DE4018507C2 - Laserrasterabtastgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Laserrasterabtastgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es aus der DE 32 40 617 A1 bekannt ist, und auf ein Verfahren hierzu.

Optische Hochgeschwindigkeits-Abtastsysteme, wie Präzi­ sionsplotter, Drucker und dgl., sind in der Technik bekannt. Diese Geräte sind direkte Abbildungssysteme und werden zum Herstellen von Leiter- und Druckplatten durch Rasterabtastung eines Belichtungsstrahls über eine Film­ emulsion benutzt, welche in eine photographische Vorlage für eine Leiter- oder Druckplatte weiterverarbeitet wird. Ein typisches System, wie es von der Gerber Scientific Instrument Company, der Anmelderin der vorliegenden Er­ findung, vertrieben wird, besteht aus einem Magnetbandgerät, einer Festplatte, einem interaktiven graphischen Computer­ terminal, einem Bildprozessor und einem optischen Tisch mit einem Abtastgerät. Das System kann weiterhin derartige optische Einrichtungen, Mediumträger und Elektronik- Schaltungen enthalten, wie sie notwendig sind, um Daten von rechnerunterstützten Systemen (CAD) direkt in eine photographische Vorlage oder um Schriftart-, Graphik- oder Halbton-Bilder in eine Druckplattenvorlage zu übertragen.

Im Betrieb ist das Direkt-Abbildungssystem so konfiguriert, daß es auf einer Schreibplatte ein planares Filmsubstrat aufnimmt, welches auf seiner Oberfläche ein optisch empfindliches Medium aufweist. Der Rechner liefert Signale an einen Belichtungsstrahlgenerator, der die Intensität eines optischen, üblicherweise von einem Laser gelieferten Belichtungs-Abtaststrahls moduliert, um ausgewählte Teile des Substrats zu belichten. Typischerweise tastet ein Referenzstrahl eine Referenzmaske und gleichzeitig mit dem Belichtungsstrahl einen Detektor ab, wodurch ein Zeit- Abtastsignal geliefert wird, um die Position des Be­ lichtungs- (oder Schreib-)Strahls auf dem Substrat genau anzuzeigen. Ein Flachbett-Abtastsystem wird manchmal dazu verwendet, die Strahlen zu fokussieren und das gleichzeitige Abtasten der Strahlen über einer Referenzmaske bzw. dem Substrat zu bewerkstelligen. Präzisionsluftlager werden oftmals dazu benutzt, die Schreibplatte zu führen, wenn das Substrat abgetastet oder "abgebildet" wird.

In bekannten Laser-Rasterabtastgeräten, bei denen das optische Ablenkelement ein Viel-Facetten-Spiegel ist, wird der Spiegel mit einer festen, ausgewählten Geschwindigkeit gedreht, so daß der Belichtungsstrahl mit einer konstanten Geschwindigkeit vorwärtsbewegt wird. Es ist jedoch bei diesen bekannten Systemen möglich, daß die Berechnungsge­ schwindigkeit von Pixelsignalen oder "Pixeln" vom Rechner her geringer wird als die Abbildgeschwindigkeit des Belichtungsstrahls. Wenn dies auftritt, wird nur ein Teil der Abtastlinie belichtet.

Aus der DE 32 40 617 A1 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von Abbildern bekannt, die in Telefaxgeräten zur Echtzeit­ bildverarbeitung verwendet wird. Hierbei ist eine Video- Anpaßschaltung vorgesehen, deren Bestandteile und Wirkungsweise angegeben werden, wobei erreicht werden soll, daß mehrere aufeinanderfolgend angewählte Speicher zur Bildsignalspeicherung und zur Signalentnahme eingesetzt werden, wobei mindestens einer der Speicher nicht abgerufen wird, während die anderen Speicher für das Einschreiben und Auslesen der Signale verwendet werden. Die dort gezeigte Schaltung empfängt ein Videosignal und ein Takt-Zeitsignal, die von einer Bildleseeinheit übertragen werden und ein Synchronisationssignal von einem Generator in jeder Druckerschaltung. Die Schaltung besteht dabei aus einer Vielzahl von Speichern, vorzugsweise 8 Speichern, wobei jeder eine Abtastlinie speichern kann. Das Auslesen der Signale erfolgt aus dem Speicher, der am weitesten von dem Speicher entfernt ist, der die Daten empfängt. Das gleichzeitige Schreiben und Lesen aus einem Speicher kann durch die Verwendung von Oszillatoren vermieden werden, die eine maximale Differenz der Schwingungsfrequenz von 0,06% haben. Die Schaltung kann Fälle, bei denen die Frequenzdifferenz schadensbedingt den Wert von 0,06% übersteigt, durch eine zeitweilige Unter­ brechung der Funktion des speicherselektiven Gegenstrom­ kreises versorgen. Dasselbe Videosignal (Abtastlinie) wird über den unteren Frequenzselektor wiederholt und an den Drucker oder einen Pufferspeicher über den höheren Frequenzselektor abgegeben.

