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JP5917923B2 - 露光光学系、露光装置および露光方法 - Google Patents

露光光学系、露光装置および露光方法 Download PDF

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Description

本発明は露光光学系、露光装置および露光方法に関し、特に空間光変調素子と、マイクロレンズ射出側で開口形状を規制する開口アレイを備えたマイクロレンズアレイとを用いた露光光学系、露光装置および露光方法に関する。
露光ヘッドを備え、その露光ヘッドにより所望のパターンを感光材料上に露光する画像露光装置が知られている。この種の画像露光装置の露光ヘッドは、基本的に光源と、その光源から照射された光を制御信号に応じて各々独立に変調する多数の画素部が配列されてなる空間光変調素子と、その空間光変調素子により変調された光による像を感光材料上に結像する結像光学系と、を備えている。
上記の画像露光装置の露光ヘッドの構成例として、光源と多数のマイクロミラーを備えた光変調素子としてのデジタル・マイクロミラー・デバイス(以下「DMD」と呼ぶ) と、その多数のマイクロミラーにより変調された多数の光線束を各々個別に集光する多数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイと、を備えた構成が示されている(例えば、特許文献1参照)。
このようなマイクロレンズアレイを用いた構成によれば、感光材料上に露光される画像のサイズを拡大等しても、空間光変調素子の各画素部からの光線束はマイクロレンズアレイの各マイクロレンズによって集光されるので、感光材料上における露光画像の画素サイズ(=各光線のスポットサイズ) は絞られて小さく保たれ、画像の鮮鋭度を高く保つことができるという利点がある。
特許文献1に示されている露光ヘッドはさらに、上記のマイクロレンズアレイの射出側に開口アレイを備えており、開口アレイには上記の多数の光線束を各々個別に制限する多数の開口が配列されている。この開口アレイの作用により、感光材料上での画素サイズが一定の大きさとなるように各光線束が整形されると共に、隣接する画素間でのクロストークが防止される。
特開2004−1244号公報
しかしながら画像露光装置において露光画像の鮮鋭度を低下させる別の要因として、空間光変調素子や周辺光に由来する迷光が生じ、この迷光が感光材料に到達してしまうという要因もあった。上記の特許文献1に記載されているように、マイクロレンズアレイの射出側にマイクロレンズごとに1つの開口アレイを設ければ、この迷光を除去し、加えて高い全体消光比(全画素部オン状態時と全画素部オフ状態時の光量比)を確保することは可能であるが、マイクロレンズアレイの射出側に配した第1の開口アレイのみによって迷光を除去するという目的を達するには、マイクロレンズアレイにより集光されている各光線束の結像成分の径に合わせて、各開口の大きさおよび第1の開口アレイの位置を極めて厳密に定める必要があり、アラインメントの調整および維持が困難であるという問題があった。
本発明は上記事実を考慮し、マイクロレンズのアパーチャ形状によって開口アレイでメインビーム周辺のサイドローブを抑制し、高精細露光を行う露光光学系、露光装置および露光方法を提供することを課題とする。
請求項1に記載の露光光学系は、光源からの光を変調する画素部が配列された空間光変調素子と、前記空間光変調素子で変調された光を集光するマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズの射出側に光の透過を規制する開口形状の開口部を備えた第1の開口アレイと、前記マイクロレンズの光軸を中心として前記第1の開口アレイの前記開口部に設けられ、前記開口部の開口形状と外形が相似形で前記開口部を透過した光を遮光するマスクと、前記空間光変調素子により変調された光を前記マイクロレンズアレイに結像する第1の結像光学系と、前記マイクロレンズアレイで集光された光を感光材料上に結像する第2の結像光学系と、前記マイクロレンズアレイの集光位置にて前記マイクロレンズアレイ各々から射出された光を絞る開口を配列した第2の開口アレイと、前記マイクロレンズの光軸を中心として、前記マスクの中心に設けられ、前記第1の開口アレイの前記開口部の開口形状と相似形の透過部と、を備えたことを特徴とする。
