用于半导体光刻的光源灯室以及设备机柜制造技术

本发明专利技术通过将汞灯两极浸入在冷凝液中，同时隔热罩内填充冷凝液，冷凝液吸收热量使得蒸发为气体，并被分别排至第一冷凝器和第二冷凝器，被冷凝为液体传输回汞灯继续用于散热，本发明专利技术是用冷凝液吸收汞灯所散发的热量转化为气体，方法简单有效，能够使冷凝液循环利用，散热充分。此外将与阳极蒸气管和阳极回液管道连接的冷凝器或者换热器放置于设备机柜内的第一腔室内，排入第一腔室内的空气吸收冷凝器或者换热器中气体冷凝为液体时所散发的热量从而温度升高至正常工作温度，被排至工件台、激光干涉仪周围，使得工件台与激光干涉仪的工作环境温度恒定，节约了成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体光刻领域，特别涉及一种用于半导体光刻的光源灯室以及设备机柜。
技术介绍
光刻法(亦称微光刻法)用于制造半导体器件，光刻法使用不同波段的光波，如紫外、深紫外、或可见光，在硅片上投影产生精细的光刻图案，进一步通过刻蚀等工艺方法在硅片上形成精细特征图案，因此，光刻法是半导体器件生产的关键环节。光刻法使用的光源除了准直激光器外，还有短弧汞灯，因此汞灯灯室的光学特性参数对光刻机中的照明分系统的装配与调试是十分重要的。在半导体制造领域中，随着曝光产率和制造效率的提高，常常需要使用达几千瓦甚至上万瓦功率的汞灯光源。为了保证曝光光源运行稳定，需要对灯室内部环境进行冷却。目前，业内应用在光刻机等光学设备上的高功率汞灯灯室装置主要采用风冷或风冷加水冷的冷却方式。在小功率光源灯室中主要采用风冷有效散热，传统工艺中都是利用风机产生气流，加以合理的风道设置，达到冷却目的，该方法一般只用于千瓦以下的光源。现有技术中揭示了一种汞灯灯室装置中的冷却系统，如图1所示，其灯室装置冷却系统包括：第一汞灯1、导流罩2、第一椭球反射镜3、汞灯固定座4、第一风机5。冷却风从灯室底部通过导流罩2对灯室及汞灯电极进行冷却。这种汞灯灯室装置仅采用风冷，冷却效果有限，而且有大量冷却风吹到第一汞灯1灯泡表面，使第一汞灯1运行不稳定。更高功率的灯室会采用风冷加液冷的形式。现有技术中还揭示了一种适用于更高功率光源的灯室，如图2所示，其冷却系统包括：第二风机6和第三风机10、第二汞灯7、第二椭球反射镜8、第一冷却水套9。第二椭球反射镜8与第一冷却水套9之间留有一定的间隙，冷却风从该间隙中吹过，风冷液冷共同作用达到散热目的。第一冷却水套9由水管焊接到金属罩壳而成，故换热面积仅是水管掠过的狭长条，若焊接工艺把握不佳，造成虚焊，将会减小实际换热面积，且灯室内部管路接头多，漏液风险增加。同时该种方法易将冷风直接吹到灯泡表面，影响光源稳定性。现有技术中还揭示了一种运用风冷加水冷冷却的灯室装置，如图3所示，包括第二汞灯11，第三椭球反射镜12，出水管接头13，第二冷却水套14，入水接头15，汞灯夹持机构16，以及冷却风扇17。第二冷却水套14采用了一种中空结构，冷却水充斥其间，第二冷却水套14与第三椭球反射镜12之间通过导热胶粘结，故换热面覆盖整个第三椭球反射镜12。第二冷却水套14顶部均布数个出水口，底部均布数个进水口，冷却水自下而上流动带走热量，由于出入水口均布，故温度分布较均匀。冷却风源(亦是灯室冷却风源)置于第三椭球反射镜12正下方，当光源为第二汞灯11时，则对汞灯夹持机构16做了挡风设计，有效地控制了吹入汞灯灯泡表面的风量，利于第二汞灯11激发到高功率工作状态。但是该第二冷却水套14具有内外两层水套壁，质量大占用空间大；进口处和出口处管路接头过多，造成灯室内部空间局促；同时管接头数量多，也就增大了冷却水渗漏的风险。随着曝光产率和制造效率的提高，需要使用达几千瓦甚至上万瓦功率的汞灯光源。随着光刻精度的不断提高，光刻机对使用环境的要求越来越苛刻，光刻机各分系统的散热量必须要严控，灯室作为光刻机发热大户，其对外散热量的控制显得尤为重要。但是，实践及汞灯生产厂家资料数据表明，汞灯两极需要强迫冷却到200℃以下，椭球反射镜表面膜层工作温度必须控制在150℃以下。