CN105093860B - 一种用于无掩膜光刻直写系统的调焦装置及其调焦方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于无掩膜光刻直写系统的调焦装置，包括设置在光刻物镜与承印材料之间的连续调焦组和固定调焦组，所述连续调焦组包括第一直线驱动电机、第一直角楔形棱镜和第二直角楔形棱镜，所述固定调焦组包括第二直线驱动电机和台阶棱镜。本发明还提供一种用于无掩膜光刻直写系统的调焦装置的调焦方法。本发明综合连续调焦组与固定调焦组的特点，将两者混合使用，可以实现大范围内的连续调焦，设计合理，方便快捷，易于实现，可以大大提高生产效率。

Description

一种用于无掩膜光刻直写系统的调焦装置及其调焦方法

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体是一种用于无掩膜光刻直写系统的调焦装置及其调焦方法。

背景技术

在无掩膜光刻直写系统中，光刻物镜的焦面调节直接影响着光刻产品的质量。分辨率较高的光刻物镜焦深较小，而印刷线路板的板厚差别通常远远超出焦深范围。目前无掩膜光刻直写系统中的调焦装置大多只在小范围内实现调焦功能，在板厚差距较大时选用不同垫板调整焦面，这样在生产中对于不同规格板厚的印刷线路板要多次更换垫板，降低了产能，直接影响生产效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于无掩膜光刻直写系统的调焦装置及其调焦方法，在选用厚度差别较大的承印材料时无需更换垫板，实现无掩膜光刻直写系统的大范围连续调焦。

本发明的技术方案为：

一种用于无掩膜光刻直写系统的调焦装置，该装置包括设置在光刻物镜与承印材料之间的连续调焦组和固定调焦组，所述连续调焦组包括第一直线驱动电机、第一直角楔形棱镜和第二直角楔形棱镜，所述固定调焦组包括第二直线驱动电机和台阶棱镜；

所述第一直角楔形棱镜和第二直角楔形棱镜的斜面贴合在一起，两者倒置配合构成一个平行平板；所述台阶棱镜的上表面为平面，下表面为由若干平行于上表面的平面连接而成的阶梯面，使得所述台阶棱镜的厚度呈阶梯变化；

所述第一直线驱动电机，用于带动所述第一直角楔形棱镜和第二直角楔形棱镜中的至少一个沿两者的斜面方向运动，改变曝光光轴方向上所述平行平板的厚度进而改变光程进行连续调焦；

所述第二直线驱动电机，用于带动所述台阶棱镜运动到一定位置，调整曝光光轴方向上所述台阶棱镜的厚度区域进而改变光程进行固定调焦。

所述的用于无掩膜光刻直写系统的调焦装置，所述平行平板和台阶棱镜的上表面均垂直于曝光光轴。

所述的用于无掩膜光刻直写系统的调焦装置，所述第一直角楔形棱镜和第二直角楔形棱镜的楔角相等。

所述的用于无掩膜光刻直写系统的调焦装置，所述台阶棱镜的相邻厚度区域的厚度差相等。

所述的一种用于无掩膜光刻直写系统的调焦装置的调焦方法，该方法包括以下步骤：

（1）将所述连续调焦组和固定调焦组设置在光刻物镜与承印材料之间，使曝光光束穿过所述平行平板和台阶棱镜；

（2）判断承印材料的厚度变化是否小于预设阈值，若是，则执行步骤（3），若否，则执行步骤（4）；

（3）选定所述台阶棱镜的某个厚度区域保持不变，将所述第一直线驱动电机带动所述第一直角楔形棱镜和第二直角楔形棱镜中的至少一个沿两者的斜面方向运动，改变曝光光轴方向上所述平行平板的厚度进而改变光程进行连续调焦；

（4）将所述第二直线驱动电机带动所述台阶棱镜运动到一定位置，调整曝光光轴方向上所述台阶棱镜的厚度区域进而改变光程进行固定调焦，再执行步骤（3）。

由上述技术方案可知，本发明综合连续调焦组与固定调焦组的特点，将两者混合使用，可以实现大范围内的连续调焦，设计合理，方便快捷，易于实现，可以大大提高生产效率。

附图说明

图1是本发明的装置结构示意图；

图2是本发明的两个楔形棱镜结构示意图；

图3是本发明的台阶棱镜结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。

如图1所示，一种用于无掩膜光刻直写系统的调焦装置，包括设置在光刻物镜1与承印材料7之间的连续调焦组和固定调焦组，连续调焦组包括第一直线驱动电机2、第一直角楔形棱镜3和第二直角楔形棱镜4，固定调焦组包括第二直线驱动电机5和台阶棱镜6。连续调焦组和固定调焦组的上下位置关系可互换。

