气浴装置及气浴装置的设计方法与流程

1.本技术涉及半导体设备领域，尤其是涉及一种气浴装置及气浴装置的设计方法。


背景技术：

2.半导体设备的曝光区域的精度要求极高，结构复杂，为了保证半导体设备的正常运行，一般设置气浴装置，以保证半导体设备内部的温度、压力以及洁净度。然而，现有的气浴装置对于气体吹出的流向的调整较为不便，对于半导体设备的吹扫效果较差。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术提供一种气浴装置及气浴装置的设计方法，通过在流动空间内设置导流部，能够调整经导流部和出气部的流出的气体的流向，解决了现有的气浴装置对于吹出的气体的流向调整不便的问题，保证了气浴装置的吹扫效果。
4.根据本技术的一方面提供一种气浴装置，所述气浴装置包括壳体、出气部和导流部，所述气浴装置包括流动空间，所述流动空间至少由所述出气部和所述壳体围设，所述导流部设置于所述流动空间的内部，所述导流部被设置为进入所述流动空间的气体依次流经所述导流部和所述出气部，所述导流部用于调整所述出气部流出气体的流向。
5.优选地，所述导流部包括导流板，所述导流板开设有导气孔，气体经所述导气孔流向所述出气部，所述出气部包括出气平面，所述导流板与所述出气平面垂直。
6.优选地，所述导流部包括多个导流板，所述多个导流板中任一所述导流板均包括所述导气孔，所述多个导流板中的一者的所述导气孔的直径大于所述导流板中的另一者的所述导气孔的直径。
7.优选地，所述出气部包括出气板和滤布，所述出气板包括所述出气平面，所述出气板与所述导流板连接，所述出气板具有多个设置于所述出气平面的出气孔，所述滤布设置于所述出气板的背对所述流动空间的一侧，所述气体依次流经所述出气板和所述滤布。
8.优选地，所述气浴装置用于曝光区域，所述曝光区域包括其他区域和干涉仪区域，所述出气板被划分为第一出气区和第二出气区，自所述第一出气区流出的气体吹向所述干涉仪区域，自所述第二出气区流出的气体吹向所述其他区域，所述第一出气区的所述出气孔的直径大于所述第二出气区的所述出气孔的直径，所述第一出气区的开孔率大于所述第二出气区的开孔率。
9.优选地，所述气浴装置的设计方法用于设计上述的气浴装置，所述气浴装置用于半导体设备的曝光区域，所述曝光区域包括干涉仪区域、避让区域和其他区域，所述气浴装置还包括与所述流动空间连通的入口和出口，所述气浴装置的设计方法包括：
10.确定所述干涉仪区域和所述其他区域的理论风速和理论流动方向；
11.基于所述避让区域和所述半导体设备的形状，确定所述气浴装置的壳体的形状以及所述入口的位置和大小；
12.基于所述壳体的形状和由所述入口流入的气体的输入指标，确定所述气浴装置的
内部结构，对所述内部结构进行流体分析获取气体的实际风速和实际流动方向；
13.基于对实际流动方向和所述理论流动方向的比较在所述流动空间内设置导流部和/或基于对实际风速和所述理论风速的比较在所述出口处设置出气孔，以形成初始气浴装置。
14.优选地，所述气浴装置的设计方法还包括：
15.基于所述壳体的形状确认所述气浴装置的安装件的构造和尺寸。
16.优选地，所述气浴装置的设计方法还包括：
17.对所述初始气浴装置进行流体分析，将分析结果与所述理论风速和所述理论流动方向进行比较，基于比较结果，完成所述气浴装置的设计，或者对所述初始气浴装置改进，以完成所述气浴装置的设计。
18.优选地，确定所述干涉仪区域和所述其他区域的理论风速和理论流动方向包括：
19.对所述干涉仪区域的热负载、所述气浴装置的气体的流入方向、所述干涉仪区域的洁净等级和所述干涉仪区域的面积进行流体分析，获得所述干涉仪区域的理论风速和理论流动方向；
20.对所述其他区域的热负载、所述气浴装置的气体的流入方向、所述其他区域的洁净等级和所述其他区域的面积进行流体分析，获得所述其他区域的理论风速和理论流动方向。
21.优选地，基于所述壳体的形状确认所述气浴装置的安装件包括：
22.基于所述壳体的形状，设计初始安装件的构造和尺寸；
23.对所述初始安装件进行动力学分析，基于分析结果，对所述初始安装件改进或者完成所述安装件的设计。
24.优选地，在基于所述壳体的形状和由所述入口流入的气体的输入指标确定所述气浴装置的内部结构的步骤中，所述输入指标包括由所述入口流入的气体的流入方向和风速，所述内部结构包括所述流动空间内部的拐角的位置。
25.优选地，对所述初始气浴装置改进包括：
26.将所述导流部设置为导流板，所述导流板开设有导气孔，改进所述导流板的位置和所述导气孔的直径；
