(57)【要約】【課題】  多数の半導体レーザを光源にする場合であっても、それぞれの半導体レーザから出射したビームの光軸を作業効率良く平行にすることができるマスクレス露光装置を提供すること。【解決手段】  複数のレーザ光源（ＬＤ）１２毎に、レーザビームの出射角度を所望の角度に整える整形レンズ１３と、調整レンズ２０１１、２０１２と、調整レンズ２０１２を当該光軸に対して直角方向に位置決め可能な調整レンズ２０１２の保持手段とからなるビーム角度調整手段２と、を設け、ビーム角度調整手段２を調整レンズ２０１１、２０１２の光軸がレーザ光源１２の設計上の光軸と平行になるようにしてレーザ光源１２と軸間ピッチ変換装置１４との間に配置し、調整レンズを２０１２当該光軸に対して直角方向に移動させることにより、レーザビームの光軸を設計上の光軸と平行にする。【選択図】図５
2009210726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定める間隔で配列した複数のレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザビームを一定の位置関係に配列する軸間ピッチ変換装置と、
前記レーザビームをｙ方向に走査するポリゴンミラーと、
射出側の焦点位置が前記ポリゴンミラーの反射面上になるように位置決めされ長焦点レンズと、
走査された前記レーザビームを基板上に集光するｆθレンズと、
前記基板を搭載して前記走査方向と直交するｘ方向に移動自在のステージと、
前記ポリゴンミラーの回転角と前記ステージの位置と前記レーザ光源とを露光パターン情報に応じて制御する制御回路と、
を有するマスクレス露光装置において、
前記複数のレーザ光源毎に、前記レーザビームの出射角度を所望の角度に整える整形レンズと、出射光が平行光になるように調整するための少なくとも１個の調整レンズと、前記少なくとも１個の調整レンズを当該調整レンズの光軸に対して直角方向に移動自在に保持する保持手段とを含むビーム角度調整手段を備え、
前記ビーム角度調整手段は、前記調整レンズの光軸が前記レーザ光源の設計上の光軸と同軸になるようにして前記光源と前記軸間ピッチ変換装置との間に配置され、前記調整レンズを当該光軸に対して直角方向に移動させることにより、前記レーザビームの光軸を設計上の光軸と平行にすること
を特徴とするマスクレス露光装置。
【請求項２】
前記複数のレーザ光源は、半導体レーザであり、前記半導体レーザの出射側に配置した非球面レンズである整形レンズにより、前記半導体レーザから出射されたレーザビームを平行ビームに整形して前記調整レンズに入射させることを特徴とする請求項１に記載のマスクレス露光装置。
【請求項３】
前記ビーム角度調整手段は、一方の焦点の位置を同じにした正負のパワーを有する２個の調整レンズで構成されることを特徴とする請求項１に記載のマスクレス露光装置。
【請求項４】
前記調整レンズの少なくとも一方は光軸方向に微動調整可能であることを特徴とする請求項３に記載のマスクレス露光装置。
【請求項５】
前記整形レンズは前記半導体レーザから出射されたレーザビームを発散ビームにして出射させる非球面レンズであり、
前記ビーム角度調整手段は正のパワーを有する１個の調整レンズで構成されることを特徴とする請求項２に記載のマスクレス露光装置。
【請求項６】
前記整形レンズは前記半導体レーザから出射されたレーザビームを収束ビームにして出射させる非球面レンズであり、前記ビーム角度調整手段は負のパワーを有する１個の調整レンズで構成されることを特徴とする請求項２に記載のマスクレス露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザを被露光物上で集光走査させ、被露光物上にパターンを描画するマスクレス露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント基板、液晶ディスプレイのＴＦＴ基板やカラーフィルタ基板あるいはプラズマディスプレーの基板等の被露光物（以下、「基板」という。）の表面にパターンを露光（描画）する場合はパターンの原版となるマスクを製作し、マスク露光装置によりマスクに形成されたパターンを基板に転写することにより露光（描画）していた。
