CN113589656B - 一种卷对卷双面数字化激光直写曝光机及曝光对位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷对卷双面数字化激光直写曝光机及曝光对位方法，方法包括：首次曝光时：标定三组对位相机的位置；捕捉曝光卷料边缘并确定三组标记点，通过三组标记点的坐标获取偏移角度和曝光区域；根据偏移角度和曝光区域进行曝光；标记两颗Mark点；第二次曝光时：重新标定三组对位相机的位置；捕捉上一次曝光标记的两颗Mark点并进行校对；捕捉曝光卷料其中一侧边的边缘并确定两组标记点，通过两组标记点和两颗Mark点的坐标获取偏移角度和曝光区域；比较偏移角度与可调角度和极限角度以确定曝光图形的偏转角度；根据偏转角度和曝光区域进行曝光操作；标记新的两组Mark点；后续曝光时重复第二次曝光时的步骤。本发明可实现对曝光卷料进行精确连续曝光。

Description

一种卷对卷双面数字化激光直写曝光机及曝光对位方法

技术领域

本发明涉及激光直写曝光技术领域，特别涉及一种卷对卷双面数字化激光直写曝光机及曝光对位方法。

背景技术

激光直写光刻技术，其无接触无掩膜式的光刻方法减少了相较于传统光刻技术的附带技术难题和成本。以往的数字化激光直写曝光机通常采用单面曝光，即先对电路板的其中一面进行曝光，待曝光完成后将电路板进行翻转，然后再对电路板的另一面进行曝光，最终完成对电路板的双面曝光。然而，翻转操作必然会产生曝光对位的问题，这不仅增加了曝光流程，同时对位精度也会影响到曝光精度，从而影响最终的曝光效果。为解决上述问题，卷对卷双面数字化激光直写曝光机应运而生，其由放卷机、曝光机和收卷机组成，曝光卷料是一卷软板，其宽度固定，长度可以无限长，由于曝光机单次曝光区域有限，故势必需要一种曝光对位方法实现对曝光基板进行精确连续曝光。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种卷对卷双面数字化激光直写曝光机及曝光对位方法，该曝光对位方法可以实现对曝光卷料进行精确连续曝光。

第一方面，本发明提供了一种卷对卷双面数字化激光直写曝光机的曝光对位方法，包括以下步骤：当对曝光卷料进行首次曝光时：标定三组对位相机的位置；捕捉所述曝光卷料两侧边的边缘，并在该两侧边的边缘上确定三组标记点，通过该三组标记点的坐标获取所述曝光卷料的偏移角度和曝光区域；根据当前所述曝光卷料的偏移角度和曝光区域进行曝光操作；在位于当前曝光图形外且靠近下一次需要进行曝光的曝光区域的区域范围内标记两颗Mark点；当对所述曝光卷料进行第二次曝光时：重新标定三组所述对位相机的位置；移动所述曝光卷料使对应的所述对位相机捕捉到上一次曝光标记的两颗Mark点并对该两颗Mark点进行校对；捕捉所述曝光卷料其中一侧边的边缘，并在该侧边的边缘上确定两组标记点，通过该两组标记点和两颗校对后的所述Mark点的坐标获取所述曝光卷料的偏移角度和曝光区域；将当前所述曝光卷料的偏移角度与可调角度、极限角度进行比较以确定当前曝光图形的偏转角度；根据所述偏转角度和当前所述曝光卷料的曝光区域进行曝光操作；在位于当前曝光图形外且靠近下一次需要进行曝光的曝光区域的区域范围内标记新的两组Mark点；后续曝光时重复第二次曝光时的步骤。

根据本发明的一些实施例，所述标定三组所述对位相机的位置具体包括：根据指定对位点数据进行数字化坐标转换得到三组所述对位相机在曝光坐标系下的理论坐标；将三组所述对位相机分别移动到所述理论坐标位置；对三组所述对位相机进行精确定位。

根据本发明的一些实施例，所述对三组所述对位相机进行精确定位具体包括：通过高精度移动平台分别将三组所述对位相机的相源中心对准同一个标定点；根据高精度移动平台的移动距离获取三组所述对位相机在曝光坐标系下的实际坐标；根据所述理论坐标与所述实际坐标调整三组所述对位相机的位置。

