CN109283804B - 一种提高直写曝光机曝光精度以及涨缩测量精度的方法 - Google Patents

一种提高直写曝光机曝光精度以及涨缩测量精度的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高直写曝光机曝光精度以及涨缩测量精度的方法,该方法使用的曝光机的镜头组件和CCD组件分别搭建在实现X、Y、Z三个方向移动的独立运动平台上；先测量基板上Mark点的坐标计算实际距离然后计算出补偿数值，最终对镜头组件的曝光精度先校正补偿，然后再在基板上的曝光校正后的Mark点，然后再利用用CCD组件的移动来提取各Mark点的坐标，以该坐标计算出理论距离和实际距离，最终计算出涨缩补偿数值并通过验证后最终得到最终涨缩补偿表，激光直写设备在涨缩测量和曝光时分别调用最终曝光精度补偿表和最终涨缩精度补偿表，获得较高的涨缩测量精度和曝光精度。

Description

一种提高直写曝光机曝光精度以及涨缩测量精度的方法
技术领域
本发明涉及一种提高精度的方法，尤其涉及一种提高直写曝光机曝光精度以及涨缩测量精度的方法。
背景技术
在半导体、PCB等相关行业的制程中，直写曝光机负责的图形转移制程是最为关键的步骤之一。直写曝光机的曝光精度以及涨缩测量精度，对最终的成像质量以及成像精度有着决定性的影响。
直写曝光机一般都含有用于曝光成像的光学镜头组件，以及用于抓取Mark点的CCD组件(相机)组件，两套组件搭建在同一个可实现X、Y、Z三个方向移动的运动平台上；然直写曝光机所有的精度补偿都建立在一个坐标系内，这样难以同时兼顾保证光学镜头组件(曝光)和CCD组件(涨缩测量)的精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种提高直写曝光机曝光精度以及涨缩测量精度的方法，该方法可以同时兼顾曝光精度和涨缩测量精度，提高曝光的质量。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种提高直写曝光机曝光精度以及涨缩测量精度的方法，该方法使用的曝光机的镜头组件和CCD组件分别搭建在实现X、Y、Z三个方向移动的独立运动平台上；其包括以下步骤：
1)将正反表面压有感光材料的基板放置在直写曝光机的吸盘上，打开直写曝光机真空，将基板固定；
2)直接在基板上不对位曝光形成N列、M行的Mark点，其中相邻两个Mark点X、Y方向的间隔分别为i和j；
3)取下基板，将基板放置于二次元测量设备测量，提取所有Mark点的坐标；
4)通过Mark点的X方向的间距计算出每行各Mark点与每行最接近坐标原点的第一个Mark点之间的理论距离DX，通过Mark点的坐标计算出每行各Mark点与每行第一个Mark点之间的实际距离dX，实际距离与理论距离的差值即为X方向的精度补偿值ΔdX，该ΔdX＝|dX-DX|；
5)通过Mark点的Y方向的间距计算出每列各Mark点与每列最接近坐标原点的第一个Mark点之间的理论距离DY，通过Mark点的坐标计算出每行各Mark点与每行第一个Mark点之间的实际距离dY，实际距离与理论距离的差值即为Y方向的精度补偿值ΔdY，该ΔdY＝|dY-DY|；
6)按照上述步骤4)和步骤5)的方法，计算出每一行和每一列的精度补偿数据，建立曝光时所用的曝光精度补偿表；
7)将基板翻面，重复上述步骤1)直接曝光再次在基板上形成N列、M行的Mark点，其中相邻两个Mark点X、方向的间隔分别为i和j，在此次曝光过程中，调用上述步骤6)所建立的曝光精度补偿表；
8)重复步骤4)至步骤6)验证曝光精度补偿效果，如果未达到理想误差范围，可更换基板后进行再次补偿，每次验证曝光精度补偿效果时都调用前次确定的曝光精度补偿表，直到得到符合误差范围内的曝光精度为止，更新得到最终曝光精度补偿表；
9)调用步骤8)中最终曝光精度补偿表并重复步骤1)和步骤2)，在基板表面形成了经过精度校正后的Mark点；
