JP2001249291A

JP2001249291A - 分割露光装置

Info

Publication number: JP2001249291A
Application number: JP2000058040A
Authority: JP
Inventors: Teruo Sakai; 照男坂井
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2001-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】描画データを２つの走査光学系によって２重
露光する場合であっても、２重露光された部分のビーム
周縁部に該当する部分が濃く描画されことなく、品質の
高い描画物を得ることのできる分割露光装置を提供す
る。【解決手段】複数の走査光学系を有し、各走査光学系
毎に主走査方向の走査範囲を分割して走査し、走査線を
感光材の露光面上で副走査方向に移動させ、且つ、各走
査光学系の走査範囲の隣接部分には、重複して描画を行
う重複領域を有する分割露光装置において、光源から走
査光学系に至る光路上に、ビームを分割するビーム成形
フィルタを配設することにより、前記走査光学系が、前
記ビーム成形フィルタにより分割されたビームを、露光
面上で副走査方向において矩形に近い強度分布となるよ
う集光して描画を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板の直
接描画、フォトマスクの作成等を行うレーザ描画装置又
はレーザプリンタ等のＯＡ機器に用いられ、描画データ
に基づいて変調したビームを主走査方向に偏向させて感
光材上に集光させる走査光学系を複数備え、感光材に対
して、それぞれの走査光学系毎に走査線方向の走査範囲
を分割して露光を行う光走査ユニット及びそれを用いた
分割露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、装置の小型・軽量化を図る一
方、広範囲の露光領域を確保するために、光源からのレ
ーザビームを主走査方向に走査する走査光学系を複数備
え、各々の走査光学系毎に、走査線方向の走査範囲を分
割して感光材に対して露光を行う分割露光装置が知られ
ている。ところで、このような分割露光装置は、各走査
光学系毎に走査範囲を分割して露光を行う為、レーザビ
ームの変調タイミングの変動等の原因から、各走査光学
系による走査範囲の隣接部分ではパターンが途切れると
いう現象を生じる場合があった。そこで、各走査光学系
毎の走査方向の隣接部分において無露光となる部分が発
生しないように、各走査光学系毎のビームの走査範囲の
隣接部分を互いに重複させ、重複範囲内の描画データを
各々の走査光学系によって二重に描画する装置が提案さ
れている。

【０００３】レーザ発振器から放出され、走査線上に集
光されるビームスポットは、ガウス放射照度分布の形態
を有しており、この放射強度分布は次式で表される。Ｉ（ｒ）＝Ｉ_０・ｅｘｐ［−２（ｒ／ｗ）^２］但し、Ｉ（ｒ）はパワー密度、ｒはビーム中心よりの距
離、ｗはビーム半径（パワー密度が、最大値の１／ｅ^２
に減少する点までの半径）。この分布は、ビームスポッ
トの周縁部では光強度が大きく低下することを意味して
いる。なお、一般にビームスポット径ＤはＤ＝２ｗで定
義され、その周縁部の強度が中心部の１／ｅ^２（約１
３．５％）に減少する光強度の分布を持ったビーム直径
として規定されている。

【０００４】このように、走査線上に集光されるビーム
は、その中心部と周縁部では大きく光強度が異なるた
め、例えば感光材としてフォトマスクフィルムにパター
ンを描画した場合、描画されるパターンの濃度がビーム
の中心部では濃く、ビームの周縁部では薄く描画され
る。従って、各走査光学系毎のビームの走査範囲の隣接
部分を互いに重複させ、重複領域内の描画データを各々
の走査光学系によって二重に露光する分割露光装置にお
いて、重複領域内の描画データは上記放射強度分布を有
するビームによって重ねて露光されることになる。

