(57)【要約】  ２本以上の光ビームが多角形のファセットに異なる入射角で当たり、その後、多角形が回転されるときに基板の表面を走査するのに使用される多角形走査システム及び方法が提供される。その実施形態は、反射ファセットを有する多角形と、この多角形を回転するための回転機構と、複数の光ビームをファセットに当てるように向け、各光ビームがファセットに異なる入射角で当たるようにする光源とを備えたシステムを含む。回転機構が多角形を回転するときの各時間インターバル中に、各光ビームがファセットにより反射されて、基板の表面の特定部分を走査する。複数の光ビームの各々は、ファセットの表面の各部分を使用して基板表面上に反射され、光ビームを反射するのに使用されるファセット表面の各部分の総和が全表面積の非常に大きな割合になるようにする。従って、システムは、１００％に近いデューティサイクルと、高いデータレートとを有する。
2005515494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射ファセットを有する多角形と、
上記多角形を回転するための回転機構と、
第１の光ビームを上記ファセットに第１の入射角で当てるように向けて、上記回転機構が上記多角形を回転するときの第１の時間インターバル中に上記第１の光ビームを上記ファセットで反射して基板の表面の第１部分を走査させるための第１の光源と、
第２の光ビームを上記ファセットに第２の入射角で当てるように向けて、上記回転機構が上記多角形を回転するときの上記第１の時間インターバルに続く第２の時間インターバル中に上記第２の光ビームを上記ファセットで反射して上記基板の表面の第２部分を走査させるための第２の光源と、
を備えた多角形走査システム。
【請求項２】
上記第１及び第２の光源は、元の光ビームを発生するための単一光ビーム発生器と、上記元の光ビームを上記第１及び第２の光ビームへと分割するための第１のビームスプリッタとを備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記第２の光ビームを上記ファセットに当てるように向けるためのミラーを更に備えた、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
上記元の光ビームを第３の光ビームへと分割して上記ファセットに第３の入射角で当てるようにし、上記回転機構が上記多角形を回転するときの上記第２の時間インターバルに続く第３の時間インターバル中に上記第３の光ビームを上記ファセットで反射して上記基板の表面の第３部分を走査させるための第２のビームスプリッタを更に備えた、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
上記第３の光ビームを上記ファセットに当てるように向けるためのミラーを更に備えた、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
上記第１及び第２の光源は、元の光ビームを発生するための単一光ビーム発生器と、上記元の光ビームを上記第１及び第２の光ビームへと回折するための回折格子とを備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
上記回折格子は、上記元の光ビームを、上記第１及び第２の光ビームを含むＮ本の光ビームへと回折して、上記ファセットにＮ番目の入射角で当たるようにし、上記回転機構が上記多角形を回転するときのＮ番目の時間インターバル中にＮ番目の光ビームを上記ファセットで反射して上記基板の表面のＮ番目の部分を走査させる、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
上記第１及び第２の光源は、元の光ビームを発生するための単一光ビーム発生器と、上記元の光ビームを、上記第１及び第２の時間インターバル中に各々上記第１及び第２の入射角で上記ファセットに当てるように偏向させる音響−光学偏向器とを備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
上記多角形は複数のファセットを備え、更に、上記音響−光学偏向器は上記複数のファセット間の反射率変動を補償する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
