(57)【要約】【課題】光入射側レンズ群と光出射側レンズ群とを有し、これらレンズ群をつなぐ筐体とからなるインテグレータにおいて、光入射側レンズ群を構成するレンズの境界面からの拡散光が筐体の外部に漏れることなく、かつ、該筐体等の温度上昇を招くことのないようにした構造を提案することである。【解決手段】光入射側レンズ群と光出射側レンズ群と、これらをつなぐ筒状筐体とによって囲まれる内部空間にエアなどの冷却媒体を導入するようにしたことを特徴とする。更には、前記筒状筐体の冷却媒体出口に遮光部材を備えたことを特徴とする。【選択図】  図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射側レンズ群と、光出射側レンズ群と、これら光入射側レンズ群と光出射側レンズ群とをつなぐ筒状筐体とを備えてなるインテグレータにおいて、  前記光入射側レンズ群と光出射側レンズ群と筒状筐体とによって囲まれる空間に冷却媒体が導入されることを特徴とするインテグレータ。  
【請求項２】
前記筒状筐体に冷却媒体の出口が設けられ、該出口には遮光部材を備えてなることを特徴とする請求項１に記載のインテグレータ。  
【請求項３】
光源と、該光源からの光が入射され光照射面での照度分布を均一にするインテグレータとを備えた光照射装置において、  前記インテグレータとして、請求項1または請求項２に記載のインテグレータを用いたことを特徴とする光照射装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光照射装置における光照射領域での照度分布を均一にするインテグレータに関し、特に、光入射側と光出射側とにレンズ群を備えてなるインテグレータに係わる。  更に、このインテグレータを用いた光照射装置に関し、特に、露光装置等の光源装置として用いられる光照射装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来、露光装置等の光源装置として用いられる光照射装置においては、光照射面での照度分布を均一にするためのインテグレータが用いられており、このインテグレータとしては、特開昭５６−８１８１３号公報に示されるように、いわゆるロッドレンズからなるインテグレータや、一対の光入射側レンズ群と光出射側レンズ群とからなるインテグレータが知られている。
【０００３】
図４に、従来の露光装置等の光源装置として用いられる光照射装置の構成例を示す。
図において、ランプ１から出射した光は、集光鏡２によって集光され、第１の反射鏡３により光路が折り返され、シャッタ９を介して、インテグレータ４に入射する。
前記インテグレータ４は、ここに入射した光の照度分布を被照射面において均一にする機能を有する。
そして、該インテグレータ４から出射した光は、第２の反射鏡５によって反射され、コリメータ６に入射する。該コリメータ６から出射する光は平行光となり、被照射面８に照射される。なお、図４においてコリメータ６はレンズで構成されたものが示されているが、ミラーを使用するものであっても良い。
【０００４】
図４の場合、被照射面８にはマスクＭが置かれ、マスクＭに形成されたマスクパターン（不図示）が、投影レンズ７を介して、レジストなどの感光材を塗布した基板Ｗ上に投影され露光される。なお、投影レンズ７を用いず、マスクＭと基板Ｗを密着または近接し、マスクパターンを基板Ｗ上に露光する装置についても、同様の構成の光照射装置が使用される。
また、被照射面８に、マスクＭではなく被処理物を配置し、光を照射して、光化学反応により被処理物の表面改質等を行なう場合もある。そのような例として、液晶表示素子用の光配向膜の光配向処理がある。
以下、基板や配向膜など光照射装置からの光を照射して各種の処理を行う対象物をワークと呼ぶ。
【０００５】
上記構成において、インテグレータ４は、入射する光の照度分布が不均一であり、各レンズに入射する光の強さが異なっていても、その出射光が同一照射面を重ねて照射するものであるので、被照射面においては均一な照度分布となるという機能を有する。このようなインテグレータ４を用いることにより、一般的には、被照射面の照度分布を±５％程度にすることができる。
【０００６】
上記インテグレータは前記したように、ロッドレンズからなるものと、光入射側レンズ群と光出射側レンズ群とを１組としたものとがあるが、本発明は、このうち、後者、即ち、光入射側レンズ群と光出射側レンズ群を1組としたインテグレータ（以下、２枚組インテグレータという）に関するものである。
該２枚組インテグレータの光入射側レンズ群および光出射側レンズ群は、それぞれ１０数枚〜１００枚程度のレンズを縦横方向に並列配置したものである。この縦横方向に配置した各レンズが入射光を分割し、分割された光が照射面で重ね合わされることにより、照度分布を均一にする。
