JP2005017341A

JP2005017341A - 光照射装置

Info

Publication number: JP2005017341A
Application number: JP2003177959A
Authority: JP
Inventors: Yasumitsu Fujisawa; 泰充藤澤; Haruo Uemura; 春生植村; Minoru Misuhata; 稔水端
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】対象物上の複数のビームスポットのピッチを維持しつつ、対象物に対して光ビームを走査する光照射装置を提供する。
【解決手段】光照射装置の描画ヘッド１５は、複数の半導体レーザ２０１を有する光源部２０、第１光学系２１、複数の開口を有するアパーチャ板２２、ポリゴンミラー２６を有する第２光学系２３を有する。光照射装置では、アパーチャ板２２の開口と基板９上のビームスポットとが第２光学系２３により光学的に共役とされる。すなわち、アパーチャ板２２の複数の開口が２次光源とされ、光源部２０からの複数の光ビームの光路が個別に変化した場合であっても、基板９上の複数のビームスポットのピッチを維持しつつ、基板９に対して光ビームを走査することができる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の光ビームを走査しつつ対象物に照射する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、互いに独立して変調される複数の光ビームを走査しつつ対象物に照射する技術が、半導体基板やガラス基板等に形成された感光材料へのパターンの描画、版材等の印刷関係の部材への画像の記録等に利用されている。さらには、感光性樹脂を硬化させて３次元形状を形成する光造形等の様々な他の分野においても利用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、複数の光ビームをポリゴンミラーにより走査しつつ感光体に向けて照射するレーザプリンタにおいて、プリズムの向きを変更することにより感光体上のビームスポットの間隔を調整する技術が開示されている。特許文献２では、半導体レーザの位置を調整することによりビームスポットの副走査方向の位置を個別に調整する技術が開示されている。また、特許文献３では、半導体レーザアレイを用いて生成した複数の光ビームを走査して画像記録を行う技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６１−１５１１９号公報
【特許文献２】
特開平１１−２９５６２６号公報
【特許文献３】
特開平５−１７６１２８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の装置では、レーザ光源と対象物とが光学的に共役に配置されるため、レーザ光源の温度変動や振動、あるいは、レーザ光源からの光ビームを対象物へと導く光学系の振動や移動等の要因により、光ビームの光路（例えば、出射角度、出射位置あるいは主光線の方向等）が変化した場合、対象物上のビームスポットの位置が設計上の位置からずれてしまう（例えば、特許文献２の図６、特許文献３の図３参照）。
【０００６】
したがって、特許文献１や特許文献２のように複数のレーザ光源が個別に設けられる場合、レーザ光源や個々の光源に付属する光学系が個別に振動等の影響を受けると、複数のビームスポットの位置が個別にずれることとなる。その結果、ビームスポットのピッチを一定に維持できなくなり、描画品質が低下してしまう。
【０００７】
