[发明专利]一种多波段分别曝光的曝光装置及方法

说明书

本发明公开了一种多波段分别曝光的曝光装置及方法，属于印刷线路板技术领域、医学领域和印染领域。本发明采用把不同波长光源分离的思路，在一套光电曝光设备上，适配多个曝光子系统，每个曝光子系统匹配不同波长的光源和对应不同波长范围的光学器件，对待曝光基板进行多次分序曝光。避免了采用高压汞灯所带来的一系列问题，提高了能量的利用率，同时也避免了无用的能量降低光学器件的寿命的问题，且每种规格的光学器件只需承受对应波长的光源照射而非所有光源的照射，进一步提高了光学器件的使用寿命和能量利用率，也降低了系统中光学器件的使用成本和维护成本，使曝光设备的产能整体得到了提高。

技术领域

本发明涉及一种多波段分别曝光的曝光装置及方法，属于印刷线路板技术领域、医学领域和印染领域。

背景技术

复合光敏材料是一种能够对多种波长的光源产生光化学反应的光敏材料，在集成电路领域的印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)产业中，阻焊工艺中所采用的光固化阻焊油墨，由于掺杂了多种波长的光引发剂，因而是一种典型的复合光敏材料。PCB阻焊油墨的基本组成是：预聚物、活性稀释剂、光引发剂、颜料、助剂等。阻焊过程中，PCB阻焊油墨的紫外光(ultra-violet，UV)固化依靠光引发剂吸收紫外光源的辐射能后形成自由基，引发活性稀释剂和预聚物发生交联反应，形成网状结构的高分子聚合物，从而使液体迅速变成固体，形成阻焊层。

由于PCB阻焊油墨能够对多种波长的光源产生光化学反应，因此需要多种波长的光源进行曝光，为在阻焊油墨上实现预期的曝光效果，通常采用两种方式的光源进行曝光；一是传统光固化阻焊油墨的光源普遍采用高压汞灯，其最强的波长为365nm，这正是光引发剂吸收范围的中心波长。由于高压汞灯发出的光谱中紫外线区域广，油墨中可将吸收不同波长光能的光引发剂和增感剂组合使用，从而在油墨表面和内部均能获得硬化性。二是将不同波长的光源混合在一套光学系统中，得到类似汞灯的多种波长的混合光源，再通过该套光学系统进行曝光。

但是上述两种方式中，采用高压汞灯的方式存在汞灯光源衰减快，使用寿命有限，有效波段能量输出不稳定，辐射高、热量大，存在一定污染的问题，具体的汞灯光源衰减快，使用寿命有限，通常为1个月左右。且其光谱分布较广，能量利用效率不高，输入能量中只有大约20％的能量产生紫外线，而有20％是可见光能源，40％是热量，而有效波段(365nm)能量还可能出现输出不稳定的情况。由于汞灯的高压、高温和强辐射，很容易使周围的氧气分子发生化学反应而生产臭氧存在一定污染；而采用混合光源的方式则存在着需要设计复杂的镀膜层、镀膜层寿命低，且造成能量损失，混合后的光源经过同一套光学系统时，曝光能量上限受到限制，并且会严重降低光学器件的寿命的问题，具体的，光学系统设计复杂，而复杂的结构会增加装配误差。镀膜层本身对PCB光刻中使用的激光的耐受能力一般，因此寿命也不长。多种波长光束混合照射，会严重降低光学器件的寿命。如作为图形发生器的空间光调制器数字微镜(Digital Micromirror Device，DMD)，不同规格的DMD器件所能够承受的波长范围及能量不同。波长越短，DMD器件的价格越高，在最高能量使用规范下，使用寿命也越短。因此当使用混合光源时，在同一光学系统中，一般为365nm、385nm、395nm、405nm等多种不同波长的光源混合，所以需要使用能够承受所有波长照射的DMD器件，通常为363nm-420nm规格DMD。此种DMD器件价格昂贵，使用寿命短，需要定期维护与更换，使用成本较高。所能承受的总能量低，会导致曝光设备的产能较低。同时混合光源中的各个波长的功率总和不能超过配套DMD的额定功率，因此各波长的曝光能量受到限制，使曝光设备的产能较低。

发明内容

为了解决目前存在的上述问题，本发明提供了一种多波段分别曝光的曝光装置及方法。

本发明的第一个目的在于提供一种多波段光学曝光装置，所述多波段光学曝光装置包括至少两组曝光子系统，每组曝光子系统匹配不同波长范围的光源和对应不同波长范围的光学器件。