一种光刻胶定域曝光装置的制作方法

1.本实用新型涉及光学元件分区镀膜技术领域，尤其涉及一种光刻胶定域曝光装置。


背景技术：

2.在光学元件镀膜技术领域，生产者根据元件功能实际需求，在同一光学玻璃器件前后表面上分区设计多种膜系的光学薄膜集成，以实现特定光学光路功能要求。这些分区需求的实现方法是：对元件非镀膜区域进行镀膜前物理遮挡，实现区域镀膜的目的。
3.目前光学元件分区镀膜产品，常规精密级别的定域精度已普遍要求为小于0.05mm,区域尺寸精度也是同级要求；较高端的器件常见为小于0.02mm或更精密，元件表面中心区域孤岛形分区也已很常见。
4.光学镀膜行业广泛应用金属镀膜挡具，因其自身加工精度及其它各种生产因素影响，例如待镀元件自身尺寸公差、金属挡具自身的加工公差、挡具厚度导致镀膜衍射过渡带（约为0.1mm左右），故而金属挡具已不能满足该精度级别的生产应用。
5.使用lift-off类光刻胶掩模工艺，可实现任意区域、形状的高精度遮挡目的，可满足目前精密光学元件分区需求。目前市场上微米级商用光刻曝光设备主要匹配标准晶圆光刻制程。在光学镀膜应用领域，由于产品多样化，与标准晶圆基片有显著差异，表现在：通常有方形、条状以及其它可以被应用的外形；厚度从0.1mm—40mm广泛分布；非平面，如棱镜、平凸镜等；标准光刻设备设计的套准方式是针对定点标记，而待曝光光学元件多数已是成型产品，表面无法制作点状标记，需要对元件上某个标准边进行套准。
6.为了匹配光学行业应用，市场商用曝光机导入前需要进行匹配性改造，才能较好地适应光学元件曝光生产需求，这些必要改造大致包括：光源镜头与承片台面距离，需要预留更大的变动空间，同时设计灵活转换的高度的承片台，并考虑平行光源有效纵深范围；需要使用恰当照明方式，以改善对光学元件透明类特征的可视性；需要改变显微镜运动方式，以适应游走形快速套准大范围边界的需求。
7.以上针对0.01mm级别精度的光学掩模生产应用，商用光刻机自身造价及改造成本、商用硬掩模版的成本都不容易被忽视。


