JP6199591B2 - Light source apparatus and exposure apparatus - Google Patents
Light source apparatus and exposure apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP6199591B2 JP6199591B2 JP2013083439A JP2013083439A JP6199591B2 JP 6199591 B2 JP6199591 B2 JP 6199591B2 JP 2013083439 A JP2013083439 A JP 2013083439A JP 2013083439 A JP2013083439 A JP 2013083439A JP 6199591 B2 JP6199591 B2 JP 6199591B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light source
- wavelength
- array
- dichroic mirror
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 60
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 11
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 15
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 238000003491 array Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 241000276498 Pollachius virens Species 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70008—Production of exposure light, i.e. light sources
- G03F7/7005—Production of exposure light, i.e. light sources by multiple sources, e.g. light-emitting diodes [LED] or light source arrays
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/7015—Details of optical elements
- G03F7/70158—Diffractive optical elements
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/7015—Details of optical elements
- G03F7/70175—Lamphouse reflector arrangements or collector mirrors, i.e. collecting light from solid angle upstream of the light source
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
本発明は、露光装置の光源装置、特に波長特性の異なる複数のアレイ光源を用いる光源装置及び露光装置に関する。 The present invention relates to a light source device for an exposure apparatus, and more particularly to a light source device and an exposure apparatus that use a plurality of array light sources having different wavelength characteristics.
従来、露光装置の光源にはランプが用いられていた。具体的に、例えばプリント基板の配線パターン形成やソルダレジスト膜形成においては、使用される感光材の感度特性から、436nm(g線)、405nm(h線)、365nm(i線)のスペクトル線を強く発する水銀ランプを光源に使用していた。これに対し、近年、光源の長寿命化や省電力化の要求に応え、水銀ランプに変わってLEDを光源に使用する光源装置が開発されている。LEDは水銀ランプに比べ寿命が長いという長所があるが、反面、1つのLED素子の出力する光量は水銀ランプより小さく、また水銀ランプがg線、h線、i線を含むブロードバンド光を出力するのに対し、LEDは特定の狭帯域な波長の光を出力するため、ブロードバンド光を要する露光装置用光源にそのまま用いることができない。 Conventionally, a lamp has been used as a light source of an exposure apparatus. Specifically, for example, in wiring pattern formation of printed circuit boards and solder resist film formation, spectral lines of 436 nm (g-line), 405 nm (h-line), 365 nm (i-line) are obtained from the sensitivity characteristics of the photosensitive material used. A strong mercury lamp was used as the light source. On the other hand, in recent years, a light source device that uses an LED as a light source instead of a mercury lamp has been developed in response to the demand for longer life of the light source and power saving. LEDs have the advantage of a longer life than mercury lamps, but on the other hand, the amount of light output by one LED element is smaller than that of mercury lamps, and the mercury lamps output broadband light including g-line, h-line, and i-line. On the other hand, since the LED outputs light with a specific narrow band wavelength, it cannot be used as it is as a light source for an exposure apparatus that requires broadband light.
そこで、多数のLEDからなるLEDアレイ光源を用いて水銀ランプ相当の光量を得ること、及び波長特性の異なる複数のLEDアレイ光源を用いることで感光材の感度特性に合わせた複数波長の光を得ることが提案されている。特許文献1では波長特性の異なる複数のLEDアレイ光源上に、各LED素子の発光部の像を形成するレンズアレイを重ね、同レンズアレイによる集光光束をダイクロイックミラーで重ね合わせた後発光部像の合成像を形成し、インテグレータ(光量均一化素子)の入射面に結像させている。 Therefore, a light amount equivalent to a mercury lamp is obtained by using an LED array light source composed of a large number of LEDs, and light having a plurality of wavelengths matching the sensitivity characteristics of the photosensitive material is obtained by using a plurality of LED array light sources having different wavelength characteristics. It has been proposed. In Patent Document 1, a lens array that forms an image of a light emitting portion of each LED element is overlaid on a plurality of LED array light sources having different wavelength characteristics, and a light emitting portion image is formed by superimposing condensed light beams from the lens array with a dichroic mirror. Is formed on the entrance surface of the integrator (light quantity uniformizing element).
