JP2004330536A - Exposure head - Google Patents

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JP2004330536A
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Mitsuru Sawano
充 沢野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aligner in which the shape of a beam spot can be altered instantaneously to correspond with the shape of an appropriate beam spot. <P>SOLUTION: The aligner is arranged to perform exposure processing by regulating the opening area and shape of apertures 78A and 78B to correspond with the area and shape of a beam spot on an appropriate exposure plane dependent on various conditions, e.g. the shape and diagram of an exposure pattern and the properties of a photosensitive material, using a means for regulating the opening area and shape of the apertures 78A and 78B when exposure processing is performed by modulating an incident light beam from an illuminating means at each pixel part of a spatial light modulator, passing each light beam modulated into exposure state at each pixel part through the apertures 78A and 78B, shaping the beam spot by shielding a part of the light beam and irradiating the exposure plane with the shaped beam spot. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像データに応じて空間光変調素子により空間変調され、アパーチャ（開口絞り）によりビームスポットの形状を整形した光ビームにより感光材料等における被露光面を露光する露光ヘッドに関する。
【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、未公開の先行出願である特願２００２−１４９８８６号に提案されている。
【０００３】
このＤＭＤは、例えば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をシリコン等の半導体基板上に２次元的に配列したミラーデバイスとして構成されている。
【０００４】
このＤＭＤを用いた露光装置は、例えば、レーザビームを出射する光源から出射されたレーザビームをレンズ系でコリメートし、このレンズ系の略焦点位置に配置されたＤＭＤでレーザビームを反射し、アパーチャを通してからレンズ系により露光面上に結像するよう構成されている。
【０００５】
このアパーチャ（開口絞り）は、所要のスポット径に対応する開口率を有する所定形状の透孔として形成され、このアパーチャによりＤＭＤのマイクロミラーにより変調されたレーザビーム（光線束）の一部を遮蔽することにより、露光面に照射されたレーザビームのスポット径（ビームスポットの面積）を所望のサイズに調整すると共に、ビームスポットの形状（スポット形状）を所望の形状に整形するよう構成されている。
【０００６】
このような露光装置では、画像データ等に応じて生成した制御信号に基づいてＤＭＤ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ビームを変調（偏向）し、変調されたレーザビームをアパーチャに通すことによってレーザビーム（光線束）の一部が遮蔽されて露光面におけるスポット径が所定のサイズに調整されると共に、ビームスポットの形状（スポット形状）が所定の形状に整形されたビームスポットを露光面上に照射して露光する。
【０００７】
この露光装置では、記録面に感光材料（フォトレジスト等）を配置し、露光装置の露光ヘッドから感光材料上に照射されたアパーチャで整形され結像されたビームスポットの位置を感光材料に対して相対的に移動させながら、ＤＭＤをデータに応じて変調することにより、感光材料上にパタン露光する処理を実行可能である。
【０００８】
このような露光ヘッドでパタン露光する処理を行う場合には、記録の条件（感光材料の特性、走査速度、光源のパワー、重なり率等）により、最適なビームスポットの形状が異なることが多々ある。
【０００９】
そこで、このような露光ヘッドで最適なビームスポットの形状で感光材料上にパタン露光する処理を実行するためには、レーザビームを最適なビームスポットの形状に整形するアパーチャに交換する露光ヘッドの組み直し作業が必要になる。
【００１０】
このような露光ヘッドでは、それまで装着されていたアパーチャを外し、最適なビームスポットの形状に整形できるアパーチャを取り付けるときに、高精度な位置調整作業が必要となり、その調整工数も多く、作業に手間と時間が掛かかることになる。
【００１１】
また従来のレーザビーム広がり角測定器およびレーザ装置のレーザビーム入射調整装置では、レーザ発振器の入射調整機構部を調整する際、内径の異なるアパーチャを容易に交換可能として作業効率を向上し、短時間で調整を行うことができるようにする構成が提案されている。
【００１２】
この内径の異なるアパーチャを容易に交換可能可能とした構成では、レーザビーム広がり角測定器を取り付けられたレーザ装置の加工ヘッドの外側に、測定器取付用のフランジ部を設け、このフランジ部にねじによってケーシングが加工ヘッドのノズル先端側に被せキャップ式に着脱可能に取り付けられている。
【００１３】
このケーシング内にはアパーチャ取付部が形成されており、アパーチャ取付部にねじによってアパーチャが着脱交換可能に取り付けられている。すなわち、このアパーチャを容易に交換可能可能とした構成では、ケーシング内にアパーチャを取り外して適切なものに交換して取り付けられるように構成したアパーチャ取付部が設けられている。
【００１４】
このように構成されたレーザビーム広がり角測定器を使用したレーザビーム入射調整では、アパーチャ取付部でアパーチャを交換するたびに加工ヘッドに取り付けられている光ファイバを加工ヘッドより取り外す必要がなく、精密部品である光ファイバを損傷から防ぐことができる。また、精密部品である光ファイバの着脱には慎重な作業が必要となるが、その作業が必要でないため、作業者の負担を軽減できるようにしている（例えば、特許文献１参照。）
【００１５】
【特許文献１】
特開平１１−２５４１５８号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
前述のような従来の露光ヘッド及び露光装置では、露光ヘッドにより最適なビームスポットの形状で感光材料上にパタン露光する処理を実行するためには、レーザビームを最適なビームスポットの形状に整形するアパーチャに交換する必要がある。
【００１７】
また、従来の露光ヘッド及び露光装置では、これに対して、従来のレーザビーム広がり角測定器およびレーザ装置のレーザビーム入射調整装置におけるケーシング内のアパーチャ取付部にねじによって着脱交換可能に取り付けられたアパーチャの構成を利用しても、アパーチャを交換する作業が必要になる。
【００１８】
よって、それまで装着されていたアパーチャを取り外し、新たなアパーチャを取り付けるために高精度な位置調整作業が必要となり、その調整工数も多く、作業に手間と時間が掛かかるという問題がある。
【００１９】
本発明は上述の事実を考慮し、適切なビームスポットの形状となるようにアパーチャを容易に変更できる露光ヘッドを提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の露光ヘッドは、露光面を複数の光ビームにより露光する露光ヘッドであって、光ビームを出射する照明手段と、制御信号に応じて光変調状態がそれぞれ変化する複数個の画素部が基板上に２次元的に配列され、照明手段から画素部に入射した光ビームを変調する空間光変調素子と、空間光変調素子で変調された各光ビームを露光面上にそれぞれビームスポットとして結像する光学系と、光学系の光路上に配置され、ビームスポットを整形するアパーチャが複数形成されたアパーチャアレイと、アパーチャの開口面積及び開口形状を変更する開口変更手段と、を有することを特徴とする。
【００２１】
上述のように構成することにより、露光ヘッドにより、照明手段から出射された光ビームを空間光変調素子の各画素部で変調し、各画素部で露光状態に変調された各光ビームがアパーチャを通され光ビームの一部が遮蔽されることによりビームスポットの形状を整形して露光面に照射して露光処理をする際に、アパーチャの開口面積及び開口形状を変更する開口変更手段で、露光パターンの形状や線図、感光材料の特性等の各種条件により異なる適切な露光面上のビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状に対応するよう、アパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整してから露光処理（露光の記録）を行うことができる。よって、露光ヘッドにより、露光パターンの形状や線図等を適切に露光形成することができる。また、このアパーチャの開口面積及び開口形状を変更する開口変更手段では、アパーチャアレイを交換することなくアパーチャ開口面積及び開口形状を変更できるので、ビームスポットの形状を露光パターンの形状や線図、感光材料の特性等の各種条件により異なる適切なビームスポットの形状に対応するよう即座に変更できる。よって、アパーチャアレイを取り外して別のものと付け替えるための精密で手間の掛かる作業を省略して作業効率を向上できる。
【００２２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の露光ヘッドにおいて、アパーチャの開口面積及び開口形状を変更する開口変更手段が、アパーチャの一部を開閉可能なシャッタで構成されていることを特徴とする。
【００２３】
上述のように構成することにより、請求項１に記載の露光ヘッドにおける作用、効果に加えて、シャッタによりアパーチャの開口の一部を開閉可能とする簡素な構成で、容易かつ確実にアパーチャの開口面積及び開口形状を変更調整することができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の露光ヘッドにおいて、アパーチャの開口面積及び開口形状を変更調整する開口変更手段が、異なる開口面積及び開口形状のアパーチャが複数形成されたアパーチャアレイを、面内方向へ移動させる移動操作手段で構成されていることを特徴とする。
【００２５】
上述のように構成することにより、請求項１に記載の露光ヘッドにおける作用、効果に加えて、異なる開口面積及び開口形状をもつ複数のアパーチャを設けたアパーチャアレイを、移動操作手段によって、各光ビームの光路上に、各対応するアパーチャを一致させるように移動操作することにより、容易かつ確実にアパーチャの開口面積及び開口形状を変更調整することができる。
【００２６】
本発明の請求項４に記載の露光ヘッドは、露光面を複数の光ビームにより露光する露光ヘッドであって、光ビームを出射する照明手段と、制御信号に応じて光変調状態がそれぞれ変化する複数個の画素部が基板上に２次元的に配列され、照明手段から画素部へ入射した光ビームを変調する空間光変調素子と、空間光変調素子で変調された各光ビームを露光面上にそれぞれビームスポットとして結像する光学系と、光学系の光路上に配置され、ビームスポットを整形するための異なる開口面積及び開口形状をもつ複数のアパーチャが形成され、異なる開口面積及び開口形状をもつアパーチャを通過したビームスポットが多重露光又はオーバラップ露光となるように設定されたアパーチャアレイとを有し、開口面積及び開口形状が異なるアパーチャを通過して露光面上に照射される各ビームスポットにおける露光量比を変更調整することを特徴とする。
【００２７】
上述のように構成することにより、露光ヘッドにより、照明手段から出射された光ビームを空間光変調素子の各画素部で変調し、各画素部で露光状態に変調された各光ビームがアパーチャを通され光ビームの一部が遮蔽されることによりビームスポットの形状を整形して露光面に照射して露光処理をする際に、各ビームスポットにおける露光量比を異なる開口面積及び開口形状をもつアパーチャ毎に変更することによって、異なる開口面積及び開口形状をもつ各アパーチャを通されたビームスポット間での露光量比を変更し、多重露光又はオーバラップ露光の状態で露光面上に照射されたときの異なる面積及び形状とされた各ビームスポットによる露光量を変更して、アパーチャの開口面積及び開口形状を変更したのと同様の作用及び効果を奏するようにできる。これにより、露光パターンの形状や線図、感光材料の特性等の各種条件により異なる適切な露光面上のビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状に近似的に対応させて露光処理（露光の記録）を行うことができる。よって、露光ヘッドにより、露光パターンの形状や線図等を適切に露光形成することができる。さらに、アパーチャアレイを交換することなくアパーチャ開口面積及び開口形状を変更したようにでき、しかもアパーチャアレイ等を移動操作する必要もないので、構成を簡素化できると共に、ビームスポットの形状を露光パターンの形状や線図、感光材料の特性等の各種条件により異なる適切なビームスポットの形状に対応するよう即座に変更できる。よって、アパーチャアレイを取り外して別のものと付け替えるための精密で手間の掛かる作業を省略して作業効率を向上できる。
【００２８】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の露光ヘッドにおいて、照明手段が、異なる開口面積及び開口形状をもつ各アパーチャをそれぞれ通過して露光面上に照射させるように出射する各光ビームの照射光強度比を、個々に変更調整可能に構成されていることを特徴とする。
【００２９】
上述のように構成することにより、請求項４に記載の露光ヘッドにおける作用、効果に加えて、照明手段が、異なる開口面積及び開口形状をもつ各アパーチャに対応して出射する各光ビームの照射光強度比を個々に変更調整することにより、それぞれ露光面上に照射されるビームスポットの形状を露光パターンの形状や線図、感光材料の特性等の各種条件により異なる適切なビームスポットの形状に対応するよう変更できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［露光装置の構成］
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る露光装置１５１は、シート状の感光材料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に支持された肉厚板状の設置台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共に、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１５１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。
【００３１】
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。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、他方の側には感光材料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。
【００３２】
スキャナ１６２は、図２及び図３（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、感光材料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。
【００３３】
露光ヘッド１６６による露光エリア１６８は、例えば走査方向を短辺とする矩形状にできる。この場合、ステージ１５２の移動に伴い、感光材料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。
【００３４】
また、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、帯状の露光済み領域１７０が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。
【００３５】
露光ヘッド１６６１１〜１６６ｍｎ各々は、図４及び図５（Ａ）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。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における各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。なお、この反射面の角度の制御に付いては後述する。
【００３６】
露光ヘッド１６６には、図４に示すように、ＤＭＤ５０の光入射側に照明装置１４４が設けられている。この照明装置１４４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ー出射部を備えたファイバアレイ光源６６と、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とが、順に配置されている。
【００３７】
ＤＭＤ５０は、図６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。
【００３８】
なお、図７に示すように、各マイクロミラー６２には、その反射面中央部に穴状の非反射部６２Ａが形成されている。これにより、マイクロミラー６２により形成される反射光像は、その中央部付近での光量分布が低下して像全体の光量分布が均一にならない。このマイクロミラー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。
【００３９】
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７（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７（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。従って、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６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。
【００４０】
なお、図６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。ここで、オン状態のマイクロミラー６２により反射された光は露光状態に変調され、ＤＭＤ５０の光出射側に設けられた投影光学系１４６（図５参照）へ入射する。またオフ状態のマイクロミラー６２により反射された光は非露光状態に変調され、光吸収体（図示省略）に入射する。
【００４１】
また、ＤＭＤ５０は、その短辺方向が走査方向と所定角度θ（例えば、０．１°〜０．５°）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８（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８（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。
【００４２】
ＤＭＤ５０には、長手方向（行方向）に沿って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８（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。
【００４３】
また、異なるマイクロミラー列により同じ走査線上における略同一の位置（ドット）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、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。
【００４４】
なお、ＤＭＤ５０を傾斜させる代わりに、各マイクロミラー列を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。
【００４５】
ファイバアレイ光源６６は、例えば、図９（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９（Ｃ）に示すように、光ファイバ３１の出射端部（発光点）が走査方向と直交する方向に沿って１列に配列されてレーザー出射部６８が構成されている。なお、図９（Ｄ）に示すように、発光点を走査方向に直交する方向に沿って２列に配列することもできる。このような光ファイバ３１の出射端部の配列は、後述するように、露光面５６に投影するビームスポットのスポット形状に基づいて決められる。
【００４６】
光ファイバ３１の出射端部は、図９（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いため劣化し易いが、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共に劣化を遅らせることができる。
【００４７】
図９（Ｂ）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の出射端の間に挟まれるように配列されている。
【００４８】
このような光ファイバは、例えば、図１０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３０、３１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。
【００４９】
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。
【００５０】
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＝２５μｍｎＡ＝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＝２５μｍｎＡ＝０．２である。
【００５１】
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、通信用の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。従って、クラッド径を６０μｍと小さくすることができる。
【００５２】
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。
【００５３】
レーザモジュール６４は、図１１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）のチップ状の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。
【００５４】
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。
【００５５】
上記の合波レーザ光源は、図１２及び図１３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密閉空間内に上記合波レーザ光源が気密封止されている。
【００５６】
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、前述したヒートブロック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。
【００５７】
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。
【００５８】
なお、図１３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。
【００５９】
図１４は、上記コリメータレンズ１１〜１７及びその取付部を正面から見たものである。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１４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して配置されている。
【００６０】
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。
【００６１】
従って、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。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ｆ＝３ｍｍｎＡ＝０．６、レンズ配置ピッチ＝１．２５ｍｍである。
【００６２】
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＝２３ｍｍｎＡ＝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。
【００６３】
次に、露光ヘッド１６６におけるＤＭＤ５０光反射側に設けられた投影光学系１４６について説明する。図５に示されるように、露光ヘッド１６６には、ＤＭＤ５０の光反射側に露光面５６上に光源像を投影するための投影光学系１４６が設けられている。投影光学系１４６には、ＤＭＤ５０の側から露光面５６へ向って順に、一対のレンズ系５４，５８、マイクロレンズアレイ７２、アパーチャアレイ７６、一対のレンズ系８０，８２が配置されている。
【００６４】
ここで、レンズ系５４，５８は拡大光学系として構成されており、ＤＭＤ５０により反射される光線束の断面積を拡大することで、露光面５６におけるＤＭＤ５０により反射された光線束による露光エリア１６８の面積を所要の大きさに拡大している。マイクロレンズアレイ７２は、照明装置１４４からの光を反射するＤＭＤ５０の各マイクロミラー６２に１対１で対応する複数の第１マイクロレンズ７４が一体的に成形されたものであり、第１マイクロレンズ７４は、レンズ系５４，５８を透過したレーザビームの光軸上にそれぞれ配置されている。またアパーチャアレイ７６には、マイクロレンズアレイ７２における複数の第１マイクロレンズ７４に１対１で対応する複数のアパーチャ（開口絞り）７８が設けられている。
【００６５】
