用于光刻设备的真空声噪隔离系统的制作方法

用于光刻设备的真空声噪隔离系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于光刻设备的真空声噪隔离系统，其特征在于，包括：一真空腔体，该真空腔体内至少包括该光刻设备的掩模、投影物镜及工件；一真空执行装置，用于对该真空腔体进行抽气；一真空检测装置，用于实时监控该真空腔的真空度；一形状记忆合金金属密封圈，用于密封该真空腔体。
【专利说明】用于光刻设备的真空声噪隔离系统

【技术领域】
[0001]本发明涉及一集成电路装备制造领域，尤其涉及一种用于光刻设备的真空声噪隔尚系统。

【背景技术】
[0002]光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版(reticle)的图案形成装置用于生成对应于所述IC的单层的电路图案。可以将该图案成像到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。图案成像是通过把图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行的。通常，单独的衬底将包含被连续曝光的相邻目标部分的网络。常规的光刻设备包括:所谓步进机，在所述步进机中，通过将全部图案尸次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓扫描机:在所述扫描机中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底的方式从图案形成装置将图案形成到衬底上。
[0003]高精度和高分辨率作为光刻技术当前瞄准的目标需要光刻设备的各部件之间相互精确定位，例如保持图案形成装置(例如掩模)的掩模版台、投影系统和保持衬底的衬底台。除了例如掩模版台和衬底台的定位外，投影系统也面临这种需要。在当前设备中的投影系统包括承载结构，例如透镜座架(透射光的情形)或反射镜框架(反射光的情形)，和包括多个光学元件，例如透镜元件、反射镜等。
[0004]通常在光刻机系统中，由于结构振动将会导致图像的短期误差，同时由于运动系统(如微动台、反射镜)的 MA (Moving Average)和 MSD(Moving Standard Deviat1n)的伺服位置误差将导致的图像畸变。降低和控制对整机动态性能，将误差降低到一个较低的水平。声噪载荷(Acoustics Load)定义为空气的压力随时间的变化作用在物镜和主基板等内部世界上的效应。根据在光刻机在客户端的测试表明，在干净的空气环境下传播的声音和噪音对内部世界的扰动占总的振动干扰约40%的比例，如图所示。其光刻机声噪试验测试值范围再75-90dB左右。
[0005]而在EUVL (极紫外光刻)中由于内部环境为真空，其声音和噪音传播的媒介不存在，真空环境将有效阻隔声音和噪音对内部世界的扰动，目前近似认为几乎没有。EUVL整机真空环境系统的建立，针对于这一干扰源和评估因素中具有改善和积极的意义。由此比较可得到，在DUVL中声噪载荷对内部世界的影响。在EUVL中转化为对外部真空腔和外框架的扰动，这些扰动将经过主动减振器的衰减得到抑制。
[0006]现有技术所使用的EUVL针对声音和噪音对内部世界的扰动所使用的解决方法之一就是利用共振器消除干扰。单个共振器可看成由几个声学作用不同的声学元件构成。开口管内及管口附近空气随声波而振动，是一个声质量元件，空腔内的压力随空气变化，是一个声顺兀件。而空腔内的空气在一定程度内随声波而振动，也具有一定的声质量。空气在开口壁面的振动摩擦，由于粘滞阻尼和导热的作用，会使声能损耗，它的声学作用是个声阻。当入射声波的频率接近共振器的固有频率时，孔颈的空气柱产生强烈振动，在振动过程中，由于克服摩擦阻力而消耗声能。反之，当入射声波频率远离共振器固有频率时，共振器振动很弱，因此声吸收作用很小，可见共振器吸声系数随频率而变化，最高吸声系数出现在共振频率处。
[0007]如专利US20090161085中所记载，采用上述共鸣器原理，设计了如下三种共鸣器。A为普通的共鸣器，通过改变腔体体积和管道长度和尺寸可以调节吸声频段；B在A的基础上，通过有源器件AE可以动态调节腔体体积或者系统阻尼，从而动态地改变共鸣器吸声特性；C与B差不多，但是体积大大减小了，具有更大的频率调节范围。物镜系统对噪声比较敏感，共鸣器吸收掩模台的噪声后，将会减小物镜的振动响应，该装置同样适用于工件台。共鸣器布置在气浴管道出口处，吸收风扇噪声或外界环境等产生的噪声。将共鸣器布置在物镜支架附近，朝外放置，降低支架的噪声和振动响应。
