(57)【要約】【課題】ビームスポットの形状が適切なビームスポットの形状に対応するよう即座に変更可能な露光装置を提供する。【解決手段】露光装置により、照明手段から入射した光ビームを空間光変調素子の各画素部で変調し、各画素部で露光状態に変調された各光ビームがアパーチャアパーチャ７８Ａ、７８Ｂを通され光ビームの一部が遮蔽されることによりビームスポットの形状を整形して露光面に照射して露光処理をする際に、アパーチャ７８Ａ、７８Ｂの開口面積及び開口形状を変更調整する手段で、露光パターンの形状や線図、感光材料の特性等の各種条件により異なる適切な露光面上のビームスポットの面積と形状に対応するよう、アパーチャ７８Ａ、７８Ｂの開口面積と開口形状とを変更調整して露光処理を行う。【選択図】  図２１
2004330536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光面を複数の光ビームにより露光する露光ヘッドであって、
光ビームを出射する照明手段と、
制御信号に応じて光変調状態がそれぞれ変化する複数個の画素部が基板上に２次元的に配列され、前記照明手段から前記画素部に入射した光ビームを変調する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子で変調された各光ビームを露光面上にそれぞれビームスポットとして結像する光学系と、
前記光学系の光路上に配置され、前記ビームスポットを整形するアパーチャが複数形成されたアパーチャアレイと、
前記アパーチャの開口面積及び開口形状を変更する開口変更手段と、
を有することを特徴とする露光ヘッド。
【請求項２】
前記アパーチャの開口面積及び開口形状を変更する開口変更手段が、前記アパーチャの一部を開閉可能なシャッタで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の露光ヘッド。
【請求項３】
前記アパーチャの開口面積及び開口形状を変更調整する開口変更手段が、異なる開口面積及び開口形状の前記アパーチャが複数形成された前記アパーチャアレイを、面内方向へ移動させる移動操作手段で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の露光ヘッド。
【請求項４】
露光面を複数の光ビームにより露光する露光ヘッドであって、
前記光ビームを出射する照明手段と、
制御信号に応じて光変調状態がそれぞれ変化する複数個の画素部が基板上に２次元的に配列され、前記照明手段から画素部へ入射した前記光ビームを変調する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子で変調された前記各光ビームを露光面上にそれぞれビームスポットとして結像する光学系と、
前記光学系の光路上に配置され、前記ビームスポットを整形するための異なる開口面積及び開口形状をもつ複数のアパーチャが形成され、異なる開口面積及び開口形状をもつ前記アパーチャを通過した前記ビームスポットが多重露光又はオーバラップ露光となるように設定されたアパーチャアレイとを有し、
開口面積及び開口形状が異なる前記アパーチャを通過して前記露光面上に照射される前記各ビームスポットにおける露光量比を変更調整することを特徴とする露光ヘッド。
【請求項５】
前記照明手段が、異なる開口面積及び開口形状をもつ前記各アパーチャをそれぞれ通過して前記露光面上に照射させるように出射する前記各光ビームの照射光強度比を、個々に変更調整可能に構成されていることを特徴とする請求項４に記載の露光ヘッド。
【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、アパーチャ（開口絞り）によりビームスポットの形状を整形し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ヘッドに関する。
【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て、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２００２−１４９８８６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】
このアパーチャ（開口絞り）は、所要のスポット径に対応する開口率を有する所定形状の透孔として形成され、このアパーチャによりＤＭＤのマイクロミラーにより変調されたレーザビーム（光線束）の一部を遮蔽することにより、露光面に照射されたレーザビームのスポット径（ビームスポットの面積）を所望のサイズに調整すると共に、ビームスポットの形状（スポット形状）を所望の形状に整形するよう構成されている。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
このような露光ヘッドでパタン露光する処理を行う場合には、記録の条件（感光材料の特性、走査速度、光源のパワー、重なり率等）により、最適なビームスポットの形状が異なることが多々ある。
【０００９】
そこで、このような露光ヘッドで最適なビームスポットの形状で感光材料上にパタン露光する処理を実行するためには、レーザビームを最適なビームスポットの形状に整形するアパーチャに交換する露光ヘッドの組み直し作業が必要になる。
【００１０】
このような露光ヘッドでは、それまで装着されていたアパーチャを外し、最適なビームスポットの形状に整形できるアパーチャを取り付けるときに、高精度な位置調整作業が必要となり、その調整工数も多く、作業に手間と時間が掛かかることになる。
【００１１】
また従来のレーザビーム広がり角測定器およびレーザ装置のレーザビーム入射調整装置では、レーザ発振器の入射調整機構部を調整する際、内径の異なるアパーチャを容易に交換可能として作業効率を向上し、短時間で調整を行うことができるようにする構成が提案されている。
【００１２】
この内径の異なるアパーチャを容易に交換可能可能とした構成では、レーザビーム広がり角測定器を取り付けられたレーザ装置の加工ヘッドの外側に、測定器取付用のフランジ部を設け、このフランジ部にねじによってケーシングが加工ヘッドのノズル先端側に被せキャップ式に着脱可能に取り付けられている。
【００１３】
このケーシング内にはアパーチャ取付部が形成されており、アパーチャ取付部にねじによってアパーチャが着脱交換可能に取り付けられている。すなわち、このアパーチャを容易に交換可能可能とした構成では、ケーシング内にアパーチャを取り外して適切なものに交換して取り付けられるように構成したアパーチャ取付部が設けられている。
【００１４】
このように構成されたレーザビーム広がり角測定器を使用したレーザビーム入射調整では、アパーチャ取付部でアパーチャを交換するたびに加工ヘッドに取り付けられている光ファイバを加工ヘッドより取り外す必要がなく、精密部品である光ファイバを損傷から防ぐことができる。また、精密部品である光ファイバの着脱には慎重な作業が必要となるが、その作業が必要でないため、作業者の負担を軽減できるようにしている（例えば、特許文献１参照。）
【００１５】
【特許文献１】
特開平１１−２５４１５８号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
前述のような従来の露光ヘッド及び露光装置では、露光ヘッドにより最適なビームスポットの形状で感光材料上にパタン露光する処理を実行するためには、レーザビームを最適なビームスポットの形状に整形するアパーチャに交換する必要がある。
【００１７】
また、従来の露光ヘッド及び露光装置では、これに対して、従来のレーザビーム広がり角測定器およびレーザ装置のレーザビーム入射調整装置におけるケーシング内のアパーチャ取付部にねじによって着脱交換可能に取り付けられたアパーチャの構成を利用しても、アパーチャを交換する作業が必要になる。
【００１８】
よって、それまで装着されていたアパーチャを取り外し、新たなアパーチャを取り付けるために高精度な位置調整作業が必要となり、その調整工数も多く、作業に手間と時間が掛かかるという問題がある。
【００１９】
本発明は上述の事実を考慮し、適切なビームスポットの形状となるようにアパーチャを容易に変更できる露光ヘッドを提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の露光ヘッドは、露光面を複数の光ビームにより露光する露光ヘッドであって、光ビームを出射する照明手段と、制御信号に応じて光変調状態がそれぞれ変化する複数個の画素部が基板上に２次元的に配列され、照明手段から画素部に入射した光ビームを変調する空間光変調素子と、空間光変調素子で変調された各光ビームを露光面上にそれぞれビームスポットとして結像する光学系と、光学系の光路上に配置され、ビームスポットを整形するアパーチャが複数形成されたアパーチャアレイと、アパーチャの開口面積及び開口形状を変更する開口変更手段と、を有することを特徴とする。
【００２１】
上述のように構成することにより、露光ヘッドにより、照明手段から出射された光ビームを空間光変調素子の各画素部で変調し、各画素部で露光状態に変調された各光ビームがアパーチャを通され光ビームの一部が遮蔽されることによりビームスポットの形状を整形して露光面に照射して露光処理をする際に、アパーチャの開口面積及び開口形状を変更する開口変更手段で、露光パターンの形状や線図、感光材料の特性等の各種条件により異なる適切な露光面上のビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状に対応するよう、アパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整してから露光処理（露光の記録）を行うことができる。よって、露光ヘッドにより、露光パターンの形状や線図等を適切に露光形成することができる。また、このアパーチャの開口面積及び開口形状を変更する開口変更手段では、アパーチャアレイを交換することなくアパーチャ開口面積及び開口形状を変更できるので、ビームスポットの形状を露光パターンの形状や線図、感光材料の特性等の各種条件により異なる適切なビームスポットの形状に対応するよう即座に変更できる。よって、アパーチャアレイを取り外して別のものと付け替えるための精密で手間の掛かる作業を省略して作業効率を向上できる。
