JP4749682B2

JP4749682B2 - Exposure equipment

Info

Publication number: JP4749682B2
Application number: JP2004167092A
Authority: JP
Inventors: 洋二岡崎
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2024-06-04
Also published as: JP2005019982A

Description

本発明は、露光装置に関し、特に、近接場光で高精度にデジタル露光を行う露光装置に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus, and more particularly to an exposure apparatus that performs high-precision digital exposure with near-field light.

近年、近接場光（エバネッセント光）を用いて高密度記録や微細加工を行う近接場光ヘッドが種々提案されている。例えば、尖鋭化した光ファイバの先端に微小開口を形成し、他端からレーザ光を導入して、この微小開口から滲み出るエバネッセント光を用いて感光材料を露光する露光ヘッドが提案されている（特許文献１）。この露光ヘッドでは、光ファイバコアが２次元的に配列されており、書き込もうとする情報のビットパターンに応じた位置の光ファイバコアにレーザ光が導入される。また、製造が容易な光ヘッドとして、レンズアレイの光出射側に微小開口を有する遮光膜が設けられた近接場光ヘッドが提案されている（特許文献２）。
特開２００２−１２３９６５号公報、段落００３８〜００３９、図８特開２０００−２２８５５４号公報 In recent years, various near-field optical heads that perform high-density recording and fine processing using near-field light (evanescent light) have been proposed. For example, an exposure head has been proposed in which a minute opening is formed at the tip of a sharpened optical fiber, laser light is introduced from the other end, and the photosensitive material is exposed using evanescent light that oozes out from the minute opening ( Patent Document 1). In this exposure head, optical fiber cores are two-dimensionally arranged, and laser light is introduced into an optical fiber core at a position corresponding to a bit pattern of information to be written. As an optical head that is easy to manufacture, a near-field optical head in which a light-shielding film having a minute aperture is provided on the light exit side of a lens array has been proposed (Patent Document 2).
JP 2002-123965 A, paragraphs 0038-0039, FIG. JP 2000-228554 A

しかしながら、特許文献１には、情報のビットパターンに応じた位置の光ファイバコアにレーザ光を導入するための具体的な手段は記載されていない。光ファイバコアの径は数μｍ程度であり、２次元的に配列された光ファイバコアの各々に高い結合効率でレーザ光を導入することは困難である、という問題がある。 However, Patent Document 1 does not describe specific means for introducing laser light into an optical fiber core at a position corresponding to a bit pattern of information. The diameter of the optical fiber core is about several μm, and there is a problem that it is difficult to introduce laser light with high coupling efficiency into each of the two-dimensionally arranged optical fiber cores.

また、特許文献２にも、レンズアレイにレーザ光を導入するための具体的な手段は記載されていない。この場合も、レンズアレイの各レンズ毎に光軸を一致させてレーザ光を導入するのは難しい。 Also, Patent Document 2 does not describe specific means for introducing laser light into the lens array. In this case as well, it is difficult to introduce the laser light with the optical axis aligned for each lens of the lens array.

本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、本発明の目的は、近接場光を用いて、高い光利用効率で、高精度にデジタル露光を行うことができる露光装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of performing high-precision digital exposure with high light utilization efficiency using near-field light. There is to do.

上記目的を達成するために本発明の第１の露光装置は、照明用の光ビームを出射する光源と、各々制御信号に応じて光変調状態が変化する複数の画素部が２次元的に配列され、前記光源から前記複数の画素部に入射した光ビームを、前記画素部毎に変調する空間光変調素子と、前記複数の画素部に対応するピッチで複数のマイクロレンズが２次元的に配列され、前記画素部により変調された光ビームを、前記マイクロレンズ毎に集光するマイクロレンズアレイと、前記複数のマイクロレンズの集光位置に対応するピッチで、コア及びクラッドをテーパ状に形成して出射端が数１０〜数１００ｎｍ程度の径に先鋭化された複数の光ファイバの入射端の各々が２次元的に配列されたヘッド部と、を備え、前記複数の光ファイバの出射端の各々から漏れ出す近接場光で感光材料を露光することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first exposure apparatus of the present invention includes a light source that emits a light beam for illumination and a plurality of pixel units each having a light modulation state that changes in accordance with a control signal. A spatial light modulator that modulates a light beam incident on the plurality of pixel units from the light source for each pixel unit, and a plurality of microlenses arranged two-dimensionally at a pitch corresponding to the plurality of pixel units. A microlens array for condensing the light beam modulated by the pixel unit for each microlens, and a core and a clad formed in a taper shape at a pitch corresponding to a condensing position of the plurality of microlenses. and a head portion for each of the incident end is two-dimensionally arranged in a plurality of optical fibers sharpened diameter of several tens to several hundreds of about 100nm is the emission end Te, the exit end of said plurality of optical fibers From each Wherein the exposing the photosensitive material in the near-field light out is.

本発明の第１の露光装置では、光源から空間光変調素子に入射した光ビームは、空間光変調素子の画素部毎に変調され、画素部により変調された光ビームは、マイクロレンズアレイのマイクロレンズ毎に集光される。 In the first exposure apparatus of the present invention, the light beam incident on the spatial light modulation element from the light source is modulated for each pixel part of the spatial light modulation element, and the light beam modulated by the pixel part is micro-array of the microlens array. Condensed for each lens.

ヘッド部には、複数のマイクロレンズの集光位置に対応するピッチで、複数の光ファイバの入射端が２次元的に配列されている。従って、空間光変調素子の画素部毎に変調され、マイクロレンズアレイで集光された光ビームは、ヘッド部に配列された複数の光ファイバの入射端の各々に効率良く入射される。複数の光ファイバの出射端は先鋭化されており、この先鋭化された出射端から漏れ出す近接場光で、感光材料が露光される。即ち、近接場光を用いて、高い光利用効率で、高精度にデジタル露光を行うことができる。 In the head portion, incident ends of the plurality of optical fibers are two-dimensionally arranged at a pitch corresponding to the condensing positions of the plurality of microlenses. Therefore, the light beam modulated for each pixel portion of the spatial light modulator and condensed by the microlens array is efficiently incident on each of the incident ends of the plurality of optical fibers arranged in the head portion. The emission ends of the plurality of optical fibers are sharpened, and the photosensitive material is exposed with near-field light leaking from the sharpened emission ends. That is, using near-field light, high-precision digital exposure can be performed with high light utilization efficiency.

上記の第１の露光装置において、複数の光ファイバの入射端を固定配置すると共に、複数の光ファイバの出射端を移動可能とすることができる。例えば、光ファイバの長さを長くすることで、光ファイバの入射端を固定配置すると共に出射端を移動可能とすることができる。 In the first exposure apparatus, the incident ends of the plurality of optical fibers can be fixedly arranged, and the emission ends of the plurality of optical fibers can be moved. For example, by increasing the length of the optical fiber, the incident end of the optical fiber can be fixedly arranged and the exit end can be moved.

なお、参考例に係る第２の露光装置は、照明用の光ビームを出射する光源と、各々制御信号に応じて光変調状態が変化する複数の画素部が２次元的に配列され、前記光源から前記複数の画素部に入射した光ビームを、前記画素部毎に変調する空間光変調素子と、前記複数の画素部に対応するピッチで複数のマイクロレンズが２次元的に配列され、前記画素部により変調された光ビームを、前記マイクロレンズ毎に集光するマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイの光出射面に設けられ、前記複数のマイクロレンズの集光位置に対応するピッチで複数の微小開口の各々が２次元的に配列された遮光膜と、を備え、前記複数の微小開口の各々から漏れ出す近接場光で感光材料を露光することを特徴とする。 In the second exposure apparatus according to the reference example, a light source that emits a light beam for illumination and a plurality of pixel units each having a light modulation state that changes according to a control signal are two-dimensionally arranged. A spatial light modulation element that modulates the light beam incident on the plurality of pixel units for each pixel unit, and a plurality of microlenses arranged two-dimensionally at a pitch corresponding to the plurality of pixel units, A microlens array for condensing the light beam modulated by the unit for each microlens, and a plurality of microlens arrays at a pitch corresponding to a condensing position of the plurality of microlenses. A light-shielding film in which each of the micro openings is two-dimensionally arranged, and the photosensitive material is exposed with near-field light leaking from each of the plurality of micro openings.

