CN109254503B - 一种led投影照明光刻成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种LED投影照明光刻成像系统，其光能量的收集能力强，照明光能量利用率高,包括顺序设置的光源组件、光学组件、DMD显示芯片、成像组件，所述光源组件用于产生光斑，所述光源组件包括光线收集器，所述光学组件包括顺序设置的匀光棒、准直放大光路、反射镜、转折棱镜，所述匀光棒使得所述光源组件产生的光斑的能量分布均匀，所述准直放大光路将所述光斑放大，所述反射镜用于调整光斑的方向，所述转折棱镜用于调整光斑，所述DMD显示芯片接收穿过所述转折棱镜的光斑，并将所述光斑转换为图形光束后发射至所述转折棱镜，所述转折棱镜还用于将所述图形光束投射至所述成像组件，所述成像组件将所述图形光束成像于光刻板。
Description
技术领域
本发明属于光源直投式曝光机的技术领域，具体涉及一种LED投影照明光刻成像系统。
背景技术
光源直投式光刻机设备又称影像直接投射设备，可应用于半导体和PCB以及平面成像领域的研发、生产。DLP投影成像系统是直投式设备的核心器件之一。DLP投影成像系统是利用光源为数字微镜阵列(DMD)照明，计算机控制数字微镜阵列生成图形，图形经过投影镜头投射到光刻板上。
DLP投影成像系统的照明光强受限于LED光源的发散角、照明光路的聚焦能力、成像光路的数值孔径，传统LED投影照明光刻成像系统的LED灯珠通过透镜阵列、反射罩收集光线，传统的LED投影照明光刻成像系统的照明光强受限于透镜阵列间隔，照明光能量利用率较低。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种LED投影照明光刻成像系统，其光能量的收集能力强，照明光能量利用率高。
其技术方案是这样的：一种LED投影照明光刻成像系统，其特征在于，包括顺序设置的光源组件、光学组件、DMD显示芯片、成像组件，所述光源组件用于产生光斑，所述光源组件包括光线收集器，所述光学组件包括顺序设置的匀光棒、准直放大光路、反射镜、转折棱镜，所述匀光棒使得所述光源组件产生的光斑的能量分布均匀，所述准直放大光路将所述光斑放大，所述反射镜用于调整光斑的方向，所述转折棱镜用于调整光斑，所述DMD显示芯片接收穿过所述转折棱镜的光斑，并将所述光斑转换为图形光束后发射至所述转折棱镜，所述转折棱镜还用于将所述图形光束投射至所述成像组件，所述成像组件将所述图形光束成像于光刻板。
进一步的，所述光源组件包括顺序设置的LED灯珠阵列、光线收集器、聚焦镜，所述光线收集器收集所述LED灯珠阵列产生的光线并通过所述聚焦镜形成光斑。
进一步的，所述光线收集器为锥形光管或锥形棱镜。
进一步的，所述成像组件为远心成像镜头或非远心成像镜头。
进一步的，当所述光源组件设置有至少两组时，所述光源组件包括顺序设置的LED灯珠阵列、光线收集器、准直镜，所述光线收集器收集所述LED灯珠阵列产生的光线并通过所述准直镜形成准直光斑，且位于所述光源组件与所述光学组件之间顺序设置有前置转折棱镜、准直聚焦镜，用于将光源组件产生的准直光斑投射进所述光学组件。
本发明的LED投影照明光刻成像系统具有以下优点：光源组件设置有光线收集器用于收集光线，作为光线收集器的锥形光管和锥形棱镜，其出光口紧密相连，出光口之间的间隔可以零距离拼接，有效的减少收集光斑面积，增大单位面积上的光斑能量密度，有效的增加光能量的收集能力，然后顺序通过光学组件的匀光棒、准直放大光路、反射镜、转折棱镜，匀光棒使得光源组件产生的光斑的能量分布均匀，准直放大光路将光斑放大，反射镜用于调整光斑的方向，转折棱镜用于调整光斑，然后通过DMD显示芯片生成图形并经过成像组件成像于光刻板，成像组件可以根据光刻成像系统的分辨率的高低进行选择，当分辨率较高时，成像镜头采用采用大数值孔径的远心成像镜头；当分辨率较低时，成像镜头采用非远心成像镜头，由于光源发散角较大，LED灯珠阵列发出的照明光线经过光学组件调整后的光斑发散角仍然较大，远心成像镜头无法完全利用照明光线，非远心成像镜头完全可以利用LED的照明光斑，非远心成像镜头由于其成像性质比远心成像镜头低，因此，低分辨率的光刻成像系统可以利用非远心成像镜头，非远心成像镜头尺寸较小，能量利用率更高。
