JP2013069860A - Led light source device and exposure equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パターンを基板等に形成する露光装置に関し、特に、LEDを使用する光源装置に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus that forms a pattern on a substrate or the like, and more particularly to a light source apparatus that uses LEDs.
露光装置では、フォトレジストなどの感光材料を塗布等した基板に対してパターン光を投影し、感光材料にパターンを形成する。例えば、マイクロミラーを2次元配列させたDMD(Digital Micro-mirror Device)を使用する場合、各マイクロミラーをパターンデータに基づいてON/OFF制御することによって、パターン光を生成する。 In the exposure apparatus, pattern light is projected onto a substrate coated with a photosensitive material such as a photoresist to form a pattern on the photosensitive material. For example, when a DMD (Digital Micro-mirror Device) in which micromirrors are two-dimensionally arranged is used, pattern light is generated by controlling each micromirror based on pattern data.
露光装置の光源装置としては、放電ランプの代わりに複数のLEDを用いた光源装置が知られている。そこでは、一定時間間隔で行なわれる露光動作に合わせて各発光ダイオードをON/OFF制御し、点灯と消灯を繰り返す(特許文献1参照)。 As a light source device of an exposure apparatus, a light source device using a plurality of LEDs instead of a discharge lamp is known. In this case, each light emitting diode is ON / OFF controlled in accordance with an exposure operation performed at regular time intervals, and repeatedly turned on and off (see Patent Document 1).
一方、プロジェクター等の投影装置では、回転楕円面を放射状に分割した複数の部分楕円面を反射面とするリフレクターを用いたLED光源装置が知られている(特許文献2参照)。そこでは、複数のLEDを板状支持部材の表裏側面に設置したLEDユニットと、複数の反射面を一体的に形成したリフレクターとを、ホルダーに取り付ける構造であり、集光効率を高めるため、楕円面である各反射面の焦点位置にLEDを配設する。 On the other hand, in a projection device such as a projector, an LED light source device using a reflector having a plurality of partial ellipsoids obtained by dividing a spheroid in a radial shape as a reflection surface is known (see Patent Document 2). In this structure, an LED unit in which a plurality of LEDs are installed on the front and back sides of a plate-like support member and a reflector in which a plurality of reflecting surfaces are integrally formed are attached to a holder. An LED is disposed at the focal position of each reflecting surface that is a surface.
露光装置に使用される光源装置には、スループット向上の要求から、できるだけ光強度を大きくして発光しなければならない。LED1個の発光強度は、放電ランプ、あるいはレーザー等の光源と比べて非常に小さいため、数多くのLEDを精度よく反射面の焦点位置に配置する必要がある。 A light source device used in an exposure apparatus must emit light with as high a light intensity as possible in order to improve throughput. Since the light emission intensity of one LED is much smaller than that of a light source such as a discharge lamp or a laser, it is necessary to accurately arrange a large number of LEDs at the focal position of the reflecting surface.
しかしながら、複数の反射面を一体化させたリフレクターを取り付ける場合、寸法誤差、取り付け誤差などにより、すべてのLEDを焦点位置に精度よく配置することは難しい。 However, when attaching a reflector in which a plurality of reflecting surfaces are integrated, it is difficult to accurately arrange all LEDs at the focal position due to dimensional errors, mounting errors, and the like.
したがって、LEDの光を最大限利用できるリフレクターが必要とされる。 Therefore, there is a need for a reflector that can make maximum use of LED light.
本発明の光源装置は、露光装置など、大きな光強度を必要とする装置に適用可能な光源装置であって、複数のLEDと、前記複数のLEDを軸方向側面に配置した棒状支持部材とを有するLEDユニットと、対応するLEDからの光を軸方向へ導く反射面をそれぞれ有し、前記LEDユニットに対して別々に取り付けられる複数のリフレクターとを備える。 The light source device of the present invention is a light source device applicable to an apparatus that requires high light intensity, such as an exposure apparatus, and includes a plurality of LEDs and a rod-like support member in which the plurality of LEDs are arranged on the side surface in the axial direction. And a plurality of reflectors each having a reflection surface for guiding light from the corresponding LED in the axial direction and separately attached to the LED unit.
例えば、各リフレクターの反射面は、回転楕円面を中心から放射状に分割することによって形成される部分楕円面を設けるように構成される。複数のリフレクターは、各反射面の他方の焦点位置が一致するように、取り付け位置調整される。 For example, the reflecting surface of each reflector is configured to provide a partial ellipsoid formed by radially dividing the spheroid from the center. The mounting positions of the plurality of reflectors are adjusted so that the other focal positions of the reflecting surfaces coincide with each other.
あるいは、リフレクターの反射面を、回転放物面を中心から放射状に分割することによって形成される部分放物面によって構成することも可能である。 Or it is also possible to comprise the reflective surface of a reflector by the partial paraboloid formed by dividing | segmenting a rotating paraboloid radially from a center.
本発明では、各リフレクターが、反射面の焦点位置を対応するLEDの発光位置と一致させるように、取り付け位置調整されている。これによって、すべてのLEDについて光を最大限利用することができ、発光効率の高いLED光源装置を提供することができる。 In the present invention, the mounting positions of the reflectors are adjusted so that the focal positions of the reflecting surfaces coincide with the light emitting positions of the corresponding LEDs. As a result, light can be utilized to the maximum extent for all LEDs, and an LED light source device with high luminous efficiency can be provided.
