(57)【要約】【課題】  光ファイバアレイの入射側と出射側との光ファイバ素線の配列形状を異ならせた光ファイバアレイを用いて、パターニング等の露光を効率的かつ高速に行うことが可能な露光装置を提供する。【解決手段】  露光装置１は、光を出射する光源２と、光源２から出射された光を反射する光変調器４と、光変調器４にて反射された光を入射し、基板８に向けて出射する光ファイバアレイ６とを備えている。光ファイバアレイ６には、複数の光ファイバ素線６ａ・６ｂ…が配列されており、光を入射する入射側の配列形状と、光を出射する出射側の配列形状とが異なるように光ファイバ素線６ａ・６ｂ…を配列する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源から出射された光を変調する光変調手段と、該光変調手段にて変調された光を入射し、被露光物に向けて出射する複数の光ファイバが配列された光ファイバアレイとを備えた露光装置において、
上記複数の光ファイバは、光を入射する入射側の配列形状と、光を出射する出射側の配列形状とが異なるように配列されていることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
光源と、該光源から出射された光を変調する光変調手段と、該光変調手段にて変調された光を入射し、被露光物に向けて出射する複数の光ファイバが配列された光ファイバアレイとを備えた露光装置において、
上記複数の光ファイバは、入射側断面における配列本数の縦横比と、出射側断面における配列本数の縦横比とが異なるように配列されていることを特徴とする露光装置。
【請求項３】
上記被露光物と光ファイバアレイとを相対的に移動させるための移動手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
【請求項４】
上記出射側に配列された複数の光ファイバのうち、被露光物と光ファイバアレイとを相対的に走査する走査方向に配列された光ファイバの本数は、走査方向に対して直角方向に配列された光ファイバの本数よりも少ないことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
上記出射側に配列された複数の光ファイバのうち、上記走査方向に対して直角方向に隣り合う光ファイバの中心間の距離が、被露光物に対して光を照射することにより形成される露光パターンのうち、上記走査方向に対して直角方向に隣り合う露光パターンの最小距離の整数倍であることを特徴とする請求項３または４に記載の露光装置。
【請求項６】
上記露光パターンの最小距離をｗとし、上記整数倍をｎ倍としたとき、上記複数の光ファイバを１列に配列した光ファイバ列が上記走査方向にｎ列配列され、各光ファイバ列が走査方向に対して直角方向にそれぞれｗずつずれるように順に配列されていることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
光源と、該光源から出射された光を変調する光変調手段と、該光変調手段にて変調された光を入射し、被露光物に向けて出射する複数の光ファイバが配列された光ファイバアレイとを備えた露光装置において、
上記複数の光ファイバは、入射側断面における配列形状が２次元になるように配列され、出射側断面における配列形状が１次元になるように配列されていることを特徴とする露光装置。
【請求項８】
上記被露光物と光ファイバアレイとを相対的に移動させるための移動手段をさらに備えていることを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
上記被露光物と光ファイバアレイとを相対的に移動させることによって、被露光物の全域を露光するようになっていることを特徴とする請求項３、４、５、６または８に記載の露光装置。
【請求項１０】
上記光変調手段と光ファイバアレイとの間に、光束の大きさを変化させるための倍率変換光学系を備えていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１１】
上記光ファイバアレイの光出射側の配列形状を変化させるための配列位置調整機構を備えていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか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、露光装置に関するものである。より詳しくは、例えば、液晶ディスプレイの基板や一般の回路基板に光ビームを照射し、所定のパターン形状をパターニングする光ファイバアレイを用いた露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ディスプレイや半導体集積回路の露光パターン形成に使用されるパターニング装置としては、所定のマスクパターンを基板上に投影する投影露光法を採用したパターニング装置が広く知られている。しかしながら、このようなパターニング装置の場合には、通常は１機種について高価なフォトマスクを複数枚必要とする。したがって、大量生産する場合には、フォトマスク代を１つ１つの製品に振り分ければそれほど大きな金額になることはないものの、近年のユーザの価値観の多様化に伴い製品仕様が多様化しており、少量多品種生産の場合には、フォトマスクの費用が製品の価格に直接はね返ってくることになる。また、従来のフォトマスクを用いる手法では、露光パターンの修正にはフォトマスクを作り直す必要があり、金銭的にも時間的にも膨大なコストがかかる。さらに、フォトマスクの設計には一定の期間を必要とするため、市場のニーズに迅速に対応することができない等の課題があった。
