JP2004012899A

JP2004012899A - 露光装置

Info

Publication number: JP2004012899A
Application number: JP2002167406A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sunakawa; 砂川　寛; Yoji Okazaki; 岡崎　洋二; Kazuhiko Nagano; 永野　和彦; Hiromi Ishikawa; 石川　弘美; Takeshi Fujii; 藤井　武
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】主・副走査方向に必要な分解能と所定の走査速度（露光速度）を得ると共に、照明ムラ、画素欠陥の補正機能を得ることを課題とする。
【解決手段】主走査方向の画素数がｍのＤＭＤ５０を、露光ヘッドの主走査方向へ１／ｍ傾ける。副走査方向の必要なドットピッチがｒであるとき、走査線のピッチがＲであれば、多重露光回数Ｎを、Ｎ＝（Ｒ／ｒ）×ｍとする。例えば、１００行×２００列の画素数を備えた空間光変調素子を１／ｍ＝１／１００傾けると、４００の画素を実質同時露光することになる。すなわち、副走査方向の分解能（Ａｄｄｒｅｓｓａｂｉｌｉｔｙ）は２倍となっている。走査線のピッチＲが１０μｍ、副走査方向のドットピッチｒを５μｍとすると、（１０／５）×１００＝５０となり、５０回多重露光することになる。また、主走査方向のドットピッチ（分解能）を同じく５μｍとするには、露光ヘッドと露光面が５μｍ相対移動する毎に露光すればよい。
【選択図】　　　　図１０

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置に関し、特に、画像データに応じて空間光変調素子で変調した光で感光材料（露光面）を露光する露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）等の空間光変調素子を利用して、画像データに応じて変調された光ビームで画像露光を行う露光ヘッドが種々提案されている。
【０００３】
例えば、ＤＭＤは、制御信号に応じて反射面の角度が変化する多数のマイクロミラーが、シリコン等の半導体基板上に２次元状に配列されたミラーデバイスであり、このＤＭＤを用いた露光ヘッドは、図１５に示すように、レーザ光を照射する光源１、光源１から照射されたレーザ光をコリメートするレンズ系２、レンズ系２の略焦点位置に配置されたＤＭＤ３、ＤＭＤ３で反射されたレーザ光を露光面５上に結像するレンズ系４、６から構成されている。
【０００４】
この露光ヘッド７は、所定の走査速度で主走査方向へ走査しながら、画像データ等に応じて生成した制御信号によって、ＤＭＤ３のマイクロミラーの各々を制御装置でオンオフ制御してレーザ光を変調し、変調されたレーザ光で画像露光を行っている。
【０００５】
ところで、図１６に示す模式図のように、例えば、主走査方向に４行、副走査方向に６列のマイクロミラー８が格子状に配列されたＤＭＤ９を考えた場合、副走査方向の走査線ピッチが２０ｕｍのとき、図１７に示すように、ＤＭＤ９を露光ヘッドの主走査方向へ傾ければ、走査線ピッチが５ｕｍ（２０ｕｍ／４）となり、露光面上での副走査方向の分解能（Ａｄｄｒｅｓｓａｂｉｌｉｔｙ）を上げることができる（特表２００１−５２１６７２、ＷＯ０２／１２９６１、ＵＳ６２８８８３０Ｂ１を参照）。
【０００６】
ここで、一般に使用されているＤＭＤは、１０２４行×７６８列の画素数があり、ＤＭＤを傾けると副走査方向の分解能は７６８倍も増加することになる。一方、主走査方向の分解能は露光タイミングで決まるが、副走査方向の分解能を７６８倍も上げると、露光ヘッドの主走査速度を維持するためには、１画素に相当するマイクロミラーでレーザ光を変調する時間（変調時間）を１／７６８に短縮しなければならない。
【０００７】
しかし、ＤＭＤの変調時間には限界があるため、副走査方向の分解能が必要以上に細かくなり、主走査方向と副走査方向の分解能が大きく異なってくる。
【０００８】
また、特願平２０００−０６９９７５号公報では、ＤＭＤを主走査方向へ傾けずに、多重露光して主走査方向と副走査方向の分解能をほぼ均等にする方法が示されているが、副走査方向の分解能を改善できておらず、縮小露光するにしても、ＤＭＤの変調速度に限界があるため主走査速度を遅くしている。
【０００９】
