CN116679531A - 一种直写光刻设备及其标定方法 - Google Patents

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Abstract

一种直写光刻设备及其标定方法，所述直写光刻设备包括工作台、曝光镜头和对位相机，所述工作台的一端固定标定尺，所述标定尺为条状，表面涂覆有感光材料，所述工作台带动标定尺移动至曝光镜头下方，所述曝光镜头在所述标定尺的感光材料上曝光标记，曝光完毕后，所述工件台带动所述标定尺移动至所述直写光刻设备对位相机的捕获范围，所述对位相机捕获所述标定尺上的曝光标记，获得曝光镜头和对位相机之间的位置关系，及曝光镜头之间的位置关系。避免标定过程中多个移动机构之间的误差，同时在降低设计复杂度的基础上，降低生产成本，有利于设备的维护和校准。

Description

一种直写光刻设备及其标定方法
本申请是分案申请，原申请号为202010125179.9，发明名称为“一种标定尺及利用该标定尺的位置标定方法”，申请日为2020年2月27日。
技术领域
本发明涉及光刻技术领域，具体是一种光刻直写设备用标定尺及利用该标定尺的位置标定方法，属于直写式光刻快速曝光技术领域。
背景技术
光刻技术是用于在衬底表面上印刷具有特征的构图。这样的衬底可包括用于制造半导体器件、多种集成电路、平面显示器（例如液晶显示器）、电路板、生物芯片、微机械电子芯片、光电子线路芯片等的基片。直写光刻技术以替代传统的掩膜版或菲林底片等曝光的影像直接转移技术，在半导体及PCB生产领域有着非常重要的作用。要想曝光出期望的图形，则需要精确地控制图形的曝光位置，而这其中，曝光设备相关组件之间的位置至关重要，精确地标定位置是得到期望曝光的前提。
目前的激光直写设备，多以电机模组形式来进行光刻设备相关组件之间的位置关系校准。相对而言，结构比较复杂，成本较高，不利于安装和维护。
发明内容
本发明的目的是提供一种直写光刻设备及其标定方法，有效地降低了设备成本，简化了结构和位置关系标定流程，使得安装和维护更加简单，并且去除使用多个移动机构引入的误差。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种直写光刻设备，其包括工作台、曝光镜头和对位相机，所述工作台的一端固定标定尺，所述标定尺为条状，表面涂覆有感光材料，所述工作台带动标定尺移动至曝光镜头下方，所述曝光镜头在所述标定尺的感光材料上曝光标记，曝光完毕后，所述工件台带动所述标定尺移动至所述直写光刻设备对位相机的捕获范围，所述对位相机捕获所述标定尺上的曝光标记，获得曝光镜头和对位相机之间的位置关系，及曝光镜头之间的位置关系。
进一步的，所述感光材料涂覆于所述标定尺的上表面或者下表面。
进一步的，所述标定尺上涂覆的感光材料具有感光后逐渐褪色功能。
进一步的，所述感光材料以膜的形式贴附于所述标定尺。
进一步的，所述标定尺为矩形条状。
进一步的，所述标定尺为透光材料。
上述直写光刻设备的标定方法，工件台带动标定尺移动至曝光镜头下方，启动曝光镜头在所述标定尺上曝光标记，曝光完毕后，工件台带动所述标定尺移动至所述直写光刻设备对位相机的捕获范围，对位相机捕获所述标定尺上曝光标记，得到镜头之间的位置关系。
进一步的，使用同一对位相机捕获所述标定尺上曝光标记。
进一步的，工件台带动标定尺位于所述曝光镜头下方时，启动所有曝光镜头在所述标定尺上曝光标记。
进一步的，工件台带动标定尺位于所述曝光镜头下方时，启动一对曝光镜头曝光，在标定尺上生成一对图形，重复操作，获得全部曝光镜头之间的位置关系。
本发明的直写曝光机，设置有标定尺，标定尺的表面涂覆有感光材料，通过曝光，可以在感光材料上形成曝光标记，曝光后，随着时间的消逝，图形逐渐变淡，最终消失，由此可以在标定尺上重复进行曝光，实现重复利用。标定尺组装完毕后，固定到运动平台一侧。通过对位相机捕获标定尺上曝光标记，获得曝光镜头和对位相机之间的位置关系，及曝光镜头之间的位置关系，避免多个移动机构之间的误差。同时标定尺能够在降低设计复杂度的基础上，降低生产成本，有利于设备的维护和校准。
附图说明
图1标定尺示意图。
图2 标定尺上表面涂覆感光材料。
图3 标定尺下表面涂覆感光材料。
图4 标定尺上曝光标记随时间变化示意。
图5标定尺与工件台示意图。
图6 对位相机与曝光镜头位置关系标定示意图。
图7 曝光镜头位置关系标定示意一。
图8 曝光镜头位置关系标定示意二。
实施方式
如图1-3所示，一种用于校准位置关系用的标定尺，所述标定尺1为条状，较佳的，为矩形长条状，也可以采用条状的其他不规则图形。所述标定尺1表面涂覆有感光材料10，所述感光材料10可以涂覆与所述标定尺的上表面11，也可以涂覆与所述标定尺的下表面12，当所述感光材料10涂覆与所述标定尺下表面12时，所述标定尺1需选用透光材料，如玻璃等透光材料，保证所选材料能正常感光和感光后的机器视觉系统处理。
所述标定尺1上涂覆的感光材料10具有感光后逐渐褪色功能，如图4所示，标定尺1上涂覆的感光材料10在t1时刻曝光形成曝光标记13，随着时间的变化，曝光标记13逐渐变淡，直到tn时刻，曝光在感光材料10上的曝光标记13完全消失，这样该感光材料10可以重复曝光使用，即每隔tn时刻可以在相同的位置再次曝光。
所述感光材料10也可以采用一次曝光的材质，以膜的形式贴附于所述标定尺1，一次曝光完成后，去除已使用的感光材料10，更换新的感光材料10。
将所述标定尺1应用于直写光刻设备中，可用于对曝光镜头之间位置关系的标定。所述标定尺1固定于所述直写光刻设备的工件台2的前端或者后端，所述如图5-6所示，利用所述标定尺1，可以完成对位相机与曝光镜头之间的位置关系标定。首先所述工件台2移动到（x_e, y_e），所述曝光镜头的下方，所述曝光镜头在所述标定尺1的感光材料10上曝光形成曝光标记13，所述曝光标记13可以是实心圆，或其他方形、菱形规则图形或不规则图形。曝光完毕后，所述工件台2带动所述标定尺1至所述直写光刻设备对位相机的捕获范围，所述对位相机捕获所述标定尺上的曝光标记13，此时所述工件台的位置为（x_m, y_m），利用所述工件台2的曝光位置和捕获位置，得到所述曝光镜头与所述对位相机之间的位置关系。这样，在曝光多层图形时，确保两层图形从相同的位置开始曝光
如图7所示，利用所述标定尺1，完成镜头之间位置关系的标定。移动所述工件台2，使所述标定尺1位于所述曝光镜头下方，启动所有镜头曝光，所述曝光镜头在所述标定尺上曝光形成曝光标记，本实施例中以曝光镜头为4个为例，曝光标记为实心圆为例，但是曝光镜头的数量和曝光图形可以有多种设定，不限于此。所述曝光镜头在所述标定尺上曝光完毕后，依次移动所述工件台2，使得所述标定尺上的曝光标记依次位于同一对位相机的下方，使得同一对位相机对所述标定尺上曝光标记的捕获，根据工件台2的位置信息得到曝光镜头之间的位置关系。
如图8所示，利用所述标定尺1，完成所述曝光镜头之间位置关系的标定。所述曝光镜头之间的位置关系，通过多次曝光实现，每次曝光确定两个镜头之间的位置关系。首先移动所述工件台2，使得所述标定尺1处于要确定位置关系的镜头下方，启动所述曝光镜头进行曝光，在标定尺上生成一对曝光标记，依次将曝光标记移动到同一个对位相机捕获范围，对位相机捕获所述曝光标记，根据工件台的位置信息计算得到两个镜头之间的位置关系。一次曝光两个曝光标记，可以避免一次曝光多个曝光标记，由于对位相机获取所述曝光标记时间过长，曝光标记消失的情况，可以针对不同感光材料特性。
图7和图8中，Len1、Len2、Len3、Len4对应的曝光标记对应于曝光镜头一、曝光镜头二、曝光镜头三、曝光镜头四曝光的曝光标记。
本发明的标定尺1为条状，固定在工件台2一侧，随工件台2同步运动，标定尺1的表面涂覆有感光材料10，通过曝光，可以在感光材料10上形成曝光标记13，曝光后，随着时间的消逝，曝光标记逐渐变淡，最终消失，由此可以在标定尺上重复进行曝光，实现重复利用。标定尺1组装完毕后，固定到工件台2的一侧。与曝光相关的组件位置关系，可以通过在标定尺1上曝光标记13，通过测量工件台2的位置获得相关位置关系。所采用的的移动机构只涉及工件台2的移动机构，避免了多个移动机构之间的误差。
本发明的标定尺能够在降低设计复杂度的基础上，降低生产成本，有利于设备的维护和校准。

