CN217085512U - 直写光刻装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种直写光刻装置，包括固定座、匀光棒、镜筒部、镜头组以及DMD芯片组，所述镜筒部固定于所述固定座，所述镜头组安装于所述镜筒部内，所述镜头组自物面至像面依次包括通光部、转换部以及成像部，所述匀光棒设置于所述通光部远离所述转换部的一侧，所述DMD芯片组设置于所述转换部远离所述成像部的一侧，所述转换部将所述通光部输出的光反射至所述DMD芯片组，从而使光路自通光部所在的轴线偏转至所述成像部所在的轴线。本实用新型提供的直写光刻装置的曝光面照度、均匀性好，且低畸变。

Description

直写光刻装置

技术领域

本实用新型涉及光刻技术领域，尤其涉及一种直写光刻装置。

背景技术

光刻技术是用于在衬底表面上印刷具有特征的构图，紫外曝光机与光刻机在微电子、光学、线路板等微加工领域具有非常重要的应用。

传统掩膜式曝光机使用的是大尺寸平行紫外光源加掩膜的曝光形式，而目前无掩膜光刻机的曝光面照度、均匀性不好。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型提出了一种直写光刻装置以改善上述问题。

本实用新型提供了一种直写光刻装置，包括固定座、匀光棒、镜筒部、镜头组以及DMD芯片组，所述镜筒部固定于所述固定座，所述镜头组安装于所述镜筒部内，所述镜头组自物面至像面依次包括通光部、转换部以及成像部，所述匀光棒设置于所述通光部远离所述转换部的一侧，所述DMD芯片组设置于所述转换部远离所述成像部的一侧，所述转换部将所述通光部输出的光反射至所述DMD芯片组，从而使光路自通光部所在的轴线偏转至所述成像部所在的轴线。

更优地，所述通光部自物面至像面依次包括：第一通光透镜、第二通光透镜、第一准直透镜和第二准直透镜，所述第一通光透镜为平凸透镜；所述第二通光透镜为双凸透镜；所述第一准直镜为双凸透镜，所述第二准直透镜为凸凹透镜。

更优地，所述转换部包括第一棱镜、与所述第一棱镜相邻设置的第二棱镜，所述第二棱镜与所述第一棱镜之间留有空气间隔，所述第一棱镜包括第一入射面和反射面，所述第一入射面与反射面的夹角θ1，所述反射面与所述DMD芯片组的安装面的夹角θ2，其中，θ1与θ2满足：θ1+θ2＜90°；所述第二棱镜包括第二入射面和通过面，所述第二入射面与所述通过面的夹角θ3满足：θ3＝θ2。

更优地，所述成像部自物面至像面依次包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜。

更优地，所述第一透镜为双凹透镜；所述第二透镜为凹凸透镜；所述第三透镜为双凸透镜；所述第四透镜为双凸透镜；所述五透镜为双凸透镜；所述第六透镜为双凸透镜；所述第七透镜为双凹透镜；所述第八透镜为双凹透镜；所述第九透镜为双凸透镜；所述第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜镜片的直径均小于55mm。

更优地，所述成像部位于所述第九透镜远离所述DMD芯片组的一侧依次还包括第三准直透镜、第四准直透镜。

更优地，所述镜筒部包括环绕所述通光部的通光镜筒、半环绕所述转换部的转换镜筒、环绕所述成像部的成像镜筒，所述通光镜筒与所述成像镜筒在转换镜筒处形成弯折。

更优地，所述镜筒部还包括环绕所述通光镜筒的第一调节环和环绕所述成像镜筒靠近像面一侧端部的第二调节环。

更优地，所述第一调节环的调焦距离小于15mm；所述第二调节环的调焦距离小于20mm。

更优地，所述通光部与所述成像部各包括多个透镜镜片，各透镜镜片之间设置有间隔件。

本实用新型的技术效果为：本实用新型提供的直写光刻装置将光源发出的光经匀光棒均匀化后，通过通光部进入转换部，从而将通光部输出的光反射至DMD芯片组，DMD芯片组反射后经成像部到达曝光面，从而使光路自通光部所在的轴线偏转至成像部所在的轴线上，该直写光刻装置的曝光面照度和均匀性好，且低畸变。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的直写光刻装置的立体结构图；

图2为本实用新型一实施例提供的通光部的示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的转换部的示意图；