なお、特許文献３では、複数のレーザ光源が１個の半導体レーザアレイに密集して配列されるため、各半導体レーザが個別に振動等の影響を受けることはない。しかしながら、各半導体レーザの出射角度および出射位置に対する要求精度を満たしつつ半導体レーザアレイを製造することはコストや歩留まりの観点から困難である。実際には、各半導体レーザに対して光ビームの主光線の方向を調整する光学系が必要となり、個々の光学系の振動等の影響による描画品質の低下を避けることはできない。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、光源からの複数の光ビームの光路が個別に変化した場合であっても、対象物上の複数のビームスポットのピッチを維持しつつ、対象物に対して光ビームを走査することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、変調される複数の光ビームを走査しつつ対象物に照射する光照射装置であって、互いに独立して変調される複数の光ビームを生成する光源部と、前記光源部からの複数の光ビームに対応する複数の開口を有するアパーチャ板と、前記光源部からの複数の光ビームを、前記複数の開口をそれぞれ包含するビーム形状として前記アパーチャ板へと導く第１光学系と、対象物を支持する支持部と、前記複数の開口からの複数の光ビームを前記対象物上の複数の光照射領域へとぞれぞれ導くとともに、前記複数の開口と前記複数の光照射領域とを光学的に共役とする第２光学系とを備え、前記第２光学系が、前記複数の光照射領域を前記対象物に対して所定の走査方向に走査する走査手段を有する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光照射装置であって、前記アパーチャ板上における第１の方向が前記走査方向に対応し、第２の方向が前記走査方向に対する副走査方向に対応し、前記光源部からの複数の光ビームのそれぞれの前記アパーチャ板上におけるビーム形状と前記アパーチャ板上の対応する開口との間のリング領域において、前記第２の方向に関して端の部位の前記第２の方向の幅が、前記第１の方向に関して端の部位の前記第１の方向の幅よりも大きい。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の光照射装置であって、前記第１光学系が、前記光源部からの複数の光ビームのそれぞれを収束しつつ対応する開口へと導く。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の光照射装置であって、前記光源部が、複数の半導体レーザを有する。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の光照射装置であって、前記光源部からの複数の光ビームのそれぞれの前記アパーチャ板上におけるビーム形状が略楕円であり、前記ビーム形状に対応する開口の形状が、長軸が前記ビーム形状の長軸と重なる楕円である。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の光照射装置であって、前記複数の開口が、１直線状に配列される。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の光照射装置であって、前記第２光学系が、前記複数の開口からの複数の光ビームの配列方向を回転する像回転機構を有する。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の光照射装置であって、前記複数の光照射領域の走査により、前記対象物上にパターンが描画される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一の実施の形態に係る光照射装置１を示す斜視図である。光照射装置１は、変調される複数の光ビームを走査しつつ半導体基板（以下、「基板」という。）９に照射して基板９上のレジスト膜にパターンを描画する装置であり、基板９を収納するカセット９１が載置されるカセット台１１、カセット９１から基板９を取り出して搬送する搬送ロボット１２、プリアライメントを行うプリアライメント部１３、描画時に基板９を支持するステージ１４、および、基板９に複数の光ビームを照射する描画ヘッド１５を備える。
【００１８】
