TWI623817B - 曝光光學系統、曝光頭及曝光裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種具備對成像光學系統的像差進行修正的微透鏡陣列的曝光光學系統、曝光頭及曝光裝置。曝光光學系統包括：空間光調變元件，排列有對來自光源的光B進行調變的畫素部；微透鏡陣列，在平面上排列有微透鏡，該微透鏡對經上述空間光調變元件調變的光進行聚光；第1成像光學系統，將經上述空間光調變元件調變的光B在上述微透鏡陣列上成像；以及第2成像光學系統，使經上述微透鏡陣列聚光的光在感光材料上成像，上述微透鏡陣列對應於自上述第2成像光學系統的光軸算起的距離，而排列有形狀不同的多種微透鏡。

Description

曝光光學系統、曝光頭及曝光裝置

本發明是有關於一種曝光光學系統、曝光頭(head)及曝光裝置。

已知有一種圖像曝光裝置，其具備曝光頭，藉由該曝光頭來使所需的圖案(pattern)曝光在感光材料上。此種圖像曝光裝置的曝光頭基本上具備：光源；空間光調變元件，排列有多個畫素部，該畫素部對應於控制信號來各自獨立地調變從該光源照射的光；以及成像光學系統，使由經該空間光調變元件調變的光形成的像在感光材料上成像。

作為上述圖像曝光裝置的曝光頭的構成例，示出有一種結構，其具備：光源；作為光調變元件的數位微鏡裝置(Digital Micro-mirror Device)(以下稱作「DMD」)，具備多個微鏡(micro-mirror)；以及微透鏡陣列(micro-lens array)，排列有多個微透鏡，該微透鏡各自獨立地對經該多個微鏡調變的多個光線束進行聚光(例如參照專利文獻1)。

根據使用此種微透鏡陣列的結構，具有下述優點：即使 對在感光材料上曝光的圖像的尺寸(size)進行放大等，由於來自空間光調變元件的各畫素部的光線束經微透鏡陣列的各微透鏡聚光，因此感光材料上的曝光圖像的畫素尺寸(=各光線的點(spot)尺寸)仍被收縮而保持得較小，從而可將圖像的清晰度保持得較高。

日本專利特開2007-33973號公報所示的曝光頭進而在上述微透鏡陣列的射出側具備成像光學系統，使來自空間光調變元件的各畫素部的光線束在感光材料的表面(曝光面)上成像為點。

然而，在圖像曝光裝置中，在微透鏡陣列的射出側所設的成像光學系統的各像差會影響到感光面上的點形狀，點的放大或變形亦成為導致聚焦(focus)發生劣化的因素。

在上述日本專利特開2007-33973號公報所記載的示例中，尤其在圖像周邊部無法避免顯著的成像光學系統的離軸像差對點形狀造成的影響。

本發明考慮上述事實，其課題在於提供一種具備對成像光學系統的像差進行修正的微透鏡陣列的曝光光學系統、曝光頭及曝光裝置。

本發明的第1方案包括：空間光調變元件，排列有對來自光源的光進行調變的畫素部；微透鏡陣列，在平面上排列有微透鏡，該微透鏡對經上述空間光調變元件調變的光進行聚光；第1 成像光學系統，使經上述空間光調變元件調變的光在上述微透鏡陣列上成像；以及第2成像光學系統，使經上述微透鏡陣列聚光的光在感光材料上成像，且上述微透鏡陣列對應於自上述第2成像光學系統的光軸算起的距離，而排列有形狀不同的多種微透鏡。

根據上述發明，可利用配置有形狀不同的微透鏡的微透鏡陣列來修正存在於曝光光學系統中的像差。該結構中，不將任何修正光學系統***光路中，而是依據自光軸算起的距離來改變微透鏡自身的形狀，以修正成像光學系統的離軸像差，因此可修正像差而不會導致曝光光學系統整體的性能(亮度、對比度(contrast)等)發生劣化。

