JP2007033973A - Exposure head and exposure apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain substantially deep focal depth without using a complicated configuration while keeping high resolution in an exposure head and an exposure apparatus. <P>SOLUTION: The exposure head is equipped with a spatial optical modulator such as DMD 50 having a large number of arrayed pixels each modulating irradiating light according to control signals, and is relatively moved with respect to a photosensitive material 150 to perform multiple exposure on one position of the photosensitive material 150 to beams from a plurality of pixels, wherein a microlens array 55 having arrayed microlenses 56 condensing beams from the respective pixels of the spatial optical modulator is disposed on the optical path between the spatial optical modulator and the photosensitive material 150. The microlenses 56A to 56D used for multiple exposure at one position have different focal lengths from others. The exposure apparatus is equipped with the exposure head and a stage 152 to relatively move the exposure head with respect to the photosensitive material 150. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は露光ヘッドおよび露光装置に関し、特に、制御信号に応じて光を変調する空間光変調素子を有し、感光材料に対して相対的に移動して該感光材料を露光する露光ヘッドと、該露光ヘッドを備えた露光装置に関するものである。   The present invention relates to an exposure head and an exposure apparatus, and in particular, an exposure head that includes a spatial light modulation element that modulates light according to a control signal, moves relative to the photosensitive material, and exposes the photosensitive material; The present invention relates to an exposure apparatus provided with the exposure head.

従来、画像データに基づいて空間光変調素子により変調された光を用いて感光材料を露光する露光ヘッド、および該露光ヘッドを走査させて該感光材料上に画像パターンを形成する露光装置が種々知られている。空間光変調素子は、照射された光を各々制御信号に応じて変調する多数の画素部が並設されてなるものであり、その一例としてDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)が挙げられる。DMDは、制御信号に応じて反射面の角度を変化させ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次元状に配列されてなるミラーデバイスである。   Conventionally, various exposure heads for exposing a photosensitive material using light modulated by a spatial light modulator based on image data, and exposure apparatuses for forming an image pattern on the photosensitive material by scanning the exposure head are known. It has been. The spatial light modulation element is formed by arranging a large number of pixel units for modulating irradiated light according to control signals, and one example thereof is a DMD (digital micromirror device). The DMD is a mirror device in which a large number of micromirrors that change the angle of a reflecting surface according to a control signal are two-dimensionally arranged on a semiconductor substrate such as silicon.

特許文献1および特許文献2には、DMDを空間光変調素子として用い、空間光変調素子で変調された光の光路に、空間光変調素子の各画素部にそれぞれ対応して各画素部からの光を集光するマイクロレンズがアレイ状に配されてなるマイクロレンズアレイを配置した構成の露光装置が記載されている。さらに特許文献2には、走査方向に対してDMDを傾斜させて配置し、1つの走査線上を重ねて露光(多重露光)することにより、画像むらの低減を図ると共に、走査時の走査線の間隔を密にして解像度の向上を図る技術が記載されている。
特開2003−337425号公報 特開2004−9595号公報
In Patent Document 1 and Patent Document 2, DMD is used as a spatial light modulation element, and the light path modulated by the spatial light modulation element corresponds to each pixel part of the spatial light modulation element. An exposure apparatus having a configuration in which a microlens array in which microlenses that collect light are arranged in an array is arranged is described. Furthermore, in Patent Document 2, the DMD is arranged to be inclined with respect to the scanning direction, and exposure (multiple exposure) is performed on one scanning line so as to reduce image unevenness and the scanning line at the time of scanning. A technique for improving the resolution by narrowing the interval is described.
JP 2003-337425 A Japanese Patent Laid-Open No. 2004-9595

ところで、上記のようなマイクロレンズアレイを用いた露光装置では、DMDで変調された光をマイクロレンズアレイのマイクロレンズでドット状に成形し、その光を感光材料に投影して露光している。このときの分解能RはマイクロレンズのNA(開口数)に依存し、下式(1)で表される。
R=k1×λ/NA (1)
ここで、k1:定数、 λ:波長、 NA=n×sinθ、 n:屈折率
θ:像点から射出瞳の半径に対して張る角度
式(1)からわかるように、レンズ形状を制御して分解能を向上させるには、NAを大きくする必要がある。一方、焦点深度Zは下式(2)で表される。
Z=k2×λ/NA (2)
式(2)からわかるように、NAが大きいほど、焦点深度は浅い。
By the way, in an exposure apparatus using a microlens array as described above, light modulated by DMD is formed into dots by a microlens of the microlens array, and the light is projected onto a photosensitive material for exposure. The resolution R at this time depends on the NA (numerical aperture) of the microlens and is expressed by the following equation (1).
R = k1 × λ / NA (1)
Here, k1: constant, λ: wavelength, NA = n × sin θ, n: refractive index θ: an angle formula extending from the image point to the radius of the exit pupil (1), the lens shape is controlled. In order to improve the resolution, it is necessary to increase the NA. On the other hand, the focal depth Z is expressed by the following equation (2).
Z = k2 × λ / NA 2 (2)
As can be seen from equation (2), the greater the NA, the shallower the focal depth.

以上より、露光波長が一定の場合、分解能向上のためにNAを大きくすると、焦点深度が浅くなる。焦点深度が浅いと、感光材料に入射する光の光軸方向の微小な位置ズレにより生じる露光面でのボケ量が大きくなり、感光材料に形成されるパターンの鮮鋭度が劣化するという問題が起こる。特に感光層が厚い基板の場合は、上記位置ズレの問題が大きくなる。上記問題はオートフォーカス機構を付加することにより解決できるが、基板の検出機構、制御機構等が別途必要となり、構造が複雑化し、コストアップする等の新たな問題が発生する。   From the above, when the exposure wavelength is constant, increasing the NA to improve the resolution decreases the depth of focus. If the depth of focus is shallow, the amount of blur on the exposure surface caused by a slight positional shift in the optical axis direction of light incident on the photosensitive material increases, and the sharpness of the pattern formed on the photosensitive material deteriorates. . In particular, in the case of a substrate having a thick photosensitive layer, the problem of the positional deviation becomes large. Although the above problem can be solved by adding an autofocus mechanism, a substrate detection mechanism, a control mechanism, and the like are separately required, resulting in new problems such as a complicated structure and increased cost.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高い解像度を維持しつつ、複雑な構成を用いることなく、実質的に深い焦点深度を有する露光ヘッドおよび該露光ヘッドを備えた露光装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an exposure head having a substantially deep depth of focus and a exposure apparatus including the exposure head without using a complicated configuration while maintaining high resolution. The purpose is to do.

