專利名稱：積分器以及光照射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使光照射裝置中處于光照射區(qū)域的照度分布均勻的積分器，尤其涉及 在光入射側(cè)與光射出側(cè)具有透鏡組的積分器。此外，涉及使用該積分器的光照射裝置，尤其 涉及用作曝光裝置等的光源裝置的光照射裝置。
背景技術(shù)：
以往，在作為曝光裝置等的光源裝置所使用的光照射裝置中，使用用以使在光照 射面的照度分布均勻的積分器，如日本特開昭56-81813號(hào)公報(bào)所示那樣，作為該積分器， 已知有由所謂的棒透鏡所構(gòu)成的積分器、或由一對(duì)光入射側(cè)透鏡組與光射出側(cè)透鏡組所構(gòu) 成的積分器。在圖4中示出有作為以往的曝光裝置等的光源裝置所使用的光照射裝置的結(jié)構(gòu) 例。在圖中，由燈1所射出的光被聚光鏡2聚光，由第1反射鏡3使光路折返，經(jīng)由光 閘9而入射到積分器4上。上述積分器4具有使入射至此的光的照度分布在被照射面均勻的功能。接著，由該積分器4所射出的光由第2反射鏡5反射而入射到準(zhǔn)直器6。由該準(zhǔn)直 器6所射出的光成為平行光而被照射在被照射面8上。另外，在圖4中示出準(zhǔn)直器6由透 鏡所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，但也可以是使用反射鏡的結(jié)構(gòu)。在圖4的情況下，在被照射面8放置掩模M，形成在掩模M上的掩模圖案(未圖示) 經(jīng)由投影透鏡7而投影在涂敷有抗蝕劑等感光材料的基板W上而予以曝光。另外，關(guān)于未 使用投影透鏡7，使掩模M與基板W相緊貼或接近，將掩模圖案曝光在基板W上的裝置，也使 用相同結(jié)構(gòu)的光照射裝置。此外，也有在被照射面8上配置被處理物而非掩模M，照射光，通過光化學(xué)反應(yīng)來 進(jìn)行被處理物的表面改質(zhì)等的情形。作為這樣的例子，有液晶顯示元件用的光配向膜的光 配向處理。以下將基板或配向膜等照射來自光照射裝置的光來進(jìn)行各種處理的對(duì)象物稱為 工件。在上述結(jié)構(gòu)中，積分器4即使所入射的光的照度分布不均勻且入射至各透鏡的光 的強(qiáng)度不同，也因?yàn)槭蛊渖涑龉庵丿B照射到同一照射面上，因此具有在被照射面中形成為 均勻照度分布的功能。通過使用如上所示的積分器4，一般而言，可將被照射面的照度分布 形成為士5%左右。上述積分器為如上述那樣，有由棒透鏡構(gòu)成的積分器，也有將光入射側(cè)透鏡組與 光射出側(cè)透鏡組形成為1組的積分器，本發(fā)明涉及其中的后者，即是將光入射側(cè)透鏡組與 光射出側(cè)透鏡組形成為1組的積分器(以下稱為2枚組合積分器)者。該2枚組合積分器的光入射側(cè)透鏡組及光射出側(cè)透鏡組為分別將10多枚 100 枚左右的透鏡以縱橫方向并列配置的透鏡組。該以縱橫方向配置的各透鏡將入射光分割，被分割的光在照射面相疊合，由此使照度分布均勻。近年來，隨著印刷基板或液晶基板這樣的基板(工件)的大型化，要求以較高照度 來將寬廣的面積進(jìn)行曝光。為了將該寬廣的面積進(jìn)行曝光，光源會(huì)變大，入射至積分器的光 芒也變大，結(jié)果需要有連積分器也為較大尺寸的結(jié)構(gòu)。若為大型積分器，當(dāng)使用棒透鏡時(shí)，需要有大型的粗且長的棒透鏡，制作成本會(huì)變 高。因此，使用將入射側(cè)的透鏡組與射出側(cè)的透鏡組設(shè)為1組的2枚組合積分器的情形會(huì)
變多。 另外，在將液晶基板或印刷基板等矩形形狀的工件進(jìn)行曝光時(shí)，需要將由光照射 裝置所照射的光的形狀配合工件的形狀而形成為矩形形狀，但是若將構(gòu)成積分器4的各個(gè) 透鏡的相對(duì)于光軸呈垂直方向的剖面形狀形成為矩形形狀時(shí)，則照射區(qū)域的形狀形成為矩 形形狀。在圖5中示出上述2枚組合積分器的結(jié)構(gòu)的一例，該積分器4系由光入射側(cè)透鏡 組10與光射出側(cè)透鏡組11構(gòu)成。另外，該圖是各透鏡的形狀為四角形時(shí)的例子。在上述結(jié)構(gòu)中，若來自光源的光入射到積分器4的光入射側(cè)透鏡組10時(shí)，則入射 到透鏡組的各透鏡IOa的部分的光朝向光射出側(cè)透鏡組11所對(duì)應(yīng)的透鏡Ila前進(jìn)。但是， 入射至相鄰接的透鏡10a、10a的交界面IOb的光12并無法控制而散射。