[發(fā)明專利]一種紫外LED照明裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110416805.0
• 申請(qǐng)日: 2011-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN103163739A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳璐玲;張祥翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號(hào): G03F7/20
• 分類號(hào): G03F7/20;F21V5/04;F21Y101/02
• 代理公司: 北京連和連知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11278
• 代理人: 王光輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種用于光刻投影曝光裝置的紫外LED照明裝置。

背景技術(shù)

目前投影曝光裝置的光源在紫外區(qū)域主要使用汞燈和激光光源。248nm的深紫外波長主要使用激光光源，360nm-450nm波長則使用汞燈光源。

中國專利CN1708828A公開了一種具有固體光源的曝光裝置，光源由多個(gè)LED單元組成LED陣列，使照射到感旋光性基板上的照度值達(dá)到30mw/cm²。

該專利第一實(shí)施例中光源排布在矩形基板上，大小12*3cm，LED光源半功率全角4°由準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后入射到蠅眼透鏡上，照明光學(xué)系統(tǒng)耦合效率＞0.4，投影光學(xué)系統(tǒng)0.1NA。該專利第二實(shí)施例中曝光裝置具有5個(gè)LED陣列單元，5個(gè)照明光學(xué)單元，形成5個(gè)梯形視場，拼接后形成長方形大視場。該專利兩個(gè)實(shí)施例照射到感旋光性基板上的照度值均只達(dá)到30?mw?/cm²。專利的第二實(shí)施例增大了視場，也是依賴于LED光源數(shù)量及照明光學(xué)單元的增多，同時(shí)光學(xué)系統(tǒng)的整體體積也隨之增大。

中國專利CN200810020788.7公開了一種具有超高強(qiáng)度LED光源的無掩模直寫式光刻機(jī)，采用多個(gè)LED管陣列和多個(gè)聚光鏡，后接耦合光纖，再連接變芯光纖，通過空間排列耦合，獲得超高亮度LED照明。解決了單一的發(fā)光二極管發(fā)光量不能滿足低倍率大視場面積無掩模光刻照明要求的問題。該專利采用光纖方式耦合，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，而且光纖的耦合效率較低，造成光功率的損失。

綜合上述背景技術(shù)，需要設(shè)計(jì)一種采用LED陣列空間分布實(shí)現(xiàn)能量重構(gòu)的光學(xué)設(shè)計(jì)方案，既能達(dá)到較大的照度需求，又能增大視場。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種用于光刻投影光學(xué)系統(tǒng)的照明裝置，結(jié)構(gòu)簡單，并能實(shí)現(xiàn)基板上較高的照度和較大的曝光視場。

本發(fā)明提出一種照明裝置，其特征在于：包括位于同一光軸上的光源、耦合透鏡、積分棒、中繼透鏡組、掩模板、物鏡、基板；所述光源為至少一個(gè)LED陣列組。

其中，所述LED陣列組包含一個(gè)LED陣列及與所述LED陣列對(duì)應(yīng)的LED耦合透鏡。

其中，所述LED陣列發(fā)出的光經(jīng)過所述耦合透鏡后，入射至所述積分棒，入射角度不小于0.3NA（所述物鏡的數(shù)值孔徑）。

較優(yōu)地，所述LED陣列組為多個(gè)，所述多個(gè)LED陣列呈弧形空間排列，形成三維立體排列。

較優(yōu)地，在所述三維立體排列的弧面上，排布所述LED陣列數(shù)量為N≤3∏L/d，其中N為LED陣列的排列數(shù)量，d為LED陣列的通光孔徑，L為工作距離，∏是空間陣列排布弧面的半徑。

其中，在所述三維立體排列的弧面上，排布所述LED陣列數(shù)量為3個(gè)，?所述LED陣列組為3*3個(gè)。

其中，所述LED陣列發(fā)出的光入射到所述LED耦合透鏡，入射角度不小于0.6NA（所述物鏡的數(shù)值孔徑）。

本發(fā)明的用于光刻投影光學(xué)系統(tǒng)的照明裝置，結(jié)構(gòu)簡單，并能實(shí)現(xiàn)基板上較高的照度和較大的曝光視場。

附圖說明

關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。

圖1為本發(fā)明照明裝置第一實(shí)施例光源排布結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明照明裝置第一實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明照明裝置第二實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明照明裝置第二實(shí)施例光源排布側(cè)視圖；

圖5為本發(fā)明照明裝置第二實(shí)施例光源排布立體圖；

圖6為本發(fā)明照明裝置第二實(shí)施例光源模擬光斑及能量分布圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。

實(shí)施例1

如圖1所示，圖1為本發(fā)明照明裝置第一實(shí)施例光源排布結(jié)構(gòu)示意圖。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，?照明光源采用5*5顆紫外LED（UV-LED）陣列，中心波長365nm，光譜半寬±6nm，額定功率3W，發(fā)散角±80°，發(fā)光面元尺寸8*8mm²的正方形LED陣列。LED陣列芯片安裝在銅制的散熱塊上。后加小功率的風(fēng)扇散熱，或使用溫控裝置。

圖2為本發(fā)明照明裝置第一實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，包括光源1、耦合透鏡2、積分棒3、中繼透鏡組4、掩模板5、物鏡6、基板7。各組件位于同一軸線上。