CN103162817A - 照度和光量测量模块及使用该测量模块的多通道测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种照度和光量测量模块及使用该照度和光量测量模块的多通道测量装置。根据本发明的示例性实施例的照度和光量测量模块包括：壳体，所述壳体具有设置在其中心处的开口部；散射体，所述散射体设置在所述壳体中并不断地改变从设置在所述壳体前方的标准光源辐射出的光波长；中性密度(ND)滤光器，所述中性密度滤光器设置在散射体的下部上并减小通过所述散射体的高能光的强度；带通滤光器，所述带通滤光器安装在所述中性密度滤光器的下部处并选择性地透射特定范围的波长波段；以及传感器，所述传感器安装在所述壳体的底面处并接收通过所述带通滤光器透射的光。

Description

照度和光量测量模块及使用该测量模块的多通道测量装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2011年12月19日提交的题为“照度和光量测量模块及使用该照度和光量测量模块的多通道检测器(Illuminance And LightQuantity Measuring Module And Multi Channel Detector Using Thereof)”的韩国专利申请No.10-2011-0137429的权益，将上述申请整体通过引证结合到本申请中。
技术领域
本发明涉及一种照度和光量测量模块及使用该照度和光量测量模块的多通道测量装置。
背景技术
一般，使用用于紫外(UV)区域、可见(VIS)区域、和红外线(IR)区域的光源的工业和研究设备，特别是，用于使半导体、基板等图案化的曝光设备需要在曝光装置内均匀分配光能以通过从光源散射出的光进行均匀的曝光。
为了在曝光装置内均匀分配光能，需要测量从曝光装置的光源辐射出的不同波长波段的照度。为此，通过在传感器中接收从标准光源辐射出的光依据光的辐射面积来计算根据任何波长波段内的光谱特征的任何波长波段的光强度和能量积累的大小，并且通过半高全宽(FWHM)进行每单位时间能量积累的计算。
然而，根据现有技术的照度测量可进行使用各种测量算法的较宽光区内的照度测量，但对于特定波长波段内的光谱可能不是最佳化的。
因此，在宽波长波段和一般波长波段中可进行照度测量，但是所有的子峰以及主峰通过需要控制主峰的波长波段且因此难于选择用于最佳照度计算的数据的工业或研究设备来测量。
此外，在一特定波长内，当进行较宽区域上的波长波段内的照度测量时，没有规定传感器灵敏度并且不灵敏地测量照度，因此导致照度测量的误差。
此外，根据现有技术的照度测量模块安装在曝光装置内的单独的平台中以测量曝光装置内的整个区域的照度。为了测量曝光装置内的整个区域的照度，可通过连续和重复移动各个测量模块位置来进行照度测量。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献1)韩国专利特许公开No.2004-5387
发明内容
本发明旨在解决在根据现有技术的照度测量模块中存在的上述缺点和问题。本发明的目的是提供一种能够测量特定波长波段内的最佳光能并使测量误差最小化的照度和光量测量模块。
根据本发明的示例性实施例，提供了一种照度和光量测量模块，包括：壳体，所述壳体具有设置在其中心处的开口部；散射体，所述散射体设置在所述壳体中并不断地改变从设置在所述壳体前方的标准光源辐射出的光波长；中性密度(ND)滤光器，所述中性密度滤光器设置在所述散射体的下部上并减小通过所述散射体的高能光的强度；带通滤光器，所述带通滤光器安装在所述中性密度滤光器的下部处并选择性地透射特定范围的波长波段；以及传感器，所述传感器安装在所述壳体的底面处并接收通过所述带通滤光器透射的光。
所述壳体可以箱型形成并可具有形成在其上部上的开口部。此外，所述壳体可具有能够将热从其内部排放至外部的结构，并可由具有良好导热性的材料制成以将热从其内部排放至外部。
此外，可鉴于从所述壳体前方的标准光源辐射出的光的直线性和散射来控制所述开口部的开口宽度，并且所述开口部的侧面可以是倾斜的。在这种情形中，倾斜的表面可在所述开口部的内侧中相对于光的辐射方向向下倾斜。
在这种情形中，所述开口部的侧面还可设置有由光吸收材料制成的涂层表面。
所述传感器可包括光接收部，所述光接收部由Si二极管或GaP和InGaP中的任意一种制成并可鉴于待感测的波长波段的感测灵敏度来选择。
