印刷电路板的激光投影光刻的照明系统研究

摘要

随着印制电路板向大面积、高密度的方向发展，我们需要更高品质的PCB激光投影光刻的照明系统以适应高分辨率和高品质PCB板的制造。传统照明系统如柯拉照明、棱镜法、反射镜法的输出均匀性已经不能满足需要；另外一些照明系统如复眼式和万花筒式的结果也不能适用更小波长的准分子激光器因此本文就可用于大面积、高密度PCB的激光投影光刻的照明系统进行了研究。 针对目前我们研究的适用于大面积、高精度、高产量的PCB激光投影曝光机，在充分考虑了基板面积、扫描速度、六边形边长以及底板的承受能力的情况下，选用了适合常规抗蚀剂的曝光的248nm波长的KrF准分子激光器作为光源，其平均功率大小约为8.6W，重复频率300Hz，脉冲能量为28.7mJ，对于面积为200mm×250mm的板理论上曝光时间可以达到16.8s，曝光速度可以达到30 c㎡/s，并选用1：1的放大倍率、分辨率为5.53um和数值孔径为0.03折叠式的投影系统作为匹配，可以实现高效率、高产量的PCB曝光。 照明系统是投影光刻机的关键部件，要求具有很好的照明均匀性，且能量利用率高，其性能直接影响到光刻机的蚀刻图形的质量。如果照明不均匀，将导致光刻出来的线条粗细不均匀，整块板上的分辨力不一致，或有断线等，这在生产过程中是不允许的。因此在新波长、新的均匀性要求下，本文基于照明系统的原理分别设计了复眼式和万花筒式的照明系统，模拟出的均匀性、能量利用率和数值孔径均满足要求，并对影响其照明均匀性的因素进行了分析。 本文还研究了准分子激光的空间部分相干参数β对照明系统的影响进行了理论分析和计算机模拟，得出相应的衍射图像并进行了分析。并介绍在考虑空间部分相干参数β下的新型的整形系统并进行了相应的理论分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 印制电路的现状与发展展望

1.2 印制电路工艺

1.3 典型光学曝光光刻技术

1.4 激光投影光刻技术

1.5 研究意义

1.6 国内外研究现状

1.7 研究内容

第二章 关键技术参数选择

2.1 关键技术参数的选择

2.1.1光刻机的分辨力R和像素P

2.1.2光刻机的部分相干因子

2.1.3照明系统的像差

2.1.4照明系统的输出光均匀性

2.1.5照明系统与投影系统的匹配

2.1.6照明系统输出光斑的形状和大小

2.1.7激光器参数分析

2.1.8曝光时间

2.2 与照明系统匹配的投影系统的介绍

2.2 结论

第三章照明系统的研究与设计

3.1 准分子激光器

3.2 常用匀光技术的简介与优缺点

3.3 基于复眼式照明系统的设计

3.3.1设计要点

3.3.2光学设计

3.3.3结果分析与讨论

3.4 基于万花筒式照明系统的设计

3.4.1设计要点

3.4.2结果分析与讨论

3.5 结论

第四章 准分子激光的部分相干性研究

4.1 准分子激光的理论模型

4.2 部分相干性的准分子激光通过扩束系统的研究

4.3 部分相干性的准分子激光通过复眼式透镜的研究

4.4 结论

第五章前沿的光学照明系统的研究

5.1问题的提出与解决思路

5.2目前取得的成果和遇到的问题

第六章全文总结

6.1 主要结论

6.2 后期工作展望

主要参考文献

发表的学术论文

致谢