(57)【要約】      （修正有）【課題】高輝度のレーザ光を出射可能なレーザ装置を新たに提供する。【解決手段】レーザ素子から出射されたレーザビームを集光光学系で集光し光ファイバ３０の入射端から入射させるレーザモジュール６４を複数備え、その光ファイバ３０の出射端部をバンドル化したレーザ出射部６８を設けたレーザ装置において、その光ファイバ３０における各クラッドの厚さｈを、下記式2004361472.tif 000005に従って算出した値以下に構成し、露光装置の解像度を上げるためにレーザ光源として性能上必要とされる高輝度のレーザビームを出射可能とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ素子と、コアの周囲にクラッドが設けられている光ファイバと、前記レーザ素子から出射されたレーザビームを集光し前記光ファイバの入射端から入射させる集光光学系とを有するレーザモジュールを複数備え、前記複数の光ファイバの出射端部をバンドル状に配列して一体化した一つの出射ビームを出射するためのレーザ出射部を備えたレーザ装置において、
前記複数の光ファイバにおける前記各クラッドの厚さｈを、下記式
【数１】
2004361472.tif 000004
に従って算出した値以下に設定して構成したことを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
レーザ素子と、コアの周囲にクラッドが設けられている光ファイバと、前記レーザ素子から出射されたレーザビームを集光し前記光ファイバの入射端から入射させる集光光学系とを有するレーザモジュールと、
複数の前記レーザモジュールからそれぞれ引き出された前記光ファイバを、所定複数を一束にしてファイババンドル化した接続出射端部と、
前記接続出射端部から出射されたレーザビームを合波するよう複数束ねた前記コア部分のバンドルの面積を上回る面積となるコア径を有し、前記レーザモジュールから引き出された前記光ファイバと同等かそれ以上のＮＡ（開口数）を有し、前記接続出射端部に入射端が接続される合波光ファイバと、
複数の前記合波光ファイバの出射端部を一束にしてファイババンドル化したレーザ出射部と、を有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項３】
前記複数の光ファイバのファイババンドル化した前記接続出射端部から出射される合波された光ビームを集光レンズで集光して前記合波光ファイバの前記コアに入射させるよう構成すると共に、前記接続出射端部と前記集光レンズと前記合波光ファイバの入射端部とを同時に内包する密閉構造の容器状に構成したハウジングを設け、前記ハウジングの内部に不活性ガス等を含む封止雰囲気を充填したことを特徴とする請求項２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記複数の光ファイバのファイババンドル化した前記接続出射端部の出射端面に、汚染物質が付着してレーザ特性を劣化させるのを防止するよう配置した第１の透明部材と、
前記合波光ファイバの入射端面に、汚染物質が付着してレーザ特性を劣化させるのを防止するよう配置した第２の透明部材と、
前記第１の透明部材と前記第２の透明部材との間に配置され、前記接続出射端部の出射端面から出射される合波された光ビームが前記第１の透明部材を透過してから、前記第２の透明部材を透過して前記合波光ファイバの前記コアに入射するよう集光する集光レンズと、を有することを特徴とする請求項２に記載のレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像データに応じて空間光変調素子により空間変調された光ビームにより感光材料等における被露光面を露光する露光装置のレーザ光源として用いて好適な、高輝度のレーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）等の空間光変調素子を利用し、画像データに応じて変調された光ビームで画像露光を行う露光装置が、未公開の先行出願である特願２００２−１４９８８８号に提案されている。
【０００３】
このＤＭＤは、例えば制御信号に応じて反射面の角度が変化する多数のマイクロミラーをシリコン等の半導体基板上に２次元的に配列したミラーデバイスとして構成されている。
【０００４】
このＤＭＤを用いた露光装置は、例えば、レーザビームを出射するレーザ光源から出射されたレーザビームをレンズ系でコリメートし、このレンズ系の略焦点位置に配置されたＤＭＤでレーザビームを反射し、アパーチャを通してからレンズ系により露光面上に結像するよう構成されている。
【０００５】
このような露光装置では、画像データ等に応じて生成した制御信号に基づいてＤＭＤのマイクロミラーの各々を図示しない制御装置でオンオフ制御してレーザビームを変調（偏向）し、変調されたレーザビームをアパーチャに通すことによってレーザビーム（光線束）の一部が遮蔽されて露光面におけるスポット径が所定のサイズに調整されると共に、ビームスポットの形状（スポット形状）が所定の形状に整形されたビームスポットを露光面上に照射して露光する。
【０００６】
この露光装置では、記録面に感光材料（フォトレジスト等）を配置し、露光装置の露光ヘッドから感光材料上に照射されたアパーチャで整形され結像されたビームスポットの位置を感光材料に対して相対的に移動させながら、ＤＭＤをデータに応じて変調することにより、感光材料上にパタン露光する処理を実行可能である。
【０００７】
このような露光装置の光源に用いられるレーザ装置から出射されるレーザ光は、高出力であることが要求されている。そこで、高出力のレーザ光を出射可能なレーザ装置として複数の半導体レーザ素子と、１本のマルチモード光ファイバと、複数の半導体レーザ素子から出射されたレーザビームをマルチモード光ファイバに合波する、高出力化が可能な合波レーザ光源が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
露光装置に必要なレーザ出力を得るには、これら合波レーザ光源を複数個束ねて使用する必要がある。さらに、高精度な描画を行うためには、光源部が高輝度であることが必要となる。しかし、従来で一般的に用いられているクラッド径１２５μｍのファイバを用いてこれらの合波レーザ光源を束ねると、光伝播に寄与しないクラッド領域の分、輝度が低下し、要求輝度に対して不足となる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−２０２４４２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前述のような従来の露光装置では、解像度を向上した高精度露光システムとして構築するために、高精度の露光装置として性能上必要となる高出力、かつ高輝度のレーザ光を出射するレーザ装置が求められている。
【００１１】
本発明は上述の事実を考慮し、露光装置の性能を高精度とするために必要となる、高輝度のレーザ光を出射可能なレーザ装置を新たに提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のレーザ装置は、レーザ素子と、コアの周囲にクラッドが設けられている光ファイバと、レーザ素子から出射されたレーザビームを集光し光ファイバの入射端から入射させる集光光学系とを有するレーザモジュールを複数備え、複数の光ファイバの出射端部をバンドル状に配列して一体化した一つの出射ビームを出射するためのレーザ出射部を備えたレーザ装置において、