本發明的第2方案是：當在設表示上述第2成像光學系統中的座標的極座標為ρL2、φL2，册尼克標準函數為Zi(ρ、φ)，上述第2成像光學系統的第i項的冊尼克標準係數為△i時，在上述第2成像光學系統的某處像位置存在式1所示的像差時，若設表示上述微透鏡表面上的座標的參數為r、φML，上述微透鏡的開口部的最大半徑為rmax，修正前的上述微透鏡的面形狀的曲率為c，上述光的波長為λ，上述微透鏡陣列的材料的折射率為n，冊尼克標準函數為Zi(r/rmax、φ)，則上述微透鏡的一部分為對上述第2成像光學系統的上述像差進行修正的式2、式3(後述)所記述的面形狀。

根據上述發明，藉由微透鏡陣列來修正存在於第2成像光學系統中的離軸像差，該微透鏡陣列對應於自第2成像光學系 統的光軸算起的距離而配置有形狀不同的多種微透鏡，藉此可不使用修正光學系統而利用簡單的結構來進行離軸像差修正。

本發明的第3方案是：關於上述微透鏡陣列中滿足i≧4的i的一部分，滿足上述式3，關於除此以外的i，滿足△M(i)=0。

根據上述發明，尤其選擇非點像差或三次彗形(coma)像差等丟失了光束的對稱性的四次以上的高階像差來進行修正，藉此可維持感光材料表面上的光束點(beam spot)的形狀。

本發明的第4方案包括如第1方案至第3方案中任一方案所述的曝光光學系統。

根據上述發明，藉由配置形狀不同的多種微透鏡，從而可利用微透鏡陣列來修正存在於曝光光學系統中的像差。該結構中，不將任何修正光學系統***光路中，而是依據自光軸算起的距離來改變微透鏡自身的形狀，以修正離軸像差，因此可修正像差而不會導致曝光光學系統的性能發生劣化。

本發明的第5方案包括本發明的第4方案中所述的曝光頭。

根據上述發明，藉由配置形狀不同的多種微透鏡，從而可利用微透鏡陣列來修正存在於曝光光學系統中的像差。該結構中，不將任何修正光學系統***光路中，而是依據自光軸算起的距離來改變微透鏡自身的形狀，以修正離軸像差，因此可修正像差而不會導致曝光光學系統的性能發生劣化。

