JP2012063390A - Exposure device and light source device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、露光装置および光源装置に関し、さらに詳しくは、電子工業用のプリント基板、半導体や液晶ディスプレイ製造用に用いられる露光装置と、それら露光装置などに使用される光源装置に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus and a light source apparatus, and more particularly to an exposure apparatus used for manufacturing a printed circuit board for an electronic industry, a semiconductor or a liquid crystal display, and a light source apparatus used for the exposure apparatus.
例えば電子工業用のプリント基板や半導体ウエハ、液晶ディスプレイ製造用ガラス基板などの処理工程において、フォトリソグラフィ法を利用した表面パターニング技術が一般に使われる。従来、例えばプリント基板の製造工程において、プリント基板上に感光材料(感光性を有する樹脂等)の被膜を塗布またはラミネートなどの手法で形成し、所望のパターンを形成したフォトマスクを介して露光してその感光材料の被膜にパターンを形成していた。 For example, a surface patterning technique using a photolithography method is generally used in processing steps such as a printed circuit board for an electronic industry, a semiconductor wafer, and a glass substrate for manufacturing a liquid crystal display. Conventionally, for example, in the manufacturing process of a printed circuit board, a film of a photosensitive material (photosensitive resin, etc.) is formed on the printed circuit board by a technique such as coating or laminating, and exposed through a photomask having a desired pattern. A pattern was formed on the film of the photosensitive material.
近年、フォトマスクを用いず、光変調素子、たとえばDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)を用いて変調した光によって露光し、直接的にパターンを描画するいわゆる直接描画と呼ばれる露光方式も用いられるようになった。 In recent years, an exposure method called direct drawing, in which exposure is performed with light modulated using a light modulation element such as a DMD (digital micromirror device) without using a photomask, and a pattern is directly drawn, is also used. Became.
特許文献1に示される直接描画方式の露光装置にあっては、光源としてランプを用いているが、この種の装置に一般に用いられる超高圧水銀ランプは大型であって消費電力が大きく、寿命が短いという問題があった。そこで、特許文献2に示されるように光源として消費電力が少なく長寿命の発光ダイオード(LED)を用いることも提案されている。
In the direct drawing type exposure apparatus disclosed in
しかしながら、露光の対象物である感光材料の特性によっては、比較的広い波長域の光を照射することが求められることがあり、照射光の波長域が狭いLEDを用いると所望の特性が得られず、パターニングがうまく行えないことが起こる。例えばソルダーレジストの露光には、360〜390nm付近の比較的広い波長域の光を照射することが必要であるため、365nmにピークを持つ単一波長のLEDからの光を照射するだけでは十分に露光することができず、ソルダーレジストのパターン断面が逆テーパー形状になるなどの不都合がある。 However, depending on the characteristics of the photosensitive material that is the subject of exposure, it may be required to irradiate light in a relatively wide wavelength range. If an LED having a narrow wavelength range of irradiating light is used, desired characteristics can be obtained. Therefore, patterning cannot be performed well. For example, since it is necessary to irradiate light of a relatively wide wavelength range near 360 to 390 nm for exposure of a solder resist, it is sufficient to irradiate light from a single wavelength LED having a peak at 365 nm. There are inconveniences such that the exposure cannot be performed and the pattern cross section of the solder resist has a reverse taper shape.
これに対し、特許文献2に記載の光源に、異なる波長の光を発する2種類のLEDを混用することも考えられるが、一つの波長あたりのLED数が減ってしまうと今度は露光のために十分な光量が得られなくなってしまう。
On the other hand, it is conceivable to mix two types of LEDs that emit light of different wavelengths in the light source described in
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、消費電力が少なく長寿命で、かつ必要な波長域の光を必要な光量で効率よく出射できる光源装置および露光装置を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a light source device and an exposure device that have low power consumption, have a long service life, and can efficiently emit light in a necessary wavelength region with a necessary amount of light. Yes.