複数の光ファイバにおける各クラッドの厚さｈを、下記式
【００１３】
【数２】
2004361472.tif 000002
に従って算出した値以下に設定して構成したことを特徴とする。
【００１４】
上述のように構成することにより、バンドルに構成したレーザ出射部から得られる出射光のエタンデュを小さくし、小さな面積から高輝度なレーザ光を出射するようにしてレーザ装置を高輝度化する。そして、例えば露光装置の解像度を上げるためにレーザ光源として性能上必要とされる高輝度のレーザビームを出射可能なレーザ装置を構成できる。
【００１５】
本発明の請求項２に記載のレーザ装置は、レーザ素子と、コアの周囲にクラッドが設けられている光ファイバと、レーザ素子から出射されたレーザビームを集光し光ファイバの入射端から入射させる集光光学系とを有するレーザモジュールと、複数のレーザモジュールからそれぞれ引き出された光ファイバを、所定複数を一束にしてファイババンドル化した接続出射端部と、接続出射端部から出射されたレーザビームを合波するよう複数束ねたコア部分のバンドルの面積を上回る面積となるコア径を有し、レーザモジュールから引き出された光ファイバと同等かそれ以上のＮＡ（開口数）を有し、接続出射端部に入射端が接続される合波光ファイバと、複数の合波光ファイバの出射端部を一束にしてファイババンドル化したレーザ出射部と、を有することを特徴とする。
【００１６】
上述のように構成することにより、レーザモジュールから引き出された光ファイバが、そのクラッドの厚さｈを小さくしたために光ファイバの強度が低くなり長い距離引き回すのに不適切となった場合でも、太いクラッド径となって強度が高い延長用となる合波光ファイバの部分を利用して長い距離引き回すことが可能となる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のレーザ装置において、複数の光ファイバのファイババンドル化した接続出射端部から出射される合波された光ビームを集光レンズで集光して合波光ファイバのコアに入射させるよう構成すると共に、接続出射端部と集光レンズと合波光ファイバの入射端部とを同時に内包する密閉構造の容器状に構成したハウジングを設け、ハウジングの内部に不活性ガス等を含む封止雰囲気を充填したことを特徴とする。
【００１８】
上述のように構成することにより、請求項２に記載の発明の作用、効果に加えて、複数の光ファイバのファイババンドル化した接続出射端部と合波光ファイバの入射端部とを集光レンズを介して接続できる。これと共に、接続出射端部、合波光ファイバの入射端部及び集光レンズとは、これらを内包するハウジング内に充填した不活性ガス等を含む封止雰囲気によって、光化学反応で分解された有機物の分解物や雰囲気中の埃等の汚染物質が付着してレーザ特性を劣化させるのを防止されるよう保護される。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の露光ヘッドにおいて、複数の光ファイバのファイババンドル化した接続出射端部の出射端面に、汚染物質が付着してレーザ特性を劣化させるのを防止するよう配置した第１の透明部材と、合波光ファイバの入射端面に、汚染物質が付着してレーザ特性を劣化させるのを防止するよう配置した第２の透明部材と、第１の透明部材と第２の透明部材との間に配置され、接続出射端部の出射端面から出射される合波された光ビームが第１の透明部材を透過してから、第２の透明部材を透過して合波光ファイバのコアに入射するよう集光する集光レンズと、を有することを特徴とする。
【００２０】
上述のように構成することにより、請求項２に記載の発明の作用、効果に加えて、接続出射端部の出射端面から第１の透明部材の出射端面までレーザビームが透過する際に拡がって、第１の透明部材の出射端面におけるレーザビーム径が拡大し、パワー密度が低減するため、第１の透明部材の出射端面に光化学反応で分解された有機物の分解物や雰囲気中の埃等の汚染物質が付着してレーザ特性を劣化させるのを防止することができる。また、集光レンズで集光されて第２の透明部材の入射端面に入射する際のレーザビーム径は拡大されてパワー密度が低減されているため、第２の透明部材の出射端面に光化学反応で分解された有機物の分解物や雰囲気中の埃等の汚染物質が付着してレーザ特性を劣化させるのを防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明のレーザ装置に係わる実施の形態について詳細に説明する。
［露光装置の構成］
本実施の形態に係るレーザ装置は、画像データに応じて空間光変調素子により空間変調された光ビームにより感光材料等における被露光面を露光する露光装置に用い得るよう構成されている。
【００２２】
図１に示すように、露光装置１５１は、シート状の感光材料１５０を表面に吸着して保持する平板状のステージ１５２を備えている。４本の脚部１５４に支持された肉厚板状の設置台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１５１には、ステージ１５２をガイド１５８に沿って駆動するための図示しない駆動装置が設けられている。
【００２３】
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字状のゲート１６０が設けられている。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の先端及び後端を検知する複数（例えば、２個）の検知センサ１６４が設けられている。スキャナ１６２及び検知センサ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。なお、スキャナ１６２及び検知センサ１６４は、これらを制御する図示しないコントローラに接続されている。
【００２４】
スキャナ１６２は、図２及び図３（Ｂ）に示すように、ｍ行ｎ列（例えば、３行５列）の略マトリックス状に配列された複数（例えば、１４個）の露光ヘッド１６６を備えている。この例では、感光材料１５０の幅との関係で、３行目には４個の露光ヘッド１６６を配置した。なお、ｍ行目のｎ列目に配列された個々の露光ヘッドを示す場合は、露光ヘッド１６６ｍｎと表記する。
【００２５】
露光ヘッド１６６による露光エリア１６８は、例えば走査方向を短辺とする矩形状にできる。この場合、ステージ１５２の移動に伴い、感光材料１５０には露光ヘッド１６６毎に帯状の露光済み領域１７０が形成される。なお、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。
【００２６】
また、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、帯状の露光済み領域１７０が走査方向と直交する方向に隙間無く並ぶように、ライン状に配列された各行の露光ヘッドの各々は、配列方向に所定間隔（露光エリアの長辺の自然数倍、本実施の形態では２倍）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と３行目の露光エリア１６８３１とにより露光することができる。
