JP2004335692A - 投影露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投影露光装置において、空間変調された２次元パターンを感光材料上に投影する際のピント合わせをより容易に、かつより短時間で行なう。
【解決手段】感光材料１５０と像側テレセントリックな第２結像光学系５２との間に、第２結像光学系５２によって感光材料１５１上に結像する像のピントを調節するくさび型プリズムペア５４０を有する空気間隔調節部５４を配置する。光源ユニット６０から発せられＤＭＤ照射光学系７０を通して伝播された光をＤＭＤ８０で空間光変調して光の２次元パターンを形成し、この空間光変調された２次元パターンを光学系５０および上記空気間隔調節部５４を通して感光材料１５０上に結像させ、この２次元パターンを感光材料１５０上に投影し露光する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投影露光装置に関し、詳しくは、空間光変調された２次元パターンの像を像側テレセントリックな結像光学系を通して感光材料上に投影し露光する投影露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、入射された光を空間光変調する空間光変調手段用い、この空間光変調手段で空間変調した２次元パターンを感光材料上に投影してこの感光材料を露光する投影露光装置が知られている。また、上記空間光変調手段として、傾斜角度変更可能なマイクロミラーを２次元状に多数配列（例えば１０２４×７５６）したデジタル・マイクロミラー・デバイス（以後、ＤＭＤという）を用いた投影露光装置も知られている（例えば特許文献１）。なお、上記デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）としては、例えば、米国ＴＩ社（Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社）が開発したものが知られており、このＤＭＤを用いた動画用プロジェクタ等が製品化されている。
【０００３】
上記ＤＭＤを用いた投影露光装置は、ＤＭＤの各マイクロミラーの像を感光材料上に結像させるための結像レンズを備え、この結像レンズは露光用の光の照射を受けた各マイクロミラー中の所定角度に傾斜したマイクロミラーで反射され上記結像レンズに向けて伝播する光のみを感光材料上に結像し、これにより、上記ＤＭＤで空間光変調された２次元パターンを感光材料上に投影してこの感光材料を露光するものである。すなわち、この投影露光装置は、上記感光材料上に投影される２次元パターンを形成する各画素が各マイクロミラーに対応するようにして露光を行なうものである。
【０００４】
また、上記投影露光装置を用いて、感光材料上、例えばフォトレジストが積層された基板上に回路パターンを露光する試みも行なわれており、基板上に回路パターンを正確な倍率で結像できるように、すなわち回路パターンが所定の大きさから変化したり歪んだりすることなく基板上に結像されるように、この投影露光装置の結像光学系として像側にテレセントリックな結像光学系を用いる方式も検討されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３０５６６３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記回路パターンを露光する際に、結像光学系による回路パターンの結像位置と基板上のフォトレジスト層の位置とを一致させるピント合わせが必要となり、このピント合わせを結像光学系を構成するレンズ間の空気間隔の調整等によって行なうことが考えられるが、回路パターンの像の大きさを変化させたり、歪ませたりすることなく結像光学系を構成するレンズ間の空気間隔を変更することが難しいので、結像光学系と基板との間隔を調整することにより上記ピント合わせを行ないたいという要求がある。
【０００７】
しかしながら、例えば、液晶表示用基板やプラズマディスプレイ用基板等の大きな基板に露光を行なう場合には、露光対象となる基板の大型化に伴い結像光学系等も大型化し、ピント合わせのための結像光学系と基板との間隔の変更が難しくなる。また、例えば、露光対象となる基板を搬送しつつ基板中の部分領域を順次個別に露光して露光領域の全体を露光するような場合には、基板を搬送する毎に、基板の形状の反り（例えば１００μｍの形状の反り）等によって生じるピントのずれを素早く補正することが求められ、ピントを調節する際の結像光学系と基板との間隔の変更が難しくなるという問題もある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、空間変調された２次元パターンを感光材料上に投影する際のピント合わせをより容易に、かつより短時間に行なうことができる投影露光装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の投影露光装置は、光源から発せられた光を空間光変調して２次元パターンを形成する空間光変調手段と、この空間光変調された２次元パターンを感光材料上に結像させる像側テレセントリックな結像光学系とを備え、２次元パターンを感光材料上に投影し露光する投影露光装置であって、感光材料と前記結像光学系との間に配置され、該感光材料と結像光学系との間の空気間隔を変更して前記２次元パターンを結像させる際のピントを調節する空気間隔調節手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の第２の投影露光装置は、入射された光を所定の制御信号に応じて変調する画素部を２次元状に多数配列してなり、前記多数の画素部により前記光を空間光変調する空間光変調手段と、この空間光変調手段で空間光変調された光の２次元パターンを結像させる第１結像光学系と、この第１結像光学系により結像される前記２次元パターンの結像面近傍に配設された、前記第１結像光学系を通過した前記各画素部に対応する各光をそれぞれ通す個別のマイクロレンズを２次元状に配置してなるマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイを通った各光それぞれを感光材料上に結像させる像側テレセントリックな第２結像光学系とを備え、前記２次元パターンを感光材料上に投影してこの感光材料に前記２次元パターンを露光する投影露光装置であって、前記感光材料と前記第２結像光学系との間に配置され、該感光材料と第２結像光学系との間の空気間隔を変更して前記２次元パターンを結像させる際のピントを調節する空気間隔調節手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第３の投影露光装置は、入射された光を所定の制御信号に応じて変調する画素部を２次元状に多数配列してなり、前記多数の画素部により前記光を空間光変調する空間光変調手段と、この空間光変調手段で空間光変調された光の２次元パターンを結像させる第１結像光学系と、この第１結像光学系により結像される前記２次元パターンの結像面近傍に配設された、前記第１結像光学系を通過した前記各画素部に対応する各光をそれぞれ通す個別のマイクロレンズを２次元状に配置してなるマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイを通った各光それぞれを感光材料上に結像させる像側テレセントリックな第２結像光学系とを備え前記２次元パターンを感光材料上に投影してこの感光材料に前記２次元パターンを露光する投影露光装置であって、前記第２結像光学系と前記マイクロレンズアレイとの間に配置され、該第２結像光学系とマイクロレンズアレイとの間の空気間隔を変更して前記２次元パターンを結像させる際のピントを調節する空気間隔調節手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
