(57)【要約】      （修正有）【課題】スキャン式の露光において露光ムラを軽減する。【解決手段】ポリゴンミラー５で反射された照射光は、コリメートミラー６にて、平行に変換して反射し、ワーク８に到達する。コリメートミラー６に当たる位置はポリゴンミラー５により順次移動する。時刻t1にワーク８の左端部に、時刻t2に中央部に、時刻t3に右端部に照射される。このように、ポリゴンミラー５と、ワーク８の間にコリメートミラー６を設けることにより、ワーク８に垂直に照射することができる。【選択図】図１９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のLEDユニットで構成された光源部を有するLED光源装置、
前記光源装置からの照射光を反射する反射部、
前記反射部で反射された照射光を、露光対象物に照射する放物面反射鏡部、
を備え、
前記反射部は、回転多面鏡であって、前記LED光源装置からの照射光を前記放物面反射鏡の異なる部分に走査反射させ、これにより、前記露光対象物を走査露光すること、
を特徴とするスキャン式露光装置。
【請求項２】
請求項１のスキャン式露光装置において、
前記LED光源装置は、前記光源部からの照射光の照度ばらつきを均一化する第２光学系レンズを有していること、
を特徴とするスキャン式露光装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２のスキャン式露光装置において、
前記光源部は、出射角度が6度程度とする第1光学系を有していること、
を特徴とするスキャン式露光装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３のスキャン式露光装置において、
前記第２光学系は、出射角度が6度程度であること、
を特徴とするスキャン式露光装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれかのスキャン式露光装置において、
前記光源部は、
第１のLEDとその周辺に配置された複数のLEDとで構成されており、かつ、
前記周辺に配置された複数のLEDの光軸は、前記第１のLEDの光軸上で、かつ、同じ点で交差するように、前記各周辺LEDの光軸がななめに傾いているLEDユニットを有すること、
を特徴とするスキャン式露光装置。
【請求項６】
請求項５のスキャン式露光装置において、
前記光源部は、前記LEDユニットを１集合ユニットとして、複数配置されており、かつ、前記各集合ユニットは、前記各集合ユニットの中央の個別LEDの光軸が同じ点で交差すること、
を特徴とするスキャン式露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は  LED光源を用いた露光装置に関し、特にスキャン式の露光に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、多数の半導体レーザダイオード（LD）光源を用いて露光面に所望のパターンの描画をする装置が開示されている。半導体レーザダイオードは１個あたりの光度が低いので、スキャンすることで、露光面における照度を少しでも補うようにしている。
【０００３】
かかるLDスキャン式露光装置では、一般的には、高感度な専用レジストが用いられる。これは、スキャン方式としたとしても、露光面における照度が十分ではないためである。
【０００４】
発明者は、かかる高感度な専用レジストを用いなくても露光ができるために、LDよりも光量の大きいLEDを用いたスキャン式露光装置を検討した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2013-045110号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
LEDを光源とするスキャン式露光装置には、以下の問題があった。LEDは、LDに比べると、発光角度が大きいので、集光のために専用の光学系が必要となる。さらに、ポリゴンミラーを用いてスキャンさせるための光を、レンズ群を用いて収束させ、さらにこれらを平行光に変換する必要がある。かかるレンズ機構が複雑となる。
【０００７】
これらの光学系に代えて、コリメートレンズを大きくする事も考えられるが、コリメートレンズの大型化もコストがかかる。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決し、水銀ランプと同程度の感度のレジストを用いての露光が可能であるLEDスキャン式露光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】
【０００９】
１）本発明にかかるスキャン式露光装置は、複数のLEDユニットで構成された光源部を有するLED光源装置、前記光源装置からの照射光を反射する反射部、前記反射部で反射された照射光を、露光対象物に照射する放物面反射鏡部、を備え、前記反射部は、回転多面鏡であって、前記LED光源装置からの照射光を前記放物面反射鏡の異なる部分に走査反射させ、これにより、前記露光対象物を走査露光する。したがって、LEDを用いたスキャン式露光装置において、水銀ランプと同程度の感度のレジストを用いての露光が可能となる。また、放物面反射鏡部を用いることで、露光対象物に垂直に照射することができる。これにより、露光ムラを防止することができる。