【００２２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の露光ヘッドにおいて、アパーチャの開口面積及び開口形状を変更する開口変更手段が、アパーチャの一部を開閉可能なシャッタで構成されていることを特徴とする。
【００２３】
上述のように構成することにより、請求項１に記載の露光ヘッドにおける作用、効果に加えて、シャッタによりアパーチャの開口の一部を開閉可能とする簡素な構成で、容易かつ確実にアパーチャの開口面積及び開口形状を変更調整することができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の露光ヘッドにおいて、アパーチャの開口面積及び開口形状を変更調整する開口変更手段が、異なる開口面積及び開口形状のアパーチャが複数形成されたアパーチャアレイを、面内方向へ移動させる移動操作手段で構成されていることを特徴とする。
【００２５】
上述のように構成することにより、請求項１に記載の露光ヘッドにおける作用、効果に加えて、異なる開口面積及び開口形状をもつ複数のアパーチャを設けたアパーチャアレイを、移動操作手段によって、各光ビームの光路上に、各対応するアパーチャを一致させるように移動操作することにより、容易かつ確実にアパーチャの開口面積及び開口形状を変更調整することができる。
【００２６】
本発明の請求項４に記載の露光ヘッドは、露光面を複数の光ビームにより露光する露光ヘッドであって、光ビームを出射する照明手段と、制御信号に応じて光変調状態がそれぞれ変化する複数個の画素部が基板上に２次元的に配列され、照明手段から画素部へ入射した光ビームを変調する空間光変調素子と、空間光変調素子で変調された各光ビームを露光面上にそれぞれビームスポットとして結像する光学系と、光学系の光路上に配置され、ビームスポットを整形するための異なる開口面積及び開口形状をもつ複数のアパーチャが形成され、異なる開口面積及び開口形状をもつアパーチャを通過したビームスポットが多重露光又はオーバラップ露光となるように設定されたアパーチャアレイとを有し、開口面積及び開口形状が異なるアパーチャを通過して露光面上に照射される各ビームスポットにおける露光量比を変更調整することを特徴とする。
【００２７】
上述のように構成することにより、露光ヘッドにより、照明手段から出射された光ビームを空間光変調素子の各画素部で変調し、各画素部で露光状態に変調された各光ビームがアパーチャを通され光ビームの一部が遮蔽されることによりビームスポットの形状を整形して露光面に照射して露光処理をする際に、各ビームスポットにおける露光量比を異なる開口面積及び開口形状をもつアパーチャ毎に変更することによって、異なる開口面積及び開口形状をもつ各アパーチャを通されたビームスポット間での露光量比を変更し、多重露光又はオーバラップ露光の状態で露光面上に照射されたときの異なる面積及び形状とされた各ビームスポットによる露光量を変更して、アパーチャの開口面積及び開口形状を変更したのと同様の作用及び効果を奏するようにできる。これにより、露光パターンの形状や線図、感光材料の特性等の各種条件により異なる適切な露光面上のビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状に近似的に対応させて露光処理（露光の記録）を行うことができる。よって、露光ヘッドにより、露光パターンの形状や線図等を適切に露光形成することができる。さらに、アパーチャアレイを交換することなくアパーチャ開口面積及び開口形状を変更したようにでき、しかもアパーチャアレイ等を移動操作する必要もないので、構成を簡素化できると共に、ビームスポットの形状を露光パターンの形状や線図、感光材料の特性等の各種条件により異なる適切なビームスポットの形状に対応するよう即座に変更できる。よって、アパーチャアレイを取り外して別のものと付け替えるための精密で手間の掛かる作業を省略して作業効率を向上できる。
【００２８】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の露光ヘッドにおいて、照明手段が、異なる開口面積及び開口形状をもつ各アパーチャをそれぞれ通過して露光面上に照射させるように出射する各光ビームの照射光強度比を、個々に変更調整可能に構成されていることを特徴とする。
【００２９】
上述のように構成することにより、請求項４に記載の露光ヘッドにおける作用、効果に加えて、照明手段が、異なる開口面積及び開口形状をもつ各アパーチャに対応して出射する各光ビームの照射光強度比を個々に変更調整することにより、それぞれ露光面上に照射されるビームスポットの形状を露光パターンの形状や線図、感光材料の特性等の各種条件により異なる適切なビームスポットの形状に対応するよう変更できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［露光装置の構成］
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る露光装置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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
露光ヘッド１６６１１〜１６６ｍｎ各々は、図４及び図５（Ａ）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毎に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。なお、制御すべき領域については後述する。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毎に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。なお、この反射面の角度の制御に付いては後述する。
【００３６】
露光ヘッド１６６には、図４に示すように、ＤＭＤ５０の光入射側に照明装置１４４が設けられている。この照明装置１４４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ー出射部を備えたファイバアレイ光源６６と、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とが、順に配置されている。
【００３７】
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。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。
【００３８】
なお、図７に示すように、各マイクロミラー６２には、その反射面中央部に穴状の非反射部６２Ａが形成されている。これにより、マイクロミラー６２により形成される反射光像は、その中央部付近での光量分布が低下して像全体の光量分布が均一にならない。このマイクロミラー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。
【００３９】
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。
【００４０】
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投影光学系１４６（図５参照）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。
【００４１】
また、ＤＭＤ５０は、その短辺方向が走査方向と所定角度θ（例えば、０．１°〜０．５°）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。
【００４２】
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。
【００４３】
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、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。
【００４４】
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。
【００４５】
ファイバアレイ光源６６は、例えば、図９（Ａ）に示すように、複数（例えば、６個）のレーザモジュール６４を備えており、各レーザモジュール６４には、マルチモード光ファイバ３０の一端が結合されている。マルチモード光ファイバ３０の他端には、コア径がマルチモード光ファイバ３０と同一で且つクラッド径がマルチモード光ファイバ３０より小さい光ファイバ３１が結合され、図９（Ｃ）に示すように、光ファイバ３１の出射端部（発光点）が走査方向と直交する方向に沿って１列に配列されてレーザー出射部６８が構成されている。なお、図９（Ｄ）に示すように、発光点を走査方向に直交する方向に沿って２列に配列することもできる。このような光ファイバ３１の出射端部の配列は、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】
光ファイバ３１の出射端部は、図９（Ｂ）に示すように、表面が平坦な２枚の支持板６５に挟み込まれて固定されている。また、光ファイバ３１の光出射側には、光ファイバ３１の端面を保護するために、ガラス等の透明な保護板６３が配置されている。保護板６３は、光ファイバ３１の端面と密着させて配置してもよく、光ファイバ３１の端面が密封されるように配置してもよい。光ファイバ３１の出射端部は、光密度が高く集塵し易いため劣化し易いが、保護板６３を配置することにより端面への塵埃の付着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。
【００４７】
図９（Ｂ）の例では、クラッド径が小さい光ファイバ３１の出射端を隙間無く１列に配列するために、クラッド径が大きい部分で隣接する２本のマルチモード光ファイバ３０の間にマルチモード光ファイバ３０を積み重ね、積み重ねられたマルチモード光ファイバ３０に結合された光ファイバ３１の出射端が、クラッド径が大きい部分で隣接する２本のマルチモード光ファイバ３０に結合された光ファイバ３１の出射端の間に挟まれるように配列されている。