【０００３】
上記課題の解決策として、配線パターン等のＣＡＤデータに基づいて、フォトマスクを介することなく収束したレーザビームや電子ビーム等を基板に照射することにより露光を行う直描式のパターニング装置が提案されている。また、このようなパターニング装置として、レーザビーム等を基板の露光面まで導くために光ファイバアレイを用いる方式のパターニング装置としての投影露光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、従来の投影露光装置が露光を行う方法について説明する。図９は、従来の投影露光装置の構成を示す断面図である。露光光源１０１から発する光束１０２を、光ファイバ群１０３に導入する。光ファイバ群１０３は途中で１本１本の光ファイバ素線１０４ａ・１０４ｂ…に分ける。各光ファイバ素線１０４ａ・１０４ｂ…の射出口には、それぞれ毎にシャッター１０５…を設ける。光ファイバ素線１０４ａ・１０４ｂ…から射出された前記シャッター１０５…を出た光束は、対応する位置に配列した別の光ファイバ素線１０６ａ・１０６ｂ…に入るようにする。投影光学系１０７により前記光ファイバ素線１０６ａ・１０６ｂ…の射出口端面１０８の光像が形成される位置またはその近傍に、被露光基板１０９の表面に形成した感光性材料１１０が位置するようにする。移動ステージおよび位置・角度制御用ステージ１１１の駆動を制御して光ファイバ素線１０６ａ・１０６ｂ…の射出口端面１０８及び投影光学系１０７と被露光基板１０９とを相対的に移動させると共に、この相対移動に伴ってシャッター１０５および光学要素を制御して光ファイバ素線１０６ａ・１０６ｂ…の射出端面１０８に明暗の分布を形成することで、被露光基板１０９における感光性材料１１０の所要の位置に当該射出口端面１０８の明暗分布に対応する所要の光の強弱分布を形成する。該感光性材料１１０は射出口端面１０８の明暗配列に対応する形で露光される。
【特許文献１】特開２００１−３１３２５１号公報（公開日：平成１３年１１月９日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記シャッターとしては、液晶デバイスやデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）等の光変調器が広く知られており、中には市販されているものもあって、これらを使用すると便利である。上記特許文献１では、シャッターとして、ミラーデバイスを用いる方法も提案されている。上記シャッターは、液晶デバイスでは画素が、ＤＭＤではミラーがそれぞれ２次元的に配列されており、その縦横比は１：１に近いものとなっている。一方、パターニング装置を用いてパターニングを高速に行うためには、１次元的に１列に多数並べられた光ビームを用いて、光ビームの配列と垂直な方向に、光ビームと基板とを相対移動させることが望ましい。したがって、画素やミラーが２次元的に配列された光変調器としてのシャッター機構を経由した２次元的な配列を有する光ビームを１次元的な配列を有する光ビームに並べ替えるために、光ビームの配列の変換を行う必要がある。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載されているパターニング装置は、光ビームの配列の変換方法については記載されていない。また、１つのシャッターを経由した光ビームは１つの光ファイバ素線に入射していることから、シャッターの画素またはミラーの配列と、シャッターを出射した光が入射する光ファイバ素線の配列とを同じにする必要がある。すなわち、上記特許文献１にて記載されているパターニング装置では、光ファイバ群の射出口側の光ファイバ素線が一直線状またはマトリックス状に配列されていることから、これに対応して、画素またはミラーが一直線状またはマトリックス状に配列されたシャッターを用いる必要がある。したがって、画素またはミラーが一直線状に配列されたシャッターを用いる場合には、一般的な光変調器としてのシャッターである液晶デバイスやＤＭＤ等を用いることができない。
【０００７】
画素またはミラーが一直線状に配列された光変調器を特別に準備してパターニング装置に用いることも可能であるが、光変調器としてのデバイスは、所定サイズの基板またはウエハーから切り出して作られるため、画素またはミラーが２次元的に配列されたデバイスを作成する方が取り数の点で効率的である。例えば、図１０に示すように、１辺の長さがｄである素子１１２を４つ用いてデバイスを作成する場合について説明する。通常、並べられた素子全体の周辺には枠の部分を形成する必要があり、図１０（ａ）に示すように素子１１２を２次元的に並べる場合には、枠の長さは８ｄとなる。一方、図１０（ｂ）に示すように素子１１２を１次元的に並べる場合には、枠の長さは１０ｄとなり素子１１２を２次元的に並べたものと比べて枠の長さが大きくなる。したがって、素子１１２を２次元的に並べる方が基板またはウエハーの無駄が少なく、デバイスを効率的に作成することが可能となるのに対して、素子を１次元的に並べる場合には取り数の点で非効率的になるという問題点を有している。さらに、素子が一直線状に配列されたデバイスを用いた場合、機械的強度が十分でないという問題点とともに、１つのランプを光源として光変調器に光ビームを入射させるためには、デバイスにあわせた一直線状に細長い光源を用いる必要があるという問題点を有している。
