CN111736437A - 直接成像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种直接成像系统，包括：第一柱体，所述第一柱体形成有第一腔室及开设在所述第一柱体上且连通所述第一腔室的激光器安装口，在所述第一腔室内设置匀光设备；第二柱体，所述第二柱体形成有与所述第一腔室连通的第二腔室，所述第二腔室设置有数字微镜器件设备及位于所述数字微镜器件设备下方的第一反射镜；第三柱体，所述第三柱体形成有与所述第二柱体连通的第三腔室及位于所述第三柱体的底端的激光出口，所述第三腔室内设置有光刻成像镜头。根据本发明的直接成像系统，形成密闭结构，能够避免外界污染和光线干扰，结构稳定，光刻效果好，且方便调节及维护保养。

Description

直接成像系统
技术领域
本发明涉及直接成像领域，具体涉及一种直接成像系统。
背景技术
现有的激光直接成像(LDI)技术路线主要有两种，一种采用f-theta透镜扫描的直接成像系统，激光光源经过光路调整，进入声光调制系统，实现激光束在垂直于运动平台方向上的均匀扫描。另一种直接成像系统是采用数字微镜器件(DMD)芯片投影的激光成像系统，激光光源经过整形扩束、微透镜阵列(MLA)匀光，光路准直，光线调整照射在DMD芯片上然后进入光刻投影系统将图案投射在工件上，进行曝光。
现有的直接成像系统存在的问题包括：激光能量衰减快且直接成像系统结构臃肿。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种直接成像系统，形成密闭结构，能够避免外界污染和光线干扰，结构稳定，光刻效果好，且方便调节及维护保养。
为解决上述技术问题，本发明提供一种直接成像系统，包括：
第一柱体，所述第一柱体形成有第一腔室及开设在所述第一柱体上且连通所述第一腔室的激光器安装口，在所述第一腔室内设置匀光设备，所述匀光设备包括面对所述激光器安装口设置的匀光棒，所述匀光设备接收激光器发出的激光并通过所述匀光棒传递所述激光；
第二柱体，所述第一柱体连接在所述第二柱体的侧方，所述第二柱体形成有与所述第一腔室连通的第二腔室，所述第二腔室设置有数字微镜器件设备及位于所述数字微镜器件设备下方的第一反射镜，所述第一反射镜用于接收来自匀光设备的所述激光，并将所述激光反射至所述数字微镜器件设备；
第三柱体，所述第三柱体连接在所述第二柱体下方，所述第三柱体形成有与所述第二柱体连通的第三腔室及位于所述第三柱体的底端的激光出口，所述第三腔室内设置有光刻成像镜头，所述光刻成像镜头用于接收来自所述数字微镜器件设备的所述激光并将所述激光通过所述激光出口传输至待光刻产品；
所述第一柱体、所述第二柱体及所述第三柱体组合成的整体结构，除所述激光器安装口及所述激光出口，其余为密闭结构。
进一步地，所述第一柱体竖向设置，
所述匀光设备还包括设置在所述匀光棒下方的第二反射镜，所述第二反射镜用于接收来自所述匀光棒的所述激光并将所述激光反射至所述第一反射镜。
进一步地，所述匀光棒为方形光棒或梯形光棒。
进一步地，所述匀光设备还包括：
扩束透镜，所述扩束透镜设置在所述激光器安装口及所述匀光棒之间。
进一步地，所述匀光设备还包括：
准直透镜，所述准直透镜设置在所述匀光棒与所述第二反射镜之间。
进一步地，所述光刻成像镜头包括前透镜组与设置在所述前透镜组下方的后透镜组。
进一步地，所述光刻成像镜头还包括：
光阑，所述光阑设置在所述前透镜组与所述后透镜组之间。
进一步地，所述第三柱体包括：
上柱体，所述上柱体连接所述第二柱体；
下柱体，所述下柱体通过法兰盘连接所述上柱体，所述光刻成像镜头设置在所述下柱体内。
进一步地，所述第一反射镜可旋转地设置在所述第二柱体内，所述第二柱体形成有面对所述第一反射镜的开口，
所述直接成像系统还包括：
挡板，所述挡板通过紧固件抵扣所述第二柱体的外表面且覆盖所述开口。
进一步地，所述第一柱体和第三柱体均呈圆柱体结构，所述第二柱体呈四方柱体结构。
