專利名稱：一種凹球面光刻刻劃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超微細(xì)加工技術(shù)領(lǐng)域中的一種對(duì)凹球面實(shí)施光刻的光刻設(shè)備。
二、技術(shù)背景據(jù)了解，在世界各國已有的光刻刻劃機(jī)中，都為平面光刻機(jī)。例如碼盤刻劃機(jī)、光柵或圓光柵刻劃機(jī)、光盤刻槽機(jī)等，既使是凹面光柵刻劃機(jī)也類同平面光柵刻劃機(jī)。因?yàn)?，一般所用的凹面光柵的曲率半徑也是相?dāng)大的，近似于平面。
在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天，對(duì)凹球面光刻元件的需求，已經(jīng)提到日程上來。比如用于跟蹤的引導(dǎo)頭上整流罩中的網(wǎng)柵(凹球面光刻元件)等，到目前為止，還沒有認(rèn)識(shí)到的超微細(xì)加工領(lǐng)域中某些關(guān)鍵元件，都要求是凹球面光刻元件，制造這類光刻元件，就需要有凹球面光刻設(shè)備。
我們認(rèn)為與本發(fā)明最為接近的已有技術(shù)是日本機(jī)械學(xué)會(huì)編“超精密システムの設(shè)計(jì)技術(shù)”中P190頁的一種光盤刻槽機(jī)。如圖1所示是由基座1、光刻光源2、直線移動(dòng)進(jìn)給工作臺(tái)3、驅(qū)動(dòng)測角機(jī)構(gòu)4、減速器5、絲杠6、光開關(guān)及光刻系統(tǒng)7、調(diào)光光源8、調(diào)焦系統(tǒng)9、光刻鏡頭10、被刻元件(光盤)11組成的。
該光盤刻槽機(jī)，只能光刻平面的阿基米德螺旋線，無法在凹球面上完成緯緯線或經(jīng)緯線的光刻。為了實(shí)現(xiàn)能在凹球面光刻緯緯線或經(jīng)緯線的目的，特設(shè)計(jì)一種凹球面光刻刻劃機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是能在凹球面上光刻緯緯相交的網(wǎng)柵線或經(jīng)緯相交的網(wǎng)柵線。
解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是本發(fā)明的光刻機(jī)形體采用支架支撐結(jié)構(gòu)，被刻件(是凹球面)固定在豎軸上，可繞豎軸轉(zhuǎn)動(dòng)。豎軸系統(tǒng)固定在水平回轉(zhuǎn)軸上，可繞水平回轉(zhuǎn)軸左、右擺動(dòng)。光刻系統(tǒng)在進(jìn)給軸的帶動(dòng)下，隨豎軸系統(tǒng)擺動(dòng)，從前往后按進(jìn)給步距實(shí)施光刻。
本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容如圖2、圖3、圖4所示是由基座12、水平回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)(13、14、15、19、20、21)、豎軸系統(tǒng)(16、17、52、53、54、55、56、57、58、59)、進(jìn)給軸系統(tǒng)(18、22、23、24、25)、光刻系統(tǒng)(17、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51)組成的。
水平回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)包括水平回轉(zhuǎn)軸左支架13、回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)14、水平左回轉(zhuǎn)軸15、水平回轉(zhuǎn)軸右支架19、回轉(zhuǎn)角測量編碼器20、水平右回轉(zhuǎn)軸21。
豎軸系統(tǒng)包括豎軸軸套16、被刻凹球面件17、豎軸軸套16上的水平左回轉(zhuǎn)軸孔52、水平右回轉(zhuǎn)軸孔53、被刻件真空吸盤54、吸盤軸55、真空吸孔56、豎軸57、豎軸測量編碼器58、豎軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)59。
進(jìn)給軸系統(tǒng)包括光學(xué)系統(tǒng)托盒18、進(jìn)給軸22、進(jìn)給軸測量編碼器23、進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)24、進(jìn)給軸支架25。