[0008]现有技术所使用的EUVL针对声音和噪音对内部世界的扰动所使用的另一种解决方法是有源消声法。一般来说，传统的噪声控制方法对控制中高频噪声较为有效，而对低频噪声的控制效果不大，如果要做到很好的控制，将比较昂贵，甚至不可能。原因是涉及波长很长，如果用无源控制，吸声材料要很厚，消声器要很大，弹性材料(用于隔振)要很软，很厚。早在20世纪30年代，就萌发了有源控制的概念，由于电子设备和控制理论的限制，这种系统也无法推广。近30年，有源噪声和控制成为声学，特别是噪声控制理论发展是有源控制成为可能。其原理主要是用换能器发出反相噪声以抵消原有噪声，从而达到噪声降低的目的，控制噪声则用电子方法从原有噪声的测量中取得，如此而已。这个简单概念用了大半个世纪，还要继续努力才能实现。有源控制只适用于低频(500 Hz以下)，高频在空间相位变化大，就不容易控制了。
[0009]有源噪声控制是利用一个或多个次级噪声源发出噪声以抑制原有噪声。次级噪声源使用电子线路和扬声器，其发出的噪声功率须大于原有噪声源的噪声功率，才能实现控制。控制机理有以下三种。
[0010]首先是抵消。次级噪声源产生与原有噪声反相的噪声将其抵消。这可称为“反声”，平常对有源噪声控制常以此解释。这种方法只能在一定范围内有效，在有些地方噪声会增大，在管道内一维系统则无困难。另外，对一关闭的大型动力设备的排气口外，也可加反相次声源以减少在室外发射的噪声。在户外用反声完全消除原始噪声不可能，但可降低低频噪声十分贝左右。第二种机理是改变原始噪声源的辐射特性。在一巨大原始噪声源旁放一噪声功率相同的反相次级声源，整个发射噪声功率都大为减少。这不是抵消，次级声源加入后，与原始声源组成偶极声源。次级声源的作用是使原始声源的辐射阻抗变成主要是声抗，而声阻很小。
[0011]如专利US20090195763中，设计了多种类型有源消声器，以用于降低噪声对光刻机系统的影响。由于工件台掩模台运动产生声波，气流和其他扰动，可能会对投影系统产生影响，通过布置一系列扬声器，以减小这些扰动对设备的影响。通过传感器SE探测系统气浴管道中的噪声，通过控制系统CON驱动扬声器ACT，产生次级噪声，抵消原噪声，降低气浴噪声产生的影响。多个传感器和多个扬声器通过一个控制系统控制，降低噪声对物镜的影响。基础框架等外部结构在激励下会辐射噪声，有源消声系统布置在主机板附近吸收噪声，以降低噪声对主机板的影响。通过在水平校准器PSE附近布置传声器，通过控制系统，可以降低噪声对测量仪器的影响。通过在垂直校准STA附近布置传声器，通过控制系统，可以降低噪声对测量仪器的影响。
[0012]又如US6549264B2所述，提出一种建立在光刻系统上的真空密封腔，其对于掩膜片、投影光学系统、晶圆等不同结构有不同的支撑腔，且压强不同。通过隔板将大真空体积划分为几个小真空体积，中间通过柔性解耦来实现隔振。这样有利于控制光刻系统中灰尘污染及碳污染，可提高光刻机的隔振能力便于实现一个用于光刻系统中的真空腔及密封组件。由外围组件32及内部框架34组成的真空设备隔离了外部环境的噪音和振动，此真空装备有三个压强不同的区域。密封组件75、78分别连接托盘40与内部腔34、腔34与外围腔32，从而将掩膜区域31与光学区域33隔离，同样方法将光学区域与晶圆区域隔开。光束穿过的狭缝很小足以保证不同区域的压强不同。利用泵97、98、99以保证真空腔的真空度。但该方案结构过于复杂，实行可靠性低。金属密封的一般特性橡胶密封圈的主要缺点是不耐烘烤且在室温下放气量大，所以许多要求高温烘烤(>200摄氏度)和只准使用低蒸气压(室温时蒸气压〈10~_10 Pa)材料的超高真空系统装置，不能使用橡胶密封，而需用金属密封圈密封。
[0013]形状记忆合金(shape memory alloy,缩写为SM)作为一种新型功能性材料,其最显著的特性是形状记忆效应.1932年在研究AuCd合金时首次发现，但直到1963年在Nili合金中再一次发现才引起了人们的广泛重视，并由此开始了广泛研究和应用。随后人们逐渐发现了 SMA的其他重要特性.如超弹性效应、弹性模量温度变化特性和良好的阻尼性能等。一般金属材料受到外力作用后，首先发生弹性变形，达到屈服后，产生塑性变形，当外力撤除后就会留下永久变形。而SMA材料在产生塑性变形以后，若加热升温到某一确定温度后，能够回复到受力前的形状，这种现象叫做形状记忆效应(shape memroy effect,缩写为SME)，它是SMA最显著的特性。