JPH0439646B2

JPH0439646B2 -

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Publication number: JPH0439646B2
Application number: JP61043758A
Authority: JP
Priority date: 1986-02-28
Filing date: 1986-02-28
Publication date: 1992-06-30
Also published as: JPS62201413A

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の技術分野〕本発明は、レーザビームを用いて試料上に所望
パターンを描画するレーザ描画装置に係わり、特
にPCB基板等の直接描画に適したレーザ描画装
置に関する。〔発明の技術的背景とその問題点〕近年、PCB（Print Circuit Board）等の試料
に直接的にパターンを描画するものとして、レー
ザビームを利用したレーザ描画装置が開発されて
いる。この装置は、試料を一方向に連続移動しな
がら、この移動方向と直交する方向にレーザビー
ムを走査し、ビームのON−OFFを制御すること
により、所謂ラスタスキヤン方式でパターンを描
画するものである。そして、大面積の試料であつ
ても比較的短時間で描画できると云う特徴を有し
ている。このようなレーザ描画装置において採用されて
いるビームの補正制御方式には、大別して２通り
ある。第１の方式は、描画ビームとは別に基準ビ
ームを用い、この基準ビームで描画ビームの走査
方向と平行に配置したミラースケールを照射す
る。ここで、ミラースケールは反射部と非反射部
とが交互に配置された一種のリニアスケースであ
り、これにより反射された基準ビームをフオトセ
ンサで検知する。そして、フオトセンサで検知さ
れた信号を直接に又は細分化し、これをブランキ
ング用の同期信号として用いるものである。第２
の方式は、特開昭57−150817号公報にあるよう
に、描画ビームの各走査位置における偏向補正量
を予めメモリにストアし、実際の描画時にその補
正量を読出してビームの走査方向及びその走査方
向と直交する方向に対し描画ビームの偏向補正を
行うものである。しかしながら、この種の装置にあつては次のよ
うな問題があつた。即ち、第１の方式では、光学
系歪みやポリゴンミラーの回転ムラに起因する誤
差要因を除去することはできるが、ステージのヨ
ーイングに伴う誤差は補正されない。さらに、補
正のための光学的を備えなければならず、このた
めスプリツタ、ターニングミラー、精密リニアス
ケース、Fθレンズ及び集光用光フアイバ等の多
くの部品を要し、これらの取付けや光路調整等に
高度な熟練技術を要する。また、第２の方式で
は、ポリゴンミラーの回転ムラやステージのヨー
イング等による誤差を防止することはできず、描
画精度の低下を招いた。〔発明の目的〕本発明は上記事情を考慮してなされたもので、
その目的とするところは、描画ビームとは別の基
準ビームのための光学系等を設けることなく、光
学系歪み等に起因するビーム照射位置のずれを補
正することができ、描画精度の向上をはかり得る
レーザ描画装置を提供することにある。〔発明の概要〕本発明の骨子は、試料ステージの複数の位置に
おけるビームのＸ方向ずれ量を予め測定してお
き、描画時にこれらのずれ量に応じてビーム照射
位置を補正することにある。即ち本発明は、試料ステージ上に載置された試
料にレーザビームを照射して該試料上に所望パタ
ーンを描画するレーザ描画装置において、前記試
料ステージを一方向（Ｙ方向）に連続移動する手
段と、レーザ発振器からのレーザビームを反射し
該反射ビームを前記試料上に照射するポリゴンミ
ラーと、このポリゴンミラーを回転せしめ上記反
射ビームを前記ステージの移動方向と略直交する
