(57)【要約】【課題】  単純な構造で露光ビームの角度と位置の調節を行う。【解決手段】  光源で発生させた露光ビームＬ１を、ＸＹＺ三次元座標系に配置された光軸調節装置に入射させ、光軸調節した後の露光ビームＬ３を露光面へと導く。光軸調節装置内では、ＸＹ平面に平行な面をＹ軸に平行な軸１１について角度αだけ回動した反射面Ｍ１を有する第１の鏡１０と、ＸＺ平面に平行な面をＸ軸に平行な軸２１について角度βだけ回動した反射面Ｍ２を有する第２の鏡２０と、を支持体に取り付け、２つの鏡を有する支持体全体をＸＹ平面に沿って平行移動させる位置調節手段と、第２の鏡２０の角度を調節する角度調節手段とを設ける。入射光Ｌ１は、反射面Ｍ１、Ｍ２を反射して、射出光Ｌ３として射出するが、位置調節手段と角度調節手段を制御することにより位置および角度に関する光軸調節を行うことができる。【選択図】  図１
2005332847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の露光面に対して光を照射することにより、この露光面上に配置された感光材料を露光させるための装置であって、
露光用の光ビームを発生させるビーム源と、
このビーム源で発生した光ビームを所定の基準光路に沿って露光面へと誘導するビーム誘導手段と、
前記ビーム誘導手段によって誘導される光ビームの径を、前記露光面の大きさに応じて拡張するビーム径拡張装置と、
を備え、前記ビーム誘導手段が、
ＸＹＺ三次元座標系に入射した光の光軸を調節して、これを射出する機能を有する光軸調節装置であって、
ＸＹ平面に平行な面をＹ軸に平行な回動軸について所定角α（０°＜α＜９０°）だけ回動した反射面を有する第１の鏡と、
ＸＺ平面に平行な面をＸ軸に平行な回動軸について所定角β（０°＜β＜９０°）だけ回動した反射面を有する第２の鏡と、
前記第１の鏡と前記第２の鏡とを、入射光が少なくともこれら双方の鏡を反射して射出するように、所定位置に支持する支持体と、
前記支持体に対して、前記第１の鏡をＸ軸もしくはＺ軸方向に平行移動させるとともに、前記第２の鏡をＹ軸もしくはＺ軸方向に平行移動させる位置調節手段と、
を備える光軸調節装置を含むことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
所定の露光面に対して光を照射することにより、この露光面上に配置された感光材料を露光させるための装置であって、
露光用の光ビームを発生させるビーム源と、
このビーム源で発生した光ビームを所定の基準光路に沿って露光面へと誘導するビーム誘導手段と、
前記ビーム誘導手段によって誘導される光ビームの径を、前記露光面の大きさに応じて拡張するビーム径拡張装置と、
を備え、前記ビーム誘導手段が、
ＸＹＺ三次元座標系に入射した光の光軸を調節して、これを射出する機能を有する光軸調節装置であって、
ＸＹ平面に平行な面をＹ軸に平行な回動軸について所定角α（０°＜α＜９０°）だけ回動した反射面を有する第１の鏡と、
ＸＺ平面に平行な面をＸ軸に平行な回動軸について所定角β（０°＜β＜９０°）だけ回動した反射面を有する第２の鏡と、
前記第１の鏡と前記第２の鏡とを、入射光が少なくともこれら双方の鏡を反射して射出するように、所定位置に支持する第１の支持体と、
前記第１の支持体を支持する第２の支持体と、
前記第１の支持体を前記第２の支持体に対して、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に平行移動させる位置調節手段と、
を備える光軸調節装置を含むことを特徴とする露光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の露光装置において、
ビーム誘導手段に含まれる光軸調節装置が、第１の鏡を所定方向に傾斜させる操作と、第２の鏡を所定方向に傾斜させる操作と、の少なくとも一方を行う機能をもった角度調節手段を更に備えることを特徴とする露光装置。
【請求項４】
請求項３に記載の露光装置において、
第１の鏡および第２の鏡のうちの一方を傾斜しない固定鏡とし、他方を傾斜する傾斜鏡とし、前記傾斜鏡についてのみ傾斜操作が行われるようにしたことを特徴とする露光装置。
【請求項５】
所定の露光面に対して光を照射することにより、この露光面上に配置された感光材料を露光させるための装置であって、
露光用の光ビームを発生させるビーム源と、
このビーム源で発生した光ビームを所定の基準光路に沿って露光面へと誘導するビーム誘導手段と、
前記ビーム誘導手段によって誘導される光ビームの径を、前記露光面の大きさに応じて拡張するビーム径拡張装置と、
を備え、
前記ビーム誘導手段が、光軸調節を行う調節部と、光軸のずれを検出する検出部と、前記検出部による検出結果に基づいて前記調節部を制御する制御部と、を備えた光軸自動調節システムを含んでおり、
前記調節部は、ＸＹＺ三次元座標系において、
ＸＹ平面に平行な面をＹ軸に平行な回動軸について所定角α（０°＜α＜９０°）だけ回動した反射面を有する第１の鏡と、
ＸＺ平面に平行な面をＸ軸に平行な回動軸について所定角β（０°＜β＜９０°）だけ回動した反射面を有する第２の鏡と、
前記第１の鏡と前記第２の鏡とを、入射光が少なくともこれら双方の鏡を反射して射出するように、所定位置に支持する支持体と、
前記支持体に対して、前記第１の鏡をＸ軸もしくはＺ軸方向に平行移動させるとともに、前記第２の鏡をＹ軸もしくはＺ軸方向に平行移動させる位置調節手段と、
前記第１の鏡を所定方向に傾斜させる操作と、前記第２の鏡を所定方向に傾斜させる操作と、の少なくとも一方を行う機能をもった角度調節手段と、を有し、
前記検出部は、前記調節部から射出された光ビームの角度および位置を検出する機能を有し、
前記制御部は、前記入射光が前記基準光路に沿った状態において前記検出部が検出した角度および位置を記憶する記憶手段と、前記検出部が検出した角度および位置が前記記憶手段に記憶されている値からずれたときに、当該ずれを解消するように前記角度調節手段および前記位置調節手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする露光装置。
【請求項６】
所定の露光面に対して光を照射することにより、この露光面上に配置された感光材料を露光させるための装置であって、
露光用の光ビームを発生させるビーム源と、
このビーム源で発生した光ビームを所定の基準光路に沿って露光面へと誘導するビーム誘導手段と、
前記ビーム誘導手段によって誘導される光ビームの径を、前記露光面の大きさに応じて拡張するビーム径拡張装置と、
を備え、
前記ビーム誘導手段が、光軸調節を行う調節部と、光軸のずれを検出する検出部と、前記検出部による検出結果に基づいて前記調節部を制御する制御部と、を備えた光軸自動調節システムを含んでおり、
前記調節部は、ＸＹＺ三次元座標系において、
ＸＹ平面に平行な面をＹ軸に平行な回動軸について所定角α（０°＜α＜９０°）だけ回動した反射面を有する第１の鏡と、
ＸＺ平面に平行な面をＸ軸に平行な回動軸について所定角β（０°＜β＜９０°）だけ回動した反射面を有する第２の鏡と、
前記第１の鏡と前記第２の鏡とを、入射光が少なくともこれら双方の鏡を反射して射出するように、所定位置に支持する第１の支持体と、
前記第１の支持体を支持する第２の支持体と、
前記第１の支持体を前記第２の支持体に対して、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に平行移動させる位置調節手段と、
前記第１の鏡を所定方向に傾斜させる操作と、前記第２の鏡を所定方向に傾斜させる操作と、の少なくとも一方を行う機能をもった角度調節手段と、を有し、
前記検出部は、前記調節部から射出された光ビームの角度および位置を検出する機能を有し、
