一種新型高功率高速無掩模光刻系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型高功率高速無掩模光刻系統(tǒng)，包括計算機控制及圖形系統(tǒng)、點陣圖形發(fā)生器、能夠帶動感光基板移動的高精度的移動平臺、移動控制系統(tǒng)、位置同步系統(tǒng)，其特征在于：所述點陣圖形發(fā)生器包括多個激光光源及多根光纖，所述激光光源直接與對應的光纖直接耦合，且所述光纖排列成多邊形的點陣，激光光源與光纖間設有透鏡系統(tǒng)及調(diào)制開關(guān)，所述調(diào)制開關(guān)與計算機控制及圖形系統(tǒng)電連接且受其控制，從而控制激光光源所發(fā)出的光束進入光纖的通斷。
【專利說明】
一種新型高功率高速無掩模光刻系統(tǒng)
技術(shù)領域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種光刻系統(tǒng)，特別是一種新型高功率高速無掩模光刻系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的光刻技術(shù)中，共識是使用掩模版，隨著制造集成度的提高，特征尺寸越來越小，掩模版的制作越來越困難，且掩模版的制作成本、制作周期及靈活性欠缺使得傳統(tǒng)光刻面臨著越來越大的挑戰(zhàn)。上述因素導致傳統(tǒng)光刻不能滿足小型企業(yè)及實驗室等低端用戶對靈活設計、柔性制造和成本承受力的需要，因此大大限制了傳統(tǒng)光刻技術(shù)的應用范圍。
[0003]而在高精度HDI多層線路板領域、平板顯示器領域、集成電路封裝領域，無掩模光刻設備有著獨特的技術(shù)優(yōu)勢，它可以省去昂貴的掩模板，直接將計算機設計產(chǎn)生的所需線路圖形曝光在涂有感光層的基板上，尤其在高精度HDI多層板方面，每層板經(jīng)過顯影、蝕刻、鉆孔、層壓等工序存在形變，在傳統(tǒng)的菲林模板的曝光工藝中已無法滿足多層板高精度的互聯(lián)要求。無掩模光刻設備由于采用的是數(shù)字化的圖形，可根據(jù)每層板的變形而變換圖形來抵消基板加工過程的變形，解決高密度HDI板的對位問題，提高了高精度HDI多層板的生產(chǎn)良率，簡化了生產(chǎn)工藝，節(jié)省了能源降低了生產(chǎn)及管理成本。無掩模光刻設備與傳統(tǒng)的光刻設備相比，在線寬精度、使用靈活、生產(chǎn)良率、生產(chǎn)管理、節(jié)約耗材、節(jié)約能源等方面具有明顯優(yōu)勢，缺點主要是產(chǎn)能較低，設備一次性投入大等。目前已廣泛使用的單激光束掃描技術(shù)，由于受到調(diào)制器頻率和光學系統(tǒng)尺寸的限制，不可能做到大面積高速生產(chǎn)。另一個廣泛使用的是以DMD器件為空間光調(diào)制器的多光束掃描技術(shù)，雖然采用了多光束技術(shù)，可以提高產(chǎn)能，但受到DMD器件接受能量的限制，使得激光功率無法提高，無費法滿足高能量感光材料的產(chǎn)能，尤其是在PCB板急需的阻焊層的生產(chǎn)工序中，無法滿足量產(chǎn)的需求。本專利發(fā)明了一種高功率多光束的空間光調(diào)制器，可以滿足PCB板阻焊層的高能量感光材料的使用，既能滿足無掩模高精度的對位需求，也可進行高速的批量生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種新型高功率高速無掩模光刻系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種新型高功率高速無掩模光刻系統(tǒng)，包括計算機控制及圖形系統(tǒng)、點陣圖形發(fā)生器、能夠帶動感光基板移動的高精度的移動平臺、移動控制系統(tǒng)、位置同步系統(tǒng)，其特征在于:所述點陣圖形發(fā)生器包括多個激光光源及多根光纖，所述激光光源直接與對應的光纖直接耦合，且所述光纖排列成多邊形的點陣，激光光源與光纖間設有透鏡系統(tǒng)及調(diào)制開關(guān)，所述調(diào)制開關(guān)與計算機控制及圖形系統(tǒng)電連接且受其控制，從而控制激光光源所發(fā)出的光束進入光纖的通斷。
[0006]所述通斷開關(guān)為聲光調(diào)制器、磁光調(diào)制器、電光調(diào)制器、微機電式光開關(guān)上述中的任意一種或多種。
[0007]所述點陣包括若干行和若干列，所述行的排列方向與感光基板移動的X軸方向平行;且所述列的排列方向與感光基板移動的y軸方向平行。
