JPS63281122A - レ−ザビ−ム描画装置 - 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描画装置に関し、特にプリント基
板描画用のレーザビーム描画装置に適用して好適なもの
である。

〔従来の技術〕

この種のレーザビーム描画袋Ｗｔｌとして、第４図に示
すように、プリント基板に配線パターンを印刷する際の
印刷原版であるフォトマスクを形成するために、感光体
２に所望の配線パターンを直接描画するようにしたラス
タ走査方式のものが用いられている。

すなわち、レーザ光源３から射出されたレーザビームＬ
　Ｂ　ｏが超音波偏向器構成の光変調器４に入射され、
光変調器４において画像情報に従ってオンオフ変調され
、当該変調されたレーザビームＬＢ、がコンプレッサレ
ンズ系５を介して、超音波偏向器構成の光補助偏向器６
に入射される。光補助偏向器６から射出されるレーザビ
ームＬＢｚは回転多面鏡７の各反射面の「面倒れ」誤差
に見合った偏向角だけ補償され、当該補償後のレーザビ
ームＬＢ、が結像レンズ系８を通って回転多面鏡７に入
射される。

回転多面鏡７に入射されたレーザビームＬ　Ｂ　ｔは回
転する反射面により偏向走査され、偏向走査されたレー
ザビームＬ　Ｂ　３はｆθレンズ９を通って移動ステー
ジ１０上にｓ！置された感光体２の走査面上に回転多面
鏡７の回転に同期して等速でラスタ走査される。

ところで実際上、超音波偏向器構成の光変調器４を高感
度でオン、オフ動作させるためには、入射するレーザビ
ームを細く絞る必要があり、そのため第４図との対応部
分に同一符号を付して第５図に光学系の構成を示すよう
に、光変調器４の入射側にもコンプレッサレンズ系１１
を設けるようになされている。

ここで、回転多面鏡７は一般に加工誤差に応じた面倒れ
誤差を有し、このような面倒れ誤差があると、レーザビ
ームＬＢ３の偏向走査面がずれて走査むらが生じるおそ
れがあるが、光補助偏向器６はレーザビームしＢｚの偏
向角を回転多面鏡７の各面の走査に同期して制御するこ
とにより走査むらが生じないように補正し得る。

このようにして、ラスタ走査に同期して移動ステージ１
０を移動することにより、感光体２の表面に２次元画像
を描画することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第４図及び第５図の構成のレーザビーム描画装置１にお
いて、リスフィルムのような比較的高感度の感光体２上
に画像を描画する場合には、レーザ光源３として単一波
長のレーザビームＬ　Ｂ　ｏを発生するレーザが用いら
れている。

ところが、プリント基板などの銅張積層板上にラミネー
トされたドライフィルムレジストのように比較的低・感
度の感光体２に対して画像を描画する場合には、単一波
長のレーザ光ではエネルギー密度が不足するので、例え
ばアルゴンイオンレーザのように複数波長同時発振型の
レーザを用いて。

複数波長のレーザビームＬ　Ｂ　ｏを発生することによ
り感光体２に照射するレーザビームＬＢｓのエネルギー
密度を高める方法が提案されている。

しかしながら第４図及び第５図の光変調器４及び光補助
偏向器６は本質的に光の回折現象を利用した素子である
ため、　第１に入射側のレーザビームが複数波長の光を
含む場合には射出されたレーザビームの波長によって光
路が異なるいわゆる色分散を生じ、　そのため感光体２
上に照射されたレーザビームの光スポットに色ずれが生
じ、明瞭かつ微細な画像を得ることができない問題があ
る。

また第２に、コンプレッサレンズ系１１によって光変調
器４上に光エネルギーが集中するため、光変調器４に熱
的破壊が生ずるおそれがある。

かかる色分散を補償する方法として第６図に示すように
、コンプレッサレンズ系１１の前にプリズム１２を介挿
すると同時にコンプレッサレンズ系５の前にプリズム１
３を介挿し、　複数波長成分（Ｌ　Ｂ　ｏイＬ　Ｂ　ｏ
ｖ）及び（ＬＢ＋ｘ、ＬＢＩＹ）を含むレーザビームを
プリズム１２及び１３によって予め色出しして取り出し
、　複数波長成分（ＬＢＩＩＸ、　ＬＢｏｙ）及び（Ｌ
ＢＩＸ１ＬＢＩ？）に分かれた光を光変調器４及び光補
助偏向器６に入射させて複数波長成分（ＬＢｏｘ、ＬＢ
ｏｖ）及び（ＬＢＩＸ。