【０００３】
基板の寸法が近年ますます大きくなっているのに対して、基板の設計、製作に要求される時間はますます短くなっている。また、基板を設計する際に、設計ミスを０にすることは困難であり、殆どの場合は設計見直しをして再度マスクを製作することが多い。また、基板の種類によっては多品種少量生産の場合も多く、基板毎にマスクを製作することはコスト面、納期面等で避けられない状況にあった。
【０００４】
前記の状況に鑑み、近年マスクを用いないマスクレス露光の要求が強くなっている。マスクレス露光を行う方法として、液晶やＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の２次元空間変調器を用いて２次元パターンを発生させ、これを投影レンズで基板上に描画する方法がある（特許文献１）。
【０００５】
また、Ｅ０変調器やＡ０変調器を用いて変調したレーザ光をポリゴンミラーを用いて走査させることにより基板上に描画する方法がある。
【０００６】
前者の方法は比較的微細なパターンの描画が可能であるが、装置が高価になる。一方、後者の方法は大きな面積を高精細に描画することは難しいが、ラフなパターンを広い領域に描画するのに向いている。また、後者の方法は構成がシンプルで比較的安価に生産できるが、スループットを短くするためには大出力のレーザが必要であり、イニシャルコストおよびランニングコストが高くなる。そこで、光源のコストを低く抑えるため、多数の半導体レーザを光源にしている技術がある（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００４−３９８７１号公報
【特許文献２】特開２００６−２６７７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
多数の半導体レーザを光源にする場合、描画品質を向上させるためにはそれぞれの半導体レーザから出射したビームの光軸を互いに平行にしなければならないが、ビームの位置決め作業を効率よく行う必要がある。
【０００８】
本発明の目的は、多数の半導体レーザを光源にする場合であっても、それぞれの半導体レーザから出射したビームの光軸を作業効率良く平行にすることができるマスクレス露光装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するため、本発明は、予め定める間隔で配列した複数のレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザビームを一定の位置関係に配列する軸間ピッチ変換装置と、長焦点レンズと、前記レーザビームをｙ方向に走査するポリゴンミラーと、走査された前記レーザビームを基板上に集光するｆθレンズと、前記基板を搭載して前記走査方向と直交するｘ方向に移動自在のステージと、前記ポリゴンミラーの回転角と前記ステージの位置と前記レーザ光源とを露光パターン情報に応じて制御する制御回路と、からなるマスクレス露光装置において、前記複数のレーザ光源毎に、前記レーザビームの出射角度を所望の角度に整える整形レンズと、少なくとも１個の調整レンズを当該光軸に対して直角方向に移動自在に保持する保持手段とからなるビーム角度調整手段と、を設け、前記ビーム角度調整手段を前記調整レンズの光軸が前記レーザ光源の設計上の光軸と同軸になるようにして前記光源と前記軸間ピッチ変換装置との間に配置し、前記調整レンズを当該光軸に対して直角方向に移動させることにより、前記レーザビームの光軸を設計上の光軸と平行にすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
