KR20110001876A - 인터그레이터 및 그 인터그레이터를 이용한 광 조사 장치 - Google Patents

Abstract

렌즈와 렌즈의 사이에 간극이 생기지 않도록 간편하게 조합할 수 있는 구조를 가지는 인터그레이터 및 이를 이용한 광 조사 장치를 제공하는 것으로서, 직사각형 형상의 렌즈(41)를 측면이 접하도록 한방향으로 배열하고, 저융점 유리에 의해 서로 융착시켜, 가늘고 긴 형상의 렌즈 세그먼트(42)를 형성한다. 그 길이 방향의 양단에는, 유리판으로 이루어지는 지지재 판(43)이 접속된다. 렌즈 세그먼트(42)의 지지재 판(43)을 지지 프레임(51a, 51b)의 홈(51c)에 끼워넣고, 복수의 렌즈 세그먼트(42)를 간극없이 배열하고, 양측에 지지 프레임(51d)을 부착하여 인터그레이터의 렌즈 유닛을 제작한다. 이와 같이 구성된 2쌍의 렌즈 유닛을 하우징 내에 대향시켜 배치하여 인터그레이터를 구성한다. 이와 같이 구성된 인터그레이터는, 광원으로부터 나온 광을 피조사면에 조사하는 광 조사 장치에 있어서 조도 분포를 균일하게 하기 위해서 이용된다.

Description

인터그레이터 및 그 인터그레이터를 이용한 광 조사 장치{INTEGRATOR AND LIGHT ILLUMINATING APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은, 광 조사 영역에서의 조도 분포를 균일하게 하는 인터그레이터, 및, 그 인터그레이터를 구비한 광 조사 장치에 관한 것이다.

노광 장치 등의 광원 장치로서 광 조사 장치가 이용되고 있다(예를 들면 특허 문헌 1 참조).

도 5에, 노광 장치 등의 광원 장치로서 일반적으로 이용되는 광 조사 장치의 구성예를 나타낸다. 램프(101)로부터 출사한 광은, 집광경(102)에 의해 집광 되어, 제1의 반사경(103)에 의해 광로를 되돌아와, 셔터(104)를 통해 인터그레이터(105)에 입사한다.

인터그레이터(105)는, 그 렌즈에 입사한 광의 조도 분포를 피조사면에 있어서 균일하게 하는 기능을 가진다. 그리고 인터그레이터(105)로부터 출사한 광은, 제2의 반사경(106)에 의해 반사되어, 콜리메이터 렌즈(107)에 입사한다. 콜리메이터 렌즈(107)로부터 출사하는 광은 평행광이 되어, 피조사면(108)에 조사된다. 도 5의 경우, 피조사면(108)에는 마스크(M)가 놓여지고, 마스크(M)에 형성된 마스크 패턴이, 투영 렌즈(109)를 통해, 기판(W) 상에 투영되어 노광된다.

또한, 투영 렌즈(109)를 이용하지 않고, 마스크(M)와 기판(W)을 밀착 또는 근접시키고, 마스크 패턴을 기판 상에 노광하는 장치에 대해서도, 광 조사 장치의 구성은 동일하다. 또한, 피조사면에, 마스크(M)가 아니라 피처리물을 배치하고, 광을 조사하여, 광 화학 반응에 의해 피처리물의 개질 등을 행하는 경우도 있다. 예를 들면, 액정 표시 소자용의 광 배향막을 배치하여, 광 배향 처리 등을 행하고 있다.

인터그레이터(105)는, 수십∼백정도의 렌즈를 종횡 방향으로 병렬 배치한 것이다. 각 렌즈가 입사광을 분할하고, 분할된 광이 조사면에서 서로 겹쳐짐으로써, 조도 분포를 균일하게 한다. 즉, 인터그레이터(105)에 입사하는 광의 조도 분포가 불균일하고, 각 렌즈에 입사하는 광의 세기가 달라도, 그 출사광이 동일 조사면을 겹쳐 조사함으로써, 균일한 조도 분포로 된다. 이러한 인터그레이터(105)를 이용함으로써, 피조사면의 조도 분포를 ±5% 정도로 할 수 있다.

