投影曝光装置 【技术领域】
本发明涉及投影曝光装置，具体而言，涉及将进行空间光调制的2维图案的像通过像一侧远心(telecentric)的成像光学系统，投影到感光材料上，进行曝光的投影曝光装置。
背景技术
以往，知道使用对入射的光进行空间光调制的空间光调制部件，将用该空间光调制部件进行空间调制的2维图案投影到感光材料上，将该感光材料曝光的投影曝光装置。此外，还知道作为所述空间光调制部件，使用将可以变更倾斜角的多个微反射镜配置为2维形状的(例如1024×756)的数字微反射镜器件(以后，称作DMD)的投影曝光装置(例如，专利文献1)。另外，作为所述数字微反射镜器件，例如知道美国TI公司(TexasInstruments公司)开发的产品，将使用该DMD的动画用投影仪等产品化。
使用所述DMD的投影曝光装置具有用于将DMD地各微反射镜的像在感光材料上成像的成像透镜，该成像透镜只将由接受曝光用光的照射的各微反射镜中的倾斜为所定角度的微反射镜反射，向所述成像透镜传播的光在感光材料上成像，据此，将由所述DMD进行空间光调制的2维图案透影到感光材料上，将该感光材料曝光。即该投影曝光装置将形成投影到所述感光材料上的2维图案的各像素与各微反射镜对应，进行曝光。
此外，使用所述投影曝光装置，进行在感光材料上例如层叠感光性树脂的衬底上将电路图案曝光的尝试，为了可以以正确的倍率在将电路图案成像在衬底上，即让电路图案不从所定大小变化或变形，成像在衬底上，也研究使用在像一侧远心的成像光学系统作为该投影曝光装置的成像光学系统的方式。
[专利文献1]
特开2001-305663号公报
可是，当将所述电路图案曝光时，使基于成像光学系统的电路图案的成像位置和衬底上的感光性树脂层的位置一致的对焦成为必要，虽然考虑通过构成成像光学系统的透镜间的空气间隔的调整等，进行该对焦，但是很难不改变电路图案的大小或变形，就变更构成成像光学系统的透镜间的空气间隔，所以存在通过调整成像光学系统和衬底的间隔，进行所述对焦的要求。
可是，当在液晶显示用衬底或等离子体用衬底等大的衬底上进行曝光时，伴随着成为曝光对象的衬底的大型化，成像光学系统也大型化，用于对焦的成像光学系统和衬底的间隔的变更变得困难。此外，例如，当一边输送成为曝光对象的衬底，一边将衬底中的部分区域依次个别曝光时，每次输送衬底时，要求立刻修正衬底的翘曲等(例如100μm的形状的翘曲)引起的偏移，也存在调节焦点时的成像光学系统和衬底的间隔变更变困难的问题。
【发明内容】
本发明是鉴于所述事实而提出的，其目的在于：提供可以更容易、并且以更短时间进行将空间调制的2维图案投影到感光材料上时的对焦的投影曝光装置。
本发明的第一投影曝光装置具有对从光源发出的光进行空间光调制并且形成2维图案的空间光调制部件、使进行了空间光调制的2维图案在感光材料上成像的像一侧远心的成像光学系统，将所述2维图案投影到所述感光材料上，其特征在于：包括：配置在所述感光材料和所述成像光学系统之间，变更该感光材料和成像光学系统之间的空气间隔，调节使所述2维图案成像时的焦点的空气间隔调节部件。
本发明的第二投影曝光装置包括：将按照所定的控制信号调制入射的光的多个像素部排列为二维形状，通过所述多个像素部对所述光进行空间光调制的空间光调制部件；将用所述空间光调制部件进行空间光调制的光的2维图案成像的第一成像光学系统；配置在由该第一成像光学系统成像的所述2维图案的成像面附近，将通过所述第一成像光学系统的与所述各像素部对应的各光分别通过的个别的微透镜配置为2维形状的微透镜阵列；将通过所述微透镜阵列的所述各光分别在感光材料上成像的像一侧远心的第二成像光学系统；将所述2维图案投影到所述感光材料上，将所述2维图案曝光，其特征在于，具有：配置在所述感光材料和所述第二成像光学系统之间，变更该感光材料和第二成像光学系统之间的空气间隔，调节使所述2维图案成像时的焦点的空气间隔调节部件。
本发明的第三投影曝光装置是，包括：将按照所定的控制信号调制入射的光的多个像素部排列为二维形状，通过所述多个像素部对所述光进行空间光调制的空间光调制部件；将用所述空间光调制部件进行空间光调制的光的2维图案成像的第一成像光学系统；配置在由该第一成像光学系统成像的所述2维图案的成像面附近，将通过所述第一成像光学系统的与所述各像素部对应的各光分别通过的个别的微透镜配置为2维形状的微透镜阵列；通过所述微透镜阵列的所述各光分别在感光材料上成像的像一侧远心的第二成像光学系统；将所述2维图案投影到所述感光材料上，将所述2维图案曝光的投影曝光装置，其特征在于，具有：配置在所述第二成像光学系统和所述微透镜阵列之间，变更该第二成像光学系统和微透镜阵列之间的空气间隔，以调节使所述2维图案成像时的焦点的空气间隔调节部件。
