[實用新型]一種用于光刻機的新型UV曝光系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN206684475U
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈亞飛
• 申請（專利權(quán)）人: 賈亞飛
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及半導(dǎo)體專用設(shè)備制造領(lǐng)域，特別是涉及用于光刻機的UV曝光系統(tǒng)。

背景技術(shù)

光刻機主要應(yīng)用于PCB線路板制造、半導(dǎo)體生產(chǎn)及高精密細(xì)線路曝光。傳統(tǒng)光刻機的曝光譜線主要為紫外區(qū)域，如365nm或420nm，采用的光源是汞燈，通過濾光得到紫外光譜。所用汞燈的壽命為800至3000小時。由于汞燈啟動慢、開閉影響燈泡壽命，在工作時必須一直點亮，且汞燈功率一般在幾百瓦到上千瓦，不僅造成不必要的電力消耗而且縮短了汞燈工作壽命。汞燈還會產(chǎn)生大量的熱與長波譜線，會破壞光學(xué)零件鍍膜層，而且大量的熱與長波譜線導(dǎo)致系統(tǒng)熱量高，需搭配冷卻系統(tǒng)與空調(diào)設(shè)備，再加上龐大的設(shè)備體積，能量耗大，壽命短，含汞，并產(chǎn)生臭氧等，這些都是傳統(tǒng)光刻機曝光光源的缺點。

隨著UV LED亮度的提升和技術(shù)的成熟，UV LED作為新型光源加速進入各種曝光設(shè)備，在光刻機行業(yè)，UV LED取代汞燈作為光刻機的曝光光源有顯著優(yōu)勢。UV LED壽命可達(dá)20000-30000小時。UV LED可在需要工作時瞬間點亮，功率只有幾十瓦，非常節(jié)能。最重要的特點是UV LED單色性好，發(fā)光光譜窄，不需要濾光，不產(chǎn)生紅外線與熱輻射。用UV LED做光源不僅簡化了整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，還大大提高了整個系統(tǒng)的壽命，綜合運行成本可降低80％。

雖然UV LED作為光刻機的曝光光源較汞燈有顯著優(yōu)勢，但是單科UV LED發(fā)光功率小，單顆UV LED在發(fā)光角內(nèi)出射光功率不均勻和在發(fā)光面內(nèi)出射光功率不均勻是致命弱點。光刻機對被照射工作面的入射光功率，均勻性，光線準(zhǔn)直性要求非常高，要達(dá)到光刻機所需求的光功率，必須使用多顆UV LED，但多顆UV LED的排布必然使曝光系統(tǒng)的同軸性降低。但同時要滿足均勻性和準(zhǔn)直性的需要，給整個曝光系統(tǒng)的光路設(shè)計帶來極大的挑戰(zhàn)。重新設(shè)計一套可以匹配UV LED的光學(xué)系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的技術(shù)難點。這也是UV LED縱然有諸多優(yōu)勢但遲遲不能進入光刻機領(lǐng)域的原因。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型提供一種用于光刻機的新型UV曝光系統(tǒng)，此曝光系統(tǒng)所用光源為多顆UVLED，通過自行設(shè)計的聚光，勻光，準(zhǔn)直等光學(xué)系統(tǒng)組件，實現(xiàn)了作為光刻機曝光系統(tǒng)的全部性能指標(biāo)。

本實用新型公開一種用于光刻機的新型UV曝光系統(tǒng)，包括：UV LED燈組，用于提供紫外光束；聚光組，用于匯聚和整形將多顆UV LED發(fā)出的紫外光束，以提高光能利用率；勻光組，用于將光束細(xì)分，起到勻光的作用；準(zhǔn)直組，用于整形和準(zhǔn)直光束。

更進一步地，該聚光組按照光束傳播的方向依次包括：匯聚單元，每顆UV LED對應(yīng)一個匯聚單元，用于匯聚單顆UV LED出射的光束；擴束單元，用于將被匯聚的光束擴束成面積合適的光斑，并使各個角度的光線與主光線平行。

更近一步地，該勻光組由若干相同的小透鏡最大密度排列膠合而成，每個小透鏡用于對整個光束的微分和對微分后細(xì)光束的匯聚，并將細(xì)光束向光路中心偏轉(zhuǎn)。

更近一步地，該準(zhǔn)直組按照光束傳播的方向依次包括：場鏡，用于將整個光路大角度光線向光路中心偏轉(zhuǎn)；反射鏡，用于將光路偏振90°，使結(jié)構(gòu)更緊湊；長焦距透鏡，焦距與所述勻光組的小透鏡焦距配合，使各角度光線平行出射，最大出射角小于2°，達(dá)到準(zhǔn)直的目的。

本實用新型能有效地匯聚每顆UV LED發(fā)出的光束，針對UV LED在發(fā)光角內(nèi)出射光功率不均勻和在發(fā)光面內(nèi)出射光功率不均勻的特點，設(shè)計光學(xué)系統(tǒng)將每顆UV LED發(fā)出的光均勻地投射到工作面上，且避免了不同UV LED之間因個體差異所帶來的不均勻性。

附圖說明

關(guān)于本實用新型的創(chuàng)新與優(yōu)點可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進一步的了解。

圖1是本實用新型所涉及的新型UV曝光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是UV LED排布圖；

圖3是聚光組前視圖(中心剖面)與左視圖；

圖4是勻光組前視圖(中心剖面)與左視圖；

圖5是準(zhǔn)直組前視圖。

1UV LED燈組 2聚光組 3勻光組 4準(zhǔn)直組 5被照射工作面

201匯聚單元 202擴束單元 301小透鏡 401場鏡 402反射鏡 403長焦距透鏡

具體實施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實用新型的具體實施例。

圖1是本實用新型所涉及的新型UV曝光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1中所示，該新型UV曝光系統(tǒng)包括UV LED燈組1、聚光組2、勻光組3以及準(zhǔn)直組4。