CN203414732U - 用于极紫外光刻机的动态气体锁 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于极紫外光刻机的动态气体锁，用于阻止第二腔室内的物质进入第一腔室，所述动态气体锁包括一两端开口的筒身，筒身具有一宽口端和一窄口端，所述宽口端连接所述第一腔室，所述窄口端连接所述第二腔室；所述筒身上还开有多个喷口，该多个喷口均贯穿筒身的侧壁，用于向所述筒身内部吹送气体，每个喷口向筒身内部吹送的气流形成一个分气流；所述各喷口的中心轴与所述筒身的中心轴的向宽口端延伸的方向成锐角或直角，并且，靠近宽口端的喷口的中心轴与筒身的中心轴所成的角度不大于靠近窄口端的喷口的中心轴与筒身的中心轴所成的角度。本实用新型可用于极紫外光刻机，在抑制杂质扩散的同时，更好的确保极紫外辐照接近无损的通过动态气体锁。
Description
技术领域
本实用新型属于极紫外激光器技术领域，具体涉及一种用于极紫外光刻机(Extreme Ultraviolet Lithography，EUVL)的动态气体锁(Dynamic GasLock，DGL)。
背景技术
由于空气及几乎所有的折射光学材料对13.5nm波长的极紫外(EUV)辐照具有强烈的吸收作用，导致极紫外光刻机与普通空气环境下的光刻机大不相同。极紫外光刻机的主要特点表现在：光学系统为反射式光学系统；内部环境为真空环境，除了对13.5nm的EUV辐照有高透过率，还要能将产生的污染物质迅速排出。极紫外光刻机的光源、光学系统、掩模台与工件台等各个部件系统均置于真空环境中。各个部件工作环境不同，极紫外光刻机内不同真空腔室具有不同的真空要求。
极紫外光刻机的照明光学系统、成像光学系统等的真空环境为超清洁真空环境，此真空环境在一定真空度下，可满足EUVL光学镜片的超清洁使用环境要求。在该超清洁真空环境中，除了要确保EUV辐照近似无损的通过，还要避免污染物在光学系统上的沉积、确保光学系统的使用寿命，所以需要严格控制超清洁真空环境内部材料的真空放气率及所释放气体组分的分压。有文献(Abneesh Srivastava，Stenio Pereira，Thomas Gaffney.Sub-Atmospheric Gas Purification for EUVL Vacuum Environment Control.SPIE，2012)指出，超清洁真空环境要求碳氢化合物(CxHy)分压不大于1×10-9mbar，水分压不大于1×10-7mbar，以确保光学系统7-10年内的反射率损失小于1％。
极紫外光刻机的掩模台、硅片台等部件的真空环境为清洁真空环境，只需满足清洁真空要求。在该清洁真空环境中，不包含光学元件，EUV辐照光路只通过很少一部分区域，所以要求不如超清洁真空环境那么高，能允许产生一定的杂质(如硅片台的硅片上光致抗蚀剂曝光产生的污染物)但需严格控制杂质的扩散。
超清洁真空环境内开有一定孔径的通光小孔与清洁真空环境相连，极紫外辐照通过此小孔，对置于清洁真空环境内的硅片进行曝光。硅片表面的光致抗蚀剂在极紫外辐照的作用下会发生光化学反应，产生对超清洁真空环境中光学元件有害的废气及污染颗粒，必须通过真空排气系统将这些废气及污染颗粒及时排出。
为维持超清洁真空环境，非常有必要在超清洁真空环境和清洁真空环境之间建立动态气体锁，从而将两种不同要求的环境隔离。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型所要解决的技术问题是如何更好地抑制极紫外激光器的污染物向超清洁真空环境扩散，并确保极紫外辐照通过该动态气体锁时不会有大的损失。
