CN107664924B - 一种曝光装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种曝光装置及方法，该装置包括柔性基底和用于传输和固定所述柔性基底的卷对卷传输***，还包括关于所述柔性基底轴向对称的正面曝光***和背面曝光***、分别与所述柔性基底的正面和背面对应的测量***、以及分别与所述卷对卷传输***、正面曝光***、背面曝光***、测量***连接的主控制***。通过设置正面曝光***和背面曝光***分别对柔性基底中的正面和背面分别进行曝光，不仅提了曝光效率，同时在正面曝光***和背面曝光***中分别设置两个不同的曝光***实现对柔性基底上不同的曝光图形的粗曝光和修正曝光，可适应不同的形变量，大大提高曝光精度。

Description

一种曝光装置及方法
技术领域
本发明涉及光刻技术领域，具体涉及一种曝光装置及方法。
背景技术
在卷对卷(英文：roll to roll)工艺中，加工基底为柔性基底，该柔性基底上通常有多层曝光图案，在柔性基底展平过程中，每次展平操作都会导致柔性基底具有不同的变形量，因而传统的接近式曝光无法满足该曝光精度。
如图1所示，为常用的接近式曝光***结构图，包括光源1’，照明镜组2’，掩模3’，柔性基底4’。光源1’发出的光束经过照明镜组2’照射到掩模3’上，将掩模3’上的图案转印到柔性基底4’上。其中掩模3’与柔性基底4’紧挨着，一般距离为几十微米到几百微米。随着实际应用中柔性基底4’的尺寸越来越大，掩模3’的大小也趋于大型化，然而随着掩模3’的尺寸变大，掩模3’产生弯曲和形变也随之增大，从而大大降低了曝光精度。
发明内容
本发明提供了一种曝光装置及方法，以解决现有技术中由于柔性基底各区域变形量不一致而导致曝光精度差的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种曝光装置，包括柔性基底和用于传输和固定所述柔性基底的卷对卷传输***，还包括关于所述柔性基底轴向对称的正面曝光***和背面曝光***、分别与所述柔性基底的正面和背面对应的测量***、以及分别与所述卷对卷传输***、正面曝光***、背面曝光***、测量***连接的主控制***。
进一步的，所述卷对卷传输***包括左右对称设置的放卷辊和收卷辊，所述柔性基底的一端卷绕在所述放卷辊上，另一端卷绕在所述收卷辊上。
进一步的，所述正面曝光***包括第一曝光***和第二曝光***，所述背面曝光***包括第三曝光***和第四曝光***，其中，所述第一曝光***和第三曝光***相对所述柔性基底轴向对称，两者分别固定于第一支撑组件和第二支撑组件上，所述第二曝光***和第四曝光***关于所述柔性基底轴向对称，两者分别设于第一运动组件和第二运动组件上，在所述第一运动组件和第二运动组件带动下沿水平方向进行扫描和步进运动。
进一步的，所述第一曝光***和第三曝光***包括沿光路依次设置的第一光源、第一传输光纤、第一照明组件、整形组件、扩束组件、扫描振镜组件和场镜，所述第一光源发出的光束经过第一传输光纤入射到第一照明组件上，然后经过整形组件整形成曝光所需光斑，之后经过扩束组件扩束后入射到扫描振镜组件上，最后经过所述场镜聚焦到柔性基底上。
进一步的，所述第一光源为LD光源或LED光源。
进一步的，所述整形组件为微透镜阵列。
进一步的，所述第一曝光***和第三曝光***包括沿光路依次设置的第一光源、扩束组件、整形组件、扫描振镜组件和场镜；所述第一光源发出准直光束经过扩束组件调整光束直径后，进入整形组件整形成所需光斑。
进一步的，所述整形组件为DOE或ROE组件。
进一步的，所述第一曝光***和第三曝光***包括沿光路依次设置第一光源、扩束组件、整形组件、调焦镜头、物镜和扫描振镜组件，所述第一光源输出准直光束经过扩束组件调整光束直径后，进入整形组件后整形成所需光斑，接着经过调焦镜头对整个视场各视场点位置进行调焦，最后经过物镜成像后，通过到扫描振镜组件反射至焦平面上，对柔性基底进行曝光。
进一步的，所述第一光源为激光光源。
进一步的，所述扫描振镜组件为二维扫描振镜。
进一步的，所述光斑为矩形光斑，且光斑尺寸与曝光图形的线宽一致。
进一步的，所述第二曝光***和第四曝光***包括沿光路依次设置的第二光源、第二传输光纤、第二照明***、匀光组件、DMD组件和投影镜组，所述第二光源发出光束经过第二传输光纤进入第二照明***，之后经过匀光组件进行匀光，并经过DMD组件进行调制后经过投影镜组投影产生曝光所需的光斑。
进一步的，所述第二光源为激光器、LED光源或LD光源。
进一步的，所述第一曝光***和第三曝光***与所述柔性基底之间的垂向距离大于所述第二曝光***和第四曝光***与所述柔性基底之间的垂向距离。
进一步的，所述第一曝光***的焦面位置与所述柔性基底正面的曝光图形对应，所述第三曝光***的焦面位置与所述柔性基底背面的曝光图形对应。
进一步的，所述第一支撑组件和第二支撑组件以及第一运动组件和第二运动组件均固定在主框架上。
