(57)【要約】【課題】光照射面での視角が小さく抑制されると共に高い照度均一性の得られる光照射装置を提供すること。【解決手段】各々光軸がｚ方向に延びる複数のＬＥＤが同一平面上においてｘ方向およびｙ方向に並んで配置された光源部からの光を反射する反射部が、ＬＥＤ配置領域の中心位置を含むｚ方向に延びる基準軸を含む断面において、光出射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し、下記条件を満足する構造とされる。光源部側の端部位置と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１５°≦θ1 ≦３７．４°、ＬＥＤの光出射面の基準軸上におけるｚ方向レベル位置と光出射側開口端縁の位置とを結ぶ第二仮想線の基準軸に対する傾斜角度θ2 がθ1 ＜θ2 、かつ、２４．８°≦θ2 ≦４１．２°、ＬＥＤ配置領域の幅と反射部の開口幅との比率Ａが０．００８≦Ａ≦０．５であること。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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をθ1 、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をθ2 、前記ＬＥＤ配置領域の幅（Ｗａ）と前記反射部の開口幅（Ｗｂ）との比率をＡ（＝Ｗａ／Ｗｂ）としたとき、下記（１）〜（３）の関係を満足することを特徴とする光照射装置。
（１）１５°≦θ1 ≦３７．４°
（２）２４．８°≦θ2 ≦４１．２°，θ1 ＜θ2
（３）０．００８≦Ａ≦０．５
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
前記反射部の拡散性反射面が、多数の平坦面によって構成されていることを特徴とする請求項３に記載の光照射装置。
【請求項５】
前記反射部の拡散性反射面が、当該反射部の内面に形成されたディンプルによって構成されていることを特徴とする請求項３に記載の光照射装置。
【請求項６】
前記反射部は、光出射側開口端の開口形状が多角形状であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のＬＥＤを用いた光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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処理精度が悪化する要因となる。特に、図８に示すように、被照射対象物の厚み方向（深さ方向）での光吸収の偏りが大きくなってしまう。図８における上下方向は被照射対象物の厚み方向を示し、左右方向は被照射対象物の面方向の位置を示す。また、Ｌａは光吸収領域を示す。
ここでいう「視角」とは、図９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９における角度αのことである。本明細書においては、光照射面ＬＳに入射される光線の入射角度強度分布（入射角度あたりの光の相対強度分布）をとった場合の半値半幅から実効的な視角が定められる。図９において、３０は光源部、３１はＬＥＤである。
【０００５】
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１０Ａ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１０Ｂ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。
【０００６】
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１１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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３０３９８８号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４６７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、光照射面での視角を狭めることはできるが、光照射面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。
【０００９】
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１１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。しかしながら、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。
【００１０】
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ると共に高い照度の均一性を得ることのできる光照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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をθ1 、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をθ2 、前記ＬＥＤ配置領域の幅（Ｗａ）と前記反射部の開口幅（Ｗｂ）との比率をＡ（＝Ｗａ／Ｗｂ）としたとき、下記（１）〜（３）の関係を満足することを特徴とする。
（１）１５°≦θ1 ≦３７．４°
（２）２４．８°≦θ2 ≦４１．２°，θ1 ＜θ2
（３）０．００８≦Ａ≦０．５
【００１２】
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。
このような構成のものにおいては、前記反射部の拡散性反射面が、多数の平坦面によって構成されていることが好ましく、反射部の内面に形成されたディンプルによって構成されていることが一層好ましい。
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、光出射側開口端の開口形状が多角形状であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】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】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】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３】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。
【図４】光照射面での視角が小さい場合における、被照射対象物の厚み方向（深さ方向）の光吸収分布を示す図である。
【図５】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６】図５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。
