一种光刻机台的光刻灯的自动置换方法和装置 【技术领域】
本发明涉及半导体光刻工艺领域，特别涉及一种光刻机台的光刻灯的自动置换方法和装置。
背景技术
在集成电路制造工艺中要进行多次光刻步骤，光刻质量的好坏直接影响产品合格率。在半导体制程中，光刻的本质是把临时电路结构复制到以后要进行刻蚀和离子注入等工序的硅片上。光刻技术是集成电路制造工艺发展的驱动力，也是其中最复杂的技术之一。
对于一个半导体晶片制造厂而言，其在光刻部分的投入相当高，约占制造厂总投入的30～40％。光刻使用的光刻设备主要是各种光刻机台，例如接触式光刻机台，接近式光刻机台，扫描投影光刻机台，分布重复光刻机台，步进扫描光刻机台。光刻机台属于精密机械，是整个生产线上最贵重的机台。并且，光刻机台的折旧也十分惊人，以由荷兰的微影光刻设备供应商ASML公司生产的型号为High NA dry scanner 1400的光刻机台为例，其每天的折旧费约为3～9万元人民币。因此，对于半导体晶片制造厂而言，充分利用光刻机台的产能显得尤为重要。光刻机台中用于提供光刻光源的光刻灯是消费性部件，每个光刻灯均具有额定工作时间。因此在光刻灯的使用时间到达额定工作时间时，应及时更换光刻灯，以保证光刻质量和工厂效率。
现在业内的主流光刻机台大都仅包括一个光刻灯。图1示出了现有技术的光刻机台的光学系统的结构示意图。如图1所示，光刻机台的光学系统包括光刻光源模组1(Light Source Module)，光闸2(ShutterModule)，马达驱动模组3(Motor Driver)，光源成像模组4(Pupil ShapingModule)，活动遮光叶片成像系统5(REMA Imaging Optics)，投影镜片7(Projection Optics)。此外，图1还示出了放置于光刻机台的光学系统中的光刻掩膜版6和硅晶片8。参见图2，所述光刻光源模组1用于提供光刻光源，其进一步地包括一个光刻灯10。所述光闸2的作用类似光源开关，用于控制光刻光源的通过与不通过。所述马达驱动模组3用于控制灯座和光刻灯的相对位置。所述光源成像模组4用于根据光刻需要改变光的投影形状。所述活动遮光叶片成像系统5用于根据需要遮盖掩膜版6，使所述掩膜版6部分被遮盖而不成像在硅晶片8上，而其他部分正常成像于硅晶片8上。所述投影镜片7(Projection Optics)是成像用的透镜。
下面结合图1和图2对现有技术的光刻机台的光刻灯置机制进行描述。现有技术的光刻灯置换主要由人为完成。假定光刻灯10的额定工作时间为10小时。工程师通过监控光刻灯10的使用时间，在光刻灯达到额定使用时间之前(例如9个半小时)关闭整个机台，用新的光刻灯换下当前光刻灯，随后重新启动光刻机台，使其进入正常工作状态。
现有技术的光刻灯置换机制由于在置换光刻灯时需要关闭整个机台，无疑会浪费光刻机台的正常运行时间。现有技术采取的人为控制光刻灯置换机制也必然会造成一定误差，例如对光刻灯的使用时间监控不够准确，其可能导致对光刻灯的利用不充分。更加严重地，现有技术还有可能出现光刻灯置换不及时的情况，由此造成光刻机台相关核心组件的损坏。以光刻灯本身为例，由于其内充满了高压的汞蒸汽，如不及时更换将有可能引起爆炸，严重地有可能造成整个光刻机台的报废。综上所述，现有技术的光刻灯置换机制存在许多不确定性，由此带来了很高的风险，业内急需一种更加准确和便捷的光刻灯置换机制。
【发明内容】
本发明的目的是，提供一种光刻机台的光刻灯的自动置换方法，其中，包括如下步骤：
A.检测光刻机台使用的当前光刻灯的工作时间信息；
B.比较所述工作时间信息和预定阈值，根据比较结果判断是否需要置换当前光刻灯；
C.如需要置换当前光刻灯，则以备用光刻灯置换所述当前光刻灯。
