JP6315720B2 - Exposure illumination device - Google Patents

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Description

本発明は、露光照明装置に関し、特に間隔をおいて離散的に配置された複数のLED素子から出射された光束を露光面に照射する露光照明装置に関する。 The present invention relates to an exposure illumination apparatus, and more particularly to an exposure illumination apparatus that irradiates an exposure surface with light beams emitted from a plurality of LED elements that are discretely arranged at intervals.

従来から基板の露光を行う各種の露光照明装置が知られており、露光照明装置は、光源から出射された光束をレンズ系等の光学機器を介して露光面に照射し基板の露光を行う。このような露光照明装置の光源には、輝度の高いものが選択され、特許文献1および特許文献2に示すように、例えばUVランプやハロゲンランプが従来用いられていた。   Conventionally, various exposure illumination apparatuses that expose a substrate are known. The exposure illumination apparatus irradiates an exposure surface with a light beam emitted from a light source via an optical device such as a lens system to expose the substrate. As a light source of such an exposure illumination apparatus, a light source having high luminance is selected, and as shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, for example, a UV lamp or a halogen lamp has been conventionally used.

しかながら、露光照明装置に用いられるUVランプやハロゲンランプは、高い輝度が得られるものの、一般に寿命が短い。このため、交換頻度が多くなりコスト高となる等基板の製造コストを押し上げる一因となっていた。 However, UV lamps and halogen lamps used in exposure illumination apparatuses generally have a short life although high luminance can be obtained. For this reason, the replacement frequency is increased and the cost is increased.

このため、近年は寿命の長いLED素子を用いることが検討されてきた。すなわち、LED素子は、近年は高い輝度の得られる大きい容量のものが開発されてきており、露光照明装置への採用が盛んに検討されている。このようなLED素子を用いた露光照明装置は、例えば、特許文献3において開示された技術が参照される。   For this reason, in recent years, it has been studied to use LED elements having a long lifetime. That is, LED elements having a large capacity capable of obtaining high luminance have been developed in recent years, and their use in exposure illumination apparatuses has been actively studied. For the exposure illumination apparatus using such an LED element, for example, the technique disclosed in Patent Document 3 is referred to.

すなわち、同文献3の露光照明装置においては、複数のLED素子(チップLED)を光源として用い、該複数のLED素子から出射された光束を、テーパロッドレンズ(テーパ状導光体)やロッドレンズ(導光体)を介して露光面に照射する。LED素子は、テーパロッドレンズの入射端面に設けられており、LED素子の寸法はテーパロッドレンズの入射端面の寸法よりも小さく設定されている。 That is, in the exposure illumination apparatus of the same document 3, a plurality of LED elements (chip LEDs) are used as a light source, and a light beam emitted from the plurality of LED elements is converted into a tapered rod lens (tapered light guide) or a rod lens. The exposure surface is irradiated via (light guide). The LED element is provided on the incident end face of the tapered rod lens, and the dimension of the LED element is set smaller than the dimension of the incident end face of the tapered rod lens.

特開2007−017897号公報JP 2007-017897 A 特開2012−238673号公報JP 2012-238673 A 特開2003−330109号公報JP 2003-330109 A

ところで、上述の露光照明装置のようにLED素子を光源として用いる場合、図8に示すように、配線や発熱の問題から複数のLED素子を所定の間隔を置いて離散的に配置することとなる。
しかしながら、このように複数のLED素子を離散的に配置し、かつ、上述の如くLED素子の寸法をテーパロッドレンズの入射端面の寸法よりも小さく設定することとすると、テーパロッドレンズやロッドレンズの出射端面においても光束が離散的となってしまい面光源が得られず、その結果隣接するLED素子から出射された光束間においてエネルギー密度の低下が生じる等、光源から得られた光束によって照度が最大限に得られず安定した基板の露光が阻害される恐れがある。
このため、複数のLED素子を用いても光束の輝度分布の均一性が確保され且つ最大照度で安定した基板の露光を行うことができる露光照明装置の開発が強く望まれていた。
By the way, when an LED element is used as a light source as in the exposure illumination apparatus described above, a plurality of LED elements are discretely arranged at predetermined intervals due to problems of wiring and heat generation, as shown in FIG. .
However, when a plurality of LED elements are discretely arranged in this way and the size of the LED elements is set to be smaller than the size of the incident end face of the tapered rod lens as described above, Even at the exit end face, the luminous flux becomes discrete and a surface light source cannot be obtained, resulting in a decrease in energy density between the luminous fluxes emitted from adjacent LED elements. There is a risk that stable exposure of the substrate may be hindered.
For this reason, there has been a strong demand for the development of an exposure illumination apparatus that can ensure uniform brightness distribution of light fluxes and can stably expose a substrate at the maximum illuminance even when a plurality of LED elements are used.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、複数のLED素子を間隔をおいて離散的に配置した光源から出射された光束の均一性、十分な照度を確保し安定した基板の露光を行うことができる露光照明装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to ensure uniformity of a light beam emitted from a light source in which a plurality of LED elements are discretely arranged at intervals and a sufficient substrate to ensure sufficient illuminance. An object of the present invention is to provide an exposure illumination apparatus capable of performing exposure.