本発明の露光ヘッドは、照射された光を各々制御信号に応じて変調する画素部が多数並設されてなる空間光変調素子を備え、感光材料に対して相対移動して前記感光材料の同一位置を複数の前記画素部からの光により多重露光する露光ヘッドにおいて、前記空間光変調素子と前記感光材料との間の光路に、前記空間光変調素子の各画素部からの光をそれぞれ集光するマイクロレンズがアレイ状に配されてなるマイクロレンズアレイが配置され、前記同一位置の多重露光に用いられる前記マイクロレンズのうち少なくとも2つのマイクロレンズの焦点距離が異なることを特徴とするものである。   An exposure head according to the present invention includes a spatial light modulation element in which a large number of pixel portions for modulating irradiated light according to a control signal are arranged in parallel, and moves relative to the photosensitive material so that the same photosensitive material is used. In an exposure head that performs multiple exposure with light from a plurality of the pixel units, the light from each pixel unit of the spatial light modulator is condensed on an optical path between the spatial light modulator and the photosensitive material. A microlens array in which microlenses are arranged in an array is disposed, and at least two of the microlenses used for multiple exposure at the same position have different focal lengths. .

前記同一位置の多重露光に用いられる前記マイクロレンズのうち少なくとも3つのマイクロレンズの焦点距離が異なり、焦点距離が近い該マイクロレンズ同士の焦点距離の差が、該マイクロレンズの焦点距離が短いほど小さくなるように設定してもよい。   Among the microlenses used for the multiple exposure at the same position, the focal lengths of at least three microlenses are different, and the difference in focal length between the microlenses having short focal lengths becomes smaller as the focal length of the microlenses is shorter. You may set so that.

あるいは、前記同一位置の多重露光に用いられる前記マイクロレンズのうち少なくとも3つのマイクロレンズの焦点距離が異なり、焦点距離が近い該マイクロレンズ同士の焦点距離の差が、該マイクロレンズの焦点距離が長いほど小さくなるように設定してもよい。   Alternatively, the focal lengths of at least three microlenses among the microlenses used for the multiple exposure at the same position are different, and the difference in focal length between the microlenses having short focal lengths is long. You may set so that it may become so small.

ここで、焦点距離が異なるとは、一方が合焦のときには他方が合焦せず、一方が非合焦のときに他方が合焦する程度に、光軸方向に近接して異なることを意味する。   Here, the different focal lengths mean that the other is not in focus when one is in focus, and is close to the optical axis direction so that the other is in focus when one is out of focus. To do.

本発明の露光装置は、前記露光ヘッドと、前記露光ヘッドを前記感光材料に対して相対移動させる移動手段とを備えたことを特徴とするものである。   The exposure apparatus of the present invention comprises the exposure head and moving means for moving the exposure head relative to the photosensitive material.

本発明の露光ヘッドでは、焦点距離が異なる複数のマイクロレンズを経由した光により同一位置を多重露光しており、これらの光には、露光すべき点に合焦したもの、光軸方向に合焦位置がわずかにずれたもの、の両方が含まれる。一方、個々のマイクロレンズの合焦位置では光パワー密度が高く、合焦位置から離隔するにつれて光パワー密度は小さくなる。合焦位置における高い光パワー密度で感光材料が感光してパターン形成されるように露光量を設定しておけば、露光すべき点に合焦した光によってのみパターン形成され、合焦していない光によってはパターン形成されない。よって、分解能向上のためにマイクロレンズのNAを大きくして個々のマイクロレンズの焦点深度が浅くなったとしても、結果として、解像度が高く、実質的に焦点深度が深い露光が可能となる。   In the exposure head of the present invention, the same position is subjected to multiple exposure with light passing through a plurality of microlenses having different focal lengths, and these lights are focused on the point to be exposed and aligned in the optical axis direction. Both of which the focus position is slightly shifted are included. On the other hand, the optical power density is high at the focusing position of each microlens, and the optical power density decreases as the distance from the focusing position increases. If the exposure amount is set so that the photosensitive material is exposed and patterned at a high light power density at the in-focus position, the pattern is formed only by the light focused on the point to be exposed and is not in focus. Patterns are not formed by light. Therefore, even if the NA of the microlens is increased to improve the resolution and the depth of focus of each microlens becomes shallow, as a result, exposure with a high resolution and a substantially deep depth of focus becomes possible.

焦点距離の異なるレンズを得るには、例えば屈折型レンズの場合には、単純にレンズの曲率が異なるよう形成すればよく、簡単に実現できる。これにより、本発明では、簡単な方法で実質的に深い焦点深度を得ることができる。   In order to obtain lenses having different focal lengths, for example, in the case of a refractive lens, it is sufficient to simply form the lenses with different curvatures, which can be easily realized. Thereby, in the present invention, a substantially deep depth of focus can be obtained by a simple method.

マイクロレンズを最も単純な平凸球面レンズで構成し、そのアパーチャ径を一定にした場合には、焦点距離が短いレンズほど焦点深度が浅くなる。一方、感光剤の厚み方向の任意の位置に必ず合焦させるには、この任意の位置がいずれかのマイクロレンズの焦点深度の範囲に入る必要がある。すなわち、厚み方向の全範囲がいずれかのマイクロレンズの焦点深度の範囲でカバーされている必要がある。そこで、同一位置の多重露光に用いられるマイクロレンズのうち少なくとも3つのマイクロレンズの焦点距離が異なる場合には、焦点距離が近いマイクロレンズ同士の焦点距離の差が、該マイクロレンズの焦点距離が短いほど小さくなるように設定しておけば、効率良く厚み方向の全範囲をいずれかのマイクロレンズの焦点深度の範囲でカバーできる。   When the microlens is composed of the simplest plano-convex spherical lens and the aperture diameter is constant, the focal depth becomes shallower as the lens has a shorter focal length. On the other hand, in order to always focus on an arbitrary position in the thickness direction of the photosensitive agent, the arbitrary position needs to fall within the range of the focal depth of any microlens. That is, the entire range in the thickness direction needs to be covered by the range of the focal depth of any microlens. Therefore, when the focal lengths of at least three microlenses among the microlenses used for multiple exposure at the same position are different, the focal length difference between the microlenses having short focal lengths is short. If it is set so as to be smaller, the entire range in the thickness direction can be efficiently covered with the range of the focal depth of any microlens.