ＬＢ＋ｖ）が互いに重なったレーザビームＬＢ、及びＬ
Ｂｔを射出させる方法が提案されている（特開昭６１−
１９３１３０号公報）。

しかしながら、第６図のように構成すると、第１にコン
プレッサレンズ系１１によって全ての波長の光束が細く
絞られて光変調器４に入射されるために、超音波変調器
でなる光変調器４が熱的に破壊されるおそれがある。

第２に光補助偏向器６は入力超音波の周波数を変化させ
て光の回折角を変えることによりレーザビームを偏向さ
せる超音波偏向素子によって構成されているので、偏向
角の変化に伴って、色分散の程度（すなわち色分散によ
り分離された成分波長のビームの広がり）も異なって来
る。

従って、回転多面鏡７の面倒れ誤差が小さく、かつレー
ザビームＬＢ、の波長成分の分布帯域が狭い範囲なら、
プリズム１３により予め色出しをすることにより、色分
散を補償することができるが、回転多面鏡７の面倒れ誤
差が大きく、かつレーザビームＬＢ、の波長成分の分布
帯域が例えばアルゴンイオンレーザのように広くなると
、もはやプリズム１３により色分散の補償をし切れなく
なる。

かくして、描画される感光体２上に無視できない色ずれ
を生ずる結果になる。

第６図の構成において、生ずる２つの問題点のうちの第
１点すなわち熱的破壊を回避する方法として、第６図と
の対応部分に同一符号を付して第７図に示すように、超
音波変調器構成の光変調器４に代えて、電気光学効果に
より光変調を行う電気光学変調器１４を用いる方法が提
案されている（特願昭６１−１８０８１０号）。

この光変調手段１４は電気光学効果により入射光ビーム
を細く絞らなくとも高速度でオン、オフ変調できるため
、熱的破壊を有効に回避し得ると共に、第６図のプリズ
ム１２、コンプレッサレンズ系１１を省略し得る。

ところがこのようにしても第６図の構成において生ずる
２つの問題点のうちの第２点すなわち光補助偏向器６に
おいて生ずる色ずれの問題は解決し得すに残る結果にな
る。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、簡易な構
成によってレーザビーム描画時における色ずれを抑制し
得るようにしたレーザビーム描画装置を提案しようとす
るものである。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる問題点を解決するため本発明においては、レーザ
ビームＬＢ、を画像情報によって変調すると共に、回転
多面鏡７の反射面ＳＵＲによってラスタ走査することに
よりラスタ画像を描画するようになされたレーザビーム
描画装置１において、複数の波長の光成分を同時に発振
することによりレーザビームＬ　Ｂ　ｏを発生するレー
ザ光源３と、レーザビームＬ　Ｂ　ｏを色分散を起こさ
ないで変調する光変調手段１４と、回転多面鏡７の各反
射面５ＵＲＯ面倒れ誤差に基づいて生ずるレーザビーム
ＬＢｓの偏向方向のずれを色分散を起こさないで補正す
るだめの光補助偏向器１５と、回転多面鏡７によって偏
向されたレーザビームＬＢ３を集光して描画対象に２を
ラスタ走査する色収差補正がなされたｆθレンズ９とを
設けるようにする。

〔作用〕

レーザビームＬ　Ｂ　ｏの各波長成分は電気光学変調器
１４の中で描画情報に基づきオン、オフ変調を受けてオ
ン変調時に電気光学変調器１４から射出されるが、色分
散は起こらない、変調を受けたレーザビームＬＢ、は光
補助偏向器１５に入射される。

回転多面鏡７の各反射面ＳＵＲの面倒れ誤差を補償する
ため、光補助偏向器１５は回転多面鏡７の各反射面ＳＵ
Ｒに同期して、　レーザビームＬＢｔを所望の角度に偏
向補償させる。

かくして、複数波長を含む高出力のレーザビームＬＢ３
による描画に際し、色ずれを抑制し得る。

〔実施例〕

以下図面について、本発明をプリント基板上の怒光材に
配線パターンを直接描画し得るようにしたレーザビーム
描画措置に適用した場合の一実施例を詳述する。

（１）第１実施例 第４図〜第６図との対応部分に同一符号を付して示す第
１図及び第２図において、アルゴンイオンレーザでなる
レーザ光源３は広帯域に分布する複数波長のレーザ光を
同時に発振し、そのうち波長４８８　（ｎｍ）及び５１
５　（ｎｍ）の光を高出力発振する。

レーザ光＃３において発生された複数波長を含むレーザ
ビームＬＢ、は電気光学変調器１４に入射される。電気
光学変調器１４は色分散を発生させない構成を有する（
例えば特開昭６１−１８０８１０号に開示のものを適用
し得る）。電気光学変調器１４から射出されたレーザビ
ームＬＢ、は光補助偏向器１５に与えられる。

