CN112650030B - 一种浸没流场初始建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种浸液供给系统及浸没流场初始建立方法。本发明第一流路包括浸液纯化组件，浸液纯化组件能够提高浸液的纯净度；第二流路包括供液阀，供液阀控制是否向浸液供给回收装置供给浸液；第三流路包括旁路阀，旁路阀控制第三流路的通断；还包括浸液流动调节组件，能够使浸液的流动参数趋向于曝光要求范围。本发明能够使浸液的纯净度和流动参数趋近于光刻机的曝光要求范围；减少浸液中污染物对浸液供给系统中部件的污染；避免污染物进入浸没流场甚至附着在浸没流场的壁面上，加快浸没流场的初始建立过程，提高浸没流场的初始建立过程的消除污染物的可靠性，有利于提升光刻机的效率和保证曝光质量。

Description

一种浸没流场初始建立方法

技术领域

本发明属于浸没式光刻机技术领域，涉及一种浸没流场初始建立方法。

背景技术

光刻机是制造超大规模集成电路的核心装备之一，它利用光学系统把掩膜版上的电路图案精确地投影在涂覆光刻胶的衬底上并使光刻胶曝光改性，从而在衬底上留下电路图案信息。它包括激光光源、投影物镜系统、包含电路图案的投影掩膜版和涂有光敏光刻胶的衬底。

相对于中间介质为气体的干式光刻机，浸没式光刻(Immersion Lithography)设备通过在最后一片投影物镜与衬底之间填充某种高折射率的液体(称为浸没液体或者浸液)，通过提高该缝隙液体介质的折射率(n)来提高投影物镜的数值孔径(NA)，从而提高光刻设备的分辨率和焦深。在现在的主流光刻技术中，由于浸没式光刻相对早期的干式光刻具有良好的继承性，所以受到广泛应用。而对于浸液的填充，目前广泛采用的方案是局部浸没法，也即使用浸液供给回收装置将液体限制在最后一片投影物镜的下表面和衬底上表面之间的局部区域内。浸液供给回收装置、投影物镜以及衬底之间流动的浸液占据的空间称为浸没流场。保持浸液在曝光区域内的光学一致性和透明度，是保障浸没式光刻曝光质量的关键。为此，现有技术方案往往通过注液和回收实现浸没流场的实时更新，将光化学污染物、局部热量、微纳气泡等及时带离核心曝光区域，以确保浸液的高度纯净均一。

浸没式光刻机包括浸液供给系统，浸液供给系统对液体原料进行纯化和流动参数调节处理，获得纯净度和温度符合要求的浸液，并以稳定的压力和流量向浸没流场供给。通常，浸液供给系统中包括对浸液进行去除颗粒物、气泡、溶解气、阴阳离子、有机物以及硅等杂质的纯化器件，还包括对浸液的温度、压力和流量进行调节和控制的流动参数调节器件。

浸没式光刻机开机时，浸液供给系统开始生产符合品质和参数符合要求的浸液并向投影物镜和衬底之间供给，使投影物镜和衬底之间形成浸液稳定流动的浸没流场，这个过程称之为浸没流场的初始建立过程。由于浸液供给系统刚开始提供的浸液的品质和温度等流动参数还达不到曝光要求，需要经过一段时间的持续产生和供给才能获得符合曝光要求的浸液，这段时间影响浸没流场的初始建立效率。浸液供给系统的流路在浸液流入之前可能存在颗粒物等污染物，而且浸液在流路中流动可能因为结构缝隙和转角等特征而产生气泡污染物，污染物随浸液流动进入浸没流场后可能会附着在投影物镜和衬底的表面，对投影物镜和衬底的表面造成污染。消除附着在投影物镜和衬底表面污染物延长了浸没流场的初始建立过程消耗的时间，降低了光刻机的工作效率；并且这些污染物可能具有较强的附着于固体表面的能力，可能难以消除，在曝光过程中会降低曝光质量。

发明内容

本发明的目的就是提供一种浸液供给系统及浸没流场初始建立方法，提高浸没流场初始建立效率和可靠性。

本发明包括浸液源、第一流路、第二流路和第三流路，浸液源连通第一流路，第一流路连通第二流路，第二流路连通浸液供给回收装置，第一流路还连通第三流路；第一流路包括浸液纯化组件，浸液纯化组件能够提高浸液的纯净度；第二流路包括供液阀；第三流路包括旁路阀；供液阀控制是否向浸液供给回收装置供给浸液，旁路阀控制第三流路的通断；还包括浸液流动调节组件，浸液流动调节组件能够使浸液的流动参数趋向于曝光要求范围。

