JPH10233354A - 紫外線照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大口径の導光ファイバを使用しても照射範囲
の放射照度分布を均一化でき、比較的広い露光範囲をス
ループットを低下させずに露光できる紫外線照射装置を
実現すること。 【解決手段】 放電ランプ１ａが放射する紫外光を含む
光は楕円集光鏡１ｂで集光され、平面鏡１ｃ、シャッタ
ー１ｄ、フィルタ１ｅ、リレー光学ユニット２を介して
インテグレータレンズ１１に入射し、インテグレータレ
ンズ１１において照度が均一化され、コリメータレンズ
１２に入射する。コリメータレンズ１２はインテグレー
タレンズ１１から出射する光を整形し、導光ファイバ３
の周辺部および中心付近に入射する光の入射角を等しく
する。導光ファイバ３に入射した光は、出射端４まで導
光され、出射端４に設けられた投影レンズ４ａによりレ
ジストが塗布されたウエハＷ上に照射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウエハ周辺部
の露光、スポットキュアなどに使用される紫外線照射装
置に関し、特に本発明は、照射範囲に均一度の良い放射
照度分布を実現することができる紫外線照射装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】ショートアークランプと集光鏡等の光学
部品とからなるランプハウスに導光用ファイバを取り付
けた光照射装置は、ファイバの距離が比較的長くなって
も（５ｍ程度まで）照度がほとんど低下せず、また、比
較的自由にファイバを曲げることができる。このため、
ランプハウスの光出射部を被照射物の近くに配置するこ
とができなくても、ファイバの光出射端を所定の位置に
配置することで、任意の位置を高い照度で照射すること
ができる。

【０００３】上記光照射装置を利用した主な装置とし
て、次のものが上げられる。 （１）半導体ウエハの周辺部の不要レジストを露光する
装置（以下、ウエハ周辺部露光装置という）。図６は上
記ウエハ周辺部露光装置の構成の一例を示す図であり、
同図はフィルタ１ｅと導光ファイバ３の入射端との間に
リレー光学ユニット２を設けた場合を示している。同図
において、１ａは例えばショートアーク形放電ランプで
あり、放電ランプ１ａが放射する紫外光を含む光は、楕
円集光鏡１ｂで集光され、平面鏡１ｃ、シャッター１
ｄ、フィルタ１ｅを介して、リレー光学ユニット２に入
射する。

【０００４】リレー光学ユニット２は、レンズ２ａ、平
面鏡２ｂ、レンズ２ｃから構成されており、上記フィル
タ１ｅを介して入射する光を、放射照度に応じて切り換
えられる減光用フィルタ２ｄを介して導光ファイバ３の
光入射端に投影する。導光ファイバ３に入射した光は、
導光ファイバ３により出射端４まで導光され、出射端４
に設けられた投影レンズ４ａによりレジストが塗布され
たウエハＷ上に投影される。導光ファイバ３は例えば直
角な頂部を持ち斜め４５°に配列され光ファイバ束から
構成されており、ウエハＷ上の光照射領域は同図Ａに示
す形状となる。上記のようにウエハＷ上に光を照射し、
露光光出射部である出射端４とウエハＷとの相対位置を
移動させることにより、ウエハＷの周辺部を例えば階段
状に露光する。

【０００５】（２）スポットＵＶ照射装置 例えば、光硬化性樹脂を接着剤として複数の光学レンズ
を貼り合わせる際、局所的に紫外線を照射するためのス
ポットＵＶ照射装置が用いられる。図７は上記スポット
ＵＶ照射装置の構成の一例を示す図である。同図におい
て、１はランプハウスであり、ランプハウス１内に、例
えばショートアーク形の放電ランプ１ａ、楕円集光鏡１
ｂ、平面鏡１ｃ、シャッタ１ｄが設けられており、放電
ランプ１ａが放射する紫外光を含む光は、楕円集光鏡１
ｂで集光され、平面鏡１ｃ、シャッター１ｄを介して、
ランプハウス出射部１ｆに取り付けられた導光ファイバ
３の光入射端に入射する。導光ファイバ３は例えば同図
に示すように複数本に分岐しており、上記導光ファイバ
３の光入射端に入射した光は、各導光ファイバ３に分岐
されて出射端４から出射し、被照射物に照射される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記したウエハ周辺部
露光装置により、露光パターンの外縁に沿ってウエハＷ
を階段状に露光する等、比較的広い露光範囲を露光する
場合には次のような問題が生ずる。 （１）導光ファイバ３の出射端４からワークＷ上に照射
される光の面積（以下、照射面積という）が狭いと、照
射光を露光領域全体に渡って移動させる距離が長くな
る。その結果、全体の露光時間が長くなり、スループッ
トが長くなる。 （２）放射照度を高くすれば、照射範囲の移動速度を速
くすることができるが、その場合には、高い放射照度が
得られるランプ、即ち輝度の高い（入力電力が大きい、
および／または電極間距離が短い）ランプを用いなけれ
ばならず、このようなランプは一般に短寿命である。

