WO2017051637A1

WO2017051637A1 - 光照射装置

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Publication number: WO2017051637A1
Application number: PCT/JP2016/073991
Authority: WO
Inventors: 隆博井上; 松島　竹夫
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2016-08-17
Publication date: 2017-03-30
Anticipated expiration: 2018-03-25

Abstract

本発明は、光照射面での視角が小さく抑制され、光照射面において高い照度の均一性の得られる光照射装置を提供することを目的とする。　この光照射装置は、複数のＬＥＤがｘ方向およびｙ方向に並んで配置された光源部と、ＬＥＤ配置領域の中心位置を通るｚ方向に延びる基準軸を含むｘｚ断面またはｙｚ断面において、光射出方向前方に向かうに従って基準軸に対して外方に広がる形態を有する反射部とを備えており、反射部が以下の条件を満足する構造とされている。光源部側の端部位置と光出射側開口端縁位置とを結ぶ第一仮想線のｚ方向に対する傾斜角度θ₁ 、基準軸上における各々のＬＥＤの光出射面と同じｚ方向レベル位置と光出射側開口端縁位置とを結ぶ第二仮想線の基準軸に対する傾斜角度θ₂ およびＬＥＤ配置領域の幅の、反射部の開口幅に対する比率が、特定の大きさとされている。

Description

光照射装置

　本発明は、複数のＬＥＤを用いた光照射装置に関する。

　半導体や液晶の露光、その他の微細加工の分野においては、フォトリソグラフィの光源として、例えばメタルハライドランプ等の紫外線ランプを用いた露光技術が利用されている。
　しかしながら、メタルハライドランプ等の紫外線ランプは、消灯後すぐに再点灯することが難しく、エネルギーロスが大きい、というデメリットがある。また、紫外線とともに発生する熱線により、被照射対象物が不所望に加熱されてしまう、という問題があった。
　近年では、紫外線ランプの代替光源としてＬＥＤを用いた光照射装置を備えた露光装置の開発が活発に行われている。

　而して、紫外線ランプに代えてＬＥＤを光源として用いる場合には、主に、以下に示す２つの問題がある。
　第一に、紫外線ランプは、電極間に形成されるアークの輝点から高い放射量の光を得ることが可能であるが、ＬＥＤは一チップあたりの光放射量は小さい。このため、露光装置用の光源として用いるためには、多数のＬＥＤを搭載した光源部が必要となる。しかしながら、各ＬＥＤの光放射出力には、ＬＥＤの個体差や、熱分布の影響などに起因するバラツキが生じやすい。さらには、一部のＬＥＤが不点灯となることも考えられる。このような理由から、多数のＬＥＤを搭載した光源部を備えた光照射装置においては、光照射面での照度を均一にすることが難しい。

　また、第二に、同一平面上に複数のＬＥＤが配置された光源部においては、各ＬＥＤからの光が光照射面へ出射される際、光照射面に対する視角が広がりやすい、という問題がある。視角が大きくなると、被照射対象物に対する光処理の空間分解能が低下して処理精度が悪化する要因となる。ここでいう「視角」とは、図６に示されるように、光照射面ＬＳにおける任意の位置からの光の有効入射角の拡がり幅を示すもので、図６における角度αのことである。図６において、３０は光源部、３１はＬＥＤである。

　上記２つの課題に対して、例えば特許文献１には、以下のような対策が講じられることが記載されている。図７Ａは、ＬＥＤを用いた従来の光照射装置の一例における構成の概略を示す模式図である。
　まず、上記第一の課題に対しては、複数のＬＥＤ３１が同一平面上に配置されてなる光源部３０と、被照射対象物Ｗとの間の距離（実際には光源部３０と被照射対象物Ｗの間に配置されるマスク４５との間の距離、ワーキングディスタンス）ＷＤを大きくすることが記載されている。これにより、各ＬＥＤ３１から放射される光が混ざり合うことで、個々のＬＥＤ３１の光放射出力のバラツキが緩和（補償）されて光照射面ＬＳにおける照度の均一性を向上させることができるとされている。
　また、上記第二の課題に対しては、図７Ｂに示すように、アパーチャーアレイ４０を光源部３０に近接した位置に設けることが記載されている。これにより、各ＬＥＤ３１から放射される光の開き角θが小さくなり、被照射対象物Ｗに対する光処理の空間分解能を上げることができるとされている。

