一种光能量均匀性检测方法、系统及曝光设备与流程

本发明涉及光能检测，尤其是一种光能量均匀性检测方法及系统。

背景技术：

1、在激光直接成像技术中，曝光机光路的光照均匀性对生产产品的质量影响巨大，因此对激光器光源的能量均匀性检测非常必要。

2、现有的曝光机通常使用传感器检测光路投射光斑产生的能量大小来判断该光路的均匀性，但是，传感器感应光路投射光斑的开窗比较小，当传感器安装有偏差或者长时间移动造成位置偏移时，光斑无法完全投射到开窗内，会造成能量损失，容易导致能量均匀性检测会有偏差，影响均匀性检测结果。

技术实现思路

1、本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种光能量均匀性检测方法、系统及曝光设备，本发明的技术方案如下：

2、第一方面，本申请提供了一种光能量均匀性检测系统，包括：

3、光线投射单元，用于改变激光器模组发出的激光光路，形成光斑；

4、光电能量传感器，用于接收光斑并进行能量检测；

5、运动检测单元，用于带动光电能量传感器在曝光机平台的平面内运动；

6、主控机，用于控制运动检测单元移动，使光电能量传感器的开窗中心与光斑中心重合；还用于对能量检测信息进行数据处理，确定该激光光路的能量均匀性是否达标。

7、其进一步的技术方案为，光线投射单元包括：

8、激光器模组，用于发出激光光束；

9、图形发生器，用于反射激光光束，并形成至少三个光斑；

10、光路镜头，用于放大或缩小图形发生器形成的光斑，且光斑大小小于光电能量传感器的开窗大小。

11、其进一步的技术方案为，运动检测单元包括：

12、控制模块，用于受主控机控制分别向检测模块及运动模块发送相应控制指令；

13、检测模块，用于根据控制模块发送的检测控制指令进行光能量检测，并将能量检测信息反馈给控制模块；

14、运动模块，包括壳体和运动轨道，壳体外装有光电能量传感器，运动模块用于根据控制模块发送的运动控制指令，驱动壳体沿着运动轨道移动到指定位置，并将当前运动状态反馈给控制模块，指定位置是指光电能量传感器的开窗中心与光斑中心重合的位置；

15、电源模块，用于为控制模块、检测模块、运动模块供电。

16、其进一步的技术方案为，光电能量传感器为光子探测器。

17、其进一步的技术方案为，该系统还包括相机；

18、相机安装在光线投射单元上，用于拍摄光电能量传感器和光斑图像，以获取光电能量传感器的开窗中心和光斑中心在图像坐标系中的位置；

19、或者，相机安装在运动检测单元上，并预先标定光电能量传感器的开窗中心在相机坐标系中的位置；相机随着运动检测单元的运动捕捉光斑图像，再转换到相机坐标系中获取光斑中心在相机坐标系中的位置。

20、其进一步的技术方案为，运动模块还包括电机驱动模块、运动电机、第三控制芯片和第五通讯芯片；

21、第三控制芯片与控制模块通过第五通讯芯片连接，用于接收控制模块下发的运动控制指令，以及向控制模块反馈当前运动状态；

22、第三控制芯片与电机驱动模块连接，用于在接收到运动控制指令时发送脉冲控制信号；

23、电机驱动模块与运动电机连接，用于接收脉冲控制信号并转换为电机pwm控制信号传输至运动电机；

24、运动电机设置在运动轨道的一端，用于根据电机pwm控制信号驱动运动轨道将带有光电能量传感器的壳体移动到指定位置。

25、第二方面，本申请还提供了一种光能量均匀性检测方法，该方法基于第一方面所述的光能量均匀性检测系统实现，包括如下步骤：

26、利用光线投射单元获取同一激光光路中的光斑，光斑至少为三个；

27、主控机控制带有光电能量传感器的运动检测单元在曝光机平台的平面内运动，使光电能量传感器的开窗中心依次与各个光斑中心重合，并利用光电能量传感器对各光斑进行能量检测，获得每个光斑的能量检测信息；