一方、感光材料による露光光の吸収量は、感光材料の深い部分ほど大きい。そこで、焦点距離が近いマイクロレンズ同士の焦点距離の差が、マイクロレンズの焦点距離が長いほど小さくなるように設定すれば、上記感光材料の吸収による光量低下を補うことができる。   On the other hand, the amount of exposure light absorbed by the photosensitive material increases as the photosensitive material becomes deeper. Therefore, if the difference in focal length between microlenses with close focal lengths is set to be smaller as the focal length of the microlenses is longer, it is possible to compensate for a reduction in light amount due to absorption of the photosensitive material.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による露光ヘッドおよび露光装置について説明する。本実施形態の露光ヘッドおよび露光装置は、異なる焦点距離を有するマイクロレンズを経由した光を用いて多重露光するものであるが、まず、本実施形態の露光装置の全体の構成について説明する。図1は、本実施形態の露光装置の概略構成を示す斜視図である。   Hereinafter, an exposure head and an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The exposure head and the exposure apparatus of this embodiment perform multiple exposure using light passing through microlenses having different focal lengths. First, the overall configuration of the exposure apparatus of this embodiment will be described. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the exposure apparatus of the present embodiment.

本実施形態の露光装置100は、図1に示すように、感光材料150を表面に吸着して保持する平板状の移動手段としてのステージ152を備えている。そして、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。なお、この露光装置には、副走査手段としてのステージ152をガイド158に沿って駆動する図示しないステージ駆動装置が設けられている。   As shown in FIG. 1, the exposure apparatus 100 according to the present embodiment includes a stage 152 as a flat plate-like moving unit that holds and holds a photosensitive material 150 on the surface. Two guides 158 extending along the stage moving direction are installed on the upper surface of the thick plate-like installation table 156 supported by the four legs 154. The stage 152 is arranged so that the longitudinal direction thereof faces the stage moving direction, and is supported by a guide 158 so as to be reciprocally movable. This exposure apparatus is provided with a stage driving device (not shown) that drives a stage 152 as sub-scanning means along a guide 158.

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の字状のゲート160が設けられている。コの字状のゲート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の先端および後端を検知する複数(例えば2個)のセンサ164が設けられている。スキャナ162およびセンサ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。よって、ステージ152の移動に伴い、感光材料150に対し、スキャナ162およびセンサ164は相対的に移動する。なお、スキャナ162およびセンサ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。   A U-shaped gate 160 is provided at the center of the installation table 156 so as to straddle the movement path of the stage 152. Each of the ends of the U-shaped gate 160 is fixed to both side surfaces of the installation table 156. A scanner 162 is provided on one side of the gate 160, and a plurality of (for example, two) sensors 164 for detecting the front and rear ends of the photosensitive material 150 are provided on the other side. The scanner 162 and the sensor 164 are respectively attached to the gate 160 and fixedly arranged above the moving path of the stage 152. Therefore, as the stage 152 moves, the scanner 162 and the sensor 164 move relative to the photosensitive material 150. The scanner 162 and the sensor 164 are connected to a controller (not shown) that controls them.

スキャナ162は、図2および図3(B)に示すように、m行n列(例えば2行4列)の略マトリックス状に配列された複数(例えば8個)の露光ヘッド166を備えている。なお、以下において、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。   As shown in FIGS. 2 and 3B, the scanner 162 includes a plurality of (e.g., eight) exposure heads 166 arranged in an approximately matrix of m rows and n columns (e.g., 2 rows and 4 columns). . In the following description, when individual exposure heads arranged in the m-th row and the n-th column are shown, they are expressed as an exposure head 166 mn.

露光ヘッド166で露光される領域である露光エリア168は、図2に示すように、短辺が副走査方向に沿った矩形状であり、副走査方向に対し、所定の傾斜角θで傾斜している。そして、ステージ152の移動に伴い、感光材料150には露光ヘッド166ごとに帯状の露光済み領域170が形成される。なお、図1及び図2に示すように、副走査方向は、ステージ移動方向とは向きが反対である。なお、以下において、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッドによる露光エリアを示す場合は、露光エリア168mnと表記する。   As shown in FIG. 2, the exposure area 168 that is an area exposed by the exposure head 166 has a rectangular shape with a short side along the sub-scanning direction, and is inclined at a predetermined inclination angle θ with respect to the sub-scanning direction. ing. As the stage 152 moves, a strip-shaped exposed area 170 is formed for each exposure head 166 in the photosensitive material 150. As shown in FIGS. 1 and 2, the sub-scanning direction is opposite to the stage moving direction. In the following, when an exposure area by individual exposure heads arranged in the m-th row and the n-th column is shown, it is expressed as an exposure area 168 mn.

また、図3(A)および(B)に示すように、帯状の露光済み領域170のそれぞれが、隣接する露光済み領域170と部分的に重なるように、ライン状に配列された各行の露光ヘッド166の各々は、その配列方向に所定間隔ずらして配置されている。このため、1行目の露光エリア16811と露光エリア16812との間の露光できない部分は、2行目の露光エリア16821により露光することができる。 Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, the exposure heads in the respective rows arranged in a line so that each of the strip-shaped exposed areas 170 partially overlaps the adjacent exposed areas 170. Each of 166 is arranged at a predetermined interval in the arrangement direction. Therefore, can not be exposed portion between the exposure area 168 11 in the first row and the exposure area 168 12, it can be exposed by the second row of the exposure area 168 21.

各露光ヘッド166は、図4および図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各画素部ごと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(以下、DMDという)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ごとにDMD50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。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166ごとにDMD50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付いては後述する。   As shown in FIGS. 4 and 5, each exposure head 166 is a digital micromirror device (hereinafter, DMD) as a spatial light modulation element that modulates an incident light beam for each pixel unit according to image data. 50). The DMD 50 is connected to a controller (not shown) including a data processing unit and a mirror drive control unit. The data processing unit of this controller generates a control signal for driving and controlling each micromirror in the region to be controlled by the DMD 50 for each exposure head 166 based on the input image data. The mirror drive control unit controls the angle of the reflection surface of each micromirror of the DMD 50 for each exposure head 166 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.