特許文献2の投影露光装置(ステッパー)は、波長特性の異なる複数のLEDアレイ光源から発する光をダイクロイックミラーを用いて合成し、インテグレータの入射面に結像させる光源装置を使用している。この特許文献2では、LEDアレイ光源の各LED素子からの光は、発散光としてダイクロイックミラーに入射する。
The projection exposure apparatus (stepper) of
ダイクロイックミラーは一般に、光の入射する角度によって、光の反射と透過が切り替わるエッジ波長がシフトすることが知られている。また、透過させる光と反射させる光の波長差が少ないとき、このエッジ波長のシフトによって光を利用する効率が落ちてしまうという問題がある。また、特許文献1においてはLEDアレイの像がインテグレータ入口で結像されており、LEDアレイ周辺部の光がインテグレータ入口でけられて光量損失が発生する。また、特許文献1のようにLEDアレイの共役面を光路中に設ける光学系では、レンズ等の光学要素が多くなり、結果として光源装置を設置するためにスペースを多く必要とする。 In general, it is known that a dichroic mirror shifts an edge wavelength at which light reflection and transmission are switched according to an incident angle of light. Further, when the wavelength difference between the transmitted light and the reflected light is small, there is a problem that the efficiency of using the light decreases due to the shift of the edge wavelength. Further, in Patent Document 1, an image of the LED array is formed at the integrator entrance, and light around the LED array is scattered at the entrance of the integrator, causing a light amount loss. Further, in the optical system in which the conjugate surface of the LED array is provided in the optical path as in Patent Document 1, the number of optical elements such as lenses increases, and as a result, a large space is required to install the light source device.
特許文献2では、光源から発する光が広がるにつれダイクロイックミラーの面積が大きくなり、光源装置にスペースを多く必要とした。更に、特許文献1および特許文献2においては、各LEDアレイ光源から最初のコンデンサレンズ入射位置までの光路長がそれぞれ等しくなければならないので、合成するLEDアレイの数が増えるほど光路長が長くなる傾向があり、より多くのスペースを必要とした。このため、これらの光学系では、既存の露光装置のランプ光源より大型化し、既存の露光装置の光源と交換できないという問題があった。
In
本発明は、ダイクロイックミラー(光束合成素子)による光束合成時の光損失が少なく、ダイクロイックミラーを大型化する必要がなく、既存の露光装置のランプ光源に代えて用いることができる省スペースな露光装置の光源装置を得ることを目的とする。 The present invention has a small space loss exposure apparatus that can be used in place of a lamp light source of an existing exposure apparatus, with little light loss at the time of beam synthesis by a dichroic mirror (beam synthesis element), without the need to increase the size of the dichroic mirror. It aims at obtaining the light source device of.
本発明は、異なる波長を発する複数のLEDアレイ光源(アレイ光源)からの光束を平行光束としてからダイクロイックミラー(光束合成素子)に入射させれば、光損失が少なくかつ光路長に多くを要しない小型の光源装置を得ることができるという着眼に基づいて完成されたものである。 In the present invention, if light beams from a plurality of LED array light sources (array light sources) emitting different wavelengths are converted into parallel light beams and then incident on a dichroic mirror (light beam combining element), light loss is small and optical path length is not required. The present invention has been completed based on the viewpoint that a small light source device can be obtained.
本発明に係る光源装置は、第1の波長特性の光を放射する光源素子を複数配列した第1のアレイ光源と、上記第1の波長特性の光をそれぞれ平行光にする、上記各光源素子に対応するコリメータレンズを配列した第1のレンズアレイと、上記第1の波長特性とは異なる第2の波長特性の光を放射する光源素子を複数配列した第2のアレイ光源と、上記第2の波長特性の光をそれぞれ平行光にする、上記各光源素子に対応するコリメータレンズを配列した第2のレンズアレイと、上記第1、第2の波長特性とは異なる第3の波長特性の光を放射する光源素子を複数配列した第3のアレイ光源と、上記第3の波長特性の光をそれぞれ平行光にする、上記各光源素子に対応するコリメータレンズを配列した第3のレンズアレイと、上記第1のレンズアレイが形成した上記第1の波長特性の平行光と、上記第2のレンズアレイが形成した上記第2の波長特性の平行光とを、主光線軸を共有するように合成し第1合成光束とする第1光学合成素子と、上記第1合成光束と、上記第3のレンズアレイが形成した上記第3の波長特性の平行光とを主光線軸を共有するように合成し第2合成光束とする第2光学合成素子と、上記第2合成光束を集光し光量均一化素子に入射させるコンデンサレンズと、を備え、上記第1のアレイ光源と第2のアレイ光源の波長特性は、一方が最長波長、他方が最短波長であり、上記第3のアレイ光源の波長特性は上記最長波長と最短波長の中間波長であることを特徴としている。 A light source device according to the present invention includes a first array light source in which a plurality of light source elements that emit light having a first wavelength characteristic are arranged, and each light source element that makes the light having the first wavelength characteristic parallel light. A first lens array in which collimator lenses corresponding to the first lens array are arranged, a second array light source in which a plurality of light source elements that emit light having a second wavelength characteristic different from the first wavelength characteristic are arranged, and the second A second lens array in which collimator lenses corresponding to the respective light source elements are arrayed, and a light having a third wavelength characteristic different from the first and second wavelength characteristics. A third array light source in which a plurality of light source elements are arranged, a third lens array in which collimator lenses corresponding to the respective light source elements are arranged to make the light of the third wavelength characteristic parallel light, The first lens A first combined light beam is formed by combining the parallel light having the first wavelength characteristic formed by the ray and the parallel light having the second wavelength characteristic formed by the second lens array so as to share the principal ray axis. And the first synthesized light beam and the parallel light having the third wavelength characteristic formed by the third lens array are synthesized so as to share the principal ray axis. And a condenser lens for condensing the second synthesized light beam and making it incident on the light quantity uniformizing element, and the wavelength characteristics of the first array light source and the second array light source are either Is the longest wavelength, the other is the shortest wavelength, and the wavelength characteristic of the third array light source is an intermediate wavelength between the longest wavelength and the shortest wavelength .