Bei dem Gerät nach der JP 63-18765 A wird eine ganz spezielle Ausgestaltung vorgeschlagen. Hierbei ist vorgesehen, daß das Vorschubsignal FS an den Transport­ motor 31 übertragen wird, um den Bildträger nur dann vorwärts zu bewegen, wenn eine vollständige Zeile von Druckdaten VD verfügbar ist und an den AOM übetragen wird. Das System hält somit den Transportmotor immer an, wenn eine Zeile von Druckdaten nicht verfügbar ist, und startet den Motor erst dann, wenn eine vollständige Datenzeile vorhanden ist. Das wiederholte Anhalten und Starten des Motors (oder der Platte) kann zu zusätzlichem Verschleiß der Vorrichtung und einer Verschlechterung der Druckqualität führen.

Es wäre vorteilhaft, ein Laser-Rasterabtastgerät zur Verfügung zu haben, welches nicht annehmbare Unterschiede zwischen der Geschwindigkeit, mit der der Rechner Signale zum Modulieren des Belichtungsstrahls erzeugt, und der System-Abtast- bzw. -Abbildgeschwindigkeit automatisch kompensiert. Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem derartigen System.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verwendung mit einem Laser-Abtastsystem zu schaffen, die eine Kompensation der Differenzen zwischen der Geschwindigkeit der Pixelsignal­ erzeugung und der Geschwindigkeit, mit der diese Pixel­ signale auf ein Substrat aufgeprägt werden können, ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 angege­ bene Vorrichtung und durch das in Patentanspruch 6 ange­ gebene Verfahren gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Er­ findung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung weist ein Laser- Rasterabtastgerät einen adressierbaren Belichtungs­ strahl-Generator mit einem Modulator und einem Viel-Fa­ cetten-Spiegel mit einer Vielzahl von reflektierenden Facetten auf, der sich mit einer ausgewählten Geschwin­ digkeit dreht. Das Abtastgerät bewegt wiederholend ei­ nen modulierten Belichtungsstrahl über eine Abtastlinie auf einem Substrat. Eine Schreibplatte nimmt das Sub­ strat auf und bewegt es mit einer vorgewählten Geschwin­ digkeit in einer Richtung senkrecht zur Abtastrichtung. Eine Steuerung umfaßt einen Rechner zum Empfang von Ein­ gangsdatensignalen und zum Erzeugen von Belichtungssi­ gnalen aus diesen. Die Belichtungssignale werden in se­ quentiellen Speicheranordnungen gruppiert, von denen je­ de einer der gewählten Abtastlinien zugeordnet ist. Der Rechner erzeugt weiterhin Signale zum Vorwärtsbewegen der Schreibplatte mit einer vorgewählten Geschwindig­ keit von einer gegenwärtigen Position entsprechend der gegenwärtigen Abtastung zu folgenden Positionen entspre­ chend folgenden Abtastlinien. Jede der Belichtungs­ strahlanordnungen entspricht einem modulierten Belich­ tungsstrahl, der auf eine der reflektierenden Spiegelfa­ cetten fällt, wenn der Spiegel aus einer ersten in eine zweite Position dreht, entsprechend jeweils dem Anfang und dem Ende einer Abtastlinie. Ein dem Belichtungs­ strahlgenerator zugeordneter Puffer speichert eine Be­ lichtungsstrahlanordnung entsprechend der nächsten zu schreibenden bzw. abzubildenden Abtastlinie. Ein Sensor bestimmt, ob alle dieser nächsten Abtastlinie zugeordne­ ten Pixel in den Puffer geladen worden sind. Ein Rechner bestimmt rekursiv, wann die gegenwärtige Spie­ gelfacette in der ersten Position ist. Falls zu dieser Zeit der Sensor anzeigt, daß die Ladung des Signalpuf­ fers unvollständig ist, werden Steuersignale vom Rechner abgegeben, wodurch die Abgabe der gepufferten Signale an den Belichtungsstrahlgenerator angehalten wird und die Bewegung der Schreibplatte entsprechend ge­ ändert wird.

Entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Er­ findung weist ein Laser-Rasterabtastgerät einen adres­ sierbaren Belichtungsstrahlgenerator mit einem Modula­ tor und einem Viel-Facettenspiegel mit einer Vielzahl von reflektierenden Facetten auf, der sich mit einer ausgewählten Geschwindigkeit dreht. Das Abtastgerät be­ wegt einen modulierten Belichtungsstrahl über eine Ab­ tastlinie auf einem Substrat. Eine Schreibplatte nimmt das Substrat auf und bewegt es mit einer vorgewählten Geschwindigkeit in einer Richtung senkrecht zur Ab­ tastrichtung. Eine Steuerung umfaßt einen Rechner zum Empfang von Eingangsdatensignalen und zum Erzeugen von Belichtungssignalen aus diesen. Die Belichtungssignale werden in sequentiellen Speicheranordnungen gruppiert, von denen jede einer der gewählten Abtastlinien zugeord­ net ist. Der Rechner erzeugt weiterhin Signale zum gleichförmigen Vorwärtsbewegen der Schreibplatte mit ei­ ner vorgewählten Geschwindigkeit von einer gegenwärti­ gen Position entsprechend der gegenwärtigen Abtastlinie zu folgenden Positionen entsprechend folgenden Abtastli­ nien. Jede der Belichtungsstrahlanordnungen entspricht einem modulierten Belichtungsstrahl, der auf eine der reflektierenden Spiegelfacetten fällt, wenn der Spiegel aus einer ersten in eine zweite Position dreht, entspre­ chend jeweils dem Anfang und dem Ende einer Abtastli­ nie. Ein dem Belichtungsstrahlgenerator zugeordneter er­ ster Puffer speichert eine Belichtungsstrahlanordnung entsprechend der nächsten zu schreibenden Abtastlinie. Ein erster Sensor bestimmt, ob alle dieser nächsten Ab­ tastlinie zugeordneten Pixel im ersten Puffer vorlie­ gen. Ein dem Rechner zugeordneter zweiter Puffer ist vor­ gesehen, um eine Anzahl von Belichtungssignalanordnun­ gen vor Abgabe an den Belichtungsstrahlgenerator zu speichern. Ein zweiter Sensor bestimmt die Anzahl der Belichtungsstrahlanordnungen im zweiten Puffer, welche zum Abbilden im Puffer bereit sind. Falls die Anzahl von im zweiten Puffer gespeicherten Belichtungsstrahlan­ ordnungen einem vorgewählten Wert entspricht, werden vom Rechner Steuersignale zum Ändern der Geschwindig­ keit der Abgabe der Belichtungsstrahlanordnungen an den Belichtungsstrahlgenerator-Puffer und Signale zum ent­ sprechenden Ändern der Bewegung der Schreibplatte abge­ geben. Der Rechner bestimmt rekursiv, wann die gegenwär­ tige Spiegelfacette in der ersten Position ist. Falls der erste Sensor anzeigt, daß der erste Puffers nicht alle Belichtungssignale für die nächste Abtastlinie ent­ hält, werden Steuersignale vom Rechner abgegeben, wo­ durch die Abgabe der ersten gepufferten Signale an den Belichtungsstrahlgenerator angehalten wird und die Bewe­ gung der Schreibplatte angepaßt wird.

Fig. 1 ist eine vereinfachte Schemadarstellung eines La­ ser-Abtastgeräts zum asynchronen Abbilden unter Über­ springen von Linien.

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf einen im Abtastgerät nach Fig. 1 verwendeten Belichtungsstrahlgenerator.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der Steuerung nach Fig. 1.

Fig. 4 ist eine Darstellung, die schematisch einen von der Steuerung nach Fig. 3 benutzten Algorithmus zeigt.

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer alterna­ tiven Steuerung zu der nach Fig. 3.

Fig. 6 ist eine Darstellung, die schematisch einen von der Steuerung nach Fig. 5 benutzten Algorithmus zeigt.

In Fig. 1 ist schematisch eine Darstellung eines Laser- Rasterabtastgeräts 10 entsprechend der vorliegenden Er­ findung gezeigt. Das Abtastgerät weist einen Belich­ tungsstrahlgenerator 12 auf, der im folgenden unter Be­ zug auf Fig. 2 näher beschrieben wird. Der Generator 12 gibt selektiv einen Belichtungsstrahl 14 auf eine photo­ empfindliche Oberfläche auf einem Träger oder Substrat 16 ab, das auf einem Vorschubelement wie z. B. einer be­ wegbaren Schreibplatte 18 positioniert ist.

Sowohl die Schreibplatte als auch der Generator 12 emp­ fangen Signale von einer Steuerung 20. Wie im folgenden unter Bezug auf Fig. 3 beschrieben wird, empfängt die Steuerung Signale von einem Dateneingabegerät 22 und er­ zeugt daraus Pixelsignale zum entsprechenden Modulieren des Belichtungsstrahls. Wie oben erwähnt, ist es mög­ lich, daß die Geschwindigkeit, mit der die Steuerung Pi­ xel- oder Modulationssignale (entsprechend einzelnen Pi­ xeln im abtastenden Belichtungsstrahl) erzeugt, auf ei­ nen Wert unterhalb der Abtast- oder "Abbild"-Geschwin­ digkeit abnimmt, d. h. die Geschwindigkeit, mit der der Belichtungsstrahl über eine einzelne Abtastlinie bewegt wird. Weiterhin ist es möglich, daß die Datengeschwin­ digkeit der Steuerung auf einen derartigen Wert ab­ nimmt, daß die Geschwindigkeit, mit der die Schreibplat­ te von Abtastlinie zu Abtastlinie bewegt oder geschal­ tet wird, im Vergleich zur Datengeschwindigkeit der Steuerung zu groß wird. Die vorliegende Erfindung ist durch eine Steuerung und eine Abbildvorrichtung gekenn­ zeichnet, die die mögliche Differenz zwischen diesen Da­ tengeschwindigkeiten kompensieren.

In Fig. 2 ist eine vereinfachte Darstellung des Belich­ tungsstrahlgenerators 12 nach Fig. 1 gezeigt. In einem Gehäuse 24 ist eine Lichtquelle 26 untergebracht, vor­ zugsweise ein 3 mW-Cyonics-Argonlaser, der einen Strahl 28 liefert, welcher von einem ersten Drehspiegel 30 empfangen wird und danach einer Strahlformoptik 32 zuge­ führt wird. Die Strahlformoptik ist von konventioneller Art und kann z. B. eine Bandbreitenlinse, eine negative Linse, ein Loch und eine Umwandlerlinsenanordnung auf­ weisen, wie im besonderen Anwendungsfall gefordert.

