掩膜板遮蔽叶片剐蹭监控系统的制作方法

本发明涉及半导体光刻技术领域，特别是涉及掩膜板遮蔽叶片剐蹭监控系统。

背景技术：

半导体光刻技术领域中在采用光刻法将电路图案转移到半导体衬底上时常将掩膜板遮蔽(rema，reticlemasking)装置设置于光源与掩膜板之间，掩膜板遮蔽装置通常配置有多个掩膜板遮蔽叶片(remablade)，通过分别控制掩膜板遮蔽叶片在相互垂直的两个方向上的运动以控制它们之间的间隙位置及大小，从而控制掩膜板上被曝光的区域。其中，光源需要经过杆积分器(integratorrod)处理后投射至板掩蔽装置，且杆积分器外常设置有杆积分器壳体(integratorrodhousing)以保持布置在光路上的杆积分器，使得在于投射类型图像显示装置的照射光光学系统等中的光轴垂直的平面内的光通量密度均匀。

由于杆积分器壳体与掩膜板遮蔽叶片之间的间距较小，故在掩膜板遮蔽叶片运动时常与杆积分器壳体之间发生剐蹭，从而刮伤掩膜板遮蔽叶片使得影响产品良率，并且在该剐蹭严重时还会造成机台宕机使得影响产量。

技术实现要素：

基于此，有必要针对掩膜板遮蔽叶片运动时与杆积分器壳体之间发生剐蹭的问题，提供一种掩膜板遮蔽叶片剐蹭监控系统。

一种掩膜板遮蔽叶片剐蹭监控系统，用于监控掩膜板遮蔽叶片与杆积分器壳体之间的剐蹭，所述掩膜板遮蔽叶片剐蹭监控系统包括：压力检测模块，设置于所述杆积分器壳体与所述掩膜板遮蔽叶片相对的端面，用于检测所述掩膜板遮蔽叶片与所述端面之间的压力；模数转换模块，与所述压力检测模块连接并将其输出信号转换为数字信号；以及监控模块，用于接收所述模数转换模块的数字信号并根据所述数字信号输出所述压力检测模块的检测结果。

在其中一个实施例中，所述端面配置为多个检测子区域，所述压力检测模块的数量为多个且分别设置于不同的检测子区域，以分别检测对应的检测子区域与所述掩膜板遮蔽叶片之间的压力。

在其中一个实施例中，各检测子区域于所述端面上沿周向分布。

在其中一个实施例中，各检测子区域的面积相等。

在其中一个实施例中，各压力检测模块规格相同。

在其中一个实施例中，所述压力检测模块为力敏电阻阵列，所述力敏电阻阵列包括多个力敏电阻。

在其中一个实施例中，所述力敏电阻为贴片式力敏电阻。

在其中一个实施例中，所述贴片式力敏电阻贴覆于所述端面且所述贴片式力敏电阻的表面与所述端面平行。

在其中一个实施例中，还包括剐蹭程度检测模块，与所述压力检测模块连接以接收所述压力检测模块的输出信号，用于根据所述输出信号将所述掩膜板遮蔽叶片与所述杆积分器壳体之间的剐蹭程度分为多个等级。

在其中一个实施例中，所述输出信号为电压信号，所述剐蹭程度检测模块包括多个并联且具有不同阈值的压敏电阻。

在其中一个实施例中，所述剐蹭程度检测模块还用于与伺服系统连接，所述伺服系统与机台连接并控制所述机台运行，所述剐蹭程度检测模块还用于在所述剐蹭程度超过预设等级时通过所述伺服系统控制所述机台停止运行。

在其中一个实施例中，还包括信号放大模块，用于接收所述压力检测模块的输出信号并将其放大后发送到所述模数转换模块。

在其中一个实施例中，所述信号放大模块用于将所述压力检测模块的输出电压放大150倍。

在其中一个实施例中，还包括信号转接器，与所述模数转换模块连接。

在其中一个实施例中，所述信号转接器采用rj45接口。

在其中一个实施例中，还包括集线器，与所述信号转接器连接，且与所述监控模块连接，所述集线器的上传速度不小于50mbps。

在其中一个实施例中，所述压力检测模块上设有电源连接线和信号连接线，所述电源连接线用于将所述压力检测模块与电源连接以为其供电，所述信号连接线用于输出所述压力检测模块的输出信号，所述电源连接线和所述信号连接线的直径不超过2毫米。