第1光学合成素子と第2光学合成素子はそれぞれ、第1と第2のダイクロイックミラーから構成するのが実際的である。そして、第1と第2のダイクロイックミラーの少なくとも一方は、該ダイクロイックミラーへの第1ないし第3のアレイ光源からの光束の入射角が45°より小さくなるように配置する。 It is practical that the first optical combining element and the second optical combining element are constituted by first and second dichroic mirrors, respectively. At least one of the first and second dichroic mirrors is arranged so that the incident angle of the light beam from the first to third array light sources to the dichroic mirror is smaller than 45 °.
より具体的には、第1のダイクロイックミラーは第1のアレイ光源からの光束の入射角が45°をなし、第2のダイクロイックミラーは第3のアレイ光源からの光束の入射角が45°より小さくなるように配置するのがよい。 More specifically, the incident angle of the light beam from the first array light source is 45 ° in the first dichroic mirror, and the incident angle of the light beam from the third array light source is 45 ° in the second dichroic mirror. It is good to arrange so that it may become small.
光量均一化素子の入射面に入射する光束のエネルギー分布のプロファイルは、中心部が高く周辺部が低くなるように連続的に変化する。 The profile of the energy distribution of the light beam incident on the incident surface of the light quantity uniformizing element continuously changes so that the central portion is high and the peripheral portion is low.
アレイ光源の多数の光源素子は格子状配置または千鳥状配置とすることが好ましい。 It is preferable that a large number of light source elements of the array light source are arranged in a grid pattern or a staggered pattern.
本発明は、別の態様では、以上の光源装置を用いた露光装置である。 In another aspect, the present invention is an exposure apparatus using the light source device described above.
本発明の光源装置は、LEDアレイ光源(アレイ光源)から出た光が平行光の状態でダイクロイックミラー(光束合成素子)に入射するため、入射場所の違いに起因する入射角度変化による損失が抑えられ、効率の良い光源装置を実現できる。さらに、光束の合成を平行光の状態で行うためダイクロイックミラーが大きくならず、また平行光部分の光路を自由な長さにできるため、3つ以上のアレイ光源を合成する光学系であっても省スペースな光源装置を実現できる。 In the light source device of the present invention, the light emitted from the LED array light source (array light source) is incident on the dichroic mirror (light beam combining element) in a parallel light state, so that the loss due to the change in the incident angle due to the difference in the incident location is suppressed. Therefore, an efficient light source device can be realized. Furthermore, since the light beams are combined in the parallel light state, the dichroic mirror does not become large, and the optical path of the parallel light portion can be set to a free length, so even in an optical system that combines three or more array light sources. A space-saving light source device can be realized.
