CN106647188A - 一种双面对准的曝光系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双面对准的曝光系统，属于直写曝光机技术领域。本发明的双面对准的曝光系统包括样品承载装置和分别位于样品承载装置两侧的对位装置和曝光装置，本发明提供的双面对位曝光方法包括放板、标记、翻板、定位和曝光等步骤；实现了对半导体、PCB板等产品双面曝光图像精确对位，在定位过程中，使用已有图形中形状作为标记图形或使用添加标记图形作为定位用的标记，不会对板造成永久性的破坏；设备和方法简单，不需要额外添加用于打印或曝光标记图形的设备，节约成本。

Description

一种双面对准的曝光系统
技术领域
本发明涉及一种双面对准的曝光系统，属于直写曝光机技术领域。
背景技术
直写曝光技术是近年来迅速发展起来的影像直接转移技术，以其工艺流程简单、生产效率高、制造成本低等特点，很快取代了传统的掩膜板式的光刻技术，成为在PCB和半导体等生产领域最重要和最普遍的技术。
但是，在现有技术的直写设备对PCB板进行双面曝光时，常常很难将板两面的图形进行精确对位，尤其对于内层板，由于内层板上没有定位孔的存在，更难以实现两面曝光图形的精确对位，造成曝光质量下降，严重时导致产品报废。
传统的对位方法-UV mark法可以解决这一问题。但是，一方面，该技术长时间被国外公司垄断，极大地限制了我国在直写曝光技术领域的科技发展，进而影响到相关领域的科技进步；另一方面，该技术的原理是在曝光一面图形的同时，利于紫外线在另一面一定位置做相应标记，用作该面曝光时的对位，这样的技术存在会在产品上造成无法消除的印迹而影响产品性能、在未曝光面留印迹会导致未曝光面污染、标记烙印边缘不够锐利而较难达到很高的对位精度、导致基板吸附不均而造成板面不平等问题。
因此，迫切需要开发一种效果更好的技术以打破国外公司在该领域的长期垄断，并更好地解决对位不准等问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种双面对准的曝光系统及双面对位曝光方法。
本发明的第一个目的是提供一种双面对准的曝光系统，所述双面对准的曝光系统包括样品承载装置和分别位于样品承载装置两侧的对位装置和曝光装置。
在本发明的一种实施方式中，所述样品承载装置为不影响对位装置和曝光装置对样品两面同时作用的装置。
在本发明的一种实施方式中，所述样品承载装置为透明的承载装置、磁悬浮装置，以及其他任何能够对样品起到支撑作用且不会对曝光区域和对位识别区域产生遮挡的装置，比如可以对样品的四角或者边缘起到夹持支撑作用的装置。
在本发明的一种实施方式中，所述样品承载装置为两层透明的承载装置。样品夹放于两层之间。
在本发明的一种实施方式中，所述样品承载装置为一种真空吸盘装置或机械压合装置。
在本发明的一种实施方式中，所述对位装置为一种图像识别光路系统。
在本发明的一种实施方式中，所述对位装置为CCD相机。
在本发明的一种实施方式中，所述曝光装置包括有DMD组件或多棱镜组件。
在本发明的一种实施方式中，所述双面对准的曝光系统还包括一个控制装置，对位装置和曝光装置均与控制装置连接。控制装置控制对位装置和曝光装置的工作。
在本发明的一种实施方式中，所述双面对准的曝光系统的空间排列方式为自上而下依次为对位装置、样品承载装置和曝光装置。
在本发明的一种实施方式中，所述双面对准的曝光系统的空间排列方式为自下而上依次为对位装置、样品承载装置和曝光装置。
在本发明的一种实施方式中，所述曝光装置与样品承载装置保持恒定的垂直距离，该垂直距离为该曝光装置的最佳曝光焦距。
本发明的第二个目的是提供一种基于双面对准的曝光系统的双面对位曝光方法。
为方便理解，将待双面曝光的样品的两面称为A面、B面，此时有如下情形：
第一种情形，样品的两面均尚未曝光，所述对位方法依次包括如下步骤：
(1)将样品放置于样品承载装置，并使A面朝向曝光装置一侧；
(2)标记图形的确定：若A面待曝光的电子图形中不含有可被对位装置识别的可用作标记图形的特殊形状，则在A面待曝光的电子图形中添加用于位置标定的标记图形，然后进行步骤(3)；若A面待曝光的电子图形中含有可被对位装置识别的可用作标记图形的特殊形状，则以该特殊形状作为标记图形，进行步骤(3)；
