(57)【要約】【課題】従来技術に比較して簡易な構成で結像スポット径が異なる光ビームを得ることができ、通常露光及び高精細露光の両方の用途に対応できる露光装置を提供する。【解決手段】露光装置は、光を照射する光源６６と、二次元状に配列された複数のマイクロミラーを駆動して複数の光ビームを生成するミラーデバイス５０と、ミラーデバイス５０で生成された複数の光ビームの各々を集光する集光光学系と、集光光学系で集光された複数の光ビームの各々を感光材料上に結像させる結像光学系８０、８２と、を備えた複数の露光ヘッドを相対移動させて露光する。露光時には、結像スポット径に関し、通常露光の場合には第１の値を設定し、高精細露光の場合には第１の値より小さい第２の値を設定する。集光光学系及び結像光学系の少なくとも一方により結像スポット径が設定値に調整されるように、各部の一部又は全部を駆動制御する。【選択図】図７
2011023603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を照射する光源と、
二次元状に配列された複数の画素部を備えて構成され、前記複数の画素部の各々が前記光源から照射された光を画像データに応じて変調して、複数の画素部の各々に対応した複数の光ビームを生成する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子で生成された複数の光ビームの各々を集光する集光光学系と、
前記集光光学系で集光された複数の光ビームの各々を感光材料上に結像させる結像光学系と、
通常露光又は高精細露光かの設定入力を受け付け、前記複数の光ビームの各々を感光材料上に結像されたときの結像スポット径に関し、通常露光の場合には第１の値を設定し、高精細露光の場合には第１の値より小さい第２の値を設定するスポット径設定手段と、
前記集光光学系及び前記結像光学系の少なくとも一方により、前記結像スポット径が前記スポット径設定手段により設定された第１の値又は第２の値に調整されるように、前記光源、前記空間光変調素子、前記集光光学系及び前記結像光学系の一部又は全部を、各々独立に駆動制御する駆動制御手段と、
を備えた露光装置。
【請求項２】
前記集光光学系は、前記複数の光ビームに対応した複数の凹型マイクロレンズが配列された凹型マイクロレンズアレイと、複数の凹型マイクロレンズに対向する複数の凸型マイクロレンズが配列された凸型マイクロレンズアレイと、前記凹型マイクロレンズアレイと前記凸型マイクロレンズアレイからなる一対のマイクロレンズアレイの対向距離を変動させる圧電素子と、を含み、
前記駆動制御手段は、通常露光の場合には、前記圧電素子により前記一対のマイクロレンズアレイの対向距離を狭めて、前記空間光変調素子で生成された複数の光ビームの各々が集光されて、前記結像スポット径が設定された第１の値に調整されるように、前記光源、前記空間光変調素子及び前記集光光学系を駆動制御すると共に、
前記駆動制御手段は、高精細露光の場合には、前記圧電素子により前記一対のマイクロレンズアレイの対向距離を拡げて、前記空間光変調素子で生成された複数の光ビームの各々が集光されて、前記結像スポット径が設定された第２の値に調整されるように、前記光源、前記空間光変調素子及び前記集光光学系を駆動制御する、
請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記集光光学系は、前記複数の光ビームに対応した複数のマイクロレンズを備えたマイクロレンズアレイであり、前記マイクロレンズアレイは、第１の焦点距離を有する複数のマイクロレンズを配列した第１のアレイ部と、第１の焦点距離より短い第２の焦点距離を有する複数のマイクロレンズを配列した第２のアレイ部と、を含み、
前記駆動制御手段は、通常露光の場合には、前記マイクロレンズアレイの第１のアレイ部により前記空間光変調素子で生成された複数の光ビームの各々が集光されて、前記結像スポット径が設定された第１の値に調整されるように、前記光源及び前記空間光変調素子を駆動制御すると共に、
前記駆動制御手段は、高精細露光の場合には、前記マイクロレンズアレイの第２のアレイ部により前記空間光変調素子で生成された複数の光ビームの各々が集光されて、前記結像スポット径が設定された第２の値に調整されるように、前記光源及び前記空間光変調素子を駆動制御する、
請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
前記結像光学系は、前記複数の光ビームの各々を平行光化する第１のレンズと、前記第１のレンズで集光された複数の光ビームが交差する交差位置に配置され開閉可能に構成された絞り機構と、前記絞り機構を通過した前記複数の光ビームの各々を集光する第２のレンズと、を含み、
前記駆動制御手段は、通常露光の場合には、前記絞り機構を途中まで閉じて前記複数の光ビームのビーム径を絞って通過させて、前記空間光変調素子で生成された複数の光ビームの各々が集光されて、前記結像スポット径が設定された第１の値に調整されるように、前記光源、前記空間光変調素子及び前記結像光学系を駆動制御すると共に、
前記駆動制御手段は、高精細露光の場合には、前記絞り機構を開いて前記複数の光ビームのビーム径を変更せずに通過させて、前記空間光変調素子で生成された複数の光ビームの各々が集光されて、前記結像スポット径が設定された第２の値に調整されるように、前記光源、前記空間光変調素子及び前記結像光学系を駆動制御する、
請求項１〜３の何れか１項に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、及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複数の画素部が並設されてなるものである。空間光変調素子の一例として、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ：登録商標）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複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。
【０００３】
特許文献１には、照射された光を各々変調する複数の画素部が２次元状に配列されてなる空間光変調素子と、この空間光変調素子に光を照射する光源と、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を含み、前記空間光変調素子により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とを備えた画像露光装置において、前記マイクロレンズアレイの各マイクロレンズが、前記画素部の面の歪みによる収差を補正する非球面形状とされていることを特徴とする画像露光装置が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、画像データに応じて変調された光ビームにより感光性記録媒体を相対的に走査し、前記感光性記録媒体に画像を記録する画像記録方法において、前記感光性記録媒体に対する前記光ビームのデフォーカスによるビーム径の変動に対して、前記感光性記録媒体に記録される画像要素のサイズの変動が小さい前記光ビームの出力エネルギを設定するステップと、前記出力エネルギに設定された前記光ビームにより記録される前記画像要素のサイズを前記画像データに基づく所望のサイズに補正する補正データを設定するステップと、前記補正データにより前記画像データを補正するステップと、前記出力エネルギに設定された前記光ビームを補正された前記画像データにより変調し、前記感光性記録媒体に画像を記録するステップと、からなることを特徴とする画像記録方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２２２０３９号公報