所述浸液纯化组件包括减少浸液的气泡、溶解氧、溶解氮、阴阳离子、含硅物质、有机物、颗粒物等污染物中任意一项或任意组合的含量的器件，还包括检测所述污染物中任意一项或任意组合的检测器。

所述浸液流动调节组件包括调节浸液的温度、压力、流量等流动参数中任意一项或任意组合的器件，还包括检测所述流动参数中任意一项或任意组合的检测器。

所述的浸液流动调节组件包括于所述第二流路。

所述的浸液流动调节组件包括于所述第一流路。

所述浸液流动调节组件的下游还包括减少浸液的气泡、溶解氧、溶解氮、颗粒物等污染物中任意一项或任意组合的含量的器件。

所述第三流路与排放口连通，将浸液导入排放口排放。

所述第三流路与第一流路的上游流路连通，将浸液导入第一流路的上游流路。

一种浸没流场初始建立方法，包括如下步骤：

A1：浸液源提供浸液原液进入第一流路；

A2：关闭供液阀，打开旁路阀，将第一流路输出的浸液导入第三流路；

A3：在第一流路中对浸液原液进行纯化操作，使其纯净度提高；

A4：在第一流路中对浸液原液进行流动参数调节的操作，使其压力、流量和温度等流动参数趋近于曝光要求的范围；

A5：等待第一流路输出的浸液的纯净度和流动参数达到目标范围后，打开供液阀，关闭旁路阀，将第一流路输出的浸液导入第二流路，并继续导入浸液供给回收装置。

在所述步骤A2中，浸液被导入第三流路后被继续导入第一流路的上游。

本发的浸液供给系统包含对浸液进行纯化和流动参数调节的器件，能够使浸液的纯净度和流动参数趋近于光刻机的曝光要求范围；在浸没流场的初始建立过程中，在将浸液的纯净度提升至曝光要求范围之前，不将高污染物含量的浸液导入浸液供给回收装置，或者不导入浸液流动参数调节器件以及后续的浸液供给回收装置，以减少浸液中污染物对浸液流动参数调节器件、浸液供给回收装置、末端物镜、衬底以及其他部件的污染；避免污染物进入浸没流场甚至附着在浸没流场的壁面上，加快浸没流场的初始建立过程，提高浸没流场的初始建立过程的消除污染物的可靠性，有利于提升光刻机的效率和保证曝光质量。

附图说明

图1为浸没流场示意图；

图2为本发明的浸液供给系统实施例一的结构示意图；

图3为浸液纯化组件示意图；

图4为浸液流动调节组件示意图；

图5为本发明的浸液供给系统实施例二的结构示意图；

图6为本发明的浸液供给系统实施例三的结构示意图；

图7为本发明的浸液供给系统实施例四的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，浸没式光刻机包括投影物镜系统的末端物镜5、衬底6以及环绕设置于末端物镜5径向外侧和衬底6上方的浸液供给回收装置；浸液供给回收装置4经主注液口41向末端物镜5和衬底6之间的空间提供浸液，经主抽排口42从所述空间抽排浸液，在末端物镜5和衬底6之间形成浸没流场。携带集成电路图形的曝光激光束穿过末端物镜5和浸没流场7，投射在衬底7上，使衬底7表面的光刻胶感光改性，从而在衬底7上留下集成电路图形。浸没流场7是曝光光束传播路径的一部分，影响浸液光学性质的浸液品质因素以及温度和压力等流动参数对曝光质量产生影响，因此期望浸液足够纯净而且具有稳定的温度、压力和流量参数。在浸没式光刻机开机时，浸液供给回收装置4提供的浸液的品质和流动参数可能不满足曝光要求，可能有颗粒物、气泡等污染物随浸液进入浸没流场7，造成污染物进入曝光空间或者附着在末端物镜5或衬底6上，持续供给浸没液体有可能将污染物冲刷离开浸没流场7，但仅靠持续供给浸液难以保证完全消除污染物；另外，需要一段时间来对浸液的温度、流量和压力等流动参数进行调节，才能使其符合曝光要求。

如图2、图3和图4所示，一种浸液供给系统，向浸液供给回收装置4提供浸液，包括浸液源20、第一流路1、第二流路2和第三流路3，浸液源20连通第一流路1，第一流路1连通第二流路2，第二流路2连通浸液供给回收装置4，第一流路1还连通第三流路3；第一流路1、第二流路2和第三流路3具有共同的连通点24；浸液源20经第一流路1和第二流路2向浸液供给回收装置4提供浸没液体；第一流路1包括动力源21和浸液纯化组件22，第二流路2包括浸液流动调节组件23和供液阀25，第三流路3包括旁路阀26，第三流路3与排放口30连通；供液阀25控制是否向浸液供给回收装置4供给浸液。