請求項1に記載の発明は、第1の波長特性の光を出射する発光部を有する光源素子を複数配列した第1の光源アレイと、前記第1の光源アレイの各光源素子の発光部の拡大像を形成するレンズを複数配列した第1のレンズアレイと、第2の波長特性の光を出射する発光部を有する光源素子を複数配列した第2の光源アレイと、前記第2の光源アレイの各光源素子の発光部の拡大像を形成するレンズを複数配列した第2のレンズアレイと、前記第1のレンズアレイが形成した前記第1の光源アレイの発光部の像と、前記第2のレンズアレイが形成した前記第2の光源アレイの発光部の像とを重ね合わせて合成像を形成する光学合成素子と、前記光学合成素子が合成した合成像の光束を均一な照度分布の光束にして出射する均一化素子と、を備えたことを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a first light source array in which a plurality of light source elements each having a light emitting unit that emits light having a first wavelength characteristic is arranged, and a light emitting unit of each light source element of the first light source array. A first lens array in which a plurality of lenses forming a magnified image are arranged; a second light source array in which a plurality of light source elements each having a light emitting section that emits light having a second wavelength characteristic; and the second light source array. A second lens array in which a plurality of lenses forming an enlarged image of the light emitting part of each light source element are arranged, an image of the light emitting part of the first light source array formed by the first lens array, and the second An optical composition element that forms a composite image by superimposing the image of the light emitting part of the second light source array formed by the lens array, and a light beam of uniform illuminance distribution by combining the light flux of the composite image synthesized by the optical composition element And a uniformizing element that emits It is characterized in.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の光源装置において、前記光学合成素子が形成した各光源素子の発光部ごとの合成像の光束の主光線を光軸と平行にする第3のレンズアレイと、前記第3のレンズアレイから出射される前記合成像を前記均一化素子の入射端に縮小投影する両側テレセントリックな第1の結像光学系と、をさらに備えたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the light source device according to the first aspect, wherein the principal ray of the luminous flux of the composite image for each light emitting portion of each light source element formed by the optical synthesis element is parallel to the optical axis. And a both-side telecentric first imaging optical system that projects the combined image emitted from the third lens array on the incident end of the uniformizing element in a reduced manner. To do.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の光源装置において、前記第1のレンズアレイは、前記第1の光源アレイの各光源素子の発光部を、当該光源素子の配列ピッチの大きさに拡大投影するものであり、前記第2のレンズアレイは、前記第2の光源アレイの各光源素子の発光部を、当該光源素子の配列ピッチの大きさに拡大投影するものであることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the light source device according to the first or second aspect, the first lens array includes a light emitting portion of each light source element of the first light source array, and an arrangement pitch of the light source elements. The second lens array projects the light emitting portion of each light source element of the second light source array to the size of the arrangement pitch of the light source elements. It is characterized by that.
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の光源装置において、前記均一化素子が出射する光束を所定の照明領域に投影する第2の結像光学系をさらに備えたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the light source device according to any one of the first to third aspects, the image forming apparatus further includes a second imaging optical system that projects the light beam emitted from the uniformizing element onto a predetermined illumination area. It is characterized by that.
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の光源装置において、前記均一化素子は中空ライトパイプまたは中実ロッドであることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the light source device according to any one of the first to fourth aspects, the uniformizing element is a hollow light pipe or a solid rod.
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5のいずれかに記載の光源装置において、前記光学合成素子はダイクロイックミラーであることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the light source device according to any one of the first to fifth aspects, the optical combining element is a dichroic mirror.
請求項7に記載の発明は、請求項1乃至6のいずれかに記載の光源装置と、この光源装置によって照明される光変調素子と、前記光変調素子で変調された光を描画対象物に照射する投影光学系と、前記投影光学系と前記描画対象物とを相対移動させて前記描画対象物を走査する走査機構と、を備えたことを特徴とする露光装置である。 According to a seventh aspect of the present invention, a light source device according to any one of the first to sixth aspects, a light modulation element illuminated by the light source device, and light modulated by the light modulation element are used as a drawing object. An exposure apparatus comprising: an irradiation projection optical system; and a scanning mechanism that scans the drawing object by relatively moving the projection optical system and the drawing object.
