(57)【要約】【課題】  光インテグレータにおいて、光インテグレータを傷や汚染から保護し、この光インテグレータの光学性能の変動を抑制する。【解決手段】  入射された光束を全反射させながら内部に通して射出させる所定形状の断面を持つ細長い光インテグレータ本体部１７６と、この光インテグレータ本体部１７６の側面に輪帯状に密着配置されたクラッド部１７７とからなる光インテグレータ１７５を用い、光インテグレータ本体部１７６へ入射された光束Ｋｅの光量分布を均一化し、かつ、上記光束Ｋｅの断面形状を前記所定形状に成形して、上記束Ｋｅを光インテグレータ１７５から射出させる。【選択図】          図１
2007004012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射された光束を全反射させながら光インテグレータの内部に通して該光インテグレータから射出させることにより、前記光束の光量分布を均一化し、かつ、前記光束の断面形状を所定形状に成形する光束光量分布調節方法であって、
前記光インテグレータとして、前記光束を透過させる前記所定形状の断面を持つ細長い光インテグレータ本体部と、該光インテグレータ本体部の側面に輪帯状に密着配置されたクラッド部とからなるものを使用することを特徴とする光束光量分布調節方法。
【請求項２】
入射された光束を全反射させながら内部に通して射出させることにより、前記光束の光量分布を均一化し、かつ、前記光束の断面形状を所定形状に成形する光インテグレータであって、
前記光束を透過させる前記所定形状の断面を持つ細長い光インテグレータ本体部と、該光インテグレータ本体部の側面に輪帯状に密着配置されたクラッド部とからなることを特徴とする光インテグレータ。
【請求項３】
前記光インテグレータが、光源と、該光源から射出された光束を空間光変調する空間光変調手段と、前記空間光変調された光を感光材料上に結像させる結像手段とを備えた露光装置において、前記光源と前記空間光変調手段との間に配置されたものであり、
前記光インテグレータ本体部の断面形状が、前記空間光変調手段中の前記光束を空間光変調する領域の形状と相似であることを特徴とする請求項２記載の光インテグレータ。
【請求項４】
前記光インテグレータ本体部が屈曲あるいは巻回されていることを特徴とする請求項２または３記載の光インテグレータ。
【請求項５】
前記所定形状を成す光インテグレータ本体部の断面の面積が０．００００１ｍｍ＾２以上、０．１５ｍｍ＾２以下であることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項記載の光インテグレータ。
【請求項６】
前記光インテグレータ本体部の長さが２０００ｍｍ以上であることを特徴とする請求項５記載の光インテグレータ。
【請求項７】
前記所定形状を成す光インテグレータ本体部の断面の面積が０．１５ｍｍ＾２以上、０．７ｍｍ＾２以下であることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項記載の光インテグレータ。
【請求項８】
前記光インテグレータ本体部の長さが５０ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項７記載の光インテグレータ。
【請求項９】
前記所定形状が多角形形状であることを特徴とする請求項２から８のいずれか１項記載の光インテグレータ。
【請求項１０】
前記請求項２から９のいずれか１項記載の光インテグレータを製造する光インテグレータの製造方法であって、
前記光インテグレータ本体部より太径の前記光束を透過させる前記所定形状の断面を持つコア用部材と該コア用部材の回りに輪帯状に配置されたクラッド用部材とからなる光インテグレータ形成用素材を用意し、該光インテグレータ形成用素材を過熱し軟化させて、この光インテグレータ形成用素材を前記光束を透過させる方向に引き延ばした後、前記引き延ばした光インテグレータ形成用素材を冷却して細長い前記光インテグレータを形成することを特徴とする光インテグレータの製造方法。
【請求項１１】
前記請求項２から９のいずれか１項記載の光インテグレータを備え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、入射された光束の光量分布を均一化するとともに、この光束の断面形状を所定形状に成形して射出させる光束光量分布調節方法および光インテグレータ並びに光インテグレータの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、入射された光束の光量分布を均一化して射出させる光インテグレータが知られている。このような光インテグレータの一例として、入射された光束を全反射させながら１方向に延びる光透過部材中に通してこの光束の光量分布を均一化するとともに、この光束の断面形状を所定形状に成形して射出させるロッドインテグレータが知られている（特許文献１参照）。上記ロッドインテグレータは、光学ガラスブロックから切り出した部材を研磨加工して製作されたものであり、例えば、１辺の長さが１ｍｍの正方形の断面形状を有する長さ１５０ｍｍのもの等が製作されている。
【０００３】