上記第１及び第２の光ビームを収束するために上記ファセットと上記基板との間に配置された光学系を更に備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
上記第１及び第２の光源はレーザ光を発生する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
上記元の光源はレーザ光源である、請求項２に記載のシステム。
【請求項１３】
上記第１の光源は、第１波長のレーザ光を発生し、更に、上記第２の光源は、上記第１波長とは異なる第２波長のレーザ光を発生する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
上記第１及び第２の光源はランプである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
反射ファセットを有する多角形と、
上記多角形を回転するための回転機構と、
複数の光ビームを上記ファセットに当てるように向け、各光ビームが他の光ビームの入射角とは異なる入射角で上記ファセットに当たるようにする光源であって、上記回転機構が上記多角形を回転するときの各時間インターバル中に、各光ビームを上記ファセットで反射して基板の表面の各部分を走査するための光源と、
を備え、上記ファセットは全表面積を有し、上記複数の光ビームの各々は、上記ファセットの表面の各部分を使用して上記基板の表面へ反射され、更に、
上記光ビームを反射するのに使用される上記ファセットの表面の各部分の総和が上記全表面積の９０％を越えるようにした多角形走査システム。
【請求項１６】
反射ファセットを有する多角形を回転するステップと、
第１の光ビームを上記ファセットに第１の入射角で当てるように向けて、上記多角形が回転する間の第１の時間インターバル中に第１の光ビームを上記ファセットで反射して基板の表面の第１部分を走査させるステップと、
第２の光ビームを上記ファセットに第２の入射角で当てるように向けて、上記多角形が回転する間の上記第１の時間インターバルに続く第２の時間インターバル中に第２の光ビームを上記ファセットで反射して上記基板の表面の第２部分を走査させるステップと、
を備えた方法。
【請求項１７】
単一の元の光ビームを発生して、該元の光ビームを上記第１及び第２の光ビームへと分割するステップを更に備えた、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
上記元の光ビームを第３の光ビームへと分割して上記ファセットに第３の入射角で当てるようにし、上記多角形が回転する間の上記第２の時間インターバルに続く第３の時間インターバル中に上記第３の光ビームを上記ファセットで反射して上記基板の表面の第３部分を走査させるステップを更に備えた、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
単一の元の光ビームを発生して、該元の光ビームを上記第１及び第２の光ビームへと回折するステップを更に備えた、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
上記元の光ビームを、上記第１及び第２の光ビームを含むＮ本の光ビームへと回折して、上記ファセットにＮ番目の入射角で当たるようにし、上記多角形が回転するときのＮ番目の時間インターバル中にＮ番目の光ビームを上記ファセットで反射して上記基板の表面のＮ番目の部分を走査させるステップを更に備えた、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
上記ファセットと上記基板との間で上記第１及び第２の光ビームを収束するステップを更に備えた、請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
反射ファセットを有する多角形を回転するステップと、
複数の光ビームを上記ファセットに当てるように向け、各光ビームが他の光ビームの入射角とは異なる入射角で上記ファセットに当たるようにすると共に、上記多角形が回転するときの各時間インターバル中に各光ビームを上記ファセットで反射して基板の表面の各部分を走査するステップと、
