KR102144597B1 - Light source device and exposure device - Google Patents

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준이치 타마키
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가부시키가이샤 오크세이사쿠쇼
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Abstract

광속 합성 소자에 의한 광속 합성시의 광손실이 적고, 광속 합성 소자를 대형화할 필요가 없고, 기존의 노광 장치의 램프 광원 대신에 이용할 수 있는 공간절약형 노광 장치의 광원 장치를 얻는다.
제1, 제2, 제3 파장 특성의 광원 소자를 복수 배열한 제1, 제2, 제3 어레이 광원과, 제1, 제2, 제3 어레이 광원의 각 광원 소자에 대응하는 콜리메이터 렌즈를 배열한 제1, 제2, 제3 렌즈 어레이와, 제1 렌즈 어레이가 형성한 제1 파장 특성의 평행광과, 제2 렌즈 어레이가 형성한 제2 파장 특성의 평행광을 합성해 제1 합성 광속으로 하는 제1 광속 합성 소자와, 제1 광속 합성 소자로부터의 제1 합성 광속과, 제3 렌즈 어레이가 형성한 제3 파장 특성의 평행광을 합성해 제2 합성 광속으로 하는 제2 광속 합성 소자와, 제2 광속 합성 소자가 합성한 제2 합성 광속을 광량 균일화 소자에 대해 집광하는 콘덴서 렌즈를 갖추는 광원 장치.There is little light loss when synthesizing the luminous flux by the luminous flux synthesizing element, it is not necessary to increase the size of the luminous flux synthesizing element, and a light source device of a space-saving exposure apparatus that can be used instead of the lamp light source of the conventional exposure apparatus is obtained.
A first, second, third array light source in which a plurality of light source elements having first, second, and third wavelength characteristics are arranged, and collimator lenses corresponding to each light source element of the first, second, and third array light sources are arranged. One first, second, and third lens array, the first synthesized light flux by synthesizing 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 A second luminous flux synthesizing element that synthesizes a first luminous flux synthesized element as a second luminous flux by synthesizing the first luminous flux from the first luminous flux synthesis element and the parallel light having a third wavelength characteristic formed by the third lens array And a condenser lens for condensing the second composite beam synthesized by the second beam synthesizing element to the light quantity equalizing element.

Figure R1020140040378
Figure R1020140040378

Description

광원 장치 및 노광 장치{LIGHT SOURCE DEVICE AND EXPOSURE DEVICE}Light source device and exposure device TECHNICAL FIELD [LIGHT SOURCE DEVICE AND EXPOSURE DEVICE}

본 발명은 노광 장치의 광원 장치, 특히 파장 특성이 다른 복수의 어레이 광원을 이용하는 광원 장치 및 노광 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a light source device of an exposure device, particularly a light source device and an exposure device using a plurality of array light sources having different wavelength characteristics.

종래, 노광 장치의 광원에는 램프가 이용되고 있었다. 구체적으로, 예를 들면 프린트 기판의 배선 패턴 형성이나 솔더 레지스트막 형성에서는, 사용되는 감광재의 감도 특성으로부터, 436nm(g선), 405nm(h선), 365nm(i선)의 스펙트럼선을 강하게 발하는 수은 램프를 광원으로 사용하고 있었다. 이에 대해, 근년, 광원의 장기 수명화나 전력 절약화의 요구에 응해, 수은 램프로 바뀌어 LED를 광원으로 사용하는 광원 장치가 개발되고 있다. LED는 수은 램프에 비해 수명이 길다는 장점이 있지만, 반면, 한 개의 LED 소자가 출력하는 광량은 수은 램프보다 작고, 또한 수은 램프가 g선, h선, i선을 포함하는 브로드밴드 광을 출력하는데 반해, LED는 특정의 협대역인 파장의 광을 출력하기 때문에, 브로드밴드 광을 필요로 하는 노광 장치용 광원에 그대로 이용할 수 없다.Conventionally, a lamp has been used as a light source of an exposure apparatus. Specifically, for example, in forming a wiring pattern or a solder resist film on a printed circuit board, from the sensitivity characteristics of the photosensitive material used, spectral lines of 436 nm (g line), 405 nm (h line), and 365 nm (i line) are strongly emitted. A mercury lamp was used as a light source. On the other hand, in recent years, in response to a demand for a longer lifespan or power saving of a light source, a light source device has been developed that uses an LED as a light source by switching to a mercury lamp. LEDs have the advantage of longer life than mercury lamps, but on the other hand, the amount of light emitted by one LED element is smaller than that of mercury lamps, and mercury lamps output broadband light including g-line, h-line, and i-line. On the other hand, since the LED outputs light of a specific narrow band wavelength, it cannot be used as it is for a light source for an exposure apparatus requiring broadband light.

그래서, 다수의 LED로 이루어지는 LED 어레이 광원을 이용해 수은 램프 상당한 광량을 얻는 것, 또한 파장 특성이 다른 복수의 LED 어레이 광원을 이용 함으로써 감광재의 감도 특성에 맞춘 복수 파장의 광을 얻는 것이 제안되고 있다. 특허 문헌 1에서는 파장 특성이 다른 복수의 LED 어레이 광원 상에, 각 LED 소자의 발광부의 상(像)을 형성하는 렌즈 어레이를 겹치고, 동일 렌즈 어레이에 의한 집광 광속을 다이크로익 미러(dichroic mirror)로 중합시킨 후, 발광부상의 합성상을 형성해, 인티그레이터(광량 균일화 소자)의 입사면에 결상시키고 있다.Therefore, it has been proposed to obtain a considerable amount of light from a mercury lamp using an LED array light source composed of a plurality of LEDs, and to obtain light of a plurality of wavelengths according to the sensitivity characteristics of the photosensitive material by using a plurality of LED array light sources having different wavelength characteristics. In Patent Document 1, on a plurality of LED array light sources having different wavelength characteristics, a lens array forming an image of a light emitting portion of each LED element is superimposed, and the condensing light beam by the same lens array is obtained by using a dichroic mirror. After polymerization by the furnace, a composite image on the light emitting portion is formed, and an image is formed on the incident surface of the integrator (light amount equalizing element).

특허 문헌 2의 투영 노광 장치(스테퍼)는, 파장 특성이 다른 복수의 LED 어레이 광원에서 발하는 광을 다이크로익 미러를 이용해 합성하여, 인티그레이터의 입사면에 결상시키는 광원 장치를 사용하고 있다. 이 특허 문헌 2에서는, LED 어레이 광원의 각 LED 소자로부터의 광은, 발산광으로서 다이크로익 미러에 입사한다.The projection exposure apparatus (stepper) of Patent Document 2 uses a light source apparatus that synthesizes light emitted from a plurality of LED array light sources having different wavelength characteristics using a dichroic mirror to form an image on the incident surface of the integrator. In this patent document 2, light from each LED element of an LED array light source enters a dichroic mirror as divergent light.

