JP7068659B2 - Light source device for exposure - Google Patents

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Description

本発明は、露光用光源装置に関し、特に半導体レーザ光源から出射された光を用いた露光用光源装置に関する。 The present invention relates to an exposure light source device, and more particularly to an exposure light source device using light emitted from a semiconductor laser light source.

従来、プリント基板等の製造工程等に用いられる露光装置には光強度の高い放電ランプが用いられていた。近年では、固体光源技術の進歩に伴い、放電ランプから高効率で長寿命な半導体レーザ光源に置き換える検討が進められている。そこで、半導体レーザ光源によって、放電ランプと同等の強度や分布を持った光が得られる露光用光源装置が市場から期待されている。 Conventionally, a discharge lamp having high light intensity has been used as an exposure apparatus used in a manufacturing process of a printed circuit board or the like. In recent years, with the progress of solid-state light source technology, studies have been made to replace discharge lamps with high-efficiency and long-life semiconductor laser light sources. Therefore, the market is expecting an exposure light source device that can obtain light having the same intensity and distribution as a discharge lamp by using a semiconductor laser light source.

単体の半導体レーザ光源では、露光装置の光源としては放射光束が少ない。高い強度の光を得るためには、複数の半導体レーザ光源を配置し、それぞれの半導体レーザ光源から出射された光を集光する方法が考えられる。例えば、特許文献１には、複数の半導体レーザ光源と、それぞれの半導体レーザ光源に対応する光ファイバを備えた、フレキシブルプリント基板用の露光装置が開示されている。 A single semiconductor laser light source has a small luminous flux as a light source of an exposure apparatus. In order to obtain high-intensity light, a method of arranging a plurality of semiconductor laser light sources and condensing the light emitted from each semiconductor laser light source can be considered. For example, Patent Document 1 discloses an exposure apparatus for a flexible printed substrate, which comprises a plurality of semiconductor laser light sources and optical fibers corresponding to the respective semiconductor laser light sources.

特開２００１－２７２７９１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-272791

複数の半導体レーザ光源から出射される光を集光するには、コリメートレンズや集光レンズを用いて集光する方法が考えられる。しかし、本発明者らは、複数の半導体レーザ光源より出射された光を、これらの集光に用いられる光学系によって集光する露光用光源装置を検討したところ、以下のような課題が存在することを突き止めた。以下、図面を参照しながら説明する。 In order to condense the light emitted from a plurality of semiconductor laser light sources, a method of condensing the light using a collimating lens or a condensing lens can be considered. However, when the present inventors have studied an exposure light source device that condenses light emitted from a plurality of semiconductor laser light sources by an optical system used for condensing these light sources, the following problems exist. I found out that. Hereinafter, description will be given with reference to the drawings.

図７Ａは、半導体レーザ光源１００とコリメートレンズ１０１（「コリメーションレンズ」とも称される。）と集光レンズ１０２及びロッドインテグレータ１０４で構成された、露光用光源装置を模式的に示した図面である。図７Ａは、複数の半導体レーザ光源１００から出射される光（レーザ光）の各主光線及び各光線束の進行経路を模式的に図示している。なお、本明細書では、半導体レーザ光源１００の中心から光軸１４０と平行に出射される光線を「主光線」と称し、半導体レーザ光源１００から出射される束状に形成された光線群を「光線束」と称する。 FIG. 7A is a drawing schematically showing an exposure light source device including a semiconductor laser light source 100, a collimating lens 101 (also referred to as a “colimation lens”), a condenser lens 102, and a rod integrator 104. .. FIG. 7A schematically illustrates the traveling path of each main ray and each ray bundle of light (laser light) emitted from a plurality of semiconductor laser light sources 100. In the present specification, the light rays emitted from the center of the semiconductor laser light source 100 in parallel with the optical axis 140 are referred to as "main rays", and the group of rays emitted from the semiconductor laser light source 100 in a bundle shape is referred to as "main rays". It is called "light bundle".

図７Ａにおいては、ロッドインテグレータ１０４の入射面１０５に対して直交する軸を光軸１４０とする。また、光軸１４０方向をＺ方向とし、入射面１０５に対する光の入射角をθとする。なお、半導体レーザ光源１００から出射される光線束は、図７ＡのＸＹ平面において楕円形状で出射され、ＸＺ平面視とＹＺ平面視とでは、光線束の幅が異なるだけであるため、以下、ＸＺ平面視についてのみ説明する。 In FIG. 7A, the axis orthogonal to the incident surface 105 of the rod integrator 104 is the optical axis 140. Further, the optical axis 140 direction is the Z direction, and the incident angle of light with respect to the incident surface 105 is θ. The light beam bundle emitted from the semiconductor laser light source 100 is emitted in an elliptical shape in the XY plane of FIG. 7A, and the width of the light ray bundle is different between the XZ plane view and the YZ plane view. Only the plan view will be described.

半導体レーザ光源１００から出射された光線束（１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ）は、コリメートレンズ１０１によって略平行な光線束（１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ）に変換される。光線束（１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ）は互いに平行であり、他の半導体レーザ光源１００から出射された光線束とは重なり合うことなく、後段の集光レンズ１０２に入射する。集光レンズ１０２に入射した光線束（１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ）は、集光レンズ１０２の焦点位置１５０に向かって集光する光線束（１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ）に変換される。 The ray bundles (121a, 121b, 121c) emitted from the semiconductor laser light source 100 are converted into substantially parallel ray bundles (122a, 122b, 122c) by the collimating lens 101. The light beam bundles (122a, 122b, 122c) are parallel to each other and are incident on the condensing lens 102 in the subsequent stage without overlapping with the light beam bundles emitted from the other semiconductor laser light sources 100. The light beam bundle (122a, 122b, 122c) incident on the condenser lens 102 is converted into a light beam bundle (123a, 123b, 123c) that concentrates toward the focal position 150 of the condenser lens 102.

集光レンズ１０２の後段には、集光レンズ１０２によって集光された光線束（１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ）の光強度分布を均一化するため、ロッドインテグレータ１０４が配置される。ロッドインテグレータ１０４は、入射面１０５が、集光レンズ１０２の焦点位置１５０と合うように配置される。 A rod integrator 104 is arranged at the rear stage of the condenser lens 102 in order to make the light intensity distribution of the light beam bundles (123a, 123b, 123c) focused by the condenser lens 102 uniform. The rod integrator 104 is arranged so that the incident surface 105 is aligned with the focal position 150 of the condenser lens 102.

