CN116594271A - 兼容轮廓对位的mark对位方法以及对位装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种兼容轮廓对位的mark对位方法以及对位装置，其兼容轮廓对位的mark对位方法在待对位工件的边缘上方设置若干mark对位相机获取待对位工件的边缘处的局部图像，在待对位工件上位于所述mark对位相机的视场内设置mark标记，通过所述局部图像中的mark标记实现mark对位操作；从所述局部图像中提取待对位工件的边缘，拟合得到待对位工件的完整边缘，依据所述完整边缘的数据解算所述待对位工件的位姿。该兼容轮廓对位的mark对位方法通过在待对位工件上方同时适应待对位工件的边缘与设置在边缘处的mark标记而设置的mark对位相机实现兼容有mark对位曝光与无mark对位曝光，能够提高设备兼容性与利用率，降低厂家的初始设备投入，摊薄生产成本。

Description

兼容轮廓对位的mark对位方法以及对位装置

技术领域

本发明涉及曝光对准技术领域，具体涉及一种兼容轮廓对位的mark对位方法以及对位装置。

背景技术

图形对位是半导体行业曝光流程的核心组成部分，其为后续的曝光作业提供了精确的位置信息。这样的曝光流程在包括但不限于晶圆曝光、PCB曝光、光伏硅晶片、金属蚀刻等行业中均得到使用。以光伏硅晶片的曝光过程为例。现有技术中通常可以使用以下两种方法完成对位作业。

一是在光伏硅晶片上设置多个Mark图案，通过相机依次采集每个mark的点位，通过建立每个mark点位到mark的标准图像之间的映射关系解出光伏硅晶片的位置方向以及可能存在的硅晶片的胀缩值。

二是通过大视场的相机采集待曝光的光伏硅晶片的完成图像，在完整图像中提取光伏硅晶片的边缘信息来拟合光伏硅晶片的位置信息。相机的视场与分辨率之间一般无法兼顾，考虑分辨率2048px*2448px的、像元尺寸3.45μm*3.45μm的工业相机，使用倍率0.026的镜头，可以达到约271mm*325mm的视场范围，然而此时对位精度仅为3.45÷0.026＝132.69μm,难以满足高精场景的对位要求。

现有的光伏硅晶片的种类各样，存在已经制作了mark而可以使用mark对位方法的光伏硅晶片，也存在没有mark标记的光伏硅晶片需要进行曝光处理。然而目前的曝光设备中普遍是只存在单一的对位方案，无法同时应用于两种光伏硅晶片的曝光对准上，兼容性不足。即使是在已经制作了mark的光伏硅晶片上，用于对位的标准图像也并不总是可用，因此存在提高mark对准装置的可用性的需求。

发明内容

针对现有的曝光对准装置不能同时应用mark对位方法与轮廓对位方法，兼容性不足的问题，本发明提供一种兼容轮廓对位的mark对位方法以及对位装置。

本发明的技术方案提供一种兼容轮廓对位的mark对位方法，在待对位工件的边缘上方设置若干mark对位相机获取待对位工件的边缘处的局部图像，在待对位工件上位于所述mark对位相机的视场内设置mark标记，通过所述局部图像中的mark标记实现mark对位操作；

从所述局部图像中提取待对位工件的边缘，拟合得到待对位工件的完整边缘，依据所述完整边缘的数据解算所述待对位工件的位姿。

优选地，所述待对位工件为矩形，所述局部图像为所述待对位工件的每一条边的局部图像。

优选地，所述局部图像为所述待对位工件的各顶点处包含该顶点的两相邻边的局部图像。

优选地，所述局部图像为所述待对位工件的对角顶点处包含该顶点的两相邻边的局部图像。

优选地，若干所述待对位工件呈矩形排列，交替获取各排所述待对位工件的对角顶点的两相邻边的局部图像实现对所述待对位工件W的对位操作。

本发明的技术方案提供一种用于上述任一项所述的对位装置，包括用于放置待对位工件的吸盘，设置在所述吸盘上方一定高度的若干mark对位相机，所述mark对位相机设置在所述待对位工件的边缘上方。

优选地，所述待对位工件为矩形，所述mark对位相机设置在所述待对位工件的各边上方。

优选地，所述mark对位相机设置在所述待对位工件的各顶点上方。

优选地，所述mark对位相机设置在所述待对位工件的对角顶点上方。

优选地，所述待对位工件呈矩形排列，多个所述mark对位相机设置在沿移动方向各排所述待对位工件的顶点上方，同一mark对位相机获取相邻两个所述待对位工件的局部图像，所述待对位工件交替获取所述mark对位相机的局部图像。

