一种物镜保护装置及其工作方法、光刻机与流程

1.本发明实施例涉及光刻技术领域，尤其涉及一种物镜保护装置及其工作方法、光刻机。


背景技术：

2.光刻机中物镜用于将掩膜版上的图案按照一定比例缩小后映射至涂覆有光刻胶的硅片上，同时在上述过程中进行光学误差补偿，是光刻机的重要组成部件，对光刻精度的影响较大。
3.现有技术中在物镜与硅片之间设置底部流动板，底部流动板能够在物镜镜头的取光区与硅片之间形成气帘，阻止光刻胶曝光产生的气体和颗粒污染物镜。但气帘通过抽排方式形成，抽排区域附近形成负压环境，导致气帘密封不严，光刻胶曝光一段时间后，仍然会有有害气体和颗粒穿过气帘污染物镜。


技术实现要素：

4.本发明提供一种物镜保护装置及其工作方法、光刻机，以避免物镜受污染。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种物镜保护装置，包括保护装置本体，所述保护装置本体包括中间连接板以及依次围绕所述中间连接板设置的第一环形气腔、第二环形气腔；
6.其中，所述中间连接板与待保护物镜的镜头镜面相对设置，所述中间连接板包括出气口，所述出气口贯穿所述中间连接板露出所述镜头镜面的取光区；
7.所述第一环形气腔包括第一进气孔和第一出气滤网，所述第一进气孔设置于所述第一环形气腔远离所述中间连接板一侧的侧壁上，所述第一出气滤网与所述待保护物镜的镜头侧壁相对且等间距设置；
8.所述第二环形气腔包括第二进气孔和第二出气滤网，所述第二进气孔设置于所述第二环形气腔远离所述中间连接板一侧的侧壁上，所述第二出气滤网与所述待保护物镜的镜筒靠近所述物镜保护装置一侧的表面相对且等间距设置。
9.第二方面，本发明实施例还提供了一种光刻机，包括上述第一方面所述的物镜保护装置。
10.第三方面，本发明实施例还提供了一种物镜保护装置的工作方法，采用上述第一方面所述物镜保护装置执行，该物镜保护装置的工作方法包括：
11.固定所述物镜保护装置的保护装置本体，以使所述物镜保护装置的中间连接板与待保护物镜的镜头镜面相对设置，所述镜头镜面的取光区从所述中间连接板上的出气口露出，第一出气滤网与所述待保护物镜的镜头侧壁相对且等间距设置，所述第二出气滤网与所述待保护物镜的镜筒靠近所述物镜保护装置一侧的表面相对且等间距设置；
12.通过所述第一进气孔向所述第一环形气腔输入第一气体，通过所述第二进气孔向所述第二环形气腔输入第二气体，所述第一气体的流量小于所述第二气体的流量，所述第
一气体的密度和所述第二气体的密度不同。
13.本发明实施例提供的物镜保护装置中保护装置本体包括中间连接板以及依次围绕中间连接板设置的第一环形气腔、第二环形气腔，其中，中间连接板与待保护物镜的镜头镜面相对设置，中间连接板包括出气口，出气口贯穿中间连接板露出镜头镜面的取光区，第一环形气腔包括第一进气孔和第一出气滤网，第一进气孔设置于第一环形气腔远离中间连接板一侧的侧壁上，第一出气滤网与待保护物镜的镜头侧壁相对且等间距设置，第二环形气腔包括第二进气孔和第二出气滤网，第二进气孔设置于第二环形气腔远离中间连接板一侧的侧壁上，第二出气滤网与待保护物镜的镜筒靠近物镜保护装置一侧的表面相对且等间距设置，从而在待保护物镜与物镜保护装置之间形成稳定的正压区域，保证了光刻胶曝光产生的气体和颗粒污染物无法流入该正压区域，更无法进一步达到待保护物镜的镜头镜片上，进而避免了待保护物镜受污染。
附图说明
14.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
15.图1是现有技术中曝光过程的部分结构示意图；
16.图2是本发明实施例提供的物镜和物镜保护装置的位置关系示意图；
17.图3是沿图2中虚线bb的截面图；
