KR20150112747A - 광조사 장치 및 묘화 장치 - Google Patents

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Abstract

광조사 장치(31)는, 광원 유닛(40)과, 조사 광학계(5)를 구비한다. 광원 유닛에서는, 하나의 면 상에 배열된 복수의 광원부(4)에 의해, 당해 면을 따르는 상이한 방향에서 조사 광학계를 향해 레이저광이 출사되며, 레이저광은 조사 광학계에 의해 광축 J1을 따라 조사면(320)으로 유도된다. 조사 광학계는, 분할 렌즈부(62)와, 광로 길이차 생성부(61)와, 집광 렌즈부(63)를 구비한다. 분할 렌즈부는, 복수의 광원부로부터 입사하는 광을 분할하는 복수의 요소 렌즈(620)를 가진다. 광로 길이차 생성부는, 서로 상이한 광로 길이를 가지는 복수의 투광부(610)를 가지며, 복수의 요소 렌즈를 통과한 광이 복수의 투광부에 각각 입사한다. 집광 렌즈부는, 조사면 상에서 복수의 투광부로부터의 광의 조사 영역(50)을 겹치게 한다. 이것에 의해, 균일한 강도 분포를 가지는 고강도의 광이 조사면에 조사된다.

Description

광조사 장치 및 묘화 장치{LIGHT IRRADIATION APPARATUS AND DRAWING APPARATUS}
본 발명은, 광조사 장치 및 묘화 장치에 관한 것이다.
종래부터, 반도체 레이저 등의 광원으로부터 출사되는 레이저광을, 소정의 면 상에 균일하게 조사하는 기술이 제안되고 있다. 예를 들면, 광원부로부터 입사하는 레이저광을, 실린드리컬 렌즈 어레이에 있어서의 복수의 렌즈에서 분할하고, 복수의 렌즈로부터의 광의 조사 영역을 다른 렌즈에 의해 조사면 상에서 겹치는 광조사 장치에 있어서, 광원부와 실린드리컬 렌즈 어레이 사이에 광로 길이차 생성부가 설치된다. 광로 길이차 생성부에는, 당해 레이저광의 코히렌스 길이(가간섭 거리)보다 긴 광로 길이차를 서로 발생시키는 복수의 투광부가 설치되며, 복수의 투광부를 통과한 광이 복수의 렌즈에 각각 입사한다. 이것에 의해, 간섭 무늬의 발생을 방지하고, 조사면 상에 조사되는 광의 강도 분포의 균일화를 도모할 수 있다(이러한 장치로서, 예를 들면, 일본국 특허공개 소61-169815호 공보, 일본국 특허공개 2004-12757호 공보, 일본국 특허공개 2006-49656호 공보 참조).
그런데, 상기 광조사 장치에 있어서의 조사면에 공간 광변조기를 배치하고, 공간 변조된 광을 대상물에 조사하여 패턴을 묘화하는 묘화 장치에서는, 패턴 묘화의 고속화를 도모하기 위해, 균일한 강도 분포를 가지는 고강도의 광을 조사면에 조사하는 것이 가능한 광조사 장치가 요구되고 있다.
본 발명은, 광조사 장치를 위한 것이며, 균일한 강도 분포를 가지는 고강도의 광을 조사면에 조사하는 것이 가능한 광조사 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명에 관련된 광조사 장치는, 하나의 면 상에 배열된 복수의 광원부를 가지며, 상기 복수의 광원부가 상기 면을 따라 상이한 방향에서 소정 위치를 향해 레이저광을 출사하는 광원 유닛과, 상기 소정 위치에 배치되며, 상기 광원 유닛으로부터의 레이저광을 광축을 따라 조사면으로 유도하는 조사 광학계를 구비하고, 상기 조사 광학계가, 상기 광축에 수직이며 또한 상기 면을 따르는 방향으로 배열된 복수의 렌즈를 가지며, 상기 복수의 광원부로부터 입사하는 광을 상기 복수의 렌즈에서 분할하는 분할 렌즈부와, 상기 광축에 수직인 방향으로 배열됨과 함께 서로 상이한 광로 길이를 가지는 복수의 투광부를 가지며, 상기 복수의 렌즈를 통과한 광이 상기 복수의 투광부에 각각 입사하는 광로 길이차 생성부와, 상기 레이저광의 경로에 있어서 상기 광로 길이차 생성부보다 상기 조사면측에 배치되며, 상기 조사면 상에서 상기 복수의 투광부로부터의 광의 조사 영역을 겹치게 하는 집광 렌즈부를 구비한다.
본 발명에 의하면, 균일한 강도 분포를 가지는 고강도의 광을 조사면에 조사할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 형태에서는, 광조사 장치가, 상기 분할 렌즈부와 상기 광로 길이차 생성부 사이에 배치됨과 함께, 확대 광학계를 구성하는 중간 변배부를 더 구비한다. 이 경우에, 바람직하게는, 상기 중간 변배부가 양측 텔레센트릭 광학계를 구성한다. 보다 바람직하게는, 상기 중간 변배부가, 상기 복수의 투광부의 내부 또는 근방에 상기 복수의 렌즈의 출사면의 이미지를 형성한다.
본 발명의 다른 바람직한 형태에서는, 상기 조사 광학계가, 상기 광로 길이차 생성부를 투과하여 상기 복수의 투광부의 복수의 출사면으로부터 출사되는 광을 반사시키고, 상기 복수의 출사면에 각각 입사시키는 반사부를 더 구비한다. 이 경우에, 바람직하게는, 상기 반사부가, 상기 복수의 출사면으로부터 출사되는 광을, 상기 광의 출사 방향에 평행하게 상기 복수의 출사면에 각각 입사시킨다.
본 발명의 또 다른 바람직한 형태에서는, 상기 분할 렌즈부와 상기 광로 길이차 생성부가 서로 근접해서 배치되며, 상기 복수의 투광부의 배열 방향에 관해서, 상기 복수의 투광부의 각각의 출사면으로부터 출사되는 광의 폭이, 상기 복수의 투광부의 피치보다 작다.
본 발명은, 묘화 장치를 위한 것이다. 본 발명에 관련된 묘화 장치는, 상기 광조사 장치와, 상기 광조사 장치에 있어서의 상기 조사면에 배치되는 공간 광변조기와, 상기 공간 광변조기에 의해 공간 변조된 광을 대상물 상으로 유도하는 투영 광학계와, 상기 공간 변조된 광의 상기 대상물 상에 있어서의 조사 위치를 이동시키는 이동 기구와, 상기 이동 기구에 의한 상기 조사 위치의 이동에 동기하여 상기 공간 광변조기를 제어하는 제어부를 구비한다.
상기 서술한 목적 및 다른 목적, 특징, 양태 및 이점은, 첨부한 도면을 참조하여 이하에 행하는 이 발명의 상세한 설명에 의해 명확해진다.
본 발명은, 균일한 강도 분포를 가지는 고강도의 광을 조사면에 조사하는 것이 가능한 광조사 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 제1 실시의 형태에 관련된 묘화 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 2는, 광조사 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 3은, 광조사 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 4는, 분할 렌즈부 및 광로 길이차 생성부의 일부를 나타내는 도이다.
도 5는, 조사면 상에 있어서의 광의 강도 분포를 나타내는 도이다.
도 6은, 광조사 장치의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 7은, 광조사 장치의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 8a는, 조사면 상에 있어서의 광의 강도 분포를 나타내는 도이다.
도 8b는, 광조사 장치의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 9는, 제2 실시의 형태에 관련된 광조사 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 10은, 제2 실시의 형태에 관련된 광조사 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 11은, 분할 렌즈부의 근방을 나타내는 도이다.
도 12는, 광조사 장치의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 13은, 광조사 장치의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 14는, 광조사 장치의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 15는, 광조사 장치의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 16은, 광로 길이차 생성부의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 17은, 광조사 장치의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 18은, 광조사 장치의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시의 형태에 관련된 묘화 장치(1)의 구성을 나타내는 도이다. 묘화 장치(1)는, 감광 재료가 표면에 부여된 반도체 기판이나 유리 기판 등의 기판(9)의 표면에 광 빔을 조사하여 패턴을 묘화하는 직접 묘화 장치이다. 묘화 장치(1)는, 스테이지(21)와, 이동 기구(22)와, 광조사 장치(31)와, 공간 광변조기(32)와, 투영 광학계(33)와, 제어부(11)를 구비한다. 스테이지(21)는 기판(9)을 유지하고, 이동 기구(22)는, 스테이지(21)를 기판(9)의 주면을 따라 이동시킨다. 이동 기구(22)는, 기판(9)을, 주면에 수직인 축을 중심으로 하여 회동해도 된다.
광조사 장치(31)는, 미러(39)를 통하여 공간 광변조기(32)에 라인형상의 광을 조사한다. 광조사 장치(31)의 상세한 것에 대해서는 후술한다. 공간 광변조기(32)는, 예를 들면 회절 격자형이며 또한 반사형이고, 격자의 깊이를 변경할 수 있는 회절 격자이다. 공간 광변조기(32)는, 반도체 장치 제조 기술을 이용하여 제조된다. 본 실시의 형태에 이용되는 회절 격자형의 광변조기는, 예를 들면, GLV(그레이팅·라이트·밸브)(실리콘·라이트·머신즈(써니베일, 캘리포니아)의 등록상표)이다. 공간 광변조기(32)는 일렬로 배열된 복수의 격자 요소를 가지며, 각 격자 요소는 1차 회절광이 출사되는 상태와, 0차 회절광(0차광)이 출사되는 상태 사이에서 천이한다. 이와 같이 하여, 공간 광변조기(32)로부터 공간 변조된 광이 출사된다.