上記目的を達成するために、露光照明装置に係る請求項1の発明は、間隔を置いて離散的に配置された複数のLED素子を有する光源から出射される光束を露光面に照射する露光照明装置であって、複数のLED素子の各々の出射側に、LED素子から出射された光束の光軸方向に沿って寸法が漸次拡大し、光束の入射端面の寸法に対し出射端面の寸法が大きく設定された複数のテーパ状の第1の導光体を隣接して備え、第1の導光体の入射端面におけるLED素子から出射された光束の大きさは、第1の導光体の入射端面よりも大きく設定されるとともに、LED素子は、第1の導光体の入射端面に設けられ、入射端面におけるLED素子から出射された光軸方向に直交する方向の光束の大きさ寸法は、入射端面の寸法よりも大きく設定され、複数の第1の導光体は、出射端面を矩形状として、光束の光軸方向に対し直交する方向において出射端面の端部を相互に稠密に接合させることにより、光束の光軸方向に対し直交する方向に相互に並ぶように隣接して備えられることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention of claim 1 relating to an exposure illumination apparatus is an exposure illumination for irradiating an exposure surface with a light beam emitted from a light source having a plurality of LED elements discretely arranged at intervals. The apparatus has a size that gradually increases along the optical axis direction of the light beam emitted from the LED element on each light emitting side of the plurality of LED elements, and the size of the output end surface is larger than the size of the incident end surface of the light beam. A plurality of set tapered first light guides are provided adjacent to each other, and the size of the light beam emitted from the LED element on the incident end face of the first light guide is determined by the incidence of the first light guide. While being set larger than the end face , the LED element is provided on the incident end face of the first light guide, and the size dimension of the light flux in the direction perpendicular to the optical axis direction emitted from the LED element on the incident end face is: Set larger than the dimension of the incident end face The plurality of first light guides have a rectangular exit end face, and the end portions of the exit end face are densely joined to each other in a direction orthogonal to the optical axis direction of the light flux, so that However, they are provided adjacent to each other in a direction orthogonal to each other .

本発明によれば、複数のLED素子の各々の出射側に、LED素子から出射された光束の光軸方向に沿って寸法が漸次拡大し、光束の入射端面の寸法に対し出射端面の寸法が大きく設定された複数のテーパ状の第1の導光体を隣接して備え、第1の導光体の入射端面におけるLED素子から出射された光束の大きさは、第1の導光体の入射端面よりも大きく設定されるとともに、LED素子は、第1の導光体の入射端面に設けられ、入射端面におけるLED素子から出射された光軸方向に直交する方向の光束の大きさ寸法は、入射端面の寸法よりも大きく設定され、複数の第1の導光体は、出射端面を矩形状として、光束の光軸方向に対し直交する方向において出射端面の端部を相互に稠密に接合させることにより、光束の光軸方向に対し直交する方向に相互に並ぶように隣接して備えられることとしたので、第1の導光体の入射端面から、該入射端面の大きさと同等の大きさの光束を入射させつつ、テーパ状の第1の導光体内において、LED素子から出射された光束は反射を繰り返しながらその寸法を漸次大きくすることが可能となり、間隔を置いて配置された複数のLED素子を有する光源にあっても、第1の導光体の出射端面において光束が離散的となることを防止して一つの大きな面光源から光束が出射されるようにすることができる等、隣接するLED素子から出射された光束間においてエネルギー密度の低下を生じることを防止することができる。これにより、光源から出射された光束の均一性、十分な照度を確保し安定した基板の露光を行うことができる。 According to the present invention, the dimension gradually increases along the optical axis direction of the luminous flux emitted from the LED element on the emission side of each of the plurality of LED elements, and the dimension of the emission end face is larger than the incident end face dimension of the luminous flux. A plurality of tapered first light guides which are set large are provided adjacent to each other, and the magnitude of the light beam emitted from the LED element on the incident end face of the first light guide is determined by the first light guide. The LED element is set to be larger than the incident end face , and the LED element is provided on the incident end face of the first light guide, and the size dimension of the light flux in the direction perpendicular to the optical axis direction emitted from the LED element on the incident end face is The plurality of first light guides are formed in a rectangular shape on the exit end face, and the ends of the exit end face are joined closely to each other in a direction perpendicular to the optical axis direction of the light beam. By adjusting the Since it was decided to be provided adjacent to be aligned in mutually direction, from the incident end face of the first light guide body, while a light beam of size comparable to the size of the incident end face, the tapered In one light guide, the light beam emitted from the LED element can be gradually increased in size while being repeatedly reflected, and even in a light source having a plurality of LED elements arranged at intervals, It is possible to prevent the light beam from being discrete at the exit end face of one light guide so that the light beam is emitted from one large surface light source, and so on, between the light beams emitted from adjacent LED elements. A reduction in energy density can be prevented. Thereby, the uniformity of the light beam emitted from the light source and sufficient illuminance can be ensured, and stable substrate exposure can be performed.

また、テーパ状の第1の導光体内において、LED素子から出射された光束は反射角度を減少させながら繰り返し反射することとなり、平行に近い光束を容易に生じさせることができ、その結果基板の製造効率の向上を図ることができる。 In addition, in the tapered first light guide, the light beam emitted from the LED element is repeatedly reflected while reducing the reflection angle, so that a nearly parallel light beam can be easily generated. The production efficiency can be improved.

更に、第1の導光体の入射端面におけるLED素子から出射された光束の大きさは、第1の導光体の入射端面よりも確実に大きく設定することができる。 Furthermore, the size of the light flux emitted from the LED element at the incident end face of the first light guide body, Ru can than the incident end face of the first light guide member reliably set large.

更にまた、第1の導光体の出射端面において光束が離散的となることを更に防止して一つの大きな面光源から光束が出射されるようにすることができる等、隣接するLED素子から出射された光束間においてエネルギー密度の低下を生じることを更に確実に防止することができる。
複数の第1の導光体は、光束の出射側に光軸方向と平行な平行部を有し、該平行部間を相互に接合されることとすれば、隣接する第1の導光体間において面接合させることができるので、安定した接合状態を確保することができる(請求項)。
第1の導光体は、テーパ状のロッドとすることができる(請求項)。
Furthermore, it is possible to further prevent the luminous flux from becoming discrete at the exit end face of the first light guide so that the luminous flux is emitted from one large surface light source. Ru can be further reliably prevented to cause deterioration in energy density between light beams.
The plurality of first light guides have parallel portions parallel to the optical axis direction on the light emission side, and the adjacent first light guides are joined to each other. Since surface bonding can be performed in between, a stable bonding state can be ensured (Claim 2 ).
The first light guide member may be a tapered rod (claim 3).