18.图4是沿图2中虚线cc的截面图；
19.图5是本发明实施例提供的又一种物镜和物镜保护装置的位置关系示意图；
20.图6是沿图5中虚线bb的剖面结构示意图；
21.图7是沿图5中虚线cc的剖面结构示意图；
22.图8是本发明实施例提供的又一种物镜和物镜保护装置的位置关系示意图；
23.图9是沿图8中虚线bb的截面图；
24.图10是沿图8中虚线cc的截面图；
25.图11是本发明实施例提供的一种物镜保护装置的工作方法的流程示意图。
具体实施方式
26.为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种物镜保护装置及其工作方法、光刻机的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
27.本发明实施例提供了一种物镜保护装置，包括保护装置本体，所述保护装置本体包括中间连接板以及依次围绕所述中间连接板设置的第一环形气腔、第二环形气腔；
28.其中，所述中间连接板与待保护物镜的镜头镜面相对设置，所述中间连接板包括出气口，所述出气口贯穿所述中间连接板露出所述镜头镜面的取光区；
29.所述第一环形气腔包括第一进气孔和第一出气滤网，所述第一进气孔设置于所述第一环形气腔远离所述中间连接板一侧的侧壁上，所述第一出气滤网与所述待保护物镜的镜头侧壁相对且等间距设置；
30.所述第二环形气腔包括第二进气孔和第二出气滤网，所述第二进气孔设置于所述
第二环形气腔远离所述中间连接板一侧的侧壁上，所述第二出气滤网与所述待保护物镜的镜筒靠近所述物镜保护装置一侧的表面相对且等间距设置。
31.本发明实施例提供的物镜保护装置中保护装置本体包括中间连接板以及依次围绕中间连接板设置的第一环形气腔、第二环形气腔，其中，中间连接板与待保护物镜的镜头镜面相对设置，中间连接板包括出气口，出气口贯穿中间连接板露出镜头镜面的取光区，第一环形气腔包括第一进气孔和第一出气滤网，第一进气孔设置于第一环形气腔远离中间连接板一侧的侧壁上，第一出气滤网与待保护物镜的镜头侧壁相对且等间距设置，第二环形气腔包括第二进气孔和第二出气滤网，第二进气孔设置于第二环形气腔远离中间连接板一侧的侧壁上，第二出气滤网与待保护物镜的镜筒靠近物镜保护装置一侧的表面相对且等间距设置，从而在待保护物镜与物镜保护装置之间形成稳定的正压区域，保证了光刻胶曝光产生的气体和颗粒污染物无法流入该正压区域，更无法进一步达到待保护物镜的镜头镜片上，进而避免了待保护物镜受污染。
32.以上是本技术的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
33.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他实施方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
34.其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示装置器件结构的示意图并非按照一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度以及高度的三维空间尺寸。
35.图1是现有技术中曝光过程的部分结构示意图。如图1所示，物镜10与涂覆有光刻胶21的硅片20之间设置底部流动板30，底部流动板30对应物镜10的镜头取光区形成气帘开口31，气帘开口31的一端a为供气端，用于提供超纯气体，另一端b为抽排端，用于抽取供气端输出的超纯气体，进而在气帘开口31内形成气帘，具有污染空气及颗粒的阻挡作用。但由于抽排负压的存在，气帘密封不严，光刻胶曝光产生的气体和颗粒仍然会穿过气帘污染物镜10。
