一种紧凑型直写式曝光系统的制作方法

1.本实用新型涉及直写式曝光技术领域，尤其是涉及一种紧凑型直写式曝光系统。


背景技术：

2.直写式曝光是利用数字光处理技术在工件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、适应性更强，且成本优势明显，能够满足集成电路、半导体器件以及印刷电路板等多种产品的加工需求。
3.近年来，为了适应电子产品智能化和小型化的发展，电子电路板、半导体晶片的集成度不断提升，在基件上曝光图形不再仅限于进行单面图形曝光，双面图形曝光日益成为基本需求。而当前对基件进行双面处理时，采用的方法主要有两种：其一是如专利cn108931893a公开的利用两台曝光机加翻板机，作业流程为入料
→
第一面曝光
→
翻板
→
第二面曝光
→
出料，整个作业流程设置在同一轴线进行，使得整体长度很大，占用空间很大，并且需要两台曝光机，导致整套双面曝光系统成本昂贵；其二是如专利cn105278259a、cn108931893a公开的采用左右平行双工作台的曝光机，通过机械手和传送辊装置实现一个工作台曝光第一面，另一个工作台曝光第二面，但此方式下，机械手与传送辊的分布独立分散在曝光机的一侧，布局分散，此方式下曝光镜头需要左右移动进行基件曝光，光刻图形精度降低。上述两种方式整个双面曝光系统各部分分散设置，难以进行整体封装，还容易导致基件在传送过程中沾染环境粉尘，曝光精度等级难以再上一层。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种紧凑型直写式曝光系统，以使整个曝光系统结构更紧凑，同时能够提高曝光精度。为此，本实用新型采用如下的技术方案：
5.一种紧凑型直写式曝光系统，包括设置于整机外壳内的曝光机主体、上料装置、抓料装置、翻转移载装置、下料装置，上料装置、抓料装置、翻转移载装置与下料装置环绕曝光机主体的三个侧边分布；曝光机主体包括第一工作台、第一对位模块、曝光模块、第二对位模块、第二工作台，第一工作台和第二工作台的初始位置位于曝光模块的两侧，第一对位模块和第二对位模块对称分布在曝光模块两侧；上料装置与下料装置对称分布在曝光机主体的两端，其中，上料装置邻近第一工作台，下料装置邻近第二工作台。
6.优选地，抓料装置包括第一抓料装置和第二抓料装置，上料装置和第一抓料装置并排放置于第一工作台一侧，下料装置和第二抓料装置并排放置于第二工作台一侧。
7.优选地，抓料装置包括第一抓料装置和第二抓料装置，上料装置、第一工作台、第二工作台和下料装置在同一轴线上，第一抓料装置安装于上料装置的上方，第二抓料装置安装于下料装置的上方。
8.优选地，翻转移载装置包括翻转模块和移载模块，移载模块平行设置于曝光机主体的一侧，翻转模块设置于邻近第一工作台一侧的移载模块的上方。
9.优选地，翻转移载装置包括翻转模块和移载模块，移载模块平行设置于曝光机主
体的一侧，翻转模块设置于邻近第二工作台一侧的移载模块的上方。
10.优选地，所述紧凑型直写式曝光系统还包括第一视觉定位模块和第二视觉定位模块，所述第一视觉定位模块设置于所述上料装置上方/斜上方/下方/斜下方/前方/后方/侧方，所述第二视觉定位模块设置于所述移载装置上方/斜上方/下方/斜下方/前方/后方/侧方。
11.优选地，所述第一工作台和所述第二工作台的尺寸相同，所述曝光模块包括多个曝光镜头，多个曝光镜头均分为两排，两排曝光镜头沿横向对齐排列，两排曝光镜头之间的距离等于所述第一工作台的横向长度的一半。
12.优选地，所述紧凑型直写式曝光系统还包括多台从机、多个电控模块以及设置于翻转移载装置下方的从机柜和电控柜，所述多台从机安放于从机柜，所述多个电控模块安放于电控柜。
13.优选地，所述紧凑型直写式曝光系统还包括冷却装置，冷却装置包括多个监控模块和相应的延伸至热源的循环冷却回路，多个监控模块集中设置于抓料装置下方/侧下方。
14.优选地，所述整机外壳的顶部安装有多个风机过滤装置和热风排出装置。
15.与现有技术相比，本实用新型的曝光机主体采用对称式的双工作台形式，使得上料装置、第一抓料、翻转移载装置、下料装置环绕曝光机主体，从机柜与电控柜分布设置于翻转移载装置下方的空间，使得整个系统封装在一起，结构紧凑且能够进行空气过滤提高光刻精度，水电分离的分布形式不仅降低冷却水泄露带来的安全风险，同时也使维护检修更为方便。
附图说明
16.图1为示例性曝光系统俯视图。
17.图2为示例性曝光系统正视图。
18.图3为示例性曝光模块曝光工位对比图。
19.图4为示例性冷却装置局部示意图。
20.图5为示例性风机过滤装置分布示意图。
具体实施方式