方向（Ｘ方向）に走査する手段と、描画すべきデ
ータに応じて前記ポリゴンミラー上に照射される
ビームをブランキングする手段と、前記試料ステ
ージ上にＸ方向に一定間隔で配置された基準マー
ク及び該マークにビームが照射されたことを検出
する受光素子からなるピツチセンサと、描画前に
上記ピツチセンサ上でビームを走査し、各マーク
にビームが照射されたときのタイミングから各マ
ーク位置におけるビームのＸ方向位置ずれ量を求
める手段と、描画時に各マーク位置に相当する位
置毎に上記ずれ量を補正する手段とを設けるよう
にしたものである。〔発明の実施例〕以下、本発明の詳細を図示の実施例によつて説
明する。第１図は本発明の一実施例に係わるレーザ描画
装置の基本構成を示す図である。図中一点鎖線の
右側が描画装置本体であり、左側がその制御部で
ある。描画装置本体は、レーザビームを放射するAr
レーザ（レーザ発振器）１１、ビームの光路を変
える反射鏡１２ａ，〜，１２ｄ、ビームをブラン
キングする音響光学変調器（以下AOMと略記す
る）１３、ビームを試料２０上でＸ方向に微小偏
向する音響光学偏向器（以下AODと略記する）
１４、ビームを反射して試料２０上でＸ方向に走
査するポリゴンミラー１５、Fθレンズ１６、シ
リンドリカルレンズ１７、対物ミラー１８及び試
料２０を載置する試料ステージ１９等から構成さ
れている。反射ミラー１２ｂには、該ミラー１２
ｂの設置角度を可変する第１のピエゾ素子（以下
PZと略記する）２１が取付けられており、この
PZ２１に印加する電圧により、ビームの経路が
試料２０上でＹ方向に微小偏向される。ポリゴン
ミラー１５は、第１のモータ２２により回転駆動
されるが、ポリゴンミラー１５の回転軸には該ミ
ラー１５の回転量を検出するロータリーエンコー
ダ２３が設けられている。対物ミラー１８には、
試料２０上に照射されるビームが集束するように
ミラー１８の設置位置を移動する第２のモータ２
４及びミラー１８の設置角度を微小可変する第２
のPZ２５が設けられている。試料ステージ１９
は、第３のモータ２６によりＹ方向に連続移動さ
れるものであり、試料ステージ１９の下面側に
は、該ステージ１９のＹ方向位置を検出する磁気
スケール用のセンサ（以下MSSと略記する）２
７が設けられている。試料ステージ１９のＹ方向
に平行な一側面には、ステージ１９のＸ方向のヨ
ーイングを検出するためのギヤツプセンサ（以下
GSと略記する）２８が設けられている。また、
試料ステージ１９には後述する如き基準マーク及
び受光素子等からなるピツチセンサ２９が設けら
れている。一方、制御部は、基本的にはCPU４１、磁気
テープ装置４２、磁気デイスク装置４３、描画パ
ターン処理回路４４、走査制御回路４５、補正制
御回路４６、駆動制御回路４７及び各種ドライバ
（以下DRVと略記する）４８ａ，〜，４８ｄ等か
ら構成されている。描画制御回路４４は、ダイレ
クトメモリアクセス回路（DMA）、ビツト変換
器及びブランキング信号発生器等からなるもの
で、CPU４１から与えられる描画データ及び走
査制御回路４５から与えられるシフトクロツク等
に基づいてブランキング信号を発生する。そし
て、描画制御回路４４で作られたブランキング信
号に基づいてDRV４８ａにより前記AOM１３が
駆動される。走査制御回路４５はエンコーダ２３
からのパルス信号に基づいてシフトクロツクを発
生すると共に、描画パターン処理回路４４及び補
正制御回路４６に所定の制御指令を送出する。補
正制御回路４６は、各種偏向走査及び偏向補正を
行うもので、各種センサ２７，〜，２９の検出信
号に基づいてDRV４８ｂ，４８ｃに補正量を出
力する。そして、DRV４８ｂにより前記AOD１
４が駆動され、DRV４８ｃにより前記PZ２１，
２５が駆動される。また、駆動制御回路４７は各
種モータを駆動制御するものであり、この回路４
７の信号を入力したDRV４８ｄにより前記モー
