CN113189849B - 一种近场光刻浸没系统及其浸没单元和接口模组 - Google Patents

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Abstract

一种近场光刻浸没系统及其浸没单元和接口模组，包括设备基板；掩模装载模块，安装在设备基板上并用于安装掩模板；近场光刻浸没单元，通过接口模组安装在设备基板上；供给回收系统，用于通过接口模组向近场光刻浸没单元提供气体、液体并回收液体；控制系统，与供给回收系统和近场光刻浸没单元电连接以控制供液、供气、回收和制动。近场光刻浸没系统为近场光刻掩模板和基片之间形成稳定浸没场，以及如何在增设浸没场的情况下更加方便的自动上下掩模提供了解决方案。

Description

一种近场光刻浸没系统及其浸没单元和接口模组
技术领域
本发明属于光刻技术领域，具体涉及一种近场光刻浸没系统。
背景技术
随着器件的特征尺寸越来越细，光刻分辨率越来越低，传统光刻技术已经不能适应当前的发展需要，如何提高光学光刻技术的分辨率是推动光刻技术发展的核心技术。投影光刻中，浸没式光刻是在传统干式光刻基础上，通过在最后一片投影物镜和硅片之间填充符合光学特性的高折射率液体的方法提高光刻分辨率。浸没式光刻不需要设计复杂的光源以及物镜系统，降低了研发成本和风险。
近场光刻采用浸没方案，同样可以增加焦深、延伸工作距，同时更加便于对准操作，可以使光刻机向更小的节点延伸。但是由于近场光刻工作距短，液体完全润湿掩模与基片的难度更大，如何有效形成浸没场，以及如何在增加浸没场的情况下自动上下掩模，成为浸没方案应用于近场光刻的难题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是：提出一种近场光刻浸没系统，为掩模板和基片之间形成稳定浸没场，以及如何在增设浸没场的情况下更加方便的自动上下掩模提供了解决方案。
为此，本发明的一方面提供了一种近场光刻浸没单元，浸没单元包括由下至上依次叠置的气帘流道子单元、浸没流道子单元、浸没流道密封子单元和流道汇聚子单元；
气帘流道子单元中设置有气体流道，气体流道能够引入气体；
浸没流道子单元密封气帘流道子单元的气体流道且其中设置有注液流道和回液流道，注液流道能够引入液体至曝光场边缘形成浸没场，回液流道能够回收液体，其中，气体在浸没场的外围形成围绕浸没场的气帘；
浸没流道密封子单元密封浸没流道子单元的注液流道和回液流道；
流道汇聚子单元通过与接口模组的连接向浸没子单元中引入气体和液体并从浸没单元中回收液体。
进一步地，流道汇聚子单元设置有能够分别与气体流道、注液流道和回液流道连通的进气口、进液口和出液口，其中，引入的气体依次经过进气口以及浸没流道密封子单元和浸没流道子单元上开设的进气孔进入气体流道，引入的液体依次经过进液口和浸没流道密封子单元上开设的进液孔进入注液流道，引出的液体依次经过浸没流道密封子单元上开设的出液孔和出液口流出回液流道。
进一步地，流道汇聚子单元上还设置有导向口，导向口内安装有制动器；流道汇聚子单元数量为4个，均匀设置在浸没单元的四个角上。
进一步地，浸没单元中气帘流道子单元、浸没流道子单元、浸没流道密封子单元和流道汇聚子单元一体成型或可拆卸地彼此连接。
进一步地，注液流道以预定角度的液体引入口将液体引入至曝光场中形成浸没场，气体流道以设置在液体引入口外侧的气体引入口将气体引入至浸没场的外围形成环形气帘，回液流道的液体回收口设置在气体引入口和液体引入口之间。
本发明的再一方面提供了一种近场光刻接口模组，接口模组与上述的近场光刻浸没单元配合使用并安装在流道汇聚子单元上，其中，接口模组包括：