21.为使本实用新型的技术方案更加清楚明了，下面将结合附图来描述本实用新型的实施例。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实用新型，而不是用于穷举本实用新型的所有可行方式，更不是用于限制本实用新型的具体实施范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。
22.需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述或简化描述本实用新型，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、安装及操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更
多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
23.如图1和2示出，本实用新型提出的紧凑型直写式曝光系统包括曝光机主体1、上料装置2、抓料装置3、翻转移载装置4、下料装置5、整机外壳6，曝光机主体1、上料装置2、抓料装置3、翻转移载装置4以及下料装置5位于整机外壳内部6，图中仅示出整机外壳的框架以显示内部分布图。上料装置2、抓料装置3、翻转移载装置4与下料装置5环绕曝光机主体1的三个侧边分布。具体地，曝光机主体1包括第一工作台11、第一对位模块12、曝光模块13、第二对位模块14、第二工作台15。第一工作台11和第二工作台15的初始位置位于曝光模块13的两侧，第一对位模块12和第二对位模块14对称分布在曝光模块13两侧。第一工作台11和第二工作台15为气浮平台，共用一组气浮导轨，第一工作台11和第二工作台15分别沿着气浮导轨从曝光模块13的两侧依次移动至曝光模块13下方进行直写曝光，曝光完成后返回初始位置进行上下料。进一步地，上料装置2与下料装置5对称分布在曝光机主体1的两端，其中，上料装置2邻近第一工作台，下料装置5邻近第二工作台。
24.在一个实施方式中，抓料装置3包括邻近第一工作台11的第一抓料装置31和邻近第二工作台15的第二抓料装置32。第一抓料装置31用于抓取位于上料装置2上的基件并将其第一面朝上放置于第一工作台11上以进行基件的第一面曝光。当基件的第一面曝光完成后，第一抓料装置31将第一面曝光完成的基件从第一工作台11转移至翻转移载装置4，第二抓料装置32用于抓取翻转移载装置4上的基件并将其第二面朝上放置于第二工作台5上以进行基件的第二面曝光，当基件的第二面曝光完成后，第二抓料装置32将第二面曝光完成的基件从第二工作台15转移至下料装置5。
25.在一个实施方式中，上料装置2和第一抓料装置31并排放置于第一工作台11一侧，下料装置5和第二抓料装置32并排放置于第二工作台15一侧。
26.在一个实施方式中，上料装置2、第一工作台11、第二工作台15和下料装置5在同一轴线上，第一抓料装置31安装于上料装置2的上方，第二抓料装置32安装于下料装置5的上方，此方式并未以图示出。
27.在一个实施方式中，翻转移载装置4包括翻转模块41和移载模块42，移载模块42平行设置于曝光机主体1的一侧，翻转模块41设置于移载模块的上方，用于对基件进行翻面，具体包括交接机械手、旋转驱动件和升降驱动件，交接机械手安装于旋转驱动件，旋转驱动件安装于升降驱动件，旋转驱动件能够带动交接机械手进行旋转，升降驱动件能够带动旋转驱动件和交接机械手进行上升和下降动作。移载模块42用于将基件从第一工作台附近转移至第二工作台附近，具体包括承托吸附组件和水平驱动件，承托吸附组件通过真空吸附固定基件，水平驱动件能够带动承托吸附组件从邻近第一工作台一侧移动至邻近第二工作台一侧。优选地，水平驱动组件包括直线电机和导轨，承托吸附组件安装于导轨上，通过直线电机带动承托吸附组件快速移动，移动速度便于根据加工效率与运转节奏进行协调,同时适用于从第一工作台到第二工作台转移基件时行程较大的应用场景。此外，以承托吸附组件吸附基件进行转移的方式，相比于传统的传送辊轮方式，能够有效避免硬脆薄片式基件在快速转移过程中产生破损。
28.根据翻转模块41安放位置的不同，基件的交接转移过程也不同。其具体配置有如下两种形式：其一、翻转模块41设置于邻近第一工作台一侧时，即如图1中示出，第一抓料装
置31首先从上料装置2处抓取待曝光的基件将其转移至第一工作台11上进行第一面曝光，基件第一面曝光完成后，第一抓料装置31抓取第一工作台11上第一面曝光完成的基件将其转移给交接机械手；交接机械手在旋转驱动件带动下旋转180
°
