CN209070304U - 一种双面无掩模光刻系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双面无掩模光刻系统。所述双面无掩模光刻系统包括：计算机控制及图形系统(100)、两个激光装置(100)，两个激光装置(100)在感光基板(400)的两侧各设置一个，计算机控制及图形系统(200)控制激光装置(100)在感光基板(400)的两侧同步进行照射，激光装置(100)包括：多个激光器(2)、多个调制开关(1)以及多个光纤(5)，并且每个激光器(2)对应一个调制开关(1)和一个光纤(5)，每个光纤(5)与对应的激光器(2)直接耦合，所述多个光纤(5)的出光口(52)排列成阵列而形成出光口阵列，所述调制开关(1)控制相应激光器(2)所发出的光束进入相应光纤(5)的通断。
Description
技术领域
本实用新型涉及光刻技术领域，特别是涉及一种双面无掩模光刻系统。
背景技术
随着PCB朝向高密度互联HDI和多层化等趋势发展，PCB电路板需要更小的线宽和更高的对准精度。在高精度HDI多层线路板领域、平板显示器领域、集成电路封装领域，无掩模光刻设备与传统的光刻设备相比，在线宽精度、使用灵活、生产良率、生产管理、节约耗材、节约能源等方面具有明显优势，缺点主要是产能较低，设备一次性投入大等。为了解决精度和生产良率的问题，很多电路板生产目前都采用了单面曝光的无掩模曝光系统。
在需要双面曝光的情况下，单面无掩模曝光系统不仅需要对第一面和第二面采取至少两次曝光，还需要对准过程以对准两侧的图案。由于较差的对准条件，这个过程会大大降低系统的生产率和产量。
此外，现有技术中通常采用单激光束扫描技术，由于受到调制器频率和光学系统尺寸的限制，不可能做到大面积高速生产。另一个广泛使用的是以 DMD器件为空间光调制器的多光束扫描技术，虽然采用了多光束技术，可以提高产能，但受到DMD器件接受能量的限制，使得激光功率无法提高，无法满足高能量感光材料的产能要求。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种双面无掩模光刻系统来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。
为实现上述目的，本实用新型提供一种双面无掩模光刻系统，所述双面无掩模光刻系统包括：计算机控制及图形系统、两个激光装置、以及移动平台，其中，所述移动平台用于驱动感光基板运动，
两个激光装置在所述感光基板的两侧各设置一个，所述激光装置是如上所述的激光装置，所述计算机控制及图形系统控制所述激光装置在所述感光基板的两侧同步进行照射，
所述激光装置包括：多个激光器、多个调制开关以及多个光纤，并且每个激光器对应一个调制开关和一个光纤，每个光纤与对应的激光器直接耦合，所述多个光纤的出光口排列成阵列而形成出光口阵列，其中，所述调制开关以控制相应激光器所发出的光束进入相应光纤的通断。
优选地，所述移动平台为一维驱动平台，驱动所述感光基板沿设定直线运动，且所述激光装置的出光口阵列的行的延伸方向垂直于所述设定直线。
优选地，所述激光装置的出光口阵列的行的延伸尺寸大于等于所述感光基板的最大感光宽度。
优选地，所述移动平台的基板承载部为透明材质。
优选地，所述两个激光装置的出光口阵列以位置可调的方式设置在同一个基座构件上。
优选地，所述调制开关与计算机控制及图形系统信号连接，所述计算机控制及图形系统控制所述调制开关的开启和关闭，从而控制所述激光装置的出光口阵列所输出的图案。
优选地，所述出光口阵列为矩形排列、交错排列或者正六边形蜂巢排列。
优选地，所述出光口阵列由一行直线排列的出光口组成；或者由两行交错排列的出光口组成。
优选地，所述调制开关的开关频率大于等于图形移动的频率。
优选地，所述激光装置是紫外激光装置。
本实用新型的激光装置中，激光器与光纤一一对应，多个光纤的出光口组成阵列，从而所述激光装置的激光器可以选用较小功率的激光器，而且不会受到调制器频率和光学系统尺寸的限制，也不会受到激光器或DMD器件接受能量的限制，能做到大面积高速生产，且能够满足高能量感光材料的产能要求。也就是说，可以解决激光功率低的问题，很好的解决了高能量感光材料光刻的需求。