ステージ１４はステージ移動機構１４１により図１中のＹ方向（光ビームの基板９上の副走査方向に対応する。）へと移動し、描画ヘッド１５はヘッド移動機構１５１によりＸ方向（光ビームの基板９上の主走査方向に対応する。）へと移動する。光照射装置１の各構成の動作は電装ラック１６内の制御部により制御される。
【００１９】
パターンの描画が行われる際には、まず、光照射装置１にカセット９１が搬入されてカセット台１１上に配置され、搬送ロボット１２によりカセット９１から基板９が１枚取り出されてプリアライメント部１３へと搬送される。プリアライメント部１３ではプリアライメントにより基板９のおよその位置決めが行われ、搬送ロボット１２により基板９がステージ１４に載置される。
【００２０】
その後、ステージ移動機構１４１およびヘッド移動機構１５１により基板９上の各アライメントマークが順番に描画ヘッド１５の下方に位置し、描画ヘッド１５内のカメラ１５ａにより撮像が行われる。カメラ１５ａからの画像のデータは電装ラック１６内の画像処理回路（図示省略）により処理され、アライメントマークのステージ１４上の位置が正確に求められる。ステージ１４には基板９をＺ方向を向く軸を中心にわずかに回転させる回転機構が設けられており、基板９が描画に適した向きとなるように回転機構によるアライメント（位置合わせ）が行われた後、描画ヘッド１５による基板９への光ビームの照射が行われる。
【００２１】
図２は、描画ヘッド１５の内部構成を示す平面図であり、図３は、内部構成を（＋Ｘ）側から（−Ｘ）方向を向いてみた様子を示す正面図である。
【００２２】
描画ヘッド１５は、複数の半導体レーザ２０１を有する光源部２０、複数の開口（アパーチャ）を有するアパーチャ板２２、光源部２０からの複数の光ビームをアパーチャ板２２へと導く第１光学系２１、および、アパーチャ板２２の複数の開口からの複数の光ビームを基板９上の複数の光照射領域へとそれぞれ導く第２光学系２３を有する。
【００２３】
第１光学系２１は、互いに独立する複数の光学ユニット２１１を有し、光学ユニット２１１にはそれぞれ対応する半導体レーザ２０１からの光ビームが入射する。なお、図示の便宜上、図２および図３並びに以下の説明にて参照される図面では、半導体レーザ２０１や光学ユニット２１１等の個数を実際よりも少なく描いている。
【００２４】
第２光学系２３は、ミラー２４および２８、光学ユニット２５、２７および２９、並びに、ポリゴンミラー２６を有し、これらの構成によりアパーチャ板２２の複数の開口と基板９上の複数の光照射領域とが光学的に共役とされる。光学ユニット２５は像回転プリズム２５５を有し、また、ポリゴンミラー２６はモータ２６１（図３参照）のＸＹ平面に垂直な回転軸に接続されて回転する。
【００２５】
ステージ１４上の基板９にパターンが描画される際には、光源部２０の複数の半導体レーザ２０１のＯＮ／ＯＦＦが制御されて、互いに独立して変調される複数の光ビームが生成され、第１光学系２１によってそれぞれ収束されつつ、アパーチャ板２２の対応する開口へと導かれる。このとき、半導体レーザ２０１から出射される光ビームの断面（主光線に垂直な断面）の形状は楕円である。
【００２６】
図４は、アパーチャ板２２の光源部２０側の面を示す図であり、アパーチャ板２２には１直線状に斜めに配列された複数の開口２２１が形成されている。複数の開口２２１はＸ方向およびＺ方向に関して等ピッチにて配列され、Ｘ方向のピッチは各開口２２１のＸ方向の幅に対して比較的大きく、Ｚ方向のピッチは各開口２２１のＺ方向の幅に対して比較的小さい。アパーチャ板２２上におけるＸ方向およびＺ方向は、それぞれ基板９上の主走査方向および主走査方向に垂直な副走査方向に対応する。
【００２７】
光源部２０からの複数の光ビームは、アパーチャ板２２上において複数の開口２２１をそれぞれ包含するビーム形状２２２とされる。すなわち、アパーチャ板２２の光源部２０側において、半導体レーザ２０１からの光ビームは対応する開口２２１より大きいビーム形状２２２とされ、開口２２１の全体およびその周辺に対して照射される。その結果、図２中の半導体レーザ２０１や光学ユニット２１１の振動や温度変化等により、半導体レーザ２０１からの光ビームの出射位置や出射方向が変化したり、半導体レーザ２０１からアパーチャ板２２までの光ビームの経路が変化しても光ビームは対応する開口２２１の全体に対して安定して照射される。なお、振動や温度変化等による光源部２０からの光路のアパーチャ板２２に対する微小な相対変動を以下、「光源部２０の光路変動」と呼ぶ。
