CN103680078B - 预警系统及光学设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种预警系统及光学设备。该预警系统用于过滤系统的更换预警，包括：用于提供测试入射光的光源模块；用于接收经过滤系统过滤后流出的过滤气体和反射所述测试入射光的接收模块，所述测试入射光传输至所述接收模块，并经所述接收模块反射获得测试反射光；用于将所述测试反射光的功率与所述测试入射光的功率进行对比，根据对比结果判断需要更换所述过滤系统时则发出警告的控制模块。本发明通过监测接收模块的雾化情况，及时对过滤系统的使用状况作出预警，以提示工作人员更换过滤系统，避免光学设备的光学元件雾化造成不良后果。

Description

预警系统及光学设备

技术领域

本发明涉及显示器制造技术领域，尤其是指一种预警系统及光学设备。

背景技术

在半导体制造尤其是液晶面板生产领域，由于光学器件制造的洁净度要求，多数光学设备都配备有过滤系统，以过滤进入光学设备内的挥发性化学物质或杂质，如曝光机就是其中的一种。

曝光机是Array工序-Photo工艺中必不可少的设备，曝光机的全称是Mirror Projection Mask Aligner(镜像投影掩膜版对位仪)，其作用是对涂好光刻胶的玻璃基板进行曝光，利用光刻胶的光敏性将掩膜版上的图像格式投影到玻璃基板上。

曝光机主要靠其精密的光学部件实现对位曝光功能，而精密的光学部件对环境的要求比较苛刻，所以曝光机一般都配有空调系统和空气过滤系统：通过过滤系统洁净空气进入曝光机；通过空调系统保持曝光机内部恒温恒湿。然而，产品制造生产线里的洁净空气有时会受到污染，如清洗匀胶机（spin coater）时光刻胶挥发造成空气污染，或者产线清洁使用的IPA（异丙醇）挥发等也会造成洁净空气被污染。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：目前曝光机的超级低渗透空气过滤系统（ULPA Filter：Ultra Low Penetration AirFilter）能过滤99.999%以上的直径达0.1um的微粒（particle），但长期积累，过滤系统的效能随之下降，当这些透过过滤系统的挥发性化学物质附着在光学元件表面形成雾化时，雾化会造成照度下降，高压水银灯功率提高，使用寿命减短，光学元件的使用时间也大大缩短。

因此，必须及时对像曝光机这样配置有过滤系统（UPLA）的光学设备作出预警，以避免光学元件雾化造成不良后果。

发明内容

基于以上，本发明技术方案的目的是提供一种预警系统及光学设备，通过监测接收模块的雾化情况，及时对过滤系统的使用状况作出预警，以提示工作人员更换过滤系统，避免光学设备的光学元件雾化造成不良后果。

