KR101313514B1

KR101313514B1 - 노광 장치 및 광원 장치

Info

Publication number: KR101313514B1
Application number: KR1020110081843A
Authority: KR
Inventors: 마사히코 코쿠보; 히로유키 시로타
Original assignee: 다이닛뽕스크린 세이조오 가부시키가이샤
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2013-10-01
Also published as: CN102402130A; TW201211703A; JP2012063390A; CN102402130B; TWI448833B; KR20120028803A; JP5687013B2

Abstract

본 발명은, 소비 전력이 적고 장수명이며, 또한 필요한 파장역의 빛을 필요한 광량으로 효율적으로 출사하여 노광할 수 있는 노광 장치 및 광원 장치를 얻을 수 있다.
광원 유닛(41)은, 제1 LED 어레이(411), 제1 렌즈 어레이(412), 제2 LED 어레이(413), 제2 렌즈 어레이(414), 다이클로익 미러(415), 제3 렌즈 어레이(416), 제1 결상 광학계(417)를 구비한다. 제1 LED 어레이(411)는, 중심 파장 385nm의 빛을 출사한다. 제2 LED 어레이(413)는, 중심 파장 365nm의 빛을 출사한다. 다이클로익 미러(415)는, 제1 LED 어레이(411)의 발광부(411c)의 상에 제2 LED 어레이(413)의 발광부(413c)의 상을 중첩하여 합성한다.

Description

노광 장치 및 광원 장치{exposure apparatus and light source}

본 발명은, 노광 장치 및 광원 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는, 전자 공업용의 프린트 기판, 반도체나 액정 디스플레이 제조용으로 이용되는 노광 장치와, 그들 노광 장치 등에 사용되는 광원 장치에 관한 것이다.

예를 들면 전자 공업용의 프린트 기판이나 반도체 웨이퍼, 액정 디스플레이 제조용 유리 기판 등의 처리 공정에 있어서, 포토리소그래피법을 이용한 표면 패터닝 기술이 일반적으로 사용된다. 종래, 예를 들면 프린트 기판의 제조 공정에 있어서, 프린트 기판 상에 감광 재료(감광성을 가지는 수지 등)의 피막을 도포 또는 래미네이트 등의 수법으로 형성하고, 원하는 패턴을 형성한 포토마스크를 통해 노광하여 그 감광 재료의 피막에 패턴을 형성하고 있었다.

최근, 포토마스크를 이용하지 않고, 광변조 소자, 예를 들어 DMD(디지털·마이크로미러·디바이스)를 이용하여 변조한 빛에 의해 노광하여, 직접적으로 패턴을 묘화하는 이른바 직접 묘화로 불리는 노광 방식도 이용되게 되었다.

특허문헌 1: 일본국 특허공개공보 2003-332221호 특허문헌 2: 일본국 특허공개공보 2006-133635호

특허문헌 1에 나타내는 직접 묘화 방식의 노광 장치에 있어서는, 광원으로서 램프를 이용하고 있지만, 이런 종류의 장치에 일반적으로 이용되는 초고압 수은 램프는 대형으로 소비 전력이 크고, 수명이 짧다고 하는 문제가 있었다. 그래서, 특허문헌 2에 나타내는 바와 같이 광원으로서 소비 전력이 적고 장수명의 발광 다이오드(LED)를 이용하는 것도 제안되고 있다.

그러나, 노광의 대상물인 감광 재료의 특성에 따라서는, 비교적 넓은 파장역의 빛을 조사하는 것이 요구되는 경우가 있어, 조사광의 파장역이 좁은 LED를 이용하면 원하는 특성을 얻지 못하어, 패터닝을 원만하게 실시할 수 없는 일이 일어난다. 예를 들면 솔더 레지스트의 노광에는, 360~390nm 부근의 비교적 넓은 파장역의 빛을 조사하는 것이 필요하기 때문에, 365nm에 피크를 가지는 단일 파장의 LED로부터의 빛을 조사하는 것만으로는 충분히 노광하지 못하여, 솔더 레지스트의 패턴 단면이 역테이퍼 형상이 되는 등의 문제점이 있다.

