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CN115407611A - 浸没式光刻设备及其浸没罩系统 - Google Patents

浸没式光刻设备及其浸没罩系统 Download PDF

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CN115407611A
CN115407611A CN202110579419.7A CN202110579419A CN115407611A CN 115407611 A CN115407611 A CN 115407611A CN 202110579419 A CN202110579419 A CN 202110579419A CN 115407611 A CN115407611 A CN 115407611A
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China
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gas
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桑伟华
徐骁驰
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Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
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Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
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    • G—PHYSICS
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

本申请提供一种浸没式光刻设备及其浸没罩系统，所述浸没罩系统包括：浸没罩主体；浸没液供应单元，位于所述浸没罩主体中；气体供应单元，位于所述浸没液供应单元外侧的浸没罩主体中；气液回收单元，位于所述浸没液供应单元和所述气体供应单元之间的浸没罩主体中，且所述气液回收单元的主管道与水平面呈特定倾斜角；气体回收单元，位于所述气体供应单元外围的浸没罩主体中；所述气液回收单元在工作时，回收的浸没液包括所述气液回收单元的主管道下方区域的浸没液以及自所述气液回收单元的主管道下方区域向外延伸0‑0.046mm区域内的浸没液，本申请技术方案的浸没式光刻设备及其浸没罩系统能够提高对浸没液拖尾处的浸没液的回收能力。

