直写光刻设备及其的分区曝光方法及装置与流程

1.本发明涉及光刻技术领域，尤其是涉及一种直写光刻设备及其的分区曝光方法及装置。


背景技术：

2.目前，在pcb(printed circuit board，印制线路板)曝光制程中，通常是将整个pcb板进行分区对位，在每个分区内使用各自的参数进行变换，每个分区的变换参数由各自分区的对位靶点决定。
3.然而，在对每个分区使用各自的参数进行变换时，若在分区之间存在图形，容易在分区之间出现图形错位和白边现象，从而使得pcb曝光过程中出现图形错位及白边问题，从而影响曝光质量，使得pcb板的生产质量较差。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
5.为此，本发明的第一个目的在于提出一种用于直写光刻设备的分区曝光方法，该方法采用相同的变换模式对pcb板的分区进行变换，并根据分区及变换模式确定分区的映射矩阵，根据映射矩阵确定目标曝光坐标，实现对pcb板的曝光，从而，避免在每个分区采用各自变换参数进行变换，导致分区之间出现错位及白边问题，从而，提高了产品质量。
6.为此，本发明的第二个目的在于提出一种用于直写光刻设备的分区曝光装置。
7.为此，本发明的第三个目的在于提出一种直写光刻设备。
8.为了达到上述目的，本发明的第一方面的实施例提出了一种用于直写光刻设备的分区曝光方法，该方法包括：确定pcb板上每个原始分区对应的对位靶点的坐标；根据所述对位靶点的坐标确定与所述对位靶点对应的邻域对位点的坐标；根据所述对位靶点的坐标及所述邻域对位点的坐标重新确定所述pcb板的分区及与所述分区对应的变换模式；根据所述分区及所述变换模式确定所述分区的映射矩阵；根据所述映射矩阵及确定目标曝光坐标，并根据所述目标曝光坐标对所述pcb板进行曝光。
9.根据本发明实施例的用于直写光刻设备的分区曝光方法，通过确定与对位靶点对应的邻域对位点坐标，并根据对位靶点的坐标及邻域对位点的坐标重新确定pcb板的分区及与分区对应的变化模式，即，采用相同的变换模式对pcb板的分区进行变换，并根据分区及变换模式确定分区的映射矩阵，根据映射矩阵确定目标曝光坐标，实现对pcb板的曝光，从而，避免在每个分区采用各自变换参数进行变换，导致分区之间出现错位及白边问题，从而，提高了产品质量。
10.在一些实施例中，根据所述对位靶点的坐标及所述邻域对位点的坐标确定所述pcb板的分区及与所述分区对应的变换模式，包括：确定与所述对位靶点距离最远的邻域对位点，并将所述对位靶点的坐标与所述距离最远的邻域对位点的坐标之间的距离作为局域影响半径；根据所述对位靶点的坐标及所述局域影响半径重新确定所述pcb板的分区；根据
所述pcb板的分区确定与所述分区对应的变换模式。
11.在一些实施例中，根据所述对位靶点的坐标及所述局域影响半径重新确定所述pcb板的分区，包括：将所述对位靶点的坐标作为圆心，以所述圆心为基准按照所述局域影响半径在所述pcb板上画圆，以重新确定所述pcb板的分区。
12.在一些实施例中，根据所述映射矩阵确定目标曝光坐标，包括：所述目标曝光坐标的计算公式如下：其中，所述ti为映射矩阵，所述x、y为待计算的任意一点的理论坐标，所述xi、yi为第i个对位靶点的理论坐标，所述wi为权重，所述n为所述对位靶点及所述邻域对位点的总数，所述ri为所述局域影响半径，所述f(x,y)为所述目标曝光坐标。
13.在一些实施例中，所述权重wi的计算公式如下：其中，所述r为第i个对位靶点的理论坐标与待计算的任意一点的理论坐标的距离，所述r的计算公式为：其中，x、y为待计算的任意一点的理论坐标，所述xi、yi为第i个对位靶点的理论坐标，所述ri为所述局域影响半径；所述b的计算公式为：b＝2(1-m)，其中，所述m为权重影响因子；所述a的计算公式为所述权重影响因子m为0或者接近于0的正数。
14.在一些实施例中，所述变换模式包括：相似变换、仿射变换、梯形变换和二次非线性变换中的一个或者多个。
15.在一些实施例中，根据所述对位靶点的坐标确定与所述对位靶点对应的邻域对位点的坐标，包括：将距离所述对位靶点的距离小于或等于预设距离阈值的点作为邻域对位点。
