JP2006171426A

JP2006171426A - Illumination optical system and exposure apparatus using the same

Info

Publication number: JP2006171426A
Application number: JP2004364509A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Omori; 利彦大森
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2006-06-29

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To decrease changes in the uniformity of illumination light emitted from a rod integrator, even if the incident position of the illumination light entering the rod integrator is misaligned. SOLUTION: A laser light B, exiting from a fiber array light source 36 and entering a rod integrator 46, is divided into a plurality of light beams by a lens array 44 disposed between the fiber array light source 36 and the rod integrator 46. Thereby, the size of the laser light B on the rod entrance end face and the incident angle can be set separately, which results in an increase in the size of the incident laser light B and increase in the incident angle. By increasing the size of incident laser light B, while achieving high uniformity in the intensity distribution of the laser light B by increasing the incident angle, changes in the uniformity of the illumination light exiting from the rod integrator 46 can be decreased with little influences of misalignment, even if the incident position of the incident laser light B is misaligned. COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光源から被照明体（２次元空間光変調素子等）へ照射される照明光を透過させて、その強度分布を均一化するオプティカルインテグレータを備える照明光学系に関する。 The present invention relates to an illumination optical system including an optical integrator that transmits illumination light emitted from a light source to an object to be illuminated (such as a two-dimensional spatial light modulation element) and uniformizes the intensity distribution.

従来から、ＬＣＤ（液晶素子）やＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス、「テキサス・インスツルメンツ社の登録商標」）等の２次元空間光変調素子を光源からの照明光で照明し、２次元空間光変調素子で制御された光像を感材に露光する露光装置が知られている。このような露光装置では、２次元空間光変調素子を均一に照明する必要があるため、照明光学系にはオプティカルインテグレータが用いられている。 Conventionally, a two-dimensional spatial light is illuminated by illuminating a two-dimensional spatial light modulator such as an LCD (liquid crystal element) or DMD (digital micromirror device, “registered trademark of Texas Instruments”) with a light source. An exposure apparatus that exposes a light image controlled by a modulation element to a photosensitive material is known. In such an exposure apparatus, since it is necessary to uniformly illuminate the two-dimensional spatial light modulator, an optical integrator is used in the illumination optical system.

オプティカルインテグレータは、光束を分割し、異なる経路を通した後、再合成することにより、強度と位置の相関関係（強度分布）を解消して均一化するものであるが、光束の分割方式の違いにより、２つの方式がある。（１）一つは、２次元にレンズを配置したレンズアレイ（フライアイレンズ）を使用して空間的に光束を分割するフライアイタイプであり、（２）もう一つは、ガラスのロッドや内面をミラーにした中空のロッドを使用して、多重反射により角度的に分割するロッドタイプである（オプティカルインテグレータを用いた照明光学系としては、例えば、特許文献１）。 The optical integrator splits the light beam, passes through different paths, and then recombines them to eliminate the intensity-position correlation (intensity distribution) and make it uniform. There are two methods. (1) One is a fly eye type that spatially divides a light beam using a lens array (fly eye lens) in which lenses are arranged two-dimensionally. (2) The other is a glass rod or It is a rod type that uses a hollow rod whose inner surface is a mirror and divides it angularly by multiple reflection (for example, Patent Document 1 as an illumination optical system using an optical integrator).

このロッドタイプにおいては、高い照明効率と均一度を実現するために、一般的にロッド入射端面での照明光のサイズを小さくし、照明光の入射角度を大きくしていた。 In this rod type, in order to achieve high illumination efficiency and uniformity, the size of illumination light at the rod incident end face is generally reduced and the incident angle of illumination light is increased.

このように、ロッド端面での入射角度を大きくすると、ロッド内での反射回数が多くなり、強度分布の均一度を向上させることができる。
特開平９−６８６６７号公報 As described above, when the incident angle at the rod end surface is increased, the number of reflections in the rod increases, and the uniformity of the intensity distribution can be improved.
JP-A-9-68667

しかしながら、ロッド断面サイズに対して相対的に照明光が小さくなるため、ロッドに入射する位置や角度がずれると、２次元空間光変調素子の照明領域における強度分布の均一度が変化してしまうという欠点がある。 However, since the illumination light is relatively small with respect to the cross-sectional size of the rod, the uniformity of the intensity distribution in the illumination region of the two-dimensional spatial light modulator changes if the position or angle incident on the rod is shifted. There are drawbacks.

また、照明光のサイズが小さくなると、ロッド端面での光パワー密度が高くなるため、集塵作用が起こる。このため、ロッド端面に塵埃が付着し、照明光による汚染や劣化の発生、ロッドの透過率の低下が生じるという問題があった。 In addition, when the size of the illumination light is reduced, the light power density at the rod end surface is increased, so that a dust collecting action occurs. For this reason, there is a problem that dust adheres to the end surface of the rod, causing contamination and deterioration due to illumination light, and a decrease in the transmittance of the rod.

本発明は、上記事実を考慮し、ロッドインテグレータへ入射される照明光の入射位置がずれても、ロッドインテグレータから出射される照明光の均一度の変化を少なくすることを目的とする。 In view of the above facts, the present invention has an object to reduce the change in the uniformity of the illumination light emitted from the rod integrator even if the incident position of the illumination light incident on the rod integrator is shifted.

本発明の請求項１に係る照明光学系は、被照明体へ照明光を照射する光源と、前記光源と前記被照明体との間に配置され、前記照明光を透過させることにより該照明光の強度分布を均一化するロッドインテグレータと、を備える照明光学系において、前記光源と前記ロッドインテグレータの間に配置され、前記光源から前記ロッドインテグレータへ入射する照明光を複数の光ビームに分割する光学素子を有することを特徴とする。 An illumination optical system according to claim 1 of the present invention is disposed between a light source that irradiates illumination light to an object to be illuminated, and between the light source and the object to be illuminated, and transmits the illumination light by transmitting the illumination light. In an illumination optical system comprising a rod integrator that equalizes the intensity distribution of the light, an optical device that is disposed between the light source and the rod integrator and that splits the illumination light incident on the rod integrator from the light source into a plurality of light beams It has the element.

上記構成によれば、光源とロッドインテグレータの間に配置された光学素子によって、光源からロッドインテグレータへ入射する照明光を複数の光ビームに分割することができる。これにより、ロッド入射端面での照明光のサイズと入射角度とを別々に設定できるため、入射する照明光のサイズを大きくし、入射角度を大きくできる。入射角度を大きくすることにより、ロッド内での反射回数が多くし、照明光の強度分布の高い均一化を実現しつつ、入射する照明光のサイズを大きくすることにより、入射する照明光の入射位置がずれても、ずれの影響力が少なくなり、ロッドインテグレータから出射される照明光の均一度の変化を少なくできる。 According to the above configuration, the illumination light incident on the rod integrator from the light source can be divided into a plurality of light beams by the optical element disposed between the light source and the rod integrator. Thereby, since the size and the incident angle of the illumination light at the rod incident end face can be set separately, the size of the incident illumination light can be increased and the incident angle can be increased. Increasing the incident angle increases the number of reflections in the rod and achieves a highly uniform illumination light intensity distribution while increasing the size of the incident illumination light. Even if the position is shifted, the influence of the shift is reduced, and the change in the uniformity of the illumination light emitted from the rod integrator can be reduced.

また、入射する照明光のパワー密度を小さくなるので、集塵作用を抑制でき、ロッド端面に塵埃が付着しにくく、光ビームによる汚染や劣化の発生や、透過率の低下が生じにくくなる。 Further, since the power density of the incident illumination light is reduced, the dust collecting action can be suppressed, the dust is less likely to adhere to the rod end surface, and the occurrence of contamination and deterioration due to the light beam and the decrease in transmittance are less likely to occur.

請求項１に記載の光学素子としては、請求項２に記載のように、レンズが１次元又は２次元に配置されたレンズアレイとすることができる。 As described in claim 2, the optical element according to claim 1 may be a lens array in which lenses are arranged one-dimensionally or two-dimensionally.

また、このレンズアレイのレンズは、請求項３に記載のように、光源から照射される照明光をロッドインテグレータの任意位置へ入射するように、偏心されたレンズとすることができる。 Further, as described in claim 3, the lens of the lens array can be a lens that is decentered so that the illumination light emitted from the light source is incident on an arbitrary position of the rod integrator.

この構成によれば、ロッドインテグレータへ入射される照明光の位置を任意に決定できるので、照明光全体で形成されるロッド入射端面での形状を所定の形状（例えば、被照明体の照明領域の形状と相似形状）とできる。このように、照明光全体のロッド入射端面での形状を、被照明体の照明領域の形状と相似形状とする場合には、その照明領域に無駄なく照明光を照射することが可能となり、高い照明効率を実現できる。 According to this configuration, since the position of the illumination light incident on the rod integrator can be arbitrarily determined, the shape at the rod incident end surface formed by the entire illumination light is set to a predetermined shape (for example, the illumination region of the illuminated object). Shape and similar shape). In this way, when the shape of the entire illumination light at the rod incident end surface is similar to the shape of the illumination area of the illuminated object, it is possible to irradiate the illumination area without waste, and high Lighting efficiency can be realized.

また、請求項１に記載の光学素子としては、請求項４に記載のように、回折格子とすることもでき、請求項５に記載のように、拡散板とすることもできる。 The optical element described in claim 1 can be a diffraction grating as described in claim 4, and can also be a diffusion plate as described in claim 5.

