CN106802538A - 超大板直写式光刻机扫描曝光方法 - Google Patents

超大板直写式光刻机扫描曝光方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了超大板直写式光刻机扫描曝光方法，属于直写曝光技术领域。本发明采用光路覆盖半个整板面积的方式和基板大小自动判断的方法来完成超大板和普通板的兼顾生产，使其在生产超大板时能够有与现有超大板LDI同等的生产产能和效果，生产普通板时能与普通板LDI拥有同等的生产产能和效果，提高设备的利用率和适用性。

Description

超大板直写式光刻机扫描曝光方法
技术领域
本发明涉及超大板直写式光刻机扫描曝光方法，属于直写曝光技术领域。
背景技术
直写式光刻机设备又称影像直接转移设备(LDI)，在半导体及PCB生产领域是一个关键设备。随着PCB市场发展的需求，对于PCB基板的尺寸要求越来越大。这就需要有一种能够生产超大板能力的直写曝光设备。同时由于一些PCB板生产商的发展受限，以及超大基板的需求量有时不能满足PCB生产商的产能能力，因此在PCB直写曝光市场领域，急需一款能够兼顾普通板与超大板同时生产的设备，并且在生产普通板时能有与普通LDI同样的产能表现。
目前在LDI市场上，还没有能够兼顾普通板与超大板生产产能的设备。现有采用DMD方式进行曝光的LDI超大板设备中，都为多光路、多条带的扫描曝光方式。传统的设计方案为多光路覆盖整板的方式，往复扫描多个条带后曝光完成一块超大板。但无论基板多大，基本都要扫描固定的条带数量，这样就不利于产能的动态分配。当现有超大板LDI设备直接用于生产普通板时，也需要整板的扫描曝光，也要花费同等的时间进行曝光生产，达不到普通板LDI的生产产能，增加了设备使用成本与人力，设备的利用率和适用性大打折扣。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种新的扫描曝光结构和方法。即多光路只覆盖1/n个(n大于1)整板(比如半个整板)的结构方式。当曝光基板宽度大于1/n个整板宽度的超大板时，设备在扫描完1/n个(比如半个)整板后，进行一次大的步进，再继续扫描另外1/n个或者剩余的(比如半个)整板，重复步进与扫描，直至完成整个基板的扫描。当曝光基板宽度小于等于1/n个(比如半个)整板的小基板时，则不需要大的步进，只需扫描完此1/n个(比如半个)整板面积即可；与现有的利用超大板生产普通板的设备或者方法相比，扫描曝光时间节省1/n(比如一半)，增加了设备曝光产能，提高了设备的利用率和适用性。
本发明的第一个目的是提供一种直写式光刻机设备，包括吸盘和多个光路组件；所述光路组件单个与单个之间相对位置固定；所述多个光路组件是覆盖1/n个吸盘的光路组件，且n大于1。
在一种实施方式中，所述n为整数。
在一种实施方式中，所述n可以是2、3、4等。
在一种实施方式中，所述多个光路组件是指含有2个以上的光路组件。
在一种实施方式中，所述多个光路组件是指3、4、5、6、7或8个光路组件。
所述覆盖1/n个吸盘的光路组件，是指与多光路覆盖整板的光路组件相对应的仅能覆盖1/n个板的光路组件。其能够在扫描曝光时经往复扫描多个条带后覆盖1/n个基板。
其中，多光路覆盖整板的含义，是指基板放置在吸盘上(吸盘宽度与基板宽度一致)，在扫描曝光时，经往复扫描多个条带后正好能完成整个板的曝光。
本发明中，整板宽度，就是指常规超大板生产设备所能生产的最大的整板的宽度，基板是放在吸盘上覆盖吸盘，且本发明中的“吸盘宽度”是指最大的整板所覆盖的吸盘的宽度(一般吸盘本体会大于等于基板宽度，本发明中略大的部分忽略)。