【００２７】
露光ヘッド１６６１１〜１６６ｍｎ各々は、図４及び図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毎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（ＤＭＤ）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コントローラ５１に接続されている。
【００２８】
このコントローラ５１は、図示しないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリ、モニタやキーボード等の入出力装置等を備えたコンピュータで構成されている。
【００２９】
ＤＭＤ５０の光入射側には、ＤＭＤ５０を照明する光源６６が配置され、さらに、この光源６６から出射されたレーザ光を補正してＤＭＤ５０上に集光させるためのレンズ系６７が配置されている。
【００３０】
一方、ＤＭＤ５０の光反射側には、ＤＭＤ５０で反射されたＤＭＤ像を拡大する拡大レンズ系７２，７４が配置されている。
【００３１】
拡大レンズ系７２、７４でＤＭＤ像が結像される位置には、マイクロレンズがＤＭＤの各画素に対応して設けられたマイクロレンズアレイ７６が配置されている。マイクロレンズアレイ７６の光出射側には、アパーチャーアレイ７８が配置されており、このアパーチャーアレイ７８のの光反射側には、レンズ系５４，５８が、ＤＭＤ５０と露光面５６とが共役な関係となるように配置されている。
【００３２】
この露光装置１５１では、コントローラ５１に画像データが入力されると、コントローラ５１は入力された画像データに基づいてＤＭＤ５０の各マイクロミラーを駆動制御する制御信号を生成し、生成した制御信号に基づいてＤＭＤ５０における各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。
【００３３】
光源６６からレンズ系６７を介してＤＭＤ５０に照射された照明光は、各マイクロミラーの反射面の角度に応じて所定方向に反射されて変調され、変調された光が拡大レンズ系７２，７４により拡大される。これにより、ＤＭＤ５０の露光面５６上での画素スポットのサイズが拡大されると共に、画素スポットのピッチが拡大される。
【００３４】
拡大レンズ系７２，７４により拡大された光は、マイクロレンズアレイ７６に設けられたマイクロレンズの各々に入射し、拡大されたＤＭＤ像が再び縮小される。このとき、全光束がマイクロレンズアレイ７６へ入射するため、光利用効率が低下しない。
【００３５】
マイクロレンズアレイ７６で集光された光は、アパーチャーアレイ７８に設けられたアパーチャの各々を通過して、レンズ系８０，８２に入射し、レンズ系８０，８２により、露光面５６にＤＭＤ５０の像が結像される。なお、アパーチャーを通過させることで、迷光に起因するゴーストの発生が防止される。
【００３６】
ＤＭＤ５０は、図６に示すように、ＳＲＡＭセル（メモリセル）６０上に、微小ミラー（マイクロミラー）６２が支柱により支持されて配置されたものであり、画素（ピクセル）を構成する多数の（例えば、６００個×８００個）の微小ミラーを格子状に配列して構成されたミラーデバイスである。図７に示すように、各ピクセルには、最上部に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。
【００３７】
なお、マイクロミラー６２の反射率は９０％以上である。また、マイクロミラー６２の直下には、ヒンジ及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（一体型）に構成されている。
【００３８】
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±１０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。従って、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に入射された光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。
【００３９】
なお、図６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に接続された図示しないコントローラによって行われる。ここで、オン状態のマイクロミラー６２により反射された光は露光状態に変調され、ＤＭＤ５０の光出射側に設けられた図５に示す投影光学系へ入射する。またオフ状態のマイクロミラー６２により反射された光は非露光状態に変調され、光吸収体（図示省略）に入射する。
【００４０】
また、ＤＭＤ５０は、その短辺方向が走査方向と所定角度θ（例えば、１°〜５°）を成すように僅かに傾斜させて配置するのが好ましい。図８（Ａ）はＤＭＤ５０を傾斜させない場合の各マイクロミラーによる反射光像（露光ビーム）５３の走査軌跡を示し、図８（Ｂ）はＤＭＤ５０を傾斜させた場合の露光ビーム５３の走査軌跡を示している。
【００４１】
ＤＭＤ５０には、長手方向（行方向）に沿ってマイクロミラーが多数個（例えば、８００個）配列されたマイクロミラー列が、短手方向に多数組（例えば、６００組）配列されているが、図８（Ｂ）に示すように、ＤＭＤ５０を傾斜させることにより、各マイクロミラーによる露光ビーム５３の走査軌跡（走査線）のピッチＰ１が、ＤＭＤ５０を傾斜させない場合の走査線のピッチＰ２より狭くなり、解像度を大幅に向上させることができる。一方、ＤＭＤ５０の傾斜角は微小であるので、ＤＭＤ５０を傾斜させた場合の走査幅Ｗ２と、ＤＭＤ５０を傾斜させない場合の走査幅Ｗ１とは略同一である。
【００４２】
また、異なるマイクロミラー列により同じ走査線上における略同一の位置（ドット）が重ねて露光（多重露光）されることになる。このように、多重露光されることで、露光位置の微少量をコントロールすることができ、高精細な露光を実現することができる。また、主走査方向に配列された複数の露光ヘッド間のつなぎ目を微少量の露光位置制御により段差無くつなぐことができる。
【００４３】
なお、ＤＭＤ５０を傾斜させる代わりに、各マイクロミラー列を走査方向と直交する方向に所定間隔ずらして千鳥状に配置しても、同様の効果を得ることができる。
［高輝度のレーザ装置の構成］
ファイバ光源６６は、例えば、図９（Ａ）に示すように、複数（例えば、２５個）の、いわゆるピッグテール型のレーザモジュール６４を備えている。各レーザモジュール６４から引き出す光ファイバ３０は、複数のシングルモードＬＤやマルチモードＬＤを利用する場合には、マルチモード光ファイバを用いる。なお、単数のシングルモードＬＤを用いる場合には、シングルモード光ファイバを用いても良い。
【００４４】
これら複数個の各レーザモジュール６４から引き出された光ファイバ３０の端部は、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、光ファイバ３０の出射端部（発光点）が走査方向と直交する方向に沿って隙間無く１列に配列してバンドル化したレーザ出射部６８に構成する。なお、レーザ出射部６８は、発光点を走査方向に直交する方向に沿って２列に配列するようバンドル化しても良い。