进一步的，所述测量***包括与所述柔性基底正面对应的至少一个第一测量***和与所述柔性基底背面对应的至少一个第二测量***，所述第一测量***和第二测量***用于测量所述柔性基底对应一面曝光图形对应的水平向位置和垂向位置。
进一步的，所述第一测量***和第二测量***分别与一六自由度运动机构连接。
进一步的，所述主控制***为单片机、PLC或MCU。
本发明还提供一种曝光方法，包括以下步骤：
S1:将柔性基底在卷对卷传输***上展平；
S2：通过测量***测量所述柔性基底正面第二层粗曝光图形的工件对准标记的位置，通过主控制***得到第二层粗曝光图形的位置和曝光姿态；
S3：根据所述第二层粗曝光图形的位置和曝光姿态，通过第一曝光***对第二层粗曝光图形进行曝光；
S4：通过测量***测量所述柔性基底正面第二层精曝光图形的工件对准标记的位置，通过主控制***得到第二层精曝光图形的位置和曝光姿态；
S5：根据所述第二层精曝光图形的位置和曝光姿态，通过第二曝光***对第二层精曝光图形进行曝光；
S6：重复上述步骤S2-S5，通过第三曝光***和第四曝光***对所述柔性基底背面的第二层粗曝光图形和第二层精曝光图形进行曝光。
进一步的，所述步骤S1中具体为：将所述柔性基底的一端卷绕在放卷辊上，另一端卷绕在收卷辊上。
进一步的，所述柔性基底上每一层曝光图形均包含若干相互独立的曝光图形。
进一步的，所述步骤S2具体为，通过六自由度运动机构使测量***运动到柔性基底上方，测量第二层粗曝光图形中第一个粗曝光图形的工件对准标记的位置信息，所述主控制***根据测量得到的位置信息计算该曝光图形的位置和曝光姿态。
进一步的，所述步骤S3具体为，根据所述第一个所述粗曝光图形的位置信息和曝光姿态，首先通过第一支撑组件对第一曝光***的姿态进行调整，接着所述主控制***根据设置的工艺参数开启该第一曝光***对第一个所述粗曝光图形进行曝光，并在曝光结束后关闭第一光源。
进一步的，所述步骤S3中还包括，通过测量***测量第二个粗曝光图形的工件对准标记的位置信息，所述主控制***根据该位置信息计算第二个粗曝光图形的位置和曝光姿态，根据所述第二个所述粗曝光图形的位置信息和曝光姿态，首先通过第一支撑组件对第一曝光***的姿态进行调整，接着所述主控制***根据设置的工艺参数开启该第一曝光***对第二个所述粗曝光图形进行曝光，并在曝光结束后关闭第一光源；重复上述步骤直至第二层粗曝光图形全部曝光。
进一步的，所述步骤S4具体为，通过六自由度运动机构使测量***运动到柔性基底上方，测量第二层精曝光图形中第一个精曝光图形的工件对准标记的位置信息，所述主控制***根据测量得到的位置信息计算该曝光图形的位置和曝光姿态。
进一步的，所述步骤S5具体为，根据所述第一个所述精曝光图形的位置信息和曝光姿态，首先通过第一运动组件对第二曝光***的姿态进行调整，接着所述主控制***根据设置的工艺参数开启该第二曝光***对第一个所述精曝光图形进行曝光，并在曝光结束后关闭第二光源。
进一步的，所述步骤S5中还包括，通过测量***测量第二个精曝光图形的工件对准标记的位置信息，所述主控制***根据该位置信息计算第二个精曝光图形的位置和曝光姿态，根据所述第二个所述精曝光图形的位置信息和曝光姿态，首先通过第一运动组件对第二曝光***的姿态进行调整，接着所述主控制***根据设置的工艺参数开启该第二曝光***对第二个所述精曝光图形进行曝光，并在曝光结束后关闭第二光源；重复上述步骤直至第二层精曝光图形全部曝光。
进一步的，所述柔性基底正面的第二层粗曝光图形和第二层精曝光图形对应的曝光区域相互具有重叠部分；所述柔性基底背面的第二层粗曝光图形和第二层精曝光图形对应的曝光区域相互具有重叠部分。
进一步的，所述柔性基底正面的第二层精曝光图形用于对所述柔性基底正面的第二层粗曝光图形进行曝光图形修正，包括所述柔性基底正面的第二层粗曝光图形的边框图案和/或所述柔性基底正面的第二层粗曝光图形的内部图形；所述柔性基底背面的第二层精曝光图形用于对所述柔性基底背面的第二层粗曝光图形进行曝光图形修正，包括所述柔性基底背面的第二层粗曝光图形的边框图案和/或所述柔性基底背面的第二层粗曝光图形的内部图形。
进一步的，所述步骤S2之前还包括:通过测量***测量所述柔性基底正面第一层曝光图形的工件对准标记的位置，通过主控制***得到第一层曝光图形的位置和曝光姿态；根据所述第一层曝光图形的位置和曝光姿态，通过第二曝光***对第一层曝光图形进行曝光。
进一步的，得到第一层曝光图形的位置和曝光姿态具体为：通过六自由度运动机构使测量***运动到柔性基底上方，测量第一层曝光图形中第一个曝光图形的工件对准标记的位置信息，所述主控制***根据测量得到的位置信息计算该曝光图形的位置和曝光姿态。
进一步的，所述曝光姿态包括曝光图形在X、Y、Rz、Z、Rx、Ry六个方向上的信息。
进一步的，对第一层曝光图形进行曝光具体为，根据所述第一个所述曝光图形的位置信息和曝光姿态，首先第一运动组件对第二曝光***的姿态进行调整，接着所述主控制***根据设置的工艺参数开启该第二曝光***对第一个所述曝光图形进行曝光，并在曝光结束后关闭第二光源。