多数のビームの光軸を作業効率よく平行にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明に係るマスクレス露光装置の全体構成図である。また、図２は図１における光源部１の説明図であり、（ａ）は光源部１の正面図（図１においてミラー１００側から見た図であり、同図の左側が上側である。）、（ｂ）は模式的な平面断面図である。また、図３は露光基板上に照射されるマルチスポットの配列図である。
【００１２】
マスクレス露光装置２００の光学系は、光源部１と、ビーム角度調整手段２と、１方向のマルチビーム配列ピッチを圧縮する軸間ピッチ変換装置１４と、ミラー１００と、長焦点レンズ３と、シリンドリカルレンズ３４と、ミラー４とポリゴンミラー５と、ｆθレンズ６と、折り返しミラー６２と、シリンドリカルレンズ６１と、ステージ７と、制御回路９と、から構成されている。制御回路９はマルチビーム発生ユニット１１、ポリゴンミラー５およびステージ７を制御する。露光基板８はステージ７に固定されている。
【００１３】
図２に示すように、光源部１は銅材で形成されたホルダ１１と、半導体レーザ１２（以下、「ＬＤ」という。）と、非球面レンズ（整形レンズ）１３と、から構成されている。ホルダ１１には、外径が５〜６ｍｍのキャンに実装されたＬＤ１２が１３ｍｍピッチでｘ方向に１６個（左右各８個）、ｙ方向に８個、合計１２８個配列されている。なお、ＬＤ１２のキャンの中心軸は互いに平行かつ設計上の光軸と平行になるようにしてホルダ１１に位置決めされている。
【００１４】
図２（ａ）に点線で示すように、ＬＤ１２は隣接する列のＬＤ１２と１３／８ｍｍずつずらせて配列されている。ＬＤ１２はｘ方向発散角の半値全幅が約２２度、ｙ方向の半値全幅が約８度のレーザ光を出射する。ＬＤ１２から出射されるレーザビームの光軸上には非球面レンズ１３がＬＤ１２のそれぞれに配置されている。非球面レンズ１３の前側焦点はＬＤ１２の発光点（ＬＤ１２から出射されたレーザビームが点光源から出射されたと仮定した場合の点光源Ｆの位置である。）に位置決めされており、ＬＤ１２から出射した発散光であるレーザビームを平行ビームにする。すなわち、例えば、非球面レンズ１３の焦点距離ｆＡｓが６ｍｍであり、ＬＤ１２から出射されるレーザビームの光軸がキャンの中心軸と同軸、かつ、この光軸と非球面レンズ１３の光軸が同軸である場合、非球面レンズ１３に入射したレーザビームは、ｘ方向が約４ｍｍ、ｙ方向が約１．５ｍｍのビーム径（強度ｅ−２のビーム直径）の平行光１０Ａとして非球面レンズ１３から出射する。なお、ＬＤ１２から出射されるレーザビームの光軸がキャンの中心軸（以下、「設計上の光軸」という。）に対して傾いている場合あるいはＬＤ１２から出射されるレーザビームの光軸が設計上の光軸と平行であっても、設計上の光軸に対して垂直な方向にずれている場合については後述する。
【００１５】
非球面レンズ１３から出射したレーザビームはビーム角度調整手段２に入射する。ビーム角度調整手段２はＬＤ１２毎に設けられている。この場合、総てのレーザビームの光軸は互いに平行（設計上の光軸に平行）であるので、ビーム角度調整手段２に入射したレーザビームは角度調整手段２をそのまま透過する。なお、角度調整手段２の詳細については後述する。
【００１６】
１３ｍｍのピッチでｘｙ方向に配列したマルチビームは、軸間ピッチ変換装置１４に入射する。図２に示すように、軸間ピッチ変換装置１４は断面が平行四辺形である１６個のプリズム１４０１〜１４０８，１４１１〜１４１８で構成されており、軸間ピッチ変換装置１４に入射したレーザビームはマルチビーム１０Ａとして出射する。出射したマルチビーム１０Ａははｘ方向のピッチが約１ｍｍに圧縮されている。ｘ方向のピッチが圧縮されたマルチビーム１０Ａはミラー１００で反射され長焦点レンズ３に入射する。
【００１７】
