JP2015192079A - Light irradiation apparatus and drawing apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily produce an optical path length difference generation section.SOLUTION: A light irradiation apparatus 31 includes a light source section 4 for emitting a laser beam and an irradiation optical system 5 for guiding the laser beam to an irradiation surface 320 along an optical axis J1. The irradiation optical system 5 includes an optical path length difference generation section 61, a split lens section 62 and a condenser lens section 63. The optical path length difference generation section 61 includes a plurality of translucent parts having mutually different optical path lengths. The split lens section 62 includes a plurality of lenses for splitting incident light. The condenser lens section 63 overlaps irradiation regions 50 of beams from the plurality of lenses on the irradiation surface 320. An intermediate variable magnification section 64 is formed between the optical path length difference generation section 61 and the split lens section 62. Beams having passed through the plurality of translucent parts are made incident on the plurality of lenses respectively through the intermediate variable magnification section 64 constituting a reduction optical system. Consequently, the optical path length difference generation section 61 can be easily produced by forming the optical path length difference generation section 61 larger than the split lens section 62 in an array direction of the translucent parts.

Description

本発明は、光照射装置および描画装置に関する。   The present invention relates to a light irradiation apparatus and a drawing apparatus.

従来より、半導体レーザ等の光源から出射されるレーザ光を、所定の面上に均一に照射する技術が提案されている。例えば、光源部から入射するレーザ光を、シリンドリカルレンズアレイにおける複数のレンズにて分割し、複数のレンズからの光の照射領域を他のレンズにより照射面上にて重ねる光照射装置において、光源部とシリンドリカルレンズアレイとの間に光路長差生成部が設けられる。光路長差生成部には、当該レーザ光のコヒーレンス長(可干渉距離)よりも長い光路長差を互いに生じさせる複数の透光部が設けられ、複数の透光部を通過した光が複数のレンズにそれぞれ入射する。これにより、干渉縞の発生を防止して、照射面上に照射される光の強度分布の均一化が図られる(このような装置として、例えば、特許文献1ないし3参照)。   Conventionally, a technique for uniformly irradiating a predetermined surface with laser light emitted from a light source such as a semiconductor laser has been proposed. For example, in a light irradiation device in which laser light incident from a light source unit is divided by a plurality of lenses in a cylindrical lens array, and an irradiation area of light from the plurality of lenses is overlapped on an irradiation surface by another lens, the light source unit An optical path length difference generation unit is provided between the cylindrical lens array and the cylindrical lens array. The optical path length difference generating unit is provided with a plurality of light transmitting parts that mutually cause an optical path length difference longer than the coherence length (coherence distance) of the laser light, and the light that has passed through the plurality of light transmitting parts is a plurality of light transmitting parts. Each enters the lens. Thereby, generation | occurrence | production of an interference fringe is prevented and uniform intensity distribution of the light irradiated on an irradiation surface is achieved (for example, refer patent documents 1 thru | or 3 as such an apparatus).

特開昭61−169815号公報JP-A 61-169815 特開2004−12757号公報JP 2004-12757 A 特開2006−49656号公報JP 2006-49656 A

ところで、シリンドリカルレンズアレイを高精度に作製するには、フォトリソグラフィを利用することが好ましく、一般的に、フォトリソグラフィを利用して小型のシリンドリカルレンズアレイが作製される。一方、上記光照射装置では、光路長差生成部における複数の透光部のピッチを、シリンドリカルレンズアレイにおける複数のレンズのピッチに合わせる必要があるため、小型の光路長差生成部を作製する必要がある。しかしながら、光路長差生成部では、光軸方向における複数の透光部の長さ(厚さ)が互いに異なるため、フォトリソグラフィを利用することが困難である。機械加工にて小型の光路長差生成部を高精度に作製するのは容易ではない。   By the way, in order to manufacture the cylindrical lens array with high accuracy, it is preferable to use photolithography. Generally, a small cylindrical lens array is manufactured using photolithography. On the other hand, in the above light irradiation device, it is necessary to match the pitch of the plurality of light transmitting portions in the optical path length difference generation unit with the pitch of the plurality of lenses in the cylindrical lens array, and thus it is necessary to produce a small optical path length difference generation unit. There is. However, in the optical path length difference generation unit, it is difficult to use photolithography because the lengths (thicknesses) of the plurality of light transmission units in the optical axis direction are different from each other. It is not easy to manufacture a small optical path length difference generating unit with high precision by machining.

また、光路長差生成部のサイズによっては、光路長差生成部の光軸方向の長さを短くすることが求められることがある。   Further, depending on the size of the optical path length difference generation unit, it may be required to shorten the length of the optical path length difference generation unit in the optical axis direction.

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、光路長差生成部を容易に作製することを目的とし、光路長差生成部の光軸方向の長さを短くすることも目的としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and has an object to easily produce an optical path length difference generation unit and to reduce the length of the optical path length difference generation unit in the optical axis direction.

請求項1に記載の発明は、光照射装置であって、所定位置に向けてレーザ光を出射する光源部と、前記所定位置に配置され、前記光源部からのレーザ光を光軸に沿って照射面へと導く照射光学系とを備え、前記照射光学系が、前記光軸に垂直な方向に配列された複数のレンズを有し、入射する光を前記複数のレンズにて分割する分割レンズ部と、前記光軸に垂直な方向に配列された複数の透光部を有し、前記複数の透光部が互いに異なる光路長を有する光路長差生成部と、前記レーザ光の経路において前記分割レンズ部と前記光路長差生成部との間に配置される中間変倍部と、前記レーザ光の経路において前記分割レンズ部および前記光路長差生成部よりも前記照射面側に配置され、前記照射面上にて前記複数のレンズからの光の照射領域を重ねる集光レンズ部とを備え、前記レーザ光の経路において前記光路長差生成部が前記分割レンズ部よりも前記照射面側に配置され、前記複数のレンズを通過した光が、拡大光学系を構成する前記中間変倍部を介して前記複数の透光部にそれぞれ入射する、または、前記レーザ光の経路において前記分割レンズ部が前記光路長差生成部よりも前記照射面側に配置され、前記複数の透光部を通過した光が、縮小光学系を構成する前記中間変倍部を介して前記複数のレンズにそれぞれ入射する。   The invention according to claim 1 is a light irradiating device, wherein the light source unit emits laser light toward a predetermined position, and is disposed at the predetermined position, and the laser light from the light source unit is directed along the optical axis. A split lens that includes a plurality of lenses arranged in a direction perpendicular to the optical axis, and divides incident light by the plurality of lenses. And a plurality of light transmitting portions arranged in a direction perpendicular to the optical axis, and the plurality of light transmitting portions have optical path lengths different from each other, and the laser light path in the path of the laser light An intermediate magnification unit disposed between the split lens unit and the optical path length difference generation unit; and the laser light path, the split lens unit and the optical path length difference generation unit are disposed closer to the irradiation surface side, An irradiation area of light from the plurality of lenses on the irradiation surface A light condensing lens unit, wherein the optical path length difference generation unit is arranged on the irradiation surface side of the split lens unit in the path of the laser light, and the light that has passed through the plurality of lenses passes through the magnifying optical system. Each incident on the plurality of light transmitting parts via the intermediate zooming part, or in the laser light path, the split lens part is disposed closer to the irradiation surface than the optical path length difference generation part, The light that has passed through the plurality of light transmitting portions is incident on the plurality of lenses via the intermediate zooming portion that constitutes the reduction optical system.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の光照射装置であって、前記中間変倍部が両側テレセントリック光学系を構成する。   A second aspect of the present invention is the light irradiation apparatus according to the first aspect, wherein the intermediate zooming unit constitutes a double-sided telecentric optical system.

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の光照射装置であって、前記レーザ光の経路において前記光路長差生成部が前記分割レンズ部よりも前記照射面側に配置され、前記中間変倍部が、前記複数の透光部の内部または近傍に前記複数のレンズの出射面の像を形成する。   Invention of Claim 3 is the light irradiation apparatus of Claim 2, Comprising: In the path | route of the said laser beam, the said optical path length difference production | generation part is arrange | positioned at the said irradiation surface side rather than the said division | segmentation lens part, The intermediate zooming unit forms an image of the exit surface of the plurality of lenses in or near the plurality of light transmitting units.

請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の光照射装置であって、前記照射光学系が、前記光路長差生成部を透過して前記複数の透光部の複数の出射面から出射される光を折り返し、前記複数の出射面にそれぞれ入射させる反射部をさらに備える。   Invention of Claim 4 is the light irradiation apparatus in any one of Claim 1 thru | or 3, Comprising: The said irradiation optical system permeate | transmits the said optical path length difference production | generation part, and is the said some light transmission part. A reflection unit is further provided for turning back the light emitted from the plurality of emission surfaces and allowing the light to enter each of the plurality of emission surfaces.

請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の光照射装置であって、前記反射部が、前記複数の出射面から出射される光を、前記光の出射方向に平行に前記複数の出射面にそれぞれ入射させる。   Invention of Claim 5 is the light irradiation apparatus of Claim 4, Comprising: The said reflection part is the said some light in parallel with the emission direction of the said light in the said light emission direction. Each is incident on the exit surface.

請求項6に記載の発明は、光照射装置であって、所定位置に向けてレーザ光を出射する光源部と、前記所定位置に配置され、前記光源部からのレーザ光を光軸に沿って照射面へと導く照射光学系とを備え、前記照射光学系が、前記光軸に垂直な方向に配列された複数のレンズを有し、入射する光を前記複数のレンズにて分割する分割レンズ部と、前記光軸に垂直な方向に配列された複数の透光部を有し、前記複数の透光部が互いに異なる光路長を有する光路長差生成部と、前記光路長差生成部を透過して前記複数の透光部の複数の出射面から出射される光を折り返し、前記複数の出射面にそれぞれ入射させる反射部と、前記レーザ光の経路において前記分割レンズ部および前記光路長差生成部よりも前記照射面側に配置され、前記照射面上にて前記複数のレンズからの光の照射領域を重ねる集光レンズ部とを備え、前記レーザ光の経路において前記光路長差生成部が前記分割レンズ部よりも前記照射面側に配置され、前記複数のレンズを通過した光が前記複数の透光部にそれぞれ入射する、または、前記レーザ光の経路において前記分割レンズ部が前記光路長差生成部よりも前記照射面側に配置され、前記複数の透光部を通過した光が前記複数のレンズにそれぞれ入射する。   The invention according to claim 6 is a light irradiation device, a light source unit that emits laser light toward a predetermined position, and the laser light from the light source unit that is arranged at the predetermined position along the optical axis. A split lens that includes a plurality of lenses arranged in a direction perpendicular to the optical axis, and divides incident light by the plurality of lenses. And an optical path length difference generation unit having a plurality of light transmission parts arranged in a direction perpendicular to the optical axis, the plurality of light transmission parts having different optical path lengths, and the optical path length difference generation part. Reflecting portions that pass through and radiate light emitted from a plurality of exit surfaces of the plurality of light-transmitting portions and respectively enter the plurality of exit surfaces, and the split lens portion and the optical path length difference in the laser light path Arranged on the irradiation surface side of the generation unit, on the irradiation surface A condensing lens unit that overlaps irradiation regions of light from the plurality of lenses, wherein the optical path length difference generation unit is disposed closer to the irradiation surface than the split lens unit in the laser beam path, The light that has passed through the lens is incident on each of the plurality of translucent sections, or the split lens section is disposed closer to the irradiation surface than the optical path length difference generating section in the path of the laser light, and the plurality of translucent sections The light that has passed through the light part enters each of the plurality of lenses.

請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の光照射装置であって、前記反射部が、前記複数の出射面から出射される光を、前記光の出射方向に平行に前記複数の出射面にそれぞれ入射させる。   The invention according to claim 7 is the light irradiation device according to claim 6, wherein the reflecting portion emits the light emitted from the plurality of emission surfaces in parallel to the emission direction of the light. Each is incident on the exit surface.

請求項8に記載の発明は、描画装置であって、請求項1ないし7のいずれかに記載の光照射装置と、前記光照射装置における前記照射面に配置される空間光変調器と、前記空間光変調器により空間変調された光を対象物上に導く投影光学系と、前記空間変調された光の前記対象物上における照射位置を移動する移動機構と、前記移動機構による前記照射位置の移動に同期して前記空間光変調器を制御する制御部とを備える。   Invention of Claim 8 is a drawing apparatus, Comprising: The light irradiation apparatus in any one of Claim 1 thru | or 7, The spatial light modulator arrange | positioned at the said irradiation surface in the said light irradiation apparatus, The said, A projection optical system for guiding light spatially modulated by a spatial light modulator onto an object, a movement mechanism for moving an irradiation position of the spatially modulated light on the object, and an irradiation position of the irradiation mechanism by the movement mechanism A control unit that controls the spatial light modulator in synchronization with the movement.

請求項1ないし5の発明では、透光部の配列方向に関して、光路長差生成部を分割レンズ部に比べて大きくすることができ、光路長差生成部を容易に作製することができる。   According to the first to fifth aspects of the present invention, the optical path length difference generation unit can be made larger than the split lens unit with respect to the arrangement direction of the light transmitting units, and the optical path length difference generation unit can be easily manufactured.

また、請求項4ないし7の発明では、光路長差生成部の光軸方向の長さを短くすることができる。   In the inventions according to claims 4 to 7, the length of the optical path length difference generation unit in the optical axis direction can be shortened.

第1の実施の形態に係る描画装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the drawing apparatus which concerns on 1st Embodiment. 光照射装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a light irradiation apparatus. 光照射装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a light irradiation apparatus. 光路長差生成部および分割レンズ部の近傍を示す図である。It is a figure which shows the vicinity of an optical path length difference production | generation part and a division | segmentation lens part. 照射面上における光の強度分布を示す図である。It is a figure which shows intensity distribution of the light on an irradiation surface. 比較例の照射光学系の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the irradiation optical system of a comparative example. 光照射装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a light irradiation apparatus. 光照射装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a light irradiation apparatus. 光路長差生成部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an optical path length difference production | generation part. 光照射装置を簡略化して示す図である。It is a figure which simplifies and shows a light irradiation apparatus. 光照射装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a light irradiation apparatus. 光照射装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a light irradiation apparatus. 光照射装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a light irradiation apparatus. 光照射装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a light irradiation apparatus. 反射部の近傍を示す図である。It is a figure which shows the vicinity of a reflection part. 光照射装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a light irradiation apparatus. 光照射装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a light irradiation apparatus. 反射部の近傍を示す図である。It is a figure which shows the vicinity of a reflection part. 第2の実施の形態に係る光照射装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light irradiation apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る光照射装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light irradiation apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 分割レンズ部の近傍を示す図である。It is a figure which shows the vicinity of a division | segmentation lens part. 光照射装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a light irradiation apparatus. 光照射装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a light irradiation apparatus. 光照射装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a light irradiation apparatus. 光照射装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a light irradiation apparatus. 光照射装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a light irradiation apparatus. 光照射装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a light irradiation apparatus.

図1は、本発明の第1の実施の形態に係る描画装置1の構成を示す図である。描画装置1は、感光材料が表面に付与された半導体基板やガラス基板等の基板9の表面に光ビームを照射してパターンを描画する直接描画装置である。描画装置1は、ステージ21と、移動機構22と、光照射装置31と、空間光変調器32と、投影光学系33と、制御部11とを備える。ステージ21は基板9を保持し、移動機構22は、ステージ21を基板9の主面に沿って移動する。移動機構22は、基板9を、主面に垂直な軸を中心として回動してもよい。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a drawing apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. The drawing apparatus 1 is a direct drawing apparatus that draws a pattern by irradiating the surface of a substrate 9 such as a semiconductor substrate or a glass substrate, to which a photosensitive material is applied, with a light beam. The drawing apparatus 1 includes a stage 21, a moving mechanism 22, a light irradiation device 31, a spatial light modulator 32, a projection optical system 33, and a control unit 11. The stage 21 holds the substrate 9, and the moving mechanism 22 moves the stage 21 along the main surface of the substrate 9. The moving mechanism 22 may rotate the substrate 9 about an axis perpendicular to the main surface.

