一種激光直寫式光刻機精確溫度控制方法
【專利說明】一種激光直寫式光刻機精確溫度控制方法
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技術領域
[0002]本發明涉及激光直寫式光刻機的環境控制技術領域，具體涉及一種用于激光直寫式光刻機的精確溫度控制方法。
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【背景技術】
光刻技術是用于在基底表面上印刷具有特征的構圖。這樣的基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。
[0004]在激光直寫式曝光過程中，基底放置在精密運動平臺的基底臺上，通過處在光刻設備內的曝光裝置和平臺的掃描式運動以及圖形發生器相應變化，實現圖形曝光。為了運動平臺的精密性、光路的準確性，曝光區域的溫度穩定顯得尤其重要。
[0005]對于上述激光直寫式光刻機，精度要求一般為納米數量級，運動平臺以及基底的對準對溫度敏感性非常高，溫度的少許變化可能會帶來非常大的誤差。過去的一般的處理方法是使用一臺具有恒溫功能的設備控制溫度，由于無法自適應控制策略，一般誤差為± 1°C，或者通過計算機程序來自行調整溫度，但是由于該控制-反饋系統具有高延時性，導致控制效果很不穩定，以上控制方法無論是從控制效果還是節能環保的角度，都不甚理想，參照圖3。所以，如何可以很穩定并精確的控制激光直寫光刻機曝光區域溫度的問題成了光刻機一個重要的研究方向。
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【發明內容】
[0007]本發明提供一種激光直寫式光刻機在掃描曝光時如何精確的控制曝光區域溫度方法，以解決激光直寫光刻機在曝光過程中因為溫度不穩定所帶來的誤差問題。
[0008]為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案:
一種激光直寫式光刻機精確溫度控制方法，包括如下步驟:
1)通過溫度傳感器采集曝光區域當前溫度和水冷設備出水口當前溫度到工控機；
2)根據采集到的曝光區域一段時間內歷史的溫度數據擬合出曝光區域溫度變化曲線，通過工控機對溫度數據進行分析計算出水冷設備出水口理論目標溫度；
3)對步驟2)擬合的曝光區域溫度變化曲線進行判斷分析調整水冷設備出水口目標設定溫度；
4)監視水冷設備出水口溫度并擬合水冷設備出水口溫度變化曲線；
5)對步驟4)擬合的水冷設備出水口溫度變化曲線進行判斷分析，工控機通過調整水冷設備的設定來調整出水口溫度。
[0009]進一步地，步驟2)和步驟4)中，所述曝光區域溫度變化曲線和水冷設備出水口溫度變化曲線判斷分析的具體方法為:
a、當前溫度低于目標溫度并極速下降時，水冷機出水口溫度應大幅度提高；
b、當前溫度低于目標溫度并緩慢下降時，水冷機出水口溫度應正常提高；
C、當前溫度低于目標溫度并呈倒U型時，水冷機出水口溫度應大幅度提高；
d、當前溫度高于目標溫度并極速上升時，水冷機出水口溫度應大幅度降低；
e、當前溫度高于目標溫度并緩慢上升時，水冷機出水口溫度應正常降低；
f、當前溫度高于目標溫度并呈U型時，水冷機出水口溫度應大幅度降低；
g、當前溫度低于目標溫度并呈U型時，水冷機出水口溫度應小幅度降低；
h、當前溫度低于目標溫度并極速上升時，水冷機出水口溫度應小幅度降低；
1、當前溫度低于目標溫度并緩慢上升時，水冷機出水口溫度應保持不變；
j、當前溫度高于目標溫度并呈倒U型時，水冷機出水口溫度應小幅度提高； k、當前溫度高于目標溫度并極速下降時，水冷機出水口溫度應小幅度提高；
1、當前溫度高于目標溫度并緩慢下降時，水冷機出水口溫度應保持不變。
[0010]優選地，步驟2)中，所述一段時間為五分鐘。
[0011]由以上技術方案可知，本發明解決了溫度控制系統中的高延時性問題，實現了激光直寫式光刻機曝光區域環境溫度的穩定控制和精確控制，使最終目標區域溫度穩定的控制在 ±0.1°C。
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【附圖說明】
[0013]圖1為采用本發明的激光直寫式光刻機溫度控制系統的結構示意圖；
圖2為本發明的方法流程圖；
圖3為一般高延時溫度控制模型中，水冷設備出水口理論目標溫度、水冷設備出水口當前溫度以及曝光區域當前溫度三者之間的延時特性曲線。
[0014]圖中:1、水冷設備，2、風機過濾機組，3、溫度傳感器，4、工控機，5、曝光區域。
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【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發明的一種優選實施方式作詳細的說明。
[0017]圖1示出了采用本發明的激光直寫式光刻機溫度控制系統的結構示意圖，所述激光直寫式光刻機溫度控制系統包括帶有通訊端口的水冷設備1、帶有冷凝器用于熱交換的風機過濾機組2、帶有通訊端口的高精度溫度傳感器3以及對于命令響應具有一定實時性的工控機4。
[0018]所述溫度傳感器3安裝在激光直寫式光刻機的曝光區域5上，所述風機過濾機組2安裝于機臺頂部用于空氣循環，風機過濾機組連接水冷設備出水口，并通過熱交換將機臺內曝光區域溫度控制在目標溫度。所述溫度傳感器3以及水冷設備I連接到工控機4，通過工控機程序實現目標區域溫度的精確控制。
[0019]所述工控機4通過串行通訊與水冷設備以及溫度傳感器進行數據與命令交互，工控機程序需要穩定的運行在Windwos平臺并可以免登陸啟動，最好的方式是使用Windows服務，并且需要滿足一定的實時性。
[0020]所述風機過濾機組2通過流經冷凝器的水流經過熱交換將激光直寫式光刻機內部熱量交換到水冷設備所提供的水流中，水冷設備將流回進水口的水流進行降溫或升溫處理并從其出水口流出。
[0021]所述水冷設備I帶有導流管，可以通過調節設置使出水口溫度保持在理論目標溫度±0.rc范圍內，但是由于客觀的熱交換原因，水冷設備對于所接受的出水口目標溫度命令不能實時響應，具有一定的延時型，本發明的高精度溫度傳感器可以實時返回曝光區域當前溫度，并且數據精度為0.0re，