【００１０】
２）本発明にかかるスキャン式露光装置においては、前記LED光源装置は、前記光源部からの照射光の照度ばらつきを均一化する第２光学系レンズを有している。したがって、露光照度を均一化したスキャン式露光装置を提供することができる。
【００１１】
３）本発明にかかるスキャン式露光装置においては、前記光源部は、出射角度が6度程度とする第1光学系を有している。したがって、照射径がそれほど拡がらないスキャン式露光装置を提供することができる。
【００１２】
４）本発明にかかるスキャン式露光装置においては、前記第２光学系は、出射角度が6度程度である。したがって、照射径がそれほど拡がらないスキャン式露光装置を提供することができる。
【００１３】
５）本発明にかかるスキャン式露光装置においては、前記光源部は、第１のLEDとその周辺に配置された複数のLEDとで構成されており、かつ、前記周辺に配置された複数のLEDの光軸は、前記第１のLEDの光軸上で、かつ、同じ点で交差するように、前記各周辺LEDの光軸がななめに傾いているLEDユニットを有する。したがって、第２光学系の臨界角内に、発光角度が大きなLEDをより多く配置することができる。これにより、より多くのLEDを配置したスキャン式露光装置を提供することができる。
【００１４】
６）本発明にかかるスキャン式露光装置においては、前記光源部は、前記LEDユニットを１集合ユニットとして、複数配置されており、かつ、前記各集合ユニットは、前記各集合ユニットの中央の個別LEDの光軸が同じ点で交差する。したがって、多くのLEDを配置した場合でも、位置合わせが容易なスキャン式露光装置を提供することができる。、
本明細書の用語について、説明する。
【００１５】
「放物面反射鏡部」とは、実施形態ではコリメートミラー６が該当する。「回転多面鏡」とは、実施形態ではポリゴンミラー５が該当する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明にかかるスキャン式露光装置１の主要要素の関係を説明するための図である。
【図２】光源部２の斜視図である。
【図３】光源部２の先端のマルチユニットの構成を説明するための図である。
【図４】LEDユニット２１を示す図である。
【図５】ボディ２９を示す図である。
【図６】台座３１の斜視図である。
【図７】マルチユニット１１〜１３の中央LEDユニットの光軸と、第２光学系４との関係を説明するための図である。
【図８】マルチユニットの数を増やした実施形態を示す斜視図である。
【図９】図８の実施形態における平面図、および裏面図である。
【図１０】台座７１の斜視図である。
【図１１】台座７１の平面図である。
【図１２】B-B断面拡大図である。
【図１３】７つのマルチユニットを組み合わせた状態を示す斜視図である。
【図１４】図１３の実施形態における平面図、および裏面図である。
【図１５】１マルチユニットのLEDユニットの数を増やした場合の配置の一例を示す図である。
【図１６】LEDユニット２０１を示す図である。
【図１７】フランジ２２の寸法の決定手法を説明するための図である。
【図１８】ボリゴンミラー５の一例を示す図である。
【図１９】スキャン光による照射位置の移動を説明するための図である。
【図２０】ポリゴンミラー５とコリメートミラー６との間に、スリットを設けたアパーチャ３２０を設けた実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に、本発明にかかるスキャン式露光装置１の全体構成（各部の関係を示す概要）を示す。スキャン式露光装置１は、光源部２、第２光学系４、ポリゴンミラー５，反射式コリメータ素子であるコリメートミラー６を備えている。光源部２からの照射光は、第２光学系４を通過し、ポリゴンミラー５で反射される。本実施形態においては、第２光学系４として、９＊９のフライアイレンズを採用した。
【００１８】
ポリゴンミラー５で反射された照射光は、コリメートミラー６で反射される。したがって、露光対象物であるワーク８にスキャン照射される。これにより、簡易な光学系だけで、光線純度の高いライン光源が得られる。
【００１９】
このように、光源部からの照射光を、ボリゴンミラー５でスキャン反射させ、このスキャン光をコリメートミラー６上の異なるスポットでワーク８にスキャン反射させている。これにより、光源部にLEDを用いた場合でも、水銀ランプと同程度の感度のレジストを用いた露光が可能となる。
【００２０】
（１．光源部について）
まず、光源部２について図２を用いて説明する。図２は光源部２の斜視図である。光源部２は、３つのマルチユニット１１〜１３で構成されている。マルチユニット１１〜１３について図３を用いて説明する。マルチユニット１２は、７つのLEDユニット２１を有している。マルチユニット１１，１３についても同様である。LEDユニット２１について図４を用いて説明する。図４Aは、LEDユニット２１を上面から見た図である。図４Bに図４AのA-A断面を示す。LEDユニット２１はボディ２９を有している。ボディ２９はフランジ２２を有しており、フランジ２２の下部面２２aは後述するように、球面で構成されている。