請求項8に記載の発明は、請求項6に記載の光源装置と、この光源装置によって照明される光変調素子と、前記光変調素子で変調された光をソルダーレジストの被膜が形成された描画対象物に照射する投影光学系と、前記投影光学系と前記描画対象物とを相対移動させて前記描画対象物を走査する走査機構とを備え、前記第1の光源アレイの発光素子は、波長385nm付近にピークを有する光を出射する発光部を有し、前記第2の光源アレイの発光素子は、波長365nm付近にピークを有する光を出射する発光部を有し、前記ダイクロイックミラーは前記第1の光源アレイからの光を透過するとともに、前記第2の光源アレイからの光を反射して合成像を形成するよう配置されたことを特徴とする露光装置である。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a light source device according to the sixth aspect, a light modulation element illuminated by the light source device, and a drawing in which a light modulated by the light modulation element is formed with a solder resist film. A projection optical system that irradiates an object; and a scanning mechanism that scans the drawing object by relatively moving the projection optical system and the drawing object; and the light emitting element of the first light source array has a wavelength A light emitting unit that emits light having a peak near 385 nm, the light emitting element of the second light source array has a light emitting unit that emits light having a peak near 365 nm, and the dichroic mirror includes the first light emitting element. An exposure apparatus arranged to transmit light from one light source array and to reflect light from the second light source array to form a composite image.
請求項1乃至6に記載の発明によれば、消費電力が少なく長寿命で、かつ必要な波長域の光を出射して露光することができる光源装置が得られる。 According to the first to sixth aspects of the present invention, it is possible to obtain a light source device that consumes less power, has a long lifetime, and can emit light in a necessary wavelength range for exposure.
請求項2に記載の発明によれば、特に効率よく所望の形状の光束を出射することができる。 According to the second aspect of the present invention, a light beam having a desired shape can be emitted particularly efficiently.
請求項7に記載の発明によれば、消費電力が少なく長寿命で、かつ必要な波長域の光を出射して露光することができる露光装置が得られる。 According to the seventh aspect of the present invention, there can be obtained an exposure apparatus which can be exposed by emitting light in a necessary wavelength region with low power consumption and long life.
請求項8に記載の発明によれば、特にソルダーレジストの露光に好適な波長特性を持つ光を出射して露光できる露光装置が得られる。 According to the eighth aspect of the present invention, there can be obtained an exposure apparatus capable of performing exposure by emitting light having a wavelength characteristic particularly suitable for exposure of a solder resist.
<1.露光装置の構成と動作の概要> <1. Overview of exposure apparatus configuration and operation>
図1は本発明の一の実施の形態に係る露光装置1の構成を示す模式図である。図1では装置の内部構造を示すために装置の外形を破線にて示している。露光装置1は、ソルダーレジストの被膜が表面に塗布またはラミネートによって形成されたプリント基板(以下、単に基板と称する)9に所定のパターンを露光してパターン形成を行うものであって、基板9を保持するステージ2、ステージ2を図1中のY方向へと移動させるステージ移動機構31、光ビームを基板9に向けて出射するヘッド部4、ヘッド部4を図2中のX方向へと移動させるヘッド部移動機構32と、これらステージ移動機構31、ヘッド部4およびヘッド部移動機構32に接続された制御部5を有する。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an
