JP2001255661A

JP2001255661A - パルス光パターン書込み装置

Info

Publication number: JP2001255661A
Application number: JP2000401896A
Authority: JP
Inventors: Yigal Katzir; イガルカッツィール; Boris Kling; ボリスクリング; Avraham Gross; アヴラハムグロス; Wolfgang Retschke; ヴォルフガンクレツェッケ
Original assignee: Orbotech Ltd
Current assignee: Orbotech Ltd
Priority date: 2000-01-05
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2001-09-21
Also published as: EP1115031A2; EP1115031A3

Abstract

(57)【要約】【課題】パルスレーザ源を用い、パルスレーザ源のパ
ルス繰返し速度よりも高いデータ速度でレーザ光を変調
する露光装置および方法を提供する。【解決手段】所定のパルス繰返し速度でレーザビーム
を発するパルスレーザ源からのレーザビームは、ビーム
分割および再合成によりパルス繰返し速度が高められ、
合成されたレーザビームは、マルチチャンネル変調器に
よって空間的に分割された別々の領域で個別に変調さ
れ、基板上に照射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パルス光ビームを
用いてパターンを書き込む装置に関し、より詳細にはモ
ードロックレーザを用いる装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント回路基板（ＰＣＢ；Printed Ci
rcuit Board）製造のような応用分野において、レーザ
は、銅コート基板のフォトレジストコーティング上にパ
ターンを露光する為に用いられる。ドイツのLISおよび
イスラエルYavneのOrbotech社から提供されているDP100
のような、典型的な露光システムでは、連続波紫外レー
ザビーム（CW UV laser beam）がＰＣＢ面上を走査する
一方で、その輝度は生成されるラスターパターンにした
がって変調される。変調素子は、制御回路により供給さ
れるピクセルデータを受信する。近年のＰＣＢ製造で
は、製造のスピードを上げる為に、高いデータ速度で動
かすことが望まれる。実際のデータ速度は、変調速度及
び／又は使用可能なレーザの出力によって制限される。

【０００３】ＵＶ感光フォトレジストを使用するＰＣＢ
製造において、ＣＷアルゴンレーザがしばしば用いられ
る。ＣＷアルゴンレーザは、ＵＶ光源として広く用いら
れているけれども、気体レーザであるアルゴンレーザ
は、動作させるのが複雑かつデリケートで、メンテナン
ス性が悪く及び／又は高価であるというような、不利な
点を持っている。

【０００４】ＵＶレーザ放射を発生させる為の様々な方
法が知られている。例えば、このような方法の１つで
は、モードロックされた高繰返しレーザ光パルスを発生
させる為に、ＩＲ（赤外）固体レーザ発振器が用いられ
る。ＩＲモードロックレーザ光の波長は、モードロック
ＩＲ光パルスを非線形媒質中に通すことによってＵＶに
変換される。しかしながら、高いデータ速度でフォトレ
ジストを露光する為のこのようなレーザ利用は、著しく
非線形である周波数変換に特有のパラドックスによって
制限される。周波数変換は、出力の増加にしたがってよ
り効率的になる。

【０００５】高効率な周波数変換を増進する為に必要で
あるような、それぞれが高いピーク出力を持つレーザパ
ルスを得る為に、モードロッキングは有用であるが、例
えばデータ速度の増加を実現することを目的とする、レ
ーザパルスの繰返し速度の増加にしたがって、個々のパ
ルスのピーク出力は低下し、結果の平均ＵＶ出力は急速
に低下する。したがって、ある平均のＩＲ出力に対し
て、周波数変換後の平均のピーク出力は、レーザパルス
の繰返し速度の増加にしたがって落ち、ＵＶ発生効率の
低下につながる。

【０００６】現実的に、ラスターパターンを書き込む為
にパルスレーザを使用することは、様々な理由から問題
である。モードロックレーザのパルス繰返し速度と正確
に等しい速度でデータ変調することは、高速のパルスと
データを同期させることの困難さが原因で問題になる。
一方、モードロックレーザのパルス繰返し速度と異なる
速度でデータを変調することは、書込み又は露光される
ことになっている画素を書込み又は露光する為に必要な
厳密なタイミングでパルスが提供されないというタイミ
ングエラーが生ずる。後者の問題は、画素を書き込むデ
ータ速度が、モードロックレーザのような露光放射源の
パルス速度に近づき又はそれを超えるとき、特に大きく
なる。

【０００７】米国特許3,447,856号は入射するパルスレ
ーザビームを分割するように動作し、１つの光路を他と
比較して長くし、そして光路を再び合成する、光パルス
倍増器について記述している。

【０００８】英国特許出願2,2455,790 Aは、入射するパ
ルス列から相互に時間遅延された複数のパルス列を発生
するように動作する平行な平面ミラーを含む構造につい
て記述する。相互に時間遅延されたパルス列は、その後
に合成される。

【０００９】米国特許5,462,433は、調整可能な時間遅
延素子を用いてコヒーレントRF信号を遅延させるための
電子線用の装置を記述する。RF信号は多数の信号経路に
分割され、いくつかの経路は他と比較して遅延され、そ
れから、パルス繰返し速度を増加させる為に、遅延され
た経路と遅延されなかった経路とが再合成される。

【００１０】米国特許4,205,348は、ビームがポリゴン
・スキャナーのファセットを追尾するように、入力ＣＷ
レーザビームを情報で同時に変調し偏向するいわゆるsc
ophonyを利用するように構成された、音響光学変調器を
採用するレーザスキャナについて記述している。そのシ
ステムは、記録面の画像がぼやけることを減少させる。

【００１１】J.B. Lowryその他による“Pulsed Scophon
y Laser Projection System”(Optics and Laser Techn
ology Vol. 20 No.5 ,Oct 1988)と題された記事は、従
来のScophony変調器が提供する走査運動ではなく、“凍
結”効果を達成する為のパルスレーザ照射の使用を記述
する。画像面において走査運動が存在しない状態で、レ
ーザパルス繰返し速度は、データ変調速度に等しくかつ
十分に同期する。

【００１２】WO 00/11766と米国特許6,037,967は、デー
タ速度以上のレーザパルス速度が用いられる、プリント
回路、半導体マスクそれぞれの為のダイレクト走査シス
テムを記述し、その開示は参照によって本明細書に組み
込まれる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、パル
ス光を発するパルス光源を用い、パルス光源のパルス繰
返し速度より速いデータ速度で変調を行うことができ、
ＰＣＢなどの感光材に対して所望のパターンを露光する
ことのできる露光装置および方法の提供することであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のいくつかの実施
形態の１つの広範な側面は、情報を伝送し、詳細には感
光面を露光する為に、パルスＵＶレーザビームのような
高い繰返し速度のパルス光ビームの振幅変調の使用を取
り扱う。本発明のいくつかの実施形態において、感光面
はラスターパターンで露光され、情報変調は光パルスの
パルス繰返し速度と非同期である。

【００１５】本発明のいくつかの実施形態において、光
パルスのパルス繰返し速度は、パルス繰返し速度倍増器
によって、光源から放射されるときの光ビームのパルス
速度よりも高いパルス繰返し速度にまで増加される。本
発明の他のいくつかの実施形態において、パルス速度よ
りも大きい総合データ速度は、それぞれが総合データ速
度よりも低いデータ速度で動く多数のデータチャンネル
の提供によって獲得される。この場合において、それぞ
れのデータチャンネルは、光ビームによって指定される
空間的に別々の領域に導かれたデータを個々に変調す
る。データチャンネルはマルチチャンネル変調器に又は
個別の変調器に対応付けることができる。

【００１６】ここで、固体レーザダイオード励起モード
ロックレーザのような、高パルス繰返し速度光ビームを
“準連続波（Quasi-ＣＷ）”と呼ぶ。固体レーザダイオ
ード励起モードロックレーザによるような、非同期変調
パルス放射を“準連続波変調”と呼ぶ。

【００１７】準連続波変調システムを採用する本発明の
実施形態において、パルス繰返し速度は、変調データ速
度単位当たり１レーザパルスより小さくても良い。

【００１８】本発明のいくつかの実施形態において、パ
ルスがラスターパターンの一部を露光し始める（又は露
光を停止する）記録媒体上の空間的な位置は、多数のレ
ーザパルスによる露光中の回折の限界の範囲内で、少な
くとも部分的には空間的に固定される。位置の固定は、
例えば、ラスターパターン内の画素を、様々な空間サイ
ズの多数の空間的に重なるパルスで露光することにより
達成することができる。この場合において、パルスの空
間的な範囲は、ラスターパターン内で露光されている領
域の位置に関係する。特に、レーザパルスの最大の範囲
は、書き込まれるエリアの境界を超えて拡張されないよ
うに固定される（回折の限界の範囲内に）。

【００１９】この効果を実現する模範的な方法は、立上
りエッジと立下りエッジを持つ音波が伝搬する音響波変
調器にパルスを入射させることである。音波の移動時間
は、一般的に、変調器に少なくともいくつかの光パルス
が当たるときに、立上りエッジ又は立下りエッジが変調
器内で異なる位置となるように十分に長い。いくつかの
実施形態において、音波の立上りエッジ又は立下りエッ
ジの位置は、変調器の中の画像が記録媒体の端から端ま
で走査される間、記録媒体上の露光されるべき画素の連
続内において、記録媒体上のエッジを基準とする固定さ
れた空間関係に維持される。エッジの固定は、変調器内
の音波の速度と、走査の速度を連係させることによって
達成される。

【００２０】本発明のいくつかの実施形態の広範な側面
において、画素速度よりも低いパルス繰返し速度が、フ
ォトレジストのような記録媒体の感光面の露光に対して
用いられる。このようなシステムにおいて、画素は、時
として１つのパルスエネルギーによって露光され、また
時として全く露光されない。いくつかの実施形態におい
て、平均０．７５パルスより上が、それぞれの画素を露
光する。当然、このことはほとんどの画素が１つのパル
スによって露光される一方で、いくつかはそうされない
ことを意味する。代替として、パルスは１つの画素より
も広い領域を露光することができ、また時間近接のパル
スによって露光された領域は、空間的に部分的に相互に
重なる。

【００２１】本発明のいくつかの実施形態の広範な側面
において、パルス光源が、第１のサイズを有し、および
複数の画素を備える感光記録媒体上の第１の領域を露光
する為に用いられる。それぞれのパルスは、第１の領域
のサイズよりも小さいサイズであるが、１つの画素より
は広いサイズのエリアを露光し、第１の領域は、パルス
光源からの多数の空間的に重なり合うパルスによってパ
ルス毎に露光される。オプションとして、それぞれのパ
ルスによって露光されるエリアのサイズは、露光される
パターン内の位置に対して変化する。追加として、少な
くともいくつかのパルスによって露光されるエリア内の
少なくとも１つのエッジは、第１の領域内のエッジを基
準として随意に固定される。

【００２２】本発明のいくつかの実施形態において、最
初のパルスレーザビームは、第２のレーザビームに波長
変換される。オプションとして、最初のレーザビームは
ＩＲビームであり、第２のビームはＵＶビームであり、
また波長変換は、レーザキャビティ（laser cavity）の
外部で例えば非線形媒質によって実現される。この実施
形態は、フォトレジストコートされたＰＣボードを露光
する為に十分に高い出力を持ち、および準連続波変調の
為に十分に高いパルス繰返し速度を持つ、ＵＶビームの
効率的な生成を可能とする。