光補助偏向器１５は第２図に示すように、ベース部材１
６に対して支点部１７を中心として回動し得るミラー１
８を有し、その遊端に設けられたばね部材１９によって
圧電素子でなるアクチュエータ２０に当接するように回
動偏倚され、アクチュエータ２０が偏向制御信号Ｓ４に
よって伸縮されてミラー１８が回動制御されることによ
り、入射したレーザビームＬＢ、を偏向制御信号Ｓ４に
対応した反射角で反射し、これにより当該反射レーザビ
ームＬＢ、の偏向角を調整し得るようになされている。

偏向制御信号Ｓ４は第３図に示すように、回転多面鏡７
の回転角位置検出器２１の検出信号Ｓ。

に基づいて面倒れ補正回路２２において発生される。面
倒れ補正回路２２は面倒れ補正メモリを有し、回転多面
鏡７の各反射面５ＵＲＯ面倒れ誤差量εドに応じた補正
量データを予め面倒れ補正メモリに記憶し、回転角位置
検出器２２の検出信号Ｓ寅によって、各反射面ＳＵＲが
順次レーザビームＬＢ、を受光する回転角位置に来た時
、対応する補正量データを面倒れ補正メモリから読み出
して偏向制御信号Ｓ６を送出する。

かくして光補助偏向器１５のミラー１８は、第３図にお
いて実線で示すように、反射面ＳＵＲに面倒れがないと
き電気光学変調器１４のレーザビームＬＢ、を結像レン
ズ系８の基準光路Ｃ１を通って回転多面鏡７に入射させ
るように、回動位置を制御される。

これに対して反射面Ｓ　Ｕ、Ｒに面倒れがあるとき光補
助偏向器１５のミラー１８は、第３図において破線で示
すように、レーザビームＬＢ、を結像レンズ系８の光路
Ｃ２を通って回転多面鏡７に入射させるように、回動位
置を制御される。

ここで結像レンズ系８は、光補助偏向器１５のミラー１
８の反射面においてレーザビームＬＢ２が射出する射出
点（従って反射点）と、回転多面ｍ７の反射面ＳＵＲに
おいてレーザビームＬＢ。

が入射する入射点とが共役関係をもつように構成されて
いる。これにより、レーザビームＬＢ、が偏向制御時の
光路Ｃ２を通って常に反射面ＳＵＲに入射するようにし
たことにより、反射面ＳＵＲから射出したレーザビーム
ＬＢ、の光路を補正するようになされている。

ｆθレンズ９として特開昭６１−１４４６１５号に開示
のものを適用し得る。

以上の構成において、アルゴンイオンレーザ３から射出
されたレーザビームＬＢｏ　　（複数の波長を含む）の
各波長成分は電気光学変調器１４において描画情報に応
じて色ずれのないオン、オフ変調を受け、射出されたレ
ーザビームＬＢ、は光補助偏向器１５に入射される。

光補助偏向器１５は面倒れ補正回路２２からの偏向制御
信号Ｓ４に基づき、回転多面鏡７の回転に同期して各反
射面ＳＵＲごとにミラー１８の偏向角を変え、回転多面
鏡７の面倒れ誤差を補償する。

因に面倒れ誤差がεである回転多面鏡７の反射面ＳＵＲ
をレーザビームＬＢ２で走査する場合、偏向制御信号Ｓ
４によってミラー１８をＭε　（Ｍは結像レンズ系８の
倍率）だけ傾ける。その結果、ミラー１８で反射された
レーザビームＬＢ、の偏向角は２Ｍεとなり、回転多面
鏡７から反射されたレーザビームＬＢ３がその回転面内
にあるように補正でき名ことになる。

かくするにつき、レーザビームＬＢ２に含まれる複数の
波長の光成分の全部に対して、波長に関係なく反射の法
則が適用されるので、光補助偏向器１５から射出される
レーザビームＬＢ、には色分散が生ずることはない。

以上の構成によれば、移動ステージ１０上を走査するレ
ーザビームＬＢ、は回転多面鏡７のどの反射面ＳＵＲに
よって反射されてもほぼ同じ走査位置を走査することが
できる。

かくするにつき、光補助偏向器１５として反射型の構成
のものを適用したことにより、色分散を抑制してなるレ
ーザビームＬＢ、を感光体２に走査させることができる
。

また上述の実施例によれば、結像レンズ系８を光補助偏
向器１５及び回転多面鏡７の間に介挿したので、回転多
面鏡７の反射面５ＵＲＯ面倒れ誤差εが極端に大きいた
めに光補助偏向器１５のレーザビームＬ　Ｂ　２の偏向
角を大きくする必要がある場合にも、レーザビームＬ　
Ｂ　ｚを回転多面鏡７の反射面ＳＵＲから外すことなく
共役点に入射することができる。