ここで、半導体レーザ光源１００及びコリメートレンズ１０１を完全に密接して配置できないため、各光線束（１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ）の間に隙間が生じ、集光光学系１０２の入射面１０３において、光が存在する場所としない場所ができてしまう。又は、光が存在しているとしても、主光線近傍と比較して、隣接する半導体レーザ光源１００から出射された光線束と近傍する位置では極めて光強度が低くなり、照度ムラが発生してしまう。 Here, since the semiconductor laser light source 100 and the collimating lens 101 cannot be arranged completely in close contact with each other, a gap is generated between the light fluxes (122a, 122b, 122c), and light is generated on the incident surface 103 of the condensing optical system 102. There will be places where there is and places where there is no. Or, even if light is present, the light intensity becomes extremely low at a position close to the light flux emitted from the adjacent semiconductor laser light source 100 as compared with the vicinity of the main light source, and uneven illuminance occurs. ..

従って、集光レンズ１０２の出射面に発生した照度ムラが発生した光を、集光レンズ１０２によって焦点位置１５０に集光するように変換された光線束（１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ）は、一部の角度範囲において光が存在しない、又は主光線近傍と比較して、極めて光強度の低い領域１３０が生じてしまう。 Therefore, some of the light bundles (123a, 123b, 123c) converted by the condenser lens 102 so that the light generated on the emission surface of the condenser lens 102 with uneven illumination is focused on the focal position 150. In the angle range of, there is no light, or a region 130 having extremely low light intensity is generated as compared with the vicinity of the main ray.

図７Ｂは、焦点位置１５０における、光軸１４０を中心としたＸ方向における光強度分布（以下、「位置分布」という。）と、ロッドインテグレータ１０４の入射面１０５に対する入射角θごとの光強度分布（以下、「角度分布」という。）を、それぞれ模式的に示すグラフである。 FIG. 7B shows the light intensity distribution in the X direction centered on the optical axis 140 at the focal position 150 (hereinafter referred to as “position distribution”) and the light intensity distribution for each incident angle θ with respect to the incident surface 105 of the rod integrator 104. (Hereinafter, referred to as "angle distribution") are graphs schematically showing each.

位置分布は、各光線束（１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ）が、各主光線（１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ）を中心に焦点位置１５０で重なり合っているため、図７Ｂに示す位置分布のように、光軸１４０上、すなわちＸ座標が０である位置にピークのある強度分布となる。 As for the position distribution, since each ray bundle (123a, 123b, 123c) overlaps at the focal position 150 around each main ray (111a, 111b, 111c), the optical axis is as shown in FIG. 7B. The intensity distribution has a peak on 140, that is, at the position where the X coordinate is 0.

また、前記領域１３０の幅をできる限り存在しないように、半導体レーザ光源１００及びコリメートレンズ１０１を密接配置したとしても、各半導体レーザ光源１００の中心から出射される光線（主光線）の入射角度の近傍の角度成分を有して入射される光強度と、前記主光線の入射角度から離れた角度成分を有して入射される光強度とには大きな差が生じる。この結果、角度分布については、図７Ｂに示すように、入射角度に応じて光強度が大きな差異を有してしまう。より詳細には、各光線束（１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ）同士の間に、光が存在しない領域１３０が生じている場合には、角度分布は図７Ｂに示すように、光の存在する角度範囲内の一部に、光が存在しない離散した強度分布となる。 Further, even if the semiconductor laser light source 100 and the collimating lens 101 are closely arranged so that the width of the region 130 does not exist as much as possible, the incident angle of the light beam (main light ray) emitted from the center of each semiconductor laser light source 100 There is a large difference between the light intensity incident with an angular component in the vicinity and the light intensity incident with an angular component distant from the incident angle of the main light beam. As a result, with respect to the angle distribution, as shown in FIG. 7B, the light intensity has a large difference depending on the incident angle. More specifically, when a region 130 in which light does not exist is generated between the light fluxes (123a, 123b, 123c), the angular distribution is an angular range in which light exists, as shown in FIG. 7B. It becomes a discrete intensity distribution in which light does not exist in a part of the inside.

ロッドインテグレータ１０４は、位置分布を均一化させる効果はあるが、入射された光を側面で繰り返し全反射させながら、出射面１０６へと導く構成であるため、光の角度分布は保持されたままである。従って、ロッドインテグレータ１０４を用いても、光の角度分布については均一化されない。 Although the rod integrator 104 has the effect of equalizing the position distribution, the angle distribution of the light is maintained because the rod integrator 104 is configured to guide the incident light to the exit surface 106 while repeatedly totally reflecting the incident light on the side surface. .. Therefore, even if the rod integrator 104 is used, the angle distribution of light is not uniformized.

露光装置は、露光対象物に対して照度ムラが発生しないように、均一に露光できるものが期待されている。そのため、露光装置に用いられる光源装置には、位置分布及び角度分布において均一な光が出力できるものであることが好ましい。 The exposure apparatus is expected to be capable of uniformly exposing the exposed object so that uneven illuminance does not occur. Therefore, it is preferable that the light source device used in the exposure apparatus can output uniform light in the position distribution and the angle distribution.

しかし、上述のとおり、複数の半導体レーザ光源１００から出射された光を、コリメートレンズ１０１と集光レンズ１０２で集光し、ロッドインテグレータ１０４によって位置分布を均一化するだけでは、角度分布については均一な分布の光が得られず、露光対象物に対して照度ムラが発生してしまうことがわかった。 However, as described above, the angle distribution is uniform only by condensing the light emitted from the plurality of semiconductor laser light sources 100 by the collimating lens 101 and the condensing lens 102 and making the position distribution uniform by the rod integrator 104. It was found that light with a uniform distribution could not be obtained, and uneven illuminance occurred on the exposed object.

本発明は、上記の課題に鑑み、複数の半導体レーザ光源を用いて、均一な位置分布及び角度分布の光を供給する露光用光源装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide an exposure light source device that supplies light having a uniform position distribution and angle distribution by using a plurality of semiconductor laser light sources.

本発明に係る露光用光源装置は、
複数の半導体レーザ光源と、
前記半導体レーザ光源から出射された光線束を、略平行の光線束に変換して出射する、複数のコリメート光学系と、
前記複数のコリメート光学系から出射された複数の光線束が入射され、それぞれを発散する光線束に変換して出射する拡散光学系と、
前記拡散光学系から出射された光線束を集光する集光光学系と、をそれぞれに含んでなる、複数の半導体レーザユニットと、
前記複数の半導体レーザユニットから出射された複数の光線束が集光する位置に入射面が配置された、インテグレータ光学系とを備え、
前記拡散光学系は、異なる前記半導体レーザ光源から出射された光線束の少なくとも一部分が前記集光光学系の入射面上で重なり合う位置に配置されていることを特徴とする。 The exposure light source device according to the present invention is
With multiple semiconductor laser light sources,
A plurality of collimating optical systems that convert a ray bundle emitted from the semiconductor laser light source into a substantially parallel ray bundle and emit it.
A diffusion optical system in which a plurality of light beam bundles emitted from the plurality of collimating optical systems are incident and converted into a light beam flux emitted from each of them and emitted.
A plurality of semiconductor laser units including a condensing optical system that condenses a bundle of light rays emitted from the diffusing optical system, and a plurality of semiconductor laser units.
It is provided with an integrator optical system in which an incident surface is arranged at a position where a plurality of light fluxes emitted from the plurality of semiconductor laser units are focused.
The diffuse optical system is characterized in that at least a part of light flux emitted from different semiconductor laser light sources is arranged at an overlapping position on an incident surface of the condensing optical system.

