專利名稱：光照射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及曝光裝置所使用的光照射裝置，該曝光裝置用于制造半導(dǎo)體元件或 印刷基板、液晶基板等。
背景技術(shù)：
在圖12中示出現(xiàn)有的作為曝光裝置等的光源裝置來被使用的光照射裝置的構(gòu)成 例子。在該圖中，由燈1所出射的光被聚光鏡2聚光，由第1反射鏡3將光路折返，經(jīng)由 波長選擇濾片(filter) 10和快門20而入射至積分透鏡4。積分透鏡(Integrator lens) 4是具有在被照射面中將入射至該透鏡4的光的照 度分布形成為均勻的功能。由積分透鏡4所出射的光是由第2反射鏡5進行反射而入射至準(zhǔn)直器透鏡6。由 準(zhǔn)直器透鏡6所出射的光是形成為平行光而照射在被照射面8。在圖12所示裝置的情況下，在被照射面8上置放有掩膜M,形成于掩膜M的掩膜圖 案(未圖示)是通過投影透鏡7而被投影在涂敷有抗蝕劑等感光材料的基板W上并予以曝 光。另外，關(guān)于未使用投影透鏡7而將掩膜M與基板W相密接或近接，使掩膜圖案曝光在基 板W上的裝置，也使用同樣結(jié)構(gòu)的光照射裝置。此外，也有在被照射面8配置被處理物而非掩膜M，照射光而由光化學(xué)反應(yīng)來進行 被處理物的表面變換等的情況。作為如上所示的例子，有液晶顯示元件用的光取向膜的光 取向處理。以下將基板或取向膜等照射來自光照射裝置的光的對象物稱為工件。積分透鏡(亦稱為復(fù)眼透鏡(fly-eye lens))是以縱橫方向并列配置有十幾個 一百個左右的透鏡。該各透鏡分割入射光，經(jīng)分割后的光在照射面相疊合，從而使照度分布 成為均勻。即，即使入射至積分透鏡的光的照度分布為不均勻，且入射至各透鏡的光的強度 不同，也因該出射光在同一照射面重復(fù)照射而成為均勻的照度分布。通過使用如上所述的 積分透鏡，可將被照射面的照度分布形成為士5%左右。在圖13中示出因積分透鏡所造成的上述照度分布均勻化的情形。其中，在該圖中 為易于說明起見，顯示有由3個透鏡所構(gòu)成的積分透鏡，但是實際上則是設(shè)有十幾個 幾 十個透鏡。在圖13中，來自未圖示的燈的光被聚光，由該圖的上方入射至積分透鏡4，由積分 透鏡4所出射的光是透過準(zhǔn)直器透鏡6而被照射在該圖下方的被照射面8的照射區(qū)域。積分透鏡4是由第1透鏡Li、第2透鏡L2、第3透鏡L3所構(gòu)成，入射至積分透鏡4 的光的圖面左右方向的照度分布是呈圖中曲線圖1所示的中心部的照度高、周邊部照度低 的形狀。 積分透鏡4是將入射至各個透鏡L的光投影在照射區(qū)域全體。在第1透鏡Ll是 入射具有曲線圖1的A的照度分布的光，在照射區(qū)域全體是作為具有曲線圖2的A’的照度分布的光而被投影。同樣地，在第2透鏡L2是入射具有曲線圖1的B的照度分布的光，在照射區(qū)域全 體是作為具有曲線圖2的B’的照度分布的光而被投影。在第3透鏡L3是入射具有曲線圖 1的C的照度分布的光，在照射區(qū)域全體是作為具有曲線圖2的C’的照度分布的光而被投影。在照射區(qū)域中，上述A’、B’、C’的照度分布被相加。由此，照射區(qū)域的照度分布是成為如曲線圖3所示。與曲線圖1相比，曲線圖3是照度分布已被均勻化。若增加構(gòu)成積分透鏡的透鏡數(shù)量，即提升如上所示的照度分布均勻的效果。如上所示，通過使用積分透鏡，可將被照射面8的光照射區(qū)域的照度分布形成為士5%以下。在將液晶基板或印刷基板等矩形狀工件進行曝光時，使由光照射裝置所照射的光 的形狀與工件的形狀一致而形成為矩形狀。