52, 042203(2015)
激光与光电子学进展
Laser & Optoelectronics Progress
©2015《中国激光》杂志社
042203-1
一种新型 PCB 数字光刻投影成像技术
刘志涛 周金运 刘丽霞 郭 华 邝 健
广东工业大学物理与光电工程学院, 广东 广州 510006
摘 要 为 了 满 足 微 米 量 级 印 刷 电 路 板 (PCB) 光 刻 的 需 求 ,提 出 了 一 种 新 型 PCB 数 字 光 刻 投 影 成 像 技 术 。 利 用
ZEMAX 光学设计软件设计并优化了双高斯结构型光刻投影物镜。该物镜具有双远心结构,可以避免 数字微反射镜
(DMD)偏转 产生离焦,分辨率可 达 13.68 mm,数值孔径 NA=0.045,焦深为 200 mm,严格控制像 面畸变量小 于 0.03%。
采用 DMD 多光 束 倾斜扫描 技 术,将 DMD 旋转 一定的角度 ,利用曝 光 点的位置 与 光斑重叠 积 分能量的多 少,形成 更
小的像素尺寸,提高了网格精度。基于该投影成像技术进行了光刻实验,实验结果证实了该投影成像技术的可行性,
通过控制网格精度既能实现整数像素以外的线宽又能提高图像的分辨率和光刻效率。
关键词 光学设计;光刻;镜头设计;数字微反射镜;倾斜扫描;成像系统
中图分类号 TH702 文献标识码 A
doi: 10.3788/LOP52.042203
A New PCB Digital Lithograph Projection Imaging Technology
Liu Zhitao Zhou Jinyun Liu Lixia Guo Hua Kuang Jian
School of Physics & Optoelectronic Engineering,Guangdong University of Technology,
Guangzhou, Guangdong 510006, China
Abstract For meeting the requirements of micron printed circuit board (PCB) lithography, a novel PCB
projection imaging digital lithography technology which designs and optimizes the double Gauss type structural
lithography projection lens based on ZEMAX optical design software has been proposed. The lens has double
telecentric structure and can avoid defocus caused by digital micro- mirror device (DMD) deflection. Its
resolution is 13.68 mm, numerical aperture NA is 0.045, depth of focus is 200 mm and image plane distortion is
controlled strictly below 0.03%. The lens also uses DMD multi-beam inclined scanning technology, rotating DMD
with fixed angle round and forming smaller pixel size by utilizing the position of exposure point and light spot
overlap integral energy, which raises mesh precision; since this projection imaging technology is based on
lithography experiments proving feasibility of the projection imaging technology, besides integer pixel, the non-
integer pixel line width can be obtained and image resolution and production can also be improved by
controlling mesh precision.
Key words optical design; lithography; lens design; digital micro-mirror device; inclined scanning; imaging system
OCIS codes 220.3740;220.3620
1 引 言
随着印刷电路板(PCB)向大面积、高产量和产率、高密度的方向发展,激光投影光刻机被用于 PCB 的生
产中
[1]
。工业上生产 PCB 所使用的成像技术有接触成像、步进重复成像、激光直接成像和激光投影成像,而
激光投影成像技术以它无与伦比的优势被广泛地应用,而且微米量级光刻设备越来越受到重视
[2-3]
。针对大
面积、高产量 PCB 生产,本课题组设计并优化得到了分辨率达到 9 mm 的折叠式光刻投影物镜
[4]
,之后进一步
改进得到了分辨率优于 7 mm 且结构简单、有对称式双高斯结构的光刻投影物镜
[5-6]
。
由于传统的掩模光刻需要昂贵的掩模成本且掩模制作缺乏灵活性,利用数字微反射镜(DMD)阵列代替
收稿日期: 2014-08-01; 收到修改稿日期: 2014-09-02; 网络出版日期: 2015-04-03
基金项目: 国家自然科学基金(61475037)、国家自然科学基金青年科学基金(61107029,11304044)
作者简介: 刘志涛(1988—),男,硕士研究生,主要从事数字光刻方面的研究。E-mail: 154168728@qq.com
导师简介: 周金运(1962—),男,教授,博士生导师,主要从事工程光学方面的研究。E-mail: zhjy@gdut.edu.cn
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