光學(xué)系統(tǒng)包括光刻光路和調(diào)焦光路。光刻光路包括被刻凹球面件17、光刻光源26、擴(kuò)束器27、轉(zhuǎn)向棱鏡28、光開關(guān)控制器(A/O調(diào)制器)29、光強(qiáng)控制器30、光強(qiáng)測量器31、偏振分束器32、刻劃光1/4波長片33、刻劃光窄帶濾光片34、分束器35、轉(zhuǎn)向棱鏡36、鎖緊機(jī)構(gòu)37、直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌付38、直線微驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(陰極線圈或PET)39、光刻鏡頭40；調(diào)焦光路包括分束器35、轉(zhuǎn)向棱鏡36、鎖緊機(jī)構(gòu)37、直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌付38、直線微驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)39、光刻鏡頭40、被刻凹球面件17、調(diào)焦光窄帶濾光片41、調(diào)焦光1/4波長片42、偏振分束器43、擴(kuò)束器44、轉(zhuǎn)向棱鏡45、調(diào)焦光源46、分束器47、聚光鏡48、調(diào)焦探測器49、聚光鏡50、調(diào)焦探測器51。從件號(hào)組成看出標(biāo)號(hào)35、36、37、38、39、40以及17和18，屬于光刻光路和調(diào)焦光路的公用部件。
在水平回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)中，水平回轉(zhuǎn)軸左支架13和水平回轉(zhuǎn)軸右支架19與基座12剛性固連，回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)14與水平左回轉(zhuǎn)軸15同軸線剛性固連，鑲嵌在水平回轉(zhuǎn)軸左支架13的軸孔內(nèi)；回轉(zhuǎn)角測量編碼器20與水平右回轉(zhuǎn)軸21同軸線剛性固連，鑲嵌在水平回轉(zhuǎn)軸右支架19的軸孔內(nèi)，水平左回轉(zhuǎn)軸15與水平右回轉(zhuǎn)軸21，構(gòu)成了水平回轉(zhuǎn)軸(15、21)，軸線的中點(diǎn)為O。水平回轉(zhuǎn)軸左支架13和水平回轉(zhuǎn)軸右支架19，支撐著水平回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)，水平回轉(zhuǎn)軸(15、21)在回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)14的驅(qū)動(dòng)下，可沿軸線左右轉(zhuǎn)動(dòng)。
在豎軸系統(tǒng)中，被刻件真空吸盤54上帶有吸盤軸55和真空吸孔56(即54、55、56為一體)，被刻件真空吸盤54通過它的吸盤軸55插入到豎軸57的軸套孔與其配合，兩者剛性固連，被刻凹球面件17，真空吸浮在被刻件真空吸盤54上，隨豎軸57轉(zhuǎn)動(dòng)；豎軸57與豎軸測量編碼器58同軸線剛性固連，豎軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)59的轉(zhuǎn)子與豎軸57剛性固連，定子與豎軸軸套16剛性固連；豎軸57的軸線與水平回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)中的水平回轉(zhuǎn)軸(15、21)的軸線垂直，且相交于O點(diǎn)；豎軸系統(tǒng)通過豎軸軸套16上的水平左回轉(zhuǎn)軸孔52和右回轉(zhuǎn)軸孔53分別與水平回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)中的水平左回轉(zhuǎn)軸15、右回轉(zhuǎn)軸21的剛性固連而固定在水平回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)上并隨水平回轉(zhuǎn)軸的左、右轉(zhuǎn)動(dòng)而左、右擺動(dòng)。
在進(jìn)給軸系統(tǒng)中，進(jìn)給軸支架25與基座12剛性固連，進(jìn)給軸22與進(jìn)給軸測量編碼器23的軸和進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)24的軸同軸線剛性固連，進(jìn)給軸22裝有測量編碼器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的一端鑲嵌在進(jìn)給軸支架25的軸孔內(nèi)，在進(jìn)給軸22的另一端上裝有光學(xué)系統(tǒng)托盤18，兩者剛性固連，進(jìn)給軸支架25支撐著進(jìn)給軸系統(tǒng)，進(jìn)給軸22的軸線與水平回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)中的水平回轉(zhuǎn)軸(15、21)的軸線垂直，且相交于O點(diǎn)。