図1は本発明が対象とする光源装置11を含む露光装置10の全体を示している。図1において、矢印は光を示し、直線は制御信号の接続を示している。電源装置12によって駆動される光源装置11から出射した光は照明光学系13に入射し、照明光学系13から出た光はパターン描画手段14に入射する。パターン描画手段14は、照明光学系13から入射した光を、露光テーブル15上に載置した基板Wに照射する。基板Wには感光材が塗布またはラミネートされている。電源装置12、パターン描画手段14及び露光テーブル15は、制御装置16によって制御される。
FIG. 1 shows an
より具体的には、照明光学系13は、ロッドインテグレータ等の光源装置11から出た光の面内光量分布を均一化するインテグレータ(光量均一化素子)を備え、さらにパターン描画手段14に適した形状の照明光を形成する。パターン描画手段14は、照明光学系13から入射した照明光を基板W上の感光材にパターンを形成するためのパターン光にする。照明光学系13はシャッターや光量調整手段等を備えてもよい。
More specifically, the illumination
パターン描画手段14には、例えばDMD等の光変調素子を使用することができ、あるいはレチクル等の遮光手段を用いることができる。また、パターン光を感光材に投影するための投影光学系を更に備えてもよい。感光材には、レチクル等の遮光手段を近接または当接させることができる。パターン描画手段14およびそれに伴う光学系は、露光装置10の用途に応じて適宜設計される。露光テーブル15は必要に応じて基板アラインメント手段や基板搬送手段等を兼ねてもよい。露光テーブルの形状等は基板に応じて適時設計される。
For the
本発明は、例えば以上のように構成される露光装置10の光源装置11に適用するものであり、図2は、その第一の実施形態を示している。
The present invention is applied to the
この実施形態の光源装置11は、第1の波長特性(365nm)の光を発振する第1LEDアレイ光源21と、第2の波長特性(405nm)の光を発振する第2LEDアレイ光源22と、第3の波長特性(385nm)の光を発振する第3LEDアレイ光源23とを有しており、これらの異なる波長特性の光を上流から順に合成する。第1ないし第3のLEDアレイ光源21、22、23は、発振波長を除いて同一構成であり、365nmの光を発振する複数のLED素子21a、405nmの光を発振する複数のLED素子22a、385nmの光を発振する複数のLED素子23aを備えている。図2では、図示の便宜上、LED素子21a、22a、23aを3個並べて描いているが、実際には、これらのLED素子21a、22a、23aは、同一平面上に多数を縦横に配列してなっている。図4、図5は、その具体的な平面配置例を示しており、図4の例ではLED素子21a、22a、23aが格子状(マトリックス状)に縦横に配列され、図5の例では千鳥状に縦横に配列されている。千鳥状配列は、各横列のLED素子21a、22a、23aの配列ピッチをpとしたとき、上下の列でLED素子21a、22a、23aのピッチをp/2だけずらしている。この千鳥状配列は、格子状配列に比べ、LED素子の密度を高め照明光学系が取り込む光の損失を抑えることができる。
The
第1ないし第3のLEDアレイ光源21、22、23上にはそれぞれ、レンズアレイ31、32、33が重ねて配置されている。レンズアレイ31、32、33はそれぞれ、各LED素子21a、22a、23aからの発散光を平行光束とする、各LED素子21a、22a、23aに対応する複数のコリメータレンズ31a、32a、33aを備えている。LED素子は厳密には面発光を行うが、発光面積が光学系の大きさに対して十分に小さいことから実質的に点光源といえるので、LED素子の発する光を、コリメータレンズを用いて平行光束にすることができる。なお、ここでいう平行光束は完全な平行光でなくともよく、実質的に平行光とみなせる程度であれば光軸に対し角度を持ってもよい(例えば2°以内)。コリメータレンズ31a、32a、33aの平面配置は、LED素子21a、22a、23aの平面配置と同一であり、図4、図5では両者を併せて描いている。周知のように、LED素子21a、22a、23aの発光部からの光は発散光であるのに対し、コリメータレンズ31a、32a、33aは、各LED素子21a、22a、23a単位で、その発散光を平行光束とする。つまり、各コリメータレンズ31a、32a、33aにより平行光束とされたLED素子21a、22a、23aの光軸は互いに平行であってそれぞれ独立しており、共有関係にない。なお、以下の説明の便宜のために、第1LEDアレイ光源21とレンズアレイ31、第2LEDアレイ光源22とレンズアレイ32、第3LEDアレイ光源23とレンズアレイ33で形成される平行光束群の中心の光軸を主光軸21X、22X、23Xと定義する。
On the first to third LED array
第1LEDアレイ光源21の主光軸21X上には、第1のダイクロイックミラー41、第2のダイクロイックミラー42、及びコンデンサレンズ43が順に配置され、コンデンサレンズ43による集光位置に、照明光学系13のロッドインテグレータ13aが位置している。第1ダイクロイックミラー41に対する主光軸21Xの入射角(主光軸21Xとミラー41の入射面の法線とのなす角)は、αであり、第2ダイクロイックミラー42に対する主光軸21Xの入射角(主光軸21Xとミラー42の入射面の法線とのなす角)は、βである。
On the main
第2LEDアレイ光源22は、第1のダイクロイックミラー41の裏面に入射して反射される主光軸22Xが主光軸21Xと一致するように配置され、第3LEDアレイ光源23は、第2のダイクロイックミラー42の裏面に入射して反射される主光軸23Xが主光軸21X(及び主光軸22X)と一致するように配置されている。第1ダイクロイックミラー41に対する主光軸22Xの入射角(主光軸22Xとミラー41の裏面入射面の法線とのなす角)は、γであり、この実施形態では、α=γ=45゜である。また、第2ダイクロイックミラー42に対する主光軸23Xの入射角(主光軸23Xとミラー42の裏面入射面の法線とのなす角)は、δであり、この実施形態ではβ=δ=25°(β=δ<45°)である。
The second LED array
そして、第1のダイクロイックミラー41は、第1LEDアレイ光源21からの波長特性の光を透過させる一方、第2LEDアレイ光源22からの波長特性の光を反射する特性を有する。また、第2のダイクロイックミラー42は、第1LEDアレイ光源21と第2LEDアレイ光源22からの波長特性の光を透過させる一方、第3LEDアレイ光源23からの波長特性の光を反射する特性を有している。