【０００７】（３）均一な放射照度で照射範囲を広くで
きれば、照射範囲の移動時間（移動距離）を短くするこ
とができる。しかし、導光ファイバ３から出射される光
は一般に放射照度の場所むらがある。このため、照射範
囲を広くとると、照射範囲内に必要な照度（所定の露光
時間内に所定の露光量をレジストに対して与えることが
できる放射照度）以下の部分や、必要な照射照度以上の
部分がでてくる。そして、放射照度の低い部分に合わせ
て露光時間を長くすると、処理時間が長くなる。すなわ
ち、放射照度分布を均一にし、照射範囲の全域に渡っ
て、必要な放射照度が得られるようにしないと、スルー
プットを速くすることができない。

【０００８】ここで、導光ファイバ３の光入射端におい
て集光された光は放射照度分布が均一でなく、中央付近
のファイバ素線には高い放射照度の光が入射し、周辺部
のファイバ素線には低い放射照度の光が入射する。上記
導光ファイバ３はファイバ素線（直径約０．２ｍｍ）を
数千本ランダムに束ねて構成されており、このため、図
８に示すように導光ファイバ３に入射した光の照度分布
は、導光ファイバ３の出射端においては、照射範囲の中
央部の放射照度が高く、周辺部の放射照度が低いという
照度分布ではなくなり、高い放射照度の部分と低い放射
照度の部分が照射範囲全体に分布し、巨視的には均一化
されるものの、低い照度の光が入射したファイバ素線か
らは低い放射照度の光が出射し、高い照度の光が入射し
た素線からは高い放射照度の光が出射するので、照射範
囲における放射照度のバラツキ自体は光入射端側と同様
大きい。

【０００９】照射範囲が狭い場合は、導光ファイバも小
口径でよく、導光ファイバの受光面での放射照度の均一
度は実用上問題が生じなかったが、照射範囲を広げるた
め、導光ファイバの口径を大きくすると、図９に示すよ
うに放射照度の低い部分も利用することになり、上記し
た放射照度のバラツキが特に大きくなる。すなわち、輝
度の高いランプを使用することなく、比較的広い露光範
囲をスループットを低下させずに露光するためには、大
口径の導光ファイバを用いても均一度の良い放射照度分
布を持つ照射範囲を実現する必要がある。特に、前記図
７に示したスポットＵＶ照射装置においては、導光ファ
イバ３の入射端の口径が大きく、また、導光ファイバ３
が複数に分岐しているため、導光ファイバ３に入射する
照度分布の影響が強く出射光に現れ、各分岐の放射照度
の差が大きくなる傾向にある。

【００１０】本発明は上記した事情に鑑みなされたもの
であって、大口径の導光ファイバを用いても、照射範囲
の放射照度分布を均一化することができ、比較的広い露
光範囲をスループットを低下させずに露光することがで
きる紫外線照射装置を実現することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】放射照度分布の均一度を
改善するためには、次の方法が考えられる。 （１）光の出射端と照射面との距離を長くする。この場
合には、照度が低下し、露光時間が長くなりスループッ
トが低下するので、好ましくない。 （２）インテグレータレンズを使用する。インテグレー
タレンズを使用すれば、放射照度分布の均一度を改善す
ることが可能であるが、インテグレータレンズを設ける
場所により、次のような問題が生ずる。

【００１２】(a) 導光ファイバ出射端側にインテグレー
タレンズを設けた場合。 出射端が大型化し、大型の出射端保持手段が必要にな
る。また、照射範囲、照射形状に応じて各製品毎にイン
テグレータレンズを設計する必要がありコストアップと
なる。さらに、前記図７に示したように、一本のファイ
バを多分岐して同時照射を行う場合、分岐したファイバ
の各々の出射端にインテグレータレンズが必要となり、
コストがアップする。 (b) 導光ファイバの入射端側にインテグレータレンズを
設けた場合。 この方法によれば、導光ファイバの入射面での放射照度
分布は良くなるが、ファイバの入射端に入射する光の角
度がファイバの中央部と周辺部とでは異なり、ファイバ
の周辺部ほど光の入射角度が大きくなるため、ＮＡの値
が小さい石英ファイバ等では、光の利用効率が低下し照
度が低下する。したがって、放射照度分布は十分に改善
されない。なお、ＮＡは、何度までの斜め入射光を取り
込めるかを示す値であり、開口数を表す。