例えば、複数のリフレクターを、前記支持部材の周方向に沿って互いに所定間隔だけ離れるように構成することができる。 For example, the plurality of reflectors can be configured to be separated from each other by a predetermined distance along the circumferential direction of the support member.
例えば、LEDユニットに冷却液を流す冷却管路を設けることができる。 For example, it is possible to provide a cooling conduit for flowing a cooling liquid to the LED unit.
また、複数のLEDを、軸方向に沿って離間配置するように構成してもよい。例えば、支持部材を、互いに側面の向きが異なる複数の板状支持部で構成し、前記複数のLEDを、前記複数の板状支持部それぞれの側面に配置させることができる。 Moreover, you may comprise so that several LED may be spaced apart along an axial direction. For example, the support member can be composed of a plurality of plate-like support portions having different side surface orientations, and the plurality of LEDs can be arranged on the side surfaces of the plurality of plate-like support portions.
あるいは、各リフレクターが、軸方向に沿って位置の異なるLEDの発光位置を焦点位置とする複数の反射面を備えるようにしてもよい。また、各リフレクターの反射面を、対応するLEDから放射される光の波長に応じて、材質もしくは反射波長特性が定めるようにしてもよい。 Alternatively, each reflector may be provided with a plurality of reflecting surfaces whose focal positions are light emitting positions of LEDs whose positions are different along the axial direction. Further, the reflective surface of each reflector may be determined by the material or the reflection wavelength characteristic according to the wavelength of light emitted from the corresponding LED.
複数のLEDは、365nm〜436nmの波長域にピークを有する第1LEDと、365nm〜436nmの波長域の中で前記第1LEDよりも短波長側にピークを有する第2LEDと、365nm〜436nmの波長域の中で前記第2LEDよりも短波長側にピークを有する第3LEDのうち少なくとも2つから構成することが可能である。 The plurality of LEDs include a first LED having a peak in a wavelength range of 365 nm to 436 nm, a second LED having a peak on a shorter wavelength side than the first LED in a wavelength range of 365 nm to 436 nm, and a wavelength range of 365 nm to 436 nm. Among these, at least two of the third LEDs having a peak on the shorter wavelength side than the second LED can be used.
例えば、第1LEDは、g線(436nm)近傍にピークを有し、前記第2LEDは、h線(405nm)近傍にピークを有し、前記第3LEDは、i線(365nm)近傍にピークを有する。 For example, the first LED has a peak near the g-line (436 nm), the second LED has a peak near the h-line (405 nm), and the third LED has a peak near the i-line (365 nm). .
本発明の他の局面における露光装置は、複数のLEDを有する光源装置と、前記複数のLEDから放射される光を、被描画体表面に形成された感光体へ導く光学系と、前記光源装置を点灯制御する光源制御手段と、前記感光体の露光対象エリアに対し、露光動作を実行する露光制御手段とを備える。 An exposure apparatus according to another aspect of the present invention includes a light source device having a plurality of LEDs, an optical system that guides light emitted from the plurality of LEDs to a photoreceptor formed on a surface of the drawing object, and the light source device. Light source control means for controlling the lighting of the light source, and exposure control means for performing an exposure operation on the exposure target area of the photoconductor.
露光装置としては、例えば、二次元的に配列させた複数の光変調素子を有し、前記光源からの照明光を被描画体の露光対象エリアへ導く光変調素子アレイと、露光対象エリアを前記被描画体に対して相対移動させる走査手段とを備え、前記露光制御手段が、露光対象エリアの位置に応じたパターンデータに基づき、前記複数の光変調素子を制御する。 Examples of the exposure apparatus include a plurality of light modulation elements arranged two-dimensionally, a light modulation element array that guides illumination light from the light source to an exposure target area of a drawing object, and the exposure target area. Scanning means for moving relative to the object to be drawn, and the exposure control means controls the plurality of light modulation elements based on the pattern data corresponding to the position of the exposure target area.
本発明の前記複数のLEDは、365nm〜436nmの波長域にピークを有する第1LEDと、365nm〜436nmの波長域の中で前記第1LEDよりも短波長側にピークを有する第2LEDと、365nm〜436nmの波長域の中で前記第2LEDよりも短波長側にピークを有する第3LEDのうち少なくとも2つを有する。例えば、第1LEDは、g線(436nm)近傍にピークを有し、前記第2LEDは、h線(405nm)近傍にピークを有し、前記第3LEDは、i線(365nm)近傍にピークを有する。 The plurality of LEDs of the present invention includes a first LED having a peak in a wavelength range of 365 nm to 436 nm, a second LED having a peak on a shorter wavelength side than the first LED in a wavelength range of 365 nm to 436 nm, and 365 nm to At least two of the third LEDs having a peak on the shorter wavelength side than the second LED in the wavelength region of 436 nm are included. For example, the first LED has a peak near the g-line (436 nm), the second LED has a peak near the h-line (405 nm), and the third LED has a peak near the i-line (365 nm). .