【特許文献２】特開平２００７−３１０２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された発明は、ミラーデバイスの各マイクロミラーの歪みに対応させて、曲率半径の異なる非球面レンズをマイクロレンズとして配置して、マイクロミラーの反射面の歪みによる収差を補正している。また、特許文献２に記載された発明は、ビーム径変動が小さい光ビームの出力エネルギを設定し、その設定値に基づいて得られた補正データで画像データを補正することで、デフォーカスによる結像面でのビーム径の変動を回避している。
【０００７】
プリント基板製造用のデジタル露光装置の光学系は、通常はマザーボード露光用に設計されており、最小線幅Ｌ／Ｓが５０μｍから１００μｍといった領域で使用されている。ここで、最小線幅Ｌ／Ｓとは、プリント基板上に作製される（レジストパターンの）ラインの幅Ｌ又はスペースの幅Ｓであり、通常はＬ＝Ｓである。また、結像面でのビーム径が最小線幅Ｌ／Ｓに対応する。
【０００８】
一方、パッケージ基板を製造する場合のように、線幅Ｌ／Ｓが５μｍから１０μｍといった領域での高精細な露光を必要とする用途もある。特許文献１に記載の技術では、マイクロミラーの反射面の歪みによる収差を補正することにより、特許文献２に記載の技術では、デフォーカスによる結像面でのビーム径の変動を回避することにより、高精細露光が可能になると考えられる。
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の技術を用いて、高精細露光用の光学系を構成すると、デフォーカス量が大きい領域では却ってビーム径が大きくなり、マザーボード露光等の通常露光用には適さない。また、特許文献２に記載の技術は、種々の露光用途に対応できるが、画像データ毎に補正データを取得するために、ビーム径変動が小さい光ビームの出力エネルギを逐一設定しなければならず、全体として装置構成や装置制御が煩雑になる。
【００１０】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、本発明の目的は、従来技術に比較して簡易な構成で結像スポット径が異なる光ビームを得ることができ、通常露光及び高精細露光の両方の用途に対応できる露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、光を照射する光源と、二次元状に配列された複数の画素部を備えて構成され、前記複数の画素部の各々が前記光源から照射された光を画像データに応じて変調して、複数の画素部の各々に対応した複数の光ビームを生成する空間光変調素子と、前記空間光変調素子で生成された複数の光ビームの各々を集光する集光光学系と、前記集光光学系で集光された複数の光ビームの各々を感光材料上に結像させる結像光学系と、通常露光又は高精細露光かの設定入力を受け付け、前記複数の光ビームの各々を感光材料上に結像されたときの結像スポット径に関し、通常露光の場合には第１の値を設定し、高精細露光の場合には第１の値より小さい第２の値を設定するスポット径設定手段と、前記集光光学系及び前記結像光学系の少なくとも一方により、前記結像スポット径が前記スポット径設定手段により設定された第１の値又は第２の値に調整されるように、前記光源、前記空間光変調素子、前記集光光学系及び前記結像光学系の一部又は全部を、各々独立に駆動制御する駆動制御手段と、を備えた露光装置である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記集光光学系は、前記複数の光ビームに対応した複数の凹型マイクロレンズが配列された凹型マイクロレンズアレイと、複数の凹型マイクロレンズに対向する複数の凸型マイクロレンズが配列された凸型マイクロレンズアレイと、前記凹型マイクロレンズアレイと前記凸型マイクロレンズアレイからなる一対のマイクロレンズアレイの対向距離を変動させる圧電素子と、を含み、前記駆動制御手段は、通常露光の場合には、前記圧電素子により前記一対のマイクロレンズアレイの対向距離を狭めて、前記空間光変調素子で生成された複数の光ビームの各々が集光されて、前記結像スポット径が設定された第１の値に調整されるように、前記光源、前記空間光変調素子及び前記集光光学系を駆動制御すると共に、前記駆動制御手段は、高精細露光の場合には、前記圧電素子により前記一対のマイクロレンズアレイの対向距離を拡げて、前記空間光変調素子で生成された複数の光ビームの各々が集光されて、前記結像スポット径が設定された第２の値に調整されるように、前記光源、前記空間光変調素子及び前記集光光学系を駆動制御する、請求項１に記載の露光装置である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記集光光学系は、前記複数の光ビームに対応した複数のマイクロレンズを備えたマイクロレンズアレイであり、前記マイクロレンズアレイは、第１の焦点距離を有する複数のマイクロレンズを配列した第１のアレイ部と、第１の焦点距離より短い第２の焦点距離を有する複数のマイクロレンズを配列した第２のアレイ部と、を含み、前記駆動制御手段は、通常露光の場合には、前記マイクロレンズアレイの第１のアレイ部により前記空間光変調素子で生成された複数の光ビームの各々が集光されて、前記結像スポット径が設定された第１の値に調整されるように、前記光源及び前記空間光変調素子を駆動制御すると共に、前記駆動制御手段は、高精細露光の場合には、前記マイクロレンズアレイの第２のアレイ部により前記空間光変調素子で生成された複数の光ビームの各々が集光されて、前記結像スポット径が設定された第２の値に調整されるように、前記光源及び前記空間光変調素子を駆動制御する、請求項１に記載の露光装置である。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記結像光学系は、前記複数の光ビームの各々を平行光化する第１のレンズと、前記第１のレンズで集光された複数の光ビームが交差する交差位置に配置され開閉可能に構成された絞り機構と、前記絞り機構を通過した前記複数の光ビームの各々を集光する第２のレンズと、を含み、前記駆動制御手段は、通常露光の場合には、前記絞り機構を途中まで閉じて前記複数の光ビームのビーム径を絞って通過させて、前記空間光変調素子で生成された複数の光ビームの各々が集光されて、前記結像スポット径が設定された第１の値に調整されるように、前記光源、前記空間光変調素子及び前記結像光学系を駆動制御すると共に、前記駆動制御手段は、高精細露光の場合には、前記絞り機構を開いて前記複数の光ビームのビーム径を変更せずに通過させて、前記空間光変調素子で生成された複数の光ビームの各々が集光されて、前記結像スポット径が設定された第２の値に調整されるように、前記光源、前記空間光変調素子及び前記結像光学系を駆動制御する、請求項１〜３の何れか１項に記載の露光装置である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明によれば、従来技術に比較して簡易な構成で結像スポット径が異なる光ビームを得ることができ、通常露光及び高精細露光の両方の用途に対応できる露光装置が提供される、という効果がある。
【００１６】
また、請求項２に係る発明によれば、圧電素子により一対のマイクロレンズアレイの対向距離を変動させるという簡単な機構で、互いに対向する一対のマイクロレンズの焦点距離を変更することができる、という効果がある。
【００１７】