[특허 문헌 1] 일본 특개 2012-63390호 공보[Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-63390 [특허 문헌 2] 일본 특개 2004-335949호 공보[Patent Document 2] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-335949

다이크로익 미러는 일반적으로, 광이 입사하는 각도에 의해, 광의 반사와 투과가 바뀌는 에지 파장이 시프트 하는 것이 알려져 있다. 또한, 투과시키는 광과 반사시키는 광의 파장 차이가 적을 때, 이 에지 파장의 시프트에 의해 광을 이용하는 효율이 떨어져 버리는 문제가 있다. 또한, 특허 문헌 1에서는 LED 어레이의 상이 인티그레이터 입구에서 결상되고 있어, LED 어레이 주변부의 광이 인티그레이터 입구에서 거절되어 광량 손실이 발생한다. 또한, 특허 문헌 1과 같이 LED 어레이의 공역면을 광로 중에 마련하는 광학계에서는, 렌즈 등의 광학 요소가 많아져, 결과적으로 광원 장치를 설치하기 위해 스페이스를 많이 필요로 한다.In general, it is known that a dichroic mirror shifts the edge wavelength at which the reflection and transmission of light changes depending on the angle at which light is incident. In addition, when the wavelength difference between the transmitted light and the reflected light is small, there is a problem that the efficiency of using light decreases due to the shift of this edge wavelength. In addition, in Patent Document 1, an image of the LED array is formed at the inlet of the integrator, and the light around the LED array is rejected at the inlet of the integrator, resulting in a loss of light quantity. Further, in an optical system in which the conjugated surface of the LED array is provided in the optical path as in Patent Document 1, optical elements such as lenses are increased, and as a result, a lot of space is required to install the light source device.

특허 문헌 2에서는, 광원에서 발하는 광이 퍼짐에 따라 다이크로익 미러의 면적이 커지고, 광원 장치에 스페이스를 많이 필요로 했다. 게다가, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에서는, 각 LED 어레이 광원에서 최초의 콘덴서 렌즈 입사 위치까지의 광로 길이가 각각 동일하지 않으면 안 되기 때문에, 합성하는 LED 어레이의 수가 증가하는 만큼 광로 길이가 길어지는 경향이 있어, 보다 많은 스페이스를 필요로 했다. 이 때문에, 이들 광학계에서는, 기존의 노광 장치의 램프 광원보다 대형화되어 기존의 노광 장치의 광원과 교환할 수 없는 문제가 있었다.In Patent Document 2, as the light emitted from the light source spreads, the area of the dichroic mirror increases, and a large amount of space is required for the light source device. In addition, in Patent Document 1 and Patent Document 2, the optical path length from each LED array light source to the first condenser lens incident position must be the same, so the optical path length tends to increase as the number of LED arrays to be synthesized increases. There is this, and I needed more space. For this reason, these optical systems have a problem in that they are larger than the lamp light sources of the conventional exposure apparatus and cannot be exchanged with the light sources of the existing exposure apparatus.

본 발명은, 다이크로익 미러(광속 합성 소자)에 의한 광속 합성시의 광손실이 적고, 다이크로익 미러를 대형화할 필요가 없고, 기존의 노광 장치의 램프 광원 대신에 이용할 수 있는 공간절약형 노광 장치의 광원 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.In the present invention, the light loss at the time of synthesizing the luminous flux by the dichroic mirror (luminous flux synthesizing element) is small, there is no need to enlarge the dichroic mirror, and a space-saving exposure that can be used instead of the lamp light source of the conventional exposure apparatus It aims to obtain a light source device for the device.

본 발명은, 다른 파장을 발하는 복수의 LED 어레이 광원(어레이 광원)으로부터의 광속을 평행 광속으로 하고 나서 다이크로익 미러(광속 합성 소자)에 입사시키면, 광손실이 적고 또한 광로 길이에 많은 것을 필요로 하지 않는 소형의 광원 장치를 얻을 수 있다는 착안에 근거해 완성된 것이다.In the present invention, when the light flux from a plurality of LED array light sources (array light sources) emitting different wavelengths is made into a parallel light flux and then incident on a dichroic mirror (light flux synthesis element), light loss is small and a large amount of light path length is required. It was completed based on the idea that a small light source device can be obtained that is not used.

본 발명에 따른 광원 장치는, 제1 파장 특성의 광을 방사하는 광원 소자를 복수 배열한 제1 어레이 광원과, 상기 제1 파장 특성의 광을 각각 평행광으로 하는, 상기 각 광원 소자에 대응하는 콜리메이터 렌즈(collimator lens)를 배열한 제1 렌즈 어레이와, 상기 제1 파장 특성과는 다른 제2 파장 특성의 광을 방사하는 광원 소자를 복수 배열한 제2 어레이 광원과, 상기 제2 파장 특성의 광을 각각 평행광으로 하는, 상기 각 광원 소자에 대응하는 콜리메이터 렌즈를 배열한 제2 렌즈 어레이와, 상기 제1, 제2 파장 특성과는 다른 제3 파장 특성의 광을 방사하는 광원 소자를 복수 배열한 제3 어레이 광원과, 상기 제3 파장 특성의 광을 각각 평행광으로 하는, 상기 각 광원 소자에 대응하는 콜리메이터 렌즈를 배열한 제3 렌즈 어레이와, 상기 제1 렌즈 어레이가 형성한 상기 제1 파장 특성의 평행광과, 상기 제2 렌즈 어레이가 형성한 상기 제2 파장 특성의 평행광을, 주광선축을 공유하도록 합성해 제1 합성 광속으로 하는 제1 광속 합성 소자와, 상기 제1 합성 광속과, 상기 제3 렌즈 어레이가 형성한 상기 제3 파장 특성의 평행광을 주광선축을 공유하도록 합성해 제2 합성 광속으로 하는 제2 광속 합성 소자와, 상기 제2 합성 광속을 집광해 광량 균일화 소자에 입사시키는 콘덴서 렌즈를 갖추는 것을 특징으로 하고 있다.The light source device according to the present invention includes a first array light source in which a plurality of light source elements emitting light having a first wavelength characteristic are arranged, and each light having the first wavelength characteristic as parallel light, corresponding to each of the light source elements. A first lens array in which collimator lenses are arranged, a second array light source in which a plurality of light source elements emitting light having a second wavelength characteristic different from the first wavelength characteristic are arranged, and the second wavelength characteristic A plurality of second lens arrays in which collimator lenses corresponding to the respective light source elements are arranged, each of which light is a parallel light, and light source elements that emit light having a third wavelength characteristic different from the first and second wavelength characteristics. The arranged third array light sources and a third lens array in which collimator lenses corresponding to each light source element are arranged, each of which light having the third wavelength characteristic is used as parallel light, and the third lens array formed by the first lens array A first luminous flux synthesizing element for synthesizing the parallel light of one wavelength characteristic and the parallel light of the second wavelength characteristic formed by the second lens array so as to share a principal ray axis to form a first luminous flux, and the first luminous flux And, a second luminous flux synthesizing element for synthesizing parallel light of the third wavelength characteristic formed by the third lens array so as to share a main ray axis to form a second luminous flux, and condensing the second composite luminous flux to a light quantity equalizing element. It is characterized by having a condenser lens to be incident.

