一种动态气体隔离装置以及极紫外光刻设备的制作方法

1.本发明涉及光刻技术领域，特别涉及一种动态气体隔离装置以及极紫外光刻设备。


背景技术：

2.极紫外光刻是面向7nm及以下节点的主流光刻技术。极紫外光刻采用13.5nm波长的极紫外光。由于空气及几乎所有的折射光学材料对13.5nm波长的极紫外(euv)辐照具有强烈的吸收作用，故极紫外光刻机内部需要设置为真空环境。euv照明光学系统、成像光学系统、掩模台与工件台等部件系统均置于相应真空腔内。由于极紫外光束的传输需要，各个真空腔室之间是连通的。各个部件或系统对真空环境清洁度要求不同，例如：成像光学系统、照明光学系统对清洁度要求最高，掩模台对清洁度要求次之，工件台对清洁度要求不高。因此必须在高清洁度的真空环境和次清洁度的真空环境之间建立动态气体隔离装置(称之为动态气体锁)，从而将两种不同真空要求的真空环境进行隔离。
3.动态气体锁内通入的清洁气流分别流向高清洁真空腔室和低清洁真空腔室，流向低清洁真空腔室的气流会抑制污染物向高清洁真空腔室的传输。现有技术中，均采用了收敛型的管道进行污染气体隔离，同时会采用较大气流量的清洁气体来进行污染控制。随气流量增大，动态气体锁内部流场会达到音速或超音速。音速流在收敛管中会维持音速；超音速流在收敛管中速度会不断降低到音速；同时收敛型的管道不利于清洁气体向低清洁真空环境流动，降低清洁气体的使用效率。均不利于污染气体抑制效率的进一步提高。同时，收敛管道内气体气压的不断升高，会降低euv光束的透过率，影响曝光功率。且当气体总压较高时，气体在收敛管出口处的压强会大于管外压强，处于超临界工作状态，在管外会发生急速膨胀，导致气流的不稳定和温度变化，影响到euv光束的不均匀性和硅片表面的受热变形，进而影响曝光质量。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提出一种动态气体隔离装置以及极紫外光刻设备，旨在解决动态气体隔离装置气体使用效率不高的问题。
5.为实现上述目的，本发明提出一种动态气体隔离装置，包括：
6.隔离管道，包括呈间隔设置的扩张管道段以及等截面管道段，扩张管道段的截面宽度沿远离等截面管道段的方向呈逐渐增大设置，等截面管道段的截面宽度沿远离扩张管道段的方向保持不变，扩张管道段与等截面管道段之间贯设有进气口；以及，
7.供气装置，包括高纯气源和连接管道，连接管道的两端分别连通至进气口以及高纯气源；
8.其中，扩张管道段连通至高清洁腔内，等截面管道段连通至次清洁腔内。
9.可选的，隔离管道还包括设于等截面管道段端部的缓冲段，缓冲段沿远离等截面管道段的方向，截面宽度呈逐渐增大设置。
10.可选的，连接管道内设置有加速结构，加速结构用以增加连接管道内的气体流速。
11.可选的，连接管道包括拉瓦尔管道段，拉瓦尔管道段中间位置形成有一窄喉，拉瓦尔管道段处于窄喉两侧的截面直径均沿远离窄喉的方向呈逐渐增大设置，拉瓦尔管道段的两端分别连通至高纯气源与进气口处，拉瓦尔管道段形成加速结构。
12.可选的，连接管段还包括交接段，交接段设于拉瓦尔管道段与进气口之间，交接段的截面直径沿远离拉瓦尔管道段的方向呈逐渐增大设置。
13.可选的，交接段的内侧壁呈弧形设置。
14.可选的，进气口设置有多个，多个进气口沿隔离管道的周向间隔设置；
15.供气装置对应进气口设置有多个。
16.可选的，进气口设置有两个，两个进气口沿隔离管道的轴线呈对称设置；
17.供气装置对应进气口设置有两个。
18.可选的，隔离管道的截面呈圆形或矩形设置。
19.本发明还提供一种极紫外光刻设备，包括：
20.高清洁腔；
21.次清洁腔，内设置有放气源；以及，
22.动态气体隔离装置，设于高清洁腔与次清洁腔之间，动态气体隔离装置为上述的动态气体隔离装置。
23.在本发明提供的技术方案中，隔离管道包括扩张管道段以及等截面管道段，扩张管道段连通至高清洁腔内，等截面管道段连通至次清洁腔内，通过高纯气源和连接管道向隔离管道内供气，气体一部分流入扩张管道段，另一部分流入等截面管道段，抑制次清洁腔内的污染气体自隔离管道流入高清洁腔内；同时，扩张管道段保证连续收缩光束的通过，而等截面管道段内截面宽度不变，使得流入等截面管道段内的气流量增加，提高隔离管道的抑制效果，而无需加大气流量，且压强低，提高光束的透过率。