投影光学系１４６では、レンズ系５４の焦点距離がｆ１とされ、レンズ系５８の焦点距離がｆ２とされている。ＤＭＤ５０の各マイクロミラー６２はレンズ系５４の前方焦点位置に配置されている。レンズ系５４，５８は、それぞれ後方焦点位置と前方焦点位置とを共有する共焦点位置に配置され、またマイクロレンズアレイ７２はレンズ系５８の後方焦点位置に配置されている。従って、各マイクロミラー６２と第１マイクロレンズ７４とは互いに共役になっている。また第１マイクロレンズ７４の焦点距離はｆ３とされており、アパーチャアレイ７６は第１マイクロレンズ７４の後方焦点位置に配置されている。これにより、第１マイクロレンズ７４及びアパーチャ７８はテレセントリック光学系を構成し、各アパーチャ７８の中心を通る光線は像側（露光面５６側）でもレンズ系５４，５８及び第１マイクロレンズ７４の光軸と平行となる。
【００６６】
レンズ系８０，８２は、例えば、等倍光学系として構成されており、レンズ系８０の焦点距離はｆ４とされ、レンズ系８２の焦点距離はｆ５とされている。アパーチャアレイ７６における各アパーチャ７８はレンズ系８０の前方焦点位置に配置され、レンズ系８０，８２は、それぞれ後方焦点位置と、前方焦点位置とを共有する共焦点位置に配置されている。また露光面５６はレンズ系８２の後方焦点位置に位置調整される。従って、各アパーチャ７８と露光面５６とは互いに共役になっている。なお、投影光学系１４６における各レンズ系５４，５８，レンズ系８０，８２は、図５において、それぞれ１枚のレンズとして示されているが、複数枚のレンズ（例えば、凸レンズと凹レンズ）を組み合せたものであっても良い。
【００６７】
投影光学系１４６では、露光面５６に投影されるビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状が、露光済み領域１７０に形成される露光パターンの解像度、露光ヘッド１６６の走査速度、ＤＭＤ５０の走査方向に対する傾き角の大きさ、感光材料１５０の特性等といった各種条件（設計事項）により、最適な記録面上のビームスポットの形状が異なる。
【００６８】
そこで、本実施の形態の露光装置１５１では、例えばレーザー出射部６８の光源像をビームスポットとして露光面５６に投影した場合のビームスポットの輪郭形状とレーザー出射部６８の光軸直角方向に沿った輪郭形状とを略相似したものにして、レーザー出射部６８から出射されたレーザビームがアパーチャ７８を通過する際の光量損失を効果的に抑制可能にするためのアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状に設定可能とする。
【００６９】
また後述するように、この露光装置１５１では、実際に露光処理（露光の記録）を行う際の各種条件（設計事項）により異なる、最適な記録面上のビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状に対応して、アパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を適宜変更調整可能に構成する。
【００７０】
次に、図５を参照して、投影光学系１４６における第１マイクロレンズ７４の作用を説明する。拡大光学系を構成するレンズ系５４，５８は、ＤＭＤ５０により反射される光線束の断面積を拡大することで、露光面５６における露光エリア１６８の面積を所要の大きさに拡大している。このとき、ＤＭＤ５０のマイクロミラー６２により反射されたレーザビームも、レンズ系５４，５８を透過することで、そのビーム径がレンズ系５４，５８の拡大率に応じて拡大される。このことから、投影光学系１４６にマイクロレンズアレイ７２及びアパーチャアレイ７６が配置されていない場合、図５（Ｂ）に示すように、露光面５６に投影される各ビームスポットＢＳのスポット径が露光エリア１６８のサイズに応じて大きなものになる。このため、図８（Ａ）に示すように走査露光しても、露光エリア１６８のＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）特性がレンズ系５４，５８の拡大率に応じて低下する。
【００７１】
上述のようなＭＴＦ特性の低下を防止するため、投影光学系１４６には、レンズ系５８の後方焦点位置に正のレンズパワーを有する第１マイクロレンズ７４がＤＭＤ５０のマイクロミラー６２に１対１で対応するように配置されている。この第１マイクロレンズ７４は、その焦点距離ｆ３がアパーチャ７８の開口径に応じて設定されており、レンズ系５４，５８により拡大されたレーザビームのビーム径を縮小させるよう構成されている。
【００７２】
これにより、図５（Ｃ）に示すように、露光エリア１６８がレンズ系５４，５８により高倍率で拡大された場合でも、ビームスポットＢＳのスポット径を要求されるサイズに縮小できると共に、露光面５６におけるＭＴＦ特性の低下を防止できる。
【００７３】
次に、第１マイクロレンズ７４の焦点距離ｆ３を設定する方法を具体的に説明する。図１５に示すように、レンズ系５８の後方焦点位置に結像されるマイクロミラー６２の反射光像のサイズ（直径）が２Ｒである場合、第１マイクロレンズ７４の開口径を２Ｒに、アパーチャ７８の開口径を（２Ｒ／ｎ）に設定する。このとき、ｎは第１マイクロレンズ７４の開口径に対するアパーチャ７８の開口径の縮小率であり、このｎはビームスポットＢＳのスポット径に基づいて決定される。
【００７４】
第１マイクロレンズ７４を透過した全ての光線束が理論的にアパーチャ７８を通過する条件を考える。このとき、第１マイクロレンズ７４から光源側へ向う光線束の広がり角をαｓとすると、この広がり角αｓは下記（１）式により求められる。
【００７５】
αｓ＝（Ｒ／ｎ）／ｆ３・・・（１）
（１）式からマイクロレンズ７４の焦点距離ｆ３は下記（２）式により求められる。
【００７６】
ｆ３＝（Ｒ／ｎ）／αｓ・・・（２）
第１マイクロレンズ７４の焦点距離ｆ３を上記（２）式による算出値に設定した場合、図１５に示されるように、第１マイクロレンズ７４を透過した光は、理論的には、アパーチャ７８により遮蔽されること無く、すなわち光量損失を生じさせること無く、アパーチャ７８から露光面５６側へ出射される。但し、第１マイクロレンズ７４を透過した光には、第１マイクロレンズ７４の収差による回折光、散乱による散乱光等のノイズ成分となる光が含まれ、このようなノイズ成分となる光がアパーチャ７８により効果的に遮蔽されるため、実際にはアパーチャ７８により僅かな光量損失が生じる。但し、（２）式により得られる焦点距離ｆ３は、光量損失を最小化するための理論的な最適値である。このため、露光ヘッド１６６では、アパーチャ７８によるビームスポットＢＳの整形性、ノイズ光の除去性等を考慮し、アパーチャ７８を第１マイクロレンズ７４の後方焦点位置から微小距離前後へ配置することは許容される。
【００７７】
上記のようにマイクロレンズ７４の焦点距離ｆ３を（２）式に従って設定した場合のアパーチャ７８から出射される光の広がり角について説明する。アパーチャ７８の中心を通過する光の広がり角αｂについて着目すると、下記（３）式が得られる。
【００７８】

Figure 2004330536
上記（３）式から明らかなように、マイクロレンズ７４により光線束を縮小してアパーチャ７８に対する照明領域を縮小するに従って、広がり角αｂが増加する。またアパーチャ７８の開口端での光の広がり角は、アパーチャ７８の中心での光の広がり角αｂよりも大きくなり、この広がり角の増加分をαｃとすると、αｃ＝αｓの関係が成立する。従って、アパーチャ７８を通過した光の最大広がり角αｍは下記（４）式により求められる。
【００７９】
αｍ＝αｂ＋αｃ＝（１＋ｎ）αｓ・・・（４）
次に、ビームスポットＢＳのスポット形状とファイバアレイ光源６６におけるレーザー出射部６８の輪郭形状との関係について説明する。前述したように、投影光学系１４６では、第１マイクロレンズ７４がレンズ系５４，５８を介してマイクロミラー６２と共役とされ、かつアパーチャ７８が第１マイクロレンズ７４の後方焦点位置に配置されている。これにより、図１６及び図１７に示すように、レンズ系５４の後方焦点位置及びアパーチャ７８には、それぞれレーザー出射部６８の光源像ＬＩが形成される。従って、投影光学系１４６では、アパーチャ７８に形成された光源像をレンズ系８０，８２を介して露光面５６上に投影し、この光源像をビームスポットＢＳとして露光面５６を露光する。
【００８０】
上記のようにレーザー出射部６８の光源像をビームスポットＢＳとして露光面５６に投影した場合には、ビームスポットＢＳの輪郭形状とレーザー出射部６８の光軸直角方向に沿った輪郭形状とは概略的に近似したものとになる。従って、レーザー出射部６８の光軸直角方向に沿った輪郭形状を要求されるビームスポットＢＳのスポット形状に近似させ、かつアパーチャの開口形状をビームスポットＢＳのスポット形状に略相似したものにすれば、レーザー出射部６８から出射されたレーザビームがアパーチャ７８を通過する際の光量損失を効果的に抑制できることになる。
【００８１】
図１８（Ａ）〜（Ｃ）には、それぞれビームスポットＢＳのスポット形状を考慮して、複数本の光ファイバ３１を束ねて構成されたレーザー出射部の構成例が示されている。例えば、ビームスポットＢＳとして円形乃至六角形の形状のものが要求される場合には、図１８（Ａ）に示されるように、複数本（６本）の光ファイバ３１の出射端部を六方細密充填状に束ねて構成されたレーザー出射部６８が適している。また、ファイバアレイ光源６６が多数本の光ファイバ３１により構成されている場合には、これらの光ファイバ３１の出射端部を図１８（Ｂ）に示すように略六角形や、図１８（Ｃ）に示すように略矩形等の任意の形状に束ねることが可能になる。
［アパーチャの構成］
次に、露光装置１５１で実際に露光処理（露光の記録）を行う際の各種条件（設計事項）により異なる最適な記録面上のビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状に対応して、アパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を適宜変更調整可能とする手段について、図１９乃至図３２を参照しながら説明する。
【００８２】
このアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする開口変更手段である第１の手段では、図１９乃至図２４に示すように構成する。すなわち、二枚一組で利用される同一の矩形形状に形成された第１アパーチャアレイ７６Ａと、第２アパーチャアレイ７６Ｂ（シャッタ手段）とには、それぞれ同形の正方形開口として形成されたアパーチャ７８Ａとアパーチャ７８Ｂ（シャッタ手段）とをそれぞれ同数だけ同一配置で形成する。
【００８３】
なお、これら第１アパーチャアレイ７６Ａと第２アパーチャアレイ７６Ｂとは、これらの一方に設けたアパーチャ７８Ａ又はアパーチャ７８Ｂの何れかが遮光される構成であればどのように構成しても良い。よって、第１アパーチャアレイ７６Ａ又は第２アパーチャアレイ７６Ｂの一方をシャッタ手段として構成し、他方のものと異なる形状に形成しても良い。
【００８４】
この第１アパーチャアレイ７６Ａの上面には、第２アパーチャアレイ７６Ｂを、図示しないガイド等で一側部（後述する被動部材２００を設けていない長手方向の側部）の位置が相互にずれないようにガイドして、摺動可能に装着する。
【００８５】
すなわち、第１アパーチャアレイ７６Ａの上面で、第２アパーチャアレイ７６Ｂを相対的に摺動したときに、第１アパーチャアレイ７６Ａに設けた各アパーチャ７８Ａと、第２アパーチャアレイ７６Ｂに設けた各々対応するアパーチャ７８Ｂとがそれぞれ図２１に示すように、第１アパーチャアレイ７６Ａ及び第２アパーチャアレイ７６Ｂとの側部（被動部材２００を設けていない短手方向の側部）と平行な、各アパーチャ７８Ａとアパーチャ７８Ｂとにおける対応する開口の側辺で相対的に平行に位置がずれるように構成する。
【００８６】
これと共に、各アパーチャ７８Ａと、各々対応するアパーチャ７８Ｂとは、それぞれ第１アパーチャアレイ７６Ａ及び第２アパーチャアレイ７６Ｂにおける、他側部（被動部材２００を設けていない長手方向の側辺）と平行な各アパーチャ７８Ａと、各々対応するアパーチャ７８Ｂとの開口側辺が直線上で重なった状態で相対的に移動するように構成する。
【００８７】
図１９乃至図２２に示すように、第１アパーチャアレイ７６Ａを固定側とし、第２アパーチャアレイ７６Ｂを可動側とした場合には、第２アパーチャアレイ７６Ｂの両側部にそれぞれ第２アパーチャアレイ７６Ｂを面内方向へ移動操作するための移動操作手段としての磁性材で構成した小板状（角柱状）の被動部材２００を設置する。
【００８８】
また、固定側の第１アパーチャアレイ７６Ａにおける一方の側部（図１９乃至図２２で、図に向かって右側端の側部）には、電気的駆動手段としての第１電磁石装置２０２を設置する。
【００８９】
さらに、固定側の第１アパーチャアレイ７６Ａにおける他方の側部（図１９乃至図２２で、図に向かって左側端の側部）から一定の距離を置いた所定位置には、電気的駆動手段としての第２電磁石装置２０４を設置する。
【００９０】
このアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする開口変更手段である第１の手段では、第１電磁石装置２０２を励磁し第２アパーチャアレイ７６Ｂの被動部材２００を吸着した図１９及び図２０に示すアパーチャ全開状態では、各アパーチャ７８Ａと各々対応するアパーチャ７８Ｂとの位置が一致して各対応するアパーチャ７８Ａとアパーチャ７８Ｂとの開口全面が透孔となる。
【００９１】
また、この第１の手段では、第２電磁石装置２０４を励磁し第２アパーチャアレイ７６Ｂの被動部材２００を吸着した図２１及び図２２に示すアパーチャ半開状態では、各アパーチャ７８Ａと各々対応するアパーチャ７８Ｂとの位置が相対的にずれて各々重なるように対応するアパーチャ７８Ａとアパーチャ７８Ｂとの開口の一部が透孔となる。
【００９２】
すなわち、このアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段では、最適な記録面上のビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状に対応して、アパーチャアレイ７６におけるアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を図１９及び図２０に示すアパーチャ全開状態と、図２１及び図２２に示すアパーチャ半開状態とに、適宜変更調整可能となる。
【００９３】
また、このアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段では、固定側の第１アパーチャアレイ７６Ａにおける一方の側部に電気的駆動手段としての第１電磁石装置２０２を設置した構成について説明したが、図２４に示すように、固定側の第１アパーチャアレイ７６Ａにおける一方の側部から所定距離を置いた位置に電気的駆動手段としての第１電磁石装置２０２を設置すると共に、その他方の側部から所定距離を置いた位置に第２電磁石装置２０４を設置して構成しても良い。
【００９４】
この場合には、例えば、第１電磁石装置２０２を励磁し第２アパーチャアレイ７６Ｂの被動部材２００を吸着した図２４に示す状態で、各アパーチャ７８Ａと各々対応するアパーチャ７８Ｂとの位置が一致して各対応するアパーチャ７８Ａとアパーチャ７８Ｂとの開口全面が透孔となるアパーチャ全開状態に設定する。
【００９５】
これと共に、この場合には、第２電磁石装置２０４を励磁し第２アパーチャアレイ７６Ｂの被動部材２００を吸着した状態では、各アパーチャ７８Ａと各々対応するアパーチャ７８Ｂとの位置が相対的にずれて各々重なるように対応するアパーチャ７８Ａとアパーチャ７８Ｂとの開口の一部が透孔となるアパーチャ半開状態となるように設定する。
【００９６】
なお、前述したアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段では、電気的駆動手段として、第１電磁石装置２０２と第２電磁石装置２０４とを用いて可動側の第２アパーチャアレイ７６Ｂを移動操作する電磁気的手段の他に、静電気で可動側の第２アパーチャアレイ７６Ｂを移動操作する静電気的手段で構成しても良い。さらに、このアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段では、上述した電磁気的手段と静電気的手段との電気的操作手段の他に、モータ、アクチエータ等を利用した移動操作手段で、可動側の第２アパーチャアレイ７６Ｂを移動操作するように構成しても良い。
【００９７】
このように構成したアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段では、全てのアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状が一律に変更調整可能となる。
【００９８】
また、このアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段では、アパーチャアレイ７６におけるアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を図１９及び図２０に示すアパーチャ全開状態としたときに、記録面上のビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状が例えば図２８及び図２９に例示するような正方形に設定できる。さらに、このアパーチャ７８をアパーチャ半開状態にしたときには、記録面上のビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状が例えば図３１に例示するような小さな長方形になるように設定できる。
【００９９】
このアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段では、使用者がキーボードを操作してホストコンピュータに、アパーチャ７８を所望の開口径（開口面積）及び開口形状に変更調整させる指令を入力すると、このホストコンピュータの制御指令によって、第１電磁石装置２０２と第２電磁石装置２０４とを用いた電気的駆動手段又はその他の移動操作手段が駆動制御され、アパーチャ７８を所望の開口径（開口面積）及び開口形状に変更して設定するように構成する。
【０１００】
次に、アパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする開口変更手段である第２の手段について、図２５及び図２６を参照しながら説明する。
【０１０１】
このアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第２の手段では、アパーチャアレイ７６における各アパーチャ７８に各々対応した、開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整するためのシャッタ手段を設けて構成する。
【０１０２】
このシャッタ手段を構成するため、アパーチャアレイ７６上における各アパーチャ７８の一端辺に対応した位置には、それぞれシャッタ部材２０６を装着する。
【０１０３】
図２６に示すようにシャッタ部材２０６は、平面視略逆コの字状の微小板部材として構成する。このシャッタ部材２０６の平面視略逆コの字状に突出した両端部には、それぞれ移動操作手段として例えば永久磁石で構成した小板状（角柱状）の被動部材２０８を設置する。
【０１０４】
このシャッタ部材２０６は、その平面視略逆コの字状に突出した両端部の間の矩形平板部分がアパーチャ７８を部分的に閉塞可能とするため、矩形平板状に形成する。
【０１０５】
また、シャッタ手段を構成するため、アパーチャアレイ７６上における各アパーチャ７８の一端辺に続く両側における各所定位置には、それぞれ極性を切り替え可能に構成した電磁石装置２１０を設置する。
【０１０６】
さらに、シャッタ部材２０６は、図２６に実線で示すアパーチャ全開状態の位置と、図２６に想像線で示すアパーチャ半開状態（アパーチャの全開状態に対して部分的に閉鎖することにより、全開状態より小さい所定の開口径（開口面積）及び開口形状で開いた状態）の位置との間で移動可能となるように、図示しないガイド部材でガイドして装着する。
【０１０７】
このシャッタ手段では、電磁石装置２１０の極性を切り替えて励磁することにより、電磁石装置２１０と永久磁石の被動部材２０８とが同極となって反発する磁力によってシャッタ部材２０６を図２６に実線で示すアパーチャ全開状態の位置に移動操作し、電磁石装置２１０と永久磁石の被動部材２０８とが異極となって引き合う磁力によってシャッタ部材２０６を図２６に想像線で示すアパーチャ半開状態の位置に移動操作する。
【０１０８】
また、アパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第２の手段では、シャッタ手段により、アパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状をアパーチャ全開状態としたときに、記録面上のビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状が例えば図２８及び図２９に例示するような正方形に設定できる。さらに、このアパーチャ７８をアパーチャ半開状態にしたときには、記録面上のビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状が例えば図３１に例示するような小さな長方形になるように設定できる。
【０１０９】
また、このアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第２の手段では、例えば各シャッタ手段を個別に駆動制御してアパーチャアレイ７６における各アパーチャ７８を個別に（開口面積）及び開口形状を適宜変更調整可能とできると共に、各シャッタ手段を個別に駆動制御してアパーチャアレイ７６における部分的な領域のアパーチャ７８だけの（開口面積）及び開口形状を適宜変更調整可能とすることもできる。
【０１１０】
このアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第２の手段では、使用者がキーボードを操作してホストコンピュータに、アパーチャ７８を所望の開口径（開口面積）及び開口形状に変更調整させる指令を入力すると、このホストコンピュータの制御指令によって、電磁石装置２１０と被動部材２０８とを用いた電気的駆動手段又はその他の移動操作手段が駆動制御され、アパーチャ７８を所望の開口径（開口面積）及び開口形状に変更して設定するように構成する。
【０１１１】
次に、アパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする開口変更手段である第３の手段について、図２７を参照しながら説明する。
【０１１２】
このアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第３の手段では、アパーチャアレイ７６に、異なる開口径（開口面積）及び開口形状をもつ複数のアパーチャ７８Ｃ、７８Ｄ、７８Ｅを、開口径（開口面積）及び開口形状が同じ種別のものを、種別毎に組みにして配置構成する。
【０１１３】
すなわち、図２７に示すアパーチャアレイ７６では、矩形（正方形）の開口形状をもつ種別のアパーチャ７８Ｃの組みと、開口径が比較的大きな円形の開口形状を有する種別のアパーチャ７８Ｄの組みと、開口径が比較的小さな円形の開口形状を有する種別のアパーチャ７８Ｅの組みとを１枚のアパーチャアレイ７６上に形成する。
【０１１４】
なお、この開口径が比較的小さな円形の開口形状を有する種別のアパーチャ７８Ｅをアパーチャアレイ７６に形成する場合には、図５に示すように、第１マイクロレンズ７４がレンズ系５４，５８を透過したレーザビーム（光線束）を絞ってからアパーチャ７８Ｅの比較的小さな開口を通過させるように構成し、レンズ系５４，５８を透過したレーザビームにおける光の利用効率を向上させるように構成することが望ましい。
【０１１５】
また、各種別のアパーチャ７８Ｃ、７８Ｄ、７８Ｅの組みは、それぞれ各アパーチャ７８Ｃ、７８Ｄ、７８Ｅの組み全体として比較したとき重なり得る配置で構成する。すなわち、図２７に示すように、想像線で示した矩形（正方形）の開口形状をもつ種別のアパーチャ７８Ｃの組みと、実線で示した開口径が比較的大きな円形の開口形状を有する種別のアパーチャ７８Ｄの組みとが、各々のアパーチャ７８Ｃと対応するアパーチャ７８Ｄ同士で重なるように、各アパーチャ７８Ｃの相互間隔を設定して配置構成し、かつ、各アパーチャ７８Ｄの相互間隔を設定して配置構成する。
【０１１６】
さらに、矩形（正方形）の開口形状をもつ種別のアパーチャ７８Ｃの組みと、開口径が比較的小さな円形の開口形状を有する種別のアパーチャ７８Ｅの組みとが、各々のアパーチャ７８Ｃと対応するアパーチャ７８Ｅの組みと重なるように配置構成すると共に、開口径が比較的大きな円形の開口形状を有する種別のアパーチャ７８Ｄの組みと、開口径が比較的小さな円形の開口形状を有する種別のアパーチャ７８Ｅの組みとが、各々のアパーチャ７８Ｃと対応するアパーチャ７８Ｅの組みと重なるように配置構成する。
【０１１７】
このように複数種類（図２７に示すものでは３種類）のアパーチャ７８Ｃ、７８Ｄ、７８Ｅを設けたアパーチャアレイ７６は、図示しない移動操作手段によって、投影光学系１４６におけるレンズ系５４，５８と第１マイクロレンズ７４を透過したレーザビームの各光軸上に、各種別毎に組みにされた各対応するアパーチャ７８Ｃ、７８Ｄ又は７８Ｅを一致させる各位置に移動し位置決めして保持可能に構成する。なお、この移動操作手段は、電気的操作手段（電磁気的手段若しくは静電気的手段）、いわゆるＸＹテーブル等のモータ、アクチエータ等を利用して移動操作する手段として構成しても良い。
【０１１８】
このアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする図２７に示す第３の手段では、移動操作手段により、第１マイクロレンズ７４を透過したレーザビームの各光軸上に、アパーチャ７８Ｃの種別の組みを一致させた状態にセットしたときに、記録面上のビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状を例えば図２８及び図２９に例示するような正方形に設定できる。
【０１１９】
さらに、第１マイクロレンズ７４を透過したレーザビームの各光軸上に、アパーチャ７８Ｄの種別の組みを一致させた状態にセットしたときには、記録面上のビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状を例えば図３０に例示するような比較的大きな円形になるように設定できる。
【０１２０】
また、第１マイクロレンズ７４を透過したレーザビームの各光軸上に、アパーチャ７８Ｅの種別の組みを一致させた状態にセットしたときには、記録面上のビームスポットのスポット径（ビームスポットの面積）及びスポット形状を、図示しないが、比較的小さな円形になるように設定できる。
【０１２１】
なお、上述した図２７に示すアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第３の手段では、１枚のアパーチャアレイ７６に大きさ形状の異なる複数種のアパーチャ７８を形成したものを利用したものについて説明したが、１枚のアパーチャアレイ７６に１つの大きさ及び形状を有するアパーチャ７８を形成したものを、大きさ形状の異なる複数種のアパーチャ７８毎に、複数用意し、これら複数種のアパーチャアレイ７６を選択的に切り替えて（差し替えて）利用するよう構成しても良い。
【０１２２】
このアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第３の手段では、使用者がキーボードを操作してホストコンピュータに、アパーチャ７８を所望の開口径（開口面積）及び開口形状に変更調整させる指令を入力すると、このホストコンピュータの制御指令によって、図示しない移動操作手段が駆動制御され、投影光学系１４６におけるレンズ系５４，５８と第１マイクロレンズ７４を透過したレーザビームの各光軸上に、所望の種別の組みに対応するアパーチャ７８Ｃ、７８Ｄ又は７８Ｅを一致させるようにアパーチャアレイ７６を移動し位置決めして保持するように構成する。
【０１２３】
次に、アパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整したときと同様な効果が得られるように、開口径（開口面積）及び開口形状が異なるアパーチャからの露光量比を変更調整可能とする第４の手段について、図３２を参照しながら説明する。
【０１２４】
この開口径（開口面積）及び開口形状が異なるアパーチャからの露光量比を変更調整可能とする第４の手段では、アパーチャアレイ７６に、異なる開口径（開口面積）及び開口形状をもつ複数のアパーチャ７８Ｄ、７８Ｅを通過したレーザビームが露光面上に照射されたときのビームスポットが多重露光又はオーバラップ露光され得るようにする。さらに、異なる開口径（開口面積）及び開口形状をもつ複数のアパーチャ７８Ｄと、複数のアパーチャ７８Ｅとが均等に分布するよう配置構成する。
【０１２５】
すなわち、図３２に示すアパーチャアレイ７６では、開口径が比較的大きな円形の開口形状を有する種別のアパーチャ７８Ｄの行（又は列）と、開口径が比較的小さな円形の開口形状を有する種別のアパーチャ７８Ｅの行（又は列）とを交互に配置する構成で、１枚のアパーチャアレイ７６上に形成する。
【０１２６】
なお、開口形状が異なるアパーチャ７８Ｄと、アパーチャ７８Ｅとの形状は、直径の異なる円形だけでなく、それぞれ矩形、多角形等の種々の形状に形成しても良いことは勿論である。
【０１２７】
この開口径（開口面積）及び開口形状が異なるアパーチャからの露光量比を変更調整可能とする第４の手段では、露光量比変更手段を、１枚のアパーチャアレイ７６上に形成された複数種類（図３２に示すものでは２種類）の各アパーチャ７８Ｄ、７８Ｅの各々に対して入射されるレーザビーム（光線束）の光量を各アパーチャ７８Ｄ、７８Ｅの組み毎に変調可能に構成する。なお、露光量比変更手段とアパーチャとの組みをマルチチャンネル化した場合には、パターン露光の処理を高速化できる。
【０１２８】
要するに、この露光量比変更手段では、レーザビームが各アパーチャ７８Ｄ、７８Ｅを通過して露光面５６上に照射されたときのビームスポットにおける、アパーチャ７８Ｄを通過したときのビームスポットの露光量と、アパーチャ７８Ｅを通過したときのビームスポットの露光量との、露光量比を変更調整可能に構成する。
【０１２９】
この露光量比は、（アパーチャ７８Ｄを通過したときのビームスポットの露光量）と（アパーチャ７８Ｅを通過したときのビームスポットの露光量）との比率である。
【０１３０】
但し、 露光量＝（照射される光の強度）×（光が照射された時間）
この露光量比変更手段では、例えば、入射された光ビームを各アパーチャ７８Ｄ、７８Ｅ毎に変調する空間光変調素子として構成されたデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）５０を利用することができる。
【０１３１】
この場合には、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のＤＭＤ５０が、露光量比変更手段を兼ねる構成となる。
【０１３２】
この露光量比変更手段では、ＤＭＤ５０における各マイクロミラー６２の反射面の角度をそれぞれ所要のタイミグで変更する制御によって、この各マイクロミラー６２により反射された光ビームが各アパーチャ７８Ｄ、７８Ｅを通過して、露光面５６上に照射されたときのビームスポットにおける露光量を変更調整する。
【０１３３】
また露光量比変更手段は、図示しないが、各アパーチャ７８Ｄ、７８Ｅにそれぞれ１対１に対応するＬＥＤ等の単位光源を複数集積して構成した照明手段としての光源装置を設け、この光源装置における各単位光源から各対応するアパーチャ７８Ｄ、７８Ｅにそれぞれ照射される光量（照射される光の強度と、光が照射される時間）を、各単位光源毎に変更調整する制御を行い、光ビームが各アパーチャ７８Ｄ、７８Ｅを通過して、露光面５６上に照射されたときのビームスポットにおける露光量比を変更調整可能に構成しても良い。
【０１３４】
すなわち、各所定の単位光源から出射され一方のアパーチャ７８Ｄを通過して露光面５６上に照射される光ビームの照射光強度と、各所定の単位光源から出射され、一方のアパーチャ７８Ｄとは異なる開口面積及び開口形状をもつアパーチャ７８Ｅを通過して露光面５６上に照射される光ビームの照射光強度との、照射光強度比を変更調整可能に構成しても良い。
【０１３５】
さらに、露光量比変更手段は、図示しないが、露光面５６上に光源像を投影するための投影光学系１４６におけるアパーチャアレイ７６から露光面５６までの間の光路上に、各アパーチャ７８Ｄ、７８Ｅを通してそれぞれ照射された光ビーム毎に変調する空間光変調素子として構成されたデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）を配置して構成することができる。
【０１３６】
この露光量比変更手段では、ＤＭＤにおける各マイクロミラーの反射面の角度をそれぞれ所要のタイミグで変更する制御により、各アパーチャ７８Ｄ、７８Ｅを通過した各光ビームが、それぞれ対応する各マイクロミラーにより反射される光路を通って露光面５６上に照射される時間をコントロールして、ビームスポットにおける露光量比を変更調整できる。
【０１３７】
また、開口径（開口面積）及び開口形状が異なるアパーチャからの露光量比を変更調整可能とする第４の手段では、複数のアパーチャを通過したレーザビームが露光面上に照射されたときのビームスポットが多重露光又はオーバラップ露光される状態を、アパーチャアレイ７６に穿設するアパーチャの大きさ（内径）を変更し若しくはアパーチャ相互の間隔を変更し若しくはアパーチャの配列を変更し又はＤＭＤ５０の走査方向に対するアパーチャアレイ７６の傾き角の大きさを変更することにより、調整することができる。
【０１３８】
この開口径（開口面積）及び開口形状が異なるアパーチャからの露光量比を変更調整可能とする第４の手段では、アパーチャアレイ７６に配置構成された、異なる開口径（開口面積）及び開口形状をもつ複数の組み（本実施の形態では２組）のアパーチャ７８Ｄ、アパーチャ７８Ｅを通過したレーザビームが露光面上に照射されたときのビームスポットが多重露光又はオーバラップ露光される。
【０１３９】
このため、被露光面では、アパーチャ７８Ｄから照射された大円形のビームスポット形状で露光された露光量と、アパーチャ７８Ｅから照射された小円形のビームスポット形状で露光された露光量との、積算露光量で露光処理されることになる。
【０１４０】
そこで、アパーチャ７８Ｄから照射された大円形のビームスポット形状で露光する露光量比を大きくし、アパーチャ７８Ｅから照射された小円形のビームスポット形状で露光する露光量比を小さく（アパーチャ７８Ｅから照射される露光量を例えば零にしても良い）すれば、実質的に、アパーチャ７８Ｄから照射された大円形のビームスポット形状で露光しただけの露光処理と同様の効果が得られる。さらに、このとき被露光面では、アパーチャ７８Ｅから照射された小円形のビームスポットが当たる部分の積算露光量を多くできる。
【０１４１】
また、アパーチャ７８Ｅから照射された小円形のビームスポット形状で露光する露光量比を大きくし、アパーチャ７８Ｄから照射された大円形のビームスポット形状で露光する露光量比を小さく（アパーチャ７８Ｄから照射される露光量を例えば零にしても良い）すれば、実質的に、アパーチャ７８Ｅから照射された小円形のビームスポット形状で露光しただけの露光処理と同様の効果が得られる。
【０１４２】
さらに、このとき被露光面では、アパーチャ７８Ｅから照射された小円形のビームスポットが当たり露光量処理される部分の隙間を埋めるように、アパーチャ７８Ｄから照射された大円形のビームスポット形状で露光処理することができる。
【０１４３】
この開口径（開口面積）及び開口形状が異なるアパーチャからの露光量比を変更調整可能とする第４の手段では、使用者がキーボードを操作してホストコンピュータに、開口径（開口面積）及び開口形状が異なるアパーチャからの露光量比を所望の露光量比に変更調整させる指令を入力すると、このホストコンピュータの制御指令によって、アパーチャ７８Ｅから照射される小円形のビームスポット形状で露光する露光量と、アパーチャ７８Ｄから照射される大円形のビームスポット形状で露光する露光量との比が所望の露光量比となるように設定されるよう構成する。
【０１４４】
なお、前述した図１９、図２１、図２３、図２７のアパーチャアレイ７６では、説明の便宜のため、アパーチャ７８を２行４列として記載し、図３２のアパーチャアレイ７６では、説明の便宜のため、アパーチャ７８を６行４列として記載したものについて説明したが、実際のアパーチャアレイ７６にアパーチャ７８を形成する場合には、例えば、２５６行１０２４列に構成する。
【０１４５】
さらに、矩形の各アパーチャ７８Ａ、７８Ｂ、７８Ｃのサイズは、例えば１０μｍ×１０μｍの大きさとし、各アパーチャ７８間のピッチを４２μｍに設定する。また、図１９乃至図２３に示すアパーチャ７８Ａ、アパーチャ７８Ｂとにより開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整する距離を１０μｍ〜５μｍに設定する。また、図２５及び図２６に示す構成でも、同様にアパーチャ７８の開口径（開口面積）及び開口形状を、シャッタ部材２０６によって変更調整する距離を１０μｍ〜５μｍに設定する。なお、矩形の各アパーチャ７８Ａ、７８Ｂ、７８Ｃを利用して、露光面上に照射されるビームスポット形状は、例えば、２０μｍ×２０μｍの大きさとなる。
【０１４６】
また、前述した図１９乃至図３２に例示するアパーチャに関する構成は、前述した露光ヘッド１６６の照明装置１４４におけるレーザーを光源として利用できる他に、ランプ、ＬＥＤ、ＥＬ又は蛍光管等の光源に対しても、その使用状況に応じて利用できることは勿論である。
［露光装置の動作］
次に、上記露光装置１５１の動作について説明する。
【０１４７】
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、図１１に示すように、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。
【０１４８】
本実施形態では、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。即ち、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。
【０１４９】
各レーザモジュール６４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、図９に示すように、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。従って、６本の光ファイバ３１がアレイ状に配列されたレーザー出射部６８での出力は約１Ｗ（＝１８０ｍＷ×６）である。
【０１５０】
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１２５μｍｎＡ（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、レーザー出射部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。
【０１５１】
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、レーザー出射部６８での発光領域の面積は０．００８１ｍｍ２（０．３２５ｍｍ×０．０２５ｍｍ）であるから、レーザー出射部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。これにより、ＤＭＤ５０へ入射する光束の角度が小さくなり、結果として露光面５６へ入射する光束の角度も小さくなるので、ビームスポットの焦点深度を深くできる。
【０１５２】
この露光装置１５１では、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。
【０１５３】
感光材料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の下を通過する際に、ゲート１６０に取り付けられた検知センサ１６４により感光材料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。
【０１５４】
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により感光材料１５０の露光面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、感光材料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、感光材料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、感光材料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。
【０１５５】
スキャナ１６２による感光材料１５０の走査が終了し、検知センサ１６４で感光材料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。
【０１５６】
また、この露光装置１５１では、第１マイクロレンズ７４がＤＭＤ５０における各マイクロミラー６２と１対１に対応するように２次元的に配列されると共に、これらの第１マイクロレンズ７４をマイクロミラー６２により露光状態に変調されたレーザビームの光路上に配置されている。さらに、各第１マイクロレンズ７４で集光されたレーザビームの光路上には、それぞれアパーチャ７８が配置されている。このアパーチャ７８を設けたアパーチャアレイ７６と露光面５６との間には、等倍光学系を構成するレンズ系８０，８２が配置されている。
【０１５７】
この露光装置１５１では、露光ヘッド１６６における照明装置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拡大光学系を構成するレンズ系５４，５８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７２の各マイクロレンズ第１マイクロレンズ７４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７６の各対応するアパーチャ７８を通過する。アパーチャ７８を通過したレーザ光は、レンズ系８０、８２により露光面５６上に光源像をビームスポットＢＳとして結像することによって露光する。
【０１５８】
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５４、５８により数倍に拡大されて露光面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７２及びアパーチャアレイ７６が配置されていないとすれば、露光面５６に投影される各ビームスポットの１画素サイズ（スポットサイズ）が露光エリアのサイズに対して大きなものとなり、露光エリアの鮮鋭度を表すＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）特性が低下する。
【０１５９】
この露光装置１５１の露光ヘッド１６６では、マイクロレンズアレイ７２及びアパーチャアレイ７６が配置されているので、ＤＭＤ５０により反射されたレーザ光は、マイクロレンズアレイ７２の各第１マイクロレンズ７４によりＤＭＤ５０の各画素に対応して集光される。これにより、レーザ光は、拡大レンズ５４、５８により拡大されても、各ビームスポット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。
【０１６０】
また、第１マイクロレンズ７４の収差によるビームの太りがあっても、アパーチャ７８によって露光面５６上でのスポットサイズが一定の大きさ及び形状となるようにビームを整形することができる。
【０１６１】
なお、露光装置１５１では、レーザー出射部６８の光源像を露光面５６へ投影し、この光源像をビームスポットＢＳとして露光面５６を露光することから、ＤＭＤ５０におけるマイクロミラー６２の非反射部６２Ａの影響によりビームスポットの中央部の光量分布が低下することを防止でき、均一な光量分布を有するビームスポットＢＳにより露光面５６を露光できる。
【０１６２】
また、本実施形態に係る露光装置１５１では、空間変調素子としてＤＭＤを用いたが、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ＤＭＤ５０に代えて用いた場合にも、投影光学系１４６として図５又は図１９に示すものを用いれば、アパーチャ７８による光量損失を抑制しつつ、露光エリア１６８におけるＭＴＦ特性下の低下を防止できる。
【０１６３】
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。
［アパーチャの作用及び効果］
次に、上述のように構成された本実施の形態に係る露光装置で、アパーチャの大きさ形状を変更して露光処理を行う場合の作用及び効果について説明する。
【０１６４】
この露光装置により、例えば、液晶モニタを製造する工程における液晶パターンを露光処理する場合のように縦、横に直線的に伸びる線図を露光形成する作業を行う場合には、アパーチャ７８の形状を矩形（アパーチャ７８Ｃのごとき正方形）のものを利用するように設定して、図２８に例示するように露光処理することが望ましい。このようにした場合には、円形のアパーチャ７８Ｄ、７８Ｅを利用する場合に比べて、エッジのボケを少なくでき、ビームスポットの形状を大きくして露光処理をスピードアップし、作業能率を向上することができる。
【０１６５】
また、この露光装置により、例えば、プリント配線基板を製造する工程におけるの回路パターンを露光処理する場合のように、斜めに伸びる線図を露光形成する作業を行う場合には、アパーチャ７８の形状を円形（アパーチャ７８Ｄ、又はアパーチャ７８Ｅのごとき円形）のものを利用するように設定して、図３０に例示するように露光処理することが望ましい。このようにした場合には、図２９に例示する矩形のアパーチャ７８Ｃを利用する場合に比べて、エッジジャギー（いわゆる階段状のぎざぎざ状態に露光処理されること）が生じることを少なくして、シャープな斜め線を露光処理で形成することができる。
【０１６６】
次に、感光材料を変更時に、感光材料に適したアパーチャ形状に変更することが有効なことを示すため、この露光装置により、４０５ｎｍのレーザーを光源とし、アパーチャ７８の形状を２０μｍ×２０μｍの正方形と、５μｍ×２０μｍの長方形とに変更して、それぞれ線幅５０μｍとし、線間距離６０μｍとして、斜め線を描いた場合の結果について、下記表１により説明する。
【０１６７】
【表１】
Figure 2004330536
この表１に示すように、富士フィルムアーチ株式会社製の富士バンクスドライフォトレジストＦ−３４０（商品名）であるいわゆるＤＦＲの４０μｍ厚の感光材料（相対的に軟調）では、２０μｍ×２０μｍの正方形のアパーチャ形状で露光処理をした場合に良好な結果が得られ、５μｍ×２０μｍの長方形のアパーチャ形状で露光処理をした場合に光量不足となるという結果が得られた。
【０１６８】
また、この表１に示すように、富士フィルムアーチ株式会社製のいわゆるＤＦＲの２０μｍ厚の感光材料（相対的に硬調）では、２０μｍ×２０μｍの正方形のアパーチャ形状で露光処理をした場合にエッジジャギーが生じるという結果が得られ、５μｍ×２０μｍの長方形のアパーチャ形状で露光処理をした場合に良好な結果が得られた。
【０１６９】
以上より、感光材料が厚手（相対的に軟調）のものでは、露光用の光の利用効率を向上するため、比較的大きいアパーチャ形状に設定して露光処理を実行することが望ましく、感光材料が薄手（相対的に硬調）のものでは、エッジのキレを良くするため、比較的小さいアパーチャ形状に設定して露光処理を実行することが望ましいという傾向があるこが分かる。
【０１７０】
そこで、この露光装置により感光材料に露光処理を行う場合には、感光材料が厚手（相対的に軟調）の場合に比較的大きいアパーチャ形状に変更して露光処理を実行し、感光材料が薄手（相対的に硬調）の場合に比較的小さいアパーチャ形状に設定して露光処理を実行することとすれば良い。
【０１７１】
前述のように、アパーチャ形状を変更調整可能に構成した露光装置は、例えば、プリント配線基板の回路パターン露光（エッチングレジスト露光、電着レジスト露光、メッキレジスト露光）、感光性絶縁層露光（ビアホール露光）ソルダレジスト露光、液晶のカラーフィルター露光（カラーレジスト露光、ブラックレジスト露光）、液晶のスペーサ露光（柱材用レジスト露光）、プラズマディスプレイの電極露光（エッチングレジスト露光）、有機ＥＬの画素パターン露光（画素間パターン用レジスト露光）に利用することができる。
【０１７２】
また、このアパーチャ形状を変更調整可能に構成した露光装置では、露光波長を紫外線、可視光線又は赤外線と変更可能に構成しても良い。例えば、この露光装置における露光波長を可視光線として、銀塩写真の感光材料にパターン露光するすることもできる。
【０１７３】
さらに、このアパーチャ形状を変更調整可能に構成した露光装置は、写真プリンター、印刷用カラープルーフプリンター、映画フィルムレコーダー、スライドフィルムプリンター、ＯＨＰプリンター、液晶用カラーフィルタープリンター等にも利用できる。
【０１７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の露光ヘッドによれば、適切なビームスポットの形状となるようにアパーチャを容易に変更して、露光処理を実行できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る露光装置の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る露光装置のスキャナの構成を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）は、本発明の露光装置における感光材料に形成される露光済み領域を示す平面図であり、（Ｂ）は、本発明の露光装置における各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る露光装置の露光ヘッドの概略構成を示す斜視図である。
【図５】（Ａ）は図４に示す露光ヘッドの構成を示す側面図、（Ｂ）及び（Ｃ）は露光ヘッドによる露光エリアの平面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る露光装置に用いるデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）の構成を示す要部拡大図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る露光装置に用いるＤＭＤの動作を説明するための説明図である。
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は、発明の実施の形態に係る露光装置に用いる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である。
【図９】（Ａ）は、発明の実施の形態に係る露光装置に用いるファイバアレイ光源の構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）はレーザー出射部における発光点の配列を示す平面図である。
【図１０】発明の実施の形態に係る露光装置に用いるマルチモード光ファイバの構成を示す図である。
【図１１】発明の実施の形態に係る露光装置に用いる合波レーザ光源の構成を示す平面図である。
【図１２】発明の実施の形態に係る露光装置に用いるレーザモジュールの構成を示す平面図である。
【図１３】図１２に示すレーザモジュールの構成を示す側面図である。
【図１４】図１２に示すレーザモジュールの構成を示す部分側面図である。
【図１５】図５に示す露光ヘッドにおける第１マイクロレンズ及びアパーチャの構成を示す側面図である。
【図１６】図４に示す露光ヘッドにより形成される光源像を説明するための側面図である。
【図１７】図１６に示す投影光学系における第１マイクロレンズ付近の拡大図である。
【図１８】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ発明の実施の形態に係る露光装置におけるレーザー出射部の構成例を示す正面図である。
【図１９】発明の実施の形態に係る露光装置に用いるアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段の構成例を示すアパーチャが全開状態の平面図である。
【図２０】発明の実施の形態に係る露光装置に用いるアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段の構成例を示すアパーチャが全開状態の断面図である。
【図２１】発明の実施の形態に係る露光装置に用いるアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段の構成例を示すアパーチャが半開状態の平面図である。
【図２２】発明の実施の形態に係る露光装置に用いるアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段の構成例を示すアパーチャが半開状態の断面図である。
【図２３】発明の実施の形態に係る露光装置に用いるアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段の構成例におけるアパーチャアレイ部分を取り出して示す分解斜視図である。
【図２４】発明の実施の形態に係る露光装置に用いるアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第１の手段における電気的駆動手段の他の構成例を示す分解斜視図である。
【図２５】発明の実施の形態に係る露光装置に用いるアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第２の手段の構成例を示すアパーチャが全開状態の断面図である。
【図２６】発明の実施の形態に係る露光装置に用いるアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第２の手段の構成例における一つのアパーチャ部分を取り出して示す平面図である。
【図２７】発明の実施の形態に係る露光装置に用いるアパーチャの開口径（開口面積）及び開口形状を変更調整可能とする第３の手段の構成例を示す平面図である。
【図２８】発明の実施の形態に係る露光装置でアパーチャを正方形の開口としたときのビームスポットで直線を露光処理する状態の要部を例示する平面図である。
【図２９】発明の実施の形態に係る露光装置でアパーチャを正方形の開口としたときのビームスポットで斜線を露光処理する状態の要部を例示する平面図である。
【図３０】発明の実施の形態に係る露光装置でアパーチャを円形の開口としたときのビームスポットで斜線を露光処理する状態の要部を例示する平面図である。