【００４８】
このような光ファイバは、例えば、図１０に示すように、クラッド径が大きいマルチモード光ファイバ３０のレーザ光出射側の先端部分に、長さ１〜３０ｃｍのクラッド径が小さい光ファイバ３１を同軸的に結合することにより得ることができる。２本の光ファイバ３０、３１は、光ファイバ３１の入射端面が、マルチモード光ファイバ３０の出射端面に、両光ファイバの中心軸が一致するように融着されて結合されている。上述した通り、光ファイバ３１のコア３１ａの径は、マルチモード光ファイバ３０のコア３０ａの径と同じ大きさである。
【００４９】
また、長さが短くクラッド径が大きい光ファイバにクラッド径が小さい光ファイバを融着させた短尺光ファイバを、フェルールや光コネクタ等を介してマルチモード光ファイバ３０の出射端に結合してもよい。コネクタ等を用いて着脱可能に結合することで、クラッド径が小さい光ファイバが破損した場合等に先端部分の交換が容易になり、露光ヘッドのメンテナンスに要するコストを低減できる。なお、以下では、光ファイバ３１を、マルチモード光ファイバ３０の出射端部と称する場合がある。
【００５０】
マルチモード光ファイバ３０及び光ファイバ３１としては、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、及び複合型光ファイバの何れでもよい。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。本実施の形態では、マルチモード光ファイバ３０及び光ファイバ３１は、ステップインデックス型光ファイバであり、マルチモード光ファイバ３０は、クラッド径＝１２５μｍ、コア径＝２５μｍｎＡ＝０．２、入射端面コートの透過率＝９９．５％以上であり、光ファイバ３１は、クラッド径＝６０μｍ、コア径＝２５μｍｎＡ＝０．２である。
【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３１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３１のクラッド径は１０μｍ以上が好ましい。
【００５３】
レーザモジュール６４は、図１１に示す合波レーザ光源（ファイバ光源）によって構成されている。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。なお、半導体レーザの個数は７個には限定されない。
【００５４】
ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７は、発振波長が総て共通（例えば、４０５ｎｍ）であり、最大出力も総て共通（例えば、マルチモードレーザでは１００ｍＷ、シングルモードレーザでは３０ｍＷ）である。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。
【００５５】
上記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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
一方、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７としては、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を発するレーザが用いられている。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。
【００６１】
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。つまり、各コリメータレンズ１１〜１７の幅が１．１ｍｍ、長さが４．６ｍｍであり、それらに入射するレーザビームＢ１〜Ｂ７の水平方向、垂直方向のビーム径は各々０．９ｍｍ、２．６ｍｍである。また、コリメータレンズ１１〜１７の各々は、焦点距離ｆ＝３ｍｍｎＡ＝０．６、レンズ配置ピッチ＝１．２５ｍｍである。
【００６２】
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は、焦点距離ｆ２＝２３ｍｍｎＡ＝０．２である。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。
【００６３】
次に、露光ヘッド１６６におけるＤＭＤ５０光反射側に設けられた投影光学系１４６について説明する。図５に示されるように、露光ヘッド１６６には、ＤＭＤ５０の光反射側に露光面５６上に光源像を投影するための投影光学系１４６が設けられている。投影光学系１４６には、ＤＭＤ５０の側から露光面５６へ向って順に、一対のレンズ系５４，５８、マイクロレンズアレイ７２、アパーチャアレイ７６、一対のレンズ系８０，８２が配置されている。
【００６４】
ここで、レンズ系５４，５８は拡大光学系として構成されており、ＤＭＤ５０により反射される光線束の断面積を拡大することで、露光面５６におけるＤＭＤ５０により反射された光線束による露光エリア１６８の面積を所要の大きさに拡大している。マイクロレンズアレイ７２は、照明装置１４４からの光を反射するＤＭＤ５０の各マイクロミラー６２に１対１で対応する複数の第１マイクロレンズ７４が一体的に成形されたものであり、第１マイクロレンズ７４は、レンズ系５４，５８を透過したレーザビームの光軸上にそれぞれ配置されている。またアパーチャアレイ７６には、マイクロレンズアレイ７２における複数の第１マイクロレンズ７４に１対１で対応する複数のアパーチャ（開口絞り）７８が設けられている。
【００６５】
投影光学系１４６では、レンズ系５４の焦点距離がｆ１とされ、レンズ系５８の焦点距離がｆ２とされている。ＤＭＤ５０の各マイクロミラー６２はレンズ系５４の前方焦点位置に配置されている。レンズ系５４，５８は、それぞれ後方焦点位置と前方焦点位置とを共有する共焦点位置に配置され、またマイクロレンズアレイ７２はレンズ系５８の後方焦点位置に配置されている。従って、各マイクロミラー６２と第１マイクロレンズ７４とは互いに共役になっている。また第１マイクロレンズ７４の焦点距離はｆ３とされており、アパーチャアレイ７６は第１マイクロレンズ７４の後方焦点位置に配置されている。これにより、第１マイクロレンズ７４及びアパーチャ７８はテレセントリック光学系を構成し、各アパーチャ７８の中心を通る光線は像側（露光面５６側）でもレンズ系５４，５８及び第１マイクロレンズ７４の光軸と平行となる。
【００６６】
レンズ系８０，８２は、例えば、等倍光学系として構成されており、レンズ系８０の焦点距離はｆ４とされ、レンズ系８２の焦点距離はｆ５とされている。アパーチャアレイ７６における各アパーチャ７８はレンズ系８０の前方焦点位置に配置され、レンズ系８０，８２は、それぞれ後方焦点位置と、前方焦点位置とを共有する共焦点位置に配置されている。また露光面５６はレンズ系８２の後方焦点位置に位置調整される。従って、各アパーチャ７８と露光面５６とは互いに共役になっている。なお、投影光学系１４６における各レンズ系５４，５８，レンズ系８０，８２は、図５において、それぞれ１枚のレンズとして示されているが、複数枚のレンズ（例えば、凸レンズと凹レンズ）を組み合せたものであっても良い。
【００６７】
投影光学系１４６では、露光面５６に投影されるビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状が、露光済み領域１７０に形成される露光パターンの解像度、露光ヘッド１６６の走査速度、ＤＭＤ５０の走査方向に対する傾き角の大きさ、感光材料１５０の特性等といった各種条件（設計事項）により、最適な記録面上のビームスポットの形状が異なる。
【００６８】
そこで、本実施の形態の露光装置１５１では、例えばレーザー出射部６８の光源像をビームスポットとして露光面５６に投影した場合のビームスポットの輪郭形状とレーザー出射部６８の光軸直角方向に沿った輪郭形状とを略相似したものにして、レーザー出射部６８から出射されたレーザビームがアパーチャ７８を通過する際の光量損失を効果的に抑制可能にするためのアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状に設定可能とする。
【００６９】
また後述するように、この露光装置１５１では、実際に露光処理（露光の記録）を行う際の各種条件（設計事項）により異なる、最適な記録面上のビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状に対応して、アパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を適宜変更調整可能に構成する。
【００７０】
次に、図５を参照して、投影光学系１４６における第１マイクロレンズ７４の作用を説明する。拡大光学系を構成するレンズ系５４，５８は、ＤＭＤ５０により反射される光線束の断面積を拡大することで、露光面５６における露光エリア１６８の面積を所要の大きさに拡大している。このとき、ＤＭＤ５０のマイクロミラー６２により反射されたレーザビームも、レンズ系５４，５８を透過することで、そのビーム径がレンズ系５４，５８の拡大率に応じて拡大される。このことから、投影光学系１４６にマイクロレンズアレイ７２及びアパーチャアレイ７６が配置されていない場合、図５（Ｂ）に示すように、露光面５６に投影される各ビームスポットＢＳのスポット径が露光エリア１６８のサイズに応じて大きなものになる。このため、図８（Ａ）に示すように走査露光しても、露光エリア１６８のＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）特性がレンズ系５４，５８の拡大率に応じて低下する。
【００７１】
上述のようなＭＴＦ特性の低下を防止するため、投影光学系１４６には、レンズ系５８の後方焦点位置に正のレンズパワーを有する第１マイクロレンズ７４がＤＭＤ５０のマイクロミラー６２に１対１で対応するように配置されている。この第１マイクロレンズ７４は、その焦点距離ｆ３がアパーチャ７８の開口径に応じて設定されており、レンズ系５４，５８により拡大されたレーザビームのビーム径を縮小させるよう構成されている。
