TWI608309B - 曝光用光源模組單元及具備該光源模組單元的曝光裝置 - Google Patents

Description

曝光用光源模組單元及具備該光源模組單元的曝光裝置

本發明是有關於一種為了在半導體晶片或顯示面板等上形成微細電路圖案而在光刻（Photolithography）製程中使用的曝光用光源，更詳細而言，是有關於一種集約型曝光用光源模組單元及具備該光源模組單元的曝光裝置，集約使得複數個紫外線發光元件（UV LED）陣列（array）與集光透鏡陣列構成中心光源部與周邊光源部，改良成能夠在高效執行比較大面積曝光性能的同時，能夠經濟地替代原有曝光裝置的光源。

例如，作為電氣電子設備的主要部件而內置的半導體元件或電路板（PCB）及諸如液晶顯示器（Liquid Crystal Display, LCD）和有機發光二極體（Organic Light Emitting Diode, OLED）、電漿顯示面板（Plasma Display Panel, PDP）的圖像顯示面板，在其製造流程上的曝光製程中，借助於統稱為光刻（Photolithography）的光微細加工技術，製造使得形成微細電路圖案。

通常而言，在原有的曝光製程中使用的曝光用光源，主要使用超高壓水銀燈或鹵素燈，但就這種以往的曝光用光源而言，眾所周知，由於低壽命與高耗電導致的低效率及高費用，不僅存在曝光製程的效率問題，而且在環境方面也暴露出複數種問題。

特別是最近在諸如液晶顯示器（LCD）或有機發光二極體（OLED）等的顯示裝置領域進行薄膜電晶體（Thin Film Transistor, TFT）製造或濾色鏡（Color Filter, CF）製造時，市場迫切要求實現利用曝光圖案的微細化技術的超高分辨率。

但是儘管如此，由於利用原有曝光光源（Hg Lamp）的曝光圖案的微細化製程的技術性侷限，遺憾的是無法實現曝光圖案的微細化和作為顯示裝置產業核心技術的超高分辨率。

另外，由於最近關於半導體元件的小型化與大容量化及高集成化與高密度化的趨勢，對曝光圖案的微細化與高精密度化的要求增大，因而作為原有的曝光用光源，存在在實現目前對微細化圖案的要求方面具有侷限的問題。

因此，最近，例如液浸曝光或極紫外線曝光等的新曝光技術的開發正在活躍地進行中，特別是紫外線發光元件（UV LED）作為低耗電與長壽命、單一波長的選擇性使用與可使用短波長及環保型的曝光用光源，被當作原有曝光用光源的替代品而倍受矚目。

但是，就把紫外線發光元件（UV LED）用作光源的曝光裝置而言，藉由能夠減小光損失的光路徑的構成或照度分佈度及提高光輸出的功率、曝光圖案微細化而實現超高分辨率、與用於小型化、大容量化及高密度化等的高效率新紫外線發光二極管（UV LED）光源的開發一併，對光學部件、模組、單元等開發的要求處於迫切階段。

本發明正是在如上所述的先前技術下導出的，所述的習知技術的問題作為本申請人為了導出本發明而已擁有或在本發明的導出過程中新學得並確保的內容，不能說是在本發明的申請前必須被公眾所熟知的內容。

習知技術文獻 （專利文獻1） 韓國授權專利公報第10-1440874號 （專利文獻2） 韓國授權專利公報第10-1401238號 （專利文獻3） 韓國公開專利公報第10-2012-0095520號 （專利文獻4） 韓國公開專利公報第10-2015-0049563號

解決的技術問題

本發明正是在如上所述的先前技術下，鑒於以往曝光裝置的曝光用光源（Hg Lamp等）具有的問題並且為了改善這種問題而研發的，本發明的目的旨在提供一種借助以使多個紫外線發光元件陣列與集光透鏡陣列構成中心光源部與周邊光源部的方式集約的構成，而能夠謀求光輸出效率最大化的曝光用光源模組單元。

本發明的另一目的旨在提供一種借助於以使複數個紫外線發光元件陣列與集光透鏡陣列構成中心光源部與周邊光源部的方式集約的構成，而能夠高效執行大面積曝光的曝光用光源模組單元。

本發明的又一目的旨在提供一種低耗電型曝光用光源模組單元及將該光源模組單元用作光源的曝光裝置，能夠高效地飛躍性地提高曝光性能和曝光效率，使得能夠實現曝光圖案的微細化和高分辨率。

本發明的再一目的旨在改良為能夠容易地替代原有曝光裝置的曝光用光源（Hg Lamp等）的替代互換性模組單元，提供一種經濟而實用的低耗電型曝光用光源模組單元及將該單元用作光源的曝光裝置。

技術方案

為達成所述目的，本發明的曝光用光源模組單元包括：光源面板，其在一面中央部以並排狀態搭載安裝有第一電路板，第一電路板以矩陣形態的陣列結構貼裝有複數個單位紫外線發光元件，使得構成中心光源部，在第一電路板的周圍，在向前方傾斜地搭載安裝的至少一個以上的第二電路板上，複數個單位紫外線發光元件以矩陣形態的陣列結構進行貼裝，以形成周邊光源部；光學面板，其由複數個單位集光透鏡安裝在第一支撐面板和第二支撐面板上而形成，其中第一支撐面板和第二支撐面板分別對應於第一電路板和第二電路板並以並排狀態配置於單位紫外線發光元件的光射出側，複數個單位集光透鏡，以與單位紫外線發光元件的陣列結構分別對應的陣列結構進行排列，單位集光透鏡相對於分別對應排列的單位紫外線發光元件的主光軸，向經過構成光源面板的中心光源部的紫外線發光元件陣列的中心的任意基準中心軸線側偏心的狀態排列。