【図３１】発明の実施の形態に係る露光装置でアパーチャを長方形の開口としたときのビームスポットで斜線を露光処理する状態の要部を例示する平面図である。
【図３２】発明の実施の形態に係る露光装置に用いる開口径（開口面積）及び開口形状が異なるアパーチャからの露光量比を変更調整可能とする第４の手段の構成例を示す平面図である。
【符号の説明】
５０ デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）
５４ レンズ系
５６ 露光面
５８ レンズ系
６０ ＳＲＡＭセル（メモリセル）
６２ 微小ミラー（マイクロミラー）
７２ マイクロレンズアレイ
７４ マイクロレンズ
７６ アパーチャアレイ
７８ アパーチャ
８０ レンズ系
８２ レンズ系
１４４ 照明装置
１４６ 投影光学系
１５０ 感光材料
１５１ 露光装置
１６６ 露光ヘッド
２００ 被動部材
２０２ 電磁石装置
２０４ 電磁石装置
２０６ シャッタ部材
２０８ 被動部材
２１０ 電磁石装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure head that exposes an exposed surface of a photosensitive material or the like with a light beam that is spatially modulated by a spatial light modulator in accordance with image data and has a beam spot shaped by an aperture (aperture stop).
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an unpublished prior application is an exposure apparatus that performs image exposure with a light beam modulated in accordance with image data using a spatial light modulator such as a digital micromirror device (DMD). This is proposed in 2002-149886.
[0003]
The DMD is configured as a mirror device in which a large number of micromirrors whose reflection surfaces change in response to a control signal are two-dimensionally arranged on a semiconductor substrate such as silicon.
[0004]
In this exposure apparatus using DMD, for example, a laser beam emitted from a light source that emits a laser beam is collimated by a lens system, and the laser beam is reflected by a DMD arranged at a substantially focal position of the lens system, and an aperture is obtained. After that, the lens system forms an image on the exposure surface.
[0005]
This aperture (aperture stop) is formed as a through-hole of a predetermined shape having an aperture ratio corresponding to a required spot diameter, and a part of the laser beam (light beam) modulated by the DMD micromirror is shielded by this aperture. Thus, the spot diameter (beam spot area) of the laser beam irradiated on the exposure surface is adjusted to a desired size, and the shape of the beam spot (spot shape) is shaped to a desired shape. .
[0006]
In such an exposure apparatus, each of the DMD micromirrors is controlled on and off by a control device (not shown) on the basis of a control signal generated according to image data or the like to modulate (deflect) the laser beam, and the modulated laser beam Is passed through the aperture, a part of the laser beam (beam bundle) is shielded, the spot diameter on the exposure surface is adjusted to a predetermined size, and the shape of the beam spot (spot shape) is shaped into a predetermined shape Exposure is performed by irradiating the exposure surface with a beam spot.
[0007]
In this exposure apparatus, a photosensitive material (photoresist, etc.) is arranged on the recording surface, and the position of the beam spot formed and imaged by the aperture irradiated onto the photosensitive material from the exposure head of the exposure apparatus is set with respect to the photosensitive material. A process of pattern exposure on the photosensitive material can be performed by modulating the DMD according to data while relatively moving.
[0008]
When performing pattern exposure processing with such an exposure head, the optimum beam spot shape often differs depending on the recording conditions (photosensitive material characteristics, scanning speed, light source power, overlap rate, etc.). .
[0009]
Therefore, in order to execute the pattern exposure process on the photosensitive material with the optimum beam spot shape with such an exposure head, the exposure head is replaced with an aperture that shapes the laser beam into the optimum beam spot shape. Work is required.
[0010]
In such an exposure head, when removing the aperture that was previously mounted and installing an aperture that can be shaped into the optimal beam spot shape, high-accuracy position adjustment work is required, which requires a lot of adjustment man-hours. It will take time and effort.
[0011]
Also, with conventional laser beam divergence angle measuring devices and laser beam incidence adjustment devices for laser devices, when adjusting the incidence adjustment mechanism of the laser oscillator, apertures with different inner diameters can be easily replaced, improving work efficiency and reducing the time required. There has been proposed a configuration that allows adjustments to be made.
[0012]
In the configuration in which the apertures having different inner diameters can be easily exchanged, a flange portion for mounting the measuring device is provided outside the processing head of the laser device to which the laser beam divergence angle measuring device is mounted, and the flange portion is screwed. The casing is detachably attached to the tip end side of the nozzle of the processing head in a cap form.
[0013]
An aperture attaching portion is formed in the casing, and the aperture is attached to the aperture attaching portion so as to be attachable / detachable with screws. That is, in the configuration in which the aperture can be easily replaced, an aperture mounting portion configured to be removed and attached to an appropriate one in the casing is provided.
[0014]
In laser beam incidence adjustment using the thus configured laser beam divergence angle measuring device, it is not necessary to remove the optical fiber attached to the processing head from the processing head each time the aperture is replaced at the aperture mounting portion. The optical fiber as a component can be prevented from being damaged. In addition, a careful work is required for attaching and detaching the optical fiber, which is a precision component, but since this work is not required, the burden on the operator can be reduced (for example, see Patent Document 1).
[0015]
[Patent Document 1]
JP-A-11-254158
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional exposure head and exposure apparatus as described above, the laser beam is shaped into an optimum beam spot shape in order to execute a pattern exposure process on the photosensitive material with the optimum beam spot shape by the exposure head. It needs to be replaced with an aperture.
[0017]
Further, in the conventional exposure head and exposure apparatus, the conventional laser beam divergence angle measuring instrument and the laser beam incidence adjusting device of the laser apparatus are attached to the aperture mounting portion in the casing in a removable manner by screws. Even if the configuration of the aperture is used, it is necessary to replace the aperture.
[0018]
Therefore, in order to remove the previously mounted aperture and attach a new aperture, it is necessary to perform highly accurate position adjustment work, which requires a large number of adjustment steps and takes time and labor for the work.
[0019]
In view of the above-described facts, an object of the present invention is to provide an exposure head capable of easily changing the aperture so as to obtain an appropriate beam spot shape.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
An exposure head according to a first aspect of the present invention is an exposure head that exposes an exposure surface with a plurality of light beams, and an illumination unit that emits the light beams, and a light modulation state changes according to a control signal. A plurality of pixel portions are two-dimensionally arranged on the substrate, and a spatial light modulation element that modulates a light beam incident on the pixel portion from the illumination means, and each light beam modulated by the spatial light modulation element on the exposure surface An optical system that forms an image as a beam spot, an aperture array that is arranged on the optical path of the optical system and that has a plurality of apertures that shape the beam spot, and an aperture changing means that changes the aperture area and shape of the aperture. It is characterized by having.
[0021]
With the above-described configuration, the light beam emitted from the illumination unit is modulated by each pixel unit of the spatial light modulator by the exposure head, and each light beam modulated into the exposure state by each pixel unit has an aperture. The aperture change means that changes the aperture area and the aperture shape of the aperture when the exposure process is performed by shaping the beam spot shape and irradiating the exposure surface by blocking a part of the light beam that is passed. Aperture aperture diameter (opening area) corresponding to the spot diameter (beam spot area) and spot shape on the appropriate exposure surface, which varies depending on various conditions such as pattern shape, diagram, and photosensitive material characteristics. The exposure process (exposure recording) can be performed after changing and adjusting the aperture shape. Therefore, the exposure head can appropriately expose and form the shape and diagram of the exposure pattern. In addition, the aperture changing means for changing the aperture area and the aperture shape of the aperture can change the aperture aperture area and the aperture shape without exchanging the aperture array. It can be changed immediately to accommodate different beam spot shapes depending on various conditions such as material properties. Therefore, the work efficiency can be improved by omitting the precise and labor-intensive work for removing the aperture array and replacing it with another one.
[0022]
According to a second aspect of the present invention, in the exposure head according to the first aspect, the aperture changing means for changing the aperture area and the aperture shape of the aperture is constituted by a shutter capable of opening and closing a part of the aperture. Features.
[0023]
With the configuration as described above, in addition to the operation and effect of the exposure head according to claim 1, the aperture opening can be easily and surely made with a simple configuration in which a part of the aperture opening can be opened and closed by the shutter. The area and the opening shape can be changed and adjusted.
[0024]
According to a third aspect of the present invention, in the exposure head according to the first aspect, the aperture changing means for changing and adjusting the aperture area and the aperture shape of the aperture includes an aperture array in which a plurality of apertures having different aperture areas and aperture shapes are formed. It is characterized by comprising a moving operation means for moving in the in-plane direction.
[0025]
With the above-described configuration, in addition to the operation and effect of the exposure head according to claim 1, each aperture array provided with a plurality of apertures having different aperture areas and aperture shapes can be moved by each moving operation means. By moving and operating the corresponding apertures on the beam optical path, the aperture area and the aperture shape of the aperture can be changed and adjusted easily and reliably.
[0026]
An exposure head according to a fourth aspect of the present invention is an exposure head that exposes an exposure surface with a plurality of light beams, and an illumination unit that emits the light beams, and a light modulation state changes according to a control signal. A plurality of pixel portions are two-dimensionally arranged on the substrate, and a spatial light modulation element that modulates a light beam incident on the pixel portion from the illumination means, and each light beam modulated by the spatial light modulation element is exposed on the exposure surface And an optical system that forms an image as a beam spot, and a plurality of apertures that are arranged on the optical path of the optical system and have different aperture areas and aperture shapes for shaping the beam spot. An aperture array that is set so that the beam spot that has passed through the aperture has multiple exposure or overlap exposure, and the aperture area and the aperture shape are different. And adjusting changing exposure amount ratio of each beam spot to irradiate onto the exposure surface passes through.