本发明的兼容轮廓对位的mark对位方法可以兼用于mark对准与轮廓对准。这是通过在待对位工件W上方同时适应待对位工件W的边缘与设置在边缘处的mark标记而设置的mark对位相机1实现的。在实际的曝光生产中，这使得生产厂家可以在不更换曝光设备的情况下同时兼容有mark对位曝光与无mark对位曝光，因此能够提高设备兼容性与利用率，降低厂家的初始设备投入，摊薄生产成本。

附图说明

图1为本发明的mark对准的示意图；

图2为本发明的轮廓对准的示意图；

图3为本发明的通过顶点完成轮廓对准的示意图；

图4为本发明的多个待对位工件W的轮廓对准的示意图。

图中，

W:待对位工件W1:mark图案1:mark对位相机

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明，在本说明书中，附图尺寸比例并不代表实际尺寸比例，其只用于体现各部件之间的相对位置关系与连接关系，名称相同或标号相同的部件代表相似或相同的结构，且仅限于示意的目的。

光伏硅晶片一般是方形的，主要以182mm、210mm边长的整片光伏硅晶片居多。如《地面用晶体硅光伏组件外形尺寸及安装孔技术要求》的标准征求意见稿中即公开了使用166mm、182mm或者使用210mm的整片或者半片光伏硅晶片的光伏组件。下文所称的待对位工件W包括但不限于本文所述的光伏硅晶片。

如图1所示，正常的mark对位过程中，首先在待对位工件W上设置若干mark图案W1，，通过mark对位相机1分别采集待对位工件W上每个mark图案W1的位置，将每个mark图案同用于对位的标准数据之间建立映射关系，从映射关系中将待对位工件W的位姿参数解算出来。

mark对位方法必须要在待对位工件W上设置mark图案W1并拿到相应的标准对照数据才能完成mark对位过程，然而在实际的硅晶片曝光过程中，并不总是提供有具有mark图案W1的待对位工件W。同样一台使用mark对位方法的曝光设备无法进行非mark对位的曝光作业，不能在企业运营中得到充分利用。

为了实现对现有的基于mark对位的曝光设备的充分利用，使之不但能用于mark对位的曝光作业也能用于非mark对位的曝光作业，本发明在现有的mark对位系统的基础上基于相同的结构同时开发了轮廓对位功能。基于此，本发明的兼容轮廓对位的mark对位方法的步骤主要包括使用mark对位相机1获取待对位工件W的边缘的若干局部图像；然后从以上局部图像中识别并提取待对位工件W的边缘，拟合得到待对位工件W的完整边缘；最后从待对位工件W的完整边缘信息中计算待对位工件W的位姿参数发送至曝光服务器，提供曝光服务器修正曝光参数的依据。

首先，可以通过合理的选择mark图案W1的设置位置，将之尽可能设置在靠近待对位工件W的边缘处，从而使得mark对位相机1在采集mark图案W1的精确位置时，同时可以成像视场中的待对位工件W的局部边缘。这使得在正常情况下，可以通过采集mark图案W1的位置实现对位操作。而在非mark对位的使用场景下，可以在不调整mark对位相机1的情况下直接获取待对位工件W的局部边缘来拟合待对位工件W的完整边缘实现对待对位工件W的位姿参数的确定。在该场景转换中，mark对位相机1的相对位置是不变的，因此不需要重新标定mark对位相机1的外参，意味着可以实现两种场景之间的的快速灵活切换。

如图2所示，在本兼容轮廓对位的mark对位方法所述的轮廓对准方法中，因为待对位工件W为矩形，四个mark对位相机1设置在四边上方，依次获得包含每一条边缘的局部轮廓的图像，对所述图像进行边缘提取可以将图中的边缘特征识别提取出来，提取该边缘的过程中可以但不限于使用canny算法等。于是我们可以得到对应于待对位工件W的四条边缘的直线方程L1、L2、L3与L4。进一步地可以联立上述直线方程得到待对位工件W的四个端点的坐标(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)、(x4,y4)，完全确定待对位工件W的位姿。后续可以根据以上直线方程或者端点坐标解算出待对位工件W在工件坐标系下的旋转角θ、平移量δX和δY以及胀缩系数S。并且，显然可以理解，本兼容轮廓对位的mark对位方法所指的mark对位相机1的具体数量不应当理解为确定的mark对位相机1的具体的设置数量，其也可以是时序上由同一mark对位相机1或某几个mark对位相机1在运动至不同位置而形成。

由于mark图案W1的面积很小，mark对位相机1的镜头倍率可以很大，提供很小的视场，就可以保证成像精度。以分辨率1544px*2064px，像元尺寸3.45μm*3.45μm，当使用倍率为1的镜头时，其视场范围约5.3mm*7.1mm。图像的对位精度可以做到单像素宽度，即3.45μm，这相比使用单个相机获取的图像定位精度的提升十分明显，能够满足光伏组件的曝光需求，因而可以被使用在该应用场景中。

