CN104375391A - 一种光刻机的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光刻机的控制方法及装置，光刻机装置包括机台主体，所述机台主体内设有光刻室，所述光刻室内顶部设有紫外灯，所述光刻室内底部设有光刻装置，所述光刻装置包括由下而上依序设置的光刻平台、底片和底片固定座，所述的光刻平台和底片之间形成工作物夹持空间，所述光刻平台内布设有冷却水路，所述冷却水路的进水端连接的进水管上依次设有电液比例阀、过滤系统和进水球阀，所述冷却水路的出水端连接的出水管上设有出水球阀。本发明的光刻机的控制方法及装置能有效提升设备的对位精度和解析能力，能使用于COLLER STN产品的生产，替代进口设备，大幅度降低成本。

Description

一种光刻机的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及一种光刻机的控制方法及装置，尤其涉及一种应用于印刷电路板、平面显示器以及电子等行业的光刻机的控制方法及装置。

背景技术

光刻机使用于光刻制程，利用紫外线照射底片和工作物(即：产品)，将底片上的电路图案复制到工作物上。在光刻过程，由于紫外线照射会带来大量的热量，导致底片和工作物产生热变形；而底片和工作物材质不同，故在光刻过程中产生的热变形量不同，故温度的变化会严重影响产品的对位精度和解析能力。

在平面显示器影像移转制程上，市场上常用的光刻机在生产中，对位精度最高只能达到±20um、解析能力最小只能做到20um，由于受此性能的限制，一般使用于TN、STN制程。如需用于更高等级的产品(如COLLER STN)生产，只能使用步进式光刻机。而步进式光刻机的设备售价是普通光刻机(售价一般在70万元左右)的5倍以上，其设备维护成本也达到普通光刻机的5倍以上，同时，步进式光刻机(含技术和零组件)均需从国外进口，维护极为不便。

发明内容

本发明的目的一是提供一种光刻机装置，能有效提升设备的对位精度和解析能力，能使用于COLLER STN产品的生产，替代进口设备，大幅度降低成本。

本发明的目的二是提供一种光刻机装置的控制方法，能有效提升设备的对位精度和解析能力，能使用于COLLER STN产品的生产，替代进口设备，大幅度降低成本。

为实现上述目的一，本发明提供一种光刻机装置，包括机台主体，所述机台主体内设有光刻室，所述光刻室内顶部设有紫外灯，所述光刻室内底部设有光刻装置，所述光刻装置包括由下而上依序设置的光刻平台、底片和底片固定座，所述的光刻平台和底片之间形成工作物夹持空间，所述光刻平台内布设有冷却水路，所述冷却水路的进水端连接的进水管上依次设有电液比例阀、过滤系统和进水球阀，所述冷却水路的出水端连接的出水管上设有出水球阀。

作为本发明的进一步改进，还包括由温度控制器及用于检测工作物和底片温度的温度检测器构成的控制系统，所述温度控制器与电液比例阀和温度检测器电连接。

作为本发明的更进一步改进，所述冷却水路的进水端连接的进水管上还设有用于检测水压和控制光刻启停的压力检测装置，所述压力检测装置位于电液比例阀和过滤系统之间。

作为本发明的更进一步改进，所述过滤系统由初级过滤结构、二级过滤结构和三级过滤结构构成。

作为本发明的更进一步改进，所述初级过滤结构为滤芯，所述二级过滤结构为活性碳，所述三级过滤结构为离子吸附树脂。

作为本发明的另一种改进，所述光刻室的顶部设有可往光刻室内输入过滤冷风的风机过滤机组。

作为本发明的进一步改进，所述冷却水路是由多条平行的管道首尾相接构成，两条平行的管道之间的接管延伸至光刻平台的边缘。

作为本发明的更进一步改进，所述光刻平台的顶面凹设有纵横交错分布的真空沟槽，所述光刻平台上设有贯通其顶底两面的抽真空通道，所述抽真空通道的上端与真空沟槽连通，所述抽真空通道的下端连接至真空产生器。