そして、前記光源制御手段が、前記感光体の感度特性に応じて、露光動作期間中における前記第1、第2、第3LEDのうち少なくとも2つに関する発光順序、発光強度、発光回数、発光時間の少なくともいずれか1つを調整する。 Then, the light source control means determines the light emission order, the light emission intensity, the number of times of light emission, and the light emission time for at least two of the first, second, and third LEDs during the exposure operation period according to the sensitivity characteristic of the photoconductor. Adjust at least one of them.
基板表面に形成される感光体は、その感度特性の違いによって光に対する反応が異なる。例えば、水銀ランプ特有の輝線であるg線、h線、i線といった紫外領域〜可視領域の光に反応する感光体の場合、スペクトルの違いによって光の吸収程度、反応速度が異なる。 The photoconductor formed on the substrate surface has a different response to light depending on the difference in sensitivity characteristics. For example, in the case of a photoreceptor that reacts with light in the ultraviolet region to visible region such as g-rays, h-rays, and i-rays, which are specific to mercury lamps, the degree of light absorption and reaction speed differ depending on the spectrum.
LEDを使って水銀ランプのような波長域の光を得るためには、それぞれ異なる波長域の光を放射する複数のLEDを点灯させる必要がある。しかしながら、感光体の感度特性と関係なく点灯すると、効果的に感光できない。 In order to obtain light in a wavelength range such as a mercury lamp using LEDs, it is necessary to turn on a plurality of LEDs that emit light in different wavelength ranges. However, if it is lit regardless of the sensitivity characteristics of the photoreceptor, it cannot be effectively exposed.
したがって、感光体の感度特性に適したLED点灯制御を行う必要がある。 Therefore, it is necessary to perform LED lighting control suitable for the sensitivity characteristic of the photoreceptor.
本発明の露光装置では、発光順序などが感度特性に従って調整されるため、効果的に感光することができる。 In the exposure apparatus of the present invention, the light emission order and the like are adjusted according to the sensitivity characteristics, so that the exposure can be performed effectively.
光源制御手段は、露光動作期間中、前記第1LEDを、前記第2LEDもしくは第3LEDより先に点灯させることが可能である。 The light source control means can turn on the first LED before the second LED or the third LED during the exposure operation period.
光源制御手段は、露光動作期間中、前記第1LEDの発光強度を、前記第2LEDもしくは前記第3LEDの発光強度よりも高めることができる。 The light source control means can increase the light emission intensity of the first LED over the light emission intensity of the second LED or the third LED during the exposure operation period.
また、光源制御手段は、露光動作期間中、前記第1LEDの発光回数が前記第2LEDもしくは第3LEDの発光回数よりも少なくなるように、前記第1LED、第2LED、第3LEDを間欠的に発光させるようにしてもよい。 Further, the light source control means causes the first LED, the second LED, and the third LED to emit light intermittently so that the number of times of light emission of the first LED is smaller than the number of times of light emission of the second LED or the third LED during the exposure operation period. You may do it.
あるいは、光源制御手段は、露光動作期間中、発光させる前記第1LEDの個数を、発光させる前記第2LEDもしくは前記第3LEDの個数以下に定めるようにしてもよい。 Alternatively, the light source control means may determine the number of the first LEDs that emit light during the exposure operation period to be equal to or less than the number of the second LEDs or the third LEDs that emit light.
一方、光源制御手段は、露光動作期間中に前記複数のLEDをパルス点灯させることが可能である。 On the other hand, the light source control means can pulse the plurality of LEDs during the exposure operation period.
また、光源制御手段は、露光動作期間中の照明期間と非照明期間との間で、前記複数のLEDの発光レベルを切り替えるようにしてもよい。 Further, the light source control means may switch the light emission levels of the plurality of LEDs between an illumination period and a non-illumination period during the exposure operation period.
本発明によれば、LED光源装置を用いた露光装置等において、高照度化を図ることができる。 According to the present invention, high illuminance can be achieved in an exposure apparatus using an LED light source device.
以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態である露光装置の概略的ブロック図である。 FIG. 1 is a schematic block diagram of an exposure apparatus according to this embodiment.