前記空気間隔調節手段は、くさび型プリズムペアを有するものとすることができ、感光材料上に結像される２次元パターンの結像領域の最小幅方向へ、前記くさび型プリズムペアを構成する各くさび型プリズムの互いの位置を相対的に移動させてピントを調節するのとすることができる。
【００１３】
前記空間光変調手段は、ＤＭＤとしたり、あるいは２次元パターンがガラス板上に描かれたマスク等とすることができる。
【００１４】
前記ＤＭＤは、このＤＭＤを構成する２次元状に配列された多数の画素部のうちの１部分のみを使用して前記空間光変調を行なうものとすることができる。
【００１５】
前記像側テレセントリックな結像光学系とは、像側にテレセントリックな光路を形成する結像光学系を意味するものである。
【００１６】
前記２次元パターンは、表示用の画像、あるいは電気配線の回路パターン等を示すものとすることができる。
【００１７】
前記くさび型プリズムペアは、例えば、透明な平行平板を、この平行平板の平行平面に対して斜めに傾く平面で切断して得られる１対のくさび型プリズムで構成することができる。このような場合には、くさび型プリズムペアは、２つのくさび型プリズムの組み合わせにより平行平面板を形成することができるので、各くさび型プリズムの互いの位置を、相対的に１方向に移動させることにより、上記一対のくさび型プリズムの組み合わせにより形成される平行平面板の厚さを変更することができ、これにより感光材料と結像光学系との間の空気間隔を変更することができる。
【００１８】
前記感光材料は、２次元状の回路パターンを形成するためのフォトレジストが塗布されたプリント基板作成用の基板としたり、あるいは２次元状の回路パターンを形成するためのフォトレジストが塗布された液晶表示基板作成用の基板やプラズマディスプレイ基板作成用の基板とすることができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の第１の投影露光装置は、感光材料と結像光学系との間の空気間隔を変更して、空間光変調された２次元パターンを結像させる際のピントを調節する空気間隔調節手段を備えているので、より容易に、かつより短時間で結像光学系と感光材料との間の空気間隔を変更しピント合わせを行なうことができる。すなわち、空気間隔調節手段による上記空気間隔の調節機能を、結像光学系の結像機能や感光材料を支持し搬送する機能等と切り離すことができるので、従来に比して空気間隔の調節機構をより簡素化することができ、２次元パターンを感光材料上に投影する際のピント合わせをより容易に、かつより短時間で行なうことができる。
【００２０】
本発明の第２および第３の投影露光装置は、空間光変調手段で空間光変調された光の２次元パターンを結像させる第１結像光学系と、この第１結像光学系により結像される２次元パターンの結像面近傍に配設されたマイクロレンズアレイと、上記マイクロレンズアレイを通った各光それぞれを感光材料上に結像させる像側テレセントリックな第２結像光学系とを備え、空気間隔調節手段を、感光材料と第２結像光学系との間、あるいは、第２結像光学系とマイクロレンズアレイとの間に備えるようにしたので、より容易に、かつより短時間で上記感光材料上に結像される各光のピント合わせを行なうことができる。すなわち、空気間隔調節手段による上記空気間隔の調節機能を、第１結像光学系の結像機能や第２結像光学系の結像機能、あるいは感光材料を支持し搬送する機能等と切り離すことができるので、従来に比して空気間隔の調節機構をより簡素化することができ、２次元パターンを感光材料上に投影する際のピント合わせをより容易に、かつより短時間で行なうことができる。
【００２１】
また、空気間隔調節手段を、くさび型プリズムペアを有するものとし、感光材料上に結像される２次元パターンの結像領域の最小幅方向へ、上記くさび型プリズムペアを構成する各くさび型プリズムの互いの位置を相対的に移動させてピント調節を行なうようにすれば、ピントを調節する際の各くさび型プリズムの上記相対的な移動量をより少なくすることができ、空気間隔の調節機構をより簡素化することができる。また、空間光変調手段をＤＭＤとし、このＤＭＤを構成する２次元状に配列された多数の画素部のうちの１部分のみを使用して空間光変調を行なうものとすれば、上記ピントを調節する際の各くさび型プリズムの相対的な移動量をより少なくすることができ、上記空気間隔の調節をより早く、より容易に実施することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の投影露光装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明の投影露光装置に搭載される露光ヘッドの概略構成を展開して示す概念図、図２は上記露光ヘッド中を伝播する光束の光路に沿ってこの露光ヘッドを構成する光学要素を示す側面図、図３はＤＭＤの概略構成を示す斜視図である。
【００２３】
本発明の実施の形態による投影露光装置は、光源である光源ユニット６０から発せられＤＭＤ照射光学系７０を通して入射された光を所定の制御信号に応じて変調する画素部であるマイクロミラー８１を２次元状に多数配列してなり、上記多数のマイクロミラー８１により上記光を空間光変調する空間光変調手段であるＤＭＤ８０と、ＤＭＤ８０で空間光変調された２次元パターンを感光材料１５０上に結像させる像側テレセントリックな結像光学系である、光学系５０に含まれる第２結像光学系５２と感光材料１５０との間に配置され、感光材料１５０と第２結像光学系５２との間の空気間隔を変更して上記２次元パターンを結像させる際のピントを調節するくさび型プリズムペア５４０を有する空気間隔調節部５４を備え、上記２次元パターンを感光材料１５０上に投影してこの感光材料１５０に上記２次元パターンを露光するものである。
【００２４】
なお、上記光源ユニット６０、ＤＭＤ照射光学系７０、ＤＭＤ８０、第２結像光学系５２を含む光学系５０、および空気間隔調節部５４等は後述する露光ヘッド１６６を構成する光学要素となるものである。上記２次元パターンは、例えば回路パターン等とすることができ、感光材料１５０の露光面の大きさは例えば５００ｍｍ×６００ｍｍであり、この感光材料１５０は、２次元状の回路パターンを形成するためのフォトレジストが塗布されたプリント基板作成用の基板としたり、あるいは回路パターンを形成するためのフォトレジストが塗布された液晶表示用基板やプラズマディスプレイ用基板作成用の基板とすることができる。
