JPH03265815A - レーザビームによる描画装置 - Google Patents

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、レーザビームにより精密な印刷パターン等を
被描画材上に描くための装置に関し、特に、ＩＣパター
ンの描画、計算機ホログラム（ホログラフィック素子）
パターンの描画、ロータリエンコーダビットパターンの
描画、レーザプリンタ等に用いて好適の装置に関する。

［従来の技術］ 従来、この種のレーザビームによる描画装置としては、
特開昭６０−１２４９３８号公報や特開昭６２−１７９
７２５号公報に開示されたものがある。

これらのいずれの装置においても、レーザビームを発生
するレーザ光源と、このレーザ光源からのレーザビーム
の強度を変調する光変調器と、この光変調器により変調
されたレーザビームを被描画材に対し走査させる走査手
段と、この走査手段による走査位置を検出する走査位置
検出手段とがそなえられている。

なお、前者の装置では、走査手段は、回転ポリゴンミラ
ーを用いたビーム走査により実現され、走査位置検出手
段は、バイパス光路を通り変調されていない走査ビーム
を、位置検出スケール上にて検出することにより実現さ
れている。一方、後者の装置では、走査手段は、被描画
材を載置されるステージの機械走査により実現され、走
査位置検出手段は、前記ステージの走査位置を位置セン
サにて検出することにより実現されている。

そして、上述したいずれの従来装置においても、検出さ
れた走査位置に応じて、光変調器による変調の程度やタ
イミングを制御することにより、描画精度を向上せしめ
ている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述のように、走査位置のみでビーム強
度変調する従来のレーザビームによる描画装置では、■
レーザ出射ビーム強度の変動（レーザ描画によく使用さ
れるＨ　ｅ−Ｃｄレーザでは１０％以上ある）、■レー
ザビーム走査速度の変動。

■感光面（被描画材面）上でのレーザビームのスポット
サイズの変動という３つの要因に対応できず、感光面（
被描画材面）に投入される光エネルギ密度が変動するた
め、描画線幅の変動を生じ、描画精度が低くなるという
課題がある。

本発明は、このような課題を解決しようとするもので、
レーザビームの強度変動、走査速度変動。

スポットサイズ変動に対応できるようにして、描画精度
の向上をはかった、レーザビームによる描画装置を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明のレーザビームによ
る描画装置は、レーザ光源、光変調器。

走査手段、走査位置検出手段をそなえたものにおいて、
前記レーザ光源からのレーザビームの出射強度を検出す
る出射強度検出手段と、被描画材面上でのレーザビーム
のスポットサイズを検出するスポットサイズ検出手段と
、前記走査位置検出手段による検出結果に基づき走査速
度を演算する走査速度演算手段と、前記の走査位置検出
手段、出射強度検出手段およびスポットサイズ検出手段
からの検出結果と前記走査速度演算手段による演算結果
とに基づいて前記光変調器による変調ゲインもしくは変
調タイミングを制御する制御手段とをそなえたことを特
徴としている。

［作　　　用］ 」二連した本発明のレーザビームによる描画装置では、
走査位置、レーザビームの出射強度およびスポラ［〜サ
イズが、それぞれ走査位置検出手段。

出射強度検出手段およびスポットサイズ検出手段により
検出されるとともに、走査速度が、走査速度演算手段に
より演算され、これらの検出結果および演算結果に基づ
いて、制御手段が、光変調器による変調ゲイン、変調タ
イミングを調整するので、レーザビームの強度変動、走
査速度変動、スポットサイズ変動が、描画制御に反映さ
れることになる。

［発明の実施例］ 以下１図面により本発明の一実施例としてのし一ザビー
ムによる描画装置について説明すると、第１図はそのブ
ロック図であり、この第１図において、１はレーザビー
ムを発生するＨｅ−Ｃｄレーザ光源、２はＨｅ−Ｃｄレ
ーザ光源１からのレーザビームの強度を変調する光変調
器、３は光変調器２により変調されたレーザビームを例
えば直径１０ｍｍ程度の太いビームに拡径するビームエ
キスパンダ、４はワーク（被描画材）７からのレーザビ
ーム反射光を受けてワーク７面上でのレーザビームのス
ポットサイズａ（スポット半径）を検出するスポットサ
イズ検出器、５はビームエキスパンダ３からのレーザビ
ームを偏向する電磁偏向ミラー、６は電磁偏向ミラー５
からのレーザビームをワーク７面上に集束照射する対物
レンズ、８は走査手段（図示せず）による走査位置Ｘを
検出する光点位置検出器（走査位置検出手段）、９はＨ
ｅ−Ｃｄレーザ光源１からのレーザビームの出射強度Ｐ
を検出する光電変換器（出射強度検出手段）、１０は信
号処理部であり、この信号処理部１０は、光点位置検器
８からの走査値Ｗｘに基づき走査速度ｖ（＝ｄｘ／ｄｔ
）を演算する走査速度演算手段としての機能と、光点位
置器８．光電変換器９およびスポットサイズ検出器４か
らの検出結果ｘ、Ｐ、ａと走査速度演算機能による演算
結果■とに基づいて光変調器２による変調ゲイン（もし
くは変調タイミング）を制御する制御手段としての機能
とを有している。

また、１１はＨｅ−Ｃｄレーザ光源ｌからのレーザビー
ムを光変調器２と光電変換器９とに分けるビームスプリ
ッタ、１２はワーク７からのレーザビーム反射光をスポ
ットサイズ検出器４へ導くためのビームスプリッタ、１
３は電磁偏向ミラー５からのレーザビームを対物レンズ
６と光点位置検出器８とに分けるビームスプリッタであ
る。

