CN113007387A - 切换阀、阀装置、保持装置、光刻装置及制造物品的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种切换阀，它包括：壳体，该壳体包括第一端口、第二端口和第三端口；阀元件，该阀元件构造成可在壳体中运动，以便能够根据第一端口和第二端口之间的压力差而选择性地允许第一端口和第二端口中的一个与第三端口连通；以及按压部件，该按压部件构造成将阀元件朝向第一端口侧按压。还提供了阀装置、保持装置、光刻装置以及制造物品的方法。

Description

切换阀、阀装置、保持装置、光刻装置及制造物品的方法
技术领域
本发明涉及切换阀、阀装置、保持装置、光刻装置以及制造物品的方法。
背景技术
在用于制造半导体装置等的光刻装置中，为了提高生产率，真空保持物体(例如基板)的保持装置需要以快速地改变压力，以用于保持和/或释放物体。非专利文献1提出了一种通过使用电磁阀提高真空保持回路中的吸入/真空断开的响应的结构。
当电磁阀添加至保持装置时，可能需要显著地修改保持装置的控制系统，例如添加用于控制电磁阀的电气布线以及改变用于保持基板的控制程序。因此，这能够使得保持装置的结构和控制复杂化，不利于装置的成本。
非专利文献1：“应用电路实例(Examples of Application Circuits)”，[在线]，TAIYO,Ltd.，[2019年12月5日检索到]，网址<http://www.taiyo-ltd.co.jp/kpl_jp/product/Catalogue/pdf/valve/VA_a p.pdf>
发明内容
本发明提供了一种例如有利于以简单结构实施快速压力变化的技术。
根据本发明的一个方面，提供了一种切换阀，它包括：壳体，该壳体包括第一端口、第二端口和第三端口；阀元件，该阀元件构造成能够在壳体中运动，以便能够根据第一端口和第二端口之间的压力差而选择性地允许第一端口和第二端口中的一个与第三端口连通；以及按压部件，该按压部件构造成将阀元件朝向第一端口侧按压。
通过下面参考附图对示例实施例的说明，将清楚本发明的其它特征。
附图说明
图1是示出保持装置的结构的示意图；
图2是阀装置的管道回路图；
图3A和3B是示出切换阀的结构的剖视图；
图4是示出第一空间中的压力的时间变化的曲线图；
图5A至5C是示出阀装置的操作的管道回路图；以及
图6是示出曝光装置的结构的示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图详细介绍实施例。应当注意，下面的实施例并不意欲限制要求保护的发明的范围。实施例中介绍了多个特征，但是本发明并不被限制为需要所有这些特征，多个这样的特征可以合适地组合。而且，在附图中，相同参考标号针对相同或相似的构造，并省略它们的冗余说明。
<第一实施例>
下面将介绍根据本发明的第一实施例。图1是示出该实施例的保持装置10的结构的示意图。保持装置10是用于真空保持物体1(目标物体)的装置，并能够包括保持部件11(夹具)、气体控制器12和阀装置13。当用于例如光刻装置中时，保持装置10能够保持作为物体1的原件(例如掩模或光罩)和/或基板(例如玻璃板或半导体晶片)。
保持部件11包括：表面11a，物体1布置在该表面11a上；以及流动通道11b，当物体1布置在表面11a上时，该流动通道11b成为封闭空间。气体控制器12包括：真空源12a，该真空源12a从保持部件11的流动通道11b排出气体；以及供给源12b，该供给源12b将气体供给至流动通道11b，并通过改变保持部件11的流动通道11b中的压力来控制保持部件11对物体1进行的保持和释放。例如，在使得保持部件11保持物体1的情况下，气体控制器12利用真空源12a从保持部件11的流动通道11b排出气体，以便降低流动通道11b中的压力。另一方面，在从保持部件11上卸载物体1的情况下，气体控制器12利用供给源12b将气体供给至保持部件11的流动通道11b，以便增加流动通道11b中的压力。
