KR101110516B1 - Light s0urce f0r exp0sure - Google Patents
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Abstract
과제assignment
램프를 대신하는 발광원으로서 복수의 면발광 소자를 이용하고, 이 면발광 소자와 광학계를 이용하여 고출력의 평행광 노광용 광원을 제공한다. A plurality of surface light emitting elements are used as light emitting sources instead of lamps, and a light source for high output parallel light exposure is provided by using the surface light emitting elements and the optical system.
해결 수단Solution
기판(1)에 실장된 복수의 면발광 소자로부터 발하는 광을 발광원으로서 이용하고, 이 광을 해당 면발광 소자에 접근하여 배치된 광학다각주(3)의 단면으로부터 입사시키고, 광학다각주(3)에 의해 조도를 균일화한다. 광학다각주(3)의 다른 단면으로부터 출사하는 광(9)을, 렌즈(4)에 의해 집광시켜 곡면 미러(5)로 조사하고, 곡면 미러(5)에 의해 평행광(11)으로 바뀌어, 포토 마스크(6)에 평행광(11)이 조사된다. 포토 마스크(6)에 조사된 평행광(11)에 의해 포토 마스크(6)에 그려진 패턴을 기판(7)상에 형성된 감광막에 전사하는 노광을 행한다. The light emitted from the plurality of surface light emitting elements mounted on the substrate 1 is used as a light emitting source, and the light is incident from the end face of the optical polygonal column 3 arranged in proximity to the surface light emitting element, and the optical polygonal column 3 The roughness is made uniform. The light 9 emitted from another end face of the optical polygonal column 3 is condensed by the lens 4 and irradiated to the curved mirror 5, and the curved mirror 5 is converted into parallel light 11, Parallel light 11 is irradiated to the mask 6. The exposure which transfers the pattern drawn on the photomask 6 to the photosensitive film formed on the board | substrate 7 by the parallel light 11 irradiated to the photomask 6 is performed.
광원, 노광, 렌즈 Light source, exposure, lens
Description
도 1은 본 발명에 의거한 제 1 실시예에서의 노광용 광원의 구성을 도시한 개념도.1 is a conceptual diagram showing the configuration of a light source for exposure in a first embodiment according to the present invention;
도 2는 도 1중 A로 둘러싸인 영역의 확대도. FIG. 2 is an enlarged view of an area enclosed by A in FIG. 1. FIG.
도 3은 도 2중 Ⅲ-Ⅲ선 화살표로 본 도면. 3 is a view taken along the line III-III of FIG. 2;
도 4는 본 발명에 의거한 제 2 실시예에 있어서의 노광용 광원의 구성을 도시한 개념도. Fig. 4 is a conceptual diagram showing the configuration of a light source for exposure in a second embodiment according to the present invention.
도 5는 본 발명에 의거한 제 3 실시예에 있어서의 노광용 광원의 구성을 도시한 개념도.Fig. 5 is a conceptual diagram showing the configuration of a light source for exposure in a third embodiment according to the present invention.
도 6은 제 3 실시예에 있어서의 노광용 광원에 이용되는 복수의 광조사 유닛을 도면으로, 도 7중의 Ⅵ-Ⅵ선 화살표로 본 도면. FIG. 6 is a view of a plurality of light irradiation units used for the light source for exposure in the third embodiment as seen from arrow VI-VI in FIG. 7; FIG.
도 7은 도 6중의 Ⅶ선 화살표로 본 도면. FIG. 7 is an X-ray arrow of FIG. 6; FIG.
도 8은 본 발명에 의거한 제 4 실시예에 있어서의 노광용 광원의 구성을 도시한 개념도(측면도). Fig. 8 is a conceptual diagram (side view) showing the configuration of an exposure light source in a fourth embodiment according to the present invention.
도 9는 본 발명에 의거한 제 4 실시예에 있어서의 노광용 광원에 채용되는 렌즈군의 정면도. 9 is a front view of a lens group employed in a light source for exposure in a fourth embodiment according to the present invention.
