Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6471900B2 - Light source device, exposure device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6471900B2 - Light source device, exposure device - Google Patents

Light source device, exposure device Download PDF

Info

Publication number
JP6471900B2
JP6471900B2 JP2015065345A JP2015065345A JP6471900B2 JP 6471900 B2 JP6471900 B2 JP 6471900B2 JP 2015065345 A JP2015065345 A JP 2015065345A JP 2015065345 A JP2015065345 A JP 2015065345A JP 6471900 B2 JP6471900 B2 JP 6471900B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
led elements
optical system
incident
incident surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015065345A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016184126A (en
Inventor
松島 竹夫
竹夫 松島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ushio Denki KK
Original Assignee
Ushio Denki KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ushio Denki KK filed Critical Ushio Denki KK
Priority to JP2015065345A priority Critical patent/JP6471900B2/en
Publication of JP2016184126A publication Critical patent/JP2016184126A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6471900B2 publication Critical patent/JP6471900B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

本発明は、光源装置に関し、特に、複数のLED素子を備えた光源装置に関する。また、本発明は、このような光源装置を含む露光装置に関する。   The present invention relates to a light source device, and more particularly, to a light source device including a plurality of LED elements. The present invention also relates to an exposure apparatus including such a light source device.

従来、光を用いた微細加工に露光装置が利用されている。近年では、露光技術は種々の分野で展開されており、微細加工の中でも比較的大きなパターンの作製や三次元的な微細加工に利用されている。より具体的には、例えばLEDの電極パターンの作製や、加速度センサーに代表されるMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)の製造工程などに露光技術が利用されている。   Conventionally, an exposure apparatus has been used for fine processing using light. In recent years, exposure techniques have been developed in various fields, and are used for producing relatively large patterns and for three-dimensional fine processing among fine processing. More specifically, for example, an exposure technique is used for manufacturing an electrode pattern of an LED, a manufacturing process of MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) represented by an acceleration sensor, and the like.

これらの露光技術において、光源としては、以前から輝度の高い放電ランプが用いられていた。しかし、近年の固体光源技術の進歩に伴い、複数のLED素子が配置されたものを光源として利用することが検討されている。このような技術として、例えば特許文献1には、複数のLED素子からなるユニットを光源とし、この光源とマスクの間にフライアイレンズが配置された露光装置が開示されている。   In these exposure techniques, a discharge lamp with high brightness has been used as a light source for a long time. However, with recent progress in solid-state light source technology, it has been studied to use a light source having a plurality of LED elements arranged therein. As such a technique, for example, Patent Document 1 discloses an exposure apparatus in which a unit composed of a plurality of LED elements is used as a light source, and a fly-eye lens is disposed between the light source and a mask.

特開2004−335953号公報JP 2004-335953 A

LED素子は、露光用の光源としては一チップ当たりの放射光束が少ない。このため、露光用の光源装置として使用するためには、複数のLED素子からの射出光をできる限り集める必要がある。このためには、光源として配置されるLED素子の個数を増やす必要がある。   The LED element has a small amount of radiated light flux per chip as a light source for exposure. For this reason, in order to use as a light source device for exposure, it is necessary to collect the emitted light from a plurality of LED elements as much as possible. For this purpose, it is necessary to increase the number of LED elements arranged as light sources.

上記特許文献1に開示された光源装置の構成を、図14を参照して説明する。図14(a)は、この光源装置の一部分を模式的に示した図面である。図14(a)に示すように、この光源装置は、複数のLED素子(101,102,…)を含む光源100、コリメートレンズ103、及びフライアイレンズ104を含んで構成される。図14(b)は、図14(a)の一部拡大図である。   The configuration of the light source device disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. FIG. 14A is a diagram schematically showing a part of the light source device. As shown in FIG. 14A, the light source device includes a light source 100 including a plurality of LED elements (101, 102,...), A collimating lens 103, and a fly-eye lens 104. FIG. 14B is a partially enlarged view of FIG.

LED素子101は光軸の中心に位置しており、LED素子102は光源100の周縁部に位置している。図14に示される光線L1は、LED素子101からの放射光のうち、フライアイレンズ104に含まれる一つのレンズ110の入射面121に入射される光である。同様に、光線L2は、LED素子102からの放射光のうち、フライアイレンズ104に含まれる一つのレンズ110の入射面121に入射される光である。   The LED element 101 is located at the center of the optical axis, and the LED element 102 is located at the peripheral edge of the light source 100. A light ray L <b> 1 shown in FIG. 14 is light incident on the incident surface 121 of one lens 110 included in the fly-eye lens 104 out of the radiated light from the LED element 101. Similarly, the light ray L <b> 2 is light that is incident on the incident surface 121 of one lens 110 included in the fly-eye lens 104 among the light emitted from the LED element 102.

光軸の中心に位置するLED素子101から射出される光線L1は、レンズ110に対して、光軸に平行に入射される。一方、光軸から離れた位置に配置されたLED素子102から射出される光線L2は、レンズ110に対して、光軸に対して角度を有して入射される。これらの光は、レンズ110の射出面122でそれぞれ結像する(IM101,IM102)。図14(c)は、レンズ110の射出面122に結像された状態を模式的に示す図面である。   A light beam L1 emitted from the LED element 101 located at the center of the optical axis is incident on the lens 110 parallel to the optical axis. On the other hand, the light beam L2 emitted from the LED element 102 disposed at a position away from the optical axis is incident on the lens 110 at an angle with respect to the optical axis. These lights are respectively imaged on the exit surface 122 of the lens 110 (IM101, IM102). FIG. 14C is a drawing schematically showing a state where an image is formed on the exit surface 122 of the lens 110.

射出面122から射出される光が後段の光学系(不図示)に入射されることで、この光が利用される。つまり、射出面122は二次光源となる。この二次光源の輝度は、個々のLED素子(101,102,…)の輝度に、LED像(IM101,IM102,…)の総面積を乗じ、射出面122の面積で除した値となる。すなわち、二次光源として機能する射出面122の輝度をできるだけ高くするためには、LED像の総面積と射出面122の面積をなるべく一致させる必要がある。このためには、LED素子(101,102,…)をなるべく隙間なく並べることが必要である。   Light emitted from the emission surface 122 is incident on a subsequent optical system (not shown), and this light is used. That is, the emission surface 122 serves as a secondary light source. The luminance of the secondary light source is a value obtained by multiplying the luminance of the individual LED elements (101, 102,...) By the total area of the LED images (IM101, IM102,...) And dividing by the area of the exit surface 122. That is, in order to make the luminance of the emission surface 122 functioning as a secondary light source as high as possible, the total area of the LED image and the area of the emission surface 122 should be matched as much as possible. For this purpose, it is necessary to arrange the LED elements (101, 102,...) As closely as possible.

しかし、図14に示すように、複数のLED素子(101,102,…)を配置して光源100を構成する場合、各LED素子(101,102,…)に電流を供給するための信号線やスイッチング素子などの周辺回路が必要となる。このため、現実的には、LED素子(101,102,…)を隙間なく並べることができない。この結果、従来の構成によれば、二次光源(図14の構成であればフライアイレンズ104の射出面)の輝度が低下してしまう。   However, as shown in FIG. 14, when the light source 100 is configured by arranging a plurality of LED elements (101, 102,...), Signal lines for supplying current to the LED elements (101, 102,...). And peripheral circuits such as switching elements are required. Therefore, practically, the LED elements (101, 102,...) Cannot be arranged without a gap. As a result, according to the conventional configuration, the luminance of the secondary light source (the emission surface of the fly-eye lens 104 in the configuration of FIG. 14) is lowered.

このような課題に鑑み、本発明は、複数のLED素子を含み、輝度の低下を抑制した光源装置を実現することを目的とする。また、本発明は、このような光源装置を含む露光装置を実現することを目的とする。   In view of such a problem, an object of the present invention is to realize a light source device that includes a plurality of LED elements and suppresses a decrease in luminance. Another object of the present invention is to realize an exposure apparatus including such a light source device.

本発明に係る光源装置は、
複数のLED素子と、
前記複数のLED素子から射出された光をそれぞれコリメートする複数のコリメートレンズを含む第一光学系と、
前記第一光学系から射出された光を集光する第二光学系と、
入射面が前記第二光学系の焦点位置に配置された導光部材とを備え、
前記導光部材は、前記入射面から入射された光を、内側面で反射を繰り返させながら射出面へと導く光学部材であることを特徴とする。
The light source device according to the present invention includes:
A plurality of LED elements;
A first optical system including a plurality of collimating lenses for collimating light emitted from the plurality of LED elements,
A second optical system that collects light emitted from the first optical system;
A light guide member having an incident surface disposed at a focal position of the second optical system;
The light guide member is an optical member that guides light incident from the incident surface to the exit surface while repeating reflection on the inner surface.

前述したように、一つのLED素子から射出される光は、ランプに比べて輝度が小さい。このため、例えば露光装置など、多くの光を必要とする用途の光源に利用されることを想定した場合には、なるべく輝度を落とすことなく、多くのLED素子の光を集めることが重要となる。   As described above, the light emitted from one LED element has a lower luminance than the lamp. For this reason, when it is assumed that the light source is used for a light source that requires a lot of light, such as an exposure apparatus, it is important to collect the light from many LED elements without reducing the luminance as much as possible. .

ところで、LED素子は、電源供給のための配線パターンが不可欠であるため、「発明が解決しようとする課題」の項で上述したように、LED素子自体を完全に密接して配置することができない。つまり、複数のLED素子を配置するに際しては、隣接するLED素子同士に一定の間隔を空けざるを得ない。この間隔を形成する領域は、光を射出しない領域(非発光領域)を構成する。このため、単に複数のLED素子を配置し、各LED素子からの射出光を集光したとしても、非発光領域が不可避的に生じてしまう。よって、複数のLED素子から射出された光を単に集光しただけでは、照射面での輝度の低下を招いてしまう。   By the way, since it is indispensable for the LED element to have a wiring pattern for supplying power, the LED element itself cannot be placed in close contact as described above in the section “Problems to be Solved by the Invention”. . That is, when arranging a plurality of LED elements, it is necessary to leave a certain distance between adjacent LED elements. The region forming this interval constitutes a region that does not emit light (non-light emitting region). For this reason, even if a plurality of LED elements are simply arranged and the emitted light from each LED element is condensed, a non-light emitting region is inevitably generated. Therefore, simply condensing the light emitted from the plurality of LED elements causes a decrease in luminance on the irradiated surface.

