CN210428092U - 一种双面曝光机掩膜版的对准安装系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双面曝光机掩膜版的对准安装系统，其特征在于，其包括用于安装上掩膜版的上框系统、用于安装下掩膜版的对准系统、用于升降对准系统的Z轴系统和控制系统；所述的Z轴系统设于对准系统的两侧，上框系统位于对准系统上方；所述的控制系统分别与上框系统、对准系统和Z轴系统连接。本实用新型通过对准单元实现下掩膜版和下掩膜版的对准，能够防止曝光时图案错位，提高曝光质量，通过对准单元能够完成多方向和角度的调整，对准精度高。

Description

一种双面曝光机掩膜版的对准安装系统

技术领域

本实用新型属于曝光机技术领域，尤其涉及一种双面曝光机掩膜版的对准安装系统。

背景技术

紫外线曝光机是指通过开启灯光发出UVA波长的紫外线，将胶片或其他透明体上的图像信息转移到涂有感光物质的表面上的机器设备。

双面曝光机在工作过程种需要将上、下两块掩膜版对准并贴合，且其中一块掩膜版需要具备上下缓冲功能，另一块掩膜版需要具备上下精确运动功能。两块掩膜版将中间的工件贴合后抽真空，使其上的图案紧紧贴附于工件上。

在上、下掩膜版的运动和抽真空过程中，需要保持这两块掩膜版相对位置保持不变(误差1微米以内)，因此需要使用刚性非常高的机构。如果使用了容易松动，或者运动精度不高的机构，那么在多次贴合分开后，上下掩膜版的对位精度将变差，导致上下图案错位，工件报废。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述缺陷，提供一种上下掩膜版的精确对位的双面曝光机掩膜版的对准安装系统。

为了达到目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型涉及一种双面曝光机掩膜版的对准安装系统，其包括用于安装上掩膜版的上框系统、用于安装下掩膜版的对准系统、用于升降对准系统的Z轴系统和控制系统；所述的Z轴系统设于对准系统的两侧，上框系统位于对准系统上方；所述的控制系统分别与上框系统、对准系统和Z轴系统连接。

优选地，所述的Z轴系统包括侧板、伺服电机、丝杆和第一交叉滚子导轨；所述的伺服电机和丝杆安装在侧板上，伺服电机与丝杆传动连接；所述的第一交叉滚子导轨与丝杆连接。伺服电机驱动丝杆带动第一交叉滚子导轨上下运动，从而实现对准系统的向下移动，通过第一交叉滚子可实现高刚性和高负荷运动，且精度高、速度快，稳定性能好。

优选地，所述的上框系统包括支架、外框、内框、气缸、钢板压条、弹簧钢板、上掩膜版和上掩膜版压板；所述的支架位于外框的两侧且固定在侧板顶部，气缸固定在支架上，气缸的缸杆与外框连接，内框设于外框内，内框的四周通过四片两两对称的弹簧钢板与外框连接，弹簧钢板两侧通过钢板压条固定；所述的上掩膜版通过上掩膜版压板固定在内框的内部，外框的两侧通过转轴组件与支架连接。为了能够达到上掩膜版上下浮动的目的，使用了四片对称分布在四边的弹簧钢板连接内框和外框。弹簧钢板两侧分别用压条固定在内框和外框上，两端采用销孔定位，中间用螺丝锁紧，位置精确，连接可靠。弹簧钢板有非常高的抗拉强度、屈服极限和很高的疲劳强度，保证了内框和外框的连接在XY两个方向上有非常高的刚性，同时内框由于弹簧钢板的弹性形变能够在Z方向上有一定的位移量。这样整个上框系统就能够使上掩膜版在XY方向上保证固定准确位置的同时也能够在Z方向上进行一定的升降，避免下掩膜版上升贴合时，发生刚性碰撞导致破损。利用四片弹簧钢板就完成了掩膜版的浮动安装，成本低廉，拆装方便，可靠性强，同时占用空间很小，避免了设备整体尺寸过大。

优选地，所述的对准系统包括下框组件、若干气浮垫、若干对准单元和底座，所述的底座的两侧连接在第一交叉滚子导轨上，下框组件通过气浮垫和对准单元安装在底座上。对准系统通过气浮垫将下框组件平稳的顶起，然后通过对准单元将上掩膜版和下掩膜版位置精确对准。

优选地，所述下框组件包括工作面板、D型硅胶条和下掩膜版；所述的工作面板为中空结构，下掩膜版安装在工作面板中间，D型硅胶条安装在下掩膜版外围的工作面板上，所述的气浮垫和对准单元设于工作面板的底部，下掩膜版的四周设有抽真空口。D型硅胶条将上掩膜版和下掩膜版组合形成的曝光区域与外部区域隔离，达到密封效果。通过抽真空口进行抽真空处理能够使上掩膜版和下掩膜版与工件的上下表面完全贴合，保证上下掩膜版的准确曝光。

