[實用新型]一種基于QLED光源的光刻機

有效

• 申請號: 201420210344.0
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN203858450U
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 盛晨航;彭娟;李喜峰;張建華
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本實用新型涉及微電子、微納光子器件制備等微納加工領域，尤其涉及一種基于QLED光源的光刻機。

背景技術

光刻機適用于在晶片、印刷電路板、掩膜板、平板顯示器、光學玻璃平板等存底材料上印刷構圖的設備，光刻機曝光光源部分是各種接近式、步進式光刻機的重要部件之一，其曝光量、壽命、均勻性、發熱量都直接和其他各部件的設計相關；光源影響著光刻機使用的最終關鍵特征尺寸的質量，使用和維護成本。目前基于紫外光線的光刻機大多以高壓汞燈做曝光光源，采用Hg的i線（365nm）曝光。其存在的主要問題為：

1、光學系統復雜。汞燈光源屬于立體全方位輻照，為實現單一波長均勻輻照，其光學系統包括光欄、快門、準直鏡、i線濾光片、場景、反射鏡等等。復雜的光學系統成為光刻機價格高昂和小型化的瓶頸。

2、穩定性低。汞燈的發光極金屬在使用中容易加熱變形，導致其光斑容易移動，所以需要經常調節，特別是剛完成預熱的時候。

3、壽命短。光刻機使用的高壓汞燈一般在2000小時左右。加之高壓汞燈需提前預熱，且開啟后不能關閉，這進一步導致了汞燈在曝光中其有效利用率進一步降低。

4、溫度高。汞燈在使用時溫度高達一千攝氏度以上，這對光學系統級附屬器件有很大的影響，故基于汞燈光源的光刻機需要加入風冷或水冷系統，這進一步增加了設備的價格和操作的復雜性。

5、能耗高。現有光刻機使用的高壓汞燈功率一般到在一千瓦以上，經過一系列的光學元件后，其有效的曝光功率密度在5~20Mw/cm²，故其能量利用率很低，加之汞燈開啟后不能關閉，導致其不能曝光期間能量進一步浪費。

6、不環保。汞是有毒物質，一旦泄露，會對環境造成嚴重污染且嚴重影響操作者的健康和安全。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了克服已有缺陷的不足，提供一種基于QLED光源的光刻機，采用量子點發光二極管QLED，解決了現有高壓汞燈光源使用壽命短、耗能高、溫度高和體積大的問題。

本實用新型實現上述目的的技術方案如下：

一種基于QLED光源的光刻機，包括發光控制器，QLED陣列，透鏡組，圖形發生器，投影光路，基片和移動平臺；所述QLED陣列安裝在發光控制器上，組成QLED光源光學系統；所述透鏡組位于QLED光源光學系統的右上方，與QLED陣列同軸，所述圖形發生器位于透鏡組同軸的右上方，所述投影光路位于圖形發生器與移動平臺之間，并垂直于移動平臺，所述基片固定于移動平臺上；所述發光控制器設置QLED陣列的曝光時間和相對輻照強度，所述透鏡組用于對光束進行整形，光束經由所述圖形發生器以及投影光路實現對基片的曝光。

所述QLED陣列的光強不均勻度在光刻面積內小于5%。

與現有技術相比，本實用新型具有如下突出的優點：

1、量子點發光二極管QLED光源是發光效率很高，色純度很高的光源。目前使用的光刻機高壓汞燈或LED光源的能耗和效率均沒有QLED優良。

2、在曝光過程中，曝光時間和相對曝光輻照強度通過控制光源本身的發光來完成，無需使用快門，開啟光源即開始曝光，曝光結束，光源自動關閉，避免了曝光結束后光源繼續開啟造成的能量浪費，實現能量的高效使用。由于QLED的電流反應時間短，電路開關對QLED的發光的控制是實時的，從而對光刻輻射強度有精確的控制。其曝光方式采用接觸式或接近式。曝光時間可采用0.1～999.9s倒計時進行，相對曝光輻照強度可控制在最大值的1～100％之間。?

3、QLED的壽命可達10000小時，采用QLED的光刻機可實現長壽面使用，光源發光強度穩定，不會隨時間而變化。

4、QLED光源陣列式排布可以形成光刻要求的均勻輻照

5、系統功率較汞燈光源光刻機大幅降低，較LED光源光刻機也有明顯降低，溫度低，實現低功率光源的光刻。

6、簡化光刻機系統設計，能耗低，成本低，占地小、性能穩定，適用于微電子、微納光子器件等微納加工領域。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

如圖1所示，一種基于QLED光源的光刻機，包括發光控制器1，QLED陣列3，透鏡組4，圖形發生器5，投影光路6，基片7和移動平臺8；所述QLED陣列3安裝在發光控制器1上，組成QLED光源光學系統2；所述透鏡組4位于QLED光源光學系統2的右上方，與QLED陣列3同軸，所述圖形發生器5位于透鏡組4同軸的右上方，所述投影光路6位于圖形發生器5與移動平臺8之間，并垂直于移動平臺8，所述基片7放置于移動平臺8上；所述發光控制器1設置QLED陣列3的曝光時間和相對輻照強度，所述透鏡組4用于對光束進行整形，光束經由所述圖形發生器5以及投影光路6實現對基片7的曝光。所述QLED陣列3的光強不均勻度在光刻面積內小于5%。?