LDI自动聚焦控制方法及系统与流程

本发明涉及光刻直写曝光机及投影显示技术领域，尤其是涉及一种LDI自动聚焦控制方法及系统。

背景技术：

光刻技术是用于在基底表面上印刷具有特征构图的技术。这样的基底可用于制造半导体器件、多种集成电路、平面显示器(例如液晶显示器)、电路板、生物芯片、微机械电子芯片、光电子线路芯片等。

在直写式光刻机的光刻系统中，特征图形由空间光调制器微镜阵列产生，这些微小镜面可以独立寻址单独受控以不同的倾斜方向反射照射的光束，以产生空间光强调制，最后将特征图形通过相应成像光路投影到印刷电路板(Printed Circuit Board，简称PCB板)上。

由于LDI产品在实际应用中，曝光时板厚不同，在图形曝光成像时的聚焦点不同，所以需要用到调焦和聚焦的功能。现有技术的LDI曝光设备的聚焦平台只能沿X轴和Y轴运动，因此需要通过聚焦棱镜和阶梯棱镜的方式来调节镜筒聚焦面的位置，使镜筒聚焦面能够位于聚焦平台上，但是，采用这种聚焦面调节方式的LDI设备的硬件成本较高，且使用过程中维护清洁比较麻烦。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种LDI自动聚焦控制方法及系统，以解决现有技术中存在的硬件成本较高，维护清洁麻烦的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种LDI自动聚焦控制方法，包括以下步骤：

控制镜筒向聚焦平台输出成像信息；

通过相机采集位于聚焦平台上的成像信息；

根据成像信息判断镜筒的聚焦面是否位于聚焦平台上，并给出聚焦平台需要沿Z轴运动的提示信息；

聚焦平台根据提示信息沿Z轴向上或向下运动至指定位置。

镜筒的聚焦平面平行于聚焦平台，且垂直于聚焦平台的Z轴；根据成像信息判断镜筒的聚焦面是否位于聚焦平台上，并给出聚焦平台需要沿Z轴运动的提示信息；聚焦平台根据提示信息沿Z轴向上或向下运动至指定位置，使聚焦面与聚焦平台重合，即通过调整聚焦平台在Z轴方向的位置使镜筒聚焦于聚焦平台上，结构简单，操作、维修方便。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，聚焦平台根据提示信息沿Z轴向上或向下运动至指定位置，具体为：

聚焦平台根据提示信息沿Z轴向下或向上运动一定距离，其中，提示信息为当控制器根据成像信息判断镜筒当前的聚焦面高于或低于聚焦平台时，给出聚焦面需要下降或上升的位移信息；

重复上述步骤直至聚焦平面需要沿Z轴的提示信息为零。

通过多次调整使聚焦平台逐步逼近聚焦面，从而实现聚焦面位于聚焦平台上。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，当聚焦面与聚焦平台之间的距离小于设定阈值时，则判定聚焦面与聚焦平台重合。

根据实验与工作需要设定不同的阈值，若阈值范围较为宽松，则可通过一次移动使镜筒聚焦于聚焦平台，若阈值范围较为严格，则可以通过多次移动逐步逼近阈值，通过多次移动使镜筒聚焦于聚焦平台。

结合第一方面及其可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，聚焦平台与镜筒之间的距离通过距离传感器实时检测。

结合第一方面第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，距离传感器为CD33。

第二方面，本发明实施例还提供一种LDI自动聚焦控制系统，包括：

聚焦平台，聚焦平台可沿X轴、Y轴和Z轴运动；

镜筒，镜筒的输出端正对聚焦平台；

距离传感器，距离传感器用于检测聚焦平台与镜筒之间的距离信息，并将距离信息发送至控制器；

相机，相机用于采集镜筒在聚焦平台上的成像信息，并将成像信息发送至控制器；

控制器连接聚焦平台、镜筒，并根据成像信息判断镜筒的聚焦面是否位于聚焦平台上，若聚焦面不在聚焦平台上，则控制聚焦平台沿Z轴运动，直至聚焦平台与聚焦面重合。

聚焦平台可沿X轴、Y轴和Z轴运动，根据成像信息判断镜筒的聚焦面是否位于聚焦平台上，若聚焦面不在聚焦平台上，则控制聚焦平台沿Z轴运动，直至聚焦平台与聚焦面重合，在原有X轴，Y轴两个方向的平台中加入了Z轴，形成了可以上下左右前后移动的三轴平台，可以通过调整聚焦平台在Z轴的位置使聚焦平台与聚集面重合，从而使镜筒能够聚焦于聚焦平台。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，当控制器根据成像信息判断镜筒当前的聚焦面高于或低于聚焦平台时，则给出聚焦面需要下降或上升的提示信息，聚焦平台根据提示信息沿Z轴向下或向上运动一定距离；