根据本发明的一些实施例，所述对该两颗Mark点进行校对具体包括：将两颗所述Mark点的实际间距与其理论间距的差值的绝对值与设定值进行比较：在所述差值的绝对值大于所述设定值时，重新捕捉两颗所述Mark点；在所述差值的绝对值小于等于所述设定值时，保留两颗所述Mark点；分别计算校对后的两颗所述Mark点距离对应的所述对位相机相源中心的距离，根据所述距离的平均值对所述曝光卷料的位置进行调整。

根据本发明的一些实施例，所述将当前所述曝光卷料的偏移角度与可调角度、极限角度进行比较以确定当前曝光图形的偏转角度具体包括：在当前所述曝光卷料的偏移角度小于可调角度时，设定当前曝光图形的偏转角度为所述偏移角度；在当前所述曝光卷料的偏移角度大于等于可调角度且小于所述极限角度时，设定当前曝光图形的偏转角度为所述可调角度；在当前所述曝光卷料的偏移角度大于等于所述极限角度时，停止曝光。

第二方面，本发明还提供了一种卷对卷双面数字化激光直写曝光机，包括可沿曝光坐标系Y轴方向运动的第一对位相机和第二对位相机、可沿曝光坐标系X轴和Y轴方向运动的第三对位相机，该卷对卷双面数字化激光直写曝光机应用了上述实施例中的曝光对位方法。

根据本发明提供的卷对卷双面数字化激光直写曝光机及曝光对位方法，至少具有如下有益效果：通过识别曝光卷料的边缘并确定多组标记点，以及通过精确捕捉上一次曝光标记的两颗Mark点，可以精确控制下一片曝光卷料的曝光区域，通过计算下一片曝光卷料的偏移角度，并与上一片的偏移角度做对比，最后设置权重控制曝光图形的旋转角度，最终可以实现在曝光卷料上无缝拼接长距离曝光图形，从而大大提高了生产效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的卷对卷双面数字化激光直写曝光机的曝光对位方法的流程图；

图2为本发明实施例进行首次曝光和第二次曝光的曝光对位示意图。

附图标记：

第一对位相机100、第二对位相机200、第三对位相机300。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件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。

在本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明实施例中所涉及的卷对卷双面数字化激光直写曝光机请参照专利(专利申请号为CN202010431942.0)的介绍，此处不再赘述。所涉及的卷对卷双面数字化激光直写曝光机的曝光对位系统包含三个对位相机，其中第一对位相机100和第二对位相机200可沿曝光坐标系Y轴方向运动，第三对位相机300可沿曝光坐标系X轴和Y轴方向运动。

参考图1，为本发明实施例的卷对卷双面数字化激光直写曝光机的曝光对位方法的流程图，包括对曝光卷料进行首次曝光和非首次曝光。

当对曝光卷料进行首次曝光时，曝光对位包括以下步骤：

分别标定第一对位相机100、第二对位相机200以及第三对位相机300的位置；

第一对位相机100和第三对位相机300捕捉曝光卷料其中一侧边的边缘，第二对位相机200捕捉曝光卷料另一侧边的边缘，然后将各对位相机捕捉到的边缘的中点确定为标记点；如图2所示，三组标记点分别对应附图中的A1、B1、C1，通过标记点A1、B1、C1的坐标获取曝光卷料的偏移角度和当前曝光图形的曝光区域；

曝光机构根据当前曝光卷料的偏移角度和曝光区域进行曝光操作；

曝光完成后，在位于当前曝光图形外且靠近下一次需要进行曝光的曝光区域的区域范围内标记两颗Mark点，如图2所示，两颗Mark点分别对应附图中的点A2和点B2。

对于非首次曝光，以下仅对第二次曝光的曝光对位步骤进行描述，第三次曝光及后续曝光对位步骤参考第二次曝光的曝光对位步骤。第二次曝光对位包括以下步骤：

重新标定第一对位相机100、第二对位相机200以及第三对位相机300的位置上；

移动曝光卷料使第一对位相机100和第二对位相机200捕捉到两颗Mark点A2和B2，同时对这两颗Mark点进行校对，使Mark点A2和B2分别对准第一对位相机100和第二对位相机200的相源中心(相源中心指的是对位相机抓取图形的中心点)；

