(57)【要約】【課題】投影露光装置において、変調された光の２次元パターンを投影する際に、ディストーションを抑制してＭＴＦ性能を向上させるとともに、光源から発せられた光の利用効率を高める。【解決手段】像側テレセントリックな第１結像光学系５１および第２結像光学系５２のいずれかにおいて、入射瞳位置を間に挟んで隣り合う２つの瞳隣接レンズのうちの少なくとも一方のレンズのレンズ面のうちの少なくとも一方を非球面にした結像光学系５０を用意し、光源ユニット６０から発せられた光束をＤＭＤ８０で空間光変調し、このＤＭＤ８０で空間光変調された２次元パターンを上記結像光学系５０を通して感光材料１５０上に結像させる。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から発せられた光を空間光変調する空間光変調手段と、該空間光変調手段により空間光変調された光の２次元パターンを感光材料上に結像させるための像側テレレセントリックな結像光学系とを備え、前記結像光学系を通して前記２次元パターンを前記感光材料上に投影し、該２次元パターンを前記感光材料に露光する投影露光装置であって、
前記結像光学系の入射瞳位置を間に挟んで隣り合う２つの瞳隣接レンズのうちの少なくとも一方のレンズが、該レンズのレンズ面のうちの少なくとも一方を非球面にしたものであることを特徴とする投影露光装置。
【請求項２】
光源から発せられた光を変調する露光マスクと、該露光マスクにより変調された光の２次元パターンを感光材料上に結像させるための像側テレレセントリックな結像光学系とを備え、前記結像光学系を通して前記２次元パターンを前記感光材料上に投影し、該２次元パターンを前記感光材料に露光する投影露光装置であって、
前記結像光学系の入射瞳位置を間に挟んで隣り合う２つの瞳隣接レンズのうちの少なくとも一方のレンズが、該レンズのレンズ面のうちの少なくとも一方を非球面にしたものであることを特徴とする投影露光装置。
【請求項３】
前記２つの瞳隣接レンズが、それぞれのレンズ面のうちの前記入射瞳位置の側とは反対側のレンズ面を非球面にしたものであることを特徴とする請求項１または２記載の投影露光装置。
【請求項４】
前記２つの瞳隣接レンズが、それぞれのレンズ面の両面を非球面にしたものであることを特徴とする請求項１または２記載の投影露光装置。
【請求項５】
前記２つの瞳隣接レンズのうちの、前記感光材料側とは反対側に配置された第１の瞳隣接レンズの入射側レンズ面の形状のコーニック成分を示す係数の絶対値が、該第１の瞳隣接レンズの射出側レンズ面の形状のコーニック成分を示す係数の絶対値より大きいことを特徴とする請求項４記載の投影露光装置。
【請求項６】
前記２つの瞳隣接レンズのうちの、前記感光材料側に配置された第２の瞳隣接レンズの入射側レンズ面の形状のコーニック成分を示す係数の絶対値が、該第２の瞳隣接レンズの射出側レンズ面の形状のコーニック成分を示す係数の絶対値より小さいことを特徴とする請求項４記載の投影露光装置。
【請求項７】
前記第１の瞳隣接レンズの入射側レンズ面のコーニック成分を示す係数の絶対値の値δ１と、前記第１の瞳隣接レンズの射出側レンズ面のコーニック成分を示す係数の絶対値の値δ２との比δｏ＝δ１／δ２が、１≦δｏ≦７０であることを特徴とする請求項５記載の投影露光装置。
【請求項８】
前記第２の瞳隣接レンズの射出側レンズ面のコーニック成分を示す係数の絶対値の値γ１と、前記第２の瞳隣接レンズの入射側レンズ面のコーニック成分を示す係数の絶対値の値γ２との比γｏ＝γ１／γ２が、１≦γｏ≦７０であることを特徴とする請求項６記載の投影露光装置。
【請求項９】
前記結像光学系を通る光の波長が３５０ｎｍ以上、４５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の投影露光装置。
【請求項１０】
前記空間光変調手段がＤＭＤであることを特徴とする請求項１、または請求項２から請求項９のいずれか１項記載の投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投影露光装置に関し、詳しくは、光源から発せられた光を変調して得られた光の２次元パターンの像をテレセントリックな結像光学系を通して感光材料上に投影し露光する投影露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、入射した光を露光マスクによって変調した光の２次元パターン、あるいは入射した光を空間光変調手段で空間光変調した光の２次元パターンを感光材料上に投影してこの感光材料を露光する投影露光装置が知られている。また、上記空間光変調手段として、傾斜角度変更可能なマイクロミラーを２次元状に多数配列（例えば１０２４×７５６）したデジタル・マイクロミラー・デバイス（以後、ＤＭＤという）を用いた投影露光装置も知られている（例えば特許文献１）。なお、上記デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）としては、例えば、米国ＴＩ社（Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社）が開発したものが知られており、このＤＭＤを用いた動画用プロジェクタ等が製品化されている。
【０００３】
上記ＤＭＤを用いた投影露光装置は、ＤＭＤの各マイクロミラーの像を感光材料上に結像させるための結像レンズを備え、露光用の光の照射を受けた各マイクロミラー中の所定角度に傾斜したマイクロミラーで反射され、上記結像レンズに向けて伝播された光のみをこの結像レンズを通して結像し、これにより、上記マイクロミラーで形成された２次元パターンを感光材料上に投影してこの感光材料を露光するものである。すなわち、この投影露光装置は、上記２次元パターンの像を形成する各画素が各マイクロミラーに対応するようにして露光を行なうものである。
【０００４】
また、上記投影露光装置を用いて基板上のフォトレジスト（感光材料）に回路パターンを露光する試みも行なわれており、基板上に回路パターンの像を正確な倍率で、すなわち回路パターンの像の大きさが変化したりこの像が歪んだりすることなく結像できるように、この投影露光装置の結像光学系として像側にテレセントリックな結像光学系を用いる方式も検討されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３０５６６３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記回路パターンの露光に関し、基板上に露光される回路パターンの像を形成する各画素の等ピッチ性のさらなる向上が望まれている。そのため、結像レンズのディスーションを１μｍ以下となるようにしたいという要請とともに、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）性能を向上させたいという要請がある。すなわち、ディスーションを抑制しＭＴＦ性能を向上させたいという要請がある。
【０００７】