36.为解决上述问题，本发明实施例提供了一种物镜保护装置，通过在物镜与物镜保护装置之间的区域形成正压环境，保证了光刻胶曝光产生的气体和颗粒不会穿过该区域污染物镜。
37.具体的，图2是本发明实施例提供的物镜和物镜保护装置的位置关系示意图。图3是沿图2中虚线bb的截面图。图4是沿图2中虚线cc的截面图。如图2、图3和图4所示，物镜保护装置包括保护装置本体1，保护装置本体1包括中间连接板100以及依次围绕中间连接板100设置的第一环形气腔200、第二环形气腔300。
38.中间连接板100与待保护物镜10的镜头镜面11相对设置，中间连接板100包括出气口110，出气口110贯穿中间连接板100露出镜头镜面11的取光区。
39.第一环形气腔200包括第一进气孔210和第一出气滤网220，第一进气孔210设置于
第一环形气腔200远离中间连接板100一侧的侧壁上，第一出气滤网220与待保护物镜10的镜头侧壁13相对且等间距设置。第二环形气腔300包括第二进气孔310和第二出气滤网320，第二进气孔310设置于第二环形气腔300远离中间连接板100一侧的侧壁上，第二出气滤网320与待保护物镜10的镜筒靠近物镜保护装置一侧的表面14相对且等间距设置。
40.其中，待保护物镜10的镜头镜面11为镜头与涂覆有光刻胶的硅片相对的表面，镜头镜面11的取光区为镜头镜面11有光线通过的区域，可以理解的是，出气口110的尺寸大于取光区的尺寸，以避免待保护物镜10中传输的光线被阻挡，影响曝光质量。示例性的，出气口110的直径可以为50mm。
41.曝光过程中，从第一进气孔210输入具有第一密度和第一流量的第一气体至第一环形气腔200，第一环形气腔200内的第一气体经第一出气滤网220输出至待保护物镜10和保护装置本体1之间的区域，并从第二进气孔310输入具有第二密度和第二流量的第二气体至第二环形气腔300，第二环形气腔300内的第二气体经第二出气滤网320输出至待保护物镜10和保护装置本体1之间的区域，较佳的，第一密度与第二密度不同，第一流量小于第二流量。如此，两种具有密度差的气体形成两层环流，流量大且位于上侧的第二气体能够阻挡第一气体向远离出气口110一侧流动，且密度不同的气体之间发生扩散的速度较慢，进而使得几乎全部的第一气体均从出气口110流出，待保护物镜10的镜头镜面11与硅片之间气体流动方向单一，硅片上表面的光刻胶产生的有害气体和颗粒无法到达待保护物镜10的镜头镜面11上，避免了待保护物镜10被污染，更好的保护待保护物镜10，可以理解的是，两种气体密度差越大，两者之间发生扩散的速度越慢，对待保护物镜10的保护效果越好。
42.可以理解的是，第一出气滤网220和第二出气滤网320均为网状结构，包括多个网孔，有利于待保护物镜10和保护装置本体1之间的区域的稳定性提升。较佳的，第一出气滤网包括多个第一网孔，多个第一网孔均匀分布，第二出气滤网包括多个第二网孔，多个第二网孔均匀分布，以实现上述区域稳定性的进一步提升。
43.示例性的，实际使用过程中，待保护物镜10与涂覆有光刻胶的硅片之间的距离为8mm，物镜保护装置下表面与涂覆有光刻胶的硅片之间的距离取值范围为1～3mm，第二出气滤网220与待保护物镜10的镜筒靠近物镜保护装置一侧的表面14之间的距离取值范围为3～10mm。
44.可选的，如图3和图4所示，第一进气孔210和第二进气孔310的数量可以均为四个，且均匀分布，如此能够保证气流的均匀性。