此外，根据本发明的示例性实施例的照度和光量模块可通过在预定距离处安装在板状平台上的多个通道来构造，具有I线、H线、以及G线的波长波段的多个模块可在构造所述多个通道时安装，具有I线、H线、以及G线的波长波段的多个模块之间还可安装有能够测量曝光装置内的温度和湿度的温度/湿度测量模块。
附图说明
图1是使用根据本发明的示例性实施例的照度和光量测量模块测量内部光照度的一般曝光装置的示意图。
图2是根据本发明的示例性实施例的照度和光量测量模块的横截面图。
图3是根据本发明的示例性实施例的照度和光量测量模块的开口部的放大横截面图。
图4是根据本发明的另一个示例性实施例的照度和光量测量模块的开口部的放大横截面图。
图5是使用根据本发明的示例性实施例的照度和光量测量模块的多通道测量装置的平面图。
具体实施方式
将通过下面参照附图的详细描述来阐述根据本发明的示例性实施例的照度和光量测量模块的上述目的的技术构造和效果。
首先，图1是使用根据本发明的示例性实施例的照度和光量测量模块测量内部光照度的一般曝光装置的示意图。
如图1中所示，使用照度和光量测量模块测量曝光装置中的能量的曝光装置可构造成包括光源100、一对反射镜111和112、集成透镜120、以及照度和光量测量模块200。
从光源100辐射出的光从第一反射镜111反射并且通过集成透镜120，并且通过集成透镜120的光可从第二反射镜112反射并且可入射到照度和光量测量模块200的内侧上。
在这种情形中，设置照度和光量测量模块200的位置可设置在定位待曝光的产品的地方。这可通过照度和光量测量模块200准确测量任何波长波段内的光能并且可通过辐射至待通过所测量的光能曝光的产品的光来进行以均匀量实施产品的曝光。
如上所述地构造的曝光装置可安装在腔室(未示出)内。
光源100可通过辐射具有不同波长波段的光的光源来构造并且可用作辐射具有不同波长的I线(365nm)、H线(405nm)、以及G线(436nm)的光源。在该构造中，光源100可以是标准光源。
I线(其是具有强光能的短波长光)是在树脂内具有相对低的透射率的光，并且H以及G线是就在其中进行曝光的树脂内的透射率而言高于I线的光。
具有I线、H线以及G线的光源100可用作具有不同波长的曝光光源，并且在曝光工序中可选择性使用在进行该工序时需要的至少一个光源。
例如，由于在基板的曝光工序时I线、H线、以及G线的光线在施加至基板的表面的阻焊膜(SR)的表面或底部处具有不同的反应，因此可鉴于基板的工序特性、阻焊膜的成分特性等来选择I线、H线、以及G线的光线。
在这种情形中，为了在基板上准确进行曝光工序，可在曝光装置中定位待曝光的产品的位置处测量每个光的光能。这可通过下面将要描述的照度和光量测量模块来测量。
然而，现有技术通过在传感器中直接接收从光源100辐射出的I线、H线、以及G线的光线来测量每个光线的光能，即，照度。当I线、H线、以及G线的光线散射高能量且因此在传感器中接收时，传感器可能劣化，并因此难于准确测量光能。
此外，当通过散射高能量而使传感器周围的温度增加且因此难于根据温度的改变测量准确的光能时，将每种线的高能量转换成低能量，并因此有必要将传感器周围的温度保持在低温下。
下面将详细描述安装在曝光装置中的照度和光量测量模块200的构造。
图2是根据本发明的示例性实施例的照度和光量测量模块的横截面图。
在此，图2示出了设置在照度和光量测量模块200前方的光源100，该图示意性示出了用于显示从光源辐射出的光入射到照度和光量测量模块上的类型的实例。实际的示例性实施例应理解成从光源辐射出的光通过几个单元和路径入射到照度和光量测量模块上。
如图1中所示，根据本发明的示例性实施例的照度和光量测量模块200可构造成包括壳体210、安装在壳体210中的散射体220、中性密度滤光器230、带通滤光器240、以及传感器250。
壳体210的内部从上方开始可依次堆叠有散射体220、中性密度滤光器、以及带通滤光器240。在该构造中，壳体210的底面(即带通滤光器240的下部)可安装有传感器250。
壳体210可以箱型来构造并且上中心部分设置有开口部211。从设置在照度和光量测量模块200前方的光源100辐射出的光可入射到开口部211上，并且可鉴于从光源100辐射出的光的直线性和散射来控制开口部的宽度。可通过控制开口部211的宽度来控制入射到壳体210上的光的量。
