JP5048869B2 - マスクレス露光装置用光学部品 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

〔技術分野〕
本発明は、マスクレス露光装置用光学部品に関し、特にマスクレス露光装置内部の第１結像レンズにより結像されるデジタルマイクロミラーディスプレイ素子画素の像を隣の画素の像に影響を与えないように拡散される光を遮断すると共に、反射又は屈折後に全反射させうる光学部品であるマイクロプリズムアレイ又はマイクロミラーアレイを備えることによって、透過される光量を損失なしで使用できるようにすると共に、開口数（ＮＡ）を増加させて露光性能を向上させることのできるマスクレス露光装置用光学部品に関する。

〔背景技術〕
一般に、作ろうとする回路パターンと同じ形状のマスクを介して光を通過させて、その形状を、光学系を用いてマスクから感光剤に移す作業、すなわち光源を用いて所望の部分に微細パターンを形成させる技術を光微細加工技術（Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）と言い、かかる工程を行う装置を露光装置と言う。

このような露光装置は、半導体産業だけでなく、ディスプレイ産業などにおいて多く使用されており、露光方式によって近接露光（Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）と、投影露光（Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）とに区分でき、投影露光は、再度図１２に示したようにマスクを使用する大面積露光装置（伝統的な露光方式）と、図１３に示すようにマスクを使用しないマスクレス（最近開発された露光方式）露光装置とがある。

前記マスクレス露光装置は、画素サイズが１３．８μｍで、サイズが約２０ｍｍであるＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｉｓｐｌａｙ）モジュールとビームエクスペンダと呼ばれる第１結像レンズ、マイクロレンズアレイ、及び等倍の第２結増レンズと呼ばれる露光レンズを用いて、１３．８μｍであるＤＭＤ画素の像を約２μｍまで縮小する露光方法である。

また、マスクのある伝統的な大面積露光装置は、マスク（レチクル）を後ろから照明し、一つのプロジェクションレンズを使用しつつ大面積露光を行う装置であるのに対し、マスクの代わりにＤＭＤを使用するマスクレス露光装置は、最近発明された露光方法であって、露光しようとする面積が少ないため、複数の露光光学系を並列配置して（図上では３個）、露光面積を拡大する方式を採択しつつ、パターンのサイズが比較的大きな場合には、一つの露光光学系として投射レンズが１個使用されるが、微細パターンを露光する場合には、２個の投射レンズを使用し、その中間にマイクロレンズアレイを設ける方式が採択されている。

マスクレス露光方式で構成された露光装置の一例を説明すると、図１、図２及び図３に示すように、光を出射（放出）する光原１０と、前記光源１０から出射された光Ｌｅを入射させて略均一な光強度分布を有するように補正出射させる光強度分布補正光学系２０と、前記光強度分布補正光学系２０から出射された光Ｌｅを反射させて光路の方向を折り曲げるミラー３０と、前記ミラー３０に反射させた光Ｌｅを全反射させてＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｉｓｐｌａｙ）４０に送るＴＩＲプリズム５０と各々所定の制御信号に応じて空間光変調する複数の画素部である微細ミラー４１とを形成したデジタルマイクロミラーディスプレイＤＭＤ４０と、前記デジタルマイクロミラーディスプレイ４０の微細ミラー４１により空間光変調させた各光Ｌｅを結像させるレンズ６１ａ、６１ｂからなる第１結像光学系６１と、前記第１結像光学系６１により結像させた各光Ｌｅの結像位置の近くに配置されると共に、前記各光Ｌｅを個別的に通過させる光学部品であって、マイクロレンズ６３ａを複数配列してなるマイクロレンズアレイ６３と、複数のアパーチャー６４ａ からなるアパーチャーアレイ６４と、前記各マイクロレンズ６３ａ及びアパーチャー６４ａを通過した各光Ｌｅを再度プリント配線基板用素材７４上に結像されるレンズ６２ａ、６２ｂからなる第２結像光学系６２などからなっている。

