CN112575287A - 掩模对准装置和掩模对准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种掩模对准装置和掩模对准方法。此掩模对准装置包括：探测单元、照明单元和工件台单元；照明单元包括背光光源、同轴光源和环形光源；背光光源位于工件台单元背离探测单元的一侧；工件台单元背离背光光源的一侧表面用于承载待对位掩模；同轴光源的光轴、环形光源的光轴以及探测单元的中心轴均同轴设置，且同轴光源、环形光源和探测单元均位于工件台单元的同一侧；待对位掩模包括定位标记，定位标记包括通孔和/或凹槽；背光光源用于在定位通孔时提供照明，同轴光源和环形光源用于在定位凹槽时提供照明。本发明的技术方案可提高掩模中的定位标记的测量准确度，从而提高掩模与框架的对准精度。

Description

掩模对准装置和掩模对准方法

技术领域

本发明实施例涉及掩模板的测量技术领域，尤其涉及一种掩模对准装置和掩模对准方法。

背景技术

有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)具备自发光、不需要背光源、厚度薄、对比度高、反应速度快、视角广以及可应用于挠曲性面板等优点，应用前景十分广阔。有机发光二极管的发光结构包括阴极、阳极以及位于阴极和阳极之间的发光层，发光层的制作方法通常为真空掩模蒸镀工艺。

真空掩模蒸镀工艺过程中应用掩模板装置进行掩模，掩模板装置一般包括框架(frame)和金属掩模(mask)，金属掩模上布有数量很多的像素孔以及若干特征孔，特征孔也可称为定位标记，用于在张网过程中辅助对位。金属掩模经过张网和焊接固定在框架中，张网过程中，特征孔的位置通过测量系统实现测量，由于特征孔的种类不同，现有的测量系统的测量准确度较低，导致金属掩模与框架的对准精度较差。

发明内容

本发明提供一种掩模对准装置和掩模对准方法，以提高掩模中的定位标记的测量准确度，从而提高掩模与框架的对准精度。

本发明实施例提出一种掩模对准装置，该掩模对准装置包括：探测单元、照明单元和工件台单元；所述照明单元包括背光光源、同轴光源和环形光源；

所述背光光源位于所述工件台单元背离所述探测单元的一侧；所述工件台单元背离所述背光光源的一侧表面用于承载待对位掩模；所述同轴光源的光轴、所述环形光源的光轴以及所述探测单元的中心轴均同轴设置，且所述同轴光源、所述环形光源和所述探测单元均位于所述工件台单元的同一侧；

所述待对位掩模包括定位标记，所述定位标记包括通孔和/或凹槽；

所述背光光源用于在定位所述通孔时提供照明，所述同轴光源和所述环形光源用于在定位所述凹槽时提供照明。

进一步地，该掩模对准装置还包括控制单元和预判单元，所述预判单元、所述背光光源、所述同轴光源和所述环形光源分别与所述控制单元电连接；

所述预判单元用于辨别所述定位标记为所述通孔或所述凹槽；

所述控制单元用于在所述定位标记为所述通孔时，控制所述背光光源提供照明；或者在所述定位标记为所述凹槽时，控制所述同轴光源和所述环形光源提供照明。

进一步地，所述预判单元包括辅助定位单元；所述辅助定位单元中包括每个所述定位标记的参考坐标；

所述参考坐标用于确定所述定位标记为所述通孔或所述凹槽。

进一步地，该掩模对准装置还包括支撑框架；

所述工件台单元、所述探测单元以及所述背光光源分别与所述支撑框架固定连接；所述支撑框架用于带动所述探测单元和所述照明单元运动，以使所述待对位掩模中的所述定位标记移动至所述探测单元的视场内；

所述同轴光源和所述环形光源均与所述探测单元固定连接，且所述环形光源位于所述探测单元靠近所述工件台单元的一端。

进一步地，所述探测单元用于获取经所述待对位掩模中的通孔透射的光束，或者用于获取经所述待对位掩模中的凹槽反射的光束，并将所述光束转换为电信号，所述控制单元用于根据所述电信号计算所述待对位掩模的定位标记的参数。

本发明实施例还提供了一种掩模对准方法，应用上述任一种掩模对准装置执行，该掩模对准方法包括：

将所述待对位掩模放置于所述工件台单元的背离所述背光光源的一侧；其中，所述待对位掩模包括定位标记，所述定位标记包括通孔和/或凹槽；

利用所述背光光源在定位所述通孔时提供照明，和/或，利用所述同轴光源和所述环形光源在定位所述凹槽时提供照明。

进一步地，利用所述同轴光源和所述环形光源在定位所述凹槽时照明之前还包括：

每隔预设时间调节所述同轴光源的工作参数与所述环形光源的工作参数，使所述同轴光源照射到参考标记板时，所述探测单元探测得到的灰度值A₁与所述环形光源照射到参考标记板时，所述探测单元探测得到的灰度值B₁分别满足：

