CN209297103U - 数字化双面光刻或曝光系统 - Google Patents

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CN209297103U
CN209297103U CN201920142213.6U CN201920142213U CN209297103U CN 209297103 U CN209297103 U CN 209297103U CN 201920142213 U CN201920142213 U CN 201920142213U CN 209297103 U CN209297103 U CN 209297103U
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汪孝军
杜卫冲
梅文辉
廖平强
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ZHONGSHAN AISCENT TECHNOLOGIES Co Ltd
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Abstract

本申请提供了一种数字化双面光刻或曝光系统,包括:承载机构920,用于承载基板910;光学引擎(110,120),用于对基板910的正反两面进行曝光;控制系统710,用于根据光学引擎(110,120)的位置信息,生成在基板910的正反面对准的第一曝光图案和第二曝光图案,并控制光学引擎(110,120)分别以第一曝光图案和第二曝光图案对基板910的正反面进行曝光。本申请提供的系统,能够根据两个光学引擎的位置,通过图形数据生成系统,数据化生成正反两面的曝光图案,使得第一光学引擎投影到基板的第一曝光图案与第二光学引擎投影到基板的第二曝光图案精确对准,实现对基板正反两面的精准曝光。

Description

数字化双面光刻或曝光系统
技术领域
本申请涉及数字化光刻领域,更为具体的,涉及一种数字化双面光刻或曝光系统。
背景技术
数字化光刻系统或曝光系统和方法,可以指通过数字化控制,直接控制光路系统的出光情况,在涂有感光材料的基板(如电路板)上曝光出对应的图案的系统和方法。
传统的双面曝光系统,通常采用菲林(掩模版)转印进行双面电路板的曝光。在曝光前,需要先制作待转印图案的菲林;然后,将带有两面图案的菲林分别固定在上下两面玻璃上;接着,将待转印图案的电路板夹在上下两块玻璃之间,使用蓝紫色高亮度光源进行曝光,将线路图案转印到线路板上,完成双面曝光。
当前市场上已出现用于单面曝光的数字化光刻系统。其优点是减少了掩模版的使用,但是每次只能进行单面曝光。而大多数印制电路板(printed circuit board,PCB)都需要双面曝光,采用单面数字化光刻系统不仅需要对第一面和第二面采取至少两次曝光,并且在对第一面进行曝光之后需进行翻转操作,进行第二面的曝光。而翻转操作还会产生翻转后需要进行两面曝光图案对位的问题。因此,采用单面曝光的数字化光刻或曝光系统,不仅增加了曝光流程,同时需要高精度的双面对位,从而大大降低设备的生产良率和产量。而双面数字化光刻或曝光系统和方法不需要进行两侧图案对齐(双面对位),并且能够与传统的双面曝光设备和其他工艺兼容。因此,采用数字化双面光刻或曝光系统和方法进行双面曝光具有广阔的发展前景,如何利用双面光刻或曝光系统对基板进行双面曝光成为亟需解决的问题。
发明内容
本申请提供一种数字化光刻或曝光系统,能够提高基板上下两面曝光图形的对位精度。
第一方面,提供了一种数字化双面光刻或曝光系统,包括:承载机构920,用于承载基板910;第一光学引擎110,用于对所述基板910的正面进行曝光;第二光学引擎120,用于对所述基板910的反面进行曝光;控制系统710,用于根据所述第一光学引擎110和所述第二光学引擎120的位置信息,生成第一曝光图案和第二曝光图案,所述第一曝光图案和所述第二曝光图案在所述基板910的正反表面对准;所述控制系统710还用于控制所述第一光学引擎110和所述第二光学引擎120分别以所述第一曝光图案和所述第二曝光图案对所述基板910的正反面进行曝光。
本申请提供的数字化双面光刻或曝光系统,正反两面的光学引擎生成的曝光图案不是固定不变的,而是可以根据两个光学引擎的位置进行调整,以补偿两个光学引擎的偏移,使得第一光学引擎投影到基板的第一曝光图案与第二光学引擎投影到基板的第二曝光图案精确对准,实现对基板正反两面的精准曝光。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述系统还包括标定系统,所述标定系统用于获取所述第一光学引擎110和第二光学引擎120的位置信息。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述标定系统610包括第一成像装置410,所述第一成像装置410用于获取所述基板910上的参考标记的位置信息,所述控制系统710用于根据所述第一光学引擎110相对于所述参考标记的位置偏移量,以及所述第二光学引擎120相对于所述参考标记的位置偏移量,生成所述第一曝光图案和所述第二曝光图案。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述标定系统610包括第一分束装置210和第二分束装置220,以及第一成像装置410和第二成像装置420,所述第一分束装置210和所述第一成像装置410位于所述第一光学引擎110的一侧,所述第二分束装置220和所述第二成像装置420位于所述第二光学引擎120的一侧,所述第一成像装置410用于接收经过所述第一光学引擎110并由所述第一分束装置210反射的第一光束,所述第二成像装置420用于接收经过所述第二光学引擎120并由所述第二分束装置220反射的第二光束;所述控制系统710还用于将所述第一光束的位置和所述第二光束的位置分别确定为所述第一光学引擎110的位置和所述第二光学引擎120的位置。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述控制系统710还用于在对所述基板910进行曝光的过程中,控制所述第一光学引擎110和所述第二光学引擎120的位置保持不变,或控制所述第一光学引擎110和所述第二光学引擎120的相对位置保持不变。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述第一光学引擎110的光轴和所述第二光学引擎120的光轴均垂直于所述基板910。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述系统包括第一光学引擎阵列和第二光学引擎阵列,所述第一光学引擎阵列用于对所述基板910的正面进行曝光,所述第二光学引擎阵列用于对所述基板的反面进行曝光,所述第一光学引擎阵列和所述第二光学引擎阵列包括的光学引擎均以(M,N)阵列排布,M和N为自然数,其中,所述第一光学引擎阵列包括所述第一光学引擎110,所述第二光学引擎阵列包括所述第二光学引擎120。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述基板910的法线方向为水平方向、垂直方向或倾斜任意角度的方向。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述基板910的载板包括两块玻璃板,所述基板910设置于所述两块玻璃板之间,被所述两块玻璃板压平整。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述基板910的载板包括玻璃板和夹板,所述基板910设置在所述玻璃板上,所述夹板用于将所述基板固定在所述玻璃板上。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述基板910的载板包括4个夹板,所述基板910通过所述4个夹板固定,所述4个夹板分别夹住所述基板910的不同位置,通过使用不同方向的拉力将所述基板910拉平整。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述基板910为软板,所述基板910的载板为轧辊,所述基板910通过一对轧辊进行固定。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述系统采用的曝光方式包括以下中的任意一种:基于数字微型反射镜DMD的曝光方式、基于单束激光扫描成像的方式、基于半导体激光光纤耦合激光器的方式。
