在光掩模上自动安装薄膜组件的系统和方法

专利名称：在光掩模上自动安装薄膜组件的系统和方法
技术领域：
本发明一般涉及光掩模制造，尤其是涉及在光掩模上自动安装薄 膜组件的系统和方法。
背景技术：
随着半导体器件制造商继续制造更小的器件，对于在制造这些器 件中使用的光掩模的需求继续变紧。光掩模，也称为标线片或掩模， 一般由具有形成于衬底上的吸收层的衬底组成。吸收层包括代表在光 刻系统中可转印到半导体晶片上的电路图像的图案。随着半导体器件 的特征尺寸减小，光掩模上的相应电路图像也变得更小和更复杂。因 此，掩模的质量已成为建立耐用且可靠的半导体制造工艺中最至关紧 要因素中之一。为了保持光掩模在其整个寿命期间的质量，制造商已开发了一种 薄膜来保护至少光掩模图案化一侧不被存在于半导体制造工具中的 杂质损伤。该薄膜一般包括附着于框架上的薄膜，该框架具有将薄膜 放置在焦平面外部的高度，以便膜上的杂质不被成像到半导体晶片 上。该薄膜框架一般安装在附着于薄膜框架周边底部和周围的环形粘 合剂衬垫的光掩模上。由于吸收层的不透明性质，所以检查和控制薄膜粘接于光掩模是 很难的任务。提高薄膜与光掩模粘接性改善了薄膜安装过程的能力。 然而，可不检测远离标准协议的漂移，其会导致薄膜下的污染、损伤 该隔膜、或者甚至损伤光掩模本身。精确的测量施加到光掩模上的力是很有必要的，以确保薄膜适当地粘接，以及报警制造商可能的非一致性产品。此外，随着光掩模和 硅晶片的特征尺寸不断降低尺寸，从一个图案层到下一个的配准或覆 盖成为最重要的。在一些情况下，在薄膜安装期间跨越光掩模的力分布能调整光掩模覆盖畸变的范围直到约为十三纳米(13 nm)。利用 层与层的晶片制造规范覆盖接近二十纳米(20 nm)的范围，为了防 止薄膜安装过程采用在覆盖度测量中容许的误差超过百分之五十 (50%)，必须控制薄膜安装过程期间的力分布。当前的工业标准薄 膜应用工具不允许所测量的力分布、进行控制、乃至理解这个力是不 可能的因素。当前薄膜安装工具只允许较小的调节在安装过程期间施加到该 薄膜上的力。许多安装工具都提供了调整施加在薄膜/光掩模组件上 的全部的、或完全的力的能力。然而，这种调整恰好在精确地监测和 控制当前和未来光掩模工业中所需的力分布需要的能力以下。常规的 薄膜安装工具或者依赖由空气作用驱动的圆柱体，其以均匀的速度和 力一起推动两个平行的夹具，或者依赖朝着固定光掩模移动薄膜夹具 的机械传动轴。当气动圆柱体提供用于薄膜/光掩模组件的正面和背 面上相等压力的源时，圆柱体的位置恰好在所需点的力以下。这种布 置会导致从薄膜/光掩模组件的顶部到底部所施加力的径向和不均匀 的分布。设置、固定或碾磨薄膜安装工具时的小变化会放大这种不均 匀的分布，其会导致薄膜与光掩摸差的粘接。在当前的工业标准设备 中，在不进行彻底的手动检查或全面的机械测试薄膜框架和粘接的前 提下，不能检测这种故障。发明内容根据本发明的教导，已基本上减少或消除了与在光掩模上安装薄 膜组件有关的缺点和问题。在一个特定的实施例中，嵌入在安装设备 背板中的至少一个测压元件测量通过安装设备所施加的力，并且如果 测量的力大于最小力，则在光掩模上安装薄膜组件。根据本发明的一个实施例，在光掩模上自动安装薄膜组件的方法 包括将光掩模装载到安装设备中，和将薄膜组件装载到与该光掩模相 对的安装设备背板中。该背板包括至少一个测压元件，其测量通过安 装设备施加到光掩模和薄膜组件上的力。接收到与至少 一个测压元件相关的所测量的力，并且如果测量的力大于或近似等于最小力，则将 薄膜组件安装在光掩模上以建立光掩模组件。根据本发明的另一实施例，用于在光掩模上安装薄膜组件的系统 包括具有背板和夹具固定架的安装设备，该背板用于支撑包括薄膜组件的薄膜夹具，该夹具固定架用于支撑光掩模。在背板中布置了测量 通过在光掩模和薄膜组件上的安装设备所施加的力的至少一个测压 元件。根据本发明的再一实施例，用于在光掩模上安装薄膜组件的系统 包括具有背板和夹具固定架的安装设备，该背板用于支撑包括薄膜组件的薄膜夹具，该夹具固定架用于支撑光掩模。在背板的每个角处设 置测压元件。每个测压元件都测量由安装设备在光掩模和薄膜组件上 所施力口的力。本发明某些实施例的重要技术优点包括在安装过程期间缩小或 消除粘接错误的薄膜安装技术。在安装过程期间，位于安装设备背板 中的测压元件测量由安装设备施加到光掩模和薄膜组件上的力。如果 所施加的力大于最小力，则测压元件将电信号传送给与安装设备有关 的控制器。如果控制器接收到电信号，则完成了安装过程，并且产生 了一致性的光掩模组件。如果控制器没有接收到电信号，则控制器确 定已形成了非一致性的光掩模组件，并且控制器防止非一致性的产品 被安装设备的操作员移走。本发明某些实施例的另 一重要技术优点包括薄膜安装技术，其提 供精确地监测和控制安装设备中跨越光掩模和薄膜组件的力分布的 能力。安装设备包括包含多个测压元件的背板。测压元件测量由安装 设备施加在薄膜组件上的各个位置的力。通过提供不同位置的测量， 对于薄膜组件的总区域可获得多个值。因此，测压元件可确定跨越薄 膜组件的力分布是否是均匀的且可监测引起薄膜组件与光掩模差粘 接的故障。这些技术优点中的全部、 一些或没有一个可存在于本发明的各个 实施例中。从下面的图、说明书和权利要求书，其它的技术优点对于 本领域技术人员将容易显而易见。


