JPH023399A - 光学式光プロッタの精度を向上させる方法及び装置 - Google Patents

光学式光プロッタの精度を向上させる方法及び装置

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JPH023399A
JPH023399A JP63285609A JP28560988A JPH023399A JP H023399 A JPH023399 A JP H023399A JP 63285609 A JP63285609 A JP 63285609A JP 28560988 A JP28560988 A JP 28560988A JP H023399 A JPH023399 A JP H023399A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光学式グロノタ制御／ステムに関し更に詳細に
は光ビーム位置誤差を光学的に補償する光学プロッタ位
置フィードバックシステムに関する。
（従来の技術） 高精度光学プロットシステムは当業界でよく知られてい
る。これらのシステムは、半導体マスク、テレビジョン
アレイに使用されそして印刷回路板アートワークをフィ
ルム感光乳剤」−に書込むために印刷回路板（ＰＣＢ）
に使用される精密光学工具を生み出している。ガーバー
・サイエンティフィック・インスッルメント社（Ｇｅｒ
ｂｅｒ　　ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ
　　Ｃｏｍｐａｎｙ）によって販売されているような典
型的な光学プロッタシステムは、磁気テープ駆動機構、
ハードディスク、コンピュータ、会話型図形処理端末、
画像処理装置、基板を配置するための可動書込プラテン
を有する光学チーフル、及び精密露光装置から構成され
る。また、光学プロッタシステムは二次元媒体キャリッ
ジ、二次元フィードバック干渉計、及びコンピュータを
利用した設計（ＣＡＤ）のデータをＰＣＢアートワーク
に変換するために必要とするようなエレクトロニクスを
含む。
光学走査及び露光システムは露光ヘッド（ＯＥＨ）を含
む。光学テーブルは書込プラテン位置を露光ヘッドに関
して連続的に追跡する十ゐレーザー干渉計のようなフィ
ードバック位置モニターを採用する制御器を有する。フ
ィードバック位置モニターの精度は通常プラテン位置決
め精度又は露光ヘッドの精度よりかなり高い。例えば、
ガーバー（Ｇｅｒｂｅｒ　）　１’　４３４直接作像シ
ステムは約７６２ｘ　１０−’ｉｍ〜１０１６Ｘ　１０
−、’ｍｍ（３１］〜４　Ｄμインチ）の精度を有し且
つガーバー３２３５直接作像システムは約５０８０ｘ１
０”−’ｍｍ（２００μインチ）の精度を有する。これ
に対して、これらのシステムと共にしばしば用いられる
フィードバック位置モニター（例エハヒューレノトハノ
カード干渉計）は２５．４　Ｘ　１０″６ｍｍ（１μイ
ンチ）より小さい精度をもつことができる。それ故、テ
ーブル位置決め機構の性能は機械的構成部品及びサーボ
システムの不正確度によって制限される。これらの不正
確度は究極的には光学プロッタの全体性能を制限する。
機械的精度の制限を光学的に補償することによって光学
プロッタ７ステムの精度を向上させる方法及び装置を有
することは有利である。本発明はそのような方法及び装
置に向けられる。
（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は光学式光プロッタにおいて機械的構成部
品の精度制限を光学的に補償する方法及び装置を提供す
ることである。
（す （課題を解決するための手段） 本発明によれば、像を形成する変位可能な光学テーブル
上に入射する光ビームの指令された位置からの変位誤差
を補償する装置は、テーブル表面上の像位置を指示する
光ビームフィードバックを生ずる手段を含む。制御器は
測定された像位置及び指令された像位置を比較して変位
誤差を決定する。光学式補償器は制御器から信号を受取
って像をテーブル表面に活って光学的に変位させ、変位
誤差を除去する。
本発明の別の観点によれば、光学テーブルの表面上に入
射する光ビームによって形成されろ像を位置決めする光
学式光プロッタのシステムは、光ビームを選択的に出力
するアドレス可能な露光ヘッドを含む。フィードバック
装置はテーブル表面上の像の位置を指示する信号を提供
する。光学テーブルを位置指令信号に応じて変位させろ
機構が含まれる。アドレス可能な補償器は受取った制御
信号に応じて像をテーブル表面に沿って光学的に変位さ
せる。制御器は光ビームフィードバック信号からのテー
