一种不带有步进轴的激光直写曝光机的制作方法

本发明涉及激光曝光技术，具体涉及一种不带有步进轴的激光直写曝光机。

背景技术：

数字微镜装置(digitalmicromirrordevice，简称dmd)是用数字电压信号控制微镜片执行机械运动来实现光学功能的装置。这些微镜皆悬浮着，并可向两侧倾斜10-12°左右，从而可构成打开和关闭两种工作状态。为了获得不同的亮度，微镜启通和断开的速率还可以改变，工作时得用成千上万个微镜器件。

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，激光直写曝光机扫描曝光过程为：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；这种方式中，一次扫描可以形成一个条状扫描带；每次扫描轴匀速扫描一个单趟后，平台的步进轴动作一步，将感光材料上已曝光的区域从扫描轴下移走，将感光材料上紧接着已曝光区域的部分移到扫描轴下，为下一次扫描曝光做好准备，如此往复，直至感光材料完全曝光为止。

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。这种单个dmd，步进轴和扫描轴配合多次扫描的方式，在大面积加工时会导致产能低下。另外扫描轴多次扫描过程中，扫描带之间的高精度拼接对设备系统的稳定性以及设备精度要求高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种不带有步进轴的激光直写曝光机，相对于现有技术，本曝光机只有扫描轴，没有步进轴，并能大幅提升曝光效率。

为了达到上述技术目的，本发明的技术方案为：一种不带有步进轴的激光直写曝光机，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，平台系统分为龙门结构和扫描平台，扫描平台的位置处于龙门结构之下，并可在龙门结构下做往复的轴向扫描动作；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悬挂在龙门结构上；光学系统由数字微镜装置、一级成像系统组成；所述的光学系统以及光源系统有多组并列固定悬挂在龙门结构上，并且光学系统覆盖了扫描平台的宽度方向。

优选的，上述一种不带有步进轴的激光直写曝光机的光学系统还包括分光系统以及二次成像系统，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，上述一种不带有步进轴的激光直写曝光机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，上述一种不带有步进轴的激光直写曝光机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，上述一种不带有步进轴的激光直写曝光机的数据处理模块由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：由于有多组光学系统以及光源系统并列固定悬挂在龙门结构上，并且光学系统覆盖了扫描平台的宽度方向，当龙门结构上这些光学系统同时工作时，扫描平台只需在龙门结构下做一次轴向的扫描动作，即可完成全部的扫描曝光任务。这样的设计，极大的提升了曝光的工作效率，相对现有技术，本发明不设步进平台，简化了设备的结构。

作为优选方案，本发明在dmd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，系统的复杂性得到进一步降低、也提高了系统运行的稳定性；dmd投入量减半，也大幅降低了设备成本。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明优选方案中各部件连接关系的示意框图；

图3为本发明优选方案中光学系统的结构示意图；

图4为本发明中分光系统的立体结构示意图；

图5为本发明中各部件连接关系的示意框图。

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5，一种不带有步进轴的激光直写曝光机，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分为龙门结构210和扫描平台220，扫描平台220的位置处于龙门结构210之下，并可在龙门结构210下做往复的轴向扫描动作；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；光源系统300由光源控制模块310和光源320组成，光源控制模块310与通讯模块400相连接；光学系统100与通讯模块400相连接；光学系统100以及光源系统300均悬挂在龙门结构210上；光学系统100由数字微镜装置110、一级成像系统120组成；有多组光学系统100以及光源系统300并列固定悬挂在龙门结构210上，并且光学系统100覆盖了扫描平台220的宽度方向。

本发明所提供的一种不带有步进轴的激光直写曝光机在实际使用时，首先光源320在光源控制模块310的控制下发出曝光所需的光线，光线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的控制下开关微镜阵列形成曝光图像，并将曝光图像射向一级成像系统120；一级成像系统120将曝光图像射扫描平台220。由于光学系统100以及光源系统300有多组并列固定悬挂在龙门结构210上，并且光学系统100覆盖了扫描平台220的宽度方向，当龙门结构210上这些光学系统100同时工作时，扫描平台220只需在龙门结构210下做一次轴向的扫描动作，即可完成全部的扫描曝光任务。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。这样的设计，极大的提升了曝光操作的工作效率，相对现有技术，本发明不设步进平台，简化了设备的结构。

由于光学系统100要将扫描平台220的宽度方向完全覆盖，故而需要数量较多的光学系统100，为了减少光学系统100的使用数量，优选的，参照附图2和附图3，上述光学系统100还包括分光系统130以及二次成像系统140，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。由于分光系统130将图像二分，步进平台210上会被投射有2个曝光区，相比现有技术，多了一个曝光区，承载在扫描平台220上的感光部件会被这两个曝光区曝光。相对与现有技术，在相同的条件下，本优选方案可将光学系统100的使用数量减半，进一步简化了设备的机构，同时降低了设备投入成本。

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4，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。