[實(shí)用新型]一種直寫光刻機(jī)中高利用率高均勻度的LED照明系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820372390.9
• 申請(qǐng)日: 2018-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN208399888U
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊宇航;吳瓊;何少鋒;李永強(qiáng);項(xiàng)宗齊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥芯碁微電子裝備有限公司
• 主分類號(hào): G03F7/20
• 分類號(hào): G03F7/20
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 宋倩;奚華保

本實(shí)用新型提供一種直寫光刻機(jī)中高利用率高均勻度的LED照明系統(tǒng)，包括LED光源，還包括準(zhǔn)直鏡組、勻光鏡組、聚光透鏡和轉(zhuǎn)向棱鏡，所述LED光源、準(zhǔn)直鏡組、勻光鏡組和聚光透鏡的中心均位于同一軸線上，所述轉(zhuǎn)向棱鏡位于DMD數(shù)字掩膜板的下方；所述LED光源的出射光發(fā)散角對(duì)應(yīng)的數(shù)值孔徑為NA0.85；所述勻光鏡組為一對(duì)微透鏡陣列對(duì)稱組合而成；所述轉(zhuǎn)向棱鏡的入射面與所述軸線垂直，所述轉(zhuǎn)向棱鏡的出射面與所述DMD數(shù)字掩膜板平行。本實(shí)用新型具有光源利用率高、照明均勻性好、結(jié)構(gòu)簡單、裝配容易、精度要求低、成本低、良品率高的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及直寫光刻機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種直寫光刻機(jī)中高利用率高均勻度的LED照明系統(tǒng)。

背景技術(shù)

光刻機(jī)是用于在襯底表面上印刷構(gòu)圖的設(shè)備，直寫光刻機(jī)區(qū)別于傳統(tǒng)光刻機(jī)，其通過可獨(dú)立尋址和控制的像素陣列，即DMD數(shù)字掩膜板，以一定的放大倍率投影到光敏感元件襯底上產(chǎn)生特征的構(gòu)圖，從而省去了傳統(tǒng)的光刻工藝中所需制造及使用的掩膜，降低了時(shí)間和成本。

照明系統(tǒng)是直寫光刻機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的重要組成部分之一，其光源類型和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不僅影響光刻機(jī)的光學(xué)性能，還會(huì)關(guān)系到設(shè)備的復(fù)雜程度和設(shè)計(jì)難度，這些都與光刻機(jī)的尺寸、重量、穩(wěn)定性、維護(hù)便利性以及成本等核心競爭力息息相關(guān)。

目前直寫光刻機(jī)產(chǎn)品一般使用的超高壓汞燈、激光器或LED照明系統(tǒng)，從光源特性及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來看存在下述問題：

1、從光源特性角度看，汞燈光源本身壽命短，且在系統(tǒng)中會(huì)作為常亮光源使用，致使汞燈的使用周期僅約3個(gè)月，如此頻繁更換光源不僅降低了生產(chǎn)效率，還增加了維護(hù)成本；汞燈的耗電量大，超高壓汞燈需要2000W以上的功率，屬于高能耗光源，不利于節(jié)能環(huán)保，同時(shí)增加了運(yùn)作成本；光刻波長的高功率激光光源價(jià)格非常昂貴，導(dǎo)致激光直寫光刻機(jī)成本難以下降；LED光源發(fā)散角大，較難收光，通常在照明系統(tǒng)中會(huì)有較大的能量損失，光源利用率低。

2、從照明結(jié)構(gòu)角度看，采用汞燈作為光源的直寫光刻機(jī)，其光源的腔室設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，需要較大的橢圓反射杯進(jìn)行集束，同時(shí)，照明部分還需增加電源供給、水冷散熱、濾光片等部件配合，使得照明系統(tǒng)所占空間比例較大，導(dǎo)致光刻機(jī)設(shè)備難以縮小體積；汞燈在光路中的位置及角度非常敏感，會(huì)直接影響照明均勻性，因此其裝調(diào)過程繁瑣，需要專業(yè)人員進(jìn)行調(diào)試和定期維護(hù)，增加了光刻機(jī)的運(yùn)行成本；汞燈在使用中溫度高達(dá)上千度，而光刻機(jī)對(duì)于環(huán)境溫度有著嚴(yán)格的要求，溫度大幅變化會(huì)嚴(yán)重影響其穩(wěn)定性，因此，在使用汞燈的設(shè)備中，光源制冷和系統(tǒng)控溫部分需要進(jìn)行大量的研究和復(fù)雜的設(shè)計(jì)，所需的水泵、真空管等附件增加了整機(jī)的復(fù)雜性。采用激光器作為光源的光刻機(jī)，通常需要光纖配合出光，而由于光纖出光端能量集中度很高，一旦沾染灰塵顆粒會(huì)導(dǎo)致燒蝕現(xiàn)象，因此對(duì)環(huán)境要求十分嚴(yán)格。同時(shí)，光纖不能過度彎折和拉扯，在使用、運(yùn)輸過程中需要額外保護(hù)，提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度。光纖屬于易損件，一旦出現(xiàn)上述問題必須進(jìn)行更換，增加了系統(tǒng)維護(hù)成本。采用LED作為光源的光刻機(jī)，由于其光源發(fā)散角大，結(jié)構(gòu)中不能完全將光源出射光收集，一般會(huì)利用機(jī)械件來遮擋、吸收雜散光，但這個(gè)方式會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生熱堆積，影響光刻機(jī)穩(wěn)定性。

實(shí)用新型內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有直寫光刻機(jī)照明系統(tǒng)存在光源利用率低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)試維護(hù)困難、成本高等問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種直寫光刻機(jī)中高利用率高均勻度的LED照明系統(tǒng)，具有光源利用率高、照明均勻性好、結(jié)構(gòu)簡單、裝配容易、精度要求低、成本低、良品率高的特點(diǎn)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：

一種直寫光刻機(jī)中高利用率高均勻度的LED照明系統(tǒng)，包括LED光源，還包括準(zhǔn)直鏡組、勻光鏡組、聚光透鏡和轉(zhuǎn)向棱鏡，所述LED光源、準(zhǔn)直鏡組、勻光鏡組和聚光透鏡的中心均位于同一軸線上，所述轉(zhuǎn)向棱鏡位于DMD數(shù)字掩膜板的下方；所述LED光源的出射光發(fā)散角對(duì)應(yīng)的數(shù)值孔徑為NA0.85；所述勻光鏡組為一對(duì)微透鏡陣列對(duì)稱組合而成；所述轉(zhuǎn)向棱鏡的入射面與所述軸線垂直，所述轉(zhuǎn)向棱鏡的出射面與所述DMD數(shù)字掩膜板平行。