一种曝光机的制作方法

1.本发明涉及到曝光机领域，具体涉及到一种曝光机。


背景技术：

2.曝光机是指通过开启灯光发出激光，将胶片或其他透明体上的图像信息转移到涂有感光物质的表面上的机器设备，曝光机一般应用于高精度加工领域中，如芯片加工领域，需要利用曝光机将芯片电路转印至晶圆片上。由于国外技术的封锁，我国在曝光机的加工制造领域还处于落后地位，曝光机的加工制作主要涉及到多方面的难题，如激光源的制造、振动消除等。针对所遇到的技术问题，现有技术提出了较多的解决方法。如在激光源的制作方面，申请公布号为cn111610697a的文件公开了一种di光刻机的led光学系统，解决了半导体激光器在某些波段功率不足等问题；申请公布号为cn110376851a的文件公开了一种曝光机的光源，采用螺旋状的方式对led的光路进行修正，得到光束纯正无杂光的光源。又如在激光光路的处理方面，根据激光的特性，可采用反射镜组的方式对光路进行处理，也可以采用透镜组的方式对光路进行处理。
3.图1为现有技术下的一种曝光机结构示意图简图，激光器1的出射激光经过反射镜3汇聚至遮罩4后，再通过反射的方式聚焦至晶圆片5上实现光刻。由于遮罩或晶圆片需要移动，以适配激光打击位置，有别于脉冲光源，当激光器针采用连续光源时，需要一机构对连续光源的光线进行周期性的截断，以适配遮罩或晶圆片的动作。


技术实现要素：

4.为了对连续光源进行周期性的光线截断控制，本发明提供了一种曝光机，将前置光路模块中的其中一组反射组件替换为转动组件，以周期性转动的反射镜替换固定姿态的放射性，从而实现对连续光源进行周期性的光线截断控制功能。
5.相应的，本发明提供了一种曝光机，包括光源、前置光路模块、后置光路模块、掩模模块和加工平台模块，所述光源发出的加工激光依次经所述前置光路模块、所述掩模模块和所述后置光路模块处理后到达所述加工平台模块，所述前置光路模块包括两级以上的反射组件，所述两级以上的反射组件中的其中一级反射组件为转动组件；所述转动组件包括绕预设空间轴线转动的反射镜；所述反射镜具有至少一个用于激光光路处理的反射面；在所述反射镜绕所述预设空间轴线转动的过程中，所述反射镜具有至少一个正确姿态，在所述正确姿态下，所述反射镜的其中一个反射面朝向预设方向；在所述反射镜处于正确姿态时，所述反射面朝向预设方向。
6.可选的实施方式，所述转动组件还包括支撑模块；所述支撑模块包括悬浮单元、转轴单元和悬浮控制单元；所述悬浮单元包括棱柱杆和固定圆套，所述棱柱杆具有预设数量的棱柱侧面，每
一个所述棱柱侧面上嵌入设置有悬浮永磁体，所述固定圆套包围在所述棱柱杆外；所述固定圆套的轴线与所述预设空间轴线共线；所述转轴单元包括配合滑套，所述配合滑套设在所述固定圆套外并与所述固定圆套转动配合，所述配合滑套的一端与所述反射镜连接固定；所述悬浮控制单元包括控制环，所述控制环的截面内轮廓形状为与所述预设数量一致的正多边形，且所述控制环具有与所述预设数量一致的内壁面，每一个所述内壁面上设置有悬浮电磁体；所述控制环包围在所述配合滑套外，且基于所述悬浮电磁体与所述悬浮永磁体的配合，所述棱柱杆、所述固定圆套和所述配合滑套悬浮在所述配合滑套内。
7.可选的实施方式，所述支撑模块的数量为两组，两组支撑模块关于所述反射镜对称设置。