前記制御部は、前記入射光が前記基準光路に沿った状態において前記検出部が検出した角度および位置を記憶する記憶手段と、前記検出部が検出した角度および位置が前記記憶手段に記憶されている値からずれたときに、当該ずれを解消するように前記角度調節手段および前記位置調節手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする露光装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の露光装置において、
第１の鏡および第２の鏡のうちの一方を傾斜しない固定鏡とし、他方を傾斜する傾斜鏡とし、前記傾斜鏡についてのみ傾斜操作が行われるようにしたことを特徴とする露光装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかに記載の露光装置において、
検出部が、調節部から射出された光ビームの一部分を検出用光ビームとして取り出す第１のビーム分配手段と、この検出用光ビームを２つのビームに分配する第２のビーム分配手段と、分配された第１のビームに基づいて角度を検出する角度検出手段と、分配された第２のビームに基づいて位置を検出する位置検出手段と、を有することを特徴とする露光装置。
【請求項９】
請求項８に記載の露光装置において、
角度検出手段を、平行光線を所定の焦点に集光する集光レンズと、この集光レンズに対して焦点距離だけ離れた位置に配置された受光面を有しこの受光面上の集光位置を検出する受光素子と、によって構成したことを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の露光装置において、
位置検出手段を、所定の受光面上へのビームの照射位置を検出する受光素子によって構成したことを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置に関し、特に、感光性材料層上にホログラム像を露光するような場合に用いられる高精度な光軸調節が必要な露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細なパターンを形成する手法として、所定の露光面に光を照射し、この露光面上に置かれた感光性材料層を部分的に感光させる方法は、半導体装置の製造プロセスや、ホログラム像の形成プロセスなどで広く利用されている。このような露光作業に利用される露光装置は、通常、ビーム源で発生した露光ビームを露光面へと誘導し、ビーム径を必要な大きさに拡張した上で、露光面へと照射する構造を有している。露光ビームを正しい位置へ導くためには、露光ビームを誘導する光学系において、光軸の正しい位置調節が重要である。一般に、光ビームの光軸調節は、反射鏡やプリズムなどの光学素子を組み合わせた装置によって行われ、作業者が目視手作業によって調節を行う場合もあれば、光ビームの位置センサからの出力信号に基く自動制御によって調節が行われる場合もある。たとえば、下記の特許文献１や２には、露光装置における露光ビームの光軸を自動的に調節する用途に適した光軸調節装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２２９２１６号公報
【特許文献２】特開２００４−０７８１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の露光装置で用いられている光軸調節装置は、反射鏡やプリズムを組み合わせた複雑な光学系を用いているため、構造が複雑になるという問題があった。また、光軸調節を行うための反射回数が多くなるため、露光ビームの光量に損失が生じるという問題があった。
【０００４】
そこで本発明は、できるだけ単純な構造をもった光軸調節機構を備え、露光ビームの光軸調節を効率良く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】
【０００５】
(1)   本発明の第１の態様は、所定の露光面に対して光を照射することにより、この露光面上に配置された感光材料を露光させるための露光装置を、
露光用の光ビームを発生させるビーム源と、
このビーム源で発生した光ビームを所定の基準光路に沿って露光面へと誘導するビーム誘導手段と、
このビーム誘導手段によって誘導される光ビームの径を、露光面の大きさに応じて拡張するビーム径拡張装置と、
によって構成する際に、ビーム誘導手段の一部に光軸調節装置を含ませるようにし、この光軸調節装置を、
ＸＹＺ三次元座標系に入射した光の光軸を調節して、これを射出する機能を有する光軸調節装置であって、
ＸＹ平面に平行な面をＹ軸に平行な回動軸について所定角α（０°＜α＜９０°）だけ回動した反射面を有する第１の鏡と、
ＸＺ平面に平行な面をＸ軸に平行な回動軸について所定角β（０°＜β＜９０°）だけ回動した反射面を有する第２の鏡と、
第１の鏡と第２の鏡とを、入射光が少なくともこれら双方の鏡を反射して射出するように、所定位置に支持する支持体と、
この支持体に対して、第１の鏡をＸ軸もしくはＺ軸方向に平行移動させるとともに、第２の鏡をＹ軸もしくはＺ軸方向に平行移動させる位置調節手段と、
によって構成するようにしたものである。
【０００６】
(2)   本発明の第２の態様は、所定の露光面に対して光を照射することにより、この露光面上に配置された感光材料を露光させるための露光装置を、
露光用の光ビームを発生させるビーム源と、
このビーム源で発生した光ビームを所定の基準光路に沿って露光面へと誘導するビーム誘導手段と、
このビーム誘導手段によって誘導される光ビームの径を、露光面の大きさに応じて拡張するビーム径拡張装置と、
によって構成する際に、ビーム誘導手段の一部に光軸調節装置を含ませるようにし、この光軸調節装置を、
ＸＹＺ三次元座標系に入射した光の光軸を調節して、これを射出する機能を有する光軸調節装置であって、
ＸＹ平面に平行な面をＹ軸に平行な回動軸について所定角α（０°＜α＜９０°）だけ回動した反射面を有する第１の鏡と、
ＸＺ平面に平行な面をＸ軸に平行な回動軸について所定角β（０°＜β＜９０°）だけ回動した反射面を有する第２の鏡と、
第１の鏡と第２の鏡とを、入射光が少なくともこれら双方の鏡を反射して射出するように、所定位置に支持する第１の支持体と、
この第１の支持体を支持する第２の支持体と、
第１の支持体を第２の支持体に対して、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に平行移動させる位置調節手段と、
によって構成するようにしたものである。
【０００７】
(3)   本発明の第３の態様は、上述の第１または第２の態様に係る露光装置において、
ビーム誘導手段に含まれる光軸調節装置に、第１の鏡を所定方向に傾斜させる操作と、第２の鏡を所定方向に傾斜させる操作と、の少なくとも一方を行う機能をもった角度調節手段を更に設けるようにしたものである。
【０００８】
(4)   本発明の第４の態様は、上述の第３の態様に係る露光装置において、
第１の鏡および第２の鏡のうちの一方を傾斜しない固定鏡とし、他方を傾斜する傾斜鏡とし、傾斜鏡についてのみ傾斜操作が行われるようにしたものである。
【０００９】
(5)   本発明の第５の態様は、所定の露光面に対して光を照射することにより、この露光面上に配置された感光材料を露光させるための露光装置を、
露光用の光ビームを発生させるビーム源と、
このビーム源で発生した光ビームを所定の基準光路に沿って露光面へと誘導するビーム誘導手段と、
このビーム誘導手段によって誘導される光ビームの径を、露光面の大きさに応じて拡張するビーム径拡張装置と、
によって構成する際に、ビーム誘導手段の一部に光軸自動調節システムを含ませるようにし、この光軸自動調節システムを、光軸調節を行う調節部と、光軸のずれを検出する検出部と、この検出部による検出結果に基づいて調節部を制御する制御部と、によって構成し、
