一种气压控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种气体压力控制装置，它用于将输入的压缩气体调节并稳定在所需的压力和流量。它包括供气回路和排气回路，供气回路具有减压阀、毛细管和作为供气回路旁路的单向安全阀和精度控制阀，排气回路具有毛细管。藉由上述装置能够提供气压控制精度高、流量稳定的气流，对气压的调节作用依靠装置自身元件调节来实现，不需要外部的控制单元输出控制信号进行控制；系统结果简单，可靠性高，不需要外部动力就能运行，在光刻设备故障时，也能对气压腔体不间断的供气。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

Air pressure control device

The utility model relates to a gas pressure control device, which is used for regulating and stabilizing the input compressed gas at the required pressure and flow. The utility model comprises an air supply circuit and an exhaust circuit, wherein the gas supply circuit is provided with a pressure reducing valve, a capillary pipe, a one-way safety valve and an accurate control valve which are used as the bypass of the gas supply circuit, and the exhaust circuit is provided with a capillary tube. The device can provide air pressure control of high precision, stable flow, pressure regulating effect on the device itself rely on regulatory element to achieve the control of the control unit outputs a control signal to the external system; the advantages of simple structure, high reliability, no need external power can run in lithography equipment failure, can not the gas supply interruption to the pressure chamber.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种气体压力控制装置，它用于将输入的压縮气 体调节并稳定在所需的压力和流量。它用在生产中，如在集成电路制 造中对投影物镜内部气体压力和流量进行调节的装置。
技术介绍
在超大规模集成电路光学光刻中,决定微细图形最细线宽的主要因 素是光刻设备的光刻工作分辨力,而光刻分辨力主要由投影光刻物镜的 分辨力决定。随着大规模集成电路器件集成度的提高，愈来愈要求高光刻工作分辨力，即要求光刻物镜的数值孔径NA愈来愈大(目前NA已 达到0.6 0.7)，同时工作波长也愈来愈短(波长入已短到248nm和 193nm)。由于物镜数值孔径N A的增大和波长A的縮短，使物镜变得十 分复杂，对构成物镜的透镜光学材料、透镜加工精度，以及间隔精度要求 大大提高，同时对环境温度、气压要求变得非常严格，环境条件变化对成 像质量的影响已达到不能忽略的地步。物镜内部稳定的气体压力对于光刻机的性能是很重要的。同时为 了避免物镜被污染，可以采用对物镜提供一个稳定的气流，并使物镜 内部气压与外部环境中的大气保持一定的过压，防止外部环境中的大 气进入物镜内部，避免物镜被污染。在对光学系统(如物镜)供气过程中，温度和压力是非常重要的参数。为了保证光刻机光刻过程中的性能， 必须保证物镜内部环境的温度、气压的稳定性及控制精度。在光刻机 中，由一套气压控制系统来为物镜提供纯净的、压力调节过的气体。图1是目前在工业生产中使用的气压控制系统结构图(参见中国专利ZLOl 132509.7)。所述的气压控制系统主要由以下部分构成控制单 元A、压力传感器B、气源系统C、气动机构D、气压腔体E和信号 处理电路F。压力传感器B将气压腔体E内部的气体压力检测出来， 将压力信号经过信号处理电路F的转换，送往控制单元A。控制单元 A根据预先设定值与压力传感器B检测值比较，输出一个气压控制信 号至气动机构D。气动机构D根据控制单元A输出的控制信号来控制 最终输出气体的压力。本系统的控制精度主要取决于气动机构D对气 压的调节精度和控制单元A的控制算法。 一般的，气动机构D为一伺 服、比例阀门。在上述控制系统中，气压的调节是通过控制单元A根据采用的控 制算法输出一个控制信号控制气动机构D来完成的。如果将上述设备 用于对集成电路制造设备光刻机的物镜供气，上述的控制装置有如下 的不足(1) 由于气动机构D自身的控制精度的影响，其气压调节速度过快， 不能平稳的调节气压和气流的变化，无法满足光刻过程中对气流高稳 定性、低流量的要求。(2) 控制系统过于复杂，需要专用的控制器对压力传感器B的信号 处理及输出控制信号，且控制系统需要外部动力来维持系统的运行。当系统的信号采集、信号处理、信号传输几个部分任何一处出现问题， 系统不能正常运行，可靠性低。