光學(xué)系統(tǒng)在進(jìn)給軸系統(tǒng)中的光學(xué)系統(tǒng)托盒18內(nèi)，分布著光刻光路和調(diào)焦光路。在光刻光路中，光刻光源26發(fā)出光的傳播方向上，依次布置擴(kuò)束器27、轉(zhuǎn)向棱鏡28、光開關(guān)控制器(A/O調(diào)制器)29、光強(qiáng)控制器30、偏振分束器32、在偏振分束器32的下方設(shè)有光強(qiáng)測量器31、刻劃光1/4波長片33、刻劃光窄帶濾光片34、分束器35、轉(zhuǎn)向棱鏡36、光刻鏡頭40以及被刻凹球面件17，與光刻鏡頭40調(diào)光調(diào)焦有關(guān)的件號(hào)有鎖緊機(jī)構(gòu)37、直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌付38、直線微驅(qū)動(dòng)器(陰極線圈或PET)39、和光學(xué)系統(tǒng)托盒18。
直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌付38的靜止不動(dòng)的部分與光學(xué)系統(tǒng)托盒18剛性固連，運(yùn)動(dòng)部分與直線微驅(qū)動(dòng)器39的靜止不動(dòng)部分剛性固連；光刻鏡頭40與直線微驅(qū)動(dòng)器39的運(yùn)動(dòng)部分剛性固連；鎖緊機(jī)構(gòu)37的一端與光學(xué)系統(tǒng)托盒18剛性固連；鎖緊時(shí)，鎖緊機(jī)構(gòu)把直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌付38鎖定，使直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌付38運(yùn)動(dòng)部分與光學(xué)系統(tǒng)托盒18之間不產(chǎn)生相對(duì)位移。這種結(jié)構(gòu)不難看出，光刻鏡頭40通過直線微驅(qū)動(dòng)器39的靜止不動(dòng)部分與直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌付38的運(yùn)動(dòng)部分剛性固連，實(shí)現(xiàn)大范圍的調(diào)焦，然后再通過直線微驅(qū)動(dòng)器39的運(yùn)動(dòng)部分進(jìn)行微精調(diào)焦，把光刻光線聚焦到被刻凹球面件17的被刻面上。光刻鏡頭40的光軸延長線經(jīng)過水平回轉(zhuǎn)軸(15、21)軸線的中點(diǎn)O。
在調(diào)焦光路中，調(diào)焦光源46發(fā)出的光，在它的傳播方向上，依次布置轉(zhuǎn)向棱鏡45、擴(kuò)束器44、調(diào)焦光偏振分束器43、調(diào)焦光1/4波長片42、調(diào)焦光窄帶濾光片41、以及在光刻光路上的分束器35、轉(zhuǎn)向棱鏡36、光刻鏡頭40以及被刻凹球面件17，與光刻鏡頭40調(diào)光調(diào)焦有關(guān)的件號(hào)有鎖緊機(jī)構(gòu)37、直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌付38、直線微驅(qū)動(dòng)器39和光學(xué)系統(tǒng)托盒18；其中，射到被刻凹球面件17上的調(diào)焦光線沿原光路自準(zhǔn)，經(jīng)光刻鏡頭40、轉(zhuǎn)向棱鏡36、分束器35、調(diào)焦光窄帶濾光片41、調(diào)焦光1/4波長片42后，由偏振分束器43反射到分束器47，在分束器47的反射線上依次布置聚光鏡48和調(diào)焦探測器49；在分束器47的透射線上依次布置聚光鏡50和調(diào)焦探測器51(件號(hào)37、38、39、40以及17和18之間的結(jié)構(gòu)位置關(guān)系，在光刻光路中已說明)。
綜上所述，本發(fā)明的總體技術(shù)方案可謂在基座12、水平回轉(zhuǎn)軸左支架13和水平回轉(zhuǎn)軸右支架19、進(jìn)給軸支架25構(gòu)成的支架支撐系統(tǒng)上，水平回轉(zhuǎn)軸左支架13和水平回轉(zhuǎn)軸右支架19支撐著水平回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)，水平回轉(zhuǎn)軸(15、21)的軸線中點(diǎn)為O；豎軸系統(tǒng)通過豎軸軸套16上的水平左回轉(zhuǎn)軸孔52和右回轉(zhuǎn)軸孔53分別與水平回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