本技術涉及光刻機，具體而言，涉及一種物鏡、物鏡系統(tǒng)、光刻機以及物鏡用穩(wěn)壓結構的設計方法。

背景技術：

1、物鏡填充工藝氣體主要是為了保證物鏡內部污染控制和熱效應控制，氣體流動引起的折射率隨機起伏將導致光學性能的隨機變化，它會嚴重限制不同光學系統(tǒng)的使用性能，甚至決定光學系統(tǒng)的技術可行性。

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

3、雖然壓力控制單元可以將壓力穩(wěn)定到kpa級別的波動，但是一旦物鏡腔體設計不良就會引起物鏡內部局部壓力波動過大，通過現(xiàn)有的edlen公式計算，其中±40pa的壓力波動能引起±0.11ppm的波長（折射率相關公式）計算誤差，且這部分誤差無法通過傳感器監(jiān)測進行控制。

技術實現(xiàn)思路

1、本技術實施例提供了一種物鏡、物鏡系統(tǒng)、光刻機以及物鏡用穩(wěn)壓結構的設計方法，其通過在物鏡本體的出氣口設置穩(wěn)壓管段，通過穩(wěn)壓管段的設計，可以有效地將瞬態(tài)壓降轉換為穩(wěn)態(tài)壓降。這意味著物鏡內部的氣體壓力波動將被大幅度降低，從而減少由于壓力波動引起的折射率變化，提高光學性能的穩(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。這對于提高光學系統(tǒng)的成像質量和技術可行性至關重要，尤其是在高精度的光學系統(tǒng)中，如顯微鏡、望遠鏡等。本技術實施例中通過將穩(wěn)壓管段按照相同的圈內徑同軸設置成多圈，這樣可以利用氣管的自補償特性，即在一定壓差下，流經毛細管的流量是穩(wěn)定的。這種特性有助于在物鏡內部維持穩(wěn)定的氣體流動，從而實現(xiàn)物鏡腔體的穩(wěn)壓，具體的，穩(wěn)壓管段的多圈同軸設計有助于均勻分布壓力損失，使得每一圈的壓力損失一致，從而更有規(guī)律地獲得壓力波動的穩(wěn)定值。這種設計有助于優(yōu)化壓力控制的指標，實現(xiàn)更精細的壓力調節(jié)。即本技術實施例中通過在物鏡本體的出氣口處設置穩(wěn)壓結構，可以在不增加物鏡本體體積的情況下實現(xiàn)穩(wěn)壓功能，保持物鏡的緊湊性和便攜性。具體的：

2、本技術實施例第一方面提供了一種物鏡，包括：

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

4、穩(wěn)壓結構，穩(wěn)壓結構包括連通出氣口的氣管，且氣管的至少部分長度l被設計成穩(wěn)壓管段；

5、其中穩(wěn)壓管段被按照相同的圈內徑同軸設置成多圈，以在進氣口進氣并通過出氣口出氣時，使通過出氣口排入至穩(wěn)壓管段中的氣體壓力能夠實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)壓降。

6、在上述的技術方案中，排入至穩(wěn)壓管段中的氣體具有沿程損失；

7、其中氣體流經穩(wěn)壓管段時的沿程損失量需滿足：在該沿程損失量下，物鏡腔內的壓力波動值能夠處于預設波動值范圍內。

8、在上述的技術方案中，預設波動值范圍取值在±20pa以內。

9、在上述的技術方案中，沿程損失量根據(jù)以下公式計算：；式中:

10、α--修正系數(shù);

11、λ--沿程阻力系數(shù);

12、l--氣管總長度;

13、d--氣管直徑;

14、ρ--氣體密度;

15、v--氣管內氣體的流速；

16、hf--沿程損失量。

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

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，則第一氣路被導通的同時第二氣路被關斷，若物鏡處于第二充氣模式，則第一氣路被關斷的同時第二氣路被導通。

