氣體供給裝置及具有其的光刻投影物鏡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光刻投影物鏡控制領(lǐng)域，特別地，涉及一種氣體供給裝置。此外，本發(fā)明還涉及一種包括上述氣體供給裝置的光刻投影物鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]光刻投影物鏡是一種超精密光學(xué)系統(tǒng)，是光刻機(jī)的核心部件，它是影響光刻分辨力和線寬的關(guān)鍵。隨著光刻精度的提高，對(duì)環(huán)境的要求如對(duì)環(huán)境溫度、氣壓、潔凈度等的要求，也越來(lái)越苛刻。物鏡內(nèi)部存在大量的熱源包括各種電機(jī)及準(zhǔn)分子激光器等，溫度的變化會(huì)導(dǎo)致物鏡焦面位置改變和影響物鏡的成像質(zhì)量，同時(shí)物鏡內(nèi)部需要密封環(huán)境及高純、潔凈的氮?dú)夥乐箍諝膺M(jìn)入投影物鏡內(nèi)部污染光學(xué)鏡片，同時(shí)需要保證氮?dú)饩哂泻愣▔毫土髁浚档蛯?duì)光學(xué)表面面形的影響。
[0003]投影物鏡內(nèi)部腔室的溫度環(huán)境約為22°C。目前，針對(duì)193nm激光光源，通過(guò)對(duì)環(huán)境溫度在21.5°C-22.5°C范圍內(nèi)的10組不同環(huán)境溫度的物鏡系統(tǒng)熱浸沒(méi)仿真實(shí)驗(yàn)，得出當(dāng)物鏡內(nèi)部腔室環(huán)境溫度變化約0.0rC時(shí)，波像差最大變化0.12nm，倍率最大變化0.4ppm，畸變最大變化0.09nm。投影物鏡內(nèi)部腔室的氣壓約為:750mbar ~ 1050mbar。目前，針對(duì)193nm激光光源，根據(jù)光學(xué)設(shè)計(jì)與仿真分析的結(jié)果，倍率與氣壓的關(guān)系約為:倍率與氣壓在此范圍內(nèi)近似為線性關(guān)系，氣壓變化10pa時(shí)倍率變化了 0.64ppm，氣壓變化76pa時(shí)倍率變化了 0.5ppm，氣壓變化15.2pa時(shí)倍率變化了 0.1ppm時(shí)。由此可以看出光刻投影物鏡內(nèi)部氣體壓力、溫度等參數(shù)的變化，將嚴(yán)重影響光刻的精度，因此，需要保證光刻投影物鏡內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定，降低對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的影響。
[0004]光刻投影物鏡內(nèi)部氣體的供氣氣源一般采用外部氣罐的形式，其壓力、流量、純凈度、溫度等指標(biāo)都不能夠滿(mǎn)足要求，投影物鏡內(nèi)部氣體環(huán)境要求高純度(氮?dú)夂?9.999999%)、顆粒度(最大 3nm)、恒定流量(12NL/H)、壓力(100 ± 1pa)。
[0005]因此，亟需設(shè)計(jì)一種光刻投影物鏡高純精密氣體供給裝置對(duì)外部的氣源進(jìn)行處理，并提供給投影物鏡內(nèi)部腔室穩(wěn)定的壓力、流量、溫度、潔凈度的惰性氣體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種氣體供給裝置及具有其的光刻投影物鏡，以解決現(xiàn)有的光刻投影物鏡內(nèi)部腔室的壓力、流量、溫度等難以有效控制的技術(shù)問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種氣體供給裝置，用于給光刻投影物鏡的物鏡本體內(nèi)部腔室提供工作氣體，氣體供給裝置包括:氣源及供氣控制管路，供氣控制管路的一端連通氣源，另一端用于與物鏡本體的內(nèi)部腔室連通；
供氣控制管路包括:設(shè)于管路上的熱交換器、減壓閥、質(zhì)量流量控制器，其中，
熱交換器用于對(duì)工作氣體進(jìn)行熱交換以調(diào)節(jié)溫度；
減壓閥用于對(duì)工作氣體的供氣壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)； 質(zhì)量流量控制器用于對(duì)工作氣體的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0008]進(jìn)一步地，供氣控制管路還包括:設(shè)于管路上的過(guò)濾器，用于對(duì)工作氣體的顆粒度進(jìn)行過(guò)濾控制。