【図７】比率Ａと照度均一度との関係、および比率Ａと照度との関係を示すグラフである。
【図８】光照射面での視角が大きい場合における、被照射対象物の厚み方向（深さ方向）の光吸収分布を示す図である。
【図９】光照射面での視角を示す模式図である。
【図１０Ａ】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。
【図１０Ｂ】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。
【図１１】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。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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とにより構成された光照射器１を備えている。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
反射部２０は、例えば筒状の中空体により構成されており、光源部におけるＬＥＤ配置領域の中心位置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。反射部２０は、光出射側開口端の開口形状が多角形状とされていることが好ましい。このような構成とされることにより、複数の光照射器を隙間なく並べることができ、上記効果を確実に得ることができる。
【００１９】
而して、上記の光照射装置においては、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（１）〜（３）を満足する構成とされている。
【００２０】
関係（１）：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をθ1 としたとき、１５°≦θ1 ≦３７．４°であること。
傾斜角度θ1 が過小である場合には、後述する比較例７および比較例１７の結果に示されるように、光照射面での視角の大きさを小さく抑制することが困難となる。一方、傾斜角度θ1 が過大である場合には、後述する比較例１０の結果に示されるように、光照射面での視角の大きさを小さく抑制することが困難となる。
【００２１】
関係（２）：基準軸Ｃ上における各々のＬＥＤ１２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に対する傾斜角度をθ2 としたとき、θ1 ＜θ2 であり、かつ、２４．８°≦θ2 ≦４１．２°であること。
傾斜角度θ2 が過小である場合には、光照射面での視角の大きさを小さく抑制することが困難となる。後述する比較例４および比較例５の結果に示されるように、θ1 の値が小さくなると、視角が大きくなっていることから、θ1 についての関係（１）を満足する構成のものを想定した場合には、比較例４に係る光照射装置よりも視角の大きさが小さくなるが、実施例の各々に係る視角の大きさよりは大きくなることが予想される。一方、傾斜角度θ2 が過大である場合には、後述する比較例１２および比較例１５の結果に示されるように、光照射面での視角の大きさを小さく抑制することが困難となると共に十分に高い照度均一度を得ることが困難となる。
【００２２】
関係（３）：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）との比率をＡ（＝Ｗａ／Ｗｂ）としたとき、０．００８≦Ａ≦０．５であること。
比率Ａが過小である場合には、後述する比較例１９および比較例２０の結果並びに図７に示されるように、光照射面において十分に高い照度を得ることが困難となる。一方、比率Ａが過大である場合には、図７に示されるように、十分に高い照度均一度を得ることが困難となる。
【００２３】
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とを備えており、全体が略四角錐台形とされた筒状ミラーにより構成されている。
【００２４】
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（１）〜（３）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。
【００２５】
すなわち、光源部１０のＬＥＤ配置面１０ａと同じｚ方向レベル位置に位置された第一ミラー素子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（反射部２０の光出射側開口端縁の位置）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１５°≦θ1 ≦３７．４°を満たす大きさとされている。また、基準点δと第二傾斜面部２３の下端位置（反射部２０の光出射側開口端縁の位置）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、θ1 ＜θ2 であり、かつ、２４．８°≦θ2 ≦４１．２を満たす大きさとされている。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Ａ（＝Ｗａ／Ｗｂ）が、０．００８≦Ａ≦０．５を満たす大きさとされている。
【００２６】
傾斜角度θ1 および傾斜角度θ2 の大きさは、上記（１）〜（３）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。
視角が例えば４０°以下である場合には、図４に示すように、被照射対象物の厚み方向（深さ方向）での光吸収の偏りを小さく抑制することができて、光処理の処理精度を高くすることができる。図４における上下方向は被照射対象物の厚み方向を示し、左右方向は被照射対象物の面方向の位置を示す。また、Ｌａは光吸収領域を示す。
【００２７】
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。
【００２８】
拡散反射面は、例えば、第一ミラー素子２１の内面２１ａにディンプル加工を施してディンプルを形成することなどにより形成することができる。このような構成とされていることにより、光の混光性を高くすることができて光照射面での照度均一度を高くすることができる。また、拡散性反射面は、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を多数の平坦面によって構成することによって形成されていてもよく、このような場合であっても、光の混光性を高くすることができる。
【００２９】
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。
【００３０】
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により、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。
【００３１】
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（１）〜（３）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。
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。
