镜片防污染装置及方法

摘要

本发明提供了一种镜片防污染装置及方法，包括第一装置及第二装置，所述第一装置靠近所述镜片，所述第二装置远离所述镜片；其中，所述第一装置输出保护层气体，通过喷嘴使保护层气体紧贴镜片下表面均匀流过，可以清洁已污染的镜片并形成保护层以防止再次污染；所述第二装置带离污染源附近气体，污染气体通过小孔进入环形腔体，并由排气通道的抽排动力排到远离的环境中。曝光前，先开启第一装置，再开启第二装置，曝光结束12小时后可关闭第二装置。本发明方案可更好解决光刻胶有机物挥发污染镜片，安装实施简便，使用寿命长，成本低廉，可靠性高，并保证污染物完全清除，不进入物镜内部。

权利要求

1.一种镜片防污染装置，其特征在于，所述镜片防污染装置包括第一装置及相连的第二装置，所述第一装置靠近所述镜片，所述第二装置远离所述镜片；其中，所述第一装置输出保护层气体，在所述镜片表面形成气帘保护层；

所述第二装置用于对上述保护层气体和/或污染气体的抽排；

其中，所述第一装置包括一个闭合容器，所述闭合容器位于镜片边缘下表面，所述闭合容器为扇环型气帘腔体，并且所述闭合容器的内环侧表面紧贴放置在镜片边缘外侧表面；

其中，所述第二装置包括一个环形腔体，所述环形腔体下表面有若干小孔，所述环形腔体上表面环绕并紧贴在第一装置下表面边缘，所述环形腔体下表面直接面对硅片。

2.如权利要求1所述的镜片防污染装置，其特征在于，所述镜片防污染装置还包括排气通道，所述第一装置和所述第二装置分别连接所述排气通道。

3.如权利要求2所述的镜片防污染装置，其特征在于，所述排气通道带有抽排动力。

4.如权利要求1所述的镜片防污染装置，其特征在于，所述保护层气体是纯度达到或超过99.999％的气体。

5.如权利要求1所述的镜片防污染装置，其特征在于，所述闭合容器带有进气口和喷嘴。

6.如权利要求1所述的镜片防污染装置，其特征在于，所述小孔之间的距离相等。

7.一种根据权利要求1所述的镜片防污染装置的镜片防污染方法，其特征在于，所述镜片防污染方法包括：步骤1，靠近镜片下表面处输出保护层气体，在所述镜片表面形成气帘保护层；

步骤2，靠近污染源处吸抽上述保护层气体和/或污染气体，并排出至远离镜片的环境；

其中，步骤1中的气帘保护层由位于镜片边缘下表面的扇环型气帘腔输出，并且所述扇环型气帘腔的内环侧表面紧贴放置在镜片边缘外侧表面。

8.如权利要求7所述的镜片防污染方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述保护层气体输出在光刻机曝光前至曝光结束后持续进行。

9.如权利要求7所述的镜片防污染方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述保护层气体和/或所述污染气体的吸抽及排出在光刻机曝光时至曝光结束后持续进行。

说明书

镜片防污染装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种镜片防污染装置及方法。

背景技术

[0002] 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。

[0003] 光刻机在曝光过程中，硅片表面的光刻胶中的有机溶剂受热后会慢慢的挥发，挥发出来的有机物会粘附在物镜下表面的镜片上，所述粘附物直接影响物镜中光的透过率，进而影响产品的成像质量。由于物镜下表面的最后一个镜片距离硅片面的距离很小，挥发的光刻胶很容易就粘附在镜片表面。

