基于动态压力检测的浸没流场自适应密封方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种浸没流场的密封方法，尤其涉及一种基于动态压力检测的浸没流场自适应密封方法。
【背景技术】
[0002]现代光刻设备以光学光刻为基础，利用光学系统把掩膜版上的图形精确地投影曝光到涂覆有光刻胶的衬底(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。
[0003]浸没式光刻系统通过在投影透镜和衬底之间的缝隙中填充某种高折射率的液体，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。通常采用的方案是将液体限制在衬底上方和投影装置的末端元件之间的有限区域内。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，这种高速运动产生的剪切作用会把缝隙内填充的液体带离缝隙，即导致液体的泄漏。泄漏的液体在光刻胶表面干燥后将形成水迹，严重影响曝光成像质量。
[0004]针对该问题，传统的解决方案是在投影透镜末端元件和衬底之间采用气密封装置环绕整个缝隙流场，气密封装置通过施加高压气体在环绕缝隙流场周边形成气幕，将液体限制在一定流场区域内(参见中国专利ZL200310120944.4和美国专利US2007046916)。
[0005]但是传统气密封的密封方式存在一些不足:传统气密封方式对浸没流场进行密封，由于是常压密封，当扫描速度提高时，需要提高气密封压力来保证密封效果。但是较高的气密封压力虽然控制了液体泄漏问题，但是耗能较大，并且增加了前进接触角处液体气泡卷吸的可能性；同时，缝隙流场周边过高的压力会造成浸没式光刻系统的硅片衬底等所受应力过高，导致曝光质量降低，造成曝光缺陷。
[0006]另外，传统的浸没式光刻系统在运行时，无法对其内部的浸没流场流动状态及泄漏状态进行监测，从而对浸没流场流动状态的认知和控制造成了很大的阻碍。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种基于动态压力检测的浸没流场自适应密封方法。通过在浸没单元的回收流道和气密封通道之间布置一圈压力传感器来获得流场周边的压力变化，从而对浸没流场的泄漏状况进行监测，同时将此信号反馈给气密封装置，通过反馈控制实现对浸没流场的自适应动态密封。
[0008]为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下:
本发明在浸没式光刻系统中投影透镜组和待曝光硅片衬底之间的浸没单元内部进行的密封方法，通过在回收流道和气密封通道之间周向布置一圈压力传感器来实现流场泄漏状况的实时监测和气密封装置注气量的自适应控制。
[0009]所述压力传感器实时得到回收流道与气密封通道间局部区域的压力值，根据液滴对气流的绕流作用会导致液滴周围局部区域的压力发生变化这点，推断当压力发生突变即增大时，说明此局部区域的浸没流场发生了泄漏，并且泄漏程度与压力突变数值成正比，由此，能实现对浸没流场泄漏状况的实时监测。
[0010]所述压力传感器得到的浸没流场泄漏状况的实时监测值，作为反馈信号输入气密封装置中，气密封装置依据此反馈信号对其注气量进行调节:初始的注气为低压注气，泄漏发生时传感器压力激增超过阈值，气密封装置收到信号加大注气量，变为高压注气，增强密封效果，高压注气结束后自动切换回低压注气，从而降低了光刻机运行时，整个浸没流场周边的密封压力，同时能够始终维持浸没流场边界的稳定，实现对传统的常压气密封方法的优化。
