專(zhuān)利名稱(chēng)：用于光刻系統(tǒng)的光能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體及PCB行業(yè)制造光刻領(lǐng)域中的光刻設(shè)備，具體涉及一種用于光刻系統(tǒng)的光能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光刻技術(shù)是用于在襯底表面上印刷具有特征的構(gòu)圖。這樣的襯底可包括用于制造半導(dǎo)體器件、多種集成電路、平面顯示器(例如液晶顯示器)、電路板、生物芯片、微機(jī)械電子芯片、光電子線(xiàn)路芯片等的基片。經(jīng)常使用的基片為表面圖有光敏感介質(zhì)的半導(dǎo)體晶片，玻璃基片或PCB板等。在光刻過(guò)程中，基片放置在基片臺(tái)上，通過(guò)處在光刻設(shè)備內(nèi)的曝光裝置，將特征構(gòu)圖投射到晶片表面。盡管在光刻過(guò)程中使用了投影光學(xué)裝置，還可依據(jù)具體應(yīng)用，使用不同的類(lèi)型曝光裝置。例如X射線(xiàn)、離子、電子或光子光刻的不同曝光裝置，這已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。傳統(tǒng)的光刻系統(tǒng)使用分步重復(fù)式或分步掃描式光刻工具，將分劃板的特征構(gòu)圖在各個(gè)場(chǎng)一次性地投影或掃描到晶片上，一次曝光或掃描一個(gè)場(chǎng)。然后通過(guò)移動(dòng)晶片來(lái)對(duì)下一個(gè)場(chǎng)進(jìn)行重復(fù)性的曝光過(guò)程。傳統(tǒng)的光刻系統(tǒng)通過(guò)重復(fù)性曝光或掃描過(guò)程，實(shí)現(xiàn)特征構(gòu)圖的精確印刷。傳統(tǒng)的光刻圖像的制造使用以特定的圖象編碼的分劃板，產(chǎn)生一定的空間光功率和相位的調(diào)制，聚焦光然后通過(guò)分劃板投射到光敏感元件上。每一個(gè)分劃板配置成一個(gè)單一的圖像。無(wú)掩膜(如直接寫(xiě)或數(shù)字式等)光刻系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)光刻系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在光刻方面有著諸多優(yōu)點(diǎn)。無(wú)掩膜系統(tǒng)使用空間圖形發(fā)生器(SLM)來(lái)代替分劃板。SLM包括數(shù)字微鏡系統(tǒng)(DMD)或液晶顯示器(IXD)，SLM包括一個(gè)可獨(dú)立尋址和控制的像素陣列，每個(gè)像素可以對(duì)透射、反射或衍射的光線(xiàn)產(chǎn)生包括相位、灰度方向或開(kāi)關(guān)狀態(tài)的調(diào)制。在無(wú)掩膜的光刻系統(tǒng)中，特征圖形由空間微反射鏡陣列產(chǎn)生，這些微小鏡面可以獨(dú)立尋址單獨(dú)受控以不同的傾斜方向反射照射的光束，以產(chǎn)生空間光功率調(diào)制。通過(guò)光學(xué)投影元件，這些空間微反射鏡陣列以一定的放大倍率M(通常M< 1)投影到光敏感元件的襯底上，產(chǎn)生特征的構(gòu)圖?，F(xiàn)有光刻機(jī)的光能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只能監(jiān)測(cè)光源的發(fā)光功率，而對(duì)后續(xù)光學(xué)元件隨著工作時(shí)間的延長(zhǎng)所產(chǎn)生的光能量利用率的變化則沒(méi)有辦法監(jiān)測(cè)。這種傳統(tǒng)光能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在使用SLM的光刻系統(tǒng)中尤其曝露出監(jiān)測(cè)和實(shí)際曝光的效果不一致，主要是SLM鏡由于長(zhǎng)時(shí)間強(qiáng)紫外的照明而使得SLM鏡光能量利用率有變化，所以每過(guò)兩周時(shí)間便需要使用曝光的方式對(duì)傳統(tǒng)光能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行再標(biāo)定。