調節部は、ＸＹＺ三次元座標系において、
ＸＹ平面に平行な面をＹ軸に平行な回動軸について所定角α（０°＜α＜９０°）だけ回動した反射面を有する第１の鏡と、
ＸＺ平面に平行な面をＸ軸に平行な回動軸について所定角β（０°＜β＜９０°）だけ回動した反射面を有する第２の鏡と、
第１の鏡と第２の鏡とを、入射光が少なくともこれら双方の鏡を反射して射出するように、所定位置に支持する支持体と、
この支持体に対して、第１の鏡をＸ軸もしくはＺ軸方向に平行移動させるとともに、第２の鏡をＹ軸もしくはＺ軸方向に平行移動させる位置調節手段と、
第１の鏡を所定方向に傾斜させる操作と、第２の鏡を所定方向に傾斜させる操作と、の少なくとも一方を行う機能をもった角度調節手段と、を有するようにし、
検出部は、調節部から射出された光ビームの角度および位置を検出する機能を有するようにし、
制御部は、入射光が基準光路に沿った状態において検出部が検出した角度および位置を記憶する記憶手段と、検出部が検出した角度および位置が記憶手段に記憶されている値からずれたときに、当該ずれを解消するように角度調節手段および位置調節手段を制御する制御手段と、を有するようにしたものである。
【００１０】
(6)   本発明の第６の態様は、所定の露光面に対して光を照射することにより、この露光面上に配置された感光材料を露光させるための露光装置を、
露光用の光ビームを発生させるビーム源と、
このビーム源で発生した光ビームを所定の基準光路に沿って露光面へと誘導するビーム誘導手段と、
このビーム誘導手段によって誘導される光ビームの径を、露光面の大きさに応じて拡張するビーム径拡張装置と、
によって構成する際に、ビーム誘導手段の一部に光軸自動調節システムを含ませるようにし、この光軸自動調節システムを、光軸調節を行う調節部と、光軸のずれを検出する検出部と、この検出部による検出結果に基づいて調節部を制御する制御部と、によって構成し、
調節部は、ＸＹＺ三次元座標系において、
ＸＹ平面に平行な面をＹ軸に平行な回動軸について所定角α（０°＜α＜９０°）だけ回動した反射面を有する第１の鏡と、
ＸＺ平面に平行な面をＸ軸に平行な回動軸について所定角β（０°＜β＜９０°）だけ回動した反射面を有する第２の鏡と、
第１の鏡と第２の鏡とを、入射光が少なくともこれら双方の鏡を反射して射出するように、所定位置に支持する第１の支持体と、
この第１の支持体を支持する第２の支持体と、
第１の支持体を第２の支持体に対して、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に平行移動させる位置調節手段と、
第１の鏡を所定方向に傾斜させる操作と、第２の鏡を所定方向に傾斜させる操作と、の少なくとも一方を行う機能をもった角度調節手段と、を有するようにし、
検出部は、調節部から射出された光ビームの角度および位置を検出する機能を有するようにし、
制御部は、入射光が基準光路に沿った状態において検出部が検出した角度および位置を記憶する記憶手段と、検出部が検出した角度および位置が記憶手段に記憶されている値からずれたときに、当該ずれを解消するように角度調節手段および位置調節手段を制御する制御手段と、を有するようにしたものである。
【００１１】
(7)   本発明の第７の態様は、上述の第５または第６の態様に係る露光装置において、
第１の鏡および第２の鏡のうちの一方を傾斜しない固定鏡とし、他方を傾斜する傾斜鏡とし、傾斜鏡についてのみ傾斜操作が行われるようにしたものである。
【００１２】
(8)   本発明の第８の態様は、上述の第５〜第７の態様に係る露光装置において、
検出部が、調節部から射出された光ビームの一部分を検出用光ビームとして取り出す第１のビーム分配手段と、この検出用光ビームを２つのビームに分配する第２のビーム分配手段と、分配された第１のビームに基づいて角度を検出する角度検出手段と、分配された第２のビームに基づいて位置を検出する位置検出手段と、を有するようにしたものである。
【００１３】
(9)   本発明の第９の態様は、上述の第８の態様に係る露光装置において、
角度検出手段を、平行光線を所定の焦点に集光する集光レンズと、この集光レンズに対して焦点距離だけ離れた位置に配置された受光面を有しこの受光面上の集光位置を検出する受光素子と、によって構成したものである。
【００１４】
(10)  本発明の第１０の態様は、上述の第８の態様に係る露光装置において、
位置検出手段を、所定の受光面上へのビームの照射位置を検出する受光素子によって構成したものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る露光装置では、光軸調節を行うために２つの鏡を特有の位置に配置し、これら鏡を特有の方向に平行移動させることにより露光ビームの位置調節を行うようにしたため、非常に単純な構造により、露光ビームの光軸調節を行うことができる。光軸調節のために必要な光ビームの反射回数も低減するため、露光ビームの光量損失も最小限に抑えられる。また、鏡の角度を調節する角度調節手段を設けることにより、単純な構造でありながら、露光ビームの位置と角度とを独立して調節することができ、更に、フィードバック制御系を利用すれば、自動的に光軸調節を行う機能をもった露光装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。本発明に係る露光装置の特徴は、ビーム源から露光面へと向かう露光ビームの光路上に、ユニークな光軸調節装置もしくはユニークな光軸自動調節システムを組み込むことにより、露光ビームの光軸調節を行うようにした点にある。そこで、本発明は露光装置に係る発明であるが、説明の便宜上、§１〜§３において、このユニークな光軸調節装置の構成および動作について述べることにし、§４において、このユニークな光軸自動調節システムの構成および動作について述べることにし、最後の§５において、これらを光軸調節のために組み込んだ露光装置の構成および動作について述べることにする。
【００１７】
＜＜＜  §１．本発明に係る露光装置に利用される光軸調節装置の基本構成  ＞＞＞
図１は、本発明に係る露光装置に利用される光軸調節装置の基本構成を示す斜視図である。上述したように、本発明に係る露光装置の重要な特徴は、２つの鏡を特有の位置に配置し、これら鏡を特有の方向に平行移動させることにより露光ビームの位置調節を行う点にある。そこで、本明細書では、説明の便宜上、ＸＹＺ三次元座標系を定義し、この三次元座標系上で、個々の鏡の配置や移動を説明することにする。図１に示す光軸調節装置は、ＸＹＺ三次元座標系に入射した光の光軸を調節して、これを射出する機能を有する装置ということになる。
【００１８】
ここで述べる光軸調節装置の最も重要な構成要素は、第１の鏡１０および第２の鏡２０である。第１の鏡１０および第２の鏡２０は、図示のとおり、ＸＹＺ三次元座標系上で、その反射面が特有の位置にくるように配置されている。すなわち、第１の鏡１０の反射面Ｍ１は、ＸＹ平面に平行な面をＹ軸に平行な回動軸１１について所定角α（０°＜α＜９０°）だけ回動した位置にくるように配置されており、第２の鏡２０の反射面Ｍ２は、ＸＺ平面に平行な面をＸ軸に平行な回動軸２１について所定角β（０°＜β＜９０°）だけ回動した位置にくるように配置されている。
【００１９】
ここでは、このように配置された２つの鏡１０，２０からなる光学系に、Ｘ軸に平行な方向から光ビームＬ１を入射光として与えた場合を考えてみる。この場合、光ビームは、２つの鏡１０，２０によって図示のとおり反射する（図では、この光ビームの経路を一点鎖線で示す）。すなわち、光ビームＬ１が、第１の鏡１０の反射面Ｍ１の入射点Ｐ１に入射すると、反射光として、図示の例では、図のほぼ上方へと向かう光ビームＬ２が得られることになり、この光ビームＬ２が、第２の鏡２０の反射面Ｍ２の入射点Ｐ２に入射すると、反射光として、図のほぼ右方へ向かう光ビームＬ３が得られることになる。結局、入射光として与えられた光ビームＬ１は、この光学系で２回反射した後、光ビームＬ３として射出することになる。