また、回路パターンのような細い線の露光には波長の短い光、例えば波長４５０ｎｍ以下の光を光源に用いることが望ましいが、このような短波長の光は上記結像レンズを構成するガラスや樹脂等に対する透過率が低いため結像レンズを構成するレンズ枚数を少なくして光の利用効率を高めたいという要請もある。すなわち、例えば、露光光源として複数のレーザ光束を合波させるレーザ光合波光源を使用する場合には、光の利用効率を高めることにより、合波させるレーザ光束の数を少なくしても露光に必要な所定のレーザ光束の強度を得ることができるようになり、これにより、露光光源のコストを低減でき、さらに光源の故障頻度を少なくすることもできる。
【０００８】
また、結像レンズを構成するレンズ枚数を多くすると、各レンズの製造上の誤差の積み重ねによってディスーションや像面湾曲が大きくなってしまうという問題があるため、所定の性能の結像レンズを得るための加工・組立・調整の負担が大きくなるという問題も生じる。
【０００９】
これに対して、一般に、像側テレセントリックな結像レンズの像側へ、ディストーション補正用の非球面レンズを配置してこの結像レンズのディストーションを小さくするとともに、レンズ枚数を減らすことが考えられる。
【００１０】
しかしながら、像側テレセントリックな結像レンズの像側の開口径が大きいので、上記像側に配置する非球面レンズの径も上記開口径に応じて大きくすることになり、このように大きな径の非球面レンズの製作、例えば、ガラス成形での製作が難しいという問題がある。
【００１１】
なお、上記ディスーションを抑制しつつＭＴＦ性能を向上させる要請、光の利用効率を高めたいという要請、および非球面レンズの製作が困難であるという問題等は、入射した光を露光マスクによって変調した光の２次元パターンを感光材料上に投影しこの感光材料を露光する場合に使用する投影露光装置の結像光学系にも共通するものである。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、２次元パターンを投影する際にディスーションを抑制しＭＴＦ性能を向上させるとともに、光源から発せられた光の利用効率を高めることができる投影露光装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の投影露光装置は、光源から発せられた光を空間光変調する空間光変調手段と、この空間光変調手段により空間光変調された光の２次元パターンを感光材料上に結像させるための像側テレセントリックな結像光学系とを備え、この結像光学系を通して前記２次元パターンを感光材料上に投影し、この２次元パターンを感光材料に露光する投影露光装置であって、結像光学系の入射瞳位置を間に挟んで隣り合う２つの瞳隣接レンズのうちの少なくとも一方のレンズが、該レンズのレンズ面のうちの少なくとも一方を非球面にしたものであることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第２の投影露光装置は、光源から発せられた光を変調する露光マスクと、この露光マスクにより変調された光の２次元パターンを感光材料上に結像させるための像側テレレセントリックな結像光学系とを備え、結像光学系を通して前記２次元パターンを感光材料上に投影し、この２次元パターンを前記感光材料に露光する投影露光装置であって、結像光学系の入射瞳位置を間に挟んで隣り合う２つの瞳隣接レンズのうちの少なくとも一方のレンズが、該レンズのレンズ面のうちの少なくとも一方を非球面にしたものであることを特徴とするものである。
【００１５】
前記２つの瞳隣接レンズは、それぞれのレンズ面のうちの入射瞳位置の側とは反対側のレンズ面を非球面にしたものとすることができる。
【００１６】
前記２つの瞳隣接レンズは、それぞれのレンズ面の両面を非球面にしたものとすることができる。
【００１７】
前記結像光学系は、２つの瞳隣接レンズのうちの、感光材料側とは反対側に配置された第１の瞳隣接レンズの入射側レンズ面の形状のコーニック成分を示す係数の絶対値が、この第１の瞳隣接レンズの射出側レンズ面の形状のコーニック成分を示す係数の絶対値より大きくなるように構成したり、あるいは、前記２つの瞳隣接レンズのうちの、感光材料側に配置された第２の瞳隣接レンズの入射側レンズ面の形状のコーニック成分を示す係数の絶対値が、この第２の瞳隣接レンズの射出側レンズ面の形状のコーニック成分を示す係数の絶対値より小さくなるように構成したりすることが好ましい。
【００１８】
前記結像光学系は、第１の瞳隣接レンズの入射側レンズ面のコーニック成分を示す係数の絶対値の値δ１と、この第１の瞳隣接レンズの射出側レンズ面のコーニック成分を示す係数の絶対値の値δ２との比δｏ＝δ１／δ２が、１≦δｏ≦７０となるようにすることが好ましい。
【００１９】
前記結像光学系は、第２の瞳隣接レンズの射出側レンズ面のコーニック成分を示す係数の絶対値の値γ１と、この第２の瞳隣接レンズの入射側レンズ面のコーニック成分を示す係数の絶対値の値γ２との比γｏ＝γ１／γ２が、１≦γｏ≦７０となるようにすることが好ましい。
【００２０】
前記結像光学系を通る光の波長は、３５０ｎｍ以上、４５０ｎｍ以下とすることができる。
【００２１】
前記空間光変調手段はＤＭＤとすることができる。
【００２２】
前記露光マスクは、入射される光を反射したり、吸収したり、あるいは透過させたりする各領域を有し、各領域における光の変調特性の違いに基づいて光の２次元パターンを作成するものである。例えば、光を透過させるガラス板上に光を吸収する２次元パターンを形成したり、光を反射するガラス板上に光を吸収する２次元パターンを形成したりする等のことにより上記露光マスクを作成することができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明者は上記課題に対して、像側にテレセントリックな結像光学系の中の径を小さくできるレンズ、すなわち、非球面レンズの加工が比較的容易なレンズに注目し、ディストーションを抑制しＭＴＦ性能を向上させることができる結像光学系の実現について種々検討した結果、光学性能に敏感に効く入射瞳位置近傍のレンズを非球面化し、この非球面化したレンズを含む入射瞳位置近傍の数枚のレンズに対して特に高精度な加工・組立・調整を施すことにより、ディストーションを抑制してＭＴＦ性能を向上させた所望の性能の結像光学系を実現できるとの知見を得、かかる知見に基づいて本発明に至ったものである。
【００２４】
本発明の投影露光装置は、空間光変調手段によって空間光変調された光の２次元パターンを感光材料上に結像させるための像側テレレセントリックな結像光学系の入射瞳位置を間に挟んで隣り合う２つの瞳隣接レンズのうちの少なくとも一方のレンズのレンズ面のうちの少なくとも一方を非球面にしたり、露光マスクによって変調された光の２次元パターンを感光材料上に結像させるための像側テレレセントリックな結像光学系の入射瞳位置を間に挟んで隣り合う２つの瞳隣接レンズのうちの少なくとも一方のレンズのレンズ面のうちの少なくとも一方を非球面にしたので、すなわち、例えば、２つの瞳隣接レンズを、それぞれのレンズ面のうちの入射瞳位置の側とは反対側のレンズ面を非球面にしたり、あるいは２つの瞳隣接レンズを、それぞれのレンズ面の両面を非球面にしたので、非球面レンズの径を、製造が比較的容易となる程度に小さくすることができ、この非球面レンズの採用により、上記結像光学系のディスーションを小さく（例えば１μｍ以下に）しＭＴＦ性能を向上させるとともに、この結像光学系を構成するレンズ枚数を少なくすることができる。これにより、光源から発せられた光の利用効率を高めることができるとともに、この結像光学系のディスーションを抑制してＭＴＦ性能を向上させることができる。
