JPS61193130A - Light beam deflecting device - Google Patents

Light beam deflecting device

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JPS61193130A
JPS61193130A JP3163485A JP3163485A JPS61193130A JP S61193130 A JPS61193130 A JP S61193130A JP 3163485 A JP3163485 A JP 3163485A JP 3163485 A JP3163485 A JP 3163485A JP S61193130 A JPS61193130 A JP S61193130A
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JP
Japan
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light beam
acousto
optic deflector
dispersion
light
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Pending
Application number
JP3163485A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fuyuhiko Inoue
冬彦 井上
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Nikon Corp
Original Assignee
Nippon Kogaku KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Kogaku KK filed Critical Nippon Kogaku KK
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Publication of JPS61193130A publication Critical patent/JPS61193130A/en
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Abstract

PURPOSE:To compensate the color dispersion of an acousto-optic deflector and to prevent a deflected light beam from having color dispersion by arranging a dispersion optical system which causes color dispersion corresponding to the color dispersion of a light beam which is generated by the acousto-optic deflector and has plural wavelengths at at least either of the incidence side and projection side of the acousto-optic deflector. CONSTITUTION:A light beam deflecting device deflects the light beam which is emitted by a light source and has plural wavelengths by the acousto-optic deflector, and the dispersion optical system 5 which generates color dispersion corresponding to the color dispersion of the light beam generated by the acousto- optic deflector is arranged at at least either of the incidence side and projection side of the acousto-optic deflector. Consequently, the color dispersion of a light beam emitted after deflection is eliminated and the quality of a light beam after the deflection is held excellent.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術〕 本発明はレーザ・パターン描画装置のレーザ光走査光学
系等に用いられる光ビーム偏向装置に係り、詳しくは偏
向後におけるレーザ光の光ビームの品質を良好に保つこ
とができる光ビーム偏向装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Technology of the Invention] The present invention relates to a light beam deflection device used in a laser beam scanning optical system of a laser pattern writing device, and more specifically, it relates to a light beam deflection device used in a laser beam scanning optical system of a laser pattern drawing device, and more specifically, to a light beam deflection device for controlling the quality of a laser light beam after deflection. The present invention relates to a light beam deflection device that can be maintained in good condition.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

第11図は従来の光ビーム偏向装置の概略図である。図
において、(1)は光ビーム偏向装置である音響光学偏
向器、(2)はレーザ光の入射側の光ビーム、(3) 
、 (4)はレーザ光の射出側の光ビームである。
FIG. 11 is a schematic diagram of a conventional light beam deflection device. In the figure, (1) is an acousto-optic deflector which is a light beam deflection device, (2) is a light beam on the incident side of the laser beam, and (3)
, (4) is the light beam on the emission side of the laser beam.

音響光学偏向器(1)は超音波によってレーザ光の入射
側の光ビーム(2)を偏向させるもので、射出側の光ビ
ーム(3) 、 (4)の安定性に優れ、比較的高速で
精度の高い角度制御が可能なものである。
The acousto-optic deflector (1) uses ultrasonic waves to deflect the light beam (2) on the incident side of the laser beam.The light beams (3) and (4) on the exit side have excellent stability and can be used at relatively high speeds. Highly accurate angle control is possible.

しかしながら、従来の光ビーム偏向装置は、光の回折現
象を利用した素子であるため、入射側の光ビーム(2)
がいくつかの波長の光を含む場合には、波長蚤こよって
偏向角が異なるいわゆる色分散を生じてしまうものであ
った。例えば、多波長発振のアルゴンイオンレーザ光の
光ビームのように近接した複数の波長が同一光軸上にあ
って、音響光学偏向器(1)に入射した場合、偏向角θ
は、光の波長をλ、超音波の波長をAとすると、次の式
であられされる。
However, since the conventional light beam deflection device is an element that utilizes the phenomenon of light diffraction, the light beam (2) on the incident side
When the light contains light of several wavelengths, so-called chromatic dispersion occurs in which the deflection angle differs depending on the wavelength. For example, when a plurality of adjacent wavelengths, such as a multi-wavelength argon ion laser beam, are on the same optical axis and are incident on the acousto-optic deflector (1), the deflection angle θ
is expressed by the following formula, where λ is the wavelength of light and A is the wavelength of ultrasound.

画θ=λ/A 従って、第11図に示すように、音響光学偏向器(1)
を出た光ビームは色分散によって光ビーム(3)。
Image θ=λ/A Therefore, as shown in FIG. 11, the acousto-optic deflector (1)
The light beam that exits becomes a light beam (3) due to chromatic dispersion.