Description

浸没式光刻设备及其浸没罩系统
技术领域
本申请涉及浸没式光刻机设备领域，尤其涉及一种浸没式光刻设备及其浸没罩系统。
背景技术
随着浸没式光刻扫描速度的不断提升，使得控制浸没式光刻缺陷率变得越来越具有挑战性。在浸没式光刻中常见的缺陷主要有气泡缺陷和水渍缺陷造成的图像衰减和光酸浸析。
针对水渍缺陷，通过分析当前缺陷分布以及浸没罩单元的运动轨迹，发现水渍残留缺陷的起点绝大部分均发生在浸没罩单元往上扫描时浸没罩的右下角，即水渍往往产生于浸没液拖尾处。当前为降低这类水渍缺陷往往根据对应产品的缺陷图降低扫描速度，但是这种做法会降低光刻机的产量。
发明内容
本申请要解决的技术问题是提高浸没式光刻设备对浸没液拖尾处的浸没液的回收能力。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种浸没式光刻设备的浸没罩系统，包括：浸没罩主体；浸没液供应单元，位于所述浸没罩主体中；气体供应单元，位于所述浸没液供应单元外侧的浸没罩主体中；气液回收单元，位于所述浸没液供应单元和所述气体供应单元之间的浸没罩主体中，且所述气液回收单元的主管道与水平面呈特定倾斜角；气体回收单元，位于所述气体供应单元外围的浸没罩主体中；所述气液回收单元在工作时，回收的浸没液包括所述气液回收单元的主管道下方区域的浸没液以及自所述气液回收单元的主管道下方区域向外延伸0-0.046mm区域内的浸没液。
在本申请实施例中，所述气液回收单元的主管道向靠近所述浸没液供应单元的方向倾斜。
在本申请实施例中，所述特定倾斜角为65°-75°。
在本申请实施例中，所述气体供应单元的主管道向远离所述气液回收单元的方向倾斜。
在本申请实施例中，所述气体供应单元的主管道与水平面之间的夹角为45°-75°。
在本申请实施例中，所述浸没液供应单元、气体供应单元及气液回收单元的主管道的底部均位于同一水平面上。
在本申请实施例中，所述气体回收单元的主管道的底部高于所述浸没液供应单元、气体供应单元及气液回收单元的主管道的底部。
在本申请实施例中，所述气体回收单元的主管道的底部与所述浸没液供应单元、气体供应单元及气液回收单元的主管道的底部之间的高度差为0.3mm-0.5mm。
在本申请实施例中，所述浸没液供应单元的主管道与所述气液回收单元的主管道底部之间的距离为10mm-20mm，所述浸没液供应单元的主管道与所述气体供应单元的主管道底部之间的距离为5mm-10mm，所述气体供应单元的主管道和所述气体回收单元的主管道底部之间的水平距离为30mm-40mm。
在本申请实施例中，所述气体供应单元在工作时，提供气体的流速为60L/min-70L/min。
在本申请实施例中，所述气液回收单元的主管道的宽度为3mm-10mm。
本申请技术方案还提供一种浸没式光刻设备，包括：投影物镜；晶圆承载台，位于所述投影物镜下方，用于承载晶圆；上述的浸没式光刻设备的浸没罩系统，安装于所述投影物镜的侧壁，且与所述投影物镜的底部镜头相适配。
在本申请实施例中，所述浸没式光刻设备的浸没罩系统至所述晶圆表面之间的距离为0.05mm-0.2mm。
与现有技术相比，本申请技术方案的浸没式光刻设备及其浸没罩系统备通过使气液回收单元的主管道与水平面呈特定倾斜角，使得气液回收单元在工作时，可以在不降低曝光扫描速度、不增加密封气体流量的前提下，有效地对浸没液拖尾处的浸没液进行回收，显著的缓解了水渍问题，提高了晶圆的质量。
附图说明
以下附图详细描述了本申请中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图的若干视图中表示类似的结构。本领域的一般技术人员将理解这些实施例是非限制性的、示例性的实施例，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围，其他方式的实施例也可能同样的完成本申请中的发明意图。应当理解，附图未按比例绘制。其中：
图1为一种浸没式光刻设备的浸没罩系统的局部剖视图；
图2为本申请实施例的浸没式光刻设备的浸没罩系统的剖视图；
图3为图2中A-A位置处的剖视图。
具体实施方式
以下描述提供了本申请的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本申请中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本申请不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。
参考图1，一种浸没式光刻设备的浸没罩系统，安装在投影物镜10上，所述浸没罩系统包括浸没液供应管道20和位于所述浸没液供应管道20外侧的气液回收单元管道30，当气液回收单元管道30工作时，通过吸力将浸没液L和气体G进行回收。目前对于浸没式光刻胶的一般性要求是在光刻机高速曝光时，光刻胶的浸没液的后退接触角(RCA，RecedingContact Angle)大于65°，所述的后退接触角是指以固气界面取代固液界面后形成的接触角。但是在一些情况下不排除浸没液拖尾残留的情况，参见图1中的虚线圈所示。由于浸没液存在拖尾残留的问题，导致晶圆表面出现水渍缺陷，严重影响晶圆的合格率。
鉴于此，本申请技术方案通过对浸没式光刻设备的浸没罩系统进行改进，使所述浸没罩系统的气液回收单元的主管道与水平面呈特定倾斜角，使所述气液回收单元在工作时，不仅可以回收气液回收单元的主管道下方区域的浸没液，还可以回收自气液回收单元的主管道下方区域向外延伸0-0.046mm区域内的浸没液，大幅度提高了对浸没液拖尾的吸收长度，极大程度上降低了水渍缺陷的发生概率。
参考图2，本申请实施例的浸没式光刻设备的浸没罩系统，用于向晶圆300表面提供浸没液以及回收晶圆300表面的浸没液，所述晶圆300是指需要进行浸没式光刻处理的晶圆。在进行浸没式光刻操作时，所述晶圆300置于晶圆承载台上。所述浸没式光刻设备的投影物镜200位于所述晶圆300的上方，所述浸没式光刻设备的浸没罩系统可以安装于所述投影物镜200的侧壁。
本申请实施例的浸没式光刻设备的浸没罩系统包括浸没罩主体100、浸没液供应单元、气体供应单元、气液回收单元及气体回收单元。其中所述浸没罩主体100用于将所述浸没式光刻设备的浸没罩系统安装在投影物镜200的侧壁，并为所述浸没液供应单元、气体供应单元、气液回收单元及气体回收单元提供场所。
结合图2和图3，所述浸没液供应单元位于所述浸没罩主体100中，包括浸没液供应单元的主管道110，所述浸没液供应单元的主管道110用于向所述晶圆300表面提供浸没液L，在一些实施例中，所述浸没液L可以是浸包含水的流体。例如，所述流体可以是纯净水或去离子水，或者，所述流体还可以是环辛烷或全氟聚醚(PFPE)，或是与其它流体的混合液。所述气体供应单元位于所述浸没液供应单元外侧的浸没罩主体100中，所述气体供应单元包括气体供应单元的主管道130，所述气体供应单元的主管道130用于输送气体G，输送所述气体G的作用是辅助回收浸没液L，输送的气体G可以是二氧化碳，也可以是一些惰性气体。所述气体回收单元位于所述气体供应单元外围的浸没罩主体100中，用于回收气体G，因此输入的气体G一部分通过气液回收单元进行回收，另一部分通过气体回收单元进行回收。所述气体回收单元包括气体回收单元的主管道140。
