KR20100091099A - 광조사 장치 - Google Patents

Abstract

복수의 필터판을 프레임과 그 살에 의해 유지하는 필터를 구비하는 광조사 장치에 있어서, 광조사면에서의 조도 분포의 균일도의 저하를 방지하는 것이다.

광원(H)으로부터 출사한 광은, 제1 반사경(3)에서 반사되어, 필터(10)를 통하여, 직사각형의 복수의 렌즈를 나란히 배치한 인테그레이터 렌즈(4)에 입사한다. 필터(10)는 직사각형 형상의 복수의 필터판을, 프레임(유지틀)과 이 프레임에 종횡으로 형성한 살에 의해 유지한 것이다. 이 때문에, 이 살이 광원(H)으로부터의 광을 차광하여, 인테그레이터(4) 상에 선형상의 그늘이 생겨 피조사면에 있어서의 조도 분포를 불균일하게 한다. 그래서, 필터(10)를, 필터(10)의 살이 인테그레이터 렌즈(4)의 각 렌즈의 변에 대해 비스듬하게 되도록, 또한, 각 렌즈의 대각선과는 평행이 되지 않도록 배치한다. 이것에 의해, 살(10c)이 만드는 그늘에 의한 피조사면에 있어서의 조도 분포의 균일도의 저하를 방지할 수 있다.

Description

광조사 장치{LIGHT IRRADIATION DEVICE}

본 발명은, 반도체 소자나 프린트 기판, 액정 기판 등의 제조용 노광 장치에 이용하는 광조사 장치에 관한 것이다.

도 12에, 종래의 노광 장치 등의 광원 장치로서 이용되는 광조사 장치의 구성예를 나타낸다.

이 도에 있어서, 램프(1)로부터 출사한 광은, 집광경(2)에 의해 집광되고, 제1 반사경(3)에 의해 광로를 바꾸어, 파장 선택 필터(10)나 셔터(20)를 통하여, 인테그레이터 렌즈(4)에 입사한다.

인테그레이터 렌즈(4)는, 그 렌즈(4)에 입사한 광의 조도 분포를 피조사면에 서 균일하게 하는 기능을 갖는다.

인테그레이터 렌즈(4)로부터 출사한 광은, 제2 반사경(5)에 의해 반사되어, 콜리메이터 렌즈(6)에 입사한다. 콜리메이터 렌즈(6)로부터 출사하는 광은 평행광이 되어, 피조사면(8)에 조사된다.

도 12에 나타내는 장치의 경우, 피조사면(8)에는 마스크(M)가 놓여지고, 마스크(M)에 형성된 마스크 패턴(도시하지 않음)이, 투영 렌즈(7)를 통하여, 레지스 트 등의 감광재를 도포한 기판(W) 상에 투영되어 노광된다. 또한, 투영 렌즈(7)를 이용하지 않고, 마스크(M)와 기판(W)을 밀착 또는 근접시켜, 마스크 패턴을 기판(W) 상에 노광하는 장치에 대해서도, 동일한 구성의 광조사 장치가 사용된다.

또, 피조사면(8)에, 마스크(M)가 아닌 피처리물을 배치하여, 광을 조사하고, 광화학 반응에 의해 피처리물의 표면 개질 등을 행하는 경우도 있다. 그러한 예로서, 액정 표시 소자용 광배향막의 광배향 처리가 있다.

이하, 기판이나 배향막 등 광조사 장치로부터의 광을 조사하는 대상물을 워크라고 부른다.

인테그레이터 렌즈(플라이아이 렌즈라고도 한다)는, 수십~수백 정도의 렌즈를 종횡 방향으로 병렬 배치한 것이다. 그 각 렌즈가 입사광을 분할하고, 분할된 광이 조사면에서 겹쳐짐으로써, 조도 분포를 균일하게 한다. 즉, 인테그레이터 렌즈에 입사하는 광의 조도 분포가 불균일하며, 각 렌즈에 입사하는 광의 강도가 상이해도, 그 출사광이 동일 조사면을 겹쳐 조사함으로써, 균일한 조도 분포가 된다. 상기와 같은 인테그레이터 렌즈를 이용함으로써, 피조사면의 조도 분포를 ±5%정도로 할 수 있다.

