一种真空吸盘吸附异常的检测装置及检测方法与流程

1.本发明涉及直写式曝光技术领域，具体涉及真空吸盘吸附异常的检测装置及检测方法。


背景技术：

2.直写式曝光是利用数字光处理技术在工件（如晶圆、印刷电路板等）表面曝光形成电路图形的一种直接成像技术，相较于掩模式曝光效率显著提高，且成本优势明显，能够满足芯片、半导体器件以及印制电路板等多种产品的加工需求。
3.在对工件进行曝光时，需要使用真空吸盘对其进行吸附以使工件的处理更为可靠。真空吸盘的吸附原理是通过从内部腔体抽气，从而在表面的大量吸附孔附近形成负压使工件被吸住贴附到真空吸盘表面。真空吸盘对工件的吸附效果直接影响到最终的曝光精度，工件被平整牢固的吸附于真空吸盘上才能够曝光出高精度的图形，而如果工件吸附异常则可能导致曝光精度无法满足要求，使得产品的不良率上升。实际生产中，工件在制造时或流转过程中或多或少会产生翘曲变形，在翘曲变形超过一定程度后，真空吸盘难以将工件吸附平整，就会导致后续的工件曝光精度降低，工件的翘曲变形也正是真空吸盘吸附异常最主要的原因。此外，工件在真空吸盘上的摆放位置还可能存在偏移的情况，这也会导致吸附异常。因此，为了提高产品良率，需要快速准确识别出真空吸盘吸附异常的情况。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于真空吸盘吸附异常检测的装置及方法，以弥补上述现有技术的不足。为此，本发明采用如下的技术方案：一种真空吸盘吸附异常的检测装置，所述真空吸盘安装于直写光刻设备的运动机构上以承载工件，包括：真空控制单元，配置为输出启动信号或停止信号以启动或停止抽真空操作，并控制调整所述真空吸盘内部空腔的真空负压力值；压力检测单元，配置为检测所述真空吸盘内部空腔的真空负压力值，并在检测到真空负压力值达到预设的负压值时输出响应信号；控制器单元，配置为在获取到所述真空控制单元的启动信号时开始计时，在获取到所述压力检测单元的响应信号时停止计时，以此得出真空响应时间，将真空响应时间与预设的标准响应时间进行比较，根据比较结果判断所述真空吸盘是否存在吸附异常。
5.优选地，所述标准响应时间对应于满足精度要求的工件最大翘曲变形程度时的真空响应时间。
6.优选地，所述压力检测单元根据工件表面的感光材料类型的不同而设置不同的预设的负压值。
7.优选地，所述控制器单元根据工件表面的感光材料类型的不同而设置不同的预设的标准响应时间。
8.优选地，所述控制器为外设的可编程逻辑控制器。
9.优选地，所述真空吸盘划分有多个吸附区域，多个吸附区域对应的内部空腔相互
独立，每个独立空腔对应设置一个压力检测单元。
10.此外，本发明还提出一种真空吸盘吸附异常的检测方法，包括如下步骤：s1、真空吸盘上放置工件后，真空控制单元输出启动信号，真空吸盘执行抽真空操作；s2、控制器单元接收到真空控制单元的启动信号后开始计时；s3、压力检测单元检测实时真空负压力值，当真空负压力值达到预设的负压值时输出响应信号；s4、控制器单元接收到压力检测单元的响应信号后停止计时得出真空响应时间，将真空响应时间与预设的标准响应时间进行比较，判断出是否存在吸附异常。
11.优选地，步骤s3中预设的负压值和步骤s4中预设的标准响应时间是根据工件表面的感光材料类型而确定，并在该批次类型工件加工前进行参数配置。
12.优选地，步骤s4中将真空响应时间与预设的标准响应时间进行比较，并判断出是否存在吸附异常包括如下两种情况：其一是真空响应时间小于等于标准响应时间，则判断为不存在吸附异常，其二是真空响应时间大于标准响应时间，则判断为存在吸附异常，控制器单元将进行报警提示。
13.优选地，还包括步骤s5、当判断出工件吸附异常时，真空控制单元会输出停止信号以停止抽真空，取消对工件的吸附。
14.本发明通过将难以定量判断的工件翘曲变形程度转化为因翘曲变形导致的真空吸盘吸附孔漏气速度，从而提出以真空吸盘内部空腔的真空负压建立的响应时间来定量表征工件翘曲变形程度情况，经测试确定出翘曲变形导致异常的临界值，即标准响应时间，在应用中作为比较基准，通过实际的真空响应时间与基准比较而判断是否存在吸附异常，整个实现方式简单有效，易于实现。
附图说明
15.图1为示例性真空吸盘示意图。
16.图2为示例性真空吸盘吸附工件示意图。
17.图3为示例性真空吸盘吸附异常检测的装置示意图。
18.图4为示例性真空吸盘吸附异常检测流程图。
具体实施方式
19.为使本发明的技术方案更加清楚明了，下面将结合附图来描述本发明的实施方式。应当理解的是，对实施方式的具体说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不是用于穷举本发明的所有可行方式，更不是用于限制本发明的具体实施范围。
20.图1示出了基础的真空吸盘示意图，真空吸盘表面设有大量的吸附孔，吸附孔连接吸盘内的空腔。工件放置在真空吸盘上时会覆盖部分或全部的吸附孔，未被覆盖的吸附孔会自动或被动的通过密封件封住，真空吸盘启动后通过从空腔内抽气而在吸附孔处产生负压从而吸附工件。根据工件的实际形态，真空吸盘吸附工件时的侧边视图存在图2三种状态，图2中a为工件被平整吸附，工件边缘与真空吸盘表面严密贴合，这也是理想状态，图2中b为工件有微小的翘曲变形，图2中c为工件有较大的翘曲变形，通过对大批量工件曝光后进
