(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、複数の固体発光素子からの光を、被照射物の照射面において、平行光にすると共に、照度分布の均一性が高い光源ユニット及び露光装置を提供することにある。【解決手段】  第１の発明に係る光源ユニットは、短手方向と長手方向とを構成するように複数の固体発光素子が長尺状に配置され、該固体発光素子には、その出射光を平行光とする透光性レンズが設けられ、該透光性レンズからの出射光が入射されるインテグレータレンズが設けられ、該インテグレータレンズからの出射光が入射されるコンデンサレンズが、該複数の固体発光素子が構成する短手方向の出射光を混合するように設けられたことを特徴とする。【選択図】図３
2010086726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
短手方向と長手方向とを構成するように複数の固体発光素子が長尺状に配置され、
該固体発光素子には、その出射光を平行光とする透光性レンズが設けられ、
該透光性レンズからの出射光が入射されるインテグレータレンズが設けられ、
該インテグレータレンズからの出射光が入射されるコンデンサレンズが、該複数の固体発光素子が構成する短手方向の出射光を混合するように設けられた
ことを特徴とする光源ユニット。
【請求項２】
該コンデンサレンズからの出射光が入射されるコリメータレンズが、該複数の固体発光素子が構成する短手方向の出射光を平行光とするように設けられた
ことを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項３】
該コンデンサレンズ及び該コリメータレンズは、該短手方向での断面形状が平凸形状になるように、且つ、該長手方向での断面形状が長方形状になるように配置されたシリンドリカルレンズである
ことを特徴とする請求項２に記載の光源ユニット。
【請求項４】
該インテグレータレンズは複数の凸部からなり、
該凸部間の境界部は、該長手方向に対して角度をもった方向に沿って伸びる
ことを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかの光源ユニットを具備し、
該光源ユニットに露光される被照射物を設け、
該光源ユニットと該被照射物とを相対的に移動させる駆動手段を設けた
ことを特徴とする露光装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項３のいずれかの光源ユニットを具備し、
該光源ユニットの該インテグレータレンズは複数の凸部からなり、
該光源ユニットに露光される被照射物を設け、
該光源ユニットと該被照射物とを相対的に移動させる駆動手段を設け、
該インテグレータレンズの該凸部間の境界部は、該光源ユニットと該被照射物とが相対的に移動する方向に対して、角度をもった方向に沿って伸びる
ことを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、具備する複数の固体発光素子からの光を、照射面において、照度分布の均一性を向上させた平行光で照射する光源ユニット及び露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マスクに描かれた回路パターンを被照射物に露光するために用いられる光源ユニットにおいて、光源として固体発光素子を用いるものが、特許文献１に記載されている。
【０００３】
図１１は、従来に係る光源ユニット１００の説明図である。
光源ユニット１００は、同一平面上に配置された複数の固体発光素子１０１と、該複数の固体発光素子１０１が取付けられた基板１０２と、該複数の固体発光素子１０１と対向配置された拡散板１０３と、により構成される。
固体発光素子１０１としては、紫外線を照射する例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）が挙げられる。
【０００４】
複数の固体発光素子１０１から照射された各紫外線は、拡散板１０３に向かって照射され、この拡散板１０３で拡散される。拡散板１０３を透った各紫外線は、拡散板１０３に対向配置された板状もしくはフィルム状のマスクＭに照射される。マスクＭを透った各紫外線は、マスクＭに対向配置された板状の被照射物Ｗに照射される。
このとき、各固体発光素子１０１の照度には個体差がある。このため、各固体発光素子１０１からの紫外線には、被照射物Ｗの照射面において、照度の均一性がない。従来に係る光源ユニットでは、拡散板１０３によって各紫外線を拡散させることで、各紫外線が重なり合って混合され、被照射物Ｗの照射面において、各固体発光素子１０１の照度の個体差が抑制される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５６８５２公報
【特許文献２】特開平０８−１０７２３５号公報
【特許文献３】特開２００４−２８１６０５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
被照射物Ｗに形成する配線パターンには、所望の線幅がある。
ところが、図１１で示した従来の光源ユニット１００を用いると、配線が所望の線幅にならないことがあった。
