气浴发生器及光刻设备

1.本发明涉及光刻技术领域，尤其涉及一种气浴发生器及光刻设备。


背景技术：

2.本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
3.光刻技术是极大规模集成电路制造的关键技术之一，无论是投影式光刻、接近式光刻还是接触式光刻等等，光刻设备对工作环境的要求特别苛刻，主要表现在防止硅片微环境的颗粒污染和气体污染，光刻设备内的颗粒污染物和气体污染物都会降低光刻良率，缩短光学元件寿命。
4.现有技术中的气浴发生器，一方面颗粒污染物和气体污染物会从气浴发生器与曝光装置的下壳面之间进入；另一方面，由于气浴发生器环绕光学元件、掩模和硅片等关键部件设置，且其内的光学元件、掩模和硅片等关键部件需要水管、气管或者电导线连通，因此，气浴发生器需要开设豁口以方便水管、气管或者电导线通过，进而导致颗粒污染物和气体污染物会从气浴发生器的豁口处进入。
5.因此，需要对光刻设备内硅片微环境的气体污染物和颗粒污染物进行严格的控制。


技术实现要素：

6.本发明的目的是至少解决如何降低光刻设备内硅片微环境的气体污染和颗粒污染的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：
7.本发明的第一方面提出了一种气浴发生器，包括环体结构和出风口加强结构，所述环体结构设有豁口，所述环体结构在所述豁口处形成相对设置的两端；
8.所述出风口加强结构设于所述两端，所述出风口加强结构包括第二出气口；
9.所述环体结构用于围绕工作区域设置，且所述环体结构内形成有气体流道，所述环体结构上设置有与所述气体流道连通的沿周向分布的多个第一出气口，所述第二出气口与所述气体流道连通，流经所述第一出气口的气体能够形成围绕所述工作区域分布的封闭气流层，流经所述第二出气口的气体能够形成所述封闭气流层和封堵所述豁口的封堵气流层。
10.根据本发明的气浴发生器，气体经第一出气口流出并产生围绕工作区域分布的封闭气流层，另外，气流经出风口加强结构流出并产生封闭气流层和封堵豁口的封堵气流层。
11.其中，在气浴发生器用于光刻设备的情况下，气浴发生器沿周向围绕光刻设备的工作区域设置，在工作区域的周边形成一圈与外界隔离的封闭气流层，使外部的颗粒污染物和气体污染物无法跨越气浴发生器与曝光装置的下壳面进入到工作区域内；封堵气流层使外部的颗粒污染物和气体污染物无法跨越豁口进入到工作区域内；综上，本发明提出了的气浴发生器，很好地降低了光刻设备内硅片微环境的气体和颗粒污染。
12.另外，根据本发明的气浴发生器，还可具有如下附加的技术特征：
13.在本发明的一些实施例中，所述第一出气口设置于所述环体结构的顶部，所述气浴发生器的侧壁设置有与气源连通的至少一个进气口，且所述至少一个进气口与所述气体流道连通。
14.在本发明的一些实施例中，所述第二出气口设置于所述出风口加强结构的顶部。
15.在本发明的一些实施例中，所述出风口加强结构包括底板，所述底板设于所述环体结构的顶面，且所述底板上设有与所述气体流道连通的所述第二出气口。
16.在本发明的一些实施例中，所述出风口加强结构还包括侧板，所述侧板设于所述底板的顶面，所述侧板设有缺口，且所述缺口朝向所述豁口。
17.在本发明的一些实施例中，所述底板包括第一出气底板和第二出气底板，所述第一出气底板和所述第二出气底板一体成型，所述第一出气底板和所述第二出气底板上均设有与所述气体流道连通的第二出气口，所述第二出气底板的尺寸大于所述第一出气底板的尺寸。
18.在本发明的一些实施例中，所述环体结构为圆环状。
19.本发明第二方面还提供了一种光刻设备，包括如上任一项所述的气浴发生器，还包括曝光装置、承片台、硅片台以及供气装置，所述硅片台用于放置硅片，所述曝光装置、所述承片台和所述硅片台依次由上而下设置，且所述曝光装置、所述硅片台形成工作区域，所述气浴发生器围绕所述工作区域设置，所述供气装置与所述气体流道连通。
20.在本发明的一些实施例中，所述第一出气口、所述第二出气口均与所述气体流道连通，流经所述第一出气口、所述第二出气口的气体能够形成向上流动的第一层流气流；
21.所述第一出气口、所述第二出气口均位于所述曝光装置的下壳面的下方，所述第一层流气流撞击所述曝光装置的下壳面形成由内而外流动的第二层流气流，所述第一层流气流和所述第二层流气流在所述气浴发生器与所述曝光装置之间形成围绕所述工作区域的封闭气流层。