【００１３】４００ｎｍ以下の波長の光を用い、例えば
ｉ線用レジストを露光する場合、上記した導光ファイバ
３として、４００ｎｍ以下の短波長の光も透過すること
ができる石英を材質とした石英ファイバが使用される
が、石英は上記したＮＡの値が小さい（石英のＮＡは
０．２〜０．２２）。ＮＡの値が０．２の場合は、導光
ファイバ３の入射端面に垂直な直線に対して１１．５°
以上、ＮＡの値が０．２２の場合には１２．７°以上の
斜めからの光は導光ファイバ３内に入射しない。導光フ
ァイバ３の入射面において、周辺部のファイバ素線にな
るほど、光の入射角が大きくなるので、照射範囲を広げ
るため導光ファイバ径を大きくすると、周辺部のファイ
バ素線においては入射角の大きな光が多くなり、導光フ
ァイバ３に入射可能な光はさらに少なくなる。したがっ
て、周辺部のファイバ素線から出射される光の放射照度
が低下し、放射照度分布が改善されない。

【００１４】例えば、図１０に示すように、φ１３ｍｍ
のインテグレータレンズ１１をφ１３ｍｍ、ＮＡ＝０．
２２の導光ファイバ３の入射端側に設け、インテグレー
タレンズ１１と導光ファイバ３の間隔を２７．１ｍｍに
した場合、導光ファイバ３の中心部のファイバ素線に
は、入射角θが０°〜１３．５°の光が照射され、導光
ファイバ３の周辺部のファイバ素線には、入射角δが０
〜２５．６°の光が照射される。導光ファイバ３のＮＡ
が０．２２の場合には、前記したようにファイバの入射
面に垂直な直線に対して１２．７°以上の斜めからの光
は入射できないので、導光ファイバ３の周辺部において
は、照射される光の半分以上が利用できない。

【００１５】以上のように、導光ファイバ３の入射端側
にインテグレータレンズ１１を設けただけでは、周辺部
のファイバ素線から出射される光の放射照度が低下す
る。そこで、本発明においては、導光ファイバ３の入射
端側にインテグレータレンズ１１とコリメータレンズ１
２を取り付け、楕円集光鏡で集光された光をインテグレ
ータレンズ１１、コリメータレンズ１２を介して主光線
が入射端面に対し垂直になるように導光ファイバ３に入
射させる。上記のようにインテグレータレンズ１１の出
射側にコリメータレンズ１２を設けることにより、入射
した光がインテグレータレンズ１１で均一化され、コリ
メータレンズ１２の作用により投影面に対する主光線の
入射角が垂直になるように整形され、均一な放射照度を
持ち、主光線の入射角が垂直に整形された光が導光ファ
イバに入射する。その結果、導光ファイバから出射する
光の放射照度を均一化することができる。

【００１６】ここで、上記インテグレータレンズ１１、
コリメータレンズ１２、導光ファイバ３の径とそれらの
間隔を次のように設定することにより、放射照度を低下
させることなく、効果的に導光ファイバ３から出射する
光の放射照度を均一化することができる。図１１に示す
ように、インテグレータレンズ１１への光の入射角をθ
とし、インテグレータレンズ１１からの光の最大出射角
をαとしたとき、αが次の範囲内に入るようにする。 α＝０．８θ〜１．２θ

【００１７】ここで、インテグレータレンズ１１の径を
Ａ、導光ファイバ３の径をＢ、コリメータレンズ１２の
径をＣとし、インテグレータレンズ１１からの光の最大
出射角をαとすると、図１１から明らかなように、イン
テグレータレンズ１１とコリメータレンズ１２との距離
Ｌ１、導光ファイバ３への最大入射角βは次のように定
まる。なお、上記距離Ｌ１はコリメータレンズ１２の焦
点距離ｆ１に等しい。 Ｌ１＝（１／tan α）×（Ｂ／２） ＝（１／tan β）×（Ａ／２） Ａ・tan α＝Ｂ・tan β tan β＝（Ａ／Ｂ）tan α （１） すなわち、上記最大入射角βとインテグレータレンズ１
１から出射する光の最大出射角αが定まると、上記
（１）式によりインテグレータレンズ１１の径Ａと導光
ファイバ３の径Ｂの比が定まる。

【００１８】また、図１１から明らかなように、コリメ
ータレンズ１２のＣ径は、次の（２）式を満たす必要が
ある。 Ｃ≧Ｂ＋２・Ｌ２・tan β （２） すなわち、上記（１）（２）式を満たすように、インテ
グレータレンズ１１、コリメータレンズ１２、導光ファ
イバ３の径および距離を選定することにより、インテグ
レータレンズ１１が出射する光を最大入射角βで導光フ
ァイバ３に入射させることができる。なお、インテグレ
ータレンズ１１とコリメータレンズ１２との距離Ｌ１と
コリメータレンズ１２と導光ファイバ３との距離Ｌ２
は、コリメータメータレンズ１２の設計上、次の条件を
満たすことが望ましい。 Ｌ２＝０．４Ｌ１〜Ｌ１