この理由を図１１と図１２を用いて説明する。図１１で示した光源ユニット１００では、各固体発光素子１０１からの各紫外線を混合するために拡散板１０３を用いていたが、その結果、各紫外線が角度成分の大きい照射光になっている。この紫外線は、被照射物Ｗの照射面においても角度成分が大きい。すると、図１２は図１１の一部拡大図であるが、マスクＭは紫外線透過部材Ｍ１と該紫外線透過部材Ｍ１上に設けられた遮光膜Ｍ２とで構成されており、紫外線透過部材Ｍ１を透った紫外線が遮光膜Ｍ２と被照射物Ｗとの間に入り込んでしまい、被照射物Ｗの不必要なところまで露光してしまうためであった。これにより、例えば図１２においては、被照射物Ｗを照射したい範囲がＬ１であった場合、実際には紫外線がＬ１より広いＬ２の範囲で照射してしまう。
【０００７】
例えば特許文献２や特許文献３には、固体発光素子からの光を角度成分が小さな平行光にするレンズについて記載されており、これらの技術と特許文献１の技術とを組み合わせ、拡散板を取り外すことが考えられる。その場合、各固体発光素子の照度の固体差が残ってしまい、被照射物に照射される照度にムラができてしまい、被照射物を均一に露光できない問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、複数の固体発光素子からの光を、被照射物の照射面において、平行光にすると共に、照度分布の均一性が高い光源ユニット及び露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明に係る光源ユニットは、短手方向と長手方向とを構成するように複数の固体発光素子が長尺状に配置され、該固体発光素子には、その出射光を平行光とする透光性レンズが設けられ、該透光性レンズからの出射光が入射されるインテグレータレンズが設けられ、該インテグレータレンズからの出射光が入射されるコンデンサレンズが、該複数の固体発光素子が構成する短手方向の出射光を混合するように設けられたことを特徴とする。
【００１０】
第２の発明に係る光源ユニットは、第１の発明において、該コンデンサレンズからの出射光が入射されるコリメータレンズが、該複数の固体発光素子が構成する短手方向の出射光を平行光とするように設けられたことを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
【００１１】
第３の発明に係る光源ユニットは、第２の発明において、該コンデンサレンズ及び該コリメータレンズは、該短手方向での断面形状が平凸形状になるように、且つ、該長手方向での断面形状が長方形状になるように配置されたシリンドリカルレンズであることを特徴とする。
【００１２】
第４の発明に係る光源ユニットは、第１の発明において、該インテグレータレンズは複数の凸部からなり、該凸部間の境界部は、該長手方向に対して角度をもった方向に沿って伸びることを特徴とする。
【００１３】
第５の発明に係る露光装置は、請求項１〜請求項４のいずれかの光源ユニットを具備し、該光源ユニットに露光される被照射物を設け、該光源ユニットと該被照射物とを相対的に移動させる駆動手段を設けたことを特徴とする。
【００１４】
第６の発明に係る露光装置は、請求項１〜請求項３のいずれかの光源ユニットを具備し、該光源ユニットの該インテグレータレンズは複数の凸部からなり、該光源ユニットに露光される被照射物を設け、該光源ユニットと該被照射物とを相対的に移動させる駆動手段を設け、該インテグレータレンズの該凸部間の境界部は、該光源ユニットと該被照射物とが相対的に移動する方向に対して、角度をもった方向に沿って伸びることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明に係る光源ユニットは、上記特徴により、被照射物に対する照射光を、照度分布の均一性が高い平行光にすることができる。
【００１６】
第２の発明及び第３の発明に係る光源ユニットは、上記特徴により、第１の発明に係る光源ユニットに比べて、被照射物に対する照射光の平行度を向上させることができる。
【００１７】
インテグレータレンズの各セルの境界では、厳密には光の反射や散乱が起こるためセル部分と比較すると若干照度が低下する。例えば大面積の被照射物を露光する用途においては、被照射物と光源ユニットとを相対的に移動させて、被照射物を露光する。この相対的に移動させる方向に沿ってインテグレータレンズの境界部が設けられていると、インテグレータレンズ境界部に沿って露光ムラが出来てしまう。
そこで、第４の発明に係る光源ユニットは、上記特徴により、光源ユニットと被照射物とを相対的に移動させる用途において、照度ムラを抑制することができる。
【００１８】
第５の発明に係る露光装置は、上記特徴により、光源ユニットと被照射物とを相対的に移動させる用途において、被照射物に対する照射光を、照度分布の均一性が高い平行光にすることができる。
【００１９】
第６の発明に係る露光装置は、上記特徴により、光源ユニットと被照射物とを相対的に移動させる用途において、照度ムラを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１〜図４は、本発明に係る第１の実施例の説明図である。
図１は、第１の実施例に係る露光装置の斜視図である。
図２（ａ）は、第１の実施例に係る光源ユニット１の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の透光性レンズ３を見た上面図である。
