(57)【要約】【課題】塵埃等の影響を受けずに露光できる露光装置の提供を課題とする。【解決手段】保持される露光材料１４８の露光面を直立させる基台１７４と、基台１７４と相対移動し、画像データに応じて露光面を露光する露光ヘッド１６６と、露光ヘッド１６６を直立面上で移動させる走査手段１７８と、を備えた露光装置とする。【選択図】　　　図１
2004012900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持される露光材料の露光面を直立させる基台と、
前記基台と相対移動し、画像データに応じて露光面を露光する露光ヘッドと、
前記基台又は前記露光ヘッドを直立面上で移動させる走査手段と、
を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記基台が透明であり、前記露光ヘッドが基台の裏側から露光材料を露光することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記露光ヘッドが基台の表側にも設けられ、露光材料を表裏両側から露光することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
保持される露光材料の露光面を水平に支持する透明な基台と、
前記基台と相対移動し、画像データに応じて露光面を露光する露光ヘッドと、
前記基台又は前記露光ヘッドを水平面上で移動させる走査手段と、
を備え、
前記露光ヘッドが基台の裏側から露光材料を露光することを特徴とする露光装置。
【請求項５】
前記露光ヘッドが基台の表側にも設けられ、露光材料を表裏両側から露光することを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データに応じて空間光変調素子により変調された光ビームで露光材料を露光する露光ヘッドを備えた露光装置に関する。
【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種々提案されている。例えば、ＤＭＤは、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が、シリコン等の半導体基板上に２次元状に配列されたミラーデバイスであり、このＤＭＤを用いた露光装置は、図２１（Ａ）に示すように、レーザ光を照射する光源１、光源１から照射されたレーザ光をコリメートするレンズ系２、レンズ系２の略焦点位置に配置されたＤＭＤ３、ＤＭＤ３で反射されたレーザ光を走査面５上に結像するレンズ系４、６から構成されている。
【０００３】
上記の露光装置では、画像データ等に応じて生成した制御信号によって、ＤＭＤ３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光を変調し、変調されたレーザ光で画像露光を行っている。そして、従来、露光材料は、ステージと呼ばれる基台上に吸着されて保持され、露光ヘッドは、その露光材料の上方に配設されて、ステージが長手方向（副走査方向）に移動することによって、露光材料が露光されるように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように露光ヘッドが露光材料の上方から露光するようになっていると、露光材料の周辺に漂う塵埃等が重力によって露光材料の表面（露光面）に落下したり、更にはステージではなく、露光ヘッドが、例えばレール上に移動可能に支持されて移動する場合、その露光ヘッドとレールとの接続部分の摩耗により、そこから発生する塵埃等が露光材料の表面（露光面）に落下して、思わぬ故障が発生することがあった。また、アナログ露光、特にプロキシ露光や密着露光の場合は、マスクからの塵埃等が露光材料に落下し、それによって故障が発生することがあった。更に、上方側からの露光のみでは、両面を露光する必要がある場合、表裏反転させる工程が加わるため、露光の処理スピードが、どうしても遅くなってしまっていた。
【０００５】
そこで、本発明は、塵埃等の影響を受けずに確実に露光することができ、更には、その露光スピードも向上させることができる露光装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の露光装置は、保持される露光材料の露光面を直立させる基台と、前記基台と相対移動し、画像データに応じて露光面を露光する露光ヘッドと、前記基台又は前記露光ヘッドを直立面上で移動させる走査手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
このような構成にすると、露光材料は直立状態に保持されるので、塵埃等が重力で落下してきても、その露光面には付着しない。したがって、それによる故障等は発生しない。また、動方向には基台及び露光材料の大きさ分の剛性があり、強くなるので、基台自体及び露光材料に重力による反りや歪みが発生しない。
【０００８】
また、請求項２に記載の露光装置は、請求項１に記載の露光装置において、前記基台が透明であり、前記露光ヘッドが基台の裏側から露光材料を露光することを特徴としている。これによれば、露光材料の基材を透明とすることで、露光面側に散乱する塵埃の影響を受けずに露光することができる。
【０００９】
更に、請求項３に記載の露光装置は、請求項２に記載の露光装置において、前記露光ヘッドが基台の表側にも設けられ、露光材料を表裏両側から露光することを特徴としている。これによれば、両面に露光面が形成された露光材料の両面同時露光が可能となり、その露光スピードの向上を図ることができる。
【００１０】
また、請求項４に記載の露光装置は、保持される露光材料の露光面を水平に支持する透明な基台と、前記基台と相対移動し、画像データに応じて露光面を露光する露光ヘッドと、前記基台又は前記露光ヘッドを水平面上で移動させる走査手段と、を備え、前記露光ヘッドが基台の裏側から露光材料を露光することを特徴としている。
【００１１】
これによれば、露光ヘッドは、基台の裏側から露光することになるので、仮に塵埃等が重力で落下して露光面に付着しても、それによる影響を回避することができる。
【００１２】
そして、請求項５に記載の露光装置は、請求項４に記載の露光装置において、前記露光ヘッドが基台の表側にも設けられ、露光材料を表裏両側から露光することを特徴としている。これによれば、両面に露光面が形成された露光材料の両面同時露光が可能となり、その露光スピードの向上を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例を基に詳細に説明する。まず、露光材料を上方から露光する従来の露光装置の構成を簡単に説明する。図７に示すように、この露光装置は、シート状の露光材料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に支持された厚い板状の設置台１５６の上面には、ステージ移動方向に沿って延びた２本のガイド１５８が設置されている。ステージ１５２は、その長手方向がステージ移動方向を向くように配置されるとともに、ガイド１５８によって往復移動可能に支持されている。なお、この露光装置には、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。
