TW201812485A - 鏡片防污染裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種鏡片防污染裝置及方法，包括第一裝置及與該第一裝置相連的第二裝置，該第一裝置相對於該第二裝置更靠近鏡片；其中，該第一裝置用於輸出保護層氣體，藉由噴嘴使保護層氣體緊貼鏡片下表面均勻流過，可以清潔已污染的鏡片並形成保護層以防止再次污染；該第二裝置用於帶離污染源附近氣體，污染氣體藉由小孔進入環形腔體，並由排氣通道的抽排動力排到遠離的環境中。曝光前，先開啟第一裝置，再開啟第二裝置，曝光結束12小時後可關閉第二裝置。本發明可更好地解決光蝕刻膠有機物揮發污染鏡片的問題，且安裝實施簡便，使用壽命長，成本低廉，可靠性高，並保證污染物完全清除，不進入物鏡內部。

Description

鏡片防污染裝置及方法
本發明有關於光學技術領域，特別有關於一種鏡片防污染裝置及方法。
光蝕刻是半導體製造過程中一道非常重要的程序，它是將一系列遮罩板上的晶片圖形藉由曝光依序轉移到矽片相應層上的技藝過程，被認為是大型積體電路製造中的核心步驟。半導體製造中一系列複雜而耗時的光蝕刻技藝主要由相應的光蝕刻機來完成。
光蝕刻機在曝光過程中，矽片表面的光蝕刻膠中的有機溶劑受熱後會慢慢的揮發，揮發出來的有機物會黏附在物鏡下表面的鏡片上，該黏附物直接影響物鏡中光的透過率，進而影響產品的成像品質。由於物鏡下表面的最後一個鏡片距離矽片表面的距離很小，揮發的有機物很容易就黏附在鏡片表面。
如圖1所示，現有的光蝕刻機多採用在物鏡的下表面鏡座101安裝物鏡保護膜102的方法來阻止有機物污染鏡片，但是，保護膜防污染裝置和方法尚有許多不足之處。首先，保護膜的正常使用壽命是由透過的光的能量決定的，即使正常使用，在365nm和436nm紫外光的照射下，保護膜壽命也只能承受500000J/cm2的能量，更換頻率為一到兩個月一次。其次，保護膜 價格昂貴，以每個保護膜的價格為1500元人民幣計算，正常的損耗為9000-18000元/年，頻繁的更換更是增加使用成本。此外，由於矽片表面和物鏡下表面的距離只有40mm，因此更換保護膜是一個難度較高的工作，在更換過程中保護膜很容易爆裂；另外由於膜的厚度很薄，外界氣壓的變化也會引起保護膜的破裂，目前非正常的損壞率高達15%，如果保護膜在使用過程中不慎破裂，會使正在成像的鏡片受到污染，嚴重的情況下甚至成像失敗。更為重要的是，實踐已經證明：由於安裝結構的限制，保護膜並不能完全阻止從光蝕刻膠揮發的有機物對鏡片的污染；甚至，由於保護膜不能完全保證清除揮發有機物，整個光蝕刻機內部都可能存在被污染的組件，例如物鏡腔體內部的鏡片、上表面鏡片、矽片表面和遮罩表面等對潔淨度有要求的組件，由於光蝕刻機是精密高端設備，這會給使用者造成更嚴重的損失。
因此，需要一種可以更好解決光蝕刻膠有機物揮發污染鏡片的裝置和/或方法。
本發明的目的在於提供一種鏡片防污染裝置及方法，以更好解決現有的污染控制不到位以及污染物镜腔體內部問題。
未解決上述技術問題，本發明提供一種鏡片防污染裝置，該鏡片防污染裝置包括第一裝置及與該第一裝置相連的第二裝置，該第一裝置相對於該第二裝置更靠近鏡片；其中，該第一裝置用於輸出保護層氣體，在該鏡片表面形成氣簾保護層；該第二裝置用於對上述保護層氣體和/或污染氣體的抽排。
可選的，在所述的鏡片防污染裝置中，該鏡片防污染裝置還包括排氣通道，該第一裝置和該第二裝置分別連接該排氣通道。
可選的，在所述的鏡片防污染裝置中，該排氣通道連接有抽排動力。
可選的，在所述的鏡片防污染裝置中，該保護層氣體是純度達到或超過99.999%的氣體。
可選的，在所述的鏡片防污染裝置中，該第一裝置包括一個閉合容器。
可選的，在所述的鏡片防污染裝置中，該閉合容器設有進氣口和噴嘴，該保護層氣體藉由該進氣口進入該閉合容器的內部，並藉由該噴嘴輸出。
可選的，在所述的鏡片防污染裝置中，該第二裝置包括一個環形腔體。
可選的，在所述的鏡片防污染裝置中，該環形腔體的下表面有若干小孔。
可選的，在所述的鏡片防污染裝置中，該若干小孔之間的距離相等。