도 13에 인테그레이터 렌즈에 의한 상기 조도 분포의 균일화의 모습을 나타낸다. 또한, 이 도에서는 설명을 용이하게 하기 위해, 3개의 렌즈로 구성되는 인테그레이터 렌즈를 나타내고 있지만, 실제로는 십수~수십의 렌즈가 설치되어 있다.

도 13에 있어서, 도시하지 않은 램프로부터의 광이 집광되어, 이 도면의 윗쪽으로부터 인테그레이터 렌즈(4)에 입사하고, 인테그레이터 렌즈(4)로부터 출사한 광은, 콜리메이터 렌즈(6)를 통하여, 이 도면 아래쪽의 피조사면(8)의 조사 영역에 조사된다.

인테그레이터 렌즈(4)는, 제1 렌즈(L1), 제2 렌즈(L2), 제3 렌즈(L3)로 구성되며, 인테그레이터 렌즈(4)에 입사하는 광의, 도면 좌우 방향의 조도 분포는, 도면 중 그래프 1에 나타내는 바와 같은 중심부의 조도가 높고 주변부가 낮은 형상으로 한다.

인테그레이터 렌즈(4)는, 개개의 렌즈(L)에 입사한 광을, 조사 영역 전체에 투영한다. 제1 렌즈(L1)에는, 그래프 1의 A의 조도 분포를 갖는 광이 입사하고, 조사 영역 전체에, 그래프 2의 A＇와 같은 조도 분포를 갖는 광으로서 투영된다.

마찬가지로, 제2 렌즈(L2)에는, 그래프 1의 B의 조도 분포를 갖는 광이 입사하고, 조사 영역 전체에, 그래프 2의 B＇와 같은 조도 분포를 갖는 광으로서 투영된다. 제3 렌즈(L3)에는, 그래프 1의 C의 조도 분포를 갖는 광이 입사하고, 조사 영역 전체에, 그래프 2의 C＇와 같은 조도 분포를 갖는 광으로서 투영된다.

조사 영역에서, 상기 A＇, B＇, C＇의 조도 분포가 합쳐진다. 이것에 의해 조사 영역의 조도 분포는, 그래프 3에 나타내는 바와 같이 된다. 그래프 1에 비해, 그래프 3은 조도 분포가 균일화되어 있다.

인테그레이터 렌즈를 구성하는 렌즈의 수를 늘리면, 이러한 조도 분포의 균일의 효과가 높아진다. 이와 같이, 인테그레이터 렌즈를 사용함으로써, 피조사면(8)의 광조사 영역의 조도 분포를 ±5% 이하로 할 수 있다.

액정 기판이나 프린트 기판 등의 직사각형 형상의 워크를 노광하는 경우, 광 조사 장치로부터 조사되는 광의 형상을, 워크의 형상에 맞추어 직사각형 형상으로 한다. 그러한 경우, 인테그레이터 렌즈(4)를 구성하는 개개의 렌즈의, 광축에 대해 수직 방향의 단면 형상을 직사각형 형상으로 하면, 조사 영역의 형상이 직사각형 형상이 된다. 이러한, 각 렌즈의 단면이 직사각형 형상인 인테그레이터 렌즈를 이용한 예로서, 예를 들면 특허 문헌 1에 기재된 광조사 장치가 있다.

또, 이러한 광조사 장치에 있어서, 램프(1)로부터 방사되는 광으로부터 노광에 필요한 파장의 광만을 취출하기 위해서, 인테그레이터 렌즈(4)의 광입사측에 파장을 선택하는 수단, 이른바 파장 선택 필터(10)를 배치하는 것도, 예를 들면 특허 문헌 2의 조명 광학 장치에 기재되어 있는 바와 같이, 이전부터 알려져 있다.

또한, 인테그레이터 렌즈(4)의 광입사측에 배치하는 필터로서는, 필요로 하는 파장보다 짧은 파장의 광을 차단하기 위한 것이 많다.

