TW201131320A - Light irradiation device - Google Patents

Description

201131320 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於半導體積體電路及液晶顯示元件等的製 造所使用之身爲曝光裝置的光源裝置之光照射裝置。 【先前技術】 圖4係揭示關於先前技術之曝光裝置的光源裝置所使 用之光照射裝置的構造的圖。光照射裝置〗係由放射包含 紫外線之光的燈2、將從燈2射出之光加以集光的剖面爲橢 圓的集光鏡3、使光路徑折返的平面鏡4、於照射光之面（ 光照射面）Η用以使照度分佈均勻的積分器透鏡（也稱爲 複眼微透鏡（fly eye lens )) 5、使從積分器透鏡射出之 光的光路徑折返，並且使射入之光平行光化而加以射出的 準直鏡6等所構成。再者，設爲使用準直透鏡來代替準直 鏡的構造亦可。 於光照射面11置放遮罩10時，形成於遮罩的遮罩圖 案經由投影透鏡1 2，被投影至塗佈光阻劑的基板1 3上進行 曝光。再者，於曝光裝置也有不使用投影透鏡，使遮罩與 基板接近或密接來進行曝光者。 燈2係例如氙燈或超高壓水銀燈等之短弧形的放電燈 。集光鏡3係如上所述，剖面形狀爲橢圓形’燈2之發光部 的亮點（bright spot )位於集光鏡3的第1焦點’積分器透 鏡5的光射入面位於集光鏡3的第2焦點》 於此種光照射裝置中，在集光鏡3的頂面附近形成有 -5- 201131320 貫通孔3 1，燈2係在插通於此貫通孔3 1之狀態下，被未圖 示之保持構件固定。爲此，於形成有此集光鏡3之貫通孔 3 1的部份，不存在反射光，但是，即使存在也僅存在散亂 光等較弱之光。爲此，如圖4中以斜線部所示般，於積分 器透鏡5之射入之光，在照射集光鏡3所致之反射光的區域 內側（中央部附近），會產生相較於周圍，放射照度較低 的區域。再者，此種現象也稱爲「光減弱」，以下將照射 集光鏡3所致之反射光的區域內側之相較於周圍，放射照 度較弱的區域，稱爲光的弱光區域7。此種光的減弱係造 成在光照射面之照度降低。 爲了解決此種光的減弱所致之照度降低的問題，於專 利文獻1係揭示於照明光學裝置中，除了第1光源的燈之外 ，更具備身爲第2光源的雷射光源，將來自此雷射光源的 光，導入不存在有來自第1光源的光之區域，並與來自第1 光源的光合成。 於同公報中，作爲用以將來自第2光源的光與來自第1 光源的光合成之手段，揭示有反射來自第2光源之光的反 射鏡（同公報圖2、圖4、圖10)及傳達來自第2光源的光 之光纖（同公報圖6)，又，將來自第2光源的光通過之開 口設置於橢圆集光鏡的一部份（同公報圖8)、第1光源的 大小較小時係從形成於橢圓集光鏡的頂部之貫通孔射入來 自第2光源的光（同公報圖9)、於第1光源的光路徑內配 置第2光源（圖1 1 )等範例。 〔先前技術文獻〕 -6- 201131320 〔專利文獻〕 〔專利文獻1〕日本特開2005-234120號公報 【發明內容】 〔發明所欲解決之課題〕 如專利文獻1所記載般構成光照射裝置的話，可防止 於先前之裝置中產生之光不存在的區域產生。但是，在同 公報所示之構造中，如以下所示般，相較於先前，產生來 自射入至積分器之第1光源（燈）的光量減少，因此在分 光照射面之照度降低之問題。 如前述般，光的弱光區域係產生於照射集光鏡所致之 反射光的區域之內側。爲此，使用反射鏡或光纖將來自第 2光源的光導入光的弱光區域時，反射鏡的支持構件或光 纖本身橫跨藉由集光鏡反射之來自第1光源（燈）的光， 故其影子被投影至積分器透鏡的射入面，結果，在光照射 面之照度降低。又，於集光鏡的一部份設置開口，從此開 口導入來自第2光源的光時，因爲於集光鏡之反射來自燈 的光之面開孔，藉由集光鏡反射之來自燈的光量減少，故 在光照射部之照度會降低。 