JP2019121635A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】急峻に立ち上がる照射強度分布が実現される光照射装置を提供すること。【解決手段】光照射装置（１００）は、基台（１０５）に、光軸の向きを揃えて二次元配置された複数の発光素子（１１０〜１４０）と、矩形開口（１７０）を有し、複数の発光素子からの光を矩形状に成形するように構成されたアパーチャ部材とを備える。複数の発光素子は、アパーチャ部材の矩形開口の各角部に各々対応するように配置された４つの角部発光素子（１１０〜１４０）を含む。角部発光素子（１１０〜１４０）は、当該角部発光素子（１１０〜１４０）から出射される光が、当該角部発光素子（１１０〜１４０）に対応する角部を構成する矩形開口の２辺を照射し、他の２辺を照射しないように配置されている。【選択図】図２

Description

本開示は、基板の周辺露光に用いられる光照射装置に関し、より特定的には、照射対象物上の矩形の照射エリアを照射する技術に関する。

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、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。

周辺露光装置は、照射ヘッド内に矩形形状のスリットを有し、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となる。その結果、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）照射強度分布が得られる。

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。

そこで、例えば、特許第６００２２６１号公報（特許文献１）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」を開示している（段落００１２参照）。

また、近年、ランプよりも寿命が長く、消費電力が少ない紫外ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた周辺露光装置が提案されている。例えば、特開２０１３‐２１５６６１号公報（特許文献２）は、「低コストで、紫外光を被照射体に均一に照射することができる紫外光照射装置」を開示している（［要約］参照）。

特許第６００２２６１号公報 特開２０１３‐２１５６６１号公報

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。当該レジストの欠落は、半導体製品の歩留まりの悪化に影響し得る。そのため、より急峻に立ち上がる（つまり、ダレの少ない）照射強度分布を実現可能な周辺露光装置が必要とされている。

本開示は上述のような課題を解決するためになされたものであって、その目的の一つは、急峻に立ち上がる照射強度分布が実現される光照射装置を提供することである。

ある実施形態に従うと、照射対象物上の照射エリアを照射するための光照射装置が提供される。この光照射装置は、基台に、光軸の向きを揃えて二次元配置された複数の発光素子と、矩形開口を有し、複数の発光素子からの光を矩形状に成形するように構成されたアパーチャ部材とを備える。複数の発光素子は、アパーチャ部材の矩形開口の各角部に各々対応するように配置された４つの角部発光素子を含む。角部発光素子は、当該角部発光素子から出射される光が、当該角部発光素子に対応する角部を構成する矩形開口の２辺を照射し、他の２辺を照射しないように配置されている。

ある実施形態に従うと、複数の発光素子には、照射する矩形開口の辺を共有する２つの角部発光素子を結ぶ直線上または当該直線よりも基台の外側に設けられる少なくとも１つの縁辺発光素子が含まれる。

ある実施形態に従うと、縁辺発光素子は、当該縁辺発光素子が最も近接するアパーチャ部材の矩形開口の１辺を照射し、他の３辺を照射しない。

ある実施形態に従うと、縁辺発光素子は、照射する矩形開口の辺を共有する２つの角部発光素子同士を結ぶ４つの直線の上または当該直線よりも基台の外側に１つずつ、少なくとも４つ設けられている。

ある実施形態に従うと、前記複数の発光素子には、４つの角部発光素子のうち照射する矩形開口の辺を共有する２つの角部発光素子を結ぶ直線により形成される四角形の内側に設けられる、少なくとも１つの内側発光素子が含まれる。

ある実施形態に従うと、内側発光素子は、アパーチャ部材の各辺の何れも照射しない。
ある実施形態に従うと、アパーチャ部材は、照射エリアと発光素子との間に配置される平板を含む。矩形開口は、平板に形成されている。

ある実施形態に従うと、アパーチャ部材は、筒状部材を含む。矩形開口は、筒状部材の照射エリア側に形成されている。

ある実施形態に従うと、アパーチャ部材は、矩形開口を有する平板をさらに含む。平板の矩形開口は、筒状部材の矩形開口よりも小さい。平板は、筒状部材と照射エリアとの間に配置されている。

ある実施形態に従うと、筒状部材の内面の少なくとも一部は反射面である。
ある実施形態に従うと、反射面は、基台に配置された複数の発光素子から照射される光を最大１回反射する。

ある実施形態に従うと、基台に配置された複数の発光素子の光軸上にそれぞれ配置され、当該発光素子から出射された光を予め定められた広がり角に成形する光学素子をさらに備える。

ある実施形態に従うと、基台に配置された複数の発光素子は、マトリクス状に設けられている。

ある実施形態に従うと、照射対象物上の照射エリアを照射するための光照射装置が提供される。この光照射装置は、基台に、光軸の向きを揃えて二次元配置された複数の発光素子と、矩形開口を有し、複数の発光素子からの光を矩形状に成形するように構成されたアパーチャ部材とを備える。複数の発光素子は、アパーチャ部材の矩形開口の各角部に各々対応するように配置された４つの角部発光素子を含む。角部発光素子は、当該角部発光素子から出射される光が、当該角部発光素子に対応する角部を構成する矩形開口の２辺を照射し、他の２辺を照射しないように配置される。発光素子または発光素子よりも照射方向外側に配置された光学部材と、矩形開口との距離の平均を１００としたとき、矩形開口と照射対象物との距離の割合は、０．５以上２０以下に設定される。当該実施形態によれば、光照射装置によって、アパーチャ部材の矩形開口と略同じ面積を有する照射エリアをより正確に照射することができる。