上記ロッドインテグレータの径を小さくするほど、また、長さを長くするほど、このロッドインテグレータ中に通す光束の反射回数を増大させることができ上記光束の光量分布の均一性をより高めることができる。また、ロッドインテグレータから射出される光束の断面形状はこのロッドインテグレータの断面形状に応じて定められる。
【特許文献１】特開２００３−１４２３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば、ロッドインテグレータの側面に傷がつくと、この傷によりロッドインテグレータ中を通る光が散乱してロッドインテグレータの側面への入射角が変化し、上記散乱した光の一部が外部に漏れたりこの光がロッドインテグレータ中を通るときの反射回数が変化したりする。また、ロッドインテグレータの側面が汚染されると、この側面における全反射臨界角が変化して、上記と同様にロッドインテグレータ中を通る光が外部に漏れたりこの光がロッドインテグレータ中を通るときの反射回数が変化したりする。そのため、上記光量分布を均一化させる性能やロッドインテグレータ中を通る光の伝播効率が変化することがあり、上記ロッドインテグレータの光学性能を変動させないようにこのロッドインテグレータを傷や汚染から保護することが求められる。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光学性能の変動を抑制することができる光インテグレータを利用した光束光量分布調節方法、および光学性能の変動を抑制することができる光インテグレータ、並びにその光インテグレータの製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光束光量分布調節方法は、入射された光束を全反射させながら光インテグレータの内部に通してこの光インテグレータから射出させることにより、前記光束の光量分布を均一化し、かつ、前記光束の断面形状を所定形状に成形する光束光量分布調節方法であって、光インテグレータとして、前記光束を透過させる前記所定形状の断面を持つ細長い光インテグレータ本体部と、この光インテグレータ本体部の側面に輪帯状に密着配置されたクラッド部とからなるものを使用することを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の光インテグレータは、入射された光束を全反射させながら内部に通して射出させることにより、前記光束の光量分布を均一化し、かつ、前記光束の断面形状を所定形状に成形する光インテグレータであって、前記光束を透過させる前記所定形状の断面を持つ細長い光インテグレータ本体部と、この光インテグレータ本体部の側面に輪帯状に密着配置されたクラッド部とからなることを特徴とするものである。
【０００８】
前記光インテグレータは、光源と、この光源から射出された光束を空間光変調する空間光変調手段と、前記空間光変調された光を感光材料上に結像させる結像手段とを備えた露光装置において、光源と空間光変調手段との間に配置されたものであり、光インテグレータ本体部の断面形状を、前記空間光変調手段中の前記光束を空間光変調する領域の形状と相似にすることが望ましい。
【０００９】
前記光インテグレータ本体部は、屈曲あるいは巻回されていることができる。
【００１０】
前記所定形状を成す光インテグレータ本体部の断面の面積は、０．００００１ｍｍ２以上、０．１５ｍｍ＾２以下とすることができる。さらに、前記光インテグレータ本体部の長さは、２０００ｍｍ以上とすることができる。なお、上記０．１５ｍｍ＾２は、０．１５ｍｍの２乗、すなわち０．１５ｍｍ２を意味するものである。
【００１１】
前記所定形状を成す光インテグレータ本体部の断面の面積は、０．１５ｍｍ＾２以上、０．７ｍｍ＾２以下とすることができる。さらに、前記光インテグレータ本体部の長さは、５０ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下とすることができる。
【００１２】
前記所定形状は多角形形状とすることができ、例えば四角形状とすることもできる。
【００１３】
前記クラッド部を構成する材料は、光インテグレータ本体部を構成する材料より屈折率が低いものであることが望ましい。
【００１４】
前記光束を透過させる所定形状の断面を持つ細長い光インテグレータ本体部は、光束を射出する端部の断面形状が前記所定形状であればよく、他の部分の断面形状は必ずしも前記所定形状でなくともよい。なお、前記細長い光インテグレータ本体部は、いずれの部位においても前記所定形状の断面を有するのであることが望ましい。
【００１５】