光照射装置31は、ミラー39を介して空間光変調器32にライン状の光を照射する。光照射装置31の詳細については後述する。空間光変調器32は、例えば回折格子型かつ反射型であり、格子の深さを変更することができる回折格子である。空間光変調器32は、半導体装置製造技術を利用して製造される。本実施の形態に用いられる回折格子型の光変調器は、例えば、GLV(グレーティング・ライト・バルブ)(シリコン・ライト・マシーンズ(サニーベール、カリフォルニア)の登録商標)である。空間光変調器32は一列に配列された複数の格子要素を有し、各格子要素は1次回折光が出射される状態と、0次回折光(0次光)が出射される状態との間で遷移する。このようにして、空間光変調器32から空間変調された光が出射される。   The light irradiation device 31 irradiates the spatial light modulator 32 with line-shaped light via the mirror 39. Details of the light irradiation device 31 will be described later. The spatial light modulator 32 is, for example, a diffraction grating type and a reflection type, and is a diffraction grating capable of changing the depth of the grating. The spatial light modulator 32 is manufactured using a semiconductor device manufacturing technique. The diffraction grating type optical modulator used in the present embodiment is, for example, GLV (Grating Light Valve) (registered trademark of Silicon Light Machines (Sunnyvale, Calif.)). The spatial light modulator 32 has a plurality of grating elements arranged in a line, and each grating element is between a state where the first-order diffracted light is emitted and a state where zero-order diffracted light (0th-order light) is emitted. Transition. In this way, the spatially modulated light is emitted from the spatial light modulator 32.

投影光学系33は、遮光板331と、レンズ332と、レンズ333と、絞り板334と、フォーカシングレンズ335とを備える。遮光板331は、ゴースト光および高次回折光の一部を遮蔽し、空間光変調器32からの光を通過させる。レンズ332,333はズーム部を構成する。絞り板334は、(±1)次回折光(および高次回折光)を遮蔽し、0次回折光を通過させる。絞り板334を通過した光は、フォーカシングレンズ335により基板9の主面上に導かれる。このようにして、空間光変調器32により空間変調された光が、投影光学系33により基板9上に導かれる。   The projection optical system 33 includes a light shielding plate 331, a lens 332, a lens 333, a diaphragm plate 334, and a focusing lens 335. The light shielding plate 331 shields part of the ghost light and the high-order diffracted light and allows the light from the spatial light modulator 32 to pass through. The lenses 332 and 333 constitute a zoom unit. The diaphragm plate 334 shields the (± 1) order diffracted light (and higher order diffracted light) and allows the 0th order diffracted light to pass through. The light that has passed through the diaphragm plate 334 is guided onto the main surface of the substrate 9 by the focusing lens 335. In this way, the light spatially modulated by the spatial light modulator 32 is guided onto the substrate 9 by the projection optical system 33.

制御部11は、光照射装置31、空間光変調器32および移動機構22に接続され、これらの構成を制御する。描画装置1では、移動機構22がステージ21を移動することにより、空間光変調器32からの光の基板9上における照射位置が移動する。また、制御部11が、移動機構22による当該照射位置の移動に同期して、空間光変調器32を制御する。これにより、基板9上の感光材料に所望のパターンが描画される。   The control unit 11 is connected to the light irradiation device 31, the spatial light modulator 32, and the moving mechanism 22, and controls these configurations. In the drawing apparatus 1, when the moving mechanism 22 moves the stage 21, the irradiation position on the substrate 9 of the light from the spatial light modulator 32 moves. Further, the control unit 11 controls the spatial light modulator 32 in synchronization with the movement of the irradiation position by the moving mechanism 22. Thereby, a desired pattern is drawn on the photosensitive material on the substrate 9.

図2および図3は、光照射装置31の構成を示す図である。図2および図3では、後述の照射光学系5の光軸J1に平行な方向をZ方向として示し、Z方向に垂直、かつ、互いに直交する方向をX方向およびY方向として示している(以下同様)。図2は、Y方向に沿って見た光照射装置31の構成を示し、図3は、X方向に沿って見た光照射装置31の構成を示す。   2 and 3 are diagrams showing the configuration of the light irradiation device 31. FIG. 2 and 3, the direction parallel to the optical axis J1 of the irradiation optical system 5 to be described later is shown as the Z direction, and the directions perpendicular to the Z direction and perpendicular to each other are shown as the X direction and the Y direction (hereinafter referred to as “the X direction”). The same). FIG. 2 shows the configuration of the light irradiation device 31 viewed along the Y direction, and FIG. 3 shows the configuration of the light irradiation device 31 viewed along the X direction.

光照射装置31は、光源部4と、照射光学系5とを備える。光源部4は、例えば、半導体レーザ(Laser Diode)である光源41と、コリメータレンズ(例えば、非球面コリメータレンズ)42とを備える。光源41から出射されるレーザ光は、コリメータレンズ42によりコリメートされる。照射光学系5は、光源部4によるレーザ光の照射位置に配置される。照射光学系5は、当該レーザ光を光軸J1に沿って照射面(図2および図3中にて符号320を付す破線にて示す。)である空間光変調器32の表面、すなわち、複数の格子要素の表面へと導く。既述のように、光照射装置31からの光は、ミラー39を介して空間光変調器32に照射されるため、実際には、光照射装置31はミラー39を構成要素として含むが、図2および図3では、図示の便宜上、ミラー39を省略している(以下同様)。   The light irradiation device 31 includes a light source unit 4 and an irradiation optical system 5. The light source unit 4 includes, for example, a light source 41 that is a semiconductor laser (Laser Diode) and a collimator lens (for example, an aspheric collimator lens) 42. Laser light emitted from the light source 41 is collimated by the collimator lens 42. The irradiation optical system 5 is disposed at a position where the light source unit 4 emits laser light. The irradiation optical system 5 is a surface of the spatial light modulator 32 that is an irradiation surface (indicated by a broken line denoted by reference numeral 320 in FIGS. 2 and 3) along the optical axis J1 of the laser light, that is, a plurality of light beams. To the surface of the lattice element. As described above, since the light from the light irradiation device 31 is irradiated to the spatial light modulator 32 via the mirror 39, the light irradiation device 31 actually includes the mirror 39 as a constituent element. In FIG. 2 and FIG. 3, the mirror 39 is omitted for convenience of illustration (the same applies hereinafter).

照射光学系5は、光路長差生成部61と、分割レンズ部62と、集光レンズ部63と、中間変倍部64と、レンズ51,52とを備える。照射光学系5では、光源部4から照射面320に向かって、レンズ51,52、光路長差生成部61、中間変倍部64、分割レンズ部62、集光レンズ部63の順にて、これらの構成が光軸J1に沿って配置される。光源部4からのコリメートされたレーザ光は、レンズ51,52を介して光路長差生成部61に光軸J1に平行に入射する。レンズ51,52は、アフォーカル光学系、具体的には、両側テレセントリック光学系を構成し、入射するレーザ光を、光軸J1に平行な平行光として光路長差生成部61に入射させる。このとき、光源部4から出射されるレーザ光の光軸J1に垂直な断面(すなわち、光軸J1に垂直な光束断面であり、以下、単に「断面」という。)が、レンズ51,52により所定の倍率にて拡大される。   The irradiation optical system 5 includes an optical path length difference generation unit 61, a split lens unit 62, a condenser lens unit 63, an intermediate zoom unit 64, and lenses 51 and 52. In the irradiation optical system 5, from the light source unit 4 toward the irradiation surface 320, the lenses 51 and 52, the optical path length difference generation unit 61, the intermediate zooming unit 64, the split lens unit 62, and the condenser lens unit 63 are arranged in this order. Is arranged along the optical axis J1. The collimated laser beam from the light source unit 4 enters the optical path length difference generation unit 61 through the lenses 51 and 52 in parallel with the optical axis J1. The lenses 51 and 52 constitute an afocal optical system, specifically, a both-side telecentric optical system, and make incident laser light enter the optical path length difference generation unit 61 as parallel light parallel to the optical axis J1. At this time, a cross section perpendicular to the optical axis J 1 of the laser light emitted from the light source unit 4 (that is, a light beam cross section perpendicular to the optical axis J 1, hereinafter simply referred to as “cross section”) is caused by the lenses 51 and 52. The image is enlarged at a predetermined magnification.

図4は、光路長差生成部61および分割レンズ部62の近傍を拡大して示す図である。光路長差生成部61は、光軸J1に垂直な方向(ここでは、X方向)に一定のピッチにて密に配列された複数の透光部610を備える。各透光部610は、(理想的には)X方向、Y方向およびZ方向に垂直な面を有するブロック状である。X方向に一列に並ぶ複数の透光部610では、X方向およびY方向の長さは同じであり、Z方向、すなわち、光軸J1に沿う方向の長さは互いに相違する。このように、複数の透光部610は互いに異なる光路長を有する。図4の光路長差生成部61では、複数の透光部610のうち(+X)側に位置する透光部610ほどZ方向の長さが小さい。複数の透光部610の光軸J1方向の長さは、必ずしもX方向に沿って順次長くなる(または、短くなる)必要はなく、任意の凹凸形状であってよい。本実施の形態では、光路長差生成部61における複数の透光部610は同じ材料にて、一繋がりの部材として形成される。光路長差生成部61では、個別に形成された複数の透光部610が互いに接合されてもよい。   FIG. 4 is an enlarged view showing the vicinity of the optical path length difference generation unit 61 and the split lens unit 62. The optical path length difference generation unit 61 includes a plurality of light transmission units 610 arranged densely at a constant pitch in a direction perpendicular to the optical axis J1 (here, the X direction). Each translucent portion 610 is (ideally) in the form of a block having a plane perpendicular to the X direction, the Y direction, and the Z direction. In the plurality of translucent portions 610 arranged in a line in the X direction, the lengths in the X direction and the Y direction are the same, and the lengths in the Z direction, that is, the direction along the optical axis J1, are different from each other. As described above, the plurality of light transmitting portions 610 have different optical path lengths. In the optical path length difference generation unit 61 of FIG. 4, the length in the Z direction is smaller as the light transmission unit 610 located on the (+ X) side among the plurality of light transmission units 610. The length of the plurality of translucent portions 610 in the optical axis J1 direction does not necessarily need to be sequentially increased (or shortened) along the X direction, and may be any uneven shape. In the present embodiment, the plurality of light transmitting parts 610 in the optical path length difference generating part 61 are formed of the same material as a continuous member. In the optical path length difference generation unit 61, a plurality of individually formed light transmission units 610 may be joined to each other.

図2の照射光学系5では、レンズ51,52を通過したレーザ光の断面のおよそ全体が、光路長差生成部61の(−Z)側の面に含まれるように、レンズ51,52による拡大倍率が調整されている。図4に示す各透光部610の(−Z)側の面である入射面611に入射する光は、当該透光部610を透過して(+Z)側の面である出射面612から出射される。   In the irradiation optical system 5 of FIG. 2, the lenses 51 and 52 are configured so that approximately the entire cross section of the laser light that has passed through the lenses 51 and 52 is included in the (−Z) side surface of the optical path length difference generation unit 61. The magnification has been adjusted. The light incident on the incident surface 611 that is the (−Z) side surface of each light transmitting portion 610 shown in FIG. 4 is transmitted through the light transmitting portion 610 and is emitted from the output surface 612 that is the (+ Z) side surface. Is done.

光路長差生成部61を通過した光は、中間変倍部64のレンズ641,642を介して分割レンズ部62に入射する。中間変倍部64は、アフォーカル光学系、具体的には、両側テレセントリック光学系を構成し、光軸J1に平行な平行光として入射する光を、光軸J1に平行な平行光として分割レンズ部62に入射させる。このとき、光路長差生成部61から出射される光の光軸J1に垂直な断面が、中間変倍部64により所定の倍率にて縮小される。   The light that has passed through the optical path length difference generation unit 61 enters the split lens unit 62 via the lenses 641 and 642 of the intermediate zoom unit 64. The intermediate zooming unit 64 constitutes an afocal optical system, specifically, a both-side telecentric optical system, and splits incident light as parallel light parallel to the optical axis J1 as parallel light parallel to the optical axis J1. The light is incident on the part 62. At this time, the cross section perpendicular to the optical axis J1 of the light emitted from the optical path length difference generation unit 61 is reduced by the intermediate magnification unit 64 at a predetermined magnification.

分割レンズ部62は、光軸J1に垂直な方向(ここでは、X方向)に一定のピッチにて密に配列された複数のレンズ620(以下、「要素レンズ620」という。)を備える。図4の例では、分割レンズ部62における要素レンズ620の個数は、光路長差生成部61における透光部610の個数と同じである。要素レンズ620の配列ピッチは、透光部610の配列ピッチよりも小さい。各要素レンズ620は、Y方向に長いブロック状であり、(−Z)側(光路長差生成部61側)に位置する側面である第1レンズ面621と、(+Z)側(集光レンズ部63側)に位置する側面である第2レンズ面622とを有する。Y方向に沿って見た場合に、第1レンズ面621は、(−Z)側に突出する凸状であり、第2レンズ面622は、(+Z)側に突出する凸状である。X方向に沿って見た場合に、各要素レンズ620の形状は矩形である。このように、要素レンズ620はX方向のみにパワーを有するシリンドリカルレンズであり、分割レンズ部62は、いわゆるシリンドリカルレンズアレイ(または、シリンドリカルフライアイレンズ)である。   The split lens unit 62 includes a plurality of lenses 620 (hereinafter referred to as “element lenses 620”) densely arranged at a constant pitch in a direction perpendicular to the optical axis J1 (here, the X direction). In the example of FIG. 4, the number of element lenses 620 in the split lens unit 62 is the same as the number of light transmitting units 610 in the optical path length difference generation unit 61. The arrangement pitch of the element lenses 620 is smaller than the arrangement pitch of the light transmitting parts 610. Each element lens 620 has a long block shape in the Y direction, and a first lens surface 621 that is a side surface located on the (−Z) side (optical path length difference generation unit 61 side) and the (+ Z) side (condensing lens). 2nd lens surface 622 which is a side surface located in the part 63 side). When viewed along the Y direction, the first lens surface 621 has a convex shape protruding toward the (−Z) side, and the second lens surface 622 has a convex shape protruding toward the (+ Z) side. When viewed along the X direction, the shape of each element lens 620 is rectangular. Thus, the element lens 620 is a cylindrical lens having power only in the X direction, and the split lens unit 62 is a so-called cylindrical lens array (or cylindrical fly-eye lens).

第1レンズ面621および第2レンズ面622は、光軸J1に垂直な面に対して対称形状である。第1レンズ面621は、第2レンズ面622の焦点に配置され、第2レンズ面622は、第1レンズ面621の焦点に配置される。すなわち、第1レンズ面621および第2レンズ面622の焦点距離は同じである。X方向に積層された複数の要素レンズ620は、一繋がりの部材として形成されてもよく、個別に形成された複数の要素レンズ620が互いに接合されてもよい。   The first lens surface 621 and the second lens surface 622 are symmetrical with respect to a surface perpendicular to the optical axis J1. The first lens surface 621 is disposed at the focal point of the second lens surface 622, and the second lens surface 622 is disposed at the focal point of the first lens surface 621. That is, the focal lengths of the first lens surface 621 and the second lens surface 622 are the same. The plurality of element lenses 620 stacked in the X direction may be formed as a continuous member, or the plurality of element lenses 620 formed individually may be joined to each other.

既述のように、光路長差生成部61と分割レンズ部62との間には、縮小光学系を構成する中間変倍部64が設けられる。また、中間変倍部64による縮小倍率Mは、分割レンズ部62における要素レンズ620の配列ピッチR1を、光路長差生成部61における透光部610の配列ピッチP1にて割った値と等しい(すなわち、(M=R1/P1))。したがって、複数の透光部610を通過した複数の光束(光線束)が、中間変倍部64を介して複数の要素レンズ620にそれぞれ入射する。このように、中間変倍部64は、各透光部610を通過する光束を、その断面積を変更しつつ対応する要素レンズ620に入射させる。中間変倍部64における倍率Mは、2つのレンズ641,642の焦点距離をそれぞれf1,f2として、(M=f2/f1)となる。なお、光路長差生成部61では、分割レンズ部62における要素レンズ620の個数よりも1つだけ少ない個数の透光部610が設けられてもよい。この場合、これらの透光部610を通過した複数の光束、および、いずれの透光部610も通過しない光束が、複数の要素レンズ620にそれぞれ入射する。   As described above, between the optical path length difference generating unit 61 and the split lens unit 62, the intermediate zooming unit 64 constituting the reduction optical system is provided. Further, the reduction magnification M by the intermediate zooming unit 64 is equal to a value obtained by dividing the arrangement pitch R1 of the element lenses 620 in the divided lens unit 62 by the arrangement pitch P1 of the light transmitting units 610 in the optical path length difference generation unit 61 ( That is, (M = R1 / P1)). Accordingly, a plurality of light beams (light bundles) that have passed through the plurality of light transmitting portions 610 are incident on the plurality of element lenses 620 via the intermediate magnification changing portion 64, respectively. In this way, the intermediate magnification unit 64 causes the light beam passing through each light transmitting unit 610 to enter the corresponding element lens 620 while changing its cross-sectional area. The magnification M in the intermediate zoom unit 64 is (M = f2 / f1), where the focal lengths of the two lenses 641 and 642 are f1 and f2, respectively. In the optical path length difference generation unit 61, the number of light transmission units 610 that is one less than the number of element lenses 620 in the split lens unit 62 may be provided. In this case, a plurality of light beams that have passed through these light transmitting portions 610 and a light beam that has not passed through any of the light transmitting portions 610 are incident on the plurality of element lenses 620, respectively.