附图说明
图1为具体实施例1的LED投影照明光刻成像系统的示意图；
图2为具体实施例2的LED投影照明光刻成像系统的示意图；
图3为具体实施例3的LED投影照明光刻成像系统的示意图；
图4为具体实施例4的LED投影照明光刻成像系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体实施例1：见图1，一种LED投影照明光刻成像系统，包括顺序设置的光源组件、光学组件、DMD显示芯片、成像组件，光源组件用于产生光斑，光源组件包括顺序设置的LED灯珠阵列1、光线收集器2、聚焦镜3，光线收集器2为锥形光管，光线收集器2收集LED灯珠阵列1产生的光线并通过聚焦镜3形成光斑，光学组件包括顺序设置的匀光棒4、准直放大光路5、反射镜10、转折棱镜7，匀光棒4使得光源组件产生的光斑的能量分布均匀，准直放大光路5将光斑放大，其放大倍率为β，反射镜10用于调整光斑的方向，转折棱镜7用于调整光斑，DMD显示芯片6接收穿过转折棱镜7的光斑，并将光斑转换为图形光束后发射至转折棱镜7，转折棱镜7还用于将图形光束投射至成像组件8，成像组件8将图形光束成像于光刻板9，在本实施例中，成像组件8为远心成像镜头。
在本实施例中，光线收集器2是通过锥形光管收集光线，锥形光管亦可改为锥形棱镜收集光线，每个锥形光管的出光口紧密相连，有效的减少收集光斑面积，有效增大单位面积上的光斑能量密度，光刻成像系统为高分辨率的，故采用远心成像镜头。
具体实施例2：见图2，一种LED投影照明光刻成像系统，光刻成像系统的分辨率较低，包括顺序设置的光源组件、光学组件、DMD显示芯片、成像组件，光源组件用于产生光斑，光源组件包括顺序设置的LED灯珠阵列1、光线收集器2、聚焦镜3，光线收集器2为锥形光管，光线收集器2收集LED灯珠阵列1产生的光线并通过聚焦镜3形成光斑，光学组件包括顺序设置的匀光棒4、准直放大光路5、反射镜10、转折棱镜7，匀光棒4使得光源组件产生的光斑的能量分布均匀，准直放大光路5将光斑放大，其放大倍率为β，反射镜10用于调整光斑的方向，转折棱镜7用于调整光斑，DMD显示芯片6接收穿过转折棱镜7的光斑，并将光斑转换为图形光束后发射至转折棱镜7，转折棱镜7还用于将图形光束投射至成像组件8b，成像组件8b将图形光束成像于光刻板9，在本实施例中，成像组件8b为非远心成像镜头。
在本实施例中，光线收集器2是通过锥形光管收集光线，锥形光管亦可改为锥形棱镜收集光线，每个锥形光管的出光口紧密相连，有效的减少收集光斑面积，有效增大单位面积上的光斑能量密度，在本实施例中采用非远心成像镜头，由于LED灯珠阵列发散角较大，LED灯珠阵列经过光学组件后的光斑发散角仍然较大，远心成像镜头无法完全利用照明光线，非远心成像镜头完全可以利用LED灯珠阵列的照明光斑，非远心成像镜头由于其成像性质比远心成像镜头低。因此，低分辨率的光刻成像系统可以利用非远心成像镜头，非远心成像镜头尺寸较小，能量利用率更高。
具体实施例3：见图3，一种LED投影照明光刻成像系统，包括顺序设置的光源组件、光学组件、DMD显示芯片、成像组件，光源组件用于产生光斑，在本实施例中，光源组件设置有2组，光源组件包括顺序设置的LED灯珠阵列1、光线收集器2、准直镜11，光线收集器2为锥形光管，光线收集器2收集LED灯珠阵列1产生的光线并通过准直镜11形成准直光斑，且位于光源组件与光学组件之间顺序设置有前置转折棱镜12、准直聚焦镜13，用于将光源组件产生的准直光斑投射进光学组件，光学组件包括顺序设置的匀光棒4、准直放大光路5、反射镜10、转折棱镜7，匀光棒4使得光源组件产生的光斑的能量分布均匀，准直放大光路5将光斑放大，其放大倍率为β，反射镜10用于调整光斑的方向，转折棱镜7用于调整光斑，DMD显示芯片6接收穿过转折棱镜7的光斑，并将光斑转换为图形光束后发射至转折棱镜7，转折棱镜7还用于将图形光束投射至成像组件8c，成像组件8c将图形光束成像于光刻板9，在本实施例中，成像组件9为远心成像镜头。
