光刻机、用于照明灯室的防污染装置及其设计方法与流程

本发明涉及光学，特别涉及一种光刻机、用于照明灯室的防污染装置及其设计方法。

背景技术：

1、光刻是半导体制造过程中一道非常重要的工序，它是将一系列掩膜版上的芯片图形通过曝光依次转移到硅片相应层上的工艺过程，被认为是大规模集成电路制造中的核心步骤。半导体制造中一系列复杂而耗时的光刻工艺主要由相应的光刻机来完成。

2、光刻机构造中，灯室等高敏感装置需要低震动为基础的稳定的操作环境。而存在多种可动机构的照明模块如直接连接于灯室，将无法保证灯室的低震动设计和操作要求。这特性使光刻机结构中存在非封闭式连接设计。而此类设计将不可避免的使包含光学玻璃在内的光学原件，直接暴露于厂务环境中。另外，存在于此处的快门需要在关闭时使用空气对流进行冷却，如抽风单元的应用或将加速上述污染的发生。光学玻璃的照明侧表面将因此在可预见的短时间内产生表面污染，使机台照度快速降低。此外，灯室内开放性空间和内部散热所导致的复杂内部流场使光学玻璃的灯室侧表面也需要有效的防护。

3、因此，需要一种在有限空间内能同时完成光学玻璃两侧表面防护的防护装置以便满足长期运行下光刻装置的曝光质量。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种光刻机、用于照明灯室的防污染装置及其设计方法，以对光学玻璃两侧表面进行防护。

2、为了实现上述目的以及其他相关目的，本发明提供了一种用于照明灯室的防污染装置，包括：

3、照明侧防护装置，其设置成双流道结构，用于对通入所述照明侧防护装置的气体进行流速匀化，以在光学玻璃的第一表面上形成空气保护层；

4、灯室侧防护装置，其设置成单流道结构，用于对通入所述灯室侧防护装置的气体进行流速匀化，以在所述光学玻璃的第二表面上形成空气保护层，所述光学玻璃设置在所述灯室侧防护装置与所述照明侧防护装置之间。

5、可选的，在所述的用于照明灯室的防污染装置中，所述灯室侧防护装置包括：灯室侧内侧循环流道、灯室侧进气口以及灯室侧出气口，所述灯室侧进气口输出的气体经所述灯室侧内侧循环流道至所述光学玻璃的第二表面，并通过所述光学玻璃的第二表面反流至所述灯室侧出气口，所述灯室侧内侧循环流道上设置有若干非均匀分布的出气孔，气体在所述灯室侧循环流道内通过所述出气孔流到所述光学玻璃的第二表面。

6、可选的，在所述的用于照明灯室的防污染装置中，所述灯室侧进气口的方向与所述光学玻璃的光轴方向垂直。

7、可选的，在所述的用于照明灯室的防污染装置中，所述灯室侧防护装置还包括灯室侧气流匀化挡板，且所述灯室侧气流匀化挡板与所述灯室侧进气口相对设置，所述灯室侧进气口输出的气体被所述灯室侧气流匀化挡板匀化处理。

8、可选的，在所述的用于照明灯室的防污染装置中，所述灯室侧防护装置还包括第一导流板和第二导流板，所述第一导流板和第二导流板设置在靠近所述灯室侧内侧循环流道的出气孔的位置，所述第一导流板和第二导流板之间存在第一间隙，所述灯室侧内侧循环流道输出的气体经过所述第一间隙至所述光学玻璃的第二表面。

9、可选的，在所述的用于照明灯室的防污染装置中，所述第一间隙的宽度不大于3mm。

10、可选的，在所述的用于照明灯室的防污染装置中，所述第一导流板具有用于导流气体的第一导流面，所述第二导流板具有用于导流气体的第二导流面，且通过调整所述第一导流面与垂直所述光学玻璃的光轴并沿着光学玻璃的边缘指向中心的方向的夹角β和/或第二导流面与所述光学玻璃沿着照明侧防护装置指向灯室侧防护装置的光轴方向的夹角θ来改变气体导流方向，所述夹角β的范围为45°～90°；所述夹角θ的范围为75°～86°。

11、可选的，在所述的用于照明灯室的防污染装置中，所述灯室侧防护装置还包括隔离挡板，且所述隔离挡板设置在灯室侧防护装置与外部器件结构接触的位置。

12、可选的，在所述的用于照明灯室的防污染装置中，所述照明侧防护装置包括：照明侧进气口、照明侧出气口、照明侧内侧循环流道和照明侧外侧循环流道，所述照明侧进气口输出的气体依次经照明侧外侧循环流道、照明侧内侧循环流道至所述光学玻璃的第一表面，并通过所述光学玻璃的第一表面反流至所述照明侧出气口，所述照明侧内侧循环流道和照明侧外侧循环流道上均设置若干非均匀分布的出气孔，气体在所述照明侧外侧循环流道内通过所述照明侧外侧循环流道的出气孔流到所述照明侧内侧循环流道内，并通过所述照明侧内侧循环流道的出气孔流到所述光学玻璃的第一表面。