を備え、上記ファセットは全表面積を有し、上記複数の光ビームの各々は、上記ファセットの表面の各部分を使用して上記基板の表面へ反射され、更に、
上記光ビームを反射するのに使用される上記ファセットの表面の各部分の総和が上記全表面積の９０％を越えるようにした方法。
【請求項２３】
上記基板の表面の上記第１部分は上記基板の表面の上記第２部分と同じである、請求項１に記載のシステム。
【請求項２４】
上記基板を支持すると共に上記基板を上記多角形に対して移動するための可動ステージを更に備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項２５】
上記ステージは、上記基板の表面の上記第１部分が上記基板の表面の上記第２部分と異なるように上記基板を移動する、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
上記基板を支持すると共に、上記基板の表面の上記第１、第２及び第３部分が互いに異なるように上記基板を上記多角形に対して移動するための可動ステージを更に備えた、請求項４に記載のシステム。
【請求項２７】
上記基板を支持すると共に、上記基板の表面のＮ個の部分が互いに異なるように上記基板を上記多角形に対して移動するための可動ステージを更に備えた、請求項７に記載のシステム。
【請求項２８】
上記基板を支持すると共に、上記基板の表面の各部分が互いに異なるように上記基板を上記多角形に対して移動するための可動ステージを更に備えた、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２９】
上記基板の表面の上記第１部分が上記基板の表面の上記第２部分と異なるように上記基板を移動するステップを更に備えた、請求項１６に記載の方法。
【請求項３０】
上記基板の表面の上記第１、第２及び第３部分が互いに異なるように上記基板を上記多角形に対して移動するステップを更に備えた、請求項１８に記載の方法。
【請求項３１】
上記基板の表面のＮ個の部分が互いに異なるように上記基板を上記多角形に対して移動するステップを更に備えた、請求項２０に記載の方法。
【請求項３２】
上記基板の表面の各部分が互いに異なるように上記基板を上記多角形に対して移動するステップを更に備えた、請求項２２に記載の方法。
【請求項３３】
単一の元の光ビームを発生して、該元の光ビームを上記第１及び第２の時間インターバルに各々上記第１及び第２の入射角で上記ファセットに当てるように偏向するステップを更に備えた、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、多角形光学走査システムに係る。本発明は、レーザ印刷、プリント回路板検査、ウェハ検査、レチクルパターン検査及びホトリソグラフィーに特に適用できる。
【背景技術】
【０００２】
従来の多角形走査システムでは、例えば、レーザ光源やランプからの光ビームが、回転多角形の反射ファセット上のスポットを照射するように向けられ、回転多角形は、通常、このような反射ファセットを多数有している。ファセットから反射された光ビームは、通常、拡大及び／又は収束用の光学システムに通され、次いで、ホトレジストが被覆された半導体ウェハやレーザプリンタの印刷ドラムのような物体の表面に当たる。多角形が回転すると、反射された光ビームが物体の表面を横切って走査される。
【０００３】
従来の多角形走査システムで得ることのできるデータレートは、とりわけ、多角形の回転速度、多角形のファセットの数及び多角形の「デューティサイクル」により左右される。デューティサイクルとは、走査に使用される各ファセットの面積の部分として定義することができる。デューティサイクルは、通常、従来のシステムでは「１」未満である。というのは、多角形の回転の結果として、入射光ビームが第１ファセットの照射から第２の隣接ファセットの照射へと移行するときに走査を行うことができないからである。このような移行中には、ビームの一部分が（第１ファセットから）ある方向に偏向されると共に、ビームの別の部分が（第２ファセットから）別の方向に偏向され、これにより、ビームによる基板面の走査が防止される。
【０００４】
多角形走査システムのデータレートに影響する別の要因は、走査線に沿って指定可能なスポット（「ピクセル」とも称される）の数であり、これは、「走査角」θｓ１、即ちファセットが光ビームを反射する全角度を、光ビームの有限直径による回折角度θｄで除算したものとして表わすことができる。即ち、