また、請求項３に係る発明によれば、光学系を移動することなく、空間光変調素子の駆動制御によりマイクロレンズアレイの照射領域を変えるという簡単な制御で、焦点距離が異なる光ビームを得ることができる、という効果がある。
【００１８】
また、請求項４に係る発明によれば、複数の光ビームが交差する交差位置でビーム径に絞りをかけるという簡単な機構で、結像スポット径が異なる光ビームを得ることができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】スキャナの構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】（Ａ）は感光材料に露光済み領域が形成される様子を示す平面図であり、（Ｂ）は各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す模式図である。
【図４】露光ヘッドの概略構成を示す斜視図である。
【図５】ミラーデバイスの構成及び動作を説明するための図である。
【図６】（Ａ）はマイクロミラーがオン状態である＋α度に傾いた状態を示し、（Ｂ）は、マイクロミラーがオフ状態である−α度に傾いた状態を示す図である。
【図７】露光ヘッドの構成を詳細に説明するための光軸に沿った断面図である。
【図８】（Ａ）は第１の実施形態に係る露光装置に用いられたマイクロレンズアレイの正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示すマイクロレンズアレイの側面図である。
【図９】１つのマイクロレンズの形状を示す斜視図である。
【図１０】（Ａ）及び（Ｂ）はマイクロレンズの集光状態を示す光軸に沿った断面図である。
【図１１】（Ａ）及び（Ｂ）はミラーデバイスの使用領域の例を示す図である。
【図１２】第１の実施形態に係る露光装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１３】第２の実施形態に係る露光装置に使用される可変型マイクロレンズアレイの構成を説明するための光軸に沿った断面図である。
【図１４】第２の実施形態に係る露光装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１５】（Ａ）及び（Ｂ）は一対のマイクロレンズの対向距離が変動する様子を示す部分拡大図である。
【図１６】第３の実施形態に係る露光装置における露光ヘッドの構成を詳細に説明するための光軸に沿った断面図である。
【図１７】第３の実施形態の露光装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１８】他の実施形態に係る露光装置における露光ヘッドの構成を詳細に説明するための光軸に沿った断面図である。
【図１９】他の実施形態の露光装置の電気的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による露光装置について説明する。
【００２１】
＜第１の実施形態＞
（露光装置の全体構成）
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は第１の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す斜視図である。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。
【００２２】
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、走査露光部であるスキャナ１６２が設けられている。また、ゲート１６０を挟んで他方の側には、感光材料１５０の先端及び後端を検知する複数（例えば２個）のセンサ１６４が設けられている。スキャナ１６２及びセンサ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及びセンサ１６４は相対的に移動する。なお、ステージ駆動装置（図示せず）、スキャナ１６２及びセンサ１６４は、これらを制御する図示しないコントローラに各々接続されている。
【００２３】
（走査露光部の構成）
次に、露光装置の走査露光部であるスキャナの構成を説明する。
図２はスキャナの構成を模式的に示す斜視図である。図３（Ａ）は感光材料に露光済み領域が形成される様子を示す平面図であり、図３（Ｂ）は各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す模式図である。スキャナ１６２は、図２及び図３（Ｂ）に示すように、複数の露光ヘッド１６６を備えている。複数の露光ヘッド１６６は、ｍ行ｎ列のマトリクス状に配列されている。なお、以下では、ｍ行目のｎ列目に配列された個々の露光ヘッドを区別して示す場合には露光ヘッド１６６ｍｎと表記し、区別する必要が無い場合には露光ヘッド１６６と総称する。本実施の形態では、円筒状の筐体を備えた８個の露光ヘッド１６６１１〜１６６２４が、２行４列で配列された一例を図示している。
【００２４】
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。なお、後述するミラーデバイス５０を傾斜配置することで、露光エリア１６８を傾斜させている。ステージ１５２の移動に伴って露光エリア１６８も移動し、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逆向きとなる。なお、以下では、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区別して示す場合は、露光エリア１６８ｍｎと表記し、区別する必要が無い場合には露光エリア１６８と総称する。
【００２５】
また、図３（Ａ）及び（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。この露光ヘッドの配置により、１行目の露光エリア１６８１１と露光エリア１６８１２との間に在る露光できない部分は、２行目の露光エリア１６８２１によって露光される。
【００２６】
（露光ヘッドの概略構成）
次に、各露光ヘッドの構成について説明する。
図４は露光ヘッドの概略構成を示す斜視図である。露光ヘッド１６６の筐体内には、露光ヘッド１６６を構成する複数の部材が収納されている。露光ヘッド１６６は、図４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、ＤＭＤ（登録商標）に代表されるマイクロミラーを備えた反射型の空間光変調素子（以下、「ミラーデバイス」という）５０を備えている。空間光変調素子としては、液晶シャッター等の透過型の空間光変調素子も用いることができるが、複数の画素部の各々に対応した複数の光ビームを生成すること（変調）が容易な点で、マイクロミラーを画素部として備えた反射型の空間光変調素子が好適である。
【００２７】
ミラーデバイス５０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ごとにミラーデバイス５０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ごとにミラーデバイス５０の各マイクロミラーの反射面の角度を駆動制御する。なお、露光装置の電気的構成については後述する。
【００２８】
ここで、図５及び図６を参照して、ミラーデバイス５０の構成及び動作について簡単に説明する。ミラーデバイス５０は、図５に示すように、基板に作製されたＳＲＡＭセル（メモリセル）６０上に、各々画素部（ピクセル）を構成する複数（例えば１０２４個×７６８個）のマイクロミラー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、本実施の形態では、１画素部となるマイクロミラー６２のサイズは１４μｍ×１４μｍである。