第1の導光体の出射側に設けられ、光束の光軸方向に沿って平行に延びて、第1の導光体から出射された光束を入射する入射端面の大きさと入射された光束を出射する出射端面の大きさとがほぼ等しく設定され、第1の導光体から出射された光束を均一化する第2の導光体を有することとすれば、導光体の出射端面において光束が離散的となることを更に一層防止して一つの大きな面光源から光束が出射されるようにすることができる等、第1の導光体から出射された光束を更に確実に均一化することができる(請求項)。 Provided on the exit side of the first light guide and extending in parallel along the optical axis direction of the light beam, the size of the incident end face on which the light beam emitted from the first light guide is incident and the incident light beam If the size of the exit end face to be emitted is set to be substantially equal and the second light guide is provided to uniformize the light flux emitted from the first light guide, the light flux is emitted at the exit end face of the light guide. The light beam emitted from the first light guide can be made more uniform, for example, by further preventing the light from becoming discrete and allowing the light beam to be emitted from one large surface light source. (Claim 4 ).

第2の導光体は、該第2の導光体の入射端面の端部を第1の導光体の出射端面の端部に接合されることとすることができる(請求項)。
第1の導光体と第2の導光体との間に光学部材を設け、第2の導光体は、光学部材を介して第1の導光体から出射される光束を集光させて入射させることとすれば、第2の導光体の寸法を集光した光束の大きさに対応した寸法にすることができる等、第2の導光体のコンパクト化を図ることが可能となる(請求項)。
第2の導光体は、ロッドインテグレーターまたはフライアイインテグレータとすることができる(請求項)。
Second light guide member may be a being joined to the ends of the incident end face of the second light guide body on the end of the exit end face of the first light guide body (claim 5).
An optical member is provided between the first light guide and the second light guide, and the second light guide condenses the light beam emitted from the first light guide via the optical member. The second light guide can be made compact, for example, the second light guide can be made to have a size corresponding to the size of the condensed light beam. (Claim 6 ).
Second light guide member may be a rod integrator or fly's eye integrator (claim 7).

本発明によれば、複数のLED素子を間隔をおいて離散的に配置した光源から出射された光束の均一性、十分な照度を確保し安定した基板の露光を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to ensure the uniformity of the luminous flux emitted from a light source in which a plurality of LED elements are discretely arranged at intervals and sufficient illuminance to perform stable substrate exposure.

本発明の第1実施形態を示す露光照明装置の全体構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the exposure illumination apparatus which shows 1st Embodiment of this invention. 同露光照明装置の光源の全体構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the light source of the exposure illumination apparatus. 同第1実施形態における技術的効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the technical effect in the said 1st Embodiment. 同第1実施形態における技術的効果を説明するための別の図である。It is another figure for demonstrating the technical effect in the said 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態を示す露光照明装置の全体構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the exposure illumination apparatus which shows 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態を示す露光照明装置の全体構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the exposure illumination apparatus which shows 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態を示す露光照明装置の全体構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the exposure illumination apparatus which shows 4th Embodiment of this invention. LED素子を採用した従来の露光照明装置における課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject in the conventional exposure illumination apparatus which employ | adopted the LED element.

以下、本発明の第1実施形態乃至第4実施形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, first to fourth embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[第1実施形態]
本発明の第1実施形態について図1乃至図4を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態を示す露光照明装置の全体構成の概要を示す構成図、図2は、露光照明装置における光源の全体構成を示す正面図、図3は、第1実施形態における技術的効果を説明するための図、図4は、第1実施形態における技術的効果を説明するための別の図である。
[First embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the overall configuration of an exposure illumination apparatus showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view showing the overall configuration of a light source in the exposure illumination apparatus, and FIG. The figure for demonstrating the technical effect in a form, FIG. 4 is another figure for demonstrating the technical effect in 1st Embodiment.

図1を参照して本発明の露光照明装置の概要を説明すると、露光照明装置1は、光源10、第1の導光体20、第2の導光体30、および光学部材40を有しており、光軸方向70に沿って、光源10から出射された光束の光軸方向70に直交する方向の寸法を漸次大きくするとともに、光束の輝度分布を均一化しながら露光面80に露光する構成となっている。露光面80には、露光対象となる基板81がマスク82を介して設けられている。すなわち、本実施形態の露光は、プロキシミティ露光とし、基板81とマスク82との隙間を数μmから数百μm程度に設定して露光する非接触の露光方式を採用している。 The outline of the exposure illumination apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. 1. The exposure illumination apparatus 1 includes a light source 10, a first light guide 20, a second light guide 30, and an optical member 40. A configuration in which the dimension of the light beam emitted from the light source 10 in the direction orthogonal to the optical axis direction 70 is gradually increased along the optical axis direction 70, and the exposure surface 80 is exposed while uniforming the luminance distribution of the light beam. It has become. A substrate 81 to be exposed is provided on the exposure surface 80 via a mask 82. That is, the exposure of this embodiment is proximity exposure, and employs a non-contact exposure method in which the exposure is performed by setting the gap between the substrate 81 and the mask 82 to about several μm to several hundred μm.

光源10は、複数のLED素子11を有しており、LED素子11は、矩形状をなし、図2に示すように、基板12上の高さ方向および奥行き方向に所定の間隔を置いて離散的に配置されている。LED素子11は、本発明においては、チップLEDとしている。LED素子11は、第1の導光体20の入射端面21の外側に直接設けられており、LED素子11の大きさは、入射端面21の全体が覆われるように、該入射端面21の高さ方向および奥行き方向の大きさよりもそれぞれ大きく設定されている。すなわち、第1の導光体20の入射端面21におけるLED素子11から出射された光軸方向に直交する方向の光束の大きさ寸法は、第1の導光体20の入射端面21の寸法よりも大きく設定されている。 The light source 10 has a plurality of LED elements 11, and the LED elements 11 have a rectangular shape and are discrete with predetermined intervals in the height direction and the depth direction on the substrate 12, as shown in FIG. Are arranged. The LED element 11 is a chip LED in the present invention. The LED element 11 is directly provided outside the incident end face 21 of the first light guide 20, and the size of the LED element 11 is set so that the incident end face 21 is covered so that the entire incident end face 21 is covered. Each size is set to be larger than the size in the vertical direction and the depth direction. That is, the size of the light flux in the direction orthogonal to the optical axis direction emitted from the LED element 11 at the incident end face 21 of the first light guide 20 is larger than the dimension of the incident end face 21 of the first light guide 20. Is also set larger.

