CN102200694A - 光照射装置 - Google Patents

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Ushio Denki KK
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Abstract

本发明提供一种光照射装置，具备：灯；具有将来自该灯的光反射的曲面的反射面的聚光镜；将此聚光镜朝向上方支承的聚光镜支承机构；将冷却灯及聚光镜用的冷却风取入的冷却风取入口；及将冷却灯及聚光镜后的冷却风排气的冷却风排气口，其中，聚光镜支承机构具备：设有将聚光镜从背面侧对聚光镜的曲面朝法线方向通过弹性体抬起的支承棒的多个支承体；将支承体安装的框架；及将聚光镜的光射出口的周缘压住的聚光镜推压板。聚光镜的光射出口的周缘被按压在聚光镜推压板的开口及形成于此开口周边的通风孔之间。其能够实现：不会将灯过度冷却，但可以对聚光镜供给充分的冷却风的构造。

Description

光照射装置
技术领域
本发明涉及光照射装置，其在用于制造半导体元件、印刷电路基板、液晶基板的曝光装置中被使用。
背景技术
作为半导体元件、印刷电路基板、液晶显示基板的曝光装置中所使用的光源，一直使用短弧型的放电灯，例如数kW至数10kW的大型超高压水银灯。
在第6图中，表示作为上述曝光装置的光照射部所使用的以往的光照射装置的构造的一例。
光照射装置具备：短弧型的放电灯1、椭圆聚光镜2、第1平面镜13、整合透镜(integrator lens)14、挡板机构15、第2平面镜16、准直透镜17等。
灯1被配置成，使发光点位于椭圆聚光镜2的第一焦点。来自灯1的包含紫外线的光被形成于聚光镜2的内侧的反射面反射并被集光后，从同图上侧的光射出口2b射出。
从光射出口2b射出的光通过第1平面镜13被反射后，入射至被配置于聚光镜的第二焦点的整合透镜14。整合透镜14也称为蝇眼透镜，具有将光照射面18中的发光强度分布均一化的作用。
从整合透镜14射出的光经由挡板机构15通过第二平面镜16被折返后，入射至将光变成为平行光的准直透镜17，成为平行光从光照射装置射出，并照射至光照射面18。另外，可取代准直透镜17而使用如准直镜也可以。
图7表示具备以往的光照射装置的灯及聚光镜的光源部的放大图。且图8表示以往的光源部的聚光镜及聚光镜的支承板的关系的立体图。使用这些图，说明灯及聚光镜的支承构造。
聚光镜2具有曲面的反射面，且形成有：将由该反射面反射的光射出的光射出口2b、及位于该光射出口2b相反侧的贯通孔2a。
且聚光镜2以光射出口2b朝上方的方式放置于聚光镜支承板3上，贯通孔2a的周边部与聚光镜支承板3的表面接触并被支承。另外，在聚光镜支承板3也形成有与聚光镜的贯通孔2a几乎相同直径的贯通孔3c。
聚光镜支承板3通过弹簧3a被安装于框架6上。通过该弹簧3a，在聚光镜支承板3上使聚光镜2朝同图上方向抬起的力会作动。由此，聚光镜2的光射出口2b的周缘被推压至聚光镜推压板7。另外，在聚光镜推压板7中，形成有供从光射出口2b射出的光通过用的开口7b。
被安装于聚光镜内的短弧型的灯1将灯的轴1a通过聚光镜2的贯通孔2a及聚光镜支承板3的贯通孔3c，并透过框架6的冷却风流入口6a被固定支承于被设在聚光镜2的外侧背后的台座4。此台座4是被安装于光照射装置的灯轴调节机构5。