上記構成によれば、複数のLED素子から射出された光を、第一光学系においてコリメートした後に、集光している。これにより、第一光学系から射出された光は、LED素子から射出された直後の時点に比べて、輝度を維持したまま、光軸に直交する平面上において面積の広い光束を構成する。これにより、各LED素子から射出された光束同士の間隔を狭めることができ、非発光領域の少ない光源が構成される。これにより、従来よりも輝度の高い光源装置が実現される。   According to the above configuration, the light emitted from the plurality of LED elements is condensed after being collimated in the first optical system. Thereby, the light emitted from the first optical system forms a light beam having a large area on a plane orthogonal to the optical axis while maintaining the luminance as compared with the time immediately after being emitted from the LED element. Thereby, the space | interval of the light beams inject | emitted from each LED element can be narrowed, and the light source with few non-light-emitting areas is comprised. As a result, a light source device having higher brightness than the conventional one is realized.

更に、上記の構成によれば、照射面における照度分布を均一化できるという第二の効果も実現される。この点につき説明する。図1Aは、LED素子を上面から見たときの模式図である。図1Aに示すLED素子40は、光取り出し部41、電極部42、及び素子被覆部43を備えている。光取り出し部41は通常半導体層で構成されており、発光領域に該当する。電極部42は光を透過しない導電性材料で構成されており、この部分が非発光領域に該当する。   Furthermore, according to said structure, the 2nd effect that the illumination intensity distribution in an irradiation surface can be equalized is also implement | achieved. This point will be described. FIG. 1A is a schematic view of the LED element as viewed from above. The LED element 40 shown in FIG. 1A includes a light extraction part 41, an electrode part 42, and an element covering part 43. The light extraction portion 41 is usually composed of a semiconductor layer and corresponds to a light emitting region. The electrode portion 42 is made of a conductive material that does not transmit light, and this portion corresponds to a non-light emitting region.

図1Bは、図1Aに示す形状を有するLED素子を複数備えた場合において、各LED素子からの射出光を、第一光学系及び第二光学系を介して所定の入射面上に集光させたときの、当該入射面上における像の写真である。図1Bの写真において、一部分の領域に暗い部分の存在が確認されるが、図1Aの図面と照らし合わせると、この暗い部分が電極部42の位置に対応していることが分かる。   FIG. 1B shows a case where a plurality of LED elements having the shape shown in FIG. 1A are provided, and the light emitted from each LED element is condensed on a predetermined incident surface via the first optical system and the second optical system. It is the photograph of the image on the said entrance plane when. In the photograph of FIG. 1B, the presence of a dark part is confirmed in a partial region, but it can be seen that this dark part corresponds to the position of the electrode part 42 when compared with the drawing of FIG. 1A.

つまり、図1Bに示されるような照度分布を有した光を、露光用の光として例えばワークに照射した場合、ワーク面に露光ムラが生じる可能性がある。   That is, when light having an illuminance distribution as shown in FIG. 1B is irradiated onto the work as light for exposure, for example, exposure unevenness may occur on the work surface.

そこで、上記の構成においては、第二光学系で集光された光を、導光部材の入射面に入射させている。この導光部材は、入射面から入射された光を、内側面で反射を繰り返させながら射出面へと導く光学部材である。これにより、導光部材内において入射された光がそれぞれ反射を繰り返すことで色々な角度成分及び位置成分の光が混ざり合うため、導光部材の射出面上においては、入射面よりも照度が均一化される。   Therefore, in the above configuration, the light condensed by the second optical system is made incident on the incident surface of the light guide member. The light guide member is an optical member that guides light incident from the incident surface to the exit surface while repeating reflection on the inner surface. As a result, the light incident in the light guide member is repeatedly reflected to mix light of various angle components and position components, so that the illuminance is more uniform on the exit surface of the light guide member than the incident surface. It becomes.

つまり、上記の構成によれば、光源部にLED素子を用いた場合においても、高い輝度を実現すると共に、更に照度バラツキを抑制することができる。よって、高輝度の光が要求される、露光用の光源として利用することができる。また、この構成によれば、照度の均一化も図られるため、露光ムラを抑制することもできる。なお、この導光部材は、例えばロッドインテグレータで構成されることができる。   That is, according to said structure, even when an LED element is used for a light source part, while achieving high brightness | luminance, the illumination intensity variation can be suppressed further. Therefore, it can be used as a light source for exposure that requires high-luminance light. Further, according to this configuration, the illuminance can be made uniform, so that exposure unevenness can be suppressed. In addition, this light guide member can be comprised with a rod integrator, for example.

前記複数のLED素子は、所定の第一平面上に配置されており、
前記コリメートレンズは、対応する前記LED素子からの射出光が入射される入射面の面積が、前記LED素子の発光面の面積よりも大きくなるように構成され、
前記第一平面に直交する方向に前記第一光学系を見たときに、隣接する複数の前記コリメートレンズの外縁同士の間隔が、前記コリメートレンズの外径よりも狭いものとしても構わない。
The plurality of LED elements are arranged on a predetermined first plane,
The collimating lens is configured such that an area of an incident surface on which light emitted from the corresponding LED element is incident is larger than an area of a light emitting surface of the LED element,
When the first optical system is viewed in a direction orthogonal to the first plane, the interval between the outer edges of the plurality of adjacent collimating lenses may be smaller than the outer diameter of the collimating lens.

このようにLED素子及びコリメートレンズが配置されることで、複数のLED素子からの射出光をできるだけ多く集光してロッドインテグレータの入射面に導くことができる。これにより、高い輝度の光源が実現される。   By arranging the LED element and the collimating lens in this way, it is possible to collect as much light as possible from the plurality of LED elements and guide it to the incident surface of the rod integrator. Thereby, a light source with high luminance is realized.

このようにLED素子を配置するための具体的な方法としては、最も外縁に位置する複数のLED素子が正六角形状や正方形状を構成するように各LED素子を整列して配置する方法が想定される。   As a specific method for arranging the LED elements in this way, a method is assumed in which the LED elements are aligned and arranged so that a plurality of LED elements located at the outermost edge form a regular hexagonal shape or a square shape. Is done.

前記導光部材の入射面は、多角形状で構成されており、
前記第一平面を前記導光部材の入射面に平行になるように移動させたときに、移動後の前記第一平面である第二平面上において並べられている前記LED素子の数が最も少ない方向を第一方向とすると、前記第二平面上において前記第一方向に直交する第二方向の少なくとも一つが、前記導光部材の入射面上において当該入射面を構成する辺に対して直交する第三方向に平行でないように、前記複数のLED素子が配置されているものとしても構わない。
The incident surface of the light guide member is configured in a polygonal shape,
When the first plane is moved so as to be parallel to the incident surface of the light guide member, the number of the LED elements arranged on the second plane which is the first plane after the movement is the smallest. When the direction is the first direction, at least one of the second directions orthogonal to the first direction on the second plane is orthogonal to the sides constituting the incident surface on the incident surface of the light guide member. The plurality of LED elements may be arranged so as not to be parallel to the third direction.

このような構成を採用することで、導光部材の入射面に対して入射される光の角度成分の種類を増やすことができ、導光部材の射出面上における照度バラツキを更に低減させる効果が得られる。この理由については、「発明を実施するための形態」の項で後述される。   By adopting such a configuration, the types of angle components of light incident on the incident surface of the light guide member can be increased, and the effect of further reducing illuminance variation on the exit surface of the light guide member can be achieved. can get. The reason for this will be described later in the section “DETAILED DESCRIPTION”.

上記構成において、全ての前記第二方向が、前記第三方向に平行でないように、前記複数のLED素子が配置されているものとしても構わない。このような構成とした場合、導光部材の射出面上における照度バラツキを低減させる効果を更に高めることができる。   In the above configuration, the plurality of LED elements may be arranged so that all the second directions are not parallel to the third direction. When it is set as such a structure, the effect of reducing the illuminance variation on the emission surface of the light guide member can be further enhanced.

前記LED素子の外縁、及び前記導光部材の入射面は、いずれも四角形の形状を有し、
前記第二平面上において前記LED素子の外縁が構成する四角形の2辺が、前記導光部材の入射面が構成する四角形の2辺に平行であるものとしても構わない。
Both the outer edge of the LED element and the incident surface of the light guide member have a rectangular shape,
On the second plane, the two sides of the square formed by the outer edge of the LED element may be parallel to the two sides of the square formed by the incident surface of the light guide member.

上記構成によれば、各LED素子の発光領域から射出される光を漏れ無く導光部材の入射面に導くことができる。   According to the said structure, the light inject | emitted from the light emission area | region of each LED element can be guide | induced to the entrance plane of a light guide member without leaking.

なお、上記の構成において、各LED素子は、それぞれ同一の形状を有するものとしても構わない。   In the above configuration, each LED element may have the same shape.

本発明によれば、複数のLED素子を備える構成において、輝度の低下を抑制した光源装置が実現される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the structure provided with a some LED element, the light source device which suppressed the fall of the brightness | luminance is implement | achieved.