【０００５】図１２には、従来の重複領域を有する分割
露光装置によって描画された一本の走査線方向の描画パ
ターンの重複領域部分が示されている。図１２におい
て、領域Ａは一方の走査光学系の描画範囲、領域Ｂはも
う一方の走査光学系の描画範囲、領域Ｃは２つの走査光
学系の重複領域を表している。また、ラインＬの中心部
ａ（斑点で表された部分）はビームの中心部分であっ
て、濃く描画される部分を表し、周縁部ｂはビームの周
縁部であって薄く描画される部分を表す。ここで、重複
領域Ｃにおいて、ビームの中心部ａは、高い光強度で露
光される部分である為、１つの走査光学系によって露光
した段階で、感光材も高い濃度に達しており、さらにも
う一方の走査光学系によって重ねて露光を行っても、目
視で判別できる程にさらに濃く変化することはない。そ
れに対して、領域Ｃ内のビームの周縁部に相当する部分
ｔ（斜線で示した部分）は、低い光強度で露光される部
分である為、１つの走査光学系によって露光した段階で
は濃度は低く、その部分に重ねて露光した場合には濃度
が高くなり、重複領域がはっきりと視認できるようにな
る。従って、重複領域内で二重に露光される描画データ
が、副走査方向に連続して存在した場合、濃く描画され
る部分が副走査方向に連続することになる為、重複領域
が黒い縦筋となって現れ、感光材の描画物としての品質
が低下するという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、重複領域内
の描画データを２つの走査光学系によって二重露光する
場合であっても、２重露光された部分のビーム周縁部に
該当する部分が濃く描画されることなく、品質の高い描
画物を得ることのできる光走査ユニット及び分割露光装
置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、複数の走査光学系を有し、各走査光学系毎に主走査
方向の走査範囲を分割して走査し、走査線を感光材の露
光面上で副走査方向に移動させ、且つ、各走査光学系の
走査範囲の隣接部分には、重複して描画を行う重複領域
を有する分割露光装置において、光源から走査光学系に
至る光路上に、ビームを分割するビーム成形フィルタを
配設することにより、前記走査光学系が、前記ビーム成
形フィルタにより分割されたビームを、露光面上で副走
査方向において矩形に近い強度分布となるよう集光して
描画を行うことを特徴とする分割露光装置である。

【０００８】また、請求項２に記載の発明は、複数の走
査光学系を有し、各走査光学系毎に主走査方向の走査範
囲を分割して走査し、走査線を感光材の露光面上で副走
査方向に移動させ、且つ、各走査光学系の走査範囲の隣
接部分に、重複して描画を行う重複領域を有する光走査
ユニットにおいて、光源から走査光学系に至る光路上
に、ビームを分割するビーム成形フィルタを配設するこ
とにより、前記走査光学系が、前記ビーム成形フィルタ
により分割されたビームを、露光面上で副走査方向にお
いて矩形に近い強度分布となるよう集光することを特徴
とする分割露光装置用光走査ユニットである。

【０００９】また、上記の分割露光装置又は分割露光装
置用光走査ユニットにおいて、光源とビーム成形フィル
タとの間にビーム拡張手段を配設し、このビーム拡張手
段によって拡張されたビームが、前記ビーム成形フィル
タに入射するように構成することも可能である。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の分割露光装置の要
部を表している。なお、走査線４９上の２つの走査光学
系による走査範囲の隣接部分には、図示しない走査範囲
の重複領域（図１２の領域Ｃに相当する部分）が存在し
ている。図１において、レーザビームは、制御マイコン
６０及びレーザ／ＡＯＭコントローラ６２によって、レ
ーザドライバ６８を介して動作制御される光源２から射
出される。光源２から発せられた１つのレーザビーム
は、反射鏡４，５で反射され、ビーム分割手段であるビ
ームスプリッタ６に入射する。ビームスプリッタ６で反
射したビームは、一方の走査光学系に導かれ、ビームス
プリッタ６を透過したビームは、もう一方の走査光学系
に導かれる。なお、２つの走査光学系は同型なので、以
降の説明では、一方の走査光学系についてのみ説明す
る。

【００１１】ビームスプリッタ６で２つに分割されたビ
ームは、例えば音響光学素子より成る光変調器３４に導
かれる。光変調器３４は、制御マイコン６０がレーザ／
ＡＯＭコントローラ６２、ＡＯＭドライバ６７を介して
制御可能に構成されている。制御マイコン６０は、描画
データが存在する場合にはビームをＯＮに、描画データ
が存在しない空白部分についてはビームをＯＦＦするよ
うに光変調器３４を変調制御する。

