JPH08248337A

JPH08248337A - ビーム分割走査装置

Info

Publication number: JPH08248337A
Application number: JP4579695A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Iizuka; 隆之飯塚
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1995-03-06
Filing date: 1995-03-06
Publication date: 1996-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】分割ビームの副走査方向におけるピッチの調
整が容易で、ビームセパレータの製造誤差に対する許容
を緩和することができ、経済的にも有利なビーム分割走
査装置を提供すること。【構成】１ビームを、ビームセパレータ２１、２２を
介して、列状に並ぶ複数のビームＬ５ａ〜Ｌ５ｈ、Ｌ６
ａ〜Ｌ６ｈに分割し、この分割ビームを主走査方向に走
査するレーザ描画装置１１において、ビームセパレータ
２１、２２で分割された各分割ビームを、チャンネルが
略主走査方向と対応して並ぶマルチチャンネルの音響光
学変調器３６、３７の各チャンネルに入射させ、この音
響光学変調器３６、３７の各チャンネルに与える駆動周
波数を、列状に並ぶ分割ビームＬ５ａ〜Ｌ５ｈ、Ｌ６ａ
〜Ｌ６ｈが副走査方向において略一定のピッチで投影さ
れるように制御する制御部８０を設けたレーザ描画装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、１ビームを、光束分割素子を介
して、列状に並ぶ複数のビームに分割し、この分割ビー
ムを主走査方向に走査するビーム分割走査装置に関す
る。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】レーザ光源からのレーザ光
を、ビームセパレータによって複数のビームに分割し、
この複数のビームを一列状をなす状態で基板に対して走
査するレーザ描画装置が、本出願人により提案されてい
る（特願平5-181610号参照）。このレーザ描画装置は、
一列状のビームを、設定データに基づき個々にオンオフ
し、回転するポリゴンミラーによって主走査方向にやや
傾いた状態で走査することにより、所要の回路パターン
を基板上に迅速に描画することができる。

【０００３】このレーザ描画装置によって分割ビームを
走査する場合に、ポリゴンミラーの回転軸と直交する主
走査方向での各分割ビームのスポット位置は、オンオフ
を時間的にずらすことによって容易に調整できるが、副
走査方向でのスポット位置は、ビームセパレータの光の
分割性能に大きく依存する。このため、ビームセパレー
タの製造に非常に高い加工精度が要求され、コストアッ
プの要因となってしまう。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、上記問題意識に基づきなされ
たものであり、分割ビームの副走査方向におけるピッチ
の調整が容易で、ビームセパレータの製造誤差に対する
許容を緩和することができ、経済的にも有利なビーム分
割走査装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【発明の概要】上記目的を達成するための本発明は、１
ビームを、光束分割素子を介して、列状に並ぶ複数のビ
ームに分割し、この分割ビームを主走査方向に走査する
ビーム分割走査装置において、光束分割素子で分割され
た各分割ビームを、チャンネルが略主走査方向と対応し
て並ぶマルチチャンネルの音響光学素子の各チャンネル
に入射させ、この音響光学素子の各チャンネルに与える
駆動周波数を、列状に並ぶ分割ビームが副走査方向にお
いて略一定のピッチで投影されるように制御する制御手
段を設けたことを特徴としている。

【０００６】また、音響光学素子の各チャンネルに与え
る駆動周波数は、予め設定記憶された、略主走査方向に
並ぶ分割ビームの副走査方向でのズレ量に基づき、該ズ
レ量が小さくなるように制御されることが望ましい。

【０００７】

【発明の実施例】以下図示実施例に基づいて本発明を説
明する。図１は、本発明に係るレーザ描画装置（ビーム
分割走査装置）１１の全体を示す外観斜視図であり、図
２は、レーザ描画装置１１の全体を示す概略平面図であ
る。

【０００８】レーザ描画装置１１は、テーブル１０上
に、アルゴンレーザ装置１２を有し、ビームベンダ１
３、２３〜２５、２８〜３０、３５、３８、４１、４
４、４５、５４、ハーフプリズム１６、ハーフミラー１
４、及びレンズ５２、５３、６５〜７１を有している。
レーザ描画装置１１はさらに、音響光学変調器１９、２
０、及び、１ビームを同一平面内に並ぶ複数のビーム
（描画用光束）列に分割するビームセパレータ（光束分
割素子）２１、２２を有している。

