CN109240047A - 一种直写式曝光机及其标定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种直写式曝光机，可以提高基板的曝光位置精度，生产得到的基板上曝光图形的质量好，包括底座和设置在所述底座上的多轴运动平台，所述多轴运动平台上安装有基板台面，基板设置在所述基板台面上，所述多轴运动平台能够带动基板在三维空间中运动，所述底座上设置有龙门机构，曝光系统、对位系统设置在所述龙门机构上，其特征在于：所述基板台面一侧设置有对准组件，所述对准组件包括下吸盘相机，所述下吸盘相机的镜头朝上设置，所述下吸盘相机的镜头上方设置有透明标记层，所述透明标记层上设置有标定基础点，所述下吸盘相机的镜头的中心与所述标定基础点的中心重合，同时本发明还提供了该直写式曝光机的标定方法。

Description

一种直写式曝光机及其标定方法
技术领域
本发明涉及光刻技术领域，具体是一种直写式曝光机及其标定方法。
背景技术
光刻技术是用于在衬底表面上印刷具有特征的构图。这样的衬底可包括用于制造半导体器件、多种集成电路、平面显示器(例如液晶显示器)、电路板、生物芯片、微机械电子芯片、光电子线路芯片等的基片。直写光刻技术以替代传统的掩膜版或菲林底片等曝光的影像直接转移技术，在半导体及PCB生产领域有着非常重要的作用。曝光位置精度是客户需求的一项重要指标，那么提高位置关系标定精度则变的至关重要。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种直写式曝光机，可以提高基板的曝光位置精度，生产得到的基板上曝光图形的质量好，同时本发明还提供了该直写式曝光机的标定方法。
其技术方案是这样的：一种直写式曝光机，包括底座和设置在所述底座上的多轴运动平台，所述多轴运动平台上安装有基板台面，基板设置在所述基板台面上，所述多轴运动平台能够带动基板在三维空间中运动，所述底座上设置有龙门机构，曝光系统、对位系统设置在所述龙门机构上，其特征在于：所述基板台面一侧设置有对准组件，所述对准组件包括下吸盘相机，所述下吸盘相机的镜头朝上设置，所述下吸盘相机的镜头上方设置有透明标记层，所述透明标记层上设置有标定基础点，所述下吸盘相机的镜头的中心与所述标定基础点的中心重合。
进一步的，所述多轴运动平台包括y轴运动组件、x轴运动组件、z轴运动组件以及θ轴运动组件，所述y轴运动组件设置在底座上，所述x轴运动组件设置在y轴运动组件上，所述z轴运动组件和所述θ轴运动组件一体设置固定在x轴运动组件上，所述基板台面设置在呈一体设置的z轴和θ轴运动组件上，所述X轴运动组件和y轴运动组件配合能够使得所述基板台面在平行于所述底座的平面内移动，所述z轴运动组件能够使得所述基板台面的基板运动到曝光和对位的焦面，所述θ轴运动组件能够实现所述基板台面上的基板的旋转。
进一步的，所述曝光系统包括曝光镜头，所述对位系统包括CCD相机、基准镜头和照明光源。
进一步的，所述透明标记层为玻璃层。
进一步的，所述底座和所述龙门机构通过螺钉连接，所述y轴运动组件通过螺钉锁紧到所述底座上，x轴运动组件通过螺钉锁紧到y轴运动组件上，所述z轴运动组件和所述θ轴运动组件通过螺钉锁紧到x轴运动组件上。
进一步的，所述基板台面的至少能够承载一片基板，所述对位系统的数量对应所述基板的数量设置。
进一步的，所述基板台面平面度误差小于100um。
进一步的，所述底座为大理石底座。
进一步的，所述基板台面的一侧还设置有定位标尺，所述基板通过所述定位标尺定位置于所述基板台面上。
一种上述的直写式曝光机的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a:通过X轴运动组件和y轴运动组件配合运动使得对准组件的标定基础点移动到曝光系统的曝光镜头的正下方，得出曝光镜头的位置；
步骤b：通过X轴运动组件和y轴运动组件配合运动使得对准组件的标定基础点移动到对位系统的基准镜头的正下方，得出基准镜头的位置；
步骤c：对比曝光镜头的位置与基准镜头的位置，得出曝光镜头与基准镜头相对的位置关系；
