CN106292191B - 用于半导体光刻的光源灯室以及设备机柜 - Google Patents

Abstract

本发明通过将汞灯两极浸入在冷凝液中，同时隔热罩内填充冷凝液，冷凝液吸收热量使得蒸发为气体，并被分别排至第一冷凝器和第二冷凝器，被冷凝为液体传输回汞灯继续用于散热，本发明是用冷凝液吸收汞灯所散发的热量转化为气体，方法简单有效，能够使冷凝液循环利用，散热充分。此外将与阳极蒸气管和阳极回液管道连接的冷凝器或者换热器放置于设备机柜内的第一腔室内，排入第一腔室内的空气吸收冷凝器或者换热器中气体冷凝为液体时所散发的热量从而温度升高至正常工作温度，被排至工件台、激光干涉仪周围，使得工件台与激光干涉仪的工作环境温度恒定，节约了成本。

Description

用于半导体光刻的光源灯室以及设备机柜

技术领域

本发明涉及半导体光刻领域，特别涉及一种用于半导体光刻的光源灯室以及设备机柜。

背景技术

光刻法(亦称微光刻法)用于制造半导体器件，光刻法使用不同波段的光波，如紫外、深紫外、或可见光，在硅片上投影产生精细的光刻图案，进一步通过刻蚀等工艺方法在硅片上形成精细特征图案，因此，光刻法是半导体器件生产的关键环节。光刻法使用的光源除了准直激光器外，还有短弧汞灯，因此汞灯灯室的光学特性参数对光刻机中的照明分系统的装配与调试是十分重要的。在半导体制造领域中，随着曝光产率和制造效率的提高，常常需要使用达几千瓦甚至上万瓦功率的汞灯光源。为了保证曝光光源运行稳定，需要对灯室内部环境进行冷却。目前，业内应用在光刻机等光学设备上的高功率汞灯灯室装置主要采用风冷或风冷加水冷的冷却方式。

在小功率光源灯室中主要采用风冷有效散热，传统工艺中都是利用风机产生气流，加以合理的风道设置，达到冷却目的，该方法一般只用于千瓦以下的光源。

现有技术中揭示了一种汞灯灯室装置中的冷却系统，如图1所示，其灯室装置冷却系统包括：第一汞灯1、导流罩2、第一椭球反射镜3、汞灯固定座4、第一风机5。冷却风从灯室底部通过导流罩2对灯室及汞灯电极进行冷却。这种汞灯灯室装置仅采用风冷，冷却效果有限，而且有大量冷却风吹到第一汞灯1灯泡表面，使第一汞灯1运行不稳定。

更高功率的灯室会采用风冷加液冷的形式。现有技术中还揭示了一种适用于更高功率光源的灯室，如图2所示，其冷却系统包括：第二风机6和第三风机10、第二汞灯7、第二椭球反射镜8、第一冷却水套9。第二椭球反射镜8与第一冷却水套9之间留有一定的间隙，冷却风从该间隙中吹过，风冷液冷共同作用达到散热目的。第一冷却水套9由水管焊接到金属罩壳而成，故换热面积仅是水管掠过的狭长条，若焊接工艺把握不佳，造成虚焊，将会减小实际换热面积，且灯室内部管路接头多，漏液风险增加。同时该种方法易将冷风直接吹到灯泡表面，影响光源稳定性。

现有技术中还揭示了一种运用风冷加水冷冷却的灯室装置，如图3所示，包括第二汞灯11，第三椭球反射镜12，出水管接头13，第二冷却水套14，入水接头15，汞灯夹持机构16，以及冷却风扇17。第二冷却水套14采用了一种中空结构，冷却水充斥其间，第二冷却水套14与第三椭球反射镜12之间通过导热胶粘结，故换热面覆盖整个第三椭球反射镜12。第二冷却水套14顶部均布数个出水口，底部均布数个进水口，冷却水自下而上流动带走热量，由于出入水口均布，故温度分布较均匀。冷却风源(亦是灯室冷却风源)置于第三椭球反射镜12正下方，当光源为第二汞灯11时，则对汞灯夹持机构16做了挡风设计，有效地控制了吹入汞灯灯泡表面的风量，利于第二汞灯11激发到高功率工作状态。但是该第二冷却水套14具有内外两层水套壁，质量大占用空间大；进口处和出口处管路接头过多，造成灯室内部空间局促；同时管接头数量多，也就增大了冷却水渗漏的风险。