[0011]所述压力传感器用于检测局部压力，当流场边界稳定无泄漏发生时，压力传感器感知的压力较小甚至为负压；在流场发生泄漏的瞬间，流场边界稳定性被破坏，有浸没液体进入压力传感器下方的局部区域，液体对气流会产生绕流作用，改变了无泄漏时气密封气流的走向，使得压力发生激增；并且泄漏液体越多，绕流越严重，测得压力越高；由此，能得到传感器检测压力值与流场泄漏状况的对应关系，实现对流场流动状态的实时监测。
[0012]所述压力传感器位于回收流道和气密封通道之间，压力传感器位置距离回收流道外边界I?15_，同时距离气密封通道内侧边界5?15_。
[0013]所述低压注气，其注气量的判断方法为，在此注气量下0.1mm高度的液滴对应产生的压力的陡升值应该大于压力传感器分辨率。
[0014]所述高压注气时间应该设定为传感器到气密封注气口的距离与扫描速度的比值。
[0015]本发明具有的有益效果是:
I)本发明提供了一种对浸没流场泄漏状况进行实时监测的方法，解决了传统的气密封方法无法获知流场流动及泄漏状况的问题。
[0016]2)本发明将检测获得的信号反馈给气密封装置，气密封装置依据此信号实时的改变其进气量，在泄漏发生时加大注气量增强密封效果，在边界恢复稳定后减少注气量降低损耗，进行动态的自适应密封，保证了最佳的密封效果。从而降低了过高的气密封压力导致的前进接触角处的液体卷吸气泡的问题，以及硅片所受应力过大等问题，同时减少了气体的损耗，较大程度的优化气密封装置的性能。
【附图说明】
[0017]图1是浸没单元与投影透镜组装配的简化示意图。
[0018]图2是本发明应用于浸没单元后的仰视图。
[0019]图3是表征流场无泄漏时传感器下方局部区域的气流状态。
[0020]图4是表征流场发生泄漏时传感器下方局部区域的气流状态。
[0021]1、投影透镜组；2、浸没单元，2A、注液流道，2B、回收流道，2C、气密封通道；3、娃片衬底；4、压力传感器；5、浸没流场，5A、浸没流场稳定时流场边界，5B、浸没流场的泄漏液滴；6、气密封气体。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0023]如图1所示，表明了发明实施方案中涉及的浸没单元与投影透镜组的装配，本发明可以在分步重复或者步进扫描式光刻设备中使用。在曝光过程中，从光源(图中未给出)发出的光(如:ArF或KrF准分子激光)通过对准的掩膜板(图中未给出)、投影透镜组I和充满浸没液体的透镜-衬底间的缝隙流场，对衬底3表面的光刻胶进行曝光。
[0024]如图1、图2所示，通过在回收流道2B和气密封通道2C之间周向布置一圈压力传感器4来实现浸没流场5泄漏状况的实时检测和气密封装置通气量的自适应控制。所述压力传感器4实时得到回收流道2B与气密封通道2C间局部区域的压力值，根据液滴对气流的绕流作用会导致液滴周围局部区域的压力发生变化这点，推断当压力发生突变即增大时，说明此局部区域的浸没流场发生了泄漏，并且泄漏程度与压力突变数值成正比，由此，能实现对浸没流场泄漏状况的实时监测。
[0025]所述压力传感器4得到的浸没流场泄漏状况的实时监测值，作为反馈信号输入气密封装置中，气密封装置依据此反馈信号对其注气量进行调节:初始的注气为低压注气，泄漏发生时传感器压力激增超过阈值，气密封装置收到信号加大注气量，变为高压注气，增强密封效果，高压注气结束后自动切换回低压注气，从而降低了光刻机运行时，整个浸没流场周边的密封压力，同时能够始终维持浸没流场边界的稳定，实现对传统的常压气密封方法的优化。
[0026]所述压力传感器4用于检测局部压力；当流场边界稳定无泄漏发生时，压力传感器感知的压力较小甚至为负压；在流场发生泄漏的瞬间，流场边界稳定性被破坏，有浸没液体进入压力传感器下方的局部区域，液体对气流会产生绕流作用，改变了无泄漏时气密封气流的走向，使得压力发生激增；并且泄漏液体越多，绕流越严重，测得压力越高；由此，能得到传感器检测压力值与流场泄漏状况的对应关系，实现对流场流动状态的实时监测。
[0027]所述压力传感器4位于回收流道2B和气密封通道2C之间，