进一步的，在上述对准方法中，mark对位相机1可以设置在待对位工件W的顶点上方，当mark对位相机1仍然为四个时，两个相对的对角点上方。如图3所示，两个mark对位相机1设置在待对位工件W的对角顶点B(x2,y2)与D(x4,y4)上，可以确定在定点D附近的视场中，可以得到L3、L4两边缘的局部图像，在定点B附近的视场中可以得到L1、L2两边缘的局部图像。因此仍然可以通过mark对位相机1通过各边线的局部图像拟合得到待对位工件W的四个边线的直线方程，并据此决定剩下两点的端点坐标。由于该方案中只需要两个相机，这可以降低硬件成本也可以降低设备布局的难度。

在此基础上，如图4所示，当待对位工件W多排设置时，mark对位相机1可以交错地设置在待对位工件W的公共顶点处，使得对于单个待对位工件W而言，仍然能够得到待对位工件W的至少两对角的局部图像，以完成对待对位工件W的位姿的确认。并在稍后将该位姿数据发送至分图服务器，从而让曝光系统根据待对位工件W的位姿调整曝光图像。可以理解，在具体的结构设计中，待对位工件W被排列设置在吸盘上，随吸盘移动，因此可以将多个mark对位相机1排列在待对位工件W的移动路径上方，对应待对位工件W的经过位置，并配置多个mark对位相机1交错地摄取待对位工件W的不同端点处的影像从而在满足定位精度的同时，提升对位效率。图示中，mark对位相机1垂直于移动方向设置并非必须的。

本发明还保护基于上述兼容轮廓对位的mark对位方法的对位装置，该对位装置可以是适应上述兼容轮廓对位的mark对位方法而在放置待对位工件W的吸盘上方部署有多个mark对位相机1的对准装置或者含该装置的曝光系统，也可以是适应上述兼容轮廓对位的mark对位方法而在吸盘上根据多个待对位工件W的排布设置的特定mark对位相机1的阵列。需要额外说明的是，本兼容轮廓对位的mark对位方法与本对位装置中的设置mark对位相机1即包括固定设置mark对位相机1也包括移动设置的mark对位相机1，对于移动设置的mark对位相机1，在本发明中指其至少能够到达待对位工件W上要求的位置即可。

上述内容仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种兼容轮廓对位的mark对位方法，其特征在于，在待对位工件(W)的边缘上方设置若干mark对位相机(1)获取待对位工件(W)的边缘处的局部图像，在待对位工件(W)上位于所述mark对位相机(1)的视场内设置mark标记，通过所述局部图像中的mark标记实现mark对位操作；

从所述局部图像中提取待对位工件(W)的边缘，拟合得到待对位工件(W)的完整边缘，依据所述完整边缘的数据解算所述待对位工件(W)的位姿。

2.如权利要求1所述的兼容轮廓对位的mark对位方法，其特征在于，所述待对位工件(W)为矩形，所述局部图像为所述待对位工件(W)的每一条边的局部图像。

3.如权利要求2所述的兼容轮廓对位的mark对位方法，其特征在于，所述局部图像为所述待对位工件(W)的各顶点处包含该顶点的两相邻边的局部图像。

4.如权利要求1所述的兼容轮廓对位的mark对位方法，其特征在于，所述局部图像为所述待对位工件(W)的对角顶点处包含该顶点的两相邻边的局部图像。

5.如权利要求4所述的兼容轮廓对位的mark对位方法，其特征在于，若干所述待对位工件(W)呈矩形排列，交替获取各排所述待对位工件(W)的对角顶点的两相邻边的局部图像实现对所述待对位工件W的对位操作。

6.一种用于如权利要求1-5任一项所述的对位装置，其特征在于，包括用于放置待对位工件(W)的吸盘，设置在所述吸盘上方一定高度的若干mark对位相机(1)，所述mark对位相机(1)设置在所述待对位工件(W)的边缘上方。

7.如权利要求6所述的对位装置，其特征在于，所述待对位工件(W)为矩形，所述mark对位相机(1)设置在所述待对位工件(W)的各边上方。

8.如权利要求7所述的对位装置，其特征在于，所述mark对位相机(1)设置在所述待对位工件(W)的各顶点上方。

9.如权利要求8所述的对位装置，其特征在于，所述mark对位相机(1)设置在所述待对位工件(W)的对角顶点上方。

10.如权利要求6所述的对位装置，其特征在于，所述待对位工件(W)呈矩形排列，多个所述mark对位相机(1)设置在沿移动方向各排所述待对位工件(W)的顶点上方，同一mark对位相机(1)获取相邻两个所述待对位工件(W)的局部图像，所述待对位工件(W)交替获取所述mark对位相机(1)的局部图像。