又，於第1光源的光路徑內配置第2光源時，因爲第2 光源本身會遮蔽集光鏡所反射之來自燈的光，在光照射面 之照度會降低。 又，從形成於集光鏡的頂部之貫通孔射入來自第2光 源的光時，本來，儘管縮小形成於集光鏡之貫通孔的直徑 201131320 而可提升反射效率，爲了射入來自第2光源的光而無法縮 小貫通孔的直徑。所以，藉由集光鏡反射之來自燈的光量 會減少，而在光照射面之照度降低。進而，在集光鏡附近 配置第2光源，但是，此係在發光時成爲高溫之第1光源（ 燈）附近配置第2光源，所以，需要用以冷卻第2光源之大 規模系統而缺乏實現性。 本發明係有鑒於前述問題點，目的爲於將第2光源的 光，導入不存在來自第1光源的光之區域，與來自第1光源 的光合成的光照射裝置中，以不減少從第1光源的光射出 之光量之方式，合成來自第2光源的光。 〔用以解決課題之手段〕 於本發明中，如以下所述，解決前述課題。 於使來自第1光源的光往積分器透鏡之方向反射的平 面鏡之被照射來自第1光源的光之區域包圍的放射強度較 弱之光的弱光區域，形成貫通孔，從此貫通孔導入來自第 2光源的光。再者，第2光源係例如爲雷射二極體’來自雷 射二極體的光係使用光纖，從平面鏡的背面側經由貫通孔 而導入。 〔發明的效果〕 於本發明中，可取得以下效果。 因爲將第2光源配置於平面鏡的背面側，第2光源本身 及其支持構件，又，用以將來自第2光源的光合成於來自 201131320 第1光源（燈）的光之光纖等，不會遮蔽集光鏡所反射之 來自燈的光。雖然於平面鏡形成貫通孔，但是，因爲其部 份爲放射照度較弱之弱光區域，故不會降低來自燈的光之 反射效率。 又，不需擴大集光鏡的貫通孔，藉由集光鏡反射之來 自第1光源（燈）的光量並不會減少。所以，不減少射入 至積分器之來自第1光源（燈）的光量，可合成來自第2光 源的光，可防止在光照射面之照度的降低。進而，第2光 源係配置於離開發光時成爲高溫之第1光源較遠的位置， 也不需要用以冷卻第2光源的大規模系統。 【實施方式】 於圖1揭示曝光裝置的光源裝置所使用之本發明的光 照射裝置之構造的圖。 本發明的光照射裝置係除了使光路徑折返的平面鏡4 與配置於其背面側的第2光源之外，基本上與圖4構造相同 。光照射裝置1係由放射包含紫外線之光的燈2、將從燈2 射出之光加以集光的剖面爲橢圓的集光鏡3、使光路徑折 返的平面鏡4、於照射光之面（光照射面）1 1用以使照度 分佈均勻的積分器透鏡（複眼微透鏡）7、使從積分器透 鏡5射出之光的光路徑折返，並且使射入之光平行光化而 加以射出的準直鏡6等所構成。 燈2係例如氙燈或超高壓水銀燈等之短弧形的放電燈 。集光鏡3係如上所述，剖面形狀爲橢圓形，燈2之發光部 -9- 201131320 的亮點位於集光鏡3的第1焦點，積分器透鏡5的光射入面 位於集光鏡3的第2焦點。在此，燈2與反射從燈2射出之光 的集光鏡3相當於第1光源。在集光鏡3的頂面附近形成有 貫通孔3 1，燈2係在插通於此貫通孔3 1之狀態下，被未圖 示之保持構件固定。爲此，於形成有此集光鏡3之貫通孔 3 1的部份，不存在反射光，但是，即使存在也僅存在散亂 光等較弱之光。 於圖2揭示平面鏡4附近的放大圖。 平面鏡4係使集光鏡3所反射之光往積分器透鏡5之方 向反射的平面反射鏡。大小係例如3 0 0 m m X 2 5 0 m m。對此平 面鏡4照射集光鏡3所反射之光時，於平面鏡4上係與先前 相同，形成產生光的減弱之環狀的光照射區域。在此，於 平面鏡4之集光鏡3的反射光所致之環狀的光照射裝置所包 圍之放射照度較弱的區域，亦即，光減弱的區域7，形成 有大小小於弱光區域之例如直徑2mm程度的貫通孔4 1。 然後，於平面鏡4的背面側配置雷射二極體LD。雷射 二極體LD係因爲有射出紫外線區域（例如波長3 75nm及 405 nm )之光者，故可適切選擇其。於雷射二極體LD的光 射出側，安裝捆束多數細光纖的光纖束F的光射入端。