TW201740212A - 曝光系統、曝光裝置及曝光方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係揭露一種曝光系統、曝光裝置及曝光方法，其曝光系統包括：雷射單元、光斑切換單元以及透鏡單元；雷射單元發射雷射光束；光斑切換單元，根據待曝光的加工工件所需的光斑尺寸，使雷射光束沿複數個不同光路中的一個光路傳輸，以獲得所需光斑尺寸的雷射光束；透鏡單元用於改變雷射光束入射至加工工件的方向。藉由光斑切換單元的設置，使得雷射束在不同光路之間進行切換，從而對光斑的尺寸範圍進行切換，滿足了不同線寬工件對光斑尺寸的不同要求，提高了對不同工件的加工適應性，有效的節約了成本。

Description

曝光系統、曝光裝置及曝光方法
本發明是有關於半導體技術領域，更具體的說，是有關於一種曝光系統、曝光裝置及曝光方法。
由於雷射具有亮度高、單色性好、方向性強等優點，被廣泛應用於雷射直寫、雷射封裝等加工領域，常用的是一種雷射振鏡掃描系統，其工作原理是將雷射光束經擴束鏡放大準直後依次經過X掃描振鏡、Y掃描振鏡，經過掃描聚焦場鏡後，以一定功率密度的光斑會聚到加工工件表面上，雷射與工件的作用需要一定的作用時間，進而提供加工過程所需的能量，從而實現對工件的加工。
由於不同應用工況下，工件線寬不同，因而對聚焦光斑的大小有一定的要求，如用於OLED元件的玻璃粉密封對曝光光斑的要求為玻璃粉線寬的2倍，用於卷對卷（roll to roll）技術的曝光光斑要求為幾十微米到幾百微米，用於雷射微細加工的聚焦光斑直徑要求幾十微米量級，用於雷射打標或雷射鑽孔的曝光光斑直徑一般為幾十微米到幾十毫米量級。針對不同線寬的工件，需要更換設備來實現，對工件的不同線寬適應性較差，成本較貴。
本發明的目的在於提供一種曝光系統、曝光裝置及曝光方法，藉由對曝光系統的設計產生的光斑尺寸可覆蓋幾十微米到幾百微米，同時可對光斑進行在線切換，滿足了不同線寬工件對光斑尺寸的不同要求，提高了對不同工件的加工適應性，有效節約成本。
為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種曝光系統，包括：雷射單元、光斑切換單元以及透鏡單元；雷射單元發射雷射光束；光斑切換單元，根據待曝光的加工工件所需的光斑尺寸，使雷射光束沿複數個不同光路中的一個光路傳輸，以獲得所需光斑尺寸的雷射光束；透鏡單元用於改變雷射光束入射至加工工件的方向。
較佳地，曝光系統是根據加工工件要求聚焦到加工工件表面的光斑功率密度高低，確定加工工件所需的光斑尺寸，藉由將光斑尺寸與光斑臨界值相比後，確定雷射光束將要傳輸的光路，並控制光斑切換單元打開光路。
較佳地，光斑切換單元包括第一光路與第二光路，第一光路遵循衍射極限原理，產生光斑尺寸可調整且小於光斑臨界值的第一光斑，第二光路遵循幾何成像原理，產生光斑尺寸可調整且大於等於光斑臨界值的第二光斑。
較佳地，光斑臨界值為100 μm。
較佳地，第一光路由第一反射鏡、第一光闌、第二反射鏡與光學元件組成，第二光路由聚焦鏡組、第二光闌與光學元件組成。
較佳地，切換單元更包括分光棱鏡，分光棱鏡將雷射光束分為第一光束與第二光束，第一光束經過第一光路，第二光束經過第二光路；藉由第一光闌與第二光闌的關閉與打開來控制第一光路或第二光路的打開。
較佳地，雷射單元包括輸出雷射光束的光源組件、用於對雷射光束的光斑進行變倍擴束的擴束鏡組以及對光斑形貌進行整形的整形組件。
較佳地，透鏡單元包括二維掃描振鏡與遠心場鏡，二維掃描振鏡對雷射光束進行X向或Y向偏轉，遠心場鏡保證雷射光束垂直入射至加工工件上。
相對地，本發明更提供一種曝光裝置，包括曝光系統、工件台與測量系統，曝光系統為上述的曝光系統。
較佳地，位於工件台上的加工工件為硬性基板，測量系統用於實現硬性基板與曝光系統的對準。
較佳地，位於工件台上的加工工件為軟性基板，工件台為卷對卷傳輸結構。
較佳地，卷對卷傳輸結構包括左右對稱放置的放卷棍和收卷棍，以及用於吸附所述軟性基板的吸附平台。
較佳地，吸附平台包括測量區域與曝光區域。
較佳地，測量系統包括用於測量水平向位置的對準感測器，測量垂向位置的垂向感測器以及可進行多自由度運動的運動機構。
較佳地，曝光裝置更包括遮罩版與遮罩台，遮罩版用於複製產生相同的曝光圖形，遮罩台用於承載和攜帶遮罩版進行多自由度運動。