第1の導光体20は、複数のLED素子11の各々の出射側に隣接して備えられており、ロッドとしている。より詳しくは、第1の導光体20は、柱状の導光体(ロッド)、もしくは内面が反射面とされた管状の導光体(ロッド)で構成されたテーパロッドインテグレーターとしており、合成石英等で形成されている。すなわち、第1の導光体20は、テーパ状をなしており、入射端面21および出射端面22は矩形状をなしている。そして、第1の導光体20は、LED素子11から出射された光束の光軸方向70に沿って寸法が漸次拡大し、光束の入射端面21の寸法に対し出射端面22の寸法が大きく設定されている。第1の導光体20をこのような構成とすることで、光源10から出射された光束の光軸方向に直交する方向の寸法を漸次大きくすることができる。 The first light guide 20 is provided adjacent to each light emitting side of the plurality of LED elements 11 and is a rod. More specifically, the first light guide 20 is a tapered rod integrator composed of a columnar light guide (rod) or a tubular light guide (rod) whose inner surface is a reflection surface. Etc. are formed. In other words, the first light guide 20 has a tapered shape, and the incident end face 21 and the outgoing end face 22 have a rectangular shape. The first light guide 20 gradually increases in size along the optical axis direction 70 of the light beam emitted from the LED element 11, and the size of the emission end surface 22 is set larger than the size of the incident end surface 21 of the light beam. Has been. With the first light guide 20 having such a configuration, the dimension of the light flux emitted from the light source 10 in the direction orthogonal to the optical axis direction can be gradually increased.

ここで、複数の第1の導光体20は、出射端面22の端部を相互に稠密に接合されており、光束の光軸方向70に対し直交する方向に相互に並ぶように隣接して備えられる。より詳しくは、複数の第1の導光体20は、光束の出射側に光軸方向70と平行な平行部23を有し、該平行部23の接合面24を介して相互に稠密に接合されている。 Here, the plurality of first light guides 20 are closely joined to each other at the end portions of the emission end face 22 so as to be aligned with each other in a direction orthogonal to the optical axis direction 70 of the light beam. Provided. More specifically, the plurality of first light guides 20 have a parallel part 23 parallel to the optical axis direction 70 on the light emission side, and are densely joined to each other via the joint surface 24 of the parallel part 23. Has been.

第2の導光体30は、第1の導光体20の出射側に設けられており、第2の導光体30の入射端面31の端部は、第1の導光体20の出射端面22の端部に接合されている。第2の導光体30は、ロッドとしている。より詳しくは、第1の導光体30は、柱状の導光体(ロッド)、もしくは内面が反射面とされた管状の導光体(ロッド)で構成されたロッドインテグレーターとしており、合成石英等で形成されている。すなわち、第2の導光体30は、光束の光軸方向70に沿って平行に延びて、第1の導光体20から出射された光束を入射する入射端面31の大きさ寸法と入射された光束を出射する出射端面32の大きさ寸法とが等しく設定またはほぼ等しく設定され、第1の導光体20から出射された光束の輝度分布を均一化する機能を有している。第2の導光体30の入射端面31および出射端面32は矩形状をなしている。 The second light guide 30 is provided on the emission side of the first light guide 20, and the end of the incident end face 31 of the second light guide 30 is emitted from the first light guide 20. It is joined to the end of the end face 22. The second light guide 30 is a rod. More specifically, the first light guide 30 is a rod integrator composed of a columnar light guide (rod) or a tubular light guide (rod) whose inner surface is a reflective surface, such as synthetic quartz. It is formed with. That is, the second light guide 30 extends in parallel along the optical axis direction 70 of the light beam, and is incident with the size of the incident end face 31 on which the light beam emitted from the first light guide 20 is incident. The size of the exit end face 32 that emits the luminous flux is set equal or substantially equal, and has a function of making the luminance distribution of the luminous flux emitted from the first light guide 20 uniform. The incident end face 31 and the outgoing end face 32 of the second light guide 30 are rectangular.

光学部材40は、第2の導光体30の出射側に設けられている。すなわち、光学部材40は、凸のパワーを持つレンズで構成された第1のリレーレンズ50および第2のリレーレンズ60を有しており、第2の導光体30から出射された光束を屈折させながら露光面80に照射する機能を有している。 The optical member 40 is provided on the emission side of the second light guide 30. In other words, the optical member 40 includes the first relay lens 50 and the second relay lens 60 that are configured by lenses having convex power, and refracts the light beam emitted from the second light guide 30. It has a function of irradiating the exposure surface 80 while making it.