<선행 기술 문헌>

<특허 문헌>

특허 문헌 1: 일본국 공개특허 2002－237442호 공보

특허 문헌 2: 일본국 공개특허 소61－180435호 공보

특허 문헌 3: 일본국 공개특허 2004－245912호 공보

상기의 파장 선택 필터(이하 간단히 필터라고 부른다)는, 석영이나 유리와 같은 투명 기판 상에, 무기 다층막을 증착하여 형성된다. 형성하는 막은, 차단하고 싶은(투과시키고 싶은) 광의 파장에 따라 재질이나 막두께가 설정되어 형성된다.

최근, 액정 표시 기판이나 프린트 기판의 대면적화가 진행되고, 그에 따라 노광 장치에 있어서도 광조사 영역의 확대가 요망되고 있다. 그 대책으로서, 예를 들면 특허 문헌 3에 기재된 광조사 장치와 같이, 복수의 램프와 집광경을 조합시키는 것도 제안되고 있으며, 광원도 대형화하고 있다.

광원이 대형화하면, 인테그레이터 렌즈에 입사하는 광(광망)도 커져, 인테그레이터의 입사측에 배치하는 필터도 대형의 것이 필요하게 된다. 예를 들면, 4개의 램프를 나란히 놓아 사용하는 광조사 장치의 경우, 광망의 직경은 약 700mm가 된다.

그러나, 필터는, 상기한 바와 같이 유리판 등 (이하 총칭하여 유리판이라고 부른다)에 무기 증착막을 형성한 것이다. 현실 문제로서, 차단하고 싶은(투과시키고 싶은) 파장이 시프트하지 않도록, 균일한 특성의 증착막을 대면적의 유리판의 전면에 걸쳐 형성하는 것은 곤란하며, 현재 상태에서는 250mm~300mm 정도까지이다. 그 때문에, 대형의 광조사 장치에 있어서 사용하는 필터는, 한 장의 유리판으로 제작하는 것이 어렵다.

이 문제에 대해서, 우리는, 예의 검토한 결과, 복수의 작은 필터판을 프레임(유지틀) 상 그 살(棧)에 의해 유지하여, 하나의 큰 필터로서 이용하는 것을 생각했다. 그러나, 프레임과 그 살은, 내구성이나 코스트의 점에서 통상 금속으로 제작한다. 그렇게 하면 프레임이나 살은 불투명해지고, 살의 굵기도 5mm~10mm 정도가 된다. 이러한 필터를 광로에 배치하면, 프레임의 외틀은 광망의 밖이 되도록 배치 했다고 해도, 살이 광을 차광하여 그늘이 생겨, 광조사면에서의 조도 분포의 균일도를 저하시켜 버린다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은, 복수의 필터판을 프레임과 그 살에 의해 유지하는 필터를 구비하는 광조사 장치에 있어서, 광조사면에서의 조도 분포의 균일도의 저하를 방지하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 있어서는, 광원과, 광의 입/출사면이 직사각형(즉 광축에 대해 수직 방향의 단면이 직사각형)인 복수의 렌즈가 나란히 배치되고, 상기 광원으로부터의 광을 입사하여 광조사면에서의 조도 분포를 균일하게 하는 인테그레이터 렌즈와, 상기 광원으로부터 방사되는 광 중 특정의 파장 범위의 광만을 투과하는 필터를 구비하고, 그 필터가 복수의 필터판이 프레임과 그 프레임의 살에 의해 유지되어 구성된 광조사 장치에 있어서, 상기 필터에 광이 조사되는 영역에서의 상기 필터의 프레임의 살이 신장되는 방향을, 인테그레이터 렌즈의 상기 직사각형을 구성하는 각 변의 방향에 대해 비스듬하게 되도록(평행이 되지 않도록), 또한 상기 인테그레이터 렌즈의 상기 직사각형의 대각선과는 평행이 되지 않도록 배치한다.

