TWI739685B - 用於光刻系統之螺旋式紫外光源裝置 - Google Patents

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Abstract

一種用於光刻系統之螺旋式紫外光源裝置，其包含殼體、紫外光源及反射鏡組。殼體具有起始點及出口。紫外光源設置於起始點，並產生紫外光。反射鏡組設置於殼體內，並包含複數個反射鏡，該些反射鏡沿螺旋路徑設置，使該些反射鏡分佈於螺旋路徑。其中，該些反射鏡之中心及紫外光源的中心實質上位於同一平面，且該些反射鏡相繼反射紫外光，使紫外光沿螺旋路徑傳送，並由出口離開殼體。

Description

用於光刻系統之螺旋式紫外光源裝置
本發明係有關於一種用於光刻機之光源裝置，特別是一種螺旋式紫外光源裝置。
由於科技的進步，各種不同的光刻技術陸續被開發，以應用於電子、半導體及生化領域，例如極紫外光(EUV)、電子光束(Electronic beam)、雷射直寫(Laser direct writing)及紫外光刻技術等。
掩模對準光刻(Mask aligner lithography；即平行束光刻)技術仍常用於非關鍵的光刻層，並且廣泛應用於發光二極體(LED)、顯示器、CMOS影像感測器、微流控(Micro-fluidics)和微機電系統(MEMS)製造。此外，掩模對準光刻技術也是三維積體電路(3D-IC)、矽通孔互連(TSV interconnect)、高級封裝(AdP)和晶圓級封裝(WLP)等半導體後端製程的首選。
然而，現有的光刻機(Mask aligner)的光源裝置(Lamp house)的紫外光源產生的紫外光會向一個方向傳送，並進入鋸齒形(Zigzag)的光路徑。然而，由於鋸齒形的光路徑延長了紫外光的傳輸路徑，故會導致光能量的損耗，因此會造成光強度過度的衰減。
此外，現有的光刻機的光源裝置的紫外光源為汞燈(Mercury lamp)，其無法調節紫外光之輸出功率，故在應用上也會受到一定的限制。
另外，現有的光刻機的光源裝置的紫外光源為汞燈(Mercury lamp)，其需要大型的冷卻系統，此冷卻系統會佔據較大的空間，故光刻機的尺寸也會因此而增加，也增加了半導體製程無塵室的運行成本。
再者，部份現有的光刻機需要採用前透鏡，但由於很難生產出完美的前透鏡，故若曝光區域較大(例如大於500x500mm)，光刻機的性能可能會因此而受到一定的影響。
根據本發明之一實施例，提出一種螺旋式紫外光源裝置，其可包含殼體、紫外光源及反射鏡組。殼體可具有起始點及出口。紫外光源可設置於起始點，並可產生紫外光。反射鏡組可包含複數個反射鏡，該些反射鏡可沿螺旋路徑設置，使該些反射鏡可分佈於螺旋路徑。其中，此螺旋路徑具有中心軸，且該些反射鏡可相繼反射紫外光，使紫外光可沿螺旋路徑傳送，並由出口離開殼體。
根據本發明之實施例，螺旋式紫外光源裝置之殼體內部之複數個反射鏡可沿螺旋路徑設置，使紫外光源產生的紫外光透過反射鏡的反射能沿螺旋路徑傳送，其能大幅縮短紫外光的傳輸路徑，因此能夠有效地防止光能量的損耗，以避免光強度過度的衰減，並達到更高的效率。
1,2,3,4,5,6:螺旋式紫外光源裝置
11,21,31,41,51,61:殼體
12,22,32,42,52,62:紫外光源
121,221,321,421,521,621:光源陣列
1211:紫外光模組
13,13A,13B,23,33,43,53,63:光均勻化模組
14-1,24-1,34-1,44-1,54-1,64-1:第一反射鏡
14-2,24-2,34-2,44-2,54-2,64-2:第二反射鏡
14-3,24-3,34-3,44-3,54-3,64-3:第三反射鏡
14-4.24-4,44-4,54-4,64-4:第四反射鏡
44-5,54-5,64-5:第五反射鏡
54-6,64-6:第六反射鏡
54-7,64-7:第七反射鏡
15,25,35,45,55,65:光罩
16,26,36,46,56,66:目標物
Pi:起始點
Po:出口
S:螺旋路徑
L:紫外光
L1:第一反射光
L2:第二反射光