本發明採用了上述結構，因此可實現具備對成像光學系統的像差進行修正的微透鏡陣列的曝光光學系統、曝光頭及曝光裝置。

10‧‧‧曝光裝置

14‧‧‧移動平台

16‧‧‧腳部

18‧‧‧設置台

20‧‧‧導軌

22‧‧‧擋閘

24‧‧‧掃描器

26‧‧‧感測器

28‧‧‧曝光頭

30‧‧‧曝光區域

31‧‧‧已曝光區域

34‧‧‧DMD

52‧‧‧第1成像光學系統

52A、58A‧‧‧入射側的透鏡

52B、58B‧‧‧出射側的透鏡

58‧‧‧第2成像光學系統

58C‧‧‧光軸

64‧‧‧微透鏡陣列

64a、64a1、64a2、64a3‧‧‧微透鏡

66‧‧‧第1開口陣列

68‧‧‧第2開口陣列

72‧‧‧存儲單元

74‧‧‧微鏡

100‧‧‧曝光光學系統

164a‧‧‧物體

B‧‧‧光束

P‧‧‧感光材料

PB‧‧‧光束點

r‧‧‧距離

rmax‧‧‧微透鏡開口部的最大半徑

rMAX‧‧‧直徑

X_end、Y_end‧‧‧座標系

Z4、Z6、Z7、Z9、Z11‧‧‧像差

ξML、ηML‧‧‧座標系

φML‧‧‧角度

ξL2、ηL2‧‧‧座標系

ρL2、φL2‧‧‧極座標

圖1是表示本發明的實施方式的曝光裝置的主要部分的立體圖。

圖2是表示本發明的實施方式的曝光頭的主要部分的立體圖。

圖3是表示本發明的實施方式的光學系統中使用的DMD的結構例的立體圖。

圖4A是表示本發明的實施方式中使用的DMD的開啟(ON)狀態的立體圖。

圖4B是表示本發明的實施方式中使用的DMD的關閉(OFF)狀態的立體圖。

圖5是表示本發明的實施方式的光學系統的DMD以後的光學零件(element)配置的概念圖。

圖6是表示本發明的實施方式的光學系統中所用的微透鏡陣列的多種微透鏡相對於第2成像光學系統光軸的排列的概念圖。

圖7A是表示本發明的實施方式的光學系統的經微鏡調變的光束在感光材料P上成像為光束點PB時，微透鏡、第2成像光學系統、感光材料P上的各座標系中的光束位置的光路圖。

圖7B是表示微透鏡的面形狀中的自光軸算起的距離(矢徑方向)與放射方向的圖。

圖7C是表示微透鏡表面上的極座標的圖。

圖7D是表示第2成像光學系統中的像差的光瞳座標系。

圖8A是表示冊尼克標準係數的定義的數表。

圖8B是使用圖8A的標準冊尼克多項式的示例。

圖9是表示本發明的實施方式的光學系統中所用的微透鏡陣列的、因高階像差相對於自第2成像光學系統光軸算起的距離的增減引起的光束點形狀的變化的概念圖。

圖10A、圖10B是表示本發明的實施方式的微透鏡的面形狀的概念圖。圖10A是用於對自光軸至描繪範圍為止的像位置(距離)70%處的像差進行修正的面形狀。

圖10B是用於對像位置(距離)100%即描繪範圍界限處的像差進行修正的面形狀。

圖11是表示本發明的實施方式的以微透鏡的面形狀中的自光軸算起的距離(矢徑方向)與放射方向所記述的座標系、和與此對應的感光材料表面(焦平面)上的座標系的關係的概念圖。

圖12是表示現有的光學系統中的物體位置與成像光學系統的離軸像差對點形狀的影響的概念圖。

圖13A是本申請案發明的實施方式的像位置(像高)70%處的、成像面上的修正前後的像差係數值(任意單位)的比較表。

圖13B是本申請案發明的實施方式的像位置(像高)100%處 的、成像面上的修正前後的像差係數值(任意單位)的比較表。

以下，參照附圖來說明本發明的實施方式的一例。

<整體結構>

如圖1、圖2所示，包括本實施方式的曝光光學系統100的曝光裝置10具備平板狀的移動平台(stage)14，該移動平台14將片(sheet)狀的感光材料P吸附到表面並予以保持。在由多根(例如4根)腳部16所支持的厚板狀的設置台18的上表面，設置有沿平台移動方向延伸的2根導軌(guide)20。移動平台14以其長度方向朝向平台移動方向的方式而配置，並且可沿導軌20往復移動地受到支持。再者，該曝光裝置10中，設置有平台驅動裝置(未圖示)，該平台驅動裝置沿導軌20來驅動作為副掃描機構的移動平台14。

在設置台18的中央部，以跨越移動平台14的移動路徑的方式設置有天橋形狀的擋閘(gate)22。擋閘22的端部分別固定於設置台18的兩側各面。夾著該擋閘22而在一側設置有掃描器(scanner)24，在另一側設置有對感光材料P的前端及後端進行偵測的多個(例如2個)感測器(sensor)26。掃描器24及感測器26被分別安裝於擋閘22，且固定配置在移動平台14的移動路徑的上游。再者，掃描器24及感測器26連接於控制他們的未圖示的控制器(controller)。

作為示例，掃描器24具備排列成m行n列的大致矩陣 (matrix)狀的多個(圖中為14個)曝光頭28。各曝光頭28的 曝光區域(area)30是將副掃描方向作為短邊的矩形狀。因而，伴隨移動平台14的移動，在感光材料P上由每個曝光頭28形成帶狀的已曝光區域31。