通过结合附图参考下面的描述，可获得本实施例更完整和彻底的理解及其优点，其中相同的参考标记表示相同的部件，以及其中 图l示例了根据本发明教导的光掩模组件的截面图； 图2A示例了根据本发明教导的薄膜安装系统的截面图； 图2B示例了根据本发明教导的薄膜安装系统的顶视图； 图3示例了根据本发明教导的薄膜安装系统的方块图； 图4A示例了根据本发明的教导包括测压元件的背板的正视图； 图4B示例了通过图4A中所示背板的线4B的侧截面图； 图4C示例了图4B中所示测压元件的截面详图；以及 图5示例了根据本发明的教导用于在光掩模上自动安装薄膜组件的方法的流程图。
具体实施方式
通过参考图l至5更好地理解本发明的优选实施例和它们的优 点，其中使用相同的数字来表示相同和相应的部分。图1示例了装配在薄膜安装系统中的光掩模组件10的截面图。光 掩模组件10包括通过薄膜安装系统安装在光掩模12上的薄膜组件 10。衬底16和图案化层18形成光掩模12,另外称为掩模或标线片，其 可具有各种尺寸和形状，包括但不限于圆形、矩形或正方形。光掩模 12还可以是各种光掩模类型，包括但不限于一次母板、五英寸标线片、六英寸标线片、九英寸标线片或者可用于将电路图案的图像投射 到半导体晶片上的任何其它近似尺寸的标线片。光掩模12可进一步是二元掩模、相移掩模(PSM)、光学邻近修正(OPC)掩模或适合用于 光刻系统中的任何其它类型的掩模。光掩模12包括形成于衬底16上的图案化层18，当暴露于光刻系统 中的电磁能时，将图案投射到半导体晶片(未明确示出)表面上。衬 底16可以是透明材料，如石英、合成石英、熔融石英、氟化镁(MgFj、 氟化4丐(CaF2)、或者发出具有在约10纳米(nm)和约450 nm之间波 长的入射光至少百分之七十五(75%)的任何其它合适的材料。在可 选的实施例中，衬底16可以是反射材料，如硅或者反射大于具有在约 10 nm和450 nm之间波长入射光的约百分之五十(50%)的任何其它合 适的材料。图案化层18可以是金属材料如铬、氮化铬、金属氧-碳-氮化物(例 如M0CN,其中M是选自由铬、钴、铁、锌、钼、铌、钽、钬、鴒、铝、 镁和硅构成的组)、或者吸收波长在紫外(UV)范围、深紫外(DUV) 范围、真空紫外(VUV)范围和/或远紫外范围(EUV)的电磁能的任 何其它合适的材料。在可选实施例中，图案化层18可以是半透射材 料，如珪化钼(MoSi)，其在UV、 DUV、 VUV和EUV范围内具有约百分 之一 (1%)至约百分之三十(30%)的透射率。框架20和薄膜22可形成薄膜组件14。框架20—般由阳极氧化铝形 成，尽管它可以可选地由不锈钢、塑料或当暴露于光刻系统内的电磁 能时不会退化或除气的其它合适的材料形成。薄膜22可以是由如硝化 纤维、醋酸纤维素、无定形含氟聚合物、如由E. I. du Pont de Nemours and Company制造的TEFL0N⑧AF或由Asahi Glass制造的CYT0P⑧、 或者对UV、 DUV、 EUV和/或VUV范围内的波长透光的另一合适膜的材料 形成的薄膜隔膜。薄膜22可由常规的技术如旋转铸造制备。通过确保杂质留下所限定的距离远离光掩模12，薄膜22保护光掩 模12不受杂质如尘粒的影响。这在光刻系统中尤其重要。在光刻工艺 期间，将光掩模组件10暴露于由光刻系统内的辐射能源所产生的电磁 能。电磁能可包括如波长约在汞弧灯的I线和G线之间的各种波长光、 或DUV、 VUV或EUV光。运行时，设计薄膜22以允许大百分比的电磁能 通过它。聚集在薄膜22上的杂质很可能在被处理的晶片表面不清晰， 因此，晶片上暴露的图像应当是清楚的。根据本发明的教导形成的薄 膜22可令人满意地使用所有类型的电磁能，且不限于在本申请中所描 述的光波。光掩模12可利用标准的光刻工艺由光掩模坯体形成。在光刻工艺 中，包括用于图案化层18的数据的掩模图案文件可由掩模设计文件生 成。该掩模设计文件可包括代表用于集成电路的晶体管和电连接的多 角形(polygon)。当掩模设计文件中的多角形制备在半导体晶片上 时，可进一步代表不同层的集成电路。例如，可在具有扩散层和多晶 硅层的半导体晶片上形成晶体管。因此，该掩模设计文件可包括绘制 在扩散层上的一个或多个多角形以及绘制在多晶硅层上的一个或多 个多角形。