SMA的形状记忆效应是由于它的热弹性马氏体相变特性，只要温度下降到马氏体相变温度点(Ms)马氏体晶核就会生成，并且急速长到能观察到的一定大小；随着温度的进一步下降。已生成的马氏体会继续长大，同时还可有新的马氏体形核，并长大。温度下降到Mf点，马氏体长到最终大小，再继续冷却，马氏体不再长大。反之，当试样处于全部马氏体状态后加热，温度上升到奥氏体相变开始温度点(As)后，马氏体开始收缩.加热到Af，温度点，还处于可以观察到的大小的马氏体就突然完全消失。在马氏体随着温度的变化而发生马氏体大小和量的变化时，宏观上则表现为SMA的形状变化。


【发明内容】

[0014]本发明的目的在于提供可靠性高、成本较低的真空声噪隔离系统。
[0015]为了实现上述发明目的，本发明提供一种用于光刻设备的真空声噪隔离系统，其特征在于，包括:一真空腔体，该真空腔体内至少包括该光刻设备的掩模、投影物镜及工件；一真空执行装置，用于对该真空腔体进行抽气；一真空检测装置，用于实时监控该真空腔的真空度；一形状记忆合金金属密封圈，用于密封该真空腔体。
[0016]更进一步地，该真空腔体被该光刻设备的主基板分为主真空腔和工件台真空腔。
[0017]更进一步地，该真空执行装置包括第一级抽真空装置，该第一级抽真空装置为干泵。该真空执行装置包括第二级抽真空装置，该第二级抽真空装置为涡轮分子泵或冷凝泵。
[0018]更进一步地，该真空检测装置还包括真空规和检漏仪。
[0019]更进一步地，该形状记忆合金金属密封圈为钛-镍合金或铜基合金。该铜基合金由铜-锌-铝合金组成或由铜-铝-镍合金组成。该形状记忆合金金属密封圈的横截面为一 “O”字型、“C”字型或“9”字型。
[0020]与现有技术相比较，本发明通过一种中低真空(10Pa以下)环境的创建，来解决和降低光刻机声噪问题(预计降低30dB左右)，进而改善和提高对曝光分系统和测量分系统的精度。同时低真空的技术进步效果，例如，减少污染，提高激光干涉仪重复性等附加特点。
[0021]此外，本发明还包含采用一种低释气性的形状记忆合金材料作为真空腔之间的金属密封圈。通金属密封圈有两个突出的优点:1放气远比橡胶少；2用它密封的系统和装置可以在高温下烘烤去气，因此能满足超高真空的要求。金属密封也有很多缺点:I金属密封圈弹性差，需要很大的密封力才能保障可靠的真空密封；2重复使用性很差，有些金属密封圈只能使用一次。本专利采用的形状记忆合金材料作为金属密封圈，具有优点:1.释气性低；2.耐烘烤，3.可重复使用，使用成本低；利用形状记忆合金是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形，恢复其变形前原始形状的特性。可采用T1-Ni钛镍合金和铜基记忆合金(如Cu-Zn-Al，Cu-Al-Ni)形状记忆合金材料。其中，Ti钛和Ni镍都是真空释气性较低的材料，Ti钛合金在高真空条件下可以使用。

【专利附图】

【附图说明】
[0022]关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
[0023]图1是本发明所涉及的真空声噪隔离系统第一实施方式的结构示意图；
图2是本发明所涉及的真空声噪隔离控制流程框图；
图3是本发明所涉及的真空声噪隔离系统的框架结构布局概念图；
图4是本发明所涉及的真空声噪隔离系统的立体图；
图5是本发明所涉及的真空声噪隔离系统的主真空腔模块结构图；
图6是本发明所涉及的真空声噪隔离系统的工件台真空腔模块结构图；
图7是形状记忆合金密封圈的截面图；
图8是真空框架内部结构布局图；
图9是真空框架内部隔离间隙布局图；
图10是本发明所涉及的真空声噪隔离系统第二实施方式的结构示意图。

【具体实施方式】
[0024]下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。本发明中将使用的技术术语如下: 光源系统，Source, SO
这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括:紫外(UV)辐射(例如具有约365、248，143，157或126 nm的波长)，以及粒子束，例如离子束或电子束。
[0025]照射系统，Illuminator,ILL
所述照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其他类型光学元件，或所有这些元件的组合，以引导、成形、或控制辐射束。