（１）走査線上のスポットの数＝θｓ１／θｄ、但し、
（２）θｓ１＝４Π／ファセットの数、及び
（３）θｄ＝光ビームの波長／ビームの直径。
【０００５】
前記式１−３で示唆されるように、従来の多角形走査システムには２つの矛盾する条件が存在する。システム性能を改善するために線上のスポットの数を増加するには、ビームの直径を増加する（ひいては、回折を減少する）必要がある。しかしながら、ビームの直径を増加すると、デューティサイクルが減少する。というのは、ビームがあるファセットから別のファセットへ移行するときに、より多くのファセット面積が重畳し、これにより、効率が低下するからである。この固有の兼合いが、従来のシステムで得られるピクセルレートを制限する。
【０００６】
ピクセルレートを高めるための従来の試みは、成功性に限度がある上に、ビームの入射角やファセットの形状及び／又は数を変更するといった照射方法に関連したものである。例えば、ファセットの数は増加できるが、その結果、デューティサイクルが減少する。或いは又、ビームの直径を増加してスポットでファセット全体を覆う（「オーバーフィル」として知られている）ことはできるが、レーザビームがファセットをオーバーフィルするに充分なほど大きくされ且つ適切な強度及び均一性をもつ場合には、通常、光学的効率が低くなって、相当量のエネルギーが浪費される。更に、ファセットの長さを増加して、ファセットの数を少なくし、各ファセットで大きな角度範囲を走査することもできる。しかしながら、θｓｌのこの増加は、利用性を制限する。というのは、ファセットから反射された光は、通常、光学系（即ちレンズ）を通るように向けられるが、このような光学系は、例えば、約１０度から２０度といった大きな角度範囲をもたないからである。
【０００７】
そこで、高いデューティサイクル及びデータレートを有し、これにより、効率及びシステムスループットを高くする多角形走査システムの必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の態様は、データレートを最大にする一方、そのデューティサイクルを高め、これにより、システム効率を著しく改善する多角形走査システムにある。
【０００９】
本発明によれば、前記及び他の態様は、反射ファセットを有する多角形と、この多角形を回転するための回転機構と、複数の光ビームをファセットに当てるように向け、各光ビームがファセットに異なる入射角で当たるようにする光源とを備えた多角形走査システムにより一部達成される。回転機構が多角形を回転するときの各時間インターバル中に、各光ビームがファセットにより反射されて、基板の表面の特定部分を走査する。複数の光ビームの各々は、ファセット表面の各部分を使用して基板表面上に反射され、光ビームを反射するのに使用されるファセット表面の各部分の総和が全表面積の非常に大きな割合になるようにする。従って、このシステムは、１００％に近いデューティサイクルと、高いデータレートとを有する。
【００１０】
本発明の別の態様は、反射ファセットを有する多角形を回転するステップと、第１の光ビームをファセットに第１の入射角で当てるように向けて、多角形の回転中の第１の時間インターバルの間に第１の光ビームをファセットで反射して基板の表面の第１部分を走査させるステップと、第２の光ビームをファセットに第２の入射角で当てるように向けて、多角形の回転中の前記第１の時間インターバルに続く第２の時間インターバルの間に第２の光ビームをファセットで反射して基板の表面の第２部分を走査させるステップとを備えた方法にある。
【００１１】
本発明の更に別の態様は、当業者であれば、本発明の好ましい実施形態のみを図示して説明した以下の詳細な説明及び特許請求の範囲から容易に明らかであろうが、これは、本発明を実施するように意図された最良の態様を単に例示したものに過ぎない。明らかに、本発明は、他の及び異なる実施も可能であり、その多数の細部は、本発明から逸脱せずに、種々の明らかな観点で変更することができる。従って、添付図面及びその説明は、本発明を例示するもので、これに限定するものではない。
【００１２】
全体を通して同じ要素が同じ参照番号で示された添付図面を参照する。
【発明の説明】
【００１３】
