JP6002261B2 - Light irradiation device - Google Patents

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Description

本発明は、感光性レジストを塗布した基板(例えば、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板)の周辺露光装置等に用いられる光照射装置に関し、特に、照射対象物上の矩形状の照射エリアを均一に照射する光照射装置に関する。   The present invention relates to a light irradiation apparatus used for a peripheral exposure apparatus or the like of a substrate (for example, a semiconductor substrate, a glass substrate for a liquid crystal display device, a glass substrate for a photomask) coated with a photosensitive resist, and in particular, on an irradiation object. The present invention relates to a light irradiation apparatus that uniformly irradiates a rectangular irradiation area.

従来、半導体(例えば、IC(Integrated Circuit)やLSI(Large Scale Integrated circuit))の製造工程においては、半導体ウエハの表面に感光性のレジストを塗布し、このレジスト層にマスクを介して露光・現像することにより、回路パターンを形成することが行われている。   Conventionally, in the manufacturing process of a semiconductor (for example, IC (Integrated Circuit) or LSI (Large Scale Integrated circuit)), a photosensitive resist is applied to the surface of a semiconductor wafer, and this resist layer is exposed and developed through a mask. Thus, a circuit pattern is formed.

半導体ウエハの表面にレジストを塗布する方法としては、一般に、ウエハを回転台上に載置し、このウエハの表面の中心付近にレジストを滴下して回転させ、遠心力によってウエハの表面全体にレジストを塗布するスピンコート法が用いられている。   As a method for applying a resist to the surface of a semiconductor wafer, generally, the wafer is placed on a turntable, the resist is dropped and rotated near the center of the surface of the wafer, and the resist is applied to the entire surface of the wafer by centrifugal force. A spin coat method is used in which is applied.

このようなスピンコート法においては、レジストは、ウエハ中央部の回路パターン形成領域だけではなく、回路パターンが形成されていないウエハの端縁部にも塗布されることになる。しかしながら、ウエハの端縁部は、ウエハを搬送するために搬送装置等によって把持されることが多く、ウエハの端縁部のレジストを残したままにしておくと、ウエハの搬送中にその一部が剥がれ、欠落するといった問題がある。そして、ウエハの端縁部のレジストが欠落し、それがウエハの回路パターン形成領域に付着してしまうと、所望の回路パターンが形成されず、歩留まりが低下するといった問題が発生する。このため、一般に、ウエハの端縁部を含むその周辺に紫外光を照射する周辺露光装置を使用してレジストの露光を行い、ウエハの端縁部に塗布された不要レジストを除去することが行われている。このような周辺露光装置用の光照射装置は、例えば、特許文献1に記載されている。   In such a spin coating method, the resist is applied not only to the circuit pattern formation region at the center of the wafer but also to the edge portion of the wafer where the circuit pattern is not formed. However, the edge portion of the wafer is often gripped by a transfer device or the like in order to transfer the wafer. If the resist on the edge portion of the wafer is left untouched, a part of the wafer edge portion is transferred during transfer of the wafer. There are problems such as peeling and missing. If the resist at the edge of the wafer is missing and adheres to the circuit pattern formation region of the wafer, a desired circuit pattern is not formed, resulting in a problem that yield decreases. For this reason, in general, a resist is exposed using a peripheral exposure apparatus that irradiates the periphery including the edge of the wafer with ultraviolet light, and unnecessary resist applied to the edge of the wafer is removed. It has been broken. Such a light irradiation apparatus for a peripheral exposure apparatus is described in Patent Document 1, for example.

特許文献1に記載の周辺露光装置(エッジ露光装置)用の光照射装置は、内部にランプを有する光源ユニットと、光源ユニットから出射される紫外光を導光する第1ライトガイドと、第1ライトガイドから出射される紫外光を混合する光混合光学素子(石英ロッド)と、光混合光学素子から出射される光を導光する第2ライトガイドと、第2ライトガイドからの光を基板の端縁部に投影する照射ヘッドとを備えており、ランプから照射される紫外光が基板の端縁部の矩形状の照射エリアに集光するように構成されている。   A light irradiation apparatus for a peripheral exposure apparatus (edge exposure apparatus) described in Patent Document 1 includes a light source unit having a lamp therein, a first light guide that guides ultraviolet light emitted from the light source unit, and a first light guide. A light mixing optical element (quartz rod) that mixes ultraviolet light emitted from the light guide, a second light guide that guides light emitted from the light mixing optical element, and light from the second light guide on the substrate And an irradiation head that projects onto the edge portion, and is configured so that ultraviolet light emitted from the lamp is condensed on a rectangular irradiation area at the edge portion of the substrate.

また、近年、ランプよりも寿命が長く、また消費電力も低い、紫外LED(Light Emitting Diode)が実用に供されており、これを用いた周辺露光装置も提案されている(例えば、特許文献2)。   In recent years, ultraviolet LEDs (Light Emitting Diodes), which have a longer lifespan and lower power consumption than lamps, have been put into practical use, and peripheral exposure apparatuses using the same have also been proposed (for example, Patent Document 2). ).

このような周辺露光装置による露光後、エッチング等によってウエハの端縁部の不要レジストが除去されるが、不要レジストが完全に除去されず、ウエハ上に薄く残ってしまうと(いわゆるグレーゾーンと呼ばれる領域が生じてしまうと)、後工程におけるレジストの欠落の原因となる。このため、不要レジストが除去された後のレジスト端部の断面形状(つまり、回路パターン形成領域に残るレジスト端部の断面形状)は、回路パターン形成領域とウエハの端縁部との間で急峻に立ち上がる(つまり、ダレの少ない)形状となることが望ましい。   After exposure by such a peripheral exposure apparatus, unnecessary resist on the edge of the wafer is removed by etching or the like, but if the unnecessary resist is not completely removed and remains thin on the wafer (so-called gray zone) If a region is generated), this may cause a lack of resist in a later process. Therefore, the cross-sectional shape of the resist edge after the unnecessary resist is removed (that is, the cross-sectional shape of the resist edge remaining in the circuit pattern formation region) is steep between the circuit pattern formation region and the edge of the wafer. It is desirable to have a shape that stands up (that is, with less sagging).

このようなグレーゾーン領域の発生は、周辺露光装置から基板の端縁部に投影される紫外光の照射強度分布に起因する。つまり、周辺露光装置から基板の端縁部に投影される紫外光の照射強度分布が、回路パターン形成領域とウエハの端縁部との間でなだらかに変化するものであると、回路パターン形成領域とウエハの端縁部との間で露光の不十分な領域ができてしまい、回路パターン形成領域に残るレジスト端部の断面形状もなだらかなものとなってしまう(つまり、グレーゾーン領域が発生する)。このため、周辺露光装置から基板の端縁部に投影される紫外光の照射強度分布は、回路パターン形成領域とウエハの端縁部との間で急峻に立ち上がる(つまり、ダレの少ない)ものが望ましい。   The occurrence of such a gray zone region is caused by the irradiation intensity distribution of the ultraviolet light projected from the peripheral exposure apparatus onto the edge of the substrate. In other words, if the irradiation intensity distribution of the ultraviolet light projected from the peripheral exposure device onto the edge of the substrate changes gently between the circuit pattern formation and the edge of the wafer, the circuit pattern formation region An insufficiently exposed area is formed between the wafer edge and the edge of the wafer, and the cross-sectional shape of the resist edge remaining in the circuit pattern formation area also becomes gentle (that is, a gray zone area is generated). ). For this reason, the irradiation intensity distribution of the ultraviolet light projected from the peripheral exposure apparatus onto the edge of the substrate rises sharply between the circuit pattern formation region and the edge of the wafer (that is, there is little sagging). desirable.

