一种管路柔性适应装置及浸没式光刻机的制作方法

1.本发明涉及光刻机技术领域，尤其涉及一种管路柔性适应装置及浸没式光刻机。


背景技术：

2.浸没式光刻机是半导体产业中的关键设备，光刻机的精度要求极高、结构非常复杂。浸没式光刻机的浸没头布置在物镜最底面镜片的下表面和卡盘上表面之间，浸没头通过不同材质和不同直径的管路实现浸没液场的维持和稳定。其中部分管路通过宝塔接头连接在浸没头和气液分离装置之间，部分管路沿气液分离装置高度方向布置。
3.由于作业需要，浸没头模块需要实现垂向伺服运动控制和水平向定位，目前浸没头模块通常通过伺服电机和重力补偿器实现垂向运动控制，通过水平向连接的拉杆对浸没头进行水平向定位。但是，在浸没头模块实际运行过程中，与浸没头连接的管路会对浸没头产生牵拉力，影响浸没头的伺服运动，给其带来误差；同时，紧绷的管路还会将气液分离装置的振动传递至浸没头模块，影响浸没头工作的稳定性；而且，管路产生的振动也会传递至气液分离装置上，对与气液分离装置相连的基板产生干扰，这些都会降低光刻机的精度。


技术实现要素：

4.本发明的一个目的在于提供一种管路柔性适应装置，该管路柔性适应装置能够减小管路对浸没头以及气液分离装置的影响，有利于提高浸没式光刻机的精度。
5.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种管路柔性适应装置，包括：柔性连接装置，所述柔性连接装置包括连接簧片和隔振结构，所述连接簧片的一端通过所述隔振结构连接于所述气液分离装置上，所述连接簧片的另一端自由释放，所述连接簧片沿气液分离装置的高度方向布置；浸没流场管路，所述浸没流场管路包括回收管路和注入管路，所述回收管路的两端分别连通于浸没头和所述气液分离装置，所述注入管路的一端连通于浸没头，所述注入管路远离所述浸没头的部分连接于所述连接簧片上且沿所述连接簧片的高度方向布置，所述注入管路和所述回收管路靠近所述浸没头的部分布置于同一水平面上。
7.作为一种管路柔性适应装置的优选方案，所述连接簧片上设有凸起部，所述凸起部凸向所述注入管路设置并与所述注入管路抵持。
8.作为一种管路柔性适应装置的优选方案，所述柔性连接装置还包括水平限位块，所述水平限位块连接于所述气液分离装置上，所述水平限位块上设有限位孔，所述连接簧片自由释放的一端置于所述限位孔中。
9.作为一种管路柔性适应装置的优选方案，该管路柔性适应装置还包括调整结构，所述调整结构包括水平调整垫片，所述水平调整垫片夹设于所述隔振结构和所述气液分离装置之间，所述水平调整垫片用于对所述连接簧片的水平位置进行调整。
10.作为一种管路柔性适应装置的优选方案，所述调整结构还包括垂向调整组件，所述垂向调整组件包括垂向定位块、垂向调整垫片和垂向连接块，所述垂向定位块连接于所
述气液分离装置上，所述垂向连接块与所述连接簧片连接，所述垂向调整垫片夹设于所述垂向定位块和所述垂向连接块之间，所述垂向调整垫片用于对所述连接簧片的垂向高度进行调整。
11.作为一种管路柔性适应装置的优选方案，所述柔性连接装置还包括第一护管件和第二护管件，所述第一护管件和所述第二护管件分别安装于所述连接簧片的上部和下部，所述注入管路通过所述第一护管件和所述第二护管件连接于所述连接簧片上。
12.作为一种管路柔性适应装置的优选方案，该管路柔性适应装置还包括垂向防护装置和浸没安装座，所述浸没头和所述垂向防护装置均安装于所述浸没安装座上，所述注入管路和所述回收管路穿过所述垂向防护装置。
13.作为一种管路柔性适应装置的优选方案，所述垂向防护装置包括固定座和吊钩管夹，所述固定座安装于所述浸没安装座上，所述吊钩管夹悬挂于所述固定座上，所述注入管路和所述回收管路穿过所述吊钩管夹。
14.作为一种管路柔性适应装置的优选方案，所述隔振结构为橡胶块或硅胶块。
15.本发明的另一目的在于提供一种浸没式光刻机，该浸没式光刻机具有较高的精度。
16.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