【０００８】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、光ファイバアレイの入射側と出射側とで配列形状が異なるように光ファイバ素線が配列された光ファイバアレイを用いて、パターニング等の露光を効率的かつ高速に行うことが可能な露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の露光装置は、上記課題を解決するために、光源と、該光源から出射された光を変調する光変調手段と、該光変調手段にて変調された光を入射し、被露光物に向けて出射する複数の光ファイバが配列された光ファイバアレイとを備えた露光装置において、上記複数の光ファイバは、光を入射する入射側の配列形状と、光を出射する出射側の配列形状とが異なるように配列されていることを特徴としている。
【００１０】
一般に、入射側で光を効率的に入射するための光ファイバの配列形状と、被露光物を効率的に露光するための光ファイバの配列形状とは異なっており、これらを同じ配列形状とした場合には、光の入射または被露光物の露光のいずれかにおいて非効率的になる。これに対して、上記構成によれば、露光装置の光ファイバアレイには複数の光ファイバが配列されており、複数の光ファイバは入射側の配列形状と出射側の配列形状とが異なるように配列されている。すなわち、光ファイバの配列形状を、入射側では、光源から出射され、光変調手段により変調された光を効率的に入射することができる配列形状とし、出射側では、被露光物を効率的に露光することができる配列形状とすることができる。したがって、上記構成を有する露光装置とすることによって、光変調手段から変調された光を効率的に入射することができるとともに、被露光物の露光を効率的に行うことができる。
【００１１】
本発明の露光装置は、上記課題を解決するために、光源と、該光源から出射された光を変調する光変調手段と、該光変調手段にて変調された光を入射し、被露光物に向けて出射する複数の光ファイバが配列された光ファイバアレイとを備えた露光装置において、上記複数の光ファイバは、入射側断面における配列本数の縦横比と、出射側断面における配列本数の縦横比とが異なるように配列されていることを特徴としている。
【００１２】
上記構成によれば、入射側に配列された光ファイバの縦横比と出射側に配列された光ファイバの縦横比とを異ならせることができる。すなわち、入射側では、光変調手段により変調された光を効率よく入射することができるような縦横比とし、出射側では、被露光物へ効率よく露光することができるような縦横比とすることができる。これにより、光変調手段により変調された光を効率的に入射することができるとともに、被露光物の露光を効率的に行うことができる。
【００１３】
本発明の露光装置は、上記構成に加え、上記被露光物と光ファイバアレイとを相対的に移動させるための移動手段をさらに備えていることを特徴としている。また、上記構成によれば、被露光物と光ファイバアレイとを相対的に移動させることができる。すなわち、光ファイバアレイの光ファイバから被露光物に光を照射しながら、被露光物と光ファイバアレイとを相対的に移動させることが可能となり、その結果、連続的な露光を行うことができる。
【００１４】
本発明の露光装置は、上記構成に加え、上記出射側に配列された複数の光ファイバのうち、被露光物と光ファイバアレイとを相対的に走査する走査方向に配列された光ファイバの本数は、走査方向に対して直角方向に配列された光ファイバの本数よりも少ないことを特徴としている。上記構成によれば、光変調手段により変調された光をより効率的に入射することができるとともに、被露光物の露光をより効率的かつ高速に行うことができる。
【００１５】
本発明の露光装置は、上記構成に加え、上記出射側に配列された複数の光ファイバのうち、上記走査方向に対して直角方向に隣り合う光ファイバの中心間の距離が、被露光物に対して光を照射することにより形成される露光パターンのうち、上記走査方向に対して直角方向に隣り合う露光パターンの最小距離の整数倍であることを特徴としている。また、上記露光パターンの最小距離をｗとし、上記整数倍をｎ倍としたとき、上記複数の光ファイバを１列に配列した光ファイバ列が上記走査方向にｎ列配列され、各光ファイバ列が走査方向に対して直角方向にそれぞれｗずつずれるように順に配列されていることを特徴としている。
【００１６】
上記構成によれば、走査方向に対して直角方向に隣り合う光ファイバの中心間の距離よりも小さい間隔で露光パターンを形成することができる。また、走査方向に対して直角方向に隣り合う光ファイバの中心間の距離を、走査方向に対して直角方向に隣り合う照射パターンの最小距離の整数倍、例えばｎ倍としたときに、複数の光ファイバを１列に配列した光ファイバ列を走査方向にｎ列配列し、各光ファイバ列を走査方向に対して直角方向にそれぞれｗずつずれるように順に配列することによって、隣り合う露光パターンの最小距離がｗとなるように露光を行うことができる。すなわち、被露光物と光ファイバアレイとを走査方向に相対的に移動させるだけで露光パターンの最小距離がｗであるパターンを形成することができる。
【００１７】
本発明の露光装置は、上記課題を解決するために、光源と、該光源から出射された光を変調する光変調手段と、該光変調手段にて変調された光を入射し、被露光物に向けて出射する複数の光ファイバが配列された光ファイバアレイとを備えた露光装置において、上記複数の光ファイバは、入射側断面における配列形状が２次元になるように配列され、出射側断面における配列形状が１次元になるように配列されていることを特徴としている。
【００１８】
