一种安全控制系统及一种光刻机曝光系统的制作方法

本实用新型涉及半导体设备行业的安全控制领域，特别涉及一种安全控制系统及一种光刻机曝光系统。

背景技术：

光刻机技术是利用曝光系统把掩膜版上的图形精确地投影曝光到涂过光刻胶的硅片上，这需要用高能量高频率的深紫外光作为光刻机的光源。众所周知，紫外线不能引起人们的视觉，并且波长越短对人体危害越大，而光刻机中采用的光源就是短波，它可穿过皮肤层直接对人体产生危害，同时因人体眼睛是紫外线的敏感器官，紫外光会对晶状体造成不可逆的损伤。因此光刻机中曝光分系统内对于紫外光的防护尤为重要。

如图1所述，图1是一种常见的曝光分系统光路图，此种曝光分系统采用的光源为准分子激光器100，后续光路主要包括扩束镜组101，光束调整102，光束传输103，可变衰减器104，光能量探测器105，光束整形106，中继镜组107，匀光单元108，均匀性补偿器109，投影物镜110，点能量探测器111。

其中激光器100发出光束后经过扩束镜组101后对光束的光斑尺寸进行放大并对光斑形状进行调整，然后经过光束传输102可实现光束20米距离的传输，同时通过光束调整系统实现光束位置和指向的闭环控制。而可变衰减器104实现光束能量的衰减，保证剂量控制系统性能。光束经过分光镜后从主光路中分离1％的光束进入光能量探测器105，光束整形106则实现不同的照明模式的调整，经过中继镜组107和匀光单元108实现将一定视场和NA的光束进行传递和匀光处理后，均匀性补偿器109则将入射光均匀化，使出射端面的照度均匀。而另一功能模块投影物镜110则实现掩膜版上的图形的成像；最后则由点能量探测器111反应实际曝光点能量。

根据曝光系统光路图可知，短波紫外光从光源发出后会经过各功能单元，其中有反射镜，分光镜，会对光的指向进行改变。所以曝光系统安全控制系统是从紫外光对人员和设备会造成损害的角度进行安全防护设计的。

现有的光刻机曝光系统在光泄露的安全防护设计还不够完善，主要包括：目前采用的安全保护基本都是机械式保护，光束传输光路中均采用金属罩壳密封，一旦光学组件未安装到位，并不能阻止光的正常传播，可能造成安全问题。目前对于光源的安全控制也是基于软件或者人工操作，并没有形成系统性的安全控制。

因此急需提供一种安全控制系统，能在工艺过程出现异常时，及时暂停工艺，以避免出现异常后不能及时发现伤害源并阻止危害的发生，避免对人体造成不可逆的损伤。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种安全控制系统，以解决现有技术中光刻机的曝光系统安全防护设计不完善，工艺过程出现异常后，不能及时发现伤害源并阻止危害的发生的问题。

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种安全控制系统，包括：多个互锁开关、互锁回路、安全控制板卡及安全机构；

其中，所述互锁回路接收多个所述互锁开关的信号；所述安全控制板卡获取所述互锁回路的信号，并依据接收的信号控制所述安全机构的状态。

可选的，在所述安全控制系统中，所述多个互锁开关串联至所述互锁回路。

可选的，在所述安全控制系统中，所述安全控制系统还包括操作面板，所述操作面板传递信号至所述安全控制板卡。

可选的，在所述安全控制系统中，所述操作面板包括钥匙开关、安全机构状态指示灯及危险源状态指示灯。

本发明提供了一种光刻机曝光系统，包括：光源、光束调整结构、多个互锁开关、互锁回路、安全控制板卡及安全快门；

其中，所述安全快门设置在所述光源与所述光束调整结构之间；所述多个互锁开关设置在所述光路结构上；所述互锁回路接收多个所述互锁开关的信号；所述安全控制板卡获取所述互锁回路的信号，并依据接收的信号控制所述安全快门的状态。

可选的，在所述光刻机曝光系统中，所述多个互锁开关串联至所述互锁回路。

可选的，在所述光刻机曝光系统中，所述互锁开关包括监控类互锁开关或检测类互锁开关。

可选的，在所述光刻机曝光系统中，所述光刻机曝光系统还包括操作面板，所述操作面板传递信号至所述安全控制板卡。

可选的，在所述光刻机曝光系统中，所述操作面板包括钥匙开关、安全机构状态指示灯及光源状态指示灯。

可选的，在所述光刻机曝光系统中，所述光源包括深紫外光源。

在本实用新型所提供的安全控制系统中，所述系统包括：多个互锁开关、互锁回路、安全控制板卡及安全机构；其中，所述互锁回路接收多个所述互锁开关的信号；所述安全控制板卡获取所述互锁回路的信号，并依据接收的信号控制所述安全机构的状态。由此设计的光刻机曝光系统，通过所述互锁回路对光路结构进行安全防护，识别出曝光系统存在可能导致安全事故的因素，并通过该控制系统进行安全控制，可弥补软件安全保护缺陷，使操作者能及时发现故障，避免人体被伤害，使光刻机更加安全可靠。

