CN103499912A - 一种利用灰度测试曝光能量的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用灰度测试曝光能量的方法，所述方法在空间光调制器作为图形发生器的无掩模光刻系统中使用，所述曝光基底与所述微镜阵列相对匀速运动，控制所述与选取的曝光基底上的某一个像素点相对应的某一行M个微镜的翻转个数，根据所述翻转个数的不同获得不同的灰度值，与已知的感光干膜的能量格相对比，得到所述灰度值与所述曝光能量的对照关系数据；本发明提供一种利用灰度测试曝光能量的系统，所述系统在空间。本发明使用空间光调制器(SLM)进行灰度调制，可以按不同灰度灰阶实现STOUFFER21阶曝光尺功能，为客户准确寻找曝光条件提供方便、快捷的方法，并节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及印刷电路板技术领域，尤其涉及一种利用灰度测试曝光能量的方法及系统。
背景技术
目前，印刷电路板（PCB）图像转移设备有两大类：传统的投影式曝光设备和激光直接成像设备（LDI）。传统的投影式曝光设备图像已经印制在菲林底片上，通过投影菲林底片将图像转移到感光干膜上；激光直接成像设备，通过激光束将曝光图像通过空间光调制器直接扫描成像在感光干膜上。
使用激光直接成像设备相对于使用传统的投影式曝光设备的方法，在转移图像方面提供了许多益处。激光直接成像设备使用空间光调制器(SLM，SpecialLight Modulator)来代替传统的菲林底片。空间光调制器包括数字微镜装置（DMD）或液晶显示器（LCD），还包括一个可独立寻址和控制的像素阵列，每个像素可以对透射、反射或衍射的光线产生包括相位、灰度方向或开关状态的调制。空间光调制器对每个像素灰度的调制实质上是对各像素单元的输出光强度的调制。
印制电路板公司在生产中，为了较准确的控制对液态感光线路油墨、液态感光防焊油墨的曝光条件，通常使用美国STOUFFER21阶曝光尺进行测试，利用上述曝光尺控制曝光条件增加了生产的成本，提高了操作复杂度。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用灰度测试曝光能量的方法及系统，以解决现有技术中存在的上述缺陷。
为实现本发明的目的，本发明提供了一种利用灰度测试曝光能量的方法，所述方法在空间光调制器作为图形发生器的无掩模光刻系统中使用，其特征在于，
设置空间光调制器中的微镜阵列包含N行、M列（M>0,N>0）个微镜，任一所述微镜构成一个像素点表示一阶灰度；
选取曝光基底上的某一个像素点，其与所述微镜构成的一个像素点的投影大小相等，与所述微镜阵列中某一行M个微镜相对应，所述曝光基底与所述微镜阵列相对匀速运动，控制所述与选取的曝光基底上的某一个像素点相对应的某一行M个微镜的翻转个数，根据所述翻转个数的不同获得不同的灰度值，与已知的感光干膜的能量格相对比，得到所述灰度值与所述曝光能量的对照关系数据；
根据所述对照关系数据和曝光能量需求控制所述微镜阵列中微镜的翻转个数实现扫描曝光。
优选地，所述空间光调制器中的微镜阵列中微镜的翻转通过现场可编程门阵列FPGA控制。
优选地，所述空间光调制器中的微镜阵列中微镜的翻转，具体为，所述空间光调制器上的微镜阵列中的微镜沿曝光基底移动方向间隔单位时间依次翻转，所述单位时间是指曝光基底移动一个微镜距离的时间。
优选地，所述的空间光调制器是改变透过率的器件，或者是通过时间脉冲调制来产生灰度的器件。
相应地，本发明提供一种利用灰度测试曝光能量的系统，所述系统在空间光调制器作为图形发生器的无掩模光刻系统中使用，包括：空间光调制器、曝光基底、微镜控制单元、数据获取单元，
