CN110967932A - 压力控制装置及投影物镜装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种压力控制装置及投影物镜装置，所述压力控制装置包括：驱动机构及与所述驱动机构连接的腔室，所述腔室与所述投影物镜连通，所述驱动机构根据所述投影物镜中绝对压力情况驱动所述腔室的容积发生变化，以实现对所述投影物镜中绝对压力的调节。由于本发明的压力控制装置结构简单，便于操作，基于本发明的压力控制装置可实现对投影物镜中的绝对压力进行快速高效地主动调节，从而使得投影物镜内部的绝对压力稳定性提高，有效降低焦面漂移，进而提高了精度。

Description

压力控制装置及投影物镜装置
技术领域
本发明涉及半导体设备技术领域，特别涉及一种压力控制装置及投影物镜装置。
背景技术
投影物镜是曝光系统的主要元件，也是光刻机内部最核心部件之一。请参考图1，其为曝光系统的示意图。如图1所示，所述曝光系统包括光源1、照明光路2、掩模版3及投影物镜4，所述光源1经过照明光路2先传输至掩模版3，再经过投影物镜4后，此时，掩模版3上的集成电路图可被缩小投影至位于掩模版3下方的承载于工作台6上的硅片5上。由于投影物镜是光刻机最重要的零件，为了保护投影物镜内部镜片不被污染，投影物镜内部填充高纯气体，使得其内部维持一定的微过压。在曝光过程中，投影物镜4内部填充的高纯气体是经过压力、流量控制后的气体7，气体7从底部入口进入投影物镜4，从顶部出口排出至周围环境8，投影物镜4内压力达到动态平衡后，其相对压力稳定在某值，如100pa。由于入口气体7、周围环境8等压力波动的影响，使得投影物镜4内部的绝对压力随之波动，从而影响焦面。通常，焦面对投影物镜4内压力变化的敏感性为0.25nm/Pa～1.6nm/Pa，根据可允许的偏差约束，投影物镜4内部气体的压力稳定性需求为±10Pa，因此需要对投影物镜4内部气体的绝对压力进行控制。因此，曝光系统还包括压力控制装置9，所述压力控制装置9通过管路10与投影物镜4内部连通，进而对投影物镜4内部的绝对压力进行控制。
但是，常规的压力控制装置是通过控制循环气路实现对绝对压力的控制，常规的压力控制装置的结构较为复杂结构，且其工作过程较为复杂，导致调节压力的效率不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压力控制装置及投影物镜装置，以解决使用现有技术中压力控制装置结构较为复杂结构，且其工作过程较为复杂，导致调节压力的效率不高的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种压力控制装置，用于调节投影物镜中的绝对压力，所述压力控制装置包括：驱动机构及与所述驱动机构连接的腔室，所述腔室与所述投影物镜连通，所述驱动机构根据所述投影物镜中绝对压力情况驱动所述腔室的容积发生变化，以实现对所述投影物镜中绝对压力的调节。
可选的，在所述的压力控制装置中，还包括：绝对压力传感器和控制单元，所述绝对压力传感器实时采集所述投影物镜中的绝对压力，并将采集结果反馈给所述控制单元，所述控制单元根据所述采集结果控制所述驱动机构执行对应操作。
可选的，在所述的压力控制装置中，所述采集结果为所述投影物镜中的绝对压力高于预定阈值时，所述驱动机构驱动所述腔室的容积增大，以减小所述腔室中的绝对压力。
可选的，在所述的压力控制装置中，所述采集结果为所述投影物镜中的绝对压力低于预定阈值时，所述驱动机构驱动所述腔室的容积减小，以增大所述腔室中的绝对压力。
可选的，在所述的压力控制装置中，所述驱动机构包括：活塞、活塞杆及气缸，所述活塞容置于所述气缸中并可在气缸中进行伸出或收回运动，所述活塞杆的一端与活塞连接，所述活塞杆的另一端与所述腔室连接。
可选的，在所述的压力控制装置中，所述活塞在气缸中进行伸出运动过程中，所述腔室的容积减小，所述腔室中的绝对压力增大，所述投影物镜中的绝对压力升高。
可选的，在所述的压力控制装置中，所述活塞在气缸中进行收回运动过程中，所述腔室的容积增大，所述腔室中的绝对压力减小，所述投影物镜中的绝对压力降低。