長焦点レンズ３は３群の球面レンズ系３１〜３３で構成されている。球面レンズ系３１〜３３はそれぞれ正、負及び正のレンズパワーを有し、長焦点レンズ３の焦点距離ｆLは約２０ｍである。長焦点レンズ３は、射出側の焦点位置がポリゴンミラー５の反射面上になるように位置決めされている。
【００１８】
長焦点レンズ３のポリゴンミラー５側に配置された焦点距離ｆｃのシリンドリカルレンズ３４は、マルチビームのｘ方向のピッチをさらにｘ方向に絞り込む（すなわち、軸間ピッチ変換装置１４でｘ方向のピッチを圧縮されたマルチビームは、ポリゴンミラー反射面上でさらにｘ方向に絞り込まれる）。ポリゴンミラー５で反射されたマルチビームは焦点距離ｆθのｆθレンズ６に入射し、折り返しミラー６２で直角に折り曲げられる。折り曲げられたマルチビームは、焦点距離ｆθｃのシリンドリカルレンズ６１（図１の左下に示す基板上の座標のｘ方向にパワーがある）により集光され、露光基板８の感光面上には図３に示す配列からなるｘ方向の間隔がＰｘ、ｙ方向の間隔がＰｙのマルチスポット８０が照射される。
【００１９】
そこで、ポリゴンミラー５を図１において反時計方向に回転させると、図３に示すマルチスポットは露光基板８上を−ｙ方向に走査される。この場合、描画しようとする任意の箇所をｙ方向に並ぶ８個のスポットで露光できるので、冗長度の高い高精度の描画を行うことができる。
【００２０】
ところで、上記では理想的な場合（すなわち、ＬＤ１２から出射される総てのレーザビームの光軸が設計上の光軸と同軸）について説明したが、ＬＤ１２から出射されるレーザビームの光軸が設計上の光軸（キャンの中心軸）に対して傾いていたりずれている場合がある。
【００２１】
図４は、ＬＤ１２から出射されるレーザビームの光路を示す図であり、（ａ）は設計上の光路を、（ｂ）はＬＤ１２の発光点が非球面レンズ１３の中心軸上に（前側焦点に）あるが、光軸が傾いている場合の光路を、（ｃ）はＬＤ１２の発光点が非球面レンズ１３の中心軸から外れている場合の光路を示している。また、（ｄ）は（ｃ）の調整例を示す図である。
【００２２】
同図（ｂ）に示すように、ＬＤ１２の発光点Ｆが非球面レンズ１３の中心軸Ｏ上に（前側焦点に）あるが、レーザビームの光軸が傾いている場合、非球面レンズ１３から出射するレーザビームの光軸は設計上の光軸と平行になる。（当該設計上の光軸に垂直な方向に関してはずれる。）
また、同図（ｃ）に示すように、ＬＤ１２の発光点が非球面レンズ１３の中心軸Ｏから外れている場合、同図（ｄ）に示すように、非球面レンズ１３の中心軸Ｏを設計上の光軸に垂直な方向に移動させると、設計上の光軸に対する傾きを小さくすることができる。すなわち、ＬＤ１２の発光点が非球面レンズ１３の光軸からΔｌずれているとすると、理想光軸に平行な中心軸に対するビームの傾きΔθｌは下記の式１で表される。したがって、図示を省略する手段により、非球面レンズ１３の光軸Ｏを実際のレーザビームの光軸Ｏ´に近づけてΔｌを小さくすることにより、Δθｌを小さくすることができる（Δｌ＝０の場合、Δθｌ＝０である）。                                                              Δθｌ＝Δｌ／ｆＡｓ  ・・・（式１）                          
次に、Δθｌの許容値について説明する。
【００２３】
いま、長焦点レンズ３に入射するレーザビームの光軸の設計上の光軸に対するｘ、ｙ方向の角度をΔθｘ、Δθｙとする。長焦点レンズ３入射前のマルチスポット配列ピッチに対する露光基板上マルチスポット配列ピッチの倍率（像倍率）はｘ、ｙ方向で異なる。そこで、ｘ、ｙ方向の倍率をそれぞれＭｘ、Ｍｙとし、ｆｃをシリンドリカルレンズ３４の焦点距離、ｆθｃをシリンドリカルレンズ６１の焦点距離、ｆθをｆθレンズ６の焦点距離、ｆLを長焦点レンズ３の焦点距離とすると、Ｍｘ、Ｍｙは式２，３で表される。          Ｍｘ＝ｆｃｆθｃ／（ｆθｆL）  ・・・（式２）                                      Ｍｙ＝ｆθ／ｆL              ・・・（式３）
