[發(fā)明專利]光線收集透鏡、曝光光學系統(tǒng)、曝光頭及曝光裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610269363.4
• 申請日: 2016-04-27
• 公開（公告）號: CN105676598A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設計）人: 周禮書;霍永峰
• 申請（專利權）人: 成都歐恒光電科技有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 王蕓;熊曉果

技術領域

本發(fā)明涉及精密加工設備技術領域，具體涉及一種光線收集透鏡、曝光光學系統(tǒng)、曝光頭及曝光裝置。

背景技術

在微電子、微光學等微納加工領域，平行光曝光機是實現(xiàn)高精度加工復制的重要裝備。其工作原理是，通過平行光將掩膜上的圖形等尺寸的轉移到掩膜下面的菲林上，然后再通過腐蝕或者刻蝕等方式，將菲林上的圖形轉移到基片上，最后完成產品的制作。

在上述工作過程中，圖形轉移的精度直接決定著最終產品的制造精度，而在圖形轉移過程中，是否能夠能夠將掩膜上的圖形等尺寸的轉移到掩膜下面的菲林上，取決于照明光線的平行度，當照明光線的平行度達到較高精度時，光線經(jīng)過掩模后不會很快擴散，進而可以很好的保證加工精度，所以，如何保證照明光線的平行度精度成為了本領域內的研發(fā)熱點。

目前，曝光機的通常是采用汞燈作為光源，汞燈產生的光譜比較復雜，包含很多條譜線，并且還有大量的紅外輻射，效率非常低。另一方面，汞燈的壽命都非常短，一般只有800小時，而大功率的汞燈價格都在幾萬元人民幣，導致生產成本很高。

UV-LED具有效率高、壽命長和譜線窄等優(yōu)點，是替換汞燈的理想光源。然而，單個UV-LED燈珠光功率很低，要達到與汞燈相當?shù)墓β拭芏龋枰鄠€UV-LED燈珠進行同時工作。而目前UV-LED的發(fā)散角很大，并且多個燈珠排布的點陣屬于面光源，能量很難有效利用。

所以，目前亟需一種能夠有效利用UV-LED作為照明光源的曝光設備。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于：針對目前難以有效利用UV-LED作為曝光裝置照明光源的問題，提供一種能夠有效利用UV-LED作為照明光源提高產品精度的曝光設備。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種光線收集透鏡，包括用于容納光源的容納腔，所述光源包括若干陣列布置的LED芯片，所述容納腔的壁面為入射面，光源發(fā)出的光線由光線收集透鏡收集并進行角度和光束口徑的控制，使盡量多的光線能夠被后繼其他透鏡接收并且有效通過。

本申請的光線收集透鏡，由于設置有容納光源的容納腔，光源設置容納腔內，容納腔壁面為入射面，光源發(fā)出的光線盡可能多的進入光線收集透鏡，首先是保證了對光源發(fā)出光線的利用率；同時，減少或者避免了光線照射在透鏡外，進而提高了透鏡對光源發(fā)出光線的控制能力，降低照射在透鏡外部的光線對曝光設備的不利影響；再一方面，由于若干的LED芯片是被設置在同一個透鏡的容納腔內，光線收集透鏡不僅起到收集光線的作用，還能夠對各個LED芯片發(fā)出的光線進行協(xié)調的控制，提高輸出光線的均勻度。

作為優(yōu)選，所述光源發(fā)出的光線包括位于中部的小角度光線和環(huán)繞與所述小角度光線外的大角度光線，所述光線收集透鏡還包括有出射面和反射面，小角度光線由入射面進入光線收集透鏡后直接由出射面射出，大角度光線光線由入射面進入光線收集透鏡后，經(jīng)所述反射面后再折射出出射面。

作為優(yōu)選，所述入射面包括第一入射面和第二入射面，所述第二入射面環(huán)繞于所述第一入射面外，小角度光線和大角度光線分別由第一入射面和第二入射面折射進入光線收集透鏡。

作為優(yōu)選，所述出射面包括第一出射面和第二出射面，所述第二出射面環(huán)繞于所述第一出射面外，小角度光線和大角度光線分別由第一入射面和第二入射面折射出光線收集透鏡。

在本申請的上述方案中，將光源發(fā)出的光學分為小角度光線和大角度光線，對于光源而言，小角度光線發(fā)散角度小，強度較大，而大角度光線，發(fā)散角度大，強度較弱，所以，在本申請中，將小角度光線和大角度光線進行分別控制，提高透鏡對光線的控制能力和控制精度。

作為優(yōu)選，所述第一入射面為向光源凸起的曲面，所述第一出射面為背離所述第一入射面凸起的曲面，所述第一出射面的曲率半徑大于第一入射面的曲率半徑。

作為優(yōu)選，所述反射面呈碗狀，所述第二出射面為平面。

在本申請的上述方案中，由于小角度光線的發(fā)散角度較小，強度較大，所以通過第一入射面和第一出射面設置為曲面，并且第一出射面的曲率半徑大于第一入射面的曲率半徑，使得小角度光線適當?shù)陌l(fā)散，增大其發(fā)散角度，并且降低其強度；而將反射面設置為碗狀，第二出射面為平面，使大角度光線適當?shù)氖湛s，減小其發(fā)散角度，同時也增大其強度，如此，將小角度光線與大角度光線進行協(xié)調控制，進一步的提高光線收集透鏡對光線的控制能力和控制精度。