进一步的，所述工艺参数包括曝光功率、曝光光斑直径、曝光光斑扫描速度。
进一步的，所述步骤S2之前还包括:通过测量***测量第二个曝光图形的工件对准标记的位置信息，所述主控制***根据该位置信息计算第二个曝光图形的位置和曝光姿态，根据所述第二个所述曝光图形的位置信息和曝光姿态，首先通过第一运动组件对第二曝光***的姿态进行调整，接着所述主控制***根据设置的工艺参数开启该第二曝光***对第二个所述曝光图形进行曝光，并在曝光结束后关闭第二光源；重复上述步骤直至第一层曝光图形全部曝光。
本发明提供的曝光装置及方法，该装置包括柔性基底和用于传输和固定所述柔性基底的卷对卷传输***，还包括关于所述柔性基底轴向对称的正面曝光***和背面曝光***、分别与所述柔性基底的正面和背面对应的测量***、以及分别与所述卷对卷传输***、正面曝光***、背面曝光***、测量***连接的主控制***。通过设置正面曝光***和背面曝光***分别对柔性基底中的正面和背面分别进行曝光，不仅提高了曝光效率，同时在正面曝光***和背面曝光***中分别设置两个不同的曝光***实现对柔性基底上不同的曝光图形的粗曝光和修正曝光，可适应不同的形变量，大大提高曝光精度。
附图说明
图1是现有接近式曝光***结构图；
图2是本发明实施例1中曝光装置的结构示意图；
图3是本发明实施例1中第一曝光***的结构示意图；
图4是本发明实施例1中第二曝光***的结构示意图；
图5是本发明实施例1中柔性基底第一层曝光图形的示意图；
图6是本发明实施例1中柔性基底第二层曝光图形的示意图；
图7是本发明实施例1中工件对准标记的成像示意图；
图8是本发明实施例1中曝光图形进行垂向测量的测量点分布图；
图9是本发明实施例1中曝光方法的流程图；
图10是本发明实施例2中第一曝光***的结构示意图；
图11是本发明实施例3中第一曝光***的结构示意图。
图1中所示：1’、光源；2’、照明镜组；3’、掩模；4’、柔性基底；
图2-11中所示：1、柔性基底；11、曝光图形；111、工件对准标记；112-掩模对准标记；21、放卷辊；22、收卷辊；3、正面曝光***；31、第一曝光***；311、第一光源；312、第一传输光纤；313、第一照明组件；314、整形组件；315、扩束组件；316、扫描振镜组件；317、场镜；318、调焦镜头；319、物镜；32、第二曝光***；321、第二光源；322、第二传输光纤；323、第二照明***；324、匀光组件；325、DMD组件；326、投影镜组；4、背面曝光***；41、第三曝光***；42、第四曝光***；51、第一测量***；52、第二测量***；6、主控制***；71、第一支撑组件；72、第二支撑组件；81、第一运动组件；82、第二运动组件；9、主框架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细描述。
如图2所示，本发明提供了一种曝光装置，包括柔性基底1和用于传输和固定所述柔性基底1的卷对卷传输***，还包括关于所述柔性基底1轴向对称的正面曝光***3和背面曝光***4、分别与所述柔性基底1的正面和背面对应的测量***、以及分别与所述卷对卷传输***、正面曝光***3、背面曝光***4、测量***连接的主控制***6。具体的，柔性基底1上包括多层曝光图形，本实施例中设有两层，每层曝光图形中包括若干相互独立的曝光图形11，每个曝光图形11对应设有工件对准标记111，如图4-5所示，本实施例中，每层曝光图形包括12个相互独立的曝光图形11，每个曝光图形11的左右前后位置均设有工件对准标记111，测量***测量柔性基底1上正面或背面的不同层曝光图形中每个曝光图形11对应的工件对准标记111的位置信息，主控制***6根据测量得到的位置信息计算得到曝光图形11的位置和曝光姿态，包括曝光图形11对应X、Y、Rz、Z、Rx、Ry六个方向上的信息，并根据曝光图形11的位置和曝光姿态，通过正面曝光***3或背面曝光***4分别对不同层曝光图形进行曝光。需要说明的是，本实施例中，正面对应上表面，背面对应下表面，当然也可以是正面对应下表面，背面对应上表面，该正面和背面只是为了更清楚地阐述技术方案，并不起到起限定的效果。
优选的，所述卷对卷传输***包括左右对称设置的放卷辊21和收卷辊22，所述柔性基底1的一端卷绕在所述放卷辊21上，另一端卷绕在所述收卷辊22上，使柔性基底1处于展平状态。