【００７２】
これにより、図５（Ｃ）に示すように、露光エリア１６８がレンズ系５４，５８により高倍率で拡大された場合でも、ビームスポットＢＳのスポット径を要求されるサイズに縮小できると共に、露光面５６におけるＭＴＦ特性の低下を防止できる。
【００７３】
次に、第１マイクロレンズ７４の焦点距離ｆ３を設定する方法を具体的に説明する。図１５に示すように、レンズ系５８の後方焦点位置に結像されるマイクロミラー６２の反射光像のサイズ（直径）が２Ｒである場合、第１マイクロレンズ７４の開口径を２Ｒに、アパーチャ７８の開口径を（２Ｒ／ｎ）に設定する。このとき、ｎは第１マイクロレンズ７４の開口径に対するアパーチャ７８の開口径の縮小率であり、このｎはビームスポットＢＳのスポット径に基づいて決定される。
【００７４】
第１マイクロレンズ７４を透過した全ての光線束が理論的にアパーチャ７８を通過する条件を考える。このとき、第１マイクロレンズ７４から光源側へ向う光線束の広がり角をαｓとすると、この広がり角αｓは下記（１）式により求められる。
【００７５】
αｓ＝（Ｒ／ｎ）／ｆ３・・・（１）
（１）式からマイクロレンズ７４の焦点距離ｆ３は下記（２）式により求められる。
【００７６】
ｆ３＝（Ｒ／ｎ）／αｓ・・・（２）
第１マイクロレンズ７４の焦点距離ｆ３を上記（２）式による算出値に設定した場合、図１５に示されるように、第１マイクロレンズ７４を透過した光は、理論的には、アパーチャ７８により遮蔽されること無く、すなわち光量損失を生じさせること無く、アパーチャ７８から露光面５６側へ出射される。但し、第１マイクロレンズ７４を透過した光には、第１マイクロレンズ７４の収差による回折光、散乱による散乱光等のノイズ成分となる光が含まれ、このようなノイズ成分となる光がアパーチャ７８により効果的に遮蔽されるため、実際にはアパーチャ７８により僅かな光量損失が生じる。但し、（２）式により得られる焦点距離ｆ３は、光量損失を最小化するための理論的な最適値である。このため、露光ヘッド１６６では、アパーチャ７８によるビームスポットＢＳの整形性、ノイズ光の除去性等を考慮し、アパーチャ７８を第１マイクロレンズ７４の後方焦点位置から微小距離前後へ配置することは許容される。
【００７７】
上記のようにマイクロレンズ７４の焦点距離ｆ３を（２）式に従って設定した場合のアパーチャ７８から出射される光の広がり角について説明する。アパーチャ７８の中心を通過する光の広がり角αｂについて着目すると、下記（３）式が得られる。
【００７８】
2004330536.tif 000003
上記（３）式から明らかなように、マイクロレンズ７４により光線束を縮小してアパーチャ７８に対する照明領域を縮小するに従って、広がり角αｂが増加する。またアパーチャ７８の開口端での光の広がり角は、アパーチャ７８の中心での光の広がり角αｂよりも大きくなり、この広がり角の増加分をαｃとすると、αｃ＝αｓの関係が成立する。従って、アパーチャ７８を通過した光の最大広がり角αｍは下記（４）式により求められる。
【００７９】
αｍ＝αｂ＋αｃ＝（１＋ｎ）αｓ・・・（４）
次に、ビームスポットＢＳのスポット形状とファイバアレイ光源６６におけるレーザー出射部６８の輪郭形状との関係について説明する。前述したように、投影光学系１４６では、第１マイクロレンズ７４がレンズ系５４，５８を介してマイクロミラー６２と共役とされ、かつアパーチャ７８が第１マイクロレンズ７４の後方焦点位置に配置されている。これにより、図１６及び図１７に示すように、レンズ系５４の後方焦点位置及びアパーチャ７８には、それぞれレーザー出射部６８の光源像ＬＩが形成される。従って、投影光学系１４６では、アパーチャ７８に形成された光源像をレンズ系８０，８２を介して露光面５６上に投影し、この光源像をビームスポットＢＳとして露光面５６を露光する。
【００８０】
上記のようにレーザー出射部６８の光源像をビームスポットＢＳとして露光面５６に投影した場合には、ビームスポットＢＳの輪郭形状とレーザー出射部６８の光軸直角方向に沿った輪郭形状とは概略的に近似したものとになる。従って、レーザー出射部６８の光軸直角方向に沿った輪郭形状を要求されるビームスポットＢＳのスポット形状に近似させ、かつアパーチャの開口形状をビームスポットＢＳのスポット形状に略相似したものにすれば、レーザー出射部６８から出射されたレーザビームがアパーチャ７８を通過する際の光量損失を効果的に抑制できることになる。
【００８１】
図１８（Ａ）〜（Ｃ）には、それぞれビームスポットＢＳのスポット形状を考慮して、複数本の光ファイバ３１を束ねて構成されたレーザー出射部の構成例が示されている。例えば、ビームスポットＢＳとして円形乃至六角形の形状のものが要求される場合には、図１８（Ａ）に示されるように、複数本（６本）の光ファイバ３１の出射端部を六方細密充填状に束ねて構成されたレーザー出射部６８が適している。また、ファイバアレイ光源６６が多数本の光ファイバ３１により構成されている場合には、これらの光ファイバ３１の出射端部を図１８（Ｂ）に示すように略六角形や、図１８（Ｃ）に示すように略矩形等の任意の形状に束ねることが可能になる。
［アパーチャの構成］
次に、露光装置１５１で実際に露光処理（露光の記録）を行う際の各種条件（設計事項）により異なる最適な記録面上のビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状に対応して、アパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を適宜変更調整可能とする手段について、図１９乃至図３２を参照しながら説明する。
【００８２】
このアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする開口変更手段である第１の手段では、図１９乃至図２４に示すように構成する。すなわち、二枚一組で利用される同一の矩形形状に形成された第１アパーチャアレイ７６Ａと、第２アパーチャアレイ７６Ｂ（シャッタ手段）とには、それぞれ同形の正方形開口として形成されたアパーチャ７８Ａとアパーチャ７８Ｂ（シャッタ手段）とをそれぞれ同数だけ同一配置で形成する。
【００８３】
なお、これら第１アパーチャアレイ７６Ａと第２アパーチャアレイ７６Ｂとは、これらの一方に設けたアパーチャ７８Ａ又はアパーチャ７８Ｂの何れかが遮光される構成であればどのように構成しても良い。よって、第１アパーチャアレイ７６Ａ又は第２アパーチャアレイ７６Ｂの一方をシャッタ手段として構成し、他方のものと異なる形状に形成しても良い。
【００８４】
この第１アパーチャアレイ７６Ａの上面には、第２アパーチャアレイ７６Ｂを、図示しないガイド等で一側部（後述する被動部材２００を設けていない長手方向の側部）の位置が相互にずれないようにガイドして、摺動可能に装着する。
【００８５】
すなわち、第１アパーチャアレイ７６Ａの上面で、第２アパーチャアレイ７６Ｂを相対的に摺動したときに、第１アパーチャアレイ７６Ａに設けた各アパーチャ７８Ａと、第２アパーチャアレイ７６Ｂに設けた各々対応するアパーチャ７８Ｂとがそれぞれ図２１に示すように、第１アパーチャアレイ７６Ａ及び第２アパーチャアレイ７６Ｂとの側部（被動部材２００を設けていない短手方向の側部）と平行な、各アパーチャ７８Ａとアパーチャ７８Ｂとにおける対応する開口の側辺で相対的に平行に位置がずれるように構成する。
【００８６】
これと共に、各アパーチャ７８Ａと、各々対応するアパーチャ７８Ｂとは、それぞれ第１アパーチャアレイ７６Ａ及び第２アパーチャアレイ７６Ｂにおける、他側部（被動部材２００を設けていない長手方向の側辺）と平行な各アパーチャ７８Ａと、各々対応するアパーチャ７８Ｂとの開口側辺が直線上で重なった状態で相対的に移動するように構成する。
【００８７】
図１９乃至図２２に示すように、第１アパーチャアレイ７６Ａを固定側とし、第２アパーチャアレイ７６Ｂを可動側とした場合には、第２アパーチャアレイ７６Ｂの両側部にそれぞれ第２アパーチャアレイ７６Ｂを面内方向へ移動操作するための移動操作手段としての磁性材で構成した小板状（角柱状）の被動部材２００を設置する。
【００８８】
また、固定側の第１アパーチャアレイ７６Ａにおける一方の側部（図１９乃至図２２で、図に向かって右側端の側部）には、電気的駆動手段としての第１電磁石装置２０２を設置する。
【００８９】
さらに、固定側の第１アパーチャアレイ７６Ａにおける他方の側部（図１９乃至図２２で、図に向かって左側端の側部）から一定の距離を置いた所定位置には、電気的駆動手段としての第２電磁石装置２０４を設置する。
【００９０】
このアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする開口変更手段である第１の手段では、第１電磁石装置２０２を励磁し第２アパーチャアレイ７６Ｂの被動部材２００を吸着した図１９及び図２０に示すアパーチャ全開状態では、各アパーチャ７８Ａと各々対応するアパーチャ７８Ｂとの位置が一致して各対応するアパーチャ７８Ａとアパーチャ７８Ｂとの開口全面が透孔となる。
【００９１】
また、この第１の手段では、第２電磁石装置２０４を励磁し第２アパーチャアレイ７６Ｂの被動部材２００を吸着した図２１及び図２２に示すアパーチャ半開状態では、各アパーチャ７８Ａと各々対応するアパーチャ７８Ｂとの位置が相対的にずれて各々重なるように対応するアパーチャ７８Ａとアパーチャ７８Ｂとの開口の一部が透孔となる。
【００９２】
すなわち、このアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段では、最適な記録面上のビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状に対応して、アパーチャアレイ７６におけるアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を図１９及び図２０に示すアパーチャ全開状態と、図２１及び図２２に示すアパーチャ半開状態とに、適宜変更調整可能となる。
【００９３】