【００２３】本発明のいくつかの実施形態の広範な側面
は、ＰＣＢの製造においてフォトレジストへのダイレク
ト書込みに実用的なパルス光システムの提供に関する。
本発明のいくつかの実施形態によれば、システムは、パ
ルスＵＶレーザ光源と、ＵＶレーザ光のパルス繰返し速
度を倍増するパルス速度倍増デバイスとを含む。１つの
側面において、本発明のいくつかの実施形態は、データ
速度が、倍増の前のレーザパルス繰返し速度よりも高い
ことを許容する。追加として又は代替として、ＵＶレー
ザ光の一部分は、準連続波を変調するのに適したデータ
速度で別々に空間的に変調され、また各部分を変調する
ために使用されるデータ速度は、総合的なデータ速度よ
りも低い。

【００２４】本発明のいくつかの実施形態において、例
えばＰＣＢダイレクト画像化の為のレーザ書込みシステ
ムが提供される。このシステムはオプションとして、例
えば、約８０ＭＨｚで動作しまたオプションとして少な
くとも１Ｗの平均出力を有するＩＲモードロックレーザ
発振器のように、比較的長い波長および低い繰返し速度
で高出力固体パルスレーザを利用する。このシステム
は、例えば非線形光学媒質を用いて、このレーザ光をＵ
Ｖに変換する。媒質はレーザキャビティの外に配置する
ことができる。パルスＵＶ光は振幅変調され、パターン
を形成する為にＵＶ感光レジストでコートされたＰＣＢ
を走査および露光する為に使用される。

【００２５】本発明のいくつかの実施形態において、Ｕ
Ｖ光は、上述の準連続波のパルス列から成り、したがっ
て当技術分野で知られる方法をＵＶ光を変調する為に用
いることができまた露光エリアを走査する為にそれを用
いることができる。

【００２６】したがって、本発明の実施形態によって供
されるのは、所定のデータ速度で情報を伝送する装置で
あって、所定のパルス繰返し速度を有する、パルス光を
発生するパルス光源と、パルス光をデータ速度で変調す
る変調器とを備え、前記所定のデータ速度は前記所定の
パルス繰返し速度よりも大きいこと、を特徴とする装置
である（請求項１）。

【００２７】また、本発明の模範的な実施形態によって
提供される装置は、感光面上に画像を記録する為の装置
であって、所定のパルス繰返し速度を有する、パルス光
を発生するパルス光源と、パルス光源からのパルス光を
所定のデータ速度で変調する変調器と、変調器によって
変調されたパルス光を感光面上で走査させる走査器とを
備え、所定のデータ速度は所定のパルス繰返し速度より
も大きいこと、を特徴とする装置である（請求項２）。

【００２８】本発明の１つの実施形態において、変調器
は、パルス光のビームの部分を選択的に変調し、該部分
は、画素化されたパターンを作る為に、感光面上の空間
的に一部が重なり合う領域にパルス単位で提供される
（請求項３）。さらに、変調されたパルス光は感光面上
を第１の方向において走査し、感光面がラスター走査に
よって照射されるように、感光面は走査の方向に直交す
る方向において移動するものであっても良い（請求項
４）。

【００２９】１つの実施形態において、感光面はフォト
レジストである（請求項５）。本発明の模範的な実施形
態において、変調はパルスと非同期である（請求項
６）。さらに、パルス光源は線光源であり、変調器は前
記線を空間的に変調するものであっても良い（請求項
７）。また、変調器は、データ速度で前記線の異なる部
分を独立に変調しても良い（請求項８）。

【００３０】本発明の実施形態において、パルス光はレ
ーザビームを含む（請求項９）。オプションとしてパル
ス光はＵＶレーザビームである（請求項１０）。さら
に、パルス光はパルス光ビーム発生器を利用して発生さ
れ、該パルス光ビーム発生器は、初期パルス繰返し速度
を有する初期パルス光ビームを発生するビーム発生器
と、初期パルス光ビームを受け、初期の速度よりも大き
いパルス繰返し速度を有する少なくとも１つのパルス光
ビームを発生する第１のパルス繰返し速度倍増器とを備
えるものでも良い（請求項１１）。

【００３１】また、装置は、第１のパルス繰返し速度倍
増器から出力されるビームを受け、該受けたビームの繰
返し速度よりも大きい繰返し速度を有する出力ビームを
発生する第２の繰返し速度倍増器をさらに含んでいても
良い（請求項１２）。さらに、第１のパルス繰返し速度
倍増器および第２のパルス繰返し速度倍増器は、それぞ
れ前記受けたビームのパルス繰返し速度を２倍しても良
い（請求項１３）。

【００３２】オプションとして、前記増加されたパルス
繰返し速度は、初期パルス繰返し速度の２倍である（請
求項１４）。代替として、前記増加されたパルス繰返し
速度は初期パルス繰返し速度の３倍である（請求項１
５）。代替として、増加されたパルス繰返し速度は前記
初期パルス繰返し速度の４倍である。さらに代替とし
て、前記増加されたパルス繰返し速度は初期パルス繰返
し速度の４倍より大きい（請求項１７）。

【００３３】また、パルス光ビーム発生器は、レーザビ
ームを発生するものであっても良い（請求項１８）。さ
らに、レーザビームを発生するパルス光ビーム発生器
は、最初のレーザ周波数で動作するパルスレーザと、パ
ルス光ビームを発生する為にレーザ周波数を増加させる
レーザ周波数変換器とを備えるものであっても良い（請
求項１９）。さらに、パルスレーザは、モードロックレ
ーザを含むものであっても良い（請求項２０）。本発明
の実施形態において、パルスレーザは、赤外レーザであ
る（請求項２１）。本発明の実施形態において、増加さ
れたパルス繰返し速度のパルスから構成される出力パワ
ーは、初期パルス光ビームの出力パワーと実質的に等し
い（請求項２２）。

【００３４】また、本発明によって提供されるのは、所
定のデータ速度で情報を伝送する方法であって、所定の
パルス繰返し速度でパルス化されたパルス光の提供と、
前記パルス光を前記所定のデータ速度で変調することと
を含み、前記所定のデータ速度は前記所定のパルス繰返
し速度よりも大きい（請求項２３）。

【００３５】また、本発明によって提供されるのは、感
光面上に画像を記録する方法であって、所定のパルス繰
返し速度でパルス化されたパルス光の提供と、前記パル
ス光を所定のデータ速度で変調すること、前記変調され
たパルス光を前記感光面上で走査することとを含み、前
記所定のデータ速度は、前記所定のパルス繰返し速度よ
りも大きい（請求項２４）。

【００３６】さらに、前記変調されたパルス光は、第１
の方向において前記感光面上を走査し、前記感光面がラ
スター走査によって照射されるように、前記感光面は前
記走査の方向に直交する方向において移動するものであ
っても良い（請求項２５）。本発明の実施形態におい
て、前記感光面は、フォトレジストである（請求項２
６）。本発明の模範的な実施形態において、前記変調は
前記パルスと非同期である（請求項２７）。

【００３７】さらに、前記パルス光の光源は線光源であ
り、前記変調は前記線を空間上で変調するものであって
も良い（請求項２８）。また、前記線の異なる部分は、
前記所定のデータ速度で独立に変調されても良い（請求
項２９）。本発明の実施形態において、前記パルス光
は、レーザビームを含む（請求項３０）。さらに、前記
パルス光は、ＵＶレーザビームであっても良い（請求項
３１）。また、前記パルス光の提供は、初期パルス繰返
し速度を有する初期パルス光ビームの発生と、前記初期
パルス繰返し速度よりも大きいパルス繰返し速度を有す
る少なくとも一つのパルス光ビームを発生する為に、前
記初期パルス光ビームを倍増することとを含んでいても
良い（請求項３２）。さらに、前記少なくとも一つのパ
ルス光ビームの繰返し速度よりも大きい繰返し速度を有
する出力ビームを発生する為に、前記少なくとも一つの
パルス光ビームをさらに倍増することを含んでいても良
い（請求項３３）。また、前記倍増すること、および、
前記さらに倍増することは、それぞれ前記繰返し速度を
２倍するものであっても良い（請求項３４）。

【００３８】本発明の実施形態において、前記増加され
たパルス繰返し速度は、前記初期繰返し速度の２倍であ
る（請求項３５）。代替として、前記増加されたパルス
繰返し速度は、前記初期繰返し速度の３倍である（請求
項３６）。代替として、前記増加されたパルス繰返し速
度は、前記初期繰返し速度の４倍である（請求項３
７）。代替として、前記増加されたパルス繰返し速度
は、前記初期繰返し速度の４倍よりも大きい（請求項３
８）。

【００３９】本発明の実施形態において、前記パルス光
ビームは、レーザビームである（請求項３９）。オプシ
ョンとして、前記レーザビームとしての前記パルス光の
提供は、初期レーザ周波数で初期レーザパルスを発生す
るパルスレーザの提供と、前記初期パルスレーザの前記
初期レーザ周波数を高い周波数に変換することを含む
（請求項４０）。

【００４０】さらに、前記パルスレーザは、モードロッ
クレーザを含んでいても良い（請求項４１）。本発明の
実施形態において、前記初期レーザパルスは赤外にある
（請求項４２）。さらに、前記増加された繰返し速度の
パルスから構成される出力パワーは、前記初期パルス光
ビームの出力パワーと実質的に等しいものであっても良
い（請求項４３）。

【００４１】本発明の模範的な実施形態にしたがって提
供されるのは、感光面上にパターンを露光する為の装置
であって、所定の時間間隔で隔てられた、連続する実質
的に瞬時のレーザパルスで構成されるビームを提供する
レーザ光源と、データ信号を提供するデータ信号発生源
と、ビームと前記データ信号を受け、所定の時間間隔よ
り長い期間にわたり、データ信号に応じた、少なくとも
２つの連続するパルスを変調するように動作する変調信
号で、前記受けたビームを選択的に変調する変調器と、
前記変調されたビームを受け、変調信号にしたがって感
光面上にパターンを露光するために、該感光面上に変調
器の中の画像を投射する光学サブシステムとを備え、変
調信号は音波であり、変調信号の状態は、前記少なくと
も２つの連続するパルスの少なくともいくつかの間の間
隔で変化する（請求項４４）。

【００４２】本発明の実施形態において、変調器は、音
響光学変調器である（請求項４５）。さらに、変調器
は、定められた長さを持ち、前記状態は変調器内におけ
る音波の長さであっても良い（請求項４６）。また、光
学サブシステムによって投射されるときの、ビーム内の
パルスによって形成されるスポットの形状は、少なくと
も部分的には変調器内における前記音波の長さによって
規定されても良い（請求項４７）。

【００４３】さらに、装置は、感光面に沿って変調器内
の画像を走査する為の走査サブシステムを備えていても
良い（請求項４８）。さらに、音波は、第１の伝搬の速
度および第１の方向を有する第１の速度で変調器内を伝
搬し、変調器の中の画像は、音波の伝搬の速度に関連す
るが方向は反対である速度で感光面全体にわたって走査
されるものであっても良い（請求項４９）。