参考例に係る第２の露光装置では、光源から空間光変調素子に入射した光ビームは、空間光変調素子の画素部毎に変調され、画素部により変調された光ビームは、マイクロレンズアレイのマイクロレンズ毎に集光される。マイクロレンズアレイの光出射面には、複数のマイクロレンズの集光位置に対応するピッチで複数の微小開口が２次元的に配列された遮光膜が設けられている。従って、空間光変調素子の画素部毎に変調された光ビームは、マイクロレンズの各々に効率良く入射される。 In the second exposure apparatus according to the reference example, the light beam incident on the spatial light modulation element from the light source is modulated for each pixel part of the spatial light modulation element, and the light beam modulated by the pixel part is transmitted from the microlens array. Light is collected for each microlens. The light exit surface of the microlens array is provided with a light-shielding film in which a plurality of minute openings are two-dimensionally arranged at a pitch corresponding to the condensing position of the plurality of microlenses. Therefore, the light beam modulated for each pixel portion of the spatial light modulator is efficiently incident on each microlens.

マイクロレンズアレイの光出射面には、複数のマイクロレンズの集光位置に対応するピッチで複数の微小開口が２次元的に配列された遮光膜が設けられている。この複数の微小開口から漏れ出す近接場光で、感光材料が露光される。即ち、近接場光を用いて、高い光利用効率で、高精度にデジタル露光を行うことができる。 The light exit surface of the microlens array is provided with a light-shielding film in which a plurality of minute openings are two-dimensionally arranged at a pitch corresponding to the condensing position of the plurality of microlenses. The photosensitive material is exposed with the near-field light leaking from the plurality of minute openings. That is, using near-field light, high-precision digital exposure can be performed with high light utilization efficiency.

また、参考例に係る第３の露光装置は、照明用の光ビームを出射する光源と、各々制御信号に応じて光変調状態が変化する複数の画素部が２次元的に配列され、前記光源から前記複数の画素部に入射した光ビームを、前記画素部毎に変調する空間光変調素子と、前記複数の画素部に対応するピッチで複数の第１のマイクロレンズが２次元的に配列され、前記画素部により変調された光ビームを、前記第１のマイクロレンズ毎に集光する第１のマイクロレンズアレイと、前記複数の第１のマイクロレンズの集光位置に対応するピッチで複数の光ファイバの入射端が２次元的に配列された導光部と、前記光ファイバの出射端に対応するピッチで複数の第２のマイクロレンズが２次元的に配列され、前記光ファイバから出射された光ビームを、前記第２のマイクロレンズ毎に集光する第２のマイクロレンズアレイと、前記第２のマイクロレンズアレイの光出射面に設けられ、前記複数の第２のマイクロレンズの集光位置に対応するピッチで複数の微小開口の各々が２次元的に配列された遮光膜と、を備え、前記複数の微小開口の各々から漏れ出す近接場光で感光材料を露光することを特徴とする。 Further, the third exposure apparatus according to the reference example includes a light source that emits a light beam for illumination and a plurality of pixel units whose light modulation states change according to control signals, which are two-dimensionally arranged, and the light source A spatial light modulation element that modulates the light beam incident on the plurality of pixel units for each pixel unit, and a plurality of first microlenses are arranged two-dimensionally at a pitch corresponding to the plurality of pixel units. A first microlens array for condensing the light beam modulated by the pixel unit for each of the first microlenses, and a plurality of light beams at a pitch corresponding to a condensing position of the plurality of first microlenses. A light guide unit in which incident ends of the optical fiber are two-dimensionally arranged, and a plurality of second microlenses are two-dimensionally arranged at a pitch corresponding to the outgoing end of the optical fiber, and are emitted from the optical fiber. Said light beam A second microlens array for condensing each of the two microlenses, and a plurality of microlenses at a pitch corresponding to the condensing position of the plurality of second microlenses, provided on the light exit surface of the second microlens array. And a light-shielding film in which each of the minute openings is two-dimensionally arranged, and the photosensitive material is exposed with near-field light leaking from each of the plurality of minute openings.

参考例に係る第３の露光装置では、光源から空間光変調素子に入射した光ビームは、空間光変調素子の画素部毎に変調され、画素部により変調された光ビームは、第１のマイクロレンズアレイの第１のマイクロレンズ毎に集光される。導光部には、複数の第１のマイクロレンズの集光位置に対応するピッチで、複数の光ファイバの入射端の各々が２次元的に配列されており、空間光変調素子の画素部毎に変調され、第１のマイクロレンズアレイで集光された光ビームは、導光部に配列された複数の光ファイバの入射端の各々に効率良く入射され導光される。 In the third exposure apparatus according to the reference example, the light beam incident on the spatial light modulation element from the light source is modulated for each pixel part of the spatial light modulation element, and the light beam modulated by the pixel part is The light is collected for each first microlens of the lens array. In the light guide section, each of the incident ends of the plurality of optical fibers is two-dimensionally arranged at a pitch corresponding to the condensing position of the plurality of first microlenses. The light beam modulated by the first microlens array and efficiently incident on each of the incident ends of the plurality of optical fibers arranged in the light guide is guided.

第２のマイクロレンズアレイには、光ファイバの出射端に対応するピッチで複数の第２のマイクロレンズが２次元的に配列されており、導光部により導光された光ビームは、第２のマイクロレンズアレイの第２のマイクロレンズ毎に集光される。従って、光ビームは、第２のマイクロレンズの各々に効率良く入射される。第２のマイクロレンズアレイの光出射面には、複数の第２のマイクロレンズの集光位置に対応するピッチで複数の微小開口の各々が２次元的に配列された遮光膜が設けられている。この複数の微小開口の各々から漏れ出す近接場光で、感光材料が露光される。即ち、近接場光を用いて、高い光利用効率で、高精度にデジタル露光を行うことができる。 In the second microlens array, a plurality of second microlenses are two-dimensionally arranged at a pitch corresponding to the emission end of the optical fiber, and the light beam guided by the light guide unit is the second one. The light is condensed for each second microlens of the microlens array. Accordingly, the light beam is efficiently incident on each of the second microlenses. The light exit surface of the second microlens array is provided with a light-shielding film in which each of a plurality of minute openings is two-dimensionally arranged at a pitch corresponding to the condensing position of the plurality of second microlenses. . The photosensitive material is exposed with near-field light leaking from each of the plurality of minute openings. That is, using near-field light, high-precision digital exposure can be performed with high light utilization efficiency.

上記目的を達成するために本発明の第４の露光装置は、照明用の光ビームを出射する光源と、各々制御信号に応じて光変調状態が変化する複数の画素部が２次元的に配列され、前記光源から前記複数の画素部に入射した光ビームを、前記画素部毎に変調する空間光変調素子と、前記複数の画素部に対応するピッチで複数の第１のマイクロレンズが２次元的に配列され、前記画素部により変調された光ビームを、前記第１のマイクロレンズ毎に集光する第１のマイクロレンズアレイと、前記複数の第１のマイクロレンズの集光位置に対応するピッチで複数の光ファイバの入射端の各々が２次元的に配列された導光部と、前記光ファイバの出射端に対応するピッチで複数の第２のマイクロレンズが２次元的に配列され、前記光ファイバから出射された光ビームを、前記第２のマイクロレンズ毎に集光する第２のマイクロレンズアレイと、前記複数の第２のマイクロレンズの集光位置に対応するピッチで複数の第３のマイクロレンズが２次元的に配列され、前記第２のマイクロレンズアレイから入射した各光ビームを、前記第３のマイクロレンズ毎に集光する第３のマイクロレンズアレイと、前記第３のマイクロレンズアレイの光出射面に設けられ、前記複数の第３のマイクロレンズの集光位置に対応するピッチで複数の微小開口の各々が２次元的に配列された遮光膜と、を備え、前記複数の微小開口の各々から漏れ出す近接場光で感光材料を露光することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a fourth exposure apparatus of the present invention includes a light source that emits a light beam for illumination and a plurality of pixel units each having a light modulation state that changes in accordance with a control signal. A spatial light modulator that modulates a light beam incident on the plurality of pixel units from the light source for each pixel unit, and a plurality of first microlenses at a pitch corresponding to the plurality of pixel units. Corresponding to the first microlens array for condensing the light beam modulated by the pixel unit for each of the first microlenses and the condensing positions of the plurality of first microlenses. A light guide unit in which each of the incident ends of the plurality of optical fibers is arranged two-dimensionally at a pitch, and a plurality of second microlenses are arranged two-dimensionally at a pitch corresponding to the emission end of the optical fiber, Emitted from the optical fiber A second microlens array that collects the light beam for each of the second microlenses, and a plurality of third microlenses at a pitch corresponding to the condensing position of the plurality of second microlenses. A third microlens array that condenses each of the light beams incident in the second microlens array, which is dimensionally arranged, for each of the third microlenses, and the light emission of the third microlens array. Each of the plurality of micro openings is provided with a light-shielding film provided on a surface and in which each of the plurality of micro openings is two-dimensionally arranged at a pitch corresponding to a condensing position of the plurality of third micro lenses. The photosensitive material is exposed with near-field light leaking from the surface.

