UV-EXP系列光刻曝光系统 紫外光刻曝光系统 高功率 UV-LED 源 远程控制选项

idonus UV-EXP系列曝光系统专为满足最严格的光质量需求而设计,采用高功率UV-LED光源、优质光均匀器和远心光学系统。它既可以作为独立的桌面设备使用,提供足够的工作空间以容纳您的基板,也可以集成到您的系统中。本文将帮助您选择最适合您需求的型号,并规划其在您的工作流程中的集成。

光学系统架构

图 1:光学系统架构简化示意图。 独立型 UV-EXP200S-SYS 的照片(此处配有我们第一代 UV-EXP-CU)。

光源单元(UV-EXP-LE)

UV-EXP 系统内部嵌入了我们的高性能 UV LED 光源单元(UV-EXP-LE)。通常,单颗 LED 产生的光波长为 365 nm、385 nm、395 nm、405 nm、435 nm 或这些波长的组合(在我们的标准配置中为 365/405/435 nm)。UV-EXP-LE 通过电子控制精确调节,并通过空气或水冷却。安装在 UV-EXP 背部的电源模块提供所需的工作电流。
LED 产生的原始光经过一套高级均匀化光学元件处理后,均匀化为一致的光线,然后进入曝光源外壳进一步处理。

机械基础(UV-MB)和 UV 防护罩(UV-SHIELD)

机械基础(UV-MB)支撑 UV-EXP 系统,UV 防护罩封闭了工作空间。它被设计为为您的基片和对准工具提供充足的工作空间。四周的 UV 防护罩过滤掉有害的 UV 光,保护您的眼睛和周围的材料,同时始终保持视觉控制。

曝光源(UV-EXP)

曝光源采用无反射外壳,封闭光源单元并支撑远心光学系统。准直光学元件将发散的(但已均匀化的)紫外线光线垂直对准您的基片。
该光源是为特定的曝光区域设计的。根据您的基片尺寸,您可以选择我们的标准尺寸(Ø150、□150、Ø200、□200 和 □300 毫米)。也可提供定制尺寸。

控制单元(UV-EXP-CU)和反馈传感器(UV-SENS-GaP)

曝光系统的操作由 UV-EXP-CU 控制单元控制。通过紫外线和温度传感器的反馈回路,UV-EXP-CU 控制功率、曝光时间、辐照度或剂量。系统提供了安全互锁功能。
也可以提供远程控制单元 UV-EXP-RCPU,以便与您的现有设备协议进行集成。

UV-EXP产品线

型号 UV-EXP150R-SYS UV-EXP150S-SYS UV-EXP200S-SYS 或 UV-EXP200R-SYS UV-EXP300S-SYS
曝光区域 Ø 150 mm 150 × 150 mm² 200 × 200 mm² 或 Ø 200 mm 300 × 300 mm²
波长 365 nm 和/或 385 nm / 395 nm / 405 nm / 435 nm(一个波长为标准)

所有型号可配置多波长峰值的 UV-LED(例如,1LE-3WL:365/405/435 nm 组合)

辐照度(@ 365 nm) 40 mW/cm² 40 mW/cm² 25 mW/cm² 12 mW/cm²
辐照度(@ 385、395 和 405 nm) 50 mW/cm² 50 mW/cm² 30 mW/cm² 17 mW/cm²
辐照度不均匀度 *1 ±3% ±3% ±3% ±3%
准直角度 *2(±α,FWHM c) ±1.8° ±1.8° ±1.4° ±0.9°
工作距离(WD) 350 mm 300 mm 400 mm 300 mm
选项 ☐ 可调准直角度 – UV-ACA:手动更换孔径以减少准直角度,辐照度会受到影响。该模块安装在光源上,UV-EXP 配有手动更换孔径的开口
☐ 水冷 – UV-WA:适用于连续使用,提供高度稳定的输出
☐ 光源升级为 2× 或 3× LED,具有不同波长 –(2LE 或 3LE):提高使用的多功能性(UV-EXP 配有外部可操作的机械开关,用户可以选择使用的 LED)
☐ 样品夹具:用于软接触或真空接触的基片和掩模夹具(Chuck):
☐ Ø 2’’ ☐ Ø 3’’ ☐ Ø 100 mm ☐ Ø 150 mm ☐ Ø 200 mm ☐ Ø 300 mm