这里，如上所述，保持装置10能够用于光刻装置中，并且在光刻装置中需要提供生产率。因此，保持装置10需要快速进行物体1的保持和/或释放，因此需要快速改变保持部件11的流动通道11b中的内部压力。因此，本实施例的保持装置10设有作为辅助装置的阀装置13，该阀装置13辅助气体控制器12对流动通道11b中的压力改变。阀装置13是用于根据第一空间S1和第二空间S2之间的压力差来自动切换第一空间S1与第二空间S2(第二空间S2与第一空间S1隔离)连通/非连通的机构，而不需要使用任何电子部件。在本实施例中，第一空间S1是保持部件11的流动通道11b的内部空间，第二空间S2能够是保持部件11的周边空间。在下面的说明中，第二空间S2中的压力假设为大气压，但也可以是不同于大气压的压力(空气压力)。
图2示出了阀装置13的管道回路图的实例。阀装置13能够包括例如切换阀20、止回阀(单向阀)14和节流部件(节流阀)15。如图2中所示，切换阀20能够包括第一端口P、第二端口R和第三端口A。第一端口P以及第三端口A与第一空间S1(在本实施例中为流动通道11b的内部空间)连通，第二端口R与第二空间S2(在本实施例中为保持部件11的周边空间)连通。止回阀14设在第一空间S1和第三端口A之间的流动通道中，并构造成允许气体从第一空间S1流向切换阀20的第三端口A，但是防止气体从切换阀20的第三端口A流向第一空间S1。节流部件15设在第一空间S1和止回阀14之间的流动通道中，并构造成限制(节流)气体从第一空间S1流向止回阀14(也就是切换阀20的第三端口A)的流量。
下面将介绍切换阀20的具体结构。图3A和3B是示出切换阀20的结构实例的剖视图。切换阀20是用于根据第一端口P和第二端口R之间的压力差来切换第一端口P和第二端口R之间与第三端口A连通的端口的机构(阀)。切换阀20包括壳体21、阀元件22和按压部件23。壳体21包括第一端口P、第二端口R和第三端口A，阀元件22设在壳体21中。阀元件22构造成可在壳体中运动，以便能够根据第一端口P和第二端口R之间的压力差A而选择性地使得第一端口P和第二端口R中的一个与第三端口A连通。更具体地说，如图3A中所示，在阀元件22运动至第二端口R侧并接触壳体21的第一阀座21a的情况下，第二端口R由阀元件22堵塞，第一端口P与第三端口A连通。另一方面，如图3B中所示，在阀元件22运动至第一端口P侧并接触壳体21的第二阀座21b的情况下，第一端口P由阀元件22阻塞，第二端口R与第三端口A连通。
第一阀座21a能够以环绕第二端口R的方式设在侧壁(该侧壁确定阀元件22在壳体21中的运动空间)的第二端口R侧。第二阀座21b能够以环绕第一端口P的方式设在所述侧壁(该侧壁确定运动空间)的第一端口P侧。在该实施例中，壳体21的第一阀座21a和第二阀座21b各自由O形环来形成，该O形环由弹性部件例如合成橡胶制成，但是本发明并不局限于此，能够采用任何结构，只要它在与阀元件22接触时防止气体泄漏。此外，O形环可以并不设在壳体21中，而是设在阀元件22中。
按压部件23是将阀元件22朝向第一端口侧按压(施加压力)的部件。也就是，按压部件23是将阀元件22沿使得阀元件22与第二阀座21b接触的方向按压的部件。在该实施例中，弹簧部件用作按压部件23，但是按压部件23并不局限于弹簧部件，任何部件都可以用作按压部件23，只要它能够向阀元件22施加按压力即可。通过提供这种按压部件23，使得阀元件22向第二端口R侧运动的、第一端口P的压力阈值(下文中可以简称为“压力阈值Vth”)能够相对于第二端口R的压力偏移按压部件23的按压力。