前記光インテグレータを製造する本発明の光インテグレータの製造方法は、光インテグレータ本体部より太径の前記光束を透過させる前記所定形状の断面を持つコア用部材とこのコア用部材の回りに輪帯状に配置されたクラッド用部材とからなる光インテグレータ形成用素材を用意し、光インテグレータ形成用素材を過熱し軟化させて、この光インテグレータ形成用素材を前記光束を透過させる方向に引き延ばした後、この引き延ばした光インテグレータ形成用素材を冷却して細長い前記光インテグレータを形成することを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の露光装置は、前記光インテグレータを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の光束光量分布調節方法によれば、光インテグレータとして、光束を透過させる所定形状の断面を持つ細長い光インテグレータ本体部と、光インテグレータ本体部の側面に輪帯状に密着配置されたクラッド部とからなるものを使用するようにしたので、入射された光束を全反射させながら内部に通して射出させる光インテグレータ本体部を、クラッド部で保護することができ、光インテグレータ本体部の側面に傷や汚染が生じることを防止することができるので、光インテグレータの光学性能の変動、すなわち光束の光量分布を均一化させる性能や内部を通る光束の伝播効率の変化を抑制することができる。
【００１８】
本発明の光インテグレータは、光束を透過させる所定形状の断面を持つ細長い光インテグレータ本体部と、該光インテグレータ本体部の側面に輪帯状に密着配置されたクラッド部とからなるものとしたので、光インテグレータ本体部をクラッド部で保護することができ、光インテグレータ本体部の側面に傷や汚染が生じることを防止することができる。これにより、光インテグレータの光学性能の変動、すなわち光束の光量分布を均一化させる性能や内部を通る光束の伝播効率の変化を抑制することができる。
【００１９】
また、光インテグレータを、光源と、光源から射出された光束を空間光変調する空間光変調手段と、空間光変調された光を感光材料上に結像させる結像手段とを備えた露光装置において、上記光源と空間光変調手段との間に配置されるものとし、光インテグレータ本体部の断面形状を、空間光変調手段中の上記光束を空間光変調する領域の形状と相似になるようにすれば、上記空間光変調領域以外に照射される光の光量を少なくすることができるので、光源から射出され上記感光材料上に結像させる光の光量の利用効率を高めることができる。
【００２０】
なお、光インテグレータ本体部が屈曲されているものとすれば、光インテグレータの性能を低下させることなくこの光インテグレータを設置する際の配置の自由度を高めることができる。なお、光インテグレータ本体部が巻回されているものとすれば、光インテグレータの性能を低下させることなくこの光インテグレータの長さを短くすることができる。
【００２１】
なお、所定形状を成す光インテグレータ本体部の断面の面積を０．００００１ｍｍ＾２以上、０．１５ｍｍ＾２以下の細径とすれば、より確実に光インテグレータ本体部を屈曲あるいは巻回させることができる。
【００２２】
さらに、本発明の光インテグレータの製造方法によれば、上記光インテグレータ本体部より太径の上記光束を透過させる上記光インテグレータ本体部と同様の所定形状の断面を持つコア用部材とこのコア用部材の回りに輪帯状に配置されたクラッド用部材とからなる光インテグレータ形成用素材を用意し、上記光インテグレータ形成用素材を過熱し軟化させてこの光インテグレータ形成用素材を上記光束を透過させる方向に引き延ばした後、上記引き延ばした光インテグレータ形成用素材を冷却して上記細長い光インテグレータを形成するようにしたので、従来に比してより容易に光インテグレータを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は光インテグレータの概略構成を示す斜視図、図２は光インテグレータ本体部中を全反射しながら伝播する光束の様子を示す断面図、図３は光インテグレータの製造方法を示す斜視図、図４は細径の巻回された光インテグレータを示す斜視図、図５は太径の光インテグレータを示す斜視図、図６は屈曲させた太径の光インテグレータを示す斜視図である。
【００２４】
図１に示すように、本発明の光インテグレータ１７５は、入射された光束Ｋｅを透過させる所定形状の断面を持つ細長い光インテグレータ本体部１７６と、この光インテグレータ本体部１７６の側面に輪帯状に密着配置されたクラッド部１７７とからなるものである。この光インテグレータ１７５は、図２に示すように、上記入射された光束Ｋｅを全反射させながら内部に通して射出させることにより、上記光束Ｋｅの光量分布を均一化し、かつ、上記光束Ｋｅの断面形状を上記光インテグレータ本体部１７６の断面形状と相似な形状に成形するものである。
【００２５】
なお、上記図１および図２は、光インテグレータ本体部１７６の断面１７８の形状が四角形状である場合を示したものであるが、上記断面形状は四角形状以外の多角形形状にすることもできる。光インテグレータ本体部１７６の一端１７３に入射された光束Ｋｅは、光インテグレータ本体部１７６の側面である側壁面１７８、すなわち光インテグレータ本体部１７６とクラッド部１７７との境界で複数回全反射せしめられながら光インテグレータ本体部１７６の内部を伝播して、この光束Ｋｅの光量分布が均一化され、光インテグレータ本体部１７６の他端１７４から射出される。そして、上記他端１７４から射出された光束Ｋｅの断面形状は、光インテグレータ本体部１７６の断面形状と相似な四角形状に成形されたものとなり、かつ四角形状の光束の断面における光量は場所によらず概略一定となる。
【００２６】
すなわち、光束Ｋｅを、断面が四角形状である光インテグレータ本体部１７６に通して射出させることにより、光束の四角形状を成す断面領域Ｋｅｄにおける光量が概略一定で、かつ、上記四角形状を成す断面領域Ｋｅｄ以外の領域における光量が概略零である光量分布を持つ光束にせしめることができる。