また、請求項１に記載の光源としては、請求項６に記載のように、ＬＤ（半導体レーザ）から発せられたレーザ光を被照明体に照射するレーザ光源とすることができる。なお、このレーザ光源には、ＬＤから発せられたレーザ光を光ファイバに通さないで、被照明体へ照射するものが含まれる。 The light source described in claim 1 can be a laser light source that irradiates an illuminated body with laser light emitted from an LD (semiconductor laser), as described in claim 6. Note that this laser light source includes one that irradiates an object to be illuminated without passing laser light emitted from an LD through an optical fiber.

また、この請求項６に記載のレーザ光源としては、請求項７に記載のように、ＬＤから発せられたレーザ光を入射し、入射したレーザ光を被照明体へ照射する光ファイバを複数本束ねてバンドル状としたファイバ光源とすることができる。なお、このファイバ光源には、１つのＬＤから発せられたレーザ光を１本の光ファイバを入射して、そのレーザ光を被照明体へ照射するものが含まれる。 Further, as described in claim 6, the laser light source described in claim 6 is provided with a plurality of optical fibers that enter the laser beam emitted from the LD and irradiate the illuminated body with the laser beam emitted from the LD. A fiber light source bundled into a bundle shape can be obtained. Note that this fiber light source includes one in which laser light emitted from one LD enters one optical fiber and irradiates an object to be illuminated with the laser light.

また、この請求項７に記載のファイバ光源としては、請求項8に記載のように、複数のＬＤから発せられた各レーザ光を１本の光ファイバに入射させて合波するファイバ光源とすることができる。 Further, the fiber light source according to claim 7 is a fiber light source that multiplexes each laser beam emitted from a plurality of LDs into one optical fiber as described in claim 8. be able to.

このファイバ光源では、複数のＬＤ（半導体レーザ）から発せられた各レーザ光を１本の光ファイバに入射させて合波する。このため、光パワーを向上させつつ、エタンデュー（Etendue）を小さくしたままにできるので、被照明体側の開口数（ＮＡ）も小さくできる。これにより、結像光学系が被照明体の下流側に配置された場合でも、その結像光学系の照明深度を大きくでき、結像される露光画像のピントずれを抑制できる。 In this fiber light source, each laser beam emitted from a plurality of LDs (semiconductor lasers) is incident on one optical fiber and multiplexed. For this reason, since the Etendue can be kept small while improving the optical power, the numerical aperture (NA) on the illuminated object side can also be reduced. Thereby, even when the imaging optical system is arranged on the downstream side of the object to be illuminated, the illumination depth of the imaging optical system can be increased and the focus shift of the imaged exposure image can be suppressed.

また、光ファイバを複数本束ねてバンドル状とした場合、その端部サイズが大きくなる、すなわち、光源側のエタンデューが大きくなる。この場合に、上記構成とすれば、エタンデューの大きさを維持したまま、光パワーを向上させることができるので、特に有効である。 Further, when a plurality of optical fibers are bundled into a bundle shape, the end size increases, that is, the etendue on the light source side increases. In this case, the above configuration is particularly effective because the optical power can be improved while maintaining the etendue size.

請求項１に記載のロッドインテグレータとしては、請求項９に記載のように、内部がミラーからなる中空のロッドから構成されたものとすることができる。 As described in claim 9, the rod integrator according to claim 1 may be constituted by a hollow rod having a mirror inside.

この構成よれば、内部がミラーからなる中空のロッドなので、端面が存在しないため、光パワー密度が高い場合に生じる集塵作用が起こっても、塵埃の付着を防止できる。これにより、光ビームによる汚染や劣化の発生や、透過率の低下を防げる。 According to this configuration, since the inside is a hollow rod made of a mirror, there is no end face, and therefore it is possible to prevent dust from adhering even if a dust collecting action occurs when the optical power density is high. As a result, it is possible to prevent contamination and deterioration due to the light beam and a decrease in transmittance.

請求項１に記載の被照明体としては、請求項１０に記載のように、２次元空間光変調素子とすることができる。また、請求項１０に記載の２次元空間光変調素子としては、請求項１１に記載のように、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）とすることができる。 The illuminated body according to claim 1 can be a two-dimensional spatial light modulation element as described in claim 10. The two-dimensional spatial light modulator according to claim 10 can be a DMD (digital micromirror device) as described in claim 11.

２次元空間光変調素子を、ＤＭＤとすれば、ＬＣＤのようにＵＶ光が劣化しないのでＵＶ光に感度を持つ感光材料の露光装置にも使用が可能となる。 If the two-dimensional spatial light modulation element is a DMD, the UV light is not deteriorated as in the LCD, so that it can be used for an exposure apparatus for a photosensitive material having sensitivity to UV light.

請求項１２に記載の露光装置は、上記の請求項１〜９のいずれか１項に記載の照明光学系と、照明光学系から照射される照明光を所定の画像信号に基づいて変調する被照明体と、被照明体により変調された照明光を感光材料に結像させる結像光学系と、を備えることを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus that modulates the illumination optical system according to any one of the first to ninth aspects and illumination light emitted from the illumination optical system based on a predetermined image signal. An illuminating body and an imaging optical system that forms an image of the illumination light modulated by the illuminated body on a photosensitive material.

請求項１２に記載の被照明体としては、請求項１３に記載のように、２次元空間光変調素子とすることができる。また、請求項１３に記載の２次元空間光変調素子としては、請求項１４に記載のように、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）とすることができる。 The illumination object according to claim 12 can be a two-dimensional spatial light modulation element as described in claim 13. The two-dimensional spatial light modulator according to claim 13 may be a DMD (digital micromirror device) as described in claim 14.

２次元空間光変調素子を、ＤＭＤとすれば、ＬＣＤのようにＵＶ光が劣化しないのでＵＶ光に感度を持つ感光材料にも露光装置の使用が可能となる。 If the two-dimensional spatial light modulation element is a DMD, the UV light is not deteriorated unlike the LCD, so that the exposure apparatus can be used for a photosensitive material having sensitivity to the UV light.

本発明は、上記構成としたので、ロッドインテグレータへ入射される照明光の入射位置がずれても、ロッドインテグレータから出射される照明光の均一度の変化を少なくすることができる。 Since the present invention has the above configuration, even if the incident position of the illumination light incident on the rod integrator is deviated, the change in the uniformity of the illumination light emitted from the rod integrator can be reduced.

本発明の照明光学系及びそれを用いた露光装置に係る一の実施の形態を図１〜図２０に基づき説明する。 An embodiment of an illumination optical system and an exposure apparatus using the illumination optical system according to the present invention will be described with reference to FIGS.

まず、本発明の照明光学系が用いられる露光装置の全体構成について説明する。 First, the overall configuration of an exposure apparatus using the illumination optical system of the present invention will be described.

この露光装置１０は、図１に示すように、シート状の感光材料１２を表面に吸着して保持する平板状の移動ステージ１４を備えている。４本の脚部１６に支持された厚い板状の設置台１８の上面には、ステージ移動方向に沿って延びた２本のガイド２０が設置されている。移動ステージ１４は、その長手方向がステージ移動方向を向くように配置されると共に、ガイド２０によって往復移動可能に支持されている。なお、この露光装置１０には、副走査手段としての移動ステージ１４をガイド２０に沿って駆動する後述のステージ駆動装置１０８（図１９参照）が設けられている。 As shown in FIG. 1, the exposure apparatus 10 includes a flat plate-like moving stage 14 that holds a sheet-like photosensitive material 12 by adsorbing to the surface. Two guides 20 extending along the stage moving direction are installed on the upper surface of the thick plate-shaped installation table 18 supported by the four legs 16. The moving stage 14 is arranged so that the longitudinal direction thereof faces the stage moving direction, and is supported by the guide 20 so as to be reciprocally movable. The exposure apparatus 10 is provided with a stage driving apparatus 108 (see FIG. 19), which will be described later, that drives the moving stage 14 as sub-scanning means along the guide 20.

設置台１８の中央部には、移動ステージ１４の移動経路を跨ぐようにコ字状のゲート２２が設けられている。コ字状のゲート２２の端部の各々は、設置台１８の両側面に固定されている。このゲート２２を挟んで一方の側にはスキャナ２４が設けられ、他方の側には感光材料1２の先端および後端を検知する複数（例えば２個）のカメラ２６が設けられている。スキャナ２４およびカメラ２６はゲート２２に各々取り付けられて、移動ステージ１４の移動経路の上方に固定配置されている。なお、スキャナ２４およびカメラ２６は、これらを制御する図示しないコントローラに接続されている。 A U-shaped gate 22 is provided at the center of the installation table 18 so as to straddle the moving path of the moving stage 14. Each end of the U-shaped gate 22 is fixed to both side surfaces of the installation base 18. A scanner 24 is provided on one side of the gate 22 and a plurality of (for example, two) cameras 26 for detecting the front and rear ends of the photosensitive material 12 are provided on the other side. The scanner 24 and the camera 26 are respectively attached to the gate 22 and fixedly arranged above the moving path of the moving stage 14. The scanner 24 and the camera 26 are connected to a controller (not shown) that controls them.

スキャナ２４は、図２に示すように、ｍ行ｎ列（例えば３行５列）の略マトリックス状に配列された複数（例えば１４個）の露光ヘッド２８を備えている。この例では、感光材料1２の幅との関係で、３行目には４個の露光ヘッド２８を配置している。 As shown in FIG. 2, the scanner 24 includes a plurality of (for example, 14) exposure heads 28 arranged in a substantially matrix of m rows and n columns (for example, 3 rows and 5 columns). In this example, four exposure heads 28 are arranged in the third row in relation to the width of the photosensitive material 12.