　一方、例えば特許文献２には、上記２つの課題に対して、以下のような対策が講じられることが記載されている。図８は、ＬＥＤを用いた従来の光照射装置のさらに他の例における構成の概略を示す模式図である。
　すなわち、各々、同一の基板３２上に配置された複数のＬＥＤ３１と導光部３５とよりなる複数のセグメント光源３０ａを基板３２の面方向に並べて配置して光源部３０を構成することが記載されている。これにより、各々のＬＥＤ３１から放射される光が導光部３５の内面によって反射されることで混合されて光照射面ＬＳにおける照度を均一化することができるとされている。

特開２００２－３０３９８８号公報特開２０１１－１４６７４６号公報

　しかしながら、特許文献１に記載の光照射装置においては、アパーチャーアレイ４０等の光学部品を用いて開き角θを狭めると、各ＬＥＤ３１の光は混ざり合いにくくなる（混光性が低い）。このため、光照射面ＬＳでの視角を狭めることはできるが、光照射面ＬＳにおける照度の均一性を悪化させてしまう。この場合、照度の均一性を確保するためには、ワーキングディスタンスＷＤを非常に大きくする必要があり、装置の大型化を招くと共に、光の利用効率も低くなる。

　一方、特許文献２に記載の光照射装置においては、各ＬＥＤ３１の光を複数回反射させる構造上の理由から、各セグメント光源３０ａにおけるＬＥＤ３１の数が限定されてしまう。従って、光照射面ＬＳにおける照度の低下を回避するためには、多数のセグメント光源３０ａが必要となる。
　さらにまた、セグメント光源３０ａ毎に照度のバラツキがある場合には、それぞれセグメント光源３０ａ毎にフィードバック制御部を設ける必要があり、光照射面ＬＳにおける照度の均一化を図ることが困難（非常に煩雑化）となってしまう。
　さらにまた、特許文献２に記載の光照射装置においては、ＬＥＤ３１から放射される光の開き角は導光部３５内で保存される。このため、光照射面ＬＳでの視角を狭めることはできない。また、導光部３５の開口から出射された光は、光照射面ＬＳに達するまでの間に、広がりやすいため、光照射面ＬＳにおける照度が低下してしまう。光照射面ＬＳにおける照度の低下を防ぐためには、図８において二点鎖線で示すように、導光部３５の開口端から被処理対象物Ｗまでの距離をＷＤ１からＷＤ２に小さくすることが考えられるが、このような場合には、装置設計上の制約となってしまい、好ましくない。

　本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、複数のＬＥＤを備えた光照射装置において、光照射面での視角を小さく抑制することができ、光照射面における照度の均一性の高い光照射装置を提供することを目的とする。

　本発明の光照射装置は、互いに直交する３つの方向をｘ方向、ｙ方向およびｚ方向としたとき、ｘ方向およびｙ方向に延びる同一平面上において、各々光軸がｚ方向に延びる複数のＬＥＤがｘ方向およびｙ方向に並んで配置されてなる光源部と、当該光源部からの光を反射する反射部とを備えた光照射装置において、
　前記光源部におけるＬＥＤ配置領域の中心位置を含むｚ方向に延びる軸を基準軸としたとき、当該基準軸を含むｘｚ断面またはｙｚ断面において、
　前記反射部は、光出射方向前方に向かうに従って当該基準軸に対して外方に広がる形態を有しており、当該反射部における前記光源部側に位置される端部位置と当該反射部の光出射側開口端縁の位置とを結ぶ第一仮想線の、ｚ方向に対する傾斜角度（θ₁）が０°＜θ₁＜６０°とされ、かつ、当該基準軸上における各々のＬＥＤの光出射面が位置される平面と同じｚ方向レベル位置と当該反射部の光出射側開口端縁の位置とを結ぶ第二仮想線の、当該基準軸に対する傾斜角度（θ₂）が６０°以下とされており、
　前記ＬＥＤ配置領域の幅（Ｗａ）と前記反射部の開口幅（Ｗｂ）との比率（Ｗａ／Ｗｂ）が０．５以下とされていることを特徴とする。

　本発明の光照射装置においては、前記光源部を構成する複数のＬＥＤは、中心発光波長が異なる複数種類のものよりなることが好ましい。
　さらにまた、本発明の光照射装置においては、前記反射部は、光拡散性反射面を有することが好ましい。

