专利名称：刻线片预校正装置及预校正方法
技术领域：
本发明涉及一种刻线片预校正装置和预校正方法，具体地说，涉及一种在曝光过程中预先校正刻线片在刻线片承载平台上的预定位置的装置和方法。
一般地说，在将电路印到半导体晶片上的光刻法中，将刻线片置于半导体晶片与光源间，用为光掩膜。必须仔细维护这种由玻璃制成的刻线片，因为它极易因微小的划痕或玷污而被报废。
在把刻线图象曝光于液晶显示板(LCD)或干胶片表面的曝光过程中，要有一个把刻线片置载于刻线片承载平台上的安放过程。这时，重要的是要将刻线片精确地置于预定的位置，因为在曝光过程中，为了校正而移动刻线片承载平台所致的位置误差必须在可修正的范围内。
因此，安放过程中，必须使刻片与刻线片承载平台间的间隙减小到最小程度。可以通过旋转或者沿X-Y方向移动刻线片调整刻线片的位置。不过，在减小所述间隙时，必须给以精心的保护，谨防刻线片碰到承载平台而生瑕庇。
通常的做法是在刻线片调直显微镜下测得刻线片上所制成的校准标记，并移动刻线片承载平台上的参考标记。确认显微镜的相对定位，以设定显微镜的位置。然后通过显微镜检测刻线片的校准标记，实现预校正及后校正。
上述通常做法限于采用在许多方面均不利的单一刻线片之曝光。例如，在大液晶显示板曝光过程中，采用几个不同的刻线片，而且每个刻线片都必需单个地按照上述做法对承载平台来回移动。于是，会因大量的时间被花费在更换刻线片上，使生产率降低。
由此，本发明旨在提供一种刻线片预校正装置及方法，从本质上避免由于所述技术的局限与不足带来的问题。
本发明提供一种刻线片预校正装置及方法，它可以在曝光过程中，通过预先校准刻线片承载平台上的多个刻线片而提高生产率。
本发明的更多特点及优越性将在下文中予以评估，通过这种描述可使其一部分更加清楚，或者可通过实践本发明的弄清楚。利用所记说明书及权利要求书，以及各附图所具体指出的装置，将使本发明的目的和其余优点得以被了解和实现。
为了达到这些以及其它的优点，做为具体的以及概括的描述，按照本发明的目的，提供一种刻线片预校正和载置装置，一个刻线片承载器，用以将刻线片承载于预定位置处；一个位于刻线片承载平台上方、用以发光的光源；所述刻线片上形成的校准标记，用以出射或透过光；位于刻线片承载平台下面的传感器，用于接收从校准标记射出的光，产生预定信号；用于处理传感器所产生的信号，以驱动所述刻线片承载器的控制器。
本发明的校准标记最好是一对十字形的延长通道，最好在它们的中点互相交叉成直角，而传感器最好为四个光学元件所构成的象限传感器。
另一方面，本发明提供一种刻线片预校正方法，包括如下步骤用刻线片承载器取得刻线片，将其放在刻线片承载平台上方，并与之隔开一段距离；使来自光源的光通过至少一个在所述保持间隔的刻线片上形成的校准标记，投射到至少一个传感器上；得到一个依传感器接收的光量对应的信号；根据所得信号判断该刻线片是否处于所允许的误差范围之内，亦或是在此之外；根据确定刻线片是在允许误差范围之内，再将刻线片置于刻线片承载台上；根据确定该刻线片处在允许误差范围以外，发生一个刻线片承载器的位置修正信号；根据该位置修正信号修正承载器上的刻线片位置。
应当理解，上面的一般性叙述以及下面的详细描述均为示例性和说明性的，而且还要由权利要求书对本发明做进一步的说明。
各附图被算做是用以对本发明给出进一步的理解，而且它们被溶入并构成本说明书的一部分，它们表示本发明的一个具体实施例，并与文字描述一起用于解释本发明的原则。其中
图1是本发明一种具体实施例的刻线片预校正及置放装置的透视图；图2是图1刻线片预校正和置放装置主要部分的简要方框图；图3A和3B是一对传感器的电路简图，每个传感器都由四个光学元件构成；图4是处理本发明刻线片预校正信号(ΔX)的电路简图；图5A、5B以及6A-6C是表示本发明刻线片预校正装置和方法之刻线片位置变动的示意图；图7是表示由本发明刻线片预校正和置放装置的承载器置放到刻线片位置的平面图。
