JP4458229B2

JP4458229B2 - Semiconductor laser light source device for exposure

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Publication number: JP4458229B2
Application number: JP2003208755A
Authority: JP
Inventors: 孝寛大湯; 康夫藤川
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2023-08-26
Also published as: JP2004146793A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光用半導体レーザ光源装置に関し、特に、発光波長の異なる複数個の半導体レーザを用いた露光用半導体レーザ光源装置と、発光波長が紫外光領域にある複数個の半導体レーザを用いた露光用半導体レーザ光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば回路基板、液晶表示素子、半導体素子等の製造の際のフォトリソグラフィー用の光源として水銀ランプ等のアークランプが用いられている。このようなアークランプの代わりに効率の良い半導体レーザを露光用光源に用いる場合、
１）紫外線を用いる光源は、目に見えないという危険性がある。
【０００３】
２）半導体レーザからの光が単色で干渉性を持つため、スペックルが生じてそのスペックルパターンが焼き付けられてしまう問題がある。
【０００４】
３）また、光源が単色、あるいは、露光装置の投影光学系が許容できる範囲の単色性がないと、投影光学系の色収差が発生し、最適な露光ができない問題もある。
【０００５】
４）さらには、半導体レーザは１個当たりの光量が露光用光源としては必ずしも十分に高くないという問題もある。
【０００６】
ところで、フォトレジストの分光感度に合致する例えば青紫色半導体レーザとして知られているＡｌ_xＩｎ_yＧａ_1-x-yＮ系半導体レーザ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１，ｘ＋ｙ＜１）（例えば、特許文献１、特許文献２参照）においては、Ｉｎの組成比に応じてバンドギャップエネルギーが２から６．２ｅＶの間で変化し、発光波長は近紫外域から６００ｎｍ近傍まで変化する。そのため、Ｉｎの組成比を変えることにより、種々の異なる発光波長の半導体レーザを得ることができる。また、Ａｌ_xＩｎ_yＧａ_1-x-yＮ系半導体レーザ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１，ｘ＋ｙ＜１）は、紫外線硬化接着剤の感度にも合致している。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−４４５７０号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開２００１−２３７４５７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術の上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数個の半導体レーザからのレーザ光を合成して紫外線照射用光源や露光用光源に用いる露光用半導体レーザ光源装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の露光用半導体レーザ光源装置は、複数個の半導体レーザからの出力光を合成して露光用の照明光として用いる露光用半導体レーザ光源装置において、複数個の半導体レーザの少なくとも１つの半導体レーザは、可視光領域に発光波長を有し、前記複数個の半導体レーザ中の他の少なくとも１つの半導体レーザは、紫外光領域に発光波長を有し、
前記複数個の半導体レーザからの出力光を各々別々の光ファイバーに結合させて伝送させ、それら光ファイバー同士が出射端で１つに束ねてバンドル光ファイバーとされ、そのバンドル光ファイバーの出射端面が出力光ファイバー又は出力バンドル光ファイバーの入射端面と突き合わせて接続され、前記出力光ファイバー又は出力バンドル光ファイバーの出射端から紫外光領域の波長に加えて可視光領域の波長が同時に含まれる合成光を出力するように構成され、
前記バンドル光ファイバーの出射端面と前記出力光ファイバー又は出力バンドル光ファイバーの入射端面との間で発生する反射光を検出する光検出手段を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
この場合、紫外光領域の合成光が略連続的なスペクトルを有するものであっても、離散的なスペクトルを有するものであってもよい。
【００１４】
また、複数個の半導体レーザが何れもＡｌ_xＩｎ_yＧａ_1-x-yＮ系半導体レーザ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１，ｘ＋ｙ＜１）とすることができる。
また、前記バンドル光ファイバー中に少なくとももう１本の光検出用光ファイバーを含んで束ねられており、その光検出用光ファイバーの一端はバンドル光ファイバーの出射端面で他の光ファイバーと同じ端面に揃えられているようにすることが望ましい。
【００１５】
本発明においては、複数個の半導体レーザからの出力光を合成して露光用の照明光として用いる露光用半導体レーザ光源装置において、
１）複数個の半導体レーザの少なくとも１つの半導体レーザは他の半導体レーザとは発光波長が異なるものであるので、所望の強度の照明光を効率良く得ることができる。また、その他の半導体レーザの中、少なくとも２つを同一の発光波長を有する半導体レーザとすることで、大きなパワー（高出力）の光源装置とすることができる。
【００１６】
２）略連続的な波長を選択することにより、照射面や露光面上では、スペックルが平均化されて目立たなくなる。特に、投影露光用の照明光として用いるときは、投影光学系が許容できる範囲で波長を略連続的化し、シャープな像を投影焼き付けすることができる。
【００１７】
３）さらには、照明光のスペクトルを使用する単数あるいは複数のフォトレジストの感度に合わせることができ、効率的な照射が可能になる。
【００１８】
４）また、少なくとも１つの半導体レーザは可視光領域に発光波長を有し、複数個の半導体レーザ中の他の少なくとも１つの半導体レーザは紫外光領域に発光波長を有するものとする場合には、合成されたレーザ光には紫外光領域の波長に加えて可視光領域の波長が同時に含まれることになり、実際に装置が発振（発光）しているのか目視で確認でき、また、レーザ光の照射位置を目視で調整することができ、照射対象物にレーザ光の焦点を目視で合わせることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の露光用半導体レーザ光源装置を実施例に基づいて説明する。なお、本発明は、半導体レーザのみに限られるものではなく、他の半導体発光素子（ＬＥＤ等）にも適用可能な技術である。
【００２０】
さて、このような前提の下、本発明の第１のものは、発光波長の異なる複数個の半導体レーザを使用し、それらからの波長の異なるレーザ光を合成して露光用光源に用いるものである。図１に、本発明の露光用半導体レーザ光源装置の１実施例の構成を示す。図１において、３０は電源部や制御部等の部品を実装した回路基板、３１は半導体レーザのリード端子と接続されるリード線、３２は半導体レーザの取り付け部、３３ａ〜３３ｎは発光波長の異なる複数個の半導体レーザ、３４ａ〜３４ｎは半導体レーザ３３ａ〜３３ｎと結合される光ファイバーである。各光ファイバー３４ａ〜３４ｎは、１つに束ねられてバンドル光ファイバー３５とされる。このバンドル光ファイバー３５は他端でコネクター３６を介して出力光ファイバー又は出力バンドル光ファイバー３７の入力端と接続され、出力光ファイバー又は出力バンドル光ファイバー３７の他端から発光波長域が単体の半導体レーザ３３ａ〜３３ｎより広げられ、より大きなパワーの出力レーザ光Ｒとして取り出される。
【００２１】
ここで、複数個の半導体レーザ３３ａ〜３３ｎは、少なくともその１つの半導体レーザが他の半導体レーザとは発光波長が異なるものであり、前記したように、例えばＡｌ_xＩｎ_yＧａ_1-x-yＮ系半導体レーザ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１，ｘ＋ｙ＜１）を用いる場合に、そのＩｎの組成比を変えて、一部のものは例えば４００ｎｍの発光波長のものとし、残りは４５０ｎｍのものとするか、あるいは、複数個の半導体レーザ３３ａ〜３３ｎの中、３分の１は４００ｎｍの発光波長のものとし、別の３分の１は４２５ｎｍの発光波長のものとし、残りの３分の１は４５０ｎｍの発光波長のものとすることにより、波長４００ｎｍから４５０ｎｍをカバーする出力レーザ光Ｒを出力光ファイバー又は出力バンドル光ファイバー３７の他端から出射させるようにする。
【００２２】
半導体レーザ３３ａ〜３３ｎの数としては、合成されて最終的に出力レーザ光Ｒとして取り出される光が露光用の照明光として十分な強度となるような個数が選ばれる。
【００２３】
図２は、１例としてＡｌ_xＩｎ_yＧａ_1-x-yＮ系半導体レーザの場合の出力スペクトルを模式的に示す図であり、中心波長は上記のようにＩｎの組成比を変えることによって近紫外域から６００ｎｍ近傍まで変えることができる。また、そのスペクトル幅は約２ｎｍである。したがって、半導体レーザ３３ａ〜３３ｎの個数を１０個とし、その１０個の中心波長を２ｎｍずつずれるようにして、図１のような配置でその１０個の半導体レーザ３３ａ〜３３ｎの出力光を合成すると、図３に模式的に示すように、例えば波長３９５ｎｍから４１５ｎｍの間の略連続的なスペクトルを有する出力レーザ光Ｒが得られる。
【００２４】