LED素子を上面から見たときの模式図である。It is a schematic diagram when an LED element is seen from the upper surface. 図1Aに示すLED素子から射出された光を、コリメートした後に集光させた面上における像の写真である。It is the photograph of the image on the surface which condensed the light inject | emitted from the LED element shown to FIG. 1A, after collimating. 第一実施形態の光源装置の光学系を模式的に示す図面である。It is drawing which shows typically the optical system of the light source device of 1st embodiment. 第一実施形態の光源装置において、第一光学系と第二光学系の間から、Z方向に光源部側を見たときの様子を模式的に示す図面である。It is drawing which shows typically a mode when the light source part side is seen to a Z direction from between the 1st optical system and the 2nd optical system in the light source device of 1st embodiment. LED素子の配置間隔が広い場合において、第一光学系と第二光学系の間から、Z方向に光源部側を見たときの様子を模式的に示す図面である。It is drawing which shows typically a mode when the light source part side is seen to a Z direction from between the 1st optical system and the 2nd optical system, when the arrangement | positioning space | interval of an LED element is wide. 図4の態様でLED素子が配置された場合における光源装置の光学系を模式的に示す図面である。It is drawing which shows typically the optical system of the light source device in case the LED element is arrange | positioned in the aspect of FIG. 第一実施形態の光源装置において、第一光学系と第二光学系の間から、Z方向に光源部側を見たときの様子を模式的に示す別の図面である。In the light source device of 1st embodiment, it is another drawing which shows typically a mode when the light source part side is seen to a Z direction from between a 1st optical system and a 2nd optical system. 第二実施形態の光源装置において、第一光学系と第二光学系の間から、Z方向に光源部側を見たときの様子を模式的に示す図面である。In the light source device of 2nd embodiment, it is drawing which shows typically a mode when the light source part side is seen to a Z direction from between 1st optical systems and 2nd optical systems. LED素子を図3に示す態様で配置した場合において、各LED素子の中央位置から射出された光の光路を模式的に示す図面である。FIG. 4 is a drawing schematically showing an optical path of light emitted from the center position of each LED element when LED elements are arranged in the manner shown in FIG. 3. LED素子を図3に示す態様で配置した場合において、各LED素子の中央位置から射出された光の光路を模式的に示す図面である。FIG. 4 is a drawing schematically showing an optical path of light emitted from the center position of each LED element when LED elements are arranged in the manner shown in FIG. 3. LED素子を図7に示す態様で配置した場合において、各LED素子の中央位置から射出された光の光路を模式的に示す図面である。8 is a drawing schematically showing an optical path of light emitted from the center position of each LED element when the LED elements are arranged in the mode shown in FIG. 7. LED素子を図7に示す態様で配置した場合において、各LED素子の中央位置から射出された光の光路を模式的に示す図面である。8 is a drawing schematically showing an optical path of light emitted from the center position of each LED element when the LED elements are arranged in the mode shown in FIG. 7. LED素子を図3に示す態様で配置した場合におけるロッドインテグレータの後段の光学系に照射される光の照度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the illumination intensity distribution of the light irradiated to the optical system of the back | latter stage of a rod integrator at the time of arrange | positioning an LED element in the aspect shown in FIG. LED素子を図7に示す態様で配置した場合におけるロッドインテグレータの後段の光学系に照射される光の照度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the illumination intensity distribution of the light irradiated to the optical system of the back | latter stage of a rod integrator at the time of arrange | positioning an LED element in the aspect shown in FIG. 第三実施形態の光源装置において、第一光学系と第二光学系の間から、Z方向に光源部側を見たときの様子を模式的に示す図面である。In the light source device of 3rd embodiment, it is drawing which shows typically a mode when the light source part side is seen to a Z direction from between 1st optical systems and 2nd optical systems. LED素子を図7に示す態様で配置した場合におけるロッドインテグレータの入射面上における光の像を模式的に示す図面である。It is drawing which shows typically the image of the light on the entrance plane of a rod integrator at the time of arrange | positioning an LED element in the aspect shown in FIG. LED素子を図11に示す態様で配置した場合におけるロッドインテグレータの入射面上における光の像を模式的に示す図面である。It is drawing which shows typically the image of the light on the entrance plane of a rod integrator at the time of arrange | positioning an LED element in the aspect shown in FIG. 露光装置の構成を模式的に示す図面である。It is drawing which shows the structure of an exposure apparatus typically. 従来の光源装置の構成の一部分を模式的に示す図面である。It is drawing which shows typically a part of structure of the conventional light source device.

以下、本発明の光源装置及び露光装置につき、図面を参照して説明する。なお、各図における寸法比は、実際の寸法比と必ずしも一致していない。   The light source device and exposure apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the dimension ratio in each figure does not necessarily correspond with an actual dimension ratio.

[第一実施形態]
図2は、第一実施形態の光源装置の光学系を模式的に示す図面である。光源装置1は、光源部2と、第一光学系5と、第二光学系7と、ロッドインテグレータ9を備える。
[First embodiment]
FIG. 2 is a drawing schematically showing an optical system of the light source device of the first embodiment. The light source device 1 includes a light source unit 2, a first optical system 5, a second optical system 7, and a rod integrator 9.

光源部2は、複数のLED素子3を含む。複数のLED素子3は、それぞれ、例えば図1Aに示したような構造を有している。各LED素子3は、所定の平面上に配置されている。   The light source unit 2 includes a plurality of LED elements 3. Each of the plurality of LED elements 3 has a structure as shown in FIG. 1A, for example. Each LED element 3 is arranged on a predetermined plane.

第一光学系5は、複数のLED素子3から射出された光をそれぞれコリメートする光学系であり、各LED素子3に対応して複数のコリメートレンズ6が配置されて構成されている。   The first optical system 5 is an optical system that collimates the light emitted from the plurality of LED elements 3, and is configured by arranging a plurality of collimating lenses 6 corresponding to the LED elements 3.

第二光学系7は、第一光学系5から射出された光を、第二光学系7の焦点7fに集光する光学系である。   The second optical system 7 is an optical system that condenses the light emitted from the first optical system 5 at the focal point 7 f of the second optical system 7.

ロッドインテグレータ9は、その入射面9aが、第二光学系7の焦点7f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11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2における光軸11とは、ロッドインテグレータ9の入射面9aに対して直交する軸としている。   The rod integrator 9 is arranged such that the incident surface 9a is positioned at the focal point 7f of the second optical system 7. However, in this specification, “arranged at the focal position” means that the lens is moved by a distance of ± 10% in a direction parallel to the optical axis 11 with respect to the focal distance, in addition to the case where it completely coincides with the focal position. It is assumed that the concept includes a position. Note that the optical axis 11 in FIG. 2 is an axis orthogonal to the incident surface 9 a of the rod integrator 9.

ロッドインテグレータ9は、入射面9aに入射された光を、側面で全反射を繰り返させながら射出面9bへと導くことで、射出面9bにおける光の照度分布を均一化する機能を有する導光部材(光ガイド)の一例である。このような導光部材は、例えば、ガラスや樹脂などの光透過性の材料からなる柱状部材、内面が反射鏡で構成された中空部材等で構成される。後者の構成のものは、特にライトトンネルと称されることがある。なお、導光部材は、その内部において、光軸に平行な方向に複数の光路が分割されて構成されていても構わない。   The rod integrator 9 has a function of uniformizing the illuminance distribution of light on the exit surface 9b by guiding the light incident on the entrance surface 9a to the exit surface 9b while repeating total reflection on the side surface. It is an example of (light guide). Such a light guide member includes, for example, a columnar member made of a light-transmitting material such as glass or resin, a hollow member whose inner surface is formed of a reflecting mirror, and the like. The latter configuration is sometimes called a light tunnel. In addition, the light guide member may be configured by dividing a plurality of optical paths in a direction parallel to the optical axis.

なお、以下では、光軸11に平行な方向をZ方向とし、このZ方向に直交する平面をXY平面として説明する。   In the following description, a direction parallel to the optical axis 11 is defined as a Z direction, and a plane orthogonal to the Z direction is described as an XY plane.

図3は、第一光学系5と第二光学系7の間から、Z方向(光軸11方向)に光源部2側を見たときの様子を模式的に示す図面である。図3に示されるように、複数のLED素子3は、所定の平面(ここではXY平面)上に規則的に配置されており、各LED素子3に対してZ方向に対向する位置にコリメートレンズ6が配置されている。図3の例では、外縁部を構成する各LED素子3が正六角形を構成し、且つ、各LED素子3がX方向及びY方向に整列して配置されている。なお、図3において、各LED素子3につき、説明の便宜上、それぞれ符号51〜69を付している。この符号を参照して説明すれば、外縁部を構成する各LED素子(51,52,53,57,62,66,69,68,67,63,58,54)が正六角形を構成している。   FIG. 3 is a drawing schematically showing a state when the light source unit 2 side is viewed in the Z direction (the optical axis 11 direction) from between the first optical system 5 and the second optical system 7. As shown in FIG. 3, the plurality of LED elements 3 are regularly arranged on a predetermined plane (here, the XY plane), and collimating lenses are arranged at positions facing each LED element 3 in the Z direction. 6 is arranged. In the example of FIG. 3, each LED element 3 which comprises an outer edge part comprises a regular hexagon, and each LED element 3 is arranged in the X direction and the Y direction. In addition, in FIG. 3, the code | symbol 51-69 is attached | subjected about each LED element 3, for convenience of explanation, respectively. If it demonstrates with reference to this code | symbol, each LED element (51,52,53,57,62,66,69,68,67,63,58,54) which comprises an outer edge part comprises a regular hexagon. Yes.

図2において、模式的に光線を図示しているように、各LED素子3の中心から射出された光が、コリメートレンズ6の射出面の周囲まで拡がった後、平行光に変換される。すなわち、コリメートレンズ6の射出面上での輝度は、各LED素子3上における輝度に等しい。このため、隣接するコリメートレンズ6間に隙間が生じていると、コリメートレンズ6群(すなわち、第一光学系5)の射出面側によって構成される二次光源の輝度値が、この隙間の分だけ低下する。よって、各LED素子3の輝度をできるだけ維持させるためには、隣接するコリメートレンズ6をなるべく密着させるのが好ましい。かかる観点から、本実施形態では、各コリメートレンズ6を正六角形状に密接配置している。コリメートレンズ6は、入射面6aの面積が、対応するLED素子3の発光面の面積よりも大きくなるように構成されている。   In FIG. 2, the light emitted from the center of each LED element 3 spreads to the periphery of the exit surface of the collimating lens 6 and then converted into parallel light, as schematically illustrated with light rays. That is, the luminance on the exit surface of the collimating lens 6 is equal to the luminance on each LED element 3. For this reason, if a gap is generated between the adjacent collimating lenses 6, the luminance value of the secondary light source constituted by the exit surface side of the collimating lens 6 group (that is, the first optical system 5) is the amount of the gap. Only drops. Therefore, in order to maintain the luminance of each LED element 3 as much as possible, it is preferable to make the adjacent collimating lenses 6 as close as possible. From this point of view, in this embodiment, the collimating lenses 6 are closely arranged in a regular hexagonal shape. The collimating lens 6 is configured such that the area of the incident surface 6 a is larger than the area of the light emitting surface of the corresponding LED element 3.