上述掩膜板遮蔽叶片剐蹭监控系统包括压力检测模块、模数转换模块以及监控模块，压力检测模块通过检测掩膜板遮蔽叶片与端面之间的压力从而检测它们之间的剐蹭，并通过模数转换模块将压力检测模块的输出信号转换为数字信号，监控模块用于接收模数转换模块的数字信号并根据该数字信号输出压力检测模块的检测结果，使得用户可以通过监控系统监控掩膜板遮蔽叶片与端面之间的剐蹭，使得避免刮伤掩膜板遮蔽叶片以致影响产品良率，且在量产时，对掩膜板遮蔽叶片的状况进行提前监控可以避免机台宕机影响产量。

附图说明

图1为一实施例中的掩膜板遮蔽叶片的俯视图。

图2为一实施例中的杆积分器与杆积分器壳体组装后的局部立体图。

图3为一实施例中的杆积分器、杆积分器壳体以及掩膜板遮蔽叶片的相对位置示意图。

图4为杆积分器壳体与杆积分器组装后与掩膜板遮蔽叶片相对的一面的示意图。

图5为x轴叶片与杆积分器壳体相对的一面的示意图。

图6为一实施例中的掩膜板遮蔽叶片剐蹭监控系统的结构框图。

图7为一实施例中的压力检测模块的位置示意图。

图8为另一实施例中的压力检测模块的位置示意图。

图9为一实施例中的监控模块输出的其中一个压力检测模块的检测结果。

图10为另一实施例中的掩膜板遮蔽叶片剐蹭监控系统的结构框图。

图11为一实施例中的剐蹭程度检测模块的电路图。

图12为一实施例中的放大电路的微变等效电路图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”以及“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，需要说明的是，当元件被称为“形成在另一元件上”时，它可以直接连接到另一元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以直接连接到另一元件或者同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。

图1为一实施例中的掩膜板遮蔽叶片的俯视图。如图1所示，掩膜板遮蔽叶片100包括在x轴方向上运动的x轴叶片(x-blade)110以及在y轴方向上运动的y轴叶片(y-blade)120。其中，x轴方向与y轴方向为相互垂直的两个方向，x轴叶片110与y轴叶片120之间形成有间隙130。在进行光刻时，光源通过间隙130照射到掩膜板上，x轴叶片110与y轴叶片120的运动使得间隙130的位置及大小发生变化，从而控制掩膜板上的被曝光区域。

图2为一实施例中的杆积分器与杆积分器壳体组装后的局部立体图。如图2所示，杆积分器壳体300内部开设有空腔，杆积分器200设于该空腔内以使得杆积分器壳体300对布置在光路上的杆积分器200进行保持，从而使得在于投射类型图像显示装置的照射光光学系统等中的光轴垂直的平面内的光通量密度均匀。

具体的，光源需要先经过杆积分器200的处理后投射到掩膜板遮蔽叶片100上，且杆积分器壳体300与掩膜板遮蔽叶片100之间的间距非常小。杆积分器壳体300设有与掩膜板遮蔽叶片100相对的端面310。对于掩膜板遮蔽叶片100，为避免机械干涉，通常x轴叶片110与y轴叶片设置为不在同一平面上，本实施例中，参见图3，以x轴叶片110更加接近杆积分器壳体300为例进行说明，x轴叶片110位于焦平面(focalplane)m上。示例性的，x轴叶片110与端面310之间的间距d1大于100um，杆积分器200与端面310之间具有一定的容差d2，x轴叶片110与较厚的y轴叶片120之间的间距d3为100um。x轴叶片110选用rema-c型叶片，其最大扫描速度(maximumscanspeed)为750mm/s，最大加速度(maximumacceleration)为40m/s²，动态位置误差(dynamicpositionerror)为25μm，干扰力(disturbanceforces)小于1.5m/s²，寿命(lifetime)为7年。