　本発明の光照射装置においては、ＬＥＤ配置領域の幅が反射部の開口幅に対して十分に小さく、光源部は複数のＬＥＤが密に配置された構成とされている。しかも、反射部が特定の形態を有するものであることにより、ＬＥＤから反射部の開口を介して直接的に出射される光の出射角および反射部によって反射されて出射される反射光の出射角が規制される。このため、本発明の光照射装置によれば、光照射面での視角を小さく抑制することができると共に、各ＬＥＤからの光の混光性が高くなって光照射面における照度の均一性を高くすることができる。

本発明の光照射装置の一例における構成の概略を示す斜視図である。図１Ａに示す光照射装置におけるｘ方向およびｚ方向に延びる平面による断面図である。光源部の一例における構成の概略を示す平面図である。図１Ａに示す光照射装置における反射部の構成の概略を示す、ｘ方向およびｚ方向に延びる平面による断面図である。本発明の光照射装置が適用されたコンタクト露光装置の一例における構成を概略的に示す図である。図４に示すコンタクト露光装置における露光処理時の状態を示す図である。光照射面での視角を示す模式図である。ＬＥＤを用いた従来の光照射装置の一例における構成の概略を示す模式図である。ＬＥＤを用いた従来の光照射装置の他の例における構成の概略を示す模式図である。ＬＥＤを用いた従来の光照射装置のさらに他の例における構成の概略を示す模式図である。

　以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
　図１Ａは、本発明の光照射装置の一例における構成の概略を示す斜視図である。図１Ｂは、図１Ａに示す光照射装置におけるｘ方向およびｚ方向に延びる平面による断面図である。図２は、光源部の一例における構成の概略を示す平面図である。
　この光照射装置は、複数のＬＥＤ１２が同一平面上に配置されてなる光源部１０と、光源部１０からの光を反射する反射部２０とを備えている。

　光源部１０は、一方向（図２において上下方向。以下、この方向を「ｙ方向」という。）に長尺な基板１１を有し、この基板１１上に、例えばチップ状の複数のＬＥＤ１２が、基板１１のｙ方向（長手方向）およびｙ方向に直交する方向（図２において左右方向。以下、この方向を「ｘ方向」という。）に並んで配置されている。この例においては、ｙ方向に隣接するＬＥＤ１２が互いにｘ方向にずれるように配置されることにより、基板１１全体において、複数のＬＥＤ１２が千鳥状に配置されている。各々のＬＥＤ１２は、光軸がｘ方向およびｙ方向の各々に直交する方向（図２において紙面に垂直な方向。以下、この方向を「ｚ方向」という。）に延びる姿勢で配置されている。図２において破線で示す領域はＬＥＤ配置領域１５であって、Ｏはその中心位置を示す。

　ＬＥＤ１２は、中心発光波長が互いに同一のものであっても、互いに異なるものであってもよいが、中心発光波長が異なる複数種のものが用いられることが好ましい。これにより、被照射対象物に対する処理を単一波長の光ではなく、複数の波長の光で行うことができる。例えば、厚膜レジストの硬化処理であれば、短波長の光で表面近傍を硬化させると共に、長波長の光で深部を硬化させることができ、結果として高分解能のレジスト硬化が可能となる。

　反射部２０は、例えば筒状の中空体により構成されており、光源部１０におけるＬＥＤ配置領域１５の中心位置Ｏを含むｚ方向に延びる軸（以下、「基準軸」という。）Ｃを含む、ｘ方向およびｚ方向に延びる仮想平面Ｆに関して対称な構造（図１Ｂにおいて左右対称）を有する。図示はしていないが、反射部２０は、基準軸Ｃを含む、ｙ方向およびｚ方向に延びる仮想平面に関しても対称な構造を有する。
　また、反射部２０は、基準軸Ｃを含むｘｚ断面またはｙｚ断面において、光射出方向前方に向かうに従って基準軸Ｃに対して外方に広がる形態を有しており、以下に示す関係（ａ）～（ｃ）を満足する構成とされている。
　（ａ）反射部２０における光源部側の端部位置と反射部２０の光出射側開口端縁の位置とを結ぶ第一仮想線の、ｚ方向に対する傾斜角度（θ₁）が０°＜θ₁＜６０°であること。
　（ｂ）基準軸Ｃ上における各々のＬＥＤの光出射面が位置される平面と同じｚ方向レベル位置（以下、「基準点」という。）と反射部２０の光出射側開口端縁の位置とを結ぶ第二仮想線の、基準軸Ｃに対する傾斜角度（θ₂）が６０°以下であること。
　（ｃ）光源部１０におけるＬＥＤ配置領域１５の幅（Ｗａ）と反射部２０の開口幅（Ｗｂ）との比率（Ｗａ／Ｗｂ）が０．５以下であること。