また上述の実施例によれば、特開昭６１−１８０８１０
号に開示の電気光学変調器１４と特開昭６１４４４６１
５号に開示のｆθレンズ９とを用いるようにしたので、
描画の際の色ずれの発生を確実に抑制し得る。

（２）他の実施例 （２ａ）上述の実施例においては、画像情報によってレ
ーザビームＬＢ、を変調する光変調手段として電気光学
変調器１４を用いるようにした場合について述べたが、
光変調手段としてはこれに限らず、要はレーザビームを
色分散を起こさないで変調するものを適用すれば良い。

（２ｂ）上述の実施例においては光補助偏向器１５及び
回転多面鏡７の間に結像レンズ系８を介挿した場合につ
いて述べたが、回転多面鏡７の各反射面５ＵＲＯ面倒れ
誤差εが比較的軽微で、各反射面ＳＵＲに入射されるレ
ーザビームＬＢ、の偏向角が微小であるときには、結像
レンズ系８を省略しても上述の場合と同様の効果を得る
ことができる。

（２ｃ）　　なお上述の実施例においては光補助偏向器
１５及び回転多面鏡７の間に結像レンズ系８を介挿した
場合について述べたが、これに限らず、光補助偏向器１
５の前段に結像レンズ系８を配置しても上述の場合と同
様の効果を得ることができる。

（２ｄ）上述の実施例においては光補助偏向器１５を厚
み方向に伸縮する圧電素子構成のアクチュエータ２０を
用いるようにした場合について述べたが、アクチュエー
タ２０としてはこれに限らず、例えば一方の面を反射面
にしたバイモルフ型の圧電振動子により構成するなど、
種々の構成のものを適用し得る。

（２ｅ）上述の実施例においては、光補助偏向器１５と
して反射型の圧電偏向器を用いたが、これに限らず、他
の手段を用いても良く、要は複数の波長を含むレーザビ
ームＬＢ＋に対し色分散を生じないで高速に光偏向する
ことができるものであれば良い。

（２ｆ）上述の実施例においては、レーザ光源３として
、アルゴンイオンレーザを用いて構成するようにした場
合について述べたが、これに代え、複数の波長を含む他
の大出力レーザを用いても上述の場合と同様の効果を得
ることができる。

（２ｇ）上述の実施例においては、レーザビーム描画装
置１をプリント基板描画用の描画装置に適用した場合に
ついて述べたが、本発明はこれに限らず、例えばウェハ
描画用の描画装置及びレーザビーム加工装置などに広（
適用し得る。

〔発明の効果〕

上述のように本発明によれば、複数の波長の光成分を同
時に含む大出力のレーザビームを色ずれなく走査し得る
ようにしたことにより、低感度の感光体に対しても迅速
に高画質の描画を得ることができると共に、従来の場合
に比してエネルギー効率を一段と高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるレーザビーム描画装置の一実施例
を示す路線的系統図、第２図は第１図の光補助偏向器を
示す側面図、第３図は第１図の詳細構成を示す路線的系
統図、第４図は従来のレーザビーム描画装置を示す概略
系統図、第５図〜第７図は従来のレーザビーム変調偏向
光学系を示す路線図である。 １・・・・・・レーザビーム描画装置、２・・・・・・
感光体、３・・・・・・レーザ光源、４・・・・・・光
変調器、６．１５・・・・・・光補助偏向器、７・・・
・・・回転多面鏡、８・・・・・・結像レンズ系、９・
・・・・・ｆθレンズ、１０・・・・・・移動ステ−ジ
、１２．１３・・・・・・プリズム、１４・・・・・・
電気光学変調器、１８・・・・・・ミラー、２０・・・
・・・アクチュエータ、２２・・・・・・面倒れ補正回
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 レーザビームを画像情報によつて変調すると共に、回転
   多面鏡の反射面によつてラスタ走査することによりラス
   タ画像を描画するようになされたレーザビーム描画装置
   において、 複数の波長の光成分を同時に発振することによりレーザ
   ビームを発生するレーザ光源と、 レーザビームを色分散を起こさないで変調する光変調手
   段と、 上記回転多面鏡の各反射面の面倒れ誤差に基づいて生ず
   るレーザビームの偏向方向のずれを色分散を起こさない
   で補正するための光補助偏向器と、上記回転多面鏡によ
   つて偏向されたレーザビームを集光して描画対象をラス
   タ走査する色収差補正がなされたｆθレンズと を具えることを特徴とするレーザビーム描画装置。