CN110456612A - 一种高效率投影光刻成像系统及曝光方法 - Google Patents

一种高效率投影光刻成像系统及曝光方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高效率投影光刻成像系统及曝光方法,其包括光刻控制系统、多个投影成像系统、数据控制系统、运动平台系统,所述光刻控制系统控制所述投影成像系统、数据控制系统和运动平台系统,所述运动平台系统沿扫描方向运动,所述投影成像系统垂直于扫描方向顺序排列,包括数字微镜阵列DMD、双远心成像系统和分光系统,所述数字微镜阵列DMD的生成的图像通过双远心成像系统和分光系统投影至所述运动平台系统的成像面,相邻所述投影成像系统在成像面形成的成像区域在垂直于所述扫描方向上彼此拼接或重叠,覆盖垂直于所述扫描方向全部区域。光刻板沿着扫描方向扫描,扫描一次即可完成整幅图形,有效的提高了曝光效率。

Description

一种高效率投影光刻成像系统及曝光方法
技术领域:
本发明属于光源直投式曝光的技术领域,具体为一种高效率投影光刻成像系统及曝光方法。
背景技术:
光源直投式光刻机设备又称影像直接投射设备,可应用于半导体和PCB以及平面成像领域的研发、生产。DLP投影成像系统是直投式光刻设备的核心器件之一。DLP投影成像系统是利用计算机控制数字微镜阵列生成图形,图形经过投影镜头投射到光刻板上。直投式光刻成像系统是双远心成像系统,双远心成像系统的视场受限于DMD大小;此外,双远心成像系统的视场小于镜筒尺寸,双远心成像系统的视场限制了直投式光刻设备的扫描宽度。因此,目前在对基板进行曝光时,通常需要运动平台在两个方向上进行移动,才能实现对于基板的完全曝光,这样的曝光方式增加了曝光的时间,在追求曝光效率的情况下,公开号CN107203098A公开了一种光路系统包括多排DMD组件,每排上的曝光组件成直线排列,相邻两排曝光组件交错分布,每个曝光组件都对应在相邻排两个曝光组件的中间位置;所述的直写曝光光路系统Y轴不需要进行往复运动,省去绝大多数加减速时间,提高工作效率。但是这种双排曝光的方式,由于两排投影成像系统之间的间距拉长,在成像面上的另一方向上两个成像区域间距较大,扫描速度受到限制。
发明内容:
针对上述问题,本发明要解决的技术问题是提供一种提高曝光效率的无掩模光刻系统。
为了实现上述目的,本发明提供一种无掩模光刻系统,其包括光刻控制系统、多个投影成像系统、数据控制系统、运动平台系统,所述光刻控制系统控制所述投影成像系统、数据控制系统和运动平台系统,所述运动平台系统沿扫描方向运动,所述投影成像系统垂直于扫描方向顺序排列,包括数字微镜阵列DMD、双远心成像系统和分光系统,所述数字微镜阵列DMD的生成的图像通过双远心成像系统和分光系统投影至所述运动平台系统的成像面,相邻所述投影成像系统在成像面形成的成像区域在垂直于所述扫描方向上彼此拼接或重叠,覆盖垂直于所述扫描方向全部区域。
进一步的,所述分光系统至少包括两组光学元件,所述每组光学元件对应一个光路,在所述成像面上分别形成一个成像区域。
进一步的, 所述分光系统包括两组光学元件,所述两组光学元件与所述成像面的倾斜方向相反,在扫描方向上相对设置,每组光学元件对应一个光路,在所述成像面上分别形成一个成像区域。
进一步的,通过所述光学元件在所述成像面上形成的成像区域在与扫描方向垂直的方向上拼接或者重叠。
进一步的,所述一组光学元件包括两个平行相对的第一反射面和第二反射面,所述第一反射面和所述第二反射面均与所述成像面具有一定夹角,所述第一反射面朝向所述双远心成像系统,接收光线并反射至所述第二反射面,所述第二反射面将所述光线反射至成像面,在所述成像面形成一个成像区域。
进一步的,相邻的所述投影成像系统中,相邻的所述分光系统中的反射面在垂直于扫描方向上相接或者相交叠。
进一步的,所述投影成像系统包括光源系统,所述光源系统中所述光源的数量至少为一个。
进一步的,所述至少两个光源通过反射棱镜聚焦至聚焦镜。
进一步的,所述光源系统包括至少两个方棒,对所述光源进行匀光处理,其数量与分光系统形成的光路数量相同。
