CN102830590A - 光源寿命监测系统及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种光源寿命监测系统及其监测方法，用于监测并预估光源的寿命。光源寿命监测系统包括反射率恒定的光反射板和检测单元。光源发出的光线被光反射板反射至检测单元，检测单元得到光强信号。在一定时间间隔内，周期性地将光反射板设置在同一位置，记录光强信号与初始光强信号的比值为光反射板响应参数。拟合光反射板响应参数与时间的曲线，以预估光反射板响应参数等于报废界限阈值的报废时间。本发明在光刻机的日常维护操作时期，对其光电测量系统的照明光源进行监测，根据光强信号的衰减速率，预测并验证其报废时间，提醒用户按时更换。这样，光源能发挥最大工作寿命，不影响光刻机的产率与性能，不增加任何操作复杂度。

Description

光源寿命监测系统及其监测方法

技术领域

本发明涉及一种监测系统，且特别涉及一种光源的寿命监测系统，利用该系统的监测方法也一并提出。

背景技术

在光刻机中，除投影物镜系统曝光光源外，其余光电测量系统还用到各种照明光源，如：卤素灯、LD灯、LED灯等，所有这些光源都是易损光源，使用一段时间后必须报废、更换，否则，就会影响测量精度与重复性。

卤素灯、LD灯、LED灯等照明光源在相同的驱动电压条件下，其输出光强整体一般呈较为稳定的衰减趋势。对于光源光强的计量，大多采用光强计或者光功率计等设备进行离线测校，这对于光刻机光电测量系统来说，意味着要经常停机监测，不但操作复杂，而且会严重影响光刻机产率。

目前有技术中提供了一种利用光反射板对调焦调平系统老化后的光源进行调整以保证其测量精度与重复性的方法。该方法由监测流程实现对易损光源的调整，但未解决如何确定何时更换易损光源的问题。

在光刻机实际生产过程中，各种易损光源存在着一个共同的问题：不知何时更换最经济、最合理。如果过早更换则造成浪费，并影响光刻机的产率；过晚更换则影响光刻机工作性能，进而造成不应有的曝光质量问题。而通常凭生产经验时间进行一刀切式的更换在时间上有盲目性，一般总是少于易损光源的正常工作寿命，不能发挥其应有的工作寿命。

发明内容

本发明提出一种光源寿命监测系统及其监测方法，能够解决上述问题。

为了达到上述目的，本发明提出一种光源寿命监测系统，用于监测并预估光源的寿命，包括：

光反射板，光反射板的反射率恒定；以及

检测单元，光源发出的光线被光反射板反射至检测单元，检测单元得到光强信号，在一定时间间隔内，周期性地将光反射板设置在同一位置，记录光强信号与初始光强信号的比值为光反射板响应参数，拟合光反射板响应参数与时间的曲线，以预估光反射板响应参数等于报废界限阈值的报废时间。

进一步说，初始光强信号和光强信号为电信号或灰度值。

进一步说，报废界限阈值为75％。

进一步说，在监测光强信号时，光源被相同的最佳工作电压驱动。

本发明还提出一种光源寿命监测方法，用于监测并预估光源的寿命，光源发出光线被光反射板反射至检测单元，检测单元得到光强信号，包括：

将光反射板设置在同一位置，检测单元得到初始光强信号；

在一定时间间隔内，周期性地将光反射板设置在同一位置，检测单元得到光强信号，记录光强信号与初始光强信号的比例为光反射板响应参数；

多次监测光强信号后，拟合光反射板响应参数与时间的曲线，预估光源的等于报废界限阈值的报废时间。

进一说，初始光强信号和光强信号为电信号或灰度值。

进一说，光源寿命监测方法还包括以下步骤：

决定光源的最佳工作电压，在监测光强信号时，光源被相同的最佳工作电压驱动。

进一说，报废界限阈值为75％。

本发明在光刻机的日常维护操作时期，对其光电测量系统的照明光源进行监测，根据光强信号的衰减速率，预测并验证其报废时间，提醒用户按时更换。这样，光源能发挥最大工作寿命，不影响光刻机的产率与性能，不增加任何操作复杂度。

附图说明

图1为正常工作时照明光源的光强随其工作时间的变化曲线。

图2是本发明较佳实施例中光源寿命监测系统在光刻机调焦调平分系统中的结构示意图。

图3为本发明较佳实施例光源寿命监测方法的步骤流程图。

图4所示为本发明较佳实施例中根据光反射板响应参数与时间的关系拟合的曲线。

图5所示为本发明较佳实施例中以对准分系统离轴对准机构为例的光源寿命监测系统的结构示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

光强响应参数是指将光源以相同驱动电压、相同入射方式照射到反射率固定的相同测量面(如基准板)上，用同一光电转换器将光强转换为电信号或灰度值等输出，由此确定仅与驱动电压相关的光源光强响应参数。由测得的两次以上光强响应参数即可得出光源的衰减速率。

因此，可以在光刻机的日常维护操作时期，将其光电测量分系统的照明光源以相同电压驱动，再将光反射板移动到同一个位置，使得光源光线以相同的入射方式照射到光反射板上，测量光电测量分系统的光电转换输出，即确定光源的光强响应参数。根据相邻两次以上维护期间测得的光强响应参数得出光强衰减速率，再根据预定义的报废界限阈值，即可预测出光源衰减到报废界限的时间，并在该光源报废时间到来前作最后一次验证监测，进而更换光源。