【０００９】レーザ描画装置１１はまた、ピッチ変換用
集光光学系２６、３１、２７、３２、マルチチャンネル
（８チャンネル）の音響光学変調器３６、３７、集光光
学系３４、偏光ビームスプリッタ６０、λ／２板３９、
偏光ビームスプリッタ４０、イメージローテータ４３、
ポリゴンミラー４６、ｆθレンズ４７、Ｘスケール用集
光レンズ４８、コンデンサレンズ４９、Ｘスケール５
０、モニター光用ミラー５１ａ、５１ｂ、Ｘスケール用
フォトディテクタ６２、及び長尺ミラー６３、６４を有
している。

【００１０】ところで、上記ビームセパレータ２１、２
２は次のような工程で製造される。先ず、図８に示され
るように、平行平面板からなる光束分割用光学部品７４
の一面に所要の光束分割膜７５を付し、この光学部品７
４を、隣り合う光学部品７４の間に必ず光束分割膜７５
が介在するようにして積層し、エポキシ樹脂接着剤や紫
外線硬化型接着剤等によって接合する。そして、多数の
光学部品７４が接合された光束分割素子ブロック５５
を、所要の角度で切断し、複数の切断ブロック６１を切
り出す。この切断時の角度は、同図に示す例では、光束
分割膜７５に対して４５゜をなす方向であり、この切断
面７６が光の入射面及び射出面となる。この切断ブロッ
ク６１の切断面７６を、必要に応じて研磨して平滑面と
する。

【００１１】また以上の工程とは別に、透光性の平行平
面板７７（図７参照）を用意し、この平行平面板７７の
一面に、例えば蒸着やスパッタリング等によって反射防
止膜７８を形成する。この反射防止膜７８を付着形成し
た平行平面板７７を、切断ブロック６１の両面に接合す
る。つまり、切断ブロック６１の両側の切断面７６に対
しそれぞれ、反射防止膜７８が外側に位置するようにし
て平行平面板７７を例えばエポキシ樹脂接着剤、紫外線
硬化型接着剤等によって接合する。この接合ブロックが
即ち上記ビームセパレータ２１、２２である。なお、図
７、図８では、便宜上、光束分割膜７５、反射防止膜７
８及び平行平面板７７の厚みを誇張して描いたが、実際
には、これら光束分割膜７５と反射防止膜７８は100 ナ
ノメートル(nm)〜1000ナノメートル程度の厚さであり、
平行平面板７７は数ミリメートル程度の厚さである。

【００１２】図７に示す完成状態のビームセパレータ２
１、２２に照射されたビームＬ２、Ｌ３はそれぞれ、光
成分の一部が光束分割膜７５をそのまま透過してビーム
Ｌ５ａ、Ｌ６ａとなり、残りの光成分が該光束分割膜７
５で反射して９０゜偏向されてビームＬ５ａ′、Ｌ６
ａ′となる。さらに、このビームＬ５ａ′、Ｌ６ａ′の
光成分の一部は、次の光束分割膜７５で反射して９０゜
偏向されてビームＬ５ｂ、Ｌ６ｂとなり、残りの光成分
は該光束分割膜７５をそのまま透過してビームＬ５
ｂ′、Ｌ６ｂ′となる。そして、このビームＬ５ｂ′、
Ｌ６ｂ′の光成分の一部は、次の光束分割膜７５で反射
して９０゜偏向されてビームＬ５ｃ、Ｌ６ｃとなり、残
りの光成分は該光束分割膜７５をそのまま透過してビー
ムＬ５ｃ′、Ｌ６ｃ′となる。以下、同様の光分割を繰
り返すことにより、それぞれ８本ずつのビームＬ５ａ〜
Ｌ５ｈ及びＬ６ａ〜Ｌ６ｈとして射出される。

【００１３】光束分割素子であるビームセパレータ２
１、２２は、上記構造からなるため、各光学部品７４と
光束分割膜７５とでなす反射面に倒れ等がある場合に
は、分割ビームの列と略直交する方向（副走査方向）で
のピッチｂ（図６参照）が不均一になり画質を劣化させ
る。従って、このような製造誤差のあるビームセパレー
タは使用できず無駄になるため、経済的でない。