特許第3947365号明細書Japanese Patent No. 3947365 特開2007−194583号公報JP 2007-194583 A

特許文献1、2に記載の周辺露光装置においては、照射ヘッド内に矩形形状のスリットを形成し、光混合光学素子によってミキシングされた紫外光が、スリットを通して基板に投影されるように構成されている。このため、基板に投影される紫外光は、スリットを通過して、ある程度広がり角が制限された矩形状の光束だけとなり、回路パターン形成領域とウエハの端縁部との間で比較的急峻に立ち上がる(つまり、ダレの少ない)照射強度分布となる。   In the peripheral exposure apparatuses described in Patent Documents 1 and 2, a rectangular slit is formed in the irradiation head, and ultraviolet light mixed by the light mixing optical element is projected onto the substrate through the slit. Yes. For this reason, the ultraviolet light projected onto the substrate passes through the slit and becomes only a rectangular light beam whose spread angle is limited to some extent, and is relatively steep between the circuit pattern formation region and the edge of the wafer. The irradiation intensity distribution rises (that is, has little sagging).

しかしながら、昨今、ウエハ上に形成される回路はますます集積化され、回路パターンも微細化されていることから、回路パターン形成領域とウエハの端縁部との間で従来よりもさらに急峻に立ち上がる(つまり、よりダレの少ない)照射強度分布の光を投影可能な光照射装置が求められている。   However, since the circuits formed on the wafer are more and more integrated and the circuit pattern is miniaturized recently, the circuit pattern is formed more steeply than before between the circuit pattern formation region and the edge of the wafer. There is a need for a light irradiation apparatus capable of projecting light of an irradiation intensity distribution (that is, less sagging).

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、急峻に立ち上がる照射強度分布の光を、照射対象物上の矩形状の照射エリアに照射可能な光照射装置を提供することである。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to irradiate light having an irradiation intensity distribution that rises steeply to a rectangular irradiation area on an irradiation object. Is to provide a device.

上記目的を達成するため、本発明の光照射装置は、照射対象物上の矩形状の照射エリアに対して光を照射する光照射装置であって、基板上に、光軸の向きを揃えて二次元配置され、光を出射する複数の発光素子と、各発光素子の光軸上にそれぞれ配置され、該発光素子から出射された光を所定の広がり角の光に成形するレンズユニットと、複数の発光素子の光軸を矩形状に囲むように形成されたミラー面を内面に有し、レンズユニットから出射された光をミキシングして導光する筒状の導光部材と、導光部材の光軸を中心とする矩形状の開口を有し、導光部材と被照射対象物との間に配置される開口絞りと、を備え、ミラー面は、照射対象物に向って広がるように、導光部材の光軸に対して、広がり角よりも小さい所定の角度で傾斜し、レンズユニットから出射された光の少なくとも一部が、ミラー面によって反射され、開口絞りの開口の端面部近傍を通過し、照射エリアに対して略垂直に入射することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a light irradiation apparatus of the present invention is a light irradiation apparatus that irradiates light to a rectangular irradiation area on an irradiation object, and aligns the direction of the optical axis on the substrate. A plurality of light-emitting elements that are two-dimensionally arranged to emit light, a lens unit that is arranged on the optical axis of each light-emitting element, and that shapes the light emitted from the light-emitting elements into light having a predetermined spread angle; A cylindrical light guide member that has a mirror surface formed so as to surround the optical axis of the light emitting element in a rectangular shape on the inner surface, mixes and guides light emitted from the lens unit, and a light guide member An aperture stop having a rectangular opening centered on the optical axis, and an aperture stop disposed between the light guide member and the object to be irradiated, and the mirror surface spread toward the object to be irradiated, The lens is inclined at a predetermined angle smaller than the spread angle with respect to the optical axis of the light guide member. At least part of the light emitted from the unit is reflected by the mirror surface, it passes through the end face near the opening of the aperture stop, wherein the incident substantially perpendicularly to the irradiation area.

このような構成によれば、照射エリアのエッジ部において、紫外光がオーバーラップしない領域が最小になるため、照射エリアの照射強度分布は急峻に立ち上がるものとなる。従って、例えば、本発明の光照射装置を半導体の周辺露光装置に適用すれば、回路パターン形成領域とウエハの端縁部との間で急峻に立ち上がる照射強度分布の紫外光を照射することができ、いわゆるグレーゾーン領域を小さくすることが可能となる。   According to such a configuration, since the region where the ultraviolet light does not overlap is minimized at the edge portion of the irradiation area, the irradiation intensity distribution in the irradiation area rises sharply. Therefore, for example, if the light irradiation apparatus of the present invention is applied to a semiconductor peripheral exposure apparatus, it is possible to irradiate ultraviolet light having an irradiation intensity distribution that rises sharply between the circuit pattern formation region and the edge of the wafer. In other words, the so-called gray zone region can be reduced.

また、レンズユニットから出射された光の少なくとも一部が、ミラー面によって1回だけ反射されるように構成することができる。   Further, at least part of the light emitted from the lens unit can be configured to be reflected only once by the mirror surface.

また、広がり角が5〜20°の範囲であり、所定の角度が広がり角の1/2より小さいことが望ましい。   Further, it is desirable that the spread angle is in the range of 5 to 20 °, and the predetermined angle is smaller than ½ of the spread angle.

また、導光部材のミラー面によって形成される出射側開口が、開口絞りの開口よりも大きくなるように構成することが望ましい。   Further, it is desirable that the exit side opening formed by the mirror surface of the light guide member is configured to be larger than the aperture stop aperture.

また、光は、紫外線波長域の光であることが望ましい。   The light is preferably light in the ultraviolet wavelength region.

以上のように、本発明によれば、急峻に立ち上がる照射強度分布の光を、照射対象物上の矩形状の照射エリアに照射可能な光照射装置が実現される。   As described above, according to the present invention, a light irradiation apparatus that can irradiate light of an irradiation intensity distribution that rises steeply on a rectangular irradiation area on an irradiation target is realized.