图1为正常工作时照明光源的光强随其工作时间的变化曲线。从图1可以看出，在光源光强衰减到预定义的报废界限阈值(例如：75％)之前，光强整体衰减趋势较为稳定。

图2是本发明光源寿命监测系统在光刻机调焦调平分系统中的结构示意图。图3为本发明较佳实施例光源寿命监测方法的步骤流程图。

光刻机沿主光轴方向依次包括掩膜1、投影物镜2、工件台3。

光源寿命监测系统包括电源6、投影单元7、光反射板5和检测单元8。电源6发出的光线进入投影单元7，入射到光反射板5上后被光反射板5反射进入检测单元8，由检测单元8进行光电转换、信号处理，得到光强信号，其中光强信号可以是电信号或灰度值。其中光反射板的反射率恒定。电信号包括电信号、电流信号等。

光源寿命监测方法包括以下步骤：

步骤S101：决定光源6的最佳工作电压V0。在整机集成前的测校流程里，使用测校方法，得到光源6的最佳工作电压V0。

步骤S102：整机集成后，将光反射板5设置在同一位置，以最佳工作电压V0驱动光源6，记录检测单元8转换后的初始光强信号，即初始电信号U0或初始灰度值G0。

步骤S103：在一定时间间隔内，周期性地将光反射板5设置在同一位置，以最佳工作电压V0驱动光源6，检测单元8得到的光强信号Di，其形式可以为电信号Ui或灰度值Gi，记录光强信号Di与初始光强信号D0的比值为光反射板响应参数Ki(i＝1，2，3，......)。Ki＝Ui/U0或者Ki＝Gi/G0。初始光反射板相应参数K0＝1。

步骤S104：多次测量光强信号Di(i≥2)后，拟合光反射板响应参数Ki和时间t的曲线，以预估光反射板响应参数Ki等于报废界限阈值(例如：75％)时的报废时间。当然，在其他实施例中，报废界限阈值也可以为其他数值。

步骤S105：判断光源报废时间是否即将到来？若是，则执行步骤S106，若否，则循环执行步骤S103～S105。

步骤S1065：在预估的报废时间之前，再次监测光反射板响应参数Ki，以验证预测的报废时间，并且提醒用户在光源报废时间到来时必须进行光源更换。

图4所示为根据步骤S101-步骤S104所述的流程拟合的曲线，在本实施例中，i＝9，根据光反射板相应参数Ki的变化拟合出曲线，由此预估第15天时，电源6的光强会衰减至报废界限阈值75％。

图5所示为本发明较佳实施例中以对准分系统离轴对准机构为例的光源寿命监测系统的结构示意图。

沿主光轴依次包括投影物镜310和工件台410。投影物镜310和工件台410固定在整机框架300上。离轴对准机构的光源部分500和离轴对准机构的照明与成像部分510构成离轴对准机构。

光源部分500发出的光线经过照明与成像部分510入射到光反射板5，光反射板5将光线发射至照明与成像部分510，由照明与成像部分510进行光电转换、信号处理，将光强信号转换成电信号或灰度值。

对准分系统离轴对准机构的光源寿命监测方法如图3所示，再此不予赘述。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (8)

1.一种光源寿命监测系统，用于监测并预估光源的寿命，其特征是，包括：

光反射板，所述光反射板的反射率恒定；以及

检测单元，所述光源发出的光线被所述光反射板反射至所述检测单元，所述检测单元得到光强信号，在一定时间间隔内，周期性地将所述光反射板设置在同一位置，记录所述光强信号与初始光强信号的比值为所述光反射板响应参数，拟合所述光反射板响应参数与时间的曲线，以预估所述光反射板响应参数等于报废界限阈值的报废时间。

2.根据权利要求1所述的光源寿命监测系统，其特征是，所述初始光强信号和所述光强信号为电信号或灰度值。

3.根据权利要求1所述的光源寿命监测系统，其特征是，报废界限阈值为75％。

4.根据权利要求1所述的光源寿命监测系统，其特征是，所述光源被相同的最佳工作电压驱动。

5.一种光源寿命监测方法，用于监测并预估光源的寿命，所述光源发出光线被光反射板反射至检测单元，所述检测单元得到光强信号，其特征是，包括：

将所述光反射板设置在同一位置，所述检测单元得到初始光强信号；

在一定时间间隔内，周期性地将所述光反射板设置在所述同一位置，所述检测单元得到光强信号，记录所述光强信号与初始光强信号的比例为光反射板响应参数；

多次监测所述光强信号后，拟合所述光反射板响应参数与时间的曲线，预估所述光源的等于报废界限阈值的报废时间。

6.根据权利要求1所述的光源寿命监测系统，其特征是，所述初始光强信号和所述光强信号为电信号或灰度值。

7.根据权利要求5所述的光源寿命监测方法，其特征是，还包括以下步骤：

决定所述光源的最佳工作电压，在监测光强信号时，所述光源被相同的最佳工作电压驱动。

8.根据权利要求5所述的光源寿命监测方法，其特征是，所述报废界限阈值为75％。

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