【００２０】
この実施形態に係る光軸調節装置は、上述した第１の鏡１０および第２の鏡２０の他、これらの鏡を支持する支持体と各鏡を移動させる位置調節手段（いずれも、図１には示されていない）によって構成される。
【００２１】
支持体は、２つの鏡１０，２０を上述した特有の条件を満たす位置に支持する機能をもった構成要素であれば、具体的にはどのような構造物で構成してもかまわない。たとえば、装置筐体となるフレームにより支持体を構成し、第１の鏡１０および第２の鏡２０を、このフレームに取り付けるようにしてもかまわない。ただ、位置調節手段による位置調節が可能となるような態様で取り付ける必要がある。
【００２２】
位置調節手段は、支持体に対して、各鏡１０，２０を所定軸方向に平行移動させることにより、その位置を調節する機能をもった構成要素である。本発明では、第１の鏡１０については、Ｘ軸方向もしくはＺ軸方向に平行移動させ、第２の鏡２０については、Ｙ軸方向もしくはＺ軸方向に平行移動させる必要がある。このように、所定軸に沿って鏡を移動させる機構は種々のものが公知であるため、ここでは具体的な移動機構の説明は省略する。もちろん、位置調節手段は、手動による移動機構によって構成しても、電動による移動機構によって構成してもかまわない。
【００２３】
続いて、この光学系を構成する各鏡１０，２０を、位置調節手段を用いて所定方向に平行移動させた場合に、光ビームの光軸がどのように変化するかを考えてみる。
【００２４】
図２は、図１に示す光軸調節装置において、反射面Ｍ１（第１の鏡１０）をＸ軸方向に平行移動させることによって生じる光軸変化を示すＸＺ断面図である。図に実線で示す反射面Ｍ１は移動前の位置を示し、図に破線で示す反射面Ｍ１′は移動後の位置を示す。図示のとおり、移動前は、光ビームＬ１は反射面Ｍ１上の入射点Ｐ１で反射して、光ビームＬ２として射出するが、反射面Ｍ１をＸ軸に沿って変位量ΔＭ１ｘだけ平行移動させると、反射面Ｍ１′に対する入射点はＰ１′の位置となるため、光ビームＬ１は光ビームＬ２′として射出することになる。結局、反射面Ｍ１をＸ軸方向に変位量ΔＭ１ｘだけ平行移動させると、反射光として射出される光ビームは、Ｘ軸方向に変位量ΔＬｘだけ平行移動することになる。ここで、ΔＬｘ＝ΔＭ１ｘである。
【００２５】
図３は、図１に示す光軸調節装置において、反射面Ｍ１（第１の鏡１０）をＺ軸方向に平行移動させることによって生じる光軸変化を示すＸＺ断面図である。やはり、図に実線で示す反射面Ｍ１は移動前の位置を示し、図に破線で示す反射面Ｍ１′は移動後の位置を示す。図示のとおり、反射面Ｍ１をＺ軸に沿って変位量ΔＭ１ｚだけ平行移動させると、反射面Ｍ１′に対する入射点はＰ１′の位置となるため、光ビームＬ１は光ビームＬ２′として射出することになる。結局、反射面Ｍ１をＺ軸方向に変位量ΔＭ１ｚだけ平行移動させると、反射光として射出される光ビームは、Ｘ軸方向に変位量ΔＬｘだけ平行移動することになる。ここで、Ｌ１がＸ軸に平行なら、ΔＬｘ＝ΔＭ１ｚ／tan αである（Ｌ１が任意の向きの場合も、所定の幾何学的関係式が成り立つ。）。
【００２６】
一方、図４は、図１に示す光軸調節装置において、反射面Ｍ２（第２の鏡２０）をＺ軸方向に平行移動させることによって生じる光軸変化を示すＹＺ断面図である。図に実線で示す反射面Ｍ２は移動前の位置を示し、図に破線で示す反射面Ｍ２′は移動後の位置を示す。図示のとおり、移動前は、光ビームＬ２は反射面Ｍ２上の入射点Ｐ２で反射して、光ビームＬ３として射出するが、反射面Ｍ２をＺ軸に沿って変位量ΔＭ２ｚだけ平行移動させると、反射面Ｍ２′に対する入射点はＰ２′の位置となるため、光ビームＬ２は光ビームＬ３′として射出することになる。結局、反射面Ｍ２をＺ軸方向に変位量ΔＭ２ｚだけ平行移動させると、反射光として射出される光ビームは、Ｚ軸方向に変位量ΔＬｚだけ平行移動することになる。ここで、ΔＬｚ＝ΔＭ２ｚである。
【００２７】
図５は、図１に示す光軸調節装置において、反射面Ｍ２（第２の鏡２０）をＹ軸方向に平行移動させることによって生じる光軸変化を示すＹＺ断面図である。やはり、図に実線で示す反射面Ｍ２は移動前の位置を示し、図に破線で示す反射面Ｍ２′は移動後の位置を示す。図示のとおり、反射面Ｍ２をＹ軸に沿って変位量ΔＭ２ｙだけ平行移動させると、反射面Ｍ２′に対する入射点はＰ２′の位置となるため、光ビームＬ２は光ビームＬ３′として射出することになる。結局、反射面Ｍ２をＹ軸方向に変位量ΔＭ２ｙだけ平行移動させると、反射光として射出される光ビームは、Ｚ軸方向に変位量ΔＬｚだけ平行移動することになる。ここで、Ｌ２がＺ軸に平行なら、ΔＬｚ＝ΔＭ２ｙ／tan βである（Ｌ２が任意の向きの場合も、所定の幾何学的関係式が成り立つ。）。
【００２８】
以上のとおり、図２および図３に示す結果から、第１の鏡１０の反射面Ｍ１から反射光として射出される光ビームＬ２をＸ軸方向に平行移動させるには、第１の鏡１０をＸ軸方向に平行移動させるか、Ｚ軸方向に平行移動させるか、いずれかの方法をとればよいことがわかる。また、図４および図５に示す結果から、第２の鏡２０の反射面Ｍ２から反射光として射出される光ビームＬ３をＺ軸方向に平行移動させるには、第２の鏡２０をＹ軸方向に平行移動させるか、Ｚ軸方向に平行移動させるか、いずれかの方法をとればよいことがわかる。
【００２９】
前述したとおり、位置調節手段は、支持体に対して、第１の鏡１０をＸ軸もしくはＺ軸方向に平行移動させる機能と、第２の鏡２０をＹ軸もしくはＺ軸方向に平行移動させる機能とを有している。前者の機能は、光ビームＬ２をＸ軸方向に平行移動させるためのものであり、後者の機能は、光ビームＬ３をＺ軸方向に平行移動させるためのものである。
【００３０】
結局、図１に示すように、この光軸調節装置に、入射光としてＸ軸に平行な光ビームＬ１が入射した場合、位置調節手段により、この光ビームの光路を２つの独立した軸方向に平行移動させる位置調節を行うことができる。以上、図１に示す光軸調節装置の動作原理を、Ｘ軸に平行な光ビームＬ１が入射した場合について説明したが、実際には、このような位置調節機能は、Ｘ軸に平行な光ビームＬ１が入射した場合にのみ有効なわけではない。すなわち、Ｘ軸に対して多少傾斜した光ビームが入射した場合であっても、当該光ビームが、第１の鏡１０で反射した後、第２の鏡２０で反射して射出する光路を通る限り、この光ビームの光路を２つの独立した軸方向に平行移動させる位置調節を行うことができる。したがって、位置調節手段による位置調節機能により、この光軸調節装置の射出光として得られる光ビームＬ３を任意の位置に平行移動させることが可能になる。また、光路の可逆性から、光ビームＬ３と逆向きの入射光を与えた場合には、光ビームＬ１と逆向きの射出光を得ることができ、同様に光軸調節が可能である。
【００３１】
＜＜＜  §２．両方の鏡を同一支持体に固定した光軸調節装置  ＞＞＞
上述した光軸調節装置では、位置調節手段が、第１の鏡１０については、Ｘ軸もしくはＺ軸方向に平行移動させる機能をもち、第２の鏡２０については、Ｙ軸もしくはＺ軸方向に平行移動させる機能をもっていればよい。したがって、たとえば、支持体上に第１の鏡１０をＸ軸に沿って摺動させるレールもしくはＺ軸に沿って摺動させるレールを配置し、第１の鏡１０を摺動自在に支持体上に取り付けるようにし、同様に、支持体上に第２の鏡２０をＹ軸に沿って摺動させるレールもしくはＺ軸に沿って摺動させるレールを配置し、第２の鏡２０を摺動自在に支持体上に取り付けるようにすれば、これらのレールが位置調節手段としての機能を果たすことができる。