10)通过曝光机的CCD组件在CCD组件自身移动坐标系内提取步骤9)中每个Mark点的圆心坐标；
11)以步骤10)中提取的坐标为依据，重复步骤步骤4)至步骤6)，计算出每一行和每一列的涨缩精度补偿数据，建立涨缩测量时所用的涨缩精度补偿表；
12)验证涨缩精度补偿的效果，直到得到符合误差范围内的涨缩精度为止，更新得到最终涨缩精度补偿表；
13)直写曝光机在涨缩测量和曝光时分别调用最终曝光精度补偿表和最终涨缩精度补偿表，获得较高的涨缩测量精度和曝光精度。
作为一种优选的方案，所述步骤4)中DX的计算方式为：第一行第一个Mark点的坐标设定为(X11，Y11)，第一行第二个Mark点的坐标为(X12，Y12)，第一行第三个Mark点的坐标为(X13，Y13)，以此类推，第一行第N个Mark点的坐标为(X1N，Y1N)；第一行第N个Mark点与第一行第一个Mark点的理论距离DX＝(N-1)*i，第一行第N个Mark点与第一行第一个Mark点的实际距离
Figure GDA0002745597820000031
步骤5)中DY的计算方式为：第一列第一个Mark点的坐标设定为(X11，Y11)，第一列第二个Mark点的坐标为(X21，Y21)，第一列第三个Mark点的坐标为(X31，Y31)，以此类推，第一列第N个Mark点的坐标为(XM1，YM1)；第一列第M个Mark点与第一行第一个Mark点的理论距离DY＝(N-1)*j；第一列第M个Mark点与第一列第一个Mark点的实际距离
Figure GDA0002745597820000032
作为一种优选的方案，所述步骤12)验证涨缩精度补偿的效果的方式为：
S1)不更换基板，CCD组件再次提取每个Mark点的圆心坐标；
S2)调取最新的涨缩补偿精度表中的数据补偿后得到一个实际圆心坐标；
S3)再次重复步骤步骤4)和步骤5)；
S4)判断ΔdY和ΔdX是否符合误差范围，若符合范围，则验证合格，若不符合，则将该次验证得到的ΔdY和ΔdX再次更新涨缩精度补偿表后进入步骤S5；
S5)再次重复S1至S4，直至验证合格。
作为一种优选的方案，步骤3中，提取所有Mark点的坐标的过程中，二次元测量设备需要先建立坐标系，所有整列的Mark点均处于坐标系的第一象限内。
作为一种优选的方案，所有整列的Mark点中最左下侧的Mark的圆心为坐标系的原点。
采用了上述技术方案后，本发明的效果是：该方法使用的曝光机的镜头组件和CCD组件分别搭建在实现X、Y、Z三个方向移动的独立运动平台上；然后先测量基板上Mark点的坐标计算实际距离然后计算出补偿数值，最终对镜头组件的曝光精度先进行校正补偿，然后再在基板上的曝光Mark点，此时曝光的Mark点为校准后的精度准确的Mark点，然后再利用用CCD组件的移动来提取各Mark点的坐标，然后以该坐标计算出理论距离和实际距离，最终计算出涨缩补偿数值得到涨缩补偿数值表，然后通过验证后最终得到最终涨缩补偿表，直写曝光机在涨缩测量和曝光时分别调用最终曝光精度补偿表和最终涨缩精度补偿表，获得较高的涨缩测量精度和曝光精度。
又由于所述步骤4)中DX的计算方式为：第一行第一个Mark点的坐标设定为(X11，Y11)，第一行第二个Mark点的坐标为(X12，Y12)，第一行第三个Mark点的坐标为(X13，Y13)，以此类推，第一行第N个Mark点的坐标为(X1N，Y1N)；第一行第N个Mark点与第一行第一个Mark点的理论距离DX＝(N-1)*i，第一行第N个Mark点与第一行第一个Mark点的实际距离
Figure GDA0002745597820000041
步骤5)中DY的计算方式为：第一列第一个Mark点的坐标设定为(X11，Y11)，第一列第二个Mark点的坐标为(X21，Y21)，第一列第三个Mark点的坐标为(X31，Y31)，以此类推，第一列第N个Mark点的坐标为(XM1，YM1)；第一列第M个Mark点与第一行第一个Mark点的理论距离DY＝(N-1)*j；第一列第M个Mark点与第一列第一个Mark点的实际距离
