JP4995342B1 - 露光用光源およびこれを用いた露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照射位置の各所における照度が均一なライン状光を出射することのできる露光用光源を提供する。
【解決手段】露光用光源を、露光対象物Ｔに向けて一列に並べて配設され、露光用の光を出射する複数のランプユニット１８で構成されたランプアレイ２４と、露光対象物Ｔおよび各ランプユニット１８の間にそれぞれ配設された複数のレンズ２０とで構成する。さらに、レンズ２０で、対応するランプユニット１８から出射された光の内、露光対象物Ｔに向かう光を、ランプユニット１８の光軸Ｌを通りかつランプユニット１８が並べられた方向Ｈ１に平行な中心線ＣＬに向けて屈折させ、中心線ＣＬを中心として露光対象物Ｔにおける照射範囲を狭めるとともに照度を高めることにより、上記課題を解決することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、基板上に形成された光硬化型レジスト層や一対の基板同士の周縁を接着する光（紫外光あるいは可視光）硬化型接着剤等の露光対象物を露光するのに用いられる露光用光源およびこれを用いた露光装置に関する。

従来の露光用光源の例としては、水銀ランプを用いた大型１灯式の露光用光源を挙げることができる。このような露光用光源を用いた露光装置は、当該露光用光源の他、露光対象物を支持する支持台と、露光用光源から照射された光を支持台の直上から照射するように導く光学系とを備えている。そして、大型１灯式の露光用光源からの光を露光対象物であるレジスト層に照射することにより、当該レジスト層が露光される。

従来の露光用光源についての別の例としては、上記大型１灯式の露光用光源を用いる場合のように露光対象物全体を一度に露光するのではなく、特許文献１に記載されているように、細幅のライン状光を照射し、露光対象物の露光範囲を当該ライン状光の幅の長さだけ順に移動させて、このライン状光の照射を繰り返すことにより、露光対象物全体を露光する「スキャン方式」の露光装置に用いられる露光用光源がある。

このスキャン方式を用いる場合、複数のランプユニットを一列に並べたランプアレイからライン状光を出射することにより、大型１灯式の露光用光源と比較して、露光用光源自体のライン幅方向寸法を狭くして省スペース化することができ、ひいてはコンパクトな露光装置を構成することができる。

特開２００６−１０６１８３号公報

しかしながら、複数のランプユニットを一列に並べたランプアレイを有するライン状光の光源には別の問題があった。すなわち、図７に示すように、個々のランプユニット１から出射された光が露光対象物Ｔを照らす照度は、そのランプユニット１の光軸Ｌ上で最大となり、光軸Ｌから離れるほど照度は小さくなる。このため、ランプアレイ２から出射されるライン状光Ｘの露光対象物Ｔにおける照度は、図８に示すように、各ランプユニット１の光軸Ｌ上で大きくなるとともに、各ランプユニット１間で小さくなり、ライン状光Ｘが照射される各位置の照度が不均一になっていた。露光対象物Ｔ上での照度が不均一になると、露光対象物Ｔ全体を均一に露光することができなくなり、露光対象物Ｔにおける照度が低い部分で露光不足が生じたり、あるいは、照度が高い部分で露光過多が生じたりするおそれがあった。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、照射位置の各所における照度が均一なライン状光を出射することのできる露光用光源およびこれを用いた露光装置を提供することにある。

請求項１に記載した発明は、
露光対象物Ｔを露光するためのライン状光Ｘを出射する露光用光源１２であって、
前記露光対象物Ｔに向けて一列に並べて配設され、露光用の光を出射する複数のランプユニット１８で構成されたランプアレイ２４と、
前記露光対象物Ｔおよび前記各ランプユニット１８の間にそれぞれ配設され、且つ前記各ランプユニット１８の前面を覆う複数のレンズ２０とを備えており、
前記レンズ２０は、前記ランプユニット１８内の熱気を抜くための貫通孔２６が設けられており、また、前記レンズ２０は、対応する前記ランプユニット１８から出射された光の内、前記露光対象物Ｔに向かう光を、前記ランプユニット１８の光軸Ｌを通りかつ前記ランプユニット１８が並べられた方向Ｈ１に平行な中心線ＣＬに向けて屈折させ、前記中心線ＣＬを中心として前記露光対象物Ｔにおける照射範囲を狭めるとともに照度を高めることを特徴とする露光用光源１２である。