　この例における反射部２０は、ｘ方向において互いに対向する一対の第一ミラー素子２１と、ｙ方向において互いに対向する一対の第二ミラー素子２５とにより構成されている。

　第一ミラー素子２１は、図３に示すように、基準軸Ｃを含むｘｚ断面において、ｚ方向に対して傾斜して延びる平板状の第一傾斜面部２２および第一傾斜面部２２の下端に連続してｚ方向に対して傾斜して延びる平板状の第二傾斜面部２３を有する。そして、第一傾斜面部２２および第二傾斜面部２３の各々のｚ方向に対する傾斜角度は、上記関係（ａ）～（ｃ）を満足する状態で、互いに異なる大きさに設定されている。
　すなわち、この例においては、第一ミラー素子２１における第一傾斜面部２２の上端位置βと第二傾斜面部２３の下端位置γとを結ぶ第一仮想線Ｌ１の、ｚ方向に対する傾斜角度θ₁ が０°＜θ₁＜６０°とされている。また、基準点δと第二傾斜面部２３の下端位置γとを結ぶ第二仮想線Ｌ２の、基準軸Ｃ（ｚ方向）に対する傾斜角度θ₂ が６０°以下とされている。
　さらに、光源部１０におけるＬＥＤ配置領域１５の幅（図３においてはｘ方向寸法）Ｗａと、反射部２０のｘ方向における開口幅Ｗｂとの比率（Ｗａ／Ｗｂ）が０．５以下の大きさとされている。
　傾斜角度θ₁および傾斜角度θ₂の大きさは、上記（ａ）～（ｃ）の関係を満足する範囲内において、光照射面ＬＳでの視角が４０°以下、より好ましくは３０°以下となるよう、設定されることが好ましい。

　第一ミラー素子２１の内面２１ａ、すなわち第一傾斜面部２２の内面および第二傾斜面部２３の内面は、ＬＥＤ１２からの光の一部（放射角の大きい光）を反射する反射面を構成するが、第一傾斜面部２２の内面および第二傾斜面部２３の内面は、拡散反射面とされていることが好ましい。第一ミラー素子２１の内面２１ａが拡散反射面とされていることにより、照射距離（ワークディスタンスＷＤ）が小さい場合であっても、光照射面ＬＳにおける照度の均一性を向上させることができ、高い照度を維持しやすくなる。
　拡散反射面は、例えば、拡散体を設けることや、第一ミラー素子２１の内面２１ａに例えばデインプル加工を施すことなどにより形成することができる。

　第二ミラー素子２５は、例えば、ｚ方向に対して傾斜して延びる平面状ミラーにより構成されている。第二ミラー素子２５の内面についても同様に、拡散反射面とされていることが好ましい。

　而して、上記の光照射装置においては、基準軸Ｃを含むｘｚ断面において、光源部１０におけるＬＥＤ配置領域１５の幅Ｗａが反射部２０の開口幅Ｗｂに対して十分に小さく、光源部１０は複数のＬＥＤ１２が密に配置された構成とされている。しかも、反射部２０が特定の形態を有するものであることにより、ＬＥＤ１２から反射部２０の開口を介して直接的に出射される光の出射角および反射部２０によって反射されて出射される反射光の出射角が規制される。すなわち、光源部１０から光照射面ＬＳへ直接的に出射される光は、放射角が小さい一部の光に大きく規制されることになる。一方、ＬＥＤ１２からの放射角が大きな光は、反射部２０で反射されて間接的に光照射面ＬＳに向かって出射される。然るに、第一ミラー素子２１の内面２１ａによって、ｘ方向における基準軸Ｃ方向に向かって反射されるため、反射光の出射角は小さく抑制されることとなる。
　従って、上記の光照射装置によれば、後述する実施例の結果に示されるように、光照射面ＬＳでの視角を小さく抑制することができる。また、上記の光照射装置によれば、各ＬＥＤ１２からの光の混光性が高くなる。このため、ＬＥＤの光放射出力のバラツキや、任意のＬＥＤの経時的な光量減少などといった不具合が生じた場合であっても、光照射面ＬＳにおいて各ＬＥＤ１２からの光が重畳されて互いに補償し合うこととなる。その結果、上記の光照射装置によれば、光照射面ＬＳにおける照度の均一性を高くすることができると共に、安定性の高い光照射を行うことができる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
　例えば、反射部は、上記（ａ）～（ｃ）の関係を満足するものであれば、上記実施の形態に係る構成のものに限定されない。例えば、反射部を構成する第一ミラー素子はｚ方向に対する傾斜角度が互いに異なる複数の傾斜面部を有する構成とされている必要はない。また、第一ミラー素子は、弧状に湾曲した形態を有するものであってもよい。
　さらにまた、反射部は、光源部側の端部が光源部と同じｚ方向レベル位置に位置された状態で配置されている必要はなく、光源部より光出射方向前方側に配置されていてもよい。