本発明の第４の露光装置では、光源から空間光変調素子に入射した光ビームは、空間光変調素子の画素部毎に変調され、画素部により変調された光ビームは、第１のマイクロレ
ンズアレイの第１のマイクロレンズ毎に集光される。導光部には、複数の第１のマイクロレンズの集光位置に対応するピッチで、複数の光ファイバの入射端の各々が２次元的に配列されており、空間光変調素子の画素部毎に変調され、第１のマイクロレンズアレイで集光された光ビームは、導光部に配列された複数の光ファイバの入射端の各々に効率良く入射され導光される。 In the fourth exposure apparatus of the present invention, the light beam incident on the spatial light modulation element from the light source is modulated for each pixel portion of the spatial light modulation element, and the light beam modulated by the pixel portion is the first microlens. Light is collected for each first microlens of the array. In the light guide section, each of the incident ends of the plurality of optical fibers is two-dimensionally arranged at a pitch corresponding to the condensing position of the plurality of first microlenses. The light beam modulated by the first microlens array and efficiently incident on each of the incident ends of the plurality of optical fibers arranged in the light guide is guided.

第２のマイクロレンズアレイには、光ファイバの出射端に対応するピッチで複数の第２のマイクロレンズが２次元的に配列されており、導光部により導光された光ビームは、第２のマイクロレンズアレイの第２のマイクロレンズ毎に集光される。従って、光ビームは、第２のマイクロレンズの各々に効率良く入射される。 In the second microlens array, a plurality of second microlenses are two-dimensionally arranged at a pitch corresponding to the emission end of the optical fiber, and the light beam guided by the light guide unit is the second one. The light is condensed for each second microlens of the microlens array. Accordingly, the light beam is efficiently incident on each of the second microlenses.

また、第３のマイクロレンズアレイには、複数の第２のマイクロレンズの集光位置に対応するピッチで複数の第３のマイクロレンズが２次元的に配列されており、第２のマイクロレンズ毎に集光された光ビームは、第３のマイクロレンズアレイの第３のマイクロレンズ毎に集光される。従って、光ビームは、第３のマイクロレンズの各々に効率良く入射される。 In the third microlens array, a plurality of third microlenses are two-dimensionally arranged at a pitch corresponding to the condensing position of the plurality of second microlenses. The light beam condensed on the third microlens array is collected for each third microlens of the third microlens array. Therefore, the light beam is efficiently incident on each of the third microlenses.

第３のマイクロレンズアレイの光出射面には、複数の第３のマイクロレンズの集光位置に対応するピッチで複数の微小開口の各々が２次元的に配列された遮光膜が設けられている。この複数の微小開口の各々から漏れ出す近接場光で、感光材料が露光される。即ち、近接場光を用いて、高い光利用効率で、高精度にデジタル露光を行うことができる。 The light exit surface of the third microlens array is provided with a light-shielding film in which each of the plurality of minute openings is two-dimensionally arranged at a pitch corresponding to the condensing position of the plurality of third microlenses. . The photosensitive material is exposed with near-field light leaking from each of the plurality of minute openings. That is, using near-field light, high-precision digital exposure can be performed with high light utilization efficiency.

本発明の露光装置によれば、近接場光を用いて、高い光利用効率で、高精度にデジタル露光を行うことができる、という効果が得られる。 According to the exposure apparatus of the present invention, there is an effect that digital exposure can be performed with high light utilization efficiency and high accuracy using near-field light.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
（露光装置の概略構成）
第１の実施の形態に係る露光装置は、図１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）１１０を備えている。このＤＭＤ１１０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、ＤＭＤ１１０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。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、ＤＭＤ１１０の各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。なお、反射面の角度の制御に付いては後述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
(Schematic configuration of exposure apparatus)
As shown in FIG. 1, the exposure apparatus according to the first embodiment uses 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. 110 is provided. The DMD 110 is connected to a controller (not shown) that includes 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 of the DMD 110 based on the input image data. Further, the mirror drive control unit controls the angle of the reflection surface of each micromirror of the DMD 110 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.

ＤＭＤ１１０の光入射側には、光ファイバの出射端部（発光点）が所定方向に沿って一列に配列されたレーザ出射部を備えたファイバアレイ光源１１２、ファイバアレイ光源１１２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１１４、レンズ系１１４を透過したレーザ光をＤＭＤ１１０に向けて反射するミラー１２２、１２４がこの順に配置されている。 On the light incident side of the DMD 110, a fiber array light source 112 having a laser emitting portion in which emission ends (light emitting points) of optical fibers are arranged in a line along a predetermined direction, and laser light emitted from the fiber array light source 112 A lens system 114 that corrects the light and condenses the light on the DMD, and mirrors 122 and 124 that reflect the laser light transmitted through the lens system 114 toward the DMD 110 are arranged in this order.

レンズ系１１４は、ファイバアレイ光源１１２から出射されたレーザ光を平行光化する１対の組合せレンズ１１６、平行光化されたレーザ光の光量分布が均一になるように補正するロッドインテグレータ１１８、及び光量分布が補正されたレーザ光をＤＭＤ上に集光する集光レンズ１２０で構成されている。ロッドインテグレータ１１８は、インテグレータ内を光が全反射しながら導光して行くので、光量分布が均一となるようにレーザ光を補正することができる。 The lens system 114 includes a pair of combination lenses 116 that collimate the laser light emitted from the fiber array light source 112, a rod integrator 118 that corrects the light quantity distribution of the collimated laser light, and It is composed of a condensing lens 120 that condenses the laser light with the corrected light quantity distribution on the DMD. Since the rod integrator 118 guides the light while totally reflecting the light inside the integrator, the rod integrator 118 can correct the laser light so that the light quantity distribution is uniform.

また、ＤＭＤ１１０の光反射側には、ＤＭＤ１１０で反射されたＤＭＤ像を拡大する拡大レンズ系１２６，１２８が配置されている。拡大レンズ系１２６，１２８でＤＭＤ像が結像される位置には、マイクロレンズがＤＭＤの各画素に対応して設けられたマイクロレンズアレイ１３０が配置されている。そして、マイクロレンズアレイ１３０の光出射側には、近接場アレイヘッド１３２が配置されている。近接場アレイヘッド１３２は、感光材料１３４を近接場光で露光するように、感光材料１３４の表面に近接配置される。 Further, on the light reflection side of the DMD 110, magnifying lens systems 126 and 128 for magnifying the DMD image reflected by the DMD 110 are arranged. At a position where a DMD image is formed by the magnifying lens systems 126 and 128, a microlens array 130 in which a microlens is provided corresponding to each pixel of the DMD is disposed. A near-field array head 132 is disposed on the light exit side of the microlens array 130. The near-field array head 132 is disposed close to the surface of the photosensitive material 134 so as to expose the photosensitive material 134 with near-field light.

近接場アレイヘッド１３２は、図２に示すように、コア１４０及びクラッド１４２を備えた複数の光ファイバ１３６が、束ねられて構成されている。光ファイバ１３６の入射端では、コア１４０は、マイクロレンズアレイ１３０の集光位置に対応してマトリクス状に配列されている。光ファイバ１３６の出射側の端部１３８は、数１０〜数１００ｎｍ程度の径に尖鋭化され、その先端に微小開口が形成されている。光ファイバ１３６の他端からレーザ光を導入すると、この微小開口からエバネッセント光が滲み出してくる。 As shown in FIG. 2, the near-field array head 132 is configured by bundling a plurality of optical fibers 136 including a core 140 and a clad 142. At the incident end of the optical fiber 136, the cores 140 are arranged in a matrix corresponding to the light collection positions of the microlens array 130. An end 138 on the emission side of the optical fiber 136 is sharpened to a diameter of about several tens to several hundreds of nm, and a minute opening is formed at the tip. When laser light is introduced from the other end of the optical fiber 136, evanescent light oozes out from this minute opening.

