紫外线光源
相较於较常用的紫外线光源:
UV灯可简单地定义为在各种电子工业领域使用紫外光源的灯。
各波段UV波长100nm~400nm含盖如下图,可依据其工业用途分类。
1. 种类: 超高压汞氙短弧灯、高压水银灯、金属卤化物灯、高压氙气弧灯、低压水银灯、紫外线萤光灯、准分子灯、氘灯、高压钠灯等各式气体放电灯。
2. 用途: 紫外线干燥、固化、曝光、晒版、制版、晶圆半导体微影照射、面板制造、太阳能电池、材料工程、生化、环境科研等。
各种波长UV灯的用途: |
||||||||||||||||||||||||||||
|
高压水银紫外线汞灯:
使用高纯度的石英管制成再封装入液态水银及氩气体,而其主波长最高峰值UV-A365nm。使紫外线能够达到有效地高穿透率,其弧光长度即发光长度可由10cm~250cm不等,常见功率80W/cm、120W/cm、160W/cm、180W/cm~400W/cm。其光谱照度与某些材质的吸收光谱十分贴近,能快速的产生光固化反应,属於泛用型UV灯较为多数业界所采用。
主要用途:
1.紫外线固化型墨水、涂料、接著剂的固化与干燥。
2.液晶基板之滴下贴合式的固化。
3.CD与DVD的贴合。
4.光硬化树脂涂装等。
一般标准的水银UV固化灯能放射足够的UV能量达1000小时以上之寿命。
我们也可以依照客户的需求提供弧长60~2400mm,功率密度为240W/cm, 280W/cm级的高压汞灯。
高压金属卤化灯:
将铁元素掺合卤素灯特别增强380nm作为最高波峰,对photopolymer及daylight film材料的曝光有极佳的效果。另将钾元素掺入卤素灯,特别有效增强了403nm及417nm的波峰,尤其最高的417nm波峰对於Diazo 材料的曝光,有十分明显及良好之效果。
主要用途:
1.紫外线固化型墨水、涂料、接著剂的固化与干燥。
2. LCD和PDP液晶基板之滴下贴合式的固化。
3.CD与DVD的贴合。
4.光硬化树脂涂装等。
5.特殊网版印刷。
▣我们也可以依照客户的需求提供弧长60~2400mm,功率密度为160W/cm, 240W/cm, 280W/cm级的金属卤素UV灯。
超高压短弧汞灯:
超高压汞灯是高辉度灯管并能有效地发出3线波峰(365nm, 405nm, 436nm),发光稳定且寿命长。由於电弧大小非常接近光源点,光学上易於聚焦和分散,并提供均匀的紫外线强度,适合高精密度微影制程。它用於半导体,LCD, 彩色滤光片,PDP,PCB等领域,需要高辉度的紫外线强度。
光谱分布图
DEEP UV 短弧汞氙灯:
DEEP UV灯是在氙灯的基础上注入水银等获得高亮度。与超高压紫外线灯相比,它更多地辐射小於400nm的短波长光。
它主要用於光化学反应和光刻曝光机,UV固化等。
光谱分布图
氙气短弧灯
氙气短弧光灯属於气体放电灯管家族。当灯管被点燃后,填充纯氙气的灯泡内部中,其两端电极将会因电弧放电而产生光线。在整个灯管运作期间,其电弧两端电极的间距(arc gap)仅仅数公厘。 如此灯管的特性将会非常接近理想的点光源。
该灯泡在投影及高精密度的电影院软片放映机的领域中,提供出色的光线以供应用。其低瓦特数种类的灯泡,提供电视於彩色影片拍摄、液晶投影、高空探照灯、电影放映、照相制版、投影放大仪、加速耐光环境实验、光触媒反应、红外线探测技术、医疗手术光纤内视镜、电子显微镜及太阳能电池IV特性测试等可模拟太阳光之理想光源。
应用领域。其高瓦特数的灯泡,、建筑物的效果照明及对空中投射的效果光束。该灯泡的发光性甚至胜过太阳光可模拟太阳光亦是最接近太阳光全光谱之人造光源。
光谱分布图
氙气准分子灯
脉冲式氙气准分子灯所放出来172 nm波长的真空紫外光(VUV),在许多方面都有广泛的应用,工业上像是材料沉积技术、光化学技术、萤光灯管及电浆显示器用途等方面例如臭氧的产生及半导体矽晶圆的表面清洁等。
与传统UV光源相比,E-UV光源所提供的特性能增加和改进紫外线在工业、化学制备及生物医药上的用途。单色的光谱及可选择特定波长的特性使得光刻工艺可以在聚焦更精确的方式下进行。而且不会产生额外的热效应,因为E-UV光源的频谱中不含红外线。
用途:
1.半导体
矽晶圆的表面清洁,表面活化,软刻蚀,预涂层处理,氧化层化学气相沉积。
2. 平板显示器
干燥清洁玻璃基板,LCD制造工序,表面活化,TFT阵列制程,cell制程,C/F表面处理。
3. 环境科技
产生臭氧,阻止空气和水污染,生产制造纯净水,分解含氯基的有机物。
4. 表面处理
各类树脂和金属表面活化。
EUV灯的优点
|
|
各式窄波准分子灯光谱图
准分子电射的英文为Excimer Laser,Excimer为 Excited Dimer 英文的前半部字元所组成,其中文意义为被激发的双原子气体。准分子雷射的气体组成为惰性气体原子,如He、Ne、Ar、Kr等与化学性质较活泼的卤素(halogen)原子,如F、Cl、 Br等,相混合后以放电激发出高功率的紫外光。
准分子雷射之特性准分子雷射输出紫外光,其光子能量(Photon energy)波长为(157nm351nm),以短波长直接破坏雷射照射处的化学键,即工件吸收短波长的准分子雷射后,将材料内部的键结直接打断而完全破坏,与传统雷射的熔化、气化加工不同。大部份工作材料的吸收深度为数百埃(Angstrom 10-10m)因此每一脉冲(pulse)移除深度μm以下的工件材料表层,而多余的雷射能量被移除的工件材料带走,热影响区较小,所以准分子雷射加工可视为冷加工。
重要的准分子雷射的种类及其波长
气体种类波长(nm)
F 2157
ArF 193
KrCl 222
KrF 248
XeCl 308
XeF 351
准分子雷射之应用
准分子雷射在1970年代就已研发成功,目前已广泛地应用在科学研究与工业应用方面,如钻孔、标记(marking)、表面处理、雷射化学气相沈积(C.V.D),物理气相沈积(P.V.D),磁头与光学镜片和矽晶圆的清洁等方面,目前准分子雷射又是微机电系统(MEMS)相关微制造技术(LIGA)(Lithography + Electroforming + Micro molding 光蚀刻 + 电铸 + 微成型的组合制程) 制程中的替代性光源,以光刻术制造微元件。记忆体IC内部的线径与所使用的波长有0.7的比例关系,例如波长248nm的KrF准分子雷射便可以制造0.18μm线径的记忆体IC。半导体工业若想要往深次微米,甚至奈米级的制程发展,那么波长较短的紫外光雷射甚至超紫外光雷射被应用的机率会更大,然而制造微结构元件的紫外光雷射通常都是准分子雷射,其价格相当昂贵,因此许多研究人员希望藉由晶体倍频技术产生价格较便宜的紫外光雷射。