进一步的,双远心成像系统和分光系统之间设有微透镜阵列和另一双远心成像系统,所述数字微镜阵列DMD的生成的图像通过所述双远心成像系统、所述数字微镜阵列、所述另一双远心成像系统和分光系统投影至所述运动平台系统的成像面。
进一步的,所述数据控制系统包括图像生成系统、分图系统和DMD控制系统,所述图像生成系统将待曝光的图形栅格化处理,所述分图系统根据投影成像系统的数量对图像生成系统生成的数据进行分图处理,所述DMD控制系统根据所述分图系统的数据控制数字微镜阵列DMD。
进一步的,DMD控制系统由负责数据处理的CPU控制单元及DMD控制电路组成,CPU控制单元获取DMD控制系统的图像数据,经过数据转换,把图像数据发送到DMD控制电路,DMD控制电路负责把图像显示到DMD像素阵列上去。分图系统接收所述图像生成系统的数据文件 ,并将其转换成系统需要的图形数据文件,最终按时序发送给DMD控制系统的CPU控制单元部分。
一种无掩模光刻系统的扫描方法,其特征在于:
图像生成系统将待曝光的图形栅格化处理,并根据投影成像系统的数量将其划分为多个图像数据;
分图系统根据投影成像系统的数量对图像生成系统生成的数据进行分图处理;
所述DMD控制系统根据所述分图系统的数据控制数字微镜阵列DMD;
所述数字微镜阵列DMD的生成的图像通过双远心成像系统和分光系统投影至所述运动平台系统的成像面,相邻所述投影成像系统在成像面形成的成像区域在垂直于所述扫描方向上彼此拼接或重叠,覆盖垂直于所述扫描方向全部区域。
本发明通过在双远心成像系统后面加入分光系统,像面尺寸有效的分为两份。多个投影成像系统沿着垂直扫描方向排列,视场覆盖整个垂直于扫描方向的空间,光刻板沿着扫描方向扫描,扫描一次即可完成整幅图形,有效的提高了曝光效率。
附图说明:
为了易于说明,本发明由下述的具体实施例及附图作以详细描述。
图1是无掩模光刻系统的示意图。
图2是无掩模光刻系统的结构框图。
图3是数据控制系统的结构框图。
图4是投影成像系统的光学元件第一实施例示意图一。
图5是投影成像系统的光学元件第一实施例示意图二。
图6是投影成像系统的光学元件的第二实施例示意图一。
图7是投影成像系统的光学元件的第二实施例示意图二。
图8是投影成像系统第二实施例的原理示意图。
图9是分光系统分为两束光时成像面示意图一。
图10是分光系统分为两束光时成像面示意图二。
图11无掩模光刻系统中相邻投影成像系统的结构示意图。
图12是无掩模光刻系统中相邻投影成像系统视场示意图。
图13是分光系统分为两束光时成像示意图。
图14是分光系统分为两束光分图示意图。
图15是数字微镜阵列分为N个区域分图系统分区示意图。
图16是数字微镜阵列分为N个区域成像面成像区域示意图。
图17是数字微镜阵列分为N个区域条带示意图。
图18是数字微镜阵列相对运动平台偏转θ角示意图。
图19是数字微镜阵列偏转θ角形成的成像区域示意图。
具体实施方式:
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1-19所示,本发明涉及一种无掩模光刻系统,其包括光刻控制系统、多个独立的投影成像系统、数据控制系统、运动平台系统,所述光刻控制系统控制所述投影成像系统、数据控制系统和运动平台系统。
所述投影成像系统1包括依次设置的光源系统10、反射系统11、数字微镜阵列(DMD)12、双远心成像系统13和分光系统14,所述光源系统10发出的光线经所述反射系统11反射至所述数字微镜阵列12,所述数字微镜阵列12将所需光线反射至所述双远心成像系统13,所述双远心成像系统13的出射光线经所述分光系统14分为两个光路分别照射至成像面15。
所述数据控制系统包括图像生成系统、分图系统和DMD控制系统,所述图像生成系统将待曝光的图形栅格化处理,并根据投影成像系统的数量将其划分为多个图像数据,所述分图系统根据投影成像系统的数量对图像生成系统生成的数据进行分图处理,所述DMD控制系统根据所述分图系统的数据控制数字微镜阵列DMD。
所述运动平台系统2包括承载待曝光基材的运动平台20,控制所述运动平台沿扫描方向匀速运动的运动平台控制系统21。设定,所述扫描方向为Y方向,在运动平台平面上与其垂直的方向为X方向,垂直于所述运动平台的方向为Z方向。多个所述独立的投影成像系统1沿X方向排列成一排。
