KR101619504B1 - Illumination optical system module for exposure apparatus - Google Patents

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KR101619504B1 KR1020140032584A KR20140032584A KR101619504B1 KR 101619504 B1 KR101619504 B1 KR 101619504B1 KR 1020140032584 A KR1020140032584 A KR 1020140032584A KR 20140032584 A KR20140032584 A KR 20140032584A KR 101619504 B1 KR101619504 B1 KR 101619504B1
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Abstract

본 발명은 반도체 기판 및 평판 디스플레이 기판 등의 제조에 사용되는 노광 장치에 구비되는 조명 광학계 모듈에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 LED 조명 광학계 모듈은 기판; 상기 기판 상에 배열되는 복수의 LED 소자; 상기 각각의 LED 소자에서 발산하는 빛을 평행화하는 렌즈모듈; 및 상기 렌즈모듈에서 평행화된 빛을 포커싱하는 포커싱 렌즈;를 포함하고, 상기 렌즈모듈은, 상기 각각의 LED 소자에서 발산하는 빛을 1차로 평행화하는 복수의 제1렌즈가 어레이되는 제1렌즈 어레이; 상기 각각의 제1렌즈에서 1차로 평행화된 빛을 2차로 평행화하는 복수의 제2렌즈가 어레이되는 제2렌즈 어레이; 및 상기 제1렌즈 어레이와 상기 제2렌즈 어레이를 상기 LED 소자에 대응하도록 정렬 고정시키는 모듈프레임;을 포함한다.
본 발명은 종래의 노광장치를 그대로 이용하면서도 종래의 아크등을 용이하게 대체함으로써 저전력을 소모하고 에너지 효율을 증가시킬 수 있는 LED 조명 광학계 모듈 및 이를 포함하는 노광 공정용 광원을 제공한다.The present invention relates to an illumination optical system module provided in an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor substrate and a flat panel display substrate, and the LED illumination optical system module according to the present invention comprises a substrate; A plurality of LED elements arranged on the substrate; A lens module for collimating light emitted from each LED element; And a focusing lens for focusing the light collimated by the lens module, wherein the lens module comprises: a first lens for arraying a plurality of first lenses for firstly collimating light emitted from the respective LED elements; Array; A second lens array in which a plurality of second lenses are arranged to secondarily collimate light firstly collimated by each of the first lenses; And a module frame aligning and fixing the first lens array and the second lens array so as to correspond to the LED elements.
The present invention provides an LED illumination optical module capable of consuming low power and increasing energy efficiency by easily replacing a conventional arc, while using a conventional exposure apparatus as it is, and a light source for an exposure process including the same.

Description

ＬＥＤ 조명 광학계 모듈 및 이를 구비하는 노광 공정용 광원{Illumination optical system module for exposure apparatus}[0001] The present invention relates to an LED illumination optical system module and an illumination optical system module for the same,

본 발명은 반도체 기판 및 평판 디스플레이 기판 등의 제조에 사용되는 노광 장치에 구비되는 조명 광학계 모듈에 관한 것으로서, 구체적으로는 종래의 아크(arc)를 사용하는 광원을 대체가능한 LED 조명 광학계 모듈에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illumination optical module provided in an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor substrate and a flat panel display substrate, and more specifically, to an LED illumination optical module capable of replacing a conventional light source using an arc .

일반적으로, 컴퓨터 및 각종 전자 제품에 적용되는 반도체 소자나, 화상 표시 소자인 액정 표시 소자(LCD: Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(PDP: Plasma Display Panel), 전자 부품이 실장되는 회로기판(PCB) 등의 제조 과정 중에서 미세 패턴을 정밀하게 형성하기 위해 포토 리소그래피(photo-lithography)방법을 널리 이용한다.2. Description of the Related Art In general, a semiconductor device, a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), a circuit board (PCB) ), Etc., a photolithography method is widely used in order to precisely form fine patterns in the manufacturing process.

포토 리소그래피 방법은, 피처리 기판 상에 포토레지스트를 균일하게 도포하여 포토레지스트 막을 형성하는 단계와, 형성된 포토레지스트 막을 선택적으로 노광용 광에 노출시켜 노출된 부분의 포토레지스트의 성질을 변화시키는 단계와, 현상액 등을 이용하여 성질이 변화된 부분을 선택적으로 제거시켜 목적하는 포토레지스트 막 패턴을 형성하는 단계로 이루어지며, 이후 형성된 포토레지스트 막 패턴을 이용하여 식각(etching) 공정 등을 통해 피처리 기판 상에 대응되는 패턴을 형성시킬 수 있도록 한다.The photolithography method includes the steps of uniformly applying a photoresist on a substrate to be processed to form a photoresist film, selectively exposing the formed photoresist film to light for exposure to change the properties of the photoresist in the exposed portion, Forming a desired photoresist film pattern by selectively removing a portion having a changed property by using a developing solution or the like, and then forming a desired photoresist film pattern on the substrate to be processed through an etching process or the like So that a corresponding pattern can be formed.

포토 리소그래피 공정에 속하는 노광(exposure) 공정은, 목적하는 패턴이 디자인된 레티클(reticle) 또는 마스크(mask)를 광원과 피처리 기판 사이에 위치시키고, 광원으로부터 피처리 기판을 향해 광을 조사시키는 것에 의해 광이 레티클 또는 마스크 상의 패턴에 따라 피처리 기판을 선택적으로 노출시키도록 한다.An exposure process belonging to the photolithography process is a process of placing a reticle or mask on which a desired pattern is designed between a light source and a substrate to be irradiated with light from the light source toward the substrate to be processed Thereby selectively exposing the substrate to be processed according to the pattern on the reticle or the mask.

