CN105445928A - 用于光刻机的汞灯分光装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于光刻机的汞灯分光装置，所述汞灯分光装置包括：至少一个汞灯；至少一个可动导光单元，每个可动导光单元均与所述至少一个汞灯中的一个汞灯对应，而且对应的汞灯发出的光线能够被可动导光单元改变方向而被引导至不同的光刻机。本发明还公开了一种用于光刻机的汞灯分光装置的操作方法。根据本发明，可以大大节省汞灯的消耗数量和消耗能量。

Description

用于光刻机的汞灯分光装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种用于光刻机的汞灯分光装置及其操作方法。

背景技术

光刻机是用于在晶片、印刷电路板、掩膜板、平板显示器、生物晶片、微机械电子晶片、光学玻璃平板等衬底材料上印刷构图的设备。光刻机曝光光源部分是光刻机的重要部件之一，其曝光量、寿命、均匀性、发热量都直接和其他各部件的设计相关。在实践中，高压汞灯是光刻机常用的曝光光源。

图1示出了根据现有技术的用于光刻机的汞灯装置。其中，每台光刻机均设有汞灯1，依照设备需求，每台光刻机可能设有1～3个汞灯1，每个汞灯1可配备独立的灯箱。在使用过程中，汞灯1为常亮的状态。汞灯1发出的光线经由固定反射镜3被引导至挡板2。当光刻机不需要曝光时，挡板2会关闭，从而将汞灯1发出的光线截断至挡板2处，如图1A所示。当光刻机需要曝光时，挡板2会打开，让汞灯发出的光线通过，从而进行曝光动作，如图1B所示。

现有技术中的汞灯装置的缺陷主要在于，

1、每个汞灯的能量仅能应用于一台光刻机，也就是说，当有多台光刻机需要曝光时，必须设置与光刻机数量对应的汞灯，甚至需要设置多于光刻机数量的汞灯，这造成汞灯的消耗数量多，使用成本增加；

2、在整个使用过程中，不管光刻机是否在进行曝光动作，汞灯都处于常亮的状态，因而挡板打开以进行曝光动作的时间占整个使用时间的比例平均仅有1/3以下，也就是说，在整个使用时间的2/3以上的大多数时候，汞灯的能量被白白浪费了；甚至，如果光刻机包括一个以上的汞灯1时，这种浪费将成倍增加。

因此，有必要研发一种用于光刻机的汞灯分光装置，使其能够避免现有技术中存在的上述问题。

发明内容

有鉴于现有技术中的上述缺陷，本发明的目的在于提出了一种用于光刻机的汞灯分光装置，其通过采用分光原理，借助可动导光单元将汞灯发出的光线依时间差分别引导至多个不同的光刻机以进行曝光动作，通过设计好各个光刻机进行曝光动作的时间点，可以使汞灯的数量少于光刻机的数量，不仅减少了汞灯的消耗数量，而且充分利用了每个汞灯的能量。

根据本发明的一个方案，提出了一种用于光刻机的汞灯分光装置，其特征在于，所述汞灯分光装置包括：至少一个汞灯；至少一个可动导光单元，每个可动导光单元均与所述至少一个汞灯中的一个汞灯对应，而且对应的汞灯发出的光线能够被所述可动导光单元改变方向而被引导至不同的光刻机。

优选地，所述可动导光单元包括可动反射镜。

优选地，在所述可动反射镜上联接有驱动装置，所述驱动装置能够驱动所述可动反射镜，以使得所述可动反射镜能够将所述汞灯发出的光线引向多个不同的方向。

优选地，所述驱动装置包括马达。

优选地，所述汞灯分光装置还包括控制器，所述控制器与所述光刻机及所述驱动装置电连接，以便控制所述驱动装置对所述可动反射镜的驱动。

优选地，所述汞灯分光装置还包括一组固定反射镜，该组固定反射镜由至少一个固定反射镜构成并被布置在所述汞灯与所述可动反射镜之间，以便将所述汞灯的发出的光线引导至所述可动反射镜。

优选地，所述可动导光单元包括光纤，所述光纤能够将所述汞灯发出的光线引导至不同的光刻机。

优选地，所述汞灯分光装置包括照度传感器，所述照度传感器对引导至所述光刻机的光线的照度进行确认。

优选地，所述汞灯分光装置还包括照度控制单元，以便控制从所述汞灯发出的光线的照度。

根据本发明的另一个方案，提出了一种用于光刻机的汞灯分光装置的操作方法，其特征在于，所述汞灯分光装置包括：至少一个汞灯；至少一个可动导光单元，每个可动导光单元均与所述至少一个汞灯中的一个汞灯对应，而且对应的汞灯发出的光线能够被所述可动导光单元改变方向而被引导至不同的光刻机；所述操作方法包括：步骤1)从所述至少一个汞灯中选定一个汞灯作为曝光光源；步骤2)与选定的汞灯对应的所述可动导光单元将所述选定的汞灯发出的光线引导至待进行曝光的光刻机。

