JP2014182181A

JP2014182181A - 光学ユニット

Info

Publication number: JP2014182181A
Application number: JP2013054859A
Authority: JP
Inventors: Takeo Matsushima; 竹夫松島
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2013-03-18
Filing date: 2013-03-18
Publication date: 2014-09-29

Abstract

【課題】入射光の光束密度を均一化して出射する角柱状のロッドインテグレータと、該ロッドインテグレータを収容する筐体とから成る光学ユニットにおいて、インテグレータを保持する際に、該インテグレータに反射層を直接形成するという煩雑で困難な作業を必要とすることなく、簡便で安価なインテグレータ保持機構を提供することである。
【解決手段】ロッドインテグレータの一側面において、反射面を有する板状の保持部材が、該反射面を介して光学接着剤によって固定され、前記保持部材が前記筐体に取り付けられていることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

この発明は光学ユニットに関するものであり、特に、露光装置や硬化装置等に用いられるロッドインテグレータを有する光学ユニットに係わるものである。

従来、露光装置や光照射による硬化装置、光記憶媒体へのＵＶ照射処理等の光学系において、照射光を均一化する目的で、ロッドインテグレータが広く用いられている。
このロッドインテグレータとしては、角柱状の石英ガラス等からなる透明体によって形成されたものが多用されていて、そのロッドインテグレータを保持する保持機構としては種々の方法が知られている。例えば、特開平１１−３２６７２７号公報（特許文献１）に開示されている技術によれば、ロッドインテグレータに蒸着によって反射層を設け、この反射層に接着材を介して保持部材を固定することが開示されている。

図６にその構成が示されている。
ロッドインテグレータ２０の一側面２０ａの一部に蒸着により反射層２１を形成し、該反射層２１を介して保持部材２２を接着剤２３によって固定したものである。このとき、保持部材２２の接触面の面積を反射層２１の形成領域よりも小さくすることで、接着剤２３が反射層２１の形成領域外に飛び散ることを防止しようとするものである。

しかしながら、ロッドインテグレータに直接蒸着により反射層を形成し、当該反射層に接着材を介して固定する場合、蒸着工程等の製造工程が複雑で、作業が煩雑となりコスト高となる、といった問題があった。特に、微細な領域に対して光を均一に照射するＵＶ処理装置においては、光学部品の小型化が要請されており、その構成要素であるロッドインテグレータも、例えば２〜３ｍｍ角というように、必然的に小型化し、この小型化したロッドインテグレータに対しては蒸着を適切に行うことが煩雑かつ困難となっている。

特開平１１−３２６７２７号公報

この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、入射光の光束密度を均一化して出射するロッドインテグレータと、該ロッドインテグレータを収容する筐体とから成る光学ユニットにおいて、ロッドインテグレータの保持機構が簡便で、その筺体への収容作業が簡略化され、安価で製造工程が簡便であり、かつ、光の均一性を阻害することのない光学ユニットを提供することである。

上記課題を解決するために、この発明の光学ユニットは、角柱状のロッドインテグレータの一側面において、反射面を有する板状の保持部材が、該反射面を介して光学接着剤によって固定され、前記保持部材が前記筐体に取り付けられていることを特徴とする。
また、前記接着剤は、前記ロッドインテグレータと前記保持部材の反射面とが重なり合う領域内に設けられていることを特徴とする。
また、前記保持部材の反射面は、少なくとも前記ロッドインテグレータと重なり合う領域に形成されていることを特徴とする。

この発明の光学ユニットによれば、保持部材に反射面を形成することで、ロッドインテグレータに反射層を蒸着によって直接形成するという煩雑かつ困難な作業を必要とすることがないという効果を奏する。
そのうえ、ロッドインテグレータの保持部材を固定する側面から光学接着材を介して保持部材側に漏れ出た光は、該保持部材に形成した反射面によって再びロッドインテグレータ内に戻されるため、保持部材固定点での光吸収がなく、ロッドインテグレータの光出射面で均一な光の照射が可能となる、といった利点がある。
また、保持部材を筺体に固定することによって、ロッドインテグレータを筺体に対して簡単にかつ正確に配置収容することができる。

本発明の光学ユニットを示す概略図。本発明のロッドインテグレータの保持機構を示す斜視図（Ａ）と保持部材の下面斜視図（Ｂ）。本発明の保持部材とロッドインテグレータの固定説明図。本発明の光学ユニットの斜視図（Ａ）と断面図（Ｂ）。本発明の他の実施例の斜視図。従来例の側面図（Ａ）、Ｘ矢視図（Ｂ）、Ｙ矢視図（Ｃ）。

図１に、本発明に係る光学ユニットを含む光学装置の概要が示されていて、この光学装置は、半導体ウエハーの周辺露光に用いるＵＶ−ＬＥＤ照射器の例である。
図１の点線で示すとおり、ＬＥＤ光源６から放射された各々の光は、レンズ７によって、光学ユニット１を構成するインテグレータ２の入射面２ａに集光される。そしてインテグレータ２の内部で多重反射し、出射面２ｂでは均一な放射光束分布となって出射される。この出射面２ｂから放射された光は、レンズ８によって照射面９に投影されるものである。