在該散射的光中，如圖5所示，由光入射側(cè)透鏡組10與光射出側(cè)透鏡組11之間， 會(huì)產(chǎn)生射出至積分器4外的成分12a。由該積分器4射出至外部的光12a作為雜光而入射 至光照射裝置內(nèi)的反射鏡或準(zhǔn)直器而被照射在被照射面上，會(huì)有使曝光精度降低的問題。為防止該情形發(fā)生，只要在光入射側(cè)透鏡組10與光射出側(cè)透鏡組11之間設(shè)置圍 欄即可。但是，若僅設(shè)置圍欄，入射至透鏡的交界面而散射的光會(huì)被照射在圍欄的內(nèi)壁等 上，而會(huì)有圍欄等的溫度上升的不良情形。此外，光入射側(cè)透鏡組或光射出側(cè)透鏡組也會(huì)吸收雖然僅為較少量的通過的光， 而使溫度上升。因此，若包圍光入射側(cè)透鏡組與光射出側(cè)透鏡組之間，透鏡會(huì)變得不易冷 卻，而會(huì)有透鏡的溫度容易上升的不良情形。如上所述，若包圍光入射側(cè)透鏡組與光射出側(cè)透鏡組之間，積分器整體溫度會(huì)上 升，保持透鏡的金屬制的架會(huì)熱膨脹。若保持透鏡組的架熱膨脹，例如會(huì)發(fā)生光入射側(cè)透鏡 組與光射出側(cè)透鏡組的位置偏移(對(duì)準(zhǔn)偏移)，積分器的光學(xué)特性發(fā)生變化，也會(huì)有導(dǎo)致引 起曝光精度降低的事態(tài)的情形。[專利文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)1]日本特開昭56-81813號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的積分器的問題點(diǎn)，提供一種由光入射側(cè)透鏡組 與光射出側(cè)透鏡組所構(gòu)成的2枚組合積分器，用于防止從該積分器產(chǎn)生雜光的情形，而且 不會(huì)有積分器的圍欄或透鏡架、甚至透鏡本身的溫度上升。為了解決上述課題，本發(fā)明的積分器具備光入射側(cè)透鏡組、光射出側(cè)透鏡組、以 及將這些光入射側(cè)透鏡組與光射出側(cè)透鏡組相連的筒狀框體；該積分器的特征在于，在由 上述光入射側(cè)透鏡組、光射出側(cè)透鏡組以及筒狀框體所圍成的空間導(dǎo)入冷卻介質(zhì)。
此外，其特征為，在上述筒狀框體上設(shè)有冷卻介質(zhì)的出口，在該出口具有遮光部 件。此外，是一種光照射裝置，具備光源、以及入射來自該光源的光并使在光照射面 的照度分布均勻的積分器；該光照射裝置的特征在于，使用具有上述結(jié)構(gòu)的積分器來作為 上述積分器。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的積分器，由筒狀框體將2枚組合積分器的光入射側(cè)透鏡組與光射出 側(cè)透鏡組相連而圍成，對(duì)由此圍成的內(nèi)部空間導(dǎo)入冷卻介質(zhì)，因此具有如下效果不會(huì)導(dǎo)致 因入射至光入射側(cè)透鏡組的鄰接透鏡之間的交界面而散射的光所造成的筒狀框體或透鏡 架、甚至透鏡本身等的溫度上升，且可防止該散射光形成為雜光而射出至積分器外。此外，在形成于筒狀框體的冷卻介質(zhì)的出口設(shè)有遮光部件，因此能夠更有效地防 止上述散射光經(jīng)由該冷卻介質(zhì)出口而射出到積分器之外。


圖1是本發(fā)明的積分器的剖面說明圖。圖2是圖1的局部放大說明圖。圖3是本發(fā)明的積分器的立體圖。圖4是現(xiàn)有技術(shù)的說明圖。圖5是現(xiàn)有技術(shù)部分的剖視圖。標(biāo)記說明4 積分器10 光入射側(cè)透鏡組IOa 各透鏡IOb 透鏡交界面11 光射出側(cè)透鏡組13 筒狀框體14:內(nèi)部空間17 透鏡架21 空氣(冷卻介質(zhì))配管22 空氣(冷卻介質(zhì))噴嘴26、27 空氣(冷卻介質(zhì))出口28,29 遮光部件
具體實(shí)施例方式圖1是表示本發(fā)明的積分器的剖面說明圖，光入射側(cè)透鏡組10與光射出側(cè)透鏡組 11由筒狀框體13連接，由此形成內(nèi)部空間14。
