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CN109143797A - 一种双台面直写式曝光机及其曝光方法 - Google Patents

一种双台面直写式曝光机及其曝光方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种双台面直写式曝光机，提升了设备利用率,减少了设备各系统的工作的空闲时间,从而有效提升了曝光机的产能，包括底座和通过龙门机构顺序设置在底座上的对位机构、曝光机构，在底座上设置有两个相互平行设置的步进轴运动组件，步进轴运动组件上分别安装有Z轴运动组件，步进轴运动组件能够带动Z轴运动组件前后移动经过对位机构、曝光机构，Z轴运动组件分别与基板承载台面固定连接，基板承载台面上设有吸盘，基板承载台面一上一下设置成两层，Z轴运动组件能够带动基板承载台面上下移动使得曝光焦面对准，此外，本发明还提供了一种双台面直写式曝光机的曝光方法。

Description

一种双台面直写式曝光机及其曝光方法
技术领域
本发明涉及激光直写式曝光机技术领域，具体为一种双台面直写式曝光机及其曝光方法。
背景技术
激光直写式曝光是用于在衬底表面上印刷具有特征的构图，相比于传统的掩膜版和菲林底片等曝光的影像直接转移技术，直写式曝光技术产能高，对位精度高。在半导体及PCB生产领域有着非常重要的作用。
目前市场上直写曝光多以单台面曝光机为主。现有的单台面曝光机的产能较低，生产周期长，每一片基板的曝光需要完成上板，对准，曝光，下板等工序，整个流程时间较长。而曝光产能又是客户需求的一项重要指标，提高直写曝光机的产能非常有必要。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种双台面直写式曝光机，提升了设备利用率,减少了设备各系统的工作的空闲时间,从而有效提升了曝光机的产能，此外，本发明还提供了一种双台面直写式曝光机的曝光方法。
其技术方案的是这样的：一种双台面直写式曝光机，包括底座和通过龙门机构顺序设置在所述底座上的对位机构、曝光机构，其特征在于：在所述底座上设置有两个相互平行设置的步进轴运动组件，所述步进轴运动组件上分别安装有Z轴运动组件，所述步进轴运动组件能够带动所述Z轴运动组件前后移动经过所述对位机构、曝光机构，所述Z轴运动组件分别与基板承载台面固定连接，所述基板承载台面上设有吸盘，所述基板承载台面一上一下设置成两层，所述Z轴运动组件能够带动所述基板承载台面上下移动使得曝光焦面对准。
进一步的，所述对位机构包括安装在第一龙门机构上的对位轴运动组件，所述对位轴运动组件包括运动电机和直线导轨，运动电机上设置有对位系统，所述运动电机能够带动对位系统沿所述直线导轨运动。
进一步的，所述曝光机构包括安装在所述龙门机构上的扫描轴运动组件，所述扫描轴运动组件上安装有曝光系统，所述扫描轴运动组件能够带动所述曝光系统运动。
进一步的，所述曝光机构包括安装在第一龙门机构上的第一扫描轴运动组件和安装在所述第二龙门机构上的第二扫描轴运动组件，所述第一扫描轴运动组件平行于所述第二扫描轴运动组件设置，所述第一扫描轴运动组件与所述第二扫描轴运动组件之间设置有横梁，所述第一扫描轴运动组件和所述第二扫描轴运动组件能够同步带动横梁运动，所述曝光系统顺序排布在所述横梁上。
进一步的，所述曝光系统等距安装在所述横梁上。
进一步的，所述龙门机构包括分别设置在所述底座两侧的龙门立柱，所述龙门立柱的上端设置有安装龙门。
进一步的，所述步进轴运动组件、Z轴运动组件、对位轴运动组件、第一扫描轴运动组件、第二扫描轴运动组件分别与运动控制系统电控连接。
进一步的，所述曝光系统包括曝光镜头，所述对位系统包括CCD相机、对准镜头和照明光源。
进一步的，所述基板承载台面通过螺钉固定在所述Z轴运动组件的Z轴悬臂上。
一种上述的双台面直写式曝光机的曝光方法，其特征在于：设定在基板承载台面对基板进行上下板的时间为T1，对位机构进行对位的时间为T2，曝光机构的曝光时间为T3，并满足如下公式：T1+T2＝T3，使得在其中一个所述基板承载台面上的基板进行上下料后且通过对位机构先后进行对位时，另一个所述基板承载台面能够通过曝光机构完成对基板的曝光。