此外，為達成所述目的，本發明的另一曝光用光源模組單元包括：外殼面板，其具有以中心部凹陷的凹槽形態形成的平面狀的中心光源部、在中心光源部周圍配置成放射狀的單位傾斜面的複數個周邊光源部；單位光源面板及單位光學面板，其結合成相互面對面狀態的單元，以分別搭載於外殼面板的中心光源部與周邊光源部的方式進行安裝；就光源面板而言，複數個單位紫外線發光元件在電路板上貼裝成x-y坐標上的矩陣形態的陣列結構，光學面板安裝有複數個單位集光透鏡，複數個單位集光透鏡以與貼裝在光源面板的電路板上的各個單位紫外線發光元件的陣列結構相對應的陣列結構來排列，單位集光透鏡以相對於分別對應地排列的單位紫外線發光元件的主光軸，向經過構成光源面板的中心光源部的紫外線發光元件陣列的中心的任意基準中心軸線側偏心的狀態排列，相對於從紫外線發光元件至受光區域（A）的光學距離“a”，從經過位於光源面板上的紫外線發光元件陣列的中心（O）的基準中心軸線側隔開的紫外線發光元件的隔開距離“b”、紫外線發光元件與集光透鏡的面對面隔開距離“c”、各個紫外線發光元件的中心軸與集光透鏡的中心軸之間的偏心距離“x”，及受光區域A的直徑“t”的關係，設置得集光透鏡的偏心距離“x”的基準滿足“x=b*c/a”，設置得所述“x”的範圍滿足“bc(2b-t)/2ab＜x＜ bc(2b+t)/2ab”。

另外，為達成所述目的，本發明的曝光裝置包括：曝光台，其用於支撐塗佈感光劑的曝光用基板；驅動手段，其用於使該曝光台以能夠在X-Y平面坐標上移動的狀態進行驅動；曝光用光源模組單元，其以向用於形成基板的曝光圖案的遮罩射出照明光的方式進行配置；光學系，其配備於基板與曝光用光源模組單元之間；及控制手段，其聯繫並控制驅動手段與曝光用光源模組單元的驅動。其中，曝光用光源模組單元包括：光源面板，其在一面中央部以並排狀態搭載安裝有第一電路板，第一電路板以矩陣形態的陣列結構貼裝有複數個單位紫外線發光元件，使得構成中心光源部，在第一電路板的周圍，在安裝成向前方傾斜地搭載的至少一個以上的第二電路板上，複數個單位紫外線發光元件以矩陣形態的陣列結構進行貼裝，以形成周邊光源部；光學面板，其由複數個單位集光透鏡安裝在第一支撐面板和第二支撐面板上而形成，其中第一支撐面板和第二支撐面板分別對於第一電路板和第二電路板，以並排狀態配置於單位紫外線發光元件的光射出側，複數個單位集光透鏡，以與單位紫外線發光元件的陣列結構分別對應的陣列結構進行排列，單位集光透鏡相對於分別對應地排列的單位紫外線發光元件的主光軸，向經過構成光源面板的中心光源部的紫外線發光元件陣列的中心的任意基準中心軸線側偏心的狀態排列，相對於從紫外線發光元件至受光區域（A）的光學距離“a”，從經過位於光源面板上的紫外線發光元件陣列的中心（O）的基準中心軸線側隔開的紫外線發光元件的隔開距離“b”、紫外線發光元件與集光透鏡的面對面隔開距離“c”、各個紫外線發光元件的中心軸與集光透鏡的中心軸之間的偏心距離“x”，及受光區域A的直徑“t”的關係，設置得集光透鏡的偏心距離“x”的基準滿足“x=b*c/a”，設置得“x”的範圍滿足“bc(2b-t)/2ab＜x＜ bc(2b+t)/2ab”。

根據本發明，單位集光透鏡以矩陣形態的陣列結構配備，使得從各個單位紫外線發光元件照射的擴散光集光於在曝光裝置的光學系中設置的受光區域，其中就矩陣形態而言，從經過構成光源面板的中心光源部的紫外線發光元件陣列的中心的任意基準中心軸線側逐漸隔開，從而越靠近邊緣配置，相對於對應的單位紫外線發光元件的主光軸的偏心量越增加。

根據本發明的一個方面，紫外線發光元件可以以在晶片或封裝件中選擇的任意一種形態或兩者混合的形態的LED光源進行貼裝。

在本發明中，單位集光透鏡可以由兩面凸透鏡構成，根據陣列排列位置，可以配置有具有互不相同光學結構的曲率面的兩面凸透鏡。

而且，從紫外線發光元件至受光區域（A）的光學距離“a”、從經過位於光源面板上的紫外線發光元件陣列的中心O的基準中心軸線側隔開的紫外線發光元件的隔開距離“b”而言，當“b/a”形成為0.5以上時，在中心光源部（110A）的周圍，傾斜安裝周邊光源部（110B），以使得其配置成放射狀。

再一方面，就從紫外線發光元件至受光區域（A）的光學距離“a”、從經過位於光源面板上的紫外線發光元件陣列的中心（O）的基準中心軸線側隔開的紫外線發光元件的隔開距離“b”而言，當“b/a”形成為在0.1至0.5以內範圍時，在中心光源部（110A）的周圍，周邊光源部（110B）可以選擇性地進行安裝。

較佳地，紫外線發光元件與集光透鏡的面對面隔開距離（C）和集光透鏡的直徑（d）滿足1.0c ＜ d ＜ 2.5c的條件。

較佳地，光源面板與光學面板借助於外殼而得到支撐，從而構成能夠在曝光裝置中可拆裝的單元狀態。

較佳地，在光源面板與光學面板的周圍，還具備散熱手段。

發明效果

根據本發明的曝光用光源模組單元，借助於周邊光源部在由複數個紫外線發光元件（UV LED）陣列（array）與集光透鏡陣列構成的中心光源部周圍進行集約的模組組合，能夠實現出藉由光輸出功率的最大化的低耗電與高輸出及高效率曝光製程。因此，借助於對比較大面積的曝光性能與曝光效率的有效提高，能夠實現出曝光圖案的微細化和飛躍性的高分辨率。

而且，根據本發明的曝光用光源模組單元，能夠提供一種實用而經濟的曝光裝備，能夠實現替代互換性光源模組的單元化，容易地以原有曝光裝置的光源進行替代。

另外，隨著使用本發明的曝光用光源模組單元，藉由耗電低，光源更換費用的減少，曝光裝備的啟動時間的提高，以及環境問題的解決等，能夠期待飛躍性節省維護費用的效果。

不僅如此，就本發明的曝光用光源模組單元而言，特別是可以根據需要而自由地選擇性使用高效率高輸出的單一波長及短波長的紫外線光，因而借助於作為實現高品質曝光性能的核心技術的圖案微細化，使得能夠實現出高分辨率。

