专利名称：浸没式光刻系统中的液体传送及气密封装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及浸没式光刻系统中的液体传送及气密封装置，特别是涉及一种在投影透镜末端元件和硅片之间的缝隙中传送液体，并保证液体无泄漏的液体传送及气密封装置。
背景技术：
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硅片。
浸没式光刻系统在投影透镜和硅片之间的缝隙中充满某种液体，通过提高该缝隙中介质的折射率来提高投影透镜的数值孔径，从而提高光刻的分辨率和焦深。在步进-扫描式光刻设备中，硅片在曝光过程中高速地进行扫描运动，这种高速运动将把填充液体带离出缝隙，即会导致液体泄漏。泄漏的液体将导致光刻设备的某些部件无法正常工作，比如，监测硅片位置的干涉仪。因此，浸没式光刻技术中必须重点解决填充液体的密封问题。
CN 1501173A提出了一种光刻投射装置，采用一气密封构件围绕投影透镜末端元件和硅片之间间隙。气密封在所述气密封构件和硅片的表面之间形成，以密闭间隙中的液体。但是，在其所提出的各种气密封结构中，气体密封边界存在流动不均匀、压力集中等问题，而气流不均匀一方面不利于液体密封，并在扫描光刻过程中引起泄漏，另一方面可能产生气泡，而气泡进入投影透镜和硅片间的曝光场，将影响成像质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种浸没式光刻系统中的液体传送及气密封装置。采用气密封方式，进气和排气管路均有迷宫式的气压均压结构，在气体密封边界得到流动稳定，压差均匀的气流，一方面防止了液体泄漏，另一方面也防止了气泡产生。
本发明为解决上述问题采用的技术方案是在浸没式光刻系统中的投影透镜和待曝光硅片之间装有液体传送及气密封装置。所述的液体传送及气密封装置是从下而上依次同轴由带有气压均压结构的进气零件、带有气压均压结构的排气零件、液体注入和回收零件和顶端盖装配而成；带有气压均压结构的进气零件和带有气压均压结构的排气零件均采用迷宫式的三层环形气道结构。
所述的带有气压均压结构的进气零件包括沿半径向轴心方向的第一环形气道与第二环形气道间，沿进气方向D-D对称地开两个第一环形短槽，开槽角度为10°～30°；在第二环形气道与第三环形气道间，沿进气方向D-D对称地开四个第二环形短槽，开槽角度为10°～20°，四个第二环形短槽的布置应使第一环形短槽正对相邻两第二环形短槽间的未开槽肋处；在第三环形气道和进气平直段间，沿进气方向D-D对称地开八个第三环形短槽，开槽角度为10°～20°，八个第三环形短槽的布置应使第二环形短槽正对相邻两第三环形短槽间的未开槽肋处；进气平直段侧面与水平面夹角为45°～80°。
所述的带有气压均压结构的排气零件包括沿半径向轴心方向的第一环形气道与第二环形气道间，沿出气方向E-E对称地开两个第一环形短槽，开槽角度为10°～30°；在第二环形气道与第三环形气道间，沿出气方向E-E对称地开四个第二环形短槽，开槽角度为10°～20°，四个第二环形短槽的布置应使第一环形短槽正对相邻两第二环形短槽间的未开槽肋处；在第三环形气道和进气平直段间，沿出气方向E-E对称地开八个第三环形短槽，开槽角度为10°～20°，八个第三环形短槽的布置应使第二环形短槽正对相邻两第三环形短槽间的未开槽肋处；出气平直段朝向带有气压均压结构的进气零件的外侧面与水平方向的夹角为110°～135°；出气平直段朝向液体注入和回收零件的内侧面与水平方向的夹角为110°～135°。
所述的液体注入和回收零件包括在该零件上表面沿注液方向F对称地开一液体注入平直槽和液体回收平直槽；该零件朝向投影透镜的内侧面有与投影透镜的末端形状相同的锥形；内侧面上沿注液方向对称地开一液体注入斜槽和液体回收斜槽，开槽角度45°～135°；该零件朝向液体注入和回收零件的外侧面与水平方向的夹角为45°～80°。
所述的顶端盖包括中心开有倒锥形孔与投影透镜末端锥面紧密贴合。
本发明具有的有益的效果是与背景技术中的气密封结构相比，本发明提出的迷宫式气压均压结构，应用到进气和排气管路结构中，从而在气体密封边界得到流动稳定，压差均匀的气流，较好地防止了液体泄漏和气泡产生。
图1是本发明与投影透镜相装配的简化示意图；图2是图1的A-A向剖视图；