ある実施の形態において、光照射装置は、急峻に立ち上がる照射強度分布が実現されるように照射することができる。

実施形態１に従う光照射装置１００の構成の一例を表す図である。 光照射装置１００をｚ軸方向から見た図である。 光照射装置１００の光源１１０の照射領域を模式的に表す図である。 光源１１０および光源１２０を含むｘｚ平面で光照射装置１００を切断したときに得られる断面図である。 関連技術に従う光照射装置２００における光源の配置、および照射強度分布を表す図である。 光照射装置２００の光源１１０の照射領域を模式的に表す図である。 実施形態１に従う光照射装置１００における照射強度分布を表す図である。 ワークＷを光照射装置１００が走査する状態を表わす図である。 変形例１に従う光照射装置９００を光源１１０および光源１２０を含むｘｚ平面で切断したときに得られる断面図を表す。 変形例２に従う光照射装置１０００の構成を表す図である。 実施形態２に従う光照射装置１１００の分解図を表す。 光照射装置１１００をｚ軸方向から見た図である。 実施形態２の変形例に従う光照射装置を表す図である。 実施形態３に従う光照射装置１４００の分解図を表す。 光照射装置１４００をｚ軸方向から見た図である。 実施形態４に従う光照射装置１６００の分解図を表す。 光照射装置１６００をｚ軸方向から見た図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［実施形態１］
（光照射装置１００の構成）
図１は、実施形態１に従う光照射装置１００の構成の一例を表す図である。図１（Ａ）は、光照射装置１００の外観構成を表す。図１（Ｂ）は、光照射装置１００の分解図を表す。

光照射装置１００は、後述するワークＷ（照射対象物）上の照射エリアを照射する装置として機能する。光照射装置１００は、基台１０５と、筐体１５０と、アパーチャ部材１６０とを有する。これらの部品は、ｚ軸方向に接合されている。

基台１０５の筐体１５０側の平面（ｚ軸に直交するｘｙ平面）には、光源１１０，１２０，１３０，１４０が配置されている。これらの光源は、光軸の向きがｚ軸方向に揃えられている。なお、光照射装置１００は、基台１０５の筐体１５０とは反対側の面に、ヒートシンクまたはファン等の冷却機構が設けられていてもよい。

筐体１５０は、中空の直方体である。なお、筐体１５０は中空の筒状であればよく、必ずしも直方体でなくともよい。例えば、筐体１５０は、中空の円柱や中空の錐台であってもよい。筐体１５０は、光源１１０〜１４０から照射される光をアパーチャ部材１６０に導く。

アパーチャ部材１６０は、矩形開口１７０を有する平板である。矩形開口１７０は、辺１０１〜辺１０４によって形成されている。アパーチャ部材１６０は、矩形開口１７０の作用により、光源１１０〜１４０からの光を矩形上に形成するように構成されている。

（光照射装置１００の各光源の照射領域）
図２は、光照射装置１００をｚ軸方向から見た図である。図３は、光照射装置１００の光源１１０の照射領域を模式的に表す図である。

図２に示されるように、光源１１０〜１４０は、アパーチャ部材１６０の矩形開口１７０の各角部に各々対応するように配置されている。矩形開口１７０の矩形は、例えば、正方形、長方形のいずれであってもよい。以下では、一例として矩形開口１７０は正方形であるとする。光源１１０は、照射領域１１１を照射するように構成されている。光源１２０は、照射領域１２１を照射するように構成されている。光源１３０は、照射領域１３１を照射するように構成されている。光源１４０は、照射領域１４１を照射するように構成されている。光源１１０，１２０，１３０，１４０は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子を含む。

ＬＥＤ素子は、例えば、波長３９５ｎｍの紫外光を出射するが、ＬＥＤ素子の特性はこれに限られず、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い。また、各光源は、複数のＬＥＤ素子を組み合わせて構成されていてもよい。このとき、１つの光源を構成する複数のＬＥＤの波長は、同一であってもよく、異なっていてもよい。

なお、図３において、説明を分かり易くするため、光照射装置１００（すなわち矩形開口）と照射対象物であるワークＷとの距離ＷＤが長いように示されているが、当該距離ＷＤは極めて短い。距離ＷＤは、光源と矩形開口との距離や、光源からの光の照射角度等に応じて適宜設定することができる。光源と矩形開口との距離（光学素子が使用される場合には、光学素子と矩形開口との距離）の平均を１００としたとき、距離ＷＤの割合は、例えば、０．５以上２０以下であってよく、好ましくは１以上１０以下であり、より好ましくは２以上７以下である。距離ＷＤがこのような範囲にあることにより、光照射装置１００によって、アパーチャ部材１６０の矩形開口１７０と略同じ面積を有する照射エリアＴＬをより正確に照射することができる。

