CN204593030U - 影印光刻用的均匀准直的照明模组和阵列照明系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种影印光刻用的均匀准直的照明模组，包括光源，所述光源为紫外LED光源，所述照明模组还包括至少两个用于使所述紫外LED光源射出的光线聚焦成像的聚焦透镜和至少一将聚焦成像后的光线准直透射至被照面形成光斑的准直透镜，所述聚焦透镜和准直透镜依次排列在所述紫外LED光源射出光线的一侧，且所述准直透镜的焦点与所述聚焦透镜的成像面重合。本实用新型使用紫外LED灯替代汞灯，通过透镜的光束造型和排列，能够得到超长寿命、高度均匀、准直、高强度、大面积的照明领域，可以达到被照面均匀度8％以下，准直后半强度发散角小于±2°的水平，满足光刻应用的超高要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及影印光刻技术领域，更具体地说，涉及一种影印光刻用的均匀准直的照明模组和阵列照明系统。
背景技术
目前，影印光刻方面所使用的光源大多为传统的汞灯，这种汞灯寿命短(大约500-1000小时)，由于光源尺寸太大无法聚拢光线，导致光学系统不好设计，而这种非准直的光线会导致光刻模板上的投影弥散，丧失原有的信息，因此准直对于光刻系统的意义非常重要，理想的情形应该是标准模板上的形状被完美地投影到蚀刻面之上，但是现有技术无法达到此程度。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种影印光刻用的均匀准直的照明模组和阵列照明系统，解决了现有技术中影印光刻时非准直的光线导致光刻模板上的投影弥散使得标准模板上的形状无法精确地投影到蚀刻面上的问题以及光刻系统寿命短的问题。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：一种影印光刻用的均匀准直的照明模组，包括光源，所述光源为紫外LED光源，所述照明模组还包括至少两个用于使所述紫外LED光源射出的光线聚焦成像的聚焦透镜和至少一将聚焦成像后的光线准直透射至被照面形成光斑的准直透镜，所述聚焦透镜和准直透镜依次排列在所述紫外LED光源射出光线的一侧，且所述准直透镜的焦点与所述聚焦透镜的成像面重合。
在本实用新型的照明模组中，每一所述聚焦透镜共同组成的系统的横向放大率β为1.5≤β≤2.5。
在本实用新型的照明模组中，每一所述聚焦透镜共同组成的系统的焦距与所述紫外LED光源的芯片有效发光半径的比值K1为5≤K1≤7。
在本实用新型的照明模组中，每一所述准直透镜共同组成的系统的焦距与所述紫外LED光源的芯片有效发光半径的比值K2为40≤K2≤70。
在本实用新型的照明模组中，每一所述准直透镜共同组成的系统的最大口径与所述紫外LED光源的芯片有效发光半径的比值K3为15≤K3≤35。
在本实用新型的照明模组中，所述紫外LED光源的波长λ为200nm≤λ≤420nm。
在本实用新型的照明模组中，所述聚焦透镜的数量为两个，所述准直透镜的数量为一个。
本实用新型还提供一种影印光刻用的均匀准直的阵列照明系统，包括多组上述的照明模组。
在本实用新型的阵列照明系统中，每一所述照明模组之间的距离为0-30cm。
在本实用新型的阵列照明系统中，所述准直透镜的横截面为矩形。
实施本实用新型的影印光刻用的均匀准直的照明模组和阵列照明系统，具有以下有益效果：本实用新型使用紫外LED灯替代汞灯，通过精确设计的透镜的光束造型和排列，能够得到超长寿命(>10000小时)、高度均匀、准直、高强度、大面积的照明领域，可以达到被照面均匀度8％以下，准直后半强度发散角小于±2°的水平，满足光刻应用的超高要求。
附图说明
图1为本实用新型的影印光刻用的均匀准直的照明模组的结构示意图；
图2为本实用新型的影印光刻用的均匀准直的阵烈照明系统结构示意图；
图3为本实用新型的影印光刻用的均匀准直的阵列照明系统沿X轴和Y轴移动的状态示意图；
图4为本实用新型的影印光刻用的均匀准直的照明模组的照度分布图；
图5为本实用新型的影印光刻用的均匀准直的照明模组的光强角度分布图；