本発明の実施形態に係る光照射装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the light irradiation apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る光照射装置に備えられた各レンズユニットから出射される紫外光の光路図である。It is an optical path figure of the ultraviolet light radiate | emitted from each lens unit with which the light irradiation apparatus which concerns on embodiment of this invention was equipped. 図2の中心に位置するレンズユニットから出射される紫外光の光路図である。It is an optical path figure of the ultraviolet light radiate | emitted from the lens unit located in the center of FIG. 図2の中心から1つ離れた位置のレンズユニットから出射される紫外光の光路図である。FIG. 3 is an optical path diagram of ultraviolet light emitted from a lens unit located one position away from the center of FIG. 2. 図2の中心から2つ離れた位置(つまり、最も外寄りの位置)のレンズユニットから出射される紫外光の光路図である。FIG. 3 is an optical path diagram of ultraviolet light emitted from a lens unit at two positions away from the center of FIG. 2 (that is, the outermost position). 本発明の実施形態に係る光照射装置によって照射される照射エリアのエッジ部に入射する光線を説明する図である。It is a figure explaining the light ray which injects into the edge part of the irradiation area irradiated with the light irradiation apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の比較例に係る光照射装置の構成及び光路図を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure and optical path diagram of the light irradiation apparatus which concern on the comparative example of this invention. 本発明の比較例に係る光照射装置によって照射される照射エリアのエッジ部に入射する光線を説明する図である。It is a figure explaining the light ray which injects into the edge part of the irradiation area irradiated with the light irradiation apparatus which concerns on the comparative example of this invention. 本発明の実施形態に係る光照射装置を用いた場合の照射エリア上の照射強度分布と、本発明の比較例に係る光照射装置を用いた場合の照射エリア上の照射強度分布とを示すグラフである。The graph which shows the irradiation intensity distribution on the irradiation area at the time of using the light irradiation apparatus which concerns on embodiment of this invention, and the irradiation intensity distribution on the irradiation area at the time of using the light irradiation apparatus which concerns on the comparative example of this invention It is. 図9のE部の照射強度分布を横軸方向に拡大したグラフである。It is the graph which expanded the irradiation intensity distribution of the E section of FIG. 9 to the horizontal axis direction.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一の符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or an equivalent part in a figure, and the description is not repeated.

図1は、本発明の実施形態に係る光照射装置100の構成を示す模式図である。図1(a)は、光照射装置100の出射口側から見たときの光照射装置100の正面図である。図1(b)は、図1(a)のA−A線による断面図である。図1(c)は、図1(a)のB部拡大図である。本実施形態の光照射装置100は、周辺露光装置等に組み込まれて、照射対象物W(例えば、ガラス基板上のレジスト)上の矩形状の照射エリアPに対し、紫外線波長域の略平行光を照射する装置である。なお、図1(a)においては、説明の便宜のため、開口絞り150等、一部構成を省略して示している。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a light irradiation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a front view of the light irradiation device 100 when viewed from the exit side of the light irradiation device 100. FIG.1 (b) is sectional drawing by the AA line of Fig.1 (a). FIG.1 (c) is the B section enlarged view of Fig.1 (a). The light irradiation apparatus 100 of this embodiment is incorporated in a peripheral exposure apparatus or the like, and is substantially parallel light in the ultraviolet wavelength range with respect to a rectangular irradiation area P on an irradiation object W (for example, a resist on a glass substrate). It is an apparatus that irradiates. In FIG. 1A, for convenience of explanation, some components such as the aperture stop 150 are omitted.

図1に示すように、光照射装置100は、25個のLEDユニット110と、各LEDユニット110に対応して配置される25個のレンズユニット120と、導光部材130と、開口絞り150と、これらの部品を収容するケース(不図示)とを備えている。LEDユニット110、レンズユニット120、導光部材130、及び開口絞り150は、照射対象物Wに向かって、光軸AX(光照射装置100から出射される光の中心を通る軸)に沿って順番に配置されている。なお、本実施形態においては、光照射装置100のワーキングディスタンスWD(導光部材130の出射開口130fから照射対象物Wまでの距離)は、約10mmに設定されており、光照射装置100から出射される紫外線波長域の光(以下、「紫外光」という。)は、ワーキングディスタンスWD上で均一な光量分布となるように集光している(詳細は後述)。なお、本明細書においては、光照射装置100から出射される紫外光の進行方向(つまり、光軸AXに平行な方向)をZ軸方向とし、Z軸方向と直交し、かつ互いに直交する2つの方向をX軸方向及びY軸方向と定義して説明する。   As shown in FIG. 1, the light irradiation device 100 includes 25 LED units 110, 25 lens units 120 arranged corresponding to the LED units 110, a light guide member 130, and an aperture stop 150. And a case (not shown) for housing these components. The LED unit 110, the lens unit 120, the light guide member 130, and the aperture stop 150 are arranged in order along the optical axis AX (the axis passing through the center of the light emitted from the light irradiation device 100) toward the irradiation object W. Is arranged. In the present embodiment, the working distance WD of the light irradiation device 100 (the distance from the emission opening 130f of the light guide member 130 to the irradiation object W) is set to about 10 mm, and the light irradiation device 100 emits light from the light irradiation device 100. The light in the ultraviolet wavelength region (hereinafter referred to as “ultraviolet light”) is condensed so as to have a uniform light amount distribution on the working distance WD (details will be described later). In the present specification, the traveling direction of ultraviolet light emitted from the light irradiation device 100 (that is, the direction parallel to the optical axis AX) is defined as the Z-axis direction, and is orthogonal to the Z-axis direction and 2 orthogonal to each other. Two directions are defined as an X-axis direction and a Y-axis direction.

図1(a)に示すように、本実施形態の25個のLEDユニット110は、Z軸方向に光軸を揃えて、X−Y平面上に5列(Y軸方向)×5個(X軸方向)の正方格子状に配置されている。各LEDユニット110は、略正方形状の基板112と、該基板112上の中心部に、Z軸方向に光軸を揃えて配置されたLED素子114(発光素子)とを備えている(図1(c))。本実施形態の各LED素子114は、例えば、2.15mm(X軸方向長さ)×2.15mm(Y軸方向長さ)の矩形状の外形を有し(図1(c))、その2辺がX軸方向に平行となるように配置され、基板112と電気的に接続されている。基板112は、ガラスエポキシ樹脂、セラミックス等から成る電子回路基板であり、不図示のLED駆動回路に接続されており、各LED素子114には、基板112を介してLED駆動回路からの駆動電流が供給されるようになっている。各LED素子114に駆動電流が供給されると、各LED素子114が駆動電流に応じた光量で発光し、所定の光量の紫外光が出射される。なお、本実施形態においては、各LED素子114は、LED駆動回路から駆動電流の供給を受けて、波長395nmの紫外光を出射するように構成されている。   As shown in FIG. 1A, the 25 LED units 110 according to the present embodiment have 5 rows (Y-axis direction) × 5 (X-axis) on the XY plane with the optical axes aligned in the Z-axis direction. (Axial direction) is arranged in a square lattice. Each LED unit 110 includes a substantially square substrate 112 and an LED element 114 (light emitting element) arranged at the center of the substrate 112 with the optical axis aligned in the Z-axis direction (FIG. 1). (C)). Each LED element 114 of the present embodiment has a rectangular outer shape of, for example, 2.15 mm (length in the X-axis direction) × 2.15 mm (length in the Y-axis direction) (FIG. 1 (c)). The two sides are arranged so as to be parallel to the X-axis direction, and are electrically connected to the substrate 112. The board 112 is an electronic circuit board made of glass epoxy resin, ceramics, etc., and is connected to an LED drive circuit (not shown), and each LED element 114 receives a drive current from the LED drive circuit via the board 112. It comes to be supplied. When a drive current is supplied to each LED element 114, each LED element 114 emits light with a light amount corresponding to the drive current, and ultraviolet light with a predetermined light amount is emitted. In the present embodiment, each LED element 114 is configured to emit ultraviolet light having a wavelength of 395 nm upon receiving a drive current from the LED drive circuit.

