TW201823871A - 穿透式雷射直接成像系統 - Google Patents

穿透式雷射直接成像系統 Download PDF

Info

Publication number
TW201823871A
TW201823871A TW105143997A TW105143997A TW201823871A TW 201823871 A TW201823871 A TW 201823871A TW 105143997 A TW105143997 A TW 105143997A TW 105143997 A TW105143997 A TW 105143997A TW 201823871 A TW201823871 A TW 201823871A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
laser
substrate
beams
imaging system
light source
Prior art date
Application number
TW105143997A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI625604B (zh
Inventor
洪國書
吳松峻
廖述政
張明宏
Original Assignee
旭東機械工業股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 旭東機械工業股份有限公司 filed Critical 旭東機械工業股份有限公司
Priority to TW105143997A priority Critical patent/TWI625604B/zh
Priority to CN201710057512.5A priority patent/CN108255020A/zh
Priority to CN201711203316.0A priority patent/CN108255021A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI625604B publication Critical patent/TWI625604B/zh
Publication of TW201823871A publication Critical patent/TW201823871A/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2051—Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source
    • G03F7/2053—Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source using a laser
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70383—Direct write, i.e. pattern is written directly without the use of a mask by one or multiple beams
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70383—Direct write, i.e. pattern is written directly without the use of a mask by one or multiple beams
    • G03F7/704—Scanned exposure beam, e.g. raster-, rotary- and vector scanning

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

本發明係關於一種穿透式雷射直接成像系統，其主要包括可在一Y方向上相對位移的一載台及一雷射曝光裝置，且在位移過程中，該雷射曝光裝置可在一X方向上對該載台上之基板進行掃描，以在該基板上形成一潛像圖案。詳言之，該雷射曝光裝置具有一雷射模組，其包括一線性雷射光源及一穿透式掃描器。該線性雷射光源之長度方向傾斜於X方向。該穿透式掃描器具有一多稜鏡，其轉軸平行於該線性雷射光源之長度方向。此外，該轉動的過程中，該多稜鏡之刻面允許每一雷射光束穿透並在該基板上形成傾斜的一條狀曝光光斑，且相鄰之兩雷射光束所形成之曝光光斑在X方向上之投影存在部分重疊。