图6为本实用新型的影印光刻用的均匀准直的阵列照明系统的照度分布图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的影印光刻用的均匀准直的照明模组和阵列照明系统结构及作用原理作进一步说明：
如图1所示，一种光刻用的均匀准直的照明模组1，紫外LED光源11、至少两个用于使紫外LED光源射出的光线聚焦成像的聚焦透镜12和至少一将聚焦成像后的光线准直透射至被照面形成光斑的准直透镜13，其中聚焦透镜12和准直透镜13依次排列在所述紫外LED光源11射出光线的一侧，且准直透镜13的焦点与聚焦透镜12的成像面重合，其中聚焦透镜12和准直透镜13均为凸透镜，优选由玻璃制成，玻璃透镜耐高温、随时间推移劣化程度少且透过率较高；紫外LED光源11的波长λ优选为200nm≤λ≤420nm，更优选为365nm；另外聚焦透镜12的数量优选为两个，准直透镜13的数量优选为一个，这样在达到较佳的照明均匀度和准直效果的情况下尽量使用较少的透镜节省成本。
照明模组1优选还包括用于安装紫外LED光源11、聚焦透镜12和准直透镜13的支架(图中未标示)，在支架上依次排列设置有第一安装位、第二安装位和第三安装位，其中LED光源11固定在第一安装位上，多个聚焦透镜12顺次安装在第二安装位上，准直透镜13顺次安装在第三安装位上。
每一聚焦透镜12共同组成的系统的横向放大率β优选为1.5≤β≤2.5，需要说明的是每一聚焦透镜12共同组成的系统是指无论在本发明的该照明模组1中包括的聚焦透镜12数量是多少，横向放大率β是指所有聚焦透镜12共同组成的系统所形成的横向放大率β，其中横向放大率β又称垂轴放大率，指像高与物高之比。每一聚焦透镜12共同组成的系统的焦距与紫外LED光源11的芯片有效发光半径的比值K1优选为5≤K1≤7，同样该系统的焦距也是所有聚焦透镜12共同组成的系统得到的焦距，有效发光半径是指能够覆盖紫外LED光源11芯片有效发光范围的最小内切圆半径。每一准直透镜13共同组成的系统的焦距与紫外LED光源11的芯片有效发光半径的比值K2为40≤K2≤70，需要说明的是，当准直透镜13只有一个时，该系统的焦距仅指单一准直透镜13的焦距，当准直透镜13的数量超过一个时，该系统的焦距为所有准直透镜13共同组成的整个系统得到的焦距；有效发光半径同样是指能够覆盖紫外LED光源11芯片有效发光范围的最小内切圆半径。每一准直透镜13共同组成的系统的最大口径与紫外LED光源11的芯片有效发光半径的比值K3优选为5≤K3≤7，最大口径对于圆形透镜是指直径，对于矩形透镜是指长边长度，对正方形透镜是指边长，对于其它形状的透镜同理，这里不再一一赘述，若准直透镜13包括多个，则每一准直透镜13共同组成的系统的最大口径是指每一准直透镜13各自的最大口径进行比较所得出的最大口径；另外这里的有效发光半径同样是指能够覆盖紫外LED光源11芯片有效发光范围的最小内切圆半径。
如图2所示，本实用新型还提供一种光刻用的均匀准直的阵列照明系统2，包括多组上述的均匀准直的照明模组1，该照明系统2内的多组照明模组1优选为矩阵排列，每一照明模组1之间的距离优选为0-30cm，这里的距离是指相邻的准直透镜13之间的距离，当距离为0时，该阵列照明系统2即使静止也能得到大面积的均匀准直的照明；当距离大于0时，使照明模组1沿如图3所示的X轴和Y轴同时移动，可以降低装配和部件制造的公差敏感度，同样得到在被照面21上形成的大面积的均匀准直的照明光斑22。需要说明的是当由多组照明模组1组成阵列照明系统2时，准直透镜13的横截面形状优选为矩形，更优选为正方形，这样所组成的阵列照明系统2才能达到准直照明的需求，而单一的照明模组1中准直透镜13横截面的形状可以为矩形，也可以为圆形、多边形等其它形状。
实施例1：
以标准1×1mm2面积芯片大小的1W且365nm波长的紫外LED光源11为例，两个玻璃聚焦透镜12对光线进行聚焦成像，两个玻璃聚焦透镜12共同组成的系统的横向放大率β为1.96，两个玻璃聚焦透镜12共同组成的系统焦距与紫外LED光源11的芯片有效发光半径的比值K1为5.85，一个正方形的玻璃准直透镜13，其焦距与紫外LED光源11的芯片有效发光半径的比值K2为54，准直透镜13的边长与紫外LED光源11的有效发光半径的比值K3为26.9，投射到被照面上形成方形的光斑，照度达到65mW/cm2，光斑大小为20×20mm2，其半光强角度约为±2度，分别如图4和图5所示；九个模组叠加后，其照度分布图效果如图6所示；如果想要达到更大的照明面积，可以按照同样的方法进行叠加。