(二)技术方案
为此，本实用新型一种用于极紫外光刻机的动态气体锁，用于阻止极紫外光刻机的清洁真空环境的第二腔室内的物质进入超清洁真空环境的第一腔室，所述动态气体锁包括一两端开口的筒身，筒身具有一宽口端和一窄口端，所述宽口端连接所述第一腔室，所述窄口端连接所述第二腔室；所述筒身上还开有多个喷口，该多个喷口均贯穿筒身的侧壁，用于向所述筒身内部吹送气体，每个喷口向筒身内部吹送的气流形成一个分气流；所述各喷口的中心轴与所述筒身的中心轴的向宽口端延伸的方向成锐角或直角，并且，靠近宽口端的喷口的中心轴与筒身的中心轴所成的角度不大于靠近窄口端的喷口的中心轴与筒身的中心轴所成的角度。
根据本实用新型的一种具体实施方式，所述筒身的横截面为圆形。
根据本实用新型的一种具体实施方式，所述多个喷口分成多个喷口组，每个喷口组由位于该筒身的同一横截面上的至少一个喷口组成。
根据本实用新型的一种具体实施方式，同一喷口组的喷口的中轴线与所述筒身的中轴线成相同的角度。
根据本实用新型的一种具体实施方式，同一喷口组的喷口在所述筒身的横截面上均匀分布。
根据本实用新型的一种具体实施方式，相邻喷口组的喷口的中心轴线与所述筒身的侧壁的交点的间距相等。
根据本实用新型的一种具体实施方式，越远离所述窄口端的喷口的喷气速度越大。
根据本实用新型的一种具体实施方式，所有所述喷口与所述筒体的中心轴相交于一点。
根据本实用新型的一种具体实施方式，所有所述喷口与所述筒体的中心轴都垂直。
根据本实用新型的一种具体实施方式，所述气体为干燥无杂的氢气、氦气、氩气、氮气或者它们两种/多种的混合气体。
(三)有益效果
本实用新型提出的动态气体锁结构，在抑制杂质扩散的同时，更好的确保极紫外辐照接近无损的通过动态气体锁。
附图说明
图1显示了本实用新型的用于极紫外光刻机的动态气体锁的原理结构图；
图2显示了本实用新型的一个实施例的用于极紫外光刻机的动态气体锁的筒身的具体结构；
图3显示了本实用新型的一种极限结构的实施例的用于极紫外光刻机的动态气体锁筒身的具体结构；
图4显示了本实用新型的另一种极限结构的实施例的用于极紫外光刻机的动态气体锁筒身的具体结构。
具体实施方式
本实用新型提出的用于极紫外光刻机的动态气体锁具有一筒形，包括一两端开口的筒身，筒身具有一宽口端和一窄口端，宽口端连接一第一腔室，窄口端连接一第二腔室。
本实用新型的动态气体锁用于阻止第二腔室内的物质进入第一腔室。第一腔室内部为超清洁真空环境，第二腔室内部为清洁真空环境，本实用新型用于防止清洁真空环境内的杂质、灰尘等进入超清洁真空环境。
在所述筒形的动态气体锁的筒身上开有多个喷口，该多个喷口均贯穿筒身的侧壁，以便通过这些喷口向筒身内部吹送一种气体，每个喷口向筒身内部吹送的气流形成一个分气流。
当本实用新型的动态气体锁用于隔离真空环境时，所述气体是无杂质的气体。
本实用新型通过对各喷口的位置和导气方向的设置，使经由这些喷口吹送入筒体的各分气流流入筒体后分成两股汇总气流，其中一股汇总气流流入第一腔室，另一股汇总气流流入第二腔室。
更具体的说，本实用新型的各喷口的中心轴与筒身的中心轴的向宽口端延伸的方向成一个锐角或直角，并且，靠近宽口端的喷口的中心轴与筒身的中心轴所成的角度不大于靠近窄口端的喷口的中心轴与筒身的中心轴所成的角度。也就是说，越靠近宽口端的喷口越倾斜。
第一腔室和第二腔室为真空环境时，其中可分别设置一个抽气泵组，分别用于将第一腔室和第二腔室内的气体抽出。
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型作进一步的详细说明。
