CN202472238U

CN202472238U - 用于光刻系统的光能量监测系统

Info

Publication number: CN202472238U
Application number: CN2012200133781U
Authority: CN
Inventors: 何少锋
Original assignee: HEFEI ADVANTOOLS SEMICONDUCTOR CO Ltd
Current assignee: HEFEI ADVANTOOLS SEMICONDUCTOR CO Ltd
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2022-01-12

Abstract

本实用新型涉及半导体及PCB行业制造光刻领域中的光刻设备，具体涉及一种用于光刻系统的光能量监测系统。本系统包括光源、光传输组件、投影曝光组件；所述光源与光传输组件之间的光路和/或光传输组件与投影曝光组件之间的光路上设置有监测光强的第一感光探头，所述投影曝光组件的出射端设置有监测光强的第二感光探头；所述第一感光探头和第二感光探头的信号输出端均与计算机相连。本光能量监测系统中的计算机根据第一感光探头和第二感光探头所探测到的光强的比值，自动调整或发出警报并人工调整光源的功率，从而确保基片处的曝光光强保持恒定，进而保证了光刻系统的稳定性。

Description

用于光刻系统的光能量监测系统

技术领域

本实用新型涉及半导体及PCB行业制造光刻领域中的光刻设备，具体涉及一种用于光刻系统的光能量监测系统。

背景技术

光刻技术是用于在衬底表面上印刷具有特征的构图。这样的衬底可包括用于制造半导体器件、多种集成电路、平面显示器(例如液晶显示器)、电路板、生物芯片、微机械电子芯片、光电子线路芯片等的基片。经常使用的基片为表面图有光敏感介质的半导体晶片，玻璃基片或PCB板等。

在光刻过程中，基片放置在基片台上，通过处在光刻设备内的曝光装置，将特征构图投射到晶片表面。尽管在光刻过程中使用了投影光学装置，还可依据具体应用，使用不同的类型曝光装置。例如X射线、离子、电子或光子光刻的不同曝光装置，这已为本领域技术人员所熟知。

传统的光刻系统使用分步重复式或分步扫描式光刻工具，将分划板的特征构图在各个场一次性地投影或扫描到晶片上，一次曝光或扫描一个场。然后通过移动晶片来对下一个场进行重复性的曝光过程。传统的光刻系统通过重复性曝光或扫描过程，实现特征构图的精确印刷。

传统的光刻图像的制造使用以特定的图象编码的分划板，产生一定的空间光功率和相位的调制，聚焦光然后通过分划板投射到光敏感元件上。每一个分划板配置成一个单一的图像。

无掩膜(如直接写或数字式等)光刻系统相对于传统光刻系统来说，在光刻方面有着诸多优点。无掩膜系统使用空间图形发生器(SLM)来代替分划板。SLM包括数字微镜系统(DMD)或液晶显示器(LCD)，SLM包括一个可独立寻址和控制的像素阵列，每个像素可以对透射、反射或衍射的光线产生包括相位、灰度方向或开关状态的调制。

在无掩膜的光刻系统中，特征图形由空间微反射镜阵列产生，这些微小镜面可以独立寻址单独受控以不同的倾斜方向反射照射的光束，以产生空间光功率调制。通过光学投影元件，这些空间微反射镜阵列以一定的放大倍率M(通常M＜1)投影到光敏感元件的衬底上，产生特征的构图。

现有光刻机的光能量监测系统只能监测光源的发光功率，而对后续光学元件随着工作时间的延长所产生的光能量利用率的变化则没有办法监测。这种传统光能量监测系统在使用SLM的光刻系统中尤其曝露出监测和实际曝光的效果不一致，主要是SLM镜由于长时间强紫外的照明而使得SLM镜光能量利用率有变化，所以每过两周时间便需要使用曝光的方式对传统光能量监测系统进行再标定。由此可见，传统光能量监测系统不但工作效率低，而且对光刻曝光相关的其他工艺流程的条件要求较为苛刻，因此亟待改进。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于光刻系统的光能量监测系统，本系统不但结构简单，工作效率高，而且能够对光刻系统中随工作时间的延长所产生的光能量利用率的变化状况进行监测。