控制器控制镜筒和相机重复上述过程直至聚焦面与聚焦平台重合。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，当聚焦面与聚焦平台之间的距离小于设定阈值时，控制器判定聚焦面与聚焦平台重合。

结合第二方面及其可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，距离传感器实时检测聚焦平台与镜筒之间的距离，并将距离信号发送至控制器。

结合第二方面第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，距离传感器为CD33。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的LDI自动聚焦控制方法通过控制镜筒向聚焦平台输出成像信息，使镜筒的聚焦平面垂直于聚焦平台的Z轴，通过相机采集位于聚焦平台上的成像信息；根据成像信息判断镜筒的聚焦面是否位于聚焦平台上，并给出聚焦平台需要沿Z轴运动的提示信息；聚焦平台根据提示信息沿Z轴向上或向下运动至指定位置，使聚焦面与聚焦平台重合，即通过调整聚焦平台在Z轴方向的位置使镜筒聚焦于聚焦平台上，结构简单，操作、维修方便。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的LDI自动聚焦控制方法流程图；

图2为本发明实施例1提供的聚焦面和聚焦平台重合的示意图；

图3为本发明实施例1提供的聚焦平台位于聚焦平面上方，并向聚焦面移动的示意图；

图4为本发明实施例1提供的聚焦平台位于聚焦平面下方，先向聚焦面下方移动，再反向移动的示意图；

图5为本发明实施例1提供的聚焦平台由聚焦面上方逐步逼近聚焦面的过程；

图6为本发明实施例1提供的LDI自动聚焦控制系统的示意图。

图标：1-聚焦面；2-聚焦平台；3-成像光束；4-控制器；5-镜筒；6-距离传感器；7-相机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前的LDI需要通过聚焦棱镜和阶梯棱镜的方式来调节镜筒聚焦面的位置，使镜筒聚焦面能够聚焦于聚焦平台上，基于此，本发明实施例提供的一种LDI自动聚焦控制方法及系统，可以降低LDI镜筒硬件成本，以及简化维护清洁流程。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种LDI自动聚焦控制方法进行详细介绍。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供了一种LDI自动聚焦控制方法，包括以下步骤：

S1.控制镜筒向聚焦平台输出成像信息。

镜筒的输出端正对聚焦平台，控制镜筒向聚焦平台输出成像信息，聚焦平台可沿其Z轴升降，且镜筒聚焦面平行于聚焦平台端面，垂直于聚焦平台的Z轴。

S2.通过相机采集位于聚焦平台上的成像信息。

通过CCD相机采集由镜筒投射到聚焦平台上的成像信息，成像信息可能是聚焦面的像信息，也可能不是聚焦面的像信息。

S3.根据成像信息判断镜筒的聚焦面是否位于聚焦平台上，并给出聚焦平台需要沿Z轴运动的提示信息。

根据CCD采集的成像信息的清晰度判断聚焦面是否位于聚焦平台上，若成像信息的评判参数在设定的阈值范围内，则判断为聚焦面与聚焦平台在同一平面，此时给出提示信息为0；若成像信息的评判参数不在设定阈值范围内，则判断聚焦面与聚焦平台不在同一平面，此时给出聚焦平台需要沿Z轴运动的提示信息。

S4.聚焦平台根据提示信息沿Z轴向上或向下运动至指定位置。

1.如图2所示，镜筒将携带成像信息的成像光束3投向聚焦平台2，当聚焦面与聚焦平台2重合时，成像信息的评判参数位于选定的阈值范围内，则聚焦面与聚焦平台2在同一平面，给出提示信息为零，聚焦平台2无需再移动。

2.粗调，适用于精度要求较低的工作或实验环境。

设定：当聚焦平台与实际聚焦面不重合时，聚焦平台根据提示信息先向下移动。

2.1如图3所示，当聚焦平台2位于聚焦面1上方时，聚焦平台2先根据提示信息向下移动距离a1，使用相机采集镜筒投射到聚焦平台2上的成像信息，并判断聚焦面1与聚焦平台2是否重合，若评判参数在设定的第一阈值范围内，则认为聚焦面1与聚焦平台2重合，则提示信息给出零，聚焦平台2无需再移动。