이에 대하여, 특허문헌 2에 기재된 광원에, 다른 파장의 빛을 발하는 2종류의 LED를 혼용하는 일도 생각할 수 있지만, 하나의 파장당의 LED수가 줄어 들어 버리면 이번에는 노광을 위해서 충분한 광량을 얻을 수 없게 되어 버린다.

본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 소비 전력이 적고 장수명이며, 또한 필요한 파장역의 빛을 필요한 광량으로 효율적으로 출사할 수 있는 광원 장치 및 노광 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

청구항 1에 기재된 발명은, 제1의 파장 특성의 빛을 출사하는 발광부를 가지는 광원 소자를 복수 배열한 제1 광원 어레이와, 상기 제1 광원 어레이의 각 광원 소자의 발광부의 확대상을 형성하는 렌즈를 복수 배열한 제1 렌즈 어레이와, 제23 파장 특성의 빛을 출사하는 발광부를 가지는 광원 소자를 복수 배열한 제2 광원 어레이와, 상기 제23 광원 어레이의 각 광원 소자의 발광부의 확대상을 형성하는 렌즈를 복수 배열한 제2 렌즈 어레이와, 상기 제1 렌즈 어레이가 형성한 상기 제1 광원 어레이의 발광부의 상(像)과, 상기 제2 렌즈 어레이가 형성한 상기 제2 광원 어레이의 발광부의 상을 중첩하여 합성상을 형성하는 광학 합성 소자와, 상기 광학 합성 소자가 합성한 합성 상의 광속(光束)을 균일한 조도 분포의 광속으로 하여 출사하는 균일화 소자를 구비하는 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 광원 장치에 있어서, 상기 광학 합성 소자가 형성한 각 광원 소자의 발광부 마다의 합성상(合成像)의 광속의 주광선을 광축과 평행으로 하는 제3 렌즈 어레이와, 상기 제3 렌즈 어레이로부터 출사되는 상기 합성상을 상기 균일화 소자의 입사단에 축소 투영하는 양측 텔레센트릭한 제1 결상 광학계를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 광원 장치에 있어서, 상기 제1 렌즈 어레이는, 상기 제1 광원 어레이의 각 광원 소자의 발광부를, 해당 광원 소자의 배열 피치의 크기로 확대 투영하는 것이며, 상기 제2 렌즈 어레이는, 상기 제2 광원 어레이의 각 광원 소자의 발광부를, 해당 광원 소자의 배열 피치의 크기로 확대 투영하는 것인 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 광원 장치에 있어서, 상기 균일화 소자가 출사하는 광속을 소정의 조명 영역에 투영하는 제23 결상 광학계를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 광원 장치에 있어서, 상기 균일화 소자는 인티그레이터 광학계인 것을 특징으로 한다.

청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 광원 장치에 있어서, 상기 광학 합성 소자는 다이클로익 미러인 것을 특징으로 한다.

청구항 7에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 광원 장치와, 이 광원 장치에 의해서 조명되는 광변조 소자와, 상기 광변조 소자로 변조된 빛을 묘화 대상물에 조사하는 투영 광학계와, 상기 투영 광학계와 상기 묘화 대상물을 상대 이동시켜 상기 묘화 대상물을 주사하는 주사 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치이다.

청구항 8에 기재된 발명은, 청구항 6에 기재된 광원 장치와, 이 광원 장치에 의해서 조명되는 광변조 소자와, 상기 광변조 소자로 변조된 빛을 솔더 레지스트의 피막이 형성된 묘화 대상물에 조사하는 투영 광학계와, 상기 투영 광학계와 상기 묘화 대상물을 상대 이동시켜 상기 묘화 대상물을 주사하는 주사 기구를 구비하고, 상기 제1 광원 어레이의 발광소자는, 파장 385nm 부근에 피크를 가지는 빛을 출사하는 발광부를 가지며, 상기 제2 광원 어레이의 발광소자는, 파장 365nm 부근에 피크를 가지는 빛을 출사하는 발광부를 가지며, 상기 다이클로익 미러는 상기 제1 광원 어레이로부터의 빛을 투과함과 동시에, 상기 제2 광원 어레이로부터의 빛을 반사하여 합성상을 형성하도록 배치된 것을 특징으로 하는 노광 장치이다.

청구항 1 내지 6에 기재된 발명에 의하면, 소비 전력이 적고 장수명이며, 또한 필요한 파장역의 빛을 출사하여 노광할 수 있는 광원 장치가 얻어진다.