Description

穿透式雷射直接成像系統
本發明係關於一種雷射直接成像系統（Laser Direct Imaging System，LDI），尤其是一種利用線性掃描方式成像之雷射直接成像系統。
近年來，在印刷電路板（PCB）之製程中對精密度之要求不斷提高，使得傳統接觸印刷製程逐漸無法符合要求。對此，許多印刷電路板廠商轉而使用直接成像系統（LDI system）以解決良率及產出率的問題。相較於傳統的微影技術，此雷射直接成像系統能在不使用光罩的情況下，而在電路板之電路圖案資料送入電腦後即可直接在基板上寫入對應所需的電路圖案以製造電路板，至此不僅精密度大幅提升，兼能有效降低生產成本。
台灣專利第523968號揭露一種直接雷射成像系統，其能在無光罩使用下，直接在一基板表面上形成一潛影圖案（latent image）。其中，該直接雷射成像系統主要包括一雷射光源及設於該雷射光源與基板之間的一反射式掃描器。該雷射光源用以輸出一載有影像資訊的雷射光束。該反射式掃描器具有一多面鏡，其在轉動時對基板進行掃描，以形成該潛影圖案。
值得注意的是，傳統反射式的掃描方法會產生諸多缺點。首先，如第十一圖所示，在使用反射式多面鏡9時，基板4的高度變化會造成聚焦點F3、F4的位置偏移，連帶影響其潛影圖案之成像品質。再者，如第十二圖所示，傳統鏡面91對雷射光束92之聚焦點F會因為鏡面91轉動角度而有所不同，導致基板4成像時產生影像周圍失焦的情形。為改善此諸多缺點，前述台灣專利所示之直接雷射影像系統即是在該反射式掃描器與基板之間的光學路徑上設置一平場聚焦透鏡（F-theta lens）來補正，藉以提高成像品質。
有別於以往之反射式雷射直接成像系統，本發明提供一種新的穿透式雷射直接成像系統，藉由其穿透式的掃描器來直接成像，可以避免反射式掃描器的失焦或焦點偏移等問題，且其所搭配的光學系統也得以大幅簡化，得以大幅降低設備成本。此外，本發明穿透式雷射直接成像系統之雷射曝光裝置係採用成排之多顆雷射二極體的線性掃描方式，更可以大幅提高掃描速度。
具體而言，本發明穿透式雷射直接成像系統主要包括一載台及一雷射曝光裝置。該載台係供承載一基板，該基板塗佈有一感光層。該雷射曝光裝置可與該載台於一Y方向上相對位移，且能在相對位移的過程中在一X方向對該基板之感光層線性掃描，以在該感光層上形成一潛像圖案。
詳言之，該雷射曝光裝置具有一第一雷射模組，該第一雷射模組主要包括一線性雷射光源、一光學組件及一穿透式掃描器。該線性雷射光源包括複數雷射二極體，沿其長度方向間隔排列，用以輸出相互平行的多道雷射光束，且該線性雷射光源之長度方向傾斜於X方向。該光學組件具有複數聚焦透鏡單元，用以分別對應地將該些雷射光束聚焦至該基板。該穿透式掃描器具有可轉動的一多稜鏡，該多稜鏡之轉軸平行於該線性雷射光源之長度方向，且具有多個刻面，供該些雷射光束射入，其中該多稜鏡之每一刻面皆能使每一條入射的雷射光束產生偏折，並經該多稜鏡之折射後平行出光，並在轉動一角度後在該基板的感光層的一斜向掃描路徑上形成一條狀曝光光斑，且相鄰之兩雷射光束所形成之條狀曝光光斑在X方向上之投影存在部分重疊。
較佳地，該雷射曝光裝置更包括一第二雷射模組，其結構相同於該第一雷射模組，其中該第一雷射模組之最後一道雷射光束所形成之條狀曝光光斑與該第二雷射模組之第一道雷射光束所形成之條狀曝光光斑在X方向上之投影存在部分重疊。
較佳地，該雷射曝光裝置的第一雷射模組更包括一水冷卻系統，用以對該第一雷射模組之線性雷射光源進行散熱。
較佳地，該雷射曝光裝置的第一雷射模組之每一聚焦透鏡單元包括一鏡筒及設於該鏡筒內的一聚焦透鏡，且該鏡筒恰軸向套設於對應之雷射二極體的一基座上。
較佳地，該多稜鏡係設於該光學組件之該些聚焦透鏡與該載台之間的一光學路徑上。
第一至十圖係顯示本發明穿透式雷射直接成像系統100的一個較佳實施例，用以將一數位圖案資訊直接寫入一基板4，以在該基板4表面的一感光層41（第八圖）形成一潛像圖案。如第一圖所示，該穿透式雷射直接成像系統100大致包括一機台1、一雷射曝光裝置2及一控制單元3。該雷射曝光裝置2係設於該機台1的一龍門12上。該機台1具有一載台11，供承載該基板4。
具體而言，該載台11連同其上之基板4可沿一Y方向前進，而與該龍門12上之該雷射曝光裝置2相對位移。此外，該雷射曝光裝置2能在與該載台11相對位移的過程中，使得該基板之感光層41在X方向上的每個位置點皆能受到該雷射曝光裝置2之選擇性曝光，以在該感光層41上形成二維之潛像圖案（未顯示）。該潛像圖案可經由後續的一顯影製程而在該基板4上被具象化。
第二圖係顯示第一圖中之該雷射曝光裝置2與該基板4的位置關係示意圖。其中，該雷射曝光裝置2具有結構完全相同的一第一雷射模組5及一第二雷射模組6。如第四圖之平面圖所示，該第一及第二雷射模組5、6彼此相互平行，但傾斜於該基板4的前進方向（也就是Y方向）。