しかしながら、このような従来のマスクレス露光装置１００は、前記第１結像光学系６１において、画素（微細ミラー）のサイズが１３μｍで、画素間の間隔が１μｍに形成されたデジタルマイクロミラーディスプレイ４０の像をマイクロレンズアレイ６３に拡大結像させるが、前記第１結像光学系６１の性能が完璧であるか、製作際の整列が完璧な場合、拡大された像の形状が図３のような形状で画素の間隔が完璧に現れるが、実際の状況では、レンズの分解能と歪曲、収差、整列誤差などにより各画素に入射する光が広がるか、又は位置誤差が発生して隣の画素に影響を及ぼすようになる。これは、結果的に露光面における露光性能に影響を及ぼすようになって、所望の形状の柄を完璧に具現化し難いという問題点があった。

一方、前記第１結像光学系６１は、２倍、２．５倍、３倍などのように拡大結像する場合と、１倍（等倍）に結像する光学系を使用する場合もあるが、本発明では、一例として、１倍結像する光学系について述べようとする。

すなわち、第１結像光学系６１が１倍である光学系を使用する場合、前記画素のサイズが通常１３．８μｍで、画素間の間隔が１μｍ、アパーチャーアレイ６４のサイズが約３μｍと仮定すると、前記マイクロレンズ６３ａを介して入射される光のすべてが効率的にアパーチャーを透過せず、一部の光線のみがこのアパーチャー６４ａを透過するようになる。すなわち、前記マイクロレンズ６３ａは、通常凸レンズで形成されるので、各光Ｌｅが前記マイクロレンズ６３ａを通過しつつ一部は屈折、拡散などにより完璧に集光及び透過されずに、光量の損失が生じて小さなサイズのアパーチャー６４ａから構成されたアパーチャーアレイ６４に光Ｌｅが効率的に出射されないという問題点がある。

〔発明の詳細な説明〕
〔技術的課題〕
本発明の技術的課題は、デジタルマイクロミラーディスプレイにより変調された光を結像させる第１結像光学系を通過した光が隣に拡散されるのを遮断して、隣の画素に影響を及ぼさないようにし、同時に広い入射部に入射させて、光の屈折又は反射により集光をなすようにして、狭い出射部に全て透過されるようにすることによって、光量の損失のない使用を可能にし、露光性能の向上をなすようにしたマスクレス露光装置用光学部品を提供することにある。

〔技術的解決方法〕
上記課題を解決するための方法として、本発明は、光を出射（放出）する光源と、前記光源から出射される光を各々制御信号に応じて変調する複数の画素部が提供されるデジタルマイクロミラーディスプレイ素子と、前記デジタルマイクロミラーディスプレイ素子の各画素部により変調された光を結像して、前記各画素部の像を結像させる光学系と、前記画素部により変調され、前記光学系を通過した光が各々入射する複数のマイクロレンズからなるマイクロアレイとを含み、前記変調された光による像を感光材料上に結像する結像光学系を備えた露光装置であって、前記露光装置は、マイクロレンズアレイの代わりに、光入射部は広く形成され、光出射部は狭く形成され、透過する光が集光されて光量が上昇されるようにしたマイクロプリズムが複数配列されたマイクロプリズムアレイが形成されることを特徴とするマスクレス露光装置用光学部品を提供する。

また、本発明は、光を出射（放出）する光源と、前記光源から出射される光を各々制御信号に応じて変調する複数の画素部が提供されるデジタルマイクロミラーディスプレイ素子と、前記デジタルマイクロミラーディスプレイ素子の各画素部により変調された光を結像して、前記各画素部の像を結像させる光学系と、前記画素部により変調され、前記光学系を通過した光が各々入射する複数のマイクロレンズからなるマイクロアレイとを含み、前記変調された光による像を感光材料上に結像する結像光学系を備えた露光装置であって、前記露光装置は、マイクロレンズアレイの代わりに、光入射部は広く形成され、光出射部は狭く形成され、透過する光が集光されて光量が上昇されるようにしたマイクロミラーが複数配列されたマイクロミラーアレイが形成されることを特徴とするマスクレス露光装置用光学部品を提供する。

また、前記光学部品において、前記マイクロプリズムアレイ及びマイクロミラーアレイは、入射角βに対する出射角が式：ｎ（β／ｎ＋２ｍα）で与えられ、プリズムではない空気中の反射によるプリズム型光ガイドの形態で使用すると、前記ｎは空気の屈折率が１になることを特徴とする。