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68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DMD上に集光させるレンズ系67、レンズ系67を透過したレーザ光をDMD50に向けて反射するミラー69がこの順に配置されている。なお、図4では、レンズ系67を概略的に示してある。   On the light incident side of the DMD 50, a fiber array light source 66 including a laser emitting portion 68 in which the emitting end portion (light emitting point) of the optical fiber is arranged in a line along a direction corresponding to the long side direction of the exposure area 168, A lens system 67 for correcting the laser light emitted from the fiber array light source 66 and condensing it on the DMD, and a mirror 69 for reflecting the laser light transmitted through the lens system 67 toward the DMD 50 are arranged in this order. In FIG. 4, the lens system 67 is schematically shown.

上記レンズ系67は、図5に詳しく示すように、ファイバアレイ光源66から出射した照明光としてのレーザ光Bを集光する集光レンズ71、この集光レンズ71を通過した光の光路に挿入されたロッド状オプティカルインテグレータ(以下、ロッドインテグレータという)72、およびこのロッドインテグレータ72の光出射側に配置されたコリメータレンズ74から構成されている。集光レンズ71、ロッドインテグレータ72およびコリメータレンズ74は、ファイバアレイ光源66から出射したレーザ光を、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DMD50に入射させる。   As shown in detail in FIG. 5, the lens system 67 condenses the condensing lens 71 that condenses the laser light B as illumination light emitted from the fiber array light source 66, and is inserted into the optical path of the light that has passed through the condensing lens 71. The rod-shaped optical integrator 72 (hereinafter referred to as a rod integrator) 72 and a collimator lens 74 disposed on the light exit side of the rod integrator 72. The condensing lens 71, the rod integrator 72, and the collimator lens 74 cause the laser light emitted from the fiber array light source 66 to enter the DMD 50 as a light beam that is close to parallel light and has a uniform beam cross-sectional intensity.

上記レンズ系67から出射したレーザ光Bはミラー69で反射し、TIR(全反射)プリズム70を介してDMD50に照射される。なお図4では、このTIRプリズム70は省略してある。   The laser beam B emitted from the lens system 67 is reflected by the mirror 69 and irradiated to the DMD 50 through a TIR (total reflection) prism 70. In FIG. 4, the TIR prism 70 is omitted.

DMD50は図6に示すように、SRAMセル(メモリセル)60上に、各々画素部(ピクセル)を構成する多数(例えば1024個×768個)の微小ミラー(マイクロミラー)62が格子状に配列されてなるミラーデバイスである。各ピクセルにおいて、最上部には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%以上であり、その配列ピッチは縦方向、横方向とも一例として13.7μmである。また、マイクロミラー62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60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. 6, in the DMD 50, a large number (for example, 1024 × 768) of micromirrors (micromirrors) 62, each constituting a pixel portion (pixel), are arranged in a lattice pattern on an SRAM cell (memory cell) 60. This is a mirror device. In each pixel, a micromirror 62 supported by a support column is provided at the top, and a material having high reflectance such as aluminum is deposited on the surface of the micromirror 62. The reflectance of the micromirror 62 is 90% or more, and the arrangement pitch is 13.7 μm as an example in both the vertical and horizontal directions. A silicon gate CMOS SRAM cell 60 manufactured in a normal semiconductor memory manufacturing line is disposed directly below the micromirror 62 via a support including a hinge and a yoke, and the entire structure is monolithic. ing.

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±12度)の範囲で傾けられる。図7(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7(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。したがって、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、図6に示すように制御することによって、DMD50に入射したレーザ光B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。   When a digital signal is written in the SRAM cell 60 of the DMD 50, the micromirror 62 supported by the support is tilted in a range of ± α degrees (for example, ± 12 degrees) with respect to the substrate side on which the DMD 50 is disposed with the diagonal line as the center. It is done. FIG. 7A shows a state in which the micromirror 62 is tilted to + α degrees in the on state, and FIG. 7B shows a state in which the micromirror 62 is tilted to −α degrees in the off state. Therefore, by controlling the tilt of the micromirror 62 in each pixel of the DMD 50 according to the image signal as shown in FIG. 6, the laser light B incident on the DMD 50 is reflected in the tilt direction of each micromirror 62. The

なお図7には、DMD50の一部を拡大し、マイクロミラー62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62のオンオフ制御は、DMD50に接続された図示されないコントローラによって行われる。また、オフ状態のマイクロミラー62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. 7 shows an example of a state in which a part of the DMD 50 is enlarged and the micromirror 62 is controlled to + α degrees or −α degrees. On / off control of each micromirror 62 is performed by a controller (not shown) connected to the DMD 50. Further, a light absorber (not shown) is arranged in the direction in which the laser beam B reflected by the off-state micromirror 62 travels.

ここでDMD50は、それぞれがL行×M列のマイクロミラー62を有するK個のブロック領域からなると想定される。図8に、1つのDMD50によって得られる二次元像である露光エリア168、および露光エリア168における上記ブロック領域を示す。なお、図8では、簡明化のために行列数を少なくして表しており、L=4、M=16、K=4とし、4つのブロック領域をA、B、C、Dとして示している。   Here, the DMD 50 is assumed to be composed of K block regions each having L rows × M columns of micromirrors 62. FIG. 8 shows an exposure area 168 that is a two-dimensional image obtained by one DMD 50 and the block area in the exposure area 168. In FIG. 8, for the sake of simplicity, the number of matrices is reduced, L = 4, M = 16, K = 4, and four block areas are indicated as A, B, C, and D. .

図8に示すように、露光エリア168が副走査方向に対しθ=±tan−1(k/L)の傾斜角θで傾斜するように、DMD50は傾けて配置されている。ここで、kはLに対し互いに素な自然数、またはLと等しい数である。このように露光エリア168を傾斜させることで、各マイクロミラー62による露光ビームの走査軌跡(走査線)のピッチが、露光エリア168を傾斜させない場合の走査線のピッチより狭くなり、解像度を向上させることができる。 As shown in FIG. 8, the DMD 50 is disposed so that the exposure area 168 is inclined at an inclination angle θ of θ = ± tan −1 (k / L) with respect to the sub-scanning direction. Here, k is a natural number relatively prime to L, or a number equal to L. By tilting the exposure area 168 in this manner, the pitch of the scanning trajectory (scanning line) of the exposure beam by each micromirror 62 becomes narrower than the pitch of the scanning line when the exposure area 168 is not tilted, thereby improving the resolution. be able to.