図4に示すようにY方向に沿って見た場合に、分割レンズ部62へと入射する光は複数の要素レンズ620にてX方向に関して分割される。このとき、複数の要素レンズ620にはレンズ642からの平行光が入射し、分割された光(複数の光束のそれぞれ)は、主光線が光軸J1に平行となるように第2レンズ面622から出射される。各要素レンズ620から出射された光束は拡がりつつ(発散しつつ)、図2に示す集光レンズ部63へと向かう。   As shown in FIG. 4, when viewed along the Y direction, the light incident on the split lens unit 62 is split in the X direction by a plurality of element lenses 620. At this time, parallel light from the lens 642 is incident on the plurality of element lenses 620, and the split light (each of the plurality of light beams) of the second lens surface 622 is such that the principal ray is parallel to the optical axis J1. It is emitted from. The light beams emitted from the element lenses 620 are spread (diverged) and travel toward the condenser lens unit 63 shown in FIG.

集光レンズ部63は、コンデンサレンズ631を有する。コンデンサレンズ631は、その焦点距離だけ複数の要素レンズ620の第2レンズ面622から光軸J1に沿って離れた位置に配置される。換言すると、各要素レンズ620の第2レンズ面622は、コンデンサレンズ631の前側焦点面上に配置される。また、光軸J1上に配置される照射面320は、コンデンサレンズ631の焦点距離だけ、コンデンサレンズ631から光軸J1に沿って離れた位置に配置される。すなわち、照射面320は、コンデンサレンズ631の後側焦点面と一致する。   The condenser lens unit 63 has a condenser lens 631. The condenser lens 631 is disposed at a position separated from the second lens surfaces 622 of the plurality of element lenses 620 along the optical axis J1 by the focal length. In other words, the second lens surface 622 of each element lens 620 is disposed on the front focal plane of the condenser lens 631. The irradiation surface 320 disposed on the optical axis J1 is disposed at a position separated from the condenser lens 631 along the optical axis J1 by the focal length of the condenser lens 631. That is, the irradiation surface 320 coincides with the rear focal plane of the condenser lens 631.

複数の要素レンズ620から出射された複数の光束は、コンデンサレンズ631により平行光とされ、コンデンサレンズ631の後側焦点面において重畳される。すなわち、複数の要素レンズ620からの光(複数の光束)の照射領域50が全体的に重ねられる。図2および図3では、照射領域50を太い実線にて示しており、照射領域50は、X方向に関して一定の幅を有する。既述のように、複数の要素レンズ620から出射される複数の光束は、互いに異なる透光部610を通過しているため、光路長差生成部61と照射面320との間において複数の光束に光路長差が生じる。したがって、複数の要素レンズ620にて分割された光の干渉により、照射面320において干渉縞が生じることが抑制(または防止)される。すなわち、図5の上段に示すように、照射面320上においてX方向における光の強度分布が均一となる。   The plurality of light beams emitted from the plurality of element lenses 620 are converted into parallel light by the condenser lens 631 and superimposed on the rear focal plane of the condenser lens 631. That is, the irradiation areas 50 of the light (plural light beams) from the plurality of element lenses 620 are overlapped as a whole. 2 and 3, the irradiation region 50 is indicated by a thick solid line, and the irradiation region 50 has a certain width with respect to the X direction. As described above, since the plurality of light beams emitted from the plurality of element lenses 620 pass through different light transmission units 610, a plurality of light beams are generated between the optical path length difference generation unit 61 and the irradiation surface 320. An optical path length difference occurs. Therefore, interference fringes are suppressed (or prevented) from occurring on the irradiation surface 320 due to interference of light divided by the plurality of element lenses 620. That is, as shown in the upper part of FIG. 5, the light intensity distribution in the X direction is uniform on the irradiation surface 320.

複数の透光部610のうちの2つの透光部610の各組合せでは、当該2つの透光部610を通過する光束の光路長の差が、光源部4から出射されるレーザ光の可干渉距離以上であることが好ましい。光路長差生成部61の屈折率をn、当該2つの透光部610の光軸J1方向の長さの差をdとすると、当該2つの透光部610を通過する光束の光路長の差は((n−1)d)として表される。なお、2つの透光部610の各組合せを通過する光の光路長の差が、光源部4から出射されるレーザ光の可干渉距離未満であっても、比較的長い距離(例えば、可干渉距離の1/2以上)であれば、干渉縞の影響はある程度低減される。   In each combination of two light transmitting portions 610 among the plurality of light transmitting portions 610, the difference in the optical path length of the light flux passing through the two light transmitting portions 610 is the coherence of the laser light emitted from the light source portion 4. It is preferable that it is more than a distance. If the refractive index of the optical path length difference generation unit 61 is n and the difference in the length of the two light transmission parts 610 in the optical axis J1 direction is d, the difference in the optical path lengths of the light beams passing through the two light transmission parts 610 Is represented as ((n-1) d). Even if the difference in the optical path length of the light passing through each combination of the two light transmitting portions 610 is less than the coherent distance of the laser light emitted from the light source unit 4, a relatively long distance (for example, coherent If the distance is 1/2 or more of the distance, the influence of the interference fringes is reduced to some extent.

図3に示すようにX方向に沿って見た場合に、光路長差生成部61から中間変倍部64を介して分割レンズ部62へと入射する光は、平行光のままで複数の要素レンズ620を通過してコンデンサレンズ631へと導かれる。そして、コンデンサレンズ631から出射される光は、コンデンサレンズ631の後側焦点面(照射面320)上において集光する。したがって、照射面320において、各要素レンズ620からの光の照射領域50は、X方向に伸びるライン状となる。これにより、複数の要素レンズ620を通過した光の集合であって、照射面320上における断面がX方向に伸びるライン状となるライン照明光が得られる。図5の下段では、Y方向におけるライン照明光の強度分布を示している。   As shown in FIG. 3, when viewed along the X direction, the light incident on the split lens unit 62 from the optical path length difference generation unit 61 via the intermediate zoom unit 64 remains as parallel light and includes a plurality of elements. The light passes through the lens 620 and is guided to the condenser lens 631. The light emitted from the condenser lens 631 is collected on the rear focal plane (irradiation surface 320) of the condenser lens 631. Therefore, on the irradiation surface 320, the irradiation region 50 of the light from each element lens 620 has a line shape extending in the X direction. As a result, line illumination light that is a collection of light that has passed through the plurality of element lenses 620 and has a linear shape with a cross section on the irradiation surface 320 extending in the X direction is obtained. The lower part of FIG. 5 shows the intensity distribution of the line illumination light in the Y direction.

ここで、レンズ51,52および中間変倍部64を省いた比較例の照射光学系について述べる。図6は、比較例の照射光学系91の構成を示す図である。比較例の照射光学系91では、照射光学系5と同様に、レーザ光の経路において分割レンズ部93が光路長差生成部92よりも照射面側に配置されるが、光路長差生成部92の各透光部920を通過した光束がそのままの大きさで分割レンズ部93に照射される。したがって、光路長差生成部92における透光部920の配列ピッチP2を、分割レンズ部93におけるレンズ930の配列ピッチR1と等しくする必要がある(すなわち、(P2=R1))。小型の分割レンズ部はフォトリソグラフィを利用して高精度に作製することが可能であるが、光軸方向における複数の透光部の長さが互いに異なる光路長差生成部については、フォトリソグラフィを利用することが困難である。また、機械加工にて小型の光路長差生成部を高精度に作製するのも容易ではない。   Here, an irradiation optical system of a comparative example in which the lenses 51 and 52 and the intermediate zoom unit 64 are omitted will be described. FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an irradiation optical system 91 of a comparative example. In the irradiation optical system 91 of the comparative example, as in the irradiation optical system 5, the split lens unit 93 is disposed on the irradiation surface side of the optical path length generation unit 92 in the laser beam path. The light beams that have passed through the respective light transmitting portions 920 are irradiated to the split lens portion 93 with the same size. Therefore, it is necessary to make the arrangement pitch P2 of the light transmitting parts 920 in the optical path length difference generation unit 92 equal to the arrangement pitch R1 of the lenses 930 in the divided lens part 93 (that is, (P2 = R1)). A small split lens can be manufactured with high precision using photolithography, but for optical path length difference generating units in which the lengths of a plurality of light transmitting portions in the optical axis direction are different from each other, photolithography is used. It is difficult to use. In addition, it is not easy to manufacture a small optical path length difference generation unit with high precision by machining.

これに対し、図2の光照射装置31では、レーザ光の経路において光路長差生成部61と分割レンズ部62との間に、縮小倍率M(ただし、(M<1))の中間変倍部64が配置される。これにより、光路長差生成部61における透光部610の配列ピッチP1を、分割レンズ部62における要素レンズ620の配列ピッチR1の(1/M)倍とすることができ、比較例の照射光学系91における透光部920の配列ピッチP2よりも大きくすることができる。実際には、中間変倍部64の縮小倍率Mはレンズの選択により調整可能であるため、透光部610の配列ピッチP1は、要素レンズ620の配列ピッチR1の制約を受けることなく、作製条件等に合わせて任意に設定することが可能である。これにより、光照射装置31の設計の自由度を高くすることができる。以上のように、光照射装置31では、透光部610の配列方向に関して、光路長差生成部61を分割レンズ部62に比べて大きくすることができ、光路長差生成部61を容易に作製することが可能となる。   On the other hand, in the light irradiation device 31 of FIG. 2, the intermediate magnification of the reduction magnification M (where (M <1)) is provided between the optical path length difference generation unit 61 and the split lens unit 62 in the laser beam path. Part 64 is arranged. As a result, the arrangement pitch P1 of the translucent sections 610 in the optical path length difference generation section 61 can be (1 / M) times the arrangement pitch R1 of the element lenses 620 in the split lens section 62, and the irradiation optics of the comparative example It can be made larger than the arrangement pitch P <b> 2 of the light transmitting portions 920 in the system 91. Actually, since the reduction ratio M of the intermediate zooming portion 64 can be adjusted by selecting a lens, the arrangement pitch P1 of the light transmitting portions 610 is not limited by the arrangement pitch R1 of the element lenses 620, and the production conditions It is possible to set arbitrarily according to the above. Thereby, the freedom degree of design of the light irradiation apparatus 31 can be made high. As described above, in the light irradiation device 31, the optical path length difference generation unit 61 can be made larger than the divided lens unit 62 with respect to the arrangement direction of the light transmitting units 610, and the optical path length difference generation unit 61 is easily manufactured. It becomes possible to do.

ここで、光源部4から出射されるレーザ光の断面のX方向の幅が分割レンズ部62のX方向の幅と等しい場合を想定する。この場合、光源部4から出射されるレーザ光の断面のX方向の幅W2(図6参照)を(1/M)倍に拡大して、光路長差生成部61のX方向の幅W1(図4参照)とする(すなわち、(W1=(1/M)・W2))レンズ51,52が、図2の光照射装置31のように、光源部4と光路長差生成部61との間に必要となる。次に、このようなレンズ51,52を省いた光照射装置31について述べる。   Here, it is assumed that the X-direction width of the cross section of the laser light emitted from the light source unit 4 is equal to the X-direction width of the split lens unit 62. In this case, the width W2 (see FIG. 6) in the X direction of the cross section of the laser light emitted from the light source unit 4 is enlarged by (1 / M) times, and the width W1 in the X direction of the optical path length difference generation unit 61 ( 4) (that is, (W1 = (1 / M) · W2)), the lenses 51 and 52 are arranged between the light source unit 4 and the optical path length difference generation unit 61 like the light irradiation device 31 of FIG. Needed in between. Next, the light irradiation device 31 in which such lenses 51 and 52 are omitted will be described.

図7および図8は、光照射装置31の他の例を示す図である。図7は、Y方向に沿って見た光照射装置31の構成を示し、図8は、X方向に沿って見た光照射装置31の構成を示す。図7および図8に示す光照射装置31では、図2および図3の光照射装置31と比較して、レンズ51,52が省かれるとともに、偏光ビームスプリッタ55、1/4波長板56および反射部65が追加される。他の構成は、図2および図3の光照射装置31と同様であり、同じ構成に同じ符号を付す。   7 and 8 are diagrams showing another example of the light irradiation device 31. FIG. FIG. 7 shows the configuration of the light irradiation device 31 viewed along the Y direction, and FIG. 8 shows the configuration of the light irradiation device 31 viewed along the X direction. In the light irradiation device 31 shown in FIGS. 7 and 8, the lenses 51 and 52 are omitted and the polarization beam splitter 55, the quarter wavelength plate 56, and the reflection are omitted as compared with the light irradiation device 31 in FIGS. Part 65 is added. Other configurations are the same as those of the light irradiation device 31 of FIGS. 2 and 3, and the same components are denoted by the same reference numerals.

図7および図8の光照射装置31では、(−Z)側から(+Z)方向に向かって、反射部65、光路長差生成部61、中間変倍部64のレンズ642,641、1/4波長板56、偏光ビームスプリッタ55、分割レンズ部62、集光レンズ部63の順にて、これらの構成が並ぶ。また、光源部4は、偏光ビームスプリッタ55の(+X)側に配置される。偏光ビームスプリッタ55は、p偏光成分とs偏光成分とを分離するものであり、光源部4から出射されたレーザ光が偏光ビームスプリッタ55に入射する。偏光ビームスプリッタ55に入射する当該レーザ光のほとんどはs偏光成分であり、当該レーザ光は偏光ビームスプリッタ55にて反射して1/4波長板56に向かう。1/4波長板56では、直線偏光であるレーザ光が円偏光に変換され、中間変倍部64のレンズ641に入射する。中間変倍部64では、(+Z)側から入射する光が、その断面が拡大されて(−Z)方向に出射される。中間変倍部64では、両側テレセントリック光学系が構成されるため、レーザ光は光軸J1に平行な平行光の状態で光路長差生成部61に入射する。   7 and 8, the lenses 642, 641, 1 / of the reflection unit 65, the optical path length difference generation unit 61, and the intermediate magnification unit 64 from the (−Z) side toward the (+ Z) direction. These components are arranged in the order of the four-wavelength plate 56, the polarization beam splitter 55, the split lens unit 62, and the condenser lens unit 63. The light source unit 4 is disposed on the (+ X) side of the polarization beam splitter 55. The polarization beam splitter 55 separates the p-polarization component and the s-polarization component, and the laser light emitted from the light source unit 4 enters the polarization beam splitter 55. Most of the laser light incident on the polarization beam splitter 55 is an s-polarized component, and the laser light is reflected by the polarization beam splitter 55 and travels toward the quarter wavelength plate 56. In the quarter-wave plate 56, the laser light that is linearly polarized light is converted into circularly polarized light, and is incident on the lens 641 of the intermediate zoom unit 64. In the intermediate zoom unit 64, the light incident from the (+ Z) side is expanded in cross section and emitted in the (−Z) direction. Since the intermediate zoom unit 64 is configured as a double-sided telecentric optical system, the laser light is incident on the optical path length difference generation unit 61 in the state of parallel light parallel to the optical axis J1.

各透光部610の(+Z)側の面である入射面611に入射した光束は、当該透光部610を透過して(−Z)側の面である出射面612から出射される。光束は光軸J1に沿って反射部65のミラー651へと向かう。ミラー651の反射面は光軸J1に垂直であり、当該光束は、同じ経路を戻るようにミラー651により折り返され(すなわち、進行方向が180度回転され)、同じ出射面612に入射する。各透光部610の出射面612に入射した光束は、当該透光部610を透過し、入射面611から中間変倍部64に向けて出射される。   The light beam incident on the incident surface 611 which is the (+ Z) side surface of each light transmitting portion 610 is transmitted through the light transmitting portion 610 and is emitted from the emission surface 612 which is the (−Z) side surface. The light beam travels along the optical axis J1 toward the mirror 651 of the reflecting portion 65. The reflection surface of the mirror 651 is perpendicular to the optical axis J1, and the light flux is folded back by the mirror 651 so that it returns along the same path (that is, the traveling direction is rotated by 180 degrees) and enters the same exit surface 612. The light beam incident on the exit surface 612 of each light transmitting portion 610 passes through the light transmitting portion 610 and exits from the entrance surface 611 toward the intermediate magnification varying portion 64.