技术实现要素：

8.为克服现有技术中的不足，本实用新型的目的在于提供一种光刻胶定域曝光装置，既实现了掩模精度需求，又解决设备成本较高，生产效率较低的问题。
9.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
10.一种光刻胶定域曝光装置，包括工作台，所述工作台的台面上固定有重型平台，重型平台的台面上固定有一立柱，立柱上连接有可调整高度及可沿立柱中轴摆动的悬臂，悬臂的末端固定有视频显微镜；
11.所述重型平台的台面上设有大行程二维位移台，大行程二维位移台能够实现x轴
位移和y轴位移；所述大行程二维位移台上设有金属平板，金属平板的顶部固定有两根间隔设置的立杆，两立杆之间设有三维微调机构，三维微调机构的顶部固定有真空吸附平板，三维微调机构能够带动真空吸附平板沿x轴位移、y轴位移和z轴旋转；
12.所述真空吸附平板上具有两路相互独立的真空吸孔阵列，第一路真空吸孔阵列用于光学基片的吸附固定，第二路真空吸孔阵列用于软掩模版的吸附固定；
13.所述真空吸附平板的顶部中心固定有可更换的等高承托夹具，等高承托夹具的夹持面上设有若干小孔与真空吸附平板上的第一路真空吸孔阵列连通；
14.两个立柱上分别固定有调节支架，两个调节支架之间放置有用于固定模版的版框，该版框的中心设有镂空孔，镂空孔的四周表面设计有若干小孔与真空吸附平板上的第二路真空吸孔阵列连通；
15.所述工作台的台面上方固定有面阵uv光源。
16.进一步的，所述真空吸附平板内部具有两个互不相通的第一腔体和第二腔体，其中第一路真空吸孔阵列与第一腔体连通，第二路真空吸孔阵列与第二腔体连通，第一腔体和第二腔体分别外接一套真空发生装置。
17.进一步的，所述版框镂空孔四周表面的小孔与版框内的中空腔体联通，该中空腔体通过气管连通至真空吸附平板上的第二路真空吸孔阵列。
18.进一步的，所述面阵uv光源为单波长led面阵列光源。
19.进一步的，两个调节支架上分别连接有多个用于调整并固定版框空间位置的微分鼓轮。
20.进一步的，所述工作台的台面四周固定有框架，框架上固定有黑色防护外罩。
21.进一步的，所述面阵uv光源通过支撑架与框架固定连接，支撑架的侧面上设有沿竖直方向设置的长通孔。
22.本实用新型采用以上技术方案，具有以下有益技术效果：
23.1、装置使用三维微调机构，结合最高120倍放大倍率的视频显微镜，实现曝光前套准精度
±
0.01mm；采用25400dpi软掩模版，通过专门设计的双通道真空吸附面板，实现曝光前掩模图案面与待光刻胶面直接接触，实现精度
±
0.005mm的目的，满足了高精度光学元件分区镀膜需求；
24.2、使用面阵uv光源结合简单实用的运动装置，降低装置成本及缩小装置空间体积；
25.3、使用大行程二维位移台，实现光学元件标准边或元件全周边灵活快速的套准确认，提高生产效率；
26.4、面阵uv光源与双通道的真空吸附平板的距离允许大范围调整，实现装置对待曝光基片的厚度兼容性；
27.5、装置制造成本低于2.5万元，为常规低端光刻机售价10%；而且装置涉及的软掩模版成本低，仅为硬掩模版成本的5%。
附图说明
28.以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明；
29.图1为本实用新型整机的示意图；
30.图2为本实用新型核心部件的示意图；
31.图3为面阵uv光源的示意图；
32.图4为版框的示意图。
具体实施方式
33.如图1-4所示，本实用新型一种光刻胶定域曝光装置，包括工作台1，工作台1的台面四周固定有框架2，框架2上固定有黑色防护外罩3。黑色防护外罩3其用于防止曝光过程uv光对工作人员及场所的辐射防护，本实例采用黑色有机玻璃板进行密封围挡，黑色有机玻璃固定于铝型材的框架2，装置的工作面可设置可开闭的uv门帘，用于进一步封闭曝光时uv辐射。
34.工作台1的台面上固定有重型平台4，重型平台4的台面上固定有一立柱5，立柱5上连接有可调整高度及可沿立柱5中轴摆动的悬臂6，悬臂6的末端固定有视频显微镜7；工作台1面尺寸优选为120cm*80cm，重型平台4优选尺寸40*40*5cm，立柱5高度为45cm，悬臂6的臂长优选为25cm。
35.重型平台4的台面上设有大行程二维位移台8，大行程二维位移台8能够实现x轴位移和y轴位移；大行程二维位移台8上设有金属平板9，金属平板9的顶部固定有两根间隔设置的立杆16，两立杆16之间距离优选为22cm；两立杆16之间设有三维微调机构10，三维微调机构10的顶部固定有真空吸附平板11，三维微调机构10能够带动真空吸附平板11沿x轴位移、y轴位移和z轴旋转；三维微调机构10的三向微调机构相互独立，手动旋转对应的微分鼓轮实现微调，微分鼓轮分辨率为1um。要说明的是，本实用新型中的大行程二维位移台8和三维微调机构10均是现有技术，在市面上均能够购买得到，具体的结构和调节原理不做赘述。
36.真空吸附平板11上具有两路相互独立的真空吸孔阵列，第一路真空吸孔阵列用于光学基片的吸附固定，第二路真空吸孔阵列用于软掩模版的吸附固定；真空吸附平板11内部具有两个互不相通的第一腔体和第二腔体，其中第一路真空吸孔阵列与第一腔体连通，第二路真空吸孔阵列与第二腔体连通，第一腔体和第二腔体分别外接一套真空发生装置。
37.真空吸附平板11的顶部中心固定有可更换的等高承托夹具17，等高承托夹具17的夹持面上设有若干小孔与真空吸附平板11上的第一路真空吸孔阵列连通。
38.两个立柱5上分别固定有调节支架12，两个调节支架12之间放置有用于固定模版的版框13，该版框13的中心设有镂空孔131，镂空孔131的四周表面设计有若干小孔与真空吸附平板11上的第二路真空吸孔阵列连通。版框13采用表面化黑的金属框，中间的镂空孔供uv光透过，镂空孔的尺寸并不限定，根据软掩模版图案的尺寸优化设定加工。软掩模版的基底材质为pet，片材上有感光层，经商用设备曝光显影获得黑白图案，图案像素分辨率为25400dpi，基材厚度优先为0.21mm。
39.工作台1的台面上方固定有面阵uv光源14，面阵uv光源14通过支撑架15与框架2固定连接，支撑架15的侧面上设有沿竖直方向设置的长通孔151。通过长通孔，可灵活调整uv面阵光源高度，同时大范围兼容不同光学基片厚度上机需求。
40.版框13镂空孔四周表面的小孔与版框13内的中空腔体联通，该中空腔体通过气管连通至真空吸附平板11上的第二路真空吸孔阵列。
41.面阵uv光源14为单波长led面阵列光源，波长优选为365nm。
42.两个调节支架12上分别连接有多个用于调整并固定版框13空间位置的微分鼓轮。
43.曝光前，需要待曝光光刻胶层的光学基片表面朝上并与真空吸附平板11表面平行，由此需要根据光学基片外形、提前制作用于光学基片四周的等高承托夹具17，如：光学基片与真空吸附平板11的接触面为非平面，可以制作形状匹配的、与待曝光面等高的等高承托夹具17。
44.本实用新型的操作方法：
45.1）在真空吸附平板11中心固定等高承托夹具17，将待曝光的光学基片置于承托位，打开第一路真空吸孔阵列所连接的真空发生装置而固定光学基片；
46.2）手动调节调节支架12上的千分鼓轮，使得软掩模版与待曝光光刻胶层及其四周等高承托夹具17以较小压力接触；
47.3）推动大行程二维位移台8，将光学基片上待套准特征置于视频显微镜7筒的观察视场内，选择适当的放大倍率，调整悬臂6高度使得软掩模版及光学基片上待套准特征均清晰，此时调整三维微调机构10，使得掩模标记与光学基片上对应特征完成套准；
48.4）连通真空吸附平板11上第二路真空吸孔阵列所连接的真空发生装置使得软掩模面即与基片面光刻胶层密接，将面阵uv光源14移至版框13上方，通过设定uv曝光控制器曝光时长，即可开启完成曝光。
49.上面结合附图对本实用新型的实施加以描述，但是本实用新型不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式是示意性而不是加以局限本实用新型，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不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范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。