作为本发明的更进一步改进，所述光刻平台由铝材制成。

为实现上述目的二，本发明提供一种光刻机装置的控制方法，该控制方法包括：

(1)经过制冷的冷却水通过进水球阀进入过滤系统进行过滤；

(2)经过滤后的冷却水通过电液比例阀控制流量并进入光刻平台的冷却水路进行热交换；

(3)热交换后的热水通过出水球阀排出。

作为本发明的进一步改进，步骤(2)中的电液比例阀的开启比例是通过两个温度检测器分别检测在光刻过程中工作物和底片的温度并将信号传输给一温度控制器，由温度控制器根据由工作物和底片的温度差和材料涨缩差异的关系而设定的公式自动演算出电液比例阀需开启的比例数据，并将电信号输出给电液比例阀来实现的。

作为本发明的进一步改进，在步骤(1)和步骤(2)之间还有通过一压力检测装置对进入电液比例阀内的冷却水进行压力检测的步骤。

与现有技术相比，本发明的光刻机的控制方法及装置的有益效果如下：

(1)通过在现有的光刻机上，增加冷却水路、电液比例阀、过滤系统、进水球阀及出水球阀，可准确控制工作物在曝光过程中的温度与环境温度的温差在1℃以内，有效提升设备的对位精度和解析能力，且可将设备的对位精度提高到±5um、解析能力提高到10um以内，使设备能使用于COLLER STN产品的生产，替代进口设备，大幅度降低成本；且冷却水路结构简单，加工容易，加工成本低。

(2)采用温度控制器和温度检测器构成的控制系统控制电液比例阀的开启比例，达到智能化控制光刻平台与底片温度及温差的目的，使用方便，而且可以进一步准确控制工作物在曝光过程中的温度与环境温度的温差在1℃以内，提升设备的对位精度和解析能力。

(3)采用压力检测装置，可防止因水压过低使得水流量过低影响冷却效果。

(4)采用初级过滤结构、二级过滤结构和三级过滤结构构成的过滤系统，且初级过滤结构、二级过滤结构和三级过滤结构分别为滤芯、活性碳、离子吸附树脂，从而可有效地去除冰水中的杂质和硬水离子，防止在光刻平台上的冷却水路内结垢、堵塞而影响冷却效果。

(5)光刻室的顶部设有可往光刻室内输入过滤冷风的风机过滤机组，从而可以对光刻室输送经过冷却和高效过滤的冷风，来控制光刻室内的温度，从而能有效提升设备的对位精度和解析能力。

(6)冷却水路是由多条平行的管道首尾相接构成，两条平行的管道之间的接管延伸至光刻平台的边缘，从而可以将冷却水送达至光刻平台各处，达到充分降低光刻平台温度的目的，并且使得光刻平台温度均匀。

(7)采用真空沟槽、抽真空通道和真空产生器，在工作物对位完成后可以将工作物稳定的吸附在光刻平台上，防止工作物在光刻过程中发生位移而影响对位精度，而不需要另外固定，结构简单，从而制造简单方便成本低，而且紧密的贴附可以使得工作物的温度降低的更快速，使得工作物在曝光过程中的温度与环境温度的温差在1℃以内，从而提升了设备的对位精度和解析能力。

(8)光刻平台由铝材制成，从而可增加热交换效率。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1为光刻机装置的立体图。

图2为光刻装置的分解示意图。

图3为光刻装置的立体图。

图4为光刻装置的主视图。

图5为光刻平台的立体图。

图6为光刻平台的俯视图图。

图7为冷却水路、电液比例阀、压力检测装置、过滤系统、进水球阀、出水球阀和控制系统的示意图。

图8为光刻平台抽真空示意图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。

请参考图1-8，所述的光刻机装置包括机台主体1，所述机台主体1内设有光刻室1a，所述光刻室1a内顶部设有紫外灯(图中未示出)，所述光刻室1a内底部设有光刻装置2。所述光刻室1a的顶部左右各设有一风机过滤机组13(FFU)，所述的两个风机过滤机组13可向光刻室1a输送经过冷却和高效过滤的冷风，来控制光刻室1a内的温度，从而能有效提升设备的对位精度和解析能力，且能使用于COLLER STN产品的生产，替代进口设备，大幅度降低成本。

所述光刻装置2包括由下而上依序设置的光刻平台2a、底片2b和底片固定座2c，所述的光刻平台2a和底片2b之间形成用于夹持工作物3的夹持空间，所述底片2b和工作物3经过紫外灯的紫外线照射，可将底片2b上的电路图案复制到工作物3上。