【００２１】
ボディ２９には、LED素子２４を実装したLED基板２３が収容されている。レンズ部２６は、二枚のレンズ、すなわち第１レンズ２６aと、これより小口径の第２レンズ２６bで構成されている。第１レンズ２６aおよび第２レンズ２６bの光軸は、光源ユニット4の中心軸にそれぞれ一致する。LED素子２４から射出された光は１２０度程度であり、前記第１レンズ２６a、および第２レンズ２６bにより、出射角が約２０度程度に集光される。
【００２２】
なお、レンズ部２６を第１レンズ２６a、第２レンズ２６bで構成した場合について説明したが、１または2以上のレンズで構成してもよい。
【００２３】
図５に、ボディ２９の部品図を示す。図５Ａは、第１レンズがセットされる穴１９からみた斜視図であり、図５Ｂは、その逆側からの斜視図であり、図５Ｃは、後端からみた端面図である。後端面には、プラグソケット２８が挿入されるプラグ挿入穴２９a、冷却用空気を取り込むための空気穴２９b〜２９eが設けられている。取り込まれた冷却用空気は、図５Ａの穴２９fから排出される。本実施形態においては、穴２９fは放射状に４カ所設けたが、これに限定されない。
【００２４】
冷却機構は空冷以外に、水冷またはヒートパイプなど他のやり方でもよい。
【００２５】
LEDユニット２１を保持する台座３１について、図６を用いて説明する。台座３１は、ほぼ円盤状の形状であり、7カ所の貫通穴３２を有する。7カ所の貫通穴３２の配置は、中央に１つ、それを取り囲むように同心円状に６つの貫通穴が形成されている。貫通穴３２は、LEDユニット２１のボディが嵌合する直径を有する。貫通穴３２は後述するように、球面状接地面３３の法線方向に傾いている。
【００２６】
台座３１は球面状接地面３３を有する。球面状接地面３３は、図６Bに示すように、球面状である。台座３１の貫通穴３２は、球面状接地面３３の法線方向に傾いている。すなわち、中央の貫通穴３２における球面状接地面の法線方向を基準とすると、かかる放線方向に対して、周辺に配置された貫通穴３２は、当該位置における球面状接地面の法線方向に傾いている。
【００２７】
なお、図６Bにおいては、球面状接地面３３の形状が球面状であることがわかるように、実際と比べて大げさに表している。
【００２８】
フランジ２２の下部面２２aは、かかる球面状と一致する球面で構成されている。したがって、LEDユニット２１のボディが貫通穴３２に挿入されると、フランジ２２の下部面２２aが球面状接地面３３と接地する。これにより、各LEDユニット２１は、台座３１の球面状接地面３３の球面で定義される方向に保持される。すなわち、球面状接地面３３は、台座３１に挿入される複数のLEDユニット２１の光軸が特定の位置で交差する半径の凹曲面で構成されている。球面状接地面３３と接する下部面２２aは凸曲面で構成されている。
【００２９】
台座３１の複数の貫通穴に、それぞれLEDユニット２１が挿入されて、位置決め固定されると（保持機構については図示していない）、マルチユニット１１〜１３が完成する。
【００３０】
マルチユニット１１〜１３間の配置関係について、図７を用いて説明する。
【００３１】
図７に示すように、マルチユニット１１〜１３の中央LEDユニットの光軸が第２光学系４のほぼ中央の点P１に向くように、各マルチユニット１１〜１３が円弧状に配置されている。これにより、各マルチユニットにおける中央LEDユニット以外のLEDユニットの光軸も、第２光学系４のほぼ中央の点P１を向いて配置される。このように、複数のマルチユニットのLEDの出射光が第２光学系４の臨界角θ内を通過するように、効率的に配置することができる。
【００３２】
なお、図７では、マルチユニット１１〜１３がそれぞれ離れており、かつ、それぞれの中央LEDユニットの光軸が第２光学系４の1点を向くように円弧状に配置されているものとして説明した。これは、マルチユニット１１〜１３の、中央LEDユニットの光軸が、それぞれ、どのような関係にあるのかを概念的に示したものである。実際には、省スペースのために、図３に示すように、上面からみると、各マルチユニットの中央のLEDユニットは、１の円周上に配置されており、かつ、傾きの程度は、各マルチユニットの中央のLEDユニットの光軸が第２光学系４の１点に向くよう配置すればよい。
【００３３】
具体的には、各マルチユニットの基準面を、当該マルチユニットの中央のLEDユニットの光軸に対して、直交する方向と一致するように配置すればよい。図７であれば、マルチユニット１１の中央のLEDユニットの光軸α１と直交する基準面β１が、第２光学系４の点P１に向くように配置すればよい。マルチユニット１２，１３についても同様である。
【００３４】
これにより、点P1方向にそれぞれのマルチユニットから光が照射される。
【００３５】
このマルチユニットの数および配置関係は、図３の形状に限定されない。たとえば、図８に示すように、中央に第１マルチユニット５１を配置し、その周辺に６つの第２〜第６マルチユニット５２〜５７を配置してもよい。