また、前記光学部品において、前記マイクロプリズム及びマイクロミラーは、四角錐、円錐、多角錐形状又はこれらの組み合わせ形状のうち、何れか一つからなることを特徴とする。

また、前記光学部品において、前記マイクロプリズム及びマイクロミラーは、１回全反射する場合、全長（Ｌ）の範囲は、最長Ｌ＝（Ｄ１−Ｄ２）／（２×ｔａｎα）の式であり、最短Ｌ＝Ｄ１／（ｔａｎβ／ｎ＋ｔａｎ２α）の式であり、前記露光装置の集光効率及び露光線幅に応じて全長が長いものを適用するか、又は全長が短いものを選択形成することを特徴とする。

また、前記光学部品において、前記マイクロプリズムアレイは、隣の画素に影響を与える拡散光を遮断するための拡散光遮断部が形成されることを特徴とする。

また、前記光学部品において、前記マイクロプリズムは、全反射のために反射コートをしないもの、又は人為的反射のために反射コートしたもののうちの何れか一つからなることを特徴とする。

また、前記光学部品において、前記マイクロプリズムアレイの一方には、必要に応じて露光面のコントラストを向上させるために、アパーチャーアレイを付加形成することができることを特徴とする。

また、前記光学部品において、前記マイクロミラーアレイは、反射方式の金属材に貫通された入射部と出射部とを有するマイクロミラーが複数配列形成されることを特徴とする。

また、前記光学部品において、前記マイクロミラーアレイは、マイクロミラーの入射部に入射される光は、入射後、内側面から反射進行させ、入射部の外側面に一部拡散される光は、拡散光遮断領域により遮断されるようにしたことを特徴とする。

〔有利な効果〕
以上説明した本発明は、光の入射部は広くし、出射部は狭くして、デジタルマイクロミラーディスプレイ素子から入射される光を屈折又は反射により集光させ、また拡散光の遮断部を形成して、画素の光が広がるか、又は移動して隣の画素に影響を与えないように光の拡散を遮断することによって、より効果的に光が集光及び透過されるようにして、光量の損失なしで１００％使用できるようにすると同時に、露光性能を向上させうる優れた効果がある。

従来のマイクロレンズアレイを設けた露光装置を示した図である。 光が従来のマイクロレンズアレイを 透過する状態を示した図である。 デジタルマイクロミラーディスプレイを拡大して、画素と画素との間の間隔を示した図である。 本発明の好ましい実施の形態によるマイクロプリズムを示した図である。 図４に示したマイクロプリズムのうち一つを配列して示したマイクロプリズムアレイを示した図である。 本発明による四角錐形状のマイクロプリズムを隙間なく配列し、拡散光遮断部を分離形成したマイクロプリズムアレイの一実施の形態を示した図である。 本発明にかかる四角錐形状のマイクロプリズムを互いに隙間を有するようにし、前記隙間に拡散光遮断部を一体に形成したマイクロプリズムアレイの他の実施の形態を示した図である。 本発明の好ましい実施の形態によるマイクロプリズムの光路を示した図である。 本発明の好ましい実施の形態によるマイクロプリズムの長さと入射角による屈折角、出射角などの変化を概略的に示した図である。 本発明の好ましい実施の形態によるマイクロプリズムアレイの使用状態を示した図である。 本発明の他の実施の形態であって、屈折方式のマイクロプリズムアレイの代わりに反射方式の金属材に貫通した入射部と出射部とを有するマイクロミラーを複数配列したマイクロミラーアレイを示した図である。 大面積露光装置を示した図である。 マスクを使用しないマスクレス露光装置を示した図である。

〔図面の主要部分に対する符号の説明〕
１００ 露光装置
１０ 光源
２０ 光強度分布補正光学系
２１ 集光レンズ
２２ ロッドインテグレーター
２３ コリメートレンズ
３０ ミラー
４０ デジタルマイクロミラーディスプレイ（ＤＭＤ）
４１ 微細ミラー（画素）
５０ プリズム
６０ 結像光学系
６１ 第１結像光学系
６１ａ、６１ｂ レンズ
６２ 第２結像光学系
６２ａ、６２ｂ レンズ
７０ プリント配線基板用素材
２００ マイクロプリズムアレイ
２１０ マイクロプリズム
２１０ａ、３１０ａ 入射部
２１０ｂ、３１０ｂ 出射部
２１１ 拡散光遮断部
２１２ 隙間
３００ マイクロミラーアレイ
３１０ マイクロミラー