上記の発明によれば、第1の開口アレイに設けられたマスクにより、第2の開口アレイで絞られるビームの不要光(サイドローブ)を、第2の開口アレイ開口径よりも大きく拡散させることで不要光を効率よくカットすることができる。加えて、上記の発明によれば、マスクの中心である光軸を含む部分を透過部とすることでメインビームの光量を下げずに不要光を効率よくカットすることができる。
請求項2に記載の露光光学系は、前記マスクは、前記マイクロレンズの光軸を中心とする同心円環状であることを特徴とする。
上記の発明によれば、マイクロレンズの形状が光軸を中心とする円形であった場合、周方向に対してムラの少ない光量分布のビームで露光する露光光学系とすることができる。
請求項3に記載の露光光学系は、前記マスクは、前記マイクロレンズの光軸を中心とする同心矩形状であることを特徴とする。
上記の発明によれば、マイクロレンズの形状が光軸を中心とする矩形であった場合、ムラの少ない光量分布のビームで露光する露光光学系とすることができる。
請求項4に記載の露光光学系は、前記遮光部と前記透過部は前記マイクロレンズの射出側に貼付された膜の、不透明部分および透明部分で構成されていることを特徴とする。
上記の発明によれば、透明な膜の一部を不透明としてマスクを形成することで、少ない工数で正確なマスク加工を行うことができる。
請求項5に記載の露光光学系は、前記マスクは、前記マイクロレンズ射出側に形成されたクロムマスクであるであることを特徴とする。
上記の発明によれば、クロムからなる遮光膜でマスクを形成することで、抜けが少なく高い光学濃度が得られるマスクを備えた露光光学系とすることができる。
請求項6に記載の露光光学系は、前記第1の開口アレイの開口部の外周部分が不透明部分であることを特徴とする。
上記の発明によれば、開口部の外周部分を不透明な遮光部分とすることで、マイクロレンズの透過部分の形状をマスクにより規定することができ、部品点数と工数を削減することができる。
請求項7に記載の露光光学系は、前記光源が半導体レーザ(LD)であることを特徴とする。
上記の発明によれば、単色のレーザ光を用いることにより光量分布を制御し易く、高信頼性かつ高照度の露光光学系とすることができる。
請求項8に記載の露光光学系は、光源からの光を集光するレンズと、前記レンズの射出側に光の透過を規制する開口形状の開口部を備えた第1の開口と、前記レンズの光軸を中心として前記第1の開口の前記開口部に設けられ、前記開口部の開口形状と外形が相似形で前記開口部を透過した光を遮光するマスクと、前記光を前記レンズに結像する第1の結像光学系と、前記レンズで集光された光を感光材料上に結像する第2の結像光学系と、前記レンズの集光位置にて前記レンズから射出された光を絞る開口を配列した第2の開口と、前記レンズの光軸を中心として、前記マスクの中心に設けられ、前記第1の開口の前記開口部の開口形状と相似形の透過部と、を備えたことを特徴とする。
上記の発明によれば、第1の開口に設けられたマスクにより、第2の開口で絞られるビームの不要光(サイドローブ)を、第2の開口の径よりも大きく拡散させることで不要光を効率よくカットすることができる。加えて、上記の発明によれば、マスクの中心である光軸を含む部分を透過部とすることでメインビームの光量を下げずに不要光を効率よくカットすることができる。
請求項9に記載の露光装置は、請求項1〜8のいずれか1項に記載の露光光学系を用いて所定のパターンを感光材料に露光することを特徴とする。
上記の発明によれば、マスクにより第2の開口アレイまたは開口で絞られるビームの不要光(サイドローブ)を、第2の開口径よりも大きく拡散させることで、メインビームの光量を下げずに不要光を効率よくカットすることができる。
請求項10に記載の露光方法は、請求項9に記載の露光装置を用いて所定のパターンを感光材料に露光することを特徴とする。
上記の発明によれば、マスクにより第2の開口アレイまたは開口で絞られるビームの不要光(サイドローブ)を、第2の開口径よりも大きく拡散させることで、メインビームの光量を下げずに不要光を効率よくカットすることができる。