22.在本发明的一些实施例中，所述出风口加强结构的缺口朝向所述豁口，且所述出风口加强结构包括第二出气口，流经所述第二出气口的气体能够形成朝向豁口方向流动的第三层流气流，两道所述第三层流气流相撞形成由内而外流动的封堵气流层。
23.根据本发明的光刻设备，首先洁净气体依次流经进气口、气体流道、第一出气口(和第二出气口)产生向上流动、均匀、稳定的若干圈第一层流气流，第一层流气流在曝光区域内撞击曝光装置的底面形成由内而外流动、均匀、稳定的第二层流气流，由于均匀、稳定的第一层流气流和均匀、稳定的第二层流气流的作用，第一层流气流和第二层流气流构成了一道封闭形状、恒定形状的高压空间，外部的颗粒污染物和气体污染物无法跨越气浴发生器与曝光装置的下壳面进入到硅片微环境内。
24.另外，洁净气体依次流经进气口、气体流道、第二出气口、缺口产生向豁口方向流动的均匀、稳定的若干圈第三层流气流，两道第三层流气流相撞形成由内而外流动的封堵气流层，外部的颗粒污染物和气体污染物无法跨越豁口进入到硅片微环境内；综上，本发明提出了的光刻设备，很好地降低了光刻设备内硅片微环境的气体和颗粒污染。
附图说明
25.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通
技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
26.图1示意性地示出了根据本发明实施方式的光刻设备的结构示意图；
27.图2示意性地示出了根据本发明实施方式的气浴发生器的俯视图；
28.图3示意性地示出了根据本发明实施方式的出风口加强结构位于环体结构上的安装示意图。
29.附图标记如下：
30.1为气浴发生器；
31.11为环体结构，111为豁口，112为进气口，113为第一出气口，114为安装耳；
32.12为出风口加强结构，121为底板，1211为第一出气底板，1212为第二出气底板，122为侧板；
33.2为曝光装置，21为投影物镜，22为下壳面；
34.3为硅片；4为承片台；5为硅片台；6为供气装置；
35.7为第一层流气流；8为第二层流气流；9为第三层流气流。
具体实施方式
36.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
37.应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
38.尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
39.为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在
……
下方”可
以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。
40.参阅图1-2所示，本发明的第一方面提出了一种气浴发生器1，气浴发生器1包括出风口加强结构12和环体结构11，环体结构11设有豁口111，环体结构11在豁口111处形成相对设置的两端；出风口加强结构12设于环体结构11上并位于豁口111的两端，出风口加强结构12包括第二出气口(图中未示出)；环体结构11用于围绕工作区域设置，且环体结构11的内部形成气体流道(图中未示出)，环体结构11上设置有与所述气体流道连通的沿周向分布的多个第一出气口113，所述第二出气口与所述气体流道连通，流经第一出气口113的气体能够形成围绕所述工作区域分布的封闭气流层，更为详细的封闭气流层为第一层流气流7和第二层流气流8，且流经所述第二出气口的气体能够形成所述封闭气流层和封堵豁口111的封堵气流层，更为详细的封堵气流层为第三层流气流9。
41.需要说明的是，封堵豁口111的封堵气流层，其中封堵气流层既可以封堵豁口111的部分，同样能够封堵豁口111的上方与曝光装置2的下壳面22之间构成的空间。
42.根据本发明的气浴发生器1，气体经第一出气口113流出并产生围绕工作区域分布的封闭气流层，另外，气流经出风口加强结构12流出并产生封闭气流层和封堵豁口111的封堵气流层。其中，在气浴发生器1用于光刻设备的情况下，气浴发生器1沿周向围绕光刻设备的工作区域设置，在工作区域的周边形成一圈与外界隔离的封闭气流层，使外部的颗粒污染物和气体污染物无法跨越气浴发生器1与曝光装置2的下壳面22进入到工作区域内；封堵气流层使外部的颗粒污染物和气体污染物无法跨越豁口111进入到工作区域内；综上，本发明提出了的气浴发生器，很好地降低了光刻设备内硅片微环境的气体和颗粒污染。