一方、ＤＭＤを主走査方向へ傾けた何れの従来技術も、照明ムラ、画素欠陥の補正機能を備えていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮して、主・副走査方向に必要な分解能と所定の走査速度（露光速度）を得ると共に、照明ムラ、画素欠陥の補正機能を得ることを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、露光面に対して相対的に走査する露光ヘッドと、前記露光ヘッドに設けられ、走査方向にｍ行、走査方向と直交する方向にｎ列の画素が配列され、光源から照射された光を制御信号に応じて変調する空間光変調素子と、各画素で変調された光を露光面上に結像させる光学系と、を備えた露光装置において、前記空間光変調素子の画素の行を、露光ヘッド又は露光面の走査方向に対して傾けて、走査方向にＮ回多重露光し、走査線の間にｍ／Ｎ−１のドットを形成することを特徴としている。
【００１２】
請求項１に記載の発明は、露光ヘッド又は露光面を移動させ、露光ヘッドと露光面を走査方向へ相対移動させることで、露光面を走査露光する。露光ヘッドには、空間光変調素子が設けられており、走査方向にｍ行、走査方向と直交する方向にｎ列、配列された画素が、光源から照射された光を制御信号に応じて変調する。各画素で変調された光は光学系により、露光面上に結像され、露光面を露光して行く。
【００１３】
また、空間光変調素子の画素の行は、露光ヘッドの走査方向に対して所定角度傾けられており、走査方向にＮ回多重露光することで、走査線の間にｍ／Ｎ−１のドットを形成することができる。このように、走査方向の多重露光回数を調整することで、ドットピッチを変え、走査方向と直交する方向及び走査方向の分解能（Ａｄｄｒｅｓｓａｂｉｌｉｔｙ）を上げることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記空間光変調素子の画素の行の露光ヘッド又は露光面の走査方向に対する傾斜角θ（ｒａｄ）が１／ｍ、前記露光面上で走査方向と直交する方向の必要なドットピッチがｒであるとき、走査線のピッチがＲであれば、多重露光回数Ｎを、Ｎ＝（Ｒ／ｒ）×ｍとしたことを特徴としている。
【００１５】
請求項２に記載の発明では、空間光変調素子の傾斜角、多重露光回数Ｎ、走査方向と直交する方向の必要なドットピッチ、走査線のピッチＲの関係を示している。
【００１６】
例えば、１００行×２００列の画素数を備えた空間光変調素子を１／ｍ＝１／１００傾け、走査線の間（副走査のラスター隙間）を４００の画素で実質同時露光する場合を考える。このとき、走査方向と直交する方向の分解能（Ａｄｄｒｅｓｓａｂｉｌｉｔｙ）は傾けない場合に比べ２倍となる。
【００１７】
そのためには、走査線のピッチＲが１０μｍ、必要な露光面上での走査方向と直交する方向のドットピッチｒを５μｍとすると、（１０／５）×１００＝５０となり、５０回多重露光すればよい。また、走査方向のドットピッチ（分解能）を同じく５μｍとするには、露光ヘッドと露光面が５μｍ相対移動する毎に露光すればよい。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、前記露光ヘッドの走査速度と前記空間光変調素子の行の画素数から１画素必要変調時間を求め、使用する空間光変調素子の１画素変調時間から、前記空間光変調素子の行の使用する使用画素数を決定することを特徴としている。
【００１９】
請求項３に記載の発明では、空間光変調素子の変調時間に着目した発明であり、露光ヘッドの走査速度を落とすことなく、空間光変調素子の行の画素から使用する画素使用数を減らすことで、空間光変調素子の変調時間を短くしている。すなわち、制御する画素の個数を減らし、制御信号の転送速度が全画素の制御信号を転送する場合より短くする。これによって、変調時間を短くして光の変調速度を速くすることで、高速露光が可能になる。
【００２０】
たとえば、空間光変調素子の１画素必要変調時間が７５．０μｓｅｃ、使用する空間光変調素子の１画素変調時間が１００μｓｅｃのとき、使用画素数をｍ×（７５／１００）とすることで、１画素必要変調時間を７５．０μｓｅｃとすることができる。これにより、変調速度の遅い空間光変調素子でも用いることができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、前記光学系で走査線のピッチを拡大又は縮小し、走査方向と直交する方向の露光幅と多重露光回数Ｎを決定することを特徴としている。
【００２２】
