一種激光直寫式光刻機(jī)精確溫度控制方法
【專利說明】一種激光直寫式光刻機(jī)精確溫度控制方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及激光直寫式光刻機(jī)的環(huán)境控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于激光直寫式光刻機(jī)的精確溫度控制方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
光刻技術(shù)是用于在基底表面上印刷具有特征的構(gòu)圖。這樣的基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、光電子線路芯片等的芯片。
[0004]在激光直寫式曝光過程中，基底放置在精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的基底臺(tái)上，通過處在光刻設(shè)備內(nèi)的曝光裝置和平臺(tái)的掃描式運(yùn)動(dòng)以及圖形發(fā)生器相應(yīng)變化，實(shí)現(xiàn)圖形曝光。為了運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的精密性、光路的準(zhǔn)確性，曝光區(qū)域的溫度穩(wěn)定顯得尤其重要。
[0005]對(duì)于上述激光直寫式光刻機(jī)，精度要求一般為納米數(shù)量級(jí)，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)以及基底的對(duì)準(zhǔn)對(duì)溫度敏感性非常高，溫度的少許變化可能會(huì)帶來非常大的誤差。過去的一般的處理方法是使用一臺(tái)具有恒溫功能的設(shè)備控制溫度，由于無法自適應(yīng)控制策略，一般誤差為± 1°C，或者通過計(jì)算機(jī)程序來自行調(diào)整溫度，但是由于該控制-反饋系統(tǒng)具有高延時(shí)性，導(dǎo)致控制效果很不穩(wěn)定，以上控制方法無論是從控制效果還是節(jié)能環(huán)保的角度，都不甚理想，參照?qǐng)D3。所以，如何可以很穩(wěn)定并精確的控制激光直寫光刻機(jī)曝光區(qū)域溫度的問題成了光刻機(jī)一個(gè)重要的研究方向。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供一種激光直寫式光刻機(jī)在掃描曝光時(shí)如何精確的控制曝光區(qū)域溫度方法，以解決激光直寫光刻機(jī)在曝光過程中因?yàn)闇囟炔环€(wěn)定所帶來的誤差問題。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種激光直寫式光刻機(jī)精確溫度控制方法，包括如下步驟:
1)通過溫度傳感器采集曝光區(qū)域當(dāng)前溫度和水冷設(shè)備出水口當(dāng)前溫度到工控機(jī)；
2)根據(jù)采集到的曝光區(qū)域一段時(shí)間內(nèi)歷史的溫度數(shù)據(jù)擬合出曝光區(qū)域溫度變化曲線，通過工控機(jī)對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算出水冷設(shè)備出水口理論目標(biāo)溫度；
3)對(duì)步驟2)擬合的曝光區(qū)域溫度變化曲線進(jìn)行判斷分析調(diào)整水冷設(shè)備出水口目標(biāo)設(shè)定溫度；
4)監(jiān)視水冷設(shè)備出水口溫度并擬合水冷設(shè)備出水口溫度變化曲線；
5)對(duì)步驟4)擬合的水冷設(shè)備出水口溫度變化曲線進(jìn)行判斷分析，工控機(jī)通過調(diào)整水冷設(shè)備的設(shè)定來調(diào)整出水口溫度。
[0009]進(jìn)一步地，步驟2)和步驟4)中，所述曝光區(qū)域溫度變化曲線和水冷設(shè)備出水口溫度變化曲線判斷分析的具體方法為:
a、當(dāng)前溫度低于目標(biāo)溫度并極速下降時(shí)，水冷機(jī)出水口溫度應(yīng)大幅度提高；
b、當(dāng)前溫度低于目標(biāo)溫度并緩慢下降時(shí)，水冷機(jī)出水口溫度應(yīng)正常提高；
C、當(dāng)前溫度低于目標(biāo)溫度并呈倒U型時(shí)，水冷機(jī)出水口溫度應(yīng)大幅度提高；
d、當(dāng)前溫度高于目標(biāo)溫度并極速上升時(shí)，水冷機(jī)出水口溫度應(yīng)大幅度降低；
e、當(dāng)前溫度高于目標(biāo)溫度并緩慢上升時(shí)，水冷機(jī)出水口溫度應(yīng)正常降低；