노광 공정은 노광 장치를 이용하여 수행되며, 노광 장치에는 노광용 광을 조사할 수 있도록 조명 광학계가 구비된다. 이러한 노광 장치에 이용되는 조명 광학계로서는 아크등이 주로 이용된다. 그러나 이러한 아크등의 경우 부피가 크고 수명이 짧으며 열손실이 커서 에너지 효율이 떨어지게 된다.The exposure process is performed using an exposure apparatus, and the exposure apparatus is provided with an illumination optical system for irradiating the exposure light. An arc or the like is mainly used as an illumination optical system used in such an exposure apparatus. However, such an arc is bulky, has a short life span, and has a large heat loss, resulting in low energy efficiency.

본 발명은 이와 같은 아크등의 문제점을 해결함으로써 저전력을 실현하고 열손실에 따른 에너지 소모율을 저감시키기 위하여 안출되었다.The present invention has been devised to realize low power by solving the problems of the arc and to reduce the energy consumption rate due to heat loss.

본 발명은 종래의 노광장치를 그대로 이용하면서도 종래의 아크등을 용이하게 대체함으로써 저전력을 실현하고 에너지 효율을 증가시킬 수 있는 LED 조명 광학계 모듈 및 이를 포함하는 노광 공정용 광원을 제공한다.The present invention provides an LED illumination optical module capable of realizing low power and energy efficiency by easily replacing a conventional arc, while using a conventional exposure apparatus as it is, and a light source for an exposure process including the same.

또한 본 발명은 기존의 노광 장치에서 아크등을 제거한 후 별다른 구조변경 없이도 곧바로 장착하여 사용이 가능한 LED 조명 광학계 모듈을 제공한다.Further, the present invention provides an LED lighting optical module in which an arc or the like is removed from an existing exposure apparatus, and the LED illumination optical system module can be immediately mounted without any structural change.

본 발명에 따른 LED 조명 광학계 모듈은 기판; 상기 기판 상에 배열되는 복수의 LED 소자; 상기 각각의 LED 소자에서 발산하는 빛을 평행화하는 렌즈모듈; 및 상기 렌즈모듈에서 평행화된 빛을 포커싱하는 포커싱 렌즈;를 포함하고, 상기 렌즈모듈은, 상기 각각의 LED 소자에서 발산하는 빛을 1차로 평행화하는 복수의 제1렌즈가 어레이되는 제1렌즈 어레이; 상기 각각의 제1렌즈에서 1차로 평행화된 빛을 2차로 평행화하는 복수의 제2렌즈가 어레이되는 제2렌즈 어레이; 및 상기 제1렌즈 어레이와 상기 제2렌즈 어레이를 상기 LED 소자에 대응하도록 정렬 고정시키는 모듈프레임;을 포함한다.An LED illumination optical module module according to the present invention comprises a substrate; A plurality of LED elements arranged on the substrate; A lens module for collimating light emitted from each LED element; And a focusing lens for focusing the light collimated by the lens module, wherein the lens module comprises: a first lens for arraying a plurality of first lenses for firstly collimating light emitted from each of the LED elements; Array; A second lens array in which a plurality of second lenses are arranged to secondarily collimate light firstly collimated by each of the first lenses; And a module frame aligning and fixing the first lens array and the second lens array so as to correspond to the LED elements.

바람직하게, 모듈프레임은 상기 각각의 LED 소자에 대응하는 위치에 렌즈 고정구멍들이 형성되는 제1브라켓, 제2브라켓 및 제3브라켓을 포함하고, 상기 제1렌즈는 상기 제1브라켓과 상기 제2브라켓의 렌즈 고정구멍 사이에 개재된 상태로 상기 제1브라켓과 상기 제2브라켓의 나사결합에 의해 고정되며, 상기 제2렌즈는 상기 제2브라켓과 상기 제3브라켓의 렌즈 고정구멍 사이에 개재된 상태로 상기 제2브라켓과 상기 제3브라켓의 나사결합에 의해 고정되며, 상기 모듈프레임은 상기 제1렌즈 어레이와 상기 제2렌즈 어레이가 상기 LED 소자에 대응하는 위치에 정렬된 상태로 상기 기판에 고정될 수 있다. Preferably, the module frame includes a first bracket, a second bracket, and a third bracket in which lens fixing holes are formed at positions corresponding to the respective LED elements, and the first lens includes a first bracket, And the second lens is fixed by screwing between the first bracket and the second bracket in a state interposed between the lens fixing holes of the bracket and the second lens is interposed between the lens fixing holes of the second bracket and the third bracket And the module frame is fixed to the substrate while the first lens array and the second lens array are aligned at positions corresponding to the LED elements, Can be fixed.

또한, 본 발명에 따른 LED 조명 광학계 모듈은 상기 모듈프레임에 결합되는 제1고정브라켓과, 상기 제1고정브라켓에 결합되는 제2고정브라켓을 더 포함하고, 상기 포커싱 렌즈는 상기 제1고정브라켓과 상기 제2고정브라켓 사이에 개재된 상태로 상기 제1고정브라켓과 상기 제2고정브라켓의 나사결합에 의해 고정될 수 있다. Further, the LED lighting optical module according to the present invention may further include a first fixing bracket coupled to the module frame, and a second fixing bracket coupled to the first fixing bracket, wherein the focusing lens includes a first fixing bracket, And the first fixing bracket and the second fixing bracket can be fixed by screwing in a state interposed between the second fixing brackets.

바람직하게, 상기 LED 소자는 상기 기판 상에 대칭적으로 배열되고, 상기 LED 소자는 각각의 LED 소자의 LED 칩(chip)에 형성된 패턴형상의 방향이 적어도 3방향 이상으로 이루어지도록 상기 기판 상에 고정될 수 있다. Preferably, the LED elements are symmetrically arranged on the substrate, and the LED elements are fixed on the substrate so that the direction of the pattern shape formed on the LED chip of each LED element is at least three directions or more .

한편, 본 발명에 따른 노광 공정용 광원은 상술한 바와 같은 구성을 가지는 LED 조명 광학계 모듈을 포함하여 이루어질 수 있다. Meanwhile, the light source for the exposure process according to the present invention may include the LED illumination optical module having the above-described structure.

