CN115096031B - 一种光刻设备中的硅片承载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及硅片冷却技术领域，具体而言，涉及一种光刻设备中的硅片承载装置。光刻设备中的硅片承载装置包括承载体，承载体的内部开设有水道，水道具有依次连通的前端水道段、中部水道段和后端水道段；前端水道段由靠近承载体的边缘的部位延伸至承载体的中部，前端水道段的靠近承载体的边缘的一端为冷却液入口，前端水道段的另一端与中部水道段的一端连通，中部水道段的另一端与后端水道段的一端连通，后端水道段的另一端为冷却液出口，后端水道段环绕在中部水道段的外围；前端水道段内设置有第一隔档条，第一隔档条沿前端水道段的延伸方向设置，第一隔档条用于将前端水道段分隔为至少两个第一分流通道。本发明提供的光刻设备中的硅片承载装置，不易变形，且温度均衡，便于提高硅片的曝光质量。
Description
技术领域
本发明涉及硅片冷却技术领域，具体而言，涉及一种光刻设备中的硅片承载装置。
背景技术
光刻设备中的硅片承载装置属于超精密光刻设备中的重要部件，是直接影响光刻机的成形对象-硅片曝光成功与否的关键因素。
目前，对硅片进行冷却的承载装置有外接冷却系统与内置冷却系统两种，对于光刻设备应用中，涉及到空间及精度要求，目前，更多是采用内置冷却水路，通过往内置冷却水路中通入冷却液，实现对置于光刻设备中的硅片承载装置上的硅片进行冷却的效果。然而，现有的光刻设备中的硅片承载装置中的冷却水路，温度不均衡，容易导致硅片存在曝光质量缺陷或有报废的风险。
综上，如何克服现有的光刻设备中的硅片承载装置的上述缺陷是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光刻设备中的硅片承载装置，以缓解现有技术中的光刻设备中的硅片承载装置存在的温度不均衡的技术问题。
本发明提供的光刻设备中的硅片承载装置，包括承载体，所述承载体的内部开设有水道，所述水道具有依次连通的前端水道段、中部水道段和后端水道段。
所述前端水道段由靠近所述承载体的边缘的部位延伸至所述承载体的中部，所述前端水道段的靠近所述承载体的边缘的一端为冷却液入口，所述前端水道段的另一端与所述中部水道段的一端连通，所述中部水道段的另一端与所述后端水道段的一端连通，所述后端水道段的另一端为冷却液出口，所述后端水道段环绕在所述中部水道段的外围。
所述前端水道段内设置有第一隔档条，所述第一隔档条沿所述前端水道段的延伸方向设置，所述第一隔档条用于将所述前端水道段分隔为至少两个第一分流通道。
优选地，作为一种可实施方式，所述第一隔档条用于将所述前端水道段分隔为横截面积相等的两个所述第一分流通道；
和/或，各个所述第一分流通道的横截面积的总和，与所述中部水道段的横截面积的比值范围为0.8-1。
优选地，作为一种可实施方式，所述承载体为一体成型结构，和/或，所述承载体的材质为碳化硅、氧化铝或氮化硅，和/或，所述冷却液出口靠近所述冷却液入口设置，和/或，所述水道的体积与所述承载体的体积的比值范围为3％-10％。
优选地，作为一种可实施方式，所述中部水道段包括若干圈环形水道段，所述环形水道段对应的环形均具有开口，形成两个端部；最内圈的所述环形水道段与所述前端水道段连通，各圈所述环形水道段通过两个开口端由内而外依次连通，最外圈的所述环形水道段与所述后端水道段连通。
优选地，作为一种可实施方式，所述前端水道段的靠近两端的部位为弧形水道，中间部位为直线水道，所述弧形水道与所述直线水道平滑过渡；
和/或，最内圈的所述环形水道段的进液端与所述前端水道段的出液端相切；
优选地，作为一种可实施方式，相邻两圈所述环形水道段的开口端通过第一弧形过渡段连通；
和/或，最外圈的所述环形水道段与所述后端水道段通过第二弧形过渡段连通；
和/或，所述后端水道段的轨迹为环形。
优选地，作为一种可实施方式，所述第一弧形过渡段的横截面积与所述环形水道段的横截面积的差值大于零，所述第二弧形过渡段的横截面积与所述环形水道段的横截面积的差值大于零。
优选地，作为一种可实施方式，所述前端水道段、所述环形水道段和所述后端水道段的供流体通过的横截面积均相等。
优选地，作为一种可实施方式，最外圈的所述环形水道段内设置有第二隔档条，所述第二隔档条沿所述环形水道段的延伸方向设置，所述第二隔档条用于将最外圈的所述环形水道段分隔为至少两个第二分流通道。