【００２７】
上記のように、本発明の光インテグレータは、光インテグレータ本体部を、クラッド部で保護することができ、光インテグレータ本体部の側面に傷や汚染が生じることを防止することができるので、光インテグレータの光学性能の変動、すなわち光量分布を均一化させる性能や光インテグレータ中を通る光の伝播効率の変化を抑制することができる。
【００２８】
また、光インテグレータ本体部１７６を石英部材で構成し、かつ、クラッド部１７７を構成するガラス部材にフッ素成分を含ませることにより、光インテグレータ本体部１７６と、この光インテグレータ本体部１７６の屈折率より低い屈折率を持つクラッド部１７７との屈折率差を増大させるようにしてもよい。このようにすることにより、光インテグレータ本体部１７６の側壁面１７８、すなわちクラッド部１７７と光インテグレータ本体部１７６との境界面での全反射臨界角を小さくすることができ、入射された光束を光インテグレータ本体部１７６内に伝播させるときの効率を高めることができる。
【００２９】
なお、上記光インテグレータを製造する光インテグレータの製造方法としては、図３に示すような方法を採用することができる。すなわち、光インテグレータ本体部１７６より太径の、光を透過させる多角形形状（ここでは四角形状）の断面を持つコア用部材１９０とこのコア用部材１９０の回りに輪帯状に配置されたクラッド用部材１９１とからなる光インテグレータ形成用素材１９２を用意する。そして、上記光インテグレータ形成用素材１９２を輪帯状の中空ヒータ１９８に通して加熱し、軟化させた光インテグレータ形成用素材１９２を上記光の透過方向（図中矢印Ｊ方向）に引き延ばした後、引き延ばした光インテグレータ形成用素材１９２′を冷却して細長い光インテグレータ１７５を形成する方式を採用することができる。
【００３０】
なお、上記光インテグレータ形成用素材１９２を軟化させる温度や、軟化した光インテグレータ形成用素材１９２を引き延ばす速度の制御によって、形成する光インテグレータ１７５の太さを所望の太さに定めることができる。
【００３１】
以下、細径の光インテグレータ本体部を有する光インテグレータと、太径の光インテグレータ本体部を有する光インテグレータとについて説明する。
【００３２】
細径の光インテグレータとしては、図４に示すように、例えば、多角形形状を成す光インテグレータ本体部１７６Ａの断面の面積を０．００００１ｍｍ＾２以上、０．１５ｍｍ＾２以下とし、光インテグレータ本体部１７６Ａの長さを２０００ｍｍ以上とした光インテグレータ本体部１７６Ａと、この光インテグレータ本体部１７６Ａの側面に輪帯状に密着配置されたクラッド部１７７Ａとからなる光インテグレータ１７５Ａを製造することができる。
【００３３】
このような細径の光インテグレータ１７５Ａを形成する場合には、上記製造方法において、上記軟化させる光インテグレータ形成用素材１９２の温度を高くしたり、あるいは軟化した光インテグレータ形成用素材１９２を引き延ばす速度を早くするように制御する。
【００３４】
従来、製造が難しく、断面積１．０ｍｍ＾２以上、長さ１５０ｍｍ以下程度の寸法を有する光インテグレータ本体部しか製造できなかったものを、上記手法によれば、断面積を１／１０以下にし、かつ、長さを１０倍以上長くした光インテグレータ本体部１７６Ａを得ることができる。これにより、内部での全反射回数を２桁程度増大させることができ、光インテグレータ本体部内に光束を通してこの光束の光量分布を均一化させる性能を飛躍的に向上させることができる。
【００３５】
上記細径の光インテグレータ１７５Ａは、図４に示すように、巻回されてなるものとすることができ、これにより、光インテグレータ１７５Ａを設置するためのスペースを小さくすることができる。
【００３６】
一方、太径の光インテグレータとしては、例えば、四角形状を成す光インテグレータ本体部１７６Ｂの断面の面積を０．１５ｍｍ＾２以上、０．７ｍｍ＾２以下とし、光インテグレータ本体部１７６Ｂの長さを５０ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下とした光インテグレータ本体部１７６Ｂと、この光インテグレータ本体部１７６Ａの側面に輪帯状に密着配置されたクラッド部１７７Ｂとからなる光インテグレータ１７５Ｂを製造することができる。ここで、例えば、図５に示すように、光インテグレータ本体部１７６Ｂの断面の短辺の長さＬ２を０．３ｍｍ、長辺の長さＬ３を０．９ｍｍとし、光インテグレータ本体部１７６Ｂの長さを５０ｍｍにすることができる。また、クラッド部１７７Ｂの径Ｄ１は、例えば、０．９ｍｍ以上、１．１ｍｍ以下とすることができる。
【００３７】
このような太径の光インテグレータ１７５Ｂを形成する場合には、上記製造方法において、軟化させた光インテグレータ形成用素材１９２の温度を上記細径の場合より低くしたり、あるいは軟化させた光インテグレータ形成用素材１９２を引き延ばす速度を上記細径の場合より遅くするように制御する。
【００３８】