95％A₀≤A₁≤105％A₀，95％B₀≤B₁≤105％B₀；

其中，A₀和B₀采用如下方式确定：

采用所述同轴光源和所述环形光源对所述待定位掩模的非标记区域进行照明；

在所述探测单元探测得到的信噪比等于或大于预设信噪比时，记录所述同轴光源的工作参数为S₁，所述环形光源的工作参数为S₂；

将所述参考标记板放置于所述工作台的表面，控制同轴光源的工作参数为S₁，获取所述探测单元探测的灰度值A₀，控制所述环形光源的工作参数为S₂，获取所述探测单元探测的灰度值B₀；

其中，所述非标记区域包括坑洼和/或纹理。

进一步地，所述预设时间与所述同轴光源和所述环形光源在所述预设时间内的使用时长负相关。

进一步地，调节所述同轴光源的工作参数与所述环形光源的工作参数之前还包括：

调节所述环形光源与所述工件台单元之间的距离为预设工作距；其中，所述预设工作距小于或等于所述探测单元的工作距。

进一步地，利用所述背光光源在定位所述通孔时提供照明，和/或，利用所述同轴光源和所述环形光源在定位所述凹槽时提供照明之前还包括：

根据所述定位标记的参考坐标辨别所述定位标记为所述通孔或所述凹槽。

进一步地，利用所述背光光源在定位所述通孔时提供照明，和/或，利用所述同轴光源和所述环形光源在定位所述凹槽时提供照明之后还包括：

获取经所述待对位掩模中的通孔透射的光束，或者用于获取经所述待对位掩模中的凹槽反射的光束，并将所述光束转换为电信号；

根据所述电信号计算所述待对位掩模的定位标记的参数。

本发明实施例提供的掩模对准装置包括：探测单元、照明单元和工件台单元；通过设置照明单元包括背光光源、同轴光源和环形光源；背光光源位于工件台单元背离探测单元的一侧；同轴光源的光轴、环形光源的光轴以及探测单元的中心轴均同轴设置，且同轴光源、环形光源和探测单元均位于工件台单元的同一侧；背光光源用于在定位通孔时提供照明，同轴光源和环形光源用于在定位凹槽时提供照明，可针对不同类型的定位标记，分别提供不同类型的照明光源，从而有利于提高掩模中的定位标记的测量准确度，有利于提高掩模与框架的对准精度。其中，利用背光光源在定位通孔时提供照明，背光光源发出的光束可穿过通孔所在的区域，使得背光光源的可被探测单元接收的光信号强度较大，从而有利于提高测量通孔位置时的信噪比，有利于提高通孔的测量准确度，同时有利于提高背光光源的光利用率。对于凹槽，由于光线的穿透率较低，即光透过率较低，所以采用反射信息来表征凹槽的参数，环形光源和同轴光源同时照射到待对位掩模表面，并被待对位掩模表面反射，探测单元探测到的环形光源和同轴光源的反馈信息互补，可避免坑洼和纹理等引起的噪音干扰信息，从而有利于精确测量凹槽的参数。从而，该掩模对准装置的测量准确度较高，待对位掩模与框架的对准精度较好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明实施例提供的一种掩模对准装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的掩模对准装置所对位的待对位掩模的平面结构示意图；

图3是沿图2中C1-C2的剖面结构示意图；

图4是本发明实施例提供的掩模对准装置中仅采用同轴光源提供照明时，成像光束接收角示意图；

图5是本发明实施例提供的掩模对准装置在不同光源照明模式下的效果对比图；

图6是本发明实施例提供的另一种掩模对准装置的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的又一种掩模对准装置的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的一种掩模对准方法的流程示意图；

图9是本发明实施例提供的另一种掩模对准方法的流程示意图；

图10是本发明实施例提供的掩模对准方法中一种离线标定过程的流程示意图；

图11是本发明实施例提供的掩模对准方法中另一种离线标定过程的流程示意图；

图12是本发明实施例提供的掩模对准方法中一种在线标定过程的流程示意图；

图13是本发明实施例提供的又一种掩模对准方法的流程示意图；

图14是本发明实施例提供的又一种掩模对准方法的流程示意图；

图15是本发明实施例提供的又一种掩模对准方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例

图1是本发明实施例提供的一种掩模对准装置的结构示意图，图2是本发明实施例提供的掩模对准装置所对位的待对位掩模的平面结构示意图，图3是沿图2中C1-C2的剖面结构示意图。参照图1-图3，该掩模对准装置10包括：探测单元110、照明单元120和工件台单元130；照明单元120包括背光光源121、同轴光源122和环形光源123；背光光源121位于工件台单元130背离探测单元110的一侧；工件台单元130背离背光光源121的一侧表面用于承载待对位掩模20；同轴光源122的光轴、环形光源123的光轴以及探测单元110的中心轴均同轴设置，且同轴光源122、环形光源123和探测单元110均位于工件台单元130的同一侧；待对位掩模20包括定位标记，定位标记包括通孔201和/或凹槽202；背光光源121用于在定位通孔201时提供照明，同轴光源122和环形光源123用于在定位凹槽202时提供照明。

其中，待对位掩模20经过张网和焊接固定在框架中，张网过程中定位标记的位置通过掩模对准装置10来实现测量。该掩模对准装置也可理解为一测量分系统，该测量分系统用于测量待对位掩模20中的定位标记的参数，该参数可包括位置坐标、形状、尺寸以及本领域技术人员可知的其他参数。

