CN114114855B - 一种激光直写系统的曝光异常检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光直写系统的曝光异常检测方法，所述激光直写系统设置有曝光区域和检测区域，所述曝光区域用于对工件图像进行曝光，所述检测区域用于对检测图像进行曝光，所述检测区域设置有标记点，根据所述标记点对所述检测图像进行对位曝光，获取曝光后的曝光检测图像的数据信息，根据所述曝光检测图像的数据信息对激光直写系统的曝光异常进行检测。利用检测区域对检测图像进行曝光，便于及时检测激光直写系统是否存在异常，及时处理曝光不合格的工件，减少异常板的流出，及时校正激光直写系统存在的问题，避免产生异常板，有效减少损失。
Description
技术领域
本发明涉及激光直写技术领域，尤其涉及激光直写领域的自检方法。
背景技术
激光直写曝光系统又称影像直接投射系统，可应用于半导体和PCB以及平面成像领域的研发、生产，其原理是利用图形发生器取代传统的掩模技术，直接将计算机的图形数据曝光到产品上，能够节省成本和提高效率。
激光直写曝光系统常用的图形发生器为数字微镜阵列（DMD ，DigitalMicromirror Device）、液晶显示器、旋转多角镜扫描器或者光栅光阀（GLV，Grating LightValve）等。激光直写系统对工件进行曝光时，所述工件上覆盖有光刻胶，通过对所述图像发生器进行控制，根据需要曝光的图像，一部分光线照射所述工件，一部分光线偏离所述工件射出，在所述工件上获得所需曝光的图像，在进行曝光之前，还需要对工件进行对位操作，使得曝光图像正确的投影到工件的对应位置。在曝光过程中，如果对图形发生器的控制出现异常或者在对位过程中存在偏差，会导致曝光结果产生重大的缺陷，如果没有及时的对曝光结果进行监控，有问题的工件会流转到后续的工艺制程进行下一步加工，该问题工件最终只能做报废处理，并且在系统异常未被发现且一直存在的情况下，会持续进行新工件的曝光，最终造成无法挽回的损失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于激光直写系统的曝光异常检测装置及方法。
为了解决上述问题，本发明提供了一种激光直写系统的曝光异常检测方法，所述激光直写系统设置有曝光区域和检测区域，所述曝光区域用于对工件图像进行曝光，所述检测区域用于对检测图像进行曝光，所述检测区域设置有标记点，根据所述标记点对所述检测图像进行对位曝光，获取曝光后的曝光检测图像的数据信息，根据所述曝光检测图像的数据信息对激光直写系统的曝光异常进行检测。
进一步的，所述曝光检测图像的数据信息包括位置信息，根据所述曝光检测图像的位置信息检测所述激光直写系统的对位是否存在偏差。
进一步的，所述曝光检测图像的数据信息包括图像完整性信息，根据所述曝光检测图像的图像完整性信息检测所述激光直写系统的图形发生器控制是否出现异常。
进一步的，所述检测区域的同一位置区域进行多次的检测图像曝光，每次曝光的检测图像不同。
进一步的，所述检测区域同一位置区域曝光的检测图像形状不同或者尺寸不同。
进一步的，所述检测区域同一位置区域曝光的检测图像具有相同的中心位置。
进一步的，所述检测区域的感光材料曝光后能够显示检测图像，经过一段时间，所述显示检测图像的部分恢复初始状态。
进一步的，所述曝光区域的工件图像和所述检测区域的检测图像分别对位后整合为曝光图像数据，根据所述曝光图像数据对应拆分为曝光条带，对所述曝光区域和所述检测区域进行条带曝光，每个曝光条带中均包含检测图像的图形数据。
进一步的，所述检测图像中包含特征图像，所述特征图形通过相邻的两个条带曝光拼接而成。
上述曝光异常检测方法的激光直写系统，其包括光学机构、图像获取机构、平台机构，所述平台机构用于承载工件，所述平台机构带动工件移动至图像获取机构进行对位检测操作，所述平台机构带动工件移动至所述光学机构进行曝光操作，所述平台机构包括台面、检测标尺和运动机构，所述运动机构带动台面和检测标尺移动，所述检测标尺设置有标记点，用于检测图像的对位。