所述光刻平台2a内布设有冷却水路21a，所述冷却水路21a是由多条平行的管道首尾相接构成，两条平行的管道之间的接管延伸至光刻平台2a的边缘，该多条平行的首尾相接的管道构成多个连续相接的S型结构，从而可以将冷却水送达至光刻平台2a各处，达到充分降低光刻平台2a温度的目的。所述冷却水路21a的一端是进水端，另一端是出水端，可以自进水端通入经过制冷的冷却水可以作为热交换介质，将紫外灯的紫外光对光刻装置2照射进行光刻时产生的热进行降温，从而可实现对放置在光刻平台2a上的工作物3在光刻过程中的温度控制，有效的提升设备的对位精度和解析能力，而且可将设备的对位精度提高到±5um、解析能力提高到10um以内，使得能够用于COLLER STN产品的生产，替代了进口设备，大幅度降低成本。所述光刻平台2a由铝材制成，从而可增加热交换效率。所述光刻平台2a的顶面凹设有纵横交错分布的真空沟槽22a，所述光刻平台2a上设有贯通其顶底两面的抽真空通道23a，所述抽真空通道23a的上端与真空沟槽22a连通，所述抽真空通道23a的下端连接有抽真空接头24a，所述抽真空接头24a通过管道依次连接有一抽吸过滤器14和真空产生器15，所述抽真空接头24a与抽吸过滤器14之间的管道上设有压力检测器16，从而在工作物3对位完成后通过压力检测器16的检测气压并传输信号给真空产生器15，使得真空产生器15对抽真空接头24a、抽真空通道23a和真空沟槽22a进行抽真空，从而可以将工作物3稳定吸附在光刻平台2a上，防止工作物3在光刻过程中发生位移而影响对位精度，而不需要另外固定，结构简单，从而制造简单方便成本低。待工作物3光刻完成并回到初始位置后，再泄放真空。所述抽吸过滤器14可以对空气进行过滤，防止灰尘进入真空产生器15，保证真空产生器15正常工作。

所述冷却水路21a的进水端连接的进水管4上依次设有电液比例阀5、压力检测装置6、过滤系统7和进水球阀8。所述冷却水路21a的出水端连接的出水管9上设有出水球阀10。所述电液比例阀5用于控制进入冷却水路21a内的冷却水的流量。所述压力检测装置6用于检测水压和控制光刻启停。所述过滤系统7用于过滤水中的杂质和硬水离子。所述进水球阀8和出水球阀10具有开、关进出水的功能。所述进水球阀8和出水球阀10均连接至制冷水装置，从而可以构成循环，节约水资源。

所述压力检测装置6为压力开关，其作用是当侦测到水的压力低于设定值时，会输出信号报警(在人机界面上显示报警内容)并终止光刻，其目的为防止因水压过低使得水流量过低影响冷却效果。

所述过滤系统7由初级过滤结构、二级过滤结构和三级过滤结构构成。所述初级过滤结构为滤芯，所述二级过滤结构为活性碳，所述三级过滤结构为离子吸附树脂，从而可有效地去除冰水中的杂质和硬水离子，防止在光刻平台2a上的冷却水路21a内结垢、堵塞而影响冷却效果。

所述电液比例阀5电连接有一温度控制器11，所述温度控制器11电连接有两个温度检测器12，所述的两个温度检测器12分别安装在底片固定座2c和光刻平台2a的底部，底片固定座2c底部的温度检测器12用于检测底片2b的温度，光刻平台2a底部的温度检测器12用于检测工作物3的温度。所述温度控制器11和两个温度检测器12构成控制电液比例阀5的开启比例的控制系统。

电液比例阀5、温度控制器11和温度检测器12之间的关系是这样的：计算工作物3和底片2b的温度差和材料涨缩差异的关系，设定这两者的关系式，通过两个温度检测器12分别检测在光刻过程中工作物3和底片2b的温度，并将信号传输给温度控制器11，由温度控制器11根据设定的关系式自动演算出电液比例阀5需开启的比例数据，并将电信号输出给电液比例阀5，来驱动电液比例阀5开启的比例，达到控制冷却水流量的功效，从而达到控制光刻平台2a与底片2b温度及温差的目的。