[0008]所述點陣包括若干行和若干列，所述行的排列方向與感光基板移動的X軸方向具有夾角;且所述列的排列方向與感光基板移動的y軸方向具有夾角。
[0009]所述透鏡系統(tǒng)包括位于激光光源與調(diào)制開關(guān)間的準直透鏡及位于調(diào)制開關(guān)與光纖間的耦合透鏡。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:由于采用DMD器件產(chǎn)生的圖形所調(diào)制的多光束掃描技術(shù)，受到DMD器件本身接收激光功率的限制，不可能采用高能量的激光光源提高生產(chǎn)的產(chǎn)能，所以本發(fā)明是采用多個激光光源直接耦合到多個光纖中，再將光纖排成陣列形成點陣，該點陣可以是矩形或交錯排列為菱形或其他組合形狀，用計算機根據(jù)輸入的圖形去控制調(diào)制開關(guān)的開關(guān)，從而控制激光光源所發(fā)出的光束進入光纖的通斷，使經(jīng)過透鏡系統(tǒng)調(diào)整的光束在移動的感光基板上掃描出與輸入的圖形相同的圖形，形成高精度曝光圖形，再經(jīng)過顯影、蝕刻等工序，形成高精度線路板，由于激光是直接耦合到光纖中的，光纖損耗很小，所以激光能量很高，可以適應高能量的感光材料，可以滿足高精度PCB板的全制程的需求。是一種可廣泛使用在高精度PCB板、平板顯示器、集成電路封裝領域里的高能量高速新型量產(chǎn)型無掩模光刻設備。
[0011]這種方式采用的激光功率是DMD器件的幾十倍，開關(guān)頻率是DMD的幾十倍，產(chǎn)能理論上是DMD的幾十倍。所以，是一種高速量產(chǎn)型的無掩模光刻設備。
【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0013]圖1是光纖的點陣截面及感光基板移動的方向示意圖；
圖2是光纖的點陣轉(zhuǎn)動一定角度后的截面示意圖及感光基板移動的方向示意圖；
圖3是帶聲光調(diào)制器的點陣圖形發(fā)生器的示意圖。
[0014]圖4是帶磁光調(diào)制器的點陣圖形發(fā)生器的示意圖。
[0015]圖5是帶電光調(diào)制器的點陣圖形發(fā)生器的示意圖。
[0016]圖6是帶光開關(guān)調(diào)制器的點陣圖形發(fā)生器的示意圖。
【具體實施方式】
[0017]參照圖1至圖6，本發(fā)明公開了一種新型高功率高速無掩模光刻系統(tǒng)，包括計算機控制及圖形系統(tǒng)、點陣圖形發(fā)生器、能夠帶動感光基板移動的高精度的移動平臺、移動控制系統(tǒng)、位置同步系統(tǒng)，計算機控制及圖形系統(tǒng)是帶圖形處理軟件的電腦，結(jié)合移動控制系統(tǒng)、位置同步系統(tǒng)可精確控制點陣圖形發(fā)生器中的調(diào)制開關(guān)的開關(guān)，從而控制激光光源所發(fā)出的光束進入光纖的通斷，從而在感光基板的預定圖形位置形成亮點，將該位置曝光形成曝光后的圖形，才能進行顯影、蝕刻等后續(xù)工序，點陣圖形發(fā)生器包括多個激光光源I及多根光纖2，所述激光光源I直接與對應的光纖2直接耦合，且所述光纖2排列成多邊形的點陣，點陣的形狀可以是矩形、菱形等多邊形，激光光源I與光纖2間設有透鏡系統(tǒng)及調(diào)制開關(guān)，所述調(diào)制開關(guān)與計算機控制及圖形系統(tǒng)電連接且受其控制，從而控制激光光源I所發(fā)出的光束進入光纖2的通斷，具體的，所述透鏡系統(tǒng)包括位于激光光源I與調(diào)制開關(guān)間的準直透鏡4及位于調(diào)制開關(guān)與光纖2間的耦合透鏡5。
[0018]如圖所示，所述通斷開關(guān)可以為多種:包括聲光調(diào)制器31、磁光調(diào)制器32、電光調(diào)制器33、微機電式光開關(guān)34等。
[0019]如圖1所示，點陣包括若干行和若干列，所述行的排列方向與感光基板移動的X軸方向平行;且所述列的排列方向與感光基板移動的y軸方向平行。
[0020]因為點陣中的每根光纖2之間是有間隙的，按如圖1所示的點陣排布及掃描方式在掃描時，如果感光基板沿X軸方向移動，那么，點陣中行與行間的間隙在感光基板上掃描不到從而形成暗區(qū)域，不能充分曝光，同理，如果感光基板沿y軸方向移動;那么，點陣中列與列間的間隙在感光基板上掃描不到從而形成暗區(qū)域，從而影響感光基板上圖形的充分曝光，最終影響圖形分辨率或數(shù)據(jù)分辨率，因而我們需要更細的圖形分辨率或數(shù)據(jù)分辨率時，在掃描前會將點陣旋轉(zhuǎn)一定的角度，如圖2所示，所述行的排列方向與感光基板移動的X軸方向具有夾角；且所述列的排列方向與感光基板移動的y軸方向具有夾角，當感光基板沿X軸方向或y軸方向移動時，行與行間的間隙可以通過光纖2斜向排列的方式消除，間隙不會形成暗區(qū)域，從而達到更細的圖形分辨率或數(shù)據(jù)分辨率。