[0027]
With the above-described configuration, the light beam emitted from the illumination unit is modulated by each pixel unit of the spatial light modulator by the exposure head, and each light beam modulated into the exposure state by each pixel unit has an aperture. When the exposure process is performed by shaping the beam spot shape and irradiating the exposure surface by blocking a part of the light beam that is passed, the exposure amount ratio in each beam spot has a different opening area and opening shape. By changing for each aperture, the exposure amount ratio between the beam spots passed through each aperture having a different aperture area and aperture shape is changed, and the exposure surface is irradiated in the state of multiple exposure or overlap exposure. By changing the exposure amount of each beam spot having a different area and shape, the same operation and effect as changing the aperture area and aperture shape of the aperture It can be made to. As a result, exposure processing is performed approximately corresponding to the spot diameter (beam spot area) and spot shape of an appropriate exposure surface that varies depending on various conditions such as the shape and diagram of the exposure pattern and the characteristics of the photosensitive material. (Exposure recording) can be performed. Therefore, the exposure head can appropriately expose and form the shape and diagram of the exposure pattern. Furthermore, the aperture opening area and the opening shape can be changed without changing the aperture array, and the aperture array and the like need not be moved, so that the configuration can be simplified and the shape of the beam spot can be changed to the exposure pattern. It can be immediately changed to correspond to an appropriate beam spot shape that varies depending on various conditions such as the shape, diagram, and characteristics of the photosensitive material. Therefore, the work efficiency can be improved by omitting the precise and labor-intensive work for removing the aperture array and replacing it with another one.
[0028]
According to a fifth aspect of the present invention, in the exposure head according to the fourth aspect, each light emitted by the illumination unit so as to pass through each aperture having a different opening area and shape and irradiate the exposure surface. The irradiation light intensity ratio of the beam can be individually changed and adjusted.
[0029]
With the above-described configuration, in addition to the function and effect of the exposure head according to claim 4, the illumination unit emits each light beam emitted corresponding to each aperture having a different aperture area and aperture shape. By changing and adjusting the light intensity ratio individually, the shape of the beam spot irradiated on the exposure surface is changed to an appropriate beam spot shape that varies depending on various conditions such as the shape of the exposure pattern, the diagram, and the characteristics of the photosensitive material. Can be changed to correspond.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[Configuration of exposure apparatus]
As shown in FIG. 1, an exposure apparatus 151 according to an embodiment of the present invention includes a flat stage 152 that adsorbs and holds a sheet-like photosensitive material 150 on the surface. Two guides 158 extending along the stage moving direction are installed on the upper surface of the thick plate-shaped installation base 156 supported by the four legs 154. The stage 152 is arranged so that the longitudinal direction thereof faces the stage moving direction, and is supported by a guide 158 so as to be reciprocally movable. The exposure device 151 is provided with a drive device (not shown) for driving the stage 152 along the guide 158.
[0031]
A U-shaped gate 160 is provided at the center of the installation table 156 so as to straddle the movement path of the stage 152. Each of the end portions of the gate 160 is fixed to both side surfaces of the installation table 156. A scanner 162 is provided on one side of the gate 160, and a plurality of (for example, two) detection sensors 164 for detecting the front and rear ends of the photosensitive material 150 are provided on the other side. The scanner 162 and the detection sensor 164 are respectively attached to the gate 160 and fixedly arranged above the moving path of the stage 152. The scanner 162 and the detection sensor 164 are connected to a controller (not shown) that controls them.
[0032]
As shown in FIGS. 2 and 3B, the scanner 162 includes a plurality of (for example, 14) exposure heads 166 arranged in an approximately matrix of m rows and n columns (for example, 3 rows and 5 columns). ing. In this example, four exposure heads 166 are arranged in the third row in relation to the width of the photosensitive material 150. In addition, when showing each exposure head arranged in the m-th row and the n-th column, it is expressed as an exposure head 166 mn.
[0033]
The exposure area 168 formed by the exposure head 166 can be rectangular, for example, with the scanning direction as the short side. In this case, as the stage 152 moves, a strip-shaped exposed region 170 is formed in the photosensitive material 150 for each exposure head 166. In addition, when showing the exposure area by each exposure head arranged in the nth column of the m-th row, it is expressed as an exposure area 168mn.
[0034]
Also, as shown in FIGS. 3A and 3B, each of the exposure heads in each row arranged in a line so that the strip-shaped exposed regions 170 are arranged in the direction orthogonal to the scanning direction without gaps. The arrangement direction is shifted by a predetermined interval (a natural number multiple of the long side of the exposure area, twice in the present embodiment). Therefore, the exposure area 168 in the first row 11 And exposure area 168 12 The portion that cannot be exposed between the exposure area 168 and the exposure area 168 in the second row 21 And exposure area 168 in the third row 31 And can be exposed.
[0035]
Exposure head 166 11 As shown in FIGS. 4 and 5A, each of ˜166 mn is a digital micromirror device (DMD) as a spatial light modulation element that modulates an incident light beam for each pixel in accordance with image data. 50. The DMD 50 is connected to a controller (not shown) including a data processing unit and a mirror drive control unit. The data processing unit of this controller generates a control signal for driving and controlling each micromirror in the region to be controlled by the DMD 50 for each exposure head 166 based on the input image data. The area to be controlled will be described later. The mirror drive control unit controls the angle of the reflection surface of each micromirror in the DMD 50 for each exposure head 166 based on the control signal generated by the image data processing unit. The control of the angle of the reflecting surface will be described later.
[0036]
As shown in FIG. 4, the exposure head 166 is provided with an illumination device 144 on the light incident side of the DMD 50. The illuminating device 144 includes a fiber array light source 66 including a laser emitting portion in which emission ends (light emitting points) of optical fibers are arranged in a line along a direction corresponding to the long side direction of the exposure area 168, and a fiber A lens system 67 that corrects the laser light emitted from the array light source 66 and collects the light on the DMD, and a mirror 69 that reflects the laser light transmitted through the lens system 67 toward the DMD 50 are sequentially arranged.
[0037]
As shown in FIG. 6, the DMD 50 is configured such that a micromirror 62 is supported by a support column on an SRAM cell (memory cell) 60, and a large number of (pixels) (pixels) are formed. For example, the mirror device is configured by arranging 600 × 800 micromirrors in a lattice pattern. Each pixel is provided with a micromirror 62 supported by a support column at the top, and a material having a high reflectance such as aluminum is deposited on the surface of the micromirror 62.
[0038]
As shown in FIG. 7, each micromirror 62 has a hole-like non-reflective portion 62 </ b> A at the center of the reflective surface. Thereby, the reflected light image formed by the micromirror 62 has a light amount distribution in the vicinity of the center thereof that is not uniform. The reflectance of the micromirror 62 is 90% or more. A silicon gate CMOS SRAM cell 60 manufactured on a normal semiconductor memory manufacturing line is disposed directly below the micromirror 62 via a support including a hinge and a yoke, and is entirely monolithic (integrated type). ).
[0039]
When a digital signal is written in the SRAM cell 60 of the DMD 50, the micromirror 62 supported by the support is inclined within a range of ± α degrees (for example, ± 10 degrees) with respect to the substrate side on which the DMD 50 is disposed with the diagonal line as the center. It is done. FIG. 7A shows a state in which the micromirror 62 is tilted to + α degrees in the on state, and FIG. 7B shows a state in which the micromirror 62 is tilted to −α degrees in the off state. Therefore, by controlling the inclination of the micromirror 62 in each pixel of the DMD 50 as shown in FIG. 6 according to the image signal, the light incident on the DMD 50 is reflected in the inclination direction of each micromirror 62. .
[0040]
FIG. 6 shows an example of a state in which a part of the DMD 50 is enlarged and the micromirror 62 is controlled to + α degrees or −α degrees. On / off control of each micromirror 62 is performed by a controller (not shown) connected to the DMD 50. Here, the light reflected by the micromirror 62 in the on state is modulated into an exposure state, and enters a projection optical system 146 (see FIG. 5) provided on the light exit side of the DMD 50. The light reflected by the micromirror 62 in the off state is modulated to the non-exposure state and enters a light absorber (not shown).
[0041]
Further, it is preferable that the DMD 50 is disposed slightly inclined so that the short side direction forms a predetermined angle θ (for example, 0.1 ° to 0.5 °) with the scanning direction. 8A shows the scanning trajectory of the reflected light image (exposure beam) 53 by each micromirror when the DMD 50 is not tilted, and FIG. 8B shows the scanning trajectory of the exposure beam 53 when the DMD 50 is tilted. Show.
[0042]
In the DMD 50, a number of micromirror arrays in which a large number (for example, 800) of micromirrors are arranged along the longitudinal direction (row direction) are arranged in a short direction (for example, 600 sets). As shown in FIG. 8B, the pitch P of the scanning trajectory (scanning line) of the exposure beam 53 by each micromirror is obtained by inclining the DMD 50. 1 However, the pitch P of the scanning line when the DMD 50 is not inclined. 2 It becomes narrower and the resolution can be greatly improved. On the other hand, since the tilt angle of the DMD 50 is very small, the scanning width W when the DMD 50 is tilted. 2 And the scanning width W when the DMD 50 is not inclined. 1 Is substantially the same.
[0043]
Further, substantially the same position (dot) on the same scanning line is overlapped and exposed (multiple exposure) by different micromirror rows. In this way, by performing multiple exposure, it is possible to control a minute amount of the exposure position and to realize high-definition exposure. Further, the joints between the plurality of exposure heads arranged in the scanning direction can be connected without any step by controlling a very small amount of exposure position.
[0044]
Note that the same effect can be obtained by arranging the micromirror rows in a staggered manner by shifting the micromirror rows by a predetermined interval in a direction orthogonal to the scanning direction instead of inclining the DMD 50.
[0045]
For example, as shown in FIG. 9A, the fiber array light source 66 includes a plurality of (for example, six) laser modules 64, and one end of the multimode optical fiber 30 is coupled to each laser module 64. Has been. The other end of the multimode optical fiber 30 is coupled with an optical fiber 31 having the same core diameter as the multimode optical fiber 30 and a cladding diameter smaller than the multimode optical fiber 30, as shown in FIG. A laser emission portion 68 is configured by arranging emission ends (light emission points) of the optical fiber 31 in a line along a direction orthogonal to the scanning direction. As shown in FIG. 9D, the light emitting points can be arranged in two rows along a direction orthogonal to the scanning direction. Such an arrangement of the emission end portions of the optical fiber 31 is determined based on the spot shape of the beam spot projected onto the exposure surface 56, as will be described later.
[0046]
As shown in FIG. 9B, the emission end of the optical fiber 31 is sandwiched and fixed between two support plates 65 having a flat surface. Further, a transparent protective plate 63 such as glass is disposed on the light emitting side of the optical fiber 31 in order to protect the end face of the optical fiber 31. The protection plate 63 may be disposed in close contact with the end surface of the optical fiber 31 or may be disposed so that the end surface of the optical fiber 31 is sealed. The exit end of the optical fiber 31 is easily deteriorated because it has a high light density and easily collects dust. However, by providing the protective plate 63, it is possible to prevent the dust from adhering to the end face and to delay the deterioration. .
[0047]
In the example of FIG. 9B, in order to arrange the emission ends of the optical fibers 31 with a small cladding diameter in a line without any gap, a multi-mode optical fiber 30 adjacent to each other with a large cladding diameter is arranged between The optical fibers 31 are stacked, and the output ends of the optical fibers 31 coupled to the stacked multimode optical fibers 30 are coupled to the two adjacent multimode optical fibers 30 at the portion where the cladding diameter is large. Are arranged so as to be sandwiched between the emission ends of the two.
[0048]
For example, as shown in FIG. 10, an optical fiber 31 having a length of 1 to 30 cm and having a small cladding diameter is coaxially connected to the tip of the multimode optical fiber 30 having a large cladding diameter on the laser light emission side. Can be obtained by linking them together. The two optical fibers 30 and 31 are fused and joined so that the incident end face of the optical fiber 31 is coincident with the outgoing end face of the multimode optical fiber 30 so that the central axes of both optical fibers coincide. As described above, the diameter of the core 31 a of the optical fiber 31 is the same as the diameter of the core 30 a of the multimode optical fiber 30.
[0049]
In addition, a short optical fiber in which an optical fiber having a short cladding diameter and a large cladding diameter is fused to an optical fiber having a short cladding diameter and a large cladding diameter may be coupled to the output end of the multimode optical fiber 30 via a ferrule or an optical connector. Good. By detachably coupling using a connector or the like, the tip portion can be easily replaced when an optical fiber having a small cladding diameter is broken, and the cost required for exposure head maintenance can be reduced. Hereinafter, the optical fiber 31 may be referred to as an emission end portion of the multimode optical fiber 30.
[0050]
The multimode optical fiber 30 and the optical fiber 31 may be any of a step index type optical fiber, a graded index type optical fiber, and a composite type optical fiber. For example, a step index type optical fiber manufactured by Mitsubishi Cable Industries, Ltd. can be used. In the present embodiment, the multimode optical fiber 30 and the optical fiber 31 are step index type optical fibers. The multimode optical fiber 30 has a cladding diameter = 125 μm, a core diameter = 25 μmnA = 0.2, and an incident end face coating. The transmittance is 99.5% or more, and the optical fiber 31 has a cladding diameter = 60 μm and a core diameter = 25 μmnA = 0.2.
[0051]
In general, in laser light in the infrared region, propagation loss increases as the cladding diameter of the optical fiber is reduced. For this reason, a suitable cladding diameter is determined according to the wavelength band of the laser beam. However, the shorter the wavelength, the smaller the propagation loss. In the case of laser light having a wavelength of 405 nm emitted from a GaN-based semiconductor laser, the cladding thickness {(cladding diameter−core diameter) / 2} is set to infrared light in the wavelength band of 800 nm. The propagation loss hardly increases even if it is about ½ of the case of propagating infrared light and about ¼ of the case of propagating infrared light in the 1.5 μm wavelength band for communication. Therefore, the cladding diameter can be reduced to 60 μm.
[0052]
However, the cladding diameter of the optical fiber 31 is not limited to 60 μm. The clad diameter of an optical fiber used in a conventional fiber light source is 125 μm, but the depth of focus becomes deeper as the clad diameter becomes smaller. Therefore, the clad diameter of a multimode optical fiber is preferably 80 μm or less, more preferably 60 μm or less. Preferably, it is 40 μm or less. On the other hand, since the core diameter needs to be at least 3 to 4 μm, the cladding diameter of the optical fiber 31 is preferably 10 μm or more.
[0053]
The laser module 64 is configured by a combined laser light source (fiber light source) shown in FIG. This combined laser light source includes a plurality of (for example, seven) chip-like lateral multimode or single mode GaN-based semiconductor lasers LD1, LD2, LD3, LD4, LD5, LD6, arrayed and fixed on the heat block 10. And LD7, collimator lenses 11, 12, 13, 14, 15, 16, and 17 provided corresponding to each of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7, one condenser lens 20, and one multi-lens. Mode optical fiber 30. The number of semiconductor lasers is not limited to seven.
[0054]
The GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 all have the same oscillation wavelength (for example, 405 nm), and the maximum output is also all the same (for example, 100 mW for the multimode laser and 30 mW for the single mode laser). As the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7, lasers having an oscillation wavelength other than the above 405 nm in a wavelength range of 350 nm to 450 nm may be used.
[0055]
As shown in FIGS. 12 and 13, the above-described combined laser light source is housed in a box-shaped package 40 having an upper opening together with other optical elements. The package 40 includes a package lid 41 created so as to close the opening thereof. After the degassing process, a sealing gas is introduced, and the package 40 and the package lid 41 are closed by closing the opening of the package 40 with the package lid 41. 41. The combined laser light source is hermetically sealed in a sealed space formed by 41.
[0056]
A base plate 42 is fixed to the bottom surface of the package 40, and the heat block 10, the condensing lens holder 45 that holds the condensing lens 20, and the multimode optical fiber 30 are disposed on the top surface of the base plate 42. A fiber holder 46 that holds the incident end of the optical fiber is attached. The exit end of the multimode optical fiber 30 is drawn out of the package from an opening formed in the wall surface of the package 40.
[0057]
Further, a collimator lens holder 44 is attached to the side surface of the heat block 10, and the collimator lenses 11 to 17 are held. An opening is formed in the lateral wall surface of the package 40, and wiring 47 for supplying a driving current to the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 is drawn out of the package through the opening.
[0058]
In FIG. 13, in order to avoid complication of the drawing, only the GaN semiconductor laser LD7 among the plurality of GaN semiconductor lasers is numbered, and only the collimator lens 17 among the plurality of collimator lenses is numbered. doing.
[0059]
FIG. 14 is a front view of the collimator lenses 11 to 17 and their mounting portions. Each of the collimator lenses 11 to 17 is formed in a shape obtained by cutting a region including the optical axis of a circular lens having an aspherical surface into a long and narrow plane. This elongated collimator lens can be formed, for example, by molding resin or optical glass. The collimator lenses 11 to 17 are closely arranged in the arrangement direction of the light emitting points so that the length direction is orthogonal to the arrangement direction of the light emitting points of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 (left and right direction in FIG. 14). Yes.
[0060]
On the other hand, each of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 includes an active layer having a light emission width of 2 μm, and each of the laser beams B1 in a state parallel to the active layer and a divergence angle in a direction perpendicular to the active layer, respectively, for example A laser emitting ~ B7 is used. These GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 are arranged so that the light emitting points are arranged in a line in a direction parallel to the active layer.
[0061]
Accordingly, in the laser beams B1 to B7 emitted from the respective light emitting points, the direction in which the divergence angle is large coincides with the length direction and the divergence angle is small with respect to the elongated collimator lenses 11 to 17 as described above. Incident light is incident in a state where the direction coincides with the width direction (direction perpendicular to the length direction). That is, the collimator lenses 11 to 17 have a width of 1.1 mm and a length of 4.6 mm, and the horizontal and vertical beam diameters of the laser beams B1 to B7 incident thereon are 0.9 mm and 2. 6 mm. Each of the collimator lenses 11 to 17 has a focal length f = 3 mmnA = 0.6 and a lens arrangement pitch = 1.25 mm.
[0062]
The condensing lens 20 is formed by cutting a region including the optical axis of a circular lens having an aspheric surface into a long and narrow shape in parallel planes, and is long in the arrangement direction of the collimator lenses 11 to 17, that is, in a horizontal direction and short in a direction perpendicular thereto. Is formed. The condenser lens 20 has a focal length f. 2 = 23 mmnA = 0.2. This condensing lens 20 is also formed by molding resin or optical glass, for example.