図３は図１の光源ユニット１における短手方向に沿った断面図であり、図４は図２の光源ユニット１における長手方向に沿った断面図である。
【００２１】
第１の実施例に係る露光装置９は、後述する光源ユニット（図１では不図示）を内部に設けた筐体８と、該筐体８の開口部８１に対向されるマスクステージＭＳと、該マスクステージＭＳに載置されたマスクＭと、該マスクＭに載置された被照射物Ｗと、該マスクステージＭＳを支持する支持体９１と、該筐体８をレール８３に沿って移動させる駆動手段８２と、により構成される。
【００２２】
筐体８は、図１に示すように、直方体状からなり、直方体を構成する６面のうちの１面（図１における紙面上側の１面）を開口させた開口部８１が設けられる。筐体８の開口部８１は、筐体８の内部空間に連通しており、この筐体８の内部空間には、後述する光源ユニット（図１では不図示）が配置される。
【００２３】
筐体８の側壁（図１における紙面手前側の１面）には、例えばモーターなどの駆動手段８２が取付けられており、この駆動手段が棒状のレール８３に沿って移動される。
【００２４】
筐体８の開口部８１側には、例えば石英ガラスのような紫外線透過性部材がマスクステージＭＳとして配置される。
平板状のマスクステージＭＳ上（図１の紙面上側）には、マスクステージＭＳより小型な平板状のマスクＭが載置される。マスクＭ上（図１の紙面上側）には、マスクＭと同形状の被照射物Ｗが載置される。
このように、被照射物Ｗは、マスクＭとマスクステージＭＳを介して、筐体８の開口部８１に対向配置される。
【００２５】
マスクステージＭＳは、光源ユニット（図１では不図示）からの出射光を遮光しない位置である例えば外縁（図１における紙面奥と手前）にコ字状の支持体９１に支持される。
【００２６】
筐体８の内部に設けた光源ユニット１について、図２〜４を用いて説明する。
図２（ａ），図３及び図４では、光源ユニット１，マスクＭ及び被照射物Ｗのみを図示し、図１で示したその他の部材は省略している。さらに、図２（ｂ）では、光源ユニット１の一部（基板７と透光性レンズ３のみ）を図示し、その他の部材は省略している。また、図２（ａ）では、図２（ｂ），図３及び図４で図示する基板７を省略している。
【００２７】
第１の実施例に係る光源ユニット１は、基板７上に載置された複数の固体発光素子２と、該各固体発光素子２に設けられた透光性レンズ３と、該複数の透光性レンズ３に対向配置されたインテグレータレンズ４と、該インテグレータレンズ４に対向配置されたコンデンサレンズ５と、により構成される。
該光源ユニット１のコンデンサレンズ５には、被照射物ＷがマスクＭを介して対向配置される。
【００２８】
基板７上には、図３及び図４に示すように、複数の固体発光素子２が載置され、この複数の固体発光素子２を個別に取り囲むように透光性レンズ３が設けられる。基板７には、各固体発光素子２に給電するための配線（不図示）が設けられる。
透光性レンズ３に取り囲まれた各固体発光素子２は、図２（ｂ）に示すように、長方形状の基板７上の同一平面上に、基板７の長手方向（図２におけるＺ軸方向）に複数列（図２（ｂ）においては３列）で配列することで、短手方向（図２（ｂ）におけるＸ軸方向）と長手方向（図２（ｂ）におけるＺ軸方向）とを構成するように長尺状に配置される。
透光性レンズ３は、その形状により、固体発光素子２から放射された紫外線をその中心光線から±１０°以内の平行光にし、その出射面３１から平行光を出射させる。
また、透光性レンズ３は、その出射光側から見ると、図２（ｂ）に示すように円状であり、基板７上で互いに隣接する円状の透光性レンズ３の中心が正三角形を形成するように配置される。すなわち、図２（ｂ）における基板７上の透光性レンズ３の配置は、六方充填配置である。
【００２９】
固体発光素子２としては、紫外線を放射する例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることができる。
透光性レンズ３を構成する部材としては、用途によって種々な部材を用いることができる。比較的可視域に近い４００ｎｍ付近の紫外線領域を使用する用途において、透光性レンズ３を構成する部材は、例えばアクリル樹脂のような紫外線透過性を有する光学樹脂が用いられる。一方で３６５ｎｍ付近の紫外線領域や、高出力の光源を使用する用途において、透光性レンズ３を構成する部材は、耐光性、耐熱性の高いＢＫ７や石英ガラスのような紫外線透過ガラス部材が用いられる。
【００３０】
透光性レンズ３の出射面３１側には、長方形状のインテグレータレンズ４が、長方形状の基板７の長手方向に沿って平行配置される。
インテグレータレンズ４は、図２では簡略に板状に表記したが、図３に示すように、複数の半球状の凸部４１を具備し、その凸部４１と凸部４１との間に境界部４２が設けられる。インテグレータレンズ４は、１つの透光性レンズ３の出射面３１に対して複数の半球状の凸部４１が対向配置される。
インテグレータレンズ４は、紫外線透過部材で構成された２枚のマルチレンズ（フライアイレンズともいう）が用いられる。ここで、インテグレータレンズの曲率は平行光が入射した場合、対向するレンズの主面に焦点を持つように設計されるのが一般的であるが、入射側のレンズの汚れが結像されない程度にずらした方が好ましい。インテグレータレンズ４を構成する部材としては、透光性レンズ３を構成する部材と同一のものを用いることができる。