步骤d：通过X轴运动组件和y轴运动组件配合运动，利用对位系统的基准镜头标定基板台面上基板的基准点，根据步骤c得出的曝光镜头与基准镜头相对的位置关系，从而得出曝光镜头与基准点的位置关系，从而得出曝光系统所需的曝光起始点。
进一步的，所述标定基础点为透明标记层上的至少三个标记点构成的分度圆的圆心。
本发明的直写式曝光机通过设置对准组件，通过对准组件设有标定基础点，通过标定基础点确定曝光镜头、基准镜头的位置以及曝光镜头与基准镜头之间的相对位置关系，从而得出曝光镜头与基板的上的基准点的位置关系，从而可以得到曝光机所需的高精度的曝光起始点，通过该曝光起始点，提高基板的曝光位置精度，生产得到的基板上曝光图形的质量好。
附图说明
图1为本发明的直写式曝光机的结构示意图；
图2为本发明的直写式曝光机的对准组件的结构示意图。
具体实施方式
见图1、图2，本发明的一种直写式曝光机，包括底座1和设置在底座上的多轴运动平台，底座为大理石底座，多轴运动平台包括y轴运动组件2、x轴运动组件3、z轴运动组件以及θ轴运动组件，y轴运动组件2通过螺钉设置在底座1上，x轴运动组件3通过螺钉设置在y轴运动组件2上，z轴运动组件和θ轴运动组件为一体设置通过螺钉固定在x轴运动组件3上，基板台面5设置在呈一体设置的z轴和θ轴运动组件4上，基板台面5的一侧还设置有定位标尺10，基板通过定位标尺10定位置于基板台面5上，X轴运动组件2和y轴运动组件3配合能够使得基板台面5在平行于底座1的平面内移动，z轴和θ轴运动组件4的z轴运动组件能够使得基板台面5的基板运动到曝光和对位的焦面，z轴和θ轴运动组件4的θ轴运动组件能够实现基板台面5上的基板的旋转，底座1上设置有龙门机构6，底座1和龙门机构6通过螺钉连接，曝光系统7、对位系统8设置在龙门机构6上，曝光系统包括曝光镜头，对位系统包括CCD相机、基准镜头和照明光源，CCD相机和基准镜头通过螺纹接口连接，照明光源通过螺钉锁紧到基准镜头上，对准系统通过螺钉锁紧到龙门上，基板台面5一侧设置有对准组件9，对准组件包括下吸盘相机91，下吸盘相机的镜头92朝上设置，下吸盘相机的镜头92上方设置有透明标记层93，透明标记层93上设置有标定基础点，下吸盘相机的镜头92的中心与标定基础点的中心重合，在本实施例中，透明标记层93采用玻璃层。
在本实施例中，x轴的方向平行于基板台面上的基板的宽度方向，y轴方向平行于基板台面上的基板的长度方向，x轴运动组件实现带着基板沿x方向步进移动，保证镜头的曝光宽度覆盖到基板的宽度，y轴实现带着曝光基板y方向扫描运动，实现曝光系统曝光长度覆盖基板的长度区域，z轴实现带着曝光基板运动到曝光和对位的焦面，θ轴实现曝光基板台面的旋转，实现快速将图形曝光基板对应的位置，本实施例中，y轴运动组件、x轴运动组件、z轴运动组件采用直线模组，θ轴运动组件为直线模组上的由电机驱动的转盘结构。
此外，本发明的直写式曝光机的基板台面平面度误差小于100um，至少能够承载一片基板，对位系统的数量对应基板的数量设置。
上述的实施例中的直写式曝光机的标定方法，包括以下步骤：
步骤a:通过X轴运动组件和y轴运动组件配合运动使得对准组件的标定基础点移动到曝光系统的曝光镜头的正下方，得出曝光镜头的位置；
步骤b：通过X轴运动组件和y轴运动组件配合运动使得对准组件的标定基础点移动到对位系统的基准镜头的正下方，得出基准镜头的位置；
步骤c：对比曝光镜头的位置与基准镜头的位置，得出曝光镜头与基准镜头相对的位置关系；
步骤d：通过X轴运动组件和y轴运动组件配合运动，利用对位系统的基准镜头标定基板台面上基板的基准点，根据步骤c得出的曝光镜头与基准镜头相对的位置关系，从而得出曝光镜头与基准点的位置关系，从而得出曝光系统所需的曝光起始点。
具体的，在该标定方法中，标定基础点为透明标记层上的六个标记点构成的分度圆的圆心，6个点精度会更高，6个点连线就构成了等边正六边形，圆心就是此六边形的中心。
曝光机要先用对位系统的基准镜头的中心抓到基板对位点，再移动到曝光头下作为起始点曝光。现有技术中,在机械装配误差，温度湿度，热胀冷缩的影响下，对准组件的标定基础点与下吸盘相机的镜头的位置关系并不固定，会影响了曝光头中心与基准镜头中心的位置精度，从而影响曝光起始点的位置精度；