【００１４】
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。コ字状ゲート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、他方の側には露光材料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。
【００１５】
スキャナ１６２は、図８及び図９（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、露光材料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。
【００１６】
露光ヘッド１６６による露光エリア１６８は、副走査方向を短辺とする矩形状である。したがって、ステージ１５２の移動に伴い、露光材料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。
【００１７】
また、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、帯状の露光済み領域１７０が副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。
【００１８】
露光ヘッド１６６１１〜１６６ｍｎの各々は、図１０、図１１（Ａ）及び（Ｂ）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。
【００１９】
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の各マイクロミラーにおける反射面の角度を制御する。なお、反射面の角度の制御に付いては後述する。ＤＭＤ５０の光入射側には、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出射部を備えたファイバアレイ光源６６、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光を補正して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がこの順に配置されている。
【００２０】
レンズ系６７は、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光を平行光化する１対の組合せレンズ７１、平行光化されたレーザ光の光量分布が均一になるように補正する１対の組合せレンズ７３、及び光量分布が補正されたレーザ光をＤＭＤ上に集光する集光レンズ７５で構成されている。組合せレンズ７３は、レーザ出射端の配列方向に対しては、レンズの光軸に近い部分は光束を広げ、且つ光軸から離れた部分は光束を縮め、且つこの配列方向と直交する方向に対しては光をそのまま通過させる機能を備えており、光量分布が均一となるようにレーザ光を補正する。
【００２１】
また、ＤＭＤ５０の光反射側には、ＤＭＤ５０で反射されたレーザ光を露光材料１５０の走査面（被露光面）５６上に結像するレンズ系５４、５８が配置されている。レンズ系５４及び５８は、ＤＭＤ５０と被露光面５６とが共役な関係となるように配置されている。
【００２２】
ＤＭＤ５０は、図１２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。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。
【００２３】
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１３（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１３（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。したがって、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１２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。
【００２４】
なお、図１２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。なお、オフ状態のマイクロミラー６２により光ビームが反射される方向には、光吸収体（図示せず）が配置されている。
【００２５】
また、ＤＭＤ５０は、その短辺が副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１４（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１４（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。
【００２６】
ＤＭＤ５０には、長手方向に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１４（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。
【００２７】
また、異なるマイクロミラー列により同じ走査線上が重ねて露光（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。なお、ＤＭＤ５０を傾斜させる代わりに、各マイクロミラー列を副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。
【００２８】
ファイバアレイ光源６６は、図１５（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１５（Ｃ）に示すように、光ファイバ３１の出射端部（発光点）が副走査方向と直交する主走査方向に沿って１列に配列されてレーザ出射部６８が構成されている。なお、図１５（Ｄ）に示すように、発光点を主走査方向に沿って２列に配列することもできる。
【００２９】
光ファイバ３１の出射端部は、図１５（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く劣化し易いが、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ともに劣化を遅らせることができる。
【００３０】
この例では、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２つの出射端間に挟まれるように配列されている。
【００３１】
このような光ファイバは、例えば図１６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。
【００３２】
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。
