導(dǎo)讀

匯集多種優(yōu)勢特征于一體的平行紫外光源是半導(dǎo)體芯片制造中實現(xiàn)高精度、超準(zhǔn)確曝光效果的關(guān)鍵。對比矩陣式LED光源，友思特ALE光源的光刻曝光效果展示出了優(yōu)異的性能。

矩陣式LED光源 vs ALE光刻曝光光源

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，光刻曝光技術(shù)作為芯片制造的核心環(huán)節(jié)之一，對光源的參數(shù)要求也越來越高。一款優(yōu)異的紫外光源應(yīng)該具備高功率輸出、卓越的穩(wěn)定性、長久的壽命、高度的均勻性以及較小的發(fā)散角等特點，才能滿足高精度、高準(zhǔn)確的掩膜或投影式光刻曝光方式。

實現(xiàn)平行紫外光源的方式有很多種，市面上較為常見的為矩陣式LED光源，通過將多個LED芯片按照一定規(guī)律排列，形成矩陣結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)對不同區(qū)域的光照控制。該技術(shù)具有成本低、易于實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點，因此在商業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

圖1. 矩陣LED光源

而友思特 ALE 光刻曝光光源則采用了先進的高功紫外芯片和準(zhǔn)直透鏡技術(shù)，設(shè)計精密的光路設(shè)計和控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高均勻性的光刻曝光，滿足現(xiàn)代曝光工藝對光源的高要求。

圖2.?通過光纖耦合準(zhǔn)直透鏡、直接耦合準(zhǔn)直透鏡

本文將兩種光源的性能進行對比分析，為曝光光源領(lǐng)域的研究和應(yīng)用提供參考。

光源性能對比

1.波長輸出

友思特光刻曝光光源在波長輸出方面表現(xiàn)出色，能夠隨意搭配365、385、405、435nm 等不同波長的光源，從而增加設(shè)備的光通道數(shù)量，滿足多樣化需求。而矩陣式LED光源則多為單波長或雙波長設(shè)置，較少有三波長或四波長配置。

圖3. ALE/1.4波長輸出

2.功率輸出

在功率輸出方面，得益于其先進的PRI技術(shù)和精密的光路設(shè)計，友思特光刻曝光光源的功率堪比幾KW的超高壓汞燈。矩陣式LED光源借助較高功率的芯片組裝，也可以實現(xiàn)較高的輸出功率。

圖4. ALE/3.2與200W汞燈對比 圖5. ALE/2與5000W汞燈對比

3.均勻性

均勻性是光刻曝光光源的重要性能指標(biāo)之一。友思特光刻曝光光源在任意面積上都能實現(xiàn)<2%的均勻性，表現(xiàn)出色。而矩陣式LED光源最高可實現(xiàn)3%的均勻性，且拼接矩陣LED之間的距離存在誤差，存在功率波峰和波谷的問題，可能導(dǎo)致光刻效果的不均勻。

圖6.?矩陣LED拼接處功率不均勻

4.發(fā)散角

發(fā)散角越小，證明光源的平行度越小，光線越平行，曝光精度越高，發(fā)生衍射的概率越小。友思特光刻曝光光源的發(fā)散角極限可以做到1.4°，而矩陣式LED光源的發(fā)散角則在1.5-5°之間。

5.冷卻系統(tǒng)

冷卻系統(tǒng)對于保證光源的穩(wěn)定運行至關(guān)重要。友思特光刻曝光光源采用了TEC+特殊液體冷卻系統(tǒng)，能夠確保光源在高功率下溫度不超過30℃，且溫度過高時會報警，保證了光源的穩(wěn)定性和安全性。而矩陣式LED光源則通常采用水冷+空氣冷卻方式，無專門的溫度控制系統(tǒng)，需要定期維護。

圖7. ALE制冷系統(tǒng)，黃色管子內(nèi)為特殊冷卻液體

6.穩(wěn)定性

穩(wěn)定性是衡量光源性能的重要指標(biāo)之一。友思特光刻曝光光源采用了閉環(huán)控制系統(tǒng)，單獨監(jiān)控LED模塊的輸出，不斷調(diào)整LED的電功率來校正輸出變化，確保工作過程中功率輸出的穩(wěn)定性。而矩陣式LED光源則較少配備閉環(huán)回饋控制系統(tǒng)，工作過程中功率輸出可能存在波動。

圖8. 閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性優(yōu)勢

7.工作壽命

壽命方面，友思特光刻曝光光源的曝光時間可達(dá)5000-10000小時，而矩陣式LED光源的壽命則較為不準(zhǔn)確，但通常在1-3年之間。需要注意，隨著使用時間的增加，矩陣式LED光源的光強可能會逐漸降低，需要通過調(diào)節(jié)輸出功率來保持所需的曝光強度。

8.客戶應(yīng)用和需求

在選擇光刻曝光光源時，客戶的應(yīng)用需求和場景是至關(guān)重要的考慮因素，對于需要高精度、高穩(wěn)定性、長壽命和多樣化波長輸出的客戶來說，友思特光刻曝光光源是最佳的選擇。同事，友思特光源提供遠(yuǎn)程控制、PLC控制和以太網(wǎng)控制接口，非常適合用于各種半導(dǎo)體工藝、汽車、工業(yè)集成。

友思特紫外曝光系統(tǒng)套裝

ALE/1 UV-LED

友思特 ALE/1 紫外光源，采用先進的無汞設(shè)計，結(jié)合了汞放電燈的輻射功率和光譜特性以及 LED 技術(shù)的工藝優(yōu)勢，可實現(xiàn)高達(dá) 30W 的光輸出。基于模塊化的平臺，能在光路中組合多達(dá)5個高性能 LED，實現(xiàn)光譜組成的高度靈活性和定制化。

ALE/2 光刻曝光系統(tǒng)

友思特 ALE/2 紫外曝光光源提供極大的曝光效率和性能：350-450nm范圍內(nèi)的窄帶和寬帶紫外輻射輸出；窄帶輸出功率高達(dá) 70W，寬帶輸出功率高達(dá) 80W。系統(tǒng)遵循分布式設(shè)計方法，結(jié)構(gòu)緊湊，適合于工業(yè)集成，可應(yīng)用于掩模對準(zhǔn)器、大基板光刻工具、高均勻精度曝光等。

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審核編輯 黃宇