上記露光用光源装置は、複数のコリメート光学系から出射された複数の光線束が入射され、それぞれを発散する光線束に変換して出射する拡散光学系を備える。拡散光学系を通過した光は、進行方向に向かって発散する。 The exposure light source device includes a diffusion optical system in which a plurality of light beam bundles emitted from a plurality of collimating optical systems are incident and converted into light beam bundles to be emitted. The light that has passed through the diffuse optical system diverges in the traveling direction.

拡散光学系は、異なる前記半導体レーザ光源から出射された光線束の少なくとも一部分が前記集光光学系の入射面上で重なり合う位置に配置されている。つまり、集光光学系の入射面において、半導体レーザ光源から出射された光線束と、異なる半導体レーザ光源から出射された光線束は、前記集光光学系の入射面において一部が重なっている。 The diffuse optical system is arranged at a position where at least a part of the light flux emitted from the different semiconductor laser light sources overlaps on the incident surface of the condensing optical system. That is, on the incident surface of the condensing optical system, the light flux emitted from the semiconductor laser light source and the light flux emitted from different semiconductor laser light sources partially overlap on the incident surface of the condensing optical system.

集光光学系の入射面において、光線束が重なることで、各光線束の間で光が存在しない領域がなくなる。つまり、光軸に対する角度方向において、光が存在する領域内の一部に光が存在しない範囲がなくなり、角度分布が均一化される。詳細は、以下の図２の説明において説明する。 By overlapping the light fluxes on the incident surface of the condensing optical system, there is no region where no light exists between the light beam bundles. That is, in the angular direction with respect to the optical axis, there is no range in which light does not exist in a part of the region where light exists, and the angle distribution is made uniform. Details will be described in the description of FIG. 2 below.

上記露光用光源装置は、複数の半導体レーザ光源と、複数のコリメート光学系と、拡散光学系と、集光光学系で構成された半導体レーザユニットを構成し、複数の半導体レーザユニットを備える。半導体レーザユニットは、拡散光学系と、集光光学系が異なる前記半導体レーザ光源から出射された光線束の少なくとも一部分が前記集光光学系の入射面上で重なり合う位置に配置されたものである。 The exposure light source device comprises a semiconductor laser unit composed of a plurality of semiconductor laser light sources, a plurality of collimating optical systems, a diffusion optical system, and a condenser optical system, and includes a plurality of semiconductor laser units. The semiconductor laser unit is arranged at a position where at least a part of the light flux emitted from the semiconductor laser light source having a different diffusing optical system and the condensing optical system overlaps on the incident surface of the condensing optical system.

上記露光用光源装置は、複数の半導体レーザユニットを備える。複数の半導体レーザユニットを配置することで、集光位置における光強度をさらに高くすることができる。 The exposure light source device includes a plurality of semiconductor laser units. By arranging a plurality of semiconductor laser units, the light intensity at the condensing position can be further increased.

上記露光用光源装置は、複数の半導体レーザユニットから出射された複数の光線束が集光する位置に入射面が配置された、インテグレータ光学系を備える。インテグレータ光学系は、入射された光の位置分布を均一化させて光出射面から出射する。なお、インテグレータ光学系に入射した光は、インテグレータ光学系の壁面において、全反射を繰り返しながら進行する。従って、インテグレータ光学系によって、光の角度成分を均一化されず、入射面において光が存在しなかった角度範囲には、出射面においても光が存在しない。 The exposure light source device includes an integrator optical system in which an incident surface is arranged at a position where a plurality of light bundles emitted from a plurality of semiconductor laser units are focused. The integrator optical system equalizes the position distribution of the incident light and emits the incident light from the light emitting surface. The light incident on the integrator optical system travels on the wall surface of the integrator optical system while repeating total internal reflection. Therefore, the angle component of the light is not made uniform by the integrator optical system, and the light does not exist on the exit surface in the angle range where the light did not exist on the incident surface.

半導体レーザ光源から出射された光は、拡散光学系の配置位置の調整によって角度分布が均一化されて半導体レーザユニットから出射される。半導体レーザユニットから角度分布が均一化された光が、インテグレータ光学系に入射し、位置分布が均一化されてインテグレータ光学系から出射される。 The light emitted from the semiconductor laser light source is emitted from the semiconductor laser unit after the angular distribution is made uniform by adjusting the arrangement position of the diffusion optical system. Light having a uniform angle distribution is incident on the integrator optical system from the semiconductor laser unit, and is emitted from the integrator optical system with a uniform position distribution.

上記露光用光源装置において、
前記半導体レーザユニットのそれぞれが備える前記集光光学系は、前記半導体レーザユニットの光軸方向から見たときの平面視において多角形であっても構わない。 In the above exposure light source device
The condensing optical system included in each of the semiconductor laser units may be polygonal in a plan view when viewed from the optical axis direction of the semiconductor laser unit.

集光光学系を多角形で構成することで、隣接した半導体レーザユニットとの間で光線束が存在しない領域を抑えることができ、インテグレータ光学系に入射するひかりの角度分布が、より均一化される。 By constructing the condensing optical system with a polygon, it is possible to suppress a region where no light flux exists between the condensing optical system and the adjacent semiconductor laser unit, and the angular distribution of the light incident on the integrator optical system becomes more uniform. Ru.

上記露光用光源装置において、
前記複数の半導体レーザユニットの、それぞれの前記集光光学系の入射面が、非平行に配置されていても構わない。 In the above exposure light source device
The incident planes of the light-collecting optical systems of the plurality of semiconductor laser units may be arranged in a non-parallel manner.

上記露光用光源装置において、
前記複数の半導体レーザユニットの、それぞれの前記集光光学系は、前記拡散光学系から出射された光線束を集光する第一光学系と、主光線の進行方向を、前記インテグレータ光学系の入射面の方向へ変換する第二光学系とを備え、
それぞれの前記第一光学系の入射面が、平行に配置されていても構わない。 In the above exposure light source device
Each of the condensing optical systems of the plurality of semiconductor laser units has a first optical system that condenses a bundle of light rays emitted from the diffused optical system and an incident direction of the main light rays that are incident on the integrator optical system. Equipped with a second optical system that converts to the direction of the surface,
The incident planes of the first optical systems may be arranged in parallel.

