一种用于超长微米级结构的移动式曝光装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于超长微细结构曝光的移动式光刻装置，包括x轴丝杠导轨运动模块、y轴同步带运动模块、z轴精密调节模块、光源对焦模块、控制机构和支撑机构，支撑机构包括台面、立柱、梁和L型连接板，立柱竖直设置于台面上，立柱与梁固定连接；x轴丝杠导轨运动模块固定设置于台面上，y轴同步带运动模块固定于梁上，与L型连接板的一端连接；L型连接板的另一端与z轴精密调节模块固定连接，z轴精密调节模块与光源对焦模块在竖直方向上滑动连接；x轴丝杠导轨运动模块和y轴同步带运动模块均与控制机构电连接。该装置实现了跨尺度微细结构的精准光刻，提高加工效率且所述移动式曝光装置成本较低，易于实现。易于实现。易于实现。

【技术实现步骤摘要】
一种用于超长微米级结构的移动式曝光装置


[0001]本专利技术涉及微细加工领域，特别是超长微细结构移动式曝光。

技术介绍

[0002]微细加工技术是精密加工技术的一个分支,面向微细加工的电加工技术,激光微孔加工、水射流微细切割技术等在发展国民经济等方面都有非常重要的意义。通过在零件表面光刻不同的结构可以实现不同的特性，例如凹坑、圆柱、方形等，广泛用于电解、电沉积等领域。微米金属结构在可见至红外段均具有独特的光学性质，利用其光学特性的表面增强拉曼散射和表面增强红外吸收极大地拓展了拉曼与红外光谱的应用范围。现有的化学合成手段具有简单、高效的特点，但所得金属结构在形貌、尺寸和空间分布上存在较大的随机性；强大的电子束光刻可以实现对金属结构形貌的高度控制，但昂贵的设备、极低的生产率限制了其应用范围。深紫外光刻作为传统的光刻加工手段，具有简单、高效的特点。然而在通常条件下，深紫外光刻很难有效大面积加工微米金属结构。
[0003]光刻技术是指光刻胶在特殊波长光线或者电子束下发生化学变化，通过曝光、显影、刻蚀等工艺过程，将设计在掩膜上的图形转移到衬底上的图形精细加工技术。据了解其最早应用于集成电路和半导体分立器件的微细加工。可以说，光刻技术是现代半导体、微电子、信息产业的基础，光刻技术直接决定了这些技术的发展水平。现有的光刻机主要用于纳米级结构的曝光，多用于集成电路、芯片的制造；此类微结构的分布尺度一般在200mm以内，结构尺度多为纳米级。针对微机电领域，分布尺度在300mm以上的微米级结构，采用光刻机成本过高，且多需要分步曝光，不易保证结构连续性。因此需设计一种用于分布尺度300mm以上的微米级结构的曝光平台。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种用于超长微米级结构的移动式曝光装置。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种用于超长微米级结构的移动式曝光装置，包括x轴丝杠导轨运动模块、y轴同步带运动模块、z轴精密调节模块、光源对焦模块、控制机构和支撑机构，所述支撑机构包括台面、立柱、梁和L型连接板，立柱竖直设置于台面上，立柱与梁固定连接，梁与台面平行；所述x轴丝杠导轨运动模块固定设置于台面上，所述y轴同步带运动模块固定于梁上，与L型连接板的一端连接，y轴同步带运动模块长度方向和x轴丝杠导轨运动模块长度方向在水平面上相互垂直；L型连接板的另一端与z轴精密调节模块固定连接，z轴精密调节模块与光源对焦模块在竖直方向上滑动连接；x轴丝杠导轨运动模块和y轴同步带运动模块均与控制机构电连接，控制机构能够控制x轴丝杠导轨运动模块沿着x轴丝杠导轨运动模块长度方向运动，以及控制y轴同步带运动模块带动z轴精密调节模块和光源对焦模块沿着y轴同步带运动模块长度方向移动。
[0006]进一步地，所述x轴丝杠导轨运动模块包括第一电机、丝杠导轨副、气浮支撑、曝光
平台、菲林版和加工零件，第一电机和丝杠导轨副连接，均固定设置于台面上，第一电机与控制机构电连接；气浮支撑设置于丝杠导轨副上，曝光平台设置于气浮支撑上，曝光平台上从下至上依次放置有加工零件和菲林版；通过第一电机能够带动丝杠导轨副移动，从而带动加工零件和菲林版沿着丝杠导轨副的导轨方向移动。气浮支撑可以防止加工零件在移动曝光时发生震动。
[0007]进一步地，y轴同步带运动模块包括第二电机、同步带和第一连接板，第一连接板与梁固定连接，同步带设置于第一连接板下侧，与L型连接板的一端连接；第二电机设置于同步带一端，第二电机与控制机构电连接；通过第二电机能够带动同步带移动，从而带动z轴精密调节模块和光源对焦模块移动。
[0008]进一步地，z轴精密调节模块包括旋钮、标尺和连接件，旋钮和标尺均与L型连接板的另一端相连，连接件可移动地设置于标尺上，连接件与光源对焦模块固定连接；通过转动旋钮能够带动连接件在标尺上移动，从而带动光源对焦模块在竖直方向上移动。
[0009]进一步地，所述曝光平台上设置有滑块，所述滑块上设置有弹簧夹片，所述弹簧夹片用来固定加工零件与菲林版。
[0010]进一步地，所述支撑机构还包括支架和底部板，所述支架的一端与台面固定连接，支架的另一端固定连接有底部板；所述控制机构包括机箱和与机箱连接的显示器，机箱位于底部板上，机箱分别与第一电机、第二电机和光源对焦模块电连接；光源对焦模块内侧设有显微镜和光源，通过显示器能够观察光源是否聚焦，控制机构能够控制光源的开闭；显示器能够实时显示曝光进程。