請求項４に記載の発明では、光学系で走査線のピッチ（露光面上での画素スポットのピッチ）を拡大し、走査方向と直交する方向の露光幅を調整している。このため、空間光変調素子を備えた１つの露光ヘッドで露光できる幅が広くなるので、露光ヘッドの数を減らすことができる。逆に、光学系で露光面上での画素スポットのピッチを縮小すると、走査方向と直交する方向の分解能が上がる。
【００２３】
しかし、拡大した場合、多重露光回数が減少して走査方向と直交する方向の分解能が不足するという不都合も生じ、また、縮小した場合、露光ヘッドの数が増えるという不都合も生じるので、必要とされる分解能に応じて拡大・縮小率を決めることが望ましい。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、前記各画素の像位置にマイクロレンズアレイを配置して像を縮小し、縮小像を前記光学系で露光面上に結像させることを特徴としている。
【００２５】
請求項５に記載の発明では、光学系で走査線のピッチ（露光面上での画素スポットのピッチ）を拡大した場合、スポットサイズが大きくなってしまうので、マイクロレンズアレイでスポットサイズを縮小することで、解像度の劣化を防ぎ、高品質画像を実現している。
【００２６】
さらに、各画素の像位置にマイクロレンズを配置することで、全光束がマイクロレンズへ入るため、光利用効率が低下しない。
【００２７】
請求項６に記載の発明は、前記空間光変調素子の行の何れかの画素の前記多重露光回数ＮをＮ以下として露光量、露光位置を調整することを特徴としている。
【００２８】
請求項６に記載の発明では、必ずしもＮ回多重露光するのではなく、露光を停止する画素を設け、１ドットを形成する露光量・露光位置を調整することで、照明ムラや欠陥画素を補正することができる。
【００２９】
請求項７に記載の発明は、前記マイクロレンズアレイの露光面側へアパーチャーを配置したことを特徴としている。
【００３０】
請求項７に記載の発明では、マイクロレンズアレイの露光面側へアパーチャーを配置することで、迷光を防止し、ゴーストの発生を防止している。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
［露光装置の構成］
本発明の実施の形態に係る露光装置１２０は、図１に示すように、シート状の感光材料１５０を表面に吸着して保持する平板状のステージ１５２を備えている。４本の脚部１５４に支持された厚い板状の設置台１５６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１５８が設置されている。ステージ１５２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１５８によって往復移動可能に支持されている。
【００３２】
なお、この露光装置１２０には、ステージ１５２をガイド１５８に沿って駆動するための図示しない駆動装置が設けられている。また、説明の都合上、ステージ移動方向を主走査方向（走査方向）、ステージ移動方向と直交する方向を副走査方向（走査方向と直交する方向）という。
【００３３】
設置台１５６の中央部には、ステージ１５２の移動経路を跨ぐようにコ字状のゲート１６０が設けられている。コ字状のゲート１６０の端部の各々は、設置台１５６の両側面に固定されている。このゲート１６０を挟んで一方の側にはスキャナ１６２が設けられ、他方の側には感光材料１５０の先端及び後端を検知する複数（例えば、２個）の検知センサ１６４が設けられている。スキャナ１６２及び検知センサ１６４はゲート１６０に各々取り付けられて、ステージ１５２の移動経路の上方に固定配置されている。なお、スキャナ１６２及び検知センサ１６４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。
【００３４】
スキャナ１６２は、図２及び図３（Ｂ）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１６６を備えている。この例では、感光材料１５０の幅との関係で、３行目には４個の露光ヘッド１６６を配置した。なお、ｍ行目のｎ列目に配列された個々の露光ヘッドを示す場合は、露光ヘッド１６６_ｍｎと表記する。
【００３５】
露光ヘッド１６６による露光エリア１６８は、副走査方向を短辺とする矩形状である。従って、ステージ１５２の移動に伴い、感光材料１５０には露光ヘッド１６６毎に帯状の露光済み領域１７０が形成される。
【００３６】