请继续参照图2，所述正面曝光***3包括第一曝光***31和第二曝光***32，所述背面曝光***4包括第三曝光***41和第四曝光***42，其中，所述第一曝光***31和第三曝光***41相对所述柔性基底1轴向对称，两者分别固定于第一支撑组件71和第二支撑组件72上，所述第二曝光***32和第四曝光***42关于所述柔性基底1轴向对称，两者分别设于第一运动组件81和第二运动组件82上，在所述第一运动组件81和第二运动组件82带动下沿水平方向进行扫描和步进运动，以适应柔性基底1正面或背面上不同层曝光图形中的不同曝光图形11的位置和曝光姿态，第一曝光***31和第三曝光***41分别相对第一支撑组件71和第二支撑组件72静止，通过调整第一支撑组件71和第二支撑组件72的姿态以满足不同曝光图形11的位置和曝光姿态。优选的，所述第一曝光***31和第三曝光***41与所述柔性基底1之间的垂向距离大于所述第二曝光***32和第四曝光***42与所述柔性基底1之间的垂向距离。第一曝光***31的焦面位置与所述柔性基底1正面的曝光图形11对应，所述第三曝光***32的焦面位置与所述柔性基底1背面的曝光图形11对应。具体的，第一曝光***31和第三曝光***41的焦面位置分别与柔性基底1正面和背面上第二层粗曝光图形对应，分别对其进行曝光，第二曝光***32和第四曝光***42分别用于对柔性基底1正面和背面上第一层曝光图形以及第二层精曝光图形进行曝光。
如图3所示，所述第一曝光***31和第三曝光***41包括沿光路依次设置的第一光源311、第一传输光纤312、第一照明组件313、整形组件314、扩束组件315、扫描振镜组件316和场镜317，所述第一光源311发出的光束经过第一传输光纤312入射到第一照明组件313上，然后经过整形组件314整形成曝光所需光斑，之后经过扩束组件315扩束后入射到扫描振镜组件316上，最后经过所述场镜317聚焦到柔性基底1上。所述第一光源311为LD光源或LED光源；所述整形组件314为DOE(Diffractive Optical Element，衍射光学元件)或ROE组件；所述扫描振镜组件316为二维扫描振镜，所述光斑为矩形光斑，且光斑尺寸与曝光图形11的线宽一致。需要说明的是，该曝光线宽为2-5mm左右，曝光精度一般为几十um量级，曝光视场可达600mm*600mm，即曝光视场覆盖曝光图形11的整个区域。
如图4所示，所述第二曝光***32和第四曝光***42包括沿光路依次设置的第二光源321、第二传输光纤322、第二照明***323、匀光组件324、DMD组件325和投影镜组326，所述第二光源发321出光束经过第二传输光纤322进入第二照明***323，之后经过匀光组件324进行匀光，并经过DMD(Digital Micro-Mirror Device，数字微镜阵列)组件325进行调制后经过投影镜组326投影产生曝光所需的光斑。所述第二光源321为激光器、LED光源或LD光源。需要说明的是，第二曝光***32和第四曝光***42用于对曝光图案进行精曝光，曝光精度可达um量级，曝光视场较小，一般为几个mm*几个mm，可对小线宽图案进行曝光。
优选的，所述第一支撑组件71和第二支撑组件72以及第一运动组件81和第二运动组件82均固定在主框架9上，通过主框架9提供支撑作用。
优选的，所述测量***包括与所述柔性基底1正面对应的至少一个第一测量***51和与所述柔性基底1背面对应的至少一个第二测量***52，所述第一测量***51和第二测量***52用于测量所述柔性基底1对应一面曝光图形11的水平向位置和垂向位置。具体的，如图5-6所示，分别为第一层曝光图形和第二层曝光图形的示意图，其中，第二层曝光图形包括第二层精曝光图形和第二层粗曝光图形，所述柔性基底1正面的第二层粗曝光图形和第二层精曝光图形对应的曝光区域相互具有重叠部分，所述柔性基底1正面的第二层精曝光图形用于对所述柔性基底1正面的第二层粗曝光图形进行曝光图形修正，同理，所述柔性基底1背面的第二层粗曝光图形和第二层精曝光图形对应的曝光区域相互具有重叠部分，所述柔性基底1背面的第二层精曝光图形用于对所述柔性基底1背面的第二层粗曝光图形进行曝光图形修正。当然，柔性基底1正面和背面的曝光图像可以相同，也可以不同，柔性基底1可以是柔性薄膜，也可以采用任何适用于本发明方案的工件，尺寸可以更大或更小，工件上的曝光图形和数量不仅仅局限于图4-5所用的曝光图形，可为任意本发明可实现的曝光图形。图5-6中每个曝光图形11的前后左右均设有工件对准标记111，第一测量***51和第二测量***52通过检测该四个工件对准标记111的位置，从而获得对应曝光图形11的水平向位置，如图7所示，为工件对准标记111和掩模对准标记112的成像图形，当然该工件对准标记111和掩模对准标记112也可以采用其他形式，两者之间的空间位置确保可以同时成像到测量***的视场中即可；如图8所示，第一测量***51和第二测量***52对曝光图形11的垂向位置的测量主要通过三点测量法，该三个测量点分别位于曝光图形11两条相对的边上。优选的，所述第一测量***51和第二测量***52分别与一六自由度运动机构连接，在六自由度运动机构的带动下进行六自由度运动，以实现对曝光图形11的位置和曝光姿态的测量。
优选的，所述主控制***6为单片机、PLC或MCU。
本发明还提供一种曝光方法，如图9所示，包括以下步骤：
S1:将柔性基底1在卷对卷传输***上展平；具体的，将所述柔性基底1的一端卷绕在放卷辊21上，另一端卷绕在收卷辊22上，以实现展平状态，所述柔性基底1上每一层曝光图形均包含若干相互独立的曝光图形11。请参照图4，本实施例中，柔性基底1上包括两层曝光图形，每层曝光图形包括12个相互独立的曝光图形11，每个曝光图形11的左右前后位置均设有工件对准标记111。
