CN111781800B - 激光直写设备中多路光路校准系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了激光直写设备中多路光路校准系统及方法，属于曝光技术领域。所述方法通过成像转换组件对各光路所投的图像进行转换，像经过成像转换组件透镜组后变成平行光通过校准光路的各光学元件(全反镜+透反镜)，最终经CCD物镜将平行入射的光线成像到CCD靶面相机上。通过成像转换组件将光路用于校准的图形成像到无穷远，从而解决了CCD靶面相机与各光路距离不一样的问题，因为不需要移动载物平台，所以避免了现有多光路校准的方法存在的耗时长且校准精度依赖于可移动平台的精度的问题。

Description

激光直写设备中多路光路校准系统及方法
技术领域
本发明涉及激光直写设备中多路光路校准系统及方法，属于曝光技术领域。
背景技术
曝光技术领域中，由于多路光路曝光宽度大、用时少、产能高，所以现有的激光直写设备多采用多路光路进行曝光。但随着设备的运行，一段时候后可能会引起光路之间的位置变化，而各光路之间的相对位置的变化会引起曝光图案的变化，图案连接处就会产生诸如撕裂、重叠、错位等各种问题，造成曝光图案的短路、断路等各种问题。因此根据设备的稳定性要求，定时对设备各光路进行标定是必须进行的一项工作，而且随着产能的提升，标定时间要求尽可能短。
目前采用的标定都是采用直接或转折光路将CCD靶面置于成像面来采集所投图案，将各光路的CCD成像组件置于可移动的平台上，通过移动平台依次对各个光路进行成像计算，各光路的CCD成像组件的位置坐标通过CCD移动的坐标给出，经过计算可以得到各光路的CCD成像组件的位置坐标从而实现整机光路的校准。
通过上述校准过程可知，实际校准过程各光路的位置除了与图像处理精度相关外也受制于可移动平台的精度。也就是说，如果可移动平台的精度不高，那么整机光路的校准精度会大受影响，还是会存在曝光图案的短路、断路等各种问题，而且上述依次对各光路进行校准的方法耗时也较长，因此有必要提出一种不依赖于可移动平台的精度，且校准时间较短的多光路校准系统及方法。
发明内容
为了解决目前多光路校准的方法存在的耗时长且校准精度依赖于可移动平台的精度的问题，本发明提供了激光直写设备中多路光路校准系统及方法。
一种激光直写设备中多路光路校准系统，所述校准系统包括转换镜组、透镜组和图像采集装置；
所述转换镜组包括第一转换镜组和第二转换镜；
所述第一转换镜组中各转换镜安装在各成像光路组件下方，用于将各光路所投的图像进行转换变成平行光；
所述第二转换镜位于图像采集装置前方，用于将平行光成像于图像采集装置上；
所述透镜组、第二转换镜和图像采集装置依次排布于同一水平位置；
所述透镜组包括全反镜和透反镜；
所述透镜组安装在激光直写设备多路光路的下方，其中，全反镜对应第一路成像光路，透镜组中各透反镜分别对应剩余各路成像光路；所述透镜组用于将转换得到的平行光反射至同一方向，所述同一方向为从全反镜指向透反镜的方向；
可选的，对于单面曝光的激光直写设备，所述全反镜和透反镜组的倾斜方向一致。
可选的，所述透镜组安装在激光直写设备的载物吸盘内侧边处。
本发明还提供一种双面曝光激光直写设备中多路光路校准系统，包括上、下两组多路光路；
所述校准系统包括转换镜组、透镜组和图像采集装置；
所述转换镜组包括第一转换镜组和第二转换镜；
所述第一转换镜组中各转换镜安装在各成像光路组件垂直方向上，用于将各光路所投的图像进行转换变成平行光；
所述第二转换镜位于图像采集装置前方，用于将平行光成像于图像采集装置上；
所述透镜组包括全反镜和透反镜；
所述透镜组安装在激光直写设备的载物吸盘内侧边处，其中上、下两组多路光路中的其中一组多路光路通过与其对应的各透反镜将光线反射至同一方向，各透反镜与图像采集装置位于同一水平位置；另一组多路光路通过全反镜和透反镜的组合将光线反射至同一方向，所述同一方向为图像采集装置方向；
可选的，所述全反镜和透反镜的倾斜角度为45°或135°。
本发明还提供一种激光直写设备中多路光路校准方法，所述方法采用上述校准系统进行多光路校准。
可选的，所述方法包括：在进行多光路校准时，各光路依次向图像采集装置同一位置投射图形，以第一路成像光路所投图形为基准，通过测出后续成像光路所投图形的偏移值，从而实现对各成像光路的校准；
可选的，所述各光路通过透镜组依次向图像采集装置同一位置投射的图形为形状一致、但大小不一的空心图形。
可选的，所述方法包括在进行多光路校准时，各光路通过透镜组同时向图像采集装置不同位置投射图形，形成一阵列图案，通过测出各光路所投图形相对于标准位置的偏移值，从而实现对各成像光路的校准。
本发明还提供一种具有多路光路的激光直写设备，所述激光直写设备包括上述校准系统。
本发明有益效果是：