下面參照圖式，詳細說明本發明的曝光用光源模組單元。以下的說明內容和圖式是以本發明的較佳實施例為主進行的說明，並非用於限定申請專利範圍中記載的本發明的曝光用光源模組單元。

如果參照圖1及圖2，本發明的曝光用光源模組單元100包括光源面板110和光學面板120，其以相互並排狀態靠近配置的方式進行結合，並構成單位單元。

光源面板110作為用於支撐後述的單位紫外線發光元件101進行貼裝的電路板111、112的同時，用於加裝於未圖示的曝光裝置的光源部的支撐結構體，例如，可以以借助於合成樹脂材料或金屬材料等的模塑成型而構成平板形面板的方式形成。

較佳光源面板110如圖中示例性所示，以四邊面板形成，但這種形狀結構或材質等並非用於限定本發明，可以應用複數樣的變形實施例。

光源面板110具備：第一電路板111，其以並排狀態搭載安裝於一面中心部；複數個第二電路板112，其在該第一電路板111的周圍以放射狀均等地進行配置，上端部向前方凸出並向上傾斜地進行安裝。

而且，在第一電路板111與第二電路板112上，各個複數個單位紫外線發光元件（UV LED）101以矩陣形態的陣列結構貼裝。

因此，以陣列結構貼裝於第一電路板111的複數個單位紫外線發光元件101構成光源面板110的中心光源部110A，同時，以陣列結構貼裝於第二電路板112的複數個單位紫外線發光元件101構成光源面板110的周邊光源部110B。

即，在光源面板110的中心光源部110A，搭載安裝單一的第一電路板111，複數個單位紫外線發光元件101在該第一電路板111上貼裝得構成x-y坐標上的矩陣形態的陣列。

而且，在光源面板110的周邊光源部110B，以複數個第二電路板112環繞第一電路板111的外廓部的方式按均等的間隔進行安裝，在各個第二電路板112上，複數個單位紫外線發光元件101貼裝得構成x-y坐標上的矩陣形態的陣列。

另一方面，在本發明中，所述第一電路板111在附圖中示例性圖示為圓盤形面板，但這種形狀結構是作為一個實施例而顯示的，並非限定本發明的曝光用光源模組單元100。

因此，第一電路板111可以應用諸如四邊面板形態的變形為複數樣形狀結構的實施例。

而且，較佳第二電路板112以如圖所示的上寬下窄的梯形形態形成，但本發明並非限定於這種構成。

在形成為四邊形電路板的情況下，越向上端部，與貼裝於鄰接電路板的單位紫外線發光元件的排列間隔越寬闊，為了對其進行彌補第二電路板112以梯形形狀構成。因此，在第二電路板112上，各個單位紫外線發光元件101整體上以均等間隔排列的陣列結構進行貼裝。

根據如上所述具有中心光源部110A與周邊光源部110B的構成，構成周邊光源部110B的第二電路板112在第一電路板111的周圍以放射狀均等地進行配置，上端部向前方凸出並向上傾斜地安裝，因此，在構成周邊光源部110B的第二電路板112上貼裝的紫外線發光元件101，以主光射出軸朝向構成中心光源部110A的貼裝於第一電路板111上的紫外線發光元件101的主光射出軸的方式，以傾斜的狀態進行配備。

另一方面，在諸如大面積的玻璃基板等需要增大曝光面積的情況下，為了增加紫外線發光元件101的安裝數量而增大陣列面積，光源面板110的面積的增大是不可避免的。在如此使光源面板110的面積增大的情況下，隨著配置於外廓的紫外線發光元件101的光軸擴散到外廓，集光效率下降，而使曝光性能急劇下降。

因此，本發明的曝光用光源模組單元100為了高效控制因大面積曝光而配置於外廓的紫外線發光元件101的光軸向外廓的擴散，具有相對於第一電路板111，第二電路板112的上端部向前方凸出地向上傾斜地安裝的構成。藉此，即使增大光源面板110與紫外線發光元件101的陣列面積，根據在第二電路板112上貼裝的紫外線發光元件101的光軸配置得朝向中心光源部110A的中心軸線，能夠實現高效集光。

另一方面，光學面板120以並排狀態結合於光源面板110的前面並構成一組，使得配置於紫外線發光元件101的光射出側，具備與光源面板110的第一電路板111及第二電路板112分別以並排狀態對應地安裝的第一支撐面板121和第二支撐面板122。

而且，在第一支撐面板121與第二支撐面板122上，安裝有以與第1電路板111及第二電路板112上分別貼裝的複數個單位紫外線發光元件101的陣列結構分別對應的陣列結構排列的複數個單位集光透鏡102。

即，根據本發明的曝光用光源模組單元100，在第一支撐面板121上以陣列結構排列的單位集光透鏡102，形成對應於光源面板110的中心光源部110A而發揮作用的透鏡群，在第二支撐面板122上以陣列結構排列的集光透鏡102，形成對應於光源面板110的周邊光源部110B而發揮作用的透鏡群。

而且，單位集光透鏡102具有相對於分別對應地排列的單位紫外線發光元件101的主光軸，以向經過構成光源面板110的中心光源部110A的紫外線發光元件陣列的中心的任意基準中心軸線O側偏心的狀態排列的構成。

圖3及圖4分別是為了說明本發明的曝光用光源模組單元100的集光透鏡102相對於紫外線發光元件101的主光軸形成偏心的陣列結構而示出的模擬圖。

在圖3及圖4中，“a”代表從紫外線發光元件101至設置為作為集光目標（target）的受光區域A的光圈（aperture）的光學距離。

而且，“b”代表以從經過所述光源面板110的紫外線發光元件陣列中心O的基準中心軸線側隔開的方式配置的紫外線發光元件101的隔開距離。

另外，“c”代表紫外線發光元件101與集光透鏡102的面對面隔開距離，“x”代表紫外線發光元件101的中心軸與集光透鏡102的中心軸之間的偏心距離，“t”代表受光區域A的直徑。

如果參照圖3及圖4，就本發明的曝光用光源模組單元100而言，較佳相對於從紫外線發光元件101至設置為作為集光目標的受光區域A的光圈的光學距離“a”，“b”與“c”、“x”及“t”的關係根據下式定義。