上記のように、従来、断面積１．０ｍｍ＾２以上、長さ１５０ｍｍ以下程度の寸法を有する光インテグレータ本体部しか製造できなかったものを、上記手法によれば、断面積を１/１０以下程度にし、かつ、長さを１/３程度にした光インテグレータ本体部１７６Ａを得ることができる。これにより、光インテグレータの光学性能を低下させることなく、この光インテグレータを小型化することができる。
【００３９】
上記太径の光インテグレータ１７５Ｂは、図６に示すように、例えば、９０度だけ屈曲させたものとすることができ、この光インテグレータ１７５Ｂによって光の伝播方向を変えることができるので、光インテグレータ１７５Ｂの性能を低下させることなく上記光インテグレータ１７５Ｂの設置スペースの自由度を高めることができる。
【００４０】
上記光インテグレータ本体部は、上記入射された光束を透過させるものであればどのような材料で構成されたものであってもよく、例えば、ガラス材料や樹脂材料で構成することができる。また、クラッド部は、光インテグレータによる光束の光量分布を均一化させる性能を低下させたり内部を通る光束の伝播を妨げたりしない材料で構成されたものであり、例えば、ガラス材料や樹脂材料で構成することができる。
【００４１】
[[光インテグレータを搭載した露光装置の説明]]
以下、クラッド部で光インテグレータ本体部を保護した本発明の光インテグレータを搭載した露光装置について説明する。
【００４２】
図７は上記露光装置の外観を示す斜視図、図８は露光ヘッドを用いて感光材料を露光する様子を示す斜視図、図９（Ａ）は感光材料上に形成される露光領域を示す平面図、図９（Ｂ）は各露光ヘッドによる露光エリアの位置関係を示す図、図１０は露光装置が備える露光ヘッドの光学系の光路を示す図、図１１は露光ヘッドの光学系の概略構成を示す斜視図である。
【００４３】
なお、この露光装置は、プリント配線基板の作成に用いられるものであり、基板上に感光材料を積層してなるプリント配線基板用素材に配線パターン（画像パターンともいう）を露光するものである。
【００４４】
[露光装置の概略構成の説明]
図７に示すように、上記本発明の光インテグレータを搭載した露光装置２００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、プリント配線基板用素材３０の裏面（感光材料３０Ｋの側とは反対側の面）を吸着して保持する平板状の移送ステージ１５２を備え、この移送ステージ１５２を副走査方向（図中Ｙ方向）に移動可能に支持する上記副走査方向に延びる２本のガイド１５８を設置台１５６上に有している。移送ステージ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、この移送ステージ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、移送ステージ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。
【００４５】
設置台１５６の中央部には、移送ステージ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。コ字状のゲート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にはスキャナユニット１６２、および感光材料３０Ｋが積層されたプリント配線基板用素材３０の先端および後端を検知する複数（例えば２個）のセンサ１６４が各々取り付けられて、移送ステージ１５２の移動経路の上方に固定配置されている。なお、スキャナユニット１６２およびセンサ１６４は、これらを制御する後述のコントローラに接続されている。
【００４６】
スキャナユニット１６２は、図８および図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、プリント配線基板用素材３０の幅との関係で、１行目および２行目には５個、３行目には４個の露光ヘッド１６６を配置してある。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。
【００４７】
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。従って、移送ステージ１５２の移動に伴い、プリント配線基板用素材３０には露光ヘッド１６６ごと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。
【００４８】
また、図９（Ａ）および（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、本例では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。
【００４９】
露光ヘッド１６６11〜１６６mn各々は、上述のように入射したレーザ光を画像データに応じて画素ごとに変調するＤＭＤ８０を備えている。各露光ヘッド１６６は、データ処理部とミラー駆動制御部とを備えた後述するコントローラ３０２に接続されている。このデータ処理部では、入力された画像パターン（配線パターン）を示すデータに基づいて、ＤＭＤ８０の各微小ミラーを制御するための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、ＤＭＤ８０の各微小ミラーをオン／オフさせる。
【００５０】