L3:第三反射光
L4:第四反射光
L5:第五反射光
L6:第六反射光
L7:第七反射光
E1:第一反射鏡的外接橢圓
x1:第一反射鏡的長度
y1:第一反射鏡的寬度
a1:第一反射鏡的外接橢圓的長度
b1:第一反射鏡的外接橢圓的寬度
h1:第一反射鏡的深度
M:中心軸
第1圖 係為本發明之第一實施例之螺旋式紫外光源裝置之結構示意圖。
第2圖 係為本發明之第一實施例之螺旋式紫外光源裝置之光源陣列之結構示意圖。
第3圖 係為本發明之第一實施例之螺旋式紫外光源裝置之另一結構示意圖。
第4圖 係為本發明之第一實施例之螺旋式紫外光源裝置之又一結構示意圖。
第5圖 係為本發明之第二實施例之螺旋式紫外光源裝置之結構示意圖。
第6圖 係為本發明之第二實施例之螺旋式紫外光源裝置之反射鏡之尺寸之第一結構示意圖。
第7圖 係為本發明之第二實施例之螺旋式紫外光源裝置之反射鏡之尺寸之第二結構示意圖。
第8圖 係為本發明之第三實施例之螺旋式紫外光源裝置之結構示意圖。
第9圖 係為本發明之第四實施例之螺旋式紫外光源裝置之結構示意圖。
第10圖 係為本發明之第五實施例之螺旋式紫外光源裝置之結構示意圖。
第11圖 係為本發明之第六實施例之螺旋式紫外光源裝置之結構示意圖。
以下將參照相關圖式，說明依本發明之用於光刻系統之螺旋式紫外光源裝置之實施例，為了清楚與方便圖式說明之故，圖式中的各部件在尺寸與比例上可能會被誇大或縮小地呈現。在以下描述及/或申請專利範圍中，當提 及元件「連接」或「耦合」至另一元件時，其可直接連接或耦合至該另一元件或可存在介入元件；而當提及元件「直接連接」或「直接耦合」至另一元件時，不存在介入元件，用於描述元件或層之間之關係之其他字詞應以相同方式解釋。為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。
請參閱第1圖，其係為本發明之第一實施例之螺旋式紫外光源裝置之結構示意圖。如圖所示，螺旋式紫外光源裝置1可應用於光刻系統，以做為光刻系統的光源裝置(Lamp house)，其可產生光刻用的光線。螺旋式紫外光源裝置1包含殼體11、紫外光源12、光均勻化模組13及反射鏡組。
殼體11具有起始點Pi及出口Po。
紫外光源12設置於起始點Pi，並產生紫外光L。在本實施例中，紫外光源12可包含光源陣列121，其可為紫外光發光二極體陣列；在另一實施例中，紫外光源12可為紫外光汞燈或其它類似的光源。
反射鏡組設置於殼體11內，並包含複數個反射鏡，即第一反射鏡14-1、第二反射鏡14-2、第三反射鏡14-3及第四反射鏡14-4，第一反射鏡14-1、第二反射鏡14-2、第三反射鏡14-3及第四反射鏡14-4沿螺旋路徑S設置，使第一反射鏡14-1、第二反射鏡14-2、第三反射鏡14-3及第四反射鏡14-4分佈於螺旋路徑S。第一反射鏡14-1鄰近紫外光源12，並與紫外光源12相對應；第二反射鏡14-2鄰近第一反射鏡14-1，並與第一反射鏡14-1相對應；第三反射鏡14-3鄰近第二反射鏡14-2，並與第二反射鏡14-2相對應；第四反射鏡14-4鄰近第三反射鏡14-3，並與第三反射鏡14-3相對應。其中，第一反射鏡14-1之中心、第二反射鏡14-2之中心、第三反射鏡14-3之中心、第四反射鏡14-4之中心及紫外光源的中心實質上位於同一平面。另外，第一反射鏡14-1、第二反射鏡14-2、第三反射鏡14-3及第 四反射鏡14-4可選自由平面鏡、球面鏡(包含凹面鏡及凸面鏡)及非球面鏡所組成之群組，或包含前述幾種鏡片的任二種或以上。
光均勻化模組13設置於紫外光源12與鄰近於紫外光源12之第一反射鏡14-1之間；通過光均勻化模組13的光線將能夠具有較高的均勻度。另外，光均勻化模組13也可設置於任二個相鄰的反射鏡之間。在本實施例中，光均勻化模組13可為積分器(Integrator)；在另一實施例中，光均勻化模組13可為陣列透鏡(Fly-eye lens)或其它類似的元件。