图3是图2的B-B向剖视图；图4是图3的C-C局部放大图；图5是本发明带有气压均压结构的进气零件的轴测图；图6是图5的俯视图；图7是本发明带有气压均压结构的排气零件的轴测图；图8是图7的俯视图；图9是本发明液的俯视图入和回收零件的轴测图；图10是图9的俯视图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1示意性地表示了本发明实施方案的液体传送及气密封装置与投影透镜相装配简化示意图，包括自下而上依次同轴带有气压均压结构的进气零件1A、带有气压均压结构的排气零件1B、液体注入和回收零件1C和顶端盖1D装配而成。
本发明实施方案的液体传送及气密封装置可以在分步重复或者步进扫描式光刻设备中应用。在曝光过程中，从光源(图中未给出)发出的光(如氟化氪或氟化氩准分子激光)通过对准的掩膜版(图中未给出)、投影透镜和充满液体的透镜-硅片间狭缝，对硅片表面的光刻胶进行曝光。
图2是图1所示装配体的A-A向剖视图，其中2A表示投影透镜的曝光场。
图3是图2所示装配体的B-B向剖视图，其中3A表示投影透镜末端元件的下表面，它与硅片上表面3B之间的狭缝3C即为待充满液体区域。
图4是图3所示液体传送及气密封装置的C-C局部放大图。带有气压均压结构的进气零件1A的内表面4A与带有气压均压结构的排气零件1B的外表面4B间形成一环形进气槽4C，该槽偏离投影透镜光轴方向10°～45°，槽宽0.5～3mm。带有气压均压结构的排气零件1B的内表面4D和液体注入和回收零件1C的外表面4E间形成一环形出气槽4F，该槽偏向投影透镜光轴方向10°～45°，槽宽0.5～3mm。进气槽与出气槽在面对硅片的方向形成一气密封4G。液体4X由液体注入和回收零件1C上的槽道4H和4I流出狭缝3C。4J、4K和4L分别表示带有气压均压结构的进气零件1A上的第一、第二和第三环形气道，在第三环形气道4L和进气槽4C间有一平直段4M。而4N、4O和4P分别表示带有气压均压结构的排气零件1B上的第一、第二和第三环形气道，在第三环形气道4P和出气槽4F间有一平直段4Q。下面结合图5-图8详细说明各气道的结构及其有益的效果。
图5是图4所示带有气压均压结构的进气零件1A的轴测图，各环形气道4J、4K、4L的槽宽和肋宽相等，为2～4mm；各环形气道4J、4K、4L和进气平直段4M的的开槽深度相等，为0.5～3mm。
图6是图5所示带有气压均压结构的进气零件1A的俯视图，沿半径向轴心方向的第一环形气道4J与第二环形气道4K间，沿进气方向D-D对称地开两个第一环形短槽6B，开槽角度为10°～30°；在第二环形气道4K与第三环形气道4L间，沿进气方向D-D对称地开四个第二环形短槽6C，开槽角度为10°～20°，四环形短槽6C的布置应使第一环形短槽6B正对相邻两第二环形短槽6C间的未开槽肋处；在第三环形气道4L和进气平直段4M间，沿进气方向D-D对称地开八个第三环形短槽6D，开槽角度为10°～20°，从而获得22％～33％的孔隙率，八环形短槽6D的布置应使槽6C正对相邻两槽6D间的未开槽肋处，这样在八个短槽出口处可获得相同的气压分布；从八个环形短槽6D流出的气体经过进气平直段4M后，气压分布进一步均匀，最终在进气槽4C(见图4)中获得气压均匀，流动稳定的气流。
图7是图4所示带有气压均压结构的排气零件1B的轴测图，各环形气道4N、4O、4P的槽宽和肋宽相等，为2～4mm；各环形气道4N、4O、4P和出气平直段4Q的的开槽深度相等，为0.5～3mm。
图8是图7所示带有气压均压结构的排气零件1B的俯视图，沿半径向轴心方向的第一环形气道4N与第二环形气道4O间，沿出气方向E-E对称地开两个第一环形短槽8B，开槽角度为10°～30°；在第二环形气道4O与第三环形气道4P间，沿出气方向E-E对称地开四个第二环形短槽8C，开槽角度为10°～20°，四环形短槽8C的布置应使第一环形短槽8B正对相邻两第二环形短槽8C间的未开槽肋处；在第三环形气道4P和出气平直段4Q间，沿出气方向E-E对称地开八个第三环形短槽8D，开槽角度为10°～20°，从而获得22％～33％的孔隙率，八个第三环形短槽8D的布置应使第二环形短槽8C正对相邻两第三环形短槽8D间的未开槽肋处，这样在八个短槽出口处可获得相同的气压分布；气体流入八个环形短槽8D前流经一出气平直段4Q，从而使出气气流进一步均匀，最终在出气槽4F(见图4)中获得气压均匀，流动稳定的气流。
采用图5-图8的进气和排气气压均压结构后，便可在面对硅片的气体密封边界得到流动稳定，压差均匀的气流，一方面防止了液体泄漏，另一方面也防止了气泡产生。
图9是图4所示液体注入和回收零件1C的轴测图。
图10是图9所示液体注入和回收零件1C的俯视图，在上表面沿注液方向F-F对称地开一液体注入平直槽9H和液体回收平直槽4H；内侧面9A有与投影透镜2的末端形状相同的锥形；在内侧面9A上沿注液方向F-F对称地开一液体注入斜槽9I和液体回收斜槽4I，开槽角度45°～135°。
