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曝光机中UV灯工作原理概述

时间:2017-03-13     点击:加载中
曝光机即电子束曝光机,是集电子光学、电气、机械、真空、计算机技术等于一体的复杂的半导体加工设备。
曝光机基本工作原理:
在计算机的控制下,利用聚焦电子束对有机聚合物(通常称为电子抗蚀剂或光刻胶)进行曝光,受电子束辐照后的光刻胶,其物理化学性质发生变化,在一定的溶剂中形成良溶或非良溶区域,从而在抗蚀剂上形成精细图形。
曝光机的应用范围:
半导体生产线、微电子生产、LCD显示、LCD显示、线路板生产、PCB产品。
平行曝光机的特点:
平行曝光机只有一个灯管,曝光台面上下方有两面镜子,使用折射原理,两面同时曝光时,上下灯是分开曝光的,先曝上灯,一面镜子将光反到台面上方镜子上再折射到曝光台面,曝下灯时,光直射到下方镜子上再折射到台面上,所以用平行曝光机曝光,上灯能量一定要比下灯能量大些,曝光级数才能相同
曝光机所使用的uv灯
曝光机中uv灯的原理:
所谓UV是英文ULTRAVIOLRT的缩写即紫外线的意思。要想理解UV灯的工作原理,首先要了解光是怎样产生的。光是原子释放出来的一种能量,它是由光子组成的。我们大家都知道原子是由原子核和围绕在它周围的电子构成的(图1)。原子核周围的电子是按照一定的轨道运行的,每一轨道只能容纳一定数量的电子。能量低的轨道(靠近原子核的轨道)总是被优先占据。当一个原子受到能量激发时(如加热、粒子撞击等),电子会从能量低的轨道迁跃到能量高的轨道,但是这种状态是不稳定的,电子会很快跌回原来的轨道同时释放出能量—光子(图2)。光的波长是由电子释放的能量多少决定的,而电子释放的能量多少是由电子在原子中精确位置决定的,也就是说不同的原子会发出不同的光子。不同的波长的光对于人的感觉就是不同颜色的光(表),也就是说不同的原子会发出不同颜色的光
 知道了以上原理以后,我们就会明白平常我们用的灯泡是通过加热灯丝,激发灯丝原子使其发光。而UV灯是在一个密封的石英管内抽成真空然后充入一定压力的惰性气体和水银(汞),在石英管两端各装有一个电极(图3)。当我们打一开电源开关,触发器会在瞬间产生一个高压加在  UV灯电极两端将灯管内的气体电离形成导电的等  离子体(所谓等离子体是指原子内的电子受到能  量激发迁跃到更高能量级,当能量超过一定极限时电子会挣脱原子核的控制成为自由电子,原子  也变成带电离子。由于正负电荷相等所以等离子气体整体呈中性,但是里面有自由移动的电荷所以是导电的)。
 等离于体形成的过程:当UV灯送电时触发器会使灯管两端的灯丝发射出大量的电子,电子在高压交变电场的作用下来回运动,当它撞击到氨原子时如果有足够的能量,便会产生冲击电离(从氢原子内撞出1个电子,使氖原子李成氢离子)。这样被撞出的电子和氢离子在电场的作用下加入运动撞出更多的离子。同时氢离子在运动过程中也可能会与1个电子相遇变回氨原子,这样最终会在灯管内产生一个动态平衡即不断产生的氨离子和不断消失的氢离子数目相等。灯管内的等离子体在加在两端电极的交变电场的作用下,里面的带电电荷来回移动形成电流。同时里面的粒子来回移动时会发生撞击产生更多的离子,于是灯管的阻抗会迅速的降低,如果不加控制的话灯管内的的电流会一直变大直到烧毁灯管。所以在实际的电路中都有一个镇流器,它的作用就是限制电流的增加使其保持在一个平衡状态。在上述过程中气体原子由于受到能量激发(粒子撞击)便会发出光子,同时由于受到由于粒子的轰击,灯管内的水银会变成气态甚至等离子体,汞原子内的电子受到激发也会释放出光子。汞原子发出的光的波长正好在紫光和X射线之间,称为紫外线。
曝光机所使用的uv灯的光谱图
 
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