【００２５】
以下、上記像側テレセントリックな第２結像光学系５２等を含む光学系５０について説明する。
【００２６】
＜光学系５０＞
上記図２に示すように、露光ヘッド１６６を構成する光学要素である光学系５０は、上記空間光変調された２次元パターンを一旦結像する第１結像光学系５１と、第１結像光学系５１で結像された上記２次元パターンをリレーして感光材料１５０上に結像させる像側テレセントリックな第２結像光学系５２と、第１結像光学系５１と第２結像光学系５２との間に配置されるマイクロレンズアレイ５５およびアパーチャアレイ５９等とから構成されている。
【００２７】
上記マイクロレンズアレイ５５は、ＤＭＤ８０で反射され第１結像光学系５１を通った各光束それぞれを個別に通すようにＤＭＤ８０の各マイクロミラー８１（図３参照）に対応して２次元状に配置された多数のマイクロレンズ５５ａからなるものである。またアパーチャアレイ５９は、上記各マイクロレンズ５５ａを通った各光束それぞれを個別に通すように各マイクロレンズ５５ａに対応して配置された多数のアパーチャ５９ａを有するものである。
【００２８】
上記構成において、ＤＭＤ８０の各マイクロミラー８１で反射した光によるこのマイクロミラー８１の像は、第１結像光学系５１により３倍に拡大されて結像される。ここで、各マイクロミラー８１で反射され第１結像光学系５１を通った上記各マイクロミラー８１に対応する各光束Ｌａは、第１結像光学系５１による結像位置の近傍に配されたマイクロレンズアレイ５５の各マイクロレンズ５５ａによって個別に集光され、この個別に集光された光束がアパーチャ５９ａを通過して結像される。マイクロレンズアレイ５５およびアパーチャ５９を通って結像された上記各マイクロミラー８１の像は、第２結像光学系５２によりさらに１．６７倍に拡大され、空気間隔調節部５４のくさび型プリズムペア５４０通って感光材料１５０上に結像され、これにより、ＤＭＤ８０の各マイクロミラーの像が、最終的に５倍（＝３×１．６７）に拡大されて感光材料１５０上に投影される。
【００２９】
すなわち、第２結像光学系５２を通った各マイクロミラー８１に対応する光束は像側テレセントリックな各光束Ｌｂとなり、各光束Ｌｂは空気間隔調節部５４による空気間隔の調節により感光材料１５０上に正確にピントが合うように調節されてこの感光材料１５０上に投影される。
【００３０】
ここで、２次元パターンの像を形成する各画素、すなわち各マイクロミラー８１で反射され第１結像光学系５１および各マイクロレンズ５５ａを通った光束Ｌａに上記各光学要素の収差等による太りがあっても、アパーチャ５９ａによって、第１結像光学系５１により結像される各マイクロミラー８１に対応する光束Ｌａのスポットサイズが一定の大きさになるようにこの光束Ｌａを整形することができる。また、各マイクロミラー８１で反射された各マイクロミラー８１に対応する光束Ｌａを、各マイクロミラー８１に対応して設けられたアパーチャ５９ａを通過させることにより、各マイクロミラー（各画素）間でのクロストークを防止することができ、露光を行なう際の各マイクロミラーによるオン・オフの消光比を高めることができる。
【００３１】
なお、マイクロミラーを上記所定角度に傾斜させてこのマイクロミラーで反射した光を光学系５０の第１結像光学系５１に向けて伝播させる状態がマイクロミラーのオン状態であり、マイクロミラーを上記所定角度とは異なる角度に傾斜させてこのマイクロミラーで反射した光を上記第１結像光学系５１に向かう光路から外して伝播させる状態がマイクロミラーのオフ状態であり、上記オン状態のマイクロミラーで反射した光が感光材料１５０上に結像されこの感光材料１５０を露光する。すなわち、各マイクロミラーは、マイクロミラーの傾斜角度を変更することにより入射された光を変調し、ＤＭＤは、所定の制御信号に応じて各マイクロミラーの傾斜角度を変更することにより入射された光を空間光変調する。
【００３２】
以下、上記空気間隔調節部５４について図４および図５を参照して詳しく説明する。図４は空気間隔調節部の構成を示す側面図、図５はプリズムペアを示す斜視図である。
【００３３】
＜空気間隔調節部５４＞
空気間隔調節部５４は、上記くさび型プリズムペア５４０を構成するくさび型プリズム５４０Ａおよびくさび型プリズム５４０Ｂと、くさび型プリズム５４０Ａをマウントするベースプリズムホルダ５４１Ａと、ベースプリズムホルダ５４１Ａにマウントされたくさび型プリズム５４０Ａを間に挟むベースプリズムホルダ５４１Ａの両端に配設されたスライドベース５４２Ａとを備え、さらに、上記くさび型プリズム５４０Ｂ、このくさび型プリズム５４０Ｂをマウントするプリズムホルダ５４１Ｂ、およびプリズムホルダ５４１Ｂにマウントされたくさび型プリズム５４０Ｂを間に挟むプリズムホルダ５４１Ｂの両端に配設され、上記スライドベース５４２Ａ上を移動するスライダ５４２Ｂからなるスライド部５４５と、スライド部５４５を移動させるベースプリズムホルダ５４１Ａに配設された駆動部５４６とを備えている。
【００３４】
ここで、くさび型プリズムペアは、図５に示すように、例えば、ガラスやアクリル等の透明材料からなる平行平板をこの平行平板の平行平面Ｈ１１、Ｈ２２に対して斜めに傾く平面Ｈｋで切断して得られる１対のくさび型プリズムＡ，Ｂそれぞれを、上記一対のくさび型プリズムとして使用することができる。ここでは、上記くさび型プリズム５４０Ａ、くさび型プリズム５４０Ｂは屈折率１，５１のガラスで形成されたものとする。
【００３５】
なお、くさび型プリズム５４０Ａとくさび型プリズム５４０Ｂとの組み合わせにより厚さｔ（例えば、１０μｍ）の空気層５５０を介して平行平面板が形成されるように、くさび型プリズム５４０Ａおよびくさび型プリズム５４０Ｂがそれぞれベースプリズムホルダ５４１Ａおよびプリズムホルダ５４１Ｂにマウントされている。また、スライドベース５４２Ａとスライダ５４２Ｂとの組合せによってリニアスライドが構成され、駆動部５４６が、くさび型プリズム５４０Ａとくさび型プリズム５４０Ｂの互いの位置を空気層の厚さｔが変化しないようにスライド部５４５を１方向（図中矢印Ｕ方向）に相対的に移動させる。このスライド部５４５の移動により一対のくさび型プリズム５４０Ａ、５４０Ｂの組み合わせによって形成される平行平面板の実質的な厚さ（上記のように形成された平行平面板の厚さから空気層の厚さｔを除いた厚さ）を変更し、これにより感光材料１５０と第２結像光学系５２との間の空気間隔の調節を行なう。ここで、平行平面板の実質的な厚さに平行平面版の屈折率を乗じた値が、平行平面板が示す空気間隔、すなわち平行平面板の厚さを空気の厚さに換算した値となる。
【００３６】