제1 광속 합성 소자와 제2 광속 합성 소자는 각각, 제1과 제2 다이크로익 미러로 구성하는 것이 실제적이다. 그리고, 제1과 제2 다이크로익 미러 중 적어도 하나는, 상기 다이크로익 미러로의 제1 내지 제3 어레이 광원으로부터의 광속의 입사각이 45°보다 작아지도록 배치한다.It is practical that the first beam synthesizing element and the second beam synthesizing element are constituted by first and second dichroic mirrors, respectively. In addition, at least one of the first and second dichroic mirrors is disposed so that the incident angle of the light flux from the first to third array light sources to the dichroic mirror is less than 45°.

보다 구체적으로는, 제1 다이크로익 미러는 제1 어레이 광원으로부터의 광속의 입사각이 45°를 이루고, 제2 다이크로익 미러는 제3 어레이 광원으로부터의 광속의 입사각이 45°보다 작아지도록 배치하는 것이 좋다.More specifically, the first dichroic mirror is arranged so that the incident angle of the light flux from the first array light source is 45°, and the second dichroic mirror is arranged so that the incident angle of the light flux from the third array light source is less than 45°. It is good to do.

제1 어레이 광원과 제2 어레이 광원은, 한쪽이 최장 파장, 다른 쪽이 최단 파장을 가지는 파장 특성으로 하고, 제3 어레이 광원은, 최장 파장과 최단 파장의 중간 파장의 파장 특성으로 하는 것이 바람직하다.It is preferable that the first array light source and the second array light source have a wavelength characteristic in which one has a longest wavelength and the other has a shortest wavelength, and the third array light source has a wavelength characteristic of an intermediate wavelength between the longest wavelength and the shortest wavelength. .

광량 균일화 소자의 입사면에 입사하는 광속의 에너지 분포의 프로파일은, 중심부가 높고 주변부가 낮아지도록 연속적으로 변화한다.The profile of the energy distribution of the light flux incident on the incident surface of the light quantity equalization element continuously changes so that the central portion is high and the peripheral portion is low.

어레이 광원의 다수의 광원 소자는 격자상 배치 또는 지그재그상 배치로 하는 것이 바람직하다.It is preferable that the plurality of light source elements of the array light source are arranged in a grid or zigzag shape.

본 발명은 다른 형태에서는 이상의 광원 장치를 이용한 노광 장치이다.In another aspect, the present invention is an exposure apparatus using the above light source device.

본 발명의 광원 장치는, LED 어레이 광원(어레이 광원)에서 나온 광이 평행광 상태로 다이크로익 미러(광속 합성 소자)에 입사하므로, 입사 장소의 차이에 기인하는 입사 각도 변화에 의한 손실이 억제되어, 효율이 좋은 광원 장치를 실현할 수 있다. 게다가, 광속의 합성을 평행광 상태로 실시하기 때문에 다이크로익 미러가 커지지 않으며, 또한 평행광 부분의 광로를 자유로운 길이로 할 수 있기 때문에, 3개 이상의 어레이 광원을 합성하는 광학계여도 공간절약형 광원 장치를 실현할 수 있다.In the light source device of the present invention, since the light emitted from the LED array light source (array light source) enters the dichroic mirror (luminous flux synthesis element) in a parallel light state, the loss due to the change in the incident angle caused by the difference in the incident location is suppressed As a result, an efficient light source device can be realized. Moreover, since the dichroic mirror is not large because the beams are synthesized in a parallel light state, and the optical path of the parallel light portion can be freely lengthened, a space-saving light source device even in an optical system that combines three or more array light sources. Can be realized.

도 1은 본 발명에 의한 광원 장치를 포함하는 노광 장치의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 의한 광원 장치의 제1 실시 형태를 나타내는 광학 구성도이다.
도 3은 본 발명에 의한 광원 장치의 제2 실시 형태를 나타내는 광학 구성도이다.
도 4는 LED 어레이 광원의 일 실시 형태를 나타내는 평면도이다.
도 5는 LED 어레이 광원의 다른 실시 형태를 나타내는 평면도이다.
도 6은 조명광학계의 로드 인티그레이터의 입사 단면에 입사하는 광의 광량 분포를 나타내는 그래프도이다.
도 7은 다이크로익 미러에 대한 입사 각도와 투과율(반사율) 특성을 나타내는 그래프도이다.
도 8은 다이크로익 미러에 대한 다른 입사 각도와 투과율(반사율) 특성을 나타내는 그래프도이다.1 is a block diagram showing the overall configuration of an exposure apparatus including a light source apparatus according to the present invention.
2 is an optical configuration diagram showing a first embodiment of a light source device according to the present invention.
3 is an optical configuration diagram showing a second embodiment of a light source device according to the present invention.
4 is a plan view showing an embodiment of an LED array light source.
5 is a plan view showing another embodiment of an LED array light source.
6 is a graph showing the distribution of the amount of light incident on the incident end face of the rod integrator of the illumination optical system.
7 is a graph showing the incident angle and transmittance (reflectance) characteristics of a dichroic mirror.
8 is a graph showing different angles of incidence and transmittance (reflectance) characteristics of a dichroic mirror.

도 1은 본 발명이 대상으로 하는 광원 장치(11)를 포함하는 노광 장치(10)의 전체를 나타내고 있다. 도 1에서, 화살표는 광을 나타내고, 직선은 제어 신호의 접속을 나타내고 있다. 전원 장치(12)에 의해 구동되는 광원 장치(11)로부터 출사한 광은 조명광학계(13)로 입사하고, 조명광학계(13)로부터 나온 광은 패턴 묘화 수단(14)으로 입사한다. 패턴 묘화 수단(14)은, 조명광학계(13)에서 입사한 광을, 노광 테이블(15) 상에 재치한 기판 W에 조사한다. 기판 W에는 감광재가 도포 또는 라미네이트되어 있다. 전원 장치(12), 패턴 묘화 수단(14) 및 노광 테이블(15)은, 제어 장치(16)에 의해 제어된다.1 shows the entire exposure apparatus 10 including the light source apparatus 11 of the present invention. In Fig. 1, arrows represent light, and straight lines represent connection of control signals. Light emitted from the light source device 11 driven by the power supply 12 enters the illumination optical system 13, and the light exits the illumination optical system 13 enters the pattern drawing means 14. The pattern drawing means 14 irradiates the light incident from the illumination optical system 13 to the substrate W placed on the exposure table 15. A photosensitive material is applied or laminated to the substrate W. The power supply device 12, the pattern drawing means 14, and the exposure table 15 are controlled by the control device 16.

