制造印制电路板或电路的光刻直接曝光法中的曝光控制制造技术

本发明专利技术涉及一种用于在采用针对光敏涂层中的二维结构的光刻直接曝光法时进行曝光控制的装置以及一种将配准数据转换为直接曝光数据的方法。本发明专利技术用以达成在采用针对光敏层中的二维结构的直接曝光法时实现允许独立于目标标记的定义位置对目标标记进行配准的有所改进的曝光控制的目的的解决方案在于，多个用于在所述衬底(2)的预设宽度内形成无间隙的线性扫描区域(23)的近心摄像机以横向于所述衬底(2)的一维运动线性对准的方式布置在配准单元(1)中，其中相邻近心摄像机的像角沿所述线性扫描区域(23)具有重叠区域，可以在所述重叠区域中检测所述相邻摄像机的衬底(2)的冗余图像记录，并且所述计算单元(5)具有在补充性地使用通过对所述衬底表面(21)的距离的三角测量所测定的目标标记的高度位置的情况下根据所述相邻近心摄像机的冗余图像记录计算所述目标标记的位置的构件。述目标标记的位置的构件。述目标标记的位置的构件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造印制电路板或电路的光刻直接曝光法中的曝光控制
[0001]本专利技术涉及一种用于在采用针对优选印制电路板、显示衬底或晶片上的光敏涂层中的二维结构的光刻直接曝光法时进行曝光控制的装置以及一种将配准数据转换为直接曝光数据、特别是将配准与不平整的衬底进行适配并将其转换为“动态”配准的结果的方法。“动态”配准在此指的是，在衬底持续运动期间依次采集目标标记的位置数据以及由此待加工的衬底的位置及其不平度，并且通过对紧随的直接曝光的曝光数据进行适配而实现曝光图形与衬底的对准。
[0002]本专利技术的应用领域特别是在电子工业和半导体工业的印制电路板、显示器和芯片的制造方面。
[0003]现有技术揭示过用于盘形或板状工件的曝光系统，其可以通过主要是在可见或紫外光谱范围内的电磁辐射，借助激光束或借助具有预定图形的电子或粒子束对曝光对象进行曝光。在此情况下，只有在具有位于其上的标记(目标标记或目标)的曝光对象与储存在曝光装置中的预定图形之间建立了正确的位置关系后，才会进行曝光。为此，通过一个或多个摄像机来检测位于曝光对象上的目标标记并且在曝光区前或者在曝光区中将曝光对象与曝光图形彼此对准。
[0004]就在板状衬底(如印制电路板、显示衬底或晶片)上制造导电通路或最小电子结构而言，以较高的空间精度实施的曝光过程以及为此所需的板状工件的处理和对准时间是提高通过量的限制因素。因此，需要重叠地或同时实施处理和曝光步骤并且在期望在同一装置中对正面和背面进行曝光时，需要缩短曝光过程的辅助处理时间。EP 0 951 054 A1、EP 0 722 123B1、US 6 806 945B2和JP 2010
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181519 A中例如揭示过此类解决方案。
[0005]采用直接曝光法时的另一挑战在于以与曝光对象上的目标标记(目标)的类型、数量和位置以及对象表面的高度偏差无关的方式实现配准。
[0006]由WO 2016/115536 A2已知一种用于检测表面形貌的解决方案，其中将已知的二维图形投射或以其他方式施覆到表面上，将其连同表面一起以二维的方式记录，并且结合图形的畸变通过表面的不平度来测定表面的三维形状。然而，由于分辨率有限，此方法不适于检测差别较小的不平度。
[0007]EP 0 954 768 B1描述了一种用于在半导体晶片的表面上聚焦的装置，其中就半导体晶片而言，在在曝光设备中进行曝光之前，记录真实的表面形貌。为此，借助距离传感器平面地检测此表面作为高度信息，随后测定周期性的高度变化并进行储存。结合所测定的周期性高度变化，针对晶片表面的待曝光分区测定曝光光学器件的最佳焦点位置并且相应地对晶片进行对准。缺点在于借助距离传感器而进行的较为费时的高度信息采集以及随后的晶片对准。
[0008]WO 03/094582A2揭示过另一用于曝光衬底、特别是在多层PCB(Printed Circuit Boards印制电路板)上进行激光直接曝光时的配准控制，其中通过非均匀地对电路的图示进行改性以某种方式产生数字控制图像，使得通过使用数字控制图像在衬底上印制的电路图形与已存在的电路部件精确匹配。为此，在现有的实际结构上对所选择的参考标记进行配准，其中根据实际位置与目标位置之间的偏差在空间方向上对待曝光的目标结构进行校
正，以便借助改性的扫描光栅进行曝光。由于将位于曝光头中的摄像机用于配准，必须通过衬底与扫描头之间的相对运动来接近每个参考标记，此举较为不利。