청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 특히 효율적으로 원하는 형상의 광속을 출사할 수 있다.

청구항 7에 기재된 발명에 의하면, 소비 전력이 적고 장수명이며, 또한 필요한 파장역의 빛을 출사하여 노광할 수 있는 노광 장치가 얻어진다.

청구항 8에 기재된 발명에 의하면, 특히 솔더 레지스트의 노광에 매우 적합한 파장 특성을 가지는 빛을 출사하여 노광할 수 있는 노광 장치가 얻어진다.

도 1은, 본 발명의 실시의 형태와 관련되는 노광 장치를 나타내는 모식도(模式圖)이다.
도 2는, DMD를 나타내는 도이다.
도 3은, 조명 광학계의 일부를 나타내는 모식적인 사시도이다.
도 4는, 광원 유닛의 측면도이다.
도 5는, 광원 유닛의 일부를 발췌하여 나타내는 측면도이다.
도 6는, LED 칩의 외관과 그 투영상을 나타내는 도이다.
도 7은, 광원 유닛의 일부를 발췌하여 나타내는 사시도이다.
도 8은, 출사광의 분광 파장 특성을 나타내는 도이다.

<1. 노광 장치의 구성과 동작의 개요>

도 1은 본 발명의 하나의 실시의 형태와 관련되는 노광 장치(1)의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 1에서는 장치의 내부 구조를 나타내기 위해서 장치의 외형을 파선으로 나타내고 있다. 노광 장치(1)는, 솔더 레지스트의 피막이 표면에 도포 또는 래미네이트에 의해서 형성된 프린트 기판(이하, 그냥 기판이라고 칭한다)(9)에 소정의 패턴을 노광하여 패턴 형성을 실시하는 것이며, 기판(9)을 유지하는 스테이지(2), 스테이지(2)를 도 1 중의 Y방향으로 이동시키는 스테이지 이동 기구(31), 광 빔을 기판(9)을 향해서 출사하는 헤드부(4), 헤드부(4)를 도 1 중의 X방향으로 이동시키는 헤드부 이동 기구(32)와, 이들 스테이지 이동 기구(31), 헤드부(4) 및 헤드부 이동 기구(32)에 접속된 제어부(5)를 가진다.

헤드부(4)는, 후술하는 바와 같이 소정의 파장의 광 빔을 출사하는 광원 유닛(41), 및, 격자모양으로 배열된 미소 미러군이 설치된 DMD(42)를 포함하는 광학계를 내장하고, DMD(42)의 미소 미러군에 의해 광원 유닛(41)으로부터의 광 빔이 반사됨으로써 공간 변조된 광 빔을 생성하며, 스테이지(2)에 유지된 기판(9)에 출사해서 노광하여 패턴 형성한다.

광학계의 개요를 설명한다. 광원 유닛(41)으로부터 출사된 광 빔은, 로드 인티그레이터(433), 렌즈(434a), 렌즈(434b) 및 미러(435)를 통해 미러(436)로 인도되고, 미러(436)은 광 빔을 집광시키면서 DMD(42)로 인도한다. DMD(42)로 입사하는 광 빔은 소정의 입사각(예를 들면, 24도)으로 DMD(42)의 미소 미러군에 균일하게 조사된다. 이상과 같이, 광원 유닛(41), 로드 인티그레이터(433), 렌즈(434a), 렌즈(434b), 미러(435) 및 미러(436)에 의해 광원 유닛(41)으로부터의 빛을 DMD(42)로 인도하는 조명 광학계(43a)가 구성된다.

DMD(42)의 각 미소(微小) 미러 중 소정의 자세(후술하는 DMD(42)에 의한 광조사의 설명에 있어서, ON상태에 대응하는 자세)에 있는 미소 미러로부터의 반사광으로만 형성되는 광 빔(즉, 공간 변조된 광 빔)은 줌 렌즈(437)로 입사하고, 줌 렌즈(437)에 의해 배율이 조정되어 미러(438)를 통해 투영 렌즈(439)로 인도된다. 그리고, 투영 렌즈(439)로부터의 광 빔은 미소 미러군에 있어서 광학적으로 공역인 기판(9) 상의 영역으로 조사된다. 이와 같이, 노광 장치(1)에서는 줌 렌즈(437), 미러(438), 투영 렌즈(439)에 의해, 각 미소 미러로부터의 빛을 기판(9) 상의 대응하는 광조사 영역으로 인도하는 투영 광학계(43b)가 구성된다.