随着曝光产率和制造效率的提高，需要使用达几千瓦甚至上万瓦功率的汞灯光源。随着光刻精度的不断提高，光刻机对使用环境的要求越来越苛刻，光刻机各分系统的散热量必须要严控，灯室作为光刻机发热大户，其对外散热量的控制显得尤为重要。

但是，实践及汞灯生产厂家资料数据表明，汞灯两极需要强迫冷却到200℃以下，椭球反射镜表面膜层工作温度必须控制在150℃以下。这就给高功率光源灯室的冷却带来了相当大的挑战。

此外，在半导体光刻设备工作时，设备温度的骤冷与骤升都会影响设备的运行，保持设备运行时周围环境温度的恒定成为光刻设备工作环境设计时必须考虑的因素。

因此有必要发明一种适用于高功率光源的能够有效散热的光源灯室，以及能够保持光刻设备运行时周围环境温度恒定的设备机柜。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种用于半导体光刻的光源灯室以及使用该光源灯室的设备机柜，利用蒸发散热的原理使得光源工作时能够有效散热，并且保持光刻设备机柜内温度的恒定。

为达到上述目的，本发明提供一种用于半导体光刻的光源灯室，包括主灯室与辅灯室，主灯室外壳为主灯室罩壳，内部包括被隔热罩包裹的汞灯以及位于汞灯上方的冷光镜，所述汞灯包括灯泡、阳极、阴极以及椭球反射镜，所述主灯室罩壳在所述冷光镜反射光路处设置出光口，所述汞灯灯光经过所述冷光镜反射后经所述出光口输出，所述辅灯室外壳为辅灯室罩壳，内部包括阳极回液箱、阴极回液箱、第一冷凝器、第二冷凝器，所述阳极浸入在阳极蒸发锅的冷凝液中，所述阳极蒸发锅与所述第一冷凝器、阳极回液箱形成阳极闭环管道回路，所述阴极浸入在阴极蒸发锅的冷凝液中，所述阴极蒸发锅与所述第二冷凝器、阴极回液箱形成阴极闭环管道回路，所述阳极闭环管道回路和所述阴极闭环管道回路为共同存在或者只存在所述阳极闭环管道回路或者只存在所述阴极闭环管道回路，所述阳极蒸发锅和/或阴极蒸发锅中的冷凝液吸收所述汞灯的热量蒸发为气体并被分别排至第一冷凝器和/或第二冷凝器中，直至冷凝为液体后被重新排入所述阳极蒸发锅和/或阴极蒸发锅中冷却所述汞灯。

作为优选，所述隔热罩的内壁面涂有黑色耐热漆，所述隔热罩罩体内设置内腔，腔内填充有冷凝液，在冷凝液液面上方设置管道与所述第一冷凝器连接，在液面下方设置管道与所述阳极蒸发锅和阳极回液箱连接。

作为优选，所述隔热罩上设置第一开孔与第二开孔用于气体流通。

作为优选，在所述阴极蒸发锅下方的主灯室罩壳上设置第一进风口，在所述冷光镜上方的主灯室罩壳上设置第一出风口，在阴极回液箱下方的辅灯室罩壳上设置第二进风口，在第一冷凝器与第二冷凝器上方的辅灯室罩壳上分别设置第二出风口与第三出风口，在所述第一进风口和第二进风口处设置鼓风风扇，在第一出风口、第二出风口与第三出风口处设置抽排风机进行热抽排。

作为优选，所述第一冷凝器位置高于所述阳极蒸发锅、所述隔热罩和所述阳极回液箱，所述第二冷凝器位置高于所述阴极蒸发锅、所述隔热罩和所述阴极回液箱，冷凝液依靠重力能够回落至所述阳极回液箱与阴极回液箱。

作为优选，在所述第一冷凝器与第二冷凝器之间设置补液箱，所述补液箱与第一冷凝器通过第一排气管管道连接，所述补液箱与所述阳极回液箱通过第一排液管管道连接，所述第一排气管上设有第一单向阀，所述第一排液管上设有第一阀，所述补液箱与第二冷凝器通过第二排气管管道连接，与所述阴极回液箱通过第二排液管管道连接，在所述第二排气管上设置第二单向阀，在所述第二排液管上设置第二阀。