在如上所示的情形下，若將構(gòu)成積分透鏡4的 各個透鏡的相對光軸呈垂直方向的剖面形狀形成為矩形狀，則照射區(qū)域的形狀即為矩形 狀。以如上所示使用各透鏡的剖面為矩形狀的積分透鏡為例，是有例如專利文獻2所記載 的光照射裝置。此外，在如上所示的光照射裝置中，為了從由燈1所放射的光中僅取出曝光所需 波長的光，在積分透鏡4的光入射側(cè)配置選擇波長的單元，即所謂的波長選擇濾片10，例如 專利文獻2的照明光學(xué)裝置的記載所示，自以往以來也已為人所知。其中，以配置在積分透鏡4的光入射側(cè)的濾片而言，大部分為用以遮斷比所需波 長為短的波長的光。現(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻1 日本特開2002-237442號公報；專利文獻2 日本特開昭61-180435號公報；專利文獻3 日本特開2004-245912號公報。上述波長選擇濾片(以下僅稱之為濾片)是在石英或玻璃等透明基板上蒸鍍無機 多層膜而形成。所形成的膜是按照所欲遮斷(所欲透過)的光的波長來設(shè)定材質(zhì)或膜厚而 形成。近年來，隨著液晶顯示基板或印刷基板的大面積化的進展，在曝光裝置中也期望 光照射區(qū)域的擴大。作為該對策，例如專利文獻3所記載的光照射裝置所示，將多個燈與聚 光鏡相組合也已被提出，光源也已大型化。若光源大型化，入射至積分透鏡的光(光芒)也變大，配置在積分的入射側(cè)的濾 片也需要為大型的濾片。例如在排列使用4支燈的光照射裝置的情況下，光芒的直徑約為 700mmo但是，濾片是如上所述在玻璃板等(以下統(tǒng)稱為玻璃板)形成有無機蒸鍍膜。作 為現(xiàn)實問題，以所欲遮斷(所欲透過)的波長不會移位的方式，遍及大面積的玻璃板的全面 而形成均勻特性的蒸鍍膜是有困難的，在現(xiàn)狀中為至250mm 300mm見方程度為止。因此， 在大型光照射裝置中所使用的濾片是難以由一片玻璃板來制作。針對該問題，我們經(jīng)過精心研究結(jié)果，考慮由框架(保持框)及其隔條來保持多個 較小的濾片板而作為一個較大的濾片來加以使用。但是，若由耐久性或成本的觀點來看，框 架及其隔條通常是由金屬所制作。如此一來，框架或隔條是成為不透明，隔條的粗細(xì)亦成為5mm IOmm左右。當(dāng)將如上所示的濾片配置在光路時，框架的外框即使配置成在光芒之外， 也會有隔條將光遮光而產(chǎn)生陰影，而使光照射面下的照度分布均勻度降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題而完成的，本發(fā)明的目的為在具有由框架及其隔條來保持多個濾片板的濾片的光照射裝置中，防止光照射面下的照度分布的均勻度 降低。為了解決上述課題，在本發(fā)明中，具有光源；積分透鏡，排列配置光的入/出射面 為矩形(即相對光軸呈垂直方向的剖面呈矩形)的多個透鏡，入射來自上述光源的光，而將 在光照射面的照度分布形成為均勻；以及濾片，將由上述光源所放射的光中僅透過特定波 長范圍的光，該濾片由框架及該框架的隔條來保持的多個濾片板而構(gòu)成的光照射裝置中， 將對上述濾片照射光的區(qū)域中的上述濾片的框架隔條延伸的方向，以相對構(gòu)成積分透鏡的 上述矩形的各邊的方向傾斜的方式(不會呈平行的方式)、并且與上述積分透鏡的上述矩 形的對角線不平行的方式來進行配置。在此，入射至上述濾片及積分透鏡的光的照度是光芒的中心部分(光軸的附近) 為較強，因此若在該部分以未施加濾片的隔條的方式作配置，可將隔條陰影的影響減為更 小，而可防止照度分布均勻度的降低。