如图2所示，第一直角楔形棱镜3和第二直角楔形棱镜4的大小和形状完全相同，两者的斜面可以贴合在一起，倒置配合构成一个平行平板。平行平板的上、下表面均垂直于曝光光轴。

如图3所示，台阶棱镜6的上表面61为平面且垂直于曝光光轴，下表面62为由若干平行于上表面61的平面连接而成的阶梯面，使得台阶棱镜6的厚度呈阶梯变化，并且相邻厚度区域的厚度差相等。

第一直线驱动电机2的动力输出轴通过连接件与第一直角楔形棱镜3连接，第二直角楔形棱镜4固定在支架上，第一直线驱动电机2带动第一直角楔形棱镜3沿其斜面方向运动，从而改变曝光光轴方向上平行平板的厚度进而改变光程实现连续调焦。

第二直线驱动电机5的动力输出轴通过连接件与台阶棱镜6连接，带动台阶棱镜6运动到一定位置，从而调整曝光光轴方向上台阶棱镜6的厚度区域进而改变光程实现固定调焦。

一种用于无掩膜光刻直写系统的调焦装置的调焦方法，包括：

S1、将连续调焦组和固定调焦组设置在光刻物镜1与承印材料7之间，使曝光光束依次穿过由第一直角楔形棱镜3和第二直角楔形棱镜4构成的平行平板以及台阶棱镜6，并使平行平板的上表面和台阶棱镜6的上表面垂直于曝光光轴方向设置。

S2、判断承印材料7的厚度变化是否小于预设阈值，若是，则执行步骤S3，若否，则执行步骤S4。

S3、选定台阶棱镜6的某个厚度区域保持不变，将第一直线驱动电机2带动第一直角楔形棱镜3沿其斜面方向运动，改变曝光光轴方向上平行平板的厚度进而改变光程进行连续调焦。

S4、将第二直线驱动电机5带动台阶棱镜6运动到一定位置，调整曝光光轴方向上台阶棱镜6的厚度区域进而改变光程进行固定调焦，再执行步骤S3。

本发明的工作原理：

当承印材料7的厚度变化较小时，选定固定调焦组中台阶棱镜6的一个特定厚度区域保持不变，第一直角楔形棱镜3在第一直线驱动电机2的带动下沿斜面运动，系统的曝光焦面会沿光轴方向连续微量变化，实现系统在小范围内调焦。当承印材料7的厚度变化较大时，连续调焦组受第一直线驱动电机2行程的限制，无法将承印材料7表面调整至系统的曝光焦深范围内，此时在第二直线驱动电机5的带动下将固定调焦组中的台阶棱镜6移动至适当的厚度区域，系统的曝光焦面会沿光轴方向对应变化一固定量，可实现系统在较大范围内调焦。

本发明利用连续调焦组和固定调焦组各自的特点，即连续调焦组可以在小范围内实现连续调焦，固定调焦组可以在大范围内固定改变调焦量，两者混合使用后可以实现大范围连续调焦。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种用于无掩膜光刻直写系统的调焦装置的调焦方法，该装置包括设置在光刻物镜与承印材料之间的连续调焦组和固定调焦组，所述连续调焦组包括第一直线驱动电机、第一直角楔形棱镜和第二直角楔形棱镜，所述固定调焦组包括第二直线驱动电机和台阶棱镜；

所述第一直角楔形棱镜和第二直角楔形棱镜的斜面贴合在一起，两者倒置配合构成一个平行平板；所述台阶棱镜的上表面为平面，下表面为由若干平行于上表面的平面连接而成的阶梯面，使得所述台阶棱镜的厚度呈阶梯变化；

所述第一直线驱动电机，用于带动所述第一直角楔形棱镜和第二直角楔形棱镜中的至少一个沿两者的斜面方向运动，改变曝光光轴方向上所述平行平板的厚度进而改变光程进行连续调焦；

所述第二直线驱动电机，用于带动所述台阶棱镜运动到一定位置，调整曝光光轴方向上所述台阶棱镜的厚度区域进而改变光程进行固定调焦；

其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）将所述连续调焦组和固定调焦组设置在光刻物镜与承印材料之间，使曝光光束穿过所述平行平板和台阶棱镜；

（2）判断承印材料的厚度变化是否小于预设阈值，若是，则执行步骤（3），若否，则执行步骤（4）；

（3）选定所述台阶棱镜的某个厚度区域保持不变，将所述第一直线驱动电机带动所述第一直角楔形棱镜和第二直角楔形棱镜中的至少一个沿两者的斜面方向运动，改变曝光光轴方向上所述平行平板的厚度进而改变光程进行连续调焦；

（4）将所述第二直线驱动电机带动所述台阶棱镜运动到一定位置，调整曝光光轴方向上所述台阶棱镜的厚度区域进而改变光程进行固定调焦，再执行步骤（3）。