また、このアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段では、固定側の第１アパーチャアレイ７６Ａにおける一方の側部に電気的駆動手段としての第１電磁石装置２０２を設置した構成について説明したが、図２４に示すように、固定側の第１アパーチャアレイ７６Ａにおける一方の側部から所定距離を置いた位置に電気的駆動手段としての第１電磁石装置２０２を設置すると共に、その他方の側部から所定距離を置いた位置に第２電磁石装置２０４を設置して構成しても良い。
【００９４】
この場合には、例えば、第１電磁石装置２０２を励磁し第２アパーチャアレイ７６Ｂの被動部材２００を吸着した図２４に示す状態で、各アパーチャ７８Ａと各々対応するアパーチャ７８Ｂとの位置が一致して各対応するアパーチャ７８Ａとアパーチャ７８Ｂとの開口全面が透孔となるアパーチャ全開状態に設定する。
【００９５】
これと共に、この場合には、第２電磁石装置２０４を励磁し第２アパーチャアレイ７６Ｂの被動部材２００を吸着した状態では、各アパーチャ７８Ａと各々対応するアパーチャ７８Ｂとの位置が相対的にずれて各々重なるように対応するアパーチャ７８Ａとアパーチャ７８Ｂとの開口の一部が透孔となるアパーチャ半開状態となるように設定する。
【００９６】
なお、前述したアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段では、電気的駆動手段として、第１電磁石装置２０２と第２電磁石装置２０４とを用いて可動側の第２アパーチャアレイ７６Ｂを移動操作する電磁気的手段の他に、静電気で可動側の第２アパーチャアレイ７６Ｂを移動操作する静電気的手段で構成しても良い。さらに、このアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段では、上述した電磁気的手段と静電気的手段との電気的操作手段の他に、モータ、アクチエータ等を利用した移動操作手段で、可動側の第２アパーチャアレイ７６Ｂを移動操作するように構成しても良い。
【００９７】
このように構成したアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段では、全てのアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状が一律に変更調整可能となる。
【００９８】
また、このアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段では、アパーチャアレイ７６におけるアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を図１９及び図２０に示すアパーチャ全開状態としたときに、記録面上のビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状が例えば図２８及び図２９に例示するような正方形に設定できる。さらに、このアパーチャ７８をアパーチャ半開状態にしたときには、記録面上のビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状が例えば図３１に例示するような小さな長方形になるように設定できる。
【００９９】
このアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段では、使用者がキーボードを操作してホストコンピュータに、アパーチャ７８を所望の開口径（開口面積）及び開口形状に変更調整させる指令を入力すると、このホストコンピュータの制御指令によって、第１電磁石装置２０２と第２電磁石装置２０４とを用いた電気的駆動手段又はその他の移動操作手段が駆動制御され、アパーチャ７８を所望の開口径（開口面積）及び開口形状に変更して設定するように構成する。
【０１００】
次に、アパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする開口変更手段である第２の手段について、図２５及び図２６を参照しながら説明する。
【０１０１】
このアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第２の手段では、アパーチャアレイ７６における各アパーチャ７８に各々対応した、開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整するためのシャッタ手段を設けて構成する。
【０１０２】
このシャッタ手段を構成するため、アパーチャアレイ７６上における各アパーチャ７８の一端辺に対応した位置には、それぞれシャッタ部材２０６を装着する。
【０１０３】
図２６に示すようにシャッタ部材２０６は、平面視略逆コの字状の微小板部材として構成する。このシャッタ部材２０６の平面視略逆コの字状に突出した両端部には、それぞれ移動操作手段として例えば永久磁石で構成した小板状（角柱状）の被動部材２０８を設置する。
【０１０４】
このシャッタ部材２０６は、その平面視略逆コの字状に突出した両端部の間の矩形平板部分がアパーチャ７８を部分的に閉塞可能とするため、矩形平板状に形成する。
【０１０５】
また、シャッタ手段を構成するため、アパーチャアレイ７６上における各アパーチャ７８の一端辺に続く両側における各所定位置には、それぞれ極性を切り替え可能に構成した電磁石装置２１０を設置する。
【０１０６】
さらに、シャッタ部材２０６は、図２６に実線で示すアパーチャ全開状態の位置と、図２６に想像線で示すアパーチャ半開状態（アパーチャの全開状態に対して部分的に閉鎖することにより、全開状態より小さい所定の開口径（開口面積）及び開口形状で開いた状態）の位置との間で移動可能となるように、図示しないガイド部材でガイドして装着する。
【０１０７】
このシャッタ手段では、電磁石装置２１０の極性を切り替えて励磁することにより、電磁石装置２１０と永久磁石の被動部材２０８とが同極となって反発する磁力によってシャッタ部材２０６を図２６に実線で示すアパーチャ全開状態の位置に移動操作し、電磁石装置２１０と永久磁石の被動部材２０８とが異極となって引き合う磁力によってシャッタ部材２０６を図２６に想像線で示すアパーチャ半開状態の位置に移動操作する。
【０１０８】
また、アパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第２の手段では、シャッタ手段により、アパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状をアパーチャ全開状態としたときに、記録面上のビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状が例えば図２８及び図２９に例示するような正方形に設定できる。さらに、このアパーチャ７８をアパーチャ半開状態にしたときには、記録面上のビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状が例えば図３１に例示するような小さな長方形になるように設定できる。
【０１０９】
また、このアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第２の手段では、例えば各シャッタ手段を個別に駆動制御してアパーチャアレイ７６における各アパーチャ７８を個別に（開口面積）及び開口形状を適宜変更調整可能とできると共に、各シャッタ手段を個別に駆動制御してアパーチャアレイ７６における部分的な領域のアパーチャ７８だけの（開口面積）及び開口形状を適宜変更調整可能とすることもできる。
【０１１０】
このアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第２の手段では、使用者がキーボードを操作してホストコンピュータに、アパーチャ７８を所望の開口径（開口面積）及び開口形状に変更調整させる指令を入力すると、このホストコンピュータの制御指令によって、電磁石装置２１０と被動部材２０８とを用いた電気的駆動手段又はその他の移動操作手段が駆動制御され、アパーチャ７８を所望の開口径（開口面積）及び開口形状に変更して設定するように構成する。
【０１１１】
次に、アパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする開口変更手段である第３の手段について、図２７を参照しながら説明する。
【０１１２】
このアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第３の手段では、アパーチャアレイ７６に、異なる開口径（開口面積）及び開口形状をもつ複数のアパーチャ７８Ｃ、７８Ｄ、７８Ｅを、開口径（開口面積）及び開口形状が同じ種別のものを、種別毎に組みにして配置構成する。
【０１１３】
すなわち、図２７に示すアパーチャアレイ７６では、矩形（正方形）の開口形状をもつ種別のアパーチャ７８Ｃの組みと、開口径が比較的大きな円形の開口形状を有する種別のアパーチャ７８Ｄの組みと、開口径が比較的小さな円形の開口形状を有する種別のアパーチャ７８Ｅの組みとを１枚のアパーチャアレイ７６上に形成する。
【０１１４】
なお、この開口径が比較的小さな円形の開口形状を有する種別のアパーチャ７８Ｅをアパーチャアレイ７６に形成する場合には、図５に示すように、第１マイクロレンズ７４がレンズ系５４，５８を透過したレーザビーム（光線束）を絞ってからアパーチャ７８Ｅの比較的小さな開口を通過させるように構成し、レンズ系５４，５８を透過したレーザビームにおける光の利用効率を向上させるように構成することが望ましい。
【０１１５】
また、各種別のアパーチャ７８Ｃ、７８Ｄ、７８Ｅの組みは、それぞれ各アパーチャ７８Ｃ、７８Ｄ、７８Ｅの組み全体として比較したとき重なり得る配置で構成する。すなわち、図２７に示すように、想像線で示した矩形（正方形）の開口形状をもつ種別のアパーチャ７８Ｃの組みと、実線で示した開口径が比較的大きな円形の開口形状を有する種別のアパーチャ７８Ｄの組みとが、各々のアパーチャ７８Ｃと対応するアパーチャ７８Ｄ同士で重なるように、各アパーチャ７８Ｃの相互間隔を設定して配置構成し、かつ、各アパーチャ７８Ｄの相互間隔を設定して配置構成する。
【０１１６】
