大面積無掩膜板快速曝光的裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及大面積無掩膜板快速曝光的裝置及方法，沿光路依次設(shè)置光源、準(zhǔn)直鏡、全反射鏡和空間光調(diào)制器DMD，空間光調(diào)制器DMD的光路輸出端布置有全反鏡，全反鏡的光路輸出端銜接有雙遠(yuǎn)心高速掃描系統(tǒng)，雙遠(yuǎn)心高速掃描系統(tǒng)的光路輸出端正對于載物平臺；空間光調(diào)制器DMD、雙遠(yuǎn)心高速掃描系統(tǒng)、載物平臺與運(yùn)動控制系統(tǒng)控制連接。采用數(shù)字式空間光調(diào)制器件DMD單元，能夠靈活的得到需要曝光的圖形；使用雙遠(yuǎn)心掃描場鏡，將DMD的圖形通過場鏡以快速掃描的形式曝光到感光基材上；同時(shí)平臺配合掃描場鏡進(jìn)行聯(lián)動，顯著提高效率。本發(fā)明大面積無掩膜板快速曝光的裝置，曝光靈活、效率高、耗材少。
【專利說明】大面積無掩膜板快速曝光的裝置及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大面積無掩膜板快速曝光的裝置及其方法，屬于半導(dǎo)體、精細(xì)微加工【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，進(jìn)行曝光的方法有多種，其中大多數(shù)都是先制作掩膜板，然后通過掩膜板將圖形轉(zhuǎn)移到其他感光材料上。這種工藝存在掩膜板價(jià)格高、制作周期長等缺點(diǎn)，靈活性較差，需要昂貴的特種制造設(shè)備和耗材。大大阻礙了這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展。近年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)尤其是圖像輸入、處理及輸出技術(shù)的飛速發(fā)展為計(jì)算機(jī)合成立體圖片提供了方便。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種大面積無掩膜板快速曝光的裝置及其方法。
[0004]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0005]大面積無掩膜板快速曝光的裝置，特點(diǎn)是:包含沿光路依次設(shè)置的光源、準(zhǔn)直鏡、全反射鏡和空間光調(diào)制器DMD，空間光調(diào)制器DMD的光路輸出端布置有全反鏡，全反鏡的光路輸出端銜接有雙遠(yuǎn)心高速掃描系統(tǒng)，雙遠(yuǎn)心高速掃描系統(tǒng)的光路輸出端正對于載物平臺；所述空間光調(diào)制器DMD、雙遠(yuǎn)心高速掃描系統(tǒng)、載物平臺與運(yùn)動控制系統(tǒng)控制連接。
[0006]進(jìn)一步地，上述的大面積無掩膜板快速曝光的裝置，所述光源與準(zhǔn)直鏡之間光路設(shè)置有光閘。
[0007]更進(jìn)一步地，上述的大面積無掩膜板快速曝光的裝置，所述光源是光波長為266nm?450nm的單色LD光源。
[0008]更進(jìn)一步地，上述的大面積無掩膜板快速曝光的裝置，所述載物平臺上設(shè)有基板，基板的材質(zhì)為丙烯酸樹脂MMA樹脂材料或玻璃。
[0009]更進(jìn)一步地，上述的大面積無掩膜板快速曝光的裝置，所述空間光調(diào)制器DMD的光路輸出端布置有吸收器。
[0010]本發(fā)明大面積無掩膜板快速曝光的方法，待加工工件固定于載物平臺上，光源發(fā)出的單色光通過準(zhǔn)直鏡對光束進(jìn)行同軸擴(kuò)束，改善光束傳播的發(fā)散角，使光路準(zhǔn)直；擴(kuò)束后的光束到達(dá)全反射鏡，光路改變方向，光束射進(jìn)空間光調(diào)制器DMD上；光束經(jīng)空間光調(diào)制器DMD進(jìn)行圖形調(diào)制，調(diào)制出有圖形的光束，繼而輸出光束射向全反鏡，輸出光束經(jīng)全反鏡進(jìn)入雙遠(yuǎn)心高速掃描系統(tǒng),經(jīng)由雙遠(yuǎn)心高速掃描系統(tǒng)發(fā)出的光束射向位于載物平臺上的待加工工件，由雙遠(yuǎn)心高速掃描系統(tǒng)發(fā)出光聚焦在待加工工件的表面，對待加工工件的表面進(jìn)行曝光處理。
[0011]再進(jìn)一步地，上述的大面積無掩膜板快速曝光的方法，所述光源發(fā)出的單色光經(jīng)光閘控制開關(guān)光，光閘控制光束后由準(zhǔn)直鏡對光束進(jìn)行同軸擴(kuò)束。