作为优选，在所述阳极回液箱内设置第一液位报警器，设置阳极回液箱内液位的第一标准值与第二标准值，当阳极回液箱内的液位低于第一标准值或者高于第二标准值时，所述第一液位报警器报警，在所述阴极回液箱内设置第二液位报警器，设置阴极回液箱内液位的第三标准值与第四标准值，当阴极回液箱内的液位低于第三标准值或者高于第四标准值时，所述第二液位报警器报警。

作为优选，其特征在于，所述阳极蒸发锅内冷凝液的液位线为第一液位线，所述隔热罩与所述阳极回液箱内冷凝液的液位均在所述第一液位线上，所述阴极蒸发锅内冷凝液的液位线为第二液位线，所述阴极回液箱内冷凝液液位在所述第二液位线上。

作为优选，所述阳极蒸发锅与所述第一冷凝器通过阳极蒸气管连接，在所述阳极蒸气管与所述阳极回液箱之间设置阳极均压管互相连接，所述阳极蒸气管上设置阳极泄压阀，在所述阴极蒸气管与所述阴极回液箱之间设置阴极均压管互相连接，所述阴极蒸气管上设置阴极泄压阀。

作为优选，在所述阳极、阴极与冷凝液中分别设置间隙，所述间隙内填充有导热材料。

作为优选，所述阳极回液箱通过阳极回液管道与所述阳极蒸发锅连接，所述阴极回液箱通过阴极回液管道与所述阴极蒸发锅连接。

作为优选，冷凝液为纯水、氟碳化合物或者氟利昂。

本发明还提供一种使用上述的光源灯室的半导体光刻设备机柜，包括工件台与激光干涉仪，在机柜设置第一腔室与第二腔室，在第一腔室上设置第三进风口与外界联通，所述第一腔室内设置温度调控设备并与所述阳极蒸气管和阳极回液管道连接，所述第二腔室内设置流量分配装置，所述第二腔室与第一腔室联通，工件台、激光干涉仪放置于所述第二腔室外，空气从外界进入第一腔室内经过温度调控后，再进入第二腔室内被流量分配后被排出第二腔室外对工件台与激光干涉仪进行散热。

作为优选，所述温度调控设备为第三冷凝器或者换热器，通入所述第一腔室内的空气温度低于所述正常工作温度。

作为优选，在第一腔室内设置温度计，当第一腔室内空气温度为22±0.5℃时，将空气排入第二腔室内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过将汞灯两极浸入在冷凝液中，冷凝液吸收汞灯所散发的热量使得蒸发为气体，并被分别排至第一冷凝器和第二冷凝器，所述气体被冷凝为液体并被传输回汞灯两极，同时隔热罩内填充冷凝液并吸收汞灯残余热量蒸发为气体被一同排至第一冷凝器中，被冷凝为液体后重新排入隔热罩中继续用于散热，本发明是用冷凝液吸收汞灯主要发热元件所散发的热量以及周围环境的热量然后转化为气体，方法简单有效，能够使冷凝液循环利用，同时在设置鼓风扇和热抽排机配合散热，使得散热更加充分。此外将与阳极蒸气管和阳极回液管道连接的冷凝器或者换热器放置于设备机柜内的第一腔室内，排入第一腔室内的空气吸收冷凝器或者换热器中气体冷凝为液体时所散发的热量从而温度升高至22℃±0.5℃，即被排入第二腔室内，经过流量分配后排至工件台、激光干涉仪周围，使得工件台与激光干涉仪的工作环境温度恒定，并且有效利用光源灯室中的冷凝液的相变热量，无需另外增设设备来控制温度，节约了成本。