【００２８】
アパーチャ板２２上における複数のビーム形状２２２はそれぞれ図４中のＺ方向に伸びる長軸とＸ方向に伸びる短軸とを有する楕円とされ、ビーム形状２２２に対応する開口２２１の形状は、長軸および短軸がビーム形状２２２の長軸および短軸とそれぞれ設計上重なる楕円とされる。これにより、半導体レーザ２０１からの光ビームを効率良く利用することができる。
【００２９】
図５は、図４中の１つの開口２２１に注目して上段にビーム形状２２２の短軸上における光量分布２２３を、下段に開口２２１およびビーム形状２２２を拡大して示す図である。
【００３０】
図５の上段に示すように、ビーム形状２２２の短軸上における光量分布２２３はビーム形状２２２の中心で最大値を示し、周辺に向かって漸次減少する。光量分布２２３において実線にて示す部分は、光量（単位面積当たりの光量を指す。以下同様）がビーム形状２２２の中心の光量の１３．５％以上である範囲であり、点線で示す部分は光量が中心の１３．５％未満の範囲である。光量の分布特性は長軸方向についても同様であり、本実施の形態における「ビーム形状」（すなわち、光軸に垂直な面による光ビームの断面形状）は、光ビームの断面において最大値の１３．５％以上の光量を有する範囲を指す。
【００３１】
図５中に平行斜線を付して示すリング領域２２４は、光源部２０からの光ビームのアパーチャ板２２上におけるビーム形状２２２とアパーチャ板２２上の対応する開口２２１との間の領域、換言すれば、アパーチャ板２２へと導かれる複数の光ビームのそれぞれの一部を遮るアパーチャ板２２上の領域である。
【００３２】
図５に示すように、リング領域２２４において、副走査方向（Ｚ方向）に関して端の部位の副走査方向の幅Ｂ１（すなわち、ビーム形状２２２の長軸上におけるリング領域２２４のそれぞれの幅であり、ビーム形状２２２と開口２２１との長径の差の半分に等しい。）が、主走査方向（Ｘ方向）に関して端の部位の主走査方向の幅Ｂ２（すなわち、ビーム形状２２２の短軸上におけるリング領域２２４のそれぞれの幅であり、ビーム形状２２２と開口２２１との短径の差の半分に等しい。）よりも大きくされる。具体的には、光源部２０の光路変動によるビーム形状２２２の設計上の位置からの最大移動量が既知である場合は、幅Ｂ１はビーム形状２２２のＺ方向の最大移動量より大きくされ、幅Ｂ２はＸ方向の最大移動量に等しくされる。
【００３３】
アパーチャ板２２上におけるビーム形状２２２を開口２２１より大きくすることにより、図６に示すように、アパーチャ板２２の開口２２１を通過する光ビームの光量分布２２５が、光源部２０の光路変動により実線で示す設計上の状態から二点鎖線で示す状態へと変化したとしても、開口２２１のどの部分においても一定値以上（光ビームの断面内の最大光量の１３．５％以上）の光量とすることが実現される。
【００３４】
アパーチャ板２２の複数の開口２２１を通過して整形された複数の光ビームは、図２中のミラー２４により反射され、光学ユニット２５により調整されてポリゴンミラー２６へと導かれる。複数の光ビームが光学ユニット２５を通過する際には、光ビームの配列方向は像回転プリズム２５５により所定の角度だけ回転される。
【００３５】
図７は、アパーチャ板２２からポリゴンミラー２６までの光路上における複数の光ビームの一部に注目し、光ビームの主走査方向に対応する方向の幅の変化を示す図であり、図８は光ビームの副走査方向に対応する方向の幅の変化を示す図である。図７および図８では、光ビームの外形を細い実線にて、光ビームの主光線を細い一点鎖線にて描いている。なお、以下の説明では、主走査方向および副走査方向に対応する方向を、適宜、単に主走査方向および副走査方向とそれぞれ呼ぶ。
【００３６】