【００４４】本発明の模範的な実施形態によって提供さ
れるのは、感光面上にパターンを露光するための装置で
あって、連続するレーザパルスで構成されるビームを提
供するレーザ光源と、パターンを書き込むことに利用で
きる多数のパルスの少なくともいくつかが異なる空間的
な形状を有するように、パターンを書き込むこと利用で
きる多数のパルスを提供する為にビームを選択的に変調
する変調器と、感光面上にパターンを形成する為に、パ
ターンを書き込むことに利用できる多数のパルスを前記
感光面上で走査する走査器とを備えることを特徴とする
装置である（請求項５０）。

【００４５】さらに、レーザ光源は、モードロックレー
ザであっても良い（請求項５１）。さらに、変調器は音
響光学変調器であっても良い（請求項５２）。さらに、
パルスの空間的な形状は、前記変調器内の音波によって
規定されても良い（請求項５３）。さらに、パターンを
書き込むことに利用できるパルスのそれぞれは、感光面
上の空間的に規定される領域を露光しても良い（請求項
５４）。さらに、空間的に規定される領域の少なくとも
いくつかは、それぞれが互いに部分的に重なり合ってい
ても良い（請求項５５）。

【００４６】本発明の実施形態によって提供されるの
は、感光面上に画像を記録する為の装置であって、第１
の波長およびパルス繰返し速度を有するパルス光を発生
するパルス光源と、パルス光を受け、第１の波長より小
さい第２の波長を有する波長変換されたパルス光を出力
する、パルス光源の外部の波長変換器と、波長変換され
たパルス光を受け、該受けたパルス光を所定のデータ速
度で変調する変調器と、変調された、波長変換されたパ
ルス光を感光面上において走査する走査器とを備えるこ
とを特徴とする装置である（請求項５６）。

【００４７】本発明の実施形態において、パルス光源
は、レーザである（請求項５７）。さらに、パルス光源
は、赤外スペクトル内における第１の波長を有していて
も良い（請求項５８）。さらに、波長変換器は、非線形
媒質であっても良い（請求項５９）。さらに、パルス光
源は、レーザキャビティを有し、非線形媒質はレーザキ
ャビティの外部にあっても良い（請求項６０）。さら
に、非線形媒質は、ＬＢＯ結晶であっても良い（請求項
６１）。本発明の実施形態において、波長変換されたパ
ルス光は、ＵＶスペクトル内の波長を有する（請求項６
２）。さらに、所定のパルス繰返し速度は、所定のデー
タ速度よりも小さくても良い（請求項６３）。さらに、
パルス繰返し速度は、パルス繰返し速度倍増器によって
倍増されても良い（請求項６４）。

【００４８】

【発明の実施の形態】ＰＣＢ上のＵＶ感光フォトレジス
トを露光する為にアルゴンイオンレーザを使うことの不
利な点を克服する為のやり方は、例えばモードロックＩ
Ｒ出力を提供する固体レーザのような、ＩＲまたは他の
比較的長い波長のレーザで開始し、そしてそれから、Ｕ
Ｖ放射が得られるまでその光周波数（又は波長）を、倍
化するか変換することである。光周波数の増加は、少な
くとも１回、光の周波数を倍増することによって達成さ
れる。

【００４９】固体ＩＲレーザは、比較的効率が良く信頼
性がある、こうした状況は、励起と光周波数変換によっ
て十分に高い出力でのモードロックＵＶレーザ放射の獲
得を促進する。

【００５０】光周波数変換はその効率が最初のレーザ出
力の増加に伴って増加する非線形のプロセスなので、Ｕ
Ｖレーザ放射は、例えば、Spectra-Physics のMillenia
レーザのようなレーザによって励起される、Spectra-Ph
ysics LasersによるTsunamiモードロックTi:saphireの
ような高出力ＩＲ又は赤色レーザによって生成されるレ
ーザビームの経路中に非線形結晶を置いて用いるよう
な、高調波発生によって得られる。Tsunamiレーザのパ
ルス繰返し速度は最高でＰＣＢ製造についての高速書込
みに有効なデータ速度と同じ範囲であるけれども、パル
ス／データ同期に関する上述の問題が、その使用を困難
にする。そのうえ、モードロックレーザによって発生さ
れるパルスの本来の繰返し速度は、情報をパルス繰返し
速度に同期して変調する情報変調の従来の方法を用いて
の、可能なデータ速度に関して限界を定める。

【００５１】したがって本発明のいくつかの実施形態に
よれば、本発明の実施形態にしたがって構成されたシス
テムを用いることにより、パルス繰返し速度は、モード
ロックレーザによって発生される本来のパルス繰返し速
度よりもはるかに増加される。オプションとして、パル
ス速度倍増システムは、レーザビームの波長が変換され
た後、レーザ装置筐体の外部で動作する。したがってい
くつかの実施形態によれば、パルス速度倍増が実行され
た後と比較して、レーザパルスがまだ比較的低いパルス
速度で個々のパルス毎に高いピーク出力である間に、波
長変換は実行される。本発明の模範的な実施形態によれ
ば、このようにパルス速度倍増の後に達成されたパルス
繰返し速度は、高データ速度の情報ストリームと比較し
て、このように発生されたパルスレーザビームの準連続
波変調を可能とするほどに十分高速である。

【００５２】したがって、例えば、パルス速度倍増を採
用する応用において、パルス繰返し速度の倍増は、レー
ザに対し比較的高い効率でのレーザ発生を可能とさせる
レーザの動作条件を妨げることの無い、高出力ＵＶレー
ザの外部のかつ好ましくは下流の装置によって達成され
る。

【００５３】本発明のいくつかの他の実施形態によれ
ば、１つの入力レーザビームが提供され、ビームの空間
部分が、データチャンネル配列内のデータチャンネルに
よって、それぞれ同時におよび別々に情報変調される。
それぞれのチャンネルは、入力レーザビームの空間部分
の準連続波変調に適した、減じられたデータ速度を持つ
が、ビーム全体について総合的な増加されたデータ速度
が得られる。

【００５４】ここで、模範的なＵＶレーザ露光システム
１０の基本的な動作原理を模式的に表す図１を参照す
る。本発明のいくつかの好ましい実施形態にしたがって
構成されるＵＶレーザ露光システム１０は、パルスレー
ザ源とパルス繰返し速度倍増器を採用し、またフォトレ
ジストへのダイレクト書込みに用いられる。高出力パル
スレーザ１４から得られるパルスＵＶレーザビーム１２
は、レーザキャビティの内部または外部の非線形結晶の
ような波長変換器１６を通過する。パルスＵＶレーザビ
ーム１２は、パルス繰返し速度ｆ_０を持ち、最初のパル
スビームをＮ個のビーム２０に分割するビームス分割デ
バイス１８に入る。Ｎ個の分割ビームはそれから光遅延
回路２２によってそれぞれ遅延され、Ｎ個の時間遅延さ
れたパルスビーム２４が生成される。これらのビーム
は、後にビーム合成器２６によって合成され合成ビーム
３０が形成される。

【００５５】合成ビーム３０は、ビーム３０を変調する
機能を持つ変調器３２、又は、図５を参照してより詳細
に以下記述される、ビームの一部３４を通過する。合成
ビーム３０は、さらに一つのターゲット３６又は複数の
ターゲット３８に導かれ、ＰＣＢのような基板上のフォ
トレジストの上にパターンを露光する。なお、代替とし
て、Ｎ個の時間遅延ビーム２４のそれぞれが、複数の変
調器（不図示）によって情報変調され、それぞれのＮ個
の時間遅延ビーム２４を再合成することなく基板４０上
のターゲット３６および３８を露光するようにそれぞれ
導かれても良い。

【００５６】ｎΔｔに等しい時間遅延Ｔｎが、それぞれ
のＮ個のビーム２０に、それぞれ対応する光遅延回路２
２によってかけられると（なお、ｎは、０〜Ｎ−１まで
のビームのインデックス番号である）、パルスが時間Δ
ｔづつ遅延された一連の時間遅延パルスビーム２４が得
られる。時間遅延パルスビーム２４はまた、図１に示す
光学機構が用いられるとき、空間的に分離される。一連
の時間遅延パルスビーム２４のビームのパルス繰返し速
度は、ビーム１２のパルス繰返し速度と等しいけれど
も、時間遅延パルスビーム間でのパルスの時間のオフセ
ットは、遅延ＴｎおよびディレイラインＮの数の関数で
ある。

【００５７】これらの遅延されたビームが満たしていな
ければならない唯一の一般条件は、次の数１である。

【数１】ここで、Ｎはビーム２０の数であり、ｆ_０は、レーザ１
４のパルス繰返し速度である。時間遅延パルスビーム２
４内のＮ番目のパルス（遅延（Ｎ−１）＊Δｔ）の終わ
りで、ビーム１２内の一連のパルスがビーム分割デバイ
ス１８に入射し、分割および遅延のプロセスは繰り返さ
れる。Ｎ＊Δｔ＝１／ｆ_０である場合は、時間遅延パル
スビーム２４の中のＮ番目のパルスは、ビーム１２中の
一連のパルスに対応する最初のパルスにΔｔ先行して発
生するであろう。遅延Ｔｎは、上記数１の条件が満たさ
れる限り、周期ｔ_０＝１／ｆ_０と比較して変化又は一定
の値に維持されても良い。一般に、１つの一連のパルス
のＮ番目のパルスと、次の一連のパルスの１番目のパル
ス間の時間は、正確にΔｔに等しい必要は無い。また、
パルス間の時間は正確に等しい必要は無く、また少なく
ともＰＣＢ書込みに関し、パルスは正確に等しいエネル
ギーを持つ必要もない。時間遅延パルスビーム２４はビ
ーム合成デバイス２６に入り、個々の時間遅延パルスビ
ーム２４はあらかじめ決定された方式によって合成され
る。

【００５８】全てのＮパルスが、実質的に同じエネルギ
ーでかつ等しい間隔で配置されるのが理想的である。こ
の状態は要求されないけれども、レーザ出力の変動が最
低限になるので一般的には好ましい。本発明のいくつか
の実施形態において、エネルギーの変化は、走査ビーム
３０によって補償され、それにより複数のターゲット３
８を含むパターンを露光する。この場合において、合成
ビーム３０の分割された部分３４はそれぞれ、ターゲッ
トのラインを露光する。複数のターゲット３８のそれぞ
れのターゲットは、その開示が参照によって本明細書に
組み込まれるWO00/02424に示され記述される方法にした
がう連続のスキャンで、合成ビーム３０を部分的に重ね
合わせることにより、少なくとも２度露光される。

【００５９】以下のセクションでは、全て本発明の実施
形態による次のようなステップ、a)入力ビームを分割し
Ｎ個のビーム２０を生成する、b)Ｎ個のビーム２０の少
なくともいくつかの中のパルスを遅らせ時間遅延パルス
ビームを生成する、c)時間遅延パルスビーム２４を再合
成する、およびd)合成ビーム３０を再び方向付ける、に
ついて詳細に記述する。