[0004] 现有的机台多采用在物镜的下表面镜座安装物镜保护膜的方法来阻止有机物污染镜片，但是，保护膜防污染装置和方法尚有许多不足之处。首先，保护膜的正常使用寿命是由透过的光的能量决定的，即使正常使用，在365nm和436nm紫外光的照射下，保护膜寿命也只能承受500000J/cm2的能量，设备的更换频率为一到两个月一次。其次，保护膜价格昂贵，以每个保护膜的价格为1500元人民币计算，正常的损耗为9000-18000元/年，频繁的更换更是增加了使用成本。此外，由于硅片面和物镜下表面的距离只有40mm，因此更换保护膜是一个难度较高的工作，在更换过程中保护膜很容易爆裂；另外由于膜的厚度很薄，外界气压的变化也会引起保护膜的破裂，目前非正常的损坏率高达15％，如果保护膜在使用过程中不慎破裂，会使正在成像的镜片受到污染，严重的情况下甚至成像失败。更为重要的是，实践已经证明：由于安装结构的限制，保护膜并不能完全阻止光刻胶对镜片的污染；甚至，由于保护膜不能完全保证清除挥发有机物，整个光刻机内部都有可能被污染的部件，例如物镜腔体内部的镜片、上表面镜片、硅片面和掩模面等对洁净度有要求的零件，由于光刻机是精密高端设备，这会给使用者造成更严重的损失。

[0005] 因此，需要一种可以更好解决光刻胶有机物挥发污染镜片的装置和/或方法。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种镜片防污染装置及方法，以更好解决现有的污染控制不到位以及污染物镜腔体内部问题。

[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供一种镜片防污染装置，所述镜片防污染装置包括第一装置及相连的第二装置，所述第一装置靠近所述镜片，所述第二装置远离所述镜片；其中，所述第一装置输出保护层气体，在所述镜片表面形成气帘保护层；所述第二装置用于对上述保护层气体和/或污染气体的抽排。

[0008] 可选的，在所述的镜片防污染装置中，所述镜片防污染装置还包括排气通道，所述第一装置和所述第二装置分别连接所述排气通道。

[0009] 可选的，在所述的镜片防污染装置中，所述排气通道带有抽排动力。

[0010] 可选的，在所述的镜片防污染装置中，所述保护层气体是纯度达到或超过99.999％的气体。

[0011] 可选的，在所述的镜片防污染装置中，所述第一装置包括一个闭合容器。

[0012] 可选的，在所述的镜片防污染装置中，所述闭合容器带有进气口和喷嘴。

[0013] 可选的，在所述的镜片防污染装置中，所述第二装置包括一个环形腔体。

[0014] 可选的，在所述的镜片防污染装置中，所述环形腔体下表面有若干小孔。

[0015] 可选的，在所述的镜片防污染装置中，所述小孔之间的距离相等。

[0016] 本发明还提供了一种镜片防污染方法，包括以下：

[0017] 步骤1，靠近镜片下表面处输出保护层气体，在所述镜片表面形成气帘保护层；

[0018] 步骤2，靠近污染源处吸抽上述保护层气体和/或污染气体，并排出至远离镜片的环境。

[0019] 可选的，在所述的镜片防污染方法中，所述保护层气体输出在光刻机曝光前至曝光结束后持续进行。

[0020] 可选的，在所述的镜片防污染方法中，所述保护层气体和/或所述污染气体的吸抽及排出在光刻机曝光时至曝光结束后持续进行。

[0021] 在本发明提供的镜片防污染装置及方法中，通过靠近镜片的第一装置输出保护层气体，形成保护层以防止镜片污染；进一步地，保护层气体还可以带离已污染的镜片上的污染物。通过远离镜片的第二装置，带离污染源附近气体，令污染物直接排到远离镜片的外部环境；进一步的，还可以使光刻机系统的各精密部件得到保护；在光刻机曝光时，开启两路气体通道，可进行双重保证，可靠性高。

附图说明

[0022] 图1是现有的镜片防污染保护膜；

[0023] 图2是本发明第一实施例中第一装置示意图；

[0024] 图3是本发明第一实施例中第二装置剖面示意图；

[0025] 图4是本发明第一实施例中第二装置示意图；

[0026] 图5是本发明第二实施例中第一装置和第二装置分解结构示意图；

[0027] 图6是本发明第一装置和第二装置与镜片的装配示意图。

[0028] 其中，附图1～6的附图标记说明如下：

[0029] 100-镜片；101-镜座；102-保护膜锁紧螺钉；103-保护膜法兰；104-保护膜；200-排气通道；300-第一装置；310-进气口；320-闭合容器；340-喷嘴；400-第二装置；410-小孔；420-环形腔体；500-硅片；600-隔板。