従来の多角形走査システムのデータレートには限度があった。というのは、多角形のファセットの数及び／又は入射する光ビームの直径を増加すると、デューティサイクル（即ちシステムの効率）が低下するからである。本発明は、従来の多角形走査システムに固有のこの兼合いから生じるデューティサイクル及びデータレートに関する制約を克服する。
【００１４】
本発明の方法によれば、２本以上の光ビームが、多角形のファセットに異なる入射角で当たり、多角形を回転したとき基板の表面を走査するように順次使用される。ファセット当たり多数のビームという本発明の技術は、ファセット数の増加を可能にする一方、それにより生じるデューティサイクルの減少を補償することにより、全体的なデータレート（ピクセル／秒）を高くすることができる。本発明により最適化されたシステムは、入射ビームの本数ｍに各ビームのデューティサイクルμを乗じたものがほぼ１であり、全走査時間がほぼ１００％というものである。
【００１５】
図１ａから１ｄを参照して、本発明の実施形態を以下に説明する。図１ａに示すように、本発明のこの実施形態による多角形走査システムは、ファセット１００ａを含む複数のファセットを有する従来の多角形１００を備えている。多角形１００は、従来の回転機構１１０により矢印Ａの方向に回転される。光源１２０、１３０は、光ビームＬＢ１、ＬＢ２を各々発生するもので、これらの光ビームＬＢ１、ＬＢ２が多角形１００のファセット１００ａに２つの異なる入射角α１、α２、例えば、１５°及び２２°で各々当たるように配置される。光ビームＬＢ２は、便宜上破線で示されている。光源１２０、１３０は、同じ波長の光を各々発生するレーザ光源でもよいし、或いは異なる波長の光を各々発生するものでもよい。或いは又、光源１２０、１３０は、ランプであってもよい。
【００１６】
基板１５０の面を走査するように光ビームＬＢ１、ＬＢ２を収束及び指向するために、１つ以上のレンズを含む従来の光学系１４０が設けられる。角度θｓ１は、光ビームＬＢ１により走査される全角度範囲であり、θｓ２は、光ビームＬＢ２により走査される全角度範囲である。しかしながら、各光ビームは、光学系１４０の許容角度と従来称されている角度範囲θａ内にそれがあるときだけ基板１５０を走査するのに使用される。基板１５０を支持すると共に、基板１５０を多角形１００に対して移動するために、従来の可動ステージ１６０が設けられる。
【００１７】
本発明の実施形態の動作が図１ｂから１ｄに示されている。図１ｂを参照すれば、最初の時間ｔ０に、反射された光ビームＬＢ１が光学系１４０に入り、多角形１００が矢印Ａの方向に回転するときに基板１５０の面の第１部分を走査する。図１ｃに示すように、時間ｔ１には、光ビームＬＢ１が許容角度θａを横断し、その有効走査範囲の終りにある。時間ｔ０から時間ｔ１まで、反射光ビームＬＢ２は許容範囲内になく、それ故、走査動作には無関係である。しかしながら、時間ｔ１に、反射光ビームＬＢ１が光学系１４０を去るときに反射光ビームＬＢ２が光学系１４０に入り、次いで、図１ｄに示すように、時間ｔ１から時間ｔ２まで、多角形１００が矢印Ａの方向に回転を続けるときに反射光ビームＬＢ２が基板１５０の面の第２部分を走査する。時間ｔ１からｔ２まで、反射光ビームＬＢ１は、走査動作には無関係である。多角形１００の次のファセットが光源１２０、１３０に対向する位置にきたときには、同じプロセスが繰り返される。
【００１８】
多角形１００が回転される間に、ＬＢ１により走査される基板１５０の面の第１部分がＬＢ２により走査される第２部分と異なるように、可動ステージ１５０を使用して基板１５０を移動することができる。基板１５０がステージ１６０により多角形１００に対して移動されない場合には、光ビームＬＢ１、ＬＢ２が基板１５０の面の同じ部分を走査することになる。換言すれば、基板１５０の面の第１部分及び第２部分が同じものとなる。
【００１９】
本発明の更に別の実施形態では、２つ以上の個別の光源に代わって、単一の入射ビームを、必要な本数のビームを形成するように分割して、多角形のファセットに当てるようにする。入射ビームを分割する方法は２つあり、受動的分割及び動的分割といった構成で実施されてもよい。
【００２０】