露光装置10は、フォトレジストなどの感光体を表面に形成した基板SWに直接パターンを形成するマスクレス露光装置であって、光源装置20、DMD(Digital Micro-mirror Device)22を備えている。光源装置20からの照明光を基板SWに照射し、基板SWの表面に塗布あるいは貼り付けられた感光体に対してパターンを形成する。
The
光源装置20は、複数のLEDを備えた照明装置であり、LED駆動部21によって駆動される。光源装置20から放射された光は、照明光学系25によって平行光に修正された後、DMD22に導かれる。DMD22は、数μm〜数十μmの微小矩形状マイクロミラーをマトリクス状に2次元配列させた光変調素子アレイ(ここでは、1024×1280)であり、DMD駆動回路24によって駆動される。
The
図示しないワークステーションから送信されてくるCAD/CAMデータなどのベクタデータは、ラスタ変換回路26において2次元ドットパターンのラスタデータに変換される。そして、DMD駆動回路24は、ラスタデータに応じて露光データをDMD22へ送信する。
Vector data such as CAD / CAM data transmitted from a workstation (not shown) is converted into raster data of a two-dimensional dot pattern by the
DMD22では、DMD駆動回路24から送られてくる露光データに基づいて、各マイクロミラーがそれぞれ選択的にON/OFF制御される。ON状態のマイクロミラーにおいて反射した光は、投影光学系27を経て、パターン像の光として基板SWに照射される。
In the
基板SWは、ステージ駆動機構14によって走査方向に移動する。基板SWの移動に伴って露光対象エリアが相対移動する間、所定の露光ピッチで露光動作が実行される。すなわち、露光対象エリアの位置に応じたパターンデータに基づいてパターン光が投影される。露光対象エリアが基板SW全体を移動することによって、パターンが基板全体に形成される。基板SWの位置は、位置検出センサ15によって検出される。
The substrate SW is moved in the scanning direction by the
コントローラ28は、LED駆動部21等に制御信号を出力し、露光動作全体を制御する。露光動作の制御プログラムは、コントローラ28内のROM(図示せず)に格納されている。メモリ29には、後述するように、感光体の感度特性に応じた照明に関するデータ一式が格納されている。
The
ユーザによるキーボート(図示せず)の操作によって基板SWの感光体に関する情報が入力されると、その感光体に応じた発光制御情報がメモリ29から読み出される。コントローラ28は、発光制御情報に基づき、LED駆動部21に制御信号を出力する。
When information related to the photoconductor of the substrate SW is input by a user operating a keyboard (not shown), light emission control information corresponding to the photoconductor is read from the
図2は、光源装置の平面図である。図3は、光源装置の側面図である。図2、3を用いて、光源装置の構成について説明する。 FIG. 2 is a plan view of the light source device. FIG. 3 is a side view of the light source device. The configuration of the light source device will be described with reference to FIGS.
光源装置20は、水冷式の6灯型LED光源装置であり、椀状の反射部12と、棒状のLEDユニット30を備える。LEDユニット30は、六角柱状支持部材32を備え、6つのLED40A〜40Fが支持部材32の各側面に配置されている。LED40A〜40Fから放射状に放出される光は、反射部12によって軸Cに沿った射出方向へ導かれる。ただし、軸Cは、支持部材32の中心軸、すなわち光源装置の中心軸を表す。また、図3では、反射部12を図2のIII−IIIに沿って分割した形で示している。
The
支持部材32は、LED40A〜40Fと接続するプリント基板などの回路基板(図示せず)を実装し、また、給電回路(図示せず)が設けられている。支持部材32の一方の端部は、筒状のホルダ34の一方の端部に取り付けられ、保持されている。また、反射部12もホルダ34に取り付けられている。
The
ホルダ34の他方の端部には給電端子37が取り付けられており、支持部材32の給電回路とリード線(図示せず)を通じて電気的に接続されている。支持部材32の給電端子37をソケット(図示せず)に接続させることでLEDユニット30に電力が供給される。
A
支持部材32内部には、水などの冷却液を循環させる冷却管路35A、35Bが軸方向側面に沿って形成されており、外部の管路(図示せず)から供給される冷却液が支持部材32内で循環する。LED40A〜40Fが点灯している間、発生する熱は冷却液によって取り出される。
Inside the
LED40A〜40Fは、その放射角度が実質的に等しく、支持部材32の周方向に沿って列状に並んでいる。したがって、中心軸Cに沿ったLED40A〜40Fの位置は一致している。また、各LEDは、支持部材32の各側面において周方向長さの中心に位置し、軸Cの方向から見てLED40A〜40Fは対称的配置になっている(図3参照)。
The LEDs 40 </ b> A to 40 </ b> F have substantially the same radiation angle and are arranged in a line along the circumferential direction of the
LED40A〜40Fは、紫外領域〜可視領域の光を放射し、それぞれ波長域が狭く、指向性が強い。LED40A、40Dは、輝線としてg線(436nm)をピークとする光を放射し、LED40B、40Eは、h線(405nm)をピークとする光を放射し、そして、LED40C、40Fは、i線(365nm)をピークとする光を放射する。
The
反射部12は、6つのリフレクター12A〜12Fから構成されており、ホルダ34の六角柱部分に取り付けられている。リフレクター12A〜12Fは、LEDユニット30と向かい合う内面側に反射面12AR〜12FRをそれぞれ備え、反射面12AR〜12FRは、部分楕円面形状になっている。反射面12AR〜12FRは、少なくとも、それぞれ対向するLED40A〜40Fのピーク波長に応じた反射特性を有する。
The
ここで、部分楕円面は、二つの焦点の間で半分に分割した回転楕円面を中心軸から放射状に約6分割することによって形成される楕円面の一部を表す。したがって、反射面12AR〜12FRそれぞれには、回転楕円面の2つの焦点に対応する2つの焦点が存在する。反射面12AR〜12FRの一方の焦点位置は、それぞれ対向するLED40A〜40Fの発光位置と一致する。
Here, the partial ellipsoid represents a part of the ellipsoid formed by dividing the spheroidal ellipsoid divided in half between the two focal points into about six radially from the central axis. Therefore, each of the reflecting surfaces 12AR to 12FR has two focal points corresponding to the two focal points of the spheroid. One focal position of the reflecting surfaces 12AR to 12FR coincides with the light emitting position of the opposing