此外，通过增加操作权限限制，如钥匙开关操作权限，加强了安全保护意识和措施。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的现有曝光分系统光路图；

图2为本实用新型实施例提供的系统结构电路图；

图3为本实用新型实施例提供的光刻机曝光系统的安全控制系统结构图；

图4为本实用新型实施例提供的安全快门结构图；

图5为本实用新型实施例提供的逻辑关系图；

其中，100-激光器；101-扩束镜组；102-光束调整；103-光束传输；104-可变衰减器；105-光能量探测器；106-光束整形；107-中继镜组；108-匀光单元；109-均匀性补偿器；110-投影物镜；111-点能量探测器；

200-光源；201-扩束镜组位置互锁开关；202-光束传输位置互锁开关；203-光束调整位置互锁开关；204-可变衰减器位置互锁开关；205-光束整形位置互锁开关；206-光能量探测器位置互锁开关；207-中继镜组位置互锁开关；208-匀光单元位置互锁开关；209-均匀性补偿器位置互锁开关；210-互锁回路；211-操作面板；212-安全快门；213-安全控制板卡；

500-快门叶片；501-气缸；502-连轴组件；503-电磁阀；504-位置检测传感器。

具体实施方式

下面将结合示意图对本实用新型的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

请参考图2、图3、图4和图5，其中，图2为本实用新型实施例提供的系统结构电路图；图3为本实用新型实施例提供的光刻机曝光系统的安全控制系统结构图；图4为本实用新型实施例提供的安全快门结构图；图5为本实用新型实施例提供的逻辑关系图。

本实用新型提供了一种安全控制系统，包括：多个互锁开关、互锁回路210、安全控制板卡213及安全机构；

其中，所述互锁回路210接收多个所述互锁开关的信号；所述安全控制板卡213获取所述互锁回路210的信号，并依据接收的信号控制所述安全机构的状态。

通过所述互锁回路210对需安全保护的系统进行安全防护，通常是在工艺设备中出现问题后，安全控制系统暂停工艺，避免人体被伤害。并发出指示预警，使操作者能及时发现故障，使存在潜在危害的工艺安全可靠。所述安全控制板卡213根据所述互锁回路210的信号获取可能导致故障的因素，便于维修需安全保护的系统；并通过本系统进行安全控制，可弥补软件安全保护缺陷。

进一步的，所述互锁开关监控工艺中的设备，若设备异常，所述互锁开关则将异常状况传回所述互锁回路210中；所述设备种类不限，主要包括能影响工艺安全性的设备。

较佳的，所述多个互锁开关串联至所述互锁回路210。接着所述互锁回路210将多个所述互锁开关的信号传递至所述安全控制板卡213，所述安全控制板卡213对所述信号进行分析。

在本实用新型所提供的所述安全控制系统中，所述安全控制系统还包括操作面板211，所述操作面板211传递信号至所述安全控制板卡213。通过增加操作面板211的权限限制，所述互锁回路210及所述操作面板211两方面权限对需安全保护系统进行防护，从而加强安全保护意识和措施。

进一步的，所述操作面板211包括钥匙开关、安全机构状态指示灯及危险源状态指示灯。所述钥匙开关接收操作者信号，具体为操作者打开或关闭需安全保护的系统。所述安全机构状态指示灯显示所述安全机构的安全状态，具体的，当操作者打开钥匙开关(开关闭合)后，表示人为确认光刻机正常，可正常工艺，此时当其他互锁开关正常时，表示内部检测无异常，安全机构打开，操作面板211上快门指示灯亮，即表示正常工艺；当钥匙开关或者任意一个互锁开关未被触发，安全快门212电磁阀503线圈失电，快门呈关闭状态，阻止紫外光输出到下一个环节，操作面板211上快门指示灯灭；一般情况下安全快门212在互锁开关检测到异常后被触发，呈关闭状态，挡住光继续对外输出，但是当快门自身异常时，即要求安全快门212关闭，但实际检测没关闭，此时必须触发激光器外高压互锁断开，迫使激光器高压模块不能工作，从而激光器不能打出光束。