第二方面,提供了一种数字化双面光刻或曝光系统,包括:承载机构920,用于承载基板910;第一光学引擎110,用于对所述基板910的正面进行曝光;第二光学引擎120,用于对所述基板910的反面进行曝光;标定系统610,用于获取所述第一光学引擎110和所述第二光学引擎120的位置信息;控制系统710,用于根据所述第一光学引擎110和所述第二光学引擎120的位置信息,生成第一曝光图案和第二曝光图案,所述第一曝光图案和所述第二曝光图案在所述基板910的正反面对准。
本申请提供的标定系统可用于对光学引擎的安装位置进行标定。标定之后,所有的光学引擎在曝光的系统坐标中可以有一个精确的位置定义。控制系统就可以按照引擎的位置对曝光图案进行分解和对准,从而实现对基板正反两面图案的精准曝光。
本申请提供的数字化双面光刻或曝光系统,正反两面的光学引擎生成的曝光图案不是固定不变的,而是可以根据两个光学引擎的位置进行调整,以补偿两个光学引擎的偏移,使得第一光学引擎投影到基板的第一曝光图案与第二光学引擎投影到基板的第二曝光图案精确对准,实现对基板正反两面的精准曝光。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种数字化双面光刻或曝光系统的示意性结构图。
图2是本申请实施例提供的另一种数字化双面光刻或曝光系统的示意性结构图。
图3是本申请实施例提供的另一种数字化双面光刻或曝光系统的示意性结构图。
图4是本申请实施例提供的另一种数字化双面光刻或曝光系统的示意性结构图。
图5是本申请实施例提供的另一种数字化双面光刻或曝光系统的示意性结构图。
图6是本申请实施例提供的一种光学引擎排列方式的示意性结构图。
图7是本申请实施例提供的另一种光学引擎排列方式的示意性结构图。
图8是本申请实施例提供的另一种光学引擎排列方式的示意性结构图。
图9是本申请实施例提供的另一种光学引擎排列方式的示意性结构图。
图10是本申请实施例提供的数字化双面光刻或曝光系统扫描形成的缝合区域的示意图。
图11是本申请实施例提供的数字化双面光刻或曝光系统的整个扫描区域被两排光学引擎一次扫描曝光以后形成的缝合区域的示意图。
图12是本申请实施例提供的基板的摆放位置的示意性结构图。
图13是本申请实施例提供的一种载板机构的示意性结构图。
图14是本申请实施例提供的一种软板卷对卷基板进板的示意性结构图。
图15是本申请实施例提供的一种基于DMD的数字化光刻或曝光系统的示意性结构图。
图16是本申请实施例提供的基于单束激光扫描的数字化光刻或曝光系统的示意性结构图。
图17是本申请实施例提供的一种基于光纤耦合密排激光点阵成像的数字化光刻系统的示意性结构图。
图18是本申请实施例提供的一种光纤的示意图。
图19是本申请实施例提供的光纤耦合密排的激光点阵示意图。
图20是本申请实施例提供的一种数字化双面光刻或曝光的方法的示意性流程图。
图21是本申请实施例提供的另一种数字化双面光刻或曝光的方法的示意性流程图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本申请中的技术方案进行描述。
应理解,本申请实施例涉及数字化光刻或直写数字成像技术,特别涉及数字化双面光刻系统,该数字化双面光刻系统也称为数字化双面曝光系统或双面无掩膜曝光系统。该系统能够同时对基板的两个表面进行曝光,该基板例如为用于印刷电路板(printedcircuit board,PCB)的基板,或用于引线框的片版等。本申请实施例可以应用于印刷电路板、集成电路(integrated circuit,IC)封装和液晶显示器制造中的双面曝光,还可以应用于文件印刷、照相复制等。
图1是本申请实施例提供的数字化双面光刻或曝光系统的示意性框图。如图1所示,该数字化双面光刻或曝光系统包括:第一光学引擎110和第二光学引擎120。
第一光学引擎110和第二光学引擎120分别设置在基板910的两侧,用于对基板910的正反两面进行曝光。例如,第一光学引擎110可用于对基板910的正面进行曝光,第二光学引擎120可用于对基板910的反面进行曝光。
第一光学引擎110设置在基板910的第一侧。例如,如图1所示,第一光学引擎110设置在基板910的上面,用于生成第一曝光图案并将该第一曝光图案投影到该基板910的第一面911,以实现对基板910的第一面911的曝光。第二光学引擎120设置在该基板911的第二侧。例如,如图1所示,第二光学引擎120设置在基板910的下面,用于生成第二曝光图案并将该第二曝光图案投影到基板910的第二面912,以实现对基板910的第二面912的曝光。
本申请实施例提供的技术方案,不是使用一个光学引擎对基板的两面进行分别曝光,而是通过在基板910两侧分别设置第一光学引擎110和第二光学引擎120,可以实现第一光学引擎110和第二光学引擎120对基板910的正反面同时曝光,能够简化曝光过程。
该数字化双面光刻或曝光系统还可以包括控制系统710,该控制系统710可用于根据第一光学引擎110和第二光学引擎120的位置信息,生成第一曝光图案和第二曝光图案,且生成的第一曝光图案和第二曝光图案在基板910的正反表面对准。
该控制系统710还用于控制第一光学引擎110和第二光学引擎120分别以第一曝光图案和第二曝光图案对基板910的正反面进行曝光。
换句话说,该控制系统710可用于根据第一光学引擎110的位置信息,生成第一曝光图案,并控制第一光学引擎110以该第一曝光图案对基板910的正面进行曝光;该控制系统710还可用于根据第二光学引擎120的位置信息,生成第二曝光图案,并控制第二光学引擎120以该第二曝光图案对基板910的反面进行曝光。
可选地,该控制系统可以是与该数字化双面光刻或曝光系统相连接的计算机设备,该计算机设备可通过软件的形式实现对系统的控制。
举例说明,如果控制系统确定出第一光学引擎110的光心相对于第二光学引擎120的光心在X轴上偏移1mm,则控制系统在控制光学引擎生成曝光图案时,可以控制第一光学引擎110生成的第一曝光图案相对于第二光学引擎120生成的第二曝光图案在X轴上偏移-1mm。这样,经过调整之后的第一曝光图案和第二曝光图案能够在基板910的正反两面精确对准。
由于光学引擎存在安装误差,因此,第一光学引擎和第二光学引擎在安装完毕之后,不能够完全对准,也就是说,第一光学引擎和第二光学引擎的光轴没有完全对准。如果采用第一光学引擎和第二光学引擎直接对基板进行曝光,会存在上下基板的曝光图案不能对准的情况,影响曝光质量。在相关技术中,为了实现对基板正反表面的精准曝光,采用的是校准机构对第一光学引擎和第二光学引擎的光轴进行校准,使得第一光学引擎和第二光学引擎的光轴对准,采用校准之后的光学引擎实现对基板的精准曝光。这种方式需要使用额外的机构来控制光学引擎的光轴进行对准,操作复杂,不容易实现。
而本申请实施例提供的技术方案,在对基板的正反表面进行精准曝光的过程中,可以省去对第一光学引擎和第二光学引擎的光轴进行对准的过程,而是通过控制系统对曝光图案进行数据处理,数据化生成正反两面的曝光图案,使得生成的第一曝光图案和第二曝光图案能够补偿第一光学引擎和第二光学引擎之间的位置偏移,实现对基板正反表面的精准曝光,简化曝光流程。
此外,参照之前的专利(申请号为201210159451.0),该专利中的上下光学引擎的精准曝光需要依赖于一套复杂的对准系统,通过该对准系统对准上下光学引擎的光轴,实现对基板的精准曝光。而本申请实施例的数字化双面光刻或曝光系统,可以省去该复杂的对准机构,通过软件的方式,直接生成对准的曝光图案,实现对基板的精准曝光,这种方式能够简化双面光刻或曝光系统的设计,降低成本。