例えば、図３に示す露光基板上スポットのｘｙピッチＰｘ、Ｐｙがそれぞれ約５μｍ、２０μｍであり、Ｍｘ及びＭｙの値がおおよそ、Ｍｘ＝０．００５、Ｍｙ＝０．０１５であるとする。このような倍率のレンズ系の場合、結像倍率の逆数である角度倍率Ｍθｘ及びＭθｙはそれぞれ式４，５で表される。                                                Ｍθｘ＝１／Ｍｘ＝２００  ・・・（式４）                                          Ｍθｙ＝１／Ｍｙ＝６７    ・・・（式５）
すなわち、長焦点レンズ３に入射するレーザビームが設計上の光軸に対してｘｙ方向にそれぞれΔθｘ、Δθｙ傾いていると、基板入射角Δθｅｘ、Δθｅｙは式６，７で表される。  Δθｅｘ＝ＭθｘΔθｘ＝Δθｘ／Ｍｘ＝２００Δθｘ  ・・・（式６）                  Δθｅｙ＝ＭθｙΔθｙ＝Δθｙ／Ｍｙ＝６７Δθｙ    ・・・（式７）
ここで、露光基板上のマルチスポットの配列が焦点深度Ｄｆ内で描画の分解能ｒの０．２５倍まで許容すると仮定すると、式８，９が成り立つ。
【００２４】
０．２５ｒ≧ＤｆΔθｅｘ  ・・・（式８）                                          ０．２５ｒ≧ＤｆΔθｅｙ  ・・・（式９）
いま、ｒを５μｍ、Ｄｆを３００μｍとすると、Δθｘ、Δθｙは（式６）〜（式９）より、
Δθｘ≦２．１×１０−５（ｒａｄ）＝４．３（秒）                                  Δθｙ≦６．２×１０−５（ｒａｄ）＝１３（秒）
とする必要がある。すなわち、長焦点レンズ３に入射するマルチビームを互いに５秒程度の平行度にする必要がある。
【００２５】
焦点距離ｆＡｓが６ｍｍの非球面レンズ１３の中心軸Ｏを設計上の光軸に垂直な方向に移動させることにより、非球面レンズ１３から出射するレーザビームの光軸の設計上の光軸に対する傾きΔθｌを５秒以下とするためには、Δ１を０．１５μｍ以下にする必要がある。しかし、このような微調整はＬＤ１２が密に実装されている状況では非常に困難である。そこで、本発明では、ビーム角度調整手段２を設け、このビーム角度調整手段２により非球面レンズ１３を出射するビームの光軸を調整する。
【００２６】
次に、ビーム角度調整手段２について説明する。なお、非球面レンズ１３は凸レンズである。
【００２７】
図５は本発明に係るビーム角度調整手段２の説明図である。
【００２８】
図示の場合、ビーム角度調整手段２は、焦点距離ｆ２１が−１００ｍｍの凹レンズ２０１１（第１の調整レンズ）と、焦点距離ｆ２２が１１０ｍｍの凸レンズ２０１２（第２の調整レンズ）と、凸レンズ２０１２を保持し、凸レンズ２０１２を光軸と直角な方向に位置決め可能な図示を省略する凸レンズ２０１２の保持手段とから構成され、凹レンズ２０１１と凸レンズ２０１２の前側の焦点Ｏ１１は一致させてある。また、非球面レンズ１３の中心軸Ｐ、凹レンズ２０１１の中心軸Ｑ、凸レンズ２０１２の中心軸Ｒは設計上の光軸に一致させてある。
【００２９】
図示のように、発光点Fが設計上の光軸（非球面レンズ１３の光軸）からΔAずれている場合、非球面レンズ１３透過後Δθ１傾いている直線ＰＦに平行な平行ビームＢ１は凹レンズ２０１１の前側焦点Ｏ１１面上にある点Ｏ１１ｋに平行ビームＢ１の虚像を作る。点Ｏ１１ｋは非球面レンズ１３の光軸からΔＫだけずれている。ビームＢ２は点Ｏ１１ｋから発散するビームとして凸レンズ２０１２に入射し、直線ＲＯ１１ｋに平行な平行ビームＢ３（設計上の光軸に対する角度はΔθ２）として出射する。そこで、凸レンズ２０１２の中心軸ＲをΔＫだけ図の下方のＲ´（ただし、ＲＲ´＝ΔＫ）に移動させることにより、図中点線で示すように、平行ビームＢ３を設計上の光軸と平行（Δθ２＝０）にすることができる。