如圖所示，紫外光源12產生之紫外光L由第一反射鏡14-1反射以產生第一反射光L1，第二反射鏡14-2反射第一反射光L1以產生第二反射光L2，第三反射鏡14-3反射第二反射光L2以產生第三反射光L3，而第四反射鏡14-4反射第三反射光L3以產生第四反射光L4，使第四反射光L4由出口Po離開殼體11，並照射光罩15以對目標物16進行光刻；目標物16可為塗佈有光刻膠的晶圓或其它類似的元件。由於第一反射鏡14-1、第二反射鏡14-2、第三反射鏡14-3及第四反射鏡14-4沿螺旋路徑S設置，故能相繼反射紫外光L，使紫外光L沿螺旋路徑S傳送並由出口Po離開殼體11，且紫外光L所形成的螺旋路徑S具有中心軸M，使紫外光L的傳輸路徑能以中心軸M為中心以進行傳輸。
另外，由圖中也可看出，紫外光L的傳輸路徑是圍繞紫外光源12且呈螺旋狀。由於紫外光L可沿螺旋路徑S傳送，使紫外光L的傳輸路徑能呈螺旋狀並圍繞紫外光源12，故即使需要經過多個反射鏡反射，紫外光L的傳輸路徑也能大幅縮短，因此可以有效地避免光能量的損耗，使光強度不致因為傳輸路徑過長而產生過度的衰減。因此，螺旋式紫外光源裝置1能達到更高的效率。
請參閱第2圖，其係為本發明之第一實施例之螺旋式紫外光源裝置之光源陣列之結構示意圖。如圖所示，紫外光源12之光源陣列121可為紫外光發光二極體陣列，其可包含複數個紫外光模組1211。該些紫外光模組1211以陣列的形式排列，且各個紫外光模組1211的輸出功率為可調整且能獨立控制。因此，使用者可透過分別調整各個紫外光模組1211的輸出功率，使整體的輸出更為均勻，以對紫外光源12產生之紫外光L進行第一次均勻度調整。而紫外光源12產生之紫外光L會再經過光均勻化模組13進行第二次均勻度調整。透過上述二次均勻度調整，經過多個反射鏡反射並由出口Po離開殼體11的平衡光的均勻度能大幅提升。
請參閱第3圖，其係為本發明之第一實施例之螺旋式紫外光源裝置之另一結構示意圖。如圖所示，光均勻化模組13也可設置於第一反射鏡14-1與第二反射鏡14-2之間。
請參閱第4圖，其係為本發明之第一實施例之螺旋式紫外光源裝置之又一結構示意圖。如圖所示，螺旋式紫外光源裝置1可包含二個光均勻化模組13A、13B。光均勻化模組13A設置於紫外光源12與鄰近於紫外光源12之第一反射鏡14-1之間，而光均勻化模組13B設置於第一反射鏡14-1與第二反射鏡14-2之間。
當然，上述僅為舉例說明，螺旋式紫外光源裝置1之結構、反射鏡之結構及各元件之間的協同關係均可以依實際需求變化，本發明並不以此為限。
請參閱第5圖，其係為本發明之第二實施例之螺旋式紫外光源裝置之結構示意圖。如圖所示，螺旋式紫外光源裝置2包含殼體21、紫外光源22、光均勻化模組23及反射鏡組。
殼體21具有起始點Pi及出口Po。
紫外光源22包含光源陣列221；紫外光源22設置於起始點Pi，並產生紫外光L。
反射鏡組設置於殼體21內；同樣的，反射鏡組包含複數個反射鏡，即第一反射鏡24-1、第二反射鏡24-2、第三反射鏡24-3及第四反射鏡24-4，第一反射鏡24-1、第二反射鏡24-2、第三反射鏡24-3及第四反射鏡24-4沿螺旋路徑S設置，使第一反射鏡24-1之中心、第二反射鏡24-2之中心、第三反射鏡24-3之中心、第四反射鏡24-4之中心及紫外光源22之中心分佈於螺旋路徑S並實質上位於同一平面。
光均勻化模組23設置於第一反射鏡24-1與第二反射鏡24-2之間。
與前述實施例相似，紫外光源22產生之紫外光L由第一反射鏡24-1反射以產生第一反射光L1，第二反射鏡24-2反射第一反射光L1以產生第二反射光L2，第三反射鏡24-3反射第二反射光L2以產生第三反射光L3，而第四反射鏡24-4反射第三反射光L3以產生第四反射光L4，使第四反射光L4由出口Po離開殼體21，並照射光罩25以對目標物26進行光刻。紫外光L的傳輸路徑是圍繞紫外光源22且形成具有中心軸M的螺旋路徑S，使紫外光L的傳輸路徑能以中心軸M為中心以進行傳輸，且使紫外光L的傳輸路徑大幅縮短。