进一步的，所述检测标尺包括标定区域和检测区域，所述检测区域邻近所述台面。
进一步的，所述检测标尺设置有定位点，以所述定位点作为标记点进行检测图像的对位。
进一步的，所述光学机构包括第一组光学镜头和第二组光学镜头，所述第一组光学镜头和所述第二组光学镜头在扫描方向间隔设置，所述检测标尺设置于台面的相对两侧。
与现有技术相比，利用检测区域对检测图像进行曝光，便于及时检测激光直写系统是否存在异常，及时处理曝光不合格的工件，减少异常板的流出，及时校正激光直写系统存在的问题，避免产生异常板，有效减少损失。
附图说明
图1是激光直写系统一实施例的曝光区域和检测区域的示意图。
图2是激光直写系统另一实施例的曝光区域和检测区域的示意图。
图3是激光直写系统图形处理示意图。
图4是检测图像实施方式一。
图5是检测图像实施方式二。
图6是检测图像曝光过程示意图一。
图7是检测图像曝光过程示意图二。
图8是标记点中心和曝光检测图像中心示意图。
图9是曝光特征图像示意图。
图10是获取曝光检测图像示意图一。
图11是获取曝光检测图像示意图二。
图12是激光直写系统实施例一示意图。
图13是激光直写系统实施例二示意图。
图14是检测标尺一实施例示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。
本发明涉及一种激光直写系统的曝光异常检测方法，如图1-2所示，所述激光直写系统对应设置有曝光区域1和检测区域2，所述曝光区域1用于对工件进行图像曝光，所述检测区域2用于对曝光异常进行检测，通过在所述检测区域2曝光检测图像，对曝光后的检测图像进行检测分析，获知是否存在曝光异常。较佳的，所述检测区域2为条形，设置于所述曝光区域1的一侧或者相对两侧，垂直于激光直写系统的扫描方向延伸。所述检测区域2与所述曝光区域1邻近，缩短曝光条带的长度，提高曝光效率。
放置于曝光区域的工件上设置有对位点，检测区域设置有标记点20，通过所述对位点对所述工件的待曝光图像进行对位，通过所述标记点20对所述检测图像进行对位。如图3所示，根据对位结果分别调整对应于所述工件的待曝光图像和对应于所述检测区域的待曝光检测图像，获得工件图像数据和检测图像数据。所述工件图像数据和所述检测图像数据整合为曝光图像数据，根据所述曝光图像数据在所述曝光区域和所述检测区域进行图像的曝光。根据所述曝光图像数据进行曝光扫描时，将曝光图像数据拆分为多个条带数据进行曝光操作，所述激光直写系统中单个光学镜头在扫描方向上一次扫描曝光形成一个曝光条带，所述条带数据中至少包括一个检测图像数据，每个曝光条带在所述检测区域形成至少一个对应于该曝光条带的曝光检测图像。
如图4-7所示，所述检测图像可以是规则的图像，如圆形、方形、矩形、圆阵、条阵等多种图形，所述圆阵是指所述图形边缘是由等大的圆形规则排列获得的，所述条阵是指由长方形规则排列获得的图形，如长方形阵列式排列，平行排列和/或垂直排列；所述曝光检测图像也可以采用不规则图形，如不规则多边形、不规则的曲线。
在对所述检测区域的同一区域进行检测图像曝光时，采用设置不同检测图像的方式对同一区域曝光检测图像，如第一次在检测区域进行曝光时，检测图像为圆形，曝光检测图像21为圆形；第二次在检测区域的同一区域进行曝光时，曝光检测图像21为方形，且所述方形与所述圆形无交集，或者所述方形的边长和所述圆形的直径形同，所述圆形和方形的中心重叠。当然也可以采用其他图形如三角形、菱形等图形，位于所述第一次曝光的圆形的内部或者外部。检测图像为待曝光的图像，曝光检测图像21为曝光至所述检测区域的图像，所述曝光检测图像和所述检测图像对应。