图1显示了本实用新型的动态气体锁的原理结构图。如图1所示，该动态气体锁3呈一筒形，其筒身为两端开口的喇叭口形状，其宽口端31连接一第一腔室1，其窄口端32连接一第二腔室2，第一腔室1内部为超清洁真空环境，第二腔室2内部为清洁真空环境。该动态气体锁的筒身可以是一端较宽、另一端较窄的任何形状，但优选为圆筒形，即其横截面为圆形。
所述第一腔室1和第二腔室2分别具有一个抽气泵组，即第一抽气泵组11和第二抽气泵组12，用于分别从第一腔室1和第二腔室2向外抽气。
所述动态气体锁的筒身上开有多个喷口33，该多个喷口33均贯穿筒身的侧壁，以便筒身外部的吹气装置通过这些喷口33向筒身内部吹送气体，每个喷口33向筒身内部吹送的气流形成一个分气流。
图2显示了该实施例的动态气体锁3的筒身的具体结构。如图2所示，在筒身上开设的喷口33分成多个喷口组，该在该实施例中5组，在此分别称为第一喷口组331、第二喷口组332、第三喷口组333、第四喷口组334和第五喷口组335，各喷口组分别向筒身内部吹送分气流，在此称为第一分气流f1、第二分气流f2、第三分气流f3、第四分气流f4和第五分气流f5。
每个喷口组由位于该筒身的同一横截面上的至少一个喷口组成。例如，在该实施例中，每个喷口组包括一上一下两个喷口。但是，本实用新型不限于此，每个喷口组可以包括任意个喷口，并且优选地，同一喷口组的喷口的中轴线与筒身中轴线成相同的角度，更优选地，同一喷口组的喷口在所述筒身的横截面上均匀分布。
图2所示的实施例的5个喷口组的喷气口的中心位置沿筒身的轴向均匀分布，即相邻喷口组的喷口的中心轴线与动态气体锁的筒身的侧壁的交点的间距相等。
并且，如图2所示第一喷口组331的各喷口的中心轴均垂直于动态气体锁的筒身的中心轴，第二至第五喷口组332、333、334、335的各喷口的中心轴与动态气体锁的筒身的中心轴的向宽口端延伸的方向成一个锐角或直角。也就是说，各喷口组向筒身内吹送气体的方向不偏向于宽口端31吹送。并且，靠近宽口端31的喷口组的喷口的中心轴与筒身的中心轴所成的角度不大于靠近窄口端32的喷口组的喷口的中心轴与筒身的中心轴所成的角度。也就是说，越靠近宽口端31的喷口越倾斜。
各组喷口吹送的分气流流入后分成两股汇总气流，一股向第一腔室1流动，称为第一汇总气流h1，另一股向第二腔室2流动，称为第二汇总气流h2。由此流入超清洁真空环境的第一腔室1的第一汇总气流h1和流入清洁真空环境的第二腔室2的第二汇总气流h2分别由各自的抽气泵组11、21抽出。
这样布置的优点是：随着各分气流的流入，部分流入气体在流入路径上会往主路径的两边分流，且分流方向分别指向第一腔室1和第二腔室2；由于各喷口组向筒身内吹送气体的主路径方向更加偏向于向窄口端32吹送，因此第二汇总气流h2(各喷口组主路径方向上的主气流+指向第二腔室2的分流)的总流速强于第一汇总气流h1(各喷口组主路径方向指向第一腔室1的分流)。而且，第二汇总气流h2在动态气体锁的窄口端32截面处存在速度和压力梯度分布，且越靠近动态气体锁中心轴的气流速度越大、气压越低；为补偿动态气体锁中心轴附近的低气压，将各分气流直接吹向动态气体锁中心轴，使动态气体锁的窄口端32从筒体壁面到中心轴区都为高压区，能有效阻止清洁真空环境中产生的污染物向超清洁真空环境扩散。另外，这样布置能使大多数流入动态气体锁的气体都汇合成流入清洁真空环境的第二腔室2的第二汇总气流h2，从而提高流入气体的使用效率。流入超清洁真空环镜的第一腔室1的第一汇总气流h1不能抑制污染物向超清洁真空环境的第一腔室1扩散，为无效气流，且该部分气流越多越能增加动态气体锁对极紫外辐照的吸收。
