WO2020116099A1 - 露光用光源装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an exposure light source device, and more particularly to an exposure light source device that uses light emitted from a semiconductor laser light source.
- a single semiconductor laser light source has a small amount of radiated luminous flux as a light source for exposure equipment.
- 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.
- Patent Document 1 discloses an exposure apparatus for a flexible printed circuit board, which includes a plurality of semiconductor laser light sources and optical fibers corresponding to the respective semiconductor laser light sources.
- FIG. 7A is a drawing schematically showing an exposure light source device including a semiconductor laser light source 100, a collimator lens 101 (also referred to as “collimation lens”), a condenser lens 102, and a rod integrator 104. ..
- FIG. 7A schematically illustrates the traveling paths of each principal ray and each ray bundle of light (laser light) emitted from the plurality of semiconductor laser light sources 100.
- a light beam emitted from the center of the semiconductor laser light source 100 in parallel with the optical axis 140 is referred to as a “main light beam”, and a bundle of light beams emitted from the semiconductor laser light source 100 is referred to as a “bundle light beam”.
- a ray bundle A ray bundle”.
- an axis orthogonal to the incident surface 105 of the rod integrator 104 is an optical axis 140. Further, the direction of the optical axis 140 is the Z direction, and the incident angle of light on the incident surface 105 is ⁇ . Note that the light flux emitted from the semiconductor laser light source 100 is emitted in an elliptical shape on the XY plane of FIG. 7A, and the width of the light flux is different between the XZ plane view and the YZ plane view. Only the plan view will be described.
- the light flux (121a, 121b, 121c) emitted from the semiconductor laser light source 100 is converted into a substantially parallel light flux (122a, 122b, 122c) by the collimator lens 101.
- the light beam bundles (122a, 122b, 122c) are parallel to each other and do not overlap with the light beam bundles emitted from the other semiconductor laser light sources 100 and enter the condenser lens 102 at the subsequent stage.
- the bundle of rays (122a, 122b, 122c) incident on the condenser lens 102 is converted into a bundle of rays (123a, 123b, 123c) that converges toward the focus position 150 of the condenser lens 102.
- a rod integrator 104 is arranged in the subsequent stage of the condenser lens 102 in order to make the light intensity distribution of the light bundles (123a, 123b, 123c) condensed 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.
- the semiconductor laser light source 100 and the collimator lens 101 cannot be arranged in close contact with each other, a gap is generated between the light beam bundles (122a, 122b, 122c), and the light is incident on the incident surface 103 of the condensing optical system 102. There will be a place where is and a place where is not. Alternatively, even if light is present, the light intensity becomes extremely low at a position near the bundle of rays emitted from the adjacent semiconductor laser light source 100 as compared with the vicinity of the principal ray, and uneven illuminance occurs. ..
- FIG. 7B shows a light intensity distribution in the X direction around the optical axis 140 at the focal position 150 (hereinafter, referred to as “position distribution”) and a light intensity distribution for each incident angle ⁇ with respect to the incident surface 105 of the rod integrator 104. (Hereinafter referred to as “angle distribution”) is a graph schematically showing each.
- the position distribution is such that the bundles of rays (123a, 123b, 123c) overlap each other at the focal point 150 with the principal rays (111a, 111b, 111c) as the center, so that the optical axis is as shown in FIG. 7B.
- the intensity distribution has a peak on 140, that is, at a position where the X coordinate is 0.
- the incident angle of the light ray (main ray) emitted from the center of each semiconductor laser light source 100 There is a large difference between the intensity of light incident with an angular component in the vicinity and the intensity of light incident with an angular component distant from the incident angle of the chief ray.
- the angular distribution as shown in FIG. 7B, the light intensity has a large difference depending on the incident angle. More specifically, when there is a region 130 in which light does not exist between the light beam bundles (123a, 123b, 123c), the angular distribution is, as shown in FIG. 7B, an angular range in which light exists. There is a discrete intensity distribution where there is no light in some of them.