【００６０】ここで、本発明の実施形態にしたがって構
成され及び動作するパルス繰返し速度倍増デバイス５０
の図２を参照する。繰返し速度倍増デバイス５０は、図
１に示されるビーム分割デバイス１８、光遅延回路２
２、およびビーム合成器２６を含み、例えば当技術分野
で知られた高調波発生を用いて光周波数が波長変換器１
６によって変換されるレーザ１４の外部に設けられる。
オプションとして平行光にされる、パルスのＵＶレーザ
ビーム１２は、第１番目の不完全反射前面ミラー５２に
入射する。最初のパルスビーム１２は、２つのビームに
分離され、そのうち１つは伝達され（５４）、別の方は
反射される（５６）。伝達されたビーム５４は、１００
％反射ミラー５８によって反射される。反射後に伝達ビ
ーム５４’は、２番目の不完全反射前面ミラー６０に方
向付けられる。反射後の伝達ビーム５４’は、ミラー６
０によって、第２の伝達ビーム６２とミラー５８に向け
られる第２の反射ビーム６４に分離される。反射ビーム
６４は、ミラー５８で再度反射され、ビーム６４’を形
成する。ビーム５４及び６４は、図２に示されるように
１つのミラー５８によって反射されるか、又は代替とし
て２つの別々のミラー（明確化のため図２に示さない）
に入射しても良い。

【００６１】最初のパルスレーザビーム１２から、図２
に示す配列で、一緒になって図１の時間遅延パルスビー
ム２４を形成する、３つのビーム５６、６２および６
４’を得るために、不完全反射ミラー５２および６０の
反射率および透過率は、理想的には次のようなものであ
る。不完全反射ミラー５２は、反射率３３．３３％、透
過率６６．６７％。不完全反射ミラー６０は、反射率、
透過率共に５０％。このやり方では、ビーム５２、６２
および６４’は、全て出力Ｐｆ＝Ｐｉ／３となる。ここ
で、Ｐｆは、それぞれのビームの最終的な出力、Ｐｉは
ビーム１２の最初の出力である。このように、分割ビー
ム５６、６２および６４’のそれぞれの出力は、不完全
反射ミラー５２および６０の反射率によって制御され
る。この分割は、損失の無いミラーに基づく。もしミラ
ーにいくらかの損失があると、反射率はそれに応じて理
想的に調整される。

【００６２】図２に示す実施形態は、それぞれ反射率が
１／Ｎ，１／（Ｎ−１），．．．，１／２で与えられ
る５２および６０のような損失の無い一連の不完全反射
ミラーを採用することによって、等しい出力のあらゆる
望ましい数Ｎの時間遅延パルスビームを生成するように
拡張することができる。

【００６３】図２に示す実施形態において、長さＡＢ，
ＡＣＤＥおよびＡＣＤＦＧは、ビーム５６，６２および
６４’間の時間遅延をコントロールする。長さ、ＡＢ，
ＡＣＤＥおよびＡＣＤＦＧは、距離６６及び／又は６
８、および１つにはミラー５２と５８間の角度、もう一
つにはミラー５８と６０の間の角度によって、コントロ
ールされる。ビーム１２の最初の各パルスから、３つの
実質的に間隔（時間）の等しいパルスを獲得する為に、
長さは実質的に、 ACDFG-ACDE=ACDE-AB=(ｔ_０/3)*ｃでなければならない。ここで、ｃは、適切な媒質中での
光の速度である。なお、当業者によれば、距離はミラー
５１および６０の厚みおよび屈折率にしたがって修正さ
れることが理解されるであろう。

【００６４】図１の時間遅延パルスビーム２４に対応す
る、ビーム５６、６２および６４’は、例えばビーム合
成デバイス２６（示されるレンズは理想的な実施形態で
ある）によって、ビーム３０に対して情報を変調するよ
うに動作する変調器３２に入射する、合成ビーム３０に
合成される。パルスビーム１２に対して適用される“分
割−合成−伝送”のサイクルの最後で、ビーム１２中の
次のパルスがミラー５２上の点Ａに達し、ビームの“分
割−合成−伝送”サイクル全体が繰り返される。ビーム
１２のそれぞれのパルスを分割することは、レーザ１４
の最初のパルス繰返し速度がパルス速度倍増デバイス５
０の動作によって３倍にされることを意味する。

【００６５】本発明のいくつかの実施形態において、ミ
ラー５２、５８及び６０、及びビーム合成デバイス２６
は、独立型のパルス繰返し速度倍増装置を得るために、
一つの光学機械式の構造に集約される。このような独立
型ユニットは、パルスレーザ１４に後付けを可能とし、
異なるタイミングで異なるレーザを供給する。レーザ１
４の外部で動作することにより、パルス速度倍増器５０
は、レーザの正確な動作又はその効率を乱さない。モー
ドロックレーザとともに用いられるとき、パルス繰返し
速度倍増器５０は、その共振空胴長またはその他のすべ
ての特性を変更することなしに、レーザの最初のパルス
繰返し速度の倍増を可能にする。

【００６６】ここで、図２示す実施形態による、パルス
繰返し速度倍増器５０に入るビーム１２のパルスのタイ
ミングおよびピーク出力、ビーム５６、６２及び６４’
のパルスのタイピング及びピーク出力、及び変調器３２
に入射する合成ビーム３０のタイミング及びピーク出力
を示す図３を参照する。図３に示すように、ビーム１２
は、ピーク出力Ｐｉを持ち、時間ｔ_０だけずれたパルス
７２を有する。ビーム５６、６２及び６４’は、それぞ
れピーク出力Ｐｉ／３を持ち、また同じビーム中の他の
パルス７２から時間ｔ_０だけずれたパルス７２を有す
る。ビーム１２のパルス７０から生じた、ビーム５６、
６２及び６４’のうちの１つのそれぞれのパルス７２
は、パルス７０から生じた、ビーム５６、６２及び６
４’のうちの他の２つの中の対応するパルス７２に対し
て、それぞれ時間ｔ_０／３又は２ｔ_０／３だけずれてい
る。ビーム５６、６２及び６４’の合成の後、合成ビー
ム３０は、それぞれがピーク出力Ｐｉ／３を持ち、互い
に時間間隔ｔ_０／３だけ時間がずれたパルス７４を持
つ。したがって、合成ビーム３０は、ビーム１２中のパ
ルスの３倍のパルス繰返し速度とデューティサイクルを
持つ。それぞれのパルス７４のピーク出力は、それぞれ
のパルス７０のピーク出力の１／３だけれども、同一の
平均出力が維持される。

【００６７】ここで、本発明の実施形態による、図２の
ビーム合成および変調領域８０の詳細を示す図４を参照
する。それぞれの個々のビーム５６、６２及び６４’
は、球面レンズ８２（負のレンズが示されているが、正
のレンズを使うこともできる）およびシリンドリカルレ
ンズ８４のコンビネーションによって共同して、変調器
３２の有効開口部（不図示）上に投影され、変調器３２
の入力面８６に合成ビーム３０を形成する。なお、当業
者によって、合成ビーム３０は、変調器３２の有効開口
部分および他の特性に適合するにはさらに光学的に成形
される必要があることが理解される。例えば、その光軸
がレンズ８４に対して９０℃に向けられたオプションの
シリンドリカルレンズ（不図示）が、ビーム３０を、変
調器３２で所望のスリット状の形状にする為に、ビーム
の光路中に置かれても良い。この画像化方式によって、
共同して合成ビーム３０を形成するそれぞれの個々のビ
ーム５６、６２及び６４’は、好ましくは変調器３２の
有効開口部を完璧に照射し、また変調器３２は、生成さ
れるパターンにしたがうデータ速度で合成ビーム３０を
変調する。変調器３２によって変調された後、境界８８
及び９０内部の合成ビーム３０の一部は、説明の簡単の
為に１つのレンズ９４が示されている結像光学系９２に
よって、多面回転ポリゴンミラー９６を経由し（唯一１
つの面とその動作方向９７が示される）、基板４０のタ
ーゲット３６上に投影される。ポリゴンミラー９６は、
例えばＸ軸に沿って走査方向９８内のターゲット３６の
ラインを走査するように回転し、一方、フォトレジスト
で覆われた基板４０は、Ｙ軸に対応する概ね直交方向に
おいて移動する。

【００６８】本発明のいくつかの実施形態において、合
成ビーム３０の部分３４は、変調器３２によって同時に
個々に変調され、それぞれが互いに空間的に離れてい
る、多数のターゲット３８（図１）を書く。

【００６９】当業者によれば、図４における変調器３
２、レンズ９４およびポリゴンミラー９６の相対的な距
離は、ただ単に模式的な表現にすぎないことが理解され
るであろう。本発明のいくつかの実施形態において、レ
ンズ８２および８４は、図５に示されるようにビーム５
６、６２及び６４’を変調器３２上で合成させる、プリ
ズム９９によって置き換えられる。ビームのスキャンに
関し当技術分野で知られる他の方法も用いることができ
る。

【００７０】図２のレンズ２６の代わりに３つの独立の
レンズが分割ビーム５６、６２及び６４’内に配置され
るならば、ビームは、３つの異なるターゲット３８に同
時に向けることができる。また、それぞれのビームは、
ラインを形成する為に広げることができ、また当技術分
野で知られるような変調方式を、それぞれのビーム５
６、６２及び６４’によって形成されるライン内の個々
の画素を変調する為に提供することができる。

【００７１】図２の距離６６および６８を変化させるこ
とにより、可変の異なる時間遅延をビーム６２および６
４’にかけることができる。一方でミラー５２と６０間
の角度を、他方でミラー５２と５８との角度を変化させ
ることにより（図２参照）、ビーム５６、６２及び６
４’の方向をコントロールすることができる。追加とし
て、入力ビーム１２の径は、光学的な形状にフィットす
るように最適化されても良い。なお、図に示される角度
はかなり誇張されている。一般的に変調器３２に入射す
るビーム間の角度は、とても小さい。

【００７２】ここで、本発明のいくつかの実施形態にし
たがう、同時に独立に入力レーザビーム１２の別々の部
分をデータ変調することにより、基板面にラスターパタ
ーンを書き込む為のレーザ書込みシステム１００の、簡
略化された図である図６を参照する。

【００７３】本発明のいくつかの実施形態によれば、パ
ルスレーザビーム１２は、例えば、レーザパルスのスト
リームを発生するように動作するモードロックレーザの
ような、レーザ１４によって放射される。ビーム１２
は、好適な光学部品（不図示）により成形され、音響光
学マルチチャンネル変調器１０４の入力面１０２に投影
される。マルチチャンネル変調器１０４は、オプション
として、例えば結晶水晶のような好適な材質から成り、
レーザ波長の放射を伝達する、複数のレーザビーム変調
チャンネル１０６を含む。それぞれのチャンネル１０６
は、データ速度でデータを変調する為に、データ発生器
１０８−１１６の一つによって別々にコントロールされ
る。

【００７４】レーザビーム１２は、レーザビーム１２の
空間上で定められた部分１１８をそれぞれが別々に変調
する、それぞれのデータチャンネル１０６に対応する変
調媒質を通過する。それぞれのデータチャンネル１０６
の中央面の画像は、好適な光学部品（不図示）によって
回転ポリゴン１２０を経由し、次に基板４０上のラスタ
ーパターン内で画像を形成する複数のターゲット３８に
投影される。ポリゴンミラー１２０が矢印１２２の方向
で回転すると、データチャンネル１０６の中央面の画像
は、データがデータ速度で変調される間、走査方向１２
４の方向において、基板４０の端から端まで連続的に走
査される。したがって、音波がデータチャンネル１０６
内に提供されると、対応するレーザビーム部分１１８
は、その部分が基板４０の画素１２６のようなターゲッ
ト３８の１つを露光するように偏向される。データチャ
ンネル１０６内に音波が供給されないときは、対応する
部分１１８は、例えば画素１２８のように、ターゲット
を露光しない。データ速度は、変調器が音波を発生又は
発生停止する為にＯＮとＯＦＦを切り替える速度であ
り、音波は一般に瞬間的でない立上り時間および変調器
１０４内でチャンネル１０６を形成する媒質の通過時間
を持つ。