투영 광학계(33)는, 차광판(331)과, 렌즈(332)와, 렌즈(333)와, 조리개판(334)과, 포커싱 렌즈(335)를 구비한다. 차광판(331)은, 고스트광 및 고차 회절광의 일부를 차폐하고, 공간 광변조기(32)로부터의 광을 통과시킨다. 렌즈(332, 333)는 줌부를 구성한다. 조리개판(334)은, (±1)차 회절광(및 고차 회절광)을 차폐하고, 0차 회절광을 통과시킨다. 조리개판(334)을 통과한 광은, 포커싱 렌즈(335)에 의해 기판(9)의 주면 상으로 유도된다. 이와 같이 하여, 공간 광변조기(32)에 의해 공간 변조된 광이, 투영 광학계(33)에 의해 기판(9) 상으로 유도된다.
제어부(11)는, 광조사 장치(31), 공간 광변조기(32) 및 이동 기구(22)에 접속되며, 이들 구성을 제어한다. 묘화 장치(1)에서는, 이동 기구(22)가 스테이지(21)를 이동시킴으로써, 공간 광변조기(32)로부터의 광의 기판(9) 상에 있어서의 조사 위치가 이동한다. 또, 제어부(11)가, 이동 기구(22)에 의한 당해 조사 위치의 이동에 동기하여, 공간 광변조기(32)를 제어한다. 이것에 의해, 기판(9) 상의 감광 재료에 원하는 패턴이 묘화된다.
도 2 및 도 3은, 광조사 장치(31)의 구성을 나타내는 도이다. 도 2 및 도 3에서는, 후술하는 조사 광학계(5)의 광축 J1에 평행한 방향을 Z방향으로서 나타내고, Z방향에 수직, 또한, 서로 직교하는 방향을 X방향 및 Y방향으로서 나타내고 있다(이하 동일). 도 2는, Y방향을 따라 본 광조사 장치(31)의 구성을 나타내며, 도 3은, X방향을 따라 본 광조사 장치(31)의 구성을 나타낸다.
도 2 및 도 3에 나타내는 광조사 장치(31)는, 광원 유닛(40)과, 조사 광학계(5)를 구비한다. 광원 유닛(40)은, 복수의 광원부(4)를 가지며, 각 광원부(4)는, 1개의 광원(41)과, 1개의 콜리메이터 렌즈(42)를 가진다. 복수의 광원부(4)의 광원(41)은, ZX평면에 평행한 면(이하, 「광원 배열면」이라고 한다.) 상에 있어서, 대략 X방향으로 배열된다. 각 광원(41)으로부터 출사되는 레이저광은, 콜리메이터 렌즈(42)에 의해 콜리메이트되어 조사 광학계(5)에 입사한다. 광원 유닛(40)에서는, 광원부(4)로부터 출사되는 레이저광의 출사 방향을 조정하는 기구(도시 생략)가 설치된다. 당해 기구를 조정함으로써, 복수의 광원부(4)로부터의 레이저광이 조사되는 조사 광학계(5) 상의 분할 렌즈부(62)의 X방향 및 조사면(320)의 Y방향의 위치를 일치시키는 것이 가능해진다. 이와 같이, 광원 유닛(40)에서는, 광원 배열면 상에 배열된 복수의 광원부(4)에 의해, 광원 배열면을 따르는 서로 상이한 방향에서 조사 광학계(5) 상의 동일한 위치(후술하는 분할 렌즈부(62))를 향해 레이저광이 출사된다. 또한, 광원 유닛(40)에서는, 복수의 광원부(4)가 도시 생략한 지지 부재에 부착되기 때문에, 복수의 광원(41)의 냉각 등을 효율적으로 행할 수 있다.
조사 광학계(5)는, 복수의 광원부(4)에 의한 레이저광의 조사 위치에 배치된다. 조사 광학계(5)는, 당해 레이저광을 광축 J1을 따라 조사면(도 2 및 도 3 중에서 부호 320을 붙인 파선으로 나타낸다.)인 공간 광변조기(32)의 표면, 즉, 복수의 격자 요소의 표면으로 유도한다. 이미 서술한 바와 같이, 광조사 장치(31)로부터의 광은, 미러(39)를 통하여 공간 광변조기(32)에 조사되기 때문에, 실제로는, 광조사 장치(31)는 미러(39)를 구성 요소로서 포함하지만, 도 2 및 도 3에서는, 도시의 편의상, 미러(39)를 생략하고 있다(이하 동일).
조사 광학계(5)는, 광로 길이차 생성부(61)와, 분할 렌즈부(62)와, 집광 렌즈부(63)를 구비한다. 조사 광학계(5)에서는, 광원 유닛(40)으로부터 조사면(320)을 향하여, 분할 렌즈부(62), 광로 길이차 생성부(61), 집광 렌즈부(63)의 순서로, 이들 구성이 광축 J1을 따라 배치된다. 복수의 광원부(4)로부터의 콜리메이트된 레이저광은, 분할 렌즈부(62)에 입사한다.
도 4는, 분할 렌즈부(62) 및 광로 길이차 생성부(61)의 일부를 확대하여 나타내는 도이다. 분할 렌즈부(62)는, 조사 광학계(5)의 광축 J1에 수직, 또한, 광원 배열면을 따르는 방향(여기에서는, X방향)으로 일정한 피치로 조밀하게 배열된 복수의 렌즈(620)(이하, 「요소 렌즈(620)」라고 한다.)를 구비한다. 각 요소 렌즈(620)는, Y방향으로 긴 블록형상이며, (-Z)측(광원 유닛(40)측)에 위치하는 측면인 제1 렌즈면(621)과, (+Z)측(광로 길이차 생성부(61)측)에 위치하는 측면인 제2 렌즈면(622)을 가진다. Y방향을 따라 본 경우에, 제1 렌즈면(621)은, (-Z)측에 돌출하는 볼록형상이며, 제2 렌즈면(622)은, (+Z)측에 돌출하는 볼록형상이다. X방향을 따라 본 경우에, 각 요소 렌즈(620)의 형상은 직사각형이다(도 3 참조). 이와 같이, 요소 렌즈(620)는 X방향으로만 파워를 가지는 실린드리컬 렌즈이며, 분할 렌즈부(62)는, 이른바 실린드리컬 렌즈 어레이(또는, 실린드리컬 플라이아이 렌즈)이다.
제1 렌즈면(621) 및 제2 렌즈면(622)은, 광축 J1에 수직인 면에 대해 대칭 형상이다. 제1 렌즈면(621)은, 제2 렌즈면(622)의 초점에 배치되며, 제2 렌즈면(622)은, 제1 렌즈면(621)의 초점에 배치된다. 즉, 제1 렌즈면(621) 및 제2 렌즈면(622)의 초점 거리는 동일하다. 제1 렌즈면(621) 및 제2 렌즈면(622)의 초점 거리를 fh, 요소 렌즈(620)의 굴절률을 nh로 하고, 요소 렌즈(620)의 Z방향의 길이 Lh는, (fh·nh)로서 표시된다. 요소 렌즈(620)에 입사하는 평행광은 제2 렌즈면(622) 상에서 집광한다. 또한, 집광에 의한 제2 렌즈면(622)의 손상이나 열화를 피할 필요가 있는 경우에는, 요소 렌즈(620)의 Z방향의 길이 Lh가, (fh·nh)로부터 약간 벗어난 값이어도 된다. X방향으로 적층된 복수의 요소 렌즈(620)는, 하나로 연결된 부재로서 형성되어도 되고, 개별적으로 형성된 복수의 요소 렌즈(620)가 서로 접합되어도 된다.
Y방향을 따라 본 경우에, 분할 렌즈부(62)로 입사하는 광은 복수의 요소 렌즈(620)에서 X방향에 관해서 분할된다. 이 때, 각 요소 렌즈(620)의 제1 렌즈면(621)에는 각 광원부(4)로부터의 평행광이 입사하고, 제2 렌즈면(622)의 근방에 복수의 광원(41)의 이미지가 형성된다. 이들 이미지는, 요소 렌즈(620)의 배열 방향으로 늘어선다. 또한, 도 4에서는, 1개의 요소 렌즈(620)에 입사하는 광선 만을 도시하고 있다. 각 광원부(4)로부터 출사하여 복수의 요소 렌즈(620)에서 분할된 광(복수의 광속)은, 주광선이 광축 J1(Z방향)에 평행해지도록 제2 렌즈면(622)으로부터 출사된다. 각 요소 렌즈(620)로부터 출사된 광속은 확산되면서, 광로 길이차 생성부(61)에 입사한다.
광로 길이차 생성부(61)는, 광축 J1에 수직, 또한, 광원 배열면을 따르는 방향(여기에서는, X방향)으로 일정한 피치로 조밀하게 배열된 복수의 투광부(610)를 구비한다. 도 2의 예에서는, 광로 길이차 생성부(61)에 있어서의 투광부(610)의 개수는, 분할 렌즈부(62)에 있어서의 요소 렌즈(620)의 개수보다 1개만큼 적다. 또, 투광부(610)의 배열 피치는, 요소 렌즈(620)의 배열 피치와 동등하다. 각 투광부(610)는, (이상적으로는) X방향, Y방향 및 Z방향에 수직인 면을 가지는 블록형상이다. X방향으로 일렬로 늘어선 복수의 투광부(610)에서는, X방향 및 Y방향의 길이는 동일하고, Z방향, 즉, 광축 J1을 따르는 방향의 길이는 서로 상이하다. 이와 같이, 복수의 투광부(610)는 서로 상이한 광로 길이를 가진다. 도 2의 광로 길이차 생성부(61)에서는, 복수의 투광부(610) 중 (+X)측에 위치하는 투광부(610)일수록 Z방향의 길이가 작다. 복수의 투광부(610)의 광축 J1방향의 길이는, 반드시 X방향을 따라 순차적으로 길어질(또는, 짧아질) 필요는 없고, 임의의 요철형상이면 된다. 본 실시의 형태에서는, 광로 길이차 생성부(61)에 있어서의 복수의 투광부(610)는 동일한 재료로, 하나로 연결된 부재로서 형성된다. 광로 길이차 생성부(61)에서는, 개별적으로 형성된 복수의 투광부(610)가 서로 접합되어도 된다.