由此可見(jiàn)，傳統(tǒng)光能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不但工作效率低，而且對(duì)光刻曝光相關(guān)的其他工藝流程的條件要求較為苛刻，因此亟待改進(jìn)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于光刻系統(tǒng)的光能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，本系統(tǒng)不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作效率高，而且能夠?qū)饪滔到y(tǒng)中隨工作時(shí)間的延長(zhǎng)所產(chǎn)生的光能量利用率的變化狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種用于光刻系統(tǒng)的光能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，本系統(tǒng)包括光源、光傳輸組件、投影曝光組件；所述光源與光傳輸組件之間的光路和/或光傳輸組件與投影曝光組件之間的光路上設(shè)置有監(jiān)測(cè)光強(qiáng)的第一感光探頭，所述投影曝光組件的出射端設(shè)置有監(jiān)測(cè)光強(qiáng)的第二感光探頭；所述第一感光探頭和第二感光探頭的信號(hào)輸出端均與計(jì)算機(jī)相連。同時(shí)，本發(fā)明還可以通過(guò)以下技術(shù)措施得以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)所述第一感光探頭通過(guò)第一感光探頭控制器與計(jì)算機(jī)相連，第二感光探頭通過(guò)第二感光探頭控制器與計(jì)算機(jī)相連。所述光傳輸組件包括沿光的傳輸方向依次設(shè)置的第一透鏡或透鏡組、分束器、第二透鏡或透鏡組；所述投影曝光組件包括沿光的投影方向依次設(shè)置的圖形發(fā)生器和第三透鏡或透鏡組；光源發(fā)出的光依次經(jīng)過(guò)第一透鏡或透鏡組、分束器、第二透鏡或透鏡組而投射至圖形發(fā)生器處，光經(jīng)由圖形發(fā)生器反射后經(jīng)過(guò)第三透鏡或透鏡組而出射至第二感光探頭處；所述第一感光探頭設(shè)置在分束器的旁側(cè)，且第一感光探頭用于監(jiān)測(cè)分束器所分出光束的光強(qiáng)。本系統(tǒng)還包括載物平臺(tái)，且所述第二感光探頭設(shè)置在載物平臺(tái)上。所述第二感光探頭的位置或者載物平臺(tái)在平臺(tái)移動(dòng)控制器的控制下移動(dòng)使得自第三透鏡或透鏡組出射的光全部進(jìn)入第二感光探頭，所述光源和平臺(tái)移動(dòng)控制器均與計(jì)算機(jī)相連。光刻系統(tǒng)初始工作時(shí)第一感光探頭所探測(cè)到的光強(qiáng)與第二感光探頭所探測(cè)到的光強(qiáng)之間的比值即為初始光強(qiáng)比值，光刻系統(tǒng)繼續(xù)工作時(shí)第一感光探頭所探測(cè)到的光強(qiáng)與第二感光探頭所探測(cè)到的光強(qiáng)之間的比值即為工作光強(qiáng)比值；所述計(jì)算機(jī)判斷并保存初始光強(qiáng)比值；并在光刻系統(tǒng)繼續(xù)工作時(shí)按照設(shè)定時(shí)間間隔定時(shí)比較初始光強(qiáng)比值和工作光強(qiáng)比值，當(dāng)工作光強(qiáng)比值大于初始光強(qiáng)比值時(shí)，計(jì)算機(jī)通過(guò)光源控制器控制光源所發(fā)出光束的強(qiáng)度，以使第二感光探頭所探測(cè)到的光強(qiáng)保持恒定。本發(fā)明的有益效果在于本光能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中包括第一感光探頭和第二感光探頭，也即本光能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中至少設(shè)置有兩個(gè)感光探頭，且第一感光探頭和第二感光探頭的信號(hào)輸出端均與計(jì)算機(jī)相連，計(jì)算機(jī)根據(jù)第一感光探頭和第二感光探頭所探測(cè)到的光強(qiáng)的比值，自動(dòng)調(diào)整或發(fā)出警報(bào)并人工調(diào)整光源的功率，從而確?