图1示意地表示本发明刻线片预校正和置放装置40的一个优选实施例。如图1所示，该装置的刻线片置放部分40′利用刻线片承载器20的叉形支撑件21将来自刻线片箱10的刻线片11置放于刻线片承载平台30上去。
当刻线片预校正和置放装置40的刻线片置放部分将刻线片11放在刻线片承载平台30上时，该装置将刻线片11预先校正于承载平台30上的预定位置处。被置于刻线片承载平台30上的刻线片11的相对位置必须在可修正的范围内，以便接下去的刻线片精确校正。
参见图1，刻线片预校正和置放装置40包括一个光源41；所述刻线片上形成的校准标记12，用以投射来自光源41的光；以及接收该光的传感器45，所述的光来自光源41，射过或者换句话说是通过校准标记12。
如图1和2所示，本发明设置第一透镜42，将光集聚于反光镜39上的预定位置，从而改变光路。透镜42和反光镜39二者均位于光源41和校准标记12之间。第二透镜44以及用来接收通过校准标记12之光的反射镜43均位于标准标记12与传感器45之间。
传感器的界面转换器47、CPU48和电机控制器49都接至传感器45，通过处理传感器45测得的信号，给出驱动刻线片承载器的控制信号53，以驱动本刻线片置放装置。如前所述，校准标记12最好是一对十字形延长通道，最好在它们的中点处互相交叉成直角。
如图3A所示，传感器45为象限传感器，或者换句话说，是由四个光学元件A、B、C和D构成的传感器，它们被放在X、Y传感器座标系的每个象限中。图3A和3B的每个传感器45和45′产生与光量成正比的电流，所述光量是通过刻线片11上形成的校准标记12和12′，分别由各光学元件A、B、C、D和A′、B′、C′、D′接收的。
图4是处理刻线片预校正信号的电路图。每个光学元件产生的电流量通过位于传感器界面转换器47上的电压变换器60，从电流转换成相应的电压值。对传感器45的每个光学元件A、B、C、D以及传感器45′的各光学元件A′、B′、C′、D′产生的电流I值求和。特别是分别对-X、Y座标象限及X、Y座标象限内的光学元件A和B，于输出线55处得到一个电压值。对-X-Y及X，-Y座标象限内的光学元件C和D求和，在输出线57处得到一个电压值。
这些电压值被放大器61放大。利用装置62，从元件B、D电压值的和减去元件A和C的总放大电压值，得到信号ΔX。将经过变换的电压值ΔX传给图2的模数(A/D)转换器50。继而，在为信号处理做电压放大之后，将传给A/D转换器50的信号转换成数字形式，并传至图2的CPU48，以便处理。CPU48利用通过一种算法处理传来的值，并用计算的结果去求解在允许误差范围以外的刻线片的移动。
计算刻线片位移量的公式被构形于图2中传感器界面转换器47的硬件中，用以根据各光学元件的电流值沿X轴和Y轴方向移动刻线片。这些公式可被表示如下ΔX＝(IA+IB)-(IC+ID)ΔY1＝(IA+IC)-(IB+ID)ΔY2＝(IA′+IC′)-(IB′+ID′)这里，IA至ID如图3A所示，表示第一传感器45的光学元件A至D的(电流)输出值，而IA′至ID′如图3B所示，表示第二传感器45′的光学元件A′至D′的(电流)输出值。
参照图5A和6A，当存在X方向的误差而无Y方向误差时，这意味着刻线片11只是沿X方向移出允许误差范围之外，这时ΔY1和ΔY2各都为零。将ΔX值传给CPU48，并在那里转换成相当的脉冲信号，传给电机控制器49。由此，使得承载器20的X轴驱动部分70或者刻线片承载平台30的X-Y轴驱动部分75(图1所示)动作。
参见图5B和6B，当存在Y方向误差而无X方向误差时，这意味着刻线片11只是沿Y方向移出允许误差范围之外，这时ΔX为零，而ΔY1与ΔY2等值于除零以外的值。将此ΔY1与ΔY2值送至CPU48，并在此变换成适当的脉冲信号，传给电机控制器49；由此，使得承载器20的Y轴驱动部分72或者刻线片承载平台30的X-Y轴驱动部分75动作。