上記構成によれば、入射側では、その断面における配列形状が２次元になるように光ファイバを配列し、出射側では、その断面における配列形状が１次元になるように光ファイバを配列する。光変調手段により変調された光は２次元の光束となっているため、入射側の光ファイバを、その断面における配列形状が２次元となるように配列することにより、光を最も効率的に入射することができる。また、出射側の光ファイバを、その断面が１次元となるように配列することにより、被露光物の露光を効率的かつ高速に行うことができる。
【００１９】
本発明の露光装置は、上記構成に加え、上記被露光物と光ファイバアレイとを相対的に移動させるための移動手段をさらに備えていることを特徴としている。上記構成によれば、被露光物と光ファイバアレイとを相対的に移動させることができる。すなわち、光ファイバアレイの光ファイバから被露光物に光を照射しながら、被露光物と光ファイバアレイとを相対的に移動させることが可能となり、その結果、連続的な露光を行うことができる。
【００２０】
本発明の露光装置は、上記構成に加え、上記被露光物と光ファイバアレイとを相対的に移動させることによって、被露光物の全域を露光するようになっていることを特徴としている。上記構成によれば、光ファイバアレイの光ファイバから被露光物に対して光を照射することにより被露光物を露光することに加え、被露光物と光ファイバアレイとを相対的に移動することによって、被露光物の全域を露光することが可能となる。これにより、被露光物の露光を効率的かつ高速に行うことができる。
【００２１】
本発明の露光装置は、上記構成に加え、上記光変調手段と光ファイバアレイとの間に、光束の大きさを変化させるための倍率変換光学系を備えていることを特徴としている。上記構成によれば、光変調手段により変調された光束を、倍率変換光学系に透過させることにより、光ファイバアレイの断面に応じた大きさに変化させることができる。これにより、光変調手段の反射面等と光ファイバアレイの入射側の断面との大きさが異なる場合であっても、光変調手段により変調された光を光ファイバアレイに全て入射することができる。
【００２２】
本発明の露光装置は、上記構成に加え、上記光ファイバアレイの光出射側の配列形状を変化させるための配列位置調整機構を備えていることを特徴としている。上記構成によれば、光ファイバアレイの光出射側の配列形状を露光パターンに応じて変更することができるため、光ファイバ１本１本の位置を微調整することができる。これにより、光ファイバアレイの光出射側の配列形状が等間隔の場合のみならず不等間隔の場合にも対応することが可能になるとともに、光ファイバ１本１本のフォーカス調整を行うことが可能になる。その結果、様々な露光パターンや、露光線幅に容易に対応できる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明にかかる露光装置は、複数の光ファイバは、光を入射する入射側の配列形状と、光を出射する出射側の配列形状とが異なるように配列されている構成である。また、以上のように、本発明にかかる露光装置は、複数の光ファイバは、入射側断面における配列本数の縦横比と、出射側断面における配列本数の縦横比とが異なるように配列されている構成である。また、以上のように、本発明にかかる露光装置は、複数の光ファイバは、入射側断面における配列形状が２次元になるように配列され、出射側断面における配列形状が１次元になるように配列されている構成である。上記構成によれば、光変調手段により変調された光を効率的に入射することができるとともに、被露光物の露光を効率的かつ高速に行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
〔実施の形態１〕
本発明の第１の実施の形態について図１ないし図４に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、本実施の形態における露光装置１の概略的構成を示す斜視図である。図１に示すように、本実施の形態における露光装置１は、光源２、フライアイレンズ３、光変調器（光変調手段）４、倍率変換光学系５、光ファイバアレイ６、ステージ（移動手段）７を備えている。
【００２６】
光源２は、露光装置１がパターニングを行うための光ビームを出射するものである。フライアイレンズ３は、光源２から出射された光ビームの強度分布を均一化するものである。光変調器４は、パターニングするための記録情報に基づき、フライアイレンズ３にて強度分布が均一化された光ビームの反射率を変化させることによって光ビームを変調するようになっている。本実施の形態においては、光変調器４としてデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）を例に用いている。このため、光変調器４にて光ビームが反射される光学系になっている。なお、光変調器４としては、ＤＭＤに限定されることはなく、例えば液晶デバイスを用いることもできる。この場合、フライアイレンズ３からの光ビームを透過する光学系となり、液晶デバイスにて透過率を変化させることによって光ビームを変調する。倍率変換光学系５は、光変調器４にて反射された光ビームの倍率を変換するものであり、光ビームの倍率を変換した後に光ファイバアレイ６に導くようになっている。光ファイバアレイ６は、複数の光ファイバ素線（光ファイバ）６ａ・６ｂ…からなっている。倍率変換光学系５から導かれた光ビームは、光ファイバアレイ６の光ビームを入射する側の端部（入射側端部）の各光ファイバ素線６ａ・６ｂ…に入射される。光ファイバ素線６ａ・６ｂ…に入射した光ビームは、各光ファイバ素線６ａ・６ｂ…内を通り、光ファイバアレイ６の光ビームを出射する側の端部（出射側端部）の各光ファイバ素線６ａ・６ｂ…から出射され、基板（被露光物）８に照射されるようになっている。基板８には、従来の露光装置の場合と同様、レジスト等の感光性材料が塗布されている（図示せず）。ステージ７は、基板８を設置するものであるとともに、ステージ７が移動することにより、基板８と光ファイバアレイ６とを相対的に移動させるようになっている。
