(57)【要約】【課題】レジスト層に応じた露光が可能で、しかも、製品寿命の長い露光用光源ならびにこれを用いた露光装置を提供する。【解決手段】露光用光源１０は、内圧の異なるランプ２４をそれぞれ備えた少なくとも２種以上のランプユニット２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…）と、ランプユニット２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…）を保持するランプユニットホルダー２２とを備えることを特徴とする。この発明によれば、内圧の異なるランプ２４をそれぞれ備えた少なくとも２種以上のランプユニット２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…）を備えているので、露光対象物Ｘを露光するのに最適のランプユニット２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…）を選択的に発光させることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光対象物を露光するのに用いられる露光用光源であって、
前記露光用光源は、内圧の異なるランプをそれぞれ備えた少なくとも２種以上のランプユニットと、前記ランプユニットを保持するランプユニットホルダーとを備えることを特徴とする露光用光源。
【請求項２】
前記内圧の異なるランプを備えた各ランプユニットが、それぞれ複数ずつ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の露光用光源。
【請求項３】
露光用光源と、露光対象物を支持する支持台と、前記露光用光源から照射される光を前記支持台の直上から照射するよう誘導する光学系と、前記露光用光源の点灯パターンを制御する点灯装置とを備える露光装置であって、
前記露光用光源が請求項１または２に記載の露光用光源であ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、例えば、基板上に形成された光硬化型レジスト層や一対の基板同士の周縁を接着する光（ＵＶ又は可視光）硬化型接着剤等の露光対象物を露光するのに用いられる露光用光源ならびにこれを用いた露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の露光装置の一例が特開２００６−３５０３１５号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
この従来の露光装置は、露光用光源である大型１灯式の水銀ランプと、露光対象物を支持する支持台（基板保持部）と、露光用光源から照射された光を支持台の直上から照射するよう誘導する光学系とを有している。そして、大型１灯式の露光用光源から照射された光を露光対象物であるレジスト層に向けて照射することにより露光対象物（レジスト層）が露光される。
【０００４】
なお、従来の露光装置の用途としては、たとえば、プリント配線板形成用が挙げられる。一例として、プリント配線板の形成方法について簡単に説明しておくと、基板（絶縁板）の表面に銅箔膜、その上に露光対象物であるレジスト層というように両者をこの順で積層し、次いでこの積層体を露光装置の支持台に載置し、然る後、レジスト層の上面に回路パターンが転写されたマスクを載置或いは非接触にて配置する。
【０００５】
露光用光源を点灯させて大型１灯式の露光用光源からの紫外光（ピーク波長３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、４３６ｎｍ）がマスクを通してレジスト層に照射されると、レジスト層のうち紫外光が照射された部分が感光し、基板上に形成されたレジスト層に回路パターンが転写されることになる（露光装置では、レジスト層への回路パターンの転写[感光]までが行われる）。その後、レジスト層のうち未感光部分と、銅箔膜のうちレジスト層の未感光部分に該当する部分とを薬液で順に除去し、最後に、レジスト層の感光部分を除去すると、基板上に回路パターンが形成され、目的とするプリント配線板が得られることになる。
【特許文献１】特開２００６−３５０３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年では、大型の液晶ディスプレイやプラズマディスプレイが人気を博しており、これら大型ディスプレイに用いられる大型のプリント配線板の需要が急増している。そして、プリント配線板の大型化に伴い、これを露光する露光装置もより大型化してきており、露光用光源もより広範且つ均斉度の高い露光面を得るために非常に大型のものが使用されている。