即，優(yōu)選在光軸所通過的透鏡及與其相鄰接的透鏡上 未配置有隔條。此外，在對上述濾片照射光的區(qū)域中，優(yōu)選以上述濾片的所有隔條相對上述積分 透鏡的邊傾斜、并且以對上述透鏡的對角線不平行的方式進行配置，如上所示，可有效減小 隔條陰影的影響。在本發(fā)明中，以使濾片的框架的隔條延伸的方向相對于積分透鏡的各邊的方向傾 斜的方式、并且以與積分透鏡的矩形的對角線不平行的方式來進行配置，因此上述隔條的 部分的陰影不會有因積分透鏡的作用而在被照射面的照射區(qū)域中被相加的情形，因框架的 隔條所造成的陰影會在光照射面中被分散，而可防止照度分布均勻度的降低。


圖1是顯示本發(fā)明的實施例的光照射裝置的概略構(gòu)成圖；圖2是顯示本發(fā)明的實施例的濾片的構(gòu)造圖；圖3是由光入射側(cè)觀看積分透鏡的圖；圖4是顯示本發(fā)明的實施例的針對對積分透鏡的濾片配置例圖(由光入射側(cè)所觀 看的圖)；圖5是顯示本發(fā)明的實施例的針對積分透鏡的濾片配置例圖(立體圖)；圖6是說明在本發(fā)明中可防止照度分布降低的理由的圖(1)；圖7是說明在本發(fā)明中可防止照度分布降低的理由的圖(2)；圖8是說明積分透鏡的各透鏡為正方形時的濾片配置圖；圖9是說明針對積分透鏡的各透鏡的濾片的隔條優(yōu)選配置例圖；圖10是顯示將本發(fā)明的濾片配置在積分透鏡的出射側(cè)時的構(gòu)成例圖；圖11是顯示當(dāng)以光入射側(cè)的透鏡群4a與光出射側(cè)的透鏡群4b構(gòu)成積分透鏡4時，將本發(fā)明的濾片配置在積分透鏡的光入射側(cè)與光出射側(cè)的透鏡群之間時的構(gòu)成例圖；圖12是顯示作為現(xiàn)有的曝光裝置等的光源裝置所被使用的光照射裝置的構(gòu)成例圖；圖13是顯示由積分透鏡所致的照度分布均勻化的情形圖。附圖標(biāo)號說明1、la、Ib:'燈2、2a、2b 聚光鏡3 第1反射鏡4:積分透鏡4a、4b 透鏡群5 第2反射鏡6 準(zhǔn)直器透鏡7 投影透鏡8 被照射面10 濾片IOa 濾片板IOb 框架IOc:隔條20:快門H 光源Ll L9 透鏡M 掩膜W 基板
具體實施例方式圖1是顯示本發(fā)明的實施例的光照射裝置的概略構(gòu)成圖。與圖12相同的構(gòu)成是 標(biāo)注相同的元件符號。在本實施例中，光源H是由2個燈la、lb、及將來自各燈的光作反射且聚光的2個 聚光鏡2a、2b所構(gòu)成，以使在被照射面8中獲得大面積的照射區(qū)域。關(guān)于構(gòu)成，由于基本上 與現(xiàn)有的光照射裝置相同，故予以省略。由光源H所出射的光是由第1反射鏡3而將光路折返，通過用于波長選擇的濾片 (filter) 10或快門20而入射至積分透鏡4。由積分透鏡(4 >〒7 >—夕> X ) 4所出射的光是由第2反射鏡5進行反射， 在準(zhǔn)直透鏡6形成為平行光而被照射在被照射面8。圖2是本實施例的濾片10的構(gòu)造，顯示由矩形狀框架(保持框)IOb及縱橫形成 在該框架IOb的4條隔條IOc來保持9枚矩形狀濾片板10a。圖2 (a)是由光入射側(cè)觀看濾 片10的平面圖，圖2(b)為(a)的A-A剖面圖。濾片10是由多個濾片板10a、保持各濾片板IOa的框架(保持框)10b、及相對該 框架IOb呈彼此平行配置的隔條(棧)IOc所構(gòu)成。