[0009]DE 10 2018 132 001 A1揭示过一种用于以较高的工件通过量加工板状工件的应用于印制电路板的直接曝光的装置，其中为了在预先已知印制电路板上的目标标记位置的情况下检测目标标记，配准单元配备有两到三个区域可以横向于印制电路板运动而移动的面扫描摄像机，其中此等摄像机交替地布置在与加工路径平行的位置处，以借助两个在同一轨道系统上移动的处于与加工路径平行的位置处的工作台配准印制电路板，以便通过缩短处理时间和辅助处理时间实现加工印制电路板的周期时间的最小化。在此情况下，此等摄像机规则地布置在印制电路板的边缘区域或印制电路板面板的电路上方，其中众所周知的是，此等目标标记是可以预期的。对于印制电路板和晶片而言，越来越需要对任意定位的目标标记进行检测，但由于所需的摄像机位移，只能在通过量有所降低的情况下进行检测，并且根本无法检测到衬底表面的高度变化。
[0010]EP 2 775 349 A1描述了一种在光学检测系统中测定正确的焦点位置的方法，其中测定检测系统的焦点位置与待检测物体的位置之间的差异，其中以与正确的焦点位置无关的方式获取物体的图像。检测系统的算法可以根据所获取的图像的特征推断出焦点位置与物体位置之间的差异的大小和偏差的方向，具体方式在于，根据差异和方向将物体的位置与检测系统的焦点位置进行适配。在采用针对待用显微镜进行检验的样品而描述的方法的情况下，其中应发现可能具有不同的空间延伸度且故而在所观察的表面内具有相当大的高度差异的不同的特征对象，需要对焦点位置单独进行适配，以便能够明确地检测不同的对象。在此情况下，不会对整个表面内的高度剖面进行检测。
[0011]专利说明书US 6 245 585 B1和US 6 449 029 B1描述过用于在半导体晶片的光刻工艺中对焦点位置进行适配的方法和装置。在进行曝光之前，在晶片的每个单个待曝光的部分区段中测量沿z方向的表面高度。此等部分区段是网格状布置的矩形，相继对此等矩形进行曝光，其中在每个部分区段的表面上检测五个倾斜入射的激光束的反射，其中一个激光束对准中心，四个激光束对准分区的角部的相应一个。根据反射的位置可以测定每个部分区段的高度位置偏离参考高度的偏移值并且可以计算出每个部分区段的表面角。在此情况下，在对每个部分区段进行曝光之前，根据所储存的数值对晶片进行对准，其中通过可单独控制的致动器来进行对准，借助此等致动器对高度和角度进行适配。但对于每个分区而言，仅能在整个分区内设定平均校正。
[0012]在未提前公开的DE 10 2019 128 198.9中描述过一种通过辐射在卷绕的连续衬底上引入图形的装置，其中在张紧地在加工滚筒上受到导引的连续衬底上进行目标标记配准和图形曝光。如果配准单元和加工单元在滚筒上径向对置，则可以通过相对于衬底运动方向纵向移动滚筒而将衬底因滚筒曲率而引起的高度变化用于对配准单元的摄像机和加工射束进行聚焦。然而，测量散焦的大小则需要其他的辅助构件，用以测定衬底表面的绝对位置。
[0013]US 2004/0223129 A1揭示过一种用于对光敏材料进行平面曝光的曝光装置，该曝光装置在一个平面内相对于具有布置在矩阵中的多个类似的曝光头的曝光装置而移动。在每个曝光头中，将光源的光调制成二维图形，借助远心光学期间将该光投射到材料表面上以进行曝光。为了对材料表面的不同位置处的不平度进行补偿，每个曝光头在光路中具有
一对楔形棱镜，在基于反射激光辐射的距离传感器检测到因材料表面位置改变而引起的不平度时，借助楔形棱镜对镜头与材料表面之间的光学长度进行适配。在此情况下，缺点在于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在以光刻的方式对衬底上的光敏涂层中的二维结构进行直接曝光时进行曝光控制的装置，所述装置包含用于对位于衬底表面上的目标标记进行配准的配准单元、用于支承和在所述配准单元下方以定义的方式一维地移动所述衬底的可动工作台系统、具有可控的线性加工路径的用于借助加工射束对所述衬底进行光刻加工以印制所述二维结构的加工单元以及用于根据通过配准的目标标记测定的所述衬底的位置借助对光刻加工的局部适配而控制加工路径与衬底之间的对准的计算单元，其特征在于，
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多个用于在所述衬底(2)的预设宽度内形成无间隙的线性扫描区域(23)的近心摄像机(11)以横向于所述衬底(2)的一维运动线性对准的方式布置在所述配准单元(1)中并且朝所述线性扫描区域(23)的方向具有有所延伸的像角(112)，其中相邻近心摄像机(11)的像角(112)沿所述线性扫描区域(23)具有重叠区域(13)，以便在所述重叠区域(13)中检测所述相邻摄像机(11)的衬底(2)的冗余图像记录，以及