【００２９】
ＳＲＡＭセル６０にデジタル信号が書き込まれると、マイクロミラー６２が基板側に対して±α度（例えば±１２度）の範囲で傾けられる。図６（Ａ）は、マイクロミラー６２がオン状態である＋α度に傾いた状態を示し、図６（Ｂ）は、マイクロミラー６２がオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。従って、画像信号に応じて、ミラーデバイス５０の各ピクセルにおけるマイクロミラー６２の傾きを、図５に示すようにオンオフ制御することによって、ミラーデバイス５０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。なお、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。
【００３０】
以下、図４に戻って説明する。ミラーデバイス５０の光入射側には、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ミラーデバイス５０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ミラーデバイス５０に向けて反射するミラー６９がこの順に配置されている。ファイバアレイ光源６６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を備えている。上記レンズ系６７から出射したレーザ光はミラー６９で反射されて、ミラーデバイス５０に照射される。
【００３１】
一方、ミラーデバイス５０の光反射側には、ミラーデバイス５０で反射されたレーザ光を、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により、ミラーデバイス５０で空間的に変調されたレーザ光が、感光材料１５０上の露光エリア１６８に照射される。そして、露光ヘッド１６６に対し感光材料１５０が移動することにより、感光材料１５０上に帯状の露光済み領域１７０が形成される。
【００３２】
（結像スポット径を切り替えるための光学系）
図７は露光ヘッドの構成を詳細に説明するための光軸に沿った断面図である。図４に図示した構成は概略的なものであり、本実施の形態の露光ヘッド１６６は、通常露光か、高精細露光かに応じて、感光材料１５０上での結像スポット径を切り替えるために、より複雑な構成を備えている。
【００３３】
プリント基板製造用のデジタル露光装置では、露光対象がマザーボードの場合には、高精細露光の必要はなく、基板のうねりが大きいためデフォーカス範囲を広くすることが好ましい。従って、結像スポット径（ビーム径）が１０〜１５μｍの通常露光を選択することが好ましい。例えば、２００μｍと基板のうねりが大きい場合であっても、デフォーカス範囲が±１４０μｍで且つビーム径が１５μｍ以内であれば、必要な精度で露光することができる。
【００３４】
一方、露光対象がパーケージ基板の場合には、高精細露光の必要性が高い場合があり、基板のうねりは小さい。従って、結像スポット径（ビーム径）が５〜７μｍの高精細露光を選択することができる。例えば、３０μｍと基板のうねりが小さいので、デフォーカス範囲は±５０μｍ以内でよく、５〜７μｍの結像スポット径で高精細露光が可能である。
【００３５】
ミラーデバイス５０の光入射側には、上述した通り、ファイバアレイ光源６６及び集光レンズ系６７が配置されている。レンズ系６７は、図７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、及びロッドインテグレータ７２の前方（即ち、ミラー６９側）に配置された結像レンズ７４から構成されている。ロッドインテグレータ７２は、例えば四角柱状に形成された透光性ロッドであり、その内部をレーザ光Ｂが全反射しながら進行するうちに、レーザ光Ｂのビーム断面内強度分布が均一化される。
【００３６】
集光レンズ７１、ロッドインテグレータ７２及び結像レンズ７４は、ファイバアレイ光源６６から出射したレーザ光を、平行光に近く且つビーム断面内強度が均一化された光束としてミラーデバイス５０に入射させる。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を介してミラーデバイス５０に照射される。
【００３７】
ミラーデバイス５０の光反射側には、上述した通り、結像光学系５１が配置されている。結像光学系５１は、レンズ系５２，５４からなる第１結像光学系と、レンズ系５７，５８からなる第２結像光学系と、これらの結像光学系の間に挿入された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。
【００３８】
マイクロレンズアレイ５５は、ミラーデバイス５０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複数のマイクロレンズ５５ａ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５５ａは、それぞれ対応するマイクロミラー６２からのレーザ光が入射する位置において、レンズ系５２，５４からなる第１結像光学系によるマイクロミラー６２の結像位置近傍に配置されている。
【００３９】
本実施の形態では、後述するようにミラーデバイス５０の１０２４個×７６８列のマイクロミラーのうち１０２４個×２５６列だけが駆動されるが、それに対応させてマイクロレンズ５５ａは１０２４個×２５６列配置されている。このマイクロレンズアレイ５５は、焦点距離が異なる２種類のマイクロレンズ５５ａを備えている。なお、マイクロレンズアレイ５５の構造の詳細については後述する。
【００４０】
また、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５５ａに対応する複数のアパーチャ（開口）５９ａが形成されてなるものである。アパーチャアレイ５９は、各アパーチャ５９ａに対応しない隣接のマイクロレンズ５５ａからの光が入射すること（クロストーク）を防止し、消光比を高めるために設けられている。アパーチャアレイ５９は、マイクロレンズアレイ５５の集光位置近傍に配置されるが、焦点位置に配置することでクロストークがより確実に防止される。
【００４１】
本実施の形態においては、マイクロレンズ５５ａの配置ピッチは縦方向、横方向とも４１μｍであり、各マイクロレンズ５５ａの位置におけるレーザ光Ｂのビーム径は４１μｍであり、アパーチャ５９ａの径は１０μｍである。
【００４２】
第１結像光学系は、ミラーデバイス５０による像を３倍に拡大してマイクロレンズアレイ５５上に結像するビームエキスパンダとして機能する。また、第２結像光学系は、マイクロレンズアレイ５５を通過した像を、１．６倍に拡大して感光材料１５０上に結像、投影する。従って、結像光学系５１全体としては、ミラーデバイス５０による像が、４．８倍に拡大して感光材料１５０上に結像、投影されることになる。
【００４３】
なお、本例では、第２結像光学系と感光材料１５０との間にプリズムペア７３が配設されている。このプリズムペア７３を、図７中で上下方向に移動させることにより、感光材料１５０上における像のピント調節が可能とされている。なお、図７に示した矢印Ｆ方向は、感光材料１５０の移動方向（副走査方向）である。
【００４４】
（マイクロレンズアレイ）
マイクロレンズアレイ５５は、通常露光の場合には結像スポット径を大きくし、高精細露光の場合には結像スポット径を小さくするために、焦点距離が異なる２種類のマイクロレンズ５５ａを備えている。即ち、マイクロレンズアレイ５５は、第１の焦点距離を有する複数のマイクロレンズを配列した第１のアレイ部と、第１の焦点距離より短い第２の焦点距離を有する複数のマイクロレンズを配列した第２のアレイ部と、を含んで構成されている。以下、その点について詳しく説明する。