【００１９】次に、上記導光ファイバ３への最大入射角
βと、導光ファイバ３の開口数（＝ＮＡ）について説明
する。導光ファイバを構成するファイバは一般に図１２
（ａ）に示すようにコアとクラッドから構成されてお
り、ファイバに角度θで斜めに入射した光は、同図に示
すように、コアとクラッドの境界で折り返され、コアと
クラッドの臨界角θc に近い進路ですすむ。上記構成の
ファイバにおいて、ファイバのＮＡ（開口数）は一般に
次の式で求められる。 ＮＡ＝sin θ ＮＡ＝√（ｎ₁ ²−ｎ₂ ²） ｎ₁ ：コアの屈折率 ｎ₂ ：クラッドの屈折率 θ ：ファイバへの最大入射角

【００２０】また、導光ファイバのファイバ素線のＮＡ
値を測定すると、図１２（ｂ）の実線に示すようなカー
ブが得られる。同図において、横軸は sinθi （θi は
ファイバへの入射角）、縦軸は導光ファイバに入射する
相対光量（％）であり、通常、ファイバ素線の入射面へ
垂直入射する光量を１００％としたとき、５％の光量を
入射できる角度をsin θで表し開口数としている。一
方、ファイバ素線を束ねて、導光ファイバとして使用す
る場合は、図１２（ｃ）に示すようにファイバ素線の端
面の素線１本、１本は完全に同一面にはならず、各々少
しずつ面の角度が異なっており、ＮＡの測定を行うと、
図１２（ｂ）の点線のようなカーブとなる。

【００２１】すなわち、ファイバ素線を束ねた導光ファ
イバにおいては、入射する光の角度が最大１．３ＮＡに
なるようにすれば、導光ファイバに入射する光の９９％
以上を取り込めることになる。また、１．３ＮＡより入
射角が大きくなる光学系は入射した光を有効に利用する
ことができない。従って、導光ファイバ３のファイバ素
線の開口数をＮＡとしたとき、前記最大入射角βの正弦
値が１．３ＮＡ以下となるように選定すれば、上記した
ように導光ファイバに入射した光を効率的に取り込むこ
とができる。すなわち、導光ファイバの開口数をＮＡ、
導光ファイバへの最大入射角をβとしたとき、次の
（３）式を満たすように最大入射角βを選定するのが望
ましい。 sinβ≦１．３ＮＡ （３）

【００２２】本発明は上記点に着目してなされたもので
あり、前記課題を次のようにして解決する。 （１）上記楕円集光鏡の第１焦点にアーク部分が位置す
るように設置されたショートアーク形の放電ランプと、
導光ファイバとを備えた紫外線照射装置において、上記
楕円集光鏡の第２焦点位置に光入射部が位置するように
インテグレータレンズを設置するとともに、上記インテ
グレータレンズの光出射側にコリメータレンズを設置
し、コリメータレンズからの光を上記導光ファイバに入
射させる。

【００２３】（２）上記（１）において、導光ファイバ
の径をＢ、コリメータレンズと導光ファイバとの距離を
Ｌ２、導光ファイバのファイバ素線の開口数をＮＡとし
たとき、導光ファイバへの最大入射角βをsin β≦１．
３ＮＡとし、コリメータレンズの径Ｃを下式を満たす径
とする。 Ｃ≧Ｂ＋２・Ｌ２・tan β

【００２４】（３）上記（１）（２）において、紫外線
照射装置を、上記楕円集光鏡とショートアーク形の放電
ランプが内部に設置され、上記楕円集光鏡の第２焦点位
置である放電ランプのアークの結像位置に光出射孔が設
けられたランプハウスと、光入射部が上記光出射孔に着
脱可能に構成された導光ファイバと、上記インテグレー
タレンズとコリメータレンズとを収納したインテグレー
タレンズユニットから構成する。また、上記インテグレ
ータレンズユニットのインテグレータレンズ側と、コリ
メータレンズ側にそれぞれ第１、第２の開口部を設け、
第１の開口部を上記光出射孔に着脱可能に構成し、上記
導光ファイバを第２の開口部に着脱可能に構成する。そ
して、インテグレータレンズユニットを上記筐体の光出
射孔に取り付けたとき、上記インテグレータレンズの光
入射部が上記放電ランプのアークの結像位置に位置し、
導光ファイバを上記光出射孔に取り付けたとき、導光フ
ァイバの光入射部が上記インテグレータレンズと上記コ
リメータレンズとによって投影された上記放電ランプの
アークの結像位置に位置するように構成する。