분할 렌즈부(62)와 광로 길이차 생성부(61)는 Z방향으로 서로 근접해서 배치되며, X방향에 관해서, 가장 (+X)측의 요소 렌즈(620)를 제외한 복수의 요소 렌즈(620)와 복수의 투광부(610)가 각각 동일한 위치에 배치된다. 따라서, 이들 요소 렌즈(620)를 통과한 복수의 광속이, 복수의 투광부(610)에 각각 입사한다. 상세하게는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 이들 요소 렌즈(620)의 각각의 제2 렌즈면(622)으로부터 출사되는 광속이, X방향으로 동일한 위치에 배치되는 투광부(610)의 (-Z)측의 면인 입사면(611)에 입사한다. 당해 광속은, 당해 투광부(610)를 투과하여 (+Z)측의 면인 출사면(612)으로부터 출사된다. 또한, 가장 (+X)측의 요소 렌즈(620)를 통과한 광속은, 어느 투광부(610)도 통과하지 않는다.
실제로는, 분할 렌즈부(62) 및 광로 길이차 생성부(61)가 후술하는 조건을 만족함으로써, X방향에 관해서, 각 투광부(610)의 출사면(612)으로부터 출사되는 광속의 폭이 당해 투광부(610)의 폭, 즉, 투광부(610)의 배열 피치보다 작아진다. 따라서, 당해 광속이 당해 투광부(610)의 에지(즉, X방향의 끝이며, 주로 입사면(611) 및 출사면(612)에 있어서의 에지이다.)에 걸리는 것이 방지 또는 억제된다. 또한, 광로 길이차 생성부(61)에서는, 분할 렌즈부(62)에 있어서의 요소 렌즈(620)의 개수와 동일한 개수의 투광부(610)가 설치되어도 된다. 이 경우, 복수(모두)의 요소 렌즈(620)를 통과한 광이, 복수의 투광부(610)에 각각 입사한다.
도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 각 투광부(610)를 통과한 광속은, 집광 렌즈부(63)를 향한다. 집광 렌즈부(63)는, 2개의 실린드리컬 렌즈(632a, 632b)를 가진다. 실린드리컬 렌즈(632a)는, X방향으로만 파워를 가지며, 그 초점 거리 fC만큼 복수의 요소 렌즈(620)의 제2 렌즈면(622)으로부터 (+Z)측으로 떨어진 위치에 배치된다. 바꾸어 말하면, 각 요소 렌즈(620)의 제2 렌즈면(622)은, 실린드리컬 렌즈(632a)의 전측 초점 위치에 배치된다. 또, 광축 J1 상에 배치되는 조사면(320)은, 실린드리컬 렌즈(632a)의 초점 거리 fC만큼, 실린드리컬 렌즈(632a)로부터 (+Z)측으로 떨어진 위치에 배치된다. 즉, 조사면(320)은, 실린드리컬 렌즈(632a)의 후측 초점 위치에 배치된다. 실린드리컬 렌즈(632b)는, 실린드리컬 렌즈(632a)와 조사면(320) 사이에 배치되며, Y방향으로만 파워를 가진다. 실린드리컬 렌즈(632b)는, 그 초점 거리 fL만큼 조사면(320)으로부터 (-Z)측으로 떨어진 위치에 배치된다.
도 2에 나타내는 바와 같이 Y방향을 따라 본 경우에, 복수의 요소 렌즈(620)로부터 출사된 복수의 광속은, 실린드리컬 렌즈(632a)에 의해 평행광이 되며, 조사면(320)에 있어서 중첩된다. 즉, 복수의 요소 렌즈(620)로부터의 광(즉, 복수의 투광부(610)를 통과한 복수의 광속)의 조사 영역(50)이 전체적으로 겹쳐진다. 도 2 및 도 3에서는, 조사 영역(50)을 굵은 실선으로 나타내고 있으며, 조사 영역(50)은, X방향에 관해서 일정한 폭을 가진다. 이미 서술한 바와 같이, 복수의 요소 렌즈(620)로부터 출사되는 복수의 광속은, 서로 상이한 투광부(610)를 통과하고 있기 때문에, 분할 렌즈부(62)와 조사면(320) 사이에 있어서 복수의 광속에 광로 길이차가 발생한다. 따라서, 복수의 요소 렌즈(620)에서 분할된 광의 간섭에 의해, 조사면(320)에 있어서 간섭 무늬가 발생하는 것이 억제(또는 방지)된다. 즉, 도 5의 상단에 나타내는 바와 같이, 조사면(320) 상에 있어서 X방향에 있어서의 광의 강도 분포가 균일해진다. 복수의 투광부(610) 중 2개의 투광부(610)의 각 조합에서는, 당해 2개의 투광부(610)를 통과하는 광속의 광로 길이의 차가, 광원부(4)로부터 출사되는 레이저광의 가간섭 거리 이상인 것이 바람직하다.
도 3에 나타내는 바와 같이 X방향을 따라 본 경우에, 광원 유닛(40)으로부터 분할 렌즈부(62)로 입사하는 광은, 평행광인 채로 분할 렌즈부(62), 광로 길이차 생성부(61) 및 실린드리컬 렌즈(632a)를 통과하여, 실린드리컬 렌즈(632b)로 유도된다. 그리고, 실린드리컬 렌즈(632b)로부터 출사되는 광은, 조사면(320) 상에 있어서 집광한다. 따라서, 조사면(320)에 있어서, 각 요소 렌즈(620)로부터의 광의 조사 영역(50)은, X방향으로 신장되는 라인형상이 된다. 이것에 의해, 복수의 요소 렌즈(620)를 통과한 광의 집합이며, 조사면(320) 상에 있어서의 단면(즉, 광축 J1에 수직인 광속 단면이다. 이하 동일.)이 X방향으로 신장되는 라인형상이 되는 라인 조명광이 얻어진다. 도 5의 하단에서는, Y방향에 있어서의 라인 조명광의 강도 분포를 나타내고 있다. 광조사 장치(31)에서는, 2개의 실린드리컬 렌즈(632a, 632b)의 기능이, 1개의 구면 렌즈에서 실현되어도 되고, 또, 구면 렌즈 및 실린드리컬 렌즈가 조합되어도 된다.
이상으로 설명한 바와 같이, 도 2의 광조사 장치(31)에서는, 복수의 광원부(4)로부터 분할 렌즈부(62)를 향해 레이저광이 출사된다. 이것에 의해, 1개의 광원부(4) 만이 이용되는 광조사 장치에 비해, 고강도의 라인 조명광을 얻을 수 있다. 또, 복수의 광원부(4)로부터의 레이저광의 위상은 서로 상이하기 때문에, 복수의 투광부(610)에 의해, 복수의 요소 렌즈(620)를 통과하는 복수의 광속에 광로 길이차를 부여함과 더불어, 조사면(320)에 있어서의 라인 조명광의 강도 분포의 균일성을 더 향상시킬 수 있다. 또한, 광조사 장치(31)의 설계에 따라서는, 조사면(320)을 실린드리컬 렌즈(632a)의 후측 초점 위치로부터 약간 이동하게(디포커스시킨다) 함으로써, 조사면(320)에 있어서의 간섭 무늬의 명부(明部)의 폭을 넓히고, 라인 조명광에 있어서의 콘트라스트를 저하시켜도 된다.
여기서, 조사면(320)에 있어서 간섭 무늬가 발생하는 것을 보다 확실히 방지하는 조건에 대해서, 도 4를 참조하여 설명한다. 광로 길이차 생성부(61)의 굴절률을 ns, X방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 투광부(610)의 Z방향의 길이의 차를 tso로 하면, 당해 2개의 투광부(610)에 있어서의 광로 길이차 Δzs는, 식 1로 표시된다. 단, 식 1에서는, 공기 중의 굴절률을 1로 하고 있다.
(식 1)
Δzs=(ns-1)·tso
광조사 장치(31)에서는, 광로 길이차 Δzs가, 광원부(4)로부터 출사되는 레이저광의 가간섭 거리 Lc 이상임으로써, 즉, 식 2를 만족함으로써, 복수의 요소 렌즈(620)에서 분할된 광의 간섭에 의해, 조사면(320)에 있어서 간섭 무늬가 발생하는 것이 보다 확실히 방지된다.
(식 2)
Lc≤(ns-1)·tso
또한, 2개의 투광부(610)의 각 조합을 통과하는 광의 광로 길이의 차가 클수록 가간섭성은 저하되기 때문에, 당해 광로 길이의 차가, 광원부(4)로부터 출사되는 레이저광의 가간섭 거리 미만이어도, 비교적 긴 거리(예를 들면, 가간섭 거리의 1/2 이상)이면, 간섭 무늬의 영향은 어느 정도 저감된다. 따라서, 라인 조명광의 강도 분포에 요구되는 균일성(콘트라스트치)에 따라서, 2개의 투광부(610)의 각 조합에 있어서의 광로 길이차가 적절히 설정되어도 된다.
그런데, 분할 렌즈부(62)의 각 요소 렌즈(620)를 통과한 광이 광로 길이차 생성부(61)에 있어서의 투광부(610)의 에지(투광부(610) 간의 경계 등)에 걸리면, 당해 광이 산란하여 조사면(320) 상에 있어서의 광의 강도 분포의 균일성이 저하된다. 그래서, 각 요소 렌즈(620)로부터 출사되는 광속이 투광부(610)의 에지에 걸리는 것을 방지하는 조건에 대해서, 도 4를 참조하여 설명한다.