くさび型プリズム５４０Ａにおける傾斜面Ｈ１に対する上記平行平面板の平行平面となる平面Ｈ２の角度は５度であり、くさび型プリズム５４０Ｂにおける傾斜面Ｈ３に対する上記平行平面板の平行平面となる平面Ｈ４の角度も５度である。駆動部５４６の駆動によるスライド部５４５の移動距離は１０ｍｍであり、スライド部５４５の１０ｍｍの移動による一対のくさび型プリズム５４０Ａ、５４０Ｂの組み合わせによって形成される平行平面板の厚さの変化は８７０μｍであるので、この８７０μｍの厚さの変化による焦点位置の変化量（上記２次元パターンを結像させる際のピントの調節量）は２９４μｍとなる。すなわち、上記焦点位置の変化量δは、上記くさび型プリズムの厚さの変化量をε、くさび型プリズムの屈折率をｎとしたときに、δ＝ε（（ｎ−１）／ｎ）の式により求めることができ、ここで、上記くさび型プリズムの厚さの変化量ε＝８７０μｍ、くさび型プリズムの屈折率ｎ＝１．５１を代入することにより、δ＝２９４μｍが求まる。
【００３７】
なお、ベースプリズムホルダ５４１Ａおよびプリズムホルダ５４１Ｂのそれぞれには、第２結像光学系５２から射出された光を一対のくさび型プリズム５４０Ａ、５４０Ｂを通して感光材料１５０に伝播させるための開口５４３Ａおよび５４３Ｂが設けられている。
【００３８】
駆動部５４６は、マイクロメータヘッド５４７のシンブル５４７ａをステッピングモータ５４８で回転してこのマイクロメータヘッド５４７のスピンドル５４７ｂを出し入れすることによりスライド部５４５を移動させるものである。
【００３９】
なお、空気間隔調節部５４は、一対のくさび型プリズム５４０Ａ、５４０Ｂの組み合わせによって形成される平行平面板の平行平面となる平面Ｈ２、Ｈ４が第２結像光学系５２の光軸方向（図中矢印Ｚ方向）と直交するように配置され、かつ、上記スライド部５４５の移動方向が上記２次元パターンの結像領域の最小幅方向（後述する図８における副走査方向）となるように配置される。すなわち、上記光軸方向（Ｚ方向）と直交する、上記像側テレセントリックな結像光学系を通して感光材料１５０上に結像される上記２次元パターンの結像領域の最小幅方向（上記Ｚ方向と直交する方向において上記結像領域の幅が最小となる方向）と、上記スライド部５４５が移動する際の上記光軸に対して直交する方向への上記移動成分の方向とが一致するように配置される。
【００４０】
上記くさび型プリズムペア５４０には、感光材料１５０を露光する光、すなわち光源ユニット６０から発せられる後述する青色光に対する透過率が９９．５％以上となるように、かつ、空気層５５０を挟んで隣り合うくさび型プリズム５４０Ａおよびくさび型プリズム５４０Ｂそれぞれの平面Ｈ１，Ｈ３における、上記青色光とは波長が異なる光である赤色光に対する反射率が３％以上となるようにコーティングが施されている。これにより、コヒーレントな赤色光を平面Ｈ１，Ｈ３それぞれで反射させた反射光の干渉状態を測定することにより上記平面Ｈ１，Ｈ３間の平行度およびこれらの平面Ｈ１，Ｈ３の間隔の変化を測定することができ、くさび型プリズムペア５４０を通過した光束Ｌｂが感光材料に向けて伝播する際の、上記光軸方向（Ｚ方向）と直交する方向への成分の変化を少なく抑えるようにスライド部５４５の移動誤差を較正することができる。
【００４１】
なお、上記マイクロレンズアレイとして焦点距離の短い（例えば、焦点距離１９０μｍ）を使用することにより、第１結像光学系の収差がある程度大きくてもマイクロレンズアレイを通したビームのウェスト位置（ピント位置）のバラツキを抑えることができるので、このマイクロレンズアレイと、上記像側テレセントリックな第２結像光学系および空気間隔調節部とを組み合わせることにより、上記ピントの調節をより早く、より容易に実施することができる。
【００４２】
以下、上記空気間隔調節部５４および光学系５０等から構成される露光ヘッド１６６を搭載した投影露光装置について詳しく説明する。
【００４３】
≪投影露光装置の全体構成の説明≫
図６は、本発明の投影露光装置の外観を示す斜視図、図７は上記投影露光装置による露光の様子を示す斜視図、図８（Ａ）は感光材料上に形成される露光済領域を示す平面図、図８（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。
【００４４】
図６に示すように、本発明の投影露光装置は、スキャナユニット１６２と、このスキャナユニット１６２を支持する本体部とからなる。上記本体部は、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、このステージ１５２を副走査方向に移動可能に支持する上記副走査方向に沿って延びた２本のガイド１５８を設置台１５６上に有している。ステージ１５２は、ガイド１５８によって副走査方向に往復移動可能に支持され、このステージ１５２の長手方向が副走査方向を向くように配置されている。なお、この投影露光装置には、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部が備えられている。
【００４５】
設置台１５６の中央部には、ステージ１５２の移動経路を跨いで上記スキャナユニット１６２を支持する門型のスキャナ支持部１６０が設けられている。スキャナ支持部１６０には、このスキャナ支持部１６０を挟んだ副走査方向の一方の側にはスキャナユニット１６２が設けられ、他方の側には感光材料１５０の先端および後端を検知する２つの検知センサ１６４が設けられている。スキャナユニット１６２および検知センサ１６４は、スキャナ支持部１６０に各々取り付けられ、ステージ１５２の移動経路の上方に配置されている。なお、スキャナユニット１６２および検知センサ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。
【００４６】
スキャナユニット１６２は、図７および図８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感光材料１５０に露光用の光を照射する複数（例えば、１４個）の露光ヘッド１６６を備えている。
【００４７】
本実施の形態では、感光材料１５０の幅との関係で、１行目および２行目には５個の露光ヘッド１６６を、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１６６ｍｎと表記する。
【００４８】
露光ヘッド１６６によって露光される各露光ヘッド１６６ｍｎに対応する露光エリア１６８ｍｎは、図８（Ｂ）に示すように、副走査方向を短辺とする、すなわち副走査方向を最小幅方向とする矩形状であり、ステージ１５２の移動に伴い、感光材料１５０には各露光ヘッド１６６ｍｎに対応した図８（Ａ）に示すような帯状の露光済領域１７０ｍｎが形成される。
【００４９】
上記露光ヘッドの各々は、上記副走査方向と直交する主走査方向に所定間隔ずらして配置されており、帯状の露光済領域１７０が上記主走査方向に隙間無く形成されるように、１行目に配置されている露光エリア１６８１１と露光エリア１６８１２との間の露光できない部分は、２行目に配置されている露光エリア１６８２１と３行目に配置されている露光エリア１６８３１とにより露光される。
【００５０】
上記露光ヘッド１６６は、上記光源ユニット６０、ＤＭＤ８０、および光学系５０と、光源ユニット６０から射出された露光用の光を入射してＤＭＤ８０に照射するＤＭＤ照射光学系７０とから構成され、ＤＭＤ８０で空間光変調された光を感光材料１５０上に導いてこの感光材料１５０を露光する。