附图说明

图1为现有技术中汞灯灯室装置中的冷却系统结构示意图；

图2为现有技术中灯室结构示意图；

图3为现有技术中用于高功率的光源灯室结构示意图；

图4为本发明所提供的光源灯室结构示意图；

图5为本发明所提供的汞灯灯泡与阴极示意图；

图6为本发明所提供的隔热罩示意图；

图7为本发明所提供的半导体光刻设备机柜结构示意图。

图1中：1-第一汞灯、2-导流罩、3-第一椭球反射镜、4-汞灯固定座、5-第一风机；

图2中：6-第二风机、7-第二汞灯、8-第二椭球反射镜、9-第一冷却水套、10-第三风机；

图3中：11-第三汞灯、12-第三椭球反射镜、13-出水管接头、14-第二冷却水套、15-入水接头、16-汞灯夹持机构、17-冷却风扇；

本发明图示：200-主灯室、201-主灯室罩壳、202-汞灯灯泡、203-阳极、204-阴极、205-椭球反射镜、206-隔热罩、2060-内壁面、2061-第一开孔、2062-第二开孔、207-冷光镜、208-出光口、209-阳极蒸发锅、210-阴极蒸发锅、2100-导热材料、211-冷凝液、212-阳极蒸气管、213-阴极蒸气管、214-第一进风口、215-第一出风口、300-辅灯室、301-辅灯室罩壳、302-第一冷凝器、303-第二冷凝器、304-阳极回液箱、305-阳极回液管道、306-阴极回液箱、307-阴极回液管道、308-第二进风口、309-第二出风口、310-第三出风口、311-第一液位线、312-第二液位线、313-阳极泄压阀、314-阳极均压管、315-阴极泄压阀、316-阴极均压管、317-第一液位报警器、318-第一阀、319-补液箱、320-第二液位报警器、321-第二阀、322-第一排气管、323-第一单向阀、324-第二排气管、325-第二单向阀、401-光刻设备机柜、402-第三进风口、403-第一腔室、404-温度调控设备、405-第二腔室、406-第四出风口、407-工件台、408-激光干涉仪、409-激光干涉仪光路。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

请参照图4，本发明提供的用于半导体光刻的光源灯室，包括主灯室200与辅灯室300，所述主灯室200，由主灯室罩壳201及其内部元器件组成，辅灯室300由辅灯室罩壳301及其内部元器件共同组成，主灯室200与辅灯室300相邻。主灯室200主要作用为产生、收集及输出光源；辅灯室300主要作用为将主灯室200内产生的热量在辅灯室300内排放。

主灯室200外壳为主灯室罩壳201，内部包括被隔热罩206包裹的汞灯以及位于汞灯上方的冷光镜207，汞灯包括汞灯灯泡202、阳极203、阴极204以及椭球反射镜205，主灯室罩壳201在所述冷光镜207反射光路处设置出光口208，汞灯灯光经过所述冷光镜207反射后经出光口208输出，辅灯室外壳为辅灯室罩壳301，内部包括阳极回液箱304、阴极回液箱306、第一冷凝器302、第二冷凝器303，阳极203浸入在阳极蒸发锅209的冷凝液中，阳极蒸发锅209与第一冷凝器302、阳极回液箱304形成阳极闭环管道回路，阴极204浸入在阴极蒸发锅210的冷凝液中，阴极蒸发锅210与第二冷凝器303、阴极回液箱306形成阴极闭环管道回路，阳极蒸发锅209与阴极蒸发锅210中的冷凝液吸收汞灯的热量蒸发为气体并被分别排至第一冷凝器302与第二冷凝器303中，直至冷凝为液体后被重新排入所述阳极蒸发锅209与阴极蒸发锅210中冷却汞灯，使得汞灯不断地被冷却散热。较佳地，在阴极蒸发锅209或者阳极蒸发锅210配置过程中，可以根据汞灯灯泡202发出的功率，及散热需求，只配置阳极闭环管道回路，或只配置所述阴极闭环管道回路，或同时配置阳极闭环管道回路和所述阴极闭环管道回路，对汞灯灯泡202进行散热。

请继续参照图4，主灯室200内汞灯灯泡202用石英玻璃制成，管内充有一定量的汞和氩，当汞灯加上电源电压后，汞灯的阳极203和阴极204间产生弧光放电，电流通过高压汞蒸气，使高压汞蒸气电离激发，放电管中电子、原子和离子间碰撞而发光。汞灯辐射的主要波长约在200nm至700nm之间，椭球反射镜205主要收集及反射波长在350nm至450nm间辐射，其余波段辐射透射过椭球反射镜205照射在隔热罩206的内壁面2060，被隔热罩206吸收。椭球反射镜205将收集的波长主要在350nm至450nm间的光反射至冷光镜207，由冷光镜207再次反射后从出光口208输出供后续光刻设备使用。