【００２５】
また、上記結像光学系を通る光の波長を３５０ｎｍ以上、４５０ｎｍ以下とすれば、一般に、上記波長領域の光に対するレンズ部材の透過率が低いので、上記結像光学系を構成するレンズ枚数を少なくして光の利用効率を高める顕著な効果を奏することができる。
【００２６】
また、２つの瞳隣接レンズのうちの、感光材料側とは反対側に配置された第１の瞳隣接レンズの入射側レンズ面の形状のコーニック成分を示す係数の絶対値を、該第１の瞳隣接レンズの射出側レンズ面の形状のコーニック成分を示す係数の絶対値より大きくしたり、あるいは、２つの瞳隣接レンズのうちの、感光材料側に配置された第２の瞳隣接レンズの入射側レンズ面の形状のコーニック成分を示す係数の絶対値を、該第２の瞳隣接レンズの射出側レンズ面の形状のコーニック成分を示す係数の絶対値より小さくすれば、上記結像光学系のディストーションを確実に小さくするとともに、この結像光学系を構成するレンズ枚数を確実に少なくすることができる。これにより、光源から発せられた光の利用効率を高め、かつ、光の２次元パターンを投影する際のディストーションをより小さくすることができる。
【００２７】
また、第１の瞳隣接レンズの入射側レンズ面のコーニック成分を示す係数の絶対値の値δ１と、この第１の瞳隣接レンズの射出側レンズ面のコーニック成分を示す係数の絶対値の値δ２との比δｏ＝δ１／δ２を、１≦δｏ≦７０としたり、第２の瞳隣接レンズの射出側レンズ面のコーニック成分を示す係数の絶対値の値γ１と、前記第の瞳隣接レンズの入射側レンズ面のコーニック成分を示す係数の絶対値の値γ２との比γｏ＝γ１／γ２を、１≦γｏ≦７０とすれば、上記結像光学系のディストーションを確実に小さくしＭＴＦ性能を向上させることができるとともに、この結像光学系を構成するレンズ枚数をより確実に少なくすることができる。これにより、光源から発せられた光の利用効率を高め、かつ、光の２次元パターンを投影する際のディストーションを抑制しＭＴＦ性能を向上させることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の投影露光装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は投影露光装置に搭載される露光ヘッドの概略構成を展開して示す概念図、図２は上記露光ヘッド内を伝播する光束の光路に沿ってこの露光ヘッドを構成する光学要素を示す側面図、図３はＤＭＤの概略構成を示す斜視図である。
【００２９】
本発明の実施の形態による投影露光装置は、光源である光源ユニット６０から発せられた光を空間光変調する空間光変調手段であるＤＭＤ８０と、このＤＭＤ８０により空間光変調された光の２次元パターンを感光材料１５０上に結像させるための像側テレセントリックな結像光学系である第１結像光学系５１および第２結像光学系５２を有する結像光学系５０とを備えている。この投影露光装置は、第１結像光学系５１および第２結像光学系５２を通して上記２次元パターンを感光材料１５０上に投影し、この２次元パターンを感光材料１５０に露光するものである。なお、上記光源ユニット６０、ＤＭＤ８０、結像光学系５０等は後述する露光ヘッド１６６を構成する光学要素となるものである。上記２次元パターンは、表示用の画像、あるいは電気配線の回路パターン等を表す画像パターンとすることができ、感光材料１５０は、回路パターンが形成されるプリント基板作成用の基板に積層された感光材料としたり、あるいは液晶表示用の基板やプラズマディスプレイ用基板作成用の基板に積層された感光材料とすることができる。
【００３０】
以下、上記結像光学系５０について説明する。
【００３１】
＜結像光学系５０＞
上記図１および図２に示すように、露光ヘッド１６６を構成する光学要素である結像光学系５０は、上記第１結像光学系５１および第２結像光学系５２と、第１結像光学系５１と第２結像光学系５２との間の光路中に配置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。上記のマイクロレンズアレイ５５は、ＤＭＤ８０で反射された各光束それぞれを個別に通すようにＤＭＤ８０の各マイクロミラー８１（図３参照）に対応して配置された多数のマイクロレンズ５５ａからなるものである。またアパーチャアレイ５９は、上記各マイクロレンズ５５ａを通った各光束それぞれを個別に通すように各マイクロレンズ５５ａに対応して配置された多数のアパーチャ５９ａを有するものである。
【００３２】
上記構成において、ＤＭＤ８０の各マイクロミラー８１で反射した光によるこのマイクロミラー８１の像は、第１結像光学系５１により３倍に拡大されて結像される。ここで、各マイクロミラー８１で反射され第１結像光学系５１を通った上記各マイクロミラー８１に対応するテレセントリックな各光束Ｌａは、第１結像光学系５１による結像位置の近傍に配されたマイクロレンズアレイ５５の各マイクロレンズ５５ａによって個別に集光され、この個別に集光された光束がアパーチャ５９ａを通過す。マイクロレンズアレイ５５およびアパーチャ５９を通っ光束は、第２結像光学系５２によりさらに１．６７倍に拡大された上で、感光材料１５０の感光面１５１に結像される。
【００３３】
ここで、２次元パターンの像を形成する各画素、すなわち各マイクロミラー８１で反射されて各マイクロレンズ５５ａを通った光束Ｌａに上記光学要素の収差等による太りがあっても、アパーチャ５９ａによって感光面１５１でのスポットサイズが一定の大きさになるようにこの光束Ｌａを整形することができる。また、各マイクロミラー８１で反射された光束Ｌａを各マイクロミラー８１に対応して設けられたアパーチャ５９ａを通過させることにより、各マイクロミラー（各画素）間でのクロストークを防止することができ、露光を行なう際の各マイクロミラーによるオン・オフの消光比を改善することができる。
【００３４】
なお、マイクロミラーを上記所定角度に傾斜させてこのマイクロミラーで反射した光を結像光学系５０に向けて伝播させる状態がマイクロミラーのオン状態であり、マイクロミラーを上記所定角度とは異なる角度に傾斜させてこのマイクロミラーで反射した光を結像光学系５０に向かう光路から外して伝播させる状態がマイクロミラーのオフ状態であり、上記オン状態のマイクロミラーで反射された光が感光面１５１に結像され感光材料１５０を露光する。すなわち、各マイクロミラーは、マイクロミラーの傾斜角度を変更することにより入射された光を変調し、ＤＭＤは、所定の制御信号に応じて各マイクロミラーの傾斜角度を変更することにより入射された光を空間光変調する。
【００３５】
以下、上記像側テレセントリックな第１結像光学系５１について図４から図１２を参照して詳しく説明する。
【００３６】