17.一种浸没式光刻机，包括工件台、基板、平面光栅和上述任一技术方案所述的管路柔性适应装置，气液分离装置安装于所述基板上，所述工件台用于定位硅片，所述平面光栅安装于所述基板上，所述平面光栅用于测量所述工件台的自由度。
18.本发明的有益效果：
19.本发明提供了一种管路柔性适应装置，该管路柔性适应装置包括柔性连接装置和浸没流场管路，柔性连接装置包括连接簧片和隔振结构，连接簧片沿气液分离装置的高度方向布置，气液分离装置的一端通过隔振结构连接于气液分离装置，另一端自由释放，浸没流场管路的回收管路连通于浸没头和气液分离装置之间，用于对浸没头使用过的液体和气体进行回收，浸没流场管路的注入管路的一端连通于浸没头，注入管路远离浸没头的部分连接于连接簧片上且沿连接簧片的高度方向布置，使注入管路通过连接簧片和隔振结构连接于气液分离装置，不仅能够有效减小气液分离装置的振动传递至浸没头上，而且注入管路能够跟随连接簧片摆动，减小了注入管路对浸没头的作用力；注入管路和回收管路靠近浸没头的部分布置于同一水平面上，能够减小注入管路和回收管路因为自身重力或绷紧作用在垂向上对浸没头的作用力。通过上述结构，该管路柔性适应装置能够减小浸没流场管路对浸没头以及气液分离装置的影响，有利于提高浸没式光刻机的精度。
20.本发明还提供了一种浸没式光刻机，由于该浸没式光刻机包括上述技术方案提供的管路柔性适应装置，该浸没式光刻机中的管路对浸没头以及气液分离装置的影响较小，具有较高的精度。
附图说明
21.图1是本发明具体实施方式所提供的管路柔性适应装置安装后的一个视角的结构示意图；
22.图2是本发明具体实施方式所提供的管路柔性适应装置安装后的另一视角的结构
示意图；
23.图3是本发明具体实施方式所提供的管路柔性适应装置中的连接簧片的一个视角的结构示意图；
24.图4是本发明具体实施方式所提供的管路柔性适应装置中的连接簧片的另一视角的结构示意图；
25.图5是本发明具体实施方式所提供的管路柔性适应装置中的垂向防护装置的一个视角的结构示意图；
26.图6是本发明具体实施方式所提供的管路柔性适应装置中的垂向防护装置的另一视角的结构示意图；
27.图7是本发明具体实施方式所提供的管路柔性适应装置中的垂向调整组件的剖视图。
28.图中：
29.1、连接簧片；11、凸起部；12、挂接耳；2、隔振结构；3、气液分离装置；41、回收管路；42、注入管路；5、浸没头；51、浸没分流块；6、水平限位块；7、水平调整垫片；81、垂向定位块；82、垂向调整垫片；83、垂向连接块；91、第一护管件；92、第二护管件；101、浸没安装座；102、固定座；103、吊钩管夹；104、工件台；105、基板；106、平面光栅。
具体实施方式
30.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域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例，都属于本发明保护的范围。
31.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
33.本发明提供一种管路柔性适应装置，该管路柔性适应装置用于将与浸没式光刻机的浸没头5连接的管路柔性连接于气液分离装置3上，如图1和图2所示，该管路柔性适应装置包括柔性连接装置和浸没流场管路，浸没流场管路包括回收管路41和注入管路42用以实现注液、注气和气液回收，回收管路41的两端分别连通于浸没头5和气液分离装置3，注入管路42的一端通过宝塔接头连通于浸没头5，注入管路42远离浸没头5的部分通过柔性连接装置连接于气液分离装置3上，注入管路42和回收管路41靠近浸没头5的部分布置于同一水平
面上。柔性适应装置能够有效减小气液分离装置3的振动传递至浸没头5上，减小气液分离装置3的振动对浸没头5的影响，注入管路42和回收管路41靠近浸没头5的部分布置于同一水平面上，能够减小注入管路42和回收管路41因为自身重力或绷紧作用在垂向上对浸没头5的作用力，减小了对浸没头5伺服运动的影响，有利于提高浸没式光刻机的精度。具体地，浸没头5上设有浸没分流块51，浸没头5通过浸没分流块51与浸没流场管路连接，便于浸没流场管路的拆装与更换。