下面通过多个实施例具体介绍所述投影成像系统:
如图4-5所示,为本发明的第一实施例,所述投影成像系统中的所述光源系统包括光源100、准直镜101、反射棱镜102、聚焦镜103、方棒104和照明准直放大系统105。所述光源100发出的光线依次经过上述光学元件,经所述照明准直放大系统105出射的光线形成均匀放大的光斑。较佳的,所述光源100的数量为两个,所述两个光源100经过光纤、准直镜101后通过所述反射棱镜102汇聚至聚焦镜103。所述光源100的数量可以根据需要增加或者减少,不限于一个、两个,可以为多个,所述多个光源100通过反射棱镜102聚焦至聚焦镜103。所述方棒104的数量与所述分光系统形成的光路数量相同,如所述分光系统14分为两个光路分别照射至成像面15,所述方棒104的数量为两个,所述分光系统分成三个光路分别照射至成像面15,所述方棒104的数量为三个,以此类推。
所述反射系统11包括反射镜110和光路调节元件111,所述反射镜110和光路调节元件111能够调整从所述光源系统10出射光线的角度,使得入射所述数字微镜阵列12的光线具有较佳的角度。所述光路调节元件111可以选用TIR棱镜组或者反射镜,将光路调节至所述数字阵列12。
所述数字微镜阵列12根据将要曝光至成像面的图像,通过打开或者关闭所述数字微镜阵列中的相应微镜生成所述图像,从而将所需光线反射至所述双远心成像系统。同时,所述数字微镜阵列12的成像面即为所述双远心成像系统的物面。
所述双远心成像系统13将所述数字微透镜阵列12生成的图像成像至所述成像面。在所述双远心成像系统13和所述成像面之间设有分光系统14,所述分光系统14将所述双远心成像系统13的出射光线至少分为两束分别反射至成像面15进行成像。
所述分光系统14将所述双远心成像系统的出射光线分为两束时,所述分光系统包括至少两组光学元件140、141,所述两组光学元件140、141相对所述成像面15的倾斜方向相反,所述两组光学元件140、141在X、Y方向都有倾斜角,每组光学元件140、141对应一个光路,在所述成像面15上分别形成一个成像区域。由于所述两组光学元件140、141在X、Y方向都有倾斜角,因此,两组元件140、141形成的成像区域在X方向和Y方向均有相对位移。
所述每组光学元件140、141包括两个平行相对的第一反射面142、144和第二反射面143、145,所述第一反射面142、144和所述第二反射面143、145均与所述成像面15具有一定夹角,且所述第一反射面和第二反射面在X、Y方向都有倾斜角。所述第一反射面142、144朝向所述双远心成像系统,接收光线并反射至所述第二反射面143、145,所述第二反射面143、145将所述光线反射至成像面15,在所述成像面15形成一个成像区域。如图4所示,所述每组光学元件140、141包括两个相对平行的反射镜,所述两个反射镜的反射面相互平行,分别为第一反射面和第二反射面。或者如图5所示,所述每组光学元件为一个多面棱镜,所述多面棱镜包括两个相对平行面,所述两个相对平行面为反射面,分别为第一反射面和第二反射面。
可以根据需要在所述分光系统14中,设有多组光学元件,将所述双远心成像系统的出射光线分为多个光束,并形成多个成像区域。
如图6-8所示,为本发明的第二实施例,所述投影成像系统与实施例一相比,在分光系统14和双远心成像系统13之间,增加了微透镜阵列16和另一双远心成像系统17,双远心成像系统13为第一双远心成像系统13,另一双远心成像系统17为第二双远心成像系统17。数字微镜阵列12的成像面作为第一双远心成像系统13的物面,数字微镜阵列12成像面通过第一双远心成像系统13形成成像面光斑,所述成像面光斑通过微透镜阵列16聚焦成像为光斑阵列,微透镜阵列16的单个透镜的直径等于数字微镜阵列12单个像素点的成像尺寸,微透镜阵列16的单个透镜的中心位于数字微镜阵列12单个像素点的中心位置,第一双远心成像系统13的成像面光斑通过微透镜阵列聚焦为直径φμm的光斑,光斑的发散角为θ,微透镜阵列的聚焦光斑作为第二双远心成像系统的物面,第二双远心成像系统17的数值孔径NA,sinθ≤NA,光斑通过第二远心成像系统17和分光系统14成像于成像面15。