Der geformte Strahl wird von einem ersten Strahlteiler 34 empfangen, der einen Referenzstrahl 36 abspaltet. Der Strahl 28 wird einem konventionellen akusto-opti­ schen Modulator 38 zugeführt, der die Intensität des Strahls entsprechend den auf Leitung 40 von der Steuerung 20 empfangenen Pixelsignalen moduliert. Dem Modulator 38 ist ein Puffer 39 zugeordnet, der die Pixelsignale vor Abgabe an den Modulator speichert. Der Puffer 39 ist in Fig. 2 schematisch gezeigt und umfaßt einen Li­ nienpuffer (oder mehrere Linienpuffer) bekannter Art zum Empfangen der Anordnung von Pixelsignalen entspre­ chend der nächsten Abtastlinie. In ähnlicher Weise wird der Referenzstrahl von einem zweiten Drehspiegel 44 ge­ dreht und wird einer Referenzstrahl-Formoptik 46 zuge­ führt, welche typischerweise Linsen und andere optische Bauteile aufweist, ähnlich zu der oben erwähnten Strahl Formoptik. Der Referenzstrahl läuft durch eine Öffnung in der Wand 48, während der Strahl 28 durch die Öffnung 50 läuft. Der Referenzstrahl wird von einem Drehspiegel 52 empfangen und einem Strahl-Kombinator 54 zugeführt. Der Strahl-Kombinator 54 empfängt auch den Strahl 28 und führt den kombinierten Strahl der Sammellinse 56 in der Prismenanordnung 58 zu.

Der kombinierte Strahl wird von einer optischen Anord­ nung 60 empfangen, die einen aus einer Vielzahl von Spiegelfacetten 64 bestehenden Polygonspiegel 62 auf­ weist, der um eine Achse 66 entsprechend den von der Steuerung auf Leitung 68 empfangenen Signalen gedreht wird. Der Referenzstrahl 36 und ein Belichtungsstrahl 69 werden von einer konventionellen F-Theta-Linse 70 empfangen. Der Belichtungsstrahl wird schließlich von einem Faltspiegel 72 empfangen und der Schreibplatte au­ ßerhalb der Ebene des Abtastgeräts zugeführt. Der Refe­ renzstrahl wird gleichzeitig einer Referenzmaske 74 zu­ geführt und letztlich von einer Photoempfänger-Anord­ nung 76 empfangen. Die Photoempfänger-Anordnung liefert ein Signal entsprechend dem empfangenen Referenzstrahl auf Leitung 78 zwecks Steuerung des Zeitverhaltens und somit der Modulation der Abtaststrahlen an die Steue­ rung. Diese weist derartige Prozessor- und Speicherele­ mente auf, wie sie für die Ausführung der hier beschrie­ benen Funktionen notwendig sind.

Fig. 3 ist eine vereinfachte Darstellung der Steuerung 20 für das Laser-Abtastgerät nach Fig. 1. Die Steuerung empfängt Signale vom Dateneingabegerät 22 und berechnet mittels des Rechners 80 die auf Leitung 82 dem akusto- optischen Modulatorpuffer 39 (Fig. 2) zuzuführenden Pi­ xelsignale, wobei der Puffer 39 Teil des Belichtungs­ strahlgenerators 12 ist. Diese Pixelsignale werden in Anordnungen gruppiert, wobei jede Anordnung einer ein­ zelnen Abtastlinie entspricht.

Wie oben angemerkt, ist die Datengeschwindigkeit der Steuerung variabel, zum Teil abhängig von dem Informa­ tionsinhalt der Dateneingabesignale. Die höchste der Steuerung zugeordnete Datengeschwindigkeit tritt bei Da­ ten geringer Komplexität auf, welche gleich der maxima­ len Geschwindigkeit des Belichtungsstrahlgenerators sein kann. Die kleinste Datengeschwindigkeit tritt auf, wenn eine Anordnung von Datensignalen einer Abtastlinie Signale umfaßt, deren Wert zwischen einer logischen "1" oder "0." wechselt.

Die Datengeschwindigkeit des Belichtungsstrahlgenera­ tors in der Ausführungsform nach Fig. 3 ist eine Funk­ tion einer festen Drehzahl des Viel-Facettenspiegels, ebenso wie die Geschwindigkeit, mit der die Signale im Puffer 39 empfangen werden. Der Fachmann wird feststel­ len, daß die Geschwindigkeit, mit der die Daten den Puf­ fer 39 verlassen, der Geschwindigkeit entsprechen muß, mit der der Belichtungsstrahl sich über eine Abtastli­ nie bewegt (z. B. die Abtast- oder Abbildgeschwindig­ keit). Daher wird die maximale Datengeschwindigkeit des Belichtungsstrahlgenerators so gewählt, daß sie größer ist als die Datengeschwindigkeit der Steuerung. In ande­ ren Worten, die Geschwindigkeit zugeführter Daten kann niemals größer sein als die maximale Geschwindigkeit im Verbrauch, so daß Daten nicht verloren gehen können. Ty­ pischerweise hat der Belichtungsstrahlgenerator eine ma­ ximale Datengeschwindigkeit (oder Geschwindigkeit, mit der Pixelsignale verbraucht werden) von 33 Millionen Pi­ xel pro Sekunde.