設置得集光透鏡102的偏心距離“x”的基準滿足“x=b*c/a”， 設置得“x”的範圍滿足“bc(2b-t)/2ab＜x＜ bc(2b+t)/2ab”。

根據本發明的一個方面，紫外線發光元件101可以具有在構成光源面板110的中心光源部110A的紫外線發光元件陣列中心O將單位紫外線發光元件101進行配置或排除的結構。

即，構成光源面板110的中心光源部110A的紫外線發光元件陣列的中心O，與從各個單位紫外線發光元件照射的擴散光被集光透鏡102所集光的受光區域（參照圖3及圖4的附圖符號“A”）的中心配置於同軸上，成為決定各單位集光透鏡102的偏心量（圖4的“x”）的基準。

另一方面，受光區域（參照圖3及圖4的附圖符號“A”）以光圈形態配備，使得經過圖中未示出的曝光裝置的光學系中具備的反射鏡，形成供集束光穿過的集光目標。

因此，本發明的曝光用光源模組單元100作為曝光裝置的光源而配備，射出照明光，使得從各個單位紫外線發光元件101照射的擴散光借助於集光透鏡102而集光折射，穿過由受光區域的集光目標（target）形成的光圈（aperture）。

即，就本發明的曝光用光源模組單元100而言，在光源面板110上的紫外線發光元件101陣列的中心O與光學面板120的透鏡陣列的中心配置於同軸上，從經過該中心O的任意的基準中心軸線側逐漸隔開而靠近邊緣配置的集光透鏡102，相對於與此對應的紫外線發光元件101的主光軸，以向基準中心軸線側偏心的距離逐漸增大的方式進行配置。

例如，本發明的曝光用光源模組單元100使除在光源面板110的紫外線發光元件101陣列中心O與光學面板120的集光透鏡102陣列中心配置的單位集光透鏡之外的各個單位集光透鏡102，相對於紫外線發光元件101主光軸偏心地配置，例如，執行斜視（strabismus）透鏡的作用和功能，從而構成得使從各個單位紫外線發光元件101照射的擴散光的集光效率最大化。

另一方面，具有如上所述構成的本發明的曝光用光源模組單元100，為了使從紫外線發光元件101照射的擴散光的集光效率最大化，較佳的，集光透鏡102由兩面凸透鏡構成，較佳的，根據陣列位置而具備具有互不相同光學結構的曲率面的兩面凸透鏡。

圖5以圖表顯示了本發明的曝光用光源模組單元100的根據集光結構的集光量的測量結果，“c”代表紫外線發光元件101與集光透鏡102的面對面隔開距離，“d”代表集光透鏡102的直徑。

如果參照圖5，就本發明的曝光用光源模組單元100而言，在集光透鏡102直徑“d”相對於紫外線發光元件101與集光透鏡102的面對面隔開距離“c”的比率值（d/c）為1以上的情況下，光量急劇增加，相反，在d/c的值為2以上的情況下，保持既定的光量。

因此，就本發明的曝光用光源模組單元100而言，較佳紫外線發光元件101與集光透鏡102的面對面隔開距離C和集光透鏡的直徑d，滿足1.0c ＜ d ＜ 2.5c的條件。

圖6是顯示本發明的曝光用光源模組單元的中央的發光元件與偏心的發光元件的光輸出變化的圖表。其中，“a”代表從紫外線發光元件101至設置為作為集光目標的受光區域A的光圈的光學距離，“b”代表從經過光源面板110的紫外線發光元件陣列中心O的基準中心軸線側隔開地配置的紫外線發光元件101的隔開距離。

如果參照圖6可知，從“b/a”為0.15以上起，在與中央的發光元件與偏心的發光元件的光輸出上開始發生差異，從“b/a”為0.5以上起，兩者的光輸出差異大大地擴大。

因此，就本發明的曝光用光源模組單元100而言，當諸如大面積的玻璃基板等需要增大曝光面積時，在“b/a”以0.5以上形成的情況下，如上所述，必須要求安裝相對於中心光源部110A傾斜地配置的周邊光源部110B。

再一方面，在“b/a”以0.15至0.5以下的範圍形成的情況下，可以選擇性地安裝相對於中心光源部110A傾斜地配置的周邊光源部110B。

即，本發明的曝光用光源模組單元100在諸如大面積的玻璃基板等需要增大曝光面積的情況下，可以藉由增大中心光源部110A的紫外線發光元件101的安裝數量而增大陣列面積來應對。此時，在從紫外線發光元件101至設置為作為集光目標的受光區域A的光圈的光學距離“a”與從經過光源面板110的紫外線發光元件陣列中心O的基準中心軸線側隔開地配置的紫外線發光元件101的隔開距離“b”的關係“b/a”以0.5以上形成的情況下，如上所述，必須要求安裝相對於中心光源部110A傾斜地配置的周邊光源部110B。

另一方面，本發明的曝光用光源模組單元100可以具有以借助於未圖示的外殼而得到支撐的方式進行加裝來形成單元化的構成。如上所述，為了加裝於外殼（圖中未繪示出）而單元化的曝光用光源模組單元100，可以能拆裝地用作曝光裝置（圖中未示出）的光源，因此，可以非常經濟、容易地替代諸如水銀或鹵素燈等原有曝光裝置的光源。

再一方面，本發明的曝光用光源模組單元100在光源面板110與光學面板120結合得構成一組的狀態下，也可以安裝成由具備於曝光裝置中的托架或凸緣等結構物而得到支撐的光源。

本發明較佳的曝光用光源模組單元100還包括配備於外殼（圖中未繪示出）的散熱手段，散熱手段配備於光源面板110與光學面板120的周圍。

散熱手段例如可以安裝有內置於外殼的散熱片，以便供光源面板110和光學面板120搭載，例如也可以安裝有與冷卻裝置（chiller）連接而使得冷卻水循環的水冷式散熱手段。

圖7是模擬顯示本發明的曝光用光源模組單元的變形實施例的俯視圖，顯示出光源面板110與光學面板120重疊的狀態，在圖式的參照符號中，與前面圖式的參照符號相同的參照符號，代表相同的構成要素。