タ２２，２４，２６が駆動されるものとなつてい
る。次に、レーザ描画装置本体とその制御部の具体
的な構造及び作用について、更に詳しく説明す
る。第２図は描画装置本体の概略構成を示す斜視図
である。なお、第２図の構成は第１図と一部異な
つているが、これは第２図の装置が試料２０の表
裏両面に描画することを想定した例であるからで
あり、下側の光学系を除去すれば第１図と実質的
に同一のものである。Ｙ方向に移動可能な試料ス
テージ１９上には、PCB等の試料２０が載置さ
れている。試料ステージ１９は、第３図に側断面
図を第４図に平面図に示す如く、矩形状の板体に
試料２０より小径の窓１９ａを形成したもので、
その上面にガラス板３１ａ，３１ｂで試料２０を
挟み込んで試料２０を固定保持するものとなつて
いる。なお、上側のガラス板３１ａはクランプ３
２に固定され、クランプ３２と共に回動するもの
となつている。試料ステージ１９は、ナツト３３
及びこのナツト３３に螺合するボールネジ３４を
介してモータ２６に接続されている。そして、モ
ータ２６の回転により、試料ステージ１９はＹ方
向に連続移動されるものとなつている。一方、レーザ発振器１１から放射されたレーザ
ビームは、反射ミラー１２ａで反射されたのちビ
ームブランキングのためのAOM１３に照射され
る。 AOM１３を通過したレーザビームは、AOD１
４を通過する際に偏向されて反射ミラー１２ｂに
照射される。反射ミラー１２ｂには図示しないが
前記PZ２１が接続されており、ミラー１２ｂで
反射されたビームはビームを上下に切換えるため
のAOD３５に照射される。ここで、第２図の装
置は試料２０の上下両面に描画することを想定し
た例であり、前記反射ミラー１２ｂの代りに
AOD３５を用いたものである。AOD３５によ
り、例えば上方向に切換えられたビームは、反射
ミラー１２ｄにより反射され、ポリゴンミラー１
５に照射される。ポリゴンミラー１５で反射され
たレーザビームは、Fθレンズ１６及び図示しな
いシリンドリカルレンズを通り、さらに対物ミラ
ー１８で反射されて、前記試料２０の上面に照射
結像されるものとなつている。また、AOD３５
にて下側に切換えられたレーザビームは、上記と
同様に反射ミラー１２d′、ポリゴンミラー１５′、
Fθレンズ１６′を介して試料２０の下面に照射結
像されるものとなつている。ポリゴンミラー１５は、高精度に鏡面仕上げさ
れた例えば８面の反斜面を有するもので、空気軸
受３６により支承された回転軸３７の上下にそれ
ぞれ固定されている。ここで、ポリゴンミラー１
５は回転軸３７に確実に固定される必要があり、
望ましくはポリゴンミラー１５を回転軸３７と一
体に形成すればよい。回転軸３７はパルスモータ
２２に直結して接続されている。従つて、モータ
２２の回転により、ポリゴンミラー１５は所定の
回転数で回転する。この回転により、前記試料２
０上に照射されるレーザビームは、ステージ１９
の移動方向（Ｙ方向）と直交するＸ方向に走査さ
れるものとなつている。また、モータ２２の下部
には、後述する如く該モータ２２の回転角度、即
ちポリゴンミラー１５の回転角度を検出するロー
タリーエンコーダ２３が設けられている。第５図は制御部の要部構成、特に走査制御回路
４５及び補正制御回路４６を示すブロツク図であ
る。走査制御回路４５は、モード指定部（以下
MODと略記する）５１、描画開始位置DSPがセ
ツトされるレジスタ５２、アドレスユニツトAU
がセツトされるレジスタ５３、代数演算ユニツト
（以下ALUと略記する）５４、ラツチ回路５５、
Ｙ位置カウントユニツト５６、Ｘ位置カウンタユ
ニツト５７、位相ロツク回路（以下PLLと略記
する）５８、分周回路及びアンドゲート６１，６
２等から構成される。前記第１図の試料ステージ
１９のＹ方向に関する移動に関して、MSS２７
からＹ位置カウンタユニツト５６に対し、１ミク