第一对位相机100和第三对位相机300捕捉曝光卷料其中一侧边的边缘，并将各对位相机捕捉到的边缘的中点确定为标记点；如图2所示，两组标记点分别对应附图中的A3、C2，通过标记点A3、C2以及两颗校对后的Mark点A2、B2的坐标获取当前曝光卷料的偏移角度和曝光区域；

将当前曝光卷料的偏移角度与可调角度、极限角度进行比较以确定当前曝光图形的偏转角度，这里的可调角度指的是根据客户给定的前一片曝光卷料与下一片曝光卷料的允许位置误差精度计算出来的，极限角度指的是当前曝光卷料严重扭曲时或者对位相机识别错误时计算出的曝光卷料的偏移角度；

根据当前曝光图形的偏转角度和曝光卷料的曝光区域进行曝光操作；

曝光完成后，在位于当前曝光图形外且靠近下一次需要进行曝光的曝光区域的区域范围内标记新的两组Mark点，如图2所示，两组Mark点分别对应附图中的A4和B3。

在本发明的一些实施例中，标定三组对位相机的位置具体包括如下步骤：

根据指定对位点数据进行数字化坐标转换得到三组对位相机在曝光坐标系下的理论坐标，这里所述的指定对位点数据是指从当前曝光图形中选取对应数量的识别点，因为选取的识别点相对于当前曝光图形有坐标，故将识别点在曝光图形坐标系下的坐标转换到曝光坐标系中对应的坐标，即得到三组对位相机在曝光坐标系下的理论坐标；

将三组对位相机分别移动到各自的理论坐标位置处，目的是减少对位时移动的次数以提高曝光对位效率；

对三组对位相机进行精确定位，目的是精确各对位相机的位置以提高曝光对位精度。

在本发明的一些实施例中，对三组对位相机进行精确定位具体包括如下步骤：

通过高精度移动平台分别将三组对位相机的相源中心对准同一个标定点；

根据高精度移动平台的移动距离获取三组对位相机在曝光坐标系下的实际坐标；

根据理论坐标与实际坐标调整三组对位相机的位置。

本实施例中优选气浮平台，因为气浮平台移动精度高，标定完成后三组对位相机固定不动，通过气浮平台沿曝光坐标系X、Y轴移动去捕捉标定点，这里的标定点对应于卷对卷双面数字化激光直写曝光机标尺上的一点。

在本发明的一些实施例中，对Mark点进行校对具体包括如下步骤(以第二次曝光对位为例进行讲解)：

将两颗Mark点A2和B2的实际间距与其理论间距的差值的绝对值与设定值进行比较：在差值的绝对值大于设定值时，重新捕捉两颗Mark点A2和B2；在差值的绝对值小于等于设定值时，保留两颗Mark点A2和B2；

分别计算校对后的两颗Mark点A2、B2距离第一对位相机100和第二对位相机200相源中心的距离，根据两组距离的平均值对曝光卷料的位置进行调整。

本实施例中之所以对Mark点进行校对，是因为第一对位相机100和第二对位相机200的识别过程中可能存在干扰，比如一幅图比较模糊，就可能捕捉错误。根据两组距离的平均值对曝光卷料的位置进行调整，目的是对曝光卷料进行距离补偿，提高曝光卷料的位置精度。

在本发明的一些实施例中，将当前曝光卷料的偏移角度与可调角度、极限角度进行比较以确定当前曝光图形的偏转角度具体包括如下步骤：

在当前曝光卷料的偏移角度小于可调角度时，设定当前曝光图形的偏转角度为偏移角度；

在当前曝光卷料的偏移角度大于等于可调角度且小于极限角度时，设定当前曝光图形的偏转角度为可调角度；

在当前曝光卷料的偏移角度大于等于极限角度时，停止曝光，此时也可以同时发出当前曝光卷料出现扭曲的报警信息。

第二方面，本发明还提供了一种卷对卷双面数字化激光直写曝光机，包括可沿曝光坐标系Y轴方向运动的第一对位相机100和第二对位相机200、可沿曝光坐标系X轴和Y轴方向运动的第三对位相机300，该卷对卷双面数字化激光直写曝光机应用了上述实施例中的曝光对位方法。