可选的，在所述的压力控制装置中，所述驱动机构为驱动器时，所述控制单元为比例调压阀。
可选的，在所述的压力控制装置中，所述驱动机构为电动驱动器时，所述控制单元为PLC控制器。
可选的，在所述的压力控制装置中，所述驱动机构为电动驱动器时，所述控制单元为PCB板，所述PCB板为所述绝对压力传感器供电，接收所述绝对压力传感器输出的采集结果，并根据所述采集结果控制所述驱动机构执行对应操作。
可选的，在所述的压力控制装置中，所述腔室的材质为柔性材料。
本发明还提供一种投影物镜装置，所述投影物镜装置包括：包括投影物镜单元及与所述投影物镜单元连通的如上所述压力控制装置。
在本发明所提供的压力控制装置及投影物镜装置中，所述压力控制装置包括：驱动机构及与所述驱动机构连接的腔室，所述腔室与所述投影物镜连通，所述驱动机构根据所述投影物镜中绝对压力情况驱动所述腔室的容积发生变化，以实现对所述投影物镜中绝对压力的调节。由于本发明的压力控制装置结构简单，便于操作，基于本发明的压力控制装置可实现对投影物镜中的绝对压力进行快速高效地主动调节，从而使得投影物镜内部的绝对压力稳定性提高，有效降低焦面漂移，进而提高了精度。
附图说明
图1是曝光系统的示意图；
图2是本发明实施例一中压力控制装置的结构框图；
图3是本发明实施例二中压力控制装置的结构框图；
图4是本发明实施例三中压力控制装置的结构框图。
图中：1-光源；2-照明光路；3-掩模版；4-投影物镜；5-硅片；6-工作台；7-气体；8-周围环境；9-压力控制装置；10-管路；11-驱动器；110-活塞；111-活塞杆；112-气缸；12-电动驱动器；13-腔室；14-绝对压力传感器；15比例调压阀；16-PLC控制器；17-PCB板；18-连通接口；19，20-外部接口。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的压力控制装置及投影物镜装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
遍及说明书和权利要求书使用了表示特定系统组件的某些术语。如本领域的技术人员将理解的，不同公司可能用不同的名称来表示一组件。本文不期望在名称不同但功能相同的组件之间进行区分。在说明书和权利要求书中，术语“包括”和“包含”按开放式的方式使用，且因此应被解释为“包括，但不限于…”。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
另外，以下说明内容的各个实施例分别具有一或多个技术特征，然此并不意味着使用本发明者必需同时实施任一实施例中的所有技术特征，或仅能分开实施不同实施例中的一部或全部技术特征。换句话说，在实施为可能的前提下，本领域技术人员可依据本发明的公开内容，并视设计规范或实作需求，选择性地实施任一实施例中部分或全部的技术特征，或者选择性地实施多个实施例中部分或全部的技术特征的组合，借此增加本发明实施时的弹性。
为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明，然而，本发明可以用不同的形式实现，不应认为只是局限在所述的实施例。
在具体说明本发明之前，在此先说明本发明之主要原理与思想。
理想气体状态方程式为：
pv＝RgT
方程式中字母含义及单位如下：
p—气体的绝对压力，Pa；
v—气体的比体积，m3/kg；
T—气体的温度，K；
Rg—气体常数，J/(kg*K)。
由理想气体状态方程可知，温度稳定的已知气体，其绝对压力p与密度(等于气体的比体积v的倒数)的比值为常数，因此欲调节绝对压力，则调节气体密度即可。由此，本发明的压力控制装置通过调节空腔的容积间接调节气体密度，实现对投影物镜中绝对压力的调节。
实施例一
请参考图2，其为实施例一中压力控制装置的结构框图。如图1和图2所示，所述压力控制装置9包括：驱动机构及与所述驱动机构连接的腔室13，所述腔室13与所述投影物镜4连通，所述驱动机构根据所述投影物镜4中绝对压力情况驱动所述腔室13的容积发生变化，以实现对所述投影物镜4中绝对压力的调节。