さらにまた、本発明の光照射装置においては、複数個の光照射器を備えた構成とされていてもよい。このような構成のものにおいては、上述のように、光照射器における反射部の光出射側開口端の開口形状が多角形状とされることにより光照射器を隙間なく並べることができ、上記効果を確実に得ることができる。
【００３２】
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。
【００３３】
図５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、露光光（例えば紫外光）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、例えば図１に示す光照射器１を備えた光照射装置により構成された光照射部５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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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Ａｍと、ワークＷに形成されたワーク・アライメントマークＡｗ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５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。
【００３７】
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、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の各々に回転自在に設けられた複数個のローラ６７を備えたローラコンベアにより構成されている。
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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Ａｍと、ワークＷにおけるワーク・アライメントマークＡｗ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。
【００４０】
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６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５からの露光光（例えばＵＶ光、図６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。
【００４１】
而して、上記の露光装置によれば、光照射部５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。
【実施例】
【００４２】
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。
【００４３】
〈実施例１〜１０，比較例１〜２２〉
図１Ａおよび図１Ｂに示す構成に従い、下記表１に示す仕様を有する本発明に係る光照射装置を製作した。また、下記表２に示す仕様を有する比較用の光照射装置を製作した。
各々の光照射装置において、光源部は、図２に示すように、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。ＬＥＤ配置領域は、ｘ方向の寸法（Ｗａ）が下記表１および表２に示す大きさであって、ｙ方向の寸法が３６０ｍｍである。また、表１における「ＬＥＤ配列」において、「１０列」とは、図２においてｘ方向に並ぶＬＥＤの数が１０個であることを示し、「ｎ並列」とは、１０列のＬＥＤ配列を一のＬＥＤ群としたとき、図２においてｘ方向に並ぶＬＥＤ群の数がｎ個であることを示す。
反射部を構成す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。
【００４４】
実施例１〜実施例１０および比較例１〜比較例２２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。以下に定義される視角が４０°以下、照度均一度が７５％以上、照度が２０ｍＷ／ｃｍ2 以上である場合を「○」、視角、照度均一度および照度のいずれか一でも当該評価基準を満足しない場合を「×」として評価した。また、視角が３０°以下、照度均一度が８０％以上、照度が３０ｍＷ／ｃｍ2 以上である場合を「◎」として評価した。結果を下記表１および表２に示す。
【００４５】
光照射面における入射角度強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である。
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。
【００４６】
【表１】
2018159899.tif 000003
【００４７】
【表２】
2018159899.tif 000004
【００４８】
この結果から明らかなように、実施例１〜実施例１０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、光照射面において十分に高い照度が得られ、かつ照度の高い均一性が得られることが確認された。
【００４９】
また、θ2 を任意の大きさに設定した複数の光照射装置の各々について、比率Ａの大きさと照度均一度との関係を調べた。結果を図７に示す。図７に示す曲線（Ａ）〜（Ｆ）は、θ2 の値をそれぞれ、２１．７°、２９．９°、３４．８°、４１．２°、４８．９°、５７．９°とした光照射装置の結果を示す。曲線（Ｇ）は、比率Ａの大きさと照度値との関係を示す。
図７に示す結果より明らかなように、比率Ａの値が高くなるほど、照度均一度は低下する傾向にあり、特に比率Ａの値が０．５を超える範囲では、照度均一度（混光性）の悪化が著しいことが確認された。また、比率Ａの値が０．００８を下回ると、照度値が著しく低下してしまうことが確認された。よって、照度均一度および照度の観点からは、比率Ａが上記の（３）の関係を満たすこと（０．００８≦Ａ≦０．５）により、光照射面において十分に高い照度が得られ、しかも高い照度均一度が得られることが確認された。
【符号の説明】
【００５０】
１      光照射器
５      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
Ａｍ    マスク・アライメントマーク
Ａｗ    ワーク・アライメントマーク
Ｃ      基準軸
Ｆ      仮想平面
ＬＳ    光照射面
Ｍ      フォトマスク
Ｏ      ＬＥＤ配置領域の中心位置
Ｗ      被照射対象物（ワーク）
【図１Ａ】
2018159899.tif 000005
【図１Ｂ】
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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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
2018159899.tif 000017