【００７５】本発明のいくつかの実施形態において、変
調器３２は、例えば、それら両方の開示が参照によって
本明細書に組み込まれる、Abraham Grossの米国特許5,3
09,178またさらにWO 00/02424に記述される動作原理を
採用する変調器である。ＰＣＢ上にパターンを生成する
為に、マルチチャンネルの音響光学変調器上にレーザビ
ームを投射し、及びレーザビームを走査する為の、模範
的な光学部品の配置についてもまた、WO 00/02424に記
述されている。

【００７６】一般的に、部分１１８は、少なくとも一部
が重なっており、チャンネル１０６の総数は、基板４０
上に同時に書き込まれるパターンのラインの数に概ね対
応する。本発明のいくつかの実施形態によれば、走査方
向１２４において基板４０上に投射されるときのそれぞ
れのチャンネルの画像のサイズは、例えば３画素と同等
である。

【００７７】なお、レーザ１２を様々な空間上で定めら
れた部分１１８を同時に変調するように動作するマルチ
チャンネル変調器で変調することにより、データは空間
的な領域にわたり分割されるので、データ速度減少が同
時にそれぞれのチャンネル１０６に提供されると共に、
所望の総合データ速度を得ることができる。したがっ
て、もし変調器３２がトータルでＮ個のデータ変調チャ
ンネルを持ち、またＳを、ある時間内にラスターパター
ンを書く為に必要な総合データ速度とすると、レーザビ
ーム１２のそれぞれの部分１１８は、データ速度Ｓ／Ｎ
で時間的に変調される。

【００７８】本発明のいくつかの模範的な実施形態にお
いて、変調器３２は、少なくとも２４個の隣接するチャ
ンネル１０６を含む。データを300-1200メガピクセル／
秒で書き込むとすると、それぞれのチャンネルによって
書かれる変調データは、12.5-50メガピクセル／秒の範
囲になる。レーザ１２がおよそ80MHzパルスのストリー
ムを発生すると、それぞれのピクセルは、それぞれのチ
ャンネル内のデータ速度の作用にしたがって、平均1.6-
6.4のレーザパルスによって書き込まれる。

【００７９】したがって、画素を露光するのに利用でき
るパルスの平均数は、例えばデバイス５０（図２）のよ
うなパルス繰返し速度倍増器を介在させパルスの繰返し
速度を増加させることにより、増加させる事ができる。
代替として、チャンネル当たりの有効データ速度は減じ
ることができる。チャンネル当たりのデータ速度の低減
は、総合データ速度Ｓを減らすこと、またはチャンネル
１０６の数の増やすことのいずれかによって達成され
る。

【００８０】なお、当業者によれば、レーザビーム１２
の別々に変調される部分は、変調器３２内のチャンネル
によって又は分かれた変調器によって独立に変調され
る、空間的に重なり合う部分であるか又は分離された部
分であることが理解されるであろう。

【００８１】データストリーム中で画素を書く為に利用
できるレーザ１２内のパルスの数は、１パルス／画素に
近づくかまたはそれより下に低下すると、従来の変調方
法を用いる準連続波書込みモードによって書かれるパタ
ーンは、タイミングエラーをきたしやすくなる。タイミ
ングエラーは、例えばデータ発生器１０８−１１６の一
つによって提供されるような、書かれるべき画素を表す
データビットが、全体または一部において、レーザビー
ム１２内のパルスによって失われるときに発生する。タ
イミングエラーが発生すると、ターゲット３６内の書き
込まれるべき画素は、まさに部分的に書き込まれるか、
または全く書き込まれない。

【００８２】当業者によれば、ラスターパターンを書く
為のシステムにおいて、タイミングエラーは、露光され
るべき領域と露光されない領域の間に伸びるエッジに沿
って特に顕在化することが理解されるであろう。予期さ
れないタイミングエラーは、通常、結果としてエッジの
配置において不均一やずれを生ずる。本発明のいくつか
の実施形態によれば、基板上にラスターパターンを書く
為の、システム１００のようなパルスレーザビーム書込
みシステムは、パルス継続の間、一続きの画素を露光す
るレーザビームの一部のエッジの位置が、基板４０上の
露光されるべき所望の位置に概ね固定されるように構成
される。エッジ固定は、例えば、変調器３２内の音波の
速度と、走査の速度を調和させることにより達成され
る。基板４０上の結像光学系９４によって形成される音
波の画像の速度と、変調器３２の変調部の画像を走査す
る速度は、実質的にその大きさが等しく（好ましくは±
25%内）、互いに反対の方向に向けられるのが好まし
い。投射される音響波の画像の相対的な方向および速度
と、基板４０上に効果的に変調器３２内の音波の画像を
“凍結”させる走査速度を調和させることが、図８から
図２８を参照して以下詳細に記述される。

【００８３】エッジ固定の結果として、音波の画像の位
置は、基板上で実質的に“非動作”になり、連続のパル
スによって露光される領域内のエッジの位置は、レーザ
パルスから生ずる光フラッシュの精密なタイミングの影
響を受けなくなる。レーザ光部分１１８によって形成さ
れるスポットの空間的範囲は、例えば走査方向において
約３ピクセル幅であり、走査方向内の１画素幅よりも大
きいので、十分な数の露光パルスが、基板４０を全体に
わたって掃引するときにビームによって指定されるすべ
ての位置で提供される。スポットのサイズは走査方向に
おいて１画素幅よりも大きいけれども、特徴のエッジの
位置決定は、やはり、画素が各変調器チャンネル１０６
内においてアドレス指定されるときのデータ速度、およ
び走査速度の関数であるアドレス指定要素の大きさによ
って決定されるのが好ましい。画素速度に対するレーザ
パルスの速度のさらなる低下は、走査方向内でのレーザ
ビームのガウスエネルギー特性が原因の露光の不均一さ
から生ずるパターンエラーによって最終的には制限され
る。

【００８４】なお、前述の効果は、a)変調器内の音波の
有限の速度、およびb)レーザ照明装置の連続性を原因と
する、生成されるパターンの空間的なぼやけを最小にす
る為に従来用いられていた、良く知られたScophony走査
効果に類似する。本発明のいくつかの実施形態によれ
ば、変調チャンネル１０６内での音波の有限な速度は、
データ画素に対応する音声信号が、連続するパルスによ
って形成される多数の光フラッシュによって衝突される
ことを可能にする。基板４０上で書き込まれるエッジに
対して固定される音波のエッジによって空間上で限定さ
れる、多数の相互に部分的に重なり合うレーザパルスの
画像は、このように基板４０上に投影される。Scophony
効果は過去において連続波照射に適用されてきた一方
で、パルス走査に対する応用は、新規であると思われ
る。このような応用は、適切に定められたエッジを書く
為に連続波照射を持つことは必要でなく、その効果とと
もに、パルス照射及びとりわけ準連続波パルス照射がま
た鋭いエッジを形成することができるという認識に基づ
く。

【００８５】ここで、走査軸方向でのレーザビームパル
スのエネルギー特性のグラフを表す図７を参照する。本
発明のいくつかの実施形態によれば、走査方向１２４内
におけるレーザビーム１２のエネルギー特性１３０は、
一般的ガウス特性である。音響光学変調チャンネル１０
６内の音波伝搬の時間スケール、および基板４０上の画
素の走査の時間に対し、モードロックレーザパルスは本
質的に瞬時である。それぞれのパルスは、繰返し速度が
上述のパルス繰返し速度倍増器を用いて倍増されるかど
うかによらず、レーザビーム１２内のパルスの繰返し速
度に依存して、3-50ナノセカンドの範囲の時間間隔で分
離される。ターゲット３８にパルスで配分されるエネル
ギーの量は、ターゲット３８に届くレーザエネルギー特
性１３０の部分の関数である。レーザパルス内のレーザ
エネルギー特性の部分は、例えば音響光学変調器内の音
波の存在と位置によって、変調器１０４によって提供さ
れる変調によって決定される。

【００８６】以下、図８から図１４を参照し説明を行
う。図８から図１４はそれぞれ、同一タイミングにおけ
る音響光学変調チャンネル１０６内の音波の伝搬状態
（各図の（ａ））、基板４０上における露光の段階（各
図の（ｂ））、および露光エネルギーの状態（各図の
（ｃ））を表している。図８〜図１４の各図の（ａ）
は、ビーム変調チャンネル１０６の一つに対応付けられ
るような、音響光学変調器の変調領域１４２内の、その
伝搬の連続段階での音波１４０の簡略的な図である。ま
た、図８〜図１４各図の（ｂ）は、図８〜図１４の各図
の（ａ）の各段階に対応する、本発明の実施形態によっ
て露光される、フォトレジストで覆われたＰＣＢのよう
な、基板４０上の画素１４６，１４８，１５０および１
５２を含む、画素の連続１４４の露光の段階を簡略的に
表す図である。連続１４４内の影付き部はレーザビーム
パルスによる露光を表す。図８〜図１４は、タイミング
エラーを最小限にする為に用いることのできる模範的な
方法の図である。その方法は、準連続波変調の構成にお
いて画素を露光するために用いることのできるレーザパ
ルスの数が、画素当たり平均２パルスより下に低下し、
また画素当たり１パルスより下又はそれに近づいたとき
であっても応用可能である。図８〜図１４に見られるよ
うに、約７つの連続のパルスのシーケンスが、画素当た
り平均約１．７５パルスに対応する、４つの画素から成
る直線の領域を露光するために用いられる。

【００８７】図８〜図１４の各図の（ａ）は、レーザビ
ームパルスの存在に対応する瞬間での、ビーム部分１１
８（図６）を変調する為に用いられる音波１４０の状態
の瞬時のスナップショットを表している。したがって図
８〜図１４の各図の（ａ）は、レーザパルス繰返し速度
に依存して、時間が3-50ナノセカンドだけ、一般には約
１２．５ナノセカンド隔てられている。本発明のいくつ
かの実施形態において、変調有効領域１４２の幅は、基
板４０上で画像化されるべき２−５画素に対応し、また
図に見られるように理想的には約３画素に対応し、音響
光学変調器内の音波１４０の生成は瞬時ではなく、音波
１４０は変調有効領域１４２を形成する物質の物理特性
の関数である速度で方向１５６内で変調有効領域１４２
の端から端まで伝搬する。さらに図８〜図１４に見られ
るように、たとえ変調有効領域１４２の全体を満たさな
くても、書きこまれるべき特徴のエッジを固定の位置に
形成する為に、レーザビームパルスによって音波のエッ
ジを基板上に画像化することができる。通常、いくつか
の実施形態において１画素よりも大きな範囲が要求され
るけれども、１画素より小さいスペース内で、変調有効
領域１４２を介しての伝搬の開始の後、音波は基板上に
エッジを形成する為に画像化されるのに適している。