本申请实施例控制系统710对获取第一光学引擎和第二光学引擎的位置的方式不做具体限定。
作为一个示例,第一光学引擎110和第二光学引擎120的位置是提前存储在控制系统710中的。例如,由于在该数字化双面光刻或曝光系统出厂之后,第一光学引擎110和第二光学引擎120的位置就基本固定,不会发生改变。因此,可以在数字化双面光刻或曝光系统出厂时,就将第一光学引擎110和第二光学引擎120的位置信息存储在系统中,在曝光过程中,可以直接使用该位置信息对生成的曝光图案进行对准。
作为另一个示例,第一光学引擎110和第二光学引擎120可以分别在基板910的上下两面曝光一个曝光图案,例如,第一光学引擎110在基板的正面曝光一个图案,第二光学引擎在基板910的反面曝光一个图案,可以通过测量两个曝光图案之间的距离,确定两个光学引擎之间的偏移。控制系统可以根据两个曝光图案之间的距离,如两个曝光图案之间的错位距离,生成第一曝光图案和第二曝光图案。
作为又一个示例,如图2所示,该数字化双面光刻或曝光系统还可以包括标定系统610,该标定系统610可用于在曝光之前,获取第一光学引擎110和第二光学引擎的120位置信息,并将第一光学引擎110和第二光学引擎120的位置信息发送给控制系统710。通过该标定系统610,能够将第一光学引擎110和第二光学引擎120的空间位置或安装位置标定清楚。
当然,该标定系统也可以是数字化双面光刻或曝光系统的一个外置部件,不是该系统的必须存在的一个部件。例如,该标定系统可以是可拆卸的部件,在曝光前需要标定位置的情况下,将该标定系统安装在该系统上,在标定完之后,将该标定系统拆卸。
下面通过标定系统610对曝光图案进行对准的过程进行详细描述。
在第一光学引擎110和第二光学引擎120对基板910进行曝光之前,还需要对第一光学引擎110和第二光学引擎120对基板910上下两面的曝光图形进行对准,以保证基板910上下两面曝光图形的对位精度。
对曝光图案的对准可以通过标定系统610来实现。该标定系统610可以将第一光学引擎110和第二光学引擎20的空间位置或安装位置标定清楚,标定之后,所有的光学引擎在曝光的系统坐标中可以有一个精确的位置定义,以用于后续对曝光图案的对准。
该标定系统610可用于获取第一光学引擎110和第二光学引擎120的位置信息。该标定系统610还可以将第一光学引擎110和第二光学引擎120的位置信息发送给控制系统710,以便于控制系统710根据第一光学引擎110和第二光学引擎120的位置信息,生成第一曝光图案和第二曝光图案,其中,第一曝光图案和第二曝光图案在基板910的正反两面对准。
该控制系统710可以控制第一光学引擎110生成的第一曝光图案的位置保持不变,通过调节第二光学引擎120生成的第二曝光图案的位置,使得第一曝光图案和第二曝光图案在基板910的正反两面对准。或者,控制系统710可以控制第二光学引擎120生成的第二曝光图案的位置保持不变,通过调节第一光学引擎110生成的第一曝光图案的位置,使得第一曝光图案和第二曝光图案在基板910的正反两面对准。或者,控制系统710可以同时控制第一光学引擎110生成的第一曝光图案的位置,以及第二光学引擎120生成的第二曝光图案的位置,使得第一曝光图案和第二曝光图案在基板910的正反两面对准。
第一光学引擎110和第二光学引擎120的位置信息可以指第一光学引擎110和第二光学引擎120的空间绝对位置信息和/或第一光学引擎110和第二光学引擎120的相对位置信息。第一光学引擎110和第二光学引擎120的相对位置可以指第一光学引擎110相对于第二光学引擎120的位置偏移量。
本申请实施例提供的技术方案,正反两面的光学引擎生成的曝光图案不是固定不变的,而是可以根据两个光学引擎的位置进行调整,以补偿两个光学引擎的偏移,使得第一光学引擎投影到基板的第一曝光图案与第二光学引擎投影到基板的第二曝光图案精确对准,实现对基板正反两面的精准曝光。标定系统可用于在光学引擎对基板进行曝光之前对曝光图案进行对准,控制系统可以控制光学引擎使用对准之后的图案对基板进行曝光,从而实现对基板正反两面的精准曝光。
本申请实施例对标定系统610获取第一光学引擎110和第二光学引擎120的位置信息的方式不做具体限定。
作为一个示例,该标定系统610可以包括成像装置,该成像装置可用于分别对第一光学引擎110发出的光学标记(mark),和第二光学引擎120发出的光学mark进行成像,以得到第一光学引擎110和第二光学引擎120的相对位置信息。其中,光学mark例如可以是光学引擎发出的圆或十字光信号等。
作为另一个示例,本申请实施例提供的数字化双面光刻或曝光系统还可以在基板910上设置参考标记,该标定系统910可以获取第一光学引擎110发出的光学mark相对于该参考标记的位置信息,以及第二光学引擎120发出的光学mark相对于该参考标记的位置信息。由于第一光学引擎发出的光学mark和第二光学引擎发出的光学mark的位置信息都是相对于同一个参考标记的,因此,该标定系统能够得到第一光学引擎110相对于第二光学引擎120的位置信息。
本申请实施例对参考标记的设置方式不做具体限定。例如,该参考标记可以是在基板910上设置的一些标记点,或者该参考标记可以是在承载机构920上设置的一些标记点。又例如,在该承载机构920的表面可以放置标记尺,该标记尺上设置一些标记点作为参考标记。该参考标记可以是在标记尺上刻蚀的一些“十字”标记,或者其他任意形状的标记。该标记尺可以是半透明的,标记尺的表面可以镀有反光膜,镀膜后的标记尺能够更好地反射光学引擎发射的光。可选地,该镀膜之后的标记尺可以为半透明标记尺,能够对光信号半透半反。该标记尺可以放置在非曝光区域,例如,可以放置在基板的边缘位置。再例如,如果基板910上已经有曝光图案,则可以以基板910上的曝光图案作为参考标记确定光学引擎的位置。
可选地,该成像装置例如可以包括电荷耦合器件图像传感器(charge coupleddevice,CCD)。
下面结合附图3,对本申请化实施例提供的标定系统610进行详细描述。
该标定系统可以包括第一成像装置410,该第一成像装置410可用于接收经过第一光学引擎110的第一光束和经过第二光学引擎120的第二光束,以获取第一光束和第二光束的相对位置。该第一成像装置例如可以包括诸如照相机、摄像机的成像装置。在一些实施例中,该第一成像装置410还可以包括图像透镜,该图像透镜能够将接收到的光束更好地聚焦至成像界面上。该第一成像装置410由此可以捕获经过第一光学引擎110和第二光学引擎120的光束。
该第一成像装置410可以将该第一光束和第二光束的相对位置发送给控制系统,控制系统可根据第一光束和第二光束的相对位置,生成第一光学引擎110的第一曝光图案和第二光学引擎120的第二曝光图案,该第一曝光图案和第二曝光图案在基板的上下表面精确对准。可以理解的是,该对准可以包括完全对准,也可以包括误差范围内的微小偏差或偏移。
本申请实施例提供的技术方案,可以通过一套分束装置和成像装置就能够将第一光学引擎和第二光学引擎的空间位置标定清楚,能够节约成本。
上述技术方案可以适用于第一光学引擎110和第二光学引擎120的位置偏差不是很大的场景,例如,第一光学引擎110的镜头中心的成像和第二光学引擎120的镜头中心的成像均能够落在第一成像装置410的视场内,这样第一成像装置410就能够同时接收到第一光学引擎发出的光和第二光学引擎发出的光,以用于对曝光图案进行对准。
可选地,该第一成像装置410可设置在第一光学引擎110和第二光学引擎120之间,以接收经过第一光学引擎110和第二光学引擎120的光束,以便于在光学引擎对基板进行曝光之前,对曝光图案进行对准。
该标定系统还可以包括第一分束装置210,该第一分束装置210可用于对经过第一光学引擎110的第一光束和第二光学引擎120的第二光束进行分光,该第一成像装置410可用于接收经过第一分束装置210分光之后的第一光束和第二光束,以确定第一光束和第二光束的相对位置。