請參閱第6圖及第7圖，其係為本發明之第二實施例之螺旋式紫外光源裝置之反射鏡之尺寸之第一結構示意圖及第二結構示意圖。第一反射鏡 24-1、第二反射鏡24-2、第三反射鏡24-3及第四反射鏡24-4均為凹面鏡(球面鏡)。x表示各個反射鏡的長度，y表示各個反射鏡的寬度；a表示各個反射鏡的外接橢圓E1的長度，b表示各個反射鏡的外接橢圓的寬度；h表示各個反射鏡的深度；例如，如圖所示，x1表示第一反射鏡24-1的長度，y1表示第一反射鏡24-1的寬度；a1表示第一反射鏡24-1的外接橢圓E1的長度，b1表示第一反射鏡24-1的外接橢圓E1的寬度；h1表示第一反射鏡24-1的深度。第二反射鏡24-2、第三反射鏡24-3及第四反射鏡24-4也用類似的符號來表示。上述之外接橢圓E1也可以外接圓替代。
為了達到更佳的效能，第一反射鏡24-1、第二反射鏡24-2、第三反射鏡24-3及第四反射鏡24-4的尺寸的各項鏡參數需經過特殊的設計。在本實施例中，第四反射鏡24-4之外接橢圓E4之長度a4及寬度b4、第三反射鏡24-3之外接橢圓E3之長度a3及寬度b3、第二反射鏡24-2之外接橢圓E2之長度a2及寬度b2大於第一反射鏡24-3之外接橢圓E1之長度a1及寬度b1(即a1<a2,a3,a4；b1<b2,b3,b4)。
另外，在本實施例中，第三反射鏡24-3之長度x3及寬度y3及第四反射鏡24-4之長度x4及寬度y4大於第二反射鏡24-2之長度x2及寬度y2，第二反射鏡24-2之長度x2及寬度y2大於第一反射鏡24-1之長度x1及寬度y1(即x1<x2<x3,x4；y1<y2<y3,y4)。
此外，在本實施例中，第一反射鏡24-1之深度h1大於第二反射鏡24-2之深度h2、第三反射鏡24-3之深度h3及第四反射鏡24-4之深度h4，且第二反射鏡24-2之深度h2、第三反射鏡24-3之深度h3及第四反射鏡24-4之深度h4大於0(即h1>h2,h3,h4>0)。透過上述的反射鏡尺寸設計，螺旋式紫外光源裝置2能達 到極佳的效果。表1舉例說明了第一反射鏡24-1、第二反射鏡24-2、第三反射鏡24-3及第四反射鏡24-4的尺寸，如下：
Figure 109142569-A0305-02-0011-1
更詳細的說，第一反射鏡24-1之焦距可為50~200mm，第二反射鏡24-2之焦距可為1000~2000mm，第三反射鏡24-3之焦距可為2500~3500mm，而第四反射鏡24-4之焦距可為2500~3500mm。在另一實施例中，第一反射鏡24-1之焦距可為90~160mm，第二反射鏡24-2之焦距可為1200~1800mm，第三反射鏡24-3之焦距可為2700~3300mm，而第四反射鏡24-4之焦距可為2700~3300mm。在又一實施例中，第一反射鏡24-1之焦距可為100~130mm，第二反射鏡24-2之焦距可為1400~1600mm，第三反射鏡24-3之焦距可為2900~3100mm，而第四反射鏡24-4之焦距可為2900~3100mm。在本實施例中，第一反射鏡24-1之焦距為122mm，第二反射鏡24-2之焦距為1565mm，第三反射鏡24-3之焦距為3065mm，而第四反射鏡24-4之焦距為3014mm。
當然，上述僅為舉例說明，螺旋式紫外光源裝置2之結構、反射鏡之結構及各元件之間的協同關係均可以依實際需求變化，本發明並不以此為限。
值得一提的是，現有的光刻機的紫外光源產生的紫外光會向一個方向傳送，並進入鋸齒形的光路徑。然而，由於鋸齒形的光路徑延長了紫外光的傳輸路徑，故會導致光能量的損耗，因此會造成光強度過度的衰減。相反的，根據本發明之實施例，螺旋式紫外光源裝置之殼體內部之複數個反射鏡可沿螺旋路徑設置，使紫外光源產生的紫外光透過反射鏡的反射能沿螺旋路徑傳送，其能大幅縮短紫外光的傳輸路徑，因此能夠有效地防止光能量的損耗，以避免光強度過度的衰減，並達到更高的效率。
又，現有的光刻機的紫外光源為汞燈(Mercury lamp)，其無法調節紫外光之輸出功率，故在應用上也會受到一定的限制。相反的，根據本發明之實施例，螺旋式紫外光源裝置之紫外光源為紫外光發光二極體陣列，其能在短時間內分別調整每一個紫外光發光二極體模組的輸出功率以進行第一次均勻度調整，並配合積分器或陣列透鏡以進行第二次均勻度調整，使經由多個反射鏡反射並由出口離開殼體的平衡光的均勻度能大幅提升，更能符合實際應用的需求。