本发明的第二方面，提供了一种光刻机台的光刻灯地自动置换装置，其中，包括：
检测装置，用于检测光刻机台使用的当前光刻灯的工作时间信息；
第一比较判断装置，用于比较所述工作时间信息和预定阈值，根据比较结果判断是否需要置换当前光刻灯；
置换装置，如需要置换当前光刻灯，用于以备用光刻灯置换所述当前光刻灯。
本发明的第三方面，提供了一种光刻机设备，其中，包括本发明第二方面提供的光刻机台的光刻灯的自动置换装置。
采用本发明提供的光刻灯置换装置，使光刻灯置换实现了自动化，并且更加准确和便捷。由于本发明无需关闭光刻机台，提高了光刻机台的利用率。通过本发明，可以保证及时更换光刻灯，以充分利用所述光刻灯。此外，本发明避免了由于光刻灯更换不及时而导致的光刻机台相关核心组件的损坏。
【附图说明】
通过阅读以下参照附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1是现有技术的光刻机台的光学系统的结构示意图；
图2是现有技术的光刻机台的光学系统中的光刻光源模组的剖面放大示意图；
图3是本发明的光刻机台的光刻灯的自动置换方法的步骤流程图；
图4是根据本发明的一个具体实施例的光刻机台的光学系统的结构示意图；
图5是根据本发明的一个具体实施例的以备用光刻光源模组置换当前光刻光源模组的示意图；
图6是本发明的光刻机台的光刻灯的自动置换装置的装置结构图；
附图中，相同或者相似的附图标识代表相同或者相似的部件。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
图3示出了本发明的光刻灯的光刻灯的自动置换方法的步骤流程图。如图3所示，本发明第一方面提供了一种光刻机台的光刻灯的自动置换方法，其包括如下步骤：
首先，在步骤S1中，检测光刻机台使用的当前光刻灯的工作时间信息。现有技术对此已有成熟的支持方案，例如，各种用软硬件实现的计时装置和计数装置等。具体地，本发明可以每隔一段预定间隔时间根据计时器上的技术报告一次所述工作时间信息。其中，所述间隔时间可根据需要任意设定和调整。
需要说明的是，上述利用计数器的本步骤实现方法仅为示例，本领域技术人员应该理解，本发明不限于此，其他实现方式也应涵盖在本发明的保护范围之内。
然后，在步骤S2中，比较所述工作时间信息和预定阈值，根据比较结果判断是否需要置换当前光刻灯。现有技术对此已有成熟的支持方案，例如，各种用软硬件实现的比较装置等。
最后，在步骤S3中，如需要置换当前光刻灯，则以备用光刻灯置换当前光刻灯，参照图4，其中，置换光刻灯的过程具体描述如下：
图4示出了根据本发明的一个具体实施例的光刻机台的光学系统的结构示意图。本实施例的光刻机台的光学系统包括光闸2，马达驱动模组3，光源成像模组4，活动遮光叶片成像系统5，投影镜片7。上述模组的功能与现有技术一致。本实施例的光刻机台的光学系统还包括当前光刻光源模组11和备用光刻光源模组12。其中，所述当前光刻光源模组11用于为光刻灯提供当前的光刻光源，所述备用光刻光源模组12用于作为所述当前光刻光源模组11的备用光刻灯。进一步地，所述当前光刻光源模组11包括1个当前光刻灯，所述备用光刻光源模组12包括1个备用光刻灯。具体地，首先开启光闸2，则当前光刻光源模组11提供的光刻光源可以通过光闸2到光源成像模组4，然后所述光源成像模组4用于根据光刻要求改变光的投影形状，经所述光源成像模组4处理过的光刻光源继续通过光学系统到达活动遮光叶片成像系统5，最后，所述活动遮光叶片成像系统5根据需要选择性地遮盖掩膜版6，使光刻光源选择性地通过掩膜版6，从而使其图形经过投影镜片7选择性地光刻在硅晶片8上。此外，马达驱动模组3用于控制灯座和光刻灯的相对位置。所述备用光刻光源模组12和所述当前光刻光源模组11功能一致，当其和光学系统连接时，其工作过程和所述当前光刻光源模组11相同。