中間変倍部64では、(−Z)側から入射する光が、その断面が縮小されて(+Z)方向に出射され、1/4波長板56に入射する。1/4波長板56では、円偏光である光が直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ55に入射する光のほとんどがp偏光成分となる。当該光は偏光ビームスプリッタ55を透過し、分割レンズ部62に入射する。図7の光照射装置31においても、複数の透光部610を通過した複数の光束が、縮小光学系を構成する中間変倍部64を介して複数の要素レンズ620にそれぞれ入射する。複数の要素レンズ620から出射される光は、コンデンサレンズ631に入射し、複数の要素レンズ620からの光の照射領域50が照射面320上にて重ねられる。   In the intermediate zoom unit 64, the light incident from the (−Z) side is reduced in cross section, emitted in the (+ Z) direction, and incident on the quarter-wave plate 56. In the quarter-wave plate 56, circularly polarized light is converted into linearly polarized light, and most of the light incident on the polarizing beam splitter 55 becomes a p-polarized component. The light passes through the polarization beam splitter 55 and enters the split lens unit 62. Also in the light irradiation device 31 of FIG. 7, the plurality of light beams that have passed through the plurality of light transmitting units 610 are incident on the plurality of element lenses 620 via the intermediate magnification unit 64 that constitutes the reduction optical system. The light emitted from the plurality of element lenses 620 enters the condenser lens 631, and the irradiation areas 50 of the light from the plurality of element lenses 620 are superimposed on the irradiation surface 320.

以上に説明したように、図7の光照射装置31では、偏光ビームスプリッタ55と反射部65との間の光の往復における往路において、図2のレンズ51,52の機能が中間変倍部64により実現される。これにより、上記レンズ51,52を省いて、光照射装置31のZ方向の全長を短くすることができる。また、上記光の往復における復路において、光路長差生成部61を通過した光が、中間変倍部64により、その断面が縮小されて分割レンズ部62に導かれる。これにより、透光部610の配列方向に関して、光路長差生成部61を分割レンズ部62に比べて大きくすることができ、光路長差生成部61を容易に作製することができる。さらに、光路長差生成部61において、複数の透光部610の複数の出射面612から出射される光が反射部65により折り返され、複数の出射面612にそれぞれ入射する。このように、各透光部610を通過した光束が、反射部65を介して当該透光部610に再度入射することにより、複数の透光部610を通過する複数の光束における光路長差を大きくすることができる。換言すると、光路長差生成部61の光軸J1方向の長さを短くすることができる。   As described above, in the light irradiation device 31 in FIG. 7, the functions of the lenses 51 and 52 in FIG. 2 function as the intermediate magnification unit 64 in the forward and backward paths of light between the polarization beam splitter 55 and the reflection unit 65. It is realized by. Thereby, the said lenses 51 and 52 are abbreviate | omitted and the full length of the Z direction of the light irradiation apparatus 31 can be shortened. Further, in the return path in the round trip of the light, the light that has passed through the optical path length difference generation unit 61 is guided to the split lens unit 62 by the intermediate magnification unit 64 with its cross section reduced. Thereby, the optical path length difference generation unit 61 can be made larger than the split lens unit 62 with respect to the arrangement direction of the light transmitting units 610, and the optical path length difference generation unit 61 can be easily manufactured. Further, in the optical path length difference generation unit 61, the light emitted from the plurality of emission surfaces 612 of the plurality of light transmission units 610 is folded back by the reflection unit 65 and is incident on the plurality of emission surfaces 612. As described above, the light beams that have passed through the respective light transmitting portions 610 are incident again on the light transmitting portions 610 via the reflecting portions 65, so that the optical path length differences among the plurality of light beams that pass through the plurality of light transmitting portions 610 are reduced. Can be bigger. In other words, the length of the optical path length difference generation unit 61 in the optical axis J1 direction can be shortened.

なお、図7の光照射装置31では、偏光ビームスプリッタ55および1/4波長板56を用いることにより、光量の損失を比較的少なくすることが可能であるが、光照射装置31の設計によっては、ハーフミラー等他のビームスプリッタが用いられてもよい。また、1/4波長板56は、偏光ビームスプリッタ55と反射部65との間における任意の位置に配置可能である。偏光ビームスプリッタ55および1/4波長板56を用いる他の光照射装置において同様である。   In the light irradiation device 31 of FIG. 7, it is possible to relatively reduce the loss of light amount by using the polarization beam splitter 55 and the quarter wavelength plate 56, but depending on the design of the light irradiation device 31. Other beam splitters such as a half mirror may be used. In addition, the quarter wavelength plate 56 can be disposed at an arbitrary position between the polarization beam splitter 55 and the reflection unit 65. The same applies to other light irradiation apparatuses using the polarization beam splitter 55 and the quarter-wave plate 56.

図9は、光路長差生成部61を示す斜視図である。図9では、一の透光部610の入射面611および出射面612に平行斜線を付している。光路長差生成部61の作製における精度によっては、透光部610の入射面611および出射面612の平行度が透光部610毎にばらつくことがある。   FIG. 9 is a perspective view showing the optical path length difference generation unit 61. In FIG. 9, parallel oblique lines are attached to the incident surface 611 and the exit surface 612 of one translucent portion 610. Depending on the accuracy in manufacturing the optical path length difference generation unit 61, the parallelism of the incident surface 611 and the exit surface 612 of the light transmitting unit 610 may vary from one light transmitting unit 610 to another.

図10は、光照射装置31を簡略化して示す図であり、X方向に沿って見た光照射装置31の一部を示す。図10では、光路長差生成部61と集光レンズ部63のコンデンサレンズ631との間に設けられる構成要素を省略している。例えば、図10中に破線にて示すように、透光部610の入射面611および出射面612が互いに平行である場合には、当該透光部610の出射面612から出射される光束は、照射面320上において符号A1を付す位置に集光する。一方、図10中に実線にて示すように、透光部610の出射面612が入射面611に対して傾いている(入射面611および出射面612が平行でない)場合には、当該透光部610の出射面612から出射される光束は、照射面320上において符号A2を付す位置に集光する。   FIG. 10 is a diagram showing the light irradiation device 31 in a simplified manner, and shows a part of the light irradiation device 31 viewed along the X direction. In FIG. 10, components provided between the optical path length difference generation unit 61 and the condenser lens 631 of the condenser lens unit 63 are omitted. For example, as indicated by a broken line in FIG. 10, when the incident surface 611 and the exit surface 612 of the light transmitting portion 610 are parallel to each other, the light flux emitted from the exit surface 612 of the light transmitting portion 610 is The light is condensed on the irradiation surface 320 at a position denoted by reference numeral A1. On the other hand, as shown by a solid line in FIG. 10, when the exit surface 612 of the translucent part 610 is inclined with respect to the entrance surface 611 (the entrance surface 611 and the exit surface 612 are not parallel), The light beam emitted from the emission surface 612 of the unit 610 is collected on the irradiation surface 320 at a position denoted by reference numeral A2.

ここで、X方向に沿って見た場合において、入射面611に対する出射面612の傾き角(以下、単に「平行度」という。)をθ、光路長差生成部61の屈折率をn、コンデンサレンズ631の焦点距離をfcとすると、(fc・tan((n−1)θ))だけ、照射面320上の集光位置が理想的な位置A1からY方向にずれてしまう。仮に、全ての透光部610における平行度が同じである場合には、各透光部610を通過した光束の集光位置が、同じ距離だけ理想的な位置A1からずれる。しかしながら、実際には、全ての透光部610における平行度を0または一様な値にすることは困難であり、ある程度の平行度のばらつきが生じる。したがって、透光部610毎に照射領域のY方向の位置(すなわち、ライン状の照射領域の短軸方向の位置)がずれてしまい、照射面320上におけるライン照明光のY方向の幅が太くなる。よって、複数の透光部610における平行度のばらつきが大きくなると、描画装置1におけるパターンの描画精度が低下する虞がある。次に、複数の透光部610における平行度のばらつきの影響を抑制する手法について述べる。   Here, when viewed along the X direction, the inclination angle of the exit surface 612 with respect to the entrance surface 611 (hereinafter simply referred to as “parallelism”) is θ, the refractive index of the optical path length difference generation unit 61 is n, and the capacitor If the focal length of the lens 631 is fc, the condensing position on the irradiation surface 320 is shifted from the ideal position A1 in the Y direction by (fc · tan ((n−1) θ)). If the parallelism in all the translucent parts 610 is the same, the condensing position of the light beam that has passed through each translucent part 610 is shifted from the ideal position A1 by the same distance. However, in practice, it is difficult to set the parallelism in all the light transmitting portions 610 to 0 or a uniform value, and a certain degree of variation in parallelism occurs. Therefore, the position in the Y direction of the irradiation region (that is, the position in the short axis direction of the line-shaped irradiation region) is shifted for each light transmitting portion 610, and the width of the line illumination light on the irradiation surface 320 in the Y direction is large. Become. Therefore, when the variation in parallelism among the plurality of light transmitting units 610 increases, the pattern drawing accuracy in the drawing apparatus 1 may decrease. Next, a method for suppressing the influence of variations in parallelism in the plurality of light transmitting portions 610 will be described.

図11および図12は、光照射装置31の他の例を示す図である。図11は、Y方向に沿って見た光照射装置31の構成を示し、図12は、X方向に沿って見た光照射装置31の構成を示す。図11および図12に示す光照射装置31では、図7および図8の光照射装置31におけるミラー651に代えて直角プリズム652が設けられる。他の構成は、図7および図8の光照射装置31と同様であり、同じ構成に同じ符号を付す。   11 and 12 are diagrams illustrating another example of the light irradiation device 31. FIG. FIG. 11 shows the configuration of the light irradiation device 31 viewed along the Y direction, and FIG. 12 shows the configuration of the light irradiation device 31 viewed along the X direction. In the light irradiation device 31 shown in FIGS. 11 and 12, a right-angle prism 652 is provided instead of the mirror 651 in the light irradiation device 31 of FIGS. Other configurations are the same as those of the light irradiation device 31 of FIGS. 7 and 8, and the same reference numerals are given to the same configurations.

図12に示すように、直角プリズム652では、90度をなす2つの面652a,652bがY方向に並び、これらの面652a,652bは、光軸J1に対して共に45度だけ傾く。図11に示す透光部610を透過して出射面612から出射される光線は、図12に示す直角プリズム652において2つの面652a,652bの一方にて反射して他方の面に向かい、当該他方の面にてさらに反射して当該透光部610へと入射する。実際には、X方向に沿って見た場合に、各透光部610の出射面612から出射される光束の全体は、入射面611および出射面612の平行度に応じて光軸J1に対して傾斜した経路(平行度が0の場合は光軸J1に平行な経路)に沿って直角プリズム652に入射し、同じ経路を戻って当該透光部610の出射面612に入射する。したがって、中間変倍部64のレンズ642から光軸J1に平行に各透光部610の入射面611に入射する光束は、直角プリズム652を経由し、当該入射面611からレンズ642に向けて光軸J1に平行に出射される。   As shown in FIG. 12, in the right-angle prism 652, two surfaces 652a and 652b forming 90 degrees are aligned in the Y direction, and both the surfaces 652a and 652b are inclined by 45 degrees with respect to the optical axis J1. A light beam transmitted through the light transmitting portion 610 shown in FIG. 11 and emitted from the emission surface 612 is reflected by one of the two surfaces 652a and 652b in the right-angle prism 652 shown in FIG. The light is further reflected on the other surface and enters the light transmitting portion 610. Actually, when viewed along the X direction, the entire luminous flux emitted from the exit surface 612 of each light transmitting portion 610 is relative to the optical axis J1 according to the parallelism of the entrance surface 611 and the exit surface 612. Then, the light enters the right-angle prism 652 along the inclined path (the path parallel to the optical axis J1 when the parallelism is 0), and returns to the exit surface 612 of the translucent portion 610 along the same path. Therefore, the light beam incident on the incident surface 611 of each light transmitting unit 610 in parallel with the optical axis J1 from the lens 642 of the intermediate magnification varying unit 64 passes through the right-angle prism 652 and travels from the incident surface 611 toward the lens 642. The light is emitted parallel to the axis J1.

このように、図12に示す光照射装置31では、反射部65が、各透光部610の出射面612から出射される光を、当該光の出射方向に平行に当該出射面612に入射させる。これにより、複数の透光部610における平行度がばらつく場合であっても、複数の透光部610から中間変倍部64側へと出射される複数の光束の光軸J1に対する傾き(X方向に沿って見た場合の傾き)を、中間変倍部64から光路長差生成部61への入射時における傾き(理想的には、光軸J1に平行)に一致させることができる。その結果、複数の透光部610を通過した複数の光束の照射面320上における集光位置(X方向に沿って見た場合の集光位置)のY方向のずれを抑制し、照射面320上におけるライン照明光のY方向の幅の太りを抑制することができる。なお、反射部65では、直角プリズム652に代えて、互いになす角度が90度の2枚の平面ミラー等が用いられてよい。   Thus, in the light irradiation apparatus 31 shown in FIG. 12, the reflection part 65 makes the light radiate | emitted from the output surface 612 of each translucent part 610 inject into the said output surface 612 in parallel with the output direction of the said light. . Thereby, even if the parallelism in the plurality of light transmitting portions 610 varies, the inclinations (X direction) of the plurality of light beams emitted from the plurality of light transmitting portions 610 toward the intermediate magnification varying portion 64 side with respect to the optical axis J1. Can be made to coincide with the inclination (ideally, parallel to the optical axis J1) at the time of incidence from the intermediate zoom unit 64 to the optical path length difference generator 61. As a result, the deviation in the Y direction of the condensing position (condensing position when viewed along the X direction) on the irradiation surface 320 of the plurality of light fluxes that have passed through the plurality of light transmitting portions 610 is suppressed, and the irradiation surface 320. It is possible to suppress an increase in the width of the line illumination light in the Y direction. In the reflecting section 65, instead of the right-angle prism 652, two plane mirrors having an angle of 90 degrees with each other may be used.

ところで、図12に示す光照射装置31のように、反射部65において直角プリズム652を用いる場合、各透光部610から反射部65に向けて出射される光束が面652aにて最初に反射する光線群と、面652bにて最初に反射する光線群とに分割される。したがって、直角プリズム652において面652aと面652bとのなす角度が90度からずれている場合、これらの光線群の照射面320上における集光位置がY方向にずれてしまう。次に、各透光部610から出射される光束を分割することなく、複数の透光部610における平行度のばらつきの影響を抑制する手法について述べる。   By the way, when using the right-angle prism 652 in the reflection part 65 like the light irradiation apparatus 31 shown in FIG. 12, the light beam radiate | emitted from each light transmission part 610 toward the reflection part 65 reflects on the surface 652a first. It is divided into a light beam group and a light beam group that is first reflected by the surface 652b. Therefore, when the angle formed by the surface 652a and the surface 652b is deviated from 90 degrees in the right-angle prism 652, the condensing position on the irradiation surface 320 of these light ray groups is deviated in the Y direction. Next, a method for suppressing the influence of the variation in parallelism in the plurality of light transmitting parts 610 without dividing the light beam emitted from each light transmitting part 610 will be described.

図13および図14は、光照射装置31の他の例を示す図である。図13は、Y方向に沿って見た光照射装置31の構成を示し、図14は、X方向に沿って見た光照射装置31の構成を示す。図13および図14に示す光照射装置31では、図7および図8の光照射装置31(並びに、図11および図12の光照射装置31)と比較して、1/4波長板56が省かれるとともに反射部65の構成が相違する。他の構成は、図7および図8の光照射装置31と同様であり、同じ構成に同じ符号を付す。   13 and 14 are diagrams showing another example of the light irradiation device 31. FIG. FIG. 13 shows the configuration of the light irradiation device 31 viewed along the Y direction, and FIG. 14 shows the configuration of the light irradiation device 31 viewed along the X direction. In the light irradiation device 31 shown in FIGS. 13 and 14, the quarter wavelength plate 56 is omitted as compared with the light irradiation device 31 in FIGS. 7 and 8 (and the light irradiation device 31 in FIGS. 11 and 12). In addition, the configuration of the reflecting portion 65 is different. Other configurations are the same as those of the light irradiation device 31 of FIGS. 7 and 8, and the same reference numerals are given to the same configurations.