ロンの移動量毎に１パルスで実際の移動量が入力
され、そこで計数される。３８は試料ステージ１
９の原点位置信号を発する磁気スイツチであり、
このスイツチ３８からの原点信号は前記Ｙ位置カ
ウンタユニツト５８の内容をクリアするようにな
つている。ラツチ回路５５は、Ｙ位置カウンタユ
ニツト５６の内容がその最小単位変化する毎に、
その後の値を保持する。ALU５４は、バス５０
からそれぞれレジスタ５２，５３に対し指令さ
れ、これらのレジスタ５２，５３から与えられる
値Ｂ（描画の際のＹ方向スタート位置）及び描画
のスキヤンピツチ（１アドレスユニツト）Ｃを入
力し、ＢとＣの累積値ΣCとの和（Ｂ＋ΣC）を求
め、この和（Ｂ＋ΣC）とラツチ回路の値Ａとを
比較する。この比較出力ΔY ΔY＝（Ｂ＋ΣC）−Ａはライン80aを介してＤ／Ａ変換器（以下DACと
略記する）８１に与えられ、このDAC８１の出
力は増幅器８２を経て前記PZ２１に与えられる。
これにより、レーザビームのＹ方向位置を補正す
るようになつている。この操作をフローチヤート
で示したのが第６図である。ここで、Ｄは最大補
正量であり、ΔYがこの補正量Ｄより大きいとき
は、試料ステージ１９が移動してΔYがＤ以下に
なるのを持つことになる。つまり、レーザビームの１スキヤン毎に描画開
始位置の設定値が試料ステージ１９の実際のＹ方
向位置と比較され、これらの差に応じて前記PZ
２１により反射ミラー１２ｂの設置角度が可変さ
れ、上記差分だけビームがＹ方向に偏向されるこ
とになる。このため、試料ステージ１９に移動速
度の変化やＹ方向のヨーイング等があつても、ビ
ーム照射位置のずれは未然に防止されることにな
る。ポリゴンミラー１５と一体になつて回転するエ
ンコーダ２３は、第７図ａ，ｂに示す如く構成さ
れている。即ち、前記回転軸３７と一体になつて
回転する円板体６４にポリゴンミラー１５のフエ
ース面を検知するための窓部６５及び回転角度検
出用の窓部６６が形成され、それぞれの窓部６
５，６６に対向して光センサ６７，６８が設けら
れている。ここで、窓部６５はポリゴンミラー１
５のフエース面に対応して一定ピツチ（45度間
隔）で８個設けられている。但し、第１のフエー
スを特定するために、窓部６５の１個は２つの開
口から形成されている。また、窓部６６は一定ピ
ツチで8000個、つまり１つのフエースに対して
1000個設けられている。従つて、円板体６４の部
材をクロム、窓部６５，６６の部材をガラスとし
ておけば、円板体６４の内部に光源を配置するこ
とにより、光センサ６７，６８ではポリゴンミラ
ー１５のフエース面及び回転角度に対応したパル
ス信号が出力されることになる。エンコーダ２３からは、第８図に示す如くポリ
ゴンミラー１５の各反射面に対応して出力される
エンコーダフエースパルスEFPとエンコーダパ
ルスECPがミラー１５の回転と同期して発せら
れ、描画方向のＸ位置カウンタユニツト５７に入
力されている。このＸ位置カウンタユニツト５７
は、第８図に示すポリゴンミラー１５のフエース
を特定するフエースカウンタFACE CTRと各フ
エース信号発生後の32個のエンコーダパルス
ECPを経たのち、640個のエンコーダパルスECP
が与えられている間出力をゲート６１へ与える係
数部を有する。また、Ｘ位置カウンタユニツト５
７からの信号Ｐはウエンコーダフエースパルス
EFP到来毎に前記ALU５４に対し比較指令を行
う。また、ALU５４からゲート６１に対してレ
デイ信号Ｑが入力されている。この信号Ｑは
ALU５４での演算結果（ΔY）が出力されている
間、即ちＹ方向の補正がなされていると云うこと
を示す条件信号である。ゲート６１の出力は第８
図に示すDRAW Ｘ（描画範囲を特定とする信号）
として、前記描画パターン処理回路４４に与えら
れる。この描画パターン処理回路４４では、上記
信号DRAW Ｘの到着回数を計数し、試料ステー
ジ１９上におけるＹ方向の描画範囲を確認するた