对于每个层的多角形都可转换成代表集成电路中一层的掩 模图案文件。每个掩模图案文件都可用于生成用于特定层的光掩模。可利用激光器、电子束或x射线光刻系统将所希望的图案成像到 光掩模坯体的光刻胶层中。在一个实施例中，激光器光刻系统使用发射具有约364纳米(nm)波长光的氩离子激光器。在可选实施例中， 激光器光刻系统使用发射约150 nm至约300 nm波长光的激光器。可通 过显影和蚀刻光刻胶层的暴露区以建立图案，蚀刻未被光刻胶覆盖的 图案化层18的部分，以及移除未显影光刻胶以在衬底16上建立图案化 层18,来制备光掩模12。在将光掩模组件10装运给半导体制造商之前，可通过将光掩模12 和薄膜组件14设置在薄膜安装系统中来装配光掩模组件10。该薄膜安 装系统可包括安装设备、 一个或多个显示器件和控制器。该安装设备 可包括至少一个靠着背板的薄膜夹具支架和光掩模夹具支架。光掩模 12和薄膜组件14可自动地或手动地装载到安装设备中它们各自的夹 具支架中。在常规的薄膜安装系统中，可从光掩模组件的顶部到底部以及一 侧到另一侧不平衡地分布该力，其会损伤薄膜和/或光掩模。如以下 进一步详细描述的，本发明提供了用于确定利用不均匀分布的力是否 将该薄膜安装到光掩模上的解决方法。测量由安装设备所施加力的多 个测压元件(load cell)都可嵌入到安装设备的背板表面中。在一 个实施例中，该背板包括定位于每个角的测压元件。在另一实施例 中，该背板包括最接近每个边缘定位的测压元件。在任一个实施例 中，显示器件可与每个测压元件电接口。每个测压元件都可测量由安装设备施加到光掩模12和薄膜组件 14上的力，并且将该所测量的力传达给相应的显示器件。如果测量的 力大于最小的力以确保适当的粘接，则该显示器件产生传达给控制器 的电信号。如果控制器接收到与对应于四个测压元件的每一个显示器 件有关的电信号，则通过指示该安装设备以至少将最小的力施加到光 掩模12和薄膜组件14上一至少特定量的时间，使控制器继续进行薄膜 安装过程。由于每个测压元件都测量施加到薄膜组件14上不同点的 力，所以测压元件可确保在安装过程期间跨越薄膜组件14和光掩模12 的力分布是使薄膜组件10具有适当的粘接。如果由薄膜组件14上特定位置的测压元件所测量的力小于最小 力，则对应于测压元件的显示器件不会产生电信号。如果在定时器到期之前，控制器没有接收到来自每个显示器件的电信号，则控制器锁定安装设备并且防止光掩模组件10被操作员移走。该锁定的安装设备 可报警操作员没有将薄膜组件14正确地安装在光掩模12上。在一个实 施例中，与每个测压元件相关的显示器件还可真实地和/或可听见地 触发表示薄膜组件14没有正确地安装在光掩模12上的警报器。在另一 实施例中，测压元件可将数据传达给相应的显示器件，以便施加到特 定测压元件上的力可绘画似的显示在显示器件上。另外为了提高安装 设备的性能，可将该数据传达给控制器，以便分析该数据。图2A和2B分别示例了可用于将薄膜组件14安装到光掩模12上的薄膜安装系统的截面图和顶视图。该薄膜安装系统可包括安装设备 31、显示器件(未明确示出)和可编程逻辑控制器(PLC)(未明确 示出)。安装设备31可包括第一背板34、第二背板36和光掩模夹具支 架38。薄膜组件可放置在薄膜夹具中，其可放置在第一和第二背板34 和36的任一个或二者上。在一个实施例中，驱动机构(未明确示出)， 如气动压力机、水压机或机械传动轴可位于第一和第二背板34和36 之间或它们中任一个或二者的后面，且可操作以朝着光掩模支架38 移动第一背板34和/或第二背板36。在一个实施例中，当PLC使电压引 向允许空气进入气动压力机或水压机中的螺线管时，可激活驱动机 构。在另一实施例中，当PLC啮合电动机时为了运行机械传动轴，可 激活驱动机构。第一和第二背板34和36可包括嵌入到每个背板表面中的多个测 压元件。测压元件可测量在安装过程期间施加到薄膜组件14上不同位 置的薄膜组件14上的力，并且将所测量的力传达给相应的显示器件。 如果所测量的力大于需要将薄膜组件14正确地安装在光掩模12上的 最小力，则相应的显示器件会产生表示正确量的力施加在了薄膜组件 14上的特定点处的电信号。于是显示器件将电信号传达给PLC。如果 在定时器到期之前PLC接收到与每个显示器件有关的电信号，则PLC 会完成安装过程和解锁安装设备31,以便操作员可移走光掩模組件 10。如果PLC没有接收来自至少一个显示器件的电信号，则PLC会锁定 安装设备并且报警操作员在安装过程期间将小于最小量的力施加到 了薄膜组件14上的至少一个位置。图3示例了薄膜安装系统40的方块图。在所示例的实施例中，安装系统40包括安装设备31、可编程逻辑控制器(PLC) 42和显示器件 48。安装设备31可包括在一个或多个位置嵌入到背板中的测压元件。 