气体注入接头，其一端安装在流道汇聚子单元的进气口内以引入气体；
液体注入接头，其一端安装在流道汇聚子单元的进液口内以引入液体；
液体回收接头，其一端安装在流道汇聚子单元的出液口内以回收液体；
直线导向接头，其一端安装在流道汇聚子单元的导向口中的制动器内；
接头安装板，用于固定气体注入接头、液体注入接头、液体回收接头和直线导向接头的另一端。
进一步地，接口模组的数量与流道汇聚子单元的数量相匹配，气体注入接头、液体注入接头和液体回收接头的外侧分别设置有密封圈。
本发明的又一方面提供了一种近场光刻浸没系统，浸没系统包括设备基板；
掩模装载模块，安装在设备基板上并用于安装掩模板；
上述的近场光刻浸没单元，通过如上述的接口模组安装在设备基板上；
供给回收系统，用于通过接口模组向近场光刻浸没单元提供气体、液体并回收液体；
控制系统，与供给回收系统和近场光刻浸没单元电连接以控制供液、供气、回收和制动。
进一步地，掩模装载模块包括从上到下依次设置的掩模吸盘、掩模基板和掩模板，掩模板与掩模基板一体成型或可拆卸连接，掩模板的尺寸与曝光场的尺寸相同。
进一步地，浸没单元的气帘流道子单元和浸没流道子单元至少从掩模基板的下方引至掩模板的边缘。
本发明的近场光刻浸没系统通过设置浸没单元解决了近场光刻在工作距短的情况下，难以形成稳定浸没场的问题。同时，通过浸没单元与接口模组的配合设置，解决了在实现稳定浸没场的情况下难以自动化拆装浸没单元和掩膜版的问题。
附图说明
图1为本发明的一种近场光刻浸没系统的整体结构示意图；
图2为本发明的一种近场光刻浸没系统的浸没单元结构示意图；
图3为本发明的一种近场光刻浸没系统的浸没单元流道布局结构示意图；
图4为本发明的一种近场光刻浸没系统的掩模装载模块结构示意图；
图5为本发明的一种近场光刻浸没系统的接口模组结构示意图；
图6为本发明的一种近场光刻浸没系统的掩模板和浸没单元拆装示意图。
附图标记：
1-浸没单元、1-1-气帘流道子单元、1-2-浸没流道子单元、1-3-浸没流道密封子单元、1-4-流道汇聚子单元、2-接口模组、2-1-气体注入接头、2-2-液体注入接头、2-3-液体回收接头、2-4-直线导向接头、2-5-接头安装板、2-6-密封圈、2-7-制动器、3-掩模装载模块、3-1-设备基板、3-2-掩模吸盘、3-3-掩模基板、3-4-掩模板、3-5-基片、4-供给回收系统、5-控制系统。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的附图中，需要理解的是，不具有相互替代性的不同技术特征显示在同一附图，仅是为了便于简化附图说明及减少附图数量，而不是指示或暗示参照附图进行描述的实施例包含附图中的所有技术特征，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1，一种近场光刻浸没系统，包括用于集成气体注入、液体注入和液体回收，以保证浸没场的密封性和稳定性的浸没单元1；用于连接供液、供气、回收和制动的接口模组2；用于光刻掩模板吸附安装的掩模装载模块3；用于稳定高效提供和回收介质的供给回收系统4；用于控制供液、供气、回收和制动的控制系统5。