【０００７】
露光用光源は、球状の発光部を有するランプと、ランプの発光部にて発生した光を前方へ反射させる椀状のリフレクターとで大略構成されているものであるが、露光用光源を大型化するに際しては、ランプ本体、より正確に言えば石英ガラス製封体の発光部の機械的強度上の問題から発光部内部の内圧を４５気圧以下に抑える必要があった。何故ならば、ランプを大型化すればするほど構造上その強度は低下し、発光部の内圧を高くしすぎると発光部が破裂するおそれがあり非常に危険だからである。
【０００８】
このように、露光面積をより広くするためには、露光用光源のランプをより大型化する必要があるが、上述したように構造上の関係から発光部の内圧を４５気圧以下にせざるを得なかった。
【０００９】
ところで、発光部内部の圧力が４５気圧のランプでは、その発光強度は図６に示すようなグラフとなり、前述のように３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、４３６ｎｍにそのピークがあらわれることが看て取れる。そして、従来のレジスト層はそのトップピークの波長である３６５ｎｍ或いは４０５ｎｍ付近の波長の光を照射したときに硬化するタイプのものが主であった。
【００１０】
しかしながら、最近では、該ピーク波長よりも短波長側或いは長波長側で硬化するタイプのレジスト層（例えば、３８０ｎｍの波長で硬化するタイプのもの）や、現像後のレジスト形状を制御するもの（例えば３６５ｎｍから４０５ｎｍ（中心波長３８０ｎｍ）に感光感度を持って紫外光の吸収率が高い３６５ｎｍでレジスト表面を感光し、透過する４０５ｎｍで底部を感光するタイプのもの）が使用されるようになった。このようなタイプのレジスト層に、従来の大型１灯式（内圧は４５気圧）の水銀ランプをいくら照射したとしても、前者の場合は、２本のピーク位置がレジスト層の硬化波長（３８０ｎｍ）とずれてしまうために硬化に時間がかかり、また、後者の場合は３６５ｎｍと４０５ｎｍの光の強さが一定であることからレジスト形状の制御ができず、何れの場合も実用に耐えないという問題があった。
【００１１】
さらに、従来の大型１灯式露光装置では、大型のランプ１つで広範な露光面積をカバーするよう設計されているため、ランプの照度低下或いは破損する度に生産ラインを止めてランプ交換をする必要が生じ、生産効率が大幅に低下してしまうという問題もある。
【００１２】
本願発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、露光対象物の種類に応じた露光が可能で、しかも、ランプ照度低下或いは甚だしくは破損した場合でも生産ラインを止めてランプ交換をしなければならないというようなことのない露光用光源ならびにこれを用いた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】
【００１３】
請求項１に記載した発明は、「露光対象物Ｘを露光するのに用いられる露光用光源１０であって、露光用光源１０は、内圧の異なるランプ２４をそれぞれ備えた少なくとも２種以上のランプユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…と、ランプユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…を保持するランプユニットホルダー２２とを備える」ことを特徴とする露光用光源１０である。
【００１４】
本発明は、内圧の異なる小型ランプ（放電灯）２４では、発光元素が水銀のため同じピーク波長を示すが、高圧になればなる程ピーク高さが次第に可視光側に移り且つピーク間の谷の深さが次第に高くなることを利用したもので、内圧の異なる小型ランプ２４をそれぞれ備えた少なくとも２種以上のランプユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…を備えているので、露光対象物Ｘの感光特性に最適条件のランプユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…を選択し、それらの小型ランプ（放電灯）２４を単独は勿論、組み合わせて発光させることが可能となる。つまり、露光対象物Ｘに応じた露光が可能となる。
【００１５】
請求項２に記載した発明は、「内圧の異なるランプ２４を備えた各ランプユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…が、それぞれ複数ずつ設けられている」ことを特徴とするもので、この発明によれば、内圧の異なる各ランプユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…についてそれぞれ予備を持たせることができるので、例えば、或るランプユニット２０ａの発光強度が低下したり破損することによって交換する必要が生じた場合であっても、同じ種類の別のランプユニット２０ａを代わりに点灯させれば露光用光源１０を停止させることなくそのまま継続して使用できる。