ヘッド部4は、後述の如く所定の波長の光ビームを出射する光源ユニット41、および、格子状に配列された微小ミラー群が設けられたDMD42を含む光学系を内蔵し、DMD42の微小ミラー群により光源ユニット41からの光ビームが反射されることにより空間変調された光ビームを生成し、ステージ2に保持された基板9に出射して露光しパターン形成する。
The head unit 4 incorporates an optical system including a
光学系の概要を説明する。光源ユニット41から出射された光ビームは、ロッドインテグレータ433、レンズ434a、レンズ434bおよびミラー435を介してミラー436へと導かれ、ミラー436は光ビームを集光させつつDMD42へと導く。DMD42へと入射する光ビームは所定の入射角(例えば、24度)でDMD42の微小ミラー群に均一に照射される。以上のように、光源ユニット41、ロッドインテグレータ433、レンズ434a、レンズ434b、ミラー435およびミラー436により光源ユニット41からの光をDMD42へと導く照明光学系43aが構成される。
An outline of the optical system will be described. The light beam emitted from the
DMD42の各微小ミラーのうち所定の姿勢(後述するDMD42による光照射の説明において、ON状態に対応する姿勢)にある微小ミラーからの反射光のみにより形成される光ビーム(すなわち、空間変調された光ビーム)はズームレンズ437へと入射し、ズームレンズ437により倍率が調整されてミラー438を介して投影レンズ439へと導かれる。そして、投影レンズ439からの光ビームは微小ミラー群に対して光学的に共役な基板9上の領域へと照射される。このように、露光装置1ではズームレンズ437、ミラー438、投影レンズ439により、各微小ミラーからの光を基板9上の対応する光照射領域へと導く投影光学系43bが構成される。
A light beam (that is, spatially modulated) formed only by the reflected light from the micromirrors in a predetermined posture (the posture corresponding to the ON state in the description of light irradiation by the
ステージ2はリニアモータであるステージ移動機構31の移動体側に固定されており、制御部5がステージ移動機構31を制御することにより、微小ミラー群からの光が照射される光照射領域群(1つの微小ミラーが1つの光照射領域に対応するものとする。)がフォトレジスト膜上を図2中のY方向に相対的に移動する。すなわち、光照射領域群はヘッド部4に対して相対的に固定され、基板9の移動により光照射領域群が基板9上を移動する。
The
ヘッド部4はヘッド部移動機構32の移動体側に固定され、光照射領域群の主走査方向(図2中のY方向)に対して垂直な副走査方向(X方向)に間欠的に移動する。すなわち、主走査が終了する毎にヘッド部移動機構32は次の主走査の開始位置へとヘッド部4をX方向に移動させる。そしてこのステージ移動機構31とヘッド部移動機構32の駆動によって、ヘッド部4は基板9表面を走査し露光する。
The head unit 4 is fixed to the moving body side of the head
図2はDMD42を示す図である。DMD42はシリコン基板421の上に多数の微小ミラーが格子状に等間隔に配列された(互いに垂直な2方向にM行N列に配列されているものとして以下説明する。)微小ミラー群422を有する空間光変調デバイスであり、各微小ミラーに対応するメモリセルに書き込まれたデータに従って、各微小ミラーが静電界作用により所定の角度だけ傾く。
FIG. 2 is a diagram showing the
図1に示す制御部5からDMD42にリセットパルスが入力されると、各微小ミラーは対応するメモリセルに書き込まれたデータに従って反射面の対角線を軸として所定の姿勢に一斉に傾く。これにより、DMD42に照射された光ビームは各微小ミラーの傾く方向に応じて反射され、光照射領域への光照射のON/OFFが行われる。つまり、メモリセルにONを示すデータが書き込まれた微小ミラーがリセットパルスを受信すると、その微小ミラーに入射する光はズームレンズ437へと反射され、対応する光照射領域に光が照射される。また、微小ミラーがOFF状態とされると、微小ミラーは入射した光をズームレンズ437とは異なる所定の位置へと反射し、対応する光照射領域は光が導かれない状態とされる。
When a reset pulse is input from the control unit 5 shown in FIG. 1 to the
そしてかかる構成により、基板9の表面はヘッド部4によって相対的に走査されつつ、DMD42で変調された光ビームが照射され、基板9表面のソルダーレジストに所定のパターンを形成する。
With this configuration, the surface of the substrate 9 is irradiated with the light beam modulated by the
<2.光学系の詳細> <2. Details of optical system>