灯轴调节机构5具备将灯1朝XYZ方向移动的平台。通过移动灯轴调节机构5，来调节灯1使其发光点位于聚光镜2的第一焦点。
且台座4与灯点亮电源11连接。朝灯1的电力供给，在被固定于灯的台座4侧的极是通过该台座4，在另一方聚光镜2的光射出口2b侧的极，安装有来自灯电源11的供电线11a，并通过此供电线11a进行。
这样，作为关于将光射出口朝上方配置的聚光镜的支承构造的先行技术，有专利文献1。
专利文献1：日本特开2000-40655号公报
如上所述，冷却风被用于灯及聚光镜的冷却。作为曝光装置的光照射部使用光照射装置时，聚光镜多使用：在反射面形成不会反射不需要曝光的光(例如可视光和红外光)只反射需要曝光的光(例如紫外线)的蒸镀膜的反射镜。
使用如此的蒸镀膜反射镜的情况时，为了使蒸镀膜不会剥离，需要将反射镜的温度保持在例如350℃以下。对于此，被称为灯的封体的发光管的部分的点灯中的最适温度为650℃～750℃。因此，不进行聚光镜的冷却的话，因为来自灯的封体的辐射热等会使温度上升至350℃以上，所以会有蒸镀膜产生剥离等的问题。
即，聚光镜必需保持在比灯更低的温度，因此冷却的重点，聚光镜比灯重要。聚光镜2，特别是灯的轴通过贯通孔2a的附近的部分(从贯通孔2a的周缘宽约10mm的区域)，因为最接近灯的发光部分所以温度容易变高。因此，冷却风，必需大量供给至聚光镜的贯通孔2a的附近。
另一方面，流动于光源部的冷却风，如上述被分开成：从贯通孔2a进入并流入聚光镜2的内侧(反射面侧)的风(图7(a))、及绕流于聚光镜2外侧的风(图7的(b))的二道。在此，从贯通孔2a进入聚光镜2内侧的冷却风(a)，大部分是沿着灯1的表面流动来冷却灯。另一方面，聚光镜2的冷却，实质上是通过绕流于聚光镜2外侧的风(b)进行。
但是如上述，聚光镜2通过聚光镜支承板3被支承在贯通孔2a的周边部。因此，如第8图所示，在聚光镜2的贯通孔2a的周围具有聚光镜支承板3，如图7所示，此聚光镜支承板3成为遮风板，使绕流于聚光镜2的外侧的风(b)，无法接近温度成为最高的聚光镜2的贯通孔2a的附近。
在这种状态下，冷却风无法效率佳地将聚光镜2冷却。若想使聚光镜2的温度下降而增加冷却风量，则灯的冷却风也会相应增加。因此，灯会成为如上述所示的适当的温度范围(650℃～750℃)以下，即成为过冷却，依据情况灯有可能熄灭。
另一方面，为了使灯在上述适当的温度范围而将冷却风减少的话，因为将聚光镜冷却用的风量也减少，所以聚光镜的温度会成为蒸镀膜的极限剥离温度(350℃)以上，而成为蒸镀膜的剥离的原因。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而作出的，目的是提供一种构造，可以实现：使流动于聚光镜的外侧的风，尽可能多地流动至聚光镜的温度成为最高的贯通孔附近的领域，即，在聚光镜的外侧且贯通孔附近的区域，实现能够供给尽可能多的冷却风构造，且不会增加朝灯的冷却风，即不会让灯的温度下降(灯不会过冷却)，以让聚光镜的温度下降的方式，朝聚光镜供给充分的冷却风。
以往通过板状的聚光镜支承板将聚光镜抬起支承。因此，其会成为流动于聚光镜的外侧的冷却风的遮风板，成为冷却风无法到达聚光镜的贯通孔的外侧附近的原因。
在此，在本发明中，通过将使聚光镜光射出口朝向上方地支承聚光镜的聚光镜支承机构如下地构成，就可解决上述课题。