濾片板IOa是如上所述在石英或玻璃等透明基板蒸鍍有無機多層膜，例如邊長為 250mm 300mm的正方形。保持濾片板IOa的框架(保持框)IOb及其隔條IOc為鋁制，框架IOb的隔條IOc 的寬幅為5mm 10mm，在內(nèi)側(cè)形成有凹部，各濾片板IOa被嵌入在凹部而予以保持。圖3是由光入射側(cè)觀看積分透鏡4的圖。在該圖中，配置有3X6 = 18個配合光 照射區(qū)域的形狀所形成且相對光軸呈垂直方向的剖面為矩形狀的透鏡L。在實際的光照射 裝置中所使用的積分透鏡4的透鏡L數(shù)為80個 100個。圖4與圖5是顯示在圖3所示的積分透鏡4的光入射側(cè)配置圖2所示的濾片10 時的本發(fā)明的實施例的構(gòu)成圖。圖4是由光入射側(cè)觀看積分透鏡4與濾片10的圖，圖5為 其立體圖。如圖4所示，濾片10是以其框架IOb的隔條IOc相對積分透鏡4的各透鏡L的邊 呈傾斜的方式(以框架IOb相對各透鏡L的排列方向呈傾斜的方式)，但是不與各透鏡的對 角線呈平行的方式來進行配置。S卩，當(dāng)在各透鏡L的光入射面上，使各框架IOb的隔條IOc朝光軸方向投影時，以 各隔條IOc的線狀陰影方向不會與矩形狀的各透鏡L的各邊呈平行的方式，而且不會與各 透鏡的上述矩形的對角線呈平行的方式作配置。如上所示，通過配置框架的隔條10c，可防止框架的隔條IOc所形成的陰影所造成 的被照射面中的照度分布均勻度的降低。其中，在圖4中，為易于理解，相對于積分透鏡4的大小，將濾片10的框架IOb極 端地顯示為較粗。實際上為再稍微地細(xì)，投影在積分透鏡的入射面的框架的隔條IOc的陰 影也較細(xì)。使用圖6與圖7來說明若將濾片10的框架IOb的隔條IOc以如上所述相對積分 透鏡4的各邊的方向呈傾斜的方式作配置時，可防止照度分布降低的理由。圖6(a)是由光入射側(cè)觀看積分透鏡4的圖。積分透鏡4是設(shè)為由以Ll L9的 編號所表示的9個剖面呈正方形的透鏡所構(gòu)成積分透鏡。接著，假設(shè)作為圓形的光照射區(qū) 域(光芒)所顯示的光入射至該積分透鏡。圖6(b)與(c)是在該積分透鏡4的光入射側(cè)配置有濾片10的圖。為簡單說明，在此濾片10是設(shè)為以框架(濾片框)IOb來保持2枚濾片板10a，位 于2枚濾片板IOa之間的1支隔條IOc會在積分透鏡4的光入射面落下影子。圖6 (b)是將濾片10的框架IOb的隔條IOc與積分透鏡4的各透鏡L的邊呈平行 地(將框架IOb與矩形透鏡的邊呈平行地)作配置的情形。圖6(c)是將濾片10的框架 IOb的隔條IOc以相對積分透鏡的各透鏡排列方向呈傾斜地(將框架IOb相對矩形透鏡的 邊呈傾斜地)進行配置的情形。圖7是顯示如圖6所示在積分透鏡4的光入射側(cè)配置有濾片10時的照度分布圖。 其中，該圖是以與前述圖13相同的影像來作成。圖7(a) (b) (c)是圖6(b)的情形的照度分布， 7(d) (e) (f)是圖6(c)的情形的 照度分布。圖7(a) (d)是顯示由各透鏡所出射的光的照度分布，圖7(b) (e)是將該等相加后 的照度分布，圖7(c) (f)是顯示被照射面的光照射區(qū)域全體的照度分布影像。