図２および図３に示されるように、光源１１０の照射領域１１１は、矩形開口１７０の辺１０１および辺１０４の一部を含み、辺１０２および辺１０３を含まない。つまり、光源１１０は、当該光源から出射される光が、光源１１０に対応する矩形開口１７０の角部を構成する２辺を照射し、他の２辺を照射しないように配置されている。光源１１０がこのように配置されるための条件について、図４を用いて説明する。

図４は、光源１１０および光源１２０を含むｘｚ平面で光照射装置１００を切断したときに得られる断面図である。なお、図４に示される例において、光源１１０および光源１２０は便宜的に点光源として描かれている。

光源１１０の照射角度がθであって、光源１１０から矩形開口１７０までの長さがＬ１であって、光源１１０に対応する矩形開口１７０の角部を構成する辺１０１の長さがＬ２であるとする。係る場合、以下の関係式（１）を満たすとき、光源１１０は、光源１１０に対応する矩形開口１７０の角部を構成する２辺を照射し、他の２辺を照射しないように構成される。

Ｌ１×ｔａｎθ≦Ｌ２ ・・・（１）
なお、矩形開口１７０が正方形でなく長方形である場合、関係式（１）においてＬ１は長方形を構成する短辺の長さに設定される。

また、後述するように光源１１０から出射される光は、レンズ等の光学素子を介して光源１１０に対応する矩形開口１７０の角部を構成する２辺に照射されてもよい。係る場合、光源１１０は上記の関係式（１）を満たす必要はない。

他の光源１２０〜１４０も、光源１１０と同様に、当該光源から出射される光が、光源１１０に対応する矩形開口１７０の角部を構成する２辺を照射し、他の２辺を照射しないように配置されている。以下、所定の光源が、当該光源に対応する矩形開口１７０の角部を構成する２辺を照射し、他の２辺を照射しない条件を「照射条件」とも言う。

図３に示されるように、照射条件を満たすように配置される光源１１０の照射領域１１１は、照射エリアＴＬ内に収まる。同様に、他の光源１２０〜１４０の照射領域１２１〜１４１もまた、照射エリアＴＬ内に収まる。その結果、実施形態１に従う光照射装置１００は、急峻に立ち上がる照射強度分布を実現できる。

以下、その具体的な理由について、照射条件を満たさない光照射装置２００と、照射条件を満たす光照射装置１００とを比較して説明する。なお、光照射装置２００のハードウェア構成は、実施形態１に従う光照射装置１００のハードウェア構成と同じであるため、その説明は繰り返さない。光照射装置１００と光照射装置２００とは、使用される光源１１０〜光源１４０からの光の出射角度が異なる点を除き、全て同じように構成されている。

（関連技術に従う光照射装置２００の照射強度分布）
図５は、関連技術に従う光照射装置２００における光源の配置、および照射強度分布を表す図である。図５（Ａ）は、光源１１０および光源１２０を含むｘｚ平面で関連技術に従う光照射装置２００を切断したときに得られる断面図を表す。図５（Ｂ）は、光照射装置２００の光源１１０のみから光が発せられた場合のワークＷの表面における照射強度分布を表す。図５（Ｃ）は、光照射装置２００の光源１２０のみから光が発せられた場合のワークＷの表面における照射強度分布を表す。図５（Ｄ）は、光照射装置２００の光源１１０および１２０から光が発せられた場合のワークＷの表面における照射強度分布を表す。図６は、光照射装置２００の光源１１０の照射領域を模式的に表す図である。

図５（Ａ）において、矩形開口１７０を構成する辺１０１が示されている。この辺１０１の左端には辺１０４が、辺１０１の右端には辺１０２が、紙面方向にそれぞれ延在している。

関連技術に従う光照射装置２００を構成する光源１１０〜１４０は、照射条件を満たさない。そのため、図５（Ａ）および図６に示されるように、光照射装置２００の光源１１０は、光源１１０に対応する矩形開口１７０の角部を構成する２辺（辺１０１，辺１０４）以外にも、辺１０２の一部および辺１０３の一部をそれぞれ照射している。

その結果、図５（Ｂ）のグラフ２１０に示されるように、光源１１０は、ワークＷ上の照射エリアＴＬのみならず、辺１０２側の領域２１１を照射してしまう。その理由について説明する。光源１１０から、光源１１０に対応する矩形開口１７０の角部に照射される光は、ｚ軸方向（鉛直方向）に略平行である。そのため、グラフ２１０のうち辺１０４側の照射強度分布は急峻に立ち上がっている。一方、光源１１０から、辺１０２に照射される光は、ｚ軸方向に対して角度θ１だけ傾いている。そのため、光源１１０から辺１０２に照射される光は、距離ＷＤ×ｔａｎθ１だけ照射エリアＴＬからはみ出した領域２１１を照射してしまう。

光照射装置２００の光源１２０も光源１１０と同様に、光源１２０に対応する矩形開口１７０の角部を構成する２辺（辺１０１，辺１０２）以外にも、辺１０３の一部および辺１０４の一部をそれぞれ照射する。その結果、図５（Ｃ）のグラフ２２０に示されるように、光源１２０は、ワークＷ上の照射エリアＴＬのみならず、辺１０４側の領域２２１を照射してしまう。