本发明提供一种预警系统，用于过滤系统的更换预警，所述预警系统包括：

用于提供测试入射光的光源模块；

用于接收经过滤系统过滤后的过滤气体和反射所述测试入射光的接收模块，所述测试入射光传输至所述接收模块，并经所述接收模块反射获得测试反射光；

用于将所述测试反射光的功率与所述测试入射光的功率进行对比，根据对比结果判断需要更换所述过滤系统时则发出警告的控制模块。

优选地，上述所述的预警系统，所述接收模块用于接收所述过滤气体的表面设置有涂层，所述涂层能够对所述测试入射光进行镜面反射。

优选地，上述所述的预警系统，所述过滤气体从所述过滤系统的气体出口流出，所述接收模块设置于距离所述气体出口0.3至1mm处。

优选地，上述所述的预警系统，所述接收模块用于接收所述过滤气体的表面与所述过滤气体流动方向之间呈40至50度夹角。

优选地，上述所述的预警系统，所述光源模块包括：

用于发出激光光束的激光发射器；

用于将所述激光光束进行分光，形成为传输至所述接收模块的所述测试入射光和传输至所述控制模块的第一测试透射光的分光镜，其中所述分光镜设置于所述激光光束的传输光路上。

优选地，上述所述的预警系统，所述分光镜为半反射镜，所述测试入射光与所述第一测试透射光的功率相同。

优选地，上述所述的预警系统，所述控制模块包括：

用于接收所述第一测试透射光，并计算所述第一测试透射光功率的第一功率传感器；

用于接收所述测试反射光，并计算所述测试反射光功率的第二功率传感器；

用于将所述第一功率传感器与所述第二功率传感器的计算结果进行比较，获得测试比值的控制器；

用于根据所述测试比值，判断需要更换所述过滤系统时则发出警告的报警器。

优选地，上述所述的预警系统，所述报警器包括获取所述测试比值，当所述测试比值大于预定数值时，则作出判断结果为需要更换所述过滤系统，并发出警告的警告模块。

优选地，上述所述的预警系统，所述警告模块包括当所述测试比值大于第一预定数值时，发出一级警告的第一警告子模块；以及当所述测试比值大于第二预定数值且小于所述第一预定数值时，发出二级警告的第二警告子模块；其中所述第一预定数值大于所述第二预定数值，所述一级警告级别高于所述二级警告级别。

优选地，上述所述的预警系统，所述测试入射光沿与所述接收模块用于接收所述过滤气体的表面相垂直的方向入射至所述接收模块，获得所述测试反射光，所述测试反射光经过所述分光镜之后形成第二测试透射光并传输至所述第二功率传感器。

优选地，上述所述的预警系统，所述控制器与所述第一功率传感器、所述第二功率传感器和/或所述报警器之间通过有线或无线连接。

本发明还提供一种光学设备，包括过滤系统和光学元件，还包括如上任一项所述的预警系统。

优选地，上述所述的光学设备，所述预警系统中的所述接收模块用于接收所述过滤气体的表面设置有涂层，所述涂层与所述光学设备中的光学元件表面的材料相同。

优选地，上述所述的光学设备，所述光学设备为曝光机。

本发明所述预警系统及光学设备具有以下有益效果：

利用材料表面雾化造成反射率降低的原理，通过设置接收模块用来接收经过滤系统过滤后流出的过滤气体和反射测试入射光，并通过光源模块向接收模块提供测试入射光，获得经接收模块反射的测试反射光，通过控制模块对测试入射光与测试反射光的功率进行对比，当检测到接收模块表面的反射率降低，且降低辐度达到预定数值时，则可以作出需要更换过滤系统的判断，因此能够及时对过滤系统的使用状况作出预警，以提示工作人员更换过滤系统；由于光学设备具有该预警系统，可以及时确认是否需要更换过滤系统，避免光学设备的光学元件雾化造成不良后果。

附图说明

图1为本发明第一实施例所述预警系统的结构示意图；

图2为本发明第二实施例所述预警系统的结构示意图；

图3为采用本发明具体实施例所述预警系统的工作流程图；

图4为曝光机的工作原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的结构和原理进行详细说明，所举实施例仅用于解释本发明，并非以此限定本发明的保护范围。

如图1所示，本发明第一实施例所述预警系统，用于过滤系统的更换预警，包括：

用于提供测试入射光的光源模块20；

用于接收经过滤系统过滤后的过滤气体和反射所述测试入射光的接收模块10，其中所述测试入射光传输至所述接收模块10，并经所述接收模块10反射获得测试反射光；

用于将所述测试反射光的功率与所述测试入射光的功率进行对比，根据对比结果发出需要更换所述过滤系统警告的控制模块30。

本发明所述预警系统，针对过滤系统在使用过程中，过滤系统效能下降，导致经过过滤系统的挥发性化学物质或其它杂质无法被有效过滤，最终附着在接收模块的表面形成雾化的问题，利用材料的表面雾化造成反射率降低的原理，通过设置所述接收模块用来接收经过滤系统过滤后流出的过滤气体，并通过光源模块作为测试光发射光源，获得经接收模块反射的测试反射光，通过控制模块对测试入射光与测试反射光进行对比，当检测到接收模块表面的反射率降低，且降低辐度达到预定数值时，则可以作出需要更换过滤系统的判断。