여기서, 상기 필터 및 인테그레이터 렌즈에 입사하는 광의 조도는, 광망의 중심 부분(광축의 근방)이 강하기 때문에, 이 부분에 필터의 살이 걸리지 않도록 배치하면, 살의 그늘의 영향을 보다 작게 할 수 있어, 조도 분포의 균일도의 저하 를 방지할 수 있다. 즉, 광축이 통과하는 렌즈 및 그것에 인접하는 렌즈 상에 살이 배치되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

또, 상기 필터에 광이 조사되는 영역에 있어서, 상기 필터의 모든 살이, 상기 인테그레이터 렌즈의 변에 대해 비스듬하게, 또한, 상기 렌즈의 대각선에 대해 평행이 되지 않도록 배치하는 것이 바람직하며, 이와 같이 하면 효과적으로 살의 그늘의 영향을 작게 할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 필터의 프레임의 살이 신장되는 방향을, 인테그레이터 렌즈의 각 변의 방향에 대해 비스듬하게 되도록, 또한 인테그레이터 렌즈의 직사각형의 대각선과는 평행이 되지 않도록 배치했으므로, 상기 살 부분의 그늘이, 인테그레이터 렌즈의 작용에 의해 피조사면의 조사 영역에서 합쳐지는 일이 없고, 프레임의 살에 의한 그늘이, 광조사면에서 분산되어, 조도 분포의 균일도의 저하를 방지할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시예의 광조사 장치의 개략 구성을 나타내는 도이다. 도 12와 동일한 구성의 것에 대해서는 동일한 번호를 붙이고 있다.

본 실시예에 있어서는, 광원(H)은, 피조사면(8)에 있어서 넓은 면적의 조사 영역이 얻어지도록, 2개의 램프(1a, 1b)와, 각 램프로부터의 광을 반사하여 집광하는 2개의 집광경(2a, 2b)으로 구성되어 있다. 구성에 대해서는 종래의 광조사 장치와 기본적으로는 동일하므로 생략한다.

광원(H)으로부터 출사한 광은, 제1 반사경(3)에 의해 광로가 바뀌어, 파장 선택을 위한 필터(10)나 셔터(20)를 통하여, 인테그레이터 렌즈(4)에 입사한다.

인테그레이터 렌즈(4)로부터 출사한 광은, 제2 반사경(5)에 의해 반사되고, 콜리메이터 렌즈(6)에서 평행광이 되어, 피조사면(8)에 조사된다.

도 2는, 본 실시예의 필터(10)의 구조이며, 9장의 직사각형 형상의 필터판(10a)을, 직사각형 형상의 프레임(유지틀)(10b)과 그 프레임(10b)에 종횡으로 형성한 4개의 살(10c)에 의해 유지한 필터를 나타내고 있다. 도 2(a)는 필터(10)를 광입사측에서 본 평면도이며, 도 2(b)는 (a)의 A－A단면도이다.

필터(10)는, 복수의 필터판(10a)과, 각 필터판(10a)을 유지하는 프레임(유지틀)(10b)과, 이 프레임(10b)에 대해 서로 평행하게 배치된 살(10c)로 구성된다.

필터판(10a)은, 상기한 바와 같이 석영이나 유리 등의 투명 기판에 무기 다층막이 증착된 것이며, 예를 들면 한변이 250mm~300mm인 정사각형이다.

필터판(10a)을 유지하는 프레임(유지틀)(10b)과 그 살(10c)은, 알루미늄제로, 프레임(10b)의 살(10c)의 폭은 5mm~10mm이며, 내측에는 오목부가 형성되고, 각 필터판(10a)은 이 오목부에 끼워져 유지된다.

도 3은, 인테그레이터 렌즈(4)를 광입사측에서 본 도이다. 이 도에 있어서는, 광조사 영역의 형상에 맞추어 형성된, 광축에 대해 수직 방향의 단면이 직사각형 형상인 렌즈(L)가 3×6=18개 배치되어 있다. 실제의 광조사 장치에 있어서 사용되는 인테그레이터 렌즈(4)의 렌즈(L)의 수는, 80개~100개가 된다.

도 4와 도 5는, 도 3에 나타낸 인테그레이터 렌즈(4)의 광입사측에, 도 2에 나타낸 필터(10)를 배치할 때의, 본 발명의 실시예의 구성을 나타내는 도이다. 도 4는 인테그레이터 렌즈(4)와 필터(10)를 광입사측에서 본 도이며, 도 5는 그 사시도이다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 필터(10)는, 그 프레임(10b)의 살(10c)이 인테그레이터 렌즈(4)의 각 렌즈(L)의 변에 대해 비스듬하게 되도록(각 렌즈(L)가 나란히 놓아지는 방향에 대해 프레임(10b)이 비스듬하게 되도록), 단 각 렌즈의 대각선과는 평행이 되지 않도록 배치한다.