스테이지(2)는 리니어 모터인 스테이지 이동 기구(31)의 이동체 측에 고정되어 있으며, 제어부(5)가 스테이지 이동 기구(31)를 제어함으로써, 미소 미러군으로부터의 빛이 조사되는 광조사 영역군(1개의 미소 미러가 1개의 광조사 영역에 대응하는 것으로 한다.)이 포토레지스트막 상(上)을 도 1 중의 Y방향으로 상대적으로 이동한다. 즉, 광조사 영역군은 헤드부(4)에 대해서 상대적으로 고정되고, 기판(9)의 이동에 의해 광조사 영역군이 기판(9) 상(上)을 이동한다.

헤드부(4)는 헤드부 이동 기구(32)의 이동체 측에 고정되고, 광조사 영역군의 주주사 방향(도 1 중의 Y방향)에 대해서 수직인 부주사 방향(X방향)으로 간헐적으로 이동한다. 즉, 주주사가 종료할 때마다 헤드부 이동기구(32)는 다음의 주주사의 개시 위치로 헤드부(4)를 X방향으로 이동시킨다. 그리고 이 스테이지 이동 기구(31)와 헤드부 이동 기구(32)의 구동에 의해서, 헤드부(4)는 기판(9) 표면을 주사하여 노광한다.

도 2는 DMD(42)를 나타내는 도이다. DMD(42)는 실리콘 기판(421) 위에 다수의 미소 미러가 격자모양으로 등간격으로 배열된(서로 수직인 2방향으로 M행 N열로 배열되어 있는 것으로 이하 설명한다.) 미소 미러군(422)을 가지는 공간광변조 디바이스이며, 각 미소 미러에 대응하는 메모리 셀에 기록된 데이터에 따라서, 각 미소 미러가 정전계 작용에 의해 소정의 각도만큼 기운다.

도 1에 나타내는 제어부(5)로부터 DMD(42)에 리셋 펄스가 입력되면, 각 미소 미러는 대응하는 메모리 셀에 기록된 데이터에 따라서 반사면의 대각선을 축으로 하여 소정의 자세로 일제히 기울어진다. 이에 의해, DMD(42)에 조사된 광 빔은 각 미소 미러가 기우는 방향에 따라 반사되어 광조사 영역에의 광조사의 ON/OFF를 한다. 즉, 메모리 셀에 ON을 나타내는 데이터가 기록된 미소 미러가 리셋 펄스를 수신하면, 그 미소 미러에 입사하는 빛은 줌 렌즈(437)에서 반사되어 대응하는 광조사 영역으로 빛이 조사된다. 또한, 미소 미러가 OFF 상태로 되면, 미소 미러는 입사한 빛을 줌 렌즈(437)와는 다른 소정의 위치로 반사하여, 대응하는 광조사 영역은 빛이 인도되지 않는 상태가 된다.

그리고 이러한 구성에 의해, 기판(9)의 표면은 헤드부(4)에 의해서 상대적으로 주사되면서, DMD(42)로 변조된 광 빔이 조사되어, 기판(9) 표면의 솔더 레지스트에 소정의 패턴을 형성한다.

<2. 광학계의 상세한 설명>

다음으로 광학계에 관하여 상세하게 설명한다. 도 3은 광원 유닛(41)을 포함하는 조명 광학계(43a)의 일부를 나타내는 모식적인 사시도, 도 4는 광원 유닛(41)의 측면도, 도 5는 광원 유닛(41)의 일부를 발췌하여 나타내는 측면도, 도 6은 LED 칩의 외관과 그 투영상을 나타내는 도이고, 도 7은 제1 LED 어레이(411), 제1 렌즈 어레이(412) 및 제3 렌즈 어레이(416)를 나타내는 사시도이다.

광원 유닛(41)은, 제1 LED 어레이(411), 제1 렌즈 어레이(412), 제2 LED 어레이(413), 제2 렌즈 어레이(414), 다이클로익 미러(415), 제3 렌즈 어레이(416), 제1 결상 광학계(417)로 구성된다.