光学ユニット２５は、結像レンズ群２５１および補正レンズ群２５２を有する。補正レンズ群２５２は、光ビームの主走査方向に対して屈折力を有さず、副走査方向に対して正の屈折力を有するレンズ群２５３と、光ビームの主走査方向および副走査方向に対して正の屈折力を有するレンズ群２５４を有する。
【００３７】
アパーチャ板２２の開口２２１を通過した光ビームは、結像レンズ群２５１を介して補正レンズ群２５２へと導かれ、補正レンズ群２５２により主走査方向に細長いビーム形状とされてポリゴンミラー２６の１つの反射面２６２上へと導かれる。これにより、図９に示すようにポリゴンミラー２６の反射面２６２上ではビーム形状２６３が主走査方向に伸びる線状となってＺ方向に配列される。
【００３８】
ポリゴンミラー２６へと導かれた複数の光ビームは、回転するポリゴンミラー２６により一括して反射されて偏向される。反射後の光ビームは、各種レンズを有する光学ユニット２７（図２参照）を経由してミラー２８により反射されて図３中の（−Ｚ）方向へと向かい、基板９側においてテレセントリックな光学ユニット２９を介して基板９に照射される。
【００３９】
図１０は、ポリゴンミラー２６から基板９までの光路上において、図７と同様に光ビームの主走査方向の幅の変化を示す図であり、図１１は図８と同様に光ビームの副走査方向の幅の変化を示す図である。図１０および図１１では、光ビームの外形を細い実線にて、光ビームの主光線を細い一点鎖線にて描いている。
【００４０】
光学ユニット２７は、主走査方向および副走査方向に対して正の屈折力を有するＦθレンズ２７１、および、主走査方向に対して屈折力を有さず、副走査方向に対して正の屈折力を有するシリンドリカルレンズ２７２を備える。ポリゴンミラー２６の反射面２６２により反射された複数の光ビームは、光学ユニット２７へと導かれ、Ｆθレンズ群２７１およびシリンドリカルレンズ２７２によりビーム形状が円形とされ、ポリゴンミラー２６からの出射方向に応じたピッチにて最終的に基板９上の複数の光照射領域へとそれぞれ導かれる。
【００４１】
図８に示すように、各光ビームは副走査方向に関して集光されつつポリゴンミラー２６へと導かれ、さらに、図１１に示すように副走査方向に関してポリゴンミラー２６の反射面２６２と基板９上の面とが光学的に共役とされるため、ポリゴンミラー２６の製作誤差や設置誤差等により反射面２６２がＸＹ平面に対して完全には垂直になっていない場合であっても基板９上の光照射領域の副走査方向のピッチは一定に保たれる。すなわち、補正レンズ群２５２および光学ユニット２７は面倒れ補正を実現する光学系となっている。
【００４２】
図１２は、基板９上の光照射領域であるビームスポット９０を示す平面図である。複数のビームスポット９０は、基板９上の主走査方向（Ｘ方向）および副走査方向（Ｙ方向）に対して斜めに１直線状に配列され、図２中のポリゴンミラー２６による偏向により、基板９に対して主走査方向に一括して繰り返し走査（掃引）される。同時に図１中のステージ移動機構１４１により、基板９が描画ヘッド１５に対し連続的に副走査方向に移動され、副走査方向に向かって基板９に対するパターンの描画が行われる。その後、基板９をＸ方向にステップ移動するとともに副走査方向に向かう描画が必要な回数繰り返され、基板９全体に描画が行われる。なお、基板９は副走査方向に連続的に移動するため、光ビームの装置本体に対する主走査方向は正確には基板９上の主走査方向（Ｘ方向）とは相違するが、ほぼＸ方向に沿う方向となっている。
【００４３】
図１３は、光照射装置１の描画ヘッド１５の内部構成を簡略化して示す図である。また、図１４は従来の装置のように半導体レーザと基板とを光学的に共役に配置した場合の基板９ａ上のビームスポット９０ａおよびビームスポット９０ａの直径上の光量分布９０１ａを示す図であり、図１５は本実施の形態に係る光照射装置１における基板９上のビームスポット９０およびビームスポット９０の直径上の光量分布９０１を示す図である。以下、図１３ないし図１５を参照しながら、光照射装置１が実現する効果について説明する。
【００４４】