さらに、矩形（正方形）の開口形状をもつ種別のアパーチャ７８Ｃの組みと、開口径が比較的小さな円形の開口形状を有する種別のアパーチャ７８Ｅの組みとが、各々のアパーチャ７８Ｃと対応するアパーチャ７８Ｅの組みと重なるように配置構成すると共に、開口径が比較的大きな円形の開口形状を有する種別のアパーチャ７８Ｄの組みと、開口径が比較的小さな円形の開口形状を有する種別のアパーチャ７８Ｅの組みとが、各々のアパーチャ７８Ｃと対応するアパーチャ７８Ｅの組みと重なるように配置構成する。
【０１１７】
このように複数種類（図２７に示すものでは３種類）のアパーチャ７８Ｃ、７８Ｄ、７８Ｅを設けたアパーチャアレイ７６は、図示しない移動操作手段によって、投影光学系１４６におけるレンズ系５４，５８と第１マイクロレンズ７４を透過したレーザビームの各光軸上に、各種別毎に組みにされた各対応するアパーチャ７８Ｃ、７８Ｄ又は７８Ｅを一致させる各位置に移動し位置決めして保持可能に構成する。なお、この移動操作手段は、電気的操作手段（電磁気的手段若しくは静電気的手段）、いわゆるＸＹテーブル等のモータ、アクチエータ等を利用して移動操作する手段として構成しても良い。
【０１１８】
このアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする図２７に示す第３の手段では、移動操作手段により、第１マイクロレンズ７４を透過したレーザビームの各光軸上に、アパーチャ７８Ｃの種別の組みを一致させた状態にセットしたときに、記録面上のビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状を例えば図２８及び図２９に例示するような正方形に設定できる。
【０１１９】
さらに、第１マイクロレンズ７４を透過したレーザビームの各光軸上に、アパーチャ７８Ｄの種別の組みを一致させた状態にセットしたときには、記録面上のビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状を例えば図３０に例示するような比較的大きな円形になるように設定できる。
【０１２０】
また、第１マイクロレンズ７４を透過したレーザビームの各光軸上に、アパーチャ７８Ｅの種別の組みを一致させた状態にセットしたときには、記録面上のビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状を、図示しないが、比較的小さな円形になるように設定できる。
【０１２１】
なお、上述した図２７に示すアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第３の手段では、１枚のアパーチャアレイ７６に大きさ形状の異なる複数種のアパーチャ７８を形成したものを利用したものについて説明したが、１枚のアパーチャアレイ７６に１つの大きさ及び形状を有するアパーチャ７８を形成したものを、大きさ形状の異なる複数種のアパーチャ７８毎に、複数用意し、これら複数種のアパーチャアレイ７６を選択的に切り替えて（差し替えて）利用するよう構成しても良い。
【０１２２】
このアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第３の手段では、使用者がキーボードを操作してホストコンピュータに、アパーチャ７８を所望の開口径（開口面積）及び開口形状に変更調整させる指令を入力すると、このホストコンピュータの制御指令によって、図示しない移動操作手段が駆動制御され、投影光学系１４６におけるレンズ系５４，５８と第１マイクロレンズ７４を透過したレーザビームの各光軸上に、所望の種別の組みに対応するアパーチャ７８Ｃ、７８Ｄ又は７８Ｅを一致させるようにアパーチャアレイ７６を移動し位置決めして保持するように構成する。
【０１２３】
次に、アパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整したときと同様な効果が得られるように、開口径（開口面積）及び開口形状が異なるアパーチャからの露光量比を変更調整可能とする第４の手段について、図３２を参照しながら説明する。
【０１２４】
この開口径（開口面積）及び開口形状が異なるアパーチャからの露光量比を変更調整可能とする第４の手段では、アパーチャアレイ７６に、異なる開口径（開口面積）及び開口形状をもつ複数のアパーチャ７８Ｄ、７８Ｅを通過したレーザビームが露光面上に照射されたときのビームスポットが多重露光又はオーバラップ露光され得るようにする。さらに、異なる開口径（開口面積）及び開口形状をもつ複数のアパーチャ７８Ｄと、複数のアパーチャ７８Ｅとが均等に分布するよう配置構成する。
【０１２５】
すなわち、図３２に示すアパーチャアレイ７６では、開口径が比較的大きな円形の開口形状を有する種別のアパーチャ７８Ｄの行（又は列）と、開口径が比較的小さな円形の開口形状を有する種別のアパーチャ７８Ｅの行（又は列）とを交互に配置する構成で、１枚のアパーチャアレイ７６上に形成する。
【０１２６】
なお、開口形状が異なるアパーチャ７８Ｄと、アパーチャ７８Ｅとの形状は、直径の異なる円形だけでなく、それぞれ矩形、多角形等の種々の形状に形成しても良いことは勿論である。
【０１２７】
この開口径（開口面積）及び開口形状が異なるアパーチャからの露光量比を変更調整可能とする第４の手段では、露光量比変更手段を、１枚のアパーチャアレイ７６上に形成された複数種類（図３２に示すものでは２種類）の各アパーチャ７８Ｄ、７８Ｅの各々に対して入射されるレーザビーム（光線束）の光量を各アパーチャ７８Ｄ、７８Ｅの組み毎に変調可能に構成する。なお、露光量比変更手段とアパーチャとの組みをマルチチャンネル化した場合には、パターン露光の処理を高速化できる。
【０１２８】
要するに、この露光量比変更手段では、レーザビームが各アパーチャ７８Ｄ、７８Ｅを通過して露光面５６上に照射されたときのビームスポットにおける、アパーチャ７８Ｄを通過したときのビームスポットの露光量と、アパーチャ７８Ｅを通過したときのビームスポットの露光量との、露光量比を変更調整可能に構成する。
【０１２９】
この露光量比は、（アパーチャ７８Ｄを通過したときのビームスポットの露光量）と（アパーチャ７８Ｅを通過したときのビームスポットの露光量）との比率である。
【０１３０】
但し、  露光量＝（照射される光の強度）×（光が照射された時間）
この露光量比変更手段では、例えば、入射された光ビームを各アパーチャ７８Ｄ、７８Ｅ毎に変調する空間光変調素子として構成されたデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）５０を利用することができる。
【０１３１】
この場合には、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のＤＭＤ５０が、露光量比変更手段を兼ねる構成となる。
【０１３２】
この露光量比変更手段では、ＤＭＤ５０における各マイクロミラー６２の反射面の角度をそれぞれ所要のタイミグで変更する制御によって、この各マイクロミラー６２により反射された光ビームが各アパーチャ７８Ｄ、７８Ｅを通過して、露光面５６上に照射されたときのビームスポットにおける露光量を変更調整する。
【０１３３】
また露光量比変更手段は、図示しないが、各アパーチャ７８Ｄ、７８Ｅにそれぞれ１対１に対応するＬＥＤ等の単位光源を複数集積して構成した照明手段としての光源装置を設け、この光源装置における各単位光源から各対応するアパーチャ７８Ｄ、７８Ｅにそれぞれ照射される光量（照射される光の強度と、光が照射される時間）を、各単位光源毎に変更調整する制御を行い、光ビームが各アパーチャ７８Ｄ、７８Ｅを通過して、露光面５６上に照射されたときのビームスポットにおける露光量比を変更調整可能に構成しても良い。
【０１３４】
すなわち、各所定の単位光源から出射され一方のアパーチャ７８Ｄを通過して露光面５６上に照射される光ビームの照射光強度と、各所定の単位光源から出射され、一方のアパーチャ７８Ｄとは異なる開口面積及び開口形状をもつアパーチャ７８Ｅを通過して露光面５６上に照射される光ビームの照射光強度との、照射光強度比を変更調整可能に構成しても良い。
【０１３５】
さらに、露光量比変更手段は、図示しないが、露光面５６上に光源像を投影するための投影光学系１４６におけるアパーチャアレイ７６から露光面５６までの間の光路上に、各アパーチャ７８Ｄ、７８Ｅを通してそれぞれ照射された光ビーム毎に変調する空間光変調素子として構成されたデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）を配置して構成することができる。
【０１３６】
この露光量比変更手段では、ＤＭＤにおける各マイクロミラーの反射面の角度をそれぞれ所要のタイミグで変更する制御により、各アパーチャ７８Ｄ、７８Ｅを通過した各光ビームが、それぞれ対応する各マイクロミラーにより反射される光路を通って露光面５６上に照射される時間をコントロールして、ビームスポットにおける露光量比を変更調整できる。
【０１３７】
また、開口径（開口面積）及び開口形状が異なるアパーチャからの露光量比を変更調整可能とする第４の手段では、複数のアパーチャを通過したレーザビームが露光面上に照射されたときのビームスポットが多重露光又はオーバラップ露光される状態を、アパーチャアレイ７６に穿設するアパーチャの大きさ（内径）を変更し若しくはアパーチャ相互の間隔を変更し若しくはアパーチャの配列を変更し又はＤＭＤ５０の走査方向に対するアパーチャアレイ７６の傾き角の大きさを変更することにより、調整することができる。
【０１３８】
この開口径（開口面積）及び開口形状が異なるアパーチャからの露光量比を変更調整可能とする第４の手段では、アパーチャアレイ７６に配置構成された、異なる開口径（開口面積）及び開口形状をもつ複数の組み（本実施の形態では２組）のアパーチャ７８Ｄ、アパーチャ７８Ｅを通過したレーザビームが露光面上に照射されたときのビームスポットが多重露光又はオーバラップ露光される。
【０１３９】
このため、被露光面では、アパーチャ７８Ｄから照射された大円形のビームスポット形状で露光された露光量と、アパーチャ７８Ｅから照射された小円形のビームスポット形状で露光された露光量との、積算露光量で露光処理されることになる。
【０１４０】