优选地，作为一种可实施方式，相邻两圈所述环形水道段的间距为第一间距，最外圈的所述环形水道段与所述后端水道段的间距为第二间距，任意两个所述第一间距的差值的绝对值均大于零，任意一个所述第一间距与所述第二间距的差值的绝对值均大于零。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供的光刻设备中的硅片承载装置，在承载体的内部开设水道，更加符合光刻设备应用中对空间及精度的要求。
需要说明的是，外部冷却液由水道的冷却液入口刚进入前端水道段内时，流速较快，第一隔档条的设置，对流入的冷却液进行阻挡，同时能够加强承载体的前端水道段处的刚度，进而，缓解因水流冲击引起的该处结构变形的问题，从而，减小硅片的局部面型变化，提高硅片的曝光质量。此外，冷却液入口处的水流较快，将其设置在靠近承载体边缘的部位，不易导致承载体变形，间接地，也会缓解硅片的局部面型变化的问题，便于提高硅片的面型精度，从而，提高硅片的曝光质量。
特别地，将冷却液入口设置在靠近承载体的边缘的部位，相对于设置在中间部位而言，对温度场的影响较小；相应地，处于外围的后端水道段的端部冷却液出口，当然也会靠近承载体的边缘，对温度场的影响也较小，从而，承载体的各个部位温度较均衡，可保证硅片下表面温度均衡，进而，置于承载体上的硅片便不易引起局部面型变化。
此外，利用前端水道段将从边缘部位的冷却液入口流入的冷却液率先导向承载体的中部，再使其沿中部水道段流向外围的后端水道段，如此，硅片可获得较佳的冷却效果，便于提高硅片的曝光质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的承载体的水道布局图；
图2为本发明实施例提供的承载有硅片的承载体的剖视图。
附图标记说明：
100-承载体；110-前端水道段；111-冷却液入口；112-第一隔档条；113-第一分流通道；120-环形水道段；121-第二隔档条；122-第二分流通道；130-后端水道段；131-冷却液出口；140-第一弧形过渡段；150-第二弧形过渡段；
200-硅片。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
参见图1和图2，本实施例提供了一种光刻设备中的硅片承载装置，其包括承载体100，承载体100的内部开设有水道，水道具有依次连通的前端水道段110、中部水道段和后端水道段130。
前端水道段110由靠近承载体100的边缘的部位延伸至承载体100的中部，前端水道段110的靠近承载体100的边缘的一端为冷却液入口111，前端水道段110的另一端与中部水道段的一端连通，中部水道段的另一端与后端水道段130的一端连通，后端水道段130的另一端为冷却液出口131，后端水道段130环绕在中部水道段的外围。
本实施例提供的光刻设备中的硅片承载装置，在承载体100的内部开设水道，更加符合光刻设备应用中对空间及精度的要求。
需要说明的是，外部冷却液由水道的冷却液入口111刚进入前端水道段110内时，流速较快，第一隔档条112的设置，对流入的冷却液进行阻挡，同时能够加强承载体100的前端水道段110处的刚度，进而，缓解因水流冲击引起的该处结构变形的问题，从而，减小硅片200的局部面型变化，提高硅片200的曝光质量。此外，冷却液入口111处的水流较快，将其设置在靠近承载体100边缘的部位，不易导致承载体100变形，间接地，也会缓解硅片200的局部面型变化的问题，便于提高硅片200的面型精度，从而，提高硅片200的曝光质量。
特别地，将冷却液入口111设置在靠近承载体100的边缘的部位，相对于设置在中间部位而言，对温度场的影响较小；相应地，处于外围的后端水道段130的端部冷却液出口，当然也会靠近承载体100的边缘，对温度场的影响也较小，从而，承载体100的各个部位温度较均衡，可保证硅片下表面温度均衡，进而，置于承载体100上的硅片200便不易引起局部面型变化。
此外，利用前端水道段110将从边缘部位的冷却液入口111流入的冷却液率先导向承载体100的中部，再使其沿中部水道段流向外围的后端水道段130，如此，硅片200可获得较佳的冷却效果，便于提高硅片200的曝光质量。
具体地，可利用上述第一隔档条112将前端水道段110分隔为横截面积相等的两个第一分流通道113，以进一步优化缓冲效果。
进一步地，可将各个第一分流通道113的横截面积的总和，与中部水道段的横截面积的比值范围设置为0.8-1，不但能够起到较好的缓冲效果，而且还能保证冷却液的流量，以保证合适的冷却效果。
