学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

紫外LED光刻光源系统的研究与设计

作　者: 王国贵
导　师: 高益庆; 肖孟超
学　校: 南昌航空大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: UV-LED 照明系统 CPC 数字光刻
分类号: TN312.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 92次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

数字无掩模光刻是微纳加工领域的必要技术手段，在集成电路（IntegratedCircuit，IC）制作过程中，省去昂贵的光掩模板，只要对替代的数字掩模（即计算机中的数据）进行修改，特别适合小零件生产、光刻产品样品试制、实验研究等，是近几年的研究热点。本文将新型的紫外发光二极管（UV-LED）光源与照明设计技术相结合，提出了可以用于数字无掩模光刻系统的UV-LED光刻光源系统，具有小型化、环保、低成本等显著优点，具有重要的研究意义。本文在分析各种光刻技术的基础上，提出了用于数字无掩模光刻的UV-LED照明技术，比较分析了各种常用光刻光源的优劣及UV-LED光源的优势，进行了光刻光源系统总体设计、光源分析设计、照明系统ZEMAX软件光学模拟等，光学设计过程中充分考虑了照明匀光能力，分析影响匀光因素。首先，根据所用UV-LED的发光特性及目标照明面光强分布性质，对照明系统的聚光准直单元、匀光单元以及光线叠加输出单元三个主要部分的结构形式进行了分析研究，确定了UV-LED光刻光源系统总体方案。根据数字微镜（DMD）对照明的要求，推算出各个参数，对整个照明系统进行了模拟设计和仿真分析。得到设计UV-LED光刻光源系统时，充分考虑照明均匀性及光能利用率的重要性。本文主要的研究工作有：1、通过查阅大量相关的最新文献资料，充分研究分析了现有光刻光源系统的优点及一些不足，从而引出本文的主要研究内容——UV-LED光刻照明技术，以及对该技术研究的必要性。2、比较分析了现有光刻光源的优缺点，选择UV-LED作为光刻光源具有明显的优势。并根据光刻系统的要求，选用能保证稳定紫外光输出的光源驱动器。3、根据UV-LED的光学特性，设计了聚光准直单元、匀光单元，根据匀光出来的光束性质及光刻系统对照明的要求，设计了照明输出单元。4、对UV-LED光刻光源系统在ZEMAX光学软件中进行模拟分析，使其输出光性能最优化。并进行简单实际光刻的实验研究，对光学模拟仿真结果进行分析讨论。得出CPC与复眼透镜阵列结合进行光刻照明设计的实际可行性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第1章前言  8-18
  1.1 论文研究背景及意义  8-11
  1.2 光刻技术介绍  11-13
    1.2.1 近紫外光刻技术  11-12
    1.2.2 极紫外光刻技术  12
    1.2.3 无掩模数字光刻技术  12-13
  1.3 紫外光刻光源系统介绍  13-15
  1.4 UV-LED 光源及应用国内外发展现状  15-17
    1.4.1 UV-LED 的发展历程  15-16
    1.4.2 UV-LED 在光刻领域的应用前景  16-17
  1.5 本文主要研究内容  17-18
第2章常用光刻光源照明系统  18-32
  2.1 引言  18
  2.2 各常用光刻光源照明系统  18-22
    2.2.1 高压汞灯光刻光源系统  18-20
    2.2.2 紫外激光器光刻光源系统  20-21
    2.2.3 UV-LED 光刻光源系统  21-22
  2.3 UV-LED 光源工作原理及特性  22-31
    2.3.1 UV-LED 工作原理  22-25
    2.3.2 UV-LED 光源特性  25-30
    2.3.3 UV-LED 光源模拟  30-31
  2.4 本章小结  31-32
第3章 UV-LED 光刻光源系统设计方案  32-44
  3.1 引言  32
  3.2 非成像光学理论  32-36
    3.2.1 能量收集率  32-34
    3.2.2 光学扩展量  34-36
    3.2.3 边缘光线理论  36
  3.3 光刻照明方式  36-40
    3.3.1 四极照明  37-38
    3.3.2 环形照明  38-39
    3.3.3 二元光栅照明  39-40
  3.4 光源系统总体方案  40-42
  3.5 UV-LED 光源系统设计参数  42-43
    3.5.1 光源系统设计目标参数  42
    3.5.2 系统各单元设计参数  42-43
  3.6 本章小结  43-44
第4章 CPC 聚光准直单元设计  44-51
  4.1 引言  44
  4.2 非成像聚光器 CPC  44-48
    4.2.1 CPC 聚光器的形成原理  44-46
    4.2.2 CPC 参数理论推导及计算  46-47
    4.2.3 CPC 聚光器的应用  47-48
  4.3 光束准直光路  48-50
    4.3.0 透镜对光束的准直  48-49
    4.3.1 抛物面反射镜对光束准直  49
    4.3.2 CPC 对光束准直  49-50
  4.4 本章小结  50-51
第5章匀光单元设计及系统模拟分析  51-67
  5.1 引言  51-52
  5.2 光学系统均匀照明方法  52-54
  5.3 复眼透镜阵列匀光单元设计  54-62
    5.3.1 复眼透镜阵列匀光原理  54-55
    5.3.2 双排复眼透镜阵列匀光单元设计  55-59
    5.3.3 复眼透镜阵列匀光影响因素分析  59-62
  5.4 基于 ZEMAX 光学软件光学系统模拟  62-66
    5.4.1 ZEMAX 的非序列追迹介绍  62-63
    5.4.2 模拟结果及仿真分析  63-66
  5.5 本章小结  66-67
第6章总结与展望  67-70
  6.1 本文研究工作总结  67-68
  6.2 课题研究展望  68-70
参考文献  70-74
致谢  74-75
硕士期间发表的论文  75-76

紫外LED光刻光源系统的研究与设计

内容摘要

全文目录

相似论文