【００３６】
それぞれのマルチユニットについて、図7と同様に、中央のLEDユニットの光軸と同じ点で交差するように、各マルチユニットが傾いて設置される。
【００３７】
図９を用いて、各マルチユニットの固定方法について説明する。図９Aは図８に示す７つのマルチユニット５１（台座のみ）を配置した場合の正面図である。図９Bは背面から見た図である。図９Bに示すように、中央の第１マルチユニット５１は、周辺の第２〜第６マルチユニット５２〜５７と、バー６２〜６７で接続されている。バー６２〜６７は既に説明したように、各マルチユニットの中央のLEDの光軸が所定の点で交差するように、折れ曲がっている。なお、図９Bでは周辺マルチユニット５７のみ、隣接する周辺マルチユニット５６とバー６８で接続しているが、他の隣接する周辺マルチユニット５２〜５６についても同様にバーを設ければよい。このように、各マルチユニットについて、中央のLEDユニットの光軸と同じ点で交差するように、マルチユニットを傾けて設置することで、複数のLEDの光軸調整が容易となる。
【００３８】
本実施形態においては、図６Bに示すように、周辺LEDユニットの貫通穴３２を、球面状接地面の法線方向に傾け、LEDユニットを貫通穴と嵌合させるようにした。しかし、これに限定されることなく、かかる傾きを設けることなく、全て中央の貫通穴３２と同じ方向にするとともに、直径を大きくし、光軸の方向はフランジ２２の下部面２２aで位置合わせし、ねじなどで各LEDユニットの固定するようにしてもよい。
【００３９】
本実施形態においては、中央の第１マルチユニット５１と、周辺の第２〜第６マルチユニット５２〜５７とを、バー６２〜６７で接続した場合について説明したが、これらを保持する台座を設けてもよい。
【００４０】
また、本実施形態における台座の球面状接地面は、旋盤加工すればよい。また、貫通穴については、ワークを傾けて穴開け加工をすればよい。さらに、嵌合させず、直径を大きく開ける場合には、真ん中の貫通穴と平行に周辺の貫通穴については、穴開け加工をすればよい。
【００４１】
本実施形態においては、台座３１の接地面を凹状の球面とし、かつ、フランジの下部面２２aを同じ凸状の球面で構成したので、LEDユニットをいずれの位置に配置しても、光軸を同じ点で交差させることができる。また、接地面積が増えるので、冷却効率が向上する。
【００４２】
（１．２  光源部の他の構成）
上記実施形態では、台座３１の接地面およびLEDユニットのフランジの下部面２２aを球面状としたが、かかる面の形状はこれに限定されない。この実施形態では、図１０に台座３１における接地面を斜面（傾いている平面)とし、LEDユニット１２１のフランジの面１２２aを、LEDユニット１２１の光軸に対して垂直面で構成した。以下、説明する。
【００４３】
図１０に台座７１の斜視図を示す。台座７１は、接地面７７aを基準として、他の接地面７７b〜７７gは、斜面で構成されている。各接地面には、貫通穴７８a〜７８gが形成されている。貫通穴７８a〜７８gには、上記各実施形態と同様に、LEDユニット１２１が挿入される。なお、この実施形態におけるLEDユニット１２１におけるフランジ１２２の下部面１２２aは、第１実施形態と異なり、光軸に対して垂直である（図示せず）。
【００４４】
図１１に、台座７１の貫通穴７８eにLEDユニット１２１が挿入された状態の平面図を示す。図１２にB-B断面の拡大端面図を示す。図１２にて、中央の貫通穴７８aに挿入されるLEDユニットの光軸γ１は、接地面７７aと直交している。周辺LEDユニットが挿入される貫通穴７８bの側面は、図１２に示すように、ななめに傾いている光軸γ２、γ３と平行である。
【００４５】
これにより、上記実施形態と異なり、接地面１２２aが光軸に対して垂直である形状でも、台座３１にセットしたマルチユニットにおいて、各LEDの光軸を所望の一点に向けることができる。
【００４６】
なお、台座の貫通穴および接地面は、５軸のマシニングセンタなどで切削および穴開け加工をすればよい。
【００４７】
図１３に、台座７１を７つ組み合わせたマルチユニットの集合体を示す。図１３は、各マルチユニットの１の貫通穴にLEDユニット１２１が挿入されている状態で、これを組み合わせた状態である。図１４Aに図１３の上面図を示す。各マルチユニットについて８１〜８７と番号を付与した。すなわち、中央のマルチユニット８１を取り囲むように、６のマルチユニット８２〜８７を同一円周上に配置している。この場合も、各マルチユニットの中央のLEDユニットの光軸が、１の点にて交差するように、中央のマルチユニット８１に対して、６の周辺マルチユニット８２〜８７が配置されている。
【００４８】
図１４Bを用いて、各マルチユニット間の連結について説明する。中央のマルチユニット８１と周辺のマルチユニット８２〜８７とは、バー９１で連結固定される。
【００４９】
本実施形態においても、各マルチユニットにおけるLEDユニットの数、およびマルチユニットの数については任意である。
【００５０】