【００１２】光変調器３４によって変調されたビーム
は、反射鏡３６、３７で反射され、ピエゾスキャナ３８
上に取り付けられた反射鏡３９に導かれる。ピエゾスキ
ャナ３８は、ピエゾドライバ６６、ピエゾ／ＡＯＭコン
トローラ６１を介して制御マイコン６０と接続される。
制御マイコン６０はピエゾスキャナ３８を制御して、反
射鏡３９の傾斜を変化させる。それによって、反射鏡３
９でのビームの反射角が変化し、露光面上で走査される
走査線４９の位置が副走査方向に移動する。走査線４９
の副走査方向における位置を補正することを可能とする
には、ビームの位置を検出する手段として、例えばＰＳ
Ｄ（ＰｏｓｉｔｉｏｎＳｅｎｓｉｔｉｖｅＤｅｖｉ
ｃｅ）を、走査光学系通過後のビーム経路中であって、
露光面に影響を与えない露光面周辺部等に設け、このＰ
ＳＤにより検出される走査線の位置データに基づき、走
査線の副走査方向への本来の位置からのずれ量を求め、
そのずれ量に応じてピエゾスキャナ３８を駆動するよう
にフィードバック制御することで、走査線の副走査方向
の位置を補正することが可能である。従って、制御マイ
コン６０の制御により、各走査光学系毎に走査線の副走
査方向の位置を補正することが可能となる。

【００１３】反射鏡３９で反射されたビームは、ビーム
拡張手段であるビームエキスパンダレンズ４０，４２で
ビーム径を拡張され、後に詳述するようにビーム成形フ
ィルタ４３で分割されて、モータ４５により一定速度で
回転駆動されるホログラムディスク４４に入射する。ホ
ログラムディスク４４に入射したビームは、ホログラム
ディスク４４の回転に伴って、走査線４９上を走査する
ように偏向され、更に、ホログラムディスク４４を通過
したビームは、ビームベンダ４６で反射され、ビームを
集光する非球面鏡４７及び非球面鏡４８で反射されて走
査線４９近傍において集光される。モータ４５は、モー
タドライバ６５、モータコントローラ６３を介して制御
マイコン６０に接続されており、制御マイコン６０及び
モータコントローラ６３によって回転を制御される。ま
た、モータ４５の回転数が、エンコーダ６４を介してモ
ータコントローラ６３にフィードバックされており、制
御マイコン６０及びモータコントローラ６３によって、
モータ４５の回転数が所定の値で維持されるように制御
される。

【００１４】図４は、本発明の分割露光装置の外観を表
す正面図であり、図５はその側面図である。本分割露光
装置にはその上部に図１で示した光走査ユニットが搭載
されている。ビームは、光走査ユニットによって走査さ
れ、感光材９が載置される露光面近傍に集光される。分
割露光装置１は、感光材９が載置される移動ステージ１
０が上下方向（図５のＺ方向）に移動可能に構成されて
おり、感光材の位置をビームの焦点近傍位置（図２に示
すｆ’位置）に合わせて描画を行うことが可能となって
いる。また、移動ステージ１０は一軸テーブル１２上に
固定されており、一軸テーブル１２が、図５に示すサー
ボモータ１３によって、副走査方向（図５のＸ方向）に
移動するように構成されている。

【００１５】図２は、図１中の走査光学系周辺部の側面
図であり、図３はさらにそのビーム成形フィルタ４３周
辺の拡大図である。図２において、図面に対して垂直な
方向が走査光学系によるビームの主走査方向であり、図
面上の左右方向が副走査方向である。図２に示すよう
に、ビーム成形フィルタ４３はその断面ＡＡ’方向にお
いてビームを２つに分割する機能を備えている。図３に
はビーム成形フィルタ４３の断面ＡＡ’方向における具
体的な構造が示されている。ビーム成形フィルタ４３
は、平行平面ガラス板５０上に遮光部５１が形成さてお
り、ビームが、透過部５２のみを通過することで断面Ａ
Ａ’方向において２つに分割される。更にビーム成形フ
ィルタ４３上には２つの透過部５２の一方を覆うように
１／２波長板５３が張り付けられる。