本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种卷对卷双面数字化激光直写曝光机的曝光对位方法，其特征在于，包括以下步骤：

当对曝光卷料进行首次曝光时：

标定三组对位相机的位置；

捕捉所述曝光卷料两侧边的边缘，并在该两侧边的边缘上确定三组标记点，通过该三组标记点的坐标获取所述曝光卷料的偏移角度和曝光区域；

根据当前所述曝光卷料的偏移角度和曝光区域进行曝光操作；

在位于当前曝光图形外且靠近下一次需要进行曝光的曝光区域的区域范围内标记两颗Mark点；

当对所述曝光卷料进行第二次曝光时：

重新标定三组所述对位相机的位置；

移动所述曝光卷料使对应的所述对位相机捕捉到上一次曝光标记的两颗Mark点并对该两颗Mark点进行校对；

捕捉所述曝光卷料其中一侧边的边缘，并在该侧边的边缘上确定两组标记点，通过该两组标记点和两颗校对后的所述Mark点的坐标获取所述曝光卷料的偏移角度和曝光区域；

将当前所述曝光卷料的偏移角度与可调角度、极限角度进行比较以确定当前曝光图形的偏转角度；

根据所述偏转角度和当前所述曝光卷料的曝光区域进行曝光操作；

在位于当前曝光图形外且靠近下一次需要进行曝光的曝光区域的区域范围内标记新的两组Mark点；

后续曝光时重复第二次曝光时的步骤。

2.根据权利要求1所述的卷对卷双面数字化激光直写曝光机的曝光对位方法，其特征在于，所述标定三组所述对位相机的位置具体包括：

根据指定对位点数据进行数字化坐标转换得到三组所述对位相机在曝光坐标系下的理论坐标；

将三组所述对位相机分别移动到所述理论坐标位置；

对三组所述对位相机进行精确定位。

3.根据权利要求2所述的卷对卷双面数字化激光直写曝光机的曝光对位方法，其特征在于，所述对三组所述对位相机进行精确定位具体包括：

通过高精度移动平台分别将三组所述对位相机的相源中心对准同一个标定点；

根据高精度移动平台的移动距离获取三组所述对位相机在曝光坐标系下的实际坐标；

根据所述理论坐标与所述实际坐标调整三组所述对位相机的位置。

4.根据权利要求1所述的卷对卷双面数字化激光直写曝光机的曝光对位方法，其特征在于，所述对该两颗Mark点进行校对具体包括：

将两颗所述Mark点的实际间距与其理论间距的差值的绝对值与设定值进行比较：

在所述差值的绝对值大于所述设定值时，重新捕捉两颗所述Mark点；

在所述差值的绝对值小于等于所述设定值时，保留两颗所述Mark点；

分别计算校对后的两颗所述Mark点距离对应的所述对位相机相源中心的距离，根据所述距离的平均值对所述曝光卷料的位置进行调整。

5.根据权利要求1所述的卷对卷双面数字化激光直写曝光机的曝光对位方法，其特征在于，所述将当前所述曝光卷料的偏移角度与可调角度、极限角度进行比较以确定当前曝光图形的偏转角度具体包括：

在当前所述曝光卷料的偏移角度小于可调角度时，设定当前曝光图形的偏转角度为所述偏移角度；

在当前所述曝光卷料的偏移角度大于等于可调角度且小于所述极限角度时，设定当前曝光图形的偏转角度为所述可调角度；

在当前所述曝光卷料的偏移角度大于等于所述极限角度时，停止曝光。

6.一种卷对卷双面数字化激光直写曝光机，包括可沿曝光坐标系Y轴方向运动的第一对位相机(100)和第二对位相机(200)、可沿曝光坐标系X轴和Y轴方向运动的第三对位相机(300)，其特征在于，应用了如权利要求1至5任一项所述的卷对卷双面数字化激光直写曝光机的曝光对位方法。