本発明は上記構成としたので、マイクロレンズのアパーチャ形状によって開口アレイでメインビーム周辺のサイドローブを抑制し、高精細露光を行うことができる。
本発明の実施形態に係る露光装置の主要部を示す概念図である。 本発明の実施形態に係る露光ヘッドの主要部を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るDMDの例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るDMDのオンオフ状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るDMD以降の光学系配置を示す概念図である。 従来のマイクロレンズ集光位置における光量分布を示す概念図である。 本発明の実施形態に係る光学系のバラツキ原因を示す概念図である。 従来の第1の開口アレイと光量分布の関係を示す概念図である。 本発明の実施形態に係る第1の開口アレイと光量分布の関係を示す概念図である。 本発明の実施形態に係る第1の開口アレイと光量分布、および第2の開口アレイと光量分布の関係を示す概念図である。 本発明の実施形態に係る第1の開口アレイが光量分布に及ぼす影響を示す概念図である。 本発明の他の実施形態に係る第1の開口アレイの開口形状を示す概念図である。 本発明の実施形態に係る第1の開口アレイの開口形状とマイクロレンズの焦点面における光強度の関係を示す概念図および数式である。 本発明の実施形態に係る第1の開口アレイの開口形状とマイクロレンズの焦点面における光強度の関係を示す概念図および数式である。
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態の一例について説明する。
<全体構成>
図1、2に示すように、本実施形態に係る露光装置10は、シート状の感光材料Pを表面に吸着して保持する平板状の移動ステージ14を備えている。複数(例えば4本)の脚部16に支持された厚板状の設置台18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20が設置されている。移動ステージ14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共に、ガイド20に沿って往復移動可能に支持されている。なお、この露光装置10には、副走査手段としての移動ステージ14をガイド20に沿って駆動するステージ駆動装置(図示せず)が設けられている。
設置台18の中央部には、移動ステージ14の移動経路を跨ぐように跨線橋形状のゲート22が設けられている。ゲート22の端部の各々は、設置台18の両側各面に固定されている。このゲート22を挟んで一方の側にはスキャナ24が設けられ、他方の側には感光材料Pの先端および後端を検知する複数(たとえば2個)のセンサ26が設けられている。スキャナ24およびセンサ26はゲート22に各々取り付けられ、移動ステージ14の移動経路の上流に固定配置されている。なお、スキャナ24およびセンサ26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。
スキャナ24は、例としてm行n列の略マトリックス状に配列された複数(図では14個)の露光ヘッド28を備えている。各露光ヘッド28による露光エリア30は、副走査方向を短辺とする矩形状である。従って、移動ステージ14の移動に伴い、感光材料Pには露光ヘッド28毎に帯状の露光済み領域31が形成される。
複数の露光ヘッド28は、例えば波長400nmのレーザ光を射出する図示しない光源(例として半導体レーザ(LD)など)と、光源から射出されたレーザ光を画像データに応じて各画素部毎に変調する空間光変調素子として、例えば図3に示すDMD34とを備えている。このDMD34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。コントローラのデータ処理部では、入力された像データに基づいて各露光ヘッド28毎に、DMD34上の使用領域内の各マイクロミラー74(後述)を駆動制御する制御信号を生成する。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28毎にDMD34の各マイクロミラー74の反射面の角度を制御する。
