[发明专利]气体供给装置及具有其的光刻投影物镜

说明书

技术领域

本发明涉及光刻投影物镜控制领域，特别地，涉及一种气体供给装置。此外，本发明还涉及一种包括上述气体供给装置的光刻投影物镜。

背景技术

光刻投影物镜是一种超精密光学系统，是光刻机的核心部件，它是影响光刻分辨力和线宽的关键。随着光刻精度的提高，对环境的要求如对环境温度、气压、洁净度等的要求，也越来越苛刻。物镜内部存在大量的热源包括各种电机及准分子激光器等，温度的变化会导致物镜焦面位置改变和影响物镜的成像质量，同时物镜内部需要密封环境及高纯、洁净的氮气防止空气进入投影物镜内部污染光学镜片，同时需要保证氮气具有恒定压力和流量，降低对光学表面面形的影响。

投影物镜内部腔室的温度环境约为22℃。目前，针对193nm激光光源，通过对环境温度在21.5℃~22.5℃范围内的10组不同环境温度的物镜系统热浸没仿真实验，得出当物镜内部腔室环境温度变化约0.01℃时，波像差最大变化0.12nm，倍率最大变化0.4ppm，畸变最大变化0.09nm。投影物镜内部腔室的气压约为：750mbar ~ 1050mbar。目前，针对193nm激光光源，根据光学设计与仿真分析的结果，倍率与气压的关系约为：倍率与气压在此范围内近似为线性关系，气压变化100pa时倍率变化了0.64ppm，气压变化76pa时倍率变化了0.5ppm，气压变化15.2pa时倍率变化了0.1ppm时。由此可以看出光刻投影物镜内部气体压力、温度等参数的变化，将严重影响光刻的精度，因此，需要保证光刻投影物镜内部环境的稳定，降低对光学系统的影响。

光刻投影物镜内部气体的供气气源一般采用外部气罐的形式，其压力、流量、纯净度、温度等指标都不能够满足要求，投影物镜内部气体环境要求高纯度(氮气含量99.999999%)、颗粒度(最大3nm)、恒定流量(12NL/H)、压力(100±10pa)。

因此，亟需设计一种光刻投影物镜高纯精密气体供给装置对外部的气源进行处理，并提供给投影物镜内部腔室稳定的压力、流量、温度、洁净度的惰性气体。

发明内容

本发明提供了一种气体供给装置及具有其的光刻投影物镜，以解决现有的光刻投影物镜内部腔室的压力、流量、温度等难以有效控制的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种气体供给装置，用于给光刻投影物镜的物镜本体内部腔室提供工作气体，气体供给装置包括：气源及供气控制管路，供气控制管路的一端连通气源，另一端用于与物镜本体的内部腔室连通；

供气控制管路包括：设于管路上的热交换器、减压阀、质量流量控制器，其中，

热交换器用于对工作气体进行热交换以调节温度；

减压阀用于对工作气体的供气压力进行调节；

质量流量控制器用于对工作气体的流量进行调节。

进一步地，供气控制管路还包括：设于管路上的过滤器，用于对工作气体的颗粒度进行过滤控制。

进一步地，供气控制管路还包括：设于管路上的纯化器，用于对工作气体的纯度进行提纯控制。

进一步地，供气控制管路还包括：设于管路上的泄压阀，用于对工作气体提供过压安全保护控制。

进一步地，供气控制管路还包括：压力传感器，设于减压阀的出口侧的管路上，用于测量经减压阀调节后的压力值，以根据压力值控制减压阀。

进一步地，减压阀包括一级减压阀和二级减压阀，一级减压阀的出口侧设有第一压力传感器，二级减压阀的出口侧设有第二压力传感器。

进一步地，热交换器包括初级热交换器和次级热交换器，其中，初级热交换器用于对工作气体进行热交换以粗略调节温度，次级热交换器用于对经初级热交换器调节后的工作气体进行热交换以精细调节温度。

进一步地，供气控制管路包括依次连接的初级热交换器、隔膜阀、一级减压阀、第一压力传感器、过滤器、二级减压阀、第二压力传感器、质量流量控制器、纯化器、泄压阀、次级热交换器，其中，

初级热交换器连通气源与隔膜阀，用于对工作气体进行热交换以粗略调节温度；

隔膜阀用于对经过初级热交换的工作气体供给进行控制；

一级减压阀用于对工作气体的供气压力进行粗略调节；

第一压力传感器用于对一级减压阀调节后的压力进行测量；

过滤器用于对工作气体的颗粒度进行过滤控制；

二级减压阀用于对工作气体的供气压力进行精细调节；

第二压力传感器用于对二级减压阀调节后的压力进行测量；