이미 서술한 바와 같이, 광조사 장치(31)에서는, 광로 길이차 생성부(61)에 있어서의 투광부(610)의 개수가, 분할 렌즈부(62)에 있어서의 요소 렌즈(620)의 개수보다 1개만큼 적다(도 2 참조). 따라서, 광로 길이차 생성부(61)에 있어서의 투광부(610)의 개수를 Ns로 하고, 또는, 분할 렌즈부(62)에 있어서의 요소 렌즈(620)의 개수를 Nh로 하며, 복수의 투광부(610) 중 Z방향의 길이가 가장 큰 투광부(610)의 당해 길이 ts는, 식 3으로 표시된다.
(식 3)
ts=Ns·tso=(Nh-1)·tso
한편, 복수의 광원부(4) 중 분할 렌즈부(62)로의 레이저광의 입사각(Y방향을 따라 본 경우에 Z방향에 대해 이루는 각도)이 최대가 되는 광원부(4)로부터 각 요소 렌즈(620)에 입사하는 광은, 당해 요소 렌즈(620)의 출사면인 제2 렌즈면(622) 상에 있어서, 당해 요소 렌즈(620)의 광축 J0(도 4 중에서 일점 쇄선으로 나타낸다.)로부터 X방향으로 이동한 위치에 집광한다. 구체적으로는, 당해 광의 입사각(최대 입사각)을 θi, 제1 렌즈면(621) 및 제2 렌즈면(622)의 초점 거리를 fh로 하고, 제2 렌즈면(622) 상에 있어서의 당해 광의 집광점과 광축 J0 사이의 X방향의 거리는, (fh·tanθi)이 된다. 도 2의 광조사 장치(31)에서는, X방향에 수직이며 또한 조사 광학계(5)의 광축 J1을 포함하는 면에 대해 대칭이 되도록 복수의 광원부(4)가 배치되기 때문에, 요소 렌즈(620)의 광축 J0의 (+X)측 및 (-X)측의 쌍방으로 광축 J0로부터 동일한 거리만큼 떨어진 집광점이 형성된다. 따라서, 모든 광원부(4)로부터 각 요소 렌즈(620)에 입사하는 광의 제2 렌즈면(622) 상에 있어서의 X방향의 폭 wh는, 식 4로 표시된다.
(식 4)
wh=2fh·tanθi
또, 상기 집광점을 통과하는 광의 발산각(반각) θd는, 광원부(4)로부터의 광의 입사각에 의존하지 않고, 요소 렌즈(620)(및 투광부(610))의 배열 피치를 p로 하여, 식 5로 표시된다.
(식 5)
θd=tan-1(p/2fh)
광로 길이차 생성부(61)의 내부에 있어서의 상기 광의 발산각(반각) θ'd는, 식 6으로 표시된다.
(식 6)
θ'd=sin-1(sinθd/ns)
따라서, 분할 렌즈부(62)의 제2 렌즈면(622)과 광로 길이차 생성부(61)의 입사면(611) 사이의 간극의 Z방향에 있어서의 폭을 ds로 하고, Z방향의 길이가 가장 큰 투광부(610)의 출사면(612) 상에 있어서의 광속의 X방향의 폭 ws는, 식 7로 표시된다.
(식 7)
ws=wh+2(ds·tanθd+ts·tanθ'd)
실제로는, 투광부(610)에 대해 모서리부를 깎는, 이른바 모따기 가공이 실시되는 경우가 있으며, 이러한 경우에는, 투광부(610)의 출사면(612)에 있어서, 에지 및 그 근방에는 비유효 영역이 존재하게 된다. 비유효 영역의 X방향의 폭은, 예를 들면 0보다 크고, 100μm 이하이다. 당해 비유효 영역의 X방향의 소정의 폭을 po로 하고, 투광부(610)의 출사면(612) 상에 있어서의 유효 영역의 X방향의 폭 p'는, 식 8로 표시된다.
(식 8)
p'=p-2po
따라서, 분할 렌즈부(62)의 각 요소 렌즈(620)를 통과한 광속이, 투광부(610)의 출사면(612)의 유효 영역 만을 통과하고, 광속이 에지 근방에서 산란하는 것을 방지하기 위한 조건은, 식 9로 표시된다.
(식 9)
ws≤p'
식 9를 만족하는 광조사 장치(31)에서는, 투광부(610)에 입사하는 광이 당해 투광부(610)의 에지에 걸리는 것을 방지할 수 있어, 광조사 장치(31)에 의해 조사면(320) 상에 조사되는 광의 강도 분포의 균일성을, 보다 확실히 확보할 수 있다. 또, 투광부(610)의 에지에 있어서의 광의 산란에 의한 광량의 손실도 방지할 수 있다. 이미 서술한 바와 같이, 비유효 영역의 X방향의 폭 po는 0보다 크기 때문에, 식 9를 만족하는 광조사 장치(31)에서는, 복수의 투광부(610)의 배열 방향에 관해서, 복수의 투광부(610)의 각각의 출사면(612)으로부터 출사되는 광의 폭이, 복수의 투광부(610)의 피치보다 작다고 할 수 있다.
또한, 식 7 및 식 9로부터 분명한 바와 같이, 투광부(610)의 최대 길이 ts가 작을 수록, 식 9에 나타내는 조건을 만족하는 것이 용이해진다. 이미 서술한 바와 같이, 광로 길이차 생성부(61)에서는, 분할 렌즈부(62)에 있어서의 요소 렌즈(620)의 개수와 동일한 개수의 투광부(610)를 설치하는 것도 가능하다. 그렇지만, 투광부(610)의 최대 길이 ts는 투광부(610)의 개수에 의존하기 때문에, 식 9에 나타내는 조건을 용이하게 만족한다는 관점에서는, 투광부(610)의 개수는, 요소 렌즈(620)의 개수보다 1개만큼 적은 것이 바람직하다.
도 6 및 도 7은, 광조사 장치(31)의 다른 예를 나타내는 도이다. 도 6은, Y방향을 따라 본 광조사 장치(31)의 구성을 나타내며, 도 7은, X방향을 따라 본 광조사 장치(31)의 구성을 나타낸다.
도 6의 광조사 장치(31)에서는, 광원 유닛(40)의 각 광원부(4)는, 광원(41) 및 콜리메이터 렌즈(42)에 더하여, 프리즘(43)과, 실린드리컬 렌즈(44)와, 실린드리컬 렌즈(45)를 가진다. 복수의 광원부(4)의 광원(41)은, ZX평면에 평행한 광원 배열면 상에 있어서 X방향으로 배열된다. 각 광원(41)으로부터 출사되는 레이저광은, 콜리메이터 렌즈(42)에 의해 콜리메이트됨과 함께, 프리즘(43)에 의해 편향되어, 조사 광학계(5)의 분할 렌즈부(62)로 향한다. 광원 유닛(40)에서는, 복수의 광원부(4)에 의해, 광원 배열면을 따르는 서로 상이한 방향에서 조사 광학계(5)의 동일한 위치(분할 렌즈부(62))를 향해 레이저광이 출사되도록, 복수의 광원(41)의 X방향의 위치에 따라 프리즘(43)의 꼭지각의 각도가 변경되어 있다. 또한, X방향의 중앙의 광원부(4)에서는, 프리즘(43)은 생략된다.
도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 실린드리컬 렌즈(44, 45)는, Y방향으로만 파워를 가진다. 실린드리컬 렌즈(44, 45)는, 프리즘(43)과 분할 렌즈부(62) 사이에 설치된다. 실린드리컬 렌즈(44)는, 각 광원부(4)에 대해 설치되며, 실린드리컬 렌즈(45)는, 복수의 광원부(4)에 있어서 공유된다. 실린드리컬 렌즈(44)와 실린드리컬 렌즈(45) 사이에는, 공간 필터(46)가 설치된다. 공간 필터(46)는 슬릿판이며, X방향으로 긴 슬릿(461)이 형성된다. 도 7에 나타내는 바와 같이 X방향을 따라 본 경우에, 실린드리컬 렌즈(44)를 통과한 레이저광은, 공간 필터(46)의 슬릿(461)의 근방에서 집광하고, 슬릿(461)을 통과한 광이 실린드리컬 렌즈(45)에 입사한다. 실린드리컬 렌즈(45)를 통과한 광은, 분할 렌즈부(62)의 (-Z)측의 면에 입사한다.
도 6 및 도 7에 나타내는 분할 렌즈부(62)에서는, 각 요소 렌즈(620a)의 제1 렌즈면(621) 및 제2 렌즈면(622)가 모두 구면의 일부인 점에서, 도 2 및 도 3에 나타내는 분할 렌즈부(62)와 상이하다. 분할 렌즈부(62)에 있어서도, 요소 렌즈(620a)의 제1 렌즈면(621)은, 제2 렌즈면(622)의 초점에 배치되며, 제2 렌즈면(622)은, 제1 렌즈면(621)의 초점에 배치된다. 즉, 제1 렌즈면(621) 및 제2 렌즈면(622)의 초점 거리는 동일하다. 광로 길이차 생성부(61)의 구조 및 배치는, 도 2의 광로 길이차 생성부(61)와 동일하다.