また、露光エリア168の傾斜角θを副走査方向に対し±tan−1(k/L)とすることで、同一走査線上を複数のマイクロミラー62で反射した光が走査することになる。例えば図8において、走査線L1に着目すると、この走査線L1上を、図8において黒丸で示す計4つの反射光像(露光ビーム)が走査している。すなわち、感光材料150に対して露光ヘッド166が相対移動(副走査)するのに伴い、感光材料150上の同一位置を複数のマイクロミラー62で反射した光によって多重露光している。 Further, by setting the inclination angle θ of the exposure area 168 to ± tan −1 (k / L) with respect to the sub-scanning direction, the light reflected by the plurality of micromirrors 62 is scanned on the same scanning line. For example, focusing on the scanning line L1 in FIG. 8, a total of four reflected light images (exposure beams) indicated by black circles in FIG. 8 are scanned on the scanning line L1. That is, as the exposure head 166 moves relative to the photosensitive material 150 (sub-scanning), the same position on the photosensitive material 150 is subjected to multiple exposure with the light reflected by the plurality of micromirrors 62.

図4および図5に示すように、DMD50の光反射側には、DMD50で反射されたレーザ光Bを、感光材料150上に結像する結像光学系51が配置されている。この結像光学系51は図4では概略的に示してあるが、図5に詳細を示すように、レンズ系52、54からなる光学系と、この光学系を透過した光が入射するマイクロレンズアレイ55と、アパーチャアレイ59とから構成されている。   As shown in FIGS. 4 and 5, an imaging optical system 51 that images the laser beam B reflected by the DMD 50 onto the photosensitive material 150 is disposed on the light reflecting side of the DMD 50. Although this imaging optical system 51 is schematically shown in FIG. 4, as shown in detail in FIG. 5, an optical system comprising lens systems 52 and 54 and a microlens through which light transmitted through this optical system is incident An array 55 and an aperture array 59 are included.

レンズ系52、54からなる光学系は、DMD50による像を拡大してマイクロレンズアレイ55上に結像する。マイクロレンズアレイ55は、DMD50の各画素部に対応し、各画素部からの光をそれぞれ集光する多数のマイクロレンズ56が2次元状に配列されてなるものである。各マイクロレンズ56は、それぞれ対応するマイクロミラー62からのレーザ光Bが入射する位置において、レンズ系52、54によるマイクロミラー62の結像位置近傍に配されている。アパーチャアレイ59は、マイクロレンズアレイ55の各マイクロレンズ56に対応する多数のアパーチャ(開口)が形成されてなるものである。なお同図中において、感光材料150は矢印F方向に副走査送りされる。   The optical system including the lens systems 52 and 54 enlarges an image formed by the DMD 50 and forms an image on the microlens array 55. The microlens array 55 corresponds to each pixel portion of the DMD 50, and is formed by two-dimensionally arranging a large number of microlenses 56 that collect the light from each pixel portion. Each microlens 56 is arranged in the vicinity of the imaging position of the micromirror 62 by the lens systems 52 and 54 at a position where the laser beam B from the corresponding micromirror 62 is incident. The aperture array 59 is formed by forming a large number of apertures (openings) corresponding to the microlenses 56 of the microlens array 55. In the figure, the photosensitive material 150 is sub-scanned in the direction of arrow F.

マイクロレンズアレイ55は、図9に示すように、上記DMDのブロック領域A、B、C、Dに対応する4つのブロック領域に分割され、ブロック領域ごとにマイクロレンズの焦点距離が異なる。以下ブロック領域A、B、C、Dに配設されたマイクロレンズをそれぞれマイクロレンズ56A、56B、56C、56Dという。なお、図9においても、簡明化のために実際よりも行列数を少なくして表している。   As shown in FIG. 9, the microlens array 55 is divided into four block areas corresponding to the block areas A, B, C, and D of the DMD, and the focal length of the microlens is different for each block area. Hereinafter, the microlenses arranged in the block areas A, B, C, and D are referred to as microlenses 56A, 56B, 56C, and 56D, respectively. In FIG. 9, the number of matrices is shown smaller than the actual number for simplification.

図10および図11に模式的に示すように、マイクロレンズ56A、56B、56C、56Dの焦点距離は、この順に長くなり、その範囲は、感光材料150の感光層150aのほぼ上面から下面にわたっており、その差はほぼ等間隔である。なお、図11は上記4種のマイクロレンズ56A、56B、56C、56Dを重ねて示した図である。   As schematically shown in FIGS. 10 and 11, the focal lengths of the microlenses 56A, 56B, 56C, and 56D increase in this order, and the range extends from the upper surface to the lower surface of the photosensitive layer 150a of the photosensitive material 150. The difference is almost equally spaced. FIG. 11 is a diagram showing the four types of microlenses 56A, 56B, 56C, and 56D in an overlapping manner.

上述したDMD50の傾斜と同様に、マイクロレンズアレイ55のレンズの配列方向も副走査方向に対し傾斜角θを有する。また、上述したDMD50のマイクロミラー62の多重露光と同様に、マイクロレンズアレイ55においても、図9に黒丸で示すように、走査線L1上を、各ブロック領域A、B、C、D内の1つずつのマイクロレンズ56A、56B、56C、56Dが走査しており、感光材料150上の同一位置を焦点距離の異なるマイクロレンズ56A、56B、56C、56Dからの光により多重露光している。   Similar to the tilt of the DMD 50 described above, the lens arrangement direction of the microlens array 55 also has a tilt angle θ with respect to the sub-scanning direction. Similarly to the multiple exposure of the micro mirror 62 of the DMD 50 described above, in the micro lens array 55, as indicated by the black circles in FIG. 9, the scanning lines L1 are arranged in the block areas A, B, C, and D. The microlenses 56A, 56B, 56C, and 56D are scanned one by one, and the same position on the photosensitive material 150 is subjected to multiple exposure with light from the microlenses 56A, 56B, 56C, and 56D having different focal lengths.

個々のマイクロレンズの合焦位置では光パワー密度が高く、合焦位置から離隔するにつれて光パワー密度は小さくなる。したがって、合焦位置における光パワー密度で感光材料が感光してパターン形成されるように露光量を設定しておけば、露光すべき点に合焦したマイクロレンズだけによりパターン形成され、合焦していないマイクロレンズによってはパターン形成されない。   The optical power density is high at the in-focus position of each microlens, and the optical power density decreases as the distance from the in-focus position increases. Therefore, if the exposure amount is set so that the photosensitive material is exposed and patterned at the light power density at the in-focus position, the pattern is formed and focused only by the microlens focused on the point to be exposed. Patterns are not formed by the microlenses that are not.