另外，現有的光刻機的紫外光源為汞燈(Mercury lamp)，其需要大型的冷卻系統，此冷卻系統會佔據較大的空間，故光刻機的尺寸也會因此而增加，也增加了半導體製程無塵室的運行成本。相反的，根據本發明之實施例，螺旋式紫外光源裝置之紫外光源為紫外光發光二極體陣列，其不需要大型的冷卻系統，故螺旋式紫外光源裝置的紫外光源的設置位置可以更有彈性，不需要 一定是設置在光刻系統的一側，而是可以設置在光刻系統的中心，或其它適當的位置。另外，由於螺旋式紫外光源裝置不需要大型的冷卻系統，故尺寸能大幅縮小，有效地降低半導體製程無塵室的運行成本。
再者，部份現有的光刻機的螺旋式紫外光源裝置需要採用前透鏡，但由於很難生產出完美的前透鏡，且若曝光區域較大(例如大於500x500mm)，光刻機的性能可能會因此而受到一定的影響。相反的，螺旋式紫外光源裝置的設計不需要採用前透鏡，故不會因前透鏡的因素使光刻系統的性能受到影響，使光刻系統的性能可有效地提升。
當然，上述僅為舉例說明，螺旋式紫外光源裝置3之結構、反射鏡之結構及各元件之間的協同關係均可以依實際需求變化，本發明並不以此為限。
請參閱第8圖，其係為本發明之第三實施例之螺旋式紫外光源裝置之結構示意圖。如圖所示，螺旋式紫外光源裝置3包含殼體31、紫外光源32、光均勻化模組33及反射鏡組。為了能更清楚表示，殼體31的內部結構已部份省略。
殼體31具有起始點Pi及出口Po。
紫外光源32包含光源陣列321；紫外光源32設置於起始點Pi，並產生紫外光L。
反射鏡組設置於殼體31內。同樣的，反射鏡組包含複數個反射鏡；反射鏡的數量可依實際需求變化，透過適當調整該些反射鏡的角度，並將該些反射鏡設置於螺旋路徑S上，即可使紫光外L達到螺旋狀的傳輸路徑。本實 施例之反射鏡組包含三個反射鏡，即第一反射鏡34-1、第二反射鏡34-2及第三反射鏡34-3。
第一反射鏡34-1、第二反射鏡34-2及第三反射鏡34-3沿螺旋路徑S設置，使第一反射鏡34-1之中心、第二反射鏡34-2之中心、第三反射鏡34-3之中心及紫外光源32之中心分佈於螺旋路徑S並位於同一平面。第二反射鏡34-2及第三反射鏡34-3的長度及寬度會大於第一反射鏡34-1的長度及寬度；而第一反射鏡34-1的深度會大於第二反射鏡34-2的深度及第三反射鏡34-3的深度。
光均勻化模組23設置於第一反射鏡34-1與第二反射鏡34-2之間。
同樣的，紫外光源32產生之紫外光L由第一反射鏡34-1反射以產生第一反射光L1，第二反射鏡34-2反射第一反射光L1以產生第二反射光L2，第三反射鏡34-3反射第二反射光L2以產生第三反射光L3，使第三反射光L3由出口Po離開殼體31，並照射光罩35以對目標物36進行光刻。紫外光L的傳輸路徑是圍繞紫外光源32且形成具有中心軸M的螺旋路徑S，使紫外光L的傳輸路徑能以中心軸M為中心以進行傳輸，且使紫外光L的傳輸路徑大幅縮短。
請參閱第9圖，其係為本發明之第四實施例之螺旋式紫外光源裝置之結構示意圖。如圖所示，螺旋式紫外光源裝置4包含殼體41、紫外光源42、光均勻化模組43及反射鏡組。為了能更清楚表示，殼體41的內部結構已部份省略。
殼體41具有起始點Pi及出口Po。
紫外光源42包含光源陣列421；紫外光源42設置於起始點Pi，並產生紫外光L。
反射鏡組設置於殼體41內；本實施例之反射鏡組包含五個反射鏡，即第一反射鏡44-1、第二反射鏡44-2、第三反射鏡44-3、第四反射鏡44-4及第五反射鏡44-5。
第一反射鏡44-1、第二反射鏡44-2、第三反射鏡44-3、第四反射鏡44-4及第五反射鏡44-5沿螺旋路徑S設置，使第一反射鏡44-1之中心、第二反射鏡44-2之中心、第三反射鏡44-3之中心、第四反射鏡44-4之中心、第五反射鏡44-5之中心及紫外光源42之中心分佈於螺旋路徑S並位於同一平面。第四反射鏡44-4及第五反射鏡44-5的長度及寬度會大於其它反射鏡的長度及寬度；而第一反射鏡44-1的深度會大於其它反射鏡的深度。也就是說，最接近出口Po的反射鏡(第四反射鏡44-4及第五反射鏡44-5)的長度及寬度會大於其它反射鏡的長度及寬度。