多個曝光頭28具備：未圖示的光源(作為示例，有半導體雷射(LD)等)，射出例如波長400nm的雷射(laser)光；以及作為空間光調變元件的例如圖3所示的DMD34，根據圖像資料(data)，對每個畫素部分別調變自光源射出的雷射光。該DMD34連接於未圖示的控制器，該控制器具備資料處理部及鏡驅動控制部。在控制器的資料處理部中，基於所輸入的像資料，對每個曝光頭28分別生成對DMD34上的使用區域內的各微鏡74(後述)進行驅動控制的控制信號。而且，在鏡驅動控制部中，基於由圖像資料處理部生成的控制信號，對每個曝光頭28分別控制DMD34的各微鏡74的反射面的角度。

圖5以概念圖表示DMD34以後的光學系統。在DMD34的光反射側(出射側、射出側)，配置有使經DMD34反射的雷射光B在感光材料P上成像的主光學系統。該主光學系統包括：第1成像光學系統52，將經DMD34調變的光束放大；第2成像光學系統58，使光束在感光材料P上成像；微透鏡陣列64，被***該些成像光學系統之間；第1開口陣列(array)66，配置在最靠近微透鏡陣列64的出射側之處；以及第2開口陣列68，配置在微透鏡陣列64的焦點位置處。

第1成像光學系統52例如包含入射側的透鏡52A、出射側的透鏡52B，DMD34被配置在透鏡52A的焦平面上。透鏡52A與透鏡52B的焦平面一致，進而，在透鏡52B的出射側的焦平面上配置有微透鏡陣列64。第2成像光學系統58亦包含例如入射側的透鏡58A、出射側的透鏡58B，透鏡58A與透鏡58B的焦平面一致，進而，配置有第2開口陣列68的微透鏡陣列64的焦點位置為透鏡58A的焦平面。在透鏡58B的出射側的焦平面上配置著感光材料P。

上述第1成像光學系統52將DMD34的像放大並成像在微透鏡陣列64上。進而，第2成像光學系統58使經過微透鏡陣列64的像成像、投影在感光材料P上。而且，第1成像光學系統52及第2成像光學系統58均使來自DMD34的多個光線束成為彼此大致平行的光線束而出射。

本實施方式中使用的DMD34如圖3所示，是在靜態隨機存取記憶體(Static Random Access Memory，SRAM)單元(存儲單元(memory cell))72上，呈格子狀地排列有構成各畫素(像素(pixel))的多個(例如1024個×768個)微小鏡(微鏡74)的鏡裝置。在各像素中，在最上部設置有由支柱所支承的矩形的微鏡74，在微鏡74的表面，例如蒸鍍有鋁等反射率高的材料。

當對DMD34的SRAM單元72寫入數位信號時，由支柱支承的各微鏡74以對角線為中心而相對於配置有DMD34的基板側傾斜±α度中的任一度。圖4A表示微鏡74為開啟狀態即傾斜 +α°的狀態，圖4B表示微鏡74為關閉狀態即傾斜-α°的狀態。因而，根據圖像信號來如圖4A、圖4B所示般控制DMD34的各像素中的微鏡74的傾斜，藉此，入射至DMD34的雷射光B被反射向各個微鏡74的傾斜方向。

再者，圖4A、圖4B表示將DMD34的一部分(1片微鏡部分)放大，將微鏡74控制為+α°或-α°的狀態的一例。各微鏡74的開關控制由連接於DMD34的未圖示的控制器來進行。

<微透鏡陣列>

微透鏡陣列64是將與DMD34上的各微鏡74對應的多個微透鏡64a排列成例如1024個×768個左右的二次元狀。本實施方式中，使用由石英玻璃形成的平凸透鏡。各微透鏡64a採用如後所述般對第2成像光學系統的像差進行修正的面形狀。

