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TWI620038B - 曝光方法和系統以及雷射直接成像系統 - Google Patents

曝光方法和系統以及雷射直接成像系統 Download PDF

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Publication number
TWI620038B
TWI620038B TW106100812A TW106100812A TWI620038B TW I620038 B TWI620038 B TW I620038B TW 106100812 A TW106100812 A TW 106100812A TW 106100812 A TW106100812 A TW 106100812A TW I620038 B TWI620038 B TW I620038B
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Taiwan
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polygon
polygon mirror
exposure
mirrors
polygon mirrors
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TW106100812A
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葉凱儀
林俊隆
曾紹崟
Original Assignee
財團法人工業技術研究院
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Abstract

本揭露提供一種曝光方法。上述曝光方法應用於一無光罩微影處理。上述曝光方法之步驟包括，從一儲存裝置讀取一曝光檔案；根據上述曝光檔案，取得上述曝光檔案所包含之複數圖形所對應之複數座標資訊；根據上述複數座標資訊，產生一圖形資料；根據上述圖形資料以及一多面鏡組態，產生每一多面鏡或每一多面鏡組對應之掃描資料，其中相鄰之上述多面鏡或相鄰之上述多面鏡組之旋轉方向不相同；以及根據上述掃描資料，控制一光源進行曝光。

Description

曝光方法和系統以及雷射直接成像系統
本揭露有關於資料之曝光技術，以及利用不同旋轉方向之旋轉鏡進行曝光之曝光技術。
雷射直接成像(Laser Direct Imaging、LDI)係一種無光罩微影(non-mask photolithography)技術。有別於傳統需要光罩之製成方式，使用無光罩微影之方式來製作印刷電路板(printed circuit board，PCB)可達到更高的精密度，亦可提供更大的生產彈性。
由於雷射直接成像技術係藉由將欲成像在電路板之圖形，以雷射的方式在電路板上逐一描繪出來。所以為了提升電路板生產之速度，通常會配置多個雷射光源以及多個多面鏡，以將欲成像在電路板之圖形，以多個雷射的方式在電路板上同時描繪出來。
然而，當多個高速轉動之多面鏡同時同向轉動時，會產生共振之現象，因而造成成像模糊之問題。
本揭露提供了一種曝光方法和裝置以及雷射直接成像系統。
根據本揭露之一實施例提供了一種曝光方法。上述曝光方法應用於一無光罩微影處理。上述曝光方法之步驟包括，讀取一曝光檔案；根據上述曝光檔案，取得上述曝光檔案所包含之複數圖形所對應之複數座標資訊；根據上述複數座標資訊，以產生一圖形資料；根據上述圖形資料以及一多面鏡組態，產生每一多面鏡或每一多面鏡組對應之掃描資料，其中相鄰之上述每一多面鏡或相鄰之上述每一多面鏡組之旋轉方向不相同；以及根據上述掃描資料，控制一光源進行曝光。
在一些實施例中，多面鏡組態包括，上述每一多面鏡以不共軸之方式配置，且相鄰之上述每一多面鏡之旋轉方向不相同。
在一些實施例中，多面鏡組態包括，上述每一多面鏡以共軸之方式配置，且相鄰之上述每一多面鏡之旋轉方向不相同。
在一些實施例中，每一多面鏡組包含複數共軸之多面鏡。多面鏡組態包括，上述每一多面鏡組包含之上述複數共軸之多面鏡之旋轉方向相同，且相鄰之上述每一多面鏡組之旋轉方向不相同。在一些實施例中，多面鏡組態包括，上述每一多面鏡組包含之上述複數共軸之多面鏡之任一者和其相鄰之同組或不同組之多面鏡之旋轉方向不相同。