参照图5B和6C，当刻线片11转过θ角时，ΔX、ΔY1以及ΔY2值都被送至CPU48。这里，可按θ＝tan-1[(Y2-Y1)/D]计算角θ，其中D表示两个传感器中心线间的距离。此后，利用CPU48将计算结果转换成适当的脉冲，并被送至电机控制器49。由此，使刻线片20的θ轴驱动器74动作。
以下对照图1和2说明刻线片预校正和置放装置40的工作过程及所述校正方法的步骤。
刻线片承载器20的叉状支撑物21下落，与刻线片承载平台30上的预校正刻线片11只剩一微小缝隙。这时，通过设在刻线片承载平台30中的气孔31排放被压挤的空气。在叉状支撑物21和承载器20的主体之间设置一四连杆件22，使刻线片11可保持与承载平台30平行。从而避免刻线片11与承载平台30的碰触，并防止损伤刻线片11。
当承载刻线片11的承载器20的叉状支撑物21与承载平台30留有间隔时，完成刻线片11的预校正。换句话说，使由设在刻线片承载平台30上方的光源41发射的光穿过第一透镜42而被会聚，再照射在刻线片11中形成的预校准标记12。透过校准标记12的光由反射镜43反射后，经第二透镜44指向传感器45。
由传感器45根据接收的光量所产生的信号经传感器界面转换器47传至CPU时，以判定刻线片11的移位是否在允许的误差范围内。CPU48经电机控制器48将信号分别传给刻线片承载器20的X、Y及θ驱动部分70、72和74或者刻线片承载平台30的X-Y轴驱动部分75(图1所示)，以移动刻线片承载器20的X、Y和θ轴或者刻线片承载平台30的X-Y驱动部分75，使刻线片11定位于允许的误差范围以内。如果承载器20上的刻线片11处在允许误差范围以外，CPU48则又以传感器45′接收信号，以判断该刻线片是否在允许误差范围内。
在预校正过程中，当刻线片11的运动状态处于为CPU48制定的程序中允许误差范围之内时，关闭通过承载平台30的气孔31排放的被压挤空气的阀门(未示出)，同时开启承载器20的真空阀门(未示出)，于是，通过抽气而将刻线片11保持于承载平台30上。然后关闭真空阀门，于是就完成了将已经预校正的刻线片11从刻线片承载器20的叉状支撑物21置放于刻线片承载平台30上。
图7表示由本发明刻线片预校正和置放装置40的承载器置放的刻线片位置。如图7所示，设置了两个置放位置，刻线片由承载器20被预校正。
需要两个置放位置，因为置放在单一的位置上会增加刻线片承载平台的长度，那就要减慢操作过程。例如，当设置两个置放位置(而不是单一的置放位置)时，用于置放刻线片所需的时间可比只设置单一置放位置时所需的时间减少一半。由于可将刻线片置放在两个置放位置的任何一处，所以每个刻线片承载台30以及刻线片承载部分40′所需移动的距离只是设置单一置放位置时所需距离之半。
当完成将刻线片置放于承载平台30上的预定位置处的预校正过程时，移动刻线片承载台，以进行后校正。在后校正以后，曝光过程开始。
如上所述，本发明的刻线片预校正装置及预校正方法可依序置放并曝光多个刻线片，所以，通过提高速度及精度，从而提高了效率并简化了预校正装置。
权利要求
1.一种刻线片预校正和置放装置，它包括一个刻线片承载器，用以将刻线片置放于刻线片承载平台上的预定位置处；一个光源被设置在所述刻线片承载平台上方，用以发光；至少一个形成于所述刻线片上的校准标记，用以透过射来的光；至少一个传感器被置于所述刻线片承载平台下方，用以接收穿过所述校准标记的光，以产生信号；一个控制器，用以处理由所述传感器产生的信号，以驱动所述刻线片承载器。
2.一种如权利要求1所述的刻线片预校正和置放装置，其特征在于所述至少一个校准标记包括相间的第一和第二校准标记，所述每一个标记包括一对十字形延长通道，它们确定了X轴和Y轴。