図２に光学ユニットにおけるインテグレータ保持機構が示されていて、（Ａ）は保持機構の斜視図、（Ｂ）は保持部材のみの下面斜視図である。
図２（Ａ）に示すように、ロッドインテグレータ２は、角柱状の石英ガラス等から成る透明体から構成され、当該ロッドインテグレータ２の一側面２ｃには金属性の板状の保持部材３が固定されている。
図２（Ｂ）に示すように、この板状保持部材３には、ロッドインテグレータ２に対向する面に反射面４が形成されている。この反射面４は、同図に示すように、保持部材３の一部であってもよいし、或いは、その全面に形成するものであってもよい。全面に形成する場合、保持部材３を反射率の高い高輝アルミニウムから構成することで反射率の高い反射面４とすることができる。
そして、前記保持部材３は、その反射面４がロッドインテグレータ２と対向するように、光学的に透明な光学接着剤５によって接着固定されている。

図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、保持部材３をインテグレータ２に接着する接着剤５は、保持部材３とインテグレータ２とが重なり合う領域内に納まることが望ましい。
図３（Ａ）には、保持部材３とインテグレータ２とが重なり合う領域（以下、重なり領域ともいう）Ａが示されていて、光学接着剤５はこの重なり領域Ａの全体に塗布されている例が示されている。
また、上記した保持部材３の反射面４は、少なくともこの重なり領域Ａには形成されている。
ロッドインテグレータ２内を伝播してきた光は、光学接着剤５が塗布された部分から透過して漏れ出るが、保持部材３の反射面４によって再び反射されてロッドインテグレータ２内に戻される。
ところで実際には、接着剤５を重なり領域Ａと同一範囲に塗布することは煩雑な作業を伴うことになるので、図２（Ｂ）に示すように、光学接着剤５を、この重なり領域Ａ内に納まる範囲で設けるようにすることが好適である。
なお、図３（Ｃ）に示すように、光学接着剤５が重なり領域Ａを超えて設けられると、インテグレータ２からこの光学接着剤５を透過してきた光の一部が、保持部材３の反射面４に当たることがなく外部に漏れ出てしまい、漏れ光となって光の利用効率が低下する原因となる。

図４にインテグレータ２を筺体１０内に組み込んだ光学ユニット１が示されている。
筺体１０には、インテグレータ２を収納する収納凹部１１が形成されていて、インテグレータ２が該収納凹部１１内に収納された時、板状の保持部材３が筺体１０の上面に当接する。このとき、インテグレータ２と収納凹部１１との間には、一定の間隙Ｓが形成されていて、インテグレータ２が収納凹部１１の壁面に当接することはない。
そして、保持部材３は、ネジ等の固着具１２によって筐体１０に固着される。
このように、インテグレータ２が筺体１０内に収納された時、その壁面と当接することがないように位置決め固定されるので、インテグレータ２内から光が漏れ出ることがない。

上記実施例においては、保持部材３は、インテグレータ２の長さ方向の一部に固定されたものを示したが、図５に示すように、インテグレータ２の長さ方向の全長に亘って保持部材３を設けるようにしてもよい。

本発明の光学ユニット１の一具体例を挙げると以下のようである。
ロッドインテグレータ２は、シリカ硝子製で、一辺の長さが３ｍｍの断面正方形であり、その長さは３０ｍｍである。
保持部材３は、高輝アルミニウム製であり、一辺の長さが２０ｍｍ、厚さが１ｍｍの板状部材である。
光学接着剤５は、エポキシ系、アクリル系、シリコーン系の透明接着剤であって、ロッドインテグレータ２内に導光する光の波長に対して透明な材料が用いられる。

以上説明したように、本発明の光学ユニットでは、角柱状のロッドインテグレータの一側面において、反射面を有する板状の保持部材が、該反射面を介して光学接着材によって固定され、前記保持部材が前記筐体に取り付けられているので、ロッドインテグレータに直接反射膜を形成する必要がなく、保持部材側に反射面を形成するという簡単な工程によってその機能を果たすことができ、しかも、保持部材として高輝度アルミニウムなど高反射率材料を使用することができて、反射面の形成工程が極めて簡略化されるものである。

１光学ユニット
２インテグレータ
２ａ入射面
２ｂ出射面
３保持部材
４反射面
５光学接着剤
１０筺体
１１収納凹部
Ａ重なり領域
Ｓ間隙

Claims

入射光の光束密度を均一化して出射する角柱状のロッドインテグレータと、該ロッドインテグレータを収容する筐体とから成る光学ユニットにおいて、
前記ロッドインテグレータの一側面において、反射面を有する板状の保持部材が、該反射面を介して光学接着剤によって固定され、
前記保持部材が前記筐体に取り付けられていることを特徴とする光学ユニット。
前記接着剤は、前記ロッドインテグレータと前記保持部材の反射面とが重なり合う領域内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
前記保持部材の反射面は、少なくとも前記ロッドインテグレータと重なり合う領域に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学ユニット。