なお、本実施形態の各LED素子114は、略一様な光量の紫外光を出射するように各LED素子114に供給される駆動電流が調整されている。また、本実施形態においては、5列(Y軸方向)×5個(X軸方向)に並べられたLEDユニット110の中心C(つまり、中心に位置するLEDユニット110の基板112の中心)が、光軸AXと略一致するように配置されている(図1(a))。   In addition, the drive current supplied to each LED element 114 is adjusted so that each LED element 114 of this embodiment may radiate | emit the ultraviolet light of a substantially uniform light quantity. Further, in the present embodiment, the centers C of the LED units 110 arranged in five rows (Y-axis direction) × 5 (X-axis direction) (that is, the center of the substrate 112 of the LED unit 110 located at the center). Are arranged so as to substantially coincide with the optical axis AX (FIG. 1A).

図1(b)に示すように、本実施形態の各レンズユニット120は、LED素子114から出射された紫外光を所定の広がり角(9°)の紫外光に成形するレンズである。各レンズユニット120は、共通の光軸を有する、第1レンズ122、第2レンズ124、及び第3レンズ126によって構成されている。本実施形態においては、第1レンズ122、第2レンズ124、及び第3レンズ126は、共に平凸レンズである。第1レンズ122、第2レンズ124、及び第3レンズ126は、不図示の鏡筒フレームによって支持され、その光軸がLED素子114の光軸と略一致するように位置調整され、所定の間隔をおいて配置される。各レンズユニット120を通った紫外光は、後段の導光部材130に向けて出射される。   As shown in FIG. 1B, each lens unit 120 of the present embodiment is a lens that molds ultraviolet light emitted from the LED element 114 into ultraviolet light having a predetermined spread angle (9 °). Each lens unit 120 includes a first lens 122, a second lens 124, and a third lens 126 having a common optical axis. In the present embodiment, the first lens 122, the second lens 124, and the third lens 126 are all plano-convex lenses. The first lens 122, the second lens 124, and the third lens 126 are supported by a lens barrel frame (not shown), their positions are adjusted so that their optical axes substantially coincide with the optical axis of the LED element 114, and a predetermined interval is obtained. Placed. The ultraviolet light that has passed through each lens unit 120 is emitted toward the light guide member 130 at the subsequent stage.

導光部材130は、内面に4つのミラー面130a、130b、130c、130dが形成された矩形筒状の部材である。図1(a)に示すように、本実施形態の4つのミラー面130a、130b、130c、130dは、Z軸方向から見たときに、25個のLEDユニット110及びレンズユニット120を矩形状に囲むように配置され(つまり、LED素子114及びレンズユニット120の光軸を矩形状に囲むように配置され)、レンズユニット120から出射された全ての紫外光が導光部材130に入射するように構成されている。上述したように、レンズユニット120から出射される紫外光は、所定の広がり角(9°)を有しているため、導光部材130内では各角度成分の紫外光がそれぞれ反射されながら(つまり、ミキシングされながら)導光され、導光部材130からは略均一な光量分布の紫外光が出射される。なお、詳細は後述するが、本実施形態のミラー面130a、130bは、光軸AXに対して所定の角度(1.6°)だけY軸方向に傾いており、またミラー面130c、130dは、光軸AXに対して所定の角度(1.6°)だけX軸方向に傾いている。そして、導光部材130には、レンズユニット120側に矩形状の入射開口130eが形成され、照射対象物W側に入射開口130eよりも大きな矩形状の出射開口130fが形成されている。このように、本実施形態の4つのミラー面130a、130b、130c、130dは、レンズユニット120から離れるにつれて、光軸AXから離れるように(つまり、照射対象物Wに向って広がるように)傾いている。このため、各ミラー面130a、130b、130c、130dに入射する紫外光は、各ミラー面130a、130b、130c、130dによって反射されることによって、所定の角度(つまり、傾斜角度(1.6°))の2倍の角度(つまり、3.2°)だけ小さな角度成分のものに変換される(詳細は後述)。   The light guide member 130 is a rectangular cylindrical member having four mirror surfaces 130a, 130b, 130c, and 130d formed on the inner surface. As shown in FIG. 1 (a), the four mirror surfaces 130a, 130b, 130c, and 130d of the present embodiment have 25 LED units 110 and lens units 120 in a rectangular shape when viewed from the Z-axis direction. So that all the ultraviolet light emitted from the lens unit 120 is incident on the light guide member 130 (ie, arranged so as to surround the optical axis of the LED element 114 and the lens unit 120 in a rectangular shape). It is configured. As described above, since the ultraviolet light emitted from the lens unit 120 has a predetermined spread angle (9 °), the ultraviolet light of each angle component is reflected within the light guide member 130 (that is, The light guide member 130 emits ultraviolet light having a substantially uniform light amount distribution. Although details will be described later, the mirror surfaces 130a and 130b of the present embodiment are inclined in the Y-axis direction by a predetermined angle (1.6 °) with respect to the optical axis AX, and the mirror surfaces 130c and 130d are Inclined in the X-axis direction by a predetermined angle (1.6 °) with respect to the optical axis AX. In the light guide member 130, a rectangular incident opening 130e is formed on the lens unit 120 side, and a rectangular outgoing opening 130f larger than the incident opening 130e is formed on the irradiation object W side. As described above, the four mirror surfaces 130a, 130b, 130c, and 130d of the present embodiment are inclined so as to move away from the optical axis AX (that is, spread toward the irradiation object W) as they move away from the lens unit 120. ing. For this reason, the ultraviolet light incident on the mirror surfaces 130a, 130b, 130c, and 130d is reflected by the mirror surfaces 130a, 130b, 130c, and 130d, so that a predetermined angle (that is, an inclination angle (1.6 °) )) Twice the angle (that is, 3.2 °) (the details will be described later).

導光部材130を通った紫外光は、後段の開口絞り150に向けて出射される。開口絞り150は、中心に矩形状の開口を有する板状の部材であり、出射開口130fと照射対象物Wとの間の所定の位置に配置されている。開口絞り150の開口は、導光部材130の出射開口130fよりも小さく設定されており、導光部材130から出射された紫外光から不要光を除去する機能を有している。そして、開口絞り150により不要光が除去された紫外光によって、照射対象物W上の矩形状の照射エリアPが照射されるように構成されている。   The ultraviolet light that has passed through the light guide member 130 is emitted toward the subsequent aperture stop 150. The aperture stop 150 is a plate-like member having a rectangular opening at the center, and is disposed at a predetermined position between the emission opening 130 f and the irradiation object W. The aperture of the aperture stop 150 is set to be smaller than the output aperture 130f of the light guide member 130, and has a function of removing unnecessary light from the ultraviolet light output from the light guide member 130. And it is comprised so that the rectangular irradiation area P on the irradiation target W may be irradiated with the ultraviolet light from which the unnecessary light was removed by the aperture stop 150.