図２及び３に示された本発明の実施形態では、受動的ビーム分割が従来のビームスプリッタ又は回折格子により実施される。図２を参照すれば、ファセット２００ａを有する従来の多角形２００、回転機構２１０及び光学系２２０が、図１ａから１ｄの実施形態と同様に設けられる。モードロックレーザ又はＣＷレーザのような光源２３０が単一の入射光ビームＩＢを発生し、これがビームスプリッタ２４０を通るように向けられる。ビームスプリッタ２４０は、これを通過する光の５０％が光ビームＬＢ１を形成すると共に、その光の５０％が光ビームＬＢ２を形成するように、入射ビームＩＢを分割するための従来の立方体又はプレート型ビームスプリッタでよい。光ビームＬＢ１は、入射角α１でファセット２００ａに直接当たり、光ビームＬＢ２は、従来のミラー２５０で反射されて、入射角α２でファセット２００ａに当たる。或いは又、等しい強度をもつ適当な次数を回折するように構成された従来の回折格子（例えば、ダンマン格子）をビームスプリッタ２４０として使用してもよい。このような回折格子は、コンパクトで且つ安価である。図２の装置は、基板２６０の面を走査するように動作し、この基板２６０は、その基板の面の次々の部分を走査するために、図１ｂから１ｄを参照して上述したのと同様に、可動ステージ２７０により多角形２００に対して走査中に必要に応じて移動することができる。
【００２１】
図３を参照すれば、本発明の更に別の実施形態において、ファセット３００ａを有する従来の多角形３００、回転機構３１０及び光学系３２０が、図１ａから１ｄの実施形態と同様に設けられる。モードロックレーザ又はＣＷレーザのような光源３３０が単一の入射光ビームＩＢを発生し、これが第１ビームスプリッタ３４０を通るように向けられる。このビームスプリッタ３４０は、入射ビームＩＢを分割するための従来の立方体又はプレート型ビームスプリッタでよく、これを通過する光の３３％が光ビームＬＢ１を形成し、その光の６６％（中間光ビームＩＬＢとして示す）が第２のビームスプリッタ３５０へ通され、これも、従来の立方体又はプレート型ビームスプリッタである。第２のビームスプリッタ３５０は、中間光ビームＩＬＢを受け取って分割し、ＩＬＢの５０％が光ビームＬＢ２を形成すると共に、ＩＬＢの５０％が光ビームＬＢ３を形成するようにする。光ビームＬＢ１及びＬＢ２はファセット３００ａに入射角α１、α２で各々直接当たり、更に、光ビームＬＢ３は、従来のミラー３６０により反射されて、ファセット３００ａに入射角α３で当たる。或いは又、等しい強度をもつ適当な次数を回折するように構成された従来の回折格子（例えば、ダンマン格子）をビームスプリッタ３４０、３５０として使用してもよい。このような回折格子は、コンパクトで且つ安価である。図３の装置は、基板３７０の面を走査するように動作し、この基板３７０は、その基板の面の次々の部分を走査するために、図１ｂから１ｄを参照して上述したのと同様に支持されて、可動ステージ３８０により多角形３００に対して必要に応じて移動される。
【００２２】
図４に示す本発明の実施形態では、ビーム偏向器として動作する従来の音響−光学偏向器（「ＡＯＤ」）により能動的ビーム分割が実施される。典型的なＡＯＤでは、クリスタルにかかる圧力を変調してクリスタル内に音波を発生するために圧電共振器が設けられる。誘起された音波は、クリスタル内を伝播し、特定の屈折率を有する格子を形成する。本発明の走査システムの光源からのレーザ光のような光がクリスタルを通るように向けられると、格子周期に基づいて偏向される。本発明のこの実施形態では、異なる周波数の正弦波高周波（ＲＦ）信号のような次々の異なる変調信号がＡＯＤに供給されて、次々の異なる時間周期（例えば、上述した時間インターバルｔ０からｔ１及びｔ１からｔ２）に異なる格子を発生する。このように、ＡＯＤは、入射光を多角形に向って偏向し、異なる時間周期中に異なる角度でファセットに当たるようにする。この技術は、本発明を実施するのに使用される光ビームの偏向をＡＯＤが変化させるのに必要な時間を無視できるので、実用的である。例えば、ＡＯＤ内の音波の速度は、通常、約６０００ｍ／秒であり、本発明を実施するのに使用される光ビームの直径は、通常、約１ｍｍである。従って、光ビームの偏向の変化は、１ｍｍ／（６０００ｍ／秒）即ち０．１６６マイクロ秒の周期中に生じる。更に、ＡＯＤは、ＡＯＤのＲＦ電力を制御することにより、ファセット対ファセット反射率変動を補償するのに使用されてもよい。
【００２３】