为实现上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种用于光刻系统的光能量监测系统，本系统包括光源、光传输组件、投影曝光组件；所述光源与光传输组件之间的光路和/或光传输组件与投影曝光组件之间的光路上设置有监测光强的第一感光探头，所述投影曝光组件的出射端设置有监测光强的第二感光探头；所述第一感光探头和第二感光探头的信号输出端均与计算机相连。

同时，本实用新型还可以通过以下技术措施得以进一步实现：

所述第一感光探头通过第一感光探头控制器与计算机相连，第二感光探头通过第二感光探头控制器与计算机相连。

所述光传输组件包括沿光的传输方向依次设置的第一透镜或透镜组、分束器、第二透镜或透镜组；所述投影曝光组件包括沿光的投影方向依次设置的图形发生器和第三透镜或透镜组；光源发出的光依次经过第一透镜或透镜组、分束器、第二透镜或透镜组而投射至图形发生器处，光经由图形发生器反射后经过第三透镜或透镜组而出射至第二感光探头处；所述第一感光探头设置在分束器的旁侧，且第一感光探头用于监测分束器所分出光束的光强。

本系统还包括载物平台，且所述第二感光探头设置在载物平台上。

所述第二感光探头的位置或者载物平台在平台移动控制器的控制下移动使得自第三透镜或透镜组出射的光全部进入第二感光探头，所述光源和平台移动控制器均与计算机相连。

光刻系统初始工作时第一感光探头所探测到的光强与第二感光探头所探测到的光强之间的比值即为初始光强比值，光刻系统继续工作时第一感光探头所探测到的光强与第二感光探头所探测到的光强之间的比值即为工作光强比值；所述计算机判断并保存初始光强比值；并在光刻系统继续工作时按照设定时间间隔定时比较初始光强比值和工作光强比值，当工作光强比值大于初始光强比值时，计算机通过光源控制器控制光源所发出光束的强度，以使第二感光探头所探测到的光强保持恒定。

本实用新型的有益效果在于：本光能量监测系统中包括第一感光探头和第二感光探头，也即本光能量监测系统中至少设置有两个感光探头，且第一感光探头和第二感光探头的信号输出端均与计算机相连，计算机根据第一感光探头和第二感光探头所探测到的光强的比值，自动调整或发出警报并人工调整光源的功率，从而确保基片处的曝光光强保持恒定，进而保证了光刻系统的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中标记的含义如下：

1-光源 2-第一透镜或透镜组 3-分束器

4-第一感光探头 5-第二透镜或透镜组 6-图形发生器

7-第三透镜或透镜组 8-第二感光探头 9-基片

10-载物平台 11A-光源控制器 11B-第一感光探头控制器

11C-图形发生器控制器 11D-第二感光探头控制器

11E-平台移动控制器 12-电机 13-计算机

具体实施方式

如图1所示，一种用于光刻系统的光能量监测系统，本系统包括光源、光传输组件、投影曝光组件；所述光源1与光传输组件之间的光路和/或光传输组件与投影曝光组件之间的光路上设置有监测光强的第一感光探头4，所述投影曝光组件的出射端设置有监测光强的第二感光探头8；所述第一感光探头4和第二感光探头8的信号输出端均与计算机13相连。

所述第一感光探头4设置在光源1与光传输组件之间的光路和/或光传输组件与投影曝光组件之间的光路上，也即第一感光探头4既可以选择直接监测光源所发出光的光强，还可以选择监测通过其他光学元件后的光强。

优选的，所述第一感光探头4通过第一感光探头控制器11B与计算机13相连，第二感光探头8通过第二感光探头控制器11D与计算机13相连。

所述第一感光探头4和第二感光探头8的型号可以相同，也可以不相同，由工作人员根据实际情况选择。

进一步的，所述光传输组件包括沿光的传输方向依次设置的第一透镜或透镜组2、分束器3、第二透镜或透镜组5；所述投影曝光组件包括沿光的投影方向依次设置的图形发生器6和第三透镜或透镜组7；光源1发出的光依次经过第一透镜或透镜组2、分束器3、第二透镜或透镜组5而投射至图形发生器6处，光经由图形发生器6反射后经过第三透镜或透镜组7而出射至第二感光探头8处；所述第一感光探头4设置在分束器3的旁侧，且第一感光探头4用于监测分束器3所分出光束的光强。