なお、多重露光の露光回数が多い場合には、合焦していないマイクロレンズだけによる露光の積算量が、感光材料が感光してパターン形成される感光閾値を越えてしまい、解像度が劣化する可能性が生じる。このような場合は、露光すべき点において、合焦していないマイクロレンズだけによる露光の積算量では感光閾値を越えず、且つ、合焦したマイクロレンズによる露光と、合焦していないマイクロレンズによる露光との積算量が、感光閾値を越えるように露光量を設定する。これにより、上記と同様の結果が得られる。   If the number of exposures of multiple exposure is large, the integrated amount of exposure using only the microlenses that are not in focus exceeds the photosensitive threshold for patterning when the photosensitive material is exposed to light, which may degrade the resolution. Sex occurs. In such a case, at the point to be exposed, the integrated amount of exposure using only the unfocused microlens does not exceed the photosensitive threshold, and the exposure using the focused microlens and the unfocused microlens are not performed. The exposure amount is set so that the integrated amount with the exposure by means exceeds the photosensitive threshold. Thereby, a result similar to the above is obtained.

以上より、分解能向上のためにマイクロレンズのNAを大きくして個々のマイクロレンズの焦点深度が浅くなっても、上記のように焦点距離の異なるレンズで多重露光することにより、結果として、解像度が高く、実質的に焦点深度が深い露光が可能となる。   From the above, even if the NA of the microlens is increased to improve the resolution and the depth of focus of each microlens becomes shallow, the multiple exposure with the lenses having different focal lengths as described above results in the resolution being reduced. High exposure enables a substantially deep focal depth.

次に、上記のような焦点距離の異なるマイクロレンズの設計方法、および作製方法の一例を示す。マイクロレンズとして、作製が容易な平凸球面レンズを採用すれば、その焦点距離fは、単純に屈折率nと曲率半径rだけで決まり、f=r/(n−1)である。例えば、使用材質を屈折率約1.46の石英ガラスと想定し、焦点距離100μmの平凸球面レンズとすると、その曲率半径は46μmとなる。さらに、露光波長405nm、NA=0.26、レジストや現像プロセスにより決まる定数k2=0.2とすると、その焦点深度は約1.2μmとなる。   Next, an example of a design method and a manufacturing method of microlenses having different focal lengths as described above will be described. If a plano-convex spherical lens that is easy to manufacture is employed as the microlens, its focal length f is simply determined by the refractive index n and the curvature radius r, and is f = r / (n−1). For example, assuming that the material used is quartz glass having a refractive index of about 1.46 and a plano-convex spherical lens having a focal length of 100 μm, the radius of curvature is 46 μm. Further, assuming that the exposure wavelength is 405 nm, NA = 0.26, and the constant k2 = 0.2 determined by the resist and the development process, the depth of focus is about 1.2 μm.

そこで、上記の曲率半径46μmのレンズを基に、曲率半径が若干異なるレンズ、例えば曲率半径が44、45、47のレンズを想定する。これらのレンズについて、同一径のアパーチャを配し、焦点距離および焦点深度を計算した結果を表1に示す。

Figure 2007033973
Therefore, based on the lens having the curvature radius of 46 μm, lenses having slightly different curvature radii, for example, lenses having curvature radii of 44, 45, and 47 are assumed. Table 1 shows the results of calculating the focal length and the focal depth with these lenses having the same diameter aperture.
Figure 2007033973

このようなレンズを作製するには、石英ガラス基板上に公知のグレースケールの階調パターンをブロック領域ごとに制御してそれぞれ曲率の異なるレンズ形状を作製する方法や、ブロック領域ごとにレジストパターンのサイズを変えて熱リフローする方法を用いて、レジストによるレンズ形状を形成する。その後、CF、C、CHF等のフッ素系混合ガスでICP(Inductively coupled plasma)ドライエッチングを行い、石英ガラスに転写する。このときバイアスや基板温度、エッチングガスの混合比を制御することで、レジストと石英ガラスの選択比を調整し、上記の曲率半径の形状を得ることができる。 In order to produce such a lens, a known gray scale gradation pattern on a quartz glass substrate is controlled for each block region to produce a lens shape having a different curvature, or a resist pattern for each block region. Using a method of changing the size and performing heat reflow, a lens shape made of resist is formed. Thereafter, ICP (Inductively coupled plasma) dry etching is performed with a fluorine-based mixed gas such as CF 4 , C 2 F 6 , or CHF 3 , and transferred to quartz glass. At this time, by controlling the bias, the substrate temperature, and the mixing ratio of the etching gas, the selection ratio of the resist and the quartz glass can be adjusted to obtain the shape of the curvature radius.

なお、上記の実施形態では、焦点距離の変化はほぼ等間隔としたが、これに限定するものではなく、感光材料の種類や、露光プロセス等、各種条件に応じて、適宜設定することが望ましい。同一位置の多重露光に用いられるマイクロレンズのうち少なくとも3つのマイクロレンズの焦点距離が異なる場合には、焦点距離の差に注目してその値を設定してもよい。   In the above-described embodiment, the change in the focal length is approximately equal. However, the present invention is not limited to this, and it is desirable that the focal length is appropriately set according to various conditions such as the type of photosensitive material and the exposure process. . When the focal lengths of at least three microlenses among the microlenses used for the multiple exposure at the same position are different, the value may be set by paying attention to the difference in focal length.