数字微镜阵列12生成的图形通过第一双远心成像系统13,第一双远心成像系统13的放大倍率是α,第一次成像于微透镜阵列16。
微透镜阵列16的单个透镜的直径等于数字微镜阵列DMD2像素尺寸乘以α,单个透镜的焦距和通光口径的参数用于调节聚焦光斑的尺寸和聚焦光斑的发散角,聚焦光斑的尺寸最小可调至φμm,聚焦光斑的发散角可调至θ。
聚焦光斑通过第二双远心成像系统17,第二双远心成像系统17的放大倍率是β,聚焦光斑的发散角限制第二双远心成像系统的数值孔径,调节第二远心成像系统17的数值孔径,聚焦光斑可以清晰成像,φμm的光斑经过β倍双远心远心成像系统放大,光斑尺寸为(β*φ)μm。
聚焦光斑通过第二双远心成像系统17后,通过分光系统14将光斑一分为二,在成像系统上形成两个曝光区域,所述两个曝光区域在X方向拼接或者相叠,在Y方向上具有间隔。
第二实施例相对第一实施例增加了微透镜阵列16和第二双远心成像系统17。第一实施例的分辨率为数字微镜阵列DMD像素尺寸D0乘以远心镜头α倍,即α*D0,受限于数字微镜阵列12像素尺寸,第二实施例的最小分辨尺寸(β*φ)μm,φ是通过聚焦数字微镜阵列DMD像素尺寸,第二实施例的分辨率大于第一实施例的分辨率。分光系统14将光斑一分为二,在成像系统上形成两个曝光区域,并在X方向上拼接或相叠,增加X轴曝光长度,有效提高曝光效率。
下面以所述分光系统14将所述双远心成像系统13的出射光线分为两束为例做具体说明在成像面上形成的成像区域。
如图9-10所示,所述两个成像区域分为第一成像区域和第二成像区域,所述第一成像区域和所述第二成像区域相等,长度为L,宽度为W。所述第二成像区域相对于所述第一成像区域在X方向偏移的距离为d1,d1不大于所述成像区域的长度,即所述第一成像区域和第二成像区域在X方向拼接,如图5所示,X方向偏移的距离d1等于长度L;或者部分重叠,如图6所示,X方向偏移的距离d1小于长度L。所述第二成像区域相对于所述第一成像区域在Y方向偏移的距离为d2。由于所述分光系统位于一个投影成像系统内,d2的距离远远小于双排投影成像系统中两相邻成像区域在Y方向上的间距。
如图11-12所示,两个相邻的独立的投影成像系统中,相邻的所述分光系统中的反射面的边缘处于同一Z方向和Y方向平面,即X坐标相等;或者两者在Z方向和X方向平面具有交叠的投影。所述两个相邻的独立的投影成像系统无缝对接,这样,在所述投影成像系统进行曝光时,两个投影成像系统之间不会具有间隙,所述投影成像系统的视场150、151相接或相叠,消除了两个相邻投影成像系统之间视场的间隙。当所述无掩模光刻系统的投影成像系统同时曝光时,所述成像区域覆盖X方向的全部区域,仅需运动平台Y方向的移动完成基板的曝光操作。
在对基板进行曝光时,所述图像生成系统将待曝光图形进行栅格化处理,并根据投影成像系统的数量将其划分为多个图像数据, 所述分图系统将对应于单个数字微镜阵列DMD的图像数据进行分图处理,DMD控制系统根据图像数据把多个图像显示到DMD像素阵列上去,所述光源系统发出光线经过数字微镜阵列DMD、双远心成像系统和分光系统投影到基板的成像面。所述多个投影成像系统同时进行曝光操作,在所述成像面上形成的成像区域在X方向彼此相接或者在相接位置处部分重叠。
具体的, DMD控制系统由负责数据处理的CPU控制单元及DMD控制电路组成,CPU控制单元获取DMD控制系统的图像数据,经过数据转换,把图像数据发送到DMD控制电路,DMD控制电路负责把图像显示到DMD像素阵列上去。分图系统接收所述图像生成系统的数据文件 ,并将其转换成系统需要的图形数据文件,最终按时序发送给DMD控制系统1的CPU控制单元部分,同时控制运动平台控制系统运动。
如图9-10所示,对于分光系统分光光路为2束的实施例,单个投影成像系统具体步骤如下:
