一种基于数字微镜LDI的装置及倾斜扫描方法与流程

本发明涉及无菲林曝光的PCB领域，具体是一种基于数字微镜LDI的装置及倾斜扫描方法，尤其是涉及一种通过两组成像镜头和倾斜掩模完成倾斜扫描的方法。

背景技术：

传统曝光机是目前印刷电路板(PCB)制造工艺中最重要的设备之一，其曝光质量决定了PCB的良率、线宽精度等。随着PCB线宽线距的要求越来越窄，无菲林曝光技术的需求显得更加迫切，LDI激光直接成像技术快速发展；目前市面上主要以数字微镜成像方案为主。然而DMD数字微镜本身呈网格像素状，简单的直扫方式难以覆盖PCB的精度要求。

DMD数字微镜本身呈标准的矩形阵列排布，当通过旋转产生倾斜时，图形会发生异形变化。为了扫描图形与DMD数字微镜驱动匹配，需要通过两次倾斜、截取等操作完成，对FPGA芯片的要求较高。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种基于数字微镜LDI(激光直接成像)的装置及倾斜扫描方法，该方法通过两组成像镜头和倾斜掩模完成倾斜扫描。本发明的倾斜扫描可变相地减小网格划分间隔，进而降低DMD数字微镜像素化的影响，同时保证设备的产能。

为达上述目的，本发明提供的一种基于数字微镜LDI的装置及倾斜扫描方法，采用以下的技术方案：

本发明包含有DMD数字微镜，DMD数字微镜与第一组成像镜头之间设有全内反射TIR棱镜，第一组成像镜头远离DMD数字微镜的一端设有倾斜掩模，倾斜掩模远离第一组成像镜头的一端设有第二组成像镜头，第二组成像镜头远离倾斜掩模的一端设有目标面；

倾斜掩模呈平行四边形的阵列排布，倾斜掩模上设有若干单孔(开窗)，且仅在单孔(开窗)处可以透光，倾斜掩模上设有按照多倍的DMD数字微镜像素大小开窗的单孔，开窗的单孔形状呈圆形，单孔透过的光束由DMD数字微镜上n×n个像素组合反射而来，倾斜掩模上每行开窗的单孔都相对倾斜1个像素距离；

目标面上对应倾斜掩模上的单孔位形成单个成像光斑，单个成像光斑由n×n个小光斑综合叠加而成，单个成像光斑其照度强弱由DMD数字微镜单像素的开关控制。

一种基于数字微镜LDI的倾斜扫描方法，方法如下：

采用全内反射TIR光路结构，通过两组成像镜头和倾斜掩模完成倾斜扫描；

平行光束经全内反射TIR棱镜照射在DMD数字微镜上，通过对DMD数字微镜的调控，经DMD数字微镜反射后相应已调制的平行光束再从全内反射TIR棱镜射出，由第一组成像镜头将光斑成像在倾斜掩模上；

倾斜掩模上设有按照多倍的DMD数字微镜像素大小开窗的单孔，开窗的单孔透过的光束由DMD数字微镜上n×n个像素组合反射而来，单孔形状呈圆形，每行开窗的单孔都相对倾斜1个像素，倾斜掩模上只有开窗的单孔处透光；

经过倾斜掩模调制后，该光束经第二组成像镜头投影在目标面上，光斑最终成像在目标面上形成为单个成像光斑，由此将矩形排布的DMD数字微镜像素整理成平行四边形排布的光斑，使得曝光图形在栅格化处理时仅需要做单方向上倾斜，目标面上最终成像呈倾斜状态，最终成像的单个成像光斑(单点)由多个DMD数字微镜像素组成，单个成像光斑的灰度可控，在显影需要的能量不变情况下，曝光线宽可以得到更进一步的精度保证，单个成像光斑的细分数即曝光解析间隔取决于n值。

本发明实现倾斜扫描功能，简化了曝光图形栅格化时数据处理难度，同时补偿在显影工艺上造成的精度误差。与DMD数字微镜本身矩形阵列排布不同，本发明使得每一行像素产生一定的移位，最终在目标面上呈现有如平行四边形的排布，简化了曝光图形栅格化时数据处理难度。