次に光学系の詳細について説明する。図3は光源ユニット41を含む照明光学系43aの一部を示す模式的な斜視図、図4は光源ユニット41の側面図、図5は光源ユニット41の一部を抜粋して示す側面図、図6はLEDチップの外観とその投影像を示す図、図7は第1のLEDアレイ411、第1のレンズアレイ412および第3のレンズアレイ416を示す斜視図である。
Next, details of the optical system will be described. 3 is a schematic perspective view showing a part of the illumination
光源ユニット41は、第1のLEDアレイ411、第1のレンズアレイ412、第2のLEDアレイ413、第2のレンズアレイ414、ダイクロイックミラー415、第3のレンズアレイ416、第1の結像光学系417とから構成される。
The
第1のLEDアレイ411は、中心波長385nm(第1の波長特性)の光を出射する発光部を有するLEDチップ(LEDダイ)411aを基板411b上に12個配列して構成される。LEDチップ411aは1mm角の大きさであって、セラミックパッケージ(図示は省略している)の内部に納められている。LEDチップ411aは1mm角のその全面が発光するのではなく、電極の影の影響などで非発光の部分が存在する。この実施形態におけるLEDチップ411aは、図6(A)に示すように表面のうちの0.8mm角の範囲に図中にハッチングを付して示す発光部411cが形成されている。第1のLEDアレイ411は、かかるLEDチップ411aを10mmピッチ(図5中のd=10mm)で縦横二次元に3×4に配列されるように、各LEDチップ411aのセラミックパッケージを基板411b上に取り付ける。また、各LEDチップ411aの前面には、表面の保護のためのカバーガラス411dが設けられる。
The
第1のレンズアレイ412は、第1のLEDアレイ411の各LEDチップ411aの発光部411cの像を形成するレンズ群を、LEDチップ411aの配列と対応して同じ縦横二次元に3×4の12個配列して形成したものであって、LEDチップ411aの1個あたり、LEDチップ411a側からみて、両凸の第1レンズ412aと平 凸の第2レンズ412bの2枚で構成されるレンズ群を有し、それらを枠412cに組みつけて構成される。(図7では基板411bを透視して第1レンズ412aを記している。)これら第1レンズ412aと第2レンズ412bのレンズ群は、LEDチップ411aのうち発光部411cが存在する0.8mm角の略正方形の領域を、その各LEDチップ411aの配列ピッチ(図5中にdで示す)の大きさ、すなわち10mm角の大きさに拡大投影するようになっている。そして、投影された発光部411cの像はちょうど後述する第3のレンズアレイ416を構成する個々のレンズ416aの全面をカバーする。
The
第2のLEDアレイ413は、中心波長365nm(第2の波長特性)の光を出射する発光部を有するLEDチップ413aを基板413b上に12個配列して構成される。この第2のLEDアレイ413およびLEDチップ413aの構成は、LEDチップ413aの出射光の波長以外は図5に示した第1のLEDアレイ411、LEDチップ411aと同様であり、LEDチップ413aを10mmピッチで縦横二次元に3×4に配列されるように、各LEDチップ413aのセラミックパッケージを基板413b上に取り付ける。また、各LEDチップ413aの前面には、表面の保護のためのカバーガラス413dが設けられる。
The
第2のレンズアレイ414の構成は、上述の第1のレンズアレイ412と同様であって、第2のLEDアレイ413の各LEDチップ413aの発光部413cの像を形成するレンズ群を、LEDチップ413aの配列と対応して同じ縦横二次元に3×4の12個配列して形成したもので、LEDチップ413aの1個あたり、LEDチップ413a側からみて、両凸の第1レンズ414aと平凸の第2レンズ414bの2枚で構成されるレンズ群を有し、それらを枠414cに組みつけて構成される。これら第1レンズ414aと第2レンズ414bのレンズ群は、図5に示す第1のレンズアレイ412と同様に、LEDチップ413aのうち発光部413cが存在する0.8mm角の略正方形の領域を、その各LEDチップ413aの配列ピッチの大きさ、すなわち10mm角の大きさに拡大投影するようになっている。そして、投影された発光部413cの像はちょうど後述する第3のレンズアレイ416を構成する個々のレンズ416aの全面をカバーする。
The configuration of the
第1のレンズアレイ412とそれが形成する第1のLEDアレイ411の各LEDチップ411aの発光部411cの像との間には、ダイクロイックミラー415が斜めに配置され、さらにそのダイクロイックミラー415をはさんで第1のレンズアレイ412の反対側に、第2のレンズアレイ414と第2のLEDアレイ413が配置される。(図5ではダイクロイックミラー415、第2のレンズアレイ414等は図示を省略している。)これにより、ダイクロイックミラー415は、第1のLEDアレイ411および第1のレンズアレイ412からの光を透過させるとともに、第2のLEDアレイ413および第2のレンズアレイ414からの光を反射させて、第1のLEDアレイ411の発光部411cの像に第2のLEDアレイ413の発光部413cの像を重ねて合成するように配置されている。これにより、第1のレンズアレイ412と第2のレンズアレイ414による合成された像は図6(B)に示すような各LEDアレイ411,413の発光部の形状を拡大して並べたものとなっている。
A
なお、第1のLEDアレイ411の光は中心波長385nmであり、第2のLEDアレイ413の光は中心波長365nmであり、両者の差は20nm程度であるので、これらを合成するためにはダイクロイックミラー415には比較的急峻なエッジを持った分光反射率(分光透過率)特性が必要となる。ダイクロイックミラー415への入射角が45度以上の場合にはPS偏光成分の光学特性の分離が生じて急峻な特性が得られないので、本実施形態ではそれぞれの光の入射角を40度よりも小さくしている。また二つの波長の光の合成の効率をよくするため、波長が短い第2のLEDアレイ413のほうをダイクロイックミラー415の反射側で、波長が長い第1のLEDアレイ411のほうを透過側で、それぞれ利用している。