次に、本実施形態の各レンズユニット120から出射される紫外光の光路を説明する。図2は、図1(b)に示す各レンズユニット120から出射される紫外光の光路図である。図3は、図2において、中心に位置するレンズユニット120から出射される紫外光の光路図である。図4は、図2において、中心から1つ離れた位置のレンズユニット120から出射される紫外光の光路図である。図5は、図2において、中心から2つ離れた位置(つまり、最も外寄りの位置)のレンズユニット120から出射される紫外光の光路図である。なお、図2〜図5において、紫外光の光路は破線を用いて示している。   Next, the optical path of ultraviolet light emitted from each lens unit 120 of the present embodiment will be described. FIG. 2 is an optical path diagram of ultraviolet light emitted from each lens unit 120 shown in FIG. FIG. 3 is an optical path diagram of ultraviolet light emitted from the lens unit 120 located at the center in FIG. FIG. 4 is an optical path diagram of ultraviolet light emitted from the lens unit 120 at a position one away from the center in FIG. FIG. 5 is an optical path diagram of ultraviolet light emitted from the lens unit 120 at a position two away from the center (ie, the outermost position) in FIG. 2 to 5, the optical path of the ultraviolet light is shown using broken lines.

図2及び図3に示すように、中心に位置するレンズユニット120から出射される紫外光は、所定の広がり角(9°)で広がり、導光部材130の各ミラー面130a、130b、130c、130dによって反射されることなく進み、照射対象物W上の矩形状(例えば、約70mm×約70mm)の照射エリアP内に照射される。   As shown in FIGS. 2 and 3, the ultraviolet light emitted from the lens unit 120 located at the center spreads at a predetermined spread angle (9 °), and each mirror surface 130 a, 130 b, 130 c of the light guide member 130, The light travels without being reflected by 130d and is irradiated into a rectangular irradiation area P (for example, about 70 mm × about 70 mm) on the irradiation object W.

また、図2及び図4に示すように、中心から1つ離れた位置のレンズユニット120から出射される紫外光は、所定の広がり角(9°)で広がり、その一部(例えば、図6中「m1」で示す光線)が、導光部材130の各ミラー面130a、130b、130c、130dの少なくとも一面(図2及び図4においては、ミラー面130a)によって反射され、照射対象物W上の矩形状の照射エリアP内に照射される。   As shown in FIGS. 2 and 4, the ultraviolet light emitted from the lens unit 120 at a position one away from the center spreads at a predetermined spread angle (9 °), and a part thereof (for example, FIG. 6). The light beam indicated by “m1” in the middle is reflected by at least one of the mirror surfaces 130a, 130b, 130c, and 130d (the mirror surface 130a in FIGS. 2 and 4) of the light guide member 130, and on the irradiation object W. The rectangular irradiation area P is irradiated.

また、図2及び図5に示すように、中心から2つ離れた位置のレンズユニット120から出射される紫外光は、所定の広がり角(9°)で広がり、その一部(例えば、図5において、Y軸方向負側に向って広がる光)が、導光部材130の各ミラー面130a、130b、130c、130dの少なくとも一面(図2及び図5においては、ミラー面130a)によって反射され、照射対象物W上の矩形状の照射エリアP内に照射される。   Further, as shown in FIGS. 2 and 5, the ultraviolet light emitted from the lens unit 120 at a position two away from the center spreads at a predetermined spread angle (9 °) and a part thereof (for example, FIG. 5). , The light spreading toward the Y axis direction negative side) is reflected by at least one of the mirror surfaces 130a, 130b, 130c, 130d of the light guide member 130 (the mirror surface 130a in FIGS. 2 and 5). Irradiation is performed in a rectangular irradiation area P on the irradiation object W.

この結果、照射対象物W上の矩形状の照射エリアPの中心部においては、中心のレンズユニット120から出射される紫外光と、中心から1つ離れた位置のレンズユニット120から出射される紫外光と、中心から2つ離れた位置のレンズユニット120から出射される紫外光とがオーバーラップし、略均一な照射強度が得られる。また、照射対象物W上の矩形状の照射エリアPの周縁部においては、中心から1つ離れた位置のレンズユニット120から出射される紫外光と、中心から2つ離れた位置のレンズユニット120から出射される紫外光とがオーバーラップし、略均一な照射強度が得られる。しかしながら、照射対象物W上の矩形状の照射エリアPのエッジ部(周縁部の端部)においては、開口絞り150によって不要光が遮光される結果、照射対象物W上の矩形状の照射エリアPのエッジ部(周縁部の端部)において、紫外光がオーバーラップしない領域ができてしまうといった問題が発生する。そして、照射エリアPのエッジ部において、紫外光がオーバーラップしない領域が大きくなると、その領域の照射強度が極端に低下してしまうため、その領域の照射強度分布は、なだらかな曲線となる。そこで、本実施形態においては、照射エリアPのエッジ部において、急峻に立ち上がる照射強度分布が得られるように、各ミラー面130a、130b、130c、130dを傾斜させて、照射エリアPのエッジ部に略垂直な光線が入射するように構成し、紫外光がオーバーラップしない領域を最小にしている。   As a result, in the central portion of the rectangular irradiation area P on the irradiation object W, ultraviolet light emitted from the central lens unit 120 and ultraviolet light emitted from the lens unit 120 at a position one distance away from the center. The light and the ultraviolet light emitted from the lens unit 120 at a position two away from the center overlap, and a substantially uniform irradiation intensity is obtained. Further, in the peripheral portion of the rectangular irradiation area P on the irradiation object W, the ultraviolet light emitted from the lens unit 120 at a position away from the center and the lens unit 120 at a position away from the center by two. The ultraviolet light emitted from the light overlaps, and a substantially uniform irradiation intensity is obtained. However, in the edge part (edge part of the peripheral part) of the rectangular irradiation area P on the irradiation object W, the unnecessary light is shielded by the aperture stop 150, so that the rectangular irradiation area on the irradiation object W is obtained. There arises a problem that an ultraviolet light does not overlap in the edge portion (end portion of the peripheral edge) of P. When the region where the ultraviolet light does not overlap increases in the edge portion of the irradiation area P, the irradiation intensity in the region is extremely reduced, and the irradiation intensity distribution in the region becomes a gentle curve. Therefore, in the present embodiment, the mirror surfaces 130a, 130b, 130c, and 130d are tilted so that the edge of the irradiation area P is inclined so that an irradiation intensity distribution that rises sharply is obtained at the edge of the irradiation area P. The configuration is such that substantially vertical light rays are incident, and the region where the ultraviolet light does not overlap is minimized.