这就给高功率光源灯室的冷却带来了相当大的挑战。此外，在半导体光刻设备工作时，设备温度的骤冷与骤升都会影响设备的运行，保持设备运行时周围环境温度的恒定成为光刻设备工作环境设计时必须考虑的因素。因此有必要专利技术一种适用于高功率光源的能够有效散热的光源灯室，以及能够保持光刻设备运行时周围环境温度恒定的设备机柜。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出了一种用于半导体光刻的光源灯室以及使用该光源灯室的设备机柜，利用蒸发散热的原理使得光源工作时能够有效散热，并且保持光刻设备机柜内温度的恒定。为达到上述目的，本专利技术提供一种用于半导体光刻的光源灯室，包括主灯室与辅灯室，主灯室外壳为主灯室罩壳，内部包括被隔热罩包裹的汞灯以及位于汞灯上方的冷光镜，所述汞灯包括灯泡、阳极、阴极以及椭球反射镜，所述主灯室罩壳在所述冷光镜反射光路处设置出光口，所述汞灯灯光经过所述冷光镜反射后经所述出光口输出，所述辅灯室外壳为辅灯室罩壳，内部包括阳极回液箱、阴极回液箱、第一冷凝器、第二冷凝器，所述阳极浸入在阳极蒸发锅的冷凝液中，所述阳极蒸发锅与所述第一冷凝器、阳极回液箱形成阳极闭环管道回路，所述阴极浸入在阴极蒸发锅的冷凝液中，所述阴极蒸发锅与所述第二冷凝器、阴极回液箱形成阴极闭环管道回路，所述阳极闭环管道回路和所述阴极闭环管道回路为共同存在或者只存在所述阳极闭环管道回路或者只存在所述阴极闭环管道回路，所述阳极蒸发锅和/或阴极蒸发锅中的冷凝液吸收所述汞灯的热量蒸发为气体并被分别排至第一冷凝器和/或第二冷凝器中，直至冷凝为液体后被重新排入所述阳极蒸发锅和/或阴极蒸发锅中冷却所述汞灯。作为优选，所述隔热罩的内壁面涂有黑色耐热漆，所述隔热罩罩体内设置内腔，腔内填充有冷凝液，在冷凝液液面上方设置管道与所述第一冷凝器连接，在液面下方设置管道与所述阳极蒸发锅和阳极回液箱连接。作为优选，所述隔热罩上设置第一开孔与第二开孔用于气体流通。作为优选，在所述阴极蒸发锅下方的主灯室罩壳上设置第一进风口，在所述冷光镜上方的主灯室罩壳上设置第一出风口，在阴极回液箱下方的辅灯室罩壳上设置第二进风口，在第一冷凝器与第二冷凝器上方的辅灯室罩壳上分别设置第二出风口与第三出风口，在所述第一进风口和第二进风口处设置鼓风风扇，在第一出风口、第二出风口与第三出风口处设置抽排风机进行热抽排。作为优选，所述第一冷凝器位置高于所述阳极蒸发锅、所述隔热罩和所述阳极回液箱，所述第二冷凝器位置高于所述阴极蒸发锅、所述隔热罩和所述阴极回液箱，冷凝液依靠重力能够回落至所述阳极回液箱与阴极回液箱。作为优选，在所述第一冷凝器与第二冷凝器之间设置补液箱，所述补液箱与第一冷凝器通过第一排气管管道连接，所述补液箱与所述阳极回液箱通过第一排液管管道连接，所述第一排气管上设有第一单向阀，所述第一排液管上设有第一阀，所述补液箱与第二冷凝器通过第二排气管管道连接，与所述阴极回液箱通过第二排液管管道连接，在所述第二排气管上设置第二单向阀，在所述第二排液管上设置第二阀。作为优选，在所述阳极回液箱内设置第一液位报警器，设置阳极回液箱内液位的第一标准值与第二标准值，当阳极回液箱内的液位低于第一标准值或者高于第二标准值时，所述第一液位报警器报警，在所述阴极回液箱内设置第二液位报警器，设置阴极回液箱内液位的第三标准值与第四标准值，当阴极回液箱内的液位低于第三标准值或者高于第四标准值时，所述第二液位报警器报警。作为优选，其特征在于，所述阳极蒸发锅内冷凝液的液位线为第一液位线，所述隔热罩与所述阳极回液箱内冷凝液的液位均在所述第一液位线上，所述阴极蒸发锅内冷凝液的液位线为第二液位线，所述阴极回液箱内冷凝液液位在所述第二液位线上。