CN106054538A - 紫外曝光机光学混光照明系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种紫外曝光机光学混光照明系统，包括多路不同波长的光源，所述多路不同波长的光源经过分光板合并成混合光源，并作为紫外曝光机的照明光源；所述多路不同波长的光源在分光板处经过反射或者透过方式进行混光；所述多路不同波长的光源设置在光轴的一侧，当某路光源以反射方式经过分光板时，入射角大于45度，当某路光源以透过方式经过分光板时，入射角小于45度。本发明提供的紫外曝光机光学混光照明系统，通过采用混合光源作为紫外曝光机的照明光源，有效地避免单独波长光源照明系统所带来的不足，结合不同波长光源的优点，有效提高紫外曝光的效率。

Description

紫外曝光机光学混光照明系统
技术领域
本发明涉及一种曝光机照明系统，尤其涉及一种紫外曝光机光学混光照明系统。
背景技术
紫外曝光是光刻机的核心技术，随着大规模集成电路的集成度不断提高，对光刻机的刻线精度要求也在不断提高，因此要求紫外曝光的分辨率进一步提高。
传统紫外曝光机使用的光源多使用405nm波长的激光。激光具有光束稳定、光能量高的优点，但只有固定波长的缺点限制了其应用范围。现代光刻技术中使用的感光胶因为配方和原材料等方面原因的限制，无法确保配制出的感光胶对应的最敏感波长稳定在405nm，也就造成了曝光时间的延长，降低了曝光机的效率。
紫外LED(UV-LED)可产生的波长较激光有更多的选择范围，常见的有385nm、365nm等。使用紫外LED作为曝光机的照明系统，可供选择的感光胶范围可以大大提高，曝光时间也可明显缩短。但紫外LED光源也有其自身的限制，即发光效率较低，光能量较低，感光胶固化时间会较长，单独使用紫外LED作为曝光机光源，也不会显著提高紫外曝光机的曝光效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种紫外曝光机光学混光照明系统，能够针对激光和紫外LED光源各自存在的不足，采用混合光源的方法来降低感光胶的曝光时间，从而提高曝光机的曝光效率。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种紫外曝光机光学混光照明系统，包括多路不同波长的光源，所述多路不同波长的光源经过分光板合并成混合光源，并作为紫外曝光机的照明光源。
上述的紫外曝光机光学混光照明系统，其中，所述多路不同波长的光源在分光板处经过反射或者透过方式进行混光。
上述的紫外曝光机光学混光照明系统，其中，所述多路不同波长的光源设置在光轴的一侧，每一路光源发出的所有光线均以反射方式或者透过方式经过分光板。
上述的紫外曝光机光学混光照明系统，其中，所述多路不同波长的光源至少包括一路激光光源或一路紫外LED光源。
上述的紫外曝光机光学混光照明系统，其中，所述不同波长的光源共有三路，分别为激光光源、第一紫外LED光源以及第二紫外LED光源，所述第一紫外LED光源在第一分光板处反射，所述第二紫外LED光源在第一分光板处透过并与反射的第一紫外LED光源混合形成第一路混光；所述第一路混光在第二分光板处反射，所述激光光源在第二分光板处透过并与反射的第一路混光混合形成第二路混光并进入紫外曝光系统。
上述的紫外曝光机光学混光照明系统，其中，所述第一分光板和第二分光板上设有镀膜，所述第一紫外LED光源的波长落入第一分光板上镀膜透过曲线的反射波段中，所述第二紫外LED光源的波长落入第二分光板上镀膜透过曲线的透过波段中，所述第一紫外LED光源和第二紫外LED光源的波长落入第二分光板上镀膜透过曲线的反射波段中，所述激光光源的波长落入第二分光板上镀膜透过曲线的透过波段中。
上述的紫外曝光机光学混光照明系统，其中，当入射角为45度时，所述第一紫外LED光源在第一分光板处反射，所述第二紫外LED光源在第一分光板处透过，且当入射角小于45度时，镀膜曲线向长波方向移动，当入射角大于45度时，镀膜曲线向短波方向移动；所述第二紫外LED光源设置在光轴的上方，使得第二紫外LED光源发出的光线到达第一分光板时，入射角小于45度，所述第一紫外LED光源设置在光轴的左方，使得第一紫外LED光源发出的光线到达第一分光板时，入射角大于45度。
上述的紫外曝光机光学混光照明系统，其中，所述激光光源的波长为405nm，所述第一紫外LED光源的波长为365nm，所述第二紫外LED光源的波长为385nm。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的紫外曝光机光学混光照明系统，通过采用混合光源作为紫外曝光机的照明光源，有效地避免单独波长光源照明系统所带来的不足，结合不同波长光源的优点，有效提高紫外曝光的效率。
附图说明
图1为本发明紫外曝光机光学混光照明系统结构示意图；
图2是本发明的第一分光板的镀膜特性曲线图(45°角入射)；
图3是本发明的第二分光板的镀膜特性曲线图(45°角入射)；
图4是本发明的第一分光板不同入射角度的镀膜特性曲线图；
图5是本发明的第二分光板不同入射角度的镀膜特性曲线图；
图6是常用的混光光学系统的光源分布示意图；
图7是本发明的混光光学系统的光源分布示意图。
图中：
1紫外曝光系统 2激光光源 3第一紫外LED光源
4第二紫外LED光源 5第一分光板 6第二分光板
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1为本发明紫外曝光机光学混光照明系统结构示意图。
请参见图1，本发明提供的紫外曝光机光学混光照明系统，包括采用了365nm、385nm和405nm三种光源混光的方案。系统共有三个独立的光源系统，其中365nm紫外LED光源和385nm紫外LED光源通过第一分光板5结合成第一路混光，这路混光和405nm激光光源通过第二分光板结合成第二路混光并进入紫外曝光系统1。第一分光板5的镀膜特性曲线如图2所示，在365nm波长处为反射，在385nm波长处为透过。第二分光板6的镀膜特性曲线如图3所示，在365nm和385nm波长处为反射，在405nm波长处为透过。
如果采用其他波长的光源，可以通过调整第一分光板5和第二分光板6的镀膜特性曲线，实现对特定波长反射或透过的调整，因此本发明系统并不局限于特定波长的光源混光。同理如果要增加或减少需要混光的光源，只须通过增加或减少不同特性的分光板就可以实现。
由于本发明需要依靠分光板将不同波长的光源通过反射或透过方式进行混光，因此对于分光板的镀膜特性有严格的要求。因为有时需要混光的不同光源的波长差异不明显，要使波长接近的光分别通过分光板进行反射或透射，就必须要求镀膜透过曲线的反射波段和透过波段要比较接近，也即镀膜透过曲线的上升区间要窄，上升坡度要陡，如图2和图3所示的镀膜透过曲线可基本达到特定波长分光的要求。
图4和图5显示了分光膜层在不同角度下的分光特性的变化，曲线①～⑦的透射率依次增大。以图4为例，这是365nm和385nm的分光曲线，在45度入射的情况下，该镀膜很好的实现了365nm反射和385nm透过。但当入射角小于45度时，镀膜曲线向长波方向移动，所以385nm的透过效率将大大下降。当入射角大于45度时，镀膜曲线向短波方向移动，365nm的反射率将大大下降。如图6所示，在光学系统混光的配置中必然有大于或小于45度的光线。因此，该光学系统的混光效果只有略大于一半的光能利用效果，大大的浪费了能量。
本发明的光学系统中的光源分布如图7所示，将385nmLED放在光轴A-A线的上方，保证385nm LED发出的光线到第一达分光板5时，角度均小于45度，这样385nm的透过率均得到了很好的保证。同时将365nm LED放在光轴B-B线的左边，保证365nmLED发出的光线到达第一分光板5时，角度均大于45度，这样365nm的反射率也得到了很好的保证，从而使得本发明的光学系统的混光效果得到了大大的提升。
当需要更多波长光线需要混光时，同样可根据镀膜特性，将光源安排在光轴的一侧，保证镀膜特性得到充分的利用。
综上所述，本发明提供的紫外曝光机光学混光照明系统，通过采用混合光源作为紫外曝光机的照明光源，有效地避免单独波长光源照明系统所带来的不足，结合不同波长光源的优点，有效提高紫外曝光的效率。例如采用365nm、385nm和405nm波长的混光系统，既可以通过365nm和385nm的紫外LED光源扩大感光胶的使用范围，又可以利用405nm激光的高能量特性缩短曝光时间，从而极大地提高紫外曝光机的曝光效率。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (8)