【００３２】
このように、本発明で用いる光軸調節装置を構成する場合、第１の鏡１０および第２の鏡２０を、それぞれ所定方向に別個独立して平行移動させる機構を設けることももちろん可能であるが、ここでは第１の鏡１０および第２の鏡２０を同一支持体に固定する実施形態を述べておく。ここで述べる実施形態では、第１の鏡１０と第２の鏡２０は、相互に図１に示すような位置関係を維持しながら、第１の支持体に固定される。そして、この第１の支持体を移動自在となるように支持する第２の支持体を用意し、位置調節手段によって、第１の支持体を第２の支持体に対して、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に平行移動させることができるようにする。
【００３３】
たとえば、図１に示す座標系ＸＹＺに完全に重なる別な座標系ｘｙｚを考え、座標系ＸＹＺを静止座標系とし、座標系ｘｙｚを移動座標系と定義しよう。図１は、この両座標系の原点Ｏが完全に重なった状態を示しているが、移動座標系ｘｙｚは、静止座標系ＸＹＺに対して、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に平行移動が可能な可動座標系であるものとする。ここで、可動座標系ｘｙｚの各座標軸ｘｙｚに沿った物理的なフレームにより第１の支持体が構成され、静止座標系ＸＹＺの各座標軸ＸＹＺに沿った物理的なフレームにより第２の支持体が構成されているものとしよう。第２の支持体は、いわばこの光軸調節装置の装置筐体として機能する構成要素である。
【００３４】
いま、第１の鏡１０および第２の鏡２０を、第１の支持体（可動座標軸ｘｙｚ）に固定し、第１の支持体（可動座標軸ｘｙｚ）を第２の支持体（静止座標軸ＸＹＺ）に対して、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に平行移動させることができる位置調節手段を設ける。このような構成にすれば、第１の鏡１０および第２の鏡２０の相互の位置関係は常に一定であるものの、静止座標系ＸＹＺに対する位置は変化する。
【００３５】
たとえば、位置調節手段により、第１の支持体（座標軸ｘｙｚ）をＸ軸方向にΔＸだけ平行移動させたとすると、第１の鏡１０および第２の鏡２０は、いずれも静止座標系ＸＹＺ上でＸ軸方向にΔＸだけ変位する。ここで、第１の鏡１０の変位に着目すれば、図２に示すように、この変位は光ビームＬ２をＸ軸方向にΔＬｘだけ変位させる機能を果たす。しかしながら、第２の鏡２０の変位に着目すれば、図１の斜視図を見れば明らかなように、第２の鏡２０がＸ軸方向に変位しても、光ビームＬ３の変位には寄与しない。結局、第１の支持体を第２の支持体に対してＸ軸方向に平行移動させるという位置調節操作は、図２に示すように、光ビームＬ２をＸ軸方向に変位させる独立した調節操作ということになる。
【００３６】
一方、位置調節手段により、第１の支持体（座標軸ｘｙｚ）をＹ軸方向にΔＹだけ平行移動させたとすると、第１の鏡１０および第２の鏡２０は、いずれも静止座標系ＸＹＺ上でＹ軸方向にΔＹだけ変位する。ここで、第２の鏡２０の変位に着目すれば、図５に示すように、この変位は光ビームＬ３をＺ軸方向にΔＬｚだけ変位させる機能を果たす。しかしながら、第１の鏡２０の変位に着目すれば、図１の斜視図を見れば明らかなように、第１の鏡１０がＹ軸方向に変位しても、光ビームＬ２の変位には寄与しない。結局、第１の支持体を第２の支持体に対してＹ軸方向に平行移動させるという位置調節操作は、図５に示すように、光ビームＬ３をＺ軸方向に変位させる独立した調節操作ということになる。
【００３７】
この§２で述べる実施形態の特徴は、第１の鏡１０および第２の鏡２０に対して、別個独立した位置調節操作（平行移動操作）を行う必要がなくなり、駆動系を単純化することができるという点である。すなわち、第１の鏡１０および第２の鏡２０は、第１の支持体という同一の支持体上に取り付けられており、位置調節手段により第１の支持体が第２の支持体に対して平行移動させられると、両者は一体となって同じ方向に同じ変位量だけ変位することになる。それにもかかわらず、Ｘ軸方向への平行移動が行われると、第１の鏡１０の反射光である光ビームＬ２のＸ軸方向への変位のみが生じ、Ｙ軸方向への平行移動が行われると、第２の鏡２０の反射光である光ビームＬ３のＺ軸方向への変位のみが生じることになり、この光軸調節装置からの最終的な射出光の２方向に関する位置制御を独立して行うことができることになる。
【００３８】
＜＜＜  §３．角度調節機能を備えた光軸調節装置  ＞＞＞
§１および§２で述べた光軸調節装置のように、射出光として得られる光ビームを任意の位置に平行移動させる位置調節の機能を有する光軸調節装置は、もちろん、種々の用途の露光装置に利用可能であるが、実用上は、露光装置用の光軸調節装置としては、射出光として得られる光ビームの角度の調節を行う機能を更に備えていた方が好ましい。射出光として得られる光ビームの位置の調節（平行移動による調節）と角度の調節（向きを変える調節）とを組み合わせた光軸調節を行うことができれば、実用上要求される全ての調節に対応することが可能になる。そこで、実用上は、上述した光軸調節装置に、更に、角度調節手段を付加するのが好ましい。
【００３９】
図６は、図１に示す光軸調節装置において、反射面Ｍ１（第１の鏡１０）をＹ軸に平行な軸まわり（図では、光ビームＬ１の入射点Ｐ１に立てた紙面に垂直な軸まわり）に回動させる方向に傾斜させることによって生じる光軸変化を示すＸＺ断面図である。図に実線で示す反射面Ｍ１は傾斜前の位置を示し、図に破線で示す反射面Ｍ１′は傾斜後の位置を示す。図示のとおり、傾斜前は、光ビームＬ１は反射面Ｍ１上の入射点Ｐ１で反射して、光ビームＬ２として射出するが、反射面Ｍ１を破線で示すように傾斜させると、入射角が変化することになるため、光ビームＬ１は光ビームＬ２′として射出することになる。結局、反射面Ｍ１を図のように角度δだけ傾斜させると、反射光として射出される光ビームの向きは、角度２δだけ変化することになる。もちろん、第１の鏡１０を、図示していない別な方向に傾斜させれば、光ビームの傾斜方向も別な方向になる。
【００４０】
図７は、図１に示す光軸調節装置において、反射面Ｍ２（第２の鏡２０）をＸ軸に平行な軸まわり（図では、光ビームＬ２の入射点Ｐ２に立てた紙面に垂直な軸まわり）に回動させる方向に傾斜させることによって生じる光軸変化を示すＹＺ断面図である。図に実線で示す反射面Ｍ２は傾斜前の位置を示し、図に破線で示す反射面Ｍ２′は傾斜後の位置を示す。図示のとおり、傾斜前は、光ビームＬ２は反射面Ｍ２上の入射点Ｐ２で反射して、光ビームＬ３として射出するが、反射面Ｍ２を破線で示すように傾斜させると、入射角が変化することになるため、光ビームＬ２は光ビームＬ３′として射出することになる。結局、反射面Ｍ２を図のように角度δだけ傾斜させると、反射光として射出される光ビームの向きは、角度２δだけ変化することになる。もちろん、第２の鏡２０を、図示していない別な方向に傾斜させれば、光ビームの傾斜方向も別な方向になる。
【００４１】
このように、光ビームの角度調節は、第１の鏡１０を所定方向に傾斜させる操作によって行うこともできるし、第２の鏡２０を所定方向に傾斜させる操作によって行うこともできる。そこで、角度調節手段には、いずれか一方の鏡についての傾斜操作を行う機能を設けておけば十分である。したがって、実用上は、第１の鏡１０および第２の鏡２０のうちの一方を傾斜しない固定鏡とし、他方を傾斜する傾斜鏡とし、傾斜鏡についてのみ傾斜操作を行うことができる構成にしておくのが好ましい。なお、鏡の反射面を所定方向に傾斜させる機構は種々のものが公知であるため、ここでは具体的な傾斜機構の説明は省略する。もちろん、角度調節手段は、手動による傾斜機構によって構成しても、電動による傾斜機構によって構成してもかまわない。