集光光学系は、拡散光学系から出射された光線束を集光する第一光学系と、主光線の進行方向を、インテグレータ光学系の入射面の方向へ変換する第二光学系とを備える。第二光学系によって光線束の進行方向が決まるため、第一光学系より前段は、他の半導体レーザユニットの半導体レーザ光源、コリメート光学系、拡散光学系、第一光学系のそれぞれと平行に配置することができる。 The condensing optical system includes a first optical system that condenses a bundle of light rays emitted from the diffused optical system, and a second optical system that converts the traveling direction of the main light ray into the direction of the incident surface of the integrator optical system. .. Since the traveling direction of the light flux is determined by the second optical system, the stage before the first optical system is arranged in parallel with the semiconductor laser light source, collimating optical system, diffused optical system, and first optical system of other semiconductor laser units. can do.

半導体レーザ光源や各光学系が平行に配置すれば、全ての半導体レーザ光源を同一平面上に配置することで、半導体レーザ光源の冷却機構を単一の冷却板で構成することができる。 If the semiconductor laser light source and each optical system are arranged in parallel, the cooling mechanism of the semiconductor laser light source can be configured by a single cooling plate by arranging all the semiconductor laser light sources on the same plane.

本発明によれば、複数の半導体レーザ光源を用いて、露光用光源装置に位置分布及び角度分布が均一な光を供給する露光用光源装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an exposure light source device that supplies light having a uniform position distribution and angle distribution to an exposure light source device by using a plurality of semiconductor laser light sources.

露光用光源装置の第一実施形態の構成例を模式的に示す図面である。It is a figure which shows typically the structural example of the 1st Embodiment of an exposure light source apparatus. 図１の半導体レーザユニットを模式的に示す図面である。It is a drawing which shows typically the semiconductor laser unit of FIG. 図２Ａのインテグレータ光学系の出射面における、Ｘ方向の位置分布と、角度分布を、それぞれ模式的に示すグラフである。2 is a graph schematically showing a position distribution in the X direction and an angle distribution on the emission surface of the integrator optical system of FIG. 2A. 露光用光源装置の第二実施形態の構成例を模式的に示す図面である。It is a figure which shows typically the structural example of the 2nd Embodiment of an exposure light source apparatus. 半導体レーザユニットのＺ方向から見たときの拡散光学系及び集光光学系の平面視が、円形である、複数の半導体レーザユニットの配置構成例を模式的に示す図面である。It is a figure which shows typically the arrangement composition example of a plurality of semiconductor laser units which the plane view of a diffusion optical system and a condensing optical system when viewed from the Z direction of a semiconductor laser unit is circular. 半導体レーザユニットのＺ方向から見たときの拡散光学系及び集光光学系の平面視が、六角形である、複数の半導体レーザユニットの配置構成例を模式的に示す図面である。It is a figure which shows typically the arrangement composition example of a plurality of semiconductor laser units which the plane view of a diffusion optical system and a condensing optical system when viewed from the Z direction of a semiconductor laser unit is hexagonal. 露光装置の構成を模式的に示す図面である。It is a drawing which shows the structure of an exposure apparatus schematically. 半導体レーザ光源とコリメートレンズと集光レンズで構成された、露光用光源装置を模式的に示した図面である。It is a drawing which shows typically the light source device for exposure which was composed of a semiconductor laser light source, a collimating lens, and a condenser lens. 図７Ａの集光レンズの焦点位置における、Ｘ方向の位置分布と、角度分布を、それぞれ模式的に示すグラフである。6 is a graph schematically showing a position distribution in the X direction and an angle distribution at the focal position of the condenser lens of FIG. 7A.

以下、本発明の露光用光源装置につき、図面を参照して説明する。なお、各図における寸法比や個数は、実際の寸法比や個数と必ずしも一致していない。 Hereinafter, the exposure light source device of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensional ratio and the number in each figure do not always match the actual dimensional ratio and the number.

［第一実施形態］
図１は、露光用光源装置の第一実施形態の構成例を模式的に示す図面である。露光用光源装置１は、複数の半導体レーザユニット１０と、インテグレータ光学系１５を備える。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration example of a first embodiment of an exposure light source device. The exposure light source device 1 includes a plurality of semiconductor laser units 10 and an integrator optical system 15.

図１においては、インテグレータ光学系１５の入射面１６と直交する軸を光軸１７とし、光軸１７方向をＺ方向とする。また、入射面１６に対する光の入射角をθとする。なお、図７Ａの説明と同様に、以下についてはＸＺ平面視についてのみ説明する。 In FIG. 1, the axis orthogonal to the incident surface 16 of the integrator optical system 15 is the optical axis 17, and the optical axis 17 direction is the Z direction. Further, the incident angle of light with respect to the incident surface 16 is θ. As with the description of FIG. 7A, only the XZ plan view will be described below.

図２Ａは、図１の半導体レーザユニット１０を模式的に示す図面である。半導体レーザユニット１０は、複数の半導体レーザ光源１１と、複数のコリメート光学系１２と、拡散光学系１３と、集光光学系１４を備える。 FIG. 2A is a drawing schematically showing the semiconductor laser unit 10 of FIG. The semiconductor laser unit 10 includes a plurality of semiconductor laser light sources 11, a plurality of collimating optical systems 12, a diffusion optical system 13, and a condensing optical system 14.

図２Ａにおいては、集光レンズ１４の入射面２０に対して直交する軸を光軸２５とし、光軸２５方向をＺ方向とする。また、光軸２５と各光線がなす角度をθとする。 In FIG. 2A, the axis orthogonal to the incident surface 20 of the condenser lens 14 is the optical axis 25, and the direction of the optical axis 25 is the Z direction. Further, let θ be the angle formed by the optical axis 25 and each light ray.

本実施形態の露光用光源装置１において、複数の半導体レーザユニット１０は、それぞれの集光光学系１４の入射面２０が相互に非平行となるように配置されている。より具体的には、それぞれの集光光学系１４の入射面２０が、インテグレータ光学系１５の入射面１６を中心とする球面上に配置され、それぞれの半導体レーザユニット１０から出射された光が、インテグレータ光学系１５の入射面１６に向かうように配置されている。 In the exposure light source device 1 of the present embodiment, the plurality of semiconductor laser units 10 are arranged so that the incident surfaces 20 of the condensing optical systems 14 are non-parallel to each other. More specifically, the incident surface 20 of each condensing optical system 14 is arranged on a spherical surface centered on the incident surface 16 of the integrator optical system 15, and the light emitted from each semiconductor laser unit 10 is generated. It is arranged so as to face the incident surface 16 of the integrator optical system 15.