在圖2中，示出上述2枚組合積分器的光入射側(cè)透鏡組10(或光射出側(cè)的透鏡組 11)的結(jié)構(gòu)的一例。另外，該圖是各透鏡的形狀呈四角形時(shí)的例子。透鏡組10為多個(gè)(在該例中為合計(jì)25個(gè))透鏡10a、IOa彼此由低熔點(diǎn)玻璃予以熔接(融著)而一體化。接著，在其周邊熔接有玻璃制的保持片16。經(jīng)熔接而一體化的透鏡組10的周邊的保持片16被嵌合插入在金屬制的透鏡架17上形成的槽18中。這樣保持在透鏡架17的透鏡組10被安裝在光照射裝置的框架(未圖示)上。圖3(a)是積分器4的整體立體圖，圖3(b)是去除其前面覆蓋件之后的立體圖。如圖3(a)所示，在積分器4的筒狀框體13的前面覆蓋件19上，形成有光入射窗 20。接著，如圖3(a)以及去除了前面覆蓋件19后的圖3(b)所示，在該前面覆蓋件19上， 在避開透鏡組10的位置上安裝有空氣等的冷卻介質(zhì)配管21。如圖1所示，該冷卻介質(zhì)配管21的前端噴嘴22在內(nèi)部空間14內(nèi)形成開口，將冷 卻介質(zhì)導(dǎo)入至內(nèi)部空間。被導(dǎo)入的冷卻介質(zhì)(空氣)的量根據(jù)積分器整體的大小、或入射至積分器的光的 量與所上升的溫度來適當(dāng)設(shè)定，但實(shí)際上為100L/分 200L/分左右。接著，如圖1及圖3所示，在筒狀框體13的上面覆蓋件24及視需要在側(cè)面覆蓋件 27上形成有冷卻介質(zhì)出口 26、27，各自安裝有百葉片等遮光部件28、29，以使光不會(huì)漏泄至 外部。在上述結(jié)構(gòu)中，如圖1所示，入射至入射側(cè)透鏡組10的透鏡交界面IOb的光形成 為擴(kuò)散光而在內(nèi)部空間14擴(kuò)散，但是未入射至射出側(cè)透鏡組11的光并不會(huì)通過筒狀框體 13或透鏡架17射出至框體13的外部。另外，由光入射側(cè)透鏡組10所擴(kuò)散的光之中的一部分若入射至光射出側(cè)透鏡組 11的透鏡交界面，則雖同樣地被擴(kuò)散而射出至外部，但是其射出量是光入射側(cè)透鏡組10的 擴(kuò)散光之中的一部分、進(jìn)一步為其擴(kuò)散光的極其少的量，實(shí)際上并不會(huì)造成特別的問題。接著，筒狀框體13的內(nèi)部空間14由從噴嘴22導(dǎo)入的冷卻介質(zhì)冷卻，從而防止框 體13、透鏡架17、甚至透鏡組10、11本身的溫度上升。因此，不會(huì)對(duì)積分器4的光學(xué)特性造 成熱影響。此外，在冷卻介質(zhì)出口 26、27上設(shè)有百葉片(louver)等遮光部件28、29，因此來自 該冷卻介質(zhì)出口 26、27的光不會(huì)泄漏至外部。如以上說明過的那樣，本發(fā)明涉及的積分器由筒狀框體將光入射側(cè)透鏡組與光射 出側(cè)透鏡組相連，以對(duì)該筒狀框體的內(nèi)部空間供給冷卻介質(zhì)，因此處于入射側(cè)透鏡組的擴(kuò) 散光不會(huì)泄漏至外部，而且可有效冷卻筒狀框體或透鏡架、甚至透鏡本身，可防止這些部件 的溫度上升。
權(quán)利要求
一種積分器，具備光入射側(cè)透鏡組、光射出側(cè)透鏡組、以及將這些光入射側(cè)透鏡組與光射出側(cè)透鏡組相連的筒狀框體；該積分器的特征在于，在由上述光入射側(cè)透鏡組、光射出側(cè)透鏡組以及筒狀框體所圍成的空間導(dǎo)入冷卻介質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的積分器，其特征在于，在上述筒狀框體上設(shè)有冷卻介質(zhì)的出口，在該出口具備遮光部件。
3.一種光照射裝置，具備光源、以及入射來自該光源的光并使在光照射面的照度分 布均勻的積分器；該光照射裝置的特征在于，使用權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的積分器來作為上述積分器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種積分器，具有光入射側(cè)透鏡組、光射出側(cè)透鏡組以及將這些透鏡組相連的框體，提出下述構(gòu)造，即來自構(gòu)成光入射側(cè)透鏡組的透鏡的交界面的擴(kuò)散光不會(huì)泄露到框體的外部，而且不會(huì)導(dǎo)致該框體等的溫度上升。其特征為，在由光入射側(cè)透鏡組、光射出側(cè)透鏡組以及將這些相連的筒狀框體所圍成的內(nèi)部空間導(dǎo)入空氣等冷卻介質(zhì)。此外，其特征還在于，在上述筒狀框體的冷卻介質(zhì)出口具備遮光部件。
文檔編號(hào)G02B27/09GK101866053SQ20101016761
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月20日
發(fā)明者鈴木一好 申請(qǐng)人:優(yōu)志旺電機(jī)株式會(huì)社