下面结合图2和图3对待对位掩模20的结构进行示例性说明。参照图2和图3，待对位掩模20在边角位置设置有4个定位标记，包括2个通孔201和2个凹槽202。通孔201所在位置，即沿垂直于待对位掩模20的平面的方向穿透该待对位掩模20，从而光线可穿过通孔201，通孔201也可称为全刻蚀通孔。凹槽202所在位置，在垂直于待对位掩模20的平面的方向上，待对位掩模20并未完全被刻蚀掉，而是仍保留一部分，该部分会吸收光线，从而光线不能穿过凹槽202，凹槽也可称为半刻蚀孔。全刻蚀通孔和半刻蚀孔均为特征孔，即定位标记也可称为待对位掩模20的特征孔，该特征孔用于在张网过程中辅助对位。该待对位掩模20可为金属掩模。

根据特征孔的类型不同，本发明实施例采用不同的照明模式以提高测量准确度，从而提高待对位掩模20与框架的对位精度。

示例性的，在定位通孔201时，采用背光光源121进行照明，由于背光光源121的光线可穿过通孔201，因此探测单元110探测到的通孔201的范围内光线强度较大；而通孔201的周边的光线被待对位掩模20的材料吸收，探测单元110探测到的光线强度较小，将光线信息成像，则可获得通孔201的干净清晰的图像，从而有利于提高通孔201的定位精度。

示例性的，背光光源121可采用高指向性的光源，即其发散角较小，由此，较集中的光线均可通过通孔201，背光光源121的光利用率较高。

示例性的，在定位凹槽202时，光线无法沿垂直于待对位掩模20所在的平面穿过凹槽202，由此无法采用背光光源121提供照明，此时可采用同轴光源122和环形光源123的组合照明模式对凹槽202进行照明，探测单元110用于根据反射光信号得到凹槽202的参数。

示例性的，图4是本发明实施例提供的掩模对准装置中仅采用同轴光源提供照明时，成像光束接收角示意图。参照图4，椭圆形的透镜代表同轴光源122和探测单元110的公共光路；在此位置处，同轴光源110的光线出射，并照射至待对位掩模板20的表面，同时，被待对位掩模20的表面反射的光被探测单元110接收；其中，第一表面200代表与透镜的光轴垂直的待对位掩模20的表面，第二表面210代表与透镜的光轴不垂直的待对位掩模20的表面，示例性的，第二表面210可为凹槽202的非垂直侧面、待对位掩模20表面的坑洼、纹理或其他形成干扰信息的表面；第一角度D1代表探测单元110可接收的光线的角度范围，第二角度D2代表第二表面210位置对应的入射光线和出射光线的夹角。其中，当反射光线的空间位置在第一角度D1对应的空间范围之外时，则光线不能被探测单元110探测到。

示例性的，图5是本发明实施例提供的掩模对准装置在不同光源照明模式下的效果对比图，示出了在定位凹槽时，仅利用同轴光源提供照明(见301)、仅利用环形光源进行照明(见302)以及同时利用同轴光源和环形光源提供照明(见303)的探测效果。下面，结合图1、图4和图5，以探测单元110探测反射光束的成像信息为例，示例性的说明对比效果。

其中，在仅利用同轴光源122提供照明时，待对位掩模20的表面存在坑洼或纹理或其他局部倾斜(示例性的，可包括断面和斜坡等)的区域，由待对位掩模20的表面反射形成的成像光束只有在第一角度D1对应的空间范围内，才能被探测单元110接收，在采用单色相机成像时，形成低灰度区域，成为干扰信息，影响凹槽202的位置和尺寸的计算。而环形光源123能够提供丰富的照明角度，适用于褶皱和不平表面的成像，能够弥补同轴光源122照明由于待对位掩模20表面的局部倾斜带来的成像光束的损失。因此，同轴光源122和环形光源123组合提供照明时，两光源的成像信息互补，达到抑制待对位掩模20的表面坑洼和纹理成像的效果，从而实现对凹槽202的精确测量。

还可理解为，环形光源123用于获取待对位掩模20的空间高频信息；同轴光源122用于既获取待对位掩模20的空间高频信息，又获取待对位掩模20的空间低频信息。其中，高频信息对应可显示出坑洼、纹理或其他局部倾斜的结构，低频信息对应可显示出凹槽202的轮廓。通过环形光源123对同轴光源122的补偿，可在不显示坑洼、纹理以及其他局部倾斜的前提下，更清晰的显示凹槽202的轮廓，从而有利于凹槽202的位置和尺寸的精确测量。

示例性的，背光光源121、同轴光源122和环形光源123均可用宽光谱的光源，光谱的宽度可为200nm-300nm，由此可避免干涉现象，有利于避免干涉干扰，增加测量准确性。

此外，倾斜照明也可获得空间高频信息。但是，倾斜照明对待测量对象而言会产生在倾斜照明的光源相对的方向的阴影，该阴影对待测量对象的位置和尺寸的计算带来误差。与倾斜照明相比，采用环形光源123在定位凹槽202时提供照明，不会产生阴影，适用于各个方向和各个角度的局部倾斜，有更高的适应性，从而有利于凹槽202位置的精确测量。