複数のLED素子3が、図3に示すような態様で配置されることで、限られた領域内に多くのLED素子3を密集させることができる。これにより、多くのLED素子3からの射出光を第二光学系7によって集光させることができる。図2に示すように、例えば、あるLED素子3からの射出光が第二光学系7を経て形成する光束20aと、別のLED素子3からの射出光が第二光学系7を経て形成する光束20bとの間隔dを極力短くすることができる。つまり、ロッドインテグレータ9の入射面9aに入射される光を密にすることができる。   By arranging the plurality of LED elements 3 in a manner as shown in FIG. 3, many LED elements 3 can be densely packed in a limited area. Thereby, the emitted light from many LED elements 3 can be condensed by the second optical system 7. As shown in FIG. 2, for example, a light beam 20 a formed by light emitted from a certain LED element 3 through the second optical system 7 and light emitted from another LED element 3 formed through the second optical system 7. The distance d from the light beam 20b can be shortened as much as possible. That is, the light incident on the incident surface 9a of the rod integrator 9 can be made dense.

図1Aを参照して上述したように、LED素子3は電極部42を有しており、図示されていないが、この電極部42に対して電源を供給するための配線が別途必要となる。このように、LED素子3を配置するに際しては、配線を取り回すための領域を確保することが不可避であるため、隣接するLED素子3同士の間には間隔21(図3参照)を空けざるを得ないという事情がある。   As described above with reference to FIG. 1A, the LED element 3 has the electrode portion 42, and although not shown, a wiring for supplying power to the electrode portion 42 is separately required. As described above, when the LED elements 3 are arranged, it is inevitable to secure an area for routing the wiring. Therefore, a space 21 (see FIG. 3) is not provided between the adjacent LED elements 3. There is a circumstance that does not get.

例えば、図4に示すように、LED素子3の間隔21を広くして配置した場合を考える。図4は、LED素子3’及びこれに対応するコリメートレンズ6’を配置することができる余裕が存在する態様で配置されている場合を例示したものである。このようにLED素子3を配置した場合、図5に示すように、あるLED素子3からの射出光が第二光学系7を経て形成する光束20aと、別のLED素子3からの射出光が第二光学系7を形成する光束20bとに距離dが広がる。この場合、前述したように、図2の構成と比較して、第一光学系5の射出側における輝度値が低下する。また、ロッドインテグレータ9は、入射側の端面9aに入射された光の角度成分を保持したまま光を進行させるため、射出側の端面9b側において照度分布が生じてしまう。   For example, as shown in FIG. 4, consider a case where the LED elements 3 are arranged with a wide interval 21. FIG. 4 illustrates a case where the LED element 3 ′ and the collimating lens 6 ′ corresponding to the LED element 3 ′ are arranged in such a manner that there is a margin that can be arranged. When the LED element 3 is arranged in this way, as shown in FIG. 5, a light beam 20 a formed by light emitted from a certain LED element 3 through the second optical system 7 and light emitted from another LED element 3 are emitted. The distance d extends to the light beam 20b forming the second optical system 7. In this case, as described above, the luminance value on the emission side of the first optical system 5 is reduced as compared with the configuration of FIG. Moreover, since the rod integrator 9 advances the light while maintaining the angle component of the light incident on the incident-side end surface 9a, an illuminance distribution is generated on the exit-side end surface 9b side.

上述したように、ロッドインテグレータ9は、内側面で光を全反射させることにより、入射面9aで入射された光の進行する角度を保持しつつ、長手方向(ここではZ方向)に沿って光を伝搬するように構成されている。すなわち、ロッドインテグレータ9は、入射面9aで入射された光の角度を保持しながら、射出面9bでの照度分布を均一化する機能がある。このため、図4及び図5の構成であっても、ロッドインテグレータ9の射出面9b上では、入射面9a上よりは照度分布が均一化されている。しかし、図4及び図5の構成では、ロッドインテグレータ9の入射面9a上に入射される光の角度成分に抜けがあるため、射出面9bでの照度分布の均一化に不利に働く。これらを均一にするためにはロッドインテグレータ9内における反射回数を多く確保する必要がある。この結果、ロッドインテグレータ9の長さを長くしなければならない。   As described above, the rod integrator 9 reflects the light along the longitudinal direction (here, the Z direction) while maintaining the angle at which the light incident on the incident surface 9a travels by totally reflecting the light on the inner surface. Is configured to propagate. That is, the rod integrator 9 has a function of uniforming the illuminance distribution on the exit surface 9b while maintaining the angle of the light incident on the entrance surface 9a. Therefore, even in the configurations of FIGS. 4 and 5, the illuminance distribution is made more uniform on the exit surface 9 b of the rod integrator 9 than on the entrance surface 9 a. However, in the configuration shown in FIGS. 4 and 5, the angular component of the light incident on the incident surface 9 a of the rod integrator 9 is missing, which disadvantageously works to make the illuminance distribution uniform on the exit surface 9 b. In order to make these uniform, it is necessary to ensure a large number of reflections in the rod integrator 9. As a result, the length of the rod integrator 9 must be increased.

しかし、図3に示すようにLED素子3を配置した場合には、各LED素子3の間隔21が狭くされているため、図2に示すように、各LED素子3から射出された光束の間隔dを極力狭くすることができる。これにより、角度成分に抜けのない光をロッドインテグレータ9の入射面9aに集光させることができ、ロッドインテグレータの射出面9bにおける光の照度分布が更に均一化される。   However, when the LED elements 3 are arranged as shown in FIG. 3, the interval 21 between the LED elements 3 is narrowed, so that the interval between the light beams emitted from the LED elements 3 as shown in FIG. 2. d can be made as narrow as possible. As a result, light having no missing angle component can be condensed on the incident surface 9a of the rod integrator 9, and the illuminance distribution of the light on the exit surface 9b of the rod integrator can be made more uniform.

なお、図3を参照して上述したLED素子3の配置方法は、あくまで一例であり、配置方法は適宜選択される。例えば、図6に示すように、外縁部を構成する各LED素子3がほぼ正方形を構成し、且つ、各LED素子3がX方向及びY方向に整列して配置されているものとすることができる。図6の態様においても、各LED素子3及び各コリメートレンズ6を密に配置させることができる。LED素子3をこのように配置した場合においても、図3の場合と同様に、角度成分に抜けが少ない光をロッドインテグレータ9の入射面9aに集光させることができる。   The arrangement method of the LED elements 3 described above with reference to FIG. 3 is merely an example, and the arrangement method is appropriately selected. For example, as shown in FIG. 6, it is assumed that each LED element 3 constituting the outer edge portion has a substantially square shape, and each LED element 3 is arranged in alignment in the X direction and the Y direction. it can. Also in the embodiment of FIG. 6, the LED elements 3 and the collimating lenses 6 can be arranged densely. Even in the case where the LED element 3 is arranged in this way, light with a small missing angle component can be condensed on the incident surface 9a of the rod integrator 9 as in the case of FIG.

[第二実施形態]
第二実施形態の光源装置について説明する。第二実施形態は、第一実施形態と比較して、各LED素子3の配置方法が異なる。
[Second Embodiment]
The light source device of the second embodiment will be described. 2nd embodiment differs in the arrangement | positioning method of each LED element 3 compared with 1st embodiment.

図7は、第二実施形態におけるLED素子3の配置方法につき、図3にならって図示したものである。図7に示すLED素子3は、複数のLED素子3が、X方向及びY方向にいずれも非平行な、方向c1及びc2に整列して配置されている。このように配置されることで、図3の態様でLED素子3が配置される場合よりも、更にロッドインテグレータ9の射出面9b上における照度分布が均一化される点につき、以下説明する。   FIG. 7 shows the arrangement method of the LED elements 3 in the second embodiment, following FIG. In the LED element 3 shown in FIG. 7, a plurality of LED elements 3 are arranged in alignment in directions c1 and c2, both non-parallel to the X direction and the Y direction. The fact that the illuminance distribution on the exit surface 9b of the rod integrator 9 is made more uniform than in the case where the LED elements 3 are arranged in the manner shown in FIG.

図8A及び図8Bは、LED素子3が図3に示す態様で配置された場合において、各LED素子3の中央位置からZ方向に射出された光が第二光学系7に入射された後、ロッドインテグレータ9に入射されるまでの光路を模式的に示している。この光路は、第二光学系7からロッドインテグレータ9までの間において、各LED素子3から射出された光が示す光軸に対応する。なお、図8Aは、光学系をX方向に見たときの模式的な図面であり、図8Bは、光学系をY方向に見たときの模式的な図面である。   8A and 8B show the case where the light emitted in the Z direction from the central position of each LED element 3 is incident on the second optical system 7 when the LED elements 3 are arranged in the manner shown in FIG. An optical path to be incident on the rod integrator 9 is schematically shown. This optical path corresponds to the optical axis indicated by the light emitted from each LED element 3 between the second optical system 7 and the rod integrator 9. 8A is a schematic drawing when the optical system is viewed in the X direction, and FIG. 8B is a schematic drawing when the optical system is viewed in the Y direction.

図3に示されるような態様でLED素子3を配置した場合、XY平面上において、各LED素子3は、異なる9種類のY座標(Y1〜Y9)を示している。より詳細には、これらのY座標は、LED素子62が示すY1、LED素子57及び66が示すY2、LED素子53、61及び69が示すY3、LED素子56及び65が示すY4、LED素子52、60及び68が示すY5、LED素子55及び64が示すY6、LED素子51、59及び67が示すY7、LED素子54及び63が示すY8、並びに、LED素子58が示すY9である。   When the LED elements 3 are arranged in a manner as shown in FIG. 3, each LED element 3 shows nine different Y coordinates (Y1 to Y9) on the XY plane. More specifically, these Y coordinates are Y1 indicated by the LED element 62, Y2 indicated by the LED elements 57 and 66, Y3 indicated by the LED elements 53, 61 and 69, Y4 indicated by the LED elements 56 and 65, and the LED element 52. Y5 indicated by LED elements 55 and 64, Y7 indicated by LED elements 51, 59 and 67, Y8 indicated by LED elements 54 and 63, and Y9 indicated by LED element 58.

異なるY座標を示すLED素子3から射出された光は、第二光学系7の入射面7a上において、それぞれY座標が異なる位置に入射される。すなわち、Y座標の値がY9であるLED素子58から射出された光は、第二光学系7の入射面7a上において最もY座標の大きな位置に入射される。この光は、光軸31Y9を有した光としてロッドインテグレータ9の入射面9aに入射される。   The light emitted from the LED elements 3 indicating different Y coordinates is incident on the incident surface 7a of the second optical system 7 at different Y coordinates. That is, the light emitted from the LED element 58 whose Y coordinate value is Y9 is incident on the position of the largest Y coordinate on the incident surface 7a of the second optical system 7. This light is incident on the incident surface 9a of the rod integrator 9 as light having the optical axis 31Y9.