露光ヘッド２８による露光エリア３０は、副走査方向を短辺とする矩形状である。従って、移動ステージ１４の移動に伴い、感光材料1２には露光ヘッド２８毎に帯状の露光済み領域３２が形成される。 An exposure area 30 by the exposure head 28 has a rectangular shape with the short side in the sub-scanning direction. Accordingly, as the moving stage 14 moves, a strip-shaped exposed region 32 is formed in the photosensitive material 12 for each exposure head 28.

露光ヘッド２８の各々は、図３に示すように、入射されたレーザ光Ｂを画像データに応じて各画素毎に変調する２次空間光変調素子（被照明体）として、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）３４を備えている。このＤＭＤ３４は、データ処理部とミラー駆動制御部とを備えた後述のコントローラ１０４（図１９参照）に接続されている。このコントローラ１０４のデータ処理部では、入力された画像データに基づいて、各露光ヘッド２８毎にＤＭＤ３４の制御すべき領域内の各マイクロミラーを駆動制御する制御信号を生成する。なお、制御すべき領域については後述する。また、ミラー駆動制御部では、画像データ処理部で生成した制御信号に基づいて、各露光ヘッド２８毎にＤＭＤ３４の各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。なお、反射面の角度の制御については後述する。 As shown in FIG. 3, each of the exposure heads 28 includes a digital micromirror, a secondary spatial light modulator (illuminated body) that modulates the incident laser beam B for each pixel in accordance with image data. A device (DMD) 34 is provided. The DMD 34 is connected to a later-described controller 104 (see FIG. 19) that includes a data processing unit and a mirror drive control unit. The data processing unit of the controller 104 generates a control signal for driving and controlling each micromirror in the region to be controlled by the DMD 34 for each exposure head 28 based on the input image data. The area to be controlled will be described later. The mirror drive control unit controls the angle of the reflection surface of each micromirror of the DMD 34 for each exposure head 28 based on the control signal generated by the image data processing unit. The control of the angle of the reflecting surface will be described later.

ＤＭＤ３４の光入射側には、光ファイバの出射端部（発光点）が露光エリア３０の長辺方向と対応する方向に沿って一列に配列されたレーザ出射部８８を備えたファイバアレイ光源３６、ファイバアレイ光源３６から出射されたレーザ光（照明光）Ｂを補正してＤＭＤ上に集光させるレンズ系３８、このレンズ系３８を透過したレーザ光ＢをＴＩＲプリズム５８に向けて反射するミラー４０、ミラー４０からのレーザ光ＢをＤＭＤ３４に向けて全反射させるＴＩＲプリズム５８がこの順に配置されている。このファイバアレイ光源３６、レンズ系３８、ミラー４０及びＴＩＲプリズム５８によって照明光学系５４が構成される。なお、レンズ系３８については、後述する。また、図３では、レンズ系３８を概略的に示してある。 On the light incident side of the DMD 34, a fiber array light source 36 having a laser emitting portion 88 in which emission ends (light emitting points) of optical fibers are arranged in a line along a direction corresponding to the long side direction of the exposure area 30; A lens system 38 that corrects laser light (illumination light) B emitted from the fiber array light source 36 and collects it on the DMD, and a mirror 40 that reflects the laser light B transmitted through the lens system 38 toward the TIR prism 58. The TIR prism 58 that totally reflects the laser beam B from the mirror 40 toward the DMD 34 is arranged in this order. The fiber array light source 36, the lens system 38, the mirror 40, and the TIR prism 58 constitute an illumination optical system 54. The lens system 38 will be described later. In FIG. 3, the lens system 38 is schematically shown.

また、ＤＭＤ３４の光反射側には、ＤＭＤ３４で反射されたレーザ光Ｂを、記録媒体としての感光材料1２上に結像する結像光学系６０が配置されている。この結像光学系６０は、図３に示すように、レンズ系６２、６４からなる第１結像光学系と、レンズ系６６、６８からなる第２結像光学系と、これらの結像光学系の間に挿入されたマイクロレンズアレイ７０と、アパーチャアレイ７２とから構成されている。上記のマイクロレンズアレイ７０は、ＤＭＤ３４の各画素に対応する多数のマイクロレンズ７０ａが配置されてなるものである。このマイクロレンズ７０ａは、一例として焦点距離が０．１９ｍｍ、ＮＡ（開口数）が０．１１のものである。また、アパーチャアレイ７２は、マイクロレンズアレイ７０の各マイクロレンズ７０ａに対応する多数のアパーチャ７２ａが形成されてなるものである。 Further, on the light reflection side of the DMD 34, an image forming optical system 60 for forming an image of the laser light B reflected by the DMD 34 on the photosensitive material 12 as a recording medium is disposed. As shown in FIG. 3, the image forming optical system 60 includes a first image forming optical system including lens systems 62 and 64, a second image forming optical system including lens systems 66 and 68, and these image forming optical systems. A microlens array 70 and an aperture array 72 are inserted between the systems. The microlens array 70 includes a large number of microlenses 70 a corresponding to the respective pixels of the DMD 34. For example, the micro lens 70a has a focal length of 0.19 mm and an NA (numerical aperture) of 0.11. The aperture array 72 is formed by forming a large number of apertures 72a corresponding to the respective microlenses 70a of the microlens array 70.

上記第１結像光学系は、ＤＭＤ３４による像を３倍に拡大してマイクロレンズアレイ７０上に結像する。そして、第２結像光学系は、マイクロレンズアレイ７０を経た像を１．６７倍に拡大して感光材料1２上に結像、投影する。したがって、全体では、ＤＭＤ３４による像が５倍に拡大して感光材料1２上に結像、投影されることになる。 The first image-forming optical system forms an image on the microlens array 70 by enlarging the image by the DMD 34 three times. The second imaging optical system enlarges the image that has passed through the microlens array 70 to 1.67 times, and forms and projects the image on the photosensitive material 12. Therefore, as a whole, the image by the DMD 34 is magnified five times and is formed and projected on the photosensitive material 12.

なお、本例では、第２結像光学系と感光材料1２との間にプリズムペア7４が配設され、このプリズムペア7４を図３中で上下方向に移動させることにより、感光材料1２上における像のピントを調節可能となっている。なお、同図中において、感光材料1２は矢印Ｙ方向に副走査送りされる。 In this example, a prism pair 74 is disposed between the second imaging optical system and the photosensitive material 12, and the prism pair 74 is moved in the vertical direction in FIG. The focus of the image can be adjusted. In the drawing, the photosensitive material 12 is sub-scanned in the arrow Y direction.

ここで、照明光学系５４の一部を構成するレンズ系３８について説明する。 Here, the lens system 38 constituting a part of the illumination optical system 54 will be described.

レンズ系３８は、図４に示すように、ファイバアレイ光源３６から出射した照明光としてのレーザ光Ｂを平行光化するコリメーターレンズ４２と、このコリメーターレンズ４２を通過したレーザ光Ｂを分割する光学素子としてのレンズアレイ４４と、このレンズアレイ４４が分割した複数の光ビームが入射されるロッドインテグレータ４６と、このロッドインテグレータ４６の前方つまりミラー４０側に配置された結像レンズ４８から構成されている。 As shown in FIG. 4, the lens system 38 divides the collimator lens 42 that collimates the laser beam B as illumination light emitted from the fiber array light source 36 and the laser beam B that has passed through the collimator lens 42. A lens array 44 as an optical element, a rod integrator 46 into which a plurality of light beams divided by the lens array 44 are incident, and an imaging lens 48 disposed in front of the rod integrator 46, that is, on the mirror 40 side. Has been.

レンズアレイ４４は、図５に示すように、単レンズ４４Ａを縦、横に（２次元に）配列したレンズ体であり、単レンズ４４Ａの各々によってコリメーターレンズ４２から入射されるレーザ光Ｂを複数の光ビームに分割する。これにより、ロッド入射端面Ｓでのレーザ光Ｂのサイズと入射角度とを別々に設定できるため、入射するレーザ光Ｂのサイズを大きくし、入射角度を大きくできる。入射角度を大きくすることにより、ロッド内での反射回数を増やすことで、レーザ光Ｂの強度分布の高い均一化を実現しつつ、入射するレーザ光Ｂの全体サイズを大きくすることにより、入射するレーザ光Ｂの入射位置がずれても、ずれの影響力が少なく、ロッドインテグレータ４６から出射されるレーザ光Ｂの均一度の変化を少なくできる。 As shown in FIG. 5, the lens array 44 is a lens body in which single lenses 44A are arranged vertically and horizontally (two-dimensionally), and the laser light B incident from the collimator lens 42 by each of the single lenses 44A. Divide into multiple light beams. Thereby, since the size and incident angle of the laser beam B at the rod incident end surface S can be set separately, the size of the incident laser beam B can be increased and the incident angle can be increased. Increasing the incident angle increases the number of reflections in the rod, thereby realizing high uniformity of the intensity distribution of the laser beam B, and increasing the overall size of the incident laser beam B. Even if the incident position of the laser beam B shifts, the influence of the shift is small, and the change in the uniformity of the laser beam B emitted from the rod integrator 46 can be reduced.

また、入射するレーザ光Ｂのパワー密度を小さくなるので、集塵作用を抑制でき、ロッド端面に塵埃が付着しにくく、レーザ光Ｂによる汚染や劣化の発生や、透過率の低下が生じにくくなる（＝光耐久性が向上する）。 Further, since the power density of the incident laser beam B is reduced, the dust collecting action can be suppressed, the dust hardly adheres to the rod end surface, and the occurrence of contamination and deterioration due to the laser beam B and the decrease in transmittance are less likely to occur. (= Improved light durability).

