[实用新型]一种基于QLED光源的光刻机

说明书

技术领域

本实用新型涉及微电子、微纳光子器件制备等微纳加工领域，尤其涉及一种基于QLED光源的光刻机。

背景技术

光刻机适用于在晶片、印刷电路板、掩膜板、平板显示器、光学玻璃平板等存底材料上印刷构图的设备，光刻机曝光光源部分是各种接近式、步进式光刻机的重要部件之一，其曝光量、寿命、均匀性、发热量都直接和其他各部件的设计相关；光源影响着光刻机使用的最终关键特征尺寸的质量，使用和维护成本。目前基于紫外光线的光刻机大多以高压汞灯做曝光光源，采用Hg的i线（365nm）曝光。其存在的主要问题为：

1、光学系统复杂。汞灯光源属于立体全方位辐照，为实现单一波长均匀辐照，其光学系统包括光栏、快门、准直镜、i线滤光片、场景、反射镜等等。复杂的光学系统成为光刻机价格高昂和小型化的瓶颈。

2、稳定性低。汞灯的发光极金属在使用中容易加热变形，导致其光斑容易移动，所以需要经常调节，特别是刚完成预热的时候。

3、寿命短。光刻机使用的高压汞灯一般在2000小时左右。加之高压汞灯需提前预热，且开启后不能关闭，这进一步导致了汞灯在曝光中其有效利用率进一步降低。

4、温度高。汞灯在使用时温度高达一千摄氏度以上，这对光学系统级附属器件有很大的影响，故基于汞灯光源的光刻机需要加入风冷或水冷系统，这进一步增加了设备的价格和操作的复杂性。

5、能耗高。现有光刻机使用的高压汞灯功率一般到在一千瓦以上，经过一系列的光学元件后，其有效的曝光功率密度在5~20Mw/cm²，故其能量利用率很低，加之汞灯开启后不能关闭，导致其不能曝光期间能量进一步浪费。

6、不环保。汞是有毒物质，一旦泄露，会对环境造成严重污染且严重影响操作者的健康和安全。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服已有缺陷的不足，提供一种基于QLED光源的光刻机，采用量子点发光二极管QLED，解决了现有高压汞灯光源使用寿命短、耗能高、温度高和体积大的问题。

本实用新型实现上述目的的技术方案如下：

一种基于QLED光源的光刻机，包括发光控制器，QLED阵列，透镜组，图形发生器，投影光路，基片和移动平台；所述QLED阵列安装在发光控制器上，组成QLED光源光学系统；所述透镜组位于QLED光源光学系统的右上方，与QLED阵列同轴，所述图形发生器位于透镜组同轴的右上方，所述投影光路位于图形发生器与移动平台之间，并垂直于移动平台，所述基片固定于移动平台上；所述发光控制器设置QLED阵列的曝光时间和相对辐照强度，所述透镜组用于对光束进行整形，光束经由所述图形发生器以及投影光路实现对基片的曝光。

所述QLED阵列的光强不均匀度在光刻面积内小于5%。

与现有技术相比，本实用新型具有如下突出的优点：

1、量子点发光二极管QLED光源是发光效率很高，色纯度很高的光源。目前使用的光刻机高压汞灯或LED光源的能耗和效率均没有QLED优良。

2、在曝光过程中，曝光时间和相对曝光辐照强度通过控制光源本身的发光来完成，无需使用快门，开启光源即开始曝光，曝光结束，光源自动关闭，避免了曝光结束后光源继续开启造成的能量浪费，实现能量的高效使用。由于QLED的电流反应时间短，电路开关对QLED的发光的控制是实时的，从而对光刻辐射强度有精确的控制。其曝光方式采用接触式或接近式。曝光时间可采用0.1～999.9s倒计时进行，相对曝光辐照强度可控制在最大值的1～100％之间。 

3、QLED的寿命可达10000小时，采用QLED的光刻机可实现长寿面使用，光源发光强度稳定，不会随时间而变化。

4、QLED光源阵列式排布可以形成光刻要求的均匀辐照

5、系统功率较汞灯光源光刻机大幅降低，较LED光源光刻机也有明显降低，温度低，实现低功率光源的光刻。

6、简化光刻机系统设计，能耗低，成本低，占地小、性能稳定，适用于微电子、微纳光子器件等微纳加工领域。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，一种基于QLED光源的光刻机，包括发光控制器1，QLED阵列3，透镜组4，图形发生器5，投影光路6，基片7和移动平台8；所述QLED阵列3安装在发光控制器1上，组成QLED光源光学系统2；所述透镜组4位于QLED光源光学系统2的右上方，与QLED阵列3同轴，所述图形发生器5位于透镜组4同轴的右上方，所述投影光路6位于图形发生器5与移动平台8之间，并垂直于移动平台8，所述基片7放置于移动平台8上；所述发光控制器1设置QLED阵列3的曝光时间和相对辐照强度，所述透镜组4用于对光束进行整形，光束经由所述图形发生器5以及投影光路6实现对基片7的曝光。所述QLED阵列3的光强不均匀度在光刻面积内小于5%。