図５（Ｄ）に示されるグラフ２３０は、グラフ２１０の照射強度分布とグラフ２２０の照射強度分布とを積算した照射強度分布を表す。グラフ２３０からも明らかなように、照射条件を満たさない光源１１０および光源１２０から照射された光は、領域２１１，２２１にも及ぶため、光の強度の分布は急峻に立ち上がらない（つまり、ダレが多くなる）。

（光照射装置１００の照射強度分布）
図７は、実施形態１に従う光照射装置１００における照射強度分布を表す図である。図７（Ａ）は、光源１１０および光源１２０を含むｘｚ平面で実施形態１に従う光照射装置１００を切断したときに得られる断面図を表す。図７（Ｂ）は、光照射装置１００の光源１１０のみから光が発せられた場合のワークＷの表面における照射強度分布を表す。図７（Ｃ）は、光照射装置１００の光源１２０のみから光が発せられた場合のワークＷの表面における照射強度分布を表す。図７（Ｄ）は、光照射装置１００の光源１１０および１２０から光が発せられた場合のワークＷの表面における照射強度分布を表す。

実施形態１に従う光照射装置１００の光源１１０は、照射条件を満たす。つまり、光源１１０は、光源１１０に対応する矩形開口１７０の角部を構成する２辺（辺１０１，辺１０４）を照射し、その他の辺１０２および辺１０３を照射しない。その結果、図７（Ｂ）のグラフ３１０に示されるように、光源１１０は、ワークＷ上の照射エリアＴＬ内を照射する。より具体的には、光源１１０から、光源１１０に対応する矩形開口１７０の角部に照射される光はｚ軸方向（鉛直方向）に略平行であるため、照射エリアＴＬのうち辺１０４側の端部３１２の照射強度分布は急峻に立ち上がっている。また、光源１１０の照射光の強度は、辺１０４側の端部３１２から一定範囲は、光源１１０の出力に基づき略一定値となり、辺１０２側の端部３１３に近づくにつれて弱まる。上述のように、光源１１０は辺１０２を照射しない。そのため、辺１０２側の端部３１３における光源１１０の照射光強度はゼロになる。

光照射装置１００の光源１２０も光源１１０と同様に、光源１２０に対応する矩形開口１７０の角部を構成する２辺（辺１０１，辺１０２）を照射し、他の辺１０３，辺１０４を照射しない。その結果、図７（Ｃ）のグラフ３２０に示されるように、光源１２０は、ワークＷ上の照射エリアＴＬ内を照射する。より具体的には、照射エリアＴＬのうち辺１０２側の端部３１３の照射強度分布は急峻に立ち上がっている。また、光源１２０は辺１０４を照射しない。そのため、辺１０４側の端部３１２における光源１２０の照射強度はゼロになる。

図７（Ｄ）に示されるグラフ３３０は、グラフ３１０の照射強度分布とグラフ３２０の照射強度分布とを積算した照射強度分布を表す。グラフ３３０に示されるように、照射条件を満たす光源１１０および光源１２０から照射された光は、照射エリアＴＬ外に略及ばないため、光の強度の分布は急峻に立ち上がる（つまり、ダレが少ない）。

上記のように、実施形態１に従う光照射装置１００を構成する光源１１０〜１４０は、照射条件を満たす。これにより、実施形態１に従う光照射装置１００は、照射エリアＴＬ外を略照射しない。その結果、実施形態１に従う光照射装置１００は、関連技術に従う光照射装置２００に比べて、急峻に立ち上がる照射強度分布を実現できる。

さらに、光照射装置１００は、光源１１０〜１４０から照射される光が、ワークＷ上の矩形の照射エリアＴＬを構成する４辺のうち、各角部発光素子に対応する角部の真下の角部を構成する矩形開口の２辺を照射し、他の２辺を照射しないように配置されていることがより好ましい。光照射装置１００がこのように構成されることにより、より急峻に立ち上がる照射強度分布を実現できる。

（光照射装置１００の使用態様）
図８を参照して、実施形態１に従う光照射装置１００の仕様態様について説明する。図８は、ワークＷを光照射装置１００が走査する状態を表わす図である。光照射装置１００は、ワークＷにおいて予め定められた経路７１０上を移動する。一例として、経路７１０は、ワークＷの周辺に沿った矩形に設定される。このとき、移動の方向は、特に限定されない。

光照射装置１００は、ｘ軸方向に従う方向７２０およびｙ軸方向に従う方向７３０に沿った移動中に、光源１１０〜１４０から光を照射する。方向７２０への移動中において、光照射装置１００は、少なくとも照射光が辺１０２，１０４を超えて漏れないようにワークＷを照射しながら、地点７４０まで移動する。

光照射装置１００が地点７４０に到達すると、光照射装置１００は、少なくとも照射光が辺１０１，１０３を超えて漏れないようにワークＷを照射しながら、地点７４０から地点７５０まで移動する。

光照射装置１００が地点７５０に到達すると、光照射装置１００は、少なくとも照射光が辺１０２，１０４を超えて漏れないようにワークＷを照射しながら、地点７５０から地点７６０まで移動する。

光照射装置１００が地点７６０に到達すると、光照射装置１００は、少なくとも照射光が辺１０１，１０３を超えて漏れないようにワークＷを照射しながら、地点７６０から元の地点まで移動する。

