CN107093564B - 一种全纵深高分辨在线实时气泡监控装置及监控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种全纵深高分辨在线实时气泡监控装置及监控方法。所述监控方法包括：选用成像镜头对流动有聚合材料的管路进行往返扫描并成像，以对所述管路中的气泡进行实时监控；其中，所述扫描沿所述管路的径向方向并且振幅为所述管路的直径；在所述往返扫描过程中控制所述成像镜头的移动速度，以避免对同一气泡或聚合材料区域重复扫描。本发明提出一种全纵深高分辨在线实时气泡监控方法，该方法通过高分辨透镜组在沿垂直光阻管路方向做扫描动作，可以有效实现对光阻管路做高分辨全纵深成像，做到及时准确地监测光阻管路气泡状况，结合气泡报警系统可以有效的防止由于气泡导致的产品缺陷，提高光刻工艺量率。

Description

一种全纵深高分辨在线实时气泡监控装置及监控方法
技术领域
本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种全纵深高分辨在线实时气泡监控装置及监控方法。
背景技术
集成电路制造技术是一个复杂的工艺，技术更新很快。随着半导体技术的不断发展，器件的关键尺寸越来越小，正是由于关键尺寸的减小才使得每个芯片上设置百万个器件成为可能。
在半导体器件的图案化过程中，通常需要进行光刻工艺，在光刻工艺过程中，光阻管路中气泡的存在会影响光阻的喷量，从而影响涂布质量，同时气泡的存在也会产生微气泡类缺陷(micro-bubble)，严重影响光刻工艺良率。随着关键尺寸的持续缩小，微气泡类缺陷(micro-bubble)的危害变得更为严重，为了提高光刻工艺量率，要求实现对光阻管路气泡做到高灵敏度全纵深实时监控。
目前的光刻工艺的光阻管路中的气泡对半导体器件的良率产生很大的影响，但是目前并没有能够对光阻管路气泡做到高灵敏度全纵深实时监控的方法或者装置。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本发明为了克服目前存在问题，提供了一种全纵深高分辨在线实时气泡监控方法，包括：
选用成像镜头对流动有聚合材料的管路进行往返扫描并成像，以对所述管路中的气泡进行实时监控；
其中，所述扫描沿所述管路的径向方向并且振幅为所述管路的直径；
在所述往返扫描过程中控制所述成像镜头的移动速度，以避免对同一气泡或聚合材料区域重复扫描。
可选地，所述成像镜头的景深为F，在所述管路径向上的扫描距离间隔为景深F，所述景深F为58-62um。
可选地，所述聚合材料流动速度V，所述成像镜头的长度为L，所述管路的直径为H，所述成像镜头的扫描速度为S＝HV/L。
可选地，当所述成像镜头的扫描速度为S＝HV/L时，根据所述成像得到所述聚合材料中气泡的数目，将所述气泡的数目乘以2得到所述管路中的气泡总数。
可选地，所述成像镜头浸没在待测的所述聚合材料中，以进行所述扫描。
可选地，所述聚合材料为光刻胶材料或底部抗反射涂层。
可选地，选用若干所述成像镜头对所述聚合材料管路上的不同位置进行扫描和成像。
本发明还提供了一种全纵深高分辨在线实时气泡监控装置，包括：
聚合材料管路，所述聚合材料管路中具有流动的聚合材料；
成像镜头单元，套设于所述聚合材料管路上，用于对所述管路中流动的所述聚合材料进行扫描并成像。
可选地，所述成像镜头单元包括设置于所述聚合材料管路两侧的照明光束、成像镜头以及位于所述成像镜后的成像阵列。
可选地，所述聚合材料管路上还设置有过滤器、泵、电磁阀和喷嘴，其中在所述过滤器、和/或所述泵、和/或所述电磁阀和/或所述喷嘴前后的所述管路上设置有所述成像镜头。
可选地，所述成像镜头单元浸没在待测的所述聚合材料中。
可选地，所述成像镜头沿管路的径向方向扫描并且振幅为所述管路的直径；
其中，所述聚合材料流动速度V，所述成像镜头的长度为L，所述管路的直径为H，所述成像镜头的扫描速度为S＝HV/L。
本发明提出一种全纵深高分辨在线实时气泡监控方法，该方法通过高分辨透镜组在沿垂直光阻管路方向做扫描动作，可以有效实现对光阻管路做高分辨全纵深成像，做到及时准确地监测光阻管路气泡状况，结合气泡报警系统可以有效的防止由于气泡导致的产品缺陷，提高光刻工艺量率。