為簡化起見，今僅以該第一雷射模組5為例說明，該第二雷射模組6之結構得比照該第一雷射模組5之結構。如第五及六圖所示，該第一雷射模組5包括一線性雷射光源51、一光學組件52、一穿透式掃描器53及一水冷卻系統54。其中，該線性雷射光源51之長度方向（M）傾斜於X方向（如第四圖所示），且包括複數雷射二極體510（如第六圖所示），沿該線性雷射光源51之長度方向（M）間隔排列，用以輸出相互平行的多道雷射光束511。同樣地，該光學組件52具有成排沿該線性雷射光源51之長度方向（M）設置的複數聚焦透鏡單元520，用以分別對應地將該些雷射光束511聚焦至該基板4。每一聚焦透鏡單元520包括一鏡筒521及設於該鏡筒521內的聚焦透鏡522。如第七圖所示，該鏡筒521恰軸向套設於對應之雷射二極體510的一基座512上，而該基座512復再被固定於一舟架513上。如此，可以省去每一個雷射二極體510與對應之聚焦透鏡522之間原本在光學軸上需要彼此繁複精準的對位問題。如第五圖所示，該水冷卻系統54係連接該線性雷射光源51之該些舟架513，用以對該線性雷射光源51之該些雷射二極體510進行散熱，以防止過熱失效。
復參閱第六圖，該穿透式掃描器53具有一多稜鏡531及用以驅使該多稜鏡531轉動的一馬達532。該多稜鏡531之轉軸平行於該線性雷射光源51之長度方向（M），且該多稜鏡531具有多個刻面533，供該些雷射光束511射入。如第八A圖所示，該多稜鏡531之每一刻面533皆能使每一條入射的雷射光束511產生偏折，並經該多稜鏡531之折射後平行出光，並在轉動一角度後（如第八C圖）在該基板4的感光層41的一斜向掃描路徑（N）上形成一條狀曝光光斑S。
參閱第三圖之放大圖所示，相鄰之兩雷射光束511a、511b所形成之條狀曝光光斑S11 、S12 在X方向上之投影存在部分重疊。同樣地，如第九圖所示，相鄰兩雷射模組5、6所產生之條狀雷射光斑也存在部分重疊，其中該第一雷射模組5之最後一道雷射光束511l所形成之條狀曝光光斑S1N 與該第二雷射模組6之第一道雷射光束611a所形成之條狀曝光光斑S21 在X方向上之投影存在部分重疊。換言之，該第一雷射模組5的該些雷射二極體510確實能夠在X方向上對該基板4之感光層41的不同位置曝光，且在該基板4前進被掃描的過程中，該控制單元3（第一圖）可控制該雷射曝光裝置2之該些雷射二極體510的開關，並使得每一曝光光斑或未曝光的位置形成該潛像圖案的一畫素點，且相鄰畫素點不會產生空白間隙。此外，如第十圖所示，本發明之穿透式掃描器53之多稜鏡531更具有對焦精準之優點，雷射光束在經過該多稜鏡531之折射後，基板4的高度變化並不會造成聚焦點F1 、F2 的位置偏移。
藉由上述設置，本發明之穿透式雷射直接成像系統藉由其穿透式的掃描器來直接成像，可以避免反射式掃描器的失焦或焦點偏移等問題，且其所搭配的光學系統也得以大幅簡化，得以大幅降低設備成本。此外，本發明穿透式雷射直接成像系統之雷射曝光裝置係採用成排之多顆雷射二極體的線性掃描方式，更可以大幅提高掃描速度。
無論如何，任何人都可以從上述例子的說明獲得足夠教導，並據而了解本發明內容確實不同於先前技術，且具有產業上之利用性，及足具進步性。是本發明確已符合專利要件，爰依法提出申請。
100‧‧‧穿透式雷射直接成像系統
1‧‧‧機台
11‧‧‧載台
12‧‧‧龍門
2‧‧‧雷射曝光裝置
3‧‧‧控制單元
4‧‧‧基板
41‧‧‧感光層
5‧‧‧第一雷射模組
51‧‧‧線性雷射光源
510‧‧‧雷射二極體
511/511a/511b/511l‧‧‧雷射光束
512‧‧‧基座
513‧‧‧舟架
52‧‧‧光學組件
520‧‧‧聚焦透鏡單元
521‧‧‧鏡筒
522‧‧‧聚焦透鏡
53‧‧‧穿透式掃描器
531‧‧‧多稜鏡
532‧‧‧馬達
533‧‧‧刻面
54‧‧‧水冷卻系統
6‧‧‧第二雷射模組
9‧‧‧多面鏡
91‧‧‧鏡面
92‧‧‧雷射光束
第一圖係本發明穿透式雷射直接成像系統的立體結構示意圖。 第二圖係第一圖之穿透式雷射直接成像系統中之雷射曝光裝置之立體結構示意圖。 第三圖係第二圖的一局部放大示意圖。 第四圖係第二圖之雷射曝光裝置的兩雷射模組與基板之俯視平面示意圖。 第五圖係第二圖之雷射曝光裝置的其中一雷射模組之立體結構示意圖。 第六圖係第五圖之雷射模組之部分斷面結構示意圖。 第七圖係第六圖中沿著VII-VII線剖切的一斷面示意圖。 第八A至八C圖係顯示本發明之多稜鏡掃描器在轉動一角度時使得雷射光束在基板上形成一條狀雷射光斑的過程。 第九圖係在X-Y坐標軸上呈現該雷射曝光裝置所形成之條狀雷射光斑的示意圖。 第十圖係顯示本發明之多稜鏡掃描器在掃描時雷射光束能垂直入射基板表面，不因基板高度變化而造成聚焦點偏移。 第十一圖係顯示習知多面鏡掃描器在進行雷射光束掃描時因基板高度變化造成聚焦點偏移的情形。 第十二圖係顯示習知鏡面因轉動角度不同在反射雷射光束時造成影像周圍失焦的情形。