光 纖束F的光射入端係以從平面鏡4的背面側接近平面鏡4的 貫通孔41，來自雷射二極體LD的光朝向積分器7之方式配 置。在此，雷射二極體LD與射出來自雷射二極體LD之光 的光纖F相當於第2光源。再者’光纖束F的光射出端係插 入至貫通孔4 1中亦可，但是’需使射出端的前端不從平面 -10- 201131320 鏡4表面突出。此係爲了使於光纖束F的光射出端，被照射 散亂光而產生更多雜散光之狀況不發生。 來自雷射二極體LD的光係藉由光纖束F被導引至平面 鏡4的貫通孔41爲止而射出。射出之來自雷射二極體LD的 光8係隨著朝向積分器透鏡7前進而擴大。然後，於積分器 透鏡5的光射入面S中，來自雷射二極體LD的光8係塡滿集 光鏡3所致之反射光的光照射裝置所包圍之光減弱的區域7 。所以，於積分器透鏡5係射入放射照度較弱之區域所沒 有的光。 藉由積分器透鏡5以在光照射面11之照度分佈成爲均 勻之方式被調整的光，係利用準直鏡6，中心光線成爲平 行而照射至置放於光照射面1 1的遮罩1 0。然後，形成於遮 罩10的遮罩圖案係經由投影透鏡12被投影至基板13上。 作爲第2光源而使用雷射二極體的理由，係因爲從雷 射二極體射出之光的亮度較高，可利用細光纖取出放射照 度較強的光，所以，即使形成於平面鏡4之貫通孔41的直 徑較小，也可導入強光。如前述般，形成於平面鏡4之貫 通孔4 1的直徑係必須小於弱光區域7的大小。 再者，從雷射二極體LD射出之光干擾性較高，在光照 射面1 1中易於產生稱爲散斑之斑點模樣的照度分佈，爲此 ，曝光結果會產生不均。 此散斑係因產生於光學系零件的表面之微小凹凸等所 致之散亂光的干擾導致者，如雷射之同調性較高，因爲干 擾性較高之光而易於產生。然後，產生散斑的話則會產生 -11 - 201131320 曝光不均。對了爲了防止此狀況來說，如圖3所示，使用 複數個獨立之雷射二極體LD (同圖中爲3個），捆束連接 於各LD之光纖F，插入至平面鏡4的貫通孔41。如此構成的 話，從各雷射二極體LD射出之光係因爲各個散斑相互重疊 ，可減輕曝光不均。 又，如圖3，組合複數雷射二極體LD時，也可設爲從 各雷射二極體LD射出之光的波長不同。如此一來，可使光 照射面之光的分光分佈變化，例如可使感度波長不同之複 數種類的光阻劑曝光。 【圖式簡單說明】 〔圖1〕揭示曝光裝置的光源裝置所使用之本發明的 光照射裝置之構造的圖。 〔圖2〕本發明之光照射裝置的平面鏡附近的放大圖 〇 〔圖3〕揭示本發明之變形例的圖。 〔圖4〕揭示關於先前技術之曝光裝置的光源裝置所 使用之光照射裝置的構造的圖。 【主要元件符號說明】 1 :光照射裝置 2 :燈 3 :集光鏡 4 :平面鏡 -12- 201131320 5 :積分器透鏡 6 :準直鏡 7 :光的弱光區域 8 :來自雷射二極體LD的光 1 0 :遮罩 1 1 :光照射面 1 2 :投影透鏡 1 3 :基板 3 1 :形成於集光鏡之貫通孔 4 1 :形成於平面鏡之貫通孔 F :光纖 LD :雷射二極體 5 :積分器透鏡的光射入面 -13-

Claims (1)

1. 201131320 七、申請專利範圍： 1.—種光照射裝置，係具備： 燈’係放射包含紫外線的光； 橢圆集光鏡’係反射從前述燈放射之光並加以集光， 於頂點附近形成燈通過之貫通孔； 積分器’係射入藉由前述橢圓集光鏡所集光之光，使 光照射部之照度分佈均勻化；及 平面鏡’係使藉由前述橢圓集光鏡所反射之光，往前 述積分器的方向反射； 其特徵爲： 於前述平面鏡’係於被照射來自橢圓集光鏡之反射光 的區域包圍之放射照度較低的區域形成有貫通孔，來自設 置於前述平面鏡的背面側之雷射二極體之光，經由前述貫 通孔而射出。 2 ·如申請專利範圍第1項所記載之光照射裝置，其中 前述雷射二極體’係由獨立之複數雷射二極體所構成 -14-