相對地，本發明更提供兩種曝光方法，採用上述的曝光裝置進行曝光。
相對地，本發明更提供另一種曝光方法，也可採用上述的曝光裝置進行曝光，包括，步驟1，在工件台上設置加工工件，加工工件對應一所需的光斑尺寸，光斑尺寸是根據要求聚焦到加工工件表面的光斑功率密度高低來確定；步驟2，將上述光斑尺寸與光斑臨界值相比，獲得比較結果；步驟3，根據比較結果，控制光斑切換單元，打開複數個不同的光路中的一個作為選定曝光光路；步驟4，藉由雷射單元發射雷射光束，通過上述曝光光路之後，將遮罩圖案曝光到加工工件上。
較佳地，在步驟3中，光斑切換單元包括第一光路與第二光路，第一光路遵循衍射極限原理，產生光斑尺寸可調整且小於光斑臨界值的第一光斑，第二光路遵循幾何成像原理，產生光斑尺寸可調整且大於等於光斑臨界值的第二光斑。
較佳地，光斑臨界值為100 μm。
較佳地，在步驟4之前，更包括測量步驟，用於對加工工件，進行對準測量、垂向測量或其兩者。
較佳地，在步驟1中，加工工件為硬性基板，在步驟4之前進行硬性基板的曝光位對準測量。
較佳地，在步驟1中，位於工件台上的加工工件為軟性基板，在步驟4之前進行軟性基板的曝光位對準測量和垂向測量，工件台為卷對卷傳輸結構。
較佳地，卷對卷傳輸結構包括左右對稱放置的放卷棍和收卷棍，以及用於吸附軟性基板的吸附平台。
較佳地，吸附平台包括測量區域與曝光區域。
與習知技術相比，本發明所提供的曝光系統、曝光裝置及曝光方法的有益效果是：
1、本發明藉由在曝光系統中設置光斑切換單元，使得雷射光束在不同光路之間進行切換，從而對光斑的尺寸範圍進行切換，滿足了不同線寬工件對光斑尺寸的不同要求，提高了對不同工件的加工適應性，有效的節約了成本；
2、本發明藉由在曝光裝置中設置遮罩版，提高了曝光光斑的定位精度，從而提高了曝光劑量的均勻性；
3、本發明藉由在卷對卷傳輸結構中設置包括測量區域與曝光區域在內的吸附平台，在測量區域由測量系統對軟性基板測量位置，然後再傳輸軟性基板至曝光區域，由曝光系統在曝光區域進行曝光，此時測量系統可在測量區域對下一待曝光軟性基板進行水平向位置和垂向位置測量，從而有效的提高了曝光產率。
為使本發明的內容更加清楚易懂，以下結合說明書與圖式，對本發明的內容做進一步說明。當然本發明並不侷限於該具體實施例，本發明所屬領域中具有通常知識者所熟知的一般替換也涵蓋在本發明的保護範圍內。
其次，本發明利用示意圖進行了詳細的表述，在詳述本發明實例時，為了便於說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應對此作為本發明的限定。
本發明的核心思想是：藉由在曝光系統中設置切換單元，使得雷射光束在不同光路之間進行切換，從而對光斑的尺寸範圍進行切換，滿足了不同線寬工件對光斑尺寸的不同要求，提高了對不同工件的加工適應性，有效節約成本。
實施例一
請參考圖1，其為本發明實施例一所提供的曝光系統的結構示意圖。如圖1所示，曝光系統10包括：雷射單元11、光斑切換單元12以及透鏡單元13；雷射單元11發射雷射光束；光斑切換單元12，根據需曝光的加工工件材質對應的光斑尺寸，使雷射光束在不同光路之間進行切換，獲得對應光斑尺寸的雷射光束；透鏡單元13改變雷射光束的方向。
曝光系統10是根據加工工件要求聚焦到加工元件表面的光斑功率密度高低，確定加工工件對應的光斑尺寸，根據光斑尺寸與光斑臨界值相比後，控制光斑切換單元切換不同光路。
雷射單元11包括輸出雷射光束的光源組件111、用於對雷射光束的光斑進行變倍擴束的擴束鏡組112以及對光斑形貌進行整形的整形組件113。光斑切換單元12包括第一光路a與第二光路b，第一光路a遵循衍射極限原理，產生可調整的小於光斑臨界值的第一光斑，第二光路b遵循幾何成像原理，產生可調整的大於等於光斑臨界值的第二光斑。其中，光斑臨界值為100 μm。第一光路a由第一反射鏡122、第一光闌123、第二反射鏡124與光學元件127組成，第二光路b由聚焦鏡組125、第二光闌126與光學元件127組成。光斑切換單元12還包括分光棱鏡121，分光棱鏡121將雷射光束分為第一光束與第二光束，第一光束經過第一光路a，第二光束經過第二光路b；藉由第一光闌123與第二光闌126的關閉與打開來決定雷射光束經過的光路。透鏡單元13包括二維掃描振鏡131與遠心場鏡132，二維掃描振鏡131對雷射光束進行X向或Y向偏轉，遠心場鏡132保證雷射光束垂直入射至加工工件20上。