일본국 특허공개 2002－237442호 공보

상기와 같은 인터그레이터는, 1매의 유리로부터 깎아낼 수 없고, 개개의 렌즈를 조합하여 제작된다. 각 렌즈는 직사각형으로 정밀도 좋게 마무리된 것인데, 유리로부터 깎아낸 것이므로, 종횡 방향으로 제작 상의 오차가 있다. 크기가 균등하지 않은 렌즈를, 종횡 방향으로 정밀하게 병렬 배치하지 않으면 안되어, 어려운 작업을 필요로 한다.

특히, 렌즈와 렌즈의 사이는, 피조사면의 조도 분포 이상의 원인이 되는 간극이 생기지 않도록 해야 하기 때문에, 결합에는 숙련된 기능을 필요로 한다. 또한, 렌즈와 렌즈의 사이에 간극이 생기지 않도록, 결합재를 많이 가지고 접합부분을 너무 크게 해도, 접합부분의 그림자가 생겨 광의 이용 효율이 저하해 버린다.

본 발명은, 이상과 같은 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 렌즈와 렌즈의 사이에 간극이 생기지 않도록 간편하게 조합할 수 있는 구조를 가지는 인터그레이터 및 이 인터그레이터를 이용한 광 조사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 있어서는, 상기 과제를 다음과 같이 해결한다.

(1) 복수의 직사각형 형상의 렌즈를 조합하여 구성된 면형상의 렌즈 유닛이, 하우징의 양단에 대향하여 배치된 인터그레이터에 있어서, 상기 렌즈 유닛을 다음과 같이 형성한다.

직사각형 형상의 렌즈를 한방향으로 맞대어 서로 융착시킨 가늘고 긴 형상의 복수의 렌즈 세그먼트를, 상기 렌즈의 렌즈면이 면형상이 되도록 상기 한방향과는 직교하는 방향으로, 융착 혹은 접착시키지 않고 간격을 좁혀 배열하여 면형상의 렌즈 유닛을 형성한다.

즉, 직사각형 형상의 렌즈를 한방향으로 맞대어 서로 융착시켜, 가늘고 긴 형상의 렌즈 세그먼트를 구성한다. 그리고, 이 렌즈 세그먼트의 상기 한방향과는 직교하는 방향의 단면을 서로 맞대어, 간격을 두지않고 배열하여 면형상의 렌즈 세그먼트를 구성한다.

상기 렌즈 세그먼트의 상기 한방향에 직교하는 방향의 단면은, 상기 단면을 맞대었을 때 간극이 생기지 않도록 평면형상으로 되고, 융착 혹은 접착시키지 않고 간격을 좁혀 배열된다.

(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 렌즈 세그먼트의 길이 방향의 양단에 유리판을 부착하고, 길이 방향을 따라 신장되는 홈을 가지는 지지 프레임의 홈에, 렌즈 세그먼트의 상기 유리판을 끼어넣어, 상기 렌즈 유닛을 지지 프레임에 의해 둘러싼다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)의 인터그레이터를 이용하여, 광원과 상기 인터그레이터로부터 출사되는 광을 평행광으로 하는 콜리메이터 렌즈와, 상기 콜리메이터 렌즈를 통과한 광이 조사되는 피조사면을 가지는 광조사 장치를 구성한다.

본 발명에 있어서는, 이하의 효과를 얻을 수 있다.

(1) 직사각형 형상의 렌즈를 한방향으로 맞대어 서로 융착시켜 가늘고 긴 형상의 복수의 렌즈 세그먼트를 구성하고 있고, 개개의 렌즈의 맞댄면을 절삭하여 한방향으로 접속함으로써, 가늘고 긴 형상의 렌즈 세그먼트를 제작할 수 있다. 이 때문에, 개개의 렌즈 세그먼트에 있어서, 렌즈와 렌즈의 접속면에 간극이 생기기 어렵게 할 수 있다. 또한, 이 단계에서는, 렌즈를 한방향으로 접속하고 있는 것만으로, 렌즈를 종횡 방향으로 접속하지 않기 때문에, 비교적 용이하게 조립할 수 있다.

다음에, 상기와 같이 제작한 렌즈 세그먼트를 상기 한방향과는 직교하는 방향으로, 융착 혹은 접착시키지 않고 간격을 좁혀 배열하여 렌즈 유닛을 구성하고 있으므로, 렌즈가 종횡 방향으로 면형상으로 병렬 배치된 렌즈 유닛을 용이하게 정밀도 좋게 조립할 수 있다.