【００２７】
図２（ａ）は、光変調器４の構造を模式的に示した平面図であり、図２（ｂ）は、光ファイバアレイ６の入射側端部における光ファイバ素線６ａ・６ｂ…の配列構造を模式的に示した断面図である。図２（ａ）に示すように、光変調器４は、角度調節可能な多数のマイクロミラー４ａ・４ｂ…を２次元的に配列した構造となっており、個々のマイクロミラー４ａ・４ｂ…の１辺の長さは１０〜２０μｍ程度である。また、図２（ｂ）に示すように、光ファイバアレイ６の入射側端部には、マイクロミラー４ａ・４ｂ…の縦横の配列と同じ数の光ファイバ素線６ａ・６ｂ…が２次元的に配列されている。上記マイクロミラー４ａ・４ｂ…と光ファイバ素線６ａ・６ｂ…とは、例えば１つのマイクロミラー４ａが反射した光ビームを１つの光ファイバ素線６ａにて入射するように、各マイクロミラー４ａ・４ｂ…と光ファイバ素線６ａ・６ｂ…とが１対１に対応して配列されている。そして、各マイクロミラー４ａ・４ｂ…の角度を制御することにより、光の反射角度を調節し、光ファイバ素線６ａ・６ｂ…に光ビームを入射させるか否かを決定することができるようになっている。また、各光ファイバ素線６ａ・６ｂ…の径は、通常１００μｍ〜ｍｍオーダーであり、マイクロミラー４ａ・４ｂ…のサイズとは異なっている。したがって、光変調器４と光ファイバアレイ６との間に倍率変換光学系５を設けることによって、マイクロミラー４ａ・４ｂ…と光ファイバ素線６ａ・６ｂ…とのサイズ比に応じて光束の倍率を変換し、光変調器４の各マイクロミラー４ａ・４ｂ…を反射した光の全てが、対応する光ファイバ素線６ａ・６ｂ…に入射するようになっている。
【００２８】
図３は、光ファイバアレイ６の出射側端部における光ファイバ素線６ａ・６ｂ…の配列構造を模式的に示した断面図である。図３に示すように、光ファイバアレイ６の出射側端部は、全ての光ファイバ素線６ａ・６ｂ…が１列に並べられた構造を有している。すなわち、入射側端部では２次元的な配列を有していた光ファイバ素線６ａ・６ｂ…は、出射側端部においては１次元的な配列を有している。配列の変更は、光ファイバ素線６ａ・６ｂ…を入射側端部と出射側端部との間にて並べ替えられることによって行うことができる。
【００２９】
次に、上記構成を有する露光装置１の光ファイバ素線６ａ・６ｂ…から出射された光ビームを基板８に照射し、基板８に露光パターンを形成する工程の一例について説明する。
【００３０】
光源２から出射された光ビームは、フライアイレンズ３により強度を均一化された後に光変調器４へ入射する。光変調器４では、パターニングを行うための情報に基づいて各マイクロミラー４ａ・４ｂ…の反射角度が調節され、光ビームを倍率変換光学系５へと反射する。光変調器４にて反射された光ビームは、倍率変換光学系５にて倍率を変換された後に、光ファイバアレイ６の入射側端部に入射する。光ファイバアレイ６の入射側端部への光の入射光は、光変調器４の各マイクロミラー４ａ・４ｂ…から反射された光ビームが、各マイクロミラー４ａ・４ｂ…と１対１で対応している各光ファイバ素線６ａ・６ｂ…に入射するように行われる。光ファイバアレイ６に入射した光ビームは、光ファイバ素線６ａ・６ｂ…内を通り、光ファイバアレイ６の出射側端部へ到達する。そして、光ファイバアレイ６の出射側端部から光ビームが出射され、基板８に照射される。
【００３１】
基板８への光の照射は、各光ファイバ素線６ａ・６ｂ…の出射側端部の先端を球状とし、出射側端部から出射した光ビームを基板８に集光することによって行うことができる。各光ファイバ素線６ａ・６ｂ…の出射側端部の先端の球状部分が集光レンズの役割を果たすためである。ただし、光ビームの基板への照射は、これに限定されることはなく、例えば、光ファイバアレイ６と基板８との間に単独の集光レンズを設け、基板８に光ビームを集光することによって行うこともできる。なお、光ファイバ素線６ａ・６ｂ…の出射側端部の先端を球状とした場合には、集光レンズを用いることなく、基板８上に数μｍ〜サブμｍオーダーの光ビームスポットを生成することが可能となる。
【００３２】
なお、本実施の形態における露光装置１は、ステージ７を移動させることにより、基板８と光ファイバアレイ６とを相対的に移動させるようになっている。ここで、基板８と光ファイバアレイ６とが相対移動する走査方向をＸ方向とし、ステージ７の面と平行な面上におけるＸ方向に対して直角な方向をＹ方向とし、ＸＹ平面に対して垂直な方向をＺ方向とする。
【００３３】
上述のように基板８に光ビームを集光するとともに、ステージ７をＸ方向に走査することによりパターニングが行われる。また、パターニングは、形成する露光パターンの形状に応じて光変調器４を制御し、光ビームをＯＮ／ＯＦＦすることによって行われる。これにより、基板８に同時に多数の線状の露光パターンを形成することができる。
【００３４】