【００４２】
＜＜＜  §４．光軸自動調節システムの構成例  ＞＞＞
ここでは、これまで述べてきた光軸調節装置を利用した光軸自動調節システムの構成例を図８のブロック図を参照しながら説明する。この光軸自動調節システムは、ＸＹＺ三次元座標系における所定の入射点Ｐｉと射出点Ｐｏとを通る基準光路に沿って光ビームが存在するときに、入射光が基準光路を外れた場合にも、射出光が基準光路に沿った状態を維持するように自動光軸調節を行う機能を有しており、本発明に係る露光装置に組み込むことにより、露光ビームの光軸を自動的に調節することが可能になる。
【００４３】
たとえば、図８に示す例では、入射点Ｐｉを通る光ビームＬ１がこの光軸自動調節システムへの入射光として与えられており、射出点Ｐｏを通る光ビームＬ３として射出している。ここで、光ビームＬ１が安定した入射光である限り、入射点Ｐｉと射出点Ｐｏとを通る一定の基準光路（図に一点鎖線で示した光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３の光路）が確保されることになる。しかしながら、後述するように、多くの露光装置では、レーザ光源などを用いて露光ビームを発生させることも少なくないので、レーザ光源の起動時の不安定性や経年変化などの事情により、光源で発生させた光ビームＬ１が基準光路からはずれ、図示の入射点Ｐｉを通らなくなる事態が生じうる。ここに示す光軸自動調節システムは、このように、入射光としての光ビームＬ１が基準光路からはずれた場合にも、射出光としての光ビームＬ３は、変わりなく基準光路に沿った状態を維持するような自動光軸調節を行うことができる。
【００４４】
この光軸自動調節システムの基本構成要素は、図示のとおり、光軸調節を行う調節部１００と、光軸のずれを検出する検出部２００と、この検出部２００による検出結果に基づいて調節部１００を制御する制御部３００である。
【００４５】
ここで、調節部１００は、§３で述べた角度調節手段を備えた光軸調節装置によって構成されている。ここでは特に、§２で述べた光軸調節装置に§３で述べた角度調節手段を付加した装置を調節部１００として用いた例を示すことにするが、もちろん、それ以外の光軸調節装置を調節部１００として用いてもかまわない。
【００４６】
図示のとおり、調節部１００には、第１の支持体１１０が設けられており、この第１の支持体１１０に、第１の鏡１０および第２の鏡２０が、図１に示す相互位置関係を維持するように取り付けられている。この例では、第１の支持体１１０は箱状の構造体であり、内部に第１の鏡１０および第２の鏡２０が収容されている。また、第１の鏡１０は固定鏡となっており、第１の支持体１１０内に固着されているのに対し、第２の鏡２０は傾斜鏡となっており、角度調節手段１２０によって、任意の方向に傾斜可能となるように、第１の支持体１１０内に取り付けられている。もちろん、第１の鏡１０を傾斜鏡とし、第２の鏡２０を固定鏡としてもかまわないし、第１の鏡１０および第２の鏡２０の双方を傾斜鏡として、角度調節手段１２０の角度調節の対象となるようにしてもかまわない。
【００４７】
位置調節手段１３０は、第１の支持体１１０と第２の支持体１４０との間に設けられた駆動手段である。第２の支持体１４０は、この例では、台座となる構造体からなり、第１の支持体１１０全体を支持する機能を果たす。位置調節手段１３０は、第１の支持体１１０を第２の支持体１４０に対して、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に平行移動させる機能を有する。この位置調節手段１３０は、たとえば、ステッピングモータによって駆動可能なＸＹステージなどによって構成することができる。
【００４８】
一方、検出部２００は、調節部１００から射出された光ビームＬ３の角度および位置を検出する機能を有する。図示の実施形態では、検出部２００は、第１のビーム分配手段２１０、第２のビーム分配手段２２０、角度検出手段２３０、位置検出手段２４０によって構成されている。第１のビーム分配手段２１０は、第２の鏡２０で反射した後の光ビームＬ３の一部分を検出用光ビームＬ３０として取り出す機能を有し、第２のビーム分配手段２２０は、この検出用光ビームＬ３０を、更に２つのビームＬ３１，Ｌ３２に分配する機能を有する。第１のビーム分配手段２１０および第２のビーム分配手段２２０としては、一般的なビームスプリッターを用いればよい。角度検出手段２３０は、第２のビーム分配手段２２０によって分配された光ビームＬ３１に基づいて角度（ビームの向き）を検出する機能を有し、位置検出手段２４０は、第２のビーム分配手段２２０によって分配された光ビームＬ３２に基づいて位置を検出する機能を有する。これら各検出手段の具体的な構成例は後述する。
【００４９】
制御部３００は、図示のとおり、位置制御手段３１０、位置記憶手段３２０、角度制御手段３３０、角度記憶手段３４０によって構成されており、実際には、演算処理機能をもったプロセッサやコンピュータにより構成される。位置記憶手段３２０および角度記憶手段３４０は、入射光として与えられた光ビームＬ１が基準光路に沿って与えられている状態において、検出部２００内の位置検出手段２４０および角度検出手段２３０が検出した角度および位置を記憶する機能を有する。光ビームＬ１が基準光路に沿った状態で与えられているときには、光ビームＬ３も基準光路に沿った状態で射出されることになる。そこで、オペレータは、その時点で、制御部３００に対して記憶指示を与える。その結果、光ビームＬ３のその時点での位置および角度が、位置検出手段２４０および角度検出手段２３０によって検出され、位置記憶手段３２０および角度記憶手段３４０に基準値として記憶されることになる。
【００５０】
こうして、位置記憶手段３２０および角度記憶手段３４０に位置および角度の基準値が記憶された後は、位置制御手段３１０および角度制御手段３３０による自動制御が行われる。すなわち、位置制御手段３１０は、位置検出手段２４０が検出した位置が位置記憶手段３２０に記憶されている値からずれたときに、当該ずれを解消するように位置調節手段１３０を制御する機能を有する。位置調節手段１３０は、このような制御入力を受けると、前述したように、第１の支持体１１０をＸ軸方向もしくはＹ軸方向に平行移動させる操作を行うことになる。一方、角度制御手段３３０は、角度検出手段２３０が検出した角度が角度記憶手段３４０に記憶されている値からずれたときに、当該ずれを解消するように角度調節手段１２０を制御する機能を有する。角度調節手段１２０は、このような制御入力を受けると、前述したように、第２の鏡２０を所定方向に傾斜させる操作を行うことになる。
【００５１】
このようなフィードバック制御により、入射光として与えられた光ビームＬ１が基準光路から外れた場合であっても、調節部１００内で光ビームの位置および角度に関する光軸調節が自動的に行われ、射出光としての光ビームＬ３は、以前の状態と同じように基準光路に沿ったものになる。
【００５２】
最後に、角度検出手段２３０および位置検出手段２４０の具体的な構成例を、図９および図１０を参照して述べる。図９は、図８に示す検出部２００による位置検出の原理を示す平面図であり、図１０は、角度検出の原理を示す平面図である。これらの図において、集光レンズ２３１および受光素子２３２は、角度検出手段２３０の具体的な構成要素であり、受光素子２４１は、位置検出手段２４０の具体的な構成要素である。すなわち、ここに示す例では、角度検出手段２３０は、平行光線を所定の焦点に集光する集光レンズ２３１と、この集光レンズ２３１に対して焦点距離だけ離れた位置に配置された受光面を有しこの受光面上の集光位置を検出する受光素子２３２と、によって構成されており、位置検出手段２４０は、所定の受光面上へのビームの照射位置を検出する受光素子２４１によって構成されている。
