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JP2009244616A - Laser direct drawing method and laser direct drawing device - Google Patents

Laser direct drawing method and laser direct drawing device Download PDF

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JP2009244616A
JP2009244616A JP2008091354A JP2008091354A JP2009244616A JP 2009244616 A JP2009244616 A JP 2009244616A JP 2008091354 A JP2008091354 A JP 2008091354A JP 2008091354 A JP2008091354 A JP 2008091354A JP 2009244616 A JP2009244616 A JP 2009244616A
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JP
Japan
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laser beam
cylindrical lens
exposure
laser
scanning direction
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008091354A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshitatsu Naito
芳達 内藤
Yoshitada Oshida
良忠 押田
Mitsuhiro Suzuki
光弘 鈴木
Tomotsugu Kato
友嗣 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Via Mechanics Ltd
Original Assignee
Hitachi Via Mechanics Ltd
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Publication date
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Priority to CNA2009101387595A priority patent/CN101551601A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser direct drawing method and device which has an LD as a light source and is capable of drawing an inexpensive DFR requiring a light amount of 20 to 100mJ/cm<SP>2</SP>. <P>SOLUTION: In the laser direct drawing device wherein an object to be drawn is moved in a sub-scanning direction while deflecting laser beams arrayed in a line direction and a column direction, in a main scanning direction and the laser beams modulated on the basis of raster data are condensed in the sub-scanning direction using a cylindrical lens to draw a desired pattern on the object, a setting means which sets the number of optical axes of laser beams in the line direction to p which is a positive integer and is a product of q and s and which sets a light amount in a drawing position and a rotating means which rotates the cylindrical lens in a matrix plane are provided, and the position of the cylindrical lens is determined in accordance with the light amount set by the setting means, and laser beams are radiated to the object while shifting s line at a time in the line direction, so that q-exposure of a light quantity in the drawing position which is q times single exposure is carried out. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、被描画体に対してレーザビームの光軸を主走査方向へ偏向させながら被描画体を副走査方向へ移動させると共にレーザビームをラスタデータに基いて変調(ON/OFF)することにより所望のパターンを描画するレーザ直接描画方法およびレーザ直接描画装置(LDI:Laser Direct Imazing)に関するものである。   The present invention moves the drawing object in the sub-scanning direction while deflecting the optical axis of the laser beam in the main scanning direction with respect to the drawing object, and modulates (ON / OFF) the laser beam based on the raster data. The present invention relates to a laser direct drawing method and a laser direct drawing apparatus (LDI: Laser Direct Imaging) for drawing a desired pattern.

レーザ直接描画装置は回路パターン設計時の設計データ(CADデータ)をベクタデータヘフォーマット変換し、輪郭線と画素単位の各々の交点からレーザビームのON/OFF画素を求めて描画用のラスターデータに変換し、求めたラスターデータに基づいてレーザビームを照射することにより被描画体上に所望のパターンを描画する。   The laser direct drawing device converts the design data (CAD data) at the time of circuit pattern design into vector data, finds the ON / OFF pixel of the laser beam from each intersection of the contour line and the pixel unit, and converts it into raster data for drawing. Then, a desired pattern is drawn on the drawing object by irradiating a laser beam based on the obtained raster data.

以下、複数のレーザダイオード(以下、「LD」という。)を光源とするレーザビームを用いて描画する従来のレーザ直接描画装置について説明する。   Hereinafter, a conventional laser direct drawing apparatus for drawing using a laser beam having a plurality of laser diodes (hereinafter referred to as “LD”) as a light source will be described.

図8は従来のレーザ直接描画装置の斜視図、図9は光源系の概略図であり、(a)は側面図、(b)は正面図、(c)は縮小されたレーザビームの拡大図である。   8 is a perspective view of a conventional laser direct drawing apparatus, FIG. 9 is a schematic view of a light source system, (a) is a side view, (b) is a front view, and (c) is an enlarged view of a reduced laser beam. It is.

図9(b)に示すように、光源である複数個のLD1は平行四辺形アレイ状に配置されている。図示の場合、図の上下方向(行方向)には間隔Pyで16行、図の左右方向(列方向)には間隔Pxで8列が配置されている。また、上下方向の各LD1は互いにPx/16だけずらせて配置されている。   As shown in FIG. 9B, the plurality of LDs 1 serving as light sources are arranged in a parallelogram array. In the case shown in the figure, 16 rows are arranged at intervals Py in the vertical direction (row direction) in the figure, and 8 columns are arranged at intervals Px in the left-right direction (column direction) in the figure. Further, the LDs 1 in the vertical direction are arranged so as to be shifted from each other by Px / 16.