如上所述，積分透鏡4是將入射至各個透鏡的光投影在被照射面的照射區(qū)域全 體。但是，在圖6(b)的情況下，框架的隔條的陰影是以上下橫越過積分透鏡的透鏡L2與L5 與L8的中央。因此，如圖7 (a)所示，透鏡L5投影在照射區(qū)域的光的照度分布是成為中央部分的 照度降低照度分布。同樣地，透鏡L2與L8所投影的光照度分布也成為中央部分的照度降 低的照度分布。該等照度分布在由積分透鏡的作用而在被照射面的照射區(qū)域中相加時，如圖7(b) 所示，透鏡L2與L5與L8的照度低的部分也會被相加。因此，所相加的照度分布與其他部 分相比，中央部分的照度會極端地低(暗)。結(jié)果，如7圖(C)所示，照度極端低(暗)的區(qū)域會橫越過被照射面的照射區(qū)域。 因此，在光照射區(qū)域中，無法獲得所希望照度分布的均勻度(例如士5%)。相對于此，在圖6(c)的情況下，框架的隔條的陰影是相對各透鏡排列方向呈傾 斜，框架的陰影是橫越過透鏡L2與L5與L8，但是該情況是透鏡L2為右側(cè)，透鏡L5為中央 附近，透鏡L8為左側(cè)，各個情況有所不同。因此，如圖7 (d)所示，透鏡L5投影在照射區(qū)域的光的照度分布會成為中央部分的 照度降低的照度分布，但是透鏡L2所投影的光的照度分布是成為右側(cè)部分的照度降低的 照度分布，透鏡L8所投影的光的照度分布是成為左側(cè)部分的照度降低的照度分布，各照度 低的部分并不相一致。因此，該等照度分布若在被照射面的照射區(qū)域中被相加時，如圖7(e)所示，透鏡 L2與L5與L8的照度低的部分在照射區(qū)域之中不相重疊地分散，雖然會有框架陰影的影響， 但是并不會產(chǎn)生照度極端低(暗)的區(qū)域。結(jié)果，如圖7 (f)所示，照度稍低(暗)的區(qū)域以3個部位橫越過被照射面的照射 區(qū)域，但是該部分的照度降低較少。因此，在光照射區(qū)域中，可得所希望的照度分布均勻度 (例如士5% )。另外，圖4中，濾片10的框架IOb以相對積分透鏡4的各透鏡L的邊的方向(各 透鏡排列方向)呈約45°相交叉地作配置，但是并不一定限于最適為45°。重點在于使各 透鏡L的相同位置不會變暗是重要的。因此，當(dāng)將框架IOb的隔條IOc相對積分透鏡4的各透鏡L的邊的方向呈傾斜地 作配置時，必須以與各透鏡的對角線不會呈平行的方式(不相一致的方式)來配置。例如，如圖8 (a)所示，當(dāng)以垂直于積分透鏡4的各透鏡L的光軸的平面而切時的 剖面為正方形時，若將框架IOb的隔條IOc以相對各透鏡L排列方向呈45°作配置，則框架 的隔條陰影是與積分透鏡的各透鏡的對角線相一致(呈平行)，因此在透鏡L3、L5、L7是在 相同位置被投影出框架的隔條陰影。因此，如圖7中的說明所示，照度低的部分被相加，照 度極端低的部分斜向地橫越光照射區(qū)域。因此，如圖8(b)所示，調(diào)整濾片10的隔條IOc對各透鏡L的邊的方向的角度，使 隔條IOc陰影被投影在各透鏡L的位置不同。在此，入射至積分透鏡4的光的照度由于光芒的中心部分(光軸的附近)較強，因此當(dāng)在該部分上配置濾片10的隔條IOc時，會呈現(xiàn)較大的隔條IOc的陰影的影響。例如，如前述圖6(b) (c)所示，當(dāng)濾片10的隔條IOc通過積分透鏡4的中央部分時，如圖7所示，呈現(xiàn)隔條IOc陰影對通過照度較大的光所入射的積分透鏡4的中央部分的 透鏡L5的光的影響較強。因此，若在積分透鏡的被配置在光芒中心部分的透鏡上未配置有濾片10的隔條10c，可減小上述隔條IOc陰影的影響。在圖6的例中，優(yōu)選在積分透鏡4中央部分的透鏡 L5、即光芒的光軸所通過的透鏡(及/或與光軸相鄰接的透鏡)上未配置濾片10的隔條 10c。在圖6中是顯示配置有9個透鏡L的情形，但是如前所述在實際的光照射裝置中 所使用的積分透鏡的透鏡數(shù)為更多。例如，如圖9所示，積分4的透鏡L為66個，當(dāng)光軸通 過透鏡L30、L31、L42、L43之間時，在光軸相鄰接的透鏡L30、L31、L42、L43的上未放置濾片 10的隔條10c。