CN104035288A - 用于浸没式光刻机中的负压环境下的连续气液分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于浸没式光刻机中的负压环境下的连续气液分离装置。包括装有液位探测元件的气液分离贮存容腔，真空回路和排水回路；真空回路中的气液混合物与气液分离贮存容腔的上部的入口连接，真空压力变送器的入口与气液分离贮存容腔的上部的出口连接，真空压力变送器的出口依次经真空比例阀、开关阀、真空泵和汽水分离器和气体回收点连接，真空压力变送器和真空比例阀与控制器电连接；排水回路中的气液分离贮存容腔底部出口分为两路，一路经流量调节阀和自吸泵的入口连接，另一路与卸载阀的入口连接，自吸泵的出口和卸载阀的出口接液体出水点；本发明能够使气液两相的分离连续不间断的进行，可实现负压环境下的气液两相分离。

Description

用于浸没式光刻机中的负压环境下的连续气液分离装置

技术领域

本发明涉及连续气液分离装置，特别是涉及一种用于浸没式光刻机中的负压环境下的连续气液分离装置。

技术背景

浸没式光刻（Immersion Lithography）设备通过在最后一片投影物镜与硅片之间填充某种高折射率的液体，相对于中间介质为气体的干式光刻机，提高了投影物镜的数值孔径（NA），从而提高了光刻设备的分辨率和焦深。在已提出的下一代光刻机中，浸没式光刻对现有设备改动最小，对现在的干式光刻机具有良好的继承性。目前常采用的方案是局部浸没法，即将液体限制在硅片上方和最后一片投影物镜的下表面之间的局部区域内，并保持稳定连续的液体流动。一方面，已有的气密封装置在回收过程中都存在气液两相流的问题，将两者放在一起回收将会引起管路的振动，从而严重影响曝光质量。另一方面，浸没式光刻中需要保持浸没流场稳定的流动，这要求气液混合物回收时负压必须同时得到稳定的控制。因此，浸没式光刻技术中要求配备具有气液分离回收的功能以及负压回收功能的装置。

目前的气液分离解决方案中，一方面，气液两相流的供给和气液分离过程有一定的时序关系，在气液分离的过程中气液两相流需要停止供入；另一方面，现有的技术方中利用了气相和液相在重力场中重力不同的原理实现气液的自动分离。

上述的实现方法存在一些不足，主要有以下的几点：

（1）在浸没式光刻机中，气液两相流会不断的产生，气液分离过程和气液两相流供入过程无法同时进行，这使得气液分离无法连续不间断的进行，无法满足对不断产生的气液两相流进行及时分离。

（2）浸没式光刻机要求在负压环境中进行气液分离，现有的气液分离技术依靠液体在重力场中的重力使液体自动的排出。当液体处于负压的环境中，目前的气液分离方案无法实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于浸没式光刻机中的负压环境下的连续气液分离装置。具备对气液两相流体进行持续不间断的分离，同时能够适用于负压环境下的气液分离。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明包括装有液位探测元件的气液分离贮存容腔，真空回路和排水回路；

所述真空回路，包括真空压力变送器，控制器，真空比例阀，开关阀，真空泵，汽水分离器：气液混合物与气液分离贮存容腔的上部的入口连接，真空压力变送器的入口与气液分离贮存容腔的上部的出口连接，真空压力变送器的出口依次经真空比例阀、开关阀、真空泵和汽水分离器和气体回收点连接，真空压力变送器和真空比例阀与控制器电连接；

所述排水回路，包括流量调节阀，卸载阀，自吸泵；气液分离贮存容腔底部出口分为两路，一路经流量调节阀和自吸泵的入口连接，另一路与卸载阀的入口连接，自吸泵的出口和卸载阀的出口接液体出水点；

连续气液分离装置的气液混合物入口与浸没式光刻机中的浸没单元连接。

所述真空压力变送器为压阻式真空压力变送器。

所述自吸泵为自吸高度大于6m的离心式自吸泵。

所述控制器为具备模拟量输出与读取功能的可编程工控机。

本发明具有的有益效果是：

1)本发明通过真空回路和排水回路的协调工作，保证气液分离能够连续不间断地运行，不受气液两相流注入的影响。

2)本发明使用自吸泵直接将气液分离贮存容腔中的液体抽吸出来，克服了气液分离后的液体在气液分离贮存容腔中因为负压存在而导致的液体无法自动流出的情况。通过适当的时序调节保证气液分离装置能够正常的工作。

3)本发明通过流量控制阀和液位探测元件的配合使用，在工作过程中通过不断的调节排水流量，使气液分离贮存容腔中的液位保持稳定。通过这样的调节方式让装置在能够持续性地工作的同时不对负压调节产生干扰。

4)本发明在排水回路增加了一个卸载阀，保证液体能够快速的经由自吸泵抽出，使气液分离贮存容腔中的液体排空。

附图说明

图1是本发明与浸没单元和投影透镜组相装配的简化示意图。

图2是本发明的装置的结构图。

图中：1、连续气液分离装置，2、投影物镜组，3、浸没单元，4、注液装置，5、硅片，6、气液混合物入口，7、液位探测元件，8气液分离贮存容腔，9、真空压力变送器，10、控制器，11、真空比例阀，12、开关阀，13、真空泵，14、汽水分离器，15、气体回收点，16、流量调节阀，17、卸载阀，18、自吸泵，19、液体出水点。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图2所示，本发明包括装有液位探测元件7的气液分离贮存容腔8，真空回路和排水回路。