본 발명은 종래의 노광장치를 그대로 이용하면서도 종래의 아크등을 용이하게 대체함으로써 저전력을 실현하고 에너지 효율을 증가시킬 수 있는 LED 조명 광학계 모듈 및 이를 포함하는 노광 공정용 광원을 제공한다.The present invention provides an LED illumination optical module capable of realizing low power and energy efficiency by easily replacing a conventional arc, while using a conventional exposure apparatus as it is, and a light source for an exposure process including the same.

또한 본 발명은 기존의 노광 장치에서 아크등을 제거한 후 별다른 구조변경 없이도 곧바로 장착하여 사용이 가능한 LED 조명 광학계 모듈을 제공한다.Further, the present invention provides an LED lighting optical module in which an arc or the like is removed from an existing exposure apparatus, and the LED illumination optical system module can be immediately mounted without any structural change.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 광학계 모듈의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 조명 광학계 모듈의 모습을 나타내는 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 조명 광학계 모듈의 모습을 나타내는 분해사시도이다.
도 4는 렌즈모듈에 포커싱렌즈가 결합된 상태의 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 렌즈모듈의 분해사시도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 렌즈부의 배열 및 구조상의 특성을 설명하기 위한 개략도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 LED 소자의 배열 모습을 나타내는 개략도이다.
도 8 및 도 9는 다른 실시예에 따른 LED 소자의 배열 모습을 나타내는 개략도이다.
도 10 및 도 11은 각각 일 실시예에 따른 수직형 노광 공정용 광원의 모습을 나타내는 사시도 및 저면 사시도이다.
도 12는 도 10의 수직형 노광 공정용 광원의 모습을 나타내는 단면도이다.
도 13 및 도 14는 각각 일 실시예에 따른 수평형 노광 공정용 광원의 모습을 나타내는 사시도 및 저면 사시도이다.
도 15는 도 13의 수평형 노광 공정용 광원의 모습을 나타내는 단면도이다.1 is a perspective view showing an illumination optical system module according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing an illumination optical system module according to an embodiment.
3 is an exploded perspective view showing an illumination optical system module according to an embodiment.
4 is an exploded perspective view of the lens module with the focusing lens coupled thereto.
5 is an exploded perspective view of a lens module according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic view for explaining the arrangement and structural characteristics of the lens unit according to one embodiment.
7 is a schematic view showing an arrangement of LED elements according to an embodiment.
FIGS. 8 and 9 are schematic views showing an arrangement of LED elements according to another embodiment. FIG.
10 and 11 are a perspective view and a bottom perspective view showing a state of a light source for a vertical exposure process according to an embodiment, respectively.
12 is a cross-sectional view showing the state of the light source for the vertical exposure process of FIG.
13 and 14 are a perspective view and a bottom perspective view respectively showing a light source for a horizontal exposure process according to an embodiment.
15 is a cross-sectional view showing a state of the light source for the horizontal exposure process of FIG.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다. 또한 각 실시예를 통하여 동일한 도면부호는 동일한 부재를 가리킨다. 한편, 도면상에서 표시되는 각 구성은 설명의 편의를 위하여 그 두께나 치수가 과장될 수 있으며, 실제로 해당 치수나 구성간의 비율로 구성되어야 함을 의미하지는 않는다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the absence of special definitions or references, the terms used in this description are based on the conditions indicated in the drawings. The same reference numerals denote the same members throughout the embodiments. For the sake of convenience, the thicknesses and dimensions of the structures shown in the drawings may be exaggerated, and they do not mean that the dimensions and the proportions of the structures should be actually set.

도 1은 본 발명에 따른 조명 광학계 모듈을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 조명 광학계 모듈을 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 조명 광학계 모듈의 분해 사시도이고, 도 4는 렌즈모듈에 포커싱렌즈가 결합된 상태의 분해 사시도이다. 2 is a cross-sectional view showing an illumination optical system module according to the present invention, FIG. 3 is an exploded perspective view of an illumination optical system module according to the present invention, FIG. 4 is a cross- In which the focusing lens is combined with the focusing lens.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 조명 광학계 모듈(10)은 기판(120), 복수의 LED 소자(140), 렌즈모듈(100), 포커싱 렌즈(135)를 포함한다.1 to 4, an illumination optical system module 10 according to the present invention includes a substrate 120, a plurality of LED elements 140, a lens module 100, and a focusing lens 135.

LED 소자들(140)은 기판(120) 상에 고정된다. LED 소자들(140)은 전력을 공급받아 발광하며 노광 공정을 위한 광원으로서 기능한다. 또한 LED 소자(140)가 발광하는 빛은 노광 공정을 위한 자외선일 수 있다. The LED elements 140 are fixed on the substrate 120. The LED elements 140 emit light by being supplied with electric power and function as a light source for an exposure process. Also, the light emitted by the LED element 140 may be ultraviolet rays for an exposure process.

렌즈모듈(100)은 각각의 LED 소자(140)에서 발산하는 빛을 평행화하며, 포커싱 렌즈(135)는 렌즈모듈(100)에서 평행화된 빛을 전방 임의의 위치에 포커싱한다. 따라서, 기판(120) 상에 배열된 복수의 LED 소자(140) 각각에서 불규칙하게 발산하는 빛은 렌즈모듈(100)에 의해 규칙적으로 평행화되고, 이와 같이 팽행화된 빛은 포커싱 렌즈(130)에 의해 모듈(10) 전방의 임의 위치에 초점을 명확히 구현시킬 수 있게 된다.The lens module 100 collimates the light emitted from each of the LED elements 140 and the focusing lens 135 focuses the collimated light from the lens module 100 to an arbitrary position forward. Accordingly, light irregularly diverging from each of the plurality of LED elements 140 arranged on the substrate 120 is regularly collimated by the lens module 100, and the expanded light is transmitted through the focusing lens 130, It is possible to clearly implement the focal point at an arbitrary position in front of the module 10.