在这种情形中，光源100可用作辐射具有不同波长的I线(365nm)、H线(405nm)、以及G线(436nm)的光源。
此外，壳体210可由具有良好导热性的材料制成，以将热从壳体的内部排放至外部。此外，壳体210可由具有良好导热性的材料制成，并因此具有将热从壳体的内部排放至外部的结构。
壳体210由具有良好导热性的材料制成或形成为具有能够排放热的结构的原因是，减小传感器250的照度感测误差，因为穿过壳体210的开口部211入射的光能的增加可能导致壳体210中的温度增加，并因此可能出现传感器250所感测的光能的误差。
在壳体210中形成的开口部211的侧面可形成为具有如图3中所示的倾斜表面212。开口部211的侧壁可构造成根据从光源100辐射出的光的辐射方向而向下倾斜。
图3是根据本发明的示例性实施例的照度和光量测量模块的开口部的放大横截面图，并且图4是根据本发明的另一个示例性实施例的照度和光量测量模块的开口部的放大横截面图。
此外，开口部211的侧壁和与侧壁相邻的部分可形成有由光吸收材料制成的涂层表面213，如图4中所示。
如上所述，开口部211的侧壁形成为向下倾斜或形成有由光吸收材料制成的涂层表面213的原因是，当从设置在壳体210前方的光源100辐射出的光穿过开口部211输入到壳体210中时，在开口部211的侧壁处可能出现散射反射。为了消除散射反射，开口部211的侧壁形成为朝着壳体210的内侧向下倾斜，以防止输入到壳体210中的光通过开口部211的侧壁反射，从而抑制散射反射的出现。
同时，壳体210的上部可安装有散射体220。散射体220通过由于通过从设置在壳体210前方的光源100辐射出的I线、H线、以及G线中的任意一种所引起的光散射而均匀地分散光输出，即，光能，从而使光输出平均。
散射体220的下部可堆叠有中性密度滤光器230。中性密度滤光器230可根据中性密度滤光器230的效率线性地减小通过散射体220的光能并可将减少的光能转换成具有低能量和平均的波长波段(光谱)的光线。
在由于通过散射体220而使得光能均匀的同时，将从光源110辐射出的输入到壳体210的内部中的光强度减小预定量，但仍保持具有高输出的光强度，以使光强度在整体上减小，从而将光强度从高能量转换成低能量。
即，在不改变从光源100辐射出的光的光谱比值的情况下，通过将I线(365nm)、H线(405nm)、以及G线(436nm)中所包含的高能量转换成低能量，中性密度滤光器230可适当地保持由于入射到壳体210上的光所引起的壳体210中的温度。
因此，可防止除安装在壳体21中的散射体220之外的带通滤光器240和传感器250的劣化。
此外，中性密度滤光器230的下部可设置有带通滤光器240。带通滤光器240可允许中性密度滤光器230选择性通过能量从高能量转换成低能量的光的波长波段中的期望的波长波段。在这种情形中，带通滤光器240可从不同的波长波段仅选择单个波长波段或同时选择多个波长波段并通过所选择的波长波段。
由于通过带通滤光器240可再次减小光强度，并且光强度的减小可根据表示带通滤光器240的光学密度(OD)的吸光度而降低光能的强度。
最后，通过使光通过散射体220、中性密度滤光器230、以及带通滤光器240减小光强度，并且具有平均的光谱的光可输入至传感器250。
传感器250可安装在壳体210的底面(即带通滤光器240的下部)上，并且穿过壳体210的开口部211输入的光可通过散射体220、中性密度滤光器230、以及带通滤光器240输入。
根据待感测的光的类型和波长波段，传感器250可包括由不同材料制成的光接收部251。根据待感测的波长，光接收部251可由Si二极管或GaP和InGaP中的任意一种制成。所述材料中的至少一种或所述材料中的至少一种的混合物可鉴于待感测的波长波段的感测灵敏度来选择。
如上所述，根据本发明的示例性实施例的照度和光量模块200可通过在预定距离处安装在板状平台310上的多个多通道测量装置来构造。
根据本发明的实施例的多通道测量装置300可设置有板状平台310、平台310上的能够感测I线、H线、以及G线的波长波段中的每个的多个I线照度和光量测量模块320、H线照度和光量测量模块330、以及G线照度和光量测量模块340，并且多个温度测量模块350和湿度测量模块360还可设置在所述多个照度和光量测量模块之间。
当将具有I线、H线、以及G线的特征的光从光源辐射至单个平台310时，如上所述地构造的多通道测量装置300可通过多个照度和光量测量模块320至340选择性测量光的照度。