可以理解，由于x轴叶片110的运动速度非常快，且端面310与x轴叶片110之间的间距d1非常小，因此，x轴叶片110与端面310之间容易发生剐蹭。并且，在光源的照射下，x轴叶片110受热后膨胀使得体积变大，从而更加容易与端面310之间发生剐蹭。另外，x轴叶片110与y轴叶片120在运动过程中靠气垫(cushionofair)维持其平衡，由于x轴叶片110与y轴叶片120的运动速度非常快，故容易使得气压波动，从而使得x轴叶片110不平衡即倾斜，容易与杆积分器壳体300之间发生剐蹭。因此，本申请提供一种掩膜板遮蔽叶片剐蹭监控系统以用于监控掩膜板遮蔽叶片100与杆积分器壳体300之间的剐蹭。

图4为杆积分器壳体300与杆积分器200组装后与掩膜板遮蔽叶片100相对的一面的示意图，图4中的阴影区为杆积分器壳体300上的容易发生剐蹭的区域，即端面310。图5为x轴叶片110与杆积分器壳体300相对的一面的示意图，该面也是x轴叶片110上容易发生剐蹭的区域。

需要说明的是，各附图提供的杆积分器200、杆积分器壳体300以及掩膜板遮蔽叶片100的具体结构分别仅为本申请的一些实施例，本申请提供的掩膜板遮蔽叶片剐蹭监控系统的应用并不限于这些附图中提供的实施例。例如，掩膜板遮蔽叶片100也可能为在两个垂直方向上运动的t字型和l型叶片，杆积分器壳体300也可能为具有缘状边壁的壳体等。另外，本申请提供的掩膜板遮蔽叶片剐蹭监控系统的应用也不限于上述实施例中提供的掩膜板遮蔽叶片100与杆积分器壳体300之间发生剐蹭的原因导致的剐蹭。以下就对掩膜板遮蔽叶片剐蹭监控系统(以下简称监控系统)作具体介绍。

图6为一实施例中的监控系统的结构框图。如图6所示，监控系统600包括压力检测模块610、模数转换模块620以及监控模块630。

参见图7，压力检测模块610设置于杆积分器壳体300与掩膜板遮蔽叶片100相对的端面310，用于检测掩膜板遮蔽叶片100与端面310之间的压力。当掩膜板遮蔽叶片100与端面310之间发生剐蹭时，它们之间形成有互相挤压的压力，从而被压力检测模块610检测到。

在本实施例中，压力检测模块610将检测到的压力反映为电压的变化。在其他实施例中，压力检测模块610还可以将检测到的压力反映为电阻、电流等其他模拟量的变化。模数转换模块620与压力检测模块610连接并将其输出信号从模拟信号转换为数字信号。

在本实施例中，参图7，压力检测模块610上可以设有电源连接线l1和信号连接线l2。电源连接线l1用于将压力检测模块610与电源(未图示)连接以为其供电。信号连接线l2用于输出压力检测模块610的输出信号。电源连接线l1和信号连接线l2的直径不超过2毫米。由于端面310与x轴叶片110之间的间距d1较小，而电源连接线l1与信号连接线l2又需要从位于端面310上的压力检测模块610引出，故电源连接线l1和信号连接线l2的直径较小，可以避免掩膜板遮蔽叶片100与它们之间发生剐蹭，从而避免刮伤掩膜板遮蔽叶片100以及扯断电源连接线l1和信号连接线l2。在其他实施例中，还可以通过无线供电的形式为压力检测模块610供电，压力检测模块610也可以通过无线感应的形式向模数转换模块620输出其输出信号。

监控模块630用于接收模数转换模块620的数字信号并根据该数字信号输出压力检测模块610的检测结果。例如，可以根据压力检测模块610输出电压的大小设置不同的电压区间，从而分成不同的剐蹭程度并输出即检测结果为剐蹭程度，还可以通过电压-时间函数关系的形式显示检测结果。示例性的，监控模块630可通过扬声器、显示屏、投影仪等输出检测结果。

上述监控系统600包括压力检测模块610、模数转换模块620以及监控模块630，压力检测模块610通过检测掩膜板遮蔽叶片100与端面310之间的压力从而检测它们之间的剐蹭，并通过模数转换模块620将压力检测模块610的输出信号转换为数字信号，监控模块630用于接收模数转换模块620的数字信号并根据该数字信号输出压力检测模块610的检测结果，使得用户可以通过监控系统600监控掩膜板遮蔽叶片100与端面310之间的剐蹭，从而避免刮伤掩膜板遮蔽叶片100导致影响产品良率，且在量产时，对掩膜板遮蔽叶片100的状况进行提前监控可以避免机台宕机影响产量。

