密封式透镜组件的制作方法

本实用新型涉及半导体设备制造技术领域，特别涉及一种密封式透镜组件。

背景技术：

在半导体生产过程中，光刻工艺十分重要，能够在半导体结构表面形成多样的图案。通常来说，首先在半导体表面形成掩膜层，之后在掩膜上形成光刻胶层，再在进行光刻。具体为，光线透过掩膜版照射在光刻胶层上，引起在光刻胶层的曝光区域发生化学反应，再通过显影技术溶解去除曝光区域或未曝光区域的光刻胶，从而使掩膜版上的图形被复制到光刻胶层上。

由此可见，掩模版是光刻工艺不可缺少的部件，掩模版的性能直接决定光刻工艺的质量。然而，在现有技术中，掩模版有一常见的缺陷：霾斑。霾斑通常出现在掩模透光的区域，位于掩模图形的一侧，看起来像一个污斑，并且会随着掩模版使用时间的延长会不断加深、长大。

在实际生产过程中，参见图1所示，霾斑最早是在KrF掩模上发现，但最多出现在ArF掩模上。霾斑在初期会导致掩模版局部透光率损失10％左右，后期可是掩膜版的局部透光率损失达到50％以上，使得光线在光刻胶层形成的曝光区域发生改变，从而影响最终在晶圆上形成的图形，所以说霾斑对刻蚀晶圆的良率有很大影响。

具体来说，霾斑形成的原理为：含能够形成霾斑的粒子(例如：氨离子和硫离子等)的化合物，在高能光子的激发下，和周围环境中的水、二氧化碳发生反应生成盐类化合物。其中，构成霾斑的离子和分子，可以在掩模版表面迁移，还会沉积在掩模图形的侧壁,因此严重影响曝光图形质量。

在目前的生产中，掩模版出现霾斑等缺陷的清理方法是将把掩模版送回掩模制造厂拆除保护膜做全面清洗的，因此清洗成本高，耗时长严重影响生产效率，使生产周期延长。

技术实现要素：

本实用新型是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种密封式透镜组件，能够减少霾斑的形成。

根据本实用新型，通过在会聚透镜和投影透镜之间形成密封腔，对腔体内部的离子进行过滤，以减少放置在会聚透镜和投影透镜之间掩膜版上霾斑的形成。

具体地，本实用新型提供的一种密封式透镜组件，设置在光刻机内，包括：会聚透镜、投影透镜以及设置在两者之间的掩膜版载台，此外，密封式透镜组件还包括：密封腔,设置在会聚透镜和投影透镜之间并将会聚透镜和投影透镜之间密封；密封门,设置在密封腔上；风管，进风端和出风端在不同位置处与密封腔连通。

相较于现有技术而言，本实用新型提供的密封式透镜组件的密封腔设置在会聚透镜和投影透镜之间，通过形成气密性良好且透光的密封腔，将密封腔内的气体与外界含有能够形成霾斑的粒子的气体隔绝，因此降低密封腔内能够形成霾斑的粒子(例如硫离子、氨离子等)的浓度。在光刻时，将掩膜版安装在密封腔内，从而减少掩膜版上霾斑的形成，进而减少对掩膜版拆装和清洗的次数，降低生产成本并提高生产效率。

作为优选，在风管上设置有对密封腔内的气体进行检测的检测装置，检测装置包括第一检测装置和第二检测装置，第一检测装置设置在风管的进风端处，第二检测装置设置在风管的出风端处。

第一检测装置和第二件测装置均用于检测密封腔内的气体中的能够形成霾斑的粒子的浓度。在风管的进风端和出风端分别设置第一检测装置和第二检测装置，能够更好地对从密封腔抽出的气体和送入密封腔的气体中含有的能够形成霾斑的粒子的浓度进行检测，从而判断风管是否有效工作。

进一步地，作为优选，在风管中的第一检测装置和第二检测装置之间设置有过滤器，密封腔内的气体通过第一检测装置后到达过滤器，过滤器包括第一过滤器以及第二过滤器，第二过滤器较第一过滤器远离第一检测装置。

过滤器用于对从密封腔抽入风管内的气体进行过滤，滤除气体中够形成霾斑的粒子。第一过滤器用于对气体内的能够形成霾斑的粒子进行粗过滤，第二过滤器用于对能够形成霾斑的粒子进行细过滤，进一步降低密封腔内的能够形成霾斑的粒子的浓度，从而减少掩膜版上霾斑的形成。

进一步地，作为优选，在风管上还设置有能够对密封腔内的气体进行抽吸的鼓风机。

通过在风管上设置鼓风机促进风管和密封腔之间的气体流动，使密封腔内的气体能够从进风端进入风管，并通过风管上的过滤器滤除能够形成霾斑的粒子，再被鼓风机从出风端送回密封腔，以减少密封腔内形成霾斑的所需的反应物的方式降低霾斑形成的概率。