所述空气间隔调节部件具有楔形棱镜对，可以使构成所述楔形棱镜对的各楔形棱镜的彼此的位置向成像在所述感光材料上的所述2维图案的成像区域的最小宽度方向相对移动，调节所述焦点。
所述空间光调制部件是DMD，或是在玻璃板上描画2维图案的掩模。
所述DMD只使用构成该DMD的配置为二维形状的多个像素部中的一部分，进行所述空间光调制。
所述像一侧远心的成像光学系统意味着在像一侧形成远心的光路的成像光学系统。
所述2维图案表示显示用的图像或电配线的电路图案。
所述楔形棱镜对，例如可以由将透明的平行平板用对于该平行平板的平行平面倾斜的平面切断而取得的1对楔形棱镜构成。这时，楔形棱镜对可以通过两个楔形棱镜的组合，形成平行平面板，所以通过相对使各楔形棱镜彼此的位置相对地在1方向上移动，可以变更由所述一对楔形棱镜的组合形成的平行平面板的厚度，据此，可以变更感光材料和成像光学系统之间的空气间隔。
所述感光材料可以为涂敷了用于形成2维形状的电路图案的光致抗蚀剂的印刷电路板生成用的衬底，或者是涂敷了用于形成2维形状的电路图案的光致抗蚀剂的液晶显示衬底生成用的衬底或等离子体显示器生成用的衬底。
本发明的第一投影曝光装，置具有变更感光材料和成像光学系统之间的空气间隔，以调节将空间光调制的2维图案成像时的焦点的空气间隔调节部件，所以可以更容易并且以更短时间变更成像光学系统和感光材料之间的空气间隔，进行对焦。即可以将基于空气间隔调节部件的所述空气间隔的调节功可以与成像光学系统的成像功可以或支撑感光材料并输送的功可以分离，所以与以往相比，可以进一步简化空气间隔的调节机构，而且可以更容易并且以更短时间进行将2维图案投影到感光材料上时的对焦。
本发明的第二和第三投影曝光装置，包括使由空间光调制部件进行空间光调制的光的2维图案成像的第一成像光学系统；配置在由该第一成像光学系统成像的2维图案的成像面附近的微透镜阵列；使通过所述微透镜阵列的各光分别在感光材料上成像的像一侧远心的第二成像光学系统，其中，在感光材料和第二成像光学系统之间，或在第二成像光学系统和微透镜阵列之间设置空气间隔调节部件，所以可以更容易并且以更短时间变更成像在所述感光材料上的各光的对焦。即可以将基于空气间隔调节部件的所述空气间隔的调节功可以与第一成像光学系统的成像功可以、第二成像光学系统的成像功可以、或支撑感光材料并输送的功可以分离，所以与以往相比，可以进一步简化空气间隔的调节机构，可以更容易并且以更短时间进行将2维图案投影到感光材料上时的对焦。
此外，如果空气间隔调节部件具有楔形棱镜对，使构成所述楔形棱镜对的各楔形棱镜的彼此的位置向成像在所述感光材料上的所述2维图案的成像区域的最小宽度方向相对移动，调节所述焦点，则可以进一步减小调节焦点时的各楔形棱镜的所述相对移动量，可以进一步简化空气间隔的调节机构。此外，如果空间光调制部件是DMD，只使用构成该DMD的配置为二维形状的多个像素部中的一部分，进行所述空间光调制，就可以进一步减小调节所述焦点时的各楔形棱镜的相对的移动量，可以更快、更容易地实施所述空气间隔的调节。
【附图说明】
下面简要说明附图。
图1是表示展开表示搭载在投影曝光装置上的曝光头的概略结构的概念图。
图2是沿着在曝光头内传播的光路表示曝光头的结构的侧视图。
图3是表示DMD的概略结构的立体图。
图4是表示空气间隔调节部的结构的侧视图。
图5是表示棱镜对的立体图。
图6是表示本发明的投影曝光装置的外观的立体图。
图7是表示基于图6的投影曝光装置的曝光样子的立体图。
图8(A)是表示形成在感光材料上的曝光完毕区域的平面图，图8(B)是表示基于各曝光头的曝光区的排列的图。
图9是表示激光合波光源的结构的平面图。
图10是表示激光合波光源的结构的侧视图。
图11是表示激光合波光源的结构的主视图。
图12是表示激光合波光源的光学要素的放大平面图。
图13(A)是表示光源部件的结构的立体图，(B)是激光射出部的局部放大图，(C)和(D)是表示激光射出部的光纤的排列的主视图。
图14是表示激光合波光源的多模光纤和激光射出部的光纤的连接状态的图。
图15(A)和(B)是表示比较不倾斜配置DMD时和倾斜配置DMD时对感光材料的曝光状态的不同的平面图。
图16(A)和(B)是表示DMD中的使用区域的例子的图。
图17是表示将空气间隔调节部配置在像一侧远心的第二成像光学系统和微透镜阵列之间的投影曝光装置的概略结构的图。
图中，
40-激光合波光源；50-光学系统；51-第一成像光学系统；52-第二成像光学系统；54-空气间隔调节部；60-光源部件；61-激光射出部；70-DMD照射光学系统；80-数字微反射镜器件(DMD)；150-感光材料；152-台面；162-扫描仪；166-曝光头；168-曝光区；170-曝光完毕区域；540-楔形棱镜对。