【００３０】
ここで、凸レンズ２０１２を透過したビームの傾きを５秒以内にするために必要な移動距離ΔＫは次式１０で与えられる。                                                      ΔＫ≦ｆ２２Δθ２  ・・・（式１０）
式１０にｆ２２＝１１０ｍｍ、Δθ２＝５秒を代入すると、ΔＫ≦２．７（μｍ）が得られる。すなわち、５秒の傾きを調整するのに凸レンズ２０１２を３μｍ程度動かせばよい。これはこのビーム角度調整手段２を用いずに、非球面レンズ１３だけを移動させて調整する場合の０．１５μｍに比べて２０倍の調整範囲になるので、容易にビームの傾きを０に近づけることができる。
【００３１】
図６はビーム角度調整手段２の第２の実施形態を示す図である。なお、非球面レンズ１３の焦点はＯ１２、凸２０１３（調整レンズ）の焦点はＯ２であり、焦点Ｏ１２、Ｏ２は、設計上の光軸上にある。また、発光点Ｆは入射側の焦点Ｏ１２と非球面レンズ１３との間に配置されている。
【００３２】
図示のように、発光点Fが設計上の光軸（非球面レンズ１３の光軸）からΔAずれている場合、非球面レンズ１３を透過したビームＢ１は直線ＰＦが焦点Ｏ１２面上にある点Ｏ１２ｋから発散するビームとして凸レンズ２０１３に入射し、直線ＱＯ２ｋに平行な平行ビームＢ２（設計上の光軸に対する角度はΔθ２）として出射する。ここで、点Ｏ２ｋは直線ＰＦが焦点Ｏ２面と交差する点であり、非球面レンズ１３の光軸からΔＫずれている。そこで、凸レンズ２０１３の中心軸ＱをΔＫ（３μｍ程度）だけ図の下方のＱ´（ただし、ＱＱ´＝ΔＫ）に移動させることにより、図中点線で示すように、平行ビームＢ２を設計上の光軸と平行（Δθ２＝０）あるいはΔθ２を５秒以下にすることができる。
【００３３】
図７はビーム角度調整手段２の第３の実施形態を示す図である。なお、非球面レンズ１３が凸レンズである。
【００３４】
凸レンズ２０１４（第１の調整レンズ）と凹レンズ２０１５（第２の調整レンズ）はそれぞれ焦点距離ｆ２４、ｆ２５が１１０ｍｍと−１００ｍｍであり、それぞれの出射側の焦点Ｏ１３は一致している。
【００３５】
図示のように、発光点Fが設計上の光軸（非球面レンズ１３の光軸）からΔAずれている場合、非球面レンズ１３を透過した平行ビームＢ１は設計上の光軸に対してΔθ１傾いている。凸レンズ２０１４に入射する平行ビームＢ１は焦点Ｏ１３面上にあるＯ１３ｋに集光するビームＢ２として凸レンズ２０１４から出射し、凹レンズ２０１５により直線ＲＯ１３ｋに平行な平行ビームＢ３として凹レンズ２０１５から出射する。ここで、点Ｏ１３ｋは点Ｑを通り直線ＰＦに平行な直線が焦点Ｏ１３面と交差する点であり、非球面レンズ１３の光軸からΔＫだけずれている。そこで、凹レンズ２０１５の中心軸ＲをΔＫ（３μｍ程度）だけ図の上方のＲ´（ただし、ＲＲ´＝ΔＫ）に移動させることにより、図中点線で示すように、平行ビームＢ３を設計上の光軸と平行（Δθ２＝０）あるいはΔθ２を５秒以下にすることができる。
【００３６】
図８はビーム角度調整手段２の第４の実施形態を示す図である。
【００３７】
非球面レンズ１３は発光点Fの実像を発光点Fから１３０ｍｍ後方の点Ｏ１４に形成する時に非球面レンズ透過光の波面が完全な球面になるように設計・製作されている。また、凹レンズ２０１６（調整レンズ）の焦点距離はマイナス１１０ｍｍで、焦点の位置は点Ｏ１４である。
【００３８】
図示のように、発光点Fが設計上の光軸（非球面レンズ１３の光軸）からΔAずれている場合、非球面レンズ１３を透過したビームＢ１は点Ｏ１４ｋに集光するビームとして凹レンズ２０１６に入射し、直線ＱＯ１４ｋに平行なビームＢ２として凹レンズ２０１６から出射する。ここで、点Ｏ１４ｋは直線ＰＦが焦点Ｏ１４面と交差する点であり、非球面レンズ１３の光軸からΔＫだけずれている。そこで、凹レンズ２０１６の中心軸ＱをΔＫ（３μｍ程度）だけ図の上方のＱ´（ただし、ＱＱ´＝ΔＫ）に移動させることにより、図中点線で示すように、平行ビームＢ２を設計上の光軸と平行（Δθ２＝０）あるいはΔθ２を５秒以下にすることができる。