リフレクター12A〜12Fは、ホルダ34の六角柱状部分の側面に固定されており、中心軸Cの方へ向けて若干内向きに取り付けられる。これによって、反射面12AR〜12FRの他方の焦点位置は、中心軸C上の点Fにすべて一致する。その結果、一方の焦点位置にあるLED40A〜40Fから放射された光は、すべて他方の焦点位置である点Cに集光される。
The
リフレクター12A〜12Fは、接着剤などによってホルダ34へ個別に順番に取り付けられる。取り付け時、リフレクター12A〜12Fは、隣同士で接触するほど近接しており、中心軸Cから見てリフレクター12A〜12Fもほぼ対称的配置となっている。
The
リフレクター12A〜12Fの取り付け場所、取り付け角度などは、例えばマイクロオーダーのレベルで高精度に調整される。具体的には、対応するLEDを発光させながら照度、光強度等を測定し、中心軸C上の点Fに集光しているかを確認しながら、取り付け位置、角度等を決定する。なお、リフレクター12A〜12Fは、接着剤等を使ってホルダ34に固定される。
The mounting locations and mounting angles of the
このように、本実施形態によれば、光源装置20は、LED40A〜40Fを支持部材32の各側面に配置したLEDユニット30と、リフレクター12A〜12Fから構成される反射部12とを備える。そして、リフレクター12A〜12Fは一体的に形成されておらず、それぞれLED40A〜40Fの配置された側面に沿って個別に取り付け調整されている。
As described above, according to the present embodiment, the
LED40A〜40F同士には寸法誤差が存在し、また、支持部材32、ホルダ34にも寸法誤差が存在するが、リフレクター12A〜12Fが個別に取り付け調整されるため、各LEDの光をすべて一点に集光させることが可能となる。
There is a dimensional error between the
図4は、露光動作時のLED点灯制御を示したタイミングチャートである。 FIG. 4 is a timing chart showing LED lighting control during the exposure operation.
描画処理開始前にユーザによって感光体の感度特性が入力されると、それに応じたLED点灯制御に関するデータがメモリ29から読み出される。そして、所定の露光ピッチで露光動作が実行される。ここでは、基板SWが連続的に相対移動しながら、所定の時間間隔でオーバーラップ露光動作が行われる。
When the sensitivity characteristic of the photosensitive member is input by the user before the drawing process is started, data relating to LED lighting control corresponding to the sensitivity characteristic is read from the
図4には、1回の露光動作、すなわち露光対象エリアの位置に対応する1フレーム分のパターンを投影するときのLEDの点灯状態を示している。露光動作期間(1フレーム期間)の間、g線の光を発光するLED40A、h線の光を発光するLED40B、LED40E、i線の光を発光するLED40C、40Fが使用される。g線の光を発光するLED40Dは使用されない。
FIG. 4 shows a lighting state of the LED when one exposure operation, that is, a pattern for one frame corresponding to the position of the exposure target area is projected. During the exposure operation period (one frame period),
図4に示すように、LED40A、40B、40C、40E、40Fは、露光期間中、波長ごとに順次パルス点灯する。具体的には、相対的に長波長側になるg線のLED40Aが最初に所定期間T1だけ点灯し、次にh線のLED40B、40Eが所定期間T2点灯する。そして、最後に短波長側になるi線のLED40Cが所定期間T3点灯する。
As shown in FIG. 4, the
この順次点灯が、1フレーム期間中に2回繰り返される。ただし、g線のLED40Aは、1フレーム期間中に1度しかパルス点灯しない。また、フレーム周波数が非常に高い(例えば10kH)ことから、LED40A、40B、40C、40E、40Fは、1回の露光動作で実質的に同一の露光対象エリアに光を照射している。
This sequential lighting is repeated twice during one frame period. However, the g-
各LEDのパルス点灯は、照明をON/OFF切り替えするものではなく、フル点灯/ハーフ点灯の切り替えを行う。フル点灯の照明期間に応じてパルス電流を流すことによって露光に必要な強度の光を発光する。一方、非照明期間の間、定常電流に基づいて各LEDが発光する。 The pulse lighting of each LED does not switch the illumination ON / OFF, but switches between full lighting / half lighting. Light of intensity required for exposure is emitted by applying a pulse current in accordance with the full lighting period. On the other hand, during the non-illumination period, each LED emits light based on the steady current.
一連のパルス点灯期間中の平均電流は定格電流に等しく、また、定常電流を流している。これにより、フル点灯時の電流量に合わせて急激な突入電流がLEDに流れるのを防止する。また、各LEDは過度的な順電流特性をもっているが、このような電流供給により、露光動作時間間隔が非常に短い、すなわちフレーム周波数が大きい場合でも対応することができる。なお、パルス点灯を行うためのパルス電流発生は、所定のデューティー比に基づくPWM制御によって行われる。 The average current during a series of pulse lighting periods is equal to the rated current, and a steady current is flowing. This prevents a sudden inrush current from flowing to the LED in accordance with the amount of current during full lighting. Each LED has an excessive forward current characteristic. However, by supplying such a current, it is possible to cope with a case where the exposure operation time interval is very short, that is, the frame frequency is high. Pulse current generation for performing pulse lighting is performed by PWM control based on a predetermined duty ratio.