在另一实施例中，参见图8，端面310配置为多个检测子区域312，压力检测模块610的数量为多个且分别设置于不同的检测子区域，以分别检测对应的检测子区域312的压力，并通过各模数转换模块620分别将对应的压力检测模块610的输出信号转换为数字信号，监控模块630与各模数转换模块620连接并用于分别输出各压力检测模块610对应的检测区域的检测结果，使得用户不仅可以利用监控模块630的检测结果监控端面310与掩膜板遮蔽叶片100之间的剐蹭，并且可以通过对应的压力检测模块610区分出端面310上的剐蹭区域，从而可以减少问题排查时间。本实施例中，端面310呈环形状，均分为4个检测子区域312，4个检测子区域312共同构成第一端面310的周长。在其他实施例中，各检测子区域312也可以具有不同的形状、面积、数量且不规则的分布于端面310上。

在一实施例中，各压力检测模块610规格相同，从而使得监控模块630输出的针对各检测子区域312检测结果具有可比性，使得用户容易对各检测子区域312之间的剐蹭程度进行对比。

在一实施例中，压力检测模块610为力敏电阻阵列，力敏电阻阵列包括多个力敏电阻。力敏电阻是一种能将机械力转换为电信号的元件，它是利用半导体材料的压力电阻效应制成的，即电阻值随外加力大小而改变。当端面310与掩膜板遮蔽叶片100之间发生剐蹭时，力敏电阻阵列的电阻值发生变化，从而引起其输出电压的变化。在本实施例中，力敏电阻阵列受到的压力与其输出电压成正比，即检测到的压力越大，其输出电压越大。图9为一实施例中的监控模块630输出的其中一个压力检测模块610的检测结果，其表示为压力检测模块610的输出电压随时间的变化。如图9中所示，压力检测模块610的输出电压在t1和t2时刻均发生跳变，且t2时刻的电压大于t1时刻的电压。由此，容易判断出，该压力检测模块610对应的检测子区域312在t1时刻和t2时刻发生剐蹭，且t2时刻的剐蹭程度大于t1时刻的剐蹭程度。在其他实施例中，力敏电阻阵列受到的压力越大也可以使得其输出电压越小。

示例性的，力敏电阻为贴片式力敏电阻，贴片式力敏电阻的厚度较小，不易促使端面310与掩膜板遮蔽叶片100之间发生剐蹭。贴片式力敏电阻贴覆于端面310且贴片式力敏电阻的表面与端面310平行，避免贴片式力敏电阻翘曲从而导致端面310与掩膜板遮蔽叶片100之间容易发生剐蹭。

图10为另一实施例中的监控系统的结构框图。如图10所示，监控系统600还可以选择性的包括剐蹭程度检测模块640、信号放大模块650、信号转接器660、集线器(hub)670中的一种或多种。

其中，剐蹭程度检测模块640与压力检测模块610连接以接收压力检测模块610的输出信号，用于根据该输出信号将剐蹭程度分为多个等级。具体的，压力检测模块610的输出信号为电压信号，参见图11，剐蹭程度检测模块640包括多个并联且具有不同阈值的压敏电阻。压敏电阻是一种具有非线性伏安特性的电阻器件，主要用于在电路承受过压时进行电压钳位。简而言之，压敏电阻相当于“开关”，当施加在压敏电阻上的电压超过其阈值时闭合，当施加在压敏电阻上的电压在阈值内时其处于断开状态。当压力检测模块610的输出电压输出给剐蹭程度检测模块640后，根据电压的大小，使得不同的压敏电阻闭合，从而根据压力检测模块610的输出电压将对应的检测子区域发生的剐蹭程度对应为相应等级。