S2:通过测量***测量所述柔性基底1正面第一层曝光图形的工件对准标记111的位置，通过主控制***6得到第一层曝光图形的位置和曝光姿态；具体的，通过六自由度运动机构使测量***运动到柔性基底1上方，其中与柔性基底1正面对应的测量***为第一测量***51，测量第一层曝光图形中第一个曝光图形11的工件对准标记111的位置信息，所述主控制***6根据测量得到的位置信息计算该曝光图形11的位置和曝光姿态，曝光图形11的位置包括水平位置和垂向位置，所述曝光姿态包括曝光图形11在X、Y、Rz、Z、Rx、Ry六个方向上的信息。其中，曝光图形11的水平向位置通过测量工件对准标记111的位置得到，垂向位置则通过三点测量法测得，如图8所示，该三个测量点分别位于曝光图形11两条相对的边上。
S3：根据所述第一层曝光图形的位置和曝光姿态，通过第二曝光***32对第一层曝光图形进行曝光；具体为，根据所述第一个所述曝光图形11的位置信息和曝光姿态，首先第一运动组件81对第二曝光***32的姿态进行调整，接着所述主控制***6根据设置的工艺参数开启该第二曝光***32对第一个所述曝光图形11进行曝光，所述工艺参数包括曝光功率、曝光光斑直径、曝光光斑扫描速度，还包括通过测量***测量第二个曝光图形11的工件对准标记111的位置信息，其中与柔性基底1正面对应的测量***为第一测量***51，所述主控制***6根据该位置信息计算第二个曝光图形11的位置和曝光姿态，根据所述第二个所述曝光图形11的位置信息和曝光姿态，首先通过第一运动组件81对第二曝光***32的姿态进行调整，接着所述主控制***6根据设置的工艺参数开启该第二曝光***32对第二个所述曝光图形11进行曝光；重复上述步骤直至第一层曝光图形全部曝光，如图5所示，本实施例中，第一层曝光图形包括12个相互独立的曝光图形11，第二曝光***32按照图5中的箭头方向依次对曝光图形11进行曝光，每次曝光区域为A。需要说明的是，在上一个所述曝光图形11的曝光过程中同时进行下一个曝光图形11的工件对准标记111的位置信息的测量，以节约时间，提高工作效率。
S4：通过测量***测量5所述柔性基底1正面第二层粗曝光图形的工件对准标记111的位置，其中与柔性基底1正面对应的测量***为第一测量***51，通过主控制***6得到第二层粗曝光图形的位置和曝光姿态；具体的，通过六自由度运动机构使测量***运动到柔性基底1上方，测量第二层粗曝光图形中第一个粗曝光图形的工件对准标记111的位置信息，所述主控制***6根据测量得到的位置信息计算该粗曝光图形的位置和曝光姿态，如图6所示，本实施例中，第二层粗曝光图形包括个相互独立的粗曝光图形，每个粗曝光图形的前后左右设有工件对准标记111，粗曝光图形的位置包括水平位置和垂向位置，所述曝光姿态包括曝光图形11在X、Y、Rz、Z、Rx、Ry六个方向上的信息。其中，粗曝光图形的水平向位置通过测量工件对准标记111的位置得到，垂向位置则通过三点测量法测得，该三个测量点分别位于粗曝光图形两条相对的边上。
S5：根据所述第二层粗曝光图形的位置和曝光姿态，首先通过第一曝光***31对第二层粗曝光图形进行曝光；根据所述第一个所述粗曝光图形的位置信息和曝光姿态，首先通过第一支撑组件71对第一曝光***31的姿态进行调整，接着所述主控制***6根据设置的工艺参数开启该第一曝光***31对第一个所述粗曝光图形进行曝光，还包括通过测量***测量第二个粗曝光图形的工件对准标记111的位置信息，所述主控制***6根据该位置信息计算第二个粗曝光图形的位置和曝光姿态，根据所述第二个所述粗曝光图形的位置信息和曝光姿态，首先通过第一支撑组件71对第一曝光***31的姿态进行调整，接着所述主控制***6根据设置的工艺参数开启该第一曝光***31对第二个所述粗曝光图形进行曝光；重复上述步骤直至第二层粗曝光图形全部曝光，即第一曝光***31按照图6中的箭头方向依次对12个粗曝光图形进行曝光。需要说明的是，在进行上一个粗曝光图形的曝光过程中同时进行下一个粗曝光图形的工件对准标记111的位置信息的测量，以节约时间，提高工作效率。
S6：通过测量***测量所述柔性基底1正面第二层精曝光图形12的工件对准标记111的位置，通过主控制***6得到第二层精曝光图形的位置和曝光姿态；具体的，通过六自由度运动机构使测量***运动到柔性基底上方，测量第二层精曝光图形中第一个精曝光图形的工件对准标记111的位置信息，所述主控制***6根据测量得到的位置信息计算该曝光图形11的位置和曝光姿态。