反射部65は、偏光ビームスプリッタ653と、3個のミラー654a,654b,654cと、1/2波長板655とを備える。偏光ビームスプリッタ653は、光路長差生成部61の(−Z)側に配置され、光路長差生成部61から入射する光のs偏光成分を(−Y)方向へと反射する。一のミラー654aは偏光ビームスプリッタ653の(−Y)側に配置され、他の一のミラー654bは偏光ビームスプリッタ653の(−Y)側かつ(−Z)側に配置され、残りのミラー654cは、偏光ビームスプリッタ653の(−Z)側に配置される。3個のミラー654a〜654cの反射面の法線はX方向に垂直であり、ミラー654a,654cはミラー654bに対して90度傾く。   The reflection unit 65 includes a polarization beam splitter 653, three mirrors 654a, 654b, and 654c, and a half-wave plate 655. The polarization beam splitter 653 is disposed on the (−Z) side of the optical path length difference generation unit 61 and reflects the s-polarized component of the light incident from the optical path length difference generation unit 61 in the (−Y) direction. One mirror 654a is disposed on the (−Y) side of the polarizing beam splitter 653, and the other mirror 654b is disposed on the (−Y) side and the (−Z) side of the polarizing beam splitter 653, and the remaining mirror 654c. Is disposed on the (−Z) side of the polarizing beam splitter 653. The normal lines of the reflecting surfaces of the three mirrors 654a to 654c are perpendicular to the X direction, and the mirrors 654a and 654c are inclined 90 degrees with respect to the mirror 654b.

偏光ビームスプリッタ653から(−Y)方向へと向かう光は、ミラー654a、654bにて順に反射して、ミラー654cに入射する。ミラー654cでは、入射する光が(+Z)方向に反射し、偏光ビームスプリッタ653へと向かう。1/2波長板655は、ミラー654cと偏光ビームスプリッタ653との間に配置される。1/2波長板655では、光の偏光方向が90度回転し、偏光ビームスプリッタ55に入射する光のほとんどがp偏光成分となる。当該光は偏光ビームスプリッタ653を透過し、光路長差生成部61に入射する。実際には、反射部65では、各透光部610の出射面612から出射される光束の経路を、X方向に垂直な面(照射領域の短軸方向に平行な面)内において折り返し、当該光束を当該出射面612に入射させる。   The light traveling from the polarization beam splitter 653 toward the (−Y) direction is sequentially reflected by the mirrors 654a and 654b and enters the mirror 654c. In the mirror 654 c, incident light is reflected in the (+ Z) direction and travels toward the polarization beam splitter 653. The half-wave plate 655 is disposed between the mirror 654c and the polarization beam splitter 653. In the half-wave plate 655, the polarization direction of the light is rotated by 90 degrees, and most of the light incident on the polarization beam splitter 55 becomes a p-polarized component. The light passes through the polarization beam splitter 653 and enters the optical path length difference generation unit 61. Actually, in the reflection unit 65, the path of the light beam emitted from the emission surface 612 of each translucent unit 610 is folded in a plane perpendicular to the X direction (a plane parallel to the minor axis direction of the irradiation region), A light beam is incident on the emission surface 612.

図15は、反射部65の近傍を拡大して示す図であり、X方向に沿って見た反射部65を示す。透光部610の入射面611および出射面612が平行である、すなわち、平行度が0である場合には、当該透光部610の出射面612から出射される光束は、図15中に破線にて示す経路K1を通過する。この場合、中間変倍部64((+Z)側)から経路K1に沿って当該透光部610の入射面611に入射する光束は、反射部65を経由し、当該入射面611から入射時と同じ経路K1に沿って(+Z)方向に出射される。   FIG. 15 is an enlarged view showing the vicinity of the reflecting portion 65, and shows the reflecting portion 65 viewed along the X direction. When the incident surface 611 and the exit surface 612 of the light transmitting portion 610 are parallel, that is, when the parallelism is 0, the light beam emitted from the exit surface 612 of the light transmitting portion 610 is a broken line in FIG. The route K1 shown by is passed. In this case, the light beam incident on the incident surface 611 of the light transmitting unit 610 along the path K1 from the intermediate zoom unit 64 ((+ Z) side) passes through the reflecting unit 65 and is incident from the incident surface 611. The light is emitted in the (+ Z) direction along the same path K1.

一方、透光部610の平行度が0でない場合には、当該透光部610の出射面612から出射される光束は、図15中に実線にて示す経路K2を通過する。具体的には、中間変倍部64((+Z)側)から経路K1に沿って当該透光部610の入射面611に入射する光束は、当該透光部610の出射面612から経路K1に対して傾斜する出射方向(経路K2の方向)に沿って偏光ビームスプリッタ653に向かって出射される。当該光束は、偏光ビームスプリッタ653、並びに、3個のミラー654a〜654cにて4回反射して、当該出射面612からの出射時の出射方向に平行に当該出射面612に入射する。したがって、透光部610を透過した光束は、入射時の経路K1に平行に入射面611から(+Z)方向に出射される。   On the other hand, when the parallelism of the translucent part 610 is not 0, the light beam emitted from the exit surface 612 of the translucent part 610 passes the path K2 indicated by the solid line in FIG. Specifically, the light beam incident on the incident surface 611 of the light transmitting unit 610 along the path K1 from the intermediate magnification changing unit 64 ((+ Z) side) enters the path K1 from the emission surface 612 of the light transmitting unit 610. The light is emitted toward the polarization beam splitter 653 along the emission direction (direction of the path K2) inclined with respect to the direction. The light beam is reflected four times by the polarization beam splitter 653 and the three mirrors 654a to 654c, and is incident on the emission surface 612 in parallel with the emission direction at the time of emission from the emission surface 612. Therefore, the light beam that has passed through the light transmitting portion 610 is emitted in the (+ Z) direction from the incident surface 611 in parallel with the path K1 at the time of incidence.

図14の光照射装置31では、中間変倍部64から光路長差生成部61に入射する光は光軸J1に平行な平行光であり、上述のように、複数の透光部610の平行度がばらついている場合であっても、反射部65を経由して複数の透光部610の入射面611から(+Z)方向に出射される光束は光軸J1に平行な平行光となる。したがって、複数の透光部610を通過した複数の光束の照射面320上における集光位置を、Y方向に一致させることが可能となる。   In the light irradiation device 31 of FIG. 14, the light incident on the optical path length difference generation unit 61 from the intermediate magnification changing unit 64 is parallel light parallel to the optical axis J1, and as described above, the light transmitted from the plurality of light transmission units 610 is parallel. Even when the degrees vary, the light beam emitted in the (+ Z) direction from the incident surfaces 611 of the plurality of light transmitting parts 610 via the reflecting part 65 becomes parallel light parallel to the optical axis J1. Therefore, the condensing positions on the irradiation surface 320 of the plurality of light beams that have passed through the plurality of light transmitting portions 610 can be matched with the Y direction.

以上のように、図14に示す光照射装置31では、反射部65において、各透光部610の出射面612から出射される光束を分割することなく、当該光束の出射方向に平行に当該出射面612に入射させることが可能となる。これにより、複数の透光部610における平行度がばらつく場合であっても、複数の透光部610を通過した複数の光束の照射面320上における集光位置のY方向のずれを抑制(低減)することができる。なお、反射部65は、入射する光が偶数回反射して折り返される構成であればよく、反射部65にて、光が6以上の偶数回反射して光路長差生成部61に折り返されてもよい。また、偶数回反射させて光を折り返す反射部65は、プリズム等、様々な光学素子を用いて実現されてよい。   As described above, in the light irradiation device 31 illustrated in FIG. 14, the reflection unit 65 does not divide the light beam emitted from the emission surface 612 of each light transmission unit 610, and the output is parallel to the emission direction of the light beam. The light can enter the surface 612. Thereby, even if the parallelism in the plurality of light transmitting portions 610 varies, the deviation in the Y direction of the condensing position on the irradiation surface 320 of the plurality of light beams that have passed through the plurality of light transmitting portions 610 is suppressed (reduced). )can do. The reflection unit 65 may be configured to reflect and return the incident light even times. The reflection unit 65 reflects the light even number of times six or more times and returns to the optical path length difference generation unit 61. Also good. Further, the reflection unit 65 that reflects the light even times and turns the light back may be realized by using various optical elements such as a prism.

図16および図17は、光照射装置31の他の例を示す図である。図16は、Y方向に沿って見た光照射装置31の構成を示し、図17は、X方向に沿って見た光照射装置31の構成を示す。図16および図17に示す光照射装置31では、図7および図8の光照射装置31と比較して、光路長差生成部61とミラー651との間にシリンドリカルレンズ656が追加される点で相違する。他の構成は、図7および図8の光照射装置31と同様であり、同じ構成に同じ符号を付す。   16 and 17 are diagrams showing another example of the light irradiation device 31. FIG. FIG. 16 shows the configuration of the light irradiation device 31 viewed along the Y direction, and FIG. 17 shows the configuration of the light irradiation device 31 viewed along the X direction. In the light irradiation apparatus 31 shown in FIGS. 16 and 17, a cylindrical lens 656 is added between the optical path length difference generation unit 61 and the mirror 651 as compared with the light irradiation apparatus 31 in FIGS. 7 and 8. Is different. Other configurations are the same as those of the light irradiation device 31 of FIGS. 7 and 8, and the same reference numerals are given to the same configurations.

シリンドリカルレンズ656は、Y方向のみにパワーを有し、ミラー651の反射面は、シリンドリカルレンズ656の焦点距離だけ、シリンドリカルレンズ656から光軸J1に沿って離れた位置に配置される。したがって、X方向に沿って見た場合に、光軸J1に平行な平行光の状態にて光路長差生成部61に入射した光は、光路長差生成部61を透過し、シリンドリカルレンズ656によりミラー651の反射面上にて集光する。当該光はミラー651にて反射し、シリンドリカルレンズ656により平行光とされて光路長差生成部61に入射する。   The cylindrical lens 656 has power only in the Y direction, and the reflection surface of the mirror 651 is disposed at a position away from the cylindrical lens 656 along the optical axis J1 by the focal length of the cylindrical lens 656. Accordingly, when viewed along the X direction, the light incident on the optical path length difference generation unit 61 in the state of parallel light parallel to the optical axis J1 is transmitted through the optical path length difference generation unit 61 and is transmitted by the cylindrical lens 656. The light is condensed on the reflection surface of the mirror 651. The light is reflected by the mirror 651, converted into parallel light by the cylindrical lens 656, and enters the optical path length difference generation unit 61.

図18は、反射部65の近傍を拡大して示す図であり、X方向に沿って見た反射部65を示す。透光部610の平行度が0でない場合に、光軸J1に平行な平行光として当該透光部610の入射面611に入射する光束は、図18中に破線にて示すように、当該透光部610の出射面612から光軸J1に対して傾斜した出射方向に平行光として出射される。当該光束はシリンドリカルレンズ656の作用によりミラー651上の光軸J1からずれた位置に集光する。ミラー651にて反射した光束は、図18中に実線にて示すように、シリンドリカルレンズ656により上記出射方向に平行な平行光とされて当該透光部610の出射面612に入射する。したがって、透光部610を透過した光束は、(+Z)側から当該透光部610への入射時の経路に平行に入射面611から(+Z)方向に出射される。   FIG. 18 is an enlarged view showing the vicinity of the reflecting portion 65, and shows the reflecting portion 65 viewed along the X direction. When the parallelism of the translucent part 610 is not 0, the light beam incident on the incident surface 611 of the translucent part 610 as parallel light parallel to the optical axis J1 is shown as a broken line in FIG. The light is emitted as parallel light in the emission direction inclined with respect to the optical axis J1 from the emission surface 612 of the optical unit 610. The luminous flux is condensed at a position shifted from the optical axis J 1 on the mirror 651 by the action of the cylindrical lens 656. As indicated by a solid line in FIG. 18, the light beam reflected by the mirror 651 is converted into parallel light parallel to the emission direction by the cylindrical lens 656 and enters the emission surface 612 of the translucent portion 610. Therefore, the light beam transmitted through the light transmitting portion 610 is emitted in the (+ Z) direction from the incident surface 611 in parallel with the path when entering the light transmitting portion 610 from the (+ Z) side.

以上のように、図17に示す光照射装置31においても、各透光部610の出射面612から出射される光を分割することなく、反射部65により、当該光の出射方向に平行に当該出射面612に入射させることが可能となる。これにより、複数の透光部610における平行度がばらつく場合であっても、複数の透光部610を通過した光の照射面320上における集光位置のY方向のずれを抑制することができる。   As described above, also in the light irradiation device 31 shown in FIG. 17, the light emitted from the emission surface 612 of each light transmitting part 610 is divided in parallel with the light emission direction by the reflecting part 65 without dividing the light. The light can enter the light exit surface 612. Thereby, even if the parallelism in the some translucent part 610 varies, the shift | offset | difference of the Y direction of the condensing position on the irradiation surface 320 of the light which passed the some translucent part 610 can be suppressed. .

図19および図20は、本発明の第2の実施の形態に係る光照射装置31aの構成を示す図である。図19は、Y方向に沿って見た光照射装置31aの構成を示し、図20は、X方向に沿って見た光照射装置31aの構成を示す。   19 and 20 are diagrams showing a configuration of a light irradiation apparatus 31a according to the second embodiment of the present invention. FIG. 19 shows the configuration of the light irradiation device 31a viewed along the Y direction, and FIG. 20 shows the configuration of the light irradiation device 31a viewed along the X direction.

図19および図20に示す光照射装置31aは、光源ユニット40と、照射光学系5aとを備える。光源ユニット40は、複数の光源部4を有し、各光源部4は、1つの光源41と、1つのコリメータレンズ42とを有する。複数の光源部4の光源41は、ZX平面に平行な面(以下、「光源配列面」という。)上において、およそX方向に配列される。各光源41から出射されるレーザ光は、コリメータレンズ42によりコリメートされて照射光学系5aに入射する。光源ユニット40では、光源部4から出射されるレーザ光の出射方向を調整する機構(図示省略)が設けられる。当該機構を調整することにより、複数の光源部4からのレーザ光が照射される照射光学系5a上の位置を一致させることが可能となる。このように、光源ユニット40では、光源配列面上に配列された複数の光源部4により、光源配列面に沿う互いに異なる方向から照射光学系5a上の同じ位置(後述の分割レンズ部62)に向けてレーザ光が出射される。   19 and 20 includes a light source unit 40 and an irradiation optical system 5a. The light source unit 40 includes a plurality of light source units 4, and each light source unit 4 includes one light source 41 and one collimator lens 42. The light sources 41 of the plurality of light source units 4 are arranged approximately in the X direction on a plane parallel to the ZX plane (hereinafter referred to as “light source arrangement plane”). The laser light emitted from each light source 41 is collimated by the collimator lens 42 and enters the irradiation optical system 5a. The light source unit 40 is provided with a mechanism (not shown) that adjusts the emission direction of the laser light emitted from the light source unit 4. By adjusting the mechanism, it is possible to match the positions on the irradiation optical system 5a to which the laser beams from the plurality of light source units 4 are irradiated. As described above, in the light source unit 40, the plurality of light source units 4 arranged on the light source arrangement surface are moved from the different directions along the light source arrangement surface to the same position on the irradiation optical system 5a (divided lens unit 62 described later). A laser beam is emitted.

照射光学系5aは、光路長差生成部61と、分割レンズ部62と、集光レンズ部63と、中間変倍部64aとを備える。照射光学系5aでは、光源ユニット40から照射面320に向かって、分割レンズ部62、中間変倍部64a、光路長差生成部61、集光レンズ部63の順に、これらの構成が光軸J1に沿って配置される。複数の光源部4からのコリメートされたレーザ光は、分割レンズ部62に入射する。図21に示すように、分割レンズ部62では、複数の要素レンズ620が、照射光学系5aの光軸J1に垂直、かつ、光源配列面に沿うX方向に配列される。   The irradiation optical system 5a includes an optical path length difference generation unit 61, a split lens unit 62, a condensing lens unit 63, and an intermediate zoom unit 64a. In the irradiation optical system 5a, from the light source unit 40 toward the irradiation surface 320, the divided lens unit 62, the intermediate zoom unit 64a, the optical path length difference generation unit 61, and the condensing lens unit 63 are arranged in this order in the order of the optical axis J1. It is arranged along. The collimated laser beams from the plurality of light source units 4 enter the split lens unit 62. As shown in FIG. 21, in the split lens unit 62, a plurality of element lenses 620 are arranged in the X direction perpendicular to the optical axis J1 of the irradiation optical system 5a and along the light source arrangement surface.

Y方向に沿って見た場合に、分割レンズ部62へと入射する光は複数の要素レンズ620にてX方向に関して分割される。このとき、各要素レンズ620の第1レンズ面621には各光源部4からの平行光が入射し、第2レンズ面622の近傍に複数の光源41の像が形成される。これらの像は、要素レンズ620の配列方向に並ぶ。なお、図21では、1つの要素レンズ620に入射する光線のみを図示している。   When viewed along the Y direction, light incident on the split lens unit 62 is split by the plurality of element lenses 620 in the X direction. At this time, parallel light from each light source unit 4 enters the first lens surface 621 of each element lens 620, and images of the plurality of light sources 41 are formed in the vicinity of the second lens surface 622. These images are arranged in the arrangement direction of the element lenses 620. Note that FIG. 21 shows only light rays incident on one element lens 620.