【００３１】
インテグレータレンズ４において透光性レンズ３に対向される面に対して反対側には、図２（ａ）に示すように、半円柱状のコンデンサレンズ５が設けられる。このコンデンサレンズ５は、長方形状の基板７の長手方向に沿って平行配置される。コンデンサレンズ５は、図３に示すように、その短手方向における断面形状が平凸形状で構成され、その円弧状の外面がインテグレータレンズ４の半球状の凸部４１に対向配置される。また、コンデンサレンズ５は、図４に示すように、その長手方向における断面形状が長方形状で構成される。
コンデンサレンズ５を構成する部材としては、透光性レンズ３を構成する部材と同一のものを用いることができる。
【００３２】
コンデンサレンズ５においてインテグレータレンズ４に対向される面に対して反対側には、図２（ａ）に示すように長方形状のマスクＭが設けられる。このマスクＭは、長方形状の基板７の長手方向に沿って平行配置され、図３に示すように、その短手方向において、コンデンサレンズ５の平坦面に対向配置される。
【００３３】
マスクＭにおいてコンデンサレンズ５に対向される面に対して反対側には、図２（ａ）に示すように長方形状の被照射物Ｗが設けられる。この被照射物Ｗは、長方形状の基板７の長手方向に沿って平行配置される。
【００３４】
以上のように、第１の実施例に係る光源ユニット１は、図２に示すように、長方形状の基板７上に載置させた複数の固体発光素子（不図示）と、該各固体発光素子に設けられた透光性レンズ３と、該複数の透光性レンズ３の出射面３１に対向配置された長方形状のインテグレータレンズ４と、長方形状のインテグレータレンズ４に円弧状の面を対向配置された半円柱状のコンデンサレンズ５と、を積層配置させることで構成される。
また、該コンデンサレンズ５の平坦面には、長方形状のマスクＭが対向配置され、該マスクＭには、被照射物Ｗが対向配置される。
【００３５】
上述した光源ユニット１は、コンデンサレンズ５側を筐体８の開口部８１側に配置させるように、筐体８の内部空間で積層配置される。
【００３６】
第１の実施例に係る光源ユニット１は、基板７上の図示しない配線によって固体発光素子２に給電すると、固体発光素子２から紫外線が放射される。この固体発光素子からの紫外線が、被照射物Ｗに照射される過程を図３及び図４を用いて説明する。
【００３７】
固体発光素子２から放射された紫外線は透光性レンズ３に入射され、透光性レンズ３の形状によって、透光性レンズ３の出射面３１からは中心光線から±１０°以内に集光された平行光がインテグレータレンズ４に向かって照射される。インテグレータレンズ４に設けられた半球状の凸部４１は、１つの透光性レンズ３に対して複数配置されているため、１つの透光性レンズ３から照射された平行光は、複数の凸部４１（図３及び図４における紙面下側の凸部４１）に分割入射され、インテグレータレンズ４の複数の凸部４１（図３及び図４における紙面上側の凸部４１）から複数の平行光にされて出射される。
【００３８】
インテグレータレンズ４の各凸部４１（図３及び図４における紙面上側の凸部４１）から出射された平行光は、コンデンサレンズ５に入射される。
このとき、図４に示す長方形状の基板７の長手方向（図４におけるＺ軸方向）においては、インテグレータレンズ４からの平行光がコンデンサレンズ５の紙面下側の平坦面に入射されて、コンデンサレンズ５の紙面上側の平坦面から出射される。このとき、インテグレータレンズ４とコンデンサレンズ５との間は大気であり、この大気の屈折率とコンデンサレンズ５の屈折率とが異なるので、コンデンサレンズ５の紙面下側の平坦面に入射されたときに、平行光が屈折されるが、コンデンサレンズ５とマスクＭとの間も大気であるから、コンデンサレンズ５の紙面上側の平坦面から出射されるときに、紙面下側の平坦面に入射される前の元の角度に屈折される。すなわち、コンデンサレンズ５に入射される前の平行光が、中心光線から例えば±１０°の紫外線であったとき、コンデンサレンズ５から出射された後の光は、同じく中心光線から例えば±１０°の紫外線に戻って出射される。
【００３９】
以上のように、図４に示す長方形状の基板７の長手方向（図４におけるＺ軸方向）においては、複数の固体発光素子２から放射された紫外線は、インテグレータレンズ４から出射された後、中心光線から例えば±１０°の紫外線であったとき、±１０°の角度を維持したままコンデンサレンズ５から出射される。このとき、インテグレータレンズ４から出射された紫外線は、コンデンサレンズ５に向かうにしたがって、紙面左右方向に広がっていく。すなわち、インテグレータレンズ４の各凸部４１から出射された各紫外線は、コンデンサレンズ５に向かうにしたがって、互いに混合されていく。
【００４０】
図４に示すように、コンデンサレンズ５の長手方向（図４におけるＺ軸方向）においては、配置された固体発光素子２の数が図１（ｂ）に示すように２９〜３０個ある。このため、この多数の固体発光素子２から出射された紫外線は、長手方向において混合することができるので、被照射物Ｗの照射面での照度分布の均一性を向上することができる。