도 6에 나타내는 바와 같이 Y방향을 따라 본 경우에, 분할 렌즈부(62)로 입사하는 광은 복수의 요소 렌즈(620a)에서 X방향에 관해서 분할된다. 가장 (+X)측의 요소 렌즈(620a)를 제외한 복수의 요소 렌즈(620a)를 통과한 복수의 광속은, 광로 길이차 생성부(61)의 복수의 투광부(610)에 각각 입사한다. 복수의 투광부(610)를 투과한 광, 및, 가장 (+X)측의 요소 렌즈(620a)를 통과한 광은, 집광 렌즈부(63)에 입사한다. 집광 렌즈부(63)는, 콘덴서 렌즈(631)를 가진다. 콘덴서 렌즈(631)는, 그 초점 거리 fc만큼 복수의 요소 렌즈(620a)의 제2 렌즈면(622)(도 7 참조)으로부터 광축 J1을 따라 떨어진 위치에 배치된다. 바꾸어 말하면, 각 요소 렌즈(620a)의 제2 렌즈면(622)은, 콘덴서 렌즈(631)의 전측 초점면 상에 배치된다. 또, 광축 J1 상에 배치되는 조사면(320)은, 콘덴서 렌즈(631)의 초점 거리 fC만큼, 콘덴서 렌즈(631)로부터 광축 J1을 따라 떨어진 위치에 배치된다. 즉, 조사면(320)은, 콘덴서 렌즈(631)의 후측 초점면과 일치한다. 복수의 요소 렌즈(620a)로부터 출사된 복수의 광속은, 콘덴서 렌즈(631)에 의해 평행광이 되며, 콘덴서 렌즈(631)의 후측 초점면에 있어서 중첩된다. 즉, 복수의 요소 렌즈(620a)로부터의 광(복수의 광속)의 조사 영역(50)이 전체적으로 겹쳐진다.
도 7에 나타내는 바와 같이 X방향을 따라 본 경우에, 광원 유닛(40)의 실린드리컬 렌즈(45)로부터 출사되는 광은, 복수의 요소 렌즈(620a)의 제1 렌즈면(621) 상에 있어서 집광하고, 제2 렌즈면(622)으로부터 광축 J1에 평행한 평행광으로서 출사된다. 복수의 요소 렌즈(620a)로부터의 광은, 콘덴서 렌즈(631)에 의해, 콘덴서 렌즈(631)의 후측 초점면(조사면(320)) 상에 있어서 집광한다. 이것에 의해, 조사면(320) 상에 있어서의 단면이 X방향으로 신장되는 라인형상이 되는 라인 조명광이 얻어진다.
이상으로 설명한 바와 같이, 도 6의 광조사 장치(31)에 있어서도, 복수의 광원부(4)로부터 분할 렌즈부(62)를 향해 레이저광이 출사됨으로써, 고강도의 라인 조명광을 얻을 수 있다. 또, 복수의 광원부(4)를 이용함으로써, 복수의 투광부(610)에 의해, 복수의 요소 렌즈(620a)를 통과하는 복수의 광속에 광로 길이차를 부여함과 더불어, 조사면(320)에 있어서의 라인 조명광의 강도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 도 6의 광조사 장치(31)에 있어서도, 식 9의 조건을 만족함으로써, 복수의 투광부(610)의 배열 방향에 관해서, 복수의 투광부(610)의 각각의 출사면(612)으로부터 출사되는 광의 폭이, 복수의 투광부(610)의 피치보다 작아진다. 이것에 의해, 투광부(610)에 입사하는 광이 당해 투광부(610)의 에지에 걸리는 것을 방지할 수 있어, 광조사 장치(31)에 의해 조사면(320) 상에 조사되는 광의 강도 분포의 균일성을, 보다 확실히 확보할 수 있다.
도 8a는, 조사면(320) 상에 있어서의 Y방향의 광의 강도 분포를 나타내는 도이다. 공간 필터(46)를 생략한 비교예의 광원 유닛을 상정한 경우, 광원의 종류 혹은 상태에 따라서는, 조사면 상에 있어서의 Y방향의 광의 강도 분포에 있어서, 라인 조명광으로서 필요한 광의 강도 피크에 인접해서, 사이드 로브 등의 불필요한 광의 강도 피크가 발생하는 경우가 있다. 도 8a에서는, 불필요한 광의 강도 피크를 파선으로 나타내고 있다. 이에 반해, 도 3의 광원 유닛(40)에서는, 공간 필터(46)가 설치됨으로써, 불필요한 광의 강도 피크를 제외하는(즉, 조사면(320)에 조사되는 광을 성형한다) 것이 가능해져, 바람직한 라인 조명광을 얻는 것이 실현된다.
도 6의 광원 유닛(40)에서는, 복수의 광원부(4)가 도시 생략한 지지 부재에 부착되기 때문에, 복수의 광원(41)의 냉각 등을 효율적으로 행할 수 있다. 또, 프리즘(43)을 이용함으로써, 모든 광원부(4)에 있어서, 광원(41) 및 콜리메이터 렌즈(42)의 광축이 Z방향으로 평행해지도록, 광원(41) 및 콜리메이터 렌즈(42)를 배치하는 것이 가능해진다. 그 결과, 복수의 광원부(4)에 있어서, 광원(41) 및 콜리메이터 렌즈(42)의 광축이 Z방향에 대해 다양한 각도로 경사지도록, 광원(41) 및 콜리메이터 렌즈(42)가 배치되는 도 2의 광원 유닛(40)에 비해, 지지 부재의 제작을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 광의 콜리메이트는, X방향으로는 필수는 아니며, 광원부(4)로부터의 광이 X방향으로 약간 발산 또는 수속하면서 분할 렌즈부(62)에 입사해도 된다. 도 8b에서는, 도 6의 실린드리컬 렌즈(44)를 구면 렌즈(44a)로 변경한 광조사 장치(31)를 나타내고 있다. 도 8b에 나타내는 광조사 장치(31)를 X방향을 따라 본 모습은, 도 7과 동일하다.
그런데, 실린드리컬 렌즈인 요소 렌즈(620)를 이용하는 도 3의 분할 렌즈부(62)에서는, 분할 렌즈부(62)의 제작에 있어서의 정밀도에 따라서는, X방향을 따라 본 경우에 있어서의 제1 렌즈면(621)과 제2 렌즈면(622)의 평행도(웨지 성분)의 편차가, 복수의 요소 렌즈(620)에 있어서 커지는 경우가 있다. 이 경우, 복수의 요소 렌즈(620)를 통과한 복수의 광속이 광축 J1에 대해 서로 상이한 방향으로 경사져 집광 렌즈부(63)에 입사하고, 조사면(320) 상에 있어서 조사 영역(50)이 형성되는 위치가 Y방향으로 이동하는 경우가 있다. 이에 반해, 도 7의 분할 렌즈부(62)에서는, 고정밀도의 성형이 용이한 구면 렌즈를 요소 렌즈(620a)로서 이용함으로써, 복수의 요소 렌즈(620a)를 통과한 광속에 의해, 조사면(320) 상에 조사 영역(50)이 형성되는 위치를 Y방향으로 대략 일치시킬 수 있다. 공간 필터(46), 프리즘(43), 및, 요소 렌즈(620a)의 각각을 이용한 상기 수법은, 개별적으로 다른 광조사 장치(31)(및 후술하는 광조사 장치(31a))에 있어서 채용되어도 된다.
도 9 및 도 10은, 본 발명의 제2 실시의 형태에 관련된 광조사 장치(31a)의 구성을 나타내는 도이다. 도 9는, Y방향을 따라 본 광조사 장치(31a)의 구성을 나타내며, 도 10은, X방향을 따라 본 광조사 장치(31a)의 구성을 나타낸다.
도 9 및 도 10에 나타내는 광조사 장치(31a)는, 광원 유닛(40)과, 조사 광학계(5a)를 구비한다. 광원 유닛(40)은, 도 2의 광원 유닛(40)과 동일한 구조를 가진다. 따라서, 광원 유닛(40)에서는, 복수의 광원부(4)에 의해, 광원 배열면을 따르는 서로 상이한 방향에서 조사 광학계(5a) 상의 동일한 위치(후술하는 분할 렌즈부(62))를 향해 레이저광이 출사된다.
조사 광학계(5a)는, 광로 길이차 생성부(61)와, 분할 렌즈부(62)와, 집광 렌즈부(63)와, 중간 변배부(64a)를 구비한다. 조사 광학계(5a)에서는, 광원 유닛(40)으로부터 조사면(320)을 향하여, 분할 렌즈부(62), 중간 변배부(64a), 광로 길이차 생성부(61), 집광 렌즈부(63)의 순서로, 이들 구성이 광축 J1을 따라 배치된다. 복수의 광원부(4)로부터의 콜리메이트된 레이저광은, 분할 렌즈부(62)에 입사한다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 분할 렌즈부(62)에서는, 복수의 요소 렌즈(620)가, 조사 광학계(5a)의 광축 J1에 수직, 또한, 광원 배열면을 따르는 X방향으로 배열된다.
Y방향을 따라 본 경우에, 분할 렌즈부(62)로 입사하는 광은 복수의 요소 렌즈(620)에서 X방향에 관해서 분할된다. 이 때, 각 요소 렌즈(620)의 제1 렌즈면(621)에는 각 광원부(4)로부터의 평행광이 입사하고, 제2 렌즈면(622)의 근방에 복수의 광원(41)의 이미지가 형성된다. 이들 이미지는, 요소 렌즈(620)의 배열 방향으로 늘어선다. 또한, 도 11에서는, 1개의 요소 렌즈(620)에 입사하는 광선 만을 도시하고 있다.
복수의 요소 렌즈(620)에서 분할된 광(복수의 광속)은, 주광선이 광축 J1에 평행해지도록 제2 렌즈면(622)으로부터 출사된다. 각 요소 렌즈(620)로부터 출사된 광속은 확산되면서, 도 9에 나타내는 중간 변배부(64a)의 렌즈(643)에 입사하고, 렌즈(643, 644)를 통하여 광로 길이차 생성부(61)에 입사한다. 광로 길이차 생성부(61)에서는, 복수의 투광부(610)가, 조사 광학계(5a)의 광축 J1에 수직, 또한, 광원 배열면을 따르는 X방향으로 배열된다. 투광부(610)의 배열 피치는, 요소 렌즈(620)의 배열 피치보다 크다.