此外，本实用新型的双面无掩模光刻系统不需要进行两侧图案对齐，并且能够与传统的双面曝光设备和其他工艺兼容。尤其对于单面无掩模光刻设备来说，设备数量和成本都会大大增加。
附图说明
图1是根据本实用新型一实施例的激光装置的示意图。
图2是根据本实用新型另一实施例的激光装置的示意图。
图3是出光口阵列的第一形式的示意图。
图4是出光口阵列的第二形式的示意图。
图5是出光口阵列的第三形式的示意图。
图6是出光口阵列的第四形式的示意图。
图7是根据本实用新型一实施例的双面无掩模光刻系统的示意图。
附图标记：
| 100 | 激光装置 | 2 | 激光器 |
| 200 | 计算机控制及图形系统 | 3 | 准直透镜 |
| 300 | 移动平台 | 4 | 耦合透镜 |
| 400 | 感光基板 | 5 | 光纤 |
| 1 | 调制开关 | 52 | 出光口 |
具体实施方式
在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
如图1和图2，本实用新型提供一种激光装置，所述激光装置100包括：多个激光器2、多个调制开关1以及多个光纤5，并且每个激光器2对应一个调制开关1和一个光纤5，每个光纤5与对应的激光器2直接耦合，所述多个光纤5的出光口52排列成阵列而形成出光口阵列，其中，所述调制开关1控制相应激光器2所发出的光束进入相应光纤5的通断。
在图1所示的实施例中，调制开关1是电控制器件，直接控制激光器2 的工作状态。例如，在开启状态，使得激光器2工作，向外发射激光；在断开状态，使得激光器不工作，不向外发射激光。更具体地，在一个可选实施例中，激光器2包括激光发生器和激光发射器，激光发生器发生激光，且在曝光过程中始终处于工作状态。激光发射器用于将激光发生器发生的激光向光纤投射。调制开关控制激光发射器，使之工作或不工作。从而，向光纤发射激光，或不发射激光。
在图2所示的实施例中，调制开关1是遮挡机构，可以快速动作而在遮挡位置和敞开位置之间运动。所述遮挡位置对应于断开状态；所述敞开位置对应于开启状态。图2中遮挡机构的遮挡件的位置可以根据需要设置，有利的是，设置在激光器的出射口和光纤的出光口之间。此种结构的
在另一个未图示的实施例中，调制开关1是反射镜，具体地是类似于DMD 器件中反射镜的器件。能够在对准状态和非对准状态之间快速切换。在对准状态下，将激光器发射的激光反射至对应的光纤；在非对准状态下，将激光器发射的激光反射至无效区域。在一个优选的实施例中，在所述无效区域对激光进行能量回收。例如，对激光照射无效区域导致的温度升高而集聚的热能进行回收。可以采用水冷装置进行热能回收。
通过控制前述的调制开关，就可以控制前述出光口阵列的出光图案。可以采用任何适当的装置来控制前述的调制开关。有利的是，采用并行的方式控制前述的调制开关。从而，减少出光口切换动作的时间偏差，提高曝光的一致性。
如图所示，本实用新型的实施例采用计算机控制及图形系统200来控制调制开关1。具体地，所述调制开关1与计算机控制及图形系统200信号连接，所述计算机控制及图形系统200控制所述调制开关1的开启和关闭，从而控制所述激光装置100的出光口阵列所输出的图案。计算机控制及图形系统200 一方面接收或生成曝光图案，同时，与所述曝光图案相对应生成所要求的出光口阵列所输出的图案，并根据所要求的出光口阵列所输出的图案来控制相应的调制开关1，以获得所要求的出光口阵列输出图案，进而最终得到所需的曝光图案。计算机控制及图形系统200可以采用现有技术中已有的任何适当的计算机系统，只要其能够实现前述的功能即可。
出光口阵列可以采用任何的排列形式。例如，图3的出光口阵列为矩形排列(包括多行多列相互对其出光口)。图4的出光口阵列为交错排列。还可以采用正六边形蜂巢排列等，以提高排列的紧密程度。
在一个可选实施例中，所述出光口阵列由一行直线排列的出光口52组成。从而，采用单行扫描的形式来得到最终的所需曝光图案。优选地，所述激光装置100的出光口阵列的行的延伸尺寸大于等于所述感光基板400的最大感光宽度。从而，可以在整个宽度上进行有效的曝光。