一方、図３に示すように、コンデンサレンズ５の短手方向（図３におけるＸ軸方向）においては、配置された固体発光素子２の数が３個と少ない。このため、コンデンサレンズ５の短手方向における紫外線は、長手方向図４におけるＺ軸方向）のときのように、透光性レンズからの中心光線に対して±１０°以内の広がりを利用して固体発光素子２から出射された紫外線を混合させると、被照射物Ｗの照射面での混合される領域が小さすぎる。このため、コンデンサレンズ５の短手方向（図３におけるＸ軸方向）において、被照射物Ｗの被照射面での照度分布は、十分な均一度が得られない。また、光源ユニットが図１で示した筐体８の内部に配置されることから、固体発光素子２の数が少ない短手方向（図３におけるＸ軸方向）では、透光性レンズ３からの中心光線に対して±１０°以内の広がりを利用しても、筐体８の内壁に遮光されてしまい、照度を低下させてしまう。
そこで、コンデンサレンズ５の短手方向（図３におけるＸ軸方向）においては、以下に示すように、固体発光素子２からの出射光を混合させると共に平行光にさせる。
【００４１】
図３に示すように、コンデンサレンズ５の短手方向（図３におけるＸ軸方向）においては、インテグレータレンズ４からの平行光がコンデンサレンズ５の円弧状の外面に入射されるので、その円弧状の外面で屈折される。例えば、図３におけるインテグレータレンズ４の紙面右側の凸部４１から出射された平行光を用いて説明すると、コンデンサレンズ５に入射される際に、コンデンサレンズ５の円弧状の外面で屈折されるが、この平行光は、中心光線から±１０°以内の角度で広がる光が存在するので、中心光線に対する角度によって、コンデンサレンズ５に屈折される角度が異なる。具体的には、図３におけるインテグレータレンズ４の紙面右側の凸部４１から出射された光で、中心光線に対して＋１０°の角度成分を有する光線（紙面右側の光線）は、コンデンサレンズ５の円弧状の外面で屈折されてコンデンサレンズ５の紙面右側の上側に向かって進み、中心光線（紙面中央の光線）は、コンデンサレンズ５の円弧状の外面で屈折されてコンデンサレンズ５の紙面中央側の上側に向かって進み、中心光線に対して−１０°の角度成分を有する光線（紙面左側の光線）は、コンデンサレンズ５の円弧状の外面で屈折されてコンデンサレンズ５の紙面左側の上側に向かって進む。このように、インテグレータレンズ４の各凸部４１から出射された各平行光は、コンデンサレンズ５によって、コンデンサレンズ５の紙面左右方向に屈折され、混合される。
【００４２】
（技術側への確認事項：下記表現は技術的に正しいでしょうか？曲率の値を補充して下さい）
コンデンサレンズ５による光の屈折量は、円弧状の外面の曲率半径と幅によって決まる。例えば、本発明におけるコンデンサレンズ５の幅は３０ｍｍ、曲率半径は１００ｍｍ以上であるので、コンデンサレンズ５の平坦面から出射される光は、Ｙ軸方向に対して±１５°以下の広がりにすることができ、透光性レンズ３による平行光の広がりを抑制することができる。さらに、コンデンサレンズ５の平坦面から出射された光は、インテグレータレンズ４の各凸部４１から出射された各出射光を、被照射物Ｗに向かうに従って互いに混合し、被照射物Ｗの照射面で重畳される。
【００４３】
以上のように、図３に示す長方形状の基板７の短手方向において、複数の固体発光素子２から放射された紫外線は、被照射物Ｗの被照射面で重畳されることで、混合される領域を大きくすることができ、被照射物Ｗの照射面での照度分布の均一性を向上することができる。また、インテグレータレンズ４から出射された光は、コンデンサレンズ５によって、紙面中央に向かって屈折していることから、紙面左右に存在する筐体の内壁（図３では不図示）に遮光される光を少なくすることができ、照度低下を抑制することができる。
【００４４】
第１の実施例に係る光源ユニット１は、上述したように、複数の固体発光素子２から出射される紫外線が、長方形状の基板７の長手方向において、インテグレータレンズ４からの出射光が±１０°以内の平行光を維持しつつ、被照射物Ｗの照射面に至るまでに広がって混合される。これに対し、長方形状の基板７の短手方向においては、インテグレータレンズ４による出射光が、コンデンサレンズ５によって±１５°以内の平行光にしつつ混合される。これらにより、第１の実施例に係る光源ユニット１から出射される紫外線は、被照射物Ｗの照射面において、平行光にすると共に、照度分布の均一性を向上させることができる。
よって、第１の実施例に係る光源ユニット１は、その出射光がマスクＭを透過して被照射物Ｗを照射するとき、マスクＭと被照射物Ｗとの間に入りこむことを抑制でき、且つ、各固体発光素子２の固体差による照度ムラを抑制することができる。
【００４５】
さらに、図１を用いて露光装置９の作用・効果を説明する。露光装置９は、上述した光源ユニット１を筐体８の内部空間に配置することで具備し、この筐体８の開口部８１から光源ユニット１からの照度分布の均一性を向上させた平行光が出射される。開口部８１から出射された光は、マスクステージＭＳを透過し、マスクステージＭＳに載置されたマスクＭと被照射物Ｗを照射する。図１に示すように、被照射物Ｗが筐体８の開口部８１よりも大きい場合は、筐体８に設けた駆動手段８２がレール８３に沿って紙面Ｘ軸方向に移動し、筐体８の開口部８１と被照射物Ｗが相対的に移動される。換言すれば、筐体８に設けた光源ユニット１と被照射物Ｗとが相対的に移動されることで、光源ユニット１から出射される光を被照射物Ｗ全体に照射することができる。
【００４６】