【００４５】
図８（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれマイクロレンズアレイ５５全体の正面形状及び側面形状を詳しく示すものである。これらの図にはマイクロレンズアレイ５５の各部の寸法も記入してあり、それらの単位はｍｍである。本実施の形態では、ミラーデバイス５０の１０２４個×２５６列の一部のマイクロミラー６２が駆動されるものであり、それに対応させてマイクロレンズアレイ５５は、横方向に１０２４個並んだマイクロレンズ５５ａの列を、縦方向に２５６行だけ並設して構成されている。なお、図８（Ａ）では、マイクロレンズアレイ５５のマトリクス配列を、横方向（列方向）についてはｊで、縦方向（行方向）についてはｋで示している。
【００４６】
図９は１つのマイクロレンズ５５ａの形状を示す斜視図である。各マイクロレンズ５５ａの光出射側の端面は、球面形状でも非球面形状でもよい。マイクロレンズ５５ａをトーリックレンズで構成するなど、マイクロレンズ５５ａの光出射側の端面を非球面形状とした場合には、マイクロミラー６２の反射面の歪みによる収差を補正することが可能となる。マイクロレンズ５５ａは、例えば光学ガラスＢＫ７等の光学ガラスから形成されている。プリント基板製造用のデジタル露光装置の光学系には、通常、露光光である紫外線に対し耐光性に優れる光学ガラスが使用される。使用する露光光の波長や強度に応じて、マイクロレンズ５５ａを、光学樹脂等の光学ガラス以外の材料で構成してもよい。
【００４７】
図９に示すように、マイクロレンズ５５ａの曲率半径をｒ、マイクロレンズ５５ａの縦方向の配置ピッチ（縦方向の長さ）をａ、横方向の配置ピッチ（横方向の長さ）をｂとする。上述した通り、本実施の形態では、縦方向の配置ピッチａ、横方向の配置ピッチｂは、何れも４１μｍである。例えば、焦点距離が異なる２種類のマイクロレンズ５５ａとしては、曲率半径ｒが０．２４の焦点距離が長いマイクロレンズと、曲率半径ｒが０．１２の焦点距離が短いマイクロレンズと、を用いることができる。焦点距離が長いか短いかは、焦点距離が異なる２種類のマイクロレンズ５５ａ間で、互いの焦点距離を比較して決められる。
【００４８】
図１０（Ａ）及び（Ｂ）はマイクロレンズ５５ａの集光状態を示す光軸Ｏに沿った断面図である。図１０（Ａ）に示すように、曲率半径ｒが大きい方（ｒ＝０．２４）のマイクロレンズは焦点距離が長く、例えば１０〜１５μｍと結像スポット径が大きい通常露光用に使用される。また、図１０（Ｂ）に示すように、曲率半径ｒが小さい方（ｒ＝０．１２）のマイクロレンズは焦点距離が短く、例えば５〜７μｍと結像スポット径が小さい高精細露光用に使用される。
【００４９】
例えば、図８（Ａ）に示すマイクロレンズアレイ５５において、マイクロレンズアレイ５５は、列方向に１０２４個並んだマイクロレンズ５５ａの列を行方向に２５６行並設して構成されている。このうち１行目から１２８行目（ｋ＝１〜１２８）までのマイクロレンズ５５ａ列を、図１０（Ｂ）に示す曲率半径ｒが小さく且つ焦点距離が短い方のマイクロレンズを配列して、高精細露光用の第１のアレイとする。また、１２９行目から２５６行目（ｋ＝１２９〜２５６）までのマイクロレンズ５５ａ列を、図１０（Ａ）に示す曲率半径ｒが大きく且つ焦点距離が長い方のマイクロレンズを配列して、通常露光用の第２のアレイとする。
【００５０】
（電気的な構成）
次に、上記の露光装置における電気的な構成について説明する。図１２は第１の実施形態の露光装置の電気的構成を示すブロック図である。図１２に示されるように、全体制御部３００には変調回路３０１が接続され、変調回路３０１にはミラーデバイス５０を制御するコントローラ３０２が接続されている。また、全体制御部３００には、レーザモジュール６４を駆動するＬＤ駆動回路３０３が接続されている。さらに、全体制御部３００には、ステージ１５２を駆動するステージ駆動装置３０４が接続されている。
【００５１】
（露光装置の動作）
次に、図１〜図１２を参照して、上記構成を備えた露光装置の動作を説明する。
スキャナ１６２の各露光ヘッド１６６において、ファイバアレイ光源６６の各光ファイバからは、複数のレーザ光源から射出された複数のレーザ光が合波されたレーザ光Ｂが出射する。例えば、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７のレーザ光Ｂ１〜Ｂ７を合波するレーザモジュールにおいて、マルチモード光ファイバへの結合効率が０．９で、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の各出力が５０ｍＷの場合には、アレイ状に配列された光ファイバの各々について、出力３１５ｍＷ（＝５０ｍＷ×０．９×７）の合波レーザ光Ｂを得ることができる。この場合、１４本のマルチモード光ファイバがアレイ化されると、全体では、４．４Ｗ（＝０．３１５Ｗ×１４）の出力のレーザ光Ｂを得ることができる。
【００５２】
画像露光に際しては、図１２に示す変調回路３０１から露光パターンに応じた画像データが、ミラーデバイス５０のコントローラ３０２に入力され、そ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２値（ドットの記録の有無）で表したデータである。
【００５３】
感光材料１５０を表面に吸着したステージ１５２は、図１２に示すステージ駆動装置３０４により、ガイド１５８に沿ってゲート１６０の上流側から下流側に一定速度で移動される。ステージ１５２がゲート１６０下を通過する際に、ゲート１６０に取り付けられたセンサ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毎に制御信号が生成される。そして、ミラー駆動制御部により、生成された制御信号に基づいて各露光ヘッド１６６毎にミラーデバイス５０のマイクロミラーの各々がオンオフ制御される。
【００５４】
ファイバアレイ光源６６からミラーデバイス５０にレーザ光Ｂが照射されると、ミラーデバイス５０のマイクロミラーがオン状態のときに反射されたレーザ光は、レンズ系５４、５８により感光材料１５０上に結像される。このようにして、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光が画素毎にオンオフされて、感光材料１５０がミラーデバイス５０の使用画素数と略同数の画素単位（露光エリア１６８）で露光される。また、感光材料１５０がステージ１５２と共に一定速度で移動されることにより、感光材料１５０がスキャナ１６２によりステージ移動方向と反対の方向に副走査され、各露光ヘッド１６６毎に帯状の露光済み領域１７０が形成される。
【００５５】
なお、スキャナ１６２による感光材料１５０の副走査が終了し、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、ステージ駆動装置３０４により、ガイド１５８に沿ってゲート１６０の最上流側にある原点に復帰し、再度、ガイド１５８に沿ってゲート１６０の上流側から下流側に一定速度で移動される。
【００５６】
（ミラーデバイスの駆動方法）
図１１（Ａ）及び（Ｂ）はミラーデバイスの使用領域の例を示す図である。
上述した通り、ミラーデバイス５０には、横方向（主走査方向）にマイクロミラー６２が１０２４個配列されたマイクロミラー列が、縦方向（副走査方向）に７６８行に亘って配列されているが、本実施の形態では、コントローラ３０２により一部のマイクロミラー列（例えば、１０２４個×２５６列）だけを使用するように制御される。