S7：根据所述第二层精曝光图形的位置和曝光姿态，首先通过第二曝光***32对第二层精曝光图形进行曝光；根据所述第一个所述精曝光图形的位置信息和曝光姿态，首先通过第一运动组件81对第二曝光***32的姿态进行调整，接着所述主控制***6根据设置的工艺参数开启该第二曝光***32对第一个所述精曝光图形进行曝光，还包括通过测量***测量第二个精曝光图形的工件对准标记111的位置信息，所述主控制***6根据该位置信息计算第二个精曝光图形的位置和曝光姿态，根据所述第二个所述精曝光图形的位置信息和曝光姿态，首先通过第一运动组件81对第二曝光***32的姿态进行调整，接着所述主控制***6根据设置的工艺参数开启该第二曝光***32对第二个所述精曝光图形进行曝光；重复上述步骤直至第二层精曝光图形全部曝光，通过第二曝光***32进行修正曝光，更好地适应不同的形变量，大大提高曝光精度。需要说明的是，在上一个精曝光图形的曝光过程中同时进行下一个精曝光图形的工件对准标记111的位置信息的测量，以节约时间，提高工作效率。
如图6所示，所述柔性基底1正面的第二层粗曝光图形和第二层精曝光图形对应的曝光区域相互具有重叠部分，所述柔性基底1正面的第二层精曝光图形用于对所述柔性基底1正面的第二层粗曝光图形进行曝光图形修正，包括所述柔性基底1正面的第二层粗曝光图形的边框图案和/或所述柔性基底1正面的第二层粗曝光图形的内部图形。
S8：重复上述步骤S2-S7，通过第三曝光***和第四曝光***对所述柔性基底1背面的第一层曝光图形、第二层粗曝光图形以及第二层精曝光图形进行曝光。即首先通过第四曝光***42对所述柔性基底1背面的第一层曝光图形进行曝光，接着通过第三曝光***41和第四曝光***分别对柔性基底1背面第二层粗曝光图形和第二层精曝光图形进行曝光，且与柔性基底1背面对应的测量***为第二测量***52，与第三曝光***41对应的支撑组件为第二支撑组件72，与第四曝光***42对应的运动组件为第二运动组件82。所述柔性基底1背面的第二层粗曝光图形和第二层精曝光图形对应的曝光区域相互具有重叠部分，所述柔性基底1背面的第二层精曝光图形用于对所述柔性基底1背面的第二层粗曝光图形进行曝光图形修正，包括所述柔性基底1背面的第二层粗曝光图形的边框图案和/或所述柔性基底1背面的第二层粗曝光图形的内部图形。本实施例中，柔性基底1正面和背面的曝光图形相同，针对正面和背面的曝光步骤也完全相同，因此，此处不予赘述。
实施例2
如图10所示，与实施例1不同的是，本实施例中，所述第一曝光***31和第三曝光***41包括沿光路依次设置的第一光源311、扩束组件315、整形组件314、扫描振镜组件316和场镜317；所述第一光源311为激光光源，发出的准直光束经过扩束组件315调整光束直径后，进入整形组件314整形成所需光斑形貌，光斑形貌可以是矩形光斑，法当然也可以是其他形状。所述整形组件314为DOE(Diffractive Optical Elements，衍射光学元件)或ROE(refractive Optical Elements，折射光学元件)。
实施例3
如图11所示，与上述实施例1-2不同的是，所述第一曝光***31和第三曝光***41包括沿光路依次设置第一光源311、扩束组件315、整形组件314、调焦镜头318、物镜319和扫描振镜组件316，所述第一光源311为激光光源，输出准直光束经过扩束组件315调整光束直径后，进入整形组件314后整形成所需光斑形貌，接着经过调焦镜头318对整个视场各视场点位置进行调焦，使得各视场点光束聚焦到平面上，最后经过物镜319成像后，通过到扫描振镜组件316反射至焦平面上，对柔性基底1进行曝光。其中光斑形貌可以是矩形光斑，法当然也可以是其他形状。
综上所述，本发明提供的曝光装置及方法，该装置包括柔性基底1和用于传输和固定所述柔性基底1的卷对卷传输***，还包括关于所述柔性基底1轴向对称的正面曝光***和背面曝光***、分别与所述柔性基底1的正面和背面对应的测量***、以及分别与所述卷对卷传输***、正面曝光***3、背面曝光***4、测量***连接的主控制***6。通过设置正面曝光***3和背面曝光***4分别对柔性基底1中的正面和背面分别进行曝光，不仅提高了曝光效率，同时再正面曝光***3和背面曝光***4中分别设置不同的曝光***进行各种图形的曝光，可适应不同的形变量，大大提高曝光精度。
虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (36)

1.一种曝光装置，包括柔性基底和用于传输和固定所述柔性基底的卷对卷传输***，其特征在于，还包括关于所述柔性基底轴向对称的正面曝光***和背面曝光***、分别与所述柔性基底的正面和背面对应的测量***、以及分别与所述卷对卷传输***、正面曝光***、背面曝光***、测量***连接的主控制***；
所述正面曝光***包括第一曝光***和第二曝光***，所述背面曝光***包括第三曝光***和第四曝光***，其中，所述第一曝光***和第三曝光***相对所述柔性基底轴向对称，两者分别固定于第一支撑组件和第二支撑组件上，所述第二曝光***和第四曝光***关于所述柔性基底轴向对称，两者分别设于第一运动组件和第二运动组件上，在所述第一运动组件和第二运动组件带动下沿水平方向进行扫描和步进运动；
所述柔性基底的正面和背面均包括第二层精曝光图形和第二层粗曝光图形，正面的所述第二层精曝光图形用于对正面的所述第二层粗曝光图形进行曝光图形修正，背面的所述第二层精曝光图形用于对背面的所述第二层粗曝光图形进行曝光图形修正，所述第一曝光***用于对正面的第二层粗曝光图形进行曝光，所述第二曝光***用于对正面的第二层精曝光图形进行曝光，所述第三曝光***用于对背面的第二层粗曝光图形进行曝光，所述第四曝光***用于对背面的第二层精曝光图形进行曝光。