なお、上述したコンデンサレンズ５は、インテグレータレンズ４の各凸部４１からの各平行光を混合できれば良く、シリンドリカルレンズに限定されず、例えばフレネルレンズも用いることができる。
さらにまた、透光性レンズ３は、図示した形状のものに限定されず、中心光線から±１０°以内に集光された平行光を出射するものであれば用いることができる。
【００４７】
第１の実施例においては、透光性レンズ３によって中心光線に対して±１０°以下の平行光にしているが、コンデンサレンズ５の短手方向においては、コンデンサレンズ５の円弧状の外面によって屈折させているので、中心光線に対して±１５°以下の光になる。このため、第１の実施例のコンデンサレンズ５の短手方向において、透光性レンズ３からの出射光の平行度より、被照射物Ｗの照射面に照射される光の平行度の方が広がりを持っている。
そこで、被照射物Ｗの照射面に照射される光の平行度を、透光性レンズ３からの出射光の平行度に近似させる構成を、第２の実施例として示す。
【００４８】
図５及び図６は、本発明に係る第２の実施例の説明図である。
図５は、第２の実施例に係る光源ユニット１の斜視図である。図６は、図３の光源ユニット１における短手方向に沿った断面図である。
なお、図５及び図６には、図１〜５に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
【００４９】
図５及び図６の第２の実施例は、コンデンサレンズ５とマスクＭとの間にコリメータレンズ６を配置した点で、図２（ａ）及び図３の第１の実施例と相違する。
図５及び図６の第２の実施例の説明として、図１〜４と共通する部分は省略し、相違する部分について述べる。
【００５０】
コンデンサレンズ５においてインテグレータレンズ４に対向される面に対して反対側には、図５に示すように、半円柱状のコリメータレンズ６が設けられる。このコリメータレンズ６は、長方形状の基板７の長手方向に沿って平行配置される。コリメータレンズ６は、図６に示すように、その短手方向における断面形状が平凸形状で構成され、その平坦面がコンデンサレンズ５の平坦面に対向配置される。また、コリメータレンズ６は、その長手方向における断面形状が長方形状で構成される。
コリメータレンズ６を構成する部材としては、透光性レンズ３を構成する部材と同一のものを用いることができる。
【００５１】
コリメータレンズ６においてコンデンサレンズ５に対向される面に対して反対側には、図５に示すように、直方形状のマスクＭが設けられる。このマスクＭは、長方形状の基板７の長手方向に沿って平行配置され、図５に示すように、その短手方向において、コリメータレンズ６の円弧状の外面に対向配置される。
【００５２】
マスクＭにおいてコリメータレンズ６に対向される面に対して反対側には、図５に示すように、直方形状の被照射物Ｗが設けられる。この被照射物Ｗは、長方形状の基板７の長手方向に沿って平行配置される。
【００５３】
以上のように、第２の実施例に係る光源ユニット１は、図５に示すように、長方形状の基板７上に載置させた複数の固体発光素子（不図示）と、該固体発光素子に設けられた透光性レンズ３と、該複数の透光性レンズ３の出射面３１に対向配置された長方形状のインテグレータレンズ４と、長方形状のインテグレータレンズ４に円弧状の面を対向配置された半円柱状のコンデンサレンズ５と、該半円柱状のコンデンサレンズ５の平坦面に平坦面を対向配置されたコリメータレンズ６と、を積層配置させることで構成される。
また、該コリメータレンズ６の円弧状の外面には、直方体状のマスクＭが対向配置され、該マスクＭには、被照射物Ｗが対向配置される。
【００５４】
上述した光源ユニット１は、コリメータレンズ６側を筐体８の開口部８１側に配置させるように、筐体８の内部空間で積層配置される。
【００５５】
第２の実施例に係る光学ユニットは、基板７上の図示しない配線によって固体発光素子２に給電すると、固体発光素子２から紫外線が放射される。この固体発光素子からの紫外線が、被照射物Ｗに照射される過程を図５及び図６を用いて説明する。
なお、第２の実施例に係る光学ユニットの紫外線は、固体発光素子から出射され、コンデンサレンズ５の平坦面から出射されるまでの過程が第１の実施例の説明と共通する。このため、第２の実施例の説明では、第１の実施例と共通する部分を省略し、紫外線がコンデンサレンズ５から出射されてからの過程について説明する。
【００５６】
長方形状の基板７の長手方向（図５におけるＺ軸方向）における断面では、コリメータレンズ６もコンデンサレンズ５と同じ長方形状の断面を有する。このため、コリメータレンズ６を透る光は、コンデンサレンズ５を透過したときと同じ挙動を示す。すなわち、コリメータレンズ６に入射される前の平行光が、中心光線から例えば±１０°の紫外線であったとき、コリメータレンズ６からの出射された後の光は、同じく中心光線から例えば±１０°の紫外線に戻って出射される。
【００５７】
このように、第２の実施例に係る光学ユニットは、コリメータレンズ６を設けたとしても、長方形状の基板７の長手方向（図５におけるＺ軸方向）において、コリメータレンズ６から出射される光の広がりが、コンデンサレンズ６から出射される光の広がりと同一であることから、第１の実施例と同様の作用・効果を得ることができる。
【００５８】
