一種用于無掩膜光刻直寫系統的調焦裝置及其調焦方法
【專利說明】一種用于無掩膜光刻直寫系統的調焦裝置及其調焦方法
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及光學技術領域，具體是一種用于無掩膜光刻直寫系統的調焦裝置及其調焦方法。
[0003]
【背景技術】
[0004]在無掩膜光刻直寫系統中，光刻物鏡的焦面調節直接影響著光刻產品的質量。分辨率較高的光刻物鏡焦深較小，而印刷線路板的板厚差別通常遠遠超出焦深范圍。目前無掩膜光刻直寫系統中的調焦裝置大多只在小范圍內實現調焦功能，在板厚差距較大時選用不同墊板調整焦面，這樣在生產中對于不同規格板厚的印刷線路板要多次更換墊板，降低了產能，直接影響生產效益。
[0005]
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種用于無掩膜光刻直寫系統的調焦裝置及其調焦方法，在選用厚度差別較大的承印材料時無需更換墊板，實現無掩膜光刻直寫系統的大范圍連續調焦。
[0007]本發明的技術方案為:
一種用于無掩膜光刻直寫系統的調焦裝置，該裝置包括設置在光刻物鏡與承印材料之間的連續調焦組和固定調焦組，所述連續調焦組包括第一直線驅動電機、第一直角楔形棱鏡和第二直角楔形棱鏡，所述固定調焦組包括第二直線驅動電機和臺階棱鏡；
所述第一直角楔形棱鏡和第二直角楔形棱鏡的斜面貼合在一起，兩者倒置配合構成一個平行平板；所述臺階棱鏡的上表面為平面，下表面為由若干平行于上表面的平面連接而成的階梯面，使得所述臺階棱鏡的厚度呈階梯變化；
所述第一直線驅動電機，用于帶動所述第一直角楔形棱鏡和第二直角楔形棱鏡中的至少一個沿兩者的斜面方向運動，改變曝光光軸方向上所述平行平板的厚度進而改變光程進行連續調焦；
所述第二直線驅動電機，用于帶動所述臺階棱鏡運動到一定位置，調整曝光光軸方向上所述臺階棱鏡的厚度區域進而改變光程進行固定調焦。
[0008]所述的用于無掩膜光刻直寫系統的調焦裝置，所述平行平板和臺階棱鏡的上表面均垂直于曝光光軸。
[0009]所述的用于無掩膜光刻直寫系統的調焦裝置，所述第一直角楔形棱鏡和第二直角楔形棱鏡的楔角相等。
[0010]所述的用于無掩膜光刻直寫系統的調焦裝置，所述臺階棱鏡的相鄰厚度區域的厚度差相等。
[0011]所述的一種用于無掩膜光刻直寫系統的調焦裝置的調焦方法，該方法包括以下步驟:
(1)將所述連續調焦組和固定調焦組設置在光刻物鏡與承印材料之間，使曝光光束穿過所述平行平板和臺階棱鏡；
(2)判斷承印材料的厚度變化是否小于預設閾值，若是，則執行步驟(3)，若否，則執行步驟(4)；
(3)選定所述臺階棱鏡的某個厚度區域保持不變，將所述第一直線驅動電機帶動所述第一直角楔形棱鏡和第二直角楔形棱鏡中的至少一個沿兩者的斜面方向運動，改變曝光光軸方向上所述平行平板的厚度進而改變光程進行連續調焦；
(4)將所述第二直線驅動電機帶動所述臺階棱鏡運動到一定位置，調整曝光光軸方向上所述臺階棱鏡的厚度區域進而改變光程進行固定調焦，再執行步驟(3)。
[0012]由上述技術方案可知，本發明綜合連續調焦組與固定調焦組的特點，將兩者混合使用，可以實現大范圍內的連續調焦，設計合理，方便快捷，易于實現，可以大大提高生產效率。
[0013]
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明的裝置結構示意圖；
圖2是本發明的兩個楔形棱鏡結構示意圖；
圖3是本發明的臺階棱鏡結構示意圖。
[0015]
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和具體實施例進一步說明本發明。
[0017]如圖1所示，一種用于無掩膜光刻直寫系統的調焦裝置，包括設置在光刻物鏡I與承印材料7之間的連續調焦組和固定調焦組，連續調焦組包括第一直線驅動電機2、第一直角楔形棱鏡3和第二直角楔形棱鏡4，固定調焦組包括第二直線驅動電機5和臺階棱鏡6。連續調焦組和固定調焦組的上下位置關系可互換。
[0018]如圖2所示，第一直角楔形棱鏡3和第二直角楔形棱鏡4的大小和形狀完全相同，兩者的斜面可以貼合在一起，倒置配合構成一個平行平板。平行平板的上、下表面均垂直于曝光光軸。
[0019]如圖3所示，臺階棱鏡6的上表面61為平面且垂直于曝光光軸，下表面62為由若干平行于上表面61的平面連接而成的階梯面，使得臺階棱鏡6的厚度呈階梯變化，并且相鄰厚度區域的厚度差相等。
[0020]第一直線驅動電機2的動力輸出軸通過連接件與第一直角楔形棱鏡3連接，第二直角楔形棱鏡4固定在支架上，第一直線驅動電機2帶動第一直角楔形棱鏡3沿其斜面方向運動，從而改變曝光光軸方向上平行平板的厚度進而改變光程實現連續調焦。
[0021]第二直線驅動電機5的動力輸出軸通過連接件與臺階棱鏡6連接，帶動臺階棱鏡6運動到一定位置，從而調整曝光光軸方向上臺階棱鏡6的厚度區域進而改變光程實現固定調焦。