図４（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態における露光装置１を用いた露光を行った際のパターニングの例を模式的に示した平面図である。図４（ａ）は最も単純な例を示すものである。図４（ａ）に示すパターニングは、光ファイバアレイ６の出射側端部の各光ファイバ素線６ａ・６ｂ…から光ビームを照射し、基板８に集光しながら、ステージ７をＸ方向に走査することにより露光パターン９の形成を行っている。また、図４（ａ）に示すパターニングによって形成された露光パターン９の間隔（ピッチ）は、基板８に集光された光ビームのピッチ、すなわち光ファイバ素線６ａ・６ｂ…の中心点のピッチとなっている。
【００３５】
図４（ｂ）および図４（ｃ）には、図４（ａ）に示す露光パターン９のピッチよりも狭いピッチにて露光パターン９を形成する方法が示されている。図４（ｂ）では、光ファイバアレイ６の出射側端部に配列された光ファイバ素線６ａ・６ｂ…の配列方向がＸ方向に傾けられている。光ファイバ素線６ａ・６ｂ…の配列方向をＸ方向に傾けた状態で、基板８に光ビームを集光するとともに、ステージ７をＸ方向に走査することによって、図４（ａ）に示す露光パターン９のピッチよりも狭いピッチにて露光パターン９を形成することができる。また、図４（ｃ）に示すパターニングでは、図４（ａ）に示すパターニングを行った後に、所望の露光パターン９のピッチ分だけステージ７をＹ方向に移動させた後に、同様の露光を行っている。ステージ７を移動させてパターニングを行うことにより、図４（ａ）に示す露光パターン９のピッチよりも狭いピッチにて露光パターン９を形成することができる。また、ステージ７のＹ方向への移動を繰り返すことにより、微小なピッチの露光パターン９を繰り返し形成することが可能となる。
【００３６】
一方、図４（ａ）に示す露光パターン９のピッチよりも広いピッチにて露光パターン９を形成する場合、図４（ａ）または図４（ｂ）に示す光ファイバ素線６ａ・６ｂ…のうちのいくつかの光ファイバ素線を間引いた後に、上記と同様の露光を行うことにより実現することができる。また、露光パターン９のピッチの幅を所望の幅とするための微調整は、光ファイバ素線６ａ・６ｂ…の配列方向をＸ方向に傾ける際の角度を調整することによって行えばよい。
【００３７】
なお、光変調器４から反射された２次元の光ビームパターンを、そのまま光ファイバアレイ６から出射して基板８をパターニングする場合には、ステップアンドリピートによって基板８を露光するため、ステップ毎に光ファイバアレイ６とステージ７との位置決めを行う必要がある。しかしながら、上述の光ファイバ素線６ａ・６ｂ…が１列に並べられた配列を有する光ファイバアレイ６を用いた露光装置１では、１次元の光ビームパターンを出射して基板８を露光するようになっており、１次元の光ビームパターンを高速で相対的に走査する場合であっても、高精度のステージ７を用いれば走査中の位置決めは不要となる。その結果、パターニングを高速化することができる。すなわち、パターニングの対象範囲全域に対して、連続走査によるパターニングを行うことによって、位置決めの回数を削減することができ、最も効率的なパターニングを実現することができる。
【００３８】
したがって、光ファイバアレイ６の光ファイバ素線６ａ・６ｂ…の配列形状を、入射側端部と出射側端部とで異ならせることにより、高速で効率的なパターニングを実現することが可能となる。また、出射側端部断面における光ファイバ素線６ａ・６ｂ…の配列本数の縦横比と、入射側端部断面における光ファイバ素線６ａ・６ｂ…の配列本数の縦横比とが異なる場合、または入射側端部断面における配列形状が２次元となるように光ファイバ素線６ａ・６ｂ…を配列し、出射側端部断面の配列形状が１次元となるように光ファイバ素線６ａ・６ｂ…を配列する場合であっても同様に高速で効率的なパターニングを実現することが可能である。すなわち、光ファイバアレイ６の入射側端部では、光変調器４から反射された光を効率的に入射するように光ファイバ素線６ａ・６ｂ…を配列し、出射側端部では、高速のパターニングを実現するように光ファイバ素線６ａ・６ｂ…を配列することにより、マイクロミラー等が２次元状に配列した一般的な光変調器を用いることができるとともに、同時に多数の露光パターンを形成することができるため、高速のパターニングを実現することが可能となる。さらに、Ｙ方向に多数の光ファイバ素線６ａ・６ｂ…を配列することにより、同時に描くことができる露光パターン９の数が増加し、より高速のパターニングが可能となる。
【００３９】
〔実施の形態２〕
本発明の第２の実施の形態について図５ないし図８に基づいて説明する。本実施の形態にかかる露光装置１は、光ファイバアレイ１０・１２の出射側端部に、Ｙ方向に配列された光ファイバ素線（光ファイバ）１０ａ・１０ｂ…・１２ａ・１２ｂ…の列（光ファイバ列）がＸ方向に複数列配列されている構成である。
【００４０】
図５は、本実施の形態の露光装置１における光ファイバアレイ１０の出射側端部における光ファイバ素線１０ａ・１０ｂ…の配列構造を模式的に示した断面図である。図５に示すように、Ｙ方向に配列された光ファイバ列が、Ｘ方向に複数列設けられている。また、Ｘ方向に設けられた光ファイバ列の各列は、互いにずれるようにして配列されており、図５に示す光ファイバアレイ１０においては、所望の露光パターン１１の最小ピッチをｗとした場合、各列はＹ方向にｗずれるようにして順に配列されている。
【００４１】
また、図５において光ファイバ素線１０ａ・１０ｂ…の径をφとした場合、各列の隣り合う光ファイバ素線１０ａ・１０ｂ…同士が接しているため、隣接する光ファイバ素線１０ａ・１０ｂ…の中心間の距離（配列ピッチ）はφとなる。そして、本実施の形態における光ファイバアレイ１０は、φがｗの整数倍となっており、例えば、図５に示す光ファイバアレイ１０では４倍、すなわちφ＝４ｗとなっている。このため、Ｘ方向に順に配列された光ファイバ列の５列目は、１列目の光ファイバ列よりもＹ方向に４ｗずれた状態で配列される。すなわち、光ファイバ素線１本分ずれた状態で配列されることになる。したがって、光ファイバ列をＸ方向に４列設けることにより、ピッチがｗの露光パターン１１をＹ方向に連続して形成することができる。