【００３３】
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＝２５μｍ、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＝２５μｍ、ＮＡ＝０．２である。
【００３４】
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、通信に用いられる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。したがって、クラッド径を６０μｍと小さくすることができる。
【００３５】
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。
【００３６】
レーザモジュール６４は、図１７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。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、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。
【００３７】
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。
【００３８】
上記の合波レーザ光源は、図１８及び図１９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閉空間（封止空間）内に上記合波レーザ光源が気密封止されている。
【００３９】
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。
【００４０】
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。なお、図１９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。
【００４１】
図２０は、上記コリメータレンズ１１〜１７の取り付け部分の正面形状を示すものである。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２０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配置されている。
【００４２】
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。したがって、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。
【００４３】
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ｆ１＝３ｍｍ、ＮＡ＝０．６、レンズ配置ピッチ＝１．２５ｍｍである。
【００４４】
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＝２３ｍｍ、ＮＡ＝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。
【００４５】
次に、上記露光装置の動作について説明すると、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、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。
【００４６】
本例では、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。すなわち、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。
【００４７】
各レーザモジュールにおいて、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、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。したがって、６本の光ファイバ３１がアレイ状に配列されたレーザ出射部６８での出力は約１Ｗ（＝１８０ｍＷ×６）である。
【００４８】
ファイバアレイ光源６６のレーザ出射部６８には、この通り高輝度の発光点が主走査方向に沿って一列に配列されている。単一の半導体レーザからのレーザ光を１本の光ファイバに結合させる従来のファイバ光源は低出力であるため、多数列配列しなければ所望の出力を得ることができなかったが、本実施の形態で使用する合波レーザ光源は高出力であるため、少数列、例えば１列でも所望の出力を得ることができる。
【００４９】
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１２５μｍ、ＮＡ（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。
【００５０】
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。
【００５１】
ここで、図２１（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、従来の露光ヘッドと本実施の形態の露光ヘッドとの焦点深度の違いについて説明する。従来の露光ヘッドにおけるバンドル状ファイバ光源発光領域の副走査方向の径は０．６７５ｍｍであり、本実施の形態の露光ヘッドにおけるファイバアレイ光源発光領域の副走査方向の径は０．００２５ｍｍである。図２１（Ａ）に示すように、従来の露光ヘッドでは、光源（バンドル状ファイバ光源）１の発光領域が大きいので、ＤＭＤ３へ入射する光束の角度が大きくなり、結果として走査面５へ入射する光束の角度が大きくなる。このため、集光方向（ピント方向のずれ）に対してビーム径が太りやすい。
【００５２】
一方、図２１（Ｂ）に示すように、本実施の形態の露光ヘッドでは、ファイバアレイ光源６６発光領域の副走査方向の径が小さいので、レンズ系６７を通過してＤＭＤ５０へ入射する光束の角度が小さくなり、結果として走査面５６へ入射する光束の角度が小さくなる。すなわち、焦点深度が深くなる。この例では、発光領域の副走査方向の径は従来の約３０倍になっており、略回折限界に相当する焦点深度を得ることができる。したがって、微小スポットの露光に好適である。この焦点深度への効果は、露光ヘッドの必要光量が大きいほど顕著であり、有効である。この例では、露光面に投影された１画素サイズは１０μｍ×１０μｍである。なお、ＤＭＤは反射型の空間変調素子であるが、図２１（Ａ）及び（Ｂ）は、光学的な関係を説明するために展開図とした。
【００５３】
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。
【００５４】
露光材料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により露光材料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。