根據本揭露之一實施例提供了一種曝光系統。上述曝光系統應用於一無光罩微影處理。上述曝光系統包括一儲存裝 置、一處理裝置。儲存裝置儲存一曝光檔案。處理裝置耦接上述儲存裝置。處理裝置從上述儲存裝置讀取上述曝光檔案，且根據上述曝光檔案，取得上述曝光檔案所包含之複數圖形所對應之複數座標資訊，且根據上述複數座標資訊，以產生一圖形資料。上述處理裝置根據上述圖形資料以及一多面鏡組態，產生每一多面鏡或每一多面鏡組對應之掃描資料，且根據上述掃描資料，控制一光源，其中相鄰之上述每一多面鏡或相鄰之上述每一多面鏡組之旋轉方向不相同。
根據本揭露之一實施例提供了一種雷射直接成像系統。上述雷射直接成像系統包括一光源、一電路板、一處理裝置、複數光學元件以及複數多面鏡或多面鏡組。處理裝置控制光源。複數光學元件，聚焦上述光源以及反射上述光源。複數多面鏡或複數多面鏡組，複數光學元件反射上述光源至上述複數多面鏡或上述複數多面鏡組，以在上述電路板產生複數掃描線，其中上述複數多面鏡或上述複數多面鏡組以一多面鏡組態配置，且相鄰之每一上述複數多面鏡或相鄰之每一上述複數多面鏡組之旋轉方向不相同。
關於本揭露其他附加的特徵與優點，此領域之熟習技術人士，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可根據本揭露並參考實施例中所揭露之曝光方法和裝置以及雷射直接成像系統，做些許的更動與潤飾而得到。
100‧‧‧曝光系統
110‧‧‧儲存裝置
120‧‧‧處理裝置
130‧‧‧光源
131‧‧‧光纖
140‧‧‧電路板
150、150-1、150-2、150-3、150-4‧‧‧多面鏡
161、163‧‧‧透鏡
162‧‧‧反射鏡
700‧‧‧流程圖
第1圖係顯示根據本揭露之一實施例所述之曝光系統100之方塊圖。
第2圖係顯示根據本揭露之一實施例所述之多面鏡組態之示意圖。
第3圖係顯示根據本揭露之另一實施例所述之多面鏡組態之示意圖。
第4圖係顯示根據本揭露之另一實施例所述之多面鏡組態之示意圖。
第5圖係顯示根據本揭露之另一實施例所述之多面鏡組態之示意圖。
第6A圖係顯示傳統上在電路板140上成像之示意圖。
第6B圖係顯示根據本揭露之一實施例在電路板140上成像之示意圖。
第7圖係根據本揭露一實施例之曝光方法之流程圖700。
本章節所敘述的是實施本揭露之最佳方式，目的在於說明本揭露之精神而非用以限定本揭露之保護範圍，本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
第1圖係顯示根據本揭露之一實施例所述之曝光系統100之方塊圖。曝光系統100適用於一無光罩微影(non-mask photolithography)處理，例如：雷射直接成像(Laser Direct Imaging，LDI)。特別說明地是，為了方便說明本揭露之實施例，以下實施例係以一雷射直接成像系統來做說明，但本揭露並不以 此為限。
如第1圖所示，曝光系統100中包括了一儲存裝置110、一處理裝置120、一光源130、一電路板140、複數多面鏡150(於第1圖中僅顯示一多面鏡作代表)以及複數光學元件(包括透鏡161、163以及反射鏡162)。在第1圖中之方塊圖，僅係為了方便說明本揭露之實施例，但本揭露並不以此為限。曝光系統100亦可包括其他不同元件。
根據本揭露之實施例，儲存裝置110可係一揮發性記憶體(volatile memory)(例如：隨機存取記憶體(Random Access Memory,RAM))，或一非揮發性記憶體(non-volatile memory)(例如：快閃記憶體(flash memory)、唯讀記憶體(Read Only Memory,ROM))、一硬碟或上述記憶裝置之組合。儲存裝置110可用以儲存曝光檔案，以及對應複數多面鏡150之多面鏡組態之資訊。曝光檔案可係指要成像在電路板140之相關印刷線路板圖形之資料，例如：一Gerber檔案(一種印刷電路板圖像之標準格式，但本揭露不以此為限)，且/或其他印刷線路板圖像相關之檔案(例如：圖像之座標、形狀或尺寸)。關於多面鏡組態在底下將會有更詳細之說明。
根據本揭露之實施例，多面鏡組態之資訊可包括複數多面鏡150之配置方式，以及複數多面鏡150之旋轉方向。第2圖係顯示根據本揭露之一實施例所述之多面鏡組態之示意圖。如第2圖所示，若曝光系統100中配置了多面鏡150-1、多面鏡150-2、多面鏡150-3以及多面鏡150-4，多面鏡150-1、多面鏡150-2、多面鏡150-3以及多面鏡150-4可係以不共軸之方式排 列，且每一多面鏡之旋轉方向會與其相鄰之多面鏡之旋轉方向相反。舉例來說，多面鏡150-2和多面鏡150-1以及多面鏡150-3之旋轉方向相反。當多面鏡旋轉之方向相反時，透過多面鏡所成像之掃描線之方向亦會相反。