本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：
根据本发明的直接成像系统，包括第一柱体、匀光设备、第二柱体、数字微镜器件设备、第一反射镜、第三柱体、光刻成像镜头，第一柱体、第二柱体及第三柱体除激光器安装口及激光出口，其余为密闭结构，第一柱体的激光安装口可以通过安装激光器可以实现密闭，第三柱体的激光出口可以通过光刻光学镜头实现密闭，能够使得直接成像系统处于密闭状态，能够避免外界光干扰和脏污污染，安装在第一柱体的匀光棒对来自激光器的激光进行匀光，能够缩小直接成像系统的体积，使得光刻光学结构紧凑，反射镜能够改变激光传输的方向，方便调节，DMD设备能够对激光进行调制，以满足光刻需求，光刻成像镜头能够增加光学质量，使得光刻效果更好。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的直接成像系统的结构示意图；
图2为图1中的直接成像系统的内部结构和激光器的示意图；
图3为根据本发明另一实施例的直接成像系统的内部结构和激光器的示意图。
附图标记：
100、第一柱体；200、第二柱体；300、挡板；400、第三柱体；11、激光器；12、扩束透镜；13、匀光棒；14、准直透镜；21、第一反射镜；22、第二反射镜；3、数字微镜器件设备；4、光刻成像镜头；41、前透镜组；42、光阑；43、后透镜组。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
经本发明人分析，现有的直接成像系统激光衰减快是因为：现有的激光直接成像系统设计中，其激光光源匀光光路部分的光学元器件暴露在环境中，一方面容易受到环境的粉尘、异物的干扰，不利于使用和维护，另一方面会受到环境光的干扰，影响成像质量。
本发明人还分析出现有的直接成像系统结构臃肿是因为：现有的技术方案如f-theta透镜扫描、微透镜阵列匀光的激光直接成像光刻系统，(1)f-theta透镜扫描的激光光源匀光系统需要一个多面反光棱镜和长度与刻蚀工件幅宽相当的光刻投影元件，所以其体积很难做到小型化设计，也无法实现密闭式的光学系统设计。(2)微透镜阵列(MLA)匀光系统一般需要两片MLA，其微透镜的焦距之间需要相互匹配，一般需要与焦距相当的工作距离，即使可以实现封闭式的设计，其体积亦难以实现小型化，体积会比较大。
基于此，提出来本发明的技术方案，以解决上述技术问题。
下面，首先参考附图说明根据本发明实施例的直接成像系统。
如图1和图2所示，根据本发明的直接成像系统包括：第一柱体100、匀光设备、第二柱体200、数字微镜器件设备3、第一反射镜21、第三柱体400、光刻成像镜头4。
首先，说明第一柱体100和匀光设备。
第一柱体100形成有第一腔室及开设在第一柱体100上且连通第一腔室的激光器安装口，在第一腔室内设置匀光设备，匀光设备包括面对激光器安装口设置的匀光棒13，匀光设备接收激光器11发出的激光并通过匀光棒13传递激光。
其中，第一柱体100可以为圆柱体等结构，也可以第一柱体100的主体(除与第二柱体200对接的部分)为圆柱体等结构。
通过本发明的匀光棒13其元件可以做到体积小型化，系统间的元件可以做的十分紧凑，相比常用的MLA能够缩小了直接成像系统的体积，避免了直接成像系统结构臃肿。
接着，说明第二柱体200、数字微镜器件(DMD)设备及第一反射镜21。
其中，第二柱体200可以为四方柱体等结构。
第一柱体100连接在第二柱体200的侧方，第二柱体200形成有与第一腔室连通的第二腔室，第二腔室设置有数字微镜器件设备3及位于数字微镜器件设备3下方的第一反射镜21，第一反射镜21用于接收来自匀光设备的激光，并将激光反射至数字微镜器件设备3。
通过反射镜将光反射至DMD设备，可以根据需求对反射镜的位置和/或角度进行调整，使得结构比较简便，调节容易，避免了匀光设备直接面对DMD设备而造成调节难度大的问题。
