一种时分复用曝光光源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种时分复用曝光光源，包括脉冲光线出射组件、匀光模块、准直透镜组、转向棱镜组、数字微反射镜、投影镜头和曝光台面，该时分复用曝光光源通过脉冲出射组件中相邻紫外光源的脉冲间隔同数字微反射镜工作状态切换的脉冲间隔匹配，可以有效消除曝光台面的“拖影”现象，提高曝光质量，同时，工作在脉冲模式的光源可以通过控制占空比获得较大的脉冲能量输出，多光源按时间先后依次曝光，进一步降低了曝光光源的占空比，有利于光源的过载保护和有效散热，可以获得稳定的光功率输出。

【技术实现步骤摘要】
一种时分复用曝光光源
本技术涉及紫外曝光光源
，具体为一种时分复用曝光光源。
技术介绍
紫外曝光技术在半导体、集成电路板、液晶基板等产品的生产制造领域有着广泛的应用，随着曝光工艺的精细化，对曝光工件的精度提出了更高的要求。曝光能量是光照强度和曝光时间的乘积，其数值大小直接影响着光刻胶表面获取的曝光能量，进而影响产品的关键尺寸(CriticalDimension)的精准性。当光源在台面的光照强度不足时，一般通过增加曝光时间才能保证代加工件的足够曝光量，这样带来的影响是生产效率不高，且会增加用于光源散热的成本。通过增加台面的光照强度可以提高曝光能量。传统的方式是增加同一出光面的光源的数量，这样会带来光源体积的增加以及光展量的增大，而且并未解决有限光展量曝光的能量提高，同时带来了光源大功率输出时的散热问题。而多光源通过合光器件共轴传输会增加系统的复杂性和调节难度。数字微反射镜(简称DMD)是一种由大量微小反射镜组成的微镜阵列，通过数字电压信号控制微镜片可以进行固定角度的偏转，从而实现入射光的空间调制，利用数字微反射镜作为空间光调制器的扫描式曝光的工作原理：紫外光经照明系统入射到数字微反射镜表面，调制后的光经过投影镜头把图像成在涂有光刻胶的基底上，数字微反射镜改变形状，基底做步进扫描运动，可以得到完整的曝光图案。当光源输出连续光时，数字微反射镜在不同调制图形的切换过程中，微反射镜偏转需要一定的切换时间(以TI的DLP9500UV型DMD为例，微反射镜完成一次偏转的时间典型值为13us)，会导致曝光台面在微反射镜短暂的偏转过程中出现图案的偏移、模糊，即“拖影”现象，影响曝光的质量，技术专利CN109960113A中提出一种利用同步脉冲信号控制激光器的发射和数字微反射镜上微镜的翻转动作相匹配，从而获得清晰、瑞利的曝光图形，但激光器在大功率脉冲模式工作时会产生热量堆积，反过来又会影响光源的出光效率，文中对这个问题并未提出解决方案。已知的专利中，为了提高出射光的曝光量，同时减小光源的散热压力，可以使用多个发光元件依次进行脉冲点灯的方法，通过射出脉冲光的方法与使发光元件连续点灯的方法相比获得的光量增高，专利CN101680617B-照明用光源装置和CN101523111A-光源装置中设置有圆环状排列且向着圆环中心射出光的发光器件，以及以该圆环的中心轴线为中心进行旋转。发光元件为脉冲工作的LED光源，并利用导光元件将发光元件发出的光引导到后方光学系统中。当这种结构应用到数字微反射镜直写曝光系统中用于解决数字微反射镜翻转过程产生的“拖影”时，由于导光部件整体固定在旋转基座上，如何驱动导光部件旋转以满足相邻光源偏转间隔与数字微反射镜上微反射镜翻转一次所用时间的有效匹配是需要解决的问题。特别是当光源体积增大伴随的导光器件体积增大，使得匹配难度增加。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种时分复用曝光光源，结构简单，可以有效消除曝光台面的“拖影”现象，提高曝光质量，同时，工作在脉冲模式的光源可以通过控制占空比获得较大的脉冲能量输出，多光源按时间先后依次曝光，进一步降低了曝光光源的占空比，有利于光源的过载保护和有效散热，可以获得稳定的光功率输出，可以有效解决
技术介绍
中的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种时分复用曝光光源，包括脉冲光线出射组件、匀光模块、准直透镜组、转向棱镜组、数字微反射镜、投影镜头和曝光台面，所述脉冲光线出射组件、匀光模块、准直透镜组和转向棱镜组从左到右依次排布，所述数字微反射镜位于转向棱镜组的上方，所述匀光模块、准直透镜组和转向棱镜组中心位于同一条直线上，所述投影镜头位于转向棱镜组的正下方，所述曝光台面位于投影镜头的正下方。进一步的，所述脉冲光线出射组件包括旋转反射镜一，所述旋转反射镜一的外侧均匀设有紫外光源，围绕旋转反射镜中心轴成圆环状排列，旋转反射镜一的左侧中心通过旋转中心轴与外部步进电机连接，所述旋转反射镜一的右侧设有聚光透镜组，紫外光源使用的是LED阵列光源，以脉冲方式工作，可以是单个波长，也可以是多个波长的组合，通过外部步进电机带动旋转反射镜一转动，多个紫外光源发出的紫外光按时间先后照射到旋转反射镜一上并出射时序的脉冲紫外光，之后通过聚光透镜组的对光线进行汇聚。进一步的，所述的旋转反射镜可以是固定好的带一定角度的平面反射镜，也可以是具有一定角度的反射棱镜，所述的步进电机通过同步控制电路可以控制旋转反射镜的转动步长和每个步长的作用时间。所述聚光透镜组为凸透镜，所述的匀光模块为实心石英棒或内表面镀高反膜的中空石英罩，上述聚光透镜组和匀光模块的组合也可以用双排复眼透镜或棒状透镜阵列来代替，以实现较好的匀光效果。进一步的，所述脉冲光线出射组件设置有旋转反射镜二，旋转反射镜二的左侧中心通过旋转中心轴与外部步进电机连接，所述旋转反射镜二的外侧均匀设有激光光源模块，所述旋转反射镜二的右侧设有透镜组一，通过多个激光光源模块使得出射的紫外光具有较好的均匀度，再通过旋转反射镜二反射，按时间先后依次出射均匀的脉冲紫外光，激光光源具有体积小、功率大、光束集中的优点，在获得较大的能量输出的同时可以增加圆周排列的光源的数量，可以在转速不变的情况下减小相邻光源的转换间隔时间。进一步的，所述激光光源模块包括激光光源一，所述激光光源一的光源一侧设有锥形光棒一，锥形光棒一远离与激光光源一连接的一端设有方形光棒一，锥形方棒和方形光棒组成复合匀光器，激光光源一为单个芯片封装或多个芯片阵列封装，激光光源一出光端面与复合匀光器紧密胶合，通过锥形光棒一和方形光棒一可以对激光光源一出射的光线进行整合匀光。进一步的，所述脉冲光线出射组件包括方形光棒二，所述方形光棒二的左端均匀设有阵列排布的多个锥形光棒二，所述锥形光棒二左侧设有一一对应的旋转反射镜三，所述旋转反射镜三的外侧均匀设有圆周排列的激光光源二，方形光棒二的右侧设有透镜组二，旋转反射镜三的左端中心通过旋转中心轴与外部步进电机连接，通过多组激光光源二出射光源到对应的旋转反射镜三上，通过旋转反射镜三将光线反射到锥形光棒二和方形光棒二上，通过锥形光棒二和方形光棒二对光线处理。进一步的，所述脉冲光线出射组件包括双面旋转反射镜，所述双面旋转反射镜的外侧均匀设有紫外光源二，双面旋转反射镜的左端中心通过旋转中心轴与外部步进电机连接，通过紫外光源二发出光线，通过双面旋转反射镜可以进行双面反射，以此进行脉冲工作。进一步的，脉冲光线出射组件包括两个二向色镜，所述二向色镜呈45度角放置，两个二向色镜的上方均设有两个对应的组合光源模块，组合光源模块包括旋转反射镜和围绕旋转中心轴的多个紫外光源，左侧的二向色镜的左侧设有一个组合光源模块，由三个组合光源模块通过电控模块选择性输出单波长或多波长组合的紫外光，可以适用对不同波长或复合波长敏感的光刻胶的适用范围，提高曝光机对不同产品的适用性。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本时分复用曝光光源，具有以下好处：1、本技术上设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种时分复用曝光光源，其特征在于：包括脉冲光线出射组件、匀光模块(1)、准直透镜组(2)、转向棱镜组(3)、数字微反射镜(4)、投影镜头(5)和曝光台面(6)，所述脉冲光线出射组件、匀光模块(1)、准直透镜组(2)和转向棱镜组(3)从左到右依次排布，所述数字微反射镜(4)位于转向棱镜组(3)的上方，所述匀光模块(1)、准直透镜组(2)和转向棱镜组(3)中心位于同一条直线上，所述投影镜头(5)位于转向棱镜组(3)的正下方，所述曝光台面(6)位于投影镜头(5)的正下方。/n

