ALE光刻曝光光源与常见矩阵式LED光源性能对比

导读

汇集多种优势特征于一体的平行紫外光源是半导体芯片制造中实现高精度、超准确曝光效果的关键。对比矩阵式LED光源，友思特ALE光源的光刻曝光效果展示出了优异的性能。

矩阵式LED光源 vs ALE光刻曝光光源

随着半导体技术的飞速发展，光刻曝光技术作为芯片制造的核心环节之一，对光源的参数要求也越来越高。一款优异的紫外光源应该具备高功率输出、卓越的稳定性、长久的寿命、高度的均匀性以及较小的发散角等特点，才能满足高精度、高准确的掩膜或投影式光刻曝光方式。

实现平行紫外光源的方式有很多种，市面上较为常见的为矩阵式LED光源，通过将多个LED芯片按照一定规律排列，形成矩阵结构，从而实现对不同区域的光照控制。该技术具有成本低、易于实现大规模生产等优点，因此在商业领域得到了广泛应用。

图1. 矩阵LED光源

而友思特 ALE 光刻曝光光源则采用了先进的高功紫外芯片和准直透镜技术，设计精密的光路设计和控制系统，能够实现高精度、高均匀性的光刻曝光，满足现代曝光工艺对光源的高要求。

图2. 通过光纤耦合准直透镜、直接耦合准直透镜

本文将两种光源的性能进行对比分析，为曝光光源领域的研究和应用提供参考。

光源性能对比

1.波长输出

友思特光刻曝光光源在波长输出方面表现出色，能够随意搭配365、385、405、435nm 等不同波长的光源，从而增加设备的光通道数量，满足多样化需求。而矩阵式LED光源则多为单波长或双波长设置，较少有三波长或四波长配置。

图3. ALE/1.4波长输出

2.功率输出

在功率输出方面，得益于其先进的PRI技术和精密的光路设计，友思特光刻曝光光源的功率堪比几KW的超高压汞灯。矩阵式LED光源借助较高功率的芯片组装，也可以实现较高的输出功率。

图4. ALE/3.2与200W汞灯对比 图5. ALE/2与5000W汞灯对比

3.均匀性

均匀性是光刻曝光光源的重要性能指标之一。友思特光刻曝光光源在任意面积上都能实现<2%的均匀性，表现出色。而矩阵式LED光源最高可实现3%的均匀性，且拼接矩阵LED之间的距离存在误差，存在功率波峰和波谷的问题，可能导致光刻效果的不均匀。

图6. 矩阵LED拼接处功率不均匀

4.发散角

发散角越小，证明光源的平行度越小，光线越平行，曝光精度越高，发生衍射的概率越小。友思特光刻曝光光源的发散角极限可以做到1.4°，而矩阵式LED光源的发散角则在1.5-5°之间。

5.冷却系统

冷却系统对于保证光源的稳定运行至关重要。友思特光刻曝光光源采用了TEC+特殊液体冷却系统，能够确保光源在高功率下温度不超过30℃，且温度过高时会报警，保证了光源的稳定性和安全性。而矩阵式LED光源则通常采用水冷+空气冷却方式，无专门的温度控制系统，需要定期维护。

图7. ALE制冷系统，黄色管子内为特殊冷却液体

6.稳定性

稳定性是衡量光源性能的重要指标之一。友思特光刻曝光光源采用了闭环控制系统，单独监控LED模块的输出，不断调整LED的电功率来校正输出变化，确保工作过程中功率输出的稳定性。而矩阵式LED光源则较少配备闭环回馈控制系统，工作过程中功率输出可能存在波动。

图8. 闭环控制系统的稳定性优势

7.工作寿命

寿命方面，友思特光刻曝光光源的曝光时间可达5000-10000小时，而矩阵式LED光源的寿命则较为不准确，但通常在1-3年之间。需要注意，随着使用时间的增加，矩阵式LED光源的光强可能会逐渐降低，需要通过调节输出功率来保持所需的曝光强度。

8.客户应用和需求

在选择光刻曝光光源时，客户的应用需求和场景是至关重要的考虑因素，对于需要高精度、高稳定性、长寿命和多样化波长输出的客户来说，友思特光刻曝光光源是最佳的选择。同事，友思特光源提供远程控制、PLC控制和以太网控制接口，非常适合用于各种半导体工艺、汽车、工业集成。

友思特紫外曝光系统套装

ALE/1 UV-LED

友思特 ALE/1 紫外光源，采用先进的无汞设计，结合了汞放电灯的辐射功率和光谱特性以及 LED 技术的工艺优势，可实现高达 30W 的光输出。基于模块化的平台，能在光路中组合多达5个高性能 LED，实现光谱组成的高度灵活性和定制化。

ALE/2 光刻曝光系统

友思特 ALE/2 紫外曝光光源提供极大的曝光效率和性能：350-450nm范围内的窄带和宽带紫外辐射输出；窄带输出功率高达 70W，宽带输出功率高达 80W。系统遵循分布式设计方法，结构紧凑，适合于工业集成，可应用于掩模对准器、大基板光刻工具、高均匀精度曝光等。

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审核编辑 黄宇