【００１６】ビーム成形フィルタ４３に張り付けられた
１／２波長板５３は、透過するレーザビームの偏光の向
きを９０°回転させる。従って、ビーム成形フィルタ４
３で２つに分割されたビームは、互いに偏光方向が９０
°異なった状態で集光される。互いに偏光方向が９０°
異なるビームを集光した場合には干渉縞が発生しないの
で、ビーム成形フィルタ４３によって分割されたビーム
を集光しても集光位置に干渉縞は発生しないこととな
る。なお、レーザ光源から射出される直線偏光のレーザ
ビームを単に分割して集光しても、集光位置において干
渉縞が発生することはないが、本実施形態の場合のよう
に、分割後のビームの経路に更に光学素子（ホログラム
ディスク４４、非球面鏡４７，４８等）が存在する場合
には、それらの微細な屈折率差或いは表面凹凸によって
それぞれのビームの位置がずれ、２つのビームを集光し
た場合に集光位置において干渉縞が発生する場合が生ず
る。しかし、このような場合であっても、本実施形態の
場合は、上記のように、互いに偏光方向が９０°異なっ
た状態で集光されるので、集光位置において干渉縞が発
生することはない。

【００１７】ビーム成形フィルタ４３で２つに分割され
たビームは、図２に示すように焦点位置ｆに向かって２
方向から集光されることになる。このようにビームを集
光させることで、後に詳述するように、ビームの図２に
おけるＸ方向（副走査方向）の強度分布が、焦点位置近
傍において矩形に近い形状になる（図６参照）。なお、
図３に示すビーム成形フィルタ４３のＡＡ’方向におけ
る構造は、ビームをＡＡ’方向において２つに分割する
為の構造の一例であり、後に詳述するように、透過部と
遮光部の平面上の構成を変化させることによって、焦点
近傍ｆ’におけるビームの強度分布を変化させることが
できる。

【００１８】図７には、図３に示す断面ＡＡ’方向にお
いてビームを２つに分割するという基本的な機能を備え
ており、透過部と遮光部の平面上の構成が異なるビーム
成形フィルタの複数の具体例が示されている。図７にお
いて、黒塗りの部分が遮光部、それ以外の部分がビーム
の透過部であり、また、透過部のうち縦線を付けた部分
は１／２波長板が張り付けられた部分であることを示し
ている。なお、図７に示す各ビーム成形フィルタは、図
７に示すＡＡ’方向の断面が、図３に示す状態となるよ
うに配置される。以下、図７に示すそれぞれのビーム成
形フィルタを図３に示した位置に配置して使用した場合
の、焦点位置近傍におけるビームの強度分布について詳
細に説明する。

【００１９】図７に示すビーム成形フィルタ２０２及び
２０５は、中央部に円形の遮光部を有し、この遮光部に
よってビームを図３に示すＡＡ’方向において２つに分
割するという基本的な機能が達成される。また、ビーム
成形フィルタ２０２，２０５は、周辺の透過部が中央の
円形の遮光部から周辺部に延びた遮光部によって切り欠
かれた状態となっている。後述するように、これらの遮
光部２０２ａ，２０２ｂ，２０５ａ，２０５ｂ，２０５
ｃ，２０５ｄによって、焦点位置近傍におけるビームの
強度分布の特性が改善される。

【００２０】図８（ａ）には、ビーム成形フィルタ２０
２を使用した場合に、焦点位置ｆに集光されるビームの
状態が示されている。また、同様に図８（ｂ）には、ビ
ーム成形フィルタ２０５を使用した場合のビームの状態
が示されている。図８において、ビームは図に対する左
側から右側に向かって進行しており（図の左方向が非球
面鏡４８が位置する方向である）、図に対する垂直方向
が主走査方向、図に対する上下方向が副走査方向に対応
している。また、図８には、焦点位置ｆ及び各位置
ｌ_３，ｌ_２，ｌ_１，ｌ_１’，ｌ_２’におけるビームの断
面の形状が示されている。