测压元件可测量在薄膜安装过程期间通过安装设备31施加到光掩模 12和薄膜组件14上的力，并且将所测量的力引向显示器件48。如果显 示器件48确定所施加的力大于最小力，则每个显示器件48都会产生表 示所施加的力足以实现薄膜组件14和光掩模12之间适当粘接的电信 号。为了完成安装过程，可将与每个显示器件48有关的电信号发送给 PLC 42。如果PLC 42在预定量的时间内没有接收到与每个显示器件48有 关的电信号，则通过安装设备31没有施加正确量的力，且PLC42锁定 安装设备31,以防止非一致性的光掩模组件被操作员移走。基于所测 量来自测压元件的力，显示器件48还可触发警报器，以通知操作员没 有将薄膜组件正确地安装在光掩模上。在所示例的实施例中，安装设备31、 PLC42和显示器件48彼此直 接接口。更具体地，包括在安装设备31背板中的测压元件可与显示器 件48直接接口，且显示器件48可与PLC 42直接接口。在另一实施例 中，安装系统48中的单独器件可以以网络彼此接口。该网络能够传输 通信信号、数据和/或信息，且可包括支持传输和传送信息包、单元 或其它部分信息(一般称为信息包)的器件的任何合适的收集和布 置。例如，该网络可以是与公共开关电话网(PSTN)、局域网(LAN)、 广域网(WAN)、全球计算机网如因特网、或适合于提供无线和/或有 线通信的任何其它通信设备有关的一个或元件集。PLC 42可包括处理器44和存储器46。处理器40可以是微处理器、 微型控制器、数字信号处理器(DSP)或配置以执行存储于存储器46 中的指令的任何其它数字或模拟电路。存储器46可以是随机存取存储 器(RAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM) 、 PCMCIA卡、快 闪存储器、或任何合适的选择和/或易失性或非易失性存储器阵列。 显示器件48可以是液晶显示器件、阴极射线管、或适合于建立对于用 户可识别的图形图像和文字数字式字符的其它显示器件。尽管示出了 显示器件48通过直接接口与安装设备31和PLC 42接口 ，但显示器件48 还可通过网络接口。在另一实施例中，显示器件48可以是PLC 42的全 部。运行时，处理指令存储在存储器46中。处理器44存取存储器46 以取回处理指令以及执行包括在处理指令中的各种功能。在一个实施 例中，处理指令可包括安装模块。安装模块可启动安装过程，确定最 小量的力在预定量时间内是否施加到了光掩模12和薄膜組件14上，并 且完成薄膜组件14是否正确地安装在光掩模12上的安装过程。在另一 实施例中，可编程显示器件48以确定最小量的力是否施加到了光掩模 12和薄膜组件14上，并且在安装模块之前将该信息传达给PCL 42。在一个实施例中， 一旦薄膜组件14和光掩模12装载到了安装设备 31中，为了启动安装过程，操作员可激活安装设备31。操作员可挤压 按钮、转动旋钮或使用任何其它合适的技术，来机械地或电性地关闭 激活安装设备31的传动机构的触发开关。在一个实施例中，安装模块 可接收响应操作员启动安装过程的安装信号，并且指示处理器44将电 压引入到螺线管，该螺线管允许空气进入安装设备31内的气动压力机 或水压机，以开始在光掩模12上安装薄膜组件14。当操作员激活安装设备31时，安装信号可进一步用于激活检测定 时器。在一个实施例中，可通过安装模块使用检测定时器，以确定最 小量的力在预定量的时间内是否施加到了光掩模12和薄膜组件14 上。例如，如果在检测定时器到期前通过背板中的测压元件检测到最 小的力，则安装模块完成安装过程，并且解锁安装设备31，以便可移 除光掩模组件IO。另外，如果测压元件在检测定时器到期前没有检测 到最小力，则安装模块锁定安装设备31并触发可通过一个或多个显示 器件48显示以通知操作员将薄膜组件14正确地安装在光掩模12上了 的警报器。一旦安装过程开始，则定位于安装设备31背板上的每个测压元件 都可测量施加到光掩模12和薄膜组件14上的力。在一个实施例中，测 压元件可连续地将数据发送给显示器件48,并且施加到每个单独测压 元件上的力可显示在显示器件48上。如果每个显示器件48都确定需要 正确地将薄膜组件14粘接到光掩模12上的最小量的力施加到与测压 元件相关的特定位置，则显示器件48产生电信号，并且将电信号传达 给P1X 42。在一个实施例中，显示器件48可产生表示完成了所有薄膜组件与 光掩模接触的第一电信号，和表示通过安装设备31将最小量的力施加到特定位置的第二电信号。如上所述，当操作员启动安装过程时产生 的安装信号可开始检测定时器。如果在检测定时器到期前，安装模块接收到通过每个显示器件48产生的第一电信号，则安装模块指示处理 器44继续安装过程。另外，安装模块可指示处理器44以结束安装过 程。