図４を参照すれば、ファセット４００ａを有する従来の多角形４００、回転機構４１０及び光学系４２０が、図１ａから１ｄの実施形態と同様に設けられる。モードロックレーザ又はＣＷレーザのような光源４３０が単一の入射光ビームＩＢを発生し、これがＡＯＤ４４０を通るように向けられる。ＡＯＤ４４０は、上述した時間インターバルｔ０からｔ１及びｔ１からｔ２に各々光ビームＬＢ１及び光ビームＬＢ２を形成するように入射ビームＩＢを偏向する。光ビームＬＢ１は、ファセット４００ａに入射角α１で当たり、光ビームＬＢ２は、ファセット４００ａに入射角α２で当たる。図４の装置は、基板４５０の面を走査するように動作し、この基板４５０は、その基板の面の次々の部分を走査するために、図１ｂから１ｄを参照して上述したのと同様に支持されて、可動ステージ４６０により必要に応じて移動される。
【００２４】
当業者に明らかなように、本発明を実施するために、従来のビーム分割及び／又はＡＯＤビーム偏向技術を使用して、図３及び４を参照して上述した２本又は３本より多数の光ビームを、単一ビームから発生することができる。元の光ビームは、Ｎ本の光ビームに回折又は偏向されて、多角形のファセット３００ａ、４００ａにＮ個の入射角で当たり、多角形３００、４００が回転する間のＮ番目の時間インターバル中に、Ｎ番目の光ビームがファセットにより反射されて、基板３７０、４５０の面のＮ番目の部分を走査することができる。もちろん、可動ステージ３８０、４６０は、基板３７０、４５０の面のＮ個の部分が互いに異なるように、基板３７０、４５０を多角形３００、４００に対して移動することができる。
【００２５】
本発明システムの性能を立証すると共に、それらを従来の単一ビームシステムと比較するために、本発明による多角形走査システムの特定実施例を以下に説明する。それに先立ち、多角形走査システムの良く知られた性能パラメータを簡単に要約する。
【００２６】
定義：
ｎｓ−多角形ファセットの数
Ｄ−光ビームスポットの直径（１／ｅ２）
Ｒ−多角形の半径（中心からファセット）
ＬＬ−ファセットの長さ
ε−全ファセットマージン
Ｌ＝ＬＬ−ε−有効ファセット長さ
α−入射角
ＲＰＭ−多角形の毎分回転数
ＮＬ−線当りの有効ピクセル数
【外１】
【００２７】
2005515494.tif 000003
μ−公称デューティサイクル
θｄ−回折角
θｓ１−公称走査線角度
【外２】
【００２８】
2005515494.tif 000004
θｏ−光学系への許容入射角
ＰＲ−全有効ピクセルレート（ピクセル／秒）
有限の光ビーム直径による回折角度は、次のように表わされる。
【００２９】
【数１】
2005515494.tif 000005
但し、Ｋは、切断係数である。
【００３０】
公称走査角は、次の通りであり、
【００３１】
【数２】
2005515494.tif 000006
有効走査角は、次の通りである。
【００３２】
【数３】
2005515494.tif 000007
走査角は、ほとんどの場合に走査角より小さい光学系への許容角度によって更に制限される。従って、有効デューティサイクルは、次のように定義することができる。
【００３３】
【数４】
2005515494.tif 000008
有効ファセット長さは、幾何学的ファセット長さからεを引いたものであり、従って、次のようになる。
【００３４】
【数５】
2005515494.tif 000009
公称デューティサイクルμは、走査に使用できるファセットの相対的有効面積であり、次のように表わされる。
【００３５】
【数６】
2005515494.tif 000010
比較的小さな走査角θｓ１に対して、次のように近似してもよい。
【００３６】
【数７】
2005515494.tif 000011
通常、光学系の全アパーチャーを使用するためには、次のようになる。
【００３７】
【数８】
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線当りのピクセル数は、次のように表わされる。
【００３８】
【数９】
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平均ピクセルレートＰＲは、次のように表わされる。
【００３９】
【数１０】