【００２１】図８に示すように、焦点位置ｆから十分に
離れた位置ｌ_３では、ビームはビーム成形フィルタと相
似形となっているが、焦点位置ｆに近づくにつれて徐々
に円形に近づき、ｌ_２〜ｌ_１間及びｌ_１’〜ｌ_２’間で
はドーナツ型となり、焦点位置ｆでは完全な円形とな
る。なお、図８では、ビームの断面形状の特徴を表わす
為に輪郭を明確な線で描いているが、実際には、輪郭部
分でのビームの強度はなだらかに変化する。

【００２２】図６は、ビーム成形フィルタ２０２又はビ
ーム成形フィルタ２０５を使用した場合の、焦点位置ｆ
近傍におけるビームの副走査方向の強度分布を示してい
る。なお、図６において、図の左右方向が副走査方向
を、図に対して垂直な方向が主走査方向を表わしてい
る。すなわち、図６に示すグラフは、ビームの、副走査
方向における強度分布を示しており、グラフにおけるＸ
はビームの中心位置Ｃ_０からの距離を表し、Ｉはビーム
の強度を表す。前述のように、焦点位置ｆにおけるビー
ムは円形の形状となり、ビームの強度分布はほぼガウス
分布の形状となる。しかし、焦点位置近傍のｆ’（図８
で示したｌ_２〜ｌ_１間及びｌ_１’〜ｌ_２’間に相当）位
置では、ビーム成形フィルタの中央に設けられた円形の
遮蔽部によって、ビームの中央部の強度は、遮蔽部が無
い場合に比較して低く抑えられる。そのため、焦点位置
近傍の位置ｆ’では、焦点位置ｆにおける強度分布に比
較すると、中央部のピークが抑えられ、中央部が平坦に
近い形状の強度分布１０２が得られる。

【００２３】ビーム成形フィルタ２０２のドーナツ状の
透過部は、中央の円形の遮蔽部からＡＡ’方向において
外側に延びた遮蔽部２０２ａ及び２０２ｂによって切り
欠かれている。遮蔽部２０２ａ及び２０２ｂは、ビーム
成形フィルタ２０２を通過するビームの周辺部をＡＡ’
方向においてカットする作用をなす。この作用によっ
て、焦点位置近傍のｆ’における強度分布１０２の両サ
イドの部分（符号ｒで示す部分）の形状が、強度分布１
０１と比較すると急峻となる。

【００２４】すなわち、焦点近傍位置ｆ’におけるビー
ムは、副走査方向において矩形に近い強度分布を有する
ことになる。ビームの主走査方向は、図６の面に垂直な
方向なので、感光材の露光面をこの焦点近傍位置ｆ’に
合わせることにより、パターンの幅方向（図１２におけ
るパターンＬの幅Ｄ方向）全体に渡って高い濃度で且つ
均一な濃度分布での描画が実現できる。図１１は、強度
分布１０２のビームで図１２と同じ走査線方向の一本の
パターンを描画した状態が示されている。図のように、
重複領域Ｃにおける描画パターンの濃度変化は目視では
判別できなくなる。

【００２５】ビーム成形フィルタ２０５は、ビーム成形
フィルタ２０２に比較すると、ＡＡ’方向と垂直な方向
において透過部を切り欠く遮蔽部２０５ｃ及び２０５ｄ
が更に設けられた構造となっている。ビーム成形フィル
タ２０５を用いた場合の焦点位置近傍におけるビームの
副走査方向の強度分布は、図６で示したビーム成形フィ
ルタ２０２によるものと同じであるが、主走査方向にお
けるビームの強度分布は、遮蔽部２０５ｃ及び２０５ｄ
によって改善される。遮蔽部２０５ｃ及び２０５ｄは、
ビーム成形フィルタ２０５を通過するビームの周辺部を
ＡＡ’方向に垂直な方向においてカットする作用をな
す。この作用によって、焦点位置近傍のｆ’における主
走査方向の強度分布が、副走査方向と同様に強度分布１
０２の形状となる。