【００４５】
このような光ファイバ３０の出射端部をバンドル化するときの配列は、後述するように、露光面５６に投影するビームスポットのスポット形状に基づいて決められる。
【００４６】
これら複数個の光ファイバ３０の出射端部をバンドル化する場合には、複数個の光ファイバ３０の出射端部をガラスで融着し又は半田で固着して矩形状に一体化することにより行う。さらに、これら複数個の光ファイバ３０の出射端部は、二枚の矩形平板の間に挟んで一体化しても良い。
【００４７】
さらに、バンドル化された複数個の光ファイバ３０の光出射側には、光ファイバ３０の端面を保護するために、ガラス等の透明な保護板６３を配置する。保護板６３は、光ファイバ３０の端面と密着させて配置してもよい。さらに、光ファイバ３０の端面を、窒素ガス等の不活性ガス若しくは微量の酸素ガスを含む不活性ガスで密封するように構成してもよい。
【００４８】
これは光ファイバ３０の出射端部は、出射するレーザ光の光密度が高く集塵して劣化し易いので、保護板６３を配置する等の手段で保護することにより、端面に集塵することを防止することができると共に劣化を遅らせることができる。
【００４９】
なお、光ファイバ３０には、ステップインデックス型光ファイバ、グレーテッドインデックス型光ファイバ又は複合型光ファイバを利用することができる。例えば、三菱電線工業株式会社製のステップインデックス型光ファイバを用いることができる。本実施の形態における光ファイバ３０は、ステップインデックス型光ファイバを用いている。
【００５０】
この光ファイバ３０としては、例えば、クラッド径＝６０μｍ、コア径＝５０μｍ、ＮＡ＝０．２のものを利用することができる。
【００５１】
一般に、赤外領域のレーザ光では、光ファイバのクラッド径を小さくすると伝搬損失が増加する。このため、レーザ光の波長帯域に応じて好適なクラッド径が決定されている。しかしながら、波長が短いほど伝搬損失は少なくなり、ＧａＮ系半導体レーザから出射された波長４０５ｎｍのレーザ光では、クラッドの厚み｛（クラッド径−コア径）／２｝を８００ｎｍの波長帯域の赤外光を伝搬させる場合の１／２程度、通信用の１．５μｍの波長帯域の赤外光を伝搬させる場合の約１／４にしても、伝搬損失は殆ど増加しない。従って、クラッド径を６０μｍと小さくすることができる。
【００５２】
但し、光ファイバ３０のクラッド径は６０μｍには限定されない。従来のファイバ光源に使用されている光ファイバのクラッド径は１２５μｍであるが、クラッド径が小さくなるほど焦点深度がより深くなるので、マルチモード光ファイバのクラッド径は８０μｍ以下が好ましく、６０μｍ以下がより好ましく、４０μｍ以下が更に好ましい。一方、コア径は少なくとも３〜４μｍ必要であることから、光ファイバ３０のクラッド径は１０μｍ以上が好ましい。
【００５３】
次に、高輝度のレーザ装置としてのファイバ光源６６における、複数のレーザモジュール６４からそれぞれ引き出された複数の光ファイバ３０の端部をバンドル化して構成したレーザ出射部６８から出射するレーザ光の輝度を、露光装置１５１の露光ヘッド１６６が持つべき性能として要求される高い輝度に設定する手段について説明する。
【００５４】
露光装置１５１で解像度を上げるためには、エタンデュ（開口数ＮＡ×発光領域面積）を小さくすれば良い。そこで、露光装置１５１の性能として要求される高い解像度を実現するためには、複数のレーザモジュール６４からそれぞれ引き出された複数の光ファイバ３０の端部をバンドル化して構成したレーザ出射部６８の発光領域面積を所要面積縮小して高輝度のレーザ光を出射させる必要がある。
【００５５】
また、バンドル化したレーザ出射部６８の発光領域面積を所要面積縮小するための手段には、光ファイバ３０におけるコア３０Ａの周囲に設けられるクラッド３０Ｂが締める面積を、所要の面積分だけ縮小する手段がある。
【００５６】
よって、光ファイバ３０のクラッド３０Ｂの厚さを、露光装置１５１の性能として要求される解像度を実現するためのレーザ光の輝度から導出して設定する。
【００５７】
バンドル化したレーザ出射部６８から出射されるレーザ光の輝度Ｃは、次式１から求められる。
【００５８】
輝度Ｃ≦（単一のレーザモジュール出射光量Ｗ×モジュール数ｎ）÷（光ファイバの面積Ａ×光ファイバの本数Ｎ×充填率Ｐ）
ここで、光ファイバの面積Ａ＝π×（コア径ｔ×クラッドの厚さｈ）
また、充填率Ｐ＝光ファイバの面積Ａ×光ファイバの本数Ｎ÷発光領域面積ＳＢさらに、このレーザ装置では、モジュール数ｎ＝光ファイバの本数Ｎである。
以上より、クラッドの厚さｈを求める式を導くと、下記式１のようになる。
【００５９】
【数３】
2004361472.tif 000003
すなわち、このレーザ装置では、高い輝度に設定する手段として、光ファイバ３０の一方の入射端から入射されたＬＤのレーザ光を他方の出射端から出射するレーザ光源としてのピッグテール型のレーザモジュール６４（ファイバモジュール）を複数備え、これら複数のレーザモジュール６４からそれぞれ引き出された複数の光ファイバ３０の出射端部を束ねて一体化しファイババンドルに構成した、一つの出射ビームを出射するためのレーザ出射部６８を備え、各光ファイバ３０のクラッドの厚さｈを、式１に従って算出した値以下に設定して構成する。
【００６０】
これにより、ファイババンドルに構成したレーザ出射部６８から得られる出射光のエタンデュを小さくし、小さな面積から高輝度なレーザ光を出射するようにしてレーザ光源を高輝度化する。
【００６１】
そして、露光装置１５１の解像度を上げるためにレーザ光源として性能上必要とされる高輝度のレーザビームを出射可能なレーザ装置を構成することができる。
【００６２】
また、ピッグテール型のレーザモジュール６４から引き出される光ファイバ３０は、レーザビームをロスなく伝送するものでなければならない。よって、この光ファイバ３０におけるクラッドの厚さｈの最小値は、クラッドにおけるエバネッセント光のしみ出し領域以上の厚さに構成することが条件となる。
【００６３】
なお、各光ファイバ３０のクラッドの厚さｈを、式１に従って算出した値に設定して構成する場合には、この光ファイバ３０におけるクラッドの厚さｈの最小値よりも大きくして、各光ファイバ３０の強度を必要以上に下げないようにできる。
【００６４】
次に、露光装置１５１を、例えばライン／スペース２０μｍの高精度露光システムとして構成し、露光面上でビーム径を７μｍ以下に設定する要求がある場合についての具体的構成について説明する。
【００６５】
この場合の各レーザモジュール６４では、シングルモードレーザビームＢ１〜Ｂ７がコア径５０μｍのマルチモード光ファイバに結合効率０．７６で入射している。各レーザモジュール６４では、ＧａＮ系半導体レーザの各出力が３０ｍＷであり、モジュールの光ファイバ出射端にて１６０ｍＷ（３０ｍＷ×７×０．７６）の合波ビームが得られる。
【００６６】
露光装置１５１において、ライン／スペース２０μｍの高精度露光を実現するためには、感光材料上のビーム径は７μｍ以下が要求されている。また、光出力に関しては、感光材料の感度、露出速度、及び露光光学系の光利用効率より、ファイババンドル端にて４Ｗの出力が要求されている。