如果參照圖7，該實施例的本發明的曝光用光源模組單元100，在圖1及圖2的光源面板110的構成方面具有以下構成，即，在構成周邊光源部110B的複數個第二電路板112的外廓，還具備上端部向前方凸出地向上傾斜安裝的複數個第三電路板113，同時，在光學面板120的第二支撐面板122的外廓，還具備上端部向前方凸出地向上傾斜安裝的複數個第三支撐面板123。

因此，相對於第一電路板111，第二電路板112與第三電路板113分別以傾斜角度依次進一步增加的狀態安裝，同時，相對於第一支撐面板121，第二支撐面板122與第三支撐面板123分別以傾斜角度依次進一步增加的狀態安裝。

而且，在第三電路板113與第三支撐面板123上，複數個單位紫外線發光元件101與集光透鏡102分別貼裝得構成x-y坐標上的矩陣形態的陣列。

在第三電路板113上貼裝的單位紫外線發光元件101的主光射出軸以傾斜的狀態配備，使得朝向貼裝於構成中心光源部110A的第一電路板111的紫外線發光元件101的光射出軸。

即，貼裝於第三電路板113的紫外線發光元件101進行增設，以便構成配備於周邊光源部110B外廓的第二周邊光源部。

例如，本發明的曝光用光源模組單元100為了增大曝光面積，還具備在中心光源部110A周圍以配置成同心圓狀的方式進行增設的複數個周邊光源部，從而能夠實現大面積曝光所需的高效集光作用。

圖8是概略性地圖示本發明另一實施例的曝光用光源模組單元的立體圖，與前面圖式的參照符號相同的參照符號代表相同構成要素。

如果參照圖8，就本發明的曝光用光源模組單元200而言，光源面板210具備中央的主體部210a及在其外周以放射狀均等地進行配置的複數個葉片部210b，複數個葉片部210b以相互隔開的狀態，上端部向前方凸出，從而形成向上傾斜地進行一體安裝。

因此，在光源面板210的主體部210a和葉片部210b，紫外線發光元件101以矩陣形態的陣列結構分別進行貼裝，構成中心光源部和周邊光源部。

而且，光學面板220也具備中央的主體部220a及在其外周以放射狀均等地配置的複數個葉片部220b，複數個葉片部220b以相互隔開的狀態，上端部向前方凸出，從而形成向上傾斜地進行一體安裝，在主體部210a和葉片部210b上，單位集光透鏡102以矩陣形態的陣列結構分別進行貼裝，從而構成中心光源部和周邊光源部。

如上所述，本發明的曝光用光源模組單元100、200根據安裝的曝光裝置的光源部的結構或構成等，將光源面板110、210與光學面板120、220以多樣變形的形態的實施例進行應用。

圖9是概略地圖示本發明又一實施例的曝光用光源模組單元的立體圖。

如果參照圖9，該實施例的本發明的曝光用光源模組單元300包括：外殼面板310，其具有以中心部凹陷的凹槽形態形成的平面狀的中心光源部311和在其周圍配置成放射狀的單位傾斜面的複數個周邊光源部312；單位光源面板321及單位光學面板332，其結合成相互形成面對面狀態的單元，安裝得分別搭載於外殼面板310的中心光源部311與周邊光源部312。

而且，就光源面板321而言，複數個單位紫外線發光元件323在電路板322上，以x-y坐標上的矩陣形態的陣列結構貼裝。

另外，光學面板332安裝有複數個單位集光透鏡331，複數個單位集光透鏡331以與貼裝於光源面板321的電路板322的各個單位紫外線發光元件323的陣列結構對應的陣列結構排列。

即，根據圖9所示的實施例，就本發明的曝光用光源模組單元300而言，單位光源面板321與單位光學面板332在相互面對面地結合成單元的狀態下，配備得分別搭載於構成單一支撐結構體的外殼面板310的中心光源部311和周邊光源部312。

在如上所述的構成中，構成周邊光源部312的紫外線發光元件323以朝向中心光源部311的紫外線發光元件323主光射出軸地傾斜的狀態配備。這種構成具有與前面說明的另一實施例的構成實質上相同的構成，因而省略對其的詳細說明。

另一方面，圖10是測試具有如上所述構成的本發明的曝光用光源模組單元與作為原有曝光用光源的水銀燈（Hg Lamp）的曝光性能，並把比較結果拍攝成照片進行顯示的圖。

就圖10中顯示的測試結果而言，在3.5英寸晶片上塗布1.5 um厚的光刻膠（PR名：DTFR-JC800），把遮罩線幅在1.0至3.5 um範圍內分別設置為0.2 um（或0.3 um）的間隔進行曝光後，用四甲基氫氧化銨（TMAH）2.38 wt%顯影劑進行顯像，藉由拍照，測量藉由在通常的LCD製造步驟中使用的光刻而形成的微細電路圖案的臨界線幅微細尺寸（CD；Critical Dimension）。

如果參照圖10，利用作為原有曝光用光源的水銀燈而能夠實現的微細電路圖案的臨界線幅微細尺寸的界限約為2.0 um，相反，利用本發明的曝光用光源模組單元而能夠實現的微細電路圖案的臨界線幅微細尺寸可以達到約1.4 um。

而且，圖11是把圖10中藉由拍照而測量的臨界線幅微細尺寸整理成圖表並顯示，以便能夠與理想的臨界線幅微細尺寸進行比較。

如果參照圖11，利用本發明的曝光用光源模組單元而能夠實現的微細電路圖案臨的界線幅微細尺寸，與利用作為原有曝光用光源的水銀燈而能夠實現的微細電路圖案的臨界線幅微細尺寸相比，形成更接近理想的臨界線幅微細尺寸的圖案的事實。

因此，利用本發明的曝光用光源模組單元而形成的微細電路圖案的線幅，比利用作為原有曝光用光源的水銀燈（Hg Lamp）而形成的電路圖案的線幅更微細、精密。因此，本發明的曝光用光源模組單元能夠在曝光步驟中實現飛躍性的高分辨率。