根据本实用新型的优选实施例，调节各喷口组的喷气速度，使越远离窄口端32的喷口的喷气速度越大，可以使动态气体锁内部的高压区压力梯度变化较小。这样，动态气体锁内部的气流特性参数(压力、密度、温度等)较均匀，对透过的极紫外辐照光学特性(主要是像差)影响较小，能确保极紫外辐照接近无像差损失的通过动态气体锁。
上述图2所示的实施例展示了本实用新型的动态气体锁的一种常规结构。根据本实用新型，所有喷口组与动态气体锁中心轴的夹角存在两种极限位置。因此，本实用新型的气体结构锁有两种极限结构。一种是如图3所示的实施例中，所有喷口与动态气体锁的筒体中心轴相交于一点。另一种是如图4所示的实施例，所有喷口与动态气体锁的筒体中心轴都垂直。图3、图4所示实施例，以及处于该两种实施例之间中的任何一种结构都是本实用新型的保护范围。
考虑到氢气、氦气、氩气、氮气对极紫外辐照的吸收系数相对较小，动态气体锁中的各组分气流所用气体为干燥无杂的氢气、氦气、氩气、氮气或者它们两种/多种的混合气体。这样，可以确保极紫外辐照接近无能量损失的通过动态气体锁。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于极紫外光刻机的动态气体锁，用于阻止极紫外光刻机的清洁真空环境的第二腔室内的物质进入超清洁真空环境的第一腔室，其特征在于：
所述动态气体锁包括一两端开口的筒身，筒身具有一宽口端和一窄口端，所述宽口端连接所述第一腔室，所述窄口端连接所述第二腔室；
所述筒身上还开有多个喷口，该多个喷口均贯穿筒身的侧壁，用于向所述筒身内部吹送气体，每个喷口向筒身内部吹送的气流形成一个分气流；
所述各喷口的中心轴与所述筒身的中心轴的向宽口端延伸的方向成锐角或直角，并且，靠近宽口端的喷口的中心轴与筒身的中心轴所成的角度不大于靠近窄口端的喷口的中心轴与筒身的中心轴所成的角度。
2.如权利要求1所述的用于极紫外光刻机的动态气体锁，其特征在于：所述筒身的横截面为圆形。
3.如权利要求1所述的用于极紫外光刻机的动态气体锁，其特征在于：所述多个喷口分成多个喷口组，每个喷口组由位于该筒身的同一横截面上的至少一个喷口组成。
4.如权利要求3所述的用于极紫外光刻机的动态气体锁，其特征在于：同一喷口组的喷口的中轴线与所述筒身的中轴线成相同的角度。
5.如权利要求3所述的用于极紫外光刻机的动态气体锁，其特征在于：同一喷口组的喷口在所述筒身的横截面上均匀分布。
6.如权利要求3所述的用于极紫外光刻机的动态气体锁，其特征在于：相邻喷口组的喷口的中心轴线与所述筒身的侧壁的交点的间距相等。
7.如权利要求1至6中任一项所述的用于极紫外光刻机的动态气体锁，其特征在于：越远离所述窄口端的喷口的喷气速度越大。
8.如权利要求1至6中任一项所述的动态气体锁，其特征在于：所有所述喷口与所述筒身的中心轴相交于一点。
9.如权利要求1至6中任一项所述的动态气体锁，其特征在于：所有所述喷口与所述筒身的中心轴都垂直。
10.如权利要求1至6中任一项所述的动态气体锁，其特征在于：所述气体为干燥无杂的氢气、氦气、氩气、氮气或者它们中的两种或两种以上的混合气体。
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|---|---|---|---|---|
| CN104597115A (zh) * | 2015-02-12 | 2015-05-06 | 中国科学院光电研究院 | 极紫外辐照材料测试系统的真空获得装置及相应测试方法 |
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