综上，本发明实施例提供的掩模对准装置10可待对位掩模20上不同类型的定位标记采用选择性的采用背光光源121提供照明，或者采用同轴光源122与环形光源123的组合提供照明，从而可提高待对位掩模20上的定位标记的测量准确度，从而有利于提高待对位掩模20与框架的对位精度。

首先，需要说明的是，图1中仅示例性的示出了探测单元110与同轴光源122的光束发射位置的相对位置关系，而未示出二者的内部细节；在实际结构中，探测单元110与同轴光源122靠近工件台单元130的部分光学元件可共用，从而可减小掩模对准装置10的整机结构，减小其体积和成本。

其次，需要说明的是，图1中仅示例性的示出了背光光源121位于工件台单元130远离探测单元110的一侧外部，在其他实施方式中，背光光源121还可以位于工件台单元130的内部，确保背光光源121和探测单元设置于待对位掩模20的相对的两侧即可，本发明实施例对此不作限定。

再次，需要说明的是，图2中仅示例性的示出了待对位掩模20中，通孔201和凹槽202的数量均为两个，数量均为圆形，且均位于待对位掩模20的边角处，但并非对本发明实施例可测量的待对位掩模20的限定。在其他实施方式中，待对位掩模20中的通孔201和凹槽202的数量、性状和位置均可根据待对位掩模20的实际需求设置，二者的上述参数可相同，也可不同，本发明实施例对此不作限定。

再次，需要说明的是，同轴光源122与环形光源123组合使用时，同轴光源122与环形光源123的强度需调至一定的比例，以有效的抑制干扰信息，具体调节方式在下文示出的掩模对准方法中详述。

可选的，图6是本发明实施例提供的另一种掩模对准装置的结构示意图。参照图6，该掩模对准装置10还包括控制单元140和预判单元150，预判单元150、背光光源121、同轴光源122和环形光源123分别与控制单元140电连接；预判单元150用于辨别定位标记为通孔或凹槽；控制单元140用于在定位标记为通孔时，控制背光光源121提供照明；或者在定位标记为凹槽时，控制同轴光源122和环形光源123提供照明。

其中，控制单元140用于综合处理该掩模对准装置10中的各组成结构的信息，并控制相关组成结构的位置参数或工作参数。

示例性的，探测单元可包括成像相机111和成像镜头112；成像镜头112用于将成像光束会聚至成像相机111的成像面上，成像相机111用于将成像光束成像。示例性的，成像相机111可为电荷耦合器件(Charge-coupled Device，CCD)或本领域技术人员可知的其他类型的成像器件，本发明实施例对此不赘述也不作限定。

示例性的，控制单元140可控制背光光源121的开启或关闭，以及控制背光光源121开启时的光线的强度；控制单元140可控制同轴光源122与环形光源123同时开启或同时关闭，以及控制同轴光源122与环形光源123同时开启时，同轴光源122与环形光源123的光强比；此外，控制单元140还与探测单元110电连接，用于根据探测单元110的成像信息计算出待对位掩模20中的定位标记的参数。

其中，预判单元150用于在照明单元120提供照明之前，先判断待对位掩模20的定位标记的类型，控制单元140可根据预判单元150判断的定位标记的类型，适应性地提供对应的照明模式。

由此，将待对位掩模20放置于工件台单元130的承载面上之后，可利用掩模对位装置10对待对位掩模20上的定位标记进行预判、照明以及测量，减少了人工参与的环节，有利于提高机械自动化程度。

需要说明的是，控制单元140可为硬件部件，也可为软件算法，或软件算法与硬件部件的结合，本发明实施例对此不作限定。

可选的，预判单元150包括辅助定位单元；辅助定位单元中包括每个定位标记的参考坐标；参考坐标用于确定定位标记为通孔或凹槽。

其中，待对位掩模20除包括定位标记之外，还可包括数量很多的微型像素孔；定位标记的参考坐标可理解为定位标记相对于微型像素孔的相对坐标值，也可理解为定位标记在整机系统中的绝对坐标值。

示例性的，辅助定位单元可为一图纸，该图纸中记录有各定位标记的坐标值，即参考坐标；同时记录有每个参考坐标位置处的定位标记是通孔，还是凹槽。由于形成定位标记的过程中的工艺限制或工艺误差，实际形成的定位标记与图纸中的定位标记在位置和尺寸上可能存在一定的偏差。预判单元150可根据辅助定位单元中各定位标记的参考坐标确定该定位标记是通孔，还是凹槽；并将此信息传输至控制单元140，控制单元140根据通孔或凹槽的类型为定位标记提供对应的照明模式。

需要说明的是，以图中的方位为例，图1中的同轴光源122设置于探测单元110的右侧，图6中的同轴光源122设置于探测单元110的左侧，此为不同视角下的掩模对准装置10的结构图。在掩模对准装置10的实际结构中，同轴光源122的出射光线的光轴与探测单元110的中心轴重合即可，对同轴光源122相对于探测单元110的空间位置不作限定。

可选的，图7是本发明实施例提供的又一种掩模对准装置的结构示意图。参照图7，该掩模对准装置10还包括支撑框架160；工件台单元130、探测单元110以及背光光源121分别与支撑框架160固定连接；支撑框架160用于带动探测单元110和照明单元120运动，以使待对位掩模20中的定位标记移动至探测单元110的视场内；同轴光源122和环形光源123均与探测单元110固定连接，且环形光源123位于探测单元110靠近工件台单元的一端。