또한, 렌즈 세그먼트의 상기 한방향과는 직교하는 방향의 단면에 요철 등이 있어도, 개개의 렌즈 세그먼트의 맞댄면을 절삭하는 등으로 하여, 평면형상으로 하면, 렌즈와 렌즈의 사이에 간극이 생기지 않도록 간편하게 조합할 수 있다.

(2) 상기 렌즈 세그먼트의 길이 방향의 양단에 지지재가 되는 유리판을 부착하고, 길이 방향을 따라 연장되는 홈을 가지는 지지 프레임의 홈에 상기 유리판을 끼어넣고, 상기 유리판을 슬라이드시켜 지지 프레임에 장착함으로써, 렌즈 유닛을 용이하게 조립할 수 있다.

(3) 가늘고 긴 형상의 렌즈 세그먼트를 융착 혹은 접착시키지 않고 간격을 좁혀 배열하여 면형상의 렌즈 유닛을 형성하고 있으므로, 어느 1개의 렌즈에 오염이나 손상이 생겨도, 그 렌즈를 포함하는 렌즈 세그먼트를 용이하게 교환할 수 있다.

이 때문에, 렌즈 유닛의 수복 작업이 용이하고, 또한, 렌즈 유닛 전체가 아니라, 렌즈 세그먼트를 1개 교환하면 되므로, 교환 부품의 비용도 낮아진다.

도 1은 본 발명의 실시예의 인터그레이터의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예의 렌즈 유닛의 구성을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 렌즈 세그먼트의 제작 방법의 일예를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 인터그레이터를 광 조사 장치에 적용한 경우의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 5는 광 조사 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.

도 1은 본 발명의 실시예의 인터그레이터의 구성예를 나타내는 도면이고, 도 1(a) (b)는 외관도, (c)는 광의 입사 방향에 따라 절단한 단면도이다.

도 1에 도시하는 인터그레이터(4)는, 주로, 피조사면이 큰 대형의 노광 장치에 이용되는 타입이다. 피조사면이 커지면, 인터그레이터에 넣어지는 개개의 렌즈도 일반적으로 커진다. 인터그레이터에는, 로드형상의 렌즈를 이용하는 경우도 있는데, 렌즈가 커지면 고가로 되어 비용 상승의 원인이 된다.

이 때문에, 도 1에 나타내는 것에서는, 예를 들면 도 1(a)에 나타내는 것과 같은 원형상의 개구 혹은 (b)에 나타내는 것과 같은 직사각형 형상의 개구를 가지는 알루미늄으로 이루어지는 하우징(50) 내에, 종횡 방향으로 병렬 배치된 직사각형 형상의 렌즈를 가지는 렌즈 유닛(40a, 40b)을 대향시켜 배치하고 있다. 렌즈 유닛(40a, 40b)은 도 1(c)에 나타내는 바와같이 지지 프레임(51)에 의해 지지되고, 상기 하우징(50) 내에 부착된다.

한쪽의 렌즈 유닛(40a)에 입사된 광은, 하우징(50)에 의해 새지 않도록 되어 있고, 다른쪽의 렌즈 유닛(40b)으로부터 출사한다. 로드형상의 랜즈를 이용한 경우와 동일한 효과가 얻어진다.

또한, 여기서는, 상기 개개의 직사각형 형상의 렌즈가 종횡 방향으로 병렬 배치된 것을 렌즈 유닛(40)(40a, 40b)이라고 하고, 렌즈 유닛(40)이 지지 프레임(51)에 의해 지지된 상태의 것을 렌즈 프레임(44)이라고 한다. 또한, 렌즈 유닛을 구성하는 개개의 렌즈를 렌즈(41)라고 하고, 이 렌즈(41)를 한방향으로 맞대어 서로 융착시켜 구성된 가늘고 긴 형상의 렌즈군을 렌즈 세그먼트(42)라고 한다.

도 2는, 렌즈 유닛(렌즈 프레임)의 구성을 설명하기 위한 사시도이다.

동 도면에 도시하는 바와같이, 렌즈 유닛(40)은, 렌즈(41)가 세로 방향으로 조합된 복수의 가늘고 긴 형상의 렌즈 세그먼트(42)를, 상기 렌즈(41)의 렌즈면(광이 입출사하는 면)이 면형상이 되도록 가로 방향으로 맞대어 배열하여 구성되어 있다.

가늘고 긴 형상의 렌즈 세그먼트가 복수 배열하여 직사각형 형상으로 구성된 렌즈 유닛(40)은, 그 주위가 알루미늄 등으로 이루어지는 지지 프레임(51)(51a, 51b, 51d)으로 둘러싸여 있다.