図8に示すように、各LD1から出射されたレーザビーム4はコリメートレンズ2を透過後、図示を省略するレンズにより縮小され、プリズム3により行方向の間隔がPy/16に縮小されたレーザビーム束4になる。レーザビーム束4は、コーナーミラー5a、5bで反射された後、結像レンズ6により縮小され、コーナーミラー5cを経てポリゴンミラー7に入射し、ポリゴンミラー7の回転により偏向および走査されてfθレンズ8に入射する。ポリゴンミラー7による走査方向が主走査方向(図のX方向)である。そして、fθレンズ8を透過したレーザビーム束4は、折り返しミラー9で下方へ向けられ、シリンドリカルレンズ10を透過して被描画体11上のDFRまたはフォトレジスト等の感光体上へ定められたDPI(Dot Per Inch。4000DPIでは6.35μm)ピッチで入射し(図9(c)参照)、感光体を描画する(露光させる)。また、このとき、被描画体11を搭載したテーブル12はリニアモータ13およびリニアガイド14により副走査方向(図のY方向)に等速移動される。(特許文献1)。   As shown in FIG. 8, the laser beam 4 emitted from each LD 1 is transmitted through the collimator lens 2 and then reduced by a lens (not shown). The laser beam is reduced by the prism 3 in the row direction to Py / 16. It becomes bundle 4. The laser beam bundle 4 is reflected by the corner mirrors 5a and 5b, then reduced by the imaging lens 6, enters the polygon mirror 7 through the corner mirror 5c, is deflected and scanned by the rotation of the polygon mirror 7, and is fθ lens. 8 is incident. The scanning direction by the polygon mirror 7 is the main scanning direction (X direction in the figure). Then, the laser beam bundle 4 transmitted through the fθ lens 8 is directed downward by the folding mirror 9, transmitted through the cylindrical lens 10, and DPI determined on the photosensitive member such as DFR or photoresist on the drawing object 11. (Dot Per Inch. 6.35 μm in 4000 DPI) The incident light is incident at a pitch (see FIG. 9C), and the photosensitive member is drawn (exposed). At this time, the table 12 on which the drawing object 11 is mounted is moved at a constant speed in the sub-scanning direction (Y direction in the figure) by the linear motor 13 and the linear guide 14. (Patent Document 1).

ここで、fθレンズ8の前焦点はポリゴンミラー7の反射面上に位置決めされており、ポリゴンミラー7で反射されたレーザビーム4のXY面と平行な成分は平行、XY面と直角な成分はポリゴンミラー7の反射点を始点とする拡散光である。したがって、レーザビーム4のXY面と平行な成分はfθレンズ8により集光されるが、シリンドリカルレンズ10はそのまま透過する。一方、レーザビーム4のXY面と直角な成分はfθレンズ8により平行に変換され、シリンドリカルレンズ10によって集光される。   Here, the front focal point of the fθ lens 8 is positioned on the reflection surface of the polygon mirror 7, and the component parallel to the XY plane of the laser beam 4 reflected by the polygon mirror 7 is parallel, and the component perpendicular to the XY plane is The diffused light starts from the reflection point of the polygon mirror 7. Therefore, the component parallel to the XY plane of the laser beam 4 is collected by the fθ lens 8, but passes through the cylindrical lens 10 as it is. On the other hand, the component perpendicular to the XY plane of the laser beam 4 is converted into parallel by the fθ lens 8 and condensed by the cylindrical lens 10.

図10は、スタートセンサの配置を示す図であり、(a)は図8におけるX方向から見た図、(b)は図8におけるY方向から見た図である。   10A and 10B are diagrams showing the arrangement of the start sensor, where FIG. 10A is a diagram viewed from the X direction in FIG. 8, and FIG. 10B is a diagram viewed from the Y direction in FIG.

同図に示すように、図8におけるシリンドリカルレンズ10の左側の下方には反射ミラー15とスタートセンサ16とが配置されている。そして、行毎の走査開始位置を揃えるため、主走査方向の1スキャンの描画はミラー15で反射されたレーザビーム4をスタートセンサ16が検知してから所定時間後に開始される(図示の場合、検出位置と描画開始位置との距離は10mmである)。   As shown in FIG. 8, a reflection mirror 15 and a start sensor 16 are disposed below the left side of the cylindrical lens 10 in FIG. Then, in order to align the scanning start position for each row, drawing of one scan in the main scanning direction is started after a predetermined time after the start sensor 16 detects the laser beam 4 reflected by the mirror 15 (in the illustrated case, The distance between the detection position and the drawing start position is 10 mm).

図11は、4行×4列の平行四辺形アレイ状に配置されたLD1から出射したレーザビームがポリゴンミラー7の一面で偏向されて点K1〜K4からなる縦線kを被描画体上に描画する手順を説明する図である。ここで、各列のLD1の間隔は2eであり、隣接する上下の列のLDは間隔eだけずれている。すなわち、第2列目のLDb1〜LDb4(なお、同図においては、1行目のLDをLDa、2行目のLDをLDb、3行目のLDをLDc、4行目のLDをLDdで表し、さらに列方向の左側から右側に向けて1〜4を付して区別してある。)は第1列目のLDa1〜LDa4の中間に配置されている。   In FIG. 11, the laser beam emitted from the LD 1 arranged in a 4 × 4 parallelogram array is deflected by one surface of the polygon mirror 7 and a vertical line k consisting of points K1 to K4 is formed on the drawing object. It is a figure explaining the procedure to draw. Here, the interval between the LDs 1 in each column is 2e, and the LDs in the adjacent upper and lower columns are shifted by the interval e. That is, LDb1 to LDb4 in the second column (in the figure, the LD in the first row is LDa, the LD in the second row is LDb, the LD in the third row is LDc, and the LD in the fourth row is LDd. 1 and 4 are distinguished from each other in the column direction from the left side to the right side.) Are arranged in the middle of the first column LDa1 to LDa4.