【００６７】
この露光装置１５１におけるＤＭＤの各画素の大きさは、（１３×１３）μｍであり、使用する画素数は１２８×１０２４である。従って、バンドルからの光を照明する領域は、２２．２ｍｍ２（１．６６×１３．３１ｍｍ）である。
【００６８】
画素ピッチ１３μｍのＤＭＤの各画素からのビームは、結像光学系により焦点距離２００μｍ、レンズピッチ３９μｍのマイクロレンズアレイ表面に結像され、各マイクロレンズにより集光される。この集光面の像が、結像光学系により感光材料面上に結像されて露光される。
【００６９】
この集光したビームスポットが７μｍ以下になるためには、ＤＭＤの照明ＮＡが０．０２以下である必要がある。結像光学系６７を介して、この様なＤＭＤのエリアにＮＡ０．０２以下で照明するためには、ＮＡ０．２のファイバを束ねたレーザ光の照明領域が、０．２２ｍｍ２以下である必要がある。
【００７０】
４Ｗの出力を得るためには、マルチモード光ファイバを２５本束ねる必要がある（４Ｗ／１６０ｍＷ＝２５本）。
【００７１】
なお、従来のファイバモジュールで用いられている様なコア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍ、ＮＡ０．２のマルチモード光ファイバを使用する場合、発光領域の面積（クラッド径１２５μｍのマルチモード光ファイバを５行、５列の正方形をなすように束ねたときの面積、１２５μｍ×５本×１２５μｍ×５本＝０．３９ｍｍ２）は０．３９ｍｍ２、輝度（４Ｗ／０．３９ｍｍ２＝１０．２４Ｗ／ｍｍ２）は１０．２４Ｗ／ｍｍ２となり、装置の要求輝度に対して不足である。
【００７２】
そこで、前述した数式１を用いると、必要なクラッド厚は２２μｍ以下（クラッド径９４μｍ以下）と求められる。各光学素子の公差を考慮すると、クラッド径８０μｍ以下が望ましく、さらに言えばクラッド径６０μｍがより望ましい。
【００７３】
また、コア径５０μｍ、クラッド径６０μｍのファイバを用いた場合、照明領域の面積（６０μｍ×５本×６０μｍ×５本＝０．０９ｍｍ２）は０．０９ｍｍ２であり、従来のクラッド径１２５μｍファイバを用いた場合に比べて輝度が４倍以上になる。
【００７４】
なお、このライン／スペース２０μｍの高精度露光システムでは、例えば光ファイバ３０を、コア径が３０μｍでクラッド径が４０μｍとすれば、ファイババンドルに構成したレーザ出射部６８から得られる出射光のエタンデュをより小さくし、より小さな面積から高輝度なレーザ光を出射するようにしてレーザ装置をより高輝度化できる。
【００７５】
次に、上述のようにレーザモジュール６４から引き出された光ファイバ３０のクラッドの厚さｈを小さくした場合でも、高輝度のレーザ装置としてのファイバ光源６６から引き出された光ファイバを、長い距離引き回して利用するのに適した構造とする手段について、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃにより説明する。
【００７６】
図１０Ａに示すように、この高輝度のレーザ装置の光ファイバを長距離引き回し可能とする手段では、所定複数例えば７個のレーザモジュール６４から引き出したクラッドの厚さｈを薄く構成した７個の光ファイバ３０を一束にし、ガラスで融着し又は半田で固着する等の手段で柱状に一体化して出射端部に構成した接続出射端部２００を形成する。
【００７７】
この接続出射端部２００の出射端面には、延長用の合波光ファイバ２０２の入射端面を固着して接続する。
【００７８】
この接続出射端部２００と延長用の合波光ファイバ２０２との接続部では、接続出射端部２００の出射端面に複数例えば７個の光ファイバ３０のコア３０Ａが束ねられた状態となって配置されているので、接続出射端部２００から合波された光ビームを出射することになる。
【００７９】
よって、延長用の合波光ファイバ２０２は、束ねられた複数例えば７個のコア３０Ａをはみ出すことなく包含する内接円の直径以上のコア径をもつ光ファイバで構成する。さらに、延長用の合波光ファイバ２０２は、接続出射端部２００に配置された光ファイバ３０のＮＡ（開口数）と同等かそれ以上のＮＡ（開口数）を有するもので構成する。
【００８０】
すなわち、この接続出射端部２００には、接続出射端部２００における合波したバンドルの面積を上回るコア径を有し、かつこのバンドルに使用する光ファイバ３０と同等かそれ以上のＮＡ（開口数）を有する延長用の合波光ファイバ２０２の入射端を接続する。
【００８１】
この延長用の合波光ファイバ２０２は、ファイバ光源６６から光ファイバを長い距離引き回して利用するのに必要な長さに形成する。さらに、この延長用の合波光ファイバ２０２は、単一のファイバ光源６６に対して、このファイバ光源６６を構成するレーザモジュール６４の総数を一つの接続出射端部２００で束ねられる光ファイバ３０の数で割った所定数だけ設ける。
【００８２】
図１０Ａに示すように、所定数の延長用の合波光ファイバ２０２の出射端部は、延長用の合波光ファイバ２０２の出射端部（発光点）が走査方向と直交する方向に沿って隙間無く１列に配列してバンドル化したレーザ出射部６８に構成する。
【００８３】
上述のように構成したファイバ光源６６から引き出された光ファイバを長い距離引き回して利用するのに適した構造とする手段では、レーザモジュール６４から引き出された光ファイバ３０が、そのクラッドの厚さｈを小さくしたために光ファイバ３０の強度が低くなり長い距離引き回すのに不適切となった場合でも、太いクラッド径となって強度が高い延長用の合波光ファイバ２０２の部分で長い距離引き回すことが可能となる。
【００８４】
次に、ファイバ光源６６から引き出された光ファイバを長い距離引き回して利用するのに適した構造とする手段における、複数個のレーザモジュール６４から引き出したクラッドの厚さｈを薄く構成した複数個の光ファイバ３０を一束にした接続出射端部２００と、延長用の合波光ファイバ２０２の入射端面との、接続部の他の構成例について、図１０Ｂにより説明する。
【００８５】
この図１０Ｂに示す接続部は、接続出射端部２００から出射される合波された光ビームを、集光レンズ２０４で集光して延長用の合波光ファイバ２０２のコア２０２Ａに入射させるよう構成する。
【００８６】
これと共に、図１０Ｂ）に示す接続部には、接続出射端部２００と、集光レンズ２０４と、延長用の合波光ファイバ２０２の入射端部とに、汚染物質が付着してレーザ特性を劣化させるのを防止するための保護手段を設ける。
【００８７】
この保護手段は、エネルギーの高い紫外域のレーザ光を発するレーザ装置の高出力化高輝度化が進む（パワー密度が高くなる）と、接続出射端部２００の出射端面、延長用の合波光ファイバ２０２の入射端および光学部材である集光レンズ２０４の表面に、光化学反応で分解された有機物の分解物や雰囲気中の埃等の汚染物質が付着してレーザ特性を劣化させるのを防止するためのものである。
【００８８】
このため、図１０（Ｂ）に示す接続部では、接続出射端部２００と、集光レンズ２０４と、延長用の合波光ファイバ２０２の入射端部とを、同時に内包する密閉構造の容器状に構成したハウジング２０６を設ける。
【００８９】