図5にDMD34以降の光学系を概念図で示す。DMD34の光反射側(出射側、射出側)には、DMD34で反射されたレーザ光Bを、感光材料P上に結像する主光学系が配置されている。この主光学系はDMD34で変調されたビームを拡大する第1結像光学系52と、感光材料P上にビームを結像させる第2結像光学系58と、これらの結像光学系の間に挿入されたマイクロレンズアレイ64と、マイクロレンズアレイ64の出射側直近に配された第1の開口アレイ66と、マイクロレンズアレイ64の焦点位置に配された第2の開口アレイ68とから構成されている。
第1結像光学系52は例えば入射側のレンズ52A、出射側のレンズ52Bからなり、DMD34はレンズ52Aの焦点面上に配置されている。レンズ52Aとレンズ52Bとは焦点面が一致し、さらにレンズ52Bの出射側の焦点面上にマイクロレンズアレイ64が配置されている。第2結像光学系58もまた例えば入射側のレンズ58A、出射側のレンズ58Bからなり、レンズ58Aとレンズ58Bとは焦点面が一致し、さらに第2の開口アレイ68が配置されたマイクロレンズアレイ64の焦点位置はレンズ58Aの焦点面である。レンズ58Bの出射側の焦点面に感光材料Pが配置されている。
上記第1結像光学系52は、DMD34による像を拡大してマイクロレンズアレイ64上に結像する。さらに第2結像光学系58は、マイクロレンズアレイ64を経た像を感光材料P上に結像、投影する。また第1結像光学系52および第2結像光学系58は、何れもDMD34からの多数の光線束を互いに略平行な光線束として出射させる。
本実施形態に使用されるDMD34は図3に示すように、SRAMセル(メモリセル)72上に、各々画素( ピクセル)を構成する多数(たとえば1024個×768個)の微小ミラー(マイクロミラー74)が格子状に配列されるミラーデバイスである。各ピクセルにおいて、最上部には支柱に支えられた矩形のマイクロミラー74が設けられており、マイクロミラー74の表面には例えばアルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。
DMD34のSRAMセル72にデジタル信号が書き込まれると、支柱に支えられた各マイクロミラー74が、対角線を中心としてDMD34が配置された基板側に対して±α度のいずれかに傾けられる。図4(A)は、マイクロミラー74がオン状態である+α°に傾いた状態を示し、図4(B)は、マイクロミラー74がオフ状態である−α °に傾いた状態を示す。従って、画像信号に応じてDMD34の各ピクセルにおけるマイクロミラー74の傾きを、図4に示すように制御することにより、DMD34に入射したレーザ光B はそれぞれのマイクロミラー74の傾き方向へ反射される。
なお図4には、DMD34の一部(1枚のマイクロミラー部分)を拡大し、マイクロミラー74 が+α°または−α°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74のオンオフ制御は、DMD34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。
<マイクロレンズアレイ>
マイクロレンズアレイ64は、DMD34上の各マイクロミラー74に対応する多数のマイクロレンズ64aが、例えばたとえば1024個×768個程度の2次元状に配列されている。本実施形態では、一例として各マイクロレンズ64aは入射面が平面、出射面が凸面の平凸レンズであり、焦点距離が100μmの石英ガラスから形成された平凸レンズを用いている。なお上記の例に限らず、両凸レンズ等を用いてもよい。また各マイクロレンズ64aと、それらをアレイ状に連結する連結部分とを、同一の材料により一体成型してマイクロレンズアレイ64としてもよく、あるいはマイクロミラー74の各々に対応させた多数の開口を設けた基盤の、開口の各々に各マイクロレンズ64aを嵌め込んでもよい。
上記の第1の開口アレイ66および第2の開口アレイ68は、各マイクロレンズ64aに対応する多数の開口が設けられたもので、第1の開口アレイ66はマイクロレンズアレイ64の出射側直近(マイクロレンズ64aに張り合わされていてもよい)、第2の開口アレイ68はマイクロレンズアレイ64から空間的に離間されて配されている。