The first
つまり、第1のダイクロイックミラー41、第2のダイクロイックミラー42は、以上の透過反射特性が得られるように、設置角度α、β、γ、δを考慮して多層膜として設計され製造される。
That is, the first
従って、以上の第1のダイクロイックミラー41と第2のダイクロイックミラー42は、第1LEDアレイ光源21とレンズアレイ31、第2LEDアレイ光源22とレンズアレイ32、第3LEDアレイ光源23とレンズアレイ33からの平行光束群を合成し、合成された光は、コンデンサレンズ43によって、照明光学系13のロッドインテグレータ13aの入射端面13bに集光される。ロッドインテグレータ13aは、入射した光束の面内光量分布を均一化して出射する周知の光量均一化素子である。
Therefore, the first
本実施形態では、第1のダイクロイックミラー41に入射する第1LEDアレイ光源21からの光束と第2LEDアレイ光源22からの光束、第2のダイクロイックミラー42に入射する第1LEDアレイ光源21からの光束、第2LEDアレイ光源22からの光束及び第3LEDアレイ光源23からの光束はいずれも平行光束(群)である。このため、第1のダイクロイックミラー41、第2のダイクロイックミラー42のどの部分においても一定の角度で光が入射し(光の入射場所による入射角のばらつきがなく)、ダイクロイックミラーを透過、あるいは反射する光の割合は一定となる。従って、ダイクロイックミラーの反射と透過のエッジ波長を適切に設計することにより、ダイクロイックミラーでの光の損失を最小に抑えることができる。
In the present embodiment, the light beam from the first LED array
また、本実施形態は、上流側の第1のダイクロイックミラー41において、最短波長(365nm)の第1LEDアレイ光源21からの光と、最長波長(405nm)の第2LEDアレイ光源22から光を合成し、次いで下流側の第2のダイクロイックミラー42において、中間波長(385nm)の第3LEDアレイ光源23からの光を合成している。第1LEDアレイ光源21の発振波長と、第2LEDアレイ光源22の発振波長との間には、大きい波長差が存在するので、第1のダイクロイックミラー41は、透過と反射を切り換えるエッジ波長のマージンを大きくとることができる。そのため、第1のダイクロイックミラー41への入射角αとγを、最もミラーの面積を小さくでき配置効率の良い45°としている。これに対し、第2のダイクロイックミラー42では、透過波長と反射波長の波長差が小さい。このため、入射角δが45°では第3LEDアレイ光源23から第2のダイクロイックミラー42に入射する光の一部が反射せずに透過してしまい、効率が悪い。そこで、図2の実施形態では、第2のダイクロイックミラー42への主光軸23Xの入射角δを25°とし、透過と反射を切り換えるエッジ波長の幅をより狭くして(エッジの傾きを急峻にして)いる。このように、合成する光の波長の間隔によってダイクロイックミラーの角度を適切に設定することにより、光源装置の光利用効率を向上している。
In the present embodiment, the upstream first
図7、図8は、ダイクロイックミラーへの入射角θ、入射波長nm、及び透過と反射の切り換え波長(透過率)を示した図である。ダイクロイックミラーのエッジ波長は、45°で使用した場合、約20nmの幅を持つことが図7に示されている。一方、25°で使用した場合は、エッジ波長の幅は約10nmである(図8)。そのため、図8のように合成する光の波長の間隔が狭い場合はダイクロイックミラーの角度を小さくしエッジ波長の幅が狭い状態で使用することが望ましい。また、ダイクロイックミラーに入射する光が平行光でなく、位置によって入射角度が異なる場合、図7にあるように、エッジ波長の位置がシフトする。そのため、ダイクロイックミラー全体でみるとエッジ波長の幅が広がったと同様の結果となる。例えば入射角度に9°の幅がある場合、エッジ波長の幅は実質的に約10nm拡大し、約30nmとなる(図7)。 7 and 8 are diagrams showing the incident angle θ to the dichroic mirror, the incident wavelength nm, and the switching wavelength (transmittance) between transmission and reflection. FIG. 7 shows that the edge wavelength of the dichroic mirror has a width of about 20 nm when used at 45 °. On the other hand, when used at 25 °, the width of the edge wavelength is about 10 nm (FIG. 8). Therefore, when the wavelength interval of the light to be combined is narrow as shown in FIG. 8, it is desirable that the angle of the dichroic mirror is reduced and the width of the edge wavelength is narrow. Further, when the light incident on the dichroic mirror is not parallel light and the incident angle varies depending on the position, the position of the edge wavelength is shifted as shown in FIG. Therefore, when the whole dichroic mirror is seen, the result is the same as the width of the edge wavelength is widened. For example, when the incident angle has a width of 9 °, the width of the edge wavelength is substantially expanded by about 10 nm to be about 30 nm (FIG. 7).