【００１４】本発明の特徴である音響光学変調器３６、
３７は、比較的大きい製造誤差があるビームセパレータ
２１、２２を用いる場合でも、各分割ビームの副走査方
向でのピッチｂを略一定にすることができる。すなわ
ち、本音響光学変調器３６、３７はそれぞれ、二酸化テ
ルル等の結晶内で超音波が発生したとき該結晶の屈折率
に、超音波による弾性歪によって周期的変化が生じ光が
回折するという音響光学効果を基に構成されたもので、
図３に示されるように、結晶の端面に設けた、８チャン
ネルに対応するトランスデューサーＴｒ１〜Ｔｒ８を有
している。該音響光学変調器３６、３７は、トランスデ
ューサーＴｒ１〜Ｔｒ８に高周波が印加されたときに、
対応する結晶内部に超音波進行波を発生させて、レーザ
光を図４の１次光イ、ロ、ハのように回折させ、また高
周波が印加されないときには、結晶に入射するレーザ光
を図４の０次光のように透過する。従って、音響光学変
調器３６（３７）に対する高周波の印加を切り換えれ
ば、入射光つまり描画用光束Ｌ５とＬ６のポリゴンミラ
ー４６への照射、非照射を自在に切換える（オンオフす
る）ことができる。

【００１５】さらに音響光学変調器３６（３７）は、入
射したビームＬ５ａ〜Ｌ５ｈ（Ｌ６ａ〜Ｌ６ｈ）それぞ
れの回折時の角度（回折角）を変えることによって各ビ
ームの照射方向を変え、副走査方向における各ビーム間
のピッチｂ（図５参照）が略一定になるように調整する
ことができる。

【００１６】すなわち、音響光学変調器３６（３７）は
（図４の平面図参照）、印加される駆動周波数の変化に
応じて回折角を変えることにより、射出するときのビー
ムＬ５ａ〜Ｌ５ｈ（Ｌ６ａ〜Ｌ６ｈ）の角度を適宜調整
することができる。ここで、ある駆動周波数ｆを印加し
たとき描画用光束Ｌ５（Ｌ６）に対して所定角度の１次
回折光イを射出できるとすると、この駆動周波数を、例
えばΔｆ高くすることにより正の方向（イに対して紙面
上方）に偏向する１次回折光ロとして射出することがで
き、またΔｆ低くすることにより負の方向（イに対して
紙面下方）に偏向する１次回折光ハとして射出すること
ができる。Δｆは、搭載されたビームセパレータ２１、
２２によって異なる固有の補正データであり、目標とな
る照射位置からのズレ量として予めＲＯＭ（図示せず）
に記憶されている。制御部８０は、描画駆動時に、この
ＲＯＭから上記ズレ量（補正データ）を読出し、該ズレ
量が小さくなるように音響光学変調器３６、３７に印加
する駆動周波数を変化させる。ビームＬ５ａ〜Ｌ５ｈ
（Ｌ６ａ〜Ｌ６ｈ）はそれぞれ、このような制御によっ
てビーム射出時の角度を適切に調整されるため、副走査
方向でのピッチｂが略一定にされる。

【００１７】以下に、音響光学変調器３６、３７の制御
系を説明する。図３に示すように、レーザ描画装置１１
に搭載されたマイクロコンピュータ等からなる制御部８
０には、発振周波数（駆動周波数）を印加電圧の変化に
伴って変える発振器ＶＣＯ１〜８が接続され（ＶＣＯ４
〜７は図示を省略）、該発振器ＶＣＯ１〜８にはそれぞ
れミクサＭｉｘ１〜８（Ｍｉｘ４〜７は図示を省略）が
接続され、該ミクサＭｉｘ１〜８にはそれぞれアンプＡ
ｍｐ１〜８（Ａｍｐ４〜７は図示を省略）が接続されて
いる。これらアンプＡｍｐ１〜８は、上記トランスデュ
ーサーＴ１〜Ｔ８にそれぞれ接続されている。

【００１８】発振器ＶＣＯ１〜８はそれぞれ、制御部８
０から入力される、分割ビーム毎にズレ量を加味した制
御電圧（８分割用設定電圧）に応じて駆動周波数を変え
たクロックを、ミクサＭｉｘ１〜８に出力する。該ミク
サＭｉｘ１〜８は、発振器ＶＣＯ１〜８からのクロック
と、描画変調データ（信号Ｓ₁ 〜Ｓ₈ ）とを合成し、所
要の関数としてアンプＡｍｐ１〜８に出力する。該アン
プＡｍｐ１〜８は、この出力をそれぞれに増幅して、音
響光学変調器３６、３７の各トランスデューサーＴ１〜
Ｔ８に与える。このように制御部８０は、音響光学変調
器３６、３７の各チャンネルに与える駆動周波数を制御
して回折角を変化させることにより、略主走査方向に並
ぶ分割ビームＬ５ａ〜Ｌ５ｈ、Ｌ６ａ〜Ｌ６ｈの副走査
方向でのピッチｂを略一定にすることができる。