如图6-7所示，所述检测图像也可采用同一种图形，在不同时间对同一区域进行曝光时，所述图像尺寸不同。如所述检测图像为圆形，第一次在检测区域进行曝光时，曝光检测图像的圆形半径为R1，第二次在检测区域同一区域进行曝光时，曝光检测图像的圆形半径为R2，R2可以大于R1，也可以小于R1。较佳的，两次曝光的检测图像为圆形虽然半径不同，但是圆心的位置相同。在所述检测区域多次曝光检测图像时，通过等间距的逐渐增大或者逐渐缩小检测图像的尺寸，使得不同时刻在所述检测区域的同一位置进行检测图像的曝光。如第一时刻，曝光检测图像为半径为R1的圆形；第二时刻，在同一位置区域曝光检测图像为半径为R2的圆形；第三时刻，在同一位置区域曝光的检测图像为半径为R3的圆形，则相邻时刻检测区域同一位置区域曝光的检测图像的半径差R差=R3-R2=R2-R1，R差可以是正数，也可以是负数，对于第N时刻的检测图像的圆形半径RN=R（N-1）+R差。所述检测图像不限于圆形，也可以是方形、长方形、圆形、三角形、平行四边形等多种图形，通过等间距的改变图形的边长等方式，获得不同时刻曝光至所述检测区域同一位置区域的曝光检测图像，不同时刻的曝光检测图像具有共同的中心，不同尺寸套叠起来，不会彼此干扰。
所述检测区域的感光材料可以选择具有能够多次曝光功能的感光材料，所述感光材料经过曝光的区域和未经过曝光的区域颜色不同，经过曝光区域的颜色经过一段时间后，颜色转变为未曝光的区域颜色，可以进行再次的曝光，进一步提高检测区域的利用率。
通过使用能够多次曝光的感光材料和/或利用不同的检测图像都能够使得所述检测区域重复利用，提高检测区域的利用率。所述不同的检测图像包括检测图像的图形不同，或者检测图像的图形相同，尺寸不同等情况。
在所述检测区域曝光检测图像后，通过图像检测装置获取所述检测区域的图像数据并对获得的图像进行分析，进而得知激光直写系统的曝光效果，通过分析所述检测区域的图像的完整性，获知在曝光过程中是否存在多余的线条图形或者缺少线条图形，进而检测图形发生器在曝光过程中是否存在问题。通过所述检测图像的位置，获知对位是否存在偏差，进而评估所述激光直写系统的硬件精度是否发生变化，是否满足精度要求。
获知对位是否存在偏差的方法，可以采用中心对比的方法。如图8所示，所述图像获取装置获取检测区域标记点中心22的位置和曝光检测图像中心23的位置，比较两个中心位置是否存在偏差，判断对位是否存在偏差，进而监控激光直写系统的硬件装置是否发生了精度变化。若两个中心是重合的或者基本重合，符合对位精度的要求，则对位未出现偏差；若两个中心之间有较大的间距，则对位精度出现偏差，需要校准激光直写系统的相关硬件装置。较佳的，所述检测图像选择规则图像，如圆形、长方形、正方形、三角形及其他的规则多边形等。
所述图像检测装置包括图像获取装置和图像分析系统，所述图像获取装置用于在所述检测区域获取曝光检测图像，并将曝光检测图像数据传输至所述图像分析系统，所述图像分析系统对曝光检测图像数据进行分析获知所述激光直写系统的曝光是否存在缺陷。根据所述激光直写系统是否存在曝光缺陷以及所述曝光缺陷的严重程度是否影响后续工序，判断是否需要对已曝光的工件进行回收，还是流入下一工序。根据所述激光直写系统是否存在对位偏差，进而判断是否需要对激光直写系统的硬件进行校准。
在此基础上，进一步检测激光直写系统的拼接效果，如图9所示，相邻条带对应的检测图像中，在条带拼接处，先后曝光的检测图像中分别包含特定图像24的一部分，所述相邻的检测图像中的部分特定图像拼接为完整特征图像，所述特定图像可以是圆形、方形、直线、曲线等。通过获取所述特定图像，并判断所述特定图像的拼接效果，进而获知曝光图像的拼接效果。