半導体レーザ光源１１は、半導体レーザチップをケーシングしたレーザ光源である。半導体レーザ光源１１は、光の出射窓の中心を主光線が通過するように、光を出射するレーザ光源である。 The semiconductor laser light source 11 is a laser light source in which a semiconductor laser chip is casing. The semiconductor laser light source 11 is a laser light source that emits light so that the main ray passes through the center of the light emitting window.

図２Ａに示すように、コリメート光学系１２は、半導体レーザ光源１１から出射された光線束（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ）を、略平行の光線束（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）に変換して出射するコリメートレンズである。各半導体レーザ光源１１に対応して複数のコリメート光学系１２が配置されている。 As shown in FIG. 2A, the collimating optical system 12 converts the ray bundles (21a, 21b, 21c) emitted from the semiconductor laser light source 11 into substantially parallel ray bundles (22a, 22b, 22c) and emits them. It is a collimating lens. A plurality of collimating optical systems 12 are arranged corresponding to each semiconductor laser light source 11.

拡散光学系１３は、コリメート光学系１２から出射された複数の光線束（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）が入射され、それぞれを進行方向に向かって発散する光線束（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）に変換して出射する拡散板である。例えば、拡散光学系１３は、表面に凹凸加工が施された、ポリカーボネイト、アクリルなどの不透明な樹脂等で構成される。本実施形態では、拡散光学系１３は一枚の拡散板で全ての光線束（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）を発散する光線束（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）に変換するように構成されている。しかし、拡散光学系１３はこの態様に限られず、例えば各半導体レーザ光源１１から出射された光線束（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）に対応して配置された複数の拡散板によって構成されていても構わない。 The diffusion optical system 13 converts a plurality of light beam bundles (22a, 22b, 22c) emitted from the collimating optical system 12 into light beam bundles (23a, 23b, 23c) that are incident and diverge in the traveling direction. It is a diffuser that emits light. For example, the diffusion optical system 13 is made of an opaque resin such as polycarbonate or acrylic having an uneven surface. In the present embodiment, the diffusion optical system 13 is configured to convert all the light beam bundles (22a, 22b, 22c) into light beam bundles (23a, 23b, 23c) emitted by one diffuser plate. However, the diffusion optical system 13 is not limited to this embodiment, and may be composed of, for example, a plurality of diffusion plates arranged corresponding to the light flux (22a, 22b, 22c) emitted from each semiconductor laser light source 11. not.

集光光学系１４は、拡散光学系１３から出射された光線束（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）を集光する集光レンズである。集光光学系１４の前段に拡散光学系１３が配置されることで、集光光学系１４の入射面２０で、異なる前記半導体レーザ光源１１から出射された光線束（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）の一部分が重なり合っている。図２Ａにおいては、集光光学系１４の入射面２０において、光線束２３ａと光線束２３ｂの一部が重なり合い、光線束２３ｂと光線束２３ｃの一部が重なり合っている。なお、光線束２３ａと光線束２３ｂとが集光光学系１４の入射面２０上において重なり合う面積をＳ１とし、前記入射面上における光線束２３ａの照射面積をＳ２とした場合に、Ｓ１／Ｓ２の値は２０％以上７０％以下が好ましく３０％以上５０％以下がより好ましい。他の隣接する光線束同士の重なり合いについても同様である。 The condensing optical system 14 is a condensing lens that condenses light bundles (23a, 23b, 23c) emitted from the diffused optical system 13. By arranging the diffusing optical system 13 in front of the condensing optical system 14, the light flux (23a, 23b, 23c) emitted from the different semiconductor laser light sources 11 on the incident surface 20 of the condensing optical system 14 Part of it overlaps. In FIG. 2A, on the incident surface 20 of the condensing optical system 14, the light beam bundle 23a and a part of the light beam bundle 23b overlap each other, and the light ray bundle 23b and a part of the light ray bundle 23c overlap each other. When the area where the light bundle 23a and the light bundle 23b overlap on the incident surface 20 of the condensing optical system 14 is S1, and the irradiation area of the light bundle 23a on the incident surface is S2, S1 / S2. The value is preferably 20% or more and 70% or less, and more preferably 30% or more and 50% or less. The same applies to the overlap of other adjacent ray bundles.

集光レンズ１４の入射面２０において、強度分布が均一化された光を、集光レンズ１４によって集光することで、角度分布が均一化された光が得られる。 By condensing the light having a uniform intensity distribution on the incident surface 20 of the condenser lens 14 by the condenser lens 14, light having a uniform angular distribution can be obtained.

図１に示す、インテグレータ光学系１５は、入射面１６が、集光光学系１４の焦点の位置になるように配置されている。ただし、本明細書では、「焦点位置に配置する」とは、完全に焦点の位置に一致する場合の他、焦点距離に対して光軸１７に平行な方向に±１０％の距離だけ移動した位置を含む概念であるものとする。なお、図１における光軸１７とは、インテグレータ光学系１５の入射面１６に対して直交する軸としている。 The integrator optical system 15 shown in FIG. 1 is arranged so that the incident surface 16 is located at the focal position of the condensing optical system 14. However, in the present specification, "placed in the focal position" means that the focal length is completely aligned with the focal length, and that the focal length is moved in a direction parallel to the optical axis 17 by ± 10%. It shall be a concept including position. The optical axis 17 in FIG. 1 is an axis orthogonal to the incident surface 16 of the integrator optical system 15.

インテグレータ光学系１５は、入射面１６から入射された光の位置分布を均一化させて出射する効果を有する。従って、集光光学系１４から出射された角度分布が均一化された光線束（２４ａ，２４ｂ，２４ｃ）は、インテグレータ光学系１５の入射面１６に入射され、位置分布が均一化されて、インテグレータ光学系１５から出射される。以上により、位置分布と角度分布が均一化された光が得られる。 The integrator optical system 15 has the effect of equalizing the position distribution of the light incident from the incident surface 16 and emitting the light. Therefore, the light flux (24a, 24b, 24c) having a uniform angular distribution emitted from the condensing optical system 14 is incident on the incident surface 16 of the integrator optical system 15, and the position distribution is made uniform, so that the integrator. It is emitted from the optical system 15. As a result, light having a uniform position distribution and angle distribution can be obtained.

さらに、本実施形態の露光用光源装置１は、図１に示すように、露光装置として必要とされる光強度を得るために、図２Ａに示す半導体レーザユニット１０を複数備え、それぞれの半導体レーザユニット１０からの出射光をインテグレータ光学系１５に入射させている。 Further, as shown in FIG. 1, the exposure light source device 1 of the present embodiment includes a plurality of semiconductor laser units 10 shown in FIG. 2A in order to obtain the light intensity required for the exposure device, and each semiconductor laser is provided. The light emitted from the unit 10 is incident on the integrator optical system 15.