第一感光探头4用于监测分束器3所分出光束的光强，也即此时第一感光探头4不但可以监测光的强度，而且第一感光探头4不会影响光刻系统的正常工作。

优选的，如图1所示，本系统还包括载物平台10，且所述第二感光探头8设置在载物平台10上。

更进一步的，所述第二感光探头8的位置或者载物平台10在平台移动控制器11E的控制下移动使得自第三透镜或透镜组7出射的光全部进入第二感光探头8，以使得第二感光探头8所探测到的光强与基片9处的曝光光强保持一致；所述光源1和平台移动控制器11E均与计算机13相连。

光刻系统初始工作时第一感光探头4所探测到的光强与第二感光探头8所探测到的光强之间的比值即为初始光强比值，光刻系统继续工作时第一感光探头4所探测到的光强与第二感光探头8所探测到的光强之间的比值即为工作光强比值；所述计算机13判断并保存初始光强比值；并在光刻系统继续工作时按照设定时间间隔定时比较初始光强比值和工作光强比值，当工作光强比值大于初始光强比值时，计算机13通过光源控制器11A控制光源1所发出光束的强度，以使第二感光探头8所探测到的光强保持恒定，也即使得基片9处的曝光光强保持恒定。

下面结合图1对本实用新型的工作过程做详细说明：

如图1所示，光能量监测系统包括光源1、第一透镜或透镜组2、分束器3、第一感光探头4、第二透镜或透镜组5、图形发生器6、第三透镜或透镜组7、第二感光探头8、载物平台10、光源控制器11A、第一感光探头控制器11B、第二感光探头控制器11D、平台移动控制器11E、电机12、计算机13。

1)、所述第一感光探头4设置在分束器3的旁侧，分束器使部分照明光线进入第一感光探头4；

2)、在装载有基片9的载物平台10上固定设置第二感光探头8，并通过计算机13向平台移动控制器11E输出信号，平台移动控制器11E通过电机12驱动载物平台10运动，使曝光光线全部进入第二感光探头8；

3)、通过计算机13同时分别测得第一感光探头4处的光强D1和第二感光探头8处的光强D2；

4)、计算机13得到并保存M1值，M1＝D1∶D2，所述M1即为分束器3后的光学元件对光能量造成的损耗值；

5)、当光刻机在进行样本加工时，通过计算机13实时监测第一感光探头4处的光强D1′和第二感光探头8处的光强D2′，计算机13得到M2值，M2＝D1′∶D2′；计算机13判断M1值和M2值的大小，同时计算机13通过光源控制器11A控制光源1所发出光束的强度，就可以实现实时监测到曝光在被加工样品处的光强，也即使得基片9处的曝光光强保持恒定。

Claims

1.一种用于光刻系统的光能量监测系统，其特征在于：本系统包括光源、光传输组件、投影曝光组件；所述光源与光传输组件之间的光路和/或光传输组件与投影曝光组件之间的光路上设置有监测光强的第一感光探头，所述投影曝光组件的出射端设置有监测光强的第二感光探头；所述第一感光探头和第二感光探头的信号输出端均与计算机相连。

2.根据权利要求1所述的用于光刻系统的光能量监测系统，其特征在于：所述第一感光探头通过第一感光探头控制器与计算机相连，第二感光探头通过第二感光探头控制器与计算机相连。

3.根据权利要求1所述的用于光刻系统的光能量监测系统，其特征在于：所述光传输组件包括沿光的传输方向依次设置的第一透镜或透镜组、分束器、第二透镜或透镜组；所述投影曝光组件包括沿光的投影方向依次设置的图形发生器和第三透镜或透镜组；光源发出的光依次经过第一透镜或透镜组、分束器、第二透镜或透镜组而投射至图形发生器处，光经由图形发生器反射后经过第三透镜或透镜组而出射至第二感光探头处；所述第一感光探头设置在分束器的旁侧，且第一感光探头用于监测分束器所分出光束的光强。

4.根据权利要求3所述的用于光刻系统的光能量监测系统，其特征在于：本系统还包括载物平台，且所述第二感光探头设置在载物平台上。

5.根据权利要求4所述的用于光刻系统的光能量监测系统，其特征在于：所述第二感光探头的位置或者载物平台在平台移动控制器的控制下移动使得自第三透镜或透镜组出射的光全部进入第二感光探头，所述光源和平台移动控制器均与计算机相连。