즉, 각 렌즈(L)의 광입사면 상에, 각 프레임(10b)의 살(10c)을 광축 방향으로 투영시켰을 때, 각 살(10c)의 선형상의 그늘의 방향이 직사각형 형상의 각 렌즈(L)의 각 변과 평행이 되지 않도록, 또한, 각 렌즈의 상기 직사각형의 대각선과 평행이 되지 않도록 배치한다.

이와 같이 프레임의 살(10c)을 배치함으로써, 프레임의 살(10c)이 만드는 그늘에 의한 피조사면에서의 조도 분포의 균일도의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 도 4에 있어서는, 알기 쉽게, 인테그레이터 렌즈(4)의 크기에 반해, 필터(10)의 프레임(10b)을 극단적으로 굵게 나타내고 있다. 실제로는 좀 더 가늘며, 인테그레이터 렌즈의 입사면에 투영되는 프레임의 살(10c)의 그늘도 가늘다.

필터(10)의 프레임(10b)의 살(10c)을 상기와 같이 인테그레이터 렌즈(4)의 각 변의 방향에 대해 비스듬하게 되도록 배치하면, 조도 분포의 저하를 방지할 수 있는 이유를, 도 6과 도 7을 사용하여 설명한다.

도 6(a)은, 인테그레이터 렌즈(4)를 광입사측에서 본 도이다. 인테그레이터 렌즈(4)는, L1~L9의 번호로 나타낸 9개의, 단면이 정사각형인 렌즈로 구성되어 있는 것으로 한다. 그리고, 이 인테그레이터 렌즈에는, 원형의 광조사 에리어(광망)로서 나타낸 광이 입사하고 있는 것으로 한다.

도 6(b)과 (c)는, 이 인테그레이터 렌즈(4)의 광입사측에 필터(10)를 배치한 도이다.

설명을 간단하게 하기 위해서, 여기에서는, 필터(10)는 2장의 필터판(10a)을 프레임(필터틀)(10b)으로 유지한 것으로 하고, 2장의 필터판(10a) 사이에 있는 1개의 살(10c)이 인테그레이터 렌즈(4)의 광입사면에 그늘을 지게 하는 것으로 한다.

도 6(b)은, 필터(10)의 프레임(10b)의 살(10c)을, 인테그레이터 렌즈(4)의 각 렌즈(L)의 변과 평행하게, (프레임(10b)을 직사각형의 렌즈의 변과 평행하게) 배치한 경우이다. 도 6(c)은, 필터(10)의 프레임(10b)의 살(10c)을, 인테그레이터 렌즈의 각 렌즈가 나란히 놓아지는 방향에 대해 비스듬하게(프레임(10b)을 직사각형의 렌즈의 변에 대해 비스듬하게) 배치한 경우이다.

도 7은, 도 6에 나타낸 바와 같이 인테그레이터 렌즈(4)의 광입사측에 필터(10)를 배치한 경우의, 조도 분포를 나타내는 도이다. 또한, 이 도는, 상기 도 13과 동일한 이미지로 작성하고 있다.

도 7(a)(b)(c)는, 도 6(b)의 경우의 조도 분포이며, 도 7(d)(e)(f)는, 도 6(c)의 경우의 조도 분포이다.

도 7(a)(d)는, 각 렌즈로부터 출사하는 광의 조도 분포, 도 7(b)(e)는 그들을 합친 조도 분포, 도 7(c)(f)는 피조사면의 광조사 영역 전체의 조도 분포 이미 지를 나타내고 있다.

상기한 바와 같이, 인테그레이터 렌즈(4)는, 개개의 렌즈에 입사한 광을 피조사면의 조사 영역 전체에 투영한다. 그러나, 도 6(b)의 경우는, 프레임의 살의 그늘은 인테그레이터 렌즈의 렌즈 L2와 L5와 L8의 중앙을 상하로 횡단하고 있다.

그 때문에, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 렌즈 L5가 조사 영역에 투영하는 광의 조도 분포는, 중앙 부분의 조도가 저하한 것이 된다. 마찬가지로, 렌즈 L2와 L8이 투영하는 광의 조도 분포도, 중앙 부분의 조도가 저하한 것이 된다.