〔発明を実施するための最良の形態〕
以下、本発明に係る好ましい実施の形態を、添付された図面を参照してさらに具体的に説明する。

ここで、下記の全ての図面において同じ機能を有する構成要素は、同じ参照符号を使用することにより繰り返し的な説明は省略し、後述する用語は、本発明における機能を考慮して定義されたもので、これらは、固有の通用される意味として解釈されなければならないことを明示する。

図４乃至図１０に示すように、本発明は、光Ｌｅが入る入射部２０１ａは、出射部２１０ｂに比べて広く形成され、出射部２１０ｂは、狭く形成されるマイクロプリズム２１０が複数配列されたマイクロプリズムアレイ２００からなる。

前記マイクロプリズム２１０は、四角錐形状や、円錐形状、多角錐形状又はこれらの組み合わせ形状からなりうる。

例えば、組み合わせ形状の場合には、マイクロプリズムの入射部は、デジタルマイクロミラーディスプレイ（ＤＭＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｉｓｐｌａｙ）４０の画素（Ｐｉｘｅｌ）の形状と同じ四角形状に形成され、出射部は、最終に所望するパターンの形態によって四角形、円形、多角形に形成されうる。

ここで、前記デジタルマイクロミラーディスプレイ４０は、光Ｌｅを反射する素子を用いて、高鮮明画像を実現する先端技法、数十万個の反射型素子を一つのチップに集積した装置を用いて光を選択的に反射することによって、高輝度、高解像度の映像を表現する技術であって、映写機、ブラウン管、液晶表示装置（ＬＣＤ）を経つつ発展してきた投射型画面表現技術の延長線上にあるが、既に商用化された透過型ＬＣＤに比べて、光効率とコントラストとが高いという長所がある。

また、前記マイクロプリズム２１０からなるマイクロプリズムアレイ２００には、拡散光遮断部２１１が一体に形成されるか、又は少し間隔を置いて分離形成されることができる。

具体的には、前記拡散光遮断部２１１が一体又は分離形成されたマイクロプリズムアレイ２００は、前記各マイクロプリズム２１０の一方、すなわち各マイクロプリズム２１０の入射部２１０ａが相互隙間なく引き続いて配列された境界部分の前面に拡散光遮断部２１１を形成するか、又はマイクロプリズム２１０とマイクロプリズム２１０との間に隙間２１２を形成し、前記隙間２１２に拡散光遮断部２１１を形成して、デジタルマイクロミラーディスプレイ４０により空間光変調させた各光Ｌｅを結像させるレンズ６１ａ、６１ｂからなる第１結像光学系６１を介して入射される光Ｌｅが隣のマイクロプリズム２１０に拡散されるのを前記拡散光遮断部２１１が遮断して、隣の画素に影響を及ぼさないようにした。

前記マイクロプリズム２１０は、原理的には全反射を用いるが、全反射を用いない光が全反射面から透過してコントラストを阻害するのを防止するために、必要な場合、反射コート（Ｍｉｒｒｏｒ Ｃｏａｔｉｎｇ）を行うこともできる。

すなわち、通常、全反射を用いて露光するので、マイクロプリズム２１０に反射コートしないことを使用するが、コントラストを阻害することを防止しようとする場合には、人為的に反射のために反射コートしたものを使用することもできる。

これにより、前記マイクロプリズム２１０の表面から光の完璧な反射又は全反射をなすことができる。

上記のような構成のマイクロプリズム２１０は、例えば、入射部２１０ａのサイズが１３．８μｍで、出射部２１０ｂのサイズが３μｍである場合の光路において、１３．８μｍ面積の入射部２１０ａに入る光Ｌｅが全反射によって全て３μｍである出射部２１０ｂを透過するようになる。

