CN110966916B - 一种气浴装置及光刻机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气浴装置及光刻机，属于光刻机技术领域。该气浴装置包括进风口、处理腔和出风口，所述出风口包括第一通道组和第二通道组，所述第一通道组和所述第二通道组朝靠近干涉仪方向依次设置，其中，所述第一通道组的气浴方向与水平面的夹角V大于所述第二通道组的气浴方向与水平面的夹角W。光刻机包括上述气浴装置。本发明通过设置气浴方向不同的第一通道组和第二通道组，实现对干涉仪中的测量光路和参考光路进行吹扫，使得干涉仪的参考光路也处于气浴温控区，保证了干涉仪测量结果的精确性。

Description

一种气浴装置及光刻机

技术领域

本发明涉及光刻机技术领域，尤其涉及一种气浴装置及光刻机。

背景技术

光刻机作为半导体行业最精密、最先进、最昂贵的专用设备，其包括干涉仪，干涉仪用于检验光学元件和检测位移，通常干涉仪分为参考光路和测量光路，其对工作环境的要求特别苛刻，主要表现在对局部区域的温度控制方面的要求较高。光刻机通常采用气浴装置实现所需的控温效果，气浴装置用于提供温度、压力(流速或流量)恒定的洁净空气吹扫光路区域，保证整个光路空间区域温度压力均匀，实现其光路稳定，保证干涉仪测量的精确性。

其中，干涉仪两侧会设置有气浴装置，但是干涉仪和气浴装置的空间允许布局，通常气浴装置会导致以下问题出现，测量光路位于气浴装置出口的下方，参考光路基本与气浴装置出口处于同一水平面上。当气浴装置进行温控时，参考光路处于气浴温控的死角处，气浴空气无法覆盖该死角区域，使得参考光路区域温控失败，从而导致干涉仪测量结果存在误差。

为了保证测量光路和参考光路均能接受到温度、速率和压强均相同的气浴温控，通常在干涉仪周围设置多个气浴装置，多个气浴装置中能实现对干涉仪中测量光路和参考光路进行不同方向、不同高度和不同位置的气浴温控，这样的布局会导致气浴装置出口结构布局较为繁琐且占用空间较大，同时会导致各个气浴装置出口之间的气流扰动的可能性增加，从而影响干涉仪对光学元件的测量结果；同时上述结构不利于光刻机的紧凑性和实用性要求，并且也增加了设计的复杂性。

为此，亟需提供一种气浴装置及光刻机以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气浴装置，以解决现有气浴装置无法对与其基本处于同一平面的参考光路进行气浴吹扫的问题。

本发明的另一目的在于提供一种光刻机，结构紧凑、实用性强。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种气浴装置，其包括进风口、处理腔和出风口，所述出风口至少包括第一通道组和第二通道组，所述第一通道组和所述第二通道组朝靠近干涉仪方向依次设置，其中，所述第一通道组的气浴方向与水平面的夹角V大于所述第二通道组的气浴方向与水平面的夹角W。

通过设置气浴方向不同的第一通道组和第二通道组，实现对干涉仪中的测量光路和参考光路进行吹扫，使得干涉仪的参考光路处于气浴温控区，保证了干涉仪测量结果的精确性；并且该气浴装置仅仅通过对出风口部分进行改进，并未额外增加气浴装置的情况下，解决了现有气浴装置的无法使干涉仪的参考光路处于气浴温控区的问题，使得气浴装置能满足光刻机的紧凑型和实用性要求。

作为优选，所述第一通道组包括多个第一气浴通道，每个所述第一气浴通道包括相互间隔且平行设置的两个第一翅片,且每个所述第一气浴通道与水平面的夹角均为所述夹角V。

作为优选，所述第二通道组包括第二气浴通道，所述第二气浴通道沿气流方向依次设置有渐缩部、喉管和渐扩部，所述渐缩部与所述处理腔连接，所述渐扩部末端的气浴方向大致水平。

作为优选，所述喉管的横截面面积为P，所述渐缩部的最大截面积为Q，其满足P＝0.25～0.8Q。

作为优选，所述第二气浴通道的横截面为矩形。

作为优选，所述第二气浴通道包括相对设置的第一圆弧板和第二圆弧板，所述第一圆弧板的曲率半径大于所述第二圆弧板的曲率半径。

作为优选，所述第一圆弧板的一端与水平面相切。

作为优选，所述第二气浴通道的高度为H，所述第二气浴通道沿水平方向的长度为S，满足H＝1/5～1/1.5S。

作为优选，所述出风口还包括过渡通道组，所述过渡通道组位于所述第一通道组和所述第二通道组之间，所述过渡通道组的气浴方向与水平面的夹角N大于所述夹角W，且小于所述夹角V。

