JPH10142538A - Laser plotting device having multihead scanning optical system - Google Patents
Laser plotting device having multihead scanning optical systemInfo
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- JPH10142538A JPH10142538A JP31550396A JP31550396A JPH10142538A JP H10142538 A JPH10142538 A JP H10142538A JP 31550396 A JP31550396 A JP 31550396A JP 31550396 A JP31550396 A JP 31550396A JP H10142538 A JPH10142538 A JP H10142538A
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- laser
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は被描画体に対してレ
ーザビームを主走査方向に偏向させつつ該レーザビーム
を画像データに基づいて変調させて該被描画体に描画を
行うレーザ描画装置に関し、一層詳しくは被描画体に対
してレーザ描画を主走査方向に偏向させるために複数の
ポリゴンミラーを含むマルチヘッド走査光学系を具備す
るレーザ描画装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser writing apparatus which draws a laser beam on a workpiece by modulating the laser beam based on image data while deflecting the laser beam in the main scanning direction. More particularly, the present invention relates to a laser writing apparatus provided with a multi-head scanning optical system including a plurality of polygon mirrors for deflecting laser writing on the object to be drawn in the main scanning direction.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のレーザ描画装置では、レーザビー
ムを主走査方向に偏向させる走査光学系としてポリゴン
ミラーが使用される。ポリゴンミラーは一定の速度で回
転し、その回転中の反射面に一方向からレーザビームを
入射させることにより、該レーザビームは被描画体に対
して主走査方向に偏向させられる。一方、レーザビーム
の主走査方向への偏向中、該レーザビームは画像データ
に基づいて変調させられ、これにより被描画体に対する
描画が行われる。2. Description of the Related Art In a conventional laser writing apparatus, a polygon mirror is used as a scanning optical system for deflecting a laser beam in a main scanning direction. The polygon mirror rotates at a constant speed, and the laser beam is deflected in the main scanning direction with respect to the object to be drawn by irradiating a laser beam from one direction to the rotating reflecting surface. On the other hand, while the laser beam is being deflected in the main scanning direction, the laser beam is modulated based on the image data, so that drawing is performed on the drawing object.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ポリゴンミラーのそれ
ぞれの反射面にはレーザビームの主走査方向に沿う偏向
を行って描画を行わせる描画有効反射面領域が設定さ
れ、任意の描画有効反射面領域での描画作動終了からそ
の描画有効反射面領域に隣接した次の反射面の描画有効
反射面領域での描画作動開始に移行する間の時間は描画
作動の行われない空き時間即ち無駄な時間となる。On each reflecting surface of the polygon mirror, a drawing effective reflecting surface area for performing drawing by performing deflection along the main scanning direction of the laser beam is set, and an arbitrary drawing effective reflecting surface area is set. The time from the end of the drawing operation in the above to the start of the drawing operation in the drawing effective reflection surface region of the next reflection surface adjacent to the drawing effective reflection surface region is a vacant time in which the drawing operation is not performed, that is, a useless time. Become.
【0004】このような無駄な時間を短くするためにポ
リゴンミラーの反射面数を増やすことが考えられるが、
同時にそれぞれの反射面の描画有効反射面領域が小さく
なり、描画範囲が狭まるという問題がある。そこで、描
画範囲を広げるためにポリゴンミラーのそれぞれの反射
面の描画有効反射面領域を可及的に大きく設定すると、
ポリゴンミラーが大型化するといった弊害が生じる。In order to shorten such wasted time, it is conceivable to increase the number of reflecting surfaces of the polygon mirror.
At the same time, there is a problem that the drawing effective reflection surface area of each reflection surface becomes small and the drawing range becomes narrow. Therefore, if the drawing effective reflection surface area of each reflection surface of the polygon mirror is set as large as possible to expand the drawing range,
There is an adverse effect such as an increase in the size of the polygon mirror.
【0005】いずれにしても、ポリゴンミラーを利用す
る従来の走査光学系にあっては、その任意の反射面での
描画作動からそこに隣接する反射面での描画作動に移行
する間に描画作動の行われない空き時間が不可避である
ため、この空き時間のために描画作動有効時間を100%得
ることはできず、レーザビームを100%描画に利用するこ
とは事実上不可能であった。In any case, in a conventional scanning optical system using a polygon mirror, a drawing operation is performed during a transition from a drawing operation on an arbitrary reflecting surface to a drawing operation on a reflecting surface adjacent thereto. Since the vacant time during which the writing is not performed is inevitable, 100% of the drawing operation effective time cannot be obtained due to the vacant time, and it is practically impossible to use the laser beam for 100% drawing.