上記のような平凸球面レンズではアパーチャ径を一定とすると、焦点距離が短いレンズほど焦点深度が浅い。この点に着目して、感光材料の厚み方向を複数のマイクロレンズの焦点深度でカバーするように、焦点距離が近いマイクロレンズ同士の焦点距離の差が、マイクロレンズの焦点距離が短いほど小さくなるように設定してもよい。すなわち、焦点距離の異なる複数のマイクロレンズを、焦点距離の短い順に番号を付け、i番目(i=1、2、3、…)に焦点距離の短いマイクロレンズの焦点距離をfiとし、下式を満たすようにする。図12はこのような4つのマイクロレンズ56A’〜56D’を重ねて模式的に表した図である。
fi+1−fi<fi+2−fi+1
In the plano-convex spherical lens as described above, if the aperture diameter is constant, the shorter the focal length, the shallower the focal depth. Focusing on this point, the difference in focal length between microlenses with close focal lengths becomes smaller as the focal length of the microlenses is shorter so that the thickness direction of the photosensitive material is covered with the focal depth of the plurality of microlenses. You may set as follows. That is, a plurality of microlenses having different focal lengths are numbered in order of increasing focal length, and the focal length of the i-th (i = 1, 2, 3,...) Microlens having the short focal length is fi. To satisfy. FIG. 12 is a diagram schematically showing such four microlenses 56A ′ to 56D ′.
fi + 1−fi <fi + 2−fi + 1

あるいは逆に、感光材料の深い部分ほど感光材料による露光光の吸収量が多い点に着目して、この吸収による光量低下を補うように、焦点距離が近いマイクロレンズ同士の焦点距離の差が、マイクロレンズの焦点距離が長いほど小さくなるように設定してもよい。すなわち、焦点距離の短い順に番号を付け、i番目(i=1、2、3、…)に焦点距離の短いマイクロレンズの焦点距離をfiとし、下式を満たすようにする。図13はこのような4つのマイクロレンズ56A’’〜56D’’を重ねて模式的に表した図である。
fi+1−fi>fi+2−fi+1
このように、マイクロレンズの構成を適宜選択することで、各種のレジスト、各種の露光プロセスに対応できる。
Or conversely, paying attention to the fact that the deeper the photosensitive material, the more the amount of exposure light absorbed by the photosensitive material, the difference in the focal length between microlenses with close focal lengths, so as to compensate for the decrease in light quantity due to this absorption, You may set so that it may become so small that the focal distance of a micro lens is long. That is, numbers are assigned in order from the shortest focal length, and the focal length of the i-th (i = 1, 2, 3,...) Microlens with the shortest focal length is fi, so that the following equation is satisfied. FIG. 13 is a diagram schematically showing such four microlenses 56A ″ to 56D ″ in an overlapping manner.
fi + 1-fi> fi + 2-fi + 1
As described above, by appropriately selecting the configuration of the microlens, it is possible to cope with various resists and various exposure processes.

なお、用いるマイクロレンズは上記のような平凸球面レンズに限定するものではなく、他の形状のレンズでもよく、非球面レンズ、屈折率分布型レンズ、回折光学素子等を採用してもよい。   The microlens to be used is not limited to the plano-convex spherical lens as described above, but may be a lens having another shape, and an aspherical lens, a gradient index lens, a diffractive optical element, or the like may be employed.

また、上記の実施形態では、マイクロレンズアレイを4個のブロック領域に分割したが、ブロック領域の分割数はこれに限定するものではなく、2以上であればよく、目的とするパターニングプロセスに合わせて分割数を設定することが望ましい。なお、本実施形態では、ブロック領域ごとに焦点距離が異なるようにしたが、ブロック領域数が多い場合などは、同じ焦点距離を有するマイクロレンズからなるブロック領域が複数あってもよい。   In the above-described embodiment, the microlens array is divided into four block areas. However, the number of divisions of the block areas is not limited to this, and may be two or more according to the target patterning process. It is desirable to set the number of divisions. In the present embodiment, the focal length is different for each block region. However, when the number of block regions is large, there may be a plurality of block regions made of microlenses having the same focal length.

さらに、マイクロレンズアレイは必ずしも行列状のブロック領域に分割する必要はなく、同一位置の多重露光に用いるマイクロレンズのうち少なくともその2つの焦点距離が異なるように構成すればよく、様々な配列が可能である。例えば、焦点距離が異なるマイクロレンズを、走査線の経路に沿って交互に配置してもよく、あるいは図14に示すように、焦点距離の異なる4種類のレンズa、b、c、dを、斜め方向に同一焦点距離のマイクロレンズが並ぶように千鳥格子配列にしてもよい。同一NAで焦点距離の異なるレンズを構成するときなど、各レンズの外径が異なる場合には、これらの外径サイズを考慮して配置することが望ましい。特にレジストパターンサイズを変化させて熱リフローにより形成されるマイクロレンズにおいては、隣接するレンズの接触を回避できるよう、大きな外径のレンズと小さな外径のレンズを隣接配置した千鳥格子配列が有効である。   Furthermore, the microlens array does not necessarily have to be divided into block-shaped block areas, and it is only necessary to configure the microlenses used for multiple exposure at the same position so that at least two focal lengths are different, and various arrangements are possible. It is. For example, microlenses having different focal lengths may be alternately arranged along the path of the scanning line, or four types of lenses a, b, c, d having different focal lengths as shown in FIG. A houndstooth arrangement may be used so that microlenses having the same focal length are arranged in an oblique direction. In the case where the outer diameters of the respective lenses are different, such as when lenses having the same NA and different focal lengths are configured, it is desirable to arrange them in consideration of these outer diameter sizes. Especially for microlenses formed by thermal reflow by changing the resist pattern size, a staggered lattice arrangement in which a large outer diameter lens and a small outer diameter lens are arranged adjacent to each other is effective to avoid contact between adjacent lenses. It is.

またさらに、上記実施の形態の結像光学系51に代わり、マイクロレンズ55と感光材料150との間に倍率変換等を目的としたレンズ系57、58からなる光学系を挿入した結像光学系51’を用いた図14に示す露光ヘッドに対しても本発明は適用可能である。   Furthermore, instead of the imaging optical system 51 of the above-described embodiment, an imaging optical system in which an optical system including lens systems 57 and 58 for the purpose of magnification conversion or the like is inserted between the microlens 55 and the photosensitive material 150. The present invention can also be applied to the exposure head shown in FIG.