较佳的，所述腔室13的材质为柔性材料，以使得腔室13的容积容易发生变化。优选的，所述腔室13具有不锈钢波纹管壁。
进一步地，所述压力控制装置9还包括绝对压力传感器14和控制单元，所述绝对压力传感器14实时采集所述投影物镜4中的绝对压力，并将采集结果反馈给所述控制单元，所述控制单元根据所述采集结果控制所述驱动机构执行对应操作。具体的，所述采集结果为所述投影物镜4中的绝对压力高于预定阈值时，所述驱动机构驱动所述腔室13的容积增大，以减小所述腔室13中的绝对压力，由于腔室13与投影物镜4是连通的，因此，在所述腔室13中的绝对压力减小时，所述投影物镜4中的绝对压力会降低，使得投影物镜4中的绝对压力趋于预定阈值。相应的，所述采集结果为所述投影物镜4中的绝对压力低于预定阈值时，所述驱动机构驱动所述腔室13的容积减小，以增大所述腔室13中的绝对压力，由于腔室13与投影物镜4是连通的，因此，所述腔室13中的绝对压力增大时，所述投影物镜4中的绝对压力升高。
请继续参考图1及图2，所述驱动机构为驱动器11，所述控制单元为比例调压阀15。所述驱动机构为驱动器11时，具体包括：活塞110、活塞杆111及气缸112，所述活塞110容置于所述气缸112中并可在气缸112中进行伸出或收回运动，所述活塞111杆的一端与活塞110连接，所述活塞杆111的另一端与所述腔室13连接。在所述活塞110在气缸112中进行伸出运动过程中，所述腔室13的容积减小，所述腔室13中的绝对压力增大，所述投影物镜4中的绝对压力升高；在所述活塞110在气缸112中进行收回运动过程中，所述腔室13的容积增大，所述腔室13中的绝对压力减小，所述投影物镜4中的绝对压力降低。
请继续参考图1及图2，所述压力控制装置9具有连通接口18和两个外部接口19，20；其中，连通接口18与管路10对接实现压力控制装置9与投影物镜4的连通；外部接口20与投影物镜4的压力采集口对接，以便绝对压力传感器14实时感测投影物镜4中绝对压力；外部接口19作为执行气体的气源连接口，所述执行气体气源可以是CDA或N2气源等气源。
本实施例的压力控制装置9具体工作过程如下：
首先，绝对压力传感器14实时采集投影物镜4内部的绝对压力，并将具有采集结果的信号反馈给比例调压阀15；接着，实时比例调压阀15根据反馈信号，控制其输出的执行气体的压力。如投影物镜4内部的绝对压力升高时，通过控制算法的反馈控制，比例调压阀15自动减小执行气体的压力，驱动机构的活塞杆111或活塞110相对气缸112进行收回运动，使得腔室13的容积变大，腔室13内部的绝对压力减小，从而使得投影物镜4内部的绝对压力减小，逐渐恢复至目标值(即前文中的预定阈值)。同理，当投影物镜4内部的绝对压力降低时，通过控制算法的反馈控制，比例调压阀15自动增大执行气体的压力，驱动机构的活塞杆111或活塞110相对气缸112进行伸出运动，使得腔室13的容积变小，腔室13内部的绝对压力增大，从而使得投影物镜4内部的绝对压力升高，逐渐恢复至目标值。
实施例二
实施例二与实施例一的区别在于：驱动机构的具体采用驱动源和控制单元采用的器件选择不同，其中，实施例一中驱动器采用气控驱动，实施例二驱动器采用电控驱动。请参考图3，其为实施例二中压力控制装置的结构框图。如图1及图3所示，本实施例中压力控制装置9中所述驱动机构为电动驱动器12，所述控制单元为PLC控制器16。
本实施例的压力控制装置9具体工作过程如下：
绝对压力传感器14实时采集投影物镜4内部的绝对压力，并将压力信号反馈给PLC控制器16，所述PLC控制器16控制电动驱动器12的动作，从而调节腔室13的容积，以调节投影物镜4内部的绝对压力。
实施例三
实施例三与实施例二的区别在于：控制单元采用的器件选择不同。请参考图4，其为实施例三中压力控制装置的结构框图。如图1及图4所示，本实施例中压力控制装置9中所述驱动机构同样采用电控驱动，所述驱动机构为电动驱动器12时，所述控制单元为PCB板17，所述PCB板17为所述绝对压力传感器14供电，接收所述绝对压力传感器14输出的采集结果，并根据所述采集结果控制所述驱动机构执行对应操作。
