CN112387707B - 一种掩模版膜面微粒清除装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及掩模版辅助装置技术领域，公开了一种掩模版膜面微粒清除装置及方法。清除装置包括支座，支座的一侧竖直设置两根立柱，两根立柱并列平行，两根立柱上均设有可沿立柱滑动的斜臂，两根斜臂悬伸端朝远离立柱方向延伸的同时朝远离支座的方向延伸，两根斜臂相对的侧面之间设有可延斜臂滑动的横杆，横杆上设置能进行检测和清楚作业的功能模块，功能模块可延横杆滑动。利用该清除装置及清除方法，在检查及清除膜面微粒时不会划伤膜面或带来微粒残留，通过镜头扫描识别、喷枪姿态调控、压力适配，实现安全、迅捷、准确地清除作业，不仅避免了膜面二次污染，还提高了产品曝光良率。

Description

一种掩模版膜面微粒清除装置及方法

技术领域

本发明涉及掩模版辅助装置技术领域，具体涉及一种掩模版膜面微粒清除装置及方法。

背景技术

掩模版又称光掩模版、光罩（Photo mask），由石英玻璃作为基板衬底，首先在石英玻璃基板上镀上一层金属铬层，然后在铬层上面涂覆光阻（又称光刻胶，一种感光材料，在特定波长光的照射下其化学性质会发生改变），把已设计好的电路图形通过电子激光设备使光阻曝光，被曝光的区域通过光阻显影、铬层蚀刻后再形成与设计图一样的电路图形，从而成为类似曝光后的底片的光掩膜母版。近年来随着平板显示、半导体芯片、电路板等行业的升级换代，对下游产品的要求也越来越高，而光掩模版广泛用于下游电子元器件制造业的批量生产，是下游行业生产流程衔接的关键部分，决定了下游产品的精度和质量。

目前，掩模版生产主要集中G6规格及以上，其掩模版尺寸主要为800*920mm，800*960mm，850*1200mm，1220*1400mm，1620*1780mm等尺寸。在掩模版制造工艺中，光阻涂布、光阻曝光以及显影蚀刻等是影响掩模版制造精度的关键因素。其中，光阻曝光是整个掩模版制造工艺的核心，该系统包含加载机、传送机、版架以及曝光机等。其中版架的作用一方面是实现掩模版半自动进入曝光机室内，保证掩模版曝光前的绝对安全；另一方面，版架可以方便光阻曝光前对涂覆好光阻的掩模版膜面进行检查，即掩模版在版架上呈斜向上方向摆放，人为通过绿光灯和喷枪对掩模版光阻膜面微粒进行检查及清除。干净的掩模版膜面在曝光时，可以减少曝光过程中产生的缺陷，并有效提高掩模版曝光质量。

但目前使用绿光灯和喷枪对掩模版光阻膜面微粒进行手动检查及清除时，需要一人同时左手持绿光灯右手拿喷枪进行作业。其中，绿光灯较重不适合长时间作业，且光罩膜版面大，绿光灯的接线长，增加了掩模版膜面的刮伤风险；用喷枪对膜面微粒进行近距离的清除时，由于气压的反作用力很容易造成枪嘴抖动，不仅增加了对掩模版膜面的刮伤风险，还增加了人为制造的微粒掉落膜面的可能性。由于操作环境复杂且对操作人员熟练度要求较高，人为损伤掩模版光阻膜面的风险大大增加。一旦光阻膜面被剐蹭、划伤，则需要重新涂布；而如果造成铬层或玻璃基板的划伤，则整个基板就彻底报废，风险和代价巨大。

因此，掩模版辅助装置技术领域亟需一种可实现对多种尺寸掩模版光阻膜面微粒安全快速检查及清除，并能防止掩模版膜面的二次污染的装置，并依据该装置提供一种掩模版膜面微粒清除的方法。