本実施形態では、第1の開口アレイ66はマイクロレンズ64aの出射側面の開口部以外の箇所にクロムマスク(クロムからなる遮光膜)を設けたもの、あるいは透過性/半透過性のコーティングを施してマスクとしたものでもよく、あるいは直接マイクロレンズ64aに接触させず、出射面の近傍に透明なマスク板に遮光膜を設けたものを配置してもよい。第2の開口アレイ68は、例として石英ガラスからなる透明支持部材の上に、例えばクロムからなる遮光膜を孔あき状に施すことにより構成されている。
<メインビームと不要光>
前述のように、本形態の画像露光装置において、マイクロレンズによって集光されたメインビームの周辺に発生するサイドローブは露光画像の鮮鋭度を低下させる一因となる。サイドローブは光変調素子を含むマイクロレンズ上流の光学系収差により発生するだけでなく、マイクロレンズ開口そのものの存在により原理的に発生する。以下、マイクロレンズ開口起因のサイドローブの発生プロセスおよびその軽減方法について説明する。
第1の開口アレイ66の開口形状が単純な形状(たとえば円形)の場合、図6(A)にRで示すマイクロレンズ64aの焦点位置付近における光強度分布は、一般に図6(B)で示すような、第1の開口アレイ66の開口形状をフーリエ変換したものとなっている。このとき光強度の強いメインビームBa(中央)の周囲には、メインビームBaより強度の小さい不要光(サイドローブBb)が発生する。
図6に示す例のほか、第1の開口アレイ66の開口形状が矩形の場合など、さまざまな場合が考えられるが、いずれの場合も、マイクロレンズ64aの焦点位置付近における光強度分布は第1の開口アレイ66の開口形状のフーリエ変換となる。このメインビームBaとサイドローブBbとの位置関係、強度比は通常、第1の開口アレイ66の開口サイズと、マイクロレンズ64aの焦点距離、およびレーザ光Bの波長が決まると一意に決まってしまう。
以下、図13、14を用いて第1の開口アレイ66の開口形状とマイクロレンズ64aの焦点面における光強度の関係を説明する。
図13に示すように第1の開口アレイ66の形状を表す関数をV(ξ、η)とすると、V(ξ、η)=1(開口内部、遮蔽なし)、V(ξ、η)=0(開口の外側、遮蔽)であり、マイクロレンズ64aの焦点面(x、y)における光の強度は図13の式1で表されるように、第1の開口アレイ66の開口形状のフーリエ変換になっている。
このとき第1の開口アレイ66の開口形状が円形であれば上記の式1を簡略化できる。すなわちマイクロレンズ64a開口面のz軸(光軸)からの距離をR、開口の半径をRmaxとしたとき、V(R)=1(|R|<Rmax)、V(R)=0(|R|>Rmax)であり、マイクロレンズ64aの焦点面(=第2の開口アレイ68)にてz軸からの距離rの距離で光強度を|U(r)|とすると、焦点面における光強度は式2のように表される。
ここで、本実施形態のようにマイクロレンズ64aの開口面に、開口形状(Rmax)と相似形のリング状の絞りをn個設けた場合を考える。Rm-1≦R≦Rにおける透過率をTm(一定)とすれば、焦点面の光強度は式3のように表される。
このように{R1...Rn}(絞りの半径)および{T1...Tn}(透過率)を適切に設定することで、図6(B)に示すサイドローブBb(不要光)を、マイクロレンズ64aの焦点面すなわち第2の開口アレイ68上において光軸(z軸)から外側へ移動させることができ、第2の開口アレイ68で不要光を除去することができる。{T1...Tn}を複素数とすれば、単純な透過率変化だけでなく、光の位相成分の変更効果も使ったサイドローブ改善が可能である。
すなわち、T=1(透過)、T2=0(遮蔽)、T3=1(透過)、マイクロレンズ64aの焦点距離fを100μmとしたとき、図9(A)に示すようにR0=0、(R/f)=0.09535(半径R=9.535μm、φ=19.07μm)、(R/f)=0.1277(R=12.77μm、φ=25.54μm)、(R/f)=0.15(R=15μm、φ=30μm)のように第1の開口アレイ66の開口部66a、遮光部66b、透過部分66cの各サイズが導き出される。これらの数値は上記の数式から導出されたものであり、従来より存在する円環状絞りを備えた光学系とは目的、成立条件等が異なっている。