再者，並不限於上述示例，亦可使用兩凸透鏡等作為基本形態。而且，亦可使各微透鏡64a與將該些微透鏡連結成陣列狀的連結部分由同一材料一體成型而構成微透鏡陣列64，或者，亦可將各微透鏡64a嵌入設有與微鏡74分別對應的多個開口的底座的各開口內。進而，亦可將具備透鏡光學能力(lens power)的2層微透鏡陣列重疊而構成微透鏡陣列64。

而且，在微透鏡陣列64的出射側，設置有開口陣列68，該開口陣列68設有與各微透鏡64a對應的多個開口。

開口陣列68亦可為在微透鏡64a的出射側面的開口部以外的部位設有鉻遮罩(chrome mask)(包含鉻的遮光膜)者， 或者實施透過性/半透過性的塗佈(coating)而構成遮罩者，或者亦可不直接接觸微透鏡64a，而是在出射面的附近配置在透明的遮罩板上設有遮光膜者。

<微透鏡的形狀與配置>

如前所述，通過微透鏡陣列64的光束(雷射光B)藉由第2成像光學系統58而在感光材料P上成像為光束點PB。此時，尤其可能會因存在於第2成像光學系統58中的離軸像差而如圖12所示般導致光束點PB的形狀發生變形，從而導致點徑放大而無法獲得所需的解析力。

即，在如圖12般單純地將同一形狀的物體164a排列在自光軸58C算起的距離不同的位置的情況下，第2成像光學系統58的像差(離軸像差)會對像(=光束點PB)的形狀造成影響，若遠離第2成像光學系統58的光軸58C，則像(光束點PB)的形狀有可能發生變形。由此，有可能在成像面上無法獲得所需的解析度。

因此，本實施方式中，對應於自第2成像光學系統58的光軸58C算起的距離，來改變構成圖5所示的微透鏡陣列64的微透鏡64a的形狀，以修正第2成像光學系統58的離軸像差。藉此，防止在感光材料P上成像的光束點PB的形狀的變形，抑制光束點PB的放大，藉此提高圖像周邊部的解析力。

具體而言，例如圖6所示，使微透鏡陣列64包含形狀不同的三種微透鏡64a~微透鏡64c。微透鏡64是對應於自第2 成像光學系統58的光軸58C算起的距離而自三種微透鏡64a1~微透鏡64a3中選擇，並相對於第2成像光學系統58的光軸58C而具備規定的方向性地配置。即，如後所述，微透鏡64a2、微透鏡64a3為非球面透鏡，且在形狀上具備方向性，因此必須使其規定的方向朝向光軸58C而配置。

圖6的示例中，在最靠近光軸58C之處，使用未進行用於離軸像差修正的面形狀加工的(球面的)微透鏡64a1。繼而，根據自光軸58C算起的距離，將具有用於離軸像差修正的面形狀的微透鏡64a2、微透鏡64a3配置成放射狀，以構成為微透鏡陣列64。

在圖7A所示的光學系統中，通過某微透鏡64a的光束B藉由第2成像光學系統58而在感光材料P上成像為光束點PB。 此時，微透鏡64a採用設為直徑rMAX的圓形的平凸透鏡，當如圖7B般設自光軸58C算起的距離為ξML，與其正交的座標為ηML時，可如圖7C般以自中心算起的距離r、角度φML來記述微透鏡64a的面上的極座標。

同樣，在第2成像光學系統58中，在記述光瞳座標系中的(ξL2、ηL2)的座標值處的像差時，可如圖7D般使用極座標而以ρL2、φL2來表示。而且，當光束點PB在感光材料P上成像時，可將自第2成像光學系統58的光軸58C算起的距離設為Y_end，將與其正交的座標設為X_end，而同樣地進行記述。

而且，如圖11所示，相對於構成微透鏡陣列64的各微 透鏡64a，座標系(ξML、ηML)、與其對應的感光材料P表面上的座標系(X_end、Y_end)並非固定而會發生變化。自DMD34側觀察光學系統整體時，相對於第2成像光學系統58的光軸58C，各光學系統的對應是：ηML軸及Y_end軸成為矢徑方向(與光軸58C的接近/遠離方向)，ξML及X_end為與矢徑方向正交的放射方向。因此，在對感光材料P的特定部位的光束點PB進行對應等時，必須在微透鏡64a側考慮相當的位置。

