JP2653782B2

JP2653782B2 - レーザ描画装置

Info

Publication number: JP2653782B2
Application number: JP61115810A
Authority: JP
Inventors: 勝爾田中; 康二半田
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1986-05-20
Filing date: 1986-05-20
Publication date: 1997-09-17
Anticipated expiration: 2012-09-17
Also published as: JPS62272584A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、いわゆるラスタスキャン方式で試料上の所
定位置にレーザビームを照射して所定のパターンを描画
するレーザ描画装置に係り、レーザビームのビーム径を
変えないで２種以上の最小線幅での描画をできるようし
たことを特徴とする新規なレーザ描画装置に関する。

〔背景技術とその問題点〕

近年、PCB（Print Circuit Board）等の試料に直接的
にパターンを描画するものとして、レーザビームを利用
したレーザ描画装置が開発されている。各種のプロッタ
や文字プリンタに応用されてもいる。この装置は、試料
を一方向（Ｙ走査方向）に連続移動しながら、この移動
方向と試料上において直交する方向（Ｘ走査方向）にレ
ーザビームを走査し、ビームのON−OFFを制御するいわ
ゆるブランキングすることにより、ラスタスキャン方式
でパターンを描画するものである。そして、大面積の試
料であっても比較的短時間で描画できるという特徴を有
している。

ここに、従来のレーザ描画装置を第９図を参照して説
明する。レーザ描画装置は描画装置本体80と制御部100
とから構成されている。すなわち、描画装置本体80は、
Arレーザ等のレーザビームを放射するレーザ光源たるレ
ーザ発振器81、ビームの光路を変える反射鏡82a,82b、
ビームをブランキングする音響光学変調器（以下AOMと
略記する）83、ビームを反射して試料90上でＸ方向に走
査するポリゴンミラー84、Ｆθレンズ85、シリンドリカ
ルレンズ86、対物ミラー87および試料90を載置する試料
ステージ91等から構成されている。

ポリゴンミラー84は、第１のモータ96により回転駆動
されるが、ポリゴンミラー84の回転軸には該ミラー84の
回転量を検出するロータリーエンコーダ99が設けられて
いる。試料90上にレーザビームを集束させるための対物
ミラー87は、Ｘ軸方向に傾斜固定化されている。試料ス
テージ91は、第２のモータ98によりＹ走査方向に連続移
動されるものであり、試料ステージ91の下面側には、該
ステージ91のＹ走査方向位置を検出する磁気スケール88
およびこのスケール88と協働するセンサ89が設けらてい
る。また、Ｙ走査方向に移動可能な試料ステージ91上に
は、PCB等の試料90が配置されている。

一方、制御部100は、基本的にはCPU101、磁気テープ
装置102、磁気ディスク装置103、描画パターン処理回路
104、走査制御回路108、駆動制御回路109および各種ド
ライバ（以下DRVと略記する）111a,111bから構成されて
いる。

CPU101は、磁気テープ装置102に記憶された試料90へ
の描画パターンデータとしてのCADデータを圧縮表現形
式の中間フォーマットのパターンデータに変換して磁気
ディスク装置103に描画待ちデータとして格納する。ま
たCPU101は、そのメモリに、磁気ディスク装置103に格
納されている中間フォーマットのパターンデータを、描
画パターン処理回路104内のダイレクトメモリアクセス
回路（DMA）105からの指令により読み込んだ後、このパ
ターンデータをDMAバス110を介してDMA105に与える。

描画パターン処理回路104は、上記DMA105、ビット変
換器106及びブランキング信号発生器107とからなり、DM
A105に与えられた中間フォーマットのパターンデータを
ビット変換器106により後述するビットパターンデータ
に変換し、このデータをブランキング信号発生器107に
与える。ビットパターンデータとは、試料90に照射され
るレーザビームの直径に相当する値に定められた基準ア
ドレスサイズでON、OFFにより描画パターンを表現する
ものである。

走査制御回路108は、ロータリーエンコーダ99からの
パルス信号に基づいてシフトロックを発生し、描画パタ
ーン処理回路104及びCPU101に所定の制御指令を送出す
る。

ブランキング信号発生器107は、走査制御回路108から
のシフトクロック及び制御指令に基づいてブランキング
信号をドライバ（DRV）111aに送り、ポリゴンミラー84
によるレーザビームのＸ方向の走査に合わせてAOM83を
駆動し、試料90に対するレーザビームの照射のON、OFF
を行う。