ブル表面上の光ビームの位置を決定し、測定された光ビ
ーム位置及び指令された光ビーム位置を比較し且つそれ
から光学式補償器の制御信号を発生する。
（実施例） 第１図を参照すると、光学式光プロッタ１０の一部分が
簡単化された略図形式で例示されている。
光プロッタは書込プラテン１２を含み、該書込プラテン
はその上に正確に配置されたガラス又はフィルム感光乳
剤１４を受け、それにより感光性媒体（乳剤）は光ビー
ム１６を受けてその上に像１７を形成する。光学テーブ
ルはそれぞれのモータ１８及び２０によって実質的に直
角な方向（Ｘ、Ｙ）へ変位可能であり、それらモータは
通常の球ねじ（図示せず）を駆動して書込プラテンをＸ
及びＹ方向のそれぞれへ変位させる。
また、光プロッタは各軸線に対する像の位置を指示する
信号を制御器２４へ提供する干渉計２２を含む。周知の
ように、光ビームを発生する手段を含み得ろ露光へノド
２６が基板表面上にビームを集束させる対物レンズ２８
に対して固定配置されている。露光ヘッド（ＯＥ）Ｔ）
は対物レンズのような通常のものである。フィードバッ
ク干渉計はビーム３１を分割するビームスプリッタ３２
ヘビーム３１を与えるレーザー６０を含む。各ビームは
鏡６４．６６及び３８のような複数個の鏡へ与えられ、
これら鏡は更にビームを光学テーブルの表面へ下方へ向
け、そこでビームばＸ及びＹ回転鏡４０．４１によって
それぞれ受取られる。各測定ビームはそれぞれの変位軸
線と整合された正確に平らな鏡４２．４６上に入射する
。平らな鏡はビームを光路に沿って反射し、そこで相対
的軸線方向変位は干渉計法によって決定される。
制御器２４は光学テーブルの表面上の光ビームの位置を
通常の方法で計算し、且つ信号を露光へノド内のシャッ
タ機構へ与えて基板を選択的に露光する。制御器はシャ
ッタ機構への制御信号と関連して位置指令信号をモータ
１８及び２０へ与えて所望の基板パターンを作る。
加えて第１図の光プロッタは光学式補償装置４４をも有
し、該補償装置はＸ及びＹ方向の両方への小さな変位を
光学的に与えて光ビームの指令位置の誤差を補償する。
フィードバック干渉計が書込プラテン位置を高い精度（
例えば各軸線について２５．４　ｘ　１０−’ｉｎ　（
１μインチ）より小さい）をもって監視することができ
るとしても、光プロッタの精度は通常は実質的に低い。
精度の差は１０の係数（上の例では約２５４Ｘ１０−６
ｍｍ（１０μインチ））位大きいことがある。機械的及
びサーボ制御システムは通常は精度の損失の原因となる
。
光プロッタの総合正確度を改善するために、光学式補償
装置４４がプロットされた像の変位を与えるために光ビ
ーム１６の光路中に配置される。
詳細に後述するように、光プロッタ制御システムは光学
テーブルの正確な位置を決定し且つこの位置を指令され
た位置と比較する。基板上のビーム１６の指令された位
置及び測定された位置の間に誤差が発見されたならば、
制御器は像を変位させ且つ位置の誤差を除（信号を発生
する。
第２図は第１図の光プロッタで使用される光学系の一部
分の簡単化した略図である。第１図の露光ヘッド２６は
好適な実施例ではビーム１６を集光レンズ４８へ与える
光源４６を有する。光ビームは次に通常のシャッタ機構
５０を横切り、該シャッタ機構はアドレスすることがで
き且つ露光ヘッド（ＯＥ　Ｈ）からビームを選択的に出
力する。
ビーム１６は光学式補償装置４４によって受取られ、且
つ補償装置は好ましくはアドレス可能なモータ５６によ
って軸線５４０周りに回転し得る傾動板５２を含む。好
適な実施例では傾動板はガラス又は同等な光学的に透明
な材料を有する。詳細に後述するように、軸線５４０周
りの傾動板５２０回転量は光ビームの変位量を決定する
。第２図の傾動板はビーム１６を光ビーム及び軸線５４
０両方に対して直角な方向へ変位させる。１つだけの傾
動板及びモータが第２図に示されているが、傾動板５２
かも約９０度の方向に向いた第２の傾動板は直交方向へ
の変位を与えるために必要である。像を変位させる他の
手段は移動可能な孔平面、及び変位可能な対物レンズを
含む。傾動板を出た後、光ビームは次に対物レンズ２８
を横切り、且つ集光されたビームは基板の表面に当たる
。
第６図は第２図の傾動板５２の一部分を略図式に示す簡
単化した断面図である。光ビーム１６は傾動板の表面へ
角度５６で入射し且つビームがそれをスネルの法則に従
って通過する時に屈折される。傾動板の表面５８及び６
０が平行であると仮定すると、光ビームは次式で与えら
れる量りだげ変位される。
小さい角度については、変位は次のように簡単化され得
る。
よ り’＝１−（ｎ−１） 好適な実施例では、傾動板は作像し／ズ（物共役）の入