单行形式的出光口阵列可以降低对激光器功率的总要求，且能够大大减少激光器的数量。尤其适于高速匀速运动的基板上形成高质量的曝光图案。
在另一个可选实施例中，所述出光口阵列由两行交错排列的出光口52组成。这基本保留了前述单行出光口口阵列的低功率要求的特点，而且有利于提高曝光图案的精度。
有利的是，所述调制开关1的开关频率大于等于图形移动的频率。
在一个一下实施例中，所述激光装置100是紫外激光装置。也就是说，前述激光器为紫光激光器。
本实用新型还提供一种双面无掩模光刻系统，所述双面无掩模光刻系统包括：计算机控制及图形系统100、两个激光装置100、以及移动平台300，其中，所述移动平台300用于驱动感光基板运动。
两个激光装置100在所述感光基板400的两侧各设置一个，所述激光装置100是如上所述的激光装置100，所述计算机控制及图形系统200控制所述激光装置100在所述感光基板400的两侧同步进行照射。
优选地，所述移动平台300为一维驱动平台，驱动所述感光基板400沿设定直线运动，且所述激光装置100的出光口阵列的行的延伸方向垂直于所述设定直线。如前所述，有利的是，所述激光装置100的出光口阵列的行的延伸尺寸大于等于所述感光基板400的最大感光宽度。
为了避免移动平台遮挡激光，有利的是，所述移动平台300的基板承载部为透明材质。
为了提高两个激光装置的相对位置精度，优选地，所述两个激光装置100 的出光口阵列以位置可调的方式设置在同一个基座构件上。
本实用新型的激光装置中，激光器与光纤一一对应，多个光纤的出光口组成阵列，从而所述激光装置的激光器可以选用较小功率的激光器，而且不会受到调制器频率和光学系统尺寸的限制，也不会受到激光器或DMD器件接受能量的限制，能做到大面积高速生产，且能够满足高能量感光材料的产能要求。也就是说，可以解决激光功率低的问题，很好的解决了高能量感光材料光刻的需求。
此外，本实用新型的双面无掩模光刻系统不需要进行两侧图案对齐，并且能够与传统的双面曝光设备和其他工艺兼容。尤其对于单面无掩模光刻设备来说，设备数量和成本都会大大增加。
本实用新型提供了一种双面高速无掩模光刻系统，且包括计算机控制及图形系统、紫外激光装置(紫外激光光源)、光学引擎、移动平台、移动控制系统、位置同步系统，其特征在于该系统上下面分别有一组(数量大于等于1) 的紫外激光装置。该紫外激光光源特征在于，包含：光调制器、激光器、耦合透镜、光纤，并且多个激光器直接与对应的多个光纤耦合。所述激光器直接对应的光纤耦合，并且激光器前设有光调制器，所述调制开关与计算机控制及图形系统电连接且受控制。从而控制激光器所发出的光束进入光纤的通断。
所述紫外激光光源由n(n≥1)个激光器与对应的n(n≥1)个光纤耦合形成的点阵结构组成，即光纤束可以为包括若干行和若干列的点阵结构光纤集束而成，所述行的排列方向与感光基板移动的X轴方向平行或有夹角；且所述列的排列方向与感光基板移动的y轴方向平行或有夹角。
计算机根据输入的图形去控制调制开关的开关，从而控制激光光源所发出的光束进入光纤的通断，使经过透镜系统调整的光束在移动的感光基板上扫描出与输入的图形相同的图形，形成高精度曝光图形，再经过显影、蚀刻等工序，形成高精度线路板，由于激光是直接耦合到光纤中的，光纤损耗很小，所以激光能量很高，可以适应高能量的感光材料，可以满足高精度PCB板的全制程的需求。是一种可广泛使用在高精度PCB板、平板显示器、集成电路封装领域里的高能量高速新型量产型无掩模光刻设备。
采用本实用新型的激光光源，单个激光器的激光功率是DMD器件的单个控制单元的几十倍或上百倍，产能理论上是DMD的几十倍。所以，是一种高速量产型的无掩模光刻设备。
本专利文件还提供一种新的无掩模曝光方法：将带光调制器的光纤的出光口密排成阵列，将激光器产生的光耦合到光纤中，再通过光纤密排形成面阵可调制光源，通过光源的调制，实现数字图形的调制，从而使数字图形直接调制为曝光需要的光信号，再通过光学成像系统，成像到目标位置。