【００８８】ここで、図８〜図１４の各図の（ｂ）を参
照する。本発明のいくつかの実施形態によれば、説明の
簡単の為に走査される領域として上述された変調有効領
域１４２の画像１５８は、変調有効領域１４２内の画像
化された波１４０の伝達速度にほぼ等しく反対方向に、
基板４０上の全体にわたり走査される。理想的には、走
査の進行と音波の伝搬のそれぞれの速度は、±２５％内
であろう。走査方向１２４は、音波１４０が伝搬する方
向１５６と逆方向である。図８〜図１４の各図の（ｂ）
から分かるように、レーザビームの部分１６０が画像１
５８内にある。部分１６０は、変調有効領域１４２内の
音波１４０の位置に対応し、またそれぞれのフラッシュ
のスポットサイズは、変調有効領域１４２内の音波１４
０の位置の関数にしたがって時間により変化する。図８
〜図１４の各図の（ｂ）に示される模式的表示におい
て、画像１５８は、走査ウインドウの役割を担い、音波
１４０は、ウインドウの全て又は一部が入力レーザビー
ムで満たされることを可能にする開口の役割を担う。画
素１４６−１５２は、ほぼ瞬間的なレーザパルスによっ
て露光される。パルスによって露光される基板４０の領
域は、基板４０に対する、画像１５８と変調の音波１４
０の部分１６０の瞬時の位置によって決定される。エネ
ルギー特性は、部分１６０と、画像１５８に対して固定
されるレーザビーム特性１３０との重なりによって決定
される。

【００８９】当業者によれば、図８〜図１４の各図の
（ｂ）は、鋭いエッジが描かれるものとしての模式的な
表現であることが理解されるであろう。実際に、基板４
０にまで到達する部分１６０によって形成されるスポッ
トのサイズと特性は、システムの回折効果と収差によっ
て大きく決定される。露光プロセスにおけるエッジぼや
けの発生は、上述のようなぼやけることが以降の図面に
よる記述の一般性と妥当性を減じることがないように、
基板４０を形成する感光記録媒質の次の現像プロセスで
補償される。

【００９０】さらに、当業者によれば理解されるよう
に、音波１４０の伝搬速度と画像１５８の走査の速度は
概ね等しく逆方向であるので、音波１４０のフロントエ
ッジ１６２とリアエッジ１６４は、レーザビームの部分
１６０が画素の連続１４４のエッジ１６６と１６８を書
き込む位置を実質的に決定する。なお、画像１５８の速
度は音波１４０の速度と等しく逆方向なので、エッジの
固定は、フラッシュの間で画像１５８が進む距離には依
存しない。したがって、エッジ１６６および１６８は、
画像１５８が全画素数だけ又はあらゆる部分的な画素数
だけ、フラッシュの間を進むかどうかにかかわらず固定
される。

【００９１】したがって本発明のいくつかの実施形態に
よれば、露光された画素の連続１４４の位置は、画素１
４６−１５２が露光されるレーザパルスの平均数、また
は、パルス繰返し速度と、ビーム又は画像１５８が走査
されるときの速度の間のあらゆる同期から実質的に独立
する。したがって、画素は、画素１４６−１５２に連続
のパルスによって分配され蓄積されたエネルギーの関数
にしたがい、露光されたり露光されなかったりする。

【００９２】ここで、図８〜図１４の各図の（ｃ）を参
照する。図８〜図１４の各図の（ｃ）は、図８〜図１４
の各図の（ｂ）に示す露光のそれぞれの段階に対応する
画素の連続１４４に沿う、レーザ露光エネルギー特性を
示すエネルギーグラフである。なお、単一でないグラフ
１７０−１８２の下部の領域は個々の画素１４６−１５
２に一致し、グラフ１７０−１８２の全てについての下
部の領域は、露光される画素の連続１４４に一致する。
さらに、図１４（ｃ）の個々の露光特性１７０−１８２
の和は、連続１４４内の全ての画素１４６−１５２に提
供される実質的に均一なエネルギーレベルをもたらす。

【００９３】以上のことをまとめると、図８〜図１４か
ら分かるように、データを変調する音波１４０は、規定
された非瞬間の時間間隔で、変調有効領域１４２を形成
する媒質中を伝搬する。変調有効領域１４２内の音波１
４０の存在と範囲は、時間の経過にしたがって変化す
る。音波がそこに存在する間、多数のパルスは変調有効
領域１４２に当たり、それにより音波は、変調有効領域
１４２内の音波１４０の形状の変化にしたがって変化す
る形状を有するレーザビームセグメント１６０を基板４
０に向けて偏向させる。さらに図８〜図１４の各図の
（ｂ）から分かるように、それぞれのパルスによって露
光されるラスターイメージ内の領域は、以前のパルスに
よって露光された領域と部分的に重なり合う。音波１６
２によって偏向された各パルスの部分のサイズは、例え
ば、エッジ１６６および１６８への近さのような、書き
込まれるべきパターン内での位置の関数にしたがって変
化する。各パルスによって露光される領域のサイズは、
露光されるべき画素の連続よりも小さい。画素の連続は
複数のパルスによって露光され、各パルスは画素の連続
よりも小さな領域を露光する。画素の連続のトータルの
露光は、複数の相互に重なり合うパルスによる露光の和
である。

【００９４】以下、図１５〜図２１を参照し説明を行
う。図１５から図２１はそれぞれ、同一タイミングにお
ける音響光学変調チャンネル１０６内の音波の伝搬状態
（各図の（ａ））、基板４０上における露光の段階（各
図の（ｂ））、および露光エネルギーの状態（各図の
（ｃ））を表している。図１５〜図２１の各図の（ａ）
は、ビーム変調チャンネル１０６（図６）の１つに対応
付けられるような音響光学変調結晶の変調有効領域１４
２内で、その発生の連続的な段階での音波１４０の簡略
化された図である。また、図１５〜図２１の各図の
（ｂ）は、図１５〜図２１の各図の（ａ）に示す段階に
対応する、画素の連続１４４の露光の各段階を示す。図
１５〜図２１の各図の（ｂ）は、本発明の実施形態にし
たがって露光される、フォトレジストで覆われたＰＣＢ
のような基板４０上の画素１４６、１４８、１５０およ
び１５２を含む。連続１４４の影付き部は、レーザビー
ムパルスによる露光を表す。図１５〜図２１は、図８か
ら図１４に関する記述とほぼ類似する。

【００９５】図１５〜図２１の各図の（ａ）は、図８〜
図１４の各図の（ａ）と同じ間隔によって隔てられた時
間で音波１４０の伝搬を示す一方で、レーザパルスは図
１５（ａ），１７（ａ），１９（ａ）および２１（ａ）
で示される段階に対応する時間でのみ存在する。したが
って、図１５〜図２１の各パルス間の時間間隔は、図８
〜図１４のパルス間の時間間隔の２倍である。レーザの
部分１６０は、図１５（ｂ），１７（ｂ），１９（ｂ）
および２１（ｂ）に示される画像１５８内でのみ連続１
４４の一部を露光する為に提供される。したがって図１
５〜図２１の各図の（ｂ）に示されるように、４つのパ
ルスが、４つの画素を含む連続１４４を露光し、一方、
連続１４４内のエッジ１６６と１６８の位置の妥当性は
維持される。

【００９６】図１５〜図２１の各図の（ｃ）は、図１５
〜図２１の各図の（ｂ）に示される露光の各段階の、画
素の連続１４４に沿っての蓄積されたレーザエネルギー
を示すグラフである。図１５〜図２１の各図の（ｃ）
は、図８〜図１４の各図の（ｃ）に関する記述とほぼ類
似する。連続１４４を露光するパルスはより少ないけれ
ども、連続１４４上のエネルギーの蓄積は、レーザパル
スの重なりによって少なくとも部分的には均一化されて
いる。最小のエネルギースレショールドを超える連続１
４４の全ての部分は、このように露光される。なお、露
光されたエリアのいくつかの部分は、１より多い数のパ
ルスで露光され、本発明のいくつかの実施形態に関し
て、部分を露光するパルスの数は、１より低くても良
い。また、部分は、パルス上の異なる空間領域によって
露光されても良い。これらの効果および画素を露光する
ために必要な露光は、適正なパターン書込みをもたらす
最も低いパルス速度を決定することができる。

【００９７】以下、図２２〜図２８を参照し説明を行
う。図２２から図２８はそれぞれ、同一タイミングにお
ける音響光学変調チャンネル１０６内の音波の伝搬状態
（各図の（ａ））、基板４０上における露光の段階（各
図の（ｂ））、および露光エネルギーの状態（各図の
（ｃ））を表している。図２２〜図２８の各図の（ａ）
は、ビーム変調チャンネル１０６の一つに対応するよう
な、音響光学変調器の変調有効領域内での音波の生成の
連続した段階での、音波を簡略化して表した図である。
図２２〜図２８の各図の（ｂ）は、図２２〜図２８の各
図の（ａ）に示す段階に対応する、フォトレジストで覆
われたＰＣＢのような、本発明の実施形態にしたがって
露光される基板４０上の画素１４６、１４８、１５０お
よび１５２を含む画素の連続１４４の露光の各段階を簡
略化して示す図である。連続１４４における影付き部は
レーザビームパルスによる露光を示す。図２２〜図２８
の各図の（ａ）は、図８〜図１４の各図の（ａ）および
図１５〜図２１の各図の（ａ）に関する記述とほぼ類似
している。

【００９８】なお、図２２〜図２８の各図の（ａ）は、
図８〜図１４の各図の（ａ）と同一の間隔で隔てられた
時間での音波１４０の伝搬を示しているけれども、レー
ザパルスは、図２３，２５および２７に示す段階に対応
する時間でのみ提供されることが注目される。したがっ
て、図２２〜図２８におけるそれぞれのパルス間の時間
間隔は、図１５〜図２１における時間間隔に等しく、図
８〜図１４におけるパルス間の時間間隔の２倍である。
このように、レーザビームセグメント１６０は、図２３
（ｂ），２５（ｂ）および２７（ｂ）に示される画像１
５８においてのみ、連続１４４の部分を露光するために
提供されることが分かる。したがって、図２２〜図２８
の各図の（ａ）に示されるように、パルス間の間隔は図
１５〜図２１の各図の（ａ）と同じであるけれども、パ
ルスのタイミングは、連続１４４を３パルスのみが露光
するように、それらに対してずれている。本発明のこれ
らの実施形態によれば、連続１４４内のエッジ１６６お
よび１６８の位置の妥当性は、パルス間の間隔、及びパ
ルスが画像１５８と露光される画素の連続１４４のそれ
ぞれの相対的な位置に到達する時間の時間間隔とは無関
係に維持される。

【００９９】図２２〜図２８の各図の（ｃ）は、図２２
〜図２８の各図の（ｂ）に示す露光の各段階での、画素
の走路１４４に沿ってのレーザエネルギー特性を示す。
図２２〜図２８の各図の（ｃ）は、図８〜図１４の各図
の（ｃ）および図１５〜図２１の各図の（ｃ）に関する
記述とはほぼ類似している。なお、３つのパルスのみ連
続１４４を露光しているけれども、すべてのエネルギー
の蓄積は、レーザパルスの重ね合わせによって少なくと
も部分的には等しくなる。最低限のエネルギースレショ
ールドに達する連続１４４のすべての部分は、このよう
に露光される。