【０００７】
近年、プリント基板や液晶基板といった基板（ワーク）の大型化に従い、広い面積を高い照度で露光することが要請されている。この広い面積を露光するためには、光源が大きくなり、インテグレータに入射する光芒も大きくなってきており、その結果、インテグレータも大きなサイズのものが必要になっている。
大型のインテグレータの場合、ロッドレンズを使うと、大型の太くて長いロッドレンズが必要となり製作コストが高くなる。そのため、入射側のレンズ群と出射側のレンズ群を１組にした２枚組インテグレータを使う場合が多くなってきている。
なお、液晶基板やプリント基板などの矩形状のワークを露光する場合、光照射装置から照射される光の形状を、ワークの形状に合わせて矩形状にする必要があるが、インテグレータ４を構成する個々のレンズの、光軸に対して垂直方向の断面形状を矩形状にすれば、照射領域の形状が矩形状になる。
【０００８】
図５に、上記した２枚組みのインテグレータの構造の一例を示し、該インテグレータ４は光入射側レンズ群１０と光出射側レンズ群１１とからなる。なお、同図は、各レンズの形状が四角い場合の例である。
上記構成において、インテグレータ４の光入射側レンズ群１０に、光源からの光が入射すると、レンズ群の各レンズ１０ａの部分に入射した光は、光出射側レンズ群１１の対応するレンズ１１ａに向かって進む。しかし、隣接するレンズ１０ａ、１０ａの境界面１０ｂに入射した光１２は制御できず散乱する。
【０００９】
この散乱する光の中には、図５に示すように、光入射側レンズ群１０と光出射側レンズ群１１の間から、インテグレータ４外に出て行く成分１２ａが生じる。このインテグレータ４から外に出た光１２ａは、迷光として光照射装置内の反射鏡やコリメータに入射して被照射面に照射され、露光精度を低下させるという問題があった。
【００１０】
これを防ぐためには、光入射側レンズ群１０と光出射側レンズ群１１との間に囲いを設ければよい。しかし、単に囲いを設けると、レンズの境界面に入射して散乱した光が囲いの内壁などに照射され、囲いなどの温度が上がってしまうという不具合がある。
また、光入射側レンズ群や光出射側レンズ群も、通過する光を、わずかではあるが吸収して温度が上昇する。そのため、光入射側レンズ群と光出射側レンズ群との間を囲うと、レンズが冷えにくくなり、レンズの温度が上昇しやすくなってしまうという不具合もある。
上記のように、光入射側レンズ群と光出射側レンズ群との間を囲うと、インテグレータ全体の温度が上昇し、レンズを保持する金属製のホルダーが熱膨張する。レンズ群を保持するホルダーが熱膨張すると、例えば、光入射側レンズ群と光出射側レンズ群の位置ずれ（アライメントずれ）が生じ、インテグレータの光学特性が変化し、露光精度の低下を引き起こす事態に至ることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭５６−８１８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
この発明は、上記従来技術に基づくインテグレータの問題点に鑑み、光入射側レンズ群と光出射側レンズ群とからなる２枚組のインテグレータにおいて、該インテグレータから迷光が発生することを防止し、インテグレータの囲いやレンズホルダー、更にはレンズ自体の温度上昇がないようにしたインテグレータを提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、この発明のインテグレータは、光入射側レンズ群と、光出射側レンズ群と、これら光入射側レンズ群と光出射側レンズ群とをつなぐ筒状筐体とを備えてなるインテグレータにおいて、
前記光入射側レンズ群と光出射側レンズ群と筒状筐体とによって囲まれる空間に冷却媒体が導入されることを特徴とする。
【００１４】
また、前記筒状筐体に冷却媒体の出口が設けられ、該出口には遮光部材を備えてなることを特徴とする。
【００１５】
更には、光源と、該光源からの光が入射され光照射面での照度分布を均一にするインテグレータとを備えた光照射装置において、前記インテグレータとして、上記構成を有するインテグレータを用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
この発明のインテグレータによれば、２枚組のインテグレータの光入射側レンズ群と光出社側レンズ群とを筒状筐体によってつないで囲い、これらによって囲まれた内部空間に冷却媒体を導入するようにしたので、光入射側レンズ群の隣接するレンズ間の境界面に入射して散乱した光による筒状筐体やレンズホルダー、更にはレンズ自体などの温度上昇を招くことなく、該散乱光がインテグレータ外に迷光となって出ていくことを防止できるという効果を奏するものである。
【００１７】