- the rod integrator 104 has an effect of making the position distribution uniform, but since the rod integrator 104 is configured to guide the incident light to the emission surface 106 while repeatedly totally reflecting the incident light on the side surface, the angular distribution of the light is maintained. .. Therefore, even if the rod integrator 104 is used, the angular distribution of light cannot be made uniform.
- Exposure equipment is expected to be capable of uniform exposure so that uneven illumination does not occur on the object to be exposed. Therefore, it is preferable that the light source device used in the exposure apparatus be capable of outputting light that is uniform in position distribution and angle distribution.
- the angular distribution is made uniform. It was found that light having a wide distribution could not be obtained and uneven illuminance would occur on the object to be exposed.
- an object of the present invention to provide an exposure light source device that uses a plurality of semiconductor laser light sources to supply light with a uniform position distribution and angle distribution.
- the exposure light source device is A plurality of semiconductor laser light sources, A plurality of collimating optical systems, which convert a light beam emitted from the semiconductor laser light source into a substantially parallel light beam and emit the light beam, A plurality of light beam bundles emitted from the plurality of collimating optical systems are incident, and a diffusion optical system that converts and emits each light beam bundle, A plurality of semiconductor laser units, each of which includes a condensing optical system that condenses the light flux emitted from the diffusion optical system, The incident surface is arranged at a position where a plurality of light fluxes emitted from the plurality of semiconductor laser units are condensed, and an integrator optical system, The diffusion optical system is characterized in that at least a part of a bundle of light beams emitted from different semiconductor laser light sources is arranged at a position where they overlap each other on an incident surface of the condensing optical system.
- the exposure light source device includes a diffusing optical system that receives a plurality of light beam bundles emitted from a plurality of collimating optical systems, converts the light beam bundles into divergent light beam bundles, and emits the light beam bundles.
- the light that has passed through the diffusion optical system diverges in the traveling direction.
- the diffusing optical system is arranged at a position where at least a part of light fluxes emitted from different semiconductor laser light sources overlap each other 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 a different semiconductor laser light source are partially overlapped on the incident surface of the condensing optical system.
- the ray bundles overlap, so that there is no area where there is no light between the ray bundles. That is, in the angle direction with respect to the optical axis, there is no range in which light does not exist in a region where light exists, and the angular distribution is made uniform. Details will be described in the description of FIG. 2 below.
- the above light source device for exposure constitutes a semiconductor laser unit including a plurality of semiconductor laser light sources, a plurality of collimating optical systems, a diffusing optical system, and a condensing optical system, and includes a plurality of semiconductor laser units.
- the semiconductor laser unit is arranged such that at least a part of the light flux emitted from the semiconductor laser light source having a different condensing optical system and the condensing optical system overlap each other on the incident surface of the condensing optical system.
- 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 focusing position can be further increased.
- the light source device for exposure includes an integrator optical system having an incident surface arranged at a position where a plurality of light beam bundles emitted from a plurality of semiconductor laser units are condensed.
- the integrator optical system makes the position distribution of the incident light uniform and emits it from the light emitting surface.
- the light incident on the integrator optical system travels while repeating total reflection on the wall surface of the integrator optical system. Therefore, the integrator optical system does not make the angular components of light uniform, and there is no light on the exit surface in the angular range where there was no light on the entrance surface.
- the light emitted from the semiconductor laser light source is emitted from the semiconductor laser unit after the angle distribution is made uniform by adjusting the arrangement position of the diffusion optical system.
- the condensing optical system provided in each of the semiconductor laser units may have a polygonal shape in a plan view when viewed from the optical axis direction of the semiconductor laser unit.
- the condensing optical system By configuring the condensing optical system with a polygon, it is possible to suppress the area where there is no light flux between the adjacent semiconductor laser units, and the angular distribution of the light entering the integrator optical system is made more uniform. It
- the incident surfaces of the respective focusing optical systems of the plurality of semiconductor laser units may be arranged non-parallel to each other.