8.可选的实施方式，所述支撑模块还包括轴向限位单元；所述轴向限位单元包括固定环和从动环，所述固定环和从动环沿所述预设空间轴线方向正对设置，且所述固定环与所述控制环相对位置固定，所述从动环与所述配合滑套相对位置固定；所述固定环上设置有轴向电磁体，所述从动环上设置有轴向永磁体；基于每一组支撑模块中的轴向电磁体和轴向永磁体的磁场配合，所述反射镜在所述预设空间轴线上的位置保持稳定。
9.可选的实施方式，所述转动组件还包括配重模块；所述配重模块设置在所述反射镜上并使所述反射镜和所述配重模块的整体重心位于所述预设空间轴线上。
10.可选的实施方式，所述转动组件还包括惯性模块；所述惯性模块包括一惯性圆盘，所述惯性圆盘与所述反射镜连接固定，所述惯性圆盘的轴线与所述预设空间轴线共线。
11.可选的实施方式，所述转动组件还包括驱动模块；所述驱动模块包括接触驱动单元和非接触驱动单元；基于所述接触驱动单元驱动所述惯性转盘至预设转速，基于所述非接触驱动单元驱动所述惯性转盘保持所述预设转速。
12.可选的实施方式，所述圆盘外周具有啮合齿，所述啮合齿用于供所述接触驱动单元接触驱动。
13.可选的实施方式，于每一个所述啮合齿同一侧方向的侧壁上嵌入设置一个驱动永磁体；所述非接触驱动单元包括驱动电磁体，基于所述驱动电磁体和所述驱动永磁体配合，所述非接触驱动单元驱动所述惯性转盘保持所述预设转速。
14.本发明提供的曝光机的工作原理为：反射镜的位置限定是通过纵向和轴向两个方向实现的，其中，纵向限位是利用支撑模块中的悬浮单元、转轴单元和悬浮控制单元实现的，悬浮控制单元通过多方向的磁场控制保持悬浮单元的悬浮，转轴单元以悬浮单元为定轴进行回转，可避免震动的传递和干扰；轴向定位是通过轴向限位单元实现的，利用反射镜两侧的轴向限位单元的磁场联合控制其反射镜的轴向位置，以避免震动的传递和干扰；反
射镜的驱动以及转速维持是通过驱动模块实现的，驱动模块中包含了两部分驱动结构，其中，接触驱动单元以直接接触力传递的方式驱动反射镜达到预设的转速，然后通过非接触驱动单元以非接触的形式补充反射镜的损失能量，在转速维持阶段，驱动力的来源为非接触驱动单元，该实施方式避免了震动的传递和干扰；该曝光机将前置光路模块中的其中一组反射组件替换为转动组件，以周期性转动的反射镜替换固定姿态的放射性，从而实现对连续光源进行周期性的光线截断控制功能；在反射镜的转动过程中，每一个反射面根据转速周期性的依次处于正确状态上发挥作用，在单位时间内，每一个反射面所处理的光路（能量）减少，对反射镜的材料制作要求大大降低，以及对反射镜的转速要求大大降低，有利于降低曝光机的整体制造成本。
附图说明
15.图1为现有技术下的一种曝光机结构示意图简图。
16.图2为本发明实施例的曝光机剖面结构示意图简图。
17.图3为本发明实施例的曝光机a-a’截面剖面结构示意图。
18.图4为本发明实施例的反射镜三维结构示意图。
19.图5为本发明实施例的驱动模块实施原理图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
21.需要说明的是，本发明所提供的曝光机实施例，首要解决的技术问题为连续光源的间断性控制问题，相对应的，技术人员在研发过程中还根据实际需求进行了扩展，解决了材料性能不足等问题。
22.图2为本发明实施例的曝光机剖面结构示意图简图，图3为本发明实施例的曝光机a-a’截面剖面结构示意图，图4为本发明实施例的反射镜10三维结构示意图。
