CN110488572A - 一种基于dmd技术的可视化曝光机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于DMD技术的可视化曝光机，包括曝光机光源、对准光源、45度二向光学元件、整形匀光元件、全反射棱镜组、DMD、45度分光元件、投影***、待曝光工件和相机。对准光源和曝光机光源发出的光经45度二向光学元件、整形匀光元件的整形和匀光、以及全反射棱镜组后入射到DMD上，经DMD反射、全反射棱镜组和45度分光元件进入投影***再投射到待曝光工件。对准光源的光入射到待曝光工件，实现曝光精确定位；曝光机光源入射到待曝光工件使待曝光工件形成曝光，其中一部分光被待曝光工件反射，经投影***后被45度分光元件反射到相机，可实时观测待曝光工件并实现对准及套刻。
Description
技术领域
本发明涉及一种曝光机，尤其涉及一种基于DMD技术的可视化曝光机。
背景技术
印制电路板（PCB）是连接、组装集成电路电子元件的基板，几乎所有的电子设备都离不开印制电路板。在大型电子产品研究过程中，印制电路板的设计和制作直接影响到整个产品的质量和成本。在PCB及微电子器件的制造设备中，曝光机的研制至关重要。
传统掩膜式曝光机通过掩膜板上对准图形与待曝光工件上对准图形进行机械式对准，实现曝光图形与工件对准与套刻功能。但是由于掩膜板遮挡视场的原因，无法实现全视场对准与套刻功能。
发明内容
为了解决现有曝光机无法实现全视场对准与套刻的问题。本发明提供一种基于DMD技术的可视化曝光机，可实现全视场对准与套刻或部分视场对准与套刻。
本发明提供一种基于DMD技术的可视化曝光机，包括曝光机光源（1）、对准光源（2）、45度二向光学元件（3）、整形匀光元件（4）、全反射棱镜组（5）、DMD（6）、45度分光元件（7）、投影***（8）、待曝光工件（9）和相机（10）；
其中，对准光源（2）经45度二向光学元件（3）反射，曝光机光源（1）发出的光透过45度二向光学元件（3），经整形匀光元件（4）的整形和匀光，将光场变为能量均匀分布，且光斑大小与DMD相匹配的光斑，再经过全反射棱镜组（5）后入射到DMD（6）上，DMD在关断状态下，DMD上的图案经全反射棱镜组（5）传输后，不会经过45度分光元件（7）和投影***（8）；DMD在开状态下，DMD上的图案经全反射棱镜组（5）后，通过45度分光元件（7）进入投影***（8）再将目标曝光图形投射到待曝光工件（9），使待曝光工件（9）形成曝光；在开始曝光前通过对准光源（2）发出不参与曝光的光线经过45度二向光学元件（3）、整形匀光元件（4）、全反射棱镜组（5）、DMD（6）、45度分光元件（7）、投影***（8）、最终在待曝光工件（9）上投影出对准图形，该图形不会引起曝光，可实现曝光位置与待曝光工件（9）的位置对准套刻，如在待曝光工件（9）上投影出目标曝光图形，可将目标曝光图形与待曝光工件（9）上的相关结构进行对准或曝光前位置检测；无论对准光源（2）通过光路***是否投射对准图形或目标曝光图形时，曝光机光源（1）均可通过光路***对待曝光工件（9）进行曝光，进而实现精准的部分视场或全视场曝光图案套刻；曝光机光源入射到待曝光工件的一部分光被待曝光工件反射，经投影***后被45度分光元件反射到相机，可实时观测待曝光工件；为缩小曝光机整体体积，本发明所述曝光机可在光路上任意位置加入一个或多个反射镜或棱镜，对光路进行折叠。
所述曝光机光源（1）的波长范围为350~470nm。
所述对准光源（2）的工作波长在曝光机所选定的波长之外，对准光源（2）的光通过光路***最终入射到待曝光工件（9）表面并形成所需的对准图形或目标曝光图案，进而实现曝光精确定位。
所述45度二向光学元件（3）包含45度二向色镜、45度合色棱镜等各种可将曝光机光源（1）与对准光源（2）合光耦合进入光路的元件；可采用对曝光机光源（1）的波段具有高透过率，对对准光源（2）的工作波段具有高反射率的二向光学元件，最终确保曝光机光源（1）透过45度二向光学元件（3）进入光路，对准光源（2）通过45度二向光学元件（3）反射进入光路，本专利对以上述情况进行说明；也可采用对曝光机光源（1）的波段具有高反射率，对对准光源（2）的工作波段具有高透过率的二向光学元件，最终确保曝光机光源（1）通过45度二向光学元件（3）反射进入光路，对准光源（2）透过45度二向光学元件（3）进入光路，此结构在本专利不再做具体说明。