以上のように、発光波長の異なる複数個の半導体レーザ３３ａ〜３３ｎからの波長の異なるレーザ光を合成して連続的スペクルあるいは離散したスペクルの出力レーザ光Ｒをフォトリソグラフィー用の露光光として用いると、所望の強度の照明光を効率良く得ることができる。また、個々の半導体レーザ３３ａ〜３３ｎからの光が単色で干渉性が良くても、波長の異なるものが合成されているため、露光面上ではスペックルは平均化されて目立たなくなる。また、合成光は比較的広い波長範囲に連続的あるいは離散的にあるので、投影露光用の照明光として用いるとき、投影光学系の色収差によって焦点深度が深くなり、マスク板のずれ、歪み等を吸収してボケが少ないシャープな像を投影焼き付けできる。さらには、照明光のスペクトルを使用する単数あるいは複数のフォトレジストの感度に合わせることができ、効率的な露光が可能になる。
【００２５】
次に、本発明の別の露光用半導体レーザ光源装置を説明する。特に発光波長が紫外領域（紫外光領域）にある半導体レーザ単体では発光光量が十分でなく、複数の紫外光発光半導体レーザを複数個用いて、それらの半導体レーザからの出力光を合成して強い紫外光を照射する露光用半導体レーザ光源装置が必要とされる場合がある。
【００２６】
その場合に、図１の構成を用いて、半導体レーザ３３ａ〜３３ｎの全てを同じ発光波長（紫外光）を持つ半導体レーザとし、それらにバンドル光ファイバー３５を構成する各光ファイバー３４ａ〜３４ｎを結合し、このバンドル光ファイバー３５をコネクター３６を介して出力光ファイバー又は出力バンドル光ファイバー３７に接続して、この出力光ファイバー又は出力バンドル光ファイバー３７の他端から合成された大きなパワーの紫外レーザ光Ｒを取り出すように構成する場合に、発光波長が紫外領域にあるので、実際にレーザ光が発振（発光）されているのか、照射対象物にレーザ光が照射されているのかどうかは、目視では確認できない。また、レーザ光Ｒの照射位置の調整を目視で行うことはできない。
【００２７】
そこで、他の実施例においては、図１の構成において、複数の半導体レーザ３３ａ〜３３ｎの中、少なくとも１つの半導体レーザ、例えば半導体レーザ３３ｎとして、発光波長が可視光領域にある半導体レーザを用いる。
【００２８】
このように、半導体レーザ３３ｎを除く他の半導体レーザ３３ａ、・・・を紫外光を発光する半導体レーザとし、半導体レーザ３３ｎを可視光を発光する半導体レーザとすることにより、バンドル光ファイバー３５の光ファイバー３４ａ〜３４ｎとコネクター３６を介して出力光ファイバー又は出力バンドル光ファイバー３７を経て合成された大きなパワーのレーザ光Ｒ中には紫外光領域の波長に加えて、可視光領域の波長が同時に含まれることになり、実際にこの装置が発振（発光）しているのか目視で確認でき、また、レーザ光Ｒの照射位置を目視で調整することができるようになり、照射対象物に焦点を目視で合わせたりすることができるようになる。
【００２９】
具体例をあげると、例えば発振波長３７０ｎｍの１９個の半導体レーザ３３ａ、・・・と、発振波長４０５ｎｍの青紫色を発光する１個の半導体レーザ３３ｎとを用い、露光用半導体レーザ光源装置に組み込み、それぞれに光ファイバー３４ａ〜３４ｎを結合し、光ファイバー３４ａ〜３４ｎを１つに束ねてバンドル光ファイバー３５とし、その他端をコネクター３６を介して出力光ファイバー又は出力バンドル光ファイバー３７の入力端に接続し、出力光ファイバー又は出力バンドル光ファイバー３７の他端から、これら２０個の半導体レーザ３３ａ〜３３ｎから発光された波長３７０ｎｍと４０５ｎｍの合成された大きなパワーのレーザ光Ｒを取り出すように構成した場合に、発振波長４０５ｎｍの半導体レーザ３３ｎからの青紫色レーザ光により、この露光用半導体レーザ光源装置から発振波長３７０ｎｍの紫外レーザ光Ｒが照射されているか否か、また、照射対象物に焦点が合っているか否かを目視で観測することができる。
【００３０】
なお、本発明において、可視光あるいは可視光領域は波長４００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下を意味し、紫外光、紫外領域あるいは紫外光領域は波長４ｎｍ以上４００ｎｍ未満を意味する。
【００３１】
その他の半導体レーザの組合せの構成としては、次の（Ａ）、（Ｂ）等が考えられる。図４は、（Ａ）、（Ｂ）それぞれの合成光のスペクトルを示す図であり、波長Ｘ〜波長Ｙまで略連続的なスペクトルと、中心波長Ｚの単一スペクトルが示されている。
【００３２】
（Ａ）図４に示すように、（Ｘ＝）３７０ｎｍ〜（Ｙ＝）３８０ｎｍで略連続的なスペクトルの半導体レーザ２０個と、（Ｚ＝）６７５ｎｍの赤色発光する半導体レーザ１個とからなる露光用半導体レーザ光源装置とする。ここで、３７０ｎｍ〜３８０ｎｍで略連続的なスペクトルの半導体レーザ２０個は、同一波長の２つの半導体レーザを１組とし、スペクトル幅が約２ｎｍの１０組の半導体レーザからなる。また、６７５ｎｍの赤色発光の半導体レーザは、略連続的なスペクトルの半導体レーザそれぞれと比較して小さい出力のものが好ましい。赤色発光の半導体レーザは、強すぎると目視の際に人体に影響を及ぼす恐れがある。したがって、装置が発振（発光）しているのか目視で確認できる程度、また、レーザ光の照射位置を目視で調整することができる程度の小さい出力のものでよい。また、赤色発光の半導体レーザは、例えばＡｌＩｎＧａＰ系の材料等、Ａｌ_xＩｎ_yＧａ_1-x-yＮ系半導体レーザと材料の異なる材料を用いる。
【００３３】
この（Ａ）の露光用半導体レーザ光源装置を、３７０ｎｍ〜３８０ｎｍの波長幅に感度分布が含まれるフォトリソグラフィーを用いた露光に適用すると、略連続的なスペクトルとした本実施の形態により、スペックルをなくすことが可能となり、また、好適に露光することができる。さらにまた、６７５ｎｍのように、フォトリソグラフィーの感度に影響しない（露光されることのない）波長で、さらに可視光の半導体レーザを有することで、目視も可能な優れた露光用半導体レーザ光源装置を得ることができる。
【００３４】
（Ｂ）図４に示すように、（Ｘ＝）３７０ｎｍ〜（Ｙ＝）４００ｎｍで略連続的なスペクトルの半導体レーザ１０個と、（Ｚ＝）６７５ｎｍの赤色発光する半導体レーザ１個とからなる露光用半導体レーザ光源装置とする。ここで、１０個の半導体レーザは、スペクトル幅が約２ｎｍの３７０ｎｍ〜４００ｎｍで略連続的なスペクトルである。また、６７５ｎｍの赤色発光の半導体レーザは、略連続的なスペクトルの半導体レーザそれぞれと比較して小さい出力のものが好ましい。赤色発光の半導体レーザは、強すぎると目視の際に人体に影響を及ぼす恐れがある。したがって、装置が発振（発光）しているのか目視で確認できる程度、また、レーザ光の照射位置を目視で調整することができる程度の小さい出力のものでよい。また、赤色発光の半導体レーザは、例えばＡｌＩｎＧａＰ系の材料等、Ａｌ_xＩｎ_yＧａ_1-x-yＮ系半導体レーザと材料の異なる材料を用いる。
【００３５】
この（Ｂ）の露光用半導体レーザ光源装置を、紫外線硬化接着剤を用いて２つの物体を接着する際の紫外線硬化の手段として用いる。３７０ｎｍ〜４００ｎｍの波長幅に感度分布が含まれる紫外線硬化接着剤に本実施の形態を用いることにより、スペックルをなくすことが可能となり、また、好適に接着することができる。さらにまた、６７５ｎｍのように、接着剤が硬化されない波長で、さらに可視光の半導体レーザを有することで、目視も可能な優れた露光用半導体レーザ光源装置を得ることができる。
【００３６】
このように、（Ａ）、（Ｂ）に示すように、略連続的な波長の選択は、フォトリソグラフィーの感度又は紫外線硬化接着剤の硬化する感度に合わせた波長を選択するとよい。また、可視光の半導体レーザの中でも赤色発光の半導体レーザを用いることで、目視する際に、装置に人体に影響を及ぼす紫外光をカットするＵＶカットフィルタ等が備えられていても、十分な波長差があるため、容易に目視が可能となる。本発明では、赤色発光の半導体レーザとしては、例えば上記可視光の波長帯の中６００ｎｍ以上を指すものとする。
【００３７】
ところで、図１のような構成において、ＡＰＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ）を行うには、従来技術を利用しようとすると、各半導体レーザ３３ａ〜３３ｎと光ファイバー３４ａ〜３４ｎとの間にビームスプリッターを配置して、各半導体レーザ３３ａ〜３３ｎからの出力光の一部を取り出してフォトダイオード等の光検出器でその強度を検出し、その検出信号を各半導体レーザ３３ａ〜３３ｎへフィードバックさせて光出力制御を行わせなければならないので、ビームスプリッター等の素子の使用個数が増大して、光出力制御装置のコストが高くなるという問題がある。また、これらの素子を多数配置するためのスペースが不足するという問題もある。
【００３８】
そこで、本発明においては、図１のような構成の複数個の半導体レーザからの出力光を光ファイバーを用いて大きなパワーにまとめて１つの出力レーザ光として取り出す半導体レーザ光源装置において、簡単な構成で光出力制御用の光強度信号が得られ、高い信頼性で安定して大きなパワーの出力レーザ光が取り出せるようにするために、以下に示すような光検出手段及び光出力制御手段を用いることが望ましい。
【００３９】
図５に、第１の光検出手段及び光出力制御手段を用いた本発明の露光用半導体レーザ光源装置の１例の全体の構成を示す模式図を示す。また、図６に、図５の接続部の構成の詳細を示す図を示す。
【００４０】
この第１の光検出手段及び光出力制御手段の基本的な構成においては、接続部におけるバンドル光ファイバー３５の出射端面と出力光ファイバー又は出力バンドル光ファイバー３７の入射端面との間で発生する反射光を利用して光出力制御用の光強度信号を得て、この反射光による光強度信号をＡＰＣのフィードバック信号として利用するものである。
【００４１】