図６（Ａ）に示すように、単レンズ４４Ａが偏心されていない状態では、ロッドインテグレータ４６の入射端面Ｓにおけるレーザ光Ｂは、図６（Ｂ）に示すように、分割したレーザ光Ｂ全体で、略円形状を形成する。 As shown in FIG. 6 (A), in the state where the single lens 44A is not decentered, the laser beam B on the incident end surface S of the rod integrator 46 is the entire divided laser beam B as shown in FIG. 6 (B). Thus, a substantially circular shape is formed.

図７（Ａ）に示すように、単レンズ４４Ａを偏心させることにより、ロッドインテグレータ４６へ入射されるレーザ光Ｂを、ロッドインテグレータ４６の入射面に対して任意位置に入射させ、ロッドインテグレータ４６の入射端面Ｓにおいて、図７（Ｂ）に示すように、分割した照明光全体で、所望の形状（本実施の形態では、矩形状）を形成させることができる。この入射端面での形状としては、ＤＭＤ３４の照明領域（本実施の形態では、矩形状）と相似形状にすることが望ましい。このように、レーザ光Ｂ全体のロッド入射端面Ｓでの形状を、ＤＭＤ３４の照明領域の形状と相似形状とすれば、その照明領域に無駄なく照明光を照射することが可能となり、高い照明効率を実現できる。 As shown in FIG. 7A, by decentering the single lens 44 A, the laser beam B incident on the rod integrator 46 is incident on an arbitrary position with respect to the incident surface of the rod integrator 46. In the incident end face S, as shown in FIG. 7B, a desired shape (in the present embodiment, a rectangular shape) can be formed with the entire divided illumination light. The shape at the incident end face is desirably similar to the illumination area of the DMD 34 (in the present embodiment, rectangular). In this way, if the shape of the entire laser beam B at the rod incident end surface S is similar to the shape of the illumination area of the DMD 34, it becomes possible to irradiate the illumination area with no waste and high illumination efficiency. Can be realized.

また、レンズアレイ４４のうちの一部の単レンズ４４Ａを偏心させることにより、ロッドインテグレータ４６へ入射されるレーザ光Ｂを、ロッドインテグレータ４６の入射端面Ｓに対し、均等に入射させることも可能である。 Further, by decentering some of the single lenses 44A in the lens array 44, the laser beam B incident on the rod integrator 46 can be evenly incident on the incident end surface S of the rod integrator 46. is there.

例えば、単レンズ４４Ａのうち、中心部より周辺部の単レンズ４４Ａの偏心を大きくすることで、入射端面Ｓに対して均等に入射させる。このようにすることにより、ロッドインテグレータ４６から出射されるレーザ光Ｂの強度分布を均一化させることができる。 For example, in the single lens 44A, the eccentricity of the single lens 44A in the peripheral portion is made larger than that in the central portion, so that the light is uniformly incident on the incident end surface S. By doing so, the intensity distribution of the laser beam B emitted from the rod integrator 46 can be made uniform.

また、レーザ光Ｂを分割する光学素子としては、レンズアレイ４４に限られず、図８（Ａ）に示すように、透過したレーザ光Ｂを拡散させる拡散板５０を用いてもよい。また、図８（Ｂ）に示すように、レーザ光Ｂを回折させることにより、レーザ光Ｂを分割する回折格子５２を用いてもよい。 The optical element that divides the laser beam B is not limited to the lens array 44, and a diffusion plate 50 that diffuses the transmitted laser beam B may be used as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 8B, a diffraction grating 52 that divides the laser beam B by diffracting the laser beam B may be used.

この回折格子５２には、出射側に複数の段が形成されており、回折格子５２に入射したレーザ光Ｂは、段の頂部で上下方向に分割されて出射される。 The diffraction grating 52 has a plurality of steps on the emission side, and the laser beam B incident on the diffraction grating 52 is divided and emitted in the vertical direction at the top of the steps.

なお、図８（Ｂ）に示す回折格子５２では、上下方向（一次元）に光を分割しているが、レーザ光Ｂを分割する回折格子としては、上下左右方向（２次元）に光を分割するものでも構わない。 In the diffraction grating 52 shown in FIG. 8B, light is divided in the vertical direction (one-dimensional). However, as a diffraction grating for dividing the laser beam B, light is emitted in the vertical and horizontal directions (two-dimensional). You may divide it.

ロッドインテグレータ４６は、ガラスのロッドで形成され、ファイバアレイ光源３６から出射し、コリメーターレンズ４２、レンズアレイ４４を通過したレーザ光Ｂを入射する。ロッドインテグレータ４６に入射したレーザ光Ｂは、ロッドの内部で全反射を繰り返し、平行光に近くかつビーム断面内強度が均一化された光束として結像レンズ４８へ入射する。結像レンズ４８へ入射したレーザ光Ｂは、結像レンズ４８の結像作用により、ロッドインテグレータ４６の形状に対応した形状で、ミラー４０で反射し、ＴＩＲ（全反射）プリズム５８を介して、ＤＭＤ３４上に結像照射される。 The rod integrator 46 is formed of a glass rod, and is emitted from the fiber array light source 36 and receives the laser light B that has passed through the collimator lens 42 and the lens array 44. The laser beam B incident on the rod integrator 46 repeats total reflection inside the rod, and enters the imaging lens 48 as a light beam that is close to parallel light and has a uniform beam cross-sectional intensity. The laser beam B incident on the imaging lens 48 is reflected by the mirror 40 in a shape corresponding to the shape of the rod integrator 46 by the imaging action of the imaging lens 48, and passes through a TIR (total reflection) prism 58. The image is irradiated on the DMD 34.

また、このロッドインテグレータ４６は、図９に示すような内部がミラー４７Ａからなる中空のロッドから構成された中空ロッドインテグレータ４７とすることができる。 Further, the rod integrator 46 can be a hollow rod integrator 47 constituted by a hollow rod whose inside is a mirror 47A as shown in FIG.

内部がミラー４７Ａからなる中空のロッドとすれば、端面が存在せず、この端面のない所で光パワー密度が高くなって、集塵作用が起こっても、端面がないため塵埃の付着を防止できる。これにより、レーザ光Ｂによる汚染や劣化の発生や、透過率の低下を防げる。 If the inside is a hollow rod made of a mirror 47A, there will be no end face, the optical power density will be high where there is no end face, and there will be no end face even if dust collection occurs. it can. As a result, contamination and deterioration due to the laser beam B and a decrease in transmittance can be prevented.

次に、ＤＭＤ３４について説明する。 Next, the DMD 34 will be described.

ＤＭＤ３４は、図１０に示すように、ＳＲＡＭセル（メモリセル）７６上に、微小ミラー（マイクロミラー）７８が支柱により支持されて配置されたものであり、画素（ピクセル）を構成する多数の（例えば１０２４個×７６８個）の微小ミラーを格子状に配列して構成されたミラーデバイスである。各ピクセルには、最上部に支柱に支えられたマイクロミラー７８が設けられており、マイクロミラー７８の表面にはアルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。なお、マイクロミラー７８の反射率は９０％以上である。また、マイクロミラー７８の直下には、ヒンジおよびヨークを含む支柱を介して通常の半導体メモリの製造ラインで製造されるシリコンゲートのＣＭＯＳのＳＲＡＭセル７６が配置されており、全体はモノリシックに構成されている。 As shown in FIG. 10, the DMD 34 is configured such that a micromirror (micromirror) 78 is supported by a support on an SRAM cell (memory cell) 76, and a large number of (pixels) (pixels) are formed. For example, it is a mirror device configured by arranging 1024 × 768 micromirrors in a lattice pattern. Each pixel is provided with a micromirror 78 supported by a support at the top, and a material having a high reflectance such as aluminum is deposited on the surface of the micromirror 78. The reflectance of the micromirror 78 is 90% or more. A silicon gate CMOS SRAM cell 76 manufactured in a normal semiconductor memory manufacturing line is disposed directly below the micromirror 78 via a support including a hinge and a yoke, and the whole is configured monolithically. ing.

ＤＭＤ３４のＳＲＡＭセル７６にデジタル信号が書き込まれると、支柱に支えられたマイクロミラー７８が、対角線を中心としてＤＭＤ３４が配置された基板側に対して±α度（例えば±１０度）の範囲で傾けられる。図１１（Ａ）は、マイクロミラー７８がオン状態である＋α度に傾いた状態を示し、図１１（Ｂ）は、マイクロミラー７８がオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。したがって、画像信号に応じて、ＤＭＤ３４の各ピクセルにおけるマイクロミラー７８の傾きを、図１０に示すように制御することによって、ＤＭＤ３４に入射したレーザ光Ｂはそれぞれのマイクロミラー７８の傾き方向へ反射される。 When a digital signal is written in the SRAM cell 76 of the DMD 34, the micromirror 78 supported by the support is tilted within a range of ± α degrees (for example, ± 10 degrees) with respect to the substrate side on which the DMD 34 is disposed with the diagonal line as the center. It is done. FIG. 11A shows a state in which the micromirror 78 is tilted to + α degrees in the on state, and FIG. 11B shows a state in which the micromirror 78 is tilted to −α degrees in the off state. Therefore, by controlling the tilt of the micromirror 78 in each pixel of the DMD 34 according to the image signal as shown in FIG. 10, the laser light B incident on the DMD 34 is reflected in the tilt direction of each micromirror 78. The

なお、図１０には、ＤＭＤ３４の一部を拡大し、マイクロミラー７８が＋α度又は−α度に制御されている状態の一例を示す。それぞれのマイクロミラー７８のオンオフ制御は、ＤＭＤ３４に接続された上記コントローラ１０４によって行われる。また、オフ状態のマイクロミラー７８で反射したレーザ光Ｂが進行する方向には、光吸収体（図示せず）が配置されている。 FIG. 10 shows an example of a state in which a part of the DMD 34 is enlarged and the micromirror 78 is controlled to + α degrees or −α degrees. The on / off control of each micromirror 78 is performed by the controller 104 connected to the DMD 34. A light absorber (not shown) is arranged in the direction in which the laser beam B reflected by the micromirror 78 in the off state travels.