在一个实施例中，第一电信号可用作安全测量以确保操作员在安 装过程期间没有试图移除光掩模12和/或薄膜组件14。如果安装模块在检测定时器到期前接收到第二电信号，则安装模 块激活安装定时器，其代表为了将薄膜组件14正确地安装到光掩模12 上，应当通过安装设备31施加至少最小力的时间量。在一个实施例 中，可通过串联地电耦接每个显示器件产生第二电信号，以便其中一 个显示器件48将信号传达给另一个显示器件48，并且如果所有的其它 显示器件48产生信号，则通过串联地最后一个显示器件48产生第二电 信号。如果安装模块接收到第二信号，则通过施加近似等于或大于最 小力，安装模块可指示处理器44以继续安装过程，直至安装定时器到 期。如果安装模块没有接收到第一或第二电信号，则安装模块结束安 装过程并指示处理器44锁定安装设备31。通过锁定安装设备31，操作 员不能移除光掩模组件IO，并且报警薄膜组件14正确地安装在光掩模 12上了。在一个实施例中，安装模块可产生报警以报警操作员安装过 程不成功。报警可以是听得见的或看得见的，并且显示在显示器件48 上。在另一实施例中，报警与单独测压元件相关，以便如果视觉上可 显示，则可只显示在相应的显示器件上。在一个实施例中，存储在存储器46中的编程指令可进一步包括统 计过程控制(SPC)模块。来自测压元件的测量，经由模拟与数字电 信号转换器，可传送给SPC模块。通过使用标准的SPC规则，可证明薄 膜安装力、最小和最大安装力以及非一致性安装力的趋势且通过设备 操作员和工程师执行。可使用该信息来设计预防维护协议，以及预言薄膜安装过程中的故障、允许设备工程师和操作员在建立非一致性的 光掩模组件之前积极地修补薄膜安装设备。在其它实施例中，可将用于在光掩模上安装薄膜组件的处理指令 编码到计算机可用介质中。这种计算机可用介质可包括但不限于存储 介质，如软盘、硬盘、CD-R0M、 DVD、只读存储器和随机存取存储器；以及通信介质如导线、光纤、微波、无线电波和其它电磁或光学载体。图4A示例了包括在安装设备31中的背板34和/或36 (—般称为背 板34)的正视图。在所示例的实施例中，背板34包括测量通过安装设 备31施加到光掩模12和薄膜组件14上的力的测压元件52、 54、 56和58 (一般称为测压元件52)。尽管示例了测压元件52的具体数，但可将 大于或少于四个的测压元件组合到背板34中。在一个实施例中，如图4B所示，测压元件52可嵌入到背板50的表 面中，以便将至少一部分测压元件52定位于该表面下方。轴可钻入背 板34中，且每个测压元件52都可定位于相应的轴中，以^更一部分测压 元件52与背板34的壁接触。运行时，为了提供顶部到底部、 一侧到另一侧、以及角到角的力 分布剖面，测压元件52测量通过安装设备31施加在光掩模12和薄膜组 件14上的力。在一个实施例中，测压元件52可电耦接至允许触发或报 警以设置用于特定力测量的可编程逻辑控制器(PLC )和显示器件(例 如PLC 42和显示器件48,如图3所示)。于是该触发可用于控制安装 过程。尽管以下描述了如以特定顺序接收到的触发，但是可同时或以 任何次序顺序地接收该触发。第一触发可用于确定薄膜组件14上的各个位置在安装定时器启 动前是否与光掩模12上的相应位置接触。在一个实施例中，测压元件 52测量施加到安装设备31中的薄膜组件14和光掩模12上的力，并且将 所测量的力传送给显示器件48。如果显示器件48确定所测量的力大于 预定的力，则显示器件可产生第一电信号，并将第一电信号传送给PLC 42。预定的力可大于零，但小于需要将薄膜组件14安装在光掩模12 上的最小力。当PLC42接收到四个电信号时，每一个都来自显示器件 48中之一，在检测定时器到期前，PLC42维持薄膜和光掩模夹具支架 关闭，目的是将薄膜组件14安装在光掩模12上。从显示器件48接收的 单独信号可用于确保，在安装定时器启动之前获得必需的薄膜与光掩 模的接触点。如果显示器件48确定来自测压元件52的所测量的力不大于预定 力，则显示器件48不会将第一电信号传送给PLC 42。如果PLC42在检 测定时器到期前没有接收到所有的第一电信号，则PLC 42产生表示薄 膜组件14没有正确地接触光掩模12的报警。例如，由测压元件52和54测量的力可大于预定的力和相应的显示器件48，以产生第一电信号， 其表示薄膜组件14和光掩模12与相应于测压元件52和54的位置接 触。然而，由测压元件56和58测量的力可小于预定的力，其表示薄膜 组件14和光掩模12在对应于测压元件56和58的位置没有正确地彼此 接触。在该实例中，PLC 42在检测定时器到期前可接收两个电信号。 由于没有接收到所有的四个信号，所以PLC 42会产生报警。第二触发可用于确保光掩模12和薄膜组件14在特定量的时间接 收到适当的力。