本技術(shù)涉及光刻機(jī)，具體而言，涉及一種物鏡、物鏡系統(tǒng)、光刻機(jī)以及物鏡用穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

1、物鏡填充工藝氣體主要是為了保證物鏡內(nèi)部污染控制和熱效應(yīng)控制，氣體流動(dòng)引起的折射率隨機(jī)起伏將導(dǎo)致光學(xué)性能的隨機(jī)變化，它會(huì)嚴(yán)重限制不同光學(xué)系統(tǒng)的使用性能，甚至決定光學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)可行性。

2、目前為了有效控制物鏡內(nèi)部氣體的壓力波動(dòng)，現(xiàn)有技術(shù)主要采取的控制手段是：在廠務(wù)氣源端和物鏡前端之間增加氣源壓力控制單元，使得氣源在進(jìn)入物鏡后壓力穩(wěn)定流動(dòng)，通常能使mpa級(jí)別的廠務(wù)氣源壓力通過(guò)壓力控制單元穩(wěn)定到kpa級(jí)別。

3、雖然壓力控制單元可以將壓力穩(wěn)定到kpa級(jí)別的波動(dòng)，但是一旦物鏡腔體設(shè)計(jì)不良就會(huì)引起物鏡內(nèi)部局部壓力波動(dòng)過(guò)大，通過(guò)現(xiàn)有的edlen公式計(jì)算，其中±40pa的壓力波動(dòng)能引起±0.11ppm的波長(zhǎng)（折射率相關(guān)公式）計(jì)算誤差，且這部分誤差無(wú)法通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)進(jìn)行控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實(shí)施例提供了一種物鏡、物鏡系統(tǒng)、光刻機(jī)以及物鏡用穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，其通過(guò)在物鏡本體的出氣口設(shè)置穩(wěn)壓管段，通過(guò)穩(wěn)壓管段的設(shè)計(jì)，可以有效地將瞬態(tài)壓降轉(zhuǎn)換為穩(wěn)態(tài)壓降。這意味著物鏡內(nèi)部的氣體壓力波動(dòng)將被大幅度降低，從而減少由于壓力波動(dòng)引起的折射率變化，提高光學(xué)性能的穩(wěn)定性，由于氣體壓力的穩(wěn)定，折射率的變化也將得到有效控制。這對(duì)于提高光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量和技術(shù)可行性至關(guān)重要，尤其是在高精度的光學(xué)系統(tǒng)中，如顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡等。本技術(shù)實(shí)施例中通過(guò)將穩(wěn)壓管段按照相同的圈內(nèi)徑同軸設(shè)置成多圈，這樣可以利用氣管的自補(bǔ)償特性，即在一定壓差下，流經(jīng)毛細(xì)管的流量是穩(wěn)定的。這種特性有助于在物鏡內(nèi)部維持穩(wěn)定的氣體流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)物鏡腔體的穩(wěn)壓，具體的，穩(wěn)壓管段的多圈同軸設(shè)計(jì)有助于均勻分布?jí)毫p失，使得每一圈的壓力損失一致，從而更有規(guī)律地獲得壓力波動(dòng)的穩(wěn)定值。這種設(shè)計(jì)有助于優(yōu)化壓力控制的指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的壓力調(diào)節(jié)。即本技術(shù)實(shí)施例中通過(guò)在物鏡本體的出氣口處設(shè)置穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)，可以在不增加物鏡本體體積的情況下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓功能，保持物鏡的緊湊性和便攜性。具體的：

2、本技術(shù)實(shí)施例第一方面提供了一種物鏡，包括：

3、物鏡本體，物鏡本體的內(nèi)部形成有供氣流流動(dòng)的物鏡腔、表面形成有連通物鏡腔的進(jìn)氣口和出氣口，其中出氣口的口徑小于物鏡腔的腔內(nèi)徑；

4、穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)，穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)包括連通出氣口的氣管，且氣管的至少部分長(zhǎng)度l被設(shè)計(jì)成穩(wěn)壓管段；

5、其中穩(wěn)壓管段被按照相同的圈內(nèi)徑同軸設(shè)置成多圈，以在進(jìn)氣口進(jìn)氣并通過(guò)出氣口出氣時(shí)，使通過(guò)出氣口排入至穩(wěn)壓管段中的氣體壓力能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)態(tài)壓降。