图2为本发明所述用于过滤系统的预警系统的第二种具体实施方式的结构示意图。

参阅图2所示，本发明第二实施例所述预警系统中，包括接收模块10、光源模块20以及控制模块30。

气体41通过过滤系统40之后，由过滤系统40的气体出口流出，其中，所述接收模块10设置于距离过滤系统40的气体出口一预定距离的位置处，以使得通过过滤系统40后获得的过滤气体42能够到达接收模块10的上表面11。

此外，所述接收模块10可以包括一测试元件，用于接收过滤气体，该测试元件用来接收所述过滤气体42的上表面11设置有涂层，涂层可以用来反射测试入射光221，进一步地所述涂层可以实现镜面反射；另外，所述涂层也可以为透明材料，所述用于接收所述过滤气体的表面可以对所述测试入射光进行镜面反射；从而可以利用反射率的变化来对过滤系统进行检测和预警。

优选地，所述接收模块10设置于距离过滤系统40的气体出口0.3至1mm处；更优选地，用于接收所述过滤气体42的上表面11与所述过滤气体42流动方向之间呈40至50度夹角，如图2的角α，也即是说接收模块10中测试元件的上表面11的垂直线与所述过滤气体42流动方向之间也呈40至50度夹角，如图2的角β，以使得接收模块10中测试元件的上表面11能够充分接收所述过滤气体42。

本发明第二实施例中，如图2所示，所述光源模块20包括：

激光发射器21，用于发出激光光束；

分光镜（Beam Split）22，用于对激光发射器21所发出的激光光束进行分光，形成为分别传输至所述接收模块10中测试元件上表面11的测试入射光221和传输至控制模块30的第一测试透射光222两部分，其中所述分光镜22设置于所述激光光束的传输光路上。利用测试入射光221传输至接收模块10中测试元件的上表面11以获得测试反射光223，用于对接收模块10中测试元件的表面性能进行测试；利用第一测试透射光222作为与测试反射光223的比较基础，以检测光经过接收模块10中测试元件的上表面11后的功率变化。

另外，所述分光镜22还用于接收经接收模块10中测试元件的上表面11所反射的测试反射光223，经分光镜22再次分光之后形成第二测试透射光224，并传输至控制模块30。

本领域技术人员可以理解，经过分光镜22分光形成的测试入射光221和第一测试透射光222，两者的传输方向、分光后两者的功率和波长可以依据分光镜22的结构设定，但无论任一结构的分光镜，都可以预先计算所分光形成的测试入射光221和第一测试透射光222的功率和波长，以用于获得测试反射光后的计算参考数值。

依据同样原理，经过分光镜22再次分光之后形成第二测试透射光224，依据分光镜22的结构也可以计算出与分光之前的测试反射光223之间的功率对比关系，因此当控制模块30获得第一测试透射光222和第二测试透射光224后，计算出第一测试透射光222与第二测试透射光224之间功率的对应关系时，可以对应获知测试入射光221与测试反射光223之间功率的对应关系。

上述结构的分光镜22为现有技术通常的光学仪器，本领域技术人员应该能够了解实现上述功能分光镜22的具体结构，在此不详细描述。

本发明第二实施例中，如图2所示，所述控制模块30包括：

用于接收所述第一测试透射光222，并计算所述第一测试透射光222功率的第一功率传感器32；

用于接收所述测试反射光，并计算所述测试反射光功率的第二功率传感器31；本实施例中，优选地，所述测试入射光221沿与所述接收模块10上测试元件的上表面11相垂直的方向入射至所述接收模块10，获得所述测试反射光223，所述测试反射光223再次经过所述分光镜22之后形成所述第二测试透射光224并传输至所述第二功率传感器31，因此第二功率传感器31获得将测试反射光223分光之后的第二测试透射光224，而根据分光镜22的结构，可以计算获得第二测试透射光224与测试反射光223之间的功率关系；