基於上述方面來說明微透鏡64a的形狀。用於記述像差的標準冊尼克多項式如圖8B般記述。

冊尼克標準係數是如圖8A般，針對各次數而分解地捕捉各種像差，例如第4項表示聚焦位置的偏移，但與光束點PB的形狀相關的是第4項(Z4)以上的高階像差。

假設在第2成像光學系統58的某處像位置存在以下述函數表示的像差。

(式1)Σ△i×λ×Zi(ρL2、φL2)i

ρL2、φL2：表示第2成像光學系統58的光瞳座標的參數

Zi(ρ、φ)：冊尼克標準函數

△i：第2成像光學系統58的像差係數

(第i項的冊尼克標準係數，單位為λ：光波長)

當微透鏡64a為平凸透鏡時，在為了對其進行修正而變更對應的微透鏡64a的面形狀，以修正△i的像差的情況下，必要的微透鏡64a的面形狀除了通常的球面形狀(第1項、微透鏡64a1)以外，還採用以追加了第2項的式2所記述的面形狀。

(式2)SagZ(r、φ)=(c×r^2)/(1+√(1-c^2×r^2))+(△i×λ)/(n-1)×Zi(r/rmax、φML)

r、φML：表示微透鏡64a表面的座標的參數

rmax：微透鏡64a開口部的最大半徑

c：微透鏡64a修正前的曲率

λ：光波長

n：微透鏡陣列64的材料的折射率

Zi(r/rmax、φ)：冊尼克標準函數

此處，理想的是，對於構成微透鏡陣列64的各個微透鏡64a，以上述方法求出表面形狀，關於與光束點形狀相關的第4項(Z4)以上的所有i，遍及微透鏡陣列64的整個面來修正第2成像光學系統58的像差。

當藉由光微影(photolithography)來製作微透鏡陣列64 時，對各個微透鏡64a分別變更其形狀相對較容易實現。而且，若僅選擇性地修正低次(i的數字小)、△的數值大、對感光材料的影響大的項，則微透鏡陣列64的形狀不會複雜化，因此能以低成本期望大的效果。

以下，使用具體的示例來說明微透鏡64a的面形狀。第2成像光學系統58的光學特性視用途而考慮存在多種。對於在感光材料P上成像的光束點PB的、因自光軸58C算起的距離引起的冊尼克標準係數低次項的增減，圖9表示其代表例。根據座標軸的選擇方式，Z5、Z8、Z10原理上為零，因此不予顯示。

圖9的縱軸所示的冊尼克標準係數的各項各自的係數值存在如下關係，即，絕對值越大，則像差越大，光束點PB的形狀越走樣。即，如圖9所示，當光束點PB藉由第2成像光學系統58而在感光材料P上成像時，視自光軸58C算起的距離，冊尼克標準係數的各項各自的係數值亦不同。

此處，根據感光材料P的種類，須避免光束點PB的非對稱性(背離正圓)，因此優先修正圖9所示的Z6、Z7、Z9等的像差，可有效地維持曝光時的解析度。以下，假設對於其絕對值超過0.25(任意單位，arbitrary unit：圖中表述為a.u.)的部位，利用微透鏡64a的形狀來進行修正的情況繼續進行說明。

圖9所示的示例中可知的是，除了Z4(聚焦偏移)以外，在橫軸的像位置70%附近(自光軸58C算起的距離)，Z6的影響大，在像位置100%附近，Z7、Z9的影響大。以下，以像位 置70%位置及像位置100%位置為代表例，對藉由微透鏡64a的形狀來修正Z6、Z9的方法進行說明。