このハウジング２０６の内部に配置される接続出射端部２００と、集光レンズ２０４と、延長用の合波光ファイバ２０２の入射端部とは、それぞれメタライズ処理をする。このハウジング２０６は、その内部を不活性ガスにより置換した後、図示しない蓋によりメタル封止する。
【００９０】
このハウジング２０６内に充填する不活性ガスとしては、窒素（純度９９．９９％）中に、１ｐｐｍ以上の濃度の酸素とハロゲン族ガスおよびハロゲン化合物ガスの少なくとも一方とを含有するものが望ましい。
【００９１】
封止雰囲気中に１ｐｐｍ以上の濃度の酸素が含まれると、レーザモジュールの劣化を抑制することができる。このような劣化抑制効果が得られるのは、封止雰囲気中に含有される酸素が、炭化水素成分の光分解により発生した固形物を酸化分解するためである。一方、酸素濃度が１ｐｐｍ未満であると、劣化抑制効果が得られない。酸素濃度が高すぎると却って有機珪素化合物ガスの光化学反応が促進されるので、封止雰囲気中の酸素濃度は１〜８００ｐｐｍの範囲が好ましく、１〜１００ｐｐｍの範囲が特に好ましい。
【００９２】
ハロゲン族ガスとは、塩素ガス（Ｃｌ２）、フッ素ガス（Ｆ２）等のハロゲンガスであり、ハロゲン化合物ガスとは、塩素原子（Ｃｌ）、臭素原子（Ｂｒ）、ヨウ素原子（Ｉ）、フッ素原子（Ｆ）等のハロゲン原子を含有するガス状の化合物である。
【００９３】
ハロゲン化合物ガスとしては、ＣＦ３Ｃｌ、ＣＦ２Ｃｌ２、ＣＦＣｌ３、ＣＦ３Ｂｒ、ＣＣｌ４、ＣＣｌ４−Ｏ２、Ｃ２Ｆ４Ｃｌ２、Ｃｌ−Ｈ２、ＣＦ３Ｂｒ、ＰＣｌ３、ＣＦ４、ＳＦ６、ＮＦ３、ＸｅＦ２、Ｃ３Ｆ８、ＣＨＦ３等が挙げられるが、フッ素又は塩素と炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、硫黄（Ｓ）、キセノン（Ｘｅ）との化合物が好ましく、フッ素原子を含有するものが特に好ましい。
【００９４】
ハロゲン系ガスが微量から劣化抑制効果を発揮するが、顕著な劣化抑制効果を得るためには、ハロゲン系ガスの含有濃度を１ｐｐｍ以上とするのが好ましい。
このような劣化抑制効果が得られるのは、封止雰囲気中に含有されるハロゲン系ガスが有機珪素化合物ガスの光分解により発生した堆積物を分解するためである。
【００９５】
光学部品を被覆する最表面の材料として、珪素（Ｓｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、スズ（Ｓｎ）、またはジルコニウム（Ｚｒ）の酸化物または窒化物等、ハロゲン系ガスに対して反応性を有する材料を使用する場合には、これらの光学部品の最表面層がエッチングされて、モジュールの信頼性が低下する。
【００９６】
従って、気密封止される接続出射端部２００と、集光レンズ２０４と、延長用の合波光ファイバ２０２の入射端部との封止雰囲気に曝される最表面層には、例えば、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）またはタンタル（Ｔａ）の酸化物または窒化物のように、ハロゲン系ガスに対して不活性な材料を使用することが好ましい。
【００９７】
また図示しないが、ハウジング２０６には、気体循環装置を装着しても良い。
この気体循環装置は、ハウジング２０６に設けた排気口から引き出されてハウジング２０６に設けた給気口へと続く配管上に、汚染物質を除去するフィルターと、不活性ガスを循環させるポンプと、ガスボンベからのガス補充を調整するバルブとを設けて構成する。
【００９８】
このフィルターには、吸着剤が充填されたものを用いることが好ましい。吸着剤としてはゼオライト吸着剤、活性炭あるいはゼオライト吸着剤と活性炭の両方を用いることができる。ゼオライト吸着剤としては、東ソー（株）製の「ゼオラム  Ｆ９  ＨＡ」が好ましく、この「ゼオラム  Ｆ９  ＨＡ」はアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属の結晶性含水アルミノケイ酸塩（Ｍｅ／ｘ・Ａｌ２Ｏ３・ｍＳｉＯ２・ｎＨ２Ｏ：Ｍｅはｘ価の金属イオン）からなるものである。ゼオライト吸着剤の量はパッケージの内容積、推定される汚染物質および吸着剤の吸着能力等を考慮して決定されることが望ましい。またゼオライト系の吸着剤に限らず他の組成からなる吸着剤を用いてよい。
【００９９】
また、さらに、吸着剤が充填されたフィルター内に、Ｐｔ、Ｐｄ等の触媒を添加し、このフィルターを５００℃に加熱して炭化水素化合物を分解させるようにしてもよい。
【０１００】
なお、ハウジング２０６内のレーザビームの光路上でない箇所に、吸着剤を無機系あるいは有機系の接着剤により接着して汚染物質を除去することとしてもよい。
【０１０１】
次に、ファイバ光源６６から引き出された光ファイバを長い距離引き回して利用するのに適した構造とする手段における、複数個のレーザモジュール６４から引き出したクラッドの厚さｈを薄く構成した複数個の光ファイバ３０を一束にした接続出射端部２００と、延長用の合波光ファイバ２０２の入射端面との、接続部のさらに他の構成例について、図１０Ｃにより説明する。
【０１０２】
この図１０Ｃに示す接続部は、接続出射端部２００の端面に第１の透明部材２０８を融着して配置し、延長用の合波光ファイバ２０２の入射端面に第２の透明部材２１０を融着して配置し、接続出射端部２００から出射される合波された光ビームが第１の透明部材２０８を透過してから集光レンズ２０４で集光され、さらに第２の透明部材２１０を透過してから延長用の合波光ファイバ２０２のコア２０２Ａに入射されるよう構成する。
【０１０３】
これらの第１の透明部材２０８と第２の透明部材２１０とは、接続出射端部２００の出射端面と延長用の合波光ファイバ２０２の入射端面とに、それぞれ汚染物質が付着してレーザ特性を劣化させるのを防止するための保護手段として構成する。
【０１０４】
これらの保護手段としての第１の透明部材２０８と第２の透明部材２１０とは、それぞれ透明なガラス製又は透明なプラスチック製で、接続出射端部２００の出射端面又は延長用の合波光ファイバ２０２の入射端面に固着される面と対向する他方の面を出射窓とし接続出射端部２００又は延長用の合波光ファイバ２０２の外径よりレーザビームの広がりを許すように所要量大きな形状にした透明体に形成する（本実施の形態では、円柱状に形成されている）。
【０１０５】
さらに、接続出射端部２００の出射端面と、延長用の合波光ファイバ２０２の入射端面と、第１の透明部材２０８の入射面と、第２の透明部材２１０の出射面とには、それぞれ合波されたレーザビームの発振波長に対して無反射となる端面コートを施し、空気層による反射を防止してビーム透過率を上げるように構成する。
【０１０６】
また、第１の透明部材２０８の所要厚さを例えば２ｍｍ程度に構成した場合には、接続出射端部２００の出射端面から第１の透明部材２０８の出射端面までのレーザビームの拡がり角が１６．５°であるから第１の透明部材２０８の出射端面におけるレーザビーム径が拡大し、パワー密度を接続出射端部２００の出射端面におけるレーザビームと比較して１／１０００程度に低減するため、第１の透明部材２０８の出射端面に光化学反応で分解された有機物の分解物や雰囲気中の埃等の汚染物質が付着してレーザ特性を劣化させるのを防止することができる。
【０１０７】