【具体实施方式】
下面，参照附图说明本发明的投影曝光装置的实施方式。图1是展开表示搭载在投影曝光装置上的曝光头的概略结构的概念图，图2是沿着在曝光头内传播的光路表示曝光头的结构的侧视图，图3是表示DMD的概略结构的立体图。
本发明的实施方式的投影曝光装置是，具有：DMD80和空气间隔调节部54，并将所述2维图案投影到感光材料150上，在该感光材料150上曝光所述2维图案的装置，其中，所述DMD80，将从光源即光源部件60发出，通过DMD照射光学系统70入射的光，按照所定的控制信号调制的像素部即微反射镜81多个排列为2维形状而成，并通过所述多个微反射镜81将所述光进行空间光调制的空间光变换部件；所述空气间隔调节部54，配置在将由DMD80空间光调制过的2维图案在感光材料150上成像的像一侧远心的成像光学系统即光学系统50中包含的第二成像光学系统52和感光材料150之间，并具有变更感光材料150和第二成像光学系统52之间的空气间隔，以调节使所述2维图案成像时的焦点的楔形棱镜对540。
另外，所述光源部件60、DMD照射光学系统70、DMD80、包含第二成像光学系统52的光学系统50、以及空气间隔调节部54等成为构成后面描述的曝光头166的光学要素。所述二维图案，例如可以为电路图案等，感光材料150的曝光面的大小例如为500mm×600min，该感光材料150为涂敷了用于形成2维形状的电路图案的光致抗蚀剂的印刷电路板生成用的衬底，或者是涂敷了用于形成电路图案的光致抗蚀剂的液晶显示用衬底或等离子体显示器生成用的衬底。
下面，说明包含所述像一侧远心的成像光学系统的光学系统50。
<光学系统50>
如所述图2所示，作为构成曝光头166的光学要素的光学系统50，由将所述空间光调制过的2维图案一旦进行成像的第一成像光学系统51、中继由第一成像光学系统51成像的所述2维图案并且在感光材料150上成像的像一侧远心的第二成像光学系统52、配置在第一成像光学系统51和第二成像光学系统52之间的微透镜阵列55和孔径阵列59等构成。
微透镜阵列55，由为了使在DMD80反射并通过第一成像光学系统51的各光束个别通过，而对应于DMD80的各微反射镜81(参照图3)配置成二维形状的多个微透镜55a构成。此外，孔径阵列59为了使通过所述各微透镜55a的各光束个别通过，具有与各微透镜55a对应配置的多个孔径59a。
在所述结构中，基于由DMD80的各微反射镜81反射的光的微反射镜81的像，由第一成像光学系统51放大到3倍后成像。这里，由各微反射镜81反射，通过第一成像光学系统51的与所述各微反射镜81对应的各光束La，由配置在基于第一成像光学系统51的成像位置附近的微透镜阵列55的各微透镜55a，分别聚光，该分别聚光的光束通过孔径59a成像。通过微透镜阵列55和孔径阵列59成像的所述各微反射镜81的像，由第二成像光学系统52进一步放大到1.67倍，通过空气间隔调节部54的楔形棱镜对540，成像在感光材料150上，据此，DMD80的各微透镜的像最终放大到5倍(3×1.67)，并投影到感光材料150上。
即，通过第二成像光学系统52的与各微反射镜81对应的光束成为像一侧远心的各光束Lb，将各光束Lb通过基于空气间隔调节部54的调节，调节为正确对焦到感光材料150上，投影到该感光材料150上。
这里，即使在由形成2维图案的像的各像素即微反射镜81反射，通过第一成像光学系统51和各微透镜55a的光束La中即使存在所述各光学要素的像差等引起的变粗，通过孔径59a，可以将该光束整形，使由第一成像光学系统51成像的与各微反射镜81对应的光束La的点尺寸变为一定的大小。此外，使由各微反射镜81反射的与各微反射镜81对应的光束La通过与各微反射镜81对应设置的孔径59a，可以防止各微反射镜(各像素)间的串扰，可以提高进行曝光时的各微反射镜引起的工作和非工作(接通/断开)的消光比。
另外，将微反射镜倾斜所述所定角度，由该微反射镜反射的光，向光学系统50的第一成像光学系统51传播的状态是微反射镜的工作状态，使微反射镜倾斜与所述所定角度不同的角度，使由该微反射镜反射的光从向着所述第一成像光学系统51的光路错开传播的状态是微反射镜的非工作状态，由所述工作状态的微反射镜反射的光在感光材料150上成像，将该感光材料150曝光。即，各个微反射镜通过变更微反射镜的倾斜角度，将入射的光进行调制，而DMD通过按照所定的控制信号变更各个微反射镜的倾斜角度，将入射的光进行空间光调制。