45.本实施例提供的物镜保护装置中保护装置本体包括中间连接板以及依次围绕中间连接板设置的第一环形气腔、第二环形气腔，其中，中间连接板与待保护物镜的镜头镜面相对设置，中间连接板包括出气口，出气口贯穿中间连接板露出镜头镜面的取光区，第一环形气腔包括第一进气孔和第一出气滤网，第一进气孔设置于第一环形气腔远离中间连接板一侧的侧壁上，第一出气滤网与待保护物镜的镜头侧壁相对且等间距设置，第二环形气腔包括第二进气孔和第二出气滤网，第二进气孔设置于第二环形气腔远离中间连接板一侧的侧壁上，第二出气滤网与待保护物镜的镜筒靠近物镜保护装置一侧的表面相对且等间距设置，从而在待保护物镜与物镜保护装置之间形成稳定的正压区域，保证了光刻胶曝光产生的气体和颗粒污染物无法流入该正压区域，更无法进一步达到待保护物镜的镜头镜片上，进而避免了待保护物镜受污染。
46.图5是本发明实施例提供的又一种物镜和物镜保护装置的位置关系示意图。图6是沿图5中虚线bb的剖面结构示意图。图7是沿图5中虚线cc的剖面结构示意图。如图5、图6和图7所示，保护装置本体1还包括抽排腔400，抽排腔400围绕第一环形气腔200设置，且位于第二环形气腔300远离待保护物镜10的一侧。
47.需要说明的是，曝光时光刻胶产生的有害气体和颗粒由硅片表面向待保护物镜10一侧移动，受出气口110中气流影响，有害气体和颗粒会向反方向运动，易造成硅片污染，为避免上述问题发生，本实施例设置抽排腔400，用于吸附曝光时光刻胶产生的有害气体和颗粒，避免有害气体和颗粒回落至硅片表面。此外，抽排腔400设置于保护装置本体1靠近硅片的一侧，如此可减小抽排腔400对待保护物镜10与保护装置本体1之间区域压力分布的影响。
48.继续参见图7，抽排腔可以包括四个子抽排腔410，四个子抽排腔410依次等间距排列。
49.需要说明的是，相较于单一抽排腔，包括四个子抽排腔410的结构中，达到同等抽排力所需的动力较小，且抽排力的均匀性更佳，有利于硅片表面各区域处有害气体和颗粒物的有效抽取。
50.图8是本发明实施例提供的又一种物镜和物镜保护装置的位置关系示意图。图9是沿图8中虚线bb的截面图。图10是沿图8中虚线cc的截面图。如图8、图9和图10所示，物镜保护装置还可以包括多个音圈电机500，音圈电机500与保护装置本体1连接，用于控制保护装置本体1朝向或远离待保护物镜10移动。
51.需要说明的是，待保护物镜10、保护装置本体1以及多个音圈电机500均安装于主基板2上，如图8、图9和图10所示。
52.还需要说明的是，多个音圈电机500分别与保护装置本体1的不同位置连接，相较于单个音圈电机500，多个音圈电机500能够使得保护装置本体1上的牵动点更多，移动时保护装置本体1的稳定性更好。
53.可以理解的是，保护装置本体1上下移动可调节待保护物镜10与保护装置本体1之间的间隙宽度，进而调节出气口110过压，保证待保护物镜10与保护装置本体1之间的区域的压力适中，即能避免有害气体和颗粒穿过，又不会损伤硅片和待保护物镜10。
54.继续参见图8、图9和图10，物镜保护装置还可以包括绝压传感器600，绝压传感器600用于检测待保护物镜10的底部压力。
55.如此，绝压传感器600可将检测到的待保护物镜10的底部压力传输给控制系统，控制系统根据接收到底部压力控制音圈电机500调节保护装置本体1移动对应的距离，两者配合调节待保护物镜10与保护装置本体1之间的区域内的压力。
56.示例性的，对图8所示结构进行仿真，在如下仿真条件下：第二气体的流量为氦气，其流量为16.8l/min，第一气体为超纯压缩干燥气体，其流量为8.37l/min，出气口110的压力为0pa，得到的仿真结果为：出气口110输出的气体包括40％的第二气体和60％的第一气体，保护装置本体1与待保护物镜10的镜筒靠近物镜保护装置一侧的表面14之间的出口输出的气体包括80％的第二气体和20％的第一气体，待保护物镜10的镜头镜面14下方3mm处过压0.063pa。具体的，当出气口110的直径为50mm，待保护物镜10的镜头镜面14下方3mm处过压0.063pa时，计算可得硅片受到的压力为0.12mn，该压力较小，不会造成硅片损坏。需要