对基件进行翻面，升降驱动件使交接机械手下降将基件放置于承托吸附组件；水平驱动件带动承托吸附组件上的基件快速移动至第二工作台一侧；然后，第二抓料装置32从承托吸附组件上抓取基件后将其转移至第二工作台15上进行第二面曝光，基件第二面曝光完成后，第二抓料装置32将基件转移至下料装置5上。其二、翻转模块41设置于邻近第二工作台15一侧时，未以图示出，第一抓料装置31首先从上料装置2处抓取待曝光的基件将其转移至第一工作台11上进行第一面曝光，基件第一面曝光完成后，第一抓料装置31抓取第一工作台11上第一面曝光完成的基件将其放置到承托吸附组件；水平驱动件带动承托吸附组件上的基件快速移动至第二工作台一侧；然后，交接机械手抓取承托吸附组件上的基件对其进行翻面，第二抓料装置32抓取交接机械手上的基件后将其放置到第二工作台15上进行第二面的曝光，基件第二面曝光完成后，第二抓料装置32抓取第二工作台15上的基件并将其转移至下料装置5上。
29.为了进行基件的定位，以保证抓料装置在抓取基件时的准确性，紧凑型直写式曝光系统进一步设置有定位装置7，在一种示例下，定位装置配置为拍杆定位组件，拍杆组件安装于上料装置，通过多组拍杆对基件进行横向和纵向的机械式定位，第一抓料装置每次以相同的位姿抓取基件。在一种优选示例下，定位装置配置为视觉定位模块，通过视觉定位模块获取基件的位置信息，抓料装置能够根据该位置信息调整位姿以准确抓取基件。较佳地，视觉定位模块包括第一工作台附近的第一视觉定位模块71和第二工作台附近的第二视觉定位模块72。第一视觉定位模块71获取上料装置上的基件的第一位置信息，第一抓料装置31根据第一位置信息调整位姿以准确抓取上料装置处基件。第一视觉定位模块71可根据需要设置于上料装置上方/斜上方/下方/斜下方/前方/后方/侧方。第二视觉定位模块72获取移载装置上的基件的第二位置信息，第二抓料装置32根据第二位置信息调整位姿以准确抓取移载装置处基件。第二视觉定位模块72可根据需要设置于移载装置上方/斜上方/下方/斜下方/前方/后方/侧方。
30.在一个实施方式中，曝光模块包括多个曝光镜头，多个曝光镜头均分为两排，两排曝光镜头沿横向对齐排列，每排曝光镜头之间的距离等于第一工作台或第二工作台的横向长度的一半，第一工作台和第二工作台的尺寸相同。具体地，在基件一个面的曝光过程中，每排曝光镜头完成该面上一半面积的图形曝光，两排曝光镜头曝光的两部分图形拼接形成整个图形。容易理解的是，相较于现有的两排紧密交错的形式，不仅曝光所需的工位长度减小，并且基件一个面的曝光时间也缩短。具体分析如下：假设第一工作台和第二工作台横向长度l，如图3中a示出，完成一面曝光，第一工作台或第二工作台所需的曝光工位长度为1.5*l，假定完成整个图形曝光需要往返两个回合，总行程即为2l，如图3中b示出，考虑两排镜头之间的错位间距d，第一工作台或第二工作台所需的曝光工位长度为2*l+d,此种情形完成整个图形曝光仅需要往返一个回合，但总行程为2*(l+d)。在工作台速度相同的情况下，行程减少使得曝光时间变短。
31.在一个实施方式中，紧凑型直写式曝光系统包括多台从机和多个电控模块，用于对多个曝光镜头进行光刻图形的控制以及对整个系统的运行控制。多台从机的数量与多个曝光镜头的数量相同。多个电控模块包括多个电源模块、多个变压模块、多个断路器模块、
多个滤波模块等电气元件。上述从机与电控模块会占据较大空间，为此，翻转移载装置下方设置有从机柜8和电控柜9，多台从机安放于从机柜8内部，多个电控模块安放于电控柜9内部。通过利用翻转移载装置4下方的空间使从机与电控模块集成到整机外壳内，使整个曝光系统结构更加紧凑，相较于现有曝光系统将从机、电控模块零散的放置，不需要占用额外的空间，且降低从机的数据至曝光模块的传输距离，同时还使得维护检修更方便。
32.在一个实施方式中，如图4示出，紧凑型直写式曝光系统还包括冷却装置10，冷却装置包括多个监控模块101和相应的延伸至热源的循环冷却回路102（图中仅显示循环冷却回路的首尾端），多个监控模块101集中设置于第一抓料装置31下方/侧下方。容易理解的，监控模块与循环冷却回路的连接处最易产生漏水问题，通过将多个监控模块集中设置，取代零散分布于各热源处的形式，实现水电分离，降低冷却水泄露带来的安全风险，同时也使维护检修更为方便。
33.在一个实施方式中，如图2和5示出，整机外壳的顶部安装有多个风机过滤装置20，将外部空气过滤后输入内部空间，同时内部空气经热风排出装置21排出系统，既保证内部空气的洁净度又能够降低内部环境温度，保证光刻精度不受灰尘和环境温度的影响。
34.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，本实用新型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实用新型的保护范围。因此本实用新型的保护范围应以权利要求为准。