なお、図２では、２８本の光ファイバ１３６が束ねられ、そのコア１４０が４行７列のマトリクス状に配列されている例を示すが、実際には、マイクロレンズアレイ１３０に配列されたマイクロレンズと同数の光ファイバ１３６が束ねられて、近接場アレイヘッド１３２が構成される。 FIG. 2 shows an example in which 28 optical fibers 136 are bundled and the cores 140 are arranged in a matrix of 4 rows and 7 columns, but in reality, the microfibers arranged in the microlens array 130 are shown. The near-field array head 132 is configured by bundling the same number of optical fibers 136 as the lenses.

ＤＭＤ１１０は、図３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。なお、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。 As shown in FIG. 3, the DMD 110 includes a micromirror 62 supported by a support column on an SRAM cell 60, and a large number of (pixels) (pixels). 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. The reflectance of the micromirror 62 is 90% or more. A silicon gate CMOS SRAM cell 60 manufactured in 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). ).

ＤＭＤ１１０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ＤＭＤ１１０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４（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４（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、ＤＭＤ１１０の各ピクセルにおけるマイクロミラー６２の傾きを、図３に示すように制御することによって、ＤＭＤ１１０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。 When a digital signal is written in the SRAM cell 60 of the DMD 110, the micromirror 62 supported by the support is tilted in a range of ± α degrees (for example, ± 10 degrees) with respect to the substrate side on which the DMD 110 is disposed with the diagonal line as the center. It is done. 4A shows a state in which the micromirror 62 is tilted to + α degrees in the on state, and FIG. 4B shows a state in which the micromirror 62 is tilted to −α degrees in the off state. Therefore, by controlling the tilt of the micromirror 62 in each pixel of the DMD 110 according to the image signal as shown in FIG. 3, the light incident on the DMD 110 is reflected in the tilt direction of each micromirror 62. .

なお、図３には、ＤＭＤ１１０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、ＤＭＤ１１０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。なお、オフ状態のマイクロミラー６２により光ビームが反射される方向には、光吸収体（図示せず）が配置されている。 FIG. 3 shows an example of a state in which a part of the DMD 110 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 110. A light absorber (not shown) is arranged in the direction in which the light beam is reflected by the micromirror 62 in the off state.

ファイバアレイ光源１１２は、図５（Ａ）に示すように、複数（図では２５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５（Ｂ）に示すように、光ファイバ３１の出射端部（発光点）が所定方向に沿って複数列（図では３列）配列されてレーザ出射部６８が構成されている。 As shown in FIG. 5A, the fiber array light source 112 includes a plurality of (25 in the figure) laser modules 64, and one end of the multimode optical fiber 30 is coupled to each laser module 64. Yes. An optical fiber 31 having the same core diameter as that of the multimode optical fiber 30 and a cladding diameter smaller than that of the multimode optical fiber 30 is coupled to the other end of the multimode optical fiber 30, as shown in FIG. A laser emitting portion 68 is configured by arranging a plurality of rows (three rows in the drawing) of emitting ends (light emitting points) of the optical fiber 31 along a predetermined direction.

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＝５０μｍ、ＮＡ＝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＝５０μｍ、ＮＡ＝０．２である。 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, and the multimode optical fiber 30 has a cladding diameter = 125 μm, a core diameter = 50 μm, NA = 0.2, an incident end face. The transmittance of the coat is 99.5% or more, and the optical fiber 31 has a cladding diameter = 60 μm, a core diameter = 50 μm, and NA = 0.2.

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。 However, the cladding diameter of the optical fiber 31 is not limited to 60 μm. The clad diameter of the optical fiber used in the 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 the 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.

レーザモジュール６４は、図１０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。例えば、クラッド径＝６０μｍ、コア径＝５０μｍ、ＮＡ＝０．２のマルチモード光ファイバには、２０個もの半導体レーザ光を入射することが可能であり、照射ヘッドの必要光量を実現して、且つ光ファイバ本数をより減らすことができる。 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. For example, as many as 20 semiconductor laser beams can be incident on a multimode optical fiber having a cladding diameter = 60 μm, a core diameter = 50 μm, and NA = 0.2. In addition, the number of optical fibers can be further reduced.

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。なお、好適な波長範囲については後述する。 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. A suitable wavelength range will be described later.

上記の合波レーザ光源は、図１１及び図１２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閉空間（封止空間）内に上記合波レーザ光源が気密封止されている。 As shown in FIGS. 11 and 12, the 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 deaeration 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 closed space (sealed space) formed by 41.

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、前記ヒートブロック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。 A base plate 42 is fixed to the bottom surface of the package 40, and the heat block 10, a 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 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.

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。 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.

なお、図１２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。 In FIG. 12, in order to avoid complication of the figure, only the GaN semiconductor laser LD7 is numbered among the plurality of GaN semiconductor lasers, and only the collimator lens 17 is numbered among the plurality of collimator lenses. is doing.

図１３は、上記コリメータレンズ１１〜１７の取り付け部分の正面形状を示すものである。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１３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配置されている。 FIG. 13 shows the front shape of the mounting portion of the collimator lenses 11-17. 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. 13).

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。 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, for example, 10 ° and 30 °. 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.

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ｆ₁＝３ｍｍ、ＮＡ＝０．６、レンズ配置ピッチ＝１．２５ｍｍである。 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 ₁ = 3 mm, NA = 0.6, and a lens arrangement pitch = 1.25 mm.

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＝２３ｍｍ、ＮＡ＝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。 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 mm and NA = 0.2. This condensing lens 20 is also formed by molding resin or optical glass, for example.

このように構成されたファイバアレイ光源６６では、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、対応するコリメータレンズ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。 In the fiber array light source 66 configured in this way, the laser beams B1, B2, B3, B4, B5, B6, and the like emitted from each of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 constituting the combined laser light source, and Each of B7 is collimated by the corresponding collimator lenses 11-17. 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.

このコリメータレンズ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。 The collimating lenses 11 to 17 and the condensing lens 20 constitute a condensing optical system, and the condensing optical system and the multimode optical fiber 30 constitute a multiplexing optical system. 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.

各レーザモジュールにおいて、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（シングルモードレーザを使用する場合）には、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、２５本の光ファイバ３１がアレイ状に配列されたレーザ出射部６８での出力は約４．５Ｗ（＝１８０ｍＷ×２５）である。 In each laser module, 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 (when a single mode laser is used). Can obtain a combined laser beam B with an output of 180 mW (= 30 mW × 0.85 × 7) for each of the optical fibers 31 arranged in an array. Therefore, the output from the laser emitting unit 68 in which 25 optical fibers 31 are arranged in an array is about 4.5 W (= 180 mW × 25).

ファイバアレイ光源６６のレーザ出射部６８には、この通り高輝度の発光点が主走査方向に沿って配列されている。単一の半導体レーザからのレーザ光を１本の光ファイバに結合させる従来のファイバ光源は低出力であるため、多数列配列しなければ所望の出力を得ることができなかったが、本実施の形態で使用する合波レーザ光源は高出力であるため、少数列、例えば１列でも所望の出力を得ることができる。本実施の形態の露光装置では、ファイバアレイ光源１１２の発光領域の径が小さいので、レンズ系１１４を通過してＤＭＤ１１０へ入射する光束の角度が小さくなり、結果として近接場アレイヘッド１３２に入射する光束の角度が小さくなる。即ち、近接場アレイヘッド１３２に十分小さなスポット径にて集光でき且つ焦点深度を深くすることができるので、近接場アレイヘッド１３２に高効率の光結合ができる。 In the laser emitting portion 68 of the fiber array light source 66, high-luminance light emitting points are arranged along the main scanning direction as described above. A conventional fiber light source that couples laser light from a single semiconductor laser to a single optical fiber has a low output, so a desired output could not be obtained unless multiple rows are arranged. Since the combined laser light source used in the form has a high output, a desired output can be obtained even with a small number of columns, for example, one column. In the exposure apparatus of the present embodiment, since the diameter of the light emitting region of the fiber array light source 112 is small, the angle of the light beam that passes through the lens system 114 and enters the DMD 110 becomes small, and as a result, enters the near-field array head 132. The angle of the light beam becomes smaller. That is, the near-field array head 132 can be focused with a sufficiently small spot diameter and the depth of focus can be increased, so that high-efficiency optical coupling can be achieved with the near-field array head 132.

