(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に亘ってビームを走査するための装置であって、
第１のビームと、
前記第１のビームをその入力部分で受け取り、変調信号に基づいて、変調されたビームをその出力部分で生成する、モジュレータと、
パルス化された第２のビームと、
前記変調されたビーム及び前記第２のビームを受け取り、前記表面に亘る第１のビーム経路で、該変調されたビームを走査し、該第１のビーム経路に略平行な第２のビーム経路に沿って前記第２のビームを走査する、スキャナーと、
前記第２のビームを検出し、前記第２のビーム経路上にあり得る少なくとも１つの位置で前記第２のビームの検出位置を周期的に示す、センサーと、
前記第２のビーム経路における前記第２のビームの検出位置に少なくとも部分的に応答して、前記モジュレータに前記変調信号を提供する、コントローラと、
を含み、
前記変調信号は、所定のデータレートで制御され、前記第１及び第２のビームは、前記データレートよりも低いレートか又は前記データレートと実質的に同じレートでパルス化されている、装置。
【請求項２】
前記第１及び第２のビームは実質的に同じ波長を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１のビームの波長は、前記第２のビームの波長と異なっている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
標識化スケールを備えており、前記第２のビームが、該標識化スケールに当たり該スケールから反射されて、変調された反射パルス化ビームを形成する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記第２のビームは、その表面に所定の角度をなして前記スケール上に当たり、前記変調された反射パルス化ビームは、所定軸に沿って反射され、該軸は、前記第２のパルス化ビームが前記スケール上に沿って当たるところの軸とは異なっている、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記センサーは検出器を備え、該検出器は、前記変調された反射パルス化ビームを受け取り、そこから変調信号を発生し、前記コントローラは、前記変調信号に調整されたタイミングに基づいて前記変調を提供する、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記コントローラは、
前記変調された信号を受け取り、且つ、該変調信号の周波数に制御可能に関連付けられたクロック周波数を有するタイミングクロックを発生する、クロック発生器を備えている、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記クロック発生器は、
中間クロックと、これと同じ周波数で逆位相を有する逆中間クロックと、を発生する第１の発生器と、
前記中間クロック及び前記逆中間クロックを各々受け取る２つの入力部と、該２つの入力部の一方におけるクロックが選択的に切り替えられるところのタイミングクロック出力部と、を有し、該出力部における該タイミングクロックの平均周波数が、前記選択的な切り替えにより制御されるようにした、スイッチング回路と、
を備える、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記スイッチング回路は、クロック訂正情報に応答して、前記入力部を前記出力部に切り替える、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
格納された変調情報を含むデータ格納部を備えており、該データ格納部は、前記第２のビーム経路における前記第２のビームの前記検出位置に少なくとも部分的に応答して、前記第１のビームを変調するため前記モジュレータに前記情報をパスする、請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
前記変調された光ビームは、第１の方向に前記表面に亘って走査し、該表面は、該表面がラスター走査により照明されるように、走査方向に垂直な方向に移動する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記表面は、感光性フォトレジストを含んでいる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１のビーム及び前記第２のビームは、レーザービームを各々含んでいる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
表面に亘ってビームを走査するための装置であって、
第１のビームと、  
前記第１のビームをその入力部分で受け取り、変調信号に基づいて、変調されたビームをその出力部分で生成する、モジュレータと、
パルス化された第２のビームと、