发明内容

本发明克服了现有技术的缺陷，提供一种可实现对多种尺寸掩模版膜面微粒安全快速检查及清除，且能防止掩模版膜面的二次污染的装置，并依据该装置提供一种掩模版膜面微粒清除的方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种掩模版膜面微粒清除装置，包括支座，所述支座的一侧竖直设置两根立柱，两根所述立柱并列平行，两根所述立柱上均设有可沿立柱滑动的斜臂，两根所述斜臂悬伸端朝远离立柱方向延伸的同时朝远离支座的方向延伸，两根所述斜臂相对的侧面之间设有可延斜臂滑动的横杆，所述横杆上设置能进行检测和/或清除作业的功能模块，所述功能模块可延横杆滑动。

进一步的，所述功能模块包括与气源管路相通的喷枪和与显示屏信号连接的镜头。

进一步的，所述功能模块还包括PLC控制器，所述PLC控制器与喷枪的启闭阀电性连接。

进一步的，所述镜头为光学显微镜镜头。

进一步的，所述喷枪包括多个并列设置的喷嘴，多个所述喷嘴的排列方向与横杆的延伸方向垂直。

进一步的，其特征在于，所述立柱朝向支座几何中心的侧立面设有第一导轨，所述斜臂端部与第一导轨构成滑动连接。

进一步的，所述斜臂相对的侧面上设有第二导轨，所述横杆的两端分别与对应的斜臂上的第二导轨适配构成滑动连接。

进一步的，所述横杆远离立柱的侧面设有第三导轨，所述功能模块与第三导轨适配构成滑动连接。

进一步的，所述支座底部设有多个滚轮；和/或，所述支座上远离斜臂悬伸端的一侧设有配重体。

一种掩模版膜面微粒清除方法，利用前述的一种掩模版膜面微粒清除装置，包括以下步骤：

A、通过支承机构在斜臂的斜下方架设掩模版，所述掩模版设有膜面的一侧与两个斜臂所在平面平行；

B、斜臂沿立柱滑动和/或横杆沿斜臂滑动和/或功能模块沿横杆滑动，直至功能模块的作业端朝向掩模版的一角；

C、横杆沿斜臂滑动或功能模块沿横杆滑动，镜头采集掩模版膜面形貌特征并传递给PLC控制器；

D、当镜头识别到掩模版板面出现微粒时，PLC控制器向喷枪发出清除指令；

E、喷枪接收清除指令，执行整姿响应动作，将喷枪喷射方向调整至与掩模版成45°且正对微粒；

F、喷枪执行喷气响应动作，根据微粒大小调节喷气压力并吹掉微粒；

G、横杆沿着斜臂滑动或功能模块沿横杆滑动，使功能模块的作业端以往复方式移动，形成覆盖整个掩模版膜面的S形路径。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明包括支座，支座的一侧竖直设置两根立柱，两根立柱并列平行，两根立柱上均设有可沿立柱滑动的斜臂，两根斜臂悬伸端朝远离立柱方向延伸的同时朝远离支座的方向延伸，两根斜臂相对的侧面之间设有可延斜臂滑动的横杆，横杆上设置能进行检测和清楚作业的功能模块，功能模块可延横杆滑动。本发明包括支座，支座的一侧竖直设置两根立柱，两根立柱并列平行，两根立柱上均设有可沿立柱滑动的斜臂，两根斜臂悬伸端朝远离立柱方向延伸的同时朝远离支座的方向延伸，两根斜臂相对的侧面之间设有可延斜臂滑动的横杆，横杆上设置能进行检测和清楚作业的功能模块，功能模块可延横杆滑动。本发明还基于前述装置提出一种掩模版膜面微粒清除方法，利用该清除装置及清除方法，在检查及清除膜面微粒时不会划伤膜面或带来微粒残留，通过镜头扫描识别、喷枪姿态调控、压力适配，实现安全、迅捷、准确地清除作业，不仅避免了膜面二次污染，还提高了产品曝光良率。另外，喷枪压力及角度可以自由调节，可以精准实现微粒的定位消除；还可以实现在其它机台如涂胶机处Mura及Pinhole等缺陷检查、清洗机处膜面微粒的检查等。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明主体结构的背面立体示意图；

