JP4961685B2 - 光照射装置 - Google Patents
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Description
第1の手段は、発光管内に0.08mg/mm3以上の水銀が封入された超高圧水銀ランプと、光軸が該超高圧水銀ランプの管軸と略一致して該超高圧水銀ランプを取り囲む反射鏡とからなる光源を複数備え、前記各光源から放射される光を光照射領域において重ね合わせて照射する光照射装置において、前記光源は、光出射口を有する支持体に互いに離間して固定され、前記離間する各光源間に、隣接する光源への光を遮断する隔離壁を設け、前記支持体から光軸方向に一体的に伸び、光源収納空間を形成する区画壁を設け、該区画壁は、前記隔離壁を兼ねると共に、該区画壁によって形成される貫通穴の前面側が前記光出射口となり、前記貫通穴の後面側が前記光源の挿入口となっていることを特徴とする光照射装置である。
同図において、1は超高圧水銀ランプ、2は反射鏡、3は超高圧水銀ランプ1及び反射鏡2から構成される光源、4は複数個配設された光源3からなる光源部、5は各光源3を支持する支持体、6は光源3からの光を放射する支持体5に設けられた光出射口、7は各光源3から放射された光の照度分布を均一にするインテグレータ、8はコリメータ、9はマスクステージ、10はマスク、11はワーク、12はワークステージ、13は各超高圧水銀ランプ1に電力を供給する点灯電源である。
図2は本実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットの光出射方向とは逆方向側から見た斜視図、図3は本実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットの光出射方向側から見た正面図、図4は光源ユニットを構成する1つの光源を拡大して示した側面断面図である。
このような超高圧水銀ランプ1は、半導体集積回路基板や液晶表示基板の露光に使用される300nm〜450nmの紫外領域の光を効率良く放射するとともに、高い輝度を有する。
ただし、反射鏡2をホウケイ酸ガラスで構成した場合は、光源3を隔離壁15から離間させることが望ましい。なぜなら、ホウケイ酸ガラスからなる反射鏡2を隔離壁15に当接させると、反射鏡2の表面と内部とで温度差が生じるため、ホウケイ酸ガラスの熱膨張率が高いことに起因して、高温の部分(反射鏡2の内側部分)が膨張するのに対して比較的低温の部分(反射鏡2の外側部分)は膨張しないことにより、反射鏡2が破損するおそれがある。
反射鏡2を石英ガラスや結晶化ガラスで構成した場合は、ホウケイ酸ガラスの場合と異なり、反射鏡2を隔離壁15に当接させることができるため、冷却効率を向上させることができる。その理由は、反射鏡2が石英ガラスや結晶化ガラスからなる場合、ガラスの熱膨張率が小さいため、隔離壁15を反射鏡2に当接させたとしても、反射鏡2が破損するおそれがない。
また、反射鏡2をアルミニウム等の金属で構成した場合は、反射鏡2の破損の心配は全くなく、反射鏡2を隔離壁15に当接させることができるため、冷却効率を向上させることができる。
第1の冷却手段は、隔離壁15内の超高圧水銀ランプ1から放射された可視光及び赤外光によって生じた輻射熱を、支持体5に設けられた冷却用導風口19から流入された冷却媒体によって隔離壁15後部に排出し、隔離壁15内の温度上昇を防止することである。
また、第2の冷却手段は、支持体5に光源3を冷却するための冷却媒体を流通するための複数の第1の流路16を各光源3の隙間に位置するように支持体5に設けられた凹所に配置固定し、さらに第1の流路16の長手方向に沿って間隔を隔てて第1の流路16に連通する複数の第2の流路17を概ね等間隔に光源3と同数設け、第1の流路16を通って第2の流路17に導入された冷却媒体を、隔離壁15及び反射鏡2に設けられた開口25,26に挿通された第2の流路17によって反射鏡2内に導入し、超高圧水銀ランプ1に吹き付けることである。超高圧水銀ランプ1に吹き付けられた後の冷却媒体は、反射鏡2の首部に設けられたベース部材28の排気口29から光源3の外部へ排出される。排気口29から排出された冷却媒体は、光源ユニット14の外部に設けられた不図示のダクト等の吸引手段により光源ユニット14の外部へと排出される。第2の流路17はその開口径、全長等を調整することにより光源3を有効に冷却することができる。
図5は本実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットの光出射方向とは逆方向側から見た斜視図、図6(a)、(b)は図5に示す冷却ブロックの断面図である。