用于将所述第一功率传感器32与所述第二功率传感器31的计算结果进行比较，获得测试比值的控制器33；

用于根据所述控制器33的测试比值，判断需要更换所述过滤系统40时发出警告的报警器34。

本实施例中，为方便数值计算，优选地，所述光源模块20中的所述分光镜22选为半反射镜，利用所述分光镜22，所形成的测试入射光221和第一测试透射光222的波长和频率相同，也即两束光的功率相同；更优选地，经过所述分光镜22分光后获得的测试入射光221和第一测试透射光222，传输方向相互垂直。另外较佳地，测试入射光221沿与所述接收模块10中测试元件的上表面11相垂直的方向入射至所述接收模块10，获得所述测试反射光223，所述测试反射光223沿测试入射光221入射的路径原路返回，经过分光镜22再次分光之后形成所述第二测试透射光224，并传输至控制模块30。

根据以上，测试入射光221和第一测试透射光222的波长和频率相同，两者的功率相同，当测试入射光221经接收模块10反射获得的测试反射光223没有能量损失时，测试反射光223的功率与测试入射光221的功率相等，又由于分光镜22的再次分光作用，到达控制模块30的第一测试透射光222与第二测试透射光224的功率比值为1比0.5，也即为2比1。

利用上述的结构，控制器33分别从第二功率传感器31与第一功率传感器32获得数据信号，经过比较，当判断第一功率传感器32的计算结果大于第二功率传感器31的计算结果，也即测试比值大于2时，则可以确定第二功率传感器31所获得的第二测试透射光224相对于测试入射光221具有能量损失，接收模块10的上表面11存在雾化情况，造成上表面11的反射率降低；但存在雾化并非是必须更换过滤系统40的条件，因为若更换过于频繁，会造成显示器制造过程中的成本增加以及时间浪费等，只要曝光机内光学元件的雾化不会造成不良后果即可，因此需要找到过滤系统40的最佳更换时间，以提醒工作人员。

根据工作人员长期积累的使用经验，能够了解光学元件的表面雾化达到什么状况时，会造成不良后果。因此本发明中，通过测试入射光221的功率相对于测试反射光223的功率比较获得的第一数值，预先设定获得第一数值时会造成不良后果的预定数值（例如，设定为2），当报警器34判断所获得的测试比值大于该预定数值时，则发出提示更换过滤系统的警告。

为实现上述功能，所述报警器可以通过警告模块实现，也即所述警告模块获取所述测试比值，当所述测试比值大于预定数值时，则作出判断结果为需要更换所述过滤系统，并发出警告。

优选地，所述警告模块包括当所述测试比值大于第一预定数值时，发出一级警告的第一警告子模块；以及当所述测试比值大于第二预定数值且小于所述第一预定数值时，发出二级警告的第二警告子模块；其中所述第一预定数值大于所述第二预定数值，所述一级警告级别高于所述二级警告级别。

也即，当所述测试比值大于第一预定数值时，所述报警器发出一级警告；当所述测试比值大于第二预定数值且小于所述第一预定数值时，所述报警器发出二级警告；其中所述一级警告级别高于所述二级警告级别。

通过设定能够作为发出不同警报级别依据的两个预定数值，可以根据接收模块表面雾化的情况发出警报，在情况不是很严重时，可以发出提醒的警示，当情况较为严重时，发出需要尽快更换过滤系统40的警示。其中，当第一功率传感器32的计算结果相对于第二功率传感器31的计算结果越大，也即测试比值越大时，说明通过接收模块10中测试元件上表面11反射后的测试反射光223相对于测试入射光221的能量损失越大。例如，可以设定为第一预定数值为2.5，第二预定数值为2.1。当测试比值大于2.5时，发出一级警告，提醒工作人员必须及时更换过滤系统；当测试比值小于2.5且大于2.1时，发出二级警告，提醒工作人员作出更换过滤系统的准备。