[0012]再進(jìn)一步地，上述的大面積無掩膜板快速曝光的方法，所述空間光調(diào)制器DMD調(diào)制后無用的光被吸收器吸收。
[0013]再進(jìn)一步地，上述的大面積無掩膜板快速曝光的方法，所述調(diào)制的光束進(jìn)入雙遠(yuǎn)心高速掃描系統(tǒng)，繼而對加工工件表面掃描，掃描時(shí)，平臺聯(lián)動，運(yùn)動控制系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算后，指令發(fā)送給空間光調(diào)制器DMD，根據(jù)平臺位置和掃描位置，對DMD調(diào)制圖形進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，從而進(jìn)行全幅面快速掃描曝光。
[0014]本發(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在:
[0015]本發(fā)明采用數(shù)字式空間光調(diào)制器件DMD單元，能夠靈活的得到需要曝光的圖形；使用雙遠(yuǎn)心掃描場鏡，將DMD的圖形通過場鏡以快速掃描的形式曝光到感光基材上；同時(shí)平臺配合掃描場鏡進(jìn)行聯(lián)動，顯著提高效率。本發(fā)明大面積無掩膜板快速曝光的裝置，曝光靈活、效率高、耗材少，采用短波長LD光源可以將光束聚焦到微米級別，滿足市場高分辨率的需求；使用聞速掃描系統(tǒng)可以提聞?wù)嫫毓馑俾省?br>
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說明:
[0017]圖1:本發(fā)明的光路結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示，大面積無掩膜板快速曝光的裝置，包含沿光路依次設(shè)置的光源1、光閘2、準(zhǔn)直鏡3、全反射鏡4和空間光調(diào)制器DMD 5，光源I是光波長為266nm?450nm的單色LD光源，空間光調(diào)制器DMD 5的光路輸出端布置有全反鏡6和吸收器7，全反鏡6的光路輸出端銜接有雙遠(yuǎn)心高速掃描系統(tǒng)8，雙遠(yuǎn)心高速掃描系統(tǒng)8的光路輸出端正對于載物平臺11，載物平臺11上設(shè)有基板，基板的材質(zhì)為丙烯酸樹脂MMA樹脂材料或玻璃；空間光調(diào)制器DMD 5、雙遠(yuǎn)心高速掃描系統(tǒng)8、載物平臺11與運(yùn)動控制系統(tǒng)9控制連接。
[0019]高速雙遠(yuǎn)心掃描系統(tǒng)上安裝有雙遠(yuǎn)心掃描物鏡，能保證在整個(gè)掃描范圍內(nèi)焦平面和曝光物件表面重合，成像畸變在0.1 %之內(nèi)。
[0020]大面積無掩膜板快速曝光的方法，待加工工件10固定于載物平臺11上，光源I發(fā)出的單色光經(jīng)光閘2控制開關(guān)光，光閘2控制光束后由準(zhǔn)直鏡3對光束進(jìn)行同軸擴(kuò)束，改善光束傳播的發(fā)散角，使光路準(zhǔn)直；擴(kuò)束后的光束到達(dá)全反射鏡4，光路改變方向，光束射進(jìn)空間光調(diào)制器DMD 5上；光束經(jīng)空間光調(diào)制器DMD 5進(jìn)行圖形調(diào)制，調(diào)制出有圖形的光束，繼而輸出光束射向全反鏡6，空間光調(diào)制器DMD5調(diào)制后無用的光被吸收器7吸收，輸出光束經(jīng)全反鏡6進(jìn)入雙遠(yuǎn)心高速掃描系統(tǒng)8,經(jīng)由雙遠(yuǎn)心高速掃描系統(tǒng)8發(fā)出的光束射向位于載物平臺11上的待加工工件10，由雙遠(yuǎn)心高速掃描系統(tǒng)8發(fā)出光聚焦在待加工工件10的表面，調(diào)制的光束進(jìn)入雙遠(yuǎn)心高速掃描系統(tǒng)8對加工工件表面掃描，掃描時(shí)，平臺聯(lián)動，運(yùn)動控制系統(tǒng)9進(jìn)行計(jì)算后，指令發(fā)往空間光調(diào)制器DMD5，根據(jù)平臺位置和掃描位置，對DMD調(diào)制圖形進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，從而進(jìn)行全幅面快速掃描曝光。
[0021]綜上所述，本發(fā)明采用數(shù)字式空間光調(diào)制器件DMD單元，能夠靈活的得到需要曝光的圖形；使用雙遠(yuǎn)心掃描場鏡，將DMD的圖形通過場鏡以快速掃描的形式曝光到感光基材上；同時(shí)平臺配合掃描場鏡進(jìn)行聯(lián)動，顯著提高效率。本發(fā)明大面積無掩膜板快速曝光的裝置，曝光靈活、效率高、耗材少，采用短波長LD光源可以將光束聚焦到微米級別，滿足市場高分辨率的需求；使用高速掃描系統(tǒng)可以提高整幅面曝光速率。