更具体地说，压力阈值Vth定义为第二端口R的压力(也就是第二空间S2中的压力)和按压部件23的按压力的总和值。当第一端口P的压力等于或小于压力阈值Vth时，如图3B中所示，这导致阀元件22接触第二阀座21b并且第一端口P阻塞的状态，也就是第二端口R与第三端口A连通的状态。然后，当第一端口P的压力大于压力阈值Vth时，如图3A中所示，这导致阀元件22向第二端口R侧运动以便接触第一阀座21a，且第二端口R阻塞的状态，也就是第一端口P与第三端口A连通的状态。
下面将介绍本实施例的保持装置10的操作实例。图4是示出在使用上述阀装置13的本实施例的保持装置10中第一空间(保持部件11的流动通道11b)中的压力的时间变化的曲线图。图4中所示的曲线图的左侧示出了通过增加第一空间S1中的压力而从保持部件11释放物体1的释放步骤，而它的右侧示出了通过减小第一空间S1中的压力而使得保持部件11保持物体1的保持步骤。而且，图5A至5C分别是示出阀装置13在图4所示的曲线图中的相应状态(状态A、状态B和状态C)下的操作的管道回路图。
这里，第一空间S1(保持部件11的流动通道11b)中的压力能够在第一压力值V1和第二压力值V2之间变化。第一压力值V1是比第二空间S2(保持部件11的周边空间)的压力值V0更小的值，例如是真空压力。另一方面，第二压力值V2是比压力阈值Vth更大的值，例如是与物体1的重量相对应的压力值，也就是例如当物体1从保持部件11提起且气体从保持部件11和物体1之间的间隙逸出时的压力值。也就是，压力阈值Vth能够使用按压部件23的按压力来设置(调节)，以便大于第二空间S2的压力值V0，但小于第二压力值V2。
在第一空间S1中的压力等于或小于第二空间S2中的压力值V0(例如大气压)的状态A中，第一空间S1和第二空间S2并不彼此连通，如图5A中所示。更具体地说，在该状态A中，第一端口P的压力变得小于切换阀20中的压力阈值Vth。因此，如图3B中所示，第二端口R与第三端口A连通，第一端口P由阀元件22阻塞。而且，通过止回阀14来限制(防止)气体从切换阀20的第三端口A(具有高压)流向第一空间S1(具有低压)。也就是，在状态A中，第一空间S1和第二空间S2并不彼此连通。因此，在释放步骤中，能够减少气体突然流入第一空间S1，且在保持步骤中，能够使用真空源12a而高效地排出第一空间S1中的气体。
在第一空间S1中的压力变得大于第二空间S2的压力值V0且等于或小于压力阈值Vth的状态B中，如图5B中所示，形成从第一空间S1经由止回阀14流至第二空间S2的气体流。更具体地说，在该状态B中，由于第一端口P的压力变得小于切换阀20中的压力阈值Vth，因此，如图3B中所示，第二端口R与第三端口A连通，且第一端口P由阀元件22阻塞。另一方面，通过止回阀14而允许气体从第一空间S1(具有高压)流向切换阀20的第三端口A(具有低压)。也就是，在状态B中，形成从第一空间S1至第二空间S2的气体流，并能够在保持步骤中将第一空间S1内的气体排出至第二空间S2。因此，与不使用阀装置13的常规实例(在图4中由虚线表示)相比，能够显著缩短保持步骤所需的时间。
这里，在释放步骤中，为了使得第一端口P的压力快速达到压力阈值Vth，优选是尽可能地减少气体从第一空间S1排出至第二空间S2。在本实施例中，由于节流部件15设在阀装置13中，且该节流部件15限制气体从第一空间S1至第二空间S2的流量，因此能够减少气体从第一空间S1排出至第二空间S2。如上所述，在保持步骤中需要促进气体排出，而在释放步骤中需要减少气体排出。因此，节流部件15对气体流量的限制优选是通过实验或模拟来确定，以使得保持步骤和释放步骤的总时间等于或小于基于真空源12a和供应源12b的性能等的允许值(优选是成为最小值)。应当注意，在例如供给源12b具有足以使得第一空间S1中的压力迅速达到第二压力值V2的性能的情况下，在阀装置13中可以不提供节流部件15。