【００５１】
≪露光ヘッド１６６を構成する各要素の説明≫
以下、露光ヘッド１６６を構成する各要素について説明する。なお、既に説明済の空気間隔調節部５４、および光学系５０については、ここでの説明を省略する。
【００５２】
＜光源ユニット６０＞
光源ユニット６０は、複数（例えば、６個）のレーザ光合波光源４０と、上記複数の各レーザ光合波光源４０の構成要素である各マルチモード光ファイバ３０に接続される複数の光ファイバ３１を統合するレーザ射出部６１とからなる。
【００５３】
［レーザ光合波光源４０の説明］
図９はレーザ光合波光源の構成を示す平面図、図１０はレーザ光合波光源の構成を示す側面図、図１１はレーザ光合波光源の構成を示す正面図、図１２はレーザ光合波光源を構成する光学要素を示す拡大平面図である。
【００５４】
○レーザ光合波光源４０の構成
レーザ光合波光源４０は、複数の半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４，ＬＤ５，ＬＤ６，およびＬＤ７と、１本の光ファイバ３０と、上記複数の半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７から射出された各光束からなる全体光束を収束させて光ファイバ３０のコア部に入射させる光束収束手段であるコリメータレンズ１１〜１７および１つの集光レンズ２０とを備え、上記光ファイバ３０中に上記全体光束を合波させ、この合波された光束を光ファイバ３０を通して射出する。
【００５５】
より具体的には、このレーザ光合波光源４０は、銅等の熱伝導率の高い材料からなるヒートブロック１０上の１方向に並べられて固定された複数（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１１，１２，１３，１４，１５，１６，および１７と、コリメータレンズ１１〜１７から射出された各光束の全体を１点に収束させる１つの集光レンズ２０と、集光レンズ２０で収束された上記全体光束を入射して合波する１本のマルチモード光ファイバ３０等とから構成されている。
【００５６】
なお、半導体レーザの個数は７個には限定されない。例えば、クラッド径＝６０μｍ、コア径＝５０μｍ、ＮＡ＝０．２のマルチモード光ファイバに、２０個の半導体レーザから射出されたそれぞれの光束を入射することも可能である。
【００５７】
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の青色光の波長範囲において上記４０５ｎｍ以外の発振波長を備えるレーザを用いてもよい。
【００５８】
なお、図９、図１０および図１１に示すように、このレーザ光合波光源４０は、上方が開口した箱状のパッケージ４１内に上記光学要素を収納したものである。パッケージ４１は、その開口を閉じるように作成されたパッケージ蓋４９を備えており、箱状のパッケージ４１を脱気処理した後、封止ガスを導入してパッケージ４１の開口をパッケージ蓋４９で閉じることにより、パッケージ４１とケージ蓋４９とで囲まれた閉空間（封止空間）が気密封止されている。
【００５９】
パッケージ４１の底面上にはベース板４２が固定されており、このベース板４２の上面には、上記ヒートブロック１０と、集光レンズ２０を保持する集光レンズホルダー４５と、マルチモード光ファイバ３０の入射端部を保持するファイバホルダー４６とが取り付けられている。マルチモード光ファイバ３０の射出端部は、パッケージ４１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。
【００６０】
上記ベース板４２は、流体を媒体とした温調手段あるいはペルチェ素子等（図示は省略）により温調されており、投影露光装置の稼動中は常に一定の温度に保たれる。
【００６１】
ヒートブロック１０の側面にはコリメータレンズホルダー４４が取り付けられており、コリメータレンズ１１〜１７が保持されている。また、パッケージ４１の壁面に形成された開口を通してＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７に駆動電流を供給する配線４７がパッケージ外に引き出されている。
【００６２】
なお、図９および図１０においては、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ＬＤ１および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１および１７にのみ番号を付している。
【００６３】
図１１は、上記コリメータレンズ１１〜１７の取り付け部分を正面から見た図である。コリメータレンズ１１〜１７の各々は、非球面レンズであり、上記非球面レンズの光軸を含む領域をこの光軸に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、樹脂成形又はガラス成形によって形成することができる。コリメータレンズ１１〜１７は、長手方向がＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の発光点が並ぶ方向（図１１の左右方向）と直交する向きとなるようにして、上記並び方向（図１１の左右方向）に密接配置されている。
【００６４】
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、活性層の表面に対して平行な方向の拡がり角が各々例えば１０°、活性層の表面に対して直角な方向の拡がり角が各々例えば３０°の状態で各々レーザビームＢ１〜Ｂ７を発するものが用いられている。
【００６５】
これらのＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７は、活性層の表面が上記発光点が１列に並ぶ方向と平行になるように配設されている。すなわち、各発光点から発せられたレーザビームＢ１〜Ｂ７の拡がり角度が大きい方向が、上記細長形状の各コリメータレンズ１１〜１７の長手方向と一致し、拡がり角度が小さい方向が上記各コリメータレンズ１１〜１７の短手方向と一致する。
【００６６】
なお、各コリメータレンズ１１〜１７の長手方向の幅は４．６ｍｍ、短手方向の幅が１．１ｍｍであり、それらに対応して入射するレーザビームＢ１〜Ｂ７の楕円状のビーム径の長径は２．６ｍｍ、短径が０．９ｍｍである。また、コリメータレンズ１１〜１７の各々は、焦点距離ｆ＝３ｍｍ、ＮＡ＝０．６、レンズ配置ピッチ＝１．２５ｍｍである。
【００６７】
集光レンズ２０は、非球面レンズの光軸を含む領域をこの光軸に平行な平面で細長く切り取った形状を有し、コリメータレンズ１１〜１７が並ぶ方向にこの集光レンズ２０の長手方向が一致し、それと直角な方向に集光レンズ２０の短手方向が一致するように配置されている。
【００６８】
なお、この集光レンズ２０は、焦点距離ｆ＝２３ｍｍ、ＮＡ＝０．２である。この集光レンズ２０も、例えば、樹脂成形又はガラス成形により形成することができる。
【００６９】
○レーザ光合波光源４０の動作