(4)のようfこ分離し、結局、偏向の方向に広がった
光ビームになってしまい、良好な品質の偏向された光ビ
ームを得ることができないという問題点があった。
As shown in (4), the light beam is separated by f, resulting in a light beam that spreads in the direction of deflection, resulting in a problem that a deflected light beam of good quality cannot be obtained.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、音響光学偏向器の色分散を補償して偏向された光ビー
ムに色分散を生じないようにした光ビーム偏向装置を提
供することを目的とする。
The present invention was made in order to solve the above problems, and provides a light beam deflection device that compensates for the chromatic dispersion of an acousto-optic deflector so that no chromatic dispersion occurs in the deflected light beam. With the goal.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

そこで、本発明では、音響光学偏向器に生じる複数の波
長を含む光ビームの色分散に対応した色分散を生じる分
散光学系を、前記音響光学偏向器の入射側或いは射出側
の少なくとも一方に配置することを技術的要点としてい
る。
Therefore, in the present invention, a dispersion optical system that generates chromatic dispersion corresponding to the chromatic dispersion of a light beam containing a plurality of wavelengths occurring in the acousto-optic deflector is disposed on at least one of the input side or the exit side of the acousto-optic deflector. The technical point is to do so.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の第1実施例を添付図面を参照して詳細i
こ税関する。
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
This is customs.

第1図は本発明に係る光学偏向装置の概略図、lX2図
は音響光学偏向器の光ビームの色分散を水子説明図、第
3図は集光光学系の集光を示すvIF!!1図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of the optical deflection device according to the present invention, FIG. ! Figure 1.

第1図に右いて、(1)は光ビーム偏向装置の音響光学
偏向器、(5)は音響光学偏向器(1)の入射側に配置
させられた分散光学系、(6)は分散光学系(5)の一
部を構成する分散素子であるプリズム、(7)は分散光
学系(5)の一部を構成する色分散補償用の集光光学系
である。集光光学系(7)はリレーレンズ(8)と(9
)とから形成されている。alはレーザ光の入射光ビー
ム、(11) 、 (lsはプリズム(6)により色出
しされた光ビーム、狂騰は音響光学偏向器(1)により
偏向された射出光ビームである。
On the right side of Figure 1, (1) is the acousto-optic deflector of the light beam deflector, (5) is the dispersive optical system placed on the incident side of the acousto-optic deflector (1), and (6) is the dispersive optical system. A prism (7) is a dispersive element that forms part of the system (5), and a condensing optical system (7) for chromatic dispersion compensation forms part of the dispersive optical system (5). The condensing optical system (7) includes relay lenses (8) and (9).
) and is formed from. al is the incident light beam of the laser beam, (11) and (ls are the light beams colored by the prism (6), and kataku is the exit light beam deflected by the acousto-optic deflector (1).

第2図において、八〇は音響光学偏向器(1)から射出
されたレーザ光の色分散fこより分離させられた光ビー
ムの分散・角、εは色分散された光ビームの偏向中心角
である。
In Figure 2, 80 is the dispersion/angle of the light beam separated by the chromatic dispersion f of the laser beam emitted from the acousto-optic deflector (1), and ε is the central angle of deflection of the chromatically dispersed light beam. be.

第3図において、Δθ′は集光光学系(7)から音響光
学偏向器(1)へのレーザ光の集光された光ビームαυ
、aりの集光角%α罎は射出光ビームである。
In Fig. 3, Δθ' is the condensed light beam αυ of the laser beam from the condensing optical system (7) to the acousto-optic deflector (1).
, a, the convergence angle %α is the exit light beam.

音響光学偏向器(1)は、レーザ光の光ビームの波長巾
Δλに対して超音波の波長Aとすれば、音響光学偏向器
(1)による光ビームの分散角Δθは次式であられされ
る。
In the acousto-optic deflector (1), if the wavelength width Δλ of the laser beam is set to the wavelength A of the ultrasonic wave, the dispersion angle Δθ of the light beam by the acousto-optic deflector (1) is expressed by the following formula. Ru.

ΔθキΔλ/A。Δθki Δλ/A.