【００１６】
請求項３に記載した発明は、「露光用光源１０と、露光対象物Ｘを支持する支持台１４と、露光用光源から照射される光を支持台１４の直上から照射するよう誘導する光学系１６と、露光用光源１０の点灯パターンを制御する点灯装置１８とを備える露光装置１２であって、露光用光源１０が請求項１または２に記載の露光用光源１０である」ことを特徴とする露光装置１２である。
【００１７】
本発明によれば、露光用光源１０に含まれる複数種類のランプユニット２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…）を目的の数だけ或いは種類だけ選択的に点灯させることができるので、露光対象物Ｘを最適の露光条件で露光できる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、露光対象物にとって最適の露光条件で露光できる露光用光源ならびに露光装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を図面に従って説明する。図１は本発明にかかる露光用光源１０が組み込まれた露光装置１２の概要を示した図である。ここで、露光装置１２は、露光対象物Ｘ（本実施例では、プリント配線板のベースとなる絶縁板Ｐ上に形成されたレジスト層Ｘをその一例として説明する。）を露光するためのものであり、露光用光源１０と、露光対象物Ｘを支持する支持台１４と、露光用光源１０から照射される光を平行光として支持台１４の直上から照射するよう誘導する光学系１６と、露光用光源１０の点灯パターンを制御する点灯装置１８とで大略構成されている。
【００２０】
露光用光源１０は、露光用の光（紫外光）を照射するためのものであり、発光部３２（後述）の内部圧力が異なる小型水銀ランプ２４がそれぞれ装着された複数種類のランプユニット２０（２０ａ、２０ｂ…）と、前記複数種類のランプユニット２０（２０ａ、２０ｂ…）を保持するランプユニットホルダー２２とで大略構成されている。本実施例（図５参照）では、発光部３２の内部圧力が高圧（４５気圧）のランプユニット２０ａ、中超高圧（８１気圧）、超高圧（１１７気圧）、中超超高圧（１５３気圧）のランプユニット２０ｃ、超超高圧（１８０気圧）のランプユニット２０ｂの５種類が使用されるが、この数はとくに限定されるものではなく２種類以上であればよい。以下の説明では、発光部３２の内部圧力が高圧（４５気圧）のランプユニット２０ａと、超超高圧（１８０気圧）のランプユニット２０ｂとの２種類を選択して説明するが、この数はとくに限定されるものではない。
【００２１】
なお、内部圧力の異なる複数種類の各ランプユニット２０ａ、２０ｂ…は、後述する発光部３２内の圧力が異なる以外は全て同じ構成であるため、ここでは、全種類のランプユニット２０ａ、２０ｂ…の総称であるランプユニット２０をその代表例として説明する。
【００２２】
ランプユニット２０は、図２に示すように、ランプ２４と、リフレクター２６と、ランプ２４の端部を保持するランプホルダー２８とによって大略構成されている。
【００２３】
ランプ２４は、直流（或いは交流）点灯式のショートアーク高圧ランプであり、球状の発光部３２と、その両端からストレートに延びた棒状の封止部３４とを有する封体容器３６、電極棒３８、封止部３４内に埋設されたモリブデン箔４２、モリブデン箔４２に溶接されたリード棒４０及び発光部３２内に封止された封止ガスや発光金属（本実施例では水銀で、その封入量が発光部３２の内部圧力の違いとなる。）その他必要封止物を備えている。前記封体容器３６における各封止部３４の内部には、一端が発光部３２の内部へ突出した電極棒３８と、一端が外部へ突出したリード棒４０と、電極棒３８の他端とリード棒４０の他端とを電気的に接続するモリブデン箔４２とが配設されており、各電極棒３８の一端には、一対の電極４４を構成する陽極４４ａおよび陰極４４ｂが接続されている。
【００２４】
なお、図２に示したランプ２４は、ダブルエンド型直流点灯方式ランプであるが、これに代えて、交流点灯方式ランプやシングルエンド型ランプを用いるようにしてもよい。
【００２５】
リフレクター２６は、ランプ２４の発光部３２にて発生した光を前方へ反射させるために設けられる碗状部材である。リフレクター２６の内面には、凹状の反射面４６が形成されており、リフレクター２６の中央部には、ランプ取付孔４８が形成されている。
【００２６】