可选地,该第一分束装置210和第一成像装置410位于基板的同一侧。
如图3所示,以该第一分束装置210和第一成像装置410与第一光学引擎110位于同一侧为例,该第一分束装置210可以位于第一光学引擎110和基板(或承载机构920)之间。该承载机构920用于承载基板,在一些实施例中,该承载机构920还可以带动基板相对于光学引擎发生移动,以实现光学引擎对基板整个表面的曝光。
可以理解的是,在光学引擎在对基板进行曝光之前的标定过程中,该基板可以是还未放置到承载机构920上,或者该基板已经放置到承载机构920上,本申请实施例对此不做具体限定。
可选地,该承载机构920在曝光区域可以是透明的或者可以是镂空的,以使得经过第二光学引擎120的曝光光束能够到达基板910的第二面912,以对基板910的第二面进行曝光。
该第一分束装置210可以为半透半反的分束镜,如该分束镜的反射率和透光率分别为50%和50%;或者该第一分束装置210也可以为对曝光光束很少反射或几乎全透射的分束镜。该第一分束装置210也可以理解为一个棱镜。就第一光学引擎110而言,经过第一曝光引擎110的第一光束透过第一分束装置210后到达承载机构920,经过承载机构920的反射后再回到该第一分束装置210,该第一分束装置210可以将该第一光束反射至第一成像装置410。就第二光学引擎120而言,经过第二光学引擎120的第二光束可以穿过承载机构920到达第一分束装置210,该第一分束装置210可以将该第二光束反射至第一成像装置410。由此,该第一成像装置410能够获得第一光束和第二光束的位置,从而获得第一光学引擎110和第二光学引擎120的中心的相对位置。
当然,第一分束装置210和第一成像装置410也可以与第二光学引擎120位于同一侧,其获取第一光学引擎110和第二光学引擎120的位置的方式和上文描述的过程类似,此处不再赘述。
可选地,也可以在承载机构920上放置标记尺810,在此情况下,标定系统获取第一光学引擎110和第二光学引擎120的过程可以如下:在承载机构920上放置带有标记的半透明标记尺810,该半透明标记尺可以对光信号进行半透射半反射。标记尺810上的标记可以呈现在第一成像装置410和第二成像装置420的视野中,第一成像装置410和第二成像装置420均可以获取该标记尺810上的标记。调整第一光学引擎110和第二光学引擎120的光轴,使得第一光学引擎110的光轴和第二光学引擎120的光轴垂直于中间的承载机构920。经过第一光学引擎的第一光束到达标记尺810后,经过标记尺810的反射后,回到第一分束装置210。第一分束装置210可以将该第一光束反射至第一成像装置410中。经过第二光学引擎120的第二光束可以穿过承载机构920和标记尺810后到达第一分束装置210,第一分束装置210可以将第二光束反射至第一成像装置410中。由此,第一成像装置410可以获取经过第一光学引擎110的第一光束,并能够确定该第一光束在该标记尺810中的位置。第一成像装置410还可以获取经过第二光学引擎120的第二光束,并能够确定该第二光束在该标记尺810中的位置。由于第一光束和第二光束是采用相同的参照物作为位置参考标记,第一成像装置410能够获取第一光学引擎110和第二光学引擎120相对于同一标记的位置。因此,在第一成像装置410将第一光学引擎110和第二光学引擎120相对于同一标记的位置信息发送给控制系统后,控制系统能够根据这两个位置信息来生成第一曝光图案和第二曝光图案,以使得生成的第一曝光图案和第二曝光图案在基板910的正反两面对准。
作为另一种实现方式,如图4所示,该标定系统还可以包括第二分束装置220和第二成像装置420。该第二分束装置220和第二成像装置420可以与第二光学引擎120位于同一侧。经过第二光学引擎120的第二光束透过第二分束装置220后到达标记尺810,经过标记尺810的反射后再回到该第二分束装置220,该第二分束装置220可以将该第二光束反射至第二成像装置420。
可以理解的是,图4所示的标记尺810可以是半透半反的标记尺,也可以是对光信号几乎完全反射的标记尺。
在此情况下,标定系统获取第一光学引擎110和第二光学引擎120的过程可以如下:在承载机构920上放置带有标记的标记尺810,该标记可以呈现在第一成像装置410和第二成像装置420的视野中,第一成像装置410和第二成像装置420均可以获取该标记尺810上的标记。调整第一光学引擎110和第二光学引擎120的光轴,使得第一光学引擎110的光轴和第二光学引擎120的光轴垂直于中间的承载机构920。第一成像装置410可以获取经过第一光学引擎110的第一光束,并能够确定该第一光束在该标记尺810中的位置。第二成像装置420可以获取经过第二光学引擎120的第二光束,并能够确定该第二光束在该标记尺810中的位置。由于第一成像装置410和第二成像装置420获取的标记尺的信息是相同的,也就是说,第一光束和第二光束是采用相同的参照物作为位置参考标记,第一成像装置410和第二成像装置420能够获取第一光学引擎110和第二光学引擎120相对于同一标记的位置。因此,第一成像装置410和第二成像装置420将第一光学引擎110和第二光学引擎120相对于同一标记的位置信息发送给控制系统后,控制系统能够根据这两个位置信息来生成第一曝光图案和第二曝光图案,以使得生成的第一曝光图案和第二曝光图案在基板910的正反两面对准。
图4所示的技术方案,由于基板的上下表面均设置有标定系统,即在基板的上下表面分别设置一套分束装置和成像装置,因此,不论第一光学引擎和第二光学引擎的位置偏差是多大,第一成像装置都能够获取第一光学引擎发出的光信号,第二成像装置也能够获取第二光学引擎发出的光信号,进而能够对曝光图案进行对准。因此,图4所示的方案对第一光学引擎和第二光学引擎的位置偏差不会有任何限定,能够适用于第一光学引擎和第二光学引擎的位置偏差为任意值的场景。
本申请实施例还提供一种数字化双面光刻或曝光系统,可用于在对基板曝光之前将光学引擎的空间位置标定清楚。
如图2所示,该数字化双面光刻或曝光系统包括第一光学引擎110和第二光学引擎120,该第一光学引擎110用于对基板910的正面进行曝光,该第二光学引擎120用于对基板910的反面进行曝光。
该数字化双面光刻或曝光系统还可以包括标定系统610,该标定系统610可用于标定第一光学引擎110和第二光学引擎120的位置信息。
该数字化双面光刻或曝光系统还包括控制系统710,该控制系统710用于根据第一光学引擎110和第二光学引擎120的位置信息,生成第一曝光图案和第二曝光图案,其中,第一曝光图案和第二曝光图案在基板910的正反表面对准。
本申请实施例提供的数字化双面光刻或曝光系统,可以采用标定系统将光学引擎的位置标定清楚。这样控制系统可以生成第一曝光图案和第二曝光图案,使得第一曝光图案和第二曝光图案补偿第一光学引擎和第二光学引擎的位置偏移,使得曝光图案在基板的正反两面精确对准,因此能够在对基板的曝光过程中,实现对基板正反两面的精准曝光。
该标定系统610还可用于在后续使用过程中,第一光学引擎110和第二光学引擎120的相对位置发生变化后,重新对光学引擎的位置进行标定,实现对基板910的精准曝光。
可选地,标定系统610获取第一光学引擎110和第二光学引擎120的位置信息的方式可以参见上文的描述,为避免重复,此处不再赘述。
本申请实施例提供的技术方案,由于通常情况下,基板910上下两面的第一光学引擎110和第二光学引擎120的结构和功能是完全一致的,因此可以根据光学引擎光心之间的相对位置,调整光学引擎生成的曝光图案的相对位置,以补偿两个光学引擎之间的偏移量,使得两个光学引擎的曝光图案在基板的两侧精确对准。由此能够在提高生产率和产量的基础之上,显著地提高曝光系统的曝光质量。
可选地,在后续的曝光过程中,该数字化双面光刻或曝光系统可以均按照之前获取的位置信息生成曝光图案。或者,该数字化双面光刻或曝光系统可以实时地获取两个光学引擎的位置信息,并实时的调整两个光学引擎生成的曝光图案。