また、集光レンズ２０４で集光されて第２の透明部材２１０の入射端面に入射する際のレーザビーム径は拡大されてパワー密度が低減されているため、第２の透明部材２１０の出射端面に光化学反応で分解された有機物の分解物や雰囲気中の埃等の汚染物質が付着してレーザ特性を劣化させるのを防止することができる。
【０１０８】
次に、合波レーザ光源（ファイバ光源）として構成されたレーザモジュール６４の具体的な構成例について図１１により説明する。
【０１０９】
この合波レーザ光源は、ヒートブロック１０上に配列固定された複数（例えば、７個）のチップ状の横マルチモード又はシングルモードのＧａＮ系半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４，ＬＤ５，ＬＤ６，及びＬＤ７と、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の各々に対応して設けられたコリメータレンズ１１，１２，１３，１４，１５，１６，及び１７と、１つの集光レンズ２０と、１本のマルチモード光ファイバ３０と、から構成されている。
【０１１０】
なお、半導体レーザの個数は７個には限定されない。例えば、クラッド径＝６０μｍ、コア径＝５０μｍ、ＮＡ＝０．２のマルチモード光ファイバには、２０個もの半導体レーザ光を入射することが可能であり、これを用いれば、露光ヘッドの必要光量を実現して、且つ光ファイバ本数をより減らすことができる。
【０１１１】
なお、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７としては、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長範囲で、上記の４０５ｎｍ以外の発振波長を備えるレーザを用いてもよい。
【０１１２】
また、このレーザモジュール６４は、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の内の単数又は複数個をマルチモードレーザで置き換えて構成しても良い。この場合には例えば、発光層幅８μｍに構成したマルチモードレーザを４個配列して、５０μｍのコアに入射させるように構成しても良い。さらに、このレーザモジュール６４は、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の７個全てを単一のマルチモードレーザ、例えば発光層幅１５μｍのマルチモードレーザで置き換え、かつ光ファイバ３０をさらにコア径の細い、例えばコア径２０μｍ、クラッド径３０μｍの光ファイバで置き換えて構成しても良い。
【０１１３】
上述の合波レーザ光源は、図１２及び図１３に示すように、他の光学要素と共に、上方が開口した箱状のパッケージ４０内に収納されている。パッケージ４０は、その開口を閉じるように作成されたパッケージ蓋４１を備えており、脱気処理後に封止ガスを導入し、パッケージ４０の開口をパッケージ蓋４１で閉じることにより、パッケージ４０とパッケージ蓋４１とにより形成される密閉空間内に上記合波レーザ光源が気密封止されている。
【０１１４】
パッケージ４０の底面にはベース板４２が固定されており、このベース板４２の上面には、前述したヒートブロック１０と、集光レンズ２０を保持する集光レンズホルダー４５と、マルチモード光ファイバ３０の入射端部を保持するファイバホルダー４６とが取り付けられている。マルチモード光ファイバ３０の出射端部は、パッケージ４０の壁面に形成された開口からパッケージ外に引き出されている。
【０１１５】
また、ヒートブロック１０の側面にはコリメータレンズホルダー４４が取り付けられており、コリメータレンズ１１〜１７が保持されている。パッケージ４０の横壁面には開口が形成され、この開口を通してＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７に駆動電流を供給する配線４７がパッケージ外に引き出されている。
【０１１６】
なお、図１３においては、図の煩雑化を避けるために、複数のＧａＮ系半導体レーザのうちＧａＮ系半導体レーザＬＤ７にのみ番号を付し、複数のコリメータレンズのうちコリメータレンズ１７にのみ番号を付している。
【０１１７】
図１４は、上記コリメータレンズ１１〜１７及びその取付部を正面から見たものである。コリメータレンズ１１〜１７の各々は、非球面を備えた円形レンズの光軸を含む領域を平行な平面で細長く切り取った形状に形成されている。この細長形状のコリメータレンズは、例えば、樹脂又は光学ガラスをモールド成形することによって形成することができる。コリメータレンズ１１〜１７は、長さ方向がＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の発光点の配列方向（図１４の左右方向）と直交するように、上記発光点の配列方向に密接して配置されている。
【０１１８】
一方、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７としては、例えば発光幅が２μｍの活性層を備え、活性層と平行な方向、直角な方向の拡がり角が各々例えば１０°、３０°の状態で各々レーザビームＢ１〜Ｂ７を発するレーザを用いることができる。これらＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７は、活性層と平行な方向に発光点が１列に並ぶように配設されている。
【０１１９】
従って、各発光点から発せられたレーザビームＢ１〜Ｂ７は、上述のように細長形状の各コリメータレンズ１１〜１７に対して、拡がり角度が大きい方向が長さ方向と一致し、拡がり角度が小さい方向が幅方向（長さ方向と直交する方向）と一致する状態で入射することになる。
【０１２０】
集光レンズ２０は、非球面を備えた円形レンズの光軸を含む領域を平行な平面で細長く切り取って、コリメータレンズ１１〜１７の配列方向、つまり水平方向に長く、それと直角な方向に短い形状に形成されている。この集光レンズ２０も、例えば、樹脂又は光学ガラスをモールド成形することにより形成される。
［露光装置の動作］
次に、上記露光装置１５１の動作について説明する。
【０１２１】
スキャナ１６２の各露光ヘッド１６６において、ファイバ光源６６の合波レーザ光源を構成するＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の各々から発散光状態で出射したレーザビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６，及びＢ７の各々は、図１１に示すように、コリメータレンズ１１〜１７によって平行光化される。
平行光化されたレーザビームＢ１〜Ｂ７は、集光レンズ２０によって集光され、マルチモード光ファイバ３０のコア３０Ａの入射端面に収束する。
【０１２２】
本実施形態では、コリメータレンズ１１〜１７及び集光レンズ２０によって集光光学系が構成され、その集光光学系とマルチモード光ファイバ３０とによって合波光学系が構成されている。即ち、集光レンズ２０によって上述のように集光されたレーザビームＢ１〜Ｂ７が、このマルチモード光ファイバ３０のコア３０Ａに入射して光ファイバ内を伝搬し、１本のレーザビームＢに合波されてマルチモード光ファイバ３０の出射端から出射する。
【０１２３】
