用于EUV光刻设备的真空框架及密封方法

摘要

本发明公开一种用于EUV光刻设备的真空框架，其特征在于，包括：一主基板，该主基板将该真空框架的内部空间分割成一主真空腔和一工件台真空腔，该主真空腔内包括该EUV光刻设备的物镜和掩模台，该工件台真空腔内包括该EUV光刻设备的工件台和测量系统。

权利要求

1.一种用于EUV光刻设备的真空框架，其特征在于，包括：一主基板，所述主基板将该真空框架的内部空间分割成一主真空腔和一工件台真空腔，所述主基板通过一主动减振器与所述真空框架的基础框架连接，所述主基板与所述基础框架之间的间隙小于3-5mm，所述主基板通过一楔形调节单元调整所述主基板与所述基础框架之间的间隙；所述楔形调节单元包括与所述基础框架连接的固定底板和导向块，所述导向块与楔形块连接，所述固定底板上包括调节螺栓，所述调节螺栓用于使该楔形块沿该导向块上下移动；所述主真空腔内包括所述EUV光刻设备的物镜和掩模台，所述工件台真空腔内包括所述EUV光刻设备的工件台和测量系统。

2.如权利要求1所述的用于EUV光刻设备的真空框架，其特征在于，该主基板上还包括一位置传感器。

3.一种用于EUV光刻设备的真空框架，其特征在于，包括：一主基板，所述主基板将该真空框架的内部空间分割成一主真空腔和一工件台真空腔，所述主基板通过一主动减振器与所述真空框架的基础框架连接，所述主真空腔内包括所述EUV光刻设备的物镜和掩模台，所述工件台真空腔内包括所述EUV光刻设备的工件台和测量系统，所述基础框架包括一向所述工件台真空腔内延伸的U型台，所述主基板包括一足部，所述足部放置于所述U型台内，所述足部与所述U型台之间填充金属密封液。

4.如权利要求3所述的用于EUV光刻设备的真空框架，其特征在于，所述金属密封液为含镓、铟、锡的金属或合金。

5.如权利要求1至4任一项所述的用于EUV光刻设备的真空框架的安装方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一，将主基板安装至工件台真空腔的基础框架上；

步骤二，将主真空腔的基础框架安装在工件台真空腔的基础框架上；

其中，步骤一还包括以下步骤：

步骤1.1，先将主基板,放置在提升工装上，推至安装位下方；

步骤1.2，利用提升工装将主基板由下向上托至工件台真空腔内安装位置；

步骤1.3，用另一螺栓将主基板固定在工件台真空腔内；

步骤1.4，通过工件台真空腔内的减振器安装孔，将主基板盖板安装在主基板上，将减振器安装至主基板盖板上，托起主基板组件，将另一螺栓撤去。

说明书

用于EUV光刻设备的真空框架及密封方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种集成电路装备制造领域，尤其涉及一种用于EUV光刻设备的真空密封装置及密封方法。

背景技术

[0002] EUVL（Extreme ultraviolet lithography）是最具应用前景的下一代光刻技术。与传统光刻机相比，一方面，EUVL的波长更短达到5 20nm，可以实现更高分辨率。另一方面~
也面临新的问题。EUVL最显著特点之一是采用波长为13.5nm的极紫外光，任何物质对该波长辐射具有强烈的吸收效应，因此整个光刻机系统需在高真空环境下工作，由此涉及到的高真空获取、污染控制及腔室隔离成为EUVL发展的关键技术。

[0003] 在本发明中，提出一种能够实现高度真空环境的EUVL光刻机整机框架结构，以及主基板由下向上的装配方式。还有大真空腔的划分方式，以及主真空腔与工件台真空腔之间的密封装置。

[0004] 如US6549264 B2所述，提出一种建立在光刻系统上的真空密封腔，其对于掩膜片、投影光学系统、晶圆等不同结构有不同的支撑腔，且压强不同。通过隔板将大真空体积划分为几个小真空体积，中间通过柔性解耦来实现隔振。这样有利于控制光刻系统中灰尘污染及碳污染，可提高光刻机的隔振能力便于实现一个用于光刻系统中的真空腔及密封组件。由外围组件32及内部框架34组成的真空设备隔离了外部环境的噪音和振动，此真空装备有三个压强不同的区域。密封组件75、78分别连接托盘40与内部腔34、腔34与外围腔32，从而将掩膜区域31与光学区域33隔离，同样方法将光学区域与晶圆区域隔开。光束穿过的狭缝很小足以保证不同区域的压强不同。利用泵97、98、99以保证真空腔的真空度。但该方案结构过于复杂，实行可靠性低。