[0026]照射器ILL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会考虑将该源作为光刻设备的组成部件，并且通过包括例如合适的定向反射镜和域扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器ILL.在其他情况下，所述源可以是所述光刻设备的组成部件(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器几、以及如果需要时的所述束传递系统BD —起称作福射系统。
[0027]所述照射器几可以包括配置用于调整所述辐射束的角强度分布的调整装置AD。通常，可以对所述照射器的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为a —外部和a-内部)进行调整。此外，所述照射器几通常包括各种其他部件，例如积分器IN和聚光器CO，所述照射器提供经过调节的辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。
[0028]投影系统Projector Box, PO
这里使用的术语“投影系统”应广义地解释为包括各种类型的投影系统，包括折射型光学系统、反射型光学系统、和反射折射型光学系统、磁性型光学系统、电磁型光学系统和静电型光学系统，或所有这些系统的组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里使用的任何术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。
[0029]如这里所述的，设备是透射型的(例如采用透射式的掩模)。可选的，设备可以是反射型的(例如采用如上述的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。
[0030]这里使用的术语“透镜”可以认为是一个或多种光学元件的组合体，包括折射型光学部件、反射型光学部件、磁学型光学部件、电磁型光学部件和静电型光学部件。
[0031]真空环境系统Vacuum System, SV
真空环境系统SV，用于控制投影曝光区域的环境压力(真空度)、温度和污染物。如图1本专利技术方案一种光刻机设备架构所示，实现真空环境的设计思路:形成封闭的空间，真空框架之间采用密封，采用两级真空泵抽气，其中第一级为干泵，第二级为真空泵(如涡轮分子泵或低温冷凝泵)。同时采用真空规和检漏仪对环境真空度进行实时监控。将光刻机内部及物镜周边真空度控制在10Pa以下。此外，其内部框架同外部框架(外部真空腔体)之间留有一定的间隙在1mm以上，平均间隔距离在10mm左右。也可采用多个真空泵并联(图中未示出)，对真空腔进行抽吸，以缩短达到指定真空度的实现时间。
[0032]真空减振框架系统Frame System, SF
通常在光刻机系统中，由于结构振动将会导致图像的短期误差，同时由于运动系统(如微动台、反射镜)的 MA (Moving Average)和 MSD(Moving Standard Deviat1n)的伺服位置误差将导致的图像畸变。降低和控制对整机动态性能，将误差降低到一个较低的水平。支撑结构/框架减震系统SF，用于衰减至少部分所述投影系统的振动。
[0033]掩模Reticle
这里所使用的术语“图案形成装置”应被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应当注意，被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上期望的图案完全相符，例如，图案包含相移特征或所谓的辅助特征。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。
[0034]图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，可以独立地倾斜每一个小反射镜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述倾斜的反射镜把图案赋予到被反射镜阵列反射的辐射束。
[0035]掩模运动台Reticle Stage, RS