他の局面において、光照射装置の移動は、ｘ軸方向およびｙ軸方向のうちいずれか一方向に配列される光源が、必ず進行方向前方に存在するようになされてもよい。例えば、図８において、ｘ軸方向に配列される光源１１０および光源１４０を辺１０３に沿って有する光照射装置は、地点７４０へ移動した後、反時計まわりに９０度回転し、地点７４０から地点７５０に移動するように構成されてもよい。

（変形例１）
変形例１に従う光照射装置は、光照射装置１００のハードウェア構成に加えて光学素子をさらに有し、光源１１０〜１４０と光学素子とを適切な位置に配置することによって上記の照射条件を満たす。

図９は、変形例１に従う光照射装置９００を光源１１０および光源１２０を含むｘｚ平面で切断したときに得られる断面図を表す。光照射装置９００は、図１に示される光照射装置１００のハードウェア構成に加え、さらに、光源１１０〜１４０の各々に対応する４つのレンズを有する。図９に示される断面図では、光源１１０に対応するレンズ９１０と、光源１２０に対応するレンズ９２０とが示されているが、光照射装置９００は、光源１３０に対応するレンズと、光源１４０に対応するレンズとをさらに有する。

これらの４つのレンズは、ガラス、樹脂、シリコーン、その他の照射光によって変形しない部材によって構成される。また、これらのレンズは、球面レンズであってもよいし、非球面レンズであってもよい。また、これらのレンズは、対応する光源を封止するように構成されてもよい。また、これらのレンズは、レンズユニットとして、それぞれ複数のレンズの組み合わせにより構成されていてもよい。

これらの４つのレンズは、対応する光源の光軸（ｚ軸）上に配置され、対応する光源から出射された光を予め定められた広がり角θ２に形成する。この広がり角θ２は、以下の関係式（２）を満たす。広がり角θ２は、照射エリアＴＬにおいて求められる照射強度分布の均一度（紫外光の重なり具合）、立ち上がり特性に応じて、適宜変更されてもよい。

Ｌ３×ｔａｎθ２≦Ｌ２ ・・・（２）
Ｌ２は、矩形開口１７０の一辺の長さを表す。Ｌ３は、レンズから矩形開口１７０までの長さを表す。

光照射装置９００に配置される光源１１０〜１４０は、必ずしも上述の関係式（１）を満たす必要はなく、光源１１０〜１４０に対応する各レンズが関係式（２）を満たしさえすればよい。光照射装置９００は、関係式（２）を満たすことによって、上記の照射条件を満たし、実施形態１に従う光照射装置１００と同様に、急峻に立ち上がる照射強度分布を実現できる。

なお、照射条件を満たすために用いられる光学素子は、レンズに限られない。他の光学素子として、絞りまたはミラー等が用いられてもよい。例えば、筐体１５０の内部の少なくとも一部が、ミラー面として構成されていてもよい。ミラー面は、例えば、アルミ蒸着によって形成される。ミラー面は、光源１１０〜１４０いずれかから照射される光を最大１回反射するように形成され得る。

（変形例２）
図１０は、変形例２に従う光照射装置１０００の構成を表す図である。光照射装置１０００は、実施形態１に従う光照射装置１００と比べて、アパーチャ部材１６０に替えて平板１０１０を有する点において相違する。

平板１０１０は、矩形開口１０２０を有する。平板１０１０は、筒状部材として機能する筐体１５０と照射エリアＴＬ側（つまり、ワークＷ側）との間に配置されている。平板１０１０に形成されている矩形開口１０２０は、筐体１５０のワークＷ側に形成されている矩形開口１０３０よりも小さい。このような光照射装置１０００において、筒状部材として機能する筐体１５０と平板１０１０とが、アパーチャ部材として機能する。

係る場合、光照射装置１０００の光源１１０〜１４０は、平板１０１０の矩形開口１０２０の各角部に各々対応するように配置される。また、光源１１０〜１４０は、当該光源から出射される光が、当該光源に対応する矩形開口１０２０の角部を構成する２辺を照射し、矩形開口１０２０を構成する他の２辺を照射しないように配置される。これにより、変形例２に従う光照射装置１０００は、実施形態１に従う光照射装置１００と同様に、急峻に立ち上がる照射強度分布を実現できる。

（その他の変形例）
実施形態１において、筐体１５０とアパーチャ部材１６０とが別体として設けられていたが、他の局面において、これらは一体として形成されていてもよい。つまり、筒状部材として機能する筐体１５０の照射エリアＴＬ側（つまり、ワークＷ側）に形成されている矩形開口が、アパーチャ部材として機能してもよい。

実施形態１において、基台１０５と筐体１５０とが別体として設けられていたが、他の局面において、これらは一体として形成されていてもよい。つまり、筐体１５０のワークＷとは反対側の開口が閉じられ、当該閉じられた面が基台として機能してもよい。

実施形態１において、光源１１０〜１４０は、１つの共通の基台１０５に設けられているが、他の局面において、光照射装置は、１以上の光源が設けられた複数の基台を有するように構成されてもよい。

［実施形態２］
実施形態１に従う光照射装置１００は、アパーチャ部材１６０の矩形開口１７０の各角部に各々対応する４つの光源１１０〜１４０を有するように構成されている。以下に説明する実施形態２〜４に従う光照射装置は、これら光源１１０〜１４０に加え、矩形開口１７０の各角部に対応する位置以外に配置される光源を有するように構成される。