- the condensing optical system of each of the plurality of semiconductor laser units has a first optical system that condenses a bundle of rays emitted from the diffusing optical system, and a traveling direction of a principal ray, which is incident on the integrator optical system.
- the incident surfaces of the respective first optical systems may be arranged in parallel.
- the condensing optical system includes a first optical system that condenses the light flux emitted from the diffusing optical system, and a second optical system that converts the traveling direction of the chief ray to the direction of the incident surface of the integrator optical system. .. Since the traveling direction of the bundle of rays is determined by the second optical system, the stage preceding the first optical system is arranged parallel to the semiconductor laser light source, collimating optical system, diffusing optical system, and first optical system of another semiconductor laser unit. can do.
- the cooling mechanism of the semiconductor laser light source can be configured with a single cooling plate by arranging all the semiconductor laser light sources on the same plane.
- an exposure light source device that uses a plurality of semiconductor laser light sources to supply light having a uniform position distribution and angular distribution to the exposure light source device.
- FIG. 2 is a drawing schematically showing an example of the arrangement configuration of a plurality of semiconductor laser units, each of which has a hexagonal plan view of a diffusion optical system and a condensing optical system when viewed from the Z direction of the semiconductor laser unit. It is drawing which shows the structure of an exposure apparatus typically. It is drawing which showed typically the light source device for exposure comprised by the semiconductor laser light source, the collimating lens, and the condensing lens.
- 7B is a graph schematically showing the position distribution in the X direction and the angle distribution at the focal position of the condenser lens in FIG. 7A.
- 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.
- 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 ⁇ . Similar to the description of FIG. 7A, only the XZ plane view will be described below.
- the semiconductor laser unit 10 includes a plurality of semiconductor laser light sources 11, a plurality of collimating optical systems 12, a diffusing optical system 13, and a condensing optical system 14.
- the axis orthogonal to the incident surface 20 of the condenser lens 14 is the optical axis 25, and the optical axis 25 direction is the Z direction. Further, the angle formed by the optical axis 25 and each ray is ⁇ .
- the plurality of semiconductor laser units 10 are arranged such that the incident surfaces 20 of the respective focusing optical systems 14 are not 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 It is arranged so as to face the entrance surface 16 of the integrator optical system 15.
- 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 principal ray passes through the center of the light emission window.
- the collimating optical system 12 converts a bundle of rays (21a, 21b, 21c) emitted from the semiconductor laser light source 11 into a bundle of substantially parallel rays (22a, 22b, 22c) and emits the bundle. It is a collimating lens.
- a plurality of collimating optical systems 12 are arranged corresponding to each semiconductor laser light source 11.
- the diffusing optical system 13 receives a plurality of light beam bundles (22a, 22b, 22c) emitted from the collimating optical system 12 and converts them into light beam bundles (23a, 23b, 23c) diverging in the traveling direction. It is a diffuser plate that emits light.
- the diffusing optical system 13 is made of an opaque resin such as polycarbonate or acrylic whose surface is processed to be uneven.
- the diffusing optical system 13 is configured to convert all the light beam bundles (22a, 22b, 22c) into diverging light beam bundles (23a, 23b, 23c) with a single diffusing plate.
- the diffusing optical system 13 is not limited to this aspect, and may be composed of, for example, a plurality of diffusing plates arranged corresponding to the light fluxes (22a, 22b, 22c) emitted from the respective semiconductor laser light sources 11. Absent.
- the condensing optical system 14 is a condensing lens that condenses the bundle of rays (23a, 23b, 23c) emitted from the diffusing optical system 13.
- the diffusing optical system 13 By disposing the diffusing optical system 13 in the preceding stage of the condensing optical system 14, the light fluxes (23a, 23b, 23c) emitted from different semiconductor laser light sources 11 are incident on the incident surface 20 of the condensing optical system 14. Some of them overlap.
- the light ray bundles 23a and 23b partially overlap, and the light ray bundles 23b and 23c partially overlap.
- S1/S2 The value is preferably 20% or more and 70% or less, more preferably 30% or more and 50% or less. The same applies to the overlapping of other adjacent ray bundles.