所述支撑结构以依赖于图案形成装置的取向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置。所述支撑结构可以采用机械的、真空的或其他夹持技术来保持图案形成装置。支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。支撑结构可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。在这里任何使用的术语“掩模版”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。
[0036]娃片运动台Wafer Stage, WS
硅片运动台(工件台)的功能是携带硅片并运动到指定的位置(工位处)进行相应工序的操作。所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台或“衬底支撑件”(和/或两个或更多的掩模台或“掩模支撑件”)的类型二在这种“多台”的机器中，可以并行地使用附加的台和/或支撑结构，或可以在将一个或更多个其他台和I或支撑结构用于曝光的同时，在一个或更多个台和/或支撑结构上执行预备步骤。
[0037]对准装置Alignment, WA
对准装置的功能是完成对硅片和掩模的水平位置对准。所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如掩模台)MT上的所述图案形成装置(例如，掩模)MA上，并被图案形成装置图案化。己经穿过图案形成装置(例如，掩模)MA之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述PS将辐射束聚焦到衬底w的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF (例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束PB的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后，或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器(图1中未明确示出)用于将图案形成装置MA相对于所述辐射束PB的路径精确地定位。通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精确定位)的帮助来实现图案形成装置支撑结构(例如，掩模台)MT的移动。类似的，衬底台WT或衬底支撑的移动可以通过利用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精确定位)来实现。在步进机的情况下(与扫描器相反)，所述支撑结构MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用图案形成装置对准标记Ml，M2和衬底对准标记Pl，P2来对准图案形成装置MA和衬底Wo虽然所示的衬底对准标记占用专用的目标部分，它们可以设置在目标部分(熟知的划线对准标记)之间的位置上。类似的，在提供多于一个管芯到图案形成装置(例如，掩模)MA的情形中，图案形成装置对准标记可以设置在管芯之间。
[0038]浸没式装置頂光刻设备也可以是其中的衬底的至少一部分被具有相对高的折射率的液体(例如，水)覆盖以填充位于投影系统和衬底之间位置的类型。浸没液体可以用于光刻设备中的其他位置，例如，图案形成装置(例如，掩模)和投影系统之间。浸没技术能够用来增大投影系统的孔径数值。这里用到的术语“浸没”不是指的一种结构，例如衬底，必须进入到液体中，而是仅表示在曝光时液体位于投影系统和衬底之间。
[0039]基本扫描和步进概念和掩t旲娃片同步:
图示的装置可以以至少一种下面的模式进行应用:
1.在步进模式中，在将赋予所述辐射束PB的整个图案一次投影到目标部分C上的同时，将支撑结构(例如，掩模台)MT或“掩模支撑”和衬底台WT或“衬底支撑”保持为基本静止(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。
[0040]2.在扫描模式中，在将赋予所述辐射束PB的图案投影到目标部分C上的同时，对支撑结构(例如，掩模台)MT或“掩模支撑”和衬底台WT或“衬底支撑”同步地进行扫描(即，单一的动态曝光)。衬底台WT或“衬底支撑”相对于掩模台MT或“掩模支撑”的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一的动态曝光中的所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分的高度(沿所述扫描方向)。