；幍钠毓夤鈴?qiáng)保持恒定，進(jìn)而保證了光刻系統(tǒng)的穩(wěn)定性。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)記的含義如下1-光源 2-第一透鏡或透鏡組 3-分束器4-第一感光探頭 5-第二透鏡或透鏡組 6-圖形發(fā)生器7-第三透鏡或透鏡組 8-第二感光探頭 9-基片
10-載物平臺(tái) IlA-光源控制器 IlB-第一感光探頭控制器IlC-圖形發(fā)生器控制器 IlD-第二感光探頭控制器IlE-平臺(tái)移動(dòng)控制器 12-電機(jī) 13-計(jì)算機(jī)
具體實(shí)施例方式如圖1所示，一種用于光刻系統(tǒng)的光能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，本系統(tǒng)包括光源、光傳輸組件、投影曝光組件；所述光源1與光傳輸組件之間的光路和/或光傳輸組件與投影曝光組件之間的光路上設(shè)置有監(jiān)測(cè)光強(qiáng)的第一感光探頭4，所述投影曝光組件的出射端設(shè)置有監(jiān)測(cè)光強(qiáng)的第二感光探頭8 ；所述第一感光探頭4和第二感光探頭8的信號(hào)輸出端均與計(jì)算機(jī)13相連。所述第一感光探頭4設(shè)置在光源1與光傳輸組件之間的光路和/或光傳輸組件與投影曝光組件之間的光路上，也即第一感光探頭4既可以選擇直接監(jiān)測(cè)光源所發(fā)出光的光強(qiáng)，還可以選擇監(jiān)測(cè)通過(guò)其他光學(xué)元件后的光強(qiáng)。優(yōu)選的，所述第一感光探頭4通過(guò)第一感光探頭控制器IlB與計(jì)算機(jī)13相連，第二感光探頭8通過(guò)第二感光探頭控制器IlD與計(jì)算機(jī)13相連。所述第一感光探頭4和第二感光探頭8的型號(hào)可以相同，也可以不相同，由工作人員根據(jù)實(shí)際情況選擇。進(jìn)一步的，所述光傳輸組件包括沿光的傳輸方向依次設(shè)置的第一透鏡或透鏡組2、分束器3、第二透鏡或透鏡組5 ；所述投影曝光組件包括沿光的投影方向依次設(shè)置的圖形發(fā)生器6和第三透鏡或透鏡組7 ；光源1發(fā)出的光依次經(jīng)過(guò)第一透鏡或透鏡組2、分束器3、第二透鏡或透鏡組5而投射至圖形發(fā)生器6處，光經(jīng)由圖形發(fā)生器6反射后經(jīng)過(guò)第三透鏡或透鏡組7而出射至第二感光探頭8處；所述第一感光探頭4設(shè)置在分束器3的旁側(cè)，且第一感光探頭4用于監(jiān)測(cè)分束器3所分出光束的光強(qiáng)。第一感光探頭4用于監(jiān)測(cè)分束器3所分出光束的光強(qiáng)，也即此時(shí)第一感光探頭4不但可以監(jiān)測(cè)光的強(qiáng)度，而且第一感光探頭4不會(huì)影響光刻系統(tǒng)的正常工作。優(yōu)選的，如圖1所示，本系統(tǒng)還包括載物平臺(tái)10，且所述第二感光探頭8設(shè)置在載物平臺(tái)10上。更進(jìn)一步的，所述第二感光探頭8的位置或者載物平臺(tái)10在平臺(tái)移動(dòng)控制器IlE的控制下移動(dòng)使得自第三透鏡或透鏡組7出射的光全部進(jìn)入第二感光探頭8，以使得第二感光探頭8所探測(cè)到的光強(qiáng)與基片9處的曝光光強(qiáng)保持一致；所述光源1和平臺(tái)移動(dòng)控制器IlE均與計(jì)算機(jī)13相連。