[0021]本發(fā)明的原理簡述:由計算機CAD系統(tǒng)設計的線路圖形，經(jīng)圖形處理轉(zhuǎn)換軟件將CAD矢量圖形轉(zhuǎn)換為點陣曝光圖形，再通過計算機控制激光器與光纖2形成的點陣圖形發(fā)生器產(chǎn)生高能量激光在感光基板上曝光圖形，通過高精度成像系統(tǒng)，將曝光圖形按所需的比例直接成像在涂有感光材料的基板上，形成曝光后的圖形。通過移動承載曝光基板的高精度移動平臺，用位置信號做為圖形的同步信號，將圖形逐步掃描曝光在大面積的基板上，再通過后續(xù)的顯影、蝕刻等工序完成圖形的轉(zhuǎn)移，形成高精度線路板。
[0022]大面積的圖形成像是通過承載基板的高精度移動平臺，在X、Y兩方向上的移動，計算機根據(jù)平臺的Χ、Υ座標位置及點陣圖形發(fā)生器的位置將相應位置的局部圖形在感光基板上通過調(diào)制激光的開關(guān)控制形成與計算機內(nèi)輸入圖形相一致的曝光圖形，通過不斷的移動高精度的平臺，不斷的變換與移動位置相對應的圖形，形成大面積的掃描曝光，將大尺寸的圖形快速的曝光在大面積的基板上。也可以將多個點陣圖形發(fā)生器并排使用，減少移動平臺的移動次數(shù)，提高產(chǎn)能。點陣的排列可以與掃描的曝光方向平行或與曝光方向傾斜一個小角度，形成更精細的掃描圖形分辨率。由于激光是直接耦合到光纖2中的，光纖2損耗很小，所以激光能量很高，可以適應高能量的感光材料，可以滿足高精度PCB板的全制程的需求。是一種可廣泛使用在高精度PCB板、平板顯示器、集成電路封裝領域里的高能量高速新型量產(chǎn)型無掩模光刻設備。
以上對本發(fā)明實施例所提供的一種新型高功率高速無掩模光刻系統(tǒng)，進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項】
1.一種新型高功率高速無掩模光刻系統(tǒng)，包括計算機控制及圖形系統(tǒng)、點陣圖形發(fā)生器、能夠帶動感光基板移動的高精度的移動平臺、移動控制系統(tǒng)、位置同步系統(tǒng)，其特征在于:所述點陣圖形發(fā)生器包括多個激光光源及多根光纖，所述激光光源直接與對應的光纖直接耦合，且所述光纖排列成多邊形的點陣，激光光源與光纖間設有透鏡系統(tǒng)及調(diào)制開關(guān)，所述調(diào)制開關(guān)與計算機控制及圖形系統(tǒng)電連接且受其控制，從而控制激光光源所發(fā)出的光束進入光纖的通斷。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高功率高速無掩模光刻系統(tǒng)，其特征在于:所述通斷開關(guān)為聲光調(diào)制器、磁光調(diào)制器、電光調(diào)制器、微機電式光開關(guān)上述中的任意一種或多種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高功率高速無掩模光刻系統(tǒng)，其特征在于:所述點陣包括若干行和若干列，所述行的排列方向與感光基板移動的X軸方向平行;且所述列的排列方向與感光基板移動的y軸方向平行。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高功率高速無掩模光刻系統(tǒng)，其特征在于:所述點陣包括若干行和若干列，所述行的排列方向與感光基板移動的X軸方向具有夾角;且所述列的排列方向與感光基板移動的y軸方向具有夾角。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高功率高速無掩模光刻系統(tǒng)，其特征在于:所述透鏡系統(tǒng)包括位于激光光源與調(diào)制開關(guān)間的準直透鏡及位于調(diào)制開關(guān)與光纖間的耦合透鏡。
【文檔編號】G03F7/20GK105974748SQ201610528092
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月7日
【發(fā)明人】曲魯杰, 梅文輝, 杜衛(wèi)沖
【申請人】中山新諾科技股份有限公司