部向下表面中心呈傾斜分布，傾斜角度與襯底夾角Y為6(Γ80度，并且上表面氣孔與下表面的氣孔在圓周方向上下兩氣孔圓心角度Θ為20 40度。本專利技術具有的有益效果 (I)根據流場邊界的形態變化，自動調節不同氣密封通道中的密封氣體壓力，從而確保流場的高度穩定性；為進一步提高襯底運動速度和生產效率創造了有利條件。(2)襯底高速運動不同狀態下，可避免前進接觸角處因密封氣體流量過大導致邊緣流場氣泡卷吸，以及后退接觸角處因密封氣體壓力不足引起液體泄漏，有效控制了浸沒式光刻中兩大缺陷。(3)在外圍設置的旋轉氣體密封輔助手段，有效控制在惡劣工況下(如瞬時高加速度和急停工況)的液滴泄漏問題，進一步提高氣體密封與流場的穩定性與可靠性。附圖說明圖I是本專利技術與投影透鏡組相裝配的簡化示意圖。圖2是本專利技術的爆炸剖面視圖。圖3是本專利技術旋轉構件的結構圖。圖4是本專利技術工作表面的仰視圖。圖5是本專利技術圖2的P-P剖視圖。圖6是表征襯底靜止狀態下工作原理圖。圖7是表征襯底由中心向外部運動時密封原理圖。圖8是表征襯底由外部向中心運動時密封原理圖。圖9是表征旋轉氣密封的輔助密封原理圖。圖中1、投影透鏡組，2、階梯式自適應氣體密封裝置，2A、下構件，2B、上構件，2C、旋轉構件，3、襯底，4A、氣密封通道，4B、注氣通道，4C、傾斜旋轉氣流通道，5A、傾斜氣密封腔，5B、氣流緩沖腔，5C、旋轉凸臺，6A、回氣通道，7A、回氣腔，8A、旋轉凹槽，9、吸水性多孔介質，10、浸沒流場，11、密封通道氣體壓力場。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步的說明。如圖I、圖2、圖3、圖4、圖5所示，本專利技術包括在投影透鏡組I、密封裝置和襯底3，密封裝置設置在投影透鏡組I和襯底3之間。所述的密封裝置為階梯式自適應氣體密封裝 置2，包括下構件2A、上構件2B和旋轉構件2C ;其中 1)下構件2A:下構件2A為環狀柱體，圓周方向等距開有1(Γ18個扇形多層的氣密封通道4Α，并且每個氣密封通道為51層；氣密封通道下部開有從內至外擴大的傾斜氣密封腔5Α ;在氣密封通道外圍設有等距分布的回氣通道6Α，回氣通道6Α的下部設有回氣腔7Α，回氣腔7Α內填充吸水性多孔介質9 ;在下構件2Α圓周外壁開有環狀的旋轉凹槽8Α ； 2)上構件2Β:上構件2Β為環狀柱體，下表面圓周方向開有與下構件2Α環狀柱體的扇形多層的氣密封通道4Α相應個數的扇形的氣流緩沖腔5Β，對應緊貼與下構件2Α環狀柱體的扇形多層的氣密封通道4Α，每個氣流緩沖腔5Β的外側上方均開有與氣流緩沖腔5Β連通的注氣通道4Β，注氣通道4Β位于最外層的氣密封通道4Α之外； 3)旋轉構件2C:旋轉構件2C為環狀柱體，貫穿上下表面等距開有8 10個傾斜旋轉氣流通道4C;在中心圓周內壁設有環狀的旋轉凸臺5C，旋轉凸臺5C與下構件2Α環狀柱體的環狀的旋轉凹槽8Α鑲嵌配合。所述的扇形多層的氣密封通道4Α，從中心向外部方向，每層氣密封通道的寬度逐漸增大，遞增寬度在O. 5 lmm。所述本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于浸沒式光刻機的階梯式自適應氣體密封裝置，包括投影透鏡組（1）、密封裝置和襯底（3），密封裝置設置在投影透鏡組（1）和襯底（3）之間；其特征在于：所述的密封裝置為階梯式自適應氣體密封裝置（2），包括下構件（2A）、上構件（2B）和旋轉構件（2C）；其中：1）下構件（2A）：下構件（2A）為環狀柱體，圓周方向等距開有10~18個扇形多層的氣密封通道（4A），并且每個氣密封通道為5~8層；氣密封通道下部開有傾斜氣密封腔（5A）；在氣密封通道外圍設有等距分布的回氣通道（6A），回氣通道（6A）的下部設有回氣腔（7A），回氣腔（7A）內填充吸水性多孔介質（9）；在下構件（2A）圓周外壁開有環狀的旋轉凹槽（8A）；2）上構件（2B）：上構件（2B）為環狀柱體，下表面圓周方向開有與下構件（2A）環狀柱體的扇形多層的氣密封通道（4A）相應個數的扇形的氣流緩沖腔（5B），對應緊貼與下構件（2A）環狀柱體的扇形多層的氣密封通道（4A），每個氣流緩沖腔（5B）的上方均開有與氣流緩沖腔（5B）連通的注氣通道（4B）；注氣通道(4B)位于最外層的氣密封通道(4A)之外；3）旋轉構件（2C）：旋轉構件（2C）為環狀柱體，貫穿上下表面等距開有8~10個傾斜旋轉氣流通道（4C）；在中心圓周內壁設有環狀的旋轉凸臺（5C），旋轉凸臺（5C）與下構件（2A）環狀柱體的環狀的旋轉凹槽（8A）鑲嵌配合。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：傅新，劉琦，陳文昱，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：
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