其中，在测量待对位掩模20上的定位标记之前，探测单元110的坐标已与整机坐标做标定，由此，最终可将定位标记的参数整合至整机坐标中，便于将待对位掩模20的参数与整机中的其他部件(例如框架)的坐标参数相关联。

其中，支撑框架160也可称为龙门，龙门带动掩模对准装置10在平行于工件台单元130的承载面的平面(例如水平平面)内运动，以使定位标记移动至探测单元110的视场内，为后续照明及测量做准备。然后，根据定位标记的类型为通孔还是凹槽，切换对应的照明模式；工件台单元130和/或探测单元110沿平行于探测单元110的中心轴的方向(例如竖直方向)移动，使得定位标记进入探测单元110的探测范围内，即定位标记进入成像镜头112的焦深范围内，成像镜头112进行光学成像，光学成像信息记录在成像相机111中；成像相机111的成像数据信息传送至控制单元，通过预设的算法进行定位标记的位置和尺寸的计算。

可选的，继续参照图6，探测单元110用于获取经待对位掩模20中的通孔透射的光束，或者用于获取经待对位掩模20中的凹槽反射的光束，并将光束转换为电信号，控制单元140用于根据电信号计算待对位掩模20的定位标记的参数。

其中，探测单元不仅获取通孔或凹槽的相关信息光束，还对应获取通孔和凹槽周边一定范围内的相关信息光束；后续通过光束强度等信息的对比，以确定定位标记的位置和尺寸。

需要说明的是，上一段中的“一定范围”与探测单元110的探测视场范围一致，本发明实施例对该范围对应的面积不作限定，可根据掩模对准装置10和待对位掩模20的实际需求设置。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种掩模对准方法，该掩模对准方法可应用上述实施方式提供的任一种掩模对准装置执行，因此，该掩模对准方法也具有上述实施方式提供的掩模对准装置所具有的技术效果，相同之处在下文中不再赘述，可参照上文理解。

示例性的，图8是本发明实施例提供的一种掩模对准方法的流程示意图。参照图8，该掩模对准方法包括：

S610、将待对位掩模放置于工件台单元的背离背光光源的一侧。

其中，待对位掩模包括定位标记，定位标记包括通孔和/或凹槽。

然后执行：利用背光光源在定位通孔时提供照明，和/或，利用同轴光源和环形光源在定位凹槽时提供照明。该步骤可为S620，在图8中S620拆解为3个并行的步骤，分别为：

S621、利用背光光源在定位通孔时提供照明，同时，利用同轴光源和环形光源在定位凹槽时提供照明。

S622、利用背光光源在定位通孔时提供照明。

S623、利用同轴光源和环形光源在定位凹槽时提供照明。

其中，针对只包括1个照明单元的掩模对准装置而言，在定位标记为通孔时，执行S622；在定位标记为凹槽时，执行S623。针对包括2个或更多的照明单元的掩模对准装置而言，在空间允许的前提下，针对待对位掩模上不同位置处的定位标记，可同时为背光和凹槽提供照明，即当定位标记的类型均为通孔时，执行S622,；当定位标记的类型均为凹槽时，执行S623；当定位标记的类型同时包括通孔和凹槽时，执行S621。

需要说明的是，S621、S622和S623的组合执行方式可根据掩模对准装置以及方法的实际需求设置，本发明实施例对此不作限定。

如此，本发明实施例通过针对不同的定位标记的类型选择对应的光源提供照明，有利于提高定位标记的测量准确度，从而有利于提高待对位掩模与框架的定位精度。

可选的，图9是本发明实施例提供的另一种掩模对准方法的流程示意图，图10是本发明实施例提供的掩模对准方法中一种离线标定过程的流程示意图。图9和图10针对同轴光源和环形光源的组合照明模式，分别示出了一种在线标定过程和一种离线标定过程。示例性的，参照图9，该掩模对准方法包括：

S710、将待对位掩模放置于工件台单元的背离背光光源的一侧。

S720、每隔预设时间调节同轴光源的工作参数与环形光源的工作参数，使同轴光源照射到参考标记板时，探测单元探测得到的灰度值A₁与环形光源照射到参考标记板时，探测单元探测得到的灰度值B₁分别满足：

95％A₀≤A₁≤105％A₀，95％B₀≤B₁≤105％B₀。

其中，同轴光源和环形光源组合提供照明时，在两光源的强度比例在合理范围内时，可获得较好的凹槽的测量效果。由于同轴光源和环形光源的长期衰减规律不同，间隔预设时间之后，两个光源的强度比例发生变化，影响成像质量，即影响凹槽的定位准确度，因此需要定期标定。示例性的，可采用参考标记板作为定期标定的标准标记板。

