JPH10186673A

JPH10186673A - 露光装置

Info

Publication number: JPH10186673A
Application number: JP8347591A
Authority: JP
Inventors: Kunio Uchiyama; 久仁男内山; Hidekazu Katayama; 英一片山; Makoto Uehara; 誠上原
Original assignee: MEJIRO PRECISION KK; Nikon Corp; Nikon Engineering Co Ltd; Mejiro Precision KK
Current assignee: MEJIRO PRECISION KK; Nikon Corp; Nikon Engineering Co Ltd; Mejiro Precision KK
Priority date: 1996-12-26
Filing date: 1996-12-26
Publication date: 1998-07-14

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】従来と比較してコストが低減され、かつ、光源
からの光束を有効利用できる露光装置を提供する。【解決手段】光源１から射出された光束のうち、第１の
領域と第２の領域とをロッドレンズ９，１０で抽出し、
ロッドレンズで抽出された第１の領域及び第２の領域を
拡大光学系１２，１３で拡大して基板２１に照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置に関し、
特に複数の露光面に光束を照射する露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、基板の表面及び裏面にそれぞれマ
スクを配置して、そのマスクに光束を照射し、マスクに
形成されたパターンを基板の表面及び裏面に同時に露光
する露光装置が知られている。基板の両面を同時に露光
する露光装置は、表面用の光源と、裏面用の光源とを備
えている。

【０００３】一般に露光装置は、光源から射出された光
束のうち、光束の光軸中心を含む領域を照射光として利
用している。例えば、基板が長方形形状の場合、基板及
びマスクの全領域に光束を照射するためには、光束の光
軸を含む領域を利用する。なぜなら、光束の照野領域は
円であり、この円の直径付近が一番長い領域を有してい
るからである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の露光装置では、
基板やマスクが長方形形状の場合、光源からの光束のう
ち、光軸を含む細長い領域だけを利用し、その他の領域
は全て捨てていたので、光束を有効利用できなかった。
また、光源には寿命があり、経年変化により、光量が低
下し、経年変化の生じ方も光源によって異なる。しか
し、各露光面に照射する光束を実質同じ特性ににするた
めに、従来の露光装置では、一方の光源がまだ使用可能
でも、所定の時期がくれば、光源を２つとも同時に交換
しなければならず、このためコストがかかるという問題
があった。

【０００５】また本願発明は、従来と比較してコスト
が低減され、かつ、光源からの光束を有効利用できる露
光装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１に記載の発明によれば、光源（１）か
ら射出された光束から、第１の領域（９ａ）及び第２の
領域（１０ａ）を抽出する抽出手段（９、１０）と、前
記抽出手段で抽出された前記第１の領域の光束を拡大す
る第１の拡大光学系（９）と、前記抽出手段で抽出され
た前記第２の領域の光束を拡大する第２の拡大光学系
（１０）とを有することを特徴とする。

【０００７】具体的には、抽出手段は、光束の光軸と直
交する面内における、光軸を対称中心として、光軸付近
の長方形または楕円形の領域を選択するものである。こ
の抽出手段として、例えば、ロッドレンズや、光源の射
出部付近に２つの開口部を持つ絞り等を配置したり、光
束の光軸を含む面内で光束を分割する反射ミラー等が考
えられる。ロッドレンズは、例えばガラスや石英のよう
な透明な材質のものを直方体形状に形成したものをい
う。

【０００８】また、この露光装置としては、長方形形状
の基板に最適であるが、正方形形状の基板に使用しても
何ら差し支えない。請求項２に記載の発明によれば、前
記抽出手段は、長方形形状の入射部と長方形形状の射出
部を有する２本のロッドレンズから構成され、前記２本
のロッドレンズは、前記２本のロッドレンズのそれぞれ
の入射部の長方形形状の長辺を接するように配置される
ことを特徴とする。

【０００９】請求項３に記載の発明によれば、前記抽出
手段は、前記光源から射出された光束が集光する集光点
に配置されて前記光束を分割するルーフミラーと、前記
ルーフミラーで分割された光束を入射し、均一な明るさ
に変換する光学部材とから構成されることを特徴とす
る。前記光学部材は、例えばロッドレンズやフライアイ
等が考えられる。

