CN216351772U - 一种直写式光刻机的对准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种直写式光刻机的对准装置，包括第一图像获取模块、第二图像获取模块、多个标记模块，第一图像获取模块位于直写式光刻机的吸盘台面下方，第二图像获取模块位于吸盘台面上方，吸盘台面的边缘等距或不等距的开设有多个安装槽，多个标记模块安装在多个安装槽中，每个标记模块包括标记板，标记板的第一端靠近吸盘台面的边缘，标记板的第二端向吸盘台面的吸附区域延伸，安装槽对应标记板的第二端的下方的位置设有通孔，第一图像获取模块至少部分位于通孔下方，标记板的第二端设有多个背面对准标记点，多个背面对准标记点位于通孔上方。本实用新型能够实现无需激光打标，不会损伤工件，也不会受工件空余区域大小的限制。

Description

一种直写式光刻机的对准装置

技术领域

本实用新型属于直写光刻技术领域，具体涉及一种直写式光刻机的对准装置。

背景技术

光刻技术是制作半导体器件、芯片和PCB板等产品的关键工艺步骤之一，用于在基底表面上印刷特征图形，最终获得依据电路设计所需的图形结构。传统的光刻技术需要先制作掩模版或者菲林底片再进行曝光操作，掩模版、菲林底片制作周期长，且每一版对应单一图形，不能广泛应用。为解决上述问题，直写光刻技术应运而生，其利用数字光处理技术实现调制不同的图形光，能够快速切换图形，不仅可以降低成本，还可以缩短加工周期。直写光刻的原理是根据设计的图形，采用可编程的数字微镜装置进行光束调制，在将调制的图形光投射到涂覆有感光材料的基底表面形成所需的设计图形。

对于印刷电路板，通常采用多层板的形式，多层板中需要能够双面连通的内层板，内层板不是仅需对其某一面进行光刻，而是需要对其两面进行光刻。在对内层板正面和背面分布进行光刻加工时，需要确保正面和背面上的图形位置相对应。现有技术中，为了实现正面与背面图形的对准，通常是在进行内层板正面光刻时，通过打标装置在其背面形成对位标记，正面曝光完成后，将内层板背面向上放置，通过对位相机抓取对位标记，计算背面图形的精确位置。打标装置通常为激光器，但激光器的能量控制往往不够精准导致标记的边界易发生变化，难以精确识别边界，降低对位精度；并且在背面形成的对位标记需要处于空余区域（非光刻加工区域），难以应用到空余区域极小的内层板加工；此外，采用激光制作背面对位标记仅适用于涂覆有光刻胶的内层板，而无法适用光铜板形式（无光刻胶层）的内层板。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种直写式光刻机的对准装置，以解决上述问题。为此，本实用新型采用如下的技术方案：

一种直写式光刻机的对准装置，所述直写式光刻机设有吸盘台面和龙门机构，所述对准装置包括第一图像获取模块、第二图像获取模块、多个标记模块，所述第一图像获取模块位于吸盘台面下方，所述第二图像获取模块位于吸盘台面上方，所述吸盘台面的边缘等距或不等距的开设有多个安装槽，所述多个标记模块安装在所述多个安装槽中，每个标记模块包括标记板，所述标记板的第一端靠近所述吸盘台面的边缘，所述标记板的第二端向所述吸盘台面的吸附区域延伸，所述安装槽对应所述标记板的第二端的下方的位置设有通孔，所述第一图像获取模块至少部分位于所述通孔下方，所述标记板的第二端设有多个背面对准标记点，多个背面对准标记点位于通孔上方。