27.设置出气板，在所述出气板的背对所述流动空间的一侧设置滤布，所述出气板包括所述出气孔，改进所述出气板的开孔率和所述出气孔的直径。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
29.图1示出根据本发明的实施例的气浴装置的立体结构的示意图；
30.图2示出根据本发明的实施例的气浴装置的又一结构的示意图；
31.图3示出根据本发明的实施例的气浴装置的部分结构的示意图；
32.图4示出根据本发明的实施例的气浴装置的设计方法的示意性的流程图。
33.图标：110-壳体；120-进气转接件；121-测试口；130-物镜区域；140-wa装置区域；150-fs装置区域；160-传感器；200-出气板；210-出气孔；220-第一出气区；230-第二出气区；300-滤布；410-第一导流板；420-第二导流板；510-解耦底板；520-支腿；530-连接件；540-安装接口。
具体实施方式
34.提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本技术的公开内容之后，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作的顺序仅仅是示例，其并不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本技术的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。
35.这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，已经提供了这里所描述的示例仅用于示出在理解本技术的公开内容之后将是显而易见的实现这里描述的方法、设备和/或系统的诸多可行方式中的一些方式。
36.在整个说明书中，当元件(诸如，层、区域或基板)被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件时，其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件、“直接结合到”另一元件、“直接在”另一元件“之上”或“直接覆盖”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。
37.如在此所使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。
38.尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各个构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语所限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分相区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。
39.为了易于描述，在这里可使用诸如“在
……
之上”、“上部”、“在
……
之下”和“下部”的空间关系术语，以描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间关系术语意图除了包含在附图中所描绘的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“之上”或“上部”的元件随后将相对于另一元件位于“之下”或“下部”。因此，术语“在
……
之上”根据装置的空间方位而包括“在
……
之上”和“在
……
之下”两种方位。所述装置还可以以其他方式定位(例如，旋转90度或处于其他方位)，并将对在这里使用的空间关系术语做出相应的解释。
40.在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在的所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
41.由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，这里所描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。
42.这里所描述的示例的特征可按照在理解本技术的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本技术的公开内容之后将显而易见的，其他构造是可能的。