제1 LED 어레이(411)는, 중심 파장 385nm(제1 파장 특성)의 빛을 출사하는 발광부를 가지는 LED 칩(LED 다이)(411a)을 기판(411b) 상에 12개 배열하여 구성된다. LED 칩(411a)는 1mm 각의 크기로서, 세라믹 패키지(도시생략)의 내부에 저장되어 있다. LED 칩(411a)은 1mm 각의 그 전면이 발광하는 것이 아니라, 전극의 도자의 영향 등으로 비발광의 부분이 존재한다. 이 실시 형태에 있어서의 LED 칩(411a)은, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이 표면 중 0.8mm 각의 범위로 도면 중에 해칭을 붙여 나타내는 발광부(411c)가 형성되어 있다. 제1 LED 어레이(411)는, 이러한 LED 칩(411a)을 10mm 피치(도 5 중의 d=10mm)로 종횡 이차원으로 3×4로 배열되도록, 각 LED 칩(411a)의 세라믹 패키지를 기판(411b) 상에 부착한다. 또한, 각 LED 칩(411a)의 전면에는, 표면의 보호를 위한 커버 유리(411d)가 설치된다.

제1 렌즈 어레이(412)는, 제1 LED 어레이(411)의 각 LED 칩(411a)의 발광부(411c)의 상을 형성하는 렌즈군을, LED 칩(411a)의 배열과 대응하여 같은 종횡 이차원으로 3×4의 12개 배열하여 형성한 것으로서, LED 칩(411a)의 1개당, LED 칩(411a)측에서 볼 때, 양(兩) 볼록의 제1 렌즈(412a)와 평(平) 볼록의 제2 렌즈(412b)의 2장으로 구성되는 렌즈군을 가지며, 그들을 프레임(412c)에 조립하여 구성된다.(도 7에서는 기판(411b)를 투시하여 제1 렌즈(412a)를 기록하고 있다.) 이들 제1 렌즈(412a)와 제2 렌즈(412b)의 렌즈군은, LED 칩(411a) 중 발광부(411c)가 존재하는 0.8mm각의 약 정방형의 영역을, 그 각 LED 칩(411a)의 배열 피치(도 5 중에 d로 나타낸다)의 크기, 즉 10mm 각의 크기로 확대 투영하게 되어 있다. 그리고, 투영된 발광부(411c)의 상(像)은 정확히 후술하는 제3 렌즈 어레이(416)를 구성하는 개개의 렌즈(416a)의 전면을 커버한다.

제2 LED 어레이(413)은, 중심 파장 365nm(제2 파장 특성)의 빛을 출사하는 발광부를 가지는 LED 칩(413a)을 기판(413b) 상에 12개 배열하여 구성된다. 이 제2 LED 어레이(413) 및 LED 칩(413a)의 구성은, LED 칩(413a)의 출사광의 파장 이외에는 도 5에 나타내는 제1 LED 어레이(411), LED 칩(411a)과 같고, LED 칩(413a)을 10mm 피치로 종횡 이차원으로 3×4로 배열되도록, 각 LED 칩(413a)의 세라믹 패키지를 기판(413b) 상에 부착한다. 또한, 각 LED 칩(413a)의 전면에는, 표면의 보호를 위한 커버 유리(413d)가 설치된다.

제2 렌즈 어레이(414)의 구성은, 상술의 제1 렌즈 어레이(412)와 같고, 제2 LED 어레이(413)의 각 LED 칩(413a)의 발광부(413c)의 상을 형성하는 렌즈군을, LED 칩(413a)의 배열과 대응하여 같은 종횡 이차원으로 3×4의 12개 배열하여 형성한 것으로, LED 칩(413a)의 1개당, LED 칩(413a)측에서 볼 때, 양 볼록의 제1 렌즈(414a)와 평 볼록의 제2 렌즈(414b)의 2장으로 구성되는 렌즈군을 가지며, 그들을 프레임(414c)에 조립하여 구성된다. 이들 제1 렌즈(414a)와 제2 렌즈(414b)의 렌즈군은, 도 5에 나타내는 제1 렌즈 어레이(412)와 마찬가지로, LED 칩(413a) 중 발광부(413c)가 존재하는 0.8mm각의 약 정방형의 영역을, 그 각 LED 칩(413a)의 배열 피치의 크기, 즉 10mm 각의 크기로 확대 투영하게 되어 있다. 그리고, 투영된 발광부(413c)의 상은 정확히 후술하는 제3 렌즈 어레이(416)을 구성하는 개개의 렌즈(416a)의 전면을 커버한다.