이들 조도 분포가, 인테그레이터 렌즈의 작용에 의해 피조사면의 조사 영역에서 합쳐지면, 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 렌즈 L2와 L5와 L8의 조도가 낮은 부분도 합쳐지게 된다. 따라서, 합쳐진 조도 분포는, 다른 부분에 비해 중앙 부분의 조도가 극단적으로 낮은(어두운) 것이 된다.

그 결과, 도 7(c)에 나타내는 바와 같이, 피조사면의 조사 영역을, 조도가 극단적으로 낮은(어두운) 영역이 횡단하게 된다. 그 때문에, 광조사 영역에 있어서, 원하는 조도 분포의 균일도(예를 들면 ±5%)를 얻을 수 없다.

이에 반해, 도 6(c)의 경우는, 프레임의 살의 그늘은 각 렌즈가 나란히 놓아지는 방향에 대해 비스듬하며, 프레임의 그늘은 렌즈 L2와 L5와 L8를 횡단하고 있지만, 그 장소는, 렌즈 L2는 우측, 렌즈 L5는 중앙 부근, 렌즈 L8은 좌측으로, 각각 장소가 상이하다.

그 때문에, 도 7(d)에 나타내는 바와 같이, 렌즈 L5가 조사 영역에 투영하는 광의 조도 분포는, 중앙 부분의 조도가 저하한 것이 되지만, 렌즈 L2가 투영하는 광의 조도 분포는, 우측 부분의 조도가 저하한 것이 되고, 렌즈 L8이 투영하는 광의 조도 분포는, 좌측 부분의 조도가 저하한 것이 되어, 각각의 조도가 낮은 부분은 일치하지 않는다.

따라서, 이들 조도 분포가, 피조사면의 조사 영역에서 합쳐지면, 도 7(e)에 나타내는 바와 같이, 렌즈 L2와 L5와 L8의 조도가 낮은 부분은 조사 영역 중에서 겹쳐지지 않고 분산하여, 프레임의 그늘의 영향은 있지만, 조도가 극단적으로 낮은(어두운) 영역은 생기지 않는다.

그 결과, 도 7(f)에 나타내는 바와 같이, 피조사면의 조사 영역을, 약간 조도가 낮은(어두운) 영역이 3개소 횡단하게 되지만, 그 부분의 조도 저하는 적다. 따라서, 광조사 영역에 있어서, 원하는 조도 분포의 균일도(예를 들면 ±5%)를 얻을 수 있다.

또한, 도 4에 있어서는, 필터(10)의 프레임(10b)이, 인테그레이터 렌즈(4)의 각 렌즈(L)의 변의 방향(각 렌즈가 나란히 놓아지는 방향)에 대해 약 45˚로 교차하도록 배치되어 있지만, 반드시 45˚가 최적이라고는 할 수 없다. 요점은, 각 렌즈(L)의 동일한 위치가 어두워 지지 않도록 하는 것이 중요하다.

따라서, 프레임(10b)의 살(10c)을 인테그레이터 렌즈(4)의 각 렌즈(L)의 변의 방향에 대해 비스듬하게 배치할 때, 각 렌즈의 대각선과는 평행이 되지 않도록(일치하지 않도록) 배치할 필요가 있다.

예를 들면, 도 8(a)에 나타내는 바와 같이, 인테그레이터 렌즈(4)의 각 렌즈(L)의 광축에 수직인 평면으로 잘랐을 때의 단면이 정사각형인 경우, 프레 임(10b)의 살(10c)을 각 렌즈(L)가 나란히 놓아지는 방향에 대해 45˚로 배치하면, 프레임의 살의 그늘은 인테그레이터 렌즈의 각 렌즈의 대각선과 일치하기(평행이 되기) 때문에 렌즈 L3, L5, L7에는 동일한 위치에 프레임의 살의 그늘이 투영된다. 따라서, 도 7에 있어서 설명한 바와 같이, 조도가 낮은 부분이 합쳐져, 조도가 극단적으로 낮은 부분이 광조사 영역을 비스듬하게 횡단하게 된다.