在通过照度和光量测量模块测量照度时，除通过安装在平台310上的温度测量模块350和湿度测量模块360测量曝光装置内的温度和湿度之外，可感测温度和湿度测量条件。
在这种情形中，可单独测量I线、H线、以及G线的照度和光量测量模块320至340以用于每种光线的每种测量模块排成一行的方式设置，或者每种光线的测量模块通过混合设置在预定距离处。
如上所述，通过构造将转换壳体内的光能并将特定波长波段分隔开的滤光器与传感器设立在一起的模块，根据本发明的实施例的照度和光量测量模块可精确测量照度和光量。
此外，通过将壳体的开口部形成为朝着光入射方向向下倾斜并用光吸收材料涂覆开口部的侧壁，本发明的示例性实施例可防止将光输入至壳体时的散射反射，从而显著地减小照度测量误差。
此外，通过将单独感测从光源辐射出的I线、H线、以及G线的照度的照度和光量测量模块作为多个通道安装在单个平台内，本发明的示例性实施例可同时测量从光源辐射出的各种光能。
尽管出于说明的目的已公开了本发明的示例性实施例，但本领域技术人员应理解，在不背离所附权利要求书中公开的本发明的范围和精神的前提下，各种修改、添加、以及替换是可行的。

Claims (12)

1.一种照度和光量测量模块，包括：
壳体，所述壳体具有设置在其中心处的开口部；
散射体，所述散射体设置在所述壳体中并不断地改变从设置在所述壳体前方的标准光源辐射出的光波长；
中性密度滤光器，所述中性密度滤光器设置在所述散射体的下部上并减小通过所述散射体的高能光的强度；
带通滤光器，所述带通滤光器安装在所述中性密度滤光器的下部处并选择性地透射特定范围的波长波段；以及
传感器，所述传感器安装在所述壳体的底面处并接收通过所述带通滤光器透射的光。
2.根据权利要求1所述的照度和光量测量模块，其中，所述壳体以箱型形成并具有形成在其上部上的开口部且由具有良好导热性的材料制成以将热从其内部排放至外部。
3.根据权利要求1所述的照度和光量测量模块，其中，所述开口部的内侧形成为倾斜的，倾斜的表面形成为相对于光的辐射方向向下倾斜。
4.根据权利要求1所述的照度和光量测量模块，其中，所述开口部的内侧形成有由光吸收材料制成的涂层表面。
5.根据权利要求1所述的照度和光量测量模块，其中，所述传感器包括光接收部，所述光接收部由Si二极管或GaP和InGaP中的任意一种制成，上述材料中的至少一种或上述材料中的至少一种的混合物鉴于待感测的波长波段的感测灵敏度来选择。
6.根据权利要求1所述的照度和光量测量模块，其中，所述散射体通过光散射均匀地分散光能并由于通过从所述光源辐射出的I线、H线、以及G线中的任意一种而平均光输出。
7.根据权利要求1所述的照度和光量测量模块，其中，通过将从所述光源辐射出的I线、H线、以及G线中所包含的高能量转换成低能量，所述中性密度滤光器适当地保持由于入射到所述壳体上的光所引起的内部温度。
8.根据权利要求1所述的照度和光量测量模块，其中，所述带通滤光器仅选择单个波长波段或同时选择不同的波长波段并通过所选择的波长波段。
9.一种多通道测量装置，所述多通道测量装置安装有照度和光量测量模块，所述照度和光量测量模块包括设立在具有开口部的壳体中的散射体、中性密度滤光器、带通滤光器、以及传感器，以分散和平均从所述壳体前方的光源辐射出的光并选择性地透射所述传感器中待接收的特定波长波段，其中，单独测量I线、H线、以及G线的多个照度和光量测量模块以用于每种光线的每种测量模块排成一行的方式设置在板状平台中，或者感测所述I线、所述H线、以及所述G线的所述多个照度和光量测量模块通过混合设置在预定距离处。
10.根据权利要求9所述的多通道测量装置，其中，所述散射体不断地改变从设置在所述壳体前方的标准光源辐射出的光波长；所述中性密度滤光器减小通过所述散射体的高能光的强度，并且所述带通滤光器选择性地透射特定范围的波长波段。
11.根据权利要求9所述的多通道测量装置，其中，所述多个照度和光量测量模块之间还设置有多个温度测量模块和湿度测量模块。
12.根据权利要求9所述的多通道测量装置，其中，所述传感器包括光接收部，所述光接收部由Si二极管或GaP和InGaP中的任意一种制成，上述材料中的至少一种或上述材料中的至少一种的混合物鉴于待感测的波长波段的感测灵敏度来选择。
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