また、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、帯状の露光済み領域１７０が副走査方向と直交する方向に隙間無く並ぶように、ライン状に配列された各行の露光ヘッド１６６の各々は、配列方向に所定間隔（露光エリアの長辺の自然数倍、本実施の形態では２倍）ずらして配置されている。このため、１行目の露光エリア１６８_１１と露光エリア１６８_１２との間の露光できない部分は、２行目の露光エリア１６８_２１と３行目の露光エリア１６８_３１とにより露光することができる。
【００３７】
露光ヘッド１６６_１１〜１６６_ｍｎ各々は、図４及び図５に示すように、入射された光ビームを画像データに応じて画素毎に変調する空間光変調素子として、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）５０を備えている。このＤＭＤ５０は、データ処理部とミラー駆動制御部とを備えた図示しないコントローラ４０に接続されている。このコントローラ４０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１６６毎にＤＭＤ５０の制御すべき領域内の各マイクロミラー６２を駆動制御する制御信号を生成する。
【００３８】
また、ミラー駆動制御部では、データ処理部で生成した制御信号に基づいて、露光ヘッド１６６毎にＤＭＤ５０の各マイクロミラー６２の反射面の角度を制御する。
【００３９】
ＤＭＤ５０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１６８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を備えたファイバアレイ光源６６、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光を補正してＤＭＤ５０上に集光させるレンズ系６７が配置されている。
【００４０】
レンズ系６７は、レーザ出射端の配列方向に対しては、レンズの光軸に近い部分は光束を広げ且つ光軸から離れた部分は光束を縮め、且つこの配列方向と直交する方向に対しては光をそのまま通過させる機能を備えており、光量分布が均一となるようにレーザ光を補正する。
【００４１】
また、ＤＭＤ５０の光反射側には、ＤＭＤ５０で反射されたＤＭＤ像を拡大する拡大レンズ系７２，７４が配置されている。この拡大レンズ系７２，７４により、ＤＭＤ５０の露光面５６上（感光材料１５０）での画素スポットのサイズが拡大されると共に、画素スポットのピッチが拡大される。
【００４２】
さらに、拡大レンズ系７２、７４でＤＭＤ像が形成される位置には、マイクロレンズアレイ７６がＤＭＤの各画素に対応して配置されている。このマイクロレンズアレイ７６により、拡大されたＤＭＤ像を縮小している。また、マイクロレンズアレイ７６の後方には、アパーチャーアレイ７８が配置され、マイクロレンズアレイ７６の全光束を入れることでゴーストの発生を防止している。
【００４３】
さらに、アパーチャーアレイ７８の後方には、レンズ系８０，８２が配置され、ＤＭＤ５０と感光材料１５０の露光面とが共役な関係となるように配置されており、露光面５６にＤＭＤ５０の像を結像する。
【００４４】
ＤＭＤ５０は、図５に示すように、ＳＲＡＭセル（メモリセル）６０上に、微小ミラー（マイクロミラー）６２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、７６８行×１０２４列）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６２が設けられており、マイクロミラー６２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６２の反射率は９０％以上である。また、マイクロミラー６２の直下には、ヒンジ及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６０が配置されており、全体はモノリシック（一体型）に構成されている。
【００４５】
ＤＭＤ５０のＳＲＡＭセル６０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６２が、対角線を中心としてＤＭＤ５０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６（Ａ）は、マイクロミラー６２がオン状態である＋α度に傾いた状態を示し、図６（Ｂ）は、マイクロミラー６２がオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。従って、画像信号に応じて、ＤＭＤ５０の各ピクセルにおけるマイクロミラー６２の傾きを制御することによって、ＤＭＤ５０に入射された光はそれぞれのマイクロミラー６２の傾き方向へ反射される。