제1 렌즈 어레이(412)와 그것이 형성하는 제1 LED 어레이(411)의 각 LED 칩(411a)의 발광부(411c)의 상(像)의 사이에는, 다이클로익 미러(415)가 비스듬하게 배치되고, 또한 그 다이클로익 미러(415)를 사이에 두고 제1 렌즈 어레이(412)의 반대측에, 제2 렌즈 어레이(414)와 제2 LED 어레이(413)가 배치된다.(도 5에서는 다이클로익 미러(415), 제2 렌즈 어레이(414) 등은 도시를 생략하고 있다.) 이에 의해, 다이클로익 미러(415)는, 제1 LED 어레이(411) 및 제1 렌즈 어레이(412)로부터의 빛을 투과시킴과 동시에, 제2 LED 어레이(413) 및 제2 렌즈 어레이(414)로부터의 빛을 반사시키고, 제1 LED 어레이(411)의 발광부(411c)의 상에 제2 LED 어레이(413)의 발광부(413c)의 상을 중첩하여 합성하도록 배치되어 있다. 이에 의해, 제1 렌즈 어레이(412)와 제2 렌즈 어레이(414)에 의한 합성된 상은 도 6(a)에 나타내는 각 LED 어레이(411, 413)의 발광부의 형상을 확대하여 배열한 것이 되고 있다.

또한, 제1 LED 어레이(411)의 빛은 중심 파장 385nm이고, 제2 LED 어레이(413)의 빛은 중심 파장 365nm이며, 양자의 차이는 20nm 정도이므로, 이들을 합성하기 위해서는 다이클로익 미러(415)에는 비교적 급준(急峻)한 엣지를 가진 분광 반사율(분광 투과율) 특성이 필요하다. 다이클로익 미러(415)에의 입사각이 45도 이상인 경우에는 PS편광 성분의 광학 특성의 분리가 생겨 급준한 특성을 얻을 수 없기 때문에, 본 실시 형태에서는 각각의 빛의 입사각을 40도보다 작게 하고 있다. 또한 두 개의 파장의 빛의 합성의 효율을 좋게하기 위해, 파장이 짧은 제2 LED 어레이(413) 쪽을 다이클로익 미러(415)의 반사측에서, 파장이 긴 제1 LED 어레이(411) 쪽을 투과측에서, 각각 이용하고 있다.

제3 렌즈 어레이(416)는, 다이클로익 미러(415)로 합성된 제1 LED 어레이(411)의 상과 제2 LED 어레이(413)의 상의 합성상의 위치에 배치되고, 입사하는 광속의 주광선을 광축과 평행으로 하여 후술하는 제1 결상 광학계(417)에 입사시킨다. 제3 렌즈 어레이(416)는 10mm 각의 평볼록 렌즈(416a)를 3×4로 배열한 것으로서, 개개의 렌즈(416a)는, 각각의 발광부(411c, 413c)와 상사형(즉 정방형)을 하고 있으며, 또한 그 합성상과 거의 같은 크기이다.

제1 결상 광학계(417)는, 양측 텔레센트릭인 광학계로서, 제1 렌즈(417a), 제2 렌즈(417b), 제3 렌즈(417c)로 이루어지며, 다이클로익 미러(415)가 형성한 제1 LED 어레이(411)와 제2 LED 어레이(413)의 합성상을 로드 인티그레이터(433)의 입사단에 축소 투영한다. 로드 인티그레이터(433)의 입사단의 형상과, 제1 결상 광학계(417)에 의해서 축소된 제1 LED 어레이(411), 제2 LED 어레이(413)의 발광부의 상은 거의 같은 형상으로 하는 것이 효율상 바람직하다.