LED40A〜40Fのフル点灯は、その強度、点灯時間に関して波長ごとに異なる。g線のLED40Aに対するパルス電流量CGは、h線のLED40B、40Eに対する電流量CH、i線のLED40C、40Fに対する電流量CIに比べて大きい。したがって、g線のLED40Aの光強度は、他のLEDと比べて大きくなる。一方、g線のLED40Aのフル点灯時間T1は、h線のLED40B、40Eのフル点灯時間T2、i線のLED40C、40Fのフル点灯時間T3よりも短い。
The full lighting of the
このように、長波長の光を発光するLED40Aを先に点灯させ、長波長から短波長の光が順に発光されることにより、感光体の深層部分から表面部へ順に光が到達することになり、感光体の厚さ方向全体に渡って光が吸収される。また、g線のLED40Aの発光強度を高める一方で、点灯回数、フル点灯時間、そして点灯個数をh線、i線のLEDよりも少なくすることにより、g線、h線、i線の光が均一に露光対象エリアを照射することになる。
In this way, the
なお、LEDの順次点灯については、互いに重ならないように個別に点灯するだけでなく、互いに点灯時間がオーバーラップするようにしてもよい。また、点灯時の光強度、点灯時間、点灯個数なども、感光体の感度特性に合わせて設定することが可能である。さらに、パルス点灯については、点灯/消灯を切り替える構成にしてもよい。 Note that the sequential lighting of the LEDs may not only be individually lit so as not to overlap each other, but also the lighting times may overlap each other. Further, the light intensity at the time of lighting, the lighting time, the number of lights, etc. can be set in accordance with the sensitivity characteristics of the photoconductor. Further, the pulse lighting may be switched on / off.
また、LEDおよびリフレクターの個数、支持部材の形状は感光体の感度特性等に従って適宜選択可能であり、また、LEDについても、3つの輝線のうち2つの輝線の光を発光させる構成も可能であり、また、他の波長をピークとする光を発光するように構成してもよい。 In addition, the number of LEDs and reflectors and the shape of the support member can be appropriately selected according to the sensitivity characteristics of the photoconductor, and the LED can also be configured to emit light of two bright lines of the three bright lines. Further, it may be configured to emit light having a peak at another wavelength.
LEDの発光制御に着目すれば、上述した光源装置以外の構造に基づくLED光源装置を適用することも可能であり、また、マスクレス露光装置以外の露光装置も適用可能である。一方、上述したLED点灯制御に着目すれば、LEDユニット、リフレクターの構造は様々な構造が適用可能となる。 If attention is paid to LED light emission control, an LED light source device based on a structure other than the above-described light source device can be applied, and an exposure device other than a maskless exposure device can also be applied. On the other hand, when focusing on the above-described LED lighting control, various structures can be applied to the structure of the LED unit and the reflector.
次に、図5を用いて、第2の実施形態である露光装置について説明する。第2の実施形態では、露光装置に用いられる光源装置が、回転放物面の一部を反射面とするリフレクターをもつ4灯型LEDユニットによって構成されている。それ以外の構成については、第1の実施形態と同じである。 Next, an exposure apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the light source device used in the exposure apparatus is constituted by a four-lamp type LED unit having a reflector having a part of a rotating paraboloid as a reflecting surface. About another structure, it is the same as 1st Embodiment.
図5は、第2の実施形態である露光装置に使用される光源装置の平面図である。 FIG. 5 is a plan view of a light source device used in the exposure apparatus according to the second embodiment.
光源装置100は、LEDユニット130と、4つのリフレクター120A〜120Dから構成される反射部120とを備える。LEDユニット130は、四角柱状の支持部材132を備え、その軸方向側面に4つのLED140A〜140Dが搭載されている。
The
4つのリフレクター120A〜120Dは、それぞれLED140A〜140Dと対向する側面へ個別に取り付けられており、反射面120AR〜120DRを備えている。反射面120AR〜120DRは、回転放物面を中心軸から放射状に分割することによって形成される部分的放物面であり、回転放物面の焦点位置から放射される光は、すべて平行光となる。
The four
リフレクター120A〜120Dは、反射面120AR〜120DRの焦点位置にLED140A〜140Dの発光位置を一致させるように、取り付け調整されている。また、リフレクター120A〜120Dは、径方向に沿って互いに一定間隔Mだけ離れている。
The
このようにリフレクター120A〜120Dがあらかじめ一定間隔Mを空けて支持部材132に取り付けられているため、取り付け調整時に隣のリフレクターに接触する恐れがない。よって、LED120A〜120Dの光を平行光として最大限取り出すことができる。
As described above, the
次に、図6、7を用いて、第3の実施形態である露光装置について説明する。第3の実施形態では、LEDが軸方向に沿って離間配置されている。それ以外の構成については、第1の実施形態と実質的に同じである。 Next, an exposure apparatus according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. In the third embodiment, the LEDs are spaced apart along the axial direction. About another structure, it is substantially the same as 1st Embodiment.
図6は、第3の実施形態である露光装置に使用される光源装置の平面図である。図7は、第3の実施形態である光源装置の側面図である。 FIG. 6 is a plan view of a light source device used in the exposure apparatus according to the third embodiment. FIG. 7 is a side view of the light source device according to the third embodiment.