【００５５】
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により露光材料１５０の被露光面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、露光材料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、露光材料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、露光材料１５０がスキャナ１６２によりステージ移動方向と反対の方向に副走査され、各露光ヘッド１６６毎に帯状の露光済み領域１７０が形成される。
【００５６】
図２２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施の形態では、ＤＭＤ５０には、主走査方向にマイクロミラーが８００個配列されたマイクロミラー列が、副走査方向に６００組配列されているが、本実施の形態では、コントローラにより一部のマイクロミラー列（例えば、８００個×１００列）だけが駆動されるように制御する。
【００５７】
図２２（Ａ）に示すように、ＤＭＤ５０の中央部に配置されたマイクロミラー列を使用してもよく、図２２（Ｂ）に示すように、ＤＭＤ５０の端部に配置されたマイクロミラー列を使用してもよい。また、一部のマイクロミラーに欠陥が発生した場合は、欠陥が発生していないマイクロミラー列を使用するなど、状況に応じて使用するマイクロミラー列を適宜変更してもよい。
【００５８】
ＤＭＤ５０のデータ処理速度には限界があり、使用する画素数に比例して１ライン当りの変調速度が決定されるので、一部のマイクロミラー列だけを使用することで１ライン当りの変調速度が速くなる。一方、連続的に露光ヘッドを露光面に対して相対移動させる露光方式の場合には、副走査方向の画素を全部使用する必要はない。
【００５９】
例えば、６００組のマイクロミラー列の内、３００組だけ使用する場合には、６００組全部使用する場合と比較すると、１ライン当り２倍速く変調することができる。また、６００組のマイクロミラー列の内、２００組だけ使用する場合には、６００組全部使用する場合と比較すると、１ライン当り３倍速く変調することができる。すなわち、副走査方向に５００ｍｍの領域を１７秒で露光できる。更に、１００組だけ使用する場合には、１ライン当り６倍速く変調することができる。すなわち、副走査方向に５００ｍｍの領域を９秒で露光できる。
【００６０】
使用するマイクロミラー列の数、即ち、副走査方向に配列されたマイクロミラーの個数は、１０以上で且つ２００以下が好ましく、１０以上で且つ１００以下がより好ましい。１画素に相当するマイクロミラー１個当りの面積は１５μｍ×１５μｍであるから、ＤＭＤ５０の使用領域に換算すると、１２ｍｍ×１５０μｍ以上で且つ１２ｍｍ×３ｍｍ以下の領域が好ましく、１２ｍｍ×１５０μｍ以上で且つ１２ｍｍ×１．５ｍｍ以下の領域がより好ましい。
【００６１】
使用するマイクロミラー列の数が上記範囲にあれば、図２３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光をレンズ系６７で略平行光化して、ＤＭＤ５０に照射することができる。ＤＭＤ５０によりレーザ光を照射する照射領域は、ＤＭＤ５０の使用領域と一致することが好ましい。照射領域が使用領域よりも広いとレーザ光の利用効率が低下する。
【００６２】
一方、ＤＭＤ５０上に集光させる光ビームの副走査方向の径を、レンズ系６７により副走査方向に配列されたマイクロミラーの個数に応じて小さくする必要があるが、使用するマイクロミラー列の数が１０未満であると、ＤＭＤ５０に入射する光束の角度が大きくなり、走査面５６における光ビームの焦点深度が浅くなるので好ましくない。また、使用するマイクロミラー列の数は２００以下が変調速度の観点から好ましい。なお、ＤＭＤは反射型の空間変調素子であるが、図２３（Ａ）及び（Ｂ）は、光学的な関係を説明するために展開図とした。
【００６３】
スキャナ１６２による露光材料１５０の副走査が終了し、検知センサ１６４で露光材料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。
【００６４】
以上のような露光装置は、例えば、プリント配線基板（ＰＷＢ；Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｗｉｒｉｎｇ　Ｂｏａｒｄ）の製造工程におけるドライ・フィルム・レジスト（ＤＦＲ；Ｄｒｙ　ＦｉｌｍＲｅｓｉｓｔ）の露光、プリント回路基板（ＰＣＢ；Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｂｏａｒｄ）の製造工程におけるドライ・フィルム・レジスト（ＤＦＲ；Ｄｒｙ　Ｆｉｌｍ　Ｒｅｓｉｓｔ）の露光、液晶表示装置（ＬＣＤ）の製造工程におけるカラーフィルターの形成、ＴＦＴの製造工程における液体レジストの露光、プラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）の製造工程におけるＤＦＲの露光等の用途に好適に用いることができるが、次に、その露光装置の本発明に係る変形例を説明する。
【００６５】
図１、図２に示すように、本発明に係る露光装置は、所定厚（例えば、１０ｍｍ）の透明なガラス板状のステージ１７４が直立（縦置き）状態に配置され（幅広な面が前後方向を向くように配置され）、その一方の側方で且つステージ１７４の長手方向（副走査方向）には、レール１７８が上下に平行に敷設されている。そして、その一対のレール１７８に、上記した露光ヘッド１６６が複数備えられた（露光材料１４８の幅以上の長さに構成された）ライン状スキャナ１６２が主走査方向に（ステージ１７４の長手方向と直交する幅方向に）亘って架設され、左右方向に移動自在に支持されている。
【００６６】
また、ステージ１７４及び露光材料１４８を挟んで、レール１７８とは反対側の側方には、シリンダー１９０等のアクチュエーターにより前後方向に伸縮自在とされたローラー１８８が配設されており、露光材料１４８は、その両端部がローラー１８８によってステージ１７４側に押圧されることにより、ステージ１７４に固定されるようになっている。なお、ステージ１７４は縦置き状態に配置されるので、別途支持台１９２を設けて、露光材料１４８が下方から支持されるように構成してもよい。
【００６７】
このような構成の露光装置では、図２に示すように、露光ヘッド１６６から主走査方向に亘って照射されるレーザ光は、透明なステージ１７４を透過して露光材料１４８の露光面に達し、レール１７８に沿って副走査方向に移動しながら、その露光面を１回の走査で露光するが、露光面はステージ１７４によって直立状態に保持されているので、その露光面に、重力による落下によって塵埃等が付着することはなく、高歩留まりの露光が可能となる。しかも、ステージ及び露光材料に、重力による反りや歪みが発生することもない。なお、露光ヘッド１６６（スキャナ１６２）を、ローラー１８８側に配設すれば、ステージ１７４を透明にしなくてもよいことは言うまでもない。