如图5所示,数字化双面光刻或曝光系统还可以包括为第一光学引擎110提供曝光光束的第一光源系统310,该第一光源系统310可以包括曝光光源311,该曝光光源311例如可以提供紫外光(Ultraviolet Rays,UV),以对涂有诸如光刻胶的光敏材料的基板910进行曝光。该第一光源系统310例如还可以包括光纤312以及光准直匀化装置313,曝光光源311发射的曝光光束通过光纤312进入准直匀化装置313,以对曝光光束进行准直和/或均匀化处理。应理解,第一光源系统310可以仅包括曝光光源311,也可以包括输出光束已经经过准直和/或均匀化处理的曝光光源,本申请实施例并不限于此。类似地,对第二光学引擎120提供曝光光束的第二光源系统320可以包括:曝光光源321、光纤322以及光准直匀化装置323。
可选地,第一光学引擎110可以包括用于生成第一曝光图案的空间光调制器111,用于改变光束传输方向的反射镜112,以及用于将该第一曝光图案投影到基板910的第一面911的投影系统113。类似地,第二光学引擎120可以包括用于生成第二曝光图案的空间光调制器121,用于改变光束传输方向的反射镜122,以及用于将该第二曝光图案投影到基板910的第二面912的投影系统123。
曝光光源310、320发出的光经过反射镜112、122的反射后,被空间光调制器111、121接收到。空间光调制器111、121可以产生需要的像素图形或像素掩膜图形,该像素掩膜图形可以在与承载机构920运动同步的特定时间内持续存在。由空间光调制器111、121的像素掩膜图形产生的光输入到投影系统113、123。通过投影系统113的光会聚焦到基板910的第一面911上,以实现对基板910第一面911的曝光。通过投影系统123的光会穿过承载机构920并聚焦到基板910的第二面912上,以实现对基板910第二面912的曝光。由此,像素掩膜图形就被投影到基板910的两侧。
可选地,上文描述的标定过程中的第一光束和第二光束也可以是曝光光束,该曝光光束可携带曝光图案的信息。
在图4所示的系统中,标记尺810可以放置在基板的非曝光区域,在曝光过程中,该标记尺810不会影响光学引擎对基板的曝光。并且在曝光过程中,标定系统还可以通过标记尺810实时地标定两个光学引擎的空间位置,以对曝光图案进行实时对准,从而能够对基板进行更精准地曝光。
图4所示的分束装置设置于光学引擎与基板之间,但本申请实施例并不限于此。例如,第一分束装置210还可以设置在该第一光学引擎110内。具体地,该第一分束装置210可以设置在第一光学引擎110的空间光调制器111和投影系统113之间。
类似地,第二分束装置310也可以设置在第二光学引擎120内,具体地,第二分束装置310可以设置在第二光学引擎120的空间光调制器121和投影系统123之间。
该数字化双面光刻或曝光系统还可以包括承载机构920,能够相对于第一光学引擎110和第二光学引擎120移动该基板910。该承载机构920可以包括XY移动平台以及Z轴控制台,该XY移动平台可以实现光学引擎在基板所在的平面,与基板产生相对移动。Z轴控制台可以控制光学引擎在与基板910所在平面相垂直的方向移动,以改变与基板910的相对距离或高度,使得经过光学引擎的光束能够聚焦至基板910上。承载机构920的两侧面921和922在曝光区域可以是透明,也可以是镂空的,以使得经过第二光学引擎120的曝光光束能够到达基板910的第二面912,以对基板910的第二面进行曝光。
基板910的两面911和912上可以包括对曝光光束敏感的蚀刻层或涂覆层。该基板可以是用于制造PCB的PCB板或晶片,也可以是用于引线框的片板,或者还可以是用于液晶显示器制造、文件印刷、照相复制等的各种其他平板。
在曝光过程中,携带有图案信息的曝光光束照射到对曝光光束敏感的基板上,能够在基板上刻蚀出该图案信息,从而实现对该基板的曝光。
下面结合图5,对曝光前的校准过程进行描述。
在曝光前的校准过程中,第一光学引擎110和第二光学引擎120的光轴在设计和制造中可以已经预先对齐,该对齐可以理解为一种粗对齐,第一光学引擎110和第二光学引擎120的光轴垂直于基板910所在的平面。本申请实施例可以在承载机构920上放置标记尺810,作为参考标记。打开曝光光源311、321,并使得曝光光源311、321产生适当的光强,然后,调整第一光学引擎110和第二光学引擎120的Z轴位置,使得经过第一光学引擎110和第二光学引擎120的光能够聚焦到平台920的表面921。
经过第一光学引擎110的部分光束将透过第一分束镜210,照射到标记尺810之后,会携带参考标记的信息,并在标记尺810的表面处产生反射,反射光(即第一光束)会由第一分束装置210反射到第一成像装置410中,并由第一成像装置410的相机获取该第一光束的光心相对于参考标记的位置,从而得到第一光学引擎110的光轴的位置。
经过第二光学引擎120的部分光束将透过第二分束镜310,照射到标记尺810之后,会携带参考标记的信息,并在标记尺810的表面处产生反射,反射光(即第二光束)会由第二分束装置220反射到第二成像装置420中,并由第二成像装置420的相机获取该第二光束的光心相对于参考标记的位置,从而得到第二光学引擎120的光轴的位置。
第一光学引擎110的光轴的位置信息和第二光学引擎120的光轴的位置信息可以被存储在计算机控制系统中,用于曝光过程中的图案对准。例如,控制系统可以控制第一光学引擎110生成的曝光图案和第二光学引擎120生成的曝光图案的相对位置,以补偿第一光学引擎110和第二光学引擎120的光轴的偏移,使得第一光学引擎110投影到基板910上的图案和第二光学引擎120投影到基板910上的图案准确对齐。
本申请实施例对标定过程和曝光过程的执行过程不做具体限定。
作为一个示例,由于标记尺没有放置在基板的曝光区域,因此,标定过程和曝光过程可以在同一节拍中操作。例如,在每次曝光之前,标定系统都对光学引擎的位置进行标定,然后控制系统可以根据光学引擎的位置调整对曝光图案进行分解和对准,然后光学引擎可以以对准之后的曝光图案对基板进行曝光。这种方式能够保证光学引擎每次生成的曝光图案都能精确对准。
作为又一示例,由于光学引擎安装完之后,其位置基本不会变化。因此,可以只对光学引擎的位置进行一次标定,后续曝光过程就不需要再对光学引擎的位置进行标定,直接根据之前标定的位置信息生成曝光图案,对基板进行曝光。这种曝光方式操作简单,易于实现,能够提高曝光速度。
但是,有一些特殊情况,比如温度的变化,或者光学引擎使用了很长周期后等,光学引擎的位置可能会发生变化。对于这种情况,为了保证曝光精度,可以在曝光之前,对光学引擎的位置进行重新标定,后续可以使用重新标定之后的位置信息生成曝光图案对基板进行曝光。
曝光光源310、320可以提供包括紫外光、红外光、可见光、电子束、离子束和X射线中的至少一种能量辐射。
当然,在标定过程中,也可以使用曝光图形进行标定。例如,可以给空间光调制器111、121发送曝光图形,曝光光源发射的光经过空间光调制器后,可以将对曝光图形投影到基板910上。然后,可以调整光学引擎的Z轴位置,使得曝光图形能够聚焦至平台920的表面。第一成像装置410和第二成像装置420能够获取曝光图形与参考标记的相对位置,以对第一光学引擎和第二光学引擎的位置进行标定,从而对曝光图案进行对准。
在对准之后对基板910的曝光过程中,可以控制第一光学引擎110和第二光学引擎120的绝对位置保持不变,以保证上下两面曝光图案的精准曝光。例如,在曝光过程中,可以通过控制承载机构920上的基板910在XY方向移动,实现光学引擎对整个基板的曝光。
此外,还可以保持第一光学引擎110和第二光学引擎120的相对位置保持不变,来保证基板910正反两面曝光图案的精准曝光。例如,在曝光过程中,可以使用一套控制机构控制第一光学引擎110和第二光学引擎120同时移动,使得第一光学引擎110和第二光学引擎120的相对位置保持不变,这样能够保证第一曝光引擎110和第二曝光引擎120投影到基板910上的曝光图案一直保持对准的状态。
可选地,第一成像装置和第二成像装置还可以包括图像透镜,以更好地将第一光束和第二光束聚焦在成像界面上。
本申请实施例对光学引擎的排列方式并不限定。