进一步的，所述安全控制板卡213同时对接收的互锁回路210信号及操作面板211的钥匙开关信号进行分析，其分析过程可以为对所接受到的信号进行逻辑运算。如图5所示，所述互锁开关监控各设备的工作状态，若设备正常，则其互锁开关输出为1，反之则为0；所述互锁回路210汇聚多个互锁开关的输出信号，并传递给所述安全控制板卡213。所述操作面板211包括钥匙开关，若钥匙开关的状态为开，则输出为1，反之则为0；所述操作面板211将所述钥匙开关的信号传递给所述安全控制板卡213，所述安全控制板卡213对接收的所述互锁回路210和所述操作面板211的信号进行“与”运算，若运算结果为1，则打开所述安全机构及危险源；若运算结果为0，则不打开所述安全机构，当检测出所述安全机构异常时，则关闭所述危险源。通过所述互锁回路210及所述操作面板211两方面权限对安全进行防护，在工艺设备出现问题时，互锁开关自动检测，启动安全快门212或者危险源动作，从而保证人员和设备安全。

实施例一：

如图2、3所示，本实用新型提供了一种光刻机曝光系统，包括：光源200、光束调整结构、多个互锁开关、互锁回路210、安全控制板卡213及安全快门212；

其中，所述安全快门212设置在所述光源200与所述光束调整结构之间；所述多个互锁开关设置在所述光路结构上；所述互锁回路210接收多个所述互锁开关的信号；所述安全控制板卡213获取所述互锁回路210的信号，并依据接收的信号控制所述安全快门212的状态。

通过所述互锁回路210对需安全保护的系统进行安全防护，通常是在工艺设备中出现问题后，系统暂停工艺，并触发安全快门212状态指示灯或者危险源状态指示灯动作异常，使操作者能及时发现故障，避免人体被伤害，使存在潜在危害的工艺安全可靠。所述安全控制板卡213根据所述互锁回路210的信号获取可能导致故障的因素，便于维修需安全保护的系统；并通过本系统进行安全控制，可弥补软件安全保护缺陷。

进一步的，所述互锁开关监控工艺中的设备，若设备异常，所述互锁开关则将异常状况传回所述互锁回路210中；所述设备种类不限，主要包括能影响工艺安全性的设备。

较佳的，所述多个互锁开关串联至所述互锁回路210。接着所述互锁回路210将多个所述互锁开关的信号传递至所述安全控制板卡213，所述安全控制板卡213对所述信号进行分析。

进一步的，所述互锁开关包括监控类互锁开关或检测类互锁开关。用于监控或检测所述光束调整结构。本实施例中所述光束调整结构包括：扩束镜组、光束传输、光束调整、可变衰减器、光束整形、光能量探测器、中继镜组、匀光单元及均匀性补偿器等。本实用新型对上述光束调整结构处安装互锁开关，分别是扩束镜组位置互锁开关201、光束传输位置互锁开关202、光束调整位置互锁开关203、可变衰减器位置互锁开关204、光束整形位置互锁开关205、光能量探测器位置互锁开关206、中继镜组位置互锁开关207、匀光单元位置互锁开关208及均匀性补偿器位置互锁开关209等。对所述光刻机曝光系统实现点对点的检测，全面的监控整个系统，大大的提高了所述光刻机曝光系统安全性。

在本实用新型所提供的所述光刻机曝光系统中，所述光刻机曝光系统还包括操作面板211，所述操作面板211传递信号至所述安全控制板卡213。通过增加操作面板211的权限限制，所述互锁回路210及所述操作面板211两方面权限对需安全保护系统进行防护，从而加强安全保护意识和措施。

进一步的，所述操作面板211包括钥匙开关、安全机构状态指示灯及光源状态指示灯。所述安全机构状态指示灯和光源状态指示灯包括报警指示的红灯和工作指示的绿灯。

具体的，所述钥匙开关接收操作者信号，具体为操作者打开或关闭需安全保护的系统。所述安全机构状态指示灯显示所述安全快门212的安全状态。通常情况下，打开所述安全快门212时绿灯打开，关闭所述安全快门212时绿灯关闭。异常情况下，当操作者关闭钥匙开关后，系统中的所述安全快门212却处于打开状态，则所述安全快门212显示为异常，安全机构状态指示灯亮红灯进行报警，并采用关闭所述光源200模块或关闭所述安全快门212阻止危害发生。进一步的，所述光源状态指示灯显示所述光源200的安全状态。通常情况下，打开所述光源200时绿灯打开，关闭所述光源200时绿灯关闭。异常情况下，当操作者关闭钥匙开关后，系统中光源200为继续输出的状态，则光源200处于异常状态，所述光源状态指示灯亮红灯进行报警，并采用关闭所述光源200模块或关闭所述安全快门212阻止危害发生。