【００６８】
また、この露光装置にあっては、図３に示すように、露光材料１４８を表裏両面から露光可能に構成できる。すなわち、ステージ１７４を透明にし、露光ヘッド１６６（スキャナ１６２）を、ステージ１７４の裏面側（露光材料１４８とは反対側）に配設するとともに、ローラー１８８が設けられている表面側にも、一対のレール１７７をレール１７８と前後略対称に敷設し、露光ヘッド１６６を備えたスキャナ１６２をそのレール１７７に移動自在に架設する。
【００６９】
このような構成にすれば、露光材料１４８の表裏両面からの同時露光が可能となるので、露光スピードの高速化が図れるようになる。したがって、この露光装置は、例えば最小線幅がＬ／Ｓ＝５０／５０μｍのプリント回路基板（ＰＣＢ）にラミネートされたドライ・フィルム・レジスト（ＤＦＲ）の露光に特に好適に使用できる。
【００７０】
つまり、一方の露光ヘッド１６６から照射されたレーザ光は、透明なステージ１７４を透過した後、基板１４８Ａ上のＤＦＲ１４８Ｂに照射され、他方の露光ヘッド１６６から照射されたレーザ光は、そのまま基板１４８Ａ上のＤＦＲ１４８Ｂに照射されて、両者がレール１７８、１７７に沿って副走査方向に移動することにより、その露光面（ＤＦＲ１４８Ｂ）を同時に露光することができる。また、露光材料としてはＰＣＢ基板のみでなく、液晶用カラーフィルター用の液体レジストを塗布された薄い（０．７ｍｍの）ガラス基板を用いてもよい。この場合、縦型の露光なので、同様に基板の重力による反りや歪みを抑制することができる。
【００７１】
また、図４、図５に示す露光装置は、上記した露光ヘッド１６６がステージ１７２の下側に配置され、露光材料１４６を下方側から露光するように構成されている。すなわち、水平（横置き）状態に配置された（幅広な面が上下方向を向くように配置された）ステージ１７２の下方で且つステージ１７２の長手方向（副走査方向）には、一対のレール１７６が敷設され、そのレール１７６に、主走査方向に跨って露光ヘッド１６６が複数備えられた（露光材料１４６の幅以上の長さに構成された）ライン状スキャナ１６２が移動自在に架設されている。
【００７２】
また、ステージ１７２の上方には、露光材料１４６の両端部を上方から押さえる一対のローラー１８６が垂設されており、各ローラー１８６はシリンダー１９０等のアクチュエーターによって上下動可能に構成されている。したがって、露光材料１４６は、上記と同様に、ローラー１８６によってその両端部がステージ１７２上に向かって押圧されることにより固定される。
【００７３】
このステージ１７２は所定厚（例えば、１０ｍｍ）の透明なガラス板状で構成され、図７に示した設置台１５６を兼ねており、レーザ光が透過可能となっている。したがって、露光ヘッド１６６から主走査方向に亘って照射されるレーザ光は、ステージ１７２を透過して露光材料１４６に照射され、レール１７６に沿って副走査方向に移動しながら、その露光面を１回の走査で露光する。
【００７４】
このような下方側から露光する露光装置の場合は、例えばガラス基板１４６Ａの液晶カラーフィルターの露光に特に好適に使用できる。すなわち、図５に示すように、ステージ１７２を透過したレーザ光は、ステージ１７２上のガラス基板１４６Ａを更に透過し、そのガラス基板１４６Ａの上面に塗布されている液体レジスト１４６Ｂを露光するが、液体レジスト１４６Ｂは、ガラス基板１４６Ａとの境界部分における下面側が露光されるので、酸素阻害による感度低下が抑制される。
【００７５】
つまり、図７に示す上方側から露光する露光装置で、ＴＦＴのパターニングに使用される液体レジストやカラーフィルターをパターニングするために使用される液体レジストを露光する場合には、酸素阻害による感度低下（減感）を抑制するために、窒素雰囲気下で露光材料を露光することが好ましく、窒素雰囲気下で露光することで光重合反応の酸素阻害が抑制されてレジストが高感度化し、高速露光が可能となるが、下方側から露光する露光装置で、ガラス基板１４６Ａとの境界面（露光面）を露光する場合には、その境界面（露光面）には元々酸素が存在しないので、窒素雰囲気下でなくても、酸素阻害による感度低下が抑制され、高速な露光ヘッドの能力を引き出すことができ、高速かつ大面積露光を実現できる。しかも、露光面が下方を向いているため、塵埃等が重力による落下によってその露光面に付着することはなく、高歩留まりの均一露光が可能となる。
【００７６】
なお、この場合も、図６に示すように、上方に一対のレール（図示省略）をレール１７６と上下略対称に敷設し、露光ヘッド１６６を備えたスキャナ１６２をその上方のレールに移動自在に架設すれば、横置きタイプにおいても両面同時露光が可能となるため、露光スピードの高速化が図れるようになる。
【００７７】
また、図１乃至図６に示した実施例では、スキャナ１６２（露光ヘッド１６６）を移動させて露光する露光装置としたが、図７に示したものと同様に、ステージ１７２、１７４の方を移動自在に構成してもよいことは言うまでもない。また、縦置きタイプの場合、スキャナ１６２をステージ１７４の長手方向に架設して上下方向に移動させるように構成すると、スキャナ１６２が上方に待機されている状態で停電等が起き、電源がオフ状態になると、下方へ向かって落下して事故を起こす危険性があるため、スキャナ１６２（露光ヘッド１６６）は図示のように縦方向に架設して水平方向（左右方向）に移動させるように構成するのが好ましい。このような構成にすれば、構造上、落下の危険性はなくなる。
【００７８】
また、このように、スキャナ１６２（露光ヘッド１６６）を、２方向（縦横方向）に移動させるのではなく、主走査方向へ跨るライン状にして（露光材料１４６、１４８の幅以上の長さに構成して）、１方向（横方向）にのみ、レール１７６〜１７８等のガイド部材によって移動するように構成すると、副走査方向への１回の走査で露光が可能となるため、スキャナ１６２の移動が低速で済み、両面同時露光の場合、一方のスキャナ１６２が移動時に発生させる振動の影響を、他方のスキャナ１６２が受け難くできる。このようにして、構造的にも安価で済みながら、耐振動特性に優れる露光装置が得られる。
【００７９】
何れにしても、本実施の形態の露光装置は、主走査方向にマイクロミラーが８００個配列されたマイクロミラー列が、副走査方向に６００組配列されたＤＭＤを備えているが、コントローラにより一部のマイクロミラー列だけが駆動されるように制御するので、全部のマイクロミラー列を駆動する場合に比べて、１ライン当りの変調速度が速くなる。これにより高速での露光が可能になる。
【００８０】
また、ＤＭＤを照明する光源に、合波レーザ光源の光ファイバの出射端部をアレイ状に配列した高輝度のファイバアレイ光源を用いているので、高出力で且つ深い焦点深度を備えた露光装置を実現することができる。更に、各ファイバ光源の出力が大きくなることで、所望の出力を得るために必要なファイバ光源数が少なくなり、露光装置の低コスト化が図られる。
【００８１】