보다 구체적으로는, 조명광학계(13)는, 로드 인티그레이터(rod integrator) 등의 광원 장치(11)로부터 나온 광의 면내 광량 분포를 균일화하는 인티그레이터(광량 균일화 소자)를 갖추고, 게다가 패턴 묘화 수단(14)에 적합한 형상의 조명광을 형성한다. 패턴 묘화 수단(14)은, 조명광학계(13)로부터 입사한 조명광을 기판 W 위의 감광재에 패턴을 형성하기 위한 패턴광으로 한다. 조명광학계(13)는 셔터나 광량 조정 수단 등을 갖추어도 무방하다.More specifically, the illumination optical system 13 is equipped with an integrator (light amount equalizing element) for uniformizing the in-plane light amount distribution of light emitted from the light source device 11 such as a rod integrator, and further, pattern drawing means ( 14) to form an illumination light of a suitable shape. The pattern drawing means 14 makes the illumination light incident from the illumination optical system 13 a pattern light for forming a pattern on the photosensitive material on the substrate W. The illumination optical system 13 may be provided with a shutter or a means for adjusting the amount of light.

패턴 묘화 수단(14)에는, 예를 들면 DMD 등의 광변조 소자를 사용할 수 있으며, 혹은 레티클 등의 차광 수단을 이용할 수 있다. 또한, 패턴광을 감광재에 투영하기 위한 투영 광학계를 더 갖추어도 무방하다. 감광재에는, 레티클 등의 차광 수단을 근접 또는 당접시킬 수 있다. 패턴 묘화 수단(14) 및 그에 따른 광학계는, 노광 장치(10)의 용도에 따라 적절히 설계된다. 노광 테이블(15)은 필요에 따라 기판 얼라이먼트(alignment) 수단이나 기판 반송 수단 등을 겸해도 무방하다. 노광 테이블의 형상 등은 기판에 따라 적시에 설계된다.For the pattern drawing means 14, for example, a light modulating element such as a DMD can be used, or a light shielding means such as a reticle can be used. Further, a projection optical system for projecting patterned light onto the photosensitive material may be further provided. A light shielding means such as a reticle can be brought close to or brought into contact with the photosensitive material. The pattern drawing means 14 and the corresponding optical system are appropriately designed according to the use of the exposure apparatus 10. The exposure table 15 may also serve as a substrate alignment means or a substrate transfer means, if necessary. The shape of the exposure table and the like are designed in a timely manner according to the substrate.

본 발명은 예를 들면 이상과 같이 구성되는 노광 장치(10)의 광원 장치(11)에 적용되며, 도 2는 그 제1 실시 형태를 나타내고 있다.The present invention is applied to, for example, the light source device 11 of the exposure device 10 configured as described above, and Fig. 2 shows the first embodiment.

이 실시 형태의 광원 장치(11)는, 제1 파장 특성(365nm)의 광을 발진하는 제1 LED 어레이 광원(21)과, 제2 파장 특성(405nm)의 광을 발진하는 제2 LED 어레이 광원(22)과, 제3 파장 특성(385nm)의 광을 발진하는 제3 LED 어레이 광원(23)을 가지고 있으며, 이들의 다른 파장 특성의 광을 상류부터 순서대로 합성한다. 제1 내지 제3 LED 어레이 광원(21, 22, 23)은, 발진 파장을 제외하고 동일 구성이며, 365nm의 광을 발진하는 복수의 LED 소자(21a), 405nm의 광을 발진하는 복수의 LED 소자(22a), 385nm의 광을 발진하는 복수의 LED 소자(23a)를 갖추고 있다. 도 2에서는 도시의 편의상, LED 소자(21a, 22a, 23a)를 3개 늘어놓아 그리고 있지만, 실제로는, 이들의 LED 소자(21a, 22a, 23a)는, 동일 평면상에 다수를 종횡으로 배열해서 되어 있다. 도 4, 도 5는, 그 구체적인 평면 배치예를 나타내고 있으며, 도 4의 예에서는 LED 소자(21a, 22a, 23a)가 격자상(매트릭스상)으로 종횡으로 배열되고, 도 5의 예에서는 지그재그상으로 종횡으로 배열되어 있다. 지그재그상 배열은, 각 횡렬의 LED 소자(21a, 22a, 23a)의 배열 피치를 p로 했을 때, 상하 열에서 LED 소자(21a, 22a, 23a)의 피치를 p/2만큼 비켜 놓고 있다. 이 지그재그상 배열은, 격자상 배열에 비해, LED 소자의 밀도를 높이고 조명광학계가 취입하는 광의 손실을 억제할 수 있다.The light source device 11 of this embodiment includes a first LED array light source 21 that oscillates light with a first wavelength characteristic (365 nm), and a second LED array light source that oscillates light with a second wavelength characteristic (405 nm). It has (22) and a 3rd LED array light source 23 which oscillates light of 3rd wavelength characteristic (385 nm), and these light of different wavelength characteristics are synthesize|combined sequentially from the upstream. The first to third LED array light sources 21, 22, and 23 have the same configuration except for the oscillation wavelength, and a plurality of LED elements 21a that emit 365 nm light, and a plurality of LED elements that emit light of 405 nm (22a), a plurality of LED elements 23a that emit light of 385 nm are provided. In Fig. 2, for convenience of illustration, three LED elements 21a, 22a, and 23a are lined up, but in reality, these LED elements 21a, 22a, 23a are arranged vertically and horizontally on the same plane. Has been. 4 and 5 show a specific planar arrangement example, and in the example of FIG. 4, the LED elements 21a, 22a, 23a are arranged vertically and horizontally in a grid (matrix), and in the example of FIG. 5, a zigzag shape It is arranged vertically and horizontally. In the zigzag arrangement, when the arrangement pitch of the LED elements 21a, 22a, 23a in each row is p, the pitch of the LED elements 21a, 22a, 23a is shifted by p/2 in the upper and lower rows. Compared with the grid-like arrangement, this zigzag arrangement can increase the density of the LED element and suppress the loss of light taken in by the illumination optical system.

