CN111025853A - 一种对位方法及应用其的直写光刻设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对位方法和直写光刻设备，控制系统根据基板平台上放置基板的对位点分布，设定启动对位相机的预设位置；基板平台运动至预设位置时，启动对位相机抓取对位点图像；根据对位相机抓取的图像，完成对位，在对位过程中，所述基板平台始终保持移动状态。减少了对位过程平台状态的频繁变化，对位过程平台只需完成一次或数次点到点运动，CCD相机在点到点运动的高速运行阶段基于位置事件完成对位点抓拍，有效地缩短了对位时间，提高了曝光机的产能。

Description

一种对位方法及应用其的直写光刻设备
技术领域
本发明涉及光刻技术领域，具体是一种提高曝光产能的设备对位方法，属于直写式光刻快速曝光技术领域。
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。曝光产能是客户需求的一项重要指标，那么提高直写曝光机曝光产能则变得至关重要。
对位是将图形精确转移到PCB上的一个重要步骤，降低对位时间，可以降低图形转移时间，提高产能。目前市场上的光刻直写设备，采用的对位方法的主要特点在于，CCD进行某一对位点的抓取，平台均需要沿着某一特定方向，各对位点的对位均需经历静止、加速、匀速、减速、静止过程，整个过程平台运动状态变化频繁，时间消耗较多。本发明基于上述问题，提出一种新的对位方法，减少对位过程中平台的运动状态的变化，从而减少对位时间。
发明内容
本发明的目的在于一种提高曝光产能的直写光刻设备对位方法，减少对位过程中平台运动状态的频繁改变，使得平台在沿着某一个方向较高匀速运行状态下完成对所有对位点的抓取，有效地缩短了对位时间，从而提高直写曝光机的产能。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种直写光刻设备对位方法，控制系统根据基板平台上放置基板的对位点分布，设定启动对位相机的预设位置；基板平台运动至预设位置时，启动对位相机抓取对位点图像；根据对位相机抓取的图像，完成对位，在对位过程中，所述基板平台始终保持移动状态。
进一步的，所述基板平台在对位操作中依次经过加速、匀速、减速过程，所述预设位置均处于所述基板平台匀速运动的过程中。
进一步的，所述控制系统根据对位相机抓取的图像时的位置和预设位置之间的误差校正数据。
进一步的，所述基板平台的最大匀速运动的速度，由运动平台加速能力、预留加速距离以及对位相机的视场决定。
进一步的，所述基板平台的最大的加速距离为基板平台从静止运行至第一个所述预设位置的距离。
进一步的，所述预设位置根据对位点处于对位相机视场内时，所述基板平台的所处位置信息设定。
进一步的，所述控制系统接收所述基板平台到达预设位置信号，向所述对位相机发出开启信号，同时检测所述基板平台位置信号。
一种直写光刻设备，其包括运动机构，置于运动机构上的基板平台，进行对位操作的对位机构，其还包括控制系统，所述控制系统控制所述运动机构和所述对位机构，其控制所述运动机构匀速运动，并在检测到所述运动机构运行至预先设定的位置时，控制所述对位机构抓取相应的图片。
进一步的，所述控制系统向所述对位机构发出开启信号的同时，检测基板平台的位置信息。
进一步的，所述控制系统对所述对位机构抓取的图片根据对位机构的延迟时间校正数据。
本发明，能够在确保精度的要求下，减少对位过程中平台运动状态的频繁改变，使得对位过程中，平台主要保持较高的速度匀速运动，有效地缩减了对位时间，提升了客户生产的产能。
附图说明
图1 本发明应用的直写光刻设备示意图。
图2 对位过程平台点到点运动位置示意图。
图3 单个CCD相机对位过程平台运动状态说明示意图。
图4 两个CCD相机对位过程平台运动状态说明示意图。