作为优选，所述过渡通道组设置有多个第三气浴通道，多个所述第三气浴通道与水平面的夹角朝靠近所述第二通道组方向逐渐减小，且所述第三气浴通道与水平面的最大夹角Nmax小于所述夹角V,所述第三气浴通道与水平面的最小夹角Nmin大于所述夹角W。

作为优选，每个所述第三气浴通道包括相互间隔设置的两个第二翅片，相邻两个所述第二翅片之间的距离朝着远离所述处理腔的方向逐渐增大，且相邻两个所述第二翅片之间的距离朝着靠近所述第二通道组的方向逐渐增大。

一种光刻机，包括上述气浴装置。该光刻机结构紧凑，且确保干涉仪中的参考光路和测量光路均处于稳定的气浴温控中，实用性强。

作为优选，所述光刻机包括多个干涉仪和多组所述气浴装置，每组所述气浴装置包括两个所述气浴装置，且两个所述气浴装置的第二通道组相对设置，其中所述干涉仪的参考光路和测量光路均从相对设置的两个所述气浴装置之间穿过。

本发明的有益效果：

1)通过设置气浴方向不同的第一通道组和第二通道组，实现对干涉仪中的测量光路和参考光路进行吹扫，使得参考光路处于气浴温控区，保证了干涉仪测量结果的精确性；

2)该气浴装置仅仅通过对出风口部分进行改进，并未额外增加气浴装置的情况下，解决了现有气浴装置的无法使干涉仪的参考光路处于气浴温控区的问题，使得气浴装置能满足光刻机的紧凑型和实用性要求。

附图说明

图1是本发明提供的一种气浴装置的部分结构示意图；

图2是本发明提供的一种第二通道的截面示意图；

图3是本发明提供的一种光刻机的部分结构示意图。

图中：

100、处理腔；

200、出风口；210、第一通道组；211、第一气浴通道；

220、第二通道组；221、第二气浴通道；2211、渐缩部；2212、喉管；2213、渐扩部；2214、第一圆弧板；2215、第二圆弧板；

230、过渡通道组；231、第三气浴通道；

300、参考光路；400、测量光路。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例公开一种气浴装置，气浴装置与干涉仪配合使用，其中干涉仪分为参考光路300和测量光路400，测量光路400位于气浴装置出口的下方，参考光路300基本与气浴装置出口处于同一水平面上，用于检验光学元件和检测位移，其对工作环境的要求特别严苛，尤其对局部区域的温度控制方面要求较高；气浴装置用于提供温度、压力流速或流量恒定的洁净空气吹扫光路区域，进而确保干涉仪的光路处于温度压力均匀的区域中，保证测量的精确。

如图1所示，气浴装置包括进风口、处理腔100和出风口200，外界气体依次通过进风口、处理腔100和出风口200，并且处理腔100中安装有高效过滤器，高效过滤器能对进入其内部的气体进行净化，从而使得出风口200排出的气体洁净。其中，出风口200包括第一通道组210和第二通道组220，且第一通道组210和第二通道组220朝靠近干涉仪的方向依次设置，其中，第一通道组210的气浴方向与水平面的夹角V大于第二通道组220的气浴方向与水平面的夹角W，第二通道组220的气浴方向能吹向干涉仪的参考光路300。通过设置气浴方向不同的第一通道组210和第二通道组220，实现对干涉仪中的测量光路400和参考光路300进行吹扫，使得干涉仪的参考光路300也处于气浴温控区，保证了干涉仪测量结果的精确性。同时该气浴装置仅仅通过对出风口200部分进行改进，并未额外增加气浴装置的情况下，解决了现有气浴装置的无法使干涉仪的参考光路300处于气浴温控区的问题，使得气浴装置能满足光刻机的紧凑型和实用性要求。

第一通道组210包括多个第一气浴通道211，每个第一气浴通道211包括相互间隔且平行设置的两个第一翅片,相邻两个第一翅片之间的距离相等，均为L0，且每个第一气浴通道211与水平面的夹角均为夹角V。