[0009]進(jìn)一步地，供氣控制管路還包括:設(shè)于管路上的純化器，用于對(duì)工作氣體的純度進(jìn)行提純控制。
[0010]進(jìn)一步地，供氣控制管路還包括:設(shè)于管路上的泄壓閥，用于對(duì)工作氣體提供過(guò)壓安全保護(hù)控制。
[0011]進(jìn)一步地，供氣控制管路還包括:壓力傳感器，設(shè)于減壓閥的出口側(cè)的管路上，用于測(cè)量經(jīng)減壓閥調(diào)節(jié)后的壓力值，以根據(jù)壓力值控制減壓閥。
[0012]進(jìn)一步地，減壓閥包括一級(jí)減壓閥和二級(jí)減壓閥，一級(jí)減壓閥的出口側(cè)設(shè)有第一壓力傳感器，二級(jí)減壓閥的出口側(cè)設(shè)有第二壓力傳感器。
[0013]進(jìn)一步地，熱交換器包括初級(jí)熱交換器和次級(jí)熱交換器，其中，初級(jí)熱交換器用于對(duì)工作氣體進(jìn)行熱交換以粗略調(diào)節(jié)溫度，次級(jí)熱交換器用于對(duì)經(jīng)初級(jí)熱交換器調(diào)節(jié)后的工作氣體進(jìn)行熱交換以精細(xì)調(diào)節(jié)溫度。
[0014]進(jìn)一步地，供氣控制管路包括依次連接的初級(jí)熱交換器、隔膜閥、一級(jí)減壓閥、第一壓力傳感器、過(guò)濾器、二級(jí)減壓閥、第二壓力傳感器、質(zhì)量流量控制器、純化器、泄壓閥、次級(jí)熱交換器，其中，
初級(jí)熱交換器連通氣源與隔膜閥，用于對(duì)工作氣體進(jìn)行熱交換以粗略調(diào)節(jié)溫度； 隔膜閥用于對(duì)經(jīng)過(guò)初級(jí)熱交換的工作氣體供給進(jìn)行控制；
一級(jí)減壓閥用于對(duì)工作氣體的供氣壓力進(jìn)行粗略調(diào)節(jié)；
第一壓力傳感器用于對(duì)一級(jí)減壓閥調(diào)節(jié)后的壓力進(jìn)行測(cè)量；
過(guò)濾器用于對(duì)工作氣體的顆粒度進(jìn)行過(guò)濾控制；
二級(jí)減壓閥用于對(duì)工作氣體的供氣壓力進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)；
第二壓力傳感器用于對(duì)二級(jí)減壓閥調(diào)節(jié)后的壓力進(jìn)行測(cè)量；
質(zhì)量流量控制器用于對(duì)工作氣體的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)；
純化器用于對(duì)工作氣體的純度進(jìn)行提純控制；
泄壓閥用于對(duì)工作氣體提供過(guò)壓安全保護(hù)控制；
次級(jí)熱交換器的出口連通物鏡本體的內(nèi)部腔室，用于對(duì)工作氣體進(jìn)行熱交換以精細(xì)調(diào)節(jié)溫度。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種光刻投影物鏡，包括物鏡本體，物鏡本體的內(nèi)腔連通如上述的氣體供給裝置。
[0016]進(jìn)一步地，物鏡本體的內(nèi)腔設(shè)有出氣口，出氣口連接限流器，用于在保證物鏡本體內(nèi)腔的工作氣體環(huán)境的前提下，對(duì)耗氣量進(jìn)行約束控制。
[0017]本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明氣體供給裝置及具有其的光刻投影物鏡，通過(guò)對(duì)氣源提供的工作氣體進(jìn)行處理，使得提供給物鏡本體的內(nèi)部腔室的工作氣體的壓力、流量、溫度等參數(shù)穩(wěn)定，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作且便于維護(hù)，有效地保障了光刻投影物鏡正常工作情況下環(huán)境參數(shù)穩(wěn)定，且避免外部環(huán)境的污染物進(jìn)入物鏡本體內(nèi)部以對(duì)光學(xué)系統(tǒng)造成污染。