(1)分图系统根据曝光图像原始图形大小,基板物理大小,分光系统形成的光束数量及DMD控制系统的物理参数,把原始图形在X方向分成了2个区,投图区域A和投图区域B,分图系统按Y方向把每个区分成m组,每个区的第1组数据组合起来,组成第1组分图数据,之后依次是第2组数据组成第2组分图数据,一直到第M组分图数据,分图系统把分图数据从第1组到第M组依次发送到DMD控制系统。
(2)CPU控制单元接收到分图数据后,控制DMD控制系统时序,使DMD控制系统上显示出投图区域A、B,把DMD控制系统在二维XY平面显示,在Y方向,DMD控制系统依次显示投图区域A图像,投图区域B图像。
(3)数字微镜阵列DMD的2个图像区域的经过投影成像系统后,被映射到成像面的不同区域,每个图像区域对应于一个分光光路。投图区域A和投图区域B分别被映射到掩膜板的X方向不同区域。
(4)运动控制系统控制运动平台移动与映射到成像面上的图像产生相对运动,如果把一个投图区域从掩膜板的Y方向一侧运动到另一侧称为扫描一个条带,单个DMD控制系统采用此方法,一次扫描可以完成从投图区域A到投图区域B即2个条带的曝光,同时各条带在X方向拼接或部分重叠。
无掩模光刻系统中多个系统中多个投影成像系统同时进行前述(1)-(4)步的曝光操作,只需通过所述运动平台Y方向的移动即可完成整板的曝光。
如图15-17所示,对于分光系统14分光光束为N个的情况,所述分图系统根据曝光图像原始图形大小,基板物理大小,分光系统14形成的光束数量及DMD控制系统的物理参数,把原始图形在X方向分成了N个区,分图系统按Y方向把每个区分成m组,每个区的第1组数据组合起来,组成第1组分图数据,之后依次是第2组数据组成第2组分图数据,一直到第M组分图数据,分图系统把分图数据从第1组到第M组依次发送到DMD控制系统。
CPU控制单元接收到分图数据后,控制DMD控制系统时序,使DMD控制系统上显示出多个图像区域,如图中所示的,把DMD控制系统在二维XY平面显示,在Y方向,DMD控制系统依次显示图像1区图像,图像2区图像,一直到图像N区图像。
数字微镜阵列DMD的多个图像区域的经过投影成像系统后,被映射到成像面的不同区域,每个图像区域对应于一个分光光路。图像1到图像N分别被映射到掩膜板的X方向不同区域。
运动控制系统控制运动平台移动与映射到成像面上的图像产生相对运动,一次扫描可以完成从图像1到图像N即N个条带的曝光,同时各条带在X方向拼接或部分重叠。只需通过所述运动平台Y方向的移动即可完成整板的曝光。
较佳的,如图18-19所示,所述数字微镜阵列相对所述平台扫描Y方向偏转θ角,缩小了扫描过程中数字微镜整列中相邻微镜映射到成像面成像区域在X方向上的间距,提高所述无掩模光刻系统的分辨率,有利于获得解析度更高的光刻效果。
所述无掩模光刻系统通过彼此紧密相接的投影成像系统的设计,可以在X方向对所述基板进行完全曝光,因此只需在Y方向上移动扫描所述基板进行曝光。且,通过分光系统形成两个成像区域在Y方向的间隔距离远远小于双排投影成像系统Y方向的间隔距离,相对于双排投影成像系统的设计具有更快的扫描速率。

Claims (13)

1.一种无掩模光刻系统,其包括光刻控制系统、多个投影成像系统、数据控制系统、运动平台系统,所述光刻控制系统控制所述投影成像系统、数据控制系统和运动平台系统,其特征在于:所述运动平台系统沿扫描方向运动,所述投影成像系统垂直于扫描方向顺序排列,包括数字微镜阵列DMD、双远心成像系统和分光系统,所述数字微镜阵列DMD的生成的图像通过双远心成像系统和分光系统投影至所述运动平台系统的成像面,相邻所述投影成像系统在成像面形成的成像区域在垂直于所述扫描方向上彼此拼接或重叠,覆盖垂直于所述扫描方向全部区域。
2.根据权利要求1所述的无掩模光刻系统,其特征在于:所述分光系统至少包括两组光学元件,所述每组光学元件对应一个光路,在所述成像面上分别形成一个成像区域。
3.根据权利要求1所述的无掩模光刻系统,其特征在于: 所述分光系统包括两组光学元件,所述两组光学元件与所述成像面的倾斜方向相反,在扫描方向上相对设置,每组光学元件对应一个光路,在所述成像面上分别形成一个成像区域。
4.根据权利要求2或3所述的无掩模光刻系统,其特征在于:通过所述光学元件在所述成像面上形成的成像区域在与扫描方向垂直的方向上拼接或者重叠。