そこで、アパーチャ７８Ｄから照射された大円形のビームスポット形状で露光する露光量比を大きくし、アパーチャ７８Ｅから照射された小円形のビームスポット形状で露光する露光量比を小さく（アパーチャ７８Ｅから照射される露光量を例えば零にしても良い）すれば、実質的に、アパーチャ７８Ｄから照射された大円形のビームスポット形状で露光しただけの露光処理と同様の効果が得られる。さらに、このとき被露光面では、アパーチャ７８Ｅから照射された小円形のビームスポットが当たる部分の積算露光量を多くできる。
【０１４１】
また、アパーチャ７８Ｅから照射された小円形のビームスポット形状で露光する露光量比を大きくし、アパーチャ７８Ｄから照射された大円形のビームスポット形状で露光する露光量比を小さく（アパーチャ７８Ｄから照射される露光量を例えば零にしても良い）すれば、実質的に、アパーチャ７８Ｅから照射された小円形のビームスポット形状で露光しただけの露光処理と同様の効果が得られる。
【０１４２】
さらに、このとき被露光面では、アパーチャ７８Ｅから照射された小円形のビームスポットが当たり露光量処理される部分の隙間を埋めるように、アパーチャ７８Ｄから照射された大円形のビームスポット形状で露光処理することができる。
【０１４３】
この開口径（開口面積）及び開口形状が異なるアパーチャからの露光量比を変更調整可能とする第４の手段では、使用者がキーボードを操作してホストコンピュータに、開口径（開口面積）及び開口形状が異なるアパーチャからの露光量比を所望の露光量比に変更調整させる指令を入力すると、このホストコンピュータの制御指令によって、アパーチャ７８Ｅから照射される小円形のビームスポット形状で露光する露光量と、アパーチャ７８Ｄから照射される大円形のビームスポット形状で露光する露光量との比が所望の露光量比となるように設定されるよう構成する。
【０１４４】
なお、前述した図１９、図２１、図２３、図２７のアパーチャアレイ７６では、説明の便宜のため、アパーチャ７８を２行４列として記載し、図３２のアパーチャアレイ７６では、説明の便宜のため、アパーチャ７８を６行４列として記載したものについて説明したが、実際のアパーチャアレイ７６にアパーチャ７８を形成する場合には、例えば、２５６行１０２４列に構成する。
【０１４５】
さらに、矩形の各アパーチャ７８Ａ、７８Ｂ、７８Ｃのサイズは、例えば１０μｍ×１０μｍの大きさとし、各アパーチャ７８間のピッチを４２μｍに設定する。また、図１９乃至図２３に示すアパーチャ７８Ａ、アパーチャ７８Ｂとにより開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整する距離を１０μｍ〜５μｍに設定する。また、図２５及び図２６に示す構成でも、同様にアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を、シャッタ部材２０６によって変更調整する距離を１０μｍ〜５μｍに設定する。なお、矩形の各アパーチャ７８Ａ、７８Ｂ、７８Ｃを利用して、露光面上に照射されるビームスポット形状は、例えば、２０μｍ×２０μｍの大きさとなる。
【０１４６】
また、前述した図１９乃至図３２に例示するアパーチャに関する構成は、前述した露光ヘッド１６６の照明装置１４４におけるレーザーを光源として利用できる他に、ランプ、ＬＥＤ、ＥＬ又は蛍光管等の光源に対しても、その使用状況に応じて利用できることは勿論である。
［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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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の出射端部に結合された光ファイバ３１から出射する。
【０１４９】
各レーザモジュール６４において、レーザビームＢ１〜Ｂ７のマルチモード光ファイバ３０への結合効率が０．８５で、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の各出力が３０ｍＷの場合には、図９に示すように、アレイ状に配列された光ファイバ３１の各々について、出力１８０ｍＷ（＝３０ｍＷ×０．８５×７）の合波レーザビームＢを得ることができる。従って、６本の光ファイバ３１がアレイ状に配列されたレーザー出射部６８での出力は約１Ｗ（＝１８０ｍＷ×６）である。
【０１５０】
例えば、半導体レーザと光ファイバを１対１で結合させた従来のファイバ光源では、通常、半導体レーザとしては出力３０ｍＷ（ミリワット）程度のレーザが使用され、光ファイバとしてはコア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍｎＡ（開口数）０．２のマルチモード光ファイバが使用されているので、約１Ｗ（ワット）の出力を得ようとすれば、マルチモード光ファイバを４８本（８×６）束ねなければならず、発光領域の面積は０．６２ｍｍ２（０．６７５ｍｍ×０．９２５ｍｍ）であるから、レーザー出射部６８での輝度は１．６×１０６（Ｗ／ｍ２）、光ファイバ１本当りの輝度は３．２×１０６（Ｗ／ｍ２）である。
【０１５１】
これに対し、本実施の形態では、上述した通り、マルチモード光ファイバ６本で約１Ｗの出力を得ることができ、レーザー出射部６８での発光領域の面積は０．００８１ｍｍ２（０．３２５ｍｍ×０．０２５ｍｍ）であるから、レーザー出射部６８での輝度は１２３×１０６（Ｗ／ｍ２）となり、従来に比べ約８０倍の高輝度化を図ることができる。また、光ファイバ１本当りの輝度は９０×１０６（Ｗ／ｍ２）であり、従来に比べ約２８倍の高輝度化を図ることができる。これにより、ＤＭＤ５０へ入射する光束の角度が小さくなり、結果として露光面５６へ入射する光束の角度も小さくなるので、ビームスポットの焦点深度を深くできる。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
ファイバアレイ光源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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
また、この露光装置１５１では、第１マイクロレンズ７４がＤＭＤ５０における各マイクロミラー６２と１対１に対応するように２次元的に配列されると共に、これらの第１マイクロレンズ７４をマイクロミラー６２により露光状態に変調されたレーザビームの光路上に配置されている。さらに、各第１マイクロレンズ７４で集光されたレーザビームの光路上には、それぞれアパーチャ７８が配置されている。このアパーチャ７８を設けたアパーチャアレイ７６と露光面５６との間には、等倍光学系を構成するレンズ系８０，８２が配置されている。
【０１５７】
この露光装置１５１では、露光ヘッド１６６における照明装置１４４からレーザ光が照射されると、ＤＭＤ５０によりオン方向に反射される光束線の断面積が拡大光学系を構成するレンズ系５４，５８により数倍（例えば、２倍）に拡大される。拡大されたレーザ光は、マイクロレンズアレイ７２の各マイクロレンズ第１マイクロレンズ７４によりＤＭＤ５０の各画素に対応して集光され、アパーチャアレイ７６の各対応するアパーチャ７８を通過する。アパーチャ７８を通過したレーザ光は、レンズ系８０、８２により露光面５６上に光源像をビームスポットＢＳとして結像することによって露光する。
【０１５８】
この結像光学系では、ＤＭＤ５０により反射されたレーザ光は、拡大レンズ５４、５８により数倍に拡大されて露光面５６に投影されるので、全体の画像領域が広くなる。このとき、マイクロレンズアレイ７２及びアパーチャアレイ７６が配置されていないとすれば、露光面５６に投影される各ビームスポットの１画素サイズ（スポットサイズ）が露光エリアのサイズに対して大きなものとなり、露光エリアの鮮鋭度を表すＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）特性が低下する。
【０１５９】
この露光装置１５１の露光ヘッド１６６では、マイクロレンズアレイ７２及びアパーチャアレイ７６が配置されているので、ＤＭＤ５０により反射されたレーザ光は、マイクロレンズアレイ７２の各第１マイクロレンズ７４によりＤＭＤ５０の各画素に対応して集光される。これにより、レーザ光は、拡大レンズ５４、５８により拡大されても、各ビームスポットのスポットサイズを所望の大きさ（例えば、１０μｍ×１０μｍ）に縮小することができ、ＭＴＦ特性の低下を防止して高精細な露光を行うことができる。
【０１６０】
また、第１マイクロレンズ７４の収差によるビームの太りがあっても、アパーチャ７８によって露光面５６上でのスポットサイズが一定の大きさ及び形状となるようにビームを整形することができる。
【０１６１】
なお、露光装置１５１では、レーザー出射部６８の光源像を露光面５６へ投影し、この光源像をビームスポットＢＳとして露光面５６を露光することから、ＤＭＤ５０におけるマイクロミラー６２の非反射部６２Ａの影響によりビームスポットの中央部の光量分布が低下することを防止でき、均一な光量分布を有するビームスポットＢＳにより露光面５６を露光できる。
【０１６２】
また、本実施形態に係る露光装置１５１では、空間変調素子としてＤＭＤを用いたが、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）タイプの空間変調素子（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、ＭＥＭＳタイプ以外の空間変調素子をＤＭＤ５０に代えて用いた場合にも、投影光学系１４６として図５又は図１９に示すものを用いれば、アパーチャ７８による光量損失を抑制しつつ、露光エリア１６８におけるＭＴＦ特性下の低下を防止できる。
【０１６３】
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変調素子を意味している。
［アパーチャの作用及び効果］
次に、上述のように構成された本実施の形態に係る露光装置で、アパーチャの大きさ形状を変更して露光処理を行う場合の作用及び効果について説明する。
【０１６４】