光均勻化模組23設置於第一反射鏡44-1與第二反射鏡44-2之間。
同樣的，紫外光源42產生之紫外光L由第一反射鏡44-1反射以產生第一反射光L1，第二反射鏡44-2反射第一反射光L1以產生第二反射光L2，第三反射鏡44-3反射第二反射光L2以產生第三反射光L3，第四反射鏡44-4反射第三反射光L3以產生第四反射光L4，第五反射鏡44-5反射第四反射光L4以產生第五反射光L5，使第五反射光L5由出口Po離開殼體41，並照射光罩45以對目標物46進行光刻。紫外光L的傳輸路徑是圍繞紫外光源42且形成具有中心軸M的螺旋路徑S，使紫外光L的傳輸路徑能以中心軸M為中心以進行傳輸，且使紫外光L的傳輸路徑大幅縮短。
當然，上述僅為舉例說明，螺旋式紫外光源裝置3之結構、反射鏡之結構及各元件之間的協同關係均可以依實際需求變化，本發明並不以此為限。
請參閱第10圖，其係為本發明之第五實施例之螺旋式紫外光源裝置之結構示意圖。如圖所示，螺旋式紫外光源裝置5包含殼體51、紫外光源52、光均勻化模組53及反射鏡組。為了能更清楚表示，殼體51的內部結構已部份省略。
紫外光源52包含光源陣列521；紫外光源52設置於起始點Pi，並產生紫外光L。
反射鏡組設置於殼體51內；本實施例之反射鏡組包含七個反射鏡，即第一反射鏡54-1、第二反射鏡54-2、第三反射鏡54-3、第四反射鏡54-4、第五反射鏡54-5、第六反射鏡54-6及第七反射鏡54-7。在本實施例中，該些反射鏡54-1、54-2、54-3、54-4、54-5、54-6、54-7可為凹面鏡，但本實施例僅為舉例；在另一實施例中，反射鏡組的任一個反射鏡均可被平面鏡、凸面鏡或非球面鏡取代，或反射鏡組可同時包含平面鏡、凸面鏡及非球面鏡之任二者或以上。
第一反射鏡54-1、第二反射鏡54-2、第三反射鏡54-3、第四反射鏡54-4、第五反射鏡54-5、第六反射鏡54-6及第七反射鏡54-7沿螺旋路徑S設置。其中，第二反射鏡54-2的位置高於第一反射鏡54-1；第三反射鏡54-3的位置高於第二反射鏡54-2；第四反射鏡54-4的位置高於第三反射鏡54-3；第五反射鏡54-5的位置高於第四反射鏡54-4；第六反射鏡54-6的位置高於第五反射鏡54-5；第七反射鏡54-7的位置高於第六反射鏡54-6。因此，此螺旋路徑S是由第一反射鏡54-1的位置逐漸向在第一反射鏡54-1上方的第七反射鏡54-7延伸。另外，第六反射鏡 54-6及第七反射鏡54-7的長度及寬度會大於其它反射鏡的長度及寬度；而第一反射鏡54-1的深度會大於其它反射鏡的深度。也就是說，最接近出口Po的反射鏡(第六反射鏡54-6及第七反射鏡54-7)的長度及寬度會大於其它反射鏡的長度及寬度。
光均勻化模組53設置於第一反射鏡54-1與第二反射鏡54-2之間。
紫外光源52產生之紫外光L由第一反射鏡54-1反射以產生第一反射光L1，而第一反射光L1向上傳播至第二反射鏡54-2。第二反射鏡54-2反射第一反射光L1以產生第二反射光L2，而第二反射光L2向上傳播至第三反射鏡54-3。第三反射鏡54-3反射第二反射光L2以產生第三反射光L3，而第三反射光L3向上傳播至第四反射鏡54-4。第四反射鏡54-4反射第三反射光L3以產生第四反射光L4，而第四反射光L4向上傳播至第五反射鏡54-5。第五反射鏡54-5反射第四反射光L4以產生第五反射光L5，而第五反射光L5向上傳播至第六反射鏡54-6。第六反射鏡54-6反射第五反射光L5以產生第六反射光L6，而第六反射光L6向上傳播至第七反射鏡54-7。最後，第七反射鏡54-7反射第六反射光L6以產生第七反射光L7，使第七反射光L7由出口Po離開殼體51，並照射光罩55以對目標物56進行光刻。紫外光L的傳輸路徑是圍繞紫外光源42且形成具有中心軸M的螺旋路徑S，使紫外光L的傳輸路徑大幅縮短。另外，紫外光L的傳輸路徑是由第一反射鏡44-1的位置逐漸向在第一反射鏡44-1上方的第七反射鏡44-7延伸；因此，與前述實施例不同，本實施例之紫外光L的傳輸路徑(螺旋路徑S)為立體路徑。當然，該些反射鏡54-1、54-2、54-3、54-4、54-5、54-6、54-7的位置可依實際需求變化，使紫外光L的傳輸路徑為向下或向上延伸的螺旋路徑S即可，並不限於本實施例所舉例的位置。