ここで%Aは音響光学偏向1B (1)の偏向角によっ
て変化する量であるから、例えば、偏向中心角tの角度
に相当する超音波の波長Aに対応する色分散、即ちこの
ときの光ビームの分散角Δθ0キΔλカを補償するよう
に、あらかじめプリズム(6)によって色分散を生じさ
せておけば、最も大きな補償効果が得られることになる
Here, %A is an amount that changes depending on the deflection angle of the acousto-optic deflection 1B (1), so for example, the chromatic dispersion corresponding to the wavelength A of the ultrasonic wave corresponding to the angle of the deflection center angle t, that is, the light at this time If chromatic dispersion is caused in advance by the prism (6) so as to compensate for the dispersion angles Δθ0 and Δλ of the beam, the greatest compensation effect can be obtained.

ここで、プリズム(6)の頂角をα、光ビームの波長に
対するガラスの屈折率差をbnとすれば、プリズム(6
)の屈折角である分散角ムζは次式であられされる。
Here, if the apex angle of the prism (6) is α and the refractive index difference of the glass with respect to the wavelength of the light beam is bn, then the prism (6)
The dispersion angle Mζ, which is the refraction angle of ), is given by the following equation.

ムδキムル−α そこで、ム′δとムθ0 が一致するようにαを決めて
やればよいことになる。
Mu δ Kimru − α Therefore, it is sufficient to determine α so that Mu ′δ and Mu θ0 match.

また、集光光学系(7)のリレーレンズ(8) (!:
(9) ハブリズム(6)と音響光学偏向器(1)が共
役な関係となる工うに配置されている。この集光光学系
(7)はプリズム(6)によシ色出しく色分散)された
光ビームan。
Also, the relay lens (8) of the condensing optical system (7) (!:
(9) The hub rhythm (6) and the acousto-optic deflector (1) are arranged in a conjugate relationship. This condensing optical system (7) produces a light beam an which is chromatically dispersed by a prism (6).

(2)の位置ズレを補償する機能を果たしている。It fulfills the function of compensating for positional deviation (2).

例えばリレーレンズ(8)と(9)の焦点距離を共にf
としたとき、プリズム(@)とリレーレンズ(8)の間
隔をf、レンズ(8)と(9)の間隔を2f、リレーレ
ンズ(9)と音響光学偏向器(1)の間隔をfとし、プ
リズム(6)の頂角αの値がプリズム(6)の屈折角で
ある分散角Δδと音響光学偏向器(1)の光ビームの分
散角・団即ち超音波の波長A0に対する光ビームの分散
角Δθ0が一致するように設定されていると、複数の波
長を含むレーザ光の入射ビーム(至)はプリズムによっ
て分離すせられ、集光光学系(7)のリレーレンズ(8
) 、 (9)に工って集光され、音響光学偏向器(1
)上で再び一点に集まシ、音響光学偏向器(1)で偏向
させられた執再び一本の射出光ビーム(2)となって射
出させられる。
For example, both the focal lengths of relay lenses (8) and (9) are f.
Then, the distance between the prism (@) and the relay lens (8) is f, the distance between the lenses (8) and (9) is 2f, and the distance between the relay lens (9) and the acousto-optic deflector (1) is f. , the value of the apex angle α of the prism (6) is the refraction angle of the prism (6), the dispersion angle Δδ, and the dispersion angle of the light beam of the acousto-optic deflector (1). When the dispersion angles Δθ0 are set to match, the incident beam of laser light containing multiple wavelengths is separated by the prism, and the relay lens (8) of the condensing optical system (7)
), (9), and the light is focused by an acousto-optic deflector (1
), the light beams are again concentrated at one point and deflected by the acousto-optic deflector (1), and are then emitted as a single emitted light beam (2).

従って、音響光学偏向器(1)の偏向角が角度εのとき
射出光ビーム(至)の色分散はゼaとなり、その近傍の
偏向角でも色分散を小さく抑えることができる。この場
合、第2図に示すように、音響光学偏陶器(1)による
光ビームの分散角Δθと第3図に示すように、リレーレ
ンズ(8) 、 (9)によって集光された光ビームの
集光角ゐθ′とが等しくなることが条件とされる。そし
て、プリズム(6)の光ビームの屈折角である分散角Δ
δとリレーレンズ(8)の光ビームの集光角Δθ′とが
等しいときには、リレーレンズ(8)(9)の光ビーム
の入射側と射出側とで分散角はともに等しく保たれる。
Therefore, when the deflection angle of the acousto-optic deflector (1) is the angle ε, the chromatic dispersion of the emitted light beam (to) becomes zea, and the chromatic dispersion can be kept small even at deflection angles in the vicinity. In this case, as shown in FIG. 2, the dispersion angle Δθ of the light beam by the acousto-optic polarizer (1) and the light beam condensed by the relay lenses (8) and (9) as shown in FIG. The condition is that the convergence angles ゐθ' of And the dispersion angle Δ which is the refraction angle of the light beam of the prism (6)
When δ is equal to the condensing angle Δθ' of the light beam of the relay lens (8), the dispersion angles are kept equal on both the incident and exit sides of the light beam of the relay lenses (8) and (9).