図１１は、実施形態２に従う光照射装置１１００の分解図を表す。図１２は、光照射装置１１００をｚ軸方向から見た図である。光照射装置１１００は、基台１０５上に配置される光源１１１０〜１１４０をさらに有する点において、実施形態１に従う光照射装置１００と相違する。なお、図１１は光照射装置１１００の分解図であって、実際の光照射装置１１００は、基台１０５、筐体１５０、およびアパーチャ部材１６０がｚ軸方向に接合されている。

図１２を参照して、光源１１１０は、光源１１０と光源１２０との間に配置されている。より具体的には、光源１１１０は、光源１１０と光源１２０とを結ぶ直線上に配置されている。光源１１０の照射領域１１１、および光源１２０の照射領域１２１は矩形開口１７０の辺１０１の一部を含む。この意味で、光源１１１０は、照射する矩形開口１７０の辺１０１を共有する２つの光源１１０と光源１２０とを結ぶ直線上に配置されている、とも言える。

光源１１２０は、光源１２０と光源１３０との間に配置されている。より具体的には、光源１１２０は、照射する矩形開口１７０の辺１０２を共有する２つの光源１２０と光源１３０とを結ぶ直線上に配置されている。光源１１３０は、光源１３０と光源１４０との間に配置されている。より具体的には、光源１１３０は、照射する矩形開口１７０の辺１０３を共有する２つの光源１３０と光源１４０とを結ぶ直線上に配置されている。光源１１４０は、光源１４０と光源１１０との間に配置されている。より具体的には、光源１１４０は、照射する矩形開口１７０の辺１０４を共有する２つの光源１４０と光源１１０とを結ぶ直線上に配置されている。

光源１１１０〜１１４０の各照射領域１１１１〜１１４１は、当該光源が最も近接するアパーチャ部材１６０の矩形開口１７０の１辺を照射し、他の３辺を照射しない。例えば、光源１１１０の照射領域１１１１は、光源１１１０が最も近接する矩形開口１７０の辺１０１を照射し、他の３辺１０２〜１０４を照射しない。仮に照射領域１１１１が辺１０２および辺１０４の少なくとも一方を含む場合、光源１１０から照射された光は照射エリアＴＬ外にも及ぶ。係る場合、光照射装置１１００は急峻に立ち上がる照射強度分布を実現できなくなる。

上記によれば、実施形態２に従う光照射装置１１００は、実施形態１に従う光照射装置１００よりも多くの光量を照射可能であって、かつ、急峻に立ち上がる照射強度分布を実現できる。

なお、図１２に示される例では、各光源の直接光の照射領域が当該光源に最も近接する矩形開口１７０の１辺を照射し、他の３辺を照射しないように構成されているが、図９で説明したように、各種光学素子によって調整された照射領域が当該条件を満たしてもよい。

また、上記の例では光照射装置は、照射する矩形開口１７０の辺を共有する２つの光源を結ぶ直線上に１つの光源しか配置されていないが、当該直線上に複数の光源が配置されていてもよい。

また、上記の例では光源１１１０〜１１４０は、照射する矩形開口１７０の辺を共有する２つの光源を結ぶ直線上に配置されているが、これら光源のうち少なくとも１つの光源は、当該直線よりも基台１０５の外側に配置されていてもよい。

図１３に示される例では、光照射装置１１００の光源１１１０が、照射する矩形開口１７０の辺１０１を共有する２つの光源１１０と光源１２０とを結ぶ直線よりも基台１０５の外側に配置されている。

また、上記において光照射装置は、照射する矩形開口１７０の辺を共有する光源同士を結ぶ４つの直線の上または当該直線よりも基台１０５の外側に１つずつ、少なくとも４つ設けられているが、少なくとも１つの直線の上または当該直線よりも基台１０５の外側に光源を有していればよい。

［実施形態３］
図１４は、実施形態３に従う光照射装置１４００の分解図を表す。図１５は、光照射装置１４００をｚ軸方向から見た図である。光照射装置１４００は、基台１０５上に配置される光源１４１０をさらに有する点において、実施形態１に従う光照射装置１００と相違する。なお、図１４は光照射装置１４００の分解図であって、実際の光照射装置１４００は、基台１０５、筐体１５０、およびアパーチャ部材１６０がｚ軸方向に接合されている。

図１５を参照して、光源１４１０は、光源１１０と光源１２０とを結ぶ直線、光源１２０と光源１３０とを結ぶ直線、光源１３０と光源１４０とを結ぶ直線、および光源１４０と光源１１０とを結ぶ直線により形成される四角形の内側に設けられる。

光源１４１０の照射範囲１４１１は、アパーチャ部材１６０の矩形開口１７０の各辺の何れも含まない。つまり、光源１４１０は、矩形開口１７０の各辺の何れも照射しない。そのため、光源１４１０から照射される光は、照射エリアＴＬ外に及ばない。これにより、実施形態３に従う光照射装置１４００は、実施形態１に従う光照射装置１００よりも多くの光量を照射可能であって、かつ、急峻に立ち上がる照射強度分布を実現できる。