도 10은 본 발명에 의거한 제 5 실시예에 있어서의 노광용 광원의 제 1의 구 성을 도시한 개념도. Fig. 10 is a conceptual diagram showing a first configuration of an exposure light source in a fifth embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명에 의거한 제 5 실시예에 있어서의 노광용 광원의 제 2의 구성을 도시한 개념도. Fig. 11 is a conceptual diagram showing the second configuration of the light source for exposure in the fifth embodiment according to the present invention.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
1, 101 : 기판 2, 102 : 면발광 소자1, 101:
3 : 광학다각주 3A : 광학사각주3: optical
4, 104 : 렌즈 4A : 렌즈군4, 104
5, 105, 205 : 곡면 미러 6, 106, 206 : 포토 마스크5, 105, 205:
7, 107, 207 : 피노광 기판 7A : 냉각부7, 107, 207:
8, 9, 10, 10A, 108, 109, 110, 210 : 광8, 9, 10, 10A, 108, 109, 110, 210: light
11, 211 : 평행광 113 : 플라이-아이 렌즈11, 211: parallel light 113: fly-eye lens
112, 212 : 광조사 유닛 220a, 220b : 노광 스테이션 112, 212:
기술 분야Technical field
본 발명은, 기판의 표면에 형성된 감광막(포토레지스트)상에, 패턴이 그려진 포토 마스크를 통하여 광을 조사함에 의해, 포토 마스크에 그려진 패턴을 기판의 표면에 형성된 감광막상에 전사하는 노광 처리에 이용되는 노광용 광원에 관한 것이다. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used for an exposure process for transferring a pattern drawn on a photomask onto a photosensitive film formed on a surface of a substrate by irradiating light through a photomask on which a pattern is drawn on a photoresist film (photoresist) formed on a surface of a substrate. The light source for exposure is provided.
종래의 기술Conventional technology
종래, 기판의 표면에 형성된 감광막상에, 패턴이 그려진 포토 마스크를 통하여 광을 조사함에 의해, 포토 마스크에 그려진 패턴을 기판의 표면에 형성된 감광막상에 전사하는 노광 처리에 이용되는 노광용 광원은, 발광원으로서 감광막의 감광에 적합한 자외선으로부터 청색에 이르는 단파장의 광을 발하는 수은 램프 등의 램프가 사용되어 왔다. 이런 종류의 램프는 고출력품을 비교적 용이하게 제작할 수 있기 때문에 널리 이용되고 있지만, 다음과 같은 문제를 포함하고 있다. 즉 이런 종류의 램프는 수은 등의 유해물질을 사용하고 있는 것, 또한 사용시에 램프 내압이 높기 때문에 파열될 위험성이 있다. 또한 근래 노광 처리되는 기판의 면적이, 커지는 경향에 맞추어, 고출력 램프가 사용되게 되었지만, 그에 따라 발열량도 매우 커지고, 냉각, 냉방 부하의 증대를 초래한다. Conventionally, the light source for exposure used for the exposure process which transfers the pattern drawn on the photomask on the photosensitive film formed on the surface of the board | substrate by irradiating light through the photomask on which the pattern was drawn on the photosensitive film formed on the surface of the board | substrate emits light As a source, a lamp such as a mercury lamp that emits light having a short wavelength ranging from ultraviolet to blue suitable for photosensitive film has been used. This type of lamp is widely used because it is relatively easy to manufacture high-power products, but includes the following problems. That is, this type of lamp uses a hazardous substance such as mercury, and there is a risk of rupture because the lamp has high internal pressure. In addition, in recent years, the area of the substrate subjected to the exposure treatment has been used in accordance with the tendency to increase, but a high output lamp is used, and accordingly, the calorific value also becomes very large, resulting in an increase in cooling and cooling loads.
그러나, 상기한 바와 같은 문제를 이런 종류의 램프는 포함하고 있지만, 지금까지 이런 종류의 램프를 대신하는 고출력의 우수한 발광원이 눈에 띄지 않고, 일부 고출력 레이저가 이용되고 있지만, 매우 고가이고 보급하는 데는 미치지 못한다. 이 때문에 노광용 광원의 발광원으로서는, 수은 램프 등의 램프가 많이 이용되고 있는 것이 현재의 상태이다. However, although this kind of lamp includes the problems described above, until now, there is no outstanding light emitting source of high power in place of this kind of lamp, and although some high power lasers are used, it is very expensive and popular. It doesn't last. For this reason, as a light emitting source of an exposure light source, many lamps, such as a mercury lamp, are used now.
이상 본원에 관한 발명에 대한 배경의 기술을, 출원인이 지득한 일반적 기술 정보에 의거하여 설명하였지만, 출원인이 기억하는 범위에 있어서, 본원의 출원 전까지 선행 기술 문헌 정보로서 개시하여야 할 정보를 출원인은 갖고 있지 않고, 또한, 본원에 선행하는 출원인 자신의 특허출원 등에 관해서도 인식하고 있지 않다. The background art of the invention relating to the present application has been described based on general technical information acquired by the applicant. However, the applicant has information that should be disclosed as prior art document information before the application of the present application, to the extent that the applicant remembers. No patent application or the like of the applicant's own patent application preceded by the present application is recognized.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 상술한 바와 같은 문제를 포함하는 램프를 대신하는 발광원을 이용한 노광용 광원을 제공하고자 하는 것이다. 근래, 개발과 실용화가 진전되는 반도체 면발광 소자는, 자외선으로부터 청색에 이르는 단파장의 광을 발하는 제품도 실용화되고, 그 출력도 나날이 높은 제품이 실용화되어 오고 있다. 반도체 면발광 소자는 램프에 비하여 많은 장점을 갖고 있다. 즉 수명이 매우 길고, 0N, 0FF 제어가 용이하고, 발열량도 적고 경량 소형인 점에 있다. 따라서 본 발명의 목적은, 이러한 장점을 구비한 반도체 면발광 소자를 이용하여, 램프를 대신하는 발광원을 이용한 노광용 광원을 실현하고자 하는 것이다. The problem to be solved by the present invention is to provide a light source for exposure using a light emitting source in place of a lamp including the problem described above. In recent years, in the semiconductor surface light emitting device, which has been developed and put into practical use, products that emit light having a short wavelength ranging from ultraviolet rays to blue have also been put into practical use, and products with high outputs have been put to practical use. Semiconductor surface emitting devices have many advantages over lamps. That is, it has a very long life, easy control of 0N and 0FF, low heat generation, and light weight and small size. Accordingly, an object of the present invention is to realize a light source for exposure using a light emitting source instead of a lamp by using a semiconductor surface light emitting device having such advantages.