[0018]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0019]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例光刻投影物鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是激光照射下N2雜質(zhì)不同的膜透過(guò)率對(duì)比曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
[0021]參照?qǐng)D1，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了提供一種氣體供給裝置，用于給光刻投影物鏡的物鏡本體I內(nèi)部腔室提供工作氣體，本實(shí)施例氣體供給裝置包括:氣源2及供氣控制管路，供氣控制管路的一端連通氣源2，另一端用于與物鏡本體I的內(nèi)部腔室連通；供氣控制管路包括:設(shè)于管路上的熱交換器、減壓閥、質(zhì)量流量控制器10，其中，熱交換器用于對(duì)工作氣體進(jìn)行熱交換以調(diào)節(jié)溫度；減壓閥用于對(duì)工作氣體的供氣壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)；質(zhì)量流量控制器10用于對(duì)工作氣體的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。本實(shí)施例中，工作氣體為惰性氣體，以防止空氣進(jìn)入物鏡本體I內(nèi)部腔室而污染光學(xué)鏡片，氣源2為提供惰性氣體的氣瓶或者氣罐等裝置。本實(shí)施例通過(guò)對(duì)氣源2提供的工作氣體進(jìn)行處理，使得提供給物鏡本體I的內(nèi)部腔室的工作氣體的壓力、流量、溫度等參數(shù)穩(wěn)定，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作且便于維護(hù)，有效地保障了光刻投影物鏡正常工作情況下環(huán)境參數(shù)穩(wěn)定，且避免外部環(huán)境的污染物進(jìn)入物鏡本體內(nèi)部以對(duì)光學(xué)系統(tǒng)造成污染。
[0022]進(jìn)一步地，供氣控制管路還包括:設(shè)于管路上的過(guò)濾器7，用于對(duì)工作氣體的顆粒度進(jìn)行過(guò)濾控制。
[0023]進(jìn)一步地，供氣控制管路還包括:設(shè)于管路上的純化器11，用于對(duì)工作氣體的純度進(jìn)行提純控制。
[0024]可選地，本實(shí)施例供氣控制管路還包括:設(shè)于管路上的泄壓閥12，用于對(duì)工作氣體提供過(guò)壓安全保護(hù)控制。當(dāng)管路上的工作氣體的壓力值超過(guò)安全閥值，則通過(guò)泄壓閥12泄壓以保護(hù)物鏡本體I的內(nèi)部環(huán)境。
[0025]可選地，本實(shí)施例供氣控制管路還包括:壓力傳感器，設(shè)于減壓閥的出口側(cè)的管路上，用于測(cè)量經(jīng)減壓閥調(diào)節(jié)后的壓力值，以根據(jù)壓力值控制減壓閥。
[0026]可選地，參照?qǐng)D1，本實(shí)施例中，減壓閥包括一級(jí)減壓閥5和二級(jí)減壓閥8，一級(jí)減壓閥5的出口側(cè)設(shè)有第一壓力傳感器6，二級(jí)減壓閥8的出口側(cè)設(shè)有第二壓力傳感器9。
[0027]可選地，參照?qǐng)D1，熱交換器包括初級(jí)熱交換器3和次級(jí)熱交換器13，其中，初級(jí)熱交換器3用于對(duì)工作氣體進(jìn)行熱交換以粗略調(diào)節(jié)溫度，次級(jí)熱交換器13用于對(duì)經(jīng)初級(jí)熱交換器3調(diào)節(jié)后的工作氣體進(jìn)行熱交換以精細(xì)調(diào)節(jié)溫度。本實(shí)施例通過(guò)二級(jí)熱交換控制，可以精確地對(duì)光刻投影物鏡內(nèi)部工作氣體的溫度，以保障其工作環(huán)境參數(shù)穩(wěn)定。
[0028]參照?qǐng)D1，作為一種較佳的實(shí)施例，該供氣控制管路包括依次連接的初級(jí)熱交換器3、隔膜閥4、一級(jí)減壓閥5、第一壓力傳感器6、過(guò)濾器7、二級(jí)減壓閥8、第二壓力傳感器9、質(zhì)量流量控制器10、純化器11、泄壓閥12、次級(jí)熱交換器13，其中，