なお、第１図においては、光変調器２．ビームエキスパ
ンダ３からのレーザビームをワーク７に対し走査させる
走査手段は図示されていない。また、第１図中、→はレ
ーザビームの流れを示し、９は検出結果、制御信号等の
電気信号の流れを示している。

本発明の一実施例としてのレーザビームによる描画装置
は上述のごとく構成されているので、Ｈｅ−Ｃｄレーザ
光源ｌから出射されたレーザビームは、ビームスプリッ
タ１１で２つに分けられ、一方は光電変換器９に入力さ
れレーザビームの出射強度Ｐが検出されるとともに、他
方のメインビームは、光変調器２に入力され所定の描画
パターンに対し、後述する制御法でレーザビームの強度
変調を施される。

光変調器２から出力されたレーザビームは、ビームエキ
スパンダ３にて直径１０ｍｍ程度の太いビームに拡径さ
れ、電磁偏向ミラー５により偏向された後、ビームスプ
リッタ１３で２つに分けられる。

このとき、一方のビームは光点位置検出器８に入力され
レーザビーム走査位置Ｘが検出されるとともに、他方の
ビームは、対物レンズ６を通りワーク７面上に集束照射
されて描画が行なわれる。

さらに、ワーク７の表面上で反射したレーザビームは、
上述の光路を逆行し、ビームスプリッタ１２で分岐され
、スポットサイズ検出器４に入力され、ワーク７面での
レーザビームのスポットサ＝７− ＝８ イズａが検出される。

そして、信号処理部１０には、各検出器４，８゜９から
スポットサイズａ、走査位置Ｘ、出射強度Ｐが入力され
、この信号処理部１ｏにおいて、走査位ＷＸに基づきレ
ーザビームの走査速度Ｖが演算される。また、信号処理
部工○には、所定の描画パターンｆ（Ｘ）（−次元の場
合）が記憶されており、上述の検出結果ａ、ｘ、Ｐおよ
び演算結果Ｖに基づいて、 Ｐ。

ｇ（ｔ）＝ｆ（ｘ）・ｖ−ｈ（ａ）・　　　　　−（１
）なる演算が、信号処理部１０にてなされ、上記（１）
による最終変調関数ｇ（ｔ）によって光変調器２の変調
ゲイン（もしくは変調タイミング）の調整が行なわれ、
光変調器２が制御される。上記（１）式において、ｈ（
ａ）スポットサイズａの関数であって、その−例はスポ
ットの面積を表すｈ（ａ）＝πａ２／４である。また、
Ｐｏは予め定められた定数である。

なお、出力安定化レーザでは、出射強度Ｐが一定になる
ので、上記（１）式は、 ｇ（ｔ）”ｆ　（ｘ）・ｖ−ｈ（ａ）・Ｐ、’となる。

Ｐ　ｏｌは定数である。

このように、本実施例の装置によれば、走査位置Ｘのみ
ならず、レーザビームの出射強度Ｐ、スポットサイズａ
、走査速度Ｖが、光変調器２によるレーザビームの強度
変調制御に反映され、レーザビームの強度変動、走査速
度変動、スポットサイズ変動が、描画制御に反映される
ことになるので、描画線幅が均一になるとともに感光の
程度も均一になり、描画精度が飛躍的に向上するのであ
る。また、逆に、走査速度Ｖやレーザビームの出射強度
Ｐの変動が許容されるようになり、光学系の精度を落と
すことが可能になって、大幅なコストダウンを実現する
こともできる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明のレーザビームによる描画
装置によれば、走査位置、レーザビーｌいの出射強度、
スポットサイズ、走査速度を、光変調器によるレーザビ
ームの強度変調制御に反映できるように構成したので、
レーザビームの強度変動、走査速度変動、スポットサイ
ズ変動が、描画制御に反映されることになり、描画線幅
が均一になるとともに感光の程度も均一になって、描画
精度の飛躍的な向上を実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としてのレーザビームによる
描画装置を示すブロック図である。 図において、１−Ｈｅ−Ｃｄレーザ光源、２−光変調器
、３−ビームエキスパンダ、４−スポットサイズ検出器
、５−電磁偏向ミラー、６一対物レンズ、７−ワーク（
被描画材）、８−光点位置検出器（走査位置検出手段）
、９−光電変換器（出射強度検出手段）、１０−信号処
理部（走査速度演算手段かつ制御手段）、１１〜１３−
ビームスプリッタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザビームを発生するレーザ光源と、同レーザ光源か
   らのレーザビームの強度を変調する光変調器と、同光変
   調器により変調されたレーザビームを被描画材に対し走
   査させる走査手段と、同走査手段による走査位置を検出
   する走査位置検出手段とをそなえてなるレーザビームに
   よる描画装置において、前記レーザ光源からのレーザビ
   ームの出射強度を検出する出射強度検出手段と、前記被
   描画材面上でのレーザビームのスポットサイズを検出す
   るスポットサイズ検出手段と、前記走査位置検出手段に
   よる検出結果に基づき走査速度を演算する走査速度演算
   手段とがそなえられるとともに、前記の走査位置検出手
   段、出射強度検出手段およびスポットサイズ検出手段か
   らの検出結果と前記走査速度演算手段による演算結果と
   に基づいて前記光変調器による変調ゲインもしくは変調
   タイミングを制御する制御手段がそなえられたことを特
   徴とするレーザビームによる描画装置。