【００４６】
それぞれのマイクロミラー６２のオンオフ制御は、ＤＭＤ５０に接続されたコントローラ４０によって行われる。なお、オフ状態のマイクロミラー６２により光ビームが反射される方向には、光吸収体（図示せず）が配置されている。
［斜め多重露光］
次に、１走査で感光材料１５０を露光する場合を例に採って、斜め多重露光の利用形態を図７に示す表を参照に説明していく。なお、表に示す露光性能、必要速度、ＤＭＤ仕様等は一実施例であり、本発明を説明するための数字に過ぎず、これに限定されるものではない。
【００４７】
露光装置の性能として要求される露光時間（１５秒）と露光面の主走査長（５００ｍｍ）から露光ヘッドの走査速度（必要な線速）を決める。ここでは、５００／１５＝３３．３ｍｍ／ｓｅｃとなる。
【００４８】
必要な線速と要求される主・副走査方向のドットピッチｒ（分解能：Ａｄｄｒｅｓｓａｂｉｌｉｔｙ）から画素の必要変調時間（必要な書き換え時間）を決める。すなわち、２．５／３３．３＝７５．０μｓｅｃ。
【００４９】
ここで、使用するＤＭＤの全画素の変調時間（全画素書き換え時間）が、必要な画素時間と等しいか、短い必要がある。このＤＭＤでは、１００μｓｅｃと７５．０μｓｅｃより長いため、主走査方向の使用画素数を制限して５７６とし、部分画素書き換え時間を（５７６／７６８）×１００μｓｅｃ＝７５μｓｅｃとする。
【００５０】
また、ＤＭＤの画素ピッチは１３．７μｍであるが、露光面上でのＤＭＤの画素スポットのピッチを要求されるドットピッチ２．５μｍの整数倍の１５．０μｍとして露光回数を整数とするために、レンズ系７２，７４及び／又はレンズ系８０，８２によって、１５．０／１３．７＝１．０９５倍に拡大する。従って、１５．０μｍ／２．５μｍ＝６となり、副走査方向の１５．０μｍの間に６−１＝５つのドットを形成する。
【００５１】
また、露光ヘッド１６６の主走査方向に対して１／５７６の比率でＤＭＤを傾ける。この傾けた状態において、副走査方向の１５．０μｍの間に（主走査線の間に）５つのドットを形成すればよいので、１ドットについて同一の画像データで主走査方向へ５７６／６＝９６回多重露光する。
【００５２】
一方、主走査方向のドットピッチは、露光ヘッド１６６の線速度（３３．３ｍｍ／ｓｅｃ）と画素書き換え時間（７５μｓｅｃ）から２．５μｍとすることができ、副走査方向のドットピッチと同じとなる。このため、副走査方向と主走査方向のＡｄｄｒｅｓｓａｂｉｌｉｔｙを一致させることができる。
【００５３】
すなわち、露光面が２．５μｍ移動したら、ＤＭＤの画素も１画素書き換えて、主走査方向へ１画素移動して同一の画像データで９６回多重露光を行う。このように、多重露光することで、露光する画素を調整することができるため、露光量、露光位置の微少量をコントロールすることができ、照明ムラ補正、画素欠陥補正が可能となる。
【００５４】
ここで、図７の表に示した数字と異なるが、図９の模式図を参照して斜め多重露光を簡単に説明する。
【００５５】
例えば、ＤＭＤの使用画素数を１００×１０２４、ＤＭＤの画素スポットのサイズを１０μｍ、傾斜角を主走査方向へ１画素分：１／１００とし、主走査方向には同一の画像データで５μｍ毎、５０回多重露光する。これにより、走査線の間（１０μｍの間）に１ドット追加されることになり、２０４８画素を同時露光でき、副走査方向のドットピッチを５μｍとすることができる。しかし、画素スポットのサイズを１０μｍであるため、多重露光された副走査方向の画素スポットのサイズは１０μｍである。
【００５６】
改めて、図７の表に基づいて説明すると、図４に示すレンズ系７２，７４により、露光面上での画素スポットのピッチを１５．０μｍに拡大して、副走査方向の露光幅を調整している。このため、ＤＭＤ５０を備えた１つの露光ヘッド１６６で露光できる幅が広くなるので、露光ヘッド１６６の数を少なくすることができる。逆に、図４に示す光学系で露光面上での画素スポットのピッチを縮小すると、副走査方向の分解能が上がる。
【００５７】
しかし、拡大した場合、多重露光回数が減少して副走査方向の分解能が不足するという不都合も生じ、また、縮小した場合、露光ヘッドの数が増えるという不都合も生じるので、必要とされる分解能に応じて拡大・縮小率を決めることが望ましい。
【００５８】
