[发明专利]一种快充气型微正压保护系统

说明书

技术领域

本发明属于气体微正压控制系统领域，更具体地，涉及一种快充气型微正压保护系统。

背景技术

在激光器及光刻机的相关技术中，密封腔体的压力及清洁度是重要的环境影响因素，将直接影响激光器及光刻机工作的稳定性以及相干器件的工作寿命，是激光器与光刻器安全可靠运行必不可少的保证。

例如，在ArF光刻机的光路传输系统中，空气中含有的氧气对ArF波段的光源的吸收强度较高，会减少传输到光刻机的光源的能量，同时空气中的碳氢化合物等气体在ArF波段光源的作用下还会污染系统中的光学元件，影响系统的使用寿命，所以系统中必须控制类似于碳氢化合物等污染气体的含量，通常可以通过向在密封腔体中充满对激光吸收率较低的高纯度气体如高纯氮气等来保持密封腔体内的洁净、干燥状态。

对密封腔体提供一个稳定的气流，使得腔体内部气压P与外部环境气压P_气保持一定的正压差ΔP2，ΔP2＝P-P_气。密封腔体处于正压环境，可以减少系统外部的颗粒污染物等进入系统的概率，但是同时光路中精密光学零件在过大的正压差或气压波动条件下均会导致变形和位置误差，进而影响ArF准分子激光的线宽性能，外界环境压力的波动会影响系统的正压差，所以必须对系统的正压差及压力波动范围进行精确控制。

专利文献US6504860介绍了气体放电激光器中需要对密封容器或腔体进行微正压控制，但未介绍具体的控制方法。现有技术中对密封腔体的微正压控制主要是针对系统正常工作时进行，并没有对系统的初始建立过程进行要求，但是在密封腔体的容积较大，同时对内部气体的纯度要求高时，系统的流量较小会导致系统的初始化过程时间较长。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种快充气型微正压保护系统，其目的在于实现微正压保护系统初始化过程的快速充气，此外还能够准确控制系统微正压，由此解决现有技术中微正压保护系统初始化时间长、控制不准确的技术问题，并尤其适用于激光光刻的应用领域。

为实现上述目的，本发明提供了一种快充气型微正压保护系统，该系统包括：气体经依次顺序连接的第一开关阀、第一减压阀和第二减压阀，然后分为两条支路，其中，一条支路经第一流量计与毛细管一端相连，另一支路经第二流量计与第二开关阀一端相连，毛细管另一端和第二开关阀另一端共同汇接于过滤器的一端，过滤器另一端与目标腔体一端相连，目标腔体另一端与节流部件相连，其中，所述目标腔体为密封腔体，其内壁上布置有测量腔内压力的压力传感器、用于测量腔内气体纯度的成分检测仪、以及过压保护阀。

由进气口进入的气体依次流经第一开关阀、第一减压阀、第二减压阀、第一流量计、毛细管、过滤器、目标空腔以及节流部件后经出气口排出，形成快充气型微正压保护系统正常工作时的微正压控制气路；由进气口进去的气体依次流经第一开关阀、第一减压阀、第二减压阀、第二流量计、第二开关阀、过滤器、目标空腔以及节流部件后经出气口排出，形成快充气型气体微正压控制系统初始化时的快速充气气路，去除目标腔体中原有的污染气体。

作为进一步优选的，所述快充气型微正压保护系统还包括控制器，该控制器包括开关阀控制模块、数据采集模块以及节流阀控制模块，其中开关阀控制模块与第一开关阀和第二开关阀相连，输出用于控制第一开关阀和第二开关阀开或关的控制信号，数据采集模块与第一流量计、第二流量计、压力传感器和成分检测仪相连，用于分别采集经第一流量计测量得到的第一支路气体流量，经第二流量计采集得到的第二支路气体流量、经压力传感器采集得到的目标腔体内压力值以及经成分检测仪采集得到的腔内气体纯度值；节流阀控制模块与节流部件相连，用于输出控制节流部件流阻变化的控制信号。

作为进一步优选的，所述节流部件可选用节流阀或通流截面可调的节流孔。

作为进一步优选地，所述节流部件的流阻R1按如下方式进行控制：R1＝ΔP2/L1，其中ΔP2为系统正压差，L1为第一支路气体流量。

作为进一步优选地，所述毛细管的流阻值被设定为其中A为外界大气压强与标准大气压的差值，B为系统允许的正压差阈值，L1为第一支路气体流量，P0为毛细管入口处压强，P_气为外界大气压强。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，缩短了微正压保护系统的初始化时间，同时保证了系统在整个工作过程中目标腔体正压差的稳定。

附图说明

图1是本发明的快充气型微正压保护系统的结构示意图；