[露光ヘッド１６６の概略構成の説明]
図１０、１１に示すように、上記露光ヘッド１６６は、光源６６と、光源６６から発せられた光を反射させ変調させる空間光変調手段であるＤＭＤ８０と、上記ＤＭＤ８０で空間光変調された光をプリント配線基板用素材３０の表面に積層された感光材料３０Ｋ上に結像させる結像光学系５１を備えている。
【００５１】
この露光ヘッド１６６は、さらに、光源６６から発せられた光を入射させ概略均一な強度分布を持つ光となるように補正する光インテグレータを備えた光束光量分布調節光学系７０、光束光量分布調節光学系７０から射出された光を反射して光路の向きを変更させるミラー６９、およびミラー６９で反射させた光束を全反射させてＤＭＤ８０に入射させるとともに、ＤＭＤ８０から射出された空間光変調された光を透過させるＴＩＲ（全反射）プリズム６７等を備えている。
【００５２】
[露光ヘッド１６６を構成する各構成要素の説明]
＜光源６６＞
光源６６は、波長４０５ｎｍの光を発する複数のＧａＮ系半導体レーザから射出された各レーザ光を１本の合波用光ファイバ中に合波させる合波ユニット（図示は省略）を複数備えており、各合波ユニットの合波用光ファイバを複数本束ねてなる光ファイバ束６６Ａから上記波長４０５ｎｍのレーザ光Ｌｅを射出させるものである。なお、光源６６から発せられる光は波長４０５ｎｍのレーザ光に限らず、感光材料３０Ｋを露光可能なものであればどのような波長の光でもよい。
【００５３】
＜光束光量分布調節光学系７０＞
光束光量分布調節光学系７０は、光源６６の光ファイバ束６６Ａから射出されたレーザ光Ｌｅを集光する集光レンズ７１、この集光レンズ７１を通過したレーザ光Ｌｅの光路に挿入された１方向に延びる光インテグレータ１７５、およびこの光インテグレータ１７５の下流側つまりミラー６９の側に配置されたコリメートレンズ７２から構成されている。
【００５４】
＜ＤＭＤ８０＞
図１２は２次元状に配列された多数の微小ミラーの一部分を拡大して示す図、図１３は微小ミラーの動作を示す図、図１４はミラーアレイ中の微小ミラーの使用領域の例を示す図である。
【００５５】
図１２に示すように、ＤＭＤ８０は、１画素を構成するための微小ミラー８２を多数格子状に（例えば１０２４個×７６８個等）配列して構成したものである。この装置では、各微小ミラー８２が感光材料３０Ｋに露光する画像パターン（配線パターン）の各画素に対応し、各微小ミラー８２は各画素毎に作成したデータの値に基づいて個別に制御される。この制御により、各微小ミラー８２に入射したレーザ光が、感光材料３０Ｋを露光する光路に向かう露光方向、またはこの露光方向から外れた非露光方向のいずれかの方向に反射せしめられ、露光方向に向かうレーザ光のみが、所定の光路を通って上記プリント配線基板用素材３０の感光材料３０Ｋの露光に用いられる。すなわち、レーザ光を露光方向に反射させたり（オン）、あるいはレーザ光を非露光方向に反射させたり（オフ）するように多数の微小ミラー８２のそれぞれを制御することにより感光材料３０Ｋ上に所望の画像パターンを露光する。
【００５６】
上記ＤＭＤ８０は、ＳＲＡＭセル（メモリセル）８３上に、微小ミラー（マイクロミラー）が支柱により支持されて配置されたものであり、画像パターンの画素（ピクセル）を構成する多数（例えば１０２４個×７６８個）の微小ミラーを格子状に配列して構成されたものである。各画素に対応する支柱に支えられた微小ミラー８２の表面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、微小ミラー８２の反射率は９０％以上である。また、微小ミラー８２の直下には、ヒンジおよ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８３が配されており、全体はモノリシックに構成されている。
【００５７】
ＤＭＤ８０のＳＲＡＭセル８３にデジタル信号が書き込まれると、支柱に支えられた微小ミラー８２が、この微小ミラー８２の対角線の回りに±α度（例えば±１０度）の範囲で傾けられる。図１３（Ａ）は、微小ミラー８２がオン状態である＋α度に傾いた状態を示し、図１３（Ｂ）は、微小ミラー８２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、ＤＭＤ８０の各ピクセルにおける微小ミラー８２の傾きを、図１３に示すようにオン/オフ制御することによって、ＤＭＤ８０に入射したレーザ光Ｌｅはそれぞれの微小ミラー８２の傾きに応じた方向、すなわち上記露光方向、非露光方向へ反射する。
【００５８】
上記微小ミラー８２のオン／オフ制御は、ＤＭＤ８０に接続された後述するコントローラ３０２によって行われる。
【００５９】
次に、ＤＭＤ８０の部分使用について説明する。図１４（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、すなわち列方向に１０２４個（画素）配置された微小ミラー８２が、露光する際の副走査方向、すなわち行方向に７５６個（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微小ミラー８２の列（例えば、１０２４列×３００行）だけを駆動するように制御がなされる。
【００６０】