いま、レーザビームが速度e/tで図の右方向に移動するとし、被描画体の移動速度を無視する。   Now, assuming that the laser beam moves to the right in the figure at a speed e / t, the moving speed of the drawing object is ignored.

時刻T=0においてLDd4と縦線kの距離がeであるとすると(同図a)、時刻T=eにおいてLDd4の光軸が点K4に重なるので、同図に斜線を付して示すLDd4をオンする(同図b)。また、時刻T=2eにおいてLDc4の光軸が点K3に重なるので、LDc4をオンする(同図c)。また、時刻T=3eにおいてLDb4の光軸が点K2に、LDd3の光軸が点K4に、それぞれ重なるので、LDb4とLDd3をオンする(同図d)。以下、同様にして、時刻T=10eにおいてLDa1の光軸が点K1に重なるので、LDa1をオンする(同図k)。すなわち、点K1〜K4はそれぞれ4回レーザビームが照射される。なお、被描画体に入射するレーザビーム4の直径は例えば、0.025mmであるので、4000DPIで描画された直線kは幅0.025mmの直線になる。   If the distance between LDd4 and the vertical line k is e at time T = 0 (FIG. A), the optical axis of LDd4 overlaps with the point K4 at time T = e, so LDd4 indicated by hatching in FIG. Is turned on (FIG. B). Further, at time T = 2e, the optical axis of LDc4 overlaps with point K3, so that LDc4 is turned on (FIG. 3c). At time T = 3e, the optical axis of LDb4 overlaps with point K2, and the optical axis of LDd3 overlaps with point K4, so LDb4 and LDd3 are turned on (d in the figure). Thereafter, similarly, at time T = 10e, the optical axis of LDa1 overlaps with the point K1, so that LDa1 is turned on (k in the figure). That is, each of the points K1 to K4 is irradiated with the laser beam four times. Since the diameter of the laser beam 4 incident on the drawing object is, for example, 0.025 mm, the straight line k drawn with 4000 DPI becomes a straight line with a width of 0.025 mm.

図12は図11におけるスキャン(No1スキャン)と共に被描画体を副走査方向へ移動させた場合を示している。なお、No2〜No4スキャンにおける各LD1の光軸は、直径を変えて示す(順次小さくして表す)円の中心である。同図に示すように、No1〜No4スキャンにより、点K1〜K16からなる直線kを描画することができる。なお、図9に示す光源系の場合、点K1〜K16はそれぞれ8回レーザビームが照射される。   FIG. 12 shows a case where the object to be drawn is moved in the sub-scanning direction together with the scan (No. 1 scan) in FIG. In addition, the optical axis of each LD1 in No2-No4 scan is the center of the circle which changes and shows the diameter (it represents small sequentially). As shown in the figure, a straight line k composed of points K1 to K16 can be drawn by No1 to No4 scans. In the case of the light source system shown in FIG. 9, each of the points K1 to K16 is irradiated with the laser beam eight times.

ここで、図8におけるLD1の出力wが0.06ワット、光学系の効率ηが50%、ポリゴンミラーは面数が10面で、回転数Rが5000rpm、また、fθレンズの焦点距離fが350mmであるとき、4000DPIとする場合に1cmエリアヘ照射される全光量Eは式1により求められる。 Here, the output w of the LD 1 in FIG. 8 is 0.06 watts, the optical system efficiency η is 50%, the polygon mirror has 10 surfaces, the rotation speed R is 5000 rpm, and the focal length f of the fθ lens is. When the thickness is 350 mm, the total amount of light E irradiated to the 1 cm 2 area in the case of 4000 DPI is obtained by Equation 1.

E=W×t=10.31mJ/cm ・・・(式1) なお、Wは1cm当たりの入力エネルギ、tは照射時間であり、それぞれ式2,3により求められる。 W=w×η×スポット数=w×η×(1cm/0.00635mm)×8(列) =595,201.2(w/cm) ・・・(式2) t=tan−1(6.35×10−3/2/350)/30,000° =17.325×10−9(秒) ・・・(式3)
すなわち、DFR感度10mJ/cm相当のDFRを露光することができる。
特開2007−94122
E = W × t = 10.31 mJ / cm 2 (Formula 1) Here, W is the input energy per 1 cm 2 , and t is the irradiation time, and are obtained by Formulas 2 and 3, respectively. W = w × η × number of spots = w × η × (1 cm / 0.00635 mm) 2 × 8 (row) = 595, 201.2 (w / cm 2 ) (Expression 2) t = tan −1 (6.35 × 10 −3 /2/350)/30,000°=17.325×10 −9 (seconds) (Equation 3)
That is, DFR equivalent to DFR sensitivity of 10 mJ / cm 2 can be exposed.
JP2007-94122A

ところで、現在市販されているDFRは光量として20〜100mJ/cmが必要であるものがほとんどであり、必要光量が10mJ/cmのDFRは高価である。 By the way, most commercially available DFRs require 20 to 100 mJ / cm 2 as the light quantity, and DFRs with a required light quantity of 10 mJ / cm 2 are expensive.