在第一空间S1中的压力变得大于压力阈值Vth的状态C中，第一空间S1和第二空间S2不允许彼此连通，如图5C中所示。更具体地说，在该状态C下，由于第一端口P的压力变得大于切换阀20中的压力阈值Vth，如图3A中所示，因此阀元件22运动到第二端口R侧，使得第一端口P与第三端口A连通，且第二端口R阻塞。也就是，在状态C中，第一空间S1和第二空间S2并不彼此连通。因此，在释放步骤中能够有效地将第一空间S1中的压力保持为等于或大于压力阈值Vth(第二压力值V2)。另一方面，优选是在保持步骤中快速地开始从第一空间S1排出气体，因此按压部件23的按压力优选是设置(调节)为使得压力阈值Vth尽可能地接近第二压力值V2。
如上所述，本实施例的保持装置10设有作为辅助装置的阀装置13，该阀装置13辅助改变第一空间S1(保持部件11的流动通道11b)内的压力。包含在阀装置13中的切换阀20包括按压阀元件22的按压部件23。通过上述结构，能够通过简单的结构和控制来快速地执行保持装置10对物体1的保持和/或释放，而不需要使用任何电子部件。这里，在本实施例中，用于保持物体1的保持装置10作为实例，但是上述阀装置13和切换阀20可用于快速改变空间内的压力的任何装置的管道回路。
<第二实施例>
下面将介绍根据本发明的第二实施例。在该实施例中，将介绍光刻装置的结构。光刻装置例如在制造液晶显示装置(液晶面板)或半导体装置时执行的光刻步骤中使用。光刻装置的实例是使基板曝光的曝光装置和使用模具在基板上模制组分的模制装置(压印装置或平坦化装置)。以下将曝光装置介绍为光刻装置的实例。
图6是示出本实施例的曝光装置30的结构的示意图。曝光装置30利用通过原件M和投影光学系统的光来曝光基板W(更具体地说，施加在基板W上的抗蚀剂(光敏剂))，以便执行将原件M的图形转印至基板W上的多个投射区域中的每个投射区域的处理(曝光处理)。本实施例的曝光装置是步进扫描类型的曝光装置(扫描仪)，它在相对地扫描原件M和基板W的同时将原件M的图形转印至基板W，但它也可以是步进重复类型的曝光装置(步进器)。这里，例如掩模、光罩等可以用作原件M，且玻璃板、半导体晶片等可以用作基板W。
曝光装置30能够包括例如照明光学系统31、原件台33、投影光学系统34、基板台35和控制器39。控制器39由例如包括CPU、存储器等的计算机来形成，并与装置中的相应单元电连接，从而全面控制装置的总体操作(也就是，控制基板W的曝光处理)。这里，控制器39可以形成为包括在第一实施例中所述的保持装置10的气体控制器12，或者可以与气体控制器12分开地形成。
照明光学系统31接收从光源(未示出)例如高压水银灯发射的光，并利用被成形为狭缝形状(例如弧形)的照明光来照射原件M的一部分。原件台33构造成保持原件M，并可至少沿X方向和Y方向运动。投影光学系统34将形成在原件M上的图形的一部分的图像(该原件由照明光学系统31照射)投影至由基板台35保持的基板W上。基板台35能够构造成保持基板W，并可在由振动隔离台38支撑的基座36上运动。由原件台33保持的原件M和由基板台35保持的基板W隔着投影光学系统34分别布置在光学共轭位置(投影光学系统34的物平面和图像平面)。控制器39能够通过以与投影光学系统34的投影倍率相对应的速度比相对地同步扫描(例如沿X方向)原件台33和基板台而将原件M的图形转印至基板上。
本实施例的曝光装置30还能够包括对齐检测单元32和测量单元37。对齐检测单元32(对准器)包括例如成像传感器和光学元件，并且隔着原件M和投影光学系统34检测设在基板W上的标记的位置。曝光装置30使用对齐检测单元32来执行对齐处理(全局对齐)，在对齐处理中，获得基板W上的多个投射区域的排列信息。测量单元37测量基板台35的位置和姿势。例如，测量单元37能够包括激光干涉仪37a，该激光干涉仪37a利用光束(激光束)照射设在基板台35上的反射镜37b，并利用来自反射镜37b的反射光测量到基板台35(反射镜37b)的距离。根据测量单元37的测量结果，控制器39能够控制基板台35的位置和姿势。