なお、図１４および図１５に示される例において、光照射装置は、光源１１０〜１４０のうち互いに隣接する光源同士を結ぶことにより形成される四角形の内側に１つの光源しか有していないが、当該四角形の内側に複数の光源を有していてもよい。

［実施形態４］
図１６は、実施形態４に従う光照射装置１６００の分解図を表す。図１７は、光照射装置１６００をｚ軸方向から見た図である。光照射装置１６００は、実施形態２に従う光照射装置１１００の光源１１１０〜１１４０と、実施形態３に従う光照射装置１４００の光源１４１０とをさらに有する点において、実施形態１に従う光照射装置１００と相違する。なお、図１６は光照射装置１６００の分解図であって、実際の光照射装置１６００は、基台１０５、筐体１５０、およびアパーチャ部材１６０がｚ軸方向に接合されている。

光照射装置１６００は、基台１０５上に３行３列のマトリクス状に配置された光源１１０〜１４０，１１１０〜１１４０，１４１０を有する。なお、光照射装置は、光源１１０〜光源１４０を含む、ｍ行ｎ列のマトリクス状に配置される光源群を有するように構成されてもよい。「マトリクス状」とは、ｍ行ｎ列の全ての要素に光源が配置される配置構成のみならず、図１２に示されるように一部の要素に光源が配置されていない配置構成も含む。

上記によれば、実施形態４に従う光照射装置１６００は、実施形態１〜３に従う光照射装置よりも多くの光量を照射可能であって、かつ、急峻に立ち上がる照射強度分布を実現できる。

以上、本開示に係る技術的特徴は、以下のように要約され得る。
［構成１］ ある実施形態に従うと、照射対象物（例えばワークＷ）上の照射エリアＴＬを照射するための光照射装置（例えば光照射装置１００，９００，１０００，１１００，１４００，１６００）が提供される。この光照射装置は、基台１０５に、光軸の向きを揃えて二次元配置された複数の発光素子と、矩形開口（例えば矩形開口１７０）を有し、複数の発光素子からの光を矩形状に成形するように構成されたアパーチャ部材（例えばアパーチャ部材１６０）とを備える。複数の発光素子は、アパーチャ部材の矩形開口の各角部に各々対応するように配置された４つの角部発光素子（例えば光源１１０〜１４０）を含む。角部発光素子は、当該角部発光素子から出射される光が、当該角部発光素子に対応する角部を構成する矩形開口の２辺を照射し、他の２辺を照射しないように配置されている。

当該構成によれば、光照射装置は、照射エリア外を照射しないため、急峻に立ち上がる照射強度分布を実現し得る。

［構成２］ ある実施の形態に従うと、複数の発光素子には、照射する矩形開口の辺を共有する２つの角部発光素子を結ぶ直線上または当該直線よりも基台の外側に設けられる少なくとも１つの縁辺発光素子（例えば光源１１１０〜１１４０）が含まれる。

［構成３］ ある実施の形態に従うと、縁辺発光素子（例えば１１１０）は、当該縁辺発光素子が最も近接するアパーチャ部材の矩形開口の１辺（辺１０１）を照射し、他の３辺（辺１０２〜１０４）を照射しない。

当該構成によれば、光照射装置は、多くの光量を照射可能であって、かつ、急峻に立ち上がる照射強度分布を実現し得る。

［構成４］ ある実施の形態に従うと、縁辺発光素子は、照射する矩形開口の辺を共有する角部発光素子同士を結ぶ４つの直線の上または当該直線よりも基台の外側に１つずつ、少なくとも４つ設けられている。

［構成５］ ある実施の形態に従うと、前記複数の発光素子には、４つの角部発光素子のうち照射する矩形開口の辺を共有する２つの角部発光素子を結ぶ直線により形成される四角形の内側に設けられる、少なくとも１つの内側発光素子（例えば光源１４１０）が含まれる。

［構成６］ ある実施の形態に従うと、内側発光素子（例えば光源１４１０）は、アパーチャ部材の各辺（例えば辺１０１〜１０４）の何れも照射しない。

当該構成によれば、光照射装置は、多くの光量を照射可能であって、かつ、急峻に立ち上がる照射強度分布を実現し得る。

［構成７］ ある実施の形態に従うと、アパーチャ部材は、照射エリアＴＬと発光素子との間に配置される平板（例えば、アパーチャ部材１６０）を含む。矩形開口（例えば、矩形開口１７０）は、平板に形成されている。

［構成８］ ある実施の形態に従うと、アパーチャ部材は、筒状部材（例えば、筐体１５０）を含む。矩形開口（例えば矩形開口１０３０）は、筒状部材の照射エリアＴＬ側に形成されている。

［構成９］ ［構成８］において、アパーチャ部材は、矩形開口を有する平板（例えばアパーチャ部材１６０）をさらに含む。平板の矩形開口（例えば、矩形開口１７０）は、筒状部材（例えば筐体１５０）の矩形開口（例えば矩形開口１０３０）よりも小さい。平板は、筒状部材と照射エリアとの間に配置されている。

［構成１０］ ある実施の形態に従うと、筒状部材（例えば筐体１５０）の内面の少なくとも一部は、反射面（ミラー面）を含む。

当該構成によれば、光照射装置は、光源から発せられた光の反射光を、照射エリアＴＬに照射することができる。その結果、光照射装置は、より多くの光量を照射エリアＴＬに照射し得る。