例如,可以如图6所示,在曝光基板的正反两面各设置一个光学引擎。设置正面的第一光学引擎110用于对基板910正面进行曝光,设置在反面的第二光学引擎120用于对基板910反面进行曝光。
又例如,曝光基板的正反两面各设置多个光学引擎,可以在基板的一侧设置2~N个光学引擎,N≥2,N为自然数。如图7所示,可以在基板的两侧各设置一排光学引擎,就基板的一面而言,设置一排光学引擎能够提高曝光速率。相比于设置一个光学引擎的方案,曝光速率能够缩短1/N。
在该情况下,标记尺的设置方向可以沿着光学引擎的排列方向进行设置。例如,该标记尺的长度方向与光学引擎的排列方向平行。当然,该标记尺的长度方向也可以为其他任意方向。
再例如,可以在曝光基板的正反两面各设置多排光学引擎,例如,曝光基板每侧的光学引擎可以是M×N阵列排布,M、N均为大于等于2的整数。设置多排光学引擎,可以进一步提高光学引擎的曝光速率。
在该情况下,标记尺的设置方向可以沿着光学引擎的排列方向设置,或者垂直于光学引擎的排列方向,或者为任意角度的方向。
需要说明的是,根据上文的描述,第一光学引擎和第二光学引擎的物理位置可以不是完全对准的,因此,图5和图6所示的基板上表面的多个引擎和下表面的多个引擎的位置也可以不是完全对准的,允许有一定的偏移,可以通过调整曝光图案的相对位置来补偿光学引擎位置的偏移,使得基板上表面的光学引擎投影到基板上的图案与下表面对应的光学引擎投影到基板上的图案对准。
可选地,对于有多排光学引擎的结构,相邻两排的光学引擎之间可以交错排列。如图8所示,第一排光学引擎和第二排光学引擎之间有一定的错位,这样可以通过单次扫描即可完成整个基板的曝光。换句话说,在对基板进行曝光的过程中,仅需要沿着基板所在平面的一个方向移动就可以完成整个基板的曝光,能够大大提高曝光速度,简化曝光流程。尤其是对于超大基板而言,采用多排光学引擎进行曝光,能够大大缩短曝光时间。
可选地,光学引擎在扫描曝光过程中,可以采用斜扫描的技术对基板进行曝光。一般来说,一个无掩膜光学引擎的曝光区域是一个矩形区域,斜扫描技术是指该矩形相对于扫描方向倾斜,该倾斜的角度可以是1~10度。
如图10所示,光学引擎的扫描路径可以为先沿着方向603扫描,之后沿着垂直于方向603的方向604扫描,然后再沿着方向605进行扫描。曝光区域601和曝光区域606是倾斜的,它们在扫描方向603和605的排列使得在垂直于扫描方向603和605的方向上的曝光区域的宽度之和是常数。两次扫描603和605之间有一个缝合区域602、607。由于长方形601、606是倾斜的,线602、607之间的缝合区域是两次扫描之间的平滑过渡,所以多次扫描曝光可以得到一个很大的曝光区域,整个基板上的曝光精确且平整,使用紧凑的无掩膜光学引擎,因此可以得到小的曝光区域。同时,由于每个无掩膜光学引擎结构紧凑,因此,采用斜扫描技术可以达到减少像差、提高曝光图案的分辨率以及确保优秀的成像效果。
当然,为了增加曝光速度,也可以采用上文描述的一排或多排光学引擎进行曝光。进一步地,该多排光学引擎可以采用交错排列的方式。
图11是本申请实施例提供的两排光学引擎采用斜扫描技术一次曝光以后形成的缝合区域的示意图。
在图11所示的例子中,两排光学引擎交错排列,整个基板的曝光只需要一次扫描,即只需要沿着Y方向进行一次扫描,即可完成整个基板的曝光。曝光区域701、721、720、719是第一排,曝光区域713、712、711是第二排。第一排沿着路径703、705、708、710扫描,第二排沿着路径705、707、709扫描。缝合区域为702、714、715、716、717、718。由于光学引擎的间距和每个光学引擎的有效扫描宽度相同,这种光学引擎的交错排列方式只需要单次扫描曝光,可以不需要X平台。
采用斜扫描技术不仅能够提高光刻精度,还能够增加曝光面积。
可选地,本申请实施例对曝光基板的摆放位置不做具体限定。如图12所示,该曝光基板可以是水平放置,也可以是垂直放置,或者可以是倾斜任意角度进行放置。在曝光过程中,只要光学引擎的光轴垂直于曝光基板,就可以对该曝光基板进行精准曝光。同样地,由于曝光基板需要放置在承载机构上进行曝光,因此,承载机构的位置也可以是水平放置、垂直放置或者是倾斜任意角度放置。
可选地,基板可以通过载板机构进行固定,使得第一光学引擎和第二光学引擎能够更好地对基板的正反面进行曝光。本申请实施例对载板机构的形式不做具体限定。载板机构可以理解为用于承载或固定基板的机构。
作为一个示例,该载板机构可以是采用两块玻璃固定基板的机构。例如,可以将曝光基板放置在两块玻璃板之间,然后对两块玻璃的中间区域进行抽真空,利用两块玻璃压平曝光基板。在曝光过程中,曝光引擎的光轴垂直于玻璃板平面,从而实现对基板的曝光。
其中,该玻璃板可以是透明的,且该玻璃板对曝光光源不敏感,曝光光束能够透过玻璃板到达基板表面,从而能够实现对基板的正反面进行曝光。
作为另一个示例,可以采用玻璃板和夹板机构的方式来固定基板。例如,在玻璃板的一侧有固定基座的夹板机构,另一侧有可以活动基座的夹板机构。基板可以设置在玻璃板上,然后通过固定就做的夹板机构和活动的夹板机构固定在玻璃板上。这种载板机构能够兼容不同尺寸的曝光基板,能够根据基板的实际宽度灵活调整活动基座的位置。
基板放置在玻璃板上之后,基板的一边可以通过固定基座固定在玻璃板上,另一边通过活动基座进行固定,该活动基座可以使得基板在该玻璃板上被拉平。在曝光过程中,光学引擎的光学镜头的投影方向垂直于曝光基板,从而实现对基板的曝光。
当然,也可以采用两个固定的夹板机构来固定基板。这种方式可以对具有特定尺寸的基板进行固定。
由于玻璃板是透明的,且对曝光光源不敏感,因此,光学引擎发出的曝光光源能够透过玻璃板到达基板的一个表面,实现对该表面的曝光。对于基板的另一个表面,由于夹板机构位于基板的边缘位置,例如非曝光区域,也不会影响光学引擎对基板的曝光。因此,这种载板机构能够实现光学引擎对基板的双面曝光。
作为又一示例,可以使用夹板机构实现对基板的固定。如图13所示,可以使用4个夹板机构,每个夹板机构夹住曝光基板的一个角,通过使用不同的拉力方向将基板拉平整。
可选地,该4个夹板机构可以都是活动的,该四个夹板机构可以使用沿着对角线向外的方向拉平基板。或者该4个夹板中有一个是固定夹板,其余3个可以是活动夹板。在拉平过程中,该3个基板的拉力方向可以是如图13所示的方向,或者,也可以是其他的方向,只要能够将基板拉平整即可。
同样地,在曝光过程中,光学引擎的光学镜头的投影方向可以与基板垂直,以实现对基板的曝光。
当然,该4个夹板机构也可以位于基板的其他位置,只要能够沿着不同的方向将基板拉平整即可。
由于4个夹板机构均位于基板的边缘位置,例如,基板的4个角,因此,能够实现光学引擎对基板的双面曝光。
作为又一示例,对于曝光基板是整卷的软板的情况下,可以采用图14所示的轧辊或辊轮的方式对基板拉平。例如,该基板可以从辊轮的一侧卷进,另一侧卷出,中间被曝光的区域可以通过辊轮将基板拉平。
由于中间的曝光区域均能够被光学引擎照射到,因此,能够实现光学引擎对基板的双面曝光。
本申请实施例对辊轮的摆放位置不做具体限定。如图14所示,该辊轮拉平基板的方向可以是水平的,也可以是垂直的,或者也可以是倾斜任意角度的方向,只要光学引擎的光轴垂直于基板即可。
可选地,本申请实施例对光学引擎扫描基板的方法不做具体限定。只要光学引擎和基板能够发生相对运动且能够实现对基板的表面的完整曝光即可。
具体的扫描方法可以如表1所示。
表1
序号 光学引擎的移动方向 承载机构带动基板的移动方向
1 Z方向动,X、Y方向不动 X、Y方向动
2 X、Y、Z方向动 X、Y方向不动
3 X、Z方向动 Y方向动
4 Y、Z方向动 X方向动
对于上述4种情况,光学引擎可以在Z方向移动,Z方向可以指垂直于基板或承载机构的方向,光学引擎通过调整Z轴的位置,使得曝光图案能够聚焦至基板上,实现对基板的曝光。
对于第一种情况,在对基板进行曝光的过程中,光学引擎在X、Y方向保持不动,由承载机构带动基板在X、Y方向移动,从而实现光学引擎对基板整个表面的曝光。