렌즈모듈(100)은 각각의 LED 소자(140)에서 나오는 빛을 평행화시키기 위하여, 각각의 LED 소자(140)에 대응하여 순차적으로 정렬되는 제1렌즈(131)와 제2렌즈(133)를 포함할 수 있다. 제1렌즈(131)는 각각의 LED 소자(140)에서 발산하는 빛을 1차로 팽행화하는 구성이고, 제2렌즈(133)은 제1렌즈(131)에서 평행화된 빛을 2차로 팽행화하는 구성이다. The lens module 100 includes a first lens 131 and a second lens 133 which are sequentially aligned corresponding to the respective LED elements 140 in order to parallelize light emitted from each LED element 140 . The first lens 131 is configured to expand the light emitted from each LED element 140 to a first degree and the second lens 133 is configured to expand the parallelized light by the first lens 131 .

이와 같이, 다수의 렌즈들로 이루어지는 렌즈모듈(100)은 LED 소자(140)가 장착된 기판(120)에 결합고정되는데, 이때 다수의 렌즈들 각각이 LED 소자(140) 각각에 대응하는 정확한 위치에 쉽게 정렬 고정시킬 수 있도록, 도면에 보이는 바와 같이 하나의 모듈로 이루어지는 것이 바람직하며, 이를 위해 본 발명에 따른 렌즈모듈(100)은 복수의 제1렌즈(131)와 제2렌즈(133)를 LED 소자(140)에 대응하여 순차적으로 정렬 고정시키기 위한 모듈프레임(110)을 포함한다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.As described above, the lens module 100 including the plurality of lenses is fixedly coupled to the substrate 120 on which the LED device 140 is mounted. In this case, each of the plurality of lenses is positioned at an accurate position corresponding to each of the LED devices 140 The lens module 100 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of first lenses 131 and a plurality of second lenses 133 as shown in FIG. And a module frame 110 for aligning and fixing the LED elements 140 in order. A detailed description thereof will be described later.

포커싱 렌즈(135)는 렌즈모듈(100)에서 평행화된 빛을 전방의 임의 위치에 포커싱하는 구성으로서, 하나의 볼록렌즈 형태로 구성될 수 있다. The focusing lens 135 is configured to focus the parallel light from the lens module 100 at an arbitrary position forward, and may be configured as one convex lens.

또한, 본 발명에 따른 LED 조명 광학계 모듈(10)은 포커싱 렌즈(135)를 렌즈모듈(110)에 정렬 고정시키는 제1고정브라켓(117)과 제2고정브라켓(119)을 더 포함할 수 있다. 제1고정브라켓(117)과 제2고정브라켓(119)은 그 사이에 포커싱 렌즈(135)가 개재된 상태로 정렬 고정될 수 있도록, 단일의 렌즈 고정구멍이 형성될 수 있다. 제1고정브라켓(117)은 볼트 및 너트 등의 체결용 부재를 이용하여 렌즈모듈(100)에 고정될 수 있으며, 제2고정브라켓(119)는 제1고정브라켓(117)과 나사결합될 수 있다. 그러면, 포커싱 렌즈(135)는 제1고정브라켓(117)과 제2고정브라켓(119)의 단일의 렌즈 고정구멍 사이에 개재된 상태로 제1고정브라켓(117)과 제2고정브라켓(119)의 나사결합에 의해 정렬 고정될 수 있게 된다.The LED illumination optical system module 10 according to the present invention may further include a first fixing bracket 117 and a second fixing bracket 119 for aligning and fixing the focusing lens 135 to the lens module 110 . The first fixing bracket 117 and the second fixing bracket 119 may be formed with a single lens fixing hole so that the focusing lens 135 is interposed between the first fixing bracket 117 and the second fixing bracket 119. The first fixing bracket 117 can be fixed to the lens module 100 using a fastening member such as a bolt and a nut and the second fixing bracket 119 can be screwed to the first fixing bracket 117 have. The focusing lens 135 is interposed between the first fixing bracket 117 and the second fixing bracket 119 so that the first fixing bracket 117 and the second fixing bracket 119 are interposed between the first fixing bracket 117 and the second fixing bracket 119, So that they can be aligned and fixed.

제2고정브라켓(119)은 원형의 형상으로 형성될 수 있으며, 초점거리를 확보하기 위하여 후술할 미러부재에 근접할 수 있도록 일부가 절개된 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 제2고정브라켓(119)는 도 3에 도시된 바와 같이 일부가 절개된 형상으로 이루어져 제2고정브라켓(117)의 하부에 고정될 수 있다.The second fixing bracket 119 may be formed in a circular shape and may have a partially cut-out shape so as to be close to a mirror member to be described later in order to secure a focal distance. That is, the second fixing bracket 119 may have a partially cut shape as shown in FIG. 3, and may be fixed to a lower portion of the second fixing bracket 117.

도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 렌즈모듈의 분해사시도이다.5 is an exploded perspective view of a lens module according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 렌즈모듈(100)은 복수의 제1렌즈(131)가 어레이를 이루는 제1렌즈 어레이(132), 복수의 제2렌즈(133)가 어레이를 이루는 제2렌즈 어레이(134), 제1렌즈 어레이(132)와 제2렌즈 어레이(134)를 LED 소자에 대응하도록 순차적으로 정렬 고정시키기 위한 모듈프레임(110)을 포함할 수 있다.5, a lens module 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a first lens array 132 in which a plurality of first lenses 131 form an array, a plurality of second lenses 133, And a module frame 110 for sequentially aligning and fixing the first lens array 132 and the second lens array 134 to correspond to the LED elements.