同様に、Y座標の値がY8であるLED素子54及び63から射出された光は、第二光学系7の入射面7a上において、LED素子58から射出された光の次にY座標の大きな位置に入射される。この光は、光軸31Y8を有した光としてロッドインテグレータ9の入射面9aに入射される。   Similarly, the light emitted from the LED elements 54 and 63 whose Y coordinate value is Y8 has the largest Y coordinate next to the light emitted from the LED element 58 on the incident surface 7a of the second optical system 7. Incident on the position. This light is incident on the incident surface 9a of the rod integrator 9 as light having the optical axis 31Y8.

つまり、図8Aに示される光軸31Y9を有する光を射出するのは、配置されたY座標の値がY9を示すLED素子58の1つである。図8Aに示される光軸31Y8を有する光を射出するのは、配置されたY座標の値がY8を示すLED素子54及び63の2つである。以下、同様に記載する。   That is, the light having the optical axis 31Y9 shown in FIG. 8A is emitted from one of the LED elements 58 whose Y coordinate value indicates Y9. The light having the optical axis 31Y8 shown in FIG. 8A is emitted from the two LED elements 54 and 63 whose Y coordinate value indicates Y8. The same applies hereinafter.

図8Aに示される光軸31Y7を有する光を射出するのは、配置されたY座標の値がY7を示すLED素子51、59、及び67の3つである。図8Aに示される光軸31Y6を有する光を射出するのは、配置されたY座標の値がY6を示すLED素子55及び64の2つである。   The light having the optical axis 31Y7 shown in FIG. 8A is emitted from the three LED elements 51, 59, and 67 whose Y coordinate values indicate Y7. The light having the optical axis 31Y6 shown in FIG. 8A is emitted from the two LED elements 55 and 64 in which the value of the arranged Y coordinate indicates Y6.

図8Aに示される光軸31Y5を有する光を射出するのは、配置されたY座標の値がY5を示すLED素子52、60、及び68の3つである。図8Aに示される光軸31Y4を有する光を射出するのは、配置されたY座標の値がY4を示すLED素子56及び65の2つである。   The light having the optical axis 31Y5 shown in FIG. 8A is emitted from the three LED elements 52, 60, and 68 whose Y coordinate values indicate Y5. The light having the optical axis 31Y4 shown in FIG. 8A is emitted from two LED elements 56 and 65 in which the arranged Y coordinate value indicates Y4.

図8Aに示される光軸31Y3を有する光を射出するのは、配置されたY座標の値がY3を示すLED素子53、61、及び69の3つである。図8Aに示される光軸31Y2を有する光を射出するのは、配置されたY座標の値がY2を示すLED素子57及び66の2つである。図8Aに示される光軸31Y1を有する光を射出するのは、配置されたY座標の値がY1を示すLED素子62の1つである。   The light having the optical axis 31Y3 shown in FIG. 8A is emitted from the three LED elements 53, 61, and 69 whose Y coordinate values indicate Y3. The light having the optical axis 31Y2 shown in FIG. 8A is emitted from the two LED elements 57 and 66 whose Y coordinate value is Y2. The light having the optical axis 31Y1 shown in FIG. 8A is emitted from one of the LED elements 62 whose Y coordinate value indicates Y1.

図8Aに示すように、第二光学系7の入射面7a上において入射される光の位置が、第二光学系7の光軸11から±Y方向に離れるほど、ロットイングレータ9の入射面9a上におけるY方向に係る入射角度の大きな光となる。第二光学系7の光軸11に対してY方向に対称に入射される光同士は、ロットイングレータ9の入射面9a上におけるY方向に係る入射角度が等しいとすれば、図8Aに示す例では、ロッドインテグレータ9への入射角度が5種類であるといえる。すなわち、入射角度の大きい順に、光軸31Y9(又は31Y1)を有する光、光軸31Y8(又は31Y2)を有する光、光軸31Y7(又は31Y3)を有する光、光軸31Y6(又は31Y4)を有する光、及び光軸31Y5を有する光である。そして、これらの光を射出しているLED素子3の数は、順に、2,4,6,4,3である。   As shown in FIG. 8A, the incident surface 9a of the lot inlator 9 increases as the position of the light incident on the incident surface 7a of the second optical system 7 moves away from the optical axis 11 of the second optical system 7 in the ± Y direction. The incident light has a large incident angle in the Y direction. FIG. 8A shows an example of light incident symmetrically in the Y direction with respect to the optical axis 11 of the second optical system 7 if the incident angles in the Y direction on the incident surface 9a of the lot inlator 9 are equal. Then, it can be said that there are five types of incident angles to the rod integrator 9. That is, the light having the optical axis 31Y9 (or 31Y1), the light having the optical axis 31Y8 (or 31Y2), the light having the optical axis 31Y7 (or 31Y3), and the optical axis 31Y6 (or 31Y4) are arranged in descending order of the incident angle. Light and light having an optical axis 31Y5. And the number of the LED elements 3 which are emitting these lights is 2, 4, 6, 4, 3 in order.

同様に、各LED素子3のX座標についても検討する。図3に示されるような態様でLED素子3を配置した場合、XY平面上において、各LED素子3は、異なる5種類のX座標(X1〜X5)を示している。より詳細には、これらのX座標は、LED素子51,52,及び53が示すX1、LED素子54,55,56,及び57が示すX2、LED素子58,59,60,61及び62が示すX3、LED素子63,64,65,及び66が示すX4、並びに、LED素子67,68及び69が示すX5である。   Similarly, the X coordinate of each LED element 3 is also examined. When the LED elements 3 are arranged in a manner as shown in FIG. 3, each LED element 3 shows five different X coordinates (X1 to X5) on the XY plane. More specifically, these X coordinates are indicated by X1 indicated by LED elements 51, 52 and 53, X2 indicated by LED elements 54, 55, 56 and 57, and LED elements 58, 59, 60, 61 and 62. X3, X4 indicated by the LED elements 63, 64, 65, and 66, and X5 indicated by the LED elements 67, 68, and 69.

異なるX座標を示すLED素子3から射出された光は、第二光学系7の入射面7aに対して、異なるX座標の位置に入射される。すなわち、X座標の値がX5であるLED素子67,68,及び69から射出された光は、第二光学系7の入射面7a上において最もX座標の大きな位置に入射される。この光は、光軸31X5を有した光としてロッドインテグレータ9の入射面9aに入射される。   Light emitted from the LED elements 3 indicating different X coordinates is incident on the incident surface 7a of the second optical system 7 at different X coordinate positions. That is, the light emitted from the LED elements 67, 68 and 69 whose X coordinate value is X5 is incident on the position of the largest X coordinate on the incident surface 7 a of the second optical system 7. This light is incident on the incident surface 9a of the rod integrator 9 as light having the optical axis 31X5.

つまり、X座標についてもY座標と同様に議論することができる。図8Bに示される光軸31X5を有する光を射出するのは、配置されたX座標の値がX5を示すLED素子67,68及び69の3つである。図8Aに示される光軸31X4を有する光を射出するのは、配置されたX座標の値がX4を示すLED素子63,64,65,及び66の4つである。   That is, the X coordinate can be discussed similarly to the Y coordinate. The light having the optical axis 31X5 shown in FIG. 8B is emitted from three LED elements 67, 68, and 69 in which the value of the arranged X coordinate indicates X5. The light having the optical axis 31X4 shown in FIG. 8A is emitted from four LED elements 63, 64, 65, and 66 in which the X coordinate values arranged indicate X4.

図8Bに示される光軸31X3を有する光を射出するのは、配置されたX座標の値がX3を示すLED素子58,59,60,61,及び62の5つである。図8Bに示される光軸31X2を有する光を射出するのは、配置されたX座標の値がX2を示すLED素子54,55,56及び57の4つである。図8Bに示される光軸31X1を有する光を射出するのは、配置されたX座標の値がX1を示すLED素子51,52及び53の3つである。   The light having the optical axis 31X3 shown in FIG. 8B is emitted from five LED elements 58, 59, 60, 61, and 62 in which the value of the arranged X coordinate indicates X3. Light having the optical axis 31X2 shown in FIG. 8B is emitted from four LED elements 54, 55, 56, and 57 in which the value of the arranged X coordinate indicates X2. The light having the optical axis 31X1 shown in FIG. 8B is emitted from the three LED elements 51, 52, and 53 whose X coordinate values are X1.

図8Bに示すように、第二光学系7の入射面7a上において入射される光の位置が、第二光学系7の光軸11から±X方向に離れるほど、ロットイングレータ9の入射面9a上におけるX方向に係る入射角度の大きな光となる。第二光学系7の光軸11に対してX方向に対称に入射される光同士は、ロットイングレータ9の入射面9a上におけるX方向に係る入射角度が等しいとすれば、図8Bに示す例では、ロッドインテグレータ9への入射角度が3種類であるといえる。すなわち、入射角度の大きい順に、光軸31X5(又は31X1)を有する光、光軸31X4(又は31X2)を有する光、及び光軸31X3を有する光である。そして、これらの光を射出しているLED素子3の数は、順に、6,8,5である。   As shown in FIG. 8B, the incident surface 9a of the lot inlator 9 increases as the position of light incident on the incident surface 7a of the second optical system 7 moves away from the optical axis 11 of the second optical system 7 in the ± X direction. The incident light has a large incident angle in the X direction. FIG. 8B shows an example of light incident symmetrically in the X direction with respect to the optical axis 11 of the second optical system 7 if the incident angles in the X direction on the incident surface 9a of the lot inlator 9 are equal. Then, it can be said that there are three types of incident angles to the rod integrator 9. That is, the light having the optical axis 31X5 (or 31X1), the light having the optical axis 31X4 (or 31X2), and the light having the optical axis 31X3 in descending order of the incident angle. And the number of the LED elements 3 which are emitting these lights is 6, 8, and 5 in order.