上記レーザ光合波光源４０を構成するＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の各々から射出されたレーザビーム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１１〜１７によって平行光化される。平行光化されたレーザビームＢ１〜Ｂ７は、集光レンズ２０によって収束され、マルチモード光ファイバ３０のコア部３０ａの入射端面に入射する。
【００７０】
集光レンズ２０によって上述のように収束されたレーザビームＢ１〜Ｂ７が、このマルチモード光ファイバ３０のコア部３０ａに入射し１本のレーザビームＢに合波されて、このマルチモード光ファイバ３０内を伝搬してマルチモード光ファイバ３０の射出端から射出される。マルチモード光ファイバ３０の射出端から射出された上記合波されたレーザビームＢは、このマルチモード光ファイバ３０に接続された後述する光ファイバ３１に入射する。
【００７１】
例えば、レーザビームＢ１〜Ｂ７のマルチモード光ファイバ３０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、出力１８０ｍＷ（＝３０ｍＷ×０．８５×７）の合波レーザビームＢを得ることができ、この出力が光ファイバ３１に伝播される。従って、各マルチモード光ファイバ３０にそれぞれ接続された６本の光ファイバ３１が統合された後述するレーザ射出部６１での出力は約１Ｗ（＝１８０ｍＷ×６）である。
【００７２】
［レーザ射出部６１］
レーザ射出部６１について、図１３および図１４を参照して説明する。図１３（Ａ）はレーザ光合波光源のマルチモード光ファイバと、レーザ射出部の光ファイバとの接続状態を示す斜視図、図１３（Ｂ）はレーザ射出部の部分拡大図、図１３（Ｃ）および図１３（Ｄ）はレーザ射出部における光ファイバの配列を示す正面図、図１４はレーザ光合波光源のマルチモード光ファイバと、レーザ射出部の光ファイバとの接続状態の詳細を示す断面図である。
【００７３】
図１３の（Ａ）から（Ｄ）に示すように上記レーザ射出部６１は、光ファイバ３１、支持板６５、および保護板６３からなり、以下のように構成されている。
【００７４】
図１３（Ａ）に示すように、上記レーザ光合波光源４０の各マルチモード光ファイバ３０の射出端には、コア径がマルチモード光ファイバ３０のコア径と同一で、クラッド径がマルチモード光ファイバ３０のクラッド径より小さい光ファイバ３１の入射端がそれぞれ接続されている。また、上記各光ファイバ３１の射出端は、図１３（Ｃ）に示すように、１列に配列された射出端部６８を構成している。なお、図１３（Ｄ）に示すように、射出端部６８は１列に配列される場合に限らず２段重ねて俵積み状に配列するようにしてもよい。
【００７５】
光ファイバ３１の射出側の部分は、図１３（Ｂ）に示すように、表面が平坦な２枚の支持板６５に挟み込まれて固定されている。また、この光ファイバ３１の射出側の端面には、この端面を保護するためのガラス等からなる透明な保護板６３が配置されている。保護板６３は、光ファイバ３１の端面に密着させて配置してもよいし、あるいは密着しないように配置してもよい。
【００７６】
上記光ファイバ３１とマルチモード光ファイバ３０との接続は、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３０の端面中の小径部分３０ｃに、クラッド径が小さい光ファイバ３１の端面を同軸的に結合するものであり、この結合は例えば融着により実施することができる。
【００７７】
また、長さが短くクラッド径が大きい光ファイバにクラッド径が小さい光ファイバを融着させた短尺の光ファイバを別途作成して、この短尺光ファイバをフェルールや光コネクタ等を介してマルチモード光ファイバ３０の射出端に結合してもよい。コネクタ等を用いて着脱可能に結合することで、クラッド径が小さい光ファイバが破損した場合等に先端部分の交換が容易になり、露光ヘッドのメンテナンスに要するコストを低減できる。
【００７８】
マルチモード光ファイバ３０および光ファイバ３１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３０および光ファイバ３１は、ステップインデックス型光ファイバである。
【００７９】
なお、マルチモード光ファイバ３０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３１は、クラッド径＝６０μｍ、コア径＝５０μｍ、ＮＡ＝０．２である。
【００８０】
＜ＤＭＤ８０＞
つづいて、ＤＭＤ８０について説明する。図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）は、ＤＭＤを斜めに配置しない場合と斜めに配置する場合とにおける感光材料への露光状態の違いを比較して示す平面図である。
【００８１】
露光ヘッド１６６１１〜１６６ｍｎの各々は、上記説明済みの図１、図２に示すように、入射された光ビームを所定の制御信号に応じて変調する空間光変調手段として、デジタル・マイクロミラー・デバイス：ＤＭＤ８０を備えている（図３参照）。このＤＭＤ８０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に接続されている。このコントローラ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、ＤＭＤ８０に配されている各マイクロミラー８１の駆動を制御する制御信号を生成する。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、各露光ヘッド１６６毎に、ＤＭＤ８０の各マイクロミラー８１の反射面の角度を制御する。
【００８２】
上記ＤＭＤ８０は、長手方向にマイクロミラー８１が多数個（例えば１０２４個）行方向に配列されたマイクロミラーが、短手方向に複数列（例えば７５６列）配置されている。図１５に示すように、各マイクロミラー８１で反射された個別の光束の副走査方向の走査軌跡（副走査線）のピッチは、ＤＭＤ８０を斜めに配置させることにより、ＤＭＤ８０を斜めに配置させないときのピッチＰ１（図１５（Ａ）参照）より小さいピッチＰ２（図１５（Ｂ）参照）に設定することができ、この傾きの設定により、この露光ヘッド１６６による露光の解像度を大幅に向上させることができる。
【００８３】
また、互いに異なるマイクロミラー８１により感光材料１５０の上記副走査線上の同じ領域が重ねて露光（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、主走査方向に隣り合って並ぶ露光ヘッド間の各光束によって露光される２次元パターンのつなぎ目が目立たないようにすることもできる。
【００８４】
＜ＤＭＤ照射光学系７０＞
上記ＤＭＤ照射光学系７０は、図２に示すように、光源ユニット６０のレーザ射出部６１から射出された複数の光束を、全体的に概略平行光化するコリメーターレンズ７１、このコリメーターレンズ７１を通過した光の光路に配設されたマイクロフライアイレンズ７２、このマイクロフライアイレンズ７２と向かい合う状態に配設された別のマイクロフライアイレンズ７３、およびこのマイクロフライアイレンズ７３の射出側つまり後述するミラー７５側に配置されたフィールドレンズ７４、および後述するプリズム７６から構成されている。