这种情况下,由于光学引擎在X、Y方向的位置保持不变,因此,如果在曝光之前对曝光图案的位置进行对准之后,光学引擎在后续的曝光过程中,均可以按照对准之后的曝光图案的位置来实现对基板正反两面的精准曝光。
对于第二种情况,在对基板进行曝光的过程中,基板在X、Y方向保持不动,也就是说,基板的位置保持不变,可以通过控制光学引擎在X、Y方向移动,从而实现对基板整个表面的曝光。
这种情况下,由于光学引擎在曝光过程中位置会发生变化,因此对于双面光刻系统,需要控制系统控制基板正面的光学引擎和基板反面的光学引擎的运动轨迹相同,也就是控制正反表面的光学引擎同时运动,以实现光学引擎对基板正反表面的精准曝光。
对于第三种情况,光学引擎可以在X方向移动,以实现光学引擎对基板X方向的曝光,而基板可以沿着Y方向移动,以实现光学引擎对基板Y方向的曝光,从而能够实现光学引擎对基板整个表面的曝光。
对于第四种情况,光学引擎可以在Y方向移动,以实现光学引擎对基板Y方向的曝光,而基板可以沿着X方向移动,以实现光学引擎对基板X方向的曝光,从而能够实现光学引擎对基板整个表面的曝光。
第三、第四种情况与第二种情况类似,由于光学引擎在曝光过程位置会发生变化,因此对于双面光刻系统,需要控制系统控制基板正面的光学引擎和基板反面的光学引擎同时运动,以实现光学引擎对基板正反表面的精准曝光。
上文描述的扫描方法均是指光学引擎和基板中有一个能够在X方向移动,有一个能够在Y方向移动,当然,本申请实施例并不限于此。光学引擎和基板也可以在X、Y方向均能够发生移动。在曝光过程中,光学引擎可以在X轴的正方向移动,而同时基板可以在X轴的负方向移动,从而实现光学引擎对基板X方向的曝光。同样地,光学引擎可以在Y轴的正方向移动,而同时基板可以在Y轴的负方向移动,从而实现光学引擎对基板Y方向的曝光。因此,能够实现光学引擎对基板整个表面的曝光。
上文描述的光学引擎的位置发生变化可以指光学引擎中的光学镜头的位置发生变化。控制光学引擎移动可以指控制光学引擎中的光学镜头移动。
本申请实施例对数字化双面光刻或曝光系统的实现方式不做具体限定。
作为一个示例,该数字化双面光刻或曝光系统可以是基于数字微型反射镜(digital micro mirror device,DMD)激光成像的系统。如图15所示,该系统可以包括激光光源1100、光学引擎和承载机构1500,该光学引擎可以包括光源准直系统1300、DMD芯片1200和光学成像系统1400。该激光光源可以包括多个小功率激光器通过光纤耦合而成的高功率激光光源。DMD芯片可以包括可编程微反射镜阵列,光学成像系统可以包括上下两组镜头及中间的微透镜阵列,微透镜阵列与DMD芯片1200上的微反射镜阵列一一对应,主要是为了缩小微反射镜反射光斑的尺寸。该系统可以是由激光光束经过准直扩束,以一定角度投射到空间光调制器DMD上,经过DMD后光束被微反射镜阵列调制成多束光,该多束光可以被微反射镜单独控制。然后,光束可以以点阵光斑的形式汇聚到基板上。该系统可以根据所需曝光的图形控制DMD芯片1200上的微反射镜阵列的多光束的通断。同时,计算机可以同步控制带有基板的承载机构进行图形面阵扫描,在基板1500的感光材料上形成所需图案,再通过光学引擎之间或光学引擎自身对扫描出的图形进行拼接,即可得到所需要的大面积曝光图案。
作为另一个示例,数字化双面光刻或曝光系统可以采用单束激光扫描的方式来实现。如图16所示,该系统可以包括激光光源2100、声光调制系统(acousto-opticalmodulators,AOM)2800、光束整形系统、转镜系统2400、F-θ透镜系统2700、运动平台2600等。激光光源发出的单束激光经过光束整形系统2200、2300的整束、滤光、改变激光走向等调整光路之后,进入声光调制系统2800。声光调制系统利用声光相互作用原理,使激光束被超声波调制而形成光束的通断开关。经声光调制系统调制之后的光束被多边形反射镜2900反射后进入F-θ透镜系统2700,该技术利用转镜系统2400、F-θ透镜系统2700和聚光透镜2500使得激光束垂直于运动平台2600的运动方向形成均匀扫描,再利用曝光图形信号同步控制声光调制系统2800的通断扫描激光光束和机台的运动,可实现运动平台2600上基底表面不同位置的感光,实现光阻的图形转换。该系统利用高功率单数激光光源,曝光功率较强,精度较高,焦深范围大,曝光均匀性较好,图形质量高。
该激光光源可以产生355nm的UV光。
作为又一示例,该数字化双面光刻或曝光系统还可以是基于半导体激光光纤耦合密排激光点阵成像的系统。图18为光纤的实物图。图19为光纤耦合密排的激光点阵示意图。该系统的主要结构可以如图17所示:多根光纤可以通过光纤集束3400排列成单排或多排光纤阵列,该多根光纤可以是单模光纤,也可以是多模光纤。光纤束的另一端的每一根光纤可以带有光纤连接器3300、4300,通过连接器可以将单个半导体激光耦合到单根光纤。然后可以通过控制半导体激光3100、4100的开关,即在光纤束的出光端输出图形,并通过成像镜头3200、4200成像在基板表面。本申请实施例的数字化双面光刻或曝光系统也可以采用这种光刻系统实现对基板的双面曝光。
本申请实施例还提供了另一种数字化双面光刻或曝光的方法,该方法可以应用在上述本申请实施例提供的数字化双面光刻或曝光系统中,图20是本申请提供的数字化光刻或曝光的方法的示意性流程图,如图20所示,该方法包括:
S5100、根据第一光学引擎和第二光学引擎的位置信息,生成第一曝光图案和第二曝光图案,所述第一曝光图案和所述第二曝光图案在所述基板的正反表面对准。
S5200、控制所述第一光学引擎和所述第二光学引擎以所述第一曝光图案和所述第二曝光图案对所述基板的正反面进行曝光。
本申请实施例提供的数字化双面光刻或曝光的方法,可以根据两个光学引擎的位置调整生成的曝光图案的位置,以补偿两个光学引擎的偏移,使得第一光学引擎投影到基板的第一曝光图案与第二光学引擎投影到基板的第二曝光图案精确对准,实现对基板正反两面的精准曝光。
对第一光学引擎和第二光学引擎的获取方式可以参照上文的描述,此处不再赘述。
可选地,所述方法还包括:获取所述第一光学引擎110和第二光学引擎120的位置信息。
可选地,所述方法还包括:获取所述基板910上的参考标记的位置信息;所述根据所述第一光学引擎110和所述第二光学引擎120的位置信息,生成第一曝光图案和第二曝光图案,包括:根据所述第一光学引擎110相对于所述参考标记的位置偏移量,以及所述第二光学引擎120相对于所述参考标记的位置偏移量,生成所述第一曝光图案和所述第二曝光图案。
可选地,所述获取所述第一光学引擎110和所述第二光学引擎120的位置信息,包括:接收经过所述第一光学引擎110并由第一分束装置210反射的第一光束;接收经过所述第二光学引擎120并由第二分束装置220反射的第二光束;将所述第一光束的位置和所述第二光束的位置分别确定为所述第一光学引擎110的位置和所述第二光学引擎120的位置。
可选地,所述方法还包括:在对所述基板910进行曝光的过程中,控制所述第一光学引擎110和所述第二光学引擎120的位置保持不变,或控制所述第一光学引擎110和所述第二光学引擎120的相对位置保持不变。
可选地,所述第一光学引擎110的光轴和所述第二光学引擎120的光轴均垂直于所述基板910。
本申请还提供了另一种数字化双面光刻或曝光的方法,该方法可以应用在上述本申请实施例提供的数字化双面光刻或曝光系统中,图21是本申请提供的数字化光刻的方法或曝光的示意性流程图,如图21所示,该方法包括:
S6100、获取第一光学引擎110和第二光学引擎120的位置信息;
S6200、根据所述第一光学引擎110和所述第二光学引擎120的位置信息,生成第一曝光图案和第二曝光图案,所述第一曝光图案和所述第二曝光图案在基板910的正反面对准。
本申请实施例提供的数字化双面光刻的方法,采用标定系统可以将两个光学引擎的位置标定清楚,另外,可以根据两个光学引擎的位置调整生成的曝光图案的位置,以补偿两个光学引擎的偏移,使得第一光学引擎投影到基板的第一曝光图案与第二光学引擎投影到基板的第二曝光图案精确对准,实现对基板正反两面的精准曝光。