【００２５】本発明の請求項１，２の発明においては、
上記（１）（２）のように構成したので、径の大きな導
光ファイバを用いても、導光ファイバから出射される光
の放射照度を低下させることなく、放射照度の均一化を
図ることができる。本発明の請求項３の発明は上記
（３）のように構成したので、導光ファイバを直接上記
ランプハウスの光出射孔に取り付けたり、あるいは、イ
ンテグレータレンズとコリメータレンズとを収納したイ
ンテグレータレンズユニットをランプハウスの光出射孔
と導光ファイバ間に設けることができる。このため、例
えば、導光ファイバの径を用途に応じて変更したり、導
光ファイバの径が大きく、照射範囲の放射照度分布の均
一性を良くしたい場合には、上記インテグレータレンズ
ユニットを筐体の光出射孔と導光ファイバ間に設けるこ
とができる。また、従来の装置を改造することなく、上
記インテグレータレンズユニットを筐体の光出射孔と導
光ファイバ間に設置することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１は本発明をウエハ周辺部露光
装置に適用した実施例を示す図である。同図において、
１はランプハウスであり、ランプハウス１には、ショー
トアーク形の放電ランプ１ａと、楕円集光鏡１ｂが設け
られている。放電ランプ１ａが放射する紫外光を含む光
は、楕円集光鏡１ｂで集光され、平面鏡１ｃ、シャッタ
ー１ｄ、フィルタ１ｅを介して、リレー光学ユニット２
に入射する。リレー光学ユニット２は、レンズ２ａ、平
面鏡２ｂ、レンズ２ｃから構成されており、上記フィル
タ１ｅを介して入射する光を、放射照度に応じて切り換
えられる減光用フィルタ２ｄを介して、インテグレータ
レンズユニット１０に投影する。

【００２７】インテグレータレンズユニット１０にはイ
ンテグレータレンズ１１とコリメータレンズ１２が設け
られており、インテグレータレンズ１１の光入射部はリ
レー光学ユニット２によって上記放電ランプ１ａのアー
クが結像する位置に配置されている。そして、インテグ
レータレンズ１１に入射した光は、インテグレータレン
ズ１１の作用により放射照度分布がほぼ均一化され、コ
リメータレンズ１２に入射する。インテグレータレンズ
１１から出射する光は放射照度分布がほぼ均一化されて
いるが、周辺部の光の入射角は大きく、そのまま導光フ
ァイバ３に入射させると周辺部の光の入射角が導光ファ
イバ３に入射できる角度より大きくなり、効率的に導光
フアイバ３に入射しない。

【００２８】コリメータレンズ１２は、上記インテグレ
ータレンズ１１から出射する光を整形し、投影面に対す
る主光線の入射角が垂直になるようにする。これによ
り、導光ファイバ３に入射する光の照度分布が均一化さ
れるとともに、導光ファイバ３の周辺部および中心付近
に入射する光の入射角が略等しくなる。ここで、導光フ
ァイバ３の開口数をＮＡとしたとき、導光ファイバ３に
入射する最大入射角βを前記（３）式で求め、前記
（１）式によりインテグレータレンズ１１の径Ａと導光
ファイバ３の径Ｂの比を定め、また、コリメータレンズ
１２の径Ｃを前記（２）式を満たすように選定すること
により、コリメータレンズ１２が出射する光を効率的に
導光ファイバ３に入射させることができる。

【００２９】また、インテグレータレンズ１１は、導光
ファイバ３の入射端における放射照度分布を均一化する
ものであり、大型のインテグレータレンズ１１を使用す
る必要はない。すなわち、インテグレータレンズ１１の
径Ａと導光ファイバ３の径Ｂの比は前記（１）式を満た
せばよいので、インテグレータレンズ１１から出射する
光の最大出射角αが上記最大入射角βより大きければ、
それに応じて導光ファイバ３の径Ｂに対するインテグレ
ータレンズ１１の径Ａの比を小さくすることができる。
なお、インテグレータレンズ１１の径Ａ、インテグレー
タレンズ１１からの光の最大出射角αは、要はインテグ
レータレンズ１１から出射する光の大部分がコリメータ
レンズ１２に入射するように設定すればよく、インテグ
レータレンズ１１の径Ａとインテグレータレンズ１１か
らの最大出射角αを厳密に設定する必要はない。導光フ
ァイバ３に入射した光は、上記均一な放射照度で導光フ
ァイバ３により出射端４まで導光され、出射端４に設け
られた投影レンズ４ａによりレジストが塗布されたウエ
ハＷ上に投影される。

【００３０】図２はインテグレータレンズとコリメータ
レンズを用いた紫外線照射装置から出射される光の照度
分布を示す図である。図２は、同図（ａ）に示すよう
に、直角な頂部を持ち斜め４５°に配置された光照射領
域において同図矢印で示した方向の照度分布を示してお
り、同図（ｂ）はインテグレータレンズとコリメータレ
ンズを用いない場合の照度分布、同図（ｃ）は本実施例
における照度分布を示している。同図から明らかなよう
に、インテグレータレンズ１１とコリメータレンズ１２
を用いない場合には、照度分布に±５０％の偏差があっ
たが、インテグレータレンズ１１とコリメータレンズ１
２を用いることにより、照度分布の偏差が±１０％に改
善されている。