本実施例はマイクロレンズ開口起因のサイドローブ軽減例であるが、マイクロレンズより上流の光学系、例えばDMDなどの光変調素子起因の軸対照収差により発生するサイドローブに関しても、{R1...Rn}(絞りの半径)および{T1...Tn}を適切に選択することで開口の影響と同時にその影響を軽減することが可能である。
一方、以下の理由から、メインビームBaに対するサイドローブBb部分の相対強度比をできる限り抑制することが望ましい。すなわち一般的に、高感度感材への露光時にはサイドローブ光Bbで感材が感光し(カブリ)、実効的な描画線幅が太くなる(解像度が低下する)可能性がある。またDMD34のように二次元光変調素子を用いた露光装置による高精細露光時には、隣接する描画ビーム間隔が近づくため、ONビーム(描画時)の光強度分布が広がり(レーザ光Bが太くなり)、隣接する描画線に影響する要因となる、サイドローブBbの影響が無視できなくなる。
これに対してマイクロレンズアレイ64の焦点位置近傍に配設した第2の開口アレイ68の開口を十分小さくしてメインビームBaを残し、サイドローブBbのみを除去できれば望ましいが、精度良くサイドローブBb成分のみを除去することは以下の理由で困難である。
すなわち図7に示すように、各々マイクロレンズ64aにて、製造ばらつきによりレンズ光軸と第2の開口アレイ68の各開口中心がずれる虞がある。また第1結像光学系52、第2結像光学系58の製造ばらつき(テレセントリック性ばらつき)により、各々のマイクロレンズ64aから射出されるメインビームBaの位置が第2の開口アレイ68の各開口中心から平行シフトしてしまう。このため開口アレイ68の開口中心とメインビームBaの中心がずれ、メインビームBaが絞られて光量不足となる虞がある。
上記のような理由から、第2の開口アレイ68によるサイドローブBbの除去が不十分となるうえ、第2の開口アレイ68の開口径を小さくしてレーザ光B全体を絞り過ぎればメインビームBaも一部分が第2の開口アレイ68によりカットされてしまうことになり、各マイクロレンズ64aの集光ビーム間での強度ムラが発生する不都合が生じる。
そこで本実施形態では、第1の開口アレイ66に、開口形状と相似形のマスクを設けてレーザ光Bを絞ることにより、マイクロレンズアレイ64の焦点位置におけるサイドローブBbの位置をメインビームBaから離れた方向(光軸から遠くなる方向)にシフトさせ、且つ第2の開口アレイ68でメインビームBa以外を絞ることで、メインビームBaを残しつつサイドローブBbのみを効果的に削減し、露光時の描画線を細く保ちながら隣接するビーム間のクロストークを防ぎ、なおかつ光量低下を防ぐことができる。
図8〜11を用いて以下にモデル説明を行う。ここではマイクロレンズアレイ64(マイクロレンズ64a)のレンズ面にクロムマスク等で遮光部66bを設けたものを第1の開口アレイ66としたモデルになっているが、光利用効率を上げるために透過性/半透過性のコーティングをマイクロレンズ64aに付与することで実現してもよい。また、第1の開口アレイ66をレンズ出射面に直接付与するのでなく、レンズ出射面近傍に別途付与してもよい。ここで紹介するマスクの構造は代表例であり、後述する遮光部66bの輪環数を増やすなどしてもかまわない。
図8(A)に示すような従来の構造では、マイクロレンズ64aの焦点位置付近ではメインビームBaとサイドローブBbの相対強度および位置関係は図8(B)のようになる。すなわちメインビームBaの中心から4μm程度までの範囲にサイドローブBbが存在し、これが前述のように種々の問題を起こす原因となり得る。
図9(A)に示す本実施形態においては、マイクロレンズ64aの射出側に遮光部66bを設けることでマイクロレンズ64aの焦点位置付近でのサイドローブBbの位置を移動させている。
遮光部66bは第1の開口アレイ66の開口部66aの中に、開口部66aと相似形の遮光部66bを設けたものであり、開口部66aが円形であれば遮光部66bもまたこれと相似形の円形であり、中央部には図9(A)に示すように、さらに開口部66aと相似形の透過部分66cが設けられていてもよい。この透過部分66cの存在は必須ではないが、レーザ光B(メインビームBa)の光量を有効利用するためには透過部分66cが存在する方が望ましい。
具体的には、マイクロレンズ64aを焦点距離100μmの平凸レンズ、開口部66aをφ30μm、遮光部66bの外径をφ25.54μm、透過部分66cの径をφ19.07μmとして波長λ=400nmのレーザ光を使用した。