下面，参照图4和图5说明所述空气间隔调节部54。图4是表示空气间隔调节部的结构的侧视图，图5是表示棱镜对的立体图。
<空气间隔调节部54>
空气间隔调节部54具有构成所述楔形棱镜对540的楔形棱镜540A和楔形棱镜540B、安装楔形棱镜540A的基棱镜支架541A、将安装在基棱镜支架541A上的楔形棱镜540A夹在其间的配置在基棱镜支架541A两端的滑座542A，还具有：所述楔形棱镜540B；安装该楔形棱镜540B的棱镜支架541B；以及配置在将安装在棱镜支架541B上的楔形棱镜540B夹在其间的基棱镜支架541B的两端，由在所述滑座542A上移动的滑块542B构成的滑动部545；使滑动部545移动的配置在基棱镜支架541A上的驱动部546。
这里，楔形棱镜对如图5所示，例如可以将由玻璃或丙烯酸树脂等透明材料构成的平行平板，用对于该平行平板的平行平面H11、H22倾斜的平面Hk来切断而取得的一对楔形棱镜A、B分别作为所述一对楔形棱镜使用。这里，所述楔形棱镜540A、楔形棱镜540B由折射率1.51的玻璃形成。
另外，将楔形棱镜540A、楔形棱镜540B分别安装在基棱镜支架541A和棱镜支架541B上，以使通过楔形棱镜540A和楔形棱镜540B的组合，隔着厚度t(例如，10μm)的空气层550形成平行平面板。此外，通过滑座542A和滑块542B的组合，构成线性滑动，在空气层的厚度t不变化的前提下，驱动部546使楔形棱镜540A和楔形棱镜540B的彼此的位置与滑动部545在一方向(图中箭头U方向)相对移动。通过该滑动部545的移动，变更由一对楔形棱镜540A、540B的组合形成的平行平面板的实质上的厚度(从如上所述形成的平行平面板的厚度除去空气层的厚度t的厚度)，据此，进行感光材料150和第二成像光学系统52之间的空气间隔的调节。这里，将平行平面板的实质上的厚度乘以平行平面板的折射率的值成为将平行平面板表示的空气间隔即平行平面板的厚度换算为空气厚度的值。
成为所述平行平面板的平行平面的平面H2对于楔形棱镜540A的倾斜面H1的角度是5度，成为所述平行平面板的平行平面的平面H4对于楔形棱镜540B的倾斜面H3的角度也是5度。基于驱动部546的驱动的滑动部545的移动距离是10mm，基于滑动部545的10mm移动的由一对楔形棱镜540A、540B的组合形成的平行平面板厚度的变化为870μm，所以870μm厚度变化引起的焦点位置的变化量(使所述2维图案成像时的焦点调节量)变为294μm。即当所述楔形棱镜的厚度变化量为ε，楔形棱镜的折射率为n时，通过δ＝ε((n-1)/n)的表达式，可以求出所述焦点位置的变化量δ，这里，通过代入所述楔形棱镜的厚度变化量ε＝870μm，楔形棱镜的折射率n＝1.51，求出δ＝294μm。
而且，在基棱镜支架541A和棱镜支架541B上分别设置用于将从第二成像光学系统52出射的光，通过一对楔形棱镜540A、540B向感光材料150传播的开口543A和543B。
驱动部546用步进电机548使测微计547的测微套筒547a旋转，通过该测微计547的轴547b出入，使滑动部545移动。
另外，空气间隔调节部54配置为成为由一对楔形棱镜540A、540B的组合形成的平行平面板的平行平面的平面H2、H4，与第二成像光学系统52的光轴方向(图中箭头Z方向)正交，并且配置成使所述滑动部545的移动方向成为所述2维图案的成像区域的最小宽度方向(后面描述的图8的副扫描方向)。即配置为与所述光轴方向(Z方向)正交的，通过所述像一侧远心的成像光学系统在感光材料150上成像的所述2维图案的成像区域的最小宽度方向(在与所述Z方向正交的方向上，所述成像区域的宽度变为最小的方向)与所述滑动部545移动时的向与所述光轴正交的方向的所述移动成分的方向一致。
对所述楔形棱镜对540进行涂布，使对于将感光材料150曝光的光，即从光源部件60发出的后面描述的蓝色光的透过率变为99.5％以上，并且夹着空气层550相邻的楔形棱镜540A和楔形棱镜540B各自的平面H1、H3中的，对于与所述蓝色光不同的光的红色光的反射率变为3％以上。据此，通过测定相干的红色光分别由平面H1、H3反射的反射光的干涉状态，就可以测定所述平面H1、H3间的平行度和这些平面H1、H3的间隔变化，可以校正滑动部545的移动误差，从而抑制通过楔形棱镜对540的光束Lb向感光材料传播时的向与所述光轴方向(Z方向)正交的方向的成分的变化。
另外，通过使用焦距短(例如焦距190μm)的微透镜作为所述微透镜阵列，即使第一成像光学系统的像差大到某程度，也可以抑制通过微透镜阵列的光束的焦点位置的偏移，所以，通过组合该微透镜阵列、所述像一侧远心的第二成像光学系统，以及空气间隔调节部，可以更快、更容易地实施所述焦点的调节。