附图说明
24.图1为本发明提供的动态气体隔离装置的一实施例的平面结构示意图；
25.图2为图1中a处的放大结构示意图。
26.附图标号说明：
27.标号名称标号名称100动态气体隔离装置22连接管道11扩张管道段221窄喉12等截面管道段222交接段13进气口200高清洁腔14缓冲段300次清洁腔21高纯气源
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具体实施方式
28.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
29.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
30.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
31.极紫外光刻是面向7nm及以下节点的主流光刻技术。极紫外光刻采用13.5nm波长的极紫外光。由于空气及几乎所有的折射光学材料对13.5nm波长的极紫外(euv)辐照具有强烈的吸收作用，故极紫外光刻机内部需要设置为真空环境。euv照明光学系统、成像光学系统、掩模台与工件台等部件系统均置于相应真空腔内。由于极紫外光束的传输需要，各个真空腔室之间是连通的。各个部件或系统对真空环境清洁度要求不同，例如：成像光学系统、照明光学系统对清洁度要求最高，掩模台对清洁度要求次之，工件台对清洁度要求不高。因此必须在高清洁度的真空环境和次清洁度的真空环境之间建立动态气体隔离装置(称之为动态气体锁)，从而将两种不同真空要求的真空环境进行隔离。
32.动态气体锁内通入的清洁气流分别流向高清洁真空腔室和低清洁真空腔室，流向低清洁真空腔室的气流会抑制污染物向高清洁真空腔室的传输。现有技术中，均采用了收敛型的管道进行污染气体隔离，同时会采用较大气流量的清洁气体来进行污染控制。随气流量增大，动态气体锁内部流场会达到音速或超音速。音速流在收敛管中会维持音速；超音速流在收敛管中速度会不断降低到音速；同时收敛型的管道不利于清洁气体向低清洁真空环境流动，降低清洁气体的使用效率。均不利于污染气体抑制效率的进一步提高。同时，收敛管道内气体气压的不断升高，会降低euv光束的透过率，影响曝光功率。且当气体总压较高时，气体在收敛管出口处的压强会大于管外压强，处于超临界工作状态，在管外会发生急速膨胀，导致气流的不稳定和温度变化，影响到euv光束的不均匀性和硅片表面的受热变形，进而影响曝光质量。
33.本发明提供一种极紫外光刻设备，包括动态气体隔离装置，只要是包括动态气体隔离装置的极紫外光刻设备均是本发明的保护范围，其中，图1至图2为本发明提供的实施例。
34.请参阅图1，本发明提供一种动态气体隔离装置100，包括隔离管道以及供气装置；隔离管道包括呈间隔设置的扩张管道段11以及等截面管道段12，扩张管道段11的截面宽度沿远离等截面管道段12的方向呈逐渐增大设置，等截面管道段12的截面宽度沿远离扩张管道段11的方向保持不变，扩张管道段11与等截面管道段12之间贯设有进气口13；供气装置包括高纯气源21和连接管道22，连接管道22的两端分别连通至进气口13以及高纯气源21；其中，扩张管道段11连通至高清洁腔200内，等截面管道段12连通至次清洁腔300内。
35.在本发明提供的技术方案中，隔离管道包括扩张管道段11以及等截面管道段12，扩张管道段11连通至高清洁腔200内，等截面管道段12连通至次清洁腔300内，通过高纯气源21和连接管道22向隔离管道内供气，气体一部分流入扩张管道段11，另一部分流入等截
面管道段12，抑制次清洁腔300内的污染气体自隔离管道流入高清洁腔200内；同时，扩张管道段11保证连续收缩光束的通过，而等截面管道段12内截面宽度不变，使得流入等截面管道段12内的气流量增加，提高隔离管道的抑制效果，而无需加大气流量，且压强低，提高光束的透过率。