この場合の具体的数値は次の如くである。波長が488
+nm付近の光ビームが10nttlの範囲内で複数の
波長の光を含んでいる場合。
The specific numerical values in this case are as follows. The wavelength is 488
When a light beam near +nm contains light of multiple wavelengths within a range of 10 nttl.

超音波の波長を35μとして音響光学偏向器(1)によ
る色分散を0.98分、上記波長差に対するガラスの屈
折率差ヲ45x1(r’とすれば、プリズム(6)の頂
角αは約36.4°にすればよい。この数値例において
は、波長域を488nm付近としたが、紫外域や赤外域
でも同様に数値を決定できる。
If the wavelength of the ultrasonic wave is 35 μ, the chromatic dispersion by the acousto-optic deflector (1) is 0.98 minutes, and the refractive index difference of the glass for the above wavelength difference is 45 x 1 (r'), the apex angle α of the prism (6) is It may be set to about 36.4°. In this numerical example, the wavelength range is set to around 488 nm, but the numerical value can be similarly determined in the ultraviolet region or the infrared region.

次に、fIlえば、音響光学偏向1B(1)の光ビーム
の分i1ムθとプリズム(6)の光ビームの分散角ムδ
とが違う場合、音響光学偏向器(1)の分散角Δθとリ
レーレンズ(8) 、 (9)の集光角60′とが等し
いことが条件とされるから、この場合にはリレーレンズ
(8) 、 (9)の倍率を調整して音響光学偏向器(
1)の分散角^θとリレーレンズ(8) 、 (9)の
集光角Δθ′とが一致するようさせられる。従って、こ
の場合にはプリズム(6)だけでな(、集光光学系(7
)のリレーレンズ(8) 、 (9)もビーム光の分散
角Δθの補償を行うこととなる。
Next, if fIl, the component i1 θ of the light beam of the acousto-optic deflection 1B (1) and the dispersion angle δ of the light beam of the prism (6)
In this case, the relay lens ( 8) Adjust the magnification of (9) and use the acousto-optic deflector (
The dispersion angle ^θ of 1) and the condensing angle Δθ' of the relay lenses (8) and (9) are made to match. Therefore, in this case, not only the prism (6) but also the condensing optical system (7) is used.
) relay lenses (8) and (9) also compensate for the dispersion angle Δθ of the beam light.

それ故、逆にリレーレンズ(81、(9)を所謂の倍率
をもつような構成にすれば、プリズム(6)の頂角αを
適当な大きさに制御することも可能となる。
Therefore, if the relay lenses (81, (9) are configured to have so-called magnification), the apex angle α of the prism (6) can be controlled to an appropriate size.

第4図は本発明の第2実施例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.

図におし1で、第1冥施例と同一の構成については第1
実施例と同一の符号を用いて構成の重複したV!明を省
略する。
In Figure 1, the same configuration as the first example is shown in the first example.
The V! configuration is duplicated using the same reference numerals as in the embodiments. Omit the description.

この実施例は第1実施例の集光光学系(7)がリレーレ
ンズ(8) 、 (9)と倍率を調整できる可動の変倍
レンズ系に)とからなるズーム系として構成されでいる
In this embodiment, the condensing optical system (7) of the first embodiment is configured as a zoom system consisting of relay lenses (8), (9) and a movable variable magnification lens system capable of adjusting magnification.

そして、音響光学偏向器(1)のビーム光の分散角Δ0
とプリズム(6)の光ビームの分散角ゐδが違う場合E
こ、変倍レンズ系(L!19を可動させてリレーレンズ
(8)。
And the dispersion angle Δ0 of the beam light of the acousto-optic deflector (1)
If the dispersion angle ゐδ of the light beam of the prism (6) is different from E
This is a variable magnification lens system (relay lens (8) by moving L!19.