반도체 면발광 소자는 고출력의 제품이 실용화되고 있다고는 할 수 있지만, 램프의 출력에 비하여 1소자당 출력은 상당히 낮기 때문에, 램프를 대신하여 반도체 면발광 소자를 이용하고, 노광용 광원을 실현하고자 하면, 수많은 소자를 사용하여야 한다. 한편, 근래 점점 고정밀화하는 포토 마스크에 그려진 패턴을 충실하게 기판에 전사할 필요 때문에, 노광용 광원으로서 요구되는 광은, 조도가 균일한 평행광이다. 노광 처리에서 허용된 광질(光質)의 평행광을 얻기 위해서는, 기하(幾何)광학상 발광원이 종래 이용되고 있던 숏 아크 램프와 같이 작은 것이 조건으로 되지만, 하나의 반도체 면발광 소자는 고출력의 숏 아크 램프의 발광체인 아크보다도 작기 때문에, 평면형상으로 집합시키는 반도체 면발광 소자의 적절한 수량 선택에 의해, 평행광을 얻는데 충분한 하나의 발광원으로서 이용하는 것이 가능하다. The semiconductor surface light emitting device can be said to have a high output product, but the output per device is considerably lower than the output of the lamp. Therefore, if a semiconductor light emitting device is used instead of the lamp and a light source for exposure is realized, Many devices must be used. On the other hand, since it is necessary to faithfully transfer the pattern drawn on the photomask which becomes increasingly high in recent years, the light calculated | required as a light source for exposure is parallel light with uniform illumination. In order to obtain the parallel light of the light quality permitted in the exposure process, the condition is that the geometric optical light emitting source is as small as a short arc lamp that is conventionally used. Since it is smaller than the arc which is the light-emitting body of a short arc lamp, it is possible to use it as one light emitting source sufficient for obtaining parallel light by selecting the appropriate quantity of semiconductor surface light emitting elements which are gathered in planar shape.
본 발명에 의거한 노광용 광원에 의하면, 종래의 램프를 이용한 노광용 광원 의 문제점을 해결한 고성능 고출력의 평행광의 노광용 광원을 실현하는 것이 가능하게 된다. According to the light source for exposure based on this invention, it becomes possible to implement | achieve the light source for exposure of the high performance high output parallel light which solved the problem of the exposure light source using the conventional lamp.
이하, 본 발명에 의거한 면발광 소자를 이용한 노광용 광원에 관해 보다 상세히 설명을 행한다. 첫째, 평면형상으로 집합시킨 복수의 면발광 소자를 갖는 발광원과 광학계를 이용하여 상기 면발광 소자로부터 발하는 광을 집광시켜 곡면 미러로 조사하고, 상기 곡면 미러에 의해 평행광으로 바꾸어 노광면에 조사하는 노광용 광원이다. Hereinafter, the light source for exposure using the surface light emitting element based on this invention is demonstrated in detail. First, the light emitted from the surface light emitting element is collected by using a light emitting source having a plurality of surface light emitting elements gathered in a planar shape and an optical system, irradiated with a curved mirror, and converted into parallel light by the curved mirror to irradiate the exposed surface. It is an exposure light source.
다음에 바람직한 형태를 나타내면, 평면형상으로 집합시킨 복수의 면발광 소자에, 적어도 1개의 광학 다각주(多角柱)의 단면(端面)을 접근시켜 배치하고, 상기 면발광 소자로부터 발하는 광을, 상기 광학 다각주를 통과시켜 조도를 균일화한 후, 렌즈에 의해 집광시켜 곡면 미러로 조사하고, 곡면 미러에 의해 평행광으로 바꾸어 노광면에 조사하도록 한다. Next, when a preferable form is shown, at least one optical polygonal cross section is arranged to approach a plurality of surface light emitting elements gathered in a planar shape, and the light emitted from the surface light emitting element is emitted from the optical. After passing through the polygonal column to make the illuminance uniform, the light is condensed by the lens and irradiated with a curved mirror, and converted into parallel light by the curved mirror to irradiate the exposed surface.