図４は、像側テレセントリックな第１結像光学系５１の構成を示す図である。なお、ＤＭＤ８０と第１結像光学系５１との間には、ミラー７５で反射された光をＤＭＤ８０に向けて全反射させるとともに、ＤＭＤ８０で反射した光を通過させる、２つの三角プリズムが組み合わされた平行平板状のＴＩＲプリズム（全反射プリズム）であるプリズム７６（図１または図２参照）が配置されている。
【００３７】
第１結像光学系５１は、第１レンズ５１Ａ、第２レンズ５１Ｂ、第３レンズ５１Ｃ、第４レンズ５１Ｄが入射側からこの順に配置された瞳前側レンズ群ＦＦと、上記第４レンズ５１Ｄにつづく、第５レンズ５１Ｆ、第６レンズ５１Ｇ、第７レンズ５１Ｈ、第８レンズ５１Ｉが入射側からこの順に配置された瞳後側レンズ群ＥＥとを有している。上記瞳前側レンズ群ＦＦと瞳後側レンズ群ＥＥとの間に入射瞳位置５１Ｅが位置する。
【００３８】
上記第４レンズ５１Ｄと第５レンズ５１Ｆが上記入射瞳位置５１Ｅを挟んで隣り合う２つの瞳隣接レンズであり、感光材料１５０側に配置された第５レンズ５１Ｆが第２の瞳隣接レンズであり、感光材料１５０側とは反対側に配置された第４レンズ５１Ｄが第２の瞳隣接レンズとなる。
【００３９】
ＤＭＤ８０中のオン状態となっているマイクロミラーで反射されプリズム７６を通過した光は結像光学系５０に入射し、この光は上記瞳前側レンズ群ＦＦ、入射瞳位置５１Ｅ、および瞳後側レンズ群ＥＥをこの順に通って像面ＺＺへ伝播される。ＤＭＤ８０と像面ＺＺとは１：３（３倍）の倍率の結像関係にあり、マイクロレンズ５５はこの像面ＺＺに配置される。
【００４０】
また、第２結像光学系５２は、上記マイクロレンズ５５で集光された光束を感光材料１５０上に結像する。
【００４１】
以下、第１結像光学系５１の具体的な６つの実施例と１つの比較例について、ＭＴＦ性能と上記コーニック成分を示す係数（以後、コーニック係数という）の絶対値の比δｏおよびγｏ（以後、コーニック係数比δｏおよびコーニック係数比γｏという）との関係等について、図４および図５を参照して説明する。図５（ａ）は第１の瞳隣接レンズを非球面化した実施例と比較例の仕様と性能を示し、図５（ｂ）は第２の瞳隣接レンズを非球面化した実施例と比較例の仕様と性能を示す。
【００４２】
ここで、６つの実施例と１つの比較例は、全て、入射瞳位置の入射側に４枚の瞳前側レンズ群、入射瞳位置の射出側に４枚の瞳後側レンズ群が位置しているので、上記実施例と比較例を説明するにあたり、図４、および図４に示す記号を共通に使用して説明する。
【００４３】
なお、上記６つの実施例と１つの比較例は、全てディストーションが所定値以下、すなわち１μｍ以下となるように設計されたものであり、これらの具体的な設計値は後述する。
【００４４】
また、以下の説明においては、下記のように定めた第１条件から第５条件を引用して各実施例、比較例を説明する。
【００４５】
第１条件：入射瞳位置を間に挟んで隣り合う２つの瞳隣接レンズのうちの少なくとも一方のレンズが、上記レンズのレンズ面のうちの少なくとも一方を非球面にしたものである。
【００４６】
第２条件：２つの瞳隣接レンズが、それぞれのレンズ面のうちの入射瞳位置の側とは反対側のレンズ面を非球面にしたものである。
【００４７】
第３条件：２つの瞳隣接レンズが、それぞれのレンズ面の両面を非球面にしたものである。
【００４８】
第４条件：第１の瞳隣接レンズの入射側レンズ面のコーニック係数の絶対値が、この第１の瞳隣接レンズの射出側レンズ面のコーニック係数の絶対値より大きいか、または、第２の瞳隣接レンズの入射側レンズ面のコーニック係数の絶対値が、この第２の瞳隣接レンズの射出側レンズ面のコーニック係数の絶対値より小さい。
【００４９】
第５条件：第１の瞳隣接レンズのコーニック係数比δｏが、１≦δｏ≦７０であるか、または、第２の瞳隣接レンズのコーニック係数比γｏが、１≦γｏ≦７０である。
【００５０】
＜比較例１＞
比較例１の結像レンズは、球面レンズのみで設計した光学系であり、上記第１条件から第５条件のいずれをも満たしていない。図５（ａ）、および図５（ｂ）に示すように、ＭＴＦ（２５）の値が２．０、ＭＴＦ（５０）の値が１１．０でＭＴＦ性能が低く、所定のＭＴＦ性能を満たしておらず、性能判定は×で示されている。なお、ＭＴＦ（２５）の値は、２５ｃｙｃｌｅ／ｍｍにおけるＭＴＦ性能を示し、ＭＴＦ（５０）の値は、５０ｃｙｃｌｅ／ｍｍにおけるＭＴＦ性能を示す。
【００５１】
＜実施例１＞
実施例１の結像レンズは、第１の瞳隣接レンズである第４レンズ５１Ｄの両面を非球面にしたもので、コーニック係数比δｏは０．９０であり、上記第１条件から第３条件までを満たしている。図５（ａ）に示すように、ＭＴＦ（２５）の値が１１．７、ＭＴＦ（５０）の値が３２．０で所定のＭＴＦ性能を満たしており、性能判定は○で示されている。
【００５２】
＜実施例２＞
実施例２の結像レンズは、第１の瞳隣接レンズである第４レンズ５１Ｄの両面を非球面にしたもので，  コーニック係数比δｏは８９．４であり、上記第１条件から第４条件までを満たしている。図５（ａ）に示すように、ＭＴＦ（２５）の値が１２．９、ＭＴＦ（５０）の値が３１．０で所定のＭＴＦ性能を満たしており、性能判定は○で示されている。
【００５３】
＜実施例３＞
実施例３の結像レンズは、第１の瞳隣接レンズである第４レンズ５１Ｄの両面を非球面にしたもので，  コーニック係数比δｏは７０．０であり、上記第１条件から第５条件のすべてを満たしている。図５（ａ）に示すように、ＭＴＦ（２５）の値が１９．６、ＭＴＦ（５０）の値が３７．８で所定のＭＴＦ性能を大きく上回っており、性能判定は◎で示されている。
【００５４】
＜実施例４＞
実施例４の結像レンズは、第１の瞳隣接レンズである第４レンズ５１Ｄの両面を非球面にしたもので，  コーニック係数比δｏは１４．８であり、上記第１条件から第５条件のすべてを満たしている。図５（ａ）に示すように、ＭＴＦ（２５）の値が３９．４、ＭＴＦ（５０）の値が６６．８で所定のＭＴＦ性能を大きく上回っており、性能判定は◎で示されている。
【００５５】
＜実施例５＞
実施例５の結像レンズは、第２の瞳隣接レンズである第５レンズ５１Ｆの両面を非球面にしたもので，  コーニック係数比γｏは０．１であり、上記第１条件から第３条件までを満たしている。図５（ｂ）に示すように、ＭＴＦ（２５）の値が９．６、ＭＴＦ（５０）の値が３１．３で所定のＭＴＦ性能を満たしており、性能判定は○で示されている。
【００５６】
＜実施例６＞
実施例６の結像レンズは、第２の瞳隣接レンズである第５レンズ５１Ｆの両面を非球面にしたもので，  コーニック係数比γｏは９．６であり、上記第１条件から第５条件までを満たしている。図５（ｂ）に示すように、ＭＴＦ（２５）の値が２１．４、ＭＴＦ（５０）の値が３７．９で所定のＭＴＦ性能を大きく上回っており、性能判定は◎で示されている。
【００５７】