所述整形匀光元件（4）对曝光机光源（1）发出的光进行匀光，将光场变为能量均匀分布，且光斑大小与DMD（6）相匹配的光斑，可以是积分棒，也可以是透镜阵列。
所述全反射棱镜组（5）由51及52两块棱镜组成，如图1所示，光源发出的光经51后，发生全反射后，投射到DMD（6）上，DMD（6）处于开状态时，反射光经51后，进入52并进入投影***（8）；DMD（6）处于断开状态时，反射光经51后的角度发生偏转，不能进入后继的投影***（8）；图2为本发明的另一种结构示意图，光源发出的光经51和52后，投射到DMD（6）上，DMD（6）处于开状态时，反射光经52后发生全反射，并进入投影***（8）；DMD（6）处于断开状态时，反射光经52后的角度发生偏转，不能进入后继的投影***（8）。
所述DMD（6）数字微镜器件DMD（Digital Micro Mirror Device）是一个光学、机械及机电结合器件，是一个双稳态的空间光调制器，包括可移动的微反射镜阵列，过扭臂架绞链，寻址电极，以及基层的CMOS SRAM存储层，寻址电极每个像素点均由一个反射镜构成，通过加电压信号，控制反射镜倾斜角度，微反射镜有On和Off两种工作状态，微镜处于On态时，光束经过反射，进入投影***，像素显示为亮态，微镜处于Off态时，反射光束不能进入投影***，像素显示为暗态，通过控制DMD（6）上每个像素的开关形成所需图形，DMD（6）反射后的光线作为曝光图案的发生源。
所述45度分光元件（7）对曝光机光源（1）和对准光源（2）发出的光部分透射部分反射，优选透射率大于80%的分光元件，分光元件包含分光棱镜及分光片。
所述投影***（8）用于把光投影到待曝光工件（9），投影***（8）由透镜组组成，可以是放大***，也可以是缩小***。
所述待曝光工件（9）是表面一平面，和光路垂直。
所述相机（10）用于实时观测待曝光工件待曝光工件（9），曝光机光源（1）和对准光源（2）入射到待曝光工件（9）的一部分光被待曝光工件（9）反射，经投影***（8）后被45度分光元件（7）反射到相机（10），对待曝光工件（9）进行监测，同时为使相机（10）看清待曝光工件（9）的特征，可在本光路***任意位置耦合进不引起曝光的光源进行照明。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的另一种结构示意图。
应理解，在阅读了本发明的内容后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (11)
1.一种基于DMD技术的可视化曝光机，其特征在于，包括曝光机光源（1）、对准光源（2）、45度二向光学元件（3）、整形匀光元件（4）、全反射棱镜组（5）、DMD（6）、45度分光元件（7）、投影***（8）、待曝光工件（9）和相机（10）；
其中，对准光源（2）经45度二向光学元件（3）反射，曝光机光源（1）发出的光透过45度二向光学元件（3），经整形匀光元件（4）的整形和匀光，将光场变为能量均匀分布，且光斑大小与DMD相匹配的光斑，再经过全反射棱镜组（5）后入射到DMD（6）上，DMD在关断状态下，DMD上的图案经全反射棱镜组（5）传输后，不会经过45度分光元件（7）和投影***（8）；DMD在开状态下，DMD上的图案经全反射棱镜组（5）后，通过45度分光元件（7）进入投影***（8）再将目标曝光图形投射到待曝光工件（9），使待曝光工件（9）形成曝光；在开始曝光前通过对准光源（2）发出不参与曝光的光线经过45度二向光学元件（3）、整形匀光元件（4）、全反射棱镜组（5）、DMD（6）、45度分光元件（7）、投影***（8）、最终在待曝光工件（9）上投影出对准图形，该图形不会引起曝光，可实现曝光位置与待曝光工件（9）的位置对准套刻，如在待曝光工件（9）上投影出目标曝光图形，可将目标曝光图形与待曝光工件（9）上的相关结构进行对准或曝光前位置检测；无论对准光源（2）通过光路***是否投射对准图形或目标曝光图形时，曝光机光源（1）均可通过光路***对待曝光工件（9）进行曝光，进而实现精准的部分视场或全视场曝光图案套刻；曝光机光源入射到待曝光工件的一部分光被待曝光工件反射，经投影***后被45度分光元件反射到相机，可实时观测待曝光工件；为缩小曝光机整体体积，本发明所述曝光机可在光路上任意位置加入一个或多个反射镜或棱镜，对光路进行折叠。