本発明の目的は、LDを光源とするレーザ直接描画装置であっても、安価な必要光量が20〜100mJ/cmのDFRを描画することができるレーザ直接描画方法およびレーザ直接描画装置を提供するにある。 An object of the present invention is to provide a laser direct drawing method and a laser direct drawing apparatus capable of drawing an inexpensive DFR having a required light quantity of 20 to 100 mJ / cm 2 even in a laser direct drawing apparatus using an LD as a light source. There is.

上記課題を解決するため、本発明の第1の手段は、列方向と行方向に整列させたレーザビームの光軸を前記列方向と同方向の主走査方向へ偏向させながら被描画体を前記行方向と同方向の副走査方向へ移動させ、ラスタデータに基づき変調された前記レーザビームを前記被描画体へ照射することにより前記被描画体に所望のパターンを描画するレーザ直接描画方法において、前記行方向のレーザビームの光軸の数を正の整数であるqとsの積であるpとしておき、行方向にs行ずつずらしながら前記レーザビームを前記被描画体へ照射することにより、描画箇所の光量が1重露光の場合のq倍であるq重露光することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the first means of the present invention is a method in which the object to be drawn is deflected in the main scanning direction which is the same as the column direction while deflecting the optical axis of the laser beam aligned in the column direction and the row direction. In the laser direct drawing method for drawing a desired pattern on the drawing object by irradiating the drawing object with the laser beam modulated based on raster data, moving in the sub-scanning direction that is the same as the row direction, The number of optical axes of the laser beam in the row direction is set as p which is a product of q and s which are positive integers, and the object to be drawn is irradiated with the laser beam while shifting by s rows in the row direction, It is characterized in that q-fold exposure is performed, which is q times that in the case of single exposure.

また、本発明の第2の手段は、列方向と行方向に整列させたレーザビームの光軸を前記列方向と同方向の主走査方向へ偏向させながら被描画体を前記行方向と同方向の副走査方向へ移動させ、ラスタデータに基づき変調された前記レーザビームをシリンドリカルレンズを用いて前記副走査方向に集光させて前記被描画体へ照射することにより前記被描画体に所望のパターンを描画するレーザ直接描画装置において、前記行方向のレーザビームの光軸の数を正の整数であるqとsの積であるpにすると共に、描画箇所の光量を設定する設定手段と、前記シリンドリカルレンズを前記行列面内で回転させる回転手段と、を設け、前記設定手段に設定された光量に応じて前記シリンドリカルレンズの位置を定め、行方向にs行ずつずらしながら前記レーザビームを前記被描画体へ照射することにより、描画箇所の光量が1重露光の場合のq倍であるq重露光することを特徴とする。   Further, the second means of the present invention is configured to deflect the object to be drawn in the same direction as the row direction while deflecting the optical axis of the laser beam aligned in the column direction and the row direction in the main scanning direction which is the same direction as the column direction. The laser beam modulated in accordance with the raster data is condensed in the sub-scanning direction using a cylindrical lens and irradiated onto the object to be drawn, thereby forming a desired pattern on the object to be drawn. In the laser direct drawing apparatus for drawing, the number of optical axes of the laser beam in the row direction is set to p, which is a product of q and s, which are positive integers, and the setting means for setting the amount of light at the drawing position; A rotation unit that rotates the cylindrical lens in the matrix plane, determines the position of the cylindrical lens according to the light amount set in the setting unit, and shifts the column by s rows in the row direction. By irradiating to the object to be drawn body Zabimu, the amount of the drawing position is characterized by q multiple exposure is q times in the case of 1 double exposure.

出力が小さいLDを光源とするレーザ直接描画装置であっても、必要光量が20〜100mJ/cmの被描画体を描画できるので、描画できる被描画体の種類を増すことができる。また、安価なDFRを使用できるので、製品のトータルコストを低減することができる。 Even in a laser direct drawing apparatus using an LD with a small output as a light source, it is possible to draw a drawing object having a required light amount of 20 to 100 mJ / cm 2 , so that the types of drawing objects that can be drawn can be increased. In addition, since an inexpensive DFR can be used, the total cost of the product can be reduced.

以下、本発明について説明する。   The present invention will be described below.

図1は本発明の要旨を説明する図であり、(a)は第1の例を、(b)は第2の例を、それぞれ示している。なお、上記図11の場合と同様に、各列のLDの間隔は2eであり、隣接する上下の列のLDは間隔eだけずれている。また、図12の場合と同様に、No1〜No4スキャンにおける各LDの光軸は、直径を順次小さくして表す円の中心である。   FIG. 1 is a diagram for explaining the gist of the present invention. FIG. 1A shows a first example, and FIG. 1B shows a second example. As in the case of FIG. 11, the interval between the LDs in each column is 2e, and the LDs in the adjacent upper and lower columns are shifted by the interval e. Similarly to the case of FIG. 12, the optical axis of each LD in the No1 to No4 scans is the center of a circle representing the diameters sequentially reduced.