如图10-11所示，所述图像检测装置的图像获取装置30的数量与所述激光直写系统同时曝光的条带数量相同。所述激光直写系统的一个曝光条带，在所述检测区域曝光对应的检测图像，在所述曝光区域曝光对应的工件图像。可以先在曝光区域进行工件图像曝光，工件图像曝光结束后在检测区域进行检测图像的曝光；也可以先在检测区域进行检测图像的曝光，然后在曝光区域进行工件图像曝光；所述检测图像也可以穿插在所述工件图像中，例如：应用于一次曝光多个工件的情况。根据所述检测图像的位置，在进行下一条带曝光之前或者在所述下一条带曝光的过程中，在检测图像移动至所述图像获取装置获取图像位置前，将所述图像获取装置30移动至上一条带对应的检测图像的位置，获取曝光检测图像。如：在曝光区域完成第一条带的曝光，在检测区域完成对应于第一条带的第一检测图像的曝光，在所述检测区域形成第一曝光检测图像200；移动所述工件，进行第二条带的曝光，并将所述图像获取装置30移动至所述第一曝光检测图像对应位置处，在进行第二条带曝光的同时，所述图像获取装置30获取第一条带对应的第一曝光检测图像200的图像数据；移动所述工件，进行第三条带的曝光，此时，所述图像获取装置移动至对应第二曝光检测图像201的位置，获取第二条带对应的第二曝光检测图像201的图像数据。在进行工件图像的曝光操作时，同步获取所述曝光检测图像的数据信息。两个操作同时进行，不会因为曝光效果检测的操作而增加工件加工的时间负担。
对应于上述曝光效果检测方法的一实施例的激光直写系统，如图12所示，所述激光直写系统包括光学机构400、图像获取机构500、平台机构600。所述平台机构600用于承载工件，所述平台机构600带动工件移动至图像获取机构500进行对位检测操作，所述平台机构600带动工件移动至所述光学机构400进行曝光操作。
所述平台机构包括台面601、检测标尺602和运动机构，所述运动机构带动台面601和检测标尺602移动。所述检测标尺602设置于所述台面601的一侧或者设置于所述台面601的两侧，所述检测标尺602垂直于所述台面的扫描运动方向。
如图13所述检测标尺602包括标定区域603和检测区域604，所述标定区域603包括定位点605，用于标定相机位置关系、镜头位置关系等，所述检测区域604包括标记点606，用于曝光检测图像。划分标定区域和检测区域，将检测区域邻近台面，缩短曝光条带的长度，提高曝光的效率。
所述标定区域603和所述检测区域604也可以共用，即将所述标定区域603的定位点605作为标记点进行对位，根据标记点对检测图像进行对位曝光。
如图14所示，为所述激光直写系统的另一实施例，包括光学机构700、图像获取机构800、平台机构900。所述平台机构900包括台面901、检测标尺902和运动机构。所述光学机构700包括多个光学镜头701，所述光学镜头701分为两行排列，分别构成第一组光学镜头702和第二组光学镜头703，每行光学镜头701曝光至少二分之一的台面区域。所述检测标尺902设置于台面901的两侧，分别检测对应区域的第一组光学镜头702或第二组光学镜头703的曝光异常。检测标尺同样包括标定区域和检测区域，具体配置如前所述。
获取所述检测标尺上的曝光检测图像可以在曝光操作全部完成后进行获取，或者如前所述，获取曝光检测图像的图像获取装置邻近所述光学机构设置，便于在曝光操作过程中获取曝光检测图像。
所述图像获取机构（500、800）中用于获取工件对位点的图像获取装置、用于获取检测区域标记点的图像获取装置、用于获取曝光检测图像的图像获取装置可以采用同一图像获取装置，也可以根据不同功能，分别设置图像获取装置。
Claims (13)
1.一种激光直写系统的曝光异常检测方法，其特征在于：所述激光直写系统设置有曝光区域和检测区域，所述曝光区域用于对工件图像进行曝光，所述检测区域用于对检测图像进行曝光，检测区域设置有标记点，通过所述标记点对所述检测图像进行对位，通过工件的对位点对待曝光图像进行对位，根据对位结果分别调整对应于所述工件的待曝光图像和对应于所述检测区域的待曝光检测图像，获得工件图像数据和检测图像数据，所述工件图像数据和所述检测图像数据整合为曝光图像数据，根据所述曝光图像数据在所述曝光区域和所述检测区域进行图像的曝光，获取曝光后的曝光检测图像的数据信息，根据所述曝光检测图像的数据信息对激光直写系统的曝光异常进行检测。