2.一种基于DMD技术的可视化曝光机，其特征在于，所述曝光机光源（1）的波长范围为350~470nm。
3.一种基于DMD技术的可视化曝光机，其特征在于，所述对准光源（2）的工作波长在曝光机所选定的波长之外，对准光源（2）的光通过光路***最终入射到待曝光工件（9）表面并形成所需的对准图形或目标曝光图案，进而实现曝光精确定位。
4.一种基于DMD技术的可视化曝光机，其特征在于，所述45度二向光学元件（3）包含45度二向色镜、45度合色棱镜等各种可将曝光机光源（1）与对准光源（2）合光耦合进入光路的元件；可采用对曝光机光源（1）的波段具有高透过率，对对准光源（2）的工作波段具有高反射率的二向光学元件，最终确保曝光机光源（1）透过45度二向光学元件（3）进入光路，对准光源（2）通过45度二向光学元件（3）反射进入光路，本专利对以上述情况进行说明；也可采用对曝光机光源（1）的波段具有高反射率，对对准光源（2）的工作波段具有高透过率的二向光学元件，最终确保曝光机光源（1）通过45度二向光学元件（3）反射进入光路，对准光源（2）透过45度二向光学元件（3）进入光路，此结构在本专利不再做具体说明。
5.一种基于DMD技术的可视化曝光机，其特征在于，所述整形匀光元件（4）对曝光机光源（1）发出的光进行匀光，将光场变为能量均匀分布，且光斑大小与DMD（6）相匹配的光斑，可以是积分棒，也可以是透镜阵列。
6.一种基于DMD技术的可视化曝光机，其特征在于，所述全反射棱镜组（5）由51及52两块棱镜组成，如图1所示，光源发出的光经51后，发生全反射后，投射到DMD（6）上，DMD（6）处于开状态时，反射光经51后，进入52并进入投影***（8）；DMD（6）处于断开状态时，反射光经51后的角度发生偏转，不能进入后继的投影***（8）；图2为本发明的另一种结构示意图，光源发出的光经51和52后，投射到DMD（6）上，DMD（6）处于开状态时，反射光经52后发生全反射，并进入投影***（8）；DMD（6）处于断开状态时，反射光经52后的角度发生偏转，不能进入后继的投影***（8）。
7.一种基于DMD技术的可视化曝光机，其特征在于，所述DMD（6）数字微镜器件（DigitalMicro Mirror Device）是一个光学、机械及机电结合器件，是一个双稳态的空间光调制器，包括可移动的微反射镜阵列，过扭臂架绞链，寻址电极，以及基层的CMOS SRAM存储层，寻址电极每个像素点均由一个反射镜构成，通过加电压信号，控制反射镜倾斜角度，微反射镜有On和Off两种工作状态，微镜处于On态时，光束经过反射，进入投影***，像素显示为亮态，微镜处于Off态时，反射光束不能进入投影***，像素显示为暗态，通过控制DMD（6）上每个像素的开关形成所需图形，DMD（6）反射后的光线作为曝光图案的发生源。
8.一种基于DMD技术的可视化曝光机，其特征在于，所述45度分光元件（7）对曝光机光源（1）和对准光源（2）发出的光部分透射部分反射，优选透射率大于80%的分光元件，分光元件包含分光棱镜及分光片。
9.一种基于DMD技术的可视化曝光机，其特征在于，所述投影***（8）用于把光投影到待曝光工件（9），投影***（8）由透镜组组成，可以是放大***，也可以是缩小***。
10.一种基于DMD技术的可视化曝光机，其特征在于，所述待曝光工件（9）是表面一平面，和光路垂直。
11.一种基于DMD技术的可视化曝光机，其特征在于，所述相机（10）用于实时观测待曝光工件待曝光工件（9），曝光机光源（1）和对准光源（2）入射到待曝光工件（9）的一部分光被待曝光工件（9）反射，经投影***（8）后被45度分光元件（7）反射到相机（10），对待曝光工件（9）进行监测，同时为使相机（10）看清待曝光工件（9）的特征，可在本光路***任意位置耦合进不引起曝光的光源进行照明。
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