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１２５μｍ、ＮＡ（開口数）０．２のマルチモード光ファイバが使用でき、約４．５Ｗ（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２２５本（１５×１５）束ねなければならず、発光領域の面積は３．６ｍｍ²（１．９ｍｍ×１．９ｍｍ）であるから、レーザ出射部６８での輝度は１．２５（Ｗ／ｍｍ²）、光ファイバ１本当りの輝度は１０（Ｗ／ｍｍ²）である。 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 μm. If a multimode optical fiber with a numerical aperture (NA) of 0.2 can be used and an output of about 4.5 W (watts) is to be obtained, 225 (15 × 15) multimode optical fibers must be bundled. Since the area of the light emitting region is 3.6 mm ² (1.9 mm × 1.9 mm), the luminance at the laser emitting portion 68 is 1.25 (W / mm ² ), and the luminance per optical fiber is 10 (W / mm ² ).

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２５本で約４．５Ｗの出力を得ることができ、レーザ出射部６８での発光領域の面積は０．２ｍｍ²（０．１８ｍｍ×１．１３ｍｍ）であるから、レーザ出射部６８での輝度は２２．５（Ｗ／ｍｍ²）となり、従来に比べ約１８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（Ｗ／ｍｍ²）であり、従来に比べ約９倍の高輝度化を図ることができる。 On the other hand, in the present embodiment, as described above, an output of about 4.5 W can be obtained with 25 multimode optical fibers, and the area of the light emitting region at the laser emitting portion 68 is 0.2 mm ² (0 .18 mm × 1.13 mm), the luminance at the laser emitting portion 68 is 22.5 (W / mm ² ), and the luminance can be increased by 18 times compared to the conventional case. Further, the luminance per optical fiber is 90 (W / mm ² ), and the luminance can be increased by about 9 times compared with the conventional one.

合波レーザ光源を構成する半導体レーザとしては、４００ｎｍ近傍の発振波長を有する青色レーザが好適である。青色レーザを用いた方が、マイクロレンズアレイ１３０の集光ビームを絞ることができる。その結果、アレイヘッドに高効率で光結合することができ、高強度の光をアレイヘッドに供給することができる。また、１０００万画素もの近接場アレイヘッドになっても、マイクロレンズアレイの集光ビームを絞ることができ、且つ高強度の光をアレイヘッドに導入することができることから、１画素の光強度も十分に実用的な値にすることができる。 As a semiconductor laser constituting the combined laser light source, a blue laser having an oscillation wavelength near 400 nm is suitable. When the blue laser is used, the condensed beam of the microlens array 130 can be reduced. As a result, it is possible to optically couple to the array head with high efficiency, and to supply high intensity light to the array head. In addition, even if the near-field array head has 10 million pixels, the focused light of the microlens array can be narrowed down and high intensity light can be introduced into the array head. It can be a sufficiently practical value.

なお、上記ではシングルモードレーザからの光を合波する例を示したが、マルチモードの高出力レーザ（例えば、２００ｍＷ）からの光を合波し結合することで、より高輝度な光源出力を得ることも可能である。例えば、マルチモードレーザの各出力が２００ｍＷの場合には、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１Ｗ（＝２００ｍＷ×０．８５×６）の合波レーザビームＢを得ることができる。従って、５本の光ファイバ３１がアレイ状に配列されたレーザ出射部６８での出力は約５Ｗ（＝１Ｗ×５）である。 In addition, although the example which combines the light from a single mode laser was shown above, the light source output with higher brightness can be obtained by combining and combining light from a multi-mode high-power laser (for example, 200 mW). It is also possible to obtain. For example, when each output of the multimode laser is 200 mW, a combined laser beam B having an output of 1 W (= 200 mW × 0.85 × 6) can be obtained for each of the optical fibers 31 arranged in an array. it can. Therefore, the output from the laser emitting unit 68 in which the five optical fibers 31 are arranged in an array is about 5 W (= 1 W × 5).

また、これまでは、複数の半導体レーザを合波する場合について説明してきたが、合波せずに、半導体レーザと光ファイバとを１対１で結合し、先端のファイバーに、合波した場合と同様にクラッド径が小さい（例えば、クラッド径６０μｍでコア径を同等とする）光ファイバを結合してもよい。特にこの場合は、半導体レーザとしてマルチモードの高出力レーザ（２００ｍＷ）を用いることが好ましく、このような高出力レーザを用いることで、高輝度な光源を得ることができる。この場合の輝度は、半導体レーザと光ファイバとを１対１で結合した構造に対して、発光面積を１／４にできるので４倍の輝度を実現できる。 In addition, the case where a plurality of semiconductor lasers are combined has been described so far, but the case where a semiconductor laser and an optical fiber are coupled one-to-one without being combined and combined with a fiber at the tip. Similarly, an optical fiber having a small clad diameter (for example, a clad diameter of 60 μm and an equivalent core diameter) may be coupled. Particularly in this case, it is preferable to use a multimode high-power laser (200 mW) as the semiconductor laser, and a high-intensity light source can be obtained by using such a high-power laser. In this case, the luminance can be reduced by a factor of 4 with respect to the structure in which the semiconductor laser and the optical fiber are coupled on a one-to-one basis.

（露光装置の動作）
次に、上記露光装置の動作について説明する。この露光装置では、図示しないコントローラに画像データが入力されると、コントローラは入力された画像データに基づいてＤＭＤ１１０の各マイクロミラーを駆動制御する制御信号を生成し、生成した制御信号に基づいてＤＭＤ１１０の各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。 (Exposure device operation)
Next, the operation of the exposure apparatus will be described. In this exposure apparatus, when image data is input to a controller (not shown), the controller generates a control signal for driving and controlling each micromirror of the DMD 110 based on the input image data, and the DMD 110 based on the generated control signal. The angle of the reflection surface of each micromirror is controlled.

光源１１２からレンズ系１１４を介してＤＭＤ１１０に照射された照明光は、各マイクロミラーの反射面の角度に応じて所定方向に反射されて変調され、変調された光が拡大レンズ系１２６，１２８により拡大される。拡大レンズ系１２６，１２８により拡大された光は、マイクロレンズアレイ１３０に設けられたマイクロレンズの各々に入射される。 The illumination light emitted from the light source 112 to the DMD 110 via the lens system 114 is reflected and modulated in a predetermined direction according to the angle of the reflection surface of each micromirror, and the modulated light is transmitted by the magnifying lens systems 126 and 128. Enlarged. The light magnified by the magnifying lens systems 126 and 128 is incident on each of the microlenses provided in the microlens array 130.

マイクロレンズアレイ１３０で集光された光は、近接場アレイヘッド１３２にマトリクス状に配列された対応するコア１４０に入射され、光ファイバ１３６内を導光する。マイクロレンズアレイ１３０で集光された光を、マイクロレンズに対応するコア１４０に入射させるので、効率良く入射することができる。また、上述した通り、近接場アレイヘッド１３２に入射する光ビームの集光スポットを小さくすることができ且つ焦点深度を深くすることで、蹴られが減少し結合効率が高くなる。そして、光ファイバ１３６の出射側の端部１３８に形成された微小開口からは、エバネッセント光が滲み出し、このエバネッセント光で感光材料１３４が露光される。 The light collected by the microlens array 130 enters the corresponding cores 140 arranged in a matrix on the near-field array head 132 and guides the light in the optical fiber 136. Since the light condensed by the microlens array 130 is incident on the core 140 corresponding to the microlens, it can be efficiently incident. Further, as described above, the condensing spot of the light beam incident on the near-field array head 132 can be reduced and the depth of focus is increased, so that kicking is reduced and the coupling efficiency is increased. Then, evanescent light oozes out from the minute opening formed at the exit side end 138 of the optical fiber 136, and the photosensitive material 134 is exposed with this evanescent light.

マイクロレンズアレイ１３０により集光される光ビームのビーム径は、光ファイバ１３６のコア１４０の径と同じ大きさとすることが好ましい。同じ大きさとすることで、光ビームの光ファイバ１３６への結合効率が高くなる。例えば、４μｍのコア径のシングルモードファイバを用いる場合には、高結合効率を実現するために、集光ビームと光ファイバのビーム径を一致させ、モードマッチングを図るために、集光される光ビームのビーム径も４μｍとする。 The beam diameter of the light beam collected by the microlens array 130 is preferably the same as the diameter of the core 140 of the optical fiber 136. By setting the same size, the coupling efficiency of the light beam to the optical fiber 136 is increased. For example, when a single mode fiber having a core diameter of 4 μm is used, in order to achieve high coupling efficiency, the condensed beam and the optical fiber have the same beam diameter, and the collected light is used for mode matching. The beam diameter of the beam is also 4 μm.