圖12是應用本發明曝光用光源模組單元的曝光裝置的主要部分而模擬圖示的概略性構成圖。其中，與前面圖式的參照符號相同的參照符號代表相同構成要素。

如果參照圖12，本發明的曝光裝置400包括：曝光台450，其用於支撐塗佈了感光劑的曝光用玻璃基板10；驅動手段（未標號），其用於使該曝光台450以能夠在X-Y平面坐標上移動的狀態進行驅動；曝光用光源模組單元100、200、300，其配備用於向所述基板10射出曝光用照明光；光學系410 ~ 430，其配備於基板10與曝光用光源模組單元100、200、300之間；及控制手段（未標號），其聯繫並控制所述驅動手段與曝光用光源模組單元100、200、300的驅動。其中，未說明的元件符號440代表形成有曝光圖案的曝光用遮罩。

而且，元件符號200及300分別示例性地顯示出根據圖7及圖8說明的本發明另一實施例的曝光用光源模組單元來替代曝光用光源模組單元100，從而可以用作本發明的曝光裝置400的光源。

玻璃基板10在從曝光用光源模組單元100照射的照明光所入射的面塗佈有感光劑，形成有與在該感光面上形成的感光圖案相同的圖案的遮罩440，配備得把空氣層置於之間，支撐於曝光台450。因此，從曝光用光源模組單元100射出的照明光藉由光學系410 ~ 430而集光，同時穿過遮罩440，照射於玻璃基板10的感光面，從而執行在遮罩440上形成的曝光圖案轉寫於玻璃基板10的感光面的曝光製程。

曝光台450根據玻璃基板10與遮罩440的相對大小，在借助於驅動手段而在X-Y平面坐標上移動並排列了玻璃基板10與遮罩440位置的狀態下，執行曝光製程。

另一方面，就本發明的曝光裝置400而言，舉例說明了玻璃基板10與遮罩440相互隔開地配備的構成，但這種構成並非限定本發明。

另一方面，可以具有遮罩440貼緊玻璃基板10的感光面的構成。就這種構成而言，玻璃基板10的感光面貼緊曝光，遮罩440的圖案轉寫於感光面。

另外，可以加寬玻璃基板10與遮罩440之間的間隙，借助於在玻璃基板10與遮罩440之間插入縮小投影鏡的構成，把在遮罩440上形成的圖案縮小投影曝光於玻璃基板10的感光面。

而且，光學系410 ~ 430配備用於使照明光高效集光於遮罩440，包括：反射鏡410，其用於使從曝光用光源模組單元100照射的照明光反射，使得穿過設置為受光區域的光圈A；複眼透鏡（fly eye lens）431、聚光透鏡（condense lens）422及平行板透鏡（plate lens）423、424，其用於使穿過光圈A的照明光折射到用於集光於遮罩440的反射鏡430。這種光學系410 ~430的構成並非限定本發明的曝光裝置400，也可以根據曝光對象與遮罩規格等，應用多樣形態的變形的構成。

曝光用光源模組單元100作為本發明曝光裝置400的特徵性構成要素，直接應用根據圖1至圖11說明的本發明的曝光用光源模組單元100。

即，曝光用光源模組單元100包括以相互並排狀態以靠近配置的方式結合來形成單位單元的光源面板110與光學面板120。

如圖1所示，光源面板110，由中心光源部110A及在其周圍以放射狀進行配置的方式進行傾斜安裝的周邊光源部110B，其具體的技術構成和作用效果已根據圖1至圖11進行詳細說明，因而在此省略對曝光用光源模組單元100的具體技術構成和作用效果的說明。

另外，在本發明的曝光裝置400中，曝光用光源模組單元100可以具有替代為根據圖8至圖9說明的本發明另一實施例的曝光用光源模組單元200、300的構成。

總之，本發明的曝光裝置400針對原有的通常的曝光裝置，具有替代安裝具有如上所述構成的本發明曝光用光源模組單元100、200、300的構成，從而藉由耗電低，光源更換費用的減少，曝光裝備的啟動時間的提高，環境問題的解決等，不僅能夠期待飛躍性節省維護費用的效果，特別是可以藉由紫外線的單一波長和短波長而實現高輸出及高效率，因此，借助於有效提高曝光性能和曝光效率，具有能夠實現曝光圖案的微細化與飛躍性的高分辨率的優點。

如上所述的本發明並不限定於所述特定的較佳實施例，只要是本發明所屬技術領域具有通常知識者，均可在不超出申請專利範圍的本發明要旨的情況下，實現多樣的變形實施例，而且這種變更包含於記載的申請專利範圍內。

10‧‧‧玻璃基板
100、200、300‧‧‧曝光用光源模組單元
101、323‧‧‧紫外線發光元件
102‧‧‧集光透鏡
110、210、321‧‧‧光源面板
110A‧‧‧中心光源部
110B‧‧‧周邊光源部
111‧‧‧第一電路板
112‧‧‧第二電路板
113‧‧‧第三電路板
120、220、332‧‧‧光學面板
121‧‧‧第一支撐面板
122‧‧‧第二支撐面板
123‧‧‧第三支撐面板
210a、220a‧‧‧主體部
210b、220b‧‧‧葉片部
310‧‧‧外殼面板
311‧‧‧中心光源部
312‧‧‧周邊光源部
322‧‧‧電路板
331‧‧‧集光透鏡
400‧‧‧曝光裝置
410~430‧‧‧光學系
422‧‧‧聚光透鏡
423、424‧‧‧平行板透鏡
431‧‧‧複眼透鏡
440‧‧‧遮罩
450‧‧‧曝光台
A‧‧‧受光區域/光圈
C‧‧‧距離
d‧‧‧直徑
O‧‧‧中心

圖1及圖2分別是表示本發明的曝光用光源模組單元的概略性分離立體圖和側視圖。 圖3及圖4分別是為了說明本發明的曝光用光源模組單元的單位光源與集光透鏡的形成偏心的陣列結構而示出的模擬示意圖。 圖5是顯示本發明的曝光用光源模組單元的集光結構下的集光量的測量結果的圖表。 圖6是顯示本發明的曝光用光源模組單元的中央的發光元件與偏心的發光元件的光輸出變化的圖表。 圖7是模擬顯示本發明的曝光用光源模組單元的變形實施例的俯視圖。 圖8是概略地表示本發明另一實施例的曝光用光源模組單元的立體圖。 圖9是概略地表示本發明又一實施例的曝光用光源模組單元的立體圖。 圖10是拍攝借助於本發明的曝光用光源模組單元與作為原有曝光用光源的水銀燈（Hg Lamp）而分別在晶片上形成的電路圖案的主要部分，來測量出根據遮罩線幅的CD值的結果，並對其進行相互對比而示出的示意圖。 圖11是相互對比借助於本發明的曝光用光源模組單元與作為原有曝光用光源的水銀燈（Hg Lamp）而分別在晶片上形成的電路圖案的根據遮罩線幅的CD值測量結果，並顯示為圖表的示意圖。 圖12是應用本發明曝光用光源模組單元的曝光裝置的主要部分而模擬圖示的概略性構成示意圖。