また、ＤＭＤ３４は、その短辺が副走査方向と所定角度θ（例えば、０．１°〜１°）を成すように僅かに傾斜させて配置するのが好ましい。図１２（Ａ）は、ＤＭＤ３４を傾斜させない場合の各マイクロミラーによる反射光像（露光ビーム）８０の走査軌跡を示し、図１２（Ｂ）は、ＤＭＤ３４を傾斜させた場合の露光ビーム８０の走査軌跡を示している。 Further, it is preferable that the DMD 34 is arranged with a slight inclination so that its short side forms a predetermined angle θ (for example, 0.1 ° to 1 °) with the sub-scanning direction. 12A shows the scanning trajectory of the reflected light image (exposure beam) 80 by each micromirror when the DMD 34 is not tilted, and FIG. 12B shows the scanning of the exposure beam 80 when the DMD 34 is tilted. The trajectory is shown.

ＤＭＤ３４には、長手方向にマイクロミラーが多数個（例えば１０２４個）配列されたマイクロミラー列が、短手方向に多数組（例えば７５６組）配列されているが、図１２（Ｂ）に示すように、ＤＭＤ３４を傾斜させることにより、各マイクロミラーによる露光ビーム８０の走査軌跡（走査線）のピッチＰ₁が、ＤＭＤ３４を傾斜させない場合の走査線のピッチＰ₂より狭くなり、解像度を大幅に向上させることができる。一方、ＤＭＤ３４の傾斜角は微小であるので、ＤＭＤ３４を傾斜させた場合の走査幅Ｗ₂と、ＤＭＤ３４を傾斜させない場合の走査幅Ｗ₁とは略同一である。 In the DMD 34, a number of micromirror arrays in which a large number (for example, 1024) of micromirrors are arranged in the longitudinal direction are arranged in a short direction (for example, 756 sets). As shown in FIG. Further, by tilting the DMD 34, the pitch P ₁ of the scanning locus (scan line) of the exposure beam 80 by each micromirror becomes narrower than the pitch P ₂ of the scan line when the DMD 34 is not tilted, and the resolution is greatly improved. Can be made. On the other hand, since the tilt angle of the DMD 34 is very small, the scan width W ₂ when the DMD 34 is tilted and the scan width W ₁ when the DMD 34 is not tilted are substantially the same.

また、異なるマイクロミラー列により同じ走査線上が重ねて露光（多重露光）されることになる。このように、多重露光されることで、露光位置の微少量をコントロールすることができ、高精細な露光を実現することができる。また、主走査方向に配列された複数の露光ヘッドの間のつなぎ目を微少量の露光位置制御により段差無くつなぐことができる。 Further, the same scanning line is overlapped and exposed (multiple exposure) by different micromirror rows. In this way, by performing multiple exposure, it is possible to control a minute amount of the exposure position and to realize high-definition exposure. Further, joints between a plurality of exposure heads arranged in the main scanning direction can be connected without a step by controlling a very small amount of exposure position.

なお、ＤＭＤ３４を傾斜させる代わりに、各マイクロミラー列を副走査方向と直交する方向に所定間隔ずらして千鳥状に配置しても、同様の効果を得ることができる。 Note that the same effect can be obtained by arranging the micromirror rows in a staggered manner by shifting the micromirror rows by a predetermined interval in a direction orthogonal to the sub-scanning direction instead of inclining the DMD 34.

次に、ファイバアレイ光源３６について説明する。 Next, the fiber array light source 36 will be described.

ファイバアレイ光源３６は、図１３（Ａ）に示すように、複数（例えば１４個）のレーザモジュール８２を備えており、各レーザモジュール８２には、マルチモード光ファイバ８４の一端が結合されている。マルチモード光ファイバ８４の他端には、コア径がマルチモード光ファイバ８４と同一で且つクラッド径がマルチモード光ファイバ８４より小さいマルチモード光ファイバ８６が結合されている。 As shown in FIG. 13A, the fiber array light source 36 includes a plurality of (for example, 14) laser modules 82, and one end of a multimode optical fiber 84 is coupled to each laser module 82. . The other end of the multimode optical fiber 84 is coupled to a multimode optical fiber 86 having the same core diameter as the multimode optical fiber 84 and a cladding diameter smaller than the multimode optical fiber 84.

マルチモード光ファイバ８６は、複数本（例えば１４本）束ねられ、バンドル状とされており、図１３（Ｂ）に示すように、マルチモード光ファイバ８６のマルチモード光ファイバ８４と反対側の端部は、副走査方向と直交する主走査方向に沿って７個並べられ、それが２列に配列されてレーザ出射部８８が構成されている。 A plurality of (for example, 14) multimode optical fibers 86 are bundled into a bundle shape, and as shown in FIG. 13B, the end of the multimode optical fiber 86 opposite to the multimode optical fiber 84 is provided. Seven units are arranged along the main scanning direction orthogonal to the sub-scanning direction, and are arranged in two rows to constitute the laser emitting unit 88.

マルチモード光ファイバ８６の端部で構成されるレーザ出射部８８は、図１３（Ｂ）に示すように、表面が平坦な２枚の支持板９０に挟み込まれて固定されている。また、マルチモード光ファイバ８６の光出射端面には、その保護のために、ガラス等の透明な保護板が配置されるのが望ましい。マルチモード光ファイバ８６の光出射端面は、光密度が高いため集塵し易く劣化し易いが、上述のような保護板を配置することにより、端面への塵埃の付着を防止し、また劣化を遅らせることができる。 As shown in FIG. 13B, the laser emitting portion 88 formed by the end portion of the multimode optical fiber 86 is sandwiched and fixed between two support plates 90 having a flat surface. Further, a transparent protective plate such as glass is preferably disposed on the light emitting end face of the multimode optical fiber 86 for protection. The light exit end face of the multimode optical fiber 86 is easily collected and easily deteriorated due to its high light density. However, by arranging the protective plate as described above, the adhesion of dust to the end face can be prevented and the deterioration can be prevented. Can be delayed.

本例では、図１４に示すように、クラッド径が大きいマルチモード光ファイバ８４のレーザ光出射側の先端部分に、長さ１〜３０ｃｍ程度のクラッド径が小さい光ファイバ８６が同軸的に結合されている。それらのマルチモード光ファイバ８４、８６は、それぞれのコア軸が一致する状態で光ファイバ８６の入射端面をマルチモード光ファイバ８４の出射端面に融着することにより結合されている。上述した通り、マルチモード光ファイバ８６のコア８６ａの径は、マルチモード光ファイバ８４のコア８４ａの径と同じ大きさである。 In this example, as shown in FIG. 14, an optical fiber 86 having a length of about 1 to 30 cm and having a small cladding diameter is coaxially coupled to the tip portion of the multimode optical fiber 84 having a large cladding diameter on the laser light emission side. ing. The multimode optical fibers 84 and 86 are coupled by fusing the incident end face of the optical fiber 86 to the output end face of the multimode optical fiber 84 in a state where the respective core axes coincide. As described above, the diameter of the core 86 a of the multimode optical fiber 86 is the same as the diameter of the core 84 a of the multimode optical fiber 84.

マルチモード光ファイバ８４およびマルチモード光ファイバ８６としては、ステップインデックス型光ファイバ、グレーテッドインデックス型光ファイバ、および複合型光ファイバの何れでもよい。例えば、三菱電線工業株式会社製のステップインデックス型光ファイバを用いることができる。本例では、マルチモード光ファイバ８４および光ファイバ８６は、ステップインデックス型光ファイバであり、マルチモード光ファイバ８４は、クラッド径＝１２５μｍ、コア径＝５０μｍ、ＮＡ＝０．２、入射端面コートの透過率＝９９．５％以上であり、光ファイバ８６は、クラッド径＝６０μｍ、コア径＝５０μｍ、ＮＡ＝０．２である。 The multimode optical fiber 84 and the multimode optical fiber 86 may be any of a step index type optical fiber, a graded index type optical fiber, and a composite type optical fiber. For example, a step index type optical fiber manufactured by Mitsubishi Cable Industries, Ltd. can be used. In this example, the multimode optical fiber 84 and the optical fiber 86 are step index type optical fibers, and the multimode optical fiber 84 has a cladding diameter = 125 μm, a core diameter = 50 μm, NA = 0.2, and an incident end face coating. The transmittance is 99.5% or more, and the optical fiber 86 has a cladding diameter = 60 μm, a core diameter = 50 μm, and NA = 0.2.

但し、光ファイバ８６のクラッド径は６０μｍには限定されない。従来のファイバ光源に使用されている光ファイバのクラッド径は１２５μｍであるが、クラッド径が小さくなるほど焦点深度がより深くなるので、マルチモード光ファイバのクラッド径は８０μｍ以下が好ましく、６０μｍ以下がより好ましく、４０μｍ以下が更に好ましい。一方、コア径は少なくとも３〜４μｍ必要であることから、光ファイバ８６のクラッド径は１０μｍ以上が好ましい。 However, the cladding diameter of the optical fiber 86 is not limited to 60 μm. The clad diameter of the optical fiber used in the conventional fiber light source is 125 μm, but the depth of focus becomes deeper as the clad diameter becomes smaller. Therefore, the clad diameter of the multimode optical fiber is preferably 80 μm or less, more preferably 60 μm or less. Preferably, it is 40 μm or less. On the other hand, since the core diameter needs to be at least 3-4 μm, the cladding diameter of the optical fiber 86 is preferably 10 μm or more.