　以上のような光照射装置は、例えばフォトリソグラフィによる半導体基板や液晶基板の露光およびその他の微細加工に用いられる露光装置などの光源として好適に用いることができる。

　図４は、本発明の光照射装置が適用されたコンタクト露光装置の一例における構成を概略的に示す図である。
　このコンタクト露光装置（以下、単に「露光装置」という。）は、例えば紫外光を露光光とし、露光光をフォトマスクＭを介して被照射対象物（以下、「ワーク」ともいう。）Ｗに照射するものである。この露光装置は、例えば図１に示す光照射装置により構成された光照射部１と、ワークＷに露光（転写）するパターンが形成されたフォトマスクＭを保持するマスクステージ５０と、ワークＷを保持するワークステージ５５と、ワークステージ５５に保持されたワークＷとフォトマスクＭとの位置合わせを行うためのアライメント機構６０と、ワークＷを搬送するワーク搬送機構と、装置の各動作を制御する制御部（不図示）とを備えている。ワークＷとしては、例えばプリント基板、半導体基板、液晶基板といった基板材料を例示することができる。

　マスクステージ５０は、フォトマスクＭの上面における周縁部を例えば真空吸着により保持するマスク保持手段（図示せず）を備えている。
　なお、マスクステージ５０は、適宜のステージ駆動機構（図示せず）によって、ワークステージ５５のワーク載置面に沿った水平面内でＸＹθ方向に移動可能に構成されていてもよい。

　ワークステージ５５には、平坦なワーク載置面上に載置されたワークＷを例えば真空吸着により保持するワーク保持手段（不図示）が設けられている。
　ワークステージ５５は、ステージ駆動機構５６によって、ＸＹＺθ方向（ワーク載置面に沿った面方向、高さ方向およびワーク載置面に垂直な軸を中心とした回転方向）に移動可能に構成されている。ステージ駆動機構５６は、例えばＸＹθステージ５７と、昇降ステージ（Ｚステージ）５８とを備えている。

　アライメント機構６０は、フォトマスクＭに形成されたマスク・アライメントマークＭａと、ワークＷに形成されたワーク・アライメントマークＷａを同時に検出するアライメントマーク検出手段６１と、アライメントマーク検出手段６１を光照射部１とマスクステージ５０との間の位置に挿入または当該位置から退避させる移動機構（図示せず）とを備えている。アライメントマーク検出手段６１としては、例えばＣＣＤカメラのような撮像装置を用いることができる。

　ワーク搬送機構は、露光処理前のワークＷを搬入する搬入側搬送機構６５ａと、露光処理が終わったワークＷを搬出する搬出側搬送機構６５ｂとを備えている。搬入側搬送機構６５ａおよび搬出側搬送機構６５ｂは、例えばローラコンベアにより構成されている。この例における搬入側搬送機構６５ａは、水平面内において互いに平行にワークＷの搬送方向と直交する方向に延びる複数のコンベア軸６６を備えており、各々のコンベア軸６６に、複数個のローラ６７が回転自在に設けられて構成されている。搬出側搬送機構６５ｂについても同様の構成とされている。
　また、ワーク搬送機構は、搬入側搬送機構６５ａにおけるコンベア上のワークＷをワークステージ５５上に移載する搬入側移載機構７０ａ、および、露光処理後のワークＷをワークステージ５５上から搬出側搬送機構６５ｂのコンベア上に移載する搬出側移載機構７０ｂを備えている。搬入側移載機構７０ａおよび搬出側移載機構７０ｂは、例えばワークＷを吸着保持する移載アーム７１を備えており、当該移載アーム７１は、ワークステージ５５とマスクステージ５０との間の位置に挿入退避可能に設けられている。