23.本发明实施例提供了一种曝光机，包括光源、前置光路模块、后置光路模块、掩模模块和加工平台模块，基本的，所述光源发出的加工激光依次经所述前置光路模块、所述掩模模块和所述后置光路模块处理后到达所述加工平台模块。其中，光源、前置光路模块、后置光路模块、掩模模块和加工平台模块是指曝光机中的必要组成部件结构，可参照附图图1进行理解，具体的，光源负责提供激光源；根据光路走向，前置光路模块位于掩模模块的前置位置上，用于光源的激光光路处理；掩模模块中设置有遮罩，用于供激光源模仿；后置光路模块用于将经掩模模块处理的激光光线进行光路处理后，对加工平台模块上的晶圆片进行曝光。
24.在发明实施例中，对现有技术的主要改进点为，将前置光路模块中的一组反射组件替换为转动组件。
25.具体的，所述前置光路模块包括两级以上的反射组件，所述两级以上的反射组件中的其中一级反射组件为转动组件；
所述转动组件包括绕预设空间轴线转动的反射镜10；所述反射镜10具有至少一个用于激光光路处理的反射面19；在所述反射镜10绕所述预设空间轴线转动的过程中，所述反射镜10具有至少一个正确姿态，在所述正确姿态下，所述反射镜10的其中一个反射面19朝向预设方向。
26.具体的，绕所述预设空间轴线转动的反射镜10在正确姿态下，对应的反射面19用于正确处理激光光路，使光路能够到达下一组反射组件或掩模模块。
27.参照图4所示意的反射镜10三维结构，反射镜10上的反射面19数量可以为一个以上，当反射面19数量为两个以上时，若需要反射的激光的频率是恒定的，每一个反射面19的反射次数会相应减少，通过该实施方式，会带来至少两个方面的优势：一方面，反射镜10的需求转动速度会降低，有利于简化驱动机构的功率需求，另一方面，反射镜10的材料耐热要求和散热要求会降低，有利于降低材料的性能要求；尤其针对于后者，基于国内的材料学积累，单反射面19很难实现连续加工的需求，相对于用转动方式的反射镜10替换静止方式的反射镜10所带来的震动影响和精度影响，材料上的突破更为困难。针对于能量耗散方面考虑，转动组件主要用于替换掉前置光路模块中的最后一级的反射组件。
28.具体的，反射镜10的转动首先需要解决反射镜10的回转轴的设置问题。
29.具体的，在本发明实施例中，所述转动组件还包括支撑模块，支撑模块用于解决反射镜10的转轴设置问题。
30.参照附图图3，所述支撑模块包括悬浮单元、转轴单元和悬浮控制单元；所述悬浮单元包括棱柱杆18和固定圆套17，所述棱柱杆18具有预设数量的棱柱侧面，每一个所述棱柱侧面上嵌入设置有悬浮永磁体，所述固定圆套17包围在所述棱柱杆18外；所述固定圆套17的轴线与所述预设空间轴线共线；具体的，悬浮单元可视为一个固定结构，棱柱杆18是用于通过磁场受到外部的支撑的，而固定圆套17则是供配合滑套16配合。每一个棱柱侧面设置的磁体为永磁体，其设置理由为，为了防止震动传递和发热，不能使用可控性较佳的电磁体，从而采用永磁体，可避免线路的连接与减少发热。具体的，所述悬浮单元的整体重心应落在预设空间轴线上，使回转运动更为均衡，便于控制。
31.所述转轴单元包括配合滑套16，所述配合滑套16设在所述固定圆套17外并与所述固定圆套17转动配合，所述配合滑套16的一端与所述反射镜10连接固定；具体的，反射镜10基于配合滑套16确定其转轴，配合滑套16配合在所述固定圆套17上并与所述固定圆套17之间能够相对转动。