5.根据权利要求2或3所述的无掩模光刻系统,其特征在于:所述一组光学元件包括两个平行相对的第一反射面和第二反射面,所述第一反射面和所述第二反射面均与所述成像面具有一定夹角,所述第一反射面朝向所述双远心成像系统,接收光线并反射至所述第二反射面,所述第二反射面将所述光线反射至成像面,在所述成像面形成一个成像区域。
6.根据权利要求3所述的无掩模光刻系统,其特征在于:相邻的所述投影成像系统中,相邻的所述分光系统中的反射面在垂直于扫描方向上相接或者相交叠。
7.根据权利要求1所述的无掩模光刻系统,其特征在于:所述投影成像系统包括光源系统,所述光源系统中所述光源的数量至少为一个。
8.根据权利要求7所述的无掩模光刻系统,其特征在于:所述至少两个光源通过反射棱镜聚焦至聚焦镜。
9.根据权利要求7所述的无掩膜光刻系统,其特征在于:所述光源系统包括至少两个方棒,对所述光源进行匀光处理,其数量与分光系统形成的光路数量相同。
10.根据权利要求1所述的无掩膜光刻系统,其特征在于 :双远心成像系统和分光系统之间设有微透镜阵列和另一双远心成像系统,所述数字微镜阵列DMD的生成的图像通过所述双远心成像系统、所述数字微镜阵列、所述另一双远心成像系统和分光系统投影至所述运动平台系统的成像面。
11.根据权利要求1所述的无掩模光刻系统,其特征在于:所述数据控制系统包括图像生成系统、分图系统和DMD控制系统,所述图像生成系统将待曝光的图形栅格化处理,所述分图系统根据投影成像系统的数量对图像生成系统生成的数据进行分图处理,所述DMD控制系统根据所述分图系统的数据控制数字微镜阵列DMD。
12.根据权利要求11所述的无掩模光刻系统,其特征在于:DMD控制系统由负责数据处理的CPU控制单元及DMD控制电路组成,CPU控制单元获取DMD控制系统的图像数据,经过数据转换,把图像数据发送到DMD控制电路,DMD控制电路负责把图像显示到DMD像素阵列上去;分图系统接收所述图像生成系统的数据文件 ,并将其转换成系统需要的图形数据文件,最终按时序发送给DMD控制系统的CPU控制单元部分。
13.一种无掩模光刻系统的扫描方法,其特征在于:
图像生成系统将待曝光的图形栅格化处理,并根据投影成像系统的数量将其划分为多个图像数据;
分图系统根据投影成像系统的数量对图像生成系统生成的数据进行分图处理;
所述DMD控制系统根据所述分图系统的数据控制数字微镜阵列DMD;
所述数字微镜阵列DMD的生成的图像通过双远心成像系统和分光系统投影至所述运动平台系统的成像面,相邻所述投影成像系统在成像面形成的成像区域在垂直于所述扫描方向上彼此拼接或重叠,覆盖垂直于所述扫描方向全部区域。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111025858A (zh) * 2019-12-27 2020-04-17 合肥众群光电科技有限公司 一种实现超高速曝光的设备
CN111258187A (zh) * 2020-03-17 2020-06-09 合肥芯碁微电子装备股份有限公司 投影式光刻系统
CN112946958A (zh) * 2019-12-10 2021-06-11 苏州大学 应用于dmd系统位工作台的高速运动控制方法及系统
CN113050387A (zh) * 2021-03-19 2021-06-29 上海度宁科技有限公司 光学装置及包含该装置的光刻系统及其曝光方法
CN114326322A (zh) * 2021-12-14 2022-04-12 之江实验室 基于微透镜阵列和dmd的高通量超分辨激光直写系统
WO2022141853A1 (zh) * 2020-12-28 2022-07-07 广景视睿科技(深圳)有限公司 一种投影光学系统及汽车的抬头显示装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007304517A (ja) * 2006-05-15 2007-11-22 Shinko Electric Ind Co Ltd 直描方式の露光方法及び装置