下面，详细说明搭载了由所述空气间隔调节部54和光学系统50等构成的曝光头166的投影曝光装置。
《投影曝光装置的整体结构的说明》
图6是表示本发明的投影曝光装置的外观的立体图，图7是表示所述投影曝光装置的曝光的样子的立体图，图8(A)是表示形成在感光材料上的曝光完毕区域的平面图，图8(B)是表示基于各曝光头的曝光区的排列的图。
如图6所示，本发明的投影曝光装置，由扫描仪162、支撑该扫描仪162的主体部构成。所述主体部具有在表面吸附感光材料150并保持的平板状的台面152，在设置台156上具有将该台面152支撑为可以在副扫描方向移动的沿着所述副扫描方向延伸的两条导轨158。台面152由导轨158支撑为可以在副扫描方向往复移动，配置成使该台面152的纵向向着副扫描方向。另外，在该投影曝光装置中具有用于沿着导轨158驱动台面152的未图示的驱动部。
在设置台面156的中央部设置有跨台面152的移动路线支撑所述扫描仪162的门型的扫描仪支撑部160。在扫描仪支撑部160，在夹着扫描仪支撑部160的副扫描方向的一方一侧设置扫描仪162，在另一方一侧设置检测感光材料150的顶端和后端的检测传感器164。扫描仪162和检测传感器164分别安装在扫描仪支撑部160上，配置在台面152的移动路线的上方。另外，扫描仪162和检测传感器164连接在控制它们的未图示的控制器上。
扫描仪162如图7和图8所示，具有排列为m行n列(例如3行5列)的近似矩阵状的向感光材料150照射曝光用的光的多个(例如14个)曝光头166。
在本实施方式中，根据与感光材料150的宽度的关系，在第一行和第二行配置5个曝光头166，在第三行配置4个曝光头166。另外，当表示配置在第m行的第n列的各曝光头时，表示为曝光头166mn。
由曝光头166曝光的与各曝光头166mn对应的曝光区168mn如图8(B)所示，是以副扫描方向为短边的，即以副扫描方向为最小宽度方向的矩形，伴随着台面152的移动，在感光材料150上形成与各曝光头166mn对应的图8(A)所示的带状的曝光完毕区域170mn。
所述曝光头166分别错开所定间隔配置在与所述副扫描方向正交的主扫描方向上，配置在第一行中的曝光区16811和曝光区16812之间的无法曝光的部分，由配置在第二行中的曝光区16821和配置在第三行中的曝光区16831曝光，从而在所述主扫描方向上无间隙地形成带状的曝光完毕区域170。
所述曝光头166由所述光源部件60、DMD80、光学系统50、入射从光源部件60射出的曝光用的光并且对DMD80照射的DMD照射光学系统70构成，将由DMD80进行空间光调制的光向感光材料150上引导，将感光材料150曝光。
《构成曝光头166的各要素的说明》
下面，说明构成曝光头166的各要素。另外，关于已说明的空气间隔调节部54和光学系统50，在此省略说明。
(光源部件60)
光源部件60由多个(例如6个)激光合波光源40、集中连接在所述多个激光合波光源40的构成要素的多模光纤30上的多个光纤31的激光射出部61构成。
[激光合波光源40的说明]
图9是表示激光合波光源的结构的平面图，图10是表示激光合波光源的结构的侧视图，图11是表示激光合波光源的结构的主视图，图12是表示构成激光合波光源的光学要素的放大平面图。
激光合波光源40的结构
激光合波光源40具有多个半导体激光器LD1、LD2、LD3、LD4、LD5、LD6、LD7、一条光纤30、使从所述多个半导体激光器LD1～LD7射出的各光束而构成的全体光束聚光，并且入射到光纤30的芯部的光束聚光部件的视准透镜11～17和一个聚光透镜20，在所述光纤30中将所述全体光束合波，使合波的光束通过光纤30射出。
更具体而言，激光合波光源40，由排列固定在由铜等热传导率高的材料构成的加热块10上的一方向上的多个(例如7个)芯片状的横多模或单模的GaN类半导体激光器LD1、LD2、LD3、LD4、LD5、LD6、以及LD7、与GaN类半导体激光器LD1～LD7分别对应设置的视准透镜11、12、13、14、15、16、以及17、将从视准透镜11～17射出的各光束的全体聚光到1点上的一个聚光透镜20、将由聚光透镜20聚光的所述全体光束入射并合波的一条多模光纤30构成。
另外，半导体激光器的个数并不限定为7个。例如，对于包层直径＝60μm、芯直径＝50μm、NA＝0.2的多模光纤，可以入射从20个半导体激光器射出的各自的光束。