圖10A中，以百分比(percentage)來表示微透鏡64a的自球面偏移的偏移量，該微透鏡64a具備用於對相當於圖9的像位置70%的部位的Z6、Z9像差進行修正的面形狀。圖中右側為遠離光軸的ηML，即，圖中左方向為光軸58C側。

用於修正Z6、Z9的面形狀是由以下的式來規定。當設使用波長為400nm，該波長下的微透鏡陣列64的材料的折射率為1.47時，面形狀由以下的式3來記述。

(式3)+4.5×10^-4×Z6(r/rmax、φML)-1.7×10^-4×Z9(r/rmax、φML)

圖13A中，利用與球面的比較，以表1表示使用具備此種面形狀的微透鏡64a時的Z4~Z11的像差的修正狀況。

同樣，在圖10B中，以百分比來表示微透鏡64a的自球面偏移的偏移量，該微透鏡64a具備用於對相當於圖9的像位置100%的部位的Z6、Z9像差進行修正的面形狀。圖中右側為遠離光軸的ηML，即，圖中左方向為光軸側，此點與圖10A同樣。

用於修正Z6、Z9的面形狀是由以下的式4來規定。

(式4) -4.4×10^-4×Z6(r/rmax、φML)-5.0×10^-4×Z9(r/rmax、φML)

圖13B中，利用與球面的比較，以表2來表示使用具備該面形狀的微透鏡64a時的Z4~Z11的像差的修正狀況。

藉由將如上所述的微透鏡64a分別配置於像位置70%、像位置100%的位置，從而可在各位置處良好地修正各像差中的數值大者。再者，在上述說明中，將像高70%位置與像高100%位置示於具體例，但關於不同於該位置的部位，亦可藉由同樣的研究來個別地修正像差。

而且，根據所要求的精度，無須個別地變更微透鏡64a的形狀。亦可對應於成像光學系統2的像差的分佈來分階段地變更微透鏡64a的形狀。例如，在成像光學系統2的像差量相對較小的區域中，可直接採用球面形狀。而且，關於若干個鄰接的微透鏡64a，亦可統一為如下形狀，即，對於對應的範圍內的成像光學系統2的代表性的像差值進行修正的形狀。

圖6表示對應於自成像光學系統2的光軸算起的距離，而分三階段地變更微透鏡64a的形狀的示例。當然，儘可能對每個像位置詳細地進行面形狀的種類區分的做法可進行高精度的修正。此時如圖9所示，要進行有效率的像差修正，必須確認各像位置處的冊尼克標準係數的變化，且優先對會對光束點形狀造成較強影響的像差進行修正。尤其，藉由在冊尼克標準係數急遽變動的像位置的附近改變微透鏡64a的面形狀，從而可進行效率良 好的修正。

<其他>

以上，對本發明的實施例進行了記述，但本發明並不受上述實施例任何限定，當然可在不脫離本發明的主旨的範圍內以各種方式來實施。

例如，上述實施方式中，舉利用雷射光來進行曝光的曝光裝置的結構為例，但並不限定於此，例如亦可使用通常的可見光或紫外線等。或者，除了曝光裝置以外，亦可應用於使用點光的各種結構。

或者，為了修正形成在感光材料P上的影像(image)的周邊光量下降，亦可採取下述等對策，即：併用中心濾波器(center filter)，該中心濾波器越靠近第2成像光學系統58的光軸58C則濃度越高；或者，越靠近光軸58C的微透鏡64a，則使透過濃度越高。

而且，本實施方式中，使用反射型的空間調變元件即DMD34進行了說明，但亦可取代於此而使用例如利用液晶的透過型的空間調變元件。

日本專利特願2013-033344的揭示全文以參照的方式併入本說明書。本說明書中記載的所有文獻、專利申請案及技術規格是與具體且分別記述各文獻、專利申請案及技術規格以參照的方式併入的情況同程度地，以參照的方式併入本說明書中。

Claims (5)