複数の要素レンズ620にて分割された光(複数の光束)は、主光線が光軸J1に平行となるように第2レンズ面622から出射される。各要素レンズ620から出射された光束は拡がりつつ、図19に示す中間変倍部64aのレンズ643に入射し、レンズ643,644を介して光路長差生成部61に入射する。光路長差生成部61では、複数の透光部610が、照射光学系5aの光軸J1に垂直、かつ、光源配列面に沿うX方向に配列される。透光部610の配列ピッチは、要素レンズ620の配列ピッチよりも大きい。   The light (plural light beams) divided by the plurality of element lenses 620 is emitted from the second lens surface 622 so that the principal ray is parallel to the optical axis J1. The light beam emitted from each element lens 620 spreads and enters the lens 643 of the intermediate zoom unit 64a shown in FIG. 19 and enters the optical path length difference generation unit 61 via the lenses 643 and 644. In the optical path length difference generation unit 61, a plurality of light transmission units 610 are arranged in the X direction perpendicular to the optical axis J1 of the irradiation optical system 5a and along the light source arrangement surface. The arrangement pitch of the light transmitting portions 610 is larger than the arrangement pitch of the element lenses 620.

中間変倍部64aは、アフォーカル光学系、具体的には、両側テレセントリック光学系を構成し、主光線が光軸J1に平行な状態で入射する光を、主光線が光軸J1に平行な状態で光路長差生成部61に入射させる。このとき、中間変倍部64aは、複数の要素レンズ620の出射面である第2レンズ面622の像(詳細には、第2レンズ面622における複数の光源41の像)を、光路長差生成部61の内部または近傍に拡大して形成する。   The intermediate zooming unit 64a constitutes an afocal optical system, specifically, a double-sided telecentric optical system, and the principal ray is incident in a state parallel to the optical axis J1, and the principal ray is parallel to the optical axis J1. In this state, the light is incident on the optical path length difference generation unit 61. At this time, the intermediate zooming unit 64a converts the image of the second lens surface 622 that is the exit surface of the plurality of element lenses 620 (specifically, the image of the plurality of light sources 41 on the second lens surface 622) to the optical path length difference. It is enlarged and formed inside or near the generator 61.

詳細には、中間変倍部64aによる拡大倍率は、光路長差生成部61における透光部610の配列ピッチを、分割レンズ部62における要素レンズ620の配列ピッチにて割った値と等しい。したがって、複数の要素レンズ620を通過した光(複数の光束)が、拡大光学系を構成する中間変倍部64aを介して複数の透光部610にそれぞれ入射する。このとき、複数の要素レンズ620の第2レンズ面622の像が、複数の透光部610の内部または近傍にそれぞれ形成される。また、各要素レンズ620から出射される光束の透光部610における拡がり角が、当該要素レンズ620の第2レンズ面622近傍における拡がり角よりも、拡大倍率に従って小さくなる。その結果、光束が当該透光部610のエッジ(すなわち、X方向の端であり、主として入射面611および出射面612におけるエッジである。)に掛かりにくくなる。各透光部610を通過した光束は、集光レンズ部63へと向かう。複数の透光部610から出射された複数の光束は、集光レンズ部63のコンデンサレンズ631により平行光とされ、照射面320において重畳される。すなわち、複数の透光部610からの光(複数の光束)の照射領域50が全体的に重ねられる。   Specifically, the magnification by the intermediate zooming unit 64 a is equal to a value obtained by dividing the arrangement pitch of the light transmitting units 610 in the optical path length difference generation unit 61 by the arrangement pitch of the element lenses 620 in the divided lens unit 62. Accordingly, the light (plural light beams) that has passed through the plurality of element lenses 620 is incident on the plurality of light transmitting portions 610 via the intermediate magnification varying portion 64a that constitutes the magnifying optical system. At this time, images of the second lens surfaces 622 of the plurality of element lenses 620 are formed in or near the plurality of light transmitting portions 610, respectively. In addition, the divergence angle of the light beam emitted from each element lens 620 in the translucent portion 610 is smaller than the divergence angle in the vicinity of the second lens surface 622 of the element lens 620 according to the magnification. As a result, the light flux is less likely to be applied to the edge of the translucent portion 610 (that is, the end in the X direction, mainly the edges on the entrance surface 611 and the exit surface 612). The light flux that has passed through each light transmitting portion 610 travels toward the condensing lens portion 63. The plurality of light beams emitted from the plurality of light transmitting portions 610 are converted into parallel light by the condenser lens 631 of the condenser lens portion 63 and are superimposed on the irradiation surface 320. That is, the irradiation areas 50 of light (a plurality of light beams) from the plurality of light transmitting portions 610 are entirely overlapped.

図20に示すようにX方向に沿って見た場合に、光源ユニット40から分割レンズ部62および中間変倍部64aを介して光路長差生成部61へと入射する光は、平行光のままで複数の透光部610を通過してコンデンサレンズ631へと導かれる。そして、コンデンサレンズ631から出射される光は照射面320上において集光する。したがって、照射面320において、各要素レンズ620(透光部610)からの光の照射領域50は、配列方向に伸びるライン状となる。すなわち、光照射装置31aにより照射面320上に照射される光の断面は、X方向に伸びるライン状となり、ライン照明光が得られる。   As shown in FIG. 20, when viewed along the X direction, the light incident on the optical path length difference generation unit 61 from the light source unit 40 via the split lens unit 62 and the intermediate zoom unit 64a remains as parallel light. Then, the light passes through the plurality of light transmitting portions 610 and is guided to the condenser lens 631. The light emitted from the condenser lens 631 is collected on the irradiation surface 320. Therefore, on the irradiation surface 320, the irradiation region 50 of light from each element lens 620 (translucent portion 610) has a line shape extending in the arrangement direction. That is, the cross section of the light irradiated onto the irradiation surface 320 by the light irradiation device 31a becomes a line extending in the X direction, and line illumination light is obtained.

光照射装置31aでは、コンデンサレンズ631は球面レンズであるが、例えば、Y方向のみにパワーを有するシリンドリカルレンズを集光レンズ部63に追加することにより、照射面320においてY方向に所望の幅となるライン照明光が得られてもよい。なお、光源41がハイパワーの半導体レーザである場合に、光源41から出射されるレーザ光が一方向にマルチモードとなるときには、シングルモードとなる方向を、分割レンズ部62における要素レンズ620の配列方向に垂直な方向(Y方向)に合わせることが好ましい。これにより、照射面320においてライン照明光のY方向の幅が広がることが防止される。   In the light irradiation device 31a, the condenser lens 631 is a spherical lens. For example, by adding a cylindrical lens having power only in the Y direction to the condenser lens unit 63, a desired width in the Y direction on the irradiation surface 320 can be obtained. A line illumination light may be obtained. When the light source 41 is a high-power semiconductor laser and the laser light emitted from the light source 41 is multimode in one direction, the direction in which the single mode is set is the arrangement of the element lenses 620 in the split lens unit 62. It is preferable to match the direction perpendicular to the direction (Y direction). This prevents the width of the line illumination light in the Y direction from being widened on the irradiation surface 320.

以上に説明したように、図19の光照射装置31aでは、レーザ光の経路において光路長差生成部61が分割レンズ部62よりも照射面320側に配置され、分割レンズ部62と光路長差生成部61との間に、拡大光学系を構成する中間変倍部64aが配置される。これにより、透光部610の配列方向(図19では、X方向)に関して、光路長差生成部61を分割レンズ部62に比べて大きくすることができ、光路長差生成部61を容易に作製することができる。   As described above, in the light irradiation device 31a of FIG. 19, the optical path length difference generation unit 61 is arranged on the irradiation surface 320 side with respect to the split lens unit 62 in the laser beam path, and the optical path length difference from the split lens unit 62 Between the generating unit 61, an intermediate zooming unit 64a constituting the magnifying optical system is arranged. Accordingly, the optical path length difference generation unit 61 can be made larger than the split lens unit 62 with respect to the arrangement direction of the light transmitting units 610 (X direction in FIG. 19), and the optical path length difference generation unit 61 is easily manufactured. can do.

光照射装置31aでは、複数の光源部4から分割レンズ部62に向けてレーザ光が出射される。これにより、1つの光源部4のみが用いられる光照射装置に比べて、高強度のライン照明光を得ることができる。また、複数の光源部4からのレーザ光の位相は互いに相違するため、複数の透光部610により、複数の要素レンズ620を通過する複数の光束に光路長差を付与することと相俟って、照射面320におけるライン照明光の強度分布の均一性をさらに向上することができる。   In the light irradiation device 31 a, laser light is emitted from the plurality of light source units 4 toward the split lens unit 62. Thereby, compared with the light irradiation apparatus in which only one light source part 4 is used, high intensity | strength line illumination light can be obtained. In addition, since the phases of the laser beams from the plurality of light source units 4 are different from each other, this is combined with the provision of optical path length differences to the plurality of light beams passing through the plurality of element lenses 620 by the plurality of light transmitting units 610. Thus, the uniformity of the intensity distribution of the line illumination light on the irradiation surface 320 can be further improved.

ところで、分割レンズ部の各要素レンズを通過した光が光路長差生成部における透光部のエッジ(透光部間の境界等)に掛かると、当該光が散乱して照射面上における光の強度分布の均一性が低下する。分割レンズ部62と光路長差生成部61との間における中間変倍部64aを省いた比較例の光照射装置を想定した場合、透光部の配列ピッチを大きくすることにより、要素レンズを通過した光が透光部のエッジに掛かることを防止することが考えられる。しかしながら、比較例の光照射装置において透光部の配列ピッチを大きくするには、分割レンズ部の要素レンズの配列ピッチも大きくする必要があり、フォトリソグラフィを利用する分割レンズ部の作製が困難となる。   By the way, when the light that has passed through each element lens of the split lens unit is applied to the edge of the translucent unit (such as a boundary between the translucent units) in the optical path length difference generating unit, the light is scattered and the light on the irradiation surface is scattered. The uniformity of the intensity distribution is reduced. Assuming a comparative light irradiating device that omits the intermediate zooming unit 64a between the split lens unit 62 and the optical path length difference generating unit 61, it passes through the element lens by increasing the arrangement pitch of the translucent units. It is conceivable to prevent the transmitted light from being applied to the edge of the translucent part. However, in order to increase the arrangement pitch of the translucent portions in the light irradiation device of the comparative example, it is necessary to increase the arrangement pitch of the element lenses in the division lens portion, which makes it difficult to produce a division lens portion using photolithography. Become.

これに対し、光照射装置31aでは、既述のように、分割レンズ部62と光路長差生成部61との間に、拡大光学系を構成する中間変倍部64aが設けられることにより、光路長差生成部61における透光部610の配列ピッチを分割レンズ部62における要素レンズ620の配列ピッチよりも大きくすることができる。また、中間変倍部64aにより、複数の透光部610の内部または近傍に複数の要素レンズ620の出射面の像が形成されるとともに、当該像の拡大に伴って、各要素レンズ620から出射される光束の透光部610における拡がり角が、当該要素レンズ620における拡がり角よりも小さくなる。その結果、当該光束が透光部610のエッジに掛かることを容易に抑制することができ、光照射装置31aにより照射面320上に照射される光の強度分布の均一性を、より確実に確保することができる。   On the other hand, in the light irradiation device 31a, as described above, the intermediate power changing unit 64a constituting the magnifying optical system is provided between the split lens unit 62 and the optical path length difference generating unit 61, so that the optical path The arrangement pitch of the light transmitting parts 610 in the length difference generation unit 61 can be made larger than the arrangement pitch of the element lenses 620 in the divided lens part 62. Further, the intermediate magnification unit 64a forms an image of the exit surface of the plurality of element lenses 620 in or near the plurality of light transmitting parts 610, and the light is emitted from each element lens 620 as the image is enlarged. The divergence angle of the transmitted light beam in the translucent part 610 is smaller than the divergence angle in the element lens 620. As a result, it is possible to easily suppress the light flux from being applied to the edge of the light transmitting portion 610, and to ensure the uniformity of the intensity distribution of the light irradiated onto the irradiation surface 320 by the light irradiation device 31a. can do.

図22および図23は、光照射装置31aの他の例を示す図である。図22は、Y方向に沿って見た光照射装置31aの構成を示し、図23は、X方向に沿って見た光照射装置31aの構成を示す。図22および図23に示す光照射装置31aでは、図19および図20の光照射装置31aと比較して、光路長差生成部61と集光レンズ部63との間にレンズ53,54が追加される点で相違する。他の構成は、図19および図20の光照射装置31aと同様であり、同じ構成に同じ符号を付す。   22 and 23 are diagrams showing another example of the light irradiation device 31a. FIG. 22 shows the configuration of the light irradiation device 31a viewed along the Y direction, and FIG. 23 shows the configuration of the light irradiation device 31a viewed along the X direction. In the light irradiation device 31a shown in FIGS. 22 and 23, as compared with the light irradiation device 31a in FIGS. 19 and 20, lenses 53 and 54 are added between the optical path length difference generation unit 61 and the condenser lens unit 63. Is different. Other configurations are the same as those of the light irradiation device 31a of FIGS. 19 and 20, and the same components are denoted by the same reference numerals.

レンズ53,54は、縮小光学系(例えば、両側テレセントリック光学系)を構成し、光路長差生成部61の内部または近傍における複数の要素レンズ620(図21参照)の第2レンズ面622の像(詳細には、第2レンズ面622における複数の光源41の像)を縮小リレーする。レンズ54から出射される光は、集光レンズ部63のコンデンサレンズ631に入射し、照射面320上にライン状の照射領域50が形成される。   The lenses 53 and 54 constitute a reduction optical system (for example, both-side telecentric optical system), and an image of the second lens surface 622 of the plurality of element lenses 620 (see FIG. 21) in or near the optical path length difference generation unit 61. In detail, the reduction relay is performed on the images of the plurality of light sources 41 on the second lens surface 622. The light emitted from the lens 54 enters the condenser lens 631 of the condenser lens unit 63, and a line-shaped irradiation region 50 is formed on the irradiation surface 320.

既述のように、各要素レンズ620から出射される光束の透光部610における拡がり角が比較的小さいことにより、光照射装置31aでは、光束が透光部610のエッジに掛かることが容易に抑制される。この場合に、照射面320上においてX方向にある程度の長さとなるライン照明光を得るには、図19の光照射装置31aでは、焦点距離が長いコンデンサレンズ631を設ける必要があり、Z方向における照射光学系5aの全長が長くなる。これに対し、図22の光照射装置31aでは、光路長差生成部61と集光レンズ部63との間に、縮小光学系を構成するレンズ53,54が設けられることにより、照射光学系5aの全長を比較的短くすることができ、光照射装置31aの小型化を図ることができる。   As described above, the light beam emitted from each element lens 620 has a relatively small divergence angle in the light transmitting portion 610, so that the light irradiation device 31a can easily apply the light flux to the edge of the light transmitting portion 610. It is suppressed. In this case, in order to obtain line illumination light having a certain length in the X direction on the irradiation surface 320, it is necessary to provide the condenser lens 631 having a long focal length in the light irradiation device 31a of FIG. The overall length of the irradiation optical system 5a is increased. On the other hand, in the light irradiation device 31a of FIG. 22, the lenses 53 and 54 constituting the reduction optical system are provided between the optical path length difference generation unit 61 and the condenser lens unit 63, so that the irradiation optical system 5a. Can be made relatively short, and the light irradiation device 31a can be downsized.

図24および図25は、光照射装置31aの他の例を示す図である。図24は、Y方向に沿って見た光照射装置31aの構成を示し、図25は、X方向に沿って見た光照射装置31aの構成を示す。図24および図25に示す光照射装置31aでは、図19および図20の光照射装置31aと比較して、偏光ビームスプリッタ55、1/4波長板56および反射部65が追加される点で相違する。他の構成は、図19および図20の光照射装置31aと同様であり、同じ構成に同じ符号を付す。   24 and 25 are diagrams showing another example of the light irradiation device 31a. FIG. 24 shows the configuration of the light irradiation device 31a viewed along the Y direction, and FIG. 25 shows the configuration of the light irradiation device 31a viewed along the X direction. The light irradiation device 31a shown in FIGS. 24 and 25 is different from the light irradiation device 31a shown in FIGS. 19 and 20 in that a polarizing beam splitter 55, a quarter wavelength plate 56, and a reflection unit 65 are added. To do. Other configurations are the same as those of the light irradiation device 31a of FIGS. 19 and 20, and the same components are denoted by the same reference numerals.