図５において、３０は電源部や制御部等の部品を実装した回路基板、３１は回路基板３０と半導体レーザ３３ａ〜３３ｎのリード端子とを接続するリード線、３９は回路基板３０とフォトダイオード３８のリード端子とを接続するリード線、３２は半導体レーザ３３ａ〜３３ｎ及びフォトダイオード３８の取り付け部、３４ａ〜３４ｎは半導体レーザ３３ａ〜３３ｎと結合される光ファイバー、３４ｘはフォトダイオード３８と結合される光ファイバーである。各光ファイバー３４ａ〜３４ｎ及び３４ｘは、１つに束ねられてバンドル光ファイバー３５とされる。このバンドル光ファイバー３５は他端でコネクター３６を介して出力光ファイバー又は出力バンドル光ファイバー３７の入力端と接続され、出力光ファイバー又は出力バンドル光ファイバー３７の他端から、図１で説明したように、各半導体レーザ３３ａ〜３３ｎの出力レーザ光がまとまった大きなパワーの出力レーザ光Ｒとして取り出される。
【００４２】
ここで、図６に接続部の構成を示すように、コネクター３６は内面にスペーサ用の突起２４を有するパイプ２３からなり、パイプ２３の一端からバンドル光ファイバー３５の出射側の端面２１が突起２４に当たるまで挿入され、また、パイプ２３の他端からはこの例の場合は出力光ファイバー３７の入射側の端面２２が突起２４に当たるまで挿入される。各光ファイバー３４ａ〜３４ｎ、３４ｘ、３７のコアは符号１で、クラッドは符号２で示してあり、また、バンドル光ファイバー３５の外套を符号３で示す。
【００４３】
各半導体レーザ３３ａ〜３３ｎからの出力レーザ光はそれぞれ対応する光ファイバー３４ａ〜３４ｎに結合されてそれぞれのコア１とクラッド２の界面で全反射されてガイドされ、バンドル光ファイバー３５の出射端面２１からそれぞれ出射光ａとして出て、端面２１と端面２２の間のギャップを介して出力光ファイバー３７のコア１にガイド光として結合され、各半導体レーザ３３ａ〜３３ｎからの出力レーザ光がまとめられて大きなパワーとなって出力光ファイバー３７の出力端から出力レーザ光Ｒとして取り出される。
【００４４】
バンドル光ファイバー３５の出射端面２１から出た光ａの一部は出力光ファイバー３７の端面２２でのフレネル反射や散乱により、端面２１と端面２２の間のギャップ間で多重反射等を経て一部の光ｂがバンドル光ファイバー３５中の光ファイバー３４ｘにガイド光として結合され反対方向に進む光となる。この光は、光ファイバー３４ｘの一端に結合されたフォトダイオード３８の受光面に達し、その光強度が光強度信号としてフォトダイオード３８から出力される。ここで、光ファイバー３４ｘに反対側にガイドされる光として結合された光の強度は、バンドル光ファイバー３５から出力光ファイバー３７に結合される光全体の強度に略比例するものとなっている。
【００４５】
図７は、この半導体レーザ光源装置の光出力制御を行う構成の１例のブロック図であり、各半導体レーザ３３ａ〜３３ｎに対して共通の１つの駆動回路６が設けられており、各半導体レーザ３３ａ〜３３ｎを駆動するための入力データが与えられる。上記のように各半導体レーザ３３ａ〜３３ｎの出力レーザ光は対応する光ファイバー３４ａ〜３４ｎに入射され、バンドル光ファイバー３５の出射端面２１と出力光ファイバー３７の入射端面２２の間で多重反射等を経て光ファイバー３４ｘで反対方向にガイドされた一部の光は、フォトダイオード３８で検出される。フォトダイオード３８で検出された光強度は電気信号に変換されて制御回路５に入力される。制御回路５からは、駆動回路６に各半導体レーザ３３ａ〜３３ｎへの出力電流を制御するような制御信号が送信される。このように、図７の構成では、端面２１と端面２２の間のギャップでの多重反射等を経て光ファイバー３４ｘに反対側にガイドされる光は出力レーザ光Ｒに比例するので、光ファイバー３４ｘでガイドされる光に基づいたフィードバック制御を行って、出力光ファイバー３７の出力端から得られる出力レーザ光Ｒの強度を駆動回路６に入力する入力データに応じて安定化するようにしている。
【００４６】
以上の実施例では、バンドル光ファイバー３５の出射端面２１と出力光ファイバー３７の入射端面２２との間に一定のギャップが形成されるように、コネクター３６のパイプ２３の内面に積極的にスペーサ用の突起２４を設けたが、このようなスペーサを設けずに端面２１と端面２２を突き合わせて接続する場合にも、端面２１と端面２２の間の一部の光が光ファイバー３４ｘで反対方向にガイドされ、かつ、その光の強度は出力光ファイバー３７に結合される光全体の強度に略比例するので、同様に光出力制御を行うことができる。
【００４７】
すなわち、この第１の光検出手段及び光出力制御手段は、複数の半導体レーザからの出力光を各々別々の光ファイバーに結合させて伝送させ、それら光ファイバー同士が出射端で１つに束ねてバンドル光ファイバーとされ、そのバンドル光ファイバーの出射端面が出力光ファイバー又は出力バンドル光ファイバーの入射端面と突き合わせて接続され、前記出力光ファイバー又は出力バンドル光ファイバーの出射端から前記の複数の半導体レーザからの出力光を合わせて出力光として取り出される半導体レーザ光源装置であって、前記バンドル光ファイバー中に少なくとももう１本の光検出用光ファイバーを含んで束ねられており、前記光検出用光ファイバーの一端は前記バンドル光ファイバーの出射端面で他の光ファイバーと同じ端面に揃えられており、前記光検出用光ファイバーの他端には、前記バンドル光ファイバーの出射端面と前記出力光ファイバー又は出力バンドル光ファイバーの入射端面との間で発生する反射光及び散乱光であって前記光検出用光ファイバーで伝送される光の強度を検出する光検出手段が結合されているものである。
【００４８】
また、前記光検出手段からの検出信号に基づいて、前記複数の半導体レーザの出力光強度が制御されるように構成されているものである。
【００４９】
このような構成をとると、その光検出手段による検出信号に基づいたフィードバック制御を行うことにより、出力光ファイバー又は出力バンドル光ファイバーの出力端から取り出される出力レーザ光の強度を、簡単な構成で高い信頼性で所定の値に安定化させることができる効果がある。
【００５０】
次に、本発明において利用可能な第２の光検出手段及び光出力制御手段は、図１のような構成において、各光ファイバー３４ａ〜３４ｎの途中に漏れ光発生部を設け、その漏れ光発生部からの漏れ光を光検出手段により検出して、この漏れ光をＡＰＣに使用するものである。
【００５１】
この例の構成は、各半導体レーザ３３ａ〜３３ｎからの出力レーザ光を各々別々の光ファイバーに結合させ、それら光ファイバー３４ａ〜３４ｎから各々別々に漏れ光を検出して、半導体レーザ３３ａ〜３３ｎを個別に光出力制御するものであり、以下に、半導体レーザ３３ａ〜３３ｎ各々を半導体レーザ１３３で、光ファイバー３４ａ〜３４ｎ各々を光ファイバー１３４で表す。
【００５２】
図８は、この第２の光検出手段及び光出力制御手段における個々の半導体レーザの漏れ光検出部の構成例を示す概略の説明図である。図８において、光ファイバー１３４に屈曲部１３４ａを形成する。この際に、光ファイバー１３４の屈曲部１３４ａからは漏れ光Ｒｘが放射され、この漏れ光Ｒｘはフォトダイオード１３８で検出される。フォトダイオード１３８は、漏れ光の検出データを制御装置に送出し、ＡＰＣを行う。
【００５３】
次に、図８のように光ファイバー１３４に屈曲部１３４ａを形成したときに、光ファイバー１３４の屈曲部１３４ａから漏れ光Ｒｘが放射される理由について説明する。図８の光ファイバー１３４は、中央部に屈折率ｎ₁の材質からなるコア１を有し、その外周に同心円筒状に屈折率ｎ₂の材質からなるクラッド２を設けてなるものである。
【００５４】
光ファイバー１３４の入射点においては、屈折率ｎ₀＝１の空気が存在しているので、空気と光ファイバー１３４のコア１との境界面において、光ファイバー１３４への入射光（半導体レーザ１３３の出力光）は屈折する。コア１内を進行した光は、コア１とクラッド２の境界面でさらに屈折する。
【００５５】
ここで、コア１の材質とクラッド２の材質の屈折率の関係を、ｎ₁＞ｎ₂に選定されているので、コア１とクラッド２の境界面で臨界角以上の入射角θ₁で入射する光は全反射する。すなわち、臨界角をθ_cとするとき、θ₁＞θ_cとすれば、コア１とクラッド２の境界面で光は全反射することになる。
【００５６】
光ファイバー１３４に屈曲部１３４ａを形成すると、屈曲部１３４ａにおけるコア１とクラッド２の境界面の光の入射角はθ₂となる。直線状の部分における入射角θ₁と屈曲部１３４ａにおける入射角θ₂との関係は、θ₂＜θ₁となる。屈曲角が大きい程θ₂は小さくなり、屈曲角がある角度以上になると、θ₂＜θ_cの関係が生じることになる。
【００５７】
この場合には、入射角θ₂は臨界角θ_cよりも小さくなり、コア１とクラッド２の境界面に入射した光は全反射せずに一部は漏れ光として外部に放射されることになる。このように、光ファイバー１３４に屈曲部１３４ａを形成することにより検出される漏れ光を用いてＡＰＣを行うことができる。
【００５８】
漏れ光をＡＰＣに用いるので、光ファイバー１３４を屈曲するだけの簡単な構成となり、各半導体レーザ毎にビームスプリッター等の光学素子を使用する必要がなく、光出力制御装置のコストを低減することができる。また、各光ファイバー１３４にフォトダイオード１３８を設置するだけなので、スペースをそれ程取らなくてもすむことになる。さらに、屈曲部１３４ａは特殊な工具等を必要とすることなく簡単に形成することができる。
【００５９】
図８に示したように、光ファイバー１３４に屈曲部１３４ａを設けることにより屈曲部１３４ａで一部漏れ光が生ずる他に、光の伝搬損失も発生するので、屈曲部１３４ａを形成する位置は、できるだけ出射端に近い位置を選定する。このように、出射端に近い位置で漏れ光を取得することにより、光ファイバー１３４の出射端から出射される光の光量と制御用の光の光量との比率の精度が高いものとなり、より高性能のＡＰＣを行うことができる。なお、フォトダイオード１３８で精度良く漏れ光を検出するために、フォトダイオード１３４の外周に光ファイバー１３４を螺旋状に巻きつけるように構成してもよい。
【００６０】