これにより、本発明のマイクロプリズムアレイ２００は、マイクロプリズム２１０の出射部２１０ｂを通過する光Ｌｅが従来のマイクロレンズを透過する光Ｌｅの大きな有効サイズ（直径）を小さく結像されるように変更するために設けられたアパーチャーアレイを通過した像のサイズ（直径）と同じ結像効果をなすことができるので、アパーチャーアレイを設けなくても良い。

しかしながら、前記マイクロプリズムアレイ２００の一方には、必要によって、露光面のコントラストを向上するために、アパーチャーアレイをさらに形成することもできる。

上記のように、複数のマイクロプリズム２１０が配列されたマイクロプリズムアレイ２００を形成する場合、図８に示すように、最初の入射角が１５°である場合、プリズムの屈折率が１．５であると仮定すると、プリズム内部の入射角は１０°（＝１５°／１．５）になり、プリズムの傾斜角が１０°であると仮定すると、側面から全反射するとき傾斜面と２０°の角度をなすようになる。

全反射条件であるか否かを確認すれば、傾斜面との角度が２０°であると、傾斜面 に対する入射角は７０°（＝９０−２０）であり、全反射の条件は、スネルの法則に基づいて、ｎ ｓｉｎθ＝ｎ’ ｓｉｎθ’であり、ｎ＝１．５、ｎ’＝１．０，θ’＝９０°であるので、θ＝ｓｉｎ−１（ｎ’ ｓｉｎθ’／ｎ）＝ｓｉｎ−１（１／１．５）＝４１．８１°、すなわち、入射角７０°が全反射角４１．８１°より大きいから全反射条件となる。

全反射した光線は、出斜面に３０°の入射角で入射し、最終出射時には、屈折率（１．５）が乗算されて４５°となる。

レンズやプリズムの境界面において入射又は反射する際には、スネルの法則に基づいて、ｎ ｓｉｎθ＝ｎ’ ｓｉｎθ’が適用されるが、角度が小さなときにはｎθ＝ｎ’θ’が使用されうるので、理解の便宜上、入射及び出射時に簡易式を採用した。

本発明では、このようなマイクロプリズム２１０を複数配列（接続）すると、マイクロレンズアレイのようにマイクロプリズムアレイ２００になり、必要によってその後ろにアパーチャーアレイを設けることもできるので、マイクロレンズを置き換える新しい発明となり、かつ透過光量を１００％近く使用できるようになる。

前記マイクロプリズム２１０の入射部２１０ａのサイズが１３．８μｍで、出射部２１０ｂのサイズが３μｍである場合の光Ｌｅの入射角を１５°として説明したが、実際には、１５°よりかなり小さな値となる。

実際の場合における入射角は、分解能から計算が可能である。すなわち、最初パターンを形成するデジタルマイクロミラーディスプレイの画素サイズは、１３．８μｍで、画素の間隔は、約１μｍである。

前記マイクロプリズムアレイ２００の前にある第１結像光学系（Ｂｅａｍ Ｅｘｐａｎｄｅｒ）の分解能（分解性能）は、最低１３．８μｍで、最高１μｍであると言える。

前記分解能に対する式は、通常［分解能＝λ（光の波長）／（２×ＮＡ（レンズの開口数））］で与えられ、この式の結果は、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：被写体の像とレンズを通過して実際に撮像面に結ばれたレンズの像の形態を比較して示した値）値が約０．４である場合のＮＡを表すようになる。

すなわち、波長（λ）を紫外線０．３６５μｍとし、適当に０．３５μｍを適用すると、１３．８μｍ（最低分解能）＝０．３５μｍ／（２×ＮＡ）＝＞ＮＡ＝ｎ ｓｉｎθ＝０．０１２６８であって、ｎは空気の屈折率１．０で、角度θ＝０．７３°となる。

最高分解能１μｍを適用すると、θ＝１０．０８°となって、本発明において実施の形態として挙げた最初入射角１５°より小さな値となる。

ここで、本発明のマイクロプリズム２１０の長さを決定するための入射角（β）を適当に中間値である３°を代入すると、以下のとおりである。

すなわち、図９に示したように、前記マイクロプリズム２１０の長さＬを決定する第１の方法は、入射部２１０ａのサイズ（Ｄ１）は１３．８μｍ、出射部２１０ｂのサイズ（Ｄ２）は３μｍであり、傾斜角（α）を１．５°とすると、
Ｄ２＝Ｄ１−（２×Ｌ×ｔａｎα）においてＬ（長さ）＝（Ｄ１−Ｄ２）／（２×ｔａｎα） ―――（数１）
＝（１４−３）／（２×ｔａｎ１．５）＝２１０．０４μｍとなる。