いま、4行×4列の平行四辺形アレイ状に配置されたLD1に対して被描画体の移動速度を1/2にしたとする。この場合、同図(a)に示すように、点K3、K4は第1スキャンと第2スキャンによりレーザビームが8回照射される。すなわち、点K3、K4には上記図11の場合(1重露光)に比べて2倍の光量が供給される(2重露光)。点K5以降の点に関しても点K3、K4と同様に、レーザビームが8回照射される。すなわち、上記図11の場合に比べて2倍の光量が供給される。   Assume that the moving speed of the drawing object is halved with respect to the LDs 1 arranged in a parallelogram array of 4 rows × 4 columns. In this case, as shown in FIG. 5A, the points K3 and K4 are irradiated with the laser beam eight times by the first scan and the second scan. That is, twice the amount of light is supplied to the points K3 and K4 as compared to the case of FIG. 11 (single exposure) (double exposure). Similarly to the points K3 and K4, the laser beam is irradiated 8 times for the points after the point K5. That is, twice the amount of light is supplied compared to the case of FIG.

また、同図(b)に示すように、被描画体の移動速度を1/4にしたとすると、点K4以降の点に関してはレーザビームが16回照射される。すなわち、上記図11の場合に比べて4倍の光量が供給される(4重露光)。   Further, as shown in FIG. 5B, assuming that the moving speed of the drawing object is ¼, the laser beam is irradiated 16 times for the points after the point K4. That is, four times the amount of light is supplied compared to the case of FIG. 11 (quadruple exposure).

そして、LD1の配置が図9に示すように8列×16行の場合、副走査方向送り速度を1/8、1/16とすることにより8重露光、16重露光を行うことができる。   When the arrangement of LD1 is 8 columns × 16 rows as shown in FIG. 9, it is possible to perform 8-fold exposure and 16-fold exposure by setting the sub-scanning direction feed speed to 1/8, 1/16.

実際の露光においては、被描画体に供給する光量(すなわち、露光の重ね数)が先に決まり、その結果に応じて被描画体の移動速度すなわちテーブルの送り速度を決めなければならない。以下、テーブルの送り速度vの演算手順を説明する。なお、ポリゴンミラーは面数Mが10面で、回転数Rが5000rpm、fθレンズの焦点距離fが350mmであり、4000DPIで描画するとする。   In actual exposure, the amount of light to be supplied to the object to be drawn (that is, the number of overlapping exposures) is determined first, and the moving speed of the object to be drawn, that is, the table feed speed must be determined according to the result. Hereinafter, the calculation procedure of the table feed speed v will be described. It is assumed that the polygon mirror has 10 surfaces, M has a rotational speed R of 5000 rpm, and the fθ lens has a focal length f of 350 mm, and is drawn at 4000 DPI.

図2は走査角度αの説明図、図3はシリンドリカルレンズ10の平面図である。   FIG. 2 is an explanatory diagram of the scanning angle α, and FIG. 3 is a plan view of the cylindrical lens 10.

ポリゴンミラー1面の回転時間tmは1.2×10−3(秒)である。ポリゴンミラーの1面が回転する間に16行描画(1重露光)するとすると、このときのテーブルの移動距離は0.1016mmであるので(0.00635×16行)、N重露光時は、v/N=84.67/N(mm/秒)になる。 The rotation time tm of one surface of the polygon mirror is 1.2 × 10 −3 (seconds). If 16 lines are drawn (single exposure) while one surface of the polygon mirror rotates, the table moving distance at this time is 0.1016 mm (0.00635 × 16 lines). v / N = 84.67 / N (mm / second).