在一种实施方式中，所述光路组件为DMD组件。
在一种实施方式中，所述直写式光刻机设备还包括对准装置。
在一种实施方式中，所述直写式光刻机设备包括支撑结构、DMD结构、DMD结构步进轴、一个以上运动组件、吸盘；每个运动组件包括步进X轴、扫描Y轴、升降Z轴中的一个或多个；吸盘位于运动组件上方。
在一种实施方式中，所述直写式光刻机设备为超大板直写式光刻机；吸盘宽度为36英寸以上、48英寸以上或者55英寸以上。
本发明的第二个目的是提供一种直写式光刻机扫描曝光方法，所述方法是利用上述直写式光刻机设备。
在一种实施方式中，所述方法是：当待曝光基板的宽度小于等于吸盘宽度的1/n时，在扫描曝光时经往复扫描多个条带后即完成曝光；当待曝光基板的宽度大于吸盘宽度的1/n时，在扫描曝光时，经往复扫描多个条带后曝光完成的宽度为吸盘宽度的1/n，然后光路或者吸盘在X轴方向上进行一次大的步进，再往复扫描多个条带曝光剩余的吸盘宽度即完成整个基板的曝光，或者曝光下一个1/n个吸盘宽度并继续步进与往复扫描、直至完成整个基板的曝光。
在一种实施方式中，所述大的步进是指相对于往复扫描时的小步进而言，在X轴方向步进1/n个吸盘宽度。
在一种实施方式中，所述方法，在进行大的步进前，先对每一个步进后的光路的理论坐标进行确定，大的步进后如果光路的实际坐标与理论坐标有偏差，则进行补偿调整使光路位于理论坐标位置。
在一种实施方式中，所述对每一个步进后的光路的理论坐标进行确定，具体如下：在曝光宽度大于吸盘宽度的1/n的大基板时，先在大基板左侧曝光起始位置曝光一个标准的测试点1，再经过一个大步进(此大步进距离与实际曝光大基板时的大步进距离相当)距离D，曝光另一个标准测试点2，分别得到标准测试点1的坐标(X1，Y1)，标准测试点2的坐标(X2，Y2)。标准标准测试点2的坐标即为经过一次大步进后的理论坐标，采用同样的方式，可以得到其他大步进后的理论坐标。
本发明的优点和效果：
本发明的设备和扫描方法，采用光路覆盖1/n个整板面积的方式来完成超大板和普通板的兼顾生产，使其在生产超大板时能够有与现有超大板LDI同等的生产产能和效果，生产普通板时能与普通板LDI拥有同等的生产产能和效果，提高设备的利用率和适用性。此外，本发明还对扫描方法进行改进，使得本发明的设备生产普通小板和大板都能满足生产的需求，而防止了由于大步进移动距离过大而导致的生产线宽超标的问题。
附图说明
图1为光路相对于超大板的布局结构示意图；
图2为扫描示意图1；
图3为扫描示意图2；
图4为扫描示意图3；
图5为扫描示意图4；
图6为扫描曝光方法的改进。
具体实施方案
DMD：Digital Micromirror Device，数字微镜，是一种光学半导体器件，是DLP(Digital Light Procession，即为数字光处理)投影技术的核心。
LDI：Laser Direct Image，即激光直接成像。
下面是对本发明进行具体描述。
实施例1：超大板直写式光刻机扫描曝光方法
如图1所示，为本发明的光路相对于超大基板的布局结构示意图。示意图中的光路数量根据不同的设备需求可能不同，本例中使用四个光路作为说明使用。四个光路的布局相对于超大基板，只覆盖其一半的面积。各光路间按照每个光路所能扫描的宽度和所需扫描的条带数量进行光路间距布局。本例中需要完成半个超大板的扫描按照三个条带的宽度进行示意。
如图2所示，为开始扫描第一个条带的示意图。在扫描过程中，基板相对于光路沿扫描所示方向进行匀速运动，此时每个光路在DMD和激光的数字影像投影下，会在基板上曝光出所需要的线路图形。四个光路共曝光出四个条带，此时还未完成整个图形的曝光。因此在完成每个光路的第一条带扫描曝光后，基板相对于光路沿步进所示方向前进一个条带的宽度，开始第二个条带的曝光。如此重复，进行第三个条带的扫描曝光。