34.在本实施例中，柔性连接装置包括连接簧片1和隔振结构2，连接簧片1为长方形薄板，连接簧片1的一端通过隔振结构2连接于气液分离装置3上，连接簧片1的另一端自由释放，连接簧片1沿气液分离装置3的高度方向布置，注入管路42远离浸没头5的部分连接于连接簧片1上且沿连接簧片1的高度方向布置，不仅使得气液分离装置3传递至浸没头5上的振动显著减少，而且注入管路42能够跟随连接簧片1以隔振结构2为中心小幅度摆动，释放了注入管路42的自由度，减小了注入管路42对浸没头5的作用力，有利于减小浸没流场管路对浸没头5以及气液分离装置3的影响，有利于提高浸没式光刻机的精度。具体地，连接簧片1的厚度为0.2mm，材料为0cr18ni9，使得连接簧片1具有良好的耐腐蚀性能。
35.需要说明的是，在浸没头5垂向伺服运动过程中，注入管路42会跟随浸没头5进行垂向运动，并带动连接簧片1自由释放的一端在水平方向进行极小幅度的钟摆运动，因此在使用中，要注入管路42及其连接件在水平方向的自由度的释放。另外，连接簧片1和浸没流场管路与浸没头5在水平方向的解耦，也能够减小将气液分离装置3的振动力和相关频率引入到浸没头5中。
36.由于浸没流场管路的刚度属于非线性值，仅按照理想状态，仿真计算得到浸没流场管路的水平向刚度为79.2n/m。柔性连接装置在其竖向放置时，其水平向的刚度应远小于浸没流场管路的水平向刚度，本技术中的柔性连接装置水平向的刚度值为3.79n/m。
37.优选地，柔性连接装置还包括第一护管件91和第二护管件92，第一护管件91和第二护管件92分别安装于连接簧片1的上部和下部，注入管路42通过第一护管件91和第二护管件92连接于连接簧片1上，不仅使得注入管路42能够牢固地安装于连接簧片1上(将注入管路42约束到指定位置)，还保证了注入管路42沿连接簧片1的高度方向布置。
38.具体地，隔振结构2为橡胶块或硅胶块，具有高弹性，能够有效隔离气液分离装置3和连接簧片1之间的振动传递。现有的试验数据表明，气液分离装置3在垂向上具有0.35n左右的振动力，在不隔振的状态下注入管路42的振动不仅会一定程度上影响浸没头5，还会影响气液分离装置3的振动力，进而影响浸没式光刻机其他部件的振动。可以理解的是，隔振结构2还可以是弹簧，只要隔振结构2能够满足隔离气液分离装置3和连接簧片1之间的振动传递，并保证连接簧片1自由释放的一端能够摆动即可。
39.在本实施例中，连接簧片1位于注入管路42和气液分离装置3之间，如图3和图4所示，连接簧片1上设有凸起部11，凸起部11凸向注入管路42设置，并且凸起部11与注入管路42抵持，在使用过程中凸起部11能够与注入管路42紧密接触，从而承担一定的管路牵拉力，储存一定的能量，降低管路牵拉力对浸没头5伺服运动的影响，进一步提高浸没式光刻机的精度。
40.优选地，柔性连接装置还包括水平限位块6，水平限位块6连接于气液分离装置3的下部，水平限位块6上设有限位孔，连接簧片1自由释放的一端置于限位孔中，水平限位块6
能够限定连接簧片1的水平向的位置，保证连接簧片1和连接于连接簧片1上的注入管路42不与其他结构产生碰撞。
41.在本实施例中，管路柔性适应装置还包括垂向防护装置和浸没安装座101，浸没头5和垂向防护装置均安装于浸没安装座101上，浸没安装座101安装于基板105上，注入管路42和回收管路41穿过垂向防护装置，垂向防护装置能够防止水平向布置的浸没流场管路气液水平因重力原因产生下垂与其他部件产生接触的现象。
42.具体地，如图5和图6所示，垂向防护装置包括固定座102和吊钩管夹103，固定座102通过螺钉连接于浸没安装座101上，吊钩管夹103悬挂于固定座102上，注入管路42和回收管路41穿设于吊钩管夹103中，吊钩管夹103能够对注入管路42和回收管路41起到承托作用，能够防止注入管路42和回收管路41的垂度过大而与其他部件产生接触。优选地，固定座102和吊钩管夹103均由非金属材料制成，能够减小对注入管路42和回收管路41的刮擦。