第２の方法は、入射部２１０ａのサイズ（Ｄ１）を１３．８μｍ、傾斜角（α）を１．５°とし、最初光軸と平行に入射した光線（入射角０°）が傾斜面の上部の終わりから１回反射した後、出斜面の下部終わりを通過すると、
Ｄ１＝Ｌ×（ｔａｎα＋ｔａｎ２α）においてＬ（長さ）＝Ｄ１／（ｔａｎα＋ｔａｎ２α） ―――（数２）
＝１３．８／（ｔａｎ１．５＋ｔａｎ３）＝１７８．１３μｍとなる。

第３の方法は、入射部２１０ａのサイズ（Ｄ１）を１３．８μｍ、傾斜角（α）を１．５°とし、最初光線が３°の入射角（β）で入射し、最終出射光が前記マイクロプリズム２１０の入射面の上部終わりから１回反射した後、出斜面の下部終わりを通過すると仮定する。

最初入射前３°の値は、入射後の屈折率で割り算されて２°となり、傾斜面の上部から全反射するために、傾斜面と会う角度及び反射後の角度は、３．５°（２＋１．５）であり、光軸となす角度は５°（３．５＋１．５）となる。

このようにして、最終出射光が前記マイクロプリズム２１０の入射面の上部終わりから１回反射した後、出斜面の下部終わりを通過すると、Ｄ１＝Ｌ（長さ）＋（ｔａｎβ／ｎ＋ｔａｎ２α）において、
Ｌ＝Ｄ１（ｔａｎβ／ｎ＋ｔａｎ２α） ―――（数３）
＝１４／（ｔａｎ３／１．５＋ｔａｎ２×１．５）＝１２３．１６μｍとなる。

これにより、本発明に係る前記マイクロプリズム２１０の長さは、最小１２３．１６μｍから最大２１０．０４μｍまでにすることができるが、これは、全体透過光量と製作の効率性とを考慮して決定することが好ましい。

言い換えれば、１回全反射の場合、プリズムの長さは３°の入射角で入射する場合、式は、最長：Ｌ＝（Ｄ１−Ｄ２）／（２×ｔａｎα）で、最短：Ｌ＝Ｄ１／（ｔａｎβ／ｎ＋ｔａｎ２α）である。

本発明の前記マイクロプリズム２１０は、露光装置の集光効率及び露光線幅、製作の効率性に応じてマイクロプリズム２１０の全長が長いことを適用するか、又は全長の短いことを選択して形成することが好ましい。

例えば、前記マイクロプリズム２１０の全長は、前記式１、２、３のように計算され、全長の範囲は、１回反射する際に、最大は式１、最小は式３により計算する。

すなわち、前記マイクロプリズム２１０は、１回全反射を行う場合、全長Ｌの範囲は、最長Ｌ＝（Ｄ１−Ｄ２）／（２×ｔａｎα）の式で、最短Ｌ＝Ｄ１／（ｔａｎ β／ｎ＋ｔａｎ ２α）の式であるので、露光装置の集光効率及び露光線幅、製作の効率性によって、前記範囲内のマイクロプリズム２１０を選択形成するようになる。

以上では、１回の全反射について説明したが、２回又は３回以上多重全反射も可能である。

すなわち、前記図９の場合に、事実は、光軸と平行に入射した光が２回全反射し、最終出射角は、９°になる。

これから整理すると、１回全反射した後出射する場合には、下記の表１のとおりである。

また、２回反射後出射する場合には、表２のとおりである。

次に、３回反射以上多重全反射（ｍ回）についての最終出射角は、ｎ（β／ｎ＋２ｍα）で与えられる。

ここで、ｎはプリズム媒質の屈折率で、αは、傾斜面の角度、βは、最初入射角、ｍは、全反射回数であって、万一、プリズムではない空気中の反射によるプリズム型光ガイドの形態で使用するならば、ｎは、空気の屈折率である１となる。