렌즈 세그먼트(42)의 길이 방향의 양단에는, 렌즈 가공이 이루어져 있지 않은 판형상의 유리인 지지재 판(43)이 접속되고, 지지재가 형성되어 있다.

또한, 지지재 판(43)에 대향하는 한쌍의 지지 프레임(51a, 51b)에는, 길이 방향을 따라 신장되는 홈(51c)이 형성되고, 렌즈 세그먼트(42)의 가이드 레일로서 기능하도록 되어 있다. 즉, 렌즈 세그먼트(42)의 지지재 판(43)이, 지지 프레임(51a, 51b)의 홈(51c)에 슬라이드하여 끼워넣을 수 있도록 구성되어 있다.

렌즈 세그먼트(42)의 지지재 판(43)을 상기와 같이 지지 프레임(51a, 51b)의 홈(51c)에 끼워넣어, 복수의 렌즈 세그먼트(42)를 간극없이 배열한 후, 양측에 지지 프레임(51d)을 부착함으로써, 렌즈 프레임(44)이 제작된다.

지지 프레임(51d)의 길이 방향의 양단에, 예를 들면 상기 지지재 판(43)과 동일한 형상의 지지재(51e)를 설치해 두면, 이 지지재(51e)를 한쌍의 지지 프레임(51a, 51b)의 홈(51c)에 끼어 넣어, 고정함으로써 렌즈 프레임(44)를 용이하게 조립할 수 있다.

도 3은 렌즈 세그먼트의 제작 방법의 일예를 설명하는 도면이다.

렌즈 세그먼트(42)는, 직사각형 형상의 렌즈(41)를 측면이 접하도록 한방향으로 배열하고, 인접하는 렌즈의 측면을 저융점 유리(45)에 의해 서로 융착시킨 가늘고 긴 형상의 것이다. 길이 방향의 양단에는, 상기한 것처럼 렌즈 가공이 되어 있지 않은 판형상의 지지재가 형성되어 있다.

우선, 도 3(a)에 도시하는 바와같이, 렌즈(41)를 맞대는 측면에 대해서 수직 방향의 치수가, 소정의 길이(a)가 되도록 깎는다. 이어서, 상호 렌즈(41)를 저융점 유리(45)에 의해 융착하여, 한방향으로 쌓아올린다.

여기서는, 개개의 렌즈(41)의 상하의 접속면을 절삭면으로 하여, 가로 방향을 의식하지 않고 세로 방향으로 접속하면 되므로, 접속면에 간극이 생기기 어려워진다.

소정의 매수의 렌즈(41)를 융착하면, 그 길이 방향 양단에, 유리판으로 형성되는 지지재용의 지지재 판(43)을 부착한다.

다음에, 도 3(b)에 도시하는 바와같이, 렌즈(41)를 쌓아올린 한방향에 대해서 직교하는 방향에 대해서, 치수가 소정의 길이(b)가 되도록, 가늘고 긴 형상의 렌즈군의 측면인 장변면을 깍는다. 절삭면이 직선면이므로, 치수의 깎아냄 작업이 용이하다.

이와 같이 하여 렌즈군을 형성함으로써, 개개의 렌즈의 세로 방향의 치수 a와 가로 방향의 치수 b를 정밀도 좋게 낼 수 있다. 이와 같이 하여 제작된 가늘고 긴 형상의 렌즈군(렌즈 세그먼트(42))을 복수 형성한다.

이어서, 도 3(c)에 도시하는 바와같이, 각각의 가늘고 긴 형상 렌즈군(렌즈 세그먼트(42))의 세로 방향의 길이가 일치하도록, 아래쪽의 지지재 판(43)을 깎는다.

이와 같이 형성된 렌즈 세그먼트(42)를, 상기한 것처럼 지지 프레임(51)의 홈에 지지재의 부분을 삽입하여 순서대로 보내 채워 렌즈 유닛을 형성한다.

본 실시예에 의하면, 렌즈 세그먼트(42)끼리 융착할 필요가 없으므로, 작업이 용이하고, 가열 융착을 반복하지 않기 때문에, 뒤틀림이 생기기 어렵다. 또한, 개개의 렌즈 세그먼트의 맞댄면을 절삭면으로 하면, 렌즈와 렌즈의 사이에 간극이 생기지 않도록 간편하게 조합할 수 있다.

