(57)【要約】      （修正有）【課題】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。【解決手段】露光用光源装置１は、複数の半導体レーザ光源１１と、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１２と、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１３と、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と、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１６が配置された、インテグレータ光学系１５とを備え、拡散光学系は、異なる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。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７２７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【発明の効果】
【００３３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】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。
【図２Ａ】図１の半導体レーザユニットを模式的に示す図面である。
【図２Ｂ】図２Ａのインテグレータ光学系の出射面における、Ｘ方向の位置分布と、角度分布を、それぞれ模式的に示すグラフである。
【図３】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。
【図４】半導体レーザユニットのＺ方向から見たときの拡散光学系及び集光光学系の平面視が、円形である、複数の半導体レーザユニットの配置構成例を模式的に示す図面である。
【図５】半導体レーザユニットのＺ方向から見たときの拡散光学系及び集光光学系の平面視が、六角形である、複数の半導体レーザユニットの配置構成例を模式的に示す図面である。
【図６】露光装置の構成を模式的に示す図面である。
【図７Ａ】半導体レーザ光源とコリメートレンズと集光レンズで構成された、露光用光源装置を模式的に示した図面である。
【図７Ｂ】図７Ａの集光レンズの焦点位置における、Ｘ方向の位置分布と、角度分布を、それぞれ模式的に示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
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。
【００３６】
［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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
［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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
［別実施形態］
以下、別実施形態について説明する。
【００６８】
〈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。
【００６９】
〈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。
【符号の説明】
【００７０】
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
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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