レーザモジュール８２は、図１５に示す合波レーザ光源（ファイバ光源）によって構成されている。この合波レーザ光源は、ヒートブロック９８上に配列固定された複数（例えば７個）のチップ状の横マルチモード又はシングルモードのＧａＮ系半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４，ＬＤ５，ＬＤ６，およびＬＤ７と、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の各々に対応して設けられたコリメータレンズ９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７および９７と、１つの集光レンズ９９と、１本のマルチモード光ファイバ８４とから構成されている。なお、半導体レーザの個数は７個に限定されるものではなく、その他の個数が採用されてもよい。また、上述のような７個のコリメータレンズ９１〜９７に代えて、それらのレンズが一体化されてなるコリメータレンズアレイを用いることもできる。 The laser module 82 is configured by a combined laser light source (fiber light source) shown in FIG. This combined laser light source includes a plurality of (for example, seven) chip-like lateral multimode or single mode GaN-based semiconductor lasers LD1, LD2, LD3, LD4, LD5, LD6, and the like arranged and fixed on the heat block 98. LD 7, collimator lenses 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97 and 97 provided corresponding to each of GaN-based semiconductor lasers LD 1 to LD 7, one condenser lens 99, and one multi-lens And mode optical fiber 84. The number of semiconductor lasers is not limited to seven, and other numbers may be adopted. Further, in place of the seven collimator lenses 91 to 97 as described above, a collimator lens array in which these lenses are integrated can also be used.

ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７は、発振波長が総て共通（例えば、４０５ｎｍ）であり、最大出力も総て共通（例えば、マルチモードレーザでは１００ｍＷ、シングルモードレーザでは３０ｍＷ）である。なお、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７としては、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長範囲で、上記の４０５ｎｍ以外の発振波長を備えるレーザを用いてもよい。 The GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 all have the same oscillation wavelength (for example, 405 nm), and the maximum output is also all the same (for example, 100 mW for the multimode laser and 30 mW for the single mode laser). As the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7, lasers having an oscillation wavelength other than the above 405 nm in a wavelength range of 350 nm to 450 nm may be used.

上記の合波レーザ光源は、図１６および図１７に示すように、他の光学要素と共に、上方が開口した箱状のパッケージ８９内に収納されている。パッケージ８９は、その開口を閉じるように作成されたパッケージ蓋８７を備えており、脱気処理後に封止ガスを導入し、パッケージ８９の開口をパッケージ蓋８７で閉じることにより、それらによって形成される閉空間（封止空間）内に上記合波レーザ光源が気密封止されている。 As shown in FIGS. 16 and 17, the above combined laser light source is housed in a box-shaped package 89 having an upper opening together with other optical elements. The package 89 includes a package lid 87 formed so as to close the opening, and is formed by introducing a sealing gas after the deaeration process and closing the opening of the package 89 with the package lid 87. The combined laser light source is hermetically sealed in a closed space (sealed space).

パッケージ８９の底面にはベース板８５が固定されており、このベース板８５の上面には、前記ヒートブロック９８と、集光レンズ９９を保持する集光レンズホルダー８３と、マルチモード光ファイバ８４の入射端部を保持するファイバホルダー８１とが取り付けられている。マルチモード光ファイバ８４の出射端部は、パッケージ８９の壁面に形成された開口からパッケージ外に引き出されている。 A base plate 85 is fixed to the bottom surface of the package 89, and the heat block 98, the condensing lens holder 83 that holds the condensing lens 99, and the multimode optical fiber 84 are disposed on the upper surface of the base plate 85. A fiber holder 81 that holds the incident end is attached. The exit end of the multimode optical fiber 84 is drawn out of the package from an opening formed in the wall surface of the package 89.

また、ヒートブロック９８の側面にはコリメータレンズホルダー７９が取り付けられており、そこにコリメータレンズ９１〜９７が保持されている。パッケージ８９の横壁面には開口が形成され、この開口を通してＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７に駆動電流を供給する配線７７がパッケージ外に引き出されている。 A collimator lens holder 79 is attached to the side surface of the heat block 98, and collimator lenses 91 to 97 are held there. An opening is formed in the lateral wall surface of the package 89, and a wiring 77 for supplying a driving current to the GaN semiconductor lasers LD1 to LD7 is drawn out of the package through the opening.

なお、図１７においては、図の煩雑化を避けるために、複数のＧａＮ系半導体レーザのうちＧａＮ系半導体レーザＬＤ７にのみ番号を付し、複数のコリメータレンズのうちコリメータレンズ９７にのみ番号を付している。 In FIG. 17, in order to avoid complication of the drawing, only the GaN semiconductor laser LD7 is numbered among the plurality of GaN semiconductor lasers, and only the collimator lens 97 is numbered among the plurality of collimator lenses. is doing.

図１８は、上記コリメータレンズ９１〜９７の取り付け部分の正面形状を示すものである。コリメータレンズ９１〜９７の各々は、非球面を備えた円形レンズの光軸を含む領域を平行な平面で細長く切り取った形状に形成されている。この細長形状のコリメータレンズは、例えば、樹脂又は光学ガラスをモールド成形することによって形成することができる。コリメータレンズ９１〜９７は、長さ方向がＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の発光点の配列方向（図１８の左右方向）と直交するように、上記発光点の配列方向に密接配置されている。 FIG. 18 shows a front shape of a mounting portion of the collimator lenses 91 to 97. As shown in FIG. Each of the collimator lenses 91 to 97 is formed in a shape in which a region including the optical axis of a circular lens having an aspherical surface is cut out in a parallel plane. This elongated collimator lens can be formed, for example, by molding resin or optical glass. The collimator lenses 91 to 97 are closely arranged in the arrangement direction of the light emitting points so that the length direction is orthogonal to the arrangement direction of the light emitting points of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 (left and right direction in FIG. 18).

一方、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７としては、発光幅が２μｍの活性層を備え、活性層と平行な方向、直角な方向の拡がり角が各々例えば１０°、３０°の状態で各々レーザ光Ｂ１〜Ｂ７を発するレーザが用いられている。これらＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７は、活性層と平行な方向に発光点が１列に並ぶように配設されている。 On the other hand, each of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 includes an active layer having a light emission width of 2 μm, and each of the laser beams B1 in a state in which the divergence angles in a direction parallel to and perpendicular to the active layer are, for example A laser emitting ~ B7 is used. These GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 are arranged so that the light emitting points are arranged in a line in a direction parallel to the active layer.

したがって、各発光点から発せられたレーザ光Ｂ１〜Ｂ７は、上述のように細長形状の各コリメータレンズ９１〜９７に対して、拡がり角度が大きい方向が長さ方向と一致し、拡がり角度が小さい方向が幅方向（長さ方向と直交する方向）と一致する状態で入射することになる。つまり、各コリメータレンズ９１〜９７の幅が１．１ｍｍ、長さが４．６ｍｍであり、それらに入射するレーザ光Ｂ１〜Ｂ７の水平方向、垂直方向のビーム径は各々０．９ｍｍ、２．６ｍｍである。また、コリメータレンズ９１〜９７の各々は、焦点距離ｆ₁＝３ｍｍ、ＮＡ＝０．６、レンズ配置ピッチ＝１．２５ｍｍである。 Therefore, in the laser beams B1 to B7 emitted from the respective light emitting points, the direction in which the divergence angle is large coincides with the length direction and the divergence angle is small with respect to the elongated collimator lenses 91 to 97 as described above. Incident light is incident in a state where the direction coincides with the width direction (direction perpendicular to the length direction). That is, the collimator lenses 91 to 97 each have a width of 1.1 mm and a length of 4.6 mm, and the horizontal and vertical beam diameters of the laser beams B1 to B7 incident thereon are 0.9 mm and 2. 6 mm. Further, each of the collimator lenses 91 to 97 has a focal length f ₁ = 3 mm, NA = 0.6, and a lens arrangement pitch = 1.25 mm.

集光レンズ９９は、非球面を備えた円形レンズの光軸を含む領域を平行な平面で細長く切り取って、コリメータレンズ９１〜９７の配列方向、つまり水平方向に長く、それと直角な方向に短い形状に形成されている。この集光レンズ９９は、焦点距離ｆ₂＝２３ｍｍ、ＮＡ＝０．２である。この集光レンズ９９も、例えば樹脂又は光学ガラスをモールド成形することにより形成される。 The condensing lens 99 is formed by cutting a region including the optical axis of a circular lens having an aspheric surface into a long and narrow shape in parallel planes, and is long in the arrangement direction of the collimator lenses 91 to 97, that is, in the horizontal direction and short in the direction perpendicular thereto. Is formed. This condenser lens 99 has a focal length f ₂ = 23 mm and NA = 0.2. This condensing lens 99 is also formed by molding resin or optical glass, for example.

次に、図１９を参照して、本例の画像露光装置における電気的な構成について説明する。ここに示されるように全体制御部１００には変調回路１０２が接続され、該変調回路１０２にはＤＭＤ３４を制御するコントローラ１０４が接続されている。また全体制御部１００には、レーザモジュール８２を駆動するパルス駆動回路１０６が接続されている。さらにこの全体制御部１００には、前記移動ステージ１４を駆動するステージ駆動装置１０８が接続されている。 Next, the electrical configuration of the image exposure apparatus of this example will be described with reference to FIG. As shown here, a modulation circuit 102 is connected to the overall control unit 100, and a controller 104 that controls the DMD 34 is connected to the modulation circuit 102. In addition, a pulse drive circuit 106 that drives the laser module 82 is connected to the overall control unit 100. Furthermore, a stage driving device 108 that drives the moving stage 14 is connected to the overall control unit 100.