1.一种紫外曝光机光学混光照明系统，其特征在于，包括多路不同波长的光源，所述多路不同波长的光源经过分光板合并成混合光源，并作为紫外曝光机的照明光源。
2.如权利要求1所述的紫外曝光机光学混光照明系统，其特征在于，所述多路不同波长的光源在分光板处经过反射或者透过方式进行混光。
3.如权利要求2所述的紫外曝光机光学混光照明系统，其特征在于，所述多路不同波长的光源设置在光轴的一侧，每一路光源发出的所有光线均以反射方式或者透过方式经过分光板。
4.如权利要求1所述的紫外曝光机光学混光照明系统，其特征在于，所述多路不同波长的光源至少包括一路激光光源或一路紫外LED光源。
5.如权利要求4所述的紫外曝光机光学混光照明系统，其特征在于，所述不同波长的光源共有三路，分别为激光光源、第一紫外LED光源以及第二紫外LED光源，所述第一紫外LED光源在第一分光板处反射，所述第二紫外LED光源在第一分光板处透过并与反射的第一紫外LED光源混合形成第一路混光；所述第一路混光在第二分光板处反射，所述激光光源在第二分光板处透过并与反射的第一路混光混合形成第二路混光并进入紫外曝光系统。
6.如权利要求5所述的紫外曝光机光学混光照明系统，其特征在于，所述第一分光板和第二分光板上设有镀膜，所述第一紫外LED光源的波长落入第一分光板上镀膜透过曲线的反射波段中，所述第二紫外LED光源的波长落入第二分光板上镀膜透过曲线的透过波段中，所述第一紫外LED光源和第二紫外LED光源的波长落入第二分光板上镀膜透过曲线的反射波段中，所述激光光源的波长落入第二分光板上镀膜透过曲线的透过波段中。
7.如权利要求6所述的紫外曝光机光学混光照明系统，其特征在于，当入射角为45度时，所述第一紫外LED光源在第一分光板处反射，所述第二紫外LED光源在第一分光板处透过，且当入射角小于45度时，镀膜曲线向长波方向移动，当入射角大于45度时，镀膜曲线向短波方向移动；所述第二紫外LED光源设置在光轴的上方，使得第二紫外LED光源发出的光线到达第一分光板时，入射角小于45度，所述第一紫外LED光源设置在光轴的左方，使得第一紫外LED光源发出的光线到达第一分光板时，入射角大于45度。
8.如权利要求5～7任一项所述的紫外曝光机光学混光照明系统，其特征在于，所述激光光源的波长为405nm，所述第一紫外LED光源的波长为365nm，所述第二紫外LED光源的波长为385nm。
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