Claims (10)

1.一种直写光刻设备，其包括工作台、曝光镜头和对位相机，其特征在于：所述工作台的一端固定标定尺，所述标定尺为条状，表面涂覆有感光材料，所述工作台带动标定尺移动至曝光镜头下方，所述曝光镜头在所述标定尺的感光材料上曝光标记，曝光完毕后，所述工件台带动所述标定尺移动至所述直写光刻设备对位相机的捕获范围，所述对位相机捕获所述标定尺上的曝光标记，获得曝光镜头和对位相机之间的位置关系，及曝光镜头之间的位置关系。
2.根据权利要求1所述的标定尺，其特征在于：所述感光材料涂覆于所述标定尺的上表面或者下表面。
3.根据权利要求1所述的标定尺，其特征在于：所述标定尺上涂覆的感光材料具有感光后逐渐褪色功能。
4.根据权利要求1所述的标定尺，其特征在于：所述感光材料以膜的形式贴附于所述标定尺。
5.根据权利要求1所述的标定尺，其特征在于：所述标定尺为矩形条状。
6.根据权利要求1所述的标定尺，其特征碍于：所述标定尺为透光材料。
7.根据权利要求1-6所述的任一种直写光刻设备的标定方法，其特征在于：工件台带动标定尺移动至曝光镜头下方，启动曝光镜头在所述标定尺上曝光标记，曝光完毕后，工件台带动所述标定尺移动至所述直写光刻设备对位相机的捕获范围，对位相机捕获所述标定尺上曝光标记，得到镜头之间的位置关系。
8.根据权利要求7所述的直写光刻设备的标定方法，其特征在于：使用同一对位相机捕获所述标定尺上曝光标记。
9.根据权利要求7所述的直写光刻设备的标定方法，其特征在于：工件台带动标定尺位于所述曝光镜头下方时，启动所有曝光镜头在所述标定尺上曝光标记。
10.根据权利要求7所述的直写光刻设备的标定方法，其特征在于：工件台带动标定尺位于所述曝光镜头下方时，启动一对曝光镜头曝光，在标定尺上生成一对图形，重复操作，获得全部曝光镜头之间的位置关系。
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