【００５７】
ミラーデバイス５０のデータ処理速度には限界があり、使用する画素数に比例して１ライン当りの変調速度が決定されるので、一部のマイクロミラー列だけを使用することで１ライン当りの変調速度が速くなる。一方、連続的に露光ヘッドを露光面に対して相対移動させる露光方式の場合には、副走査方向の画素を全部使用する必要はない。
【００５８】
例えば、図１１（Ａ）に示すように、ミラーデバイス５０の中央部に配置されたマイクロミラー列を使用してもよく、図１１（Ｂ）に示すように、ミラーデバイス５０の端部に配置されたマイクロミラー列を使用してもよい。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列を使用するなど、状況に応じて使用するマイクロミラー列を適宜変更してもよい。
【００５９】
本実施の形態では、更に、通常露光を行う場合と高精細露光を行う場合とでマイクロレンズアレイ５５の使用領域を変更するために、コントローラ３０２により一部のマイクロミラー列（例えば、１０２４個×１２８列）だけを使用するように制御される。上述した通り、マイクロレンズアレイ５５は、１行目から１２８行目までのマイクロレンズ５５ａ列からなる高精細露光用の第１のアレイと、１２９行目から２５６行目までのマイクロレンズ５５ａ列からなる通常露光用の第２のアレイと、を備えている。
【００６０】
具体的には、高精細露光を行う場合には、高精細露光用の第１のアレイを構成するマイクロレンズ５５ａの各々に、ミラーデバイス５０で生成された各レーザ光Ｂが入射するように、第１のアレイに対応する１０２４個×１２８列のマイクロミラー６２だけを駆動する。また、通常露光を行う場合には、通常露光用の第２のアレイを構成するマイクロレンズ５５ａの各々に、ミラーデバイス５０で生成された各レーザ光Ｂが入射するように、第２のアレイに対応する１０２４個×１２８列のマイクロミラー６２だけを駆動する。
【００６１】
本実施の形態では、コントローラ３０２により一部のマイクロミラー列（例えば、１０２４個×１２８列）だけが駆動されるように、ミラーデバイス５０に制御信号が入力される。これにより、マイクロレンズアレイ５５の照射領域（第１のアレイ又は第２のアレイ）を変更することができる。第１のアレイを通過したレーザ光Ｂは、より小さい結像スポット径で結像されて、高精細露光が行われる。第２のアレイを通過したレーザ光Ｂは、より大きな結像スポット径で結像されて、通常露光が行われる。
【００６２】
このように本実施の形態では、露光装置の光学系に含まれる光学部品を移動させることなく、コントローラによる簡単な制御で、焦点距離が異なるレーザ光を得ることができ、通常露光か高精細露光かに応じて、感光材料上での結像スポット径を切り替えることができる。
【００６３】
＜第２の実施形態＞
第２の実施の形態に係る露光装置は、複数のマイクロレンズが予め作り込まれた固定型マイクロレンズアレイに代えて、凹凸一対のマイクロレンズ毎に焦点距離を変更することが可能な「可変型マイクロレンズアレイ」を用いた以外は、図１〜図１２で説明した第１の実施の形態と同じ構成であるため、同じ構成部分については説明を省略する。
【００６４】
図１３は第２の実施の形態の露光装置に使用される可変型マイクロレンズアレイの構成の一例を説明するための光軸に沿った断面図である。可変型マイクロレンズアレイ８０は、ミラーデバイス５０の各画素部に対応して複数の凹型マイクロレンズ８２ａが２次元状に配列された凹型マイクロレンズアレイ８２と、凹型マイクロレンズ８２ａの各々に対向するように複数の凸型マイクロレンズ８４ａが２次元状に配列された凸型マイクロレンズアレイ８４と、凹型マイクロレンズアレイ８２と凸型マイクロレンズアレイ８４からなる一対のマイクロレンズアレイの対向距離を変動させる少なくとも１つの圧電アクチュエータ８６と、を備えている。
【００６５】
可変型マイクロレンズアレイ８０は、矢印で図示したように、凹型マイクロレンズアレイ８２側からレーザ光Ｂが入射するように、レーザ光Ｂの光路上に配置されている。また、可変型マイクロレンズアレイ８０では、互いに対向する凹型マイクロレンズ８２ａと凸型マイクロレンズ８４ａとが一対となって、一対のマイクロレンズ毎に焦点距離を変更することが可能な「可変型マイクロレンズ」を構成する。
【００６６】
図１３では、各々７個の凹型マイクロレンズ８２ａと凸型マイクロレンズ８４ａとが対向する例を図示したが、一対のマイクロレンズはミラーデバイス５０のマイクロミラー６２の各々に対応して設けられている。本実施の形態では、第１の実施形態と同様に、ミラーデバイス５０の１０２４個×２５６列のマイクロミラー６２が駆動されるものであり、それに対応させて可変型マイクロレンズアレイ８０は、横方向に１０２４個並んだ一対のマイクロレンズ（凹型マイクロレンズ８２ａと凸型マイクロレンズ８４ａ）列を、縦方向に２５６行だけ並設して構成されている。
【００６７】
圧電アクチュエータ８６は、印加された電圧を物理的な運動へと変換する装置である。この装置では、強誘電体の圧電効果を利用した受動素子である圧電素子（ピエゾ素子）を用いて、電圧を印加することで作動対象（ここでは、凸型マイクロレンズアレイ８４）を変位させている。このため、圧電アクチュエータ８６は、作動対象の変位の大きさを精密に制御できるという特徴を有している。
【００６８】
図１３では、可変型マイクロレンズアレイ８０の周辺部に、２個の圧電アクチュエータ８６を設けた例を図示したが、一対のマイクロレンズアレイの対向距離を均等に変動させることができればよく、圧電アクチュエータ８６の個数に限定は無い。また、圧電アクチュエータ８６を設ける位置は、露光の障害にならない範囲で適宜変更することができる。例えば、圧電アクチュエータ８６を凸型マイクロレンズアレイ８４に設ける例を図示したが、圧電アクチュエータ８６は、凹型マイクロレンズアレイ８２及び凸型マイクロレンズアレイ８４の少なくとも一方に設けられていればよい。また、凹型マイクロレンズアレイ８２と凸型マイクロレンズアレイ８４との間に挟持されていてもよい。
【００６９】
図１４は第２の実施形態の露光装置の電気的構成を示すブロック図である。図１４に示されるように、第１の実施形態の構成に加えて、全体制御部３００には、圧電アクチュエータ８６を駆動するアクチュエータ駆動装置３０９が接続されている。本実施の形態では、通常露光を行う場合と高精細露光を行う場合とで、互いに対向する一対のマイクロレンズの対向間隔を変更するために、アクチュエータ駆動装置３０９により圧電アクチュエータ８６が駆動されるように、全体制御部３００からアクチュエータ駆動装置３０９に制御信号が入力される。また、第１の実施形態と同様に、本実施の形態では、コントローラ３０２により一部のマイクロミラー列だけが駆動されるように、ミラーデバイス５０に制御信号が入力される。
【００７０】
図１５（Ａ）及び（Ｂ）は一対のマイクロレンズの対向距離が変動する様子を示す部分拡大図である。本実施の形態では、通常露光を行う場合と高精細露光を行う場合とで、互いに対向する一対のマイクロレンズの対向間隔を変更するために、アクチュエータ駆動装置３０９により圧電アクチュエータ８６が駆動されるように、全体制御部３００からアクチュエータ駆動装置３０９に制御信号が入力される。
【００７１】
具体的には、図１５（Ａ）に示すように、通常露光を行う場合には、アクチュエータ駆動装置３０９により圧電アクチュエータ８６を駆動して、凸型マイクロレンズアレイ８４を凹型マイクロレンズアレイ８２側に移動させる。こうして互いに対向する凹型マイクロレンズ８２ａと凸型マイクロレンズ８４ａ（一対のマイクロレンズ）との対向間隔を狭くする。一対のマイクロレンズの対向間隔が狭くなることで、一対のマイクロレンズの焦点距離は長くなる。ミラーデバイス５０で反射され、この一対のマイクロレンズを通過したレーザ光Ｂは、より大きな結像スポット径で結像されて、通常露光が行われる。