[0022]需要理解到的是:以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.大面積無掩膜板快速曝光的裝置，其特征在于:包含沿光路依次設(shè)置的光源(I)、準(zhǔn)直鏡(3)、全反射鏡(4)和空間光調(diào)制器DMD (5)，空間光調(diào)制器DMD (5)的光路輸出端布置有全反鏡(6)，全反鏡(6)的光路輸出端銜接有雙遠(yuǎn)心高速掃描系統(tǒng)(8)，雙遠(yuǎn)心高速掃描系統(tǒng)(8)的光路輸出端正對于載物平臺(11);所述空間光調(diào)制器DMD (5)、雙遠(yuǎn)心高速掃描系統(tǒng)(8)、載物平臺(11)與運(yùn)動控制系統(tǒng)(9)控制連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積無掩膜板快速曝光的裝置，其特征在于:所述光源(I)與準(zhǔn)直鏡(3)之間光路設(shè)置有光閘(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積無掩膜板快速曝光的裝置，其特征在于:所述光源(I)是光波長為266nm?450nm的單色LD光源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積無掩膜板快速曝光的裝置，其特征在于:所述載物平臺(11)上設(shè)有基板，基板的材質(zhì)為丙烯酸樹脂MMA樹脂材料或玻璃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積無掩膜板快速曝光的裝置，其特征在于:所述空間光調(diào)制器DMD (5)的光路輸出端布置有吸收器(7)。
6.利用權(quán)利要求1所述裝置實(shí)現(xiàn)大面積無掩膜板快速曝光的方法，其特征在于:待加工工件(10)固定于載物平臺(11)上，光源(I)發(fā)出的單色光通過準(zhǔn)直鏡(3)對光束進(jìn)行同軸擴(kuò)束，改善光束傳播的發(fā)散角，使光路準(zhǔn)直；擴(kuò)束后的光束到達(dá)全反射鏡(4)，光路改變方向，光束射進(jìn)空間光調(diào)制器DMD(5)上；光束經(jīng)空間光調(diào)制器DMD(5)進(jìn)行圖形調(diào)制，調(diào)制出有圖形的光束，繼而輸出光束射向全反鏡(6)，輸出光束經(jīng)全反鏡(6)進(jìn)入雙遠(yuǎn)心高速掃描系統(tǒng)(8)，經(jīng)由雙遠(yuǎn)心高速掃描系統(tǒng)(8)發(fā)出的光束射向位于載物平臺(11)上的待加工工件(10)，由雙遠(yuǎn)心高速掃描系統(tǒng)(8)發(fā)出光聚焦在待加工工件(10)的表面，對待加工工件(10)的表面進(jìn)行曝光處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大面積無掩膜板快速曝光的方法，其特征在于:所述光源(I)發(fā)出的單色光經(jīng)光閘(2)控制開關(guān)光，光閘(2)控制光束后由準(zhǔn)直鏡(3)對光束進(jìn)行同軸擴(kuò)束。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大面積無掩膜板快速曝光的方法，其特征在于:所述空間光調(diào)制器DMD(5)調(diào)制后無用的光被吸收器(7)吸收。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大面積無掩膜板快速曝光的方法，其特征在于:所述調(diào)制的光束進(jìn)入雙遠(yuǎn)心高速掃描系統(tǒng)(8)，繼而對加工工件表面掃描，掃描時(shí)，平臺聯(lián)動，運(yùn)動控制系統(tǒng)(9)進(jìn)行計(jì)算后，指令發(fā)往空間光調(diào)制器DMD (5)，根據(jù)平臺位置和掃描位置，對DMD調(diào)制圖形進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，從而進(jìn)行全幅面快速掃描曝光。
【文檔編號】G02B27/09GK104199259SQ201410487260
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】趙裕興, 狄建科, 益凱劼, 趙黎龍 申請人:蘇州德龍激光股份有限公司