図９は、光出力制御装置の１例を示すブロック図である。図９において、光出力制御装置１１０には、半導体レーザ１３３の駆動回路１０６が設けられており、半導体レーザ１３３を駆動するための入力データが与えられる。半導体レーザ１３３の出射光は、前述のように光ファイバー１３４に入射され結合される。
【００６１】
光ファイバー１３４の屈曲部１３４ａで得られる漏れ光は、フォトダイオード１３８で検出される。フォトダイオード１３８で検出された漏れ光のデータは電気信号に変換されて制御回路１０５に入力される。制御回路１０５からは、駆動回路１０６に出力電流を制御するような制御信号が送信される。このように、図９の構成では、各半導体レーザ１３３を光ファイバー１３４からの漏れ光に基づいたフィードバック制御を行っている。
【００６２】
図１０は、第２の光検出手段及び光出力制御手段における個々の半導体レーザの漏れ光検出部の別の構成例を示す概略の説明図である。図１０においては、光ファイバー１３４のクラッド２の除去部２ｂを形成して、コア１を一部露出させるものである。この際に、コア１に僅かに凹凸面１ａが形成されるようにするとよい。このようにすると、凹凸面１ａでは光を散乱させる。
【００６３】
このため、コア１と空気の境界面における入射角θ₃が、θ₃＜θ_cの関係となる位置が生じて漏れ光Ｒｘが外部に放射される。漏れ光Ｒｘは、フォトダイオード１３８で検出され、図９の光出力制御装置によりＡＰＣが行われる。クラッド２の除去部２ｂを形成する位置は、できるだけ出射端に近い位置を選定する。このように、出射端に近い位置で漏れ光を取得することにより、前記のように光ファイバー１３４の出射端から出射される光の光量と制御用の光の光量との比率の精度が高いものとなり、より高性能のＡＰＣを行うことができる。
【００６４】
クラッド２を除去した際に、コア１を滑らかな平坦部で露出させると、コア１と空気の境界面において、空気の屈折率ｎ₀と、コア１の屈折率ｎ₁との関係は、ｎ₁＞ｎ₀となる。したがって、この部分に入射した光は全反射されて漏れ光が外部に放射されないことになる。このため、図１０の例では、コア１に僅かに凹凸面１ａを形成している。また、図１０の例では、図８の例のように光ファイバー１３４を屈曲させないので、光ファイバー１３４を直線状に配置する要請がある場合に対応することができる。
【００６５】
すなわち、この第２の光検出手段及び光出力制御手段は、半導体レーザと、前記半導体レーザに結合される光ファイバーと、前記光ファイバーに形成される漏れ光発生部と、前記漏れ光発生部に配置される漏れ光の光検出手段と、前記半導体レーザの光出力の制御手段とを備え、前記光検出手段からの検出信号を前記制御手段に入力して、前記半導体発光素子の光出力を制御するものである。このため、半導体レーザの出射側と光ファイバーの間にビームスプリッターのような光学素子を設ける必要がなく、光ファイバーに形成される漏れ光発生部に漏れ光の光検出手段を設けているので、構成が簡単になり、スペースもそれ程必要としないという利点がある。また、多数の半導体レーザを光ファイバーに結合し、各光ファイバーを１つに束ねてバンドルファイバーに結合する構成（図１）では、特にコストを低減すると共にスペースを節約することができる。
【００６６】
また、この場合に、光出力制御装置は、漏れ光発生部を、光ファイバーの屈曲部に形成するようにしてもよい。このように構成すると、特殊な工具等を必要とせずに漏れ光発生部を形成することが可能となり、ＡＰＣを行う際に簡単に光ファイバーからの漏れ光を発生させることができる。
【００６７】
また、屈曲部を螺旋状に形成して光検出手段を巻回するようにしてもよい。このように構成すると、光検出手段は精度良く漏れ光を検出することができる。
【００６８】
また、漏れ光発生部を、光ファイバーのクラッドを一部除去してコアを露出させて形成してもよい。このように構成すると、光ファイバーを直線状に配置する場合でも簡単に漏れ光を取得することができる。
【００６９】
この場合に、露出させたコアの外周に凹凸面を形成することが望ましい。このように構成すると、コアと空気の境界面に入射した光は全反射されることなく、漏れ光発生部から確実にＡＰＣ用の漏れ光を取得することができる。
【００７０】
また、漏れ光発生部を光ファイバーの出射端の近傍に形成することが望ましい。このように構成すると、光ファイバーの出射端から出射される光の光量と制御用の光の光量との比率の精度が高いものとなり、より高性能のＡＰＣを行うことができる。
【００７１】
なお、以上の図８〜図１０の構成では、各光ファイバー３４ａ〜３４ｎの途中に各々漏れ光発生部を設け、その漏れ光発生部からの漏れ光を光検出手段により検出して、この漏れ光を各々の半導体レーザ３３ａ〜３３ｎの個別のＡＰＣに使用するものであったが、コネクター３６を介して接続された出力光ファイバー３７に漏れ光発生部を設けて、その漏れ光発生部からの漏れ光を１個の光検出手段により検出して、この漏れ光による検出信号を、図７のように、制御回路５へフィードフィードバックさせて、各半導体レーザ３３ａ〜３３ｎの光出力制御を行わせるようにしてもよい。
【００７２】
以上、本発明の露光用半導体レーザ光源装置を実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。例えば、発光波長の異なる複数個の半導体レーザ３３ａ〜３３ｎは同系の半導体レーザだけでなく、異なる系統の半導体レーザを含んでいてもよい。
【００７３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の露光用半導体レーザ光源装置によると、複数個の半導体レーザからの出力光を合成して露光用の照明光として用いる露光用半導体レーザ光源装置において、複数個の半導体レーザの少なくとも１つの半導体レーザは他の半導体レーザとは発光波長が異なるものであるので、所望の強度の照明光を効率良く得ることができる。また、露光面上ではスペックルが平均化されて目立たなくなる。また、投影露光用の照明光として用いるとき、投影光学系の色収差（特に、軸上色収差）によって焦点深度が深くなり、マスク板のずれ、歪み等を吸収してボケが少ないシャープな像を投影焼き付けすることができる。さらには、照明光のスペクトルを使用する単数あるいは複数のフォトレジストの感度に合わせることができ、効率的な露光が可能になる。
【００７４】
また、少なくとも１つの半導体レーザは可視光領域に発光波長を有し、複数個の半導体レーザ中の他の少なくとも１つの半導体レーザは紫外光領域に発光波長を有するものとする場合には、合成されたレーザ光には紫外光領域の波長に加えて可視光領域の波長が同時に含まれることになり、実際に装置が発振（発光）しているのか目視で確認でき、また、レーザ光の照射位置を目視で調整することができ、照射対象物にレーザ光の焦点を目視で合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の露光用半導体レーザ光源装置の１実施例の構成を示す図である。
【図２】本発明に用いる１例の半導体レーザの出力スペクトルを模式的に示す図である。
【図３】本発明の露光用半導体レーザ光源装置の１実施例の合成光のスペクトルを模式的に示す図である。
【図４】本発明の露光用半導体レーザ光源装置の他の実施例の合成光のスペクトルを模式的に示す図である。
【図５】本発明において利用可能な第１の光検出手段及び光出力制御手段を用いた本発明の露光用半導体レーザ光源装置の１例の全体の構成を示す模式図である。
【図６】図５の接続部の構成の詳細を示す図である。
【図７】図５の露光用半導体レーザ光源装置の光出力制御を行う構成の１例のブロック図である。
【図８】本発明において利用可能な第２の光検出手段及び光出力制御手段における個々の半導体レーザの漏れ光検出部の構成例を示す概略の説明図である。
【図９】図８の場合に用いる光出力制御装置の１例を示すブロック図である。
【図１０】第２の光検出手段及び光出力制御手段における個々の半導体レーザの漏れ光検出部の別の構成例を示す概略の説明図である。
【符号の説明】
Ｒ…出力レーザ光
ａ…バンドル光ファイバーの出射端面から出た光
ｂ…ギャップ中の多重反射光等
１…コア
１ａ…凹凸面
２…クラッド
２ｂ…クラッド除去部
３…バンドル光ファイバーの外套
５…制御回路
６…駆動回路
２１…バンドル光ファイバーの出射端面
２２…出力光ファイバー又は出力バンドル光ファイバー入射端面
２３…パイプ
２４…スペーサ用の突起
３０…回路基板
３１…回路基板と半導体レーザとを接続するリード線
３２…取り付け部
３３ａ〜３３ｎ…半導体レーザ
３４ａ〜３４ｎ…半導体レーザからの出力光をガイドする光ファイバー
３４ｘ、３４ｙ…フォトダイオードと結合される光ファイバー
３５…バンドル光ファイバー
３６…コネクター
３７…出力光ファイバー、出力バンドル光ファイバー
３８…フォトダイオード
３９…回路基板とフォトダイオードとを接続するリード線
１０５…制御回路
１０６…駆動回路
１３３…半導体レーザ
１３４…光ファイバー
１３４ａ…屈曲部
１３８…フォトダイオード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure semiconductor laser light source device, and more particularly, to an exposure semiconductor laser light source device using a plurality of semiconductor lasers having different emission wavelengths and a plurality of semiconductor lasers having an emission wavelength in the ultraviolet region. The present invention relates to a semiconductor laser light source device for exposure.