在本实施例中，设置了2个光源组件，在聚焦镜3中间插入前置转折棱镜12、准直聚焦镜13，用于聚集2个光源组件的照明光线，有效的增加了照明系统的光能量输出。
具体实施例4：见图4，一种LED投影照明光刻成像系统，包括顺序设置的光源组件、光学组件、DMD显示芯片、成像组件，光源组件用于产生光斑，在本实施例中，光源组件设置有2组，光源组件包括顺序设置的LED灯珠阵列1、光线收集器2、准直镜11，光线收集器2为锥形光管，光线收集器2收集LED灯珠阵列1产生的光线并通过准直镜11形成准直光斑，且位于光源组件与光学组件之间顺序设置有前置转折棱镜12、准直聚焦镜13，用于将光源组件产生的准直光斑投射进光学组件，光学组件包括顺序设置的匀光棒4、准直放大光路5、反射镜10、转折棱镜7，匀光棒4使得光源组件产生的光斑的能量分布均匀，准直放大光路5将光斑放大，其放大倍率为β，反射镜10用于调整光斑的方向，转折棱镜7用于调整光斑，DMD显示芯片6接收穿过转折棱镜7的光斑，并将光斑转换为图形光束后发射至转折棱镜7，转折棱镜7还用于将图形光束投射至成像组件8，成像组件8将图形光束成像于光刻板9，在本实施例中，成像组件9为非远心成像镜头。
在本实施例中，设置了2个光源组件，在聚焦镜3中间插入前置转折棱镜12、准直聚焦镜13，用于聚集2个光源组件的照明光线，有效的增加了照明系统的光能量输出，光线收集器2是通过锥形光管收集光线，锥形光管亦可改为锥形棱镜收集光线，每个锥形光管的出光口紧密相连，有效的减少收集光斑面积，有效增大单位面积上的光斑能量密度，在本实施例中由于光刻成像系统的分辨率较低，采用非远心成像镜头，由于LED灯珠阵列发散角较大，LED灯珠阵列经过光学组件后的光斑发散角仍然较大，远心成像镜头无法完全利用照明光线，非远心成像镜头完全可以利用LED灯珠阵列的照明光斑，非远心成像镜头由于其成像性质比远心成像镜头低。因此，低分辨率的光刻成像系统可以利用非远心成像镜头，非远心成像镜头尺寸较小，能量利用率更高。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种LED投影照明光刻成像系统，其特征在于：包括顺序设置的光源组件、光学组件、DMD显示芯片、成像组件，所述光源组件用于产生光斑，所述光源组件包括光线收集器，所述光学组件包括顺序设置的匀光棒、准直放大光路、反射镜、转折棱镜，所述匀光棒使得所述光源组件产生的光斑的能量分布均匀，所述准直放大光路将所述光斑放大，所述反射镜用于调整光斑的方向，所述转折棱镜用于调整光斑，所述DMD显示芯片接收穿过所述转折棱镜的光斑，并将所述光斑转换为图形光束后发射至所述转折棱镜，所述转折棱镜还用于将所述图形光束投射至所述成像组件，所述成像组件将所述图形光束成像于光刻板。
2.根据权利要求1所述的一种LED投影照明光刻成像系统，其特征在于：所述光源组件包括顺序设置的LED灯珠阵列、光线收集器、聚焦镜，所述光线收集器收集所述LED灯珠阵列产生的光线并通过所述聚焦镜形成光斑。
3.根据权利要求1所述的一种LED投影照明光刻成像系统，其特征在于：所述光线收集器为锥形光管。
4.根据权利要求1所述的一种LED投影照明光刻成像系统，其特征在于：所述光线收集器为锥形棱镜。
5.根据权利要求1所述的一种LED投影照明光刻成像系统，其特征在于：所述成像组件为远心成像镜头。
6.根据权利要求1所述的一种LED投影照明光刻成像系统，其特征在于：所述成像组件为非远心成像镜头。
7.根据权利要求1所述的一种LED投影照明光刻成像系统，其特征在于：当所述光源组件设置有至少两组时，所述光源组件包括顺序设置的LED灯珠阵列、光线收集器、准直镜，所述光线收集器收集所述LED灯珠阵列产生的光线并通过所述准直镜形成准直光斑，且位于所述光源组件与所述光学组件之间顺序设置有前置转折棱镜、准直聚焦镜，用于将光源组件产生的准直光斑投射进所述光学组件。
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