GaN类半导体激光器LD1～LD7的振荡波长是通用的(例如405nm)，最大输出也是通用的(例如在多模激光器中，是100mW，在单多模激光器中，是30mW)。另外，作为GaN类半导体激光器LD1～LD7，在350nm～450nm的蓝色光的波长范围中，也可以使用具有所述405nm以外的振荡波长的激光器。
另外，如图9、图10和图11所示，该激光合波光源40在上方开口的箱状封装41内容纳所述光学要素。封装41具有将开口封闭而生成的封装盖49，在对箱状封装41进行脱气处理后，导入密封气体，通过用封装盖49关闭封装41的开口，将由封装41和封装盖49包围的封闭空间(密封空间)密封。
在封装41的底面上固定有基板42，在基板42的上表面安装有所述加热块10、保持聚光透镜20的聚光透镜支架45、保持多模光纤30的入射端部的光纤支架46。多模光纤30的射出端部从形成在封装41的壁面上的开口引出到封装外。
所述基板42通过将流体作为媒体的调温部件或珀耳帖(Peltier)元件等(省略图示)进行温度调节，在投影曝光装置的工作中，总保持一定的温度。
在加热块10的侧面安装有视准透镜支架44，保持着视准透镜11～17。此外，通过形成在封装41的壁面上的开口，将对GaN类半导体激光器LD1～LD7供给驱动电流的配线47引出到封装外。
另外，在图9和图10中，为了避免复杂化，在多个GaN类半导体激光器中只对GaN类半导体激光器LD1和LD7付与编号，在多个视准透镜中，只对视准透镜1和17付与编号。
图11是从正面观察所述视准透镜11～17的安装部分的图。视准透镜11～17分别是非球面透镜，形成为用平行于光轴的平面细长切取包含所述非球面透镜的光轴的区域的形状。该细长形状的视准透镜，例如，可以由树脂成形或玻璃成形形成。视准透镜11～17密接配置在所述排列方向(图11的左右方向)，使纵向变为与GaN类半导体激光器LD1～LD7的发光点排列的方向(图11的左右方向)正交的方向。
作为GaN类半导体激光器LD1～LD7，使用具有发光宽度为2μm的活性层，在平行于活性层的表面的方向的束散角为10°，垂直于活性层的表面的方向的束散角为30°的状态下，发出激光束B1～B7的激光器。
这些GaN类半导体激光器LD1～LD7配置为活性层的表面与所述发光点排列为1列的方向平行。即从发光点发出的激光束B1～B7的束散角大的方向与所述细长形状的各视准透镜11～17的纵向一致，束散角小的方向与所述各视准透镜11～17的横向一致。
另外，各视准透镜11～17的纵向的宽度为4.6mm，横向的宽度为1.1mm，与它们对应入射的激光束B1～B7的椭圆状的光束直径的长直径为2.6mm，短直径为0.9mm。此外，视准透镜11～17分别为焦距f＝3mm，NA＝0.6，透镜配置间隔＝1.25mm。
聚光透镜20具有用平行于光轴的平面细长切取包含非球面透镜的光轴的区域的形状，配置为该聚光透镜20的纵向与视准透镜11～17排列的方向一致，与聚光透镜20的横向与垂直于它的方向一致。
另外，该聚光透镜20的焦距＝23mm，NA＝0.2。该聚光透镜20例如可以通过树脂成形或玻璃成形形成。
激光合波光源40的动作
从构成所述激光合波光源40的GaN类半导体激光器LD1～LD7射出的激光束B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7分别通过对应的视准透镜11～17变为平行光。变为平行光的激光束B1～B7由聚光透镜20聚光，入射到多模光纤30的芯部30a。
由聚光透镜20如上述聚光的激光束B1～B7入射到该多模光纤30的芯部30a，合成为一条激光束B，在该多模光纤30内传播，从多模光纤30的射出端射出。从多模光纤30的射出端射出的所述合成的激光束B入射到连接在该多模光纤30上的后面描述的光纤31中。
例如，当激光束B1～B7对多模光纤30的结合效率为0.85，GaN类半导体激光器LD1～LD7的各输出为30Mw时，可以取得输出180mW(＝30mw×0.85×7)的合波激光束B，该输出传播到光纤31中。因此，合并了分别连接在各多模光纤30上的6条光纤31的后面描述的激光射出部61的输出约为1W(＝180mw×6)。
[激光射出部61]
参照图13和图14就激光射出部61加以说明。图13(A)是表示激光合波光源的多模光纤和激光射出部的光纤的连接状态的立体图，图13(B)是激光射出部的局部放大图，图13(C)和(D)是表示激光射出部的光纤的排列的主视图，图14是表示激光合波光源的多模光纤和激光射出部的光纤的连接状态细节的剖面图。
如图13(A)～(D)所示，所述激光射出部61由光纤31、支撑板65、保护板63构成，按如下构成。