技术实现思路
针对上述气压控制装置存在的不足，本技术提供一种新的低 压高精度气压控制装置。实现上述技术目的的解决方案是，本技术的气压控制装 置在于具有两个独立的回路供气回路，排气回路。其中，供气回路 由减压阀、降压毛细管、安全阀及连接管路构成，排气回路由毛细管 及连接管路构成。对于上述气压控制装置各部分的作用和工作原理描述如下气源 系统提供的压縮气体经初步的处理后，由本技术装置气供气回路 的供气入口进入装置内部的供气回路，经过减压阀的初步降压后，输 出设定气压范围(初始压力)的气体。气源所提供的气体压力在供气过程 中也会不断变化，减压阀内部调节系统根据气源提供的压縮气体压力 的变化来自动调节，保证输出的气体压力(初始压力)在设定范围之内。 减压阀输出的气体进入毛细管。进入毛细管内部的气体的压力在毛细 管内随毛细管长度的增加线性的下降。毛细管的长度、直径参数可以 由所需要的气压(最终压力)来确定。选用不同长度、直径的毛细管，可 以得到不同气压和流量要求的气体。由供气回路毛细管调节后的气体 提供给气压腔体，在光刻设备中气压腔体为物镜。在毛细管与气压腔 体之间的管路旁路有一个单向安全阀和一个精度控制阀。根据输出气体压力(最终压力)的大小，将输出压力分为三个区过压保护区，精度 调节区，正常工作区。对应于不同的分区，单向安全阀和精度控制阀 处于不同的工作状态。当气源发生故障或其它扰动导致输出气体压力 (最终压力)在过压保护区内，输出气体的压力可能会造成气压腔体压力 波动。此时单向安全阀打开，精度控制阀关闭，使输出气体压力(最终 压力)迅速的降低，保护气压腔体的安全；当输出气体压力(最终压力) 在精度调节区，单向安全阀关闭，精度控制阀打开，使输出气体压力(最 终压力)稳定在气压腔体所要求的压力精度范围内；当输出气体压力(最 终压力)在正常工作区，单向安全阀和精度控制阀均处于关闭状态，保 证对气压腔体正常供气。在气压腔体内部循环后的气体通过排气回路经由毛细管、出气口 直接排放到外部大气中。排气回路毛细管对排出气体起到阻压、限流 作用，使气压腔体内部气体与外部环境空气保持一定的压差。本技术气压控制装置能够提供气压控制精度高、流量稳定的 气流，对气压的调节作用依靠装置自身元件调节来实现，不需要外部 的控制单元输出控制信号进行控制；系统结果简单，可靠性高，不需 要外部动力就能运行，在光刻设备故障时，也能对气压腔体不间断的 供气。附图说明图1是已知的压力控制系统结构图；图2是依据本技术实施例的供气系统结构图；图3是本技术气压控制装置的结构示意图； 图4是定直径毛细管内部气体压力关于毛细管长度的变化曲线。 变化规律满足线性关系；图5是本技术所述的精度控制阀的剖面图。具体实施例进行供气调节的系统包括气源、对所述的气源输入的压縮气体进 行压力和流量调节的气压控制装置、由所述气压控制装置供气的气压 腔体。 .气源提供的压縮气体由导管输入所述气压控制装置。所述的气压 控制装置对输入的压縮气体进行压力和流量的调节。经过所述气压控 制装置调节后的气体经导管输入到所述的气压腔体。所述气压控制装 置由供气回路和排气回路构成。其中，供气回路用来向所述的气压腔 体供气。排气回路用来排除在所述气压腔体内部循环后的废气。所述 的气压腔体有一进气口和一排气口 。气体在所述气压腔体内部循环后 由排气口经导管输入所述的气压控制装置，经所述气压控制装置的排 气回路直接排放到外部大气中。以下结合附图和技术人给出的具体实施例，对本技术作 进一步的描述。实施例1图2为依据本技术实施例的供气系统结构图。如图2所示，气源GS提供的压縮气体经导管直接输入气压控制装置GSU。压縮气 体的压力在3 — 14X 105Pa范围内。气压控制装置GSU中具有能对输入 的压縮气体的压力和流量进行调节的元件。气压控制装置GSU中通常 还有其它元件如颗粒过滤器。图3为本技术气压控制装置的结构 图。参阅图3，可以看到本技术所述气压控制装置100包括两个回 路供气回路，排气回路。供气回路包括气源供气入口 1、手动开关阀 2、压力传感器3、减压阀4、颗粒过滤器5、毛细管6和作为供气回路 旁路的单向安全阀7、精度控制阀8、 T形接头9以及连接这些部件的 管路，排气回路包括毛细管11和排气出口 12。压縮气体从所述气压控制装置100的供气入口 1输入，经过手动 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气压控制装置，它包括供气回路和排气回路，其特征在于：供气回路具有减压阀（４）、毛细管（６）和作为供气回路旁路的单向安全阀（７）和精度控制阀（８），排气回路具有毛细管（１１）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：束剑平，王卫，李小平，杨园园，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]