优选地，其特征在于，所述可动导光单元包括可动反射镜，在所述可动反射镜上联接有驱动装置，所述驱动装置能够驱动所述可动反射镜，以使得所述可动反射镜能够将所述选定的汞灯发出的光线引向多个不同的方向，所述汞灯分光装置包括控制器，所述控制器与所述光刻机及所述驱动装置电连接，以便控制所述驱动装置对所述可动反射镜的驱动。

优选地，所述步骤1)包括：待曝光的光刻机在曝光前发送曝光讯号给所述控制器，所述控制器从所述至少一个汞灯中选定一个汞灯作为曝光光源。

优选地，所述步骤2)包括：所述控制器在接收到所述待曝光的光刻机发送的曝光讯号以后，向与选定的汞灯对应的可动反射镜的驱动装置发送控制讯号，所述驱动装置于是驱动所述可动反射镜，从而所述可动反射镜将所述选定的汞灯发出的光线引导至所述待曝光的光刻机。

优选地，所述汞灯分光装置包括照度传感器，所述照度传感器对引导至所述光刻机的光线的照度进行确认。

本发明的有益效果在于，通过使用根据本发明的用于光刻机的汞灯分光装置，在满足光刻机的曝光需求的前提下，可以使汞灯的数量减小1/3。当设备数量更多时，经过计算配比，可减少更多比例的汞灯，从而大大节省汞灯的消耗数量和消耗能量。

从以下结合附图的本发明的详细描述中，本发明的前述及其它的目的、特征、方面和优点将变得更为明显。

附图说明

附图被包含于本文以提供对本发明的进一步的理解，并且被并入本说明书中，构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与下面的描述一起用于说明本发明的理念。在附图中，

图1是根据现有技术的用于光刻机的汞灯装置的示意图。

图2是根据本发明的用于光刻机的汞灯分光装置的示意图；

图3是图2中的汞灯分光装置的操作流程图；

图4是图2中的汞灯分光装置的示例性原理图；

图5是图2中的汞灯分光装置的最佳化曝光流程的图表。

附图标记说明如下：

1、11、12汞灯

2挡板

3固定反射镜

4光刻机

41第一光刻机

42第二光刻机

5可动反射镜

6驱动装置

7照度控制单元

具体实施方式

下面将参照附图详细描述本发明。

图2是根据本发明的用于光刻机的汞灯分光装置的示意图。汞灯分光装置包括：至少一个汞灯1(在图2的示例中为两个汞灯11、12)，所述至少一个汞灯1可以被设置在各自的灯箱中；至少一个可动导光单元，每个可动导光单元均与至少一个汞灯1中的一个汞灯对应，而且对应的汞灯发出的光线能够被可动导光单元改变方向而被引导至不同的光刻机4，以分别进行曝光。

在图2所示的实施例中，可动导光单元包括可动反射镜5，该可动反射镜5可受控地运动，以便将汞灯1发出的光线引向多个不同的方向。

在每个可动反射镜5上均联接有驱动装置6，该驱动装置6能够驱动可动反射镜5，以使得可动反射镜5能够将汞灯1发出的光线引向多个不同的方向。在一些情况下，可动反射镜5上可以不联接驱动装置6，而是由人工来手动地驱动可动反射镜5。

在本发明中，驱动装置6可以是马达，也可以是诸如液压缸或杠杆机构等适合驱动可动反射镜5的其它装置。

汞灯分光装置还可包括控制器(未图示)，与光刻机4及驱动装置6电连接，以便控制驱动装置6对可动反射镜5的驱动。具体而言，控制器从待曝光的光刻机4接收曝光讯号，随后选定一个汞灯1作为曝光光源，并向与该汞灯1对应的可动反射镜5的驱动装置6发送控制讯号，驱动装置6于是驱动可动反射镜5，从而可动反射镜5将选定的汞灯1发出的光线引导至待曝光的光刻机4。

汞灯分光装置还可以包括一组固定反射镜3，其由至少一个固定反射镜构成，该组固定反射镜3被布置在汞灯1与可动反射镜5之间，以便将汞灯1的发出的光线引导至可动反射镜5，如图2中所示。