なお、本例では、ＤＭＤの副走査幅が１．０９５倍に拡大され、１４．０ｍｍから１５．４ｍｍに広がっているため、ＤＭＤの数が３５．６から３２．６に減少している。極端な例で説明すると、４８０／１３．７＝３５倍に拡大されると、副走査幅が１４．０ｍｍから４９１．５ｍｍに広がるため、ＤＭＤの数を３５．６から１．０に減少させることができる。すなわち、多重露光回数が３回になるが、１つのＤＭＤでほぼ露光範囲（５００ｍｍ）をカバーできるということである。
【００５９】
また、光学系で拡大した状態では、ＤＭＤ５０の画素スポットのサイズが大きくなってしまうので、マイクロレンズアレイ７６でスポットサイズを１０μｍに縮小することで、解像度の劣化を防いでいる。
【００６０】
さらに、画素の像（ＤＭＤ像）の位置にマイクロレンズアレイ７６を配置することで、全光束がマイクロレンズアレイ７６へ入るため、光利用効率が低下しない。また、マイクロレンズアレイ７６の露光面側へアパーチャー７８を配置することで、迷光を生じさせることなく、ゴーストの発生を防止している。
【００６１】
以上のように、ＤＭＤを斜めに配置し、拡大縮小光学系を用いることにより、ＤＭＤの仕様、ＤＭＤの画素ピッチとは独立して露光面上で必要なドットピッチを得ることができる。また、画素毎にマイクロレンズアレイとアパーチャーを配置することで、画素の重なりによる解像度の劣化を防ぐことができる。
【００６２】
なお、ＤＭＤ５０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。
【００６３】
また、図８の表に示すように、主走査方向と副走査方向の分解能を相違させ、副走査方向のドットピッチ：５μｍを目標に多重露光回数を決定してもよい。この場合、図７の表と比較すれば判るように、副走査幅が同一であっても多重露光回数が２倍に増えている。
【００６４】
次に、画素のスポットサイズ縮小することで、どのように解像度の劣化を防ぐことができるかを、模式図を使用して簡潔に説明する。
【００６５】
図１０に示すように、拡大されたＤＭＤ５０の画素スポットＡ１はマイクロレンズアレイ７６で縮小されると、露光面上で縮小されて画像スポットＢ１となり、スポットの重なりが改善され、解像度が向上する。
【００６６】
例えば、図１１に示すように、１０μｍの画素スポットＡ１で主走査方向へ５μｍ毎露光すると、画素スポットＡ１は５μｍだけ主走査方向へ引きずられるので、主走査方向から見た光エネルギーは台形状の分布となる。
【００６７】
また、図１２（Ａ）に示すように、画素スポットＡ１を同一の画像データで５回多重露光すると、ドットの光エネルギー分布は副走査方向から見て階段状となる。この後、主走査方向へ５回多重露光していくと、図１２（Ｂ）に示すように、副走査方向へ５μｍ離れた位置へドットが形成され、光エネルギー分布は小刻みな階段状となる。
【００６８】
一方、図１３に示すように、マイクロレンズアレイ７６で縮小して露光面上で画像スポットＢ１とすると、画素スポットＢ１は５μｍだけ主走査方向へ引きずられるので、主走査方向から見た光エネルギーは三角形状の分布となる。
【００６９】
また、図１４（Ａ）に示すように、画素スポットＢ１を同一の画像データで５回多重露光すると、ドットの光エネルギー分布は副走査方向から見て階段状となるが、図１２（Ａ）と比較すると、副走査方向の幅が狭くなっている。この後、主走査方向へ５回多重露光していくと、図１４（Ｂ）に示すように、副走査方向へ５μｍ離れた位置へドットが形成され、階段状の光エネルギー分布の幅は広がっているが、図１２（Ｂ）と比較するとそれほど広がりは大きくない。
【００７０】
すなわち、画素スポットのサイズを１／２とすることで、露光サイズが小さくなると同時に、端部での光量キレが良好となり、空間周波数特性が高くなっている。
【００７１】
なお、本実施形態では、空間光変調素子としてＤＭＤを用いたが、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）タイプの空間光変調素子（ＳＬＭ；Ｓｐｅｃｉａｌ　Ｌｉｇｈｔ　Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）や、電気光学効果により透過光を変調する光学素子（ＰＬＺＴ素子）や液晶光シャッタ（ＦＬＣ）等を使用することもできる。
【００７２】
また、ステージを移動する構成で説明したが、露光ヘッドを走査するようにしてもよく、１ライン走査でなく、露光ヘッドを主走査・副走査方向に移動する構成でも構わない。
【００７３】
【発明の効果】