[0005] 如专利US6279601B，给出一种应用于EUVL的流体进行密封结构。专利US6279601B中公开的图2中，105（垂向）与160（水平向）是一对需密封对象，105内壁周边伸出悬臂230,160外围周边又一圈凹槽，230端部向下深入160的凹槽底部并留有一定缝隙。在160的凹槽导入低压流体250，将托盘上下区域分成两个具有不同压强的区域，当Pw与Po不同时悬臂两面的液体间将有高度差；当Pw与Po压差很大时，凹槽中液体会被压出凹槽。此密封结构保证了两个不同区域具有不同压强、105外部的振动不被传到内部托盘、保证两个腔体压差维持在设计范围内。

发明内容

[0006] 为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种用于高真空环境的整机框架结构以及其密封装置和装配方法，它能够将主真空腔与工件台真空腔隔离，并且通过真空泵抽排来实现动态平衡。

[0007] 为了实现上述发明目的，本发明公开一种用于EUV光刻设备的真空框架，其特征在于，包括：一主基板，该主基板将该真空框架的内部空间分割成一主真空腔和一工件台真空腔，该主真空腔内包括该EUV光刻设备的物镜和掩模台，该工件台真空腔内包括该EUV光刻设备的工件台和测量系统。

[0008] 更进一步地，该主基板通过一主动减振器与该真空框架的基础框架连接。

[0009] 更进一步地，该主基板与该基础框架之间的间隙小于3-5mm。

[0010] 更进一步地，该主基板通过一楔形调节单元调整该主基板与该基础框架之间的间隙。

[0011] 更进一步地，该楔形调节单元包括与该基础框架连接的一固定底板和一导向块，该导向块与一楔形块连接，该固定底板上包括一调节螺栓，该调节螺栓用于使该楔形块沿该导向块上下移动。

[0012] 更进一步地，该主基板上还包括一位置传感器。

[0013] 更进一步地，该基础框架包括一向该工件台真空腔内延伸的U型台，该主基板包括一足部，该足部放置于该U型台内，该足部与该U型台之间填充金属密封液。

[0014] 更进一步地，该金属密封液为含镓、铟、锡的金属或合金。

[0015] 更进一步地，该主基板与该主真空腔包括一密封膜。

[0016] 本发明同时公开一种EUV光刻设备的真空框架的安装方法，其特征在于：包括以下步骤：

[0017] 步骤一，将主基板安装至工件台真空腔的基础框架上；步骤二，将主真空腔的基础框架安装在工件台真空腔的基础框架上；其中，步骤一还包括以下步骤：步骤1.1，先将主基板,放置在提升工装上，推至安装位下方；步骤1.2，利用提升工装将主基板由下向上托至工件台真空腔内安装位置；步骤1.3，用螺栓将主基板固定在工件台真空腔内；步骤1.4，通过工件台真空腔内的减振器安装孔，将主基板盖板安装在主基板上，将减振器安装至主基板盖板上，托起主基板组件，将螺栓撤去。

[0018] 与现有技术相比较，提出了一种能够用于高真空环境的整机框架结构以及其密封装置和装配方法，它能够将主真空腔与工件台真空腔隔离，并且通过真空泵抽排来实现动态平衡。本发明提供的导向装置与调节装置一体化设计所占空间小，通过位置传感器来精确调整缝隙距离，手动操作灵活，不会释放污染。本发明提供了液态金属密封结构，具有时期释气性低、耐烘烤、可重复使用和气密性佳的特点。本发明提供了一个柔性密封膜，通过薄膜密封，将大真空腔隔开，通过真空泵的抽排来实现主真空腔与工件台真空腔的动态平衡。

附图说明

[0019] 关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

[0020] 图1是本发明所涉及的EUV光刻设备的真空框架的结构示意图；

[0021] 图2是本发明所涉及的EUV光刻设备的真空框架的密封装置布局示意图；

[0022] 图3是本发明所涉及的EUV光刻设备的真空框架三维布局图；

[0023] 图4是本发明所涉及的EUV光刻设备的真空框架的装配流程图；

[0024] 图5是本发明所涉及的EUV光刻设备的真空框架的密封方式的第一实施例；

[0025] 图6是本发明所涉及的EUV光刻设备的真空框架的密封方式的第二实施例；

[0026] 图7是本发明所涉及的EUV光刻设备的真空框架的密封方式的第三实施例。

具体实施方式

[0027] 下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

[0028] 图1示意地给出了根据本发明的一个实施例1的光刻设备的真空框架。掩模部分（真空度要求为10-7～10-9mbar）与硅片曝光部分（真空度要求为10-5～10-7mbar）所需要的真空度不一样，所以通过主基板作为分界面将真空腔划分为主真空腔（Main Vacuum Chamber）101和工件台真空腔（WS Vacuum Chamber）1，通过分别抽排的形式来实现高真空的动态平衡。各个真空腔之间还包括若干密封面104。其中主基板作为主真空腔101和工件台真空腔1之间的分界面102。

