本實用新型屬于極紫外光刻機技術領域，具體涉及用于極紫外光刻機的動態(tài)氣體隔離裝置。

背景技術：

由于空氣及幾乎所有的折射光學材料對13.5nm波長的極紫外輻照具有強烈的吸收作用，導致極紫外光刻機(Extreme Ultraviolet Lithography–EUVL)與普通空氣環(huán)境下的光刻機大不相同。極紫外光刻機的主要特點表現(xiàn)在：光學系統(tǒng)為反射式光學系統(tǒng)；內(nèi)部環(huán)境為真空環(huán)境，除了對13.5nm的EUV輻照有高透過率，還要能將產(chǎn)生的污染物質(zhì)迅速排出。極紫外光刻機的光源、光學系統(tǒng)、掩模臺與工件臺等各個部件系統(tǒng)均置于真空環(huán)境中。各個部件工作環(huán)境不同，極紫外光刻機內(nèi)不同真空腔室具有不同的真空要求。

極紫外光刻機的照明光學系統(tǒng)、成像光學系統(tǒng)等的真空環(huán)境為超清潔真空環(huán)境，此真空環(huán)境在一定真空度下，可滿足EUVL光學鏡片的超清潔使用環(huán)境要求。在該超清潔真空環(huán)境中，除了要確保EUV輻照近似無損的通過，還要避免污染物在光學系統(tǒng)上的沉積、確保光學系統(tǒng)的使用壽命，所以需要嚴格控制超清潔真空環(huán)境內(nèi)部材料的真空放氣率及所釋放氣體組分的分壓。有文獻(Abneesh Srivastava,Stenio Pereira,Thomas Gaffney.Sub-Atmospheric Gas Purification for EUVL Vacuum Environment Control.SPIE,2012)指出，超清潔真空環(huán)境要求碳氫化合物(C_xH_y)分壓不大于1×10^-9mbar，水分壓不大于1×10^-7mbar，以確保光學系統(tǒng)7-10年內(nèi)的反射率損失小于1％。

極紫外光刻機的硅片臺等部件的真空環(huán)境為清潔真空環(huán)境。此真空環(huán)境內(nèi)不包含光學元件，只需滿足清潔真空要求。在該清潔真空環(huán)境中，不包含光學元件，EUV輻照光路只通過很少一部分區(qū)域，所以要求不如超清 潔真空環(huán)境那么高，能允許產(chǎn)生一定的雜質(zhì)(如硅片臺的硅片上光致抗蝕劑曝光產(chǎn)生的污染物)但需嚴格控制雜質(zhì)的擴散。

超清潔真空環(huán)境內(nèi)開有一定孔徑的通光小孔與清潔真空環(huán)境相連，極紫外輻照通過此小孔，對置于清潔真空環(huán)境內(nèi)的硅片進行曝光。硅片表面的光致抗蝕劑在極紫外輻照的作用下會發(fā)生光化學反應，產(chǎn)生對超清潔真空環(huán)境中光學元件有害的廢氣及污染顆粒，必須通過真空排氣系統(tǒng)將這些廢氣及污染顆粒及時排出。

為維持超清潔真空環(huán)境，非常有必要在超清潔真空環(huán)境和清潔真空環(huán)境之間建立動態(tài)氣體鎖(Dynamic Gas Lock–DGL)，從而將兩種不同要求的環(huán)境隔離。同時，為了更好的確保極紫外輻照光束質(zhì)量不受動態(tài)氣體鎖的影響，需要動態(tài)氣體鎖中的清潔氣流盡量均勻。

在EUVL中，由動態(tài)氣體鎖注入的清潔氣體分子與清潔真空環(huán)境中欲流向超清潔真空環(huán)境的污染氣體分子發(fā)生近似線性彈性碰撞，使污染氣體分子回流入清潔真空環(huán)境從而達到抑制污染氣體分子向超清潔真空環(huán)境擴散的效果。該抑制效果取決于參與碰撞的清潔氣體分子數(shù)目的多少(對應宏觀的清潔氣體流量)、污染氣體分子數(shù)目的多少(對應污染氣體放氣率)、清潔氣體分子量的大小(對應清潔氣體種類)和污染氣體分子量的大小(對應污染氣體種類)。