この露光用光源１２によれば、ランプアレイ２４を構成する各ランプユニット１８から出射される光の照射範囲は、レンズ２０によって、ランプユニット１８が並べられた方向Ｈ１に平行な中心線ＣＬを中心として狭められることから、図３および図４に示すように、ランプアレイ２４から出射されるライン状光Ｘの幅が狭まり、狭まって集約された光によって各ランプユニット１８の光軸Ｌから離れた照射位置における照度を高めることができ、これにより、照射位置の各所における照度の均一化を促進することができる。
また、レンズ２０に貫通孔２６が設けられているので、ランプユニット１８内の温度が過度に高くなるのを防止することができる。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載された露光用光源１２の改良に関し、
前記ランプアレイ２４を複数有しており、
前記各ランプアレイ２４は、出射するライン状光Ｘが互いに重なるように、同じ方向に向けて上下方向に並べて配設されており、かつ
前記各ランプアレイ２４は、前記ランプユニット１８が並べられた方向Ｈ１に互いにずらして配設されていることを特徴とする。

これにより、或るランプアレイ２４から出射されるライン状光Ｘにおける「照度が低い部分」に、他のランプアレイ２４からのライン状光Ｘにおける「照度が高い部分」を重ねることができるので、複数のランプアレイ２４を有する露光用光源１２全体として見たとき、ライン状光Ｘの各位置における照度をさらに均一化することができる。

請求項３に記載した発明は、請求項２に記載された露光用光源１２の改良に関し、
前記ランプアレイ２４の数をｎとし、一つの前記ランプアレイ２４における、互いに隣合う前記ランプユニット１８の配置間隔をｄとしたとき、隣り合う前記ランプアレイ２４同士は、前記ランプユニット１８が並べられた方向Ｈ１にｄ／ｎずらして配設されていることを特徴とする。

このように各ランプアレイ２４をずらして配設することにより、基準となるランプアレイ２４を一つ決めたとき、この基準ランプアレイ２４内の一つのランプユニット１８から出射されるライン状光Ｘにおける光軸Ｌ（照度大）と、隣り合う別のランプユニット１８の光軸Ｌとの間に、残りすべてのランプアレイ２４のそれぞれにおける一つのランプユニット１８からの光軸Ｌの光（照度大）を出射することができる。したがって、露光用光源１２全体として見たとき、ライン状光Ｘの各位置における照度をさらに均一化することができる。

請求項４は、請求項１から３のいずれかに記載された露光用光源１２を備える露光装置１０である。

本発明によれば、照射位置の各所における照度が均一化されたライン状光を出射することのできる露光用光源およびこれを用いた露光装置を提供することができた。

本発明が適用された露光装置を示す図である。 本発明が適用された露光用光源を示す図である。 レンズの役割を説明する図である。 レンズアレイから出射されるライン状光の形状を示す図である。 複数のレンズアレイを有する露光用光源を示す図である。 複数のレンズアレイを有する場合における、各ランプユニットの配置位置を示す図である。 ランプユニットからの光が露光対象物を照らす照度の分布について説明する図である。（ａ）がランプユニットからの光の進路を示しており、（ｂ）が照度分布を示している（白い部分が照度の高い部分を示している）。 従来技術を示す図である。

以下、本発明が適用された実施例について図面を用いて説明する。露光装置１０は、図１に示すように、大略、露光用光源１２と、点灯制御装置１４と、露光対象物Ｔを保持する保持台１６とで構成されている。もちろん、露光用光源１２と保持台１６との間に光学系を介在させてもよい。

露光用光源１２は、露光対象物Ｔを露光するためのライン状光Ｘを出射するものであり、図２に示すように、大略、複数のランプユニット１８と、複数のレンズ２０と、ランプホルダ２２とで構成されている。