接下来，说明第三柱体400及光刻成像镜头4。
第三柱体400连接在第二柱体200下方，第三柱体400形成有与第二柱体200连通的第三腔室及位于第三柱体400的底端的激光出口，第三腔室内设置有光刻成像镜头4，光刻成像镜头4用于接收来自数字微镜器件设备3的激光并将激光通过激光出口传输至待光刻产品。
其中，第三柱体400可以为圆柱体等结构。
通过光刻成像镜头4能够提高激光质量，使得直接成像系统能够稳定地进行光刻。
最后，说明第一柱体100、第二柱体200及第三柱体400组合成的整体结构。整体结构，除激光器安装口及激光出口，其余为密闭结构。
激光器安装口可以通过安装激光器11的结构实现密闭，激光出口可以通过光刻成像镜头4与第三柱体400进行卡合而实现密闭。由此，在直接成像系统作业过程中，处于密闭状态，能够避免外界光干扰和脏污污染。
以上形成的直接成像系统，第一柱体100、第二柱体200及第三柱体400除激光器安装口及激光出口，其余为密闭结构，第一柱体100的激光安装口可以通过安装激光器11可以实现密闭，第三柱体400的激光出口可以通过光刻光学镜头实现密闭。由此，能够使得直接成像系统处于密闭状态，能够避免外界光干扰和脏污污染。安装在第一柱体100的匀光棒13对来自激光器11的激光进行匀光，能够缩小直接成像系统的体积，使得光刻光学结构紧凑，反射镜能够改变激光传输的方向，方便调节，DMD设备能够对激光进行调制，以满足光刻需求，光刻成像镜头4能够增加光学质量，使得光刻效果更好。
根据本发明一些实施例，第一柱体100竖向设置，匀光设备还包括设置在匀光棒13下方的第二反射镜22，第二反射镜22用于接收来自匀光棒13的激光并将激光反射至第一反射镜21。
通常直接成像系统应用到光刻设备中，存在多个并排设置的直接成像系统。第一柱体100竖向设置，能够避免多个直接成像系统之间的干涉问题且能够缩小直接成像系统所占用的空间。通过第二反射镜22改变激光传播方向，从而可以将匀光设备的激光传递至DMD设备，便于实现光刻。
需要说明的是，以上只是可选地示例，也可以为图3所示的，第一柱体100横向设置，直接面对第二反射镜22，可以根据客户的需求进行选配，这些均应该理解在本发明范围内。
进一步地，匀光棒13为方形光棒或梯形光棒。
匀光棒13的种类可以多种多样，方形光棒和梯形光棒在实践中效果相对较好，使得激光更加均匀。
进一步地，匀光设备还包括扩束透镜12。扩束透镜12设置在激光器安装口及匀光棒13之间。
扩束透镜12可以做的很小，几个毫米量级的尺寸即可实现，耦合进入匀光棒13的光束经过混光之后形成均匀的面光源。通过扩束镜可以改变激光的直径和发散角，从而形成光学质量更好的激光。
进一步地，匀光设备还包括准直透镜14。准直透镜14设置在匀光棒13与第二反射镜22之间。
激光通过准直透镜14能够形成能量平顶分布的面光源，使得激光的准直性更好。
根据本发明一些实施例，光刻成像镜头4包括前透镜组41与设置在前透镜组41下方的后透镜组43。
透镜由于两个表面的折射，具有对束的会聚或发散作用，通过前透镜组41和后透镜组43能在任何要求位置形成光刻图像。通过透镜也能够调节焦平面，从而使得待光刻产品处于焦平面内，提高光刻效果。
进一步地，光刻成像镜头4还包括光阑42，光阑42设置在前透镜组41与后透镜组43之间。
通过光阑42可以调节光束的强弱和增加光学质量。
根据本发明一些实施例，第三柱体400包括上柱体和下柱体。上柱体连接第二柱体200。下柱体通过法兰盘连接上柱体，光刻成像镜头4设置在下柱体内。
以上可以形成可拆分的上下柱体结构，方便维护和保养，当光刻镜头异常也方便更换。法兰盘能够实现上下柱体的接合，便于上下柱体之间的密闭，避免外界污染和光线干扰。
根据本发明一些实施例，第一反射镜21可旋转地设置在第二柱体200内，第二柱体200形成有面对第一反射镜21的开口。直接成像系统还包括挡板300。挡板300通过紧固件抵扣第二柱体200的外表面且覆盖开口。
