基于動(dòng)態(tài)壓力檢測(cè)的浸沒(méi)流場(chǎng)自適應(yīng)密封方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種浸沒(méi)流場(chǎng)的密封方法，尤其涉及一種基于動(dòng)態(tài)壓力檢測(cè)的浸沒(méi)流場(chǎng)自適應(yīng)密封方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代光刻設(shè)備以光學(xué)光刻為基礎(chǔ)，利用光學(xué)系統(tǒng)把掩膜版上的圖形精確地投影曝光到涂覆有光刻膠的襯底(如:硅片)上。它包括一個(gè)紫外光源、一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)、一塊由芯片圖形組成的投影掩膜版、一個(gè)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)和一個(gè)覆蓋光敏光刻膠的襯底。
[0003]浸沒(méi)式光刻系統(tǒng)通過(guò)在投影透鏡和襯底之間的縫隙中填充某種高折射率的液體，來(lái)提高投影透鏡的數(shù)值孔徑，從而提高光刻的分辨率和焦深。通常采用的方案是將液體限制在襯底上方和投影裝置的末端元件之間的有限區(qū)域內(nèi)。在步進(jìn)-掃描式光刻設(shè)備中，硅片在曝光過(guò)程中進(jìn)行高速的掃描運(yùn)動(dòng)，這種高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的剪切作用會(huì)把縫隙內(nèi)填充的液體帶離縫隙，即導(dǎo)致液體的泄漏。泄漏的液體在光刻膠表面干燥后將形成水跡，嚴(yán)重影響曝光成像質(zhì)量。
[0004]針對(duì)該問(wèn)題，傳統(tǒng)的解決方案是在投影透鏡末端元件和襯底之間采用氣密封裝置環(huán)繞整個(gè)縫隙流場(chǎng)，氣密封裝置通過(guò)施加高壓氣體在環(huán)繞縫隙流場(chǎng)周邊形成氣幕，將液體限制在一定流場(chǎng)區(qū)域內(nèi)(參見(jiàn)中國(guó)專(zhuān)利ZL200310120944.4和美國(guó)專(zhuān)利US2007046916)。
[0005]但是傳統(tǒng)氣密封的密封方式存在一些不足:傳統(tǒng)氣密封方式對(duì)浸沒(méi)流場(chǎng)進(jìn)行密封，由于是常壓密封，當(dāng)掃描速度提高時(shí)，需要提高氣密封壓力來(lái)保證密封效果。但是較高的氣密封壓力雖然控制了液體泄漏問(wèn)題，但是耗能較大，并且增加了前進(jìn)接觸角處液體氣泡卷吸的可能性；同時(shí)，縫隙流場(chǎng)周邊過(guò)高的壓力會(huì)造成浸沒(méi)式光刻系統(tǒng)的硅片襯底等所受應(yīng)力過(guò)高，導(dǎo)致曝光質(zhì)量降低，造成曝光缺陷。
[0006]另外，傳統(tǒng)的浸沒(méi)式光刻系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，無(wú)法對(duì)其內(nèi)部的浸沒(méi)流場(chǎng)流動(dòng)狀態(tài)及泄漏狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而對(duì)浸沒(méi)流場(chǎng)流動(dòng)狀態(tài)的認(rèn)知和控制造成了很大的阻礙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種基于動(dòng)態(tài)壓力檢測(cè)的浸沒(méi)流場(chǎng)自適應(yīng)密封方法。通過(guò)在浸沒(méi)單元的回收流道和氣密封通道之間布置一圈壓力傳感器來(lái)獲得流場(chǎng)周邊的壓力變化，從而對(duì)浸沒(méi)流場(chǎng)的泄漏狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)將此信號(hào)反饋給氣密封裝置，通過(guò)反饋控制實(shí)現(xiàn)對(duì)浸沒(méi)流場(chǎng)的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)密封。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明在浸沒(méi)式光刻系統(tǒng)中投影透鏡組和待曝光硅片襯底之間的浸沒(méi)單元內(nèi)部進(jìn)行的密封方法，通過(guò)在回收流道和氣密封通道之間周向布置一圈壓力傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)流場(chǎng)泄漏狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和氣密封裝置注氣量的自適應(yīng)控制。