【０１００】なお、パルスのいくつかの部分は、変調有
効領域１４２に当たる一方で、音波１４０の前部エッジ
１６２または後部エッジ１６４がそこに存在し、もしエ
ネルギーの総和が、画素を露光させるのに十分であるな
らば、エッジ１６６と１６８の位置は、パルスがそこへ
入射するときの時間に、または変調媒質１４２中におけ
る前部エッジ１６２または後部エッジの位置に実質的に
影響されない。

【０１０１】露光されるべき画素連続のエッジと比較し
て露光のパルスのエッジを固定するように動作する、上
述の模範的な実施形態の限定の条件は、画素を露光する
ための多数のパルスによる十分なレーザエネルギーの放
出である。したがって本発明のいくつかの実施形態によ
れば、マルチチャンネル変調器が、ビーム１２（図６）
の別々の部分１１８を変調するために用いられ、後のビ
ーム１２の走査は、基板４０上の前の走査と部分的に重
ね合わせられる。露光されるべき画素のそれぞれのライ
ンは、少なくとも２つの後の走査パスにおいて変調器１
０２内の別々のチャンネルによってアドレス指定され、
その結果、実質的に等しくかつ十分な量のレーザエネル
ギーが露光されるべき各画素に提供されることを保証す
るために、追加のパルスが露光されるべき画素の連続に
対して提供される。

【０１０２】図１−５に示されるように、パルスレーザ
のパルス繰返し速度を増加する為の、及びパルスレーザ
を用いてラスターイメージを書くための様々な構成の装
置が、上述の参照文献WO00/11766に示される。

【０１０３】図２９は、本発明のＰＣＢ製造ラインへの
集約についての模式的な図である。直線的に偏光され及
びパルスにされたレーザビーム２８０は、例えば、高出
力モードロックＩＲレーザ２８２によって生成され、そ
して高調波生成によってレーザ２８０の周波数を変換す
るように動作する周波数変換器２８４を通過する。ビー
ム２８０は、例えば、Spectra-Physics Lasersが供給す
るTsunamiモードロックレーザTi:saphierレーザを励起
する、Spectra-Physics LasersのMillenniaレーザか
ら、５３２ナノメートルで得ることができる。Tsunami
モードロックレーザTi:saphierレーザのビームの出力
は、例えば、中国のFujian Casix Laser社から販売され
るLBO結晶によって、レーザキャビティの外部で、約３
９０ナノメートルにまで、周波数が２倍にされる。ＩＲ
レーザの繰返し速度は、例えば、約８２MHzであり、そ
の波長はおよそ７８０ナノメートルである。いくつかの
実施形態によれば、ＵＶレーザ２８０のパルス繰返し速
度は、上述したパルス速度倍増装置５０および２１５の
ような、パルス繰返し速度倍増装置２８６によって倍増
（例えば、２倍、４倍、その他）される。なお、ＩＲレ
ーザ光の周波数を３倍にしＵＶパルスレーザ光を発生す
る、他の好適な高出力パルスレーザは、カリフォルニア
のSpectra-Physicsによって開発中である。装置２８６
から放射される出力ビーム２８８は、光書込み装置２９
０に入射し、ポリゴンミラーの合成の動きによって、Ｘ
軸方向とＰＣＢの横方向の動きであるＹ軸方向におい
て、ＰＣＢ製造に用いられる、フォトレジストで覆われ
たＰＣＢ２９２の表面を端から端まで走査する。模範的
な実施形態において、ビーム２８８はラインに広げら
れ、その部分は上述のように別々に変調される。もし、
ビーム２８８が光書込み装置２９０によって変調される
データ速度が、ビーム２８８のパルスデータ速度と比較
して十分に低いならば、パルス速度倍増装置２８６の使
用は不要になることが理解される。このことは、例え
ば、光書込み装置が同時に個々に、ビーム２８０の複数
の空間的部分を変調するならば起こり得る。

【０１０４】したがって、本発明のいくつかの実施形態
において、入力ビーム２８０のパルス繰返し速度は、８
０MHz（繰返し速度の倍増なしで）から、繰返し速度の
４倍化以上については３２０MHzの間で変化する一方、
データに対するパルスの比率は、書き込むべき画素当た
り平均０．７５パルス（又はそれより下）から８パルス
の間で変化する。多数のレーザビームパルスによる露光
の間、特にデータに対する低いパルス比が使用される
時、書き込むべき領域のエッジを固定するように動作す
る変調器を用いることは一般に好ましい。

【０１０５】当業者にとって、本発明の範囲は、上述さ
れたまたはここに写生された取り合わせや、パルスＵＶ
レーザビームに限定されないことが明らかであろう。例
えば、本発明のいくつかの実施形態による基本原理にし
たがって動作するパルス速度倍増装置は、パルスレーザ
やＵＶレーザだけでなく、あらゆるパルス光ビームのパ
ルス繰返し速度を倍増することができる。

【０１０６】また、上述された準連続波変調方式を利用
する本発明の側面は、ＵＶで動作する必要はなく、また
間違いなく、周波数が倍化されたレーザを利用する必要
はない。本発明の広い側面において、例えば面の走査や
データ伝送のような全ての用途が準連続波変調光から成
る。

【０１０７】さらに、本発明は、例証によって提供さ
れ、また発明の範囲を限定することを意図しない、模範
的な実施形態の非限定の詳細記述によって記述されてき
た。様々な実施形態からの特徴の組み合わせを含む、発
明の実施形態の変形を、当業者は思い浮かべるであろ
う。本発明の範囲は、特許請求の範囲のみによって限定
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態としての、模範的なＵＶレー
ザ露光システムの基本的な動作原理を表すブロック図で
ある。

【図２】本発明の実施形態としての、パルス繰返し速度
倍増デバイスの構成を表すブロック図である。

【図３】図２に示すパルス繰返し速度倍増デバイスの動
作を表すタイミング図である。

【図４】本発明の実施形態としての、ビーム合成および
変調領域の詳細を示すブロック図である。

【図５】図４に示すビーム合成部分の代替としての実施
形態を表す図である。

【図６】本発明の実施形態としての、レーザ書込みシス
テムを簡略的に表すブロック図である。

【図７】走査軸方向でのレーザビームパルスのエネルギ
ー特性のグラフを表す図である。

【図８】連続する７つの段階の各段階でレーザパルスが
照射される場合における、音波の伝搬、露光の段階およ
び露光のエネルギー特性についての、第１の段階におけ
る状態を表す図である。

【図９】図８と同様の場合における、第２の段階におけ
る状態を表す図である。

【図１０】図８と同様の場合における、第３の段階にお
ける状態を表す図である。

【図１１】図８と同様の場合における、第４の段階にお
ける状態を表す図である。

【図１２】図８と同様の場合における、第５の段階にお
ける状態を表す図である。

【図１３】図８と同様の場合における、第６の段階にお
ける状態を表す図である。

【図１４】図８と同様の場合における、第７の段階にお
ける状態を表す図である。

【図１５】連続する７つの段階のとびとび４つの段階で
レーザパルスが照射される場合における、音波の伝搬、
露光の段階および露光のエネルギー特性についての、第
１の段階における状態を表す図である。

【図１６】図１５と同様の場合における、第２の段階に
おける状態を表す図である。

【図１７】図１５と同様の場合における、第３の段階に
おける状態を表す図である。

【図１８】図１５と同様の場合における、第４の段階に
おける状態を表す図である。

【図１９】図１５と同様の場合における、第５の段階に
おける状態を表す図である。

【図２０】図１５と同様の場合における、第６の段階に
おける状態を表す図である。

【図２１】図１５と同様の場合における、第７の段階に
おける状態を表す図である。

【図２２】連続する７つの段階のとびとび３つの段階で
レーザパルスが照射される場合における、音波の伝搬、
露光の段階および露光のエネルギー特性についての、第
１の段階における状態を表す図である。

【図２３】図２２と同様の場合における、第２の段階に
おける状態を表す図である。

【図２４】図２２と同様の場合における、第３の段階に
おける状態を表す図である。

【図２５】図２２と同様の場合における、第４の段階に
おける状態を表す図である。

【図２６】図２２と同様の場合における、第５の段階に
おける状態を表す図である。

【図２７】図２２と同様の場合における、第６の段階に
おける状態を表す図である。

【図２８】図２２と同様の場合における、第７の段階に
おける状態を表す図である。

【図２９】本発明の実施形態としての露光装置を、ＰＣ
Ｂ製造ラインへ適用した場合のブロック図である。

【符号の説明】

１４高出力パルスレーザ１６波長変換器１８ビームス分割デバイス２２光遅延回路２６ビーム合成器３２変調器４０基板５２不完全反射前面ミラー５８１００％反射ミラー６０不完全反射前面ミラー８０変調領域８２球面レンズ８４シリンドリカルレンズ１０４音響光学マルチチャンネル変調器１２０ポリゴンミラー２８６パルス繰返し速度倍増装置２９０光書込み装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者グロスアヴラハムイスラエル国ラマット−アヴィヴ 69125 ベンヨセフストリート 26 (72)発明者レツェッケヴォルフガンクドイツ国イェナＤ−07743 ラインラントシュトラッセ 21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定のデータ速度で情報を伝送する装置
であって、所定のパルス繰返し速度を有する、パルス光を発生する
パルス光源と、前記パルス光を前記データ速度で変調する変調器とを備
え、前記所定のデータ速度は前記所定のパルス繰返し速度よ
りも大きいこと、を特徴とする装置。
【請求項２】感光面上に画像を記録する為の装置であ
って、所定のパルス繰返し速度を有する、パルス光を発生する
パルス光源と、前記パルス光源からのパルス光を所定のデータ速度で変
調する変調器と、前記変調器によって変調されたパルス光を前記感光面上
で走査させる走査器とを備え、前記所定のデータ速度は前記所定のパルス繰返し速度よ
りも大きいこと、を特徴とする装置。
【請求項３】前記変調器は、前記パルス光のビームの
部分を選択的に変調し、該部分は、画素化されたパター
ンを作る為に、前記感光面上の空間的に一部が重なり合
う領域にパルス単位で提供されること、を特徴とする請
求項２に記載の装置。
【請求項４】前記変調されたパルス光は前記感光面上
を第１の方向において走査し、前記感光面がラスター走
査によって照射されるように、前記感光面は前記走査の
方向に直交する方向において移動すること、を特徴とす
る請求項２又は請求項３に記載の装置。
【請求項５】前記感光面はフォトレジストであるこ
と、を特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記
載の装置。
【請求項６】前記変調は前記パルスと非同期であるこ
と、請求項１から請求項５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】前記パルス光源は線光源であり、前記変
調器は前記線を空間的に変調すること、を特徴とする請
求項１から請求項６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】前記変調器は、前記データ速度で前記線
の異なる部分を独立に変調すること、を特徴とする請求
項７に記載の装置。
【請求項９】前記パルス光はレーザビームを含むこ
と、を特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記
載の装置。
【請求項１０】前記パルス光はＵＶレーザビームであ
ること、を特徴とする請求項１から請求項９のいずれか
に記載の装置。
【請求項１１】前記パルス光はパルス光ビーム発生器
を利用して発生され、該パルス光ビーム発生器は、初期パルス繰返し速度を有する初期パルス光ビームを発
生するビーム発生器と、前記初期パルス光ビームを受け、前記初期の速度よりも
大きいパルス繰返し速度を有する少なくとも１つのパル
ス光ビームを発生する第１のパルス繰返し速度倍増器
と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項１０のい
ずれかに記載の装置。
【請求項１２】前記第１のパルス繰返し速度倍増器か
ら出力されるビームを受け、該受けたビームの繰返し速
度よりも大きい繰返し速度を有する出力ビームを発生す
る第２の繰返し速度倍増器をさらに含むこと、を特徴と
する請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】前記第１のパルス繰返し速度倍増器お
よび前記第２のパルス繰返し速度倍増器は、それぞれ前
記受けたビームのパルス繰返し速度を２倍すること、を
特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】前記増加されたパルス繰返し速度は前
記初期パルス繰返し速度の２倍であること、を特徴とす
る請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】前記増加されたパルス繰返し速度は前
記初期パルス繰返し速度の３倍であること、を特徴とす
る請求項１１に記載の装置。
【請求項１６】前記増加されたパルス繰返し速度は前
記初期パルス繰返し速度の４倍であること、を特徴とす
る請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】前記増加されたパルス繰返し速度は前
記初期パルス繰返し速度の４倍より大きいこと、を特徴
とする請求項１１または請求項１２に記載の装置。
【請求項１８】前記パルス光ビーム発生器は、レーザ
ビームを発生すること、を特徴とする請求項１１から請
求項１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】前記レーザビームを発生する前記パル
ス光ビーム発生器は、最初のレーザ周波数で動作するパルスレーザと、前記パルス光ビームを発生する為に前記レーザ周波数を
増加させるレーザ周波数変換器と、を備えることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】前記パルスレーザは、モードロックレ
ーザを含むこと、を特徴とする請求項１９に記載の装
置。
【請求項２１】前記パルスレーザは、赤外レーザであ
ること、を特徴とする請求項１９または請求項２０に記
載の装置。
【請求項２２】前記増加されたパルス繰返し速度のパ
ルスから構成される出力パワーは、前記初期パルス光ビ
ームの出力パワーと実質的に等しいこと、を特徴とする
請求項１１から請求項２１のいずれかに記載の装置。
【請求項２３】所定のデータ速度で情報を伝送する方
法であって、所定のパルス繰返し速度でパルス化されたパルス光の提
供と、前記パルス光を前記所定のデータ速度で変調することと
を含み、前記所定のデータ速度は前記所定のパルス繰返し速度よ
りも大きいこと、を特徴とする方法。
【請求項２４】感光面上に画像を記録する方法であっ
て、所定のパルス繰返し速度でパルス化されたパルス光の提
供と、前記パルス光を所定のデータ速度で変調すること、前記変調されたパルス光を前記感光面上で走査すること
とを含み、前記所定のデータ速度は、前記所定のパルス繰返し速度
よりも大きいこと、を特徴とする方法。
【請求項２５】前記変調されたパルス光は、第１の方
向において前記感光面上を走査し、前記感光面がラスタ
ー走査によって照射されるように、前記感光面は前記走
査の方向に直交する方向において移動すること、を特徴
とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】前記感光面は、フォトレジストである
こと、を特徴とする請求項２４または請求項２５に記載
の方法。
【請求項２７】前記変調は前記パルスと非同期である
こと、を特徴とする請求項２３から請求項２６のいずれ
かに記載の装置。
【請求項２８】前記パルス光の光源は線光源であり、
前記変調は前記線を空間上で変調することを含むこと、
を特徴とする請求項２３から請求項２７のいずれかに記
載の装置。
【請求項２９】前記線の異なる部分が、前記所定のデ
ータ速度で独立に変調されること、を特徴とする請求項
２８に記載の方法。
【請求項３０】前記パルス光は、レーザビームを含む
こと、を特徴とする請求項２３から請求項２９のいずれ
かに記載の方法。
【請求項３１】前記パルス光は、ＵＶレーザビームで
あること、を特徴とする請求項２３から請求項２９のい
ずれかに記載の方法。
【請求項３２】前記パルス光の提供は、初期パルス繰返し速度を有する初期パルス光ビームの発
生と、前記初期パルス繰返し速度よりも大きいパルス繰返し速
度を有する少なくとも一つのパルス光ビームを発生する
為に、前記初期パルス光ビームを倍増することと、を含むことを特徴とする請求項２３から請求項３０のい
ずれかに記載の方法。
【請求項３３】前記少なくとも一つのパルス光ビーム
の繰返し速度よりも大きい繰返し速度を有する出力ビー
ムを発生する為に、前記少なくとも一つのパルス光ビー
ムをさらに倍増することを含むこと、を特徴とする請求
項３２に記載の方法。
【請求項３４】前記倍増すること、および、前記さら
に倍増することは、それぞれ前記繰返し速度を２倍する
ものであること、を特徴とする請求項３３に記載の方
法。
【請求項３５】前記増加されたパルス繰返し速度は、
前記初期繰返し速度の２倍であること、を特徴とする請
求項３２に記載の方法。
【請求項３６】前記増加されたパルス繰返し速度は、
前記初期繰返し速度の３倍であること、を特徴とする請
求項３２に記載の方法。
【請求項３７】前記増加されたパルス繰返し速度は、
前記初期繰返し速度の４倍であること、を特徴とする請
求項３２から請求項３４のいずれかに記載の方法。
【請求項３８】前記増加されたパルス繰返し速度は、
前記初期繰返し速度の４倍よりも大きいこと、を特徴と
する請求項３２または請求項３３に記載の方法。
【請求項３９】前記パルス光ビームは、レーザビーム
であること、を特徴とする請求項３２から請求項３８の
いずれかに記載の方法。
【請求項４０】前記レーザビームとしての前記パルス
光の提供は、初期レーザ周波数で初期レーザパルスを発生するパルス
レーザの提供と、前記初期パルスレーザの前記初期レーザ周波数を高い周
波数に変換すること、を含むことを特徴とする請求項３
９に記載の方法。
【請求項４１】前記パルスレーザは、モードロックレ
ーザを含むこと、を特徴とする請求項４０に記載の方
法。
【請求項４２】前記初期レーザパルスは赤外にあるこ
と、を特徴とする請求項３９または請求項４０に記載の
方法。
【請求項４３】前記増加された繰返し速度のパルスか
ら構成される出力パワーは、前記初期パルス光ビームの
出力パワーと実質的に等しいこと、を特徴とする請求項
３２から請求項４２のいずれかに記載の方法。
【請求項４４】感光面上にパターンを露光する為の装
置であって、所定の時間間隔で隔てられた、連続する実質的に瞬時の
レーザパルスで構成されるビームを提供するレーザ光源
と、データ信号を提供するデータ信号発生源と、前記ビームと前記データ信号を受け、前記所定の時間間
隔より長い期間にわたり、前記データ信号に応じた、少
なくとも２つの連続するパルスを変調するように動作す
る変調信号で、前記受けたビームを選択的に変調する変
調器と、前記変調されたビームを受け、前記変調信号にしたがっ
て感光面上にパターンを露光するために、該感光面上に
前記変調器の中の画像を投射する光学サブシステムとを
備え、前記変調信号は音波であり、前記変調信号の状態は、前
記少なくとも２つの連続するパルスの少なくともいくつ
かの間の間隔で変化すること、を特徴とする装置。
【請求項４５】前記変調器は、音響光学変調器である
こと、を特徴とする請求項４４に記載の装置。
【請求項４６】前記変調器は、定められた長さを持
ち、前記状態は前記変調器内における前記音波の長さで
あること、を特徴とする請求項４４または請求項４５に
記載の装置。
【請求項４７】前記光学サブシステムによって投射さ
れるときの、前記ビーム内のパルスによって形成される
スポットの形状は、少なくとも部分的には前記変調器内
における前記音波の長さによって規定されること、を特
徴とする請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】前記感光面に沿って前記変調器内の画
像を走査する為の走査サブシステムをさらに備えるこ
と、を特徴とする請求項４４から請求項４７のいずれか
に記載の装置。
【請求項４９】前記音波は、第１の伝搬の速度および
第１の方向を有する第１の速度で前記変調器内を伝搬
し、前記変調器の中の画像は、前記音波の伝搬の速度に
関連するが方向は反対である速度で前記感光面全体にわ
たって走査されること、を特徴とする請求項４８に記載
の装置。
【請求項５０】感光面上にパターンを露光するための
装置であって、連続するレーザパルスで構成されるビームを提供するレ
ーザ光源と、前記パターンを書き込むことに利用できる多数のパルス
の少なくともいくつかが異なる空間的な形状を有するよ
うに、前記パターンを書き込むこと利用できる多数のパ
ルスを提供する為に前記ビームを選択的に変調する変調
器と、前記感光面上にパターンを形成する為に、前記パターン
を書き込むことに利用できる多数のパルスを前記感光面
上で走査する走査器と、を備えることを特徴とする装置。
【請求項５１】前記レーザ光源は、モードロックレー
ザであること、を特徴とする請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】前記変調器は音響光学変調器であるこ
と、を特徴とする請求項５０または請求項５１に記載の
装置。
【請求項５３】前記パルスの空間的な形状は、前記変
調器内の音波によって規定されること、を特徴とする請
求項５２に記載の装置。
【請求項５４】前記パターンを書き込むことに利用で
きるパルスのそれぞれは、前記感光面上の空間的に規定
される領域を露光すること、を特徴とする請求項５０か
ら請求項５３のいずれかに記載の装置。
【請求項５５】前記空間的に規定される領域の少なく
ともいくつかは、それぞれが互いに部分的に重なり合う
こと、を特徴とする請求項５４に記載の装置。
【請求項５６】感光面上に画像を記録する為の装置で
あって、第１の波長およびパルス繰返し速度を有するパルス光を
発生するパルス光源と、前記パルス光を受け、前記第１の波長より小さい第２の
波長を有する波長変換されたパルス光を出力する、前記
パルス光源の外部の波長変換器と、前記波長変換されたパルス光を受け、該受けたパルス光
を所定のデータ速度で変調する変調器と、前記変調された前記波長変換されたパルス光を前記感光
面上において走査する走査器と、を備えることを特徴とする装置。
【請求項５７】前記パルス光源は、レーザであるこ
と、を特徴とする請求項５６に記載の装置。
【請求項５８】前記パルス光源は、赤外スペクトル内
における第１の波長を有すること、を特徴とする請求項
５７に記載の装置。
【請求項５９】前記波長変換器は、非線形媒質である
こと、を特徴とする請求項５８に記載の装置。
【請求項６０】前記パルス光源は、レーザキャビティ
を有し、前記非線形媒質は前記レーザキャビティの外部
にあること、を特徴とする請求項５９に記載の装置。
【請求項６１】前記非線形媒質は、ＬＢＯ結晶である
こと、を特徴とする請求項６０に記載の装置。
【請求項６２】前記波長変換されたパルス光は、ＵＶ
スペクトル内の波長を有すること、を特徴とする請求項
５６から請求項６１のいずれかに記載の装置。
【請求項６３】前記所定のパルス繰返し速度は、前記
所定のデータ速度よりも小さいこと、を特徴とする請求
項５６から請求項６２のいずれかに記載の装置。
【請求項６４】前記パルス繰返し速度は、パルス繰返
し速度倍増器によって倍増されること、を特徴とする請
求項５６から請求項６３のいずれかに記載の装置。