[0029] 本发明提出的真空系统布局图见图2，结构采用两层外部框架式结构，主基板组件由下向上装配，主关键件的制造工艺性好，密封设计较好，且主真空腔的耗材少。

[0030] 本系统真空框架三维结构布局图如图3所示。其中，主真空腔101中包含物镜和掩模台(RS)，工件台真空腔1中包含工件台(WS)和测量系统，主基板通过减振器安装在工件台真空腔内。

[0031] 本发明提出一种由下而上装配主基板的结构，其装配流程如图4。主基板组件由主基板201及主基板盖板202组成。安装时先将主基板201放置在提升工装上，推至安装位下方，如图4中的（a）所示。利用提升工装将主基板201由下向上托至工件台真空腔1内安装位置，如图4中的（b）所示。再用螺栓将主基板201固定在工件台真空腔1内，如图4中的（c）所示。再通过工件台真空腔1内的减振器安装孔，将主基板盖板202安装在件201主基板上，然后将减振器安装至主基板盖板202上，托起主基板组件，将螺栓撤去，如图4中的（d）。安装完毕的真空框架，主基板201通过减振器安装在工件台真空腔1的基础框架上。该装配方式可以衰减外部振动对主基板201的影响，从而保证曝光的精度和稳定性；同时由于自下而上的装配方式保证了尽可能小的主真空腔101与工件台真空腔1之间的开口，越小的开口可保证更好的密封性能。

[0032] 主基板201与基础框架之间必须留一定的间隙，才能让主动减振器发挥作用，通过计算得出当主基板201与基础框架之间间隙小于3 5mm时，通过真空泵的抽排能够满足主真~空腔和工件台真空腔的动态平衡。但是3 5mm的间隙不满足主动减振器工作需求。本发明提~
出一种可调间隙的密封方式。其结构如图5所示，具体实施方法为：首先将导向块403与固定底板402安装在工件台真空腔1的基础框架上，楔形调节块401通过导向块403导向，通过调节螺栓405可让楔形调节块401通过导向块403上下移动，依靠位于主基板201上的位置传感器404来精密测量位置，从而达到调节主基板201与工件台真空腔1之间密封间隙的功能。

[0033] 图6是本发明的第二种实施方式。如图6所示，在工件台真空腔601内壁铣削一圈U型凹槽，在主基板603上铣削一圈凸台，在装配过程中，主基板603垂直吊装于基础框架上，在U型凹槽和凸台间所形成的密封槽中注入液态金属602，如：镓、铟、锡、镓、铟等能够用于高真空的液态金属密封液。液态金属602的高度约为总槽深的1/2，通过主真空腔101和工件台真空腔1的真空泵抽排，达到动态平衡，这样能够完全实现主真空腔101和工件台真空腔1的物理隔离。

[0034] 图7是本发明的第三种实施方式。如图7所示，主基板702及主真空腔705之间覆一层件密封膜706，当件主基板702与工件台真空腔701装配好后，其上密封膜706再将主真空腔705安装在工件台真空腔701上。由于密封膜706为柔性，不影响物镜（POB）的安装，并不会将件主基板702的振动传递到物镜（POB）上，且能够完全实现主真空腔705和工件台真空腔701的物理隔离。

[0035] 与现有技术相比较，提出了一种能够用于高真空环境的整机框架结构以及其密封装置和装配方法，它能够将主真空腔与工件台真空腔隔离，并且通过真空泵抽排来实现动态平衡。本发明提供的导向装置与调节装置一体化设计所占空间小，通过位置传感器来精确调整缝隙距离，手动操作灵活，不会释放污染。本发明提供了液态金属密封结构，具有时期释气性低、耐烘烤、可重复使用和气密性佳的特点。本发明提供了一个柔性密封膜，通过薄膜密封，将大真空腔隔开，通过真空泵的抽排来实现主真空腔与工件台真空腔的动态平衡。

[0036] 本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。