図24の光照射装置31aでは、(−Z)側から(+Z)方向に向かって、反射部65、光路長差生成部61、1/4波長板56、中間変倍部64aのレンズ644,643、偏光ビームスプリッタ55、集光レンズ部63の順にて、これらの構成が並ぶ。また、光源ユニット40は、偏光ビームスプリッタ55の(+X)側に配置され、光源ユニット40と偏光ビームスプリッタ55との間に分割レンズ部62が配置される。光源ユニット40において、およそZ方向に並ぶ複数の光源部4から、光源配列面に平行かつ互いに異なる方向に沿って分割レンズ部62に向けてレーザ光が出射される。   In the light irradiation device 31a of FIG. 24, the lens 644 of the reflection unit 65, the optical path length difference generation unit 61, the quarter wavelength plate 56, and the intermediate magnification unit 64a from the (−Z) side toward the (+ Z) direction. These components are arranged in the order of 643, the polarization beam splitter 55, and the condenser lens unit 63. The light source unit 40 is disposed on the (+ X) side of the polarization beam splitter 55, and the split lens unit 62 is disposed between the light source unit 40 and the polarization beam splitter 55. In the light source unit 40, laser light is emitted from the plurality of light source units 4 arranged approximately in the Z direction toward the split lens unit 62 along different directions parallel to the light source array surface.

分割レンズ部62では、光源ユニット40と偏光ビームスプリッタ55との間における光軸に垂直、かつ、光源配列面に沿うZ方向に複数の要素レンズ620(図21参照)が配列され、分割レンズ部62に入射する光がZ方向に分割される。分割レンズ部62を通過した光は、その主光線がX方向に平行な状態で偏光ビームスプリッタ55に入射する。偏光ビームスプリッタ55は、p偏光成分とs偏光成分とを分離するものである。光源ユニット40から分割レンズ部62を介して偏光ビームスプリッタ55に入射する光のほとんどはs偏光成分であり、当該光は偏光ビームスプリッタ55にて反射して中間変倍部64aのレンズ643へと向かう。このとき、複数の要素レンズ620から出射される複数の光束の配列方向が、X方向に変換される。換言すると、偏光ビームスプリッタ55から中間変倍部64aへと向かう光の主光線はZ方向と平行となる。   In the split lens unit 62, a plurality of element lenses 620 (see FIG. 21) are arrayed in the Z direction perpendicular to the optical axis between the light source unit 40 and the polarization beam splitter 55 and along the light source array plane. Light incident on 62 is split in the Z direction. The light that has passed through the split lens unit 62 enters the polarization beam splitter 55 in a state in which the principal ray is parallel to the X direction. The polarization beam splitter 55 separates the p-polarized component and the s-polarized component. Most of the light that enters the polarization beam splitter 55 from the light source unit 40 via the split lens unit 62 is an s-polarized component, and the light is reflected by the polarization beam splitter 55 and is directed to the lens 643 of the intermediate magnification unit 64a. Head. At this time, the arrangement direction of the plurality of light beams emitted from the plurality of element lenses 620 is converted into the X direction. In other words, the chief ray of the light traveling from the polarization beam splitter 55 to the intermediate zoom unit 64a is parallel to the Z direction.

中間変倍部64aでは、両側テレセントリック光学系が構成されており、主光線が光軸J1(Z方向)に平行な状態で入射する光を、主光線が光軸J1に平行な状態で光路長差生成部61に入射させる。実際には、複数の要素レンズ620を通過した光(複数の光束)が、偏光ビームスプリッタ55、中間変倍部64aおよび1/4波長板56を介して、X方向に並ぶ複数の透光部610にそれぞれ入射し、複数の要素レンズ620の第2レンズ面622の像(光源41の像)が、光路長差生成部61における複数の透光部610の内部または近傍にそれぞれ拡大して形成される。このように、分割レンズ部62の要素レンズ620の配列方向と、光路長差生成部61の透光部610の配列方向とが、偏光ビームスプリッタ55を介して対応する。   In the intermediate zooming unit 64a, a double-sided telecentric optical system is configured, and the optical path length in which the principal ray is incident in a state parallel to the optical axis J1 (Z direction) and the principal ray is parallel to the optical axis J1. The light is incident on the difference generator 61. Actually, the light (a plurality of light fluxes) that has passed through the plurality of element lenses 620 passes through the polarization beam splitter 55, the intermediate magnification varying portion 64a, and the quarter wavelength plate 56, and thus the plurality of light transmitting portions arranged in the X direction. An image of the second lens surface 622 of each of the plurality of element lenses 620 (an image of the light source 41) is formed to be enlarged inside or in the vicinity of the plurality of light transmitting portions 610 in the optical path length difference generation unit 61. Is done. As described above, the arrangement direction of the element lenses 620 of the split lens unit 62 corresponds to the arrangement direction of the light transmission units 610 of the optical path length difference generation unit 61 via the polarization beam splitter 55.

反射部65は、光路長差生成部61の(−Z)側の面にコーティングにより形成された反射膜651aを有する。各透光部610の(+Z)側の面である入射面611(図4参照)に入射した光束は、(−Z)側の面である出射面612上の反射膜651aにて反射して、当該入射面611から出射される。すなわち、各透光部610の入射面611に入射した光束は、透光部610の内部をZ方向に往復して当該入射面611から(+Z)方向に出射される。出射面612上の反射膜651aは、実質的に、複数の透光部610の複数の出射面612から出射される光を折り返して当該複数の出射面612にそれぞれ入射させるものである。なお、要素レンズ620の第2レンズ面622の像は透光部610の出射面612近傍(反射膜651a近傍)に形成されることが好ましい。   The reflection unit 65 includes a reflection film 651 a formed by coating on the (−Z) side surface of the optical path length difference generation unit 61. The light beam incident on the incident surface 611 (see FIG. 4) on the (+ Z) side of each light transmitting portion 610 is reflected by the reflection film 651a on the emission surface 612 on the (−Z) side. The light is emitted from the incident surface 611. That is, the light beam incident on the incident surface 611 of each light transmitting portion 610 reciprocates in the Z direction inside the light transmitting portion 610 and is emitted from the incident surface 611 in the (+ Z) direction. The reflective film 651 a on the emission surface 612 substantially folds the light emitted from the plurality of emission surfaces 612 of the plurality of light transmitting portions 610 and makes each incident on the plurality of emission surfaces 612. The image of the second lens surface 622 of the element lens 620 is preferably formed in the vicinity of the emission surface 612 (in the vicinity of the reflective film 651a) of the light transmitting portion 610.

光路長差生成部61から(+Z)方向に出射される光は、1/4波長板56を介して中間変倍部64aに入射する。中間変倍部64aでは、光路長差生成部61の内部または近傍における複数の要素レンズ620の出射面の像が縮小リレーされる。レンズ643から出射される光は、偏光ビームスプリッタ55に入射する。中間変倍部64aから偏光ビームスプリッタ55に入射する光は、偏光ビームスプリッタ55と反射部65との間の往復にて1/4波長板56を2回通過することによりp偏光成分となっており、当該光は偏光ビームスプリッタ55を透過し、コンデンサレンズ631に入射する。そして、コンデンサレンズ631により、複数の要素レンズ620からの光の照射領域50が照射面320上にて重ねられる。   The light emitted from the optical path length difference generation unit 61 in the (+ Z) direction is incident on the intermediate magnification unit 64 a via the quarter-wave plate 56. In the intermediate zooming unit 64a, the images of the exit surfaces of the plurality of element lenses 620 in or near the optical path length difference generating unit 61 are reduced and relayed. Light emitted from the lens 643 enters the polarization beam splitter 55. The light incident on the polarization beam splitter 55 from the intermediate magnification varying portion 64a becomes a p-polarized component by passing through the quarter-wave plate 56 twice by the reciprocation between the polarization beam splitter 55 and the reflection portion 65. The light passes through the polarization beam splitter 55 and enters the condenser lens 631. Then, the irradiation area 50 of the light from the plurality of element lenses 620 is superimposed on the irradiation surface 320 by the condenser lens 631.

以上に説明したように、図24の光照射装置31aでは、偏光ビームスプリッタ55と反射部65との間の光の往復における往路において、複数の要素レンズ620の出射面を拡大した像が、中間変倍部64aにより複数の透光部610の内部または近傍に形成される。これにより、透光部610の配列方向に関して、光路長差生成部61を分割レンズ部62に比べて大きくすることができ、光路長差生成部61を容易に作製することができる。また、図22におけるレンズ53,54の機能が、上記光の往復における復路において中間変倍部64aにより実現されることにより、上記レンズ53,54を省いて、光照射装置31aのZ方向の全長を短くすることができる。さらに、各透光部610を通過する光束が当該透光部610を往復することにより、光路長差生成部61の光軸J1方向の長さを短くする(例えば、図19や図22の光路長差生成部61の長さの半分にする)ことができる。なお、図24の光照射装置31aにおいて、反射膜651aに代えて図7に示すミラー651が設けられてよい。同様に、図7の光照射装置31において、ミラー651に代えて反射膜651aが設けられてよい。   As described above, in the light irradiation device 31a in FIG. 24, an image obtained by enlarging the exit surfaces of the plurality of element lenses 620 is intermediate in the forward path of light between the polarization beam splitter 55 and the reflection unit 65. It is formed inside or in the vicinity of the plurality of light transmitting parts 610 by the zooming part 64a. Thereby, the optical path length difference generation unit 61 can be made larger than the split lens unit 62 with respect to the arrangement direction of the light transmitting units 610, and the optical path length difference generation unit 61 can be easily manufactured. Further, the functions of the lenses 53 and 54 in FIG. 22 are realized by the intermediate magnification changing unit 64a in the return path in the light reciprocation, thereby omitting the lenses 53 and 54 and the total length of the light irradiation device 31a in the Z direction. Can be shortened. Further, the light beam passing through each light transmitting section 610 reciprocates the light transmitting section 610, thereby shortening the length of the optical path length difference generating section 61 in the optical axis J1 direction (for example, the optical paths in FIGS. 19 and 22). Half the length of the length difference generator 61). In the light irradiation device 31a of FIG. 24, a mirror 651 shown in FIG. 7 may be provided instead of the reflective film 651a. Similarly, in the light irradiation device 31 of FIG. 7, a reflective film 651 a may be provided instead of the mirror 651.

図26および図27は、光照射装置31aの他の例を示す図である。図26は、Y方向に沿って見た光照射装置31aの構成を示し、図27は、X方向に沿って見た光照射装置31aの構成を示す。図26および図27に示す光照射装置31aでは、図24および図25の光照射装置31aにおける反射膜651aに代えてレンズ657および直角プリズム658が設けられる。他の構成は、図24および図25の光照射装置31aと同様であり、同じ構成に同じ符号を付す。   26 and 27 are diagrams showing another example of the light irradiation device 31a. FIG. 26 shows the configuration of the light irradiation device 31a viewed along the Y direction, and FIG. 27 shows the configuration of the light irradiation device 31a viewed along the X direction. In the light irradiation device 31a shown in FIGS. 26 and 27, a lens 657 and a right-angle prism 658 are provided instead of the reflective film 651a in the light irradiation device 31a of FIGS. Other configurations are the same as those of the light irradiation device 31a of FIGS. 24 and 25, and the same components are denoted by the same reference numerals.

反射部65のレンズ657は、光路長差生成部61において要素レンズ620(図21参照)の出射面の像が形成される位置から、レンズ657の焦点距離だけ(−Z)側に離れた位置に配置される。したがって、各透光部610の(−Z)側の面である出射面612からレンズ657に向けて出射される光束は、レンズ657により平行光として(−Z)側に出射される。直角プリズム658は、レンズ657からレンズ657の焦点距離だけ(−Z)側に離れた位置に配置される。図26に示すようにY方向に沿って見た場合に、直角プリズム658に入射する各光線は、90度をなす2つの面658a,658bの一方にて反射して他方の面に向かい、当該他方の面にてさらに反射して、直角プリズム658への入射時の経路と平行にレンズ657へと向かう。(−Z)側からレンズ657に入射する光は、収束しつつ光路長差生成部61に入射する。実際には、各透光部610の(−Z)側の出射面612から出射される光束は、反射部65にて折り返され、同じ経路を戻って当該出射面612に入射する。また、当該透光部610の内部または近傍に当該光束の集光点が形成される。   The lens 657 of the reflection unit 65 is located at a position (−Z) away from the position where the image of the exit surface of the element lens 620 (see FIG. 21) is formed in the optical path length difference generation unit 61 by the focal length of the lens 657. Placed in. Therefore, the light beam emitted from the emission surface 612 that is the (−Z) side surface of each light transmitting portion 610 toward the lens 657 is emitted by the lens 657 to the (−Z) side as parallel light. The right-angle prism 658 is disposed at a position away from the lens 657 by the focal length of the lens 657 toward the (−Z) side. As shown in FIG. 26, when viewed along the Y direction, each light ray incident on the right-angle prism 658 is reflected by one of the two surfaces 658a and 658b forming 90 degrees and travels toward the other surface. The light is further reflected on the other surface and travels toward the lens 657 in parallel with the path upon incidence on the right-angle prism 658. The light that enters the lens 657 from the (−Z) side enters the optical path length difference generation unit 61 while converging. Actually, the light beam emitted from the (−Z) side emission surface 612 of each light transmitting portion 610 is folded back by the reflection portion 65 and returns to the same emission path 612 after entering the same path. Further, a condensing point of the light flux is formed in or near the light transmitting portion 610.

光路長差生成部61から(+Z)方向に出射される光は、1/4波長板56および中間変倍部64aを介して偏光ビームスプリッタ55に入射する。当該光は偏光ビームスプリッタ55を透過し、コンデンサレンズ631に入射する。そして、コンデンサレンズ631により、複数の要素レンズ620からの光の照射領域50が照射面320上にて重ねられる。   The light emitted from the optical path length difference generation unit 61 in the (+ Z) direction is incident on the polarization beam splitter 55 via the quarter-wave plate 56 and the intermediate magnification unit 64a. The light passes through the polarization beam splitter 55 and enters the condenser lens 631. Then, the irradiation area 50 of the light from the plurality of element lenses 620 is superimposed on the irradiation surface 320 by the condenser lens 631.

ここで、図27に示すようにX方向に沿って見た場合における、透光部610の入射面611および出射面612の平行度が透光部610毎にばらついているものとする。この場合、各透光部610の(+Z)側の入射面611に、光軸J1に平行な平行光として入射する光束は、当該透光部610の出射面612から光軸J1に対して傾斜した出射方向に平行光として出射される。当該光束はレンズ657の作用により直角プリズム658上の光軸J1からずれた位置に集光する。直角プリズム658にて反射した光束は、レンズ657により上記出射方向に平行な平行光とされて当該透光部610の出射面612に入射する。したがって、透光部610を透過した光束は、透光部610の平行度に依存することなく、(+Z)側から当該透光部610への入射時の経路に平行に入射面611から(+Z)方向に出射される。そして、複数の透光部610からの光の照射領域50が照射面320上においてY方向の(ほぼ)同じ位置に形成される。   Here, as shown in FIG. 27, it is assumed that the parallelism of the incident surface 611 and the exit surface 612 of the light transmitting portion 610 varies in each light transmitting portion 610 when viewed along the X direction. In this case, the light beam incident on the (+ Z) side incident surface 611 of each light transmitting portion 610 as parallel light parallel to the optical axis J1 is inclined with respect to the optical axis J1 from the emission surface 612 of the light transmitting portion 610. It is emitted as parallel light in the emitted direction. The luminous flux is condensed at a position shifted from the optical axis J1 on the right-angle prism 658 by the action of the lens 657. The light beam reflected by the right-angle prism 658 is converted into parallel light parallel to the emission direction by the lens 657 and is incident on the emission surface 612 of the translucent portion 610. Therefore, the light beam that has passed through the light transmitting portion 610 does not depend on the degree of parallelism of the light transmitting portion 610, and is (+ Z) from the incident surface 611 in parallel to the path when entering the light transmitting portion 610 from the (+ Z) side. ) Direction. Then, the light irradiation regions 50 from the plurality of light transmitting portions 610 are formed on the irradiation surface 320 at (substantially) the same position in the Y direction.