优选地，所述的对准单元包括音圈电机、第二交叉滚子导轨、光栅尺、柔性连接板、中间滑台、上滑台和滑台底座；所述的中间滑台通过第二交叉滚子导轨与滑台底座滑动连接，上滑台与中间滑台滑动连接，上滑台与中间滑台之间设有自锁件，音圈电机与第二交叉滚子导轨驱动连接，光栅尺安装在中间滑台侧部，柔性连接板安装在上滑台上方，上滑台和中间滑台的移动方向相互垂直。音圈电机通过第二交叉滚子导轨带动中间滑台移动，并通过光栅尺精确测量位移量，提高对准的精确度。

优选地，所述的气浮垫设有三个，其中两个设置在工作面板同一侧的两端，另一个设置在与同一侧平行的一侧的中间位置。三个气浮垫组成的三角结构，顶起工作面板稳定性好。

优选地，所述的对准单元设有三个，其中两个设置在工作面板同一侧两个气浮垫之间，另一个设置在与同一侧垂直的一侧的中间位置。通过三个对准单元分别在XY方向移动并转动一定的角度完成协同配合调整对准系统的位置，达到上下掩膜版准确贴合的目的。两个对准单元的一侧为X方向，单独一个对准单元的一侧为Y方向，在X方向移动时，Y方向对准单元的音圈电机不工作，X方向对准单元的音圈电机工作，Y方向对准单元的上滑台随着X方向对准单元中间滑台的移动方向移动，工作面板在X方向上移动；在Y方向移动时，X方向对准单元的音圈电机不工作，Y方向对准单元的音圈电机工作，X方向对准单元的上滑台随着Y方向对准单元中间滑台的移动方向移动，工作面板在Y方向上移动；在调整角度时，Y方向对准单元的音圈电机不工作，且上滑台与中间滑台之间的自锁件通过控制系统控制自锁，X方向对准单元的音圈电机工作，当X方向对准单元的中间滑台移动时，整个工作面板以Y方向的对准单元为圆心转动。

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本实用新型通过对准单元实现下掩膜版和下掩膜版的对准，能够防止曝光时图案错位，提高曝光质量，通过对准单元能够完成多方向和角度的调整，对准精度高。

2、本实用通过弹簧钢板完成上掩模板的浮动安装，成本低廉，拆装方便，可靠性强，同时占用空间很小，避免了设备整体尺寸过大。

3、本实用新型通过Z轴系统驱动对准系统上下移动，运行稳定，行程精度高。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中上框系统的结构示意图；

图3为本实用新型中上掩膜版的安装结构示意图；

图4为本实用新型中对准系统的结构示意图；

图5为本实用新型中对准单元的结构示意图；

图6为本实用新型中Z轴系统的结构示意图；

图7为实施例中上掩膜版和下掩膜版贴合示意图；

图8为实施例中上掩膜版和下掩膜版贴合过程示意图。

示意图中的标注说明：

1-上框系统；2-对准系统；3-Z轴系统；11-支架；12-外框；13-内框；14-气缸；15-钢板压条；16-弹簧钢板；17-上掩膜版；18-上掩膜版压板；19-转轴组件；21-下框组件；22-气浮垫；23-对准单元；24-底座；31-侧板；32-伺服电机；33-丝杆；34-第一交叉滚子导轨；211-工作面板；212-D型硅胶条；213-下掩膜版；231-音圈电机；232-第二交叉滚子导轨；233-光栅尺、234-柔性连接板；2350中间滑台；236-上滑台；237-滑台底座。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合实施例对本实用新型作详细描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1所示，本实施例涉及一种双面曝光机掩膜版的对准安装系统，其包括用于安装上掩膜版17的上框系统1、用于安装下掩膜版213的对准系统2、用于升降对准系统的Z轴系统3和控制系统；所述的Z轴系统3设于对准系统2的两侧，上框系统1位于对准系统2上方；所述的控制系统分别与上框系统1、对准系统2和Z轴系统3连接。

如图6所示，所述的Z轴系统3包括侧板31、伺服电机32、丝杆33和第一交叉滚子导轨34；所述的伺服电机32和丝杆33安装在侧板31上，伺服电机32与丝杆传33动连接；所述的第一交叉滚子导轨34与丝杆33连接。伺服电机32驱动丝杆33带动第一交叉滚子导轨34上下运动，从而实现对准系统2的向下移动，通过第一交叉滚子导轨34可实现高刚性和高负荷运动，且精度高、速度快，稳定性能好。