本实施例的压力控制装置9具体工作过程如下：
绝对压力传感器14由PCB板17供电，并采集其输出的电信号(即采集结果)，通过驱动软件的控制算法，控制电动驱动器的动作，从而调节腔室13的容积，以调节投影物镜4内部的绝对压力。
实施例四
本实施例提供了一种投影物镜装置，所述投影物镜装置包括投影物镜单元及与所述投影物镜单元连通的实施例一至实施例三中任一所述压力控制装置9。
实施例五
本实施例提供了一种曝光系统，所述曝光系统包括实施例一至实施例三中任一所述压力控制装置。基于本实施例的曝光系统进行曝光工艺，由于投影物镜中绝对压力在压力控制装置的主动调节下较为稳定，有效降低焦面漂移，提高了精度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例四公开的投影物镜装置以及实施例五公开的曝光系统而言，由于是采用实施例一、二或三公开的压力控制装置，所以描述的比较简单，相关之处参见实施例一、二或三部分说明即可。
综上，在本发明所提供的压力控制装置及投影物镜装置中，所述压力控制装置包括：驱动机构及与所述驱动机构连接的腔室，所述腔室与所述投影物镜连通，所述驱动机构根据所述投影物镜中绝对压力情况驱动所述腔室的容积发生变化，以实现对所述投影物镜中绝对压力的调节。由于本发明的压力控制装置结构简单，便于操作，基于本发明的压力控制装置可实现对投影物镜中的绝对压力进行快速高效地主动调节，从而使得投影物镜内部的绝对压力稳定性提高，有效降低焦面漂移，进而提高了精度。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (12)

1.一种压力控制装置，用于调节投影物镜中的绝对压力，其特征在于，包括：驱动机构及与所述驱动机构连接的腔室，所述腔室与所述投影物镜连通，所述驱动机构根据所述投影物镜中绝对压力情况驱动所述腔室的容积发生变化，以实现对所述投影物镜中绝对压力的调节。
2.如权利要求1所述的压力控制装置，其特征在于，还包括：绝对压力传感器和控制单元，所述绝对压力传感器实时采集所述投影物镜中的绝对压力，并将采集结果反馈给所述控制单元，所述控制单元根据所述采集结果控制所述驱动机构执行对应操作。
3.如权利要求2所述的压力控制装置，其特征在于，所述采集结果为所述投影物镜中的绝对压力高于预定阈值时，所述驱动机构驱动所述腔室的容积增大，以减小所述腔室中的绝对压力。
4.如权利要求2所述的压力控制装置，其特征在于，所述采集结果为所述投影物镜中的绝对压力低于预定阈值时，所述驱动机构驱动所述腔室的容积减小，以增大所述腔室中的绝对压力。
5.如权利要求2所述的压力控制装置，其特征在于，所述驱动机构包括：活塞、活塞杆及气缸，所述活塞容置于所述气缸中并可在气缸中进行伸出或收回运动，所述活塞杆的一端与活塞连接，所述活塞杆的另一端与所述腔室连接。
6.如权利要求5所述的压力控制装置，其特征在于，所述活塞在气缸中进行伸出运动过程中，所述腔室的容积减小，所述腔室中的绝对压力增大，所述投影物镜中的绝对压力升高。
7.如权利要求5所述的压力控制装置，其特征在于，所述活塞在气缸中进行收回运动过程中，所述腔室的容积增大，所述腔室中的绝对压力减小，所述投影物镜中的绝对压力降低。
8.如权利要求5所述的压力控制装置，其特征在于，所述驱动机构为驱动器时，所述控制单元为比例调压阀。
9.如权利要求5所述的压力控制装置，其特征在于，所述驱动机构为电动驱动器时，所述控制单元为PLC控制器。
10.如权利要求5所述的压力控制装置，其特征在于，所述驱动机构为电动驱动器时，所述控制单元为PCB板，所述PCB板为所述绝对压力传感器供电，接收所述绝对压力传感器输出的采集结果，并根据所述采集结果控制所述驱动机构执行对应操作。
11.如权利要求1～10中任一项所述的压力控制装置，其特征在于，所述腔室的材质为柔性材料。
12.一种投影物镜装置，其特征在于，包括投影物镜单元及与所述投影物镜单元连通的如权利要求1～11中任一项所述压力控制装置。
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