优选地，每个标记模块还包括保护壳，所述保护壳环绕所述标记板四周，所述标记板通过所述保护壳安装在所述安装槽内。

优选地，所述标记板的第一端设有多个正面对准标记，所述多个正面对准标记点等弧度的分布在一个圆周上。

优选地，所述吸盘台面的边缘安装有位置标尺，所述位置标尺对应所述多个安装槽的部分设有开口，所述多个正面对准标记点位于所述开口范围内。

优选地，所述多个背面对准标记点等弧度的分布在一个圆周上。

优选地，所述标记板采用透光材料制成，所述多个背面对准标记点和所述多个正面对准标记点均不透光。

优选地，所述第一图像获取模块包括多个第一图像获取组件，所述第二图像获取模块包括多个第二图像获取组件。

优选地，每个第一图像获取组件包括第一图像获取部、第一光源部、转折透镜部和镜筒，所述第一图像获取部和所述转折透镜部连接于所述镜筒两端，所述第一光源部连接于所述镜筒中部，所述镜筒通过安装架可拆卸的固定在所述吸盘台面下方，使得所述转折透镜部位于通孔下方。

优选地，所述第一光源部采用同轴光源，能够产生红外光和/或黄光。

优选地，多个第二图像获取组件包括移动图像获取组件和固定图像获取组件，移动图像获取组件可通过所述龙门机构上设置的驱动组件移动到所需位置。

优选地，当所述吸盘台面为超大尺寸情况下，所述吸盘台面的中轴线附近也设置有安装槽，标记模块通过所述安装槽沿中轴线分布。

与现有技术相比，本实用新型通过设置第一图像获取模块获取工件的背面特征图像以进行正反面对准，无需激光打标，既不会损伤工件，也不会受工件空余区域大小的限制，进一步通过第一图像获取模块的光源设置为红外光，能够穿透光刻胶层直接获取工件基底的特征图像，不仅能够避免因光刻胶反光太强引起的图像无法正常使用的情况，还可避免工件在翻转移送时造成光刻胶层的表面特征的变化导致无法准确定位。

附图说明

图1为示例性直写式光刻机示意图。

图2为常规尺寸吸盘台面上标记模块分布示意图。

图3为超大尺寸吸盘台面上标记模块分布示意图。

图4为单个标记模块放大示意图。

图5为吸盘台面下方第一图像获取模块分布示意图。

图6为第一图像获取组件示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案更加清楚明了，下面将结合附图来描述本实用新型的实施例。应当理解的是，对实施方式的具体说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本实用新型，而不是用于穷举本实用新型的所有可行方式，更不是用于限制本实用新型的具体实施范围。本实施例中的术语“上方”、“下方”、“中部”、“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实用新型，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、安装及操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

图1示出本领域内最常规的直写式光刻机，直写式光刻机至少包括：基座1、运动平台装置2、对准装置3、曝光装置4、以及控制装置（未示出）。基座1上设有龙门机构11，运动平台装置2设有吸盘台面21，用于吸附放置其上的工件并在至少3个维度运动，对准装置3用于确定工件的位置进行对位操作，曝光装置4能够对通过运动平台装置2移动到其下方的工件进行光刻加工，控制装置用于控制运动平台装置2、对准装置3和曝光装置4。

参考图2-5，本实施例提出的对准装置3包括第一图像获取模块、第二图像获取模块以及多个标记模块30。具体地，每个标记模块30包括标记板301和保护壳302，保护壳302环绕标记板301四周。吸盘台面21的边缘或中轴线等距或不等距的开设有多个安装槽211，多个标记模块30安装在安装槽211中。较佳的，采用图2示出的常规尺寸吸盘台面时，吸盘台面的至少两个相邻边缘开设有安装槽，标记模块通过安装槽分布在至少两个相邻的边缘上；采用图3示出的超大尺寸吸盘台面时，吸盘台面的至少一个边缘和吸盘台面的中轴线附近开设有安装槽，多个标记模块通过安装槽分布在至少一个边缘和中轴线附近。吸盘台面的边缘安装有位置标尺22，位置标尺22对应安装槽的部分设有开口221。当安装槽处于吸盘台面边缘时，对应的标记板301第一端靠近吸盘台面的边缘并处于开口221下方，标记板301第二端向吸盘台面的吸附区域延伸；当安装槽处于吸盘台面位于吸盘台面的中轴线附近时，对应的标记板301第一端朝向中轴线，第二端向吸附区域延伸。进一步地，吸盘台面在安装槽对应标记板301第二端的下方位置设有通孔212。如图5示出，第一图像获取模块位于吸盘台面21下方，包括多个第一图像获取组件311，每个第一图像获取组件311至少部分位于通孔212下方，用于透过标记板获取正面向上放置于吸盘台面上的工件的背面特征图像，第一图像获取组件311的数量小于等于标记板的数量。第二图像获取模块位于吸盘台面上方，安装于龙门机构上，包括多个第二图像获取组件321，第二图像获取组件321可用于正面光刻时获取标记板图像，进而通过控制装置确定正面向上的工件的位置，还可用于获取背面向上的工件（正面光刻完成翻面放置于吸盘台面上）的相应区域的背面特征图像，进而通过控制装置确定背面向上的工件的位置以使背面与正面的光刻图形对准。