【００２６】図９は、ビーム成形フィルタ２０５を使用
し、焦点近傍位置ｆ’に感光材の露光面位置を合わせて
主走査方向に延びる描画ラインを描画した場合の、ビー
ムの強度分布を表わしている。図に示すように、ビーム
成形フィルタ２０５を使用した場合には、主走査方向に
おけるビームの強度分布の両サイド部分が急峻となる
為、図９のような描画ラインを描画した場合の、書き出
し位置（符号９ｒで示す部分）及び書き終り位置（符号
９ｆで示す部分）のビームの強度変化が急峻となる。こ
のことにより、描画ラインの書き出し位置及び書き終り
位置における輪郭がより鮮明となり、描画特性が改善さ
れることとなる。

【００２７】ビーム成形フィルタ２０１及びビーム成形
フィルタ２０６は、中央の遮蔽部の形状を四角形とした
ものである。これらのビーム成形フィルタの透過部は、
四角形を輪郭として示すような形状となっている、その
ため、ビーム成形フィルタを図７のＡＡ’ラインに垂直
な横方向のラインで切って断面をみたときの、ビーム成
形フィルタの中心部における透過部の長さと、周辺部に
おける透過部の長さとの差がより大きいという特徴を持
っている。したがって、ビーム成形フィルタ２０１及び
ビーム成形フィルタ２０６を使用した場合の、焦点位置
近傍ｆ’でのビームの強度分布は、ビームの周辺部が強
く、中心部の落ち込みが大きいという特性を持つことに
なる。

【００２８】図１０（ａ）に示されるグラフは、ビーム
成形フィルタ２０１を使用した場合の焦点位置近傍ｆ’
におけるビームの強度分布を示している。なお、このグ
ラフも図６の場合と同じく、副走査方向におけるビーム
の強度分布を示しており、グラフにおけるＸはビームの
中心位置Ｃ_０からの距離を表し、Ｉはビームの強度を表
す。上記のように、図１０（ａ）の強度分布１０６は、
図６の強度分布１０２と比較すると、中央部の落ち込み
が大きく、周辺部の強度がより強いという特性となって
いる。したがって、焦点近傍位置ｆ’に露光面を合わせ
ることにより、主走査方向に延びるパターンの幅方向に
おける周辺部分（図１２におけるパターンＬの符号ｂで
示す部分）を高い濃度で描画することが可能となる。こ
の場合も、図６に示す強度分布１０２で描画した場合と
同様に、重複領域Ｃにおける描画パターンの濃度変化は
目視では判別できなくなる。

【００２９】また、ビーム成形フィルタ２０１の透過部
は、図７に示すような概ね正方形である形状を輪郭とし
て表わした形状であり、焦点近傍位置ｆ’における主走
査方向のビームの強度分布は、図１０（ａ）で示した副
走査方向におけるビームの特性とほぼ同様となる。した
がって、主走査方向に延びた描画ラインを描画した場合
における書き出し位置及び書き終わり位値をより高い濃
度で描画することが可能となり、描画性能が改善され
る。

【００３０】図７のビーム成形フィルタ２０６は、上記
したように、ビーム成形フィルタ２０１と同様に中央の
遮光部が四角形であり、更に、透過部が複数の部分に小
さく部分割されている。このような、多数の小さな透過
部を通過したビームは、以上で述べたビーム成形フィル
タ２０１，２０２，２０５を透過したビームに比較する
と、焦点位置により近い位置まで（図８の位置ｌ_１，ｌ
_１’より更に焦点位置ｆに近い位置まで）ビーム成形フ
ィルタの形状をしたビームのパターンが維持されるとい
う特徴を持っている。従って、ビーム強度分布が全体と
して図１０（ａ）の強度分布１０６と相似しており、且
つ、ビーム径の小さなビームを使用した描画を行うこと
が可能となる。