上記比較例１、および実施例１から実施例６の具体的な設計値を図６から図１２に示す。図６（ａ）は比較例１の設計値を示す図であり、図６（ｂ）は比較例１のレンズ構成と光路を示す図である。図７（ａ）は実施例１の設計値を示す図であり、図７（ｂ）は実施例１のレンズ構成と光路を示す図である。図８（ａ）は実施例２の設計値を示す図であり、図８（ｂ）は実施例２のレンズ構成と光路を示す図である。図９（ａ）は実施例３の設計値を示す図であり、図９（ｂ）は実施例３のレンズ構成と光路を示す図である。図１０（ａ）は実施例４の設計値を示す図であり、図１０（ｂ）は実施例４のレンズ構成と光路を示す図である。図１１（ａ）は実施例５の設計値を示す図であり、図１１（ｂ）は実施例５のレンズ構成と光路を示す図である。図１２（ａ）は実施例６の設計値を示す図であり、図１２（ｂ）は実施例６のレンズ構成と光路を示す図である。
【００５８】
なお、上記図６から図１２の各図中にＯＢＪからＩＭＧまでの各設計値で示される光学素子は、ＯＢＪ、１、…、から…、２１、ＩＭＧに向かう順に、プリズム７６、第１レンズ５１Ａ、第２レンズ５１Ｂ、第３レンズ５１Ｃ、第４レンズ５１Ｄ、第５レンズ５１Ｆ、第６レンズ５１Ｇ、第７レンズ５１Ｈ、第８レンズ５１Ｉが対応している。また、上記図６から図１２中に示されるＡＳＰは対応するレンズ面が非球面であることを示し、この非球面式は、
非球面式：Ｚ＝ｃＹ２／［１＋ＳＱＲＴ｛１−（１＋Ｋ）ｃ２Ｙ２｝］＋ＡＹ４＋ＢＹ６＋ＣＹ８＋ＤＹ１０
で示される。ここで、Ｋはコーニック係数、ｃは曲率（すなわち、ｃ＝１／曲率半径）を示す。
【００５９】
上記のように、瞳隣接レンズを非球面化することにより、レンズ枚数を増加させることなく、上記結像光学系のディスーションを抑制しＭＴＦ性能を向上させることができる。なお、上記比較例１、および実施例１から実施例６を、空間光変調素子であるＤＭＤ８０の位置に露光マスク８０Ｒが配置された光学系としても上記と同様の結果が得られる。この場合には、露光マスクは、透過型の露光マスクではなく反射型の露光マスクが使用される。
【００６０】
以下、上記像側テレセントリックな結像光学系を有する結像光学系５０を使用した露光ヘッド１６６を搭載した投影露光装置について詳しく説明する。
【００６１】
≪投影露光装置の全体構成の説明≫
図１３は、本発明の投影露光装置の外観を示す斜視図、図１４は上記投影露光装置による露光の様子を示す斜視図、図１５（Ａ）は感光材料上に形成される露光済領域を示す平面図、図１５（Ｂ）は各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図である。
【００６２】
図１３に示すように、本発明の投影露光装置は、スキャナユニット１６２と、このスキャナユニット１６２を支持する本体部とからなる。上記本体部は、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、このステージ１５２を副走査方向に移動可能に支持する上記副走査方向に沿って延びた２本のガイド１５８を設置台１５６上に有している。ステージ１５２は、ガイド１５８によって副走査方向に往復移動可能に支持され、このステージ１５２の長手方向が副走査方向を向くように配置されている。なお、この投影露光装置には、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部が備えられている。
【００６３】
設置台１５６の中央部には、ステージ１５２の移動経路を跨いで上記スキャナユニット１６２を支持する門型のスキャナ支持部１６０が設けられている。スキャナ支持部１６０には、このスキャナ支持部１６０を挟んだ副走査方向の一方の側にはスキャナユニット１６２が設けられ、他方の側には感光材料１５０の先端および後端を検知する２つの検知センサ１６４が設けられている。スキャナユニット１６２および検知センサ１６４は、スキャナ支持部１６０に各々取り付けられ、ステージ１５２の移動経路の上方に配置されている。なお、スキャナユニット１６２および検知センサ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。
【００６４】
スキャナユニット１６２は、図１４および図１５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感光材料１５０に露光用の光を照射する複数（例えば、１４個）の露光ヘッド１６６を備えている。
【００６５】
本実施の形態では、感光材料１５０の幅との関係で、１行目および２行目には５個の露光ヘッド１６６を、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。
【００６６】
露光ヘッド１６６によって露光される各露光ヘッド１６６ｍｎに対応する露光エリア１６８ｍｎは、図１５（Ｂ）に示すように、概略、副走査方向を短辺とする矩形状であり、ステージ１５２の移動に伴い、感光材料１５０には各露光ヘッド１６６ｍｎに対応した図１５（Ａ）に示すような帯状の露光済領域１７０ｍｎが形成される。
【００６７】
上記露光ヘッドの各々は、上記副走査方向と直交する主走査方向に所定間隔ずらして配置されており、帯状の露光済領域１７０が上記主走査方向に隙間無く形成されるように、１行目に配置されている露光エリア１６８１１と露光エリア１６８１２との間の露光できない部分は、２行目に配置されている露光エリア１６８２１と３行目に配置されている露光エリア１６８３１とにより露光される。
【００６８】
上記露光ヘッド１６６は、上記光源ユニット６０、ＤＭＤ８０、および結像光学系５０と、光源ユニット６０から射出された露光用の光を入射してＤＭＤ８０に照射するＤＭＤ照射光学系７０とから構成され、ＤＭＤ８０で空間光変調された光を感光材料１５０上に導いてこの感光材料１５０を露光する。
【００６９】
≪露光ヘッド１６６を構成する各要素の説明≫
以下、露光ヘッド１６６を構成する各要素について説明する。なお、既に説明済の結像光学系５０については、ここでの説明を省略する。
【００７０】
＜光源ユニット６０＞
光源ユニット６０は、複数（例えば、６個）のレーザ光合波光源４０と、上記複数の各レーザ光合波光源４０の構成要素である各マルチモード光ファイバ３０に接続される複数の光ファイバ３１を統合するレーザ射出部６１とからなる。
【００７１】
［レーザ光合波光源４０の説明］
図１６はレーザ光合波光源の構成を示す平面図、図１７はレーザ光合波光源の構成を示す側面図、図１８はレーザ光合波光源の構成を示す正面図、図１９はレーザ光合波光源を構成する光学要素を示す拡大平面図である。
【００７２】
○レーザ光合波光源４０の構成
レーザ光合波光源４０は、複数の半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４，ＬＤ５，ＬＤ６，およびＬＤ７と、１本の光ファイバ３０と、上記複数の半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７から射出された各光束からなる全体光束を収束させて光ファイバ３０のコア部に入射させる光束収束手段であるコリメータレンズ１１〜１７および１つの集光レンズ２０とを備え、上記光ファイバ３０中に上記全体光束を合波させ、この合波された光束を光ファイバ３０を通して射出する。
【００７３】