特に、本実施の形態では、光ファイバの出射端のクラッド径を入射端のクラッド径よりも小さくしているので、発光部径がより小さくなり、ファイバアレイ光源の高輝度化が図られる。これにより、より深い焦点深度を備えた露光装置を実現することができる。例えば、ビーム径１μｍ以下、解像度０．１μｍ以下の超高解像度露光の場合にも、露光領域全域に渡って歪みなく、深い焦点深度を得ることができ、高速且つ高精細な露光が可能となる。したがって、高解像度が必要とされる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の露光工程に好適である。
【００８２】
更に、上記の露光装置は、レーザ照射により材料の一部を蒸発、飛散等させて除去するレーザアブレーションや焼結、リソグラフィ等の種々のレーザ加工にも使用することができる。上記の露光装置は、高出力であり、高速且つ長焦点深度での露光が可能であることから、レーザアブレーション等による微細加工に使用することができる。例えば、現像処理を行う代わりにレジストをアブレーションによりパターンに従って除去してＰＷＢを作成したり、レジストを使用せずに直接アブレーションでＰＷＢのパターンを形成するのに、上記の露光装置を使用することができる。また、多数の溶液の混合、反応、分離、検出などをガラスやプラスティックチップに集積したラボオンチップにおける、溝幅数十μｍの微小流路の形成にも使用することができる。
【００８３】
特に、上記の露光装置は、ファイバアレイ光源にＧａＮ系半導体レーザを用いているので、上述のレーザ加工に好適に使用することができる。即ち、ＧａＮ系半導体レーザは短パルス駆動が可能であり、レーザアブレーション等にも十分なパワーを得ることができる。また、半導体レーザであるため、駆動速度が遅い固体レーザと異なり、繰り返し周波数１０ＭＨｚ程度での高速駆動が可能であり、高速露光が可能である。更に、金属は波長４００ｎｍ付近のレーザ光の光吸収率が大きく、熱エネルギーへの変換が容易であるため、レーザアブレーション等を高速に行うことができる。
【００８４】
また、上記の露光装置には、露光により直接情報が記録されるフォトンモード露光材料、露光により発生した熱で情報が記録されるヒートモード露光材料の何れも使用することができる。フォトンモード露光材料を使用する場合、レーザ装置にはＧａＮ系半導体レーザ、波長変換固体レーザ等が使用され、ヒートモード露光材料を使用する場合、レーザ装置にはＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ（赤外レーザ）、固体レーザが使用される。
【００８５】
上記の実施の形態では、ＤＭＤのマイクロミラーを部分的に駆動する例について説明したが、所定方向に対応する方向の長さが前記所定方向と交差する方向の長さより長い基板上に、各々制御信号に応じて反射面の角度が変更可能な多数のマイクロミラーが２次元状に配列された細長いＤＭＤを用いても、反射面の角度を制御するマイクロミラーの個数が少なくなるので、同様に変調速度を速くすることができる。
【００８６】
上記の実施の形態では、空間変調素子としてＤＭＤを備えた露光ヘッドについて説明したが、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用いた場合にも、基板上に配列された全画素部に対し、一部の画素部を使用することで、１画素当り、１主走査ライン当たりの変調速度を速くすることができるので、同様の効果を得ることができる。
【００８７】
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。
【００８８】
上記の実施の形態では、図２４に示すように、スキャナ１６２によるＸ方向への１回の走査で露光材料１５０の全面を露光してもよく、図２５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、スキャナ１６２により露光材料１５０をＸ方向へ走査した後、スキャナ１６２をＹ方向に１ステップ移動し、Ｘ方向へ走査を行うというように、走査と移動を繰り返して、複数回の走査で露光材料１５０の全面を露光するようにしてもよい。なお、この例では、スキャナ１６２は１８個の露光ヘッド１６６を備えている。
【００８９】
上記の実施の形態では、合波レーザ光源を複数備えたファイバアレイ光源を用いる例について説明したが、レーザ装置は、合波レーザ光源をアレイ化したファイバアレイ光源には限定されない。例えば、１個の発光点を有する単一の半導体レーザから入射されたレーザ光を出射する１本の光ファイバを備えたファイバ光源をアレイ化したファイバアレイ光源を用いることができる。
【００９０】
また、複数の発光点を備えた光源としては、例えば図２６に示すように、ヒートブロック１００上に、複数（例えば、７個）のチップ状の半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７を配列したレーザアレイを用いることができる。また、図２７（Ａ）に示す、複数（例えば、５個）の発光点１１０ａが所定方向に配列されたチップ状のマルチキャビティレーザ１１０が知られている。マルチキャビティレーザ１１０は、チップ状の半導体レーザを配列する場合と比べ、発光点を位置精度良く配列できるので、各発光点から出射されるレーザビームを合波し易い。但し、発光点が多くなるとレーザ製造時にマルチキャビティレーザ１１０に撓みが発生し易くなるため、発光点１１０ａの個数は５個以下とするのが好ましい。
【００９１】
本実施の形態の露光ヘッドでは、このマルチキャビティレーザ１１０や、図２７（Ｂ）に示すように、ヒートブロック１００上に、複数のマルチキャビティレーザ１１０が各チップの発光点１１０ａの配列方向と同じ方向に配列されたマルチキャビティレーザアレイを、レーザ装置（光源）として用いることができる。
【００９２】
また、合波レーザ光源は、複数のチップ状の半導体レーザから出射されたレーザ光を合波するものには限定されない。例えば図２８に示すように、複数（例えば、３個）の発光点１１０ａを有するチップ状のマルチキャビティレーザ１１０を備えた合波レーザ光源を用いることができる。この合波レーザ光源は、マルチキャビティレーザ１１０と、１本のマルチモード光ファイバ１３０と、集光レンズ１２０と、を備えて構成されている。マルチキャビティレーザ１１０は、例えば、発振波長が４０５ｎｍのＧａＮ系レーザダイオードで構成することができる。
【００９３】
上記の構成では、マルチキャビティレーザ１１０における複数の発光点１１０ａの各々から出射したレーザビームＢの各々は、集光レンズ１２０によって集光され、マルチモード光ファイバ１３０のコア１３０ａに入射する。コア１３０ａに入射したレーザ光は、光ファイバ内を伝搬し、１本に合波されて出射する。
【００９４】
マルチキャビテイレーザ１１０の複数の発光点１１０ａを、上記マルチモード光ファイバ１３０のコア径と略等しい幅内に並設するとともに、集光レンズ１２０として、マルチモード光ファイバ１３０のコア径と略等しい焦点距離の凸レンズや、マルチキャビティレーザ１１０からの出射ビームをその活性層に垂直な面内のみでコリメートするロッドレンズを用いることにより、レーザビームＢのマルチモード光ファイバ１３０への結合効率を上げることができる。
