曝光光学系统、曝光头以及曝光装置的制造方法_2

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4个)的曝 光头28。基于各曝光头28的曝光区域30是将副扫描方向作为短边的矩形状。因此,伴随 着移动台14的移动,在感光材料P上按照每个曝光头28而形成带状的曝光完成区域31。
[0049] 多个曝光头28具备射出例如波长400nm的激光的未图示的光源(作为例子,是半 导体激光器(LD)等)、以及作为根据图像数据而针对各像素部的每一个来对从光源射出的 激光进行调制的空间光调制元件,该空间光调制元件例如是图3所示的DMD34。该DMD34与 具备数据处理部和反光镜驱动控制部的未图示的控制器连接。在控制器的数据处理部中, 根据所输入的像数据,按照各曝光头28的每一个来生成对DMD34上的使用区域内的各微镜 74(后述)进行驱动控制的控制信号。另外,在反光镜驱动控制部中,根据由图像数据处理 部生成的控制信号,按照各曝光头28的每一个来控制DMD34的各微镜74的反射面的角度。
[0050] 在图5中以概念图示出DMD34之后的光学系统。在DMD34的光反射侧(出射侧、 射出侧)配置有将在DMD34反射的激光B在感光材料P上成像的主光学系统。该主光学系 统包括:放大由DMD34调制过的光束的第1成像光学系统52、使光束在感光材料P上成像的 第2成像光学系统58、被插入到这些成像光学系统之间的微透镜阵列64、与微透镜阵列64 的出射侧紧邻配置的第1开口阵列66以及配置在微透镜阵列64的焦点位置的第2开口阵 列68。
[0051] 第1成像光学系统52例如由入射侧的透镜52A、出射侧的透镜52B构成,DMD34配 置在透镜52A的焦点面上。透镜52A与透镜52B的焦点面一致,进而在透镜52B的出射侧 的焦点面上配置有微透镜阵列64。第2成像光学系统58也例如由入射侧的透镜58A、出射 侧的透镜58B构成,透镜58A与透镜58B的焦点面一致,进而,配置有第2开口阵列68的微 透镜阵列64的焦点位置是透镜58A的焦点面。在透镜58B的出射侧的焦点面配置有感光 材料P。
[0052] 上述第1成像光学系统52放大基于DMD34的像而在微透镜阵列64上成像。进而, 第2成像光学系统58将经过了微透镜阵列64的像在感光材料P上成像、投影。另外,第1 成像光学系统52以及第2成像光学系统58都将来自DMD34的多个光束作为彼此大致平行 的光束而射出。
[0053] 如图3所示,本实施方式中使用的DMD34是在SRAM单元(存储器单元)72上呈格 子状地排列有构成各个像素(pixel)的多个(例如1024个X768个)微小反光镜(微镜 74)的反光镜设备。在各像素中,在最上部设置有被支柱支撑的矩形的微镜74,在微镜74 的表面蒸镀有例如铝等反射率高的材料。
[0054] 如果将数字信号写入到DMD34的SRAM单元72,则被支柱支撑的各微镜74以对角 线为中心,相对于配置有DMD34的基板侧而以±a度中的某一个角度倾斜。图4A示出微 镜74处于接通(on)状态即以+a°倾斜的状态,图4B示出微镜74处于断开(off)状态即 以-a°倾斜的状态。因此,根据图像信号,如图4六图48所示地控制01?34的各像素中的 微镜74的倾斜度,从而使入射到DMD34的激光B向各个微镜74的倾斜度方向反射。
[0055] 此外,在图4A图4B中,示出放大DMD34的一部分(1片微镜部分)、微镜74被控制 成+a°或者-a°的状态的一个例子。各个微镜74的接通断开控制通过与DMD34连接的 未图示的控制器来进行。
[0056]〈微透镜阵列〉
[0057] 在微透镜阵列64中,呈2维状地排列有例如1024个X768个左右的与DMD34上 的各微镜74对应的多个微透镜64a。在本实施方式中,使用由石英玻璃形成的平凸透镜。 各微透镜64a如后面所述,形成为校正第2成像光学系统的像差的面形状。
[0058] 此外,不限于上述的例子,也可以将两凸透镜等用作基本方式。另外,也可以通过 相同的材料来对各微透镜64a以及将它们呈阵列状连接的连接部分进行一体成型而形成 微透镜阵列64,或者,也可以将各微透镜64a嵌入到设置有与各个微镜74对应的多个开口 的底座的各个开口中。进而也可以重叠具有透镜光学能力的2层微透镜阵列而形成微透镜 阵列64。
[0059] 另外,将设置有与各微透镜64a对应的多个开口的开口阵列68设置在微透镜阵列 64的出射侧。
[0060] 开口阵列68既可以在微透镜64a的出射侧面的开口部以外的部位设置有铬掩模 (由铬构成的遮光膜)、或者实施透射性/半透射性的涂层而形成掩模,或者也可以与微透 镜64a不直接接触,而在出射面的附近配置在透明的掩模板上设置有遮光膜的部件。