　上記の露光装置において、ワークＷの露光処理は次のように行われる。
　先ず、搬入側搬送機構６５ａによって装置内に搬入されたワークＷが搬入側移載機構７０ａによってワークステージ５５上に移載される。すなわち、コンベア上のワークＷが移載アーム７１よって吸着保持された後、移載アーム７１がワークＷを保持した状態で水平方向に移動されてワークステージ５５の上方に位置される。この状態において、移載アーム７１によるワークＷの吸着保持が解除されることによりワークＷがワークステージ５５上に載置される。その後、移載アーム７１は所定位置に退避される。ワークステージ５５上に載置されたワークＷは、ワークステージ５５に設けられたワーク保持手段によって例えば吸着保持される。

　次いで、アライメントマーク検出手段６１によって、フォトマスクＭにおけるマスク・アライメントマークＭａと、ワークＷにおけるワーク・アライメントマークＷａとが検出される。これにより、ワークステージ５５上のワークＷの位置情報と、マスクステージ５０に保持されたフォトマスクＭの位置情報とが取得され、当該位置情報に基づいて、ワークステージ上のワークＷとフォトマスクＭとの位置合わせが行われる。すなわち、制御部は、Ｘ方向、Ｙ方向およびθ方向のアライメント量を、検出された位置情報に基づいて、設定し、当該アライメント量に応じて、例えばステージ駆動機構５６を構成するＸＹθステージ５７を移動させる。これにより、ワークＷとフォトマスクＭとの位置合わせが行われる。ここに、ワークＷとフォトマスクＭの位置合わせは、ワークステージ５５およびマスクステージ５０の一方が他方に対して相対的に移動されて行われればよく、従って、マスクステージ５０が設定されたアライメント量に従って駆動されてもよい。

　フォトマスクＭとワークＷとの位置合せが終了した後、図５に示すように、ステージ駆動機構５６を構成する昇降ステージ５８によってワークステージ５５が上昇されてワークＷの表面がマスクＭに密着した状態とされる。この状態において、光照射部１からの露光光（例えばＵＶ光、図５において白抜きの矢印で示す。）がマスクステージ５０に保持されたフォトマスクＭを介してワークステージ５５上のワークＷの表面に照射され、これにより、フォトマスクＭに形成されたパターンがワークＷに露光（転写）される。
　ワークＷに対する露光処理が終了すると、ステージ駆動機構５６を構成する昇降ステージ５８によってワークステージ５５が下降され、搬出側移載機構７０ｂによって、ワークステージ５５上のワークＷが搬出側搬送機構６５ｂにおけるコンベア上に移載される。そして、搬出側搬送機構６５ｂによって、ワークＷが装置外部に搬出される。

　而して、上記の露光装置によれば、光照射部１を構成する上記の光照射装置が、光照射面において照度の高い均一性が得られるものであるため、ワークＷの露光処理を処理ムラを生じさせることなく、高い解像度で行うことができる。

　以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

〈実施例１〉
　図１Ａおよび図１Ｂに示す構成に従い、下記の仕様の光照射装置を製作した。
［光源部］
　光源部は、図２に示すように、ｘ方向の寸法（Ｗａ）が２０ｍｍ、ｙ方向の寸法が３６０ｍｍのＬＥＤ配置領域において、約２０００個のＬＥＤがｘ方向およびｙ方向に並ぶよう配置されて構成されている。各々のＬＥＤは、光放射角が６０°であるものである。
［反射部］
　反射部は、基準軸を含むｘｚ断面において、第一ミラー素子における第一傾斜面部の上端位置（β）と第二傾斜面部の下端位置（γ）とを結ぶ第一仮想線（Ｌ１）の、ｚ方向に対する傾斜角度θ₁ が３０．２°であるものである。また、反射部のｚ方向の寸法は３２８ｍｍ、ｘ方向における開口幅（Ｗｂ）は５７４ｍｍ（Ｗａ／Ｗｂ＝０．０３５）であり、基準点（δ）と第二傾斜面部の下端位置（β）とを結ぶ第二仮想線（Ｌ２）の、ｚ方向に対する傾斜角度θ₂ が４１．２°である。
　第二ミラー素子は平面状であって、基準軸を含むｙｚ断面において、ｚ方向に対する傾斜角度が２６．７°である。
　第一ミラー素子および第二ミラー素子の各々の内面には、ハンマーパターンあるいはスタッコパターンが設けられ、拡散反射面とされている。