Figure GDA0002745597820000051
通过该计算方式可以准确而快速的计算DX、DY、dX、dY的数值。
又由于所述步骤12)验证涨缩精度补偿的效果的方式为：、
S1)不更换基板，CCD组件再次提取每个Mark点的圆心坐标；
S2)调取最新的涨缩补偿精度表中的数据补偿后得到一个实际圆心坐标；
S3)再次重复步骤步骤4)和步骤5)；
S4)判断ΔdY和ΔdX是否符合误差范围，若符合范围，则验证合格，若不符合，则将该次验证得到的ΔdY和ΔdX再次更新涨缩精度补偿表后进入步骤S5；
S5)再次重复S1至S4，直至验证合格，通过该验证方法进行反复调整验算，最终使CCD组件的提取Mark点的精度更高，涨缩补偿精度符合要求。
又由于步骤3中，提取所有Mark点的坐标的过程中，二次元测量设备需要先建立坐标系，所有整列的Mark点均处于坐标系的第一象限内。所有整列的Mark点中最左下侧的Mark的圆心为坐标系的原点。这样就可以简化ΔdY和ΔdX的计算。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例的Mark点的分布示意图；
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，一种提高直写曝光机曝光精度以及涨缩测量精度的方法，该方法使用的曝光机的镜头组件和CCD组件分别搭建在实现X、Y、Z三个方向移动的独立运动平台上；该运动平台通过X、Y、Z方向的丝杠螺母机构和伺服电机驱动，该方法包括以下步骤：
1)将正反表面压有感光材料的基板放置在直写曝光机的吸盘上，打开直写曝光机真空，将基板固定；
2)直接在基板上不对位曝光形成N列、M行的Mark点，其中相邻两个Mark点X、Y方向的间隔分别为i和j，所谓的不对位曝光是指直接曝光而不经过CCD组件的标记对位；
3)取下基板，将基板放置于二次元测量设备测量，提取所有Mark点的坐标；二次元测量设备是行业中的常规的设备。步骤3中，提取所有Mark点的坐标的过程中，二次元测量设备需要先建立坐标系，所有整列的Mark点均处于坐标系的第一象限内。所有整列的Mark点中最左下侧的Mark的圆心为坐标系的原点。
4)通过Mark点的X方向的间距计算出每行各Mark点与每行最接近坐标原点的第一个Mark点之间的理论距离DX，通过Mark点的坐标计算出每行各Mark点与每行第一个Mark点之间的实际距离dX，实际距离与理论距离的差值即为X方向的精度补偿值ΔdX，该ΔdX＝|dX-DX|；
5)通过Mark点的Y方向的间距计算出每列各Mark点与每列最接近坐标原点的第一个Mark点之间的理论距离DY，通过Mark点的坐标计算出每行各Mark点与每行第一个Mark点之间的实际距离dY，实际距离与理论距离的差值即为Y方向的精度补偿值ΔdY，该ΔdY＝|dY-DY|；
6)按照上述步骤4)和步骤5)的方法，计算出每一行和每一列的精度补偿数据，建立曝光时所用的曝光精度补偿表；
7)将基板翻面，重复上述步骤1)直接曝光再次在基板上形成N列、M行的Mark点，其中相邻两个Mark点X、方向的间隔分别为i和j，在此次曝光过程中，调用上述步骤6)所建立的曝光精度补偿表；
8)重复步骤4)至步骤6)验证曝光精度补偿效果，如果未达到理想误差范围，可更换基板后进行再次补偿，每次验证曝光精度补偿效果时都调用前次确定的曝光精度补偿表，直到得到符合误差范围内的曝光精度为止，更新得到最终曝光精度补偿表；
9)调用步骤8)中最终曝光精度补偿表并重复步骤1)和步骤2)，在基板表面形成了经过精度校正后的Mark点，形成Mark点之后，基板固定不动；
10)通过曝光机的CCD组件在CCD组件自身移动坐标系内提取步骤9)中每个Mark点的圆心坐标；