通过串联地布线每个显示器件48可产生第二触发。当 显示器件48确定通过相应的测压元件52传送的所测量的力大于最小 力时，每个显示器件48都可产生信号。当每个显示器件48接收到来自 测压元件52的所测量的力且确定所测量的力大于最小力时，该信号可 从一个显示器件传送给下一个。例如，与测压元件52接口的显示器件 48可检测最小力，并将信号传送给与测压元件54接口的显示器件48。 当与测压元件54接口的显示器件48检测到最小力时，于是将信号传送 给与测压元件56接口的显示器件48。在该实例中，当与测压元件58 接口的显示器件48接收到来自与测压元件56接口的显示器件48的信 号和接收到来自大于最小力的测压元件58的所测量的力时，与测压元 件58接口的显示器件48仅产生第二电信号。如果PLC 42接收到来自与 测压元件58接口的显示器件48的第二电信号，则PLC 42启动安装定时 器，并且用所需量的力将薄膜组件14安装在光掩模12上。当安装定时 器到期时，PLC 42解锁安装设备31，并且可移除光掩模组件IO。如果通过测压元件52测量的力小于最小力，则显示器件48不会在 器件之间传送信号。例如，由测压元件54测量的力可小于最小力，以 便与测压元件54接口的显示器件48不将信号传送给另一个显示器 件。因此，串联地最后一个显示器件48将不会产生第二电信号。如果 在检测定时器到期前，PLC 42没有接收到例如来自与测压元件58接口 的显示器件48的第二电信号，则PLC 42产生表示最小量的力没有施加 到每个测压元件52上的报警。在一个实施例中，测压元件52可将数据 传送给显示器件48，且在安装过程期间在任意给定的时间所施加的力 可显示在显示器件48上。此外，显示在显示器件48上的信息可用于确 定如何校正不均勻的力分布。图4C示例了测压元件52的展开截面图。在所示例的实施例中，测压元件52包括正面板60、球轴承62、圆柱体64和负栽传感器66。负栽 传感器66可放置在背板34中所建立的轴中，以便负载传感器66接触轴 中的背板34。圆柱体64可放置在负载传感器66的顶部上，以便负载传 感器66的中心与圆柱体64的中心成一直线。球轴承62可放置在圆柱体 64内部，以便一'J、部分球轴承62位于背板34的表面上方。通过允许一 部分球轴承62保留在背板34的表面上方，在不损伤负载传感器66的前 提下，可使用薄膜和光掩模夹具支架。正面板60可包含背板34中所有 部分的测压元件52。此外，由于将所有的力都施加到球轴承62的上单 切线点上，所以可测量施加到光掩模12和薄膜组件14上的所有力，而 没有由于表面区域相互作用引起的损耗。图7示例了用于在光掩模上自动安装薄膜组件的方法的流程图。 通常，操作员可启动安装过程。并入安装设备中的测压元件可测量施 加到薄膜组件和装载到安装设备中的光掩模上的力，并将所测量是力 传送给相应的显示器件。如果显示器件确定安装设备施加最小力，则 可将与测压元件相关的电信号传送给PLC。如果PLC在检测定时器到期 前接收到电信号，则PLC完成安装过程，且可从安装设备移走光掩模 组件。如果PLC在检测定时器到期前没有接收到电信号，则PLC锁定安 装设备以便操作员不能移走光掩模组件。另外，PLC可产生通知操作 员薄膜组件正确地安装在光掩模上了的报警。在步骤70，可将光掩模12装载到安装设备31中。在一个实施例 中，可通过由操作员激活的装载系统将光掩模12自动地装载到安装设 备31中。在另一实施例中，操作员可手动地将光掩模12装载到安装设 备31中。在将光掩模12装载到了安装设备31中后，在步骤72可将至少 一个薄膜组件装载到第一和/或第二背板34和36中。薄膜组件可通过由操作员激活的装载系统自动地装栽，或在由操作员手动地放置在 安装设备31中。在步骤74，操作员可激活安装设备31。在一个实施例中，操作员 可关闭激活安装设备31的触发开关。在另一实施例中，操作员可调用 存储在PLC 42的存储器46中的安装模块。通过将信号发送给安装设备 31, PLC42可执行安装模块，该安装设备31指示安装设备31的传送机 构朝着对方移除薄膜支架和光掩模支架。在步骤76，安装模块可启动检测定时器。可通过PLC42使用检测定时器，来确定在预定量的时间内是否通过安装设备31施加了最小 力。然后安装模块确定在步骤78检测定时器是否停止。如果检测定时 器没有停止，则在步骤80安装模块确定由测压元件52测量的力是否比 预定的力大。在一个实施例中，最小力可以是表示薄膜组件14正确地 接触光掩模12的任意力(例如，接近一磅)。如果安装模块确定测压 元件52没有测量到比预定力大的力，则安装模块返回步骤78以确定检 测定时器是否停止。如果至少一个测压元件52测量到了预定力，则在步骤82与测压元 件连接的相应显示器件产生第一电信号。