このように本第1実施形態によれば、複数のLED素子11の各々の出射側に、第1の導光体20を隣接して備え、第1の導光体20は、テーパ状のロッドとして、LED素子11から出射された光束の光軸方向70に沿って寸法が漸次拡大し、光束の入射端面21の寸法に対し出射端面22の寸法が大きく設定されるとともに、第1の導光体20の入射端面21におけるLED素子11から出射された光束の大きさは、第1の導光体20の入射端面21よりも大きく設定されることとしたので、第1の導光体20の入射端面21から、該入射端面21の大きさ寸法と同等の大きさ寸法の光束を入射させつつ、図3に示すように、テーパ状の第1の導光体20内において、LED素子11から出射された光束は反射を繰り返しながらその寸法を漸次大きくすることができる。これにより、図4に示すように、基板12上に所定の間隔を置いて離散的に配置された複数のLED素子11を有する光源10にあっても、第1の導光体20の出射端面22において光束が離散的となることを防止して一つの大きな面光源から光束が出射されるようにすることができる等、隣接するLED素子11から出射された光束間においてエネルギー密度の低下を生じることを防止することが可能となる。これにより、光源10から出射された光束の輝度分布の均一性、十分な照度を確保し安定した基板の露光を行うことができる。 As described above, according to the first embodiment, the first light guide 20 is provided adjacent to the emission side of each of the plurality of LED elements 11, and the first light guide 20 is a tapered rod. As shown, the dimension gradually increases along the optical axis direction 70 of the luminous flux emitted from the LED element 11, the dimension of the outgoing end face 22 is set larger than the dimension of the incident end face 21 of the luminous flux, and the first light guide. Since the size of the light beam emitted from the LED element 11 on the incident end surface 21 of the body 20 is set to be larger than that of the incident end surface 21 of the first light guide 20, As shown in FIG. 3, while the light beam having the same size as the size of the incident end surface 21 is incident from the incident end surface 21, the LED element 11 is separated from the LED element 11 in the tapered first light guide 20. The emitted light beam is repeatedly reflected and its dimensions It can be gradually increased. As a result, as shown in FIG. 4, even in the light source 10 having the plurality of LED elements 11 discretely arranged on the substrate 12 at a predetermined interval, the emission end face of the first light guide 20 In FIG. 22, it is possible to prevent the luminous flux from becoming discrete and to emit the luminous flux from one large surface light source. For example, the energy density decreases between the luminous fluxes emitted from the adjacent LED elements 11. This can be prevented. Thereby, the uniformity of the luminance distribution of the light beam emitted from the light source 10 and sufficient illuminance can be ensured, and stable substrate exposure can be performed.

また、図3に戻り、テーパ状の第1の導光体20内において、LED素子11から出射された光束は反射角度を減少させながら繰り返し反射するので、平行に近い光束を容易に生じさせることができ、その結果基板81の製造効率の向上を図ることができる。 Returning to FIG. 3, in the tapered first light guide 20, the light beam emitted from the LED element 11 is repeatedly reflected while reducing the reflection angle, so that a nearly parallel light beam can be easily generated. As a result, the manufacturing efficiency of the substrate 81 can be improved.

すなわち、本発明においては、第2のリレーレンズ60から基板81を見込む光束の角度θが小さくなり、開口数(NA)が小さくなる。このため、露光面80における「ぼけ」を適切に防止することができ、基板81とマスク82との隙間を相対的に大きく設定することが可能となり、マスク82の劣化を適切に防止してその交換頻度を少なくすることができる。また、露光面80に投射されるエネルギーの密度を最大限にすることで基板81の露光時間が長くなることも適切に防止することができる。これにより、基板81の製造効率を向上させることができる。 That is, in the present invention, the angle θ of the light beam that looks into the substrate 81 from the second relay lens 60 is reduced, and the numerical aperture (NA) is reduced. For this reason, “blur” on the exposure surface 80 can be appropriately prevented, and the gap between the substrate 81 and the mask 82 can be set relatively large. Exchange frequency can be reduced. Further, it is possible to appropriately prevent the exposure time of the substrate 81 from becoming longer by maximizing the density of energy projected onto the exposure surface 80. Thereby, the manufacturing efficiency of the substrate 81 can be improved.

更に複数の第1の導光体20は、出射端面22の端部を相互に稠密に接合させ、光束の光軸方向70に対し直交する方向に相互に並ぶように隣接して備えられることとしたので、第1の導光体20の出射端面22において光束が離散的となることを更に防止して一つの大きな面光源から光束が出射されるようにすることができる等、隣接するLED素子11から出射された光束間においてエネルギー密度の低下を生じることを更に確実に防止することが可能となる。 Further, the plurality of first light guides 20 are provided adjacent to each other so that the ends of the emission end face 22 are closely joined to each other and aligned in a direction perpendicular to the optical axis direction 70 of the light beam. As a result, the adjacent LED elements can be configured such that the light beam can be further emitted from one large surface light source by further preventing the light beam from becoming discrete at the emission end face 22 of the first light guide 20. It is possible to more reliably prevent the energy density from being lowered between the light beams emitted from the light source 11.

更にまた、複数の第1の導光体20は、光束の出射側に光軸方向70と平行な平行部23を有し、該平行部23間を相互に稠密に接合されることとしたので、隣接する第1の導光体20間において面接合させることができ、安定した接合状態を確保することができる。 Furthermore, since the plurality of first light guides 20 have parallel portions 23 parallel to the optical axis direction 70 on the light emission side, the parallel portions 23 are densely joined to each other. In addition, surface bonding can be performed between the adjacent first light guides 20, and a stable bonding state can be ensured.

また更に、第1の導光体20の出射側に第2の導光体30を有し、第2の導光体30は、ロッドより詳しくはロッドインテグレーターとし、光軸方向70に沿って平行に延びて、第1の導光体20から出射された光束を入射する入射端面31の大きさ寸法と入射された光を出射する出射端面32の大きさ寸法とが等しく設定またはほぼ等しく設定され、第1の導光体20から出射された光束の輝度分布を均一化する機能を有することとしたので、導光体の出射端面において光束が離散的となることを更に一層防止して一つの大きな面光源から光束が出射されるようにすることができる等、第1の導光体20から出射された光束の輝度分布を更に確実に均一化することができる。なお、上記の如く、第1の導光体20は平行部23を有しており、該平行部23によりエネルギー密度の低下を生じるおそれがあるが、第2の導光体30に入射させることによりこのようなエネルギー密度の低下が生じることを確実に防止して光束の輝度分布の均一化が図られる。 Furthermore, it has the 2nd light guide 30 in the output side of the 1st light guide 20, and the 2nd light guide 30 is used as a rod integrator in detail from a rod, and is parallel along the optical axis direction 70. FIG. The size of the incident end face 31 that receives the light beam emitted from the first light guide 20 and the size of the outgoing end face 32 that emits the incident light are set equal or substantially equal. Since the function of uniforming the luminance distribution of the light beam emitted from the first light guide 20 is provided, it is possible to further prevent the light beam from becoming discrete on the light emission end face of the light guide. The luminance distribution of the light beam emitted from the first light guide 20 can be made more uniform, for example, by allowing the light beam to be emitted from a large surface light source. Note that, as described above, the first light guide 20 has the parallel portion 23 and the parallel portion 23 may cause a decrease in energy density. However, the first light guide 20 may be incident on the second light guide 30. Thus, it is possible to reliably prevent such a decrease in energy density and to make the luminance distribution of the light beam uniform.