43.在本发明的一些实施例中，第一出气口113设置于所述环体结构11的顶部，并位于曝光装置2的下壳面22的底部，以用于气体从第一出气口113流出并产生向上流动的第一层流气流7，第一层流气流7撞击所述曝光装置2的下壳面22形成由内而外流动的第二层流气流8，第一层流气流7和第二层流气流8在气浴发生器1与曝光装置2之间形成围绕所述工作区域的封闭气流层，使外部的颗粒污染物和气体污染物无法跨越气浴发生器1与曝光装置2的下壳面22进入到工作区域内。
44.参阅图2所示，气浴发生器1的侧壁设置有与气源连通的至少一个进气口112，且所述至少一个进气口112与所述气体流道连通，气流通过进气口112进入到气浴发生器1的气体流道内，然后通过第一出气口113和出风口加强结构12流出，进而实现降低光刻设备内硅片微环境的气体和颗粒污染的效果。
45.进一步参阅图2所示，气浴发生器1的外侧面还设置有安装耳114；气浴发生器1通过安装耳114安装在硅片台5的顶面或者承片台4的顶面，值得注意的是，气浴发生器1安装在硅片台5的顶面或者承片台4的顶面均可，并且气浴发生器1与硅片台5或者承片台4还可设置为螺栓固定、卡接固定等其他方式，只要保证气浴发生器1能够安装稳固即可。
46.请参阅图2所示，具体而言，出气口加强结构12的数量为两个，设于环体结构11上并位于豁口111的两端，在出风口加强结构12上设置有与所述气体流道连通的第二出气口(图中未示出)，并且第二出气口设置于出风口加强结构12的顶部，并位于曝光装置2的下壳面22的底部，一方面用于气体从第二出气口流出并产生向上流动的第一层流气流7，第一层流气流7撞击曝光装置2的下壳面22形成由内而外流动的第二层流气流8，第一层流气流7和
第二层流气流8在气浴发生器1与曝光装置2之间形成围绕所述工作区域的封闭气流层，使外部的颗粒污染物和气体污染物无法跨越气浴发生器1与曝光装置2的下壳面22进入到工作区域内；另一方面用于气流经所述第二出气口流出并产生封堵豁口111的封堵气流层，具体地，洁净气体依次流经进气口112、气体流道、第二出气口产生向豁口方向流动的均匀、稳定的若干圈第三层流气流9，两道第三层流气流9相撞形成由内而外流动的封堵气流层，外部的颗粒污染物和气体污染物无法跨越豁口111进入到硅片微环境内。
47.进一步参阅图3所示，出风口加强结构12包括底板121，底板121设于环体结构11的顶面，并位于曝光装置2的下壳面22的底部，且所述底板121上设有与所述气体流道连通的第二出气口(图中未示出)，具体的，气体从第二出气口流出并产生向上流动的第一层流气流7，第一层流气流7撞击曝光装置2的下壳面22形成由内而外流动的第二层流气流8，第一层流气流7和第二层流气流88在气浴发生器1与曝光装置2之间形成围绕所述工作区域的封闭气流层，使外部的颗粒污染物和气体污染物无法跨越气浴发生器1与曝光装置2的下壳面22进入到工作区域内。
48.进一步的，出风口加强结构12还包括侧板，所述侧板设于所述底板的顶面，所述侧板设有缺口，且所述缺口朝向所述豁口，当气体从底板121的第二出气口流出并向上流动时，在曝光装置2的下壳面22的阻挡作用下，一部分气体通过缺口向豁口111方向流动形成均匀、稳定的若干圈第三层流气流9，两道第三层流气流9相撞形成由内而外流动的封堵气流层，外部的颗粒污染物和气体污染物无法跨越豁口111进入到硅片微环境内。
49.优选的，底板121为方形板，其中出风口加强结构12还包括三个侧板122，三个侧板122设于所述底板121的顶面，三个侧板122相连以封堵出风口加强结构12的三个侧面，出风口加强结构12的另一侧面朝向豁口111，也就是说，出风口加强结构12的底板121上未设置侧板的这一侧面为缺口，且朝向豁口111；由于出风口加强结构12包括一个底板121和三个侧板122，并且底板121位于曝光装置2的下壳面22的底部，相当于出风口加强结构12的五个面都被挡住，只留有朝向豁口111的一个缺口，当气体从底板121的第二出气口流出并向上流动时，在三个侧板122和曝光装置2的下壳面22的阻挡作用下，一部分气体向豁口111方向流动形成均匀、稳定的若干圈第三层流气流9，两道第三层流气流9相撞形成由内而外流动的封堵气流层，外部的颗粒污染物和气体污染物无法跨越豁口111进入到硅片微环境内。