より具体的には、このレーザ光合波光源４０は、銅等の熱伝導率の高い材料からなるヒートブロック１０上の１方向に並べられて固定された複数（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，および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，および１７と、コリメータレンズ１１〜１７から射出された各光束の全体を１点に収束させる１つの集光レンズ２０と、集光レンズ２０で収束された上記全体光束を入射して合波する１本のマルチモード光ファイバ３０等とから構成されている。
【００７４】
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、２０個の半導体レーザから射出されたそれぞれの光束を入射することも可能である。
【００７５】
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の波長範囲において上記４０５ｎｍ以外の発振波長を備えるレーザを用いてもよい。
【００７６】
なお、図１６、図１７および図１８に示すように、このレーザ光合波光源４０は、上方が開口した箱状のパッケージ４１内に上記光学要素を収納したものである。パッケージ４１は、その開口を閉じるように作成されたパッケージ蓋４９を備えており、箱状のパッケージ４１を脱気処理した後、封止ガスを導入してパッケージ４１の開口をパッケージ蓋４９で閉じることにより、パッケージ４１とケージ蓋４９とで囲まれた閉空間（封止空間）が気密封止されている。
【００７７】
パッケージ４１の底面上にはベース板４２が固定されており、このベース板４２の上面には、上記ヒートブロック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の射出端部は、パッケージ４１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。
【００７８】
上記ベース板４２は、流体を媒体とした温調手段あるいはペルチェ素子等（図示は省略）により温調されており、投影露光装置の稼動中は常に一定の温度に保たれる。
【００７９】
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。また、パッケージ４１の壁面に形成された開口を通して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。
【００８０】
なお、図１６および図１７においては、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ＬＤ１および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１および１７にのみ番号を付している。
【００８１】
図１８は、上記コリメータレンズ１１〜１７の取り付け部分を正面から見た図である。コリメータレンズ１１〜１７の各々は、非球面レンズであり、上記非球面レンズの光軸を含む領域をこの光軸に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、樹脂成形又はガラス成形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、長手方向がＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の発光点が並ぶ方向（図１８の左右方向）と直交する向きとなるようにして、上記並び方向（図１８の左右方向）に密接配置されている。
【００８２】
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、活性層の表面に対して平行な方向の拡がり角が各々例えば１０°、活性層の表面に対して直角な方向の拡がり角が各々例えば３０°の状態で各々レーザビームＢ１〜Ｂ７を発するものが用いられている。
【００８３】
これらのＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７は、活性層の表面が上記発光点が１列に並ぶ方向と平行になるように配設されている。すなわち、各発光点から発せられたレーザビームＢ１〜Ｂ７の拡がり角度が大きい方向が、上記細長形状の各コリメータレンズ１１〜１７の長手方向と一致し、拡がり角度が小さい方向が上記各コリメータレンズ１１〜１７の短手方向と一致する。
【００８４】
なお、各コリメータレンズ１１〜１７の長手方向の幅は４．６ｍｍ、短手方向の幅が１．１ｍｍであり、それらに対応して入射するレーザビームＢ１〜Ｂ７の楕円状のビーム径の長径は２．６ｍｍ、短径が０．９ｍｍである。また、コリメータレンズ１１〜１７の各々は、焦点距離ｆ＝３ｍｍ、ＮＡ＝０．６、レンズ配置ピッチ＝１．２５ｍｍである。
【００８５】
集光レンズ２０は、非球面レンズの光軸を含む領域をこの光軸に平行な平面で細長く切り取った形状を有し、コリメータレンズ１１〜１７が並ぶ方向にこの集光レンズ２０の長手方向が一致し、それと直角な方向に集光レンズ２０の短手方向が一致するように配置されている。
【００８６】
なお、この集光レンズ２０は、焦点距離ｆ＝２３ｍｍ、ＮＡ＝０．２である。この集光レンズ２０も、例えば、樹脂成形又はガラス成形により形成することができる。
【００８７】
○レーザ光合波光源４０の動作
上記レーザ光合波光源４０を構成するＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の各々から射出されたレーザビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６，およびＢ７の各々は、対応するコリメータレンズ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によって収束され、マルチモード光ファイバ３０のコア部３０ａの入射端面に入射する。
【００８８】
集光レンズ２０によって上述のように収束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のコア部３０ａに入射し１本のレーザビームＢに合波されて、このマルチモード光ファイバ３０内を伝搬してマルチモード光ファイバ３０の射出端から射出される。マルチモード光ファイバ３０の射出端から射出された上記合波されたレーザビームＢは、このマルチモード光ファイバ３０に接続された後述する光ファイバ３１に入射する。
【００８９】
例えば、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、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、この出力が光ファイバ３１に伝播される。従って、各マルチモード光ファイバ３０にそれぞれ接続された６本の光ファイバ３１が統合された後述するレーザ射出部６１での出力は約１Ｗ（＝１８０ｍＷ×６）である。
【００９０】
［レーザ射出部６１］