本發明還提供一種鏡片防污染方法，包括以下：步驟1，靠近鏡片的下表面處輸出保護層氣體，在該鏡片的表面形成氣簾保護層；步驟2，靠近污染源處吸抽上述保護層氣體和/或污染氣體，並排出至遠離鏡片的環境。
可選的，在所述的鏡片防污染方法中，該鏡片為光 蝕刻機的鏡片，在該步驟1中，該保護層氣體輸出在光蝕刻機曝光前至曝光結束後持續進行。
可選的，在所述的鏡片防污染方法中，該鏡片為光蝕刻機的鏡片，在該步驟2中，該保護層氣體和/或該污染氣體的吸抽及排出在光蝕刻機曝光時至曝光結束後持續進行。
在本發明提供的鏡片防污染裝置及方法中，藉由靠近鏡片的第一裝置輸出保護層氣體，形成保護層以防止鏡片污染；進一步地，保護層氣體還可以帶離已污染的鏡片上的污染物。藉由遠離鏡片的第二裝置，帶離污染源附近氣體，令污染物直接排到遠離鏡片的外部環境；進一步的，還可以使光蝕刻機系統的各精密組件得到保護；在光蝕刻機曝光時，開啟兩路氣體通道，可進行雙重保證，可靠性高。
100‧‧‧鏡片
101‧‧‧鏡座
102‧‧‧保護膜
200‧‧‧排氣通道
300‧‧‧第一裝置
310‧‧‧進氣口
320‧‧‧閉合容器
330‧‧‧噴嘴
400‧‧‧第二裝置
410‧‧‧小孔
420‧‧‧環形腔體
500‧‧‧矽片
600‧‧‧隔板
圖1是現有的鏡片防污染保護膜；圖2是本發明第一實施例中第一裝置示意圖；圖3是本發明第一實施例中第二裝置剖面示意圖；圖4是本發明第一實施例中第二裝置示意圖；圖5是本發明第二實施例中第一裝置和第二裝置分解結構示意圖；圖6是本發明第一裝置和第二裝置與鏡片的裝配示意圖。
本發明的核心思想在於提供一種鏡片防污染裝置及方法，以解決現有的保護膜使用難度大，成本高，容易破裂，污染 控制不到位以及污染物鏡腔體內部問題。本發明有別於現有技術的防污染保護裝置和方法，藉由利用氣體流通裝置，使污染物與鏡片隔離並將污染物從污染源頭直接帶離物鏡各組件的方法，更好解決鏡片污染。本發明所述的鏡片防污染裝置及方法不僅僅用於防止物鏡的下表面鏡片污染，還可以用於保護整個光蝕刻機內部可能被污染的組件，例如物鏡內部鏡片，對準鏡片，上表面鏡片，矽片表面和遮罩表面等對潔淨度有要求的組件。雖然本發明說明書中僅對物鏡下表面鏡片的防污染裝置和方法進行說明，然而本領域技術人員容易理解，也可以從本發明技術方案中提取想要的裝置和方法並加以組合，能夠實現同樣的技術效果。
為實現上述思想，本發明提供一種鏡片防污染裝置及方法，該鏡片防污染裝置包括輸出保護層氣體的第一裝置及帶離污染源附近氣體的第二裝置；該鏡片防污染方法藉由靠近鏡片的下表面處輸出保護層氣體，靠近污染源處吸抽氣體，並排出該氣體至遠離鏡片的環境來實現鏡片防污染的技術效果。
以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的鏡片防污染裝置及方法作進一步詳細說明。根據下面說明和請求項，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、清晰地輔助說明本發明實施例的目的。
本發明的鏡片防污染裝置基本設置在矽片和物鏡之間，為了方便描述，下文中的「上」或者「上方」表示沿鏡片的軸向靠近物鏡的一側，「下」或者「下方」表示沿鏡片的軸向靠近矽片的一側；「內側」或者「內邊」表示沿鏡片的徑向靠近鏡片中心 的一側，「外側」或者「外邊」表示沿鏡片的徑向遠離鏡片中心的一側。
[實施例一]
如圖2、3和4所示，本實施例公開一種鏡片防污染裝置，該鏡片可以是光蝕刻機物鏡的鏡片，也可以是其他如顯微鏡等光學設備的鏡片，該污染物可以是光蝕刻膠揮發有機物，可以是水蒸氣、灰塵、漂浮的微生物等多種影響透光率的空氣雜質。
請結合參閱圖6，本實施例的鏡片防污染裝置包括第一裝置300及與第一裝置相連的第二裝置400，該第一裝置300靠近該鏡片100，該第二裝置400遠離該鏡片100；其中，該第一裝置300輸出保護層氣體，在該鏡片表面形成氣簾保護層，清理已污染的鏡片並使氣體形成保護層以防止再次污染；該第二裝置400用於對上述保護層氣體和/或污染氣體的抽排，帶離污染源附近氣體遠離鏡片，該氣體保護層可以是純度達到一定要求的氣體，其純度至少達到99.999%，如高純氮氣，或其他高純度氣體。