【００１０】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例を、図
面に基づいて説明する。各図面において、図１は第１の
実施の形態を示す露光装置を示す図であり、図２は図１
のＡ−Ａ矢視図であり、ロッドレンズと光束の関係を示
す図であり、図３は第１の実施の形態における基板を示
す図である。

【００１１】まず図１において、露光装置の構成を説明
する。露光装置は、ランプハウス１及び光学系１１から
構成され、側面が不図示の保持部に保持された基板２１
の表面及び裏面を露光する。ランプハウス１は、発光部
４、楕円ミラー３、反射ミラー６を備えるハウジング５
と、発光部４に電力を供給する電源２とを有する。反射
ミラー６は、コールドミラーであり、コールドミラーは
発光部の熱を冷却するための冷却装置が取り付けられて
いる。ハウジング５には開口部７が形成され、開口部７
を介して発光部４からの光が楕円ミラー３及び反射ミラ
ー６を介して射出される。

【００１２】光学系１１は、ランプハウス１から射出さ
れた光束のうち、第１の領域（光軸８の上部分）が入射
される第１のロッドレンズ９と、ランプハウス１から射
出された光束のうち、第２の領域（光軸８の下部分）が
入射される第２のロッドレンズ１０と、第１のロッドレ
ンズ９から射出された光束を所定の大きさまで拡大する
第１の拡大光学系１２と、第２のロッドレンズ１１から
射出された光束を所定の大きさまで拡大する第２の拡大
光学系１３とを有する。第１、第２の拡大光学系１２、
１３は、露光に必要な大きさ（寸法）になるまで、第
１、第２の領域の光束を拡大する。従って、拡大光学系
及び発光部は、基板に露光される露光光量及露光寸法を
考慮して決定される。尚、第１、第２のロッドレンズの
詳細については後述する。

【００１３】さらに、光学系１１は、第１の拡大光学系
１２で拡大された第１の領域の光束を基板２１の上方に
偏向する偏向光学系としての反射ミラー１５と、反射ミ
ラー１５で反射された光束を基板２１の上面に照射する
反射ミラー１４と、第２の拡大光学系１３で拡大された
第２の領域の光束を基板２１の下方に偏向する偏向光学
系としての反射ミラー１６と、反射ミラー１６で反射さ
れた光束を基板２１の下面に照射する反射ミラー１７と
をさらに有する。尚、第１の照射手段は、反射ミラー１
４、１５の組み合わせから構成され、第２の照射手段
は、反射ミラー１６、１７の組み合わせから構成され
る。但し、光学系の配置によっては、第１の照射手段及
び第２の照射手段は、１枚の反射ミラーで構成されて
も、複数の反射ミラーで構成されてもよい。

【００１４】次に第１のロッドレンズ９及び第２のロッ
ドレンズ１０について説明する。この第１のロッドレン
ズ９及び第２のレッドレンズ１０は、ランプハウス１か
ら射出される光束のうち、第１の領域及び第２の領域の
それぞれを抽出する抽出手段であり、同一の形状及び機
能を有する。従って、ここでは第１のロッドレンズ９に
ついてのみ説明する。第１のロッドレンズ９は、入射部
９ａから射出部９ｂまで同じ断面形状のレンズであり、
その断面は長方形形状である。入射部９ａから入射され
た光束は、ロッドレンズ本体９ｂ内部の壁面で全反射を
繰り返しながら進む。従って、射出部９ｂから射出され
る光束は、光束の光軸に対して直交する面内において、
部分的に光量が偏った光量むらがなくなる。

【００１５】第１、第２のロッドレンズ９、１０は、ラ
ンプハウス１のハウジング５の開口部７の近傍に配置さ
れる。各ロッドレンズ９、１０は、入射部９ａ、１０ａ
の間隔より、射出部９ｃ、１０ｃの間隔の方が広くなる
ように配置される。即ち、ランプユニット５から射出さ
れる光束の光軸８に対して、第１のロッドレンズ９及び
第２のロッドレンズ１０の光軸が所定角度傾いて配置さ
れている。ロッドレンズ９、１０の光軸が光束の光軸８
に対して傾いて配置された時、各ロッドレンズ９、１０
の光軸が発光部４が発した光の集光点（結像位置）４ａ
を通ることが望ましい。このような配置にすることによ
り、光束を有効に利用でき損失を最小限に押さえること
ができる。