如图3所示，为每个光路三个条带曝光完成后的示意图。此时可以看到，经过四个光路的三次(三个条带)扫描曝光，已经完成了超大板的半个板面积的曝光，即已经完成了普通板大小面积的曝光。如果此时需要曝光的是普通基板，则已经曝光完成，取下曝光完成基板，可继续下一片基板的曝光。
如图4所示，为在进行超大板曝光时，需要进行一次大的步进，步进距离为半个超大板面宽度，即超大基板相对于光路沿着步进方向前进半个基板宽度，进行另一半超大板面的扫描曝光。
如图5所示，为另一半超大板面的扫描曝光示意图。与左侧扫描曝光方式相同，基板相对于光路沿着扫描曝光方向进行匀速运动，进行第四个条带的扫描曝光。然后基板相对于光路沿步进所示方向前进一个条带的宽度，进行第五个条带的扫描曝光。依此重复，至第六个条带扫描曝光完成，则超大板整板扫描曝光完成。
由上述可知，如果光路按照超大板面积进行布局，则在曝光普通基板时，也要进行六个条带的扫描曝光才能完成。这样在曝光一块普通基板时，和曝光一块超大基板使用同等的曝光时间，不能很好的获得普通板生产时的产能提升。
在上述的普通板和超大板兼顾生产过程中，曝光软件会根据所输入的生产资料数据进行自动判断。若所生产板为普通板尺寸，则每光路只曝光三个条带，完成普通板生产。若生产板为超大板，则进行一次大的步进，每光路曝光六个条带，完成超大板生产。
在本实施例中，光路布局只是为示意，实际光路数量根据设备的不同规格可不一样。每光路在曝光半个超大板面时所进行的三次扫描也只是为示意，实际扫描条带数量根据所使用的不同光路数，以及每个光路扫描一次所能够扫描的条带宽度而不同。
实施例2：超大板直写式光刻机扫描曝光方法
现有超大板LDI设备中采用的光路整板覆盖技术，每次步进方向只需要移动一个条带的宽度，移动距离很小，不会因平台定位精度、正交性等原因导致大的条带拼接错位问题，满足PCB工艺生产要求，一般要求指标在设备最小生产线宽的±10％。
但是采用本发明的光路覆盖半个整板面积的方式(比如实施例1)来完成超大板生产，需要进行一次大的步进，步进距离为半个超大板面宽度，即超大基板相对于光路沿着步进方向前进半个基板宽度，进行另一半超大板面的扫描曝光。移动距离过大，因平台定位精度、正交性等原因会导致条带拼接错位，超出±10％的指标要求。
本实施例，为解决以上问题，采用了自动校正的方案。在平台上放置一块测试用超大基板，然后在大步进距离上曝光两个标准测试点，使用设备标准测量相机(比如设备自带的对准装置)进行测量，并进行自动补偿。
如图6所示，曝光光路先在超大板左侧曝光起始位置曝光一个标准的测试点1，再经过一个大步进(此大步进距离与实际曝光超大板时的大步进距离相当)距离D，曝光另一个标准测试点2。然后使用设备自带的标准测量相机对两个点坐标进行测量，分别得到标准测试点1的坐标(X1，Y1)，标准测试点2的坐标(X2，Y2)。通过两组坐标值的对比，来确认经过一个大步进后，平台位置是否有偏差，并进行补偿(比如自动调整到坐标位置)。经过补偿后，实际生产测试可满足错位±10％以内的要求。
实施例3：直写式光刻机设备及其扫描曝光方法
直写式光刻机包括吸盘和多个光路组件；所述光路组件单个与单个之间相对位置固定；所述多个光路组件是覆盖1/n个吸盘的光路组件，且n大于1。
采用以下扫描曝光方法：
