CN110632826B - 一种无掩模激光直写光刻设备在生产片对卷时的对准方法 - Google Patents

Abstract

一种无掩模激光直写光刻设备在生产片对卷时的对准方法，能够实现将单片曝光变成卷对卷连续曝光，能够克服收放卷机构的收板长度误差、片间距误差的技术问题。基于卷对卷无掩模激光直写光刻设备，包括以下步骤：在片对卷的生产模式下，自动搜索对位靶标后开始对准；使用上一片的对准结果，计算出累计进板误差，自动修正下一片的对位参数后再执行曝光过程。本发明克服了卷对卷无掩模激光直写光刻设备在生产片对卷时的对准问题，针对片对卷在生产过程中产生的进片误差和片间距误差，片对准记录的靶点坐标作为对准相机的定位标识，修正了进片误差和片间距误差，节省了相机搜索靶标的时间。

Description

一种无掩模激光直写光刻设备在生产片对卷时的对准方法

技术领域

本发明涉及卷对卷无掩模激光直写光刻设备的对准技术领域，具体涉及一种无掩模激光直写光刻设备在生产片对卷时的对准方法。

背景技术

卷对卷无掩模激光直写光刻设备的收放卷机是一套由电机带动的托辊和粘尘机为主要结构的部件。其承载的软板柔性高，可通过电机带动收卷机的托辊(卷轴)，卷曲曝光完成的板(片)材，收至卷轴上。收卷机和放卷机分别放置在曝光部件两边，曝光时软板穿过曝光机台，连接两侧的收放卷机，其中卷对卷无掩模激光直写光刻机设备。工作时由放卷机为曝光部件提供板材，经过片对准后即可曝光该片板材，最后由收卷机收片。

片对卷是指将已经裁切成片的软板通过卷对卷压膜机重新制成整卷的板材，然后再使用卷对卷曝光机进行连续曝光的一种生产方法。片对卷生产模式可以将单片曝光改变为卷对卷连续曝光。

片对卷生产所需要的板材是裁切过的软板再通过卷对卷压膜机重新制作而成的，片与片之间通过干膜相连，在压制整卷板材时，不可避免的会出现两片之间的间距误差。在全自动曝光的生产中，线宽精度均在微米级，就板材规格而言，每卷备用板材的宽度和长度均固定，但是进片误差却无法控制。卷对卷曝光机的收放卷机构每次收放板便存在这样的误差，这会导致每次收板之后，当前曝光的基板在曝光台面上的位置不固定，从而使相机无法找到对位靶标，引发连续生产中断。

例如在生产一卷200米长的片对卷板材时，每片板长350mm，每片间隔以10mm计算，则理想状态下可以生产整片K＝200/0.36＝555片(取整)。然而实际上需要考虑每生产一片所产生的间隔误差，假定为50um(实际上并不精确确定)，对准相机视场为10mm左右，在没有片对准的情况下，生产200次后，积累的误差便超出了对准相机的视场，生产被迫中断。

发明内容

本发明提出的一种无掩模激光直写光刻设备在生产片对卷时的对准方法，能够实现将单片曝光变成卷对卷连续曝光，能够克服收放卷机构的收板长度误差、片间距误差的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种无掩模激光直写光刻设备在生产片对卷时的对准方法，基于卷对卷无掩模激光直写光刻设备，包括以下步骤：

在片对卷的生产模式下，自动搜索对位靶标后开始对准；

使用上一片的对准结果，计算出累计进板误差，自动修正下一片的对位参数后再执行曝光过程。

进一步的，本发明以包含四个对位靶标和记录左下角的靶点为例，所述步骤具体包括：

S100、片对卷生产模式，是将已经裁切成片的软板通过卷对卷压膜机重新制作成整卷的板材，然后再使用卷对卷曝光机进行连续曝光的一种生产方法；每片基板上都有几个对位靶标，对位靶标和曝光图形资料已经提前录入到设备的料号数据库中，每个对位靶标的坐标与曝光图形在同一坐标系中；

具体的，基于片对卷生产模式，每片基板上设置四个对位靶标，对位靶标和曝光图形资料已经提前录入到设备的料号数据库中，每个对位靶标的坐标与曝光图形在同一坐标系中；

S200、搜索靶点，卷对卷无掩模激光直写光刻设备根据数据库中所保存的靶点信息，用对准相机依次搜索靶点的位置，如果是第一次曝光，则记n等于1，转到步骤S300，否者执行步骤S400进行自动搜索；

S300、使用对准相机沿Y方向在设定范围内搜索第一个对位靶标，搜索到第一个对位靶标后，根据四个对位靶标之间的相对位置关系计算出另外三个靶标的估算位置，然后再将对准相机移动到相应估算位置上抓取另外三个对位靶标的精确位置；

最终得到B1n(X1,Y1)、B2n(X2,Y2)和B3n(X3,Y3)、An(X,Y)四个相对于吸盘坐标系的精确靶点；

S400、根据上一次对准时修改的参数，相机从坐标(PanelLeft，PanelBottom)处沿Y方向直接移动至左上角靶标上提取坐标值，最终依次得到B1n(X1,Y1)、B2n(X2,Y2)和B3n(X3,Y3)、An(X,Y)四个精确的坐标值；