【００３１】上記説明では、リレー光学ユニット２と導
光ファイバ３の間に、インテグレータレンズ１１とコリ
メータレンズ１２から構成されるインテグレータレンズ
ユニット１０を設置する場合について説明したが、コリ
メータレンズ１２の径Ｃの最適値は導光ファイバ３の径
Ｂに応じて定まるので、使用する導光ファイバ３の径Ｂ
に応じて上記インテグレータレンズユニット１０を交換
できるように構成しておけば、同一の紫外線照射装置を
各種用途に使用することができる。また、導光ファイバ
３の径Ｂが小さい場合には、上記インテグレータレンズ
ユニット１０を設ける必要がない場合が多い。

【００３２】そこで、上記インテグレータレンズユニッ
ト１０を着脱可能に構成し、必要に応じてインテグレー
タレンズユニット１０を交換したり、インテグレータレ
ンズユニット１０なしでも使用できるようにするのが望
ましい。図３は上記のように、インテグレータレンズユ
ニット１０を交換可能とした実施例を示している。同図
において、上記図１に示したものと同一のものには同一
の符号が付されており、１はランプハウス、２はリレー
光学ユニットであり、リレー光学ユニット２はランプハ
ウス出射部１ｆに取り付けられている。１０はインテグ
レータレンズ１１とコリメータレンズ１２を備えたイン
テグレータレンズユニット、３１は導光ファイバ３の光
入射部に取り付けられたファイバ固定部品である。

【００３３】同図に示すように、リレー光学ユニット２
の端部にはネジ溝２ｅが設けられており、該ネジ溝２ｅ
はインテグレータレンズユニット１０のインテグレータ
レンズ１１側の端部に設けられたネジ１０ａと係合する
ように構成されている。また、インテグレータレンズユ
ニット１０のコリメータレンズ１２側の端部にはネジ溝
１０ｂが設けられており、該ネジ溝１０ｂは、ファイバ
固定部品３１に設けられたネジ３ａに係合するするよう
に構成されている。さらに、リレー光学ユニット２の端
部に設けられたネジ溝２ｅとファイバ固定部品３１に設
けられたネジ３ａが係合するように構成されている。そ
して、インテグレータレンズユニット１０を取り付けた
ときは、インテグレータレンズユニット１０のインテグ
レータレンズ１１の光入射部が上記放電ランプ１ａのア
ークが結像する位置に配置され、また、導光ファイバ３
を直接リレー光学ユニット２に取り付けた場合には、導
光ファイバ３の光入射部が上記放電ランプ１ａのアーク
が結像する位置に配置されるように構成されている。

【００３４】したがって、インテグレータレンズユニッ
ト１０を使用する必要がない場合には、ネジ溝２ｅにフ
ァイバ固定部品３１のネジ３ａを係合させることによ
り、ファイバ固定部品３１をリレー光学ユニット２に直
接取り付けることができる。また、コリメータレンズ１
２の径が異なる複数のインテグレータレンズユニット１
０を用意しておき、各インテグレータレンズユニット１
０のネジ１０ａ、ネジ溝１０ｂを、上記リレー光学ユニ
ット２の端部に設けられたネジ溝２ｅ、ファイバ固定部
品３１のネジ３ａに係合するように構成しておけば、導
光ファイバ３の径に応じてインテグレータレンズユニッ
ト１０を交換することができる。

【００３５】上記実施例では、インテグレータレンズユ
ニット１０、ファイバ固定部品３１をネジにより取り付
ける場合について説明したが、これらを取り付ける方法
としてその他周知な各種固定方法を用いることができ
る。また、上記実施例では、リレー光学ユニット２を用
いる場合について説明したが、リレー光学ユニット２を
設けず、ランプハウス出射部１ｆに上記ネジ１０ａ、３
ａと係合するネジ溝を設け、インテグレータレンズユニ
ット１０、またはファイバ固定部品３１を、直接ランプ
ハウス出射部１ｆに取り付けるようにしてもよい。ラン
プハウス出射部１ｆにインテグレータレンズユニット１
０、またはファイバ固定部品３１を取り付けた場合は、
インテグレータレンズ１１の光入射部、または導光ファ
イバ３の光入射部が、楕円集光鏡１ｂの第２焦点位置に
位置するように配置する。