그 때문에, 이러한 경우는, 도 8(b)에 나타내는 바와 같이, 필터(10)의 살(10c)의 각 렌즈(L)의 변의 방향에 대한 각도를 조정하여, 살(10c)의 그늘이 각 렌즈(L)에 투영되는 위치를 상이하게 하도록 한다.

여기서, 인테그레이터 렌즈(4)에 입사하는 광의 조도는, 광망의 중심 부분(광축의 근방)이 강하기 때문에, 이 부분 상에 필터(10)의 살(10c)이 배치되면, 살(10c)의 그늘의 영향이 크게 나타난다.

예를 들면, 상기 도 6(b)(c)에 나타낸 바와 같이 필터(10)의 살(10c)이 인테그레이터 렌즈(4)의 중앙 부분을 통과하고 있는 경우, 도 7에 나타내는 바와 같이, 조도가 큰 광이 입사하는 인테그레이터 렌즈(4)의 중앙 부분의 렌즈(L5)를 통과하는 광에 살(10c)의 그늘의 영향이 강하게 나타난다.

따라서, 인테그레이터 렌즈의, 광망의 중심 부분에 배치된 렌즈 상에 필터(10)의 살(10c)이 배치되지 않도록 하면, 상기 살(10c)의 그늘의 영향을 작게 할 수 있다. 도 6의 예에서는 인테그레이터 렌즈(4)의 중앙 부분의 렌즈(L5), 즉, 광망의 광축이 통과하는 렌즈(및/또는 광축에 인접하는 렌즈) 상에 필터(10)의 살(10c)을 배치하지 않는 것이 바람직하다.

도 6에서는 렌즈(L)가 9개 배치되어 있는 경우를 나타냈지만, 상기 서술한 바와 같이 실제의 광조사 장치에서 사용되는 인테그레이터 렌즈의 렌즈 수는 좀 더 많다. 예를 들면, 도 9에 나타내는 바와 같이, 인테그레이터(4)의 렌즈(L)가 66개이며, 광축이 렌즈 L30, L31, L42, L43의 사이를 통과하고 있는 경우에는, 광축에 인접하는 렌즈 L30, L31, L42, L43 상에 필터(10)의 살(10c)이 걸리지 않도록 한다.

이상과 같이, 광망의 광축이 통과하는 렌즈(및/또는 광축에 인접하는 렌즈) 상에 필터(10)의 살(10c)이 배치되지 않도록 함으로써, 살(10c)의 그늘의 영향을 작게 할 수 있다.

상기 실시예에 있어서는, 필터를 인테그레이터 렌즈의 광입사측에 배치하는 예를 나타냈지만, 본 발명은, 다른 경우에도 적용할 수 있다.

도 10은, 필터(10)를 인테그레이터 렌즈(4)의 출사측에 배치한 예이다. 그 외의 구성은 도 1에 나타낸 것과 동일하며, 도 1과 동일한 구성의 것에 대해서는 동일한 번호를 붙이고 있다.

본 발명의 필터(10)를 인테그레이터 렌즈(4)의 출사측에 배치할 때, 인테그레이터 렌즈(4)로부터의 거리가 멀면, 필터(10)의 프레임(10b)의 살(10c)의 그늘이 그대로 피조사면에 투영되어 버린다. 그러나, 인테그레이터 렌즈(4)의 출사측에 가깝고, 각 렌즈로부터 출사한 광이 서로 겹치는 위치 전(인테그레이터 렌즈(4)에 가까운 측)이면, 필터(10)의 살(10c)이, 각 렌즈(L)의 변의 방향에 대해 비스듬하고, 또한 상기 렌즈의 대각선과는 평행이 되지 않도록 배치함으로써, 상기 실시예에 있 어서 나타낸 동일한 효과를 줄 수 있다.

즉, 인테그레이터 렌즈(4)의 출사측 가까이에, 필터(10)를 배치하고, 각 렌즈(L)의 광입출사면에 광축 방향으로 상기 살(10c)을 투영시켰을 때, 각 살(10c)의 그늘의 방향이 직사각형 형상의 각 렌즈(L)의 각 변과 평행이 되지 않도록, 또한, 각 렌즈의 상기 직사각형의 대각선과 평행이 되지 않도록 배치함으로써, 프레임의 살(10c)이 만드는 그늘에 의한 피조사면에 있어서의 조도 분포의 균일도의 저하를 방지할 수 있다.