光源相当于光调制器(调制开关)+激光器+准直透镜3+耦合透镜4+光纤，从而形成“带光调制器的光纤密排光源”。所述“带光调制器的光纤密排光源”按一定顺序点阵密排，光纤束可以为包括若干行和若干列的光纤集束而成，根据数据处理算法不同，所述行的排列方向与曝光扫描方向可以是任意夹角。其特点是可以根据光刻需求，确定光纤束的阵列尺寸，根据客户生产板宽确定光纤在垂直于扫描方向的宽度，根据客户对光强的使用需求，在沿着扫描方向增加光纤排列。例如，客户需求最大板宽是610mm的情况下，使用1:1光刻镜头的情况下，可以直接以增加光纤数量的方法，将整个光纤阵列的宽度也直接扩展至610mm，一次扫描完成整个曝光。而现有采用DMD调制的方法，受DMD尺寸的限制(目前比较常用的是0.7”与0.95”)，同样曝光610mm的图形，需要进行多条图形扫描与拼接才能完成。
每根光纤可根据扫描图形的亮、暗独立控制通断，从而直接进行数字图形到光信号的调制。简单说，就是扫描过程中，图形需要曝光的部分，对应激光器处于打开工作状态，而图形中不需要曝光的暗区域，对应激光器直接控制处于关闭状态。
直接把光源当做光调制器，不需要另外的光调制器，从而大大提升了系统的光效率。另外，由于该方法可以增加光源光纤密排数量，将原来需要多次扫描才能完成的图形，一次扫描完，从而大幅提升行业对产能的要求。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种双面无掩模光刻系统，其特征在于，包括：计算机控制及图形系统(100)、两个激光装置(100)、以及移动平台(300)，其中，所述移动平台(300)用于驱动感光基板运动，
两个激光装置(100)在所述感光基板(400)的两侧各设置一个，所述计算机控制及图形系统(200)控制所述激光装置(100)在所述感光基板(400)的两侧同步进行照射，
其中，所述激光装置(100)包括：多个激光器(2)、多个调制开关(1)以及多个光纤(5)，并且每个激光器(2)对应一个调制开关(1)和一个光纤(5)，每个光纤(5)与对应的激光器(2)直接耦合，所述多个光纤(5)的出光口(52)排列成阵列而形成出光口阵列，其中，所述调制开关(1)控制相应激光器(2)所发出的光束进入相应光纤(5)的通断。
2.根据权利要求1所述的双面无掩模光刻系统，其特征在于，所述移动平台(300)为一维驱动平台，驱动所述感光基板(400)沿设定直线运动，且所述激光装置(100)的出光口阵列的行的延伸方向垂直于所述设定直线。
3.根据权利要求2所述的双面无掩模光刻系统，其特征在于，所述激光装置(100)的出光口阵列的行的延伸尺寸大于等于所述感光基板(400)的最大感光宽度。
4.根据权利要求1所述的双面无掩模光刻系统，其特征在于，所述移动平台(300)的基板承载部为透明材质。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的双面无掩模光刻系统，其特征在于，所述两个激光装置(100)的出光口阵列以位置可调的方式设置在同一个基座构件上。
6.如权利要求1所述的双面无掩模光刻系统，其特征在于，所述调制开关(1)与计算机控制及图形系统(200)信号连接，所述计算机控制及图形系统(200)控制所述调制开关(1)的开启和关闭，从而控制所述激光装置(100)的出光口阵列所输出的图案。
7.如权利要求1所述的双面无掩模光刻系统，其特征在于，所述出光口阵列为矩形排列、交错排列或者正六边形蜂巢排列。
8.如权利要求1所述的双面无掩模光刻系统，其特征在于，所述出光口阵列由一行直线排列的出光口(52)组成；或者由两行交错排列的出光口(52)组成。
9.如权利要求6-8中任一项所述的双面无掩模光刻系统，其特征在于，所述调制开关(1)的开关频率大于等于图形移动的频率。
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Cited By (2)
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| CN112987506A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-06-18 | 中山新诺科技股份有限公司 | 一种双光束无掩模光刻系统 |
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