(3)对样品A面进行曝光；
(4)重新放置样品，使未曝光的B面朝向曝光装置一侧，已曝光的A面朝向对位装置一侧；
(5)对位装置在A面一侧抓取曝光于A面上的标记图形的位置，进而获取B面待曝光图形所应曝光的位置，完成对位；
(6)对B面进行曝光。
第二种情形，样品的一面已曝光、另一面待曝光，此时以已完成曝光的一面为A面、另一面为B面，所述对位方法依次包括如下步骤：
(1)标记图形的确定：以A面已曝光图形中可被对位装置识别的可用作标记图形的特殊形状作为标记图形；
(2)将样品放置于样品承载装置，并使A面朝向对位装置一侧、使未曝光的B面朝向曝光装置一侧；
(3)对位装置在A面一侧抓取A面上的标记图形的位置，进而获取B面待曝光图形所应曝光的位置，完成对位；
(4)对B面进行曝光。
在本发明的一种实施方式中，标记图形可以是圆圈、十字线、叉线、圆点以及其它规则的几何形状。
在本发明的一种实施方式中，所述样品可以是PCB板、半导体等。
本发明还要求保护所述双面对准的曝光系统或者所述双面对位曝光方法在曝光技术领域，尤其是直写曝光领域的应用。
本发明的优点和效果：
本发明的双面对准的曝光系统和基于双面对准的曝光系统的双面对位曝光方法：
(1)实现了对半导体、PCB板等产品双面曝光图像精确对位，双面曝光的图像的对位精度高于传统UV mark法。
(2)在定位过程中，使用已有图形中形状作为标记图形或使用添加标记图形作为定位用的标记，不会对板造成永久性的破坏。
(3)设备和方法简单，不需要额外添加用于打印或曝光标记图形的设备，节约成本。
(4)不在样品未曝光面做任何标记，不会对未曝光面造成污染。
附图说明
图1为本发明双面对准的曝光系统结构示意图，其中1对位装置，2样品承载装置，3曝光装置。
具体实施方案
下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：
实施例1：双面对准的曝光系统
以上下结构的双面对准的曝光系统为例对本发明的双面对准的曝光系统进行说明，如图1所示，所述双面对准的曝光系统包括对位装置1，样品承载装置2，曝光装置3，对位装置1和曝光装置3分别位于样品承载装置2的两侧。
在已有报道中，双面曝光时通常采用UV mark法进行两面图形的对位。在已有的UVmark法中，CCD相机和曝光系统位于吸盘的同一侧，同时在吸盘的另一侧设置一个UV标记装置；当曝光系统对样品的一面(以下统称“A面”)进行曝光时，UV标记装置在样品的另一面上进行一次平行光曝光，在样品的另一面(以下统称“B面”)上留下烙印；当曝光系统对B面进行曝光时，CCD相机以该烙印确定图形应曝光的位置。但是，这种方法：(1)会在样品表面留下永久的烙印，有时候会影响产品的质量；(2)UV标记装置进行标记时，采用的是平行光，没有聚集效果，所产生的标记烙印边缘不够锐利，较难达到很高的对位精度；(3)采用UV mark法进行对位时，需要在吸盘上打一定大小的孔，以便UV标记装置发射平行光通过该孔在样品上留下烙印；但是由于该孔的存在，常常会导致吸附不均、造成板面不平，进而影响曝光质量，甚至导致产品报废；(4)在B面留下的烙印常常会给B面带来污染，影响接下来的B面曝光。
在本发明所提供的双面对准的曝光系统，对位装置1和曝光装置3分别位于样品承载装置2的两侧。工作时，在先对样品的A面进行曝光时，不需要对B面进行任何操作，只是在该面曝光图形中确定一些可用于做标记的特殊形状或者在曝光图形中添加一些可用于做标记的特殊形状；在对样品的B面进行曝光时，A面正好面对对位装置1，对位装置1抓取A面上的确定的用于标记的特殊形状，即完成了对B面待曝光图形的位置的确定，指导曝光装置3对B面进行曝光。这样的对位曝光系统，具有以下优点：(1)当A面图形中含有可被对位装置1识别的可用作标记图形的特殊形状，则不需要进行额外的标记，不会对样品产生任何不良影响；当A面图形中不含有可被对位装置1识别的可用作标记图形的特殊形状，所额外添加的标记图形，可以是形状极小的、较淡的标记，不会影响产品的质量，而且该标记图形在后续点影时很容易被冲掉；所以，不论所用的标记图形是否是额外添加，都不会在产品上留下永久烙印；(2)用于标记图形的特殊形状是通过曝光装置3曝光上去的，而曝光装置3采用的都是聚集光，精度高，标记图形线条清晰、锐利，所达到的对位精度更高；(3)不在B面做任何标记，不会对B面造成污染。