如图13(A)所示，在所述激光合波光源40的各多模光纤30的射出端分别连接芯直径与多模光纤30的芯直径相同，包层直径比多模光纤30的包层直径小的光纤31的入射端。此外，所述各光纤31的射出端如图13(C)所示，构成排列为1列的射出端部68。另外，如图13(D)所示，射出端部68并不局限于排列为1列，也可以重叠两层，排列为叠层状。
光纤31的射出一侧的部分如图13(B)所示，由表面平坦的两块支撑板65夹入固定。此外，在光纤31的射出一侧的端面，配置有用于保护该端面的，由玻璃构成的透明的保护板63。保护板63密接光纤31的端面配置，或者也可以配置为不密接。
所述光纤31和多模光纤30的连接如图14所示，在包层直径大的多模光纤30的端面中的小直径部分30c上同轴结合包层直径小的光纤31的端面，该结合可以通过熔敷实施。
此外，也可以另外制作在长度短、包层直径大的光纤上使包层直径小的光纤熔敷的长方形光纤，将该长方形光纤通过金属包头(ferrule)或光连接器结合到多模光纤30射出端上。通过使用连接器可装卸地结合，当包层直径小的光纤破损时，顶端部分的更换变得容易，可以降低曝光头的维护所需的成本。
作为多模光纤30和光纤31，可以是阶梯折射率型光纤、渐变折射率型光纤、复合型光纤的任意一种。例如，可以使用三菱电线工业株式会社制造的阶梯折射率型光纤。在本例子中，多模光纤30和光纤31是阶梯折射率型光纤。
另外，多模光纤30是包层直径＝125μm，芯直径＝50μm，NA＝0.2，入射端面涂层的透射率＝99.5％以上，光纤31是包层直径＝60μm，芯直径＝50μm，NA＝0.2。
<DMD80>
下面，说明DMD80。图15(A)和图15(B)是比较不倾斜配置DMD时和倾斜配置DMD时对感光材料的曝光状态的不同而表示的平面图。
曝光头16611～166mn分别如所述说明完毕的图1、图2所示，作为按照所定的控制信号将入射的光束调制的空间光调制部件，具有数字微反射镜器件DMD80(参照图3)。该DMD80连接在具有数据处理部和反射镜驱动控制部的未图示的控制器上。在该控制器的数据处理部中，根据输入的图像数据，对各曝光头166每一个生成控制配置在DMD80上的各微反射镜81的驱动的控制信号。此外，在反射镜驱动控制部中，根据由数据处理部生成的控制信号，对各曝光头166每一个控制DMD80的各微反射镜81的反射面的角度。
所述DMD80在纵向排列多个微反射镜81(例如1024)，排列在行方向的微反射镜在横向配置多列(例如756列)。如图15所示，通过倾斜配置DMD80，可以将由各微反射镜81反射的个别光束的副扫描方向的扫描轨迹(副扫描线)的间隔设定为比不倾斜配置DMD80时的间隔P1(参照图15(A))小的间隔P2(参照图15(B))，通过该倾斜的设定，可以大幅度提高基于该曝光头166的曝光的分辨率。
此外，通过彼此不同的微反射镜81，使感光材料150的所述副扫描线上的相同区域重叠曝光(多重曝光)，可以控制曝光位置的微小量，可以实现高精密的曝光。此外，可以使由主扫描方向上相邻排列的曝光头间的各光束曝光的二维图案的连接点不明显。
<DMD照射光学系统70>
所述DMD照射光学系统70如图2所示，由将从光源部件60的激光射出部61射出的多个光束全体变为平行光的视准透镜71、配置在通过该视准透镜71的光的光路上的微透镜阵列72、配置为与该微透镜阵列72相对的状态的其他微透镜阵列73、配置在该微透镜阵列73的射出一侧即后面描述的反射镜75一侧的物镜74、以及后面描述的棱镜76构成。
微透镜阵列72和73是纵横配置多个微小透镜单元而构成的，通过这些微小透镜单元的光通过反射镜75和棱镜76，以彼此重叠的状态入射到DMD80，所以照射该DMD80的光的光量分布均匀化。
另外，反射镜75使通过物镜74的光反射，棱镜76是TIR棱镜(全反射棱镜)，使由反射镜75反射的光向DMD80全反射。通过所述事实，DMD照射光学系统70对DMD80照射强度大致分布的光。
《投影曝光装置的动作的说明》
下面，说明所述投影曝光装置的动作。
投影曝光装置工作，各部变为工作状态。在该状态下，对激光合波光源40进行温度调节，但是GaN类半导体激光器LD1～LD7不点亮。
与2维图案对应的图像数据输入到连接在DMD80上的未图示的控制器中，存储在控制器内的帧存储器中。该图像数据是表示构成图像的各像素的浓度的数据。该数据可以用2值(点的记录的有无)各像素的浓度。
将感光材料150吸附在表面上的台面152通过未图示的驱动部，沿着导轨158将扫描仪支撑部160从上游一侧向下游一侧以一定速度移动。当台面152通过扫描仪支撑部160下时，如果通过安装在扫描仪支撑部160上的检测传感器164检测到感光材料150的顶端，则每次多行，依次读出存储在帧存储器中的图像数据，根据由数据处理部读出的图像数据，生成各曝光头166的控制信号。