技術實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術問題

本實用新型所要解決的技術問題是如何抑制極紫外光刻機在工作時產(chǎn)生的污染物由清潔真空環(huán)境向超清潔真空環(huán)境擴散，并確保極紫外輻照光束質(zhì)量不受動態(tài)氣體隔離裝置的影響。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本實用新型提出一種動態(tài)氣體隔離裝置，用于將兩個空間連通的部件進行氣體隔離，包括主體、充氣裝置和法蘭，其中，所述主體為筒狀，具有兩個開口端，連接兩個開口端的方向為軸向，垂直于軸向的方向為側向；所述主體在其軸向的中部位置具有隔板、該隔板將筒狀的內(nèi)部空間隔成兩個腔室；所述隔板上開有外氣流通道，其連通所述 兩個腔室；在所述隔板內(nèi)并在所述外氣流通道的側面，沿所述主體的側向開有內(nèi)氣流通道，所述內(nèi)氣流通道連接所述充氣裝置；所述充氣裝置經(jīng)由所述內(nèi)氣流通道和外氣流通道向主體內(nèi)部通入清潔氣體；所述法蘭用于將所述主體的兩個開口端與需要進行氣體隔離的部件密封連接。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，所述外氣流通道的兩個開口端的孔徑存在差值，即分為窄口端和寬口端，且窄口端和寬口端分別與清潔真空腔室和超清潔真空腔室相連通。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，所述充氣裝置包括充氣閥門和管道，所述管道貫通于所述隔板內(nèi)并與所述內(nèi)氣流通道連通。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，所述充氣閥門、管道和內(nèi)氣流通道分別都具有兩個，各對稱分布于所述隔板的兩側。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，所述內(nèi)氣流通道內(nèi)設有至少一個勻流板，所述清潔氣體經(jīng)過所述勻流板流入所述外氣流通道。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，每個所述內(nèi)氣流通道內(nèi)設有四級勻流板，且越靠近所述充氣裝置的勻流板漏孔越稀疏、孔徑越大，越靠近所述外氣流通道的勻流板的漏孔越密、孔徑越小。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，所述充氣裝置包括管道，所述管道貫通于所述隔板內(nèi)并與所述內(nèi)氣流通道連通；最靠近所述充氣裝置的一級勻流板在正對管道、且在管道內(nèi)直徑的1～2倍直徑區(qū)域不布置漏孔。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，所述內(nèi)氣流通道內(nèi)設有多級勻流板，各級勻流板的有效漏孔面積之和近似相等。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，所述內(nèi)氣流通道為喇叭口狀，其窄口端靠近所述外氣流通道。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，所述管道為并排的多個管道，所述多個管道共同連通到所述內(nèi)氣流通道。

(三)有益效果

本實用新型提出的用于極紫外光刻機的動態(tài)氣體隔離裝置能有效地隔離極紫外光刻機中超清潔真空環(huán)境和清潔真空環(huán)境，抑制污染氣體分子由清潔真空環(huán)境向超清潔真空環(huán)境擴散，并確保極紫外輻照光束質(zhì)量不受動態(tài)氣體隔離裝置的影響。

附圖說明

圖1是本實用新型的動態(tài)氣體隔離裝置的一個實施例的主視圖；

圖2和圖3分別是所述動態(tài)氣體隔離裝置的一個實施例的沿兩個相互垂直的面在內(nèi)氣流通道13處的剖面圖；

圖4示出了本實用新型的動態(tài)氣體隔離裝置的另一個實施例的主體的剖視圖。

具體實施方式

本實用新型提出的動態(tài)氣體隔離裝置用于將兩個空間連通的部件進行氣體隔離，其主要由主體、充氣裝置和法蘭組成，充氣裝置可以包括充氣閥門和管道等。主體為筒狀，具有兩個開口端，連接兩個開口端的方向為軸向，其軸向的中部位置具有一隔板、該隔板將筒狀的內(nèi)部空間隔成兩個腔室。隔板上開有外氣流通道，其連通所述兩個腔室。清潔氣體由管道進入氣體隔離裝置的主體，再通過外氣流通道分別流入模擬清潔真空腔室和模擬超清潔真空腔室中；清潔氣體通常是對所要連接的兩個部件內(nèi)的空間不構成污染的氣體。氣體隔離裝置主體的隔板內(nèi)有內(nèi)氣流通道，使清潔氣體分別經(jīng)過多級勻流板最終均勻的流入外氣流通道。充氣裝置經(jīng)由內(nèi)氣流通道和外氣流通道向主體內(nèi)部通入清潔氣體。法蘭用于將所述主體的兩個開口端與需要進行氣體隔離的部件密封連接。

為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明。

圖1是本實用新型的動態(tài)氣體隔離裝置的一個實施例的主視圖。如圖1所示，該動態(tài)氣體隔離裝置為對稱結構，由主體1、充氣閥門2、管道3、和法蘭4組成。充氣閥門2和管道3為充氣裝置。

所述主體1整體上呈現(xiàn)筒狀形狀，筒狀具有兩個開口端，連接兩個開口端的方向為筒狀的軸向，垂直于軸向的方向為側向。在筒狀的軸向方向上的中部位置，所述主體1具有一隔板11、該隔板11將筒狀的內(nèi)部空間隔成兩個腔室。且隔板11上開有一個外氣流通道12，其連通所述兩個腔室。

所述的隔板11具有一定的厚度，在外氣流通道12的側面的隔板11內(nèi)，沿筒狀主體的側向開有內(nèi)氣流通道13(圖1中未示)，該內(nèi)氣流通道與管道3連通，以便所述外氣流通道12通過所述內(nèi)氣流通道13及管道3與充氣閥門2連通，由于隔板具有一定的厚度，因此該管道3的一部分可形成于隔板內(nèi)。如圖1所示，管道3可延伸出隔板11的側面。

