JP2019125548A - 光源装置、およびそれを備える露光装置 - Google Patents
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Abstract
Description
光源と、
前記光源からの光を、照射面に向けてより平行光に近い状態にする平行化素子と、
前記平行化素子と前記照射面との間に配設され、前記平行化素子からの光を前記照射面に集める集光素子とを備える光源装置が提供される。
前記平行化素子は、回転放物面で規定された反射面を内側に有するリフレクタであり、
前記集光素子は、焦点を有するレンズであり、
以下の式を満たす。
L1≧a×L/(d+a)
L:前記リフレクタの開口から前記照射面までの距離[mm]
L1:前記リフレクタの開口から前記集光素子の光学中心までの距離[mm]
a:前記リフレクタの開口の径[mm]
d:前記照射面の径[mm]
前記平行化素子は、レンズであり、
前記集光素子は、焦点を有するレンズであり、
以下の式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
L1≧a×L/(d+a)
L:前記平行化素子の光学中心から前記照射面までの距離[mm]
L1:前記平行化素子の光学中心から前記集光素子の光学中心までの距離[mm]
a:前記平行化素子の有効径[mm]
d:前記照射面の径[mm]
前記光源装置は、それぞれ複数の前記光源、前記平行化素子、および、前記集光素子で構成されており、また、
以下の式を満たす。
L1≦(L2×tanα−a)/(2×tanθ)
L2:前記集光素子の光学中心から前記照射面までの距離[mm]
θ:前記平行化素子から出た光の出射広がり角[°]
α:互いに隣り合う前記平行化素子から出る光の中心軸同士が成す角度[°]
L1(A)=a×L/(d+a)とし、
L1(B)=(L2×tanα−a)/(2×tanθ)としたときにおいて、
L1の寸法値が以下の通りである。
・ L1(A)≦L1(B)の場合は、L1(B)の値。
・ L1(A)>L1(B)の場合は、L1(A)からL1(B)の間の値。
f=a×L/(d+a)
f:前記集光素子の焦点距離[mm]
上述した光源装置を備える露光装置が提供される。
図1は、本発明が適用された実施形態に係る光源装置10を示す。光源装置10は、大略、光源12と、平行化素子14と、集光素子16とを備えており、所定の径(直径)を有する照射面Sに向けて光を照射する装置である。
図1を用いて光源装置10の作用について説明する。光源12から放射された光は、その一部がリフレクタ14の開口20から直接外へ出るとともに、残りの光がリフレクタ14の内側の反射面22で反射した後、開口20から外へ出る。反射面22で反射した光は、リフレクタ14の中心軸CLに対して平行光に近い角度で進むが、完全な平行光ではなくリフレクタ14から離れるにつれて外側に広がっていく。
次に、各素子および照射面S同士の位置関係や、各素子および照射面Sの寸法について、図3を用いて説明する。リフレクタ(平行化素子)14の開口20から距離L[mm]の位置に照射面Sが配設されている。照射面Sの径(直径)をc[mm]とすると、この径cを最小化するには、集光素子16(レンズ)から照射面Sまでの距離L2[mm]を、集光素子16の焦点距離f[mm]と一致させればよいことになる。つまり、照射面Sにおける集光の度合いを高めて光の利用効率を高めようとすると、集光素子16の位置は照射面Sに近づく(距離L2が短縮する)ことになる。換言すると、集光素子16がリフレクタ14から遠ざかる(リフレクタ14の開口20から集光素子16までの距離L1[mm]が増加する)ことになる。
E=a+L1×2tanθ
S1=b2/E2=b2/(a+L1×2tanθ)2
c/a=L2/L1
c=d
また、L2=L−L1である。
d=a×(L−L1)/L1
L1=a×L/(d+a) および
L2=L×(1−a)/(d+a) となる。
1/L1+1/L2=1/f