(9)の倍率をM整し、音響光学偏向器(1)の分散角
ムθとリレーレンズ(a) * (9)の集光角Δθ′
とを一致するように調整可能としている。
The magnification of (9) is set to M, and the dispersion angle θ of the acousto-optic deflector (1) and the convergence angle Δθ′ of the relay lens (a) * (9) are
can be adjusted to match.

また、音響光学偏向器(1)に入れる超音波の波長λを
変えると偏向中心角Cが変わり、分散角Δθも変化する
。そして、プリズム(6)の分散角ムδが一定であるか
ら、波長λの変化に対応させてリレーレンズ(8) 、
 (9)の倍率を連動させて可変することにより、波長
λが変化し、音響光学偏向器(1)の光ビームの分散角
ムθが変化しても常にリレーレンズ(8) (9)の集
光角^θ′が音響光学偏向器(すの分散角ムθに一致す
るよう対応させることができる。
Further, when the wavelength λ of the ultrasonic wave inputted into the acousto-optic deflector (1) is changed, the deflection center angle C changes, and the dispersion angle Δθ also changes. Since the dispersion angle δ of the prism (6) is constant, the relay lens (8),
By interlocking and varying the magnification of (9), even if the wavelength λ changes and the dispersion angle θ of the light beam of the acousto-optic deflector (1) changes, the relay lenses (8) and (9) always change. The condensing angle ^θ' can be made to match the dispersion angle θ of the acousto-optic deflector.

第5図は本発明のM3実施例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an M3 embodiment of the present invention.

この実施例では分散素子として今までの実施例で用いて
いたプリズム(6)の代わりに回折格子(Lllilを
用いている。
In this embodiment, a diffraction grating (Lllil) is used as a dispersion element in place of the prism (6) used in the previous embodiments.

回折格子(teを用いた以外この実施例は第1実施例と
何ら構成及び作用上の違いはないので、第1実施例と同
−又は均等な部材には同一符号を付して重複した構成及
び作用の説明は省略する。なお。
Other than the use of a diffraction grating (te), this embodiment has no difference in structure or function from the first embodiment, so the same or equivalent members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the structures are duplicated. The explanation of the effects and effects will be omitted.

光ビームの分散角を可変したい場合には回折格子翰を分
光器のように回転させることによって行うことができる
If it is desired to vary the dispersion angle of the light beam, this can be done by rotating the diffraction grating like a spectroscope.

jI6図は本発明の第4実施例を示す図である。Figure jI6 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention.

この実施例は、第1実施例と同様な分散光学系(5)が
音響光学偏向器(1)の射出側に配置させられたもので
、それ以外は第1実施例と変わらないので、M1実施例
と同−又は均等な部材には同一符号を付して重複した構
成の説明及び作用の説明は省略する。
In this embodiment, a dispersion optical system (5) similar to that in the first embodiment is disposed on the exit side of the acousto-optic deflector (1), and other than that, the rest is the same as in the first embodiment. The same reference numerals are given to the same or equivalent members as in the embodiment, and the explanation of the duplicated structure and operation will be omitted.

第7図は本発明のIJ5の実施例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an embodiment of the IJ5 of the present invention.

この実施例においては、分散素子としてのプリズムC3
1)と(至)との夫々を音響光学偏向器(1)の入射側
と射出側とに配置する。多波長を含む光ビームα〔はプ
リズム01)#こよって分光(分散)され、複数の光ビ
ーム働、03に分かれるが、音響光学偏向器(1)によ
り回折されて光ビーム(ロ)、(至)となってプリズム
(至)に入射する。このプリズム(至)によって色収差
が最終的に補正されて、光ビーム(ロ)、(至)はほぼ
同軸に揃った光ビーム(4Gとなって射出する。ストッ
パ−(至)は音響光学偏向器(1)を通ってきた光ビー
ムに(至)の零次回折光(7)、07)を遮断するもの
である。
In this embodiment, a prism C3 as a dispersive element is used.
1) and (to) are placed on the incident side and exit side of the acousto-optic deflector (1), respectively. The light beam α [containing multiple wavelengths] is spectrally (dispersed) by the prism 01 and divided into a plurality of light beams, 03, which are diffracted by the acousto-optic deflector (1) into light beams (b), ( It becomes (to) and enters the prism (to). The chromatic aberration is finally corrected by this prism (to), and the light beams (b) and (to) are emitted as a nearly coaxial light beam (4G).The stopper (to) is an acousto-optic deflector. This is to block the zero-order diffracted light (7), 07) from the light beam that has passed through (1).