36.进一步的，为缓解清洁气体在出口处的膨胀现象，隔离管道还包括设于等截面管道段12端部的缓冲段14，缓冲段14沿远离等截面管道段12的方向，截面宽度呈逐渐增大设置。通过缓冲段14，使得自等截面管道段12内输出的气体膨胀具有缓冲期，缓解了气体在等截面管道段12内压强高于次清洁腔300的压强而产生的气体膨胀现象，减轻了气体对动态气体隔离装置100附近区域部件温度的影响。
37.另外，连接管道22内设置有加速结构，加速结构用以增加连接管道22内的气体流速。将处于连接管道22内的气体加速至超音速状态，由于等截面管道段12的截面宽度不变，在进入等截面管道段12前加速至超音速状态，进而保证流向次清洁腔300的气流为超音速。
38.需要说明的是，加速结构有多种实施方式，例如采用高压喷头等装置设于连接管道22内，通过喷射气流等方式加速处于连接管道22内的气体。
39.具体的，请参阅图2，在本实施例中，连接管道22包括拉瓦尔管道段，拉瓦尔管道段中间位置形成有一窄喉221，拉瓦尔管道段处于窄喉221两侧的截面直径均沿远离窄喉221的方向呈逐渐增大设置，拉瓦尔管道段的两端分别连通至高纯气源21与所述进气口13处，拉瓦尔管道段形成所述加速结构。通过拉瓦尔管道段，使气流的速度因喷截面积的变化而变化，使气流从亚音速到音速，直至加速至超音速；在高纯气源21输出的气体通过拉瓦尔管道段时，气体运动遵循
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流体在管中运动时，截面小处流速大，截面大处流速小
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的原理，因此气体不断加速。当到达窄喉221时，速度已经超过了音速。而跨音速的流体在运动时却不再遵循
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截面小处流速大，截面大处流速小
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的原理，而是恰恰相反，截面越大，流速越快。气体的速度被进一步加速，直至到达超音速。
40.进一步的，连接管道22还包括交接段222，交接段222设于拉瓦尔管道段与进气口13之间，交接段222的截面直径沿远离拉瓦尔管道段13的方向呈逐渐增大设置。可以保证气体流动的稳定性，一方面减少了流动时速度的损失，另一方面又缓解了气体膨胀导致的温度变化。
41.更进一步的，在本实施例中，交接段222的内侧壁呈弧形设置。过渡更加稳定。需要说明的是，具体的弧形直径根据动态气体隔离装置100和高纯气源21的结构进行调整。
42.另一方面，为了保证动态气体隔离装置100的使用效果，进气口13设置有多个，多个进气口13沿隔离管道的周向间隔设置；供气装置对应进气口13设置有多个。以此保证气流的稳定性以及气体的充足，保证动态气体隔离装置100的正常使用。
43.需要说明的是，进气口13的设置可以根据实际情况选择，在本发明提供的实施例中，进气口13设置有两个，两个进气口13沿隔离管道的轴线呈对称设置；供气装置对应进气口13设置有两个。
44.另外，隔离管道的截面有多种实施方式，隔离管道的截面呈圆形或矩形设置。对于圆锥形光束，动态气体隔离装置100采用圆形横截面；对于矩形的光束，动态气体隔离装置100采用矩形横截面。
45.本发明还提供一种极紫外光刻设备，包括上述动态气体隔离装置100，极紫外光刻
设备包括上述动态气体隔离装置100的全部技术特征，也即具有上述全部技术特征带来的技术效果，在此不再赘述。
46.极紫外光刻设备还包括高清洁腔200以及次清洁腔300；次清洁腔300内设置有放气源3。
47.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。