一种光照射装置，具备：灯；具有将来自此灯的光反射的曲面的反射面的聚光镜；将此聚光镜朝上方地支承的聚光镜支承机构；将冷却灯及聚光镜用的冷却风取入的冷却风取入口；及将冷却灯及聚光镜之后的冷却风排气的冷却风排气口，其中，聚光镜支承机构具备：设有将聚光镜从背面侧对于聚光镜的曲面朝法线方向通过弹性体抬起的支承棒的多个支承体；；将支承体安装的框架；及将聚光镜的光射出口的周缘压住的聚光镜推压板。
聚光镜的光射出口的周缘被推压在聚光镜推压板的开口及形成于此开口周边的通风孔之间。
发明的效果：
本发明，可以获得以下的效果。
因为通过呈多点状配置的支承体进行聚光镜的抬起，所以不会将流动于聚光镜的外侧的冷却风遮风，冷却风会流动至聚光镜的贯通孔附近。因此，能够使聚光镜的温度成为最高的贯通孔附近的区域的温度降低。
进而，因为在聚光镜推压板的、使聚光镜的光射出口的周缘被压住的部分的周边形成通风孔，所以流动于聚光镜的外侧的冷却风，会沿着聚光镜的背面流动，将聚光镜整体效率佳地冷却并排气。因此，可以降低聚光镜整体的温度。
附图说明
图1是表示作为曝光装置的光照射部所使用的本发明的光照射装置的构造的一例的图。
图2是表示具备本发明的光照射装置的灯及聚光镜的光源部的放大图。
图3是表示本发明的光源部的聚光镜、聚光镜的支承体及聚光镜推压板的关系的立体图。
图4是表示聚光镜支承体的剖面图。
图5是表示聚光镜支承体的立体图。
图6是表示作为曝光装置的光照射部使用的以往的光照射装置的构造的一例的图。
图7是表示具备以往的光照射装置的灯及聚光镜的光源部的放大图。
图8是表示以往的光源部的聚光镜及聚光镜的支承板的关系的立体图。
符号说明：
1：灯
1a：灯的轴
2：聚光镜
2a：贯通孔
2b：光射出口
3：聚光镜支承板
4：台座
5：灯轴调节机构
6：框架
6a：冷却风流入口
7：聚光镜推压板
7a：通风孔
7b：开口
10：光源部
10a：冷却风取入口
11：灯点亮电源
11a：供电线
12：筐体
13：第1平面镜
14：整合透镜
15：挡板机构
16：第2平面镜
17：准直透镜
18：光照射面
19：排气口
20：排气风扇
30：聚光镜支承体
31：本体部
32：支承棒
33：弹簧
34：缓冲材
具体实施方式
在图1中，表示作为曝光装置的光照射部所使用的本发明的光照射装置的构造的一例。
本发明的光照射装置，除了具备灯1及聚光镜2的光源部10的构造以外，基本上与图6的构成相同。
灯1使用短弧型的超高压水银灯，聚光镜2使用玻璃制的椭圆聚光镜。且，放电灯1的发光中心被配置在位于聚光镜2的第1焦点的位置。
聚光镜2为了反射需要曝光的光也就是紫外线并去除不需要的红外线和可视光，将可让紫外线反射并可让红外线和可视光透过的无机多层蒸镀膜，形成于曲面的光反射面的表面。由光反射面所反射的包含紫外线的光从光射出口2b射出。
从聚光镜2的光射出口2b射出的光，被第1平面镜13反射，入射至使照射领域中的发光强度分布均匀化的整合透镜14。
从整合透镜14射出的光，透过被配置于整合透镜14的光射出侧的挡板机构15，朝第2平面镜16被反射，并入射至准直透镜17。入射至准直透镜17的光成为平行光，照射被载置于光照射面18的屏蔽(罩)和被称为工件的被照射物。另外，也可以取代准直透镜17使用准直镜。
被照射物的紫外线照射量也可以通过挡板机构15的开闭被控制。另外，挡板机构15配置于整合透镜14的光入射侧。
将灯1及聚光镜2冷却的冷却风，从光照射装置的被设在聚光镜2的光射出口2b相反侧的冷却风取入口10a被取入，通过设在聚光镜2的光射出口2b侧的排气风扇20从排气口19被排气。