本実施形態においては、各マルチユニットについて中央LEDユニットの周辺に６つのLEDユニットを配置している。このように配置することで、より効率的にLEDユニットを配置できる。
【００５１】
（１．３  光源部の他の構成）
第１，第２実施形態では、１マルチユニットを７つのLEDユニットで構成し、さらに、各マルチユニットを中央のLEDユニットの光軸が1点を向くように配置することとで、多数のLEDユニットの光軸を所望の1点に向けるようにした。しかし、１マルチユニットを構成するLEDユニットの個数については限定されない。
【００５２】
図１５に、１マルチユニットを６７つのLEDユニットで構成した場合の、配置を示す。直径D11をフランジ２２よりもやや大きくしておき、直径D10の貫通穴をそれぞれ設ければよい。
【００５３】
この場合、各LEDユニットの傾きは、上記と同様に、中央のLEDユニット１３０を基準として、所望の位置で各LEDユニットの光軸が交わるように定めればよい。本実施形態においては、第２実施形態のように、台座の接地面を斜めの平面で構成し、LEDユニットのフランジの接地面は光軸に直交した。各貫通穴の角度は中央のLEDユニット１３０から離れている距離d1〜d7に応じて、各位置における円弧の法線を求めて、その角度で形成すればよい。
【００５４】
また、この実施形態では、LEDユニットの数を67個としたが、LEDユニットL0〜L3までとしてもよい。また、さらに、その外側のL4〜L5までとしてもよく、さらにL6〜L7としたうえ、その外側にさらに配置してもよい。
【００５５】
なお、第１実施形態のように円弧状としてもよい。この場合、図６に示すように、貫通穴が６７個空いており、表面の接地面を円弧状とすればよい。また、当然LEDユニットのフランジの接地面も同様に円弧状となる。
【００５６】
この実施形態では、中央LEDユニットL0の周辺に６つのLEDユニットL1を配置し、さらに、その外側にこれを取り囲むLEDユニットL2およびL3を配置するようにしたが、中央LEDユニットL0の周辺に配置するLEDユニットは６つでなくてもよい。すなわち、増減可能である。
【００５７】
この実施形態では、個々のLEDユニットを配置する場合について説明したが、上記実施形態のマルチユニットをこのように中央の周辺に配置し、さらにその周辺に配置する・・・というように配置してもよい。
【００５８】
上記各実施形態では、各LEDユニットについて、上下で同径とし、その途中にフランジを設けた場合について説明したが、外形に、図１６に示すような段差２２２を設けて、当該部分をフランジ部として機能させるようにしてもよい。これは、第１レンズ２６aはある程度の直径が必要であるが、第２レンズおよびその下部は、それほど大きな直径が必要ないからである。これによりLEDユニットをより効率的に配置することができる。
【００５９】
なお、図１６では、第1実施形態と同じ部分については同じ番号を付している。また、LED基板２２３よりも下側（第1レンズ２６aと逆側）については、省略している。また、冷却穴については、図１６では記載されていないが、同様に存在する。さらに、図１６では、フランジと台座の表面が離れているように得害しているが、これは、計算式を説明するためだからである。
【００６０】
本実施形態においては、台座３１の各部の寸法を以下のように設定した。なおこれに限定されるものではない。
【００６１】
LEDユニット２１は、図１７に示すように、中央のLEDユニット２１と周辺のLEDユニットとの間で、角度δだけ傾ける必要がある。この角度δが大きいと、LEDユニット間の距離rは大きくなる。角度δの最小値は、以下の式で求めることができる。
【００６２】
δ＝２＊tan-1 （φ／２L)
ここで、φはLEDユニット２１のボディ２９の外径、Lは図７の点Pからレンズ先端までの距離である。
【００６３】
台座３１からの突出長さLFとすると、台座３１にて、各LEDユニット２１の中心位置におけるLEDユニット間の距離rの最小値は、以下の式で求めることができる。
【００６４】
r＝２（L＋LF)＊sin（δ／２）
LEDユニット間の距離rの最小値が決まると、台座３１の直径Dの最小値は、以下の式で求めることができる。
【００６５】
D=2r＋φ＋2d
dは、図6における周辺LEDユニットの外側に設けるマージン(フランジ分)である。
【００６６】
台座31の直径Dが決まると、マルチユニット間の配置関係を決めることができる。マルチユニットを円形とする場合には、各マルチユニットにおける中央の貫通穴間の距離Rの最小値は、R=Dとなる。
【００６７】
ただし、実際は、各マルチユニットは少し傾いているので、その分のマージンを取る必要がある。さらに、図９の周辺マルチユニットの外側にさらに、周辺マルチユニットを配置することもできる。
【００６８】
また、図１３に示すように、マルチユニットの外形を6角形とすることにより、より集積度を高めることができる。計算上Rの最小値は、
R=（3-2/2）D
となる。
【００６９】
以上説明したように、マルチユニットにおける各寸法を決定すればよい。
【００７０】
本実施形態においては、
φ＝16mm
L＝250mm
LF＝18.6mm
d＝２mm
としたので、