또한, 가늘고 긴 형상의 렌즈 세그먼트를 지지 프레임의 홈에 따라 순서대로 좁혀 렌즈 유닛을 형성하고 있으므로, 어느 1개의 렌즈에 오염이나 손상이 생겨도, 그 렌즈를 포함하는 렌즈 세그먼트를 교환하는 것만으로 된다. 렌즈 세그먼트의 교환 작업도 용이하고, 또한 렌즈 유닛 전체가 아니라, 렌즈 세그먼트를 1개 교환하면 되므로, 교환 부품의 비용도 낮아진다.

도 4는 본 발명의 인터그레이터를 광 조사 장치에 적용한 경우의 구성예를 나타내는 도면이다.

도 4에 있어서, 광 조사 장치에는, 예를 들면 램프(1a)와 미러(1b)로 구성되는 광원부(1)가 설치되고, 광원부(1)의 램프(1a)에는, 제어부(10)에 의해 제어되는 램프 전원(11)으로부터 전력이 공급된다. 도 4의 예에서는, 램프(1a)와 미러(1b)로 구성되는 광원이 2개 설치된 예가 나타나 있다.

광원부(1)로부터의 광은, 평면경(2)에서 반사되어, 셔터(3)를 통해 본 발명의 인터그레이터(4)에 입사한다. 인터그레이터(4)는 광 조사 영역에 있어서 조도 분포를 균일하게 함과 더불어 원하는 형상의 광 조사 영역을 형성한다.

인터그레이터(4)는 상기 도 1에 도시한 것처럼, 하우징(50) 내에 종횡 방향으로 병렬 배치된 직사각형상의 렌즈를 가지는 렌즈 유닛(40a, 40b)을 대향시켜 배치한 것이다.

인터그레이터(4)로부터 출사한 광은, 콜리메이터 미러(5)에서 중심광선이 평행으로 되어 광 조사면(6)에 조사된다.

광 조사면(6)에는, 예를 들면 상기 도 5에 도시한 것처럼, 마스크 스테이지에 지지된 마스크가 배치되고, 광 조사 장치로부터의 광은, 이 마스크를 통하여 워크 스테이지 상에 지지된, 레지스트 등의 감광제가 도포된 디스플레이 패널 기판이나 프린트 기판, 또는 컬러 필터 기판과 같은 워크에 조사된다. 마스크에는 패턴이 형성되어 있고, 마스크 형성된 패턴이 워크 상의 감광제에 노광 형성된다.

1 : 광원부 1a : 램프
1b : 미러 2 : 평면경
3 : 셔터 4 : 인터그레이터
5 : 콜리메이터 미러 6 : 광 조사면
10 : 제어부 11 : 램프 전원
40, 40a, 40b : 렌즈 유닛 41 : 렌즈
42 : 렌즈 세그먼트 43 : 지지재 판
44 : 렌즈 프레임 45 : 저융점 유리
50 : 하우징 51, 51a, 51b, 51d : 지지 프레임
51c : 홈 51e : 지지재

Claims (3)

1. 복수의 직사각형 형상의 렌즈를 조합하여 구성된 면형상의 렌즈 유닛이, 하우징의 양단에 대향하여 배치된 인터그레이터에 있어서,
   상기 렌즈 유닛은, 직사각형 형상의 렌즈를 한방향으로 맞대어 서로 융착시킨 가늘고 긴 형상의 복수의 렌즈 세그먼트로 구성되고, 상기 렌즈 세그먼트를 상기 한방향과는 직교하는 방향으로, 융착 혹은 접착시키지 않고 간격을 좁혀 배열하여 형성된 것임을 특징으로 하는 인터그레이터.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 렌즈 유닛은 지지 프레임에 의해 둘러싸이고,
   상기 렌즈 세그먼트의 길이 방향의 양단에 유리판이 부착되고,
   상기 지지 프레임은, 상기 유리판에 대향하는 변에, 길이 방향을 따라 연장되는 홈을 가지고,
   상기 렌즈 세그먼트의 유리판이, 상기 지지 프레임의 홈에 끼워넣어져 있는 것을 특징으로 하는 인터그레이터.
3. 청구항 1 또는 2에 기재된 인터그레이터와, 광원과, 상기 인터그레이터로부터 출사되는 광을 평행광으로 하는 콜리메이터 렌즈와, 상기 콜리메이터 렌즈를 통과한 광이 조사되는 피조사면을 가지는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.

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