例えば、図１４（Ａ）に示すように、ＤＭＤ８０の７５６行の行方向の中央部に配置された微小ミラー８２の行列領域８０Ｃのみを制御してもよく、図１４（Ｂ）に示すように、ミラーアレイ部８１の行方向の端部に配置された微小ミラー８２の行列領域８０Ｔのみを制御してもよい。ＤＭＤ８０を制御する際のデータ処理速度には限界があり、制御する微小ミラーの数（画素数）が多くなるにしたがって各微小ミラー８２の変調速度が低下するので、ミラーアレイ部８１中の一部分だけを使用することで、この一部分を構成するそれぞれの微小ミラー８２の変調速度を速くすることができる。
【００６１】
＜結像光学系５１＞
結像光学系５１は、図１０に示すように、レンズ系５２，５４からなる第１結像光学系５１Ａ、マイクロレンズアレイ５５、アパーチャアレイ５９、レンズ系５７，５８からなる第２結像光学系５１Ｂがこの順に光路の上流側から下流側に並べられて構成されている。上記マイクロレンズアレイ５５は、ＤＭＤ８０の各微小ミラー８２で反射され上記第１結像光学系５１Ａを通った、上記各微小ミラー８２に対応する各光束のそれぞれを通す各マイクロレンズ５５ａが配置されてなるものである。また、アパーチャアレイ５９は、マイクロレンズアレイ５５の各マイクロレンズ５５ａに対応させて形成した多数のアパーチャ５９ａからなるものである。
【００６２】
上記第１結像光学系５１Ａは、ＤＭＤ８０による像を３倍に拡大してマイクロレンズアレイ５５中に結像する。そして第２結像光学系５１Ｂは、マイクロレンズアレイ５５中に結像させた像をさらに拡大してプリント配線基板用素材３０の感光材料３０Ｋ上に結像させる。その結果、結像光学系５１全体としては、ＤＭＤ８０によって空間光変調された画像パターンを５倍に拡大してプリント配線基板用素材３０の感光材料３０Ｋ上に結像させることになる。
【００６３】
なお、上記移送ステージ１５２上に載置されたプリント配線基板用素材３０は、後述するステージ駆動装置により副走査方向（図１０の紙面に対して垂直な方向、図中Ｙ方向）に搬送される。
【００６４】
＜露光装置の電気的な構成に関する説明＞
次に、露光装置２００の電気的な構成について説明する。図１５は露光装置の電気的構成を示すブロック図である。
【００６５】
図に示すように全体制御部３００には変調回路３０１が接続されている。変調回路３０１は、画像パターンを示す画像データを取得する。また、その変調回路３０１にはＤＭＤ８０を制御するコントローラ３０２が接続されている。さらに、全体制御部３００には、光源６６に配されたレーザモジュールを駆動するＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）駆動回路３０３が接続されている。また、全体制御部３００には、移送ステージ１５２を駆動するステージ駆動装置３０４が接続されている。
【００６６】
[露光装置の動作についての説明]
次に、上記露光装置２００の動作について説明する。スキャナユニット１６２の各露光ヘッド１６６の光源６６を構成するＧａＮ系半導体レーザの各々から発せられた各レーザ光の光束は合波され光ファイバ束６６Ａの端面から射出される。
【００６７】
画像パターンの露光に際しては、上記画像データが変調回路３０１からＤＭＤ８０のコントローラ３０２に入力され、コントローラ３０２のフレームメモリに一旦記憶される。
【００６８】
プリント配線基板用素材３０を表面に吸着した移送ステージ１５２は、ステージ駆動装置３０４の駆動により、ガイド１５８に沿って上流側から下流側に一定速度で移動する。移送ステージ１５２がゲート１６０の下を通過する際に、ゲート１６０に取り付けられたセンサ１６４によりプリント配線基板用素材３０の先端が検出されると、フレームメモリに記憶された上記画像パターンを作成するための画像データがコントローラ３０２のデータ処理部によって読み出され、データ処理部がその画像データに基づいて露光ヘッド１６６ごとの制御信号を生成する。そして、ミラー駆動制御部が、上記生成された制御信号に基づいて露光ヘッド１６６ごとにＤＭＤ８０の微小ミラーの各々をオンオフ制御する。なお、本例の場合、上記微小ミラーのサイズは１４μｍ×１４μｍである。
【００６９】
光源６６の光ファイバ束６６Ａから射出されたレーザ光Ｌｅの光束は、光束光量分布調節光学系７０に伝播されると、集光レンズ７１で集光され光インテグレータ１７５の一端１７３から光インテグレータ本体部１７６中へ入射する。上記レーザ光Ｌｅの光束は光インテグレータ本体部１７６中を伝播しながら上記光束の光量分布が均一化され、かつ、上記光束の断面形状が上記光インテグレータ本体部１７６の断面形状と相似な形状に成形されて、この光インテグレータ１７５の他端１７４から射出される。光インテグレータ１７５から射出されたレーザ光Ｌｅの光束はコリメートレンズ７２によって平行光束となり、光束光量分布調節光学系７０から射出される。
【００７０】
光束光量分布調節光学系７０から平行光束となって射出されたレーザ光Ｌｅは、ミラー６９で反射され、さらにＴＩＲ（全反射）プリズム６７で反射されてＤＭＤ８０中の四角形状の領域へ入射する。
【００７１】
上記ＤＭＤ８０中の四角形状の領域は、コントローラにより駆動され制御される微小ミラー８２が配置されている上述の１０２４列×３００行の領域である。すなわち、光インテグレータ本体部１７６の断面形状は、ＤＭＤ８０中の上記レーザ光Ｌｅを空間光変調させる領域の形状と相似である。