图2为本发明实施状态下的正面立体示意图；

图3为本发明图2的左视图；

图4为本发明实施状态下的背面立体示意图；

图5为本发明图4的A处放大图；

图6为本发明功能模块的路径示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-支座，2-立柱，21-第一导轨，3-斜臂，31-第二导轨，4-横杆，41-第三导轨，5-喷枪，6-镜头，7-掩模版，8-版架，91-配重体，92-滚轮。

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明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

如说明书附图1～4所示，一种掩模版7膜面微粒清除装置，包括支座1，支座1的一侧竖直设置两根立柱2，两根立柱2并列平行，两根立柱2上均设有可沿立柱2滑动的斜臂3，两根斜臂3悬伸端朝远离立柱2方向延伸的同时朝远离支座1的方向延伸，两根斜臂3相对的侧面之间设有可延斜臂3滑动的横杆4，横杆4上设置能进行检测和/或清除作业的功能模块，功能模块可延横杆4滑动。可以理解的是，由于掩模版7相关技术是舶来品，因此掩模版7膜面上的“微粒”原意为“Particle”，此处是指粉尘、杂质、细微颗粒物等污染物，是该类污染物的总称，这些细微颗粒的存在会造成掩模版7膜面污染，进而造成曝光缺陷导致曝光问题。

本技术方案通过设置立柱2、斜臂3和横杆4形成三轴坐标系，带动功能模块沿版面运动，保证整个装置在检查及清除光罩膜面微粒时不会产生膜面划伤和微粒残留，不仅消除了以往人手动检查膜面划伤掩模版7的可能性，避免了人工手动检查时带入的微粒，还提高了产品曝光良率；另外，喷枪5压力及角度可以自由调节，可以精准实现微粒的定位消除；还可以实现在其它机台如涂胶机处Mura及Pinhole等缺陷检查、清洗机处膜面微粒的检查等。

需要说明的是，支承机构为将掩膜版7架设在斜臂3下方并使掩膜版7的膜面与两斜臂3所在平面平行的机械组件，既可以是单独的固定式或活动式工作台，也可以是其他机台上原本就设有的掩膜版放置台面，本方案中统一概括为版架8。如图2～4所示，版架8设置于斜臂3的下方，且版架8平面与两个斜臂3所在的平面平行，版架8通常是设置在曝光机上的，使用时，将清除装置转移到曝光机、涂胶机、清洗剂等机台的上方，调整斜臂3在立柱2上的高度，然后进行后续操作。当然，在实际应用中，也可将版架8通过连接臂设置在支座1上，替换不同的掩模版7进行专门的清除作业，具体应用的时候可以根据情况和需求合理设置。

如图5所示，展示了功能模块的放大图示，作为优选的实施方式，功能模块包括与气源管路相通的喷枪5和与显示屏信号连接的镜头6。更进一步的，功能模块还包括PLC控制器，PLC控制器与喷枪5的启闭阀电性连接。可以理解的是，与气源连通的喷枪5角度和压力可以受控调整，从而实现对不同状态的微粒进行处理，而镜头6负责对膜面扫描检测，并将扫描结果展示在显示屏上，当显示屏上出现微粒时，通过PLC控制系统调整喷枪5的对准方向，使喷嘴与掩模版7膜面呈45°夹角并正对微粒，调节喷枪5压力，最后执行喷气指令吹掉微粒。在实际工作应用中还可以不设置镜头6，而使喷枪5持续性喷气，遍历整个掩膜版7的膜面，也能实现对整个膜面的微粒清除作业，只是这种方式耗时长、耗能多，而设置与显示屏信号连接的镜头6应用更佳，效率高、成本低。