【0006】本発明は被描画体に対してレーザビームを
主走査方向に偏向させつつ該レーザビームを画像データ
に基づいて変調させて該被描画体に描画を行うレーザ描
画装置であって、描画作動有効時間が実質的に100%得ら
れるように構成されたレーザ描画装置を提供することで
ある。The present invention relates to a laser writing apparatus which draws a laser beam on a workpiece by modulating the laser beam based on image data while deflecting the laser beam in the main scanning direction. An object of the present invention is to provide a laser writing apparatus configured to obtain substantially 100% of the effective operating time.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明によるレーザ描画
装置は、被描画体に対してレーザビームを主走査方向に
偏向させつつ該レーザビームを画像データに基づいて変
調させて該被描画体に描画を行うものであって、単一の
レーザビーム光源と、レーザビーム光源からのレーザビ
ームを2つの光路に振り分けるレーザビーム振分け手段
と、レーザビーム振分け手段によって2つの光路に振り
分けられたレーザビームをそれぞれ被描画体に対して主
走査方向に偏向させるための2つのポリゴンミラーとを
具備して成る。本発明によれば、かかるレーザ描画装置
において、各ポリゴンミラーのそれぞれの反射面にはレ
ーザビームの主走査方向に沿う偏向を行って描画を行わ
せる描画有効反射面領域が設定され、一方のポリゴンミ
ラーの描画有効反射面領域での描画作動終了からその描
画有効反射面領域に隣接した描画有効反射面領域での描
画作動開始に移行する間に他方のポリゴンミラーの描画
有効反射面領域での描画作動が行われるように双方のポ
リゴンミラーの回転周期をずらしていることが特徴とさ
れる。SUMMARY OF THE INVENTION A laser writing apparatus according to the present invention modulates a laser beam based on image data while deflecting the laser beam in the main scanning direction with respect to the object to be drawn, and applies the laser beam to the object to be drawn. A single laser beam light source, a laser beam distribution means for distributing a laser beam from the laser beam light source to two optical paths, and a laser beam distributed to the two optical paths by the laser beam distribution means. Each is provided with two polygon mirrors for deflecting the object to be drawn in the main scanning direction. According to the present invention, in the laser drawing apparatus, a drawing effective reflection surface area for performing drawing by performing deflection along the main scanning direction of the laser beam is set on each reflection surface of each polygon mirror, and one polygon is formed. During the transition from the end of the drawing operation in the drawing effective reflection surface region of the mirror to the start of the drawing operation in the drawing effective reflection surface region adjacent to the drawing effective reflection surface region, drawing in the drawing effective reflection surface region of the other polygon mirror It is characterized in that the rotation periods of both polygon mirrors are shifted so that the operation is performed.
【0008】本発明において、レーザビーム振分け手段
は例えば電気光学素子と偏光ビームスプリッタとの組合
せから成り、電気光学素子によってレーザビームの偏光
特性を変えることにより、該レーザビームが偏光ビーム
スプリッタによって2つの光路に振り分けられる。In the present invention, the laser beam distribution means comprises, for example, a combination of an electro-optical element and a polarizing beam splitter. By changing the polarization characteristics of the laser beam by the electro-optical element, the laser beam is split into two beams by the polarizing beam splitter. Sorted into the light path.
【0009】また、レーザビーム振分け手段は音響光学
素子と反射鏡との組合せから成るものであってもよく、
この場合音響光学素子によってレーザビームを回折させ
ることにより、該レーザビームが反射鏡によって2つの
光路に振り分けられる。The laser beam distribution means may be composed of a combination of an acousto-optic element and a reflecting mirror.
In this case, the laser beam is diffracted by the acousto-optic element, and the laser beam is divided into two optical paths by the reflecting mirror.
【0010】本発明において好ましくは、レーザビーム
光源から射出されたレーザビームを画像データに基づい
て変調するための変調手段が、レーザビーム光源とレー
ザビーム振分け手段との間に設けられる。In the present invention, preferably, a modulating means for modulating a laser beam emitted from the laser beam light source based on image data is provided between the laser beam light source and the laser beam distribution means.
【0011】本発明において、レーザビーム振分け手段
はレーザビームを2つに分割して2つの光路に振り分け
るハーフミラーから成るものであってもよい。さらに、
レーザビーム振分け手段によって2つの光路に振り分け
られたレーザビームを、画像データに基づいて変調する
ための変調手段が、レーザビーム振分け手段と2つのポ
リゴンミラーとの間にそれぞれ設けられてもよい。In the present invention, the laser beam distribution means may comprise a half mirror which divides a laser beam into two and distributes the laser beam to two optical paths. further,
Modulation means for modulating the laser beam distributed to the two optical paths by the laser beam distribution means based on image data may be provided between the laser beam distribution means and the two polygon mirrors.
【0012】本発明において、レーザビーム光源を画像
データに基づいて変調駆動するためのレーザビーム光源
駆動手段が設けられてもよい。In the present invention, laser beam light source driving means for modulating and driving the laser beam light source based on image data may be provided.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明によるレーザ描画装
置の実施形態について添付図面を参照して説明する。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a laser writing apparatus according to an embodiment of the present invention.
【0014】図1には第1実施形態であるマルチヘッド
走査光学系を具備したレーザ描画装置の斜視図が概略的
に示されている。レーザ描画装置は床面上に据えつけら
れた基台10を備え、この基台10の上面には一対のレ
ール12が平行に設けられている。一対のレール12上
にはテーブル台14が搭載され、このテーブル台14は
図示されない駆動源によって、一対のレール12の長手
方向即ちX方向に沿って移動し得るようになっている。
テーブル台14にはθテーブル16を介して描画テーブ
ル17が設置され、この描画テーブル17上には被描画
体例えばフォトマスク用感光フィルムあるいはフォトレ
ジスト層を持つ基板等が設置される。描画テーブル17
の対向する側辺にはそれぞれ2つずつ微調整駆動器18
が設けられており、これにより描画テーブル17の水平
面内での回転位置が微調整されるようになっている。な
お、図1では、一方の側辺に設けられた2つの微調整駆
動器18だけが示されている。FIG. 1 is a perspective view schematically showing a laser drawing apparatus having a multi-head scanning optical system according to a first embodiment. The laser drawing apparatus includes a base 10 mounted on a floor, and a pair of rails 12 are provided in parallel on an upper surface of the base 10. A table base 14 is mounted on the pair of rails 12, and the table base 14 can be moved along the longitudinal direction of the pair of rails 12, that is, the X direction by a driving source (not shown).
