CN205958926U - 一种光刻机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种光刻机，具体涉及一种曝光装置可旋转的光刻机。包括工作平台、PLC控制系统、曝光装置。组装时，X轴滑动平台与Z轴滑动平台通过滑动槽连接，X轴滑动平台和Z轴滑动平台分别与电机连接，实现平移，曝光装置设置在X轴靠后位置，曝光装置与电机连接，实现调节曝光装置与X轴的夹角，托盘与电机连接，曲面产品放置在托盘上，用设置在托盘的夹角固定，避免旋转过程中被甩出。通过曝光装置照射的光线的垂直入射，提高光刻的均匀性，实现光刻的高精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种光刻机，具体涉及一种曝光装置可旋转的光刻机。
背景技术
现有技术的旋转光刻机，主要针对平面产品，通过X轴移动，曝光装置保持与平面产品的入射角度，实现产品的曝光。使用这种旋转光刻机，运用到曲面产品时，通过X、Y、Z轴的移动，会造成曝光装置与曲面产品产生单一入射夹角，曲面样品各个区域与曝光装置的角度不一致，造成曝光不均匀的问题，光刻的精度很低。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种角度可调整的光刻机，使得曝光装置照射的光线始终与曲面样品需曝光位置垂直，通过曝光装置的垂直入射，提高光刻的均匀性，实现光刻的高精度。
一种光刻机包括工作平台、PLC控制系统和曝光装置和加热系统。
所述工作平台包括X轴滑动平台、Z轴滑动平台，X轴滑动平台和Z轴滑动平台分别连接有电机，X轴滑动平台和Z轴滑动平台滑动连接；
PLC控制系统，用于控制X轴滑动平台、Z轴滑动平台的运动轨迹及曝光装置的角度变化；
曝光装置安装于X轴或Z轴滑动平台上，曝光装置连接有第一旋转电机。所述曝光装置是曝光装置。
X轴滑动平台和Z轴滑动平台通过井字型滑动槽滑动连接。
优选地：所述光刻机还包括样品托盘和第二旋转电机，样品托盘用于放置样品，第二旋转电机连接于样品托盘底部。
优选地：在样品托盘上设置有用于固定曲面样品的夹具。
优选地：在样品托盘上可拆卸的安装有掩膜板。
优选地：所述曝光装置提供的光源是直径5mm的圆形光斑。
加热系统包括加热器及稳定传感器。加热器与曲面样品形状和尺寸匹配安装在托盘上，内置与曲面产品内部，PLC控制系统可控制加热系统对曲面产品进行 加热，使曲面样品表面均匀受热，从而提高曝光的效率。
组装时，X轴滑动平台与Z轴滑动平台通过滑动槽连接，X轴滑动平台和Z轴滑动平台分别与电机连接，实现平移，曝光装置设置在X轴靠后位置，曝光装置与电机连接，实现调节曝光装置与X轴的夹角，托盘与电机连接，曲面产品放置在托盘上，用设置在托盘的夹角固定，避免旋转过程中被甩出。加热系统包括加热器及温度传感器。加热器安装在托盘上，内置与曲面产品内部，使曲面产品表面均匀受热，可以提高产品曝光的效率。
一种曝光方法，包括以下步骤：
计算曝光装置在曲面样品的若干个等高面停留的时间；
计算曝光装置照射的光线与曲面样品垂直时，曝光装置照射的光线与X轴的夹角；
PLC控制系统根据计算出的时间数据，控制曝光装置停留的时间；
PLC控制系统根据计算出的的角度数据，控制曝光装置的灯光照射曲面样品的角度。
优选地：还包括第二旋转电机带动样品托盘绕中轴旋转的步骤。使曲面样品绕中轴旋转，实现全面曝光的过程。
通过计算出曝光装置的停留时间和计算出的曝光装置照射的光线与曲面样品垂直时，曝光装置照射的光线与X轴的夹角，PLC控制系统控制曝光装置的移动，可以提高曝光的均匀性。
本发明提供的一种光刻机，通过角度可调节的曝光装置，调节曝光装置与曲面的入射夹角，使得曝光装置始终与曲面样品需曝光位置垂直，通过曝光装置的垂直入射，提高光刻的均匀性，实现光刻的高精度。
附图说明
图1是本发明一种光刻机整体结构示意图一。
图2是本发明一种光刻机整体结构示意图二。
图3是实施例中曝光装置与曲面样品的角度示意图。
具体实施方式
为了便于理解，下面结合附图具体说明本发明的技术方案。