[0041]3.在另一个模式中，将用于保持可编程图案形成装置的图案形成装置的支撑结构(例如，掩模台)MT或“掩模支撑”保持为基本静止状态，并且在将赋予所述辐射束PB的图案投影到目标部分C上的同时，对所述衬底台WT成“衬底支撑”进行移动或扫描。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT或“衬底支撑”的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻中。
[0042]也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。
[0043]本发明旨在提供高精度提高的光刻设备。图1示意地示出了根据本发明的一个实施例1的光刻设备。根据本发明的实施例，提供一种光刻设备，其包括:照射系统(Illuminat1n, ILL),构造成调节福射束和福射源SO (例如，紫外福射或其他适当的福射)；图案支撑和携带结构(Reticle Stage, RS),构造成支撑和携带图案(例如掩模Reticle)形成的装置，并与构造成根据特定参数精确定位图案形成装置的第一定位装置PM相连。所述图案形成装置能将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束以形成图案化的辐射束；衬底台或工件台(Wafer Stage, WS)，构造成保持衬底，例如涂覆有抗蚀剂的晶片(Wafer)，并与构造成根据特定参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；投影系统(Project System, PO)，例如折射式投影透镜系统，构造成将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分，所述投影系统配置用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C (例如包括一根或多根管芯)上:框架减震系统(System Frame, SF ),用于衰减至少部分所述投影系统的振动。装置系统还包括真空环境系统(System Vacuum/Environment, SV)，用于控制投影曝光区域的环境压力(真空度)、温度和污染物。由于上述结构是现有技术中已经公开的技术方案，因此在图1中没有示出上述部件。
[0044]该真空声噪隔离系统包括一种内部框架组(主基板)4是指主动减振隔振器支撑的用以安装和固定投影物镜6、调平调焦分系统、对准分系统、光栅尺等分系统和功能模块的所有框架。包括主动减振器(AM):在光刻机中，将内部世界框架放置在真空腔7中，支撑内部世界框架的主动减振器安装在真空腔外，二者之间的连接杆穿过真空腔壁。利用气浮结构实现连接杆和真空腔壁之间的密封，同时保证连接杆相对于真空腔壁可以实现六自由度运动。外部世界包括外部框架组及其对应接口安装的分系统，外部框架组是指主动减振隔振器以外用以安装和固定照明模块、环境分系统、娃片传输分系统、掩模传输分系统、工件台分系统和掩模台分系统的所有框架。照明模块、环境分系统、硅片传输分系统、掩模传输分系统、工件台分系统和掩模台分系统分别安装在外部框架组上。该真空腔7形成封闭的空间，真空框架之间采用密封，采用两级真空泵抽气，其中第一级为干泵11，第二级为真空泵8 (如涡轮分子泵或冷凝泵)。同时采用真空规9和检漏仪10对环境真空度进行实时监控。将光刻机内部及物镜周边真空度控制在10Pa以下，以此方式将光刻机真空腔内的声噪控制在50dB以下。此外，其内部框架同外部框架(外部真空腔体)之间留有一定的间隙在1mm以上，平均间隔距离在10mm左右。在另一种较佳实施方式中，也可采用多个真空泵并联(图中未示出)，对真空腔进行抽吸，以缩短达到指定真空度的实现时间。
[0045]如图2所示，为真空声噪控制流程框图，它是一个反馈控制系统，将设计内部噪音环境201经误差补偿后依次经过控制装置202，执行装置203以及控制流程204获得实际内部噪音环境208。该反馈系统通过传感装置205 (声噪传感器和真空规)实时测量内部声噪和背景真空度，程序算法根据声噪传感器和真空规实时测量数值207，将通过执行装置203(真空泵和电机)来控制内部真空度(10Pa以下)，其误差量作为信号提供给运算放大器，控制真空泵及电机转动，使得真空度控制在声噪在50dB以下，反馈控制调节使得系统趋于稳定。