또한, 고출력의 노광용 광원을 얻기 위해서는, 평면형상으로 집합시킨 복수의 면발광 소자와 하나의 광학계로 구성된 광조사 유닛을 복수대 마련하고, 각 광조사 유닛으로부터 발하는 광을, 플라이-아이 렌즈에 집광시키고, 플라이-아이 렌즈를 통과한 광을 곡면 미러로 조사하여 평행광으로 바꾸면 좋다. In addition, in order to obtain a high-output light source for exposure, a plurality of light emitting units composed of a plurality of surface light emitting elements gathered in a planar shape and one optical system are provided, and light emitted from each light irradiation unit is focused on a fly-eye lens. The light passing through the fly-eye lens may be irradiated with a curved mirror to be converted into parallel light.
또한, 현재 가장 많이 사용되고 있는 기판의 표면에 형성되는 감광막(포토레지스트)의 감광 파장은, 수은 램프가 발하는 광의 주된 파장인 h(405㎚)선, i(365㎚)선, g(436㎚)선에 대응하고 있기 때문에, 면발광 소자를 발광원으로 하는 경우 에도 복수의 면발광 소자가 수은 램프의 복수의 발광 파장에 각각 대응하는 파장의 광을 발하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 상기 평면형상으로 집합시킨 복수의 면발광 소자로부터 발하는 광의 파장이 다른 종류의 발광 소자로 구성하면 좋고, 특정하면 상기 평면형상으로 집합시킨 복수의 면발광 소자의 발광 파장이, 수은 램프의 복수의 발광 파장에 각각 대응하는 발광 파장의 면발광 소자로 구성하면 좋다. Moreover, the photosensitive wavelength of the photoresist film (photoresist) formed on the surface of the board | substrate currently used most is h (405 nm) line | wire, i (365 nm) line | wire, and g (436 nm) which are the main wavelengths of the light emitted by a mercury lamp. Since it corresponds to a line, it is preferable that a plurality of surface light emitting elements emit light of a wavelength corresponding to the plurality of light emission wavelengths of the mercury lamp even when the surface light emitting element is a light emitting source. For this reason, the wavelength of the light emitted from the plurality of surface light emitting elements gathered in the plane shape may be constituted by light emitting elements of different types. What is necessary is just to comprise with the surface light emitting element of the light emission wavelength corresponding to a some light emission wavelength, respectively.
또한, 평면형상으로 집합시킨 복수의 면발광 소자, 광학다각주 및 렌즈를 갖는 광조사 유닛을 복수대(複數臺) 마련하고, 상기 복수의 광조사 유닛으로부터 발하는 광을, 곡면 미러로 조사하여 평행광으로 바꾸고 노광면에 광을 조사하도록 하여도 좋다. 또한, 상기 복수의 광조사 유닛을, 광조사 방향과 직교하는 원형(圓形) 내에 밀집시켜 배치하고, 광의 출사 면적을 작게 하여 평행광의 광질을 향상시키도록 하여도 좋다. Further, a plurality of light irradiation units having a plurality of surface light emitting elements, optical polygonal columns and lenses assembled in a planar shape are provided, and the light emitted from the plurality of light irradiation units is irradiated with a curved mirror to provide parallel light. May be irradiated to the exposed surface. The plurality of light irradiation units may be arranged in a circle orthogonal to the light irradiation direction, and the light emission area may be made smaller to improve the light quality of parallel light.
또한, 복수의 광조사 유닛에 이용되는 렌즈를 사각형으로 하고, 상기 복수의 광조사 유닛에 대응하는 복수의 상기 사각형 렌즈를 광조사 방향과 직교하는 방향으로 서로 밀착하여 밀집시켜 배치하고, 광의 출사 면적을 작게 하여 평행광의 광질을 향상시키도록 하여도 좋다. 또한, 복수의 광조사 유닛에 이용되는 렌즈를 육각형으로 하고, 상기 복수의 광조사 유닛에 대응하는 복수의 상기 육각형 렌즈를 광조사 방향과 직교하는 방향으로 서로 밀착하여 밀집시켜 배치하고, 광의 출사 면적을 작게 하여 평행광의 광질을 향상시키도록 하여도 좋다. In addition, the lenses used for the plurality of light irradiation units are rectangular, and the plurality of rectangular lenses corresponding to the plurality of light irradiation units are placed in close contact with each other in a direction orthogonal to the light irradiation direction, and are arranged so as to emit light. The optical quality of the parallel light may be improved by making it smaller. Further, the lenses used for the plurality of light irradiation units are hexagonal, and the plurality of hexagonal lenses corresponding to the plurality of light irradiation units are placed in close contact with each other in a direction orthogonal to the light irradiation direction, and are arranged so as to emit light. The optical quality of the parallel light may be improved by making it smaller.