[0063]
Next, the projection optical system 146 provided on the DMD 50 light reflection side of the exposure head 166 will be described. As shown in FIG. 5, the exposure head 166 is provided with a projection optical system 146 for projecting a light source image on the exposure surface 56 on the light reflection side of the DMD 50. In the projection optical system 146, a pair of lens systems 54 and 58, a microlens array 72, an aperture array 76, and a pair of lens systems 80 and 82 are arranged in this order from the DMD 50 side to the exposure surface 56.
[0064]
Here, the lens systems 54 and 58 are configured as a magnifying optical system, and by enlarging the cross-sectional area of the light beam reflected by the DMD 50, the exposure area 168 of the light beam reflected by the DMD 50 on the exposure surface 56. The area has been expanded to the required size. The microlens array 72 is formed by integrally forming a plurality of first microlenses 74 corresponding to each micromirror 62 of the DMD 50 that reflects light from the illumination device 144 in a one-to-one manner. 74 are arranged on the optical axis of the laser beam transmitted through the lens systems 54 and 58, respectively. The aperture array 76 is provided with a plurality of apertures (aperture stops) 78 corresponding to the plurality of first microlenses 74 in the microlens array 72 on a one-to-one basis.
[0065]
In the projection optical system 146, the focal length of the lens system 54 is f1, and the focal length of the lens system 58 is f2. Each micromirror 62 of the DMD 50 is disposed at the front focal position of the lens system 54. The lens systems 54 and 58 are arranged at confocal positions that share the rear focal position and the front focal position, respectively, and the microlens array 72 is arranged at the rear focal position of the lens system 58. Therefore, each micromirror 62 and the first microlens 74 are conjugated with each other. The focal length of the first microlens 74 is f3, and the aperture array 76 is disposed at the rear focal position of the first microlens 74. Thereby, the first microlens 74 and the aperture 78 constitute a telecentric optical system, and the light beam passing through the center of each aperture 78 is the light of the lens systems 54 and 58 and the first microlens 74 on the image side (exposure surface 56 side). Parallel to the axis.
[0066]
The lens systems 80 and 82 are configured as, for example, equal-magnification optical systems. The focal length of the lens system 80 is f4, and the focal length of the lens system 82 is f5. Each aperture 78 in the aperture array 76 is disposed at a front focal position of the lens system 80, and the lens systems 80 and 82 are disposed at confocal positions sharing the rear focal position and the front focal position, respectively. The exposure surface 56 is adjusted to the rear focal position of the lens system 82. Therefore, each aperture 78 and the exposure surface 56 are conjugate with each other. The lens systems 54 and 58 and the lens systems 80 and 82 in the projection optical system 146 are shown as one lens in FIG. 5, but a plurality of lenses (for example, a convex lens and a concave lens) are combined. It may be.
[0067]
In the projection optical system 146, the spot diameter (beam spot area) and spot shape of the beam spot projected onto the exposure surface 56 are the resolution of the exposure pattern formed in the exposed region 170, the scanning speed of the exposure head 166, and the DMD 50. The optimum shape of the beam spot on the recording surface varies depending on various conditions (design items) such as the inclination angle with respect to the scanning direction and the characteristics of the photosensitive material 150.
[0068]
Therefore, in the exposure apparatus 151 of the present embodiment, for example, the contour shape of the beam spot when the light source image of the laser emitting unit 68 is projected as the beam spot onto the exposure surface 56 and the direction perpendicular to the optical axis of the laser emitting unit 68 are aligned. The aperture diameter (opening area) of the aperture 78 for making the contour shape substantially similar and effectively suppressing the light quantity loss when the laser beam emitted from the laser emitting portion 68 passes through the aperture 78. And can be set to an opening shape.
[0069]
As will be described later, in this exposure apparatus 151, the optimum spot diameter of the beam spot on the recording surface (area of the beam spot), which differs depending on various conditions (design items) when actually performing exposure processing (exposure recording). ) And the spot shape, the aperture diameter (opening area) and the aperture shape of the aperture 78 can be appropriately changed and adjusted.
[0070]
Next, the operation of the first microlens 74 in the projection optical system 146 will be described with reference to FIG. The lens systems 54 and 58 constituting the magnifying optical system enlarge the area of the exposure area 168 on the exposure surface 56 to a required size by enlarging the cross-sectional area of the light beam reflected by the DMD 50. At this time, the laser beam reflected by the micromirror 62 of the DMD 50 is also transmitted through the lens systems 54 and 58, so that the beam diameter is expanded according to the magnification of the lens systems 54 and 58. Therefore, when the microlens array 72 and the aperture array 76 are not arranged in the projection optical system 146, the spot diameter of each beam spot BS projected on the exposure surface 56 is the exposure as shown in FIG. It becomes large according to the size of the area 168. For this reason, even when scanning exposure is performed as shown in FIG. 8A, the MTF (Modulation Transfer Function) characteristics of the exposure area 168 are lowered in accordance with the magnification ratio of the lens systems 54 and 58.
[0071]
In order to prevent the above-described deterioration of the MTF characteristics, the projection optical system 146 includes a first microlens 74 having a positive lens power at the back focal position of the lens system 58 on the micromirror 62 of the DMD 50 on a one-to-one basis. It is arranged to correspond. The first microlens 74 has a focal length f3 set in accordance with the aperture diameter of the aperture 78, and is configured to reduce the beam diameter of the laser beam expanded by the lens systems 54 and 58.
[0072]
As a result, as shown in FIG. 5C, even when the exposure area 168 is enlarged by the lens systems 54 and 58 at a high magnification, the spot diameter of the beam spot BS can be reduced to a required size, and the exposure surface can be reduced. The deterioration of the MTF characteristic at 56 can be prevented.
[0073]
Next, a method for setting the focal length f3 of the first microlens 74 will be specifically described. As shown in FIG. 15, when the size (diameter) of the reflected light image of the micromirror 62 formed at the rear focal position of the lens system 58 is 2R, the aperture diameter of the first microlens 74 is set to 2R, and the aperture The opening diameter of 78 is set to (2R / n). At this time, n is a reduction ratio of the aperture diameter of the aperture 78 with respect to the aperture diameter of the first microlens 74, and this n is determined based on the spot diameter of the beam spot BS.
[0074]
Consider a condition in which all light beams transmitted through the first microlens 74 theoretically pass through the aperture 78. At this time, if the spread angle of the light flux from the first microlens 74 toward the light source is αs, the spread angle αs can be obtained by the following equation (1).
[0075]
αs = (R / n) / f3 (1)
From the equation (1), the focal length f3 of the micro lens 74 is obtained by the following equation (2).
[0076]
f3 = (R / n) / αs (2)
When the focal length f3 of the first microlens 74 is set to a value calculated by the above equation (2), the light transmitted through the first microlens 74 is theoretically transmitted by the aperture 78 as shown in FIG. The light is emitted from the aperture 78 to the exposure surface 56 side without being shielded, that is, without causing light loss. However, the light transmitted through the first microlens 74 includes light that becomes noise components such as diffracted light due to aberration of the first microlens 74 and scattered light due to scattering, and the light that becomes such noise components is apertured. In actuality, a slight light loss is caused by the aperture 78. However, the focal length f3 obtained by the equation (2) is a theoretical optimum value for minimizing the light loss. For this reason, the exposure head 166 allows the aperture 78 to be disposed at a minute distance from the rear focal position of the first microlens 74 in consideration of the shaping of the beam spot BS by the aperture 78, the noise light removal capability, and the like. Is done.
[0077]
The spread angle of the light emitted from the aperture 78 when the focal length f3 of the microlens 74 is set according to the equation (2) as described above will be described. When attention is paid to the spread angle αb of the light passing through the center of the aperture 78, the following expression (3) is obtained.
[0078]
Figure 2004330536
As is clear from the above equation (3), the spread angle αb increases as the light bundle is reduced by the microlens 74 and the illumination area for the aperture 78 is reduced. The light spread angle at the opening end of the aperture 78 is larger than the light spread angle αb at the center of the aperture 78, and the relationship αc = αs is established, where αc is the increase in the spread angle. Therefore, the maximum spread angle αm of the light that has passed through the aperture 78 is obtained by the following equation (4).
[0079]
αm = αb + αc = (1 + n) αs (4)
Next, the relationship between the spot shape of the beam spot BS and the contour shape of the laser emitting portion 68 in the fiber array light source 66 will be described. As described above, in the projection optical system 146, the first microlens 74 is conjugate with the micromirror 62 via the lens systems 54 and 58, and the aperture 78 is disposed at the rear focal position of the first microlens 74. Yes. As a result, as shown in FIGS. 16 and 17, a light source image LI of the laser emitting portion 68 is formed at the rear focal position of the lens system 54 and the aperture 78, respectively. Therefore, the projection optical system 146 projects the light source image formed on the aperture 78 onto the exposure surface 56 via the lens systems 80 and 82, and exposes the exposure surface 56 using this light source image as the beam spot BS.
[0080]
When the light source image of the laser emitting unit 68 is projected on the exposure surface 56 as the beam spot BS as described above, the outline shape of the beam spot BS and the outline shape along the direction perpendicular to the optical axis of the laser emitting unit 68 are roughly. Approximate. Therefore, if the contour shape of the laser emitting portion 68 along the direction perpendicular to the optical axis is approximated to the required spot shape of the beam spot BS, and the aperture shape of the aperture is substantially similar to the spot shape of the beam spot BS. Thus, the light loss when the laser beam emitted from the laser emitting portion 68 passes through the aperture 78 can be effectively suppressed.
[0081]
FIGS. 18A to 18C each show a configuration example of a laser emitting unit configured by bundling a plurality of optical fibers 31 in consideration of the spot shape of the beam spot BS. For example, when the beam spot BS is required to have a circular or hexagonal shape, as shown in FIG. 18A, the exit end portions of a plurality (six) of optical fibers 31 are arranged in a hexagonal fine pattern. A laser emitting unit 68 configured by being bundled in a packed form is suitable. Further, when the fiber array light source 66 is constituted by a large number of optical fibers 31, the emission end portions of these optical fibers 31 are substantially hexagonal as shown in FIG. ) Can be bundled into an arbitrary shape such as a substantially rectangular shape.
[Aperture configuration]
Next, it corresponds to the optimum spot diameter (beam spot area) and spot shape of the beam spot on the recording surface depending on various conditions (design items) when actually performing exposure processing (exposure recording) in the exposure apparatus 151. A means for appropriately changing and adjusting the opening diameter (opening area) and opening shape of the aperture 78 will be described with reference to FIGS.
[0082]
The first means, which is an opening changing means that can change and adjust the opening diameter (opening area) and opening shape of the aperture 78, is configured as shown in FIGS. In other words, the first aperture array 76A and the second aperture array 76B (shutter means) formed in the same rectangular shape used in a set of two pieces respectively have apertures 78A formed as square openings of the same shape. The same number of apertures 78B (shutter means) are formed in the same arrangement.
[0083]
The first aperture array 76A and the second aperture array 76B may be configured in any way as long as one of the aperture 78A or the aperture 78B provided on one of them is shielded from light. Therefore, one of the first aperture array 76A or the second aperture array 76B may be configured as shutter means and formed in a shape different from the other.
[0084]
On the upper surface of the first aperture array 76A, the second aperture array 76B is arranged such that the position of one side (longitudinal side where the driven member 200 described later) is not shifted by a guide or the like (not shown). And slidably mount.
[0085]
That is, when the second aperture array 76B is relatively slid on the upper surface of the first aperture array 76A, each aperture 78A provided in the first aperture array 76A corresponds to each provided in the second aperture array 76B. As shown in FIG. 21, each aperture 78A is parallel to the side of the first aperture array 76A and the second aperture array 76B (the side in the short direction where the driven member 200 is not provided). The aperture 78B is configured so that the positions thereof are relatively parallel with each other on the side of the corresponding opening.
[0086]
At the same time, each aperture 78A and each corresponding aperture 78B are parallel to the other side portions (sides in the longitudinal direction where the driven member 200 is not provided) in the first aperture array 76A and the second aperture array 76B, respectively. The aperture 78A and the aperture 78B corresponding to each aperture 78B are configured to move relatively in a state where the sides of the aperture overlap on a straight line.
[0087]
As shown in FIGS. 19 to 22, when the first aperture array 76A is a fixed side and the second aperture array 76B is a movable side, the second aperture array 76B is provided on both sides of the second aperture array 76B. A small plate-shaped (prism-shaped) driven member 200 made of a magnetic material is installed as a moving operation means for moving in the in-plane direction.
[0088]
In addition, a first electromagnet device 202 serving as an electric drive unit is installed on one side of the first aperture array 76A on the fixed side (the side on the right end in FIGS. 19 to 22). .
[0089]
Further, an electric drive means is provided at a predetermined position at a fixed distance from the other side portion (the left side side portion in FIGS. 19 to 22) of the first aperture array 76A on the fixed side. The second electromagnet device 204 is installed.
[0090]
In the first means, which is an opening changing means capable of changing and adjusting the aperture diameter (opening area) and opening shape of the aperture, the first electromagnet device 202 is excited to attract the driven member 200 of the second aperture array 76B. In the fully open state of the apertures shown in FIGS. 19 and 20, the positions of the respective apertures 78A and the corresponding apertures 78B coincide with each other, and the entire opening surfaces of the corresponding apertures 78A and the apertures 78B become through holes.
[0091]
Further, in the first means, in the aperture half-open state shown in FIGS. 21 and 22 in which the second electromagnet device 204 is excited and the driven member 200 of the second aperture array 76B is attracted, the aperture 78B corresponding to each aperture 78A. A part of the opening of the corresponding aperture 78A and aperture 78B is a through hole so that the positions of the aperture 78A and the aperture 78B overlap each other.
[0092]
That is, the first means that enables the aperture diameter (opening area) and the aperture shape of the aperture 78 to be changed and adjusted corresponds to the optimum spot diameter (beam spot area) and spot shape of the beam spot on the recording surface. Thus, the aperture diameter (opening area) and the aperture shape of the aperture 78 in the aperture array 76 can be appropriately changed and adjusted between the aperture fully opened state shown in FIGS. 19 and 20 and the aperture half-opened state shown in FIGS. .
[0093]
Further, in the first means that enables the opening diameter (opening area) and the opening shape of the aperture 78 to be changed and adjusted, a first electromagnet as an electric driving means is provided on one side of the fixed-side first aperture array 76A. Although the configuration in which the device 202 is installed has been described, as shown in FIG. 24, the first electromagnet device 202 as an electric drive means is positioned at a predetermined distance from one side of the fixed first aperture array 76A. And the second electromagnet device 204 may be installed at a position away from the other side by a predetermined distance.
[0094]
In this case, for example, in the state shown in FIG. 24 in which the first electromagnet device 202 is excited and the driven member 200 of the second aperture array 76B is attracted, the positions of the apertures 78A and the corresponding apertures 78B coincide with each other. The aperture is fully opened so that the entire opening of each corresponding aperture 78A and aperture 78B is a through hole.
[0095]
In addition, in this case, in a state where the second electromagnet device 204 is excited and the driven member 200 of the second aperture array 76B is attracted, the positions of the respective apertures 78A and the corresponding apertures 78B are relatively shifted from each other. It sets so that a part of opening of aperture 78A and aperture 78B corresponding so that it may overlap may be in the aperture half-open state used as a through-hole.
[0096]
Note that the first means that can change and adjust the opening diameter (opening area) and opening shape of the aperture 78 described above is movable using the first electromagnet device 202 and the second electromagnet device 204 as the electric drive means. In addition to the electromagnetic means for moving the second aperture array 76B on the side, it may be constituted by electrostatic means for moving the second aperture array 76B on the movable side by static electricity. Furthermore, in the first means for enabling the opening diameter (opening area) and the opening shape of the aperture 78 to be changed and adjusted, in addition to the electric operation means of the electromagnetic means and the electrostatic means described above, a motor, an actuator, etc. The movable second aperture array 76B may be moved and operated by a moving operation means utilizing the above.
[0097]
With the first means that can change and adjust the aperture diameter (opening area) and the aperture shape of the aperture 78 configured as described above, the aperture diameter (opening area) and the aperture shape of all the apertures can be uniformly changed and adjusted. .
[0098]
Further, in the first means that allows the opening diameter (opening area) and opening shape of the aperture 78 to be changed and adjusted, the opening diameter (opening area) and opening shape of the aperture 78 in the aperture array 76 are shown in FIGS. When the aperture is fully opened, the spot diameter (area of the beam spot) and the spot shape of the beam spot on the recording surface can be set to a square as exemplified in FIGS. 28 and 29, for example. Further, when the aperture 78 is in the aperture half-open state, the spot diameter (the area of the beam spot) and the spot shape of the beam spot on the recording surface can be set to be a small rectangle as exemplified in FIG.
[0099]
In the first means that allows the opening diameter (opening area) and opening shape of the aperture 78 to be changed and adjusted, the user operates the keyboard to the host computer, and the aperture 78 is placed in the desired opening diameter (opening area) and opening. When a command to change and adjust the shape is input, the electric drive means or other moving operation means using the first electromagnet device 202 and the second electromagnet device 204 are driven and controlled by the control command of the host computer, and the aperture 78 Is changed to a desired opening diameter (opening area) and opening shape.
[0100]
Next, a second means, which is an opening changing means that makes it possible to change and adjust the aperture diameter (opening area) and opening shape of the aperture, will be described with reference to FIGS. 25 and 26. FIG.
[0101]
In the second means that enables the aperture diameter (opening area) and the aperture shape of the aperture to be changed and adjusted, the aperture diameter (opening area) and the aperture shape corresponding to each aperture 78 in the aperture array 76 are changed and adjusted. The shutter means is provided.
[0102]
In order to constitute this shutter means, a shutter member 206 is mounted at a position corresponding to one end side of each aperture 78 on the aperture array 76.
[0103]
As shown in FIG. 26, the shutter member 206 is configured as a minute plate member having a substantially inverted U shape in plan view. At both ends of the shutter member 206 protruding in a substantially inverted U shape in plan view, a small plate-like (rectangular column-shaped) driven member 208 made of, for example, a permanent magnet is installed as a moving operation means.
[0104]
The shutter member 206 is formed in a rectangular flat plate shape so that the rectangular flat plate portion between both ends protruding in a substantially inverted U shape in plan view can partially close the aperture 78.
[0105]
Further, in order to constitute the shutter means, an electromagnet device 210 configured to be switchable in polarity is installed at each predetermined position on both sides following one end side of each aperture 78 on the aperture array 76.
[0106]
Furthermore, the shutter member 206 is smaller than the fully opened state by partially closing the aperture fully opened position indicated by the solid line in FIG. 26 and the aperture half-opened state indicated by the imaginary line in FIG. It is guided and attached by a guide member (not shown) so as to be movable between a predetermined opening diameter (opening area) and a position having an opening shape.