角度δ＝3.67°
距離r=17.18mm
D＝54.4mm
R＝47.1mm（六角形の場合）
（１．４  光源部の他の構成）
上記各実施形態においては、フランジ２２が台座３１の表面側（第２光学系側）に位置している場合について、説明したが、フランジ２２が台座３１の裏面側に位置するように、両者を位置づけてもよい。これにより、LEDユニットを台座の裏面側から挿入することができる。
【００７１】
また、上記各実施形態においては、フランジ２２が台座の表面側から突出するように、表面に接している場合について説明したが、フランジ２２が台座の表面から一部または全部埋め込むようにしてもよい（ざぐり処理）。さらに、フランジ２２を裏面側に位置させる場合も同様である。
【００７２】
かかるざぐり処理において、フランジ２２の全面が接地して位置決めされるようにしてもよいし、一部のみ接するようにしてもよい。たとえば、第1実施形態のように台座３１の表面が球面で、かつ、裏側にざぐり処理する場合、フランジ２２はレンズ部側の面と、ざぐり処理された面が接するようになる。かかる場合、ざぐりの底面およびフランジ２２の接地面を球面加工すれば、両者は面接触することとなる。これに対して、フランジ２２の接地面を球面加工し、ざぐりの底面を傾けて平面加工すれば、フランジ２２の周縁部だけが、接地することとなる。この場合、一部しか接触しないが、周縁部が接する位置決めが可能となる。
【００７３】
（２．スキャン機構について）
光源部２の照射光は、第２光学系４を通過する。
【００７４】
第２光学系４から出射された照射光はポリゴンミラー５の反射面５aで反射される。
【００７５】
ポリゴンミラー５については、図１８Aに示すような一体式のポリゴンミラー３０１を採用してもよいし、図１８Bに示すように、８つの平面ミラー３１１を８本の支柱３１２で８角形に構成したポリゴンミラー３１０を採用してもよい。
【００７６】
ポリゴンミラー５で反射された照射光は、コリメートミラー６にて、反射される。
【００７７】
コリメートミラー６は光を平行に変換して反射し、ワーク８に照射される。ここで、ポリゴンミラー５は高速回転しているので、コリメートミラー６に当たる位置は順次移動する。たとえば、図１９Aに示すように、時刻t1においてワーク8の左端部に照射されていたスポット光が、時刻t2においてワーク8の中央部に（同図B参照）、時刻t3においてワーク8の右端部に照射される（同図C参照）。
【００７８】
本実施形態においては、ポリゴンミラー５とワーク８の間にコリメートミラー６を設けている。これにより、以下のようなメリットがある。ポリゴンミラー５による反射光を直接ワーク８に照射する場合、スキャンする照射領域の端部のスキャン速度は、中央部よりも速くなる。これは、ポリゴンミラー５の回転速度が一定にも関わらず、ポリゴンミラー５の反射面とワーク８との距離が、スキャンする照射領域の端部と中央部では異なるためである。移動速度が異なると露光時間が異なるので、露光ムラができる。これに対して、コリメートミラー６を設けることで、ワーク８に垂直に照射することができるので、かかる問題を回避することができる。
【００７９】
また、前記照射光は、コリメートミラーにより平行光となる。よって、時刻t1、時刻t2、時刻t3における照射領域が、ほぼ同じ形状で、かつ、その間隔が同じ移動時間となる。
【００８０】
本実施形態において採用した各部の具体的構成について説明する。フライアイレンズ４は直径35mmであり、入射角２０度の光が出射角６度に絞る。ポリゴンミラー５は、図１８の幅d21が50mmであり、コリメートミラー６は、図１の矢印α方向の幅500mm、奥行き方向の幅100mm、半径R2000である。また、図１の角度θ１を30度とし、コリメートミラー６を15度時計回りの方向に回転させて設定するとともに、フライアイレンズ４とポリゴンミラー５との距離を180mmと、フライアイレンズ４とコリメートミラー６との距離を約1000mmと、コリメートミラー６とワーク８との距離を約1000mmとした。
【００８１】
これにより、ポリゴンミラー５上の照射光のスポット径は、前記出射角が6度の分だけ広がり、約37mmとなる。
【００８２】
コリメートミラー６を幅500mmとしたのは、ワークの幅を300mmとしたためである。ポリゴンミラー５の出射角は６度であるので、コリメートミラー６上での照射光のスポット径は、その分広がって、50〜55mm（直径）となる。
【００８３】
なお、ポリゴンミラー５とコリメートミラー６との間で、下記誤差が生ずる。具体的には、コリメートミラー６の径をR2000としたので、直線距離で155.29mm、円弧距離（9度相当）で155.5mmである。これは、0.13%の伸び率にすぎない。均一度が90%以上だとしても、周囲の照度低下は誤差の範囲内といえる。
【００８４】
また、300mm幅の露光エリアにおける中心部と端部では、光路長の差異が生ずる。これについては、ほぼ無視できる程度である。中心部の光路長は、1000+1000=2000mm、左側端部は、965.5+1034.07=1999.82mm、右側端部は1069.61+953.42=2023.03mmである。このように、差異は2%未満に過ぎない。