したがって、前記マイクロプリズムアレイ２００は、上記のように入射角βに対する出射角が式：ｎ（β／ｎ＋２ｍα）で与えられるようになる。

前記のように構成された本発明の作用状態を説明すると、以下のとおりである。

まず、露光装置１００を用いてプリント配線基板用素材７０中に積層されている感光材料を露光する際には、前記光源１０から出射された光Ｌｅは、集光レンズ２１とロッドインテグレーター２２及びコリメートレンズ２３からなる光強度分布補正光学系２０により、光強度分布が略一定な平行光に補正されて、ミラー３０により反射されて、光路の方向を折り曲げてデジタルマイクロミラーディスプレイ４０に入射させる。

前記デジタルマイクロミラーディスプレイ４０の画素に入射された光Ｌｅは、空間光変調されて、微小ミラー４１がオンの状態であるときに、この微小ミラー４１により反射されてレンズ６１ａ、６１ｂからなる第１結像光学系６１を透過しつつ、光路の光軸方向と直交する同一平面上、すなわち光学部品の一つである複数のマイクロプリズム２１０からなるマイクロプリズムアレイ２００に結像される。

このとき、前記マイクロプリズムアレイ２００に形成された拡散光遮断部２１１により、デジタルマイクロミラーディスプレイ４０及び第１結像光学系６１を介して入射される光Ｌｅが隣のマイクロプリズム２１０に拡散されるのが遮断されて、隣の画素に影響を及ぼさないようになる。

また、前記マイクロプリズム２１０は、入射部２１０ａのサイズが出射部２１０ｂのサイズより大きく形成、例えば入射部２１０ａのサイズは１３．８μｍで、出射部２１０ｂのサイズは３μｍで構成されているので、光路において、１３．８μｍ面積の入射部２１０ａに入ってくる光Ｌｅが全反射によって３μｍ面積の出射部２１０ｂにすべて透過するようになる。

したがって、一部拡散される光は、拡散光遮断部２１１により遮断されて、隣の画素に影響を与えなくなることはもちろん、効果的に集光されて光量の損失もなくなるので、光量をすべて１００％使用できるようになるから、従来に比べて光量を桁違いに上昇させるようになる。

以後、前記マイクロプリズムアレイ２００中に結像された光Ｌｅは、直にレンズ６２ａ、６２ｂからなる第２結像光学系６２を経つつ拡大されて、プリント配線基板用素材７０の感光材料上に配線パターンの像が形成され、感光材料上の各露光領域を露光するようになるので、露光性能を向上させうるようになる。

〔発明を実施するための形態〕
一方、図１１は、本発明に係る他の実施の形態を示した図であって、前記屈折方式のマイクロプリズムアレイ２００の代りに、反射方式の金属材に四角錐形状、円錐形状、多角錐形状、又はこれらの組み合わせ形状からなる貫通された入射部３１０ａと出射部３１０ｂとを有するマイクロミラー３１０を複数配列したマイクロミラーアレイ３００を形成することによって、拡散光の遮断のための別途の拡散光遮断部２１１を形成しないようにした。すなわち、前記マイクロミラーアレイ３００を金属材で形成して、拡散光の遮断と入射光の集光透過をなすようにしたものである。

ここで、前記マイクロミラーアレイ３００は、前記マイクロプリズムアレイ２００と比較すると、材質、入射部及び出射部の構成のみが異なり、他の条件においては同様に構成される。

さらに具体的には、光の反射可能な金属材に四角錐形状、円錐形状、多角形状又はこれらの組み合わせ形状からなる貫通された入射部３１０ａと出射部３１０ｂとを有するマイクロミラー３１０を複数形成して、各マイクロミラー３１０に入射される光Ｌｅは入射後、マイクロミラー３１０の内側面から反射進行させ、ミラー穴３１０の外側に一部拡散される光Ｌｅは、マイクロミラー３１０の入射部３１０ａの外側部分に形成された拡散光遮断領域により遮断されるようにすることによって、隣の画素に影響を及ぼす拡散光Ｌｅは自然的に遮断されるようにする構成のみが異なり、他の条件や構成は同様である。