6、在上述的技術(shù)方案中，排入至穩(wěn)壓管段中的氣體具有沿程損失；

7、其中氣體流經(jīng)穩(wěn)壓管段時(shí)的沿程損失量需滿足：在該沿程損失量下，物鏡腔內(nèi)的壓力波動(dòng)值能夠處于預(yù)設(shè)波動(dòng)值范圍內(nèi)。

8、在上述的技術(shù)方案中，預(yù)設(shè)波動(dòng)值范圍取值在±20pa以?xún)?nèi)。

9、在上述的技術(shù)方案中，沿程損失量根據(jù)以下公式計(jì)算：；式中:

10、α--修正系數(shù);

11、λ--沿程阻力系數(shù);

12、l--氣管總長(zhǎng)度;

13、d--氣管直徑;

14、ρ--氣體密度;

15、v--氣管內(nèi)氣體的流速；

16、hf--沿程損失量。

17、在上述的技術(shù)方案中，穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)還包括三通閥，三通閥包括進(jìn)氣閥、第一出氣閥和第二出氣閥，進(jìn)氣閥連通物鏡本體的進(jìn)氣口、第一出氣閥連通氣管的進(jìn)氣側(cè)，進(jìn)氣閥、第一出氣閥和氣管之間構(gòu)成第一氣路，進(jìn)氣閥和第二出氣閥之間構(gòu)成第二氣路；

18、物鏡具有處于工作狀態(tài)下的第一充氣模式和處于非工作狀態(tài)下的第二充氣模式，其中若物鏡處于第一充氣模式，則第一氣路被導(dǎo)通的同時(shí)第二氣路被關(guān)斷，若物鏡處于第二充氣模式，則第一氣路被關(guān)斷的同時(shí)第二氣路被導(dǎo)通。

19、在上述的技術(shù)方案中，氣管為毛細(xì)管。

20、本技術(shù)實(shí)施例第二方面提供了一種物鏡系統(tǒng)，其包括氣控裝置和本技術(shù)實(shí)施例第一方面所提供的物鏡，氣控裝置的進(jìn)氣側(cè)和出氣側(cè)對(duì)應(yīng)連通物鏡本體的出氣口和進(jìn)氣口，以與物鏡本體的物鏡腔構(gòu)成一循環(huán)氣路。

21、在上述的技術(shù)方案中，循環(huán)氣路包括形成在物鏡本體進(jìn)氣口和氣控裝置出氣側(cè)之間的進(jìn)氣段，以及形成在物鏡本體出氣口和氣控裝置進(jìn)氣側(cè)之間的出氣段；

22、進(jìn)氣段上設(shè)有流量控制裝置，流量控制裝置用于控制物鏡本體的進(jìn)氣參數(shù)，出氣段上設(shè)有穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)，穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)用于使排出物鏡腔外的氣體實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)壓降；

23、其中進(jìn)氣參數(shù)包括物鏡本體進(jìn)氣口的進(jìn)氣量和/或進(jìn)氣壓力和/或進(jìn)氣時(shí)長(zhǎng)。

24、在上述的技術(shù)方案中，出氣段包括并聯(lián)設(shè)置在物鏡本體出氣口和氣控裝置進(jìn)氣側(cè)之間的第一出氣段和第二出氣段，第一出氣段上設(shè)有三通閥和毛細(xì)管，毛細(xì)管的進(jìn)氣側(cè)連通三通閥的第一出氣閥、出氣側(cè)連通氣控裝置的進(jìn)氣側(cè)，第二出氣段的進(jìn)氣側(cè)連通三通閥的第二出氣閥、出氣側(cè)連通氣控裝置的進(jìn)氣側(cè)；

25、物鏡系統(tǒng)還包括：

26、控制器，控制器用于控制物鏡本體進(jìn)氣口的進(jìn)氣參數(shù)和/或第一出氣段的通斷和/或第二出氣段的通斷。

27、本技術(shù)實(shí)施例第三方面還提供了一種光刻機(jī)，其包括本技術(shù)實(shí)施例第一方面所提供的物鏡結(jié)構(gòu)或本技術(shù)實(shí)施例第二方面所提供的物鏡系統(tǒng)。

28、本技術(shù)實(shí)施例第四方面還提供了一種物鏡用穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，