[0002]
[Prior art]
For example, an arc lamp such as a mercury lamp is used as a light source for photolithography when manufacturing a circuit board, a liquid crystal display element, a semiconductor element or the like. When using an efficient semiconductor laser as an exposure light source instead of such an arc lamp,
1) There is a risk that a light source using ultraviolet rays is invisible.
[0003]
2) Since the light from the semiconductor laser is monochromatic and coherent, there is a problem that speckles are generated and the speckle pattern is burned.
[0004]
3) Further, if the light source is monochromatic or has no monochromaticity within a range acceptable by the projection optical system of the exposure apparatus, there is a problem that chromatic aberration occurs in the projection optical system and optimum exposure cannot be performed.
[0005]
4) Further, there is a problem that the amount of light per semiconductor laser is not necessarily high enough as an exposure light source.
[0006]
By the way, Al that is known as a blue-violet semiconductor laser, for example, matches the spectral sensitivity of the photoresist. _x In _y Ga _1-xy In an N-based semiconductor laser (0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, x + y <1) (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2), the band gap energy is 2 to 6 depending on the In composition ratio. .2 eV, and the emission wavelength varies from the near ultraviolet region to around 600 nm. Therefore, semiconductor lasers with various different emission wavelengths can be obtained by changing the composition ratio of In. Al _x In _y Ga _1-xy The N-based semiconductor laser (0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, x + y <1) also matches the sensitivity of the ultraviolet curable adhesive.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2001-44570 A
[0008]
[Patent Document 2]
JP 2001-237457 A
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to synthesize laser beams from a plurality of semiconductor lasers and to use them for an ultraviolet irradiation light source or an exposure light source. A semiconductor laser light source device is provided.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The semiconductor laser light source device for exposure according to the present invention that achieves the above object is an exposure semiconductor laser light source device that combines output light from a plurality of semiconductor lasers and uses it as illumination light for exposure. At least one semiconductor laser has an emission wavelength in a visible light region, and at least one other semiconductor laser in the plurality of semiconductor lasers has an emission wavelength in an ultraviolet light region;
Output light from the plurality of semiconductor lasers is coupled to separate optical fibers and transmitted, and the optical fibers are bundled together at the output end to form a bundle optical fiber, and the output end face of the bundle optical fiber is the output optical fiber or output It is connected to the incident end face of the bundle optical fiber, and is configured to output the combined light including the wavelength of the visible light region in addition to the wavelength of the ultraviolet light region from the output end of the output optical fiber or the output bundle optical fiber,
It is provided with a light detection means for detecting reflected light generated between the output end face of the bundle optical fiber and the input end face of the output optical fiber or the output bundle optical fiber.
[0011]
In this case, the synthesized light in the ultraviolet region may have a substantially continuous spectrum or may have a discrete spectrum.
[0014]
A plurality of semiconductor lasers are all made of Al. _x In _y Ga _1-xy N-based semiconductor lasers (0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, x + y <1) can be used.
The bundle optical fiber is bundled by including at least one other optical fiber for light detection, and one end of the optical fiber for light detection is aligned with the same end surface as the other optical fibers at the output end surface of the bundle optical fiber. It is desirable to make it.
[0015]
In the present invention, in an exposure semiconductor laser light source device used as illumination light for exposure by combining output light from a plurality of semiconductor lasers,
1) Since at least one semiconductor laser of a plurality of semiconductor lasers has a different emission wavelength from other semiconductor lasers, it is possible to efficiently obtain illumination light having a desired intensity. In addition, by using at least two of the other semiconductor lasers as semiconductor lasers having the same emission wavelength, a light source device with high power (high output) can be obtained.
[0016]
2) By selecting a substantially continuous wavelength, speckles are averaged and become inconspicuous on the irradiated surface and the exposed surface. In particular, when used as illumination light for projection exposure, the wavelength can be made substantially continuous within the allowable range of the projection optical system, and a sharp image can be projected and printed.
[0017]
3) Furthermore, it is possible to match the sensitivity of one or a plurality of photoresists using the spectrum of illumination light, and efficient irradiation becomes possible.
[0018]
4) When at least one semiconductor laser has a light emission wavelength in the visible light region, and at least one other semiconductor laser in the plurality of semiconductor lasers has a light emission wavelength in the ultraviolet light region, The synthesized laser light includes the wavelength in the visible light region in addition to the wavelength in the ultraviolet light region, so that it can be visually confirmed whether the device is actually oscillating (emitting light). The irradiation position can be visually adjusted, and the focus of the laser beam can be visually adjusted to the irradiation object.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Below, the semiconductor laser light source device for exposure of the present invention will be explained based on examples. The present invention is not limited to only a semiconductor laser, but is a technique applicable to other semiconductor light emitting elements (LEDs and the like).
[0020]
Under such a premise, the first of the present invention uses a plurality of semiconductor lasers having different emission wavelengths, and synthesizes laser beams having different wavelengths from them to be used as an exposure light source. is there. FIG. 1 shows the configuration of one embodiment of the semiconductor laser light source device for exposure according to the present invention. In FIG. 1, 30 is a circuit board on which components such as a power supply unit and a control unit are mounted, 31 is a lead wire connected to the lead terminal of the semiconductor laser, 32 is a mounting portion of the semiconductor laser, and 33a to 33n have different emission wavelengths. A plurality of semiconductor lasers 34a to 34n are optical fibers coupled to the semiconductor lasers 33a to 33n. Each of the optical fibers 34 a to 34 n is bundled into a bundle optical fiber 35. The other end of the bundle optical fiber 35 is connected to the input end of the output optical fiber or the output bundle optical fiber 37 via the connector 36, and the emission wavelength region from the other end of the output optical fiber or the output bundle optical fiber 37 is from the single semiconductor lasers 33a to 33n. The laser beam is spread and extracted as an output laser beam R having a higher power.
[0021]
Here, in the plurality of semiconductor lasers 33a to 33n, at least one of the semiconductor lasers has a light emission wavelength different from that of the other semiconductor lasers. _x In _y Ga _1-xy When using an N-based semiconductor laser (0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, x + y <1), the In composition ratio is changed, and some of them have an emission wavelength of, for example, 400 nm, and the rest Is 450 nm, or, among the plurality of semiconductor lasers 33a to 33n, one third is assumed to have an emission wavelength of 400 nm, and the other third is assumed to have an emission wavelength of 425 nm. The output laser light R covering the wavelength from 400 nm to 450 nm is emitted from the other end of the output optical fiber or the output bundle optical fiber 37 by setting one third of the light emission wavelength to 450 nm.
[0022]
As the number of the semiconductor lasers 33a to 33n, a number is selected such that the light that is synthesized and finally extracted as the output laser light R has sufficient intensity as illumination light for exposure.
[0023]
FIG. 2 shows an example of Al _x In _y Ga _1-xy It is a figure which shows typically the output spectrum in the case of N type | system | group semiconductor laser, A center wavelength can be changed from near ultraviolet region to 600 nm vicinity by changing the composition ratio of In as mentioned above. Its spectral width is about 2 nm. Therefore, when the number of semiconductor lasers 33a to 33n is 10, and the center wavelengths of the 10 semiconductor lasers 33a to 33n are shifted by 2 nm, the output light of the 10 semiconductor lasers 33a to 33n is synthesized in the arrangement as shown in FIG. As schematically shown in FIG. 3, for example, output laser light R having a substantially continuous spectrum between wavelengths 395 nm and 415 nm is obtained.
[0024]
As described above, when the laser beams having different wavelengths from the plurality of semiconductor lasers 33a to 33n having different emission wavelengths are combined and the output laser light R of the continuous spectrum or discrete spectrum is used as the exposure light for photolithography. Therefore, it is possible to efficiently obtain illumination light having a desired intensity. Even if the light from each of the semiconductor lasers 33a to 33n is monochromatic and has good coherence, since the light having different wavelengths is synthesized, the speckles are averaged on the exposed surface and become inconspicuous. In addition, since the synthesized light is continuously or discretely in a relatively wide wavelength range, when used as illumination light for projection exposure, the depth of focus increases due to chromatic aberration of the projection optical system, and mask plate displacement, distortion, etc. Projects and prints sharp images with little blur due to absorption. Furthermore, it is possible to match the sensitivity of one or a plurality of photoresists using the spectrum of illumination light, and efficient exposure becomes possible.