通过第一转换镜组对各光路所投的图像进行转换，像经过第一转换镜组后变成平行光通过校准光路的各光学元件(透镜组)，最终经第二转换镜将平行入射的光线成像到图像采集装置上。通过第一转换镜组将光路用于校准的图形成像到无穷远，从而解决了图像采集装置与各光路距离不一样的问题，因为校准时不需要移动载物平台，所以避免了现有多光路校准的方法存在的耗时长且校准精度依赖于可移动平台的精度的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一的实施环境示意图；
图2是本发明实施例二的实施环境示意图；
图3是本发明实施例一中校准系统的构成示意图；
图4是本发明实施例二中校准系统的构成示意图；
图5是本发明实施例一和实施例二中提供的校准方法中校准图案示意图；
图6是本发明实施例一和实施例二中提供的校准方法中另一种校准图案示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一：
本实施例提供一种激光直写设备中多路光路校准系统和校准方法，所述校准系统包括转换镜组、透镜组和图像采集装置；
所述转换镜组包括第一转换镜组和第二转换镜；
所述第一转换镜组中各转换镜安装在各成像光路组件下方，用于各光路所投的图像进行转换变成平行光；
所述第二转换镜位于图像采集装置前方，用于将平行光成像于图像采集装置上；
所述透镜组、第二转换镜和图像采集装置位于同一水平位置；
所述透镜组包括全反镜和透反镜；
所述透镜组安装在激光直写设备多路光路的下方，其中，全反镜对应第一路成像光路，透镜组中各透反镜分别对应剩余各路成像光路；所述透镜组用于将转换得到的平行光反射至同一方向，所述同一方向为从全反镜指向透反镜的方向；
为方便进行说明，以安装在包含四路成像光路的激光直写设备上为例进行说明(因为仅涉及激光直写设备中的各成像光路和载物吸盘，因此本申请附图中均未示出激光直写设备的其他部件)；如图3所示，从左侧数，分别称为第一路成像光路、第二路成像光路、第三路成像光路、第四路成像光路；且所有成像光路均位于载物吸盘的上方。
图1和图3中，0为载物吸盘，1为成像光路组件，2为第一转换镜组，3为全反镜，4为透反镜，5为第二转换镜和6为图像采集装置。
所述校准系统中的透镜组与激光直写设备的载物吸盘以及各成像光路的位置如图1所示，即将透镜组安装在激光直写设备多路光路的下方，载物吸盘内侧边处。如图3所示，全反镜3对应第一路成像光路，透镜组中各透反镜4分别对应剩余各路成像光路。全反镜3和透反镜4的倾斜方向一致，从而将第一转换镜组2转换得到的平行光反射至同一方向，第二转换镜5将平行入射的光线成像到图形采集装置6上，从而通过测出各光路所投图形的偏移值，从而实现对各成像光路的校准。
具体的，其中一种校准方法，各光路依次向图像采集装置同一位置投射相同或者形状一致、但大小不一的空心图形，则以第一路成像光路所投图形为基准，通过测出后续成像光路所投图形的偏移值，从而实现对各成像光路的校准；如投射形状一致、但大小不一的空心圆环最终图像采集装置得到一组同心圆环，如图5所示，计算后续成像光路所投圆环与第一路光路或者上一路光路所投圆环间隙偏差值，从而得到各路成像光路的偏移值，在进行曝光时将各路成像光路所投图形根据各自的偏移值反向补偿，从而实现对各成像光路的校准。
另外一种校准方法，如图6所示，在进行多光路校准时，各光路通过透镜组同时向图像采集装置不同位置投射图形，形成一阵列图案，通过测出各光路所投图形相对于标准位置的偏移值，在进行曝光时将各路成像光路所投图形根据各自的偏移值反向补偿，从而实现对各成像光路的校准。
实施例二
本实施例提供一种双面曝光激光直写设备中多路光路校准系统和校准方法，包括上、下两组多路光路，所述校准系统包括转换镜组、透镜组和图像采集装置；
所述转换镜组包括第一转换镜组和第二转换镜；
所述第一转换镜组中各转换镜安装在各成像光路组件垂直方向上，用于将各光路所投的图像进行转换变成平行光；
所述第二转换镜位于图像采集装置前方，用于将平行光成像于图像采集装置上；
所述透镜组包括全反镜和透反镜；
所述全反镜和透反镜的倾斜角度为45°或135°。
所述透镜组安装在激光直写设备的载物吸盘内侧边处，其中上、下两组多路光路中的一组多路光路通过与其对应的各透反镜将光线反射至同一方向，各透反镜与图像采集装置位于同一水平位置；另一组多路光路通过全反镜和透反镜的组合将光线反射至同一方向，所述同一方向为图像采集装置方向；
本实施例以激光直写设备中包含上下各四路成像光路为例进行说明(因为仅涉及激光直写设备中的各成像光路和载物吸盘，因此本申请附图中均未示出激光直写设备的其他部件)，如图2和图4所示，图2给出了校准系统中的透镜组与激光直写设备的载物吸盘以及各成像光路的位置关系示意图，图4给出了各成像光路与多路光路校准系统的位置示意图。