如图2所示，第二通道组220设置有类文丘里管的第二气浴通道221，第二气浴通道221沿气流方向依次设置有渐缩部2211、喉管2212和渐扩部2213，渐缩部2211与处理腔100连接，渐扩部2213末端的气浴方向大致水平，且能吹向干涉仪的参考光路300。喉管2212的横截面面积为P，渐缩部2211的最大截面积为Q，其中P与Q之间的比例关系可以根据实际情况进行调节。通过调节类文丘里管的喉管2212和渐缩部2211入口截面比例，可以实现对第二气浴通道221气浴流速的控制，该截面比例在整个气浴装置的结构设计中能起到核心作用，其中该P与Q的截面比例的确定与类文丘里管出口的气浴对象对流速的需求有关。实际设计过程中，根据气浴装置出风口200不同的流速约束，上述P与Q的截面比例是随动的，当比例值越大，喉管2212的截面较小，对流速的加大作用也愈加明显，但是如果喉管2212截面过小，又会引起第二气浴通道221中压降损失过大，严重时会导致第二气浴通道221末端提供的气体压力不足，无法满足气浴对象需求。故，选定P＝0.25～0.8Q范围之间。于本实施例中，针对气浴装置对应的干涉仪，确定该第二气浴通道221的流速为1m/s，相应的，选用P＝0.45Q，以使气浴装置能满足气浴对象对流速的需求。于其他实施例中，可以通过增加其他压力辅助设备或改进其他部件结构满足气浴对象对压力和流速的要求，本实施例主要针对在不增加其他压力和流速辅助设备以及改进其他部件时，第二通道组220通过渐缩部2211和喉管2212的设置，依然能满足气浴对象对压力和流速的要求。

进一步地，第二气浴通道221的横截面为矩形。第二气浴通道221包括相对设置的第一圆弧板2214和第二圆弧板2215，第一圆弧板2214相对于第二圆弧板2215靠近干涉仪，且第一圆弧板2214的曲率半径大于第二圆弧板2215的曲率半径。其中，第一圆弧板2214的末端与水平面相切。具体的，第一圆弧板2214包括第一渐缩侧壁和第一喉管侧壁，第一喉管侧壁远离第一渐缩侧壁的一端与水平面相切；第二圆弧板2215包括第二渐缩侧壁、第二喉管侧壁和渐扩侧壁。通过采用两个曲率半径不同的圆弧板作为第二气浴通道221的主要部分，可以改变第二通道组220整个气浴方向，以满足对参考光路300的吹扫。并且，第二圆弧板2215的渐扩侧壁的设置使得第二气浴通道221气浴方向的范围扩大，即使参考光路300略高于出风口200、略低于出风口200或与出风口200平齐，第二气浴通道221的气浴方向均可满足。其中，第二气浴通道221的高度为H，即该高度为与处理腔100之间最大距离，第二气浴通道221沿水平方向的长度为S，为保证无论参考光路300略高于、略低于出风口200所在平面还是与出风口200处于同一平面，第二气浴通道221的气浴方向均呈水平状态，故设置第二气浴通道221与处理腔100之间最大距离H为可调节状态，相应的，调整第二气浴通道221沿水平方向的长度为S，使得第二气浴通道221不仅能满足气浴对象对气浴方向要求，还能满足对气浴流速和压力的要求。并且，H和S并非定比例调节，H和S的比例可根据实际情况进行调节，以满足气浴对象的气浴需求，以避免普通气浴装置的出风口200对于距离较远的区域无法进行气浴的缺陷。于本实施例中，H＝1/4S，根据不同干涉仪及其光路的分布不同，优选满足H＝1/5～1/1.5S。

其中，第二通道组220可以进行系列化设计，针对不同的干涉仪，气浴装置仅需更换相应的第二通道组220，无需对整个气浴装置进行更换，从而可以大大降低生产成本。

再次参照图1，出风口200还包括过渡通道组230，过渡通道组230位于第一通道组210和第二通道组220之间，过渡通道组230的气浴方向与水平面的夹角N大于夹角W，且小于夹角V。过渡通道组230设置有多个第三气浴通道231，多个第三气浴通道231与水平面的夹角朝靠近第二通道组220方向逐渐减小，且第三气浴通道231与水平面的最大夹角Nmax小于夹角V,第三气浴通道231与水平面的最小夹角Nmin大于夹角W。每个第三气浴通道231包括相互间隔设置的两个第二翅片，相邻两个第二翅片之间的距离朝着远离处理腔100的方向逐渐增大，且相邻两个第二翅片之间的距离朝着靠近第二通道组220的方向逐渐增大。并且，第二翅片与处理腔100连接的一端，相邻两个第二翅片之间的距离同相邻两个第一翅片之间的距离相等。其中，第二翅片远离处理腔100的一端，相邻两个第二翅片之间的距离朝着靠近第二通道组220的方向可以呈定加速增长，也可以呈变加速增长。于本实施例中，每个第三气浴通道231与处理腔100连接的入口宽度相同，且与第一气浴通道211连接处理腔100的入口宽度L0也相同，第三气浴通道231远离处理腔100一端的出口宽度朝第二通道组220方向逐渐增加，且以定值0.5mm的定加速度增加，即其中一个出口宽度L1为3mm,相邻的下一个出口宽度L2为3.5mm，再下一个出口宽度L3为4mm。当然也可以以变加速增加，即其中一个出口宽度L1为3mm，相邻的下一个出口宽度L2为3.2mm，再下一个出口宽度L3为3.6mm。其中第三气浴通道231的数量与两个第三翅片之间距离的变化速率并不限制，主要用于保证过渡区域能够对第一通道组210和第二通道组220中的气浴方向进行平稳过渡，尽可能避免由于气浴方向过渡不稳定对测量光路400和参考光路300造成干扰导致测量结果不精确的现象。