以上説明した通り、本実施の形態の露光装置では、ＤＭＤの各画素部に対応させてマイクロレンズアレイのマイクロレンズが配列されると共に、マイクロレンズアレイに配列されたマイクロレンズに対応させて、近接場アレイヘッドの光ファイバコアを配列しているため、ＤＭＤで変調されマイクロレンズで集光された光を、対応する光ファイバコアに効率良く入射させることができる。即ち、近接場光を用いて、高い光利用効率で、高精度にデジタル露光を行うことができる。 As described above, in the exposure apparatus of the present embodiment, the microlens of the microlens array is arranged corresponding to each pixel portion of the DMD, and the microlens arranged in the microlens array is arranged close to the microlens array. Since the optical fiber cores of the field array head are arranged, the light modulated by the DMD and collected by the microlens can be efficiently incident on the corresponding optical fiber core. That is, using near-field light, high-precision digital exposure can be performed with high light utilization efficiency.

特に、本実施の形態では、高輝度光源を用いているので、近接場アレイヘッドに入射する光ビームの焦点深度を深くすることができる。これにより、光ファイバコアでの蹴られが減少し、更に結合効率が高くなる。 In particular, in this embodiment, since a high-intensity light source is used, the depth of focus of the light beam incident on the near-field array head can be increased. This reduces kicking at the optical fiber core and further increases the coupling efficiency.

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態に係る露光装置は、図６に示すように、近接場アレイヘッドの光ファイバの長さを長くした以外は、第１の実施の形態と同じ構成であるため、同じ構成部分には同一符号を付して説明を省略する。 [Second Embodiment]
The exposure apparatus according to the second embodiment has the same configuration as the first embodiment except that the length of the optical fiber of the near-field array head is increased as shown in FIG. Parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

近接場アレイヘッド１３２Ａは、光ファイバ１３６よりも長い光ファイバ１３６Ａを用いた以外は、図２に示す近接場アレイヘッド１３２と同様に、コア１４０、クラッド１４２、及び微小開口が形成される尖鋭化された出射側の端部１３８を備えて構成されている。光ファイバ１３６Ａの入射端は、マイクロレンズアレイ１３０の集光位置に対応してコア１４０がマトリクス状に配列されるように、所定位置に固定配置されている。一方、微小開口が設けられた光ファイバ１３６Ａの出射側の端部１３８は、感光材料１３４の表面に近接配置されると共に、感光材料１３４の表面に沿って移動可能に構成されている。 The near-field array head 132A, except that the optical fiber 136A longer than the optical fiber 136 is used, is the same as the near-field array head 132 shown in FIG. The output side end portion 138 is provided. The incident end of the optical fiber 136A is fixedly arranged at a predetermined position so that the cores 140 are arranged in a matrix corresponding to the condensing position of the microlens array 130. On the other hand, the end 138 on the emission side of the optical fiber 136 </ b> A provided with the minute opening is disposed close to the surface of the photosensitive material 134 and is configured to be movable along the surface of the photosensitive material 134.

この露光装置では、図示しないコントローラに画像データが入力されると、該画像データに基づいてＤＭＤ１１０の各マイクロミラーの反射面の角度が制御される。光源１１２からレンズ系１１４を介してＤＭＤ１１０に照射された照明光は、各マイクロミラーの反射面の角度に応じて所定方向に反射されて変調され、変調された光が拡大レンズ系１２６，１２８により拡大されて、マイクロレンズアレイ１３０に設けられたマイクロレンズの各々に入射される。 In this exposure apparatus, when image data is input to a controller (not shown), the angle of the reflection surface of each micromirror of the DMD 110 is controlled based on the image data. The illumination light emitted from the light source 112 to the DMD 110 via the lens system 114 is reflected and modulated in a predetermined direction according to the angle of the reflection surface of each micromirror, and the modulated light is transmitted by the magnifying lens systems 126 and 128. It is enlarged and incident on each of the microlenses provided in the microlens array 130.

マイクロレンズアレイ１３０で集光された光は、近接場アレイヘッド１３２Ａにマトリクス状に配列された対応するコアに入射され、光ファイバ１３６Ａ内を導光する。そして、光ファイバ１３６Ａの出射側の端部に形成された微小開口からは、エバネッセント光が滲み出し、このエバネッセント光で感光材料１３４が露光される。 The light collected by the microlens array 130 enters the corresponding cores arranged in a matrix on the near-field array head 132A and guides the light in the optical fiber 136A. Then, evanescent light oozes out from the minute opening formed at the exit side end of the optical fiber 136A, and the photosensitive material 134 is exposed with this evanescent light.

以上説明した通り、本実施の形態では、近接場アレイヘッドの入射端が所定位置に固定配置されているので、第１の実施の形態と同様に、ＤＭＤで変調されマイクロレンズで集光された光を、対応する光ファイバコアに効率良く入射させることができる。即ち、近接場光を用いて、高い光利用効率で、高精度にデジタル露光を行うことができる。また、長い光ファイバを備えた近接場アレイヘッドを用いているので、近接場アレイヘッドの出射端の空間的自由度を向上させることができ、且つ近接場アレイヘッド部を軽量化することができる。また、近接場アレイヘッドをｎｍの超高精度で位置決めすることやｎｍの超高精度で感光材料の表面とのギャップの細かい制御も容易に実現できる。更に、超高精度で感光材料の表面に沿って近接場アレイヘッドを自由に移動させることができる。 As described above, in the present embodiment, since the incident end of the near-field array head is fixedly arranged at a predetermined position, as in the first embodiment, it is modulated by DMD and condensed by a microlens. Light can be efficiently incident on the corresponding optical fiber core. That is, using near-field light, high-precision digital exposure can be performed with high light utilization efficiency. Further, since the near-field array head having a long optical fiber is used, the spatial freedom of the output end of the near-field array head can be improved, and the near-field array head can be reduced in weight. . Further, the near-field array head can be positioned with ultra-high accuracy of nm, and fine control of the gap with the surface of the photosensitive material can be easily realized with ultra-high accuracy of nm. Furthermore, the near-field array head can be freely moved along the surface of the photosensitive material with ultrahigh accuracy.

［第３の実施の形態（参考例）］
参考例に係る露光装置は、図７に示すように、マイクロレンズアレイに遮光膜と微小開口とが設けられた近接場アレイヘッドを用いた以外は、第１の実施の形態と同じ構成であるため、同じ構成部分には同一符号を付して説明を省略する。 [Third embodiment (reference example) ]
As shown in FIG. 7, the exposure apparatus according to the reference example has the same configuration as that of the first embodiment except that a near-field array head in which a light-shielding film and a minute opening are provided in a microlens array is used. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

近接場アレイヘッド１４４は、拡大レンズ系１２６，１２８でＤＭＤ像が結像される位置に配置されると共に、感光材料１３４の表面に近接配置される。また、近接場アレイヘッド１４４は、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、マイクロレンズがＤＭＤの各画素に対応して設けられたマイクロレンズアレイ１４６を備えている。マイクロレンズアレイ１４６の光出射側の表面には、遮光膜１４８が設けられ、遮光膜１４８の各マイクロレンズの集光位置には、微小開口１５０が設けられている。微小開口１５０の径は、略１００ｎｍ程度である。マイクロレンズアレイ１４６にレーザ光を入射させると、この微小開口からエバネッセント光が滲み出してくる。 The near-field array head 144 is disposed at a position where a DMD image is formed by the magnifying lens systems 126 and 128 and is disposed close to the surface of the photosensitive material 134. Further, as shown in FIGS. 8A and 8B, the near-field array head 144 includes a microlens array 146 in which microlenses are provided corresponding to the respective pixels of the DMD. A light shielding film 148 is provided on the surface of the microlens array 146 on the light emitting side, and a minute aperture 150 is provided at a condensing position of each microlens of the light shielding film 148. The diameter of the minute opening 150 is about 100 nm. When laser light is incident on the microlens array 146, evanescent light oozes out from the minute openings.

この近接場アレイヘッド１４４は、マイクロレンズアレイ１４６の光出射面にアルミニウム等の金属薄膜を蒸着して遮光膜１４８を形成し、マイクロレンズに高出力レーザ光を入射させて焦点位置に微小開口１５０を形成することにより、簡単に作製することができる。 The near-field array head 144 forms a light-shielding film 148 by depositing a metal thin film such as aluminum on the light exit surface of the microlens array 146, and makes a high-power laser beam incident on the microlens to make a microscopic aperture 150 at the focal position. Can be easily manufactured.