第3圖係顯示根據本揭露之另一實施例所述之多面鏡組態之示意圖。如第3圖所示，若曝光系統100中配置了多面鏡150-1、多面鏡150-2、多面鏡150-3以及多面鏡150-4，多面鏡150-1、多面鏡150-2、多面鏡150-3以及多面鏡150-4可係以共軸之方式排列，且每一多面鏡之旋轉方向會與其相鄰之多面鏡之旋轉方向相反。舉例來說，多面鏡150-2和多面鏡150-1以及多面鏡150-3之旋轉方向相反。當多面鏡旋轉之方向相反時，透過多面鏡所成像之掃描線之方向亦會相反。
第4圖係顯示根據本揭露之另一實施例所述之多面鏡組態之示意圖。如第4圖所示，若曝光系統100中配置了多面鏡150-1、多面鏡150-2、多面鏡150-3以及多面鏡150-4，多面鏡150-1、多面鏡150-2、多面鏡150-3以及多面鏡150-4可係以2*2之方式排列，其中多面鏡150-1和多面鏡150-2共軸，多面鏡150-3和多面鏡150-4共軸。在此實施例中，多面鏡150-1和多面鏡150-2可視為一多面鏡組(底下以多面鏡組A稱之)，多面鏡150-3和多面鏡150-4可視為另一多面鏡組(底下以多面鏡組B稱之)。在此實施例中，每一多面鏡之旋轉方向會與其相鄰之同組或不同組之多面鏡之旋轉方向相反。若以在多面鏡組A之多面鏡150-1為例，多面鏡150-1會和與其同組且相鄰之多面鏡150-2之旋轉方向相反，且多面鏡150-1會和與其不同組且相鄰之多面鏡 150-3(在多面鏡組B)之旋轉方向相反。當多面鏡旋轉之方向相反時，透過多面鏡所成像之掃描線之方向亦會相反。
第5圖係顯示根據本揭露之另一實施例所述之多面鏡組態之示意圖。如第5圖所示，若曝光系統100中配置了多面鏡150-1、多面鏡150-2、多面鏡150-3以及多面鏡150-4，多面鏡150-1、多面鏡150-2、多面鏡150-3以及多面鏡150-4可係以2*2之方式排列，其中多面鏡150-1和多面鏡150-2共軸，多面鏡150-3和多面鏡150-4共軸。在此實施例中，多面鏡150-1和多面鏡150-2可視為一多面鏡組(底下以多面鏡組A稱之)，多面鏡150-3和多面鏡150-4可視為另一多面鏡組(底下以多面鏡組B稱之)。在此實施例中，每一多面鏡組所包含之多面鏡之旋轉方向會相同，且每一多面鏡組會與其相鄰之多面鏡組之旋轉方向不同。若以多面鏡組A為例，在多面鏡組A之多面鏡150-1和多面鏡150-2之旋轉方向相同，且多面鏡組A會和其相鄰之多面鏡組B之旋轉方向不同(即多面鏡150-3和多面鏡150-4之旋轉方向，會和多面鏡150-1和多面鏡150-2之旋轉方向不同)。當多面鏡旋轉之方向相反時，透過多面鏡所成像之掃描線之方向亦會相反。在此實施例中，每一多面鏡組所包含之多面鏡，可直接以一多面鏡柱取代，例如：在多面鏡組A之多面鏡150-1和多面鏡150-2可直接以一多面鏡柱取代。
特別說明的是，第2-5圖所顯示之示意圖僅係用以說明本揭露之多面鏡組態，但並非用以限制本揭露。第2-5圖所示之多面鏡組態亦可應用於其他不同數量之多面鏡。
根據本揭露之實施例，當要對電路板140進行曝光 程序時，處理裝置120會先從儲存裝置110讀取曝光檔案。接著，處理裝置120會根據曝光檔案，取得曝光檔案所包含之複數圖形所對應之複數座標資訊(例如：每一圖形對應之頂點資訊)。取得複數圖形所對應之複數座標資訊後，處理裝置120會根據複數座標資訊，排序複數圖形，並刪除冗餘之資料，以產生一圖形資料。接著，處理裝置120根據圖形資料以及多面鏡組態，產生每一多面鏡或每一多面鏡組對應之掃描資料。最後，處理裝置120會根據掃描資料控制光源130，以在電路板140上產生複數掃描線。具體來說，當光源130開啟後，光源130所產生之光線會藉由多面鏡150以及複數光學元件反射到電路板140上不同位置，以在電路板140上形成掃描線，其中每一掃描線形成之方向會對應多面鏡150之多面鏡組態。因此，搭配電路板140在機台上相對之移動，就可藉由上述方式，將所有圖形描繪到電路板140上。
根據本揭露之一實施例，光源130可係一雷射二極體，但本發明並不以此為限。如第2圖所示，若光源130係一雷射二極體，光源130可藉由光纖131將雷射光射到複數光學元件上，在藉由複數光學元件將雷射光反射到多面鏡150。
根據本揭露之實施例，複數光學元件可包含透鏡和反射鏡。透鏡可用以聚焦光源130所產生之光線。反射鏡可反射光源130所產生之光線至多面鏡或多面鏡組，以修正光源之方向。如第1圖所示，複數光學元件包含了透鏡161和163，以及反射鏡162，但本揭露並不以此為限。