以上説明した本発明は、上述の実施の形態及び添付した図面により限定されるものではなく、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び均等な他の実施の形態への変形が可能であることは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者にとって自明である。

Claims (10)

1. 光を出射（放出）する光源と、前記光源から出射される光を各々制御信号に応じて変調する複数の画素部が提供されるデジタルマイクロミラーディスプレイ素子と、前記デジタルマイクロミラーディスプレイ素子の各画素部により変調された光を結像して、前記各画素部の像を結像させる光学系と、前記画素部により変調され、前記光学系を通過した光が各々入射する複数のマイクロレンズからなるマイクロアレイとを含み、前記変調された光による像を感光材料上に結像する結像光学系を備えた露光装置であって、
   前記露光装置は、マイクロレンズアレイの代わりに、光入射部は広く形成され、光出射部は狭く形成され、透過する光が集光されて光量が上昇されるようにしたマイクロプリズムが複数配列されたマイクロプリズムアレイが形成されることを特徴とするマスクレス露光装置用光学部品。
2. 光を出射（放出）する光源と、前記光源から出射される光を各々制御信号に応じて変調する複数の画素部が提供されるデジタルマイクロミラーディスプレイ素子と、前記デジタルマイクロミラーディスプレイ素子の各画素部により変調された光を結像して、前記各画素部の像を結像させる光学系と、前記画素部により変調され、前記光学系を通過した光が各々入射する複数のマイクロレンズからなるマイクロアレイとを含み、前記変調された光による像を感光材料上に結像する結像光学系を備えた露光装置であって、
   前記露光装置は、マイクロレンズアレイの代わりに、光入射部は広く形成され、光出射部は狭く形成され、透過する光が集光されて光量が上昇されるようにしたマイクロミラーが複数配列されたマイクロミラーアレイが形成されることを特徴とするマスクレス露光装置用光学部品。
3. 前記マイクロプリズムアレイ及びマイクロミラーアレイは、入射角βに対する出射角が式：ｎ（β／ｎ＋２ｍα）で与えられ、プリズムではない空気中の反射によるプリズム型光ガイドの形態で使用すると、前記ｎは空気の屈折率が１になることを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置用光学部品。
4. 前記マイクロプリズム及びマイクロミラーは、四角錐、円錐、多角錐形状又はこれらの組み合わせ形状のうち、何れか一つからなることを特徴とする請求項１または２に記載のマスクレス露光装置用光学部品。
5. 前記マイクロプリズム及びマイクロミラーは、１回全反射する場合、全長（Ｌ）の範囲は、最長Ｌ＝（Ｄ１−Ｄ２）／（２×ｔａｎα）の式であり、最短Ｌ＝Ｄ１／（ｔａｎβ／ｎ＋ｔａｎ２α）の式であり、前記露光装置の集光効率及び露光線幅に応じて全長が長いものを適用するか、又は全長が短いものを選択形成することを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置用光学部品。
6. 前記マイクロプリズムアレイは、隣の画素に影響を与える拡散光を遮断するための拡散光遮断部が形成されることを特徴とする請求項１に記載のマスクレス露光装置用光学部品。
7. 前記マイクロプリズムは、全反射のために反射コートをしないもの、又は人為的反射のために反射コートしたもののうちの何れか一つからなることを特徴とする請求項１に記載のマスクレス露光装置用光学部品。
8. 前記マイクロプリズムアレイの一方には、必要に応じて露光面のコントラストを向上させるために、アパーチャーアレイを付加形成することができることを特徴とする請求項１に記載の拡散光遮断機能を有する露光装置用光学部品。
9. 前記マイクロミラーアレイは、反射方式の金属材に貫通された入射部と出射部とを有するマイクロミラーが複数配列形成されることを特徴とする請求項２に記載のマスクレス露光装置用光学部品。
10. 前記マイクロミラーアレイは、マイクロミラーの入射部に入射される光は、入射後、内側面から反射進行させ、入射部の外側面に一部拡散される光は、拡散光遮断領域により遮断されるようにしたことを特徴とする請求項２又は９に記載のマスクレス露光装置用光学部品。

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