[实用新型]一种投影式光刻机用UV-LED光引擎设备

说明书

一种投影式光刻机用UV‑LED光引擎设备，包括外壳和光学系统，光学系统包括光源系统、光阑和中继光学系统，光源系统的出射光线依次经光阑和中继光学系统后照射到目标面上，光源系统按光路方向依次包括光源模块、集光模块、匀光模块和聚光模块，聚光模块包括第一聚光透镜和第二聚光透镜，中继光学系统包括第一光学透镜组、第二光学透镜组合平面反射镜；外壳包括相互连接的第一壳体、第二壳体和第三壳体，光源系统设在第一壳体内，第二聚光透镜设在第一壳体与第二壳体的连接处，光阑和第二光学透镜组设在第二壳体内，平面反射镜和第二光学透镜组设在第三壳体内。本实用新型体积小，且技术参数满足中高端领域的应用需求。

技术领域

本实用新型涉及光刻机，尤其是一种投影式光刻机用UV-LED光引擎设备。

背景技术

UVA段光刻机光引擎应用产品，目前接近式/接触式光刻机和I-line投影式光刻机光引擎，市场上90%以上接近/接触式光刻机和I-Ling/G-Line投影光刻机采用汞灯光引擎，LED应用近两年才刚开始，增量市场还有巨大的潜力。汞灯寿命短（1000-1500h），更换调机频率高，同属于重金属污染，光引擎综合分成本高，耗电量高，光子利用率低。UVA-LED光引擎可达到汞灯10倍以上寿命，且功率仅为汞灯的10%-20%且无汞污染，能够实现高效节能环保，降低光刻机使用费用。目前，市面上现有的UV-LED光引擎系统方案，基本都是适用PCB线路板生产的。其关键技术参数如照射面均匀性、出射角度、辐射强度，达不到中高端领域的应用需求，例如存储器芯片、处理器芯片、平板显示器件、MEMS（微机电系统）、功率器件等；另外，现有UVA段光刻机光引擎设备光学系统及布局不合理，导致整体体积大。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种投影式光刻机用UV-LED光引擎设备，体积小，且技术参数满足中高端领域的应用需求。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种投影式光刻机用UV-LED光引擎设备，包括外壳和光学系统，所述光学系统包括光源系统、光阑和中继光学系统，光源系统的出射光线依次经光阑和中继光学系统后照射到目标面上，所述光源系统按光路方向依次包括光源模块、集光模块、匀光模块和聚光模块，所述聚光模块包括第一聚光透镜和第二聚光透镜，所述中继光学系统包括第一光学透镜组、第二光学透镜组合平面反射镜；所述外壳包括相互连接的第一壳体、第二壳体和第三壳体，所述光源系统设在第一壳体内，所述第二聚光透镜设在第一壳体与第二壳体的连接处，所述光阑和第二光学透镜组设在第二壳体内，所述平面反射镜和第二光学透镜组设在第三壳体内。本实用新型光学原理：集光模块的作用是将UV-LED芯片辐射的紫外光能量高效取出并整形到一定角度内；匀光模块的作用是将集光模块发出的紫外光辐射能量进行深度均匀化；聚光模块的作用是将匀光模块出射的紫外光能量汇聚至焦平面处获得合适的光斑大小；光阑的作用是初步过滤光源系统出射的杂散光；中继光学系统的作用是将由聚光模块焦平面处的光斑按一定比例进行缩放使得目标面的光斑大小适中和辐射强度满足要求，校正整个光学系统的像差和畸变，并进一步消除杂散光。本实用新型提供的技术方案达到的技术参数为：高辐射强度≥2000mW/cm²,辐射能量均匀性≥97%，该技术参数的光引擎系统可应用于投影式光刻机光引擎光学系统，能够有效应对中高端应用领域的光刻，例如存储芯片、处理器芯片、平板显示器件、MEMS、功率器件等。光学系统的各个模块分别安装在三个壳体内，通过合理的布局能够缩小设备的体积。

作为改进，所述光源模块、集光模块、匀光模块、聚光模块的第一聚光透镜设在第一固定套上，所述第一固定套固定在第一壳体的一端；所述第二聚光透镜通过第二固定套固定在第二壳体的一端；所述第一光学透镜组通过第三固定套固定在第二壳体的另一端；所述第二光学透镜组通过第四固定套固定在第三壳体的一端；所述平面反射镜通过固定板固定在第三壳体的斜面上。