在一个优选的实施方式中，如图4所示，为图2种A处的标记模块位置放大示意图，标记板301第一端设有多个正面对准标记点3011，多个正面对准标记点呈规则或不规则形式分布，较佳的，多个正面对准标记点等弧度的分布在一个圆周上且位于位置标尺的开口范围内。标记板第二端设有多个背面对准标记点3012，多个背面对准标记点呈规则或不规则形式分布，较佳的，多个背面对准标记点等弧度的分布在一个圆周上且位于通孔上方。进一步的，标记板301采用透光材料制成，多个背面对准标记点3012和多个正面对准标记点3011通过电镀或机械加工的方式成型于标记板上，并且多个背面对准标记点和多个正面对准标记点均不透光。

在一个优选的实施方式中，如图6所示，每个第一图像获取组件311包括第一图像获取部3111、第一光源部3112、转折透镜部3113和镜筒3114，第一图像获取部3111和转折透镜部3113连接于镜筒3114两端，第一光源部3112连接于镜筒3114中部，镜筒3114通过安装架3115可拆卸的固定在吸盘台面下方，使得转折透镜部位于通孔212下方，因此，标记板301第二端的背面对准标记点3012位于转折透镜部3113上方。第一光源部产生照明光束，通过转折透镜部以及标记板的第二端照射于工件的背面，从工件背面反射回的光束进入第一图像获取部，从而获得工件背面的特征图像。由于背面对准标记点不透光，因此获得的工件背面特征图像中包括背面对准标记点，通过背面对准标记点所在的圆周可方便的确定其圆心位置。进一步地，第一光源部3112采用同轴光源，同轴光源能够根据工件所涂覆的光刻胶种类的不同而产生红外光和/或黄光，红外光可对大部分光刻胶具有穿透能力，可通过第一图像获取部直接获得工件基底（通常为铜板）的表面特征图像，不同于直接获取工件背面光刻胶层的特征图像，不仅能够避免因光刻胶反光太强引起的图像无法正常使用的情况，还可避免工件在翻转移送时造成光刻胶层的表面特征的变化（如被刻划、刮擦），引起后续获取表面图像时无法准确定位。

在一个优选的实施方式中，多个第二图像获取组件321包括移动图像获取组件3211和固定图像获取组件3212。进一步地，光刻机的龙门机构上设有驱动组件，驱动组件用于驱动移动图像获取组件3211以使其移动到所需位置获取图像。通过第二移动图像获取组件和驱动组件的设置，能够实现超大工件或多工件的快速多点对准。移动图像获取组件3211和固定图像获取组件3212具有相同配置，包括第二图像获取部和第二光源部，第二光源部可选用同轴光源和/或环形光源，同样能够产生红外光和/或黄光。应当理解的是，移动图像获取组件的数量和位置可根据实际应用调整，图中为两个移动图像获取组件中间设置一个固定图像获取组件，实际应用也可是两侧各设一个固定图像获取组件，中间设置移动图像获取组件。

