一种双分镜头直写式曝光机系统的制作方法

本发明涉及激光曝光技术，具体涉及一种双分镜头直写式曝光机系统。

背景技术：

在半导体以及pcb制造的激光直写光刻领域，采用激光直接影像技术的扫描曝光原理如下：采用数字微镜装置(digitalmicromirrordevice，简称(dmd)的微镜片高速翻转能力，结合适当的光源和投影光学系统，当微镜片为on时，出射光会投射到基底，当微镜片为off时，出射光将射出光路，在基底没有出射光。通过连续向dmd投射均匀光，同时实时、集体改变微镜片阵列的开关状态，达到在基板上曝光不同图案的目的。

目前，单个dmd的扫描曝光过程为：控制平台的扫描轴匀速移动，平台移动的同时向数据处理模块反馈位置信号，数据处理模块根据平台反馈的位置信号，生成该位置的图像投射在dmd上，dmd图像反射光束到基板完成该位置的曝光工作；这种方式，一次扫描可以形成一个条状扫描带；实际的需要扫描曝光的版图都远大于条状扫描带的宽度，所以需要多次扫描。

市场上的扫描式激光直写式曝光装置，其光学结构如图3所示，其中，光源310在光源控制模块320的控制下发出曝光所需的光线，光线被投送到数字微镜装置（dmd）110处，数字微镜装置110调整出射光的方向形成曝光图像，并将曝光图像射向一级成像系统120，一次成像系统120完成聚焦成像并输出一条曝光带，现有技术中，一个dmd只能输出一个条带。为了提高单次扫描的宽度，目前主要采取的技术方案有：

1）改变镜头的倍率，使dmd光斑更大，这种方式虽然会提高条状扫描带的宽度，但牺牲了曝光光源的能量强度和机器的最小加工精度；

2）使用多个dmd镜头组：使用单个dmd曝光需要多次扫描，因而在大面积加工时会导致产能低下；多个dmd组合能大幅度提升产能，如果做到一次整版覆盖的能力，需要使用的dmd数量将更多。如果要做到50um线宽，600mm的板宽的一次整版覆盖的能力，需要的dmd数量目前在12个以上，如果数据处理方法不得当，数据处理量极大，将导致系统方案无法实施的局面；另外设备使用多个dmd，设备投入成本高。因此为了降低设备投入、降低系统实施难度，在保持曝光工作效率的情况下减少dmd的使用量是一个需要突破的技术难点。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种双分镜头直写式曝光机系统，相对于传统直写曝光技术，在保证系统曝光效率的同时大幅降低曝光机中的dmd使用量，减少了成本投入，降低了系统的复杂度。

为了达到上述技术目的，本发明的技术方案为：一种双分镜头直写式曝光机系统，包括光学系统、平台系统、光源系统、通讯模块、计算机、数据处理模块以及基座；平台系统安装在基座上，平台系统分为步进平台和扫描平台，扫描平台的位置处于步进平台之上；计算机与平台系统、通讯模块、数据处理模块分别相连接；光源系统由光源控制模块和光源组成，光源控制模块与通讯模块相连接；光学系统与通讯模块相连接；光学系统以及光源系统均安装在扫描平台上；光学系统由数字微镜装置、一级成像系统、分光系统以及二次成像系统组成；一级成像系统安装在数字微镜装置下方，分光系统安装在一级成像系统的下方，二次成像系统安装在分光系统下方。

优选的，上述的分光系统分为左右两支，每支均由一个y轴向导光棱镜和x轴向导光棱镜连接组成；分光系统的左右两支下方还顺次安装有错位微调棱镜和光程差补偿棱镜。

优选的，本发明还包括一个误差修正模块，所述的误差修正模块安装在扫描平台上并与数据处理模块相连接。

优选的，数据处理模块由fpga芯片和ram存储单元以及dlp处理单元组成。

本发明的技术效果在于：相对于现有技术，本发明在数字微镜装置下安装了一个分光系统，将数字微镜装置上的反射光分向两边，成倍地提高了单个数字微镜装置（dmd）所覆盖的面积。同等条件下，本发明提供的双分镜头直写式曝光机系统所需要的数字微镜装置（dmd）的数量只有现有技术的一半。由于大幅降低了数字微镜装置（dmd）的使用量，系统的复杂性得到降低、也提高了系统运行的稳定性；同时dmd投入量减半，大幅降低了设备成本。