特别地，可将承载体100设置为一体成型结构，一方面，可保证承载体100的材质单一性，不会因材质不同而引起承载体100的各个部位的膨胀系数及热导率不同，从而，承载体100自身不易发生形变；另一方面，承载体100无拼接，不会因拼接工艺而造成承载体100发生形变，因此，置于承载体100上的硅片200便不易发生面型变化。
本实施例提供的承载体100可选择接近于硅片200的物理特性的材质，如此，便能适应硅片200曝光环境需要的热导率和膨胀系数性能的材质要求，减少因材料本身的物理特性不同引起的对硅片200的变形影响，此外，因选用的材质与硅片200物理特性类似，故不会给硅片200带来离子污染等。
具体地，可利用碳化硅、氧化铝或氮化硅作为承载体100的材质，当然，也可选择其他与硅片200物理特性类似的材质制造承载体100。
优选地，可将冷却液出口131设置在靠近冷却液入口111的位置，以使得承载体100的各个部位的温度更加均衡，可进一步缓解硅片200的局部面型变化的问题。
具体地，可将水道的体积与承载体100的体积的比值范围设置为3％-10％，以保证较佳的硅片曝光质量。
此外，可将水道的轨迹设置为平滑的曲线，以减小冷却液对水道侧壁的冲击力，缓解因水流冲击水道侧壁而导致承载体100变形的问题，从而，硅片200更不易产生局部面型变化的问题。
在上述中部水道段的具体结构中可设置若干圈环形水道段120，这些环形水道段120对应的环形均具有开口，即环形水道段120为非闭环的结构，存在两个端部；将最内圈的环形水道段120与前端水道段110连通，将各圈环形水道段120通过两个开口端由内而外依次连通，将最外圈的环形水道段120与后端水道段130连通。
需要说明的是，将中部水道段的轨迹设置为若干圈依次连通的环形水道段120，一方面，到达中部水道段的冷却液由内而外一圈圈往复旋转流动，对硅片200的冷却效果较佳；另一方面，环形的设计，尽可能地减小了水道侧壁承载的冷却液冲击力，如此，便于进一步提高硅片200的曝光质量。
具体地，可将最内圈的环形水道段120的进液端与前端水道段110的出液端设置为相切，以减小过渡处的转折角度，且尽可能减少转向，进而，减小水流冲击力，缓解因冲击导致的变形问题。
相应地，可将相邻两圈的环形水道段120的开口端通过第一弧形过渡段140连通；此外，可将最外圈的环形水道段140与后端水道段130通过第二弧形过渡段150连通，还可将后端水道段130的轨迹设置为环形，上述设置，不但可减小过渡处的转折角度，而且可最大程度上减少转向，尽可能减小水流冲击力，同时，使得冷却液的流动更加顺畅。
进一步地，可将第一弧形过渡段140的横截面设置为大于环形水道段120的横截面积，相应地，可将第二弧形过渡段150的横截面积设置为大于环形水道段120的横截面积。
需要说明的是，水流在流经第一弧形过渡段140和第二弧形过渡段150时，存在转向，流阻较大，增大第一弧形过渡段140和第二弧形过渡段150的横截面积，能够减少流阻，使冷却液流动更加平稳，并在一定程度保证温度的均匀性，进而，保证整个硅片200的面形精度。
可选地，将前端水道段110、环形水道段120和后端水道段130的供流体通过的横截面积均设置为相等，便于减小水道的侧壁受到的水流冲击，从而，减小承载体100的形变程度，使硅片200不易产生局部面型变化的问题。
可选地，前端水道段110的靠近两端的部位可设置为弧形水道，前端水道段110的中间部位可设置为直线水道，将弧形水道与直线水道平滑过渡，转向较少，同时，使得冷却液的流动也较更加顺畅。
优选地，在最外圈的环形水道段120内可设置第二隔档条121，并使该第二隔档条121沿环形水道段120的延伸方向设置，利用该第二隔档条121将最外圈的环形水道段120分隔为至少两个第二分流通道122。
需要说明的是，第二隔档条121的设置，可减小承载体100的温差梯度，提高硅片200的曝光质量。
将相邻两圈环形水道段120的间距定义为第一间距，将最外圈的环形水道段120与后端水道段130的间距定义为第二间距，使任意两个第一间距的差值的绝对值均设置为大于零，即任一第一间距的大小均不同；同时，使任意一个第一间距与第二间距的差值的绝对值均设置为大于零，即任一第一间距的大小均与第二间距不同，如此，置于承载体100上的硅片200可获得更佳的曝光效果。
优选地，可将冷却液出口131设置在靠近冷却液入口111的位置，以使得承载体100的各个部位的温度更加均衡，可进一步缓解硅片200的局部面型变化的问题。
具体地，可将水道的体积与承载体100的体积的比值范围设置为3％-10％，以保证较佳的硅片曝光质量。