このとき、走査角度αは、被描画体への露光巾(主走査方向スキャン長)をLmm、ポリゴンミラーの露光有効角度をφ、ポリゴンミラー1面の回転角度をPmとすると、φ=tan−1(L/2/f)(゜)、Pm=360/M(゜)であるので、走査角度αは式4で求められる。そこで、図3に示すように、シリンドリカルレンズ10をX軸に関して角度αだけ回転させて配置する(図示の場合、右上がりに配置する。)。 α=tan−1[(tm×φ/Pm×v)/L](゜)・・・(式4)
なお、シリンドリカルレンズ10は以下のように保持されている。すなわち、シリンドリカルレンズ10はレンズホルダ35に支持されている。レンズホルダ35に設けられた円形部38は、シリンドリカルレンズ10の軸線がボス34aの中心を通るようにしてボス34aの外周に嵌合している。ボス34aは環状の一部を切り欠いた中空馬蹄形であり、中心は描画開始点に位置決めされている。ボス34aに切り欠きを設けたのは、ボス34aがシリンドリカルレンズ10を透過したレーザビーム4と干渉することを防止するためである。また、ボス34aの内側半径はレーザビーム4がスタートセンサ15に入射することを妨げない半径(ここでは、15mm)である。したがって、レンズホルダ35すなわちシリンドリカルレンズ10をボス34aの中心すなわち描画開始点を中心にして描画開始点の回りに位置決め自在である。レンズホルダ35には穴37が形成されており、レンズホルダ35が回転可能な範囲でシリンドリカルレンズ10を透過したレーザビーム4がレンズホルダ35に干渉しない大きさに形成されている。そして、図示を省略する駆動装置により、走査角度αを精度良く設定できるようになっている。
At this time, when the exposure width (scan length in the main scanning direction) of the drawing object is Lmm, the effective exposure angle of the polygon mirror is φ, and the rotation angle of the polygon mirror 1 surface is Pm, the scanning angle α is φ = tan − Since 1 (L / 2 / f) (°) and Pm = 360 / M (°), the scanning angle α can be obtained by Equation 4. Therefore, as shown in FIG. 3, the cylindrical lens 10 is disposed by being rotated by an angle α with respect to the X axis (in the illustrated case, it is disposed so as to rise to the right). α = tan −1 [(tm × φ / Pm × v) / L] (°) (Formula 4)
The cylindrical lens 10 is held as follows. That is, the cylindrical lens 10 is supported by the lens holder 35. A circular portion 38 provided in the lens holder 35 is fitted to the outer periphery of the boss 34a so that the axis of the cylindrical lens 10 passes through the center of the boss 34a. The boss 34a has a hollow horseshoe shape in which a part of the annular shape is cut out, and its center is positioned at the drawing start point. The reason why the boss 34 a is notched is to prevent the boss 34 a from interfering with the laser beam 4 transmitted through the cylindrical lens 10. The inner radius of the boss 34a is a radius (15 mm here) that does not prevent the laser beam 4 from entering the start sensor 15. Accordingly, the lens holder 35, that is, the cylindrical lens 10, can be positioned around the drawing start point around the center of the boss 34a, that is, the drawing start point. A hole 37 is formed in the lens holder 35 so that the laser beam 4 that has passed through the cylindrical lens 10 within a range in which the lens holder 35 can rotate does not interfere with the lens holder 35. The scanning angle α can be set with high accuracy by a driving device (not shown).

図4はシリンドリカルレンズの軸線と直角な方向の断面図であり、Pはシリンドリカルレンズ10の軸線である。   FIG. 4 is a sectional view in a direction perpendicular to the axis of the cylindrical lens, and P is the axis of the cylindrical lens 10.

上記したように、シリンドリカルレンズ10に入射するレーザビーム4のシリンドリカルレンズ10の幅方向の成分は平行である。したがって、シリンドリカルレンズ10に垂直に入射するレーザビーム4の中心軸が中心軸Pを通る場合、レーザビーム4は中心軸PからF(ただし、Fはシリンドリカルレンズ10の焦点距離)離れた位置に集光する。ここで、レーザビーム4の中心軸を固定した状態でシリンドリカルレンズ10を同図に2点鎖線で示すようにδだけ図の右方に移動させると(すなわち、中心軸Pをだけ図の右方に移動させると)、レーザビーム4は図中Fからδだけ右方のF0に集光する。すなわち、レーザビーム4の中心軸が同じであっても、シリンドリカルレンズ10の中心軸Pの位置をずらすと、ずらせた距離だけ集光位置が移動する。すなわち、シリンドリカルレンズ10の中心軸Pをワークの走行方向に対して角度α傾けると、レーザビーム4の集光位置も走行方向に対して角度α傾く。したがって、走査角度αはシリンドリカルレンズ10の中心軸Pの走査方向に対する角度として設定できる。   As described above, the components in the width direction of the cylindrical lens 10 of the laser beam 4 incident on the cylindrical lens 10 are parallel. Therefore, when the central axis of the laser beam 4 perpendicularly incident on the cylindrical lens 10 passes through the central axis P, the laser beam 4 is collected at a position away from the central axis P by F (where F is the focal length of the cylindrical lens 10). Shine. Here, when the cylindrical lens 10 is moved to the right of the figure by δ as shown by a two-dot chain line in the figure with the central axis of the laser beam 4 fixed (that is, the central axis P is moved to the right of the figure only). ), The laser beam 4 is focused on F0 to the right by δ from F in the figure. That is, even if the central axis of the laser beam 4 is the same, if the position of the central axis P of the cylindrical lens 10 is shifted, the condensing position is moved by the shifted distance. That is, when the central axis P of the cylindrical lens 10 is inclined by an angle α with respect to the traveling direction of the workpiece, the condensing position of the laser beam 4 is also inclined by the angle α with respect to the traveling direction. Therefore, the scanning angle α can be set as an angle of the central axis P of the cylindrical lens 10 with respect to the scanning direction.

この実施形態の場合、レーザビームを8列×16行に配置しているので、1重だけでなく、2重、4重、8重、16重の露光が可能である。すなわち、単位面積当たりの光量を、10mJ、20mJ、40mJ、80mJ、160mJにすることができる。   In the case of this embodiment, since the laser beams are arranged in 8 columns × 16 rows, not only single exposure but also double, quadruple, 8-fold, and 16-fold exposures are possible. That is, the amount of light per unit area can be 10 mJ, 20 mJ, 40 mJ, 80 mJ, and 160 mJ.