제1 내지 제3 LED 어레이 광원(21, 22, 23) 상에는 각각, 렌즈 어레이(31, 32, 33)가 겹쳐 배치되어 있다. 렌즈 어레이(31, 32, 33)는 각각, 각 LED 소자(21a, 22a, 23a)로부터의 발산광을 평행 광속으로 하는, 각 LED 소자(21a, 22a, 23a)에 대응하는 복수의 콜리메이터 렌즈(31a, 32a, 33a)를 갖추고 있다. LED 소자는 엄밀하게는 면발광을 수행하지만, 발광 면적이 광학계의 크기에 대해 충분히 작기 때문에 실질적으로 점광원이라고 할 수 있으므로, LED 소자가 발하는 광을, 콜리메이터 렌즈를 이용해 평행 광속으로 할 수 있다. 또한, 여기서 말하는 평행 광속은 완전한 평행광이 아니어도 무방하고, 실질적으로 평행광으로 간주할 수 있는 정도이면 광축에 대해 각도를 가져도 무방하다(예를 들면 2°이내). 콜리메이터 렌즈(31a, 32a, 33a)의 평면 배치는, LED 소자(21a, 22a, 23a)의 평면 배치와 동일하며, 도 4, 도 5에서는 양자를 함께 그리고 있다. 주지하는 바와 같이, LED 소자(21a, 22a, 23a)의 발광부로부터의 광은 발산광인데 반해, 콜리메이터 렌즈(31a, 32a, 33a)는, 각 LED 소자(21a, 22a, 23a) 단위로, 그 발산광을 평행 광속으로 한다. 즉, 각 콜리메이터 렌즈(31a, 32a, 33a)에 의해 평행 광속으로 된 LED 소자(21a, 22a, 23a)의 광축은 서로 평행이며 각각 독립하고 있어, 공유 관계가 없다. 또한, 이하에서 설명의 편의를 위해, 제1 LED 어레이 광원(21)과 렌즈 어레이(31), 제2 LED 어레이 광원(22)과 렌즈 어레이(32), 제3 LED 어레이 광원(23)과 렌즈 어레이(33)로 형성되는 평행 광속군의 중심의 광축을 주광축(21X, 22X, 23X)으로 정의한다.On the first to third LED array light sources 21, 22, and 23, respectively, lens arrays 31, 32, and 33 are overlapped and disposed. The lens arrays 31, 32, 33 are a plurality of collimator lenses corresponding to each of the LED elements 21a, 22a, 23a, each of which makes the divergent light from each of the LED elements 21a, 22a, 23a a parallel beam of light. 31a, 32a, 33a). Although the LED element performs surface light emission strictly, since the light emission area is sufficiently small for the size of the optical system, it can be substantially referred to as a point light source, and thus the light emitted by the LED element can be made into a parallel beam using a collimator lens. In addition, the parallel light flux referred to herein may not be completely parallel light, and may have an angle with respect to the optical axis as long as it can be regarded as substantially parallel light (for example, within 2°). The planar arrangement of the collimator lenses 31a, 32a, 33a is the same as that of the LED elements 21a, 22a, 23a, and both are drawn together in FIGS. 4 and 5. As is well known, the light from the light emitting portions of the LED elements 21a, 22a, 23a is divergent light, whereas the collimator lenses 31a, 32a, 33a are in units of each LED element 21a, 22a, 23a, The divergent light is taken as a parallel beam. That is, the optical axes of the LED elements 21a, 22a, 23a, which are parallel light beams by the collimator lenses 31a, 32a, 33a, are parallel to each other and are independent of each other, and there is no shared relationship. In addition, for convenience of description below, the first LED array light source 21 and the lens array 31, the second LED array light source 22 and the lens array 32, the third LED array light source 23 and the lens The optical axis at the center of the group of parallel beams formed by the array 33 is defined as the main optical axes 21X, 22X, and 23X.

제1 LED 어레이 광원(21)의 주광축(21X) 상에는, 제1 다이크로익 미러(41), 제2 다이크로익 미러(42) 및 콘덴서 렌즈(43)가 순서대로 배치되고, 콘덴서 렌즈(43)에 의한 집광위치에, 조명광학계(13)의 로드 인티그레이터(13a)가 위치하고 있다. 제1 다이크로익 미러(41)에 대한 주광축(21X)의 입사각(주광축(21X)과 미러(41)의 입사면의 법선이 이루는 각)은 α이며, 제2 다이크로익 미러(42)에 대한 주광축(21X)의 입사각(주광축(21X)과 미러(42)의 입사면의 법선이 이루는 각)은 β이다.On the main optical axis 21X of the first LED array light source 21, a first dichroic mirror 41, a second dichroic mirror 42, and a condenser lens 43 are sequentially arranged, and a condenser lens ( The rod integrator 13a of the illumination optical system 13 is positioned at the condensing position by 43). The incident angle of the main optical axis 21X with respect to the first dichroic mirror 41 (the angle formed by the main optical axis 21X and the normal of the incident surface of the mirror 41) is α, and the second dichroic mirror 42 The incident angle of the main optical axis 21X with respect to) (the angle formed by the main optical axis 21X and the normal of the incident surface of the mirror 42) is β.

제2 LED 어레이 광원(22)은, 제1 다이크로익 미러(41)의 이면에 입사해 반사되는 주광축(22X)이 주광축(21X)과 일치하도록 배치되고, 제3 LED 어레이 광원(23)은, 제2 다이크로익 미러(42)의 이면에 입사해 반사되는 주광축(23X)이 주광축(21X)(및 주광축(22X))과 일치하도록 배치되어 있다. 제1 다이크로익 미러(41)에 대한 주광축(22X)의 입사각(주광축(22X)과 미러(41)의 이면 입사면의 법선이 이루는 각)은 γ이며, 이 실시 형태에서는, α=γ= 45°이다. 또한, 제2 다이크로익 미러(42)에 대한 주광축(23X)의 입사각(주광축(23X)과 미러(42)의 이면 입사면의 법선이 이루는 각)은 δ이며, 이 실시 형태에서는 β=δ= 25°(β=δ< 45°)이다.The second LED array light source 22 is disposed so that the main optical axis 22X incident on the back surface of the first dichroic mirror 41 and reflected is aligned with the main optical axis 21X, and the third LED array light source 23 ) Is arranged so that the main optical axis 23X incident on the back surface of the second dichroic mirror 42 and reflected is aligned with the main optical axis 21X (and the main optical axis 22X). The incident angle of the main optical axis 22X with respect to the first dichroic mirror 41 (the angle formed by the main optical axis 22X and the normal of the rear incident surface of the mirror 41) is γ, and in this embodiment, α= γ = 45°. In addition, the incident angle of the main optical axis 23X with respect to the second dichroic mirror 42 (the angle formed by the main optical axis 23X and the normal of the rear incident surface of the mirror 42) is δ, and in this embodiment, β =δ=25° (β=δ<45°).

그리고, 제1 다이크로익 미러(41)는, 제1 LED 어레이 광원(21)으로부터의 파장 특성의 광을 투과시키는 한편, 제2 LED 어레이 광원(22)으로부터의 파장 특성의 광을 반사하는 특성을 가진다. 또한, 제2 다이크로익 미러(42)는, 제1 LED 어레이 광원(21)과 제2 LED 어레이 광원(22)으로부터의 파장 특성의 광을 투과시키는 한편, 제3 LED 어레이 광원(23)으로부터의 파장 특성의 광을 반사하는 특성을 가지고 있다.Further, the first dichroic mirror 41 transmits light having a wavelength characteristic from the first LED array light source 21, while reflecting light having a wavelength characteristic from the second LED array light source 22 Have. In addition, the second dichroic mirror 42 transmits light having a wavelength characteristic from the first LED array light source 21 and the second LED array light source 22, while the third LED array light source 23 transmits light. It has the characteristic of reflecting light of the wavelength characteristic of.

즉, 제1 다이크로익 미러(41), 제2 다이크로익 미러(42)는 이상의 투과 반사 특성을 얻을 수 있도록, 설치 각도 α, β, γ, δ를 고려해 다층막으로 하여 설계 제조된다.That is, the first dichroic mirror 41 and the second dichroic mirror 42 are designed and manufactured as a multilayer film in consideration of installation angles α, β, γ, and δ so that the above transmission and reflection characteristics can be obtained.