これらの図において、30はアルミ材等からなる冷却媒体32を流通させるための流路31を備えた冷却ブロック、31は銅管等からなる冷却ブロック30に設けられた流路、32は冷却水等の冷却媒体である。
図7(a)は本実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットを光出射方向側から見た斜視図、図7(b)は本実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットを光出射方向側とは逆方向側から見た斜視図、図8は図7(a)に示す光源ユニットのA−Aから見た断面図、図9は図7(a)に示す光源ユニット14を複数個(4個)配列して構成した光源ユニット群の光出射方向側から見た斜視図である。
なお、隣合う光源3の列に段差を設ける構成に代えて、中央側に配置された光源3の行(m3)に近づくにつれて光照射領域からの離間距離が大きくなるように、隣合う光源3の行に段差を設けるように構成してもよい。
図10は本実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットを光出射方向側から見た斜視図である。
なお、同図に示す構成は図2に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。また、図10に示す光源ユニット14は略平面形状に形成されているが、実際は、図1において説明したように、放射面又は楕円面に沿って緩やかな曲面形状に形成されている。また本実施形態の光源ユニット14においても第1の実施形態の光源ユニット14と同様に第第1及び2の冷却手段を備えるようにしてもよい。
この光源ユニット14の支持体5は、光源ユニット14の中心部に近づくにつれて光照射領域からの離間距離が増すように段差が形成されている。
なお、請求項6において、「支持体の中央側に支持された前記光源」とは、支持体5の中央側に配置された光源3の列又は行、及び支持体5の中心に配置された光源3を意味するものとする。
図11(a)は本実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットを複数個(4個)配列して構成した光源ユニット群の光出射方向側から見た斜視図、図11(b)は図11(a)に示す光源ユニット群を光出射方向とは逆方向側側から見た斜視図である。
図12は本実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットを光出射方向側から見た正面図である。
図13は本実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットを光出射方向とは逆方向側から見た図である。
光源3は、区画壁33によって形成される貫通穴に対し、区画壁33に沿ってスライドさせて挿入され、支持体5に嵌め込まれ光軸方向に位置決めされるとともに固定される。
冷却媒体35を流通させるための流路34は、U字形状に形成され、区画壁33内を貫通するように設けられている。流路34の端部には、不図示のポンプ等の冷却媒体35を循環するための循環手段が接続されている。
2 反射鏡
3 光源
4 光源部
5 支持体
6 光出射口
7 インテグレータ
8 コリメータ
9 マスクステージ
10 マスク
11 ワーク
12 ワークステージ
13 点灯電源
14 光源ユニット
15 隔離壁
16 第1の流路
17 第2の流路
18 冷却媒体
19 冷却用導風口
20 前面ガラス
21 ストッパ
22 弾性部材
23 押圧部材
24 固定部材
25 開口(貫通穴、切欠き等を含む)
26 開口(貫通穴、切欠き等を含む)
27 貫通穴
28 ベース部材
29 排気口
30 冷却ブロック
31 流路
32 冷却媒体
33 区画壁
34 流路
35 冷却媒体
Claims (2)
- 発光管内に0.08mg/mm3以上の水銀が封入された超高圧水銀ランプと、光軸が該超高圧水銀ランプの管軸と略一致して該超高圧水銀ランプを取り囲む反射鏡とからなる光源を複数備え、前記各光源から放射される光を光照射領域において重ね合わせて照射する光照射装置において、
前記光源は、光出射口を有する支持体に互いに離間して固定され、前記離間する各光源間に、隣接する光源への光を遮断する隔離壁を設け、
前記支持体から光軸方向に一体的に伸び、光源収納空間を形成する区画壁を設け、該区画壁は、前記隔離壁を兼ねると共に、該区画壁によって形成される貫通穴の前面側が前記光出射口となり、前記貫通穴の後面側が前記光源の挿入口となっていることを特徴とする光照射装置。 - 前記区画壁は、冷却媒体を流通させるための流路を備えていることを特徴とする請求項1に記載の光照射装置。
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