光源組件111用於提供從紫外波段至紅外波段的某一單光譜或是帶寬小於100 nm的寬光譜，根據加工工件20的材料特性選擇光源波長。擴束鏡組112用於將光斑進行變倍擴束，以在線調整曝光光斑尺寸適應不同工件對光斑尺寸要求。整形組件113將光束形貌進行整形成任意形狀，提高曝光劑量的均勻性。常用的整形組件113有衍射光學元件（DOE）、微透鏡陣列（Micro lens array）等，常用的整形光斑形貌有平頂、方形、M形等。
分光棱鏡121用於將雷射光束分成第一光束和第二光束，其分束比根據入射到加工工件上的功率密度進行配比。第一反射鏡122與第二反射鏡124用於將第一光束反射，光闌123用於打開與關閉第一光束。聚焦鏡組125用於將第二光束準直，第二光闌126用於打開與關閉第二光束。光學元件127的上部區域對第一光束進行反射，光學元件127的下部區域對第二光束進行透射。
本實施例中，第一光束經過的光路為第一光路a，包括由光源組件111、擴束鏡組112、整形組件113、分光棱鏡121、第一反射鏡122、第一光闌123、第二反射鏡124、光學元件127、二維掃描振鏡131、遠心場鏡132經過的光路，第二光束經過的光路為第二光路b，包括由光源組件111、擴束鏡組112、整形組件113、分光棱鏡121、聚焦鏡組125、第二光闌126、光學元件127、二維掃描振鏡131、遠心場鏡132經過的光路。
第一光闌123和第二光闌126根據加工工件20對光斑尺寸的要求進行選擇開關。當加工工件要求聚焦到表面的光斑功率密度高時，則要求光斑尺寸小，打開第一光闌123，關閉第二光闌126，第一光路遵循衍射極限原理，產生小於100 μm的光斑；打開第二光闌126，關閉第一光闌123，第二光路遵循幾何成像原理，產生的光斑較第一光路大。當光斑尺寸要求小於100 μm時，使用第一光路，當光斑尺寸要求不小於100 μm時，使用第二光路。
二維掃描振鏡131用於對第一光束或第二光束進行X向、Y向偏轉，以實現第一光束或第二光束按所需要求在加工工件上掃描運動。遠心場鏡132，用於保證雷射束垂直入射，避免了傾斜入射時垂向串擾問題。
經過光源組件111輸出一束平行光，平行光經過擴束鏡組112擴束，經過整形組件113整形，經過分光棱鏡121分光為第一光束和第二光束，第一光束經過第一反射鏡122、第一光闌123、第二反射鏡124，經過光學元件127反射，入射到二維掃描振鏡131，再經過遠心場鏡132聚焦到加工工件20上；第二光束經過聚焦鏡組125，第二光闌126，經過光學元件127透射，入射到二維掃描振鏡131，再經過遠心場鏡132成像到加工工件20上。
本發明提供的曝光系統，藉由光斑切換單元的設置，使得雷射光束在不同光路之間進行切換，從而對光斑的尺寸範圍進行切換，滿足了不同線寬工件對光斑尺寸的不同要求，提高了對不同工件的加工適應性，有效的節約了成本。
實施例二
本發明提供一種曝光裝置，包括曝光系統、工件台與測量系統，其中曝光系統採用實施例一的曝光系統。
請參考圖2，其為本發明實施例二所提供的曝光裝置的結構示意圖。如圖2所示，曝光裝置主要包括：用於對加工工件20進行曝光加工的曝光系統10，用於提供曝光系統10進行水平向運動的運動台30，用於對加工工件20進行位置測量的測量系統40，用於承載並調整加工工件20位置姿態的工件台50，用於控制曝光系統10以及控制運動台30和工件台50的主控系統60。曝光系統10安裝在運動台30上，隨著運動台30一起進行多水平向運動。測量系統40安裝在運動台30上，隨著運動台30一起進行多水平向運動。
加工工件20為硬性基板，本實施例中加工工件20為排列複數個OLED屏幕的玻璃基板，其俯視示意圖如圖3所示。加工工件20為一塊玻璃基板，加工工件20上包含12個用於OLED屏幕封裝的曝光圖形201~212，該曝光圖形的材料為玻璃料，更包含用於對準的工件對準標記22，本實施例包含4個工件對準標記22，另外在圖中還標示出某一時刻的曝光光斑210，箭頭方向為曝光光斑210在曝光過程中所掃描的方向。加工工件20上的曝光圖形和數量不僅僅侷限於圖3所用的曝光圖形，可為任意可實現的圖形。另外，本實施例適用於更大或更小尺寸的加工工件，也可適用於其他曝光圖形和數量。測量系統40用於實現玻璃基板與曝光系統10的對準。