따라서, 이상의 제1 다이크로익 미러(41)와 제2 다이크로익 미러(42)는, 제1 LED 어레이 광원(21)과 렌즈 어레이(31), 제2 LED 어레이 광원(22)과 렌즈 어레이(32), 제3 LED 어레이 광원(23)과 렌즈 어레이(33)로부터의 평행 광속군을 합성하고, 합성된 광은, 콘덴서 렌즈(43)에 의해, 조명광학계(13)의 로드 인티그레이터(13a)의 입사 단면(13b)에 집광된다. 로드 인티그레이터(13a)는 입사한 광속의 면내 광량 분포를 균일화해 출사하는 주지의 광량 균일화 소자이다.Accordingly, the first dichroic mirror 41 and the second dichroic mirror 42 described above include the first LED array light source 21 and the lens array 31, the second LED array light source 22 and the lens array. (32), a group of parallel beams from the third LED array light source 23 and the lens array 33 are synthesized, and the synthesized light is obtained by the condenser lens 43, and the load integrator of the illumination optical system 13 ( It is focused on the incident end surface 13b of 13a). The rod integrator 13a is a well-known light amount equalizing element that equalizes the in-plane light amount distribution of an incident light flux and emits it.

본 실시 형태에서는, 제1 다이크로익 미러(41)에 입사하는 제1 LED 어레이 광원(21)으로부터의 광속과 제2 LED 어레이 광원(22)으로부터의 광속, 제2 다이크로익 미러(42)에 입사하는 제1 LED 어레이 광원(21)으로부터의 광속, 제2 LED 어레이 광원(22)으로부터의 광속 및 제3 LED 어레이 광원(23)으로부터의 광속은 모두 평행 광속(군)이다. 이 때문에, 제1 다이크로익 미러(41), 제2 다이크로익 미러(42)의 어느 부분에서도 일정한 각도로 광이 입사하고(광의 입사 장소에 의한 입사각의 불균일이 없고), 다이크로익 미러를 투과, 혹은 반사하는 광의 비율은 일정하게 된다. 따라서, 다이크로익 미러의 반사와 투과의 에지 파장을 적절히 설계 함으로써, 다이크로익 미러에서의 광 손실을 최소로 억제할 수 있다.In this embodiment, the light flux from the first LED array light source 21 incident on the first dichroic mirror 41, the light flux from the second LED array light source 22, and the second dichroic mirror 42 The light flux from the first LED array light source 21, the light flux from the second LED array light source 22, and the light flux from the third LED array light source 23 are all parallel light fluxes (groups). For this reason, light is incident at a certain angle at any part of the first dichroic mirror 41 and the second dichroic mirror 42 (there is no uneven angle of incidence due to the incident location of the light), and the dichroic mirror The ratio of light that transmits or reflects is constant. Therefore, by appropriately designing the reflection and transmission edge wavelengths of the dichroic mirror, light loss in the dichroic mirror can be minimized.

또한, 본 실시 형태는, 상류측의 제1 다이크로익 미러(41)에서, 최단 파장(365nm)의 제1 LED 어레이 광원(21)으로부터의 광과, 최장 파장(405nm)의 제2 LED 어레이 광원(22)으로부터 광을 합성하고, 이어서 하류측의 제2 다이크로익 미러(42)에서, 중간 파장(385nm)의 제3 LED 어레이 광원(23)으로부터의 광을 합성하고 있다. 제1 LED 어레이 광원(21)의 발진 파장과, 제2 LED 어레이 광원(22)의 발진 파장 사이에는, 큰 파장 차이가 존재하므로, 제1 다이크로익 미러(41)는 투과와 반사를 전환하는 에지 파장의 마진을 크게 취할 수 있다. 그 때문에, 제1 다이크로익 미러(41)에의 입사각 α와 γ를, 미러의 면적을 가장 작게 할 수 있어 배치 효율이 좋은 45°로 하고 있다. 이에 대해, 제2 다이크로익 미러(42)에서는, 투과 파장과 반사 파장의 파장 차이가 작다. 이 때문에, 입사각 δ가 45°에서는 제3 LED 어레이 광원(23)으로부터 제2 다이크로익 미러(42)에 입사하는 광의 일부가 반사하지 않고 투과해 버리므로 효율이 나쁘다. 그래서, 도 2의 실시 형태에서는, 제2 다이크로익 미러(42)로의 주광축(23X)의 입사각 δ을 25°로 하여, 투과와 반사를 전환하는 에지 파장의 폭을 보다 좁게(에지의 기울기를 가파르게) 하고 있다. 이와 같이, 합성하는 광의 파장의 간격에 따라 다이크로익 미러의 각도를 적절히 설정 함으로써, 광원 장치의 광이용 효율을 향상시키고 있다.In the present embodiment, in the first dichroic mirror 41 on the upstream side, light from the first LED array light source 21 having the shortest wavelength (365 nm) and the second LED array having the longest wavelength (405 nm) Light is synthesized from the light source 22, and then, light from the third LED array light source 23 having an intermediate wavelength (385 nm) is synthesized by the second dichroic mirror 42 on the downstream side. Since there is a large difference in wavelength between the oscillation wavelength of the first LED array light source 21 and the oscillation wavelength of the second LED array light source 22, the first dichroic mirror 41 switches transmission and reflection. The margin of the edge wavelength can be large. Therefore, the incidence angles α and γ to the first dichroic mirror 41 are set at 45°, where the area of the mirror can be made the smallest and the arrangement efficiency is good. In contrast, in the second dichroic mirror 42, the difference in wavelength between the transmission wavelength and the reflection wavelength is small. For this reason, when the incident angle δ is 45°, a part of the light incident on the second dichroic mirror 42 from the third LED array light source 23 is transmitted through the second dichroic mirror 42 without being reflected, resulting in poor efficiency. Thus, in the embodiment of Fig. 2, the incident angle δ of the main optical axis 23X to the second dichroic mirror 42 is set to 25°, so that the width of the edge wavelength for switching transmission and reflection is narrower (the slope of the edge Steep). In this way, by appropriately setting the angle of the dichroic mirror according to the interval between the wavelengths of light to be synthesized, the light use efficiency of the light source device is improved.