The light of the
第3のレンズアレイ416は、ダイクロイックミラー415で合成された第1のLEDアレイ411の像と第2のLEDアレイ413の像の合成像の位置に配置され、入射する光束の主光線を光軸と平行にして後述する第1の結像光学系417に入射させる。第3のレンズアレイ416は10mm角の平凸レンズ416aを3×4に配列したものであって、個々のレンズ416aは、それぞれの発光部411c、413cと相似形(すなわち正方形)をしており、またその合成像と略同じ大きさである。
The
第1の結像光学系417は、両側テレセントリックな光学系であって、第1レンズ417a、第2レンズ417b、第3レンズ417cからなり、ダイクロイックミラー415が形成した第1のLEDアレイ411と第2のLEDアレイ413の合成像をインテグレータ433の入射端に縮小投影する。インテグレータ433の入射端の形状と、第1の結像光学系417によって縮小された第1のLEDアレイ411、第2のLEDアレイ413の発光部の像とは略同じ形状とすることが効率上好ましい。
The first imaging
そして、インテグレータ433の出射端から出力される均一な照度分布の光は、レンズ434a、レンズ434b、ミラー435およびミラー436からなる第2の結像光学系によって、DMD42の所定の照明領域に照射される。DMD42に照射される光の波長スペクトルは、図8に示すように第1のLEDアレイ411の中心波長385nmの光と第2のLEDアレイ413の中心波長365nmの光との合成したものとなる。ここで、それぞれのLEDアレイへの投入電流は制御部5の制御により可変とされており、2つの波長の光の強度比率を可変できる。これにより、照射対象であるレジスト特性にあわせて照射する光の特性を細かく設定でき、たとえばソルダーレジストの特性に合わせて所望のパターン断面の形状を得ることができる。
The light with a uniform illuminance distribution output from the output end of the
<3.露光装置の動作と効果> <3. Operation and effect of exposure equipment>
露光装置1のステージ2にソルダーレジストの被膜が形成された基板9が搬入されると、制御部5はステージ移動機構31やヘッド部4、ヘッド部移動機構32等を制御して露光処理を行う。このとき光源ユニット41は、第1のLEDアレイ411の出射する中心波長385nmの光と第2のLEDアレイ413が出射する中心波長365nmの光を合成した光を出力してDMD42を照明し、それの光により基板9のソルダーレジストが露光される。光源ユニット41が出射する光は、各LEDアレイ411、413への投入電流を制御して、処理する基板9に合わせた波長、強度の光とされ、露光が良好に実行される。光源ユニット41においては、2つのLEDアレイ411、413において必要な波長の光を出射するLEDチップ411a、413aを十分な数量だけ設けることができ、必要な波長、光量の光が得られる。
When the substrate 9 on which the solder resist film is formed is carried into the
<4.変形例> <4. Modification>
上記の実施の形態においては、第1のLEDアレイ411の光と第2のLEDアレイ413の光をダイクロイックミラー415で合成した後、第3のレンズアレイ416でテレセントリックにして、第1の結像光学系417で縮小しているが、若干の効率低下が許容できるようであれば、例えば第3のレンズアレイ416は省略することが可能である。また、光源ユニット41に求められる出射光束の形状によっては、第1の結像光学系417を省略してもよい。仮にこの両者を省略する場合、ダイクロイックミラー415で合成した後の光を直接インテグレータ433の入力端に入射させる。
In the above embodiment, the light from the
また、本実施の形態においては、第1のLEDアレイ411の光と第2のLEDアレイ413の光を合成するためにダイクロイックミラー415を使用しているが、それに代えて例えばキューブタイプのダイクロイックプリズムを用いてもよい。また、必要な光の波長領域に応じて3種類以上の波長の光を合成してもよく、その場合、光学合成素子としては、ダイクロイックミラー415を複数用いてもよく、またはクロスプリズム、フィリップスタイププリズム、ケスタープリズム等のダイクロイックプリズムを用いてもよい。
In this embodiment, the
また、ここでは均一化素子としてインテグレータ433を使用している。これは、ミラーを反射面を内側にして張り合わせた中空のライトパイプでもよいし、全反射を利用した多角柱の中実ロッドでもよい。入射側断面形状と出射側断面形状は略相似形となるテーパータイプであってもよい。またインテグレータ433に代えてフライアイレンズを用いてもよい。この場合、フライアイレンズの個々のレンズの形状は、被照射面の形状と略相似形にすることが好ましく、第1の結像光学系417内部の主光線が光軸と交わる位置に設置することで、均一な照度分布を実現することができる。
Here, an
1 露光装置
2 ステージ
4 ヘッド部
5 制御部
9 基板
31 ステージ移動機構
32 ヘッド部移動機構
41 光源ユニット
42 DMD
411 第1のLEDアレイ
411a LEDチップ
411c 発光部
412 第1のレンズアレイ
413 第2のLEDアレイ
413a LEDチップ
413c 発光部
414 第2のレンズアレイ
415 ダイクロイックミラー