請繼續參考圖2，加工工件20放置到工件台50上，將加工工件20運動到測量系統40下方，測量系統40測量工件對準標記21，由主控系統60得到基板對準位置，工件台50調整姿態以滿足加工工件20的曝光姿態要求，運動台30將曝光系統10運動到第一曝光工作站（在該曝光工作站，曝光系統10的掃描視場覆蓋曝光圖形201和202），主控系統60根據設置的製程參數控制曝光系統10對曝光圖形201進行掃描曝光，直至曝光圖形201曝光完畢，關閉光源組件111的雷射輸出，曝光系統10對曝光圖形202進行掃描曝光，直至曝光圖形202曝光完畢，關閉光源組件111的雷射輸出。運動台30將曝光系統10運動到下一個曝光工作站，重複上述過程，曝光工作站運動圖如圖3中曲線23所示，直至所有曝光圖形曝光完畢。本發明可配備複數個測量系統和曝光系統以提高產率。
本實施例所用的曝光光源為940 nm雷射，曝光光斑尺寸為0.6 mm，曝光光路打開第二光路，關閉第一光路。本實施例所涉及的曝光工作站，曝光系統10處在該工作站掃描視場可覆蓋兩個排列在X向的曝光圖形。本發明可根據曝光系統的設計產生更大或更小的掃描視場，根據掃描視場和曝光圖形尺寸可進一步得到每個掃描視場能覆蓋的曝光圖形數目。曝光系統10的運動路徑設計與掃描視場和加工工件20尺寸大小有關，更近一步，當掃描視場設計的足夠大，即掃描視場能夠覆蓋所有曝光位，則不需要在掃描曝光後移動曝光系統10。
本實施例所設置的工藝參數P、V可滿足玻璃料軟化鍵合溫度T控制方程，如下：（1）
其中，K 代表玻璃料的熱導率，在電極引線區其對應熱導率與玻璃料不一致；P代表雷射入射有效功率，為可調整量；a代表曝光光斑直徑，為可調整量，可藉由光束整形或離焦等進行調整；v代表曝光光斑掃描速度，為次可調整量，因為其會影響產率；D代表熱擴散係數，由材料屬性決定；e代表材料熱吸收係數；L代表玻璃料高度，由OLED的製程要求決定。
由控制方程（1）可知，玻璃料軟化鍵合溫度T與雷射入射有效功率P成正比，而與曝光光斑直徑平方（a2 ）及曝光光斑掃描速度平方根（v1/2 ）成反比，三個參數密切相關。因此，為保證玻璃料的軟化鍵合溫度（一般約為350ºC）均一穩定，故在OLED螢幕封裝過程中需要對雷射入射有效功率P與光斑掃描速度V進行同步控制。
實施例三
本發明提供一種曝光裝置，包括曝光系統、工件台與測量系統，其中曝光系統採用實施例一所述的曝光系統。
加工工件為軟性基板，本實施例中，加工工件為軟性導電膜。相對地，工件台50為卷對卷傳輸結構。
請參考圖4，其為本發明實施例三所提供的曝光裝置的結構示意圖。如圖4所示，曝光裝置主要包括：用於對軟性導電膜200進行曝光的曝光系統10，用於提供曝光系統10進行複數自由度運動的運動台30，用於對軟性導電膜200進行位置測量的測量系統40，卷對卷傳輸結構500，用於複製產生相同曝光圖形的遮罩版70，用於承載和攜帶遮罩版70進行複數自由度運動的遮罩台80，用於控制曝光系統10以及控制運動台30、控制遮罩台80和卷對卷傳輸結構500的主控系統60。遮罩版70位於軟性導電膜200上方，用於複製產生與軟性導電膜200上相同的曝光圖形，軟性導電膜200和遮罩版70的垂向距離不超過測量系統40的焦深範圍。
曝光系統10安裝在運動台30上，隨著運動台30一起進行複數自由度運動。測量系統40包括用於測量水平向位置的對準感測器41，和測量垂向位置的垂向感測器42以及可進行多自由度運動的運動機構43。卷對卷傳輸結構500包括左右對稱放置的放卷棍51和收卷棍52，用於吸附軟性導電膜的吸附平台53，軟性導電膜200一端捲繞在放卷棍51上，另一端捲繞在收卷棍52上，吸附平台53展平吸附位於放卷棍51和收卷棍52的軟性導電膜。
本實施例所用的軟性導電膜200為用於卷對卷（roll to roll）製程的卷對卷軟性薄膜，其俯視示意圖如圖5所示。軟性導電膜200上包含12個曝光圖形201~212，還包含用於對準的工件對準標記22，另外在圖中標示出某一時刻的曝光光斑210，箭頭方向為曝光光斑210在曝光過程中所掃描的方向。軟性導電膜200不侷限於軟性薄膜，可包括任何適用於本發明方案的加工工件，加工工件上的曝光圖形和數量不僅僅侷限於圖5所用的曝光圖形，可為任意本發明可實現的圖形，曝光圖形的線寬可為幾十微米到幾百毫米。本發明適用於更大或更小尺寸的加工工件，也可適用於其他曝光圖形和數量。曝光系統10的運動路徑設計與掃描視場和加工工件尺寸大小有關，更近一步，當掃描視場設計的足夠大，即掃描視場能夠覆蓋所有曝光位，則不需要在掃描曝光後移動曝光系統10。