以上のように、図26および図27に示す光照射装置31aでは、反射部65が、各透光部610の出射面612から出射される光を、当該光の出射方向に平行に当該出射面612に入射させる。これにより、複数の透光部610における平行度(ウエッジ成分)がばらつく場合であっても、複数の透光部610から(+Z)方向に出射される複数の光束の光軸J1に対する傾き(X方向に沿って見た場合の傾き)を、(+Z)側から光路長差生成部61への入射時における傾き(理想的には、光軸J1に平行)に一致させることができる。その結果、複数の透光部610を通過した複数の光束の照射面320上における集光位置(X方向に沿って見た場合の集光位置)のY方向のずれを抑制し、照射面320上におけるライン照明光のY方向の幅の太りを抑制することができる。なお、反射部65では、直角プリズム658に代えて、互いになす角度が90度の2枚の平面ミラー等が用いられてよい。   As described above, in the light irradiation device 31a shown in FIG. 26 and FIG. 27, the reflection unit 65 causes the light emitted from the emission surface 612 of each light transmission unit 610 to be parallel to the emission direction of the light. 612 is incident. Thereby, even when the parallelism (wedge component) in the plurality of light transmitting portions 610 varies, the inclinations (X of the plurality of light beams emitted from the plurality of light transmitting portions 610 in the (+ Z) direction with respect to the optical axis J1 (X The inclination when viewed along the direction) can be made to coincide with the inclination (ideally parallel to the optical axis J1) at the time of incidence on the optical path length difference generation unit 61 from the (+ Z) side. As a result, the deviation in the Y direction of the condensing position (condensing position when viewed along the X direction) on the irradiation surface 320 of the plurality of light fluxes that have passed through the plurality of light transmitting portions 610 is suppressed, and the irradiation surface 320. It is possible to suppress an increase in the width of the line illumination light in the Y direction. In the reflecting portion 65, instead of the right-angle prism 658, two plane mirrors having an angle of 90 degrees with each other may be used.

上記描画装置1および光照射装置31,31aでは様々な変形が可能である。   The drawing apparatus 1 and the light irradiation apparatuses 31 and 31a can be variously modified.

分割レンズ部62では、必ずしも複数の要素レンズ620が配列方向に一定のピッチにて配列される必要はなく、例えば、複数の要素レンズ620の配列方向の幅が互いに異なっていてもよい。この場合、配列方向に関して、光路長差生成部61における各透光部610の幅と、当該透光部610に対応する分割レンズ部62の要素レンズ620の幅との比が、全ての透光部610において一定となるように、複数の透光部610の配列方向の幅も変更される。   In the split lens unit 62, the plurality of element lenses 620 are not necessarily arranged at a constant pitch in the arrangement direction. For example, the widths of the plurality of element lenses 620 in the arrangement direction may be different from each other. In this case, with respect to the arrangement direction, the ratio of the width of each light transmitting unit 610 in the optical path length difference generating unit 61 to the width of the element lens 620 of the divided lens unit 62 corresponding to the light transmitting unit 610 is all the light transmitting units. The width in the arrangement direction of the plurality of light transmitting parts 610 is also changed so as to be constant in the part 610.

光照射装置31,31aの設計によっては、要素レンズ620の配列方向のみならず、当該配列方向に垂直な方向にもパワーを有する要素レンズ620が、分割レンズ部62において用いられてよい。   Depending on the design of the light irradiation devices 31 and 31 a, an element lens 620 having power not only in the arrangement direction of the element lenses 620 but also in a direction perpendicular to the arrangement direction may be used in the split lens unit 62.

例えば、図2の光照射装置31において、中間変倍部64のレンズ642から出射される光が、その主光線が光軸J1に対して傾斜した状態で、分割レンズ部62に入射してもよい。すなわち、中間変倍部64,64aは、必ずしも両側テレセントリック光学系である必要はない。レーザ光の経路において分割レンズ部62が光路長差生成部61よりも照射面320側に配置される照射光学系5では、中間変倍部64は、複数の透光部610を通過した光が複数の要素レンズ620にそれぞれ入射する縮小光学系を構成すればよい。また、レーザ光の経路において光路長差生成部61が分割レンズ部62よりも照射面320側に配置される照射光学系5aでは、中間変倍部64aは、複数の要素レンズ620を通過した光が複数の透光部610にそれぞれ入射する拡大光学系を構成すればよい。   For example, in the light irradiation device 31 of FIG. 2, even if the light emitted from the lens 642 of the intermediate zoom unit 64 enters the split lens unit 62 in a state where the principal ray is inclined with respect to the optical axis J1. Good. That is, the intermediate zooming portions 64 and 64a do not necessarily need to be double-sided telecentric optical systems. In the irradiation optical system 5 in which the split lens unit 62 is arranged on the irradiation surface 320 side of the optical path length difference generation unit 61 in the laser beam path, the intermediate magnification changing unit 64 is configured to transmit the light that has passed through the plurality of light transmission units 610. A reduction optical system that enters each of the plurality of element lenses 620 may be configured. In the irradiation optical system 5a in which the optical path length difference generation unit 61 is disposed on the irradiation surface 320 side of the split lens unit 62 in the laser beam path, the intermediate magnification changing unit 64a is light that has passed through the plurality of element lenses 620. May be configured to constitute a magnifying optical system that respectively enters the plurality of light transmitting portions 610.

上記光照射装置31,31aにおけるレーザ光の経路において、分割レンズ部62および光路長差生成部61よりも照射面320側に配置される集光レンズ部63は、照射面320上にて複数の要素レンズ620からの光の照射領域50を重ねることが可能であるならば、様々な構成にて実現されてよい。   In the path of the laser light in the light irradiation devices 31 and 31a, the condensing lens unit 63 disposed on the irradiation surface 320 side with respect to the split lens unit 62 and the optical path length difference generation unit 61 has a plurality of on the irradiation surface 320. If it is possible to overlap the irradiation region 50 of the light from the element lens 620, it may be realized in various configurations.

描画装置1において、光照射装置31,31aの照射面320に配置される空間光変調器32は、回折格子型の光変調器以外であってよく、例えば、微小なミラーの集合を用いた空間光変調器が用いられてよい。この場合に、Y方向の幅が比較的広い照射領域が、光照射装置31,31aにより照射面320上に形成されてもよい。   In the drawing apparatus 1, the spatial light modulator 32 disposed on the irradiation surface 320 of the light irradiation device 31, 31 a may be other than a diffraction grating type light modulator, for example, a space using a set of minute mirrors. An optical modulator may be used. In this case, an irradiation region having a relatively wide width in the Y direction may be formed on the irradiation surface 320 by the light irradiation devices 31 and 31a.

基板9上の光の照射位置を移動する移動機構は、ステージ21を移動する移動機構22以外であってもよく、例えば、光照射装置31,31a、空間光変調器32および投影光学系33を含むヘッドを基板9に対して移動する移動機構であってよい。   The moving mechanism for moving the light irradiation position on the substrate 9 may be other than the moving mechanism 22 for moving the stage 21. For example, the light irradiation devices 31, 31a, the spatial light modulator 32, and the projection optical system 33 are included. It may be a moving mechanism that moves the head including the substrate 9.

描画装置1にて描画が行われる対象物は、半導体基板やガラス基板以外の基板であってよく、また、基板以外であってもよい。光照射装置31,31aは、描画装置1以外に用いられてもよい。   An object on which drawing is performed by the drawing apparatus 1 may be a substrate other than a semiconductor substrate or a glass substrate, or may be other than a substrate. The light irradiation devices 31 and 31 a may be used in addition to the drawing device 1.

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。   The configurations in the above-described embodiments and modifications may be combined as appropriate as long as they do not contradict each other.

1 描画装置
4 光源部
5,5a 照射光学系
9 基板
11 制御部
22 移動機構
31,31a 光照射装置
32 空間光変調器
33 投影光学系
50 照射領域
61 光路長差生成部
62 分割レンズ部
63 集光レンズ部
64,64a 中間変倍部
65 反射部
320 照射面
610 透光部
612 (透光部の)出射面
620 要素レンズ
622 第2レンズ面
J1 光軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Drawing apparatus 4 Light source part 5, 5a Irradiation optical system 9 Substrate 11 Control part 22 Movement mechanism 31, 31a Light irradiation apparatus 32 Spatial light modulator 33 Projection optical system 50 Irradiation area 61 Optical path length difference generation part 62 Split lens part 63 Collection Optical lens part 64, 64a Intermediate magnification changing part 65 Reflecting part 320 Irradiation surface 610 Translucent part 612 Emission surface (of translucent part) 620 Element lens 622 Second lens surface J1 Optical axis

Claims (8)

光照射装置であって、
所定位置に向けてレーザ光を出射する光源部と、
前記所定位置に配置され、前記光源部からのレーザ光を光軸に沿って照射面へと導く照射光学系と、
を備え、
前記照射光学系が、
前記光軸に垂直な方向に配列された複数のレンズを有し、入射する光を前記複数のレンズにて分割する分割レンズ部と、
前記光軸に垂直な方向に配列された複数の透光部を有し、前記複数の透光部が互いに異なる光路長を有する光路長差生成部と、
前記レーザ光の経路において前記分割レンズ部と前記光路長差生成部との間に配置される中間変倍部と、
前記レーザ光の経路において前記分割レンズ部および前記光路長差生成部よりも前記照射面側に配置され、前記照射面上にて前記複数のレンズからの光の照射領域を重ねる集光レンズ部と、
を備え、
前記レーザ光の経路において前記光路長差生成部が前記分割レンズ部よりも前記照射面側に配置され、前記複数のレンズを通過した光が、拡大光学系を構成する前記中間変倍部を介して前記複数の透光部にそれぞれ入射する、または、前記レーザ光の経路において前記分割レンズ部が前記光路長差生成部よりも前記照射面側に配置され、前記複数の透光部を通過した光が、縮小光学系を構成する前記中間変倍部を介して前記複数のレンズにそれぞれ入射することを特徴とする光照射装置。
A light irradiation device,
A light source unit that emits laser light toward a predetermined position;
An irradiation optical system that is disposed at the predetermined position and guides the laser light from the light source unit to the irradiation surface along the optical axis;
With
The irradiation optical system is
A plurality of lenses arranged in a direction perpendicular to the optical axis, and a split lens unit that splits incident light by the plurality of lenses;
An optical path length difference generating unit having a plurality of light transmitting parts arranged in a direction perpendicular to the optical axis, wherein the plurality of light transmitting parts have different optical path lengths;
An intermediate magnification unit disposed between the split lens unit and the optical path length difference generation unit in the laser beam path;
A condensing lens unit that is disposed on the irradiation surface side of the split lens unit and the optical path length difference generation unit in the laser beam path, and overlaps the irradiation regions of the light from the plurality of lenses on the irradiation surface; ,
With
In the path of the laser light, the optical path length difference generation unit is arranged on the irradiation surface side with respect to the split lens unit, and the light that has passed through the plurality of lenses passes through the intermediate magnification unit that constitutes the magnifying optical system. Respectively, or the split lens portion is arranged on the irradiation surface side of the optical path length difference generating portion in the path of the laser light, and has passed through the plurality of light transmitting portions. A light irradiation apparatus, wherein light is incident on each of the plurality of lenses via the intermediate zoom unit constituting the reduction optical system.
請求項1に記載の光照射装置であって、
前記中間変倍部が両側テレセントリック光学系を構成することを特徴とする光照射装置。
The light irradiation device according to claim 1,
The light irradiating apparatus characterized in that the intermediate zooming portion constitutes a double-sided telecentric optical system.
請求項2に記載の光照射装置であって、
前記レーザ光の経路において前記光路長差生成部が前記分割レンズ部よりも前記照射面側に配置され、前記中間変倍部が、前記複数の透光部の内部または近傍に前記複数のレンズの出射面の像を形成することを特徴とする光照射装置。
It is a light irradiation apparatus of Claim 2, Comprising:
In the path of the laser light, the optical path length difference generation unit is disposed on the irradiation surface side with respect to the split lens unit, and the intermediate zooming unit is disposed in or near the plurality of light transmitting units. A light irradiation apparatus that forms an image of an emission surface.
請求項1ないし3のいずれかに記載の光照射装置であって、
前記照射光学系が、前記光路長差生成部を透過して前記複数の透光部の複数の出射面から出射される光を折り返し、前記複数の出射面にそれぞれ入射させる反射部をさらに備えることを特徴とする光照射装置。
The light irradiation device according to any one of claims 1 to 3,
The irradiation optical system further includes a reflection unit that passes through the optical path length difference generation unit and returns light emitted from a plurality of emission surfaces of the plurality of light transmission units, and causes the light to enter each of the plurality of emission surfaces. The light irradiation apparatus characterized by this.
請求項4に記載の光照射装置であって、
前記反射部が、前記複数の出射面から出射される光を、前記光の出射方向に平行に前記複数の出射面にそれぞれ入射させることを特徴とする光照射装置。
It is a light irradiation apparatus of Claim 4, Comprising:
The light irradiation apparatus, wherein the reflection unit causes light emitted from the plurality of emission surfaces to enter the plurality of emission surfaces in parallel to an emission direction of the light.
光照射装置であって、
所定位置に向けてレーザ光を出射する光源部と、
前記所定位置に配置され、前記光源部からのレーザ光を光軸に沿って照射面へと導く照射光学系と、
を備え、
前記照射光学系が、
前記光軸に垂直な方向に配列された複数のレンズを有し、入射する光を前記複数のレンズにて分割する分割レンズ部と、
前記光軸に垂直な方向に配列された複数の透光部を有し、前記複数の透光部が互いに異なる光路長を有する光路長差生成部と、
前記光路長差生成部を透過して前記複数の透光部の複数の出射面から出射される光を折り返し、前記複数の出射面にそれぞれ入射させる反射部と、
前記レーザ光の経路において前記分割レンズ部および前記光路長差生成部よりも前記照射面側に配置され、前記照射面上にて前記複数のレンズからの光の照射領域を重ねる集光レンズ部と、
を備え、
前記レーザ光の経路において前記光路長差生成部が前記分割レンズ部よりも前記照射面側に配置され、前記複数のレンズを通過した光が前記複数の透光部にそれぞれ入射する、または、前記レーザ光の経路において前記分割レンズ部が前記光路長差生成部よりも前記照射面側に配置され、前記複数の透光部を通過した光が前記複数のレンズにそれぞれ入射することを特徴とする光照射装置。
A light irradiation device,
A light source unit that emits laser light toward a predetermined position;
An irradiation optical system that is disposed at the predetermined position and guides the laser light from the light source unit to the irradiation surface along the optical axis;
With
The irradiation optical system is
A plurality of lenses arranged in a direction perpendicular to the optical axis, and a split lens unit that splits incident light by the plurality of lenses;
An optical path length difference generating unit having a plurality of light transmitting parts arranged in a direction perpendicular to the optical axis, wherein the plurality of light transmitting parts have different optical path lengths;
A reflection section that transmits the light path length difference generation section and radiates light emitted from a plurality of emission faces of the plurality of light transmission sections, and makes each incident on the plurality of emission faces;
A condensing lens unit that is disposed on the irradiation surface side of the split lens unit and the optical path length difference generation unit in the laser beam path, and overlaps the irradiation regions of the light from the plurality of lenses on the irradiation surface; ,
With
In the path of the laser light, the optical path length difference generation unit is disposed on the irradiation surface side with respect to the split lens unit, and light that has passed through the plurality of lenses is incident on the plurality of light transmission units, or In the laser beam path, the split lens unit is disposed closer to the irradiation surface than the optical path length difference generating unit, and light that has passed through the plurality of light transmitting units is incident on the plurality of lenses. Light irradiation device.
請求項6に記載の光照射装置であって、
前記反射部が、前記複数の出射面から出射される光を、前記光の出射方向に平行に前記複数の出射面にそれぞれ入射させることを特徴とする光照射装置。
It is a light irradiation apparatus of Claim 6, Comprising:
The light irradiation apparatus, wherein the reflection unit causes light emitted from the plurality of emission surfaces to enter the plurality of emission surfaces in parallel to an emission direction of the light.
描画装置であって、
請求項1ないし7のいずれかに記載の光照射装置と、
前記光照射装置における前記照射面に配置される空間光変調器と、
前記空間光変調器により空間変調された光を対象物上に導く投影光学系と、
前記空間変調された光の前記対象物上における照射位置を移動する移動機構と、
前記移動機構による前記照射位置の移動に同期して前記空間光変調器を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする描画装置。
A drawing device,
A light irradiation device according to any one of claims 1 to 7,
A spatial light modulator disposed on the irradiation surface in the light irradiation device;
A projection optical system for guiding light spatially modulated by the spatial light modulator onto an object;
A moving mechanism for moving an irradiation position on the object of the spatially modulated light;
A controller that controls the spatial light modulator in synchronization with the movement of the irradiation position by the moving mechanism;
A drawing apparatus comprising:
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