1. 一種曝光光學系統，包括：空間光調變元件，排列有對來自光源的光進行調變的畫素部；微透鏡陣列，在平面上排列有微透鏡，上述微透鏡對經上述空間光調變元件調變的光進行聚光；第1成像光學系統，使經上述空間光調變元件調變的光在上述微透鏡陣列上成像；以及第2成像光學系統，使經上述微透鏡陣列聚光的光在感光材料上成像，且上述微透鏡陣列對應於自上述第2成像光學系統的光軸算起的距離，而排列有形狀不同的多種微透鏡，其中當在設上述第2成像光學系統的光瞳座標為ρL2、φL2，冊尼克標準函數為Zi(ρ、φ)，上述第2成像光學系統的第i項的冊尼克標準係數為△(i)時，在上述第2成像光學系統的某處像位置存在以下的式1所示的像差時，(式1)Σ△(i)×λ×Zi(ρL2、φL2)對於與上述像位置對應的上述微透鏡的形狀而言，設表示微透鏡表面上的座標的參數為r、φML，上述微透鏡的開口部的最大半徑為rmax，修正前的上述微透鏡的面形狀的曲率為c，上述光 的波長為λ，上述微透鏡陣列的材料的折射率為n，冊尼克標準函數為Zi(r/rmax、φ)，則上述微透鏡的一部分是下述式2及式3所記述的面形狀，以修正上述第2成像光學系統的上述像差，(式2)SagZ(r、φ)=(c×r^2)/(1+√(1-c^2×r^2))+Σ{i≧4}(△M(i)×λ)/(n-1)×Zi(r/rmax、φML)，i≧4 (式3)△M(i)=△(i)(i≧4)。
2. 如申請專利範圍第1項所述的曝光光學系統，其中關於上述微透鏡陣列中滿足i≧4的i中，作為修正的對象而被選擇的冊尼克標準係數i滿足上述式3，關於除此以外的i，滿足△M(i)=0。
3. 一種曝光頭，其包括如申請專利範圍第1項或第2項所述的曝光光學系統。
4. 一種曝光裝置，其包括如申請專利範圍第3項所述的曝光頭。
5. 一種曝光光學系統，包括： 空間光調變元件，排列有對來自光源的光進行調變的畫素部；微透鏡陣列，在平面上排列有微透鏡，上述微透鏡對經上述空間光調變元件調變的光進行聚光；第1成像光學系統，使經上述空間光調變元件調變的光在上述微透鏡陣列上成像；以及第2成像光學系統，使經上述微透鏡陣列聚光的光在感光材料上成像，且上述微透鏡陣列中，最靠近上述第2成像光學系統的光軸為球面的微透鏡，並根據自所述光軸算起的距離，將具有用於離軸像差修正的面形狀的微透鏡配置成放射狀，其中所述具有用於離軸像差修正的面形狀的微透鏡的極座標是根據自所述光軸算起的距離、及與所述光軸正交的座標，來記述自中心算起的距離及角度，其中當在設上述第2成像光學系統的光瞳座標為ρL2、φL2，冊尼克標準函數為Zi(ρ、φ)，上述第2成像光學系統的第i項的冊尼克標準係數為△(i)時，在上述第2成像光學系統的某處像位置存在以下的式1所示的像差時，(式1)Σ△(i)×λ×Zi(ρL2、φL2)對於與上述像位置對應的上述微透鏡的形狀而言，設表示微 透鏡表面上的座標的參數為r、φML，上述微透鏡的開口部的最大半徑為rmax，修正前的上述微透鏡的面形狀的曲率為c，上述光的波長為λ，上述微透鏡陣列的材料的折射率為n，冊尼克標準函數為Zi(r/rmax、φ)，則上述微透鏡的一部分是下述式2及式3所記述的面形狀，以修正上述第2成像光學系統的上述像差，(式2)SagZ(r、φ)=(c×r^2)/(1+√(1-c^2×r^2))+Σ{i≧4}(△M(i)×λ)/(n-1)×Zi(r/rmax、φML)，i≧4 (式3)△M(i)=△(i)(i≧4)。