图4为本实用新型一实施例提供的成像部的示意图；

图5为本实用新型一实施例提供的直写光刻装置的光路示意图。

标号说明

100、直写光刻装置；11固定座；12、匀光棒；20、通光部；21、第一通光透镜；22、第二通光透镜；23、第一准直透镜；24、第二准直透镜；30、转换部；31、第一棱镜；311、第一入射面；312、反射面；32、第二棱镜；321、第二入射面；322、通过面；40、成像部；41、第一透镜；42、第二透镜；43、第三透镜；44、第四透镜；45、第五透镜；46、第六透镜；47、第七透镜；48、第八透镜；49、第九透镜；410、第三准直透镜；411、第四准直透镜；51、通光镜筒；52、成像镜筒；531、第一调节环；532、第二调节环；54、镜筒固定板；61、DMD芯片组；62、棱镜座；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了一种直写光刻装置100，如图1-5所示，该直写光刻装置100包括固定座11、匀光棒12、镜筒部、镜头组以及DMD芯片组61，镜筒部固定于固定座11上，镜头组安装于镜筒部内，且镜头组自物面至像面依次包括通光部20、转换部30以及成像部40。其中，匀光棒12设置于通光部20远离转换部30的一侧，且匀光棒12通过固定件(图中未示出)固定在固定座11上，匀光棒12的出光面作为通光部20的物面，匀光棒用于保证进入通光部的光路均匀性，将光源输入的光匀化后输出至通光部。固定座11还用于固定光源，固定件环绕匀光棒12，且固定座11环绕部分固定件从而将匀光棒固定于镜筒部内。

如图1-2所示，通光部20自物面至像面依次包括：第一通光透镜21、第二通光透镜22、第一准直透镜23和第二准直透镜24，其中，第一通光透镜21的物面一侧与匀光棒12的像面一侧抵接，通光部20包括多个透镜镜片，各透镜镜片之间设置有间隔件(图中未示出)。在其中一个实施例中，第一通光透镜21为平凸透镜；第二通光透镜22为双凸透镜，用于对匀光棒输出的光进行聚焦；第一准直透镜23为双凸透镜，第二准直透镜24为凸凹透镜，用于对匀光棒输出的光进行准直。

镜筒部包括环绕通光部20的通光镜筒51，通光镜筒51包括通光镜筒后段和通光镜筒前段，通光镜筒后段环绕第一通光透镜21和第二通光透镜22，通光镜筒前段环绕第一准直透镜23和第二准直透镜24。镜筒部还包括环绕通光镜筒51的第一调节环531，第一调节环531环绕通光镜筒前段和通光镜筒后段的连接处，且第一调节环531的调焦距离小于15mm，第一调节环531用于调节通光部20的两个通光透镜与两个准直透镜之间的调焦距离。

如图1结合图3所示，转换部30包括第一棱镜31和第二棱镜32，第二棱镜32与第一棱镜31相邻设置，且相对的两个斜面之间留有空气间隔(0.006mm)，如图3所示，第一棱镜31和第二棱镜32均为三角形全反射棱镜，以使经过匀光棒和通光部各镜头输出的光路如图5所示反射至成像部。转换部的全反射棱镜设置，使得光效利用率更高、光损失少，以及光斑控制更好。

第一棱镜31包括第一入射面311和反射面312，第一入射面311与反射面312的夹角θ1，反射面312与DMD芯片组61的安装面的夹角θ2，如图3中所示的虚线为反射面的平行面，DMD芯片组的安装面平行于第一棱镜靠近DMD芯片组一侧的侧面，且DMD芯片组的安装面平行于水平面。其中，θ1与θ2满足：θ1+θ2＜90°，且通光部所在的轴线与水平面形成小的夹角(10°以下)；第二棱镜32包括第二入射面321和通过面322，第二入射面321与通过面322的夹角θ3满足：θ3＝θ2。在其中一个实施方式中，θ1＝53°，θ2＝33°，θ3＝33°，如图3所示。

在本实施例方式中，DMD芯片组61和成像部40分别设置于转换部30的相对两侧，DMD芯片组61作为通光部20的像面，DMD芯片组61作为成像部40的物面，成像部40的曝光面作为成像部40的像面，使用时，匀光棒12将光源输入的光匀化后输出，通光部20将匀光棒12输出的光进行聚焦、准直；转换部30的棱镜将通光部20输出的光反射至DMD芯片组61；DMD芯片组61件将图形反射至成像部40，通过成像部40的各个透镜后到达曝光面。具体地，DMD芯片组61和成像部40分别设置于第二棱镜32的通过面的两侧，通光部20设置于第一棱镜31的入射面一侧。

镜筒部还包括半环绕转换部30的转换镜筒，转换镜筒包括与通光镜筒51相连且半环绕转换部30的棱镜座62，以及位于DMD芯片组61与第一棱镜31之间的棱镜盖板。DMD芯片组61设置于转换部30远离成像部40的一侧，转换部30将通光部20输出的光反射至DMD芯片组61，从而使光路自通光部20所在的轴线偏转至成像部40所在的轴线。

光源发出的光经过通光部20进入第一棱镜31的反射面向上反射至DMD芯片组61，DMD芯片组61将图像反射后穿过第二棱镜32，并经成像部40的各透镜到达曝光面，如图1-5所示。