この露光装置により、例えば、液晶モニタを製造する工程における液晶パターンを露光処理する場合のように縦、横に直線的に伸びる線図を露光形成する作業を行う場合には、アパーチャ７８の形状を矩形（アパーチャ７８Ｃのごとき正方形）のものを利用するように設定して、図２８に例示するように露光処理することが望ましい。このようにした場合には、円形のアパーチャ７８Ｄ、７８Ｅを利用する場合に比べて、エッジのボケを少なくでき、ビームスポットの形状を大きくして露光処理をスピードアップし、作業能率を向上することができる。
【０１６５】
また、この露光装置により、例えば、プリント配線基板を製造する工程におけるの回路パターンを露光処理する場合のように、斜めに伸びる線図を露光形成する作業を行う場合には、アパーチャ７８の形状を円形（アパーチャ７８Ｄ、又はアパーチャ７８Ｅのごとき円形）のものを利用するように設定して、図３０に例示するように露光処理することが望ましい。このようにした場合には、図２９に例示する矩形のアパーチャ７８Ｃを利用する場合に比べて、エッジジャギー（いわゆる階段状のぎざぎざ状態に露光処理されること）が生じることを少なくして、シャープな斜め線を露光処理で形成することができる。
【０１６６】
次に、感光材料を変更時に、感光材料に適したアパーチャ形状に変更することが有効なことを示すため、この露光装置により、４０５ｎｍのレーザーを光源とし、アパーチャ７８の形状を２０μｍ×２０μｍの正方形と、５μｍ×２０μｍの長方形とに変更して、それぞれ線幅５０μｍとし、線間距離６０μｍとして、斜め線を描いた場合の結果について、下記表１により説明する。
【０１６７】
【表１】
2004330536.tif 000004
この表１に示すように、富士フィルムアーチ株式会社製の富士バンクスドライフォトレジストＦ−３４０（商品名）であるいわゆるＤＦＲの４０μｍ厚の感光材料（相対的に軟調）では、２０μｍ×２０μｍの正方形のアパーチャ形状で露光処理をした場合に良好な結果が得られ、５μｍ×２０μｍの長方形のアパーチャ形状で露光処理をした場合に光量不足となるという結果が得られた。
【０１６８】
また、この表１に示すように、富士フィルムアーチ株式会社製のいわゆるＤＦＲの２０μｍ厚の感光材料（相対的に硬調）では、２０μｍ×２０μｍの正方形のアパーチャ形状で露光処理をした場合にエッジジャギーが生じるという結果が得られ、５μｍ×２０μｍの長方形のアパーチャ形状で露光処理をした場合に良好な結果が得られた。
【０１６９】
以上より、感光材料が厚手（相対的に軟調）のものでは、露光用の光の利用効率を向上するため、比較的大きいアパーチャ形状に設定して露光処理を実行することが望ましく、感光材料が薄手（相対的に硬調）のものでは、エッジのキレを良くするため、比較的小さいアパーチャ形状に設定して露光処理を実行することが望ましいという傾向があるこが分かる。
【０１７０】
そこで、この露光装置により感光材料に露光処理を行う場合には、感光材料が厚手（相対的に軟調）の場合に比較的大きいアパーチャ形状に変更して露光処理を実行し、感光材料が薄手（相対的に硬調）の場合に比較的小さいアパーチャ形状に設定して露光処理を実行することとすれば良い。
【０１７１】
前述のように、アパーチャ形状を変更調整可能に構成した露光装置は、例えば、プリント配線基板の回路パターン露光（エッチングレジスト露光、電着レジスト露光、メッキレジスト露光）、感光性絶縁層露光（ビアホール露光）ソルダレジスト露光、液晶のカラーフィルター露光（カラーレジスト露光、ブラックレジスト露光）、液晶のスペーサ露光（柱材用レジスト露光）、プラズマディスプレイの電極露光（エッチングレジスト露光）、有機ＥＬの画素パターン露光（画素間パターン用レジスト露光）に利用することができる。
【０１７２】
また、このアパーチャ形状を変更調整可能に構成した露光装置では、露光波長を紫外線、可視光線又は赤外線と変更可能に構成しても良い。例えば、この露光装置における露光波長を可視光線として、銀塩写真の感光材料にパターン露光するすることもできる。
【０１７３】
さらに、このアパーチャ形状を変更調整可能に構成した露光装置は、写真プリンター、印刷用カラープルーフプリンター、映画フィルムレコーダー、スライドフィルムプリンター、ＯＨＰプリンター、液晶用カラーフィルタープリンター等にも利用できる。
【０１７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の露光ヘッドによれば、適切なビームスポットの形状となるようにアパーチャを容易に変更して、露光処理を実行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】（Ａ）は図４に示す露光ヘッドの構成を示す側面図、（Ｂ）及び（Ｃ）は露光ヘッドによる露光エリアの平面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係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露光装置に用いるファイバアレイ光源の構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）はレーザー出射部における発光点の配列を示す平面図である。
【図１０】発明の実施の形態に係る露光装置に用いるマルチモード光ファイバの構成を示す図である。
【図１１】発明の実施の形態に係る露光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露光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部分側面図である。
【図１５】図５に示す露光ヘッドにおける第１マイクロレンズ及びアパーチャの構成を示す側面図である。
【図１６】図４に示す露光ヘッドにより形成される光源像を説明するための側面図である。
【図１７】図１６に示す投影光学系における第１マイクロレンズ付近の拡大図である。
【図１８】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ発明の実施の形態に係る露光装置におけるレーザー出射部の構成例を示す正面図である。
【図１９】発明の実施の形態に係る露光装置に用いるアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段の構成例を示すアパーチャが全開状態の平面図である。
【図２０】発明の実施の形態に係る露光装置に用いるアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段の構成例を示すアパーチャが全開状態の断面図である。
【図２１】発明の実施の形態に係る露光装置に用いるアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段の構成例を示すアパーチャが半開状態の平面図である。
【図２２】発明の実施の形態に係る露光装置に用いるアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段の構成例を示すアパーチャが半開状態の断面図である。
【図２３】発明の実施の形態に係る露光装置に用いるアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段の構成例におけるアパーチャアレイ部分を取り出して示す分解斜視図である。
【図２４】発明の実施の形態に係る露光装置に用いるアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段における電気的駆動手段の他の構成例を示す分解斜視図である。
【図２５】発明の実施の形態に係る露光装置に用いるアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第２の手段の構成例を示すアパーチャが全開状態の断面図である。
【図２６】発明の実施の形態に係る露光装置に用いるアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第２の手段の構成例における一つのアパーチャ部分を取り出して示す平面図である。
【図２７】発明の実施の形態に係る露光装置に用いるアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第３の手段の構成例を示す平面図である。
【図２８】発明の実施の形態に係る露光装置でアパーチャを正方形の開口としたときのビームスポットで直線を露光処理する状態の要部を例示する平面図である。
【図２９】発明の実施の形態に係る露光装置でアパーチャを正方形の開口としたときのビームスポットで斜線を露光処理する状態の要部を例示する平面図である。
【図３０】発明の実施の形態に係る露光装置でアパーチャを円形の開口としたときのビームスポットで斜線を露光処理する状態の要部を例示する平面図である。
【図３１】発明の実施の形態に係る露光装置でアパーチャを長方形の開口としたときのビームスポットで斜線を露光処理する状態の要部を例示する平面図である。
【図３２】発明の実施の形態に係る露光装置に用いる開口径（開口面積）及び開口形状が異なるアパーチャからの露光量比を変更調整可能とする第４の手段の構成例を示す平面図である。
【符号の説明】
５０  デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）
５４  レンズ系
５６  露光面
５８  レンズ系
６０  ＳＲＡＭセル（メモリセル）
６２  微小ミラー（マイクロミラー）
７２  マイクロレンズアレイ
７４  マイクロレンズ
７６  アパーチャアレイ
７８  アパーチャ
８０  レンズ系
８２  レンズ系
１４４        照明装置
１４６        投影光学系
１５０        感光材料
１５１        露光装置
１６６        露光ヘッド
２００        被動部材
２０２        電磁石装置
２０４        電磁石装置
２０６        シャッタ部材
２０８        被動部材
２１０        電磁石装置
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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