この露光装置１５１では、露光パターンに応じた画像データが、ＤＭＤ５０に接続された図示しないコントローラに入力され、コントローラ内のフレームメモリに一旦記憶される。この画像データは、画像を構成する各画素の濃度を２値（ドットの記録の有無）で表したデータである。
【０１２４】
感光材料１５０を表面に吸着したステージ１５２は、図示しない駆動装置により、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の下を通過する際に、ゲート１６０に取り付けられた検知センサ１６４により感光材料１５０の先端が検出されると、フレームメモリに記憶された画像データが複数ライン分ずつ順次読み出され、データ処理部で読み出された画像データに基づいて各露光ヘッド１６６毎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ＤＭＤ５０のマイクロミラーの各々がオンオフ制御される。
【０１２５】
ファイバ光源６６からＤＭＤ５０にレーザ光が照射されると、ＤＭＤ５０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の露光面５６上に結像される。このようにして、ファイバ光源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ＤＭＤ５０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。
【０１２６】
スキャナ１６２による感光材料１５０の走査が終了し、検知センサ１６４で感光材料１５０の後端が検出されると、ステージ１５２は、図示しない駆動装置により、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。
【０１２７】
以上説明した通り、本実施の形態の露光装置は、合波レーザ光源の光ファイバの出射端部（発光点）をアレイ状に配列したファイバ光源で空間光変調素子を照明する露光ヘッドを備えている。このファイバ光源において、光ファイバの出射端のクラッド径を所要の径まで小さく設定しているので、発光部径がより小さくでき、ファイバ光源の高輝度化が図られる。これにより、深い焦点深度を得ることができ、かつ、高速で高精細な露光が可能となる。このため、本実施の形態の露光装置は、高解像度が必要とされる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の露光工程等にも使用することができる。
【０１２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のレーザ装置によれば、露光装置の性能を高精度とするために必要となる、高輝度のレーザ光を出射可能に構成できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るレーザ装置を備える露光装置の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るレーザ装置を備える露光装置のスキャナの構成を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）は、本発明のレーザ装置を備える露光装置における感光材料に形成される露光済み領域を示す平面図であり、（Ｂ）は、本発明のレーザ装置を備える露光装置における各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るレーザ装置を備える露光装置の露光ヘッドの概略構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るレーザ装置を備える露光装置の露光ヘッドの概略構成を示す側面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るレーザ装置を備える露光装置に用いるデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）の構成を示す要部拡大図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係るレーザ装置を備える露光装置に用いるＤＭＤの動作を説明するための説明図である。
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は、発明の実施の形態に係るレーザ装置を備える露光装置に用いるＤＭＤを傾斜配置しない場合と傾斜配置する場合とで、露光ビームの配置及び走査線を比較して示す平面図である。
【図９】（Ａ）は、発明の実施の形態に係るレーザ装置を備える露光装置に用いるファイバ光源の構成を示す斜視図であり、（Ｂ）はレーザー出射部における発光点の配列を示す正面図である。
【図１０Ａ】発明の実施の形態に係るレーザ装置に用いるファイバ光源の構成を示す要部の斜視図である。
【図１０Ｂ】発明の実施の形態に係るレーザ装置に用いるファイバ光源における接続出射端部と延長用の合波光ファイバとの接続部における構成の一例を示す拡大断面図である。
【図１０Ｃ】発明の実施の形態に係るレーザ装置に用いるファイバ光源における接続出射端部と延長用の合波光ファイバとの接続部における構成の他の一例を示す拡大断面図である。
【図１１】発明の実施の形態に係るレーザ装置に用いる合波レーザ光源の構成を示す平面図である。
【図１２】発明の実施の形態に係るレーザ装置に用いるレーザモジュールの構成を示す平面図である。
【図１３】図１２に示すレーザモジュールの構成を示す側面図である。
【図１４】図１２に示すレーザモジュールの構成を示す要部の側面図である。
【符号の説明】
３０  光ファイバ
３０Ａ        コア
３０Ｂ        クラッド
６４  レーザモジュール
６６  ファイバ光源
６７  レンズ系
６８  レーザ出射部
１５１        露光装置
１６２        スキャナ
１６６        露光ヘッド
２００        接続出射端部
２０２Ａ    コア
２０２      合波光ファイバ
２０４        集光レンズ
２０６      ハウジング
２０８        透明部材
２１０        透明部材
【図１】
2004361472.tif 000006
【図２】
2004361472.tif 000007
【図３】
2004361472.tif 000008
【図４】
2004361472.tif 000009
【図５】
2004361472.tif 000010
【図６】
2004361472.tif 000011
【図７】
2004361472.tif 000012
【図８】
2004361472.tif 000013
【図９】
2004361472.tif 000014
【図１０Ａ】
2004361472.tif 000015
【図１０Ｂ】
2004361472.tif 000016
【図１０Ｃ】
2004361472.tif 000017
【図１１】
2004361472.tif 000018
【図１２】
2004361472.tif 000019
【図１３】
2004361472.tif 000020
【図１４】
2004361472.tif 000021