所述真空回路，包括真空压力变送器9，控制器10，真空比例阀11，开关阀12，真空泵13，汽水分离器14：气液混合物与气液分离贮存容腔8的上部的入口连接，真空压力变送器9的入口与气液分离贮存容腔8的上部的出口连接，真空压力变送器9的出口依次经真空比例阀11、开关阀12、真空泵13和汽水分离器14和气体回收点11连接，真空压力变送器9和真空比例阀11与控制器10电连接；能持续不断地将气液分离贮存容腔中的气体抽出，同时控制气液分离贮存容腔中的负压满足浸没单元的要求。

所述排水回路，包括流量调节阀16，卸载阀17，自吸泵18；气液分离贮存容腔8底部出口分为两路，一路经流量调节阀16和自吸泵18的入口连接，另一路与卸载阀17的入口连接，自吸泵18的出口和卸载阀17的出口接液体出水点19；在保持气液分离贮存容腔中液面稳定的同时将气液分离贮存容腔中的液体连续地排出。由自吸泵18\的自吸作用保证装置能够在负压环境下进行连续的气液分离。

连续气液分离装置的气液混合物入口6与浸没式光刻机中的浸没单元3连接。

所述真空压力变送器9为压阻式真空压力变送器。能够实时地测定气液分离贮存容腔中的压力变反馈给控制器。

所述自吸泵18为自吸高度大于6m的离心式自吸泵。具备在气液分离贮存容腔存在-0.5bar以下的压力条件下实现稳定的抽吸工作。

所述控制器10为具备模拟量输出与读取功能的可编程工控机。

本发明的工作原理是：

如图1所示，给出了连续气液分离装置1在光刻系统中的位置，曝光过程中，光线通过掩模板、投影物镜组2和浸没单元3，照射在硅片，5的光刻胶上，对硅片5进行曝光，将掩模版上的图形准确的转移到硅片5的光刻胶上。，注液装置4不断的往浸没单元3注入液体，气液分离负压回收装置不断的从浸没单元3中抽出气液混合物。图2中气液混合物入口6从浸没单元的回收口引出。

控制器10，真空比例阀11和真空压力变送器9构成负压控制回路。真空变送器9测得的压力信号转化为模拟信号后与控制器10中的设定信号进行比较从而控制真空比例阀11的开度，真空泵13始终开启，利用真空比例阀11的调速功能调节抽吸速率，维持气液分离贮存容腔8中的气体量，保证气液分离贮存容腔8的负压大小不变。

液位探测元件7安装与气液分离贮存容腔8中，随气液分离贮存容腔8中的液位变化输出模拟信号并反馈给流量调节阀16。气液分离贮存容腔8的排水经过流量调节阀16，自吸泵18，将气液分离贮存容腔8中处于负压约束的液体抽出罐外，保证液位在持续的液体注入的情况下能维持稳定，气液分离的同时不对负压的控制产生太大的干扰。自吸泵18始终保持开启，由流量调节阀16调节自吸泵18的抽吸量。卸载阀17在气液分离贮存容腔8中没有负压约束且需要快速排空罐体内液体时启用，直接利用液体的重力排出液体。

Claims (4)

1.用于浸没式光刻机中的负压环境下的连续气液分离装置，其特征在于：包括装有液位探测元件（7）的气液分离贮存容腔（8），真空回路和排水回路；

所述真空回路，包括真空压力变送器（9），控制器（10），真空比例阀（11），开关阀（12），真空泵（13），汽水分离器（14）：气液混合物与气液分离贮存容腔（8）的上部的入口连接，真空压力变送器（9）的入口与气液分离贮存容腔（8）的上部的出口连接，真空压力变送器（9）的出口依次经真空比例阀（11）、开关阀（12）、真空泵（13）和汽水分离器（14）和气体回收点（11）连接，真空压力变送器（9）和真空比例阀（11）与控制器（10）电连接；

所述排水回路，包括流量调节阀（16），卸载阀（17），自吸泵（18）；气液分离贮存容腔（8）底部出口分为两路，一路经流量调节阀（16）和自吸泵（18）的入口连接，另一路与卸载阀（17）的入口连接，自吸泵（18）的出口和卸载阀（17）的出口接液体出水点（19）；

连续气液分离装置的气液混合物入口（6）与浸没式光刻机中的浸没单元（3）连接。

2.根据权利要求1所述的用于浸没式光刻机中的负压环境下的连续气液分离装置，其特征在于：所述真空压力变送器（9）为压阻式真空压力变送器。

3.根据权利要求1所述的用于浸没式光刻机中的负压环境下的连续气液分离装置，其特征在于：所述自吸泵（18）为自吸高度大于6m的离心式自吸泵。

4.根据权利要求1所述的用于浸没式光刻机中的负压环境下的连续气液分离装置，其特征在于：所述控制器（10）为具备模拟量输出与读取功能的可编程工控机。