结合图3，采用本发明所述预警系统，更换过滤系统的流程可以采用如下步骤：

光源模块中的激光发射器发出激光光束；

激光光束经分光镜分光之后分别形成测试入射光和第一测试透射光，其中测试入射光传输至接收模块，第一测试透射光传输至第一功率传感器；

到达接收模块的测试入射光，经接收模块的表面反射获得测试反射光，且测试反射光再次经分光镜分光之后获得第二测试透射光，第二测试透射光传输至第二功率传感器；

第一功率传感器计算第一测试透射光的功率，第二功率传感器计算第二测试透射光的功率，之后控制模块中的控制器根据第一功率传感器和第二功率传感器的计算结果，获得测试比值，判断测试反射光是否具有功率损失；

根据判断结果，警告模块判断测试比值大于第一预定数值时，发出需要更换过滤系统的一级警告；当所述测试比值大于第二预定数值且小于所述第一预定数值时，发出需要更换过滤系统的二级警告。

当收到二级警告时，更换过滤系统的情况不是很紧急：

工作人员准备更换过滤系统；

在制程的空闲时间更换过滤系统和接收模块；

消除报警。

当收到一级警告时，更换过滤系统的情况很紧急，必须立刻更换过滤系统。

本发明第二实施例上述的预警系统中，所述控制器33与所述第一功率传感器32、所述第二功率传感器31和/或所述报警器34之间可以通过有线或无线连接。

能够实现上述功能的第一功率传感器32、第二功率传感器31、控制器33和报警器34均为本领域的常用器件，本领域技术人员应该能够了解各器件的原理与结构，在此不进行详细描述。

另外，本发明中，实现上述报警器34与控制器33两部分功能的构件可以结合为一部分，或者所有的数据处理、分析过程均由控制器33完成，报警器34仅用于实现发出警告声音的功能。

本发明另一方面还提供一种光学设备，包括过滤系统和光学元件，另外还包括如上任一项所述的预警系统，所述预警系统的具体结构可以结合图1至图3参阅以上的描述，在此不再赘述。

需要说明的是，上述光学元件为常用光学元件，例如反射镜、透镜、棱镜、光栅、波片等，当然上述光学元件也可以是由多种常用光学元件的组合构成。

优选地，预警系统中的接收模块用于接收所述过滤气体的表面设置有涂层，该涂层与光学设备中的光学元件表面的材料相同。由于材料相同，可以更好的模拟光学设备中的光学元件，更加准确的判断光学元件的使用状态。

本发明所述包括如上任一项所述的预警系统的光学设备，通过监测接收模块的雾化情况，及时对过滤系统的使用状况作出预警，以提示工作人员更换过滤系统，达到避免光学设备的光学元件雾化造成不良后果的目的。

可选的，所述光学设备为曝光机。由于曝光机同样包括过滤系统和光学元件，利用上述预警系统可以准确判断曝光机中光学元件的使用状态，及时作出预警，进而减少不良的发生。

结合图3所示曝光机的工作原理图说明本发明所述预警系统与曝光机内光学元件与过滤系统之间的关系。

通常曝光机的工作系统包括光源100（通常为汞灯）、掩模版200和光学元件300等，其中从光源100发出的光通过掩模版200和光学元件300后传输至用于成型图案的基板400上，掩模版200上包括有透明区域和不透明区域，该些区域形成为基板400上所需要成型的图案，光传输至基板400上所设置的光刻胶410，与光刻胶410发生反应，之后经过后续工艺（包括显影、刻蚀等），将掩模版200上的图形制备于基板400上。

此外，所述曝光机中还包括空调系统和空气过滤系统，与上述的工作系统相独立，利用空调系统使曝光机的内部恒温恒湿，以满足曝光光刻过程对所需环境的温度和湿度要求；利用空气过滤系统对进入曝光机内的空气进行净化，以满足曝光光刻过程对环境的洁净度要求。

本发明所述预警系统，相对于曝光机的工作系统和空调系统来说分别独立，但相对于过滤系统的设置位置具有一定要求，具体设置方式可以结合图2参阅以上的描述。进一步地，采用本发明具体实施例所述预警系统的曝光机，接收模块用于接收所述过滤气体的表面设置有涂层，该涂层与光学设备中的光学元件表面的材料相同。由于材料相同，可以更好的模拟光学设备中光学元件，更加准确的判断光学元件的使用状态。通常该涂层为具有良好的热稳定性和机械强度的高反射涂层，如可以为二氧化锆材料涂层。