また、駆動制御回路109は、CPU101及び走査制御回路1
08から制御信号を与えられて各種モータを駆動制御する
ものであり、この回路109の信号を入力したDRV111bによ
り前記モータ96、98が駆動される。なお、モータ98は、
モータ96と同期を取られ、ポリゴンミラー84によりレー
ザビームがＸ方向に１回走査される間に、試料ステージ
91をＹ走査方向に基準アドレスサイズに相当する距離だ
け移動させ、試料90を連続移動させる。

このように構成された従来のレーザ描画装置では、レ
ーザ発振器81から放射されたレーザビームは、反射ミラ
ー82aで反射された後、AOM83に入り、ブランキング信号
発生器107からのブランキング信号によりON、OFFすなわ
ち通過、遮断を制御される。このレーザビームの通過、
遮断は、上記のように、次に述べるポリゴンミラー84に
よるレーザビームのＸ走査方向位置に対応して行われ
る。AOM83を通過したレーザビームは、反射ミラー82bを
介してポリゴンミラー84に導かれ、このポリゴンミラー
84に導かれたレーザビームは、ポリゴンミラー84の回転
によりＸ走査方向に偏向され、Ｆθレンズ85及びシリン
ドリカルレンズ86を通り、さらに対物ミラー87で反射さ
れて、前記試料90の上面のＸ及びＹ走査方向における所
望位置に照射結像される。

かくして、試料90上には、いわゆるラスタスキャン方
式で前記パターンデータに基づく所定のパターンが描か
れる。CAD等により作成された幾何学的な圧縮データで
あるパターンデータを用意することによって準備すべき
データ量を大幅に削減しつつ高精度な描画を短時間で行
い生産性を高めることができる。

しかしながら、上記従来のレーザ描画装置では２種類
以上の最小線幅で描画することができないという問題が
あった。すなわち、試料面上に照射されるレーザビーム
は第10図（Ａ）で見るようにガウス分布の輝度特性を有
する直径ｄ（第10図（Ｂ）で、見るようにガウス分布の
中心の輝度をｅとしたとき1/e²の輝度を限界とする）と
され、この直径ｄとアドレスサイズASとを等しくするの
がシステム構成上簡単かつ効率がよく、最小線幅は、第
10図（Ａ）に示すように、通常、レーザビームの直径ｄ
の４倍として線の線の鮮明度を確保するようにしてい
る。そこで、最小線幅をより小さくするには第11図
（Ａ），（Ｂ）に示すようにそのビーム直径を小さくす
ればよいということになる。アドレスサイズ1milを0.5m
ilとするにはビーム径を半分にすればよいということで
ある。しかし、ｄ＝４λL/πＤ（λ：レーザ光の波長、
Ｌ＝ｆθレンズから試料面までの距離、Ｄ＝ｆθレンズ
入射光のビーム直径）の式で試料面上の直径ｄが決定さ
れる。従って、直径ｄを、例えば（1/2）ｄと、小さく
するには、上記のλ、Ｌを1/2とするか、またはＤを２
倍にしなければならないが、λを1/2とすることは広
範囲の波長成分から必要な波長だけを選択しなければな
らないので現実性に乏しく、またその都度選択された波
長のみを有するレーザ光源に交換できるようにすること
も実用性に欠ける。また、Ｌを1/2とすることは例え
ばＬ＝500mmのものを250mmと切り替えることを考えても
装置の主要寸法を寸法精度を変えずにポリゴンミラー8
4、試料ステージ91等他の構成要素に影響を与えずして
切替可能にする構造はそれら精度、特性、相互位置関係
を考えるとき容易に確立できるものでないことは明らか
である。さらにＤを２倍とすることはポリゴンミラー
84のミラー面をその２倍とされる直径に見合うよう大き
くすればよいことになる。しかしこれとそれに応じてＦ
θレンズ85、シリンドリカルレンズ86および対物ミラー
87等を大きくしなければならず当然ポリゴンミラー84自
体も大きくする必要があり、かつ図示省略した拡散レン
ズをポリゴンミラー84の前方に交換可能に設けるか、こ
の拡散レンズの前にビーム径を1/2とするアパーチャを
切換可能に設けなければならないが、そのようなポリゴ
ンミラー84等を大きくすることは各面についての精度確
保、経済性の観点のみならずシステム構成上も不利であ
る。また、アパーチャを用いる場合はビーム径が最大の
ときに最小のアパーチャ穴径を使用することになるから
レーザ光源のパワーを相当強力にしなければならない。
もとより機器を交換可能に形成することは上記Ｌの場合
と同様な問題を生ずる。

このように、そのいずれもが現実的でないゆえ、結局
のところ従来は１台のレーザ描画装置では１つの最小線
幅による描画しかできなかったのである。従ってアドレ
スサイズASすなわち最小線幅を1mil以下とすることが困
難であったため益々の高密度要請にあって描画装置の適
応性が縮減されてしまう虞れがあった。また、欠点をか
えりみず不利不便な上記方法によって試作的具現化をな
しても反面において、つまり線幅を太くしたいときには
同一線について複数回の重複走査が必要となり生産能率
が悪く実用価値を有しなかった。ここに、装置の主要寸
法を変更せず迅速で高精度を保障しつつ最小線幅の選択
的な描画ができるレーザ描画装置の開発が強く望まれて
いた。

〔発明の目的〕

本発明は、ビーム径を変更したり、長大ポリゴンミラ
ーとする等の如く光学的構成要素に大幅な変改を加えず
して容易かつ迅速に描画すべき最小線幅を選択できるレ
ーザ描画装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

本発明は、レーザ描画装置がレーザビームをオン・オ
フして照射するいわゆるラスタスキャン方式であるこ
と、Ｙ走査方向にも連続移動しつつ描画されること、ビ
ーム径は前記1/e²のところをもってすなわちその余の光
強度領域は描画特性上影響しないものとしていること等
の固有的、原理的技術事項に着目し、ビーム径を変更し
ないで最小線幅を選択できるようにして前記従来問題点
を除去し新規なレーザ描画装置を確立するものである。

これがため、Ｙ走査方向に所定速度で連続移動される
試料に、レーザ光源から発生された一定直径のレーザビ
ームをオン・オフして照射しつつＸ走査方向に走査させ
て照射することにより所望パターンの描画を行うレーザ
描画装置において、前記試料に照射される一定直径のレーザビームの直径
に相当する値に定められた基準アドレスサイズよりも小
さなアドレスサイズを設定可能なアドレスサイズ設定手
段と、前記アドレスサイズ設定手段で設定された設定アドレ
スサイズを受け、これに相応させて描画用のパターンデ
ータをON・OFFで表現するビットパターンデータに変換
するビット変換器と、このビット変換器からのビットパターンデータを受け
て該ビットパターンデータのON・OFFにより試料に対す
るレーザビームの照射をON/OFFさせるブランキング信号
を発生するブランキング信号発生器と、前記設定アドレスサイズに基づいて前記Ｙ走査方向の
試料移動速度を制御するとともに、前記ブランキング信
号によってON/OFFされるレーザビームを前記設定アドレ
スサイズに相応させてＸ走査方向に走査するように制御
するビーム重複照射制御手段と、前記Ｙ走査方向と直交しかつ試料表面に沿って設けら
れたＸ軸方向に対し、前記Ｘ走査方向を設定アドレスサ
イズに基づいて所定角度だけＹ走査方向に傾斜させるよ
うに制御するＸ走査傾斜制御手段と、前記試料上に照射されるレーザビームの光量を前記設
定アドレスサイズに基づいた所定量に調整するビーム光
量調整手段と、を備えたことを特徴とするものである。

このように構成された本発明は、所望のアドレスサイ
ズを設定して起動すれば、従来通りレーザビームの一定
直径相当またはその数値に対応した最小線幅で基準状態
の描画が行なえることはもとより、さらにアドレスサイ
ズを設定変更すれば、ビーム重複照射制御手段によって
試料上へ照射ビームが重複され、設定アドレスサイズ相
当線幅の描画が行われる。なお、Ｘ走査傾斜制御手段は
設定アドレスサイズに基づいてＸ軸に対しＸ走査方向を
所定角度だけ自動的に変更調整する。また、ビット変換
器は前記設定アドレスサイズを受け、これに相応させて
CPUから入力されるパターンデータをビットパターンに
自動変換しブランキング信号発生器に出力する。さら
に、重複照射されたビームの光量が試料上において過量
とならないよう、つまり上記基準状態の場合と変わらな
いようビーム光量調整手段はアドレスサイズに基づいて
光量調整を行う。従って、前記レーザビームの直径を変
更させないで２種以上の最小線幅で描画できる。

〔実施例〕

本発明に係るレーザ描画装置の実施例を図面を参照し
ながら詳細に説明する。なお、前出第９図に示したよう
な従来のレーザ描画装置と同一または同一的部分につい
ては同一の符号を付するとともに、その説明を簡略化ま
たは省略する。

（第１実施例）この第１実施例は第１図ないし第５図に示され、レー
ザビームの直径を変更させないで２種以上の最小線幅で
描画できるレーザ描画装置は、アドレスサイズ設定手段
１とビット変換器106とブランキング発生回路107とビー
ム重複照射制御手段10とＸ走査傾斜制御手段30とビーム
光量調整手段40とから構成されている。

さて、アドレスサイズ設定手段１は、レーザビームの
一定な直径ｄ相当の基準アドレスサイズASよりも小さな
アドレスサイズで最小線幅を定め描画させるためにその
アドレスサイズを設定するものである。この実施例では
基準アドレスサイズASとレーザビーム径ｄとは1milとさ
れ、かつ基準アドレスサイズASのときＫ＝１とした係数
Ｋをもって所望のアドレスサイズを設定するものと形成
されている。従って、係数Ｋの設定機器は問わないがこ
こではI/Oバス112を介しCPU101に接続されたコンソール
３のスイッチ４をもって設定するようされている。な
お、具体的設定は図示なきモニタに表示された運転手順
メッセージに応答するかたちで所望の係数Ｋを設定でき
るよう形成されている。

また、ビーム重複照射制御手段10は、設定アドレスサ
イズに基づいてレーザビームを試料90に重複照射すなわ
ち先に照射された試料90の照射面上に次の照射時に重ね
てレーザビームを照射させるためのもので、第５図に示
すように、前出第10図に示す径ｄが1milの照射レーザビ
ームが各隣接模様とされていたのに対し、当接径ｄの1/
2づつ重複照射させて実質的アドレスサイズASを1/2mil
とするもので、ビーム径ｄを変更しないで最小線幅を適
宜選択できるるようする本発明の特徴部の重要な構成要
件の１つである。この第１実施例の場合、ビーム重複照
射制御手段10は、Ｘ走査用のポリゴンミラー84の回転数
を設定アドレスサイズに相応させた回転数に変化させる
よう形成されたＸ走査手段11とレーザビームのブランキ
ング用AOM（音響光学変調器）83への転送周波数をＸ走
査手段11によってポリゴンミラー84の回転数が変化され
た場合においても基準アドレスサイズASによる運転時に
おける転送周波数と同じ周波数つまり一定の周波数に維
持できるよう形成された走査制御回路108と試料90のＹ
走査速度を設定アドレスサイズに相応させた速度に変化
できるよう形成されたＹ走査手段13とから構成されてい
る。ここに、基準アドレスサイズ（1mil）、Ｋ＝１の基
準状態におけるポリゴンミラー84の回転数は4,800rpm、
Ｙ走査速度は16.256mm/sec（＝4800rpm/60×８面×25.4
mm/inch×10^-3…1secで１アドレスサイズ1milを移動さ
せる）、およびAOM83への転送周波数が20.48MHZ（＝480
0RPH/60×8,000PLS/rev×128逓倍×1/4分周）とされて
いるに対し、ポリゴンミラー84の回転数を2400rpm（＝
4,800×1/K…試料90面上へのビーム径ｄを基準アドレス
サイズが1milであるのに対し0.5milとする場合に係数Ｋ
を２としている）、Ｙ走査速度を4,064mm/sec（2400rpm
/60×８面×25.4mm/inch×10^-3×1/k）としてアドレス
サイズASを基準アドレスサイズ1milに対しその1/2であ
る0.5milとしようとするものである。ただし、AOM83へ
の転送周波数20.48MHZは不変とする。従って、駆動制御
回路109に接続されたドライバー111b、第１のモータ96
およびポリゴンミラー84からなるＸ走査手段11はI/Oバ
ス112を介しCPU101からの指令（1/K＝1/2）に基づき基
準速度（4800rpm）に対しその1/2の速度（2400rpm）と
なり、かつドライバー111dと第２のモータ98とからなる
Ｙ走査手段13は同じくCPU101からの指令（1/K＝1/2）に
基づき基準速度（16.256mm/sec）に対し、その1/4の速
度（4.064mm/sec）となるよう構成されている。かかる
場合においても走査制御回路108の転送周波数は基準転
送周波数（20.48MHZ）と同じである。

Ｘ走査傾斜制御手段30は、ドライバー111cに連結され
る対物ミラー87を第３図に見られるようにＹ走査方向に
対して直角なＸ軸に対しＹ走査方向に一定角度θ_ｉ傾斜
させるためのピエゾ素子97を制御し、設定アドレスサイ
ズに基づいたCPU101からの指令（1/K＝1/2）により基準
の傾斜角度θに対しＸ走査方向の傾斜角がθ_ｉ＝ｆ
（θ,1/k）となるよう制御するものである。なお、第３
図におけるＸ軸の下方への傾斜は、Ｙ走査方向を同図に
おいて下向きとした場合の対物ミラー87の傾斜角度を示
すものである。

そして、このＸ走査傾斜制御手段30は、転送周波数一
定のものと、Ｘ走査速度とＹ走査速度がそれぞれ基準か
ら低速とされているから、ビット変換器106での対応す
るビットパターンデータによりレーザビームをオン・オ
フして照射させたとき、Ｘ走査が完了するまでに1/2ア
ドレスサイズだけＹ走査により試料90が一定速度で連続
的に進行するように、その傾斜角度を調整できるように
形成され、試料90上においては第５図（Ａ）に示すよう
にＸ走査方向とＹ走査方向とが直交するようになってい
る。

また、ビーム光量調整手段40は、設定アドレスサイズ
に対応されたゲイン係数を記憶するための記憶手段たる
レジスタ41と、そのゲイン係数に応じたドライバ111aへ
のアナログ信号を出力するデジタル−アナログ変換器42
とから形成されている。第４図（Ａ）に見られるような
ブランキング信号発生器107からの二値化信号を入力す
るとドライバ111aからは一定周波数の正弦波電圧が出力
され、この出力電圧はそのアナログ信号に比例する。そ
こでデジタル−アナログ変換器42の出力信号をＫ＝２の
場合にＫ＝１の場合の1/2とすれば第４図（Ｂ）に示す
ドライバ111aからの出力電圧は第４図（Ｃ）に示される
ように変化する。ここに、ビーム光量調整手段40は、設
定されたＫによってドライバ111aへのアナログ信号を変
化させるよう形成されている。従って、試料90上でレー
ザビームが重複照射されても過度の照射光量とならず結
果として基準状態と略同じ光量によって描画がなされ
る。

また、走査制御回路108は、位相ロック方式（PLL）逓
倍器22と分周器およびカウンタ23からなる周波数調整回
路21と、レジスタ16,コンパレータ17,カウンタ18を含む
タイミング回路15と、ゲート回路25,26と、フリップフ
ロップ回路27とから構成されている。これらは、描画パ
ターン処理回路104のブランキング信号発生器（ラスタ
ージェネレータ）107へ描画範囲を特定する信号DRAWXと
この信号DRAWXの存在下に発生されるシフトロック信号S
CKとを発生するもので、これら信号を受けた描画パター
ン処理回路104では信号DRAWXの到着回数を計数し、試料
90におけるＹ走査方向の描画範囲を確定する等のために
用いる。また、信号SCKは、ブランキング信号を発生さ
せるためのタイミング信号として用いられる。

すなわち、周波数調整回路21では、ポリゴンミラー84
に直結されたロータリエンコーダ99からポリゴンミラー
84の１回転を8000等分割したエンコーダパルス信号ECP
を基準信号として逓倍器22で256倍し、次いで、逓敗器2
2からの出力パルスの周波数を分周器23で1/4分周し、周
波数20.48MHZのパルス信号SCKを発生する。これはロー
タリエンコーダ99の製作上の問題からより分解能を上げ
るために逓倍し、かつその際信号SCKが相続く信号ESP間
で位相が大きくずれないよう位相ロックしているのであ
る。一方、タイミング回路15では、試料ステージ91すな
わち試料90の現在位置を検出するセンサ89が接続された
カウンタ18とCPU101からのＹ走査方向描画開始位置デー
タを記憶したレジスタ16との両位置信号をコンパレータ
17で比較してそれが一致したとき、つまり描画開始点と
なったときにフリップフロップ回路27を駆動する。従っ
て、ゲート25,26を介しそれ以降に前記信号DRAWXとSCK
とは出力されることになる。ここに、信号FCPはポリゴ
ンミラー84の各面毎に発生されるパルス信号で信号ECP,
SCKおよびDRAWXの関係は第２図に示す通りである。

なお、ポリゴンミラー84やｆθレンズ85等の製作誤差
や取付誤差によって生じる試料面でのビーム位置誤差を
補正するには、第１図で二点鎖線で示すように音響光学
偏向器63、そのドライバー62および補正制御回路61を設
けるとよい。また光路中には特性改善のため拡散レンズ
71と収束ミラー82Cとが設けられている。また、試料90
に照射されるレーザビームは、一般的なレーザ描画装置
と同様に、対物ミラー87で反射されて最終的には試料90
の表面に直交する方向から、つまりＹ走査方向およびＸ
走査方向に直交する方向から試料90に照射されている。

このように構成された本実施例のレーザ描画装置では
次のように機能する。ただし、前記従来例の場合と変わ
るところのない部分については簡易化または省略する。

（係数Ｋ＝１とした場合）運転開始時に図示省略のモニターの運転手順メッセー
ジを利用等してアドレスサイズ設定手段１であるコンソ
ール３のスイッチによってＫ＝１を設定する。この場
合、前出第10図に見られるようにビーム径ｄ＝基準アド
レスサイズAS＝1milに構成されているからビーム重複照
射制御手段10、Ｘ走査傾斜制御手段30、ビット変換器10
6およびビーム光量調整手段40とも設定されたＫ＝１に
よっては格別の切替等はしない。すなわち、Ｘ走査手段
11はドライバ111b、第１のモータ96によって駆動制御回
路109に基づいて基準状態である4800rpmでポリゴンミラ
ー84を回転する。走査制御回路108の周波数回路21では1
28倍しかつ1/4分周することによって20.48MHZのスキャ
ン信号SCKを出力する。またＹ走査手段13は16.256mm/se
cの速度とされるとともにそのＸ走査方向速度およびＹ
走査方向速度に対応した傾斜角度に対物ミラー87に保持
されたままである。

従って、前出第10図の従来例と同様に基準アドレスサ
イズ（1mil）の描画が行われる。なお、Ｋ＝１の場合に
は、アドレスサイズ設置手段１を操作しなくてもよいよ
うに形成してもよい。

（係数Ｋ＝２とした場合）このＫ＝２は、アドレスサイズを0.5milとする場合で
ある。従って、上記場合と同様にしてアドレスサイズ設
定手段１によってＫ＝２を設定する。

すると、ビーム重複照射制御手段10では、まず、Ｘ走
査手段11において、CPU101の指令により2400rpm（4800r
pm×1/K）とされ、Ｙ走査手段13において同じくCPU101
の指令により4.064mm/sec（2400RPM/60×８面×25.4×1
0^-3×1/K）とされる。なお、走査制御回路108の周波数
調整回路21におけるAOM83への転送周波数は20.48MHZと
変わらない。次に、変更されたＸ走査速度とＹ走査速度
との関係から予め決定された傾斜角度にＸ走査傾斜制御
手段30ではドライバ111cとピエゾ素子97を駆動して基準
角度より小さく角度調整する。ここに、描画パターン処
理回路104の一部であるビット変換器106ではCPU101から
のパターンデータ（幾何学表現形式の中間フォーマッ
ト）をＫ＝２すなわちアドレスサイズAS＝0.5milに対応
させてビットパターンに変換している。

従って、Ｘ走査速度およびＹ走査速度が基準速度より
上記値の通り遅くまたはこれらに応じた傾斜角度に対物
ミラー87が設定され、そこにアドレスサイズAS＝0.5mil
に相当するビットパターンに基づいたブランキング信号
がブランキング信号発生器107から出力され、光源81か
らのビームがAOM83によってブランキングされるから、
結果として第５図（Ａ）に見られるように試料90上では
ビーム径ｄ（第５図（Ｂ）参照）の（1/2）ｄづつ互い
に重複されて照射され描画されたことになる。もとよ
り、ビーム光量調整手段40では設定されたアドレスサイ
ズ（この実施例では重なりの度合）に対応させたゲイン
係数相当のアナログ信号を出力し、AOM83のドライバー1
11aに光量補正用として入力しているので、Ｋ＝１の場
合に対しＫ＝２のときはAOM83の通過後の光量は所定値
だけ減量されている。従って、試料90上でビームが重複
照射されても、例えば試料90がPCBの場合に露光オーバ
ーとならずＫ＝１の場合と同様に適正な光量による描画
が行われる。このようにして、レーザビーム径を変更せ
ず、またポリゴンミラー84等の光学的構成要素を変更、
交換等してなくてもそのアドレスサイズを変えることに
よって最小線幅を基準状態での値（1mil）の1/2（0.5mi
l）として描画することができる。

（係数Ｋ＝ｎとした場合）Ｋ＝ｎとする場合においても上記のＫ＝２の場合と同
様にそのアドレスサイズに適応して、各手段1,10,30,4
0,106等が機能する。

以上の通り、本実施例によれば、所望のアドレスサイ
ズ相当の係数Ｋをアドレスサイズ設定手段１で予め設定
しておけばレーザ光源81から試料90上に照射されるレー
ザビーム径ｄを変更することなく異なる最小線幅の描画
を行うことができるという優れた効果を有する結果、生
産性とその適用性を飛躍的に拡大することができる。

また、レーザビーム径ｄは変更させずにアドレスサイ
ズを主に駆動制御的に変更できるから、ポリゴンミラー
84等光学的機械構成要素を増設、改変等しなくともよい
から構造簡単にして取り扱い便宜であり経済的にも有利
である。このことは既存のレーザ描画装置にも導入でき
るということをも意味するものである。

さらに、最小線幅は係数Ｋを設定すればよいから任意
的に選択でき、従って、熟練を必要としないで画一的生
産性を保障することが容易である。

（第２実施例）第２実施例は、前記第１実施例がAOM83への転送周波
数を基準状態（Ｋ＝１、AS＝1mil）での転送周波数と同
一とし、Ｘ走査手段11とＹ走査手段13との各速度を遅く
するものとしたのに対し、Ｙ走査手段13の速度は遅くす
るもののＸ走査手段11の速度つまりポリゴンミラー84の
回転速度は4800rpmと変えず、AOM83への転送周波数を高
速化するよう構成したものである。従って、この第２実
施例も第１実施例と同じく第１図ないし第５図の構成と
外観的には同じである。

この第２実施例の場合、転送周波数は40.96MHZ（＝48
00rpm/60×8000PLS/rev×128×1/4×Ｋ）と標準状態の2
0.48MHZの２倍速となる。

この実施例によれば、前記第１実施例の場合と同様の
作用効果を奏する他、走査制御回路108でのPLL逓倍器22
での逓倍をＫ倍すればよいから電子的処理のみで最小線
幅を変えられるのでその製作が容易であり、また精度的
にも向上できる。

なお、以上の実施例では、アドレスサイズASを対応す
る係数Ｋとして設定できるようその設定手段１を形成し
たが直接アドレスサイズASを設定できるようにしてもよ
い。もとより無名数のアドレスユニットAUとして設定す
ることも可能である。従って、４ピクセル（４アドレス
サイズに等しい）を1AUとして最小線幅を決定する従来
の一般的方法であっても本発明は適用される。

また、ビーム光量調整手段40は、レジスタ41とD/Aコ
ンバータ42とから形成されAOM83のドライバー111aにゲ
イン調整として関与させるものとしたが、要はビーム重
複照射制御手段10によって設定された係数Ｋに基づいた
照射ビームの重なりによってレーザビームの光量を変更
できればよいから前記方式によらず第６図に示したよう
にレーザ光源81の発光量自体を係数Ｋに応じ調整するよ
うしても、複数の異径アパーチャを有する部材44を光路
中に介在させ切替可能に形成（第７図参照）しても、ま
た第８図のように異なる反射率のハーフミラー47を配列
しこれを光路中に往復動切替するよう形成されたものと
してもよい。

〔発明の効果〕

本発明は、装置の主要寸法や構成要素に変改等を加え
ることなく光源からのレーザビームの直径を一定とした
ままで２種以上の最小線幅で描画できるという優れた効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るレーザ描画装置の第１実施例を示
す全体構成図、第２図は同じくシフトクロック信号等の
タイミング説明図、第３図は、同じくＸ走査手段でのＸ
走査方向傾斜態様を示す図面、第４図は同じくAOM用ド
ライバーの出力アナログ信号説明図、第５図は同じく
（Ａ）がビーム重複照射制御手段による重複照射状態の
説明であり、（Ｂ）はレーザビームの輝度分布とビーム
系との関連説明図、第６〜第８図は他の実施例の要部を
示し第６図はビーム光量調整手段がレーザ光源の光量調
整型、第７図は同じくアパーチャ型、第８図はハーフミ
ラー型を示す、第９図は従来のレーザ描画装置の全体構
成図および第10図、第11図は各（Ａ）図がアドレスサイ
ズASを1milと0,5milとした場合の描画状態を示し、各
（Ｂ）図は当該レーザビームの輝度分布とビーム径との
関連説明図である。１……アドレスサイズ設定手段、３……コンソール、４
……スイッチ、10……ビーム重複照射制御手段、13……
Ｙ走査手段、30……Ｘ走査傾斜制御手段、40……ビーム
光量調整手段、41……記憶回路としてのレジスタ、42…
…デジタル−アナログ変換器、44……アパーチャ、47…
…ハーフミラー、80……描画装置本体、81……レーザ光
源、83……音響光学変調器、84……ポリゴンミラー、87
……対物ミラー、90……試料、97……ピエゾ素子、100
……制御部、104……描画パターン処理回路、106……ビ
ット変換器、107……ブランキング信号発生器、108……
走査制御回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｙ走査方向に所定速度で連続移動される試
料に、レーザ光源から発生された一定直径のレーザビー
ムをオン・オフして照射しつつＸ走査方向に走査させて
照射することにより所望パターンの描画を行うレーザ描
画装置において、前記試料に照射される一定直径のレーザビームの直径に
相当する値に定められた基準アドレスサイズよりも小さ
なアドレスサイズを設定可能なアドレスサイズ設定手段
と、前記アドレスサイズ設定手段で設定された設定アドレス
サイズを受け、これに相応させて描画用のパターンデー
タをON・OFFで表現するビットパターンデータに変換す
るビット変換器と、このビット変換器からのビットパターンデータを受けて
該ビットパターンデータのON・OFFにより試料に対する
レーザビームの照射をON/OFFさせるブランキング信号を
発生するブランキング信号発生器と、前記設定アドレスサイズに基づいて前記Ｙ走査方向の試
料移動速度を制御するとともに、前記ブランキング信号
によってON/OFFされるレーザビームを前記設定アドレス
サイズに相応させてＸ走査方向に走査するように制御す
るビーム重複照射制御手段と、前記Ｙ走査方向と直交しかつ試料表面に沿って設けられ
たＸ軸方向に対し、前記Ｘ走査方向を設定アドレスサイ
ズに基づいて所定角度だけＹ走査方向に傾斜させるよう
に制御するＸ走査傾斜制御手段と、前記試料上に照射されるレーザビームの光量を前記設定
アドレスサイズに基づいた所定量に調整するビーム光量
調整手段と、を備えたことを特徴とするレーザ描画装置。
【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のレーザ描画装
置において、前記ビーム重複照射制御手段は、Ｘ走査用
ポリゴンミラーの回転数を設定アドレスサイズに相応さ
せた回転数に変化させるように制御し、前記ブランキン
グ信号発生器は、一定の周波数でブランキング信号を生
じるように形成されていることを特徴とするレーザ描画
装置。
【請求項３】特許請求の範囲第１項記載のレーザ描画装
置において、前記ビーム重複照射制御手段は、Ｘ走査用
ポリゴンミラーを一定の回転数で回転させるように制御
し、前記ブランキング信号発生器は、ブランキング信号
の周波数を設定アドレスサイズに相応させた周波数に変
化させるように形成されていることを特徹とするレーザ
描画装置。
【請求項４】特許請求の範囲第１項ないしい第３項のい
ずれかに記載のレーザ描画装置において、前記Ｘ走査傾
斜制御手段は、Ｘ走査用ポリゴンミラーから前記試料ま
での光路中に配置された対物ミラーを一点を中心として
傾斜させるピエゾ素子を制御するように構成されている
ことを特徴とするレーザ描画装置。
【請求項５】特許請求の範囲第１項ないし第４項のいず
れかに記載のレーザ描画装置において、前記ビーム光量
調整手段が、設定アドレスサイズに相応させたゲイン調
整係数を記憶する記憶回路と、特定されたゲイン調整係
数相当のデジタル信号を前記ブランキング信号によりレ
ーザビームをオン・オフして照射する音響化学変調器の
ドライバーに適応させたアナログ信号に変換するデジタ
ル−アナログ変換器と、から形成されていることを特徴
とするレーザ描画装置。
【請求項６】特許請求の範囲第１項ないし第４項のいず
れかに記載のレーザ描画装置において、前記ビーム光量
調整手段が、前記レーザ光源の駆動電圧を増減させるこ
とにより発生する光量自体を調整可能に形成されている
ことを特徴とするレーザ描画装置。
【請求項７】特許請求の範囲第１項ないし第４項のいず
れかに記載のレーザ描画装置において、前記ビーム光量
調整手段が、異なる開口面積とされた複数のアパーチャ
を有し、そのうちの１つを前記レーザ光源からＸ走査用
ポリゴンミラーまでの光路中に選択的に配置可能に形成
されていることを特徴とするレーザ描画装置。
【請求項８】特許請求の範囲第１項ないし第４項のいず
れかに記載のレーザ描画装置において、前記ビーム光量
調整手段が、異なる反射率とされた複数のハーフミラー
を有し、そのうちの一面を前記レーザ光源からＸ走査用
ポリゴンミラーまでの光路中に選択的に配置可能に形成
されていることを特徴とするレーザ描画装置。