この実施例では、プリズム01)で−変分光させている
ため、各々の波長の光ビームに対して、音響光学偏向器
(1)を最も効率の良い入射回折角で使用できるという
利点がある。もちろん音響光学偏向器(1)から射出す
る光ビーム(ロ)、G!9の射出角は光ビームC33、
03の入射角と等しくなり、最も効率のよい条件で偏向
できる。ここでは入射側と射出側の2つのプリズム0υ
、(至)によって、色分散の補償が行なわれる。
In this embodiment, since the prism 01) produces -variable light beams, there is an advantage that the acousto-optic deflector (1) can be used at the most efficient incident diffraction angle for each wavelength of light beam. Of course, the light beam (b) emitted from the acousto-optic deflector (1), G! The exit angle of 9 is light beam C33,
The angle of incidence is equal to that of 0.03, and deflection can be performed under the most efficient conditions. Here, there are two prisms 0υ on the entrance side and the exit side.
, (to) compensate for chromatic dispersion.

第8図は本発明の光ビーム偏向装置をレーザ・パターン
描画装置のレーザ光走査光学系に使用した状態を示す概
略図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a state in which the light beam deflection device of the present invention is used in a laser beam scanning optical system of a laser pattern writing device.

第8図において、(1)はアルゴンイオンレーザ光等を
射出するレーザ光源で、レーザ光源−から射出されたレ
ーザ光の平行なレーザビームLBはミラーQ1)で方向
を転換させられて音響光学変調素子(2)に入射させら
れる。音響光学変調素子(社)では入射させられたレー
ザビームLBは、描画のためにON・OFF  させら
れ、ON時に音響光学変調素子(2)を通過し、ミラー
(ハ)で再び方向転換させられて本発明の光ビーム偏向
装置(財)に入射する。光ビーム偏向装置(財)では回
転ポリゴンミラー(5)の各ミラー面の傾き量に応じて
レーザビームLBを矢印入方向に偏向させて補正する。
In Fig. 8, (1) is a laser light source that emits argon ion laser light, etc., and the parallel laser beam LB of the laser light emitted from the laser light source is deflected by a mirror Q1) and subjected to acousto-optic modulation. The light is made incident on the element (2). The incident laser beam LB is turned on and off for drawing in the acousto-optic modulator (2), and when turned on, passes through the acousto-optic modulator (2) and is changed direction again by the mirror (c). and enters the optical beam deflection device of the present invention. The optical beam deflector (incorporated) corrects the laser beam LB by deflecting it in the direction indicated by the arrow in accordance with the amount of inclination of each mirror surface of the rotating polygon mirror (5).

補正されたレーザビームLBは更にミラー(至)で方向
転換させられ、拡大光学系(1)を通り1回転ポリゴン
ミラー(財)のミラー面で反射させられ、f−〇レンズ
(至)を通過して必要な走査面を走査する。
The corrected laser beam LB is further changed direction by a mirror (to), passes through an enlarging optical system (1), is reflected by the mirror surface of a one-rotation polygon mirror, and passes through an f-〇 lens (to). to scan the required scanning plane.

レーザ光走査光学系に本発明の光ビーム偏向装置(財)
が用いられることにより、従来の、5ラー(至)又は(
至)等によって回転ポリゴンミラー@の各ミラー面の倒
れ量に応じて走査と同期してレーザビームLBの反射角
を微少量補正してレーザ光の走査ムラを補正していたと
きに機械的な可動部があるため安定性、経時変化に問題
が生じていたことも。
Light beam deflection device of the present invention for laser beam scanning optical system
is used, the conventional 5 ra (to) or (
When the scanning unevenness of the laser beam was corrected by slightly correcting the reflection angle of the laser beam LB in synchronization with scanning according to the amount of inclination of each mirror surface of the rotating polygon mirror @, etc. There were also problems with stability and changes over time due to the presence of moving parts.

機械的な可動部がなくなって解決され、しかも高速な面
倒れ補正ができ、良好な品質の光ビーム走査が行なわれ
ることになる。更には多波長のレーザ光の色分散を低減
できることから、走査レーザ光のパワーが有効に取り出
せ、しかも単一波長の光ビームを使用する場合よりも一
般に高いパワーを期待できるので、エネルギー効率のよ
いレーザ光走査光学系を得ることになる。
This problem is solved because there are no mechanical moving parts, and moreover, it is possible to perform surface tilt correction at high speed, and to perform light beam scanning with good quality. Furthermore, since the chromatic dispersion of multi-wavelength laser beams can be reduced, the power of scanning laser beams can be effectively extracted, and generally higher power can be expected than when using a single-wavelength light beam, resulting in improved energy efficiency. A laser beam scanning optical system is obtained.