在一个实施例中，第一电信 号可表示薄膜组件14在与显示器件连接的测压元件相关的特定位置 处与光掩模12接触。可通过每个显示器件48产生第一电信号。在步骤 84,安装模块确定通过PLC 42是否接收到了与测压元件52相关的所有 的第一电信号。如果没有接收到所有的第一电信号，则在步骤78安装 模块确定检测定时器是否停止。如果PLC 42接收到了所有的第一电信号，则在步骤85安装模块确 定由测压元件52测量的力是否比最小力大。在一个实施例中，最小力 可以是任意的力，其当对于特定量的时间施加时，将提供足够量的粘 接以将薄膜组件14安装在光掩模12上。如果安装模块确定测压元件52 没有测量到比最小力大的力，则安装模块返回到步骤7 8以确定检测定 时器是否停止。如果所有的测压元件52都测量到最小的力，则在步骤86与测压元 件52连接的一个显示器件产生第二电信号。在一个实施例中，第二电 信号可表示通过在对应于背板34中测压元件52位置的薄膜组件14的 点处的安装设备来施加需要将薄膜组件14正确地安装到光掩模12上 的最小量的力。在步骤87，安装模块确定PLC42是否接收到来自合适 的一个显示器件48的第二电信号。如果PLC 42没有接收到第二电信 号，则安装模块确定检测定时器在步骤78是否停止。如果PLC 42接收到第二电信号，则在步骤88安装模块指示处理器 44来继续安装过程。 一旦接收到第二信号安装模块就可同时设置安装 定时器，其可用于设置施加至少最小力以在光掩模12上正确地安装薄 膜组件14的时间。在一个实施例中，安装定时器可具有约十五秒(15 秒)的持续时间。在其它实施例中，安装定时器可具有允许薄膜组件14正确地安装在光掩模12上的任意持续时间。 一旦力施加了设定量的 时间，在步骤90安装模块就可解锁安装设备31。于是操作员可从安装 设备31移除光掩模组件10 。
然而，如果，在PLC42从显示器件48接收到第一和第二信号之前 安装模块确定检测定时器到期了 ，则在步骤92安装模块锁定安装设备 31以便由操作员不能移除光掩模。在步骤94安装模块进一步触发可通 知操作员错误的报警。在一个实施例中，报警可以是听得到的且可通 过与显示器件48有关的扬声器产生。在另一实施例中，报警可以是可 见的且可由显示器件48显示。总体上报警可与安装设备31有关，或者 报警可以与检测该错误的具体测压元件相关。
尽管关于本发明的具体优选实施例已描述了本发明，但对于本领 域技术人员可提议各种改变和修改，且意指本发明包含这种改变和修 改落入所附的权利要求的范围内。
权利要求
1. 一种用于在光掩模上安装薄膜组件的方法，包括将光掩模装载到安装设备中；将薄膜组件装载到与该光掩模相对的安装设备的背板中，该背板包括至少一个测压元件，可操作用以测量由安装设备施加到光掩模和薄膜组件上的力；接收与该至少一个测压元件相关的所测量的力；以及如果所测量的力大于或近似等于最小力，则将薄膜组件安装在光掩模上以建立光掩模组件。
2. 如权利要求1的方法，进一步包括如果所测量的力大于或近 似等于最小力，则检测由与该至少一个测压元件接口的显示器件所产 生的信号。
3. 如权利要求1的方法，进一步包括如果所测量的力小于最小 力，则锁定该安装设备以防止该光掩模组件被移除。
4. 如权利要求1的方法，进一步包括在与该至少一个测压元件 接口的显示器件上显示所测量的力。
5. 如权利要求l的方法，进一步包括在接收到与该至少 一 个测压元件相关的所测量的力之前，激活定 时器；以及如果在定时器到期前所测量的力大于或近似等于最小力，则在该 光掩模上安装该薄膜组件以建立该光掩模组件。
6. 如权利要求1的方法，进一步包括解锁该安装设备以允许该 光掩模组件从该安装设备中移除。
7. 如权利要求1的方法，其中该背板包括接近于背板的每个角 设置的测压元件。<
8. 如权利要求7的方法，进一步包括接收与每个测压元件相关的所测量的力；以及 如果每个所测量的力都大于或近似等于最小力，则将薄膜组件安装在该光掩模上以建立该光掩模组件。
9. 如权利要求8的方法，进一步包括如果所测量的力大于预定 力，则检测来自与每个测压元件接口的显示器件的第一信号，该第一 信号可操作以表示薄膜组件与该光掩模适当地接触。
10. 如权利要求9的方法，进一步包括如果安装设备至少将最小 力施加到光掩模和薄膜组件上，则检测来自与测压元件接口的其中一 个显示器件的第二信号，该显示器件串联地电耦接。
11. 如权利要求8的方法，进一步包括如果所测量的力大于预定力，则检测来自与每个测压元件接口的 显示器件的第一信号，该第一信号可操作以表示薄膜组件与该光掩模 适当地接触；以及如果与每个测压元件相关的所测量的力大于或近似等于最小 力，则检测来自与测压元件接口的其中一个显示器件的第二信号。