附图说明：

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明中各部件连接关系的示意框图；

图3为现有技术中光学系统的结构示意图；

图4为本发明中光学系统的结构示意图；

图5为本发明中分光系统的立体结构示意图。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。参照附图1和附图2，一种双分镜头直写式曝光机系统，包括光学系统100、平台系统200、光源系统300、通讯模块400、计算机500、数据处理模块600以及基座800；平台系统200安装在基座800上，平台系统200分为步进平台210和扫描平台220，扫描平台220的位置处于步进平台210之上；所述的计算机500与平台系统200、通讯模块400、数据处理模块600分别相连接；所述的光源系统300由光源控制模块320和光源310组成，所述的光源控制模块320与通讯模块400相连接；所述的光学系统100与通讯模块400相连接；所述的光学系统100以及光源系统300均安装在扫描平台220上；参照附图4，所述的光学系统100由数字微镜装置110、一级成像系统120、分光系统130以及二次成像系统140组成；一级成像系统120安装在数字微镜装置110下方，分光系统130安装在一级成像系统120的下方，二次成像系统140安装在分光系统130下方。

本发明所提供的一种双分镜头直写式曝光机系统在实际使用时，首先光源310在光源控制模块320的控制下发出曝光所需的光线，光线被投送到数字微镜装置110处，数据处理模块600通过计算机500以及通讯模块400给数字微镜装置110发送图像数据，数字微镜装置110在数据处理模块600的控制下调整出射光的方向形成曝光图像，并将曝光图像射向一级成像系统120；一级成像系统120将曝光图像投向分光系统130，分光系统130将曝光图像分向两边，然后进入二次成像系统140，二次成像系统140将曝光图像射向步进平台210。由于分光系统130将图像二分，步进平台210上会被投射出2个曝光区，相比现有技术，多了一个曝光区，承载在步进平台210上的感光部件会被这两个曝光区曝光。步进平台210沿着轴向进行次多步进动作，步进平台210每步进一次，扫描平台220做一个单趟的扫描动作，如此持续进行则可以覆盖感光部件的全部。在曝光过程中，控制计算机500控制光源系统300、平台系统200、光学系统100和数据处理模块600，使之协同工作。

优选的，分光系统130可以通过棱镜组合来实现光线二分，参照附图5，分光系统130分为左右两支，每支均由一个y轴向导光棱镜131和x轴向导光棱镜132连接组成；分光系统130的左右两支下方还顺次安装有错位微调棱镜133和光程差补偿棱镜134。分光系统130每一支上的y轴向导光棱镜131将光线进行y轴向偏离，分光系统130每一支上的x轴向导光棱镜132将光线进行x轴向偏离，以达到将光线二分的目的。错位微调棱镜133微调光线在x和y方向上错位的距离，光程差补偿棱镜134补偿两部分光的光程差。

由于平台系统200的运动存在误差，可能会导致实际曝光位置和预期曝光位置不统一，优选的，参照附图2，本发明还包括一个误差修正模块700，误差修正模块700安装在扫描平台220上并与数据处理模块600相连接。误差修正模块700用于接收扫描平台220上扫描轴的位置信号，经过位置误差修正后，然后将精确的位置信息发送给数据处理模块600。

优选的，数据处理模块600由fpga芯片601和ram存储单元602以及dlp处理单元603组成；fpga芯片601主要用于数据处理，ram存储单元602用于数据存放，dlp处理单元603驱动数字微镜装置110进行图像显示。

应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。所有基于本发明原理得出的实施例均在本发明的保护范围之内。