一般に、行方向のレーザビームの光軸の数pを正の整数であるqとsの積(p=qs)にした場合、行方向にs行ずつずらしながらレーザビームを被描画体へ照射することにより、描画箇所の光量を1重露光の場合のq倍であるq重露光をすることができる。   In general, when the number p of optical axes of laser beams in the row direction is set to a product of positive integers q and s (p = qs), the object to be drawn is irradiated with the laser beam while shifting by s rows in the row direction. This makes it possible to perform q-fold exposure in which the amount of light at the drawing portion is q times that in the case of single exposure.

図5は露光開始位置の説明図であり、(a)は1重露光の場合、(b)は2重露光の場合、(c)は4重露光の場合をそれぞれ示している。また、図6は露光開始位置の説明図である。   FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams of the exposure start position, where FIG. 5A shows the case of single exposure, FIG. 5B shows the case of double exposure, and FIG. 5C shows the case of quadruple exposure. FIG. 6 is an explanatory diagram of the exposure start position.

図5に示すように、2重露光時には、行方向に1重となる個所が発生し、4重露光時には1重、2重となる個所が発生する。そして、LD1を8列×16行配列した場合の16重露光では、16重露光されるまでのY方向の距離が95.25μm(6.35μm×15)となって無視できない長さになる。また、露光の重ね数Nによって所望の重ね数となる開始位置が副走査方向に異なる。そこで、図6に示すように、副走査方向の露光開始位置を定めておき、スキャンする場合は、その位置よりも上部のLDをOFFしておき、その位置よりも下部のLDを描画データに対応してON/OFFするよう描画データを割り付けておけば、重ね露光においても副走査方向の露光結果を均一にすることができる。   As shown in FIG. 5, at the time of double exposure, a single point is generated in the row direction, and at the time of quadruple exposure, a single point and a double point are generated. In the 16-fold exposure when the LDs 1 are arranged in 8 columns × 16 rows, the distance in the Y direction until the 16-fold exposure is 95.25 μm (6.35 μm × 15), which is a length that cannot be ignored. Further, the start position at which the desired number of overlaps differs depending on the number of exposures N in the sub-scanning direction. Therefore, as shown in FIG. 6, when the exposure start position in the sub-scanning direction is determined and scanning is performed, the LD above the position is turned off, and the LD below the position is used as the drawing data. If the drawing data is assigned so as to be turned ON / OFF correspondingly, the exposure result in the sub-scanning direction can be made uniform even in the overlap exposure.

したがって、例えば、重ね数Nを設定する設定手段と、シリンドリカルレンズの傾き角αを変更するためのシリンドリカルレンズ回転位置決め手段と、描画データをN重露光用に書き換える演算手段とを設けておき、重ね数Nが設定された場合は、設定された重ね数Nに基づいてテーブルの送り速度v、シリンドリカルレンズの傾き角αの設定、および描画データのN重露光用への書き換えを自動で行うように制御装置を構成しておくと、露光作業がさらに容易になる。   Therefore, for example, a setting unit for setting the number N of overlaps, a cylindrical lens rotation positioning unit for changing the tilt angle α of the cylindrical lens, and a calculation unit for rewriting drawing data for N double exposure are provided. When the number N is set, the table feed speed v, the tilt angle α of the cylindrical lens is set based on the set overlap number N, and the writing data is rewritten for N double exposure automatically. If the control device is configured, the exposure operation is further facilitated.

図7はDFRの波長−吸収率特性例を示す図である。例えば、光源として水銀ランプを使用する場合、水銀ランプの光には波長が365nmのi線と、波長が405nmのh線とが含まれており、i線とh線のいずれもが露光に関与する。したがって、必要光量が水銀ランプを基準にして示されている場合、1波長のLDでは照射エネルギの数値どおりに露光できるとは言えない。しかし、効率が60%であるとしても、16重露光を行えば96mJ≒100mJのDFRを露光することができる。   FIG. 7 is a diagram showing an example of the wavelength-absorbance characteristics of DFR. For example, when a mercury lamp is used as a light source, the light from the mercury lamp includes i-line having a wavelength of 365 nm and h-line having a wavelength of 405 nm, and both i-line and h-line are involved in exposure. To do. Therefore, when the required light quantity is shown based on a mercury lamp, it cannot be said that exposure with the numerical value of irradiation energy is possible with an LD of one wavelength. However, even if the efficiency is 60%, a DFR of 96 mJ≈100 mJ can be exposed if 16-fold exposure is performed.

本発明の要旨を説明する図である。It is a figure explaining the summary of this invention. 走査角度αの説明図である。It is explanatory drawing of the scanning angle (alpha). シリンドリカルレンズの平面図である。It is a top view of a cylindrical lens. シリンドリカルレンズの軸線と直角な方向の断面図である。It is sectional drawing of the direction orthogonal to the axis line of a cylindrical lens. 露光開始位置の説明図である。It is explanatory drawing of an exposure start position. 露光開始位置の説明図である。It is explanatory drawing of an exposure start position. DFRの波長−吸収率特性例を示す図である。It is a figure which shows the example of the wavelength-absorbance characteristic of DFR. 従来のレーザ直接描画装置の斜視図である。It is a perspective view of the conventional laser direct drawing apparatus. 光源系の概略図である。It is the schematic of a light source system. スタートセンサの配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of a start sensor. 4行×4列に配置した場合の描画手順を説明する図である。It is a figure explaining the drawing procedure at the time of arrange | positioning at 4 rows x 4 columns. 描画結果の説明図である。It is explanatory drawing of a drawing result.