JP2009087995A (ja) * 2007-09-27 2009-04-23 Hitachi Via Mechanics Ltd マスクレス露光装置
CN104281013A (zh) * 2014-09-29 2015-01-14 天津津芯微电子科技有限公司 一种直写式光刻系统倾斜扫描拼接方法
CN105954980A (zh) * 2016-07-20 2016-09-21 马颖鏖 基于数字微镜阵列的紫外曝光机及其控制方法
CN108073045A (zh) * 2016-11-07 2018-05-25 俞庆平 一种双分镜头直写式曝光机系统
CN109031899A (zh) * 2018-09-29 2018-12-18 苏州源卓光电科技有限公司 一种高分辨率高效率投影光刻成像系统及曝光方法
CN109116686A (zh) * 2018-09-29 2019-01-01 苏州源卓光电科技有限公司 一种dmd多区域激光投影系统及曝光方法
CN208953889U (zh) * 2018-11-15 2019-06-07 苏州源卓光电科技有限公司 一种led投影照明光刻成像系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007304517A (ja) * 2006-05-15 2007-11-22 Shinko Electric Ind Co Ltd 直描方式の露光方法及び装置
JP2009087995A (ja) * 2007-09-27 2009-04-23 Hitachi Via Mechanics Ltd マスクレス露光装置
CN104281013A (zh) * 2014-09-29 2015-01-14 天津津芯微电子科技有限公司 一种直写式光刻系统倾斜扫描拼接方法
CN105954980A (zh) * 2016-07-20 2016-09-21 马颖鏖 基于数字微镜阵列的紫外曝光机及其控制方法
CN108073045A (zh) * 2016-11-07 2018-05-25 俞庆平 一种双分镜头直写式曝光机系统
CN109031899A (zh) * 2018-09-29 2018-12-18 苏州源卓光电科技有限公司 一种高分辨率高效率投影光刻成像系统及曝光方法
CN109116686A (zh) * 2018-09-29 2019-01-01 苏州源卓光电科技有限公司 一种dmd多区域激光投影系统及曝光方法
CN208953889U (zh) * 2018-11-15 2019-06-07 苏州源卓光电科技有限公司 一种led投影照明光刻成像系统

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112946958A (zh) * 2019-12-10 2021-06-11 苏州大学 应用于dmd系统位工作台的高速运动控制方法及系统
CN111025858A (zh) * 2019-12-27 2020-04-17 合肥众群光电科技有限公司 一种实现超高速曝光的设备
CN111258187A (zh) * 2020-03-17 2020-06-09 合肥芯碁微电子装备股份有限公司 投影式光刻系统
WO2022141853A1 (zh) * 2020-12-28 2022-07-07 广景视睿科技(深圳)有限公司 一种投影光学系统及汽车的抬头显示装置
CN113050387A (zh) * 2021-03-19 2021-06-29 上海度宁科技有限公司 光学装置及包含该装置的光刻系统及其曝光方法
CN114326322A (zh) * 2021-12-14 2022-04-12 之江实验室 基于微透镜阵列和dmd的高通量超分辨激光直写系统
CN114326322B (zh) * 2021-12-14 2024-02-13 之江实验室 基于微透镜阵列和dmd的高通量超分辨激光直写系统

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