在一个优选的实施方式中，第一图像获取部和第二图像获取部获取的工件的背面特征图像具有相同的放大倍率。

本实用新型还提供一种采用前述对准装置的双面光刻方法，包括如下步骤：S1、工件正面向上放置于吸盘台面上，运动平台装置带动工件移动至第二图像获取模块下方；S2、第二图像获取模块获取多个标记板的正面对准标记进行对位，第一图像获取模块获取包含背面对准标记的工件背面特征图像；S3、运动平台装置带动工件在曝光装置下方进行正面的扫描光刻；S4、翻转工件使其背面向上放置于吸盘台面上，第二图像获取模块获取工件相应区域的背面特征图像进行对位，S5、运动平台装置带动工件在曝光装置下方进行背面的扫描光刻。应当理解的是，工件正面光刻和背面光刻可以是在同一个吸盘台面上，也可以是通过自动化流转装置先后位于两个吸盘台面上。

最后需要指出，由于文字表达的有限性，上述说明仅是示例性的，并非穷尽性的，本实用新型并不限于所披露的各实施方式，在不偏离上述示例的范围和精神的情况下，对于本领域的技术人员来说还可以作若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本实用新型的保护范围。因此本实用新型的保护范围应以权利要求为准。

Claims (11)

1.一种直写式光刻机的对准装置，所述直写式光刻机设有吸盘台面和龙门机构，其特征在于：所述对准装置包括第一图像获取模块、第二图像获取模块、多个标记模块，所述第一图像获取模块位于吸盘台面下方，所述第二图像获取模块位于吸盘台面上方，所述吸盘台面的边缘等距或不等距的开设有多个安装槽，所述多个标记模块安装在所述多个安装槽中，每个标记模块包括标记板，所述标记板的第一端靠近所述吸盘台面的边缘，所述标记板的第二端向所述吸盘台面的吸附区域延伸，所述吸盘台面在安装槽对应所述标记板的第二端的下方的位置设有通孔，所述第一图像获取模块至少部分位于所述通孔下方，所述标记板的第二端设有多个背面对准标记点，多个背面对准标记点位于通孔上方。

2.如权利要求1所述的直写式光刻机的对准装置，其特征在于：每个标记模块还包括保护壳，所述保护壳环绕所述标记板四周，所述标记板通过所述保护壳安装在所述安装槽内。

3.如权利要求1所述的直写式光刻机的对准装置，所述标记板的第一端设有多个正面对准标记，所述多个正面对准标记点等弧度的分布在一个圆周上。

4.如权利要求3所述的直写式光刻机的对准装置，所述吸盘台面的边缘安装有位置标尺，所述位置标尺对应所述多个安装槽的部分设有开口，所述多个正面对准标记点位于所述开口范围内。

5.如权利要求1所述的直写式光刻机的对准装置，其特征在于：所述多个背面对准标记点等弧度的分布在一个圆周上。

6.如权利要求1所述的直写式光刻机的对准装置，其特征在于：所述标记板采用透光材料制成，所述多个背面对准标记点和所述多个正面对准标记点均不透光。

7.如权利要求1所述的直写式光刻机的对准装置，其特征在于：所述第一图像获取模块包括多个第一图像获取组件，所述第二图像获取模块包括多个第二图像获取组件。

8.如权利要求7所述的直写式光刻机的对准装置，其特征在于：每个第一图像获取组件包括第一图像获取部、第一光源部、转折透镜部和镜筒，所述第一图像获取部和所述转折透镜部连接于所述镜筒两端，所述第一光源部连接于所述镜筒中部，所述镜筒通过安装架可拆卸的固定在所述吸盘台面下方，使得所述转折透镜部位于通孔下方。

9.如权利要求8所述的直写式光刻机的对准装置，其特征在于：所述第一光源部采用同轴光源，能够产生红外光和/或黄光。

10.如权利要求7所述的直写式光刻机的对准装置，其特征在于：多个第二图像获取组件包括移动图像获取组件和固定图像获取组件，移动图像获取组件可通过所述龙门机构上设置的驱动组件移动到所需位置。

11.如权利要求1所述的直写式光刻机的对准装置，其特征在于：当所述吸盘台面为超大尺寸情况下，所述吸盘台面的中轴线附近也设置有安装槽，标记模块通过所述安装槽沿中轴线分布。

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