전술한 바와 같이, 복수의 제1렌즈(131)은 각각의 LED 소자(140)에서 발산하는 빛을 1차로 평행화시키는 구성이며, 복수의 제2렌즈(133)은 각각의 제1렌즈(131)에서 1차로 평행화된 빛을 2차로 평행화시키는 구성이다.As described above, the plurality of first lenses 131 are configured to first parallelize light emitted from each of the LED elements 140, and the plurality of second lenses 133 are arranged in parallel with the respective first lenses 131, And parallelly primary-collimated light in the second order.

모듈프레임(110)은 다수의 렌즈들로 이루어지는 렌즈모듈(100)을 일체로 모듈화하여 조명 광학계 모듈(10) 조립시 각각의 LED 소자(140)에 쉽게 정렬 고정시키기 위한 구성으로서, 각각의 LED 소자(140)에 대응하는 위치에 렌즈 고정구멍들이 형성되는 제1브라켓(111), 제2브라켓(113) 및 제3브라켓(115)을 포함할 수 있다. 제2브라켓(113)은 제1브라켓(111)에 나사결합될 수 있으며, 제3브라켓(115)은 제2브라켓(113)에 나사결합될 수 있다. The module frame 110 has a structure for easily aligning and fixing the lens module 100 formed of a plurality of lenses to the respective LED elements 140 when the illumination optical system module 10 is assembled as a unit, A first bracket 111, a second bracket 113, and a third bracket 115. The first bracket 111, the second bracket 113, The second bracket 113 can be screwed to the first bracket 111 and the third bracket 115 can be screwed to the second bracket 113.

그러면, 제1렌즈 어레이(132)는 제1브라켓(111)과 제2브라켓(113)의 렌즈 고정구멍들 사이에 개재된 상태로 제1브라켓(111)과 제2브라켓(113)의 나사결합에 의해 정렬 고정될 수 있으며, 제2렌즈 어레이(134)는 제2브라켓(113)과 제3브라켓(115)의 렌즈 고정구멍들 사이에 개재된 상태로 제2브라켓(113)과 제3브라켓(115)의 나사결합에 의해 정렬 고정될 수 있다. The first lens array 132 is interposed between the first and second brackets 111 and 113 so that the first and second brackets 111 and 113 are screwed together And the second lens array 134 is interposed between the second fixing bracket 113 and the lens fixing holes of the third bracket 115 so that the second bracket 113 and the third bracket 115 can be aligned and fixed, (Not shown).

그리고, 이와 같은 구성을 통해 렌즈모듈(100)은 다수의 렌즈들(131,133)이 각각 정확한 위치에 정렬된 상태로 고정된 일체화된 모듈의 형태로 이루어질 수 있으며, 따라서 조명 광학계 모듈(10) 조립시, 일체화된 모듈의 형태인 렌즈모듈(100)을 LED 소자(140)가 장착된 기판(140)에 나사결합 등에 의해 결합고정시키면 되기 때문에, 전체적인 조립성을 향상시킬 수 있으며 또한 다수의 렌즈들의 정확한 위치정렬이 가능해질 수 있다.The lens module 100 may be formed as an integrated module in which the plurality of lenses 131 and 133 are fixed in a precisely aligned position. Thus, when assembling the illumination optical module 10, Since the lens module 100 in the form of an integrated module can be coupled and fixed to the substrate 140 on which the LED device 140 is mounted by screwing or the like, the overall assemblability can be improved, Position alignment can be enabled.

도 6 내지 도 9를 참조하여 LED 조명 광학계 모듈의 특성에 대하여 설명한다. 도 6은 일 실시예에 따른 렌즈부의 배열 및 구조상의 특성을 설명하기 위한 개략도이고, 도 7 내지 도 9는 각각 다른 실시예에 따른 LED 소자의 배열 모습을 나타내는 개략도이다. The characteristics of the LED illumination optical module will be described with reference to FIGS. 6 to 9. FIG. FIG. 6 is a schematic view for explaining the arrangement and structural characteristics of the lens unit according to one embodiment, and FIGS. 7 to 9 are schematic views showing arrangements of LED elements according to different embodiments.

도 6에 도시된 바와 같이, 제1렌즈 어레이(132) 각각의 제1렌즈(131)는 빛의 진행방향을 따라 평면-볼록 렌즈 형상으로 형성되고, 제2렌즈 어레이(134) 각각의 제2렌즈(133)는 볼록-볼록 렌즈 형상 즉, 양면 볼록렌즈 형상으로 형성될 수 있다. 6, the first lens 131 of each of the first lens arrays 132 is formed in the shape of a plane-convex lens along the traveling direction of light, and the second lens array 132 of each second lens array 134 The lens 133 may be formed in a convex-convex lens shape, that is, a biconvex lens shape.

그러면, LED 소자(140) 각각으로부터 발산된 빛은 제1렌즈 어레이(132) 각각의 제1렌즈(131)로 입사되어 1차로 팽행화되고, 이와 같이 제1렌즈(131) 각각으로부터 1차로 팽행화된 빛은 다시 제2렌즈 어레이(134) 각각의 제2렌즈(133)로 입사되어 2차로 평행화되고, 이와 같이 제2렌즈(134) 각각으로부터 2차로 평행화된 모든 빛은 포커싱 렌즈(135)로 입사되어 조명 광학계 모듈(10)의 광축 전방 임의의 위치인 초점형성영역(145)에 포커싱됨으로써, 각각의 LED 소자(140)에서 발산된 모든 빛은 조명 광학계 모듈(10)의 광축 전방 임의의 위치인 초점형성영역(145)에 집중될 수 있게 된다.The light emitted from each of the LED elements 140 is then incident on the first lens 131 of each of the first lens arrays 132 and firstly expanded. The incident light is again incident on the second lens 133 of the second lens array 134 and is collimated in a second order. Thus, all of the light, which is secondarily collimated from each of the second lenses 134, 135 and focused on the focal point forming region 145 at an arbitrary position in front of the optical axis of the illumination optical system module 10 so that all the light emitted from each LED element 140 passes through the light- It becomes possible to concentrate on the focus forming region 145 which is an arbitrary position.