图5是根据本发明的一个具体实施例的以备用光刻光源模组置换当前光刻光源模组的示意图。如图5所示，本发明可以采用机械装置松开当前光刻模组11和光刻机台的光学系统的接合处A，并将备用光刻光源模组12移动至所述接合处A，并使所述备用光刻光源模组12与光刻机台的光学系统进行接合。关于所述机械装置，可以借鉴现有技术已有的方式完成上述光刻灯的置换。需要说明的是，本发明不限于此，其他可以实现松开当前光刻模组11和光刻机台的光学系统接合处，并使备用光刻光源模组移动至所述接合处以及使所述备用光刻光源模组和光刻机台的光学系统进行接合的方式都应包含在本发明的保护范围之内。
为简明起见，以上仅对利用一个备用光刻灯实现的置换方法进行说明，但本领域技术人员应该理解，其不限于此。不失一般性地，本发明提供的置换方法还可利用多个备用光刻灯，其也应涵盖在本发明的保护范围之内。
优选地，所述工作时间信息包括但不限于：
-已使用工作时间；
-剩余使用时间。
根据本发明的一个具体实施例，所述工作时间信息为已使用工作时间，所述预定阈值为第一预定阈值，则上述步骤S2具体地包括如下步骤：
首先进入步骤S211，在步骤S211中，比较所述已使用工作时间和第一预定阈值，判断所述已使用工作时间是否大于第一预定阈值；
然后进入步骤S212，在步骤S212中，当所述已使用工作时间大于所述第一预定阈值时，则判断需要置换当前光刻灯。
根据本发明的另一个具体实施例，所述工作时间信息为剩余使用工作时间，所述预定阈值为第二预定阈值，则上述步骤S2具体地包括如下步骤：
首先进入步骤S221，在步骤S221中，比较所述剩余工作时间和第二预定阈值，判断所述剩余使用工作时间是否小于第二预定阈值；
然后进入步骤222，在步骤S222中，当所述剩余使用工作时间小于所述第二预定阈值时，则判断需要置换当前光刻灯。
优选地，本发明提供的自动置换方法还包括如下步骤：通过光刻等信息确定所述第一预定阈值和第二预定阈值，其中，所述光刻灯信息包括所述当前光刻灯的额定使用时间。
具体地，所述第一预定阈值的取值范围为所述光刻灯的额定使用时间的90％到100％，所述第二预定阈值的取值范围为所述光刻灯的额定使用时间的0到10％。那么如果所述光刻灯的额定使用时间为10小时，则所述第一预定阈值的取值范围为9小时～10小时，所述第二预定阈值的取值范围为0小时～1小时。
需要说明的是，所述工作时间可仅包括已使用时间或剩余使用时间其中一项，也可采用两者结合的方式。
本领域的技术人员应该理解，光刻工艺的效果与光刻灯的亮度和均匀度有关，可以通过调整光刻灯和灯座的相对位置来调整所述光刻灯的亮度和均匀度，而不同的产品和不同区域具有不同的光刻要求。因此，优选地，本发明提供的置换方法还包括如下步骤：调整所述光刻灯和灯座的相对位置，以使所述光刻灯的亮度和均匀度适用于所需光刻要求。具体地，上述步骤可采用多种实现方式，例如，其中一种实现方式进一步地包括如下步骤：
-按照所需光刻要求预设光刻灯的亮度和均匀度；
-检测光刻灯的当前亮度和均匀度；
-固定灯座，调整光刻灯与所述灯座的相对位置和距离，直至所需所述光刻灯的亮度和均匀度符合预设的光刻灯亮度和均匀度。
上述仅以一种实现方式为例进行描述，但本领域技术人员应该理解，其不限于此，所有适用于上述步骤的实现方法都应涵盖在本发明的保护范围之内。
图6是光刻灯的光刻灯的自动置换装置的装置结构图。如图6所示，本发明第二方面提供了一种光刻机台的光刻灯的自动置换装置20，其包括：