在图2中，表示具备本发明的光照射装置的灯及聚光镜的光源部的放大图。该图与图7同样，只显示冷却风的流动图的左侧。且，图3表示本发明的光源部的聚光镜、聚光镜的支承体及聚光镜推压板的关系的立体图。
使用图2及图3说明光源部的构造及冷却风的流动。
与以往同样，聚光镜2具有曲面的光反射面，形成有：将反射的光射出的光射出口2b，及位于光射出口2b相反侧的贯通孔2a。且，通过聚光镜支承机构，使光射出口2b朝上方地被支承。对于聚光镜支承机构的详细如后述。如上述，在聚光镜2的光反射面中，被蒸镀有让紫外线反射并让红外线和可视光透过的无机多层膜。
被安装于聚光镜2内的短弧型的灯1，该灯1的轴1a贯通聚光镜的贯通孔2a及形成于框架6的冷却风流入口6a，并被固定支承于设在聚光镜2的外侧背后的台座4。
此台座4被安装于光照射装置的灯轴调节机构5，灯轴调节机构5，具备使灯1朝XYZ方向移动的平台。台座4与灯点亮电源11连接，且，在聚光镜2的开口2b侧的灯1的极中，安装有来自灯电源11的供电线11a，向灯1的电力的供给通过台座4及该供电线11a进行。
接着说明聚光镜支承机构的构造。
聚光镜支承机构具备：点状地接触在聚光镜2的背面，并通过弹性体的力将聚光镜向上抬起的多个支承体30；安装有支承体30的框架6；及按压通过支承体30被抬起的聚光镜2的聚光镜推压板7。
聚光镜2使光射出口2b朝上地被设置于聚光镜支承体30上。聚光镜支承体30通过将被载在其上的聚光镜2由弹性体的力抬起，使聚光镜2的光射出口2b的周缘压住聚光镜推压板7。由此聚光镜2在光射出口2b成为朝上的状态下被支承固定。对于聚光镜支承体30的详细构造如后述。
聚光镜支承体30被固定设置于多个框架6上。且，在框架6中形成有冷却风流入口6a，其是将从光照射装置的冷却风取入口10a取入的冷却风朝光源部10导入用的流入口。
在聚光镜推压板7中，形成有让从聚光镜2的光射出口2b射出的光通过的开口7b，进一步，在此开口7b的周边，形成有让流动至聚光镜2的外侧的冷却风通过的通风孔7a。通过聚光镜支承体30抬起的聚光镜2的光射出口2b的周缘，被压在此开口7b及通风孔7a之间。
接着，说明聚光镜支承体30的构造。
图4是聚光镜支承体30的剖面图，同图(a)是显示聚光镜支承体30未将聚光镜2支承的状态，(b)是显示将聚光镜2支承的状态。且，图5是聚光镜支承体的立体图。
聚光镜支承体30具备：在框架6由螺栓等固定有本体部31；及呈点状与聚光镜2的背面(反射面的相反侧的面)接触而抬起的支承棒32。
支承棒32通过过被设在本体部31内部的弹簧33等的弹性体而被安装于本体部31。支承棒32通过弹簧33相对本体部31可出入。
支承棒32的先端与聚光镜2的背面接触。因此，以不会弄伤聚光镜2且耐高温的方式，将耐热性的缓冲材34安装在支承棒32的先端。
聚光镜支承体30未将聚光镜2支承的情况时，如图4(a)所示，弹簧33延伸使支承棒32较大地从本体突出。
另一方面，聚光镜支承体30将聚光镜2支承的情况时，如图4(b)所示，通过聚光镜2的重量使弹簧33缩短，在支承棒32中会作用将聚光镜2朝上推举的力。由此，聚光镜2的光射出口2b的周缘被压在聚光镜推压板7上，使聚光镜2被支承固定。
在此，聚光镜支承体30的支承棒32，为了防止过度的力施加在玻璃制的聚光镜2上，基本上配置成对聚光镜的曲面的法线方向施加力。
