[实用新型]一种用于光刻机的新型UV曝光系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体专用设备制造领域，特别是涉及用于光刻机的UV曝光系统。

背景技术

光刻机主要应用于PCB线路板制造、半导体生产及高精密细线路曝光。传统光刻机的曝光谱线主要为紫外区域，如365nm或420nm，采用的光源是汞灯，通过滤光得到紫外光谱。所用汞灯的寿命为800至3000小时。由于汞灯启动慢、开闭影响灯泡寿命，在工作时必须一直点亮，且汞灯功率一般在几百瓦到上千瓦，不仅造成不必要的电力消耗而且缩短了汞灯工作寿命。汞灯还会产生大量的热与长波谱线，会破坏光学零件镀膜层，而且大量的热与长波谱线导致系统热量高，需搭配冷却系统与空调设备，再加上庞大的设备体积，能量耗大，寿命短，含汞，并产生臭氧等，这些都是传统光刻机曝光光源的缺点。

随着UV LED亮度的提升和技术的成熟，UV LED作为新型光源加速进入各种曝光设备，在光刻机行业，UV LED取代汞灯作为光刻机的曝光光源有显著优势。UV LED寿命可达20000-30000小时。UV LED可在需要工作时瞬间点亮，功率只有几十瓦，非常节能。最重要的特点是UV LED单色性好，发光光谱窄，不需要滤光，不产生红外线与热辐射。用UV LED做光源不仅简化了整个系统结构，还大大提高了整个系统的寿命，综合运行成本可降低80％。

虽然UV LED作为光刻机的曝光光源较汞灯有显著优势，但是单科UV LED发光功率小，单颗UV LED在发光角内出射光功率不均匀和在发光面内出射光功率不均匀是致命弱点。光刻机对被照射工作面的入射光功率，均匀性，光线准直性要求非常高，要达到光刻机所需求的光功率，必须使用多颗UV LED，但多颗UV LED的排布必然使曝光系统的同轴性降低。但同时要满足均匀性和准直性的需要，给整个曝光系统的光路设计带来极大的挑战。重新设计一套可以匹配UV LED的光学系统是整个系统的技术难点。这也是UV LED纵然有诸多优势但迟迟不能进入光刻机领域的原因。

发明内容

本实用新型提供一种用于光刻机的新型UV曝光系统，此曝光系统所用光源为多颗UVLED，通过自行设计的聚光，匀光，准直等光学系统组件，实现了作为光刻机曝光系统的全部性能指标。

本实用新型公开一种用于光刻机的新型UV曝光系统，包括：UV LED灯组，用于提供紫外光束；聚光组，用于汇聚和整形将多颗UV LED发出的紫外光束，以提高光能利用率；匀光组，用于将光束细分，起到匀光的作用；准直组，用于整形和准直光束。

更进一步地，该聚光组按照光束传播的方向依次包括：汇聚单元，每颗UV LED对应一个汇聚单元，用于汇聚单颗UV LED出射的光束；扩束单元，用于将被汇聚的光束扩束成面积合适的光斑，并使各个角度的光线与主光线平行。

更近一步地，该匀光组由若干相同的小透镜最大密度排列胶合而成，每个小透镜用于对整个光束的微分和对微分后细光束的汇聚，并将细光束向光路中心偏转。

更近一步地，该准直组按照光束传播的方向依次包括：场镜，用于将整个光路大角度光线向光路中心偏转；反射镜，用于将光路偏振90°，使结构更紧凑；长焦距透镜，焦距与所述匀光组的小透镜焦距配合，使各角度光线平行出射，最大出射角小于2°，达到准直的目的。

本实用新型能有效地汇聚每颗UV LED发出的光束，针对UV LED在发光角内出射光功率不均匀和在发光面内出射光功率不均匀的特点，设计光学系统将每颗UV LED发出的光均匀地投射到工作面上，且避免了不同UV LED之间因个体差异所带来的不均匀性。

附图说明

关于本实用新型的创新与优点可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1是本实用新型所涉及的新型UV曝光系统的结构示意图；

图2是UV LED排布图；

图3是聚光组前视图(中心剖面)与左视图；

图4是匀光组前视图(中心剖面)与左视图；

图5是准直组前视图。

1UV LED灯组 2聚光组 3匀光组 4准直组 5被照射工作面

201汇聚单元 202扩束单元 301小透镜 401场镜 402反射镜 403长焦距透镜

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施例。

图1是本实用新型所涉及的新型UV曝光系统的结构示意图。如图1中所示，该新型UV曝光系统包括UV LED灯组1、聚光组2、匀光组3以及准直组4。