在本发明中通过成像镜头组沿垂直光阻管路方向做扫描动作，实现对管路中不同深度气泡聚焦成像，该系统的气泡探测精度可达到3um，景深达到60um，镜头浸没在模拟光刻胶/BARC等折射率＝1.5的液体中作上下扫描动作，避免对同一缺陷重复取值，每间隔一个成像景深60um取次数据；扫描方向取值距离间隔为一个景深F；扫描方向切换时间间隔需要L/V；Z方向扫描速度需满足S＝H/L/V，单次单向扫描时间内光阻所流动的距离范围内的气泡数量是实际扫描数量的两倍。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，
图1为本发明所述光刻胶管路中气泡的检测装置的结构示意图；
图2为本发明所述光刻胶管路中气泡的检测装置的位置示意图；
图3为本发明所述光刻胶管路中气泡的检测装置的成像原理示意图；
图4为本发明所述光刻胶管路中气泡的检测装置的移动示意图；
图5为本发明所述光刻胶管路中气泡的检测装置的成像示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
实施例一
为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种聚合材料管路中气泡的检测方法，所述方法包括：
选用成像镜头对流动有聚合材料的所述聚合材料管路进行反复扫描并成像，以对所述管路中的气泡进行实时监控；
其中所述扫描沿管路的径向方向并且振幅为所述管路的直径；
在所述反复扫描过程中控制所述成像镜头的移动速度，以避免对同一气泡或聚合材料区域重复扫描。
在所述方法中所述成像镜头套设于所述聚合材料管路上，如图2所示，用于对所述管路中流动的所述聚合材料进行扫描并成像，并且所述成像镜头的扫描方向为管路厚度，即为所述管路直径。
可选地，当所述管路水平放置时，所述管路的径向为竖直方向，则如图4所示，在所述管路径向上上下移动进行反复的扫描。
可选地，所述聚合材料为具有流动性的、用于形成掩膜材料的聚合物，包括光刻胶材料或底部抗反射涂层(BARC)等。
其中，所述光刻胶材料或底部抗反射涂层(BARC)的折射率＝1.5。
为了避免在扫描过程中对同一气泡/光阻区域重复扫描/取值，需要满足如下条件：
1)所述成像镜头的景深为F，在所述管路径向上的扫描距离间隔为景深F，所述景深F为58-62um，例如为60um。
2)扫描方向切换时间间隔为L/V。
3)扫描速度S＝H V/L，具体过程如图4所示，此时，由于成像镜头组在做扫描动作的同时光阻在流动,将会有一半区域扫描不到，所以需要将实际扫描到气泡数据乘以2，以得到所述管路中存在的气泡的全部数目，以更加准确的进行监控。
可选地，所述成像镜头浸没在待测的所述聚合材料中以进行所述扫描，例如镜头浸没在模拟光刻胶/BARC等折射率＝1.5的液体中作上下扫描的动作。
进一步，选用若干所述成像镜头对所述聚合材料管路的若干部分进行扫描和成像。例如，如图1所示，所述聚合材料管路上还设置有过滤器、泵、电磁阀和喷嘴，其中在所述过滤器、和/或泵、和/或电磁阀和/或喷嘴前后两端的所述管路上设置有所述成像镜头。
本发明提出一种全纵深高分辨在线实时气泡监控方法，该方法通过高分辨透镜组在沿垂直光阻管路方向做扫描动作，可以有效实现对光阻管路做高分辨全纵深成像，做到及时准确地监测光阻管路气泡状况，结合气泡报警系统可以有效的防止由于气泡导致的产品缺陷，提高光刻工艺量率。
在本发明中通过成像镜头组沿垂直光阻管路方向做扫描动作，实现对管路中不同深度气泡聚焦成像，该系统的气泡探测精度可达到3um，景深达到60um，镜头浸没在模拟光刻胶/BARC等折射率＝1.5的液体中作上下扫描动作，避免对同一缺陷重复取值，每间隔一个成像景深60um取次数据；扫描方向取值距离间隔为一个景深F；扫描方向切换时间间隔需要L/V；Z方向扫描速度需满足S＝H/L/V，单次单向扫描时间内光阻所流动的距离范围内的气泡数量是实际扫描数量的两倍。
实施例二
本发明还提供了一种聚合材料管路中气泡的检测装置，如图3所示，包括：
聚合材料管路，所述聚合材料管路中具有流动的聚合材料；
成像镜头单元，套设于所述聚合材料管路上，用于对所述管路中流动的所述聚合材料进行扫描并成像。
其中，如图2和图3所示，所述成像镜头单元包括设置于所述聚合材料管路两侧的照明光束、成像镜头以及位于所述成像镜后的成像阵列。
其中所述照明光束可以由发光二极管提供，如图5所示，所述发光二极管发出的光束通过反射镜照射进入所述管路，对所述管路进行扫描，所述光束透过所述管路中的聚合材料后通过成像镜头成像，得到聚合物材料的图像，所述图像通过数据线传输至数据采集无线发射模块。