遮罩版70的結構示意圖如圖6所示，遮罩版70的尺寸與軟性導電膜200展平區域尺寸相同，遮罩版圖形尺寸和形狀與圖5所示的曝光圖形完全相同，曝光圖形間距相同，遮罩版70上包含有用於遮罩版對準的遮罩對準標記71，遮罩版70上黑色線條為不透光區域，其餘部分為透光區域。
軟性導電膜200一端捲繞在放卷棍51上，另一端捲繞在收卷棍52上，位於放卷棍51和收卷棍52之間的軟性導電膜200展平吸附在吸附平台53上，測量系統40運動到遮罩版70上方，測量系統40測量遮罩對準標記71和工件對準標記22位置及曝光圖形線條區域，由主控系統60計算曝光圖形201的曝光姿態（X、Y、Rz、Z、Rx、Ry），遮罩台80調整姿態以滿足曝光圖形201的曝光姿態要求，運動台30將曝光系統10運動到第一曝光工作站（在該曝光工作站，曝光系統10的掃描視場覆蓋曝光圖形201和202），待曝光圖形201的曝光姿態調整完畢，主控系統60根據設置的製程參數開啟曝光系統10，曝光系統10產生的曝光光束透過遮罩版70產生與曝光圖形201相同的曝光圖形，對曝光圖形201進行掃描曝光，直至曝光圖形201曝光完畢，關閉光源組件111的雷射輸出，在曝光圖形201曝光過程中，同步地，測量系統40運動到下一個位置進行位置測量，主控系統60計算曝光圖形202的曝光姿態，遮罩台80調整姿態以滿足曝光圖形202的曝光姿態要求，主控系統60根據設置的製程參數開啟曝光系統10（該製程參數可由需求曝光劑量得到曝光功率、曝光光斑直徑、曝光光斑掃描速度），曝光系統10產生的曝光光束透過遮罩版70產生與曝光圖形202相同的曝光圖形，對曝光圖形202進行掃描曝光，直至曝光圖形202曝光完畢，關閉光源組件111的雷射輸出。運動台30將曝光系統10運動到下一曝光工作站，重複上述過程，曝光工作站運動圖如圖5曲線23所示，直至所有軟性導電膜200展開於吸附平台53上的曝光圖形曝光完畢，藉由放卷棍51和收卷棍52使軟性導電膜200的下一待曝光部分移動至吸附平台53上，重複上述過程，直至所有曝光圖像曝光完畢。本實施例藉由遮罩版提高曝光光斑的定位精度，從而提高了曝光劑量的均勻性。本發明可根據曝光光斑定位精度要求選擇是否使用遮罩版，也可配套複數套測量系統40以提高產率。
本實施例所用的曝光光源為355 nm雷射，曝光光斑尺寸為4 mm，曝光光路打開第二光路，關閉第一光路。本實施例所涉及的曝光工作站，曝光系統10處在該工作站掃描視場可覆蓋兩個排列在X向曝光圖形。本發明可根據曝光系統的設計產生更大或更小的掃描視場，根據掃描視場和曝光圖形尺寸可進一步得到每個掃描視場能覆蓋的曝光圖形數目，掃描視場可以覆蓋Y向排列的曝光圖形。
圖7為本實施例測量系統40在成像面所探測到的遮罩對準標記71和工件對準標記22的成像示意圖。遮罩對準標記和工件對準標記可以是其它形式，兩者之間空間位置需確保兩者同時成像到測量系統的視場中。圖8為本實施例測量系統40用於垂向測量的三個測量點，201為曝光圖形。
實施例四
本發明提供一種曝光裝置，如圖9所示，在實施例三的基礎上，吸附平台包括測量區域55與曝光區域54，曝光區域54吸附的軟性導電膜200用於曝光，測量區域55吸附的軟性導電膜200用於測量。軟性導電膜200在測量區域55由測量系統40測量位置，然後再傳輸軟性導電膜200至曝光區域54，由曝光系統10在曝光區域54對軟性導電膜200曝光，此時測量系統40可在測量區域55對下一待曝光軟性導電膜200進行水平向位置和垂向位置測量，從而有效的提高了曝光產率。
實施例五
本發明提供一種曝光方法，可採用上述的曝光裝置進行曝光，請參考圖10所示，曝光方法包括：
步驟S1，在工件台上設置加工工件，加工工件對應光斑尺寸，光斑尺寸是根據要求聚焦到加工工件表面的光斑功率密度高低來確定；
步驟S2，根據上述光斑尺寸，與光斑臨界值相比，獲得比較結果；
步驟S3，根據所述比較結果，控制光斑切換單元，切換不同光路，選定曝光光路；
步驟S4，藉由雷射單元發射雷射光束，通過上述曝光光路之後，將遮罩圖案，曝光到所述加工工件上。