【００３１】なお、以上で説明したビーム成形フィルタ
２０１，２０２，２０５，２０６は、いずれもビーム成
形フィルタの周辺部分のビームを透過させるという特徴
を持っている。すなわち、これらのビーム成形フィルタ
を透過するビームは、いずれも、ビーム成形フィルタを
透過する前のビーム径をほぼ維持した状態のままビーム
成形フィルタを透過して集光される。ビームの集光スポ
ット径は、集光する前のビーム径が大きいほど集光スポ
ット径が小さく、集光前のビーム径が小さいほど集光ス
ポット径が大きくなる。従って、これらのビーム成形フ
ィルタ２０１，２０２，２０５，２０６は、集光された
ビームの集光スポット径が小さくなるという共通の性質
を備えることとなる。

【００３２】図７に示すように、ビーム成形フィルタ２
０３は、その透過部が図の横方向に長く、図の縦方向に
短い形状になっている。なお、前記したように、ビーム
は集光する前のビーム径が大きいほど集光径が小さくな
り、集光する前のビーム径が小さいほど集光径が大きく
なる。ビーム成形フィルタ２０３を透過したビームを集
光することは、図７の横方向については径が大きく、縦
方向には径の小さなビームを集光することになる為、焦
点位置近傍におけるビーム形状は、主走査方向では短
く、副走査方向では長いビーム形状になる。したがっ
て、焦点位置近傍ｆ’におけるビームの強度分布は、主
走査方向では、強度分布１０２にほぼ等しい形状とな
り、副走査方向では図１０（ｂ）に示すように強度分布
１０２のＸ方向の幅を広げたような形状（強度分布１０
５）となる。ビーム成形フィルタ２０４はビーム成形フ
ィルタ２０３の変形例であって、ビームの中心部分をよ
り多く利用するようにしたものであり、特にビーム成形
フィルタに入射するビームに中心部の光強度が高いとい
う分布がある場合に、入射光の光の利用効率が向上する
という特性を持っている。

【００３３】なお、図７に具体的に示された各ビーム成
形フィルタの透過部間の間隔を任意に変えることで、焦
点近傍におけるビームの強度分布を、以上で述べたそれ
ぞれの特徴を維持させつつ調節することが可能である。

【００３４】以上で説明した、本発明の光走査ユニット
及び分割露光装置は、２つの走査光学系を有するもので
あったが、図１から一つの走査光学系を削除すること
で、走査光学系が１つの場合の光走査ユニット及び露光
装置が実現できる。また、図１の光走査ユニットの走査
光学系に並列に走査光学系を追加することで、３以上の
走査光学系を有する光走査ユニット及び分割露光装置が
実現できる。

【００３５】また、ビーム成形フィルタ４３を配置する
位置は、図１で示されるようにホログラムディスク４４
の直前であることに限定されるものでなく、例えば図１
の反射鏡５とビームスプリッタ６との間に、ビームエキ
スパンダレンズ４０，４２と共に配置し、反射鏡５で反
射されたビームがビームエキスパンダレンズ４０，４２
で拡大されてビーム成形フィルタ４３に入射し、ビーム
成形フィルタ４３で成形されたビームがビームスプリッ
タ６に入射するように構成しても良い。この場合には、
走査光学系を複数有する場合にも、ビーム成形フィルタ
４３及びビームエキスパンダレンズ４０，４２は一組備
えていればよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明した、本発明の光走査ユニット
によれば、ビームが集光する焦点近傍において、矩形に
近い強度分布を持ったビームを得ることができるので、
この光走査ユニットを用いた分割露光装置によって感光
材に対して描画を行えば、ビーム径全体に渡って均一で
且つ高い濃度での描画を行うことができる。さらに、本
発明の、分割露光装置によれば、２つの走査光学系によ
る走査範囲の重複領域において、二重に描画される描画
データが他の部分よりも濃くなることを防ぐことがで
き、描画物の品質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光走査ユニットを示すブロック図であ
る。