【００５３】
まず、図９を参照して、受光素子２４１によって、位置検出が行われる原理を説明する。いま、図に実線で示すような光ビームＬ３が射出光として得られている状態を考えると、第１のビーム分配手段２１０によって、その一部が検出用光ビームＬ３０として分配される。この検出用光ビームＬ３０は、第２のビーム分配手段２２０によって、光ビームＬ３１と光ビームＬ３２に分配される。光ビームＬ３１は、集光レンズ２３１を透過して、受光素子２３２上の入射点Ｑ１０に照射され、光ビームＬ３２は、受光素子２４１上の入射点Ｑ２０に照射される。
【００５４】
ここで、もし、光ビームＬ３の位置がずれて、破線で示すような光ビームＬ３′の位置に平行移動したとしよう。すると、受光素子２４１上の入射点は点Ｑ２０から点Ｑ２１へずれることになる。したがって、位置検出手段２４０の構成要素である受光素子２４１は、位置のずれを検出することができる。ところが、受光素子２３２上の入射点は点Ｑ１０のままである。これは、受光素子２３２の受光面が集光レンズ２３１の焦点位置に置かれているためである。すなわち、集光レンズ２３１に入射する複数の光ビームがあったとしても、これらが互いに平行である限りは、受光素子２３２の受光面上の同一点に集光することになる。かくして、光ビームＬ３の位置の変化は、位置検出手段２４０を構成する受光素子２４１においてのみ検出されることになり、角度検出手段２３０を構成する受光素子２３２では検出されない。
【００５５】
次に、図１０を参照して、受光素子２３２によって、角度検出が行われる原理を説明する。ここでも、図に実線で示すような光ビームＬ３が射出光として得られている状態を考える。光ビームＬ３は、図示のとおり、第１のビーム分配手段２１０によって、その一部が検出用光ビームＬ３０として分配される。この検出用光ビームＬ３０は、第２のビーム分配手段２２０によって、光ビームＬ３１と光ビームＬ３２に分配される。光ビームＬ３１は、集光レンズ２３１を透過して、受光素子２３２上の入射点Ｑ１０に照射され、光ビームＬ３２は、受光素子２４１上の入射点Ｑ２０に照射される。
【００５６】
ここで、もし、光ビームＬ３の角度（向き）がずれて、破線で示すような光ビームＬ３′のように傾いたとしよう。すると、受光素子２３２上の入射点は点Ｑ１０から点Ｑ１１にずれる。これは、実線で示す光ビームと破線で示す光ビームとが平行ではないため、集光レンズ２３１による集光点がずれるからである。かくして、光ビームＬ３の角度の変化は、角度検出手段２３０を構成する受光素子２３２によって検出できる。ただ、このとき、受光素子２４１上の入射点も点Ｑ２０から点Ｑ２２にずれるため、このような角度の変化は、位置検出手段２４０を構成する受光素子２４１においても検出されることになる。
【００５７】
結局、受光素子２３２の検出結果には、角度の変化のみが含まれているのに対し、受光素子２４１の検出結果には、位置の変化と角度の変化との双方の成分が含まれていることになる。このような事情から、理論的には、制御部３００によるフィードバック制御は、まず、角度を一致させるための角度制御（角度制御手段３３０による制御）を先に行い、続いて、位置を一致させるための位置制御（位置制御手段３１０による制御）を行うようにするのが好ましい。角度についての検出結果が基準値に一致すれば、受光素子２４１の検出結果から角度についての変化成分を除去することができ、位置についての変化成分のみを認識することができる。もっとも、実用上は、角度制御と位置制御とを交互に繰り返して実行することにより、検出結果を基準値に徐々に近付けてゆくフィードバック制御を行うようにすれば、角度制御と位置制御との順を厳密に考慮する必要はない。
【００５８】
＜＜＜  §５．本発明に係る露光装置  ＞＞＞
これまで、§１〜§３において、ユニークな光軸調節装置の構成および動作を説明し、§４において、ユニークな光軸自動調節システムの構成および動作を説明した。本発明の特徴は、既存の露光装置に、これまで述べた光軸調節装置もしくは光軸自動調節システムを取り入れた点にある。以下、本発明の露光装置の全体構成を説明する。
【００５９】
はじめに、従来から利用されている一般的な露光装置の構成例を、簡単に説明しておく。図１１は、カラーホログラム像についての露光を行う一般的な露光装置の構成図である。この露光装置は、所定の露光面に対して光を照射することにより、この露光面上に配置された感光材料を露光させる作業に利用される。ビーム源Ｒ，Ｇ，Ｂは、それぞれ赤色、緑色、青色のレーザビームを発生させるレーザ光源であり、それぞれ図に一点鎖線で示す光路に沿って、赤色ビームＬｒ、緑色ビームＬｇ、青色ビームＬｂを発生させる。こうして発生されたレーザビームを露光面へと誘導するために、ビーム誘導手段４０１〜４０４が設けられている。ここで、ビーム誘導手段４０１，４０２は反射鏡、ビーム誘導手段４０３，４０４はビーム合成器となっている。緑色ビームＬｇは、反射鏡４０２で図の下方へと曲げられてビーム合成器４０３へ入射し、ここで青色ビームＬｂと合成させられる。この合成ビームＬgbは更にビーム合成器４０４へ入射する。一方、赤色ビームＬｒは、反射鏡４０１で図の下方へと曲げられてビーム合成器４０４へ入射し、ここで合成ビームＬgbと更に合成させられ、三原色の合成ビームＬrgb となり、ビーム径拡張装置４０５へと入射する。ビーム径拡張装置４０５は、誘導されてきた合成ビームＬrgb の径を、露光面Ｅの大きさに応じて拡張する光学素子であり、ビーム径が拡張された合成ビームＬＬrgb は、そのまま露光面Ｅへと照射される。
【００６０】
露光面Ｅは、概念的に定義された平面であり、実際には、この露光面Ｅ上に配置された感光材料に対して露光が行われる。図示の例では、所定の搬送路に沿って、感光材料５０１〜５０４が図の左方向へ向かって搬送されており（搬送機構についての図示は省略）、露光面Ｅ上に搬送されてきた感光材料５０１に対して露光が行われている状態が示されている。ここでは、１枚ずつ独立した感光材料５０１〜５０４を搬送する例を示したが、もちろん、巻取状の感光フィルムを感光材料として用い、この巻取状の感光フィルムを図の水平方向に搬送するような形態の露光装置も利用されている。図示の例は、感光材料５０１〜５０４上に、いわゆるリップマン型ホログラムの像を形成させるための露光装置であり、露光面Ｅの下方に、ホログラム原版６００（たとえば、所定のモチーフを表現したレリーフ像）が配置されている。また、感光材料５０１〜５０４として、透明な感光性フィルムを使用している。このような構成によって、感光材料５０１上には、図の上方から照射された合成ビームＬＬrgb と、ホログラム原版６００からの反射光と、の干渉縞が記録されることになり、カラーホログラム像の記録が行われる。
【００６１】
このような露光装置では、合成ビームＬＬrgb の光軸調節が非常に重要である。各ビーム源Ｒ，Ｇ，Ｂから発せられたレーザビームの断面強度は、一般に、ガウシアン分布をとるため、露光面Ｅ上に照射される合成ビームＬＬrgb の断面強度もガウシアン分布をとる。したがって、各色ごとのレーザビームの光軸が正確に調節されていないと、露光面上での各色ごとの強度分布にずれが生じることになり、ホログラム像の再生時に色むらが生じる原因になる。このため、ビーム源Ｒ，Ｇ，Ｂおよびビーム誘導手段４０１〜４０４を設置し、テスト動作を行う際には、精密な光軸調節作業が行われる。たとえば、露光面Ｅに、複数の光センサが配置された測定板を配置し、各光センサの検出出力をモニタしながら、ビーム源Ｒ，Ｇ，Ｂに内蔵された光軸調節機構を調節したり、ビーム誘導手段４０１〜４０４の位置や向きを調節したりする作業が行われることになる。