进一步的，所述安全控制板卡213同时对接收的互锁回路210信号及操作面板211的钥匙开关信号进行分析，其分析过程可以为对所接受到的信号进行逻辑运算。具体的，所述互锁开关监控各设备的工作状态，若设备正常，则其互锁开关输出为1，反之则为0；所述互锁回路210汇聚多个互锁开关的输出信号，并传递给所述安全控制板卡213。所述操作面板211包括钥匙开关，若钥匙开关的状态为开，则输出为1，反之则为0；所述操作面板211将所述钥匙开关的信号传递给所述安全控制板卡213，所述安全控制板卡213对接收的所述互锁回路210和所述操作面板211的信号进行“与”运算，若运算结果为1，则打开所述安全快门212及光源200；若运算结果为0，则不打开所述安全快门212及光源200。通过所述互锁回路210及所述操作面板211两方面权限对安全进行防护。在工艺设备出现问题时，互锁开关自动检测，启动安全快门212或者危险源动作，从而保证人员和设备安全。

如图4所示，当光刻机曝光系统正常运行时，闭合K1，触发电磁阀503打开安全快门212进行工作；当钥匙开关为关闭状态或互锁回路210系统输出断开触点时，断开K1，系统状态的安全快门212则为关闭状态；当所述安全快门212发生异常时，即需要安全快门212关闭，但实际检测安全快门212状态为开时，即K1和K3为闭合状态，则需要使光源200不发射处光束，断开K4，关闭光源200，从光源200的源头实现保护。

进一步的，所述安全快门212包括：快门叶片500、气缸501、连轴组件502、电磁阀503及位置检测传感器504。当电磁阀503断电时，气缸501无气体推动活塞动作，活塞处在常态，通过连轴组件502作用，快门叶片500处在“关闭”位置；当电磁阀503通电时，气缸501气体推动活塞动作，活塞处在上移状态，通过连轴组件502作用，快门叶片500处在“打开”位置；另外，有一种异常情况为：当电磁阀503通电时，且控制器输出要求安全快门212打开，但是此时气路断开，那么快门叶片500并不执行“打开”动作，而继续停留在“关闭”状态，从而确保人员和设备处在安全状态。同时安全快门212处于“打开”或“关闭”状态可以由位置检测传感器504检测，并将检测信号反馈至安全控制板卡213中进行信号处理。

进一步的，所述光源200包括深紫外光源，其波长在193纳米至350纳米。通常情况下紫外线不能引起人们的视觉，并且波长越短对人体危害越大。而实用新型中光刻机中采用的深紫外光就是短波，它可穿过皮肤层直接对人体产生危害，同时因人体眼睛是紫外线的敏感器官，紫外光会对晶状体造成不可逆的损伤。因此光刻机中曝光系统内的深紫外光为一种危险源。

实施例二：

本实用新型同样实用于其他系统中，只是系统的结构不同，互锁回路210需要处理的互锁不同，主要是位置和数量的不同。但是互锁回路210的处理方式是一致的，在安全机构触发机制上也是一致的。

只是在当安全机构需要关闭而实际并未关闭时，需要触发所述危险源或所述安全快门212关闭。

实施例三：

在互锁回路210的应用中，可以扩展到光刻机整机系统的安全保护中，将曝光系统安全回路与整机中其他互锁，例如整机门板互锁，其他分系统中的温度互锁、压力互锁等进行逻辑运算，实现在光刻机整机使用中，一旦有任何安全异常情况产生，立即触发安全机构关闭，甚至使光源200不能出光。

综上，在本实用新型所提供的安全控制系统中，所述系统包括：多个互锁开关、互锁回路、安全控制板卡及安全机构；其中，所述互锁回路接收多个所述互锁开关的信号；所述安全控制板卡获取所述互锁回路的信号，并依据接收的信号控制所述安全机构的状态。通过所述互锁回路对需安全保护的系统进行安全防护，通常是在工艺设备中出现问题后，安全控制系统暂停工艺，并发出指示预警，使操作者能及时发现故障，避免人体被伤害，使存在潜在危害的工艺安全可靠。所述安全控制板卡根据所述互锁回路的信号获取可能导致故障的因素，便于维修需安全保护的系统；并通过本系统进行安全控制，可弥补软件安全保护缺陷。增加操作面板的权限限制，从而加强安全保护意识和措施。

上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。