[0046]如图3真空框架结构布局概念图所示，真空框架需要为曝光系统、掩模和工件提供高真空环境空间。四个真空框架将真空腔室分为了由下而上四个真空腔室模块，工件台真空框架601、工件台真空腔框架500、主真空腔框架501和掩模台真空框架602。中间设置主基板510，投影物镜6安装在主基板510之上，并将内部空间区域隔成两块:主真空腔300和工件台真空腔400。主基板510上表面以上的真空腔为主真空腔300，主基板510下表面以下的真空腔为工件台真空腔400。主真空腔模块内壁、掩模台真空框架602和主基板510上表面构成了主真空腔(封闭空间)300 ;工件台真空腔模块、工件台真空框架500和主基板510下表面形成了工件台真空腔(封闭空间)400。
[0047]利用真空泵310对主真空腔300和工件台真空腔400进行抽气，使封闭的空间形成真空环境，真空度控制在10Pa以下，以此方式将光刻机真空腔内的声噪控制在50dB以下。考虑整机架构中内外世界的隔离和主动减振器的运动自由度的范围，主真空腔和工件台真空腔之间没有设置密封，存在的间隙(如果主真空腔和工件台真空腔之间设有密封，则主基板会和框架直接接触，影响主动减振器的作用)，利用密封圈S1、S2、S3 (金属密封圈、低释气性橡胶密封圈)进行对真空腔结构进行密封。两个真空模块定位和连接方式分别为直径为的销钉和若干螺栓固定。通过定位装置将主真空模块和工件台真空模块进行定位(保证装配的重复性精度)，然后用螺栓锁紧。
[0048]如图4、图8和图9所示，真空框架系统的整体外套真空腔，由4部分组成，由底向上包括:工件台真空框架结构601、工件台真空腔体500、主真空腔体501和掩模台真空框架结构602。工件台真空腔体500置于支撑立柱504和支撑前板505之上。工件台真空腔500由整体母材锻造后机床统削成形，支撑立柱504和支撑前板505为焊接成形结构。主真空腔体置501于工件台真空腔体500之上，掩模台真空框架结构602置于主真空腔体501之上，以上四个模块相互之间采用真空密封。在工件台真空腔500内部布置有主动减振器520(VM三组)，主基板510置于主动减振器520之上。同时主基板510起到了两个真空腔隔离密封的作用，如视图1所示。在510主基板之上设置有被动隔振装置5，物镜6置于被动隔振装置5之上。
[0049]在物镜顶部和底部设有两处声噪测量装置，用于实时监测光刻机内部时间声噪情况。在控制点前一定距离用传感器(传声器，加速度计等)拾取噪声数值，经过控制器(一般常用数字式滤波器)将其调制到预计当噪声传播到控制点一段距离后应具有的特性。
[0050]照明系统置于主真空框架501内。工件台真空腔500 (主基板以下)部分和工件台真空框架结构601组成了工件台真空腔空间区域。工件台真空腔500 (主基板以上)部分、主真空腔体501、和掩模台真空框架结构组成了主真空腔空间区域。在工件台真空腔体500和主真空腔体501上布置有若干真空泵310，对内部真空空间区域进行抽排，保持环境处于真空状态100 Pa以下。此外真空泵也可布置在工件台真空框架结构601和掩模台真空框架结构602的合适空间区域，图纸未不出。娃片/基板传输系统701和掩模传输系统702通过真空阀703和Load_Lock系统传输物料
如图5所示，为主真空腔模块501，其中其上表面511，包含有至少一道密封圈槽(图示为两道)。上表面511是主真空腔和掩模台模块之间的真空密封面。上表面511密封槽内装有O型截面、C型截面、或9型截面的金属密封圈522。金属密封圈522的材料采用一种低释气性的形状记忆合金材料作为真空腔之间的密封圈。可采用T1-Ni合金和铜基记忆合金(如Cu-Zn-Al，Cu-Al-Ni)形状记忆合金材料。其中，Ti钛和Ni镍都是真空释气性较低的材料，Ti钛合金在高真空条件下可以使用。形状记忆合金密封圈的使用方法为:在初次使用后，在真空腔体打开取出密封圈，将其加入到相应温度(100-1000摄氏度范围)，利用温度使得形状记忆合金恢复其合金初始形状。再在常温条件下，将其作为密封圈，再次装入到真空腔体之间的密封槽中使用。
[0051]如图5所示，此外主真空腔模块501整体呈四边形围栏结构，在四周包含多处加强筋板541。还包含真空泵安装接口 531和相应位置，和照明模块吊装接口的凸台562。其下表面521是主真空腔模块500和工件台真空腔密封的界面。