複数のランプユニット１８は、露光対象物Ｔに向けて一列に並べて配設されており、一列のランプユニット１８群をランプアレイ２４という。ランプユニット１８に使用される光源の種類は特に限定されるものではなく、高圧放電灯、ＬＥＤ、有機ＥＬ、あるいは白熱灯等を使用することができ、さらに、これら光源と、当該光源から出射された光を所定の方向に反射するリフレクタとを組み合わせてランプユニット１８を構成してもよい。もちろん、１つの露光用光源１２に設けられるランプユニット１８の数はいくつでもよく、特に限定されない。

複数のレンズ２０は、露光対象物Ｔと、各ランプユニット１８との間にそれぞれ配設されており、かつ、図３に示すように、対応するランプユニット１８から出射された光の内、ランプユニット１８が並べられた方向Ｈ１とは直交する方向Ｈ２に向かう光を、ランプユニット１８の光軸Ｌを通りかつランプユニット１８が並べられた方向Ｈ１に平行な中心線ＣＬに向けて屈折させるようになっている。つまり、対応するランプユニット１８から出射された光の露光対象物Ｔにおける照射範囲を、中心線ＣＬを中心として狭めるようになっている。

このような作用を奏するレンズ２０としては、シリンドリカルレンズやトロイダルレンズ等のような、レンズ作用を有する断面と、レンズ作用の無い（あるいは殆ど無い）断面とを備えるレンズを挙げることができる。

なお、図２に示すように、レンズ２０がランプユニット１８の前面を覆い、ランプユニット１８内の温度が過度に高くなるような場合には、レンズ２０に熱気を抜くための貫通孔２６を設けてもよい。

ランプホルダ２２は、上述した複数のランプユニット１８およびレンズ２０を所定の位置に保持するための部材である。このランプホルダ２２には、アルミニウム等の軽量で熱伝導性の良い材料を使用するのが好適である。

ランプホルダ２２には、ランプユニット１８およびレンズ２０と同数の通孔２８が一列に並べて形成されている。また、各通孔２８の一方側周縁には、各レンズ２０が嵌め込まれるレンズ取付凹所３０が形成されており、他方側周縁には、各ランプユニット１８が嵌め込まれるランプ取付凹所３２が形成されている。

なお、ランプホルダ２２へのランプユニット１８およびレンズ２０の取り付けは、接着剤を用いて接着してもよいし、図示するような押さえ部材３６等を用いて機械的に固定してもよい。また、図面では、板状のランプホルダ２２が描かれているが、ランプホルダ２２の形状はこれに限られるものではなく、ランプユニット１８を収容する箱状であってもよい。

点灯制御装置１４（図１）は、各ランプユニット１８に対し、給電線３４を介して点灯用電力を給電する装置である。点灯制御装置１４は、全てのランプユニット１８に同時に給電してもよいし、露光に必要な照度を得られるのであれば幾つかのランプユニット１８に給電せず、意図的に消灯させるようにしてもよい。

保持台１６は、露光対象物Ｔを所定の位置に保持するとともに、露光用光源１２からの光の照射を一定時間受ける度に、露光対象物Ｔをライン状光Ｘの幅の長さだけずらすことにより、露光用光源１２を移動させることなく露光対象物Ｔの全面を露光させることができるようになっている。

このような露光装置１０を起動させ、点灯制御装置１４からランプユニット１８への給電を開始すると、ランプユニット１８の光源が点灯して露光用の光が出射される。光源から出射された光は、必要に応じて設けられたリフレクタ等で反射した後、ランプユニット１８から出射される。ランプユニット１８から出射された光は、レンズ２０を通過した後、露光対象物Ｔを照射する。本実施例の露光用光源１２では、複数のランプユニット１８が一列に並べられているので、露光用光源１２全体から出射された光は、露光対象物Ｔの露光面をライン状に照射する。

このとき、個々のランプユニット１８から出射された光は、レンズ２０を通過することにより、この光の内、ランプユニット１８が並べられた方向Ｈ１とは直交する方向Ｈ２に向かう光が、ランプユニット１８の光軸Ｌを通りかつランプユニット１８が並べられた方向に平行な中心線ＣＬに向けて屈折される（図３参照）。