[0107]
In this shutter means, the aperture of the shutter member 206 shown by a solid line in FIG. 26 is generated by the magnetic force repelling the electromagnet device 210 and the permanent magnet driven member 208 by switching the polarity of the electromagnet device 210 and exciting it. The shutter member 206 is moved to the aperture half-opened position indicated by an imaginary line in FIG. 26 by the magnetic force attracted by the electromagnet device 210 and the permanent magnet driven member 208 having different polarities.
[0108]
Further, in the second means that allows the opening diameter (opening area) and the opening shape of the aperture to be changed and adjusted, when the opening diameter (opening area) and the opening shape of the aperture 78 are brought into the fully opened state by the shutter means, The spot diameter (beam spot area) and spot shape of the beam spot on the recording surface can be set to a square as exemplified in FIGS. 28 and 29, for example. Further, when the aperture 78 is in the aperture half-open state, the spot diameter (the area of the beam spot) and the spot shape of the beam spot on the recording surface can be set to be a small rectangle as exemplified in FIG.
[0109]
Further, in the second means that enables the aperture diameter (opening area) and the opening shape of the aperture to be changed and adjusted, for example, each of the apertures 78 in the aperture array 76 is individually controlled (opening area) by individually driving and controlling the shutter means. ) And the aperture shape can be changed and adjusted as appropriate, and each shutter means can be individually driven and controlled so that only the aperture area (opening area) and the aperture shape of a partial region in the aperture array 76 can be changed and adjusted as appropriate. You can also.
[0110]
In the second means that allows the opening diameter (opening area) and opening shape of the aperture 78 to be changed and adjusted, the user operates the keyboard to the host computer, and places the aperture 78 in the desired opening diameter (opening area) and opening. When a command to change and adjust the shape is input, an electric drive unit or other moving operation unit using the electromagnet device 210 and the driven member 208 is driven and controlled by the control command of the host computer, and the aperture 78 is opened as desired. It is configured to change and set the aperture (opening area) and the opening shape.
[0111]
Next, a third means, which is an opening changing means that makes it possible to change and adjust the aperture diameter (opening area) and the opening shape of the aperture, will be described with reference to FIG.
[0112]
In the third means for changing and adjusting the aperture diameter (opening area) and opening shape of the aperture, a plurality of apertures 78C, 78D, and 78E having different opening diameters (opening areas) and opening shapes are provided in the aperture array 76. The types having the same opening diameter (opening area) and opening shape are arranged and configured for each type.
[0113]
That is, in the aperture array 76 shown in FIG. 27, a set of apertures 78C of a type having a rectangular (square) aperture shape, a set of apertures 78D of a type having a circular aperture shape having a relatively large aperture diameter, and an aperture diameter A pair of apertures 78E having a relatively small circular opening shape is formed on one aperture array 76.
[0114]
Note that when the aperture array 78E of a kind having a circular aperture shape with a relatively small aperture diameter is formed in the aperture array 76, the first microlens 74 transmits the lens systems 54 and 58 as shown in FIG. The laser beam (beam bundle) is narrowed down and then passed through a relatively small aperture of the aperture 78E so that the light utilization efficiency of the laser beam transmitted through the lens systems 54 and 58 is improved. desirable.
[0115]
In addition, each of the different sets of apertures 78C, 78D, and 78E is configured in an arrangement that can overlap when compared with each other as a whole set of the apertures 78C, 78D, and 78E. That is, as shown in FIG. 27, a set of a type of aperture 78C having a rectangular (square) opening shape indicated by an imaginary line and a type of aperture having a circular opening shape having a relatively large opening diameter indicated by a solid line. The apertures 78C corresponding to each of the apertures 78C and the corresponding apertures 78D overlap each other, and the apertures 78C are arranged and configured with the interval between the apertures 78C set. .
[0116]
Further, a set of apertures 78C of a type having a rectangular (square) opening shape and a set of apertures 78E of a type having a circular opening shape having a relatively small opening diameter are used as apertures 78E corresponding to the respective apertures 78C. A combination of a type of aperture 78D having a circular opening shape with a relatively large opening diameter and a combination of a type of aperture 78E having a circular opening shape with a relatively small opening diameter are arranged and configured to overlap with the set. Each of the apertures 78C and the corresponding aperture 78E are arranged so as to overlap each other.
[0117]
In this way, the aperture array 76 provided with a plurality of types (three types in FIG. 27) of apertures 78C, 78D, and 78E is connected to the lens systems 54 and 58 in the projection optical system 146 by the moving operation means (not shown). On each optical axis of the laser beam that has passed through the microlens 74, each corresponding aperture 78C, 78D, or 78E assembled for each type is moved to a corresponding position so as to be positioned and held. This moving operation means may be configured as a means for moving operation using an electric operation means (electromagnetic means or electrostatic means), a motor such as a so-called XY table, an actuator or the like.
[0118]
In the third means shown in FIG. 27 in which the aperture diameter (opening area) and the opening shape of this aperture can be changed and adjusted, on each optical axis of the laser beam transmitted through the first microlens 74 by the moving operation means, When the combination of the types of the apertures 78C is set to the same state, the spot diameter (the area of the beam spot) and the spot shape of the beam spot on the recording surface are set to a square as exemplified in FIGS. 28 and 29, for example. it can.
[0119]
Further, when the set of aperture 78D types is set to coincide with each optical axis of the laser beam transmitted through the first microlens 74, the spot diameter of the beam spot on the recording surface (area of the beam spot). The spot shape can be set to be a relatively large circle as exemplified in FIG.
[0120]
In addition, when the set of aperture 78E types are set to coincide with each optical axis of the laser beam transmitted through the first microlens 74, the spot diameter of the beam spot on the recording surface (the area of the beam spot). Although not shown, the spot shape can be set to be a relatively small circle.
[0121]
In the third means that allows the aperture diameter (opening area) and the aperture shape of the aperture shown in FIG. 27 to be changed and adjusted, a plurality of types of apertures 78 having different sizes and shapes are formed in one aperture array 76. However, a plurality of apertures 78 each having a single size and shape are prepared for each of a plurality of types of apertures 78 having different sizes and shapes. The plurality of types of aperture arrays 76 may be selectively switched (replaced) for use.
[0122]
In the third means that allows the opening diameter (opening area) and opening shape of the aperture 78 to be changed and adjusted, the user operates the keyboard to the host computer, and the aperture 78 is set to the desired opening diameter (opening area) and opening. When a command to change and adjust the shape is input, the moving operation means (not shown) is driven and controlled by the control command of the host computer, and the laser beam transmitted through the lens systems 54 and 58 and the first microlens 74 in the projection optical system 146 is controlled. On each optical axis, the aperture array 76 is moved, positioned and held so as to match the apertures 78C, 78D or 78E corresponding to a desired type of set.
[0123]
Next, the exposure amount ratio from apertures with different aperture diameters (opening areas) and aperture shapes can be changed and adjusted so that the same effect as when aperture diameters (opening areas) and aperture shapes are changed and adjusted. The fourth means will be described with reference to FIG.
[0124]
In the fourth means for making it possible to change and adjust the exposure amount ratio from apertures having different aperture diameters (opening areas) and aperture shapes, the aperture array 76 has a plurality of apertures having different aperture diameters (opening areas) and aperture shapes. The beam spot when the laser beam having passed through 78D and 78E is irradiated onto the exposure surface can be subjected to multiple exposure or overlap exposure. Further, the plurality of apertures 78D having different opening diameters (opening areas) and opening shapes and the plurality of apertures 78E are arranged and configured to be evenly distributed.
[0125]
That is, in the aperture array 76 shown in FIG. 32, a row (or column) of a type of aperture 78D having a circular opening shape having a relatively large opening diameter and a type of aperture having a circular opening shape having a relatively small opening diameter. 78E rows (or columns) are alternately arranged and formed on one aperture array 76.
[0126]
Needless to say, the aperture 78D and the aperture 78E having different opening shapes may be formed in various shapes such as a rectangle and a polygon as well as a circle having a different diameter.
[0127]
In the fourth means for making it possible to change and adjust the exposure amount ratio from apertures having different opening diameters (opening areas) and opening shapes, a plurality of types of exposure amount ratio changing means are formed on one aperture array 76. The light quantity of the laser beam (beam bundle) incident on each of the apertures 78D and 78E (two types in the case shown in FIG. 32) is configured to be modulated for each set of the apertures 78D and 78E. When the combination of the exposure amount ratio changing means and the aperture is multi-channeled, the pattern exposure process can be speeded up.
[0128]
In short, in this exposure amount ratio changing means, the exposure amount of the beam spot when passing through the aperture 78D in the beam spot when the laser beam passes through the respective apertures 78D and 78E and is irradiated onto the exposure surface 56, and The exposure amount ratio with the exposure amount of the beam spot when passing through the aperture 78E can be changed and adjusted.
[0129]
This exposure amount ratio is a ratio of (the exposure amount of the beam spot when passing through the aperture 78D) and (the exposure amount of the beam spot when passing through the aperture 78E).
[0130]
However, exposure amount = (intensity of irradiated light) × (time of light irradiation)
In this exposure amount ratio changing means, for example, a digital micromirror device (DMD) 50 configured as a spatial light modulation element that modulates an incident light beam for each of the apertures 78D and 78E can be used.
[0131]
In this case, the DMD 50 serving as a spatial light modulation element that modulates the incident light beam for each pixel in accordance with the image data also serves as an exposure amount ratio changing unit.
[0132]
In this exposure amount ratio changing means, the light beam reflected by each micromirror 62 passes through each aperture 78D, 78E by controlling the angle of the reflecting surface of each micromirror 62 in the DMD 50 at a required timing. Then, the exposure amount at the beam spot when irradiated on the exposure surface 56 is changed and adjusted.
[0133]
Although not shown, the exposure amount ratio changing means is provided with a light source device as an illuminating means configured by integrating a plurality of unit light sources such as LEDs corresponding to each of the apertures 78D and 78E, respectively. Control is performed to change and adjust the amount of light (the intensity of irradiated light and the time during which light is irradiated) from each unit light source to each corresponding aperture 78D and 78E. The exposure amount ratio in the beam spot when passing through each of the apertures 78D and 78E and being irradiated on the exposure surface 56 may be configured to be adjustable.
[0134]
That is, the irradiation light intensity of the light beam emitted from each predetermined unit light source and passing through one aperture 78D and irradiated onto the exposure surface 56 is different from the one aperture 78D emitted from each predetermined unit light source. The irradiation light intensity ratio with the irradiation light intensity of the light beam that passes through the aperture 78E having the opening area and the opening shape and is irradiated on the exposure surface 56 may be changed and adjusted.
[0135]
Further, although not shown in the drawing, the exposure amount ratio changing means is provided with each aperture 78D, 78E on the optical path between the aperture array 76 and the exposure surface 56 in the projection optical system 146 for projecting the light source image onto the exposure surface 56. A digital micromirror device (DMD) configured as a spatial light modulation element that modulates each of the irradiated light beams can be arranged.
[0136]
In this exposure amount ratio changing means, the light beams that have passed through the apertures 78D and 78E are reflected by the corresponding micromirrors by controlling the angle of the reflecting surface of each micromirror in the DMD to change at a required timing. It is possible to change and adjust the exposure amount ratio in the beam spot by controlling the irradiation time on the exposure surface 56 through the optical path.
[0137]
Further, in the fourth means that enables adjustment of the exposure amount ratio from apertures having different aperture diameters (opening areas) and aperture shapes, the beam when the exposure surface is irradiated with a laser beam that has passed through a plurality of apertures. When the spot is subjected to multiple exposure or overlap exposure, the size (inner diameter) of the apertures formed in the aperture array 76 is changed, the distance between the apertures is changed, the arrangement of the apertures is changed, or the scanning direction of the DMD 50 It can be adjusted by changing the magnitude of the inclination angle of the aperture array 76 with respect to.
[0138]
In the fourth means capable of changing and adjusting the exposure amount ratio from apertures having different opening diameters (opening areas) and opening shapes, different opening diameters (opening areas) and opening shapes arranged in the aperture array 76 are used. A plurality of sets (two sets in this embodiment) of the aperture 78D and the aperture 78E are irradiated with a laser beam on the exposure surface, and a beam spot is subjected to multiple exposure or overlap exposure.
[0139]
For this reason, on the surface to be exposed, integration of the exposure amount exposed with the large circular beam spot shape irradiated from the aperture 78D and the exposure amount exposed with the small circular beam spot shape irradiated from the aperture 78E. Exposure processing is performed with the exposure amount.
[0140]
Therefore, the exposure amount ratio to be exposed with the large circular beam spot shape irradiated from the aperture 78D is increased, and the exposure amount ratio to be exposed with the small circular beam spot shape irradiated from the aperture 78E is decreased (irradiated from the aperture 78E). If the exposure amount to be set is zero, for example, substantially the same effect as the exposure process in which exposure is performed with the shape of a large circular beam spot irradiated from the aperture 78D can be obtained. Further, at this time, on the surface to be exposed, it is possible to increase the integrated exposure amount of the portion where the small circular beam spot irradiated from the aperture 78E hits.
[0141]
Further, the exposure dose ratio to be exposed with the small circular beam spot shape irradiated from the aperture 78E is increased, and the exposure dose ratio to be exposed with the large circular beam spot shape irradiated from the aperture 78D is decreased (irradiated from the aperture 78D). If the exposure amount is 0, for example, substantially the same effect as the exposure process in which exposure is performed only with a small circular beam spot shape irradiated from the aperture 78E can be obtained.
[0142]
Further, at this time, exposure processing is performed with the shape of the large circular beam spot irradiated from the aperture 78D so that the small circular beam spot irradiated from the aperture 78E hits the exposed surface on the exposed surface at this time. can do.
[0143]
In the fourth means for enabling adjustment of the exposure amount ratio from apertures having different opening diameters (opening areas) and opening shapes, the user operates the keyboard to connect the opening diameter (opening area) and opening to the host computer. When a command for changing and adjusting the exposure amount ratio from apertures having different shapes to a desired exposure amount ratio is input, the exposure amount to be exposed in the shape of a small circular beam spot emitted from the aperture 78E according to the control command of the host computer The ratio of the exposure amount to be exposed with the large circular beam spot shape irradiated from the aperture 78D is set to be a desired exposure amount ratio.
[0144]
In FIG. 19, FIG. 21, FIG. 23, and FIG. 27 described above, the aperture 78 is described as two rows and four columns for convenience of explanation, and the aperture array 76 of FIG. For this reason, the aperture 78 described as 6 rows and 4 columns has been described. However, when the aperture 78 is formed in the actual aperture array 76, the aperture 78 is configured to have 256 rows and 1024 columns, for example.
[0145]
Further, the size of the rectangular apertures 78A, 78B, 78C is, for example, 10 μm × 10 μm, and the pitch between the apertures 78 is set to 42 μm. Further, the distance for changing and adjusting the opening diameter (opening area) and the opening shape by the apertures 78A and 78B shown in FIGS. 19 to 23 is set to 10 μm to 5 μm. 25 and 26, similarly, the distance for changing and adjusting the aperture diameter (opening area) and the aperture shape of the aperture 78 by the shutter member 206 is set to 10 μm to 5 μm. Note that the shape of the beam spot irradiated on the exposure surface using the rectangular apertures 78A, 78B, and 78C is, for example, 20 μm × 20 μm.
[0146]
In addition, the configuration related to the aperture illustrated in FIGS. 19 to 32 described above can use the laser in the illumination device 144 of the exposure head 166 described above as a light source, as well as a light source such as a lamp, LED, EL, or fluorescent tube. Of course, it can be used according to the use situation.
[Operation of exposure apparatus]
Next, the operation of the exposure apparatus 151 will be described.
[0147]
In each exposure head 166 of the scanner 162, laser beams B1, B2, B3, B4, B5, B6 emitted in a divergent light state from each of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 constituting the combined laser light source of the fiber array light source 66. , And B7 are collimated by collimator lenses 11-17 as shown in FIG. The collimated laser beams B <b> 1 to B <b> 7 are collected by the condenser lens 20 and converge on the incident end face of the core 30 a of the multimode optical fiber 30.
[0148]
In the present embodiment, a condensing optical system is configured by the collimator lenses 11 to 17 and the condensing lens 20, and a combining optical system is configured by the condensing optical system and the multimode optical fiber 30. That is, the laser beams B1 to B7 condensed as described above by the condenser lens 20 enter the core 30a of the multimode optical fiber 30 and propagate through the optical fiber to be combined with one laser beam B. The light is emitted from the optical fiber 31 coupled to the output end of the multimode optical fiber 30.
[0149]
In each laser module 64, when the coupling efficiency of the laser beams B1 to B7 to the multimode optical fiber 30 is 0.85 and each output of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 is 30 mW, as shown in FIG. A combined laser beam B having an output of 180 mW (= 30 mW × 0.85 × 7) can be obtained for each of the optical fibers 31 arranged in an array. Therefore, the output from the laser emitting unit 68 in which the six optical fibers 31 are arranged in an array is about 1 W (= 180 mW × 6).
[0150]
For example, in a conventional fiber light source in which a semiconductor laser and an optical fiber are coupled on a one-to-one basis, a laser having an output of about 30 mW (milliwatt) is usually used as the semiconductor laser, and the core diameter is 50 μm and the cladding diameter is 125 μmA. Since a multimode optical fiber having a numerical aperture of 0.2 is used, if an output of about 1 W (watt) is to be obtained, 48 multimode optical fibers (8 × 6) must be bundled. The area of the light emitting area is 0.62 mm 2 (0.675 mm × 0.925 mm), the luminance at the laser emitting portion 68 is 1.6 × 10 6. 6 (W / m 2 ) The brightness per optical fiber is 3.2 × 10 6 (W / m 2 ).
[0151]
On the other hand, in this embodiment, as described above, an output of about 1 W can be obtained with six multimode optical fibers, and the area of the light emitting region at the laser emitting portion 68 is 0.0081 mm. 2 (0.325 mm × 0.025 mm), the luminance at the laser emitting portion 68 is 123 × 10. 6 (W / m 2 Thus, the brightness can be increased by about 80 times compared to the conventional case. In addition, the luminance per optical fiber is 90 × 10 6 (W / m 2 The brightness can be increased by about 28 times compared to the conventional case. As a result, the angle of the light beam incident on the DMD 50 is reduced, and as a result, the angle of the light beam incident on the exposure surface 56 is also reduced, so that the focal depth of the beam spot can be increased.