【００３９】
ところで、上記第１〜第４の実施形態では、光源の位置が設計通りに配置されたとしたが、実際には製作誤差等があり、光軸方向にずれる場合がある。このような場合の調整方法について説明する。
【００４０】
以下、図８の場合について説明する。
【００４１】
今、凹レンズ２０１６の光軸方向の微調整により透過平行ビームの平行度を高く（平面波に近いほど平行度が高い）するための微調整量を△ｚとする。この微調整量の裕度が大きいほど（調整範囲が広いほど）調整が容易になる。
【００４２】
透過平行ビームが完全平面波である場合、非球面レンズによるＯ１４点の像は凹レンズ２０１６からの距離ｂが無限大である。例えば、ｂが３０、０００ｍｍ以上になれば平面波とみなせるとすると、△ｚが式１１を満たすようにすればよい。
【００４３】
△ｚ≦１１０ − １１０ ×３００００／（１１０＋３００００）                        ＝０．４０２（ｍｍ）  ・・・（式１１）
式１１から分かるように、凹レンズ２０１６を０．４ｍｍ程度のラフな調整で、平行光（平面波）にすることができる。
【００４４】
これに対して、図４に示す従来のＬＤと非球面レンズのみで平行光を得ようとすると、上記程度の平面波を得るための非球面レンズの光軸方向の微調整量△ｚ´が小さくなり、調整が非常に難しくなる。すなわち、非球面レンズの焦点距離ｆＡｓが６ｍｍであるとすると、                                                                            △ｚ ′≦６−６×３０００0／ (６＋３００００）                                    ＝０．００１２（ｍｍ）
すなわち、非球面レンズを１.２μｍの高精度で調整する必要があり、平面波とすることが困難である。
【００４５】
上記第１〜第３の実施形態の場合（すなわち、非球面レンズと非球面レンズに比べ焦点距離の長いレンズを組み合わせた場合）も同様に、０．４ｍｍ程度光軸方向に微調整することによって出射光を精度の高い平面波にすることができる。
【００４６】
なお、長焦点レンズ３に入射するマルチビームの光軸を互いに５秒程度の平行度を持たせたとしても、光軸と直角の方向にずれていると、図３に示したマルチスポット８０のｘｙ方向のピッチＰｘ、Ｐｙがばらつくことになる。そこで、例えば、図９に示すように、ビーム角度調整手段２のビーム出射側に平行ガラス２０２３をｘ、ｙの２方向に配置し、ｘ方向に配置した平行ガラス２０２３ｘ、とｙ方向に配置した平行ガラス２０２３ｙをそれぞれ回転させることにより、マルチビームの光軸の位置（すなわち、マルチスポット８０のｘｙ方向のピッチＰｘ、Ｐｙ）を揃えることができる。
【００４７】
平行ガラス２０２３ｘ、ｙには平行光が入射するため、平行ガラス２０２３ｘ、ｙの傾きにより透過光波面の平面度が悪化することなく、またビームの傾きを変えないで、ビームの位置（設計上の光軸に対して直角な方向）だけを微調整することができる。そして、平行ガラス２０２３ｘ、ｙは、上記の実施形態のいずれにも適用することができる。
【００４８】
図１０は本発明の他のマスクレス露光装置の構成図である。
【００４９】
光源１Ａは青紫半導体レーザ（４０５ｎｍ）ＬＤ１２Ａを搭載している。また、光源１Ｂは紫外半導体レーザ（３７５ｎｍ）ＬＤ１２Ｂを搭載している。光源１Ａ、１Ｂからはｘ、ｙ方向に１３ｍｍピッチの平行レーザ光が互いにほぼ平行に出射している。ビーム角度調整手段２Ａ及び２Ｂは光源１Ａ、１Ｂから出射した１３ｍｍピッチのほぼ互いに平行なマルチビームを前記各実施形態で説明したいずれかの方法により、それぞれ１２８個のマルチビームを５秒程度の平行度で互いに平行にする。