【００９５】
また、図２９に示すように、複数（例えば、３個）の発光点を備えたマルチキャビティレーザ１１０を用い、ヒートブロック１１１上に複数（例えば、９個）のマルチキャビティレーザ１１０が互いに等間隔で配列されたレーザアレイ１４０を備えた合波レーザ光源を用いることができる。複数のマルチキャビティレーザ１１０は、各チップの発光点１１０ａの配列方向と同じ方向に配列されて固定されている。
【００９６】
この合波レーザ光源は、レーザアレイ１４０と、各マルチキャビティレーザ１１０に対応させて配置した複数のレンズアレイ１１４と、レーザアレイ１４０と複数のレンズアレイ１１４との間に配置された１本のロッドレンズ１１３と、１本のマルチモード光ファイバ１３０と、集光レンズ１２０と、を備えて構成されている。レンズアレイ１１４は、マルチキャビティレーザ１１０の発光点に対応した複数のマイクロレンズを備えている。
【００９７】
上記の構成では、複数のマルチキャビティレーザ１１０における複数の発光点１０ａの各々から出射したレーザビームＢの各々は、ロッドレンズ１１３により所定方向に集光された後、レンズアレイ１１４の各マイクロレンズにより平行光化される。平行光化されたレーザビームＬは、集光レンズ１２０によって集光され、マルチモード光ファイバ１３０のコア１３０ａに入射する。コア１３０ａに入射したレーザ光は、光ファイバ内を伝搬し、１本に合波されて出射する。
【００９８】
更に他の合波レーザ光源の例を示す。この合波レーザ光源は、図３０（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、略矩形状のヒートブロック１８０上に光軸方向の断面がＬ字状のヒートブロック１８２が搭載され、２つのヒートブロック間に収納空間が形成されている。Ｌ字状のヒートブロック１８２の上面には、複数の発光点（例えば、５個）がアレイ状に配列された複数（例えば、２個）のマルチキャビティレーザ１１０が、各チップの発光点１１０ａの配列方向と同じ方向に等間隔で配列されて固定されている。
【００９９】
略矩形状のヒートブロック１８０には凹部が形成されており、ヒートブロック１８０の空間側上面には、複数の発光点（例えば、５個）がアレイ状に配列された複数（例えば、２個）のマルチキャビティレーザ１１０が、その発光点がヒートブロック１８２の上面に配置されたレーザチップの発光点と同じ鉛直面上に位置するように配置されている。
【０１００】
マルチキャビティレーザ１１０のレーザ光出射側には、各チップの発光点１１０ａに対応してコリメートレンズが配列されたコリメートレンズアレイ１８４が配置されている。コリメートレンズアレイ１８４は、各コリメートレンズの長さ方向とレーザビームの拡がり角が大きい方向（速軸方向）とが一致し、各コリメートレンズの幅方向が拡がり角が小さい方向（遅軸方向）と一致するように配置されている。このように、コリメートレンズをアレイ化して一体化することで、レーザ光の空間利用効率が向上し、合波レーザ光源の高出力化が図られるとともに、部品点数が減少し、低コスト化することができる。
【０１０１】
また、コリメートレンズアレイ１８４のレーザ光出射側には、１本のマルチモード光ファイバ１３０と、このマルチモード光ファイバ１３０の入射端にレーザビームを集光して結合する集光レンズ１２０と、が配置されている。上記の構成では、レーザブロック１８０、１８２上に配置された複数のマルチキャビティレーザ１１０における複数の発光点１０ａの各々から出射したレーザビームＢの各々は、コリメートレンズアレイ１８４により平行光化され、集光レンズ１２０によって集光されて、マルチモード光ファイバ１３０のコア１３０ａに入射する。コア１３０ａに入射したレーザ光は、光ファイバ内を伝搬し、１本に合波されて出射する。
【０１０２】
この合波レーザ光源は、上記の通り、マルチキャビティレーザの多段配置とコリメートレンズのアレイ化とにより、特に高出力化を図ることができる。この合波レーザ光源を用いることにより、より高輝度なファイバアレイ光源やバンドルファイバ光源を構成することができるので、本発明の露光装置のレーザ光源を構成するファイバ光源として特に好適である。なお、上記の各合波レーザ光源をケーシング内に収納し、マルチモード光ファイバ１３０の出射端部をそのケーシングから引き出したレーザモジュールを構成することができる。
【０１０３】
また、上記の実施の形態では、合波レーザ光源のマルチモード光ファイバの出射端に、コア径がマルチモード光ファイバと同一で且つクラッド径がマルチモード光ファイバより小さい他の光ファイバを結合してファイバアレイ光源の高輝度化を図る例について説明したが、例えば、クラッド径が１２５μｍ、８０μｍ、６０μｍ等のマルチモード光ファイバを、出射端に他の光ファイバを結合せずに使用してもよい。
【０１０４】
また、上記の実施の形態では、露光ヘッドに使用するＤＭＤの光反射側に、結像光学系として２組のレンズを配置したが、レーザ光を拡大して結像する結像光学系を配置してもよい。ＤＭＤにより反射される光束線の断面積を拡大することで、被露光面における露光エリア面積（画像領域）を所望の大きさに拡大することができる。
【０１０５】
例えば、露光ヘッドを、図３１（Ａ）に示すように、ＤＭＤ５０、ＤＭＤ５０にレーザ光を照射する照明装置１４４、ＤＭＤ５０で反射されたレーザ光を拡大して結像するレンズ系４５４、４５８、ＤＭＤ５０の各画素に対応して多数のマイクロレンズ４７４が配置されたマイクロレンズアレイ４７２、マイクロレンズアレイ４７２の各マイクロレンズに対応して多数のアパーチャ４７８が設けられたアパーチャアレイ４７６、アパーチャを通過したレーザ光を被露光面５６に結像するレンズ系４８０、４８２で構成することができる。
【０１０６】
この露光ヘッドでは、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、レンズ系４５４、４５８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４７２の各マイクロレンズによりＤＭＤ５０の各画素に対応して集光され、アパーチャアレイ４７６の対応するアパーチャを通過する。アパーチャを通過したレーザ光は、レンズ系４８０、４８２により被露光面５６上に結像される。
【０１０７】
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４５４、４５８により数倍に拡大されて被露光面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４７２及びアパーチャアレイ４７６が配置されていなければ、図３１（Ｂ）に示すように、被露光面５６に投影される各ビームスポットＢＳの１画素サイズ（スポットサイズ）が露光エリア４６８のサイズに応じて大きなものとなり、露光エリア４６８の鮮鋭度を表すＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）特性が低下する。
【０１０８】