【００１６】第１、第２のロッドレンズ９、１０と、ラ
ンプハウス１から射出される光束との関係を図２に基づ
いて説明する。図２に示すように、ランプハウス１から
射出される光束は円形状の領域２０を有するものであ
る。この円状の領域２０を利用して、後述する細長い
（長方形形状）基板２１の全領域に光束を照射する。即
ち、この場合、光束の光軸８付近の領域を抽出し、細長
い基板２１を照射するための光束領域を確保する必要が
ある。ここでは、第１のロッドレンズの入射部９ａの長
辺と、第２のロッドレンズの入射部１０ａの長辺とを接
するように配置している。２本のロッドレンズの長辺を
接することにより、ランプハウス１から射出される光束
のうち、正方形の光束領域が抽出できる。即ち、円形状
の光束領域の中から、正方形の領域を抽出できるので、
円形状の光束を有効利用できる。

【００１７】より好ましくは、入射部９ａの長辺と入射
部１０ａの長辺との間に光軸８を位置させる。このよう
に光軸８を挟んで対称の位置に各ロッドレンズ９、１０
を設けることにより、光束２０の領域のうち、同じ照度
を持つ光束領域が使用できる。また、光束２０の領域の
うち、周辺部分に比べて光軸８付近が明るく、この部分
の光量が有効に使える。

【００１８】基板２１を図３に示す。図３(ａ)は基板２
１の平面図を示し、図３(ｂ）は基板２１の正面図を示
す。基板２１は、レジスト膜が塗布された第１の露光面
（上面）２２と第２の露光面（下面）２６を有する金属
板２４と、金属板２４の上面に接触して設けられた第１
の原版２３と、金属板２４の下面に接触して設けられた
第２の原版２５とから構成される。なお、第１の原版２
３及び第２の原版２５は、基板の各面に対して微小間隔
（約５０μm）離して配置しても良い。

【００１９】第１の原版２３と第２の原版２５とには、
例えばリードフレームのパターンが形成されている。第
１の原版２３のパターンと第２の原版２４のパターンと
は同一のものである。次にこのように構成された第１の
実施形態の動作について説明する。ランプハウス１の開
口部７から射出された光束はその上半分のうち、光軸８
付近の長方形または楕円形状の領域だけが、第１のロッ
ドレンズ９の入射部９ａに入射され、また、その下半分
のうち、光軸８付近の長方形または楕円形状の領域だけ
が、第２のロッドレンズ１０の入射部１０ａに入射され
る。

【００２０】各ロッドレンズ９、１０に入射した光束
は、ロッドレンズ本体９ｂ、１０ｂ内で光量むらのない
光束に変換され、射出部９ｃ、１０ｃから射出される。
射出部９ｃ、１０ｃから射出された光束は、拡大光学系
１２、１３で長方形形状の基板２１の全ての領域を覆う
と共に、均一な照度を保った状態の光束に拡大される。
拡大光学系１２で拡大された第１の領域の光束は、第１
の照射手段としての反射ミラー１４、１５を介して、第
１の原版２３に照射され、金属板２４の上面が露光され
る。また、拡大光学系１３で拡大された第２の領域の光
束は、第２の照射手段としての反射ミラー１６、１７を
介して、第２の原版２５に照射され、金属板２４の下面
が露光される従って、一つの光源で、金属板２４の両面
に同一パターンを露光することができる。

【００２１】図４は第２の実施の形態の露光装置を示
し、図５は第２の実施の形態の露光装置で露光される基
板を示す。第２の実施の形態の露光装置は、ランプハウ
ス１と、第１、第２のロッドレンズ９、１０と、第１、
第２の拡大光学系１２、１３とは、第１の実施の形態の
露光装置と同じ構成であるので、同じ符号を付し、説明
を省略する。第２の実施の形態では、光束を照射する金
属板の面積が第１の実施の形態の金属板の２倍あり、こ
の金属板に光束を照射する第１の照射手段及び第２の照
射手段が異なる。第１の照射手段は、第１の拡大光学系
１２で拡大された第１の領域の光束を基板２４の下方に
偏向する偏向光学系としての反射ミラー３０と、反射ミ
ラー３０で反射された光束を後述する基板３４の露光面
に照射する反射ミラー３１と、第２の拡大光学系１３で
拡大された第２の領域の光束を基板３４の下方に偏向す
る偏向光学系としての反射ミラー３２と、反射ミラー３
２で反射された光束を後述する基板３４の露光面に照射
する反射ミラー３３とから構成される。