f、當(dāng)前溫度高于目標(biāo)溫度并呈U型時(shí)，水冷機(jī)出水口溫度應(yīng)大幅度降低；
g、當(dāng)前溫度低于目標(biāo)溫度并呈U型時(shí)，水冷機(jī)出水口溫度應(yīng)小幅度降低；
h、當(dāng)前溫度低于目標(biāo)溫度并極速上升時(shí)，水冷機(jī)出水口溫度應(yīng)小幅度降低；
1、當(dāng)前溫度低于目標(biāo)溫度并緩慢上升時(shí)，水冷機(jī)出水口溫度應(yīng)保持不變；
j、當(dāng)前溫度高于目標(biāo)溫度并呈倒U型時(shí)，水冷機(jī)出水口溫度應(yīng)小幅度提高； k、當(dāng)前溫度高于目標(biāo)溫度并極速下降時(shí)，水冷機(jī)出水口溫度應(yīng)小幅度提高；
1、當(dāng)前溫度高于目標(biāo)溫度并緩慢下降時(shí)，水冷機(jī)出水口溫度應(yīng)保持不變。
[0010]優(yōu)選地，步驟2)中，所述一段時(shí)間為五分鐘。
[0011]由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明解決了溫度控制系統(tǒng)中的高延時(shí)性問題，實(shí)現(xiàn)了激光直寫式光刻機(jī)曝光區(qū)域環(huán)境溫度的穩(wěn)定控制和精確控制，使最終目標(biāo)區(qū)域溫度穩(wěn)定的控制在 ±0.1°C。
[0012]
【附圖說明】
[0013]圖1為采用本發(fā)明的激光直寫式光刻機(jī)溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的方法流程圖；
圖3為一般高延時(shí)溫度控制模型中，水冷設(shè)備出水口理論目標(biāo)溫度、水冷設(shè)備出水口當(dāng)前溫度以及曝光區(qū)域當(dāng)前溫度三者之間的延時(shí)特性曲線。
[0014]圖中:1、水冷設(shè)備，2、風(fēng)機(jī)過濾機(jī)組，3、溫度傳感器，4、工控機(jī)，5、曝光區(qū)域。
[0015]
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式作詳細(xì)的說明。
[0017]圖1示出了采用本發(fā)明的激光直寫式光刻機(jī)溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，所述激光直寫式光刻機(jī)溫度控制系統(tǒng)包括帶有通訊端口的水冷設(shè)備1、帶有冷凝器用于熱交換的風(fēng)機(jī)過濾機(jī)組2、帶有通訊端口的高精度溫度傳感器3以及對(duì)于命令響應(yīng)具有一定實(shí)時(shí)性的工控機(jī)4。
[0018]所述溫度傳感器3安裝在激光直寫式光刻機(jī)的曝光區(qū)域5上，所述風(fēng)機(jī)過濾機(jī)組2安裝于機(jī)臺(tái)頂部用于空氣循環(huán)，風(fēng)機(jī)過濾機(jī)組連接水冷設(shè)備出水口，并通過熱交換將機(jī)臺(tái)內(nèi)曝光區(qū)域溫度控制在目標(biāo)溫度。所述溫度傳感器3以及水冷設(shè)備I連接到工控機(jī)4，通過工控機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)區(qū)域溫度的精確控制。
[0019]所述工控機(jī)4通過串行通訊與水冷設(shè)備以及溫度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)與命令交互，工控機(jī)程序需要穩(wěn)定的運(yùn)行在Windwos平臺(tái)并可以免登陸啟動(dòng)，最好的方式是使用Windows服務(wù)，并且需要滿足一定的實(shí)時(shí)性。
[0020]所述風(fēng)機(jī)過濾機(jī)組2通過流經(jīng)冷凝器的水流經(jīng)過熱交換將激光直寫式光刻機(jī)內(nèi)部熱量交換到水冷設(shè)備所提供的水流中，水冷設(shè)備將流回進(jìn)水口的水流進(jìn)行降溫或升溫處理并從其出水口流出。
[0021]所述水冷設(shè)備I帶有導(dǎo)流管，可以通過調(diào)節(jié)設(shè)置使出水口溫度保持在理論目標(biāo)溫度±0.rc范圍內(nèi)，但是由于客觀的熱交換原因，水冷設(shè)備對(duì)于所接受的出水口目標(biāo)溫度命令不能實(shí)時(shí)響應(yīng)，具有一定的延時(shí)型，本發(fā)明的高精度溫度傳感器可以實(shí)時(shí)返回曝光區(qū)域當(dāng)前溫度，并且數(shù)據(jù)精度為0.0re，