可选地,所述方法还包括:获取所述基板910上的参考标记的位置信息;所述根据所述第一光学引擎110和所述第二光学引擎120的位置信息,生成第一曝光图案和第二曝光图案,包括:根据所述第一光学引擎110相对于所述参考标记的位置偏移量,以及所述第二光学引擎120相对于所述参考标记的位置偏移量,生成所述第一曝光图案和所述第二曝光图案。
可选地,所述获取所述第一光学引擎110和所述第二光学引擎120的位置信息,包括:接收经过所述第一光学引擎110并由第一分束装置210反射的第一光束;接收经过所述第二光学引擎110并由第二分束装置220反射的第二光束;将所述第一光束的位置和所述第二光束的位置分别确定为所述第一光学引擎110的位置和所述第二光学引擎120的位置。
可选地,所述方法还包括:在对所述基板910进行曝光的过程中,控制所述第一光学引擎110和所述第二光学引擎120的位置保持不变,或控制所述第一光学引擎110和所述第二光学引擎120的相对位置保持不变。
可选地,所述第一光学引擎110的光轴和所述第二光学引擎120的光轴均垂直于所述基板910。
应理解,在本申请实施例中,术语“第一”、“第二”仅为了区分不同的器件,而不应对器件的数量构成任何限定,并且“第一”和“第二”可以互换,本申请实施例并不限于此。
还应理解,上述只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请实施例,而非要限制本申请实施例的范围。本领域技术人员根据所给出的上述示例,显然可以进行各种等价的修改或变化,或者可以新加入某些步骤等。或者上述任意两种或者任意多种实施例的组合。这样的修改、变化或者组合后的方案也落入本申请实施例的范围内。
还应理解,上文对本申请实施例的描述着重于强调各个实施例之间的不同之处,未提到的相同或相似之处可以互相参考,为了简洁,这里不再赘述。
还应理解,上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
本申请实施例还提供了一种计算机可读介质,用于存储计算机程序代码,该计算机程序包括用于执行上述本申请的数字化双面光刻的方法的指令。该可读介质可以是只读存储器(Read-Only Memory,ROM)或随机存取存储器(Random Access Memory,RAM),本申请实施例对此不做限制。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品,该计算机程序产品包括用于执行上述任一实施例中的数字化光刻的方法的指令。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种数字化双面光刻或曝光系统,其特征在于,包括:
承载机构920,用于承载基板910;
第一光学引擎110,用于对所述基板910的正面进行曝光;
第二光学引擎120,用于对所述基板910的反面进行曝光;
控制系统710,用于根据所述第一光学引擎110和所述第二光学引擎120的位置信息,生成第一曝光图案和第二曝光图案,所述第一曝光图案和所述第二曝光图案在所述基板910的正反表面对准;
所述控制系统710还用于控制所述第一光学引擎110和所述第二光学引擎120分别以所述第一曝光图案和所述第二曝光图案对所述基板910的正反面进行曝光。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括标定系统,所述标定系统用于获取所述第一光学引擎110和第二光学引擎120的位置信息。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述标定系统610包括第一成像装置410,所述第一成像装置410用于获取所述基板910上的参考标记的位置信息,所述控制系统710用于根据所述第一光学引擎110相对于所述参考标记的位置偏移量,以及所述第二光学引擎120相对于所述参考标记的位置偏移量,生成所述第一曝光图案和所述第二曝光图案。
4.根据权利要求2或3所述的系统,其特征在于,所述标定系统610包括第一分束装置210和第二分束装置220,以及第一成像装置410和第二成像装置420,所述第一分束装置210和所述第一成像装置410位于所述第一光学引擎110的一侧,所述第二分束装置220和所述第二成像装置420位于所述第二光学引擎120的一侧,
所述第一成像装置410用于接收经过所述第一光学引擎110并由所述第一分束装置210反射的第一光束,所述第二成像装置420用于接收经过所述第二光学引擎120并由所述第二分束装置220反射的第二光束;
所述控制系统710还用于将所述第一光束的位置和所述第二光束的位置分别确定为所述第一光学引擎110的位置和所述第二光学引擎120的位置。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的系统,其特征在于,所述控制系统710还用于在对所述基板910进行曝光的过程中,控制所述第一光学引擎110和所述第二光学引擎120的位置保持不变,或控制所述第一光学引擎110和所述第二光学引擎120的相对位置保持不变。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的系统,其特征在于,所述第一光学引擎110的光轴和所述第二光学引擎120的光轴均垂直于所述基板910。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的系统,其特征在于,所述系统包括第一光学引擎阵列和第二光学引擎阵列,所述第一光学引擎阵列用于对所述基板910的正面进行曝光,所述第二光学引擎阵列用于对所述基板的反面进行曝光,所述第一光学引擎阵列和所述第二光学引擎阵列包括的光学引擎均以M×N阵列排布,M和N为自然数,其中,所述第一光学引擎阵列包括所述第一光学引擎110,所述第二光学引擎阵列包括所述第二光学引擎120。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的系统,其特征在于,所述基板910的法线方向为水平方向、垂直方向或倾斜任意角度的方向。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的系统,其特征在于,所述基板910的载板包括两块玻璃板,所述基板910设置于所述两块玻璃板之间,被所述两块玻璃板压平整。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的系统,其特征在于,所述基板910的载板包括玻璃板和夹板,所述基板910设置在所述玻璃板上,所述夹板用于将所述基板固定在所述玻璃板上。
11.根据权利要求1-3中任一项所述的系统,其特征在于,所述基板910的载板包括4个夹板,所述基板910通过所述4个夹板固定,所述4个夹板分别夹住所述基板910的不同位置,通过使用不同方向的拉力将所述基板910拉平整。
12.根据权利要求1-3中任一项所述的系统,其特征在于,所述基板910为软板,所述基板910的载板为轧辊,所述基板910通过一对轧辊进行固定。
13.根据权利要求1-3中任一项所述的系统,其特征在于,所述系统采用的曝光方式包括以下中的任意一种:基于数字微型反射镜DMD的曝光方式、基于单束激光扫描成像的方式、基于半导体激光光纤耦合激光器的方式。
14.一种数字化双面光刻或曝光系统,其特征在于,包括:
承载机构920,用于承载基板910;
第一光学引擎110,用于对所述基板910的正面进行曝光;
第二光学引擎120,用于对所述基板910的反面进行曝光;
标定系统610,用于获取所述第一光学引擎110和所述第二光学引擎120的位置信息;
控制系统710,用于根据所述第一光学引擎110和所述第二光学引擎120的位置信息,生成第一曝光图案和第二曝光图案,所述第一曝光图案和所述第二曝光图案在所述基板910的正反面对准。
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