A drawing table 17 is set on the table base 14 via a θ table 16, and a drawing object such as a photosensitive film for a photomask or a substrate having a photoresist layer is set on the drawing table 17. Drawing table 17
Two fine-adjustment drivers 18
Is provided, whereby the rotational position of the drawing table 17 in the horizontal plane is finely adjusted. In FIG. 1, only two fine adjustment drivers 18 provided on one side are shown.
【0015】基台10の一方にはレーザ光源であるアル
ゴンレーザ発生器20が設置されている。一方、描画テ
ーブル17の上方側には図示されない支持構造体によっ
て支持固定された固定板30が配置され、この固定板3
0にはビームベンダ22によって反射されたレーザービ
ームを処理するための種々の光学要素、つまりマルチヘ
ッド走査光学系24が設置される。On one side of the base 10, an argon laser generator 20 as a laser light source is installed. On the other hand, a fixed plate 30 supported and fixed by a support structure (not shown) is disposed above the drawing table 17.
At 0, various optical elements for processing the laser beam reflected by the beam bender 22, that is, a multi-head scanning optical system 24 are provided.
【0016】固定板30にはビームベンダ32、34、
36が設けられており、ビームベンダ22から送られて
きたレーザビームは、ビームベンダ32、34、36に
おいて反射しビームセパレータ40に導かれる。The fixed plate 30 has beam benders 32, 34,
The laser beam sent from the beam bender 22 is reflected by the beam benders 32, 34 and 36 and guided to the beam separator 40.
【0017】ビームセパレータ40はレーザビームを例
えば8本の平行レーザビームに分割する。ビームセパレ
ータ40からの8本の平行レーザビームはビームベンダ
42を介して集光レンズ44によって集光され、さらに
ビームベンダ46を介して電子シャッタ48に導かれ
る。The beam separator 40 divides the laser beam into, for example, eight parallel laser beams. The eight parallel laser beams from the beam separator 40 are condensed by a condenser lens 44 via a beam bender 42, and further guided to an electronic shutter 48 via a beam bender 46.
【0018】電子シャッタ48はレーザビームの入射方
向に対して垂直線上に並んだ8つの音響光学素子から形
成され、各音響光学素子には8本のレーザビームのうち
の該当レーザビームが割り当てられる。電子シャッタ4
8に含まれる各音響光学素子はその該当レーザビームを
二値画像データに基づいて変調させるレーザビーム変調
器として機能する。電子シャッタ48を経て二値画像デ
ータに基づいて変調された8本のレーザビームLBはレ
ーザビーム振分け手段50に向けられる。The electronic shutter 48 is formed of eight acousto-optic elements arranged on a line perpendicular to the direction of incidence of the laser beam, and a corresponding one of the eight laser beams is assigned to each acousto-optic element. Electronic shutter 4
Each acousto-optic element included in 8 functions as a laser beam modulator that modulates the corresponding laser beam based on the binary image data. The eight laser beams LB modulated based on the binary image data via the electronic shutter 48 are directed to the laser beam distribution unit 50.
【0019】図2を参照すると、レーザビーム振分け手
段50が拡大して図示されている。同図に示すように、
レーザビーム振分け手段50は電気光学素子102、偏
光ビームスプリッタ104及びビームベンダ106とか
ら構成される。電子光学素子102自体は周知のものも
のであって、レーザビームの偏光特性を変更するもので
ある。即ち、電子光学素子102を経たレーザビームの
偏光方向は水平方向あるいは垂直方向に変化させられ、
一方偏光ビームスプリッタ104は例えば偏光方向が紙
面と水平になっているレーザビームを透過させるが、し
かし偏光方向が紙面と垂直になっているレーザビームを
反射させるようになっている。従って、レーザビームの
偏光特性を電子光学素子102でもって適宜変化するこ
とにより、そのレーザビームは偏光ビームスプリッタ1
04によって反射させられる光路とそこを透過させられ
る光路とのいずれかの光路に振り分けられる。Referring to FIG. 2, the laser beam distribution means 50 is shown in an enlarged manner. As shown in the figure,
The laser beam distribution means 50 includes an electro-optical element 102, a polarization beam splitter 104, and a beam bender 106. The electron optical element 102 itself is a well-known one, and changes the polarization characteristics of the laser beam. That is, the polarization direction of the laser beam passing through the electron optical element 102 is changed in the horizontal direction or the vertical direction,
On the other hand, the polarizing beam splitter 104 transmits, for example, a laser beam whose polarization direction is parallel to the paper surface, but reflects a laser beam whose polarization direction is perpendicular to the paper surface. Therefore, by appropriately changing the polarization characteristics of the laser beam with the electron optical element 102, the laser beam is polarized by the polarization beam splitter 1.
The light is divided into one of an optical path reflected by the optical path 04 and an optical path transmitted therethrough.