其中，在步驟S3中，光斑切換單元包括第一光路與第二光路，第一光路遵循衍射極限原理，產生可調整的小於光斑臨界值的第一光斑，第二光路遵循幾何成像原理，產生可調整的大於光斑臨界值的第二光斑。光斑臨界值為100 μm。在步驟S4之前，還包括測量步驟，用於對加工工件，進行對準測量、垂向測量或其兩者。
在步驟S1中，加工工件為硬性基板時，在步驟S4之前進行硬性基板的曝光位對準測量。在步驟S1中，位於工件台上的加工工件為軟性基板時，在步驟S4之前進行軟性基板的曝光位對準測量和垂向測量，工件台為卷對卷傳輸結構。卷對卷傳輸結構包括左右對稱放置的放卷棍和收卷棍，用於吸附軟性基板的吸附平台。吸附平台包括測量區域與曝光區域。
實施例六
本發明提供一種曝光方法，採用實施例二所述的曝光裝置。
請參考圖11，其為本發明實施例六所提供的曝光方法的流程圖。如圖11所示，本發明提供的曝光方法包括：
步驟S1：將加工工件20放置到工件台50上；
步驟S2：測量系統40測量工件對準標記21，得到待曝光圖形的位置；
步驟S3：調整工件台50姿態，以實現曝光圖形的曝光姿態要求；
步驟S4：運動台30將曝光系統10運動到曝光工作站；
步驟S5：曝光系統10對曝光圖形進行曝光；
步驟S6：調整工件台50姿態，以實現下一曝光圖形的曝光姿態要求；
步驟S7：曝光系統10對下一曝光圖形進行曝光；
步驟S8：曝光系統10運動到下一曝光工作站；
步驟S9：重複上述步驟S3~S8，直至整個加工工件20上的曝光圖形曝光完畢。
其中，若掃描視場範圍能夠完全覆蓋加工工件20大小，則可省略步驟S8。
實施例七
本發明提供一種曝光方法，採用實施例三所述的曝光裝置。
請參考圖12，其為本發明實施例六所提供的曝光方法的流程圖。如圖12所示，本發明提供的曝光方法包括：
步驟S1：軟性導電膜200的一端捲繞在放卷棍51上，另一端捲繞在收卷棍52上，位於放卷棍51和收卷棍52之間的軟性導電膜200展平吸附在吸附平台53上。
步驟S2：測量系統40運動到遮罩版70上方，測量遮罩對準標記71和元件對準標記22和曝光圖形線條位置，得到待曝光圖形的位置；
步驟S3：調整遮罩台80姿態，以實現曝光圖形的曝光姿態要求；
步驟S4：運動台30將曝光系統10運動到曝光工作站；
步驟S5：曝光系統10對曝光圖形進行曝光，測量系統40測量下一曝光圖形位置；
步驟S6：調整遮罩台80姿態，以實現下一曝光圖形的曝光姿態要求；
步驟S7：曝光系統10對下一曝光圖形進行曝光；
步驟S8：曝光系統10運動到下一曝光工作站；
步驟S9：重複上述步驟S2~S8，直至當前曝光部分的所有曝光工作站全部曝光完畢後，藉由放卷棍51和收卷棍52使軟性導電膜200的下一待曝光部分移動至吸附平台53上；
步驟S10：重複上述步驟S2~S9，直至一卷軟性導電膜200的曝光圖形曝光完畢。
其中，若掃描視場範圍能夠完全覆蓋吸附於吸附平台53上的軟性導電膜200，則可省略步驟S8。
由於實施例四與實施例三的區別僅在於吸附平台包括測量區域53與曝光區域54，因此其採用實施例四所述的曝光裝置進行曝光的方法與採用實施例三所述的曝光裝置進行曝光的方法區別僅在於，在曝光系統10對曝光區域54的圖形進行曝光的同時，測量系統40在測量區域55對下一待曝光軟性導電膜200進行水平向位置和垂向位置測量，從而有效的提高了曝光產率。因此，對於詳細的方法步驟不再贅述。
綜上所述，本發明所提供的曝光系統、曝光裝置及曝光方法，藉由在曝光系統中設置光斑切換單元，使得雷射光束在不同光路之間進行切換，從而對光斑的尺寸範圍進行切換，滿足了不同線寬元件對光斑尺寸的不同要求，提高了對不同元件的加工適應性，有效的節約了成本；藉由在卷對卷傳輸結構中設置包括測量區域與曝光區域在內的吸附平台，在測量區域由測量系統對軟性基板測量位置，然後再傳輸軟性基板至曝光區域，由曝光系統在曝光區域進行曝光，此時測量系統可在測量區域對下一待曝光軟性基板進行水平向位置和垂向位置測量，從而有效的提高了曝光產率。
上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述，並非對本發明申請專利範圍的任何限定，本發明所屬技術領域中具有通常知識者根據上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬申請專利範圍的保護範圍。