光刻系統(tǒng)初始工作時(shí)第一感光探頭4所探測(cè)到的光強(qiáng)與第二感光探頭8所探測(cè)到的光強(qiáng)之間的比值即為初始光強(qiáng)比值，光刻系統(tǒng)繼續(xù)工作時(shí)第一感光探頭4所探測(cè)到的光強(qiáng)與第二感光探頭8所探測(cè)到的光強(qiáng)之間的比值即為工作光強(qiáng)比值；所述計(jì)算機(jī)13判斷并保存初始光強(qiáng)比值；并在光刻系統(tǒng)繼續(xù)工作時(shí)按照設(shè)定時(shí)間間隔定時(shí)比較初始光強(qiáng)比值和工作光強(qiáng)比值，當(dāng)工作光強(qiáng)比值大于初始光強(qiáng)比值時(shí)，計(jì)算機(jī)13通過(guò)光源控制器IlA控制光源1所發(fā)出光束的強(qiáng)度，以使第二感光探頭8所探測(cè)到的光強(qiáng)保持恒定，也即使得基片9處的曝光光強(qiáng)保持恒定。下面結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明的工作過(guò)程做詳細(xì)說(shuō)明
如圖1所示，光能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括光源1、第一透鏡或透鏡組2、分束器3、第一感光探頭4、第二透鏡或透鏡組5、圖形發(fā)生器6、第三透鏡或透鏡組7、第二感光探頭8、載物平臺(tái)10、光源控制器11A、第一感光探頭控制器11B、第二感光探頭控制器11D、平臺(tái)移動(dòng)控制器11E、電機(jī)12、計(jì)算機(jī)13。1)、所述第一感光探頭4設(shè)置在分束器3的旁側(cè)，分束器使部分照明光線(xiàn)進(jìn)入第一感光探頭4 ；2)、在裝載有基片9的載物平臺(tái)10上固定設(shè)置第二感光探頭8，并通過(guò)計(jì)算機(jī)13向平臺(tái)移動(dòng)控制器IlE輸出信號(hào)，平臺(tái)移動(dòng)控制器IlE通過(guò)電機(jī)12驅(qū)動(dòng)載物平臺(tái)10運(yùn)動(dòng)，使曝光光線(xiàn)全部進(jìn)入第二感光探頭8 ；3)、通過(guò)計(jì)算機(jī)13同時(shí)分別測(cè)得第一感光探頭4處的光強(qiáng)Dl和第二感光探頭8處的光強(qiáng)D2;4)、計(jì)算機(jī)13得到并保存Ml值，Ml =Dl D2，所述Ml即為分束器3后的光學(xué)元件對(duì)光能量造成的損耗值；5)、當(dāng)光刻機(jī)在進(jìn)行樣本加工時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)13實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)第一感光探頭4處的光強(qiáng)Dl'和第二感光探頭8處的光強(qiáng)D2'，計(jì)算機(jī)13得到M2值，M2 = Dl' D2'；計(jì)算機(jī)13判斷Ml值和M2值的大小，同時(shí)計(jì)算機(jī)13通過(guò)光源控制器IlA控制光源1所發(fā)出光束的強(qiáng)度，就可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到曝光在被加工樣品處的光強(qiáng)，也即使得基片9處的曝光光強(qiáng)
保持恒定。
權(quán)利要求
1.一種用于光刻系統(tǒng)的光能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于本系統(tǒng)包括光源、光傳輸組件、投影曝光組件；所述光源與光傳輸組件之間的光路和/或光傳輸組件與投影曝光組件之間的光路上設(shè)置有監(jiān)測(cè)光強(qiáng)的第一感光探頭，所述投影曝光組件的出射端設(shè)置有監(jiān)測(cè)光強(qiáng)的第二感光探頭；所述第一感光探頭和第二感光探頭的信號(hào)輸出端均與計(jì)算機(jī)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光刻系統(tǒng)的光能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述第一感光探頭通過(guò)第一感光探頭控制器與計(jì)算機(jī)相連，第二感光探頭通過(guò)第二感光探頭控制器與計(jì)算機(jī)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光刻系統(tǒng)的光能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