또한, 상기 광학 다각주의 적어도 일단면을 구면(球面)으로 하여 렌즈 작용을 겸한 광학 다각주를 이용하여도 좋다. Moreover, you may use the optical polygonal column which served as a lens function by making at least one surface of the said optical polygonal column into a spherical surface.
또한, 복수의 광조사 유닛의 전수(全數)로부터 광을 조사하는 방식과, 임의로 정한 수량의 광조사 유닛으로부터만 광을 조사하는 방식을 선택 가능하게 마련함으로써, 광조사 유닛 모든 수로부터만 광을 조사하는 방식에 비하여, 조도를 용이하게 조절하는 것이 가능하게 된다. 또한, 광을 조사하는 광조사 유닛 수를 줄임에 의해 조도는 저하되지만, 광출사 면적이 작아지기 때문에, 평행광의 광질이 향상되고, 포토 마스크의 패턴을 보다 충실하게 기판에 전사하는 것이 가능해진다. Further, by providing a selectable method of irradiating light from all of the plurality of light irradiating units and a method of irradiating light only from a predetermined number of light irradiating units, light can be emitted only from all the light irradiating units. Compared to the method of irradiation, the illuminance can be easily adjusted. Moreover, although illumination intensity falls by reducing the number of light irradiation units which irradiate light, since light output area becomes small, the light quality of parallel light improves and it becomes possible to transfer the pattern of a photo mask to a board | substrate more faithfully.
또한, 2개의 노광 스테이션을 가지며, 상기 복수의 광조사 유닛의 조사 방향 또는 조사 위치를 바꾸어, 상기 2개의 노광 스테이션에 교대로 광조사하도록 하면, 하나의 광원으로 2개의 노광 스테이션에 광을 조사할 수 있고, 노광 장치를 염가로 제작할 수 있다. Moreover, if it has two exposure stations and changes the irradiation direction or irradiation position of the said several light irradiation unit, and makes it irradiate light alternately to said two exposure stations, it will irradiate light to two exposure stations with one light source. The exposure apparatus can be manufactured at low cost.
이상 기술한 면발광 소자의 대표예는, 반도체 면발광 소자로서의 발광 다이오드(LED)이지만, 다른 면발광 소자라도 좋다. A representative example of the surface light emitting element described above is a light emitting diode (LED) as a semiconductor surface light emitting element, but may be another surface light emitting element.
또한, 상기 고출력의 노광용 광원을 얻는 광학계의 경우는, 조사되는 광의 파장이 다른 상기 복수의 광조사 유닛으로 구성하면 좋고, 특정하면 조사되는 광의 파장이 수은 램프의 복수의 발광 파장에 각각 대응하는 상기 복수의 광조사 유닛으로 구성하면 좋다. Moreover, in the optical system which obtains the said high output light source for light, what is necessary is just to comprise the said several light irradiation unit from which the wavelength of the irradiated light differs, and if it is specified, the wavelength of the irradiated light corresponding to the several emission wavelength of a mercury lamp, respectively, What is necessary is just to comprise a some light irradiation unit.
또한, 복수의 면발광 소자가 수은 램프의 복수의 발광 파장에 각각 대응하는 파장의 광을 발하는 것이 바람직하다고 하였지만, 수은 램프의 발광 파장중 적어도 2개의 파장에 대응하면 좋고, 또한 발광 파장도 수은 램프의 발광 파장에 정확하게 일치하지 않더라도 가까운 파장이면 좋다. In addition, although it is said that it is preferable that a plurality of surface light emitting elements emit light of the wavelength corresponding to each of the light emission wavelength of a mercury lamp, it is good to correspond at least two wavelengths of the light emission wavelength of a mercury lamp, and light emission wavelength is also a mercury lamp. The wavelength may be close to the emission wavelength, even if it does not exactly match the emission wavelength.