2.根据权利要求1所述的激光直写系统的曝光异常检测方法，其特征在于：所述曝光检测图像的数据信息包括位置信息，根据获取的检测区域标记点中心的位置和曝光检测图像中心的位置，比较两个中心位置是否存在偏差，判断对位是否存在偏差。
3.根据权利要求1所述的激光直写系统的曝光异常检测方法，其特征在于：所述曝光检测图像的数据信息包括图像完整性信息，根据所述曝光检测图像的图像完整性信息检测所述激光直写系统的图形发生器控制是否出现异常。
4.根据权利要求1所述的激光直写系统的曝光异常检测方法，其特征在于：所述检测区域的同一位置区域进行多次的检测图像曝光，每次曝光的检测图像不同。
5.根据权利要求4所述的激光直写系统的曝光异常检测方法，其特征在于：所述检测区域同一位置区域曝光的检测图像形状不同或者尺寸不同。
6.根据权利要求5所述的激光直写系统的曝光异常检测方法，其特征在于：所述检测区域同一位置区域曝光的检测图像具有相同的中心位置。
7.根据权利要求1所述的激光直写系统的曝光异常检测方法，其特征在于：所述检测区域的感光材料曝光后能够显示检测图像，经过一段时间，所述显示检测图像的部分恢复初始状态。
8.根据权利要求1所述的激光直写系统的曝光异常检测方法，其特征在于：根据所述曝光图像数据对应拆分为曝光条带，对所述曝光区域和所述检测区域进行条带曝光，每个曝光条带中均包含检测图像的图形数据。
9.根据权利要求8所述的激光直写系统的曝光异常检测方法，其特征在于：所述检测图像中包含特征图像，所述特征图像通过相邻的两个条带曝光拼接而成。
10.应用权利要求1-9的任一曝光异常检测方法的激光直写系统，其特征在于：所述激光直写系统包括光学机构、图像获取机构、平台机构，所述平台机构用于承载工件，所述平台机构带动工件移动至图像获取机构进行对位检测操作，所述平台机构带动工件移动至所述光学机构进行曝光操作，所述平台机构包括台面、检测标尺和运动机构，所述运动机构带动台面和检测标尺移动，所述检测标尺设置有标记点，用于检测图像的对位。
11.根据权利要求10所述的激光直写系统，其特征在于：所述检测标尺包括标定区域和检测区域，所述检测区域邻近所述台面。
12.根据权利要求10所述的激光直写系统，其特征在于：所述检测标尺设置有定位点，以所述定位点作为标记点进行检测图像的对位。
13.根据权利要求10所述的激光直写系统，其特征在于：所述光学机构包括第一组光学镜头和第二组光学镜头，所述第一组光学镜头和所述第二组光学镜头在扫描方向间隔设置，所述检测标尺设置于台面的相对两侧。
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Legal Events
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: 215026 Room 102, building C5, No. 192, Tinglan lane, Suzhou Industrial Park, Jiangsu Province Applicant after: Yuanzhuo Micro Nano Technology (Suzhou) Co.,Ltd. Address before: 215026 Room 102, building C5, No. 192, Tinglan lane, Suzhou Industrial Park, Jiangsu Province Applicant before: ADVANCED MICRO OPTICS.INC |
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| GR01 | Patent grant | ||
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