一种光刻机物镜冷却装置的制作方法

本发明涉及光刻机设备领域，尤其涉及一种光刻机物镜冷却装置。

背景技术：

光刻机是大规模、超大规模集成电路制造的核心设备，它包括曝光系统、工件台、掩模台、硅片传输系统、工件传输系统、微环境系统等十三个分系统。其中，曝光系统与微环境系统是保证光刻机曝光线条质量的关键系统，而光刻机投影物镜的温度控制则是关键中的关键。

光刻机对投影物镜内部环境的要求极高，尤其是温度的稳定性与均匀性要求。由于长时间进行激光曝光，投影物镜内部温度会随曝光时间而变化，投影物镜内部温度的变化会造成焦面漂移，导致曝光线条畸变和像散，严重降低曝光线条的质量。因此，投影物镜内部温度控制是保证光刻机曝光线条质量的关键技术。

为了对光刻机投影物镜内部温度进行控制，通常的做法是在投影物镜外部安装一个恒温水套，通过控制恒温水套内的循环水温度对投影物镜内部温度进行间接控制。例如：一种亚微米光刻物镜的恒温水套，该光刻机物镜的恒温水套由恒温水温度控制、恒温水箱、水泵和上下水套构成，具体请参考图1，上水套1外侧螺旋焊接有第一冷却水管2，下水套3外侧螺旋焊接有第二冷却水管4，上、下水套1、3均套设于物镜外侧。恒温水套紧套在物镜外面，第一冷却水管2和第二冷却水管4中分别按图中箭头方向通入冷却水，通过上、下水套1、3与物镜之间的直接热传导带走物镜内部多余的热量。

但是，如图2中所示，由于该光刻机的物镜内部发热量不均匀，但水套上的冷却水管均匀分布，且水套与外部环境直接接触，受外部环境温度影响较大，导致该物镜的散热不均匀，从而使该物镜内部温度也不均匀，影响该光刻机的曝光效果；另外随着技术的发展，单个镜筒已不能满足生产要求，无法满足多镜筒光刻机的冷却要求，且浪费大量空间。

技术实现要素：

本发明提供一种光刻机物镜冷却装置，以解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种光刻机物镜冷却装置，包括水套和恒温水箱，所述水套上开设有若干个与物镜镜筒匹配的腔体，所述水套上各腔体的周围均匀开设有若干个沿所述腔体的轴向设置的孔，所述孔内设置有与所述恒温水箱连通过的冷却水管，每两个相邻的所述冷却水管底部连通，两个连通的冷却水管其中一个作为进水管，另一个作为出水管。

较佳地，每两个相邻的所述冷却水管在底部用u形管连通。

较佳地，所述u形管上涂覆有隔热材料。

较佳地，所述水套与所述冷却水管之间填充有导热胶。

较佳地，所述水套与所述物镜镜筒之间填充有导热胶。

较佳地，所述水套的外表面上涂覆有隔热材料。

较佳地，所述水套为铝或不锈钢材料。

较佳地，各所述冷却水管之间并联连接至所述恒温水箱。

较佳地，所述水套为矩形。

较佳地，所述腔体呈矩阵形式分布在所述水套上。

与现有技术相比，本发明中若干个腔体可同时安装若干个物镜镜筒，对多个物镜进行冷却，提高了工作效率；冷却水管置于水套内部，不仅隔绝了环境温度对冷却水管温度的影响，而且水套与冷却水管四周全接触，增大了导热面积，提高了导热速度；采用两个平行的冷却水管，仅在底部以u形管连通，从而减小了冷却水管的压阻，提高了各物镜温度的均值均匀性；水套为整体性结构，大体积使得热容增大，减小了温度的波动性。

附图说明

图1为现有的光刻机物镜冷却装置的结构示意图；

图2为图1中物镜的总体温度分布图；

图3和图4为本发明光刻机物镜冷却装置实施例一的结构示意图；

图5为图3中物镜的总体温度分布图；

图6为图3中光刻机物镜冷却装置的截面温度分布图；

图7为图3中物镜镜筒内的镜片体的平均温度监视曲线图；

图8为本发明光刻机物镜冷却装置实施例二的结构示意图。

图中：1-上水套、2-第一冷却水管、3-下水套、4-第二冷却水管；10-水套、20-物镜镜筒、30-冷却水管、31-u形管、32-导热胶。

具体实施方式

为了更详尽的表述上述发明的技术方案，以下列举出具体的实施例来证明技术效果；需要强调的是，这些实施例用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。

实施例一

本发明提供的一种光刻机物镜冷却装置，如图3和图4所示，包括水套10和恒温水箱(图中未标出)，较佳地，所述水套10为矩形，所述水套10上开设有若干个与物镜镜筒20匹配的腔体，所述水套10上各腔体的周围均匀开设有若干个沿所述腔体的轴向设置的孔，所述孔内设置有与所述恒温水箱连通的冷却水管30，每两个相邻的所述冷却水管30底部连通，较佳地，每两个相邻的所述冷却水管30在底部用u形管31连通，两个连通的冷却水管30其中一个作为进水管，另一个作为出水管，如图3中箭头方向所示。本发明中，若干个腔体可同时安装若干个物镜镜筒20，对多个物镜进行冷却，提高了工作效率；而冷却水管30置于水套10内部，不仅隔绝了环境温度对冷却水管30温度的影响，而且水套10与冷却水管30四周全接触，增大了导热面积，提高了导热速度；采用两个平行的冷却水管30，仅在底部以u形管31连通，从而减小了冷却水管30的压阻，提高了各物镜温度的均值均匀性；另外，水套10为整体性结构，大体积使得热容增大，减小了温度的波动性。

较佳地，请继续参考图3和图4，所述水套10与所述冷却水管30之间填充有导热胶32；所述水套10与所述物镜镜筒20之间也填充有导热胶32。本发明通过导热胶32将物镜镜筒20与水套10固定连接，同时提高导热效果；现有技术中的焊接方式连接水管和水套，其接触面积仅为一侧，而本发明利用导热胶32将冷却水管30与水套10固定连接，冷却水管30的四周均可与水套10接触，这 样，同样长度的冷却水管30导热面积是现有技术的2-3倍，从而加快导热速率，提高导热性能。

较佳地，所述u形管31上涂覆有隔热材料；所述水套10的外表面上也涂覆有隔热材料。所述u形管31和水套10的外表面为裸露在外的部分，在其上涂覆隔热材料，可以进一步避免外部环境对于本发明光刻机物镜冷却装置的影响。

较佳地，所述水套10为铝或不锈钢材料，导热效果好。

较佳地，请重点参考图3，各所述冷却水管30之间并联连接至所述恒温水箱。具体的，所述进水管均与所述恒温水箱的出水口相连，所述出水管均与所述恒温水箱的进水口相连，以形成循环冷却。采用这种冷却水管30并联的方式，能够保证物镜温度沿径向方向是均匀的，同时相较于现有技术中螺旋缠绕的方式，轴向设置的u型冷却水管30提高了物镜轴向温度的均匀性。

结合图5至图7可以看出，本发明对于物镜的冷却效果更好，物镜整体温度更加均匀。

实施例二

请重点参考图8，本实施例与实施例一的区别在于：所述水套10内腔体的个数更多，较佳地，本实施例中，所述腔体呈矩阵形式分布在所述水套10上。本实施例能够为更多的物镜镜筒20进行冷却，且不影响冷却效果，当然，所述腔体的个数可根据实际应用情况进行调节。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。