本发明的直写式曝光机通过设置对准组件，通过对准组件设有标定基础点，下吸盘相机的镜头的中心与标定基础点的中心重合，通过标定基础点确定曝光镜头、基准镜头的位置以及曝光镜头与基准镜头之间的相对位置关系，从而得出曝光镜头与基板的上的基准点的位置关系，先确定曝光镜头的位置，下吸盘相机移动后,标定基础点的中心与基准镜头中心重合,利用已经知道的曝光镜头与下吸盘相机中心的位置，从而得到基准镜头与曝光镜头的位置关系，从而可以得到曝光机所需的高精度的曝光起始点，通过该曝光起始点，可以提高基板的曝光位置精度，其减少了位置换算，直接得出曝光镜头与基准镜头中心的位置关系，精度更高，本发明在未明显增加光刻机的成本基础上有效的提高曝光位置精度，生产得到的基板上曝光图形的质量好。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种直写式曝光机，包括底座和设置在所述底座上的多轴运动平台，所述多轴运动平台上安装有基板台面，基板设置在所述基板台面上，所述多轴运动平台能够带动基板在三维空间中运动，所述底座上设置有龙门机构，曝光系统、对位系统设置在所述龙门机构上，其特征在于：所述基板台面一侧设置有对准组件，所述对准组件包括下吸盘相机，所述下吸盘相机的镜头朝上设置，所述下吸盘相机的镜头上方设置有透明标记层，所述透明标记层上设置有标定基础点，所述下吸盘相机的镜头的中心与所述标定基础点的中心重合。
2.根据权利要求1所述的一种直写式曝光机，其特征在于：所述多轴运动平台包括y轴运动组件、x轴运动组件、z轴运动组件以及θ轴运动组件，所述y轴运动组件设置在底座上，所述x轴运动组件设置在y轴运动组件上，所述z轴运动组件和所述θ轴运动组件一体设置固定在x轴运动组件上，所述基板台面设置在呈一体设置的z轴和θ轴运动组件上，所述X轴运动组件和y轴运动组件配合能够使得所述基板台面在平行于所述底座的平面内移动，所述z轴运动组件能够使得所述基板台面的基板运动到曝光和对位的焦面，所述θ轴运动组件能够实现所述基板台面上的基板的旋转。
3.根据权利要求2所述的一种直写式曝光机，其特征在于：所述曝光系统包括曝光镜头，所述对位系统包括CCD相机、基准镜头和照明光源。
4.根据权利要求1所述的一种直写式曝光机，其特征在于：所述透明标记层为玻璃层。
5.根据权利要求3所述的一种直写式曝光机，其特征在于：所述底座和所述龙门机构通过螺钉连接，所述y轴运动组件通过螺钉锁紧到所述底座上，x轴运动组件通过螺钉锁紧到y轴运动组件上，所述z轴运动组件和所述θ轴运动组件通过螺钉锁紧到x轴运动组件上，所述CCD相机和所述基准镜头通过螺纹接口连接，所述照明光源通过螺钉锁紧到所述基准镜头上，所述对准系统通过螺钉锁紧到所述龙门上。
6.根据权利要求1所述的一种直写式曝光机，其特征在于：所述基板台面平面度误差小于100um。
7.根据权利要求1所述的一种直写式曝光机，其特征在于：所述底座为大理石底座。
8.根据权利要求1所述的一种直写式曝光机，其特征在于：所述基板台面的一侧还设置有定位标尺，所述基板通过所述定位标尺定位置于所述基板台面上。
9.一种权利要求3所述的直写式曝光机的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a:通过X轴运动组件和y轴运动组件配合运动使得对准组件的标定基础点移动到曝光系统的曝光镜头的正下方，得出曝光镜头的位置；
步骤b：通过X轴运动组件和y轴运动组件配合运动使得对准组件的标定基础点移动到对位系统的基准镜头的正下方，得出基准镜头的位置；
步骤c：对比曝光镜头的位置与基准镜头的位置，得出曝光镜头与基准镜头相对的位置关系；
步骤d：通过X轴运动组件和y轴运动组件配合运动，利用对位系统的基准镜头标定基板台面上基板的基准点，根据步骤c得出的曝光镜头与基准镜头相对的位置关系，从而得出曝光镜头与基准点的位置关系，从而得出曝光系统所需的曝光起始点。
10.根据权利要求9所述的直写式曝光机的标定方法，其特征在于：所述标定基础点为透明标记层上的至少三个标记点构成的分度圆的圆心。
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