28、主控机对能量检测信息进行数据处理，确定该激光光路的能量均匀性是否达标。

29、其进一步的技术方案为，光斑之间等距离分布。

30、其进一步的技术方案为，主控机对能量检测信息进行数据处理，确定该激光光路的能量均匀性是否达标，包括：

31、重复执行几次主控机控制带有光电能量传感器的运动检测单元在曝光机平台的平面内运动，使光电能量传感器的开窗中心依次与各个光斑中心重合，并利用光电能量传感器对各光斑进行能量检测的能量采集步骤；

32、依据每次执行能量采集步骤获得的每个光斑的能量检测信息，计算每次光路投射光斑的能量检测信息的极差，再对多次测量后的极差取均值；

33、若极差均值在设定阈值范围内，则确定该激光光路的能量均匀性达标。

34、第三方面，本申请还提供了一种曝光设备，包括曝光机平台、对准组件以及第一方面所述的光能量均匀性检测系统；

35、曝光机平台用于承载待曝光板件；

36、对准组件用于校准待曝光板件在曝光机平台中的位置；

37、光能量均匀性检测系统的光线投射单元用于在光能量均匀性达标后，对待曝光板件曝光。

38、本发明的有益技术效果是：

39、主控机通过控制带有光电能量传感器的运动检测单元在曝光机平台的平面内运动，使光电能量传感器的开窗中心依次与各个光斑中心重合，避免了光路投射光斑没有完全落在光电能量传感器开窗内而造成能量损失的情况，使均匀性检测结果更精确。

40、本申请所用的光电能量传感器是基于光电效应的光子探测器，因光子探测器随光斑能量变化产生线性感应电流，故通过比较感应电流大小可判断光斑能量大小。且光子探测器受环境温度影响极小，故降低了环境因素对检测系统的影响，保证曝光机在不同工况下的生产良率，提升曝光机工作效率。而且通过检测单个光路在一个方向投影的多个等间距光斑的能量值，计算光路投射光斑的能量检测值的极差，再重复测量后计算极差均值以此判断光路能量均匀性是否达标，在不降低检测精度的前提下，极差计算不仅数据量少、提升计算效率，还简化了检测步骤，节省了检测时间。

技术特征：

1.一种光能量均匀性检测系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光能量均匀性检测系统，其特征在于，所述光线投射单元包括：

3.根据权利要求1所述的光能量均匀性检测系统，其特征在于，所述运动检测单元包括：

4.根据权利要求1所述的光能量均匀性检测系统，其特征在于，所述光电能量传感器为光子探测器。

5.根据权利要求1所述的光能量均匀性检测系统，其特征在于，所述系统还包括相机；

6.根据权利要求3所述的光能量均匀性检测系统，其特征在于，所述运动模块还包括电机驱动模块、运动电机、第三控制芯片和第五通讯芯片；

7.一种光能量均匀性检测方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1-6任一所述的光能量均匀性检测系统实现，包括：

8.根据权利要求7所述的光能量均匀性检测方法，其特征在于，所述光斑之间等距离分布。

9.根据权利要求7所述的光能量均匀性检测方法，其特征在于，所述主控机对所述能量检测信息进行数据处理，确定该激光光路的能量均匀性是否达标，包括：

10.一种曝光设备，其特征在于，所述曝光设备包括曝光机平台、对准组件以及权利要求1-6任一所述的光能量均匀性检测系统；

技术总结
本发明公开了一种光能量均匀性检测方法、系统及曝光设备，涉及光能检测技术领域，该系统包括：光线投射单元，用于改变激光器模组发出的激光光路，形成大小合适的光斑；光电能量传感器，用于接收光斑并进行能量检测；运动检测单元，用于带动光电能量传感器在曝光机平台的平面内运动；主控机，用于控制运动检测单元移动，使光电能量传感器的开窗中心与光斑中心重合；还用于对能量检测信息进行数据处理，确定该激光光路的能量均匀性是否达标。本系统可以得到运动检测单元所需移动的精准距离，避免了光路投射光斑没有完全落在光电能量传感器开窗内而造成能量损失的情况，使均匀性检测结果更精确。

技术研发人员：王翀,刘世林
受保护的技术使用者：江苏影速集成电路装备股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/17