实施例2：双面对位曝光方法
为方便理解，将待双面曝光的样品的两面称为A面、B面。
本发明的基于双面对准的曝光系统的双面对位曝光方法，有如下情形：
第一种情形，样品的两面均尚未曝光，所述对位方法依次包括如下步骤：
(1)将样品放置于样品承载装置，并使A面朝向曝光装置一侧；
(2)标记图形的确定：若A面待曝光的电子图形中不含有可被对位装置识别的可用作标记图形的特殊形状，则在A面待曝光的电子图形中添加用于位置标定的标记图形，然后进行步骤(3)；若A面待曝光的电子图形中含有可被对位装置识别的可用作标记图形的特殊形状，则以该特殊形状作为标记图形，进行步骤(3)；
(3)对样品A面进行曝光；
(4)重新放置样品，使未曝光的B面朝向曝光装置一侧，已曝光的A面朝向对位装置一侧；
(5)对位装置在A面一侧抓取曝光于A面上的标记图形的位置，进而获取B面待曝光图形所应曝光的位置，完成对位；
(6)对B面进行曝光。
第二种情形，样品的一面已曝光、另一面待曝光，此时以已完成曝光的一面为A面、另一面为B面，所述对位方法依次包括如下步骤：
(1)标记图形的确定：以A面已曝光图形中可被对位装置识别的可用作标记图形的特殊形状作为标记图形；
(2)将样品放置于样品承载装置，并使A面朝向对位装置一侧、使未曝光的B面朝向曝光装置一侧；
(3)对位装置在A面一侧抓取A面上的标记图形，进而获取B面待曝光图形所应曝光的位置，完成对位；
(4)对B面进行曝光。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (9)

1.一种双面对准的曝光系统，其特征在于，所述双面对准的曝光系统包括样品承载装置和分别位于样品承载装置两侧的对位装置和曝光装置。
2.根据权利要求1所述的双面对准的曝光系统，其特征在于，所述样品承载装置为不影响对位装置和曝光装置对样品两面同时作用的装置。
3.根据权利要求1所述的双面对准的曝光系统，其特征在于，所述样品承载装置为磁悬浮装置，或者其他任何能够对样品起到支撑作用且不会对曝光区域和对位识别区域产生遮挡的装置。
4.根据权利要求1所述的双面对准的曝光系统，其特征在于，所述对位装置为一种图像识别光路系统。
5.根据权利要求1所述的双面对准的曝光系统，其特征在于，所述对位装置为CCD相机。
6.根据权利要求1所述的双面对准的曝光系统，其特征在于，所述曝光装置包括有DMD组件或多棱镜组件。
7.一种基于双面对准的曝光系统的双面对位曝光方法，其特征在于，所述方法中，为方便理解，将待双面曝光的样品的两面称为A面、B面，此时有如下情形：
第一种情形，样品的两面均尚未曝光，所述对位方法依次包括如下步骤：
(1)将样品放置于样品承载装置，并使A面朝向曝光装置一侧；
(2)标记图形的确定：若A面待曝光的电子图形中不含有可被对位装置识别的可用作标记图形的特殊形状，则在A面待曝光的电子图形中添加用于位置标定的标记图形；若A面待曝光的电子图形中含有可被对位装置识别的可用作标记图形的特殊形状，则以该特殊形状作为标记图形；
(3)对样品A面进行曝光；
(4)重新放置样品，使未曝光的B面朝向曝光装置一侧，已曝光的A面朝向对位装置一侧；
(5)对位装置在A面一侧抓取曝光于A面上的标记图形的位置，进而获取B面待曝光图形所应曝光的位置，完成对位；
(6)对B面进行曝光。
第二种情形，样品的一面已曝光、另一面待曝光，此时以已完成曝光的一面为A面、另一面为B面，所述对位方法依次包括如下步骤：
(1)标记图形的确定：以A面已曝光图形中可被对位装置识别的可用作标记图形的特殊形状作为标记图形；
(2)将样品放置于样品承载装置，并使A面朝向对位装置一侧、使未曝光的B面朝向曝光装置一侧；
(3)对位装置在A面一侧抓取A面上的标记图形的位置，进而获取B面待曝光图形所应曝光的位置，完成对位；
(4)对B面进行曝光。
8.权利要求1～6任一所述双面对准的曝光系统在曝光领域的应用。
9.权利要求7所述双面对位曝光方法在曝光领域的应用。
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