(제 1 실시예) (First embodiment)
이하, 본 발명에 의거한 노광용 광원의 제 1 실시예에 관해, 도면을 참조하여 설명한다. 우선, 도 1 및 도 2에 따라 설명하면, 기판(1)에 실장된 복수의 면발광 소자(2)로부터 발하는 광(8)을 발광원으로서 이용하고, 이 광(8)을 해당 면발광 소자(2)에 접근하여 배치된 광학다각주(3)의 단면으로부터 입사시키고, 광학다각주(3)에 의해 조도를 균일화한다. 광학다각주(3)의 다른 단면에서부터 출사한 광(9)은, 렌즈(4)에 의해 집광시켜 곡면 미러(5)에 조사되고, 곡면 미러(5)에 의해 평행광(11)으로 바뀌고, 포토 마스크(6)에 평행광(11)이 조사된다. 포토 마스크(6)에 조사된 평행광(11)에 의해 포토 마스크(6)에 그려진 패턴을 피노광 기판(7)상에 형성된 감광막에 전사하는 노광을 행한다. 상기한 구성에 있어서, 광학다각주(3)는 1개라도 좋지만 가느다란 광학 다각주를 묶은 것이라도 좋다. 또한, 도 1에 있어서, 렌즈(4)는 1개로서 도시되어 있지만, 복수 매를 조합시켜도 좋다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the 1st Example of the exposure light source based on this invention is described with reference to drawings. First, referring to FIG. 1 and FIG. 2, the
다음에, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 복수의 면발광 소자(2)는 기판(1)상에 집합시켜 실장되어 있다. 도면에서는 각 면발광 소자(2)는 설명하기 쉽도록 간격을 두고 그리고 있지만, 실제로는 최소한의 간격으로 밀집시키고 있다. 상술한 바와 같이 노광 처리에서 허용되는 광질의 평행광을 얻기 위해서는 발광원의 크기에 한도가 있지만, 면발광 소자(2)의 크기는 1㎜ 내지 2㎜각 정도이고, 복수개 내지 수십개 집합시킨 발광원으로서도 충분히 실용상 지장이 없는 평행광을 얻는 것이 가능하다.Next, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the plurality of surface
(제 2 실시예)(Second embodiment)
도 4는, 또한 고출력의 평행광을 얻기 위해, 본 발명에 의거한 제 2 실시예에 있어서의 노광용 광원의 구성을 도시한 도면이다. 기판(101)에 실장된 복수의 면발광 소자(102)(설명의 편의상, 도 4에는 1개만 나타낸다)로부터 발하는 광(108)을 발광원으로서 이용하고, 이 광(108)을 해당 반도체 면발광 소자(102)에 접근하여 배치한 렌즈(104)에 입사시킨다. 또한, 기판(101), 반도체 면발광 소자(102) 및 렌즈(104)로 구성되는 광조사 유닛(112)을 복수대 마련하고, 각 광조사 유닛(112)으로부터 발하는 광(109)을, 렌즈(104)와 곡면 미러(105)의 중간 위치에 마련한 조도를 균일화하기 위한 플라이-아이 렌즈(113)에 집광시키고, 플라이-아이 렌즈(113)를 통과한 광(110)을 곡면 미러(105)에 조사하여 평행광(111)으로 바꾸어 포토 마스크(106)에 조사한다. 포토 마스크(106)에 조사된 평행광(111)에 의해 포토 마스크(106)에 그려진 패턴을 피노광 기판(107)상에 형성된 감광막에 전사하는 노광을 행한다. 이와 같이, 도 1에 도시한 실시예에 있어서의 노광용 광원에 비하여 적어도 수배의 고출력 노광용 광원을 실현할 수 있다. FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the light source for exposure in the second embodiment based on the present invention in order to obtain high output parallel light. The light 108 emitted from the plurality of surface
(제 3 실시예)(Third embodiment)
도 5는, 또한 고출력의 평행광을 얻기 위한 다른 실시예를 도시한 도면이다. 이 제 3 실시예에서 이용하는 광조사 유닛(212)은, 상기 도 1에서 도 3에 도시한 것과 같은 구성을 가지며, 기판(1), 복수의 면발광 소자(2), 광학다각주(3) 및 렌즈(4)로 구성되어 있다. 도 5에는, 복수의 광조사 유닛(212)을 편의상 복수의 직사각형으로 도시하고 있다. 5 is a diagram showing another embodiment for obtaining high power parallel light. The