10‧‧‧曝光系統 11‧‧‧雷射單元 12‧‧‧光斑切換單元 13‧‧‧透鏡單元 20‧‧‧加工工件 21、22‧‧‧對準標記 23‧‧‧曲線 30‧‧‧運動台 40‧‧‧測量系統 41‧‧‧對準感測器 42‧‧‧垂向感測器 43‧‧‧運動機構 50‧‧‧工件台 51‧‧‧放卷棍 52‧‧‧收卷棍 53‧‧‧吸附平台 54‧‧‧曝光區域 55‧‧‧測量區域 60‧‧‧主控系統 70‧‧‧遮罩版 71‧‧‧遮罩對準標記 80‧‧‧遮罩台 111‧‧‧光源組件 112‧‧‧擴束鏡組 113‧‧‧整形組件 121‧‧‧分光棱鏡 122‧‧‧第一反射鏡 123‧‧‧第一光闌 124‧‧‧第二反射鏡 125‧‧‧聚焦鏡組 126‧‧‧第二光闌 127‧‧‧光學元件 131‧‧‧二維掃描振鏡 132‧‧‧遠心場鏡 200‧‧‧軟性導電膜 210‧‧‧曝光光斑 201~212‧‧‧曝光圖形 500‧‧‧卷對卷傳輸結構 a‧‧‧第一光路 b‧‧‧第二光路 S1~S4‧‧‧步驟
圖1為本發明實施例一所提供的曝光系統的結構示意圖。 圖2為本發明實施例二所提供的曝光裝置的結構示意圖 圖3為本發明實施例二所提供的加工工件的俯視示意圖。 圖4為本發明實施例三所提供的曝光裝置的結構示意圖。 圖5為本發明實施例三所提供的軟性導電膜的俯視示意圖。 圖6為本發明實施例三所提供的遮罩版的結構示意圖。 圖7為本發明實施例三所提供的測量系統對準標記成像示意圖。 圖8為本發明實施例三所提供的測量系統垂向測量的測量點分佈圖。 圖9為本發明實施例四所提供的曝光裝置的結構示意圖。 圖10為本發明實施例五所提供的曝光方法的流程圖。 圖11為本發明實施例六所提供的曝光方法的流程圖。 圖12為本發明實施例七所提供的曝光方法的流程圖。
11‧‧‧雷射單元
12‧‧‧光斑切換單元
13‧‧‧透鏡單元
20‧‧‧加工工件
111‧‧‧光源組件
112‧‧‧擴束鏡組
113‧‧‧整形組件
121‧‧‧分光棱鏡
122‧‧‧第一反射鏡
123‧‧‧第一光闌
124‧‧‧第二反射鏡
125‧‧‧聚焦鏡組
126‧‧‧第二光闌
127‧‧‧光學元件
131‧‧‧二維掃描振鏡
132‧‧‧遠心場鏡
a‧‧‧第一光路
b‧‧‧第二光路

Claims (25)

  1. 一種曝光系統，其包括： 一雷射單元，該雷射單元發射一雷射光束； 一光斑切換單元，該光斑切換單元，根據待曝光的加工工件所需的光斑尺寸，使該雷射光束沿複數個不同光路中的一個光路傳輸，以獲得所需光斑尺寸的雷射光束；以及 一透鏡單元，該透鏡單元用於改變該雷射光束入射至加工工件的方向。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之曝光系統，其中，該曝光系統是根據該加工工件要求聚焦到該加工工件表面的光斑功率密度高低，確定該加工工件所需的光斑尺寸，藉由將該光斑尺寸與光斑臨界值相比後，確定該雷射光束將要傳輸的光路，並控制該光斑切換單元打開該光路。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之曝光系統，其中，該光斑切換單元包括一第一光路與一第二光路，該第一光路遵循衍射極限原理，產生光斑尺寸可調整且小於該光斑臨界值的第一光斑，該第二光路遵循幾何成像原理，產生光斑尺寸可調整且大於等於該光斑臨界值的第二光斑。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之曝光系統，其中，該光斑臨界值為100 μm。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之曝光系統，其中，該第一光路由一第一反射鏡、一第一光闌、一第二反射鏡與一光學元件組成，該第二光路由一聚焦鏡組、一第二光闌與該光學元件組成。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之曝光系統，其中，該光斑切換單元更包括一分光棱鏡，該分光棱鏡將該雷射束分為一第一光束與一第二光束，該第一光束經過該第一光路，該第二光束經過該第二光路；藉由該第一光闌與第二光闌的關閉與打開來控制該第一光路或第二光路的打開。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之曝光系統，其中，該雷射單元包括輸出雷射束的光源組件、用於對該雷射束的光斑進行變倍擴束的擴束鏡組以及對該光斑形貌進行整形的整形組件。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之曝光系統，其中，該透鏡單元包括一二維掃描振鏡與一遠心場鏡，該二維掃描振鏡對該雷射束進行X向或Y向偏轉，該遠心場鏡保證該雷射束垂直入射至加工工件上。