2.根据权利要求1所述曝光装置，其特征在于，所述卷对卷传输***包括左右对称设置的放卷辊和收卷辊，所述柔性基底的一端卷绕在所述放卷辊上，另一端卷绕在所述收卷辊上。
3.根据权利要求1所述曝光装置，其特征在于，所述第一曝光***和第三曝光***包括沿光路依次设置的第一光源、第一传输光纤、第一照明组件、整形组件、扩束组件、扫描振镜组件和场镜，所述第一光源发出的光束经过第一传输光纤入射到第一照明组件上，然后经过整形组件整形成曝光所需光斑，之后经过扩束组件扩束后入射到扫描振镜组件上，最后经过所述场镜聚焦到柔性基底上。
4.根据权利要求3所述曝光装置，其特征在于，所述第一光源为LD光源或LED光源。
5.根据权利要求3所述曝光装置，其特征在于，所述整形组件为微透镜阵列。
6.根据权利要求1所述曝光装置，其特征在于，所述第一曝光***和第三曝光***包括沿光路依次设置的第一光源、扩束组件、整形组件、扫描振镜组件和场镜；所述第一光源发出准直光束经过扩束组件调整光束直径后，进入整形组件整形成所需光斑。
7.根据权利要求6所述曝光装置，其特征在于，所述整形组件为DOE或ROE组件。
8.根据权利要求1所述曝光装置，其特征在于，所述第一曝光***和第三曝光***包括沿光路依次设置第一光源、扩束组件、整形组件、调焦镜头、物镜和扫描振镜组件，所述第一光源输出准直光束经过扩束组件调整光束直径后，进入整形组件后整形成所需光斑，接着经过调焦镜头对整个视场各视场点位置进行调焦，最后经过物镜成像后，通过扫描振镜组件反射至焦平面上，对柔性基底进行曝光。
9.根据权利要求6或8所述曝光装置，其特征在于，所述第一光源为激光光源。
10.根据权利要求3或6或8所述曝光装置，其特征在于，所述扫描振镜组件为二维扫描振镜。
11.根据权利要求3或6或8所述曝光装置，其特征在于，所述光斑为矩形光斑，且光斑尺寸与曝光图形的线宽一致。
12.根据权利要求1所述曝光装置，其特征在于，所述第二曝光***和第四曝光***包括沿光路依次设置的第二光源、第二传输光纤、第二照明***、匀光组件、DMD组件和投影镜组，所述第二光源发出光束经过第二传输光纤进入第二照明***，之后经过匀光组件进行匀光，并经过DMD组件进行调制后经过投影镜组投影产生曝光所需的光斑。
13.根据权利要求12所述曝光装置，其特征在于，所述第二光源为激光器、LED光源或LD光源。
14.根据权利要求1所述曝光装置，其特征在于，所述第一曝光***和第三曝光***与所述柔性基底之间的垂向距离大于所述第二曝光***和第四曝光***与所述柔性基底之间的垂向距离。
15.根据权利要求1所述曝光装置，其特征在于，所述第一曝光***的焦面位置与所述柔性基底正面的曝光图形对应，所述第三曝光***的焦面位置与所述柔性基底背面的曝光图形对应。
16.根据权利要求1所述曝光装置，其特征在于，所述第一支撑组件和第二支撑组件以及第一运动组件和第二运动组件均固定在主框架上。
17.根据权利要求1所述曝光装置，其特征在于，所述测量***包括与所述柔性基底正面对应的至少一个第一测量***和与所述柔性基底背面对应的至少一个第二测量***，所述第一测量***和第二测量***用于测量所述柔性基底对应一面曝光图形对应的水平向位置和垂向位置。
18.根据权利要求17所述曝光装置，其特征在于，所述第一测量***和第二测量***分别与一六自由度运动机构连接。
19.根据权利要求1所述曝光装置，其特征在于，所述主控制***为单片机、PLC或MCU。
20.一种曝光方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:将柔性基底在卷对卷传输***上展平；
S2：通过测量***测量所述柔性基底正面第二层粗曝光图形的工件对准标记的位置，通过主控制***得到第二层粗曝光图形的位置和曝光姿态；
S3：根据所述第二层粗曝光图形的位置和曝光姿态，通过第一曝光***对第二层粗曝光图形进行曝光；
S4：通过测量***测量所述柔性基底正面第二层精曝光图形的工件对准标记的位置，通过主控制***得到第二层精曝光图形的位置和曝光姿态；
S5：根据所述第二层精曝光图形的位置和曝光姿态，通过第二曝光***对第二层精曝光图形进行曝光；
S6：重复上述步骤S2-S5，通过第三曝光***对所述柔性基底背面的第二层粗曝光图形进行曝光，以及通过第四曝光***对所述柔性基底背面的第二层精曝光图形进行曝光；
其中，正面的第二层精曝光图形用于对正面的第二层粗曝光图形进行曝光图形修正，背面的第二层精曝光图形用于对背面的第二层粗曝光图形进行曝光图形修正。
21.根据权利要求20所述曝光方法，其特征在于，所述步骤S1中具体为：将所述柔性基底的一端卷绕在放卷辊上，另一端卷绕在收卷辊上。
22.根据权利要求20所述曝光方法，其特征在于，所述柔性基底上每一层曝光图形均包含若干相互独立的曝光图形。