检测装置201，用于检测光刻机台使用的当前光刻灯的工作时间信息，并发送检测信息给第一比较判断装置202，其中，所述检测信息包括当前光刻灯的工作时间信息。现有技术对此已有成熟的支持方案，例如，各种用软硬件实现的计时装置和计数装置等。具体地，本发明可以每隔一段预定间隔时间根据计时器上的技术报告一次所述工作时间信息。其中，所述间隔时间可根据需要任意设定和调整。
需要说明的是，上述利用计数器的本装置实现方法仅为示例，本领域技术人员应该理解，本发明不限于此，其他实现方式也应涵盖在本发明的保护范围之内。
第一比较判断装置202，接收来自所述检测装置201的检测信息，并根据所述检测信息比较所述工作时间信息和其预存的预定阈值，根据比较结果判断是否需要置换当前光刻灯，并发送第一比较判断信息给置换装置203，其中所述第一比较判断信息包括了是否需要置换当前光刻灯的指示信息。现有技术对此已有成熟的支持方案，例如，各种用软硬件实现的比较装置等。
置换装置203，接收来自所述第一比较判断装置202的所述第一比较判断信息，如需要置换当前光刻灯，则根据所述第一比较判断信息的指示，以备用光刻灯置换当前光刻灯，并发送置换信息给检测装置201，指示其清除现有的检测信息并继续检测。
参照图4，其中，置换光刻灯的过程具体描述如下：
图4示出了根据本发明的一个具体实施例的光刻机台的光学系统的结构示意图。参照图4，本实施例的光刻机台的光学系统包括光闸2，马达驱动模组3，光源成像模组4，活动遮光叶片成像系统5，投影镜片7。上述模组的功能与现有技术一致。本实施例的光刻机台的光学系统还包括当前光刻光源模组11和备用光刻光源模组12，其中，所述当前光刻光源模组11用于为光刻灯提供当前的光刻光源，所述备用光刻光源模组12用于作为所述当前光刻光源模组11的备用光刻灯。进一步地，所述当前光刻光源模组11包括1个当前光刻灯，所述备用光刻光源模组12包括1个备用光刻灯。具体地，首先开启光闸2，则当前光刻光源模组11提供的光刻光源可以通过光闸2到光源成像模组4，然后所述光源成像模组4用于根据光刻要求改变光的投影形状，经所述光源成像模组4处理过的光刻光源继续通过光学系统到达活动遮光叶片成像系统5，最后，所述活动遮光叶片成像系统5根据需要选择性地遮盖掩膜版6，使光刻光源选择性地通过掩膜版6，从而使其图形经过投影镜片7选择性地光刻在硅晶片8上。此外，马达驱动模组3用于控制灯座和光刻灯的相对位置。所述备用光刻光源模组12和所述当前光刻光源模组11功能一致，当其和光学系统连接时，其工作过程和所述当前光刻光源模组11相同。
图5是根据本发明的一个具体实施例的以备用光刻光源模组置换当前光刻模组的示意图。如图5所示，本发明可以采用机械装置松开当前光刻模组11和光刻机台的光学系统的接合处A，并将备用光刻光源模组12移动至所述接合处A，并使所述备用光刻光源模组12与光刻机台的光学系统进行接合。关于所述机械装置，可以借鉴现有技术已有的方式完成上述光刻灯的置换方式。需要说明的是，本发明不限于此，其他可以实现松开当前光刻模组11和光刻机台的光学系统接合处，并使备用光刻光源模组移动至所述接合处以及使所述备用光刻光源模组和光刻机台的光学系统进行接合的方式都应包含在本发明的保护范围之内。
为简明起见，以上仅对利用一个备用光刻灯实现的置换装置进行说明，但本领域技术人员应该理解，其不限于此。不失一般性地，本发明提供的自动置换装置20还可利用多个备用光刻灯，其也应涵盖在本发明的保护范围之内。
优选地，所述工作时间信息包括但不限于：
-已使用工作时间；
-剩余使用时间。
根据本发明的一个具体实施例，所述工作时间信息为已使用工作时间，所述预定阈值为第一预定阈值，其第一比较判断装置具体地包括：