本实施例中还公开一种光刻机，如图3所示，光刻机包括多个干涉仪和多组上述气浴装置，每组气浴装置包括两个气浴装置，且两个气浴装置的第二通道组220相对设置，其中干涉仪的参考光路和测量光路均从相对设置的两个气浴装置之间穿过，确保干涉仪中的参考光路300和测量光路400均处于稳定的气浴温控中。该光刻机结构紧凑，且实用性强。

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，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。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。

Claims (12)

1.一种气浴装置，包括进风口、处理腔（100）和出风口（200），其特征在于，所述出风口（200）包括第一通道组（210）和第二通道组（220），其中，所述第一通道组（210）的气浴方向与水平面的夹角V大于所述第二通道组（220）的气浴方向与水平面的夹角W；

所述第二通道组（220）包括第二气浴通道（221），所述第二气浴通道（221）包括相对设置的第一圆弧板（2214）和第二圆弧板（2215），所述第一圆弧板（2214）的曲率半径大于所述第二圆弧板（2215）的曲率半径，所述第二气浴通道（221）末端的气浴方向大致水平。

2.根据权利要求1所述的气浴装置，其特征在于，所述第一通道组（210）包括多个第一气浴通道（211），每个所述第一气浴通道（211）包括相互间隔且平行设置的两个第一翅片,且每个所述第一气浴通道（211）与水平面的夹角均为所述夹角V。

3.根据权利要求1所述的气浴装置，其特征在于，所述第二气浴通道（221）沿气流方向依次设置有渐缩部（2211）、喉管（2212）和渐扩部（2213），所述渐缩部（2211）与所述处理腔（100）连接，所述渐扩部（2213）末端的气浴方向大致水平。

4.根据权利要求3所述的气浴装置，其特征在于，所述喉管（2212）的横截面面积为P，所述渐缩部（2211）的最大截面积为Q，满足P=0.25～0.8Q。

5.根据权利要求3所述的气浴装置，其特征在于，所述第二气浴通道（221）的横截面为矩形。

6.根据权利要求5所述的气浴装置，其特征在于，所述第一圆弧板（2214）的末端与水平面相切。

7.根据权利要求5所述的气浴装置，其特征在于，所述第二气浴通道（221）的高度为H，所述第二气浴通道（221）沿水平方向的长度为S，满足H=1/5～1/1.5S。

8.根据权利要求1所述的气浴装置，其特征在于，所述出风口（200）还包括过渡通道组（230），所述过渡通道组（230）位于所述第一通道组（210）和所述第二通道组（220）之间，所述过渡通道组（230）的气浴方向与水平面的夹角N大于所述夹角W，且小于所述夹角V。

9.根据权利要求8所述的气浴装置，其特征在于，所述过渡通道组（230）设置有多个第三气浴通道（231），多个所述第三气浴通道（231）与水平面的夹角朝靠近所述第二通道组（220）方向逐渐减小，且所述第三气浴通道（231）与水平面的最大夹角Nmax小于所述夹角V,所述第三气浴通道（231）与水平面的最小夹角Nmin大于所述夹角W。

10.根据权利要求9所述的气浴装置，其特征在于，每个所述第三气浴通道（231）包括相互间隔设置的两个第二翅片，相邻两个所述第二翅片之间的距离朝着远离所述处理腔（100）的方向逐渐增大，且相邻两个所述第二翅片之间的距离朝着靠近所述第二通道组（220）的方向逐渐增大。

11.一种光刻机，其特征在于，包括权利要求1-10任意一项所述的气浴装置。

12.根据权利要求11所述的光刻机，其特征在于，所述光刻机包括多个干涉仪和多组所述气浴装置，每组所述气浴装置包括两个所述气浴装置，且两个所述气浴装置的第二通道组（220）相对设置，其中所述干涉仪的参考光路和测量光路均从相对设置的两个所述气浴装置之间穿过。

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