第6A圖係顯示傳統上在電路板140上成像之示意圖。如第6A圖所示，若以2*2旋轉鏡陣列為例，在傳統之作法 每一旋轉鏡產生之掃描線之方向都會相同。其中第6A圖所示之每一座標(A,B,C)係表示，從第A行第B列開始進行曝光，以及持續C個點需要進行曝光。第6B圖係顯示根據本揭露之一實施例在電路板140上成像之示意圖。如第6B圖所示，若以2*2旋轉鏡陣列為例(可參考第4圖之旋轉鏡組態)，相鄰之旋轉鏡產生之掃描線之方向會不同。其中第6B圖所示之每一座標(P,Q,R)係表示，從第P行第Q列開始進行曝光，以及持續R個點需要進行曝光。根據本揭露之一實施例，若每一旋轉鏡對應之區塊之每行有n個像素，座標(A,B,C)會和座標(P,Q,R)會滿足以下數學關係式：P=A；Q=n-(B+C)+2；R=C
第7圖係根據本揭露一實施例之曝光方法之流程圖700，此曝光方法適用於曝光系統100。在步驟S710，曝光系統100從一儲存裝置讀取一曝光檔案。在步驟S720，根據上述曝光檔案，曝光系統100取得上述曝光檔案所包含之複數圖形所對應之複數座標資訊。在步驟S730，曝光系統100根據上述複數座標資訊，以產生一圖形資料。其中，曝光系統100更可以根據複數座標資訊，先排序上述複數圖形，並刪除冗餘之資料以產生一圖形資料。在步驟S740，曝光系統100根據上述圖形資料以及一多面鏡組態，藉由每一多面鏡或每一多面鏡組產生對應之掃描資料，其中相鄰之上述多面鏡或相鄰之上述多面鏡組之旋轉方向不相同。在步驟S750，曝光系統100根據上述掃描資料，控制一光源進行曝光。
根據本揭露所揭露之曝光方法，將可透過本揭露所 提出之不同多面鏡組態來配置多面鏡。由於旋轉方向相反之多面鏡彼此間的振動可相互抵銷，因此透過本揭露之不同多面鏡組態，傳統上多個高速轉動之多面鏡同時同向轉動時，因為多面鏡共振之現象造成成像模糊之問題將可獲得解決。
根據本揭露所揭露之方法和演算法之步驟，可直接透過執行一處理器直接應用在硬體以及軟體模組或兩者之結合上。一軟體模組(包括執行指令和相關數據)和其它數據可儲存在數據記憶體中，像是隨機存取記憶體(RAM)、快閃記憶體(flash memory)、唯讀記憶體(ROM)、可抹除可規化唯讀記憶體(EPROM)、電子可抹除可規劃唯讀記憶體(EEPROM)、暫存器、硬碟、可攜式應碟、光碟唯讀記憶體(CD-ROM)、DVD或在此領域習之技術中任何其它電腦可讀取之儲存媒體格式。一儲存媒體可耦接至一機器裝置，舉例來說，像是電腦/處理器(為了說明之方便，在本說明書以處理器來表示)，上述處理器可透過來讀取資訊(像是程式碼)，以及寫入資訊至儲存媒體。一儲存媒體可整合一處理器。一特殊應用積體電路(ASIC)包括處理器和儲存媒體。一用戶設備則包括一特殊應用積體電路。換句話說，處理器和儲存媒體以不直接連接用戶設備的方式，包含於用戶設備中。此外，在一些實施例中，任何適合電腦程序之產品包括可讀取之儲存媒體，其中可讀取之儲存媒體包括和一或多個所揭露實施例相關之程式碼。在一些實施例中，電腦程序之產品可包括封裝材料。
本說明書中所提到的「一實施例」或「實施例」，表示與實施例有關之所述特定的特徵、結構、或特性是包含根據本揭露的至少一實施例中，但並不表示它們存在於每一個實施例 中。因此，在本說明書中不同地方出現的「在一實施例中」或「在實施例中」詞組並不必然表示本揭露的相同實施例。
以上段落使用多種層面描述。而根據本揭露的教示可以多種方式實現，在範例中揭露之任何特定架構或功能僅為一代表性之狀況。根據本揭露之教示，任何熟知此技藝之人士應理解在本揭露揭露之各層面可獨立實作或兩種以上之層面可以合併實作。
雖然本揭露已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (18)

  1. 一種曝光方法，應用於一無光罩微影處理，包括：讀取一曝光檔案；根據上述曝光檔案，取得上述曝光檔案所包含之複數圖形所對應之複數座標資訊；根據上述複數座標資訊，產生一圖形資料；根據上述圖形資料以及一多面鏡組態，產生對應每一多面鏡或每一多面鏡組之掃描資料，其中相鄰之上述每一多面鏡或相鄰之上述每一多面鏡組之旋轉方向不相同；以及根據上述掃描資料，控制一光源進行曝光。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之曝光方法，其中上述多面鏡組態包括，上述每一多面鏡以不共軸之方式配置，且相鄰之上述每一多面鏡之旋轉方向不相同。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之曝光方法，其中上述多面鏡組態包括，上述每一多面鏡以共軸之方式配置，且相鄰之上述每一多面鏡之旋轉方向不相同。