[第2実施形態]
次に本発明の第2実施形態について図5を参照して詳細に説明する。なお、本第2実施形態の説明においては、上述した第1実施形態と同一の符号が付された構成については同一の構成であるとしてその説明を省略することがあるのとする。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. In the description of the second embodiment, the same reference numerals as those in the first embodiment described above are used as the same configuration, and the description thereof may be omitted.

本第2実施形態における露光照明装置2は、第2の導光体の位置を変更した実施例を示している。すなわち、本第2実施形態においては、第1の導光体20と第2の導光体200との間に光学部材400を設け、第2の導光体200は、光学部材400を介して第1の導光体20から出射される光束を屈折させながら集光させて光束を小さくし入射させることとしている。 The exposure illumination apparatus 2 in the second embodiment shows an example in which the position of the second light guide is changed. That is, in the second embodiment, the optical member 400 is provided between the first light guide 20 and the second light guide 200, and the second light guide 200 is interposed via the optical member 400. The light beam emitted from the first light guide 20 is condensed while being refracted so that the light beam is reduced and incident.

第2の導光体200は、上述した第1実施形態と同様に、ロッドとしている。より詳しくは、第2の導光体200は、柱状の導光体、もしくは内面が反射面とされた管状の導光体で構成されたロッドインテグレーターとしており、合成石英等で形成されている。すなわち、第2の導光体200は、光束の光軸方向70に沿って平行に延びて、光学部材400から出射される光束を入射する入射端面201の大きさ寸法と入射された光束を出射する出射端面202の大きさ寸法とが等しく設定またはほぼ等しく設定され、第1の導光体20から出射された光束の輝度分布を均一化する機能を有している。 The second light guide 200 is a rod, as in the first embodiment described above. More specifically, the second light guide 200 is a rod integrator composed of a columnar light guide or a tubular light guide whose inner surface is a reflective surface, and is made of synthetic quartz or the like. That is, the second light guide 200 extends in parallel along the optical axis direction 70 of the light beam, and emits the incident light beam with the size of the incident end surface 201 on which the light beam emitted from the optical member 400 is incident. The size of the outgoing end face 202 is set equal or substantially equal, and has a function of making the luminance distribution of the light beam emitted from the first light guide 20 uniform.

本第2実施形態によれば、このような構成とすることにより、第2の導光体200の寸法を集光した光束の大きさに対応した寸法にすることができ、第2の導光体200のコンパクト化を図ることができる。 According to the second embodiment, by adopting such a configuration, the size of the second light guide 200 can be made to correspond to the size of the condensed light beam, and the second light guide The body 200 can be made compact.

また、第1の導光体20から出射された光束を光学部材400を介して第2の導光体200に屈折させながら集光させて入射させるので光束の輝度分布の均一化が一層図られる。 Further, since the light beam emitted from the first light guide 20 is condensed and incident on the second light guide 200 through the optical member 400 while being refracted, the luminance distribution of the light beam is further uniformized. .

なお、本第2実施形態においても、光学部材400は、凸のパワーを持つレンズで構成され、第1のリレーレンズ401および第2のリレーレンズ402を有している。また、第2の導光体200の出射側にも光学部材500を有しており、光学部材500は、凸のパワーを持つレンズで構成され、第1のリレーレンズ501および第2のリレーレンズ502を有している。第2の導光体200から出射された光束は屈折しながら露光面80に照射される。 Also in the second embodiment, the optical member 400 is configured by a lens having a convex power, and includes a first relay lens 401 and a second relay lens 402. The second light guide 200 also has an optical member 500 on the exit side. The optical member 500 is a lens having a convex power, and the first relay lens 501 and the second relay lens. 502. The light beam emitted from the second light guide 200 is irradiated to the exposure surface 80 while being refracted.

[第3実施形態]
次に本発明の第3実施形態について図6を参照して詳細に説明する。なお、本第3実施形態の説明においては、上述した第1実施形態および第2実施形態と同一の符号が付された構成については同一の構成であるとしてその説明を省略することがあるものとする。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. In the description of the third embodiment, the components denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment and the second embodiment described above may be omitted because they are the same components. To do.

本第3実施形態における露光照明装置3は、第2実施形態における第2の導光体の構成を変更した実施例を示している。すなわち、本第3実施形態においては、第2の導光体300をフライアイとしており、合成石英等で形成されている。より詳しくは、第2の導光体300は、入射端面301側に多数のレンズ301bからなる第1のフライアイ301aを設け、かつ、出射端面302側に多数のレンズ302bからなる第2のフライアイ302aを設けたフライアイインテグレーターとし、第1の導光体20から出射された光束を光学部材400を介して屈折させながら集光させて光束を小さくしフライアイインテグレーターに入射させる構成としている。 The exposure illumination apparatus 3 in the third embodiment shows an example in which the configuration of the second light guide in the second embodiment is changed. That is, in the third embodiment, the second light guide 300 is a fly eye, and is formed of synthetic quartz or the like. More specifically, in the second light guide 300, a first fly eye 301a including a large number of lenses 301b is provided on the incident end face 301 side, and a second fly eye including a large number of lenses 302b on the output end face 302 side. The fly eye integrator is provided with an eye 302a, and the light beam emitted from the first light guide 20 is condensed while being refracted through the optical member 400 to reduce the light beam and enter the fly eye integrator.