- the condensing lens 14 By condensing the light having the uniform intensity distribution on the entrance surface 20 of the condensing lens 14 by the condensing lens 14, the light having the uniform angular distribution can be obtained.
- the integrator optical system 15 shown in FIG. 1 is arranged such that the incident surface 16 is at the focal point of the condensing optical system 14.
- "to be placed at the focal position” means that the position is perfectly coincident with the focal position, and that the lens is moved by ⁇ 10% in the direction parallel to the optical axis 17 with respect to the focal length. It is assumed to 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.
- the integrator optical system 15 has an effect of uniformizing the position distribution of the light incident from the incident surface 16 and emitting the light. Therefore, the bundle of rays (24a, 24b, 24c) emitted from the condensing optical system 14 and having the uniformed angular distribution is incident on the incident surface 16 of the integrator optical system 15, and the position distribution is uniformized, and the integrator is distributed. It is emitted from the optical system 15. As described above, the light whose position distribution and angle distribution are uniform can be obtained.
- 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.
- Light emitted from the unit 10 is made incident on the integrator optical system 15.
- 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 placed on a spherical surface.
- the light emitted from the plurality of semiconductor laser units 10 is guided to the integrator optical system 15, so that the light intensity necessary for the exposure apparatus can be obtained. If the light emitted from the semiconductor laser unit 10 is arranged to be incident on the integrator optical system 15, the incident surface 20 of the condensing optical system 14 does not have to be arranged on a strict spherical surface. I do not care.
- the incident surfaces 20 of the condensing optical system 14 included in each of the plurality of semiconductor laser units 10 are arranged so as not to be parallel to each other, the light is emitted from each semiconductor laser unit 10.
- Light can be guided to the incident surface 16 of the integrator optical system 15.
- FIG. 3 is a drawing schematically showing a configuration example of the second embodiment of the exposure light source device.
- the incident surface 20 of the condensing optical system 14 arranged in each semiconductor laser unit 10 is provided in order to guide the light emitted from the plurality of semiconductor laser units 10 to the integrator optical system 15, the incident surface 20 of the condensing optical system 14 arranged in each semiconductor laser unit 10 is provided.
- the integrator optical system 15 is arranged on a spherical surface centered on the intersection of the incident surface 16 and the optical axis 17.
- the incident surface 20 of the condensing optical system 14 arranged in each semiconductor laser unit 10 is made parallel in comparison with the first embodiment.
- the condensing optical system 14 has a different configuration.
- 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.
- the first optical system 14a is an optical system (for example, a condenser lens) that converts the light beam bundle 23a emitted from the diffusing optical system 13 into a light beam bundle 24a that collects light.
- the second optical system 14b is an optical system (for example, a prism) that converts the traveling direction of the light bundle 24a toward the incident surface of the integrator optical system 15.
- the incident surface 20 of the condensing optical system 14 arranged in each semiconductor laser unit 10 is arranged on the same plane, it is provided in the preceding stage of the condensing optical system 14.
- the semiconductor laser light source 11, the collimating optical system 12, and the diffusing optical system 13, which are arranged, can also be arranged on the same plane.
- the respective semiconductor laser light sources 11 included in the plurality of semiconductor laser units 10 can be arranged on the same plane, the same is applied to the plurality of semiconductor laser light sources 11 mounted in different semiconductor laser units 10. It can be cooled by a cooling mechanism having a cooling surface. As a result, the size of the cooling mechanism can be reduced and the cooling efficiency can be improved.
- the plurality of semiconductor laser units 10 are arranged symmetrically in the X and Y directions on the XY plane in order to obtain light with a uniform position distribution and angle distribution.
- the arrangement in which the plurality of semiconductor laser units 10 are symmetrical in the X and Y directions on the XY plane is, for example, a configuration in which the plurality of semiconductor laser units 10 are arranged in alignment in the X and Y directions. Conceivable. 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 units 10.