本发明的双台面直写式曝光机具有以下优点：通过设置能够两个独立运动的双台面，在其中一个基板承载台上的基板通过对位机构、曝光机构先后进行对位、曝光时，另一个基板承载台能够完成基板的上下板，从而大大减少设备在各个流程的等待时间，与现有的单台面技术相比，可以极大地提升设备的利用效率，减少了设备各系统的工作的空闲时间,从而有效提升了曝光机的产能，两层基板承载台面上下设置成两层，与现有的双台面设备相比可以有效减小双台面设备的宽度，节约设备所需的场地空间，本发明的双台面直写式曝光机的曝光方法，通过设置基板承载台面对基板进行上下板的时间与对位机构进行对位的时间之和等于曝光机构的曝光时间，使得两个台面并行工作，可以极大缩短曝光系统等待时间，提高设备整体的利用效率约100％。
附图说明
图1为本发明的双台面直写式曝光机的第一视角的结构示意图；
图2为本发明的双台面直写式曝光机的第二视角的结构示意图；
图3为本发明的曝光系统的示意图；
图4为本发明一种双台面直写式曝光机的曝光方法的流程示意图；
图5为在实施例中的双台面直写式曝光机在B台面位于上下板的T1时间段且A台面位于曝光的T3时间段的俯视的结构示意图；
图6为在实施例中的双台面直写式曝光机在B台面位于对位的T2时间段且A台面位于曝光的T3时间段的俯视的结构示意图；
图7为在实施例中的双台面直写式曝光机在B台面位于曝光的T3时间段且A台面位于上下板的T1时间段的俯视的结构示意图；
图8为在实施例中的双台面直写式曝光机在B台面位于曝光的T3时间段且A台面位于对位的T2时间段的俯视的结构示意图。
具体实施方式
见图1至图3，本发明的一种双台面直写式曝光机，包括底座1和通过龙门机构顺序设置在底座上的对位机构2、曝光机构3，在本实施例中，底座采用大理石底座，在底座1上设置有两个相互平行设置的步进轴运动组件4，步进轴运动组件4上分别安装有Z轴运动组件5，步进轴运动组件4能够带动Z轴运动组件5前后移动经过对位机构2、曝光机构3，Z轴运动组件5分别与基板承载台6面固定连接，基板承载台面6一上一下设置成两层，Z轴运动组件4能够带动基板承载台面6上下移动使得曝光焦面对准，在本实施例中，基板承载台面6通过螺钉固定在Z轴运动组件5的Z轴悬臂上，可以保证基板承载台面6的水平度和平面度良好，并且基板承载台面设有中空吸盘结构，可以牢牢吸住基板，保证曝光品质。
具体的，在本实施例中，对位机构2包括安装在第一龙门机构7上的对位轴运动组件，对位轴运动组件包括两个运动电机21和直线导轨22，运动电机21上设置有对位系统23，运动电机21能够带动对位系统23沿直线导轨22运动，对位系统包括CCD相机、对准镜头和照明光源。
具体的，在本实施例中，曝光机构3包括安装在第一龙门机构7上的第一扫描轴运动组件31和安装在第二龙门机构8上的第二扫描轴运动组件32，第一扫描轴运动组件31平行于第二扫描轴运动组件32设置，第一扫描轴运动组件31与第二扫描轴运动组件32之间设置有横梁33，横梁33的一端与第一扫描轴运动组件31相连，横梁33的另一端与第二扫描轴运动组件31相连，第一扫描轴运动组件31和第二扫描轴运动组件32能够同步带动横梁33运动，曝光系统34包括曝光镜头，如图3，曝光系统34等距安装在横梁33上，6个曝光系统34顺序排布在横梁33上，可以灵活增减个数以满足实际使用需求。
在本实施例中，第一龙门机构7、第二龙门机构8包括分别设置在底座两侧的龙门立柱9，龙门立柱的上端设置有安装龙门10。
此外，在本实施例中，步进轴运动组件4、Z轴运动组件5、对位轴运动组件21、第一扫描轴运动组件31、第二扫描轴运动组件32可以采用直线模组，分别与运动控制系统11电控连接，可以保障高精度和安全性，对位系统可以在高精度对位轴上运动，可以实现高精度对位，曝光系统和横梁横跨在两个高精度扫描轴上，每个扫描轴可以实现高精度周期扫描运动，运动控制系统控制两个扫描轴联动，实现曝光系统的周期扫描运动，两个基板承载台面安装在Z轴运动组件上，Z轴运动组件可以带动基板承载台面实现上下运动和曝光焦面对准。Z轴系统安装在步进轴运动组件上，步进轴带动基板承载台面和Z轴实现高精度步进运动，在其中一个基板承载台上的基板通过对位机构、曝光机构先后进行对位、曝光时，另一个基板承载台能够完成基板的上下板，从而大大减少设备在各个流程的等待时间，与现有的单台面技术相比，可以极大地提升设备的利用效率，减少了设备各系统的工作的空闲时间,从而有效提升了曝光机的产能，两层基板承载台面上下设置成两层，与现有的双台面设备相比可以有效减小双台面设备的宽度，节约设备所需的场地空间。
设定基板生产过程中，设定在基板承载台面对基板进行上下板的时间为T1，对位机构进行对位的时间为T2，曝光机构的曝光时间为T3，本实施例中的双台面直写式曝光机的两个基板承载台面一个为台面A，另一个为台面B，见下表1、表2，表1给出了传统单台面机型生产2片基板的具体时间表，表2给出了本发明的双台面设备生产2片基板的具体时间表。