도 11은, 인테그레이터 렌즈(4)를 광입사측의 렌즈군(4a)과 광출사측의 렌즈군(4b)으로 구성한 경우에 있어서, 본 발명의 필터(10)를 양 렌즈군(4a, 4b)의 사이에 배치한 예이다.

대형의 광조사 장치에 있어서는, 인테그레이터 렌즈(4)가 대형화하는 것에 의한 코스트의 상승을 방지하기 위해서, 인테그레이터 렌즈(4)를, 이 도면에 나타낸 바와 같이, 광입사측의 렌즈군(4a)과 광출사측의 렌즈군(4b)으로 나누어 구성하는 경우가 있다. 그러한 경우는, 필터(10)를 양 렌즈군의 사이에 배치하는 것을 생각할 수 있다. 그러한 경우도, 필터(10)의 살(10c)이, 인테그레이터 렌즈를 구성하는 각 렌즈(L)의 변의 방향(각 렌즈(L)가 나란히 놓아지는 방향)에 대해 비스듬하고, 또한 상기 렌즈(L)의 대각선과는 평행이 되지 않도록 배치함으로써, 상기 실시예에 있어서 나타낸 것과 동일한 효과를 줄 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예의 광조사 장치의 개략 구성을 나타낸 도이다.

도 2는 본 발명의 실시예의 필터의 구조를 나타낸 도이다.

도 3은 인테그레이터 렌즈를 광입사측에서 본 도이다.

도 4는 본 발명의 실시예의 인테그레이터 렌즈에 대한 필터의 배치예를 나타낸 도(광입사측에서 본 도)이다.

도 5는 본 발명의 실시예의 인테그레이터 렌즈에 대한 필터의 배치예를 나타낸 도(사시도)이다.

도 6은 본 발명에 있어서 조도 분포의 저하를 방지할 수 있는 이유를 설명하 는 도(1)이다.

도 7은 본 발명에 있어서 조도 분포의 저하를 방지할 수 있는 이유를 설명하는 도(2)이다.

도 8은 인테그레이터 렌즈의 각 렌즈가 정사각형인 경우에 있어서의 필터의 배치를 설명하는 도이다.

도 9는 인테그레이터 렌즈의 각 렌즈에 대한 필터의 살의 바람직한 배치예를 설명하는 도이다.

도 10은 본 발명의 필터를 인테그레이터 렌즈의 출사측에 배치한 경우의 구성예를 나타낸 도이다.

도 11은 인테그레이터 렌즈(4)를 광입사측의 렌즈군(4a)과 광출사측의 렌즈군(4b)으로 구성한 경우에 있어서, 본 발명의 필터를 인테그레이터 렌즈의 광입사측과 광출사측의 렌즈군 사이에 배치한 경우의 구성예를 나타낸 도이다.

도 12는 종래의 노광 장치 등의 광원 장치로서 이용되는 광조사 장치의 구성예를 나타낸 도이다.

도 13은 인테그레이터 렌즈에 의한 조도 분포의 균일화의 모습을 나타낸 도이다.

<부호의 설명>

1a, 1b : 램프 2a, 2b : 집광경

3 : 제1 반사경 4 : 인테그레이터 렌즈

5 : 제2 반사경 6 : 콜리메이터 렌즈

8 : 피조사면 10 : 필터

10a : 필터판 10b : 프레임

1Oc : 살 20 : 셔터

L1~L9 : 렌즈 H : 광원

Claims (1)

1. 광원과, 복수의 직사각형의 렌즈를 나란히 배치하고, 상기 광원으로부터의 광을 입사하여 광조사면에서의 조도 분포를 균일하게 하는 인테그레이터 렌즈와, 상기 광원으로부터 방사되는 광 중 특정의 파장 범위의 광만을 투과하는 필터를 구비한 광조사 장치에 있어서,

   상기 필터는, 복수의 필터판이 프레임과 그 프레임의 살(棧)에 의해 유지되어 구성되고,

   상기 살은, 상기 인테그레이터 렌즈의 상기 복수의 렌즈의 변의 방향에 대해 비스듬하고, 또한 상기 렌즈의 대각선과는 평행이 되지 않도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광조사 장치.

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