16.在一些实施例中，在确定pcb板上每个原始分区对应的对位靶点的坐标之前，还包括：在所述每个原始分区确定所述对位靶点坐标，其中，所述对位靶点坐标间隔分布在所述pcb板上。
17.为实现上述目的，本发明的第二方面的实施例提出了一种用于直写光刻设备的分区曝光装置，该装置包括：第一确定模块，用于确定pcb板每个原始分区对应的对位靶点的坐标；第二确定模块，用于根据所述对位靶点的坐标确定与所述对位靶点对应的邻域对位点的坐标；第三确定模块，用于根据所述对位靶点的坐标及所述邻域对位点的坐标重新确定所述pcb板的分区及与所述分区对应的变换模式；第四确定模块，用于根据所述分区及所述变换模式确定所述分区的映射矩阵；曝光模块，用于根据所述映射矩阵确定目标曝光坐标，并根据所述目标曝光坐标对所述pcb板进行曝光。
18.根据本发明实施例的用于直写光刻设备的分区曝光装置，通过确定与对位靶点对应的邻域对位点坐标，并根据对位靶点的坐标及邻域对位点的坐标重新确定pcb板的分区及与分区对应的变化模式，即，采用相同的变换模式对pcb板的分区进行变换，并根据分区
及变换模式确定分区的映射矩阵，根据映射矩阵确定目标曝光坐标，实现对pcb板的曝光，从而，避免在每个分区采用各自变换参数进行变换，导致分区之间出现错位及白边问题，从而，提高了产品质量。
19.为实现上述目的，本发明的第三方面的实施例提出了一种直写光刻设备，该设备包括：如上述实施例的用于直写光刻设备的分区曝光装置。
20.根据本发明实施例的直写光刻设备，通过确定与对位靶点对应的邻域对位点坐标，并根据对位靶点的坐标及邻域对位点的坐标重新确定pcb板的分区及与分区对应的变化模式，即，采用相同的变换模式对pcb板的分区进行变换，并根据分区及变换模式确定分区的映射矩阵，根据映射矩阵确定目标曝光坐标，实现对pcb板的曝光，从而，避免在每个分区采用各自变换参数进行变换，导致分区之间出现错位及白边问题，从而，提高了产品质量。
21.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
22.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
23.图1是根据本发明一个实施例的直写光刻设备的分区曝光方法的流程图；
24.图2是根据本发明一个实施例的权重与半径之间的图形示意图；
25.图3是根据本发明一个实施例的用于直写光刻设备的分区曝光方法的流程图；
26.图4是根据本发明一个实施例的实际生产过程中pcb板出现变形的示意图；
27.图5是根据本发明一个实施例的用于直写光刻设备的分区曝光装置的框图；
28.图6是根据本发明一个实施例的直写光刻设备的框图。
具体实施方式
29.下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
30.以下先对本发明实施例的用于直写光刻设备的分区曝光方法进行说明。
31.下面参考图1描述本发明实施例的用于直写光刻设备的分区曝光方法的流程图，如图1所示，本发明实施例的用于直写光刻设备的分区曝光方法至少包括步骤s1-步骤s5。
32.步骤s1，确定pcb板上每个原始分区对应的对位靶点的坐标。
33.在实施例中，pcb板上每个原始分区为pcb板上的原有的分区。举例而言，在制作图形资料时，若pcb板上有四个原始分区，则确定每个原始分区分布对应的对位靶点，若每个原始分区分布的对位靶点为4个，则四个原始分区存在16个对位靶点，在确定每个原始分区的对位靶点后，确定每个对位靶点的坐标。
34.步骤s2，根据对位靶点的坐标确定与对位靶点对应的邻域对位点的坐标。
35.在实施例中，邻域对位点为围绕在对位靶点周围的点，在确定对位靶点的坐标后，选取围绕在对位靶点周围的点，即选取合适的邻域对位点，可以理解的是，邻域对位点与对位靶点之间的距离较近，且邻域对位点的个数可以根据实际情况进行确定。具体而言，在确
定对位靶点的坐标后，根据对位靶点的坐标选取合适的邻域对位点，并确定邻域对位点的坐标。