【００３６】図４は本発明を前記したスポットＵＶ照射
装置に適用した実施例を示す図である。前記図７に示し
たものと同一のものには同一の符号が付されおり、本実
施例においては、ランプハウス出射部１ｆにインテグレ
ータレンズ１１とコリメータレンズ１２から構成される
インテグレータレンズユニット１０が設置されており、
インテグレータレンズ１１の光入射部が楕円集光鏡１ｂ
の第２焦点位置に位置するように配置されている。ま
た、導光ファイバ３の光入射部にはファイバ固定部品３
１が取り付けられており、ファイバ固定部品３１は、上
記インテグレータレンズユニット１０のコリメータレン
ズ１２側の端部に着脱できるように構成されている。

【００３７】図５は上記インテグレータレンズユニット
１０、ファイバ固定部品３１の取り付け構造を示す図で
ある。ランプハウス１には筒状に形成されたランプハウ
ス出射部１ｆが設けられており、ランプハウス出射部１
ｆにインテグレータレンズユニット１０が嵌合する。イ
ンテグレータレンズユニット１０の外周にはネジ止め溝
１０ｃが設けられており、ランプハウス出射部１ｆに
は、ネジ孔１ｇが設けられている。そして、インテグレ
ータレンズユニット１０をランプハウス出射部１ｆに嵌
合させ、ネジ１ｈをネジ孔１ｇに取り付けることによ
り、ネジ１ｈの先端が上記ネジ止め溝１０ｃに係合し、
インテグレータレンズユニット１０が固定される。

【００３８】インテグレータレンズユニット１０を取り
付けたとき、インテグレータレンズ１１の光入射部は、
ランプハウス１の楕円集光鏡１ｂの第２焦点位置に位置
する。また、インテグレータレンズユニット１０のコリ
メータレンズ１２側の端部には、ネジ溝１０ｂが設けら
れており、ネジ溝１０ｂはファイバ固定部品３１に設け
られたネジ３ａに係合するように構成されている。した
がって、上記ネジ３ａをネジ溝１０ｂに係合させること
により、導光ファイバ３をインテグレータレンズユニッ
ト１０に取り付けることができる。さらに、ファイバ固
定部品３１の外周にはネジ止め溝３ｂが設けられてい
る。そして、インテグレータレンズユニット１０を使用
しない場合には、ファイバ固定部品３１を上記ランプハ
ウス出射部１ｆに嵌合させ、前記ネジ１ｈをネジ孔１ｇ
に取り付けることにより、ファイバ固定部品３１をラン
プハウス出射部１ｆに取り付けることができる。ファイ
バ固定部品３１をランプハウス出射部１ｆに取り付けた
とき、導光ファイバ３の光入射部は、ランプハウス１の
楕円集光鏡１ｂの第２焦点位置に位置する。

【００３９】本実施例のスポットＵＶ照射装置は、上記
のようにインテグレータレンズ１１とコリメータレンズ
１２から構成されるインテグレータレンズユニット１０
をランプハウス出射部１ｆに設置できるように構成して
いるので、導光ファイバ３の光入射部の径が比較的大き
な多分岐ファイバを使用しても、前記したように、各導
光ファイバから出射される各光の互いの照度差を小さく
し、各導光ファイバ３から出射される光の照度分布を均
一化することができる。また、比較的径が小さな導光フ
ァイバを使用する場合には、上記インテグレータレンズ
ユニット１０を使用せず、直接ファイバ固定部品３１を
ランプハウス出射部１ｆに取り付けて使用することもで
きる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、以下の効果を得ることができる。 （１）インテグレータレンズとコリメータレンズにより
照度分布を均一化するともに、導光ファイバへの入射角
を整形しているので、大口径の導光ファイバを使用して
も、比較的広い照射範囲の放射照度分布を均一化するこ
とができ、ウエハの処理時間を短縮することができる。
また、導光ファイバを多分岐して使用する場合において
も、分岐された各出射端間における照度のバラツキを小
さくすることができる。このため、同じ時間で複数個所
を同じ放射照度で光を照射することができ、紫外線硬化
型接着剤により接着する場合等において、光むらによる
接着剤の未硬化等を防止することができる。

【００４１】（２）インテグレータレンズとコリメータ
レンズから構成されるインテグレータレンズユニットを
導光ファイバの光入射端側に設けたので、光出射側が大
型化しない。このため、照射範囲、照射形状に応じてイ
ンテグレータレンズを設計する必要がなく、また、多分
岐ファイバにおいては、各々の出射端にインテグレータ
レンズを取り付ける必要はない。