光源装置200は、4つのLED240A〜240Dを配置したLEDユニット230と、リフレクター220A〜220Dから構成される反射部220とを備える。LEDユニット230は、射出側に配置される板状支持部230Aと、板状支持部230Aの後方に配置される板状(短冊状)支持部230Bとを備え、板状支持部230Aと板状支持部230Bは、軸方向から見て十字状に交差した状態で接合している。なお、ホルダは支持部230Bと一体的に構成されている。
The
LED240A、240Cは、板状支持部230Bを挟んで相対する位置に配置されており、LED240B、240Dは、板状支持部230Aを挟んで相対する位置に配置されている。図6に示すように、軸方向から見て支持部230A、230Bの互いに異なる側面からLED240A、240C、LED240B、240Dの光が放射される。
The
リフレクター220A〜220Dは、それぞれ回転楕円面を中心から放射状に4分割することによって形成される部分楕円面である反射面220AR〜220DRを備えている。リフレクター220A、220Cは、反射面220AR、220CRの焦点位置をLED240A、240Cの発光位置と一致させるように、支持部230Bに取り付け調整されている。なお、図7では、リフレクター220A、220Bのみ図示している。
Each of the
一方、リフレクター220B、220Dは、反射面220AR、220CRの焦点位置をLED240B、240Dの発光位置と一致させるように、支持部230Bに取り付けられている。したがって、リフレクター220B、220Dは、リフレクター220A、220Cよりも軸方向Cに沿って射出側に延在している。
On the other hand, the
さらに、リフレクター220A〜220Dは、反射面220AR〜220DRの他方の焦点位置がすべて軸上の点FNと一致するように、それぞれ取り付け調整されている。これにより、LED240A〜240Dから放射された光は、すべてFNに集光される。
Furthermore, the
このような2つの板状支持部を交差接合させた支持部材の構成により、厚さを薄くしながら数多くのLEDを配置し、かつ、LEDから発光する光すべてを一点に集光させることができる。 With the structure of the support member in which two plate-like support parts are cross-joined, a large number of LEDs can be arranged while reducing the thickness, and all the light emitted from the LEDs can be condensed at one point. .
次に、図8を用いて、第4の実施形態である露光装置について説明する。第4の実施形態では、各リフレクターが、それぞれ焦点位置の異なる複数の反射面を備えた光源装置が用いられる。それ以外の構成については、実質的に第1の実施形態と同じである。 Next, an exposure apparatus according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment, a light source device is used in which each reflector includes a plurality of reflecting surfaces with different focal positions. Other configurations are substantially the same as those in the first embodiment.
図8は、第4の実施形態である露光装置に使用される光源装置の側面図である。 FIG. 8 is a side view of a light source device used in the exposure apparatus according to the fourth embodiment.
光源装置300は、4つのLED340A〜340Dを備えた4灯式光源装置であり、LED340A〜340Dを設置した四角柱状のLEDユニット330と、半円筒状のリフレクター320A、320Bから構成される反射部320とを備える。
The
リフレクター320Aは、第1反射面320AR1を内面に形成した後方リフレクター320AS1と、第2反射面320AR2を内面に形成した前方リフレクター320AS2とを備える。また、リフレクター320Bは、第3反射面320BR1を内面に形成した後方リフレクター320BS1と、第4反射面320BR2を内面に形成した前方リフレクター320BS2とを備える。
The
第1反射面320AR1、第3反射面320BR1は、1つの回転楕円面を中心軸から放射状に2分割することによって形成される部分楕円面である。また、第2反射面320AR2、第4反射面320BR2も、1つの回転楕円面を中心軸から放射状に2分割することによって形成される部分楕円面である。 The first reflecting surface 320AR1 and the third reflecting surface 320BR1 are partial ellipsoid surfaces formed by dividing one spheroid surface radially into two from the central axis. The second reflecting surface 320AR2 and the fourth reflecting surface 320BR2 are also partial ellipsoids formed by radially dividing one spheroid from the central axis.
リフレクター320Aの後方リフレクター320AS1は、四角柱状LEDユニット330に取り付けられており、その取り付け位置は、第1反射面320AR1の焦点位置をLED340Dの位置に一致させるように調整されている。
The rear reflector 320AS1 of the
一方、前方リフレクター320AS2は、後方リフレクター320AS1の開口側端部に取り付けられており、その取り付け位置は、第2反射面320AR2の焦点位置をLED340Aの位置に一致させるように調整されている。
On the other hand, the front reflector 320AS2 is attached to the opening side end of the rear reflector 320AS1, and the attachment position thereof is adjusted so that the focal position of the second reflecting surface 320AR2 matches the position of the
さらに、後方リフレクター320AS1、前方リフレクター320AS2は、第1反射面320AR1、第2反射面320AR2の他方の焦点位置を中心軸C上の点FNと一致させるように、取り付け調整されている。 Further, the rear reflector 320AS1 and the front reflector 320AS2 are mounted and adjusted so that the other focal positions of the first reflecting surface 320AR1 and the second reflecting surface 320AR2 coincide with the point FN on the central axis C.