所述空间光调制器包括微镜阵列，所述微镜阵列包含N行、M列（M>0,N>0）个微镜，任一所述微镜构成一个像素点表示一阶灰度；
所述曝光基底包括像素点，一个所述像素点其与所述微镜构成的一个像素点的投影大小相等，与所述微镜阵列中某一行M个微镜相对应;所述曝光基底与所述微镜阵列相对匀速运动;
所述微镜控制单元用于控制所述微镜的翻转；
所述数据获取单元用于根据所述翻转个数的不同获得不同的灰度值，与已知的感光干膜的能量格相对比，得到所述灰度值与所述曝光能量的对照关系数据；所述微镜控制单元用于根据所述对照关系数据和曝光能量需求控制所述微镜阵列中微镜的翻转个数实现扫描曝光。
优选地，所述空间光调制器中的微镜控制单元为FPGA。
优选地，所述微镜控制单元用于控制所述微镜的翻转，具体为，所述空间光调制器上的微镜阵列中的微镜沿曝光基底移动方向间隔单位时间依次翻转，所述单位时间是指曝光基底移动一个微镜距离的时间。
优选地，所述的空间光调制器是改变透过率的器件，或者是通过时间脉冲调制来产生灰度的器件。
本发明的有益效果为，本发明可应用在激光直写式曝光设备中，使用空间光调制器(SLM)进行灰度调制，可以按不同灰度灰阶实现STOUFFER21阶曝光尺功能，为客户准确寻找曝光条件提供方便、快捷的方法，并节约成本。
附图说明
图1为本发明提供的系统结构示意图；
图2为本发明提供的方法中曝光过程示意图1；
图3为本发明提供的方法中曝光过程示意图2；
图4为本发明提供的方法流程图；
图中，1-光源，2-空间光调制器，3-曝光基底，4-微镜，5-像素点，6-箭头a，7-箭头b，8-箭头c，9-箭头d。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解为此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的保护范围。
如图4所示，本发明提供了一种利用灰度测试曝光能量的方法，所述方法在空间光调制器作为图形发生器的无掩模光刻系统中使用，其特征在于，
S401，设置空间光调制器中的微镜阵列包含N行、M列（M>0,N>0）个微镜，任一所述微镜构成一个像素点表示一阶灰度；
本发明中，所述空间光调制器的一行可包括1024个微镜，设置每个微镜各代表一个灰度，即1024个微镜可实现1-1024级灰阶的灰度。例如，实现128级灰阶灰度，则空间光调制器上的128个微镜沿扫描方向间隔单位时间依次翻转（单位时间为曝光基底移动一个微镜距离的时间）。
S402，选取曝光基底上的某一个像素点，其与所述微镜构成的一个像素点的投影大小相等，与所述微镜阵列中某一行M个微镜相对应，所述曝光基底与所述微镜阵列相对匀速运动，控制所述与选取的曝光基底上的某一个像素点相对应的某一行M个微镜的翻转个数，根据所述翻转个数的不同获得不同的灰度值，与已知的感光干膜的能量格相对比，得到所述灰度值与所述曝光能量的对照关系数据；
如图1、图2、图3所示，示意了利用灰度测试曝光能量的描曝光过程。其中，2为空间光调制器的平面示意图，每个方框代表一个微镜，3为待曝光基底，5是曝光基底上某一像素点，所述曝光基底上的某一像素点与空间光调制器上一个像素点的投影大小相等，箭头a是待曝光基底的运动方向；箭头b是空间光调制器上的图形运动方向；箭头c同箭头a是曝光基底的运动方向，箭头d是空间光调制器上同一行1024个微镜依次打开的方向。在扫描过程中，曝光基底做匀速运动。在曝光基底3的扫描曝光过程中，由精密平台控制曝光基底沿扫描运动方向匀速运动，控制所述空间光调制器中微镜的翻转个数，形成不同的灰度，当曝光基底扫描过一行1024个微镜后，经过1024个微镜中翻转的灰度组合累加，与已知的感光干膜的能量格相对照，得到各灰度对应的曝光能量值。每个灰度对应不同的曝光能量，生产前曝光图形，与感光干膜厂商提供的能量格相对应，即可快速找到曝光能量。所述的1024个微镜的灰度组合累加，这个过程是指扫描过程中曝光基底上曝光区域中一行像素的实际灰度值是在变化的，调制不同灰度灰阶对应不同的曝光能量。