)中的水平左回轉(zhuǎn)軸15、右回轉(zhuǎn)軸21的剛性固連而固定在水平回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)上并隨水平回轉(zhuǎn)軸的左、右轉(zhuǎn)動(dòng)而左、右擺動(dòng)，豎軸57的軸線與水平回轉(zhuǎn)軸(15、21)的軸線垂直，且相交于O點(diǎn)，被刻凹球面件17通過被刻件真空吸盤54固定在豎軸57上，并相對(duì)于豎軸軸套16隨豎軸57轉(zhuǎn)動(dòng)；進(jìn)給軸支架25支撐著進(jìn)給軸系統(tǒng)和光學(xué)系統(tǒng)，進(jìn)給軸22的軸線與水平回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)中的水平回轉(zhuǎn)軸(15、21)的軸線垂直且相交于O點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)給軸22的軸線與水平回轉(zhuǎn)軸(15、21)的軸線所在的平面與基座12的平面平行；光學(xué)系統(tǒng)由光刻光路和調(diào)焦光路組成，光刻鏡頭40的光軸延長線通過水平回轉(zhuǎn)軸(15、21)的軸線中點(diǎn)O。
工作原理說明調(diào)焦光路調(diào)焦光源46采用半導(dǎo)體激光器，它發(fā)出水平振動(dòng)的線偏振光經(jīng)轉(zhuǎn)向棱鏡45、擴(kuò)束器44、射到偏振分束器43上，光線全部透射至調(diào)焦光1/4波長片42后，變成圓偏振光，再射到分束器35、轉(zhuǎn)向棱鏡36、光刻鏡頭40后，再由被刻凹球面件17自準(zhǔn)反射，沿原光路返回，經(jīng)光刻鏡頭40、轉(zhuǎn)向棱鏡36、分束器35、調(diào)焦光1/4波長片42后射到調(diào)焦光窄帶濾光片41上，射出的光線由圓偏振光改為垂直振動(dòng)的線偏振光，經(jīng)偏振分束器43全部反射到分束器47上，由分束器47分成兩路，其中調(diào)焦探測器49的靶面位于聚光鏡48焦點(diǎn)的前方，調(diào)焦探測器51靶面位于聚光鏡50焦點(diǎn)的后方。調(diào)焦探測器49和51輸出信號(hào)曲線如圖5所示，當(dāng)兩路信號(hào)相等時(shí)，表明光刻鏡頭40的焦點(diǎn)位于被刻凹球面件17上。
光刻光路光刻光源26發(fā)出的激光經(jīng)擴(kuò)束器27、轉(zhuǎn)向棱鏡28、光開關(guān)控制器(A/O調(diào)制器)29、光強(qiáng)控制器30、偏振分束器32后射出的光為垂直振動(dòng)線偏振光，由刻劃光1/4波長片33射出的光為圓偏振光，再經(jīng)刻劃光窄帶濾光片34、分束器35、轉(zhuǎn)向棱鏡36、光刻鏡頭40、被刻凹球面件17進(jìn)行光刻刻劃。其中，部分光會(huì)自準(zhǔn)反射，沿原光路返回至光刻鏡頭40、轉(zhuǎn)向棱鏡36、分束器35、刻劃光窄帶濾光片34、刻劃光1/4波長片33，光線由圓偏振光改為水平振動(dòng)線偏振光，經(jīng)偏振分束器32后全部射到光強(qiáng)測量器31上，由光強(qiáng)測量器31發(fā)出光強(qiáng)強(qiáng)弱信號(hào)。
將被刻凹球面件17，通過真空吸盤54吸在豎軸57上，調(diào)整吸盤軸55使被刻凹球面件17的球心位于水平回轉(zhuǎn)軸軸線的中點(diǎn)O上，通過調(diào)整直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌付38，使光刻鏡頭40的焦點(diǎn)粗調(diào)焦位于被刻凹球面件17的內(nèi)表面上，通過直線微驅(qū)動(dòng)器(陰極線圈或PET)39精調(diào)焦，使光刻鏡頭40的焦點(diǎn)位于被刻凹球面件17的內(nèi)表面上。
被刻凹球面件17的刻劃范圍錐角為θ，調(diào)整進(jìn)給軸22至-θ/2位置(與豎軸57重合位置的角度為0°)；水平回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)至-θ/2位置(鉛垂位置角度為0°)，光開關(guān)控制器(A/O調(diào)制器)29開通，水平回轉(zhuǎn)軸均速轉(zhuǎn)至+θ/2位置，光開關(guān)控制器29關(guān)閉。期間，刻劃光路的光強(qiáng)控制是由光強(qiáng)測量器31的探測反饋給光強(qiáng)控制器30時(shí)時(shí)控制；調(diào)焦系統(tǒng)時(shí)時(shí)通過，調(diào)焦光路的反饋時(shí)時(shí)進(jìn)行PZT(或陰極線圈)調(diào)焦。這時(shí)在被刻凹球面件17上刻出了一條緯線，進(jìn)給軸22向+θ/2方向進(jìn)給一個(gè)步距當(dāng)量ω后，開通光開關(guān)控制器29，水平回轉(zhuǎn)軸由+θ/2→-θ/2，刻出第二條緯線，重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)，當(dāng)刻到進(jìn)給軸為+θ/2時(shí)，便完成了水平緯線的刻劃。將豎軸57帶動(dòng)被刻凹球面件17旋轉(zhuǎn)90°，開始重復(fù)上述過程，可完成垂直緯線的刻劃。