この露光装置では、図示しないコントローラに画像データが入力されると、該画像データに基づいてＤＭＤ１１０の各マイクロミラーの反射面の角度が制御される。光源１１２からレンズ系１１４を介してＤＭＤ１１０に照射された照明光は、各マイクロミラーの反射面の角度に応じて所定方向に反射されて変調され、変調された光が拡大レンズ系１２６，１２８により拡大されて、近接場アレイヘッド１４４のマイクロレンズアレイ１４６に設けられたマイクロレンズの各々に入射される。マイクロレンズアレイ１４６に入射された光は、遮光膜１４８に形成された微小開口１５０の近傍に集光される。微小開口１５０からは、エバネッセント光が滲み出し、このエバネッセント光で感光材料１３４が露光される。 In this exposure apparatus, when image data is input to a controller (not shown), the angle of the reflection surface of each micromirror of the DMD 110 is controlled based on the image data. The illumination light emitted from the light source 112 to the DMD 110 via the lens system 114 is reflected and modulated in a predetermined direction according to the angle of the reflection surface of each micromirror, and the modulated light is transmitted by the magnifying lens systems 126 and 128. The image is enlarged and incident on each of the microlenses provided in the microlens array 146 of the near-field array head 144. The light incident on the microlens array 146 is condensed in the vicinity of the minute opening 150 formed in the light shielding film 148. The evanescent light oozes out of the minute opening 150, and the photosensitive material 134 is exposed with this evanescent light.

以上説明した通り、本実施の形態の露光装置では、ＤＭＤの各画素部に対応させてマイクロレンズアレイのマイクロレンズが配列されると共に、このマイクロレンズアレイを近接場アレイヘッドの一部として用いているため、近接場光を用いて、高い光利用効率で、高精度にデジタル露光を行うことができる。 As described above, in the exposure apparatus according to the present embodiment, the microlens of the microlens array is arranged corresponding to each pixel portion of the DMD, and this microlens array is used as a part of the near field array head. Therefore, digital exposure can be performed with high accuracy and high light utilization efficiency using near-field light.

また、ファイバーを用いた近接場アレイヘッドに代えて、半導体プロセスを用いて作製可能なマイクロレンズアレイで構成された近接場アレイヘッドを用いているので、その画素ピッチをより高精度で細かくできる。その結果、アレイ数を１００万画素、１０００万画素と増やすことも容易にでき、より高解像度の近接場アレイヘッドを実現できる。更に、半導体プロセスを用いることができるので、構成が簡単で部品点数の少ない、量産性に優れた近接場アレイヘッドを実現することができる。 Further, since the near-field array head composed of a microlens array that can be manufactured using a semiconductor process is used instead of the near-field array head using fibers, the pixel pitch can be made finer with higher accuracy. As a result, the number of arrays can be easily increased to 1 million pixels and 10 million pixels, and a near-field array head with higher resolution can be realized. Furthermore, since a semiconductor process can be used, it is possible to realize a near-field array head having a simple configuration, a small number of parts, and excellent mass productivity.

［第４の実施の形態］
第４の実施の形態に係る露光装置は、図９に示すように、長い光ファイバを導光させた光を、マイクロレンズアレイに遮光膜と微小開口とが設けられた近接場アレイヘッドに入射させる構成とした以外は、第１の実施の形態と同じ構成であるため、同じ構成部分には同一符号を付して説明を省略する。 [Fourth Embodiment]
In the exposure apparatus according to the fourth embodiment, as shown in FIG. 9, light guided through a long optical fiber is incident on a near-field array head in which a microlens array is provided with a light-shielding film and a minute aperture. Since it is the same structure as 1st Embodiment except having set it as the structure made to carry out, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and description is abbreviate | omitted.

マイクロレンズアレイ１３０の光出射側には、複数の光ファイバが束ねられて構成された導光部１５２が設けられている。導光部１５２の入射端では、光ファイバのコアは、マイクロレンズアレイ１３０の各マイクロレンズの集光位置に対応してマトリクス状に配列されている。導光部１５２の光出射側には、マイクロレンズアレイ１５４が配置されている。 On the light emitting side of the microlens array 130, a light guide unit 152 configured by bundling a plurality of optical fibers is provided. At the incident end of the light guide unit 152, the cores of the optical fibers are arranged in a matrix corresponding to the condensing positions of the microlenses of the microlens array 130. A microlens array 154 is disposed on the light emitting side of the light guide unit 152.

導光部１５２の入射端は、マイクロレンズアレイ１３０の集光位置に対応してコアがマトリクス状に配列されるように、所定位置に固定配置されている。一方、導光部１５２の出射端は、移動可能に構成されている。 The incident end of the light guide unit 152 is fixedly arranged at a predetermined position so that the cores are arranged in a matrix corresponding to the condensing position of the microlens array 130. On the other hand, the output end of the light guide unit 152 is configured to be movable.

マイクロレンズアレイ１５４の各マイクロレンズは、導光部１５２の出射端の光ファイバのコアに対応してマトリクス状に配列されている。マイクロレンズアレイ１５４でＤＭＤ像が結像される位置には、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示す近接場アレイヘッド１４４が配置されている。 Each microlens of the microlens array 154 is arranged in a matrix corresponding to the core of the optical fiber at the output end of the light guide unit 152. A near-field array head 144 shown in FIGS. 8A and 8B is disposed at a position where a DMD image is formed by the microlens array 154.

マイクロレンズアレイ１３０で集光された光は、導光部１５２を構成する光ファイバに入射され、光ファイバ内を導光して出射される。導光部１５２より出射された光は、マイクロレンズアレイ１５４の各マイクロレンズにより集光され、近接場アレイヘッド１４４のマイクロレンズアレイ１４６に設けられたマイクロレンズの各々に入射される。マイクロレンズアレイ１４６に入射された光は、遮光膜１４８に形成された微小開口１５０の近傍に集光される。微小開口１５０からは、エバネッセント光が滲み出し、このエバネッセント光で感光材料１３４が露光される。特に、マイクロレンズアレイ１４６のピッチを小さくした場合は、導光ファイバのクラッド径を１０μｍ程度にして細径化を図り、高密度化することが可能である。 The light collected by the microlens array 130 enters the optical fiber that constitutes the light guide unit 152, and is guided through the optical fiber and emitted. The light emitted from the light guide unit 152 is collected by each microlens of the microlens array 154 and is incident on each of the microlenses provided in the microlens array 146 of the near-field array head 144. The light incident on the microlens array 146 is condensed in the vicinity of the minute opening 150 formed in the light shielding film 148. The evanescent light oozes out of the minute opening 150, and the photosensitive material 134 is exposed with this evanescent light. In particular, when the pitch of the microlens array 146 is reduced, it is possible to increase the density by reducing the diameter of the light guide fiber by reducing the cladding diameter to about 10 μm.

以上説明した通り、本実施の形態の露光装置では、ＤＭＤの各画素部に対応させて第１のマイクロレンズアレイのマイクロレンズが配列されると共に、各マイクロレンズの集光ビームをファイバーバンドルに導光し、集光ビームに対応させてマイクロレンズが配置された第２のマイクロレンズアレイにより近接場アレイヘッドヘ入射させ、第３のマイクロレンズアレイを近接場アレイヘッドとして用いているため、近接場光を用いて、高い光利用効率で、高精度にデジタル露光を行うことができる。 As described above, in the exposure apparatus of the present embodiment, the microlenses of the first microlens array are arranged corresponding to each pixel portion of the DMD, and the condensed beam of each microlens is guided to the fiber bundle. Since the third microlens array is used as the near field array head by the second microlens array in which the microlens is arranged corresponding to the focused beam, and the third microlens array is used as the nearfield array head, the nearfield light is It is possible to perform high-precision digital exposure with high light utilization efficiency.

本実施形態では、第２のマイクロレンズアレイにより集光された光を、集光位置近傍に遮光膜及び微小開口が設けられた第３のマイクロレンズアレイにより構成される近接場アレイヘッドヘ入射し、近接場アレイヘッドから凄み出したエバネッセント光により露光する構成であるが、第２のマイクロレンズアレイに前記遮光膜及び微小開口を設け、第２のマイクロレンズアレイを近接場アレイヘッドとして用いた構成としても良い。 In this embodiment, the light condensed by the second microlens array is incident on the near-field array head constituted by the third microlens array provided with the light shielding film and the minute aperture in the vicinity of the condensing position. The exposure is performed with evanescent light that is brilliantly projected from the field array head, but the second microlens array may be provided with the light-shielding film and the minute aperture, and the second microlens array may be used as a near field array head. good.