Claims (5)

  1. 一種穿透式雷射直接成像系統，包括： 一載台，供承載一基板，該基板塗佈有一感光層； 一雷射曝光裝置，可與該載台於一Y方向上相對位移，且在位移過程中，該載台上之基板的感光層在一X方向上的位置點也能受到該雷射曝光裝置之選擇性曝光，以構成一潛像圖案，其中該雷射曝光裝置具有一第一雷射模組，該第一雷射模組包括： 一線性雷射光源，包括沿其長度方向間隔排列之複數雷射二極體，用以輸出相互平行的多道雷射光束，其中該線性雷射光源之長度方向傾斜於X方向； 一光學組件，具有複數聚焦透鏡單元，用以分別對應地將該些雷射光束聚焦至該基板；及 一穿透式掃描器，具有可轉動的一多稜鏡，該多稜鏡之轉軸平行於該線性雷射光源之長度方向，且具有多個刻面，供該些雷射光束射入，其中該多稜鏡之每一刻面皆能使每一條入射的雷射光束產生偏折，並經該多稜鏡之折射後平行出光，並在轉動一角度後在該基板的感光層的一斜向掃描路徑上形成一條狀曝光光斑，且相鄰之兩雷射光束所形成之條狀曝光光斑在X方向上之投影存在部分重疊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之穿透式雷射直接成像系統，其中該雷射曝光裝置更包括一第二雷射模組，其結構相同於該第一雷射模組，其中該第一雷射模組之最後一道雷射光束所形成之條狀曝光光斑與該第二雷射模組之第一道雷射光束所形成之條狀曝光光斑在X方向上之投影存在部分重疊。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之穿透式雷射直接成像系統，其中該雷射曝光裝置的第一雷射模組更包括一水冷卻系統，用以對該第一雷射模組之線性雷射光源進行散熱。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之穿透式雷射直接成像系統，其中該雷射曝光裝置的第一雷射模組之每一聚焦透鏡單元包括一鏡筒及設於該鏡筒內的一聚焦透鏡，且該鏡筒恰軸向套設於對應之雷射二極體的一基座上。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之穿透式雷射直接成像系統，其中該多稜鏡係設於該光學組件之該些聚焦透鏡與該載台之間的光學路徑上。
TW105143997A 2016-12-29 2016-12-29 穿透式雷射直接成像系統 TWI625604B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW105143997A TWI625604B (zh) 2016-12-29 2016-12-29 穿透式雷射直接成像系統
CN201710057512.5A CN108255020A (zh) 2016-12-29 2017-01-26 穿透式激光直接成像系统
CN201711203316.0A CN108255021A (zh) 2016-12-29 2017-11-27 无光罩激光直写曝光机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW105143997A TWI625604B (zh) 2016-12-29 2016-12-29 穿透式雷射直接成像系統