【技术特征摘要】
1.一种时分复用曝光光源，其特征在于：包括脉冲光线出射组件、匀光模块(1)、准直透镜组(2)、转向棱镜组(3)、数字微反射镜(4)、投影镜头(5)和曝光台面(6)，所述脉冲光线出射组件、匀光模块(1)、准直透镜组(2)和转向棱镜组(3)从左到右依次排布，所述数字微反射镜(4)位于转向棱镜组(3)的上方，所述匀光模块(1)、准直透镜组(2)和转向棱镜组(3)中心位于同一条直线上，所述投影镜头(5)位于转向棱镜组(3)的正下方，所述曝光台面(6)位于投影镜头(5)的正下方。


2.根据权利要求1所述的一种时分复用曝光光源，其特征在于：所述脉冲光线出射组件包括旋转反射镜一(9)，所述旋转反射镜一(9)的外侧均匀设有紫外光源(10)，围绕旋转反射镜中心轴成圆环状排列，旋转反射镜一(9)的左侧中心通过旋转中心轴与外部步进电机连接，所述旋转反射镜一(9)的右侧设有聚光透镜组(7)。


3.根据权利要求2所述的一种时分复用曝光光源，其特征在于：所述的紫外光源(10)以脉冲方式工作，通过外部步进电机带动旋转反射镜一(9)转动，多个紫外光源(10)发出的紫外光按时间先后照射到旋转反射镜一(9)上，并出射时序的脉冲紫外光。


4.根据权利要求1所述的一种时分复用曝光光源，其特征在于：所述脉冲光线出射组件设置有旋转反射镜二(13)，旋转反射镜二(13)的左侧中心通过旋转中心轴与外部步进电机连接，所述旋转反射镜二(13)的外侧均匀设有激光光源模块(14)，所述旋转反射镜二...

【专利技术属性】
技术研发人员：张博，李康，
申请(专利权)人：河南百合特种光学研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41