【００４２】
上記構成を有する露光装置１は、光ファイバアレイ１０の出射側端部の各光ファイバ素線１０ａ・１０ｂ…から光ビームを出射し、基板８に集光しながら、ステージ７をＸ方向に走査することによって露光パターン１１を形成する。また、露光パターン１１の形成の際には、ステージ７の走査と連動して光ファイバ列毎に光変調器４のＯＮ／ＯＦＦのタイミングを制御することによって、所望の形状に露光パターン１１を形成することができる。すなわち、ステージ７の走査を一度行うだけで、Ｙ方向に隣接する光ファイバ素線１０ａ・１０ｂ…の中心間の距離φよりも小さなピッチｗの露光パターン１１を複数形成し、しかも所望の形状に露光パターン１１を形成することが可能となる。
【００４３】
なお、上記整数倍は、４倍に限定されることはない。φ＝ｎｗ（ｎは整数）を満たせば何倍でもよく、所望の露光パターンのピッチに応じて設定すればよい。さらに、φ＝ｎｗのときには、Ｙ方向に配列された光ファイバ列をＸ方向にｎ列配列することにより、最も無駄のない光ファイバアレイ１０を実現することができ、ピッチがｗの露光パターンをＹ方向に連続して形成することができる。
【００４４】
図６は、本実施の形態の露光装置１における光ファイバアレイ１２の出射側端部における光ファイバ素線（光ファイバ）１２ａ・１２ｂ…の他の配列構造を模式的に示した断面図である。図６に示す光ファイバアレイ１２は、図５に示す光ファイバアレイ１０と同様に、Ｙ方向に配列された光ファイバ列が、Ｘ方向に複数列設けられている構成である。また、Ｘ方向に設けられた各光ファイバ列は、互いにずれるようにして配列されており、図６に示す光ファイバアレイ１２においては、所望の露光パターン１３の最小ピッチをｖとした場合、各光ファイバ列はＹ方向にｖずれるようにして順に配列されている。ただし、光ファイバ素線１２ａ・１２ｂ…の径φは、露光パターン１３の最小ピッチｖの整数倍とはなっていない。
【００４５】
そこで、図６に示す光ファイバアレイ１２は、各光ファイバ列の隣り合う光ファイバ素線１２ａ・１２ｂ…同士が互いに接していない構成とすることで、各光ファイバ列の隣り合う光ファイバ素線１２ａ・１２ｂ…の中心間の距離（配列ピッチ）をｐとした場合に、ｐがｖの整数倍となるように設定されている。例えば、図６に示す光ファイバアレイ１２では４倍、すなわちｐ＝４ｖとなっている。このため、Ｘ方向に順に配列された光ファイバ列の５列目は、１列目の光ファイバ列よりもＹ方向に４ｖずれた状態で配列される。すなわち、光ファイバ素線１本分ずれた状態で配列されることになる。したがって、光ファイバ列をＸ方向に４列設けることにより、ピッチがｖの露光パターン１３をＹ方向に連続して形成することができる。
【００４６】
上記構成を有する露光装置１は、光ファイバアレイ１２の出射側端部の各光ファイバ素線１２ａ・１２ｂ…から光ビームを出射し、基板８に集光しながら、ステージ７をＸ方向に走査することによって露光パターン１３を形成する。また、露光パターン１３の形成の際には、ステージ７の走査と連動して光ファイバ列毎に光変調器４のＯＮ／ＯＦＦのタイミングを制御することによって、所望の形状に露光パターン１３を形成することができる。すなわち、ステージ７の走査を一度行うだけで、Ｙ方向に隣り合う光ファイバ素線１２ａ・１２ｂ…の中心間の距離ｐよりも小さなピッチｖの露光パターン１３を複数形成し、しかも所望の形状に露光パターン１３を形成することが可能となる。
【００４７】
なお、上記整数倍は、４倍に限定されることはない。ｐ＝ｎｖ（ｎは整数）を満たせば何倍でもよく、所望の露光パターンのピッチに応じて設定すればよい。さらに、ｐ＝ｎｖのときには、Ｙ方向に配列された光ファイバ列をＸ方向にｎ列配列することにより、最も無駄のない光ファイバアレイ１２を実現することができ、ピッチがｖの露光パターンをＹ方向に連続して形成することができる。
【００４８】
次に、図６に示す光ファイバアレイ１２を作製する方法の一例について図７に基づいて説明する。
【００４９】
図７は、図６に示す光ファイバアレイ１２の作製方法の一工程を示す断面図である。まず、シリコン等からなる基板１４に、フォトリソグラフィ工程によってＶ型の溝１５を複数形成する。Ｖ型の溝１５は、隣り合う溝の中心間の距離がｐとなるように高精度に位置決めされている。このＶ型の溝１５に光ファイバ素線１２ａ・１２ｂ…を並べ、紫外線硬化型樹脂等を塗布した後に紫外線照射により光ファイバ素線１２ａ・１２ｂ…同士を固定する。そして、シリコン基板１４を取り外すことにより、隣り合う光ファイバ素線１２ａ・１２ｂ…の間に隙間を有し、かつその中心間の距離がｐとなる光ファイバ列が作製される。さらに、シリコン基板１４を所望の露光パターンの最小ピッチｖだけずらして配置し、新たな光ファイバ素線の列を作製するとともに、既に作製してある光ファイバ列とも接着固定する。これを繰り返すことにより、複数列の光ファイバ列が、最小ピッチｖだけずれるようにして順に配列された光ファイバアレイ１２が作製される。
【００５０】