めに用いる。エンコーダパルスECPはPLL５８に与えられ、
ここで逓倍される。逓倍の値はMOD５１からの
指示により選択されるようになつており、本例で
は画素の大きさが１、0.5A・Ｕ（アドレスユニツ
ト）に応じてそれぞれ128倍、256倍とされてい
る。分周期５９でPLL５８の出力パルスの周波
数を1/4に分周する。従つて、エンコーダパルス
ECPはPLL５８及び分周器５９により、最終的
には128／４＝32逓倍されることになる。分周器
５９の出力はゲート６２に入力され、信号
DRAW Ｘの存在下でシフトクロツク信号SCKと
して描画パターン処理装置４４に入力される。そ
して、このシフトクロツクSCKが、レーザビー
ムの試料ステージ１９上への照射・非照射を指令
するブランキング信号を発生させるためのタイミ
ング信号として用いられる。ここで、PLL回路５８及び分周器５９を用い
たのは、エンコーダパルスECPの分解能がその
製作上、ブランキング信号を直接発生させる程細
かくできないため、エンコーダパルスECPの逓
倍を行い、且つその際各シフトクロツクパルス
SCKが相続くエンコーダパルスECP間でその位
相が大きくずれるのを防ぐために位相をロツクす
る機能を利用しているのである。いずれにしても
このシフトクロツク信号SCKは、エンコーダ２
３の回転にムラ（ワウフラツタ等）があつてもそ
れに応じたタイミングで発生されるので、その回
転ムラに基づくＸ方向の描画位置におけるブラン
キング信号のずれを防ぐことが可能である。このようにエンコーダパルスECPに基づいて
ビームブランキングのタイミングを制御している
ので、ポリゴンミラー１５の回転ムラ等に起因す
る描画精度の低下を防止することが可能となる。
即ち、従来のように基準クロツク信号に基づいて
ビームブランキングのタイミングを制御するので
は、ポリゴンミラー１５の回転数が一定の場合問
題ないが、ポリゴンミラー１５の回転数が僅かで
も変わると試料２０上のビーム照射位置が大きく
ずれることになる。例えば、ポリゴンミラー１５
の回転数が減少した場合、試料２０上に照射され
るビームは実際の位置よりも遅れてブランキング
制御されることになり、描画パターンが正規のパ
ターンよりも伸長したものとなる。逆に、ポリゴ
ンミラー１５の回転数が増大した場合、試料２０
上に照射されるビームは実際の位置よりも速くブ
ランキング制御されることになり、描画パターン
が正規のパターンよりも縮小したものとなる。こ
れらの描画パターンの伸長或いは縮小は、各スキ
ヤン毎に同一であれば問題ないが、上記回転ムラ
は一部のスキヤン時において発生するものである
から、描画精度の著しい低下となる。これに対し
本実施例では、エンコーダ２３のエンコーダパル
スECP、つまりポリゴンミラー１５の回転に同
期した信号によりシフトクロツクSCKを作成し、
このシフトクロツクSCKに基づいてビームブラ
ンキングを制御しているので、ポリゴンミラー１
５の回転数が変化しても、試料２０上に照射され
るビームは正規の位置でブランキング制御される
ことになり、これによりポリゴンミラー１５の回
転ムラに起因する描画精度の低下が未然に防止さ
れることになる。補正制御回路４６は、フエースポジシヨンアド
レスFPAがセツトされるレジスタ７１、選択指
令回路７２、コーダ７３、基準マーク信号発生器
７４、セレクタ７５、メモリ７６、ANDゲート
７７，７８及びORゲート７９等から構成されて
いる。エンコーダ２３からのエンコーダパルス
ECP及びエンコーダフエースパルスEFPはコー
ダ７３に入力されており、該コーダ７３からはラ
イン８０ｂにおいてポリゴンミラー１５の各フエ
ースの番号とそのフエース上での位置を表わす信
号FPA′を遂次与える。一方、レジスタ７１に与
えられるFPAはＩ／Ｏバス５０に現われるフエ
ース番号と同フエース上での位置とを表わす指令
値であり、基準マーク信号発生器７４に入力され