フライアイインテグレーターに係る第2の導光体300は、多数のレンズ301b,302bが、フライアイ301a,302a上で1対1に対応しており、例えば、第1のフライアイ301aのレンズ301bは、第2のフライアイ302aの対応するレンズ302b上に焦点位置を有する。したがって、第1のフライアイ301aに入射する光束の光源像を第2のフライアイ302aの各レンズ302b上に形成することができ、均一な照明を行うことができる。なお、フライアイインテグレーターで構成される第2の導光体300は、光学部材400から出射された光束を入射する入射端面301の大きさ寸法と入射された光束を出射する出射端面302の大きさ寸法とが等しく設定またはほぼ等しく設定され、第1の導光体20から出射された光束の輝度分布を均一化する機能を有している。 In the second light guide 300 according to the fly eye integrator, a large number of lenses 301b and 302b correspond one-to-one on the fly eyes 301a and 302a. For example, the lens 301b of the first fly eye 301a includes: , And has a focal position on the corresponding lens 302b of the second fly's eye 302a. Therefore, a light source image of a light beam incident on the first fly eye 301a can be formed on each lens 302b of the second fly eye 302a, and uniform illumination can be performed. Note that the second light guide 300 formed of a fly-eye integrator has a size of the incident end face 301 that receives the light beam emitted from the optical member 400 and a size of the outgoing end face 302 that emits the incident light beam. The dimension is set to be equal or substantially equal, and has a function of making the luminance distribution of the light beam emitted from the first light guide 20 uniform.

なお、本第3実施形態においては、光学部材400aは、凸のパワーを持つ一のリレーレンズ401aとしている。また、第2の導光体300の出射側にも光学部材500aを有しており、光学部材500aも、凸のパワーを持つ一のリレーレンズ501aとしている。第2の導光体300から出射された光束は光学部材500aを介して屈折しながら露光面80に照射される。 In the third embodiment, the optical member 400a is a single relay lens 401a having a convex power. Further, an optical member 500a is also provided on the emission side of the second light guide 300, and the optical member 500a is also a relay lens 501a having a convex power. The light beam emitted from the second light guide 300 is irradiated to the exposure surface 80 while being refracted through the optical member 500a.

[第4実施形態]
次に本発明の第4実施形態について図7を参照して詳細に説明する。なお、本第4実施形態の説明においては、上述した第1実施形態乃至第3実施形態と同一の符号が付された構成については同一の構成であるとしてその説明を省略することがあるものとする。
[Fourth embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. In the description of the fourth embodiment, the components denoted by the same reference numerals as those in the first to third embodiments described above may be omitted because they are the same components. To do.

本第4実施形態における露光照明装置4は、第1実施形態乃至第3実施形態における光源10のまわりの構成を変更した実施例を示している。すなわち、本第4実施形態においては、光源10を第1の導光体20から外側に離間させた構成を示しており、光源10に備えられる複数のLED素子11の各々と第1の導光体20との間に光学部材110を設けてLED素子11の発光面を再結像させることにより、第1の導光体20の入射端面21におけるLED素子110から出射された光束の大きさ寸法を、第1の導光体20の入射端面21よりも大きく設定することとしている。 The exposure illumination device 4 in the fourth embodiment shows an example in which the configuration around the light source 10 in the first to third embodiments is changed. That is, in the fourth embodiment, a configuration in which the light source 10 is spaced outward from the first light guide 20 is shown, and each of the plurality of LED elements 11 provided in the light source 10 and the first light guide. The size of the light beam emitted from the LED element 110 on the incident end face 21 of the first light guide 20 is provided by re-imaging the light emitting surface of the LED element 11 by providing the optical member 110 with the body 20. Is set to be larger than the incident end face 21 of the first light guide 20.

本第4実施形態をこのような構成とすることで、LED素子11の寸法が第1の導光体20の入射端面21よりも小さい場合にあっても、LED素子11から出射された光束の大きさ寸法を第1の導光体20の入射端面21の大きさ寸法よりも容易に大きくすることができ、LED素子11の寸法選択の自由度を確保することができる。 By adopting such a configuration of the fourth embodiment, even when the dimension of the LED element 11 is smaller than the incident end face 21 of the first light guide 20, the luminous flux emitted from the LED element 11 is reduced. The size can be easily made larger than the size of the incident end face 21 of the first light guide 20, and the degree of freedom in selecting the dimensions of the LED element 11 can be ensured.

なお、光学部材110は、凸のパワーを持つレンズで構成され、第1のリレーレンズ111および第2のリレーレンズ112を有しており、LED素子11から出射された光束を屈折させながら拡大し第1の導光体20に入射させる。 The optical member 110 includes a lens having a convex power, and includes a first relay lens 111 and a second relay lens 112, and magnifies the light beam emitted from the LED element 11 while refracting it. The light is incident on the first light guide 20.

本第4実施形態にあっては、光源10、第1のリレーレンズ111、第2のリレーレンズ112、第1の導光体20の相対位置を変更する位置変更機構を設け、第1の導光体20に入射させる光束の大きさを適宜調整する構成とすることとしてもよい。 In the fourth embodiment, a position changing mechanism for changing the relative positions of the light source 10, the first relay lens 111, the second relay lens 112, and the first light guide 20 is provided. It is good also as a structure which adjusts the magnitude | size of the light beam which injects into the optical body 20 suitably.

本発明は、複数のLED素子を所定の間隔をおいて離散的に配置した光源から出射される光束の輝度分布の均一性、十分な照度を確保し安定した基板の露光を行うことができる露光照明装置を提供する。これにより、製造コストの削減が図られ、各種の製造業の発展に大きく貢献する。 The present invention is an exposure that can ensure stable uniformity of substrate exposure by ensuring uniformity of luminance distribution of a light beam emitted from a light source in which a plurality of LED elements are discretely arranged at predetermined intervals and sufficient illuminance. A lighting device is provided. As a result, the manufacturing cost can be reduced, which greatly contributes to the development of various manufacturing industries.