43.根据本技术的一方面提供一种气浴装置，气浴装置包括壳体、出气部和导流部，所述气浴装置包括流动空间，所述流动空间至少由出气部和壳体围设，导流部设置于流动空间的内部，所述导流部被设置为进入流动空间的气体依次流经导流部和出气部，导流部用于调整出气部流出气体的流向。该气浴装置通过在流动空间内设置导流部，能够调整经导流部和出气部的流出的气体的流向，解决了现有的气浴装置对于吹出的气体的流向调整不便的问题，保证了气浴装置的吹扫效果。
44.如图1所示，气浴装置包括壳体110，壳体110的端部设置有进气转接件120，进气转接件120与流动空间连通，通过进气转接件120，气体能够进入流动空间，之后气体经过导流部，其流动方向被导流部改变后经出气部流出。此外，该气浴装置还包括测试口121，可以通过测试口121向气浴装置内通入气体，以对该气浴装置进行测试。
45.如图2所示，曝光区域包括避让区域、干涉仪区域和其他区域，其中避让区域包括物镜区域130、wa装置区域140(wa区域为硅片对准区域)和fs装置区域150(fs区域为调平调焦区域)，避让区域不需要进行吹扫，干涉仪区域为干涉仪所在的区域，其他区域为除干涉仪区域外，其他需要吹扫的部件所在的区域。壳体110为不规则形状，例如在图2给出的示例中，当以俯视视角观察壳体时，壳体可以包括主体，主体的形状可以被描述为缺少右下角的矩形，即主体形成为实质上的五边形，进一步地，壳体还包括与主体连接的位于左上方的矩形部、位于下方长边的矩形凹部以及位于右上方的直角梯形部，这种壳体的结构，尤其是壳体110的外沿的具体形状可以根据半导体设备的整体结构确定，即壳体110的外沿与半导体设备的结构相适应。壳体110中间的镂空区域的形状可以根据避让区域的形状确定，气浴装置的内部的镂空区域的形状与避让区域的形状相配合。
46.如图3所示，出气部包括出气板200和滤布300，出气板200形成有出气平面(上表面)，出气表面上设置有出气孔210，滤布300设置于出气板200的背对流动空间的一侧，流动空间内的气体依次流经出气板200和滤布300后吹向需要吹扫的区域，通过设置滤布300，使得流经滤布300的气体形成均匀的吹扫效果。出气板200被划分为第一出气区220和第二出气区230，第一出气区220与干涉仪区域对应，即流动空间内的自第一出气区220的出气孔210流出的气体吹向干涉仪区域；第二出气区230与其他区域对应，即流动空间内的自第二出气区230的出气孔210流出的气体吹向其他区域。第一出气区220的开孔率大于第二出气区230的开孔率，第一出气区220的出气孔210的直径大于第二出气区230的出气孔210的直径，使得吹向干涉仪区域的气体的流量大于吹向其他区域的气体的流量。
47.需要说明的是，在图3中，为了示出壳体110和滤布300两者的区别，将壳体110进行了填充。
48.导流部包括多个导流板，多个导流板中任一导流板均包括导气孔，导流板与出气平面垂直，如此，经过导流板的气体的流向被改变。多个导流板中的一者的导气孔的直径大于导流板中的另一者的导气孔的直径，即多个导流板中至少包括两种导气孔直径不同的导
流板，通过设置直径不同的导气孔，使得流经直径不同的导流板的气体的具有不同的流速。具体来说，如图3所示，导流部包括第一导流板410和第二导流板420，第一导流板410和第二导流板420分别设置在流动空间内的不同位置，能够调整流动空间内的气体的流动方向。第一导流板410上的导流孔的直径大于第二导流板420上的导流孔上的直径，流经第二导流板420的气体的流速小于第一导流板410的气体的流速。此外，导流板焊接在出气板200上，进一步加强了该气浴装置的强度。
49.如图1所示，该气浴装置还包括多个安装件和安装接口540，安装接口540用于与半导体设备连接，安装件包括解耦底板510、支腿520和连接件530，支腿520的两端分别与解耦底板510和连接件530连接，解耦底板510与壳体110连接，连接件530与半导体设备的框架连接，如此，能够将气浴装置固定在半导体设备上。解耦底板510能够相对壳体110旋转，以调解连接件530与壳体110之间的距离，便于该气浴装置的安装。
50.根据本技术的气浴装置，第一出气区220和第二出气区230为出气板200上的两个部分，相较于现有的气浴装置分别设置对应干涉仪区域和其他区域的气浴装置进行组合需要设置多个安装接口540，本技术的气浴装置为一体化设置，减少了安装接口540的数量，便于气浴装置的安装。
51.此外，气浴装置的第一出气区220还设置有传感器160，能够对吹向干涉仪区域的气体进行监测。