ている。基準マーク信号発生器７４は、前記CPU４１
からライン８０ｃを介して指定されたフエース番
号及び同フエース上での位置FPAを受入れ、そ
のFPAにコーダ７３の出力FPA′が一致したとき
ANDゲート７７に対しライン８０ｄを介して出
力を与える。ANDゲート７７はCPU４１から後
述する校正出力CALが与えられている条件下で、
基準マーク信号発生器７４からの出力を通過させ
る。そして、基準マーク信号発生器７４の出力が
ORゲート７９を経て、校正時のブランキング信
号BLとなる。このブランキング信号BLは、増幅
器８３を経て前記AOM１３に与えられ、この
AOM１３によりレーザビームの試料ステージ１
９上への照射・非照射が制御される。なお、正規
の描画時のブランキング信号は、描画パターン処
理回路４４からゲート７８，７９を介して送られ
る。一方、基準マーク信号発生器７４からは、ライ
ン８０ｅを介してライン８０ｄへの出力より少し
遅れてサンプルホールド用のタイミング信号が、
サンプルホールド回路（以下SHと略記する）８
４に与えられる。このSH８４は、前記CAL信号
の条件のもとで与えられるブランキング信号
（ECPパルス２ビツト分）によつて与えられるレ
ーザビームが後述する基準マークを通過し、そこ
に配置された受光素子（PD）９３で受光され、
その出力が積分器８５で積分された値を前記タイ
ミング信号でホールドする。そして、SH８４で
ホールドされた値はＡ／Ｄ変換器（以下ADCと
略記する）８６でデジタル量に変換され、CPU
４１からのリード信号Ｒに応答してライン８０ｆ
からCPU４１に送られる。同時に、このリード
信号Ｒにより積分器８５を構成するコンデンサに
蓄えられた電荷を放電させるよう指令するように
なつている。さらに、コーダ７３からはマークタイミングパ
ルスMTPが基準マーク信号発生器７４に与えら
れている。この信号MTPは、コーダ７３内のカ
ウンタの係数状態が遷移状態を脱した後発せられ
るものであり、前述したライン８０ｂとライン８
０ｃ上のデータの比較（一致しているか否か）を
指令するものである。セレクタ７５は、コーダ７
３又はCPU４１から与えらえるフエース番号或
いは同フエース上での位置を表わす信号FPAを
選択指令部７２からの信号に応じて選択するもの
である。メモリ７６は、セレクタ７５の出力をそ
のアドレス端子ADRSで受け、またそのデータ入
力端子DINにはＩ／Ｏバス５０を介してCPU４
１から与えられる値ΔXFPが入力されるようにな
つている。メモリ７６の出力側のライン80ｇはDAC８７
に与えられ、信号加算部８８を介して前記AOD
１４に与えられる。従つて、AOD１４はメモリ
７６から出力される値と試料ステージ１９のＸ方
向の揺ぎ（Ｙ方向移動中）を測定するGS２８の
検出出力ΔXyawとの和を補正値ΔXとして出力、
即ちレーザビームをΔXだけ偏向させるよう作用
する。ここで、GS２８は試料ステージ１９のＸ
方向のヨーイングを測定するものであり、GS２
８の出力に基づいてAOD１４によりビーム照射
位置がＸ方向に補正されるので、試料ステージ１
９のＸ方向のヨーイングに起因するビーム照射位
置のずれを未然に防止することが可能となる。次に、ピツチセンサ２９及びこれを用いた光学
系歪の補正方法（校正方法）について説明する。第９図ａ〜ｃはピツチセンサの構造を説明する
ための図である。ピツチセンサ２９は基準マーク
部と受光素子とで形成されている。即ち、第９図
ａに示す如く試料ステージ１９上にＸ方向に沿つ
て配置された薄板体９１に一定間隔で40個の微小
スリツト（基準マーク）９２が設けられている。
そして、これらのスリツト９２に対向するよう
に、試料ステージ１９の裏面側には第９図ｂに同
図ａの矢視Ａ−Ａ断面を示す如く複数のフオトダ
イオード（以下PDと略記する）９３が配置され
ている。なお、図示はしないが、試料ステージ１