实施例2：
以标准1×1mm2面积芯片大小的1W且200nm波长的紫外LED光源11为例，两个玻璃聚焦透镜12对光线进行聚焦成像，两个玻璃聚焦透镜12共同组成的系统的横向放大率β为1.5，三个玻璃聚焦透镜12共同组成的系统焦距与紫外LED光源11的芯片有效发光半径的比值K1为5，两个正方形的玻璃准直透镜13，其焦距与紫外LED光源11的芯片有效发光半径的比值K2为40，其中最大准直透镜的边长与紫外LED光源11的有效半径的比值K3为15，投射到被照面上形成方形的光斑，照度达到70mW/cm2，光斑大小为23×23mm2，其半光强角度约为±2度。
实施例3：
以标准1×1mm2面积芯片大小的1W且420nm波长的紫外LED光源11为例，两个玻璃聚焦透镜12对光线进行聚焦成像，两个玻璃聚焦透镜12共同组成的系统的横向放大率β为2.5，两个玻璃聚焦透镜12共同组成的系统焦距与紫外LED光源11的芯片有效发光半径的比值K1为7，一个正方形的玻璃准直透镜13，其焦距与紫外LED光源11的芯片有效半径的比值K2为70，准直透镜的边长与紫外LED光源11的有效发光半径的比值K3为35，投射到被照面上形成方形的光斑，照度达到80mW/cm2，光斑大小为25×25mm2，其半光强角度约为±2度。
本实用新型使用紫外LED灯替代汞灯，通过透镜的光束造型和排列，能够得到超长寿命(>10000小时)、高度均匀、准直、高强度、大面积的照明领域，可以达到被照面均匀度8％以下，准直后半强度发散角小于±2°的水平，满足光刻应用的超高要求。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进或变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种影印光刻用的均匀准直的照明模组，包括光源，其特征在于，所述光源为紫外LED光源(11)，所述照明模组还包括至少两个用于使所述紫外LED光源(11)射出的光线聚焦成像的聚焦透镜(12)和至少一将聚焦成像后的光线准直透射至被照面形成光斑的准直透镜(13)，所述聚焦透镜(12)和准直透镜(13)依次排列在所述紫外LED光源(11)射出光线的一侧，且所述准直透镜(13)的焦点与所述聚焦透镜(12)的成像面重合。
2.根据权利要求1所述的照明模组，其特征在于，每一所述聚焦透镜(12)共同组成的系统的横向放大率β为1.5≤β≤2.5。
3.根据权利要求1所述的照明模组，其特征在于，每一所述聚焦透镜(12)共同组成的系统的焦距与所述紫外LED光源(11)的芯片有效发光半径的比值K1为5≤K1≤7。
4.根据权利要求1所述的照明模组，其特征在于，每一所述准直透镜(13)共同组成的系统的焦距与所述紫外LED光源(11)的芯片有效发光半径的比值K2为40≤K2≤70。
5.根据权利要求1所述的照明模组，其特征在于，每一所述准直透镜(13)共同组成的系统的最大口径与所述紫外LED光源(11)的芯片有效发光半径的比值K3为15≤K3≤35。
6.根据权利要求1所述的照明模组，其特征在于，所述紫外LED光源(11)的波长λ为200nm≤λ≤420nm。
7.根据权利要求1所述的照明模组，其特征在于，所述聚焦透镜(12)的数量为两个，所述准直透镜(13)的数量为一个。
8.一种影印光刻用的均匀准直的阵列照明系统，其特征在于，包括多组权利要求1-7任一所述的照明模组(1)。
9.根据权利要求8所述的阵列照明系统，其特征在于，每一所述照明模组(1)之间的距离为0-30cm。
10.根据权利要求9所述的阵列照明系统，其特征在于，所述准直透镜(13)的横截面为矩形。
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| CN110530889A (zh) * | 2018-05-25 | 2019-12-03 | 上海翌视信息技术有限公司 | 一种适用于工业生产线的光学检测方法 |
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