一方、長方形状の基板７の短手方向（図６におけるＸ軸方向）における断面では、コンデンサレンズ５によって屈折された光は、コリメータレンズ６の平坦面から入射され、コリメータレンズ６の円弧状の外面から出射される。このとき、コンデンサレンズ５で屈折された光は、コリメータレンズ６の円弧状の外面で屈折させることで、Ｙ軸方向に伸びる平行光（Ｙ軸方向に伸びる中心光線に対して±１０°以内の平行光）にされ、照射物Ｗの照射面で重畳される。
【００５９】
以上のように、図６に示す長方形状の基板７の短手方向（図６におけるＸ軸方向）において、複数の固体発光素子２から放射された紫外線は、コリメータレンズ６から出射されるときに、重畳されることで、被照射物Ｗの照射面での照度分布の均一性を向上することができる。また、インテグレータレンズ４から出射された光は、コンデンサレンズ５によって、紙面中央に向かって屈折していることから、紙面左右に存在する筐体の内壁（図６では不図示）に遮光される光を少なくすることができる。
【００６０】
第２の実施例に係る光源ユニット１は、上述したように、複数の固体発光素子２から出射される紫外線が、長方形状の基板７の長手方向（図５におけるＺ軸方向）において、インテグレータレンズ４からの出射光が±１０°以内の平行光を維持しつつ、被照射物Ｗの照射面に至るまでに広がって混合される。これに対し、長方形状の基板７の短手方向（図６におけるＸ軸方向）においては、インテグレータレンズ４による出射光が、コンデンサレンズ５によって屈折されることで混合され、コンデンサレンズ５によって混合された光をコリメータレンズ６によって再度屈折させることで中心光線に対して±１０°以内の平行光にされる。これらにより、第２の実施例に係る光源ユニット１から出射される紫外線は、平行光にすると共に、被照射物Ｗの照射面において照度分布の均一性を向上させることができる。
よって、第２の実施例に係る光源ユニット１は、その出射光がマスクＭを透過して被照射物Ｗを照射するとき、マスクＭと被照射物Ｗとの間に入りこむことを抑制でき、且つ、各固体発光素子２の固体差による照度ムラを抑制することができる。
【００６１】
上述した、第２の実施例に係る光学ユニット１は、第１の実施例と同様に、図１に示した露光装置９に具備させることができ、第１の実施例と同様の作用・効果を得ることができる。
【００６２】
なお、コリメータレンズ６は、上述したように、コンデンサレンズ５によって角度を付けられた混合光を平行光にできれば良く、シリンドリカルレンズに限定されず、例えばフレネルレンズも用いることができる。
【００６３】
上述した第１の実施例及び第２の実施例の光学ユニットは、図１に示す露光装置に具備され、光学ユニットよりも被照射物が大面積を有する場合、この被照射物と光学ユニットを相対的に移動させることで、被照射物Ｗの大面積な被照射面の全体に光源ユニット１からの紫外線を照射することができる。
図７は、インテグレータレンズ４の上面図であり、Ｘ軸に沿って伸びる境界部４２を有する。このインテグレータレンズ４を第１の実施例又は第２の実施例の光源ユニット１に具備させたとき、光源ユニットと被照射物との相対的移動をＸ軸方向に沿って行なうと、境界部４２による出射光を弱める作用が、相対的に移動させる方向（Ｘ軸方向）に伸びてしまい、被照射物Ｗの照射面において相対的に移動させた方向（Ｘ軸方向）に伸びる照度ムラを招く問題があった。
そこで、この問題の解決を図ったのが第３の実施例と第４の実施例である。
【００６４】
図８は、本発明に係る第３の実施例の説明図である。
図８は、第３の実施例に用いるインテグレータレンズ４の上面図である。
なお、図８には、図７に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
【００６５】
図８の第３の実施例は、インテグレータレンズ４の境界部４２の構成が、図１〜４と相違する。
図８の第３の実施例の説明として、図１〜４と共通する部分は省略し、相違する部分について述べる。
【００６６】
図８のインテグレータレンズ４の境界部４２が伸びる方向は、インテグレータレンズ４の長手方向に対して３５°〜５５°傾けている。すなわち、インテグレータレンズ４の凸部１間の境界部４２は、複数の固体発光素子が構成する長手方向に対して３５〜５５°の角度をもった方向に伸びている。これにより、図８のインテグレータレンズ４を具備した光源ユニット１は、例えば図１の露光装置において、駆動手段によってＸ軸方向に向かって移動され、インテグレータレンズ４の境界部４２が伸びる方向が移動方向（Ｘ軸方向）に対して３５°〜５５°傾いていることから、境界部４２による出射光を弱める作用が、移動方向において連続的に重ね合わせられることが抑制され、被照射物Ｗの照射面において移動方向における照度ムラを抑制することができる。
【００６７】
第３の実施例では、図８に示すように、インテグレータレンズ４の凸部４１間の境界部４２が、複数の固体発光素子２が構成する長手方向に対して角度をもった方向に伸びることで、境界部４２が伸びる方向が移動方向に対して傾くことになり、境界部４２による出射光を弱める作用が移動方向において連続的に重ね合わせられることを抑制させた。
次に示す第４の実施例では、図８に示すようなインテグレータレンズ４を用いずに、図７に示すようなインテグレータレンズ４を用いて、境界部４２による出射光を弱める作用が移動方向において連続的に重ね合わせられることを抑制させることについて説明する。