さらに、本実施形態では、第1ないし第3のLEDアレイ光源21、22、23のレンズアレイ31、32、33からコンデンサレンズ43までの間は平行光であって、第1ないし第3のLEDアレイ光源21、22、23の共役面が存在しない。従って、第1ないし第3のLEDアレイ光源21、22、23からコンデンサレンズ43の間の光路長を任意の距離にできる。つまり、第1LEDアレイ光源21からコンデンサレンズ43、第2LEDアレイ光源22からコンデンサレンズ43、第3LEDアレイ光源23からコンデンサレンズ43への光路長に制約がないので、光路設計の自由度が高く、光源装置を省スペース化できる。
Furthermore, in the present embodiment, the distance from the
図6は、照明光学系13のロッドインテグレータ13aの入射端面13bへ入射する光束の光量分布を示している。本実施形態では、LED素子からロッドインテグレータの入射端面13bまでがケーラー照明の関係となっている。コンデンサレンズ43により、ロッドインテグレータ13aの入射端面13bに集光される光は、全てのLED素子からの平行光であるから、ロッドインテグレータ13aの入射端面13bにおける光量分布は、中心がもっともエネルギー密度が高く、周辺に行くほどエネルギー密度が低くなる連続したプロファイルとなり、その形状は中心部が高く周辺部が低くなるガウス分布となる。このため、ロッドインテグレータ13aの入射開口サイズが小さくても、照明光学系13に多くの光を取り込むことが可能となり、光の利用効率を上げることができる。
FIG. 6 shows a light amount distribution of a light beam incident on the
図3は、図2の光源装置11において、第3LEDアレイ光源23の主光軸23X上に、第3のダイクロイックミラー44を配置し、この第3のダイクロイックミラー44の裏面入射面に、第2の中間波長(400nm)の光を発振する第4LEDアレイ光源24とレンズアレイ34からの平行光束群を入射させる4波長合成の実施形態を示している。第4LEDアレイ光源24は、400nmの光を発振する複数のLED素子24a(図4、図5参照)を備え、レンズアレイ34は、各LED素子24aからの発散光を平行光束とする、各LED素子24aに対応する複数のコリメータレンズ34aを備えている。第3のダイクロイックミラー44は、第3LEDアレイ光源23からの385nmの光を透過し、第4LEDアレイ光源24からの400nmの光を反射する特性を備えている。第3ダイクロイックミラー44に対する主光軸23Xの入射角(主光軸23Xとミラー43の入射面の法線とのなす角)は、εであり、第3ダイクロイックミラー44に対する主光軸24Xの入射角(主光軸24Xとミラー44の裏面入射面の法線とのなす角)は、ηである。
FIG. 3 shows a
上記実施形態では、アレイ光源としてLEDアレイ光源21〜24を示したが、半導体レーザアレイ光源や、半導体レーザ素子と光ファイバを接続したものを束ねた光ファイバアレイ光源を用いることも可能である。また光束合成素子としてダイクロイックミラー41ないし43を例示したが、ダイクロイックプリズム等の光束合成素子も使用可能である。
In the above-described embodiment, the LED array
10 露光装置
11 光源装置
12 電源装置
13 照明光学系
13a ロッドインテグレータ
14 パターン描画手段
15 露光テーブル
16 制御装置
21 第1LEDアレイ光源
22 第2LEDアレイ光源
23 第3LEDアレイ光源
24 第4LEDアレイ光源
21X 22X 23X 24X 光軸
21a 22a 23a 24a LED素子(光源素子)
31 32 33 34 レンズアレイ
31a 32a 33a 34a コリメータレンズ
41 第1のダイクロイックミラー
42 第2のダイクロイックミラー
43 コンデンサレンズ
44 第3のダイクロイックミラー
DESCRIPTION OF
31 32 33 34
Claims (4)
上記第1の波長特性の光をそれぞれ平行光にする、上記各光源素子に対応するコリメータレンズを配列した第1のレンズアレイと、
上記第1の波長特性とは異なる第2の波長特性の光を放射する光源素子を複数配列した第2のアレイ光源と、
上記第2の波長特性の光をそれぞれ平行光にする、上記各光源素子に対応するコリメータレンズを配列した第2のレンズアレイと、
上記第1、第2の波長特性とは異なる第3の波長特性の光を放射する光源素子を複数配列した第3のアレイ光源と、
上記第3の波長特性の光をそれぞれ平行光にする、上記各光源素子に対応するコリメータレンズを配列した第3のレンズアレイと、
上記第1のレンズアレイが形成した上記第1の波長特性の平行光と、上記第2のレンズアレイが形成した上記第2の波長特性の平行光とを、主光線軸を共有するように合成し第1合成光束とする第1光学合成素子と、
上記第1合成光束と、上記第3のレンズアレイが形成した上記第3の波長特性の平行光とを主光線軸を共有するように合成し第2合成光束とする第2光学合成素子と、
上記第2合成光束を集光し光量均一化素子に入射させるコンデンサレンズと、
を備え、
上記第1のアレイ光源と第2のアレイ光源の波長特性は、一方が最長波長、他方が最短波長であり、上記第3のアレイ光源の波長特性は上記最長波長と最短波長の中間波長であることを特徴とする光源装置。 A first array light source in which a plurality of light source elements that emit light having a first wavelength characteristic are arranged;
A first lens array in which collimator lenses corresponding to the respective light source elements are arranged to make the light of the first wavelength characteristic parallel light,
A second array light source in which a plurality of light source elements that emit light having a second wavelength characteristic different from the first wavelength characteristic are arranged;
A second lens array in which collimator lenses corresponding to the respective light source elements are arranged to make the light of the second wavelength characteristic parallel light,
A third array light source in which a plurality of light source elements that emit light having a third wavelength characteristic different from the first and second wavelength characteristics are arranged;
A third lens array in which collimator lenses corresponding to the respective light source elements are arranged to make the light of the third wavelength characteristic parallel light,
The parallel light of the first wavelength characteristic formed by the first lens array and the parallel light of the second wavelength characteristic formed by the second lens array are combined so as to share the principal ray axis. A first optical combining element that is a first combined luminous flux;