レーザ射出部６１について、図２０および図２１を参照して説明する。図２０（Ａ）はレーザ光合波光源のマルチモード光ファイバと、レーザ射出部の光ファイバとの接続状態を示す斜視図、図２０（Ｂ）はレーザ射出部の部分拡大図、図２０（Ｃ）および図２０（Ｄ）はレーザ射出部における光ファイバの配列を示す正面図、図２１はレーザ光合波光源のマルチモード光ファイバと、レーザ射出部の光ファイバとの接続状態の詳細を示す断面図である。
【００９１】
図２０の（Ａ）から（Ｄ）に示すように上記レーザ射出部６１は、光ファイバ３１、支持板６５、および保護板６３からなり、以下のように構成されている。
【００９２】
図２０（Ａ）に示すように、上記レーザ光合波光源４０の各マルチモード光ファイバ３０の射出端には、コア径がマルチモード光ファイバ３０のコア径と同一で、クラッド径がマルチモード光ファイバ３０のクラッド径より小さい光ファイバ３１の入射端がそれぞれ接続されている。また、上記各光ファイバ３１の射出端は、図２０（Ｃ）に示すように、１列に配列された射出端部６８を構成している。なお、図２０（Ｄ）に示すように、射出端部６８は１列に配列される場合に限らず２段重ねて俵積み状に配列するようにしてもよい。
【００９３】
光ファイバ３１の射出側の部分は、図２０（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、この光ファイバ３１の射出側の端面には、この端面を保護するためのガラス等からなる透明な保護板６３が配置されている。保護板６３は、光ファイバ３１の端面に密着させて配置してもよいし、あるいは密着しないように配置してもよい。
【００９４】
上記光ファイバ３１とマルチモード光ファイバ３０との接続は、図２１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の端面中の小径部分３０ｃに、クラッド径が小さい光ファイバ３１の端面を同軸的に結合するものであり、この結合は例えば融着により実施することができる。
【００９５】
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の光ファイバを別途作成して、この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の射出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。
【００９６】
マルチモード光ファイバ３０および光ファイバ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、およ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。本例では、マルチモード光ファイバ３０および光ファイバ３１は、ステップインデックス型光ファイバである。
【００９７】
なお、マルチモード光ファイバ３０は、クラッド径＝１２５μｍ、コア径＝５０μｍ、ＮＡ＝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＝５０μｍ、ＮＡ＝０．２である。
【００９８】
＜ＤＭＤ８０＞
つづいて、ＤＭＤ８０について説明する。図２２（Ａ）および図２２（Ｂ）は、ＤＭＤを斜めに配置しない場合と斜めに配置する場合とにおける感光材料への露光状態の違いを比較して示す平面図である。
【００９９】
露光ヘッド１６６１１〜１６６ｍｎの各々は、上記説明済みの図１、図２に示すように、入射された光ビームを所定の制御信号に応じて変調する空間光変調手段として、デジタル・マイクロミラー・デバイス：ＤＭＤ８０を備えている（図３参照）。このＤＭＤ８０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、ＤＭＤ８０に配されている各マイクロミラー８１の駆動を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、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、ＤＭＤ８０の各マイクロミラー８１の反射面の角度を制御する。
【０１００】
上記ＤＭＤ８０は、長手方向にマイクロミラー８１が多数個（例えば１０２４個）行方向に配列されたマイクロミラーが、短手方向に複数列（例えば７５６列）配置されている。図２２に示すように、各マイクロミラー８１で反射された個別の光束によるの副走査方向の走査軌跡（副走査線）のピッチは、ＤＭＤ８０を斜めに配置させることにより、ＤＭＤ８０を斜めに配置させないときのピッチＰ１（図２２（Ａ）参照）より小さいピッチＰ２（図２２（Ｂ）参照）に設定することができ、この傾きの設定により、この露光ヘッド１６６による露光の解像度を大幅に向上させることができる。
【０１０１】
また、互いに異なるマイクロミラー８１により感光材料１５０の上記副走査線上の同じ領域が重ねて露光（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、主走査方向に隣り合って並ぶ露光ヘッド間の各光束により露光される２次元パターンのつなぎ目が目立たないようにすることもできる。
【０１０２】
＜ＤＭＤ照射光学系７０＞
上記ＤＭＤ照射光学系７０は、図２に示すように、光源ユニット６０のレーザ射出部６１から射出された複数の光束を、全体的に概略平行光化するコリメーターレンズ７１、このコリメーターレンズ７１を通過した光の光路に配設されたマイクロフライアイレンズ７２、このマイクロフライアイレンズ７２と向かい合う状態に配設された別のマイクロフライアイレンズ７３、およびこのマイクロフライアイレンズ７３の射出側つまり後述するミラー７５側に配置されたフィールドレンズ７４、および後述するプリズム７６から構成されている。
【０１０３】
マイクロフライアイレンズ７２および７３は、微小レンズセルが縦横に多数配置されてなるものであり、それらの微小レンズセルの各々を通過した光がミラー７５およびプリズム７６を介してＤＭＤ８０に互いに重なる状態で入射するので、このＤＭＤ８０を照射する光の光量分布が均一化される。
【０１０４】
なお、ミラー７５は、フィールドレンズ７４を通った光を反射させ、プリズム７６は、ＴＩＲプリズム（全反射プリズム）であり、ミラー７５で反射された光をＤＭＤ８０に向けて全反射させる。上記のことによりＤＭＤ照射光学系７０が、ＤＭＤ８０に対して概略均一な強度分布の光を照射する。
【０１０５】
≪投影露光装置の動作の説明≫
次に、上記投影露光装置の動作について説明する。
【０１０６】
投影露光装置が稼動され各部が稼動状態となる。この状態においてレーザ光合波光源４０は温調されるがＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７は点灯されない。
【０１０７】
２次元パターンに応じた画像データが、ＤＭＤ８０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表したデータである。このデータは、例えば、各画素の濃度を２値（ドットの記録の有無）で表すものとすることができる。
【０１０８】