36.步骤s3，根据对位靶点的坐标及邻域对位点的坐标重新确定pcb板的分区及与分区对应的变换模式。
37.在实施例中，在确定对位靶点的坐标及多个邻域对位点的坐标后，确定距离对位靶点距离最远的一个邻域对位点，并将与对位靶点距离最远的邻域对位点之间的距离作为半径，重新确定pcb板的分区，在pcb板的分区确定后，分区对应的变化模式也随之确定。
38.举例而言，若一个pcb板有四个原始分区，每个原始分区有四个对位靶点，每个对位靶点有3个邻域对位点，若以对位靶点和距离该对位靶点距离最远的邻域对位点之间的距离作为半径重新确定pcb板的分区，则pcb板会被重新划分为16个分区，由此，实现了对pcb板区域的重新划分，在重新确定pcb板的分区后，确定分区对应的变换模式，即，采用相同的变换模式对pcb板的分区进行变换，避免在每个分区采用各自变换参数进行变换，导致分区之间出现错位及白边问题，从而，提高了产品质量。
39.步骤s4，根据分区及变换模式确定分区的映射矩阵。
40.在实施例中，重新确定pcb板的分区后，根据分区及变换模式确定映射矩阵，其中，映射矩阵是对位靶点的坐标与邻域对位点的坐标共同组成的局域对位点实测坐标与理论坐标之间的映射矩阵，即，映射方程。
41.步骤s5，根据映射矩阵确定目标曝光坐标，并根据目标曝光坐标对pcb板进行曝光。
42.在实施例中，在确定映射矩阵后，可以计算pcb板上任一点在邻域对位点的权重，并计算该点在局域内拟合的多项式参数，并计算pcb板上任一点的目标坐标，根据目标坐标对pcb板进行曝光。
43.根据本发明实施例的用于直写光刻设备的分区曝光方法，通过确定与对位靶点对应的邻域对位点坐标，并根据对位靶点的坐标及邻域对位点的坐标重新确定pcb板的分区及与分区对应的变化模式，即，采用相同的变换模式对pcb板的分区进行变换，并根据分区及变换模式确定分区的映射矩阵，根据映射矩阵确定目标曝光坐标，实现对pcb板的曝光，从而，避免在每个分区采用各自变换参数进行变换，导致分区之间出现错位及白边问题，从而，提高了产品质量。
44.在一些实施例中，根据对位靶点的坐标及邻域对位点的坐标重新确定pcb板的分区及与分区对应的变换模式，包括：确定与对位靶点距离最远的邻域对位点，并将对位靶点的坐标与距离最远的邻域对位点的坐标之间的距离作为局域影响半径；根据对位靶点的坐标及局域影响半径重新确定pcb板的分区；根据pcb板的分区确定与分区对应的变换模式。
45.在实施例中，确定对位靶点的坐标后，选取与对位靶点距离最远的邻域对位点，并以对位靶点为圆心，以对位靶点与邻域对位点之间的距离作为局域影响半径，在pcb板上画圆，以重新确定pcb板的分区。
46.在一些实施例中，根据映射矩阵确定目标曝光坐标，包括：目标曝光坐标的计算公
式如下：其中，ti为映射矩阵，x、y为待计算的任意一点的理论坐标，xi、yi为第i个对位靶点的理论坐标，wi为权重，n为所述对位靶点及所述邻域对位点的总数，所述ri为所述局域影响半径，f(x,y)为目标曝光坐标。具体而言，确定目标曝光坐标时，将目标曝光坐标中相应的参数带入上述公式，以确定目标曝光坐标。
47.在一些实施例中，权重wi的计算公式如下：其中，r为第i个对位靶点的理论坐标与待计算的任意一点的理论坐标的距离，r的计算公式为：其中，x、y为待计算的任意一点的理论坐标，xi、yi为第i个对位靶点的理论坐标，ri为局域影响半径；b的计算公式为：b＝2(1-m)，其中，m为权重影响因子；a的计算公式为权重影响因子m为0或者接近于0的正数。
48.在实施例中，如图2所示，为本发明一个实施例的权重wi与r之间的图形示意图。由图2可知，权重影响因m为0或者接近于0的正数，权重影响因子m的大小可以决定a和b大小，a和b大小影响权重wi的大小。在确定目标曝光坐标时，需要考虑权重wi的大小对其的影响，权重wi需保证映射后的图形是连续的，避免出现图形断裂的现象。
49.在一些实施例中，变换模式包括：相似变换、仿射变换、梯形变换和二次非线性变换中的任意一个。具体而言，变换模式不同，选取变换参数也不同，若确定变换模式为相似变换，则确定相似变换下的变换参数；若确定变换模式为仿射变换，则确定仿射变换下的变换参数。