當然，上述僅為舉例說明，螺旋式紫外光源裝置5之結構、反射鏡之結構及各元件之間的協同關係均可以依實際需求變化，本發明並不以此為限。
請參閱第11圖，其係為本發明之第六實施例之螺旋式紫外光源裝置之結構示意圖。如圖所示，螺旋式紫外光源裝置6包含殼體61、紫外光源62、光均勻化模組63及反射鏡組。為了能更清楚表示，殼體61的內部結構已部份省略。
光均勻化模組63設置於第一反射鏡64-1與第二反射鏡64-2之間。
反射鏡組設置於殼體61內；本實施例之反射鏡組包含七個反射鏡，即第一反射鏡64-1、第二反射鏡64-2、第三反射鏡64-3、第四反射鏡64-4、第五反射鏡64-5、第六反射鏡64-6及第七反射鏡64-7。在本實施例中，該些反射鏡64-1、64-2、64-3、64-4、64-5、64-6、64-7可為凹面鏡，但本實施例僅為舉例；在另一實施例中，反射鏡組的任一個反射鏡均可被平面鏡、凸面鏡或非球面鏡取代，或反射鏡組可同時包含平面鏡、凸面鏡及非球面鏡之任二者或以上。與前述實施例不同的是，反射鏡組的該些反射鏡64-1、64-2、64-3、64-4、64-5、64-6、64-7設置的位置不同。第一反射鏡64-1、第二反射鏡64-2、第三反射鏡64-3、第四反射鏡64-4、第五反射鏡64-5、第六反射鏡64-6及第七反射鏡64-7沿螺旋路徑S設置。其中，第一反射鏡64-1、第二反射鏡64-2及紫外光源62設置的高度相同(即第一反射鏡64-1的中心、第二反射鏡64-2的中心及紫外光源62的中心實質上位於同一個平面)；第三反射鏡64-3的位置高於第二反射鏡64-2；第四反射鏡64-4的位置高於第三反射鏡64-3；第四反射鏡64-4及第五反射鏡64-5設置的高度相同(即第四反射鏡64-4的中心及第五反射鏡64-5的中心實質上位於同一個平 面)；第六反射鏡64-6的位置高於第五反射鏡64-5；第七反射鏡64-7的位置高於第六反射鏡64-6。
紫外光源62產生之紫外光L由第一反射鏡64-1反射以產生第一反射光L1，而第一反射光L1傳播至第二反射鏡64-2。第二反射鏡64-2反射第一反射光L1以產生第二反射光L2，而第二反射光L2向上傳播至第三反射鏡64-3。第三反射鏡64-3反射第二反射光L2以產生第三反射光L3，而第三反射光L3向上傳播至第四反射鏡64-4。第四反射鏡64-4反射第三反射光L3以產生第四反射光L4，而第四反射光L4傳播至第五反射鏡64-5。第五反射鏡64-5反射第四反射光L4以產生第五反射光L5，而第五反射光L5向上傳播至第六反射鏡64-6。第六反射鏡64-6反射第五反射光L5以產生第六反射光L6，而第六反射光L6向上傳播至第七反射鏡64-7。最後，第七反射鏡64-7反射第六反射光L6以產生第七反射光L7，使第七反射光L7由出口Po離開殼體61，並照射光罩65以對目標物66進行光刻。紫外光L的傳輸路徑是圍繞紫外光源62且形成具有中心軸M的螺旋路徑S，並形成與前述實施例不同的立體路徑。當然，該些反射鏡64-1、64-2、64-3、64-4、64-5、64-6、64-7的位置可依實際需求變化，使紫外光L的傳輸路徑為立體的螺旋路徑S即可，並不限於本實施例所舉例的位置。
當然，上述僅為舉例說明，螺旋式紫外光源裝置6之結構、反射鏡之結構及各元件之間的協同關係均可以依實際需求變化，本發明並不以此為限。
綜上所述，根據本發明之實施例，螺旋式紫外光源裝置之殼體內部之複數個反射鏡可沿螺旋路徑設置，使紫外光源產生的紫外光透過反射鏡的反射能沿螺旋路徑傳送，其能大幅縮短紫外光的傳輸路徑，因此能夠有效地防 止光能量的損耗，以避免光強度過度的衰減，同時又可使產生的平衡光之均勻性高提升，並達到更高的效率。
又，根據本發明之實施例，螺旋式紫外光源裝置之紫外光源為紫外光發光二極體陣列，其能在同一時間分別調整每一個紫外光發光二極體模組的輸出功率以進行第一次均勻度調整，並配合積分器或陣列透鏡以進行第二次均勻度調整，經過多個反射鏡反射並由出口離開殼體的平衡光的均勻度能大幅提升，更能符合實際應用的需求。