このため図示していないが、上記レーザパターン描画装
置iltこは回転ポリゴンミラー罰の各ミラー面の倒れ
量に応じた補正量が予めメモリに記憶されており、回転
ポリゴンミラー(5)の各ミラー面が走査tこ入る直前
に、メモリから対応する補正量を読み出し、その値に応
じた偏向角が光ビーム偏向装置(財)内の音響光学偏向
器によって得られるように、超音波の周波数(波長)を
各面の走査に同期して変化させる制御装置が設けられて
いる。
For this reason, although not shown in the drawings, the laser pattern drawing device ilt stores in advance a correction amount corresponding to the amount of inclination of each mirror surface of the rotating polygon mirror (5), and each mirror of the rotating polygon mirror (5) Immediately before the surface is scanned, the corresponding correction amount is read out from the memory, and the ultrasonic frequency ( A control device is provided that changes the wavelength (wavelength) in synchronization with the scanning of each surface.

第9図はレーザ光走査光学系の音響光学変調素子の光ビ
ームのON・OFF動作を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the ON/OFF operation of the light beam of the acousto-optic modulation element of the laser beam scanning optical system.

図において02は音響光学変調素子、  (22a)は
レーザビームLBのO次光LBoをカットするストッパ
ーである。音響光学変調素子(2乃をONにするとレー
ザビームLBは偏向され回折光LB1はストッパー (
22a)を透過してビームONの状態lこなり、音響光
学変調素子(社)をOFFにすると0次光LBoはスト
ッパー(22a)でカットされビームOFFの状態にな
るように構成されている。この音響光学変調素子Qりで
はレーザビームI/Bを偏向してビーム−oNの状態に
したときに回折光LB1に色分散を生じる。
In the figure, 02 is an acousto-optic modulator, and (22a) is a stopper that cuts off the O-order light LBo of the laser beam LB. When the acousto-optic modulator (2) is turned ON, the laser beam LB is deflected and the diffracted light LB1 is turned on by the stopper (
22a), the beam is turned on, and when the acousto-optic modulator (manufactured by Co., Ltd.) is turned off, the zero-order light LBo is cut by the stopper (22a) and the beam is turned off. In this acousto-optic modulator Q, when the laser beam I/B is deflected into a beam-on state, chromatic dispersion occurs in the diffracted light LB1.

従って変調後の光ビームの品質に限界がある。Therefore, there is a limit to the quality of the modulated light beam.

第10図は第9図の装置の欠点を補正した音響光学変調
素子のON・O1l’F 動作を示す説明図であ也この
音響光学変調素子Q埠には本発明の光ビーム偏向装置を
用いたもので、音響光学偏向器(1)、プリズム(6)
リレーレンズ(8) 、 (9)ストッパ(22a)と
からなり、ビームONのとき回折光LB、を透過し、ビ
ームOF’Fのとき0次光LBoをストッパー(22a
)でカットするように構成することは第9図の場合と全
(同様であるがこの場合蒼こはプリズム(6)、リレー
レンズ(8) 、 (9)によって音響光学偏向器(1
)がレーザビームLBを偏向させたときの回折光LB、
の色分散を補償することができる。従って変調後の光ビ
ームの品質を良好に保てる。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the ON/O1l'F operation of the acousto-optic modulator that corrects the drawbacks of the device shown in FIG. The items included were an acousto-optic deflector (1) and a prism (6).
It consists of a relay lens (8), (9) and a stopper (22a), and transmits the diffracted light LB when the beam is ON, and transmits the 0th order light LBo when the beam is OFF' to the stopper (22a).
) is similar to the case in Figure 9, but in this case Aoko uses a prism (6), relay lenses (8), and (9) to cut the acousto-optic deflector (1).
) deflects the laser beam LB, the diffracted light LB,
chromatic dispersion can be compensated for. Therefore, the quality of the modulated light beam can be kept good.