52.根据本技术的另一方面提供一种气浴装置的设计方法，如图4所示，所述气浴装置的设计方法包括：
53.s1、确定所述干涉仪区域和所述其他区域的理论风速和理论流动方向；
54.s2、基于所述避让区域和所述半导体设备的形状，确定所述气浴装置的壳体的形状以及所述入口的位置和大小；
55.s3、基于所述壳体的形状和由所述入口流入的气体的输入指标，确定所述气浴装置的内部结构，对所述内部结构进行流体分析获取气体的实际风速和实际流动方向；
56.s4、基于对实际流动方向和所述理论流动方向的比较在所述流动空间内设置导流部和/或基于对实际风速和所述理论风速的比较在所述出口处设置出气孔，以形成初始气浴装置。
57.通过上述的气浴装置的设计方法，可以设计适用于半导体设备的不同结构的气浴装置，满足不同的吹扫需求。
58.在本技术的实施例中，该气浴装置的设计方法还包括：
59.基于所述壳体的形状确认所述气浴装置的安装件的构造和尺寸。
60.在基于所述壳体的形状确认所述气浴装置的安装件的步骤中，包括：
61.基于所述壳体的形状，设计初始安装件的构造和尺寸；
62.对所述初始安装件进行动力学分析，基于所述分析结果，对所述初始安装件改进或者完成所述安装件的设计。
63.具体来说，根据气浴装置的壳体的形状，初步设计安装件的构造和尺寸，形成初始安装件。之后对初始安装件进行动力分析，若初始安装件的强度满足预设强度，则初始安装件满足需求，如此完成了对安装件的设计；若初始安装件的强度不满足预设强度，则改进初始安装件的结构，再次对改进后的初始安装件进行强度分析，后重复上述的操作，直至初始
安装件的结构满足强度需求。上述的动力分析可通过fluent软件进行。
64.在本技术的实施例中，确定所述干涉仪区域和所述其他区域的理论风速和理论流动方向的步骤包括：
65.对干涉仪区域的热负载、气浴装置的气体的流入方向、干涉仪区域的洁净等级和干涉仪区域的面积进行流体分析，获得干涉仪区域的理论风速和理论流动方向；
66.对其他区域的热负载、气浴装置的气体的流入方向、其他区域的洁净等级和其他区域的面积进行流体分析，获得其他区域的理论风速和理论流动方向。
67.上述的计算过程可以通过fluent软件进行。
68.基于所述避让区域和所述半导体设备的形状，确定所述气浴装置的壳体的形状以及所述入口的位置和大小的步骤包括：
69.根据半导体设备的整体结构确定气浴装置的壳体的外沿的形状，根据避让区域的形状确定气浴装置内部的镂空区域的形状，即气浴装置的结构与半导体设备的整体结构和避让区域的形状相适应。根据半导体设备的结构确定气浴装置的入口的位置和大小，入口的位置和大小与半导体设备的结构相适应。
70.基于所述壳体的形状和由所述入口流入的气体的输入指标确定所述气浴装置的内部结构的步骤中，输入指标包括由入口流入的气体的流入方向和风速，内部结构包括流动空间内部的拐角的位置。
71.在本技术的实施例中，气浴装置的设计方法还包括：
72.对所述初始气浴装置进行流体分析，将分析结果与所述理论风速和所述理论流动方向进行比较，基于比较结果，完成所述气浴装置的设计，或者对所述初始气浴装置改进，以完成所述气浴装置的设计。
73.在上述步骤中，对初始气浴装置改进包括：
74.将所述导流部设置为导流板，所述导流板开设有导气孔，改进所述导流板的位置和所述导气孔的直径；
75.设置出气板，在所述出气板的背对所述流动空间的一侧设置滤布，所述出气板包括所述出气孔，改进所述出气板的开孔率和所述出气孔的直径。具体来说，将实际流动方向与理论流动方向进行比较，若实际流动方向与理论流动方向相同，实际风速与理论风速相同，则完成该气浴装置的设计；若实际流动方向与理论流动方向不同，可以改变出气板的位置，以调整实际流动方向，若理论风速与实际风速不同，可以调整出气板的开孔率、出气孔的直径以及导流板上导气孔的直径，以调整实际风速，之后重复上述的比较和调整操作，直至实际流动方向与理论流动方向相同，实际风速与理论风速相同，如此完成了气浴装置的设计。
76.根据本技术的一方面提供一种气浴装置，通过在流动空间内设置导流部，能够调整经导流部和出气部的流出的气体的流向，解决了现有的气浴装置对于吹出的气体的流向调整不便的问题，保证了气浴装置的吹扫效果。
77.根据本技术的另一方面提供一种气浴装置的设计方法，通过气浴装置的设计方法，可以设计适用于半导体设备的不同结构的气浴装置，满足不同的吹扫需求。
78.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依
然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。