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI625604B TWI625604B (zh) 2018-06-01
TW201823871A true TW201823871A (zh) 2018-07-01

Family

ID=62721716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105143997A TWI625604B (zh) 2016-12-29 2016-12-29 穿透式雷射直接成像系統

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN108255020A (zh)
TW (1) TWI625604B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109491212A (zh) * 2018-11-02 2019-03-19 深圳市先地图像科技有限公司 一种激光器多点线性机械扫描成像的装置及其使用方法
TWI746320B (zh) 2020-12-18 2021-11-11 財團法人工業技術研究院 產生及更新定位分布圖的方法及其系統

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6560248B1 (en) * 2000-06-08 2003-05-06 Mania Barco Nv System, method and article of manufacture for improved laser direct imaging a printed circuit board utilizing a mode locked laser and scophony operation
US6396616B1 (en) * 2000-10-10 2002-05-28 3M Innovative Properties Company Direct laser imaging system
JP4508743B2 (ja) * 2004-03-31 2010-07-21 日立ビアメカニクス株式会社 パターン露光方法およびパターン露光装置
US20090002669A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 Optical Associates, Inc. Ultraviolet light-emitting diode exposure apparatus for microfabrication
WO2015160252A1 (en) * 2014-04-15 2015-10-22 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Exposure head, exposure apparatus and method of operating an exposure head

Also Published As

Publication number Publication date
TWI625604B (zh) 2018-06-01
CN108255020A (zh) 2018-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1677240A (zh) 曝光装置
JP2004012903A (ja) 露光装置
KR100844262B1 (ko) 패턴 묘화 장치 및 패턴 묘화 방법
JP4676205B2 (ja) 露光装置および露光方法
JP2005003762A (ja) 画素位置特定方法、画像ずれ補正方法、および画像形成装置
TWI625604B (zh) 穿透式雷射直接成像系統
JP2007304517A (ja) 直描方式の露光方法及び装置
TWI666526B (zh) 無光罩雷射直寫曝光機
KR102439363B1 (ko) 노광 장치용 노광 헤드 및 노광 장치용 투영 광학계
JP4589788B2 (ja) レーザ照射方法
JP2007078764A (ja) 露光装置および露光方法
CN108255021A (zh) 无光罩激光直写曝光机
JP2009210726A (ja) マスクレス露光装置
JP4979462B2 (ja) 画像露光装置
JP2006293197A (ja) 半導体レーザを用いた露光用光源
TW202244629A (zh) 曝光裝置
US8089614B2 (en) Device for changing pitch between light beam axes, and substrate exposure apparatus
JP2009244616A (ja) レーザ直接描画方法およびレーザ直接描画装置
JP2007293099A (ja) 直接露光装置
US20200201189A1 (en) Exposure apparatus
CN216351771U (zh) 一种直写式光刻机的光学系统
US20080197294A1 (en) Manufacturing method of circuit board
CN212647263U (zh) 一种曝光设备
CN112026174B (zh) 一种使用dmd动态曝光提高3d打印精度的装置及方法
US20210063884A1 (en) Mask-less laser direct imaging system