如图1结合图4所示，成像部40自物面至像面依次包括：第一透镜41、第二透镜42、第三透镜43、第四透镜44、第五透镜45、第六透镜46、第七透镜47、第八透镜48、第九透镜49、第三准直透镜410、第四准直透镜411，成像部40包括多个透镜镜片，各透镜镜片之间设置有间隔件(图中未示出)，间隔件优选为隔圈。其中，第一透镜41为双凹透镜；第二透镜42为凹凸透镜；第三透镜43为双凸透镜；第四透镜44为双凸透镜；第五透镜45为双凸透镜；第六透镜46为双凸透镜；第七透镜47为双凹透镜；第八透镜48为双凹透镜；第九透镜49为双凸透镜；第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜中的任一透镜的直径小于第一透镜至第五透镜之任一透镜的直径，其中，第六透镜46、第七透镜47、第八透镜48、第九透镜49镜片的直径均小于55mm，以便于镜头阵列排布。

第三准直透镜410位于第九透镜49远离DMD芯片组61的一侧，第三准直透镜410为平凸透镜；第四准直透镜411为凸凹透镜，用于对成像部的光路进行准直。

镜筒部还包括环绕所述成像部40的成像镜筒52和环绕成像镜筒52的第二调节环532，成像镜筒52包括成像镜筒52后段和成像镜筒52前段，成像镜筒52后段环绕第一透镜41至第九透镜49，通成像镜筒52前段环绕第三准直透镜410和第四准直透镜411，且成像镜筒52后段与成像镜筒52前段之间还设置有镜筒固定板54。

如图1结合图4所示，第二调节环532位于成像镜筒52靠近像面一侧的端部，且第二调节环532的调焦距离小于20mm，第二调节环532用于调节第三准直透镜410和第四准直透镜411之间的调焦距离。

综上所述，本实用新型提供了一种直写光刻装置，该直写光刻装置将光源发出的光经匀光棒均匀化后，通过通光部进入转换部，从而将通光部输出的光反射至DMD芯片组，DMD芯片组反射后经成像部到达曝光面，从而使光路自通光部所在的轴线偏转至成像部所在的轴线上，该直写光刻装置的曝光面照度和均匀性好，且低畸变。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种直写光刻装置，其特征在于，包括固定座、匀光棒、镜筒部、镜头组以及DMD芯片组，所述镜筒部固定于所述固定座，所述镜头组安装于所述镜筒部内，所述镜头组自物面至像面依次包括通光部、转换部以及成像部，所述匀光棒设置于所述通光部远离所述转换部的一侧，所述DMD芯片组设置于所述转换部远离所述成像部的一侧，所述转换部将所述通光部输出的光反射至所述DMD芯片组，从而使光路自通光部所在的轴线偏转至所述成像部所在的轴线。

2.根据权利要求1所述的直写光刻装置，其特征在于，所述通光部自物面至像面依次包括：第一通光透镜、第二通光透镜、第一准直透镜和第二准直透镜，所述第一通光透镜为平凸透镜；所述第二通光透镜为双凸透镜；所述第一准直镜为双凸透镜，所述第二准直透镜为凸凹透镜。

3.根据权利要求1所述的直写光刻装置，其特征在于，所述转换部包括第一棱镜、与所述第一棱镜相邻设置的第二棱镜，所述第二棱镜与所述第一棱镜之间留有空气间隔，所述第一棱镜包括第一入射面和反射面，所述第一入射面与反射面的夹角θ1，所述反射面与所述DMD芯片组的安装面的夹角θ2，其中，θ1与θ2满足：θ1+θ2＜90°；所述第二棱镜包括第二入射面和通过面，所述第二入射面与所述通过面的夹角θ3满足：θ3＝θ2。

4.根据权利要求1所述的直写光刻装置，其特征在于，所述成像部自物面至像面依次包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜。

5.根据权利要求4所述的直写光刻装置，其特征在于，所述第一透镜为双凹透镜；所述第二透镜为凹凸透镜；所述第三透镜为双凸透镜；所述第四透镜为双凸透镜；所述五透镜为双凸透镜；所述第六透镜为双凸透镜；所述第七透镜为双凹透镜；所述第八透镜为双凹透镜；所述第九透镜为双凸透镜；所述第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜镜片的直径均小于55mm。

6.根据权利要求4所述的直写光刻装置，其特征在于，所述成像部位于所述第九透镜远离所述DMD芯片组的一侧依次还包括第三准直透镜、第四准直透镜。

7.根据权利要求1所述的直写光刻装置，其特征在于，所述镜筒部包括环绕所述通光部的通光镜筒、半环绕所述转换部的转换镜筒、环绕所述成像部的成像镜筒，所述通光镜筒与所述成像镜筒在转换镜筒处形成弯折。

8.根据权利要求7所述的直写光刻装置，其特征在于，所述镜筒部还包括环绕所述通光镜筒的第一调节环和环绕所述成像镜筒靠近像面一侧端部的第二调节环。

9.根据权利要求8所述的直写光刻装置，其特征在于，所述第一调节环的调焦距离小于15mm；所述第二调节环的调焦距离小于20mm。

10.据权利要求1所述的直写光刻装置，其特征在于，所述通光部与所述成像部各包括多个透镜镜片，各透镜镜片之间设置有间隔件。

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