同一の角度を有してロッドインテグレータ9の入射面9aに入射される光を射出したLED素子3の数が多いほど、当該角度成分を示す光量が高くなる。つまり、入射面9aに対する入射角度に応じて光量が大きく異なると、射出面9bにおいて角度成分の強度バラツキに応じた照度分布が生成されてしまう。図3の配置の態様であれば、X方向及びY方向のそれぞれにおいて、入射角度に応じた光量が異なっているため、ロッドインテグレータ9の射出面9b上において照度分布が生成されているものと考えられる。言い換えれば、ロッドインテグレータ9の射出面9b上において照度をなるべく均一にするためには、ロッドインテグレータ9の入射面9aに対して異なる入射角度を示す光の強度をなるべく均一化するのが好ましいと考えられる。   The greater the number of LED elements 3 that have emitted the light incident on the incident surface 9a of the rod integrator 9 with the same angle, the higher the amount of light indicating the angle component. That is, if the amount of light varies greatly according to the incident angle with respect to the incident surface 9a, an illuminance distribution according to the intensity variation of the angle component is generated on the exit surface 9b. In the arrangement mode of FIG. 3, it is considered that the illuminance distribution is generated on the exit surface 9 b of the rod integrator 9 because the amount of light according to the incident angle is different in each of the X direction and the Y direction. It is done. In other words, in order to make the illuminance as uniform as possible on the exit surface 9 b of the rod integrator 9, it is preferable to make the intensity of light showing different incident angles with respect to the entrance surface 9 a of the rod integrator 9 as uniform as possible. It is done.

図9A及び図9Bは、LED素子3が図7に示す態様で配置された場合において、各LED素子3の中央位置からZ方向に射出された光が第二光学系7に入射された後、ロッドインテグレータ9に入射されるまでの光路を模式的に示している。図9Aは、光学系をX方向に見たときの模式的な図面であり、図9Bは、光学系をY方向に見たときの模式的な図面である。   9A and 9B show the case where the light emitted in the Z direction from the central position of each LED element 3 is incident on the second optical system 7 when the LED elements 3 are arranged in the manner shown in FIG. An optical path to be incident on the rod integrator 9 is schematically shown. FIG. 9A is a schematic drawing when the optical system is viewed in the X direction, and FIG. 9B is a schematic drawing when the optical system is viewed in the Y direction.

図7に示されるような態様でLED素子3を配置した場合、図3の場合とは異なり、XY平面上において、各LED素子3は、異なる19種類のY座標(Y11〜Y29)及び異なる19種類のX座標(X11〜X29)を示している。図7の例では、全てのLED素子3の配置位置について、Y座標及びX座標が異なっている。よって、図9Aに示すように、各LED素子3から射出された光は、第二光学系7の入射面7aに対して、それぞれ異なるY座標の位置に入射される。例えば、Y座標の値がY25であるLED素子59から射出された光は、光軸31Y25を有した光としてロッドインテグレータ9の入射面9aに入射される。また、図9Bに示すように、各LED素子3から射出された光は、第二光学系7の入射面7aに対して、それぞれ異なるX座標の位置に入射される。例えば、X座標の値がX19であるLED素子59から射出された光は、光軸31X19を有した光としてロッドインテグレータ9の入射面9aに入射される。   When the LED elements 3 are arranged in a manner as shown in FIG. 7, unlike the case of FIG. 3, each LED element 3 has 19 different types of Y coordinates (Y11 to Y29) and different 19 on the XY plane. The X coordinate (X11-X29) of the kind is shown. In the example of FIG. 7, the Y coordinate and the X coordinate are different for the arrangement positions of all the LED elements 3. Therefore, as shown in FIG. 9A, the light emitted from each LED element 3 is incident on the position of different Y coordinates with respect to the incident surface 7 a of the second optical system 7. For example, light emitted from the LED element 59 whose Y coordinate value is Y25 enters the incident surface 9a of the rod integrator 9 as light having the optical axis 31Y25. Further, as shown in FIG. 9B, the light emitted from each LED element 3 is incident on the X-coordinate position with respect to the incident surface 7 a of the second optical system 7. For example, light emitted from the LED element 59 whose X coordinate value is X19 enters the incident surface 9a of the rod integrator 9 as light having the optical axis 31X19.

図3に示す配置態様の場合、同一の角度でロットイングレータ9の入射面9aに入射される光を射出しているLED素子3が複数存在し、且つ、これらの数が角度に応じて隔たりを有していた。この結果、ロットイングレータ9の射出面9b上において、入射角度に応じた照度分布を有していた。   In the case of the arrangement mode shown in FIG. 3, there are a plurality of LED elements 3 emitting light incident on the incident surface 9 a of the lot inlator 9 at the same angle, and the number of these LED elements 3 varies depending on the angle. Had. As a result, the illuminance distribution according to the incident angle was present on the exit surface 9 b of the lot inlator 9.

しかし、図7に示すような配置態様とした場合、ロットイングレータ9の射出面9b上において、各LED素子3から射出された光の入射角度を、図3に示す配置態様よりも分散させることができる。このことは、同一の角度でロットイングレータ9の入射面9aに入射される光を射出しているLED素子3の数を、均一化することができることを意味する。つまり、図7の配置態様によれば、ロットイングレータ9の射出面9b上における照度分布を低減できる効果が得られる。   However, when the arrangement form as shown in FIG. 7 is adopted, the incident angle of the light emitted from each LED element 3 on the emission surface 9b of the lot inlator 9 can be dispersed more than the arrangement form shown in FIG. it can. This means that the number of LED elements 3 emitting light incident on the incident surface 9a of the lot inlator 9 at the same angle can be made uniform. That is, according to the arrangement mode of FIG. 7, an effect of reducing the illuminance distribution on the exit surface 9 b of the lot inlator 9 can be obtained.

図10Aは、実際にLED素子3を図3に示す態様で配置した場合の、ロッドインテグレータ9の後段の光学系に照射される光の照度分布を示すグラフである。図10Bは、実際にLED素子3を図7に示す態様で配置した場合の、ロッドインテグレータ9後段の光学系に照射される光の照度分布を示すグラフである。なお、図10A、図10Bは、ロッドインテグレータ9の射出面9b上における照度分布と整合する。   FIG. 10A is a graph showing the illuminance distribution of light applied to the optical system at the subsequent stage of the rod integrator 9 when the LED element 3 is actually arranged in the manner shown in FIG. FIG. 10B is a graph showing the illuminance distribution of light applied to the optical system downstream of the rod integrator 9 when the LED element 3 is actually arranged in the manner shown in FIG. 10A and 10B match the illuminance distribution on the exit surface 9b of the rod integrator 9.

図10Aによれば、ロッドインテグレータ9の射出面9b上において、Y方向よりもX方向に照度の分布が高いことが分かる。これは、図8A及び図8Bを参照して上述したように、ロッドインテグレータ9への入射角度に関して、Y方向よりもX方向の方が種類が少ないため、角度毎の光の強度バラつきが大きくなっていることを表しているものと考えられる。   According to FIG. 10A, it can be seen that the illuminance distribution is higher in the X direction than in the Y direction on the exit surface 9 b of the rod integrator 9. As described above with reference to FIG. 8A and FIG. 8B, the incident angle to the rod integrator 9 is less in the X direction than in the Y direction, and thus the intensity variation of light at each angle increases. It is thought that it represents.

これに対し、図10Bによれば、ロッドインテグレータ9の射出面9b上において、X方向及びY方向共に、照度を均一化できていることが分かる。このことからも、ロッドインテグレータ9への光の入射角度をなるべく異ならせ、異なる入射角度を示す光の間での強度差をできるだけ小さくすることで、ロッドインテグレータ9の射出面9b上における照度のバラツキを更に低減する効果が得られることが分かる。すなわち、本実施形態の構成によれば、光源部2から射出される光の輝度の低下を抑制しながらも、照度分布が均一化された光を実現することができる。   On the other hand, according to FIG. 10B, it can be seen that the illuminance can be made uniform in the X direction and the Y direction on the exit surface 9 b of the rod integrator 9. Also from this, the variation in illuminance on the exit surface 9b of the rod integrator 9 is made by making the incident angle of the light to the rod integrator 9 as different as possible and minimizing the difference in intensity between the lights having different incident angles. It turns out that the effect which further reduces is acquired. That is, according to the configuration of the present embodiment, it is possible to realize light with a uniform illuminance distribution while suppressing a decrease in luminance of light emitted from the light source unit 2.

[第三実施形態]
第三実施形態の光源装置について説明する。第三実施形態は、第二実施形態と比較して、各LED素子3の配置方法が異なる。図11は、第三実施形態におけるLED素子3の配置方法につき、図7にならって図示したものである。図11に示すLED素子3は、図7と同様に、複数のLED素子3が、X方向及びY方向にいずれも非平行な、方向c1及びc2に整列して配置されている。ただし、各LED素子3の辺の方向自体は、X方向及びY方向に平行になるように配置している。
[Third embodiment]
A light source device according to a third embodiment will be described. 3rd embodiment differs in the arrangement | positioning method of each LED element 3 compared with 2nd embodiment. FIG. 11 shows the arrangement method of the LED elements 3 in the third embodiment, following FIG. As in FIG. 7, the LED element 3 shown in FIG. 11 has a plurality of LED elements 3 aligned in directions c1 and c2, which are both non-parallel to the X direction and the Y direction. However, the directions of the sides of the LED elements 3 are arranged so as to be parallel to the X direction and the Y direction.

図12Aは、第二実施形態で上述したように、LED素子3を図7に示す態様で配置した場合の、ロッドインテグレータ9の入射面9aに形成される像を模式的に示す図面である。図12Bは、LED素子3を図11に示す態様で配置した場合の、ロッドインテグレータ9の入射面9a上に形成される像を模式的に示す図面である。   FIG. 12A is a drawing schematically showing an image formed on the incident surface 9a of the rod integrator 9 when the LED element 3 is arranged as shown in FIG. 7 as described in the second embodiment. 12B is a drawing schematically showing an image formed on the incident surface 9a of the rod integrator 9 when the LED element 3 is arranged in the manner shown in FIG.

図12Aに示すように、図7に示される配置態様の場合、LED素子3自体もX方向及びY方向に傾斜しているため、ロッドインテグレータ9の入射面9a上における像9Lが傾いている。この結果、入射面9a上において、像9Lの領域がはみ出してしまう。このはみ出した領域内の光は有効に利用されないため、結果的に光の利用効率が低下してしまう。   As shown in FIG. 12A, in the case of the arrangement shown in FIG. 7, since the LED element 3 itself is also inclined in the X direction and the Y direction, the image 9L on the incident surface 9a of the rod integrator 9 is inclined. As a result, the region of the image 9L protrudes on the incident surface 9a. Since the light in the protruding area is not used effectively, the light use efficiency is lowered as a result.