如图2和图3所示，所述的上框系统1包括支架11、外框12、内框13、气缸14、钢板压条15、弹簧钢板16、上掩膜版17和上掩膜版压板18；所述的支架11位于外框12的两侧且固定在侧板31顶部，气缸14固定在支架11上，气缸14的缸杆与外框12连接，内框13设于外框12内，内框13的四周通过四片两两对称的弹簧钢板16与外框12连接，弹簧钢板16两侧通过钢板压条15固定；所述的上掩膜版17通过上掩膜版压板18固定在内框13的内部，外框12的两侧通过转轴组件19与支架11连接。为了能够达到上掩膜版17上下浮动的目的，使用了四片对称分布在四边的弹簧钢板16连接内框13和外框12。弹簧钢板16两侧分别用钢板压条15固定在内框13和外框12上，两端采用销孔定位，中间用螺丝锁紧，位置精确，连接可靠。弹簧钢板16有非常高的抗拉强度、屈服极限和很高的疲劳强度，保证了内框13和外框12的连接在XY两个方向上有非常高的刚性，同时内框13由于弹簧钢板16的弹性形变能够在Z方向上有一定的位移量。这样整个上框系统1就能够使上掩膜版17在XY方向上保证固定准确位置的同时也能够在Z方向上进行一定的升降，避免下掩膜版213上升贴合时，发生刚性碰撞导致破损。利用四片弹簧钢板16就完成了上掩膜版17的浮动安装，成本低廉，拆装方便，可靠性强，同时占用空间很小，避免了设备整体尺寸过大。

如图4所示，所述的对准系统2包括下框组件21、气浮垫22、对准单元23和底座24，所述的底座24的两侧连接在第一交叉滚子导轨34上，下框组件21通过气浮垫22和对准单元23安装在底座24上。对准系统2通过气浮垫22将下框组件21平稳的顶起，然后通过对准单元23将上掩膜版17和下掩膜版213位置精确对准。

所述下框组件21包括工作面板211、D型硅胶条212和下掩膜版213；所述的工作面板211为中空结构，下掩膜版213安装在工作面板211中间，D型硅胶条212安装在下掩膜版213外围的工作面板211上，所述的气浮垫22和对准单元23设于工作面板211的底部，下掩膜版213的四周设有抽真空口。D型硅胶条212将上掩膜版17和下掩膜213版组合形成的曝光区域与外部区域隔离，达到密封效果。通过抽真空口进行抽真空处理能够使上掩膜版17和下掩膜版213与工件的上下表面完全贴合，保证上下掩膜版的准确曝光。

如图5所示，所述的对准单元23包括音圈电机231、第二交叉滚子导轨232、光栅尺233、柔性连接板234、中间滑台235、上滑台236和滑台底座237；所述的中间滑台235通过第二交叉滚子导轨232与滑台底座237滑动连接，上滑台236与中间滑台235滑动连接，上滑台236与中间滑台235之间设有自锁件，自锁件通过控制系统控制，音圈电机231与第二交叉滚子导轨232驱动连接，光栅尺233安装在中间滑台235侧部，柔性连接板234安装在上滑台236的上方，上滑台236和中间滑台235的移动方向相互垂直。音圈电机231通过第二交叉滚子导轨232带动中间滑台235移动，并通过光栅尺233精确测量位移量，提高对准的精确度。

如图4所示，所述的气浮垫22设有三个，其中两个设置在工作面板211同一侧的两端，另一个设置在与同一侧平行的一侧的中间位置。三个气浮垫22组成的三角结构，顶起工作面板211的稳定性好。

所述的对准单元23设有三个，其中两个设置在工作面板211同一侧两个气浮垫22之间，另一个设置在与同一侧垂直的一侧的中间位置。通过三个对准单元23分别在XY方向移动并转动一定的角度完成协同配合调整对准系统的位置，达到上下掩膜版准确贴合的目的。两个对准单元的一侧为X方向，单独一个对准单元的一侧为Y方向，在X方向移动时，Y方向对准单元23的音圈电机231不工作，X方向对准单元23的音圈电机231工作，Y方向对准单元23的上滑台236随着X方向对准单元23中间滑台235的移动方向移动，工作面板211在X方向上移动；在Y方向移动时，X方向对准单元23的音圈电机231不工作，Y方向对准单元23的音圈电机231工作，X方向对准单元23的上滑台236随着Y方向对准单元23中间滑台235的移动方向移动，工作面板211在Y方向上移动；在调整角度时，Y方向对准单元23的音圈电机231不工作，且上滑台236与中间滑台235之间的自锁件通过控制系统控制自锁，X方向对准单元23的音圈电机231工作，当X方向对准单元23的中间滑台235移动时，整个工作面板211以Y方向的对准单元23为圆心转动。