13、可选的，在所述的用于照明灯室的防污染装置中，所述照明侧进气口的方向与所述光学玻璃的光轴方向垂直。

14、可选的，在所述的用于照明灯室的防污染装置中，所述防污染装置还包括照明侧盖板，所述照明侧防护装置还包括照明侧气流匀化挡板，所述照明侧盖板与所述照明侧防护装置远离灯室侧防护装置的一端连接，所述照明侧气流匀化挡板设置在靠近所述照明侧内侧循环流道的出气孔的位置，且所述照明侧气流匀化挡板与所述照明侧盖板之间存在第二间隙，所述照明侧内侧循环流道输出的气体经所述第二间隙至所述光学玻璃的第一表面。

15、可选的，在所述的用于照明灯室的防污染装置中，所述第二间隙的宽度不大于2.5mm。

16、可选的，在所述的用于照明灯室的防污染装置中，所述照明侧气流匀化挡板包括用于气体匀化的匀化面和与所述匀化面相对的用于气体导流的第三导流面，且通过调整所述第三导流面与垂直所述光学玻璃的光轴并沿着光学玻璃的中心指向边缘的方向的夹角α来改变气体导流方向，所述夹角α的范围为40°～50°。

17、为了实现上述目的以及其他相关目的，本发明还提供了一种光刻机，包括用于照明灯室的光学组件，所述光学组件包括转接环、光学玻璃以及上述所述的用于照明灯室的防污染装置，所述光学玻璃通过所述转接环固定在所述防污染装置内。

18、为了实现上述目的以及其他相关目的，本发明还提供了一种用于照明灯室的防污染装置的设计方法，应用于上述所述的防污染装置，其特征在于，包括以下步骤：

19、设置输入气体流量参数和输出气体流量参数；

20、根据输入气体流量参数和输出气体流量参数调整具有双流道结构的照明侧防护装置的结构和具有单流道结构的灯室侧防护装置的结构，所述照明侧防护装置和灯室侧防护装置结构组成所述防污染装置。

21、可选的，在所述的用于照明灯室的防污染装置的设计方法中，所述根据输入气体流量参数和输出气体流量参数调整具有单流道结构的灯室侧防护装置的结构包括：

22、根据输入气体流量参数和输出气体流量参数调整第一间隙的宽度；

23、调整第一导流板和第二导流板的导流角度，使输出的气体覆盖光学玻璃的第二表面；和/或

24、所述根据输入气体流量参数和输出气体流量参数调整具有双流道结构的照明侧防护装置的结构包括：

25、根据输入气体流量参数和输出气体流量参数调整第二间隙的宽度；

26、调整照明侧气流匀化挡板的角度，使输出的气体覆盖光学玻璃的第一表面。

27、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

28、本发明通过照明侧防护装置的双流道结构设计和灯室侧防护装置的单流道结构设计，能够在光学玻璃的两侧表面上形成均匀出气流场，实现对光学玻璃两侧表面进行防护，进而满足长期运行下光刻装置的曝光质量。

29、其次，本发明通过在灯室侧内侧循环流道上设置非均匀分布的灯室侧出气孔、在靠近所述灯室侧进气口的位置设置灯室侧气流匀化挡板以及在照明侧内侧循环流道和照明侧外侧循环流道上设置非均匀分布的照明侧出气孔，能够有助于完成灯室侧和照明侧内部的流速匀化分布，保证光学玻璃两侧的表面上形成均匀出气流场，并形成可有效抗侧向扰动的空气保护层，阻止污染物污染光学玻璃表面，能够维持系统高光学特性，提高产品使用寿命、生产效率以及产品良率。

30、而且，本发明通过在灯室侧防护装置上设置隔离挡板，能够增强灯室侧低流速下抗侧向扰动能力。

31、再者，本发明通过在灯室侧防护装置上设置第一导流板和第二导流板，且通过调整第一导流板和第二导流板之间的间隙宽度以及第一导流板和第二导流板的导流角度，使导流后的缓流气体能充分覆盖光学玻璃的第一表面。而通过在照明侧防护装置上设置照明侧气流匀化挡板，且通过调整照明侧气流匀化挡板与盖板之间的间隙宽度以及照明侧气流匀化挡板的角度使输出的高速气体能充分覆盖在光学玻璃的第一表面，使其在长期运行下持续形成空气保护层，可有效防止污染物接触光学玻璃，提高光学玻璃的成像质量。

32、此外，本发明通过提取关键部件结构和设计参数，在限定空间内设计可提供有效防护的用于照明灯室的防污染装置，可提高光学玻璃的成像质量，而且可有效的扩展到不同限定空间内的用于照明灯室的防污染装置设计中。