[0025]
Next, another semiconductor laser light source device for exposure according to the present invention will be described. In particular, a single semiconductor laser whose emission wavelength is in the ultraviolet region (ultraviolet region) does not produce enough light, and multiple ultraviolet light emitting semiconductor lasers are used to synthesize the output light from these semiconductor lasers. There is a case where a semiconductor laser light source device for exposure that irradiates ultraviolet light is required.
[0026]
In that case, using the configuration of FIG. 1, all of the semiconductor lasers 33 a to 33 n are semiconductor lasers having the same emission wavelength (ultraviolet light), and the optical fibers 34 a to 34 n constituting the bundle optical fiber 35 are coupled to them. The bundle optical fiber 35 is connected to an output optical fiber or an output bundle optical fiber 37 via a connector 36, and a high-power ultraviolet laser beam R synthesized from the other end of the output optical fiber or output bundle optical fiber 37 is extracted. In this case, since the emission wavelength is in the ultraviolet region, it cannot be visually confirmed whether the laser beam is actually oscillated (emitted) or whether the irradiation target is irradiated with the laser beam. Further, the adjustment of the irradiation position of the laser beam R cannot be performed visually.
[0027]
Therefore, in another embodiment, in the configuration of FIG. 1, a semiconductor laser having an emission wavelength in the visible light region is used as at least one semiconductor laser among the plurality of semiconductor lasers 33a to 33n, for example, the semiconductor laser 33n.
[0028]
In this way, the other semiconductor lasers 33a except for the semiconductor laser 33n are semiconductor lasers that emit ultraviolet light, and the semiconductor laser 33n is a semiconductor laser that emits visible light. In the high-power laser beam R synthesized through the output optical fiber or the output bundle optical fiber 37 via the connector 34 to 34n and the connector 36, the wavelength in the visible light region is simultaneously included in addition to the wavelength in the ultraviolet light region. It is possible to visually confirm whether or not this device actually oscillates (emits light), and it becomes possible to visually adjust the irradiation position of the laser beam R, and to focus the irradiation object visually. Will be able to.
[0029]
As a specific example, for example, 19 semiconductor lasers 33a with an oscillation wavelength of 370 nm,... And one semiconductor laser 33n emitting blue-violet with an oscillation wavelength of 405 nm are incorporated into an exposure semiconductor laser light source device. The optical fibers 34a to 34n are coupled to each other, the optical fibers 34a to 34n are bundled into one to form a bundle optical fiber 35, and the other end is connected to the input end of the output optical fiber or the output bundle optical fiber 37 via the connector 36. Alternatively, when a configuration is adopted in which a laser beam R having a combined power of 370 nm and 405 nm emitted from the 20 semiconductor lasers 33a to 33n is extracted from the other end of the output bundle optical fiber 37, the oscillation wavelength of 405 nm is obtained. Blue-violet laser beam from semiconductor laser 33n By light, whether ultraviolet laser beam R of the oscillation wavelength 370nm from the exposure laser light source device is irradiated, also can be observed whether the focus to the irradiation object visually.
[0030]
In the present invention, visible light or visible light region means a wavelength of 400 nm or more and 750 nm or less, and ultraviolet light, ultraviolet region or ultraviolet light region means a wavelength of 4 nm or more and less than 400 nm.
[0031]
The following (A), (B), etc. can be considered as the configuration of other combinations of semiconductor lasers. FIG. 4 is a diagram showing the spectrum of each synthesized light of (A) and (B), and shows a substantially continuous spectrum from wavelength X to wavelength Y and a single spectrum of center wavelength Z. FIG.
[0032]
(A) As shown in FIG. 4, it is composed of 20 semiconductor lasers having a substantially continuous spectrum from (X =) 370 nm to (Y =) 380 nm and one semiconductor laser emitting red light at (Z =) 675 nm. The semiconductor laser light source device for exposure is used. Here, 20 semiconductor lasers having a substantially continuous spectrum at 370 nm to 380 nm are composed of two semiconductor lasers having the same wavelength as one set, and 10 semiconductor lasers having a spectral width of about 2 nm. The 675 nm red-emitting semiconductor laser preferably has a smaller output than each of the semiconductor lasers having a substantially continuous spectrum. If the semiconductor laser emitting red light is too strong, it may affect the human body when visually observed. Therefore, the output may be small enough to visually confirm whether the apparatus oscillates (emits light) or to adjust the laser light irradiation position visually. In addition, a red-emitting semiconductor laser is an AlInGaP-based material such as Al _x In _y Ga _1-xy A material different from that of the N-type semiconductor laser is used.
[0033]
When the semiconductor laser light source device for exposure of (A) is applied to exposure using photolithography in which a sensitivity distribution is included in the wavelength range of 370 nm to 380 nm, the speckle is obtained by the present embodiment having a substantially continuous spectrum. Can be eliminated, and exposure can be suitably performed. Furthermore, an excellent semiconductor laser light source device for exposure that can be visually observed by having a visible-light semiconductor laser at a wavelength that does not affect the sensitivity of photolithography (not exposed), such as 675 nm. Obtainable.
[0034]
(B) As shown in FIG. 4, it is composed of 10 semiconductor lasers having a substantially continuous spectrum from (X =) 370 nm to (Y =) 400 nm and one semiconductor laser emitting red light at (Z =) 675 nm. The semiconductor laser light source device for exposure is used. Here, the ten semiconductor lasers have a substantially continuous spectrum from 370 nm to 400 nm with a spectral width of about 2 nm. The 675 nm red-emitting semiconductor laser preferably has a smaller output than each of the semiconductor lasers having a substantially continuous spectrum. If the semiconductor laser emitting red light is too strong, it may affect the human body when visually observed. Therefore, the output may be small enough to visually confirm whether the apparatus oscillates (emits light) or to adjust the laser light irradiation position visually. In addition, a red-emitting semiconductor laser is an AlInGaP-based material such as Al _x In _y Ga _1-xy A material different from that of the N-type semiconductor laser is used.
[0035]
The semiconductor laser light source device for exposure of (B) is used as a means for ultraviolet curing when two objects are bonded using an ultraviolet curing adhesive. By using this embodiment for an ultraviolet curable adhesive having a sensitivity distribution in the wavelength range of 370 nm to 400 nm, speckles can be eliminated and adhesion can be suitably performed. Furthermore, an excellent semiconductor laser light source device for exposure that can be visually observed can be obtained by having a visible light semiconductor laser at a wavelength at which the adhesive is not cured, such as 675 nm.
[0036]
Thus, as shown in (A) and (B), the selection of the substantially continuous wavelength may be performed by selecting a wavelength that matches the sensitivity of photolithography or the curing sensitivity of the ultraviolet curable adhesive. In addition, by using a red light emitting semiconductor laser among visible light semiconductor lasers, a sufficient wavelength can be obtained even if the device is equipped with a UV cut filter or the like that cuts off ultraviolet light that affects the human body. Since there is a difference, visual observation is easily possible. In the present invention, the red-emitting semiconductor laser indicates, for example, 600 nm or more in the visible light wavelength band.
[0037]
By the way, in the configuration as shown in FIG. 1, in order to perform APC (Automatic Power Control), a beam splitter is arranged between each of the semiconductor lasers 33a to 33n and the optical fibers 34a to 34n. Then, a part of the output light from each of the semiconductor lasers 33a to 33n is taken out, its intensity is detected by a photodetector such as a photodiode, and the detection signal is fed back to each of the semiconductor lasers 33a to 33n to perform optical output control. Therefore, there is a problem in that the number of elements such as a beam splitter used increases and the cost of the light output control device increases. There is also a problem that a space for arranging a large number of these elements is insufficient.
[0038]
Therefore, in the present invention, in a semiconductor laser light source device that takes out output light from a plurality of semiconductor lasers configured as shown in FIG. In order to obtain a light intensity signal for light output control and to extract a high-power output laser beam with high reliability and stability, it is possible to use a light detection means and a light output control means as described below. desirable.
[0039]
FIG. 5 is a schematic diagram showing the overall configuration of an example of the semiconductor laser light source device for exposure according to the present invention using the first light detection means and the light output control means. FIG. 6 is a diagram illustrating details of the configuration of the connection unit in FIG.
[0040]
In the basic configuration of the first light detection means and the light output control means, the reflected light generated between the exit end face of the bundle optical fiber 35 and the entrance end face of the output optical fiber or the output bundle optical fiber 37 in the connection portion is used. Thus, a light intensity signal for light output control is obtained, and the light intensity signal based on the reflected light is used as an APC feedback signal.
[0041]
In FIG. 5, 30 is a circuit board on which components such as a power supply unit and a control unit are mounted, 31 is a lead wire connecting the circuit board 30 and the lead terminals of the semiconductor lasers 33a to 33n, and 39 is a circuit board 30 and a photodiode 38. Lead wires for connecting the lead terminals of the semiconductor lasers, 32 is a mounting portion of the semiconductor lasers 33a to 33n and the photodiode 38, 34a to 34n are optical fibers coupled to the semiconductor lasers 33a to 33n, and 34x is an optical fiber coupled to the photodiode 38. It is. Each of the optical fibers 34 a to 34 n and 34 x is bundled into a bundle optical fiber 35. The other end of the bundle optical fiber 35 is connected to the input end of the output optical fiber or the output bundle optical fiber 37 via the connector 36. As described with reference to FIG. The output laser beams 33a to 33n are taken out as a large output laser beam R having a large power.