図9〜11に示すように、このモデル例においてはメインビームBaの広がりφ4μm、サイドローブBbをメインビームBaの中心からφ7.2μmにわたり従来比1/10に抑制し、第2の開口アレイ68の開口径をφ5.6μmとしている。この構成であれば、前述した製造ばらつきの影響で、メインビームBaの中心と第2の開口アレイ66の開口中心とが、例えば±0.8μmずれた場合でも、精度良くサイドローブBbのみを第2の開口アレイ68で抑制することが可能になる。
すなわち図10(A)に示すようなマイクロレンズ64a、第1の開口アレイ66(開口部66a、遮光部66b)の配置におけるレーザ光Bの光強度分布は、第2の開口アレイ68を通過する前においては図10(B)に示すようにメインビームBaはφ4μm程度に収まっており、またサイドローブBbはメインビームBaの中心からφ7.2μmの範囲において、図8に示した従来例に比較して相対強度で約1/10程度に抑制されている(図11)。
このような光強度分布のレーザ光Bを第2の開口アレイ68(φ5.6μm)で絞った結果、図10(C)、図11に示すようにメインビームBaの周囲におけるサイドローブBbを無視できるような光強度分布をもつレーザ光Bとすることができる。
またサイドローブBbの強度が従来例に比較して相対強度で約1/10程度に抑制された範囲はφ7.2μmであるのに対して、第2の開口アレイ68の開口径はφ5.6μmなので、前述のようにマイクロレンズ64aの製造バラツキによる光軸と第2の開口アレイ68との軸ズレ、第1結像光学系52の製造バラツキによるテレセントリック性の不揃いで生じる集光位置のズレが±0.8μm存在しても、サイドローブBbのみを精度よく第2の開口アレイ68で除去することができる。
<遮光部の形状>
上記の実施形態では第1の開口アレイ66の開口形状が円形の場合を例示したが、これに限定せず他の形状においても本発明を応用することができる。
すなわち図12に示すように、第1の開口アレイ66の開口形状が矩形であった場合、遮光部66bもまた矩形として、マイクロレンズ64aの焦点位置におけるサイドローブBbの位置をメインビームBaから離れた場所にシフトさせることができる。また遮光部66bの中央に透過部分66cを設ける場合も、開口形状と相似形とする。
また、遮光部66bはレーザ光Bを完全に遮断するものである必要はなく、回転対称な形状の遮光部66bとして、濃度勾配(グラデーション)をもってレーザ光Bを段階的に透過させるものであってもよい。これ以外にも、NDフィルタなど所定の光学濃度を備えたエレメントを遮光部66bとしてもよい。
<その他>
以上、本発明の実施例について記述したが、本発明は上記の実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。
例えば上記実施形態ではレーザ光で露光する露光装置の構成を例に挙げたが、これに限定せず例えば通常の可視光あるいは紫外線などを用いてもよい。あるいは露光装置以外でもスポット光を使用する種々の構成に応用することもできる。
また、本実施形態では反射型の空間変調素子であるDMD34を用いて説明したが、これに代えて例えば液晶を用いた透過型の空間変調素子を用いてもよい。
10 露光装置
14 移動ステージ
16 脚部
18 設置台
20 ガイド
22 ゲート
24 スキャナ
26 センサ
28 露光ヘッド
30 露光エリア
34 DMD
52 第1結像光学系
58 第2結像光学系
64a マイクロレンズ
64 マイクロレンズアレイ
66 第1の開口アレイ
66a 開口部
66b 遮光部
66c 透過部分
68 第2の開口アレイ
B レーザ光
Ba メインビーム
Bb サイドローブ
P 感光材料

Claims (10)

  1. 光源からの光を変調する画素部が配列された空間光変調素子と、
    前記空間光変調素子で変調された光を集光するマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイと、
    前記マイクロレンズの射出側に光の透過を規制する開口形状の開口部を備えた第1の開口アレイと、
    前記マイクロレンズの光軸を中心として前記第1の開口アレイの前記開口部に設けられ、前記開口部の開口形状と外形が相似形で前記開口部を透過した光を遮光するマスクと、