なお、上記例では、空間光変調素子としてDMDを備えた露光ヘッドについて説明したがこのような反射型空間光変調素子の他に、透過型空間光変調素子(LCD)を使用することもできる。例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)タイプの空間光変調素子(SLM;Spacial 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)等の液晶シャッターアレイなど、MEMSタイプ以外の空間光変調素子を用いることも可能である。なお、MEMSとは、IC製造プロセスを基盤としたマイクロマシニング技術によるマイクロサイズのセンサ、アクチュエータ、そして制御回路を集積化した微細システムの総称であり、MEMSタイプの空間光変調素子とは、静電気力を利用した電気機械動作により駆動される空間光変調素子を意味している。さらに、GLV(GratingLightValve)を複数ならべて二次元状に構成したものを用いることもできる。これらの反射型空間光変調素子(GLV)や透過型空間光変調素子(LCD)を使用する構成では、上記したレーザの他にランプ等も光源として使用可能である。   In the above example, the exposure head provided with the DMD as the spatial light modulation element has been described. However, in addition to the reflective spatial light modulation element, a transmissive spatial light modulation element (LCD) can also be used. For example, a liquid crystal shutter such as a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) type spatial light modulator (SLM), an optical element (PLZT element) that modulates transmitted light by an electro-optic effect, or a liquid crystal light shutter (FLC). It is also possible to use a spatial light modulation element other than the MEMS type, such as an array. Note that MEMS is a general term for a micro system that integrates micro-sized sensors, actuators, and control circuits based on a micro-machining technology based on an IC manufacturing process, and a MEMS type spatial light modulator is an electrostatic force. It means a spatial light modulation element driven by an electromechanical operation using Further, a plurality of GLVs (GratingLightValves) arranged in a two-dimensional shape can be used. In the configuration using these reflective spatial light modulator (GLV) and transmissive spatial light modulator (LCD), a lamp or the like can be used as a light source in addition to the laser described above.

本発明の一実施形態にかかる露光装置を示す斜視図The perspective view which shows the exposure apparatus concerning one Embodiment of this invention 図1の露光装置のスキャナの構成を示す斜視図1 is a perspective view showing the configuration of a scanner of the exposure apparatus in FIG. (A)は感光材料に形成される露光済み領域を示す平面図、(B)は各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図(A) is a plan view showing an exposed area formed on a photosensitive material, and (B) is a view showing an arrangement of exposure areas by each exposure head. 図1の露光装置の露光ヘッドの概略構成を示す斜視図1 is a perspective view showing a schematic configuration of an exposure head of the exposure apparatus of FIG. 図4の露光ヘッドの構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the exposure head of FIG. 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Partial enlarged view showing the configuration of a digital micromirror device (DMD) (A)および(B)はDMDの動作を説明するための説明図(A) And (B) is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of DMD. DMDによる露光エリアを示す図Diagram showing exposure area by DMD マイクロレンズアレイの構成を示す図Diagram showing the configuration of the microlens array 焦点距離の異なるマイクロレンズを示す断面図Sectional view showing microlenses with different focal lengths 図10のマイクロレンズを重ね合わせた図Figure with the microlenses in Figure 10 superimposed 焦点距離の異なる別の例のマイクロレンズを重ね合わせた図Diagram of another example of microlenses with different focal lengths 焦点距離の異なる別の例のマイクロレンズを重ね合わせた図Diagram of another example of microlenses with different focal lengths 焦点距離の異なるマイクロレンズの別の配列例を示す図The figure which shows another example of arrangement of micro lenses with different focal lengths 本発明を適用可能な別の露光ヘッドの構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of another exposure head which can apply this invention

符号の説明Explanation of symbols

50 デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)
51 結像光学系
52、54 レンズ系
55 マイクロレンズアレイ
56、56A、56B、56C、56D マイクロレンズ
59 アパーチャアレイ
62 マイクロミラー
66 ファイバアレイ光源
67 レンズ系
68 レーザ出射部
71 集光レンズ
72 ロッドインテグレータ
100 露光装置
150 感光材料
152 ステージ
162 スキャナ
164 センサ
166 露光ヘッド
168 露光エリア
170 露光済み領域
A、B、C、D ブロック領域
50 Digital Micromirror Device (DMD)
51 Image forming optical system 52, 54 Lens system 55 Micro lens array 56, 56A, 56B, 56C, 56D Micro lens 59 Aperture array 62 Micro mirror 66 Fiber array light source 67 Lens system 68 Laser emitting unit 71 Condensing lens 72 Rod integrator 100 Exposure device 150 Photosensitive material 152 Stage 162 Scanner 164 Sensor 166 Exposure head 168 Exposure area 170 Exposed area A, B, C, D Block area

Claims (4)

照射された光を各々制御信号に応じて変調する画素部が多数並設されてなる空間光変調素子を備え、感光材料に対して相対移動して前記感光材料の同一位置を複数の前記画素部からの光により多重露光する露光ヘッドにおいて、
前記空間光変調素子と前記感光材料との間の光路に、前記空間光変調素子の各画素部からの光をそれぞれ集光するマイクロレンズがアレイ状に配されてなるマイクロレンズアレイが配置され、
前記同一位置の多重露光に用いられる前記マイクロレンズのうち少なくとも2つのマイクロレンズの焦点距離が異なることを特徴とする露光ヘッド。
A plurality of pixel units each including a spatial light modulation element in which a large number of pixel units for modulating irradiated light according to a control signal are arranged in parallel, and moving relative to the photosensitive material so that the same position of the photosensitive material is located; In the exposure head that performs multiple exposure with light from
In the optical path between the spatial light modulation element and the photosensitive material, a microlens array is arranged in which microlenses that collect light from each pixel portion of the spatial light modulation element are arranged in an array,
An exposure head characterized in that focal lengths of at least two microlenses among the microlenses used for the multiple exposure at the same position are different.
前記同一位置の多重露光に用いられる前記マイクロレンズのうち少なくとも3つのマイクロレンズの焦点距離が異なり、焦点距離が近い該マイクロレンズ同士の焦点距離の差が、該マイクロレンズの焦点距離が短いほど小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項1記載の露光ヘッド。   Among the microlenses used for the multiple exposure at the same position, the focal lengths of at least three microlenses are different, and the difference in focal length between the microlenses having short focal lengths becomes smaller as the focal length of the microlenses is shorter. 2. The exposure head according to claim 1, wherein the exposure head is set to be 前記同一位置の多重露光に用いられる前記マイクロレンズのうち少なくとも3つのマイクロレンズの焦点距離が異なり、焦点距離が近い該マイクロレンズ同士の焦点距離の差が、該マイクロレンズの焦点距離が長いほど小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項1記載の露光ヘッド。   Among the microlenses used for the multiple exposure at the same position, the focal lengths of at least three microlenses are different, and the difference in focal length between the microlenses having short focal lengths is smaller as the focal length of the microlenses is longer. 2. The exposure head according to claim 1, wherein the exposure head is set to be 請求項1〜3のいずれか1項に記載の露光ヘッドと、
前記露光ヘッドを前記感光材料に対して相対移動させる移動手段とを備えたことを特徴とする露光装置。
The exposure head according to any one of claims 1 to 3,
An exposure apparatus comprising: moving means for moving the exposure head relative to the photosensitive material.
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