汞灯输入的大部分电功率由汞灯的阳极203和阴极204转化为热耗散功率，为保证汞灯正常工作须对阳极203和阴极204进行强制冷却。汞灯输入的另一部分电功率转化为光功率，光功率中只有一小部分能量从出光口208从主灯室200输出，光功率中其余大部分能量均透射过椭球反射镜205被隔热罩206的内壁面2060吸收，因此，须对隔热罩206进行强制冷却。

另一方面，液体的蒸发是液场邻近表面分子热运动的结果，由于蒸发失去了动能较大的分子，使分子运动的平均动能减小而降低了液面温度。液体蒸发冷却满足下式

式中，T₀和T_W分别是液体上方气体和液体表面温度，ρ、c_p、Le为气流的物性，R_A为蒸发液体的气体常数，P_A,w为液面处蒸气的分压力，P_A,∞为气流中蒸气的分压力，r为汽化潜热。

蒸发冷却是已知的最有效的冷却方法，蒸发冷却工质相变过程中吸收汽化潜热进行冷却；例如，在一个大气压下，1kg的水变成蒸气要吸收2256kJ的热量。蒸发冷却冷却效率极高，如：水的蒸发冷却功率可达到378.2W/cm²以上。

因此，参见图4所示，本发明将汞灯的阳极203和阴极204分别直接浸入阳极蒸发锅209和阴极蒸发锅210。当汞灯工作时汞灯的阳极203耗散的热量使冷凝液211沸腾变成蒸气，吸收汽化潜热后的蒸气经汞灯阳极蒸气管212进入第一冷凝器302进行冷凝(二次冷却)；当汞灯工作时汞灯阴极204耗散的热量使冷凝液211沸腾变成蒸气，吸收汽化潜热后的蒸气经汞灯阴极蒸气管213进入第二冷凝器303进行冷凝(二次冷却)。

隔热罩206的内壁面2060涂有黑色耐热漆，隔热罩206罩体内设置内腔，腔内填充有冷凝液211，在冷凝液液面上方设有管道与第一冷凝器302连接，在液面下方设有管道与阳极蒸发锅209和阳极回液箱304连接。将隔热罩206设计成内腔充冷凝液211的蒸发锅形式，当汞灯工作时透射过椭球反射镜205被隔热罩206的内壁面2060吸收的热量使冷凝液211沸腾变成蒸气，吸收汽化潜热后的蒸气亦经汞灯阳极蒸气管212进入第一冷凝器302进行冷凝(二次冷却)。

将第一冷凝器302设置在高于阳极蒸发锅209和隔热罩206处，冷凝液211依靠自重重新输送至阳极回液箱304，阳极回液箱304内冷凝液211经阳极回液管道305输送回至阳极蒸发锅209和隔热罩206，形成闭环回路。将第二冷凝器303设置在高于阴极蒸发锅210处，冷凝液211依靠自重重新输送至阴极回液箱306，阴极回液箱306内冷凝液211经阴极回液管道307输送回至阴极蒸发锅210，形成闭环回路。

请继续参照图4，为带走主灯室200与辅灯室300内部杂散热，在主灯室罩壳201底部设置第一进风口214，可通过第一进风口214供给一定量的压缩空气或设置鼓风风扇，主灯室罩壳201顶部可设置第一出风口215，可通过第一出风口215供给一定大小的负压或设置抽排风扇进行热抽排。为带走辅灯室罩壳301内部热量，辅灯室罩壳301底部可设置第二进风口308，可通过第二进风口308供给一定量的压缩空气或设置鼓风风机，辅灯室罩壳301顶部可设置第二出风口309和第三出风口310，第二出风口309位于第一冷凝器302正上方，第三出风口310位于第二冷凝器303正上方，可通过第二出风口309和第三出风口310供给一定大小的负压或设置抽排风机进行热抽排。