如图5所示，优选的，镜头6为光学显微镜镜头6。更进一步的，喷枪5包括多个并列设置的喷嘴，多个喷嘴的排列方向与横杆4的延伸方向垂直。可以理解的是，采用光学显微镜头6具有更高的精度，而设置多个喷嘴可以获得更大的喷射范围，提高工作效率，又因为功能模块主要是沿着横杆4滑动，所以多个喷嘴的排列方向与横杆4长度方向垂直。

进一步的，立柱2朝向支座1几何中心的侧立面设有第一导轨21，斜臂3端部与第一导轨21构成滑动连接。进一步的，斜臂3相对的侧面上设有第二导轨31，横杆4的两端分别与对应的斜臂3上的第二导轨31适配构成滑动连接。进一步的，横杆4远离立柱2的侧面设有第三导轨41，功能模块与第三导轨41适配构成滑动连接。可以理解的是，第一导轨21、第二导轨31和第三导轨41构成了三轴坐标系，各自通过PLC控制，调整功能模块与膜面的距离或者功能模块的行进路径，重点在于导轨的设置位置和延伸方向，因此简单做以阐述，而驱动部件沿导轨滑动属于成熟的现有技术，这里就不再赘述。通过这种精简的结构设计，实现了满足大跨度需求的同时，能进行稳定、精确的运动，其中横杆4可以支持总长2000mm的第三导轨41，斜臂3可以支持总长2200mm的第二导轨31，也即可以满足行业中G11（1620mm*1780mm*17mm）及以下所有规格尺寸掩模版的光阻膜面微粒检查及清洁。

进一步的，支座1底部设有多个滚轮92；和/或，支座1上远离斜臂3悬伸端的一侧设有配重体91。可以理解的是，设置滚轮92便于调整清除装置的位置，非工作状态下也便于装运安置；而在远离斜臂3悬伸端的一侧设置配重体91可以使整套装置更加稳固。

一种掩模版膜面微粒清除方法，利用前述的一种掩模版膜面微粒清除装置，包括以下步骤：

A、通过支承机构在斜臂3的斜下方架设掩模版7，掩模版7设有膜面的一侧与两个斜臂3所在平面平行；可以理解的实是，支承机构为将掩膜版7架设在斜臂3下方并使掩膜版7的膜面与两斜臂3所在平面平行的机械组件，既可以是单独的固定式或活动式工作台，也可以是其他机台上原本就设有的掩膜版放置台面，本方案中统一概括为版架8。

B、斜臂3沿立柱2滑动和/或横杆4沿斜臂3滑动和/或功能模块沿横杆4滑动，直至功能模块的作业端朝向掩模版7的一角；可以理解的是，模板倾斜设置，功能模块从上侧往下侧清除，所以起始位置也即膜面的左上角或者右上角。

C、横杆4沿斜臂3滑动或功能模块沿横杆4滑动，镜头6采集掩模版7膜面形貌特征并传递给PLC控制器；

D、当镜头6识别到掩模版7板面出现微粒时，PLC控制器向喷枪5发出清除指令；可以理解的是，镜头识别将视场内的膜面形貌情况实时反馈给PLC，PLC进行实时比对判定，发现异常情况也即视场中出现微粒则发出清除指令，视觉识别系统已经是较为成熟的技术，生产线的在线检测等领域已经有大量应用，因此底层原理这里就略作说明不再赘述。

E、喷枪5接收清除指令，执行整姿响应动作，将喷枪5喷射方向调整至与掩模版7成45°且正对微粒；可以理解的是，喷枪5的喷嘴为摆式喷嘴可以受控摆动，从而使喷枪5能够将微粒斜向下吹离膜面，并且离开膜面之后向膜面靠近支座1的一侧运动，避免再回到之前已经处理过的膜面上而导致的重复作业，这里之所以采用45°夹角，是因为可以使气体喷射力将微粒吹离距离足够远。

F、喷枪5执行喷气响应动作，根据微粒大小调节喷气压力并吹掉微粒；可以理解的是，视觉识别系统能够判定微粒的几何尺度，进而根据微粒大小适应性调整喷枪5的喷气压力大小，实现节能、精准清除作业。