【0020】図2から明らかように、偏光ビームスプリ
ッタ104を透過させられたレーザビームLB11は破
線で示され、そのレーザビームLB11はビームベンダ
106で反射させられる。一方、偏光ビームスプリッタ
104によって反射させられたレーザビームLB12は
実線で示される。As is apparent from FIG. 2, the laser beam LB11 transmitted through the polarizing beam splitter 104 is shown by a broken line, and the laser beam LB11 is reflected by the beam bender 106. On the other hand, the laser beam LB12 reflected by the polarization beam splitter 104 is shown by a solid line.
【0021】図1に示すように、レーザビーム振分け手
段50によって振り分けられたレーザビームLB11は
ビームベンダ106で反射させられた後に更にビームベ
ンダ52を介して第1のレーザビーム走査光学系58に
向けられる。一方、レーザビーム振分け手段50によっ
て振り分けられたレーザビームLB12はビームベンダ
72を介して第2のレーザビーム走査光学系78に向け
られる。As shown in FIG. 1, the laser beam LB11 distributed by the laser beam distribution means 50 is reflected by a beam bender 106 and further directed to a first laser beam scanning optical system 58 via a beam bender 52. Can be On the other hand, the laser beam LB12 distributed by the laser beam distribution means 50 is directed to the second laser beam scanning optical system 78 via the beam bender 72.
【0022】第1のレーザビーム走査光学系58は第1
のビームベンダ54、第1のポリゴンミラー56(本実
施形態では、底面が正八角形)、第1のfθレンズ6
0、第1のターニングミラー62、第1のコンデンサレ
ンズ64から構成される。8本のレーザビームLB11
は第1のレーザビーム走査光学系58によって描画テー
ブル17の第1の描画領域17aで主走査方向に沿って
偏向させられる。即ち、第1のポリゴンミラー56によ
って偏向されたレーザビームLB11は第1のfθレン
ズ60を経た後に第1のターニングミラー62によって
第1のコンデンサレンズ64に向けられ、これにより第
1の描画領域17aはその偏向レーザビームLB11で
もって主走査方向に走査される。要するに、 第1のレー
ザビーム走査光学系58による描画作動は第1の描画領
域17aだけで行われる。The first laser beam scanning optical system 58 is
Beam bender 54, first polygon mirror 56 (in the present embodiment, the bottom surface is a regular octagon), first fθ lens 6
0, a first turning mirror 62, and a first condenser lens 64. Eight laser beams LB11
Is deflected along the main scanning direction in the first drawing area 17a of the drawing table 17 by the first laser beam scanning optical system 58. That is, the laser beam LB11 deflected by the first polygon mirror 56 is directed to the first condenser lens 64 by the first turning mirror 62 after passing through the first fθ lens 60, whereby the first drawing area 17a Is scanned in the main scanning direction by the deflected laser beam LB11. In short, the drawing operation by the first laser beam scanning optical system 58 is performed only in the first drawing area 17a.
【0023】本実施形態では、第2のレーザビーム走査
光学系78は第1のレーザビーム走査光学系58と実質
的に同一とされ、第2のビームベンダ74、第2のポリ
ゴンミラー76(本実施形態では、底面が正八角形)、
第2のfθレンズ80、第2のターニングミラー82、
第2のコンデンサレンズ84から構成される。8本のレ
ーザビームLB12は第2のレーザビーム走査光学系7
8によって描画テーブル17の第1の描画領域17bで
主走査方向に沿って偏向させられる。即ち、第2のポリ
ゴンミラー76によって偏向されたレーザビームLB1
2は第2のfθレンズ80を経た後に第2のターニング
ミラー82によって第1のコンデンサレンズ84に向け
られ、これにより第2の描画領域17bはその偏向レー
ザビームLB12でもって主走査方向に走査される。要
するに、 第2のレーザビーム走査光学系78による描画
作動は第1の描画領域17bだけで行われる。In the present embodiment, the second laser beam scanning optical system 78 is substantially the same as the first laser beam scanning optical system 58, and the second beam bender 74 and the second polygon mirror 76 (this In the embodiment, the bottom surface is a regular octagon),
A second fθ lens 80, a second turning mirror 82,
It comprises a second condenser lens 84. The eight laser beams LB12 are used for the second laser beam scanning optical system 7.
8, the light is deflected in the first drawing area 17b of the drawing table 17 along the main scanning direction. That is, the laser beam LB1 deflected by the second polygon mirror 76
2 is directed to the first condenser lens 84 by the second turning mirror 82 after passing through the second fθ lens 80, whereby the second drawing area 17b is scanned in the main scanning direction by the deflected laser beam LB12. You. In short, the drawing operation by the second laser beam scanning optical system 78 is performed only in the first drawing region 17b.
【0024】図3を参照すると、或る同時刻における第
1のポリゴンミラー56及び第2のポリゴンミラー76
が示され、双方のポリゴンミラー56及び76は同図に
矢印に示すように同方向に回転させられるが、しかしな
がら各ポリゴンミラー56、76が正八角形の場合には
第1のポリゴンミラー56及び第2のポリゴンミラー7
6の回転については互いにπ/8だけ位相がずらされ、こ
れにより第1のポリゴンミラー56による描画作動と第
2のポリゴンミラー76による描画作動とが交互に繰り
返され、これにより描画作動間での空き時間が排除され
る。Referring to FIG. 3, a first polygon mirror 56 and a second polygon mirror 76 at a certain time are shown.