다른 실시 예로, 제1렌즈(131)는 볼록-볼록 렌즈 형상 즉, 양면 볼록렌즈 형상으로 형성될 수도 있으며, 또는 빛의 진행방향을 따라 오목-볼록 렌즈 형상으로 형성될 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 렌즈모듈(100)은 제2렌즈 어레이(134)에서 2차로 평행화된 빛을 추가로 평행화시키기 위한 적어도 하나 이상의 렌즈 어레이를 더 포함하여 이루어질 수도 있으며, 본 발명은 그에 한정하지 않는다.In another embodiment, the first lens 131 may be formed in a convex-convex lens shape, that is, a both-sided convex lens shape, or may be formed in a concave-convex lens shape along the traveling direction of light. In addition, the lens module 100 according to the present invention may further include at least one lens array for further parallelizing the secondarily collimated light in the second lens array 134, Not limited.

도 7에 도시된 바와 같이, LED 소자(140)들은 기판(120) 상에 대칭적으로 배열될 수 있다. LED 소자(140)의 위치가 어느 특정 지점에 편중되거나 치우친 경우에는 조명 광학계 모듈로부터 발광되는 빛의 균일성이 저하되기 때문이다.As shown in FIG. 7, the LED elements 140 may be arranged symmetrically on the substrate 120. If the position of the LED element 140 is biased or deviated to a specific point, uniformity of light emitted from the illumination optical system module is lowered.

또한, LED 소자(140)들은 각각의 LED 소자(140)의 LED 칩(chip)에 형성된 패턴형상(141)의 방향(143, 도 7에서 화살표 방향)이 적어도 3방향 이상으로 이루어지도록 기판(120) 상에 고정될 수 있다. 본 발명의 LED 소자(140)에 형성된 LED 칩(chip)들은 일정한 패턴형상(141)이 형성되는데, LED 소자(140)들이 패턴형상(141)의 방향(143)이 적어도 3방향 이상으로 이루어지도록 기판(120) 상에 고정된다면, 도 6에서 보이는 바와 같이, 각각의 패턴형상(141)이 결상된 초점형성영역(145)에서의 이미지는 서로 중첩되어 패턴형상(141)이 사라지게 되며, 따라서 초점형성영역(145)에서는 균일한 밝기를 가지는 이미지를 얻을 수 있기 때문이다. The LED elements 140 are arranged on the substrate 120 so that the direction 143 of the pattern shape 141 formed on the LED chip of each LED element 140 (arrow direction in FIG. 7) ). ≪ / RTI > The LED chips formed on the LED device 140 of the present invention are formed with a predetermined pattern shape 141 such that the LED device 140 is formed such that the direction 143 of the pattern shape 141 is formed in at least three directions 6, the images in the focus forming region 145 in which the respective pattern shapes 141 are formed are superimposed on each other, so that the pattern shape 141 disappears, and therefore, This is because an image having a uniform brightness can be obtained in the forming region 145.

한편, LED 소자(140)의 배열은 이외에도 다양한 방식으로 배열될 수 있다. 예를 들어 도 8에 도시된 바와 같이 LED 소자(140)은 기판(120) 상에 직교형으로 배열되는 것도 가능하고, 도 9에 도시된 바와 같이 LED 소자(140)는 기판(120) 상에 벌집형으로 배열되는 것도 가능하다. On the other hand, the arrangement of the LED elements 140 may be arranged in various other ways. 8, the LED elements 140 may be arranged orthogonally on the substrate 120, and the LED elements 140 may be arranged on the substrate 120 as shown in FIG. It may be arranged in a honeycomb shape.

또한, 도면상에 도시되지는 않지만, 본 발명에 따른 LED 조명 광학계 모듈(10)은 기판(120)의 반대면에 결합되어 LED 소자(140)에서 발생하는 열을 방열하는 방열부가 더 구비될 수 있다. 상기 방열부는 방열핀, 방열팬 또는 히트파이프의 형태로 구비될 수 있으며, 본 발명은 그에 한정하지 않는다.
Although not shown in the drawings, the LED lighting optical module 10 according to the present invention may further include a heat dissipation unit coupled to an opposite surface of the substrate 120 to dissipate heat generated in the LED device 140 have. The heat dissipation unit may be provided in the form of a heat dissipation fin, a heat dissipation fan, or a heat pipe, but the present invention is not limited thereto.

도 10 내지 도 12를 참조하여 수직형 노광 공정용 광원의 모습을 설명한다. 도 10 및 도 11은 각각 일 실시예에 따른 수직형 노광 공정용 광원의 모습을 나타내는 사시도 및 저면 사시도이고, 도 12는 도 10의 수직형 노광 공정용 광원의 모습을 나타내는 단면도이다.10 to 12, a description will be given of a light source for a vertical exposure process. FIGS. 10 and 11 are a perspective view and a bottom perspective view, respectively, of a light source for a vertical exposure process according to an embodiment, and FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a light source for a vertical exposure process of FIG.

수직형 노광 공정용 광원(20)은 기존의 아크등을 이용한 노광 공정용 광원 장치의 대부분을 그대로 이용하되, 내부의 광원인 아크 등만을 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 광원계 모듈로 대체한 것이다. 이와 같이 본 실시예에 따른 수직형 노광 공정용 광원(20)은 기존의 장치에 별도의 추가 공정없이도 LED 등으로 전환이 가능한 효과가 있다.The light source 20 for the vertical exposure process uses almost all of the conventional light source device for an exposure process using an arc or the like and only an arc as an internal light source is replaced with an illumination light source module according to an embodiment of the present invention will be. As described above, the light source 20 for the vertical exposure process according to the present embodiment has an effect that it can be converted into an LED or the like without a separate additional process in the existing device.