3.一种如权利要求1所述的刻线片预校正和置放装置，其特征在于所述至少一个传感器含第一和第二传感器，各有四个光学元件A、B、C、D和A′、B′、C′、D′；所述每个的四个光学元件被分别放在-X、Y座标象限，X、Y座标象限，-X、-Y座标象限和X、-Y座标象限中。
4.一种如权利要求3所述的刻线片预校正和置放装置，其特征在于所述控制器包括响应第一传感器所产生的第一信号，产生具有与所述刻线片沿X轴位移对应的值ΔX的驱动信号的装置；响应第一传感器所产生的第二信号，产生具有与所述刻线片沿Y轴位移对应的值ΔY1的驱动信号的装置；响应第一和第二传感器所产生的第三信号，产生具有与所述刻线片相对于X轴和Y轴之角位移的值ΔY2的驱动信号的装置。
5.一种如权利要求4所述的刻线片预校正和置放装置，其特征在于ΔX＝(IA+IB)-(IC+ID)，ΔY1＝(IA+IC)-(IB+ID)，ΔY2＝(IA′+IC′)-(IB′+ID′)，其中IA、IB、IC和ID以及IA′、IB′、IC′和ID′表示电流，它们与所述相应的光学元件接收通过所述标准标记的光量成正比。
6.一种刻线片预校正和置放方法，包括步骤(a)用刻线片承载器拾取刻线片，将该刻线片放在刻线片承载平台上方并与之隔开一定距离；(b)从光源通过在所述分开一定间隔的刻线片上形成的至少一个校准标记向至少一个传感器发射光；(c)产生与传感器接收的光量相应的信号；(d)根据所产生的信号判断刻线片是否处在允许误差范围内亦或在其外；(e)根据确定刻线片处于所述允许误差范围内，将所述刻线片置放于刻线片承载平台上；(f)根据确定刻线片处于所述允许误差以外，产生刻线片承载器的位置修正信号；(g)根据所述位置修正信号校正刻线片承器上的刻线片位置。
7.一种如权利要求6所述的刻线片预校正和置放方法，其特征在于所述发光步骤包括通过至少一个具有一对十字形延长通道的标记发射光。
8.一种如权利要求6所述的刻线片预校正和置放方法，其特征在于根据至少一个传感器接收的光量产生信号的步骤包括根据每四个光学元件接收的光量产生信号，所述四个光学元件将至少一个传感器划分成上左-X、Y，上右X、Y，下左-X、-Y，下右X、-Y象限，所说象限由X轴和Y轴确定。
9.一种如权利要求8所述的刻线片预校正和置放方法，其特征在于确定所述刻线片是否在允许误差范围内亦或在其外的步骤包括确定所述刻线片沿X轴的位移值ΔX；确定所述刻线片沿Y轴的位移值ΔY1；确定所述刻线片相对于X轴和YL同的角位移值ΔY2。
10.一种如权利要求9所的刻线片预校正和置放方法，其特征在于ΔX＝(IA+IB)-(IC+ID)，ΔY1＝(IA+IC)-(IB+ID)，ΔY2＝(IA′+IC′)-(IB′+ID′)，其中IA、IB、IC和ID和IA′、IB′、IC′和ID′表示电流，它们与所述各相应的光学元件接收通过至少一个校准标记的光量成正比，将ΔX、ΔY1和ΔY2传至CPU，执行权利要求6的步骤(e)、(f)和(g)。
11.一种如权利要求9所述的刻线片预校正和置放方法，其特征在于确定位移值ΔY2的步骤包括根据公式θ＝tan-1[(ΔY2-ΔY1)/D]确定旋转角θ的值，其中D表示所述第一和第二传感器间的距离。
全文摘要
本发明提供一种刻线片预校正装置和预校正方法。该装置包括:用来将刻线片置放于刻线片承载平台上预定位置处的刻线片承载器;放在所述刻线片承载平台上方的发光光源;在刻线片上形成的透光标准标记;放在刻线片承载平台下面的传感器,用以接收穿过校准标记的光,以产生预定信号;处理来自传感器的信号,以驱动刻线片承载器的控制器。通过提高速度和精度,提高生产率并简化这种预校正装置。
文档编号G03F9/00GK1180180SQ95113128
公开日1998年4月29日 申请日期1995年12月22日 优先权日1995年12月22日
发明者金成郁 申请人:三星航空产业株式会社