光照设备及其使用方法以及半导体处理设备

技术领域

本申请涉及半导体存储装置领域，具体涉及光照设备及其使用方法以及半导体处理设备。

背景技术

在半导体集成电路要经历材料制备、掩膜、光刻、清洗、刻蚀、渗杂、化学机械抛光等多个工序才可以制造出来，其中光刻工艺最为关键，决定着制造工艺的先进程度。

光刻工艺技术是指在光照作用下，借助光致抗蚀剂将掩膜版上的图形转移到基片上的技术。其主要过程如下：首先紫外光通过掩膜版照射到附有一层光刻胶薄膜的基片表面，引起曝光区域的光刻胶发生化学反应；再通过显影技术溶解去除曝光区域或未曝光区域的光刻胶，使掩膜版上的图形被复制到光刻胶薄膜上；最后利用刻蚀技术将图形转移到基片上。

光刻工艺的核心设备是光刻机，其直接决定了集成电路最小的特征尺寸。

现有技术中，光刻机中紫外线水平检测器(Ultra violet leveling sensor，以下简称UVLS)的灯箱(lamp house)中的灯会因为灯泡灼烧(Bulb burning)的现象，导致UVLS发出的光源强度衰减，影响最终的光刻效果。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种光照设备及其使用方法以及半导体处理设备，能够减小因灯泡灼烧(Bulb burning)导致的UVLS发出的光源强度衰减，优化光刻效果。

本申请中的光照设备包括：光源，用于输出第一功率的光信号，且所述光信号至少能够沿预设光路出射；放大灯罩，所述光信号出射时经过所述放大灯罩，所述放大灯罩表面设置有至少两个预设区域，各个所述预设区域的透光率相同；驱动部，通过传动器件连接到所述放大灯罩，用于驱动所述放大灯罩转动，所述放大灯罩转动过程中，始终以所述预设区域经过所述预设光路。

可选的，所述预设区域分布在所述放大灯罩的整个表面。

可选的，所述驱动部能够驱动所述放大灯罩绕所述光源所在点位转动。

可选的，所述放大灯罩包括球形放大灯罩。

可选的，所述光源出射的光信号的波长范围为450～750nm。

可选的，所述驱动部驱动所述放大灯罩转动时，绕一经过所述光源所在点位的固定轴转动，且转动速度小于或等于1圈/分。

可选的，所述光源包括惰性气体以及激光光源，所述激光光源用于提供激光，所述惰性气体置于所述放大灯罩中，用于在所述激光的照射下激发发光。

本申请中的一种半导体处理设备，包括壳体以及所述的光照设备，且所述光照设备设置在所述壳体内，且所述壳体在所述预设光路上设置有透光区域，所述光信号能够通过所述透光区域穿过所述壳体。

可选的，所述半导体处理设备为光刻机。

可选的，还包括光学组件，设置在所述预设光路上，用于将沿所述预设光路出射的平行光聚焦到预设位置。

可选的，还包括：光强度侦测装置，设置到所述预设光路上，用于侦测所述光信号在所述预设光路方向上的强度。

本申请中的一种光照设备的使用方法，包括以下步骤：提供光源，所述光源能够提供第一功率的光信号，且所述光信号至少能够沿预设光路出射；提供放大灯罩，所述放大灯罩所述光信号出射时经过所述放大灯罩，所述放大灯罩表面设置有至少两个预设区域，各个所述预设区域的透光率相同；转动所述放大灯罩，并始终以所述预设区域经过所述预设光路。

可选的，所述放大灯罩转动时，绕一经过所述光源所在点位的固定轴转动，且转动速度小于或等于1圈/分。

本申请的光照设备及其使用方法以及半导体处理设备可以通过驱动部驱动所述光源的放大灯罩转动，且所述放大灯罩转动过程中始终以所述预设区域经过所述预设光路，有助于保证出光强度均匀，在出现灯泡烧灼(Bulb burning)灯罩的现象时，预设光路能够经过灯罩的其他预设区域，避免了灯罩被灼烧后影响最终的出光效果。当选用该光照设备作为光刻机的光源时，可以有效的优化光刻机的光刻效果，减小因灯泡灼烧现象导致的光源强度衰减。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例中所述光照设备的结构示意图；

图2为本申请一实施例中所述光照设备的使用方法的步骤流程示意图；

图3为一实施例中所述半导体处理设备的结构示意图。

具体实施方式

研究发现，出现上述问题的原因主要在于，目前照明系统中，随着曝光产率和制造效率的提高，常常需要使用达上千瓦甚至更高功率的汞灯光源，这些大功率的光源出射的光信号长时间穿过放大灯罩时，会导致放大灯罩高热、热灼烧，有可能改变放大灯罩的透光度，造成光刻效率低下，并有可能改变光信号的传播路径，对整个照明性能指标造成影响，影响到整个光刻机的产率。