符号の説明Explanation of symbols

4 レーザビーム
10 シリンドリカルレンズ
11 被描画体
4 Laser beam 10 Cylindrical lens 11 Drawing object

Claims (3)

列方向と行方向に整列させたレーザビームの光軸を前記列方向と同方向の主走査方向へ偏向させながら被描画体を前記行方向と同方向の副走査方向へ移動させ、ラスタデータに基づき変調された前記レーザビームを前記被描画体へ照射することにより前記被描画体に所望のパターンを描画するレーザ直接描画方法において、
前記行方向のレーザビームの光軸の数を正の整数であるqとsの積であるpとしておき、行方向にs行ずつずらしながら前記レーザビームを前記被描画体へ照射することにより、描画箇所の光量が1重露光の場合のq倍であるq重露光することを特徴とするレーザ直接描画方法。
While the optical axis of the laser beam aligned in the column direction and the row direction is deflected in the main scanning direction that is the same as the column direction, the drawing object is moved in the sub-scanning direction that is the same as the row direction, and the raster data is converted. In a laser direct drawing method for drawing a desired pattern on the drawing object by irradiating the drawing object with the laser beam modulated based on the method,
The number of optical axes of the laser beam in the row direction is set as p which is a product of q and s which are positive integers, and the object to be drawn is irradiated with the laser beam while shifting by s rows in the row direction, A laser direct drawing method characterized by performing q-fold exposure, which is q times the amount of light at a drawing position in the case of single exposure.
列方向と行方向に整列させたレーザビームの光軸を前記列方向と同方向の主走査方向へ偏向させながら被描画体を前記行方向と同方向の副走査方向へ移動させ、ラスタデータに基づき変調された前記レーザビームをシリンドリカルレンズを用いて前記副走査方向に集光させて前記被描画体へ照射することにより前記被描画体に所望のパターンを描画するレーザ直接描画装置において、
前記行方向のレーザビームの光軸の数を正の整数であるqとsの積であるpにすると共に、描画箇所の光量を設定する設定手段と、前記シリンドリカルレンズを前記行列面内で回転させる回転手段と、を設け、
前記設定手段に設定された光量に応じて前記シリンドリカルレンズの位置を定め、
行方向にs行ずつずらしながら前記レーザビームを前記被描画体へ照射することにより、描画箇所の光量が1重露光の場合のq倍であるq重露光する
ことを特徴とするレーザ直接描画装置。
While the optical axis of the laser beam aligned in the column direction and the row direction is deflected in the main scanning direction that is the same as the column direction, the drawing object is moved in the sub-scanning direction that is the same as the row direction, and the raster data is converted. In a laser direct drawing apparatus for drawing a desired pattern on the drawing object by condensing the laser beam modulated based on the cylindrical lens in the sub-scanning direction and irradiating the drawing object,
The number of optical axes of the laser beam in the row direction is set to p, which is a product of q and s, which are positive integers, and setting means for setting the amount of light at the drawing position and the cylindrical lens are rotated in the matrix plane A rotating means for causing
The position of the cylindrical lens is determined according to the amount of light set in the setting means,
A laser direct drawing apparatus characterized in that the laser beam is irradiated to the object to be drawn while being shifted by s rows in a row direction, thereby performing q-fold exposure in which the amount of light at the drawing position is q times that of single exposure. .
前記シリンドリカルレンズの回転の中心を前記レーザビームの走査開始点に一致させることを特徴とする請求項2に記載のレーザ直接描画装置。   3. The laser direct drawing apparatus according to claim 2, wherein a center of rotation of the cylindrical lens is made coincident with a scanning start point of the laser beam.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102841507A (en) * 2011-06-23 2012-12-26 虎尾科技大学 Laser direct-writing type nanometer periodic structure pattern manufacturing equipment
CN103376669A (en) * 2012-04-13 2013-10-30 台湾积体电路制造股份有限公司 Grid refinement method

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102480839B1 (en) * 2016-07-05 2022-12-26 삼성디스플레이 주식회사 Laser annealing apparatus and method of driving the same
CN108099451A (en) * 2017-12-11 2018-06-01 明昌福 A kind of plotter

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001255476A (en) * 2000-03-13 2001-09-21 Dainippon Screen Mfg Co Ltd Laser plotting device
JP2003195512A (en) * 2001-12-28 2003-07-09 Pentax Corp Multiple exposure drawing apparatus and multiple exposure drawing method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001255476A (en) * 2000-03-13 2001-09-21 Dainippon Screen Mfg Co Ltd Laser plotting device
JP2003195512A (en) * 2001-12-28 2003-07-09 Pentax Corp Multiple exposure drawing apparatus and multiple exposure drawing method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102841507A (en) * 2011-06-23 2012-12-26 虎尾科技大学 Laser direct-writing type nanometer periodic structure pattern manufacturing equipment
CN103376669A (en) * 2012-04-13 2013-10-30 台湾积体电路制造股份有限公司 Grid refinement method

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