图5 多区域对位示意图一。
图6 多区域对位示意图二。
具体实施方式
本发明，是一种提高曝光产能的直写光刻设备对位方法。
如图1所示，本发明应用的直写光刻设备示意图，所述直写光刻设备包括底座1、设置于底座上的龙门机构2、设置于所述龙门机构2的对位机构3和曝光机构4、设置于所述底座1的运动机构5、置于所述运动机构5上的基板平台6、控制所述对位机构3和所述运动机构5的控制系统。所述基板平台上放置待曝光的基板，所述基板上设有对位点。所述对位机构3包括对位相机30和设置于所述龙门机构2的滑轨31，所述对位相机30通常设置两个，一个对位相机30固定设置于所述龙门机构2一端，拍摄所述基板的固定侧的对位点，一个对位相机30设置于所述滑轨31，根据基板的尺寸、对位点的位置，移动所述对位相机30，以对相应对位点进行拍摄，当然，所述对位相机30也可以都设置于所述滑轨31上，均可以沿所述滑轨移动。所述运动机构5包括X方向运动机构50、Y方向运动机构51和Z方向运动机构52，带动所述基板平台在X方向、Y方向和Z方向移动，所述X方向运动机构50和Y方向运动机构51上均设置有光栅尺，限定所述基板平台的移动位置，所述控制系统根据光栅尺判断所述基板平台6所处位置。
所述控制系统包括跟据基板平台6上放置基板的对位点分布，设定启动对位相机30的预设位置的设置单元；控制所述基板平台6运动的运动单元。所述设置单元传输预设位置信息至所述运动单元，所述运动单元控制所述运动机构5匀速运动的同时获取其位置信息并与所述预设位置信息进行比较，在所述运动单元获得的位置信息与预设位置信息一致时，开启所述对位相机30抓拍图片。所述控制系统还包括校正单元，因为从获知所述运动机构5带动所述基板平台6移动到预定位置到所述对位相机30抓拍图片之间会发生时间延迟，而运动机构5带动基板平台6仍然处于匀速运动的状态，因此，位置信息与抓取图片时的位置信息中间具有误差，校正单元将根据延迟时间和所述运动机构5的匀速运动的速度对获得的数据进行校正。
也可以通过在触发所述对位相机30抓取图片的同时，检测所述基板平台6的位置信息，校正对位信息。
如图2所示，所述对位机构3获取所述基板对位点的过程，即所述基板平台6从位置A运行至位置B，所述位置A为起始点，所述位置B为终止点，所述基板平台6自位置A加速至匀速运动，在对位操作完成后减速运动至位置B停止。所述对位机构3在所述基板平台6运动的过程中抓取基板上的对位点。
如图3所示，对位相机30通过CCD1表示，位置A为起始点，位置B为终止点，位置C为对位点A的抓取位置，位置D为对位点B的抓取位置。对位于基板一侧的对位点A和对位点B进行抓取时，通过对位相机CCD1先后完成对位点A和对位点B的抓取。首先通过运动机构调整基板平台和对位相机CCD1的位置，使得对位点A距离所述对位相机CCD1在Y方向具有一定距离，所述距离足够所述基板平台在Y方向上从静止加速至匀速运动的速度，所述对位点A和对位点B在X方向上不超出对位相机CCD1的相机视场。根据对位点A和对位点B的位置预先设定所述对位相机抓取图像的位置，即Y方向对位点A和对位点B运动至对位相机CCD1下方时，所述基板平台所处位置，所述位置依据所述Y方向运动机构的光栅尺标定。对位相机CCD1在所述基板平台沿着Y方向匀速运动至预设的光栅尺位置处启动抓取图像，分别获取对位点A和对位点B的位置图像。
具体的，对位操作开始前，所述控制系统设定所述基板平台6运动过程中的抓取位置，即设置所述光栅尺的数值，分别为对应对位点A的第一预设位置和对应对位点B的第二预设位置。所述基板平台移动至初始位置，所述对位点A距离所述对位相机CCD1在Y方向具有一定的供加速的距离，所述距离足够所述基板平台在Y方向上从静止加速至匀速运动的速度V，以保证当基板平台从静止开始沿着Y向经过这一段距离的加速后，基板平台到达第一预设位置时，基板平台已经达到设定的速度V。