在其中一个实施例中，监控模块630通过无线通信或者有线连接的方式得知剐蹭程度检测模块640中闭合的压敏电阻，从而将对应的检测子区域312的剐蹭等级输出。在另一实施例中，剐蹭程度检测模块640还用于与伺服系统680连接。在传统的光刻设备中，伺服系统680与机台690连接并控制机台690运行，机台690的运行包括控制掩膜板遮蔽叶片100的运动。剐蹭程度检测模块640还用于在剐蹭程度超过预设等级时通过伺服系统680控制机台690停止运行，从而避免由于掩膜板遮蔽叶片100与端面310之间的剐蹭造成机台690宕机。示例性的，压敏电阻rv1、压敏电阻rv2、压敏电阻rv3的阈值依次增大使得它们依次对应为细微剐蹭、轻度剐蹭以及重度剐蹭。当检测为细微剐蹭时，监控系统600继续进行监控；当检测为轻度剐蹭时，剐蹭程度检测模块640通过伺服系统680控制机台690停止运行，另外，还可以设置测试模块，在此时进行相关测试以查看掩膜板遮蔽叶片100性能是否受损；在检测为重度剐蹭时，剐蹭程度检测模块640同样通过伺服系统680控制机台690停止运行，另外，用户可以联系厂商进行维修处理，此时的预设剐蹭程度为压敏电阻rv2所对应的剐蹭程度。本实施例中，通过检测剐蹭程度可以直观的判断出掩膜板遮蔽叶片100的损伤程度，并且根据剐蹭程度通过伺服系统680控制机台690停机，使得避免加重掩膜板遮蔽叶片100的损伤以及机台690宕机，并且减少了故障检修(troubleshouting)时间，使得光刻设备产能更高。

信号放大模块650用于接收压力检测模块610的输出信号并将其放大，从而在压力检测模块610的输出信号较小时避免信号丢失。在本实施例中，信号放大模块650为放大电路。图12为一实施例中的放大电路的微变等效电路。如图12所示，u0为压力检测模块610的输出电压，经过信号放大模块650的放大后，输出电压为u1。示例性的，放大电路将压力检测模块610的输出电压u0放大150倍。其中，电阻r1的阻值为510kω，电阻r2的阻值为1.33kω，电阻r4的阻值为3kω，电阻r4的阻值为6kω。受控电流源a的交流电流放大系数为100，表示流过受控电流源的电流ic为流过电阻r2的电流ib的100倍。

信号转接器660与各模数转换模块620连接。信号转接器660将各模数转换模块620输出的数字信号一并输出给监控模块630，由此减少信号输出线，简化系统结构。示例性的，信号转接器660采用rj45接口。rj45接口匹配相应的插头后，用于实现设备、配线架模块间的连接及变更，采用rj45接口能够使得与传统的光刻设备使用的接口更加匹配，使得无需对光刻设备进行改造，节约了成本。

集线器670与信号转接器660连接且与监控模块630通信连接。集线器670用于对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。并且集线器670是一个多端口的转发器，当以其为中心设备时，网络中某条线路产生了故障，并不影响其它线路的工作。本实施例中，集线器670的上传速度不小于50mbps，避免由于监控模块630输出各压力检测模块610的检测结果滞后导致更严重的损伤。

在其中一个具体的实施例中，参见图10，监控系统600包括压力检测模块610、剐蹭程度检测模块640、信号放大模块650、模数转换模块620、信号转换器660、集线器670、伺服系统680以及监控模块630。其中，集线器670、伺服系统680可以是传统的光刻设备中的，可以是在此基础上新增的。

各压力检测模块610分别设置于不同的检测子区域312，每个压力检测模块610对应设置有依次连接的剐蹭程度检测模块640、信号放大模块650以及模数转换模块620，各模数转换模块620与信号转接器660连接，信号转接器660将各模数转换模块620输出的数字信号一起通过集线器670传输给伺服系统680。伺服系统680分别通过不同的ip地址与监控模块630和机台690通信。压力检测模块610检测对应的检测子区域的压力，在检测到不同压力时输出不同的电压，使得剐蹭程度检测模块640中的预设压敏电阻闭合，由此将剐蹭程度分成多个等级。信号放大模块650将压力检测模块610的输出电压放大接近150倍后输出给模数转换模块620以将该输出电压转换为数字信号，经过信号转接器660及集线器670后传输给伺服系统680。伺服系统680与监控模块630通信，使得监控模块630通过输出电压-时间关系，在电压发生跳变时说明对应的检测子区域312发生剐蹭且电压跳变时的峰值越大说明剐蹭程度越大。伺服系统680与机台690通信，并根据剐蹭程度控制机台690，在剐蹭程度的等级超过预设等级时，控制机台690停止运行。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。