도 7, 도 8은, 다이크로익 미러로의 입사각θ, 입사 파장nm 및 투과와 반사의 전환 파장(투과율)을 나타낸 도면이다. 다이크로익 미러의 에지 파장은, 45°로 사용한 경우, 약 20nm의 폭을 가지는 것이 도 7에 도시되어 있다. 한편, 25°로 사용한 경우는, 에지 파장의 폭은 약 10nm이다(도 8). 그 때문에, 도 8과 같이 합성하는 광의 파장의 간격이 좁은 경우는 다이크로익 미러의 각도를 작게 하고, 에지 파장의 폭이 좁은 상태에서 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 다이크로익 미러에 입사하는 광이 평행광이 아니고, 위치에 따라 입사 각도가 다른 경우, 도 7에서와 같이, 에지 파장의 위치가 시프트 한다. 그 때문에, 다이크로익 미러 전체로 보면 에지 파장의 폭이 넓어진 것과 같은 결과가 된다. 예를 들면 입사 각도에 9°의 폭이 있는 경우, 에지 파장의 폭은 실질적으로 약 10nm 확대해 약 30nm가 된다(도 7).7 and 8 are diagrams showing an angle of incidence θ to a dichroic mirror, an incident wavelength nm, and a switching wavelength (transmittance) of transmission and reflection. The edge wavelength of the dichroic mirror is shown in FIG. 7 to have 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 interval between the wavelengths of the synthesized light is narrow as shown in Fig. 8, it is preferable to reduce the angle of the dichroic mirror and use it in a state where the width of the edge wavelength is narrow. In addition, when the light incident on the dichroic mirror is not parallel light and the angle of incidence varies depending on the position, the position of the edge wavelength shifts as shown in FIG. 7. For this reason, when viewed as a whole dichroic mirror, the result is that 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 enlarged by about 10 nm to become about 30 nm (Fig. 7).

게다가, 본 실시 형태에서는, 제1 내지 제3 LED 어레이 광원(21, 22, 23)의 렌즈 어레이(31, 32, 33)에서 콘덴서 렌즈(43)까지의 사이는 평행광이며, 제1 내지 제3 LED 어레이 광원(21, 22, 23)의 공역면이 존재하지 않는다. 따라서, 제1 내지 제3 LED 어레이 광원(21, 22, 23)에서 콘덴서 렌즈(43) 사이의 광로 길이를 임의의 거리로 할 수 있다. 즉, 제1 LED 어레이 광원(21)에서 콘덴서 렌즈(43), 제2 LED 어레이 광원(22)에서 콘덴서 렌즈(43), 제3 LED 어레이 광원(23)에서 콘덴서 렌즈(43)로의 광로 길이에 제약이 없기 때문에, 광로 설계의 자유도가 높으며, 광원 장치를 공간절약화 할 수 있다.In addition, in this embodiment, the distance between the lens arrays 31, 32, 33 of the first to third LED array light sources 21, 22, 23 and the condenser lens 43 is parallel light, and the first to third LED array light sources 21, 22, 23 3 There is no conjugation surface of the LED array light sources 21, 22, 23. Accordingly, the length of the optical path between the first to third LED array light sources 21, 22, and 23 and the condenser lens 43 can be set to an arbitrary distance. That is, the length of the light path from the first LED array light source 21 to the condenser lens 43, the second LED array light source 22 to the condenser lens 43, and the third LED array light source 23 to the condenser lens 43 Since there are no restrictions, the degree of freedom in optical path design is high, and the light source device can be space-saved.

도 6은, 조명광학계(13)의 로드 인티그레이터(13a)의 입사 단면(13b)에 입사하는 광속의 광량 분포를 나타내고 있다. 본 실시 형태에서는, LED 소자에서 로드 인티그레이터의 입사 단면(13b)까지가 쾰러 조명(Koehler illumination)의 관계가 되고 있다. 콘덴서 렌즈(43)에 의해, 로드 인티그레이터(13a)의 입사 단면(13b)으로 집광되는 광은, 모든 LED 소자로부터의 평행광이기 때문에, 로드 인티그레이터(13a)의 입사 단면(13b)에서의 광량 분포는, 중심이 가장 에너지 밀도가 높고, 주변으로 갈수록 에너지 밀도가 낮아지는 연속한 프로파일이 되며, 그 형상은 중심부가 높고 주변부가 낮아지는 가우스 분포가 된다. 이 때문에, 로드 인티그레이터(13a)의 입사 개구 사이즈가 작아도, 조명광학계(13)에 많은 광을 취입하는 것이 가능해져 광의 이용 효율을 올릴 수 있다.6 shows the distribution of the amount of light of the light beam incident on the incident end face 13b of the rod integrator 13a of the illumination optical system 13. In this embodiment, from the LED element to the incidence end face 13b of the rod integrator is a relationship of Koehler illumination. Since the light condensed by the condenser lens 43 to the incident end face 13b of the rod integrator 13a is parallel light from all LED elements, the incident end face 13b of the rod integrator 13a The light quantity distribution becomes a continuous profile in which the center has the highest energy density and the energy density decreases toward the periphery, and the shape becomes a Gaussian distribution in which the center is high and the periphery is lower. For this reason, even if the incident opening size of the rod integrator 13a is small, it becomes possible to inject a large amount of light into the illumination optical system 13, and the use efficiency of light can be improved.

도 3은, 도 2의 광원 장치(11)에서, 제3 LED 어레이 광원(23)의 주광축(23X) 상에, 제3 다이크로익 미러(44)를 배치하고, 이 제3 다이크로익 미러(44)의 이면 입사면에, 제2 중간 파장(400nm)의 광을 발진하는 제4 LED 어레이 광원(24)과 렌즈 어레이(34)로부터의 평행 광속군을 입사시키는 4파장 합성의 실시 형태를 나타내고 있다. 제4 LED 어레이 광원(24)은, 400nm의 광을 발진하는 복수의 LED 소자(24a)(도 4, 도 5 참조)를 갖추고, 렌즈 어레이(34)는, 각 LED 소자(24a)로부터의 발산광을 평행 광속으로 하는, 각 LED 소자(24a)에 대응하는 복수의 콜리메이터 렌즈(34a)를 갖추고 있다. 제3 다이크로익 미러(44)는, 제3 LED 어레이 광원(23)으로부터의 385nm의 광을 투과하고, 제4 LED 어레이 광원(24)으로부터의 400nm의 광을 반사하는 특성을 갖추고 있다. 제3 다이크로익 미러(44)에 대한 주광축(23X)의 입사각(주광축(23X)과 미러(43)의 입사면의 법선이 이루는 각)은 ε이며, 제3 다이크로익 미러(44)에 대한 주광축(24X)의 입사각(주광축(24X)과 미러(44)의 이면 입사면의 법선이 이루는 각)은 η이다.3 shows, in the light source device 11 of FIG. 2, a third dichroic mirror 44 is disposed on the main optical axis 23X of the third LED array light source 23, and the third dichroic Embodiment of 4-wavelength synthesis in which a fourth LED array light source 24 that oscillates light of a second intermediate wavelength (400 nm) and a group of parallel beams from the lens array 34 are incident on the back incident surface of the mirror 44 Is shown. The fourth LED array light source 24 includes a plurality of LED elements 24a (refer to Figs. 4 and 5) that emit light of 400 nm, and the lens array 34 radiates from each LED element 24a. It is provided with a plurality of collimator lenses 34a corresponding to each LED element 24a, which makes light a parallel beam. The third dichroic mirror 44 has a characteristic of transmitting light of 385 nm from the third LED array light source 23 and reflecting light of 400 nm from the fourth LED array light source 24. The incident angle of the main optical axis 23X with respect to the third dichroic mirror 44 (an angle formed by the main optical axis 23X and the normal of the incident surface of the mirror 43) is ε, and the third dichroic mirror 44 The incidence angle of the main optical axis 24X with respect to) (an angle formed between the main optical axis 24X and the normal of the back incident surface of the mirror 44) is η.