感光材料１５０を表面に吸着したステージ１５２は、図示しない駆動部により、ガイド１５８に沿ってスキャナ支持部１６０を上流側から下流側に一定速度で移動する。ステージ１５２がスキャナ支持部１６０下を通過する際に、スキャナ支持部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毎の制御信号が生成される。
【０１０９】
そして、感光材料１５０への露光準備が整ったときにＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７が点灯され、上記生成された制御信号に基づいて、ミラー駆動制御部により各露光ヘッド１６６におけるＤＭＤ８０のマイクロミラー８１の各々が制御され感光材料１５０が露光される。
【０１１０】
各レーザ光合波光源４０で発生されレーザ射出部６１から射出された光束がＤＭＤ照射光学系７０を通してＤＭＤ８０に照射されると、ＤＭＤ８０のマイクロミラー８１がオン状態のときに反射された光束は、結像光学系５０を通して感光材料１５０の感光面１５１上に結像される。一方、ＤＭＤ８０のマイクロミラー８１がオフ状態のときに反射された光束は、感光面１５１上に結像されないので感光材料１５０を露光しない。
【０１１１】
このようにして、光源ユニット６０から射出された光束が各マイクロミラー８１毎（画素毎）にオン・オフされて、各露光ヘッド１６６に対応する感光材料１５０上の各露光エリア１６８が露光される（図１４および図１５参照）。また、感光材料１５０がステージ１５２と共に副走査方向に移動され、各露光ヘッド１６６毎に副走査方向に延びる帯状の露光済領域１７０が形成される。
【０１１２】
［ＤＭＤ８０の部分使用について］
なお本実施の形態では、図２３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ＤＭＤ８０には、露光する際の主走査方向すなわち、行方向に１０２４個（画素）配置されたマイクロミラーが、露光する際の副走査方向すなわち列方向に７５６列（画素列）配列されているが、本例では、コントローラにより一部のマイクロミラーの行（例えば、１０２４個×３００行）だけを駆動するように制御がなされる。
【０１１３】
例えば、図２３（Ａ）に示すように、ＤＭＤ８０の列方向の中央部に配置されたマイクロミラーの行列領域８０Ｃのみを制御してもよく、図２３（Ｂ）に示すように、ＤＭＤ８０の端部に配置されたマイクロミラーの行列領域８０Ｔのみを制御してもよい。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の行列領域を使用するなど、状況に応じて使用するマイクロミラー中の領域を適宜変更してもよい。
【０１１４】
すなわち、ＤＭＤ８０のデータ処理速度には限界があり、制御するマイクロミラーの数（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、マイクロミラー中の一部分だけを使用することで１ライン当りの変調速度を速くすることができる。
【０１１５】
ＤＭＤ８０に接続されたコントローラ内のフレームメモリに記憶された画像データに基づく露光が終了すると、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７が消灯されレーザ光合波光源からの光束の射出が停止される。その後、スキャナユニット１６２による感光材料１５０の副走査が終了し、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、図示しない駆動部により、ガイド１５８に沿ってスキャナ支持部１６０を最上流側にある原点に復帰させ、再度、ガイド１５８に沿ってスキャナ支持部１６０の上流側から下流側に移動させて次の露光を行なう。
【０１１６】
なお、本発明の投影露光装置は、空間光変調手段としてＤＭＤ８０を用いる場合に限らず、２次元パターンがガラス上に描かれた露光マスク８０Ｒ等をＤＭＤ８０の代わりに用いた装置として構成するようにしても上記と同様に光の２次元パターンを投影する際のディストーションを小さくしＭＴＦ性能を向上させるとともに、光源から発せられた光の利用効率を高める効果を得ることができる。
【０１１７】
また、本発明の投影露光装置は、露光する際の光の波長が限定されるのものでなく、どのような波長の光による露光に対しても対応可能なものであり、空間光変調手段に光を照射する方式、およびその光源等はどのようなものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】投影露光装置に搭載される露光ヘッドの概略構成を展開して示す概念図
【図２】露光ヘッド内を伝播する光束の光路に沿って露光ヘッドの構成を示す側面図
【図３】ＤＭＤの概略構成を示す斜視図
【図４】瞳隣接レンズに非球面を有する像側テレセントリックな結像光学系の構成を示す側面図
【図５】実施例と比較例の仕様と性能を示す図
【図６】比較例１の設計値、レンズ構成、および光路を示す図
【図７】実施例１の設計値、レンズ構成、および光路を示す図
【図８】実施例２の設計値、レンズ構成、および光路を示す図
【図９】実施例３の設計値、レンズ構成、および光路を示す図
【図１０】実施例４の設計値、レンズ構成、および光路を示す図
【図１１】実施例５の設計値、レンズ構成、および光路を示す図
【図１２】実施例６の設計値、レンズ構成、および光路を示す図
【図１３】本発明の投影露光装置の外観を示す斜視図
【図１４】図１３の投影露光装置による露光の様子を示す斜視図
【図１５】（Ａ）は感光材料上に形成される露光済領域を示す平面図、（Ｂ）は各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図
【図１６】レーザ光合波光源の構成を示す平面図
【図１７】レーザ光合波光源の構成を示す側面図
【図１８】レーザ光合波光源の構成を示す正面図
【図１９】レーザ光合波光源の光学要素を示す拡大平面図
【図２０】（Ａ）は光源ユニットの構成を示す斜視図、（Ｂ）はレーザ射出部の部分拡大図、（Ｃ）および（Ｄ）はレーザ射出部における光ファイバの配列を示す正面図
【図２１】レーザ光合波光源のマルチモード光ファイバと、レーザ射出部の光ファイバとの接続状態を示す図
【図２２】（Ａ）および（Ｂ）は、ＤＭＤを斜めに配置しない場合と斜めに配置する場合とにおける感光材料への露光状態の違いを比較して示す平面図
【図２３】（Ａ）および（Ｂ）は、ＤＭＤ中の使用領域の例を示す図
【符号の説明】
４０    レーザ光合波光源
５０    結像光学系
５１    第１結像光学系
５２    第２結像光学系
６０    光源ユニット
６１    レーザ射出部
７０    ＤＭＤ照射光学系
８０    デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）
１５０    感光材料
１５２    ステージ
１６２    スキャナ
１６６    露光ヘッド
１６８    露光エリア
１７０    露光済領域
【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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