ところで、上記説明では、この発明をレーザ・パターン
描画装置のレーザ光走査系等に利用される場合について
述べたが、その他の応用例として、例えばマスクとウェ
ハを7ライメントする場合にマスクのマーク又はウェハ
のマークをレーザスポットで走査する方式のものにも利
用でき、この場合には、複数の波長を含むレーザを使用
してマスクからの光情報のS/Nを向上させるのに役立
っている。
Incidentally, in the above description, the present invention was described for the case where it is used in a laser beam scanning system of a laser pattern writing apparatus, etc., but as another example of application, for example, when performing 7-line alignment between a mask and a wafer, markings on a mask or It can also be used to scan marks on a wafer with a laser spot, in which case a laser containing multiple wavelengths is used to help improve the S/N of optical information from the mask.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、音響光学偏向器に
生じる被数の波長を含んだ光ビームの色分散に対応した
色分散を生じる分散光学系を、音響光学偏向器の入射側
或いは射出側の少なくとも一方に配置し、偏向後に射出
される光ビームの色分散を解消するよう−こしたので、
偏向後の光ビームの品質を良好に保つことができる効果
がある。
As explained above, according to the present invention, a dispersive optical system that generates chromatic dispersion corresponding to the chromatic dispersion of a light beam containing the decimal wavelength generated in an acousto-optic deflector is installed on the entrance side or exit side of an acousto-optic deflector. The light beam is placed on at least one of the sides to eliminate chromatic dispersion of the light beam emitted after deflection.
This has the effect of maintaining good quality of the light beam after deflection.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1実施例である光ビーム偏向装置の
概略図、第2図は音響光学aS、器の光ビームの色分散
を示す説明図、第3図は集光光学系の集光を示す説明図
、第4図は本発明の第2実施例である光ビーム偏向装置
の概略図、第5図は本発明の第3実施例である光ビーム
偏向装置の概略図、第6図は本発明の第4実施例である
光ビーム偏向装置の概略図、第7′図は本発明の第5実
施例による光ビーム偏向装置の概略図、第8図は本発明
の光ビーム偏向装置をレーザ・パターン描画装置のレー
ザ光走査光学系に使用した状態を示す概略図、第9図は
音響光学変調素子のON、 OFF動作を示す説明図、
第10図は別の音響光学変調素子のON、 OFF動作
を示す説明図、第11図は従来の光ビーム偏向装置の概
略図である。 (1)・・・音響光学偏向器、(2)・・・入射ビーム
、(3)、(4)・・・射出ビーム、(5)・・・分散
光学系、(6)・・・プリズム、(7)・・・集光光学
系、(8)、(9)・・・リレーレンズ、α9・・・凹
レンズ、αe・・・回折格子。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 τ 第6・図
Fig. 1 is a schematic diagram of a light beam deflection device which is the first embodiment of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram showing the chromatic dispersion of the light beam of the acousto-optic aS, and Fig. 3 is a diagram of the condensing optical system. 4 is a schematic diagram of a light beam deflection device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic diagram of a light beam deflection device according to a third embodiment of the present invention. 6 is a schematic diagram of a light beam deflection device according to a fourth embodiment of the present invention, FIG. 7' is a schematic diagram of a light beam deflection device according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a schematic diagram of a light beam deflection device according to a fifth embodiment of the present invention. A schematic diagram showing a state in which the deflection device is used in a laser beam scanning optical system of a laser pattern drawing device, FIG. 9 is an explanatory diagram showing ON and OFF operations of an acousto-optic modulation element,
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the ON/OFF operation of another acousto-optic modulation element, and FIG. 11 is a schematic diagram of a conventional light beam deflection device. (1)...Acousto-optic deflector, (2)...Incoming beam, (3), (4)...Outgoing beam, (5)...Dispersion optical system, (6)...Prism , (7)... Condensing optical system, (8), (9)... Relay lens, α9... Concave lens, αe... Diffraction grating. Agent Patent Attorney Sanro Kimura Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 τ Figure 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 光源から発生した複数の波長を含む光ビームを音響光学
偏向器によって偏向させるようにした光ビーム偏向装置
において、前記音響光学偏向器により生じる光ビームの
色分散と対応した色分散を生じせしめる分散光学系を、
前記音響光学偏向器の入射側或いは射出側の少なくとも
一方に配置したことを特徴とする光ビーム偏向装置。
In a light beam deflection device that uses an acousto-optic deflector to deflect a light beam including a plurality of wavelengths generated from a light source, dispersive optics generates chromatic dispersion corresponding to the chromatic dispersion of the light beam produced by the acousto-optic deflector. system,
A light beam deflection device, characterized in that the light beam deflection device is disposed on at least one of an entrance side and an exit side of the acousto-optic deflector.
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