力側で作像システム中に配置される。従って、ビームの
光路は光路６２から距離りだけ横方向へ変位され、もし
板表面５８．６０が零度傾斜（即ち入射するビームに対
して直角）に配置されているならばビームは光路６２に
沿って横断する。基板上で、ビームばＤＭだけ変位され
る（Ｍはシステム倍率）。第１図の光プロッタにおいて
、対物レンズは倍率を縮小する（Ｍ＝０．１０）ので、
傾動板の影響は減少される。もし板の傾動範囲が小さく
保たれ且つ厚さがそれに応じて小さいならば、光学収差
の影響は最小限にされる。上に示したように、第１図の
光学式補償装置は独立なＸ及びＹ変位補償を可能にする
ために９００で整合された２つの傾動板及び対応するモ
ータを含む。好適な実施例では、モータは通常の検流計
であり且つ対物レンズは多くの通常の高分解能の対物レ
ンズの１つであり得る。
制御器２４の一部分が第４図に例示されている。
制御器２４は多数のよ（知られた構成部品を組入れてお
り、これら構成部品は上述したよ（知られた光プロット
作用を行うために光学式光プロッタで使用されており、
それ故説明を簡単にするために図示されない。好ましく
は、制御器は光プロ７夕作用の全てのリアルタイム制御
に応答し得ろ。
好適な制御器は対称的に形成されているので、同じ作用
は変位のＸ及びＹ軸線の両方に対して行われる。Ｘ及び
Ｙ軸線のための構成部品は第４図に丁されており、Ｘ軸
線の光学式補償と関連する構成部品だけを以下に説明す
る。
第４図を参照すると、レーザー干渉計３４からのフィー
ドバック信号はライン６４に受取られ、アップダウンカ
ウンタ６６へ送られ且つ次にバッファレジスタ６８へ送
られろ５、通常のクロック７０はバッファレジスタの内
容を周期的にサンプリングしくブロック７２）且つ比較
器７４への書込プラテン位置を指示する信号を発生する
。光学テーブルの測定された位置はゲイジタル位置指令
信号７６と比較される。差の信号は通常のディジタル−
アナログ変換器７８へ出力されろ。アナログ位置指令信
号はベクトル位置指令信号８２を生じる制御器の他の構
成部品へライン８０で送られる。
これらの位置指令信号は濾波され（ブロック８４）且つ
増幅され（ブロック８６）且つ直流モータ８８を制御す
る。通常の速度計用発電機９０は合計されろ回転フィー
ドバック信号を供給し且つフィルタ８４を有する。第４
図に通常の′６カ供給源９２も図示されている。もし制
限外の位置が選択されたならば、制限スイッチ９４はス
イッチ９６を通ってモータ増幅器への電力を使用禁止に
する。
更に、位置指令信号は対応する検流計１．００のための
信号を発生する検流計駆動器９８で受取られ、該検流計
は傾動板を回転し、従ってビームを変位させ且つ位置誤
差を排除する。上述したように、各レーザー干渉計は書
込プラテン表面上の光ビームの実際の位置をリアルタイ
ムで連続的に監視する。測定された及び指令されたＸ及
びＹ位置の間の差はそれぞれの検流計を駆動するために
適当なゲインをもつアナログ電圧へ変換される。検流計
は制限された角度の急速応答トルクモータであることは
好ましい。大きい機械的書込プラテン質量は変位誤差の
周波数帯域を検流計の周波数名谷内に制限″１−ろ。
本発明を好適な実施例に関して−１−述したカベ当業者
は、それへの追加、省略及び取替を本発明の精神及び範
囲内で行なうことが可能であることを容易に埋Ｍｆるで
あろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に従い設けられた補償装置を有する光学
式光プロッタの一部分の簡単化した概略図であり、第２
図（４第１図の光プロッタに設けられる光学構成部品の
一部分の簡単化した概略図であり、第６図は第１図の補
償装置による光ビームの変位を示す簡単化した図であり
、第４図は第１図の光プロッタと共に使用される制御器
の動作を部分的に示す簡単化したブロック図である。 １０・・光学式光プロッタ、 １２　・書込プラテン、 １４・・・ガラス又はフィルム乳剤、 １６・光ビーム、　　１７　像、 １８．２０．５６・・モータ、２２・干渉計、２４・・
・制イｄ（ｌ器、　　２６・・・露光ヘッド、（１（〕
） ８・・・対物レンズ、　　ろ４、ろ６．６８・・鏡、口
、４１・・回転鏡、　４２．４ろ−・鏡、４・・光学式
補償装置、 ０・・シャッタ機構、　５２・・・傾動板、８．６０・
・・傾動板の表面。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、光学式光プロッタ（１０）において、像（１７）を
    形成する変位可能な光学テーブル（１２）に入射する光
    ビーム（１６）の指令された位置からの変位誤差を補償