【００２２】本実施の形態では、反射ミラー３１と反射
ミラー３３とは、紙面垂直方向にずらして配置されてい
る。即ち、反射ミラー３３が奥側に位置し、反射ミラー
３１が手前側に位置している。基板３４を図５に示す。
図５(ａ)は基板３４の平面図を示し、図５(ｂ)は基板３
４の正面図を示す。基板３４は、第１の露光面３８及び
第２の露光面３９に複数のレジスト膜がそれぞれ塗布さ
れた金属板３５と、第１の露光面３８に接触して設けら
れた第１の原版３６と、第２の露光面３９に接触して設
けられた第２の原版３７とから構成される。第１の露光
面３８及び第２の露光面３９は、金属板３５の同一面に
ある。なお、第１の原版３６及び第２の原版３７は、基
板の各露光面に対して微小間隔（約５０μm）離して配
置されても良い。

【００２３】第１の原版３６と第２の原版３７とには、
第１の実施の形態と同じように、リードフレームのパタ
ーンが形成されている。次にこのように構成された第２
の実施形態の動作について説明する。ランプハウス１の
開口部７から射出された光束はその上半分のうち、光軸
８付近の長方形または楕円形状の領域だけが、第１のロ
ッドレンズ９の入射部９ａに入射され、また、その下半
分のうち、光軸８付近の長方形または楕円形状の領域だ
けが、第２のロッドレンズ１０の入射部１０ａに入射さ
れる。

【００２４】各ロッドレンズ９、１０に入射した光束
は、ロッドレンズ本体９ｂ、１０ｂ内で光量むらのない
光束に変換され、射出部９ｃ、１０ｃから射出される。
射出部９ｃから射出された光束は、拡大光学系１２で長
方形形状の基板３４の第１の露光面３８を覆うような光
束に拡大される。また、射出部１０ｃから射出された光
束は、拡大光学系１３で長方形形状の基板３４の第２の
露光面３９を覆うような光束に拡大される。拡大光学系
１２で拡大された第１の領域の光束は、第１の照射手段
としての反射ミラー３０、３１を介して、第１の原版３
６に照射され、金属板３５の第１の露光面３８にパター
ンが露光される。また、拡大光学系１３で拡大された第
２の領域の光束は、第２の照射手段としての反射ミラー
３２、３３を介して、第２の原版３７に照射され、金属
板３５の第２の露光面３９が露光されるこのように、原版の大きさより倍以上ある金属板にパタ
ーンを露光する場合、原版を２枚用意し、２枚の原版を
金属板の同一面に並べて配置する。光束２０から第１、
第２の光束領域をロッドレンズを用いて抽出し、この２
つの光束領域を１つの金属板に照射することができる。
即ち、光束の照野より大きくかつ、一定の照度を保った
まま拡大できる光束以上の面積の金属板に対しても、１
つの光源で、しかも一回の工程で露光できる。

【００２５】尚、第１、第２の実施の形態では、第１の
ロッドレンズが光軸を挟んで上半分の領域を抽出し、第
２のロッドレンズが光軸を挟んで下半分の領域を抽出し
ていたが、第１のロッドロッドレンズが光軸を挟んで右
半分の領域を抽出し、第２のロッドレンズが光軸を挟ん
で左半分の領域を抽出するように配置してもよい。本発
明の各実施の形態によれば、一つの光源で、金属板の２
つの露光面を露光できるので、寿命の決まっている発光
部及び発光部に供給するための電力、発光部が発する熱
がランプハウス（特に、コールドミラー６）に及ぼす熱
影響を取除くための冷却装置のための水、空気等のラン
ニングコストを削減することができる。ランプハウス及
び電源が各一つあれば足りるので、ランプハウス及び電
源のためのスペースも半分にできる。