第一冷凝器302与第二冷凝器303之间设置补液箱319，补液箱319与第一冷凝器302通过第一排气管322管道连接，补液箱319与阳极回液箱304通过第一排液管(未图示)管道连接，第一排气管322上设有第一单向阀323，第一排液管上设有第一阀318，补液箱319与第二冷凝器302通过第二排气管324管道连接，与阴极回液箱306通过第二排液管管道连接，在第二排气管324上设置第二单向阀325，在第二排液管上设置第二阀321。

参见图4所示，阳极蒸发锅209内冷凝液的液位线为第一液位线311，为防止蒸发锅内冷凝液211蒸干，阳极回液箱304内冷凝液液位、阳极蒸发锅209和隔热罩206内冷凝液液位均应同第一液位线311相同。阴极蒸发锅210内冷凝液的液位线为第二液位线312，阴极回液箱306内冷凝液液位、阴极蒸发锅210内冷凝液液位均应同第二液位线312相同。

为防止设备异常状况下闭环回路内压力过大，提高设备的安全性，阳极蒸气管212上设置阳极泄压阀313，阳极蒸气管212上设置阳极均压管314，阳极均压管314直接接至阳极回液箱304。同样，为防止设备异常状况下闭环回路内压力过大，提高设备的安全性，阴极蒸气管213上设置阴极泄压阀315，阴极蒸气管212上设置阴极均压管316，阴极均压管316直接接至阴极回液箱306。

阳极回液箱304内设置第一液位报警器317，当阳极回液箱304内液位高于最大标准值，即第二标准值时，系统发出警告，当阳极回液箱304内液位低于最小标准值，即第一标准值时，系统亦发出警告，通过打开第一阀318可将补液箱319内冷凝液补充进冷却回路。阴极回液箱306内设置第二液位报警器320，当阴极回液箱306内液位高于最大标准值，即第四标准值时，系统发出警告，当阴极回液箱306内液位低于最小标准值，即第三标准值时，系统亦发出警告，通过打开第二阀321可将补液箱319内冷凝液补充进冷却回路。此外，第一冷凝器302回液管路上设置第一排气管322，第一排气管322上安装第一单向阀323，当冷却回路内压力高于一定值时第一单向阀323打开，向补液箱319内排气；第二冷凝器303回液管路上设置第二排气管324，第二排气管324上安装第二单向阀325，当冷却回路内压力高于一定值时第二单向阀325打开，向补液箱319内排气。

需要指出的是，本发明中所述冷凝液211要具有较高的传热性能、较好的电绝缘性质及与电子器件有较好的相容性，如纯水、氟碳化合物或者氟利昂等。

请参照图5，本发明所述阳极203或阴极204可不用直接浸入冷凝液中，阳极蒸发锅209与阳极203之间或者阴极蒸发锅210与阴极204之间可具有一定间隙，间隙内填充导热材料2100，间隙间距可根据需求调节，如小于1mm，导热材料2100可选用不同材料，用于调节阳极203至阳极蒸发锅209或阴极204之阴极蒸发锅210间的热阻。

请参照图6，由于透射过椭球反射镜205照射在隔热罩206的内壁面2060上辐射在可见光波段范围内，因此，内壁面2060上涂黑色的耐热漆以增大吸收率。吸收率增大后更多的热量将被冷凝液带走，减少了进入灯室内杂散热量，减少了第一进风口214和第一出风口215进出气量需求，减小了汞灯灯泡202周围风速。隔热罩206上可设置第一开孔2061和第二开孔2062，以有利于第一进风口214流入空气通过，增大杂散热量散热效率。

本发明还提供一种使用上述光源灯室的半导体光刻设备机柜，包括工件台407与激光干涉仪408，在机柜设置第一腔室403与第二腔室405，在第一腔室403上设置第三进风口402与外界联通，所述第一腔室403内设置温度调控设备404并与阳极蒸气管212和阳极回液管道305连接，第二腔室405内设置流量分配装置，第二腔室405与第一腔室403联通，工件台407、激光干涉仪408放置于第二腔室405外，空气从外界进入第一腔室403内经过温度调控后，再进入第二腔室405内被流量分配后被排出第二腔室405外对工件台407与激光干涉仪408进行散热。