32.所述悬浮控制单元包括控制环15，所述控制环15的截面内轮廓形状为与所述预设数量一致的正多边形，且所述控制环15具有与所述预设数量一致的内壁面，每一个所述内壁面上设置有悬浮电磁体；所述控制环15包围在所述配合滑套16外，且基于所述悬浮电磁体与所述悬浮永磁体的配合，所述棱柱杆18、所述固定圆套17和所述配合滑套16悬浮在所述配合滑套16内。悬浮控制单元是一个位于悬浮单元和所述转轴单元外部的部件结构，其主要功能是通过磁场将悬浮单元悬浮在空中，避免以机械连接的方式对悬浮单元进行定位和固定。控制环15每一个面上的悬浮电磁体和每一个棱柱侧面上的悬浮永磁体是对应设置的，通过多方向的作用力协同控制棱柱的悬浮位置。该实施方式的有益效果主要在于避免了外部震动的传递，当震动传递发生时，通过磁场可以快速进行调节，其控制的灵敏精度较物理接触控制的精度高且速度快。
33.需要说明的是，为了满足实施条件，可根据现有技术需要增加相应的磁场阻隔结构；此外，对于材料的选择上，配合滑套16和固定圆套17优选性能较好的陶瓷材料，一方面避免阻隔磁场的传递，另一方面配合滑套16和固定圆套17之间存在相互接触摩擦，使用陶瓷材料可以很好的减少热量的产生以及增加其寿命。
34.进一步的，考虑到反射组件的受力均匀性，所述支撑模块的数量为两组，两组支撑模块关于所述反射镜10对称设置。
35.进一步的，虽然理论上在没有外力的状态下，支撑模块即能够满足反射镜10的定位需求，但是实际实施中，光子的同样会具有动能，因此，还需要考虑到反射镜10轴向方向的限位。
36.具体的，在本发明实施例中，所述支撑模块还包括轴向限位单元；所述轴向限位单元包括固定环14和从动环13，所述固定环14和从动环13沿所述预设空间轴线方向正对设置，且所述固定环14与所述控制环15相对位置固定，所述从动环13与所述配合滑套16相对位置固定；所述固定环14上设置有轴向电磁体，所述从动环13上设置有轴向永磁体；基于每一组支撑模块中的轴向电磁体和轴向永磁体的磁场配合，所述反射镜10在所述预设空间轴线上的位置保持稳定。
37.具体的，在本发明实施例中，由于可供固定的位置较多，因此，不能纯粹的限定固定环14和从动环13的固定位置，理论上，在满足所述固定环14与所述控制环15相对位置固定，所述从动环13与所述配合滑套16相对位置固定条件下的实施方式均可。基于前述的电磁体和永磁体的差异性以及优劣效果，在本发明实施例中，所述固定环14上设置有轴向电磁体，所述从动环13上设置有轴向永磁体。可选的实施方式，固定环14沿圆周方向连续分布有多个轴向电磁体，相应的，从动环13沿圆周方向分布有对应数量的甚至是更密集的轴向永磁体，通过磁场的排斥作用，可以起到轴向驱动定位的作用。
38.进一步的，为了维持转动的稳定性，防止出现因重心偏移所导致的空间位置控制困难等问题，在本发明实施例中，所述转动组件还包括配重模块11；所述配重模块11设置在所述反射镜10上并使所述反射镜10和所述配重模块11的整体重心位于所述预设空间轴线上。
39.进一步的，为了维持转速的稳定性，所述转动组件还包括惯性模块；所述惯性模块包括一惯性圆盘12，所述惯性圆盘12与所述反射镜10连接固定，所述惯性圆盘12的轴线与所述预设空间轴线共线。惯性圆盘12具有相对较大的质量，在转动惯性下可保持相对稳定的转速，使转速的控制难度降低。
40.具体的，关于反射镜10的转动，所述转动组件还包括驱动模块；所述驱动模块包括接触驱动单元和非接触驱动单元；基于所述接触驱动单元驱动所述惯性转盘至预设转速，基于所述非接触驱动单元驱动所述惯性转盘保持所述预设转速。