また、長い光ファイバを備えた近接場アレイヘッドを用いているので、近接場アレイヘッドの出射端の空間的自由度を向上させることができ、且つ近接場アレイヘッド部を軽量化することができる。また、近接場アレイヘッドをｎｍの超高精度で位置決めすることやｎｍの超高精度で感光材料の表面とのギャップの細かい制御も容易に実現できる。更に、超高精度で感光材料の表面に沿って近接場アレイヘッドを自由に移動させることができる。 Further, since the near-field array head having a long optical fiber is used, the spatial freedom of the output end of the near-field array head can be improved, and the near-field array head can be reduced in weight. . Further, the near-field array head can be positioned with ultra-high accuracy of nm, and fine control of the gap with the surface of the photosensitive material can be easily realized with ultra-high accuracy of nm. Furthermore, the near-field array head can be freely moved along the surface of the photosensitive material with ultrahigh accuracy.

第１の実施の形態に係る露光装置の構成を示す光軸に沿った断面図である。It is sectional drawing along the optical axis which shows the structure of the exposure apparatus which concerns on 1st Embodiment. 図１に示す露光装置に用いられる近接場アレイヘッドの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the near-field array head used for the exposure apparatus shown in FIG. ＤＭＤの構成を示す部分拡大図である。It is the elements on larger scale which show the structure of DMD. （Ａ）及び（Ｂ）はＤＭＤの動作を説明するための説明図である。(A) And (B) is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of DMD. （Ａ）はファイバアレイ光源の構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のレーザ出射部における発光点の配列を示す平面図である。(A) is a perspective view which shows the structure of a fiber array light source, (B) is a top view which shows the arrangement | sequence of the light emission point in the laser emission part of (A). 第２の実施の形態に係る露光装置の構成を示す光軸に沿った断面図である。It is sectional drawing along the optical axis which shows the structure of the exposure apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第３の実施の形態に係る露光装置の構成を示す光軸に沿った断面図である。It is sectional drawing along the optical axis which shows the structure of the exposure apparatus which concerns on 3rd Embodiment. （Ａ）は図１に示す露光装置に用いられる近接場アレイヘッドの構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の光軸に沿った断面図である。(A) is a perspective view which shows the structure of the near-field array head used for the exposure apparatus shown in FIG. 1, (B) is sectional drawing along the optical axis of (A). 第４の実施の形態に係る露光装置の構成を示す光軸に沿った断面図である。It is sectional drawing along the optical axis which shows the structure of the exposure apparatus which concerns on 4th Embodiment. 合波レーザ光源の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of a combined laser light source. レーザモジュールの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of a laser module. 図１１に示すレーザモジュールの構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the laser module shown in FIG. 図１１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。It is a partial side view which shows the structure of the laser module shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１１０デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）
１１２ファイバアレイ光源
１１４レンズ系
１２６，１２８拡大レンズ系
１３０，１５４マイクロレンズアレイ
１３２，１３２Ａ，１４４近接場アレイヘッド
１３４感光材料
１３６，１３６Ａ光ファイバ
１３８端部
１４０コア
１４２クラッド
１４６マイクロレンズアレイ
１４８遮光膜
１５０微小開口
１５２導光部 110 Digital Micromirror Device (DMD)
112 Fiber array light source 114 Lens system 126, 128 Magnifying lens system 130, 154 Micro lens array 132, 132A, 144 Near-field array head 134 Photosensitive material 136, 136A Optical fiber 138 End 140 Core 142 Clad 146 Micro lens array 148 Light shielding film 150 Micro opening 152 Light guide part

Claims

照明用の光ビームを出射する光源と、
各々制御信号に応じて光変調状態が変化する複数の画素部が２次元的に配列され、前記光源から前記複数の画素部に入射した光ビームを、前記画素部毎に変調する空間光変調素子と、
前記複数の画素部に対応するピッチで複数のマイクロレンズが２次元的に配列され、前記画素部により変調された光ビームを、前記マイクロレンズ毎に集光するマイクロレンズアレイと、
前記複数のマイクロレンズの集光位置に対応するピッチで、コア及びクラッドをテーパ状に形成して出射端が数１０〜数１００ｎｍ程度の径に先鋭化された複数の光ファイバの入射端の各々が２次元的に配列されたヘッド部と、
を備え、
前記複数の光ファイバの出射端の各々から漏れ出す近接場光で感光材料を露光する露光装置。 A light source that emits a light beam for illumination;
A spatial light modulation element that two-dimensionally arranges a plurality of pixel portions whose light modulation states change according to each control signal and modulates a light beam incident on the plurality of pixel portions from the light source for each pixel portion When,
A microlens array in which a plurality of microlenses are two-dimensionally arranged at a pitch corresponding to the plurality of pixel portions, and a light beam modulated by the pixel portions is collected for each microlens;
Each of the incident ends of a plurality of optical fibers each having a core and a clad formed in a taper shape at a pitch corresponding to the condensing position of the plurality of microlenses and having an emission end sharpened to a diameter of about several tens to several hundreds of nanometers Are two-dimensionally arranged head parts;
With
An exposure apparatus that exposes a photosensitive material with near-field light leaking from each of emission ends of the plurality of optical fibers.

前記複数の光ファイバの入射端を固定配置すると共に、前記複数の光ファイバの出射端を移動可能とした請求項１に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to claim 1, wherein the incident ends of the plurality of optical fibers are fixedly arranged and the exit ends of the plurality of optical fibers are movable.

照明用の光ビームを出射する光源と、
各々制御信号に応じて光変調状態が変化する複数の画素部が２次元的に配列され、前記光源から前記複数の画素部に入射した光ビームを、前記画素部毎に変調する空間光変調素子と、
前記複数の画素部に対応するピッチで複数の第１のマイクロレンズが２次元的に配列され、前記画素部により変調された光ビームを、前記第１のマイクロレンズ毎に集光する第１のマイクロレンズアレイと、
前記複数の第１のマイクロレンズの集光位置に対応するピッチで複数の光ファイバの入射端の各々が２次元的に配列された導光部と、
前記光ファイバの出射端に対応するピッチで複数の第２のマイクロレンズが２次元的に配列され、前記光ファイバから出射された光ビームを、前記第２のマイクロレンズ毎に集光する第２のマイクロレンズアレイと、
前記複数の第２のマイクロレンズの集光位置に対応するピッチで複数の第３のマイクロ
レンズが２次元的に配列され、前記第２のマイクロレンズアレイから入射した各光ビーム
を、前記第３のマイクロレンズ毎に集光する第３のマイクロレンズアレイと、
前記第３のマイクロレンズアレイの光出射面に設けられ、前記複数の第３のマイクロレンズの集光位置に対応するピッチで複数の微小開口の各々が２次元的に配列された遮光膜と、
を備え、
前記複数の微小開口の各々から漏れ出す近接場光で感光材料を露光する露光装置。 A light source that emits a light beam for illumination;
A spatial light modulation element that two-dimensionally arranges a plurality of pixel portions whose light modulation states change according to each control signal and modulates a light beam incident on the plurality of pixel portions from the light source for each pixel portion When,
A plurality of first microlenses are two-dimensionally arranged at a pitch corresponding to the plurality of pixel portions, and a light beam modulated by the pixel portions is collected for each of the first microlenses. A microlens array;
A light guide unit in which each of incident ends of a plurality of optical fibers is two-dimensionally arranged at a pitch corresponding to a condensing position of the plurality of first microlenses;
A plurality of second microlenses are two-dimensionally arranged at a pitch corresponding to the output end of the optical fiber, and a second light beam that is emitted from the optical fiber is collected for each second microlens. A microlens array of
A plurality of third microlenses are two-dimensionally arranged at a pitch corresponding to the condensing position of the plurality of second microlenses, and each light beam incident from the second microlens array is changed to the third microlens array. A third microlens array that collects light for each microlens,
A light-shielding film that is provided on the light exit surface of the third microlens array and in which each of the plurality of microscopic apertures is two-dimensionally arranged at a pitch corresponding to the light collection position of the plurality of third microlenses
With
An exposure apparatus that exposes a photosensitive material with near-field light leaking from each of the plurality of minute openings.

前記レーザ光の波長が約４００ｎｍである請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein a wavelength of the laser light is about 400 nm.