S403，根据所述对照关系数据和曝光能量需求控制所述微镜阵列中微镜的翻转个数实现扫描曝光。
本发明中利用灰度测试曝光能量的方法是在使用空间光调制器作为图形发生器的无掩模光刻系统中进行的，其成像的过程，通常为光源发出光束，所述光束经过光路到达空间光调制器，经过所述空间光调制器反射后变成与空间光调制器上图像相对应的光束，该光束经过光路到达待曝光基底表面，利用化学反应将图像转移到待曝光基底表面，所述待曝光基底采用压有感光干膜的PCB板，在曝光过程中，所述空间光调制器上的图形与待曝光基底之间做相对运动，从而获得对照关系数据，后续在图形扫描曝光的时候，根据所述对照关系数据和曝光能量需求控制所述微镜阵列中微镜的翻转个数实现扫描曝光。
优选地，所述空间光调制器中的微镜阵列中微镜的翻转通过现场可编程门阵列FPGA控制。
本发明中，所述空间光调制器包括一个可独立寻址和控制的微镜阵列，所述微镜阵列中的每个微镜构成一个像素点，每个像素点对透射、反射或衍射的光线产生包括相位、灰度方向或开关状态的调制，上述微镜的翻转是指微镜发挥对光线的调制作用对图形进行曝光。
优选地，所述空间光调制器中的微镜阵列中微镜的翻转，具体为，所述空间光调制器上的微镜阵列中的微镜沿曝光基底移动方向间隔单位时间依次翻转，所述单位时间是指曝光基底移动一个微镜距离的时间。
优选地，所述的空间光调制器是改变透过率的器件，或者是通过时间脉冲调制来产生灰度的器件。
空间光调制器可以为改变透过率的器件液晶显示器LCD，通过时间脉冲调制来产生灰度的器件数字微镜元件DMD。
相应地，本发明提供了一种利用灰度测试曝光能量的系统，所述系统在空间光调制器作为图形发生器的无掩模光刻系统中使用，其特征在于，包括：空间光调制器、曝光基底、微镜控制单元、数据获取单元，所述空间光调制器包括微镜阵列，所述微镜阵列包含N行、M列（M>0,N>0）个微镜，任一所述微镜构成一个像素点表示一阶灰度；
所述曝光基底包括像素点，一个所述像素点其与所述微镜构成的一个像素点的投影大小相等，与所述微镜阵列中某一行M个微镜相对应;
所述曝光基底与所述微镜阵列相对匀速运动;
所述微镜控制单元用于控制所述微镜的翻转；
所述数据获取单元用于根据所述翻转个数的不同获得不同的灰度值，与已知的感光干膜的能量格相对比，得到所述灰度值与所述曝光能量的对照关系数据；所述微镜控制单元用于根据所述对照关系数据和曝光能量需求控制所述微镜阵列中微镜的翻转个数实现扫描曝光。
优选地，所述空间光调制器中的微镜控制单元为FPGA。
优选地，所述微镜控制单元用于控制所述微镜的翻转，具体为，所述空间光调制器上的微镜阵列中的微镜沿曝光基底移动方向间隔单位时间依次翻转，所述单位时间是指曝光基底移动一个微镜距离的时间。
优选地，所述的空间光调制器是改变透过率的器件，或者是通过时间脉冲调制来产生灰度的器件。