更には、筒状筐体に形成された冷却媒体の出口には、遮光部材が設けられているので、上記散乱光が、該冷却媒体出口を経てインテグレータの外に出て行くことを更に効果的に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のインテグレータの断面説明図
【図２】図１の部分拡大説明図
【図３】本発明のインテグレータの斜視図
【図４】従来技術の説明図
【図５】従来技術部分の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は本発明のインテグレータを示す断面説明図であって、光入射側レンズ群１０と光出射側レンズ群１１は筒状筐体１３によって連結され、これらによって内部空間１４が形成されている。
【００２０】
図２に、上記した２枚組みのインテグレータの、光入射側のレンズ群１０（または光出射側のレンズ群１１）の構造の一例を示す。なお、同図は、各レンズの形状が四角い場合の例である。
レンズ群１０は、複数枚（この例では合計２５枚）のレンズ１０ａ、１０ａが互いに低融点ガラスにより融着して一体化されている。そして、その周辺にはガラス製の保持片１６が融着されている。
融着されて一体化されたレンズ群１０の周辺の保持片１６は、金属性のレンズホルダー１７に形成された溝１８に嵌合挿入される。
このようにしてレンズホルダー１７に保持されたレンズ群１０は、光照射装置のフレーム（図示しない）に取り付けられる。
【００２１】
図３（ａ）は、インテグレータ４の全体斜視図であり、図３（ｂ）はその前面カバーを取り除いた斜視図である。
図３（ａ）に示すように、インテグレータ４の筒状筐体１３の前面カバー１９には、光入射窓２０が形成されている。そして、図３（ａ）および、前面カバー１９を取り除いた図３（ｂ）に示すように、該前面カバー１９には、レンズ群１０を避けた位置にエアなどの冷却媒体配管２１が取り付けられている。
図１に示すように、この冷却媒体配管２１の先端ノズル２２は内部空間１４内に開口していて、冷却媒体を内部空間に導入している。
【００２２】
導入される冷却媒体（エア）の量は、インテグレータ全体の大きさや、インテグレータに入射する光の量と上昇する温度に基づき適宜設定するが、実際には１００Ｌ／分〜２００Ｌ／分程度である。
【００２３】
そして、図１および図３に示すように、筒状筐体１３の上面カバー２４および必要に応じて側面カバー２７には冷却媒体出口２６、２７が形成されており、それぞれルーバーなどの遮光部材２８、２９が取り付けられていて、光が外部に漏れることのないようにしている。
【００２４】
上記構成において、図１に示すように、入射側レンズ群１０のレンズ境界面１０ｂに入射した光は拡散光となって内部空間１４で拡散するが、出射側レンズ群１１に入射しない光は、筒状筐体１３やレンズホルダー１７によって、筐体１３の外部に出ていくことはない。
なお、光入射側レンズ群１０によって拡散された光のうちの一部が、光出射側レンズ群１１のレンズ境界面に入射すると、同様に拡散されて外部に出ていくが、その量は、光入射側レンズ群１０の拡散光のうちの一部の、更にその拡散光であって、極めて微量であり、実際上格別の問題となるものではない。
【００２５】
そして、筒状筐体１３の内部空間１４はノズル２２から導入される冷却媒体によって冷却され、筐体１３、レンズホルダー１７、更にはレンズ群１０、１１自体の温度上昇が防止される。それ故、インテグレータ４の光学特性に熱的影響を及ぼすことがない。
【００２６】
また、冷却媒体出口２６、２７には、ルーバーなどの遮光部材２８、２９が設けられているので、該冷却媒体出口２６、２７からの光が外部に漏れることがない。
【００２７】
以上説明したように、本発明に係るインテグレータは、光入射側レンズ群と光出射側レンズ群とを筒状筐体でつなぎ、その筒状筐体の内部空間に冷却媒体を供給するようにしたので、入射側レンズ群での拡散光が外部に漏れることがなく、かつ、筒状筐体やレンズホルダー、更にはレンズ自体を効果的に冷却できて、それらの温度上昇を防止することができるものである。
【符号の説明】
【００２８】
４        インテグレータ  １０        光入射側レンズ群  １０ａ      各レンズ  １０ｂ      レンズ境界面  １１        光出射側レンズ群  １３        筒状筐体  １４        内部空間  １７        レンズホルダー  ２１        エア（冷却媒体）配管  ２２        エア（冷却媒体）ノズル  ２６、２７  エア（冷却媒体）出口  ２８、２９  遮光部材  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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