12. 如权利要求ll的方法，进一步包括在接收到来自该至少 一 个测压元件的所测量的力之前激活第一 定时器；如果在第一定时器到期前检测到第一和第二信号，则激活第二定 时器；以及至少将最小力施加到薄膜组件和光掩模上直至第二定时器到期。
13. —种用于在光掩模上安装薄膜组件的系统，包括 安装设备，其包括背板，可操作以支撑包括薄膜组件的薄膜夹具；以及 夹具支架，可操作以支撑光掩模；以及 设置在背板中的至少一个测压元件，该至少一个测压元件可操作 以测量通过安装设备施加在光掩模和薄膜组件上的力。
14. 如权利要求13的系统，进一步包括与安装设备接口的可编 程逻辑控制器(PLC)，该PLC可操作以激活传动机构来移动背板， 以便将薄膜组件安装在光掩模上。
15. 如权利要求14的系统，进一步包括与该至少一个测压元件 电接口的显示器件，该显示器件可操作以产生表示所测量的力大于或 近似等于最小力的信号。
16. 如权利要求15的系统，进一步包括该显示器件可操作以显 示与该至少 一 个测压元件相关的所测量的力。
17. 如权利要求15的系统，进一步包括如果PLC接收到由显示 器件产生的信号，则PLC可操作以将薄膜组件安装在光掩模上。
18. 如权利要求15的系统，进一步包括该PLC可操作以 激活定时器；以及如果在定时器到期前PLC没有接收到来自显示器件的信号，则产 生报警。
19. 如权利要求15的系统，进一步包括该至少一个测压元件可操作以将所测量的力连续地传送给显示 器件；该显示器件可操作以将所测量的力连续地传送给PLC;以及 PLC包括统计处理控制模块，可操作以分析从显示器件接收到的 所测量的力。
20. 如权利要求13的系统，其中该测压元件包括 负载传感器，其设置在形成于背板中的轴中； 圆柱体，其设置在与负载传感器相邻的轴中；以及球轴承，其位于圆柱体中，以便至少一部分球轴承位于背板的表面上方。
21. 如权利要求13的系统，进一步包括 接近于背板每个角设置的测压元件；和与每个测压元件电接口的显示器件，每个显示器件可操作以接收 来自相应测压元件的所测量的力。
22. 如权利要求21的系统，进一步包括该显示器件可操作以 产生第一信号，可操作以表示薄膜组件与光掩模适当地接触；以及产生第二信号，可操作以表示所测量的力大于或近似等于最小力。
23. —种用于将薄膜组件安装在光掩模上的系统，包括 安装设备，包括背板，可操作以支撑包括薄膜组件的薄膜夹具；以及 夹具支架，可操作以支撑光掩模；以及 设置在背板每个角的测压元件，该测压元件可操作以 测量由安装设备施加到光掩模和薄膜组件上的力。
24. 如权利要求23的系统，进一步包括该测压元件可操作以识 别在安装过程期间跨越光掩模的力的分布。
25. 如权利要求23的系统，进一步包括与每个测压元件电接口 的显示器件，该显示器件可操作以接收来自相应测压元件的所测量的力；以及 如果所测量的力大于或近似等于最小力，则产生信号。
26. 如权利要求25的系统，进一步包括与每个测压元件接口的 可编程逻辑控制器(PLC),该PLC可操作以接收由每个显示器件产生的信号；以及 基于该信号将薄膜组件安装在光掩模上。
27. 如权利要求26的系统，进一步包括PLC可操作以 激活定时器；以及如杲在定时器到期前PLC没有接收到来自每个显示器件的信 号，则产生报警。
28. 如权利要求26的系统，进一步包括 测压元件可操作以将所测量的力连续地传送给显示器件； 显示器件可操作以将所测量的力传送给PLC;以及PLC包括统计处理控制模块，可操作以分析从测压元件接收到的 所测量的力。
29. 如权利要求26的系统，进一步包括显示器件串联地连接， 以便PLC接收到来自其中一个显示器件的信号。
30. 如权利要求26的系统，进一步包括该显示器件可操作以 产生第一信号，可操作以表示薄膜组件与光掩模适当地接触；以及产生第二信号，可操作以表示所测量的力大于或近似等于最小力。
31. 如权利要求30的系统，进一步包括该PLC可操作以 激活第一定时器；如果在第一定时器到期前由PLC接收到第一和第二信号，则激活 第二定时器；以及至少将该最小力施加到薄膜组件和光掩模上直至第二定时器到期。
全文摘要
公开了一种用于在光掩模上自动安装薄膜组件的系统和方法。该方法包括将光掩模装载到安装设备中，以及将薄膜组件装载到与该光掩模相对的安装设备的背板中。该背板包括至少一个测压元件，其测量由安装设备施加到光掩模和薄膜组件上的力。接收到与至少一个测压元件相关的所测量的力，并且如果所测量的力大于或近似等于最小力，则将薄膜组件安装在光掩模上以建立光掩模组件。
文档编号H01LGK101268349SQ200480029171
公开日2008年9月17日 申请日期2004年10月5日 优先权日2003年10月6日
发明者B·A·维尔斯, E·M·弗赖, J·M·舍普勒, K·L·格里芬, P·A·亨德里克森 申请人:凸版光掩膜公司