总之，本发明区别于背景技术中已有的气体密封结构，提供了一种浸没光刻系统中的液体传送及气密封装置。采用气密封方式，进气和排气管路均有迷宫式的气压均压结构，在气体密封边界得到流动稳定，压差均匀的气流，一方面防止了液体泄漏，另一方面也防止了气泡产生。
权利要求
1.一种浸没式光刻系统中的液体传送及气密封装置，是在浸没式光刻系统中的投影透镜(2)和待曝光硅片(3)之间装有液体传送及气密封装置，其特征在于所述的液体传送及气密封装置(1)是从下而上依次同轴由带有气压均压结构的进气零件(1A)、带有气压均压结构的排气零件(1B)、液体注入和回收零件(1C)和顶端盖(1D)装配而成；带有气压均压结构的进气零件(1A)和带有气压均压结构的排气零件(1B)均采用迷宫式的三层环形气道结构。
2.根据权利要求1所述的一种浸没式光刻系统中的液体传送及气密封装置，其特征在于所述的带有气压均压结构的进气零件(1A)包括沿半径向轴心方向的第一环形气道(4J)与第二环形气道(4K)间，沿进气方向D-D对称地开两个第一环形短槽(6B)，开槽角度为10°～30°；在第二环形气道(4K)与第三环形气道(4L)间，沿进气方向D-D对称地开四个第二环形短槽(6C)，开槽角度为10°～20°，四个第二环形短槽(6C)的布置应使第一环形短槽(6B)正对相邻两第二环形短槽(6C)间的未开槽肋处；在第三环形气道(4L)和进气平直段(4M)间，沿进气方向D-D对称地开八个第三环形短槽(6D)，开槽角度为10°～20°，八个第三环形短槽(6D)的布置应使第二环形短槽(6C)正对相邻两第三环形短槽(6D)间的未开槽肋处；进气平直段(4M)侧面(4A)与水平面夹角为45°～80°。
3.根据权利要求1所述的一种浸没式光刻系统中的液体传送及气密封装置，其特征在于所述的带有气压均压结构的排气零件(1B)包括沿半径向轴心方向的第一环形气道(4N)与第二环形气道(4O)间，沿出气方向E-E对称地开两个第一环形短槽(8B)，开槽角度为10°～30°；在第二环形气道(4O)与第三环形气道(4P)间，沿出气方向E-E对称地开四个第二环形短槽(8C)，开槽角度为10°～20°，四个第二环形短槽(8C)的布置应使第一环形短槽(8B)正对相邻两第二环形短槽(8C)间的未开槽肋处；在第三环形气道(4P)和进气平直段(4Q)间，沿出气方向E-E对称地开八个第三环形短槽(8D)，开槽角度为10°～20°，八个第三环形短槽(8D)的布置应使第二环形短槽(8C)正对相邻两第三环形短槽(8D)间的未开槽肋处；出气平直段(4Q)朝向带有气压均压结构的进气零件(1A)的外侧面(4B)与水平方向的夹角为110°～135°；出气平直段(4Q)朝向液体注入和回收零件(1C)的内侧面(4D)与水平方向的夹角为110°～135°。
4.根据权利要求1所述的一种浸没式光刻系统中的液体传送及气密封装置，其特征在于所述的液体注入和回收零件(1C)包括在该零件上表面沿注液方向F-F对称地开一液体注入平直槽(9H)和液体回收平直槽(4H)；该零件朝向投影透镜(2)的内侧面(9A)有与投影透镜(2)的末端形状相同的锥形；内侧面(9A)上沿注液方向F-F对称地开一液体注入斜槽(9I)和液体回收斜槽(4I)，开槽角度45°～135°；该零件朝向液体注入和回收零件(1C)的外侧面(4E)与水平方向的夹角为45°～80°。
5.根据权利要求1所述的一种浸没式光刻系统中的液体传送及气密封装置，其特征在于所述的顶端盖(1D)包括中心开有倒锥形孔与投影透镜(2)末端锥面紧密贴合。
全文摘要
本发明公开了一种浸没式光刻系统中的液体传送及气密封装置。是在浸没式光刻系统中的投影透镜和待曝光硅片之间装有液体传送及气密封装置，所述的液体传送及气密封装置是从下而上依次同轴由带有气压均压结构的进气零件、带有气压均压结构的排气零件、液体注入和回收零件和顶端盖装配而成；带有气压均压结构的进气零件和带有气压均压结构的排气零件均采用迷宫式的三层环形气道结构。在各气道之间分别开有两个、四个和八个环形短槽，采用多层气道和气道间开槽方式，在气体密封边界得到流动稳定，压差均匀的气流，一方面防止了液体泄漏，另一方面也防止了气泡产生。
文档编号G03F7/20GK1687847SQ20051004977
公开日2005年10月26日 申请日期2005年5月9日 优先权日2005年5月9日
发明者傅新, 翟立奎, 谢海波, 杨华勇 申请人:浙江大学