通过打开挡板300，能够调节第一反射镜的位置和旋转第一反射镜的角度，方便调节激光的传播方向。关闭挡板300，能够实现密闭结构，避免外界污染和光线干扰。由此，形成了一个简便的结构，便于保养且增加密闭效果。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种直接成像系统，其特征在于，包括：
第一柱体(100)，所述第一柱体(100)形成有第一腔室及开设在所述第一柱体(100)上且连通所述第一腔室的激光器(11)安装口，在所述第一腔室内设置匀光设备，所述匀光设备包括面对所述激光器(11)安装口设置的匀光棒(13)，所述匀光设备接收激光器(11)发出的激光并通过所述匀光棒(13)传递所述激光；
第二柱体(200)，所述第一柱体(100)连接在所述第二柱体(200)的侧方，所述第二柱体(200)形成有与所述第一腔室连通的第二腔室，所述第二腔室设置有数字微镜器件设备(3)及位于所述数字微镜器件设备(3)下方的第一反射镜(21)，所述第一反射镜(21)用于接收来自匀光设备的所述激光，并将所述激光反射至所述数字微镜器件设备(3)；
第三柱体(400)，所述第三柱体(400)连接在所述第二柱体(200)下方，所述第三柱体(400)形成有与所述第二柱体(200)连通的第三腔室及位于所述第三柱体(400)的底端的激光出口，所述第三腔室内设置有光刻成像镜头(4)，所述光刻成像镜头(4)用于接收来自所述数字微镜器件设备(3)的所述激光并将所述激光通过所述激光出口传输至待光刻产品；
所述第一柱体(100)、所述第二柱体(200)及所述第三柱体(400)组合成的整体结构，除所述激光器(11)安装口及所述激光出口，其余为密闭结构。
2.根据权利要求1所述的直接成像系统，其特征在于，
所述第一柱体(100)竖向设置，
所述匀光设备还包括设置在所述匀光棒(13)下方的第二反射镜(22)，所述第二反射镜(22)用于接收来自所述匀光棒(13)的所述激光并将所述激光反射至所述第一反射镜(21)。
3.根据权利要求2所述的直接成像系统，其特征在于，所述匀光棒(13)为方形光棒或梯形光棒。
4.根据权利要求3所述的直接成像系统，其特征在于，所述匀光设备还包括：
扩束透镜(12)，所述扩束透镜(12)设置在所述激光器(11)安装口及所述匀光棒(13)之间。
5.根据权利要求4所述的直接成像系统，其特征在于，所述匀光设备还包括：
准直透镜(14)，所述准直透镜(14)设置在所述匀光棒(13)与所述第二反射镜(22)之间。
6.根据权利要求1所述的直接成像系统，其特征在于，所述光刻成像镜头(4)包括前透镜组(41)与设置在所述前透镜组(41)下方的后透镜组(43)。
7.根据权利要求6所述的直接成像系统，其特征在于，所述光刻成像镜头(4)还包括：
光阑(42)，所述光阑(42)设置在所述前透镜组(41)与所述后透镜组(43)之间。
8.根据权利要求1所述的直接成像系统，其特征在于，所述第三柱体(400)包括：
上柱体，所述上柱体连接所述第二柱体(200)；
下柱体，所述下柱体通过法兰盘连接所述上柱体，所述光刻成像镜头(4)设置在所述下柱体内。
9.根据权利要求1所述的直接成像系统，其特征在于，
所述第一反射镜(21)可旋转地设置在所述第二柱体(200)内，所述第二柱体(200)形成有面对所述第一反射镜(21)的开口，
所述直接成像系统还包括：
挡板(300)，所述挡板(300)通过紧固件抵扣所述第二柱体(200)的外表面且覆盖所述开口。
10.根据权利要求1所述的直接成像系统，其特征在于，所述第一柱体(100)和第三柱体(400)均呈圆柱体结构，所述第二柱体(200)呈四方柱体结构。
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