기존의 아크등으로 이용한 노광 공정용 광원(20)에서 아크 등을 제거하면 도 10에 도시된 바와 같다. 하우징(21)의 내부에는 아크등을 고정하기 위한 고정부재(23)가 있으며, 고정부재(23)의 하부로는 아크등으로부터 발산된 빛이 통과할 수 있도록 관통되어 있으며, 본 실시예에 따른 조명 광학계 모듈은 고정부재(23)의 하부에 위치한다. 하우징(21)은 열의 대류나 전도를 이용하여 광원으로부터 발생하는 열을 외부로 배출한다. 하우징(21)의 상부에는 대류에 의하 열 배출을 용이하게 하도록 환기구(25)가 더 형성될 수 있다.The arc is removed from the light source 20 for an exposure process using an existing arc or the like, as shown in FIG. A fixing member 23 for fixing an arc or the like is provided inside the housing 21. The lower part of the fixing member 23 penetrates through the arc such that light emitted from the arc can pass therethrough. The illumination optical system module is located under the fixing member 23. The housing 21 uses heat convection or conduction to discharge heat generated from the light source to the outside. The upper portion of the housing 21 may further include a ventilation hole 25 for facilitating heat discharge by convection.

미러부재(29)는 하우징(21)으로부터 하향 조사되는 빛을 반사시켜 특정 방향으로 전환시킨다.The mirror member 29 reflects the light irradiated downward from the housing 21 to switch it in a specific direction.

도 13 내지 도 15를 참조하여 수평형 노광 공정용 광원의 모습을 설명한다. 도 13 및 도 14는 각각 일 실시예에 따른 수평형 노광 공정용 광원의 모습을 나타내는 사시도 및 저면 사시도이다. 도 15는 도 13의 수평형 노광 공정용 광원의 모습을 나타내는 단면도이다.A description will be given of a light source for a horizontal exposure process with reference to Figs. 13 to 15. Fig. 13 and 14 are a perspective view and a bottom perspective view respectively showing a light source for a horizontal exposure process according to an embodiment. 15 is a cross-sectional view showing a state of the light source for the horizontal exposure process of FIG.

본 실시예에 따른 수평형 노광 공정용 광원(30)은 앞서 설명한 도 10 내지 도 12에 도시된 수직형 노광 공정용 광원에 비하여 조명 광학계 모듈(10)이 구비되는 방향면에서 특징이 있다.The light source 30 for the horizontal exposure process according to the present embodiment is characterized in the direction in which the illumination optical system module 10 is provided as compared with the light source for vertical exposure process shown in Figs. 10 to 12 described above.

즉, 기존의 아크등 방식의 광원장치로부터 아크등을 LED 조명 광학계 모듈(10)로 대체하는 경우 초점거리에 문제가 발생할 수 있으며, 이를 해결하기 위하여 본 실시예에서와 같이 미러부재를 제거하고, 하우징(31)의 하부에 피사체를 향하여 직접 빛이 조사되도록 할 수 있다.That is, when an arc or the like is replaced with an LED illumination optical system module 10 from a conventional light source device of an arc type, a problem may occur in the focal distance. To solve this problem, the mirror member is removed, Light can be directly irradiated to the lower part of the housing 31 toward the subject.

이 때 하우징(31)의 하부에는 본 실시예에 따른 조명 광학계 모듈(10)이 고정 및 지지될 수 있도록 지지부(39)를 형성할 수 있다.
At this time, the support portion 39 can be formed on the lower portion of the housing 31 so that the illumination optical system module 10 according to the present embodiment can be fixed and supported.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양하게 구현될 수 있다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. have.

10 : 조명 광학계 모듈 100 : 렌즈모듈
110 : 모듈프레임 131 : 제1렌즈
133 : 제2렌즈 135 : 포커싱 렌즈
140: LED 소자 120: 기판10: illumination optical system module 100: lens module
110: module frame 131: first lens
133: second lens 135: focusing lens
140: LED element 120: substrate

Claims (6)