したがって、集光素子16の焦点距離をf[mm]は以下の式であらわすことができる。
f=L1×L2/(L1+L2)
=a×L/(d+a)
L1=a×L/(d+a) および
f=a×L/(d+a)
L1>a×L/(d+a)
Z=W×b2/(a+(a×L/(d+a))×2tanθ)2
上述した実施形態では、光源装置10がそれぞれ1つの光源12、リフレクタ14、および集光素子16で構成されていたが、これに代えて、図4に示すように、それぞれ複数の光源12、リフレクタ14、および集光素子16で光源装置10を構成して、各光源12からの光でひとつの照射面Sを照らすようにしてもよい。なお、以下の説明に関し、L、L1、およびL2については図3を参照のこと。
L1≧a×L/(d+a)
なお、上記関係式「a×L/(d+a)」で規定されるL1を以下では「L1(A)」と標記する。つまり、「L1(A)=a×L/(d+a)」である。
B=L2×tanα
g=a+2×L1×tanθ
a:平行化素子(リフレクタ)14の開口の径[mm]
θ:平行化素子(リフレクタ)14から出た光の出射広がり角(中心軸CLと成す角)
B≧g、つまり、
L2×tanα≧a+2×L1×tanθ、これを変形すると、
L1≦(L2×tanα−a)/(2×tanθ)となる。
なお、上記関係式「(L2×tanα−a)/(2×tanθ)」で規定されるL1を以下では「L1(B)」と標記する。つまり、「L1(B)=(L2×tanα−a)/(2×tanθ)」である。
・ L1(A)≦L1(B)の場合は、L1(B)をL1の寸法として採用する。
・ L1(A)>L1(B)の場合は、L1(A)からL1(B)の間の値をL1の寸法として採用する。つまり、L1(A)>L1>L1(B)の関係となる。
上述した実施形態では、平行化素子14としてリフレクタを使用していたが、これに変えて、図5に示すように、平行化素子14としてレンズを使用してもよい。図5ではひとつ(単体)のレンズを使用する場合を描いているが、平行化素子14としてのレンズの数は複数であってもよい。この場合、光源12から放射された光は、平行化素子(レンズ)14を通過する際に屈折し、照射面Sに向けてより平行光に近い状態となる。そして、平行化素子(レンズ)14から出た光は集光素子16によって照射面Sに集められる。
次に、光源12、平行化素子14、および集光素子16をそれぞれ複数使用して光源装置10を構成し、かつ、当該光源装置10を露光装置100に適用する例について、図6を用いて説明する。
20…開口、22…反射面
S…照射面、CL…中心軸、PF…(回転放物面の)焦点、L…平行化素子14から照射面Sまでの距離、L1…平行化素子14から集光素子16までの距離、L2…集光素子16から照射面Sまでの距離、a…開口20の径(直径)あるいはレンズ14の有効径(直径)、b…集光素子16の径(直径)、c…照射面Sの径(直径)、d…集光素子16からの光で照射される範囲(直径)、f…集光素子16の焦点距離、g…平行化素子14から出た光によって集光素子(レンズ)16が照射される範囲(直径)、θ…平行化素子14から出た光の出射広がり角(中心軸CLと成す角)、α…互いに隣り合う平行化素子14から出る光の中心軸CL同士が成す角度
100…露光装置、102…第1反射鏡、104…第2反射鏡、106…第3反射鏡、108…インテグレータ、110…平行化レンズ、112…(インテグレータ108の)入射面、114…(インテグレータ108の)出射面、116…露光面
光源と、
前記光源からの光を、照射面に向けてより平行光に近い状態にする平行化素子と、
前記平行化素子と前記照射面との間に配設され、前記平行化素子からの光を前記照射面に集める集光素子とを備える光源装置であって、
前記平行化素子は、回転放物面で規定された反射面を内側に有するリフレクタであり、
前記集光素子は、焦点を有するレンズであり、
前記光源装置は、それぞれ複数の前記光源、前記平行化素子、および、前記集光素子で構成されており、
以下の2つの式を満たすことを特徴とする光源装置が提供される。
L1≧a×L/(d+a)