Are shown, and both polygon mirrors 56 and 76 are rotated in the same direction as indicated by arrows in the figure, however, if each polygon mirror 56, 76 is a regular octagon, the first polygon mirror 56 and the 2 polygon mirror 7
As for the rotation of 6, the drawing operation by the first polygon mirror 56 and the drawing operation by the second polygon mirror 76 are alternately repeated, so that the drawing operation by the first polygon mirror 56 is alternately repeated. Free time is eliminated.
【0025】要するに、図3に示す例では、第1のポリ
ゴンミラー56は描画作動状態にあるが、第2のポリゴ
ンミラー76は次の描画作動に移行する際の空き時間の
状態にあり、双方のポリゴンミラー56及び76が図3
に示す回転位置から更にπ/8だけ回転させられたときに
は、かかる状態は逆転する。従って、 第1のポリゴンミ
ラー56及び第2のポリゴンミラー76のいずれか一方
により、描画作動は常に行われるので、 その間の空き時
間は実質的に無くなることになる。In short, in the example shown in FIG. 3, the first polygon mirror 56 is in a drawing operation state, but the second polygon mirror 76 is in a free time state when shifting to the next drawing operation. The polygon mirrors 56 and 76 of FIG.
This state is reversed when it is further rotated by π / 8 from the rotational position shown in FIG. Therefore, since the drawing operation is always performed by one of the first polygon mirror 56 and the second polygon mirror 76, the vacant time between them is substantially eliminated.
【0026】図4及び図5を参照して更に詳しく説明す
ると、各ポリゴンミラー56、76のそれぞれの反射面
にはレーザビームの主走査方向に沿う偏向を行って描画
を行わせる描画有効反射面領域ERが設定され、この描
画有効反射面領域ERはポリゴンミラー56、76の回
転中心に対する角度αによって規定され、この角度αは
π/8とされる。また、描画有効反射面領域ERの両側境
界の各々とそこに隣接するポリゴンミラーの角部と間の
領域はポリゴンミラー56、76の回転中心に対する角
度βによって規定され、この角度はπ/16 とされる。従
って、 例えば第1のポリゴンミラー56の描画有効反射
面領域ERでの描画作動終了からその描画有効反射面領
域ERに隣接した描画有効反射面領域ERでの描画作動
開始に移行する間に第2のポリゴンミラー76の描画有
効反射面領域ERでの描画作動が行われ、このような描
画作動が交互に繰り返される。More specifically, referring to FIG. 4 and FIG. 5, a drawing effective reflection surface for performing drawing by performing deflection along the main scanning direction of the laser beam is provided on each reflection surface of each of the polygon mirrors 56 and 76. An area ER is set, and the drawing effective reflection surface area ER is defined by an angle α with respect to the rotation center of the polygon mirrors 56 and 76, and the angle α is set to π / 8. The area between each of the two boundaries of the drawing effective reflection surface area ER and the corner of the polygon mirror adjacent thereto is defined by the angle β with respect to the rotation center of the polygon mirrors 56 and 76, and this angle is π / 16. Is done. Therefore, for example, during the transition from the end of the drawing operation of the first polygon mirror 56 in the drawing effective reflection surface region ER to the start of the drawing operation in the drawing effective reflection surface region ER adjacent to the drawing effective reflection surface region ER, the second Is performed in the drawing effective reflection surface area ER of the polygon mirror 76, and such a drawing operation is alternately repeated.
【0027】図6を参照すると、第1のポリゴンミラー
56による描画作動周期と第2のポリゴンミラー76に
よる描画作動周期とがタイミングチャートとして示され
る。同図のタイミングチャートから明らかように、第1
のポリゴンミラー56による描画作動はその回転角度α
に相当する時間で行われ、次の描画作動の開始までの区
間(2β=α) が空き時間となる。一方、第2のポリゴン
ミラー76による描画作動はその回転角度αに相当する
時間で行われ、次の描画作動の開始までの区間(2β=
α) が空き時間となる。しかしながら、上述したよう
に、ポリゴンミラー56及び第2のポリゴンミラー76
の回転については互いにπ/8だけ位相がずらされている
ので、描画作動は第1のポリゴンミラー56及び第2の
ポリゴンミラー76の双方によって連続的に行われる。Referring to FIG. 6, a drawing operation cycle of the first polygon mirror 56 and a drawing operation cycle of the second polygon mirror 76 are shown as timing charts. As is clear from the timing chart of FIG.
The drawing operation by the polygon mirror 56 is performed by the rotation angle α
The interval (2β = α) until the start of the next drawing operation is the idle time. On the other hand, the drawing operation by the second polygon mirror 76 is performed for a time corresponding to the rotation angle α, and the section until the start of the next drawing operation (2β =
α) is the idle time. However, as described above, the polygon mirror 56 and the second polygon mirror 76
Are rotated out of phase by π / 8, the drawing operation is continuously performed by both the first polygon mirror 56 and the second polygon mirror 76.
