TWI459156B

TWI459156B - Light irradiation device

Info

Publication number: TWI459156B
Application number: TW099106465A
Authority: TW
Inventors: Kazuyoshi Suzuki; Kota Suzuki
Original assignee: Ushio Electric Inc
Priority date: 2009-04-23
Filing date: 2010-03-05
Publication date: 2014-11-01
Also published as: CN101872133A; KR101373993B1; JP5471006B2; JP2010256531A; TW201039071A; CN101872133B; KR20100117017A

Description

光照射裝置

本發明係關於半導體元件或印刷基板、液晶基板等之製造用之曝光裝置所使用的光照射裝置，尤其係關於具備有複數燈光之燈的光照射裝置。

以半導體元件或印刷基板、液晶顯示基板之曝光裝置所使用的光源而言，主要係使用自數kw至數10kw的大型超高壓水銀燈。該等燈的可靠性亦高，自以往以來一直被採用。

近年來，液晶顯示基板或印刷基板的大面積化不斷發展，伴隨此，在曝光裝置中亦期待光照射區域的擴大，曝光用光源亦被要求大型化。

以其對策而言，例如專利文獻1所示，由複數燈及將由該燈所放射的光進行反射的反射鏡(聚光鏡)而構成光源的光照射裝置已被提出。

在第5圖中，以習知技術而言，顯示專利文獻1所記載之光照射裝置的構成。

以光源10而言，使用2燈光的燈1a、1b及2枚聚光鏡2a、2b。聚光鏡2a、2b為橢圓聚光鏡，以各自的第2焦點f為相一致的方式予以配置。其中，聚光鏡2a、2b係以將所反射的光作出射的開口朝上的方式予以配置。

第6圖係顯示第5圖所示之光源10之構成圖。如該圖所示，聚光鏡2a、2b係將包含開口部的一部分相對於聚光鏡2a、2b的光軸L呈斜向切取，以該經切取的切斷面S彼此呈平行而共有聚光鏡2a、2b的第2焦點f的方式予以配置。如上所示，在排列複數光源的裝置中，之所以將聚光鏡的一部分形成缺口而排列係因為無須加大光照射面8中的準直角(視角)，即可提高光的利用效率，而提高光照射面8的照度之故。

返回第5圖，來自光源10的光係在第1平面鏡3折返，入射至被置放在聚光鏡2a、2b的第2焦點f的位置的積分器透鏡4。藉由積分器透鏡4而被調整為在光照射面8的照度分布成為均一的光係透過光閘5，在第2平面鏡6折返，在準直器透鏡7使中心光線呈平行而照射在光照射面8。

最近為了以高照度來照射更為寬廣的區域，如專利文獻2所示，具備有4燈光的燈的曝光用光源亦已被提出。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2004-245912號公報

[專利文獻2]日本特開2008-83586號公報

第7圖係顯示在具備有4燈光的燈的光照射裝置中，燈與聚光鏡之配置的一例圖，第8圖係顯示如第7圖所示配置有4燈光的燈時的光源部10的全體構成圖。

如第7圖所示，4燈光的燈1a、1b、1c、1d(以下亦有統稱標記為燈1的情形)係分別被配置在圖中虛線所示的四角形的頂點，將由各燈所放射的光作反射的4枚聚光鏡2a、2b、2c、2d(以下亦有統稱標記為聚光鏡2的情形)亦配置在其周圍。

聚光鏡2a、2b、2c、2d係以在玻璃表面僅反射所希望波長的紫外線的方式將多層膜進行蒸鍍者，所希望波長以外的光則會透過。因此，如第8圖所示，在聚光鏡2的背後設置金屬製覆蓋件30，防止透過聚光鏡2的光在光照射裝置之中成為漫射光。