[0009]所述壓力傳感器實(shí)時(shí)得到回收流道與氣密封通道間局部區(qū)域的壓力值，根據(jù)液滴對(duì)氣流的繞流作用會(huì)導(dǎo)致液滴周?chē)植繀^(qū)域的壓力發(fā)生變化這點(diǎn)，推斷當(dāng)壓力發(fā)生突變即增大時(shí)，說(shuō)明此局部區(qū)域的浸沒(méi)流場(chǎng)發(fā)生了泄漏，并且泄漏程度與壓力突變數(shù)值成正比，由此，能實(shí)現(xiàn)對(duì)浸沒(méi)流場(chǎng)泄漏狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0010]所述壓力傳感器得到的浸沒(méi)流場(chǎng)泄漏狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)值，作為反饋信號(hào)輸入氣密封裝置中，氣密封裝置依據(jù)此反饋信號(hào)對(duì)其注氣量進(jìn)行調(diào)節(jié):初始的注氣為低壓注氣，泄漏發(fā)生時(shí)傳感器壓力激增超過(guò)閾值，氣密封裝置收到信號(hào)加大注氣量，變?yōu)楦邏鹤?，增?qiáng)密封效果，高壓注氣結(jié)束后自動(dòng)切換回低壓注氣，從而降低了光刻機(jī)運(yùn)行時(shí)，整個(gè)浸沒(méi)流場(chǎng)周邊的密封壓力，同時(shí)能夠始終維持浸沒(méi)流場(chǎng)邊界的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)的常壓氣密封方法的優(yōu)化。
[0011]所述壓力傳感器用于檢測(cè)局部壓力，當(dāng)流場(chǎng)邊界穩(wěn)定無(wú)泄漏發(fā)生時(shí)，壓力傳感器感知的壓力較小甚至為負(fù)壓；在流場(chǎng)發(fā)生泄漏的瞬間，流場(chǎng)邊界穩(wěn)定性被破壞，有浸沒(méi)液體進(jìn)入壓力傳感器下方的局部區(qū)域，液體對(duì)氣流會(huì)產(chǎn)生繞流作用，改變了無(wú)泄漏時(shí)氣密封氣流的走向，使得壓力發(fā)生激增；并且泄漏液體越多，繞流越嚴(yán)重，測(cè)得壓力越高；由此，能得到傳感器檢測(cè)壓力值與流場(chǎng)泄漏狀況的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)流場(chǎng)流動(dòng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0012]所述壓力傳感器位于回收流道和氣密封通道之間，壓力傳感器位置距離回收流道外邊界I?15_，同時(shí)距離氣密封通道內(nèi)側(cè)邊界5?15_。
[0013]所述低壓注氣，其注氣量的判斷方法為，在此注氣量下0.1mm高度的液滴對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的壓力的陡升值應(yīng)該大于壓力傳感器分辨率。
[0014]所述高壓注氣時(shí)間應(yīng)該設(shè)定為傳感器到氣密封注氣口的距離與掃描速度的比值。
[0015]本發(fā)明具有的有益效果是:
I)本發(fā)明提供了一種對(duì)浸沒(méi)流場(chǎng)泄漏狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方法，解決了傳統(tǒng)的氣密封方法無(wú)法獲知流場(chǎng)流動(dòng)及泄漏狀況的問(wèn)題。
[0016]2)本發(fā)明將檢測(cè)獲得的信號(hào)反饋給氣密封裝置，氣密封裝置依據(jù)此信號(hào)實(shí)時(shí)的改變其進(jìn)氣量，在泄漏發(fā)生時(shí)加大注氣量增強(qiáng)密封效果，在邊界恢復(fù)穩(wěn)定后減少注氣量降低損耗，進(jìn)行動(dòng)態(tài)的自適應(yīng)密封，保證了最佳的密封效果。從而降低了過(guò)高的氣密封壓力導(dǎo)致的前進(jìn)接觸角處的液體卷吸氣泡的問(wèn)題，以及硅片所受應(yīng)力過(guò)大等問(wèn)題，同時(shí)減少了氣體的損耗，較大程度的優(yōu)化氣密封裝置的性能。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是浸沒(méi)單元與投影透鏡組裝配的簡(jiǎn)化示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明應(yīng)用于浸沒(méi)單元后的仰視圖。