【００６２】
こうして、この露光装置を設置する際のテスト段階で、精密な光軸調節を行っておけば、一応、各レーザビームの光軸は所定の基準光路に合わせられることになり、正しい露光作業を行うことが可能になる。しかしながら、このような光軸調節によって、各ビームの光軸が必ずしも正確な位置に固定されるわけではない。光軸に変動が生じる要因のひとつは、ビーム源Ｒ，Ｇ，Ｂの不安定要因である。一般に、レーザ光源は、起動してから動作が安定な状態に達するまでに、ある程度の時間を要する。したがって、レーザ光源が完全に安定した状態になるまでは、各レーザビームの光軸に変動が生じるおそれがある。また、レーザ光源の起動後、十分な時間が経過しているにもかかわらず、電源電圧の変動などの外乱によって、光軸に変動を来す場合もある。更に、長期間の使用による経年変化という要因により、徐々に光軸にずれが生じることもある。このような光軸ずれが生じた場合、その都度、既存の光軸調節機構を利用して、再度の光軸調節作業を行う必要がある。
【００６３】
図１２は、本発明の第１の実施形態に係る露光装置の構成図である。この第１の実施形態の特徴は、§１〜§３で述べたユニークな光軸調節装置を露光ビームの光路上に組み込むことにより、光軸調節作業を行うことができるようにした点にある。すなわち、この露光装置は、図１１に示す従来の露光装置に、３つの光軸調節装置７００Ｒ，７００Ｇ，７００Ｂを追加したものであり、光軸調節装置７００Ｒ，７００Ｇ，７００Ｂは、この露光装置のビーム誘導手段の一部として機能することになる。ここで、光軸調節装置７００Ｒ，７００Ｇ，７００Ｂとしては、§１〜§３で述べた種々の光軸調節装置のいずれかを用いるようにすればよい。実用上は、§３で述べた角度調節機能をもった光軸調節装置を用いるのが好ましい。オペレータは、光軸調節装置７００Ｒ，７００Ｇ，７００Ｂを操作することにより、手動で光軸調節作業を行うことができる。
【００６４】
本発明に係る露光装置の第２の実施形態は、図１２に示すブロック７００Ｒ，７００Ｇ，７００Ｂの位置に、§４で述べたユニークな光軸自動調節システムを組み込んだものであり、これら光軸自動調節システムが、この露光装置のビーム誘導手段の一部として機能することになる。§４で述べた光軸自動調節システムは、光ビームが所定の基準光路を通っている時点において、当該光ビームの位置と角度を基準値として記憶させておけば、以後、入射光として与えられる光ビームの位置や角度に変動が生じても、射出光としての光ビームの位置および角度を元の状態に維持する機能を有している。したがって、図１２に示すブロック７００Ｒ，７００Ｇ，７００Ｂの位置に、このような光軸自動調節システムを挿入しておけば、ビーム源Ｒ，Ｇ，Ｂの要因によって各原色ビームＬｒ，Ｌｇ，Ｌｂに光軸変動が生じた場合にも、自動的に光軸調節を行うことができる。
【００６５】
すなわち、オペレータは、ビーム源Ｒ，Ｇ，Ｂが安定し、原色ビームＬｒ，Ｌｇ，Ｌｂの位置および角度が一定を維持している状態において、ビーム誘導手段４０１〜４０４の位置や角度を調節し、露光面Ｅ上に正しい合成ビームＬＬrgbが照射されるようにする。そして、この状態で、光軸自動調節システム７００Ｒ，７００Ｇ，７００Ｂのそれぞれに対して、位置および角度を標準値として記憶する指示を与える。そうすれば、後に、何らかの要因で各原色ビームＬｒ，Ｌｇ，Ｌｂに光軸変動が生じた場合にも、自動的に光軸調節が行われ、露光面Ｅ上に正しい合成ビームＬＬrgbが照射されることになる。
【００６６】
なお、図１２に示す例のように、各色別レーザビームの基準光路上にだけ光軸自動調節システムを設けたのでは、ビーム誘導手段４０１〜４０４の位置や向きがずれた場合に生じる光軸ずれに対しては対処することができない。このような場合にも対処できるようにするためには、更に、合成ビームＬrgb の基準光路上にも、光軸自動調節システムを挿入するようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置に組み込まれる光軸調節装置の基本構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す光軸調節装置において、反射面Ｍ１をＸ軸方向に平行移動させることによって生じる光軸変化を示すＸＺ断面図である。
【図３】図１に示す光軸調節装置において、反射面Ｍ１をＺ軸方向に平行移動させることによって生じる光軸変化を示すＸＺ断面図である。
【図４】図１に示す光軸調節装置において、反射面Ｍ２をＺ軸方向に平行移動させることによって生じる光軸変化を示すＹＺ断面図である。
【図５】図１に示す光軸調節装置において、反射面Ｍ２をＹ軸方向に平行移動させることによって生じる光軸変化を示すＹＺ断面図である。
【図６】図１に示す光軸調節装置において、反射面Ｍ１をＹ軸に平行な軸まわりに回動させる方向に傾斜させることによって生じる光軸変化を示すＸＺ断面図である。
【図７】図１に示す光軸調節装置において、反射面Ｍ２をＸ軸に平行な軸まわりに回動させる方向に傾斜させることによって生じる光軸変化を示すＹＺ断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る露光装置に組み込まれる光軸自動調節システムの基本構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示す検出部２００による位置検出の原理を示す平面図である。
【図１０】図８に示す検出部２００による角度検出の原理を示す平面図である。
【図１１】カラーホログラム像についての露光を行う一般的な露光装置の構成図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るカラーホログラム像形成用の露光装置の構成図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０…第１の鏡
１１…Ｙ軸に平行な軸
２０…第２の鏡
２１…Ｘ軸に平行な軸
１００…調節部
１１０…第１の支持体
１２０…角度調節手段
１３０…位置調節手段
１４０…第２の支持体
２００…検出部
２１０…第１のビーム分配手段
２２０…第２のビーム分配手段
２３０…角度検出手段
２３１…集光レンズ
２３２…受光素子
２４０…位置検出手段
２４１…受光素子
３００…制御部
３１０…位置制御手段
３２０…位置記憶手段
３３０…角度制御手段
３４０…角度記憶手段
４０１〜４０４…ビーム誘導手段（反射鏡およびビーム合成器）
４０５…ビーム径拡張装置
５０１〜５０４…感光材料
６００…ホログラム原版
７００Ｒ，７００Ｇ，７００Ｂ…光軸調節装置もしくは光軸自動調節システム
Ｂ…ビーム源
Ｅ…露光面
Ｇ…ビーム源
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ２′，Ｌ３，Ｌ３′…光ビーム
Ｌ３０，Ｌ３１，Ｌ３２…検出用光ビーム
Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂ…各原色ビーム
Ｌgb，Ｌrgb …合成ビーム
ＬＬrgb …径が拡大された合成ビーム
Ｍ１，Ｍ１′，Ｍ２，Ｍ２′…反射面
Ｏ…座標系の原点
Ｐ１，Ｐ１′，Ｐ２，Ｐ２′…入射点
Ｐｉ…入射点
Ｐｏ…射出点
Ｑ１０，Ｑ１１，Ｑ２０，Ｑ２１，Ｑ２２…入射点
Ｒ…ビーム源
α，β…角度
δ…傾斜角度
ΔＬｘ，ΔＬｚ…光ビームの変位量
ΔＭ１ｘ，ΔＭ１ｚ…反射面Ｍ１の変位量
ΔＭ２ｙ，ΔＭ２ｚ…反射面Ｍ２の変位量
【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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