50.如表1所示，为本发明一个实施例的变换模式的属性定义表，order的取值不同，对应的变换模式不同。
51.表1
52.order变换模式0相似变换1仿射变换2梯形变换3二次非线性变换
53.在实施例中，如表1所示，不同的变换模式其矩阵表现形式不同，当确定变换模式为相似变换时，其表现形式如下：
[0054][0055]
其中，x
′
、y
′
为待目标曝光坐标，x、y为待计算的任意一点的理论坐标，换言之，x、y为原始gds坐标，即，图形坐标，θ、s
x
、sy、t
x
和ty为待求解参数，分别为旋转角度、两个方向的涨缩系数、两个方向的平移量，可以通过最小二乘法求解得到。
[0056]
当确定变化模式为仿射变化时，其表现形式如下：
[0057][0058]
其中，x
′
、y
′
为待目标曝光坐标，x、y为待计算的任意一点的理论坐标，a1、b1、c1、a2、b2、c2为待求解系数。
[0059]
当确定变化模式为二次非线性变换时，其表现形式如下：
[0060][0061]
其中，x
′
、y
′
为待目标曝光坐标，x、y为待计算的任意一点的理论坐标，其余系数为待求解系数。
[0062]
同理，二次非线性变化中右边第一个矩阵为系数矩阵。
[0063]
当确定变化模式为梯形变换时，将二次非线性变换系数矩阵中的a1、b1、a2、b2四个二次项系数为0时，二次非线性变换转换为梯形变换。
[0064]
在一些实施例中，根据对位靶点的坐标确定与对位靶点对应的邻域对位点的坐标，包括：将距离对位靶点的距离小于或等于预设距离阈值的点作为邻域对位点。
[0065]
在实施例中，确定对位靶点的邻域对位点时，需要根据对位靶点与邻域对位点之间的距离进行确定，若对位靶点的坐标与邻域对位点的坐标之间的距离小于预设距离阈值，则认为邻域对位点围绕在对位靶点附近，此时，将距离符合要求的点作为该对位靶点的邻域对位点。
[0066]
在一些实施例中，在确定pcb板上每个原始分区对应的对位靶点的坐标之前，还包括：在每个原始分区确定所述对位靶点的坐标，其中，对位靶点的坐标间隔分布在pcb板上。
[0067]
在实施例中，在确定pcb板上的每个原始分区对应的对位靶点时，每个对位靶点的坐标间隔分布，例如尽可能均匀分布在整个pcb板上，以取得较好对位质量。
[0068]
下面参考图3描述本发明实施例的用于直写光刻设备的分区曝光方法的流程图。
[0069]
步骤s11，开始。
[0070]
步骤s12，邻域对位点数n＝3，变换模式order＝0。
[0071]
步骤s13，判断目标曝光坐标与实测坐标的差值是否无解，若是，执行步骤s14，若否，执行步骤s15。
[0072]
步骤s14，邻域对位点数n＝n 1。
[0073]
步骤s15，判断目标曝光坐标与实测坐标的差值是否超标，若是，执行步骤s16，若否，执行步骤s29。
[0074]
步骤s16，设置邻域对位点数n＝3，变换模式order＝1。
[0075]
步骤s17，判断目标曝光坐标与实测坐标的差值是否无解，若是，执行步骤s18，若否，执行步骤s19。
[0076]
步骤s18，邻域对位点数n＝n 1。
[0077]
步骤s19，判断目标曝光坐标与实测坐标的差值是否超标，若是，执行步骤s20，若
否，执行步骤s29。
[0078]
步骤s20，设置邻域对位点数n＝5，变换模式order＝2。
[0079]
步骤s21，判断目标曝光坐标与实测坐标的差值是否无解，若是，执行步骤s22，若否，执行步骤s23。
[0080]
步骤s22，邻域对位点数n＝n 1。
[0081]
步骤s23，判断目标曝光坐标与实测坐标的差值是否超标，若是，执行步骤s24，若否，执行步骤s29。
[0082]
步骤s24，设置邻域对位点数n＝7，变换模式order＝3。
[0083]
步骤s25，判断目标曝光坐标与实测坐标的差值是否无解，若是，执行步骤s26，若否，执行步骤s27。
[0084]
步骤s26，邻域对位点数n＝n 1