第二比较判断装置，用于比较所述已使用工作时间和第一预定阈值，判断所述已使用工作时间是否大于第一预定阈值，并发送第二比较判断信息给第一确定装置，其中，所述第二比较判断信息包括了所述已使用工作时间是否大于第一预定阈值的具体比较判断信息；
第一确定装置，接收来自所述第二比较判断装置的第二比较判断信息，当所述已使用工作时间大于所述第一预定阈值时，用于确定需要置换当前光刻灯。
根据本发明的另一个具体实施例，所述工作时间信息为剩余使用工作时间，所述预定阈值为第二预定阈值，其第一比较判断装置具体地包括：
第三比较判断装置，用于比较所述剩余工作时间和第二预定阈值，判断所述剩余使用工作时间是否小于第二预定阈值，并发送第三比较判断信息给第二确定装置，其中，所述第三比较判断信息包括了所述剩余使用工作时间是否小于第二预定阈值的具体比较判断信息；
第二确定装置，接收来自所述第三比较判断装置的第三比较判断信息，当所述剩余使用工作时间小于第二预定阈值时，用于确定需要置换当前光刻灯。
优选地，本发明提供的自动置换装置02还包括第三确定装置，其用于通过光刻等信息确定所述第一预定阈值和第二预定阈值，其中，所述光刻灯信息包括所述当前光刻灯的额定使用时间。
具体地，所述第一预定阈值的取值范围为所述光刻灯的额定使用时间的90％到100％，所述第二预定阈值的取值范围为所述光刻灯的额定使用时间的0到10％。那么如果所述光刻灯的额定使用时间为10小时，则所述第一预定阈值的取值范围为9小时～10小时，所述第二预定阈值的取值范围为0小时～1小时。
需要说明的是，所述工作时间可仅包括已使用时间或剩余使用时间其中一项，也可采用两者结合的方式。
本领域的技术人员应该理解，光刻工艺的效果与光刻灯的亮度和均匀度有关，可以通过调整光刻灯和灯座的相对位置来调整所述光刻灯的亮度和均匀度，而不同的产品和不同区域具有不同的光刻要求。因此，优选地，本发明提供的置换装置还包括调整装置，用于调整所述光刻灯和灯座的相对位置，以使所述光刻灯的亮度和均匀度适用于所需光刻要求。具体地，上述调整装置可采用多种实现方式，例如，其中一种实现方式进一步地包括如下装置：
预设装置，用于按照所需光刻要求预设光刻灯的亮度和均匀度，并发送预设信息给固定调整装置，其中，所述预设信息包括了设定的光刻灯的亮度信息和均匀度信息；
测试装置，用于测试光刻灯的当前亮度和均匀度，并发送测试信息给固定调整装置，其中，所述测试信息包括了光刻灯的当前亮度信息和均匀度信息；
固定调整装置，接收来自所述预设装置的预设信息和来自所述测试装置的测试信息，若所述预设信息和所述测试信息不同，则根据所述预设信息和所述测试信息，固定灯座，调整光刻灯与所述灯座的相对位置和距离，直至所需所述光刻灯的亮度和均匀度符合预设的光刻灯亮度和均匀度。不失一般性地，所述固定调整装置可利用光学系统的马达驱动模组3。
上述仅以一种实现方式为例进行描述，但本领域技术人员应该理解，其不限于此，所有适用于上述调整装置的实现方法都应涵盖在本发明的保护范围之内。
优选地，本发明提供的自动置换装置，还配置一个或多个备用光刻灯。
具体地，本发明的自动置换装置和所述一个或多个备用光刻灯可为分离设备的情形，也可为集成于一个设备的情形，上述两种情形都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明的第三方面提供了一种光刻机设备，其中，包括本发明第二方面提供的光刻机台的光刻灯的自动置换装置。
优选地，本发明提供的光刻机设备，还配置一个或多个备用光刻灯。
具体地，本发明的光刻机设备和所述一个或多个备用光刻灯可为分离设备的情形，也可为集成于一个设备的情形，上述两种情形都应涵盖在本发明的保护范围之内。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。