所述气液回收单元位于所述浸没液供应单元和所述气体供应单元之间的浸没罩主体中，所述气液回收单元包括气液回收单元的主管道120，所述气液回收单元的主管道120用于回收浸没液和气体。所述气液回收单元的主管道120的结构设计是至关重要的，影响着浸没液的回收程度，也就是浸没液的残余量。图中虚线框代表目前的气液回收单元的主管道的结构，也即目前的气液回收单元的主管道垂直于水平面设置，而本申请实施例的气液回收单元的主管道120与水平面呈特定倾斜角α，使得气液回收单元在工作时，也就是在回收浸没液和气体时，不仅能够回收所述气液回收单元的主管道120下方区域的浸没液，还能够回收自所述气液回收单元的主管道120下方区域向外延伸0-0.046mm区域内的浸没液。本申请实施例所述的″向外延伸″是指向所述浸没罩主体100的外缘延伸。也就是说，最终回收的浸没液既包括所述气液回收单元的主管道下方区域的浸没液，还包括了自所述气液回收单元的主管道120下方区域向外延伸0-0.046mm区域内的浸没液(参见图2中的浸没液L1)，所述向外延伸0-0.046mm区域内的浸没液在现有技术中属于浸没液拖尾处、不能被回收而残留在晶圆表面的那部分浸没液，因此，本申请实施例的气液回收单元结构能够大幅度缓解水渍问题。除此之外，回收的浸没液当然还包括现有技术中原本就可以回收的那部分浸没液。在一些实施例中，所述气液回收单元的主管道120向靠近所述浸没液供应单元的方向倾斜，所述气液回收单元的主管道120与水平面之间呈现的特定倾斜角α可以为65°-75°。
所述气体供应单元的主管道130向远离所述气液回收单元的方向倾斜。所述气体供应单元的主管道与水平面之间的夹角β为45°-75°。所述夹角β在45°-75°之间时，气体可以带动较多的浸没液进入气液回收单元的主管道120，有利于对浸没液拖尾处的浸没液的回收。
在本申请实施例中，所述浸没液供应单元的主管道110、气体供应单元的主管道130及气液回收单元的主管道120的底部均位于同一水平面上。而所述气体回收单元的主管道140的底部高于所述浸没液供应单元的主管道110、气体供应单元的主管道130及气液回收单元的主管道120的底部，这样可以减小气体回收单元的主管道140处的气体压强，达到增加气体作用在浸没液处压强的目的。
在一些实施例中，所述气体回收单元的主管道140的底部与所述浸没液供应单元的主管道110、气体供应单元的主管道130及气液回收单元的主管道120的底部之间的高度差为0.3mm-0.5mm。
在一些实施例中，为了与所述气液回收单元的主管道120的结构相配合，最大程度地回收浸没液，减少浸没液残留，使所述浸没液供应单元的主管道110的底部与所述气液回收单元的主管道120底部之间的距离为10mm-20mm，所述浸没液供应单元的主管道110的底部与所述气体供应单元的主管道130的底部之间的距离为5mm-10mm，所述气体供应单元的主管道110的底部和所述气体回收单元140的主管道底部之间的水平距离为30mm-40mm。所述气体供应单元在工作时，提供气体G的流速为60L/min-70L/min。
所述气液回收单元的主管道120的宽度为3mm-10mm。本申请实施例的浸没式光刻设备的浸没罩系统可以在不改变气液回收单元的主管道120的宽度的情况下，增加对浸没液拖尾的吸收量。
本申请实施例的浸没液供应单元、气体供应单元、气液回收单元及气体回收单元除了具有相应的主管道之外，还包括其他一些与主管道相匹配的结构，这些结构属于常规结构，辅助浸没液供应单元、气体供应单元、气液回收单元及气体回收单元发挥相应的作用，在此不赘述。
继续参考图2，本申请实施例还提供一种浸没式光刻设备，包括投影物镜200；晶圆承载台(未示出)，位于所述投影物镜200下方，用于承载晶圆；前述的浸没式光刻设备的浸没罩系统，所述浸没式光刻设备的浸没罩系统安装于所述投影物镜200的侧壁，且与所述投影物镜200的底部镜头210相适配。
所述浸没式光刻设备的浸没罩系统至所述晶圆300表面之间的距离S为0.05mm-0.2mm。
本申请实施例的浸没式光刻设备的浸没罩系统及浸没式光刻设备使所述气液回收单元的主管道与水平面呈特定倾斜角，而使气液回收单元能够回收现有技术中无法回收的浸没液拖尾，使浸没液拖尾的吸收长度可增加至0.046mm，在不降低曝光扫描速度、不增加密封气体流量的前提下，便可降低水渍缺陷，提高晶圆的合格率。
综上所述，在阅读本申请内容之后，本领域技术人员可以明白，前述申请内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本申请意图囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改都在本申请的示例性实施例的精神和范围内。
应当理解，本实施例使用的术语″和/或″包括相关联的列出项目中的一个或多个的任意或全部组合。应当理解，当一个元件被称作″连接″或″耦接″至另一个元件时，其可以直接地连接或耦接至另一个元件，或者也可以存在中间元件。
类似地，应当理解，当诸如层、区域或衬底之类的元件被称作在另一个元件″上″时，其可以直接在另一个元件上，或者也可以存在中间元件。与之相反，术语″直接地″表示没有中间元件。还应当理解，术语″包含″、″包含着″、″包括″或者″包括着″，在本申请文件中使用时，指明存在所记载的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但并不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
还应当理解，尽管术语第一、第二、第三等可以在此用于描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语所限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。因此，在没有脱离本申请的教导的情况下，在一些实施例中的第一元件在其他实施例中可以被称为第二元件。相同的参考标号或相同的参考标记符在整个说明书中表示相同的元件。
此外，本申请说明书通过参考理想化的示例性截面图和/或平面图和/或立体图来描述示例性实施例。因此，由于例如制造技术和/或容差导致的与图示的形状的不同是可预见的。因此，不应当将示例性实施例解释为限于在此所示出的区域的形状，而是应当包括由例如制造所导致的形状中的偏差。例如，被示出为矩形的蚀刻区域通常会具有圆形的或弯曲的特征。因此，在图中示出的区域实质上是示意性的，其形状不是为了示出器件的区域的实际形状也不是为了限制示例性实施例的范围。