リフレクター320Bについても、リフレクター320Aと同様に取り付け位置が調整されており、LED340B、340Cから放射される光は、中心軸C上の点FNに集光される。したがって、LED340A〜340Dから発光する光は、すべて点FNに集る。
The attachment position of the
このような構成により、複数のLEDを軸方向に沿って異なる位置に配置しながら、LEDの光をすべて集光させることが可能となる。LEDユニット330が水冷式ユニットの場合、LEDの数に合わせて管路を形成するとその径が必然的に大きくなるが、同じ側面に数多くのLEDを配置させることができるため、LEDユニットを小型化することが可能となる。
With such a configuration, it is possible to collect all the light from the LEDs while arranging the plurality of LEDs at different positions along the axial direction. If the
なお、第1〜第4実施形態において、リフレクターの反射面は回転楕円面、回転放物面いずれであってもよい。また、LEDから放射される光のピーク波長に応じて反射波長特性を設定するのに加え、各反射面の材質も、LEDから放射される光の波長域に基づいて定めることも可能であり、材質、反射波長特性が異なるリフレクターを組合せて反射部を構成することが可能である。 In the first to fourth embodiments, the reflecting surface of the reflector may be a spheroid or a paraboloid of revolution. Moreover, in addition to setting the reflection wavelength characteristics according to the peak wavelength of light emitted from the LED, the material of each reflecting surface can also be determined based on the wavelength range of the light emitted from the LED, It is possible to configure the reflecting portion by combining reflectors having different materials and reflection wavelength characteristics.
10 露光装置
12 反射部
12A〜12F リフレクター
20 光源装置
22 DMD
30 LEDユニット
40A〜40F LED
32 支持部材
34 ホルダ
DESCRIPTION OF
30
32
Claims (21)
対応するLEDからの光を軸方向へ導く反射面をそれぞれ有し、前記LEDユニットに対して別々に取り付けられる複数のリフレクターとを備え、
各リフレクターが、反射面の焦点位置を対応するLEDの発光位置と一致させるように、取り付け位置調整されていることを特徴とする光源装置。 An LED unit having a plurality of LEDs and a rod-shaped support member in which the plurality of LEDs are arranged on the side surface in the axial direction;
A plurality of reflectors each having a reflective surface for guiding light from the corresponding LED in the axial direction and separately attached to the LED unit;
A light source device, wherein each reflector is mounted and adjusted so that a focal position of a reflecting surface coincides with a light emitting position of a corresponding LED.
前記複数のLEDが、前記複数の板状支持部それぞれの側面に配置されていることを特徴とする請求項4に記載の光源装置。 The support member has a plurality of plate-like support portions having different side surface directions,
The light source device according to claim 4, wherein the plurality of LEDs are arranged on a side surface of each of the plurality of plate-like support portions.
前記複数のリフレクターが、各反射面の他方の焦点位置が一致するように、取り付け位置調整されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の光源装置。 The reflecting surface of each reflector has a partial ellipsoid formed by dividing the spheroid from the center radially,
The light source device according to any one of claims 1 to 6, wherein the plurality of reflectors are mounted and adjusted so that the other focal positions of the reflecting surfaces coincide with each other.
前記複数のLEDから放射される光を、被描画体表面に形成された感光体へ導く光学系と、
前記光源装置を点灯制御する光源制御手段と、
前記感光体の露光対象エリアに対し、露光動作を実行する露光制御手段とを備え、
前記複数のLEDが、365nm〜436nmの波長域にピークを有する第1LEDと、365nm〜436nmの波長域の中で前記第1LEDよりも短波長側にピークを有する第2LEDと、365nm〜436nmの波長域の中で前記第2LEDよりも短波長側にピークを有する第3LEDのうち少なくとも2つを有し、
前記光源制御手段が、前記感光体の感度特性に応じて、露光動作期間中における前記第1、第2、第3LEDのうち少なくとも2つに関する発光順序、発光強度、発光回数、発光時間の少なくともいずれか1つを調整することを特徴とする露光装置。 A light source device having a plurality of LEDs;
An optical system that guides light emitted from the plurality of LEDs to a photoreceptor formed on the surface of the drawing object;
Light source control means for controlling lighting of the light source device;
Exposure control means for performing an exposure operation on an exposure target area of the photoconductor,
The plurality of LEDs have a first LED having a peak in a wavelength range of 365 nm to 436 nm, a second LED having a peak on a shorter wavelength side than the first LED in a wavelength range of 365 nm to 436 nm, and a wavelength of 365 nm to 436 nm. Having at least two of the third LEDs having a peak on the shorter wavelength side than the second LED in the region,
The light source control means has at least one of a light emission sequence, light emission intensity, number of times of light emission, and light emission time for at least two of the first, second, and third LEDs during an exposure operation period according to sensitivity characteristics of the photoconductor. An exposure apparatus characterized by adjusting one of them.
露光対象エリアを前記被描画体に対して相対移動させる走査手段とをさらに有し、
前記露光制御手段が、露光対象エリアの位置に応じたパターンデータに基づき、前記複数の光変調素子を制御することを特徴とする請求項12乃至20のいずれかに記載の露光装置。
A plurality of light modulation elements arranged two-dimensionally, and a light modulation element array for guiding illumination light from the light source to an exposure target area of a drawing object;
Scanning means for moving the exposure target area relative to the object to be drawn;
21. The exposure apparatus according to claim 12, wherein the exposure control unit controls the plurality of light modulation elements based on pattern data corresponding to a position of an exposure target area.
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