A second optical combining element that combines the first combined light beam and the parallel light having the third wavelength characteristic formed by the third lens array so as to share the principal ray axis, and forms a second combined light beam;
A condenser lens that collects the second synthesized light beam and makes it incident on the light quantity uniformizing element;
Equipped with a,
One of the wavelength characteristics of the first array light source and the second array light source is the longest wavelength, the other is the shortest wavelength, and the wavelength characteristic of the third array light source is an intermediate wavelength between the longest wavelength and the shortest wavelength. A light source device characterized by that.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013083439A JP6199591B2 (en) | 2013-04-12 | 2013-04-12 | Light source apparatus and exposure apparatus |
KR1020140040378A KR102144597B1 (en) | 2013-04-12 | 2014-04-04 | Light source device and exposure device |
TW103112964A TWI600975B (en) | 2013-04-12 | 2014-04-09 | Light source device and exposure device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013083439A JP6199591B2 (en) | 2013-04-12 | 2013-04-12 | Light source apparatus and exposure apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014207300A JP2014207300A (en) | 2014-10-30 |
JP6199591B2 true JP6199591B2 (en) | 2017-09-20 |
Family
ID=51994135
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013083439A Active JP6199591B2 (en) | 2013-04-12 | 2013-04-12 | Light source apparatus and exposure apparatus |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6199591B2 (en) |
KR (1) | KR102144597B1 (en) |
TW (1) | TWI600975B (en) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6128348B2 (en) * | 2015-03-26 | 2017-05-17 | ウシオ電機株式会社 | Light source device, exposure device |
JP6471900B2 (en) * | 2015-03-26 | 2019-02-20 | ウシオ電機株式会社 | Light source device, exposure device |
JP6529809B2 (en) * | 2015-04-14 | 2019-06-12 | 株式会社サーマプレシジョン | Light irradiation apparatus and exposure apparatus |
NL2018317A (en) | 2016-03-03 | 2017-09-07 | Asml Netherlands Bv | Wavelength combining of multiple sources |
JP6623847B2 (en) * | 2016-03-07 | 2019-12-25 | ウシオ電機株式会社 | Light source device and exposure apparatus having the same |
DE202016103819U1 (en) * | 2016-07-14 | 2017-10-20 | Suss Microtec Lithography Gmbh | Light source arrangement for an exposure system and photolithography exposure system |
CN108121163B (en) * | 2016-11-29 | 2019-10-25 | 上海微电子装备(集团)股份有限公司 | A kind of light source exposure dose control system and control method |
CN106773549B (en) * | 2017-01-21 | 2024-02-27 | 南京新趋势光电有限公司 | High-uniformity LED parallel light ultraviolet exposure machine light source system |
JP7025683B2 (en) * | 2017-06-08 | 2022-02-25 | ウシオ電機株式会社 | Light source device |
KR20200119235A (en) * | 2018-02-08 | 2020-10-19 | 가부시키가이샤 브이 테크놀로지 | Proximity exposure apparatus, proximity exposure method, and light irradiation apparatus for proximity exposure apparatus |
JP7060244B2 (en) * | 2018-12-12 | 2022-04-26 | フェニックス電機株式会社 | A light source for an exposure device, an exposure device using the light source, and an exposure method for a resist. |
JP7154603B2 (en) * | 2019-11-13 | 2022-10-18 | フェニックス電機株式会社 | Light source for exposure equipment |
CN110806682B (en) * | 2019-12-05 | 2024-05-28 | 中山新诺科技股份有限公司 | Multispectral digital exposure method and multispectral digital exposure system for integrated exposure of resistance-welding line |
CN113643617B (en) * | 2021-08-13 | 2023-02-28 | 重庆御光新材料股份有限公司 | Transparent optical fiber display screen |