本發(fā)明的積極效果凹球面光刻刻劃機(jī)的出現(xiàn)，能在凹球面上光刻緯緯相交的網(wǎng)柵線或經(jīng)緯相交的網(wǎng)柵線，從而能制造出超微細(xì)加工技術(shù)領(lǐng)域中某些關(guān)鍵元件，為促進(jìn)科技進(jìn)步作出重大貢獻(xiàn)。
四

圖1是已有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明的立體外觀結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)光路結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是本發(fā)明的豎軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是兩個(gè)調(diào)焦探測器發(fā)出的信號(hào)曲線圖，摘要附圖亦采用圖2。
五具體實(shí)施例方式本發(fā)明按圖2、圖3、圖4所示的結(jié)構(gòu)實(shí)施，基座12的材質(zhì)采用大理石，水平回轉(zhuǎn)軸左支架13和右支架19、進(jìn)給軸支架25的材質(zhì)采用鑄鐵；豎軸軸套16、被刻件真空吸盤54和吸盤軸55采用鑄鋁；豎軸57的材質(zhì)采用45#鋼，豎軸測量編碼器58采用增量式編碼器，豎軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)59采用力距電機(jī)；水平回轉(zhuǎn)軸(15、21)和進(jìn)給軸22的材質(zhì)采用GCr15，光刻光源26采用波長為3500～4000的固體激光器，調(diào)焦光源46采用波長為6900?！?800的半導(dǎo)體激光器；調(diào)焦探測器、49和51采用PIN光電二極管；每個(gè)光學(xué)元件的光學(xué)材料根據(jù)所在光路上的激光源波長選定。
權(quán)利要求
1.一種凹球面光刻刻劃機(jī)，包括基座、光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于本發(fā)明還包括水平回轉(zhuǎn)軸系(13、14、15、19、20、21)、豎軸系統(tǒng)(16、17、52、53、54、55、56、57、58、59)進(jìn)給軸系統(tǒng)(18、22、23、24、25)；在基座(12)、水平回轉(zhuǎn)軸左支架(13)和水平回軸右支架(19)、進(jìn)給軸支架(25)構(gòu)成的支架支撐系統(tǒng)上，水平回轉(zhuǎn)軸左支架(13)和平回轉(zhuǎn)軸右支架(19)支撐著水平回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)，水平回轉(zhuǎn)軸(15、21)的軸線中點(diǎn)為O豎軸系統(tǒng)通過豎軸軸套(16)上的水平左回轉(zhuǎn)軸孔(52)和右回轉(zhuǎn)軸孔(53)分別與平回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)中的水平左回轉(zhuǎn)軸(15)、右回轉(zhuǎn)軸(21)的剛性固連而固定在水平回轉(zhuǎn)軸統(tǒng)上并隨水平回轉(zhuǎn)軸的左、右轉(zhuǎn)動(dòng)而左、右擺動(dòng)，豎軸(57)的軸線與水平回轉(zhuǎn)軸(15、1)的軸線垂直，且相交于O點(diǎn)，被刻凹球面件(17)通過被刻件真空吸盤(54)固定在軸(57)上，并相對(duì)于豎軸軸套(16)隨豎軸(57)轉(zhuǎn)動(dòng)；進(jìn)給軸支架(25)支撐著進(jìn)軸系統(tǒng)和光學(xué)系統(tǒng)，進(jìn)給軸(22)的軸線與水平回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)中的水平回轉(zhuǎn)軸(15、21)軸線垂直且相交于O點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)給軸(22)的軸線與水平回轉(zhuǎn)軸(15、21)的軸線所在的平面與基座(12)的平面平行；光學(xué)系統(tǒng)由光刻光路和調(diào)焦光路組成，光刻鏡頭(40)的光軸延長線通過水平回轉(zhuǎn)軸(15、21)的軸線中點(diǎn)O。