【0028】第1のコンデンサレンズ64及び第2のコ
ンデンサレンズ84の各々の両端部での光学歪みは比較
的大きいので、これら双方のコンデンサレンズ64及び
84はそれらの内側端部が互いにオーバーラップするよ
うに配置される。このため第1のポリゴンミラー56に
よる偏向レーザビームLB11の主走査方向(Y軸方
向)に沿う描画ラインと第2のポリゴンミラー76によ
る偏向レーザ描画LB12の主走査方向に沿う描画ライ
ンとは副走査方向(X軸方向)にコンデンサレンズ6
4、84の幅分だけずれることになるが、しかし実際に
は描画テーブル17の副走査方向(X軸方向)に沿う移
動が適宜制御されて、第1のポリゴンミラー56による
描画ラインと第2のポリゴンミラー76による描画ライ
ンとは互いに一直線上に整列するようにされる。Since the optical distortion at both ends of each of the first condenser lens 64 and the second condenser lens 84 is relatively large, both condenser lenses 64 and 84 have their inner ends overlapping each other. Are arranged as follows. Therefore, the drawing line along the main scanning direction (Y-axis direction) of the deflected laser beam LB11 by the first polygon mirror 56 and the drawing line along the main scanning direction of the deflected laser drawing LB12 by the second polygon mirror 76 are sub-scanned. Lens 6 in the direction (X-axis direction)
4 and 84, but actually, the movement of the drawing table 17 in the sub-scanning direction (X-axis direction) is appropriately controlled so that the drawing line by the first polygon mirror 56 and the second And the drawing line by the polygon mirror 76 are aligned on a straight line with each other.
【0029】図7にはレーザビーム振分け手段50の他
の実施形態が示される。この実施形態では、レーザビー
ム振分け手段50は音響光学素子112と反射鏡114
との組合せからなり、音響光学素子112は電子シャッ
タ48で変調された8本のレーザビームLBを回折させ
て2つの光路に振り分けるようになっている。即ち、図
示するように、レーザビームLBは音響光学素子112
によって破線で示す方向あるいは実線で示す方向に回折
させられる。FIG. 7 shows another embodiment of the laser beam distribution means 50. In this embodiment, the laser beam distribution means 50 includes an acousto-optic device 112 and a reflecting mirror 114.
The acousto-optic device 112 diffracts the eight laser beams LB modulated by the electronic shutter 48 and distributes them to two optical paths. That is, as shown in FIG.
Is diffracted in the direction indicated by the broken line or the direction indicated by the solid line.
【0030】一方、反射鏡114は2つの反射面を備
え、破線で示す方向に回折されたレーザビームは反射鏡
114の一方の反射面によってレーザビームLB21と
して第1のレーザビーム走査光学系58に向けられ、実
線で示す方向に回折されたレーザビームは反射鏡114
の他方の反射面によってレーザビームLB22として第
2のレーザビーム走査光学系78に向けられる。なお、
レーザビームLB21及びLB22がそれぞれ上述した
レーザビームLB11及びLB12の場合と同様な態様
で処理されることは明らかであろう。On the other hand, the reflecting mirror 114 has two reflecting surfaces, and the laser beam diffracted in the direction shown by the broken line is applied to the first laser beam scanning optical system 58 as a laser beam LB21 by one reflecting surface of the reflecting mirror 114. The laser beam directed and diffracted in the direction shown by the solid line
Is directed to the second laser beam scanning optical system 78 as the laser beam LB22 by the other reflecting surface of the laser beam. In addition,
It will be apparent that the laser beams LB21 and LB22 are processed in a manner similar to that of the laser beams LB11 and LB12, respectively, described above.
【0031】図8にはレーザビーム振分け手段50の更
に他の実施形態が示される。この実施形態では、レーザ
ビーム振分け手段50は反射光量と透過光量との割合が
1:1となるハーフミラー122と反射鏡124との組
合せから成り、レーザビームLBはハーフミラー122
によって2つのレーザビームLB31及びLB32に分
割されてそれぞれの光路に振り分けられる。このような
構成のレーザビーム振分け手段50の場合には、電子シ
ャッタ48は2つ用意され、一方の電子シャッタはレー
ザビームLB31の光路側に設けられ、他方の電子シャ
ッタはレーザビームLB32の光路側に設けられる。FIG. 8 shows still another embodiment of the laser beam distribution means 50. In this embodiment, the laser beam distribution means 50 is composed of a combination of a half mirror 122 and a reflection mirror 124 in which the ratio between the amount of reflected light and the amount of transmitted light is 1: 1.
Thus, the laser beams are divided into two laser beams LB31 and LB32 and are distributed to respective optical paths. In the case of the laser beam distribution means 50 having such a configuration, two electronic shutters 48 are prepared, one of the electronic shutters is provided on the optical path side of the laser beam LB31, and the other electronic shutter is provided on the optical path side of the laser beam LB32. Is provided.
【0032】第1のレーザビーム走査光学系58で描画
作動が行われる場合には、レーザビームLB31はその
光路側に設けられた電子シャッタによって画像データに
基づいて変調され、このときレーザビームLB32側に
設けられた電子シャッタは閉じられて該レーザビームL
B32は第2のレーザビーム走査光学系78には導かれ
ない。一方、第2のレーザビーム走査光学系78で描画
作動が行われる場合には、レーザビームLB32はその
光路側に設けられた電子シャッタによって画像データに
基づいて変調され、このときレーザビームLB31側に
設けられた電子シャッタは閉じられて該レーザビームL
B31は第1のレーザビーム走査光学系58には導かれ
ない。かくして、レーザビームLB31及びLB32は
それぞれ上述したレーザビームLB11及びLB12の
場合と同様な態様で処理され得る。When a drawing operation is performed by the first laser beam scanning optical system 58, the laser beam LB31 is modulated based on image data by an electronic shutter provided on the optical path side. The electronic shutter provided in the laser beam L is closed.