图4中，从左侧数，位于载物吸盘上方的各成像光路分别称为上方第一路成像光路、上方第二路成像光路、上方第三路成像光路、上方第四路成像光路；同样从左侧数，位于载物吸盘下方的各成像光路分别称为下方第一路成像光路、下方第二路成像光路、下方第三路成像光路、下方第四路成像光路。
从图4可以看出，载物吸盘上方的各成像光路分别对应一个透反镜4；
而对于载物吸盘下方的各成像光路，分别对应一个全反镜3-1，在全反镜反射路径上分别设置有另一个全反镜3-2，全反镜3-1和全反镜3-2都位于同一水平面上，在全反镜3-2反射路径上分别设置有一个透反镜4-1(下方第一路成像光路对应全反镜3-2反射路径上设置的是全透镜3)，全反镜3、透反镜4-1和上方各成像光路所对应透反镜4在同一水平面上，如图4中虚线框内所示，下方各成像光路所投射的图形经过全反镜3-1、全反镜3-2和透反镜4-1的反射，最终投向图像采集装置6。
通过载物吸盘上、下方各成像光路向图像采集装置投射图形来测出各光路的偏移值，从而实现对各成像光路的校准。
具体校准方法和投射图案参考实施例一，此处不再赘述。
本发明实施例中的部分步骤，可以利用软件实现，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中，如光盘或硬盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光直写设备中多路光路校准系统，其特征在于，所述校准系统包括转换镜组、透镜组和图像采集装置；
所述转换镜组包括第一转换镜组和第二转换镜；
所述第一转换镜组中各转换镜安装在各成像光路组件下方，用于将各光路所投的图像进行转换变成平行光；
所述第二转换镜位于图像采集装置前方，用于将平行光成像于图像采集装置上；
所述透镜组、第二转换镜和图像采集装置依次排布于同一水平位置；
所述透镜组包括全反镜和透反镜；
所述透镜组安装在激光直写设备多路光路的下方，其中，全反镜对应第一路成像光路，透镜组中各透反镜分别对应剩余各路成像光路；所述透镜组用于将转换得到的平行光反射至同一方向，所述同一方向为从全反镜指向透反镜的方向。
2.根据权利要求1所述的校准系统，其特征在于，所述全反镜和透反镜的倾斜方向一致。
3.根据权利要求2所述的校准系统，其特征在于，所述透镜组安装在激光直写设备的载物吸盘内侧边处。
4.一种双面曝光激光直写设备中多路光路校准系统，包括上、下两组多路光路，其特征在于，所述校准系统包括转换镜组、透镜组和图像采集装置，所述透镜组包括全反镜和透反镜；
所述转换镜组包括第一转换镜组和第二转换镜；
所述第一转换镜组中各转换镜安装在各成像光路组件垂直方向上，用于将各光路所投的图像进行转换变成平行光；
所述第二转换镜位于图像采集装置前方，用于将平行光成像于图像采集装置上；
所述透镜组安装在激光直写设备的载物吸盘内侧边处，其中上、下两组多路光路中的其中一组多路光路通过与其对应的各透反镜将光线反射至同一方向，各透反镜与图像采集装置位于同一水平位置；
另一组多路光路通过全反镜和透反镜的组合将光线反射至同一方向；
所述同一方向为图像采集装置方向。
5.根据权利要求4所述的校准系统，其特征在于，所述全反镜和透反镜的倾斜角度为45°或135°。
6.一种激光直写设备中多路光路校准方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1-5任一项所述的校准系统进行多光路校准。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法包括：在进行多光路校准时，各光路通过透镜组依次向图像采集装置同一位置投射图形，以第一路成像光路所投图形为基准，通过测出后续成像光路所投图形的偏移值，从而实现对各成像光路的校准。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述各光路通过透镜组依次向图像采集装置同一位置投射的图形为形状一致、但大小不一的空心图形。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法包括：在进行多光路校准时，各光路通过透镜组同时向图像采集装置不同位置投射图形，形成一阵列图案，通过测出各光路所投图形相对于标准位置的偏移值，从而实现对各成像光路的校准。
10.一种具有多路光路的激光直写设备，其特征在于，所述激光直写设备包括权利要求1-3任一项所述的激光直写设备中多路光路校准系统或权利要求4或5所述的双面曝光激光直写设备中多路光路校准系统。
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