然后，当对感光材料150的曝光准备就绪时，GaN类半导体激光器LD1～LD7点亮，根据所述生成的控制信号，通过反射镜驱动控制部控制各曝光头166的DMD80的微反射镜81，将感光材料150曝光。
如果由各激光合波光源40产生，从激光射出部61射出的光束通过DMD照射光学系统70，照射到DMD80上，则DMD80的微反射镜81为工作状态时反射的光束通过光学系统50，成像在感光材料150上。而DMD80的微反射镜81为非工作状态时反射的光束不在感光材料150上成像，所以感光材料150不曝光。
这样，从光源部件60射出的光束由各微反射镜81(各像素)开关，与各曝光头166对应的感光材料150上的各曝光区168曝光(参照图7和图8)。此外，感光材料150与台面152一起在副扫描方向上移动，由各曝光头166形成在副扫描方向延伸的带状的曝光完毕区域170。
这里，在感光材料150中存在翘曲或弯曲(例如，100μm左右的翘曲或弯曲)，所以用根据激光的反射位置的变化检测的间隔传感器等间隔检测部件(省略图示)检测，各曝光头166nm和成为基于各曝光头nm的曝光区域的感光材料150上的区域的间隔，输入该检测结果的空气间隔调节控制部(省略图示)为了修正所述间隔的变化，控制所述空气间隔调节部54，调节感光材料150和像一侧远心的第二成像光学系统52之间的控制间隔。
[关于的DMD80的部分使用]
另外，在本实施方式中，如图16(A)和(B)所示，在DMD80中，在曝光时的主扫描方向即行方向配置1024个(像素)的微反射镜在曝光时的副扫描方向即列方向配置着756列(像素列)，但是在本例子中，通过控制器进行控制，只驱动一部分的微反射镜的行(例如1024×300行)。
例如，如图16(A)所示，可以只控制配置在DMD80的列方向的中央部的微反射镜的矩阵区域80C，如图16(B)所示，也可以只控制配置在DMD80的端部的微反射镜的矩阵区域80T。此外，当在一部分微反射镜中发生缺陷时，可以使用不发生缺陷的微反射镜的矩阵区域等，即按照状况变更使用的微反射镜中的区域。
即，在DMD80的数据处理速度上存在界限，与控制的微反射镜的数量(像素数)成比例决定一行的调制速度，所以通过只使用微反射镜中的一部分，可以提高一行的调制速度。这时，使用构成所述DMD的像素部中的一部分，所以可以减小副扫描方向的宽度，据此，可以减小所述各楔形棱镜彼此的位置的相对移动量。此外，如果减小成为进行对焦的对象的宽度，则与该宽度大时相比，感光材料的弯曲减小，所以可以更正确地进行对焦。
另外，当变更使用微反射镜的区域时，按照该区域，基于光学系统50的对感光材料150上的2维图案的成像区域也变化，所以希望变更空气间隔调节部54的配置，使滑动部545的移动方向与成像在感光材料150上的2维图案的成像区域的最小宽度方向一致。
如果基于连接在DMD80上的控制器内的帧存储器中的图像数据的曝光结束，则GaN类半导体激光器LD1～LD7熄灭，停止来自激光合波光源的光束的射出。然后，基于扫描仪162的感光材料150的副扫描结束，如果由检测传感器164检测到感光材料150的后端，则台面152通过未图示的驱动部，沿着导轨158使扫描仪支撑部160回到位于最上游一侧的原点，再度沿着导轨158从扫描仪160的上游一侧移动到下游一侧，进行接着的曝光。
另外，在所述实施方式中，在光学系统50中配置通过第一成像光学系统的与各像素部对应的各光通过的微透镜阵列，但是并不一定要配置该微透镜阵列，当不配置所述微透镜阵列时，通过配置所述空气间隔调节部，可以取得更容易并且以更短时间进行将2维图案投影到感光材料上时的对焦的效果。
此外，如图17所示，在所述像一侧远心的第二成像光学系统52和微透镜阵列55之间配置所述空气间隔调节部54，变更该第二成像光学系统52和微透镜阵列55之间的空气间隔，调节使所述2维图案成像在感光材料150上时的焦点，也可以取得与所述同样的效果。此外，当使所述光学系统50为扩大光学系统时，可以减小使表示所述2维图案的光通过的区域的大小。因此，与在感光材料和第二成像光学系统之间配置空气间隔调节部时相比，在第二成像光学系统和微透镜阵列之间配置空气间隔调节部时可以减小该空气间隔调节部的尺寸。
此外，本发明的投影曝光装置不限定曝光时的光的波长，所以对于基于任意波长的光的曝光，都可以对应，对空间光调制部件照射光的方式、光源等可以是任意的。
此外，空气间隔调节部并不局限于使用楔形棱镜对构成。例如，也可以是通过使用在两块玻璃间填充液体的平行平板，利用电机或压电元件变更所述两块玻璃的间隔，调节空气间隔的结构。