B32 is not guided to the second laser beam scanning optical system 78. On the other hand, when the drawing operation is performed by the second laser beam scanning optical system 78, the laser beam LB32 is modulated based on the image data by the electronic shutter provided on the optical path side, and at this time, the laser beam LB31 is The electronic shutter provided is closed and the laser beam L
B31 is not guided to the first laser beam scanning optical system 58. Thus, the laser beams LB31 and LB32 can be processed in the same manner as the laser beams LB11 and LB12 described above, respectively.
【0033】上述したレーザ描画装置の実施形態では、
第1のポリゴンミラー56及び第2のポリゴンミラー7
6は同じサイズの同一構成とされ、それぞれのポリゴン
ミラーには描画作動時間が50% ずつ振り分けられている
が、必要に応じて、第1のポリゴンミラー56及び第2
のポリゴンミラー76を異なったサイズとして、例え
ば、小さいサイズの方のポリゴンミラーには描画作動時
間の30% を振り分け、大きいサイズの方のポリゴンミラ
ーには描画作動時間の70% を振り分けて双方の描画作動
時間を合計で100 % となるようにしてもよい。In the above embodiment of the laser writing apparatus,
First polygon mirror 56 and second polygon mirror 7
6 has the same configuration of the same size, and the drawing operation time is distributed to each polygon mirror by 50%. However, if necessary, the first polygon mirror 56 and the second polygon mirror 56
For example, 30% of the drawing operation time is allocated to the smaller polygon mirror, and 70% of the drawing operation time is allocated to the larger polygon mirror. The drawing operation time may be set to 100% in total.
【0034】なお、本願発明のレーザ光源の他の実施形
態として半導体レーザ発生器があげられる。この場合、
半導体レーザ発生器は変調駆動回路などにより画像デー
タに基づいて変調駆動され、変調されたレーザビームを
出射する。そして変調させられたレーザビームは、例え
ば前述した音響光学素子と偏光ビームスプリッタとによ
り2方向に振り分けられる。したがって前述した実施形
態のように、電子シャッタといった変調手段を外部に設
けずともよく、レーザ描画装置の更なるコンパクト化が
可能になる。As another embodiment of the laser light source of the present invention, there is a semiconductor laser generator. in this case,
The semiconductor laser generator is modulated and driven based on image data by a modulation drive circuit or the like, and emits a modulated laser beam. The modulated laser beam is divided into two directions by, for example, the above-described acousto-optic device and the polarizing beam splitter. Therefore, unlike the above-described embodiment, there is no need to provide a modulating unit such as an electronic shutter outside, and the laser drawing apparatus can be made more compact.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上の記載から明らかなように、本発明
によるレーザ描画装置にあっては、描画作動が実質的に
途切れることなく行われるので、描画時間が大巾に短縮
され得ると共に、光源の利用効率を高めることができ
る。As is apparent from the above description, in the laser writing apparatus according to the present invention, the writing operation is performed substantially without interruption, so that the writing time can be greatly reduced and the light source can be lightened. Use efficiency can be improved.
【図1】本発明によるレーザ描画装置の一実施形態を示
す概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing one embodiment of a laser drawing apparatus according to the present invention.
【図2】図1に示すレーザビーム振分け手段を拡大して
示す部分拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view showing the laser beam distribution means shown in FIG. 1 in an enlarged manner.
【図3】図1に示すレーザ描画装置に含まれる2つのレ
ーザビーム走査光学系のそれぞぞれのポリゴンミラーを
示す平面図であって、本発明による描画作動原理を説明
するための説明図である。FIG. 3 is a plan view showing respective polygon mirrors of two laser beam scanning optical systems included in the laser drawing apparatus shown in FIG. 1, and is an explanatory view for explaining a drawing operation principle according to the present invention. is there.
【図4】図1に示すレーザ描画装置に含まれる2つのレ
ーザビーム走査光学系のポリゴンミラーの平面図であっ
て、そこに設定される描画有効反射面領域について説明
するための説明図である。FIG. 4 is a plan view of a polygon mirror of two laser beam scanning optical systems included in the laser drawing apparatus shown in FIG. 1, and is an explanatory diagram for describing a drawing effective reflection surface area set therein; .
【図5】図4に示すポリゴンミラーの正面図である。FIG. 5 is a front view of the polygon mirror shown in FIG. 4;
【図6】図1に示すレーザ描画装置に含まれる2つのレ
ーザビーム走査光学系のそれぞれのポリゴンミラーによ
る描画作動周期を示すタイミングチャートである。FIG. 6 is a timing chart showing a drawing operation cycle by each polygon mirror of two laser beam scanning optical systems included in the laser drawing apparatus shown in FIG.
【図7】図2と同様な部分拡大図であって、そこに示し
たレーザビーム振分け手段の別の実施形態を示す概略図
である。FIG. 7 is a partially enlarged view similar to FIG. 2, and is a schematic view showing another embodiment of the laser beam distribution means shown therein.
【図8】図2と同様な部分拡大図であって、そこに示し
たレーザビーム振分け手段の更に別の実施形態を示す概
略図である。FIG. 8 is a partially enlarged view similar to FIG. 2, and is a schematic view showing still another embodiment of the laser beam distribution means shown therein.