参照图1和图2，该浸没系统的浸没单元1包括气帘流道子单元1-1、浸没流道子单元1-2、浸没流道密封子单元1-3、流道汇聚子单元1-4，四个流道板可以通过加工一体成型或通过粘接方式等方式固定为一体，不同流道间需确保密封，避免串气或串液。其中气帘流道子单元1-1位于第一层，通过其上设置流道引入气体，通过气体引入口在浸没场外围形成环形气帘，使得浸没液体无法流出。浸没流道子单元1-2位于第二层，下表面对气帘流道进行密封，上表面不同位置设计有注液流道和回液流道；注液流道将液体引到曝光场边缘，根据液体的表面张力特性，以一定角度在液体引入口注入掩模板3-4与基片3-5之间形成浸没场，该角度可由本领域技术人员根据液体特性与近场光刻需要进行选择；回液流道的液体回收口设置在所述气体引入口和液体引入口间，用于回收溢出的液体或者回收全部液体。浸没流道密封子单元1-3位于第三层，用于注液流道和回液流道密封。浸没流道子单元1-2和浸没流道密封子单元1-3还包含用于气体和/或液体通过的进气孔，即引入的气体经过所流道汇聚子单元的进气口，浸没流道密封子单元、浸没流道子单元上开设的进气孔进入气体流道；引入的液体经过流道汇聚子单元的进液口，浸没流道密封子单元上开设的进液孔进入注液流道；浸没场中液体经过浸没流道密封子单元上开设的出液孔，流道汇聚子单元的出液口进行回收；本实施例中分别设置在浸没流道密封子单元、浸没流道子单元上进气孔同轴设置，但本发明所要保护的技术方案包括进气孔的其他布置方式，只要气体能通过分别设置在浸没流道密封子单元、浸没流道子单元的进气孔到达气帘流道子单元的气体流道即可。气帘流道子单元1-1、浸没流道子单元1-2上所有流道最终汇聚到第四层的流道汇聚子单元1-4；另外，由于近场光刻掩模板3-4与基片3-5接近的面积越大，液体注入越困难，因此，掩模板3-4尺寸应设计与曝光场大小相当。可将掩模板3-4切割为曝光场尺寸再粘接在掩模基板3-3上，或者将掩模板定制为掩模板3-4和掩模基板3-3一体成型的组合。浸没单元1各流道单元将从掩模基板3-3下方引到掩模板3-4边缘，即曝光场边缘。
参照图3，该浸没系统的浸没单元包括4个矩形流道汇聚子单元1-4，4个流道汇聚子单元1-4围绕曝光场呈均匀设置。
参照图1、图4，匹配浸没系统的掩模装载模块3从上至下依次为设备基板3-1、掩模吸盘3-2、掩模基板3-3、掩模板3-4；其中浸没单元1通过接口模组2安装在设备基板3-1上，掩模装载模块3同样安装在设备基板3-1上。
参照图1、图5，浸没单元的连接机构接口模组2包括气体注入接头2-1、液体注入接头2-2、液体回收接头2-3、直线导向接头2-4、接头安装板2-5、密封圈2-6和制动器2-7。其中气体注入接头2-1、液体注入接头2-2、液体回收接头2-3和直线导向接头2-4都安装在接头安装板2-5下方，并与流道汇聚子单元1-4上的进气口、进液口、出液口和导向口一一对应安装；气体注入接头2-1、液体注入接头2-2和液体回收接头2-3上安装密封圈2-6，保证浸没单元1与接口模组2密封对接；流道汇聚子单元1-4上导向口内安装有制动器2-7，自动上下浸没单元1时，制动器2-7将自动松紧直线导向接头2-4；接口模组2的数量与浸没单元1的流道汇聚子单元1-4相匹配，既要保证结构的稳定性，也要通过不同接口模组2控制气液的走向。
参照图6，在更换掩模(掩模基板3-3、掩模板3-4组合体)和浸没单元1时，控制系统5将自动控制供给回收系统4各阀门的开关、掩模吸附开关、接口模组2制动器2-7松紧；拆卸时，制动器2-7松开后，通过机械手先卸载浸没单元1，掩模吸附开关关闭后，再卸载掩模；与之相反，装载时，通过机械手先装载掩模，再装载浸没单元1。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种近场光刻浸没单元，可在掩模板和基片之间形成浸没场，其特征在于，所述浸没单元包括由下至上依次叠置的气帘流道子单元、浸没流道子单元、浸没流道密封子单元和流道汇聚子单元；