【００７２】
レーザ光ＬｅをＤＭＤ８０に入射させると、ＤＭＤ８０の微小ミラー８２がオン状態のときにこの微小ミラー８２で反射したレーザ光は、結像光学系５１を通ってプリント配線基板用素材３０の感光材料３０Ｋ上に結像され、感光材料３０Ｋ上の露光エリア１６８を露光する。また、プリント配線基板用素材３０を移送ステージ１５２と共に一定速度でステージ移動方向に移動させることにより、このプリント配線基板用素材３０は上記ステージ移動方向とは反対方向に順次露光され、感光材料３０Ｋ上に露光ヘッド１６６ごとの帯状の露光済み領域１７０が形成される。
【００７３】
スキャナユニット１６２によるプリント配線基板用素材３０への露光が終了し、センサ１６４がプリント配線基板用素材３０の後端を検出すると、移送ステージ１５２は、ステージ駆動装置３０４の駆動により、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、次のプリント配線基板用素材の露光への使用が可能となる。
【００７４】
なお、本実施の形態では、露光装置２００で使用する光源は、ＧａＮ系半導体レーザとしたが、例えば、固体レーザ、ガスレーザなども採用できる。具体的には、波長約３５５ｎｍのＹＡＧレーザとＳＨＧを組み合わせたレーザ、波長約３５５ｎｍのＹＬＦレーザとＳＨＧを組み合わせたレーザ、波長約２６６ｎｍのＹＡＧレーザとＳＨＧを組み合わせたレーザ、波長約２４８ｎｍのエキシマレーザ、波長約１９３ｎｍのエキシマレーザなどを採用することもできる。さらに、上記光源として、レーザ光源ではなく水銀ランプ等を採用することもできる。
【００７５】
なお、上記露光方式は、配線パターンを露光する場合に限らず、どのような画像パターンあるいは画像を露光する場合にも適用することができる。
【００７６】
また、上記実施の形態においては、空間光変調手段として、微小ミラーを２次元状に多数配列してなるミラーアレイ部を有するＤＭＤを用いて感光材料を露光する露光方式について説明したが、このような場合に限らず、どのような方式の空間光変調手段を使用してもよい。
【００７７】
なお、上記露光装置の各部の駆動機構は省略しているが、これらの駆動機構としては従来より知られているものを用いることができる。例えば、スライド機構としてはレール上に移動台を移動させるボール・レールシステム、あるいはエアスライドシステム等を採用することができ、回転機構としてはボールベアリング、空気軸受等を採用することができ、駆動力伝達機構としては、カム機構、リンク機構、ラック・ピニオン機構、ボールネジ・ボールブッシュ機構、エアスライド機構、あるいはピストン・シリンダ機構等を採用することができる。また、駆動原としては、モータ、油圧アクチュエータ、空圧アクチュエータ等を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】光インテグレータの概略構成を示す斜視図
【図２】光インテグレータ本体部中を全反射しながら伝播する光束の様子を示す断面図
【図３】光インテグレータの製造方法を示す斜視図
【図４】細径の光インテグレータを示す斜視図
【図５】太径の光インテグレータを示す斜視図
【図６】屈曲した太径の光インテグレータを示す斜視図である。
【図７】露光装置の外観を示す斜視図
【図８】露光ヘッドを用いて感光材料を露光する様子を示す斜視図
【図９】図９（Ａ）は感光材料上に形成される露光領域を示す平面図、図９（Ｂ）は各露光ヘッドによる露光エリアの位置関係を示す図
【図１０】露光装置が備える露光ヘッドの光学系の光路を示す図
【図１１】露光ヘッドの光学系の概略構成を示す斜視図
【図１２】２次元状に配列された多数の微小ミラーの一部分を拡大して示す図
【図１３】微小ミラーの動作を示す図
【図１４】ミラーアレイ中の微小ミラーの使用領域の例を示す図
【図１５】露光装置の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７９】
１７３    光インテグレータ本体部の一端
１７４    光インテグレータ本体部の他端
１７５    光インテグレータ
１７６    光インテグレータ本体部
１７７    クラッド部
１７８    側壁面
Ｋｅ    光束
【図１】
2007004012.tif 000003
【図２】
2007004012.tif 000004
【図３】
2007004012.tif 000005
【図４】
2007004012.tif 000006
【図５】
2007004012.tif 000007
【図６】
2007004012.tif 000008
【図７】
2007004012.tif 000009
【図８】
2007004012.tif 000010
【図９】
2007004012.tif 000011
【図１０】
2007004012.tif 000012
【図１１】
2007004012.tif 000013
【図１２】
2007004012.tif 000014
【図１３】
2007004012.tif 000015
【図１４】
2007004012.tif 000016
【図１５】
2007004012.tif 000017