これに対し、図9に示される配置態様の場合、LED素子3そのものは傾斜せずに配置されているため、図12Bに示すように、入射面9a上に形成される像9Lは、入射面9aが構成する辺に平行になる。この結果、ロッドインテグレータ9に取り込むことのできる範囲内で複数のLED素子3を集光することのみで、光を最大限有効に利用することができる。   On the other hand, in the case of the arrangement mode shown in FIG. 9, the LED element 3 itself is arranged without being inclined. Therefore, as shown in FIG. 12B, the image 9 </ b> L formed on the incident surface 9 a It becomes parallel to the side which 9a comprises. As a result, the light can be utilized to the maximum extent by only condensing the plurality of LED elements 3 within a range that can be taken into the rod integrator 9.

更に、図7に示される配置態様の場合、図12Aに示すように、入射面9a上において、像9Lの領域と像が形成されない領域との間で照度分布が生じてしまう。これに対し、図9に示される配置態様の場合、図12Bに示すように、入射面9aの領域に対する像9Lの領域の面積の割合を高めることができる。この結果、図7に示される配置態様と比較して、ロッドインテグレータ9の射出面9b上における照度分布を更に均一化できる。   Further, in the case of the arrangement mode shown in FIG. 7, as shown in FIG. 12A, an illuminance distribution is generated between the region of the image 9L and the region where no image is formed on the incident surface 9a. On the other hand, in the arrangement mode shown in FIG. 9, as shown in FIG. 12B, the ratio of the area of the region of the image 9L to the region of the incident surface 9a can be increased. As a result, the illuminance distribution on the exit surface 9b of the rod integrator 9 can be made more uniform as compared with the arrangement shown in FIG.

[第四実施形態]
図13は、露光装置の構成を模式的に示す図面である。図13に示す露光装置19は、上述したいずれかの実施形態の光源装置1を備える。そして、ロッドインテグレータ9の後段に、投影光学系15及びマスク16を備え、必要に応じて投影レンズ17を備える。投影光学系15によって投影される位置にマスク16を設置し、マスク16の後段にマスク16のパターン像を焼き付ける対象となる感光性基板18を設置する。この状態で、光源部2から光が射出されると、この光が第二光学系7によって集光された後、ロッドインテグレータ9で照度分布が均一化された光として、投影光学系15に照射される。投影光学系12は、この光を、マスク16のパターン像を直接又は投影レンズ17を介して感光性基板18上に投影する。
[Fourth embodiment]
FIG. 13 is a drawing schematically showing the configuration of the exposure apparatus. An exposure apparatus 19 shown in FIG. 13 includes the light source device 1 according to any one of the above-described embodiments. A projection optical system 15 and a mask 16 are provided at the subsequent stage of the rod integrator 9, and a projection lens 17 is provided as necessary. A mask 16 is placed at a position projected by the projection optical system 15, and a photosensitive substrate 18 to be a target for printing a pattern image of the mask 16 is placed after the mask 16. In this state, when light is emitted from the light source unit 2, the light is collected by the second optical system 7, and then irradiated to the projection optical system 15 as light whose illuminance distribution is uniformed by the rod integrator 9. Is done. The projection optical system 12 projects the pattern image of the mask 16 onto the photosensitive substrate 18 directly or via the projection lens 17.

露光装置19は、上記各実施形態で説明した光源装置1を備えることで、従来よりも照度のバラツキが改善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。   The exposure device 19 includes the light source device 1 described in each of the above embodiments, whereby exposure can be performed using light with improved variation in illuminance as compared with the related art, and uneven exposure is suppressed.

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

〈1〉 第二実施形態では、LED素子3の配列方向c1及びc2を、それぞれX及びY方向から15°傾けた場合を採り上げて説明した。しかし、この傾ける角度については、15°に限定されるものではない。   <1> In the second embodiment, the case where the arrangement directions c1 and c2 of the LED elements 3 are inclined by 15 ° from the X and Y directions, respectively, has been described. However, the angle of inclination is not limited to 15 °.

上述したように、図3のようにLED素子3を配置した場合、Y方向よりもX方向に関して座標数が少なくなり、ロッドインテグレータ9の射出面9b上では、X方向に照度のバラつきが生じた。図3の例では、各LED素子3を通過する線として、X方向に平行な線が9本引ける(9つのY座標を示す)一方、Y方向に平行な線は5本しか引けない(5つのX座標を示す)。つまり、図3のようにLED素子3が配置された場合、X方向には9列のLED素子が並べられており、Y方向には5列のLED素子が並べられていることになる。   As described above, when the LED element 3 is arranged as shown in FIG. 3, the number of coordinates is smaller in the X direction than in the Y direction, and illuminance variation occurs in the X direction on the exit surface 9 b of the rod integrator 9. . In the example of FIG. 3, nine lines parallel to the X direction can be drawn (showing nine Y coordinates) as lines passing through each LED element 3, while only five lines parallel to the Y direction can be drawn (5 Two X coordinates are shown). That is, when the LED elements 3 are arranged as shown in FIG. 3, nine rows of LED elements are arranged in the X direction, and five rows of LED elements are arranged in the Y direction.

このような構成においては、LED素子3の配列数が少ない方向(図3ではY方向)に対して直交する方向、すなわちX方向と、ロッドインテグレータ9の入射面9aを構成する辺の方向が平行でないように、LED素子3を配置態様を変更する。これにより、ロッドインテグレータ9の入射面9a上における角度毎の光の強度分布が抑えられ、射出面9b上における照度を均一化することができる。より詳細には、LED素子3の配列数が最も少ない方向に対して直交する方向と、ロッドインテグレータ9の入射面9aを構成する辺の方向が平行でないように、LED素子3を配置するのが好ましい。   In such a configuration, the direction orthogonal to the direction in which the LED elements 3 are arranged in a small number (the Y direction in FIG. 3), that is, the X direction and the direction of the side constituting the incident surface 9a of the rod integrator 9 are parallel. However, the arrangement of the LED elements 3 is changed. Thereby, the light intensity distribution for each angle on the incident surface 9a of the rod integrator 9 is suppressed, and the illuminance on the exit surface 9b can be made uniform. More specifically, the LED elements 3 are arranged so that the direction orthogonal to the direction in which the number of the LED elements 3 is arranged is not parallel to the direction of the side constituting the incident surface 9a of the rod integrator 9. preferable.

更にいえば、上記の実施形態では、ロッドインテグレータ9の入射面9aの形状が矩形であるものとして説明した。しかし、ロッドインテグレータ9の入射面9aの形状は、矩形に限られず、三角形、直角三角形、正六角形等の形状を採用することができる。ここで、ロッドインテグレータ9に入射された光は、内面で反射を繰り返しながら、光が混ぜ合わされて射出面9bへと導かれる。この点に鑑みれば、ロッドインテグレータの入射面9a上において、この入射面9aを構成する辺に対して直交する方向と、LED素子3が並べられている数の少ない方向に直交する方向(図3の例ではX方向)とが平行でないように、LED素子3を配置することで、ロッドインテグレータ9の射出面9b上における照度を均一化することができる。   Furthermore, in the above embodiment, the description has been given on the assumption that the shape of the incident surface 9a of the rod integrator 9 is rectangular. However, the shape of the entrance surface 9a of the rod integrator 9 is not limited to a rectangle, and a shape such as a triangle, a right triangle, and a regular hexagon can be employed. Here, the light incident on the rod integrator 9 is mixed with the light while being repeatedly reflected on the inner surface and guided to the exit surface 9b. In view of this point, on the incident surface 9a of the rod integrator, a direction orthogonal to the side constituting the incident surface 9a and a direction orthogonal to the direction in which the LED elements 3 are arranged in a small number (FIG. 3). The illuminance on the exit surface 9b of the rod integrator 9 can be made uniform by arranging the LED elements 3 so that they are not parallel to the X direction in this example.

〈2〉 第二実施形態では、LED素子3とロッドインテグレータ9の入射面9aとが、共にXY平面上に存在する場合を採り上げて説明した。しかし、光源部2とロッドインテグレータ9の間に例えば反射光学系等を配置することで、光の進行方向を変更する場合も考えられる。この構成の下では、LED素子3とロッドインテグレータ9の入射面9aとは、必ずしも平行な平面上に存在しない。   <2> In the second embodiment, the case where the LED element 3 and the incident surface 9a of the rod integrator 9 are both present on the XY plane has been described. However, it may be possible to change the traveling direction of the light by arranging, for example, a reflection optical system between the light source unit 2 and the rod integrator 9. Under this configuration, the LED element 3 and the incident surface 9a of the rod integrator 9 do not necessarily exist on a parallel plane.

このような場合には、LED素子3が配置されている平面を、ロッドインテグレータ9の入射面9aに平行になるように移動させた仮想平面上で、上述した実施形態と同様の方法でLED素子3を配置すればよい。LED素子3が配置されている平面を「第一平面」とし、この第一平面をロッドインテグレータ9の入射面9aに平行になるように移動させたときに構成される平面を「第二平面」とする。第二平面上において並べられているLED素子の配列数が最も少ない方向が、ロッドインテグレータ9の入射面9a上において当該入射面9aを構成する辺に対して直交する方向に対して平行でないように、LED素子3が配置されることで、第二実施形態の構成と同様の効果が得られる。   In such a case, the LED element 3 is arranged on a virtual plane obtained by moving the plane on which the LED element 3 is arranged so as to be parallel to the incident surface 9a of the rod integrator 9 in the same manner as in the above-described embodiment. 3 may be arranged. A plane on which the LED element 3 is disposed is referred to as a “first plane”, and a plane configured when the first plane is moved so as to be parallel to the incident surface 9 a of the rod integrator 9 is referred to as a “second plane”. And The direction in which the number of LED elements arranged on the second plane is the smallest is not parallel to the direction orthogonal to the side constituting the incident surface 9a on the incident surface 9a of the rod integrator 9. By arranging the LED element 3, the same effect as the configuration of the second embodiment can be obtained.