なお、上記隣り合うＶ型の溝間の間隔は、ｐに限定されることはなく、所望の露光パターンの最小距離等を考慮して、隣り合う光ファイバ素線の中心間の距離に適宜変更すればよい。また、上記図５に示す光ファイバアレイ１０のように、Ｙ方向に隣り合う光ファイバ素線１０ａ・１０ｂ…同士が互いに接する構成を有するものであったとしても、同様な作製方法により作製することが可能である。この場合、隣り合う光ファイバ素線１０ａ・１０ｂ…の中心間の距離φにあわせたＶ型の溝が形成されたシリコン基板を用いればよい。
【００５１】
以上の説明では、光ファイバを等間隔に並べる例を示してきたが、これに限定される訳ではなく、露光すべきパターンに合わせて不等間隔で並べても良い。光ファイバの入射側はＤＭＤ等のパターンによって規制されるため、等間隔の配置となるが、出射側は不等間隔でも良い。通常の露光パターンは、必ずしもすべてが等間隔とは限らず、このように入射側と出射側で配列の本数だけでなく間隔も切り替えることで、露光が不要な部分への光ファイバの配置をなくし、さらに効率的な露光を行うことができる。このように間隔を切り替えるのも、光ファイバを用いる本発明ならではの効果となる。
【００５２】
また、図８に示すように、光ファイバアレイの光出射側端部２２に、圧電素子２３等を用いた駆動機構（配列位置調整機構）を備えることにより、光ファイバ素線１２ａ・１２ｂ…の１本１本の位置を微調整することが可能となり、たとえばＹ方向に動かすことで等間隔の場合や不等間隔の場合にも対応でき、Ｚ方向に動かすことで光ファイバ素線１本１本のフォーカス調整を行うことが可能となる。このように間隔や高さを自由に切り換えるのも光ファイバを用いる本発明ならではの効果となる。
【００５３】
また、以上の説明では、平らな基板に露光することを想定して説明したが、これに限定される訳ではない。基板のたわみや厚みムラ、先にパターニングした層による表面の凹凸などが生じる場合がある。あるいは、光ディスクのグルーブのように周期的な凹凸を有する基板に露光したい場合もある。このような場合に、基板の凹凸に合わせて、あらかじめファイバの取り付け位置を光軸方向にずらしておくことで、凹部にも凸部にも同時に露光することができる。このように配列の本数を変えるだけでなく、出射側の取り付け位置を変えることで、光ファイバを用いる本発明ならではの効果を加えることができる。
【００５４】
また、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上のように、本発明にかかる露光装置は、光を入射する入射側の配列形状と、光を出射する出射側の配列形状とが異なるように配列されている。それゆえ、本発明に係る露光装置は、被露光物の露光を効率的かつ高速に行うことができる。したがって、本発明は、液晶ディスプレイの基板や一般の回路基板等を製造する産業分野や、光ファイバ等の部品を製造する産業分野に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の一形態における光ファイバアレイを用いた露光装置の概略的構成を示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、光変調器の構造を模式的に示した平面図であり、図２（ｂ）は、光ファイバアレイの入射側端部における光ファイバ素線の配列構造を模式的に示した断面図である。
【図３】上記光ファイバアレイの出射側端部における光ファイバ素線の配列構造を模式的に示した断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の露光装置を用いたパターニングの例を模式的に示した平面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態における光ファイバアレイの出射側端部における光ファイバ素線の配列構造を模式的に示した断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態における光ファイバアレイの出射側端部における光ファイバ素線の他の配列構造を模式的に示した断面図である。
【図７】図６の光ファイバアレイの作製方法の１工程を示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態における光ファイバアレイの出射側端部における配列位置調整機構を模式的に示した断面図である。
【図９】従来の投影露光装置の構成を示す断面図である。
【図１０】素子が２次元配列の光変調器と１次元配列の光変調器とを比較する平面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１    露光装置
２    光源
４    光変調器（光変調手段）
５    倍率変換光学系
６、１０、１２    光ファイバアレイ
６ａ・６ｂ    光ファイバ素線（光ファイバ）
７    ステージ（移動手段）
８    基板（被露光物）
９、１１、１３    露光パターン
１０ａ・１０ｂ    光ファイバ素線（光ファイバ）
１２ａ・１２ｂ    光ファイバ素線（光ファイバ）
【図１】
2004311963.tif 000003
【図２】
2004311963.tif 000004
【図３】
2004311963.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2004311963.tif 000008
【図７】
2004311963.tif 000009
【図８】
2004311963.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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