[發明專利]曝光系統、校準系統、光學引擎、曝光方法和制造方法

有效

• 申請號: 201210159451.0
• 申請日: 2012-05-21
• 公開（公告）號: CN102944978A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 梅文輝;杜衛沖;曲魯杰
• 申請（專利權）人: 中山新諾科技有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G03F9/00
• 代理公司: 北京龍雙利達知識產權代理有限公司 11329
• 代理人: 毛威;肖鸝

技術領域

本發明涉及無掩膜直寫數字光刻技術，尤其涉及雙面無掩膜的曝光系統、用于雙面無掩膜的曝光系統的校準系統、用于無掩膜曝光的光學引擎、雙面無掩膜的曝光方法以及元件的制造方法。

背景技術

目前印刷電路板PCB曝光行業主要使用膠片掩膜技術，但這種技術具有明顯的缺點，例如膠片易變形、對準精度低，只能達到4密耳左右的線寬，并且膠片存儲和管理困難等。隨著PCB朝向高密度互連HDI和多層化等趨勢發展，PCB電路板需要更小的線寬和更高的對準精度。而傳統的膠片掩模（MASK）曝光光刻工藝已經沒法滿足需求不斷提高而出現的生產技術瓶頸。為了解決產量和生產率的問題，新興的無掩模光刻技術或直接成像設備（直寫數字成像系統）受到PCB行業越來越多的關注，并且預計會成為未來光刻技術的主流或成為未來主要的光刻設備。雖然傳統的用于PCB的光刻技術由于速度快且價格相對便宜，目前仍具有一定的優勢，但該傳統的光刻技術不能很好地解決PCB各層之間的變形以及縮放失真等問題。而HDI多層板和高密度電路板的發展，更好地突出了無掩模技術的優勢。對于具有失真校正的傳統光刻膠干膜，采用無掩膜技術的曝光設備仍具有較高的曝光速度。因此，直寫數字光刻設備具有產量高（高通量）、成本低等特點，并且這樣的PCB無掩模曝光設備將會逐步被推廣使用。

傳統的雙面曝光系統需要采用掩模板，以將圖案成像到目標物的涂有光刻膠的側面，如美國專利申請US5337151、US5627378、US5923403、US5929973、US5933216和US6211942中所述。該目標物例如可以包括：用于制造集成電路的半導體襯底、用于蝕刻的引線框制造的金屬基板、用于印刷電路板制造的導電板等。圖案化的掩模或光掩模板例如可以包括多種線條、結構或圖像。在傳統光刻中，用于高分辨率應用的具有復雜圖案的掩模板通常都非常昂貴，而且壽命很短。此外，掩膜板需要較長的采購和交貨時間。對需要較短開發周期的產品來說，較長的掩模板采購和交貨時間是不能容忍的。此外，當發現特定的掩模設計需要修改圖案時，無論多么小的變化都會由于掩模修改成本及其交貨時間變化而導致嚴重的后果。

目前市場上已經出現一些用于單面曝光的無掩模曝光系統。而大多數PCB曝光都需要雙面曝光，因此單面無掩模曝光系統不僅需要對第一面和第二面采取至少兩次曝光，還需要對準過程以對準兩側的圖案。由于較差的對準條件，這個過程會大大降低系統的生產率和產量。而雙面無掩模曝光系統不需要進行兩側圖案對齊，并且能夠與傳統的雙面曝光設備和其他工藝兼容。尤其是對于柔性的曝光物體，例如滾動狀態下的引線框，由于需要在連續曝光下兩側對齊，因此對單面無掩模曝光設備來說設備數量和成本都會大大增加。

盡管由單面無掩膜曝光系統容易想到雙面無掩膜曝光系統，如美國專利申請US6396561、US2009/0279057中所述，但關鍵問題是在增加了另一側的無掩膜曝光機制后，如何獲得系統的穩定性和可靠性。由于在雙面無掩膜曝光系統中，至少有兩個無掩模光學引擎，以對基板的兩側曝光，而兩個無掩膜光學引擎之間的距離相對系統的對準精度來說又太遠。即使無掩膜光學系統在制造時已經對齊，但也很容易被振動、溫度和其他環境條件變化而影響。

因此，在實際的生產和應用中，無法對雙面無掩膜曝光系統中的各無掩膜光學引擎的光軸進行對準或檢驗，導致無掩膜光學引擎之間的對準精度無法保證，從而嚴重影響曝光系統的曝光質量。

發明內容

為此，本發明提供了一種曝光系統、校準系統、光學引擎、曝光方法和制造方法，能夠校準雙面無掩膜曝光系統中的各無掩膜光學引擎的光軸。

一方面，本發明提供了一種雙面無掩膜的曝光系統，該曝光系統包括：第一光學引擎，設置在基板的第一側，用于生成第一曝光圖案并將該第一曝光圖案投影到該基板的第一面；第二光學引擎，設置在該基板的第二側，用于生成第二曝光圖案并將該第二曝光圖案投影到該基板的第二面；光源系統，用于對該第一光學引擎和該第二光學引擎提供曝光光束；第一分束裝置，設置在該第一側，用于對經過該第一光學引擎的入射光束以及對經過該第二光學引擎的入射光束進行分光；第一視覺系統，設置在該第一側，該第一視覺系統接收經過該第一光學引擎并由該第一分束裝置反射的第一光束，以及接收經過該第二光學引擎并由該第一分束裝置反射的第二光束，以用于校準該第一光學引擎和該第二光學引擎的光軸。