[發明專利]一種光刻投影物鏡內部腔室高精度氣體測量裝置

無效

• 申請號: 201410512413.8
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN104316104A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 崔洋;于淼;李佩玥;彭吉;隋永新;楊懷江
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G03F7/20
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 南小平

技術領域

本發明屬于光刻投影物鏡控制領域，具體涉及一種光刻投影物鏡內部腔室高精度氣體測量裝置。

背景技術

光刻投影物鏡是一種超精密光學系統，是光刻機中的核心部件，它是影響光刻分辨力和線寬的關鍵。隨著光刻精度的提高，對環境的要求如對環境溫度、氣壓、潔凈度等的要求，也越來越苛刻。物鏡內部存在大量的熱源包括各種電機及準分子激光器等，溫度的變化會導致物鏡焦面位置改變和影響物鏡的成像質量，同時投影物鏡內部需要密封腔室，并充滿高純、潔凈的氮氣防止空氣進入投影物鏡內部污染光學鏡片，并需要實時監控物鏡內部腔室氮氣的溫度、壓力等信息。

投影物鏡內部腔室的溫度環境約為22℃。目前，針對193nm激光光源，通過對環境溫度在21.5℃～22.5℃范圍內的10組不同環境溫度的物鏡系統熱浸沒仿真實驗，得出當物鏡內部腔室環境溫度變化約0.01℃時，波像差最大變化0.12nm，倍率最大變化0.4ppm，畸變最大變化0.09nm。因此要求對物鏡內部氣體溫度測量的絕對精度達到0.01℃～0.05℃，重復精度達到0.005℃/5min；

投影物鏡內部腔室的氣壓約為：750mbar～1050mbar。目前，針對193nm激光光源，根據光學設計與仿真分析的結果，倍率與氣壓的關系約為：倍率變化0.64ppm時氣壓變化100pa，倍率變化0.5ppm時氣壓變化76pa。倍率與氣壓在此范圍內近似為線性關系。而倍率的調節精度為0.1ppm(PV)，因此要求壓力傳感器測量的絕對精度要優于15pa(PV)。

為了實時監測投影物鏡內部腔室關鍵點的溫度、壓力信息，滿足高精度的測量要求，且對投影物鏡環境控制系統提供閉環環境參數反饋信息，并在物鏡內部腔室氣壓變化過大時，快速響應、對過壓進行保護。因此，需要一種光刻投影物鏡內部腔室高精度氣體測量裝置。

發明內容

本發明的目的在于提出一種光刻投影物鏡內部腔室高精度氣體測量裝置，實現對光刻投影物鏡內部腔室高精度氣體的壓力和溫度的檢測。

為實現上述目的，本發明的一種光刻投影物鏡內部腔室高精度氣體測量裝置包括溫度傳感器、相對壓力傳感器、絕對壓力傳感器、分氣塊、安全閥、電平轉換電路和VCR氣體接頭；

多個溫度傳感器分布在光刻投影物鏡內部，所述光刻投影物鏡采氣口通過傳輸管路與所述分氣塊的進氣口連接，所述分氣塊的三個出氣口分別與相對壓力傳感器、絕對壓力傳感器和安全閥連接，所述安全閥出氣端通過氣管與VCR氣體接頭連接；

所述電平轉換電路將溫度傳感器、相對壓力傳感器和絕對壓力傳感器采集到的模擬信號轉化為數字信號，并將所述數字信號傳輸到環境控制機箱。

所述多個溫度傳感器至少是3個，分別布置在光刻投影物鏡的上、中和下部分。

所述溫度傳感器為熱敏電阻類溫度傳感器、鉑電阻類溫度傳感器或熱電偶類溫度傳感器。

所述光刻投影物鏡采氣口通過傳輸管路與所述分氣塊的進氣口連接具體為：所述分氣塊的進氣口端通過高純氣體管路與VCR氣體接頭連接，VCR氣體接頭通過氣管與投影物鏡上采氣口連接。

所述氣管的長度D的取值范圍為：1m≤D≤3m。

所述相對壓力傳感器的正壓端通過氣體管路與分氣塊的一個出氣口端連接，負壓端與大氣環境連通，相對壓力傳感器的電氣輸出端通過傳輸線纜與電平轉換電路連接。

所述絕對壓力傳感器通過氣體管路與分氣塊的一個出氣口端連接，絕對壓力傳感器的電氣輸出端通過傳輸線纜與電平轉換電路連接。

所述電平轉換電路與環境控制機箱的距離d的取值范圍為：10m≤d≤15m。

本發明的有益效果為：本發明的一種光刻投影物鏡內部腔室高精度氣體測量裝置分別針對光刻投影物鏡內部氣體的溫度、相對壓力、絕對壓力信息進行高精度測量，并通過電平轉換電路對部分采集到的信息進行電平轉換，使得物鏡內部氣體的環境參數信息可以無損的遠距離傳輸到環境控制機箱，對投影物鏡環境控制系統提供閉環環境參數反饋信息；另外，分氣塊的一個出氣口端連接有安全閥，所述安全閥的出氣端通過氣體管路與VCR氣體接頭連接，一旦物鏡內部壓力過高，安全閥開啟，通過VCR氣體接頭將壓力排放到大氣環境。在物鏡內部腔室氣壓變化過大時，快速響應、對過壓進行保護。

附圖說明

圖1為本發明的一種光刻投影物鏡內部腔室高精度氣體測量裝置結構示意圖；