[0011]进一步地，机箱内有数据采集卡、处理器和PLC控制器，PLC控制器能够通过采集第一电机和第二电机的转角量分别控制丝杠导轨副和同步带移动的位置。
[0012]进一步地，丝杠导轨副上设置有位移传感器，所述位移传感器与控制机构连接，能够采集曝光平台的位移信息，发送至控制机构。位移传感器结构简单，输出信号大，使用方便，价格低廉。
[0013]进一步地，所述同步带上设有限位块，限位块能够阻止加工零件的移动行程不能超过限位块所在的位置，在机器发生故障时防止z轴精密调节模块发生损坏。
[0014]进一步地，所述L型连接板的直角处设置有连接助板，所述连接助板能够固定L型连接板，使其更稳定。支架的底部设置有脚垫，脚垫能够减少装置工作时产生的震动，减少噪音。
[0015]有益效果：
[0016](1)本专利技术通过同送带的往复运动实现了光源在y轴的移动。
[0017](2)本专利技术通过丝杠导轨在x轴的移动，可以实现超长距离的光刻。
[0018](3)本专利技术通过大面积的曝光平台实现多个微细零件的大区域光刻，提高加工效率。且所述移动式曝光装置成本较低，易于实现。
附图说明
[0019]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0020]图1是根据本专利技术实施例的超长微米级结构的移动式曝光装置的三维示意图；
[0021]图2是根据本专利技术实施例的超长微米级结构的移动式曝光装置的x轴运动模块示意图；
[0022]图3是根据本专利技术实施例的超长微米级结构的移动式曝光装置的y轴与z轴运动模块示意图；
[0023]图4是根据本专利技术实施例的超长微米级结构的移动式曝光装置的x轴丝杠导轨运动模块立体图。
[0024]附图标号如下：1、脚垫，2、底部板，3、机箱，4、支架，5、台面，6、x轴丝杠导轨运动模块，7、显示器，8、立柱，9、梁，10、y轴同步带运动模块，11、z轴精密调节模块，12、光源对焦模块，6
‑
1、第一电机，6
‑
2、丝杠导轨副，6
‑
3、气浮支撑，6
‑
4、曝光平台，6
‑
5、滑块，6
‑
6、弹簧夹片，6
‑
7、菲林版，6
‑
8、加工零件，10
‑
1、第二电机，10
‑
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于超长微米级结构的移动式曝光装置，其特征在于，包括x轴丝杠导轨运动模块(6)、y轴同步带运动模块(10)、z轴精密调节模块(11)、光源对焦模块(12)、控制机构(200)和支撑机构(100)，所述支撑机构(100)包括台面(5)、立柱(8)、梁(9)和L型连接板(11
‑
1)，立柱(8)竖直设置于台面(5)上，立柱(8)与梁(9)固定连接，梁(9)与台面(5)平行；所述x轴丝杠导轨运动模块(6)固定设置于台面(5)上，所述y轴同步带运动模块(10)固定于梁(9)上，与L型连接板(11
‑
1)的一端连接，y轴同步带运动模块(10)长度方向和x轴丝杠导轨运动模块(6)长度方向在水平面上相互垂直；L型连接板(11
‑
1)的另一端与z轴精密调节模块(11)固定连接，z轴精密调节模块(11)与光源对焦模块(12)在竖直方向上滑动连接；x轴丝杠导轨运动模块(6)和y轴同步带运动模块(10)均与控制机构(200)电连接，控制机构(200)能够控制x轴丝杠导轨运动模块(6)沿着x轴丝杠导轨运动模块(6)长度方向运动，以及控制y轴同步带运动模块(10)带动z轴精密调节模块(11)和光源对焦模块(12)沿着y轴同步带运动模块(10)长度方向移动。2.根据权利要求1所述的一种用于超长微米级结构的移动式曝光装置，其特征在于，所述x轴丝杠导轨运动模块(6)包括第一电机(6
‑
1)、丝杠导轨副(6
‑
2)、气浮支撑(6
‑
3)、曝光平台(6
‑
4)、菲林版(6
‑
7)和加工零件(6
‑
8)，第一电机(6
‑
1)和丝杠导轨副(6
‑
2)连接，均固定设置于台面(5)上，第一电机(6
‑
1)与控制机构(200)电连接；气浮支撑(6
‑
3)设置于丝杠导轨副(6
‑
2)上，曝光平台(6
‑
4)设置于气浮支撑(6
‑
3)上，曝光平台(6
‑
4)上从下至上依次放置有加工零件(6
‑
8)和菲林版(6
‑
7)；通过第一电机(6
‑
1)能够带动丝杠导轨副(6
‑
2)移动，从而带动加工零件(6
‑
8)和菲林版(6
‑
7)沿着丝杠导轨副(6
‑
2)的导轨方向移动。3.根据权利要求2所述的一种用于超长微米级结构的移动式曝光装置，其特征在于，y轴同步带运动模块(10)包括第二电机(10
‑
1)、同步带(10
‑
2)和第一连接板(10
‑
4)，第一连接板(10
‑
4)与梁(9)固定连接，同步带(10
‑
2)设置于第一连接板(10
‑
4)下侧，与L型连接板(11
‑
1)的一端连接；第二电机(10
‑
1)设置于同步带(10
‑
2)一端，第二电机(10
‑
1)与控制机构(200)电连接；通过第二电机(10
‑
1)能够带动同步带(10
‑
2)移动，从而...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国乾，戴成昊，黄程阳，倪受东，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：