【００８５】
また、ポリゴンミラー５とコリメートミラー６の間に、図２０に示すようなスリット３２１を有するアパーチャ３２０を設けてもよい。これにより、露光面  における照度均一度を向上させることができる。本実施形態においては、スリット３２１を長円形状とし、長手方向のd11＝400mm、短手方向のd12＝40mmとしたがこれに限定されない。
【００８６】
なお、上記実施形態では、第２光学系４としてフライアイレンズで構成されたフライアイブロックを採用したが、ロッドレンズを採用するようにしてもよい。
【００８７】
なお、本実施形態においては、光源装置として光源部２および第２光学系４で構成したが、第２光学系４を省略してもよい。この場合でも、ワーク８上にて、照射光がスキャンされるためある程度の均一度を保つことができる。また、この場合でも、余分な光は図２０に示すスリットを設けることで除去できる。
【００８８】
（３．光源部のまとめ）
１）本発明にかかるLEDユニットは、第１のLEDとその周辺に配置された複数のLEDとで構成されたLEDユニットであって、前記周辺に配置された複数のLEDの光軸は、前記第１のLEDの光軸上で、かつ、同じ点で交差するように、前記各周辺LEDの光軸がななめに傾いている。したがって、第２光学系の臨界角内に、発光角度が大きなLEDをより多く配置することができる。
【００８９】
２）本発明にかかるLEDユニットにおいては、前記周辺LEDは、前記第1のLEDを中心に、同一円周上に配置されている。このように、１のLEDの周辺に複数のLEDを配置することにより、第２光学系の臨界角内に、発光角度が大きなLEDをより多く配置することができる。
【００９０】
３）本発明にかかるLEDユニットにおいては、前記各LEDは、設置用のフランジを有しており、前記各LEDユニットは、前記フランジが接する台座面を有しており、この台座面自体がななめに傾いることにより、前記各周辺LEDの光軸が、前記第１のLEDの光軸と同じ点で交差する。したがって、簡易な構成で、第２光学系の臨界角内に、発光角度が大きなLEDをより多く配置することができる。
【００９１】
４）本発明にかかるLEDユニットにおいては  前記周辺LEDは６以上である。したがって、第２光学系の臨界角内に、発光角度が大きなLEDをより多く配置することができる。
【００９２】
５）本発明にかかるLEDユニットにおいては  前記周辺LEDは６である。したがって、第２光学系の臨界角内に、発光角度が大きなLEDをより多く配置することができる。
【００９３】
６）本発明にかかるLED光源は  第１のLEDとその周辺に配置された複数のLEDとで構成されたLEDユニットを、１集合ユニットとして、複数配置したLED光源であって、前記各集合ユニットの中央の個別LEDの光軸が同じ点で交差するよう、前記各集合ユニットが設置されている。このように、複数のLEDユニってにLEDユニットを分離して、各集合ユニットの中央の個別LEDの光軸が、交差するように配置することで、簡単に位置合わせができる。
【００９４】
７）本発明にかかるLED光源においては、前記集合ユニットの複数配置は、中央に配置した集合ユニットを中央集合ユニットとして、この中央集合ユニットを取り囲むように、複数の周辺集合ユニットが配置されており、前記各周辺集合ユニットの中央の個別LEDの光軸が、前記中央集合ユニットの中央の個別LEDの光軸上の一点で交差するよう、前記各集合ユニットが設置されている。このように、１の集合ユニットの周辺に複数の集合ユニットを配置することにより、第２光学系の臨界角内に、発光角度が大きなLEDをより多く配置することができる。
【００９５】
８）本発明にかかるLED光源においては、前記集合ユニットは３以上である。したがって、第２光学系の臨界角内に、発光角度が大きなLEDをより多く配置することができる。
【００９６】
９）本発明にかかるLED光源においては、前記周辺集合ユニットは６である。したがって、第２光学系の臨界角内に、発光角度が大きなLEDをより多く配置することができる。
【００９７】
１０）本発明にかかるLEDユニットは、第１のLEDとその周辺に配置された複数のLEDとで構成されたLEDユニットであって、前記各LEDは、設置用のフランジを有しており、前記各LEDは、前記フランジが接する台座面を有しており、この台座面は凹型球面状であり、前記LEDは前記球面状の接地面と接する凸型球面状のフランジを有し、前記凸型球面状のフランジが、前記凹型球面状と接することにより、前記各周辺LEDの光軸が、前記第１のLEDの光軸上の同じ点で交差する。したがって、簡易な構成で、第２光学系の臨界角内に、発光角度が大きなLEDをより多く配置することができる。
【００９８】
１１）本発明にかかるLED光源は、LEDユニットを１集合ユニットとして複数配置したLED光源であって、中央に配置した集合ユニットを中央集合ユニットとして、前記中央集合ユニットを取り囲むように、複数の周辺集合ユニットが配置されており、前記各周辺集合ユニットの中央の個別LEDの光軸が、前記中央集合ユニットの中央の個別LEDの光軸上の一点で交差するよう設置されている。したがって、簡易な構成で、第２光学系の臨界角内に、発光角度が大きなLEDをより多く配置することができる。