对位操作开始后，所述基板平台从静止开始加速至速度V，并保持速度V沿Y方向运动，在所述基板平台到达第一预设位置时，所述控制系统接收光栅尺的位置信号后，触发所述对位相机CCD1抓取第一图像，所述基板平台到达第二预设位置时，所述控制系统接收光栅尺的位置信号后，触发所述对位相机CCD1抓取第二图像，所述对位相机CCD1抓取图像完成后，所述基板平台开始减速至静止。
根据基板平台承载的基板上对位点的分布，得到第一预设位置和第二预设位置，当对位开始后，所述基板平台到达第一预设位置和第二预设位置产生时，即所述基板平台上对位点A、对位点B位于所述对位相机CCD1视场范围内时，所述控制系统根据光栅尺的位置信号，触发对位相机CCD1抓拍当前位置处的图像。对位相机CCD1抓拍图像不影响平台的运行状态，即抓拍时刻基板平台的运行速度均为V，方向沿着Y正向。
如图4所示，采用两个对位相机30同时进行对位，对位相机30通过CCD1和CCD2表示，位置A为起始点，位置B为终止点，位置C为对位点A和对位点C的抓取位置，位置D为对位点B和对位点D的抓取位置，即在基板平台从位置A运行至位置B的过程中，对位相机CCD1完成对位点A和对位点B的对位，对位相机CCD2完成对位点C和对位点D的对位。首先所述控制系统根据基板平台承载的基板上对位点的分布，获得第一预设位置和第二预设位置，所述控制系统调整基板平台、对位相机CCD1、对位相机CCD2，使得基板平台沿着Y方向运动过程中对位点A和对位点B在 X方向不超出对位相机CCD1的相机视场，对位点C和对位点D在X方向不超出对位相机CCD2的相机视场。所述对位点A和对位点C与所述对位相机CCD1和对位相机CCD2之间在Y方向预留一段加速距离，以保证当基板平台从静止开始沿着Y方向经过这一段距离的加速后，基板平台在到达第一个预设位置时，基板平台已经达到设定的速度V。对位操作时，基板平台保持速度V沿着Y方向匀速运行，所述基板平台到达第一预设位置时，即所述基板平台上对位点A、对位点C分别位于所述对位相机CCD1和对位相机CCD2视场范围内时，所述控制系统根据光栅尺的位置信号，触发对位相机CCD1和对位相机CCD2抓拍当前位置处的图像；所述基板平台到达第二预设位置时，即所述基板平台上对位点B、对位点D分别位于所述对位相机CCD1和对位相机CCD2视场范围内时，所述控制系统根据光栅尺的位置信号，触发对位相机CCD1和对位相机CCD2抓拍当前位置处的图像。上述对位图像抓取后，所述基板平台开始减速至静止。对位相机抓拍图像时不影响基板平台的运行状态，且抓拍时刻基板平台的运行速度均为V，方向沿着Y方向。
如图5所示，对位相机30通过CCD1和CCD2表示，所述基板平台在Y方向上划分为n个子区域，可放置n块基板，在一次基板平台的运动过程中，使用对位相机CCD1和对位相机CCD2完成n个子区域的对位，即在基板平台从位置A运行至位置B的过程中，对位相机CCD1完成对位点A1~An，B1~Bn，对位相机CCD2完成对位点C1~Cn、D1~Dn的对位。由于一次对位的基板数量增多，每个对位相机对应抓取的对位点增多，根据n块放置于所述基板平台的基板的对位点分布，分别对应对位点A1和对位点C1设置第一预设位置，对应对位点B1和D1设置第二预设位置，对应对位点A2和对位点C2设置第三预设位置，对应对位点B2和对位点D2设置第四预设位置，以此类推，对应对位点An和Cn设置第2n-1预设位置，对应对位点Bn和Dn设置第2n预设位置。在所述基板平台以速度V匀速运动的过程中，当所述基板平台移动到第一预设位置时，对位相机CCD1和对位相机CCD2分别抓取相应的图片，当所述基板平台移动至第二预设位置时，对位相机CCD1和对位相机CCD2分别抓取相应的图片，以此类推，直至所述基板平台移动至第2n预设位置，对位相机CCD1和对位相机CCD2分别抓取相应的图片，完成对对位点图片的全部抓取。