S500、自动修改参数，记录左下角的靶标An(X,Y)，记左边距为PanelLeft，底边距为PanelBottom，令PanelLeft＝X；PanelBottom＝Y；

S600、开始对准，根据自动搜索出来的各个靶标，将曝光图形定位于曝光片上；

S700、通过曝光部件执行曝光过程，将图形曝光至靶标所定位的曝光片上；

S800、曝光完成后判断此时底边距PanelBottom是否超出一片板子本身的高度，如果未超出则曝光台面收片Hn，进片Ln，此时产生的进片误差sn和间隔误差pn会在下次曝光进行修正，如果已经超出，将不再进板，继续执行下一步S900；其中，收片Hn：是指上一次曝光完成后，收卷机可收进的长度Hn；进片Ln：是指上一次曝光完成后，放卷机可放卷的长度Ln；

S900、判定n是否为最后一片，若是最后一片则曝光结束，否则记n＝n+1，重复执行S200至S800，直至用完整卷曝光板材或其他原因终止曝光。

由上述技术方案可知，本发明的无掩模激光直写光刻设备在生产片对卷时的对准方法将单片曝光改为卷对卷连续曝光，自动搜索对位靶标、调整对准参数，解决收放卷机构的收放板误差和片与片之间的间距误差问题。

本发明克服了卷对卷无掩模激光直写光刻设备在生产片对卷时的对准问题，针对片对卷在生产过程中产生的进片误差和片间距误差，片对准记录的靶点坐标作为对准相机的定位标识，修正了进片误差和片间距误差，节省了相机搜索靶标的时间。满足了卷对卷无掩模激光直写光刻设备在使用过程中连续生产的要求。在搜索靶点的同时，自动修正了左边距和底边距，提高了卷对卷无掩模激光直写光刻设备的自动化、智能化程度，加强了部件之间信息传递的能力，为相关设备的运行提供了执行依据。

附图说明

图1是本发明的方法流程示意图；

图2为卷对卷无掩模激光直写光刻机设备示意图；

图3为本发明片对卷生产时片对准实现过程示意图；

图4为本发明片对准搜索靶点操作示意图；

图5为一种误差积累下对准的特殊情况。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本发明实施例的无掩模激光直写光刻设备在生产片对卷时的对准方法，基于卷对卷无掩模激光直写光刻设备，包括以下步骤：

在片对卷的生产模式下，自动搜索对位靶标后开始对准；

使用上一片的对准结果，计算出累计进板误差，自动修正下一片的对位参数后再执行曝光过程。

如2所示，本实施例所述的卷对卷无掩模激光直写设备包含以下结构：具备收卷卷轴4的收卷机1，曝光台面5、CCD左右对准相机6、曝光光源7和各运动轴的曝光部件2，具有放卷卷轴9的放卷机3，含有片间隙12的片对卷曝光片8；另外，曝光台面也称吸盘，具备用于定位各靶点位置的吸盘坐标系11，光源组件具备运动坐标系10。

以下结合图3通过具体步骤对本发明的技术方案进行详细说明：

本发明实施例以包含四个对位靶标和记录左下角的靶点为例，具体步骤如下：

(1)将片对卷曝光片8的卷体装配到放卷卷轴9，另一端如图2所示穿过2装配到收卷卷轴4。如此完成第一片曝光片的放片，令n＝1。

(2)从数据库获取曝光图层的对准层。判断曝光进行到第几次，如果n＝1，执行(3)否则执行(4)。

(3)使用对准相机沿收板方向(Y方向)在有限范围内搜索第一个对位靶标，搜索到第一个对位靶标后，可以根据四个对位靶标之间的相对位置关系计算出另外三个靶标的估算位置，然后再将对准相机移动到相应估算位置上抓取另外三个对位靶标的精确位置。最终得到B1n(X1,Y1)、B2n(X2,Y2)和B3n(X3,Y3)、An(X,Y)的四个相对于吸盘坐标系的精确靶点(如图4)。

(4)根据上一次对准时所修改的参数，相机可从坐标(PanelLeft，PanelBottom)处沿Y方向直接移动至左上角靶标上提取坐标值，最终依次得到B1n(X1,Y1)、B2n(X2,Y2)和B3n(X3,Y3)、An(X,Y)四个精确靶标。有一种频率较低的特殊情况，如图5所示，在累计误差已经导致曝光台面出现可以容纳两片板子的时候，此时收放卷机构不再进板，相机可自动移动至下一片板子的对准位置上提取靶标并进行参数修改。

(5)自动修改参数，记录左下角的靶标An(X,Y)，记左边距为PanelLeft，底边距为PanelBottom，令PanelLeft＝X；PanelBottom＝Y。