其中，所述管路中的所述聚合材料包括光刻胶材料或底部抗反射涂层(BARC)等。
其中，所述光刻胶材料或底部抗反射涂层(BARC)的折射率＝1.5。
可选地，所述成像镜头浸没在待测的所述聚合材料中以进行所述扫描，例如镜头浸没在模拟光刻胶/BARC等折射率＝1.5的液体中作上下扫描的动作。
其中，所述成像镜头的景深为F，在所述管路径向上的扫描距离间隔为景深F，所述景深F为58-62um，例如为60um。
进一步，扫描方向切换时间间隔为L/V。
进一步，所述成像镜头的扫描速度S＝H V/L，具体过程如图4所示，此时，由于成像镜头组在做扫描动作的同时光阻在流动,将会有一半区域扫描不到，所以需要将实际扫描到气泡数据乘以2，以得到所述管路中存在的气泡的全部数目，以更加准确的进行监控。
可选地，所述聚合材料管路上还设置有过滤器、泵、电磁阀和喷嘴，其中在所述过滤器、和/或泵、和/或电磁阀和/或喷嘴前后的所述管路上设置有所述成像镜头。
可选地，所述聚合材料管路选用透明玻璃管路，以保证所述光束通过所述管路。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (11)

1.一种全纵深高分辨在线实时气泡监控方法，其特征在于，包括：
选用成像镜头对流动有聚合材料的管路进行往返扫描并成像，以对所述管路中的气泡进行实时监控；
其中，所述扫描沿所述管路的径向方向并且振幅为所述管路的直径；
在所述往返扫描过程中控制所述成像镜头的移动速度，以避免对同一气泡或聚合材料区域重复扫描；
还包括成像镜头单元，所述成像镜头单元包括设置于所述聚合材料的管路两侧的照明光束和所述成像镜头；
所述成像镜头的景深为F，在所述管路径向上的扫描距离间隔为景深F；
所述聚合材料流动速度V，所述成像镜头的长度为L，所述管路的直径为H，所述成像镜头的扫描速度为S＝HV/L。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述景深F为58-62um。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述成像镜头的扫描速度为S＝HV/L时，根据所述成像得到所述聚合材料中气泡的数目，将所述气泡的数目乘以2得到所述管路中的气泡总数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述成像镜头浸没在待测的所述聚合材料中，以进行所述扫描。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合材料为光刻胶材料或底部抗反射涂层。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选用若干所述成像镜头对所述聚合材料管路上的不同位置进行扫描和成像。
7.一种全纵深高分辨在线实时气泡监控装置，其特征在于，包括：
聚合材料管路，所述聚合材料管路中具有流动的聚合材料；
成像镜头单元，套设于所述聚合材料管路上，用于对所述管路中流动的所述聚合材料进行扫描并成像，所述成像镜头单元包括设置于所述聚合材料管路两侧的照明光束和成像镜头；
所述成像镜头对所述聚合材料管路进行往返扫描并成像，以对所述管路中的气泡进行实时监控；所述扫描沿所述管路的径向方向并且振幅为所述管路的直径；
所述成像镜头的景深为F，在所述管路径向上的扫描距离间隔为景深F；
所述聚合材料流动速度V，所述成像镜头的长度为L，所述管路的直径为H，所述成像镜头的扫描速度为S＝HV/L。
8.根据权利要求7所述的监控装置，其特征在于，所述成像镜头单元包括设置于所述聚合材料管路两侧的照明光束、成像镜头以及位于所述成像镜后的成像阵列。
9.根据权利要求7所述的监控装置，其特征在于，所述聚合材料管路上还设置有过滤器、泵、电磁阀和喷嘴，其中在所述过滤器、和/或所述泵、和/或所述电磁阀和/或所述喷嘴前后的所述管路上设置有所述成像镜头。
10.根据权利要求7所述的监控装置，其特征在于，所述成像镜头单元浸没在待测的所述聚合材料中。
11.根据权利要求7-10任一项所述的监控装置，其特征在于，在所述往返扫描过程中控制所述成像镜头的移动速度，以避免对同一气泡或聚合材料区域重复扫描。
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