当待曝光基板的宽度小于等于吸盘宽度的1/n时，在扫描曝光时经往复扫描多个条带后即完成曝光；当待曝光基板的宽度大于吸盘宽度的1/n时，在扫描曝光时，经往复扫描多个条带后曝光完成的宽度为吸盘宽度的1/n，然后光路或者吸盘在X轴方向上进行一次大的步进，再往复扫描多个条带曝光剩余的吸盘宽度即完成整个基板的曝光，或者曝光下一个1/n个吸盘宽度并继续步进与往复扫描、直至完成整个基板的曝光。
假定n＝3，即多个光路组件覆盖1/3个吸盘(命1/3个吸盘宽度为N)，在这样的情况下：(1)生产与吸盘宽度相等的大板时，先在扫描曝光时往复扫描多个条带后曝光1/3的宽度，然后进行一次大的步进，步进距离为1/3，继续往复扫描完成另一个1/3，再继续步进、扫描，完成剩余的1/3宽度的曝光，即完成了在整个大板的曝光。(2)生产宽度仅为吸盘宽度1/3及其以下的小板时，只需在扫描曝光时往复扫描多个条带即可完成整个小板的曝光。(3)生产宽度M大于N的中板时，先在扫描曝光时往复扫描多个条带曝光1/3的宽度，然后进行一次大的步进，完成剩余的M-N宽度的曝光即完成整个中板曝光，或者完成1/3的宽度后继续步进、直至完成整板曝光。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种直写式光刻机设备，包括吸盘和多个光路组件；其特征在于，所述光路组件单个与单个之间相对位置固定；所述多个光路组件是覆盖1/n个吸盘的光路组件，且n大于1。
2.根据权利要求1所述的直写式光刻机设备，其特征在于，所述n为整数。
3.根据权利要求1或2所述的直写式光刻机设备，其特征在于，所述n为2～4。
4.根据权利要求1或2所述的直写式光刻机设备，其特征在于，所述多个光路组件是指含有2个以上的光路组件。
5.根据权利要求1或2所述的直写式光刻机设备，其特征在于，所述直写式光刻机设备为超大板直写式光刻机；吸盘宽度为36英寸以上。
6.根据权利要求1或2所述的直写式光刻机设备，其特征在于，所述直写式光刻机设备的吸盘宽度为48英寸以上。
7.根据权利要求1或2所述的直写式光刻机设备，其特征在于，所述直写式光刻机设备的吸盘宽度为55英寸以上。
8.一种直写式光刻机扫描曝光方法，所述方法是利用权利要求1～7任一所述的直写式光刻机设备；所述方法是：当待曝光基板的宽度小于等于吸盘宽度的1/n时，在扫描曝光时经往复扫描多个条带后即完成曝光；当待曝光基板的宽度大于吸盘宽度的1/n时，在扫描曝光时，经往复扫描多个条带后曝光完成的宽度为吸盘宽度的1/n，然后光路或者吸盘在X轴方向上进行一次大的步进，再往复扫描多个条带曝光剩余的吸盘宽度即完成整个基板的曝光，或者曝光下一个1/n个吸盘宽度并继续步进与往复扫描、直至完成整个基板的曝光。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法，在进行大的步进前，先对每一个步进后的光路的理论坐标进行确定，大的步进后如果光路的实际坐标与理论坐标有偏差，则进行补偿调整使光路位于理论坐标位置。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对每一个步进后的光路的理论坐标进行确定，具体如下：在曝光宽度大于吸盘宽度的1/n的大基板时，先在大基板左侧曝光起始位置曝光一个标准的测试点1，再经过一个大步进(此大步进距离与实际曝光大基板时的大步进距离相当)距离D，曝光另一个标准测试点2，分别得到标准测试点1的坐标(X1，Y1)，标准测试点2的坐标(X2，Y2)；标准标准测试点2的坐标即为经过一次大步进后的理论坐标，采用同样的方式，得到其他大步进后的理论坐标。
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