【００１９】他方、レーザ描画装置１１の近傍には、像
面である描画テーブル面（面の位置のみ二点鎖線Ｔで示
す）に位置するように基板ＳＴをセットするための基板
セット装置（図示せず）が設けられている。この基板セ
ット装置は、Ｙ方向（ポリゴンミラー４６の副走査方向
であり図１の略左右方向）に移動自在なＹテーブル（図
示せず）と、図示しない回動軸を中心として図１の上下
方向に揺動するスイング機構（図示せず）を有してい
る。

【００２０】上記構成を有するレーザ描画装置１１は、
次のように作動する。先ず、回路パターンを形成すべき
基板ＳＴの位置決め孔（図示せず）を、基板セット装置
の対応する部位に合わせ、この基板ＳＴを該装置に対し
て適正にセットする。これにより基板ＳＴは、この基板
セット装置のＹテーブル及びスイング機構（図示せず）
により、図１のＹ方向にスライド自在、かつその位置に
おいて回動軸（図示せず）を軸として揺動自在にセット
される。この状態において、アルゴンレーザ装置１２を
発振させてレーザ光Ｌ１の照射を開始させると、このレ
ーザ光Ｌ１は、先ず、ビームベンダ１３で偏向された後
ハーフプリズム１６に入射し、このハーフプリズム１６
によって、そのまま直進するビームＬ２と、９０゜偏向
されてハーフミラー１４に向かうビームとに分割され
る。このビームは、ハーフミラー１４を介して、９０゜
偏向されてビームＬ２と並んで進むビームＬ３、及びミ
ラー５４に向かい該ミラー５４で９０゜偏向されるモニ
ター光Ｌｍとに分割される。

【００２１】ビームＬ２は、レンズ６５、６７を介して
音響光学変調器１９に入射され、ビームＬ３は、レンズ
６６、６８を介して音響光学変調器２０に入射される。
該ビームＬ２、Ｌ３の間の光量差は、音響光学変調器１
９、２０によって除去される。両ビームＬ２、Ｌ３はさ
らに、ビームセパレータ２１、２２により、Ｘ方向（同
一平面方向）に並列する８本のビームとしてそれぞれに
分割される。該８本ずつのビームに分割されたビーム列
Ｌ５とＬ６はさらに、ピッチ変換用集光光学系２６、２
７をそれぞれに透過し、ビームベンダ２８、２９で９０
゜偏向された後、ピッチ変換用集光光学系３１、３２を
介して音響光学変調器３６、３７にそれぞれ入射され
る。

【００２２】音響光学変調器３６、３７から射出された
ビーム列Ｌ５、Ｌ６はそれぞれ、ビームベンダ３８で９
０゜偏向された後偏光ビームスプリッタ４０に入射さ
れ、またλ／２板３９を透過して偏光方向を変えられた
後、該偏光ビームスプリッタ４０に入射される。該ビー
ム列Ｌ５とＬ６はそれぞれ、８本ずつのビームＬ５ａ〜
Ｌ５ｈ及びＬ６ａ〜Ｌ６ｈを、偏光ビームスプリッタ４
０により交互に組合わされて、Ｘ方向に一列に並ぶよう
に合成される。さらに制御部８０が、ポリゴンミラー４
６からのビーム列Ｌ５、Ｌ６の走査に同期させて基板セ
ット装置を作動させ、基板ＳＴを、描画テーブル面
（Ｔ）上でＹ方向にスライドさせるため、Ｘ方向に対し
やや斜めに１６本並列して適時オンオフされるビーム列
Ｌ５、Ｌ６の各ビーム（図５参照）により、基板ＳＴ上
に、回路パターンが二次元的に描画（露光）される。

【００２３】上記描画時において、音響光学変調器３
６、３７は、ビーム列Ｌ５、Ｌ６の８本ずつのビームＬ
５ａ〜Ｌ５ｈ、Ｌ６ａ〜Ｌ６ｈそれぞれの光量のバラツ
キを個々に除去すると共に、信号Ｓ₁ 〜Ｓ₈ に基づいて
高周波の印加が切換えられることにより、ビームＬ５ａ
〜Ｌ５ｈ、Ｌ６ａ〜Ｌ６ｈを適時オンオフする。このオ
ンオフ時、音響光学変調器３６、３７は、ＲＯＭから読
出されたズレ量に基づく制御部８０の制御電圧により、
駆動周波数を各ビーム毎（各チャンネル毎）に適宜変更
されるため、入射したビームＬ５ａ〜Ｌ５ｈ、Ｌ６ａ〜
Ｌ６ｈの回折角をそれぞれ適宜変化させ、上記ズレ量を
小さくする方向に射出することができる。すなわち、方
向のずれたビームが介在されているためそのまま射出す
ると描画ラインＥ上でのピッチにバラツキが出るような
場合でも、音響光学変調器３６、３７がズレ量を小さく
するように射出するため、図５に示すように描画ライン
Ｅ上でのピッチｂが略一定とされる。