说明的是，此处为基于稳定状态的仿真，所得到的结果为稳定状态下的结果。
57.进一步的，为分析混合气体的密度对光路的影响，统计了保护装置本体1与待保护物镜10之间的区域内6个位置的密度及其标准差，如表1所示，由此可知同一高度密度标准差最大值为3.66％，且经计算也可知，不同高度密度的标准差为0.36％，可见，保护装置本体1与待保护物镜10之间的区域中不同位置混合气体的密度相差不大，对光线的传播路径影响较小，不会影响光刻精度。
58.表1
59.位置密度均值标准差标准差占比00.74480.0141.88％10.75510.02613.46％20.7550.02633.48％30.75450.02663.53％40.75390.0273.58％50.75370.02763.66％
60.图11是本发明实施例提供的一种物镜保护装置的工作方法的流程示意图。该物镜保护装置的工作方法采用本发明任意实施例提供的物镜保护装置执行，如图11所示，物镜保护装置的工作方法具体可以包括如下：
61.步骤11、固定物镜保护装置的保护装置本体，以使物镜保护装置的中间连接板与待保护物镜的镜头镜面相对设置，镜头镜面的取光区从中间连接板上的出气口露出，第一出气滤网与待保护物镜的镜头侧壁相对且等间距设置，第二出气滤网与待保护物镜的镜头靠近镜头一侧的表面相对且等间距设置。
62.步骤12、通过第一进气孔向第一环形气腔输入第一气体，通过第二进气孔向第二环形气腔输入第二气体，第一气体的流量小于第二气体的流量，第一气体的密度和第二气体的密度不同。
63.本实施例提供的技术方案，通过固定物镜保护装置的保护装置本体，以使物镜保护装置的中间连接板与待保护物镜的镜头镜面相对设置，镜头镜面的取光区从中间连接板上的出气口露出，第一出气滤网与待保护物镜的镜头侧壁相对且等间距设置，第二出气滤网与待保护物镜的镜头靠近镜头一侧的表面相对且等间距设置，并通过第一进气孔向第一环形气腔输入第一气体，通过第二进气孔向第二环形气腔输入第二气体，第一气体的流量小于第二气体的流量，第一气体的密度和第二气体的密度不同，从而在待保护物镜与物镜保护装置之间形成稳定的正压区域，保证了光刻胶曝光产生的气体和颗粒污染物无法流入该正压区域，更无法进一步达到待保护物镜的镜头镜片上，进而避免了待保护物镜受污染。
64.可选的，通过第一进气孔向第一环形气腔输入第一气体，通过第二进气孔向第二环形气腔输入第二气体之前还可以包括：控制抽排腔抽气。
65.示例性的，第一气体为超纯压缩干燥气体、氮气或二氧化碳气体，第二气体为氦气；或者，第一气体为二氧化碳气体，第二气体为氮气；或者，第一气体为二氧化碳气体，第二气体为超纯压缩干燥气体。
66.需要说明的是，此处仅以上述气体组合方式为例进行说明而非限定，在本实施例的其他实施方式中，第一气体和第二气体还可以为其他组合方式。
67.在本实施例中，通过第一进气孔向第一环形气腔输入第一气体，通过第二进气孔向第二环形气腔输入第二气体之前还可以包括：控制系统控制多个音圈电机调节保护装置本体的位置。
68.可选的，通过多个音圈电机调节保护装置本体的位置之前，还可以包括：通过绝压传感器检测待保护物镜的底部压力，并将检测到的底部压力传输给控制系统。
69.其中，控制系统可以为流量控制系统，流量控制系统例如可以为光刻机中固有的流量控制系统，如此，无需专门设置用于控制第一气体和第二气体流量的控制系统，有利于光刻机结构的简化。
70.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。