以下结合附图以及实施例，对所述光照设备及其使用方法以及半导体处理设备作进一步的说明。

请参阅图1，为本申请一实施例中所述光照设备的结构示意图。

在该实施例中，所述光照设备包括：光源101，用于输出第一功率的光信号，且所述光信号至少能够沿预设光路出射；放大灯罩102，所述光信号出射时经过所述放大灯罩102，所述放大灯罩102表面设置有至少两个预设区域，各个所述预设区域的透光率相同；驱动部103，通过传动器件104连接到所述放大灯罩102，用于驱动所述放大灯罩102转动，所述放大灯罩102转动过程中，始终以所述预设区域经过所述预设光路。

在该实施例中，所述光照设备可以通过驱动部103驱动所述光源101的放大灯罩102转动，且所述放大灯罩102转动过程中始终以所述预设区域经过所述预设光路，有助于保证出光强度均匀，在出现灯泡烧灼(Bulb burning)灯罩的现象时，预设光路能够经过灯罩的其他预设区域，避免了灯罩被灼烧后影响最终的出光效果。当选用该光照设备作为光刻机的光源101时，可以有效的优化光刻机的光刻效果，减小因灯泡灼烧现象导致的光源101强度衰减。

在一些实施例中，所述光源101包括惰性气体以及激光光源101，所述激光光源101用于提供激光，所述放大灯罩102密闭，内部充有惰性气体，用于在所述激光的照射下激发发光。(给出光源101提供的波长范围)

在一些其他的实施例中，所述光源101还可以包括汞灯，并且功率在800W以上，功率较大，能满足半导体工艺的需求，并且能够提供紫外光线。实际上，所述光源101还可以是其他光源101，本领域的技术人员可根据需要设置。

在一些实施例中，所述光源101出射的光信号的波长范围为450～750nm。

在一些实施例中，所述放大灯罩102采用二氧化硅、PMMA、石英等材质制备，可以起到对光信号的放大作用。在一些实施例中，可以根据需要选择所述放大灯罩102的制备材料，宜选用耐高温、高透光率的材料制备。

在一些实施例中，所述放大灯罩102包括球形放大灯罩102，实际上也可根据需要选择所述放大灯罩102的形状，如选择椭球形等形状。在选择所述灯罩形状时，优选为所述放大灯罩102能够将所述光源101包围在内。

需要注意的是，所述放大灯罩102的形状与所述放大灯罩102的旋转方式相关。在一些实施例中，所述放大灯罩102的旋转方式使得所述放大灯罩始终将其表面上与光源之间具有相同或相近距离的预设区域设置到所述预设光路上，从而减小旋转过程中所述放大灯罩102表面与光源的距离对光信号传播造成的影响。

在一些实施例中，所述放大灯罩102表面的各个区域的透光率一致，因此不管所述放大灯罩102怎样旋转，所述光信号穿过所述放大灯罩102时，都经过具有相同透光率的区域，防止因所述放大灯罩102旋转影响对光信号的透光。

在一些实施例中，所述放大灯罩102的整个表面分布有多个预设区域，将所述放大灯罩102的整个表面占满。因此，不管驱动部103驱动所述放大灯罩102做怎么样的旋转，所述光照设备都可以具有一样的出光强度。

在图1所示的实施例中，所述放大灯罩102表面有两个预设区域，分别为第一预设区域A1，以及第二预设区域A2，两个所述预设区域相邻设置，并具有相同的面积。

在一些实施例中，所述放大灯罩102表面的预设区域的形状相同，呈矩形、圆形、三角形等中的至少一种，且所述预设区域的面积至少大于所述光源101的光束尺寸。

在一些其他的实施例中，所述多个预设区域也可不相邻的设置在所述放大灯罩102表面，当所述灯罩旋转时，优选为只在发生旋转，使预设区域经过所述预设光路时，才开始出光，防止所述放大灯罩102的其他区域经过所述预设光路时因透光率不同对光照效果产生影响。

在一些实施例中，所述驱动部103包括马达等驱动电机，本领域的技术人员可以根据需要设置所述驱动部103。

在一些实施例中，所述驱动部103能够驱动所述放大灯罩102绕所述光源101所在点位转动。

优选的，当放大灯罩102为球形时，光源设置于球心位置处，所述光源与放大灯罩102表面的各个区域距离相等，在所述放大灯罩102的旋转过程中，所述放大灯罩102表面与光源101的距离对所述光源出射的光信号的影响较小。

在一些其他的实施例中，当所述放大灯罩102为椭球型时，光源设置在所述椭球型灯罩的正中位置，所述放大灯罩102的长轴与所述预设光路垂直，且所述放大灯罩102并绕所述长轴方向旋转。所述长轴指的是连接椭球上的两个点所能获得的最长线段。此时，所述放大灯罩102表面与光源101的距离对所述光源出射的光信号的影响也较小。

在一些实施例中，所述驱动部103驱动所述放大灯罩102转动时，若转速过快，会造成周遭环境的气体扰流，影响光信号的传播效果，并且，在放大灯罩的透光率并非处处相等时，转速越快，对光信号的传播效果的影响也越大。