より具体的には、上述したように、各半導体レーザユニット１０に配置された集光光学系１４の入射面２０が、インテグレータ光学系１５の入射面１６と光軸１７との交点を中心とした球面上に配置されている。これにより、複数の半導体レーザユニット１０からの出射光がインテグレータ光学系１５に導かれるため、露光装置に必要な光強度が得られる。なお、半導体レーザユニット１０から出射された光が、インテグレータ光学系１５に入射されるような配置であれば、集光光学系１４の入射面２０は、厳密な球面上に配置されていなくても構わない。 More specifically, as described above, the incident surface 20 of the condensing optical system 14 arranged in each semiconductor laser unit 10 is centered on the intersection of the incident surface 16 of the integrator optical system 15 and the optical axis 17. It is arranged on a spherical surface. As a result, the light emitted from the plurality of semiconductor laser units 10 is guided to the integrator optical system 15, so that the light intensity required for the exposure apparatus can be obtained. If the light emitted from the semiconductor laser unit 10 is incident on the integrator optical system 15, the incident surface 20 of the condensing optical system 14 may not be arranged on a strict spherical surface. I do not care.

例えば、上述したように、複数の半導体レーザユニット１０のそれぞれが備える集光光学系１４の入射面２０を相互に非平行となるように配置することで、それぞれの半導体レーザユニット１０から出射された光をインテグレータ光学系１５の入射面１６に導くことができる。 For example, as described above, by arranging the incident surfaces 20 of the condensing optical system 14 included in each of the plurality of semiconductor laser units 10 so as to be non-parallel to each other, the light is emitted from each of the semiconductor laser units 10. Light can be directed to the incident surface 16 of the integrator optical system 15.

［第二実施形態］
本発明の露光用光源装置の第二実施形態の構成につき、第一実施形態及び第二実施形態と異なる箇所を中心に説明する。 [Second Embodiment]
The configuration of the second embodiment of the exposure light source device of the present invention will be described focusing on the parts different from the first embodiment and the second embodiment.

図３は、露光用光源装置の第二実施形態の構成例を模式的に示す図面である。第一実施形態の露光用光源装置１は、複数の半導体レーザユニット１０からの出射光をインテグレータ光学系１５に導くべく、各半導体レーザユニット１０に配置された集光光学系１４の入射面２０が、インテグレータ光学系１５の入射面１６と光軸１７との交点を中心とした球面上に配置されていた。これに対し、図３に示す本実施形態の露光用光源装置１は、第一実施形態と比較して、各半導体レーザユニット１０に配置された集光光学系１４の入射面２０を、平行に配置すると共に、集光光学系１４の構成を異ならせている。 FIG. 3 is a drawing schematically showing a configuration example of the second embodiment of the exposure light source device. In the exposure light source device 1 of the first embodiment, the incident surface 20 of the condensing optical system 14 arranged in each semiconductor laser unit 10 is arranged so as to guide the light emitted from the plurality of semiconductor laser units 10 to the integrator optical system 15. , The integrator optical system 15 was arranged on a spherical surface centered on the intersection of the incident surface 16 and the optical axis 17. On the other hand, in the exposure light source device 1 of the present embodiment shown in FIG. 3, the incident surface 20 of the condensing optical system 14 arranged in each semiconductor laser unit 10 is parallel to each other as compared with the first embodiment. The arrangement is different, and the configuration of the condensing optical system 14 is different.

具体的には、各半導体レーザユニット１０に配置された集光光学系１４の入射面２０を、同一平面上に配置し、集光光学系１４は、第一光学系１４ａと第二光学系１４ｂとを備える。第一光学系１４ａは、拡散光学系１３から出射された光線束２３ａを、集光する光線束２４ａに変換する光学系（例えば、集光レンズ）である。第二光学系１４ｂは、光線束２４ａの進行方向を、インテグレータ光学系１５の入射面へ向かうように変換する光学系（例えば、プリズム）である。 Specifically, the incident surface 20 of the condensing optical system 14 arranged in each semiconductor laser unit 10 is arranged on the same plane, and the condensing optical system 14 includes the first optical system 14a and the second optical system 14b. And. The first optical system 14a is an optical system (for example, a condensing lens) that converts a light beam bundle 23a emitted from the diffused optical system 13 into a light beam bundle 24a that condenses light. The second optical system 14b is an optical system (for example, a prism) that converts the traveling direction of the light beam bundle 24a toward the incident surface of the integrator optical system 15.

本実施形態の露光用光源装置１によれば、各半導体レーザユニット１０に配置された集光光学系１４の入射面２０が、同一平面上に配置されるため、集光光学系１４の前段に配置される、半導体レーザ光源１１、コリメート光学系１２及び拡散光学系１３も、それぞれ同一平面上に配置することができる。特に、複数の半導体レーザユニット１０が備える、それぞれの半導体レーザ光源１１を同一平面上に配置することができるため、異なる半導体レーザユニット１０に搭載される複数の半導体レーザ光源１１に対しても、同一の冷却面を有する冷却機構によって冷却することができる。これにより、冷却機構のサイズダウンが図られるとともに、冷却効率を向上させることができる。 According to the exposure light source device 1 of the present embodiment, the incident surface 20 of the condensing optical system 14 arranged in each semiconductor laser unit 10 is arranged on the same plane, so that the incident surface 20 is arranged in front of the condensing optical system 14. The semiconductor laser light source 11, the collimating optical system 12, and the diffused optical system 13 to be arranged can also be arranged on the same plane. In particular, since each semiconductor laser light source 11 included in the plurality of semiconductor laser units 10 can be arranged on the same plane, the same is applied to a plurality of semiconductor laser light sources 11 mounted on different semiconductor laser units 10. It can be cooled by a cooling mechanism having a cooling surface of. As a result, the size of the cooling mechanism can be reduced and the cooling efficiency can be improved.

なお、複数の半導体レーザユニット１０は、位置分布及び角度分布が均一な光を得るために、ＸＹ平面において、Ｘ方向及びＹ方向でそれぞれ対称となるように配置される。 The plurality of semiconductor laser units 10 are arranged so as to be symmetrical in the X direction and the Y direction in the XY plane in order to obtain light having a uniform position distribution and angle distribution.

ＸＹ平面において、複数の半導体レーザユニット１０が、Ｘ方向及びＹ方向でそれぞれ対称となるような配置は、例えば、Ｘ方向及びＹ方向において，複数の半導体レーザユニット１０を整列して配置する構成が考えられる。また、他の配置としては、一つの半導体レーザユニット１０を中央に配置し、その半導体レーザユニット１０を他の半導体レーザユニット１０が囲むように同心円状に配置する構成も考えられる。 In the XY plane, the arrangement in which the plurality of semiconductor laser units 10 are symmetrical in the X direction and the Y direction is, for example, a configuration in which the plurality of semiconductor laser units 10 are arranged and arranged in the X direction and the Y direction. Conceivable. Further, as another arrangement, one semiconductor laser unit 10 may be arranged in the center, and the semiconductor laser unit 10 may be arranged concentrically so as to be surrounded by the other semiconductor laser unit 10.