此外，光源部10係具備有：支持燈1、聚光鏡2及其覆蓋件30的框架40、及支持該等全體的底板50。

燈若長時間亮燈時，照度會降低，因此必須定期替換。此外，反射鏡亦非為消耗品，但是若在反射面產生髒污或損傷時，即有替換的必要。

但是，使用複數燈光之燈的光照射裝置係如上所述，原本以高照度來照射更為寬廣之光照射區域為目的所構成者，因此所使用的燈為電力較大的大型燈，因此其聚光鏡亦變大，開口徑係成為例如1m左右。

因此，使用4燈光之燈的光照射裝置之例如第8圖所示之光源部的大小係成為1邊為2m以上者。

在如上所示之情形下，若欲將光源部的燈或聚光鏡的替換等保養作業在光照射裝置的內部進行，作業人員的手由裝置外側並無法到達燈，因此變成要鑽入裝置內部，在內部往返來進行作業。

但是，在裝置內部往返的作業性差，而且必須小心不要傷及所替換零件以外的零件，作業本身亦變得較為困難。

因此，為了使保養作業變得較為容易，而考慮將光源部由光照射裝置內部取出至外部來進行，但是會有以下所示之問題發生。

若將光源部由光照射裝置的內部取出至外部，則考慮如第8圖所示，在光源部的底板50安裝拉出導件(導軌)60，由光照射裝置的本體拉出光源部。

第9圖係顯示將具備有4燈光的燈的光源部由光照射裝置拉出之狀態圖。在該圖中，燈係僅描繪2燈光，但在圖的內部還有2燈光。

但是，如上所示所構成的光源部10變得非常重。例如，聚光鏡2係如上所述為玻璃製，即使僅有聚光鏡，4個合計起來亦超過50kg。在該等安裝金屬(鋁)製覆蓋件30後，必須要有以全體不會彎曲的方式所支持的框架40與底板50。

尤其4個聚光鏡2a、2b、2c、2d係以第2焦點位置f為相一致的方式予以設置，若各聚光鏡的焦點位置偏移，則無法獲得所希望的光學性能。因此必須要有：粗且堅固的框架、及支持該框架之厚且不會彎曲的底板。

此外，當在1邊為2m以上的光源部中進行燈或聚光鏡的替換作業時，亦考慮使2、3人的作業人員乘載於光源部之上來進行作業，因此框架或底板係必須具有得以承受此情形的構造。

若考慮到以上所示之各種條件，光源部全體重量會成為大約1000kg(1噸)以上。將1噸之重的重量物以相當於光源部之1邊的2m的長度由光照射裝置內拉出，拉出後之懸伸的光源部所造成的力矩(moment)(第9圖中以粗箭號表示)亦變得非常大，支持其之拉出導件(導軌)60的選定亦包括在內，並不實際。

此外，即使已拉出，由於以此程度的重量物進行移動，會有光照射裝置全體失去平衡的情形。為了防止該情形發生，必須設置平衡器(counterweight)，使得光照射裝置更加大型化、重量化。

本發明係鑑於上述問題點，目的在提供一種在具備有4燈光之燈的光照射裝置中，可輕易進行燈或聚光鏡的替換等光源部的保養的構造。

在本發明中，將上述課題以如下所示予以解決。

一種光照射裝置，係具備有：4燈光的燈、及被設在上述燈之各個的周圍，將來自各燈的光作反射的4個反射鏡，上述4燈光的燈以成為四角形的頂點的方式作配置的光照射裝置，其設有：將配置在上述四角形之第1頂點的第1燈與將來自該第1燈的光作反射的第1反射鏡、配置在上述第1頂點相鄰的第2頂點的第2燈與將來自該第2燈的光作反射的第2反射鏡設為一組而朝水平的第1方向拉出的第1拉出導件。

此外，設有將配置在上述第3頂點的第3燈與將來自該第3燈的光作反射的第3反射鏡、配置在上述第3頂點相鄰的第4頂點的第4燈與將來自該第4燈的光作反射的第4反射鏡設為一組而以水平而且與上述第1方向為相反的第2方向拉出的第2拉出導件。