作为优选，所述阳极蒸发锅与所述第一冷凝器通过阳极蒸气管连接，在所述阳极蒸气管与所述阳极回液箱之间设置阳极均压管互相连接，所述阳极蒸气管上设置阳极泄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于半导体光刻的光源灯室，其特征在于，包括主灯室与辅灯室，主灯室外壳为主灯室罩壳，内部包括被隔热罩包裹的汞灯以及位于汞灯上方的冷光镜，所述汞灯包括灯泡、阳极、阴极以及椭球反射镜，所述主灯室罩壳在所述冷光镜反射光路处设置出光口，所述汞灯灯光经过所述冷光镜反射后经所述出光口输出，所述辅灯室外壳为辅灯室罩壳，内部包括阳极回液箱、阴极回液箱、第一冷凝器、第二冷凝器，所述阳极浸入在阳极蒸发锅的冷凝液中，所述阳极蒸发锅与所述第一冷凝器、阳极回液箱形成阳极闭环管道回路，所述阴极浸入在阴极蒸发锅的冷凝液中，所述阴极蒸发锅与所述第二冷凝器、阴极回液箱形成阴极闭环管道回路，所述阳极闭环管道回路和所述阴极闭环管道回路为共同存在或者只存在所述阳极闭环管道回路或者只存在所述阴极闭环管道回路，所述阳极蒸发锅和/或阴极蒸发锅中的冷凝液吸收所述汞灯的热量蒸发为气体并被分别排至第一冷凝器和/或第二冷凝器中，直至冷凝为液体后被重新排入所述阳极蒸发锅和/或阴极蒸发锅中冷却所述汞灯。

【技术特征摘要】
1.一种用于半导体光刻的光源灯室，其特征在于，包括主灯室与辅灯室，主灯室外壳为主灯室罩壳，内部包括被隔热罩包裹的汞灯以及位于汞灯上方的冷光镜，所述汞灯包括灯泡、阳极、阴极以及椭球反射镜，所述主灯室罩壳在所述冷光镜反射光路处设置出光口，所述汞灯灯光经过所述冷光镜反射后经所述出光口输出，所述辅灯室外壳为辅灯室罩壳，内部包括阳极回液箱、阴极回液箱、第一冷凝器、第二冷凝器，所述阳极浸入在阳极蒸发锅的冷凝液中，所述阳极蒸发锅与所述第一冷凝器、阳极回液箱形成阳极闭环管道回路，所述阴极浸入在阴极蒸发锅的冷凝液中，所述阴极蒸发锅与所述第二冷凝器、阴极回液箱形成阴极闭环管道回路，所述阳极闭环管道回路和所述阴极闭环管道回路为共同存在或者只存在所述阳极闭环管道回路或者只存在所述阴极闭环管道回路，所述阳极蒸发锅和/或阴极蒸发锅中的冷凝液吸收所述汞灯的热量蒸发为气体并被分别排至第一冷凝器和/或第二冷凝器中，直至冷凝为液体后被重新排入所述阳极蒸发锅和/或阴极蒸发锅中冷却所述汞灯。2.如权利要求1所述的用于半导体光刻的光源灯室，其特征在于，所述隔热罩的内壁面涂有黑色耐热漆，所述隔热罩罩体内设置内腔，腔内填充有冷凝液，在冷凝液液面上方设置管道与所述第一冷凝器连接，在液面下方设置管道与所述阳极蒸发锅和阳极回液箱连接。3.如权利要求1中所述的用于半导体光刻的光源灯室，其特征在
\t于，所述隔热罩上设置第一开孔与第二开孔用于气体流通。4.如权利要求1所述的用于半导体光刻的光源灯室，其特征在于，在所述阴极蒸发锅下方的主灯室罩壳上设置第一进风口，在所述冷光镜上方的主灯室罩壳上设置第一出风口，在阴极回液箱下方的辅灯室罩壳上设置第二进风口，在第一冷凝器与第二冷凝器上方的辅灯室罩壳上分别设置第二出风口与第三出风口，在所述第一进风口和第二进风口处设置鼓风风扇，在第一出风口、第二出风口与第三出风口处设置抽排风机进行热抽排。5.如权利要求1所述的用于半导体光刻的光源灯室，其特征在于，所述第一冷凝器位置高于所述阳极蒸发锅、所述隔热罩和所述阳极回液箱，所述第二冷凝器位置高于所述阴极蒸发锅、所述隔热罩和所述阴极回液箱，冷凝液依靠重力能够回落至所述阳极回液箱与阴极回液箱。6.如权利要求1所述的用于半导体光刻的光源灯室，其特征在于，在所述第一冷凝器与第二冷凝器之间设置补液箱，所述补液箱与第一冷凝器通过第一排气管管道连接，所述补液箱与所述阳极回液箱通过第一排液管管道连接，所述第一排气管上设有第一单向阀，所述第一排液管上设有第一阀，所述补液箱与第二冷凝器通过第二排气管管道连接，与所述阴极回液箱通过第二排液管...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵丹平，聂宏飞，张洪博，龚辉，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31