図４は、半導体レーザユニット１０のＺ方向から見た拡散光学系１３及び集光光学系１４の平面視が、円形であるものを、ＸＹ平面において複数個整列して配置された構成を模式的に示す図面である。図４に示すように、拡散光学系１３及び集光光学系１４は、Ｚ方向から見た平面視において円形をしており、Ｘ方向及びＹ方向で半導体レーザユニット１０が複数個整列して配置された場合の構成例である。 FIG. 4 schematically shows a configuration in which a plurality of circular diffuser optical systems 13 and condensing optical systems 14 viewed from the Z direction of the semiconductor laser unit 10 are arranged and arranged in an XY plane. It is a drawing shown in. As shown in FIG. 4, the diffusion optical system 13 and the condensing optical system 14 have a circular shape in a plan view seen from the Z direction, and a plurality of semiconductor laser units 10 are arranged and arranged in the X direction and the Y direction. It is a configuration example when it is done.

拡散光学系１３及び集光光学系１４をＺ方向から見た平面視が、円形でなくても構わない。例えば、拡散光学系１３及び集光光学系１４をＺ方向から見た平面視が、正方形であれば、Ｘ方向及びＹ方向において、複数の半導体レーザユニット１０が整列して配置された構成で、かつ、隣接する半導体レーザユニット１０との間の隙間を小さくすることができ、各半導体レーザユニット１０から出射される光線束が存在しない領域を最小限とすることができる。これにより、より均一な角度分布の光を得ることができる。 The plan view of the diffusion optical system 13 and the condenser optical system 14 as viewed from the Z direction does not have to be circular. For example, if the plan view of the diffusion optical system 13 and the condensing optical system 14 from the Z direction is square, a plurality of semiconductor laser units 10 are arranged in an aligned manner in the X direction and the Y direction. Moreover, the gap between the adjacent semiconductor laser units 10 can be reduced, and the region where the light flux emitted from each semiconductor laser unit 10 does not exist can be minimized. This makes it possible to obtain light with a more uniform angle distribution.

図５は、半導体レーザユニット１０のＺ方向から見た拡散光学系１３及び集光光学系１４の平面視が、六角形である構成を模式的に示す図面である。図４は、拡散光学系１３及び集光光学系１４は、Ｚ方向から見た平面視において六角形をしており、一つの半導体レーザユニット１０が中央に配置され、その半導体レーザユニット１０を他の半導体レーザユニット１０が囲むように同心円状に配置された構成である。 FIG. 5 is a drawing schematically showing a configuration in which the diffusion optical system 13 and the condensing optical system 14 viewed from the Z direction of the semiconductor laser unit 10 are hexagonal in plan view. In FIG. 4, the diffusion optical system 13 and the condensing optical system 14 have a hexagonal shape in a plan view seen from the Z direction, one semiconductor laser unit 10 is arranged in the center, and the other semiconductor laser unit 10 is arranged. The semiconductor laser unit 10 is arranged concentrically so as to surround the laser unit 10.

この場合も、拡散光学系１３及び集光光学系１４をＺ方向から見た平面視が、円形である場合に対して、隣接する半導体レーザユニット１０との間の隙間を小さくすることができ、各半導体レーザユニット１０から出射される光線束が存在しない領域を最小限とすることができる。 Also in this case, the gap between the adjacent semiconductor laser unit 10 can be reduced as compared with the case where the diffusion optical system 13 and the condensing optical system 14 are viewed in a circular shape from the Z direction. The region where the light flux emitted from each semiconductor laser unit 10 does not exist can be minimized.

つまり、拡散光学系１３及び集光光学系１４を光軸方向から見たときの平面視が、多角形で構成されることで、隣接する半導体レーザユニット１０との間の隙間を小さくすることができ、各半導体レーザユニット１０から出射される光線束が存在しない領域を小さくすることができ、より均一な角度分布の光を得ることができる。 That is, the plan view of the diffusion optical system 13 and the condensing optical system 14 when viewed from the optical axis direction is composed of polygons, so that the gap between the adjacent semiconductor laser units 10 can be reduced. It is possible to reduce the region where the light flux emitted from each semiconductor laser unit 10 does not exist, and it is possible to obtain light having a more uniform angular distribution.

なお、拡散光学系１３と集光光学系１４は、同じ形状でなくても構わない。従って、それぞれＺ方向から見た平面視が、拡散光学系１３は円形で、集光光学系１４は六角形という構成であっても構わない。 The diffusion optical system 13 and the condenser optical system 14 do not have to have the same shape. Therefore, the diffuse optical system 13 may be circular and the condensing optical system 14 may be hexagonal when viewed from the Z direction.

上述したような、位置分布及び角度分布が均一化された光を出射する露光用光源装置１は、以下のように、露光装置の光源として利用することができる。 The exposure light source device 1 that emits light having a uniform position distribution and angle distribution as described above can be used as a light source of the exposure device as described below.

図６は、露光装置の構成を模式的に示す図面である。図６に示す露光装置３０は、上述したいずれかの実施形態の露光用光源装置１を備える。そして、インテグレータ光学系１５の後段に、投影光学系３１及びマスク３２を備え、必要に応じて投影レンズ３３を備える。投影光学系３１によって投影される位置にマスク３２を設置し、マスク３２の後段にマスク３２のパターン像を焼き付ける対象となる感光性基板３４を設置する。 FIG. 6 is a drawing schematically showing the configuration of the exposure apparatus. The exposure device 30 shown in FIG. 6 includes the exposure light source device 1 of any of the above-described embodiments. A projection optical system 31 and a mask 32 are provided after the integrator optical system 15, and a projection lens 33 is provided as needed. The mask 32 is installed at a position projected by the projection optical system 31, and a photosensitive substrate 34 to be printed on the pattern image of the mask 32 is installed after the mask 32.

この状態で、半導体レーザユニット１０から光が出射されると、インテグレータ光学系１５で照度分布が均一化された光として、投影光学系３１に照射される。投影光学系３１は、この光を、マスク３２のパターン像を直接又は投影レンズ３３を介して感光性基板３４上に投影する。 When light is emitted from the semiconductor laser unit 10 in this state, it is irradiated to the projection optical system 31 as light having a uniform illuminance distribution in the integrator optical system 15. The projection optical system 31 projects the pattern image of the mask 32 directly or via the projection lens 33 onto the photosensitive substrate 34.