进一步地，作为优选，在第二过滤器与鼓风机之间设置有冷却装置，在冷却装置与鼓风机之间设置有干燥器。

霾斑通常需要在有水和光照的条件下才能形成，因此，在风管上设置干燥器吸除气体中的水汽，以降低密封腔内水的含量，从而进一步减少掩膜版在使用过程中形成的霾斑。

进一步地，作为优选，还包括控制器，控制器与第一检测装置和第二检测装置通信连接，控制器比较第一检测装置以及第二检测装置的检测结果，并对鼓风机进行控制。

通过比较第一检测装置和第二检测装置的检测结果，由控制器判断过滤器等的过滤效果，从而控制鼓风机来调节风管内的气体流量，确保密封腔内的气体压强以及过滤器的过滤效果。

作为优选，还包括与控制器通信连接的报警器，当控制器判断工作状态异常时，由报警器发出提醒。

控制器通过检测结果对过滤器等的工作状态进行判断，当控制器得出过滤器等的工作状态异常的结论时，则会控制报警器发出警报，提醒附近的操作人员

另外，作为优选，密封门与掩膜版载台对置地设置。

将密封门与掩膜版载台对置设置，使得掩膜版的安装和拆卸操作更加容易。

另外，作为优选，风管可拆卸地安装在密封腔上。

风管采用可拆卸的设计能够节约成本，当风管出现破损时，仅更换新的风管就可以继续使用。

作为优选，在风管的进风端和出风端分别设置有密封结构。

在风管的进风端和出风端分别设置密封结构，能够确保风管和密封腔的气密性，从而使密封腔内气体能够在风管被净化后被全部送回密封腔，从而在密封腔内的难以形成霾斑气体环境，减少对掩膜版的清洗次数。

附图说明

图1是现有技术中透镜组件进行光刻的示意图；

图2是本实用新型的密封式透镜组件的结构示意图；

图3是本实用新型中风管可拆卸地设置并设有密封组件的密封式透镜组件的结构示意图。

附图标记说明：

1-密封腔；1a-密封门；2-风管；2a-进风端；2b-出风端；3a-第一检测装置；3b-第二检测装置；4a-第一过滤器；4b-第二过滤器；5-鼓风机；6-冷却装置；7-干燥器；8-会聚透镜；9-投影透镜；10-掩膜版载台；11-掩膜版；12-晶圆；13-密封结构。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本实用新型进行进一步的详细说明。附图中示意性地简化示出了密封式透镜组件的结构等。

本实用新型提供了一种密封式透镜组件，设置在光刻机内，参见图2所示，包括：会聚透镜8、投影透镜9以及设置在两者之间的掩膜版载台10，此外，密封式透镜组件还包括：密封腔1,设置在会聚透镜8和投影透镜9之间并将会聚透镜8和投影透镜9之间密封；密封门1a,设置在密封腔1上；风管2，进风端2a和出风端2b在不同位置处与密封腔1连通。

其中，会聚透镜8和投影透镜9两者的镜面平行设置，密封腔1设在两者之间并将两者密封，从而形成囊括掩膜版载台10的腔体。进行光刻时，掩膜版11放置在掩膜版载台10上，晶圆12设置在投影透镜9的下方，光线由会聚透镜8会聚而照射在掩膜版11上，并通过投影透镜9将掩膜版11的图形投影在晶圆12上，对晶圆12上的光刻胶层进行曝光。并且，掩膜版载台10设置在密封腔1的内侧壁上，当掩膜版11安装后，掩膜版11的平面与会聚透镜8和投影透镜9两者的镜面相互平行。在设置密封腔1时，密封腔1既可以与会聚透镜8以及投影透镜9连接在一起，也可以和两者分离设置，只要能够保证光线不受影响地照射到掩膜版11上并把掩膜版11上的图形准确地通过投影透镜9投影到晶圆12上即可。

在设置密封腔1后，为了简化安装和拆卸掩膜版11的操作，在本实施方式中，密封门1a与掩膜版载台10对置地设置。当需要安装或拆卸掩膜版11时，打开密封门1a后，机械手臂水平伸入密封腔1即可完成对掩膜版11的安装或拆卸。优选地，在密封门1a的边缘处还设置有相应的密封件，如密封圈等，进一步确保密封腔1有良好地气密性，将密封腔1内气体与外界气体隔离。

并且，在本实施方式中，密封腔1上还设置有风管2，风管2的两端即进风端2a和出风端2b均连接在密封腔1上，并且在风管2上还设置有净化设备。气体从密封腔1进入风管2后被净化设备净化，滤除能够形成霾斑的粒子后再回到密封腔1内。

为了能够对密封腔1内的气体进行监测，在本实施方式中，风管2上设置有对密封腔1内的气体进行检测的检测装置，检测装置包括第一检测装置3a和第二检测装置3b，第一检测装置3a设置在风管2的进风端2a处，第二检测装置3b设置在风管2的出风端2b处。

在风管2的进风端2a和出风端2b分别设置第一检测装置3a和第二检测装置3b，能够更好地对从密封腔1抽出的气体和送入密封腔1内的气体中能够形成霾斑的粒子的浓度进行实时检测，从而判断风管2是否有效工作，进而减少掩膜版11上霾斑的形成。