중간 변배부(64a)는, 아포칼 광학계, 구체적으로는, 양측 텔레센트릭 광학계를 구성하여, 주광선이 광축 J1에 평행한 상태로 입사하는 광을, 주광선이 광축 J1에 평행한 상태로 광로 길이차 생성부(61)에 입사시킨다. 이 때, 중간 변배부(64a)는, 복수의 요소 렌즈(620)의 출사면인 제2 렌즈면(622)의 이미지(상세하게는, 제2 렌즈면(622)에 있어서의 복수의 광원(41)의 이미지)를, 광로 길이차 생성부(61)의 내부 또는 근방에 확대하여 형성한다.
상세하게는, 중간 변배부(64a)에 의한 확대 배율은, 광로 길이차 생성부(61)에 있어서의 투광부(610)의 배열 피치를, 분할 렌즈부(62)에 있어서의 요소 렌즈(620)의 배열 피치로 나눈 값과 동등하다. 따라서, 복수의 요소 렌즈(620)를 통과한 광(복수의 광속)이, 확대 광학계를 구성하는 중간 변배부(64a)를 통하여 복수의 투광부(610)에 각각 입사한다. 이 때, 복수의 요소 렌즈(620)의 제2 렌즈면(622)의 이미지가, 복수의 투광부(610)의 내부 또는 근방에 각각 형성된다. 또, 각 요소 렌즈(620)로부터 출사되는 광속의 투광부(610)에 있어서의 확산각이, 당해 요소 렌즈(620)의 제2 렌즈면(622) 근방에 있어서의 확산각보다, 확대 배율에 따라서 작아진다. 그 결과, 광속이 당해 투광부(610)의 에지(예를 들면, 인접하는 투광부(610)와의 경계)에 걸리기 어려워진다. 각 투광부(610)를 통과한 광속은, 집광 렌즈부(63)를 향한다. 복수의 투광부(610)로부터 출사된 복수의 광속은, 집광 렌즈부(63)의 콘덴서 렌즈(631)에 의해 평행광이 되며, 조사면(320)에 있어서 중첩된다. 즉, 복수의 투광부(610)로부터의 광(복수의 광속)의 조사 영역(50)이 전체적으로 겹쳐진다.
도 10에 나타내는 바와 같이 X방향을 따라 본 경우에, 광원 유닛(40)으로부터 분할 렌즈부(62) 및 중간 변배부(64a)를 통하여 광로 길이차 생성부(61)로 입사하는 광은, 평행광인 채로 복수의 투광부(610)를 통과하여 콘덴서 렌즈(631)로 유도된다. 그리고, 콘덴서 렌즈(631)로부터 출사되는 광은 조사면(320) 상에 있어서 집광한다. 따라서, 조사면(320)에 있어서, 각 요소 렌즈(620)(투광부(610))로부터의 광의 조사 영역(50)은, 배열 방향으로 신장되는 라인형상이 된다. 즉, 광조사 장치(31a)에 의해 조사면(320) 상에 조사되는 광의 단면은, X방향으로 신장되는 라인형상이 되어, 라인 조명광이 얻어진다.
광조사 장치(31a)에서는, 콘덴서 렌즈(631)는 구면 렌즈이지만, 예를 들면, Y방향으로만 파워를 가지는 실린드리컬 렌즈를 집광 렌즈부(63)에 추가함으로써, 조사면(320)에 있어서 Y방향으로 원하는 폭이 되는 라인 조명광을 얻을 수 있어도 된다. 또한, 광원(41)이 하이파워의 반도체 레이저인 경우에, 광원(41)으로부터 출사되는 레이저광이 일방향으로 멀티 모드가 될 때에는, 싱글 모드가 되는 방향을, 분할 렌즈부(62)에 있어서의 요소 렌즈(620)의 배열 방향에 수직인 방향(Y방향)에 맞추는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 조사면(320)에 있어서 라인 조명광의 Y방향의 폭이 넓어지는 것이 방지된다.
그런데, 도 2 및 도 6에 나타내는 광조사 장치(31)에서는, 광로 길이차 생성부(61)에 있어서의 투광부(610)의 배열 피치를, 분할 렌즈부(62)에 있어서의 요소 렌즈(620)의 배열 피치와 동등하게 할 필요가 있다. 소형의 분할 렌즈부는 포토리소그래피를 이용하여 용이하게 고정밀도로 제작하는 것이 가능하지만, 광축 방향에 있어서의 복수의 투광부의 길이가 서로 상이한 광로 길이차 생성부에 대해서는, 포토리소그래피를 이용하는 것이 곤란하다. 따라서, 기계 가공 등의 번잡한 작업에 의해 광로 길이차 생성부를 제작할 필요가 발생한다.
이에 반해, 도 9의 광조사 장치(31a)에서는, 분할 렌즈부(62)와 광로 길이차 생성부(61) 사이에, 확대 광학계를 구성하는 중간 변배부(64a)가 배치된다. 이것에 의해, 투광부(610)의 배열 방향(도 9에서는, X방향)에 관해서, 광로 길이차 생성부(61)를 분할 렌즈부(62)에 비해 크게 할 수 있어, 광로 길이차 생성부(61)를 용이하게 제작할 수 있다. 또한, 도 2 및 도 6에 나타내는 광조사 장치(31)에서는, 중간 변배부(64a)를 생략하고 구성을 간소화할 수 있기 때문에, 광조사 장치(31)의 소형화 등을 용이하게 도모할 수 있다.
광조사 장치(31a)에서는, 복수의 광원부(4)로부터 분할 렌즈부(62)를 향해 레이저광이 출사된다. 이것에 의해, 1개의 광원부(4) 만이 이용되는 광조사 장치에 비해, 고강도의 라인 조명광을 얻을 수 있다. 또, 복수의 광원부(4)로부터의 레이저광의 위상은 서로 상이하기 때문에, 복수의 투광부(610)에 의해, 복수의 요소 렌즈(620)를 통과하는 복수의 광속에 광로 길이차를 부여함과 더불어, 조사면(320)에 있어서의 라인 조명광의 강도 분포의 균일성을 더 향상시킬 수 있다.
또, 광조사 장치(31a)에서는, 중간 변배부(64a)에 의해, 복수의 투광부(610)의 내부 또는 근방에 복수의 요소 렌즈(620)의 출사면의 이미지가 형성됨과 함께, 당해 이미지의 확대에 수반하여, 각 요소 렌즈(620)로부터 출사되는 광속의 투광부(610)에 있어서의 확산각이, 당해 요소 렌즈(620)에 있어서의 확산각보다 작아진다. 그 결과, 당해 광속이 투광부(610)의 에지에 걸리는 것을 용이하게 억제할 수 있어, 광조사 장치(31a)에 의해 조사면(320) 상에 조사되는 광의 강도 분포의 균일성을, 보다 확실히 확보할 수 있다.
도 12 및 도 13은, 광조사 장치(31a)의 다른 예를 나타내는 도이다. 도 12는, Y방향을 따라 본 광조사 장치(31a)의 구성을 나타내며, 도 13은, X방향을 따라 본 광조사 장치(31a)의 구성을 나타낸다. 도 12 및 도 13에 나타내는 광조사 장치(31a)에서는, 도 9 및 도 10의 광조사 장치(31a)와 비교하여, 광로 길이차 생성부(61)와 집광 렌즈부(63) 사이에 렌즈(53, 54)가 추가되는 점에서 상이하다. 다른 구성은, 도 9 및 도 10의 광조사 장치(31a)와 동일하며, 동일한 구성에 동일한 부호를 붙인다.
렌즈(53, 54)는, 축소 광학계(예를 들면, 양측 텔레센트릭 광학계)를 구성하여, 광로 길이차 생성부(61)의 내부 또는 근방에 있어서의 복수의 요소 렌즈(620)(도 11 참조)의 제2 렌즈면(622)의 이미지(상세하게는, 제2 렌즈면(622)에 있어서의 복수의 광원(41)의 이미지)를 축소 릴레이한다. 렌즈(54)로부터 출사되는 광은, 집광 렌즈부(63)의 콘덴서 렌즈(631)에 입사하고, 조사면(320) 상에 라인형상의 조사 영역(50)이 형성된다.
이미 서술한 바와 같이, 각 요소 렌즈(620)로부터 출사되는 광속의 투광부(610)에 있어서의 확산각이 비교적 작음으로써, 광조사 장치(31a)에서는, 광속이 투광부(610)의 에지에 걸리는 것이 용이하게 억제된다. 이 경우에, 조사면(320) 상에 있어서 X방향으로 어느 정도의 길이가 되는 라인 조명광을 얻으려면, 도 9의 광조사 장치(31a)에서는, 초점 거리가 긴 콘덴서 렌즈(631)를 설치할 필요가 있으며, Z방향에 있어서의 조사 광학계(5a)의 전체 길이가 길어진다. 이에 반해, 도 12의 광조사 장치(31a)에서는, 광로 길이차 생성부(61)와 집광 렌즈부(63) 사이에, 축소 광학계를 구성하는 렌즈(53, 54)가 설치됨으로써, 조사 광학계(5a)의 전체 길이를 비교적 짧게 할 수 있어, 광조사 장치(31a)의 소형화를 도모할 수 있다.
도 14 및 도 15는, 광조사 장치(31a)의 다른 예를 나타내는 도이다. 도 14는, Y방향을 따라 본 광조사 장치(31a)의 구성을 나타내며, 도 15는, X방향을 따라 본 광조사 장치(31a)의 구성을 나타낸다. 도 14 및 도 15에 나타내는 광조사 장치(31a)에서는, 도 9 및 도 10의 광조사 장치(31a)와 비교하여, 편광 빔 스플리터(55), 1/4 파장판(56) 및 반사부(65)가 추가되는 점에서 상이하다. 다른 구성은, 도 9 및 도 10의 광조사 장치(31a)와 동일하며, 동일한 구성에 동일한 부호를 붙인다.