〈実施例２〉
［光源部］
　光源部は、ｘ方向の寸法（Ｗａ）が２８７ｍｍ、ｙ方向の寸法が３６０ｍｍのＬＥＤ配置領域において、約２０００個のＬＥＤがｘ方向およびｙ方向に並ぶよう配置されて構成されている。各々のＬＥＤは、光放射角が６０°であるものである。
［反射部］
　反射部は、一定の大きさの傾斜角度でｚ方向に対して傾斜して延びる一対の平面状の第一ミラー素子および一対の平面状の第二ミラー素子により構成されている。反射部の上端はＬＥＤ配置面と同じｚ方向レベル位置に位置されており、基準軸を含むｘｚ断面にいて、第一ミラー素子のｚ方向に対する傾斜角度θ₁が１８．９°である。また、反射部のｚ方向における寸法は３２８ｍｍ、ｘ方向における開口幅Ｗｂが５７４ｍｍ（Ｗａ／Ｗｂ＝０．５）であり、基準点（δ）と反射部の光出射側開口端縁の位置（γ）とを結ぶ第二仮想線の、ｚ方向に対する傾斜角度θ₂ が４１．２°である。
　第一ミラー素子および第二ミラー素子の各々の内面には、ハンマーパターンあるいはスタッコパターンが設けられ、拡散反射面とされている。

〈比較例１〉
　反射部として、中心軸がｚ方向に延びる角筒状（第一ミラー素子のｚ方向に対する傾斜角度θ₁が０°）であって、以下の構造を有するものを用いたことの他は、実施例１と同様の仕様の光照射装置を製作した。
　反射部のｚ方向の寸法が３２８ｍｍ、ｘ方向における開口幅Ｗｂが１９２ｍｍ（Ｗａ／Ｗｂ＝０．１０４）であり、基準軸を含むｘｚ断面において、基準点（δ）と反射部の光出射側開口端縁の位置（γ）とを結ぶ第二仮想線の、ｚ方向に対する傾斜角度θ₂ は１６．３°である。

〈比較例２〉
　反射部として、基準軸を含むｘｚ断面において、第一ミラー素子が弧状に湾曲した形態であって、以下の構造を有するものを用いたことの他は、実施例１と同様の仕様の光照射装置を製作した。
　ＬＥＤ配置面と同じｚ方向レベル位置に位置される第一ミラー素子の上端位置（β）と第一ミラー素子の下端位置（γ）とを結ぶ第一仮想線の、ｚ方向に対する傾斜角度θ₁ が６０°である。また、反射部のｘ方向における開口幅Ｗｂが８１５ｍｍ（Ｗａ／Ｗｂ＝０．０２４５）、ｚ方向の寸法が１８０ｍｍであり、基準点（δ）と第一ミラー素子の下端位置（γ）とを結ぶ第二仮想線の、ｚ方向に対する傾斜角度θ₂ が６６．２°である。

〈比較例３〉
　光源部および反射部として以下の構造を有するものを用いたことの他は、実施例２と同様の仕様の光照射装置を製作した。
［光源部］
　光源部は、ｘ方向の寸法（Ｗａ）が４５９ｍｍ、ｙ方向の寸法が３６０ｍｍのＬＥＤ配置領域において、約２０００個のＬＥＤがｘ方向およびｙ方向に並ぶよう配置されて構成されている。
［反射部］
　反射部は、第一ミラー素子のｚ方向に対する傾斜角度θ₁が６．４°であり、ＬＥＤ配置領域の幅（Ｗａ）と反射部の開口幅（Ｗｂ）との比率（Ｗａ／Ｗｂ）が０．８とされていることの他は、実施例２の光照射装置における反射部と同様の構成を有する。すなわち、ｚ方向の寸法が３２８ｍｍ、ｘ方向における開口幅（Ｗｂ）が５７４ｍｍであり、基準点（δ）と反射部の光出射側開口端縁の位置（γ）とを結ぶ第二仮想線の、ｚ方向に対する傾斜角度θ₂ が４１．２°である。