另外，根據本發明之實施例，螺旋式紫外光源裝置之紫外光源為紫外光發光二極體陣列，其不需要大型的冷卻系統，故螺旋式紫外光源裝置的紫外光源的設置位置可以更有彈性，不需要一定是設置在光刻系統的一側，而是可以設置在光刻系統的中心。另外，由於螺旋式紫外光源裝置不需要大型的冷卻系統，故尺寸能夠大幅縮小，故能有效地降低半導體製程無塵室的運行成本。
此外，螺旋式紫外光源裝置的設計不需要採用前透鏡，故不會因前透鏡的因素使光刻系統的性能受到影響，使光刻系統的性能可有效地提升。
可見本發明在突破先前之技術下，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟悉該項技藝者所易於思及，其所具之進步性、實用性，顯已符合專利之申請要件，爰依法提出專利申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵創作，至感德便。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。其它任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應該包含於後附之申請專利範圍中。
1: 螺旋式紫外光源裝置 11: 殼體 12: 紫外光源 121: 光源陣列 13: 光均勻化模組 14-1: 第一反射鏡 14-2: 第二反射鏡 14-3: 第三反射鏡 14-4: 第四反射鏡 15: 光罩 16: 目標物 Pi: 起始點 Po: 出口 S: 螺旋路徑 L: 紫外光 L1: 第一反射光 L2: 第二反射光 L3: 第三反射光 L4: 第四反射光 M: 中心軸

Claims (10)

  1. 一種螺旋式紫外光源裝置，係包含： 一殼體，其具有一起始點及一出口； 一紫外光源，係設置於該起始點，並產生一紫外光；以及 一反射鏡組，係包含複數個反射鏡，該些反射鏡沿一螺旋路徑設置，使該些反射鏡分佈於該螺旋路徑； 其中，該螺旋路徑具有一中心軸，且該些反射鏡相繼反射該紫外光，使該紫外光沿該螺旋路徑傳送，並由該出口離開該殼體。
  2. 如請求項1所述之螺旋式紫外光源裝置，其中該些反射鏡選自由平面鏡、球面鏡及非球面鏡所組成之群組。
  3. 如請求項1所述之螺旋式紫外光源裝置，其中該些反射鏡包含一第一反射鏡、一第二反射鏡、一第三反射鏡及一第四反射鏡，該第一反射鏡反射該紫外光以產生一第一反射光，該第二反射鏡反射該第一反射光以產生一第二反射光，該第三反射鏡反射該第二反射光以產生一第三反射光，而該第四反射鏡反射該第三反射光以產生一第四反射光，使該第四反射光由該出口離開該殼體。
  4. 如請求項3所述之螺旋式紫外光源裝置，其中該第三反射鏡之長度及寬度及該第四反射鏡之長度及寬度大於該第二反射鏡之長度及寬度，該第二反射鏡之長度及寬度大於該第一反射鏡之長度及寬度。
  5. 如請求項3所述之螺旋式紫外光源裝置，其中該第一反射鏡之焦距為50~200mm，該第二反射鏡之焦距為1000~2000mm，該第三反射鏡之焦距為2500~3500mm，而該第四反射鏡之焦距為2500~3500mm。
  6. 如請求項1所述之螺旋式紫外光源裝置，其中該些反射鏡中的二個最接近該出口的該些反射鏡的長度及寬度會大於其它該些反射鏡的長度及寬度。
  7. 如請求項1所述之螺旋式紫外光源裝置，更包含一光均勻化模組，該光均勻化模組設置於該紫外光源與鄰近於該紫外光源之該反射鏡之間或任二個相鄰的該些反射鏡之間。
  8. 如請求項7所述之螺旋式紫外光源裝置，其中該光均勻化模組為一積分器或一陣列透鏡。
  9. 如請求項1所述之螺旋式紫外光源裝置，其中該些反射鏡之中心及該紫外光源的中心位於同一平面。
  10. 如請求項1所述之螺旋式紫外光源裝置，其中該紫外光源包含複數個紫外光模組，該些紫外光模組以陣列的形式排列，且各個該紫外光模組的輸出功率為可調整。
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