Claims (13)

1.一种浸没式光刻设备的浸没罩系统，其特征在于，包括：
浸没罩主体；
浸没液供应单元，位于所述浸没罩主体中；
气体供应单元，位于所述浸没液供应单元外侧的浸没罩主体中；
气液回收单元，位于所述浸没液供应单元和所述气体供应单元之间的浸没罩主体中，且所述气液回收单元的主管道与水平面呈特定倾斜角；
气体回收单元，位于所述气体供应单元外围的浸没罩主体中；
所述气液回收单元在工作时，回收的浸没液包括所述气液回收单元的主管道下方区域的浸没液以及自所述气液回收单元的主管道下方区域向外延伸0-0.046mm区域内的浸没液。
2.根据权利要求1所述的浸没式光刻设备的浸没罩系统，其特征在于，所述气液回收单元的主管道向靠近所述浸没液供应单元的方向倾斜。
3.根据权利要求1所述的浸没式光刻设备的浸没罩系统，其特征在于，所述特定倾斜角为65°-75°。
4.根据权利要求1所述的浸没式光刻设备的浸没罩系统，其特征在于，所述气体供应单元的主管道向远离所述气液回收单元的方向倾斜。
5.根据权利要求4所述的浸没式光刻设备的浸没罩系统，其特征在于，所述气体供应单元的主管道与水平面之间的夹角为45°-75°。
6.根据权利要求1所述的浸没式光刻设备的浸没罩系统，其特征在于，所述浸没液供应单元、气体供应单元及气液回收单元的主管道的底部均位于同一水平面上。
7.根据权利要求6所述的浸没式光刻设备的浸没罩系统，其特征在于，所述气体回收单元的主管道的底部高于所述浸没液供应单元、气体供应单元及气液回收单元的主管道的底部。
8.根据权利要求7所述的浸没式光刻设备的浸没罩系统，其特征在于，所述气体回收单元的主管道的底部与所述浸没液供应单元、气体供应单元及气液回收单元的主管道的底部之间的高度差为0.3mm-0.5mm。
9.根据权利要求1所述的浸没式光刻设备的浸没罩系统，其特征在于，所述浸没液供应单元的主管道与所述气液回收单元的主管道底部之间的距离为10mm-20mm，所述浸没液供应单元的主管道与所述气体供应单元的主管道底部之间的距离为5mm-10mm，所述气体供应单元的主管道和所述气体回收单元的主管道底部之间的水平距离为30mm-40mm。
10.根据权利要求1所述的浸没式光刻设备的浸没罩系统，其特征在于，所述气体供应单元在工作时，提供气体的流速为60L/min-70L/min。
11.根据权利要求1所述的浸没式光刻设备的浸没罩系统，其特征在于，所述气液回收单元的主管道的宽度为3mm-10mm。
12.一种浸没式光刻设备，其特征在于，包括：
投影物镜；
晶圆承载台，位于所述投影物镜下方，用于承载晶圆；
权利要求1至11任一项所述的浸没式光刻设备的浸没罩系统，安装于所述投影物镜的侧壁，且与所述投影物镜的底部镜头相适配。
13.根据权利要求12所述的浸没式光刻设备，其特征在于，所述浸没式光刻设备的浸没罩系统至所述晶圆表面之间的距离为0.05mm-0.2mm。
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