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本発明による２つのマルチビーム多角形走査システムと、従来の単一ビームシステムとのシステムパラメータの実施例を、以下のテーブルに要約する。これらのパラメータは、ビーム直径を、最大平均スポットレートを得るのに最適なものとするように計算された。これらの計算は、５００ｎｍの入射光ビーム波長を仮定して行なわれた。
【００４０】
【表１】
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テーブルの最も下の行に示す従来の単一ビーム走査システムの場合には、ビーム直径が非常に大きく、その結果、瞬時スポットレート及び線当りのスポット数が大きくなるが、デューティサイクルは５０％しかなく、その結果、平均スポットレートが比較的低くなる。これは、従来システムの性能を固有に制限する兼合いを示すものである。これとは対照的に、本発明システムのデューティサイクルは、１に非常に近く（３ｘ０．３２＝０．９６、２ｘ０．４８＝０．９６）、本発明システムは、ファセット数が多い多角形の利点を取り入れて、従来システムより著しく高い平均スポットレートを生じさせることができる。本発明システムは、甚だしく効率が良く、その結果、高い性能を示す。
【００４１】
本発明の多角形走査システムは、多数の走査システムに適用できる。例えば、レーザスポットを使用して、半導体ウェハ、ホトリソグラフィックレチクル又はプリント回路板のような表面を走査し、欠陥を検出する検査ツールに使用することができる。又、本発明は、ペーパーに印刷するレーザプリンタ、ホトリソグラフィック露光システム、プリント回路板及びレチクル描画ツール等の描画システムにも適用できる。
【００４２】
本発明は、従来の材料、方法及び装置を使用することにより実施できる。従って、このような材料、装置及び方法の細部は、ここでは詳細に述べない。以上の説明では、本発明を完全に理解するために、特定の材料、構造、化学物質、プロセス等の多数の特定の細部を述べた。しかしながら、本発明は、これら特定の細部に依存せずに実施できることを理解されたい。他の点について、良く知られた処理構造は、本発明を不必要に不明瞭にしないために詳細に説明しなかった。
【００４３】
本開示では、本発明の好ましい実施形態だけを、その多様性の幾つかの実施例と共に図示して説明した。本発明は、他の種々の組み合わせ及び環境でも使用できると共に、ここに示す本発明概念の範囲内で変更や修正もなされ得ることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１ａ】本発明の実施形態による多角形走査システムの概略図である。
【図１ｂ】本発明の実施形態による多角形走査システムの概略図である。
【図１ｃ】本発明の実施形態による多角形走査システムの概略図である。
【図１ｄ】本発明の実施形態による多角形走査システムの概略図である。
【図２】本発明の更に別の実施形態による多角形走査システムの概略図である。
【図３】本発明の更に別の実施形態による多角形走査システムの概略図である。
【図４】本発明の更に別の実施形態による多角形走査システムの概略図である。
【符号の説明】
【００４５】
１００・・・多角形、１００ａ・・・ファセット、１１０・・・回転機構、１２０、１３０・・・光源、ＬＢ１、ＬＢ２・・・光ビーム、１４０・・・光学系、１５０・・・基板、１６０・・・可動ステージ、２００・・・多角形、２００ａ・・・ファセット、２１０・・・回転機構、２２０・・・光学系、２３０・・・光源、２４０・・・ビームスプリッタ、ＩＢ・・・入射ビーム、２５０・・・ミラー、２６０・・・基板、２７０・・・可動ステージ、３００・・・多角形、３００ａ・・・ファセット、３１０・・・回転機構、３２０・・・光学系、３３０・・・光源、３４０・・・第１ビームスプリッタ、３５０・・・第２ビームスプリッタ、３６０・・・ミラー、３７０・・・基板、３８０・・・可動ステージ、４００・・・多角形、４００ａ・・・ファセット、４１０・・・回転機構、４２０・・・光学系、４３０・・・光源、４４０・・・ＡＯＤ、４５０・・・基板、４６０・・・可動ステージ
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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