17 描画テーブル 20 レーザ発生器 56、76 ポリゴンミラー 102 電気光学素子 104 偏光ビームスプリッタ 112 音響光学素子 122 ハーフミラー 17 Drawing table 20 Laser generator 56, 76 Polygon mirror 102 Electro-optical element 104 Polarizing beam splitter 112 Acousto-optical element 122 Half mirror
Claims (7)
方向に偏向させつつ該レーザビームを画像データに基づ
いて変調させて該被描画体に描画を行うレーザ描画装置
であって、 単一のレーザビーム光源と、 前記レーザビーム光源からのレーザビームを2つの光路
に振り分けるレーザビーム振分け手段と、 前記レーザビーム振分け手段によって2つの光路に振り
分けられたレーザビームをそれぞれ前記被描画体に対し
て主走査方向に偏向させるための2つのポリゴンミラー
とを具備して成るレーザ描画装置において、 前記各ポリゴンミラーのそれぞれの反射面にはレーザビ
ームの主走査方向に沿う偏向を行って描画を行わせる描
画有効反射面領域が設定され、一方のポリゴンミラーの
描画有効反射面領域での描画作動終了からその描画有効
反射面領域に隣接した描画有効反射面領域での描画作動
開始に移行する間に他方のポリゴンミラーの描画有効反
射面領域での描画作動が行われるように前記双方のポリ
ゴンミラーの回転周期をずらしていることを特徴とする
レーザ描画装置。1. A laser writing apparatus which draws a laser beam on a workpiece by modulating the laser beam based on image data while deflecting the laser beam in the main scanning direction with respect to the workpiece. A laser beam light source, a laser beam distribution unit that distributes a laser beam from the laser beam light source to two optical paths, and a laser beam distributed to the two optical paths by the laser beam distribution unit. In a laser drawing apparatus comprising two polygon mirrors for deflecting in a main scanning direction, a drawing is performed by deflecting a laser beam along a main scanning direction on a reflection surface of each polygon mirror. The drawing effective reflection surface area is set, and the drawing becomes effective after the drawing operation in the drawing effective reflection surface area of one polygon mirror ends. During the transition to the start of the drawing operation in the drawing effective reflection surface area adjacent to the projection surface area, the rotation cycles of the two polygon mirrors are shifted so that the drawing operation of the other polygon mirror is performed in the drawing effective reflection surface area. A laser writing apparatus characterized in that:
て、前記レーザビーム振分け装置が電気光学素子と偏光
ビームスプリッタとの組合せから成り、前記電気光学素
子によってレーザビームの偏光特性を変えることによ
り、該レーザビームが前記偏光ビームスプリッタによっ
て2つの光路に振り分けられることを特徴とするレーザ
描画装置。2. The laser writing apparatus according to claim 1, wherein the laser beam distribution device comprises a combination of an electro-optical element and a polarizing beam splitter, and the polarization characteristic of the laser beam is changed by the electro-optical element. A laser writing apparatus, wherein the laser beam is split into two optical paths by the polarizing beam splitter.
て、前記レーザビーム振分け手段が音響光学素子と反射
鏡との組合せから成り、前記音響光学素子によってレー
ザビームを回折させることにより、該レーザビームが前
記反射鏡によって2つの光路に振り分けられることを特
徴とするレーザ描画装置。3. The laser writing apparatus according to claim 1, wherein said laser beam distribution means comprises a combination of an acousto-optic element and a reflecting mirror, and diffracts said laser beam by said acousto-optic element. Is divided into two optical paths by the reflecting mirror.
描画装置において、前記レーザビーム光源から射出され
たレーザビームを画像データに基づいて変調するための
変調手段が、前記レーザビーム光源と前記レーザビーム
振分け手段との間に設けられることを特徴とするレーザ
描画装置。4. The laser writing apparatus according to claim 2, wherein a modulating means for modulating a laser beam emitted from the laser beam light source based on image data includes the laser beam light source and the laser beam light source. A laser writing apparatus provided between a laser beam distribution unit and a laser beam distribution unit.
て、前記レーザビーム振分け手段がレーザビームを2つ
に分割して2つの光路に振り分けるハーフミラーから成
ることを特徴とするレーザ描画装置。5. A laser writing apparatus according to claim 1, wherein said laser beam distribution means comprises a half mirror which divides a laser beam into two and distributes the laser beam to two optical paths.
て、前記レーザビーム振分け手段によって2つの光路に
振り分けられたレーザビームを、画像データに基づいて
変調するための変調手段が、前記レーザビーム振分け手
段と2つの前記ポリゴンミラーとの間にそれぞれ設けら
れることを特徴とするレーザ描画装置。6. The laser writing apparatus according to claim 5, wherein the modulating means for modulating the laser beam divided into two optical paths by the laser beam dividing means on the basis of image data includes the laser beam distributing means. A laser writing apparatus provided between the means and the two polygon mirrors.
て、前記レーザビーム光源を画像データに基づいて変調
駆動するためのレーザビーム光源駆動手段が設けられる
ことを特徴とするレーザ描画装置。7. The laser writing apparatus according to claim 1, further comprising a laser beam light source driving unit for driving the laser beam light source based on image data.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP31550396A JPH10142538A (en) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | Laser plotting device having multihead scanning optical system |
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JPH10142538A true JPH10142538A (en) | 1998-05-29 |
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