本発明の露光ヘッド及び露光装置は、空間光変調素子を備えているが、この空間光変調素子の変調速度を速くして、高速露光を行うことができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る露光装置の外観を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係る露光装置のスキャナの構成を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）は感光材料に形成される露光済み領域を示す平面図であり、（Ｂ）は各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図である。
【図４】露光ヘッドの構成を示す光軸に沿った副走査方向の断面図である。
【図５】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。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）はＤＭＤの動作を説明するための説明図である。
【図７】本実施形態に係る露光装置の性能である分解能、多重露光回数等を記載した表である。
【図８】本実施形態に係る露光装置の性能である分解能、多重露光回数等を記載した表である。
【図９】ＤＭＤを傾斜配置した場合の走査ピッチ、ドット形状を平面的に見た模式図である。
【図１０】画素スポットをマイクロレンズアレイで縮小した状態を示す平面図である。
【図１１】多重露光された画素スポットを主走査方向から見た概念図である。
【図１２】多重露光された画素スポットを副走査方向から見た概念図である。
【図１３】多重露光された縮小画素スポットを主走査方向から見た概念図である。
【図１４】多重露光された縮小画素スポットを副走査方向から見た概念図である。
【図１５】従来の露光ヘッドの構成を示す光軸に沿った副走査方向の断面図である。
【図１６】ＤＭＤを傾斜配置しない場合の露光ビームの配置及び走査線を示す平面図である。
【図１７】ＤＭＤを傾斜配置した場合の露光ビームの配置及び走査線を示す平面図である。
【符号の説明】
５０　　　ＤＭＤ（空間光変調素子）
７２　　　レンズ系
７４　　　レンズ系
７６　　　マイクロレンズアレイ
７８　　　アパーチャー
８０　　　レンズ系
８２　　　レンズ系
１６６　　露光ヘッド

Claims

露光面に対して相対的に走査する露光ヘッドと、
前記露光ヘッドに設けられ、走査方向にｍ行、走査方向と直交する方向にｎ列の画素が配列され、光源から照射された光を制御信号に応じて変調する空間光変調素子と、
各画素で変調された光を露光面上に結像させる光学系と、を備えた露光装置において、
前記空間光変調素子の画素の行を、露光ヘッド又は露光面の走査方向に対して傾けて、走査方向にＮ回多重露光し、走査線の間にｍ／Ｎ−１のドットを形成することを特徴とする露光装置。
前記空間光変調素子の画素の行の露光ヘッド又は露光面の走査方向に対する傾斜角θ（ｒａｄ）が１／ｍ、前記露光面上で走査方向と直交する方向の必要なドットピッチがｒであるとき、走査線のピッチがＲであれば、多重露光回数Ｎを、Ｎ＝（Ｒ／ｒ）×ｍとしたことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記露光ヘッドの走査速度と前記空間光変調素子の行の画素数から１画素必要変調時間を求め、使用する空間光変調素子の１画素変調時間から、前記空間光変調素子の行の使用する使用画素数を決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の露光装置。
前記光学系で走査線のピッチを拡大又は縮小し、走査方向と直交する方向の露光幅と多重露光回数Ｎを決定することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の露光装置。
前記各画素の像位置にマイクロレンズアレイを配置して像を縮小し、縮小像を前記光学系で露光面上に結像させることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記空間光変調素子の行の何れかの画素の前記多重露光回数ＮをＮ以下として露光量、露光位置を調整することを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載の露光装置。
前記マイクロレンズアレイの露光面側へアパーチャーを配置したことを特徴とする請求項６に記載の露光装置。