Die vorliegende Erfindung liefert eine Kompensation für die Fälle, in denen die Datengeschwindigkeit des Rech­ ners hinter der des Belichtungsgenerators zurückbleibt, und ist gekennzeichnet durch einen dem Modulator zuge­ ordneten Sensor 84, der in bekannter Weise bestimmt, ob der Puffer 39 alle die der nächsten Abtastlinie zugeord­ neten Pixelsignale empfangen hat. Der Rechner 20 emp­ fängt auch Signale auf der Leitung 87 von einem Sensor 86, der die Position der Spiegelfacetten-Drehung be­ stimmt. Falls zum Zeitpunkt, daß der Spiegel in einer Position entsprechend dem Anfang einer Abtastlinie und bereit zum Belichten des Substrats mit der nächsten Ab­ tastung ist, nicht alle der entsprechenden Pixelsignale für diese Anordnung im Puffer empfangen worden sind, wird der Rechner die Abgabe derselben an den akusto- optischen Modulator und des Belichtungsstrahls an die gegenwärtige Spiegelfacette unterbrechen, wodurch diese Facette übersprungen wird. Diese Entscheidung wird re­ kursiv nacheinander für jede Spiegelfacette getroffen, falls die Diskrepanz zwischen den Werten der Datenge­ schwindigkeiten so bedeutsam ist, daß eine unvollständi­ ge Signalanordnung im Puffer 39 entsteht.

Weiterhin muß die Steuerung die Bewegung der Schreib­ platte in Übereinstimmung mit der obigen Entscheidung über die Abgabe von Pixelsignalen ändern.

Da die Schreibplatte kontinuierlich bewegt wird, paßt die Steuerung auch die Geschwindigkeit der Schreibplatte entsprechend der gewünschten Datengeschwindigkeit an. Das Laser-Ab­ tastgerät würde in diesem Fall auch einen Generator be­ kannten Typs, wie im folgenden beschrieben, zur opti­ schen Verschiebung des Belichtungsstrahls durch einen Betrag entsprechend der Änderung der Schreibplattenge­ schwindigkeit aufweisen.

Die Funktionsweise der Steuerung kann anhand des Fluß­ diagramms in Fig. 4 beschrieben werden. Am Anfang bei "A" bestimmt die Steuerung 20 die Position des Drehspie­ gels (Block 89). Wenn der Spiegel sich so gedreht hat, daß die gegenwärtige Facette in einer ersten Position ist, entsprechend dem Anfang der nächsten Abtastlinie, fragt die Steuerung 20 den Puffer 39 ab, um festzustel­ len, ob alle Pixelsignale für die nächste Abtastlinie empfangen worden sind (Block 90). Falls alle Signale im Puffer 39 vorliegen, aktiviert die Steuerung den Modula­ tor (Block 91), schreibt die Abtastlinie und schaltet die Schreibplatte (Block 92) weiter. Falls der Puffer 39 nicht alle Pixelsignale enthält, wird die gegenwärti­ ge Facette übersprungen (Block 93).

In Fig. 5 ist schematisch eine bevorzugte Steuerung 94 gezeigt, die im wesentlichen der Steuerung 20 ent­ spricht, die jedoch durch einen Puffer 96 bekannten Typs gekennzeichnet ist, der etwa 500 bis 1000 Anordnun­ gen von Abtastliniensignalen vor Weitergabe an den Modu­ latorpuffers 39 speichert. Die Steuerung empfängt über Leitung 98 auch Signale, die die Spiegelposition am Sen­ sor 99 und den Inhalt des Modulatorpuffers (Leitung 100) vom Puffersensor 84 anzeigen. Der Rechner 102 er­ zeugt anfangs Anordnungen von Abtastliniensignalen ent­ sprechend den Dateneingabesignalen in einer Weise, wie sie oben unter Bezug auf Fig. 3 beschrieben wurde.

Der Puffer 39 umfaßt vorzugsweise drei sequentiell adressierte, kreisförmige Pufferelemente für die Abtast­ liniendaten, die zum Lesen oder Schreiben geeignet sind. Zu jeder gegebenen Zeit empfängt das erste Puffer­ element eine Pixelsignalanordnung, im zweiten sind Pi­ xelsignalanordnungen gespeichert, während das dritte ei­ ne Pixelsignalanordnung an den Modulator mit der Belich­ tungsdatengeschwindigkeit abgibt. Der Puffer 39 emp­ fängt Daten vom Anordnungspuffer 96 mit einer vorgewähl­ ten Datengeschwindigkeit, welche als Puffer-zu-Puffer- Übertragungsgeschwindigkeit bezeichnet wird. Der bevor­ zugte Puffer 96 ist in sechzehn kreisförmig nacheinan­ der aufgerufene Bänder mit 32 Anordnungen pro Band auf­ geteilt. Die Steuerung bestimmt die Differenz der Adres­ sen zwischen dem gegenwärtigen geschriebenen Band und dem abgelesenen Band, um somit die Anzahl der gespei­ cherten Datenanordnungen zu bestimmen, und steuert der­ art die Puffer-zu-Puffer-Übertragungsgeschwindigkeit.