可动导光单元可包括光纤，所述光纤能够将汞灯1发出的光线引导至不同的光刻机4。当然，可动导光单元也可以包括可动反射镜、光纤以及其它可动导光器件(诸如可动棱镜等)中的一个或多个，它们单独地或相互配合地将汞灯1发出的光线引导至不同的光刻机4。

另外，在图2所示的示例中，汞灯分光装置还包括照度控制单元7，以便控制从汞灯1发出的光线的照度。在本发明中，照度控制单元7可以是一个，其对所有的汞灯1发出的光线的照度共同进行控制；照度控制单元7也可以与汞灯1的数量对应，即每个照度控制单元7均与一个汞灯1对应，从而仅对该汞灯1发出的光线的照度进行控制。

为了确保曝光的质量，汞灯分光装置还可包括照度传感器(未图示)，所述照度传感器对引导至光刻机4的光线的照度进行确认。照度传感器可以设置在光刻机4上。

下面参照图3来详细描述根据本发明的用于光刻机的汞灯分光装置的操作方法。

曝光程序开始以后，待曝光的第一光刻机41在曝光前发送曝光讯号给控制器(S12)。

控制器从至少一个汞灯1中选定一个处于闲置状态的汞灯11作为曝光光源，接着向与选定的汞灯11对应的可动反射镜5的驱动装置6发送控制讯号，该驱动装置6于是驱动可动反射镜5，从而可动反射镜5将选定的汞灯11发出的光线引导至第一光刻机41(S13)。

照度传感器对引导至第一光刻机41的光线的照度进行确认(S14)。

当照度传感器确认引导至第一光刻机41的光线的照度达到曝光要求时，第一光刻机41开始曝光(S15)。当照度传感器确认引导至第一光刻机41的光线的照度未达到曝光要求时，照度传感器发送讯号给控制器，于是控制器向照度控制单元7发送讯号来调整汞灯11发出的光线的照度，或者选定另一个汞灯作为曝光光源，然后重复上述操作，直到照度传感器确认引导至第一光刻机41的光线的照度达到曝光要求并开始曝光。

第一光刻机41在曝光结束(S16)以后，发送讯号给控制器，于是控制器向驱动装置6发送讯号，该驱动装置6驱动可动反射镜5而使汞灯11发出的光线不再被引导至第一光刻机41(S17)。到此，一台光刻机的曝光程序全部完成。

如果此时，还有第二光刻机42需要曝光，则第二光刻机42可以执行与前述相同的步骤来进行曝光程序。

具体而言，待曝光的第二光刻机42在曝光前发送曝光讯号给控制器(S22)。

控制器可以继续选定汞灯11作为曝光光源，接着向与选定的汞灯11对应的可动反射镜5的驱动装置6发送控制讯号，该驱动装置6于是驱动可动反射镜5，从而可动反射镜5将选定的汞灯11发出的光线引导至第二光刻机42(S23)。

照度传感器对引导至第二光刻机42的光线的照度进行确认(S24)。

当照度传感器确认引导至第二光刻机42的光线的照度达到曝光要求时，第二光刻机42开始曝光(S25)。当照度传感器确认引导至第二光刻机42的光线的照度未达到曝光要求时，照度传感器发送讯号给控制器，于是控制器向照度控制单元7发送讯号来调整汞灯11发出的光线的照度，或者选定另一个汞灯作为曝光光源，然后重复上述操作，直到照度传感器确认引导至第二光刻机42的光线的照度达到曝光要求并开始曝光。

第二光刻机42在曝光结束(S26)以后，发送讯号给控制器，于是控制器向驱动装置6发送讯号，该驱动装置6驱动可动反射镜5而使汞灯11发出的光线不再被引导至第二光刻机42。

如上所述，多个光刻机(诸如第一光刻机41、第二光刻机42等)可以按照次序相继地进行曝光程序，在这种情况下，一个汞灯11可以相继地对多个光刻机41、42进行曝光，或者数量较少的汞灯1可以相继地对数量较多的光刻机4进行曝光，也就是说，汞灯1的数量可以少于光刻机4的数量，从而减少整个曝光过程中汞灯的消耗，并大大节省了能量。

应理解，在具有一个以上的光刻机4和一个以上的汞灯1时，多个光刻机4也可以借助多个汞灯1同时进行曝光程序，从而节省整个曝光过程的时间。

图4是图2中的汞灯分光装置的示例性原理图，其中以一个光刻机为例，示出了汞灯分光装置在整个曝光过程中的各个时间点的状态，从中可以看到，在单一设备的曝光过程中，实际使用到光源的时间约为1/3，且使用到光源的相对时间是固定的。