【００７２】
例えば、一対のマイクロレンズのレンズパラメータを下記表１に示す値とした場合には、一対のマイクロレンズの対向間隔を７０μｍ、レーザ光の波長を４０５ｎｍ、入射ビーム径（直径）を２６μｍとすると、結像スポット径は１０μｍとなる。なお、面番号は光入射側から順に付番されている。
【００７３】
【表１】
2011023603.tif 000003
【００７４】
一方、図１５（Ｂ）に示すように、高精細露光を行う場合には、アクチュエータ駆動装置３０９により圧電アクチュエータ８６を駆動して、凸型マイクロレンズアレイ８４を凹型マイクロレンズアレイ８２から遠ざける。こうして一対のマイクロレンズの対向間隔を広くする。一対のマイクロレンズの対向間隔が広くなることで、一対のマイクロレンズの焦点距離は短くなる。ミラーデバイス５０で反射され、この一対のマイクロレンズを通過したレーザ光Ｂは、より小さい結像スポット径で結像されて、高精細露光が行われる。
【００７５】
例えば、一対のマイクロレンズのレンズパラメータを下記表２に示す値とした場合には、一対のマイクロレンズの対向間隔を１４０μｍ、レーザ光の波長を４０５ｎｍ、入射ビーム径（直径）を２６μｍとすると、結像スポット径は５μｍとなる。
【００７６】
【表２】
2011023603.tif 000004
【００７７】
このように本実施の形態では、圧電アクチュエータにより一対のマイクロレンズアレイの対向距離を変動させるという簡単な機構で、焦点距離が異なるレーザ光を得ることができ、通常露光か高精細露光かに応じて、感光材料上での結像スポット径を切り替えることができる。
【００７８】
＜第３の実施形態＞
図１６は第３の実施形態に係る露光装置における露光ヘッドの構成を詳細に説明するための光軸に沿った断面図である。第３の実施の形態に係る露光装置は、結像光学系の複数の光ビームが交差する交差位置に絞り機構を設けた以外は、図１〜図１２で説明した第１の実施の形態と同じ構成であるため、同じ構成部分については説明を省略する。
【００７９】
図１６に示すように、マイクロレンズアレイ５５の光出射側に、レンズ系５７，５８からなる第２結像光学系が配置されている。この第２結像光学系では、マイクロレンズ５５ａから射出された各レーザ光はレンズ系５７で平行光化され、平行光化された各レーザ光はレンズ系５８で集光されて、感光材料１５０に向って投影、結像される。本実施の形態では、第２結像光学系のレンズ系５７とレンズ系５８との間に在る、複数のマイクロレンズ５５ａから射出された複数のレーザ光が交差する交差位置に、開閉可能に構成された絞り機構としてアイリス８８が配置されている。即ち、レンズ系５７，５８の瞳の位置に、開口が設けられている。
【００８０】
アイリス８８は、開閉することでレーザ光が通過する開口径の大きさを変更する。アイリス８８が全開の場合には全部のレーザ光を通過させ、アイリス８８が閉じている場合には全部のレーザ光を遮断する。アイリス８８が途中まで閉じた状態では、その状態での開口径の大きさに応じて、一部のレーザ光を遮断すると共に残りのレーザ光を通過させる。本実施の形態では、アイリス８８は、その開口径に応じたビーム径のレーザ光だけを通過させる。このアイリス８８を通過したレーザ光が、レンズ系５８により集光されて、感光材料１５０に向って投影、結像され、アイリス８８の開閉により結像スポット径が変更される。アイリス８８がレンズ系５７，５８の瞳の位置に配置されている場合、瞳径である開口径の大小に対し、感光材料１５０に結像されるビーム径の大小は逆転する。即ち、アイリス８８の開口径が大きいほど、結像されるビーム径は小さくなり、結像スポット径も小さくなる。一方、アイリス８８の開口径が小さいほど、結像されるビーム径は大きくなり、結像スポット径も大きくなる。
【００８１】
図１７は第３の実施形態の露光装置の電気的構成を示すブロック図である。図１７に示されるように、第１の実施形態の構成に加えて、全体制御部３００には、アイリス８８を駆動するアイリス駆動装置３０５が接続されている。本実施の形態では、通常露光を行う場合と高精細露光を行う場合とで、アイリス８８を開閉して結像スポット径を変更するために、アイリス駆動装置３０５によりアイリス８８が開閉駆動されるように、全体制御部３００からアイリス駆動装置３０５に制御信号が入力される。また、第１の実施形態と同様に、本実施の形態では、コントローラ３０２により一部のマイクロミラー列だけが駆動されるように、ミラーデバイス５０に制御信号が入力される。
【００８２】
具体的には、通常露光を行う場合には、アイリス駆動装置３０５によりアイリス８８を駆動して、アイリス８８を途中まで閉じる。アイリス８８を途中まで閉じた場合には、アイリス８８の開口径に応じたビーム径のレーザ光が、アイリス８８の開口を通過する。ミラーデバイス５０で反射され、瞳の位置に配置されたアイリス８８の開口を通過したレーザ光Ｂは、より大きな結像スポット径で結像されて、通常露光が行われる。
【００８３】
一方、高精細露光を行う場合には、アイリス駆動装置３０５によりアイリス８８を駆動して、アイリス８８を全開にする。アイリス８８が全開の場合には、入射したレーザ光は、このアイリス８８の開口をビーム径が変更されずに通過する。ミラーデバイス５０で反射され、瞳の位置に配置されたアイリス８８の開口を通過したレーザ光Ｂは、より小さな結像スポット径で結像されて、高精細露光が行われる。
【００８４】
このように本実施の形態では、複数の光ビームが交差する交差位置でビーム径にアイリスで絞りをかけるという簡単な機構で、結像スポット径が異なる光ビームを得ることができ、通常露光か高精細露光かに応じて、感光材料上での結像スポット径を切り替えることができる。
【００８５】
また、第１の実施形態又は第２の実施形態の構成に加えて、本実施の形態のアイリス等の絞り機構を設けることで、結像スポット径が異なる光ビームを得ることが更に容易になる。
【００８６】
＜他の実施の形態＞
図１８は他の実施形態に係る露光装置における露光ヘッドの構成を詳細に説明するための光軸に沿った断面図である。他の実施の形態に係る露光装置は、可動型マイクロレンズアレイを用いた以外は、図１〜図１２で説明した第１の実施の形態と同じ構成であるため、同じ構成部分については説明を省略する。
【００８７】
図１８に示すように、本実施の形態の可動型マイクロレンズアレイ９０は、第１の実施の形態のマイクロレンズアレイ５５（図７、図８参照）と同様に、通常露光の場合には結像スポット径を大きくし、高精細露光の場合には結像スポット径を小さくするために、焦点距離が異なる２種類のマイクロレンズ９０ａを備えている。即ち、可動型マイクロレンズアレイ９０は、第１の焦点距離を有する複数のマイクロレンズを配列した第１のアレイ部（高精細露光用）と、第１の焦点距離より短い第２の焦点距離を有する複数のマイクロレンズを配列した第２のアレイ部（通常露光用）と、を含んで構成されている。
【００８８】
また、可動型マイクロレンズアレイ９０は、後述するレンズアレイ駆動装置３０６によって、矢印Ａ方向に移動可能に構成されている。矢印Ａ方向に移動させることで、第１のアレイ部及び第２のアレイ部を、ミラーデバイス５０で反射されたレーザ光Ｂの光路に挿入又は光路から退避させることができる。詳しく説明すると、第１のアレイ部を光路に挿入し且つ第２のアレイ部を光路から退避させるか、第２のアレイ部を光路に挿入し且つ第１のアレイ部を光路から退避させるかして、上記光路に配置されるアレイ部を切り替えている。
【００８９】