所述的光刻机装置的控制方法包括：

(1)经过制冷的冷却水通过进水球阀8进入过滤系统7进行过滤。

(2)经过滤后的冷却水通过电液比例阀5控制流量并进入光刻平台2a的冷却水路进行热交换。

(3)热交换后的热水通过出水球阀10排出。

步骤(2)中的电液比例阀5的开启比例是通过两个温度检测器12分别检测在光刻过程中工作物3和底片2b的温度并将信号传输给温度控制器11，由温度控制器11根据由工作物3和底片2b的温度差和材料涨缩差异的关系而设定的关系式自动演算出电液比例阀5需开启的比例数据，并将电信号输出给电液比例阀5来实现的。

在步骤(1)和步骤(2)之间还有通过压力检测装置6对进入电液比例阀5内的冷却水进行压力检测的步骤，压力检测装置6检测到冷却水的压力低于设定值时，会输出信号报警(在人机界面上显示报警内容)并终止光刻。

在步骤(1)之前还有通过真空产生器15对对抽真空接头24a、抽真空通道23a和真空沟槽22a进行抽真空，使工作物3吸附在光刻平台2a上的步骤。

在将工作物3吸附在光刻平台2a上的步骤之前还有对工作物3进行对位的步骤。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (12)

1.一种光刻机装置，包括机台主体，所述机台主体内设有光刻室，所述光刻室内顶部设有紫外灯，所述光刻室内底部设有光刻装置，所述光刻装置包括由下而上依序设置的光刻平台、底片和底片固定座，所述的光刻平台和底片之间形成工作物夹持空间，其特征在于：所述光刻平台内布设有冷却水路，所述冷却水路的进水端连接的进水管上依次设有电液比例阀、过滤系统和进水球阀，所述冷却水路的出水端连接的出水管上设有出水球阀。

2.如权利要求1所述的光刻机装置，其特征在于：还包括由温度控制器及用于检测工作物和底片温度的温度检测器构成的控制系统，所述温度控制器与电液比例阀和温度检测器电连接。

3.如权利要求2所述的光刻机装置，其特征在于：所述冷却水路的进水端连接的进水管上还设有用于检测水压和控制光刻启停的压力检测装置，所述压力检测装置位于电液比例阀和过滤系统之间。

4.如权利要求3所述的光刻机装置，其特征在于：所述过滤系统由初级过滤结构、二级过滤结构和三级过滤结构构成。

5.如权利要求4所述的光刻机装置，其特征在于：所述初级过滤结构为滤芯，所述二级过滤结构为活性碳，所述三级过滤结构为离子吸附树脂。

6.如权利要求1所述的光刻机装置，其特征在于：所述光刻室的顶部设有可往光刻室内输入过滤冷风的风机过滤机组。

7.如权利要求1至6任一项所述的光刻机装置，其特征在于：所述冷却水路是由多条平行的管道首尾相接构成，两条平行的管道之间的接管延伸至光刻平台的边缘。

8.如权利要求7所述的光刻机装置，其特征在于：所述光刻平台的顶表面凹设有纵横交错分布的真空沟槽，所述光刻平台上设有贯通其顶底两面的抽真空通道，所述抽真空通道的上端与真空沟槽连通，所述抽真空通道的下端连接至真空产生器。

9.如权利要求8所述的光刻机装置，其特征在于：所述光刻平台由铝材制成。

10.一种如权利要求1所述的光刻机装置的控制方法，其特征在于，该控制方法包括：

(1)经过制冷的冷却水通过进水球阀进入过滤系统进行过滤；

(2)经过滤后的冷却水通过电液比例阀控制流量并进入光刻平台的冷却水路进行热交换；

(3)热交换后的热水通过出水球阀排出。

11.如权利要求10所述的光刻机装置的控制方法，其特征在于：步骤(2)中的电液比例阀的开启比例是通过两个温度检测器分别检测在光刻过程中工作物和底片的温度并将信号传输给一温度控制器，由温度控制器根据由工作物和底片的温度差和材料涨缩差异的关系而设定的公式自动演算出电液比例阀需开启的比例数据，并将电信号输出给电液比例阀来实现的。

12.如权利要求10所述的光刻机装置的控制方法，其特征在于：在步骤(1)和步骤(2)之间还有通过一压力检测装置对进入电液比例阀内的冷却水进行压力检测的步骤。