상기 실시 형태에서는, 어레이 광원으로서 LED 어레이 광원(21~24)을 나타냈으나, 반도체 레이저 어레이 광원이나, 반도체 레이저 소자와 광섬유를 접속한 것을 묶은 광섬유 어레이 광원을 이용하는 것도 가능하다. 또한 광속 합성 소자로서 다이크로익 미러(41,42,44)를 예시했으나, 다이크로익 프리즘 등의 광속 합성 소자도 사용 가능하다.In the above embodiment, the LED array light sources 21 to 24 are shown as the array light sources, but it is also possible to use a semiconductor laser array light source or an optical fiber array light source in which a semiconductor laser element and an optical fiber are connected. In addition, although the dichroic mirrors 41, 42, and 44 were exemplified as the luminous flux synthesis element, a luminous flux synthesis element such as a dichroic prism can also be used.

10: 노광 장치
11: 광원 장치
12: 전원 장치
13: 조명광학계
13a: 로드 인티그레이터
14: 패턴 묘화 수단
15: 노광 테이블
16: 제어 장치
21: 제1 LED 어레이 광원
22: 제2 LED 어레이 광원
23: 제3 LED 어레이 광원
24: 제4 LED 어레이 광원
21X, 22X, 23X, 24X: 광축
21a, 22a, 23a, 24a: LED 소자(광원 소자)
31, 32, 33, 34: 렌즈 어레이
31a, 32a, 33a, 34a: 콜리메이터 렌즈
41: 제1 다이크로익 미러
42: 제2 다이크로익 미러
43: 콘덴서 렌즈
44: 제3 다이크로익 미러10: exposure apparatus
11: light source device
12: power supply
13: Lighting optical system
13a: Road Integrator
14: pattern drawing means
15: exposure table
16: control device
21: first LED array light source
22: second LED array light source
23: third LED array light source
24: fourth LED array light source
21X, 22X, 23X, 24X: optical axis
21a, 22a, 23a, 24a: LED element (light source element)
31, 32, 33, 34: lens array
31a, 32a, 33a, 34a: collimator lens
41: first dichroic mirror
42: second dichroic mirror
43: condenser lens
44: third dichroic mirror

Claims (5)

제1 파장 특성의 광을 방사하는 광원 소자를 복수 배열한 제1 어레이 광원과,
상기 제1 파장 특성의 광을 각각 평행광으로 하는, 상기 각 광원 소자에 대응하는 콜리메이터 렌즈를 배열한 제1 렌즈 어레이와,
상기 제1 파장 특성과는 다른 제2 파장 특성의 광을 방사하는 광원 소자를 복수 배열한 제2 어레이 광원과,
상기 제2 파장 특성의 광을 각각 평행광으로 하는, 상기 각 광원 소자에 대응하는 콜리메이터 렌즈를 배열한 제2 렌즈 어레이와,
상기 제1 및 제2 파장 특성과는 다른 제3 파장 특성의 광을 방사하는 광원 소자를 복수 배열한 제3 어레이 광원과,
상기 제3 파장 특성의 광을 각각 평행광으로 하는, 상기 각 광원 소자에 대응하는 콜리메이터 렌즈를 배열한 제3 렌즈 어레이와,
상기 제1 렌즈 어레이가 형성한 상기 제1 파장 특성의 평행광과, 상기 제2 렌즈 어레이가 형성한 상기 제2 파장 특성의 평행광을, 주광선축을 공유하도록 합성해 제1 합성 광속으로 하는 제1 광속 합성 소자와,
상기 제1 합성 광속과, 상기 제3 렌즈 어레이가 형성한 상기 제3 파장 특성의 평행광을 주광선축을 공유하도록 합성해 제2 합성 광속으로 하는 제2 광속 합성 소자와,
상기 제2 합성 광속을 집광해 광량 균일화 소자에 입사시키는 콘덴서 렌즈
를 포함하고,
상기 제1 어레이 광원과 제2 어레이 광원의 파장 특성은,
한쪽이, 광원이 가질 수 있는 파장 중에서 최장 파장이면, 다른 쪽은 광원이 가질 수 있는 파장 중에서 최단 파장이고,
제3 어레이 광원의 파장 특성은,
상기 최장 파장과 최단 파장의 중간 파장인
것을 특징으로 하는 광원 장치.A first array light source in which a plurality of light source elements emitting light having a first wavelength characteristic are arranged,
A first lens array in which collimator lenses corresponding to each of the light source elements are arranged, each having the light having the first wavelength characteristic as parallel light,
A second array light source in which a plurality of light source elements emitting light having a second wavelength characteristic different from the first wavelength characteristic are arranged,
A second lens array in which collimator lenses corresponding to each of the light source elements are arranged, each having the light having the second wavelength characteristic as parallel light,
A third array light source in which a plurality of light source elements emitting 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 each of the light source elements are arranged, each having the light having the third wavelength characteristic as parallel light,
A first synthesized light flux by synthesizing 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 so as to share a principal ray axis A luminous flux synthesis element,
A second luminous flux synthesizing element for synthesizing the first composite luminous flux and the parallel light having the third wavelength characteristic formed by the third lens array so as to share a principal ray axis to form a second luminous flux,
Condenser lens for condensing the second composite light beam and making it incident on the light quantity equalizing element
Including,
Wavelength characteristics of the first array light source and the second array light source,
If one is the longest wavelength among the wavelengths that the light source can have, the other is the shortest wavelength among the wavelengths that the light source can have,
The wavelength characteristic of the third array light source is,
Which is the intermediate wavelength between the longest wavelength and the shortest wavelength
A light source device, characterized in that. 제1항에 있어서,
제1 광속 합성 소자와 제2 광속 합성 소자가 각각 제1과 제2 다이크로익 미러이며, 상기 제1과 제2 다이크로익 미러 중 적어도 하나는, 상기 다이크로익 미러로의 제1 내지 제3 어레이 광원으로부터의 광속의 입사각이 45°보다 작아지도록 배치되어 있는 광원 장치.The method of claim 1,
The first and second dichroic mirrors are each of the first and second dichroic mirrors, and at least one of the first and second dichroic mirrors is the first to second dichroic mirrors. 3 A light source device arranged so that the incident angle of the light beam from the array light source is less than 45°. 제2항에 있어서,
제1 다이크로익 미러는 제1 어레이 광원으로부터의 광속의 입사각이 45°이며, 제2 다이크로익 미러는 제3 어레이 광원으로부터의 광속의 입사각이 45°보다 작아지도록 배치되어 있는 광원 장치.The method of claim 2,
The first dichroic mirror is arranged such that the incident angle of the light flux from the first array light source is 45°, and the second dichroic mirror is disposed so that the incident angle of the light flux from the third array light source is less than 45°. 삭제delete 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 광원 장치를 이용한 노광 장치.An exposure apparatus using the light source device according to any one of claims 1 to 3.
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