50.参阅图3所示，在本发明的一些实施例中，底板121包括第一出气底板1211和第二出气底板1212，第一出气底板1211和第二出气底板1212一体成型，第一出气底板1211和第二出气底板1212上均设有与所述气体流道连通的第二出气口，第二出气底板1212的尺寸大于第一出气底板1211的尺寸。设置尺寸较大的第二出气底板1212的效果在于：增加出风口加强结构12的出气面积，进而增加出气量；当第一层流气流7撞击曝光装置2的下壳面22时，由于出风口加强结构12的出气量较大，较多一部分的气体转而从缺口流向豁口111方向并形成的第三层流气流9，两道第三层流气流9相撞形成由内而外流动的封堵气流层。
51.值得注意的是，第一出气底板1211和第二出气底板1212的开孔直径和开孔隙率等均一致，此处不作特别限制。
52.在本发明的一些实施例中，环体结构11为圆环状或者矩形环等等均可。
53.参阅图1-图3所示，本发明第二方面还提供了一种光刻设备，包括如上所述的气浴发生器1；还包括曝光装置2、承片台4、硅片台5以及供气装置6，硅片台5用于放置硅片3，曝
光装置2、承片台4和硅片台5依次由上而下设置，且曝光装置2、硅片台4形成工作区域，气浴发生器1围绕所述工作区域设置，供气装置6与气浴发生器1的气体流道连通。
54.具体而言，供气装置6用于提供清洁的工作气体，并对工作气体进行预处理，包括但不限于气体纯化、颗粒过滤、流量控制和温度控制类型的预处理功能。
55.在本发明的一些实施例中，供气装置6内的工作气体首选氮气，其次干空气或其它惰性气体；供气装置还包括纯化器、流量控制器和温控装置，其中纯化器可以过滤掉工作气体中的颗粒，并吸收水、碳氢化合物等污染性气体，避免污染性气体可能对硅片遭成污染；流量控制器用来精确控制气体流量，为封闭气流层的均匀、稳定提供基础，温控装置对工作气体进行恒温控制，保证进入气浴发生器1的工作气体具有恒定的温度。值得注意的是，纯化器、流量控制器和温控装置的结构均属于本领域的现有技术，此处不再赘述。
56.具体而言，曝光装置2主要产生带有所需图案的光束，并在硅片3表面进行图形加工，目前光刻设备可以分为接近、接触式光刻、直写式光刻、以及投影式光刻三大类。接近、接触式通过无限靠近，复制掩模板上的图案；投影式光刻采用投影物镜21，将掩模板上的结构投影到基片表面；而直写，则将光束聚焦为一点，通过运动工件台或镜头扫描实现任意图形加工，并且光学投影式光刻凭借其高效率、无损伤的优点，一直是集成电路主流光刻技术，因此，对于投影式光刻而言，曝光装置2的底部为投影物镜21；而对于接近、接触式光刻而言，曝光装置2的底部为掩模。
57.与本发明提供的气浴发生器相同，第一出气口113、第二出气口均与所述气体流道连通，流经第一出气口113、所述第二出气口的气体能够形成向上流动的第一层流气流7；并且第一出气口113、所述第二出气口均位于曝光装置2的下壳面22的下方，第一层流气流7撞击曝光装置2的下壳面22形成由内而外流动的第二层流气流8，第一层流气流7和第二层流气流8在气浴发生器1与曝光装置2之间形成围绕所述工作区域的封闭气流层。
58.同时，出风口加强结构12的缺口朝向豁口111，且出风口加强结构12包括第二出气口，气体经气浴发生器1的第二出气口流出并产生向豁口111方向流动的第三层流气流9，两道第三层流气流9相撞形成由内而外流动的封堵气流层。
59.综上，根据本发明的光刻设备，首先洁净气体依次流经进气口112、气体流道、第一出气口113(和第二出气口)产生向上流动、均匀、稳定的若干圈第一层流气流7，第一层流气流7在曝光区域内撞击曝光装置2的底面22形成由内而外流动、均匀、稳定的第二层流气流8，由于均匀、稳定的第一层流气流7和均匀、稳定的第二层流气流8的作用，第一层流气流7和第二层流气流8构成了一道封闭形状、恒定形状的高压空间，外部的颗粒污染物和气体污染物无法跨越气浴发生器1与曝光装置2的下壳面22进入到硅片微环境内。
60.另外，洁净气体依次流经进气口112、气体流道、第二出气口、缺口产生向豁口方向流动的均匀、稳定的若干圈第三层流气流9，两道第三层流气流9相撞形成由内而外流动的封堵气流层，外部的颗粒污染物和气体污染物无法跨越豁口111进入到硅片微环境内；综上，本发明提出了的光刻设备，很好地降低了光刻设备内硅片微环境的气体和颗粒污染。
61.同样需要说明的是，封堵豁口111的封堵气流层，其中封堵气流层既可以封堵豁口111的部分，同样能够封堵豁口111的上方与曝光装置2的下壳面22之间构成的空间。
62.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，
都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。