    する装置であって、該装置（４４）が光学テーブル（１
    ２）の表面（１４）上の像（１７）の位置を指示する信
    号を供給するフィードバック手段（２２）と、前記光ビ
    ームフィードバック信号及び位置信号を受け測定された
    像位置を指令された像位置と比較して変位誤差を決定す
    る制御手段（２４）とを含み、前記制御手段（２４）か
    らの光ビーム制御信号に応じて前記像（１７）を前記テ
    ーブル信号（１４）に沿って光学的に表示する補償手段
    （４４）を含むことを特徴とする装置。 ２、前記光学式補償手段（４４）が可動孔平面又は変位
    可能な対物レンズ又は傾動可能な鏡を有する請求項１記
    載の装置。 ３、前記光学像フィードバック手段がレーザー干渉計（
    ２２）を有する請求項１記載の装置。 ４、前記光学式補償手段（４４）が近接するそれぞれの
    直角な軸線の周りに回転し得る第１及び第２の傾動鏡（
    ５２）を有する請求項１記載の装置。 ５、光学式光プロッタにおいて、光学テーブル表面（１
    ４）上に光ビーム（１６）によって形成される像（１７
    ）を配置するためのシステムであって、該システムが、
    アドレス可能なシャッタ（５０）を有し光学像（１６）
    を選択的に提供する露光ヘッド（２６）と、テーブル表
    面（１４）上の像（１７）の位置を指示する信号を提供
    する光学式フィードバック手段（２２）と、前記光学テ
    ーブル（１２）を位置指令信号に応じて変位させる手段
    （１８、２０）と、前記光学像フィードバック信号を受
    け、前記光学テーブル（１２）を変位させる前記位置指
    令信号を提供し、且つ前記テーブル表面上の光学像位置
    を測定し、指令された像位置を前記測定された像位置と
    比較して変位誤差を決定し、且つ前記変位誤差を除くた
    めに制御信号を提供する制御手段（２４）とを含み、前
    記像（１７）を前記テーブル表面（１４）に沿って光学
    的に変位させるために制御信号を受取る補償手段（４４
    ）を含むシステム。 ６、前記光学式補償手段（４４）が移動可能な孔平面又
    は変位可能な対物レンズ又は傾動可能な鏡を含む請求項
    ５記載のシステム。 ７、前記光学式フィードバック手段がレーザー干渉計（
    ２２）を含む請求項５記載のシステム。 ８、前記光学式補償手段（４４）が近接するそれぞれの
    直角な軸線の周りに回転し得る第１及び第２の傾動可能
    な鏡（５２）を含む請求項５記載のシステム。 ９、光学式光プロッタにおいて、変位可能な光学テーブ
    ルに入射する光ビームによって形成される像の指令され
    た位置からの変位誤差を補償する方法であって、該方法
    が、光学テーブルの表面上の測定された像位置を指示す
    るフィードバック信号を発生し、測定された像位置を指
    令された位置と比較して変位誤差を決定し、像を前記光
    学テーブルの表面に沿って光学的に変位させて変位誤差
    を除く、ステップから構成される方法。
JP63285609A 1988-01-11 1988-11-11 光学式光プロッタの精度を向上させる方法及び装置 Expired - Lifetime JPH0815839B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US142725 1988-01-11
US07/142,725 US4851656A (en) 1988-01-11 1988-01-11 Method and apparatus for enhancing optical photoplotter accuracy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH023399A true JPH023399A (ja) 1990-01-08
JPH0815839B2 JPH0815839B2 (ja) 1996-02-21

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US (1) US4851656A (ja)
JP (1) JPH0815839B2 (ja)
DE (1) DE3839583A1 (ja)
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GB (1) GB2214330B (ja)

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