2.按權(quán)利要求1所述的一種凹球面光刻刻劃機(jī)，其特征在于在水平回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)中，水平回轉(zhuǎn)軸左支架(13)和水平回轉(zhuǎn)軸右支架(19)與基座(12)剛性固連，回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(14)與水平左回轉(zhuǎn)軸(15)同軸線剛性固連，鑲嵌在水平回轉(zhuǎn)軸左支架(13)的軸孔內(nèi)；回轉(zhuǎn)角測量編碼器(20)與水平右回轉(zhuǎn)軸(21)同軸線剛性固連，鑲嵌在水平回轉(zhuǎn)軸右支架(19)的軸孔內(nèi)，水平左轉(zhuǎn)軸(15)與水平右回轉(zhuǎn)軸(21)，構(gòu)成了水平回轉(zhuǎn)軸(15、21)，軸線的中點(diǎn)為O，水平回轉(zhuǎn)軸左支架(13)和水平回轉(zhuǎn)軸右支架(19)，支撐著水平回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)，水平回轉(zhuǎn)軸(15、21)在回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(14)的驅(qū)動(dòng)下，可沿軸線左、右轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.按權(quán)利要求1所述的一種凹球面光刻刻劃機(jī)，其特征在于在豎軸系統(tǒng)中，被刻件真空吸盤(54)上帶有吸盤軸(55)和真空吸孔(56)(即54、55、56為一體)，被刻件真空吸盤(54)通過它的吸盤軸(55)插入到豎軸(57)的軸套孔與其配合，兩者剛性固連，被刻凹球面件(17)，真空吸浮在被刻件真空吸盤(54)上，隨豎軸(57)轉(zhuǎn)動(dòng)；豎軸(57)與豎軸測量編碼器(58)同軸線剛性固連，豎軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)59的轉(zhuǎn)子與豎軸(57)剛性固連，定子與豎軸軸套(16)剛性固連；豎軸(57)的軸線與水平回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)中的水平回轉(zhuǎn)軸(15、21)的軸線垂直，且相交于O點(diǎn)；豎軸系統(tǒng)通過豎軸軸套(16)上的水平左回轉(zhuǎn)軸孔(52)和右回轉(zhuǎn)軸孔(53)分別與水平回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)中的水平左回轉(zhuǎn)軸(15)、右回轉(zhuǎn)軸(21)的剛性固連而固定在水平回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)上并隨水平回轉(zhuǎn)軸的左、右轉(zhuǎn)動(dòng)而左、右擺動(dòng)。
4.按權(quán)利要求1所述的一種凹球面光刻刻劃機(jī)，其特征在于在進(jìn)給軸系統(tǒng)中，進(jìn)給軸支架(25)與基座(12)剛性固連，進(jìn)給軸(22)與進(jìn)給軸測量編碼器(23)的軸和進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)(24)的軸同軸線剛性固連，進(jìn)給軸(22)裝有測量編碼器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的一端鑲嵌在進(jìn)給軸支架(25)的軸孔內(nèi)，在進(jìn)給軸(22)的另一端上裝有光學(xué)系統(tǒng)托盒(18)，兩者剛性固連，進(jìn)給軸支架(25)支撐著進(jìn)給軸系統(tǒng)，進(jìn)給軸(22)的軸線與水平回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)中的水平回轉(zhuǎn)軸(15、21)的軸線垂直，且相交于O點(diǎn)。同時(shí)進(jìn)給軸(22)的軸線與水平回轉(zhuǎn)軸(15、21)的軸線所在的平面與基座(12)的平面平行。