図6は、図2のC部拡大図であり、照射対象物W上の矩形状の照射エリアPのエッジ部に入射する光線を説明する図である。図6の「m1」及び「m2」は、共に、中心から1つ離れた位置のレンズユニット120から出射される、Y軸方向の角度成分が最大の(つまり、角度成分9°の)紫外光の光線である。光線「m1」は、角度成分9°の紫外光の光線のうち最も外側を通る光線であり、光線「m2」は、開口絞り150の端面部近傍を通り照射対象物Wに到達する光線である。上述したように、本実施形態の4つのミラー面130a、130b、130c、130dは、レンズユニット120から離れるにつれて、光軸AXから離れるように、所定の傾斜角度(1.6°)で傾いている。従って、図6に示すように、紫外光がミラー面130a、130b、130c、130dのいずれか(図6においては、ミラー面130a)に入射すると、その角度成分は、傾斜角度(1.6°)の2倍の角度だけ小さなものとなる。つまり、最大角度成分9°の紫外光の光線「m1」は、5.8°の角度成分の紫外光(つまり、光線「n1」)として導光部材130から出射されることとなる。その結果、照射対象物W上の矩形状の照射エリアPのエッジ部に、幅約0.8mmにわたって、紫外光がオーバーラップしない領域が形成される。   FIG. 6 is an enlarged view of a portion C in FIG. 2, and is a diagram illustrating light rays incident on an edge portion of a rectangular irradiation area P on the irradiation object W. “M1” and “m2” in FIG. 6 are both ultraviolet rays emitted from the lens unit 120 at a position away from the center and having the maximum angular component in the Y-axis direction (that is, the angular component of 9 °). The light beam. The light beam “m1” is a light beam that passes through the outermost side of the ultraviolet light beam having an angle component of 9 °, and the light beam “m2” is a light beam that passes through the vicinity of the end surface portion of the aperture stop 150 and reaches the irradiation object W. . As described above, the four mirror surfaces 130a, 130b, 130c, and 130d of the present embodiment are inclined at a predetermined inclination angle (1.6 °) so as to be away from the optical axis AX as they are away from the lens unit 120. Yes. Therefore, as shown in FIG. 6, when the ultraviolet light is incident on any one of the mirror surfaces 130a, 130b, 130c, and 130d (mirror surface 130a in FIG. 6), the angle component is an inclination angle (1.6 °). ) Is twice as small as. That is, the ultraviolet light ray “m1” having the maximum angle component of 9 ° is emitted from the light guide member 130 as the ultraviolet light having the angular component of 5.8 ° (that is, the light ray “n1”). As a result, a region where the ultraviolet light does not overlap is formed at the edge of the rectangular irradiation area P on the irradiation target W over a width of about 0.8 mm.

(比較例)
ここで、本実施形態の構成による効果を説明するために、比較例を挙げる。図7は、本実施形態の構成と対比する、比較例に係る光照射装置100Cの構成及び光路図を示す模式図である。また、図8は、図7のD部拡大図であり、照射対象物W上の矩形状の照射エリアPのエッジ部に入射する光線を説明する図である。本比較例の光照射装置100Cは、導光部材130Cの各ミラー面130Ca、130Cb、130Cc(図7において不図示)、130Cd(図7において不図示)が光軸AXに平行であり、傾斜角度(1.6°)を有していない点で、本実施形態の光照射装置100と異なっている。なお、図8の「m1」は、中心から2つ離れた位置のレンズユニット120から出射される光線であって、Y軸方向の角度成分が最大(つまり、角度成分9°)で、かつ開口絞り150の端面部近傍を通り照射対象物Wに到達する光線である。また、図8の「m2」は、中心から1つ離れた位置のレンズユニット120から出射される光線であって、Y軸方向の角度成分が最大(つまり、角度成分9°)で、かつ開口絞り150の端面部近傍を通り照射対象物Wに到達する光線である。
(Comparative example)
Here, in order to explain the effect of the configuration of the present embodiment, a comparative example is given. FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration and an optical path diagram of a light irradiation apparatus 100C according to a comparative example, which is compared with the configuration of the present embodiment. FIG. 8 is an enlarged view of a portion D in FIG. 7 and is a diagram for explaining light rays incident on an edge portion of a rectangular irradiation area P on the irradiation object W. In the light irradiation apparatus 100C of this comparative example, the mirror surfaces 130Ca, 130Cb, 130Cc (not shown in FIG. 7) and 130Cd (not shown in FIG. 7) of the light guide member 130C are parallel to the optical axis AX, and the inclination angle It differs from the light irradiation apparatus 100 of this embodiment by the point which does not have (1.6 degrees). Note that “m1” in FIG. 8 is a light beam emitted from the lens unit 120 at a position two away from the center, and has a maximum angular component in the Y-axis direction (that is, an angular component of 9 °) and an aperture. It is a light beam that passes through the vicinity of the end face of the diaphragm 150 and reaches the irradiation object W. Further, “m2” in FIG. 8 is a light beam emitted from the lens unit 120 at one position away from the center, and has a maximum angular component in the Y-axis direction (that is, an angular component of 9 °) and an aperture. It is a light beam that passes through the vicinity of the end face of the diaphragm 150 and reaches the irradiation object W.

図8に示すように、本比較例においては、導光部材130Cの各ミラー面130Ca、130Cb、130Cc、130Cdが光軸AXに平行であるため、紫外光がミラー面130Ca、130Cb、130Cc、130Cdに入射したとしても、その角度成分は維持される。つまり、最大角度成分9°の紫外光の光線「m1」は、9°の角度成分の紫外光(つまり、光線「n1」)として導光部材130Cから出射されることとなる。その結果、照射対象物W上の矩形状の照射エリアPのエッジ部に、幅約1.0mmにわたって、紫外光がオーバーラップしない領域が形成される。   As shown in FIG. 8, in this comparative example, since each mirror surface 130Ca, 130Cb, 130Cc, 130Cd of the light guide member 130C is parallel to the optical axis AX, ultraviolet light is mirror surfaces 130Ca, 130Cb, 130Cc, 130Cd. The angle component is maintained even if it is incident on. That is, the ultraviolet ray “m1” having the maximum angle component of 9 ° is emitted from the light guide member 130C as the ultraviolet ray having the angle component of 9 ° (that is, the ray “n1”). As a result, a region where the ultraviolet light does not overlap is formed at the edge portion of the rectangular irradiation area P on the irradiation object W over a width of about 1.0 mm.

図9は、本実施形態に係る光照射装置100を用いた場合の照射エリアP上の照射強度分布(図9中の実線)と、比較例に係る光照射装置100Cを用いた場合の照射エリアP上の照射強度分布(図9中の破線)とを示すグラフである。図9において、縦軸は紫外光の相対強度であり、横軸は光軸AXの位置を0mmとする照射位置(mm)である。また、図10は、図9のE部(つまり、照射エリアPのエッジ部)の照射強度分布を横軸方向に拡大したグラフである。   9 shows an irradiation intensity distribution (solid line in FIG. 9) on the irradiation area P when the light irradiation device 100 according to the present embodiment is used, and an irradiation area when the light irradiation device 100C according to the comparative example is used. 10 is a graph showing an irradiation intensity distribution on P (broken line in FIG. 9). In FIG. 9, the vertical axis represents the relative intensity of ultraviolet light, and the horizontal axis represents the irradiation position (mm) where the position of the optical axis AX is 0 mm. FIG. 10 is a graph obtained by enlarging the irradiation intensity distribution in the E portion (that is, the edge portion of the irradiation area P) in FIG. 9 in the horizontal axis direction.