并且，为了使气体能够在风管2和密封腔1之间循环流动，在本实施方式中，风管2上还设置有鼓风机5，能够对密封腔1内的气体进行抽吸。

通过在风管2上设置鼓风机5，促进风管2和密封腔1之间的气体流动，使密封腔1内的气体能够从进风端2a进入风管2，并通过风管2上的净化设备滤除能够形成霾斑的粒子，再被鼓风机5从出风端2b送回密封腔1，以减少密封腔1内形成霾斑所需的反应物的方式降低霾斑形成的概率。优选地，鼓风机5为变频鼓风机，能够根据密封腔1内的压强以及能够形成霾斑的粒子浓度等气体环境条件，调节风管2内的气体流量，从而控制掩膜版11上霾斑的生成。

具体来说，在本实施方式中，净化设备包括过滤器、冷却装置6、干燥器7。其中，过滤器用于净化气体；冷却装置6能够通过调节风管2的气体温度而调节密封腔1内的温度，使得气体环境有利于光刻工艺；干燥器7用于吸收气体中的水分，净化设备从多个方面阻止掩膜版11上的霾斑形成。

在本实施方式中，以硫离子和氨离子作为能够形成霾斑的粒子，霾斑的形成的原理为：

H2SO4+2NH4OH→(NH4)2SO4+2H2O

3NH3+3CO2→C3O3N3H3+3H2O

其中，第一个反应需要在有水汽的环境下才能发生，且两个反应均需要光照。因此，要阻止掩膜版11上霾斑形成，则需要降低其所处的气体环境内的硫酸根离子及氨根离子的浓度。过滤器内则填装有用于吸收气体中的硫酸根离子和氨根离子，例如氢氧化钡溶液。

优选地，在本实施方式中，过滤器包括第一过滤器4a以及第二过滤器4b，第二过滤器4b较第一过滤器4a远离第一检测装置3a。其中，第一过滤器4a和第一过滤器4b内分别填装有不同的物质，第一过滤器4a用于对气体内硫酸根离子和氨根离子进行粗过滤，第二过滤器4b用于对硫酸根离子和氨根离子进行细过滤，进一步降低密封腔1内的硫酸根离子和氨根离子的浓度，从而减少掩膜版11上霾斑的形成。

为了控制密封腔1内气体环境的温度和湿度，并进一步减少霾斑的形成，在第二过滤器4b与鼓风机5之间设置有冷却装置6，在冷却装置6与鼓风机5之间设置有干燥器7。

霾斑通常需要在有水和光照的条件下才能形成，因此在风管2上设置干燥器7吸除气体中的水气，以降低密封腔1内水的含量，从而进一步减少掩膜版11在使用过程中形成的霾斑。

更加优选地，在本实施方式中，还设置有控制器，控制器与第一检测装置3a和第二检测装置3b通信连接，控制器比较第一检测装置3a以及第二检测装置3b的检测结果，并对鼓风机5进行控制。

第一检测装置3a和第二检测装置3b将检测结果发送至控制器，控制器根据两者测得的数据判断密封腔1内的气体环境是否处于允许的范围内，尤其是能够形成霾斑的粒子的浓度。当能够形成霾斑的粒子的浓度过高时，控制器向鼓风机5发出指令，调节风管2内的气体流量，从而对气体环境进行调节；在气体环境调节到允许的范围内之后，控制器向鼓风机5发出指示，使其停止工作或降低气体流速。

并且，在本实施方式中，还包括与控制器通信连接的报警器，能够接收控制器的指令发出提醒。

控制器通过检测结果对过滤器等的工作状态进行判断，当控制器得出过滤器等的工作状态异常的结论时，则会控制报警器发出警报，提醒附近的操作人员。

如上所述，本实用新型提供的密封式透镜组件的密封腔1设置在会聚透镜8和投影透镜9之间，通过形成气密性良好且透光的密封腔1，将密封腔1内的气体与外界含有能够形成霾斑的粒子的气体隔绝，因此降低密封腔1内能够形成霾斑的粒子(例如硫离子、氨离子等)的浓度。在光刻时，将掩膜版11安装在密封腔1内，从而减少掩膜版11上霾斑的形成，进而减少对掩膜版11拆装和清洗的次数，降低生产成本并提高生产效率。

在本实施方式中，风管2可拆卸地安装在密封腔1上，并且各个器件可拆卸地安装在风管2上。当风管2出现破损时，仅更换新的风管2就可以继续使用，或者当某一器件出现损坏时，仅更换相应的器件就能够继续实现减少霾斑形成效果，从而降低了维护成本。

与之对应地，参见图3所示，由于风管2采用了可拆卸的设计，因此在风管2的进风端2a和出风端2b分别设置有密封结构13。以此确保风管2和密封腔1的气密性，从而使密封腔1内气体能够在风管2被净化后被全部送回密封腔1，从而在密封腔1内难以形成霾斑气体环境，减少对掩膜版11的清洗次数。常见的密封结构13为密封胶或密封圈等。

本领域的普通技术人员可以理解，在上述的各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。