416 第3のレンズアレイ
417 第1の結像光学系
DESCRIPTION OF
411
Claims (8)
前記第1の光源アレイの各光源素子の発光部の拡大像を形成するレンズを複数配列した第1のレンズアレイと、
第2の波長特性の光を出射する発光部を有する光源素子を複数配列した第2の光源アレイと、
前記第2の光源アレイの各光源素子の発光部の拡大像を形成するレンズを複数配列した第2のレンズアレイと、
前記第1のレンズアレイが形成した前記第1の光源アレイの発光部の像と、前記第2のレンズアレイが形成した前記第2の光源アレイの発光部の像とを重ね合わせて合成像を形成する光学合成素子と、
前記光学合成素子が合成した合成像の光束を均一な照度分布の光束にして出射する均一化素子と、
を備えたことを特徴とする光源装置。 A first light source array in which a plurality of light source elements each having a light emitting unit that emits light having a first wavelength characteristic are arranged;
A first lens array in which a plurality of lenses forming an enlarged image of a light emitting portion of each light source element of the first light source array are arranged;
A second light source array in which a plurality of light source elements each having a light emitting unit that emits light having a second wavelength characteristic are arranged;
A second lens array in which a plurality of lenses forming an enlarged image of a light emitting portion of each light source element of the second light source array are arranged;
A composite image is formed by superimposing the image of the light emitting part of the first light source array formed by the first lens array and the image of the light emitting part of the second light source array formed by the second lens array. An optical synthesis element to be formed;
A uniformizing element that emits a luminous flux of a composite image synthesized by the optical synthesis element as a luminous flux of uniform illuminance distribution; and
A light source device comprising:
前記光学合成素子が形成した各光源素子の発光部ごとの合成像の光束の主光線を光軸と平行にする第3のレンズアレイと、
前記第3のレンズアレイから出射される前記合成像を前記均一化素子の入射端に縮小投影する両側テレセントリックな第1の結像光学系と、
をさらに備えたことを特徴とする光源装置。 The light source device according to claim 1,
A third lens array that makes the principal ray of the luminous flux of the combined image for each light emitting part of each light source element formed by the optical combining element parallel to the optical axis;
A first imaging optical system that is telecentric on both sides that projects the combined image emitted from the third lens array on the entrance end of the homogenizing element in a reduced manner;
A light source device further comprising:
前記第1のレンズアレイは、前記第1の光源アレイの各光源素子の発光部を、当該光源素子の配列ピッチの大きさに拡大投影するものであり、
前記第2のレンズアレイは、前記第2の光源アレイの各光源素子の発光部を、当該光源素子の配列ピッチの大きさに拡大投影するものである
ことを特徴とする光源装置。 The light source device according to claim 1 or 2,
The first lens array is an enlarged projection of the light emitting portion of each light source element of the first light source array to the size of the arrangement pitch of the light source elements,