図9に示すように、本実施形態に係る光照射装置100を用いた場合も、比較例に係る光照射装置100Cを用いた場合も、照射エリアPの全域に亘って相対強度0.8以上の照射強度分布を得ることができる。   As shown in FIG. 9, when using the light irradiation apparatus 100 according to the present embodiment and when using the light irradiation apparatus 100C according to the comparative example, the relative intensity 0.8 or more over the entire irradiation area P. The irradiation intensity distribution can be obtained.

しかしながら、図10において、両者の照射強度分布を比較すると分かるように、本実施形態に係る光照射装置100の方が、比較例に係る光照射装置100Cに比べて、照射強度分布が急峻に立ち上がっている。これは、上述したように、照射エリアPのエッジ部に形成される、紫外光がオーバーラップしない領域の影響であり、紫外光がオーバーラップしない領域が、本実施形態に係る光照射装置100の方が小さいためである。   However, in FIG. 10, as can be seen by comparing the irradiation intensity distributions of the two, the irradiation intensity distribution of the light irradiation apparatus 100 according to the present embodiment rises sharply compared to the light irradiation apparatus 100C of the comparative example. ing. As described above, this is an influence of the region where the ultraviolet light does not overlap, which is formed at the edge portion of the irradiation area P, and the region where the ultraviolet light does not overlap is included in the light irradiation device 100 according to the present embodiment. This is because it is smaller.

このように、本実施形態においては、導光部材130の各ミラー面130a、130b、130c、130dを傾斜させることにより、照射エリアPのエッジ部における紫外光がオーバーラップしない領域を最小にし、これによって急峻に立ち上がる照射強度分布を得ている。従って、本実施形態に係る光照射装置100を半導体の周辺露光装置に適用すれば、回路パターン形成領域とウエハの端縁部との間で急峻に立ち上がる照射強度分布の紫外光を照射することができ、いわゆるグレーゾーン領域を小さくすることが可能となる。   As described above, in the present embodiment, by tilting the mirror surfaces 130a, 130b, 130c, and 130d of the light guide member 130, an area where the ultraviolet light does not overlap at the edge portion of the irradiation area P is minimized. The irradiation intensity distribution that rises sharply is obtained. Therefore, when the light irradiation apparatus 100 according to the present embodiment is applied to a semiconductor peripheral exposure apparatus, it is possible to irradiate ultraviolet light having an irradiation intensity distribution that rises sharply between the circuit pattern formation region and the edge of the wafer. It is possible to reduce the so-called gray zone region.

なお、本実施形態において、ミラー面130a、130b、130c、130dの傾斜角度(1.6°)をさらに大きくすることにより、光線「n1」の角度成分をさらに小さいものにする(つまり、照射エリアPに対してより垂直な光線に近づける)ことも可能である。しかし、傾斜角度を大きくすると、開口絞り150によって遮光されてしまう紫外光の光量が増え、全体としての光量が減少してしまうという問題が発生する。従って、ミラー面130a、130b、130c、130dの傾斜角度は、求められる光量、照射強度分布の立ち上がり特性等を考慮して、適宜設定される。   In the present embodiment, the angle component of the light beam “n1” is further reduced by increasing the inclination angle (1.6 °) of the mirror surfaces 130a, 130b, 130c, and 130d (that is, the irradiation area). It is also possible to approach a light beam perpendicular to P). However, when the tilt angle is increased, the amount of ultraviolet light that is blocked by the aperture stop 150 increases, and the amount of light as a whole decreases. Accordingly, the inclination angles of the mirror surfaces 130a, 130b, 130c, and 130d are appropriately set in consideration of the required light amount, the rising characteristics of the irradiation intensity distribution, and the like.

以上が本実施形態の説明であるが、本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において様々な変形が可能である。   The above is the description of the present embodiment, but the present invention is not limited to the above configuration, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention.

例えば、本実施形態においては、導光部材130の各ミラー面130a、130b、130c、130dは、中心から1つ離れた位置のレンズユニット120から出射される紫外光と、中心から2つ離れた位置のレンズユニット120から出射される紫外光を一度だけ反射する構成のものとしたが、このような構成に限定されるものではない。例えば、導光部材130の各ミラー面130a、130b、130c、130dをZ軸方向に長く延ばし、中心に位置するレンズユニット120から出射される紫外光も各ミラー面130a、130b、130c、130dによって反射する構成とすることもできる。また、導光部材130の各ミラー面130a、130b、130c、130dは、各レンズユニット120から出射される紫外光を複数回反射する構成とすることもできる。なお、この場合、各ミラー面130a、130b、130c、130dの反射率の影響により、紫外光が反射する毎に照射強度が低下するため、反射回数は少ないほど好ましい。   For example, in the present embodiment, each mirror surface 130a, 130b, 130c, 130d of the light guide member 130 is separated from the ultraviolet light emitted from the lens unit 120 at one position away from the center and two from the center. Although the configuration is such that the ultraviolet light emitted from the lens unit 120 at the position is reflected only once, it is not limited to such a configuration. For example, each mirror surface 130a, 130b, 130c, 130d of the light guide member 130 is elongated in the Z-axis direction, and ultraviolet light emitted from the lens unit 120 located at the center is also reflected by each mirror surface 130a, 130b, 130c, 130d. It can also be configured to reflect. In addition, each mirror surface 130a, 130b, 130c, 130d of the light guide member 130 may be configured to reflect the ultraviolet light emitted from each lens unit 120 a plurality of times. In this case, the irradiation intensity decreases each time the ultraviolet light is reflected due to the influence of the reflectivity of each mirror surface 130a, 130b, 130c, 130d.

また、本実施形態においては、正方格子状に配置した25個のLEDユニット110を用いる構成としたが、LEDユニット110は、必ずしも正方格子状に配置する必要はなく、例えば、三角格子状、六方格子状、又は同心円状に配置することもできる。また、LEDユニット110の個数は、少なくとも2個以上あればよく、照射エリアPの面積及び形状に応じて適宜変更することができる。   In the present embodiment, the 25 LED units 110 arranged in a square lattice are used. However, the LED units 110 do not necessarily need to be arranged in a square lattice. It can also be arranged in a lattice or concentric circle. Moreover, the number of the LED units 110 should just be at least 2 or more, and can be suitably changed according to the area and shape of the irradiation area P.

また、本実施形態においては、第1レンズ122、第2レンズ124、及び第3レンズ126は平凸レンズであるものとして説明したが、LED素子114から出射された紫外光を所定の広がり角の紫外光に成形することができれば、第1レンズ122、第2レンズ124及び第3レンズ126に他の形状(例えば、メニスカスレンズ)のレンズを適用することもできる。また、本実施形態のレンズユニット120は、必ずしも3枚のレンズ構成である必要はない。   In the present embodiment, the first lens 122, the second lens 124, and the third lens 126 have been described as being planoconvex lenses. However, the ultraviolet light emitted from the LED element 114 is converted into ultraviolet light having a predetermined spread angle. As long as it can be molded into light, lenses having other shapes (for example, meniscus lenses) can be applied to the first lens 122, the second lens 124, and the third lens 126. Further, the lens unit 120 of the present embodiment does not necessarily have a three-lens configuration.