本實施例的鏡片防污染裝置還包括排氣通道200，該第一裝置300和該第二裝置400分別連接該排氣通道200。該排氣通道200帶有抽排動力。排氣通道200用於抽排從外界環境中進入第一裝置300或本來在第一裝置300中的氣體，和從外界環境進入第二裝置400或本來在第二裝置400中的氣體。排氣通道200處的抽排動力最好足以使第一裝置300和/或第二裝置400中的氣體從外界環境中進入並流過第一裝置300和/或第二裝置400，並達到排氣通道200處並排出，而不會逆向流動，並且保持一定的流速，較佳 的，流速為3m/s。排氣通道200也可以在中間有一隔板，使排氣通道200形成兩個腔室，一個和第一裝置300相通，另一個和第二裝置400相通，也可以形成一個與第一裝置300和第二裝置400都相通的腔室。
具體的，該第一裝置300包括一個閉合容器320。閉合容器320位於鏡片100邊緣下表面、遠離排氣通道200的一端，閉合容器320為扇環型氣簾腔體，大致包括：上下佈置的兩個扇環面，徑向佈置的內邊弧面和外邊弧面，以及連接該扇環面和內/外邊弧面的兩個端面。該閉合容器320的內邊半徑(即內邊弧面對應的半徑)與鏡片100半徑匹配，較佳為與鏡片100半徑一致，外邊半徑(即外邊弧面對應的半徑)只要不影響物鏡和/或其他裝置的裝配關係即可，較佳的，大於鏡片100半徑2-3cm；內邊弧面的弧長為鏡片100的半圓周到四分之一圓周之間，較佳地，內邊弧面的弧長為鏡片100的三分之一圓周，所述的閉合容器320的內邊弧面緊貼放置在鏡片100邊緣外側表面，並且，該閉合容器320徑向方向與鏡片100的徑向方向重合。
如圖2所示，在本實施例的鏡片防污染裝置中，該閉合容器320帶有進氣口310和噴嘴330。進氣口310大致位於閉合容器320的外邊弧面的中心點上，是垂直於外邊弧面的一個圓柱體，進氣口310一端連接產生氣體的裝置，進氣口310也可以是垂直於外邊弧面的其他形狀，如長方體等。噴嘴330均勻分佈在閉合容器320內邊弧面的表面，由多個小孔構成，噴嘴330的形狀可以在不同的使用情況下選擇不同形狀，如圓形或方形等，在本實施例中可以看到，是圓形小孔；另外，噴嘴330小孔的數量可根據需要 選擇；小孔之間的距離可以是均勻的，使保護層氣體可均勻的分佈在鏡片100的表面，也可以不是均勻的，比如，因為中間的氣流流過的路徑更長，所以中間若干個小孔間距離較小，兩邊的小孔間距離較大，以讓中間的保護層氣體氣流更強；小孔排列成一排，也可以排成多排，主要取決於小孔的數量的需要和閉合容器320內邊弧面的高度(沿鏡片軸向延伸的距離)。由於排氣通道200的抽排動力，保護層氣體從進氣口310被吸入，藉由閉合容器320，並藉由噴嘴330輸出，流過鏡片100的下表面後順排氣通道200排出。
如圖3-4所示，該第二裝置400包括一個環形腔體420。環形腔體420內徑不小於鏡片100的直徑，不能遮擋鏡片100以影響曝光，環形腔體420的上表面環繞並緊貼在鏡片100和第一裝置300的下表面邊緣，環形腔體420的下表面直接面對矽片500。
在本實施例的鏡片防污染裝置中，該環形腔體420的下表面有若干小孔410。進一步地，該若干小孔410之間的距離相等。該若干小孔正對矽片500上光蝕刻膠污染源，小孔的形狀可以是圓形、方形等各種形狀，數量可根據氣體流量的大小和污染物揮發的嚴重程度而選擇，各個小孔之間的距離應相等，以對污染源各處的氣體的吸力強度相等，小孔排列成一排，也可以排成多排，主要取決於小孔的數量的需要和環形腔體420的環寬。其中，由於排氣通道200的抽排動力，環形腔體420的下表面正對的矽片500上的光蝕刻膠有機物揮發氣體被吸入到小孔410中，進入環形腔體420，再從環形腔體420中流過，直接到達排氣通道200處，被排出到遠離鏡片100的外部環境中。
[實施例二]
如圖5及圖6所示，本實施例二與實施例一的主要差別在於：第一裝置300和第二裝置400可以一體成型，構成一個整體。例如，可以藉由在環形隔板600(較佳為環形薄板)的上下表面分別形成凸起的容器來製作一體化的第一和第二裝置。隔板600的上表面可用於形成該閉合容器320，所述的閉合容器320為扇環形，弧長大約為隔板600的半個圓周，可以取隔板600四分之一圓周到半個圓周之間的值，閉合容器320的內徑和外徑與隔板600的內徑和外徑相等；該隔板600的下表面可用於形成該環形腔體420，所述的環形腔體420為整個圓環形，內徑和外徑與隔板600相等。