100‧‧‧曝光用光源模塊模組單元

101‧‧‧紫外線發光元件

102‧‧‧集光透鏡

110‧‧‧光源面板

110A‧‧‧中心光源部

110B‧‧‧周邊光源部

111‧‧‧第一電路板

112‧‧‧第二電路板

120‧‧‧光學面板

121‧‧‧第一支撐面板

122‧‧‧第二支撐面板

Claims (16)

1. 一種曝光用光源模組單元，其包括： 一光源面板，其在一面中央部以並排形態搭載安裝有第一電路板，該第一電路板以矩陣形態的陣列結構貼裝有複數個單位紫外線發光元件，使得構成中心光源部，在該第一電路板的周圍，在上端部逐漸向前方凸出並傾斜地搭載安裝的至少一個以上的第二電路板上，複數個單位紫外線發光元件以矩陣形態的陣列結構進行貼裝，以形成周邊光源部； 一光學面板，其由複數個單位集光透鏡安裝在第一支撐面板和第二支撐面板上而形成，其中該第一支撐面板和第二支撐面板分別對應於該第一電路板和第二電路板並以並排狀態配置於該單位紫外線發光元件的光射出側，該複數個單位集光透鏡，以與該單位紫外線發光元件的陣列結構分別對應的陣列結構進行排列； 其中，該單位集光透鏡相對於分別對應排列的單位紫外線發光元件的主光軸，向經過構成該光源面板的中心光源部的紫外線發光元件陣列的中心的任意基準中心軸線側偏心的狀態排列，相對於從該紫外線發光元件至受光區域（A）的光學距離“a”，從經過位於該光源面板上的紫外線發光元件陣列的中心（O）的基準中心軸線側隔開的紫外線發光元件的隔開距離“b”、該紫外線發光元件與集光透鏡的面對面隔開距離“c”、該各個紫外線發光元件的中心軸與集光透鏡的中心軸之間的偏心距離“x”，及受光區域（A）的直徑“t”的關係，設置得集光透鏡的偏心距離“x”的基準滿足“x=b*c/a”，設置得該“x”的範圍滿足“bc(2b-t)/2ab＜x＜ bc(2b+t)/2ab”。
2. 一種曝光用光源模組單元，其包括： 一外殼面板，其具有以中心部凹陷的凹槽形態形成的平面狀的中心光源部、在該中心光源部周圍配置成放射狀的單位傾斜面的複數個周邊光源部；一單位光源面板及一單位光學面板，其結合成相互面對面狀態的單元，以分別搭載於該外殼面板的中心光源部與周邊光源部的方式進行安裝； 其中，就該光源面板而言，複數個單位紫外線發光元件在電路板上貼裝成x-y坐標上的矩陣形態的陣列結構，該光學面板安裝有複數個單位集光透鏡，該複數個單位集光透鏡以與貼裝在該光源面板的電路板上的各個單位紫外線發光元件的陣列結構相對應的陣列結構來排列，該單位集光透鏡以相對於分別對應地排列的單位紫外線發光元件的主光軸，向經過構成該光源面板的中心光源部的紫外線發光元件陣列的中心的任意基準中心軸線側偏心的狀態排列，相對於從該紫外線發光元件至受光區域（A）的光學距離“a”，從經過位於該光源面板上的紫外線發光元件陣列的中心（O）的基準中心軸線側隔開的紫外線發光元件的隔開距離“b”、該紫外線發光元件與集光透鏡的面對面隔開距離“c”、該各個紫外線發光元件的中心軸與集光透鏡的中心軸之間的偏心距離“x”，及受光區域（A）的直徑“t”的關係，設置得集光透鏡的偏心距離“x”的基準滿足“x=b*c/a”，設置得該“x”的範圍滿足“bc(2b-t)/2ab＜x＜ bc(2b+t)/2ab”。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之曝光用光源模組單元，其中，該單位集光透鏡以矩陣形態的陣列結構配備，使得從各個單位紫外線發光元件照射的擴散光集光於在曝光裝置的光學系中設置的受光區域，其中就該矩陣形態而言，從經過構成該光源面板的中心光源部的紫外線發光元件陣列的中心的任意基準中心軸線側逐漸隔開，從而越靠近邊緣配置，相對於對應的單位紫外線發光元件的主光軸的偏心量越增加。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之曝光用光源模組單元，其中，該周邊光源部將第三電路板，以朝向中心光源部的單位紫外線發光元件的主光射出軸的方式傾斜的狀態，在第一周邊光源部的外廓，以傾斜角度分別依次進一步增加的同心圓狀進行配置，使得增設形成更複數的周邊光源部，從而能夠實現高效的集光作用。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述之曝光用光源模組單元，其中，該紫外線發光元件以在晶片或封裝件中選擇的任意一種形態或兩者混合的形態的LED光源進行貼裝。
6. 如申請專利範圍第1或2項所述之曝光用光源模組單元，其中，該單位集光透鏡由兩面凸透鏡形成。
7. 如申請專利範圍第1或2項所述之曝光用光源模組單元，其中，該單位集光透鏡根據形成陣列的排列位置而由具有互不相同的光學結構的曲率面的兩面凸透鏡形成。
8. 如申請專利範圍第1或2項所述之曝光用光源模組單元，其中，就從該紫外線發光元件至受光區域（A）的光學距離“a”、從經過位於該光源面板上的紫外線發光元件陣列的中心（O）的基準中心軸線側隔開的紫外線發光元件的隔開距離“b”而言，當“b/a”形成為0.5以上時，在該中心光源部（110A）的周圍，傾斜安裝該周邊光源部（110B），以使得其配置成放射狀。