[0152]
In the exposure apparatus 151, image data corresponding to the exposure pattern is input to a controller (not shown) connected to the DMD 50 and temporarily stored in a frame memory in the controller. This image data is data representing the density of each pixel constituting the image by binary values (whether or not dots are recorded).
[0153]
The stage 152 that has adsorbed the photosensitive material 150 to the surface is moved at a constant speed from the upstream side to the downstream side of the gate 160 along the guide 158 by a driving device (not shown). When the leading edge of the photosensitive material 150 is detected by the detection sensor 164 attached to the gate 160 when the stage 152 passes under the gate 160, the image data stored in the frame memory is sequentially read out for a plurality of lines. Then, a control signal is generated for each exposure head 166 based on the image data read by the data processing unit. Then, each of the micromirrors of the DMD 50 is controlled on and off for each exposure head 166 based on the generated control signal by the mirror drive control unit.
[0154]
When the DMD 50 is irradiated with laser light from the fiber array light source 66, the laser light reflected when the micromirror of the DMD 50 is on is imaged on the exposure surface 56 of the photosensitive material 150 by the lens systems 54 and 58. The In this manner, the laser light emitted from the fiber array light source 66 is turned on and off for each pixel, and the photosensitive material 150 is exposed in pixel units (exposure area 168) that is approximately the same number as the number of pixels used in the DMD 50. Further, the photosensitive material 150 is moved at a constant speed together with the stage 152, so that the photosensitive material 150 is scanned in the direction opposite to the stage moving direction by the scanner 162, and a strip-shaped exposed region 170 is formed for each exposure head 166. Is done.
[0155]
When the scanning of the photosensitive material 150 by the scanner 162 is completed and the rear end of the photosensitive material 150 is detected by the detection sensor 164, the stage 152 is moved to the most upstream side of the gate 160 along the guide 158 by a driving device (not shown). It returns to a certain origin, and again moves along the guide 158 from the upstream side to the downstream side of the gate 160 at a constant speed.
[0156]
In the exposure apparatus 151, the first microlenses 74 are two-dimensionally arranged so as to correspond to the micromirrors 62 in the DMD 50 on a one-to-one basis, and the first microlenses 74 are arranged by the micromirrors 62. It is arranged on the optical path of the laser beam modulated to the exposure state. Further, apertures 78 are arranged on the optical paths of the laser beams collected by the first microlenses 74, respectively. Between the aperture array 76 provided with the aperture 78 and the exposure surface 56, lens systems 80 and 82 constituting an equal magnification optical system are arranged.
[0157]
In this exposure apparatus 151, when laser light is irradiated from the illumination device 144 in the exposure head 166, the cross-sectional area of the beam line reflected in the ON direction by the DMD 50 is several times by the lens systems 54 and 58 constituting the magnifying optical system. (For example, doubled). The expanded laser light is condensed corresponding to each pixel of the DMD 50 by each microlens first microlens 74 of the microlens array 72 and passes through each corresponding aperture 78 of the aperture array 76. The laser light that has passed through the aperture 78 is exposed by forming a light source image as a beam spot BS on the exposure surface 56 by the lens systems 80 and 82.
[0158]
In this imaging optical system, the laser light reflected by the DMD 50 is magnified several times by the magnifying lenses 54 and 58 and projected onto the exposure surface 56, so that the entire image area is widened. At this time, if the microlens array 72 and the aperture array 76 are not arranged, one pixel size (spot size) of each beam spot projected onto the exposure surface 56 is larger than the size of the exposure area. The MTF (Modulation Transfer Function) characteristic indicating the sharpness of the exposure area is degraded.
[0159]
In the exposure head 166 of the exposure apparatus 151, the microlens array 72 and the aperture array 76 are arranged, so that the laser light reflected by the DMD 50 is each pixel of the DMD 50 by each first microlens 74 of the microlens array 72. It is condensed corresponding to. As a result, even when the laser light is magnified by the magnifying lenses 54 and 58, the spot size of each beam spot can be reduced to a desired size (for example, 10 μm × 10 μm), thereby preventing a decrease in MTF characteristics. High-definition exposure.
[0160]
Even if the beam is thick due to the aberration of the first microlens 74, the aperture 78 can shape the beam so that the spot size on the exposure surface 56 has a constant size and shape.
[0161]
The exposure device 151 projects the light source image of the laser emitting unit 68 onto the exposure surface 56 and exposes the exposure surface 56 using this light source image as the beam spot BS, so that the non-reflecting unit 62A of the micromirror 62 in the DMD 50 is exposed. It is possible to prevent the light amount distribution at the center of the beam spot from being lowered due to the influence, and the exposure surface 56 can be exposed by the beam spot BS having a uniform light amount distribution.
[0162]
In the exposure apparatus 151 according to the present embodiment, a DMD is used as a spatial modulation element. For example, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) type spatial modulation element (SLM; Spatial Light Modulator) or transmission by an electro-optic effect is used. Even when a spatial modulation element other than the MEMS type such as an optical element (PLZT element) for modulating light or a liquid crystal optical shutter (FLC) is used in place of the DMD 50, the projection optical system 146 shown in FIG. 5 or FIG. Can be used to prevent the lowering of the MTF characteristics in the exposure area 168 while suppressing the light loss caused by the aperture 78.
[0163]
Note that MEMS is a general term for micro systems that integrate micro-sized sensors, actuators, and control circuits based on micro-machining technology based on the IC manufacturing process. It means a spatial modulation element that is driven by the electromechanical operation used.
[Aperture action and effects]
Next, operations and effects in the case of performing exposure processing by changing the size of the aperture in the exposure apparatus according to the present embodiment configured as described above will be described.
[0164]
For example, when the exposure apparatus is used to expose and form a line that extends in the vertical and horizontal directions as in the case of performing a liquid crystal pattern exposure process in a process of manufacturing a liquid crystal monitor, the shape of the aperture 78 is changed. It is desirable to perform exposure processing as illustrated in FIG. 28 by setting a rectangular shape (a square such as the aperture 78C) to be used. In this case, compared with the case where circular apertures 78D and 78E are used, blurring of the edge can be reduced, the beam spot shape is enlarged, the exposure processing is speeded up, and the work efficiency is improved. Can do.
[0165]
Further, when the exposure apparatus performs an operation for exposing and forming a diagonally extending diagram, for example, when a circuit pattern in a process of manufacturing a printed wiring board is subjected to exposure processing, the shape of the aperture 78 is changed. It is desirable to perform exposure processing as exemplified in FIG. 30 by setting to use a circular shape (circular shape such as aperture 78D or aperture 78E). In this case, edge jaggies (exposure processing in a so-called stepped jagged state) are reduced compared with the case of using the rectangular aperture 78C illustrated in FIG. An oblique line can be formed by exposure processing.
[0166]
Next, in order to show that it is effective to change the aperture shape suitable for the photosensitive material when changing the photosensitive material, this exposure apparatus uses a 405 nm laser as a light source, and the aperture 78 has a square shape of 20 μm × 20 μm. Table 1 below describes the results when the diagonal lines are drawn with the line width of 50 μm and the line distance of 60 μm.
[0167]
[Table 1]
Figure 2004330536
As shown in Table 1, in a so-called DFR 40 μm-thick photosensitive material (relatively soft), which is Fuji Banks dry photoresist F-340 (trade name) manufactured by Fuji Film Arch Co., Ltd., a square of 20 μm × 20 μm A good result was obtained when the exposure processing was performed with the aperture shape of 5 mm, and a light amount was insufficient when the exposure processing was performed with the rectangular aperture shape of 5 μm × 20 μm.
[0168]
In addition, as shown in Table 1, in the so-called DFR 20 μm-thick photosensitive material (relatively high contrast) manufactured by Fuji Film Arch Co., Ltd., edge jaggy when exposed with a 20 μm × 20 μm square aperture shape. As a result, a good result was obtained when exposure processing was performed with a rectangular aperture shape of 5 μm × 20 μm.
[0169]
From the above, when the photosensitive material is thick (relatively soft), it is desirable to perform exposure processing with a relatively large aperture shape in order to improve the utilization efficiency of light for exposure. It can be seen that the thin (relatively hard) one has a tendency to execute the exposure process with a relatively small aperture shape in order to improve the edge sharpness.
[0170]
Therefore, when exposure processing is performed on the photosensitive material by this exposure apparatus, when the photosensitive material is thick (relatively soft), the exposure processing is executed by changing to a relatively large aperture shape, and the photosensitive material is thin ( In the case of (relatively high contrast), the exposure process may be executed by setting a relatively small aperture shape.
[0171]
As described above, the exposure apparatus configured such that the aperture shape can be changed and adjusted includes, for example, circuit pattern exposure (etching resist exposure, electrodeposition resist exposure, plating resist exposure) of a printed wiring board, photosensitive insulating layer exposure (via hole exposure). ) Solder resist exposure, liquid crystal color filter exposure (color resist exposure, black resist exposure), liquid crystal spacer exposure (column resist exposure), plasma display electrode exposure (etching resist exposure), organic EL pixel pattern exposure ( It can be used for resist exposure for pattern between pixels).
[0172]
Further, in the exposure apparatus configured such that the aperture shape can be changed and adjusted, the exposure wavelength may be changed to ultraviolet, visible light, or infrared. For example, pattern exposure can also be performed on a silver halide photographic light-sensitive material with the exposure wavelength in the exposure apparatus as visible light.
[0173]
Further, the exposure apparatus configured such that the aperture shape can be changed and adjusted can be used for a photographic printer, a color proof printer for printing, a movie film recorder, a slide film printer, an OHP printer, a color filter printer for liquid crystal, and the like.
[0174]
【The invention's effect】
As described above, according to the exposure head of the present invention, there is an effect that the exposure process can be executed by easily changing the aperture so as to obtain an appropriate beam spot shape.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a scanner of the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3A is a plan view showing an exposed area formed on a photosensitive material in the exposure apparatus of the present invention, and FIG. 3B is an array of exposure areas by each exposure head in the exposure apparatus of the present invention. FIG.
FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of an exposure head of the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.
5A is a side view showing the configuration of the exposure head shown in FIG. 4, and FIGS. 5B and 5C are plan views of an exposure area by the exposure head.
FIG. 6 is a main part enlarged view showing a configuration of a digital micromirror device (DMD) used in the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.
7A and 7B are explanatory diagrams for explaining the operation of the DMD used in the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.
8A and 8B show exposure beam arrangements and scanning lines in a case where DMDs used in an exposure apparatus according to an embodiment of the invention are not inclined and in a case where they are inclined. FIG. It is a top view.
9A is a perspective view showing a configuration of a fiber array light source used in the exposure apparatus according to the embodiment of the invention, FIG. 9B is a partially enlarged view of FIG. 9A, and FIG. (D) is a top view which shows the arrangement | sequence of the light emission point in a laser emission part.
FIG. 10 is a view showing a configuration of a multimode optical fiber used in the exposure apparatus according to the embodiment of the invention.
FIG. 11 is a plan view showing a configuration of a combined laser light source used in the exposure apparatus according to the embodiment of the invention.
FIG. 12 is a plan view showing a configuration of a laser module used in the exposure apparatus according to the embodiment of the invention.
13 is a side view showing the configuration of the laser module shown in FIG. 12. FIG.
14 is a partial side view showing the configuration of the laser module shown in FIG. 12. FIG.
15 is a side view showing a configuration of a first microlens and an aperture in the exposure head shown in FIG. 5. FIG.
16 is a side view for explaining a light source image formed by the exposure head shown in FIG.
17 is an enlarged view of the vicinity of the first microlens in the projection optical system shown in FIG.
FIGS. 18A, 18B, and 18C are front views each showing a configuration example of a laser emitting unit in the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a plan view of an aperture showing a configuration example of first means capable of changing and adjusting the aperture diameter (opening area) and the aperture shape of the aperture used in the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention. .
FIG. 20 is a sectional view showing a configuration example of the first means that can change and adjust the aperture diameter (opening area) and the aperture shape of the aperture used in the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention when the aperture is fully open. .
FIG. 21 is a plan view showing a configuration example of a first means that can change and adjust the aperture diameter (opening area) and the aperture shape of the aperture used in the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention in a half-open state. .
FIG. 22 is a sectional view showing a configuration example of the first means that can change and adjust the aperture diameter (opening area) and the aperture shape of the aperture used in the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention in a half-open state. .
FIG. 23 is an exploded perspective view showing an aperture array portion in a configuration example of first means that can change and adjust the aperture diameter (opening area) and aperture shape of the aperture used in the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention. It is.
FIG. 24 is an exploded perspective view showing another configuration example of the electric drive means in the first means that can change and adjust the aperture diameter (opening area) and the aperture shape of the aperture used in the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 25 is a sectional view showing a configuration example of a second means that can change and adjust the aperture diameter (opening area) and the aperture shape of the aperture used in the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention when the aperture is fully open. .
FIG. 26 is a plan view showing one aperture portion extracted from the configuration example of the second means capable of changing and adjusting the aperture diameter (opening area) and aperture shape of the aperture used in the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention; It is.
FIG. 27 is a plan view showing a configuration example of a third means that can change and adjust the aperture diameter (opening area) and the aperture shape of the aperture used in the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 28 is a plan view illustrating a main part in a state where a straight line is subjected to exposure processing with a beam spot when the aperture is a square opening in the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention;
FIG. 29 is a plan view illustrating a main part in a state in which oblique lines are exposed with a beam spot when the aperture is a square opening in the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention;
FIG. 30 is a plan view illustrating a main part in a state in which oblique lines are exposed with a beam spot when the aperture is a circular opening in the exposure apparatus according to the embodiment of the invention;
FIG. 31 is a plan view illustrating the main part in a state in which oblique lines are exposed with a beam spot when the aperture is a rectangular opening in the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention;
FIG. 32 is a plan view showing a configuration example of a fourth means that can change and adjust the exposure amount ratio from apertures having different aperture diameters (opening areas) and aperture shapes used in the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention; is there.
[Explanation of symbols]
50 Digital Micromirror Device (DMD)
54 Lens system
56 Exposure surface
58 Lens system
60 SRAM cell (memory cell)
62 Micromirror
72 Micro lens array
74 Microlens
76 Aperture Array
78 Aperture
80 lens system
82 Lens system
144 Lighting device
146 Projection optical system
150 Photosensitive material
151 exposure apparatus
166 Exposure head
200 Driven member
202 Electromagnet device
204 Electromagnet Device
206 Shutter member
208 Driven member
210 Electromagnet Device

Claims (5)

露光面を複数の光ビームにより露光する露光ヘッドであって、
光ビームを出射する照明手段と、
制御信号に応じて光変調状態がそれぞれ変化する複数個の画素部が基板上に２次元的に配列され、前記照明手段から前記画素部に入射した光ビームを変調する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子で変調された各光ビームを露光面上にそれぞれビームスポットとして結像する光学系と、
前記光学系の光路上に配置され、前記ビームスポットを整形するアパーチャが複数形成されたアパーチャアレイと、
前記アパーチャの開口面積及び開口形状を変更する開口変更手段と、
を有することを特徴とする露光ヘッド。An exposure head that exposes an exposure surface with a plurality of light beams,
Illumination means for emitting a light beam;
A plurality of pixel portions whose light modulation states change in response to a control signal are two-dimensionally arranged on the substrate, and a spatial light modulation element that modulates a light beam incident on the pixel portion from the illumination unit;
An optical system that images each light beam modulated by the spatial light modulator as a beam spot on an exposure surface;
An aperture array disposed on the optical path of the optical system and formed with a plurality of apertures for shaping the beam spot;
Opening changing means for changing the opening area and the opening shape of the aperture;
An exposure head comprising: 前記アパーチャの開口面積及び開口形状を変更する開口変更手段が、前記アパーチャの一部を開閉可能なシャッタで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の露光ヘッド。2. The exposure head according to claim 1, wherein the aperture changing means for changing the aperture area and the aperture shape of the aperture is constituted by a shutter capable of opening and closing a part of the aperture. 前記アパーチャの開口面積及び開口形状を変更調整する開口変更手段が、異なる開口面積及び開口形状の前記アパーチャが複数形成された前記アパーチャアレイを、面内方向へ移動させる移動操作手段で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の露光ヘッド。The opening changing means for changing and adjusting the opening area and the opening shape of the aperture includes a moving operation means for moving the aperture array in which a plurality of the apertures having different opening areas and opening shapes are formed in an in-plane direction. The exposure head according to claim 1, wherein: 露光面を複数の光ビームにより露光する露光ヘッドであって、
前記光ビームを出射する照明手段と、
制御信号に応じて光変調状態がそれぞれ変化する複数個の画素部が基板上に２次元的に配列され、前記照明手段から画素部へ入射した前記光ビームを変調する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子で変調された前記各光ビームを露光面上にそれぞれビームスポットとして結像する光学系と、
前記光学系の光路上に配置され、前記ビームスポットを整形するための異なる開口面積及び開口形状をもつ複数のアパーチャが形成され、異なる開口面積及び開口形状をもつ前記アパーチャを通過した前記ビームスポットが多重露光又はオーバラップ露光となるように設定されたアパーチャアレイとを有し、
開口面積及び開口形状が異なる前記アパーチャを通過して前記露光面上に照射される前記各ビームスポットにおける露光量比を変更調整することを特徴とする露光ヘッド。An exposure head that exposes an exposure surface with a plurality of light beams,
Illumination means for emitting the light beam;
A plurality of pixel portions each having a light modulation state that changes in response to a control signal are two-dimensionally arranged on a substrate, and a spatial light modulation element that modulates the light beam incident on the pixel portion from the illumination unit;
An optical system that images each light beam modulated by the spatial light modulator as a beam spot on an exposure surface;
A plurality of apertures arranged on the optical path of the optical system and having different aperture areas and aperture shapes for shaping the beam spot are formed, and the beam spots that have passed through the apertures having different aperture areas and aperture shapes are formed. An aperture array configured to be multiple exposure or overlap exposure,
An exposure head characterized by changing and adjusting an exposure amount ratio in each of the beam spots irradiated on the exposure surface through the apertures having different opening areas and opening shapes. 前記照明手段が、異なる開口面積及び開口形状をもつ前記各アパーチャをそれぞれ通過して前記露光面上に照射させるように出射する前記各光ビームの照射光強度比を、個々に変更調整可能に構成されていることを特徴とする請求項４に記載の露光ヘッド。The illumination means is configured to be able to individually change and adjust the irradiation light intensity ratio of each light beam emitted so as to irradiate the exposure surface through the respective apertures having different opening areas and opening shapes. The exposure head according to claim 4, wherein the exposure head is provided.
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