在浸没式光刻机开始后，进行浸没流场的初始建立过程，浸液源20提供浸液原液；浸液原液进入第一流路1，浸液源20为浸液原液提供流动动力，浸液纯化组件22对浸液原液进行纯化，使其纯净度满足曝光要求。例如在曝光激光为193nm波长的浸没式光刻机中，可以使用水作为浸液原液，经过纯化后成为超纯水；浸液纯化组件22包括脱气器221、离子混床222、去硅单床223、紫外灯224、过滤器225中的任意一者或任意组合，脱气器221用于减少浸液中可见气泡以及溶解氧等溶解气体，可以使用包含聚合物膜的脱气器221以获得更高的除气效率，离子混床222与浸液发生离子交换以减少浸液中的金属离子等阴阳离子，去硅单床223减少浸液中的SiO₂等含硅物质，紫外灯224杀灭浸液中的微生物并氧化减少浸液中的有机物，过滤器225减少浸液中的颗粒物；浸液纯化组件22还可以包含浸液品质检测器，检测浸液纯化组件22输出的浸液的气泡、溶解氧、溶解氮、阴阳离子、含硅物质、有机物、颗粒物中任意一项浸液品质参数或任意组合。浸液流动调节组件23包括压力调节器231、流量调节器232和热调节器233中的任意一者或任意组合，压力调节器231可以包含调压阀，对浸液的压力进行调节；流量调节器232可以包含流量控制阀，对浸液的流量进行调节；热调节器233可以包含加热器、冷凝器或者热交换器中的的任意一者或任意组合，对浸液的温度进行调节；浸液流动调节组件23还可以包含浸液流动参数检测器，检测浸液流动调节组件23输出的浸液的压力、流量和温度中任意一项浸液流动参数或任意组合。浸液源20提供的浸液原液，经过浸液纯化组件22纯化和浸液流动调节组件23调节后，浸液纯净度提高，浸液流动参数趋近于曝光要求。在浸没流场的初始建立过程中，首先关闭供液阀25，打开旁路阀26，使浸液经第一流路1和第三流路3被排放至排放口；经过一段时间，监测到浸液品质达到目标范围后，关闭旁路阀26，打开供液阀25，使浸液经第一流路1和第二流路2被提供至浸液供给装置4并进一步形成浸没流场。在浸液品质达到目标范围后再使浸液进入第二流路2调节其流动参数，可以避免污染物含量高的浸液进入浸液流动调节组件23以及下游流路，能够减少对浸液流动调节组件23以及下游的浸液供给回收装置4等器件的污染，并且可以使浸液流动调节组件23不必要地调节不满足曝光要求的高污染浸液；浸液进入浸液供给装置4后继续保持供给浸液，等待浸液流动调节组件23调节其流动参数满足曝光要求后再进行后续曝光操作。

优选地，浸液流动调节组件23位于浸液纯化组件22的下游，并且浸液流动调节组件23包含高洁净度材料以适应纯净流体处理，这样可以保证浸液供给系统项浸液供给回收装置4提供流动参数稳定的浸液。

可以理解地，设置于第三流路3的旁路阀26也可以替换为设置于连通点24的三通阀，通过三通阀来控制第一流路1中的浸液流入第二流路2或者第三流路3。

实施例二

如图5所示，第一流路1包括动力源21、浸液纯化组件22和浸液流动调节组件23，第二流路2包括供液阀25。在浸没流场的初始建立过程中，首先关闭供液阀25，打开旁路阀26，使浸液经第一流路1和第三流路3被排放至排放口；等待浸液品质和流动参数达到目标范围后，关闭旁路阀26，打开供液阀25，使浸液经第一流路1和第二流路2被提供至浸液供给装置4并进一步形成浸没流场；其余实施方式同实施例一。

优选地，连通点24与浸液供给回收装置4之间的管路长度不超过1m，以尽可能地降低第二流路2下游至浸液供给回收装置4的管路对浸液造成的污染。

使浸液经过充分的纯化和流动参数调节过程并达到目标参数范围后再进入浸液供给装置4，可以减少对浸液供给装置4以及其他组件的污染以及流量和温度冲击，有利于加快稳定浸没流场的建立过程。

实施例三

如图6所示，第一流路1包括动力源21、浸液纯化组件22和浸液流动调节组件23，并且，在第一流路1的浸液流动调节组件23下游再设置脱气器221或过滤器225或其组合；其余实施方式同实施例二。