聚光镜支承体30将聚光镜2支承的位置，即支承棒32与聚光镜2的背面接触的位置从聚光镜2的下端(贯通孔2a的周缘)朝上侧距离40mm～50mm。如上所述，聚光镜2的温度成为最高的部分，从贯通孔2a的周缘开始的宽度约10mm的领域，支承棒32接触该领域的话，该部分因为无法与冷却风接触，所以不易被冷却。
且为了将聚光镜2可靠地支承固定，聚光镜2朝聚光镜推压板7压住的力，即将聚光镜2抬起的力愈大良好。
聚光镜支承体30的支承棒32对于聚光镜2的曲面朝法线方向施加力时，为了加大抬起聚光镜2的力，支承棒32配置于聚光镜2的尽可能下侧(接近贯通孔2a部分)较佳。
但是如上所述，聚光镜的下侧(接近贯通孔2a部分)，因为是成为最高温即最想进行冷却的部分，所以无法配置支承棒32。在此，支承棒32被配置于：避开聚光镜的温度成为最高的贯通孔2a附近的领域，且，对于聚光镜2的曲面朝法线方向加上力量时，使聚光镜2抬起的力量尽可能增大的部分。
且聚光镜支承体30的数量考虑聚光镜2的大小和重量、支承状态下的聚光镜的稳定性来决定。将3个至4个等间隔地配置在框架6的冷却风流入口6a的周边部较佳。
接着，说明光源部的冷却风的流动。
从光照射装置的被设在聚光镜2的光射出口2b相反侧的冷却风取入口10a取入的冷却风，从形成于框架6的冷却风流入口6a进入光源部10后，被分开成：从聚光镜2的贯通孔2a进入聚光镜2的内侧将灯1冷却的流动(a)、及绕着聚光镜2的外侧从背面侧冷却聚光镜2的流动(b)
聚光镜支承部体30，如上述呈点状将聚光镜2支承。因此，聚光镜支承部体30，实质上不会妨害流动于聚光镜2的外侧的冷却风沿着聚光镜2背面流动。即，流动于聚光镜2的外侧的冷却风，如图2(b)所示，与接近灯的发光部分的温度成为最高的聚光镜2的贯通孔2a的附近背面接触，其后一边将聚光镜2整体的热夺取一边沿着聚光镜2的背面上升。
另一方面，聚光镜2的光射出口2b的周缘被按压在：聚光镜推压板7的光通过的开口7b及形成于其周边的通风孔7a之间的部分。
因此，将聚光镜2的外侧沿着背面流动的冷却风，朝向通风孔7a且不会远离聚光镜2的背面地流向通风孔7a。且，从通风孔7a流出的将聚光镜2冷却的冷却风，与将灯1冷却的冷却风一起朝向排气口19流动并被排气。
由此，流动于聚光镜2的外侧的冷却风，可以将聚光镜2整体效率佳地冷却。因此，聚光镜的贯通孔2a的附近的温度，以往约320℃～约350℃，但是在本发明中，不需改变冷却风量就可以下降至约180℃～约240℃。由此，可以不会将灯过度冷却地使聚光镜的温度下降。

Claims (1)

1.一种光照射装置，具备：灯；聚光镜，具有将来自该灯的光反射的曲面的反射面，并且形成有使由上述反射面反射的光射出的光射出口及位于该光射出口相反侧的贯通孔；聚光镜支承机构，使上述光射出口朝向上方地支承该聚光镜；冷却风取入口，将冷却上述灯及上述聚光镜的冷却风从上述聚光镜的光射出口相反侧取入；及冷却风排气口，将从该冷却风取入口取入的冷却风从上述聚光镜的光射出口侧排气，其特征为：
上述聚光镜支承机构具备：多个支承体，设有将上述聚光镜从背面侧对于聚光镜的曲面朝法线方向通过弹性体抬起的支承棒；框架，安装有该支承体，并且形成有将从上述冷却风取入口取入的冷却风取入的冷却风流入口；及聚光镜推压板，形成有从上述聚光镜的光射出口射出的光所通过的开口及在该开口的周边供冷却风通过的通风孔，且在上述开口及上述通风孔之间按压被上述支承体的支承棒抬起的聚光镜的光射出口的周缘。
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