기판;
상기 기판 상에 배열되는 복수의 LED 소자;
상기 각각의 LED 소자에서 발산하는 빛을 평행화하는 렌즈모듈; 및
상기 렌즈모듈에서 평행화된 빛을 포커싱하는 포커싱 렌즈;를 포함하고,
상기 렌즈모듈은,
상기 각각의 LED 소자에서 발산하는 빛을 1차로 평행화하는 복수의 제1렌즈가 어레이되는 제1렌즈 어레이;
상기 각각의 제1렌즈에서 1차로 평행화된 빛을 2차로 평행화하는 복수의 제2렌즈가 어레이되는 제2렌즈 어레이; 및
상기 제1렌즈 어레이와 상기 제2렌즈 어레이를 상기 LED 소자에 대응하도록 정렬 고정시키는 모듈프레임;을 포함하고,
상기 LED 소자는 상기 기판 상에 대칭적으로 배열되고, 상기 LED 소자는 각각의 LED 소자의 LED 칩(chip)에 형성된 패턴형상의 방향이 적어도 3방향 이상으로 이루어지도록 상기 기판 상에 고정되는 것을 특징으로 하는 LED 조명 광학계 모듈.Board;
A plurality of LED elements arranged on the substrate;
A lens module for collimating light emitted from each LED element; And
And a focusing lens for focusing the collimated light in the lens module,
The lens module includes:
A first lens array in which a plurality of first lenses for firstly collimating light emitted from each of the LED elements is arrayed;
A second lens array in which a plurality of second lenses are arranged to secondarily collimate light firstly collimated by each of the first lenses; And
And a module frame for aligning and fixing the first lens array and the second lens array so as to correspond to the LED elements,
The LED elements are symmetrically arranged on the substrate and the LED elements are fixed on the substrate so that the direction of the pattern shape formed on the LED chip of each LED element is formed in at least three directions LED lighting optical module module. 제 1 항에 있어서,
모듈프레임은 상기 각각의 LED 소자에 대응하는 위치에 렌즈 고정구멍들이 형성되는 제1브라켓, 제2브라켓 및 제3브라켓을 포함하고,
상기 제1렌즈는 상기 제1브라켓과 상기 제2브라켓의 렌즈 고정구멍 사이에 개재된 상태로 상기 제1브라켓과 상기 제2브라켓의 나사결합에 의해 고정되며,
상기 제2렌즈는 상기 제2브라켓과 상기 제3브라켓의 렌즈 고정구멍 사이에 개재된 상태로 상기 제2브라켓과 상기 제3브라켓의 나사결합에 의해 고정되며,
상기 모듈프레임은 상기 제1렌즈 어레이와 상기 제2렌즈 어레이가 상기 LED 소자에 대응하는 위치에 정렬된 상태로 상기 기판에 고정되는 것을 특징으로 하는 LED 조명 광학계 모듈.The method according to claim 1,
The module frame includes a first bracket, a second bracket, and a third bracket in which lens fixing holes are formed at positions corresponding to the respective LED elements,
The first lens is fixed by screwing the first bracket and the second bracket in a state interposed between the first bracket and the lens fixing holes of the second bracket,
The second lens is fixed by screwing the second bracket and the third bracket in a state interposed between the second bracket and the lens fixing holes of the third bracket,
Wherein the module frame is fixed to the substrate with the first lens array and the second lens array aligned in positions corresponding to the LED elements. 제 2 항에 있어서,
상기 모듈프레임에 결합되는 제1고정브라켓과, 상기 제1고정브라켓에 결합되는 제2고정브라켓을 더 포함하고,
상기 포커싱 렌즈는 상기 제1고정브라켓과 상기 제2고정브라켓 사이에 개재된 상태로 상기 제1고정브라켓과 상기 제2고정브라켓의 나사결합에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 LED 조명 광학계 모듈.3. The method of claim 2,
A first fixing bracket coupled to the module frame, and a second fixing bracket coupled to the first fixing bracket,
Wherein the focusing lens is fixed by screwing the first fixing bracket and the second fixing bracket in a state interposed between the first fixing bracket and the second fixing bracket. 삭제delete 제1 방향으로 제1 관통구가 형성되는 하우징;
상기 제1 방향으로 초점이 형성되도록 상기 제1 관통구에 인접하게 고정되는 LED 조명 광학계 모듈; 및
상기 초점의 방향을 상기 제1 방향과는 다른 제2 방향으로 전환시키는 미러 부재;를 포함하고,
상기 LED 조명 광학계 모듈은,
기판;
상기 기판 상에 배열되는 복수의 LED 소자;
상기 각각의 LED 소자에서 발산하는 빛을 평행화하는 렌즈모듈; 및
상기 렌즈모듈에서 평행화된 빛을 포커싱하는 포커싱 렌즈;를 포함하고,
상기 렌즈모듈은,
상기 각각의 LED 소자에서 발산하는 빛을 1차로 평행화하는 복수의 제1렌즈가 어레이되는 제1렌즈 어레이;
상기 각각의 제1렌즈에서 1차로 평행화된 빛을 2차로 평행화하는 복수의 제2렌즈가 어레이되는 제2렌즈 어레이; 및
상기 제1렌즈 어레이와 상기 제2렌즈 어레이를 상기 LED 소자에 대응하도록 정렬 고정시키는 모듈프레임;을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 공정용 광원.A housing having a first through-hole formed in a first direction;
An LED illumination optical module module fixed to the first through-hole so as to form a focus in the first direction; And
And a mirror member for converting the direction of the focus to a second direction different from the first direction,
The LED illumination optical module includes:
Board;
A plurality of LED elements arranged on the substrate;
A lens module for collimating light emitted from each LED element; And
And a focusing lens for focusing the collimated light in the lens module,
The lens module includes:
A first lens array in which a plurality of first lenses for firstly collimating light emitted from each of the LED elements is arrayed;
A second lens array in which a plurality of second lenses are arranged to secondarily collimate light firstly collimated by each of the first lenses; And
And a module frame for aligning and fixing the first lens array and the second lens array so as to correspond to the LED elements. 제1 방향으로 제1 관통구가 형성되는 하우징; 및
제1 관통구에 인접하게 고정되어 상기 제1 방향과는 다른 제2 방향으로 초점이 형성되도록 발광하는 LED 조명 광학계 모듈;을 포함하고,
상기 LED 조명 광학계 모듈은,
기판;
상기 기판 상에 배열되는 복수의 LED 소자;
상기 각각의 LED 소자에서 발산하는 빛을 평행화하는 렌즈모듈; 및
상기 렌즈모듈에서 평행화된 빛을 포커싱하는 포커싱 렌즈;를 포함하고,
상기 렌즈모듈은,
상기 각각의 LED 소자에서 발산하는 빛을 1차로 평행화하는 복수의 제1렌즈가 어레이되는 제1렌즈 어레이;
상기 각각의 제1렌즈에서 1차로 평행화된 빛을 2차로 평행화하는 복수의 제2렌즈가 어레이되는 제2렌즈 어레이; 및
상기 제1렌즈 어레이와 상기 제2렌즈 어레이를 상기 LED 소자에 대응하도록 정렬 고정시키는 모듈프레임;을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 공정용 광원.A housing having a first through-hole formed in a first direction; And
And an LED illumination optical module module which is fixed adjacent to the first through hole and emits light so as to form a focus in a second direction different from the first direction,
The LED illumination optical module includes:
Board;
A plurality of LED elements arranged on the substrate;
A lens module for collimating light emitted from each LED element; And
And a focusing lens for focusing the collimated light in the lens module,
The lens module includes:
A first lens array in which a plurality of first lenses for firstly collimating light emitted from each of the LED elements is arrayed;
A second lens array in which a plurality of second lenses are arranged to secondarily collimate light firstly collimated by each of the first lenses; And
And a module frame for aligning and fixing the first lens array and the second lens array so as to correspond to the LED elements.
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