【００９９】
１２）本発明にかかるLED光源は、第１のLEDとその周辺に配置された複数のLEDとで構成されたLED光源であって、前記各LEDは、設置用のフランジを有しており、前記各LEDは、前記フランジが接する台座面を有しており、この台座面は凹型球面状であり、前記LEDは前記球面状の接地面と接する凸型球面状のフランジを有し、前記凸型球面状のフランジが、前記凹型球面状と接することにより、前記周辺配置された複数のLEDの光軸が、前記第１のLEDの光軸上の同じ点で交差し、前記周辺に配置されたLEDの周辺には、さらに拡張周辺LEDが、前記周辺に配置されたLEDを取り囲むように配置されており、前記拡張周辺LEDの凸型球面状のフランジが、前記凹型球面状と接することにより、前記各拡張周辺LEDの光軸も、前記同じ点で交差する。したがって、簡易な構成で、第２光学系の臨界角内に、発光角度が大きなLEDをより多く配置することができる。
【０１００】
１３）本発明にかかるLED光源においては、前記凹型球面状は１の球面である。したがって、１の球面で前記凹型球面を形成することができる。これにより、球面加工をまとめてすることができる。
【０１０１】
１４）本発明にかかるLEDによる露光方法においては、第１のLEDの周辺に複数のLEDを配置し、前記周辺に配置された複数のLEDの光軸を、前記第１のLEDの光軸上で、かつ、同じ点で交差するように、前記各周辺LEDの光軸をななめに傾けて配置している。したがって、第２光学系に対して、効率的にLEDによる光を照射できる。
【０１０２】
１５）本発明にかかる保持台座は、ボディ部およびフランジ部を有するLEDユニットを複数保持するための、LEDユニットの保持台座であって、中央部のLEDユニット保持部と、その周辺に配置されるた複数の周辺LEDユニット保持部を有しており、前記各周辺LEDユニット保持部は、前記LEDのフランジ部が接する台座面を有しており、この各台座面は、前記各周辺LEDの光軸が前記第１のLEDの光軸上の同じ点で交差するように、ななめに傾いており、前記中央部のLEDユニット保持部および前記周辺LEDユニット保持部には、前記台座面に直交する方向に貫通穴が設けられている。したがって、簡易な構成で、第２光学系の臨界角内に、発光角度が大きなLEDをより多く配置することができる。
【０１０３】
本明細書の用語について、説明する。
【０１０４】
「集合ユニット」とは、図３のマルチユニット１１、１２，または１３、図８のマルチユニット５１〜５７が該当する。また、図１０の台座にLEDユニットが挿入されたものが該当する。
【０１０５】
「中央集合ユニット」は、集合ユニットのうち、他の集合ユニットに周辺を取り囲まれている集合ユニットであり、図８のマルチユニット５１が該当する。また、図１４の台座８１にLEDユニットが挿入されたものも該当する。
【０１０６】
「周辺集合ユニット」は、図８のマルチユニット５２〜５７が該当する。また、図１４の台座８２〜８７にLEDユニットが挿入されたものが該当する。
【０１０７】
「保持台座」は、図６の台座３１が該当する。また、図１１の台座７１が該当する。
【０１０８】
「中央部のLEDユニット保持部」は図６の中央の貫通穴およびその周辺の球面状接地面が該当する。また、図１１の接地面７７a、および貫通穴７８aが該当する。
【０１０９】
「その周辺に配置される複数の周辺LEDユニット保持部」は、図６の中央の貫通穴以外の貫通穴、およびその周辺の球面状接地面が該当する。また、図１１の接地面７７b〜g、および貫通穴７８b〜gが該当する。
【０１１０】
「フランジ」とは、図５に示すフランジ２２はもちろん、図１６に示すような段差２２２を含む概念である。
【符号の説明】
【０１１１】
１・・・・・・・・LED露光装置
２・・・・・・・・光源部
４・・・・・・・・第２光学系
５・・・・・・・・ポリゴンミラー
６・・・・・・・・コリメーションミラー
１１〜１３・・・・マルチユニット
２１・・・・・・・・LEDユニット
２２・・・・・・・・フランジ
２２a・・・・・・・・下部面
３１・・・・・・・・台座
３２・・・・・・・・貫通穴
３３・・・・・・・・球面状接地面
７１・・・・・・・・台座
７７a〜７７g・・・接地面
７８a〜７８g・・・貫通穴
１２１・・・・・・・LEDユニット
１２２・・・・・・フランジ
１２２a・・・・・下部面
γ１〜γ３・・・・光軸
【図１】
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【図２】
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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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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