23.根据权利要求22所述曝光方法，其特征在于，所述步骤S2具体为，通过六自由度运动机构使测量***运动到柔性基底上方，测量第二层粗曝光图形中第一个粗曝光图形的工件对准标记的位置信息，所述主控制***根据测量得到的位置信息计算该曝光图形的位置和曝光姿态。
24.根据权利要求23所述曝光方法，其特征在于，所述步骤S3具体为，根据所述第一个所述粗曝光图形的位置信息和曝光姿态，首先通过第一支撑组件对第一曝光***的姿态进行调整，接着所述主控制***根据设置的工艺参数开启该第一曝光***对第一个所述粗曝光图形进行曝光，并在曝光结束后关闭第一光源。
25.根据权利要求24所述曝光方法，其特征在于，所述步骤S3中还包括，通过测量***测量第二个粗曝光图形的工件对准标记的位置信息，所述主控制***根据该位置信息计算第二个粗曝光图形的位置和曝光姿态，根据所述第二个所述粗曝光图形的位置信息和曝光姿态，首先通过第一支撑组件对第一曝光***的姿态进行调整，接着所述主控制***根据设置的工艺参数开启该第一曝光***对第二个所述粗曝光图形进行曝光，并在曝光结束后关闭第一光源；重复上述步骤直至第二层粗曝光图形全部曝光。
26.根据权利要求22所述曝光方法，其特征在于，所述步骤S4具体为，通过六自由度运动机构使测量***运动到柔性基底上方，测量第二层精曝光图形中第一个精曝光图形的工件对准标记的位置信息，所述主控制***根据测量得到的位置信息计算该曝光图形的位置和曝光姿态。
27.根据权利要求26所述曝光方法，其特征在于，所述步骤S5具体为，根据所述第一个所述精曝光图形的位置信息和曝光姿态，首先通过第一运动组件对第二曝光***的姿态进行调整，接着所述主控制***根据设置的工艺参数开启该第二曝光***对第一个所述精曝光图形进行曝光，并在曝光结束后关闭第二光源。
28.根据权利要求27所述曝光方法，其特征在于，所述步骤S5中还包括，通过测量***测量第二个精曝光图形的工件对准标记的位置信息，所述主控制***根据该位置信息计算第二个精曝光图形的位置和曝光姿态，根据所述第二个所述精曝光图形的位置信息和曝光姿态，首先通过第一运动组件对第二曝光***的姿态进行调整，接着所述主控制***根据设置的工艺参数开启该第二曝光***对第二个所述精曝光图形进行曝光，并在曝光结束后关闭第二光源；重复上述步骤直至第二层精曝光图形全部曝光。
29.根据权利要求20所述曝光方法，其特征在于，所述柔性基底正面的第二层粗曝光图形和第二层精曝光图形对应的曝光区域相互具有重叠部分；所述柔性基底背面的第二层粗曝光图形和第二层精曝光图形对应的曝光区域相互具有重叠部分。
30.根据权利要求29所述曝光方法，其特征在于，所述柔性基底正面的第二层精曝光图形用于对所述柔性基底正面的第二层粗曝光图形进行曝光图形修正，包括所述柔性基底正面的第二层粗曝光图形的边框图案和/或所述柔性基底正面的第二层粗曝光图形的内部图形；所述柔性基底背面的第二层精曝光图形用于对所述柔性基底背面的第二层粗曝光图形进行曝光图形修正，包括所述柔性基底背面的第二层粗曝光图形的边框图案和/或所述柔性基底背面的第二层粗曝光图形的内部图形。
31.根据权利要求20所述曝光方法，其特征在于，所述步骤S2之前还包括:通过测量***测量所述柔性基底正面第一层曝光图形的工件对准标记的位置，通过主控制***得到第一层曝光图形的位置和曝光姿态，根据所述第一层曝光图形的位置和曝光姿态，通过第二曝光***对第一层曝光图形进行曝光。
32.根据权利要求31所述曝光方法，其特征在于，得到第一层曝光图形的位置和曝光姿态具体为：通过六自由度运动机构使测量***运动到柔性基底上方，测量第一层曝光图形中第一个曝光图形的工件对准标记的位置信息，所述主控制***根据测量得到的位置信息计算该曝光图形的位置和曝光姿态。
33.根据权利要求32所述曝光方法，其特征在于，所述曝光姿态包括曝光图形在X、Y、Rz、Z、Rx、Ry六个方向上的信息。
34.根据权利要求31所述曝光方法，其特征在于，对第一层曝光图形进行曝光具体为，根据所述第一个所述曝光图形的位置信息和曝光姿态，首先第一运动组件对第二曝光***的姿态进行调整，接着所述主控制***根据设置的工艺参数开启该第二曝光***对第一个所述曝光图形进行曝光，并在曝光结束后关闭第二光源。
35.根据权利要求34所述曝光方法，其特征在于，所述工艺参数包括曝光功率、曝光光斑直径、曝光光斑扫描速度。
36.根据权利要求34所述曝光方法，其特征在于，所述步骤S2之前还包括:通过测量***测量所述第一层曝光图形中第二个曝光图形的工件对准标记的位置信息，所述主控制***根据该位置信息计算第二个曝光图形的位置和曝光姿态，根据所述第二个所述曝光图形的位置信息和曝光姿态，首先通过第一运动组件对第二曝光***的姿态进行调整，接着所述主控制***根据设置的工艺参数开启该第二曝光***对第二个所述曝光图形进行曝光，并在曝光结束后关闭第二光源；重复上述步骤直至第一层曝光图形全部曝光。
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