其中，A₀和B₀为在线标定过程中所获取的标准灰度，下文中结合图10示例性的说明。

该步骤中，同轴光源和环形光源分别对参考标记板成像，分别将成像的灰度值调整至上述比例范围内，后续利用同轴光环和环形光源提供照明时，可获得较好的成像效果。

需要说明的是，该步骤中仅示例性的示出了95％A₀≤A₁≤105％A₀，95％B₀≤B₁≤105％B₀，但并不构成对本发明实施例提供的掩模对准方法的限定。在其他实施方式中，还可根据掩模对准方法的实际需求，设置98％A₀≤A₁≤102％A₀，97％B₀≤B₁≤103％B₀，或者设置96％A₀≤A₁≤102％A₀，98％B₀≤B₁≤105％B₀，或者设置为其他可满足成像质量要求的比例，本发明实施例对此不作限定。

S730、利用同轴光源和环形光源在定位凹槽时提供照明。

其中，在S720的基础上执行该步骤，可获得较好的成像效果，因此凹槽位置的轮廓清晰，因此可提高凹槽的位置和尺寸的准确度。

需要说明的是，背光光源在长期使用中也存在衰减，可参照图9所示的方法对背光光源进行定期在线标定，本发明实施例对此不赘述也不作限定。

可选的，图9示出的掩模对准方法中，预设时间与同轴光源和环形光源在预设时间内的使用时长负相关。

其中，随着光源使用时长的增加，光源的衰减越严重。因此，一定时间内的光源的使用时长越长，预设时间的周期越短。

示例性的，预设时间可为15天、30天或更长时间，可依据信噪比的变化衡量，根据掩模对准方法的实际需求设置，本发明实施例对此不作限定。

上述方法示出了同轴光源和环形光源的在线标定过程。下面结合图10示例性的说明同轴光源和环形光源的离线标定过程，也即图9中的S720中A₀和B₀的确定方式。参照图10，该离线标定过程可包括：

S811、采用同轴光源和环形光源对待定位掩模的非标记区域进行照明。

其中，非标记区域包括坑洼和/或纹理，也可包括其他除定位标记所在区域之外的区域。

需要说明的是，在该步骤中，也可包括照明定位标记所在区域。

S812、在探测单元探测得到的信噪比等于或大于预设信噪比时，记录同轴光源的工作参数为S₁，环形光源的工作参数为S₂。

其中，通过调节同轴光源和环形光源的光强比例可使信噪比发生变化，信噪比可代表对纹理和坑洼的抑制效果；当信噪比等于或大于预设信噪比时，抑制效果较好，即凹槽的成像效果较好，此时可较准确的测量凹槽的参数。

预设信噪比的具体取值可根据掩模对准方法的实际需求设置，可为该掩模对准装置中通过对同轴光源和环形光源的光强比进行调节后能得到的最大信噪比，也可为最大信噪比的95％、98％或百分比取值，本发明实施例对此不作限定。

其中，同轴光源的工作参数和环形光源的工作参数均为可表征光源的光强的参数。示例性的，可为电流、电压、功率或本领域技术人员可知的其他参数，本发明实施例对此不作限定。

S813、将参考标记板放置于工作台的表面，控制同轴光源的工作参数为S₁，获取探测单元探测的灰度值A₀，控制环形光源的工作参数为S₂，获取探测单元探测的灰度值B₀。

其中，该步骤中同轴光源的工作参数和环形光源的工作参数分别与S812中的同轴光源的工作参数和环形光源的工作参数相同，即在成像效果较好的光强比例下，测量参考标记板在同轴光源或环形光源下的成像灰度值，作为标准灰度A₀和B₀，作为在线标定的基准。

需要说明的是，图9和图10示出的标定过程中，参考标记板为同一块板，以此确保标定准确性。

示例性的，图11是本发明实施例提供的掩模对准方法中另一种离线标定过程的流程示意图，示例性的示出了待对位掩模为金属掩模的离线标定过程。参照图11，该离线标定过程可包括：

S821、开始。

示例性的，该步骤可包括掩模对准装置开机、与整机坐标标定、将金属掩模放置在工件台单元的承载面上以及本领域技术人员可知的其他测量准备工作，本发明实施例不再赘述也不作限定。

S822、打开同轴光源和环形光源。

示例性的，该步骤可包括控制单元控制同轴光源和环形光源均开启。

S823、对金属掩模进行成像。

示例性的，探测单元包括CCD，该步骤可包括探测单元对金属掩模的定位标记和非标记区域成像。

S824、判断成像质量是否达标。

示例性的，该步骤可包括判断信噪比是否等于或大于预设信噪比。

若否(N)，则成像质量不达标，在此光强比例下不能较准确的测量定位标记的参数，此时执行S825。

S825、调整同轴光源和环形光源的光强。

其中，通过该步骤可使信噪比发生变化，返回执行S824。当调节至合适的光强比例时，信噪比等于或大于预设信噪比，此时成像质量达标，即S824的判断结果为是。

若是(Y)，则执行S826。

S826、同轴光源和环形光源单独对参考标记板成像，探测单元采集图片，分别记录对应的灰度值A₀和B₀。

其中，该步骤即为在成像质量较好，能较准确地测量定位标记的参数时，利用参考标记板表征同轴光源和环形光源对应的成像灰度值A₀和B₀，作为标准灰度，为在线标定过程做准备。