도 4에 도시한 제 2 실시예에서는, 플라이-아이 렌즈(113)를 이용하고 있지 만, 본 실시예에서는, 복수의 광조사 유닛(212)으로부터 직접 곡면 미러(205)에 광(210)을 조사하고, 곡면 미러(205)에 의해 평행광(211)으로 바꾸고, 포토 마스크(206), 피 노광 기판(207)에 광을 조사하고 있다. 본 실시예에서는, 도 4에 도시한 제 2 실시예의 구성에서 플라이-아이 렌즈(113)가 마련되는 위치와 거의 같은 위치에, 복수의 광조사 유닛(212)을 배치하고 있기 때문에, 광로를 단축하는 것이 가능해진다. In the second embodiment shown in FIG. 4, the fly-
도 6 및 도 7은, 도 5에 도시한 제 3 실시예의 구성에서 사용되는 복수의 광조사 유닛(212)의 배치를 도시한 일례이다. 복수의 광조사 유닛(212)을 이용하여 평행광을 얻는 경우에, 평행광의 광질 즉 광의 평행도, 노광면에 대한 수직도 등의 향상을 도모하기 위해서는, 집합시킨 복수의 광조사 유닛(212)의 외접원(外接圓)(213)을 작게 하는 것이 바람직하다. 따라서 복수의 광조사 유닛(212)을 광조사 방향과 직교하는 원형 내에 밀집시켜 배치시키는 것이 중요하다. 도 7은, 19대의 광조사 유닛(212)을 원형 내에 밀집시켜 배치한 도면이지만, 가령 대략 같은 수량의 광조사 유닛을 사각형으로 배치하면, 그 외접원 내에는 빈 스페이스가 발생하여 외접원이 커지고, 평행광의 광질을 악화시키는 원인으로 된다. 또한, 복수의 광조사 유닛(212)을 원형 내에 밀집시켜 배치한 도 7에 도시한 구성은, 다각형 배치로도 보이지만, 원형 내 배치에 포함되는 것으로 한다. 6 and 7 are examples showing the arrangement of the plurality of
또한, 도 6에서는 기판(1)을 각 광조사 유닛(212)에 마련하고 있지만, 일체의 기판상에 면발광 소자(2)를 실장하여도 상관없다. 어느 구성이라도, 고출력을 얻기 위해 면발광 소자(2)는, 기판 1부분에서 수냉되는 구조가 바람직하다. 또한, 복수의 광조사 유닛(212)은 하나의 지지 부재에 조립되는 것이, 조립 정밀도의 향상과 저가격화를 위해 유효하다. In addition, although the board |
(제 4 실시예)(Example 4)
상기 도 6 및 도 7에 도시한 제 3 실시예은, 각 광조사 유닛에 이용되는 렌즈가, 일반적인 원형 렌즈이지만, 렌즈를 사각형으로 한 다른 실시예를 도 8 및 도 9에 도시한다. 도 8은 측면도로서, 각 광조사 유닛이 기판(1)에 실장된 면발광 소자(2), 광학사각주(3A), 렌즈군(4A) 및 면발광 소자(2)의 냉각부(7A)로 구성되어 있는 것을 나타내고 있다. In the third embodiment shown in Figs. 6 and 7, the lens used for each light irradiation unit is a general circular lens, but Figs. 8 and 9 show another embodiment in which the lens is a quadrangle. FIG. 8 is a side view of the surface
도 9는, 렌즈군(4A)의 정면도로서, 사각형 렌즈가 종횡 각 3장, 합계 9장의 사각형 렌즈가, 광조사 방향과 직교하는 방향으로 서로 밀착하여 밀집시켜 배치되어 있다. 즉, 9대의 광조사 유닛으로 구성된 광원을 나타내고 있다. 면발광 소자(2)로부터 발하는 광은, 도 6 및 도 7로 도시한 실시예와 마찬가지로, 광학 사각주(3A), 렌즈군(4A)을 통과하어 곡면 미러(도시 생략)에 집광되어 평행광으로 바뀌고, 노광면에 조사된다. 또한, 렌즈군(4A)으로부터 곡면 미러에 집광되는 광을 광(10A)으로 나타낸다. FIG. 9 is a front view of the
이 제 4 실시예에 의하면, 원형 렌즈보다도 더욱 각 광조사 유닛을 밀집할 수 있기 때문에, 광의 출사 면적이 작아지고, 고질(高質)의 평행광을 얻는 것이 가능하게 된다. 또한, 렌즈를 서로 접착하여 일체화할 수 있기 때문에, 렌즈의 조립이 원형 렌즈에 비하여 용이해지는 이점이 있다. According to this fourth embodiment, since each light irradiation unit can be densified more than the circular lens, the light emitting area becomes small, and high quality parallel light can be obtained. In addition, since the lenses can be bonded to each other and integrated, there is an advantage that the assembly of the lenses is easier than that of the circular lenses.