在一些实施例中，绕一经过所述光源101所在点位的固定轴转动，且转动速度小于或等于1圈/分。研究发现，转动速度小于或等于1圈/分，既可以具有较佳的防灼烧效果，也能够获取到较好的光信号传播效果。

在一些实施例中，所述固定轴不与所述预设光路平行，防止旋转过程中所述放大灯罩102始终以同一区域经过所述预设光路，从而不具有防灼烧的效果。所述固定轴应当与所述预设光路呈一非180°的夹角，以使得旋转过程中可以以所述放大灯罩102的不同区域经过所述预设光路，减小灯泡灼烧现象对所述放大灯罩102的影响。请参阅图1，所述固定轴在垂直于纸面方向，并垂直于所述预设光路，因此所述旋转方向如图1中的双箭头所述。

实际上，本领域的技术人员也可以根据需要设置所述转动速度。

本申请在第二方面提供了一种光照设备的使用方法，包括以下步骤：步骤S1：提供光源101，所述光源101能够提供第一功率的光信号，且所述光信号至少能够沿预设光路出射；步骤S2：提供放大灯罩102，所述放大灯罩102所述光信号出射时经过所述放大灯罩102，所述放大灯罩102表面设置有至少两个预设区域，各个所述预设区域的透光率相同；步骤S3：转动所述放大灯罩102，并始终以所述预设区域经过所述预设光路。

所述使用方法可以驱动所述光源101的放大灯罩102转动，且所述放大灯罩102转动过程中始终以所述预设区域经过所述预设光路，有助于保证出光强度均匀，在出现灯泡烧灼(Bulb burning)灯罩的现象时，预设光路能够经过灯罩的其他预设区域，避免了灯罩被灼烧后影响最终的出光效果。当选用该光照设备作为光刻机的光源101时，可以有效的优化光刻机的光刻效果，减小因灯泡灼烧现象导致的光源101强度衰减。

在一些实施例中，所述放大灯罩102转动时，绕一经过所述光源101所在点位的固定轴转动，且转动速度小于或等于1圈/分。

在一些实施例中，所述固定轴不与所述预设光路平行，防止旋转过程中所述放大灯罩102始终以同一区域经过所述预设光路。所述固定轴应当与所述预设光路呈一非180°的夹角，以使得旋转过程中可以以所述放大灯罩102的不同区域经过所述预设光路，减小灯泡灼烧现象对所述放大灯罩102的影响。

在一些实施例中，本领域的技术人员也可以根据需要设置所述转动速度。研究发现，转动速度小于或等于1圈/分，既可以具有较佳的防灼烧效果，也能够获取到较好的光信号效果。

在一些实施例中，还可通过一些其他的设备检测预设光路上的光强信号等，并根据光强信号来驱动所述放大灯罩102发生旋转，从而降低因灯泡灼烧导致的光强不均发生的几率。

本申请在第三方面提供了一种半导体处理设备。

请参阅图3，为一实施例中所述半导体处理设备的结构示意图。

在该实施例中，所述半导体处理设备包括壳体301以及所述的光照设备302，且所述光照设备302设置在所述壳体301内，且所述壳体301在所述预设光路上设置有透光区域303，所述光信号能够通过所述透光区域303穿过所述壳体301。

在该实施例中，所述半导体处理设备具有驱动部103驱动所述光源101的放大灯罩102转动，且所述放大灯罩102转动过程中始终以所述预设区域经过所述预设光路，有助于保证出光强度均匀，防止所述光照设备302在使用过程中发现灯泡烧灼(Bulb burning)的现象，防止Bulb burning导致的光源101强度衰减。

在一些实施例中，所述半导体处理设备为光刻机。在一些实施例中，所述光照设备为紫外线光刻机，由所述光照设备302提供光刻机光刻时使用的紫外光线。实际上，所述光刻机也可以是激光光刻机，此时，由所述光照设备302提供光刻机光刻时使用的激光光线。

在一些实施例中，所述半导体处理设备还包括光学组件304，设置在所述预设光路上，用于将沿所述预设光路出射的平行光聚焦到预设位置。所述光学组件304包括透镜等。

在一些实施例中，所述半导体处理设备还包括：光强度侦测装置305，设置到所述预设光路上，用于侦测所述光信号在所述预设光路方向上的强度。

在一些实施例中，所述光强度侦测装置305包括光敏传感器、控制器等，并且所述光敏传感器连接至所述控制器。

在一些实施例中，所述控制器能够判定根据当前光敏传感器检测到的光强，判定当前的光照设备出射的光信号的光强是否符合需求，并根据判断结果输出不同的指令等。

在一些实施例中，所述光强度侦测装置305中的控制器还可以连接到所述驱动部103，当所述光强度侦测装置305检测到当前光强度不符合预设光强度时，控制所述驱动部103驱动所述放大灯罩102旋转，使另一预设区域经过所述预设光路，以防止当前经过所述预设光路的预设区域被灼烧，影响了光信号的光强。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。