具体实施方式

[0030] 本发明的核心思想在于提供一种镜片防污染装置及方法，以解决现有的保护膜使用难度大，成本高，容易破裂，污染控制不到位以及污染物镜腔体内部问题。本发明有别于现有技术的防污染保护装置和方法，通过利用气体流通装置，使污染物与镜片隔离并将污染物从污染源头直接带离物镜各部件的方法，更好解决镜片污染。本发明所述的镜片防污染装置及方法不仅仅用于防止物镜下表面镜片污染，还可以用于保护整个光刻机内部可能被污染的部件，例如物镜内部镜片，对准的镜片，上表面镜片，硅片表面和掩膜表面等对洁净度有要求的零件，虽然本发明说明书中仅对物镜下表面镜片的防污染装置和方法进行说明，然而本领域技术人员容易理解，也可以从本发明技术方案中提取想要的装置和方法并加以组合，能够实现同样的技术效果。

[0031] 为实现上述思想，本发明提供了一种镜片防污染装置及方法，所述镜片防污染装置包括输出保护层气体的第一装置及带离污染源附近气体的第二装置；所述镜片防污染方法通过靠近镜片下表面处输出保护层气体，靠近污染源处吸抽气体，并排出所述气体至远离镜片的环境来实现镜片防污染的技术效果。

[0032] 以下结合附图和具体实施例对本发明提出的镜片防污染装置及方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

[0033] <实施例一>

[0034] 如图2、3和4所示，本实施例公开了一种镜片防污染装置，所述镜片100可以是光刻机物镜的镜片，也可以是其他如显微镜等光学设备的镜片，所述污染物可以是光刻胶挥发有机物，可以是水蒸气、灰尘、漂浮的微生物等多种影响透光率的空气杂质。

[0035] 本实施例的镜片防污染装置包括第一装置300及相连的第二装置400，所述第一装置300靠近所述镜片100，所述第二装置400远离所述镜片100；其中，所述第一装置300输出保护层气体，，在所述镜片表面形成气帘保护层，清理已污染的镜片并使气体形成保护层以防止再次污染；所述第二装置400用于对上述保护层气体和/或污染气体的抽排，带离污染源附近气体远离镜片，所述气体保护层可以是纯度达到一定要求的气体，其纯度至少达到99.999％，如高纯氮气，或其他高纯度气体。

[0036] 本实施例的镜片防污染装置还包括排气通道200，所述第一装置300和所述第二装置400分别连接所述排气通道200。所述排气通道200带有抽排动力。排气通道200用于抽排从外界环境中进入第一装置300或本来在第一装置300中的气体，和从外界环境进入第二装置400或本来在第二装置400中的气体。排气通道200处的抽排动力最好足以使第一装置300和/或第二装置400中的气体从外界环境中进入并流过第一装置300和/或第二装置400，并达到排气通道200处并排出，而不会逆向流动，并且保持一定的流速，优选的，流速为3m/s。排气通道200也可以在中间有一隔板，使排气通道200形成两个腔室，一个和第一装置300相通，另一个和第二装置400相通，也可以形成一个第一装置300和第二装置400都相通的腔室。

[0037] 具体的，所述第一装置300包括一个闭合容器320。闭合容器320位于镜片100边缘下表面，并远离排气通道200的一端，闭合容器320为扇环型气帘腔体，其内边半径为镜片100半径，外边半径只要不影响物镜和/或其他装置的装配关系即可，优选的，大于镜片100半径2-3cm；内边弧长为镜片100的半圆到四分之一圆之间，优选地，内边弧长为镜片100的三分之一圆，所述的闭合容器320的内环侧表面紧贴放置在镜片100边缘外侧表面，并且，所述闭合容器320径向方向与镜片100的径向方向重合。

