[發(fā)明專(zhuān)利]一種高均勻性L(fǎng)ED平行光紫外曝光機(jī)光源系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710043423.5
• 申請(qǐng)日: 2017-01-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106773549A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周玉剛;蔡云峰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京新趨勢(shì)光電有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G03F7/20
• 分類(lèi)號(hào): G03F7/20
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)系統(tǒng)與紫外LED曝光光源技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高均勻性L(fǎng)ED平行光紫外曝光機(jī)光源系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在微電子、微光學(xué)、線(xiàn)路板等微加工領(lǐng)域，紫外平行光曝光機(jī)是實(shí)現(xiàn)高精度加工復(fù)制的重要裝備。平行光曝光機(jī)通過(guò)平行光光刻工藝將掩膜版上的圖形等尺寸地轉(zhuǎn)移到掩膜版下面的光阻上，然后再通過(guò)腐蝕或者刻蝕進(jìn)一步轉(zhuǎn)移到基片上。

平行光曝光機(jī)通常采用紫外線(xiàn)作為照明光源。 傳統(tǒng)的平行光曝光機(jī)中采用汞燈光源，汞燈具有高壓、高溫和含有毒的汞的缺點(diǎn)。汞燈的壽命通常只有1000 個(gè)小時(shí)左右，因此，使用1-2 個(gè)月后，則需要替換一次光源，維護(hù)成本高。紫外汞燈的能耗較大，使用成本高。其輸入能量中只有大約20%的能量產(chǎn)生紫外線(xiàn)，而有20%是可見(jiàn)能源，40%是熱量，而且其發(fā)光波段較多;同時(shí)，汞燈的開(kāi)關(guān)壽命有限，開(kāi)燈一段時(shí)間后光強(qiáng)才保持穩(wěn)定，為了保持其光強(qiáng)穩(wěn)定性，在使用過(guò)程中及時(shí)曝光也保持開(kāi)燈狀態(tài)，進(jìn)一步增加了其能耗。汞燈由于短波長(zhǎng)紫外線(xiàn)的輻射會(huì)產(chǎn)生有危害性的臭氧。2013 年，全球140 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)達(dá)成共識(shí)，并由聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署主持簽訂《水俁公約》，限定各行業(yè)對(duì)汞成分的控制和排量計(jì)劃。采用新型的節(jié)能環(huán)保紫外光源替代傳統(tǒng)紫外線(xiàn)曝光燈己勢(shì)在必行。紫外LED (紫外線(xiàn)發(fā)光二極管)近年來(lái)快速發(fā)展，與汞燈相比，具有壽命長(zhǎng)、節(jié)能、譜線(xiàn)窄、不含汞、不產(chǎn)生臭氧、瞬間開(kāi)關(guān)、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì)，在紫外曝光機(jī)應(yīng)用中受到關(guān)注并逐步得到應(yīng)用。

光線(xiàn)平行度和紫外能量均勻度是紫外曝光光源和曝光機(jī)的兩個(gè)最重要技術(shù)指標(biāo)。在曝光機(jī)的有效曝光面積內(nèi)，紫外線(xiàn)的平行度、能量均勻度等決定了曝光的精度和均勻性。平行度越好，越能夠轉(zhuǎn)印掩膜版上更細(xì)的線(xiàn)條，得到更高的曝光精度。由于光學(xué)曝光照明系統(tǒng)輻照度不均勻，導(dǎo)致線(xiàn)條粗細(xì)不均勻，整塊板上的分辨力不一致，或有斷線(xiàn)等現(xiàn)象的發(fā)生，這在PCB 或液晶顯示器的生產(chǎn)過(guò)程中是不允許的；反過(guò)來(lái)說(shuō)，紫外能量均勻度越高，則線(xiàn)條粗細(xì)越均勻。

由于單個(gè)紫外LED 燈珠光功率很低，要達(dá)到與大面積曝光所需的功率密度，需要多個(gè)燈珠同時(shí)工作。同時(shí)，由于LED燈珠的發(fā)光角度較寬，其發(fā)光往往中心強(qiáng)度較高，越往兩邊發(fā)光強(qiáng)度越低。在采用光學(xué)設(shè)計(jì)將其發(fā)光轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄鈺r(shí)，輻照強(qiáng)度的均勻性往往難以保證，需要特別的設(shè)計(jì)。

CN105301910A公開(kāi)了一種紫外LED光源結(jié)構(gòu)和平行光曝光機(jī)。利用汞燈光源的部分光路。其技術(shù)方法可利用在現(xiàn)有曝光機(jī)升級(jí)中，但沒(méi)有充分發(fā)揮LED的特點(diǎn)，LED光面排布較為集中，散熱要求較高，光強(qiáng)也受到較大制約。

CN104749889A公開(kāi)了一種紫外LED曝光頭，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。但基于光路特點(diǎn)，該技術(shù)能提供均勻平行光的區(qū)域面積較為有限。

CN103513518B公開(kāi)了一種紫外LED曝光機(jī)光學(xué)曝光照明系統(tǒng)及紫外LED 曝光機(jī)。該技術(shù)采用依次排列多行等距排列的準(zhǔn)直紫外LED光源，通過(guò)準(zhǔn)直透鏡實(shí)現(xiàn)平行光，通過(guò)矩陣排布對(duì)光源強(qiáng)度較低的位置進(jìn)行補(bǔ)償，從而提高曝光的均勻度。該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)大面積的平行光。但由于平行度變好時(shí)，發(fā)光角度收窄，均勻度補(bǔ)償更困難，均勻度會(huì)下降。因此需要更好的兼顧均勻度和平行度的技術(shù)方案，以適應(yīng)要求較高的應(yīng)用。

此外，由于LED燈珠發(fā)光峰窄，波長(zhǎng)單一，現(xiàn)有技術(shù)方案對(duì)不同油墨和光阻適應(yīng)性不好。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種高均勻性L(fǎng)ED平行光紫外曝光機(jī)光源系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的還在于提供一種提供多波長(zhǎng)組合的高均勻性L(fǎng)ED平行光紫外曝光機(jī)光源系統(tǒng)，以解決LED光源波長(zhǎng)單一，對(duì)不同油墨和光阻適應(yīng)性不好的問(wèn)題。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種高均勻性L(fǎng)ED平行光紫外曝光機(jī)光源系統(tǒng)，包括由陣列排布的紫外LED燈珠和對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)直透鏡紫外LED組成的平行光源模組、支撐光源模組或樣品移動(dòng)的機(jī)械與控制系統(tǒng)，該機(jī)械與控制系統(tǒng)使曝光時(shí)光源模組與樣品在x-y二維平面內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡均勻分布且最外圍覆蓋光源模組的最小重復(fù)單元。

優(yōu)選的，LED燈珠發(fā)出的光經(jīng)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后平行半角小于或等于3°。