9. 如申請專利範圍第1或2項所述之曝光用光源模組單元，其中，就從該紫外線發光元件至受光區域（A）的光學距離“a”、從經過位於該光源面板上的紫外線發光元件陣列的中心（O）的基準中心軸線側隔開的紫外線發光元件的隔開距離“b”而言，當“b/a”形成為在0.1至0.5以內範圍時，在該中心光源部（110A）的周圍，該周邊光源部（110B）選擇性地進行安裝。
10. 如申請專利範圍第1或2項所述之曝光用光源模組單元，其中，相互對應的該單位紫外線發光元件與單位集光透鏡的面對面隔開距離（C）和該集光透鏡的直徑（d），滿足1.0c ＜ d ＜ 2.5c的條件。
11. 如申請專利範圍第1或2項所述之曝光用光源模組單元，其中，該光源面板與該光學面板，在曝光裝置中以可拆裝的狀態形成單元化。
12. 如申請專利範圍第2項所述之曝光用光源模組單元，其中，該外殼面板，在曝光裝置中以可拆裝的狀態形成單元化。
13. 如申請專利範圍第1或2項所述之曝光用光源模組單元，其中，在該光源面板與該光學面板的周圍，還具備散熱手段。
14. 一種曝光裝置，該曝光裝置包括：一曝光台，其用於支撐塗佈了感光劑的曝光用基板；一驅動手段，其用於使該曝光台以能夠在X-Y平面坐標上移動的狀態進行驅動；曝光用光源模組單元，其以向用於形成該基板的曝光圖案的遮罩射出照明光的方式進行配置；一光學系，其配備於該基板與曝光用光源模組單元之間；以及一控制手段，其聯繫並控制該驅動手段與曝光用光源模組單元的驅動，其中，該曝光用光源模組單元包括： 一光源面板，其在一面中央部以並排形態搭載安裝有第一電路板，該第一電路板以矩陣形態的陣列結構貼裝有複數個單位紫外線發光元件，使得構成中心光源部，在該第一電路板的周圍，在安裝成上端部逐漸向前方凸出並傾斜地搭載的至少一個以上的第二電路板上，複數個單位紫外線發光元件以矩陣形態的陣列結構進行貼裝，以形成周邊光源部； 一光學面板，其由複數個單位集光透鏡安裝在第一支撐面板和第二支撐面板上而形成，其中該第一支撐面板和第二支撐面板分別對於該第一電路板和第二電路板，以並排狀態配置於該單位紫外線發光元件的光射出側，該複數個單位集光透鏡，以與該單位紫外線發光元件的陣列結構分別對應的陣列結構進行排列； 其中，該單位集光透鏡相對於分別對應地排列的單位紫外線發光元件的主光軸，向經過構成該光源面板的中心光源部的紫外線發光元件陣列的中心的任意基準中心軸線側偏心的狀態排列，相對於從該紫外線發光元件至受光區域（A）的光學距離“a”，從經過構成該光源面板的中心光源部的紫外線發光元件陣列的中心（O）的基準中心軸線側隔開的紫外線發光元件的隔開距離“b”、該紫外線發光元件與集光透鏡的面對面隔開距離“c”、該各個紫外線發光元件的中心軸與集光透鏡的中心軸之間的偏心距離“x”，及受光區域（A）的直徑“t”的關係，設置得集光透鏡的偏心距離“x”的基準滿足“x=b*c/a”，設置得該“x”的範圍滿足“bc(2b-t)/2ab＜x＜ bc(2b+t)/2ab”。
15. 一種曝光裝置，該曝光裝置包括：一曝光台，其用於支撐塗佈了感光劑的曝光用一基板；一驅動手段，其用於使該曝光台以能夠在X-Y平面坐標上移動的狀態進行驅動；曝光用光源模組單元，其以向用於形成該基板的曝光圖案的遮罩射出照明光的方式進行配置；一光學系，其配備於該基板與曝光用光源模組單元之間；及一控制手段，其聯繫並控制該驅動手段與曝光用光源模組單元的驅動，其中，該曝光用光源模組單元包括： 一外殼面板，其具有以中心部凹陷的凹槽形態形成的平面狀的中心光源部、在該中心光源部周圍配置成放射狀的單位傾斜面的複數個周邊光源部；單位光源面板及單位光學面板，其結合成相互面對面狀態的單元，以分別搭載於該外殼面板的中心光源部與周邊光源部的方式進行安裝； 其中，就該光源面板而言，複數個單位紫外線發光元件在電路板上貼裝成x-y坐標上的矩陣形態的陣列結構，該光學面板安裝有複數個單位集光透鏡，該複數個單位集光透鏡以與貼裝在該光源面板的電路板上的各個單位紫外線發光元件的陣列結構相對應的陣列結構來排列； 該單位集光透鏡以相對於分別對應地排列的單位紫外線發光元件的主光軸，向經過構成該光源面板的中心光源部的紫外線發光元件陣列的中心的任意基準中心軸線側偏心的狀態排列，相對於從該紫外線發光元件至受光區域（A）的光學距離“a”，從經過構成該光源面板的中心光源部的紫外線發光元件陣列的中心（O）的基準中心軸線側隔開的紫外線發光元件的隔開距離“b”、該紫外線發光元件與集光透鏡的面對面隔開距離“c”、該各個紫外線發光元件的中心軸與集光透鏡的中心軸之間的偏心距離“x”，及受光區域（A）的直徑“t”的關係，設置得集光透鏡的偏心距離“x”的基準滿足“x=b*c/a”，設置得該“x”的範圍滿足“bc(2b-t)/2ab＜x＜ bc(2b+t)/2ab。
16. 如申請專利範圍第第14或15項所述之曝光裝置，其中，該單位集光透鏡以矩陣形態的陣列結構配備，使得從各個單位紫外線發光元件照射的擴散光集光於在曝光裝置的光學系中設置的受光區域，其中就該矩陣形態而言，從經過構成該光源面板的中心光源部的紫外線發光元件陣列的中心的任意基準中心軸線側逐漸隔開，從而越靠近邊緣配置，相對於對應的單位紫外線發光元件的主光軸的偏心量越增加。