如图1-2所示：一种光刻机包括工作平台、PLC控制系统、曝光装置、机架 和加热系统。
工作平台包括X轴滑动平台1、Z轴滑动平台2、样品托盘4、旋转电机5、夹具(图中未示出)和掩膜板6。X轴滑动平台1和Z轴滑动平台2分别连接有电机，X轴滑动平台1和Z轴滑动平台2通过井字型滑动槽滑动连接，实现X轴滑动平台1和Z轴滑动平台2的平移。第二旋转电机5连接于样品托盘4底部，能带动样品托盘4绕中轴旋转，夹具设置在样品托盘上，用来固定曲面样品，避免曲面样品在旋转过程中被甩出，掩膜板6可拆卸地安装于样品托盘4上方。
PLC控制系统(图中未示出)，包括控制模块和反馈模块，控制模块用来控制X轴滑动平台1、Z轴滑动平台2的运动轨迹及曝光装置3的角度变化。
曝光装置3安装于X轴滑动平台1上，曝光装置3连接第一旋转电机。所述曝光装置提供的光源是直径5mm的圆形光斑。优选地，连接曝光装置的电机是Theta旋转马达电机。
加热系统包括加热器及稳定传感器。加热器于曲面样品形状和尺寸匹配安装在托盘上，内置与曲面产品内部，使曲面产品表面均匀受热。
组装时，X轴滑动平台与Z轴滑动平台通过滑动槽连接，X轴滑动平台和Z轴滑动平台分别与电机连接，实现平移，曝光装置设置在X轴靠后位置，曝光装置与电机连接，实现调节曝光装置与X轴的夹角，托盘与电机连接，曲面产品放置在托盘上，用设置在托盘的夹角固定，避免旋转过程中被甩出。
一种曝光方法，包括以下步骤：
计算曝光装置在曲面样品的若干个等高面停留的时间；
计算曝光装置照射的光线与曲面样品垂直时，曝光装置照射的光线与X轴的夹角；
PLC控制系统根据计算出的时间数据，控制曝光装置停留的时间；
PLC控制系统根据计算出的的角度数据，控制曝光装置照射曲面样品的角度。
优选地：还包括第二旋转电机带动样品托盘托盘绕中轴旋转的步骤。使曲面样品绕中轴旋转，实现全面曝光的过程。
通过计算出曝光装置的停留时间和计算出的曝光装置照射的光线与曲面样品垂直时，曝光装置照射的光线与X轴的夹角，PLC控制系统控制曝光装置的移动，可以提高曝光的均匀性。
如图3所示，所述曲面样品是钟形样品，钟形样品上半部分是半球体，下半部分是锥形。步骤2中停留时间的计算方法如下：光源为直径r光的光斑，曝光装置光源单个面积光强为e1，光线经过掩膜板到达到光刻胶表面的光强为e2，光刻胶完全曝光需要时间上累积曝光量为e总，单个光源面积所需曝光时间为t单总＝e总/e2，在某一等高Hn,曲面半径平均值为rn,把整个圆弧平分成N＝2πrn/r光个等分，那每一个等高面停留时间tn＝Nt单总＝2πrne总/r光e2。优选的光源为直径5mm的圆形光斑，光源单个面积光强为E1，光线经过掩膜板到达光刻胶表面的光强为e2，光刻胶完全曝光需要时间上累积曝光量为e总，单个光源面积所需曝光时间为t单总＝e总/e2,在某一等高Hn,曲面半径平均值为rn,那么就把整个圆弧平分成N＝2πrn/5个等分，那每一个等高面停留时间Tn＝NT单总＝2πrnr总/(5e2)。
步骤3中曝光装置的角度计算方法如下：
如图3所示，定义喷头与水平X轴夹角为喷头角度а。
半球体半径为k,锥面母线斜率为σ,B点坐标为(-k,-k)
以半球体顶点为坐标轴零点，在计算喷头角度时，把半球体部分看成开口向下的抛物线，锥体部分看成斜率一定的直线。根据上面基底尺寸可以得到：
抛物线方程为：y＝-kx2
直线方程：y＝(σ-1)x
对于抛物线线上任意A，A的坐标为(xa,-kxa 2)
Tanа＝│xa/ya│＝│1/kxa│
а＝arctan│1/kxa│
对于锥面斜率是一定
а＝90-arctan│σ│
若半球体半径为100mm,锥体底面半径为150mm,锥体高度为130mm,每个等高面高度间隔H＝5mm，角度计算如下：
以半球体定点为坐标轴零点，在计算喷头角度时，把半球体部分看成开口向下的抛物线，锥体部分看成斜率一定的直线。根据上面基底尺寸可以得到：
抛物线方程为：y＝-x2/100
直线方程：y＝13x/5+130
对于抛物线如点A，A的坐标为(x,-x2/100)