41.具体的，由于驱动力的大小关系，反射镜10的匀速转动驱动需要分为两步进行，首先，通过直接力传递的方式，通过接触驱动单元驱动所述惯性转盘至预设转速；然后，通过所述非接触驱动单元驱动所述惯性转盘保持所述预设转速，一方面可补充因摩擦损耗的能量，另一方面可避免震动的传递。
42.图5为本发明实施例的驱动模块实施原理图，所述圆盘12外周具有啮合齿，所述啮
合齿用于供所述接触驱动单元接触驱动。基本的，齿轮传动是传递效率较高的转动传动结构，相应的，于圆盘12外周设置啮合齿，使得圆盘12可供外部的接触驱动单元进行驱动。具体的，外部的接触驱动单元可以为一主动齿轮7，主动齿轮7与转盘啮合实现传动。
43.进一步的，于每一个所述啮合齿同一侧方向的侧壁上嵌入设置一个驱动永磁体；所述非接触驱动单元包括驱动电磁体，基于所述驱动电磁体和所述驱动永磁体配合，所述非接触驱动单元驱动所述惯性转盘保持所述预设转速。
44.具体的，在啮合齿上设置驱动永磁体，可供实现非接触驱动单元驱动所述惯性转盘保持所述预设转速的功能，相对应的，外部的非接触驱动单元可以为以磁性齿轮8，磁性齿轮8的每一个齿上设置有转动电磁体；磁性齿轮8与圆盘12的啮合齿之间为非接触关系，且在惯性转盘保持所述预设转速时，所述磁性齿轮8需要保持配合的转速，使得磁性齿轮8的每一个齿能够周期性的落在圆盘12的两个相邻的啮合齿之间，并通过转动电磁体的磁场为所述圆盘12提供能量，维持圆盘12的转速恒定。相应的，实现控制的前提是需要监控圆盘12的转动速度，圆盘12的转动速度监控可通过现有技术下的非接触式测量实现。
45.进一步的，结合附图图2示意结构，可选的实施方式，主动齿轮7和磁性齿轮8可设置在同一主动轴上，主动轴的驱动通过电机6实现，主动齿轮7和磁性齿轮8与转盘之间的位置对应关系通过类似于变速箱的切换器（本质上为一滑动切换机构9）实现。
46.本发明实施例提供的曝光机的工作原理为：反射镜10的位置限定是通过纵向和轴向两个方向实现的，其中，纵向限位是利用支撑模块中的悬浮单元、转轴单元和悬浮控制单元实现的，悬浮控制单元通过多方向的磁场控制保持悬浮单元的悬浮，转轴单元以悬浮单元为定轴进行回转，可避免震动的传递和干扰；轴向定位是通过轴向限位单元实现的，利用反射镜10两侧的轴向限位单元的磁场联合控制其反射镜10的轴向位置，以避免震动的传递和干扰；反射镜10的驱动以及转速维持是通过驱动模块实现的，驱动模块中包含了两部分驱动结构，其中，接触驱动单元以直接接触力传递的方式驱动反射镜10达到预设的转速，然后通过非接触驱动单元以非接触的形式补充反射镜10的损失能量，在转速维持阶段，驱动力的来源为非接触驱动单元，该实施方式避免了震动的传递和干扰；该曝光机将前置光路模块中的其中一组反射组件替换为转动组件，以周期性转动的反射镜10替换固定姿态的放射性，从而实现对连续光源进行周期性的光线截断控制功能；在反射镜10的转动过程中，每一个反射面19根据转速周期性的依次处于正确状态上发挥作用，在单位时间内，每一个反射面19所处理的光路（能量）减少，对反射镜10的材料制作要求大大降低，以及对反射镜10的转速要求大大降低，有利于降低曝光机的整体制造成本。以上对本发明实施例所提供的一种曝光机进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。