Die Funktionsweise der bevorzugten Steuerung kann an­ hand von Fig. 4 und 6 verstanden werden. Die Entschei­ dung zum Abbilden oder Abtasten der nächsten Abtastli­ nie oder zum Überspringen der gegenwärtigen Facette ba­ siert in der bevorzugten Ausführungsform auf den glei­ chen Kriterien wie in der Ausführungsform nach Fig. 3. Das heißt, ob alle Signale für die nächste Abtastlinie im Belichtungstrahlgenerator-Puffer 39 beim Beginn der gegenwärtigen Facette vorliegen oder nicht. Die bevor­ zugte Steuerung umfaßt dagegen auch noch einen Sensor 104, der die Anzahl im Puffer 96 gespeicherter Signalan­ ordnungen bestimmt und danach die Puffer-zu-Puffer-Über­ tragungsgeschwindigkeit einstellt. Diese Übertragungsge­ schwindigkeit wird variiert, um die variierende Pixeler­ zeugungsgeschwindigkeit der Steuerung zu kompensieren. Die variable Übertragungsgeschwindigkeit erlaubt schließlich die Variierbarkeit der Abtast- bzw. Abbild­ geschwindigkeit, welche die Gesamtgeschwindigkeit ist, mit der der Belichtungsstrahlgenerator Pixelsignale ver­ braucht und Daten auf das Substrat abdruckt.

Wie oben angemerkt, wird die Obergrenze der Geschwindig­ keit, mit der der Belichtungsstrahlgenerator Daten auf das Substrat abdruckt (die Pixel-Verbrauchs- bzw. -Ab­ bildgeschwindigkeit) durch die Drehzahl des Drehspie­ gels bestimmt, und ist daher für eine einzelne Abtastli­ nie an einem Maximalwert fest. Vorzugsweise wird die Va­ riierbarkeit der Abbildgeschwindigkeit als Ergebnis der übersprungenen Spiegelfacetten und somit möglicher von der Änderung der Puffer-zu-Puffer-Übertragungsgeschwin­ digkeit bewirkter Abtastlinien erzielt. Die Anzahl der zu überspringenden Facetten ist dann automatisch von der Übertragungsgeschwindigkeit abhängig.

Falls zum Beispiel die Datengeschwindigkeit der Steue­ rung sich von einem Anfangswert (Block 106, Fig. 6) ab verlangsamt hat, beginnt die Anzahl der gespeicherten Anordnungen abzunehmen. Der Sensor 104 mißt die Anzahl der gepufferten Datenanordnungen und stellt die Übertra­ gungsgeschwindigkeit entsprechend nach unten ein (Block 108). Eine Abnahme der Übertragungsgeschwindigkeit re­ sultiert in den Fällen, in denen der Modulatorpuffer 39 nicht alle Signale entsprechend der nächsten Abtastli­ nie aufweist, wenn die nächste Facette in der Position zum Schreiben von Daten ist, und damit wird eine be­ stimmte Anzahl von Facetten übersprungen. Die Steuerung muß auch die Geschwindigkeit der Schreibplatte einstel­ len (Block 110). In Fig. 6 stellen die Blöcke 112-114 die Tätigkeiten der Steuerung dar, wenn die Anzahl ge­ pufferter Anordnungen oberhalb der gewählten Anzahl ist. Alternativ kann die Anzahl gepufferter Signalanord­ nungen auch durch Auswahl der Anzahl von Facetten einge­ stellt werden, die übersprungen werden, um in etwa die Pixelsignalerzeugungsgeschwindigkeit des Rechners zu er­ reichen und dadurch eine vorgewählte Anzahl von Signal­ anordnungen im Steuerungspuffer aufrechtzuerhalten.

Für die bevorzugte Steuerung ist die maximale Abbildge­ schwindigkeit auf 33 Millionen Pixel pro Sekunde (Mp/s) eingestellt. Falls die Geschwindigkeit der Steuerung für die Pixelsignalerzeugung (Datengeschwindigkeit der Steuerung) auf die Hälfte dieses Werts abfallen sollte (16,5 Mp/s), erzeugt die Steuerung Signale, um sowohl die Geschwindigkeit der Datenübertragung als auch der Schreibplatte auf die Hälfte zu reduzieren. In ähnli­ cher Weise stellt der Rechner die Geschwindigkeit der Schreibplatte in Inkrementen von einem Achtel des vol­ len Werts im Verhältnis zur Anzahl der angefertigten Si­ gnalanordnungen im Puffer ein, so daß das Abbilden an vollen Acht/Achteln, Sieben/Achteln, Sechs/Achteln, Fünf/Achteln, Vier/Achteln, Drei/Achteln, Zwei/Achteln oder Einem/Achtel stattfindet. Natürlich erlaubt das Ab­ bilden bei langsamerer Geschwindigkeit mehr Zeit für die Pixelsignalerzeugung durch den Rechner, welcher da­ zu tendiert, das Niveau der verfügbaren Signalanordnun­ gen zu erhöhen.