L:前記リフレクタの開口から前記照射面までの距離[mm]
L1:前記リフレクタの開口から前記集光素子の光学中心までの距離[mm]
a:前記リフレクタの開口の径[mm]
d:前記照射面の径[mm]
L1≦(L2×tanα−a)/(2×tanθ)
L2:前記集光素子の光学中心から前記照射面までの距離[mm]
θ:前記平行化素子から出た光の出射広がり角[°]
α:互いに隣り合う前記平行化素子から出る光の中心軸同士が成す角度[°]
光源と、
前記光源からの光を、照射面に向けてより平行光に近い状態にする平行化素子と、
前記平行化素子と前記照射面との間に配設され、前記平行化素子からの光を前記照射面に集める集光素子とを備える光源装置であって、
前記光源は平面発光体であり、
前記平行化素子は、レンズであり、
前記集光素子は、焦点を有するレンズであり、
前記光源装置は、それぞれ複数の前記光源、前記平行化素子、および、前記集光素子で構成されており、
以下の2つの式を満たすことを特徴とする光源装置が提供される。
L1≧a×L/(d+a)
L:前記平行化素子の光学中心から前記照射面までの距離[mm]
L1:前記平行化素子の光学中心から前記集光素子の光学中心までの距離[mm]
a:前記平行化素子の有効径[mm]
d:前記照射面の径[mm]
L1≦(L2×tanα−a)/(2×tanθ)
L2:前記集光素子の光学中心から前記照射面までの距離[mm]
θ:前記平行化素子から出た光の出射広がり角[°]
α:互いに隣り合う前記平行化素子から出る光の中心軸同士が成す角度[°]
Claims (7)
- 光源と、
前記光源からの光を、照射面に向けてより平行光に近い状態にする平行化素子と、
前記平行化素子と前記照射面との間に配設され、前記平行化素子からの光を前記照射面に集める集光素子とを備える光源装置。 - 前記平行化素子は、回転放物面で規定された反射面を内側に有するリフレクタであり、
前記集光素子は、焦点を有するレンズであり、
以下の式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
L1≧a×L/(d+a)
L:前記リフレクタの開口から前記照射面までの距離[mm]
L1:前記リフレクタの開口から前記集光素子の光学中心までの距離[mm]
a:前記リフレクタの開口の径[mm]
d:前記照射面の径[mm] - 前記光源は平面発光体であり、
前記平行化素子は、レンズであり、
前記集光素子は、焦点を有するレンズであり、
以下の式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
L1≧a×L/(d+a)
L:前記平行化素子の光学中心から前記照射面までの距離[mm]
L1:前記平行化素子の光学中心から前記集光素子の光学中心までの距離[mm]
a:前記平行化素子の有効径[mm]
d:前記照射面の径[mm] - 前記光源装置は、それぞれ複数の前記光源、前記平行化素子、および、前記集光素子で構成されており、また、
以下の式を満たすことを特徴とする請求項2または3に記載の光源装置。
L1≦(L2×tanα−a)/(2×tanθ)
L2:前記集光素子の光学中心から前記照射面までの距離[mm]
θ:前記平行化素子から出た光の出射広がり角[°]
α:互いに隣り合う前記平行化素子から出る光の中心軸同士が成す角度[°] - L1(A)=a×L/(d+a)とし、
L1(B)=(L2×tanα−a)/(2×tanθ)としたときにおいて、L1の寸法値が以下の通りであることを特徴とする請求項4に記載の光源装置。
・ L1(A)≦L1(B)の場合は、L1(B)の値。
・ L1(A)>L1(B)の場合は、L1(A)からL1(B)の間の値。 - 以下の式を満たすことを特徴とする請求項2から5のいずれか1項に記載の光源装置。
f=a×L/(d+a)
f:前記集光素子の焦点距離[mm] - 請求項1から6のいずれか1項に記載の光源装置を備える露光装置。
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