11)以步骤10)中提取的坐标为依据，重复步骤步骤4)至步骤6)，计算出每一行和每一列的涨缩精度补偿数据，建立涨缩测量时所用的涨缩精度补偿表；
12)验证涨缩精度补偿的效果，直到得到符合误差范围内的涨缩精度为止，更新得到最终涨缩精度补偿表；
13)直写曝光机在涨缩测量和曝光时分别调用最终曝光精度补偿表和最终涨缩精度补偿表，获得较高的涨缩测量精度和曝光精度。
作为一种优选的方案，所述步骤4)中DX的计算方式为：第一行第一个Mark点的坐标设定为(X11，Y11)，第一行第二个Mark点的坐标为(X12，Y12)，第一行第三个Mark点的坐标为(X13，Y13)，以此类推，第一行第N个Mark点的坐标为(X1N，Y1N)；第一行第N个Mark点与第一行第一个Mark点的理论距离DX＝(N-1)*i，第一行第N个Mark点与第一行第一个Mark点的实际距离
Figure GDA0002745597820000071
步骤5)中DY的计算方式为：第一列第一个Mark点的坐标设定为(X11，Y11)，第一列第二个Mark点的坐标为(X21，Y21)，第一列第三个Mark点的坐标为(X31，Y31)，以此类推，第一列第N个Mark点的坐标为(XM1，YM1)；第一列第M个Mark点与第一行第一个Mark点的理论距离DY＝(N-1)*j；第一列第M个Mark点与第一列第一个Mark点的实际距离
Figure GDA0002745597820000081
由于二次元测量设备提取的坐标是存在误差的，例如，设定i＝1，第一行第一个Mark的坐标为(1，1)第一行第五个Mark的坐标为(5.2，1.2)，理论距离为DX＝4，这样计算dX如下：
Figure GDA0002745597820000082
Figure GDA0002745597820000083
ΔdX＝0.2047；通过这种方式就可以计算出每行每个Mark点的精度补偿值，最终就生成了曝光精度补偿表。
所述步骤12)验证涨缩精度补偿的效果的方式为：
S1)不更换基板，CCD组件再次提取每个Mark点的圆心坐标；
S2)调取最新的涨缩补偿精度表中的数据补偿后得到一个实际圆心坐标；
S3)再次重复步骤步骤4)和步骤5)；
S4)判断ΔdY和ΔdX是否符合误差范围，若符合范围，则验证合格，若不符合，则将该次验证得到的ΔdY和ΔdX再次更新涨缩精度补偿表后进入步骤S5；
S5)再次重复S1至S4，直至验证合格，通过这种重复的验证方式，就可以逐渐的校正CCD组件运动误差，最终提高精度。
本实施例中提到伺服电机、丝杠螺母机构均为目前的常规技术，在2008年4月北京第五版第二十八次印刷的《机械设计手册第五版》中详细的公开了气缸、电机以及其他传动机构的具体结构和原理和其他的设计，属于现有技术，其结构清楚明了，2008年08月01日由机械工业出版社出版的现代实用气动技术第3版SMC培训教材中就详细的公开了真空元件、气体回路和程序控制，表明了本实施例中的气路结构也是现有的技术，清楚明了，在2015年07月01日由化学工业出版社出版的《电机驱动与调速》书中也详细的介绍了电机的控制以及行程开关，因此，电路、气路连接都是清楚。
以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种提高直写曝光机曝光精度以及涨缩测量精度的方法，该方法使用的曝光机的镜头组件和CCD组件分别搭建在实现X、Y、Z三个方向移动的独立运动平台上；其包括以下步骤：
1)将正反表面压有感光材料的基板放置在直写曝光机的吸盘上，打开直写曝光机真空，将基板固定；
2)直接在基板上不对位曝光形成N列、M行的Mark点，其中相邻两个Mark点X、Y方向的间隔分别为i和j；
3)取下基板，将基板放置于二次元测量设备测量，提取所有Mark点的坐标；
4)通过Mark点的X方向的间距计算出每行各Mark点与每行最接近坐标原点的第一个Mark点之间的理论距离DX，通过Mark点的坐标计算出每行各Mark点与每行第一个Mark点之间的实际距离dX，实际距离与理论距离的差值即为X方向的精度补偿值ΔdX，该ΔdX＝|dX-DX|；