リフレクター２６の材質としては、ガラスや金属（例えば、アルミナシリケート）など種々の材料を使用することが可能であるが、本実施例では、安価な硼珪酸ガラスが使用されている。
【００２７】
リフレクター２６の反射面４６には、赤外線と可視光を透過可能な紫外光反射膜５０が形成されており、これにより、ランプ２４から発せられる紫外光を前方へ効率良く反射させ、赤外線と可視光を後方に透過させる。なお、紫外光反射膜５０として、本実施例では、ＴｉＯ2からなる第１の反射膜と、これよりも屈折率の小さな第２の反射膜（その材質としては、たとえばＳｉＯ2，ＭｇＦ2，ＣａＦ2或いはＮａＦ等を例示できる）とを交互に積層させて全体として４８層構造（通常は、４０〜６０層構造の範囲内とされる）としたものが使用されている。また、リフレクター２６の前面には前面ガラス２７が装着されている。
【００２８】
ランプホルダー２８は、ランプ２４における封止部３４の挿入先端部を保持するとともに、電力供給線５２（図２）を保持するものであり、セラミック等の耐熱性材料によって一体成形され、リフレクター２６の中央取付筒部２６ａに無機接着剤にて接着され、ランプホルダー２８に設けた通孔２８ａ及び前面ガラス２７の中央に設けた通気孔２７ａによりリフレクター２６内の通気が行えるようになっている。無機接着剤としては、アルミナ−シリカ（Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2）系，アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）系または炭化ケイ素（ＳｉＣ）系の接着剤を用いることができる。
【００２９】
ランプユニットホルダー２２は、図３に示すように、内圧が異なるランプ２４が装着された複数種類のランプユニット２０を保持するブロック状のホルダー本体２２ａを有し、ホルダー本体２２ａには、その表裏面を貫通する複数のランプユニット嵌合孔５４が形成されている（本実施例では縦４列、横５列の計２０個のランプユニット嵌合孔５４が形成されているが、勿論、これに限られない）。
【００３０】
各ランプユニット嵌合孔５４は、その裏面側［図３（Ｂ）における上側］の内面形状がランプユニット２０の外形と大略等しく或いは若干大きめに形成されている。そして、ランプユニット嵌合孔５４の前面側は段状に若干縮径しており、ランプユニット嵌合孔５４にランプユニット２０を嵌合したときに前記段状に形成された段部２２ｂに突き当ててランプユニット２０の嵌合位置を位置決めできるようになっている。なお、各ランプユニット嵌合孔５４は、ランプユニット２０を装着してランプユニット２０を点灯させたときに、各ランプユニット２０から出光する光が１箇所（本実施例では、後述するインテグレーターレンズ５６の面上）に集光するよう中心方向に向かって傾斜するように設けられている。前述のように露光用光源１０を組み立てる際には、ランプユニットホルダー２２の各ランプユニット嵌合孔５４にランプユニット２０のリフレクター２６を嵌め込み、図示しない固定手段（例えば、固定バンド）で固定して装着するだけでよい。
【００３１】
本実施例では、ランプユニット２０として、発光部３２の内圧が異なる２種類のランプユニット２０ａ、２０ｂが存在し、各ランプユニット２０ａ、２０ｂについてそれぞれ１０個づつランプユニットホルダー２２に装着される。なお、各ランプユニット２０ａ、２０ｂの配置パターンは適宜設定が可能であるが、本実施例では異なる内圧のランプユニット２０ａ、２０ｂ同士が互いに隣合って配置される。
【００３２】
支持台１４は、露光対象物Ｘを支持するものであり、これまでに周知の構成を適宜採用することが可能である。
【００３３】
光学系１６は、露光用光源１０から照射される光を照度の均一な平行光として支持台１４の直上から照射するよう誘導するためのものであり、露光用光源１０から照射された光の照度を均一化するインテグレーターレンズ５６（インテグレーターレンズ５６の具体例としては、例えば、フライアイレンズやロッドレンズと呼ばれるレンズが知られており、本実施例では、フライアイレンズが採用されている）と、インテグレーターレンズ５６の前面側に配置され、露光用光源１０から照射された光（本実施例では、インテグレーターレンズ５６を通過した後の照度が均一な光）の照射光路を開閉制御する露光制御用シャッター５８と、露光制御用シャッター５８を通過した均一光の照射光路を屈折させる反射鏡６０と、反射鏡６０にて屈折された均一光を平行光として支持台１４に誘導する凹面鏡６２とで大略構成されている。なお、ここで示した光学系１６の構成はその一例であり、本実施例の構成に限定されるものではない。例えば、露光用光源１０から照射された光を反射鏡６０で屈折させた後、インテグレーターレンズ５６に入光するような構成としてもよく、目的とする光学経路に応じて適宜その構成を変更することが可能である。