なお、LED素子3の配列態様によっては、LED素子3の配列数が最も少ない方向が複数存在する場合がある。このときは、特に、第二平面上において並べられているLED素子の配列数が最も少ない方向に直交する方向の全てが、ロッドインテグレータ9の入射面9a上において当該入射面9aを構成する辺に対して直交する方向に対して平行でないように、LED素子3を配置するのが更に好ましい。このように構成することで、ロッドインテグレータ9の射出面9b上における照度分布を均一化させる効果を更に高めることができる。   Depending on the arrangement mode of the LED elements 3, there may be a plurality of directions in which the number of the LED elements 3 is the smallest. In this case, in particular, all the directions orthogonal to the direction in which the number of LED elements arranged on the second plane is the smallest are the sides constituting the incident surface 9a on the incident surface 9a of the rod integrator 9. It is more preferable to arrange the LED elements 3 so that they are not parallel to the direction orthogonal to the direction. By configuring in this way, the effect of making the illuminance distribution uniform on the exit surface 9b of the rod integrator 9 can be further enhanced.

1 : 光源装置
2 : 光源部
3 : LED素子
5 : 第一光学系
6 : コリメートレンズ
6a : コリメートレンズの入射面
7 : 第二光学系
7a : 第二光学系の入射面
7f : 第二光学系の焦点
9 : ロッドインテグレータ
9a : ロッドインテグレータの入射面
9b : ロッドインテグレータの射出面
9L : ロッドインテグレータの入射面上における光の像
11 : 光軸
15 : 投影光学系
16 : マスク
17 : 投影レンズ
18 : 感光性基板
19 : 露光装置
20a,20b : 光束
21 : 間隔
31X1〜31X5 : LED素子から射出された光の光軸
31X11〜31X29 : LED素子から射出された光の光軸
31Y1〜31Y9 : LED素子から射出された光の光軸
31Y11〜31Y29: LED素子から射出された光の光軸
40 : LED素子
41 : 光取り出し部
42 : 電極部
43 : 素子被覆部
51〜69: LED素子
100 : 光源
101,102 : LED素子
103 : コリメートレンズ
104 : フライアイレンズ
110 : フライアイレンズを構成する一のレンズ
121 : レンズ110の入射面
122 : レンズ110の射出面
IM101 : LED素子101の像
IM102 : LED素子102の像
1: Light source device 2: Light source unit 3: LED element 5: First optical system 6: Collimating lens 6a: Collimating lens incident surface 7: Second optical system 7a: Second optical system incident surface 7f: Second optical system 9: Rod integrator 9a: Entrance surface of rod integrator 9b: Exit surface of rod integrator 9L: Image of light on entrance surface of rod integrator 11: Optical axis 15: Projection optical system 16: Mask 17: Projection lens 18: Photosensitive substrate 19: Exposure apparatus 20a, 20b: Light flux 21: Interval 31X1-31X5: Optical axis of light emitted from the LED element 31X11-31X29: Optical axis of light emitted from the LED element 31Y1-31Y9: From the LED element Optical axis of emitted light 31Y11-31Y29: Emitted from LED element Optical axis 40: LED element 41: Light extraction part 42: Electrode part 43: Element covering part 51-69: LED element 100: Light source 101, 102: LED element 103: Collimating lens 104: Fly eye lens 110: One lens constituting a fly-eye lens 121: an incident surface of the lens 110 122: an exit surface of the lens 110 IM101: an image of the LED element 101 IM102: an image of the LED element 102

Claims (5)

複数のLED素子と、
前記複数のLED素子から射出された光をそれぞれコリメートする複数のコリメートレンズを含む第一光学系と、
前記第一光学系から射出された光を集光する第二光学系と、
入射面が前記第二光学系の焦点位置に配置された導光部材とを備え、
前記導光部材は、前記入射面から入射された光を、内側面で反射を繰り返させながら射出面へと導く光学部材であり、
前記複数のLED素子は、所定の第一平面上に配置されており、
前記コリメートレンズは、対応する前記LED素子からの射出光が入射される入射面の面積が、前記LED素子の発光面の面積よりも大きくなるように構成され、
前記第一平面に直交する方向に前記第一光学系を見たときに、隣接する複数の前記コリメートレンズの外縁同士の間隔が、前記コリメートレンズの外径よりも狭く、
前記導光部材の入射面は、多角形状で構成されており、
前記第一平面を前記導光部材の入射面に平行になるように移動させたときに、移動後の前記第一平面である第二平面上において並べられている前記LED素子の配列数が最も少ない方向を第一方向とすると、前記第二平面上において前記第一方向に直交する第二方向の少なくとも一つが、前記導光部材の入射面上において当該入射面を構成する辺に対して直交する第三方向に平行でないように、前記複数のLED素子が配置されていることを特徴とする光源装置。
A plurality of LED elements;
A first optical system including a plurality of collimating lenses for collimating light emitted from the plurality of LED elements,
A second optical system that collects light emitted from the first optical system;
A light guide member having an incident surface disposed at a focal position of the second optical system;
The light guide member has a light incident from the incident surface, Ri optical member der leading to the exit surface while repeating reflection at the inner surface,
The plurality of LED elements are arranged on a predetermined first plane,
The collimating lens is configured such that an area of an incident surface on which light emitted from the corresponding LED element is incident is larger than an area of a light emitting surface of the LED element,
When the first optical system is viewed in the direction perpendicular to the first plane, the interval between the outer edges of the plurality of adjacent collimating lenses is narrower than the outer diameter of the collimating lens,
The incident surface of the light guide member is configured in a polygonal shape,
When the first plane is moved so as to be parallel to the incident surface of the light guide member, the arrangement number of the LED elements arranged on the second plane which is the first plane after the movement is the largest. When the first direction is a small direction, at least one of the second directions orthogonal to the first direction on the second plane is orthogonal to the side constituting the incident surface on the incident surface of the light guide member. The plurality of LED elements are arranged so as not to be parallel to the third direction .
全ての前記第二方向が、前記第三方向に平行でないように、前記複数のLED素子が配置されていることを特徴とする請求項に記載の光源装置。 All the second direction, so as not to be parallel to the third direction, the light source apparatus according to claim 1, wherein the plurality of LED elements are arranged. 前記LED素子の外縁、及び前記導光部材の入射面は、いずれも四角形の形状を有し、
前記第二平面上において前記LED素子の外縁が構成する四角形の2辺が、前記導光部材の入射面が構成する四角形の2辺に平行であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光源装置。
Both the outer edge of the LED element and the incident surface of the light guide member have a rectangular shape,
Two sides of the square outer edge of the LED elements on the second plane to constitute the, according to claim 1 or 2, characterized in that it is parallel to two sides of the square incident surface of the light guide member constitutes Light source device.
前記導光部材がロッドインテグレータで構成されていることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の光源装置。 The light source device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the light guide member is constituted by a rod integrator. マスクのパターンを感光性基板上に転写する露光装置であって、
請求項1〜のいずれか1項に記載の光源装置と、
前記導光部材の射出面からの光を前記マスクに照射して、前記マスクのパターン像を前記感光性基板上に投影する投影光学系とを備えたことを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus for transferring a mask pattern onto a photosensitive substrate,
The light source device according to any one of claims 1 to 4 ,
An exposure apparatus comprising: a projection optical system that irradiates the mask with light from an emission surface of the light guide member and projects a pattern image of the mask onto the photosensitive substrate.
JP2015065345A 2015-03-26 2015-03-26 Light source device, exposure device Active JP6471900B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015065345A JP6471900B2 (en) 2015-03-26 2015-03-26 Light source device, exposure device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015065345A JP6471900B2 (en) 2015-03-26 2015-03-26 Light source device, exposure device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016184126A JP2016184126A (en) 2016-10-20
JP6471900B2 true JP6471900B2 (en) 2019-02-20

Family

ID=57242917

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015065345A Active JP6471900B2 (en) 2015-03-26 2015-03-26 Light source device, exposure device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6471900B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4117033A1 (en) 2021-07-05 2023-01-11 Ushio Denki Kabushiki Kaisha Ultraviolet light irradiation device and exposure system

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7025683B2 (en) * 2017-06-08 2022-02-25 ウシオ電機株式会社 Light source device
JP2024094490A (en) * 2022-12-28 2024-07-10 ウシオ電機株式会社 Light source

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004077533A1 (en) * 2003-02-28 2004-09-10 Kabushiki Kaisha Hayashi Soken Exposure apparatus
JP2006095911A (en) * 2004-09-30 2006-04-13 Konica Minolta Medical & Graphic Inc Multi-beam exposure device and method
JP5429925B2 (en) * 2009-02-26 2014-02-26 Hoya Candeo Optronics株式会社 UV irradiation equipment
JP6199591B2 (en) * 2013-04-12 2017-09-20 株式会社オーク製作所 Light source apparatus and exposure apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4117033A1 (en) 2021-07-05 2023-01-11 Ushio Denki Kabushiki Kaisha Ultraviolet light irradiation device and exposure system
KR20230007232A (en) 2021-07-05 2023-01-12 우시오덴키 가부시키가이샤 Ultraviolet radiation device and exposure device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016184126A (en) 2016-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6172540B2 (en) Light source device
KR102478399B1 (en) Exposure apparatus, exposure method, and article manufacturing method
JP6471900B2 (en) Light source device, exposure device
CN110456612A (en) A high-efficiency projection lithography imaging system and exposure method
TWI718376B (en) Light source device
JP6128348B2 (en) Light source device, exposure device
JP6057072B2 (en) Light source device
JP6970369B2 (en) Optical axis adjustment device for light source device, light source device, and optical axis adjustment method for light source device
JP6866565B2 (en) Light source device
JP7185193B2 (en) Light source device
WO2017138523A1 (en) Light source device
CN107728433B (en) Exposure illumination device
WO2013187300A1 (en) Light irradiating device, and exposure device
JP2005345591A (en) Display device manufacturing method and apparatus
JP7677004B2 (en) Illumination optical system and exposure apparatus
JP5843905B2 (en) Illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method
WO2017163793A1 (en) Projector
JP2007072371A (en) Exposure equipment
JP7068659B2 (en) Light source device for exposure
JP6651775B2 (en) Light source device
JP2023006187A (en) Illumination device, microscope and illumination method
WO2020116081A1 (en) Light source device for exposure
CN119575767A (en) A lighting system
JP2013143450A (en) Scanning exposure apparatus and manufacturing method of device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170922

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180719

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180718

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180913

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181227

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190109

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6471900

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531