S827、结束。

即离线标定过程结束。

上述图11示出了一种离线标定过程，下面结合图12说明另一种在线标定过程。

示例性的，图12是本发明实施例提供的掩模对准方法中一种在线标定过程的流程示意图，在离线标定的基础上执行，示例性的示出了待对位掩模为金属掩模、探测单元包括成像单元和CCD的在线标定过程。参照图12，该在线标定过程可包括：

S831、开始。

S832、定期判断金属掩模的成像质量是否达标。

其中，随着使用时长的增加，同轴光源和环形光源会有不同程度的衰减，由于二者衰减规律不同，光强比例会发生变化，导致成像质量下降，定位标记的测量准确度降低，因此需定期判断，以便对同轴光源和环形光源进行定期标定，以确保定位标记的较高的测量准确度。

若否(N)，即质量不达标，需要标定，则执行S833-S837。

S833、打开同轴光源，对参考标记板成像，CCD拍图。

示例性的，该步骤中环形光源关闭，仅开启同轴光源。

S834、调整灰度值至(1±5％)A₀的范围。

其中，灰度值的调节对应同轴光源的光强的调节，该调节过程使得光强被调节至合适的范围。

S835、打开环形光源，对参考标记板成像，CCD拍图。

示例性的，该步骤中同轴光源关闭，仅开启环形光源。

S836、调整灰度值至(1±5％)B₀的范围。

其中，该步骤可使环形光源的光强被调节至合适的范围。

需要说明的是，S834和S836中以灰度值的调节为调节标准，即从成像效果出发，分别调节同轴光源和环形光源的光强，方法简单，成像效果更直观。

S837、结束。

即在线标定过程结束。

若是(Y)，则成像质量达标，无需标定，执行S838。

S838、结束。

首先，需要说明的是，图12示出的在线标定过程中，还可在S833和S835中分别记录灰度值，以监测光源的衰减规律。

其次，需要说明的是，图12中仅示例性的示出了先对同轴光源进行标定，再对环形光源进行标定，但并非对本发明实施例提供的掩模对准方法中的在线标定过程的限定。在其他实施方式中，还可先对环形光源进行标定，再对同轴光源进行标定，本发明实施例对此不作限定。

可选的，图13是本发明实施例提供的又一种掩模对准方法的流程示意图，示出了采用同轴光源和环形光源提供照明时的照明方法。参照图13，该掩模对准方法可包括：

S910、将待对位掩模放置于工件台单元的背离背光光源的一侧。

S920、调节环形光源与工件台单元之间的距离为预设工作距。

其中，环形光源与工件台单元之间的距离也可称为环形光源的工作距。环形光源的工作距不同，会形成不同角度下的照明环境，对局部倾斜区域的成像光束的弥补效果不同。在某一工作距下，同轴光源和环形光源的强度比例在合适比例范围内时，两光源的互补效果最好，成像最佳。成像最佳的判断依据为探测单元的CCD成像中，飞标记区域的信噪比等于或大于预设信噪比。

其中，预设工作距小于或等于探测单元的工作距。

需要说明的是，环形光源的工作距不同时，为实现相同的成像效果，同轴光环和环形光源的光强比例不同，具体可根据掩模对准方法的实际需求设置，本发明实施例对此不作限定。

S930、调节同轴光源和环形光源的工作参数。

其中，通过该步骤，可使同轴光源和环形光源的光强比例达到合适比例，以获得较佳的成像效果，从而便于提高定位标记的参数的测量准确度。

S940、利用同轴光源和环形光源在定位凹槽时提供照明。

该实施例中，可在工作距和光强两个维度对环形光源的工作参数进行调节，有利于增加该掩模对准方法的调节灵活度。

可选的，图14是本发明实施例提供的又一种掩模对准方法的流程示意图。参照图14，该掩模对准方法可包括：

S1010、将待对位掩模放置于工件台单元的背离背光光源的一侧。

S1020、根据定位标记的参考坐标辨别定位标记为通孔或凹槽。

其中，参考坐标可对应表明该位置处的定位标记为通孔还是为凹槽，由此，根据参考坐标可确定定位标记的类型。

S1030、利用背光光源在定位通孔时提供照明，和/或，利用同轴光源和环形光源在定位凹槽时提供照明。

该实施例中，先判断定位标记的类型，后根据定位标记的类型提供对应的照明模式，可避免在不明确定位标记类型的情况下盲目的提供照明模式，提高了照明针对性。

可选的，图15是本发明实施例提供的又一种掩模对准方法的流程示意图。参照图15，该掩模对准方法可包括：

S1110、将待对位掩模放置于工件台单元的背离背光光源的一侧。

S1120、利用背光光源在定位通孔时提供照明，和/或，利用同轴光源和环形光源在定位凹槽时提供照明。

S1130、获取经待对位掩模中的通孔透射的光束，或者用于获取经待对位掩模中的凹槽反射的光束，并将光束转换为电信号。

其中，由通孔透射的光束和由凹槽反射的光束均可称为成像光束。

示例性的，该步骤可包括成像单元获取成像光束并成像。

S1140、根据电信号计算待对位掩模的定位标记的参数。

示例性的，该步骤可包括控制单元根据探测单元的成像信息计算定位标记的参数，该参数可包括定位标记的位置和尺寸等参数。

本发明实施例提供的掩模对准方法，通过针对不同的定位标记的类型选择对应的光源提供照明，有利于提高定位标记的测量准确度，从而有利于提高待对位掩模与框架的定位精度。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种掩模对准装置，其特征在于，包括：探测单元、照明单元和工件台单元；所述照明单元包括背光光源、同轴光源和环形光源；