1:露光照明装置
2:露光照明装置
3:露光照明装置
4:露光照明装置
10:光源
11:LED素子(チップLED)
12:基板
20:第1の導光体
21:入射端面
22:出射端面
23:平行部
24:接合面
30:第2の導光体
31:入射端面
32:出射端面
40:光学部材
50:第1のリレーレンズ
60:第2のリレーレンズ
70:光軸方向
80:露光面
81:基板
82:マスク
110:光学部材
111:第1のリレーレンズ
112:第2のリレーレンズ
200:第2の導光体
201:入射端面
202:出射端面
300:第2の導光体
301:入射端面
301a:第1のフライアイ
301b:レンズ
302:出射端面
302a:第2のフライアイ
302b:レンズ
400:光学部材
400a:光学部材
401:第1のリレーレンズ
401a:リレーレンズ
402:第2のリレーレンズ
500:光学部材
500a:光学部材
501:第1のリレーレンズ
501a:リレーレンズ
502:第2のリレーレンズ
1: Exposure illumination device 2: Exposure illumination device 3: Exposure illumination device 4: Exposure illumination device 10: Light source 11: LED element (chip LED)
12: Substrate 20: First light guide 21: Incident end face 22: Outgoing end face 23: Parallel portion 24: Joint surface 30: Second light guide 31: Incident end face 32: Outgoing end face 40: Optical member 50: First 1 relay lens 60: second relay lens 70: optical axis direction 80: exposure surface 81: substrate 82: mask 110: optical member 111: first relay lens 112: second relay lens 200: second guide Optical body 201: incident end face 202: outgoing end face 300: second light guide 301: incident end face 301a: first fly eye 301b: lens 302: outgoing end face 302a: second fly eye 302b: lens 400: optical member 400a: optical member 401: first relay lens 401a: relay lens 402: second relay lens 500: optical member 500a: optical member 501: first relay lens 501 : Relay lens 502: second relay lens

Claims (7)

間隔を置いて離散的に配置された複数のLED素子を有する光源から出射される光束を露光面に照射する露光照明装置であって、
前記複数のLED素子の各々の出射側に、前記LED素子から出射された光束の光軸方向に沿って寸法が漸次拡大し、前記光束の入射端面の寸法に対し出射端面の寸法が大きく設定された複数のテーパ状の第1の導光体を隣接して備え、
前記第1の導光体の入射端面における前記LED素子から出射された光束の大きさは、前記第1の導光体の入射端面よりも大きく設定されるとともに、
前記LED素子は、前記第1の導光体の入射端面に設けられ、前記入射端面におけるLED素子から出射された光軸方向に直交する方向の光束の大きさ寸法は、前記入射端面の寸法よりも大きく設定され、
前記複数の第1の導光体は、前記出射端面を矩形状として、前記光束の光軸方向に対し直交する方向において前記出射端面の端部を相互に稠密に接合させることにより、前記光束の光軸方向に対し直交する方向に相互に並ぶように隣接して備えられることを特徴とする露光照明装置。
An exposure illumination apparatus that irradiates an exposure surface with a light beam emitted from a light source having a plurality of LED elements discretely arranged at intervals,
On the emission side of each of the plurality of LED elements, the size gradually increases along the optical axis direction of the light beam emitted from the LED element, and the size of the emission end surface is set larger than the size of the incident end surface of the light beam. A plurality of tapered first light guides adjacent to each other,
The size of the light beam emitted from the LED element at the incident end face of the first light guide is set larger than the incident end face of the first light guide ,
The LED element is provided on an incident end face of the first light guide, and a size dimension of a light flux in a direction orthogonal to an optical axis direction emitted from the LED element on the incident end face is larger than a dimension of the incident end face. Is also set larger,
The plurality of first light guides has a rectangular shape on the emission end face, and the end portions of the emission end face are densely joined to each other in a direction orthogonal to the optical axis direction of the light flux. An exposure illumination apparatus, which is provided adjacent to each other in a direction orthogonal to the optical axis direction .
前記複数の第1の導光体は、前記光束の出射側に前記光軸方向と平行な平行部を有し、該平行部間を相互に接合されることを特徴とする請求項1に記載の露光照明装置。 Wherein the plurality of first light guide body according to claim 1, wherein said has an optical axis parallel to the direction parallel portion, being joined between the flat Gyobu mutually on the emission side of the light beam Exposure lighting equipment. 前記第1の導光体は、テーパ状のロッドとすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の露光照明装置。 The exposure illumination apparatus according to claim 1, wherein the first light guide is a tapered rod. 前記第1の導光体の出射側に設けられ、前記光束の光軸方向に沿って、前記第1の導光体から出射された光束を入射する入射端面の大きさと前記入射された光束を出射する出射端面の大きさとがほぼ等しく設定され、前記第1の導光体から出射された光束を均一化する第2の導光体を有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちいずれか一項に記載の露光照明装置。 A size of an incident end surface on which the light beam emitted from the first light guide is incident along the optical axis direction of the light beam and the incident light beam are provided on the emission side of the first light guide. the size of the exit end face for emitting the set to be substantially equal, according to claim 1 to claim 3, characterized in that a second light guide for homogenizing the light beam emitted from the first light guide body The exposure illumination apparatus as described in any one of them. 前記第2の導光体は、該第2の導光体の入射端面の端部を前記第1の導光体の出射端面の端部に接合されることを特徴とする請求項4に記載の露光照明装置。 It said second light guide body, according to claim 4, characterized in that it is joining the ends of the incident end face of the second light guide body on the end of the exit end face of the first light guide body Exposure lighting equipment. 前記第1の導光体と前記第2の導光体との間に光学部材を設け、前記光学部材を介して前記第1の導光体から出射された光束を集光させて前記第2の導光体に入射させることを特徴とする請求項5に記載の露光照明装置。 An optical member is provided between the first light guide and the second light guide, and the light beam emitted from the first light guide via the optical member is condensed to the second light guide. The exposure illumination apparatus according to claim 5 , wherein the exposure illumination apparatus is made incident on a light guide body. 前記第2の導光体は、ロッドインテグレーターまたはフライアイインテグレーターとすることを特徴とする請求項6に記載の露光照明装置。 The exposure illumination apparatus according to claim 6 , wherein the second light guide is a rod integrator or a fly eye integrator.
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