[0042]
Here, as shown in FIG. 6, the connector 36 is composed of a pipe 23 having a spacer projection 24 on the inner surface, and the end surface 21 on the emission side of the bundle optical fiber 35 contacts the projection 24 from one end of the pipe 23. In this example, the other end of the pipe 23 is inserted until the end face 22 on the incident side of the output optical fiber 37 hits the protrusion 24. The cores of the optical fibers 34a to 34n, 34x, and 37 are denoted by reference numeral 1, the cladding is denoted by reference numeral 2, and the outer sheath of the bundle optical fiber 35 is denoted by reference numeral 3.
[0043]
The output laser light from each of the semiconductor lasers 33a to 33n is coupled to the corresponding optical fiber 34a to 34n, and is totally reflected and guided by the interface between the core 1 and the cladding 2, and is output from the output end face 21 of the bundle optical fiber 35, respectively. It is emitted as incident light a and is coupled as guide light to the core 1 of the output optical fiber 37 through the gap between the end face 21 and the end face 22, and the output laser lights from the respective semiconductor lasers 33a to 33n are combined to obtain a large power. As a result, the output laser beam R is extracted from the output end of the output optical fiber 37.
[0044]
Part of the light a emitted from the output end face 21 of the bundle optical fiber 35 is subjected to multiple reflections or the like between the gaps between the end face 21 and the end face 22 due to Fresnel reflection or scattering at the end face 22 of the output optical fiber 37. b is light coupled to the optical fiber 34x in the bundle optical fiber 35 as guide light and traveling in the opposite direction. This light reaches the light receiving surface of the photodiode 38 coupled to one end of the optical fiber 34x, and the light intensity is output from the photodiode 38 as a light intensity signal. Here, the intensity of the light coupled as the light guided to the opposite side to the optical fiber 34 x is substantially proportional to the intensity of the entire light coupled from the bundle optical fiber 35 to the output optical fiber 37.
[0045]
FIG. 7 is a block diagram of an example of a configuration for performing light output control of the semiconductor laser light source device. A common drive circuit 6 is provided for each of the semiconductor lasers 33a to 33n. Input data for driving 33a to 33n is provided. As described above, the output laser light of each of the semiconductor lasers 33a to 33n is incident on the corresponding optical fiber 34a to 34n, and undergoes multiple reflections between the output end face 21 of the bundle optical fiber 35 and the input end face 22 of the output optical fiber 37, and the optical fiber 34x. A part of the light guided in the opposite direction is detected by the photodiode 38. The light intensity detected by the photodiode 38 is converted into an electric signal and input to the control circuit 5. A control signal for controlling the output current to each of the semiconductor lasers 33 a to 33 n is transmitted from the control circuit 5 to the drive circuit 6. In this way, in the configuration of FIG. 7, the light guided to the opposite side to the optical fiber 34x through multiple reflections in the gap between the end surface 21 and the end surface 22 is proportional to the output laser light R, and therefore is guided by the optical fiber 34x. By performing feedback control based on the emitted light, the intensity of the output laser light R obtained from the output end of the output optical fiber 37 is stabilized according to the input data input to the drive circuit 6.
[0046]
In the above embodiment, the spacer protrusion is positively formed on the inner surface of the pipe 23 of the connector 36 so that a certain gap is formed between the exit end face 21 of the bundle optical fiber 35 and the entrance end face 22 of the output optical fiber 37. 24, but also when the end face 21 and the end face 22 are connected to each other without providing such a spacer, a part of the light between the end face 21 and the end face 22 is guided in the opposite direction by the optical fiber 34x, Further, since the intensity of the light is substantially proportional to the intensity of the entire light coupled to the output optical fiber 37, the light output can be controlled similarly.
[0047]
That is, the first light detection means and the light output control means couple the output lights from the plurality of semiconductor lasers to separate optical fibers and transmit them, and these optical fibers are bundled together at the output end to form a bundle optical fiber. The output end face of the bundle optical fiber is connected to the output end face of the output optical fiber or the output bundle optical fiber, and the output light from the plurality of semiconductor lasers is output from the output end of the output optical fiber or the output bundle optical fiber. A semiconductor laser light source device that is extracted as light, and is bundled including at least one other optical fiber for light detection in the bundle optical fiber, and one end of the optical fiber for light detection is the other end face of the bundle optical fiber Aligned to the same end face as other optical fibers The other end of the optical fiber for light detection is reflected light and scattered light generated between the output end face of the bundle optical fiber and the input end face of the output optical fiber or output bundle optical fiber, and is used for the light detection A light detection means for detecting the intensity of light transmitted through the optical fiber is coupled.
[0048]
The output light intensity of the plurality of semiconductor lasers is controlled based on a detection signal from the light detection means.
[0049]
By adopting such a configuration, by performing feedback control based on the detection signal from the light detection means, the intensity of the output laser light extracted from the output end of the output optical fiber or output bundle optical fiber can be highly reliable with a simple configuration. There is an effect that can be stabilized to a predetermined value.
[0050]
Next, the second light detection means and the light output control means that can be used in the present invention are configured as shown in FIG. 1, in which a leakage light generation unit is provided in the middle of each of the optical fibers 34a to 34n, and the leakage light generation unit. The light leaked from the light is detected by the light detection means, and this light leak is used for APC.
[0051]
In the configuration of this example, the output laser light from each of the semiconductor lasers 33a to 33n is coupled to a separate optical fiber, leakage light is separately detected from each of the optical fibers 34a to 34n, and the semiconductor lasers 33a to 33n are individually detected. The optical output is controlled, and the semiconductor lasers 33a to 33n are represented by the semiconductor laser 133 and the optical fibers 34a to 34n are represented by the optical fiber 134, respectively.
[0052]
FIG. 8 is a schematic explanatory diagram showing a configuration example of a leakage light detection unit of each semiconductor laser in the second light detection means and the light output control means. In FIG. 8, a bent portion 134 a is formed in the optical fiber 134. At this time, leakage light Rx is emitted from the bent portion 134 a of the optical fiber 134, and this leakage light Rx is detected by the photodiode 138. The photodiode 138 sends leaked light detection data to the control device and performs APC.
[0053]
Next, the reason why leakage light Rx is emitted from the bent portion 134a of the optical fiber 134 when the bent portion 134a is formed in the optical fiber 134 as shown in FIG. The optical fiber 134 in FIG. 8 has a refractive index n at the center. ₁ A core 1 made of the above material, and a refractive index n concentrically around its outer periphery. ₂ The clad 2 made of the above material is provided.
[0054]
At the incident point of the optical fiber 134, the refractive index n ₀ = 1 exists, the incident light (output light of the semiconductor laser 133) to the optical fiber 134 is refracted at the interface between the air and the core 1 of the optical fiber 134. The light traveling in the core 1 is further refracted at the interface between the core 1 and the clad 2.
[0055]
Here, the relationship between the refractive index of the material of the core 1 and the material of the clad 2 is expressed as n ₁ > N ₂ The incident angle θ is greater than the critical angle at the interface between the core 1 and the cladding 2. ₁ The incident light is totally reflected. That is, the critical angle is θ _c Where θ ₁ > Θ _c Then, the light is totally reflected at the boundary surface between the core 1 and the clad 2.
[0056]
When the bent portion 134a is formed in the optical fiber 134, the incident angle of light at the boundary surface between the core 1 and the clad 2 in the bent portion 134a is θ ₂ It becomes. Incident angle θ in the straight line part ₁ And the incident angle θ at the bent portion 134a ₂ The relationship between ₂ <Θ ₁ It becomes. The larger the bending angle, the more θ ₂ Becomes smaller, and when the bending angle exceeds a certain angle, θ ₂ <Θ _c This relationship will occur.
[0057]
In this case, the incident angle θ ₂ Is the critical angle θ _c The light incident on the boundary surface between the core 1 and the clad 2 is not totally reflected and part of the light is emitted to the outside as leakage light. As described above, APC can be performed using leakage light detected by forming the bent portion 134 a in the optical fiber 134.
[0058]
Since leakage light is used for APC, the optical fiber 134 is simply bent, and it is not necessary to use an optical element such as a beam splitter for each semiconductor laser, and the cost of the light output control device can be reduced. . Further, since only the photodiode 138 is installed in each optical fiber 134, it is not necessary to take up much space. Further, the bent portion 134a can be easily formed without requiring a special tool or the like.
[0059]
As shown in FIG. 8, by providing the bent portion 134a in the optical fiber 134, light leakage occurs in addition to partial leakage of light at the bent portion 134a. Therefore, the position where the bent portion 134a is formed is as much as possible. Select a position close to the exit end. As described above, by acquiring the leaked light at a position close to the emission end, the accuracy of the ratio between the amount of light emitted from the emission end of the optical fiber 134 and the amount of control light becomes high, and higher performance is achieved. APC can be performed. Note that the optical fiber 134 may be configured to be spirally wound around the outer periphery of the photodiode 134 in order to detect leakage light with high accuracy by the photodiode 138.
[0060]
FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a light output control device. In FIG. 9, the light output control device 110 is provided with a drive circuit 106 for the semiconductor laser 133, and input data for driving the semiconductor laser 133 is given. The light emitted from the semiconductor laser 133 enters and is coupled to the optical fiber 134 as described above.
[0061]
Leakage light obtained at the bent portion 134 a of the optical fiber 134 is detected by the photodiode 138. The leaked light data detected by the photodiode 138 is converted into an electric signal and input to the control circuit 105. A control signal for controlling the output current is transmitted from the control circuit 105 to the drive circuit 106. As described above, in the configuration of FIG. 9, feedback control is performed on each semiconductor laser 133 based on light leaked from the optical fiber 134.