G、横杆4沿着斜臂3滑动或功能模块沿横杆4滑动，使功能模块的作业端以往复方式移动，形成覆盖整个掩模版7膜面的S形路径。如图6所示，可以理解的是，功能模块的路径为往复移动，整体呈S形，但是转折位置不一定非得直角拐弯，只是三轴驱动情况下直角拐弯实现方便、编程简单，实际实施过程中也可以是弯弧转弯。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

可以理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的组件或机构必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明较佳的实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种掩模版膜面微粒清除装置，其特征在于，该装置包括支座（1），所述支座（1）的一侧竖直设置两根立柱（2），两根所述立柱（2）并列平行，两根所述立柱（2）上均设有可沿立柱（2）滑动的斜臂（3），两根所述斜臂（3）悬伸端朝远离立柱（2）方向延伸的同时朝远离支座(1)的方向延伸，两根所述斜臂（3）相对的侧面之间设有可延斜臂（3）滑动的横杆（4），所述横杆（4）上设置能进行检测和/或清除作业的功能模块，所述功能模块可延横杆（4）滑动，所述功能模块包括与气源管路相通的喷枪（5）和与显示屏信号连接的镜头（6）；

基于上述一种掩模版膜面微粒清除装置的方法：

A、通过支承机构在斜臂（3）的斜下方架设掩模版（7），所述掩模版(7)设有膜面的一侧与两个斜臂（3）所在平面平行；

B、斜臂（3）沿立柱（2）滑动和/或横杆（4）沿斜臂（3）滑动和/或功能模块沿横杆（4）滑动，直至功能模块的作业端朝向掩模版（7）的一角；

C、横杆（4）沿斜臂（3）滑动或功能模块沿横杆（4）滑动，镜头（6）采集掩模版(7)膜面形貌特征并传递给PLC控制器；

D、当镜头（6）识别到掩模版（7）膜面出现微粒时，PLC控制器向喷枪（5）发出清除指令；

E、喷枪（5）接收清除指令，执行整姿响应动作，将喷枪（5）喷射方向调整至与掩模版（7）成45°且正对微粒；

F、喷枪（5）执行喷气响应动作，根据微粒大小调节喷气压力并吹掉微粒；

G、横杆（4）沿着斜臂（3）滑动或功能模块沿横杆（4）滑动，使功能模块的作业端以往复方式移动，形成覆盖整个掩模版（7）膜面的S形路径。

2.根据权利要求1所述的一种掩模版膜面微粒清除装置，其特征在于，所述功能模块还包括PLC控制器，所述PLC控制器与喷枪（5）的启闭阀电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种掩模版膜面微粒清除装置，其特征在于，所述镜头（6）为光学显微镜镜头。

4.根据权利要求1所述的一种掩模版膜面微粒清除装置，其特征在于，所述喷枪（5）包括多个并列设置的喷嘴，多个所述喷嘴的排列方向与横杆（4）的延伸方向垂直。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种掩模版膜面微粒清除装置，其特征在于，所述立柱（2）朝向支座（1）几何中心的侧立面设有第一导轨（21），所述斜臂（3）端部与第一导轨（21）构成滑动连接。

6.根据权利要求5所述的一种掩模版膜面微粒清除装置，其特征在于，所述斜臂（3）相对的侧面上设有第二导轨（31），所述横杆（4）的两端分别与对应的斜臂（3）上的第二导轨（31）适配构成滑动连接。

7.根据权利要求6所述的一种掩模版膜面微粒清除装置，其特征在于，所述横杆（4）远离立柱（2）的侧面设有第三导轨（41），所述功能模块与第三导轨（41）适配构成滑动连接。

8.根据权利要求1所述的一种掩模版膜面微粒清除装置，其特征在于，所述支座（1）底部设有多个滚轮（92）；和/或，所述支座（1）上远离斜臂（3）悬伸端的一侧设有配重体（91）。

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