[0085]
步骤s27，判断目标曝光坐标与实测坐标的差值是否超标，若是，执行步骤s28，若否，执行步骤s29。
[0086]
步骤s28，停止曝光。
[0087]
步骤s29，曝光。
[0088]
在一些实施例中，在order值确定后，n越小，算法矫正pcb基板局部变形的能力就越强，但是，n的取值需要保证局部拟合多项式有最小二乘解。另外，当n＝n时，算法退化为全局变换。
[0089]
在另一些实施例中，如图4所示，为本发明一个实施例的实际生产过程中pcb板出现变形的示意图。由图4可知，圆圈部分表示对位靶点的理论坐标，箭头表示形变方向和相对形变量。
[0090]
举例而言，选取具有形变的pcb板，并对其进行非线性校正，并将矫正残差与传统全局相似变换进行对比。
[0091]
如表2所示，为本发明一个实施例的目标曝光坐标与实际测量的坐标之间的差值。
[0092]
表2
[0093]
编号全局相似变化/um非线性算法/um132.925.1229.727340.127423.621.8538.535.6676.427.4765.426.8834.326.6948.626.21047.822.6
[0094]
由表2可知，采用本发明实施例的分区曝光方法，使得目标曝光坐标与实际测量得到的坐标之间的差值更小，从而，提高pcb曝光制程的质量。
[0095]
根据本发明实施例的用于直写光刻设备的分区曝光方法，通过确定与对位靶点对
应的邻域对位点坐标，并根据对位靶点的坐标及邻域对位点的坐标重新确定pcb板的分区及与分区对应的变化模式，即，采用相同的变换模式对pcb板的分区进行变换，并根据分区及变换模式确定分区的映射矩阵，根据映射矩阵确定目标曝光坐标，实现对pcb板的曝光，从而，避免在每个分区采用各自变换参数进行变换，导致分区之间出现错位及白边问题，从而，提高了产品质量。
[0096]
下面描述本发明实施例的用于直写光刻设备的分区曝光装置。
[0097]
如图5所示，本发明实施例的用于直写光刻设备的分区曝光装置2包括：第一确定模块20、第二确定模块21、第三确定模块22、第四确定模块23和曝光模块24，其中，第一确定模块20用于确定pcb板每个原始分区对应的对位靶点的坐标；第二确定模块21用于根据对位靶点的坐标确定与对位靶点对应的邻域对位点的坐标；第三确定模块22用于根据对位靶点的坐标及邻域对位点的坐标重新确定pcb板的分区及与分区对应的变换模式；第四确定模块23用于根据分区及变换模式确定分区的映射矩阵；曝光模块24用于根据映射矩阵确定目标曝光坐标，并根据目标曝光坐标对pcb板进行曝光。
[0098]
根据本发明实施例的用于直写光刻设备的分区曝光装置2，通过确定与对位靶点对应的邻域对位点坐标，并根据对位靶点的坐标及邻域对位点的坐标重新确定pcb板的分区及与分区对应的变化模式，即，采用相同的变换模式对pcb板的分区进行变换，并根据分区及变换模式确定分区的映射矩阵，根据映射矩阵确定目标曝光坐标，实现对pcb板的曝光，从而，避免在每个分区采用各自变换参数进行变换，导致分区之间出现错位及白边问题，从而，提高了产品质量。
[0099]
下面描述本发明实施例的直写光刻设备。
[0100]
如图6所示，本发明实施例的直写光刻设备3包括：如上述实施例的用于直写光刻设备的分区曝光装置2。
[0101]
根据本发明实施例的直写光刻设备3，通过确定与对位靶点对应的邻域对位点坐标，并根据对位靶点的坐标及邻域对位点的坐标重新确定pcb板的分区及与分区对应的变化模式，即，采用相同的变换模式对pcb板的分区进行变换，并根据分区及变换模式确定分区的映射矩阵，根据映射矩阵确定目标曝光坐标，实现对pcb板的曝光，从而，避免在每个分区采用各自变换参数进行变换，导致分区之间出现错位及白边问题，从而，提高了产品质量。
[0102]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
[0103]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。