[發明專利]一種用于直寫式光刻機曝光光源的溫度控制系統

有效

• 申請號: 201510634896.3
• 申請日: 2015-09-30
• 公開（公告）號: CN105159036B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 陸敏婷
• 申請（專利權）人: 合肥芯碁微電子裝備有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G05D23/20
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙)34115
• 代理人: 宋倩,奚華保

技術領域

本發明涉及半導體光刻機技術領域，具體是一種用于直寫式光刻機曝光光源的溫度控制系統。

背景技術

光刻技術是用于在襯底表面上印刷具有特征的構圖。這樣的襯底可包括用于制造半導體器件、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、微機械電子芯片、光電子線路芯片等的芯片。

光刻制版過程是將掩膜版或晶圓放置在精密定位平臺系統上，用真空吸附，通過光刻設備中的曝光裝置，將設計的特征圖形投射到掩膜版表面，在曝光過程中，吸收了光能量的光引發劑分解成游離基引發單體進行光聚合反應，形成不溶于稀堿溶液的體型分子。曝光缺乏時，由于聚合不徹底，顯影過程中，膠膜溶脹變軟，導致線條不清晰甚至膜層脫落，造成膜與銅結合不良；若曝光過度，又會造成顯影困難，這樣線路板也會在電鍍過程中發生起翹剝離，形成滲鍍，所以控制好曝光能量顯得非常重要。

光刻技術最核心的部件之一就是曝光光源，然而由于曝光光源具有負溫度系數的特性，溫升對曝光光源的可靠性、穩定性影響尤為顯著，所以散熱對曝光光源非常關鍵，必須采用良好的溫度控制系統才能保證曝光系統的工作穩定可靠。

目前控制曝光光源工作溫度的常用方式是采用水冷機循環水進行溫度控制，將管道接入曝光光源散熱端，利用水把熱量帶走，水通過管道流到主散熱器（冷凝器）上進行散熱，但是由于光刻機內部工作環境具有特殊要求，這種溫度控制方式存在一定缺陷，如傳導效率低，不能對曝光環境溫度進行實時快速控制，另外還需要安裝水循環管道，由此在設備內部可能產生的冷凝水是不可接受的，同時還存在安裝維護困難，使用成本較高等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于直寫式光刻機曝光光源的溫度控制系統，以克服現有技術中光刻機曝光光源溫度控制的上述缺點。

本發明的技術方案為：

一種用于直寫式光刻機曝光光源的溫度控制系統，該系統包括溫度監控模塊、溫度處理控制模塊和溫度控制執行模塊；

所述溫度監控模塊，用于實時采集曝光光源內部工作溫度，并將所述曝光光源內部工作溫度的測量值輸出至溫度處理控制模塊；

所述溫度處理控制模塊，用于根據預設的曝光光源內部工作溫度的目標基準值及其允許誤差范圍，對所述曝光光源內部工作溫度的測量值進行處理，并根據處理結果輸出控制信號至溫度控制執行模塊；

所述溫度控制執行模塊，用于根據所述溫度處理控制模塊發送的控制信號對曝光光源內部工作溫度進行控制。

所述的用于直寫式光刻機曝光光源的溫度控制系統，該系統還包括溫度控制狀態顯示模塊；所述溫度控制狀態顯示模塊，用于根據溫度處理控制模塊對曝光光源內部工作溫度測量值的處理結果，顯示曝光光源內部工作溫度的實時狀態。

所述的用于直寫式光刻機曝光光源的溫度控制系統，該系統還包括溫度控制管理模塊；所述溫度控制管理模塊用于對溫度處理控制模塊實時反饋的曝光光源內部工作溫度數據進行存儲和處理，并且當曝光光源無法滿足曝光要求時，通過溫度處理控制模塊對曝光光源內部工作溫度的目標基準值進行調整。

所述的用于直寫式光刻機曝光光源的溫度控制系統，所述溫度監控模塊主要由溫度傳感器構成，所述溫度傳感器集成于曝光光源內部。

所述的用于直寫式光刻機曝光光源的溫度控制系統，所述溫度處理控制模塊包括A/D轉換器、數據處理單元和溫度控制執行驅動端口，所述A/D轉換器的輸入端連接溫度監控模塊的輸出端，所述A/D轉換器的輸出端連接數據處理單元的輸入端，所述數據處理單元的輸出端通過溫度控制執行驅動端口連接溫度控制執行模塊的輸入端；

所述數據處理單元，用于實時判斷曝光光源內部工作溫度的測量值是否超出目標基準值的允許誤差范圍，若未超出范圍，則通過溫度控制執行驅動端口控制溫度控制執行模塊停止工作，若超出范圍且低于目標允許最小值，則通過溫度控制執行驅動端口控制溫度控制執行模塊停止工作，若超出范圍且高于目標允許最大值，則通過溫度控制執行驅動端口控制溫度控制執行模塊開始工作。

所述的用于直寫式光刻機曝光光源的溫度控制系統，所述溫度控制執行模塊包括第一散熱片、第一導熱硅脂、珀爾帖效應元件、第二導熱硅脂和第二散熱片，所述第一散熱片、第一導熱硅脂和珀爾帖效應元件集成于曝光光源內部，所述第二導熱硅脂和第二散熱片設置在曝光光源外部；所述第一散熱片通過第一導熱硅脂連接珀爾帖效應元件的制冷端，所述珀爾帖效應元件的散熱端通過第二導熱硅脂連接第二散熱片，所述珀爾帖效應元件的電流控制端連接溫度處理控制模塊的控制輸出端。