所述气帘流道子单元中设置有气体流道，所述气体流道能够引入气体；
所述浸没流道子单元密封所述气帘流道子单元的气体流道且其中设置有注液流道和回液流道，所述注液流道能够引入液体至曝光场中形成浸没场，所述回液流道能够回收所述液体，其中，所述气体在所述浸没场的外围形成围绕浸没场的气帘；
所述浸没流道密封子单元密封所述浸没流道子单元的注液流道和所述回液流道；
所述流道汇聚子单元设置有能够分别与所述气体流道、注液流道和回液流道连通的进气口、进液口和出液口；
所述流道汇聚子单元通过与接口模组的连接向所述浸没单元中引入气体和液体并从所述浸没单元中回收液体。
2.根据权利要求1所述的近场光刻浸没单元，其特征在于，引入的气体依次经过所述进气口以及浸没流道密封子单元和浸没流道子单元上开设的进气孔进入气体流道，引入的液体依次经过所述进液口和浸没流道密封子单元上开设的进液孔进入注液流道，引出的液体依次经过所述浸没流道密封子单元上开设的出液孔和所述出液口流出回液流道。
3.根据权利要求1所述的近场光刻浸没单元，其特征在于，所述流道汇聚子单元上还设置有导向口，所述导向口内安装有制动器；
所述流道汇聚子单元数量为4个，均匀设置在所述浸没单元的四个角上。
4.根据权利要求1所述的近场光刻浸没单元，其特征在于，所述浸没单元中气帘流道子单元、浸没流道子单元、浸没流道密封子单元和流道汇聚子单元一体成型或可拆卸地彼此连接。
5.根据权利要求1所述的近场光刻浸没单元，其特征在于，所述注液流道以预定角度的液体引入口将液体引入至曝光场中形成浸没场，所述气体流道以设置在液体引入口外侧的气体引入口将气体引入至浸没场的外围形成环形气帘，所述回液流道的液体回收口设置在所述气体引入口和液体引入口之间。
6.一种近场光刻接口模组，其特征在于，所述接口模组与权利要求1至5中任一项所述的近场光刻浸没单元配合使用并安装在所述流道汇聚子单元上，其中，所述接口模组包括：
气体注入接头，其一端安装在所述流道汇聚子单元的进气口内以引入气体；
液体注入接头，其一端安装在所述流道汇聚子单元的进液口内以引入液体；
液体回收接头，其一端安装在所述流道汇聚子单元的出液口内以回收液体；
直线导向接头，其一端安装在所述流道汇聚子单元的导向口中的制动器内；
接头安装板，用于固定所述气体注入接头、液体注入接头、液体回收接头和直线导向接头的另一端。
7.根据权利要求6所述的近场光刻接口模组，其特征在于，所述接口模组的数量与流道汇聚子单元的数量相匹配，所述气体注入接头、液体注入接头和液体回收接头的外侧分别设置有密封圈。
8.一种近场光刻浸没系统，其特征在于，所述浸没系统包括：
设备基板；
掩模装载模块，安装在所述设备基板上并用于安装掩模板；
如权利要求1至5中任一项所述的近场光刻浸没单元，通过如权利要求6或7所述的接口模组安装在所述设备基板上；
供给回收系统，用于通过所述接口模组向所述近场光刻浸没单元提供气体、液体并回收液体；
控制系统，与所述供给回收系统和近场光刻浸没单元电连接以控制供液、供气、回收和制动。
9.根据权利要求8所述的近场光刻浸没系统，其特征在于，所述掩模装载模块包括从上到下依次设置的掩模吸盘、掩模基板和掩模板，所述掩模板与掩模基板一体成型或可拆卸连接，所述掩模板的尺寸与曝光场的尺寸相同。
10.根据权利要求9所述的近场光刻浸没系统，其特征在于，所述浸没单元的气帘流道子单元和浸没流道子单元至少从掩模基板的下方引至掩模板的边缘。
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