９には薄板体９１よりも小径の開口が設けられて
おり、薄板体９１はこの開口を閉塞するように取
着されている。また、複数のPD９３を用いる代
りに、スリツト９２の下側部分にそれぞれ光フア
イバーの一端を配置し、該フアイバーの他端を光
結合して単一のPD９３に光を導くようにしても
よい。ここで、スリツト９２の間隔は、前記エン
コーダパルスECPに対して、第９図ｃに示す如
くエンコーダパルスECP16個に対応するものと
なつている。なお、上記薄板体９１は必ずしも一
体のものでなくともよく、複数個の分割部分から
なり各分割部分の相互位置（Ｘ方向）を調節して
取付けるようにしておけば、各スリツト間隔をよ
り精度良く設定できる。まず、CPU４１からゲート７７に校正出力
CALを与えておく。CPU４１からライン８０ｃ
を介して基準マーク信号発生器７４に基準マーク
位置に対応るミラー位置（フエース番号と同フエ
ース上での位置）FPAが与えられ、その位置に
実際のエンコーダフエースパルスEFP及びエン
コーダパルスECPが到来したとき基準マーク信
号発生器７４によりブランキング信号（ここで
は、ビームをONするアンブランキング信号）を
２ビツトの間発生させ、対応する基準マーク付近
をレーザビームにて照射しPD９３にて受光させ
る。その際、CPU４１からはライン８０ｈを介
してレーザビームをＸ方向にΔX_FPだけ偏向させ
る指令が与えられる。第１０図には１つの基準マ
ーク位置のスリツト９２（３ビツト分開口してい
る）に対し同じポリゴンミラー１５のフエース番
号に関して、Δx₅、Δx₆、〜、Δ₂₀の如く少しづ
つ異なる数10個のΔX_FPをCPU４１から遂次与
え、スリツト中心を測定するプロセスを示す。同
図のスリツト端S₁、S₂の間に介在する出力波形部
分（斜線部）が実際のPD９３の出力であつて、
これらはその都度積分されるCPU側へライン８
０ｆを介して読取られる。第１１図はCPU４１の中で読取られたセンサ
データから第１０図のスリツト９２の中央位置に
対応するΔX_FPの値を算出する様子を説明する図
であつて、第１１図で横軸はΔX_FPの値を示し、
縦軸は読取られた各ΔX_FPに対応する積分値を示
す。プロツトした波形は台形を示し、その上底部
分は第１０図のΔx₁₀′、〜、Δx₁₃に対応してい
る。第１１図でスリツト９２の中央に対応する
ΔX_FPの値は次のステツプで判定する。まず、台
形の高さの最大値の1/2に対応する斜線α、β上
の点位置P〓、P〓を求め、同点P〓、P〓のΔX_FPの値
をΔx_e、Δx_tとする。次いで、（Δx_e＋Δx_t）／２を計算する。この値が、測定対象としている基準
マークの中央位置にレーザビームを照射するため
の補正量である。そして、この補正量は各マーク
（40個）全てに亙つて測定され、且つ算出される。
また、CPU４１では各マーク間の位置における
補正量をも直線補間演算によつて求めるようにし
ている。これにより、Ｘ方向での640個の描画位
置（ECP換算）における各補正データが、CPU
４１からアドレス指定されながらメモリ７６に送
られるようになつている。以下、この測定の操作を下記に示す第１表乃至
第３表を参照して説明する。

【表】

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、試料ステ
ージ上にピツチセンサを設け、試料ステージ上の
複数の位置におけるビームのＸ方向ずれ量を予め
測定し、描画時にこれらのずれ量に応じてビーム
照射位置を補正しているので、ポリゴンミラー、
その他の光学系の歪みに起因するビーム照射位置
のＸ方向ずれを未然に防止することができ、描画
精度の向上をはかり得る。また、従来の基準ビー
ムを用いる装置と異なり、基準ビームのための複
雑な光学系を設ける必要もなく、簡易に実現し得
る等の実用上大なる利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わるレーザ描画