一方、マイクロレンズアレイ４７２及びアパーチャアレイ４７６を配置した場合には、ＤＭＤ５０により反射されたレーザ光は、マイクロレンズアレイ４７２の各マイクロレンズによりＤＭＤ５０の各画素に対応して集光される。これにより、図３１（Ｃ）に示すように、露光エリアが拡大された場合でも、各ビームスポットＢＳ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。なお、露光エリア４６８が傾いているのは、画素間の隙間を無くすためにＤＭＤ５０を傾けて配置しているからである。
【０１０９】
また、マイクロレンズの収差によるビームの太りがあっても、アパーチャによって被露光面５６上でのスポットサイズが一定の大きさになるようにビームを整形することができると共に、各画素に対応して設けられたアパーチャを通過させることにより、隣接する画素間でのクロストークを防止することができる。更に、照明装置１４４に上記実施の形態と同様に高輝度光源を使用することにより、レンズ４５８からマイクロレンズアレイ４７２の各マイクロレンズに入射する光束の角度が小さくなるので、隣接する画素の光束の一部が入射するのを防止することができる。即ち、高消光比を実現することができる。
【０１１０】
【発明の効果】
以上、何れにしても本発明によれば、塵埃等が露光面に付着することはなく、従って、それによる故障は起きない。また、両面同時露光が可能となるため、露光スピードを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】露光ヘッドが下方に設置された露光装置の外観を示す概略斜視図
【図２】同上の概略側面図
【図３】露光ヘッドが側方に設置された露光装置の外観を示す概略斜視図
【図４】同上の概略側面図
【図５】露光ヘッドが露光材料の両側方に設置された露光装置の外観を示す概略側面図
【図６】露光ヘッドが露光材料の下方と上方に設置された露光装置の外観を示す概略側面図
【図７】従来の露光装置の外観を示す斜視図
【図８】露光装置のスキャナの構成を示す斜視図
【図９】（Ａ）露光材料に形成される露光済み領域を示す平面図
（Ｂ）各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図
【図１０】露光装置の露光ヘッドの概略構成を示す斜視図
【図１１】（Ａ）図１０に示す露光ヘッドの構成を示す光軸に沿った副走査方向の断面図
（Ｂ）（Ａ）の側面図
【図１２】デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）の構成を示す部分拡大図
【図１３】（Ａ）ＤＭＤの動作を説明するための説明図
（Ｂ）ＤＭＤの動作を説明するための説明図
【図１４】（Ａ）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
（Ｂ）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
【図１５】（Ａ）ファイバアレイ光源の構成を示す斜視図
（Ｂ）（Ａ）の部分拡大図
（Ｃ）レーザ出射部における発光点の配列を示す平面図
（Ｄ）レーザ出射部における発光点の配列を示す平面図
【図１６】マルチモード光ファイバの構成を示す図
【図１７】合波レーザ光源の構成を示す平面図
【図１８】レーザモジュールの構成を示す平面図
【図１９】図１８のレーザモジュールの構成を示す側面図
【図２０】図１８のレーザモジュールの構成を示す部分側面図
【図２１】（Ａ）従来の露光装置における焦点深度と本実施の形態に係る露光装置における焦点深度との相違を示す光軸に沿った断面図
（Ｂ）従来の露光装置における焦点深度と本実施の形態に係る露光装置における焦点深度との相違を示す光軸に沿った断面図
【図２２】（Ａ）ＤＭＤの使用領域の例を示す図
（Ｂ）ＤＭＤの使用領域の例を示す図
【図２３】（Ａ）ＤＭＤの使用領域が適正である場合の側面図
（Ｂ）（Ａ）の光軸に沿った副走査方向の断面図
【図２４】スキャナによる１回の走査で露光材料を露光する露光方式を説明するための平面図
【図２５】（Ａ）スキャナによる複数回の走査で露光材料を露光する露光方式を説明するための平面図
（Ｂ）スキャナによる複数回の走査で露光材料を露光する露光方式を説明するための平面図
【図２６】レーザアレイの構成を示す斜視図
【図２７】（Ａ）マルチキャビティレーザの構成を示す斜視図
（Ｂ）（Ａ）に示すマルチキャビティレーザをアレイ状に配列したマルチキャビティレーザアレイの斜視図
【図２８】合波レーザ光源の他の構成を示す平面図
【図２９】合波レーザ光源の他の構成を示す平面図
【図３０】（Ａ）合波レーザ光源の他の構成を示す平面図
（Ｂ）（Ａ）の光軸に沿った断面図
【図３１】（Ａ）結合光学系の異なる他の露光ヘッドの構成を示す光軸に沿った断面図
（Ｂ）マイクロレンズアレイ等を使用しない場合に被露光面に投影される光像を示す平面図
（Ｃ）マイクロレンズアレイ等を使用した場合に被露光面に投影される光像を示す平面図
【符号の説明】
１４６〜１５０　露光材料
１５２、１７２、１７４　ステージ
１６２　スキャナ
１６６　露光ヘッド
１６８　露光エリア
１７０　露光済み領域
１７６〜１７８　レール
【図１】
2004012900.tif 000003
【図２】
2004012900.tif 000004
【図３】
2004012900.tif 000005
【図４】
2004012900.tif 000006
【図５】
2004012900.tif 000007
【図６】
2004012900.tif 000008
【図７】
2004012900.tif 000009
【図８】
2004012900.tif 000010
【図９】
2004012900.tif 000011
【図１０】
2004012900.tif 000012
【図１１】
2004012900.tif 000013
【図１２】
2004012900.tif 000014
【図１３】
2004012900.tif 000015
【図１４】
2004012900.tif 000016
【図１５】
2004012900.tif 000017
【図１６】
2004012900.tif 000018
【図１７】
2004012900.tif 000019
【図１８】
2004012900.tif 000020
【図１９】
2004012900.tif 000021
【図２０】
2004012900.tif 000022
【図２１】
2004012900.tif 000023
【図２２】
2004012900.tif 000024
【図２３】
2004012900.tif 000025
【図２４】
2004012900.tif 000026
【図２５】
2004012900.tif 000027
【図２６】
2004012900.tif 000028
【図２７】
2004012900.tif 000029
【図２８】
2004012900.tif 000030
【図２９】
2004012900.tif 000031
【図３０】
2004012900.tif 000032
【図３１】
2004012900.tif 000033