[0052]如图6所示，为工件台真空腔500，其中上表面511包含有至少一道密封圈槽(图示为两道)。上表面541是主真空腔和掩模台模块之间的真空密封面。上表面511密封槽内装有(图8所示)O型截面、C型截面、或9型截面的金属密封圈522。金属密封圈522的材料采用一种低释气性的形状记忆合金材料作为真空腔之间的密封圈。可采用T1-Ni合金和铜基记忆合金(如Cu-Zn-Al，Cu-Al-Ni)形状记忆合金材料。其中，Ti钛和Ni镍都是真空释气性较低的材料，Ti钛合金在高真空条件下可以使用。
[0053]如图6所示，工件台真空腔500模块整体呈四边形围栏结构，在四周包含多处541加强筋板和立柱，还包含真空泵531安装接口和相应位置，和主动减振模块532安装接口的凸台。以及至少一处的销定位接口 570，用于提高重复安装精度。工件台真空腔500模块内壁还包含隔离密封台阶面580的特征。工件台真空腔模块其下表面(图中未示出)是工件台真空腔和工件台模块的密封界面。
[0054]如图9所示，主基板510将真空腔室分成了两大部分:主真空腔和工件台真空腔。主基板510上表面以上为主真空腔，主基板510下表面以下为工件台真空腔，如图9所示。因为主真空腔和工件台真空腔对真空度的要求不同，所以必须对两个真空腔室进行隔离，但不能进行完全密封。如果要实现两个真空腔之间的完全密封，则主基板会和基础框架直接接触，会影响主动减振器的作用。所谓主真空腔和工件台真空腔的隔离指的是主基板和工件台真空腔(垂向空间)之间留有5mm-10mm的间隙,并非完全密封。5mm-10mm间隙比真空隔离评估所要求尺寸小，同时又比主动减振器520的垂向运动范围大，是一个合理可行的间隙尺寸。此外在水平向空间预留了 10mm-20mm的间隙(上表面最小间隙20mm，下表面局部10mm)，以保证主基板在装配进入工件台真空腔体内的最小自由间隙。
[0055]如图10所示，图10为本专利技术方案一种光刻机设备架构(方案二)，实现一种中低真空环境的方法和装置:形成封闭的空间。此外，其内部框架同外部框架(外部真空腔体)之间留有一定的间隙在1mm以上，平均间隔距离在10mm左右。真空框架之间采用密封，采用一级真空泵抽气，真空泵为干式真空泵(罗茨式真空泵)。同时采用真空规和检漏仪对环境真空度进行实时监控。将光刻机内部物镜周边真空度控制再(10Pa以下)。
如图10本专利技术方案一种光刻机设备架构(方案二)所示，也可采用多个真空泵串联、并联或混合联(图中未示出)，对真空腔进行抽吸，以缩短达到指定真空度的实现时间。
[0056]本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以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以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。
【权利要求】
1.一种用于光刻设备的真空声噪隔离系统，其特征在于，包括: 一真空腔体，所述真空腔体内至少包括所述光刻设备的掩模、投影物镜及工件； 一真空执行装置，用于对所述真空腔体进行抽气； 一真空检测装置，用于实时监控所述真空腔的真空度； 一形状记忆合金金属密封圈，用于密封所述真空腔体。
2.如权利要求1所述的真空声噪隔离系统，其特征在于，所述真空腔体被所述光刻设备的主基板分为主真空腔和工件台真空腔。
3.如权利要求1所述的真空声噪隔离系统，其特征在于，所述真空执行装置包括第一级抽真空装置，所述第一级抽真空装置为干泵。
4.如权利要求3所述的真空声噪隔离系统，其特征在于，所述真空执行装置还包括第二级抽真空装置，所述第二级抽真空装置为涡轮分子泵或冷凝泵。
5.如权利要求1所述的真空声噪隔离系统，其特征在于，所述真空检测装置包括真空规和检漏仪。
6.如权利要求1所述的真空声噪隔离系统，其特征在于，所述形状记忆合金金属密封圈为钛-镍合金或铜基合金。
7.如权利要求7所述的真空声噪隔离系统，其特征在于，所述铜基合金由铜-锌-铝合金组成或由铜-招-镍合金组成。
8.如权利要求1所述的真空声噪隔离系统，其特征在于，所述形状记忆合金金属密封圈的横截面为一 “O”字型、“C”字型或“9”字型。
【文档编号】G03F7/20GK104345575SQ201310334088
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年8月2日 优先权日:2013年8月2日
【发明者】吴飞, 钟亮, 彭巍, 王茜, 俞芸, 王璟 申请人:上海微电子装备有限公司