次に、本実施の形態に係る露光装置の動作について説明する。 Next, the operation of the exposure apparatus according to the present embodiment will be described.

スキャナ２４の各露光ヘッド２８において、ファイバアレイ光源３６の合波レーザ光源を構成するＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７（図１５参照）の各々から発散光状態で出射したレーザ光Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６，およびＢ７の各々は、対応するコリメータレンズ９１〜９７によって平行光化される。平行光化されたレーザ光Ｂ１〜Ｂ７は、集光レンズ９９によって集光され、マルチモード光ファイバ８４のコア８４ａの入射端面上で収束する。 In each exposure head 28 of the scanner 24, laser beams B1, B2, B3 emitted in a divergent light state from each of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 (see FIG. 15) constituting the combined laser light source of the fiber array light source 36. Each of B4, B5, B6, and B7 is collimated by corresponding collimator lenses 91-97. The collimated laser beams B 1 to B 7 are collected by the condenser lens 99 and converge on the incident end face of the core 84 a of the multimode optical fiber 84.

本例では、コリメータレンズ９１〜９７および集光レンズ９９によって集光光学系が構成され、その集光光学系とマルチモード光ファイバ８４とによって合波光学系が構成されている。すなわち、集光レンズ９９によって上述のように集光されたレーザ光Ｂ１〜Ｂ７が、このマルチモード光ファイバ８４のコア８４ａに入射して光ファイバ内を伝搬し、１本のレーザ光Ｂに合波されてマルチモード光ファイバ８４の出射端部に結合された光ファイバ８６から出射する。 In this example, the collimating lenses 91 to 97 and the condensing lens 99 constitute a condensing optical system, and the condensing optical system and the multimode optical fiber 84 constitute a multiplexing optical system. That is, the laser beams B1 to B7 collected as described above by the condenser lens 99 enter the core 84a of the multimode optical fiber 84, propagate through the optical fiber, and combine with one laser beam B. The light is emitted from the optical fiber 86 coupled to the output end of the multimode optical fiber 84.

このように、複数（本実施形態では７つ）のＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７から発せられた各レーザ光Ｂを１本の光ファイバに入射させて合波することにより、光パワーを向上しているので、エタンデュー（Etendue）を小さくしたままにできるため、ＤＭＤ３４側の開口数（ＮＡ）も小さくできる。これにより、結像光学系６０の照明深度を大きくでき、結像される露光画像のピントずれを抑制できる。 Thus, the optical power is improved by making each laser beam B emitted from a plurality (seven in this embodiment) of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 enter one optical fiber and combine them. Therefore, since the Etendue can be kept small, the numerical aperture (NA) on the DMD 34 side can also be reduced. Thereby, the illumination depth of the imaging optical system 60 can be increased, and the focus deviation of the imaged exposure image can be suppressed.

各レーザモジュールにおいて、レーザ光Ｂ１〜Ｂ７のマルチモード光ファイバ８４への結合効率が０．８５で、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の各出力が３０ｍＷの場合には、アレイ状に配列された光ファイバ８６の各々について、出力１８０ｍＷ（＝３０ｍＷ×０．８５×７）の合波レーザ光Ｂを得ることができる。したがって、１４本のマルチモード光ファイバ８６全体では、２．５２Ｗ（＝０．１８Ｗ×１７）の出力のレーザ光Ｂが得られる。 In each laser module, when the coupling efficiency of the laser beams B1 to B7 to the multimode optical fiber 84 is 0.85 and each output of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 is 30 mW, the light arranged in an array For each of the fibers 86, a combined laser beam B having an output of 180 mW (= 30 mW × 0.85 × 7) can be obtained. Therefore, the laser light B with an output of 2.52 W (= 0.18 W × 17) can be obtained with the entire 14 multimode optical fibers 86.

画像露光に際しては、図１９に示す変調回路１０２から露光パターンに応じた画像データがＤＭＤ３４のコントローラ１０４に入力され、そのフレームメモリに一旦記憶される。この画像データは、画像を構成する各画素の濃度を２値（ドットの記録の有無）で表したデータである。 At the time of image exposure, image data corresponding to the exposure pattern is input from the modulation circuit 102 shown in FIG. 19 to the controller 104 of the DMD 34 and temporarily stored in the frame memory. This image data is data representing the density of each pixel constituting the image by binary values (whether or not dots are recorded).

感光材料1２を表面に吸着した移動ステージ１４は、図１９に示すステージ駆動装置１０８により、ガイド２０に沿ってゲート２２の上流側から下流側に一定速度で移動される。移動ステージ１４がゲート２２下を通過する際に、ゲート２２に取り付けられたカメラ２６により感光材料1２の先端が検出されると、フレームメモリに記憶された画像データが複数ライン分ずつ順次読み出され、データ処理部で読み出された画像データに基づいて各露光ヘッド２８毎に制御信号が生成される。そして、ミラー駆動制御部により、生成された制御信号に基づいて各露光ヘッド２８毎にＤＭＤ３４のマイクロミラーの各々がオンオフ制御される。なお本例の場合、１画素部となる上記マイクロミラーのサイズは１４μｍ×１４μｍである。 The moving stage 14 having the photosensitive material 12 adsorbed on its surface is moved at a constant speed from the upstream side to the downstream side of the gate 22 along the guide 20 by the stage driving device 108 shown in FIG. When the leading end of the photosensitive material 12 is detected by the camera 26 attached to the gate 22 as the moving stage 14 passes under the gate 22, the image data stored in the frame memory is sequentially read out for each of a plurality of lines. A control signal is generated for each exposure head 28 based on the image data read by the data processing unit. Then, each of the micromirrors of the DMD 34 is controlled on and off for each exposure head 28 based on the generated control signal by the mirror drive control unit. In the case of this example, the size of the micromirror serving as one pixel portion is 14 μm × 14 μm.

ファイバアレイ光源３６からＤＭＤ３４にレーザ光Ｂが照射されると、ＤＭＤ３４のマイクロミラーがオン状態のときに反射されたレーザ光は、レンズ系６４、６８により感光材料1２上に結像される。このようにして、ファイバアレイ光源３６から出射されたレーザ光が画素毎にオンオフされて、感光材料1２がＤＭＤ３４の使用画素数と略同数の画素単位（露光エリア３０）で露光される。また、感光材料1２が移動ステージ１４と共に一定速度で移動されることにより、感光材料1２がスキャナ２４によりステージ移動方向と反対の方向に副走査され、各露光ヘッド２８毎に帯状の露光済み領域３２が形成される。 When the laser light B is irradiated from the fiber array light source 36 to the DMD 34, the laser light reflected when the micromirror of the DMD 34 is in an on state is imaged on the photosensitive material 12 by the lens systems 64 and 68. In this way, the laser light emitted from the fiber array light source 36 is turned on and off for each pixel, and the photosensitive material 12 is exposed in a pixel unit (exposure area 30) that is approximately the same number as the number of used pixels of the DMD 34. Further, the photosensitive material 12 is moved at a constant speed together with the moving stage 14, whereby the photosensitive material 12 is sub-scanned in the direction opposite to the stage moving direction by the scanner 24, and a strip-shaped exposed region 32 is provided for each exposure head 28. Is formed.

このように、２次元空間光変調素子（被照明体）として、ＤＭＤを使用しているので、ＬＣＤのようにＵＶ光が劣化しないので、ＵＶ光に感度を持つ感光材料に対しても使用可能である。 As described above, since the DMD is used as the two-dimensional spatial light modulation element (illuminated body), the UV light is not deteriorated unlike the LCD, so that it can be used for a photosensitive material sensitive to the UV light. It is.

なお、本例では、図２０（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ＤＭＤ３４には、主走査方向にマイクロミラーが１０２４個配列されたマイクロミラー列が副走査方向に７６８組配列されているが、本例では、コントローラ１０４により一部のマイクロミラー列（例えば、１０２４個×２５６列）だけが駆動するように制御がなされる。 In this example, as shown in FIGS. 20A and 20B, the DMD 34 has 768 sets of micromirror arrays in which 1024 micromirrors are arranged in the main scanning direction. However, in this example, the controller 104 performs control so that only a part of the micromirror rows (for example, 1024 × 256 rows) is driven.

この場合、図２０（Ａ）に示すようにＤＭＤ３４の中央部に配置されたマイクロミラー列を使用してもよく、図２０（Ｂ）に示すように、ＤＭＤ３４の端部に配置されたマイクロミラー列を使用してもよい。また、一部のマイクロミラーに欠陥が発生した場合は、欠陥が発生していないマイクロミラー列を使用するなど、状況に応じて使用するマイクロミラー列を適宜変更してもよい。 In this case, a micromirror array arranged at the center of the DMD 34 as shown in FIG. 20 (A) may be used, and a micromirror arranged at the end of the DMD 34 as shown in FIG. 20 (B). A column may be used. In addition, when a defect occurs in some of the micromirrors, the micromirror array to be used may be appropriately changed depending on the situation, such as using a micromirror array in which no defect has occurred.