    前記空間光変調素子により変調された光を前記マイクロレンズアレイに結像する第1の結像光学系と、
    前記マイクロレンズアレイで集光された光を感光材料上に結像する第2の結像光学系と、
    前記マイクロレンズアレイの集光位置にて前記マイクロレンズアレイ各々から射出された光を絞る開口を配列した第2の開口アレイと、
    前記マイクロレンズの光軸を中心として、前記マスクの中心に設けられ、前記第1の開口アレイの前記開口部の開口形状と相似形の透過部と、
    を備えた露光光学系。
  2. 前記マスクは、前記マイクロレンズの光軸を中心とする同心円環状である請求項1に記載の露光光学系。
  3. 前記マスクは、前記マイクロレンズの光軸を中心とする同心矩形状である請求項1に記載の露光光学系。
  4. 前記マスクと前記透過部は、前記マイクロレンズの射出側に貼付された膜の、不透明部分および透明部分で構成されている請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の露光光学系。
  5. 前記マスクは、前記マイクロレンズ射出側に形成されたクロムマスクである請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の露光光学系。
  6. 前記第1の開口アレイの開口部の外周部分が不透明部分である請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の露光光学系。
  7. 前記光源が半導体レーザである請求項1〜請求項6の何れか1項に記載の露光光学系。
  8. 光源からの光を集光するレンズと、
    前記レンズの射出側に光の透過を規制する開口形状の開口部を備えた第1の開口と、
    前記レンズの光軸を中心として前記第1の開口の前記開口部に設けられ、前記開口部の開口形状と外形が相似形で前記開口部を透過した光を遮光するマスクと、
    前記光を前記レンズに結像する第1の結像光学系と、
    前記レンズで集光された光を感光材料上に結像する第2の結像光学系と、
    前記レンズの集光位置にて前記レンズから射出された光を絞る開口を配列した第2の開口と、
    前記レンズの光軸を中心として、前記マスクの中心に設けられ、前記第1の開口の前記開口部の開口形状と相似形の透過部と、
    を備えた露光光学系。
  9. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の露光光学系を用いて所定のパターンを感光材料に露光する露光装置
  10. 請求項9に記載の露光装置を用いて所定のパターンを感光材料に露光する露光方法。
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KR102100285B1 (ko) * 2013-09-26 2020-04-13 엘지디스플레이 주식회사 마스크리스 노광장치의 제조 방법
TWI613534B (zh) * 2016-08-25 2018-02-01 雙層微透鏡陣列光學元件
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2586600B2 (ja) * 1988-09-28 1997-03-05 日本電気株式会社 光ヘッド装置
JPH1058743A (ja) * 1996-08-22 1998-03-03 Fuji Xerox Co Ltd アレイ状光源を備えたスキャナー装置および画像記録装置
JP3451326B2 (ja) * 2001-07-26 2003-09-29 独立行政法人通信総合研究所 高分解能光学装置
KR100742251B1 (ko) 2003-12-26 2007-07-24 후지필름 가부시키가이샤 화상노광방법 및 장치
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JP4979462B2 (ja) * 2007-05-29 2012-07-18 富士フイルム株式会社 画像露光装置

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