2.2图4中，当聚焦平台2位于聚焦面1下方时，聚焦平台2先根据提示信息向下移动距离a1，使用相机采集镜筒投射到聚焦平台2上的成像信息，并判断聚焦面1与聚焦平台2是否重合，由于聚焦平台2距离聚焦面1更远，评判参数相应变差，此时，控制聚焦平台2反向移动2a1，然后使用相机采集镜筒投射到聚焦平台2上的成像信息，并判断聚焦面1与聚焦平台2是否重合，若评判参数在设定的第一阈值范围内，则认为聚焦面1与聚焦平台2重合，则提示信息给出零，聚焦平台2无需再移动。

3.细调，适用于精度要求较高的工作或实验环境。

设定：当聚焦平台与实际聚焦面不重合时，聚焦平台根据提示信息先向下移动。

3.1如图4和图5所示，当聚焦平台2位于聚焦面1上方时，聚焦平台2先根据提示信息向下移动距离a1，使用相机采集镜筒投射到聚焦平台2上的成像信息，并判断聚焦面1与聚焦平台2是否重合，若评判参数直接在第二阈值范围内，聚焦面1和聚焦平台2重合，聚焦平台2无需再移动；若评判参数在第一阈值与第二阈值范围内，则认为聚焦面1与聚焦平台2不重合，给出提示信息a2，控制聚焦平台2继续想下运动a2，并判断评判参数是否在第二阈值范围内，若在，则认为聚焦面1与聚焦平台2重合，聚焦平台2无需再移动，若不在第二阈值范围内，则给出提示信息a3，控制聚焦平台2根据提示信息继续向下运动a3，并采集成像信息，然后判断，以此类推，直至评判参数在第二阈值范围内。

3.2如图4和图5所示，当聚焦平台2位于聚焦面1下方时，聚焦平台2先根据提示信息向下移动距离a1，使用相机采集镜筒投射到聚焦平台2上的成像信息，并判断聚焦面1与聚焦平台2是否重合，由于此时聚焦平台2距离聚焦面1更远，评判参数相应变差，控制聚焦平台2反向移动2a1，然后使用相机采集镜筒投射到聚焦平台2上的成像信息，并判断聚焦面1与聚焦平台2是否重合，具体判断方法同上述3.1所述。

优选地，对于细调，提示信息给出的距离信息呈递减趋势。

需要说明的是，若聚焦平台2移动过程中评判参数变差，则说明聚焦平台2移动距离a后与聚焦面1之间的距离大于移动前与聚焦面1之间的距离，应反向移动2a，再采集成像信息，并进行后续判定。

此外，本实施例中聚焦平台2与镜筒之间的距离通过距离传感器实时监测，本实施例中的距离传感器优选采用CD33。

实施例2：

本发明实施例提供了一种LDI自动聚焦控制系统，包括聚焦平台2、镜筒5、距离传感器6、相机7和控制器4，控制器4连接聚焦平台2、镜筒5、距离传感器6和相机7，聚焦平台2可沿X轴、Y轴和Z轴运动；镜筒5的输出端正对聚焦平台2；距离传感器6用于检测聚焦平台2与镜筒5之间的距离信息，并将距离信息发送至控制器4；相机7用于采集镜筒5在聚焦平台2上的成像信息，并将成像信息发送至所述控制器4；控制器4连接聚焦平台2、镜筒5，并根据成像信息判断镜筒5的聚焦面是否位于聚焦平台2上，若聚焦面不在聚焦平台2上，则控制聚焦平台2沿Z轴运动，直至聚焦平台2与聚焦面重合。

优选地，当控制器4根据成像信息判断镜筒5当前的聚焦面高于或低于聚焦平台2时，则给出聚焦平台2需要下降或上升的提示信息，聚焦平台2根据提示信息沿Z轴向下或向上运动一定距离；控制器4控制镜筒5和相机7重复上述过程直至聚焦面与聚焦平台2重合。

本发明实施例中聚焦平台2移动过程中，距离传感器6优选采用CD33实时检测聚焦平台2与镜筒5之间的距离，并将距离信号发送至控制器4。当聚焦面1与聚焦平台2之间的距离小于设定阈值时，控制器4判定聚焦面与聚焦平台2重合。

需要说明的是，本发明实施例中聚焦平台2根据提示信息直接移动至聚焦面或是逐步逼近聚焦面的方法与实施例1中相同，在此不予赘述。

本发明实施例提供的LDI自动聚焦控制系统，与上述实施例提供的LDI自动聚焦控制方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本发明实施例所提供的LDI自动聚焦控制方法及系统的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。