【００８５】
マイクロフライアイレンズ７２および７３は、微小レンズセルが縦横に多数配置されてなるものであり、それらの微小レンズセルの各々を通過した光がミラー７５およびプリズム７６を介してＤＭＤ８０に互いに重なる状態で入射するので、このＤＭＤ８０を照射する光の光量分布が均一化される。
【００８６】
なお、ミラー７５は、フィールドレンズ７４を通った光を反射させ、プリズム７６は、ＴＩＲプリズム（全反射プリズム）であり、ミラー７５で反射された光をＤＭＤ８０に向けて全反射させる。上記のことによりＤＭＤ照射光学系７０が、ＤＭＤ８０に対して概略均一な強度分布の光を照射する。
【００８７】
≪投影露光装置の動作の説明≫
次に、上記投影露光装置の動作について説明する。
【００８８】
投影露光装置が稼動され各部が稼動状態となる。この状態においてレーザ光合波光源４０は温調されるがＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７は点灯されない。
【００８９】
２次元パターンに応じた画像データが、ＤＭＤ８０に接続された図示しないコントローラに入力され、コントローラ内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表したデータである。このデータは、例えば、各画素の濃度を２値（ドットの記録の有無）で表すものとすることができる。
【００９０】
感光材料１５０を表面に吸着したステージ１５２は、図示しない駆動部により、ガイド１５８に沿ってスキャナ支持部１６０を上流側から下流側に一定速度で移動する。ステージ１５２がスキャナ支持部１６０下を通過する際に、スキャナ支持部１６０に取り付けられた検知センサ１６４により感光材料１５０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１６６毎の制御信号が生成される。
【００９１】
そして、感光材料１５０への露光準備が整ったときにＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７が点灯され、上記生成された制御信号に基づいて、ミラー駆動制御部により各露光ヘッド１６６におけるＤＭＤ８０のマイクロミラー８１の各々が制御され感光材料１５０が露光される。
【００９２】
各レーザ光合波光源４０で発生されレーザ射出部６１から射出された光束がＤＭＤ照射光学系７０を通してＤＭＤ８０に照射されると、ＤＭＤ８０のマイクロミラー８１がオン状態のときに反射された光束は、光学系５０を通して感光材料１５０上に結像される。一方、ＤＭＤ８０のマイクロミラー８１がオフ状態のときに反射された光束は、感光材料１５０上に結像されないので感光材料１５０を露光しない。
【００９３】
このようにして、光源ユニット６０から射出された光束が各マイクロミラー８１毎（画素毎）にオン・オフされて、各露光ヘッド１６６に対応する感光材料１５０上の各露光エリア１６８が露光される（図７および図８参照）。また、感光材料１５０がステージ１５２と共に副走査方向に移動され、各露光ヘッド１６６毎に副走査方向に延びる帯状の露光済領域１７０が形成される。
【００９４】
ここで、感光材料１５０には反りやうねりがあるので（例えば、１００μｍ程度の反りやうねり）、各露光ヘッド１６６ｎｍとそれぞれの露光ヘッドｎｍによる露光領域となる感光材料１５０上の領域との間隔をレーザ光の反射位置の変化によって検出するギャップセンサ等の間隔検出手段（図示は省略）で検出し、この検出結果を入力した空気間隔調節制御部（図示は省略）が上記間隔の変化を補正するように上記空気間隔調節部５４を制御して感光材料１５０と像側テレセントリックな第２結像光学系５２との間の空気間隔の調節を行なう。
【００９５】
［ＤＭＤ８０の部分使用について］
なお本実施の形態では、図１６（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ＤＭＤ８０には、露光する際の主走査方向すなわち、行方向に１０２４個（画素）配置されたマイクロミラーが、露光する際の副走査方向すなわち列方向に７５６列（画素列）配列されているが、本例では、コントローラにより一部のマイクロミラーの行（例えば、１０２４個×３００行）だけを駆動するように制御がなされる。
【００９６】
例えば、図１６（Ａ）に示すように、ＤＭＤ８０の列方向の中央部に配置されたマイクロミラーの行列領域８０Ｃのみを制御してもよく、図１６（Ｂ）に示すように、ＤＭＤ８０の端部に配置されたマイクロミラーの行列領域８０Ｔのみを制御してもよい。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の行列領域を使用するなど、状況に応じて使用するマイクロミラー中の領域を適宜変更してもよい。
【００９７】
すなわち、ＤＭＤ８０のデータ処理速度には限界があり、制御するマイクロミラーの数（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、マイクロミラー中の一部分だけを使用することで１ライン当りの変調速度を速くすることができる。この場合、上記ＤＭＤを構成する画素部のうちの１部分を使用するので、副走査方向の幅を狭くすることができ、これにより、上記各くさび型プリズムの互いの位置の相対的な移動量を小さくすることができる。また、ピント調節を行う対象となる幅を狭くすると、この幅が広い場合に比して感光材料のうねりが小さくなるので、ピント調節をより正確に行うことができる。
【００９８】
なお、マイクロミラーを使用する領域を変更する場合には、この領域に応じて光学系５０による感光材料１５０上への２次元パターンの結像領域も変化するので、スライド部５４５の移動方向が、感光材料１５０上に結像される２次元パターンの結像領域の最小幅方向と一致するように空気間隔調節部５４の配置を変更することが望ましい。
【００９９】
ＤＭＤ８０に接続されたコントローラ内のフレームメモリに記憶された画像データに基づく露光が終了すると、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７が消灯されレーザ光合波光源からの光束の射出が停止される。その後、スキャナユニット１６２による感光材料１５０の副走査が終了し、検知センサ１６４で感光材料１５０の後端が検出されると、ステージ１５２は、図示しない駆動部により、ガイド１５８に沿ってスキャナ支持部１６０を最上流側にある原点に復帰させ、再度、ガイド１５８に沿ってスキャナ支持部１６０の上流側から下流側に移動させて次の露光を行なう。
【０１００】
なお、上記実施の形態においては、第１結像光学系を通過した各画素部に対応する各光を通すマイクロレンズアレイを光学系５０の中に配置するようにしたが、必ずしもこのマイクロレンズアレイを配置する必要はなく、上記マイクロレンズアレイを配置しない場合であっても、上記空気間隔調節部を配置したことによる、２次元パターンを感光材料上に投影する際のピント合わせをより容易に、かつ、より短時間で行なう効果を得ることができる。