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所述计算单元(5)具有在补充性地使用通过对所述衬底表面(21)的距离的三角测量所测定的目标标记(22)的高度位置的情况下根据所述相邻近心摄像机(11)的重叠区域(13)中的冗余图像记录计算所述目标标记(22)的位置的构件。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述配准单元(1)以某种方式配备有多个用于产生线性连续的无间隙的传感器区域的近心摄像机(11)，使得相邻摄像机(11)的像角(112)具有重叠区域(13)，所述重叠区域至少与所述像角(112)的一半一样大，其中所述计算单元(5)以某种方式设置，以便通过在所述衬底表面(21)的任意位置处对距离进行三角测量，以与所述目标标记(22)在相邻近心摄像机(11)的像角(112)的无间隙的连续重叠区域(13)中的位置无关的方式测定任意定位在所述衬底(2)的宽度内的目标标记(22)。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述摄像机(11)为行扫描摄像机，以便通过具有较大扫描长度的摄像机(11)，在所述衬底(2)的整个宽度上以狭窄的、无间隙的且具有重叠区域的方式形成所述线状扫描区域(23)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述摄像机(11)借助彼此平行的光轴(111)对准所述衬底表面(21)，其中所有摄像机(11)的像角(112)的重叠区域(13)大小相同。5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，两个相邻的摄像机(11)借助相对彼此而倾斜的光轴(111)对准所述衬底表面(21),其中所述相对彼此而倾斜的摄像机(11)的像角(112)的重叠区域(13)以某种方式设定，使得所述两个摄像机(11)的像角(112)在所述衬底表面(21)上完全重叠。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述由成对地相对彼此而倾斜的摄像机(11)形成的重叠区域(13)至少无间隙地连接至另一重叠区域(13)上，直至所述重叠区域(13)的延伸度至少相当于所述衬底(2)的宽度，其中在相对彼此而倾斜的摄像机(11)对之间可以设有重叠(14)，以便针对所述衬底表面(21)的所有允许的高度变化(Δz)确保所述配准单元(1)的无间隙的扫描区域(23)。7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述成对地相对彼此而倾斜的摄像机(11)以某种方式布置，使得其受制于
Scheimpflug条件(沙伊姆弗勒条件)。8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述计算单元(5)还具有用于根据所述衬底表面(21)的高度变化Δz沿所述加工路径(41)快速地对所述加工单元(4)进行焦点跟踪(43)的控制装置，其包含基于所述相邻的近心摄像机(11)的重叠区域(13)中的冗余图像记录对所述衬底表面(21)的目标标记(22)或任何成像结构的三角测量。9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述配准单元(1)针对目标标记检测仅具有两个横向于所述衬底(2)的运动方向布置在扫描线(23)上的近心摄像机，在所述衬底(2)作为柔性连续衬底在辊道系统(31)上以张紧且无高度变化(Δz)的方式被导引时，所述近心摄像机的重叠区域(13)为所述摄像机(11)的像角(112)的百分之一至三分之一，其中所述两个摄像机(11)的像角(112)的重叠区域(13)以某种方式设计，以便为了准确测定所述衬底(2)在所述像角(112)的重叠区域(13)中的厚度而在所述辊道系统(31)上应用所述三角测量并且可以针...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：激光影像系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：