[0022]一種用于無掩膜光刻直寫系統的調焦裝置的調焦方法，包括:
S1、將連續調焦組和固定調焦組設置在光刻物鏡I與承印材料7之間，使曝光光束依次穿過由第一直角楔形棱鏡3和第二直角楔形棱鏡4構成的平行平板以及臺階棱鏡6，并使平行平板的上表面和臺階棱鏡6的上表面垂直于曝光光軸方向設置。
[0023]S2、判斷承印材料7的厚度變化是否小于預設閾值，若是，則執行步驟S3，若否，則執行步驟S4。
[0024]S3、選定臺階棱鏡6的某個厚度區域保持不變，將第一直線驅動電機2帶動第一直角楔形棱鏡3沿其斜面方向運動，改變曝光光軸方向上平行平板的厚度進而改變光程進行連續調焦。
[0025]S4、將第二直線驅動電機5帶動臺階棱鏡6運動到一定位置，調整曝光光軸方向上臺階棱鏡6的厚度區域進而改變光程進行固定調焦，再執行步驟S3。
[0026]本發明的工作原理:
當承印材料7的厚度變化較小時，選定固定調焦組中臺階棱鏡6的一個特定厚度區域保持不變，第一直角楔形棱鏡3在第一直線驅動電機2的帶動下沿斜面運動，系統的曝光焦面會沿光軸方向連續微量變化，實現系統在小范圍內調焦。當承印材料7的厚度變化較大時，連續調焦組受第一直線驅動電機2行程的限制，無法將承印材料7表面調整至系統的曝光焦深范圍內，此時在第二直線驅動電機5的帶動下將固定調焦組中的臺階棱鏡6移動至適當的厚度區域，系統的曝光焦面會沿光軸方向對應變化一固定量，可實現系統在較大范圍內調焦。
[0027]本發明利用連續調焦組和固定調焦組各自的特點，即連續調焦組可以在小范圍內實現連續調焦，固定調焦組可以在大范圍內固定改變調焦量，兩者混合使用后可以實現大范圍連續調焦。
[0028]以上所述實施方式僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護范圍內。
【主權項】
1.一種用于無掩膜光刻直寫系統的調焦裝置，其特征在于:該裝置包括設置在光刻物鏡與承印材料之間的連續調焦組和固定調焦組，所述連續調焦組包括第一直線驅動電機、第一直角楔形棱鏡和第二直角楔形棱鏡，所述固定調焦組包括第二直線驅動電機和臺階棱鏡; 所述第一直角楔形棱鏡和第二直角楔形棱鏡的斜面貼合在一起，兩者倒置配合構成一個平行平板；所述臺階棱鏡的上表面為平面，下表面為由若干平行于上表面的平面連接而成的階梯面，使得所述臺階棱鏡的厚度呈階梯變化； 所述第一直線驅動電機，用于帶動所述第一直角楔形棱鏡和第二直角楔形棱鏡中的至少一個沿兩者的斜面方向運動，改變曝光光軸方向上所述平行平板的厚度進而改變光程進行連續調焦； 所述第二直線驅動電機，用于帶動所述臺階棱鏡運動到一定位置，調整曝光光軸方向上所述臺階棱鏡的厚度區域進而改變光程進行固定調焦。2.根據權利要求1所述的用于無掩膜光刻直寫系統的調焦裝置，其特征在于:所述平行平板和臺階棱鏡的上表面均垂直于曝光光軸。3.根據權利要求1所述的用于無掩膜光刻直寫系統的調焦裝置，其特征在于:所述第一直角楔形棱鏡和第二直角楔形棱鏡的楔角相等。4.根據權利要求1所述的用于無掩膜光刻直寫系統的調焦裝置，其特征在于:所述臺階棱鏡的相鄰厚度區域的厚度差相等。5.根據權利要求1所述的一種用于無掩膜光刻直寫系統的調焦裝置的調焦方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)將所述連續調焦組和固定調焦組設置在光刻物鏡與承印材料之間，使曝光光束穿過所述平行平板和臺階棱鏡； (2)判斷承印材料的厚度變化是否小于預設閾值，若是，則執行步驟(3)，若否，則執行步驟(4)； (3)選定所述臺階棱鏡的某個厚度區域保持不變，將所述第一直線驅動電機帶動所述第一直角楔形棱鏡和第二直角楔形棱鏡中的至少一個沿兩者的斜面方向運動，改變曝光光軸方向上所述平行平板的厚度進而改變光程進行連續調焦； (4)將所述第二直線驅動電機帶動所述臺階棱鏡運動到一定位置，調整曝光光軸方向上所述臺階棱鏡的厚度區域進而改變光程進行固定調焦，再執行步驟(3)。
【專利摘要】本發明提供一種用于無掩膜光刻直寫系統的調焦裝置，包括設置在光刻物鏡與承印材料之間的連續調焦組和固定調焦組，所述連續調焦組包括第一直線驅動電機、第一直角楔形棱鏡和第二直角楔形棱鏡，所述固定調焦組包括第二直線驅動電機和臺階棱鏡。本發明還提供一種用于無掩膜光刻直寫系統的調焦裝置的調焦方法。本發明綜合連續調焦組與固定調焦組的特點，將兩者混合使用，可以實現大范圍內的連續調焦，設計合理，方便快捷，易于實現，可以大大提高生產效率。
【IPC分類】G03F7/207, G03F7/20, G02B7/18
【公開號】CN105093860
【申請號】CN201510568711
【發明人】曹常瑜
【申請人】合肥芯碁微電子裝備有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年9月9日