43.优选地，管路柔性适应装置还包括调整结构，调整结构包括水平调整垫片7，水平调整垫片7夹设于隔振结构2和气液分离装置3之间，通过更换不同厚度的水平调整垫片7可以对连接簧片1的水平位置进行调整。具体地，水平调整垫片7通过螺钉紧固于气液分离器上，使得水平调整垫片7更换方便。需要说明的是，隔振结构2的一端连接于气液分离装置3，另一端抵持于连接簧片1，隔振结构2与连接簧片1抵持使得连接簧片1能够垂向移动，便于后续对连接簧片1进行垂向调整。更为优选地，水平调整垫片7的材料为不锈钢0cr18ni9，使得水平调整垫片7具有良好的耐腐蚀性能。可选地，水平调整垫片7的材料还可以为异电性丁晴橡胶，使得水平调整垫片7具有一定的吸振能力，本领域技术人员可以根据实际情况对水平调整垫片7的具体材料进行选择。
44.在本实施例中，如图7所示，调整结构还包括垂向调整组件，垂向调整组件包括垂向定位块81、垂向调整垫片82和垂向连接块83，垂向连接块83与连接簧片1连接，垂向调整垫片82夹设于垂向定位块81和垂向连接块83之间，垂向定位块81连接于气液分离装置3上，垂向定位块81用于承受连接簧片1及其上的注入管路42的重量，对连接簧片1进行垂向定位。该垂向调整组件能够通过更换不同厚度的垂向调整垫片82或者改变垂向调整垫片82的数量，对连接簧片1的垂向高度进行调整。
45.具体地，垂向定位块81通过焊接连接于气液分离装置3上，使得垂向定位块81的连接牢固。优选地，垂向连接块83和垂向调整垫片82通过螺钉依次紧固连接于垂向定位块81，便于垂向调整垫片82的拆装和更换。进一步地，连接簧片1上设有挂接耳12，挂接耳12通过悬挂的方式连接于垂向连接块83上，便于使连接簧片1的自由释放的一端摆动，能够为连接簧片1提供更多的自由度。
46.本发明还提供一种浸没式光刻机，其包括工件台104、基板105、平面光栅106和上述技术方案所提供的管路柔性适应装置，管路柔性适应装置中的浸没安装座101安装于基板105上，气液分离装置3通过减振装置安装于基板105上，能够减轻气液分离装置3振动力的向外在传递；工件台104用于定位硅片，用以满足浸没光刻机测量流程和曝光流程并行处理时对硅片的定位要求；平面光栅106安装于基板105上，平面光栅106用于测量工件台104的自由度。
47.下面对本发明提供的管路柔性适应装置的安装过程进行进一步说明。
48.将回收管路41的一端连接于气液分离装置3，另一端通过宝塔接头连接于浸没头
5，并保证回收管路41水平顺平。将注入管路42通过第一护管件91和第二护管件92约束到柔性连接装置的连接簧片1上，将柔性连接装置与水平调整垫片7连接于气液分离装置3上，用螺钉拧紧，连接簧片1的下端(自由释放的一端)平顺布置在水平限位块6内部。将注入管路42靠近浸没头5一端与浸没分流块51连接。
49.在垂向放置时，注入管路42与回收管路41的高差不超过0.5mm；并测量此时注入管路42和回收管路41与分流块底面的高度差；浸没分流块51最低面与气液分离装置3最低面的尺寸偏差不大于0.5mm。
50.将垂向调整组件固定在水平调整垫片7的下方，通过增加或减少垂向调整垫片82的数量改变垂向连接块83的垂向高度，调整注入管路42与回收管路41到水平平齐，并采用螺钉固定垂向调整垫片82和垂向连接块83。
51.如发现连接簧片1下端垂向有明显偏斜，需调整水平调整垫片7，保证注入管路42垂向平顺，连接簧片1下端无明显偏斜，与水平限位块6保持大于0.5mm的距离。此时管路柔性适应装置、浸没流场管路与气液分离装置3集成完成。
52.待管路柔性适应装置安装完毕后，平面光栅106、浸没头5连同浸没安装座101连接到基板105上后，再将固定座102安装于浸没安装座101上；采用定位销对气液分离装置3进行定位，并采用螺钉将气液分离装置3固定到基板105上。
53.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。