ＤＭＤ３４のデータ処理速度には限界があり、使用する画素数に比例して１ライン当りの変調速度が決定されるので、一部のマイクロミラー列だけを使用することで１ライン当りの変調速度が速くなる。一方、連続的に露光ヘッドを露光面に対して相対移動させる露光方式の場合には、副走査方向の画素を全部使用する必要はない。 Since the data processing speed of the DMD 34 is limited and the modulation speed per line is determined in proportion to the number of pixels used, the modulation speed per line can be increased by using only a part of the micromirror rows. Get faster. On the other hand, in the case of an exposure method in which the exposure head is continuously moved relative to the exposure surface, it is not necessary to use all the pixels in the sub-scanning direction.

スキャナ２４による感光材料1２の副走査が終了し、カメラ２６で感光材料1２の後端が検出されると、移動ステージ１４は、ステージ駆動装置１０８により、ガイド２０に沿ってゲート２２の最上流側にある原点に復帰し、再度、ガイド２０に沿ってゲート２２の上流側から下流側に一定速度で移動される。 When the sub scanning of the photosensitive material 12 by the scanner 24 is completed and the rear end of the photosensitive material 12 is detected by the camera 26, the moving stage 14 is moved along the guide 20 by the stage driving device 108 on the most upstream side of the gate 22. Returned to the original point and moved again along the guide 20 from the upstream side of the gate 22 to the downstream side at a constant speed.

本発明は、上記の実施の形態に限るものではなく、種々の形態が可能である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various forms are possible.

本実施の形態では、２次元空間光変調素子として、ＤＭＤについて説明したが、これに限られず、例えば、ＬＣＤ（液晶素子）であっても構わない。 In the present embodiment, the DMD has been described as the two-dimensional spatial light modulation element. However, the present invention is not limited to this, and for example, an LCD (liquid crystal element) may be used.

本実施の形態では、本発明の照明光学系が用いられる例として露光装置について説明したが、これに限られず、例えば、プロジェクタであっても構わない。 In the present embodiment, the exposure apparatus has been described as an example in which the illumination optical system of the present invention is used. However, the present invention is not limited to this, and for example, a projector may be used.

図１は、本発明の一の実施形態に係る照明光学系が用いられた露光装置を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an exposure apparatus using an illumination optical system according to an embodiment of the present invention. 図２は、図１の露光装置のスキャナの構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the scanner of the exposure apparatus of FIG. 図３は、本実施形態に係る照明光学系を含む露光ヘッドの断面図である。FIG. 3 is a sectional view of an exposure head including the illumination optical system according to the present embodiment. 図４は、本実施形態に係る照明光学系を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the illumination optical system according to the present embodiment. 図５は、本実施形態に係るレンズアレイ示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a lens array according to the present embodiment. 図６は、本実施形態に係るレンズアレイが偏心されていない場合を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a case where the lens array according to the present embodiment is not decentered. 図７は、本実施形態に係るレンズアレイが偏心されている場合を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a case where the lens array according to the present embodiment is decentered. 図８は、レーザ光を分割する光学素子の他の例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating another example of an optical element that divides laser light. 図９は、本実施形態に係るロッドインテグレータの他の例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating another example of the rod integrator according to the present embodiment. 図１０は、本実施形態に係るデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）の構成を示す部分拡大図である。FIG. 10 is a partially enlarged view showing the configuration of the digital micromirror device (DMD) according to the present embodiment. 図１１（Ａ）及び（Ｂ）は、ＤＭＤの動作を説明するための説明図である。11A and 11B are explanatory diagrams for explaining the operation of the DMD. 図１２（Ａ）及び（Ｂ）は、ＤＭＤを傾斜配置しない場合と傾斜配置する場合とで、露光ビームの配置および走査線を比較して示す平面図である。FIGS. 12A and 12B are plan views showing the arrangement of the exposure beam and the scanning line in a case where the DMD is not inclined and in a case where the DMD is inclined. 図１３（Ａ）は、本実施形態に係るファイバアレイ光源の構成を示す斜視図である。図１３（Ｂ）は、ファイバアレイ光源のレーザ出射部における発光点の配列を示す正面図である。FIG. 13A is a perspective view showing the configuration of the fiber array light source according to this embodiment. FIG. 13B is a front view showing the arrangement of the light emitting points in the laser emitting portion of the fiber array light source. 図１４は、本実施形態に係るマルチモード光ファイバの構成を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of a multimode optical fiber according to the present embodiment. 図１５は、本実施形態に係るファイバ光源の構成を示す平面図である。FIG. 15 is a plan view showing the configuration of the fiber light source according to the present embodiment. 図１６は、レーザモジュールの構成を示す平面図である。FIG. 16 is a plan view showing the configuration of the laser module. 図１７は、図１６に示すレーザモジュールの構成を示す側面図である。FIG. 17 is a side view showing the configuration of the laser module shown in FIG. 図１８は、図１６に示すレーザモジュールの構成を示す部分正面図である。FIG. 18 is a partial front view showing the configuration of the laser module shown in FIG. 図１９は、上記露光装置の電気的構成を示すブロック図である。FIG. 19 is a block diagram showing an electrical configuration of the exposure apparatus. 図２０（Ａ）及び（Ｂ）は、ＤＭＤの使用領域の例を示す図である。20A and 20B are diagrams illustrating examples of DMD usage areas.

符号の説明Explanation of symbols

１０露光装置
３４ＤＭＤ（２次元空間光変調素子、被照明体）
３６ファイバ光源（レーザ光源、光源）
４４レンズアレイ（光学素子）
４６ロッドインテグレータ
５０拡散板（光学素子）
５２回折格子（光学素子）
６０結像光学系 10. Exposure device 34 DMD (two-dimensional spatial light modulator, illuminated body)
36 Fiber light source (laser light source, light source)
44 Lens array (optical element)
46 Rod integrator 50 Diffuser (optical element)
52 Diffraction grating (optical element)
60 Imaging optics

Claims

被照明体へ照明光を照射する光源と、
前記光源と前記被照明体との間に配置され、前記照明光を透過させることにより該照明光の強度分布を均一化するロッドインテグレータと、
を備える照明光学系において、
前記光源と前記ロッドインテグレータの間に配置され、前記光源から前記ロッドインテグレータへ入射する照明光を複数の光ビームに分割する光学素子を有することを特徴とする照明光学系。 A light source for irradiating the object to be illuminated with illumination light;
A rod integrator that is disposed between the light source and the object to be illuminated and makes the intensity distribution of the illumination light uniform by transmitting the illumination light;
In an illumination optical system comprising:
An illumination optical system comprising: an optical element that is disposed between the light source and the rod integrator and divides illumination light incident on the rod integrator from the light source into a plurality of light beams.

前記光学素子は、レンズが１次元又は２次元に配置されたレンズアレイであることを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。 The illumination optical system according to claim 1, wherein the optical element is a lens array in which lenses are arranged one-dimensionally or two-dimensionally.

前記レンズアレイのレンズは、前記光源から照射される照明光を前記ロッドインテグレータの任意位置へ入射するように、偏心されていることを特徴とする請求項２に記載の照明光学系。 The illumination optical system according to claim 2, wherein the lenses of the lens array are decentered so that illumination light emitted from the light source is incident on an arbitrary position of the rod integrator.

前記光学素子は、回折格子であることを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。 The illumination optical system according to claim 1, wherein the optical element is a diffraction grating.

前記光学素子は、拡散板であることを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。 The illumination optical system according to claim 1, wherein the optical element is a diffusion plate.

前記光源は、ＬＤから発せられたレーザー光を被照明体へ照射するレーザ光源であることを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。 The illumination optical system according to claim 1, wherein the light source is a laser light source that irradiates a body to be illuminated with laser light emitted from an LD.

前記レーザ光源は、前記ＬＤから発せられたレーザー光を入射し、入射したレーザー光を被照明体へ照射する光ファイバを複数本束ねてバンドル状としたファイバ光源であることを特徴とする請求項６に記載の照明光学系。 The laser light source is a fiber light source in which a laser beam emitted from the LD is incident and a plurality of optical fibers for irradiating the illuminated body with the incident laser beam are bundled into a bundle shape. 6. The illumination optical system according to 6.

前記ファイバ光源は、複数のＬＤから発せられた各レーザー光を１本の光ファイバに入射させて合波することを特徴とする請求項７に記載の照明光学系。 The illumination optical system according to claim 7, wherein the fiber light source multiplexes each laser beam emitted from a plurality of LDs by being incident on one optical fiber.

前記ロッドインテグレータは、内部がミラーからなる中空のロッドから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。 The illumination optical system according to claim 1, wherein the rod integrator is configured by a hollow rod having an interior made of a mirror.

前記被照明体は、２次元空間光変調素子であることを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。 The illumination optical system according to claim 1, wherein the object to be illuminated is a two-dimensional spatial light modulation element.

前記２次元空間光変調素子は、ＤＭＤであることを特徴とする請求項１０に記載の照明光学系。 The illumination optical system according to claim 10, wherein the two-dimensional spatial light modulator is a DMD.

請求項１〜９のいずれか１項に記載の照明光学系と、
前記照明光学系から照射される照明光を所定の画像信号に基づいて変調する被照明体と、
前記被照明体により変調された照明光を感光材料に結像させる結像光学系と、
を備えることを特徴とする露光装置。 The illumination optical system according to any one of claims 1 to 9,
An object to be illuminated that modulates illumination light emitted from the illumination optical system based on a predetermined image signal;
An imaging optical system for imaging the illumination light modulated by the object to be illuminated on a photosensitive material;
An exposure apparatus comprising:

前記被照明体は、２次元空間光変調素子であることを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to claim 12, wherein the object to be illuminated is a two-dimensional spatial light modulator.

前記２次元空間光変調素子は、ＤＭＤであることを特徴とする請求項１３に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to claim 13, wherein the two-dimensional spatial light modulator is a DMD.