在使用的时候，本发明中利用灰度测试曝光能量的方法是在使用空间光调制器作为图形发生器的无掩模光刻系统中进行的，其成像的过程，通常为光源发出光束，所述光束经过光路到达空间光调制器，经过所述空间光调制器反射后变成与空间光调制器上图像相对应的光束，该光束经过光路到达待曝光基底表面，利用化学反应将图像转移到待曝光基底表面，所述待曝光基底采用压有感光干膜的PCB板，在曝光过程中，所述空间光调制器上的图形与待曝光基底之间做相对运动，从而获得对照关系数据，后续在图形扫描曝光的时候，根据所述对照关系数据和曝光能量需求控制所述微镜阵列中微镜的翻转个数实现扫描曝光。
本发明可以应用在激光直写式曝光设备中，使用空间光调制器(SLM)进行灰度调制，可以按不同灰度灰阶实现STOUFFER21阶曝光尺功能，为客户准确寻找曝光条件提供方便、快捷的方法，并节约成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种利用灰度测试曝光能量的方法，所述方法在空间光调制器作为图形发生器的无掩模光刻系统中使用，其特征在于，
设置空间光调制器中的微镜阵列包含N行、M列（M>0,N>0）个微镜，任一所述微镜构成一个像素点表示一阶灰度；
选取曝光基底上的某一个像素点，其与所述微镜构成的一个像素点的投影大小相等，与所述微镜阵列中某一行M个微镜相对应，所述曝光基底与所述微镜阵列相对匀速运动，控制所述与选取的曝光基底上的某一个像素点相对应的某一行M个微镜的翻转个数，根据所述翻转个数的不同获得不同的灰度值，与已知的感光干膜的能量格相对比，得到所述灰度值与所述曝光能量的对照关系数据；
根据所述对照关系数据和曝光能量需求控制所述微镜阵列中微镜的翻转个数实现扫描曝光。
2.根据权利要求1所述的利用灰度测试曝光能量的方法，其特征在于，所述空间光调制器中的微镜阵列中微镜的翻转通过现场可编程门阵列FPGA控制。
3.根据权利要求2所述的利用灰度测试曝光能量的方法，其特征在于，所述空间光调制器中的微镜阵列中微镜的翻转，具体为，所述空间光调制器上的微镜阵列中的微镜沿曝光基底移动方向间隔单位时间依次翻转，所述单位时间是指曝光基底移动一个微镜距离的时间。
4.根据权利要求3所述的利用灰度测试曝光能量的方法，其特征在于，所述的空间光调制器是改变透过率的器件，或者是通过时间脉冲调制来产生灰度的器件。
5.一种利用灰度测试曝光能量的系统，所述系统在空间光调制器作为图形发生器的无掩模光刻系统中使用，其特征在于，包括：空间光调制器、曝光基底、微镜控制单元、数据获取单元，
所述空间光调制器包括微镜阵列，所述微镜阵列包含N行、M列（M>0,N>0）个微镜，任一所述微镜构成一个像素点表示一阶灰度；
所述曝光基底包括像素点，一个所述像素点其与所述微镜构成的一个像素点的投影大小相等，与所述微镜阵列中某一行M个微镜相对应;所述曝光基底与所述微镜阵列相对匀速运动;
所述微镜控制单元用于控制所述微镜的翻转；
所述数据获取单元用于根据所述翻转个数的不同获得不同的灰度值，与已知的感光干膜的能量格相对比，得到所述灰度值与所述曝光能量的对照关系数据；所述微镜控制单元用于根据所述对照关系数据和曝光能量需求控制所述微镜阵列中微镜的翻转个数实现扫描曝光。
6.根据权利要求5所述的利用灰度测试曝光能量的系统，其特征在于，所述空间光调制器中的微镜控制单元为FPGA。
7.根据权利要求6所述的利用灰度测试曝光能量的系统，其特征在于，所述微镜控制单元用于控制所述微镜的翻转，具体为，所述空间光调制器上的微镜阵列中的微镜沿曝光基底移动方向间隔单位时间依次翻转，所述单位时间是指曝光基底移动一个微镜距离的时间。
8.根据权利要求7所述的利用灰度测试曝光能量的系统，其特征在于，所述的空间光调制器是改变透过率的器件，或者是通过时间脉冲调制来产生灰度的器件。
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