그리고, 로드 인티그레이터(433)의 출사단으로부터 출력되는 균일한 조도 분포의 빛은, 렌즈(434a), 렌즈(434b), 미러(435) 및 미러(436)로 이루어지는 제2 결상 광학계에 의해서, DMD(42)의 소정의 조명 영역으로 조사된다. DMD(42)에 조사되는 빛의 파장 스펙트럼은, 도 8에 나타내는 바와 같이 제1 LED 어레이(411)의 중심 파장 385nm의 빛과 제2 LED 어레이(413)의 중심 파장 365 nm의 빛이 합성한 것이 된다. 여기서, 각각의 LED 어레이에의 투입 전류는 제어부(5)의 제어에 의해 가변으로 되어 있어, 2개의 파장의 빛의 강도 비율을 가변할 수 있다. 이에 의해, 조사 대상인 레지스터 특성에 맞추어 조사하는 빛의 특성을 세세하게 설정할 수 있어, 예를 들어 솔더 레지스트의 특성에 맞추어 소망하는 패턴 단면의 형상을 얻을 수 있다.

<3. 노광 장치의 동작과 효과>

노광 장치(1)의 스테이지(2)에 솔더 레지스트의 피막이 형성된 기판(9)이 반입되면, 제어부(5)는 스테이지 이동 기구(31)나 헤드부(4), 헤드부 이동 기구(32) 등을 제어하여 노광 처리를 실시한다. 이 때 광원 유닛(41)은, 제1 LED 어레이(411)가 출사하는 중심 파장 385nm의 빛과 제2 LED 어레이(413)가 출사하는 중심 파장 365nm의 빛을 합성한 빛을 출력하여 DMD(42)를 조명하고, 그의 빛에 의해 기판(9)의 솔더 레지스트가 노광된다. 광원 유닛(41)이 출사하는 빛은, 각 LED 어레이(411, 413)에의 투입 전류를 제어하고, 처리하는 기판(9)에 맞춘 파장, 강도의 빛이 되어, 노광이 양호하게 실행된다. 광원 유닛(41)에 있어서는, 2개의 LED 어레이(411, 413)에 있어서 필요한 파장의 빛을 출사하는 LED 칩(411a, 413a)을 충분한 수량만큼 설치할 수 있어, 필요한 파장, 광량의 빛이 얻어진다.

<4. 변형예>

상기의 실시의 형태에 있어서는, 제1 LED 어레이(411)의 빛과 제2 LED 어레이(413)의 빛을 다이클로익 미러(415)로 합성한 후, 제3 렌즈 어레이(416)로 텔레센트릭으로 하고, 제1 결상 광학계(417)으로 축소하고 있지만, 약간의 효율 저하를 허용 할 수 있으면, 예를 들면 제3 렌즈 어레이(416)는 생략하는 것이 가능하다. 또한, 광원 유닛(41)에 요구되는 출사 광속의 형상에 따라서는, 제1 결상 광학계(417)를 생략해도 된다. 만일 이 양자를 생략하는 경우, 다이클로익 미러(415)로 합성한 후의 빛을 직접 로드 인티그레이터(433)의 입력단에 입사시킨다.

또한, 본 실시의 형태에 있어서는, 제1 LED 어레이(411)의 빛과 제2 LED 어레이(413)의 빛을 합성하기 위해서 다이클로익 미러(415)를 사용하고 있지만, 그것을 대신해서 예를 들면 큐브 타입의 다이클로익 프리즘을 이용해도 된다. 또한, 필요한 빛의 파장 영역에 따라 3종류 이상의 파장의 빛을 합성해도 되며, 그 경우, 광학 합성 소자로서는, 다이클로익 미러(415)를 복수 이용해도 되고, 또는 크로스 프리즘, 필립스 타입 프리즘, 케스타프리즘 등의 다이클로익 프리즘을 이용해도 된다.

또한, 여기에서는 균일화 소자로서 로드 인티그레이터(433)를 사용하고 있다. 이것은, 미러를 반사면을 안쪽으로 해서 접착시킨 중공의 라이트 파이프여도 되며, 전반사를 이용한 다각기둥의 중실(中實) 로드여도 된다. 입사측 단면 형상과 출사측 단면 형상은 약 상사형(相似形)이 되는 테이퍼 타입이어도 된다. 또한 로드 인티그레이터(433)를 대신하여 플라이 아이 렌즈를 이용해도 된다. 이 경우, 플라이 아이 렌즈의 개개의 렌즈의 형상은, 피조사면의 형상과 약 상사형으로 하는 것이 바람직하고, 제1 결상 광학계(417) 내부의 주광선이 광축과 교차하는 위치에 설치함으로써, 균일한 조도 분포를 실현할 수 있다.