【０１０１】
また、図１７に示すように、上記空気間隔調節部５４を、上記像側テレセントリックな第２結像光学系５２とマイクロレンズアレイ５５との間に配置し、この第２結像光学系５２とマイクロレンズアレイ５５との間の空気間隔を変更して上記２次元パターンを感光材料１５０上に結像させる際のピントを調節するようにしても上記と同様の効果を得ることができる。また、上記光学系５０を拡大光学系とした場合には、上記２次元パターンを表す光を通過させる領域の大きさを小さくすることができる。したがって、空気間隔調節部を感光材料と第２結像光学系との間に配置した場合に比して、空気間隔調節部を第２結像光学系とマイクロレンズアレイとの間に配置した方がこの空気間隔調節部のサイズを小さくすることができる。
【０１０２】
また、本発明の投影露光装置は、露光する際の光の波長が限定されるのものでなく、どのような波長の光による露光に対しても対応可能なものであり、空間光変調手段に光を照射する方式、およびその光源等はどのようなものであってもよい。
【０１０３】
また、空気間隔調節部は、くさび型プリズムペアを用いて構成する場合に限定されるものではない。例えば、２枚のガラス間に液体を充填した平行平板を用い、上記２枚のガラスの間隔をモータやピエゾ素子を利用して変更することにより空気間隔を調節する構成等としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】投影露光装置に搭載される露光ヘッドの概略構成を展開して示す概念図
【図２】露光ヘッド内を伝播する光束の光路に沿って露光ヘッドの構成を示す側面図
【図３】ＤＭＤの概略構成を示す斜視図
【図４】空気間隔調節部の構成を示す側面図
【図５】プリズムペアを示す斜視図
【図６】本発明の投影露光装置の外観を示す斜視図
【図７】図６の投影露光装置による露光の様子を示す斜視図
【図８】（Ａ）は感光材料上に形成される露光済領域を示す平面図、（Ｂ）は各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図
【図９】レーザ光合波光源の構成を示す平面図
【図１０】レーザ光合波光源の構成を示す側面図
【図１１】レーザ光合波光源の構成を示す正面図
【図１２】レーザ光合波光源の光学要素を示す拡大平面図
【図１３】（Ａ）は光源ユニットの構成を示す斜視図、（Ｂ）はレーザ射出部の部分拡大図、（Ｃ）および（Ｄ）はレーザ射出部における光ファイバの配列を示す正面図
【図１４】レーザ光合波光源のマルチモード光ファイバと、レーザ射出部の光ファイバとの接続状態を示す図
【図１５】（Ａ）および（Ｂ）は、ＤＭＤを斜めに配置しない場合と斜めに配置する場合とにおける感光材料への露光状態の違いを比較して示す平面図
【図１６】（Ａ）および（Ｂ）は、ＤＭＤ中の使用領域の例を示す図
【図１７】空気間隔調節部を像側テレセントリックな第２結像光学系とマイクロレンズアレイとの間に配置した投影露光装置の概略構成を示す図
【符号の説明】
４０ レーザ光合波光源
５０ 光学系
５１ 第１結像光学系
５２ 第２結像光学系
５４ 空気間隔調節部
６０ 光源ユニット
６１ レーザ射出部
７０ ＤＭＤ照射光学系
８０ デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）
１５０ 感光材料
１５２ ステージ
１６２ スキャナ
１６６ 露光ヘッド
１６８ 露光エリア
１７０ 露光済領域
５４０ くさび型プリズムペア

Claims (6)

1. 光源から発せられた光を空間光変調して２次元パターンを形成する空間光変調手段と、該空間光変調された２次元パターンを感光材料上に結像させる像側テレセントリックな結像光学系とを備え、前記２次元パターンを前記感光材料上に投影し露光する投影露光装置であって、
   前記感光材料と前記結像光学系との間に配置され、該感光材料と結像光学系との間の空気間隔を変更して前記２次元パターンを結像させる際のピントを調節する空気間隔調節手段を備えていることを特徴とする投影露光装置。
2. 入射された光を所定の制御信号に応じて変調する画素部を２次元状に多数配列してなり、前記多数の画素部により前記光を空間光変調する空間光変調手段と、
   前記空間光変調手段で空間光変調された光の２次元パターンを結像させる第１結像光学系と、
   該第１結像光学系により結像される前記２次元パターンの結像面近傍に配設された、前記第１結像光学系を通過した前記各画素部に対応する各光をそれぞれ通す個別のマイクロレンズを２次元状に配置してなるマイクロレンズアレイと、
   前記マイクロレンズアレイを通った前記各光それぞれを感光材料上に結像させる像側テレセントリックな第２結像光学系とを備え、前記２次元パターンを前記感光材料上に投影して該感光材料に前記２次元パターンを露光する投影露光装置であって、
   前記感光材料と前記第２結像光学系との間に配置され、該感光材料と第２結像光学系との間の空気間隔を変更して前記２次元パターンを結像させる際のピントを調節する空気間隔調節手段を備えていることを特徴とする投影露光装置。
3. 入射された光を所定の制御信号に応じて変調する画素部を２次元状に多数配列してなり、前記多数の画素部により前記光を空間光変調する空間光変調手段と、
   前記空間光変調手段で空間光変調された光の２次元パターンを結像させる第１結像光学系と、
   該第１結像光学系により結像される前記２次元パターンの結像面近傍に配設された、前記第１結像光学系を通過した前記各画素部に対応する各光をそれぞれ通す個別のマイクロレンズを２次元状に配置してなるマイクロレンズアレイと、
   前記マイクロレンズアレイを通った前記各光それぞれを感光材料上に結像させる像側テレセントリックな第２結像光学系とを備え前記２次元パターンを前記感光材料上に投影して該感光材料に前記２次元パターンを露光する投影露光装置であって、
   前記第２結像光学系と前記マイクロレンズアレイとの間に配置され、該第２結像光学系とマイクロレンズアレイとの間の空気間隔を変更して前記２次元パターンを結像させる際のピントを調節する空気間隔調節手段を備えていることを特徴とする投影露光装置。
4. 前記空気間隔調節手段が、くさび型プリズムペアを有し、前記感光材料上に結像される前記２次元パターンの結像領域の最小幅方向へ、前記くさび型プリズムペアを構成する各くさび型プリズムの互いの位置を相対的に移動させて前記ピントを調節するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の投影露光装置。
5. 前記空間光変調手段がＤＭＤであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の投影露光装置。
6. 前記ＤＭＤが、該ＤＭＤを構成する２次元状に配列された多数の画素部のうちの１部分のみを使用して前記空間光変調を行なうものであることを特徴とする請求項５記載の投影露光装置。

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