［構成１１］ ある実施の形態に従うと、反射面は、基台に配置された複数の発光素子から各々照射される光を最大１回反射する。

［構成１２］ ある実施の形態に従うと、光照射装置１００は、基台に配置された各発光素子の光軸上にそれぞれ配置され、当該発光素子から出射された光を予め定められた広がり角に成形する光学素子（例えばレンズ９１０，９２０）をさらに備える。

［構成１３］ ある実施の形態に従うと、基台に配置された複数の発光素子は、マトリクス状に設けられている（図２、図１２、図１５、図１７）。

今回開示された実施の形態はすべ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て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および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００，２００，９００，１０００，１１００，１４００，１６００ 光照射装置、１０１，１０２，１０３，１０４ 辺、１０５ 基台、１１０，１２０，１３０，１４０，１１１０，１１２０，１１３０，１１４０，１４１０ 光源、１１１，１２１，１３１，１４１，１１１１，１１４１ 照射領域、１５０ 筐体、１６０ アパーチャ部材、１７０，１０２０，１０３０ 矩形開口、２１０，２２０，２３０，３１０，３２０，３３０ グラフ、９１０，９２０ レンズ、１０１０ 平板、ＴＬ 照射エリア、Ｗ ワーク、ＷＤ 距離。

アパーチャ部材１６０は、矩形開口１７０を有する平板である。矩形開口１７０は、辺１０１〜辺１０４によって形成されている。アパーチャ部材１６０は、矩形開口１７０の作用により、光源１１０〜１４０からの光を矩形状に形成するように構成されている。

Ｌ１×ｔａｎθ≦Ｌ２ ・・・（１）
なお、矩形開口１７０が正方形でなく長方形である場合、関係式（１）においてＬ２は長方形を構成する短辺の長さに設定される。

（光照射装置１００の使用態様）
図８を参照して、実施形態１に従う光照射装置１００の使用態様について説明する。図８は、ワークＷを光照射装置１００が走査する状態を表わす図である。光照射装置１００は、ワークＷにおいて予め定められた経路７１０上を移動する。一例として、経路７１０は、ワークＷの周辺に沿った矩形に設定される。このとき、移動の方向は、特に限定されない。

Claims (13)

1. 照射対象物上の照射エリアを照射するための光照射装置であって、
   基台に、光軸の向きを揃えて二次元配置された複数の発光素子と、
   矩形開口を有し、前記複数の発光素子からの光を矩形状に成形するように構成されたアパーチャ部材とを備え、
   前記複数の発光素子は、前記アパーチャ部材の矩形開口の各角部に各々対応するように配置された４つの角部発光素子を含み、
   前記角部発光素子は、当該角部発光素子から出射される光が、当該角部発光素子に対応する前記角部を構成する矩形開口の２辺を照射し、他の２辺を照射しないように配置されている、光照射装置。
2. 前記複数の発光素子には、照射する矩形開口の辺を共有する２つの前記角部発光素子を結ぶ直線上または当該直線よりも前記基台の外側に設けられる少なくとも１つの縁辺発光素子が含まれる、請求項１に記載の光照射装置。
3. 前記縁辺発光素子は、当該縁辺発光素子が最も近接するアパーチャ部材の矩形開口の１辺を照射し、他の３辺を照射しない、請求項２に記載の光照射装置。
4. 前記縁辺発光素子は、照射する矩形開口の辺を共有する前記角部発光素子同士を結ぶ４つの直線の上または当該直線よりも前記基台の外側に１つずつ、少なくとも４つ設けられている、請求項２〜請求項３のいずれかに記載の光照射装置。
5. 前記複数の発光素子には、４つの前記角部発光素子のうち照射する矩形開口の辺を共有する２つの前記角部発光素子を結ぶ直線により形成される四角形の内側に設けられる、少なくとも１つの内側発光素子が含まれる、請求項１〜４のいずれかに記載の光照射装置。
6. 前記内側発光素子は、前記アパーチャ部材の各辺の何れも照射しない、請求項５に記載の光照射装置。
7. 前記アパーチャ部材は、前記照射エリアと前記発光素子との間に配置される平板を含み、
   前記矩形開口は、前記平板に形成されている、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光照射装置。
8. 前記アパーチャ部材は、筒状部材を含み、
   前記矩形開口は、前記筒状部材の照射エリア側に形成されている、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光照射装置。
9. 前記アパーチャ部材は、矩形開口を有する平板をさらに含み、
   前記平板の矩形開口は、前記筒状部材の矩形開口よりも小さく、
   前記平板は、前記筒状部材と前記照射エリアとの間に配置されている、請求項８に記載の光照射装置。
10. 前記筒状部材の内面の少なくとも一部は反射面である、請求項８または請求項９に記載の光照射装置。
11. 前記反射面は、前記基台に配置された前記複数の発光素子から照射される光を最大１回反射する、請求項１０に記載の光照射装置。
12. 前記基台に配置された前記複数の発光素子の光軸上にそれぞれ配置され、当該発光素子から出射された光を予め定められた広がり角に成形する光学素子をさらに備える、請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の光照射装置。
13. 前記基台に配置された前記複数の発光素子は、マトリクス状に設けられている、請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の光照射装置。

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