  9. 一種曝光裝置，其包括一曝光系統、一工件台與一測量系統，其中，該曝光系統為申請專利範圍第1至8項中任一項所述之曝光系統。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之曝光裝置，其中，位於該工件台上的加工工件為一硬性基板，該測量系統用於實現該硬性基板與該曝光系統的對準。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之曝光裝置，其中，位於該工件台上的加工工件為軟性基板，該工件台為卷對卷傳輸結構。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之曝光裝置，其中，該卷對卷傳輸結構包括左右對稱放置的放卷棍和收卷棍，以及用於吸附該軟性基板的吸附平台。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之曝光裝置，其中，該吸附平台包括測量區域與曝光區域。
  14. 如申請專利範圍第11至13項中任一項所述之曝光裝置，其中，該測量系統包括用於測量水平向位置的對準感測器，測量垂向位置的垂向感測器以及可進行複數自由度運動的運動機構。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之曝光裝置，其中，該曝光裝置還包括一遮罩版與一遮罩台，該遮罩版用於複製產生相同的曝光圖形，該遮罩台用於承載和攜帶該遮罩版進行複數自由度運動。
  16. 一種曝光方法，其採用申請專利範圍第10項所述之曝光裝置進行曝光。
  17. 一種曝光方法，其採用申請專利範圍第11至15項中任一項所述之曝光裝置進行曝光。
  18. 一種曝光方法，其包括： 步驟1，在一工件台上設置一加工工件，該加工工件對應一所需的一光斑尺寸，該光斑尺寸是根據要求聚焦到該加工工件表面的光斑功率密度高低來確定； 步驟2，將該光斑尺寸與光斑臨界值相比，獲得比較結果； 步驟3，根據該比較結果，控制光斑切換單元，打開複數個不同的光路中的一個作為選定曝光光路；以及 步驟4，藉由雷射單元發射雷射光束，通過上述曝光光路之後，將一遮罩圖案曝光到該加工工件上。
  19. 如申請專利範圍第18所述之曝光方法，其中，在步驟3中，該光斑切換單元包括一第一光路與一第二光路，該第一光路遵循衍射極限原理，產生光斑尺寸可調整且小於該光斑臨界值的第一光斑，該第二光路遵循幾何成像原理，產生光斑尺寸可調整且大於等於該光斑臨界值的第二光斑。
  20. 如申請專利範圍第18或19項所述之曝光方法，其中，該光斑臨界值為100 μm。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之曝光方法，其中，在步驟4之前，更包括測量步驟，用於對該加工工件，進行對準測量、垂向測量或其兩者。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之曝光方法，其中，在步驟1中，該加工工件為一硬性基板，在步驟4之前進行該硬性基板的曝光位對準測量。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之曝光方法，其中，在步驟1中，位於該工件台上的加工工件為一軟性基板，在步驟4之前進行該軟性基板的曝光位對準測量和垂向測量，該工件台為卷對卷傳輸結構。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之曝光方法，其中，該卷對卷傳輸結構包括左右對稱放置的放卷棍和收卷棍，以及用於吸附軟性基板的吸附平台。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之曝光方法，其中，該吸附平台包括測量區域與曝光區域。
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