图5是图2中的汞灯分光装置的最佳化曝光流程的图表，其中主要描述在一个曝光过程里，实际上使用到光源与没有使用到光源的关系。在多台设备的情况下，如能将各个设备使用到光源的时间合理分配，即为最佳化，最能节省汞灯数量。

前述的实施例和优点仅是示例性的，而不能视为对本发明的限制。本文的描述旨在示例，而不是限制权利要求的范围。对于本领域的技术人员而言，多种替换方案、改型和修改都是显而易见的。本文所描述的示例性实施例的特征、结构以及其它特性可以多种方式组合，从而得到其它的和/或可替换的示例性实施例。

由于在不背离本发明的特性的情况下，可以多种形式来体现本发明的特征，所以还应该理解的是，上述实施例不局限于以上描述的任何细节，除非另外注明，而应该宽泛地解释为处于所附权利要求限定的范围内，因此，落入权利要求的范围和界限或者这种范围和界限的等效方案内的所有修改和改型都应该为所附权利要求涵盖。

Claims (12)

1.一种用于光刻机的汞灯分光装置，其特征在于，所述汞灯分光装置包括：

至少一个汞灯；

至少一个可动导光单元，每个可动导光单元均与所述至少一个汞灯中的一个汞灯对应，而且对应的汞灯发出的光线能够被所述可动导光单元改变方向而被引导至不同的光刻机。

2.如权利要求1所述的汞灯分光装置，其特征在于，所述可动导光单元包括可动反射镜。

3.如权利要求2所述的汞灯分光装置，其特征在于，在所述可动反射镜上联接有驱动装置，所述驱动装置能够驱动所述可动反射镜，以使得所述可动反射镜能够将所述汞灯发出的光线引向多个不同的方向。

4.如权利要求3所述的汞灯分光装置，其特征在于，所述汞灯分光装置还包括控制器，所述控制器与所述光刻机及所述驱动装置电连接，以便控制所述驱动装置对所述可动反射镜的驱动。

5.如权利要求2所述的汞灯分光装置，其特征在于，所述汞灯分光装置还包括一组固定反射镜，该组固定反射镜由至少一个固定反射镜构成并被布置在所述汞灯与所述可动反射镜之间，以便将所述汞灯的发出的光线引导至所述可动反射镜。

6.如权利要求1所述的汞灯分光装置，其特征在于，所述汞灯分光装置包括照度传感器，所述照度传感器对引导至所述光刻机的光线的照度进行确认。

7.如权利要求1所述的汞灯分光装置，其特征在于，汞灯分光装置还包括照度控制单元，以便控制从所述汞灯发出的光线的照度。

8.一种用于光刻机的汞灯分光装置的操作方法，其特征在于，所述汞灯分光装置包括：

至少一个汞灯；

至少一个可动导光单元，每个可动导光单元均与所述至少一个汞灯中的一个汞灯对应，而且对应的汞灯发出的光线能够被所述可动导光单元改变方向而被引导至不同的光刻机；

所述操作方法包括：

步骤1)从所述至少一个汞灯中选定一个汞灯作为曝光光源；

步骤2)与选定的汞灯对应的所述可动导光单元将所述选定的汞灯发出的光线引导至待进行曝光的光刻机。

9.如权利要求8所述的操作方法，其特征在于，

所述可动导光单元包括可动反射镜，在所述可动反射镜上联接有驱动装置，所述驱动装置能够驱动所述可动反射镜，以使得所述可动反射镜能够将所述选定的汞灯发出的光线引向多个不同的方向，

所述汞灯分光装置包括控制器，所述控制器与所述光刻机及所述驱动装置电连接，以便控制所述驱动装置对所述可动反射镜的驱动。

10.如权利要求9所述的操作方法，其特征在于，所述步骤1)包括：待曝光的光刻机在曝光前发送曝光讯号给所述控制器，所述控制器从所述至少一个汞灯中选定一个汞灯作为曝光光源。

11.如权利要求10所述的操作方法，其特征在于，所述步骤2)包括：所述控制器在接收到所述待曝光的光刻机发送的曝光讯号以后，向与选定的汞灯对应的可动反射镜的驱动装置发送控制讯号，所述驱动装置于是驱动所述可动反射镜，从而所述可动反射镜将所述选定的汞灯发出的光线引导至所述待曝光的光刻机。

12.如权利要求8所述的操作方法，其特征在于，所述汞灯分光装置包括照度传感器，所述照度传感器对引导至所述光刻机的光线的照度进行确认。