【００４２】（３）輝度の高い放電ランプを用いること
なく、放射照度を均一化することができるので、輝度の
高い短寿命の放電ランプを使用する必要がない。 （４）ＮＡ（開口数）の値が小さい石英ファイバを使用
した場合であっても、コリメータレンズを使用すること
で、ファイバの光入射端面において、ファイバの周辺部
の入射光の角度を中心部付近の入射光の角度と等しくで
き、効率良く光を利用することができるとともに、照射
範囲における放射照度分布の均一化を実現できる。 （５）インテグレータレンズとコリメータレンズを一体
のユニットとして構成することにより、従来から使用さ
れていた紫外線照射装置の光学系を改造することなく、
インテグレータレンズとコリメータレンズを簡単に取り
付けることができる。また、上記ユニットをランプハウ
スの光出射部に取り付けるように構成したので、装置の
床面積を増加させることなく上記ユニットを取り付ける
ことができる。さらに、導光ファイバの径が変わって
も、対応した口径のコリメータレンズを備えたユニット
に簡単に交換することができる。また、特に放射照度分
布の均一性を必要としない場合には、インテグレータレ
ンズとコリメータレンズを取り外して使用することもで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をウエハ周辺部露光装置に適用した実施
例を示す図である。

【図２】本発明の実施例の照度分布と従来例の照度分布
を示す図である。

【図３】インテグレータレンズユニットを着脱可能にし
た実施例を示す図である。

【図４】本発明を前記したスポットＵＶ照射装置に適用
した実施例を示す図である。

【図５】図４においてインテグレータレンズユニットと
導光ファイバの取り付け構造を示す図である。

【図６】従来のウエハ周辺部露光装置の構成の一例を示
す図である。

【図７】従来のスポットＵＶ照射装置の構成の一例を示
す図である。

【図８】導光ファイバの入射光と出射光の照度分布を示
す図である。

【図９】導光ファイバの径と照度分布の関係を示す図で
ある。

【図１０】導光ファイバの入射端側にインテグレータレ
ンズを設けた場合の導光ファイバへの光の入射角を説明
する図である。

【図１１】コリメータレンズの口径と導光ファイバへの
光の入射角を説明する図である。

【図１２】導光ファイバの開口数を説明する図である。

【符号の説明】

１ ランプハウス １ａ 放電ランプ １ｂ 楕円集光鏡 １ｃ 平面鏡 １ｄ シャッタ １ｅ フィルタ ２ リレー光学ユニット ２ａ レンズ ２ｂ 平面鏡 ２ｃ レンズ ２ｄ 減光用フィルタ ３ 導光ファイバ ４ 出射端 ４ａ 投影レンズ Ｗ ウエハ １ｆ ランプハウス出射部 １０ インテグレータレンズユニット １１ インテグレータレンズ １２ コリメータレンズ ３１ ファイバ固定部品 ２ａ，１０ｂ ネジ溝 ３ａ，１０ａ ネジ ３ｂ，１０ｃ ネジ止め溝 １ｇ ネジ孔 １ｈ ネジ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 楕円集光鏡と、 上記楕円集光鏡の第１焦点にアーク部分が位置するよう
   に設置されたショートアーク形の放電ランプと、 導光ファイバとを備えた紫外線照射装置において、 上記楕円集光鏡の第２焦点位置に光入射部が位置するよ
   うにインテグレータレンズを設置するとともに、上記イ
   ンテグレータレンズの光出射側にコリメータレンズを設
   置し、 コリメータレンズからの光を上記導光ファイバに入射さ
   せることを特徴とする紫外線照射装置。
2. 【請求項２】 導光ファイバの径をＢ、コリメータレン
   ズと導光ファイバとの距離をＬ２、導光ファイバのファ
   イバ素線の開口数をＮＡとしたとき、導光ファイバへの
   最大入射角βをsin β≦１．３ＮＡとし、コリメータレ
   ンズの径Ｃを下式を満たす径とした Ｃ≧Ｂ＋２・Ｌ２・tan β ことを特徴とする請求項１の紫外線照射装置。
3. 【請求項３】 上記楕円集光鏡と該楕円集光鏡の第１焦
   点位置にショートアーク形の放電ランプが設置され、上
   記楕円集光鏡の第２焦点位置である放電ランプのアーク
   の結像位置に光出射孔が設けられたランプハウスと、 光入射部が上記光出射孔に着脱可能に構成された導光フ
   ァイバと、 インテグレータレンズとコリメータレンズとが収納さ
   れ、インテグレータレンズ側と、コリメータレンズ側に
   それぞれ第１、第２の開口部が設けられており、第１の
   開口部が上記光出射孔に着脱可能に構成され、上記導光
   ファイバが第２の開口部に着脱可能に構成されたインテ
   グレータレンズユニットとからなり、 インテグレータレンズユニットを上記筐体の光出射孔に
   取り付けたとき、上記インテグレータレンズの光入射部
   が上記放電ランプのアークの結像位置に位置し、 導光ファイバを上記光出射孔に取り付けたとき、導光フ
   ァイバの光入射部が上記インテグレータレンズと上記コ
   リメータレンズとによって投影された上記放電ランプの
   アークの結像位置に位置するように構成したことを特徴
   とする請求項１または請求項２の紫外線照射装置。