【００２４】なお、駆動周波数の調整によってビームＬ
５ａ〜Ｌ５ｈ、Ｌ６ａ〜Ｌ６ｈの各スポットの列が図５
のように厳密な一列状になるとは限らない。つまり、合
成されたビームＬ５ａ〜Ｌ５ｈ、Ｌ６ａ〜Ｌ６ｈの各ス
ポットの位置によっては、ビームＬ５のスポットとビー
ムＬ６のスポット間のピッチａ（図６参照）が一定には
ならない。例えば図６に示すＬ５ｆやＬ５ｇのように列
方向にずれていて、他の部分のピッチａと距離が異なる
場合には、駆動周波数を調整して、二点鎖線で示すよう
に副走査方向でのピッチｂを略一定にしようとすると、
ビームＬ５ｆとＬ５ｇは列から左右に外れ、スポットの
ラインが一直線とはならない。この場合、音響光学変調
器３６、３７のオンオフを図５の場合と同じタイミング
で行なえば、ピッチａのずれに起因してＥ′で示すよう
にスポットの揃わないラインが描画されることになる
が、本レーザ描画装置１１は、音響光学変調器３６、３
７のオンオフのタイミングを適宜ずらすことによって、
主走査方向での照射位置を調整するため、Ｅで示すよう
に描画ラインを揃えることができる。

【００２５】このように、ビームセパレータ２１、２２
で分割されたビームＬ５ａ〜Ｌ５ｈ及びＬ６ａ〜Ｌ６ｈ
は、副走査方向でのピッチｂが一定となるように、また
列方向でのピッチａに拘わらず描画ラインを揃えるよう
に射出されるから、基板ＳＴ上に、ムラのない精密な回
路パターンを形成することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、オンオフ
に用いる音響光学素子の各チャンネルに与える駆動周波
数を制御するだけで、分割ビームの副走査方向でのピッ
チが一定となるように射出することができるから、ビー
ムセパレータの製造誤差に対する許容を緩和することが
でき、経済的にも有利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるレーザ描画装置の実施例を示す斜
視図である。

【図２】同レーザ描画装置の全体を示す概略平面図であ
る。

【図３】同レーザ描画装置の制御系を示すシステムブロ
ック図である。

【図４】同レーザ描画装置の音響光学変調器による入射
光束の回折状態を示す平面図である。

【図５】ポリゴンミラーによって基板上に走査される複
数のビームスポットの状態を説明するための図である。

【図６】ポリゴンミラーによって基板上に走査される複
数のビームスポットの状態を説明するための図である。

【図７】ビームセパレータを詳示する側面図である。

【図８】ビームセパレータの製造工程を説明するための
図である。

【符号の説明】

１１レーザ描画装置（ビーム分割走査装置）２１２２ビームセパレータ（光束分割素子）３６３７音響光学変調器（音響光学素子）４６ポリゴンミラー８０制御部ｂピッチＥ描画ラインＳＴ基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１ビームを、光束分割素子を介して、列
状に並ぶ複数のビームに分割し、この分割ビームを主走
査方向に走査するビーム分割走査装置において、光束分割素子で分割された各分割ビームを、チャンネル
が略主走査方向と対応して並ぶマルチチャンネルの音響
光学素子の各チャンネルに入射させ、この音響光学素子の各チャンネルに与える駆動周波数
を、列状に並ぶ分割ビームが副走査方向において略一定
のピッチで投影されるように制御する制御手段を設けた
ことを特徴とするビーム分割走査装置。
【請求項２】請求項１において、音響光学素子の各チ
ャンネルに与える駆動周波数は、予め設定記憶された、
略主走査方向に並ぶ分割ビームの副走査方向でのズレ量
に基づき、該ズレ量が小さくなるように制御されるビー
ム分割走査装置。
【請求項３】請求項１または２において、マルチチャ
ンネルの音響光学素子の各チャンネルには、制御された
駆動周波数を持つ駆動信号の振幅が描画データに基づき
変調されて与えられるビーム分割走査装置。