[0038] 在本实施例的镜片防污染装置中，所述闭合容器320带有进气口310和喷嘴340。进气口310位于闭合容器320的外边弧面的中心点上，是垂直于弧面的一个圆柱体，进气口310顶端连接产生气体的装置，进气口310也可以是垂直于弧面的其他形状，如长方体等。喷嘴340均匀分布在闭合容器320内边弧面的表面，由多个小孔构成，喷嘴340的形状可以在不同的使用情况下选择不同形状，如圆形或方形等，在本实施例中可以看到，是圆形小孔；另外，喷嘴340小孔的数量可根据需要选择；小孔之间的距离可以是均匀的，使保护层气体可均匀的分布在镜片100的表面，也可以不是均匀的，比如，因为中间的气流流过的路径更长，所以中间若干个小孔距离较小，两边的小孔距离较大，以让中间的保护层气体气流更强；小孔排列成一排，也可以排成多排，主要取决于小孔的数量的需要和闭合容器320内边弧面的高度。由于排气通道200的抽排动力，保护层气体从进气口310被吸入，通过闭合容器320，并通过喷嘴340输出，流过镜片100下表面后顺排气通道200排出。

[0039] 进一步的，所述第二装置400包括一个环形腔体420。环形腔体420内径不小于镜片100的直径，不能遮挡镜片100以影响曝光，环形腔体420上表面环绕并紧贴在镜片100和第一装置300下表面边缘，环形腔体420下表面直接面对硅片500。

[0040] 在本实施例的镜片防污染装置中，所述环形腔体420下表面有若干小孔410。进一步地，所述小孔410之间的距离相等。所述小孔正对硅片500上光刻胶污染源，小孔的形状可以是圆形、方形等各种形状，数量可根据气体流量的大小和污染物挥发的严重程度而选择，各个小孔之间的距离应相等，以对污染源各处的气体的吸力强度相等，小孔排列成一排，也可以排成多排，主要取决于小孔的数量的需要和环形腔体420的环宽。其中，由于排气通道200的抽排动力，环形腔体420的下表面正对的硅片500上的光刻胶有机物挥发气体被吸入到小孔410中，进入环形腔体420，再从环形腔体420中流过，直接到达排气通道200处，被排出到远离镜片100的外部环境中。

[0041] <实施例二>

[0042] 如图5及图6所示，本实施例二与实施例一的主要差别在于：第一装置300和第二装置400可以一体成型，构成一个整体。第一装置300和第二装置400之间的隔板600可以制作成一个上下表面各凸起一个容器的环形薄板，隔板600上端凸起的容器为闭合容器320，所述的闭合容器320为扇环形，弧长大约为隔板600的半个圆环，可以取隔板600四分之一周到半周之间的值，内径和外径与隔板600相等；所述隔板600在下端凸起的容器为环形腔体420，所述的环形腔体420为整个圆环形，内径和外径与隔板600相等。

[0043] 本实施例中，排气通道200、进气口310、小孔410及喷嘴340的形状，位置关系和功能以及气体通道的路径、方向及气流动力及产生方式与上个实施例相同或相似，本实施例中不予详细说明，具体可参考上一实施例中的说明。

[0044] 综上，上述实施例对镜片100防污染装置的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。

[0045] <实施例三>

[0046] 本发明还提供了一种镜片防污染方法，包括以下步骤：

[0047] 步骤1，靠近镜片下表面处输出保护层气体，在所述镜片表面形成气帘保护层；

[0048] 步骤2，靠近污染源处吸抽上述保护层气体和/或污染气体，并排出至远离镜片的环境。

[0049] 进一步地，在步骤1中，所述保护层气体输出在光刻机曝光前和结束后持续进行。

[0050] 进一步地，在步骤2中，所述保护层气体和/或所述污染气体的吸抽及排出在光刻机曝光时至曝光结束后持续进行。

[0051] 所述污染气体抽排通道在光刻机曝光结束12小时后关闭以节省成本和能耗，保护层气体可以一直开启，以形成持续的保护层，还可以防止空气中的其他污染物及杂质污染镜片100。

[0052] 其中，保护层气体流通通道以第一装置300及排气通道200为通道，路径方向为进气口310，到闭合容器320，到喷嘴340到镜片100下表面，到排气通道200后排出到外界环境；污染气体抽排通道以第二装置400及排气通道200为通道，路径方向为小孔410，到环形腔体
420，到排气通道200后排出到外界环境。保护层气体为纯度达到或超过99.999％的气体。

[0053] 上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。