在承载体下方设置带有温度传感器、加热丝片等控制板，能实现硅片曝光环境控制在22℃±0.1℃，温度稳定性≤35mK/25s，对硅片的面型变形量小于7.2nm，以便达到有利于硅片曝光工作最优配置。
综上所述，本发明实施例公开了一种光刻设备中的硅片承载装置，其克服了传统的光刻设备中的硅片承载装置的诸多技术缺陷。本发明实施例提供的光刻设备中的硅片承载装置，不易变形，且温度均衡，能够提高硅片的面型精度，从而，提高硅片的曝光质量。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种光刻设备中的硅片承载装置，其特征在于，包括承载体(100)，所述承载体(100)的内部开设有水道，所述水道具有依次连通的前端水道段(110)、中部水道段和后端水道段(130)；
所述前端水道段(110)由靠近所述承载体(100)的边缘的部位延伸至所述承载体(100)的中部，所述前端水道段(110)的靠近所述承载体(100)的边缘的一端为冷却液入口(111)，所述前端水道段(110)的另一端与所述中部水道段的一端连通，所述中部水道段的另一端与所述后端水道段(130)的一端连通，所述后端水道段(130)的另一端为冷却液出口(131)，所述后端水道段(130)环绕在所述中部水道段的外围；
所述前端水道段(110)内设置有第一隔档条(112)，所述第一隔档条(112)沿所述前端水道段(110)的延伸方向设置，所述第一隔档条(112)用于将所述前端水道段(110)分隔为至少两个第一分流通道(113)，各个所述第一分流通道(113)的横截面积的总和，与所述中部水道段的横截面积的比值范围为0.8-1；
所述中部水道段包括若干圈环形水道段(120)，所述环形水道段(120)对应的环形均具有开口，形成两个端部；最内圈的所述环形水道段(120)与所述前端水道段(110)连通，各圈所述环形水道段(120)通过两个开口端由内而外依次连通，最外圈的所述环形水道段(120)与所述后端水道段(130)连通；
相邻两圈所述环形水道段(120)的开口端通过第一弧形过渡段(140)连通，所述第一弧形过渡段(140)的横截面积大于所述环形水道段(120)的横截面积。
2.根据权利要求1所述的光刻设备中的硅片承载装置，其特征在于，所述第一隔档条(112)用于将所述前端水道段(110)分隔为横截面积相等的两个所述第一分流通道(113)。
3.根据权利要求1所述的光刻设备中的硅片承载装置，其特征在于，所述承载体(100)为一体成型结构；
和/或，所述承载体(100)的材质为碳化硅、氧化铝或氮化硅；
和/或，所述冷却液出口(131)靠近所述冷却液入口(111)设置；
和/或，所述水道的体积与所述承载体(100)的体积的比值范围为3％-10％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的光刻设备中的硅片承载装置，其特征在于，所述前端水道段(110)的靠近两端的部位为弧形水道，中间部位为直线水道，所述弧形水道与所述直线水道平滑过渡；
和/或，最内圈的所述环形水道段(120)的进液端与所述前端水道段(110)的出液端相切。
5.根据权利要求1-3任一项所述的光刻设备中的硅片承载装置，其特征在于，最外圈的所述环形水道段(120)与所述后端水道段(130)通过第二弧形过渡段(150)连通；
和/或，所述后端水道段(130)的轨迹为环形。
6.根据权利要求5所述的光刻设备中的硅片承载装置，其特征在于，所述第二弧形过渡段(150)的横截面积大于所述环形水道段(120)的横截面积。
7.根据权利要求1-3任一项所述的光刻设备中的硅片承载装置，其特征在于，所述前端水道段(110)、所述环形水道段(120)和所述后端水道段(130)的供流体通过的横截面积均相等。
8.根据权利要求1-3任一项所述的光刻设备中的硅片承载装置，其特征在于，最外圈的所述环形水道段(120)内设置有第二隔档条(121)，所述第二隔档条(121)沿所述环形水道段(120)的延伸方向设置，所述第二隔档条(121)用于将最外圈的所述环形水道段(120)分隔为至少两个第二分流通道(122)。
9.根据权利要求1-3任一项所述的光刻设备中的硅片承载装置，其特征在于，相邻两圈所述环形水道段(120)的间距为第一间距，最外圈的所述环形水道段(120)与所述后端水道段(130)的间距为第二间距，任意两个所述第一间距的差值的绝对值均大于零，任意一个所述第一间距与所述第二间距的差值的绝对值均大于零。
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