若两个相邻基板的相邻对位点距离足够近，对位相机CCD1和对位相机CCD2的相机视场足够大，可以覆盖相邻对位点，可以减少预设位置的数量，如：对应对位点A1和对位点C1设置第一预设位置，对应对位点B1、对位点A2和对位点D1、对位点C2设置第二预设位置，对应对位点B2、对位点A3和对位点D2、对位点C3设置第三预设位置，对应对位点B3、对位点A4和对位点D3、对位点C4设置第四预设位置，以此类推，对应对位点B（n-1）、对位点An和对位点D（n-1）、对位点Cn设置第n预设位置，对应对位点Bn和Dn设置第n+1预设位置。大大缩小了预设位置的数量。与前述实施例同样，所述对位相机CCD1和对位相机CCD2在对应的预设位置处分别抓取相应的图片，完成对对位点图片的全部抓取。
如图6所示，对位相机30通过CCD1和CCD2表示，所述基板平台划分为r*c个区域，分别放置r*c个基板，分别对r*c个基板进行对位。所述基板上的对位点分为c列2r行，每列对位点在X方向允许存在偏差，要确保平台沿着Y方向运动时，此列对位点不超出对位相机的视场。与前一实施例不同的是，所述X方向上包含多列对位点，当对位相机无法一次完成所有对位点的时，可以通过移动所述对位相机或者基板平台的位置，通过多次基板平台的Y方向运动实现全部对位操作。或者通过设置多个对位相机，每个对位相机对应一列对位点，或者中间的对位相机对应相邻的对位点，实现基板平台一次Y方向运动完成全部对位操作。
本发明，能够在确保精度的要求下，减少对位过程中基板平台运动状态的频繁改变，使得对位过程中，基板平台主要保持较高的速度匀速运动，有效地缩减了对位时间，提升了客户生产的产能。

Claims (10)

1.一种直写光刻设备的对位方法，其特征在于： 控制系统根据基板平台上放置基板的对位点分布，设定启动对位相机的预设位置；基板平台运动至预设位置时，启动对位相机抓取对位点图像；根据对位相机抓取的图像，完成对位，在对位过程中，所述基板平台始终保持移动状态。
2.根据权利要求1所述的对位方法，其特征在于：所述基板平台在对位操作中依次经过加速、匀速、减速过程，所述预设位置均处于所述基板平台匀速运动的过程中。
3.根据权利要求1或2所述的对位方法，其特征在于：所述控制系统根据对位相机抓取的图像时的位置和预设位置之间的误差校正数据。
4.根据权利要求2所述的对位方法，其特征在于：所述基板平台的最大匀速运动的速度，由运动平台加速能力、预留加速距离以及对位相机的视场决定。
5.根据权利要求2所述的对位方法，其特征在于：所述基板平台的最大的加速距离为基板平台从静止运行至第一个所述预设位置的距离。
6.根据权利要求1所述的对位方法，其特征在于：所述预设位置根据对位点处于对位相机视场内时，所述基板平台的所处位置信息设定。
7.根据权利要求1所述的对位方法，其特征在于：所述控制系统接收所述基板平台到达预设位置信号，向所述对位相机发出开启信号，同时检测所述基板平台位置信号。
8.一种直写光刻设备，其包括运动机构，置于运动机构上的基板平台，进行对位操作的对位机构，其特征在于：其还包括控制系统，所述控制系统控制所述运动机构和所述对位机构，其控制所述运动机构匀速运动，并在检测到所述运动机构运行至预先设定的位置时，控制所述对位机构抓取相应的图片。
9.根据权利要求8所述的直写光刻设备，其特征在于：所述控制系统向所述对位机构发出开启信号的同时，检测基板平台的位置信息。
10.根据权利要求9所述的直写光刻设备，其特征在于：所述控制系统对所述对位机构抓取的图片根据对位机构的延迟时间校正数据。
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