【００５０】
３７５ｎｍの紫外ＬＤマルチビームはミラー１５で反射し、波長合成ミラー１６を透過する。他方４０５ｎｍの青紫ＬＤマルチビームは波長合成ミラー１６で反射した後、３７５ｎｍのマルチビームとほぼ完全に一致した光路を通過する。両波長のマルチビームはマルチビーム配列ピッチを圧縮する平行ガラス一体ユニット１４を通過するとｘ方向のピッチは１ｍｍに圧縮される。口径が１２０ｍｍほどの長焦点レンズ３は、３７５ｎｍと４０５ｎｍの両方の波長に対して色補正されているので、長焦点レンズ３を透過した両波長のマルチビームはポリゴンミラー５上でｙ方向（水平方向）にはその主光線が一致する。ｘ方向についても色補正されているため、１ｍｍピッチで配列していたビームが長焦点レンズ３の球面レンズ系の焦点距離ｆＬと先端第４群の色補正されたシリンドリカルレンズの焦点距離ｆｃで決まる倍率ｆｃ／ｆＬで両波長ともにポリゴンミラー上の同じ位置に縮小集光される。
【００５１】
ポリゴンミラー５で反射した両波長のビームはｆθレンズ６を透過し、ｙ方向はｆθレンズ６の焦点距離ｆθ、入射光のｙ方向ビーム径Ｄｙと波長λを用いて式１２で決まるスポット径ｄｙで基板にそれぞれ集光する。他方ｘ方向についてはｆθレンズ６の球面系の焦点距離ｆθとｆθレンズ後の色補正されたシリンドリカルレンズ６１により、長焦点レンズ入射光のｘ方向ビーム径Ｄｘに対し式１３で決まるスポット径ｄｘで基板にそれぞれ集光する。ここでｄｘ、ｄｙはほぼ同じ大きさである。                                    ｄｙ＝４ｆθλ／（πＤｙ）  ・・・（式１２）                                    ｄｘ＝ＤｘｆｃｆθＣ／（ｆＬｆθ）・・・（式１３）
このように両波長のマルチビームが同時に同じ場所にスポット径２０μｍで集光されるので、ポリゴンミラー５の回転速度に同期させて、露光基板８を搭載したステージ７を図１０の矢印の方向に移動させる。さらにポリゴンミラーの回転に同期させて、コントローラ９から各ＬＤ１２をそれぞれのＬＤの配列位置と所望の描画情報により決めたタイミングで０Ｎ−０ＦＦ点灯させることにより、基板８上に所望の描画パターンを２つの波長で同時に露光する。
【００５２】
この実施形態のマスクレス露光装置は、従来のマスク露光装置で用いていた水銀ランプのｈ線及びｉ線に近い波長のＬＤを用いて同時にマスク露光が可能であり、従来用いられていた安価なフォトレジストを用いて、良好な露光が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係るマスクレス露光装置の全体構成図である。
【図２】図１における光源部１の説明図である。
【図３】露光基板上に照射されるマルチスポットの配列図である。
【図４】ＬＤから出射されるレーザビームの光路を示す図である。
【図５】本発明に係るビーム角度調整手段の説明図である（第１の実施形態）。
【図６】本発明に係るビーム角度調整手段の説明図である（第２の実施形態）。
【図７】本発明に係るビーム角度調整手段の説明図である（第３の実施形態）。
【図８】本発明に係るビーム角度調整手段の説明図である（第４の実施形態）。
【図９】本発明に係るビーム位置調整手段の説明図である。
【図１０】本発明に係る他のマスクレス露光装置の全体構成図である。
【符号の説明】
【００５４】
２  ビーム角度調整手段
１２  レーザ光源（ＬＤ）
１３  整形レンズ
１４  軸間ピッチ変換装置
２０１１  調整レンズ
２０１２  調整レンズ
【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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