- FIG. 4 schematically shows a configuration in which a plurality of circular diffuser optical systems 13 and condensing optical systems 14 when viewed from the Z direction of the semiconductor laser unit 10 are arranged in alignment in the XY plane.
- 2 is a drawing shown in FIG.
- 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 in the X direction and the Y direction. It is a configuration example in the case of being performed.
- the plan view of the diffusing optical system 13 and the condensing optical system 14 viewed from the Z direction does not have to be circular.
- the plan view of the diffusion optical system 13 and the condensing optical system 14 viewed from the Z direction is a square
- the plurality of semiconductor laser units 10 are arranged in alignment in the X direction and the Y direction.
- 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 angular distribution.
- FIG. 5 is a drawing schematically showing a configuration in which the diffusion optical system 13 and the condensing optical system 14 when viewed from the Z direction of the semiconductor laser unit 10 are hexagonal in plan view.
- 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 at the center, and the semiconductor laser unit 10 is The semiconductor laser units 10 are arranged concentrically so as to surround them.
- the gap between the adjacent semiconductor laser units 10 can be made smaller than in the case where the plan view of the diffusion optical system 13 and the condensing optical system 14 viewed from the Z direction is circular, It is possible to minimize the area where the light beam emitted from each semiconductor laser unit 10 does not exist.
- the planar view when the diffusion optical system 13 and the condensing optical system 14 are viewed from the optical axis direction is formed of a polygon, so that the gap between the adjacent semiconductor laser units 10 can be reduced. It is possible to reduce the area where the light flux emitted from each semiconductor laser unit 10 does not exist, and it is possible to obtain light with a more uniform angular distribution.
- the diffusing optical system 13 and the condensing optical system 14 do not have to have the same shape. Therefore, in the plan view seen from the Z direction, the diffusion optical system 13 may be circular and the condensing optical system 14 may be hexagonal.
- the exposure light source device 1 that emits the light with the uniformed position distribution and angle distribution as described above can be used as a light source of the exposure device as follows.
- FIG. 6 is a drawing schematically showing the configuration of the exposure apparatus.
- the exposure apparatus 30 shown in FIG. 6 includes the exposure light source device 1 according to any one of the embodiments described above. Then, a projection optical system 31 and a mask 32 are provided at the subsequent stage of the integrator optical system 15, and a projection lens 33 is provided as necessary.
- a mask 32 is installed at a position projected by the projection optical system 31, and a photosensitive substrate 34, which is a target for printing a pattern image of the mask 32, is installed at a subsequent stage of the mask 32.
- the projection optical system 31 projects this light onto the photosensitive substrate 34 directly or via the projection lens 33 as a pattern image of the mask 32.
- the exposure apparatus 30 can perform exposure using light having a more uniform light intensity distribution than before, and suppress uneven exposure.
- FIG. 1 illustrates a case where the semiconductor laser light source 11 is a light source formed by casing a laser chip.
- the plurality of semiconductor laser light sources 11 may be composed of a laser array arranged in a predetermined direction.
- the optical arrangement of the exposure light source device 1 described above is merely an example, and the present invention is not limited to the illustrated configurations.
- a reflective optical system for changing the traveling direction of light may be appropriately interposed between a certain optical system and another optical system.
- the arrangement position and the number of the semiconductor laser units 10 are not limited to the illustrated configurations.
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Abstract
複数の半導体レーザ光源（１１）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（１）を提供する。 露光用光源装置（１）は、複数の半導体レーザ光源（１１）と、前記半導体レーザ光源（１１）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（１２）と、前記複数のコリメート光学系（１２）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（１３）と、前記拡散光学系（１３）から出射された光線束を集光する集光光学系（１４）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（１０）と、前記複数の半導体レーザユニット（１０）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（１５）とを備え、前記拡散光学系（１３）は、異なる前記半導体レーザ光源（１１）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（１４）の入射面上で重なり合う位置に配置されている。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
［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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
［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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
［別実施形態］
以下、別実施形態について説明する。
以下、別実施形態について説明する。
〈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。
〈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。
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
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
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。 - 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。
- 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。
- 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。
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