光源部の半導体レーザと基板上のビームスポットとが光学的に共役とされる場合（ただし、アパーチャ板は存在しないか、半導体レーザと光学的に共役でない位置に配置されるものとする。）、半導体レーザから出射される光ビームが光源部の光路変動により設計上の光路から外れると、図１４中に示す基板９ａ上における光ビームの光量分布９０１ａは図１４の上段に実線にて示す状態から二点鎖線にて示す状態へと変化し、ビームスポット９０ａも図１４の下段に実線にて示す位置から二点鎖線にて示す位置へと移動する。
【００４５】
これに対し、本実施の形態に係る光照射装置１では、図１３中のアパーチャ板２２の複数の開口２２１と基板９上の対応するビームスポット９０とが第２光学系２３により光学的に共役とされる。すなわち、基板９側から描画ヘッド１５の内部構成を見た場合、アパーチャ板２２の複数の開口２２１が、いわゆる２次光源とされる。
【００４６】
このため、複数の半導体レーザ２０１からの光ビームの出射角度や出射位置の変化、あるいは、半導体レーザ２０１からアパーチャ板２２の手前までの光学系の振動や移動等により光源部２０の光路変動が生じた場合であっても、アパーチャ板２２が第２光学系２３および基板９に対して相対的に移動しない限り、基板９上のビームスポット９０の位置は設計上の位置から移動することはなく、基板９上における光ビームの光量分布９０１が図１５の上段に実線にて示す状態から二点鎖線にて示す状態へと変化するのみである。
【００４７】
実際には、アパーチャ板２２が第２光学系および基板９に対して相対的に僅かに移動することが想定されるが、アパーチャ板２２の開口２２１のピッチは一定であるため、ビームスポット９０のピッチを一定に維持することができる。これにより、これら複数のビームスポット９０の走査により、基板９上に質の高いパターンを容易に描画することができる。特に、光照射装置１では高精細なパターンの描画が実現されるため、半導体基板上へのパターンの描画に適しているといえる。
【００４８】
さらに、光照射装置１では、アパーチャ板２２上のビーム形状２２２が開口２２１に比べて図５中のリング領域２２４の分だけ大きいのみであるため、開口２２１全域において十分な光量を維持でき、光源部２０の光路変動によるビームスポット９０の全光量の変動を抑制することができる。また、既述のようにリング領域２２４では、副走査方向に関して端の部位の副走査方向の幅Ｂ１が、主走査方向に関して端の部位の主走査方向の幅Ｂ２よりも大きくされるため、描画品質に影響の大きい副走査方向に対する複数のビームスポット９０の相対的な位置関係を確実に一定とすることができ、描画品質を安定させることができる。
【００４９】
また、光照射装置１の描画ヘッド１５では、半導体レーザ２０１が光源に用いられることから光源部２０の小型化が実現される。さらに、半導体レーザ２０１からの光ビームが収束してアパーチャ板２２に照射されるため、小さな開口２２１にて十分な光の量のビームスポット９０を形成することができ、第２光学系２３の縮小率を抑えてビームスポット９０を容易に小さくすることも実現される。
【００５０】
図１６は、他のアパーチャ板２２ａを示す図である。アパーチャ板２２ａでは、楕円形状を有する複数の開口２２１ａがＸ方向に１直線状に配列されるため、アパーチャ板２２ａのＺ方向の幅を小さくすることができる。この場合、図２中の像回転プリズム２５５により複数の開口２２１ａからの複数の光ビームの配列方向が光軸を中心に回転され、その結果、図１２に示すように基板９上のビームスポット９０の配列が副走査方向（図１２中のＹ方向）に関して等ピッチとされる。光照射装置１では、像回転プリズム２５５の回転角度が調整されることにより、基板９上のビームスポット９０の副走査方向のピッチを容易に変更できるため、要求される走査ピッチに応じた描画ヘッド１５の設計を容易に行うことができる。
【００５１】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【００５２】
例えば、複数の半導体レーザ２０１に代えて複数の発光ダイオード等の他の光源が用いられてもよい。