【００２６】また、同一光源からの光を利用するので、
基板に照射する光束の質（光量の経年変化、波長特性
等）が同じである。上記各実施の形態における基板の露
光面と原版との関係は、露光面に密着したコンタクト式
であっても、露光面から数十ミクロン離したプロキシミ
ティ式であっても構わない。

【００２７】また、各実施の態様において、ランプハウ
ス１から射出される光束を有効利用するために、図６に
示すように、第１のロッドレンズ９の入射部９ａの入射
面にプリズム４１を配置し、また、第２のロッドレンズ
１０の入射部１０ａの入射面にプリズム４２を配置して
もよい。各プリズム４１、４２は、光源ユニット５から
の光束を互いに外側に屈折するように配置される。ま
た、図７に示すように、第１のロッドレンズ９の入射部
９ａをロッドレンズの光軸に対して斜めに形成し、ま
た、第２のロッドレンズ１０の入射部１０ａをロッドレ
ンズの光軸に対して斜めに形成してもよい。入射部９
ａ、１０ａが斜めに形成されたロッドレンズ９、１０
は、プリズムを配置する構成と同様に、光源ユニット５
からの光束を、互いに外側に屈折するように配置され
る。

【００２８】さらに、各実施の態様では、抽出手段とし
てロッドレンズを用いたが、発光部が発する光が集光す
る集光点４ａにルーフミラーを配置し、円形状の光束を
半円の光束に分割する。そして、ロッドレンズやフライ
アイを用いて、長方形形状または楕円形状の光束領域を
抽出して均一な光束としてもよい。

【００２９】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、基板を
露光するための２つの光束を１つの光源から抽出するこ
とができるので、コストを低減することができる。ま
た、２つの光束が１つの光源の光束から抽出されている
ので、光源に経年変化がおきても、同じ光特性を有する
２つの光束を得ることができる。また、１つの光源の光
束から２つの領域を抽出しているので、光束を有効利用
できる。

【００３０】請求項２に記載の発明によれば、ロッドレ
ンズ内に効率良く光束を取り込むことができるので、光
束を有効利用することができる。また、光束をロッドレ
ンズに入射させることにより、均一な明るさを持つ光束
となるので、露光面の照射エネルギーを増すことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における第１の実施の形態の全体を示す
図である．

【図２】第１の実施の形態におけるＡ−Ａ矢視図であ
る。

【図３】第１の実施の形態における基板の構成を示す図
である。

【図４】本発明における第２の実施の形態の全体を示す
図である。

【図５】第２の実施の形態における基板の構成を示す図
である。

【図６】第１、第２の実施の形態のロッドレンズの他の
例を示す図である。

【図７】第１、第２の実施の形態のロッドレンズの他の
例を示す図である。

【待号の説明】

１ランプハウス９、１０ロッドレンズ１１光学系１２、１３拡大光学系１４、１５第１の照射手段１６、１７第２の照射手段２１、３４基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者内山久仁男神奈川県横浜市神奈川区鶴屋町３−30−４株式会社ニコンエンジニアリング内 (72)発明者片山英一神奈川県横浜市神奈川区鶴屋町３−30−４株式会社ニコンエンジニアリング内 (72)発明者上原誠東京都豊島区目白４丁目15番21号株式会社目白プレシジョン内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源から射出された光束から、第１の領域
及び第２の領域を抽出する抽出手段と、前記抽出手段で抽出された前記第１の領域の光束を拡大
する第１の拡大光学系と、前記抽出手段で抽出された前記第２の領域の光束を拡大
する第２の拡大光学系と、を有することを特徴とする露
光装置。
【請求項２】前記抽出手段は、長方形形状の入射部と長
方形形状の射出部を有する２本のロッドレンズから構成
され、前記２本のロッドレンズは、前記２本のロッドレンズの
それぞれの入射部の長方形形状の長辺を接するように配
置されることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】前記抽出手段は、前記光源から射出された
光束が集光する集光点に配置されて前記光束を分割する
ルーフミラーと、前記ルーフミラーで分割された光束を
入射し、均一な明るさに変換する光学部材とから構成さ
れることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。