これにより、露光用光源１２のランプアレイ２４から出射されるライン状光Ｘの幅が狭まり、狭まって集約された光によって各ランプユニット１８の光軸Ｌから離れた照射位置における照度を高めることができるので、図４に示すように、照射位置の各所における照度の均一化を促進することができる。

上記実施例では、露光用光源１２に備えられたランプアレイ２４の数が一つの場合について説明したが、ランプアレイ２４の数は複数であってもよい。以下、複数のランプアレイ２４を有する露光用光源１２について図５を用いて説明する。なお、以下の説明では、上記実施例と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については上記実施例における説明を援用する。

本実施例の露光用光源１２は、ランプアレイ２４を複数有しており、各ランプアレイ２４は、出射するライン状光Ｘが互いに重なるように、同じ方向に向けて上下方向に並べて配設されており、かつ、各ランプアレイ２４は、ランプユニット１８が並べられた方向Ｈ１に互いにずらして配設されている。

これにより、或るランプアレイ２４から出射されるライン状光Ｘにおける「照度が低い部分」に、他のランプアレイ２４からのライン状光Ｘにおける「照度が高い部分」を重ねることができるので、複数のランプアレイ２４を有する露光用光源１２全体として見たとき、ライン状光Ｘの各位置における照度をさらに均一化することができる。

さらに、図６に示すように、ランプアレイ２４の数をｎとし、一つのランプアレイ２４における、互いに隣り合うランプユニット１８の配置間隔をｄとしたとき、隣り合うランプアレイ２４同士を、ランプユニット１８が並べられた方向にｄ／ｎずらして配設することが好適である。

このように各ランプアレイ２４をずらして配設することにより、基準となるランプアレイ２４を一つ決めたとき、この基準ランプアレイ２４から出射されるライン状光Ｘにおける光軸Ｌ（照度大）と隣り合う別のランプユニット１８の光軸Ｌとの間に、残りすべてのランプアレイ２４からの光軸Ｌの光を出射することができる。したがって、露光用光源１２全体として見たとき、ライン状光Ｘの各位置における照度をさらに均一化することができる。

１０…露光装置：１２…露光用光源：１４…点灯制御装置：１６…保持台：１８…ランプユニット：２０…レンズ：２２…ランプホルダ：２４…ランプアレイ：２６…貫通孔：２８…通孔：３０…レンズ取付凹所：３２…ランプ取付凹所：３４…給電線：３６…押さえ部材：Ｔ…露光対象物：Ｌ…光軸

Claims (4)

1. 露光対象物を露光するためのライン状光を出射する露光用光源であって、
   前記露光対象物に向けて一列に並べて配設され、露光用の光を出射する複数のランプユニットで構成されたランプアレイと、
   前記露光対象物および前記各ランプユニットの間にそれぞれ配設され、且つ前記各ランプユニットの前面を覆う複数のレンズとを備えており、
   前記レンズは、前記ランプユニット内の熱気を抜くための貫通孔が設けられており、また、前記レンズは、対応する前記ランプユニットから出射された光の内、前記露光対象物に向かう光を、前記ランプユニットの光軸を通りかつ前記ランプユニットが並べられた方向に平行な中心線に向けて屈折させ、前記中心線を中心として前記露光対象物における照射範囲を狭めるとともに照度を高めることを特徴とする露光用光源。
2. 前記ランプアレイを複数有しており、
   前記各ランプアレイは、出射するライン状光が互いに重なるように、同じ方向に向けて上下方向に並べて配設されており、かつ
   前記各ランプアレイは、前記ランプユニットが並べられた方向に互いにずらして配設されていることを特徴とする請求項１に記載の露光用光源。
3. 前記ランプアレイの数をｎとし、一つの前記ランプアレイにおける、互いに隣合う前記ランプユニットの配置間隔をｄとしたとき、隣り合う前記ランプアレイ同士は、前記ランプユニットが並べられた方向にｄ／ｎずらして配設されていることを特徴とする請求項２に記載の露光用光源。
4. 請求項１から３のいずれかに記載された露光用光源を備える露光装置。