Die Bewegung der Schreibplatte ist kontinu­ ierlich variabel, wie oben beschrieben. Die Steuerung der Geschwindigkeit in der "schnellen" Abtastrichtung (d. h. entlang der Abtastlinie) kann jedoch nicht so leicht erreicht werden, da die Bewegung des Spiegels kontinuierlich und glatt ist. Wie oben angemerkt, hängt die Geschwindigkeit der Schreibplatte von der Anzahl von Signalanordnungen im Puffer ab. Die Geschwindigkeit der Signalabgabe an den Belichtungsstrahlgenerator wird abhängig gestaltet von der Anzahl von Signalanordnungen im Datenpuffer und an die Geschwindigkeit der Platte an­ gepaßt. Es ist dann sofort einleuchtend, da die Datenge­ schwindigkeit des Rechners geringer (oder gleich) ist als die Maximalgeschwindigkeit des Pixelsignalver­ brauchs, daß es Fälle gibt, in denen die Anzahl gepuf­ ferter Signalanordnungen unannehmbar klein ist durch die Zeit, in der sich eine Spiegelfacette in der ersten Position entsprechend dem Anfang der gegenwärtigen Ab­ tastlinie befindet. In diesem Fall wird diese Spiegelfa­ cette in der oben beschriebenen Weise übersprungen. Die­ se "Überspring"-Entscheidung findet rekursiv an der er­ sten Position jeder Facette statt, vorzugsweise nur da­ von abhängig, ob eine vollständige Signalanordnung im Modulatorpuffer vorliegt, oder alternativ z. B. von der Anzahl der Signalanordnungen im Steuerungspuffer abhän­ gig.

Wie oben beschrieben, ist die Bewegung der Schreibplat­ te kontinuierlich va­ riabel und muß gesteuert werden, um die durchschnittli­ che Geschwindigkeit der Datenberechnung aufzunehmen. Da­ her wird ein Abtastlinienfehler in der Position der Schreibplatte eingegeben, wenn eine Facette übersprun­ gen wird, so daß der tatsächliche Ort einer Abtastlinie abweichend von der gewünschten Position ist. Eine Steue­ rung gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt die Posi­ tion der Abtastlinie in bekannter Weise durch auf Lei­ tung 116 von einem optischen Ablenkmechanismus 118 emp­ fangene Signale und liefert dorthin Signale zum geeigne­ ten Verschieben des Belichtungsstrahls in Richtung der Plattenbewegung, um diesen Fehler zu beseitigen (Block 120, Fig. 6). Der optische Ablenkmechanismus kann von bekanntem Aufbau sein. Auch ist es normalerweise ausrei­ chend, daß Signale entsprechend allen "0′s" und "1′s" bei Überspringen einer Abtastlinie für diese zum Modula­ tor gesendet werden, wie es für die Polarität des Medi­ ums geeignet ist.

Claims (10)

1. Laserrasterabtastgerät (10) mit einem Berechnungselement (80, 102) für die Erzeugung sequentieller Anordnungen von Belichtungssignalen, wobei jede Anordnung einer Abtastlinie entspricht, einer kontinuierlich beweglichen Schreibplatte (18) für die Bewegung eines Substrats (16), einem mit dem Berechnungselement (80, 102) ver­ bundenen Belichtungsstrahlgenerator (12), einem Dreh­ spiegel (62) und einem Modulator (38) für die Modulation eines Belichtungsstrahls, der in Übereinstimmung mit den Belichtungssignalen auf den Spiegel (62) übertragen wird, und die Bewegung des modulierten Belichtungs­ strahls durch eine Abtastlinie auf dem Substrat (16) durch Drehung des Spiegels (62), und mit einem Positions­ detektor (86, 99) für die Übertragung von Positions­ signalen, die die Drehposition des Spiegels (62) an­ zeigen, an das Berechnungselement,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Berechnungselement (80, 102) die Übertragung der nächsten Signalanordnung an den Modulator (38) nicht ermöglicht, wenn die Anzahl der Belichtungs­ signale geringer als ein vorbestimmter Wert ist, und
daß Mittel (80, 102) für die Einstellung der Ge­ schwindigkeit der Schreibplatte (18) auf der Grundlage der Anzahl der Belichtungssignale in dem zumindest einen Puffer (39, 96) und Mittel (80, 102) für das Verschieben des Belichtungsstrahls in einer Richtung parallel zur Bewegungsrichtung der Schreibplatte (18), um Abweichungen der Geschwindigkeit der Schreibplatte (18) auszugleichen, vorgesehen sind.

2. Laserrasterabtastgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Puffer (39, 96) zwischen dem Be­ rechnungselement (80, 102) und dem Modulator (38) ange­ ordnet ist, um eine Vielzahl von sequentiellen Be­ lichtungssignalanordnungen zu empfangen und zu speichern und die Signalanordnungen sequentiell an den Modulator (38) zu übertragen, und zumindest ein Sensor (84, 104) mit dem zumindest einen Puffer (39, 96) verbunden ist, um Signale, die die Anzahl der Belichtungssignale in dem zumindest einen Puffer (39, 96) anzeigen, an das Berechnungselement (80, 102) zu übertragen, vorgesehen ist, und daß das Berechnungselement (80, 102) auf der Grundlage der Signale des Positionsdetektors (86, 99) die Drehposition des Spiegels (62) und auf der Grund­ lage der Sensorsignale die Anzahl der Belichtungssignale in dem zumindest einen Puffer (39, 96) rekursiv bestimmt.

3. Laserrasterabtastgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Mittel (80, 102) für die Messung des Verschiebungsfehlers des Belichtungsstrahls, der als der Unterschied zwischen einer tatsächlichen Position des Belichtungsstrahls auf dem Substrat und einer entsprechenden befohlenen Position des Belichtungsstrahls definiert ist, und daß der Belichtungsstrahl in einem ausgewählten Maße verschoben wird, um den Verschiebungsfehler des Belichtungsstrahls auszugleichen.

4. Laserrasterabtastgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen ersten Puffer (96) für den Empfang und die Speicherung einer Vielzahl von Signalanordnungen vom Berechnungselement (80, 102), einen zweiten Puffer (39), der zwischen dem ersten Puffer (96) und dem Modulator (38) angeordnet ist, um Signalanordnungen vom ersten Puffer (96) mit einer Puffer-zu-Puffer-Datenübertragungsgeschwindigkeit zu empfangen, einen ersten Sensor (104) für die Erzeugung von Signalen, die die Anzahl der vom ersten Puffer (96) gespeicherten Signalanordnungen anzeigen, und einen zweiten Sensor (84) für die Erzeugung von Signalen, die die Anzahl der Signale zumindest einer nächsten Signal­ anordnung im zweiten Puffer (39) anzeigen, und daß das Berechnungselement (80, 102) auf die Signale des ersten und zweiten Sensors (104, 84) und die Signale des Positionsdetektors (86, 99) für die Einstellung der Puffer-zu-Puffer-Datenübertragungsgeschwindigkeit auf der Grundlage der Anzahl der Signalanordnungen im ersten Puffer (96) reagiert.

5. Laserrasterabtastgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Mittel (80, 102) für die Auswahl einer Anzahl von zu überspringenden Spiegelfacetten (64) auf der Grundlage der Anzahl der gespeicherten Signalanordnungen in dem zumindest einem Puffer (39, 96).

6. Verfahren zum Rasterabtasten eines Laserstrahls quer zu einem Substrat (16) auf einer sich kontinuierlich be­ wegenden Schreibplatte (18) mit den Schritten des Er­ zeugens sequentieller Anordnungen von Belichtungs­ signalen, wobei jede Anordnung einer entsprechenden Abtastlinie entspricht, des Übertragens eines Belich­ tungsstrahls auf einen Drehspiegel (62) und Modulierens des auf den Spiegel (62) übertragenen Belichtungs­ strahls mit einem Modulator (38) in Übereinstimmung mit den Belichtungssignalen und des Bewegens des modulierten Belichtungsstrahls quer zu einer Abtastlinie auf dem Substrat (16) durch Drehung des Spiegels (62), gekenn­ zeichnet durch
das Nichtermöglichen der Übertragung der nächsten Signalanordnung an den Modulator (38), wenn die Anzahl der Belichtungssignale geringer als ein vorbestimmter Wert ist,
das Einstellen der Geschwindigkeit der Schreib­ platte (18) auf der Grundlage der Anzahl der Belich­ tungssignale, die für die Übertragung an den Modulator (38) zur Verfügung stehen, und
das Verschieben des Belichtungsstrahls in einer Richtung parallel zur Bewegungsrichtung der Schreib­ platte (18), um Abweichungen der Geschwindigkeit der Schreibplatte (18) auszugleichen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch den Empfang und die Speicherung einer Vielzahl von sequentiellen Belichtungssignalanordnungen in zumindest einem Puffer (39, 96), der zwischen dem Berechnungselement (80, 102) und dem Modulator (38) angeordnet ist, und die sequentielle Übertragung der Signalanordnungen an den Modulator (38), die Übertragung von Signalen an das Berechnungselement (80, 102), die die Anzahl der Belichtungssignale in dem zumindest einem Puffer (39, 96) mit einem Sensor (84, 104), der mit dem zumindest einem Puffer (39, 96) verbunden ist, anzeigen, und die rekursive Bestimmung der Drehposition des Spiegels (62) und der Anzahl der Belichtungssignale in dem zumindest einem Puffer (39, 96) auf der Grundlage der Signale des Sensors (84, 104).

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch die Messung eines Verschiebungsfehlers des Belichtungs­ strahls auf der Grundlage des Unterschiedes zwischen einer tatsächlichen Position des Belichtungsstrahls auf dem Substrat und einer entsprechenden befohlenen Position des Belichtungsstrahls und die Verschiebung des Belichtungsstrahls in einem ausgewählten Maße, um den gemessenen Verschiebungsfehler des Belichtungs­ strahls auszugleichen.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch die Übertragung einer Vielzahl von Signalanordnungen vom Berechnungselement (80, 102) an einen ersten Puffer (96), die Übertragung von Signalanordnungen vom ersten Puffer (96) an einen zweiten Puffer (39), der zwischen dem ersten Puffer (96) und dem Modulator (38) angeordnet ist, mit einer Puffer-zu-Puffer-Datenübertragungsgeschwindigkeit, die Erzeugung von Signalen, die die Anzahl der vom ersten Puffer (96) gespeicherten Signalanordnungen anzeigen, die Erzeugung von Signalen, die die Anzahl der Signale zumindest einer nächsten Signalanordnung im zweiten Puffer (39) anzeigen, und die Einstellung der Puffer- zu-Puffer-Datenübertragungsgeschwindigkeit auf der Grundlage der Anzahl der Signalanordnungen im ersten Puffer (96).

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch die Auswahl einer Anzahl von zu überspringenden Spiegelfacetten (64) auf der Grundlage der Anzahl der gespeicherten Signalanordnungen in dem zumindest einem Puffer (39, 96).