WO2024038535A1 (en) * | 2022-08-18 | 2024-02-22 | 株式会社ニコン | Lighting unit, exposure device, and exposure method |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3963107B2 (en) * | 1998-06-05 | 2007-08-22 | セイコーエプソン株式会社 | Light source device and display device |
JP2004335949A (en) | 2002-11-29 | 2004-11-25 | Nikon Corp | Aligner and exposure method |
JP4655103B2 (en) * | 2008-04-14 | 2011-03-23 | ソニー株式会社 | GaN-based semiconductor light-emitting device, light-emitting device assembly, light-emitting device, driving method for GaN-based semiconductor light-emitting device, and image display device |
JP2012049226A (en) * | 2010-08-25 | 2012-03-08 | Ushio Inc | Light source device |
JP5648372B2 (en) * | 2010-08-25 | 2015-01-07 | ウシオ電機株式会社 | Light source device |
JP5687013B2 (en) * | 2010-09-14 | 2015-03-18 | 株式会社Screenホールディングス | Exposure apparatus and light source apparatus |
JP5895226B2 (en) * | 2010-11-30 | 2016-03-30 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Light source device and projection display device |
-
2013
- 2013-04-12 JP JP2013083439A patent/JP6199591B2/en active Active
-
2014
- 2014-04-04 KR KR1020140040378A patent/KR102144597B1/en active IP Right Grant
- 2014-04-09 TW TW103112964A patent/TWI600975B/en active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102144597B1 (en) | 2020-08-13 |
TWI600975B (en) | 2017-10-01 |
JP2014207300A (en) | 2014-10-30 |
TW201506549A (en) | 2015-02-16 |
KR20140123421A (en) | 2014-10-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6199591B2 (en) | Light source apparatus and exposure apparatus | |
JP6178991B2 (en) | Light source unit and light source module using the same | |
JP4901639B2 (en) | Illumination device and projection display device | |
JP2022001939A (en) | Projection type video display device | |
US10451959B2 (en) | Light source device and projector | |
JP2005070631A (en) | Screen and projector | |
TWI459122B (en) | Optical system | |
JP2016018111A (en) | Lighting device and projector | |
CN102576153A (en) | Dual total internal reflection polarizing beamsplitter | |
US10564531B2 (en) | Light source device and projector | |
CN102707552A (en) | Illumination unit, projection display unit, and direct view display unit | |
JP2019174572A (en) | Light source device and projector | |
JP5170221B2 (en) | Illumination device and image display device | |
CN111176059A (en) | Lighting system | |
KR101444508B1 (en) | Light source apparatus | |
KR20190117642A (en) | Lighting apparatus and method, exposure apparatus and method, and device manufacturing method | |
JP2008070769A (en) | Light source unit, illumination device and projector device | |
JP2006269415A (en) | Lighting system | |
US9851631B2 (en) | Light source optical system and projection display apparatus employing the same | |
JP6315720B2 (en) | Exposure illumination device | |
CN113759649B (en) | Lighting device and projector | |
JP5515200B2 (en) | Illumination optical system and projector apparatus | |
JP2008147451A (en) | Light source device for lighting and image display apparatus | |
JP2009003108A (en) | Light source device and display device equipped therewith | |
JP6601098B2 (en) | Light source device and image projection device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20150129 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160407 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170112 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170131 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170322 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170815 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170824 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6199591 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |