JP4137410B2 - Scanning exposure equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバグレーティングを作製する走査型露光装置に係るものであり、特に高速繰り返し走査によってアポダイゼーションを実現する走査型露光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光ファイバグレーティングは、光ファイバコアの長手方向に一定の周期的な屈折率変化を与えることによって得られるものであり、屈折率変化の周期に応じて特定波長の光のみを反射するデバイスである。この光ファイバグレーティングの作製方法としては、いわゆる二光束干渉法などの他に、位相マスク法(例えば米国特許5367588号)が良く知られている。この位相マスク法による光ファイバグレーティング作製の骨子は、例えば特開平11−326669号公報などに詳述されている。
【0003】
位相マスクを用いた光ファイバグレーティングの作製方法では、ゲルマニウムを添加した石英ガラスへ紫外光を照射すると、この照射量に応じて屈折率が上昇する現象を利用している。この材料をコア主成分とする光ファイバの上面に複数スリットを一定間隔で形成した位相マスクを設置し、位相マスク上面に対して垂直に紫外光を照射する。すると位相マスク下面では、直進する0次光が抑制され、±1次回折光による干渉縞が形成されて、この干渉縞によって紫外光の強度が周期的に変化する結果、周期的な屈折率変化を光ファイバのコア上に形成できる。
【0004】
作製方法として重要な点は、図14に示すように、光ファイバの長手方向に対して実効的屈折率を台形形状に変化させることである。両サイドの屈折率変調を抑制するこの手法は、アポダイゼーション(Apodization,アポダイズ法)と呼ばれるものであり、光ファイバクレーティングのフィルタ特性におけるサイドモード(反射スペクトルメインローブ両側のサイドローブ)を抑制できるとともに、反射帯域やフラットトップ部におけるリップルを抑制できることが知られている。
【0005】
光ファイバグレーティングの作製時にアポダイゼーションを行う方法として、次の(A)〜(C)が挙げられる。
【0006】
(A) 光ファイバおよび位相マスクの移動
走査位置を固定し、照射強度を変化させた紫外光に対して光ファイバと位相マスクとを光ファイバ長手方向に移動する。
(B) 紫外光の移動
その照射強度を変化させながら紫外光を光ファイバに沿って移動する。
(C) 遮蔽板の移動
紫外光または位相マスク直前に置いた遮蔽板を移動する。
【0007】
しかしながら、(A)の場合には、光ファイバと位相マスクとを移動させるので、光ファイバおよび位相マスクが駆動機構の振動による相対的な位置ズレの影響を受けやすいという欠点がある。また、位置ズレを避けるために光ファイバ・位相マスクを比較的低速で移動させる必要があり、光ファイバや位相マスク上でレーザ光低速照射にともなう局所加熱による膨張が発生し、この膨張のために書き込む回折格子の幅に誤差が生じてしまうという問題もある。さらに、使用するレーザ光の長期的な強度変動(ドリフト)の影響を受けやすいことも問題になっている。
【0008】
(C)は特開平9−304638号公報に開示されている。この遮蔽板の移動は、(A)の光ファイバ・位相マスクを移動する場合と比較すると、反射鏡が軽量なので高速走査が期待できる。また、位相マスクと光ファイバとが固定されているため駆動機構の振動による位置ズレが発生しにくいという利点も持っている。しかしながら、レーザ光の光束径以下に走査幅が制限されること、開口による回折の影響を受けること、単位面積当たりの照射パワーが減少するため照射時間を長く取る必要があること、などの欠点がある。
【0009】
(B)の紫外光を移動させてアポダイゼーションを行なう場合には、例えば特開平11−326669号公報に開示されているように、反射鏡を走査方向に移動させ、かつ移動速度をアポダイズ領域で増大するように速度変調して、照射強度分布を小さくしている。あるいは、反射鏡を一定速度で移動させつつレーザ光強度を変化させて、狙った目標照射強度分布を実現させる方法もある。
【0010】
これらの方法は、(A)の光ファイバ・位相マスクの移動と比べて、反射鏡が軽量であるため高速走査が期待できる。また、光ファイバと位相マスクとが固定されているため、駆動機構の振動による位置ズレも発生しにくい。さらに、光束径を広げる必要がないので、(C)の遮蔽板の移動と比較して照射時間を短縮することができる。
【0011】
しかしながら、走査速度変調については、一例として速度分布が定性的に記載されているだけであり、走査速度の算出方法の詳細については特開平11−326669号公報には明記されていない。また、レーザ光の強度ドリフトや低速照射による局所過熱の影響を回避するためには、1回の走査を高速に完了することのみならず、高速走査をさらに繰り返すことが望まれるが、この従来例は、高速繰り返し走査に関しては次の点から不適当である。
【0012】
すなわち、速度変調を加える例では、走査位置の両端では高速の移動速度が、走査位置の中央では低速の移動速度がそれぞれ必要であり、その上、両端で移動方向を反転させる必要があるため、速度変化が無限大となってしまうからである。また、一定速度で走査する場合にも、走査位置の両端で走査方向を反転させる必要があり、やはり同様に走査速度の変化が無限大となってしまう。
【0013】
実現できる走査速度の変化は有限であり、特に反転時は速度がゼロとなるため、繰り返し走査を行う場合は、走査位置両端で本来ゼロとなるべき照射強度に誤差が生じる問題があった。以上、この従来例では、走査位置両端での速度変化についての考慮がなされていなかった。
【0014】
別の繰返し走査の従来例として、光源を固定し、光ファイバと位相マスクとを往復運動させて繰り返し露光を行なう手法が、特開平10−319255号公報に開示されている。しかしながらこれは光ファイバ・位相マスクを移動させる手法であり、前述したように、移動で生じる振動に対して弱く、また走査速度を低く(1Hz以下)する必要があるため局所加熱の問題が生じてしまう。
【0015】
一方、パルスレーザ光を用いて走査する場合には、走査周期とパルス周期とに整数倍の関係があると、照射強度分布内に周期的な強度分布が発生する。この周期的な強度分布は走査を繰り返した場合でも残存してしまうものであり、狙った照射強度分布を正確に実現する際の障害となる。同文献にはパルスレーザ使用時のパルス周期について、100Hzよりも高いレートとの記載があるだけで、この周期性についての考慮はなされていなかった。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
従来の走査型露光装置は以上のように構成されているので、レーザ光の高速走査を繰り返すことができず、レーザの強度ドリフトの影響と、低速照射によって発生してしまう局所加熱の影響とを最小化することができないという課題があった。
【0017】
また、従来の走査型露光装置は、アポダイゼーションなどの目標照射強度分布を実現するための走査制御が明らかにされていないという課題があった。
【0018】
さらに、従来の走査型露光装置は、パルスレーザ光によって照射を行なう場合に発生する周期的な強度分布を抑制することができないという課題があった。
【0019】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、レーザ光の高速走査を繰り返すことができ、レーザの強度ドリフトの影響と、低速照射によって発生してしまう局所加熱の影響とを最小化することが可能な走査型露光装置を構成することを目的とする。
【0020】
また、この発明は、アポダイゼーションなどの目標照射強度分布を実現するための走査制御を明らかにした走査型露光装置を構成することを目的とする。
【0021】
さらに、この発明は、パルスレーザ光によって照射を行なう場合に発生する周期的な強度分布を抑制することが可能な走査型露光装置を構成することを目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る走査型露光装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源が出射したレーザ光を所定の偏向角で偏向して出射する偏向手段と、偏向角を補償して偏向手段が出射したレーザ光を出射する偏向角補償手段と、偏向角を制御し、偏向角補償手段が出射したレーザ光を走査方向へ走査する走査制御手段と、偏向角補償手段が出射したレーザ光を回折させる位相変調型の透過型回折格子を有する位相マスクと、偏向角補償手段と位相マスクとの間に設けられ、偏向角補償手段が出射したレーザ光を位相マスクへ通過する開口部を有する遮光手段とを備え、走査制御手段は、偏向角補償手段が出射したレーザ光の走査区間が遮光手段に収まる範囲で、レーザ光を開口部よりも大きく走査して走査区間の両端に遮光領域を存在させるとともに、レーザ光が遮光領域を走査する期間に、レーザ光の走査速度の助走または反転を行ない、光ファイバにグレーティングを形成する際にアポダイゼーションを行うようにしたものである。
【0023】
この発明に係る走査型露光装置は、時系列制御信号にしたがって偏向角を走査制御手段が制御し、走査制御手段が所定の走査周期で時系列制御信号を繰り返すようにしたものである。
【0024】
この発明に係る走査型露光装置は、時系列制御信号にしたがって偏向角を走査制御手段が制御し、偏向角補償手段が出射したレーザ光の走査速度とアポダイゼーションの目標照射強度分布とを逆比例の関係にして計算した走査位置−時間ダイヤグラムを走査制御手段が時系列制御信号とするようにしたものである。
0025
この発明に係る走査型露光装置は、連続発振するレーザ光をレーザ光源が出射するようにしたものである。
0026
この発明に係る走査型露光装置は、所定のパルス周期で発振するパルスレーザ光をレーザ光源が出射するとともに、時系列制御信号の走査周期とパルス周期との整数比の最小公倍数が大きくなるように、走査制御手段が走査周期を定めるようにしたものである。
0027
この発明に係る走査型露光装置は、走査制御手段によって走査方向の揺動角度が制御される第1反射鏡を偏向手段とするとともに、第1反射鏡の揺動角度と絶対値が等しく逆方向に、走査制御手段によって走査方向の揺動角度が制御される第2反射鏡を偏向角補償手段とし、第1反射鏡および第2反射鏡を順次反射させて、レーザ光源が出射したレーザ光を遮光手段へ出射するようにしたものである。
0028
この発明に係る走査型露光装置は、回転軸周りの回転角速度が走査制御手段によって制御される第1ウェッジと、第1ウェッジと共有する回転軸周りの回転角速度が走査制御手段によって制御される第2ウェッジとから偏向手段が構成されるとともに、回転軸周りの回転角速度が走査制御手段によって制御される第3ウェッジと、第3ウェッジと共有する回転軸周りの回転角速度が走査制御手段によって制御される第4ウェッジとから偏向角補償手段が構成され、第1ウェッジ、第2ウェッジ、第3ウェッジおよび第4ウェッジを順次透過させて、レーザ光源が出射したレーザ光を遮光手段へ出射するようにしたものである。
0029
この発明に係る走査型露光装置は、第1ウェッジ、第2ウェッジ、第3ウェッジおよび第4ウェッジが同一形状で同一材料によってそれぞれ構成され、第1ウェッジと位相差を有することなく、第1ウェッジの回転角速度と絶対値が等しく逆方向の回転角速度で第2ウェッジが制御され、第1ウェッジと180°の位相差を有し、第1ウェッジの回転角速度で第3ウェッジが制御され、第2ウェッジと180°の位相差を有し、第1ウェッジの回転角速度と絶対値が等しく逆方向の回転角速度で第4ウェッジが制御されるようにしたものである。
0030
この発明に係る走査型露光装置は、第1ウェッジ、第2ウェッジ、第3ウェッジまたは第4ウェッジの少なくともいずれか1つがその回転軸と直交する平面形状の入射面または出射面を有するようにしたものである。
0031
この発明に係る走査型露光装置は、第3ウェッジおよび第4ウェッジの回転走査に同期して、第3ウェッジおよび第4ウェッジを走査制御手段が走査方向へ並進走査するようにしたものである。
0032
この発明に係る走査型露光装置は、第4ウェッジと遮光手段との間に設けられ、第4ウェッジの回転軸および走査方向と直交する方向にのみレンズ作用を有し、レーザ光の走査区間以上の長さを走査方向に有するシリンドリカルレンズを備えるようにしたものである。
0033
この発明に係る走査型露光装置は、第4ウェッジと遮光手段との間に設けられ、第4ウェッジの回転軸および走査方向と直交する方向にのみレンズ作用を有し、レーザ光の走査区間以上の長さを走査方向に有するシリンドリカルレンズを備えるとともに、第3ウェッジおよび第4ウェッジの並進走査とともに、走査制御手段がシリンドリカルレンズを走査方向へ並進走査するようにしたものである。
0034
この発明に係る走査型露光装置は、その光軸に対して所定の入射角で偏向手段からレーザ光が入射すると、入射角を光軸からの距離に変換してレーザ光を出射するFθ光学系を偏向角補償手段とするようにしたものである。
0035
この発明に係る走査型露光装置は、回転軸周りの回転角速度が走査制御手段によって制御され、回転軸と平行に設けられた複数の平面鏡によってレーザ光源が出射したレーザ光をFθ光学系へ反射する多面体反射鏡を偏向手段とするようにしたものである。
0036
この発明に係る走査型露光装置は、その回転軸と直交する平面によって切断された切断面形状が正多角形となるように、複数の平面鏡を多面体反射鏡が備えるようにしたものである。
0037
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による走査型露光装置の構成を示す図である。
図1において、1は単一波長のレーザ光(紫外光)を出射するレーザ光源、2はレーザ光源1から出射したレーザ光の偏向角を変化(偏向)させる偏向手段、3は偏向手段2で偏向したレーザ光の偏向角を補償・相殺してレーザ光を出射する偏向角補償手段である。
0038
また、図1において、4は時系列制御信号を記憶する信号記憶手段(走査制御手段)、5は信号記憶手段4に記憶された時系列制御信号を一定の走査周期で繰り返し発生する信号発生手段(走査制御手段)、6は信号発生手段5からの時系列制御信号にしたがって偏向手段2の偏向動作を駆動する駆動手段(走査制御手段)、7は位相変調型の透過型回折格子によって隣接して透過するレーザ光の光路長(位相変化量)に差を生じさせる位相マスク、8は位相マスク7の下面に設置された露光対象としての光ファイバ、9は偏向角補償手段3と位相マスク7との間に設けられ、その中心に開口部を有する遮光手段である。図1では、紙面に平行に光ファイバ8を設置しており、図1の上下方向が光ファイバ8の長手方向に対応する。
0039
次に動作について説明する。
レーザ光源1から出射したレーザ光は、偏向手段2によってその進行方向が偏向する。この偏向手段2で偏向したレーザ光の偏向角は、信号発生手段5からの時系列制御信号を受ける駆動手段6によって駆動されている。信号発生手段5は、信号記憶手段4に記憶された時系列制御信号を読み出し、この時系列制御信号を一定の走査周期で繰り返し発生する。
0040
偏向手段2によって偏向したレーザ光は、偏向手段2から離れた場所にある偏向角補償手段3によって偏向角が補償され、偏向手段2と偏向角補償手段3との距離で決定される位置へと走査される。偏向角を一軸方向に連続的に変化させることにより一次元走査を行なうことができる。この発明では、一次元走査方向を光ファイバ8の長手方向に一致させている。
0041
偏向手段2,偏向角補償手段3としては、例えば各1枚の反射鏡(それぞれ第1反射鏡、第2反射鏡)をそれぞれ用いて、これらの反射鏡を走査方向へ揺動させるとともに、絶対値が等しくかつ符号が逆になるように両者の揺動角度を制御することで、偏向手段2の偏向動作、偏向角補償手段3の偏向角補償動作が実現可能である。この場合、第1反射鏡、第2反射鏡を順次反射してレーザ光源1からのレーザ光が遮光手段9へ出射するようになり、光の反射現象のみを利用しているため、レーザ光源1に波長広がりがある場合に色収差の影響による走査位置誤差が生じないという利点がある。
0042
偏向角補償手段3から出射したレーザ光のうち、位相マスク7の直前に設置された遮光手段9の開口部を通過したレーザ光だけが位相マスク7の上面へ入射し、位相マスク7の位相変調型の透過型回折格子によって±1次回折光同士の干渉が発生し、下面の光ファイバ8上に強度分布が形成される。
0043
次に速度変調によるアポダイゼーション実現方法について述べる。
図2は目標照射強度分布とこの目標照射強度分布を実現するための走査位置−時間ダイヤグラムとを示す図である。
図2(a)は目標照射強度分布の一例であり、中央部が平坦で、両端部がベル型のアポダイゼーションの分布形状を持っている。縦軸は走査位置、横軸はレーザ照射強度をそれぞれ表している。また、図2(b)は1走査周期分の走査位置−時間ダイヤグラムを示しており、縦軸は図2(a)と対応した走査位置、横軸は時間である。
0044
いま、単位時間あたりのレーザ照射強度をi(x,t),走査位置(変調パラメータ)をx,時間をt,走査周期をτとすると、1走査周期τあたりのレーザ強度分布I(x)は次の式(1)で表される。
0045
【数1】

Figure 0004137410
0046
一方、走査位置xに関する荷重関数W(x)を用いると、レーザ強度分布I(x)は式(2)のように記述することもできる。
0047
【数2】
Figure 0004137410
0048
さて、図2(a)に示す目標照射強度分布において、x<0の走査区間ではレーザ強度分布I(x)は単調増加関数であり、x>0の走査区間ではレーザ強度分布I(x)は単調減少関数となっている。したがって、走査区間毎に式(1)を変形すると、式(3),式(4)がそれぞれ得られる。
0049
【数3】
Figure 0004137410
0050
【数4】
Figure 0004137410
0051
また同様に、式(2)のレーザ強度分布I(x)も走査区間毎のレーザ強度分布I1 (x),I2(x)に分離することができる。この結果を次の式(5)に示す。
0052
【数5】
Figure 0004137410
0053
ここで、W1(x),W2(x)はそれぞれ走査区間x<0,0<xにおける荷重関数W(x)である。式(3),式(4)と式(5)とを比較すると、走査位置xで時間tを微分した滞在時間(∂t/∂x)は荷重関数W(x)に比例することが分かる。滞在時間(∂t/∂x)は走査速度の逆数なので、上の考察結果は走査速度(∂x/∂t)が荷重関数W(t)に逆比例することを意味している。
0054
以上の式(3),式(4)と式(5)との比較・考察によって、走査位置xを独立変数とする時間の関数t(x)を次の式(6a),式(6b)のように表すことができる。
0055
【数6】
Figure 0004137410
0056
この式(6a)および式(6b)を用いて、目標照射強度分布を表す荷重関数W(x),つまりW1(x)とW2(x)とから時間t(x)のダイヤグラムを求めることができる。
0057
図2(a)のアポダイゼーションの目標照射強度分布を実現するための走査位置−時間ダイヤグラムを式(6a),式(6b)で算出すると図2(b)のようになる。図2(b)を見ると分かるように、走査位置の両端に対応する部分では、ダイヤグラムの微分係数の大きさが急激に増大しており、アポダイゼーションを実現するには走査位置の両端で走査速度を大きく増大させる必要のあることが理解できる。理論的には、照射強度をゼロとするために走査速度を無限大にする必要がある。
0058
繰り返し走査を行なう場合についても考察する。
図3は繰り返し走査を行なう場合の走査位置−時間ダイヤグラムの例を示す図であり、図3(a)は時間に対して走査位置が常に単調増加する場合、図3(b)は時間に対して走査位置が単調増加と単調減少とを繰り返す場合である。
0059
図3(a),図3(b)いずれの場合も、走査位置の両端で走査方向(または走査速度)を反転する必要のあることが分かる。この反転を行なうときに走査速度はゼロとなるのだが、上で述べたように、走査位置の両端ではアポダイゼーション実現のために走査速度は増大して最大速度となっているので、最大速度のまま走査方向を反転することは困難である。
0060
この困難を解決するために、この発明では、位相マスク7の直前に遮光手段9を設けるようにしている。遮光手段9は中央に矩形の開口部を持っており、この開口部は偏向角補償手段3からのレーザ光を通過し(通光領域)、開口部以外の部分はレーザ光を遮蔽するようになっている(遮光領域)。この遮光手段9の働きについて次に説明する。
0061
図4はこの発明の実施の形態1による走査型露光装置による繰り返し走査を説明するための図である。
図4(a)は図1の偏向角補償手段3,遮光手段9,位相マスク7および光ファイバ8を拡大した図、図4(b)はアポダイゼーションの目標照射強度分布であり、遮光手段9の開口部が通光領域、開口部以外が遮光領域にそれぞれ対応している。図4(c)はこの実施の形態1による繰り返し走査の走査位置−時間ダイヤグラムである。
0062
この実施の形態1では、図4(a)に示すように、遮光手段9の大きさ以下の範囲で、遮光手段9の開口部よりもレーザ光の走査区間を大きく設定しており、走査区間の両端には遮光手段9によってレーザ光が遮られる2つの遮光領域が存在する。このことによって、レーザ光の1走査周期の間には、レーザ光が開口部を通過し、位相マスク7を介して光ファイバ8を照射する期間(照射期間)と、開口部以外の部分でレーザ光が遮られ、光ファイバ8を照射しない期間(非照射期間)とが作り出される。
0063
そして、図4(c)に示すように、アポダイゼーションの目標照射強度分布を実現するダイヤグラムを照射期間中に行なうようにし、レーザ光の走査速度を大きく増大させる動作や走査速度の減速・反転、次の走査に要する初期走査速度までの加速(助走)を行なうダイヤグラムを非照射期間に割り当てるようにしている。
0064
これにより、走査速度を無限大とする必要があるとともに、走査方向を反転しなければならない走査位置の両端部は図4(b)の遮光領域に相当することになり、遮光手段9によって遮光されるため光ファイバ8へレーザ光が照射されることはなく、このときの照射強度をゼロにすることができる。したがって、レーザ光が開口部を通過して光ファイバ8を照射する図4(b)の通光領域において、目標照射強度分布を実現させつつ、レーザ光走査を繰り返すことができるようになる。
0065
なお、以上の説明では、レーザ光源1として連続発振レーザ(CWレーザ)の光源を想定している。この場合、どのような走査周期で走査しても目標照射強度分布を実現できる。
0066
一方、レーザ光源1からパルスレーザ光を出射する場合には、繰り返しの走査周期とパルスレーザ光のパルス周期との整数比の最小公倍数を大きくするように、各周期の組み合わせを決定するようにする。このことにより、走査を多数回繰り返した場合に照射強度分布内に意図しない周期的な強度分布(リップル)の発生を防ぐことができる。次の計算例によってこれを説明する。
0067
図5はパルスレーザ光によって繰り返し走査を行なった場合の照射強度分布の計算例を示す図であり、走査周期を20msecとし、パルスレーザ光のパルス周期をそれぞれ図5(a)0.90msec,図5(b)1.00msecとした場合に、1024回のGaussianビーム(ビーム半値幅1mm)をパルス照射した場合の計算値である。走査周期とパルス周期との整数比は、図5(a)が200:9,図5(b)が20:1であり、各周期比の最小公倍数はそれぞれ、図5(a)が1800,図5(b)が20に対応する。
0068
これを見ると、各周期の整数比の最小公倍数が小さい図5(b)の計算例では、照射強度分布に周期的な強度分布が生じている。この強度分布は照射パルス数を増加させた場合でも残存してしまい、光ファイバグレーティングの性能を劣化させる要因になる。
0069
一方、各周期の整数比の最小公倍数が大きい図5(a)の計算例では、照射強度分布に周期的な強度分布は現れておらず、理想に近いアポダイゼーションが実現できている。図5(b)で若干存在しているリップルは、パルス照射回数を増加させることにより、さらに減少させることができる。
0070
以上のように、この実施の形態1によれば、レーザ光を出射するレーザ光源1と、レーザ光源1が出射したレーザ光を所定の偏向角で偏向して出射する偏向手段2と、偏向角を補償して偏向手段2が出射したレーザ光を出射する偏向角補償手段3と、偏向角を制御し、偏向角補償手段3が出射したレーザ光を走査方向へ走査する信号記憶手段4・信号発生手段5・駆動手段6と、走査方向に沿ってその下面に設置された光ファイバ8に対して位相変調型の透過型回折格子を介してレーザ光を照射する位相マスク7とを備えるようにしたので、レーザ光を高速走査することができるようになり、レーザの強度ドリフトの影響と、低速照射によって発生してしまう局所加熱の影響とを最小化することができるという効果が得られる。
0071
また、この実施の形態1によれば、時系列制御信号にしたがって偏向角を駆動手段6が制御し、信号発生手段5が所定の走査周期で時系列制御信号を繰り返すようにしたので、レーザ光を高速繰り返し走査することができるという効果が得られる。
0072
さらに、この実施の形態1によれば、時系列制御信号にしたがって偏向角を駆動手段6が制御し、偏向角補償手段3が出射したレーザ光の走査速度(∂x/∂t)と目標照射強度分布W(x)とを逆比例の関係にして計算した走査位置−時間ダイヤグラムを信号記憶手段4が時系列制御信号とするようにしたので、アポダイゼーションなどの目標照射強度分布W(x)を実現することができるという効果が得られる。
0073
さらに、この実施の形態1によれば、偏向角補償手段3と位相マスク7との間に設けられ、偏向角補償手段3が出射したレーザ光が通過する開口部を有する遮光手段9を備え、偏向角補償手段3が出射したレーザ光の走査区間が遮光手段9に収まる範囲で、信号記憶手段4・信号発生手段5・駆動手段6がレーザ光を開口部よりも大きく走査して走査区間の両端に遮光領域を存在させるとともに、レーザ光が遮光領域を走査する期間に、信号記憶手段4・信号発生手段5・駆動手段6がレーザ光の走査速度の助走または反転を行なうようにしたので、レーザ光の走査区間の両端では、遮光手段9によってレーザ光が遮光されてこのときの照射強度をゼロにすることができるようになり、レーザ光が開口部を通過して光ファイバ8を照射するときに目標照射強度分布を実現することができるという効果が得られる。
0074
さらに、この実施の形態1によれば、連続発振するレーザ光をレーザ光源1が出射するようにしたので、走査周期に依存することなく、目標照射強度分布を実現することができるという効果が得られる。
0075
さらに、この実施の形態1によれば、所定のパルス周期で発振するパルスレーザ光をレーザ光源1が出射するとともに、時系列制御信号の走査周期とパルス周期との整数比の最小公倍数が大きくなるように、信号発生手段5が走査周期を定めるようにしたので、パルスレーザ光によって繰り返し走査を行う際に、周期的な照射強度分布の発生を抑制することができるという効果が得られる。
0076
さらに、この実施の形態1によれば、信号記憶手段4・信号発生手段5・駆動手段6によって走査方向の揺動角度が制御される第1反射鏡を偏向手段2とするとともに、第1反射鏡の揺動角度と絶対値が等しく逆方向に、信号記憶手段4・信号発生手段5・駆動手段6によって走査方向の揺動角度が制御される第2反射鏡を偏向角補償手段3とし、第1反射鏡および第2反射鏡を順次反射させて、レーザ光源1が出射したレーザ光を遮光手段9へ出射するようにしたので、レーザ光源1に波長広がりがある場合に色収差の影響による走査位置誤差を防ぐことができるという効果が得られる。
0077
なお、この発明の走査型露光装置は高速繰り返し走査に限定されるわけではなく、信号発生手段5が1走査周期分だけ時系列制御信号を発生するようにしても良い。
0078
また、時系列制御信号は式(6)を用いて計算した走査位置−時間ダイヤグラムに限定されるものではなく、この他にも任意に定めることができる。
0079
実施の形態2.
図6はこの発明の実施の形態2による走査型露光装置の構成を示す図である。図1と同一符号は相当する構成要素である。
図6の偏向手段2において、符号10および11はそれぞれ同一の回転軸周りの回転角速度が駆動手段6によって制御される第1ウェッジおよび第2ウェッジである。また、図6の偏向角補償手段3において、符号12および13はそれぞれ同一の回転軸周りの回転角速度が駆動手段6によって制御される第3ウェッジおよび第4ウェッジである。レーザ光源1から出射したレーザ光は、第1〜第4ウェッジ10〜13を順次透過して遮光手段9へ入射する。
0080
図6では、第1ウェッジ10の回転方向と第2ウェッジ11の回転方向、第3ウェッジ12の回転方向と第4ウェッジ13の回転方向はそれぞれ互いに逆方向になるように駆動手段6によって駆動されている。第1〜第4ウェッジ10〜13の形状は特に限定されるものではないが、これらのうち少なくとも1つの入射面または出射面を回転軸と直交する平面形状にすることで、レーザ光の光路追跡が容易になり、また入射するレーザ光の入射角の誤差に対する偏向動作精度の劣化を抑制することができ、走査制御の精度に対するレーザ光の入射角依存性を軽減することができるようになる。
0081
まず、偏向手段2の第1ウェッジ10,第2ウェッジ11について、走査機能を説明する。x軸方向を光ファイバ8の長手方向、レーザ光源1の光軸およびx方向と垂直にy軸方向をとり、レーザ光源1の光軸上に原点に取る。第1,第2ウェッジ10,11によって生じるレーザ光の偏向角を偏向手段2から出射するレーザ光とレーザ光源1の光軸とのなす角で定義し、x軸方向の偏向角をθx ,y軸方向の偏向角をθyとすると、偏向角θx,θyは式(7a),式(7b)でそれぞれ表される。
0082
【数7】
Figure 0004137410
0083
ここでδ1,δ2は第1,第2ウェッジ10,11による光線の偏角、φ1,φ2は第1,第2ウェッジ10,11の回転角速度、ψは第1,第2ウェッジ10,11間の位相差である。
いま、同一材料、同一形状で作られた第1,第2ウェッジ10,11を用いると、偏角δ1,δ2の関係はδ1=δ2=δとなり、第1,第2ウェッジ10,11の回転角速度φ1,φ2を同じ速さで逆方向に回転(φ1=−φ2=φ)させて位相差ψ=0とすれば、次の式(8a),式(8b)がそれぞれ得られ、x方向、つまり光ファイバ8の長手方向にのみレーザ光を走査できることがわかる。
0084
【数8】
Figure 0004137410
0085
一方、偏向角補償手段3の第3,第4ウェッジ12,13については、第3ウェッジ12の初期位相を第1ウェッジ10に対して180°だけ進め、第4ウェッジ13の初期位相を第2ウェッジ11に対して180°だけ進めると、第3,第4ウェッジ12,13間の位相差ψ=0°となる。
0086
そして第1,第2ウェッジ10,11と同様に、同一材料、同一形状で作られた第3,第4ウェッジ12,13を用いると偏角δ1=δ2=δとなり、回転角速度φ1=−φ2=φなので(第3ウェッジ12の回転角速度φ3=φ1,第4ウェッジ13の回転角速度φ4=φ2)、式(7a),(7b)はそれぞれδcos[φ+180°]+δcos[−(φ+180°)],δsin[φ+180°]+δsin[−(φ+180°)]となって式(9a),式(9b)が得られ、偏向角が補償されることが分かる。
0087
【数9】
Figure 0004137410
0088
したがって、第4ウェッジ13から距離Lの位置に第3ウェッジ12を置き、かつθ=−θxの偏向を与える場合、第1ウェッジ10へ入射して第4ウェッジ13から出射するレーザ光のレーザ光源1の光軸からの走査位置xは式(10)により求めることができる。
0089
【数10】
Figure 0004137410
0090
式(10)を見ると、第1〜第4ウェッジ10〜13の回転角速度φに応じて走査位置を往復制御できることが分かる。走査位置xは回転角速度φに対して一般的に線形変化しないが、回転角速度φの角度範囲を限定し、偏角δを最適に選ぶことで線形近似が可能である。走査位置xが回転角速度φに近似的に線形となる例を次の図7に示す。
0091
図7はウェッジの回転角速度φと走査位置絶対誤差(線形性からのズレ)との関係を示す図であり、偏角δと距離Lとをパラメータとして、式(10)の線形性からのズレを計算している。図7の横軸は回転角速度φ[deg.],縦軸は走査位置xの絶対誤差[mm]である。この図7に示すように、回転角速度φの範囲を±30°に制限した場合において、φ=±30°間の範囲で常に誤差をゼロとする偏角δ,距離Lの組が存在し、図7の例ではδ=21.2deg.,L=51.6mmが最適値と分かる。
0092
いま、この回転角速度φに対して走査位置xが近似的に線形変化する線形近似回転角範囲を実施の形態1で説明した照射期間に割り当て、この線形近似回転角範囲以外の角度範囲を非照射期間に割り当てることを考える。図8は照射期間および非照射期間に対するウェッジ回転角度の割り当てを示す図であり、ウェッジの上面から見た回転角度範囲を示している。なお説明を簡単にするため、4枚の第1〜第4ウェッジ10〜13全てを90°回転させた位置を回転角度の基準に取り直している。
0093
それでは、繰り返し走査について説明する。
図9はこの発明の実施の形態2による走査型露光装置による繰り返し走査を説明するための図である。図9(a)は目標照射強度分布、図9(b)はこの実施の形態2による走査位置−時間ダイヤグラム、図9(c)はこの実施の形態2によるウェッジの回転角速度―時間ダイヤグラム、図9(d)はこの実施の形態2によるウェッジの回転角度―時間ダイヤグラムをそれぞれ示している。
0094
実施の形態1と同様に、照射期間内で走査速度を目標照射強度分布に逆比例させて時系列制御信号を計算している。また、図9(a),図9(b)に示すように、走査位置両端には遮光手段9によって2つの遮光領域を設け、レーザ光の走査速度を大きく増大させる動作や走査速度の減速、次の走査に要する初期走査速度までの加速をこの遮光領域中の非照射期間に行なう。
0095
特に限定されるものではないが、さらに前述したように、各ウェッジの回転角速度φに対して走査位置xが近似的に線形変化する線形近似回転角範囲を照射期間に割り当てようにすれば、各ウェッジの回転角速度φを等間隔で変化させたときに走査位置xも等間隔に制御できるので、制御性を向上することができる。
0096
以上により、図9(d)の各ウェッジの回転角度―時間ダイヤグラムで示すように、第1〜第4ウェッジ10〜13を0から360°まで1回転させる間に2回分の照射期間が割り当てられ、1往復の走査が完了する。このウェッジ回転角制御を連続的に行うことで、位置走査を高速に繰り返すことができる。
0097
特に実施の形態1と比較すると、この実施の形態2では、図9(c)の回転角速度―時間ダイヤグラムに示すように、第1〜第4ウェッジ10〜13の回転方向を非照射期間内で反転させる必要がなく、回転角速度の高低変化だけで済むようになっている。これにより、駆動手段6に加わる電気的・機械的負荷を軽減することができる。
0098
さて、ここまでの説明では、第1〜第4ウェッジ10〜13の回転だけでレーザ光の走査を実現したが、偏向角補償手段3の第3,第4ウェッジ12,13を光ファイバ8の長手方向へ並進走査するようにしても良い。
0099
図10はこの発明の実施の形態2による走査型露光装置の構成を示す図であり、図1,図6と同一符号は相当する構成要素である。
図10において、符号14は第3,第4ウェッジ12,13を備えた偏向角補償手段であり、この偏向角補償手段14の第3,第4ウェッジ12,13は、第3,第4ウェッジ12,13の回転運動に同期して光ファイバ8の長手方向へ駆動手段6によって並進走査されるようになっている。
0100
この図10における位置走査に位置精度は必要なく、偏向手段2の第1,第2ウェッジ10,11によって偏向したレーザ光が偏向角補償手段14の第3,第4ウェッジ12,13のウェッジ内へ蹴られることなく入射しさえすれば良い。位置走査を併用することで、第3,4ウェッジ12,13の有効径を小さくできるため、第3,第4ウェッジ12,13の面精度の向上、駆動手段6の小型化、コスト軽減などの効果がある。
0101
さらに図11に示すように、シリンドリカルレンズを設置することで、ウェッジ走査によって第4ウェッジ13の回転軸方向および走査方向と直交する方向に走査位置誤差が発生した場合でもこれを補償することができる。
0102
図11はこの発明の実施の形態2による走査型露光装置の構成を示す図であり、図1,図6と同一符号は相当する構成要素である。また、図11では、レーザ光源1〜第3ウェッジ12の図示を省略している。
図11において、符号15は第4ウェッジ13と遮光手段9との間に設けられたシリンドリカルレンズである。
0103
シリンドリカルレンズ15は、第4ウェッジ13の回転軸方向および走査方向と直交する方向にのみレンズ作用を有しており、図11中の第4ウェッジ13の出射側で走査位置誤差が生じた走査軌跡16を補償して、走査位置誤差の抑制された走査軌跡17にレンズ作用で変換する。
0104
このシリンドリカルレンズ15は全走査区間をカバーするように、光ファイバ8の長手方向(走査方向)へ全走査区間以上に長くなった形状を採用しても良いが、偏向角補償手段14の第3,第4ウェッジ12,13と同時に並進走査を行うようにしても良い。これによりシリンドリカルレンズ15も小型化することが可能になり、またコスト低減できる。
0105
一方、シリンドリカルレンズ15による副次的な作用として、第4ウェッジ13の回転軸方向および走査方向と直交する方向へビーム形状を引き伸ばすことがあげられる。これにより、第4ウェッジ13の回転軸方向・走査方向と直交する方向へのビーム変位の影響を低減できるだけでなく、シリンドリカルレンズ15のレンズ作用の方向へ光ファイバ8と位相マスク7とを複数本平行に並べた場合、複数本の光ファイバ8に対する同時露光が可能となる。複数本の光ファイバ8への同時露光は、生産効率を向上させるだけではなく、同一のロットで照射条件や温度条件を等しくできるため、作製する光ファイバグレーティングのフィルタ特性に高い均質性を確保することができる。
なお、図9から図11で説明した第1〜第4ウェッジ10〜13を偏向手段2,偏向角補償手段3としてそれぞれ用いる手法は、遮光手段9を備えていない場合の走査型露光装置に適用しても良い。
0106
以上のように、この実施の形態2によれば、回転軸周りの回転角速度が信号記憶手段4・信号発生手段5・駆動手段6によって制御される第1ウェッジ10と、第1ウェッジ10と共有する回転軸周りの回転角速度が信号記憶手段4・信号発生手段5・駆動手段6によって制御される第2ウェッジ11とから偏向手段2が構成されるとともに、回転軸周りの回転角速度が信号記憶手段4・信号発生手段5・駆動手段6によって制御される第3ウェッジ12と、第3ウェッジ12と共有する回転軸周りの回転角速度が信号記憶手段4・信号発生手段5・駆動手段6によって制御される第4ウェッジ13とから偏向角補償手段3が構成され、第1ウェッジ10,第2ウェッジ11,第3ウェッジ12および第4ウェッジ13を順次透過させて、レーザ光源1が出射したレーザ光を遮光手段9へ出射するようにしたので、偏向手段2および偏向角補償手段3に対して揺動による走査が必要なくなり、走査の速度変化を小さくすることができるという効果が得られ、また偏角の制御精度を向上することができるという効果が得られ、さらに光学系の光軸調整を容易に行なうことができるという効果が得られる。
0107
また、この実施の形態2によれば、第1ウェッジ10,第2ウェッジ11,第3ウェッジ12および第4ウェッジ13が同一形状で同一材料によってそれぞれ構成され、第1ウェッジ10と位相差を有することなく、第1ウェッジ10の回転角速度と絶対値が等しく逆方向の回転角速度で第2ウェッジ11が制御され、第1ウェッジ10と180°の位相差を有し、第1ウェッジ10の回転角速度で第3ウェッジ12が制御され、第2ウェッジ11と180°の位相差を有し、第1ウェッジ10の回転角速度と絶対値が等しく逆方向の回転角速度で第4ウェッジ13が制御されるようにしたので、各ウェッジの回転角速度の制御が容易になり、駆動手段6の負荷を軽減することができるという効果が得られる。
0108
さらに、この実施の形態2によれば、第1ウェッジ10,第2ウェッジ11,第3ウェッジ12または第4ウェッジ13の少なくともいずれか1つがその回転軸と直交する平面形状の入射面または出射面を有するようにしたので、走査制御の精度に対するレーザ光の入射角依存性を軽減することができるという効果が得られる。
0109
さらに、この実施の形態2によれば、第3ウェッジ12および第4ウェッジ13の回転走査に同期して、第3ウェッジ12および第4ウェッジ13を信号記憶手段4・信号発生手段5・駆動手段6が走査方向へ並進走査するようにしたので、並進走査させる分だけ第3ウェッジ12および第4ウェッジ13の小型化が可能になって、第3ウェッジ12および第4ウェッジ13の高速回転を行なうことができるようになり、走査速度を高速化できるという効果が得られ、また小型化の分だけ第3ウェッジ12および第4ウェッジ13の面精度を向上することができるという効果が得られ、さらにコスト低減が可能になるという効果が得られる。
0110
さらに、この実施の形態2によれば、第4ウェッジ13と遮光手段9との間に設けられ、第4ウェッジ13の回転軸および走査方向と直交する方向にのみレンズ作用を有し、レーザ光の走査区間以上の長さを走査方向に有するシリンドリカルレンズ15を備えるようにしたので、第4ウェッジ13の回転軸およびレーザ光の走査方向と直交する方向へビーム形状を伸ばすことができるようになり、複数の光ファイバ8への同時露光が可能になって生産効率を向上することができるという効果が得られ、また同一のロットで照射条件や温度条件を等しくできるため作製する光ファイバグレーティングのフィルタ特性に高い均質性を確保することができるという効果が得られ、さらに第4ウェッジ13の回転軸および走査方向と直交する方向へのビーム変位の影響を低減できるという効果が得られる。
0111
さらに、この実施の形態2によれば、第4ウェッジ13と遮光手段9との間に設けられ、第4ウェッジ13の回転軸および走査方向と直交する方向にのみレンズ作用を有し、レーザ光の走査区間以上の長さを走査方向に有するシリンドリカルレンズ15を備えるとともに、第3ウェッジ12および第4ウェッジ13の並進走査とともに、信号記憶手段4・信号発生手段5・駆動手段6がシリンドリカルレンズ15を走査方向へ並進走査するようにしたので、第4ウェッジ13の回転軸およびレーザ光の走査方向と直交する方向へビーム形状を伸ばすことができるようになり、複数の光ファイバ8への同時露光が可能になって生産効率を向上することができるという効果が得られ、また同一のロットで照射条件や温度条件を等しくできるため作製する光ファイバグレーティングのフィルタ特性に高い均質性を確保することができるという効果が得られ、さらに第4ウェッジ13の回転軸および走査方向と直交する方向へのビーム変位の影響を低減することができるという効果が得られるとともに、並進走査させる分だけ第3ウェッジ12および第4ウェッジ13の小型化が可能になって、第3ウェッジ12および第4ウェッジ13の高速回転を行なうことができるようになり、走査速度を高速化できるという効果が得られ、また小型化の分だけ第3ウェッジ12および第4ウェッジ13の面精度を向上することができるという効果が得られ、さらにコスト低減が可能になるという効果が得られる。
0112
実施の形態3.
図12はこの発明の実施の形態3による走査型露光装置の構成を示す図である。図1と同一符号は相当する構成要素である。
図12において、18はレーザ光源1からのレーザ光の光路を折り曲げる反射鏡、19は反射鏡18からのレーザ光を反射する偏向手段2としての多面体反射鏡(ポリゴンミラー)、20は多面体反射鏡19からのレーザ光にレンズ作用を与えて遮光手段9へ出射する偏向角補償手段3としてのFθ光学系である。
0113
多面体反射鏡19は、図12の紙面垂直方向に回転軸を有し、回転軸の周りの回転角速度が駆動手段6によって制御されており、側面に複数の反射面(平面鏡)を回転軸と平行に備えた多面体柱である。多面体反射鏡19の形状は特に限定されるものではないが、回転軸と直交する平面によって切断した多面体反射鏡19の断面形状が正多角形(図12では正8角形)となるように複数の反射面を等分割に形成すれば、走査制御の精度を向上することができ、また多面体反射鏡19の製造が容易になって製造性を向上することができる。このとき、多面体反射鏡19によって走査可能な偏向角範囲は、反射面の等分割数をNとすれば±180°/Nとなる。
0114
一方、Fθ光学系20は入射レーザ光の入射角を出射レーザ光の光軸からの距離に変換するレンズ作用を有する光学系で、Fθ光学系20自身の光軸と入射角θをなしてレーザ光が入射するものとし、Fθ光学系20固有の焦点距離をFとすると、Fθ光学系20から出射するレーザ光の走査位置xは式(11)のようになる。
0115
【数11】
Figure 0004137410
0116
式(11)にしたがって、Fθ光学系20から出射するレーザ光の走査区間を目標照射強度分布の照射範囲よりも大きくなるように、Fθ光学系20へ入射するレーザ光の入射角θの範囲を選び、これに合わせてFθ光学系20の光学的特性を設計し、かつ遮光手段9の開口幅を照射範囲と一致させるようにする。このことにより、偏向角補償手段3をパッシブに構成することができ、偏向角補償手段3に対する駆動系を不要にすることができる。なお、このFθ光学系20は、実施の形態1や実施の形態2の偏向手段2に適用しても良い。
0117
それでは、多面体反射鏡19を用いた走査型露光装置の繰り返し走査について説明する。
図13はこの発明の実施の形態3による走査型露光装置による繰り返し走査を説明するための図である。図13(a)はアポダイゼーションの目標照射強度分布、図13(b)は実施の形態3による繰り返し走査の走査位置−時間ダイヤグラム、図13(c)は実施の形態3による繰り返し走査の多面体反射鏡19の回転角速度−時間ダイヤグラムである。なお、図13(b)の走査位置−時間ダイヤグラムは実施の形態1や実施の形態2と同様に考えることができる。
0118
上述のように、Fθ光学系20から出射するレーザ光の走査区間の両端部は、遮光手段9の開口部以外の部分によって遮光されるため、照射強度に寄与しない2つの遮光領域ができ、その遮光領域に対応する非照射期間が存在する。
0119
実施の形態2と同様に、照射に寄与しない時間を助走期間に割り当て、この助走期間において多面体反射鏡19の回転角速度を高速に維持させる。図13(c)に示す回転角速度―時間ダイヤグラムを見ると、照射期間の開始時と終了時とにおいて走査速度を最大とすることができる。以上の回転角速度制御を連続的に繰り返すことで偏向動作・繰り返し走査が可能になる。
0120
また、図13(c)の回転角速度―時間ダイヤグラムを見ると、実施の形態2と同様に、多面体反射鏡19の回転方向を時間的に反転させる必要のないことが分かり、回転角速度の高低変化だけで済むようになっている。これにより、駆動手段6に対する電気的・機械的負荷を軽減することができ、駆動手段6を小型化できる。
0121
さらに、実施の形態1,2と異なり、駆動手段6による多面体反射鏡19の駆動系統は1つだけ有れば良く、多面体反射鏡19の回転駆動の方向も1方向で済むので、駆動系統数や駆動方向が低減されて信頼性を向上できるとともに、コスト低減が可能になる。
0122
以上のように、この実施の形態3によれば、その光軸に対して所定の入射角で偏向手段2からレーザ光が入射すると、入射角を光軸からの距離に変換してレーザ光を出射するFθ光学系20を偏向角補償手段3とするようにしたので、信号記憶手段4・信号発生手段5・駆動手段6による制御を必要とすることなく偏向角補償手段3を実現することができ、駆動手段6の負荷を軽減することができるという効果が得られ、また走査型露光装置の信頼性を向上することができるという効果が得られる。
0123
また、この実施の形態3によれば、回転軸周りの回転角速度が信号記憶手段4・信号発生手段5・駆動手段6によって制御され、回転軸と平行に設けられた複数の平面鏡によってレーザ光源1が出射したレーザ光をFθ光学系20へ反射する多面体反射鏡19を偏向手段2とするようにしたので、駆動系統数や駆動方向数が低減されて、駆動手段6に要する電気的・機械的負荷を軽減することができるという効果が得られ、また駆動手段6を小型化することができるという効果が得られ、さらに走査型露光装置の信頼性を向上することができるという効果が得られ、さらにコスト低減が可能になるという効果が得られる。
0124
さらに、この実施の形態3によれば、その回転軸と直交する平面によって切断された切断面形状が正多角形となるように、複数の平面鏡を多面体反射鏡19が備えるようにしたので、走査制御の精度を向上することができるという効果が得られ、また多面体反射鏡19の製造が容易になって製造性を向上することができるという効果が得られる。
0125
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源が出射したレーザ光を所定の偏向角で偏向して出射する偏向手段と、偏向角を補償して偏向手段が出射したレーザ光を出射する偏向角補償手段と、偏向角を制御し、偏向角補償手段が出射したレーザ光を走査方向へ走査する走査制御手段と、偏向角補償手段が出射したレーザ光を回折させ、光ファイバに照射する位相変調型の透過型回折格子を有する位相マスクと、偏向角補償手段と位相マスクとの間に設けられ、偏向角補償手段が出射したレーザ光を位相マスクへ通過する開口部を有する遮光手段とを備え、走査制御手段は、偏向角補償手段が出射したレーザ光の走査区間が遮光手段に収まる範囲で、レーザ光を開口部よりも大きく走査して走査区間の両端に遮光領域を存在させるとともに、レーザ光が遮光領域を走査する期間に、レーザ光の走査速度の助走または反転を行ない、光ファイバにグレーティングを形成する際にアポダイゼーションを行うように構成したので、レーザ光を高速走査することができるようになり、レーザの強度ドリフトの影響と、低速照射によって発生してしまう局所加熱の影響とを最小化することができるという効果がある。
また、レーザ光の走査区間の両端では、遮光手段によってレーザ光が遮光されてこのときの照射強度をゼロにすることができるようになり、レーザ光が開口部を通過して光ファイバを照射するときに目標照射強度分布を実現することができるという効果がある。
0126
この発明によれば、時系列制御信号にしたがって偏向角を走査制御手段が制御し、走査制御手段が所定の走査周期で時系列制御信号を繰り返すようにしたので、レーザ光を高速繰り返し走査することができるという効果がある。
0127
この発明によれば、時系列制御信号にしたがって偏向角を走査制御手段が制御し、偏向角補償手段が出射したレーザ光の走査速度とアポダイゼーションの目標照射強度分布とを逆比例の関係にして計算した走査位置−時間ダイヤグラムを走査制御手段が時系列制御信号とするようにしたので、アポダイゼーションなどの目標照射強度分布を実現することができるという効果がある。
0128
この発明によれば、連続発振するレーザ光をレーザ光源が出射するようにしたので、走査周期に依存することなく、目標照射強度分布を実現することができるという効果がある。
0129
この発明によれば、所定のパルス周期で発振するパルスレーザ光をレーザ光源が出射するとともに、時系列制御信号の走査周期とパルス周期との整数比の最小公倍数が大きくなるように、走査制御手段が走査周期を定めるようにしたので、パルスレーザ光によって繰り返し走査を行う際に、周期的な照射強度分布の発生を抑制することができるという効果がある。
0130
この発明によれば、走査制御手段によって走査方向の揺動角度が制御される第1反射鏡を偏向手段とするとともに、第1反射鏡の揺動角度と絶対値が等しく逆方向に、走査制御手段によって走査方向の揺動角度が制御される第2反射鏡を偏向角補償手段とし、第1反射鏡および第2反射鏡を順次反射させて、レーザ光源が出射したレーザ光を遮光手段へ出射するようにしたので、レーザ光源に波長広がりがある場合に色収差の影響による走査位置誤差を防ぐことができるという効果がある。
0131
この発明によれば、回転軸周りの回転角速度が走査制御手段によって制御される第1ウェッジと、第1ウェッジと共有する回転軸周りの回転角速度が走査制御手段によって制御される第2ウェッジとから偏向手段が構成されるとともに、回転軸周りの回転角速度が走査制御手段によって制御される第3ウェッジと、第3ウェッジと共有する回転軸周りの回転角速度が走査制御手段によって制御される第4ウェッジとから偏向角補償手段が構成され、第1ウェッジ、第2ウェッジ、第3ウェッジおよび第4ウェッジを順次透過させて、レーザ光源が出射したレーザ光を遮光手段へ出射するようにしたので、偏向手段および偏向角補償手段に対して揺動による走査が必要なくなり、走査の速度変化を小さくすることができるという効果が得られ、また偏角の制御精度を向上することができるという効果が得られ、さらに光学系の光軸調整を容易に行なうことができるという効果がある。
0132
この発明によれば、第1ウェッジ、第2ウェッジ、第3ウェッジおよび第4ウェッジが同一形状で同一材料によってそれぞれ構成され、第1ウェッジと位相差を有することなく、第1ウェッジの回転角速度と絶対値が等しく逆方向の回転角速度で第2ウェッジが制御され、第1ウェッジと180°の位相差を有し、第1ウェッジの回転角速度で第3ウェッジが制御され、第2ウェッジと180°の位相差を有し、第1ウェッジの回転角速度と絶対値が等しく逆方向の回転角速度で第4ウェッジが制御されるようにしたので、各ウェッジの回転角速度の制御が容易になり、走査制御手段の負荷を軽減することができるという効果がある。
0133
この発明によれば、第1ウェッジ、第2ウェッジ、第3ウェッジまたは第4ウェッジの少なくともいずれか1つがその回転軸と直交する平面形状の入射面または出射面を有するようにしたので、走査制御の精度に対するレーザ光の入射角依存性を軽減することができるという効果がある。
0134
この発明によれば、第3ウェッジおよび第4ウェッジの回転走査に同期して、第3ウェッジおよび第4ウェッジを走査制御手段が走査方向へ並進走査するようにしたので、並進走査させる分だけ第3ウェッジおよび第4ウェッジの小型化が可能になって、第3ウェッジおよび第4ウェッジの高速回転を行なうことができるようになり、走査速度を高速化できるという効果が得られ、また小型化の分だけ第3ウェッジおよび第4ウェッジの面精度を向上することができるという効果が得られ、さらにコスト低減が可能になるという効果がある。
0135
この発明によれば、第4ウェッジと遮光手段との間に設けられ、第4ウェッジの回転軸および走査方向と直交する方向にのみレンズ作用を有し、レーザ光の走査区間以上の長さを走査方向に有するシリンドリカルレンズを備えるようにしたので、第4ウェッジの回転軸およびレーザ光の走査方向と直交する方向へビーム形状を伸ばすことができるようになり、複数の光ファイバへの同時露光が可能になって生産効率を向上することができるという効果が得られ、また同一のロットで照射条件や温度条件を等しくできるため作製する光ファイバグレーティングのフィルタ特性に高い均質性を確保することができるという効果が得られ、さらに第4ウェッジの回転軸および走査方向と直交する方向へのビーム変位の影響を低減できるという効果がある。
0136
この発明によれば、第4ウェッジと遮光手段との間に設けられ、第4ウェッジの回転軸および走査方向と直交する方向にのみレンズ作用を有し、レーザ光の走査区間以上の長さを走査方向に有するシリンドリカルレンズを備えるとともに、第3ウェッジおよび第4ウェッジの並進走査とともに、走査制御手段がシリンドリカルレンズを走査方向へ並進走査するようにしたので、第4ウェッジの回転軸およびレーザ光の走査方向と直交する方向へビーム形状を伸ばすことができるようになり、複数の光ファイバへの同時露光が可能になって生産効率を向上することができるという効果が得られ、また同一のロットで照射条件や温度条件を等しくできるため作製する光ファイバグレーティングのフィルタ特性に高い均質性を確保することができるという効果が得られ、さらに第4ウェッジの回転軸および走査方向と直交する方向へのビーム変位の影響を低減することができるという効果が得られるとともに、並進走査させる分だけ第3ウェッジおよび第4ウェッジの小型化が可能になって、第3ウェッジおよび第4ウェッジの高速回転を行なうことができるようになり、走査速度を高速化できるという効果が得られ、また小型化の分だけ第3ウェッジおよび第4ウェッジの面精度を向上することができるという効果が得られ、さらにコスト低減が可能になるという効果がある。
0137
この発明によれば、その光軸に対して所定の入射角で偏向手段からレーザ光が入射すると、入射角を光軸からの距離に変換してレーザ光を出射するFθ光学系を偏向角補償手段とするようにしたので、走査制御手段による制御を必要とすることなく偏向角補償手段を実現することができ、走査制御手段の負荷を軽減することができるという効果が得られ、また走査型露光装置の信頼性を向上することができるという効果がある。
0138
この発明によれば、回転軸周りの回転角速度が走査制御手段によって制御され、回転軸と平行に設けられた複数の平面鏡によってレーザ光源が出射したレーザ光をFθ光学系へ反射する多面体反射鏡を偏向手段とするようにしたので、駆動系統数や駆動方向数が低減されて、走査制御手段に要する電気的・機械的負荷を軽減することができるという効果が得られ、また走査制御手段を小型化することができるという効果が得られ、さらに走査型露光装置の信頼性を向上することができるという効果が得られ、さらにコスト低減が可能になるという効果がある。
0139
この発明によれば、その回転軸と直交する平面によって切断された切断面形状が正多角形となるように、複数の平面鏡を多面体反射鏡が備えるようにしたので、走査制御の精度を向上することができるという効果が得られ、また多面体反射鏡の製造が容易になって製造性を向上することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による走査型露光装置の構成を示す図である。
【図2】 目標照射強度分布とこの目標照射強度分布を実現するための走査位置−時間ダイヤグラムとを示す図である。
【図3】 繰り返し走査を行なう場合の走査位置−時間ダイヤグラムの例を示す図である。
【図4】 この発明の実施の形態1による走査型露光装置による繰り返し走査を説明するための図である。
【図5】 パルスレーザ光によって繰り返し走査を行なった場合の照射強度分布の計算例を示す図である。
【図6】 この発明の実施の形態2による走査型露光装置の構成を示す図である。
【図7】 ウェッジの回転角速度と走査位置絶対誤差との関係を示す図である。
【図8】 照射期間および加減速・助走期間に対するウェッジ回転角の割り当てを示す図である。
【図9】 この発明の実施の形態2による走査型露光装置による繰り返し走査を説明するための図である。
【図10】 この発明の実施の形態2による走査型露光装置の構成を示す図である。
【図11】 この発明の実施の形態2による走査型露光装置の構成を示す図である。
【図12】 この発明の実施の形態3による走査型露光装置の構成を示す図である。
【図13】 この発明の実施の形態3による走査型露光装置による繰り返し走査を説明するための図である。
【図14】 光ファイバの長手方向の位置に対するアポダイゼーションの実効的屈折率分布形状を説明するための図である。
【符号の説明】
1 レーザ光源、2 偏向手段、3 偏向角補償手段、4 信号記憶手段(走査制御手段)、5 信号発生手段(走査制御手段)、6 駆動手段(走査制御手段)、7 位相マスク、8 光ファイバ、9 遮光手段、10 第1ウェッジ、11 第2ウェッジ、12 第3ウェッジ、13 第4ウェッジ、14 偏向角補償手段、15 シリンドリカルレンズ、16,17 走査軌跡、18 反射鏡、19 多面体反射鏡、20 Fθ光学系。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a scanning exposure apparatus for producing an optical fiber grating, and more particularly to a scanning exposure apparatus that realizes apodization by high-speed repetitive scanning.
[0002]
[Prior art]
  The optical fiber grating is obtained by giving a constant periodic refractive index change in the longitudinal direction of the optical fiber core, and is a device that reflects only light of a specific wavelength according to the period of the refractive index change. As a method for manufacturing this optical fiber grating, a phase mask method (for example, US Pat. No. 5,367,588) is well known in addition to the so-called two-beam interference method. The outline of manufacturing an optical fiber grating by this phase mask method is described in detail, for example, in JP-A-11-326669.
[0003]
  In a method for manufacturing an optical fiber grating using a phase mask, a phenomenon in which the refractive index increases in accordance with the amount of irradiation when quartz glass doped with germanium is irradiated with ultraviolet light is used. A phase mask in which a plurality of slits are formed at regular intervals is placed on the upper surface of an optical fiber whose main component is this material, and ultraviolet light is irradiated perpendicularly to the upper surface of the phase mask. Then, on the lower surface of the phase mask, the 0th-order light traveling straight is suppressed, and interference fringes are formed by ± 1st-order diffracted light, and the intensity of ultraviolet light periodically changes due to the interference fringes. It can be formed on the core of an optical fiber.
[0004]
  An important point as a manufacturing method is to change the effective refractive index into a trapezoidal shape with respect to the longitudinal direction of the optical fiber, as shown in FIG. This method of suppressing refractive index modulation on both sides is called apodization, and can suppress side modes (side lobes on both sides of the reflection spectrum main lobe) in the filter characteristics of the optical fiber grating. It is known that ripples in the reflection band and the flat top can be suppressed.
[0005]
  The following (A) to (C) can be cited as a method of performing apodization when producing an optical fiber grating.
[0006]
(A) Movement of optical fiber and phase mask
    The optical fiber and the phase mask are moved in the longitudinal direction of the optical fiber with respect to the ultraviolet light with the scanning position fixed and the irradiation intensity changed.
(B) Movement of ultraviolet light
    The ultraviolet light is moved along the optical fiber while changing the irradiation intensity.
(C) Movement of shielding plate
    Move the shielding plate placed in front of ultraviolet light or phase mask.
[0007]
  However, in the case of (A), since the optical fiber and the phase mask are moved, there is a drawback that the optical fiber and the phase mask are easily affected by relative positional deviation due to vibration of the drive mechanism. In addition, it is necessary to move the optical fiber / phase mask at a relatively low speed in order to avoid misalignment. Expansion due to local heating due to low-speed laser light irradiation occurs on the optical fiber or phase mask. There is also a problem that an error occurs in the width of the diffraction grating to be written. Furthermore, it is a problem that the laser beam used is susceptible to long-term intensity fluctuations (drift).
[0008]
  (C) is disclosed in JP-A-9-304638. The movement of the shielding plate can be expected to be performed at high speed because the reflecting mirror is lighter than when the optical fiber / phase mask of (A) is moved. In addition, since the phase mask and the optical fiber are fixed, there is an advantage that positional displacement due to vibration of the drive mechanism is unlikely to occur. However, there are drawbacks such as that the scanning width is limited to be less than or equal to the beam diameter of the laser beam, that it is affected by diffraction due to the aperture, and that the irradiation power per unit area is reduced, so that it is necessary to take a long irradiation time. is there.
[0009]
  When apodization is performed by moving the ultraviolet light of (B), for example, as disclosed in JP-A-11-326669, the reflecting mirror is moved in the scanning direction and the moving speed is increased in the apodization region. The velocity intensity is modulated so as to reduce the irradiation intensity distribution. Alternatively, there is a method of realizing the targeted target irradiation intensity distribution by changing the laser light intensity while moving the reflecting mirror at a constant speed.
[0010]
  These methods can be expected to perform high-speed scanning because the reflecting mirror is lighter than the movement of the optical fiber / phase mask in (A). In addition, since the optical fiber and the phase mask are fixed, positional displacement due to vibration of the drive mechanism hardly occurs. Furthermore, since it is not necessary to widen the beam diameter, the irradiation time can be shortened as compared with the movement of the shielding plate in (C).
[0011]
  However, with respect to the scanning speed modulation, the speed distribution is only qualitatively described as an example, and details of the method for calculating the scanning speed are not specified in JP-A-11-326669. In order to avoid the influence of laser beam intensity drift and local overheating due to low-speed irradiation, it is desirable not only to complete one scan at a high speed but also to repeat a high-speed scan further. Is inappropriate for high-speed repetitive scanning from the following points.
[0012]
  That is, in the example in which velocity modulation is applied, a high speed of movement is necessary at both ends of the scanning position, and a low speed of movement is necessary at the center of the scanning position. This is because the speed change becomes infinite. Also, when scanning at a constant speed, it is necessary to reverse the scanning direction at both ends of the scanning position, and the change in the scanning speed is similarly infinite.
[0013]
  The change in the scanning speed that can be realized is finite, and the speed becomes zero particularly during reversal. Therefore, when performing repeated scanning, there is a problem that an error occurs in the irradiation intensity that should be zero at both ends of the scanning position. As described above, in this conventional example, the change in speed at both ends of the scanning position is not taken into consideration.
[0014]
  As another conventional example of repeated scanning, a method of performing repeated exposure by fixing a light source and reciprocating an optical fiber and a phase mask is disclosed in JP-A-10-319255. However, this is a method of moving the optical fiber / phase mask, and as described above, it is weak against vibration caused by the movement, and it is necessary to reduce the scanning speed (1 Hz or less), which causes a problem of local heating. End up.
[0015]
  On the other hand, when scanning using pulsed laser light, if there is an integer multiple relationship between the scanning period and the pulse period, a periodic intensity distribution is generated in the irradiation intensity distribution. This periodic intensity distribution remains even when scanning is repeated, and becomes an obstacle to accurately realizing the targeted irradiation intensity distribution. This document only describes the pulse period when using a pulse laser as a rate higher than 100 Hz, and no consideration was given to this periodicity.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
  Since the conventional scanning exposure apparatus is configured as described above, the high-speed scanning of the laser beam cannot be repeated, and the influence of the laser intensity drift and the influence of the local heating that occurs due to low-speed irradiation. There was a problem that it could not be minimized.
[0017]
  Further, the conventional scanning exposure apparatus has a problem that the scanning control for realizing the target irradiation intensity distribution such as apodization is not clarified.
[0018]
  Furthermore, the conventional scanning exposure apparatus has a problem in that it cannot suppress the periodic intensity distribution that occurs when irradiation is performed with pulsed laser light.
[0019]
  The present invention has been made to solve the above-described problems, and can repeat high-speed scanning of laser light. The effects of laser intensity drift and the effects of local heating caused by low-speed irradiation. It is an object of the present invention to construct a scanning exposure apparatus that can be minimized.
[0020]
  Another object of the present invention is to constitute a scanning type exposure apparatus in which scanning control for realizing a target irradiation intensity distribution such as apodization is clarified.
[0021]
  A further object of the present invention is to provide a scanning exposure apparatus capable of suppressing a periodic intensity distribution that occurs when irradiation is performed with pulsed laser light.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
  The scanning exposure apparatus according to the present invention comprises a laser light source that emits laser light, a deflection means that deflects and emits the laser light emitted from the laser light source at a predetermined deflection angle, and a deflection means that compensates the deflection angle. Deflection angle compensation means for emitting the emitted laser light, scanning control means for controlling the deflection angle and scanning the laser light emitted by the deflection angle compensation means in the scanning direction, and diffracting the laser light emitted by the deflection angle compensation means A phase mask having a phase modulation type transmission diffraction gratingA light shielding means provided between the deflection angle compensation means and the phase mask and having an opening through which the laser beam emitted from the deflection angle compensation means passes to the phase mask, and the scanning control means includes the deflection angle compensation means. The laser beam is scanned larger than the opening so that the laser beam is scanned larger than the opening so that the light shielding region exists at both ends of the scanning region and the laser beam scans the light shielding region. Advancing or reversing the scanning speed of the light to apodize when forming the grating in the optical fiberIt is what.
[0023]
  In the scanning type exposure apparatus according to the present invention, the scanning control means controls the deflection angle in accordance with the time series control signal, and the scanning control means repeats the time series control signal at a predetermined scanning cycle.
[0024]
  In the scanning exposure apparatus according to the present invention, the scanning angle is controlled by the scanning control means in accordance with the time series control signal, and the scanning speed of the laser beam emitted by the deflection angle compensating means is determined.ApodizationThe scanning position-time diagram calculated with an inversely proportional relationship with the target irradiation intensity distribution is used as the time-series control signal by the scanning control means.
[0025]
  In the scanning exposure apparatus according to the present invention, a laser light source emits continuously oscillating laser light.
[0026]
  In the scanning exposure apparatus according to the present invention, the laser light source emits pulsed laser light that oscillates at a predetermined pulse period, and the least common multiple of the integer ratio between the scanning period and the pulse period of the time-series control signal is increased. The scanning control means determines the scanning cycle.
[0027]
  In the scanning type exposure apparatus according to the present invention, the first reflecting mirror whose scanning direction swing angle is controlled by the scanning control means is used as the deflecting means, and the swing angle of the first reflecting mirror is equal to the absolute value in the opposite direction. In addition, the second reflecting mirror whose swing angle in the scanning direction is controlled by the scanning control means is used as a deflection angle compensating means, and the first reflecting mirror and the second reflecting mirror are sequentially reflected so that the laser light emitted from the laser light source is reflected. The light is emitted to the light shielding means.
[0028]
  In the scanning type exposure apparatus according to the present invention, the first wedge whose rotation angular velocity around the rotation axis is controlled by the scanning control means, and the rotation angular velocity around the rotation axis shared with the first wedge are controlled by the scanning control means. The deflection means is composed of the two wedges, the rotation angular velocity around the rotation axis is controlled by the scanning control means, and the rotation angular velocity around the rotation axis shared with the third wedge is controlled by the scanning control means. The deflection angle compensating means is constituted by the fourth wedge, and the first wedge, the second wedge, the third wedge and the fourth wedge are sequentially transmitted so that the laser light emitted from the laser light source is emitted to the light shielding means. It is a thing.
[0029]
  In the scanning exposure apparatus according to the present invention, the first wedge, the second wedge, the third wedge, and the fourth wedge are formed of the same material with the same shape, and have no phase difference with the first wedge. The second wedge is controlled with a rotational angular velocity that is equal in absolute value and opposite to the rotational angular velocity of the first wedge, has a phase difference of 180 ° with respect to the first wedge, the third wedge is controlled with the rotational angular velocity of the first wedge, and the second The fourth wedge has a phase difference of 180 ° with respect to the wedge, and the fourth wedge is controlled with the rotational angular velocity of the first wedge that is equal in absolute value and in the opposite direction.
[0030]
  In the scanning exposure apparatus according to the present invention, at least one of the first wedge, the second wedge, the third wedge, or the fourth wedge has a plane-shaped entrance surface or exit surface orthogonal to the rotation axis thereof. Is.
[0031]
  In the scanning type exposure apparatus according to the present invention, the scanning control means translates the third wedge and the fourth wedge in the scanning direction in synchronization with the rotational scanning of the third wedge and the fourth wedge.
[0032]
  The scanning exposure apparatus according to the present invention is provided between the fourth wedge and the light shielding means, has a lens action only in a direction orthogonal to the rotation axis of the fourth wedge and the scanning direction, and is longer than the scanning section of the laser beam. A cylindrical lens having a length of 1 in the scanning direction is provided.
[0033]
  The scanning exposure apparatus according to the present invention is provided between the fourth wedge and the light shielding means, has a lens action only in a direction orthogonal to the rotation axis of the fourth wedge and the scanning direction, and is longer than the scanning section of the laser beam. And a cylindrical lens having a length of 3 mm in the scanning direction, and along with the translational scanning of the third wedge and the fourth wedge, the scanning control means translates the cylindrical lens in the scanning direction.
[0034]
  The scanning exposure apparatus according to the present invention is an Fθ optical system that emits laser light by converting the incident angle into a distance from the optical axis when the laser light is incident from the deflecting means at a predetermined incident angle with respect to the optical axis. Is used as a deflection angle compensation means.
[0035]
  In the scanning exposure apparatus according to the present invention, the rotational angular velocity around the rotation axis is controlled by the scanning control means, and the laser beam emitted from the laser light source is reflected to the Fθ optical system by a plurality of plane mirrors provided in parallel with the rotation axis. A polyhedral reflecting mirror is used as the deflecting means.
[0036]
  In the scanning exposure apparatus according to the present invention, the polyhedral reflecting mirror is provided with a plurality of plane mirrors so that a cut surface shape cut by a plane orthogonal to the rotation axis thereof is a regular polygon.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  An embodiment of the present invention will be described below.
Embodiment 1 FIG.
  FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a scanning exposure apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  In FIG. 1, 1 is a laser light source that emits a single wavelength laser beam (ultraviolet light), 2 is a deflection unit that changes (deflects) the deflection angle of the laser beam emitted from the laser light source 1, and 3 is a deflection unit 2. This is a deflection angle compensation means for emitting a laser beam by compensating and canceling the deflection angle of the deflected laser beam.
[0038]
  In FIG. 1, 4 is a signal storage means (scanning control means) for storing a time series control signal, and 5 is a signal generating means for repeatedly generating the time series control signal stored in the signal storage means 4 at a constant scanning cycle. (Scanning control means), 6 is a driving means (scanning control means) for driving the deflection operation of the deflecting means 2 in accordance with a time-series control signal from the signal generating means 5, and 7 is adjacent by a phase modulation type transmission diffraction grating. A phase mask that causes a difference in the optical path length (phase change amount) of the transmitted laser light, 8 is an optical fiber as an exposure target installed on the lower surface of the phase mask 7, and 9 is the deflection angle compensation means 3 and the phase mask 7 Is a light shielding means having an opening at the center thereof. In FIG. 1, the optical fiber 8 is installed in parallel with the paper surface, and the vertical direction in FIG. 1 corresponds to the longitudinal direction of the optical fiber 8.
[0039]
  Next, the operation will be described.
  The traveling direction of the laser light emitted from the laser light source 1 is deflected by the deflecting means 2. The deflection angle of the laser beam deflected by the deflecting unit 2 is driven by a driving unit 6 that receives a time-series control signal from the signal generating unit 5. The signal generation means 5 reads the time series control signal stored in the signal storage means 4 and repeatedly generates this time series control signal at a constant scanning cycle.
[0040]
  The laser beam deflected by the deflecting unit 2 is compensated for the deflection angle by the deflection angle compensating unit 3 located away from the deflecting unit 2, and reaches a position determined by the distance between the deflecting unit 2 and the deflection angle compensating unit 3. Scanned. One-dimensional scanning can be performed by continuously changing the deflection angle in one axial direction. In the present invention, the one-dimensional scanning direction coincides with the longitudinal direction of the optical fiber 8.
[0041]
  As the deflecting means 2 and the deflection angle compensating means 3, for example, one reflecting mirror (each of the first reflecting mirror and the second reflecting mirror, respectively) is used, and these reflecting mirrors are swung in the scanning direction. By controlling the swing angles of the two so that the values are equal and the signs are reversed, the deflection operation of the deflection means 2 and the deflection angle compensation operation of the deflection angle compensation means 3 can be realized. In this case, the first reflecting mirror and the second reflecting mirror are sequentially reflected so that the laser light from the laser light source 1 is emitted to the light shielding means 9, and only the light reflection phenomenon is used. There is an advantage that a scanning position error due to the influence of chromatic aberration does not occur when there is a wavelength broadening.
[0042]
  Of the laser light emitted from the deflection angle compensation means 3, only the laser light that has passed through the opening of the light shielding means 9 installed immediately before the phase mask 7 is incident on the upper surface of the phase mask 7, and the phase modulation of the phase mask 7 is performed. Interference between ± 1st order diffracted lights is generated by the transmissive diffraction grating of the mold, and an intensity distribution is formed on the optical fiber 8 on the lower surface.
[0043]
  Next, a method for realizing apodization by velocity modulation is described.
  FIG. 2 is a diagram showing a target irradiation intensity distribution and a scanning position-time diagram for realizing the target irradiation intensity distribution.
  FIG. 2A shows an example of the target irradiation intensity distribution, in which the central portion is flat and both end portions have bell-shaped apodization distribution shapes. The vertical axis represents the scanning position, and the horizontal axis represents the laser irradiation intensity. FIG. 2B shows a scanning position-time diagram for one scanning period. The vertical axis represents the scanning position corresponding to FIG. 2A, and the horizontal axis represents time.
[0044]
  Now, assuming that the laser irradiation intensity per unit time is i (x, t), the scanning position (modulation parameter) is x, the time is t, and the scanning period is τ, the laser intensity distribution I (x) per scanning period τ. Is represented by the following equation (1).
[0045]
[Expression 1]
Figure 0004137410
[0046]
  On the other hand, when the load function W (x) relating to the scanning position x is used, the laser intensity distribution I (x) can also be described as in Expression (2).
[0047]
[Expression 2]
Figure 0004137410
[0048]
  In the target irradiation intensity distribution shown in FIG. 2A, the laser intensity distribution I (x) is a monotonically increasing function in the scanning section where x <0, and the laser intensity distribution I (x) in the scanning section where x> 0. Is a monotonically decreasing function. Therefore, when Expression (1) is modified for each scanning section, Expression (3) and Expression (4) are obtained, respectively.
[0049]
[Equation 3]
Figure 0004137410
[0050]
[Expression 4]
Figure 0004137410
[0051]
  Similarly, the laser intensity distribution I (x) in Expression (2) is also the laser intensity distribution I for each scanning section.1 (X), I2It can be separated into (x). The result is shown in the following formula (5).
[0052]
[Equation 5]
Figure 0004137410
[0053]
  Where W1(X), W2(X) is the load function W (x) in the scanning interval x <0, 0 <x, respectively. Comparing Equation (3), Equation (4), and Equation (5), it can be seen that the stay time (∂t / ∂x) obtained by differentiating the time t at the scanning position x is proportional to the load function W (x). . Since the dwell time (∂t / ∂x) is the reciprocal of the scanning speed, the above consideration results mean that the scanning speed (∂x / ∂t) is inversely proportional to the load function W (t).
[0054]
  By comparing and considering the above formulas (3), (4), and (5), the time function t (x) with the scanning position x as an independent variable is expressed by the following formulas (6a) and (6b). It can be expressed as
[0055]
[Formula 6]
Figure 0004137410
[0056]
  Using this equation (6a) and equation (6b), a load function W (x) representing the target irradiation intensity distribution, that is, W1(X) and W2From (x), a diagram of time t (x) can be obtained.
[0057]
  When the scanning position-time diagram for realizing the target irradiation intensity distribution of the apodization in FIG. 2A is calculated by the equations (6a) and (6b), it is as shown in FIG. 2 (b). As can be seen from FIG. 2B, in the portions corresponding to both ends of the scanning position, the magnitude of the differential coefficient of the diagram increases rapidly, and in order to realize apodization, the scanning speed is measured at both ends of the scanning position. It can be understood that there is a need to greatly increase. Theoretically, it is necessary to make the scanning speed infinite in order to make the irradiation intensity zero.
[0058]
  Consider the case of repeated scanning.
  FIG. 3 is a diagram showing an example of a scanning position-time diagram in the case of performing repetitive scanning. FIG. 3A shows a case where the scanning position always monotonously increases with respect to time, and FIG. This is a case where the scanning position repeats monotonous increase and monotonous decrease.
[0059]
  3A and 3B, it is understood that the scanning direction (or scanning speed) needs to be reversed at both ends of the scanning position. When this reversal is performed, the scanning speed becomes zero. However, as described above, the scanning speed increases at the both ends of the scanning position to increase the maximum speed to realize apodization. It is difficult to reverse the scanning direction.
[0060]
  In order to solve this difficulty, in the present invention, the light shielding means 9 is provided immediately before the phase mask 7. The light shielding means 9 has a rectangular opening at the center, and this opening passes the laser light from the deflection angle compensation means 3 (light transmission region), and the portions other than the opening shield the laser light. (Shading area). Next, the function of the light shielding means 9 will be described.
[0061]
  FIG. 4 is a view for explaining repeated scanning by the scanning exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  4A is an enlarged view of the deflection angle compensation unit 3, the light shielding unit 9, the phase mask 7 and the optical fiber 8 of FIG. 1, and FIG. 4B is a target irradiation intensity distribution of apodization. The opening corresponds to the light transmission region, and the portions other than the opening correspond to the light shielding region. FIG. 4C is a scanning position-time diagram of repeated scanning according to the first embodiment.
[0062]
  In the first embodiment, as shown in FIG. 4A, the scanning section of the laser beam is set larger than the opening of the light shielding means 9 within the range of the size of the light shielding means 9. There are two light-shielding areas where the laser light is shielded by the light-shielding means 9 at both ends. As a result, during one scanning period of the laser light, the laser light passes through the opening and the optical fiber 8 is irradiated through the phase mask 7 (irradiation period), and the laser is emitted in a portion other than the opening. A period in which light is blocked and the optical fiber 8 is not irradiated (non-irradiation period) is created.
[0063]
  Then, as shown in FIG. 4C, a diagram for realizing the target irradiation intensity distribution of the apodization is performed during the irradiation period, and the operation of greatly increasing the scanning speed of the laser beam, the reduction / inversion of the scanning speed, A diagram for accelerating (running) up to the initial scanning speed required for scanning is assigned to the non-irradiation period.
[0064]
  As a result, the scanning speed needs to be infinite, and both ends of the scanning position where the scanning direction must be reversed correspond to the light-shielding region in FIG. Therefore, the optical fiber 8 is not irradiated with laser light, and the irradiation intensity at this time can be made zero. Therefore, the laser beam scanning can be repeated while realizing the target irradiation intensity distribution in the light transmission region of FIG. 4B in which the laser beam passes through the opening and irradiates the optical fiber 8.
[0065]
  In the above description, a continuous wave laser (CW laser) light source is assumed as the laser light source 1. In this case, the target irradiation intensity distribution can be realized regardless of the scanning cycle.
[0066]
  On the other hand, when the pulse laser beam is emitted from the laser light source 1, the combination of each cycle is determined so as to increase the least common multiple of the integer ratio between the repeated scanning cycle and the pulse cycle of the pulse laser beam. . This can prevent the occurrence of unintended periodic intensity distribution (ripple) in the irradiation intensity distribution when scanning is repeated many times. This is illustrated by the following calculation example.
[0067]
  FIG. 5 is a diagram showing a calculation example of the irradiation intensity distribution when the scanning is repeatedly performed by the pulse laser beam. The scanning cycle is 20 msec, the pulse cycle of the pulse laser beam is 0.90 msec, and FIG. 5 (b) When 1.00 msec is set, this is a calculated value when 1024 times of Gaussian beams (beam half width 1 mm) are irradiated with pulses. The integer ratio between the scanning period and the pulse period is 200: 9 in FIG. 5A and 20: 1 in FIG. 5B, and the least common multiple of each period ratio is 1800 in FIG. FIG. 5B corresponds to 20.
[0068]
  Looking at this, in the calculation example of FIG. 5B in which the least common multiple of the integer ratio of each period is small, a periodic intensity distribution is generated in the irradiation intensity distribution. This intensity distribution remains even when the number of irradiation pulses is increased, and becomes a factor that degrades the performance of the optical fiber grating.
[0069]
  On the other hand, in the calculation example of FIG. 5A in which the least common multiple of the integer ratio of each period is large, a periodic intensity distribution does not appear in the irradiation intensity distribution, and an ideal apodization can be realized. The ripple that is slightly present in FIG. 5B can be further reduced by increasing the number of pulse irradiations.
[0070]
  As described above, according to the first embodiment, the laser light source 1 that emits laser light, the deflection unit 2 that deflects and emits the laser light emitted from the laser light source 1 with a predetermined deflection angle, and the deflection angle. And a deflection angle compensation means 3 for emitting laser light emitted from the deflection means 2 and a signal storage means 4 for controlling the deflection angle and scanning the laser light emitted by the deflection angle compensation means 3 in the scanning direction. The generating means 5 and the driving means 6 and a phase mask 7 for irradiating the optical fiber 8 installed on the lower surface thereof along the scanning direction with a laser beam via a phase modulation type transmission diffraction grating are provided. Therefore, the laser beam can be scanned at high speed, and the effect of minimizing the influence of the laser intensity drift and the influence of local heating caused by the low-speed irradiation can be obtained.
[0071]
  Further, according to the first embodiment, the driving means 6 controls the deflection angle according to the time series control signal, and the signal generating means 5 repeats the time series control signal at a predetermined scanning period. Can be repeatedly scanned at high speed.
[0072]
  Furthermore, according to the first embodiment, the driving means 6 controls the deflection angle according to the time-series control signal, the scanning speed (∂x / ∂t) of the laser beam emitted from the deflection angle compensation means 3 and the target irradiation. Since the signal storage means 4 uses the scanning position-time diagram calculated with an inversely proportional relationship with the intensity distribution W (x) as a time-series control signal, the target irradiation intensity distribution W (x) such as apodization is obtained. The effect that it is realizable is acquired.
[0073]
  Furthermore, according to the first embodiment, the light shielding means 9 is provided between the deflection angle compensation means 3 and the phase mask 7 and has an opening through which the laser beam emitted from the deflection angle compensation means 3 passes. The signal storage means 4, the signal generation means 5, and the drive means 6 scan the laser light larger than the opening so that the scanning section of the laser light emitted from the deflection angle compensation means 3 is within the light shielding means 9. Since the light shielding regions exist at both ends, and the signal storage means 4, the signal generation means 5, and the driving means 6 perform the run-up or inversion of the scanning speed of the laser light during the period in which the laser light scans the light shielding area, At both ends of the scanning section of the laser light, the laser light is shielded by the light shielding means 9 so that the irradiation intensity at this time can be made zero, and when the laser light passes through the opening and irradiates the optical fiber 8 There is an advantage that it is possible to realize a target irradiation intensity distribution.
[0074]
  Further, according to the first embodiment, since the laser light source 1 emits the continuously oscillating laser beam, the effect of realizing the target irradiation intensity distribution can be realized without depending on the scanning cycle. It is done.
[0075]
  Furthermore, according to the first embodiment, the laser light source 1 emits pulsed laser light that oscillates at a predetermined pulse period, and the least common multiple of the integer ratio between the scanning period and the pulse period of the time-series control signal increases. As described above, since the signal generating means 5 determines the scanning cycle, it is possible to suppress the generation of a periodic irradiation intensity distribution when the scanning is repeatedly performed by the pulse laser beam.
[0076]
  Further, according to the first embodiment, the first reflecting mirror whose swing angle in the scanning direction is controlled by the signal storing means 4, the signal generating means 5, and the driving means 6 is the deflecting means 2, and the first reflecting The second reflecting mirror in which the swing angle in the scanning direction is controlled by the signal storage means 4, the signal generation means 5, and the drive means 6 in the opposite direction in which the absolute value of the mirror is equal to the absolute value is the deflection angle compensation means 3. Since the first reflecting mirror and the second reflecting mirror are sequentially reflected so that the laser light emitted from the laser light source 1 is emitted to the light shielding means 9, scanning due to the influence of chromatic aberration occurs when the laser light source 1 has a wavelength broadening. An effect that a position error can be prevented is obtained.
[0077]
  The scanning exposure apparatus according to the present invention is not limited to high-speed repetitive scanning, and the signal generating means 5 may generate a time-series control signal for one scanning period.
[0078]
  Further, the time series control signal is not limited to the scanning position-time diagram calculated using the equation (6), and can be arbitrarily determined.
[0079]
Embodiment 2. FIG.
  FIG. 6 is a view showing the arrangement of a scanning exposure apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 denote corresponding components.
  In the deflecting means 2 in FIG. 6, reference numerals 10 and 11 denote a first wedge and a second wedge, respectively, whose rotational angular velocities around the same rotational axis are controlled by the driving means 6. In the deflection angle compensating means 3 of FIG. 6, reference numerals 12 and 13 denote a third wedge and a fourth wedge, respectively, whose rotational angular velocities around the same rotational axis are controlled by the driving means 6. Laser light emitted from the laser light source 1 sequentially passes through the first to fourth wedges 10 to 13 and enters the light shielding means 9.
[0080]
  In FIG. 6, the rotation direction of the first wedge 10 and the rotation direction of the second wedge 11 are driven by the driving means 6 so that the rotation direction of the third wedge 12 and the rotation direction of the fourth wedge 13 are opposite to each other. ing. The shapes of the first to fourth wedges 10 to 13 are not particularly limited, but at least one of the entrance surface or the exit surface is a planar shape orthogonal to the rotation axis, thereby tracking the optical path of the laser light. In addition, it is possible to suppress the deterioration of the deflection operation accuracy due to the incident angle error of the incident laser beam, and to reduce the dependency of the laser beam on the incident angle on the scanning control accuracy.
[0081]
  First, the scanning function of the first wedge 10 and the second wedge 11 of the deflection unit 2 will be described. The x-axis direction is the longitudinal direction of the optical fiber 8, the optical axis of the laser light source 1 and the y-axis direction perpendicular to the x direction, and the origin is on the optical axis of the laser light source 1. The deflection angle of the laser beam generated by the first and second wedges 10 and 11 is defined by the angle between the laser beam emitted from the deflecting means 2 and the optical axis of the laser light source 1, and the deflection angle in the x-axis direction is defined as θx , The deflection angle in the y-axis direction is θyThen the deflection angle θx, ΘyAre represented by the equations (7a) and (7b), respectively.
[0082]
[Expression 7]
Figure 0004137410
[0083]
  Where δ1, Δ2Is the deflection angle of the light beam by the first and second wedges 10 and 11, φ1, Φ2Is the rotational angular velocity of the first and second wedges 10 and 11, and ψ is the phase difference between the first and second wedges 10 and 11.
  If the first and second wedges 10 and 11 made of the same material and the same shape are used, the deflection angle δ1, Δ2The relationship is δ1= Δ2= Δ, and the rotational angular velocity φ of the first and second wedges 10 and 111, Φ2Rotate in the opposite direction at the same speed (φ1= -Φ2= Φ) and the phase difference ψ = 0, the following equations (8a) and (8b) are obtained respectively, and it can be seen that the laser beam can be scanned only in the x direction, that is, in the longitudinal direction of the optical fiber 8.
[0084]
[Equation 8]
Figure 0004137410
[0085]
  On the other hand, for the third and fourth wedges 12 and 13 of the deflection angle compensation means 3, the initial phase of the third wedge 12 is advanced by 180 ° with respect to the first wedge 10, and the initial phase of the fourth wedge 13 is set to the second phase. When the wedge 11 is advanced by 180 °, the phase difference ψ = 0 ° between the third and fourth wedges 12 and 13 is obtained.
[0086]
  Similarly to the first and second wedges 10 and 11, when the third and fourth wedges 12 and 13 made of the same material and the same shape are used, the deflection angle δ1= Δ2= Δ, rotation angular velocity φ1= -Φ2= Φ (the rotational angular velocity φ of the third wedge 12Three= Φ1, Angular velocity φ of the fourth wedge 13Four= Φ2), Formulas (7a) and (7b) become δcos [φ + 180 °] + δcos [− (φ + 180 °)], δsin [φ + 180 °] + δsin [− (φ + 180 °)], respectively, and formulas (9a) and (9b) It can be seen that the deflection angle is compensated.
[0087]
[Equation 9]
Figure 0004137410
[0088]
  Accordingly, the third wedge 12 is placed at a distance L from the fourth wedge 13, and θ = −θ.xWhen the above-described deflection is applied, the scanning position x from the optical axis of the laser light source 1 of the laser light incident on the first wedge 10 and emitted from the fourth wedge 13 can be obtained by Expression (10).
[0089]
[Expression 10]
Figure 0004137410
[0090]
  From the expression (10), it can be seen that the scanning position can be reciprocated in accordance with the rotational angular velocity φ of the first to fourth wedges 10-13. The scanning position x generally does not change linearly with respect to the rotational angular velocity φ, but linear approximation is possible by limiting the angular range of the rotational angular velocity φ and optimally selecting the deflection angle δ. An example in which the scanning position x is approximately linear with the rotational angular velocity φ is shown in FIG.
[0091]
  FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the rotational angular velocity φ of the wedge and the scanning position absolute error (deviation from linearity). Deviation from the linearity of equation (10) using the deviation angle δ and the distance L as parameters. Is calculated. The horizontal axis in FIG. 7 represents the rotational angular velocity φ [deg. The vertical axis represents the absolute error [mm] of the scanning position x. As shown in FIG. 7, when the range of the rotational angular velocity φ is limited to ± 30 °, there is a set of a deviation angle δ and a distance L in which the error is always zero in the range between φ = ± 30 °, In the example of FIG. 7, δ = 21.2 deg. , L = 51.6 mm is found to be the optimum value.
[0092]
  Now, a linear approximate rotation angle range in which the scanning position x approximately linearly changes with respect to this rotation angular velocity φ is assigned to the irradiation period described in the first embodiment, and an angle range other than this linear approximate rotation angle range is not irradiated. Consider assigning to a period. FIG. 8 is a diagram showing assignment of the wedge rotation angle with respect to the irradiation period and the non-irradiation period, and shows the rotation angle range viewed from the upper surface of the wedge. For simplicity of explanation, the position where all the four first to fourth wedges 10 to 13 are rotated by 90 ° is read again with reference to the rotation angle.
[0093]
  Now, repeated scanning will be described.
  FIG. 9 is a diagram for explaining repeated scanning by the scanning exposure apparatus according to the second embodiment of the present invention. 9A is a target irradiation intensity distribution, FIG. 9B is a scanning position-time diagram according to the second embodiment, and FIG. 9C is a rotational angular velocity-time diagram of a wedge according to the second embodiment. 9 (d) shows a wedge rotation angle-time diagram according to the second embodiment.
[0094]
  Similar to the first embodiment, the time series control signal is calculated by making the scanning speed in inverse proportion to the target irradiation intensity distribution within the irradiation period. Further, as shown in FIGS. 9A and 9B, two light shielding regions are provided at both ends of the scanning position by the light shielding means 9, and the operation of greatly increasing the scanning speed of the laser beam, the reduction of the scanning speed, The acceleration up to the initial scanning speed required for the next scanning is performed during the non-irradiation period in the light shielding region.
[0095]
  Although not particularly limited, as described above, if a linear approximate rotation angle range in which the scanning position x changes approximately linearly with respect to the rotation angular velocity φ of each wedge is assigned to the irradiation period, Since the scanning position x can be controlled at equal intervals when the wedge rotational angular velocity φ is changed at equal intervals, the controllability can be improved.
[0096]
  As described above, as shown in the rotation angle-time diagram of each wedge in FIG. 9D, two irradiation periods are allocated while the first to fourth wedges 10 to 13 are rotated once from 0 to 360 °. One round-trip scanning is completed. By performing this wedge rotation angle control continuously, position scanning can be repeated at high speed.
[0097]
  Particularly in comparison with the first embodiment, in the second embodiment, as shown in the rotational angular velocity-time diagram of FIG. 9C, the rotational directions of the first to fourth wedges 10-13 are within the non-irradiation period. There is no need to invert, and only a change in the rotational angular velocity is required. Thereby, the electrical and mechanical load applied to the driving means 6 can be reduced.
[0098]
  In the description so far, the scanning of the laser beam is realized only by the rotation of the first to fourth wedges 10 to 13. However, the third and fourth wedges 12 and 13 of the deflection angle compensating means 3 are connected to the optical fiber 8. Translational scanning may be performed in the longitudinal direction.
[0099]
  FIG. 10 is a view showing the structure of a scanning exposure apparatus according to Embodiment 2 of the present invention, and the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 6 denote corresponding components.
  In FIG. 10, reference numeral 14 denotes a deflection angle compensator having third and fourth wedges 12 and 13. The third and fourth wedges 12 and 13 of the deflection angle compensator 14 are third and fourth wedges. In synchronism with the rotational movements 12 and 13, translational scanning is performed by the driving means 6 in the longitudinal direction of the optical fiber 8.
[0100]
  The position scanning in FIG. 10 does not require positional accuracy, and the laser beams deflected by the first and second wedges 10 and 11 of the deflection unit 2 are within the wedges of the third and fourth wedges 12 and 13 of the deflection angle compensation unit 14. It is only necessary to enter without being kicked. Since the effective diameter of the third and fourth wedges 12 and 13 can be reduced by using the position scanning together, the surface accuracy of the third and fourth wedges 12 and 13 can be improved, the driving means 6 can be downsized, the cost can be reduced, etc. effective.
[0101]
  Further, as shown in FIG. 11, by installing a cylindrical lens, even when a scanning position error occurs in the direction of the rotation axis of the fourth wedge 13 and the direction orthogonal to the scanning direction by the wedge scanning, this can be compensated. .
[0102]
  FIG. 11 is a view showing the structure of a scanning exposure apparatus according to Embodiment 2 of the present invention, and the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 6 denote corresponding components. In FIG. 11, the laser light source 1 to the third wedge 12 are not shown.
  In FIG. 11, reference numeral 15 denotes a cylindrical lens provided between the fourth wedge 13 and the light shielding means 9.
[0103]
  The cylindrical lens 15 has a lens action only in the direction of the rotation axis of the fourth wedge 13 and the direction orthogonal to the scanning direction, and the scanning locus in which the scanning position error has occurred on the emission side of the fourth wedge 13 in FIG. 16 is compensated and converted into a scanning locus 17 in which a scanning position error is suppressed by a lens action.
[0104]
  The cylindrical lens 15 may adopt a shape that is longer than the entire scanning section in the longitudinal direction (scanning direction) of the optical fiber 8 so as to cover the entire scanning section. , Translational scanning may be performed simultaneously with the fourth wedges 12 and 13. As a result, the cylindrical lens 15 can also be reduced in size and the cost can be reduced.
[0105]
  On the other hand, as a secondary action by the cylindrical lens 15, the beam shape is stretched in the direction perpendicular to the rotation axis direction and the scanning direction of the fourth wedge 13. Thereby, not only can the influence of the beam displacement in the direction perpendicular to the rotation axis direction / scanning direction of the fourth wedge 13 be reduced, but a plurality of optical fibers 8 and phase masks 7 are arranged in the direction of the lens action of the cylindrical lens 15. When arranged in parallel, simultaneous exposure to a plurality of optical fibers 8 is possible. Simultaneous exposure to a plurality of optical fibers 8 not only improves the production efficiency, but also makes it possible to equalize irradiation conditions and temperature conditions in the same lot, thus ensuring high homogeneity in the filter characteristics of the optical fiber grating to be manufactured. be able to.
  The method using the first to fourth wedges 10 to 13 described with reference to FIGS. 9 to 11 as the deflecting means 2 and the deflection angle compensating means 3 is applied to a scanning exposure apparatus in the case where the light shielding means 9 is not provided. You may do it.
[0106]
  As described above, according to the second embodiment, the first wedge 10 whose rotation angular velocity around the rotation axis is controlled by the signal storage means 4, the signal generation means 5, and the driving means 6 is shared with the first wedge 10. The deflection means 2 is composed of the second wedge 11 whose rotational angular velocity around the rotating shaft is controlled by the signal storage means 4, the signal generating means 5 and the driving means 6, and the rotational angular velocity around the rotational axis is the signal storage means. 4. The third wedge 12 controlled by the signal generating means 5 and the driving means 6 and the rotational angular velocity around the rotation axis shared with the third wedge 12 are controlled by the signal storing means 4, the signal generating means 5 and the driving means 6. The fourth wedge 13 constitutes the deflection angle compensating means 3, and the first wedge 10, the second wedge 11, the third wedge 12 and the fourth wedge 13 are sequentially transmitted through the lever. Since the laser light emitted from the light source 1 is emitted to the light shielding means 9, the deflection means 2 and the deflection angle compensation means 3 do not require scanning by swinging, and the change in scanning speed can be reduced. The effect that the control accuracy of the deflection angle can be improved is obtained, and the effect that the optical axis of the optical system can be easily adjusted is obtained.
[0107]
  Further, according to the second embodiment, the first wedge 10, the second wedge 11, the third wedge 12, and the fourth wedge 13 are respectively formed of the same shape and the same material, and have a phase difference with the first wedge 10. The second wedge 11 is controlled at a rotational angular velocity that is equal in absolute value and opposite to the rotational angular velocity of the first wedge 10, has a phase difference of 180 ° from the first wedge 10, and has a rotational angular velocity of the first wedge 10. Thus, the third wedge 12 is controlled to have a phase difference of 180 ° with respect to the second wedge 11, and the fourth wedge 13 is controlled with the rotational angular velocity of the first wedge 10 that is equal in absolute value and in the opposite direction. As a result, the rotation angular velocity of each wedge can be easily controlled, and the load on the driving means 6 can be reduced.
[0108]
  Furthermore, according to the second embodiment, at least one of the first wedge 10, the second wedge 11, the third wedge 12, or the fourth wedge 13 has a planar incident surface or output surface orthogonal to the rotation axis thereof. Thus, the effect that the dependency of the laser beam on the incident angle with respect to the accuracy of the scanning control can be reduced can be obtained.
[0109]
  Further, according to the second embodiment, in synchronization with the rotational scanning of the third wedge 12 and the fourth wedge 13, the third wedge 12 and the fourth wedge 13 are connected to the signal storing means 4, the signal generating means 5, and the driving means. Since 6 is translationally scanned in the scanning direction, the third wedge 12 and the fourth wedge 13 can be reduced in size by the amount of translation scanning, and the third wedge 12 and the fourth wedge 13 are rotated at high speed. Thus, the effect that the scanning speed can be increased is obtained, and the surface accuracy of the third wedge 12 and the fourth wedge 13 can be improved by the size reduction, and further The effect that the cost can be reduced is obtained.
[0110]
  Further, according to the second embodiment, the laser beam is provided only between the fourth wedge 13 and the light shielding means 9 and has a lens function only in the direction orthogonal to the rotation axis of the fourth wedge 13 and the scanning direction. Since the cylindrical lens 15 having a length equal to or longer than the scanning section in the scanning direction is provided, the beam shape can be extended in a direction orthogonal to the rotation axis of the fourth wedge 13 and the scanning direction of the laser beam. An optical fiber grating filter to be manufactured because it is possible to improve the production efficiency by enabling simultaneous exposure to a plurality of optical fibers 8, and the irradiation conditions and temperature conditions can be made equal in the same lot. The effect that high homogeneity can be ensured in the characteristics is obtained, and further, the rotation direction of the fourth wedge 13 and the direction orthogonal to the scanning direction are obtained. The effect is obtained that it is possible to reduce the influence of over-time displacement.
[0111]
  Further, according to the second embodiment, the laser beam is provided only between the fourth wedge 13 and the light shielding means 9 and has a lens function only in the direction orthogonal to the rotation axis of the fourth wedge 13 and the scanning direction. The cylindrical lens 15 having a length equal to or longer than the scanning section in the scanning direction is provided, and the signal storage means 4, the signal generation means 5, and the driving means 6 are provided with the cylindrical lens 15 along with the translational scanning of the third wedge 12 and the fourth wedge 13. , The beam shape can be extended in a direction perpendicular to the rotation axis of the fourth wedge 13 and the scanning direction of the laser beam, and simultaneous exposure to a plurality of optical fibers 8 is performed. The production efficiency can be improved and the irradiation conditions and temperature conditions can be made equal in the same lot. The effect of ensuring high homogeneity in the filter characteristics of the optical fiber grating to be obtained is obtained, and the influence of beam displacement in the direction perpendicular to the rotation axis of the fourth wedge 13 and the scanning direction can be reduced. The third wedge 12 and the fourth wedge 13 can be downsized by the amount of translation scanning, and the third wedge 12 and the fourth wedge 13 can be rotated at high speed. The effect that the scanning speed can be increased is obtained, and the surface accuracy of the third wedge 12 and the fourth wedge 13 can be improved by the size reduction, and the cost can be further reduced. The effect is obtained.
[0112]
Embodiment 3 FIG.
  FIG. 12 is a view showing the structure of a scanning exposure apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 denote corresponding components.
  In FIG. 12, 18 is a reflecting mirror that bends the optical path of the laser light from the laser light source 1, 19 is a polyhedral reflecting mirror (polygon mirror) as the deflecting means 2 that reflects the laser light from the reflecting mirror 18, and 20 is a polyhedral reflecting mirror. Reference numeral 19 denotes an Fθ optical system serving as a deflection angle compensation unit 3 that applies a lens action to the laser beam from the beam 19 and emits the laser beam to the light shielding unit 9.
[0113]
  The polyhedral reflecting mirror 19 has a rotation axis in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 12, the rotational angular velocity around the rotation axis is controlled by the driving means 6, and a plurality of reflecting surfaces (plane mirrors) on the side are parallel to the rotation axis. It is a polyhedral column prepared for. The shape of the polyhedral reflecting mirror 19 is not particularly limited. However, the polyhedral reflecting mirror 19 cut by a plane orthogonal to the rotation axis has a plurality of shapes such that the cross-sectional shape of the polyhedral reflecting mirror 19 is a regular polygon (a regular octagon in FIG. 12). If the reflecting surface is formed in equal divisions, the accuracy of scanning control can be improved, and the polyhedral reflecting mirror 19 can be easily manufactured and the productivity can be improved. At this time, the deflection angle range that can be scanned by the polyhedral reflecting mirror 19 is ± 180 ° / N, where N is the number of equally divided reflecting surfaces.
[0114]
  On the other hand, the Fθ optical system 20 is an optical system having a lens function for converting the incident angle of the incident laser light into a distance from the optical axis of the outgoing laser light. The Fθ optical system 20 forms an incident angle θ with the optical axis of the Fθ optical system 20 itself. Assuming that light is incident and the focal length peculiar to the Fθ optical system 20 is F, the scanning position x of the laser light emitted from the Fθ optical system 20 is as shown in Expression (11).
[0115]
[Expression 11]
Figure 0004137410
[0116]
  According to the equation (11), the range of the incident angle θ of the laser light incident on the Fθ optical system 20 is set so that the scanning section of the laser light emitted from the Fθ optical system 20 is larger than the irradiation range of the target irradiation intensity distribution. According to this, the optical characteristics of the Fθ optical system 20 are designed, and the opening width of the light shielding means 9 is made to coincide with the irradiation range. As a result, the deflection angle compensation means 3 can be passively configured, and a drive system for the deflection angle compensation means 3 can be eliminated. The Fθ optical system 20 may be applied to the deflecting unit 2 of the first embodiment or the second embodiment.
[0117]
  Now, repeated scanning of the scanning exposure apparatus using the polyhedral reflecting mirror 19 will be described.
  FIG. 13 is a diagram for explaining repetitive scanning by the scanning exposure apparatus according to the third embodiment of the present invention. 13A is a target irradiation intensity distribution of apodization, FIG. 13B is a scanning position-time diagram of repetitive scanning according to the third embodiment, and FIG. 13C is a polyhedral reflecting mirror of repetitive scanning according to the third embodiment. 19 is a rotational angular velocity-time diagram of nineteen. Note that the scanning position-time diagram in FIG. 13B can be considered in the same manner as in the first and second embodiments.
[0118]
  As described above, since both ends of the scanning section of the laser light emitted from the Fθ optical system 20 are shielded by the portions other than the opening of the light shielding means 9, two light shielding regions that do not contribute to the irradiation intensity are formed. There is a non-irradiation period corresponding to the light shielding region.
[0119]
  As in the second embodiment, a time that does not contribute to irradiation is assigned to the run-up period, and the rotational angular velocity of the polyhedral reflector 19 is maintained at a high speed during this run-up period. Looking at the rotational angular velocity-time diagram shown in FIG. 13C, the scanning speed can be maximized at the start and end of the irradiation period. By repeating the above rotational angular velocity control continuously, deflection operation and repeated scanning are possible.
[0120]
  Also, the rotational angular velocity-time diagram of FIG. 13C shows that, as in the second embodiment, it is not necessary to reverse the rotational direction of the polyhedral reflecting mirror 19 in time. It ’s just that. Thereby, the electrical and mechanical load on the driving means 6 can be reduced, and the driving means 6 can be reduced in size.
[0121]
  Further, unlike the first and second embodiments, only one driving system for the polyhedral reflecting mirror 19 by the driving means 6 is required, and only one direction of rotational driving of the polyhedral reflecting mirror 19 is required. In addition, the driving direction can be reduced and the reliability can be improved, and the cost can be reduced.
[0122]
  As described above, according to the third embodiment, when the laser light is incident from the deflecting unit 2 at a predetermined incident angle with respect to the optical axis, the incident angle is converted into a distance from the optical axis, and the laser light is converted. Since the outgoing Fθ optical system 20 is the deflection angle compensation means 3, the deflection angle compensation means 3 can be realized without requiring control by the signal storage means 4, signal generation means 5, and drive means 6. Thus, the effect that the load on the driving means 6 can be reduced is obtained, and the reliability of the scanning exposure apparatus can be improved.
[0123]
  Further, according to the third embodiment, the rotational angular velocity around the rotation axis is controlled by the signal storage means 4, the signal generation means 5, and the drive means 6, and the laser light source 1 is provided by the plurality of plane mirrors provided in parallel with the rotation axis. The polyhedral reflecting mirror 19 that reflects the laser light emitted from the Fθ optical system 20 is used as the deflecting means 2, so that the number of driving systems and the number of driving directions is reduced, and the electrical and mechanical characteristics required for the driving means 6 are reduced. The effect that the load can be reduced is obtained, the effect that the drive means 6 can be reduced is obtained, and the reliability that the scanning exposure apparatus can be improved is obtained. Furthermore, the effect that cost reduction becomes possible is acquired.
[0124]
  Further, according to the third embodiment, since the polyhedral reflecting mirror 19 is provided with a plurality of plane mirrors so that the cut surface shape cut by the plane orthogonal to the rotation axis is a regular polygon, scanning is performed. The effect that the accuracy of control can be improved is obtained, and the effect that the production of the polyhedral reflecting mirror 19 is facilitated and the productivity can be improved is obtained.
[0125]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention, the laser light source that emits the laser light, the deflecting means that deflects and emits the laser light emitted from the laser light source at a predetermined deflection angle, and the deflection means that compensates the deflection angle. The deflection angle compensation means for emitting the laser beam emitted from the laser beam, the scanning control means for controlling the deflection angle and scanning the laser beam emitted by the deflection angle compensation means in the scanning direction, and the laser beam emitted by the deflection angle compensation means DiffractIrradiate the optical fiberA phase mask having a phase modulation type transmissive diffraction grating; andA light shielding means provided between the deflection angle compensation means and the phase mask and having an opening through which the laser beam emitted from the deflection angle compensation means passes to the phase mask, and the scanning control means includes the deflection angle compensation means. The laser beam is scanned larger than the opening so that the laser beam is scanned larger than the opening so that the light shielding region exists at both ends of the scanning region and the laser beam scans the light shielding region. Since the scanning speed of the light is accelerated or reversed, and apodization is performed when forming a grating in an optical fiber.The laser beam can be scanned at a high speed, and there is an effect that the influence of the laser intensity drift and the influence of the local heating generated by the low-speed irradiation can be minimized.
  Further, at both ends of the scanning section of the laser light, the laser light is shielded by the light shielding means so that the irradiation intensity at this time can be made zero, and the laser light irradiates the optical fiber through the opening. There is an effect that sometimes the target irradiation intensity distribution can be realized.
[0126]
  According to the present invention, since the scanning control means controls the deflection angle according to the time series control signal, and the scanning control means repeats the time series control signal at a predetermined scanning cycle, the laser light can be repeatedly scanned at high speed. There is an effect that can be.
[0127]
  According to this invention, the scanning control means controls the deflection angle according to the time-series control signal, and the scanning speed of the laser beam emitted from the deflection angle compensation meansApodizationSince the scanning control means uses the time-series control signal as the scanning position-time diagram calculated with an inversely proportional relationship with the target irradiation intensity distribution, the effect of realizing the target irradiation intensity distribution such as apodization can be realized. There is.
[0128]
  According to the present invention, since the laser light source emits continuously oscillating laser light, the target irradiation intensity distribution can be realized without depending on the scanning period.
[0129]
  According to this invention, the laser light source emits a pulsed laser beam that oscillates at a predetermined pulse period, and the scanning control means so that the least common multiple of the integer ratio between the scanning period and the pulse period of the time-series control signal is increased. Since the scanning period is determined, there is an effect that it is possible to suppress the generation of a periodic irradiation intensity distribution when the scanning is repeatedly performed by the pulse laser beam.
[0130]
  According to the present invention, the first reflecting mirror whose scanning direction swing angle is controlled by the scanning control means is used as the deflecting means, and the first reflecting mirror swing angle and the absolute value are equal and in the opposite direction. The second reflecting mirror whose swing angle in the scanning direction is controlled by the means is used as the deflection angle compensation means, and the first reflecting mirror and the second reflecting mirror are sequentially reflected to emit the laser light emitted from the laser light source to the light shielding means. Thus, when the laser light source has a wavelength broadening, there is an effect that it is possible to prevent a scanning position error due to the influence of chromatic aberration.
[0131]
  According to the present invention, the first wedge whose rotation angular velocity around the rotation axis is controlled by the scanning control means, and the second wedge whose rotation angular velocity around the rotation axis shared with the first wedge is controlled by the scanning control means. A third wedge in which the deflection means is configured and the rotation angular velocity around the rotation axis is controlled by the scanning control means, and a fourth wedge in which the rotation angular velocity around the rotation axis shared with the third wedge is controlled by the scanning control means The deflection angle compensator is composed of the first wedge, the second wedge, the third wedge, and the fourth wedge so that the laser light emitted from the laser light source is emitted to the light shielding means. Scanning is not required for the means and the deflection angle compensation means, and the effect that the change in scanning speed can be reduced is obtained. Effect is obtained that it is possible to improve the control accuracy of the deflection angle, there is an effect that it is possible to more easily perform the optical axis adjustment of the optical system.
[0132]
  According to the present invention, the first wedge, the second wedge, the third wedge, and the fourth wedge are formed of the same material with the same shape, and the rotational angular velocity of the first wedge without having a phase difference with the first wedge. The second wedge is controlled with a rotation angular velocity of equal and opposite absolute value, having a phase difference of 180 ° with the first wedge, the third wedge is controlled with the rotation angular velocity of the first wedge, and 180 ° with the second wedge. Since the fourth wedge is controlled with the rotational angular velocity of the first wedge having the same absolute value as that of the first wedge and in the opposite direction, the rotational angular velocity of each wedge is easily controlled, and the scanning control is performed. There is an effect that the load of the means can be reduced.
[0133]
  According to this invention, since at least one of the first wedge, the second wedge, the third wedge, or the fourth wedge has a plane-shaped entrance surface or exit surface orthogonal to the rotation axis thereof, scanning control is performed. It is possible to reduce the dependency of the laser beam on the incident angle with respect to the accuracy.
[0134]
  According to the present invention, the scanning control means performs translational scanning of the third wedge and the fourth wedge in the scanning direction in synchronization with the rotational scanning of the third wedge and the fourth wedge. The size of the third wedge and the fourth wedge can be reduced, and the third wedge and the fourth wedge can be rotated at a high speed, so that the effect of increasing the scanning speed can be obtained. As a result, the surface accuracy of the third wedge and the fourth wedge can be improved, and the cost can be further reduced.
[0135]
  According to this invention, it is provided between the fourth wedge and the light shielding means, has a lens action only in the direction orthogonal to the rotation axis of the fourth wedge and the scanning direction, and has a length longer than the scanning interval of the laser beam. Since the cylindrical lens is provided in the scanning direction, the beam shape can be extended in the direction perpendicular to the rotation axis of the fourth wedge and the scanning direction of the laser beam, and simultaneous exposure to a plurality of optical fibers can be performed. It is possible to improve the production efficiency and to obtain the effect that the irradiation conditions and the temperature conditions can be made equal in the same lot, so that high homogeneity can be ensured in the filter characteristics of the optical fiber grating to be manufactured. The effect that the influence of the beam displacement in the direction perpendicular to the rotation axis of the fourth wedge and the scanning direction can be reduced can be obtained. That.
[0136]
  According to this invention, it is provided between the fourth wedge and the light shielding means, has a lens action only in the direction orthogonal to the rotation axis of the fourth wedge and the scanning direction, and has a length longer than the scanning interval of the laser beam. Since the cylindrical lens having the scanning direction is provided, and the scanning control means is configured to translate the cylindrical lens in the scanning direction along with the translational scanning of the third wedge and the fourth wedge, the rotation axis of the fourth wedge and the laser beam The beam shape can be extended in the direction orthogonal to the scanning direction, and it is possible to improve the production efficiency by enabling simultaneous exposure to a plurality of optical fibers. High uniformity of the filter characteristics of the optical fiber grating produced because the irradiation and temperature conditions can be made equal In addition, it is possible to reduce the influence of the beam displacement in the direction perpendicular to the rotation axis of the fourth wedge and the scanning direction, and the third wedge and the fourth wedge are equivalent to the amount of translational scanning. The size of the wedge can be reduced, and the third wedge and the fourth wedge can be rotated at a high speed, so that the effect of increasing the scanning speed can be obtained. And the effect that the surface precision of a 4th wedge can be improved is acquired, and also there exists an effect that cost reduction becomes possible.
[0137]
  According to the present invention, when the laser beam is incident from the deflecting means at a predetermined incident angle with respect to the optical axis, the Fθ optical system that converts the incident angle into a distance from the optical axis and emits the laser beam is compensated for the deflection angle. Therefore, the deflection angle compensation means can be realized without requiring control by the scanning control means, and the load of the scanning control means can be reduced. There is an effect that the reliability of the exposure apparatus can be improved.
[0138]
  According to the present invention, the polyhedral reflecting mirror that reflects the laser beam emitted from the laser light source to the Fθ optical system by the plurality of plane mirrors provided in parallel with the rotation axis is controlled by the scanning control means around the rotation axis. Since the deflecting means is used, the number of drive systems and the number of driving directions can be reduced, and the electrical and mechanical load required for the scan control means can be reduced, and the scan control means can be reduced in size. The effect that the reliability of the scanning exposure apparatus can be improved is obtained, and the cost can be further reduced.
[0139]
  According to the present invention, since the polyhedral reflecting mirror is provided with the plurality of plane mirrors so that the cut surface shape cut by the plane orthogonal to the rotation axis is a regular polygon, the accuracy of scanning control is improved. The effect that it can be obtained is obtained, and the production of the polyhedral reflecting mirror is facilitated and the productivity can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a scanning exposure apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a target irradiation intensity distribution and a scanning position-time diagram for realizing the target irradiation intensity distribution.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a scanning position-time diagram when performing repeated scanning.
FIG. 4 is a view for explaining repeated scanning by the scanning exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a diagram showing an example of calculation of an irradiation intensity distribution when repeated scanning is performed with a pulsed laser beam.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a scanning exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the rotational angular velocity of the wedge and the scanning position absolute error.
FIG. 8 is a diagram showing assignment of wedge rotation angles to irradiation periods and acceleration / deceleration / running periods.
FIG. 9 is a view for explaining repetitive scanning by the scanning exposure apparatus according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a scanning exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a scanning exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a view showing a configuration of a scanning exposure apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram for explaining repetitive scanning by a scanning exposure apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 14 is a diagram for explaining an effective refractive index distribution shape of apodization with respect to a position in the longitudinal direction of an optical fiber.
[Explanation of symbols]
  1 laser light source, 2 deflection means, 3 deflection angle compensation means, 4 signal storage means (scanning control means), 5 signal generation means (scanning control means), 6 driving means (scanning control means), 7 phase mask, 8 optical fiber , 9 Shielding means, 10 1st wedge, 11 2nd wedge, 12 3rd wedge, 13 4th wedge, 14 Deflection angle compensation means, 15 Cylindrical lens, 16, 17 Scanning locus, 18 Reflecting mirror, 19 Polyhedral reflecting mirror, 20 Fθ optical system.

Claims (15)

レーザ光を出射するレーザ光源と、
上記レーザ光源が出射した上記レーザ光を所定の偏向角で偏向して出射する偏向手段と、
上記偏向角を補償して上記偏向手段が出射した上記レーザ光を出射する偏向角補償手段と、
上記偏向角を制御し、上記偏向角補償手段が出射した上記レーザ光を走査方向へ走査する走査制御手段と、
上記偏向角補償手段が出射した上記レーザ光を回折させ、光ファイバに照射する位相変調型の透過型回折格子を有する位相マスクと
上記偏向角補償手段と上記位相マスクとの間に設けられ、上記偏向角補償手段が出射したレーザ光を上記位相マスクへ通過する開口部を有する遮光手段とを備え、
上記走査制御手段は、
上記偏向角補償手段が出射したレーザ光の走査区間が上記遮光手段に収まる範囲で、上記レーザ光を開口部よりも大きく走査して上記走査区間の両端に遮光領域を存在させるとともに、上記レーザ光が上記遮光領域を走査する期間に、上記レーザ光の走査速度の助走または反転を行ない、上記光ファイバにグレーティングを形成する際にアポダイゼーションを行うことを特徴とする走査型露光装置。
A laser light source for emitting laser light;
Deflection means for deflecting and emitting the laser beam emitted from the laser light source at a predetermined deflection angle;
Deflection angle compensation means for compensating for the deflection angle and emitting the laser beam emitted by the deflection means;
Scanning control means for controlling the deflection angle and scanning the laser beam emitted from the deflection angle compensation means in a scanning direction;
A phase mask having a phase modulation type transmissive diffraction grating that diffracts the laser beam emitted from the deflection angle compensation unit and irradiates the optical fiber ;
A light shielding means provided between the deflection angle compensating means and the phase mask, and having an opening through which the laser beam emitted from the deflection angle compensating means passes to the phase mask;
The scanning control means includes
The laser beam is scanned larger than the opening so that the laser beam emitted from the deflection angle compensation unit is within the light shielding unit, so that the light shielding regions exist at both ends of the scanning segment, and the laser beam is present. In the scanning period of the light shielding region, the scanning speed of the laser beam is run up or reversed, and apodization is performed when a grating is formed on the optical fiber .
走査制御手段は、
時系列制御信号にしたがって偏向角を制御し、
所定の走査周期で上記時系列制御信号を繰り返すことを特徴とする請求項1記載の走査型露光装置。
The scanning control means
Control deflection angle according to time series control signal,
2. The scanning exposure apparatus according to claim 1, wherein the time-series control signal is repeated at a predetermined scanning cycle.
走査制御手段は、
時系列制御信号にしたがって偏向角を制御し、
偏向角補償手段が出射したレーザ光の走査速度とアポダイゼーションの目標照射強度分布とを逆比例の関係にして計算した走査位置−時間ダイヤグラムを上記時系列制御信号とすることを特徴とする請求項1記載の走査型露光装置。
The scanning control means
Control deflection angle according to time series control signal,
2. A scanning position-time diagram calculated by making an inversely proportional relationship between a scanning speed of a laser beam emitted from a deflection angle compensation means and a target irradiation intensity distribution of apodization is used as the time series control signal. The scanning exposure apparatus described.
レーザ光源は、
連続発振するレーザ光を出射することを特徴とする請求項1記載の走査型露光装置。
Laser light source
2. A scanning exposure apparatus according to claim 1, wherein a laser beam that oscillates continuously is emitted.
レーザ光源は、
所定のパルス周期で発振するパルスレーザ光を出射するとともに、
走査制御手段は、
時系列制御信号の走査周期と上記パルス周期との整数比の最小公倍数が大きくなるように、上記走査周期を定めることを特徴とする請求項2記載の走査型露光装置。
Laser light source
While emitting pulsed laser light that oscillates at a predetermined pulse period,
The scanning control means
3. The scanning exposure apparatus according to claim 2, wherein the scanning period is determined so that a least common multiple of an integer ratio between a scanning period of a time-series control signal and the pulse period is increased.
偏向手段は、
走査制御手段によって走査方向の揺動角度が制御される第1反射鏡とするとともに、
偏向角補償手段は、
上記第1反射鏡の揺動角度と絶対値が等しく逆方向に、上記走査制御手段によって走査方向の揺動角度が制御される第2反射鏡とし、
上記第1反射鏡および上記第2反射鏡を順次反射させて、レーザ光源が出射したレーザ光を遮光手段へ出射することを特徴とする請求項1記載の走査型露光装置。
The deflection means is
A first reflecting mirror whose scanning direction swing angle is controlled by the scanning control means;
The deflection angle compensation means is
The second reflecting mirror whose swing angle in the scanning direction is controlled by the scanning control means in the opposite direction in which the swing angle of the first reflecting mirror is equal and in the opposite direction,
2. The scanning exposure apparatus according to claim 1, wherein the first reflecting mirror and the second reflecting mirror are sequentially reflected so that the laser light emitted from the laser light source is emitted to the light shielding means.
偏向手段は、
回転軸周りの回転角速度が走査制御手段によって制御される第1ウェッジと、
上記第1ウェッジと共有する回転軸周りの回転角速度が上記走査制御手段によって制御される第2ウェッジとから構成されるとともに、
偏向角補償手段は、
回転軸周りの回転角速度が上記走査制御手段によって制御される第3ウェッジと、
上記第3ウェッジと共有する回転軸周りの回転角速度が上記走査制御手段によって制御される第4ウェッジとから構成され、
上記第1ウェッジ、上記第2ウェッジ、上記第3ウェッジおよび上記第4ウェッジを順次透過させて、レーザ光源が出射したレーザ光を遮光手段へ出射することを特徴とする請求項1記載の走査型露光装置。
The deflection means is
A first wedge in which the rotational angular velocity about the rotation axis is controlled by the scanning control means;
The rotation angular velocity around the rotation axis shared with the first wedge is composed of a second wedge controlled by the scanning control means,
The deflection angle compensation means is
A third wedge in which the rotational angular velocity around the rotation axis is controlled by the scanning control means;
A rotation angle velocity around a rotation axis shared with the third wedge is configured by a fourth wedge controlled by the scanning control means;
2. The scanning type according to claim 1, wherein the first wedge, the second wedge, the third wedge, and the fourth wedge are sequentially transmitted, and the laser beam emitted from the laser light source is emitted to the light shielding means. Exposure device.
第1ウェッジ、第2ウェッジ、第3ウェッジおよび第4ウェッジは、
同一形状で同一材料によってそれぞれ構成され、
上記第2ウェッジは、
上記第1ウェッジと位相差を有することなく、上記第1ウェッジの回転角速度と絶対値が等しく逆方向の回転角速度で制御され、
上記第3ウェッジは、
上記第1ウェッジと180°の位相差を有し、上記第1ウェッジの回転角速度で制御され、
上記第4ウェッジは、
上記第2ウェッジと180°の位相差を有し、上記第1ウェッジの回転角速度と絶対値が等しく逆方向の回転角速度で制御されることを特徴とする請求項7記載の走査型露光装置。
The first wedge, the second wedge, the third wedge and the fourth wedge are:
Each composed of the same material with the same shape,
The second wedge is
Without having a phase difference with the first wedge, the rotational angular velocity and absolute value of the first wedge are equal and controlled with the rotational angular velocity in the opposite direction,
The third wedge is
Having a phase difference of 180 ° with the first wedge, controlled by the rotational angular velocity of the first wedge,
The fourth wedge is
8. The scanning exposure apparatus according to claim 7 , wherein the scanning wedge exposure apparatus has a phase difference of 180 [deg.] With respect to the second wedge, and the rotation angular velocity and absolute value of the first wedge are equal and controlled with a rotation angular velocity in the opposite direction.
第1ウェッジ、第2ウェッジ、第3ウェッジまたは第4ウェッジの少なくともいずれか1つは、
その回転軸と直交する平面形状の入射面または出射面を有することを特徴とする請求項7記載の走査型露光装置。
At least one of the first wedge, the second wedge, the third wedge, or the fourth wedge is:
8. The scanning exposure apparatus according to claim 7, further comprising a plane-shaped entrance surface or exit surface orthogonal to the rotation axis.
走査制御手段は、
第3ウェッジおよび第4ウェッジの回転走査に同期して、上記第3ウェッジおよび上記第4ウェッジを走査方向へ並進走査することを特徴とする請求項7記載の走査型露光装置。
The scanning control means
8. The scanning exposure apparatus according to claim 7 , wherein the third wedge and the fourth wedge are translationally scanned in the scanning direction in synchronization with the rotational scanning of the third wedge and the fourth wedge.
第4ウェッジと遮光手段との間に設けられ、上記第4ウェッジの回転軸および走査方向と直交する方向にのみレンズ作用を有し、レーザ光の走査区間以上の長さを上記走査方向に有するシリンドリカルレンズを備えることを特徴とする請求項7記載の走査型露光装置。Provided between the fourth wedge and the light shielding means, has a lens action only in the direction orthogonal to the rotation axis of the fourth wedge and the scanning direction, and has a length longer than the scanning section of the laser beam in the scanning direction. scanning exposure apparatus according to claim 7, further comprising a cylindrical lens. 第4ウェッジと遮光手段との間に設けられ、上記第4ウェッジの回転軸および走査方向と直交する方向にのみレンズ作用を有し、レーザ光の走査区間以上の長さを上記走査方向に有するシリンドリカルレンズを備えるとともに、
走査制御手段は、
第3ウェッジおよび上記第4ウェッジの並進走査とともに、上記シリンドリカルレンズを上記走査方向へ並進走査することを特徴とする請求項10記載の走査型露光装置。
Provided between the fourth wedge and the light shielding means, has a lens action only in the direction orthogonal to the rotation axis of the fourth wedge and the scanning direction, and has a length longer than the scanning section of the laser beam in the scanning direction. With a cylindrical lens,
The scanning control means
11. The scanning exposure apparatus according to claim 10 , wherein the cylindrical lens is translationally scanned in the scanning direction together with translational scanning of the third wedge and the fourth wedge.
偏向角補償手段は、
その光軸に対して所定の入射角で偏向手段からレーザ光が入射すると、上記入射角を上記光軸からの距離に変換して上記レーザ光を出射するFθ光学系とすることを特徴とする請求項1記載の走査型露光装置。
The deflection angle compensation means is
An Fθ optical system that emits the laser beam by converting the incident angle into a distance from the optical axis when the laser beam is incident on the optical axis at a predetermined incident angle from the deflecting unit. The scanning exposure apparatus according to claim 1.
偏向手段は、
回転軸周りの回転角速度が走査制御手段によって制御され、上記回転軸と平行に設けられた複数の平面鏡によってレーザ光源が出射したレーザ光をFθ光学系へ反射する多面体反射鏡とすることを特徴とする請求項13記載の走査型露光装置。
The deflection means is
The rotation angular velocity around the rotation axis is controlled by a scanning control means, and a polyhedral reflecting mirror that reflects the laser beam emitted from the laser light source to the Fθ optical system by a plurality of plane mirrors provided in parallel with the rotation axis is provided. The scanning exposure apparatus according to claim 13 .
多面体反射鏡は、
その回転軸と直交する平面によって切断された切断面形状が正多角形となるように、複数の平面鏡を備えることを特徴とする請求項14記載の走査型露光装置。
The polyhedral reflector is
15. The scanning exposure apparatus according to claim 14 , further comprising a plurality of plane mirrors such that a cut surface shape cut by a plane orthogonal to the rotation axis is a regular polygon.
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