露光装置３０は、上記各実施形態で説明した露光用光源装置１を備えることで、従来よりも光強度分布が均一化された光を用いて露光することができ、露光ムラが抑制される。 By providing the exposure light source device 1 described in each of the above embodiments, the exposure device 30 can perform exposure using light having a uniform light intensity distribution as compared with the conventional case, and exposure unevenness is suppressed.

［別実施形態］
以下、別実施形態について説明する。 [Another Embodiment]
Hereinafter, another embodiment will be described.

〈１〉 図１では、半導体レーザ光源１１がレーザチップをケーシングしてなる光源である場合について図示されている。しかし、複数の半導体レーザ光源１１が所定の方向に配置されたレーザアレイで構成されていても構わない。 <1> FIG. 1 illustrates a case where the semiconductor laser light source 11 is a light source in which a laser chip is casing. However, a plurality of semiconductor laser light sources 11 may be configured by a laser array arranged in a predetermined direction.

〈２〉 上述した露光用光源装置１が備える光学配置態様は、あくまで一例であり、本発明は、図示された各構成に限定されない。例えば、ある光学系と別の光学系との間において、光の進行方向を変化させるための反射光学系が適宜介在されていても構わない。さらに、半導体レーザユニット１０の配置位置や配置数においても、図示された各構成に限定されない。 <2> The optical arrangement mode included in the exposure light source device 1 described above is merely an example, and the present invention is not limited to each of the illustrated configurations. For example, a reflective optical system for changing the traveling direction of light may be appropriately interposed between one optical system and another optical system. Further, the arrangement position and the number of arrangements of the semiconductor laser unit 10 are not limited to each of the illustrated configurations.

１ ： 露光用光源装置
１０ ： 半導体レーザユニット
１１ ： 半導体レーザ光源
１２ ： コリメート光学系
１３ ： 拡散光学系
１４ ： 集光光学系
１４ａ ： 第一光学系
１４ｂ ： 第二光学系
１５ ： インテグレータ光学系
１６ ： インテグレータ光学系入射面
１７ ： インテグレータ光学系の光軸
２０ ： 集光光学系入射面
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ ： 光線束
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ ： 光線束
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ ： 光線束
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ ： 光線束
２５ ： 半導体レーザユニットの光軸
３０ ： 露光装置
３１ ： 投影光学系
３２ ： マスク
３３ ： 投影レンズ
３４ ： 感光性基板
１００ ： 半導体レーザ光源
１０１ ： コリメートレンズ
１０２ ： 集光レンズ
１０３ ： 集光レンズ入射面
１０４ ： ロッドインテグレータ
１０５ ： ロッドインテグレータ入射面
１０６ ： ロッドインテグレータ出射面
１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ ： 主光線
１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ ： 主光線
１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ ： 光線束
１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ ： 光線束
１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ ： 光線束
１３０ ： 領域
１４０ ： 光軸
１５０ ： 焦点位置
θ ： 入射角 1: Exposure light source device 10: Semiconductor laser unit 11: Semiconductor laser light source 12: Collimated optical system 13: Diffuse optical system 14: Condensing optical system 14a: First optical system 14b: Second optical system 15: Integrator optical system 16 : Integrator optical system incident surface 17: Integrator optical system optical axis 20: Condensing optical system incident surface 21a, 21b, 21c: Light flux 22a, 22b, 22c: Light bundle 23a, 23b, 23c: Light bundle 24a, 24b, 24c: Light flux 25: Optical axis of semiconductor laser unit 30: Exposure device 31: Projection optical system 32: Mask 33: Projection lens 34: Photosensitive substrate 100: Semiconductor laser light source 101: Collimating lens 102: Condensing lens 103: Collection Optical lens incident surface 104: Rod integrator 105: Rod integrator incident surface 106: Rod integrator emission surface 110a, 110b, 110c: Main light 111a, 111b, 111c: Main light 121a, 121b, 121c: Light bundle 122a, 122b, 122c: Light bundle 123a, 123b, 123c: Light bundle 130: Region 140: Optical axis 150: Focal position θ: Incident angle

Claims (4)

複数の半導体レーザ光源と、
前記半導体レーザ光源から出射された光線束を、略平行の光線束に変換して出射する、複数のコリメート光学系と、
前記複数のコリメート光学系から出射された複数の光線束が入射され、それぞれを発散する光線束に変換して出射する拡散光学系と、
前記拡散光学系から出射された光線束を集光する集光光学系と、をそれぞれに含んでなる、複数の半導体レーザユニットと、
前記複数の半導体レーザユニットから出射された複数の光線束が集光する位置に入射面が配置された、インテグレータ光学系とを備え、
前記拡散光学系は、異なる前記半導体レーザ光源から出射された光線束の少なくとも一部分が前記集光光学系の入射面上で重なり合う位置に配置されていることを特徴とする露光用光源装置。 With multiple semiconductor laser light sources,
A plurality of collimating optical systems that convert a ray bundle emitted from the semiconductor laser light source into a substantially parallel ray bundle and emit it.
A diffusion optical system in which a plurality of light beam bundles emitted from the plurality of collimating optical systems are incident and converted into a light beam flux emitted from each of them and emitted.
A plurality of semiconductor laser units including a condensing optical system that condenses a bundle of light rays emitted from the diffusing optical system, and a plurality of semiconductor laser units.
It is provided with an integrator optical system in which an incident surface is arranged at a position where a plurality of light fluxes emitted from the plurality of semiconductor laser units are focused.
The diffused optical system is an exposure light source device, characterized in that at least a part of light bundles emitted from different semiconductor laser light sources is arranged at overlapping positions on an incident surface of the focused optical system. 前記集光光学系は、前記半導体レーザユニットの光軸方向から見たときの平面視において多角形であることを特徴とする請求項１に記載の露光用光源装置。 The exposure light source device according to claim 1, wherein the condensing optical system is polygonal in a plan view when viewed from the optical axis direction of the semiconductor laser unit. 前記複数の半導体レーザユニットの、それぞれの前記集光光学系の入射面が、非平行に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光用光源装置。 The light source device for exposure according to claim 1 or 2, wherein the incident surfaces of the light collecting optical systems of the plurality of semiconductor laser units are arranged in a non-parallel manner. 前記複数の半導体レーザユニットの、それぞれの前記集光光学系は、前記拡散光学系から出射された光線束を集光する第一光学系と、主光線の進行方向を、前記インテグレータ光学系の入射面の方向へ変換する第二光学系とを備え、
それぞれの前記第一光学系の入射面が、平行に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光用光源装置。 Each of the condensing optical systems of the plurality of semiconductor laser units has a first optical system that condenses a bundle of light rays emitted from the diffused optical system and an incident direction of the main light rays that are incident on the integrator optical system. Equipped with a second optical system that converts to the direction of the surface,
The exposure light source device according to claim 1 or 2, wherein the incident surfaces of the first optical systems are arranged in parallel.
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