本实用新型工作原理：

步骤一：通过曝光机内的相机(图中未画出)测量对准位移及角度，三个气浮垫22把工作面板211顶起一定的高度，三个对准单元23协同工作，调整工作面板211在XY方向的位置及角度，使得对准系统2的下掩膜版213与上框系统1中的上掩膜版17相互对齐。

步骤二：将曝光工件放在下掩膜版213上，伺服电机驱动第一交叉滚子导轨34向上移动，第一交叉滚子导轨34带动对准系统2向上移动。如图7所示，安装在对工作面板211上已经预先充气的D型硅胶条212先接触到上方的上框系统1，这时D型硅胶条212挤压变形与上框系统1的内框13的接触面完全贴合，上掩膜版17和下掩膜版213之间的曝光区完全密封，曝光区域与外部空气形成隔离。

步骤三：通过抽真空口对曝光区域进行抽真空处理，在抽真空的过程中，上掩膜版17和下掩膜版213由于重力气压的原因会发生微小变形。如图8所示，贴合时，上掩膜版17和下掩膜版213的中间位置由于变形凸起，上掩膜版17和下掩膜版213会在中心位置最先接触贴合，上掩膜版17和下掩膜版213会沿箭头方向向四周逐渐贴合，空气也会由中间向四周逐渐挤出，直至上掩膜版17和下掩膜版213完全贴合，D型硅胶条212和上下掩膜版贴合处之间的区域完成抽真空。

以上结合实施例对本实用新型进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种双面曝光机掩膜版的对准安装系统，其特征在于，其包括用于安装上掩膜版的上框系统、用于安装下掩膜版的对准系统、用于升降对准系统的Z轴系统和控制系统；所述的Z轴系统设于对准系统的两侧，上框系统位于对准系统上方；所述的控制系统分别与上框系统、对准系统和Z轴系统连接。

2.根据权利要求1所述的双面曝光机掩膜版的对准安装系统，其特征在于，所述的Z轴系统包括侧板、伺服电机、丝杆和第一交叉滚子导轨；所述的伺服电机和丝杆安装在侧板上，伺服电机与丝杆传动连接；所述的第一交叉滚子导轨与丝杆连接。

3.根据权利要求2所述的双面曝光机掩膜版的对准安装系统，其特征在于，所述的上框系统包括支架、外框、内框、气缸、钢板压条、弹簧钢板、上掩膜版和上掩膜版压板；所述的支架位于外框的两侧且固定在侧板顶部，气缸固定在支架上，气缸的缸杆与外框连接，内框设于外框内，内框的四周通过四片两两对称的弹簧钢板与外框连接，弹簧钢板两侧通过钢板压条固定；所述的上掩膜版通过上掩膜版压板固定在内框的内部，外框的两侧通过转轴组件与支架连接。

4.根据权利要求3所述的双面曝光机掩膜版的对准安装系统，其特征在于，所述的对准系统包括下框组件、若干气浮垫、若干对准单元和底座，所述的底座的两侧连接在第一交叉滚子导轨上，下框组件通过气浮垫和对准单元安装在底座上。

5.根据权利要求4所述的双面曝光机掩膜版的对准安装系统，其特征在于，所述下框组件包括工作面板、D型硅胶条和下掩膜版；所述的工作面板为中空结构，下掩膜版安装在工作面板中间，D型硅胶条安装在下掩膜版外围的工作面板上，所述的气浮垫和对准单元设于工作面板的底部，下掩膜版的四周设有抽真空口。

6.根据权利要求5所述的双面曝光机掩膜版的对准安装系统，其特征在于，所述的对准单元包括音圈电机、第二交叉滚子导轨、光栅尺、柔性连接板、中间滑台、上滑台和滑台底座；所述的中间滑台通过第二交叉滚子导轨与滑台底座滑动连接，上滑台与中间滑台滑动连接，上滑台与中间滑台之间设有自锁件，音圈电机与第二交叉滚子导轨驱动连接，光栅尺安装在中间滑台侧部，柔性连接板安装在上滑台的上方，上滑台和中间滑台的移动方向相互垂直。

7.根据权利要求4所述的双面曝光机掩膜版的对准安装系统，其特征在于，所述的气浮垫设有三个，其中两个设置在工作面板同一侧的两端，另一个设置在与同一侧平行的一侧的中间位置。

8.根据权利要求7所述的双面曝光机掩膜版的对准安装系统，其特征在于，所述的对准单元设有三个，其中两个设置在工作面板同一侧两个气浮垫之间，另一个设置在与同一侧垂直的一侧的中间位置。

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