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之曝光方法，其中上述每一多面鏡組包含複數共軸之多面鏡。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之曝光方法，其中上述多面鏡組態包括，上述每一多面鏡組包含之上述複數共軸之多面鏡之旋轉方向相同，且相鄰之上述每一多面鏡組之旋轉方向不相同。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之曝光方法，其中上述多面鏡組態包括，上述每一多面鏡組包含之上述複數共軸之多面鏡之任一者和其相鄰之同組或不同組之多面鏡之旋轉方向不相同。
  7. 一種曝光系統，應用於一無光罩微影處理，包括：一儲存裝置，儲存一曝光檔案；以及一處理裝置，耦接上述儲存裝置，從上述儲存裝置讀取上述曝光檔案，且根據上述曝光檔案，取得上述曝光檔案所包含之複數圖形所對應之複數座標資訊，且根據上述複數座標資訊，產生一圖形資料，其中上述處理裝置根據上述圖形資料以及一多面鏡組態，產生對應每一多面鏡或每一多面鏡組之掃描資料，且根據上述掃描資料，控制一光源，其中相鄰之上述每一多面鏡或相鄰之上述每一多面鏡組之旋轉方向不相同。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之曝光系統，其中上述多面鏡組態包括，上述每一多面鏡以不共軸之方式配置，且相鄰之上述每一多面鏡之旋轉方向不相同。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之曝光系統，其中上述多面鏡組態包括，上述每一多面鏡以共軸之方式配置，且相鄰之上述每一多面鏡之旋轉方向不相同。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之曝光系統，其中上述每一多面鏡組包含複數共軸之多面鏡。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之曝光系統，其中上述多面鏡組態包括，上述每一多面鏡組包含之上述複數共軸之多面鏡之旋轉方向相同，且相鄰之上述每一多面鏡組之旋轉方向不相同。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之曝光系統，其中上述多面鏡組態包括，上述每一多面鏡組包含之上述複數共軸之多面鏡之任一者和其相鄰之同組或不同組之多面鏡之旋轉方向不相同。
  13. 一種雷射直接成像系統，包括：一光源；一電路板；一處理裝置，控制上述光源；複數光學元件，聚焦上述光源以及反射上述光源；以及複數多面鏡或複數多面鏡組，上述複數光學元件反射上述光源至上述複數多面鏡或上述複數多面鏡組，以在上述電路板產生複數掃描線，其中上述複數多面鏡或上述複數多面鏡組以一多面鏡組態配置，且相鄰之每一上述複數多面鏡或相鄰之每一上述複數多面鏡組之旋轉方向不相同。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之雷射直接成像系統，其中上述多面鏡組態包括，每一上述複數多面鏡以不共軸之方式配置，且相鄰之每一上述複數多面鏡之旋轉方向不相同。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之雷射直接成像系統，其中 上述多面鏡組態包括，每一上述複數多面鏡以共軸之方式配置，且相鄰之每一上述複數多面鏡之旋轉方向不相同。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之雷射直接成像系統，其中每一上述複數多面鏡組包含複數共軸之多面鏡。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之雷射直接成像系統，其中上述多面鏡組態包括，每一上述複數多面鏡組包含之上述複數共軸之多面鏡之旋轉方向相同，且相鄰之每一上述複數多面鏡組之旋轉方向不相同。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之雷射直接成像系統，其中上述多面鏡組態包括，每一上述複數多面鏡組包含之上述複數共軸之多面鏡之任一者和其相鄰之同組或不同組之多面鏡之旋轉方向不相同。
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