请参照图7，一般来说，采用“气浴”方案保证半导体光刻设备机柜401内部空间温度稳定性。半导体光刻设备机柜401内部关键区域如：工件台407附近、激光干涉仪408附近、激光干涉仪光路409附近，这些内部关键区域对温度稳定性要求较高，需要温度稳定在正常工作温度范围内，如22±0.5℃；为实现上述关键区域的温度稳定性，可采用温控方案如下：从第三进风口402通入洁净干空气，在第一腔室403内对洁净干空气进行温度控制，温度控制达到22±0.5℃后在第二腔室405内进行流量分配，流量分配后从第四出风口406流出吹向关键区域。

从第三进风口402通入的洁净干空气的温度会比设定值22℃低，如低2℃或2℃以上，需要在第一腔室403内设置加热装置如加热器进行加热。为避免额外的耗能，可在第一腔室403内设置温度调控设备404，替代原先使用的加热设备。光源灯室内阳极蒸气管212将高温蒸气由灯室送出后流入温度调控设备404，温度调控设备404在第一腔室403内释放热量用于加热第三进风口402通入的洁净干空气；释放热量后，高温蒸气冷凝液化，冷凝液可由阳极回液管道305流回灯室内再次使用。如此，形成另外一种闭环回路，不仅将热量高效的从发热区域传递至冷却区域，实现灯室“发热区域”与“散热区域”相分离，而且还实现了从灯室内部排出的“废热”的二次利用，同时避免了辅灯室罩壳301内第二出风口309和第三出风口310附近风机或风扇的使用，整体上有助于半导体光刻设备整机降低功耗节约能量。

较佳地，在第一腔室403内设置温度计，当第一腔室403内空气温度为22±0.5℃时，将空气排入第二腔室405内。

较佳地，温度调控设备404为冷凝器或者换热器。

较佳地，本发明中高温蒸气热量不仅限于在第一腔室403内释放，同时可释放在半导体光刻设备机柜401内部其它需要设置加热设备进行加热的区域，用于替代额外的加热设备的使用和降低额外的耗能。

本发明对上述实施例进行了描述，但本发明不仅限于上述实施例，显然本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (15)

1.一种用于半导体光刻的光源灯室，其特征在于，包括主灯室与辅灯室，主灯室外壳为主灯室罩壳，内部包括被隔热罩包裹的汞灯以及位于汞灯上方的冷光镜，所述汞灯包括灯泡、阳极、阴极以及椭球反射镜，所述主灯室罩壳在所述冷光镜反射光路处设置出光口，所述汞灯灯光经过所述冷光镜反射后经所述出光口输出，辅灯室外壳为辅灯室罩壳，内部包括阳极回液箱、阴极回液箱、第一冷凝器、第二冷凝器，所述阳极浸入在阳极蒸发锅的冷凝液中，所述阳极蒸发锅与所述第一冷凝器、阳极回液箱形成阳极闭环管道回路，所述阴极浸入在阴极蒸发锅的冷凝液中，所述阴极蒸发锅与所述第二冷凝器、阴极回液箱形成阴极闭环管道回路，所述阳极闭环管道回路和所述阴极闭环管道回路为共同存在或者只存在所述阳极闭环管道回路或者只存在所述阴极闭环管道回路，所述阳极蒸发锅和/或阴极蒸发锅中的冷凝液吸收所述汞灯的热量蒸发为气体并被分别排至第一冷凝器和/或第二冷凝器中，直至冷凝为液体后被重新排入所述阳极蒸发锅和/或阴极蒸发锅中冷却所述汞灯。

2.如权利要求1所述的用于半导体光刻的光源灯室，其特征在于，所述隔热罩的内壁面涂有黑色耐热漆，隔热罩罩体内设置内腔，腔内填充有冷凝液，在冷凝液液面上方设置管道与所述第一冷凝器连接，在液面下方设置管道与所述阳极蒸发锅和阳极回液箱连接。

3.如权利要求1中所述的用于半导体光刻的光源灯室，其特征在于，所述隔热罩上设置第一开孔与第二开孔用于气体流通。

4.如权利要求1所述的用于半导体光刻的光源灯室，其特征在于，在所述阴极蒸发锅下方的主灯室罩壳上设置第一进风口，在所述冷光镜上方的主灯室罩壳上设置第一出风口，在阴极回液箱下方的辅灯室罩壳上设置第二进风口，在第一冷凝器与第二冷凝器上方的辅灯室罩壳上分别设置第二出风口与第三出风口，在所述第一进风口和第二进风口处设置鼓风风扇，在第一出风口、第二出风口与第三出风口处设置抽排风机进行热抽排。