1 노광 장치
2 스테이지
4 헤드부
5 제어부
9 기판
31 스테이지 이동 기구
32 헤드부 이동 기구
41 광원 유닛
42 DMD
411 제1 LED 어레이
411a LED 칩
411c 발광부
412 제1 렌즈 어레이
413 제2 LED 어레이
413a LED 칩
413c 발광부
414 제2 렌즈 어레이
415 다이클로익 미러
416 제3 렌즈 어레이
417 제1 결상 광학계

Claims

기판 상에 패턴을 형성하기 위한 노광장치에서의 광원 장치로서,
제1의 파장 특성의 빛을 출사하는 발광부를 가지는 광원 소자를 복수 배열한 제1 광원 어레이와,
상기 제1 광원 어레이의 각 광원 소자의 발광부의 확대상(擴大像)을 형성하는 렌즈를 복수 배열한 제1 렌즈 어레이와,
제2 파장 특성의 빛을 출사하는 발광부를 가지는 광원 소자를 복수 배열한 제2 광원 어레이와,
상기 제2 광원 어레이의 각 광원 소자의 발광부의 확대상을 형성하는 렌즈를 복수 배열한 제2 렌즈 어레이와,
상기 제1 렌즈 어레이가 형성한 상기 제1 광원 어레이의 발광부의 상(像)과, 상기 제2 렌즈 어레이가 형성한 상기 제2 광원 어레이의 발광부의 상을 중첩하여 합성상(合成像)을 형성하는 광학 합성 소자와,
상기 광학 합성 소자가 합성한 합성상의 광속을 균일한 조도 분포의 광속으로 하여 출사하는 균일화 소자와,
합성상의 광속을 광축과 평행하게 하는 제3 렌즈 어레이로부터 출사되는 합성상을 균일화 소자에 축소 투영하는 양측 텔레센트릭인 제1 결상 광학계
를 구비하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈 어레이는, 상기 제1 광원 어레이의 각 광원 소자의 발광부를, 해당 광원 소자의 배열 피치의 크기로 확대 투영하는 것이며,
상기 제2 렌즈 어레이는, 상기 제2 광원 어레이의 각 광원 소자의 발광부를, 해당 광원 소자의 배열 피치의 크기로 확대 투영하는 것인 것을 특징으로 하는 광원 장치.
제1항에 있어서,
상기 균일화 소자가 출사하는 광속을 소정의 조명 영역에 투영하는 제2 결상 광학계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
제1항에 있어서,
상기 균일화 소자는 인티그레이터 광학계인 것을 특징으로 하는 광원 장치.
제1항에 있어서,
상기 광학 합성 소자는 다이클로익 미러인 것을 특징으로 하는 광원 장치.
청구항 1, 3 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 광원 장치와,
이 광원 장치에 의해서 조명 되는 광변조 소자와,
상기 광변조 소자로 변조된 빛을 묘화(描畵) 대상물에 조사하는 투영 광학계와,
상기 투영 광학계와 상기 묘화 대상물을 상대 이동시켜 상기 묘화 대상물을 주사하는 주사 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
청구항 6에 기재된 광원 장치와,
이 광원 장치에 의해서 조명 되는 광변조 소자와,
상기 광변조 소자로 변조된 빛을 솔더 레지스트의 피막이 형성된 묘화 대상물에 조사하는 투영 광학계와,
상기 투영 광학계와 상기 묘화 대상물을 상대 이동시켜 상기 묘화 대상물을 주사하는 주사 기구를 구비하고,
상기 제1 광원 어레이의 발광소자는, 파장 385nm 부근에 피크를 가지는 빛을 출사하는 발광부를 가지며,
상기 제2 광원 어레이의 발광소자는, 파장 365nm 부근에 피크를 가지는 빛을 출사하는 발광부를 가지며,
상기 다이클로익 미러는 상기 제1 광원 어레이로부터의 빛을 투과함과 동시에, 상기 제2 광원 어레이로부터의 빛을 반사하여 합성상을 형성하도록 배치된 것을 특징으로 하는 노광 장치.