本實施例中，排氣通道200、進氣口310、小孔410及噴嘴330的形狀，位置關係和功能以及氣體通道的路徑、方向及氣流動力及產生方式與上個實施例相同或相似，本實施例中不予詳細說明，具體可參考上一實施例中的說明。
綜上，上述實施例對鏡片100防污染裝置的不同質性進行詳細說明，當然，本發明包括但不侷限於上述實施中所列舉的結構，任何在上述實施例提供的結構基礎上進行變換的內容，均屬於本發明所保護的範圍。本領域技術人員可以根據上述實施例的內容舉一反三。
[實施例三]
本發明還提供一種鏡片防污染方法，包括以下步驟：步驟1，靠近鏡片的下表面處輸出保護層氣體，在該鏡片表面形成氣簾保護層； 步驟2，靠近污染源處吸抽上述保護層氣體和/或污染氣體，並排出至遠離鏡片的環境。
進一步地，在步驟1中，該保護層氣體輸出在光蝕刻機曝光前和結束後持續進行。
進一步地，在步驟2中，該保護層氣體和/或該污染氣體的吸抽及排出在光蝕刻機曝光時至曝光結束後持續進行。
該污染氣體抽排通道在光蝕刻機曝光結束12小時後關閉以節省成本和能耗，保護層氣體可以一直開啟，以形成持續的保護層，還可以防止空氣中的其他污染物及雜質污染鏡片100。
其中，保護層氣體流通通道以第一裝置300及排氣通道200為通道，路徑方向為進氣口310，到閉合容器320，到噴嘴330到鏡片100的下表面，到排氣通道200後排出到外界環境；污染氣體抽排通道以第二裝置400及排氣通道200為通道，路徑方向為小孔410，到環形腔體420，到排氣通道200後排出到外界環境。保護層氣體為純度達到或超過99.999%的氣體。
上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述，並非對本發明範圍的任何限定，本發明領域的普通技術人員根據上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬於請求項的保護範圍。

Claims (12)

  1. 一種鏡片防污染裝置，該鏡片防污染裝置包括一第一裝置及與該第一裝置相連的一第二裝置，該第一裝置相對於該第二裝置更靠近一鏡片；其中，該第一裝置用於輸出一保護層氣體，在該鏡片的表面形成一氣簾保護層；該第二裝置用於對該保護層氣體和/或一污染氣體的抽排。
  2. 如請求項1之鏡片防污染裝置，該鏡片防污染裝置還包括一排氣通道，該第一裝置和該第二裝置分別連接該排氣通道。
  3. 如請求項2之鏡片防污染裝置，其中，該排氣通道連接有一抽排動力。
  4. 如請求項1之鏡片防污染裝置，其中，該保護層氣體是純度達到或超過99.999%的氣體。
  5. 如請求項1之鏡片防污染裝置，其中，該第一裝置包括一閉合容器。
  6. 如請求項5之鏡片防污染裝置，其中，該閉合容器設有一進氣口和一噴嘴，該保護層氣體藉由該進氣口進入該閉合容器的內部，並藉由該噴嘴輸出。
  7. 如請求項1之鏡片防污染裝置，其中，該第二裝置包括一環形腔體。
  8. 如請求項7之鏡片防污染裝置，其中，該環形腔體的下表面有若干小孔。
  9. 如請求項8之鏡片防污染裝置，其中，該若干小孔之間的距離相等。
  10. 一種鏡片防污染方法，該鏡片防污染方法包括：步驟1，靠近一鏡片的下表面處輸出一保護層氣體，在該鏡片的表面形成一氣簾保護層；步驟2，靠近污染源處吸抽該保護層氣體和/或一污染氣體，並排出至遠離該鏡片的環境。
  11. 如請求項10之鏡片防污染方法，其中，該鏡片為一光蝕刻機的鏡片，在該步驟1中，該保護層氣體輸出在該光蝕刻機曝光前至曝光結束後持續進行。
  12. 如請求項10之鏡片防污染方法，其中，該鏡片為一光蝕刻機的鏡片，在該步驟2中，該保護層氣體和/或該污染氣體的吸抽及排出在該光蝕刻機曝光時至曝光結束後持續進行。
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