接著，將第1燈與第2燈的組、和第3燈與第4燈的組，沿著分別設置的拉出導件，朝在水平面呈相反的方向(左右方向)拉出。

在本發明中，可得以下效果。

由於將光源部分割成各有燈2燈光的二組，因此1個組合所支持的聚光鏡係成為2枚，與將4枚設為一組的情形相比，聚光鏡的重量係成為一半。若聚光鏡的重量成為一半，可因此而使框架變細，而且底板亦可變薄。

因此，作為一體所拉出的2燈光一組的重量係比拉出4燈光全體時的重量的一半還輕。此外，拉出長度亦成為一半，因此懸伸(overhang)的量亦變少，變得亦可選定拉出導件(導軌)，而使拉出光源部的構造成為可能。

此外，將2燈光設為一組而以左右對稱拉出，因此若拉出兩方，其中一組作為其他組的平衡器進行作動，光照射裝置亦不會失去平衡。

第1圖係顯示本發明之光照射裝置之概略構成圖。其中，關於與第5圖為相同構成者，係標註相同的元件符號。

以光源10而言，使用4燈光的燈、及將來自各燈的光作反射的4枚反射鏡。其中，在該圖中雖僅顯示2燈光的燈1a、1b與反射鏡2a、2b，但實際上，在2燈光的燈1a、1b的圖示內側安裝有剩餘的2燈光的燈(第3燈1c與第4燈1d)、及該等之聚光鏡2c、2d。

4枚反射鏡為橢圓聚光鏡，以各個的第2焦點f為相一致的方式作配置。此外，聚光鏡係以將所反射的光作出射的開口朝上的方式，藉由由下側進行支持的支持構件(未圖示)予以支持。

如第6圖中所示，4枚反射鏡係無須加大準直角(視角)而提高光的利用效率，為了提高在光照射面的照度，以燈可彼此接近的方式，使面向相鄰聚光鏡之90°方向的2部位形成切口而予以配置。

在第1圖中，來自具備有4燈光的燈與聚光鏡的光源10的光係在第1平面鏡3折返而入射至被置放在第2焦點位置的積分器透鏡4。

藉由積分器透鏡4而調整為在光照射面8的照度分布為均一的光係透過光閘5而在第2平面鏡6折返，利用準直器透鏡7使中心光線形成為平行而照射在光照射面8。

具備有4燈光的燈與聚光鏡的光源10係分成：將2燈光的燈設為一組的第1光源單元11；及將其他2燈光的燈設為一組的第2光源單元12，對各單元安裝有拉出導件(導軌)60。導軌60的延伸方向係在第1光源單元11與第2光源單元12呈相反的方向。

第2圖係本發明之光照射裝置之光源部的斜視圖。其中，該圖係顯示將第1光源單元11沿著導軌60拉出的途中的狀態。

如該圖所示，具備有4燈光的燈的光源部10係將覆蓋反射鏡2之背後的覆蓋件30、以覆蓋件30為首支持燈1或聚光鏡2等的框架40、而且支持該等的底板50係分別作二分割而構成第1光源單元11與第2光源單元12，在兩單元的各個安裝拉出導件(導軌)60，兩者朝相反的方向由光照射裝置被拉出。亦即，光源部係作二分割為相對將光源單元拉出的方向呈正交的方向。

若如上所示將光源部作二分割，各光源單元所支持的聚光鏡係成為2枚，聚光鏡的重量會減半。支持聚光鏡的框架40雖必須以兩聚光鏡的第2焦點位置不會偏移的方式進行支持，但是與習知技術相比，聚光鏡的重量會成為一半，因此可使框架為較細。若框架變細，支持全體的底板50亦可變薄，因此光源單元全體即輕量化。

如上所示，2燈光一組的光源單元的重量係成為在拉出4燈光全體時所假想的光源部的重量的一半以下。實際上，即使亦考慮到作業人員乘載於光源單元上的情形下，亦成為400kg左右。將4燈光全體作為一式而拉出時的重量為1噸以上，因此比其一半的重量還輕。