도 14의 광조사 장치(31a)에서는, (-Z)측으로부터 (+Z)방향을 향하여, 반사부(65), 광로 길이차 생성부(61), 1/4 파장판(56), 중간 변배부(64a)의 렌즈(644, 643), 편광 빔 스플리터(55), 집광 렌즈부(63)의 순서로, 이들 구성이 늘어선다. 또, 광원 유닛(40)은, 편광 빔 스플리터(55)의 (+X)측에 배치되며, 광원 유닛(40)과 편광 빔 스플리터(55) 사이에 분할 렌즈부(62)가 배치된다. 광원 유닛(40)에 있어서, 대략 Z방향으로 늘어선 복수의 광원부(4)로부터, 광원 배열면에 평행하며 또한 서로 상이한 방향을 따라 분할 렌즈부(62)를 향해 레이저광이 출사된다.
분할 렌즈부(62)에서는, 광원 유닛(40)과 편광 빔 스플리터(55) 사이에 있어서의 광축에 수직, 또한, 광원 배열면을 따르는 Z방향으로 복수의 요소 렌즈(620)(도 11 참조)가 배열되며, 분할 렌즈부(62)에 입사하는 광이 Z방향으로 분할된다. 분할 렌즈부(62)를 통과한 광은, 그 주광선이 X방향으로 평행한 상태로 편광 빔 스플리터(55)에 입사한다. 편광 빔 스플리터(55)는, p편광 성분과 s편광 성분을 분리하는 것이다. 광원 유닛(40)으로부터 분할 렌즈부(62)를 통하여 편광 빔 스플리터(55)에 입사하는 광의 대부분은 s편광 성분이며, 당해 광은 편광 빔 스플리터(55)에서 반사되어 중간 변배부(64a)의 렌즈(643)를 향한다. 이 때, 복수의 요소 렌즈(620)로부터 출사되는 복수의 광속의 배열 방향이, X방향으로 변환된다. 바꾸어 말하면, 편광 빔 스플리터(55)로부터 중간 변배부(64a)로 향하는 광의 주광선은 Z방향과 평행하게 된다.
중간 변배부(64a)에서는, 양측 텔레센트릭 광학계가 구성되어 있으며, 주광선이 광축 J1(Z방향)에 평행한 상태로 입사하는 광을, 주광선이 광축 J1에 평행한 상태로 광로 길이차 생성부(61)에 입사시킨다. 실제로는, 복수의 요소 렌즈(620)를 통과한 광(복수의 광속)이, 편광 빔 스플리터(55), 중간 변배부(64a) 및 1/4 파장판(56)을 통하여, X방향으로 늘어선 복수의 투광부(610)에 각각 입사하고, 복수의 요소 렌즈(620)의 제2 렌즈면(622)의 이미지(광원(41)의 이미지)가, 광로 길이차 생성부(61)에 있어서의 복수의 투광부(610)의 내부 또는 근방에 각각 확대되어 형성된다. 이와 같이, 분할 렌즈부(62)의 요소 렌즈(620)의 배열 방향과, 광로 길이차 생성부(61)의 투광부(610)의 배열 방향이, 편광 빔 스플리터(55)를 통하여 대응한다.
반사부(65)는, 광로 길이차 생성부(61)의 (-Z)측의 면에 코팅에 의해 형성된 반사막(651a)을 가진다. 각 투광부(610)의 (+Z)측의 면인 입사면(611)(도 4 참조)에 입사한 광속은, (-Z)측의 면인 출사면(612) 상의 반사막(651a)에서 반사되어, 당해 입사면(611)으로부터 출사된다. 즉, 각 투광부(610)의 입사면(611)에 입사한 광속은, 투광부(610)의 내부를 Z방향으로 왕복하여 당해 입사면(611)으로부터 (+Z)방향으로 출사된다. 출사면(612) 상의 반사막(651a)은, 실질적으로, 복수의 투광부(610)의 복수의 출사면(612)으로부터 출사되는 광을 반사시켜(즉, 진행 방향을 180도 회전시켜) 당해 복수의 출사면(612)에 각각 입사시키는 것이다. 또한, 요소 렌즈(620)의 제2 렌즈면(622)의 이미지는 투광부(610)의 출사면(612) 근방(반사막(651a) 근방)에 형성되는 것이 바람직하다.
광로 길이차 생성부(61)로부터 (+Z)방향으로 출사되는 광은, 1/4 파장판(56)을 통하여 중간 변배부(64a)에 입사한다. 중간 변배부(64a)에서는, 광로 길이차 생성부(61)의 내부 또는 근방에 있어서의 복수의 요소 렌즈(620)의 출사면의 이미지가 축소 릴레이된다. 렌즈(643)로부터 출사되는 광은, 편광 빔 스플리터(55)에 입사한다. 중간 변배부(64a)로부터 편광 빔 스플리터(55)에 입사하는 광은, 편광 빔 스플리터(55)와 반사부(65) 사이의 왕복으로 1/4 파장판(56)을 2회 통과함으로써 p편광 성분으로 되어 있으며, 당해 광은 편광 빔 스플리터(55)를 투과하여, 콘덴서 렌즈(631)에 입사한다. 그리고, 콘덴서 렌즈(631)에 의해, 복수의 요소 렌즈(620)로부터의 광의 조사 영역(50)이 조사면(320) 상에서 겹쳐진다.
이상으로 설명한 바와 같이, 도 14의 광조사 장치(31a)에서는, 편광 빔 스플리터(55)와 반사부(65) 사이의 광의 왕복에 있어서의 왕로(往路)에 있어서, 복수의 요소 렌즈(620)의 출사면을 확대한 이미지가, 중간 변배부(64a)에 의해 복수의 투광부(610)의 내부 또는 근방에 형성된다. 이것에 의해, 투광부(610)의 배열 방향에 관해서, 광로 길이차 생성부(61)를 분할 렌즈부(62)에 비해 크게 할 수 있어, 광로 길이차 생성부(61)를 용이하게 제작할 수 있다. 또, 도 12에 있어서의 렌즈(53, 54)의 기능이, 상기 광의 왕복에 있어서의 복로(復路)에 있어서 중간 변배부(64a)에 의해 실현됨으로써, 상기 렌즈(53, 54)를 생략하여, 광조사 장치(31a)의 Z방향의 전체 길이를 짧게 할 수 있다. 또한, 각 투광부(610)를 통과하는 광속이 당해 투광부(610)를 왕복함으로써, 광로 길이차 생성부(61)의 광축 J1방향의 길이를 짧게(예를 들면, 도 9나 도 12의 광로 길이차 생성부(61)의 길이의 절반으로 한다) 할 수 있다.
또한, 도 14의 광조사 장치(31a)에서는, 편광 빔 스플리터(55) 및 1/4 파장판(56)을 이용함으로써, 광량의 손실을 비교적 줄이는 것이 가능하지만, 광조사 장치(31)의 설계에 따라서는, 하프 미러 등 다른 빔 스플리터가 이용되어도 된다. 또, 1/4 파장판(56)은, 편광 빔 스플리터(55)와 반사부(65) 사이에 있어서의 임의의 위치에 배치 가능하다. 편광 빔 스플리터(55) 및 1/4 파장판(56)을 이용하는 다른 광조사 장치에 있어서 동일하다. 또한, 도 14의 광조사 장치(31a)에 있어서, 반사막(651a) 대신에 미러가 설치되어도 된다. 또한, 상기 서술한 바와 같은 투광형의 소자가 아니라, 도 16에 나타내는 바와 같이, 계단형상으로 배치한 미러(반사면)(613)을 가지는 광로 길이차 생성부가 이용되어도 된다.
도 17 및 도 18은, 광조사 장치(31a)의 다른 예를 나타내는 도이다. 도 17은, Y방향을 따라 본 광조사 장치(31a)의 구성을 나타내며, 도 18은, X방향을 따라 본 광조사 장치(31a)의 구성을 나타낸다. 도 17 및 도 18에 나타내는 광조사 장치(31a)에서는, 도 14 및 도 15의 광조사 장치(31a)에 있어서의 반사막(651a) 대신에 렌즈(657) 및 직각 프리즘(658)이 설치된다. 다른 구성은, 도 14 및 도 15의 광조사 장치(31a)와 동일하며, 동일한 구성에 동일한 부호를 붙인다.
반사부(65)의 렌즈(657)는, 광로 길이차 생성부(61)에 있어서 요소 렌즈(620)(도 11 참조)의 출사면의 이미지가 형성되는 위치로부터, 렌즈(657)의 초점 거리만큼 (-Z)측으로 떨어진 위치에 배치된다. 따라서, 각 투광부(610)의 (-Z)측의 면인 출사면(612)으로부터 렌즈(657)를 향해 출사되는 광속은, 렌즈(657)에 의해 평행광으로서 (-Z)측에 출사된다. 직각 프리즘(658)은, 렌즈(657)로부터 렌즈(657)의 초점 거리만큼 (-Z)측으로 떨어진 위치에 배치된다. 도 17에 나타내는 바와 같이 Y방향을 따라 본 경우에, 직각 프리즘(658)에 입사하는 각 광선은, 90도를 이루는 2개의 면(658a, 658b)의 일방에서 반사되어 타방의 면으로 향하고, 당해 타방의 면에서 또한 반사하여, 직각 프리즘(658)으로의 입사 시의 경로와 평행하게 렌즈(657)로 향한다. (-Z)측으로부터 렌즈(657)에 입사하는 광은, 수속하면서 광로 길이차 생성부(61)에 입사한다. 실제로는, 각 투광부(610)의 (-Z)측의 출사면(612)으로부터 출사되는 광속은, 반사부(65)에서 반사되어, 동일한 경로를 되돌아와 당해 출사면(612)에 입사한다. 또, 당해 투광부(610)의 내부 또는 근방에 당해 광속의 집광점이 형성된다.