由于浸液流动调节组件23管路中的折弯、缝隙等因素可能向浸液中引入气泡和颗粒物等污染物，使用本实施例的浸液供给系统，可以再次去除浸液中的气泡等污染物，进一步提高浸液供给系统输出浸液的浸液品质可靠性。

实施例四

如图7所示，第三流路3不连通排放口30，而是经旁路连通点27接入浸液源20和第一流路1之间的流路；其余实施方式同实施例一至实施例三中的任一实施例。

第三流路3将经过浸液纯化组件22纯化和/或经过浸液流动参数调节组件23调节，但品质和/或流动参数仍然不满足曝光要求的浸液，导流至第一流路1的上游，使其再次被浸液纯化组件22纯化和/或经过浸液流动参数调节组件23调节，一方面可以减少废弃浸液，另一方面可以在品质和/或流动参数优于浸液原液的浸液基础上进行纯化和/或流动参数调节操作，使得第一流路1更快地生产出品质和/或流动参数满足曝光要求的浸液，以提高浸没流场初始化的过程的效率。

实施例五

一种浸没流场初始建立方法，包括如下步骤：

A1：浸液源提供浸液原液进入第一流路1；

A2：关闭供液阀25，打开旁路阀26，将第一流路2输出的浸液导入第三流路3；浸液被导入第三流路3后被继续导入第一流路2的上游。

A3：在第一流路1中对浸液原液进行纯化操作，使其纯净度提高；

A4：在第一流路1中对浸液原液进行流动参数调节的操作，使其压力、流量和温度等流动参数趋近于曝光要求的范围；

A5：等待第一流路2输出的浸液的纯净度和流动参数达到目标范围后，打开供液阀25，关闭旁路阀26，将第一流路2输出的浸液导入第二流路2，并继续导入浸液供给回收装置4。

以上内容和结构描述了本发明产品的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解。上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都属于要求保护的本发明范围之内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种浸没流场初始建立方法，其特征在于：

该方法基于如下浸液供给回收装置实现，该装置包括浸液源、第一流路、第二流路和第三流路，浸液源连通第一流路，第一流路连通第二流路，第二流路连通浸液供给回收装置，第一流路还连通第三流路；第一流路包括浸液纯化组件，浸液纯化组件能够提高浸液的纯净度；第二流路包括供液阀；第三流路包括旁路阀；供液阀控制是否向浸液供给回收装置供给浸液，旁路阀控制第三流路的通断；还包括浸液流动调节组件，浸液流动调节组件能够使浸液的流动参数趋向于曝光要求范围；所述浸液流动调节组件包括调节浸液的温度、压力、流量等流动参数中任意一项或任意组合的器件，还包括检测所述流动参数中任意一项或任意组合的检测器；所述的浸液流动调节组件包括于所述第二流路；

包括如下步骤：

A1：浸液源提供浸液原液进入第一流路；

A2：关闭供液阀，打开旁路阀，将第一流路输出的浸液导入第三流路；

A3：在第一流路中对浸液原液进行纯化操作，使其纯净度提高；

A4：在第一流路中对浸液原液进行流动参数调节的操作，使其压力、流量和温度等流动参数趋近于曝光要求的范围；

A5：等待第一流路输出的浸液的纯净度和流动参数达到目标范围后，打开供液阀，关闭旁路阀，将第一流路输出的浸液导入第二流路，并继续导入浸液供给回收装置。

2.如权利要求1所述的浸没流场初始建立方法，其特征在于：所述浸液纯化组件包括减少浸液的气泡、溶解氧、溶解氮、阴阳离子、含硅物质、有机物、颗粒物等污染物中任意一项或任意组合的含量的器件，还包括检测所述污染物中任意一项或任意组合的检测器。

3.如权利要求1所述的浸没流场初始建立方法，其特征在于：所述的浸液流动调节组件包括于所述第一流路。

4.如权利要求3所述的浸没流场初始建立方法，其特征在于：所述浸液流动调节组件的下游还包括减少浸液的气泡、溶解氧、溶解氮、颗粒物等污染物中任意一项或任意组合的含量的器件。

5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的浸没流场初始建立方法，其特征在于：所述第三流路与排放口连通，将浸液导入排放口排放。

6.如权利要求1至4中任一权利要求所述的浸没流场初始建立方法，其特征在于：所述第三流路与第一流路的上游流路连通，将浸液导入第一流路的上游流路。

7.如权利要求1所述的浸没流场初始建立方法，其特征在于：在所述步骤A2中，浸液被导入第三流路后被继续导入第一流路的上游。

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