[0062]
FIG. 10 is a schematic explanatory diagram illustrating another configuration example of the leakage light detection unit of each semiconductor laser in the second light detection unit and the light output control unit. In FIG. 10, the removal part 2b of the clad 2 of the optical fiber 134 is formed, and the core 1 is partially exposed. At this time, a slightly uneven surface 1 a may be formed on the core 1. If it does in this way, light will be scattered in the uneven surface 1a.
[0063]
Therefore, the incident angle θ at the interface between the core 1 and air _Three Is θ _Three <Θ _c As a result, the leakage light Rx is emitted to the outside. The leakage light Rx is detected by the photodiode 138, and APC is performed by the light output control device of FIG. The position where the removal part 2b of the clad 2 is formed is selected as close to the emission end as possible. As described above, by acquiring the leak light at a position close to the emission end, the accuracy of the ratio between the amount of light emitted from the emission end of the optical fiber 134 and the amount of control light becomes high as described above. Higher performance APC can be performed.
[0064]
When the core 1 is exposed with a smooth flat part when the clad 2 is removed, the refractive index n of the air at the interface between the core 1 and the air ₀ And the refractive index n of the core 1 ₁ The relationship with is n ₁ > N ₀ It becomes. Therefore, the light incident on this portion is totally reflected, and the leaked light is not emitted outside. For this reason, in the example of FIG. 10, a slightly uneven surface 1 a is formed on the core 1. Further, in the example of FIG. 10, since the optical fiber 134 is not bent as in the example of FIG. 8, it is possible to cope with a case where there is a request to arrange the optical fiber 134 in a straight line.
[0065]
That is, the second light detection means and the light output control means are disposed in the semiconductor laser, the optical fiber coupled to the semiconductor laser, the leakage light generation unit formed in the optical fiber, and the leakage light generation unit. And a light output control means for controlling the light output of the semiconductor light emitting device by inputting a detection signal from the light detection means to the control means. It is. For this reason, there is no need to provide an optical element such as a beam splitter between the emission side of the semiconductor laser and the optical fiber, and the light detection means for leaking light is provided in the leaking light generating part formed in the optical fiber. The advantage is that it is simpler and requires less space. Further, in the configuration (FIG. 1) in which a large number of semiconductor lasers are coupled to an optical fiber, and the optical fibers are bundled into one and coupled to a bundle fiber (FIG. 1), the cost can be reduced and the space can be saved.
[0066]
In this case, the light output control device may be configured to form the leakage light generation part in the bent part of the optical fiber. If comprised in this way, it will become possible to form a leak light generation part, without requiring a special tool etc., and when performing APC, the leak light from an optical fiber can be generated easily.
[0067]
Further, the light detection means may be wound by forming a bent portion in a spiral shape. If comprised in this way, the light detection means can detect leak light with sufficient precision.
[0068]
Further, the leakage light generation part may be formed by removing a part of the clad of the optical fiber and exposing the core. If comprised in this way, even when arrange | positioning an optical fiber in linear form, leak light can be acquired easily.
[0069]
In this case, it is desirable to form an uneven surface on the outer periphery of the exposed core. If comprised in this way, the light which injected into the interface of a core and air will not be totally reflected, but the leak light for APC can be acquired reliably from a leak light generation part.
[0070]
In addition, it is desirable to form the leakage light generating part in the vicinity of the emission end of the optical fiber. If comprised in this way, the precision of the ratio of the light quantity of the light radiate | emitted from the output end of an optical fiber and the light quantity of control light will become high, and higher performance APC can be performed.
[0071]
8 to 10 described above, a leakage light generation unit is provided in the middle of each of the optical fibers 34a to 34n, and the leakage light from the leakage light generation unit is detected by the light detection means. Is used for individual APC of each of the semiconductor lasers 33a to 33n, but a leakage light generation unit is provided in the output optical fiber 37 connected via the connector 36, and the leakage light from the leakage light generation unit Is detected by a single light detection means, and the detection signal due to this leaked light is fed back to the control circuit 5 as shown in FIG. 7 to control the light output of each of the semiconductor lasers 33a to 33n. May be.
[0072]
Although the semiconductor laser light source device for exposure according to the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications are possible. For example, the plurality of semiconductor lasers 33a to 33n having different emission wavelengths may include semiconductor lasers of different systems as well as the same type of semiconductor lasers.
[0073]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the semiconductor laser light source device for exposure according to the present invention, a plurality of semiconductor laser light source devices for exposure that are used as exposure illumination light by combining output light from a plurality of semiconductor lasers. Since at least one of the semiconductor lasers has an emission wavelength different from that of the other semiconductor lasers, it is possible to efficiently obtain illumination light having a desired intensity. Further, speckles are averaged on the exposed surface and become inconspicuous. When used as illumination light for projection exposure, the chromatic aberration (especially axial chromatic aberration) of the projection optical system increases the depth of focus and absorbs mask plate displacement and distortion to project sharp images with little blur. Can be baked. Furthermore, it is possible to match the sensitivity of one or a plurality of photoresists using the spectrum of illumination light, and efficient exposure becomes possible.
[0074]
In addition, when at least one semiconductor laser has a light emission wavelength in the visible light region and at least one other semiconductor laser in the plurality of semiconductor lasers has a light emission wavelength in the ultraviolet light region, they are synthesized. In addition to the wavelength in the ultraviolet light region, the visible laser light wavelength will be included at the same time, and it is possible to visually check whether the device is actually oscillating (light emission). Can be visually adjusted, and the focus of the laser beam can be visually adjusted to the irradiation object.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of one embodiment of a semiconductor laser light source device for exposure according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing an output spectrum of an example semiconductor laser used in the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically showing a spectrum of synthesized light in one embodiment of the semiconductor laser light source device for exposure according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a spectrum of synthesized light of another embodiment of the semiconductor laser light source device for exposure according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram showing the overall configuration of an example of an exposure semiconductor laser light source device of the present invention using the first light detection means and light output control means that can be used in the present invention.
6 is a diagram illustrating details of a configuration of a connection unit in FIG. 5;
7 is a block diagram of an example of a configuration for performing light output control of the semiconductor laser light source device for exposure of FIG. 5. FIG.
FIG. 8 is a schematic explanatory diagram showing a configuration example of a leakage light detection unit of each semiconductor laser in the second light detection means and light output control means that can be used in the present invention.
9 is a block diagram showing an example of a light output control device used in the case of FIG.
FIG. 10 is a schematic explanatory diagram illustrating another configuration example of the leakage light detection unit of each semiconductor laser in the second light detection unit and the light output control unit.
[Explanation of symbols]
R ... Output laser light
a: Light emitted from the exit end face of the bundle optical fiber
b: Multiple reflected light in the gap
1 ... Core
1a ... Uneven surface
2 ... Clad
2b ... Clad removal part
3 ... Bundle optical fiber jacket
5 ... Control circuit
6 ... Drive circuit
21 ... Outgoing end face of bundle optical fiber
22: Output optical fiber or output bundle optical fiber incident end face
23 ... Pipe
24 ... Spacer projection
30 ... Circuit board
31 ... Lead wire connecting circuit board and semiconductor laser
32 ... Mounting part
33a-33n ... Semiconductor laser
34a to 34n: optical fiber for guiding output light from the semiconductor laser
34x, 34y ... Optical fiber combined with photodiode
35 ... Bundled optical fiber
36 ... Connector
37 ... Output optical fiber, output bundle optical fiber
38 ... Photodiode
39 ... Lead wire connecting circuit board and photodiode
105 ... Control circuit
106 ... Drive circuit
133 ... Semiconductor laser
134: optical fiber
134a ... bent portion
138. Photodiode

Claims

In an exposure semiconductor laser light source device that synthesizes output light from a plurality of semiconductor lasers and uses it as illumination light for exposure, at least one of the plurality of semiconductor lasers has an emission wavelength in a visible light region. And at least one other semiconductor laser in the plurality of semiconductor lasers has an emission wavelength in an ultraviolet region ,
Output light from the plurality of semiconductor lasers is coupled to separate optical fibers and transmitted, and the optical fibers are bundled together at the output end to form a bundle optical fiber, and the output end face of the bundle optical fiber is the output optical fiber or output It is connected to the incident end face of the bundle optical fiber, and is configured to output the combined light including the wavelength of the visible light region in addition to the wavelength of the ultraviolet light region from the output end of the output optical fiber or the output bundle optical fiber ,
An exposure semiconductor laser light source device, comprising: a light detecting means for detecting reflected light generated between an output end face of the bundle optical fiber and an output end face of the output optical fiber or the output bundle optical fiber .

2. The semiconductor laser light source device for exposure according to claim 1, wherein the synthesized light in the ultraviolet region has a substantially continuous spectrum.

2. The semiconductor laser light source device for exposure according to claim 1, wherein the synthesized light in the ultraviolet region has a discrete spectrum.

Claims 1-3, wherein the plurality of semiconductor lasers are both _{_{_{Al x In y Ga 1-xy}}} N -based semiconductor laser (0 ≦ x <1,0 ≦ y <1, x + y <1) The semiconductor laser light source device for exposure according to any one of the above.

The bundle optical fiber is bundled by including at least one other optical fiber for light detection, and one end of the optical fiber for light detection is aligned with the same end surface as the other optical fibers at the output end surface of the bundle optical fiber. 5. The semiconductor laser light source device for exposure according to claim 1, wherein the semiconductor laser light source device is used for exposure.