[0061]〈微透镜的形状与配置〉
[0062] 如上所述,通过了微透镜阵列64的光束(激光B)通过第2成像光学系统58而在 感光材料P上成像为光束斑PB。此时,特别是由于在第2成像光学系统58中存在的离轴像 差,如图12所示,有可能使光束斑PB的形状发生变形,光斑直径放大而得不到所期望的析 像力。
[0063]SP,如图12所示,在简单地将相同形状的物体164a排列在与光轴58C的距离不同 的位置的情况下,第2成像光学系统58的像差(离轴像差)对像(=光束斑PB)的形状造 成影响,如果与第2成像光学系统58的光轴58C分离,则有可能使像(光束斑PB)的形状 发生变形。由此,存在着在成像面处得不到所期望的析像度的可能性。
[0064] 因此,在本实施方式中,使构成图5所示的微透镜阵列64的微透镜64a的形状根 据与第2成像光学系统58的光轴58C的距离而变化,校正第2成像光学系统58的离轴像 差。由此,防止在感光材料P上成像的光束斑PB的形状的变形,抑制光束斑PB的放大,从 而提高图像周围部分的析像力。
[0065] 具体地说,例如,如图6所示,通过形状不同的3种微透镜64a~64c来构成微透镜 阵列64。微透镜64根据与第2成像光学系统58的光轴58C的距离来从3种微透镜64al~ 64a3中进行选择,以预定的方向性相对于第2成像光学系统58的光轴58C进行配置。即, 如后文所述,微透镜64a2、3是非球面透镜,并且在形状上具有方向性,因此需要以预定的 方向朝向光轴58配置。
[0066] 在图6的例子中,在紧邻光轴58C的位置使用未进行用于校正离轴像差的面形状 加工的(球面的)微透镜64al。接着,根据与光轴58C的距离,放射状地配置具有用于校正 离轴像差的面形状的微透镜64a2、64a3,构成为微透镜阵列64。
[0067] 在图7A所示的光学系统中,设为使通过某个微透镜64a的光束B利用第2成像光 学系统58而在感光材料P上成像为光束斑PB。此时,将微透镜64a设为形成直径rMAX的 圆形的平凸透镜,如图7B所示,在将与光轴58C的距离设为IML,将与它正交的坐标设为 nML时,如图7C所示,能够通过与中心的距离r、角度fML来记述微透镜64a的表面上的 极坐标。
[0068] 同样地,在第2成像光学系统58中,在记述作为光瞳坐标系UL2、nL2)的坐标 值下的像差时,如图7D所示,能够使用极坐标而以pL2、9L2进行表示。另外,当在感光材 料P上对光束斑PB进行成像时,能够将与第2成像光学系统58的光轴58C的距离设为Y_end,将与它正交的坐标设为X_end而同样地进行记述。
[0069] 另外,如图11所示,针对构成微透镜阵列64的各微透镜64a,坐标系(IML, nML)、与它对应的感光材料P表面上的坐标系(X_end,Y_end)不恒定,而是变化的。在从 DMD34侧观察光学系统整体时,相对于第2成像光学系统58的光轴58C,各个光学系统的对 应关系为:nML轴以及Y_end轴为矢径方向(与光轴58C的接近离开方向),IML以及X_ end为与矢径方向正交的放射方向。因此,在对于感光材料P的特定部位处的光束斑PB进 行应对的情况等下,需要考虑在微透镜64a侧相当的位置。
[0070] 基于上述内容,说明微透镜64a的形状。在记述像差时使用的标准泽尼尔克 (Zernike)多项式如图8B所述。
[0071] 泽尼尔克标准系数是如图8A所示地按照各阶数而分解地掌握各种像差的系数, 例如第4项表示焦点位置的偏移,与光束斑PB的形状有关的是第4项(Z4)以上的高阶像 差。
[0072] 设为在第2成像光学系统58的某个像位置存在如下所述的函数所示的像差。
[0073](式1)
[0074] 2AiX入XZi(PL2, <i>L2)
[0075] i
[0076] PL2,:tpL2:?表不第2成像光学系统58的光瞳坐标的参数
[0077]ZiCp,:泽尼尔克标准函数
[0078] Ai:第2成像光学系统58的像差系数
[0079](第i项的泽尼尔克标准系数,单位为X:光波长)
[0080] 在微透镜64a是平凸透镜时,为了对它进行校正,在变更对应的微透镜64a的面形 状而校正Ai的像差的情况下,所需的微透镜64a的面形状除了设为通常的球面形状(第 1项,微透镜64al)之外,还设为由追加了第2项的式2记述的面形状。
[0081](式 2)
[0083] r、(pML:表示微透镜64a表面上的坐标的参数
[0084] rmax:微透镜64a开
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