【００５３】
光源部２０から第１光学系２１によりアパーチャ板２２の開口２２１に収束しつつ導かれる光ビームは、アパーチャ板２２上において最もビーム形状を小さくできるという点で開口２２１上で結像している、すなわち、光源部２０の半導体レーザ２０１と対応する開口２２１とが、第１光学系２１により光学的に共役とされることが好ましいが、ビーム形状２２２を意図的に大きくするために半導体レーザ２０１と共役な位置から僅かに外れた位置にアパーチャ板２２が配置されてもよい。さらに、第１光学系２１によりアパーチャ板２２に導かれる光ビームは必ずしも開口２２１に向かって収束されなくてもよく、例えば、平行光とされてもよい。
【００５４】
図１７は、他のアパーチャ板２２ｂを示す図である。アパーチャ板２２ｂでは、基板９上のビームスポット９０の形状と同じ円形の開口２２１ｂが１直線状に等ピッチにて配列して形成される。このため、開口２２１ｂを通過した光ビームは断面形状を縮小するだけで基板９上に導くことができ、第２光学系２３の設計を簡素化できる。
【００５５】
アパーチャ板２２の複数の開口２２１は、光源部２０の変調制御の容易さという観点からは１直線状に等ピッチにて配列されることが好ましいが、副走査方向に対応する方向のピッチが一定であれば、主走査方向に対応する方向のピッチは一定でなくてもよい。なお、アパーチャ板２２の開口２２１の形状は楕円や円に限定されず、レジスト膜等の感光材料の特性に合わせて、例えば、矩形とされてもよく、また、開口２２１の大きさおよびピッチも要求される描画精度に合わせて様々に変更されてよい。
【００５６】
アパーチャ板２２は、例えば、金属で形成されたり、光ビームを透過する部位以外を遮光したガラス板（いわゆる、遮光マスク）であってもよい。開口２２１を高精度に配列できるのであれば、その素材は限定されない。
【００５７】
基板９上の複数のビームスポット９０を基板９対して主走査方向に走査する走査機構はポリゴンミラー２６に限定されず、例えば、ガルバノミラーや音響光学偏向素子が用いられてもよい。像回転プリズム２５５はアパーチャ板２２と基板９との間の光路上の他の位置に配置されもよく、また、像回転が不要となるように各種光学要素を配置することにより像回転プリズム２５５を省略することも可能である。
【００５８】
光照射装置１によってパターンが描画される対象物は半導体基板に限定されず、プラズマ表示装置、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、フォトマスク等に用いられるガラス基板、プリント基板等の微細パターンが形成される基板であってもよい。さらには、感光材料が付与された画像記録用の部材（例えば、版材）であってもよい。
【００５９】
また、アパーチャ板の複数の開口と対象物上の光照射領域とを光学的に共役とした光照射装置を用いることにより光照射領域であるビームスポットのピッチを一定に維持する技術は、感光性樹脂を硬化させて３次元形状を形成する光造形等の対象物の加工に利用することも可能である。さらには、対象物に照射した光ビームの反射光を検出して対象物の形状を測定する走査型レーザ顕微鏡に利用されてもよい。
【００６０】
【発明の効果】
本発明では、対象物上の複数の光照射領域のピッチを維持しつつ光ビームを走査することができる。
【００６１】
請求項２の発明では、副走査方向に対する複数の光照射量領域の相対的な位置関係を確実に一定とすることができる。
【００６２】
請求項３の発明では、光照射領域を容易に小さくすることができる。
【００６３】
請求項４の発明では、光源部を小型化することができる。
【００６４】
請求項５の発明では、光源部からの光ビームを効率良く利用することができる。
【００６５】
請求項７の発明では、光照射領域の副走査方向のピッチを容易に変更できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一の実施の形態に係る光照射装置を示す図である。
【図２】描画ヘッドの内部構成を示す平面図である。