5.按權(quán)利要求1所述的一種凹球面光刻刻劃機(jī)，其特征在于在進(jìn)給軸系統(tǒng)中的光學(xué)系統(tǒng)托盒(18)內(nèi)，分布著光刻光路和調(diào)焦光路。在光刻光路中，光刻光源(26)發(fā)出光的傳播方向上，依次布置擴(kuò)束器(27)、轉(zhuǎn)向棱鏡(28)、光開關(guān)控制器(A/O調(diào)制器)(29)、光強(qiáng)控制器(30)、偏振分束器(32)、在偏振分束器(32)的下方設(shè)有光強(qiáng)測量器(31)、刻劃光1/4波長片(33)、刻劃光窄帶濾光片(34)、分束器(35)、轉(zhuǎn)向棱鏡(36)、光刻鏡頭(40)以及被刻凹球面件(17)，與光刻鏡頭(40)調(diào)光調(diào)焦有關(guān)的件號(hào)有鎖緊機(jī)構(gòu)(37)、直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌付(38)、直線微驅(qū)動(dòng)器(陰極線圈或PET)(39)、和光學(xué)系統(tǒng)托盒(18)；直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌付(38)的靜止不動(dòng)的部分與光學(xué)系統(tǒng)托盒(18)剛性固連，運(yùn)動(dòng)部分與直線微驅(qū)動(dòng)器39的靜止不動(dòng)部分剛性固連；光刻鏡頭(40)與直線微驅(qū)動(dòng)器(39)的運(yùn)動(dòng)部分剛性固連；鎖緊機(jī)構(gòu)(37)的一端與光學(xué)系統(tǒng)托盒(18)剛性固連；鎖緊機(jī)構(gòu)把直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌付(38)鎖定，光刻鏡頭(40)的光軸延長線經(jīng)過水平回轉(zhuǎn)軸(15、21)軸線的中點(diǎn)O；在調(diào)焦光路中，調(diào)焦光源(46)發(fā)出的光，在它的傳播方向上，依次布置轉(zhuǎn)向棱鏡(45)、擴(kuò)束器(44)、調(diào)焦光偏振分束器(43)、調(diào)焦光1/4波長片(42)、調(diào)焦光窄帶濾光片(41)、以及在光刻光路上的分束器(35)、轉(zhuǎn)向棱鏡(36)、光刻鏡頭(40)以及被刻球面件(17)，與光刻鏡頭(40)調(diào)光調(diào)焦有關(guān)的件號(hào)有鎖緊機(jī)構(gòu)(37)、直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌付(38)、直線微驅(qū)動(dòng)器(39)和光學(xué)系統(tǒng)托盒(18)；件號(hào)(37)、(38)、(39)、(40)、(17)、(18)的結(jié)構(gòu)關(guān)系與光刻光路中相同，在分束器(47)的反射線上依次布置聚光鏡(48)和調(diào)焦探測器(49)；在分束器(47)的透射線上依次布置聚光鏡(50)和調(diào)焦探測器(51)。
全文摘要
一種凹球面光刻刻劃機(jī)，屬于超微細(xì)加工技術(shù)領(lǐng)域中的一種對(duì)凹球面實(shí)施光刻的光刻設(shè)備。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是能在凹球面上光刻緯緯相交的網(wǎng)柵線或經(jīng)緯相交的網(wǎng)柵線。技術(shù)方案是光刻刻劃機(jī)形體采用支架支撐結(jié)構(gòu)，由水平回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)、豎軸系統(tǒng)、進(jìn)給軸系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)組成。豎直軸線和進(jìn)給軸軸線分別與水平回轉(zhuǎn)軸軸線垂直且相交于水平回轉(zhuǎn)軸軸線的中點(diǎn)，光刻鏡頭的光軸延長線也經(jīng)過水平回轉(zhuǎn)軸軸線的中點(diǎn)。被刻凹球面件固定在豎軸上，可繞豎軸轉(zhuǎn)動(dòng)。豎軸系統(tǒng)固定在水平回轉(zhuǎn)軸上，可繞水平回轉(zhuǎn)軸左、右擺動(dòng)。光刻系統(tǒng)在進(jìn)給軸的帶動(dòng)下，隨豎軸系統(tǒng)擺動(dòng)，從前往后按進(jìn)給步距實(shí)施光刻。該光刻機(jī)能在凹球面上光刻緯緯線或經(jīng)緯線，制造超微細(xì)加工關(guān)鍵元件。
文檔編號(hào)G03F7/207GK1488997SQ02133149
公開日2004年4月14日 申請(qǐng)日期2002年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月8日
發(fā)明者艾華, 韓旭東, 艾 華 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所, 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研