　実施例１、実施例２および比較例１～比較例３に係る光照射装置の各々について、反射部の光出射側開口端面からｚ方向に３７４ｍｍ離れた位置に配置された光照射面での視角を求めると共に、当該光照射面における照度均一性を調べた。結果を下記表１に示す。
［視角］
　光照射面における照度分布の半値半幅から実効視角を求め、この値を光照射面での視角とした。
〔照度均一性〕
　以下に定義される照度均一度が９０％以上である場合を「◎」、照度均一度が９０％未満～８５％以上である場合を「○」、照度均一度が８５％未満である場合を「×」として評価した。
　『照度均一度』は、光照射面における複数の測定箇所において測定された照度の平均値をＥａ、複数の測定箇所の各々における照度分布幅をΔＥとしたとき、（式）（Ｅａ－ΔＥ）／Ｅａ〔％〕により定義される。

　この結果から明らかなように、実施例１および実施例２に係る光照射装置においては、光照射面での視角を小さく抑制することができ、光照射面において照度の高い均一性が得られることが確認された。

　１　　　光照射部
　１０　　光源部
　１０ａ　ＬＥＤ配置面
　１１　　基板
　１２　　ＬＥＤ
　１５　　ＬＥＤ配置領域
　２０　　反射部
　２１　　第一ミラー素子
　２１ａ　内面（反射面）
　２２　　第一傾斜面部
　２３　　第二傾斜面部
　２５　　第二ミラー素子
　３０　　光源部
　３０ａ　セグメント光源
　３１　　ＬＥＤ
　３２　　基板
　３５　　導光部
　４０　　アパーチャーアレイ
　４５　　マスク
　５０　　マスクステージ
　５５　　ワークステージ
　５６　　ステージ駆動機構
　５７　　ＸＹθステージ
　５８　　昇降ステージ
　６０　　アライメント機構
　６１　　アライメントマーク検出手段
　６５ａ　搬入側搬送機構
　６５ｂ　搬出側搬送機構
　６６　　コンベア軸
　６７　　ローラ
　７０ａ　搬入側移載機構
　７０ｂ　搬出側移載機構
　７１　　移載アーム
　Ｃ　　　基準軸
　Ｆ　　　仮想平面
　ＬＳ　　光照射面
　Ｍ　　　フォトマスク
　Ｍａ　　マスク・アライメントマーク
　Ｏ　　　ＬＥＤ配置領域の中心位置
　Ｗ　　　被照射対象物（ワーク）
　Ｗａ　　ワーク・アライメントマーク

Claims

　互いに直交する３つの方向をｘ方向、ｙ方向およびｚ方向としたとき、ｘ方向およびｙ方向に延びる同一平面上において、各々光軸がｚ方向に延びる複数のＬＥＤがｘ方向およびｙ方向に並んで配置されてなる光源部と、当該光源部からの光を反射する反射部とを備えた光照射装置において、
　前記光源部におけるＬＥＤ配置領域の中心位置を含むｚ方向に延びる軸を基準軸としたとき、当該基準軸を含むｘｚ断面またはｙｚ断面において、
　前記反射部は、光出射方向前方に向かうに従って当該基準軸に対して外方に広がる形態を有しており、当該反射部における前記光源部側に位置される端部位置と当該反射部の光出射側開口端縁の位置とを結ぶ第一仮想線の、ｚ方向に対する傾斜角度（θ₁）が０°＜θ₁＜６０°とされ、かつ、当該基準軸上における各々のＬＥＤの光出射面が位置される平面と同じｚ方向レベル位置と当該反射部の光出射側開口端縁の位置とを結ぶ第二仮想線の、当該基準軸に対する傾斜角度（θ₂）が６０°以下とされており、
　前記ＬＥＤ配置領域の幅（Ｗａ）と前記反射部の開口幅（Ｗｂ）との比率（Ｗａ／Ｗｂ）が０．５以下とされていることを特徴とする光照射装置。
　前記光源部を構成する複数のＬＥＤは、中心発光波長が異なる複数種類のものよりなることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
　前記反射部は、光拡散性反射面を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光照射装置。