*1 辐照度不均匀度表示为 ±C,其中 C 是 Michelson 对比度比率:C = (最大值 – 最小值) / (最大值 + 最小值)。
*2 为避免歧义,半角用  表示,全角用 2 表示。因此,准直角度为 2 或 ±,如数据表中所示。
c FWHM:半最大宽度 (Full Width at Half Maximum)。

高功率 UV-LED 源

图 2:我们 UV-LED 的光谱分布。为对比起见,标出了汞光谱特征性的 i 线、h 线和 g 线。

我们的 UV-EXP 曝光系统集成了高功率发光二极管(LED)来生成紫外光。与传统系统中使用的汞(Hg)灯相比,LED 具有许多优势,正在推动整个行业的转型。下表中列出了 LED 技术的主要技术特点,而图 2 中展示了与 UV 光刻相关的 4 个波长的光谱分布。
365 nm 的 UV-LED 提供了最佳的多功能性,并且是我们推荐的大多数应用的选择。对于过程效率至关重要的参数,385 nm 是某些光刻胶的最佳选择。
2LE 或 3LE 选项允许在曝光单元上安装 ×2 或 ×3 个 LED,并可以在需要时在几秒钟内手动切换。

高功率 UV-LED
光谱
  • 每个 LED 在设定波长附近呈准高斯分布(可混合波长):
    • 365 nm、385 nm、395 nm、405 nm、435 nm
    • 365/405 nm(i 线和 h 线)
    • 365/405/435 nm(i 线、h 线和 g 线)
  • 无能量浪费于非必要波长,最小化样品加热
  • 每种应用所需剂量可计算并精确控制
寿命 寿命 >10,000 小时(实际曝光时间)
稳定性
  • 无需预热(即开即用)
  • 无需快门
  • 性能受温度影响(在最高工作温度下约下降 10%,可通过反馈控制补偿)
环境影响
  • 不含有害物质
  • 高能效

光照质量

图 3:质量控制报告节选(适用于我们所有产品)。均匀性测试结果来自 UV-EXP300S 系统。

光刻工艺要求照射晶圆的光源具有 均匀性、准直性和远心性

均匀性 确保整个光刻胶表面获得一致的曝光/固化水平,典型的照度不均匀性要求低于 ±5%。我们的 UV-EXP 产品保证 ±3% 的均匀性,优于大多数竞争对手。每台 UV-EXP 出厂前都会在 4000 多个点扫描照射区域,确保均匀性。

准直角(collimation angle)在 ±1° 至 ±2° 之间(具体取决于型号)。该角度足够小,可用于 精细结构曝光,同时适用于 厚光刻胶层

UV-ACA(可调准直角) 选项提供一组可更换的固定光阑,可用于 进一步降低准直角,但会相应降低照度输出。

图 4:扫描电子显微镜(SEM)显微照片,对比使用传统汞蒸气灯与我们 UV-LED 曝光设备对不同光刻胶的曝光效果。

UV-EXP-CU 控制单元与反馈控制

安装在我们 UV-EXP 系统上的 UV-SENS-GaP 传感器

UV-EXP-CU 控制单元(第二代型号,默认包含)可实现对曝光参数的全面控制:

  • 曝光时长:0.1 至 600 秒
  • 电流控制:调节 LED 供电电流,范围为额定电流的 10% 至 100%
  • 辐照度控制:从最低 5 mW/cm² 至系统最大辐照度
  • 剂量控制:总剂量(辐照度 × 时间)范围 10 至 9,000 mJ/cm²
  • 光谱功率分布 (SPD) 调节:适用于多波长光源,支持全光谱分布控制

精准输出由磷化镓 (GaP) UV-SENS GAP 传感器(系统标配)确保,该传感器安装在 UV-EXP 机身上,并通过闭环反馈控制调节辐照度。

此外,光源引擎的温度实时测量与显示,冷却系统自动调节以维持安全工作温度。

  • 标准冷却方式:空气冷却热管系统
  • 水冷选项 (UV-WA):推荐用于长时间工作,以确保更高的工艺稳定性

远程控制选项

空气冷却热管系统的详细结构
  • UV-EXP-RCU 远程控制单元(可选)适用于 OEM 集成商
  • 通过ModBus TCP 协议实现主控系统直接控制
  • 支持脉冲操作

如需 UV-EXP-RCU 的详细技术文档,请联系销售团队。

UV-EXP-CU 第二代配备了一个 10 英寸触摸屏。

UV-EXP150R-SYS 的详细信息

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