如上所述，通過在光芒的光軸所通過的透鏡(及/或與光軸相鄰接的透鏡)上未 配置有濾片10的隔條10c，可減小隔條IOc陰影的影響。在上述實施例中，是顯示將濾片配置在積分透鏡的光入射側(cè)的例子，但本發(fā)明也 可適用于其他情況。圖10是將濾片10配置在積分透鏡4的射出側(cè)的例子。其他構(gòu)成與圖1所示相同， 關(guān)于與圖1相同構(gòu)成，標(biāo)注相同的元件符號。當(dāng)將本發(fā)明的濾片10配置在積分透鏡4的射出側(cè)時，若離積分透鏡4的距離較 遠，則濾片10的框架IOb的隔條IOc陰影會直接投影在被照射面。但是，若為接近積分透 鏡4的射出側(cè)、由各透鏡射出的光相疊合的位置之前(接近積分透鏡4之側(cè))，濾片10的隔 條IOc以相對于各透鏡L的邊的方向呈傾斜，并且與上述透鏡的對角線不平行的方式進行 配置，由此可實現(xiàn)在上述實施例中所示的相同效果。S卩，在積分透鏡4的射出側(cè)附近配置濾片10，且使上述隔條IOc以光軸方向投影在 各透鏡L的光射入射出面上時，以各隔條IOc的陰影方向不會與矩形狀的各透鏡L的各邊 呈平行的方式，而且以不與各透鏡的上述矩形的對角線呈平行的方式進行配置，由此可防 止框架的隔條IOc所形成陰影所造成的被照射面中的照度分布均勻度的降低。圖11是當(dāng)以光入射側(cè)的透鏡群4a與光射出側(cè)的透鏡群4b構(gòu)成積分透鏡4時，將 本發(fā)明的濾片10配置在兩透鏡群4a、4b之間的例子。在大型的光照射裝置中，為了防止因積分透鏡4大型化所造成的成本上升，會有 將積分透鏡4如該圖所示分成光入射側(cè)的透鏡群4a與光出射側(cè)的透鏡群4b而構(gòu)成的情 形。在如上所示的情況下，考慮將濾片10配置在兩透鏡群之間。在如上所示的情況下，濾 片10的隔條IOc以相對構(gòu)成積分透鏡的各透鏡L的邊的方向(各透鏡L的排列方向)呈 傾斜、并且與上述透鏡L的對角線不呈平行的方式進行配置，由此也可實現(xiàn)在上述實施例 中所示的相同效果。
權(quán)利要求
一種光照射裝置，具有光源；積分透鏡，排列配置多個矩形透鏡，入射來自上述光源的光，而使在光照射面的照度分布均勻；以及濾片，僅使上述光源所放射的光中的特定波長范圍的光通過的，該光照射裝置其特征在于上述濾片是多個濾片板由框架及該框架的隔條保持而構(gòu)成的，上述隔條是以相對上述積分透鏡的上述多個透鏡的邊的方向傾斜、并且與上述透鏡的對角線不平行的方式進行配置。
全文摘要
一種光照射裝置，在具有由框架及其隔條保持多個濾片板的濾片的光照射裝置中，防止在光照射面的照度分布均勻度的降低。由光源(H)所射出的光在第1反射鏡(3)進行反射，通過濾片(10)而入射至排列配置有多個矩形透鏡的積分透鏡(4)。濾片(10)是由框架(保持框)及以縱橫形成在該框架的隔條保持矩形狀多個濾片板所成。因此，該隔條將來自光源(H)的光遮光，在積分(4)上形成線狀陰影而使被照射面中的照度分布形成為不均勻。因此，將濾片(10)以濾片(10)的隔條相對積分透鏡(4)的各透鏡的邊傾斜、并且與各透鏡的對角線不平行的方式進行配置。由此，可防止因隔條(10c)所形成陰影所造成的被照射面中的照度分布均勻度的降低。
文檔編號G03F7/20GK101799632SQ20101011352
公開日2010年8月11日 申請日期2010年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月9日
發(fā)明者新堀真史, 鈴木一好 申請人:優(yōu)志旺電機株式會社