在本实施例的曝光装置30中，在第一实施例中所述的、根据本发明的保持装置10能够应用于原件台33和/或基板台35。例如，保持装置10能够应用于原件台33，以便保持作为物体1的原件M。此外，保持装置10能够应用于基板台35，以便保持作为物体1的基板W。这样，通过将保持装置10应用于原件台33和/或基板台35，能够快速地执行对原件M和/或基板W的保持/释放，这能够有利于生产率。
<制造物品的方法的实施例>
根据本发明实施例的制造物品的方法适用于制造物品，例如微装置，如半导体装置或具有微结构的元件。根据本实施例的制造物品的方法包括：通过使用上述光刻装置(曝光装置)在施加于基板上的光敏剂上形成图形的形成步骤；以及处理(显影)基板的处理步骤，图形已经在形成步骤中形成于该基板上。此外，该制造方法包括其它众所周知的步骤(例如氧化、沉积、气相沉积、掺杂、平坦化、蚀刻、抗蚀剂去除、切割、粘合和封装等)。与常规方法相比，根据本实施例的制造物品的方法有利于物品的性能、质量、生产率和生产成本中的至少一者。
尽管已经参考示例实施例介绍了本发明，但是应当理解，本发明并不局限于所公开的示例实施例。附加权利要求的范围应当依据最广义的解释，以便包含所有这些变化形式以及等效的结构和功能。

Claims (10)

1.一种切换阀，包括：
壳体，该壳体包括第一端口、第二端口和第三端口；
阀元件，该阀元件构造成能够在壳体中运动，以便能够根据第一端口和第二端口之间的压力差而选择性地允许第一端口和第二端口中的一个与第三端口连通；以及
按压部件，该按压部件构造成将阀元件朝向第一端口侧按压。
2.根据权利要求1所述的切换阀，其中：
所述壳体包括：第一阀座，当允许第一端口与第三端口连通时，阀元件与第一阀座接触；第二阀座，当允许第二端口与第三端口连通时，阀元件与第二阀座接触；以及
所述按压部件构造成沿使得阀元件与第二阀座接触的方向按压阀元件。
3.根据权利要求1所述的切换阀，其中：按压部件包括弹簧部件。
4.一种阀装置，构造成辅助改变第一空间中的压力并且包括：
根据权利要求1至3中任意一项所述的切换阀；以及止回阀，
其中，切换阀的第一端口和第三端口与所述第一空间连通，
切换阀的第二端口与第二空间连通，该第二空间与第一空间隔离，以及
止回阀布置在第一空间和第三端口之间的流动通道中，以便允许气体从第一空间流向第三端口，但是阻止气体从第三端口流向第一空间。
5.根据权利要求4所述的阀装置，还包括：节流部件，该节流部件设在第一空间和止回阀之间的流动通道中，并构造成限制气体的流量。
6.根据权利要求4所述的阀装置，其中：第一空间中的压力在比第二空间中的压力小的第一压力值与比按压部件的按压力和第二空间中的压力的总和值大的第二压力值之间变化。
7.根据权利要求4所述的阀装置，其中：第二空间中的压力是大气压。
8.一种保持物体的保持装置，包括：
保持部件，该保持部件包括第一空间，该第一空间通过布置物体而成为封闭空间；
控制器，该控制器构造成通过改变第一空间中的压力来控制保持部件对物体的保持和释放；以及
根据权利要求4所述的阀装置，该阀装置构造成辅助控制器对第一空间中的压力改变。
9.一种在基板上形成图形的光刻装置，包括根据权利要求8所述的保持装置，
其中，保持装置保持作为物品的基板。
10.一种制造物品的方法，该方法包括：
使用根据权利要求9所述的光刻装置在基板上形成图形；
处理已经在上面形成图形的基板，以便制造制品。
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