5)通过Mark点的Y方向的间距计算出每列各Mark点与每列最接近坐标原点的第一个Mark点之间的理论距离DY，通过Mark点的坐标计算出每行各Mark点与每行第一个Mark点之间的实际距离dY，实际距离与理论距离的差值即为Y方向的精度补偿值ΔdY，该ΔdY＝|dY-DY|；
6)按照上述步骤4)和步骤5)的方法，计算出每一行和每一列的精度补偿数据，建立曝光时所用的曝光精度补偿表；
7)将基板翻面，重复上述步骤1)直接曝光再次在基板上形成N列、M行的Mark点，其中相邻两个Mark点X、Y方向的间隔分别为i和j，在此次曝光过程中，调用上述步骤6)所建立的曝光精度补偿表；
8)重复步骤4)至步骤6)验证曝光精度补偿效果，如果未达到理想误差范围，可更换基板后进行再次补偿，每次验证曝光精度补偿效果时都调用前次确定的曝光精度补偿表，直到得到符合误差范围内的曝光精度为止，更新得到最终曝光精度补偿表；
9)调用步骤8)中最终曝光精度补偿表并重复步骤1)和步骤2)，在基板表面形成了经过精度校正后的Mark点；
10)通过曝光机的CCD组件在CCD组件自身移动坐标系内提取步骤9)中每个Mark点的圆心坐标；
11)以步骤10)中提取的坐标为依据，重复步骤步骤4)至步骤6)，计算出每一行和每一列的涨缩精度补偿数据，建立涨缩测量时所用的涨缩精度补偿表；
12)验证涨缩精度补偿的效果，直到得到符合误差范围内的涨缩精度为止，更新得到最终涨缩精度补偿表；
13)直写曝光机在涨缩测量和曝光时分别调用最终曝光精度补偿表和最终涨缩精度补偿表，获得较高的涨缩测量精度和曝光精度。
2.如权利要求1所述的一种提高直写曝光机曝光精度以及涨缩测量精度的方法，其特征在于：所述步骤4)中DX的计算方式为：第一行第一个Mark点的坐标设定为(X11，Y11)，第一行第二个Mark点的坐标为(X12，Y12)，第一行第三个Mark点的坐标为(X13，Y13)，以此类推，第一行第N个Mark点的坐标为(X1N，Y1N)；第一行第N个Mark点与第一行第一个Mark点的理论距离DX＝(N-1)*i，第一行第N个Mark点与第一行第一个Mark点的实际距离
Figure FDA0002745597810000021
步骤5)中DY的计算方式为：第一列第一个Mark点的坐标设定为(X11，Y11)，第一列第二个Mark点的坐标为(X21，Y21)，第一列第三个Mark点的坐标为(X31，Y31)，以此类推，第一列第N个Mark点的坐标为(XM1，YM1)；第一列第M个Mark点与第一行第一个Mark点的理论距离DY＝(N-1)*j；第一列第M个Mark点与第一列第一个Mark点的实际距离
Figure FDA0002745597810000022
3.如权利要求2所述的一种提高直写曝光机曝光精度以及涨缩测量精度的方法，其特征在于：所述步骤12)验证涨缩精度补偿的效果的方式为：
S1)不更换基板，CCD组件再次提取每个Mark点的圆心坐标；
S2)调取最新的涨缩补偿精度表中的数据补偿后得到一个实际圆心坐标；
S3)再次重复步骤步骤4)和步骤5)；
S4)判断ΔdY和ΔdX是否符合误差范围，若符合范围，则验证合格，若不符合，则将该次验证得到的ΔdY和ΔdX再次更新涨缩精度补偿表后进入步骤S5；
S5)再次重复S1至S4，直至验证合格。
4.如权利要求3所述的一种提高直写曝光机曝光精度以及涨缩测量精度的方法，其特征在于：步骤3中，提取所有Mark点的坐标的过程中，二次元测量设备需要先建立坐标系，所有整列的Mark点均处于坐标系的第一象限内。
5.如权利要求4所述的一种提高直写曝光机曝光精度以及涨缩测量精度的方法，其特征在于：所有整列的Mark点中最左下侧的Mark的圆心为坐标系的原点。
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