(6)完成对准，根据自动搜索出来的各个靶标，将曝光图形定位于曝光片上。

(7)执行曝光，将图形曝光至靶标所定位的曝光片上。

(8)曝光完成后判断此时底边距PanelBottom是否超出一片板子本身的高度。如果未超出则曝光台面收片Hn，进片Ln，此时产生的进片误差sn和间隔误差pn会在下次曝光进行修正。如果已经超出，将不再进板。继续执行下一步；其中，收片Hn：是指上一次曝光完成后，收卷机可收进的长度Hn；进片Ln：是指上一次曝光完成后，放卷机可放卷的长度Ln；

(9)判断是否为最后一片，若是执行结束操作，否则令n＝n+1执行步骤(2)。

由上可知，片对卷是指将已经裁切成片的软板通过卷对卷压膜机重新制成整卷的板材，然后再使用卷对卷曝光机进行连续曝光的一种生产方法。而片对卷生产模式可以将单片曝光改变为卷对卷连续曝光。

本实施例通过片对卷将单片曝光改为卷对卷连续曝光；片对准可以自动搜索对位靶标、调整对准参数，解决收放卷机构的收放板误差和片与片之间的间距误差。

片对准具体记录哪个靶点用于调整对准参数并无严格限定。若记录靶点中距离曝光台面左边和底边最近的对准点，则该对准点每次校准的参数主要是底边距Y且修改后的Y理论上等于修改前的Y加pn和sn。

综上可知，本发明实施例提供了一种针对卷对卷无掩模激光直写光刻设备在生产片对卷时的对准方法，片对卷生产是指将已经裁切成片的软板通过卷对卷压膜机重新制成整卷的板材，然后再使用卷对卷曝光机进行连续曝光的一种生产方法。片对卷生产模式可以将单片曝光改变为卷对卷连续曝光，节省了人工收放板的时间，提高了生产效率，但由于片与片之间使用干膜相连，两片之间的间距存在误差，加上卷对卷曝光机的收放卷机构每次收放板也存在误差，这会导致每次收板之后，当前曝光的基板在曝光台面上的位置不固定，从而使相机无法找到对位靶标，引发连续生产中断。而片对卷生产时的对准方法，能够自动搜索对位靶标并调整对准参数，解决了由于片与片的间距误差和收板长度误差导致生产中断的问题，使片对卷生产模式得以在无掩模激光直写光刻设备上顺畅运行，扩展了卷对卷无掩模激光直写光刻设备的应用场景。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种无掩模激光直写光刻设备在生产片对卷时的对准方法，基于卷对卷无掩模激光直写光刻设备，其特征在于，包括以下步骤：

在片对卷的生产模式下，自动搜索对位靶标后开始对准；

使用上一片的对准结果，计算出累计进板误差，自动修正下一片的对位参数后再执行曝光过程；

所述步骤具体包括：

S100、基于片对卷生产模式，每片基板上设置四个对位靶标，对位靶标和曝光图形资料已经提前录入到设备的料号数据库中，每个对位靶标的坐标与曝光图形在同一坐标系中；

S200、搜索靶点，卷对卷无掩模激光直写光刻设备根据数据库中所保存的靶点信息，用对准相机依次搜索靶点的位置，如果是第一次曝光，则记n等于1，转到步骤S300，否者执行步骤S400进行自动搜索；

S300、使用对准相机沿Y方向在设定范围内搜索第一个对位靶标，搜索到第一个对位靶标后，根据四个对位靶标之间的相对位置关系计算出另外三个靶标的估算位置，然后再将对准相机移动到相应估算位置上抓取另外三个对位靶标的精确位置；

最终得到B1n(X1,Y1)、B2n(X2,Y2)和B3n(X3,Y3)、An(X,Y)四个相对于吸盘坐标系的精确靶点；

S400、根据上一次对准时修改的参数，相机从坐标(PanelLeft，PanelBottom)处沿Y方向直接移动至左上角靶标上提取坐标值，最终依次得到B1n(X1,Y1)、B2n(X2,Y2)和B3n(X3,Y3)、An(X,Y)四个精确的坐标值；

S500、自动修改参数，记录左下角的靶标An(X,Y)，记左边距为PanelLeft，底边距为PanelBottom，令PanelLeft＝X；PanelBottom＝Y；

S600、开始对准，根据自动搜索出来的各个靶标，将曝光图形定位于曝光片上；

S700、通过曝光部件执行曝光过程，将图形曝光至靶标所定位的曝光片上；

S800、曝光完成后判断此时底边距PanelBottom是否超出一片板子本身的高度，如果未超出则曝光台面收片Hn，进片Ln，此时产生的进片误差sn和间隔误差pn会在下次曝光进行修正，如果已经超出，将不再进板，继续执行下一步S900；其中，收片Hn：是指上一次曝光完成后，收卷机可收进的长度Hn；进片Ln：是指上一次曝光完成后，放卷机可放卷的长度Ln；

S900、判定n是否为最后一片，若是最后一片则曝光结束，否则记n＝n+1，重复执行S200至S800，直至用完整卷曝光板材或其他原因终止曝光。

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