在該實施例中，充氣閥門2具有兩個，其對稱分布于主體的隔板的兩側，并分別通過貫通于隔板11的管道3、內(nèi)氣流通道13與外氣流通道12連通。

所述筒狀主體1的兩個開口端分別通過法蘭4與需要相互隔離的腔室連接。所述法蘭也可以替換為其他密封式連接機構。

所述充氣閥門2通過管道3和內(nèi)氣流通道13向外氣流通道12中注入清潔氣體?？紤]到氫氣、氦氣、氬氣、氮氣對極紫外輻照的吸收系數(shù)相對較小，動態(tài)氣體隔離裝置中的清潔氣流所用氣體為干燥無雜的氫氣、氦氣、氬氣、氮氣或者它們兩種/多種的混合氣體。

所述外氣流通道12的兩個開口端的孔徑存在差值。在該實施例中，其呈喇叭形狀，窄口端和寬口端分別與清潔真空腔室和超清潔真空腔室相連通。因為在真實EUV光刻機環(huán)境中，從成像光學系統(tǒng)(超清潔真空環(huán)境)到硅片臺(清潔真空環(huán)境)的極紫外光束逐步變小，所以呈喇叭口狀的外氣流通道的寬口端正對超清潔真空腔室、其窄口端正對清潔真空腔室。

如圖1所示的實施例中，動態(tài)氣體隔離裝置主體1通過法蘭4分別連接清潔真空腔室和超清潔真空腔室，此時法蘭4的內(nèi)直徑要足夠大(如為外氣流通道12的特征尺寸的十倍)、清潔真空腔室和超清潔真空腔室到動態(tài)氣體隔離裝置主體1間距要足夠小(能夠進行法蘭裝拆的最小尺寸)，這樣能降低法蘭對空間氣流分布的影響，從而降低法蘭帶來的誤差。在其他的實施方式中，也可以將動態(tài)氣體隔離裝置的主體1兩開口端分別直接連接到需要氣體隔離的兩個腔室，或者將動態(tài)氣體隔離裝置主體1和兩個腔室的連接腔壁合為一體，這些情況雖然圖中未畫出，但仍屬于本專利保護范疇。

動態(tài)氣體隔離裝置的充氣閥門2可與外部清潔氣源相連，用于向動態(tài)氣體隔離裝置內(nèi)部注入清潔氣體并調(diào)節(jié)其注入流量(極限情況下控制氣流 通斷)；為了得到更高控制精度的流量，可以在該充氣閥門和外部清潔氣源之間增加一個氣體質(zhì)量流量控制器(圖中未畫出)，用于精確控制清潔氣體注入流量。充氣閥門2通過管道3與動態(tài)氣體隔離裝置主體1的內(nèi)氣流通道13、外氣流通道12相連通，使清潔氣體由管道進入動態(tài)氣體隔離裝置主體，再進入外氣流通道12分別流入清潔真空腔室和超清潔真空腔室中。

圖2和圖3分別是所述動態(tài)氣體隔離裝置的一個實施例的沿兩個相互垂直的面在內(nèi)氣流通道13處的剖面圖。如圖2和圖3所示，內(nèi)氣流通道13內(nèi)可設有至少一個勻流板，清潔氣體經(jīng)過勻流板最終均勻的流入外氣流通道12。在該實施例中，兩個內(nèi)氣流通道13對稱分布于外氣流通道12的兩側，每個內(nèi)氣流通道13內(nèi)都設有四級勻流板（14、15、16、17）。

勻流板可以是金屬網(wǎng)格板，其上均勻布置有漏孔。不同級的勻流板的漏孔數(shù)量和孔徑可以不同。優(yōu)選地，各級勻流板的有效漏孔(放置在動態(tài)氣體隔離裝置主體中能夠有效通過清潔氣流)面積之和近似相等，且越靠近充氣閥門2的勻流板漏孔越稀疏、孔徑越大，越靠近外氣流通道12的勻流板的漏孔越密、孔徑越小。優(yōu)選地，對于最靠近充氣閥門的一級勻流板14，為避免從管道流入的清潔氣流的直接沖擊，也為了使內(nèi)氣流通道中的清潔氣流盡量均勻，其正對管道、且在管道內(nèi)直徑的1～2倍直徑區(qū)域不布置漏孔。

所述內(nèi)氣流通道13優(yōu)化設計也是為喇叭口狀，且其窄口端靠近外氣流通道，寬口端靠近充氣閥門2，由此能夠有效壓縮清潔氣體、進一步提高其內(nèi)部清潔氣流的流速。這樣，經(jīng)過多級勻流板的過渡，使清潔氣體最終均勻高速的流向外氣流通道。

圖4示出了本實用新型的動態(tài)氣體隔離裝置的另一個實施例的主體的剖視圖。與前一實施例不同的是，所述管道為并排的多個管道(該實施例中實施為5個并排的管道)，所述多個管道共同連通到所述內(nèi)氣流通道。

以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)， 所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。