本发明通过在光学设备如曝光机设置本发明所述预警系统，能够监测光学设备内光学元件的雾化情况，及时对过滤系统的使用状况作出预警，以提示工作人员更换过滤系统，从而使得过滤系统的更换具有依据和针对性，达到避免光学设备的光学元件雾化造成不良后果，延长光学元件如光刻机的汞灯等使用时间的效果，同时也有利于光学元件的维护和保养。

以上所述为本发明较佳实施例，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围。

Claims (14)

1.一种预警系统，用于过滤系统的更换预警，其特征在于，所述预警系统包括：

用于提供测试入射光的光源模块；

用于接收经过滤系统过滤后的过滤气体和反射所述测试入射光的接收模块，所述测试入射光传输至所述接收模块，并经所述接收模块反射获得测试反射光；

用于将所述测试反射光的功率与所述测试入射光的功率进行对比，根据对比结果判断需要更换所述过滤系统时则发出警告的控制模块。

2.如权利要求1所述的预警系统，其特征在于，所述接收模块用于接收所述过滤气体的表面设置有涂层，所述涂层能够对所述测试入射光进行镜面反射。

3.如权利要求1所述的预警系统，其特征在于，所述过滤气体从所述过滤系统的气体出口流出，所述接收模块设置于距离所述气体出口0.3mm至1mm处。

4.如权利要求3所述的预警系统，其特征在于，所述接收模块用于接收所述过滤气体的表面与所述过滤气体流动方向之间呈40度至50度夹角。

5.如权利要求1至4任一项所述的预警系统，其特征在于，所述光源模块包括：

用于发出激光光束的激光发射器；

用于将所述激光光束进行分光，形成为传输至所述接收模块的所述测试入射光和传输至所述控制模块的第一测试透射光的分光镜，其中所述分光镜设置于所述激光光束的传输光路上。

6.如权利要求5所述的预警系统，其特征在于，所述分光镜为半反射镜，所述测试入射光与所述第一测试透射光的功率相同。

7.如权利要求5任一项所述的预警系统，其特征在于，所述控制模块包括：

用于接收所述第一测试透射光，并计算所述第一测试透射光功率的第一功率传感器；

用于接收所述测试反射光，并计算所述测试反射光功率的第二功率传感器；

用于将所述第一功率传感器与所述第二功率传感器的计算结果进行比较，获得测试比值的控制器；

用于根据所述测试比值，判断需要更换所述过滤系统时则发出警告的报警器。

8.如权利要求7所述的预警系统，其特征在于，所述报警器包括获取所述测试比值，当所述测试比值大于预定数值时，则作出判断结果为需要更换所述过滤系统，并发出警告的警告模块。

9.如权利要求8所述的预警系统，其特征在于，所述警告模块包括当所述测试比值大于第一预定数值时，发出一级警告的第一警告子模块；以及当所述测试比值大于第二预定数值且小于所述第一预定数值时，发出二级警告的第二警告子模块；其中所述第一预定数值大于所述第二预定数值，所述一级警告级别高于所述二级警告级别。

10.如权利要求7所述的预警系统，其特征在于，所述测试入射光沿与所述接收模块用于接收所述过滤气体的表面相垂直的方向入射至所述接收模块，获得所述测试反射光，所述测试反射光经过所述分光镜之后形成第二测试透射光并传输至所述第二功率传感器。

11.如权利要求7所述的预警系统，其特征在于，所述控制器与所述第一功率传感器、所述第二功率传感器和/或所述报警器之间通过有线或无线连接。

12.一种光学设备，包括过滤系统和光学元件，其特征在于，还包括如权利要求1至11任一项所述的预警系统。

13.如权利要求12所述的光学设备，其特征在于，所述预警系统中的所述接收模块用于接收所述过滤气体的表面设置有涂层，所述涂层与所述光学设备中的光学元件表面的材料相同。

14.如权利要求12所述的光学设备，其特征在于，所述光学设备为曝光机。