19、在上述的技術方案中，氣管為毛細管。

20、本技術實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實施例第一方面所提供的物鏡，氣控裝置的進氣側和出氣側對應連通物鏡本體的出氣口和進氣口，以與物鏡本體的物鏡腔構成一循環(huán)氣路。

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

22、進氣段上設有流量控制裝置，流量控制裝置用于控制物鏡本體的進氣參數(shù)，出氣段上設有穩(wěn)壓結構，穩(wěn)壓結構用于使排出物鏡腔外的氣體實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)壓降；

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

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

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氣口的進氣參數(shù)和/或第一出氣段的通斷和/或第二出氣段的通斷。

27、本技術實施例第三方面還提供了一種光刻機，其包括本技術實施例第一方面所提供的物鏡結構或本技術實施例第二方面所提供的物鏡系統(tǒng)。

28、本技術實施例第四方面還提供了一種物鏡用穩(wěn)壓結構的設計方法，

29、物鏡包括物鏡本體，物鏡本體的內部形成有供氣流流動的物鏡腔、表面形成有連通物鏡腔的進氣口和出氣口，其中出氣口的口徑小于物鏡腔的腔內徑，穩(wěn)壓結構包括連通出氣口的氣管，且氣管的至少部分長度l被設計成穩(wěn)壓管段，穩(wěn)壓管段被按照相同的圈內徑同軸設置成多圈；

30、穩(wěn)壓結構的設計方法包括：

31、根據(jù)物鏡本體的運行參數(shù)和/或尺寸參數(shù)確定穩(wěn)壓管段的設計參數(shù)；

32、其中物鏡本體的運行參數(shù)包括進氣口的進氣壓力和/或出氣口的出氣壓力，物鏡本體的尺寸參數(shù)包括進氣口的口徑和/或出氣口的口徑和/或物鏡腔的腔內徑和/或物鏡經的腔容積，穩(wěn)壓管段的設計參數(shù)包括穩(wěn)壓管段的管徑和/或穩(wěn)壓管段的長度和/或穩(wěn)壓管段的同軸圈數(shù)和/或穩(wěn)壓管段的圈內徑。

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

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

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

36、在上述的技術方案中，設計方法還包括：

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

38、其中沿程損失量根據(jù)以下公式計算：；式中:

39、α--修正系數(shù);

40、λ--沿程阻力系數(shù);

41、l--氣管總長度;

42、d--氣管直徑;

43、ρ--氣體密度;

44、v--氣管內氣體的流速；

45、hf--沿程損失量。

46、在上述的技術方案中，氣管為一端連接有三通閥的毛細管，毛細管通過三通閥連通物鏡本體的出氣口。

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

48、本技術實施例中通過在物鏡本體的出氣口設置穩(wěn)壓管段，通過穩(wěn)壓管段的設計，可以有效地將瞬態(tài)壓降轉換為穩(wěn)態(tài)壓降。這意味著物鏡內部的氣體壓力波動將被大幅度降低，從而減少由于壓力波動引起的折射率變化，提高光學性能的穩(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。這對于提高光學系統(tǒng)的成像質量和技術可行性至關重要，尤其是在高精度的光學系統(tǒng)中，如顯微鏡、望遠鏡等。本技術實施例中通過將穩(wěn)壓管段按照相同的圈內徑同軸設置成多圈，這樣可以利用氣管的自補償特性，即在一定壓差下，流經毛細管的流量是穩(wěn)定的。這種特性有助于在物鏡內部維持穩(wěn)定的氣體流動，從而實現(xiàn)物鏡腔體的穩(wěn)壓，具體的，穩(wěn)壓管段的多圈同軸設計有助于均勻分布壓力損失，使得每一圈的壓力損失一致，從而更有規(guī)律地獲得壓力波動的穩(wěn)定值。這種設計有助于優(yōu)化壓力控制的指標，實現(xiàn)更精細的壓力調節(jié)。即本技術實施例中通過在物鏡本體的出氣口處設置穩(wěn)壓結構，可以在不增加物鏡本體體積的情況下實現(xiàn)穩(wěn)壓效果，保持物鏡的緊湊性和便攜性。