5.如权利要求1所述的用于半导体光刻的光源灯室，其特征在于，所述第一冷凝器位置高于所述阳极蒸发锅、所述隔热罩和所述阳极回液箱，所述第二冷凝器位置高于所述阴极蒸发锅、所述隔热罩和所述阴极回液箱，冷凝液依靠重力能够回落至所述阳极回液箱与阴极回液箱。

6.如权利要求1所述的用于半导体光刻的光源灯室，其特征在于，在所述第一冷凝器与第二冷凝器之间设置补液箱，所述补液箱与第一冷凝器通过第一排气管管道连接，所述补液箱与所述阳极回液箱通过第一排液管管道连接，所述第一排气管上设有第一单向阀，所述第一排液管上设有第一阀，所述补液箱与第二冷凝器通过第二排气管管道连接，与所述阴极回液箱通过第二排液管管道连接，在所述第二排气管上设置第二单向阀，在所述第二排液管上设置第二阀。

7.如权利要求1所述的用于半导体光刻的光源灯室，其特征在于，在所述阳极回液箱内设置第一液位报警器，设置阳极回液箱内液位的第一标准值与第二标准值，当阳极回液箱内的液位低于第一标准值或者高于第二标准值时，所述第一液位报警器报警，在所述阴极回液箱内设置第二液位报警器，设置阴极回液箱内液位的第三标准值与第四标准值，当阴极回液箱内的液位低于第三标准值或者高于第四标准值时，所述第二液位报警器报警。

8.如权利要求1所述的用于半导体光刻的光源灯室，其特征在于，所述阳极蒸发锅内冷凝液的液位线为第一液位线，所述隔热罩与所述阳极回液箱内冷凝液的液位均在所述第一液位线上，所述阴极蒸发锅内冷凝液的液位线为第二液位线，所述阴极回液箱内冷凝液液位在所述第二液位线上。

9.如权利要求1中所述的用于半导体光刻的光源灯室，其特征在于，所述阳极蒸发锅与所述第一冷凝器通过阳极蒸气管连接，在所述阳极蒸气管与所述阳极回液箱之间设置阳极均压管互相连接，所述阳极蒸气管上设置阳极泄压阀，在阴极蒸气管与所述阴极回液箱之间设置阴极均压管互相连接，所述阴极蒸气管上设置阴极泄压阀。

10.如权利要求1中所述的用于半导体光刻的光源灯室，其特征在于，在所述阳极、阴极与冷凝液中分别设置间隙，所述间隙内填充有导热材料。

11.如权利要求9中所述的用于半导体光刻的光源灯室，其特征在于，所述阳极回液箱通过阳极回液管道与所述阳极蒸发锅连接，所述阴极回液箱通过阴极回液管道与所述阴极蒸发锅连接。

12.如权利要求1中所述的用于半导体光刻的光源灯室，其特征在于，冷凝液为纯水、氟碳化合物或者氟利昂。

13.一种使用如权利要求11所述的光源灯室的半导体光刻设备机柜，包括工件台与激光干涉仪，其特征在于，在机柜设置第一腔室与第二腔室，在第一腔室上设置第三进风口与外界联通，所述第一腔室内设置温度调控设备并与阳极蒸气管和阳极回液管道连接，所述第二腔室内设置流量分配装置，所述第二腔室与第一腔室联通，工件台、激光干涉仪放置于所述第二腔室外，空气从外界进入第一腔室内经过温度调控后，再进入第二腔室内被流量分配后被排出第二腔室外对工件台与激光干涉仪进行散热。

14.如权利要求13所述的半导体光刻设备机柜，其特征在于，所述温度调控设备为第三冷凝器或者换热器，通入所述第一腔室内的空气温度低于正常工作温度。

15.如权利要求13所述的半导体光刻设备机柜，其特征在于，在第一腔室内设置温度计，当第一腔室内空气温度为22±0.5℃时，将空气排入第二腔室内。