上述した通り、可動型マイクロレンズアレイ９０を移動させて、第１のアレイ部と第２のアレイ部とを切り替えるので、ミラーデバイス５０で反射されたレーザ光Ｂが対応するマイクロレンズ９０ａに入射するように、可動型マイクロレンズアレイ９０の位置合わせ手段を設ける必要がある。本実施の形態では、位置合わせ手段として、可動型マイクロレンズアレイ９０の位置を検出する位置検出センサ９４と、この位置検出センサ９４を照明するセンサ用光源９２と、が設けられている。センサ用光源９２と位置検出センサ９４とは、結像光学系５１の外側に配置されている。また、位置検出センサ９４は、マイクロレンズ９０ａの結像位置に配置されている。
【００９０】
位置検出センサ９４としては、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等の光検出器を用いることができる。センサ用光源９２から照射された光は、複数のマイクロレンズ９０ａの各々により、光検出器である位置検出センサ９４の受光面に像を結ぶ（即ち、画像が撮像される）。位置検出センサ９４では、撮像画像から複数のマイクロレンズ９０ａの位置（具体的には、位置座標）を検出する。換言すれば、これらマイクロレンズ９０ａの位置に基づいて、その位置に対応付けられた可動型マイクロレンズアレイ９０の位置を検出する。
【００９１】
図１９は他の実施形態の露光装置の電気的構成を示すブロック図である。図１９に示されるように、第１の実施形態の構成に加えて、全体制御部３００には、可動型マイクロレンズアレイ９０を駆動するレンズアレイ駆動装置３０６が接続されている。本実施の形態では、通常露光を行う場合と高精細露光を行う場合とで、第１のアレイ部と第２のアレイ部とを切り替えるために、レンズアレイ駆動装置３０６により可動型マイクロレンズアレイ９０が駆動されるように、全体制御部３００からレンズアレイ駆動装置３０６に制御信号が入力される。
【００９２】
また、全体制御部３００には、センサ用光源９２を駆動するセンサ用光源駆動回路３０７と、位置検出センサ９４とが接続されている。本実施の形態では、可動型マイクロレンズアレイ９０の位置合わせを行うので、位置合せ時にセンサ用光源９２により位置検出センサ９４が照明されるように、全体制御部３００からセンサ用光源駆動回路３０７に制御信号が入力される。
【００９３】
また、位置検出センサ９４で検出された位置座標は、位置情報として全体制御部３００に入力される。全体制御部３００は、取得された位置情報から可動型マイクロレンズアレイ９０の位置ずれ量を取得し、この位置ずれを補正するための補正量を取得して、得られた補正量に基づいて可動型マイクロレンズアレイ９０が正位置に移動する（位置合わせを行う）ように、全体制御部３００からレンズアレイ駆動装置３０６に制御信号が入力される。
【００９４】
なお、第１の実施形態と同様に、本実施の形態では、コントローラ３０２により一部のマイクロミラー列だけが駆動されるように、ミラーデバイス５０に制御信号が入力される。
【００９５】
例えば、第１のアレイ部が光路に挿入されている場合は、光路から退避させた第２のアレイ部に配列された複数のマイクロレンズ９０ａの位置を検出する。そして、検出されたマイクロレンズ９０ａの位置に基づいて、可動型マイクロレンズアレイ９０の位置合わせを行う。これによりミラーデバイス５０で反射されたレーザ光Ｂが、対応するマイクロレンズ９０ａに入射するように、光路に挿入された第１のアレイ部が正位置に配置される。
【００９６】
本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様に、コントローラ３０２により一部のマイクロミラー列（例えば、１０２４個×２５６列）だけが駆動するように制御されている。可動型マイクロレンズアレイ９０は、第１の実施の形態に係るマイクロレンズアレイ５５と、以下の点で異なっている。即ち、第１のアレイ部には、ミラーデバイス５０の各画素部（駆動対象）に対応するマイクロレンズ９０ａが２次元状に配列されると共に、第２のアレイ部においても、ミラーデバイス５０の各画素部に対応して、対応するマイクロレンズ９０ａが２次元状に配列されている。そして、本実施の形態では、通常露光を行う場合と高精細露光を行う場合とで、第１のアレイ部と第２のアレイ部とを切り替える。
【００９７】
具体的には、高精細露光を行う場合には、第１のアレイ部を光路に挿入し且つ第２のアレイ部を光路から退避させる。そして、高精細露光用の第１のアレイを構成するマイクロレンズ９０ａの各々に、ミラーデバイス５０で生成された各レーザ光Ｂが入射するように、第１のアレイに対応する１０２４個×２５６列のマイクロミラー６２を駆動する。
【００９８】
一方、通常露光を行う場合には、第２のアレイ部を光路に挿入し且つ第１のアレイ部を光路から退避させる。そして、通常露光用の第２のアレイを構成するマイクロレンズ５５ａの各々に、ミラーデバイス５０で生成された各レーザ光Ｂが入射するように、第２のアレイに対応する１０２４個×２５６列のマイクロミラー６２を駆動する。
【００９９】
本実施の形態では、通常露光を行う場合と高精細露光を行う場合とで、可動型マイクロレンズアレイ９０を移動させて、第１のアレイ部と第２のアレイ部とを切り替えるように、全体制御部３００からレンズアレイ駆動装置３０６に制御信号が入力される。これにより、可動型マイクロレンズアレイ９０の照射領域（第１のアレイ又は第２のアレイ）を変更することができる。第１のアレイを通過したレーザ光Ｂは、より小さい結像スポット径で結像されて、高精細露光が行われる。第２のアレイを通過したレーザ光Ｂは、より大きな結像スポット径で結像されて、通常露光が行われる。
【０１００】
このように本実施の形態では、露光装置の光学系に含まれる光学部品を移動させる場合でも、高精度な位置合わせを行うことで、焦点距離が異なるレーザ光を得ることができ、通常露光が高精細露光かに応じて、感光材料上での結像スポット径を切り替えることができる。
【符号の説明】
【０１０１】
５０   ミラーデバイス
５１   結像光学系
５２，５４    レンズ系
５４   レンズ系
５５ａ マイクロレンズ
５５   マイクロレンズアレイ
５７，５８    レンズ系
５９ａ アパーチャ
５９   アパーチャアレイ
６０   セル
６２   マイクロミラー
６４   レーザモジュール
６６   ファイバアレイ光源
６７   集光レンズ系
６８   レーザ出射部
６９   ミラー
７０   プリズム
７１   集光レンズ
７２   ロッドインテグレータ
７３   プリズムペア
７４   結像レンズ
８０   可変型マイクロレンズアレイ
８０   結像光学系
８２   凹型マイクロレンズアレイ
８２ａ 凹型マイクロレンズ
８４   凸型マイクロレンズアレイ
８４ａ 凸型マイクロレンズ
８４   凸型マイクロレンズアレイ
８６   圧電アクチュエータ
８８   アイリス
９０ａ マイクロレンズ
９０   可動型マイクロレンズアレイ
９２   センサ用光源
９４   位置検出センサ
１００ 露光装置
１５０ 感光材料
１５２ ステージ
１５４ 脚部
１５６ 設置台
１５８ ガイド
１６０ ゲート
１６２ スキャナ
１６４ センサ
１６６ 露光ヘッド
１６８ 露光エリア
１７０ 領域
３００ 全体制御部
３０１ 変調回路
３０２ コントローラ
３０３ ＬＤ駆動回路
３０４ ステージ駆動装置
３０５ アイリス駆動装置
３０６ レンズアレイ駆動装置
３０７ センサ用光源駆動回路
３０９ アクチュエータ駆動装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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