【図３】描画ヘッドの内部構成を示す正面図である。
【図４】アパーチャ板の光源部側を示す図である。
【図５】アパーチャ板の開口、および、開口上の光量分布を示す図である。
【図６】アパーチャ板の開口を通過する光ビームの光量分布を示す図である。
【図７】アパーチャ板からポリゴンミラーまでの光路上における光ビームの主走査方向の幅の変化を示す図である。
【図８】アパーチャ板からポリゴンミラーまでの光路上における光ビームの副走査方向の幅の変化を示す図である。
【図９】ポリゴンミラーの反射面上のビーム形状を示す図である。
【図１０】ポリゴンミラーから基板までの光路上における光ビームの主走査方向の幅の変化を示す図である。
【図１１】ポリゴンミラーから基板までの光路上における光ビームの副走査方向の幅の変化を示す図である。
【図１２】基板上のビームスポットを示す平面図である。
【図１３】描画ヘッドの内部構成を簡略化して示す図である。
【図１４】従来の光照射装置における基板上のビームスポットおよび光量分布を示す図である。
【図１５】本実施の形態に係る光照射装置における基板上のビームスポットおよび光量分布を示す図である。
【図１６】アパーチャ板の他の例を示す図である。
【図１７】アパーチャ板のさらに他の例を示す図である。
【符号の説明】
１光照射装置
９基板
１４ステージ
１５描画ヘッド
２０光源部
２１第１光学系
２２，２２ａ，２２ｂアパーチャ板
２３第２光学系
２６ポリゴンミラー
９０ビームスポット
２０１半導体レーザ
２２１，２２１ａ，２２１ｂ開口
２２２ビーム形状
２２４リング領域
２５５像回転プリズム

Claims

変調される複数の光ビームを走査しつつ対象物に照射する光照射装置であって、
互いに独立して変調される複数の光ビームを生成する光源部と、
前記光源部からの複数の光ビームに対応する複数の開口を有するアパーチャ板と、
前記光源部からの複数の光ビームを、前記複数の開口をそれぞれ包含するビーム形状として前記アパーチャ板へと導く第１光学系と、
対象物を支持する支持部と、
前記複数の開口からの複数の光ビームを前記対象物上の複数の光照射領域へとぞれぞれ導くとともに、前記複数の開口と前記複数の光照射領域とを光学的に共役とする第２光学系と、
を備え、
前記第２光学系が、前記複数の光照射領域を前記対象物に対して所定の走査方向に走査する走査手段を有することを特徴とする光照射装置。
請求項１に記載の光照射装置であって、
前記アパーチャ板上における第１の方向が前記走査方向に対応し、第２の方向が前記走査方向に対する副走査方向に対応し、
前記光源部からの複数の光ビームのそれぞれの前記アパーチャ板上におけるビーム形状と前記アパーチャ板上の対応する開口との間のリング領域において、前記第２の方向に関して端の部位の前記第２の方向の幅が、前記第１の方向に関して端の部位の前記第１の方向の幅よりも大きいことを特徴とする光照射装置。
請求項１または２に記載の光照射装置であって、
前記第１光学系が、前記光源部からの複数の光ビームのそれぞれを収束しつつ対応する開口へと導くことを特徴とする光照射装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の光照射装置であって、
前記光源部が、複数の半導体レーザを有することを特徴とする光照射装置。
請求項４に記載の光照射装置であって、
前記光源部からの複数の光ビームのそれぞれの前記アパーチャ板上におけるビーム形状が略楕円であり、前記ビーム形状に対応する開口の形状が、長軸が前記ビーム形状の長軸と重なる楕円であることを特徴とする光照射装置。
請求項１ないし５のいずれかに記載の光照射装置であって、
前記複数の開口が、１直線状に配列されることを特徴とする光照射装置。
請求項６に記載の光照射装置であって、
前記第２光学系が、前記複数の開口からの複数の光ビームの配列方向を回転する像回転機構を有することを特徴とする光照射装置。
請求項１ないし７のいずれかに記載の光照射装置であって、
前記複数の光照射領域の走査により、前記対象物上にパターンが描画されることを特徴とする光照射装置。