【図２】図１の走査光学系部分の側面図である。

【図３】図２のビーム成形フィルタ部分の拡大図であ
る。

【図４】本発明の分割露光装置の外観を示す正面図であ
る。

【図５】本発明の分割露光装置の外観を示す側面図であ
る。

【図６】ビーム成形フィルタ２０２又は２０５を使用し
た場合の、焦点位置近傍における副走査方向のビームの
強度分布を示す図である。

【図７】ビーム成形フィルタの平面構造の具体例を示す
図である。

【図８】ビーム成形フィルタ２０２，２０５を透過した
ビームが、焦点位置に向かって集光される状態を示した
図である。

【図９】ビーム成形フィルタ２０５を使用し、主走査方
向に延びるパターンを描画した場合の、ビームの主走査
方向の強度分布を示す図である。

【図１０】ビーム成形フィルタ２０１，２０３を使用し
た場合の、焦点位置近傍におけるビームの副走査方向の
強度分布を示す図である。

【図１１】本発明の分割露光装置による重複領域の描画
状態を示す図である。

【図１２】従来の分割露光装置による重複領域の描画状
態を示す図である。

【符号の説明】

１分割露光装置２レーザ光源３レーザビーム４反射鏡５反射鏡６ビームスプリッタ７走査ユニット８反射鏡９感光材１０移動ステージ１１基台１２一軸テーブル１３サーボモータ３４光変調器３８光偏光器３９反射鏡４０，４２ビームエキスパンダレンズ４３ビーム成形フィルタ４４ホログラムディスク４５モータ４６ベンダー４７，４８非球面鏡５０平行平面ガラス板５１遮光部５２透過部５３１／２波長板６０制御マイコン６１ピエゾ／ＡＯＭコントローラ６２レーザ／ＡＯＭコントローラ６３モータコントローラ６４エンコーダドライバ６５モータドライバ６６ピエゾドライバ６７ＡＯＭドライバ６８レーザドライバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 1/113 Ｂ４１Ｊ 3/00 Ｄ 1/23 １０３Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４ＺＦターム(参考） 2C362 AA36 BA49 BA85 CB71 2H045 AD01 BA02 BA26 BA36 CB24 DA02 2H097 AA03 BB01 CA03 CA17 LA09 LA10 5C072 AA03 BA15 DA09 DA17 HA02 HA06 HA15 HB10 XA05 5C074 AA02 BB03 CC26 DD05 DD06 GG02 GG09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の走査光学系を有し、各走査光学系
毎に主走査方向の走査範囲を分割して走査し、走査線を
感光材の露光面上で副走査方向に移動させ、且つ、各走
査光学系の走査範囲の隣接部分には、重複して描画を行
う重複領域を有する分割露光装置において、光源から走査光学系に至る光路上に、ビームを分割する
ビーム成形フィルタを配設することにより、前記走査光学系が、前記ビーム成形フィルタにより分割
されたビームを、露光面上で副走査方向において矩形に
近い強度分布となるよう集光して描画を行うこと、を特
徴とする分割露光装置。
【請求項２】複数の走査光学系を有し、各走査光学系
毎に主走査方向の走査範囲を分割して走査し、走査線を
感光材の露光面上で副走査方向に移動させ、且つ、各走
査光学系の走査範囲の隣接部分に、重複して描画を行う
重複領域を有する光走査ユニットにおいて、光源から走査光学系に至る光路上に、ビームを分割する
ビーム成形フィルタを配設することにより、前記走査光学系が、前記ビーム成形フィルタにより分割
されたビームを、露光面上で副走査方向において矩形に
近い強度分布となるよう集光すること、を特徴とする分
割露光装置用光走査ユニット。
【請求項３】前記光源と前記ビーム成形フィルタとの
間にビーム拡張手段を更に備え、前記ビーム拡張手段によって拡張されたビームが、前記
ビーム成形フィルタに入射すること、を特徴とする請求
項１に記載の分割露光装置。
【請求項４】前記光源と前記ビーム成形フィルタとの
間にビーム拡張手段を更に備え、前記ビーム拡張手段によって拡張されたビームが、前記
ビーム成形フィルタに入射すること、を特徴とする請求
項２に記載の分割露光装置用光走査ユニット。