また、平行光を形成するという観点に立てば、凹面鏡６２の代わりに凸レンズを使用することも可能である。例えば図１の例で言うと、凹面鏡６２の位置に反射鏡６０を配置するとともに、反射鏡６０と支持台１４との間に凸レンズを配置すればよく、この場合、インテグレーターレンズ５６を通過した均一光が２枚の反射鏡６０によってその照射光路が屈折されて凸レンズに入光し、凸レンズから出光する際に平行となった均一光が支持台１４の直上から照射されることになる。何れにせよ、上述したように、露光用光源１０から照射される光を照度が均一な平行光として支持台１４の直上から照射するよう誘導できる構成であれば、光学系１６はどのような構成であってもよい。
【００３４】
点灯装置１８は、露光用光源１０に含まれる任意のランプユニット２０を露光条件に応じて選択的に点灯させるためのバラストであり、図４の点灯回路図に示すように、露光用光源点灯用のランプユニット２０の電力供給線５２を介して点灯装置１８に個別に接続されており、前記点灯装置１８が制御装置６４によってオン・オフを制御され、これによって各ランプユニット２０を露光対象物Ｘに合わせて選択的に点灯できるようになっている。露光用光源１０の各ランプユニット２０と点灯装置１８とはコネクタ（図示省略）を介して接続されており、コネクタの部分から各ランプユニット２０を簡単に電気的に脱着できるようになっている。
【００３５】
点灯装置１８を起動させると、ランプ２４が発光し、ランプ２４から照射された光（主として紫外光）がリフレクター２６に反射して前方に向けて照射されることになる。露光用光源１０から出光した光は、インテグレーターレンズ５６を通過することによって照度が均一な光となる。点灯装置１８の起動から所定時間が経過し、出光量が所定の値に達したと推定される時点で露光制御用シャッター５８を開にする。そして、この均一光が露光制御用シャッター５８を通過すると、反射鏡６０ならびに凹面鏡６２によってその光路が支持台１４側に曲げられ、支持台１４上に載置されている露光対象物Ｘにその直上から平行光が、回路パターンが形成されているマスクＭを介して照射される。露光が終了すると、露光制御用シャッター５８が閉じられ、マスクＭ下の露光対象物Ｘが未処理物と交換される。ここで前記露光制御用シャッター５８の開閉時間を制御することにより、露光対象物Ｘの露光時間が適切に調整される。
【００３６】
ここで重要な点は、本実施例では、露光用光源１０に含まれる内圧の異なる２種類（勿論、２以上の多種）のランプユニット２０ａ、２０ｂを目的の数だけ（そして、目的の種類だけ）選択的に点灯させることができる点である。つまり、従来のような単灯大型の露光用光源を使用する場合には、露光対象物（レジスト）Ｘの種類は限られていたのに対して、本発明では、点灯させるランプユニット２０ａ、２０ｂの種類およびその点灯個数を点灯装置１８によって任意に選択できるので、あらゆる露光対象物Ｘにとって最適な露光条件で露光できるのである。
【００３７】
しかも、内圧の異なる各ランプユニット２０ａ、２０ｂがそれぞれ複数（本実施例では、それぞれ１０個づつ）設けられているので、仮に電極４４の損耗などによって現在点灯中のランプユニット２０ａの照度低下を来たしたり、甚だしくは破損した場合であっても、予備のランプユニット２０ａを代わりに点灯させることによって露光用光源１０をそのまま継続使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明にかかる露光装置を示す図である。
【図２】（Ａ）はランプユニットの断面図であり、（Ｂ）はランプユニットの正面図である。
【図３】（Ａ）はランプユニットホルダーを裏面側から見た図であり、（Ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。
【図４】点灯装置の回路図である。
【図５】内部圧力の違いによるランプユニットの発光強度を比較するグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１０…露光用光源
１２…露光装置
１４…支持台
１６…光学系
１８…点灯装置
２０…ランプユニット
２２…ランプユニットホルダー
２６…リフレクター
３２…発光部
３４…封止部
３６…封体容器
３８…電極棒
５４…ランプユニット嵌合孔
５６…インテグレーターレンズ
５８…露光制御用シャッター
６０…反射鏡
６２…凹面鏡
６４…制御装置
【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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