述光傳輸組件包括沿光的傳輸方向依次設(shè)置的第一透鏡或透鏡組、分束器、第二透鏡或透鏡組；所述投影曝光組件包括沿光的投影方向依次設(shè)置的圖形發(fā)生器和第三透鏡或透鏡組；光源發(fā)出的光依次經(jīng)過(guò)第一透鏡或透鏡組、分束器、第二透鏡或透鏡組而投射至圖形發(fā)生器處，光經(jīng)由圖形發(fā)生器反射后經(jīng)過(guò)第三透鏡或透鏡組而出射至第二感光探頭處；所述第一感光探頭設(shè)置在分束器的旁側(cè)，且第一感光探頭用于監(jiān)測(cè)分束器所分出光束的光強(qiáng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于光刻系統(tǒng)的光能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于本系統(tǒng)還包括載物平臺(tái)，且所述第二感光探頭設(shè)置在載物平臺(tái)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于光刻系統(tǒng)的光能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述第二感光探頭的位置或者載物平臺(tái)在平臺(tái)移動(dòng)控制器的控制下移動(dòng)使得自第三透鏡或透鏡組出射的光全部進(jìn)入第二感光探頭，所述光源和平臺(tái)移動(dòng)控制器均與計(jì)算機(jī)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的用于光刻系統(tǒng)的光能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于光刻系統(tǒng)初始工作時(shí)第一感光探頭所探測(cè)到的光強(qiáng)與第二感光探頭所探測(cè)到的光強(qiáng)之間的比值即為初始光強(qiáng)比值，光刻系統(tǒng)繼續(xù)工作時(shí)第一感光探頭所探測(cè)到的光強(qiáng)與第二感光探頭所探測(cè)到的光強(qiáng)之間的比值即為工作光強(qiáng)比值；所述計(jì)算機(jī)判斷并保存初始光強(qiáng)比值；并在光刻系統(tǒng)繼續(xù)工作時(shí)按照設(shè)定時(shí)間間隔定時(shí)比較初始光強(qiáng)比值和工作光強(qiáng)比值，當(dāng)工作光強(qiáng)比值大于初始光強(qiáng)比值時(shí)，計(jì)算機(jī)通過(guò)光源控制器控制光源所發(fā)出光束的強(qiáng)度，以使第二感光探頭所探測(cè)到的光強(qiáng)保持恒定。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體及PCB行業(yè)制造光刻領(lǐng)域中的光刻設(shè)備，具體涉及一種用于光刻系統(tǒng)的光能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本系統(tǒng)包括光源、光傳輸組件、投影曝光組件；所述光源與光傳輸組件之間的光路和/或光傳輸組件與投影曝光組件之間的光路上設(shè)置有監(jiān)測(cè)光強(qiáng)的第一感光探頭，所述投影曝光組件的出射端設(shè)置有監(jiān)測(cè)光強(qiáng)的第二感光探頭；所述第一感光探頭和第二感光探頭的信號(hào)輸出端均與計(jì)算機(jī)相連。本光能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)根據(jù)第一感光探頭和第二感光探頭所探測(cè)到的光強(qiáng)的比值，自動(dòng)調(diào)整或發(fā)出警報(bào)并人工調(diào)整光源的功率，從而確保基片處的曝光光強(qiáng)保持恒定，進(jìn)而保證了光刻系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G03F7/20GK102566310SQ20121000922
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者何少鋒 申請(qǐng)人:合肥芯碩半導(dǎo)體有限公司