附图说明

图1所示为本发明实施例LDI单个成像模组的结构示意图；

图2所示为本发明实施例倾斜掩模的示意图；

图3所示为本发明实施例目标面的灰度编码示意；

图4所示为线宽控制原理示意图。

图中主要部分零部件符号的说明：

DMD数字微镜11，第一组成像镜头12，倾斜掩模13，第二组成像镜头14，目标面15，全内反射TIR棱镜16，平行光束21，单孔31，单个成像光斑51。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，解析本发明的优点与精神，通过以下结合附图与具体实施方式对本发明的详述得到进一步的了解。

参见附图1：LDI单个成像模组的结构示意图；

附图2是：倾斜掩模13示意图，圆形线内为单孔31透光部分(开窗处)；

附图3是：目标面15的灰度编码示意，由若干灰度可控的单个成像光斑51组成。

本发明具体采用全内反射TIR光路结构，通过两组成像镜头和倾斜掩模完成倾斜扫描。本发明呈现的具体成像模组由DMD数字微镜11、全内反射TIR棱镜16、第一组成像镜头12、倾斜掩模13、第二组成像镜头14组成。平行光束21经全内反射TIR棱镜16照射在DMD数字微镜11上，经DMD数字微镜11反射后的平行光束21再从全内反射TIR棱镜16射出，由第一组成像镜头12将光斑成像在倾斜掩模13上。经过倾斜掩模13调制后，光斑经第二组成像镜头14最终成像在目标面15上。

倾斜掩模13呈平行四边形的阵列排布，且仅在单孔31(开窗)处可以透光。

DMD数字微镜11是一种由多个高速数字式光反射开光组成的阵列，DMD数字微镜11是由若干极小的反射镜构成的，镜片的多少由显示分辨率决定，一个小镜片对应一个像素；这些微镜皆悬浮着并可向两侧倾斜，从而可构成启通和断开两种工作状态；为了获得不同的亮度，微镜启通和断开的速率还可以改变，可调制不同灰度。单孔31透过的光束至少由DMD数字微镜11上n×n个像素组合反射而来，n≥2。倾斜掩模13上每行单孔31开窗都相对倾斜1个像素距离，故单个成像光斑51的细分数即曝光解析间隔取决于n值。

单个成像光斑51由n×n个小光斑综合叠加而成，其照度强弱可由DMD数字微镜11单像素的开关来控制，进一步通过显影工艺保证曝光的精度。

图4为线宽控制原理示意图：单个成像光斑51的细分数即曝光解析间隔取决于n值，当单像素能量(细条波浪线)全启通，通过的组合能量(粗横线)形成强照度光斑；当单像素能量(细条波浪线)亮度减弱，组合能量的粗横线会快速减弱，通过的组合能量形成灰度光斑。

通过本发明可将矩形排布的DMD数字微镜11像素整理成平行四边形排布的光斑，使得曝光图形在栅格化处理时仅需要做单方向上倾斜，继承了传统上DMD数字微镜11倾斜扫描的优势。单个成像光斑51的灰度可控(参见附图4所示)，在显影需要的能量不变情况下，曝光线宽可以得到更进一步的精度保证。因此本发明可实现倾斜扫描功能，简化了曝光图形栅格化时数据处理难度，同时补偿在显影工艺上造成的精度误差。

本发明采用全内反射TIR光路结构，通过两组成像镜头(第一组成像镜头12、第二组成像镜头14)和倾斜掩模13完成倾斜扫描。平行光束21经全内反射TIR棱镜16照射在DMD数字微镜11上，通过对DMD数字微镜11的调控，相应已调制的平行光束21从全内反射TIR棱镜16射出，由第一组成像镜头12将光斑成像在倾斜掩模13上。倾斜掩模13按照多倍的DMD数字微镜11像素大小开窗(单孔31)，且开窗(单孔31)形状呈圆形，每行开窗(单孔31)都相对倾斜1个像素。倾斜掩模13上只有开窗处透光，该光束经第二组成像镜头14最终成像在目标面15上。

倾斜掩模13上承载有设计图形，光束透过倾斜掩模13，把设计图形透射在目标面15(光刻胶)上，倾斜掩模13的性能直接决定了光刻工艺的质量。目标面15上最终成像呈倾斜状态，最终成像上单点(单个成像光斑51)由多个DMD数字微镜11像素组成，可调制不同灰度。因此本发明提出的方法可实现倾斜扫描功能，同时简化了曝光图形栅格化时数据处理难度，保证设备的产能。

以上实施例仅表达了本发明的若干优选实施方式，其描述较为具体和详细，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动，并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，这些都属于本发明所附权利要求的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。