表1
表2
传统单台面机型生产2片基板所需时间为2*(T1+T2+T3)，设备的台面承载基板，只能顺序执行该过程，执行上下板、对位、曝光这三个流程中的一个时，设备另外两个流程的组件在待机状态。本发明的双台面直写式曝光机，因为具有上下两个台面，在A台面执行曝光流程的T3时间段时，B台面从下层回到起点并完成上下板T1时间段和对位T2时间段，B台面进行曝光T3时，A台面从下层回到起点并完成上下板T1时间段和对位T2时间段，如此循环运行。
本发明还提供了一种双台面直写式曝光机的曝光方法，通过设置基板承载台面对基板进行上下板的时间T1与对位机构进行对位的时间T2之和约等于曝光机构的曝光时间T3，T3与T1+T2时间相等，这样生产2片基板所需时间为T1+T2+T3，使得两个台面并行工作，比单台面设备节省了一半时间，可以极大缩短曝光系统等待时间，提高设备整体的利用效率约100％。
图4给出了本发明一种双台面直写式曝光机的曝光方法的流程示意图。
如图5所示，A台面进行曝光流程前半段，B台面进行上下板操作；如图6所示，A台面进行曝光后半段，B台面进行对位操作；如图7所示，A台面回到起点进行上下板操作，B台面进行曝光前半段；如图8所示，A台面进行对位操作，B台面进行曝光的后半段；如图5至图8循环，实现整个设备的运转，在T1+T2+T3时间内，台面A与台面B完成各自的曝光流程，生产基板2片，相比于单台面设备在T1+T2+T3时间内生产基板1片，双台面设备大大提高了设备工作效率。
以上实施例仅表达了本发明的其中一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种双台面直写式曝光机，包括底座和通过龙门机构顺序设置在所述底座上的对位机构、曝光机构，其特征在于：在所述底座上设置有两个相互平行设置的步进轴运动组件，所述步进轴运动组件上分别安装有Z轴运动组件，所述步进轴运动组件能够带动所述Z轴运动组件前后移动经过所述对位机构、曝光机构，所述Z轴运动组件分别与基板承载台面固定连接，所述基板承载台面上设有吸盘，所述基板承载台面一上一下设置成两层，所述Z轴运动组件能够带动所述基板承载台面上下移动使得曝光焦面对准。
2.根据权利要求1所述的一种双台面直写式曝光机，其特征在于：所述对位机构包括安装在第一龙门机构上的对位轴运动组件，所述对位轴运动组件包括运动电机和直线导轨，运动电机上设置有对位系统，所述运动电机能够带动对位系统沿所述直线导轨运动。
3.根据权利要求2所述的一种双台面直写式曝光机，其特征在于：所述曝光机构包括安装在所述龙门机构上的扫描轴运动组件，所述扫描轴运动组件上安装有曝光系统，所述扫描轴运动组件能够带动所述曝光系统运动。
4.根据权利要求3所述的一种双台面直写式曝光机，其特征在于：所述曝光机构包括安装在第一龙门机构上的第一扫描轴运动组件和安装在所述第二龙门机构上的第二扫描轴运动组件，所述第一扫描轴运动组件平行于所述第二扫描轴运动组件设置，所述第一扫描轴运动组件与所述第二扫描轴运动组件之间设置有横梁，所述第一扫描轴运动组件和所述第二扫描轴运动组件能够同步带动横梁运动，所述曝光系统顺序排布在所述横梁上。
5.根据权利要求4所述的一种双台面直写式曝光机，其特征在于：所述曝光系统等距安装在所述横梁上。
6.根据权利要求5所述的一种双台面直写式曝光机，其特征在于：所述龙门机构包括分别设置在所述底座两侧的龙门立柱，所述龙门立柱的上端设置有安装龙门。
7.根据权利要求4所述的一种双台面直写式曝光机，其特征在于：所述步进轴运动组件、Z轴运动组件、对位轴运动组件、第一扫描轴运动组件、第二扫描轴运动组件分别与运动控制系统电控连接。
8.根据权利要求1所述的一种双台面直写式曝光机，其特征在于：所述曝光系统包括曝光镜头，所述对位系统包括CCD相机、对准镜头和照明光源。
9.根据权利要求1所述的一种双台面直写式曝光机，其特征在于：所述基板承载台面通过螺钉固定在所述Z轴运动组件的Z轴悬臂上。
10.一种权利要求1所述的双台面直写式曝光机的曝光方法，其特征在于：设定在基板承载台面对基板进行的时间为T1，对位机构进行对位的时间为T2，曝光机构的曝光时间为T3，并满足如下公式：T1+T2＝T3，使得在其中一个所述基板承载台面上的基板进行上下料后且通过对位机构先后进行对位时，另一个所述基板承载台面能够通过曝光机构完成对基板的曝光。
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