また、本実施形態のレンズユニット120は、LED素子114から出射された紫外光を広がり角(9°)の紫外光に成形するレンズであるとしたが、広がり角は、照射エリアPにおいて求められる照射強度分布の均一度(つまり、紫外光の重なり具合)、立ち上がり特性に応じて適宜変更することができる。なお、レンズユニット120から出射される紫外光の広がり角は、紫外光の利用効率、及び照射強度分布の立ち上がり特性の観点から、5〜20°であることが好ましい。広がり角が5°よりも小さくなると、出射される紫外光の利用効率が低くなり、照射エリアPにおいて所望の照射強度が得られなくなる。また、広がり角が20°よりも大きくなると、照射エリアPのエッジ部において、紫外光がオーバーラップしない領域が大きくなり、照射強度分布の立ち上がり特性が悪くなる。また、各ミラー面130a、130b、130c、130dの傾斜角度は、各ミラー面130a、130b、130c、130dによって反射され、照射エリアPに照射される紫外光の角度成分が、広がり角よりも小さくなるように(つまり、略平行光となるように)、広がり角の1/2よりも小さい角度に設定されているのが望ましい。   In addition, although the lens unit 120 of the present embodiment is a lens that molds ultraviolet light emitted from the LED element 114 into ultraviolet light having a divergence angle (9 °), the divergence angle is obtained in the irradiation area P. The irradiation intensity distribution can be changed as appropriate according to the uniformity of the irradiation intensity distribution (that is, the degree of overlap of ultraviolet light) and the rising characteristics. In addition, it is preferable that the divergence angle of the ultraviolet light radiate | emitted from the lens unit 120 is 5-20 degrees from a viewpoint of the utilization efficiency of ultraviolet light, and the standup characteristic of irradiation intensity distribution. When the divergence angle is smaller than 5 °, the utilization efficiency of the emitted ultraviolet light is lowered, and a desired irradiation intensity cannot be obtained in the irradiation area P. If the spread angle is larger than 20 °, the region where the ultraviolet light does not overlap increases at the edge portion of the irradiation area P, and the rising characteristic of the irradiation intensity distribution deteriorates. Further, the inclination angle of each mirror surface 130a, 130b, 130c, 130d is reflected by each mirror surface 130a, 130b, 130c, 130d, and the angle component of the ultraviolet light irradiated to the irradiation area P is smaller than the spread angle. It is desirable that the angle is set to be smaller than ½ of the divergence angle so as to be (that is, substantially parallel light).

また、本実施形態のLEDユニット110は、1つのLED素子114を備えるものとしたが、この構成に限定されるものではなく、LEDユニット110は、複数(例えば、4つ)のLED素子114を備えることができる。   Moreover, although the LED unit 110 of this embodiment shall be provided with the one LED element 114, it is not limited to this structure, The LED unit 110 has multiple (for example, four) LED elements 114. Can be provided.

また、本実施形態のLED素子114は、波長395nmの紫外光を出射するものとしたが、このような構成に限定されるものではなく、他の波長(例えば、波長365nm、波長385nm、波長405nm)の紫外光を出射するものであってもよく、また波長の異なる複数種類のLED素子を組み合わせて(つまり、複数の波長を混ぜて)構成してもよい。   The LED element 114 according to the present embodiment emits ultraviolet light having a wavelength of 395 nm, but is not limited to such a configuration, and other wavelengths (for example, a wavelength of 365 nm, a wavelength of 385 nm, and a wavelength of 405 nm). ) Or a combination of a plurality of types of LED elements having different wavelengths (that is, mixing a plurality of wavelengths).

なお、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

100、100C 光照射装置
110 LEDユニット
112 基板
114 LED素子
120 レンズユニット
122 第1レンズ
124 第2レンズ
126 第3レンズ
130、130C 導光部材
130a、130b、130c、130d、130Ca、130Cb、130Cc、130Cd ミラー面
150 開口絞り
100, 100C Light irradiation device 110 LED unit 112 Substrate 114 LED element 120 Lens unit 122 First lens 124 Second lens 126 Third lens 130, 130C Light guide members 130a, 130b, 130c, 130d, 130Ca, 130Cb, 130Cc, 130Cd Mirror surface 150 Aperture stop

Claims (5)

照射対象物上の矩形状の照射エリアに対して光を照射する光照射装置であって、
基板上に、光軸の向きを揃えて二次元配置され、前記光を出射する複数の発光素子と、
前記各発光素子の光軸上にそれぞれ配置され、該発光素子から出射された光を所定の広がり角の光に成形するレンズユニットと、
前記複数の発光素子の光軸を矩形状に囲むように形成されたミラー面を内面に有し、前記レンズユニットから出射された光をミキシングして導光する筒状の導光部材と、
前記導光部材の光軸を中心とする矩形状の開口を有し、前記導光部材と前記被照射対象物との間に配置される開口絞りと、
を備え、
前記ミラー面は、前記照射対象物に向って広がるように、前記導光部材の光軸に対して、前記広がり角よりも小さい所定の角度で傾斜し、
前記レンズユニットから出射された光の少なくとも一部が、前記ミラー面によって反射され、前記開口絞りの開口の端面部近傍を通過し、前記照射エリアに対して略垂直に入射する
ことを特徴とする光照射装置。
A light irradiation device for irradiating light on a rectangular irradiation area on an irradiation object,
A plurality of light-emitting elements that are two-dimensionally arranged on the substrate with the direction of the optical axis aligned, and emit the light; and
A lens unit that is arranged on the optical axis of each light emitting element, and shapes the light emitted from the light emitting element into light having a predetermined spread angle;
A cylindrical light guide member which has a mirror surface formed on the inner surface so as to surround the optical axes of the plurality of light emitting elements in a rectangular shape, and mixes and guides light emitted from the lens unit;
An aperture stop having a rectangular opening centered on the optical axis of the light guide member, and disposed between the light guide member and the irradiated object;
With
The mirror surface is inclined at a predetermined angle smaller than the spread angle with respect to the optical axis of the light guide member so as to spread toward the irradiation object,
At least a part of the light emitted from the lens unit is reflected by the mirror surface, passes through the vicinity of the end surface portion of the aperture stop aperture, and is incident substantially perpendicular to the irradiation area. Light irradiation device.
前記レンズユニットから出射された光の少なくとも一部が、前記ミラー面によって1回だけ反射されることを特徴とする請求項1に記載の光照射装置。   The light irradiation apparatus according to claim 1, wherein at least part of the light emitted from the lens unit is reflected only once by the mirror surface. 前記広がり角が5〜20°の範囲であり、前記所定の角度が前記広がり角の1/2よりも小さいことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光照射装置。   The light irradiation apparatus according to claim 1 or 2, wherein the divergence angle is in a range of 5 to 20 °, and the predetermined angle is smaller than ½ of the divergence angle. 前記導光部材の前記ミラー面によって形成される出射側開口が、前記開口絞りの開口よりも大きいことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の光照射装置。   4. The light irradiation apparatus according to claim 1, wherein an emission side opening formed by the mirror surface of the light guide member is larger than an opening of the aperture stop. 5. 前記光は、紫外線波長域の光であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の光照射装置。   The light irradiation apparatus according to claim 1, wherein the light is light in an ultraviolet wavelength region.
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