所述背光光源位于所述工件台单元背离所述探测单元的一侧；所述工件台单元背离所述背光光源的一侧表面用于承载待对位掩模；所述同轴光源的光轴、所述环形光源的光轴以及所述探测单元的中心轴均同轴设置，且所述同轴光源、所述环形光源和所述探测单元均位于所述工件台单元的同一侧；

所述待对位掩模包括定位标记，所述定位标记包括通孔和/或凹槽；

所述背光光源用于在定位所述通孔时提供照明，所述同轴光源和所述环形光源用于在定位所述凹槽时提供照明。

2.根据权利要求1所述的掩模对准装置，其特征在于，还包括控制单元和预判单元，所述预判单元、所述背光光源、所述同轴光源和所述环形光源分别与所述控制单元电连接；

所述预判单元用于辨别所述定位标记为所述通孔或所述凹槽；

所述控制单元用于在所述定位标记为所述通孔时，控制所述背光光源提供照明；或者在所述定位标记为所述凹槽时，控制所述同轴光源和所述环形光源提供照明。

3.根据权利要求2所述的掩模对准装置，其特征在于，所述预判单元包括辅助定位单元；所述辅助定位单元中包括每个所述定位标记的参考坐标；

所述参考坐标用于确定所述定位标记为所述通孔或所述凹槽。

4.根据权利要求1所述的掩模对准装置，其特征在于，还包括支撑框架；

所述工件台单元、所述探测单元以及所述背光光源分别与所述支撑框架固定连接；所述支撑框架用于带动所述探测单元和所述照明单元运动，以使所述待对位掩模中的所述定位标记移动至所述探测单元的视场内；

所述同轴光源和所述环形光源均与所述探测单元固定连接，且所述环形光源位于所述探测单元靠近所述工件台单元的一端。

5.根据权利要求1所述的掩模对准装置，其特征在于，所述探测单元用于获取经所述待对位掩模中的通孔透射的光束，或者用于获取经所述待对位掩模中的凹槽反射的光束，并将所述光束转换为电信号，所述控制单元用于根据所述电信号计算所述待对位掩模的定位标记的参数。

6.一种掩模对准方法，应用权利要求1-5任一项所述的掩模对准装置执行，其特征在于，包括：

将所述待对位掩模放置于所述工件台单元的背离所述背光光源的一侧；其中，所述待对位掩模包括定位标记，所述定位标记包括通孔和/或凹槽；

利用所述背光光源在定位所述通孔时提供照明，和/或，利用所述同轴光源和所述环形光源在定位所述凹槽时提供照明。

7.根据权利要求6所述的掩模对准方法，其特征在于，利用所述同轴光源和所述环形光源在定位所述凹槽时照明之前还包括：

每隔预设时间调节所述同轴光源的工作参数与所述环形光源的工作参数，使所述同轴光源照射到参考标记板时，所述探测单元探测得到的灰度值A₁与所述环形光源照射到参考标记板时，所述探测单元探测得到的灰度值B₁分别满足：

95％A₀≤A₁≤105％A₀，95％B₀≤B₁≤105％B₀；

其中，A₀和B₀采用如下方式确定：

采用所述同轴光源和所述环形光源对所述待定位掩模的非标记区域进行照明；

在所述探测单元探测得到的信噪比等于或大于预设信噪比时，记录所述同轴光源的工作参数为S₁，所述环形光源的工作参数为S₂；

将所述参考标记板放置于所述工作台的表面，控制同轴光源的工作参数为S₁，获取所述探测单元探测的灰度值A₀，控制所述环形光源的工作参数为S₂，获取所述探测单元探测的灰度值B₀；

其中，所述非标记区域包括坑洼和/或纹理。

8.根据权利要求7所述的掩模对准方法，其特征在于，所述预设时间与所述同轴光源和所述环形光源在所述预设时间内的使用时长负相关。

9.根据权利要求8所述的掩模对准方法，其特征在于，调节所述同轴光源的工作参数与所述环形光源的工作参数之前还包括：

调节所述环形光源与所述工件台单元之间的距离为预设工作距；其中，所述预设工作距小于或等于所述探测单元的工作距。

10.根据权利要求6所述的掩模对准方法，其特征在于，利用所述背光光源在定位所述通孔时提供照明，和/或，利用所述同轴光源和所述环形光源在定位所述凹槽时提供照明之前还包括：

根据所述定位标记的参考坐标辨别所述定位标记为所述通孔或所述凹槽。

11.根据权利要求6所述的掩模对准方法，其特征在于，利用所述背光光源在定位所述通孔时提供照明，和/或，利用所述同轴光源和所述环形光源在定位所述凹槽时提供照明之后还包括：

获取经所述待对位掩模中的通孔透射的光束，或者用于获取经所述待对位掩模中的凹槽反射的光束，并将所述光束转换为电信号；

根据所述电信号计算所述待对位掩模的定位标记的参数。

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