Tan(90-а)＝y/x＝100/x
а＝90-arctanx
对于锥面斜率是一定
а＝arctan(5/13)
以AZ4620为光刻胶,目标厚度10μm,要完全曝光所需曝光量为700mw/cm2,
所用光源为5mmLED紫外光源，光强为500mw/cm2,掩膜板透光率为80％，
基底为半球体半径为100mm,锥体底面半径为150mm,锥体高度为130mm,以下表格选取rn＝50，80，100，150的光强时间和光源角度计算表：
| rn(mm) | tn(s) | tanа |
| 50 | 109.9 | 0.5 |
| 80 | 175.84 | 0.8 |
| 100 | 219.8 | 1 |
| 120 | 263.76 | 0.38 |
本发明提供的一种光刻机，通过角度可调节的曝光装置，调节曝光装置与曲面的入射夹角，使得曝光装置始终与曲面样品需曝光位置垂直，通过曝光装置的垂直入射，实现光刻的高精度。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (6)
1.一种光刻机，其特征在于：包括工作平台、PLC控制系统和曝光装置；
所述工作平台包括X轴滑动平台、Z轴滑动平台，X轴滑动平台和Z轴滑动平台分别连接有电机，X轴滑动平台和Z轴滑动平台滑动连接；
PLC控制系统，用于控制曝光装置及X轴滑动平台、Z轴滑动平台的运动轨迹；
曝光装置安装于X轴或Z轴滑动平台上，曝光装置连接有第一旋转电机。
2.根据权利要求1所述的一种光刻机，其特征在于：X轴滑动平台和Z轴滑动平台通过井字型滑动槽滑动连接。
3.根据权利要求1所述的一种光刻机，其特征在于：光刻机还包括样品托盘和第二旋转电机，样品托盘用于放置样品，第二旋转电机连接于样品托盘底部。
4.根据权利要求3所述的一种光刻机，其特征在于：在样品托盘上设置有用于固定曲面样品的夹具。
5.根据权利要求3所述的一种光刻机，其特征在于：在样品托盘上可拆卸的安装有掩膜板。
6.根据权利要求1所述的一种光刻机，其特征在于：所述曝光装置提供的光源是直径5mm的圆形光斑。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620887356.6U CN205958926U (zh) | 2016-08-15 | 2016-08-15 | 一种光刻机 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201620887356.6U CN205958926U (zh) | 2016-08-15 | 2016-08-15 | 一种光刻机 |
Publications (1)
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| CN201620887356.6U Active CN205958926U (zh) | 2016-08-15 | 2016-08-15 | 一种光刻机 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106094447A (zh) * | 2016-08-15 | 2016-11-09 | 东莞同济大学研究院 | 一种光刻机及方法 |
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2016
- 2016-08-15 CN CN201620887356.6U patent/CN205958926U/zh active Active
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| CN106094447A (zh) * | 2016-08-15 | 2016-11-09 | 东莞同济大学研究院 | 一种光刻机及方法 |
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