[0019]圖3是表征流場(chǎng)無(wú)泄漏時(shí)傳感器下方局部區(qū)域的氣流狀態(tài)。
[0020]圖4是表征流場(chǎng)發(fā)生泄漏時(shí)傳感器下方局部區(qū)域的氣流狀態(tài)。
[0021]1、投影透鏡組；2、浸沒(méi)單元，2A、注液流道，2B、回收流道，2C、氣密封通道；3、娃片襯底；4、壓力傳感器；5、浸沒(méi)流場(chǎng)，5A、浸沒(méi)流場(chǎng)穩(wěn)定時(shí)流場(chǎng)邊界，5B、浸沒(méi)流場(chǎng)的泄漏液滴；6、氣密封氣體。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0023]如圖1所示，表明了發(fā)明實(shí)施方案中涉及的浸沒(méi)單元與投影透鏡組的裝配，本發(fā)明可以在分步重復(fù)或者步進(jìn)掃描式光刻設(shè)備中使用。在曝光過(guò)程中，從光源(圖中未給出)發(fā)出的光(如:ArF或KrF準(zhǔn)分子激光)通過(guò)對(duì)準(zhǔn)的掩膜板(圖中未給出)、投影透鏡組I和充滿浸沒(méi)液體的透鏡-襯底間的縫隙流場(chǎng)，對(duì)襯底3表面的光刻膠進(jìn)行曝光。
[0024]如圖1、圖2所示，通過(guò)在回收流道2B和氣密封通道2C之間周向布置一圈壓力傳感器4來(lái)實(shí)現(xiàn)浸沒(méi)流場(chǎng)5泄漏狀況的實(shí)時(shí)檢測(cè)和氣密封裝置通氣量的自適應(yīng)控制。所述壓力傳感器4實(shí)時(shí)得到回收流道2B與氣密封通道2C間局部區(qū)域的壓力值，根據(jù)液滴對(duì)氣流的繞流作用會(huì)導(dǎo)致液滴周?chē)植繀^(qū)域的壓力發(fā)生變化這點(diǎn)，推斷當(dāng)壓力發(fā)生突變即增大時(shí)，說(shuō)明此局部區(qū)域的浸沒(méi)流場(chǎng)發(fā)生了泄漏，并且泄漏程度與壓力突變數(shù)值成正比，由此，能實(shí)現(xiàn)對(duì)浸沒(méi)流場(chǎng)泄漏狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0025]所述壓力傳感器4得到的浸沒(méi)流場(chǎng)泄漏狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)值，作為反饋信號(hào)輸入氣密封裝置中，氣密封裝置依據(jù)此反饋信號(hào)對(duì)其注氣量進(jìn)行調(diào)節(jié):初始的注氣為低壓注氣，泄漏發(fā)生時(shí)傳感器壓力激增超過(guò)閾值，氣密封裝置收到信號(hào)加大注氣量，變?yōu)楦邏鹤?，增?qiáng)密封效果，高壓注氣結(jié)束后自動(dòng)切換回低壓注氣，從而降低了光刻機(jī)運(yùn)行時(shí)，整個(gè)浸沒(méi)流場(chǎng)周邊的密封壓力，同時(shí)能夠始終維持浸沒(méi)流場(chǎng)邊界的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)的常壓氣密封方法的優(yōu)化。
[0026]所述壓力傳感器4用于檢測(cè)局部壓力；當(dāng)流場(chǎng)邊界穩(wěn)定無(wú)泄漏發(fā)生時(shí)，壓力傳感器感知的壓力較小甚至為負(fù)壓；在流場(chǎng)發(fā)生泄漏的瞬間，流場(chǎng)邊界穩(wěn)定性被破壞，有浸沒(méi)液體進(jìn)入壓力傳感器下方的局部區(qū)域，液體對(duì)氣流會(huì)產(chǎn)生繞流作用，改變了無(wú)泄漏時(shí)氣密封氣流的走向，使得壓力發(fā)生激增；并且泄漏液體越多，繞流越嚴(yán)重，測(cè)得壓力越高；由此，能得到傳感器檢測(cè)壓力值與流場(chǎng)泄漏狀況的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)流場(chǎng)流動(dòng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0027]所述壓力傳感器4位于回收流道2B和氣密封通道2C之間，