The light source apparatus, wherein the second lens array projects a light emitting portion of each light source element of the second light source array in an enlarged size to an arrangement pitch of the light source elements.
前記均一化素子が出射する光束を所定の照明領域に投影する第2の結像光学系をさらに備えたことを特徴とする光源装置。 The light source device according to claim 1,
A light source apparatus further comprising a second imaging optical system that projects a light beam emitted from the uniformizing element onto a predetermined illumination area.
前記均一化素子はインテグレータ光学系であることを特徴とする光源装置。 The light source device according to any one of claims 1 to 4,
The light source device, wherein the uniformizing element is an integrator optical system.
前記光学合成素子はダイクロイックミラーであることを特徴とする光源装置。 The light source device according to claim 1,
The light source device, wherein the optical combining element is a dichroic mirror.
この光源装置によって照明される光変調素子と、
前記光変調素子で変調された光を描画対象物に照射する投影光学系と、
前記投影光学系と前記描画対象物とを相対移動させて前記描画対象物を走査する走査機構と、
を備えたことを特徴とする露光装置。 A light source device according to any one of claims 1 to 6,
A light modulation element illuminated by the light source device;
A projection optical system for irradiating a drawing object with light modulated by the light modulation element;
A scanning mechanism that scans the drawing object by relatively moving the projection optical system and the drawing object;
An exposure apparatus comprising:
この光源装置によって照明される光変調素子と、
前記光変調素子で変調された光をソルダーレジストの被膜が形成された描画対象物に照射する投影光学系と、
前記投影光学系と前記描画対象物とを相対移動させて前記描画対象物を走査する走査機構とを備え、
前記第1の光源アレイの発光素子は、波長385nm付近にピークを有する光を出射する発光部を有し、
前記第2の光源アレイの発光素子は、波長365nm付近にピークを有する光を出射する発光部を有し、
前記ダイクロイックミラーは前記第1の光源アレイからの光を透過するとともに、前記第2の光源アレイからの光を反射して合成像を形成するよう配置されたことを特徴とする露光装置。
The light source device according to claim 6;
A light modulation element illuminated by the light source device;
A projection optical system for irradiating the object to be drawn on which the solder resist film is formed with light modulated by the light modulation element;
A scanning mechanism that scans the drawing object by relatively moving the projection optical system and the drawing object;
The light emitting element of the first light source array has a light emitting unit that emits light having a peak in the vicinity of a wavelength of 385 nm,
The light emitting element of the second light source array has a light emitting unit that emits light having a peak near a wavelength of 365 nm,
The dichroic mirror is arranged so as to transmit light from the first light source array and reflect the light from the second light source array to form a composite image.
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