광로 길이차 생성부(61)로부터 (+Z)방향으로 출사되는 광은, 1/4 파장판(56) 및 중간 변배부(64a)를 통하여 편광 빔 스플리터(55)에 입사한다. 당해 광은 편광 빔 스플리터(55)를 투과하여, 콘덴서 렌즈(631)에 입사한다. 그리고, 콘덴서 렌즈(631)에 의해, 복수의 요소 렌즈(620)로부터의 광의 조사 영역(50)이 조사면(320) 상에서 겹쳐진다.
여기서, 도 18에 나타내는 바와 같이 X방향을 따라 본 경우에 있어서의, 투광부(610)의 입사면(611) 및 출사면(612)의 평행도가 투광부(610)마다 편차가 있는 것으로 한다. 이 경우, 각 투광부(610)의 (+Z)측의 입사면(611)에, 광축 J1에 평행한 평행광으로서 입사하는 광속은, 당해 투광부(610)의 출사면(612)으로부터 광축 J1에 대해 경사진 출사 방향으로 평행광으로서 출사된다. 당해 광속은 렌즈(657)의 작용에 의해 직각 프리즘(658) 상의 광축 J1로부터 이동한 위치에 집광한다. 직각 프리즘(658)에서 반사한 광속은, 렌즈(657)에 의해 상기 출사 방향에 평행한 평행광이 되어 당해 투광부(610)의 출사면(612)에 입사한다. 따라서, 투광부(610)를 투과한 광속은, 투광부(610)의 평행도에 의존하지 않고, (+Z)측으로부터 당해 투광부(610)로의 입사 시의 경로에 평행하게 입사면(611)으로부터 (+Z)방향으로 출사된다. 그리고, 복수의 투광부(610)로부터의 광의 조사 영역(50)이 조사면(320) 상에 있어서 Y방향의 (거의) 동일한 위치에 형성된다.
이상과 같이, 도 17 및 도 18에 나타내는 광조사 장치(31a)에서는, 반사부(65)가, 각 투광부(610)의 출사면(612)으로부터 출사되는 광을, 당해 광의 출사 방향에 평행하게 당해 출사면(612)에 입사시킨다. 이것에 의해, 복수의 투광부(610)에 있어서의 평행도(웨지 성분)에 편차가 있는 경우여도, 복수의 투광부(610)로부터 (+Z)방향으로 출사되는 복수의 광속의 광축 J1에 대한 기울기(X방향을 따라 본 경우의 기울기)를, (+Z)측으로부터 광로 길이차 생성부(61)로의 입사 시에 있어서의 기울기(이상적으로는, 광축 J1에 평행)에 일치시킬 수 있다. 그 결과, 복수의 투광부(610)를 통과한 복수의 광속의 조사면(320) 상에 있어서의 집광 위치(X방향을 따라 본 경우의 집광 위치)의 Y방향의 이동을 억제 또는 저감하여, 조사면(320) 상에 있어서의 라인 조명광의 Y방향의 폭의 굵기를 억제할 수 있다. 또한, 반사부(65)에서는, 직각 프리즘(658) 대신에, 서로 이루는 각도가 90도인 2장의 평면 미러 등이 이용되어도 된다.
상기 묘화 장치(1) 및 광조사 장치(31, 31a)에서는 다양한 변형이 가능하다.
분할 렌즈부(62)에서는, 반드시 복수의 요소 렌즈(620, 620a)가 배열 방향으로 일정한 피치로 배열될 필요는 없고, 예를 들면, 복수의 요소 렌즈(620, 620a)의 배열 방향의 폭이 서로 상이해도 된다. 이 경우, 배열 방향에 관해서, 광로 길이차 생성부(61)에 있어서의 각 투광부(610)의 폭과, 당해 투광부(610)에 대응하는 분할 렌즈부(62)의 요소 렌즈(620, 620a)의 폭의 비가, 모든 투광부(610)에 있어서 일정해지도록, 복수의 투광부(610)의 배열 방향의 폭도 변경된다.
중간 변배부(64a)는, 반드시 양측 텔레센트릭 광학계일 필요는 없으며, 복수의 요소 렌즈(620, 620a)를 통과한 광이 복수의 투광부(610)에 각각 입사하는 확대 광학계를 구성하면 된다.
상기 광조사 장치(31, 31a)에 있어서의 레이저광의 경로에 있어서, 광로 길이차 생성부(61)보다 조사면(320)측에 배치되는 집광 렌즈부(63)는, 조사면(320) 상에서 복수의 투광부(610)로부터의 광의 조사 영역(50)을 겹치게 하는 것이 가능하다면, 다양한 구성에서 실현되어도 된다.
묘화 장치(1)에 있어서, 광조사 장치(31, 31a)의 조사면(320)에 배치되는 공간 광변조기(32)는, 회절 격자형의 광변조기 이외여도 되고, 예를 들면, 미소한 미러의 집합을 이용한 공간 광변조기가 이용되어도 된다. 이 경우에, Y방향의 폭이 비교적 넓은 조사 영역이, 광조사 장치(31, 31a)에 의해 조사면(320) 상에 형성되어도 된다.
기판(9) 상의 광의 조사 위치를 이동시키는 이동 기구는, 스테이지(21)를 이동시키는 이동 기구(22) 이외여도 되고, 예를 들면, 광조사 장치(31, 31a), 공간 광변조기(32) 및 투영 광학계(33)를 포함하는 헤드를 기판(9)에 대해 이동시키는 이동 기구여도 된다.
묘화 장치(1)에서 묘화가 행해지는 대상물은, 반도체 기판이나 유리 기판 이외의 기판이면 되고, 또, 기판 이외여도 된다. 광조사 장치(31, 31a)는, 묘화 장치(1) 이외에 이용되어도 된다.
상기 실시의 형태 및 각 변형예에 있어서의 구성은, 서로 모순되지 않는 한 적절히 조합되어도 된다.
발명을 상세하게 묘사하여 설명했지만, 이미 서술한 설명은 예시적이며 한정적인 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 범위를 일탈하지 않는 한, 다수의 변형이나 양태가 가능하다고 할 수 있다.
1 묘화 장치 4 광원부
5, 5a 조사 광학계 9 기판
11 제어부 22 이동 기구
31, 31a 광조사 장치 32 공간 광변조기
33 투영 광학계 40 광원 유닛
50 조사 영역 61 광로 길이차 생성부
62 분할 렌즈부 63 집광 렌즈부
64a 중간 변배부 65 반사부
320 조사면 610 투광부
612 (투광부의) 출사면 620, 620a 요소 렌즈
622 제2 렌즈면 J1 광축

Claims (8)

  1. 광조사 장치로서,
    하나의 면 상에 배열된 복수의 광원부를 가지며, 상기 복수의 광원부가 상기 면을 따라 상이한 방향에서 소정 위치를 향해 레이저광을 출사하는 광원 유닛과,
    상기 소정 위치에 배치되며, 상기 광원 유닛으로부터의 레이저광을 광축을 따라 조사면으로 유도하는 조사 광학계를 구비하고,
    상기 조사 광학계가,
    상기 광축에 수직이며 또한 상기 면을 따르는 방향으로 배열된 복수의 렌즈를 가지며, 상기 복수의 광원부로부터 입사하는 광을 상기 복수의 렌즈에서 분할하는 분할 렌즈부와,
    상기 광축에 수직인 방향으로 배열됨과 함께 서로 상이한 광로 길이를 가지는 복수의 투광부를 가지며, 상기 복수의 렌즈를 통과한 광이 상기 복수의 투광부에 각각 입사하는 광로 길이차 생성부와,
    상기 레이저광의 경로에 있어서 상기 광로 길이차 생성부보다 상기 조사면측에 배치되며, 상기 조사면 상에서 상기 복수의 투광부로부터의 광의 조사 영역을 겹치게 하는 집광 렌즈부를 구비하는, 광조사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분할 렌즈부와 상기 광로 길이차 생성부 사이에 배치됨과 함께, 확대 광학계를 구성하는 중간 변배부를 더 구비하는, 광조사 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 중간 변배부가 양측 텔레센트릭 광학계를 구성하는, 광조사 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 중간 변배부가, 상기 복수의 투광부의 내부 또는 근방에 상기 복수의 렌즈의 출사면의 이미지를 형성하는, 광조사 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 조사 광학계가, 상기 광로 길이차 생성부를 투과하여 상기 복수의 투광부의 복수의 출사면으로부터 출사되는 광을 반사시켜, 상기 복수의 출사면에 각각 입사시키는 반사부를 더 구비하는, 광조사 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 반사부가, 상기 복수의 출사면으로부터 출사되는 광을, 상기 광의 출사 방향에 평행하게 상기 복수의 출사면에 각각 입사시키는, 광조사 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 분할 렌즈부와 상기 광로 길이차 생성부가 서로 근접해서 배치되며, 상기 복수의 투광부의 배열 방향에 관해서, 상기 복수의 투광부의 각각의 출사면으로부터 출사되는 광의 폭이, 상기 복수의 투광부의 피치보다 작은, 광조사 장치.
  8. 묘화 장치로서,
    청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 광조사 장치와,
    상기 광조사 장치에 있어서의 상기 조사면에 배치되는 공간 광변조기와,
    상기 공간 광변조기에 의해 공간 변조된 광을 대상물 상으로 유도하는 투영 광학계와,
    상기 공간 변조된 광의 상기 대상물 상에 있어서의 조사 위치를 이동시키는 이동 기구와,
    상기 이동 기구에 의한 상기 조사 위치의 이동에 동기하여 상기 공간 광변조기를 제어하는 제어부를 구비하는, 묘화 장치.
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