【００６８】
図９及び図１０は、本発明に係る第４の実施例の説明図である。
図９は、第４の実施例に係る露光装置９の斜視図である。
図１０は、図９の露光装置９に具備されたインテグレータレンズ４と被照射物Ｗとを示した上面図である。
なお、図９及び図１０には、図１〜４に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
【００６９】
図９及び図１０の第４の実施例は、インテグレータレンズ４と被照射物Ｗとの相対的に移動する方向に対して、インテグレータレンズ４の長手方向が傾いている点で、図１〜４に示した第１の実施例と相違する。
図９及び図１０の第４の実施例の説明として、図１〜４と共通する部分は省略し、相違する部分について述べる。
【００７０】
筐体は、その長手方向が、レール８３の伸びるＸ軸方向に対して傾斜するように駆動部８２に取付けられる。このため、筐体８の内部空間に配置された例えば図２に示す光学ユニット１の長手方向も、レール８３の伸びるＸ軸方向に対して傾斜するように設けられる。このため、光学ユニット１を構成するインテグレータレンズ４は、その長手方向が、図１０に示すように、Ｘ軸方向に対し角度をもつように設けられる。
【００７１】
本実施例に用いられたインテグレータレンズ４は、その凸部４１間の境界部４２が長手方向と短手方向に伸びているので、その境界部４２は、図１０に示すように、Ｘ軸方向に対して角度をもった方向に沿って伸びることになる。
【００７２】
第４の実施例に係る露光装置９は、稼動時に、筐体８の開口部８１から内部空間に設けた光源ユニット１からの紫外線を出射し、被照射物Ｗに照射させる。このとき、筐体８に設けた駆動部８２はレール８３に沿って移動されるので、筐体８内部の光源ユニット１と被照射物Ｗとは、Ｘ軸方向に沿って相対的に移動される。すなわち、光源ユニット１を構成するインテグレータレンズ４も、被照射物Ｗに対してＸ軸方向に沿って相対的に移動される。このとき、インテグレータレンズ４の凸部４１間の境界部４２がＸ軸方向に対して角度をもった方向に沿って伸びているので、境界部４２による出射光を弱める作用が、移動方向において連続的に重ね合わせられることが抑制され、被照射物Ｗの照射面において移動方向における照度ムラを抑制することができる。
【００７３】
なお、上述の露光装置９では、筐体８に駆動手段８２を設けることで、筐体８内部に配置した光源ユニット１を、被照射物Ｗに対して相対的に移動させているが、被照射物Ｗの方を例えばベルトコンベアのような駆動手段８２で、光源ユニット１に対して相対的に移動させてもかまわない。被照射物Ｗの方が移動しても、上述の第３の実施例に係るインテグレータレンズ４を用いれば、第３の実施例で示した効果を得ることができる。また第４の実施例のように、インテグレータレンズ４の凸部４１間の境界部４２が伸びる方向が、被照射物Ｗが移動する方向に対して角度をもっていれば、第４の実施例と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】第１の実施例に係る露光装置の説明図である。
【図２】第１の実施例に係る光源ユニットの説明図である。
【図３】第１の実施例に係る光源ユニットの説明図である。
【図４】第１の実施例に係る光源ユニットの説明図である。
【図５】第２の実施例に係る光源ユニットの説明図である。
【図６】第２の実施例に係る光源ユニットの説明図である。
【図７】本発明に係る光源ユニットのインテグレータレンズの説明図である。
【図８】第３の実施例に係る光源ユニットのインテグレータレンズの説明図である。
【図９】第４の実施例に係る露光装置の説明図である。
【図１０】第４の実施例に係る露光装置の説明図である。
【図１１】従来に係る光源ユニットの説明図である。
【図１２】従来に係る光源ユニットの説明図である。
【符号の説明】
【００７５】
１      光源ユニット
２      固体発光素子
３      透光性レンズ
３１    出射面
４      インテグレータレンズ
４１    凸部
４２    境界部
５      コンデンサレンズ
６      コリメータレンズ
７      基板
８      筐体
８１    開口部
８２    駆動手段
８３    レール
９      露光装置
９１    支持体
９２    搬送手段
Ｍ      マスク
ＭＳ    マスクステージ
Ｓ      インテグレータレンズを移動させる方向
Ｗ      被照射物
【図１】
2010086726.tif 000003
【図２】
2010086726.tif 000004
【図３】
2010086726.tif 000005
【図４】
2010086726.tif 000006
【図５】
2010086726.tif 000007
【図６】
2010086726.tif 000008
【図７】
2010086726.tif 000009
【図８】
2010086726.tif 000010
【図９】
2010086726.tif 000011
【図１０】
2010086726.tif 000012
【図１１】
2010086726.tif 000013
【図１２】
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