29、物鏡包括物鏡本體，物鏡本體的內(nèi)部形成有供氣流流動(dòng)的物鏡腔、表面形成有連通物鏡腔的進(jìn)氣口和出氣口，其中出氣口的口徑小于物鏡腔的腔內(nèi)徑，穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)包括連通出氣口的氣管，且氣管的至少部分長(zhǎng)度l被設(shè)計(jì)成穩(wěn)壓管段，穩(wěn)壓管段被按照相同的圈內(nèi)徑同軸設(shè)置成多圈；

30、穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法包括：

31、根據(jù)物鏡本體的運(yùn)行參數(shù)和/或尺寸參數(shù)確定穩(wěn)壓管段的設(shè)計(jì)參數(shù)；

32、其中物鏡本體的運(yùn)行參數(shù)包括進(jìn)氣口的進(jìn)氣壓力和/或出氣口的出氣壓力，物鏡本體的尺寸參數(shù)包括進(jìn)氣口的口徑和/或出氣口的口徑和/或物鏡腔的腔內(nèi)徑和/或物鏡經(jīng)的腔容積，穩(wěn)壓管段的設(shè)計(jì)參數(shù)包括穩(wěn)壓管段的管徑和/或穩(wěn)壓管段的長(zhǎng)度和/或穩(wěn)壓管段的同軸圈數(shù)和/或穩(wěn)壓管段的圈內(nèi)徑。

33、在上述的技術(shù)方案中，根據(jù)物鏡本體的運(yùn)行參數(shù)和/或尺寸參數(shù)確定穩(wěn)壓管段的設(shè)計(jì)參數(shù)，包括：

34、根據(jù)物鏡本體的運(yùn)行參數(shù)和/或尺寸參數(shù)確定穩(wěn)壓管段的長(zhǎng)徑比和穩(wěn)壓管段的同軸圈數(shù)；

35、其中穩(wěn)壓管段的長(zhǎng)徑比為穩(wěn)壓管段的長(zhǎng)度l和管徑d的比值。

36、在上述的技術(shù)方案中，設(shè)計(jì)方法還包括：

37、根據(jù)穩(wěn)壓管段的長(zhǎng)徑比和穩(wěn)壓管段的同軸圈數(shù)確定氣體在流經(jīng)穩(wěn)壓管段時(shí)的沿程損失；

38、其中沿程損失量根據(jù)以下公式計(jì)算：；式中:

39、α--修正系數(shù);

40、λ--沿程阻力系數(shù);

41、l--氣管總長(zhǎng)度;

42、d--氣管直徑;

43、ρ--氣體密度;

44、v--氣管內(nèi)氣體的流速；

45、hf--沿程損失量。

46、在上述的技術(shù)方案中，氣管為一端連接有三通閥的毛細(xì)管，毛細(xì)管通過(guò)三通閥連通物鏡本體的出氣口。

47、采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

48、本技術(shù)實(shí)施例中通過(guò)在物鏡本體的出氣口設(shè)置穩(wěn)壓管段，通過(guò)穩(wěn)壓管段的設(shè)計(jì)，可以有效地將瞬態(tài)壓降轉(zhuǎn)換為穩(wěn)態(tài)壓降。這意味著物鏡內(nèi)部的氣體壓力波動(dòng)將被大幅度降低，從而減少由于壓力波動(dòng)引起的折射率變化，提高光學(xué)性能的穩(wěn)定性，由于氣體壓力的穩(wěn)定，折射率的變化也將得到有效控制。這對(duì)于提高光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量和技術(shù)可行性至關(guān)重要，尤其是在高精度的光學(xué)系統(tǒng)中，如顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡等。本技術(shù)實(shí)施例中通過(guò)將穩(wěn)壓管段按照相同的圈內(nèi)徑同軸設(shè)置成多圈，這樣可以利用氣管的自補(bǔ)償特性，即在一定壓差下，流經(jīng)毛細(xì)管的流量是穩(wěn)定的。這種特性有助于在物鏡內(nèi)部維持穩(wěn)定的氣體流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)物鏡腔體的穩(wěn)壓，具體的，穩(wěn)壓管段的多圈同軸設(shè)計(jì)有助于均勻分布?jí)毫p失，使得每一圈的壓力損失一致，從而更有規(guī)律地獲得壓力波動(dòng)的穩(wěn)定值。這種設(shè)計(jì)有助于優(yōu)化壓力控制的指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的壓力調(diào)節(jié)。即本技術(shù)實(shí)施例中通過(guò)在物鏡本體的出氣口處設(shè)置穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)，可以在不增加物鏡本體體積的情況下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓效果，保持物鏡的緊湊性和便攜性。