行性能测试发现，微小的翘曲变形在实际中大量存在，曝光后的工件仍然能够满足精度要求，只有工件有较大的翘曲变形，即当工件的翘曲变形超过一定程度后，曝光出的工件才会成为不良品。但由于翘曲变形通过人员难以定量分辨，因此，对于真空吸盘吸附异常的判断需要将翘曲变形的程度进行量化，以便快速准确的识别出异常情况。进一步研究测试发现，工件翘曲变形部分对应的真空吸盘上吸附孔未被覆盖会产生漏气，由于吸附孔的密集分布，工件翘曲变形的程度越大，也就意味着未被覆盖的吸附孔越多，则漏气量也会越大，这直接影响真空吸盘内部空腔的真空负压力，为此，本发明提出从真空吸盘内部空腔的真空负压力变化情况进行吸附异常的判断。
21.如图3所示，本发明提出一种真空吸盘吸附异常的检测装置，包括真空控制单元、压力检测单元、控制器单元。具体的，真空控制单元配置为输出启动信号或停止信号以执行抽真空操作或停止抽真空操作，并能够控制调整真空吸盘内部空腔的真空负压力，真空负压力的大小对应于吸附力的大小；压力检测单元配置为检测真空吸盘内部空腔的真空负压力，并能够在检测到真空负压力达到预设的负压值时输出响应信号；控制器单元配置为在获取到真空控制单元的启动信号时开始计时，在获取到压力检测单元的响应信号时停止计时，从而获得真空响应时间，进一步将真空响应时间与预设的标准响应时间进行比较并判断是否存在吸附异常。容易理解的，当工件被平整吸附至真空吸盘表面时，就不会存在吸附孔漏气，在真空控制单元启动抽真空时，空腔内的真空负压力将最快速的达到预设的值，即真空响应时间最短；而当工件存在翘曲变形时，由于存在吸附孔漏气，空腔内的真空负压力达到预设的值的真空响应时间会增加，并且真空响应时间会随着翘曲变形程度的加重而增加。因此，通过测试确定出满足精度要求的工件最大翘曲变形程度对应的真空响应时间作为标准响应时间，然后在进行检测时将真空响应时间与标准响应时间进行比较即可确定真空吸盘吸附是否存在异常。
22.进一步地，在印制电路板生产及应用领域内，根据印制电路板的使用场景不同，印制电路板表面的感光材料亦分有不同类型。当印制电路板放置于真空吸盘上时，根据其表面感光材料的不同，所能承受的吸附力也会不同，因此真空吸盘内部空腔的真空负压力需要根据印制电路板表面的感光材料来确定。基于此，在一个优选的实施方式中，压力检测单元根据工件表面的感光材料类型的不同而设置不同的预设的负压值。相应的，控制器单元同样能够根据工件表面的感光材料类型的不同而设置不同的标准响应时间。
23.再者，在直写光刻设备上，真空吸盘均是安装于运动机构上，运动机构自身带有专用运动控制单元，但由于专用运动控制单元需要实现多种功能，诸如驱动运动机构、位置检测等，故而该专用运动控制单元用于传输信号的通讯i/o接口数量已被完全占用，无法用作吸附异常检测的控制器单元，为了能够在现有设备上增加吸附异常检测的功能，控制器单元优选为外设的plc（programmable logic controller：可编程逻辑控制器），利用plc自身的计时功能进行真空响应时间的确定，能够省去专用运动控制单元与直写光刻设备的上位机间的通信时间，提高计时的准确性和灵敏性，此外，plc在将真空响应时间比较后，若判断出存在吸附异常，则进行报警提示。进一步优选的，真空吸盘划分有多个吸附区域，用于适应多种尺寸类型的工件，多个吸附区域对应的内部空腔相互独立，即每个吸附区域对应一个独立的内部空腔。相应的，压力检测单元设置有多个以对应多个独立的内部空腔，即每个独立空腔对应设置一个压力检测单元。
24.此外，本发明还提出一种真空吸盘吸附异常的检测方法，图4示出吸附异常检测的流程图，具体步骤如下：s1、真空吸盘上放置工件后，真空控制单元输出启动信号，真空吸盘执行抽真空操作，s2、控制器单元接收到真空控制单元的启动信号后开始计时，s3、压力检测单元检测实时真空负压力，当真空负压力达到预设的负压值时输出响应信号，s4、控制器单元接收到压力检测单元的响应信号后停止计时得出真空响应时间，将真空响应时间与预设的标准响应时间进行比较，并判断出是否存在吸附异常。
25.其中，步骤s3中的预设的负压值和步骤s4中的预设的标准响应时间是根据工件表面的感光材料类型而确定，并在该类型工件加工前进行参数配置，步骤4中将真空响应时间与预设的标准响应时间进行比较，并判断出是否存在吸附异常包括如下两种情况：其一是真空响应时间小于等于标准响应时间，则判断为不存在吸附异常，其二是真空响应时间大于标准响应时间，则判断为存在吸附异常，控制器单元将进行报警提示。当判断出工件吸附异常时，真空控制单元会输出停止信号以停止抽真空，取消对工件的吸附，以便取走当前不合格的工件，从而减少不必要的加工耗材与耗时的浪费。
26.最后需要指出，由于文字表达的有限性，上述实施例仅是示例性的，并非穷尽性的，本发明并不限于所披露的各实施方式，在不偏离上述实施例的范围和精神的情况下，对于本领域的技术人员来说还可以作若干改进和修饰，这些改进和修饰在没有做出创造性劳动的前提下也应视为本发明的保护范围。因此本发明的保护范围应以权利要求为准。