此外，將光源單元拉出的長度係成為聚光鏡1枚份的1m，此為拉出4燈光時的一半。

如上所示，光源單元亦輕量化，而且拉出長度亦變短，因此光源單元對光照射裝置懸伸的量亦變少，施加於導軌的力矩亦顯著減少。若為該程度的重量與拉出長度，存在有可使用的導軌，可設計製造拉出構造。

第3圖係顯示將第1與第2光源單元由光照射裝置拉出的狀態圖。

在光照射裝置形成有光源單元取出口70，光照射裝置運轉時(燈亮燈時)，安裝有外裝覆蓋件。接著，兩光源單元11、12由光照射裝置的內部被拉出時，光源單元取出口70之部分的外裝覆蓋件即被卸除。

其中，該圖係將兩光源單元11、12朝圖中左右方向拉出，但是亦可朝面前深部方向拉出。若按照可在光照射裝置周圍所確保的空間，來決定要往哪一個方向拉出即可。

將光源單元11、12拉出的長度，亦即導軌60的長度係設為在兩單元為相同的長度。

如此一來，即左右對稱拉出光源單元。兩光源單元的重量基本上為相等，因此如圖中粗箭號所示，在拉出兩方的光源單元時，將其中一方光源單元設為另一方光源單元的平衡器來作動，光照射裝置亦不會失去平衡。

若如上所示使光源部拉出至光照射裝置之外，保養作業人員即可由光源單元之面向裝置之側以外的三方周邊伸手進行作業。藉此，燈或聚光鏡的替換等保養作業即可輕易進行。

其中，在上述實施例中，係針對將光源部的4燈光的燈以成為正方形之頂點的方式作配置的情形加以說明。但是，依光照射區域的形狀，會有將4燈光的燈以成為長方形之頂點的方式作配置者的光利用效率為佳的情形。

第4圖係顯示在將4燈光的燈以成為長方形之頂點的方式作配置的情形下，將光源部分割而拉出的方向的圖。第4圖(a)係由上方觀看以成為長方形之頂點的方式作配置的4燈光的燈的圖，第4圖(b)與第4圖(c)係顯示將如第4圖(a)所示配置燈的光源部作二分割而拉出的方向的圖。

如第4圖(a)所示將4燈光的燈以成為長方形之頂點的方式作配置的情形亦與上述實施例相同地，光源部係朝相對拉出光源單元的方向呈正交的方向作二分割。

分割的方法考慮有：如第4圖(b)所示朝長邊方向作二分割的方法、及如第4圖(c)所示朝短邊方向作二分割的方法，任一者均佳，若朝可確保將分割後的光源單元拉出的空間(space)的方向作分割即可。

但是，為了雖少亦可減少施加於拉出導件(導軌)的負荷，以朝對光照射裝置之光源單元的懸伸量變少的方向拉出為宜。

1、1a、1b、1c、1d．．．燈

2、2a、2b、2c、2d．．．聚光鏡

3．．．第1平面鏡

4．．．積分器透鏡

5．．．光閘

6．．．第2平面鏡

7．．．準直器透鏡

8．．．光照射面

10．．．光源部

11．．．第1光源單元

12．．．第2光源單元

30．．．覆蓋件

40．．．框架

50．．．底板

60．．．拉出導件(導軌)

70．．．光源單元取出口

f．．．聚光鏡的第2焦點

L．．．光軸

S．．．切斷面

第1圖係顯示本發明之光照射裝置之概略構成圖。

第2圖係本發明之光照射裝置之光源部的斜視圖。

第4圖係顯示在將4燈光的燈以成為長方形之頂點的方式作配置的情形下將光源部分割而拉出的方向的圖示。

第5圖係顯示習知之光照射裝置之構成圖。

第6圖係顯示第5圖所示光源之構成圖。

第7圖係顯示具備有4燈光的燈的光源之構成之一例圖。

第8圖係顯示配置有4燈光的燈時的光源部的全體構成圖。

第9圖係顯示將具備有4燈光的燈的光源部由光照射裝置拉出之狀態圖。

1a、1b．．．燈

2a、2b．．．聚光鏡