装置の基本構成を示す図、第２図は同実施例にお
ける描画装置本体の概略構成を示す斜視図、第３
図は試料ステージの構造を示す側断面図、第４図
は試料ステージの構造を示す平面図、第５図は同
実施例における制御部の要部構成を示すブロツク
図、第６図はステージヨーイングの補正動作を示
すフローチヤート、第７図はロータリーエンコー
ダの具体的構成を示す模式図、第８図はエンコー
ダの出力パルス及びこれに基づくシフトクロツク
等の作成方法を説明するための信号波形図、第９
図はピツチセンサの具体的構成を示す模式図、第
１０図及び第１１図はそれぞれ基準マークの中心
位置測定方法を説明するための模式図、第１２図
及び第１３図はそれぞれ光学系歪みの補正量を求
めるための動作を示すフローチヤートである。１１……レーザ発振器、１２ａ，〜，１２ｄ…
…反射ミラー、１３……音響光学変調器
（AOM）、１４……音響光学偏向器（AOD）、１
５……ポリゴンミラー、１９……試料ステージ、
２０……試料、２１，２５……ピエゾ素子
（PZ）、２２，２４，２６……モータ、２３……
ロータリーエンコーダ、２７……マグネスケール
用のセンサ（MSS）、２８……ギヤツプセンサ
（GS）、２９……ピツチセンサ、４１……CPU、
４４……描画パターン処理回路、４５……走査制
御回路、４６……補正制御回路、４７……駆動制
御回路。

Claims

【特許請求の範囲】１試料ステージ上に配置された試料にレーザビ
ームを照射して該試料上に所望パターンを描画す
るレーザ描画装置において、前記試料ステージを
一方向（Ｙ方向）に連続移動する手段と、レーザ
発振器からのレーザビームを反射し該反射ビーム
を前記試料上に照射するポリゴンミラーと、この
ポリゴンミラーを回転せしめ上記反射ビームを前
記ステージの移動方向の略直交する方向（Ｘ方
向）に走査する手段と、描画すべきデータに応じ
て前記ポリゴンミラー上に照射されるビームをブ
ランキングする手段と、前記試料ステージ上にＸ
方向に一定間隔で配置された基準マーク及び該マ
ークにビームが照射されたことを検出する受光素
子からなるピツチセンサと、描画前に上記ピツチ
センサ上でビームを走査し、各マークにビームが
照射されたときのタイミングから各マーク位置に
おけるビームのＸ方向位置ずれ量を求める手段
と、描画時に各マーク位置に相当する位置毎に上
記ずれ量を補正する手段とを具備してなることを
特徴とするレーザ描画装置。２前記各マーク位置におけるずれ量に基づい
て、各マーク間の複数の位置におけるビームのＸ
方向位置ずれ量を直接補間により求め、描画時に
前記各マーク及び上記マーク間の複数の位置にお
けるビームのＸ方向位置ずれ量を補正することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ描
画装置。３前記ビームのＸ方向位置ずれ量を補正する手
段は、前記ポリゴンミラーに照射されるビームの
光路中に音響光学偏向器を設け、この偏向器に上
記ずれ量に応じた信号を印加することである特許
請求の範囲第１項又は第２項記載のレーザ描画装
置。４前記ビームのＸ方向位置ずれ量を求める手段
は、任意の１つのマーク位置に相当する位置でビ
ームをアンブランキングすると共に、前記ポリゴ
ンミラーの回転によるビーム走査とは別にビーム
をＸ方向にΔxだけ微小偏向し、且つビームの１
走査毎にΔxの値を可変し、各走査毎に得られる
複数の検出情報に基づいて該マーク位置とビーム
照射位置とが一致するときのΔxを求め、この操
作を各マーク毎に繰返すことである特許請求の範
囲第１項記載のレーザ描画装置。５前記ビームをΔxだけ微小偏向する手段は、
前記ポリゴンミラーに照射されるビームの光路中
に音響光学偏向器を設け、この偏向器にΔxの値
に応じた信号を印加することである特許請求の範
囲第４項記載のレーザ描画装置。