또한, 본 실시예에서는, 렌즈군(4A)을 광축 방향으로 2장의 렌즈로 나타내고 있지만, 광축 방향과 직교하는 방향의 렌즈 9장을 포함하여, 본 실시예에 의거하여, 렌즈의 매수가 제한되는 것이 아니다. 또한, 렌즈군(4A)에 사각형 렌즈를 이용한 경우에 관해 나타냈지만, 육각형 렌즈를 이용함에 의해서도, 같은 작용 효과를 얻는 것이 가능하다. In this embodiment, the
(제 5 실시예)(Fifth Embodiment)
다음에, 도 10 및 도 11은, 2개의 노광 스테이션(220a, 220b)을 갖는 노광 장치에 있어서, 복수의 광조사 유닛(212)의 조사 방향 또는 조사 위치를 바꾸고, 2개의 노광 스테이션(220a, 220b)을 교대로 광을 조사하는 구성을 도시한 것이다. Next, FIG. 10 and FIG. 11 show that in the exposure apparatus having two
도 10은 복수의 광조사 유닛(212)을, 회전 중심 C를 중심으로 하여 회전시킨 것으로, 2개의 노광 스테이션(220a, 220b)에 광을 교대로 조사하는 것을 가능하게 하고 있다. 도 11은, 복수의 광조사 유닛(212)과 곡면 미러(205) 사이에 반전 미러(214)를 마련하고, 반전 미러(214)를 회전시킴에 의해, 2개의 노광 스테이션(220a, 220b)을 교대로 광을 조사하는 구성을 도시한 것이다. 또한, 반전 미러(214)는, 도 11에서는 평면 미러를 도시하고 있지만, 광로를 단축시키고 싶은 경우에는 곡면 미러를 이용하는 것도 가능하다. FIG. 10 rotates the plurality of
이와 같이 2개의 노광 스테이션을 갖는 노광 장치에 있어서, 복수의 광조사 유닛(212)의 조사 방향 또는 조사 위치를 바꿈에 의해, 2개의 노광 스테이션(220a, 220b)을 교대로 광을 조사하도록 하면, 하나의 광원으로 2개의 노광 스테이션에 광을 조사할 수 있다. 그 결과, 염가로 노광 장치를 제작하는 것이 가능하게 된다. As described above, in the exposure apparatus having two exposure stations, when the two
또한, 복수의 광조사 유닛의 모든 수로부터 광을 조사하는 방식과, 임의로 정한 수량의 광조사 유닛으로부터만 광을 조사하는 방식을 선택 가능하게 마련함으로써, 광조사 유닛 모든 수로부터만 광을 조사하는 방식에 비하여, 조도를 용이하게 조절하는 것이 가능해진다. 또한, 광을 조사하는 광조사 유닛 수를 줄임에 의해 조도는 저하되지만, 광출사 면적이 작아지기 때문에, 평행광의 광질이 향상하고, 포토 마스크의 패턴을 보다 충실하게 기판에 전사하는 것이 가능해진다. In addition, by selectively selecting a method of irradiating light from all the numbers of the plurality of light irradiation units and a method of irradiating light only from a predetermined number of light irradiation units, it is possible to irradiate light only from all the light irradiation units. Compared to the system, the illuminance can be easily adjusted. Moreover, although illumination intensity falls by reducing the number of light irradiation units which irradiate light, since light output area becomes small, the light quality of parallel light improves and it becomes possible to transfer the pattern of a photo mask to a board | substrate more faithfully.
또한, 종래 사용되어 온 램프는, 유리로 제조되어 있기 때문에 파손되기 쉽고, 부착 방향으로 제약이 있지만, 면발광 소자에 의한 광원은 소형 경량이며 견고하게 제작할 수 있어, 부착 방향은 자유롭고, 회전이나 이동에도 적합하다. 또한, 램프와 같이 부착 방향에 제약이 없고 소형이므로, 램프 광원에 비하여 광로를 단축 또는, 간소화하는 것이 용이하여, 신뢰성이 높은 노광용 광원을 제공할 수 있다. In addition, the lamps used in the prior art are easily broken because they are made of glass and have limitations in the direction of attachment. Also suitable for. Moreover, since there is no restriction | limiting in the attachment direction like a lamp, and it is small, compared with a lamp light source, it is easy to shorten or simplify a light path, and it can provide the light source for exposure highly reliable.
또한, 상기 각 실시예에서 이용되는 광학 다각주의 적어도 일단면을 구면으로 하여 렌즈 작용을 겸한 광학 다각주를 이용하는 것도 가능하다. It is also possible to use an optical polygonal column having a lens function with at least one surface of the optical polygonal column used in each of the above embodiments as a spherical surface.
이상, 금회에 개시한 상기 실시의 형태 및 실시예는 모든 점에서 예시이고, 한정적인 해석의 근거로 되는 것이 아니다. 또한, 실시의 형태 및 각 실시예의 구성을 적절히 조합시켜, 소망하는 구성이 되는 노광용 광원을 얻는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는, 상기한 실시의 형태만에 의해 해석된 것은 아니고, 특허청구 범위의 기재에 의거하여 확정된다. 또한, 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다. As mentioned above, the said embodiment and the Example disclosed this time are an illustration in all the points, and are not based on a limited interpretation. Moreover, it is possible to obtain the light source for exposure which becomes a desired structure by combining the structure of embodiment and each Example suitably. Therefore, the technical scope of this invention is not interpreted only by said embodiment, It is determined based on description of a claim. Also included are all equivalents of the claims and their equivalents.
본 발명에 의거한 노광용 광원에 의하면, 종래의 램프를 이용한 노광용 광원의 문제점을 해결한 고성능 고출력의 평행광의 노광용 광원을 실현하는 것이 가능하게 된다. According to the light source for exposure based on this invention, it becomes possible to implement | achieve the light source for exposure of the high performance high output parallel light which solved the problem of the exposure light source using the conventional lamp.
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