前記変調されたビーム及び前記第２のビームを受け取り、前記表面に亘る第１のビーム経路で、該変調されたビームを走査し、該第１のビーム経路に略平行な第２のビーム経路に沿って前記第２のビームを走査する、スキャナーと、
前記第２のビームを検出し、前記第２のビーム経路上にあり得る少なくとも１つの位置で前記第２のビームの検出位置を周期的に示す、センサーと、
前記第２のビーム経路における前記第２のビームの検出位置に少なくとも部分的に応答して、前記モジュレータに前記変調信号を提供する、コントローラと、
を含み、
前記変調された光ビームの変調は、パルス化された前記第２のビームのパルスと非同期である、装置。
【請求項１５】
基板上にパターンを記録するためのシステムであって、
パルス化レーザービームを出力するパルス化レーザーと、
前記パルス化レーザービームを受け取り、ピクセル画成信号に応答して、変調されたパルス化ビームを生成するモジュレータと、
変調されたパルス化ビームを受け取り、前記基板の表面に亘って該ビームを走査して前記表面上のピクセルにより画成されたパターンを記録する、スキャナーと、
を含み、
前記ピクセル画成信号の立ち上がり時間は、前記ピクセルのピクセル周期よりも少ない、前記システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００１年１月４日に出願された米国特許仮出願番号６０／２５９，５８７号の利益を請求する。その内容は、この参照によりその全体を本出願に組み込まれる。
本発明は、概して、パルス化光ビームを使用してパターンを書き込むための装置に係り、特にモードロック式のレーザーを使用する装置に関する。本発明の重要な用途は、印刷回路基板を製造することにある。
【背景技術】
【０００２】
例えば印刷回路基板（ＰＣＢ）等の用途において、銅被覆基板上のフォトレジストコーティング上にパターンを露光させるためレーザーを使用することができる。ドイツのＬＩＳのＤＰ１００等の、イスラエルのヤブネのオルボテック社から販売されている、典型的な露光システムでは、ＣＷＵＶレーザービームがＰＣＢ表面に亘って走査され、その強度は、発生されるべきラスターパターンに従って変調される。変調装置は、制御回路により供給された電子ピクセルデータを受け取る。現代のＰＣＢ製造では、高いデータレートで製造速度を増加させるように操作するのが望ましい。実際のデータレートは、変調レート及び／又は利用可能なレーザーパワーにより制限される。
【０００３】
ＵＶ感光フォトレジストを利用するＰＣＢの製造では、ＣＷアルゴンイオンレーザーがしばしば使用される。それらは、ＵＶ光源として幅広く利用されているが、ガスレーザーである、アルゴンレーザーは、例えば、それらは複雑で、操作上神経を使い、維持能力が低く及び／又は高価であるといった幾つかの欠点を有する。
【０００４】
ＵＶレーザー放射を生成するための様々な方法が知られている。例えば、そのような方法の一つは、モードロックで高い繰り返しレートのレーザー光パルスを発生するため、ＩＲソリッドステートレーザーオッシレーターを利用する。ＩＲモードロック式レーザー光の波長は、モードロック式ＩＲ光パルスを非線形媒体を通して通過させることにより、ＵＶに転化される。しかし、高いデータレートでフォトレジストを露光するためそのようなレーザーの利用は、非常に非線形的な、周波数変換プロセスに固有のパラドックスにより厳しく制限される。周波数変換は、パワーが増加するにつれてより効率的になる。
【０００５】
モードロックは、高効率の周波数変換を促進するため必要とされるとき、各々が高いピークパワーを有するレーザーパルスを得る上で有用であるが、例えば上昇したデータレートを達成するためレーザーパルスの繰り返しレートが増加するとき、個々のパルスにおけるピークパワーは減少し、その結果生成された平均ＵＶパワーは急激に低下する。かくして、与えられた平均ＩＲパワーに対して、周波数変換後の平均ピークパワーは、レーザーパルスの繰り返しレートが増加するにつれて低下し、ＵＶ発生効率の減少へと導く。
【０００６】
実際には、ラスターパターンを書き込むためパルス化されたレーザーを使用することは、様々な理由のため問題を含むものとなる。モードロックされたレーザーのパルス繰り返しレートに厳密に等しいレートでデータを変調することは、高速パルス及びデータ同期化における困難さに起因して問題がある。逆に、モードロックされたレーザーのパルス繰り返しレートとは異なるレートでデータを変調することは、書き込まれ即ち露光されるものと考えられるピクセルを書き込み又は露光するため必要となる厳密な時刻ではパルスが利用可能ではなくなるタイミングエラーに起因して問題がある。この後者の問題は、ピクセルを書き込むためのデータレートが、例えばモードロックされたレーザー等の露光放射源のパルスレートに達するか又はそれを超えるとき、特に広まる。
【０００７】
加えて、スケールから反射された光のフィードバックがデータフローを制御するため使用される、例えばＤＰ−１００システム等のシステムでは、スケールによってのみ変調された、「クリーン」な信号は、当該信号がデータを制御するため直接使用されたにしろ、又は、ＤＰ−１００システムにおけるように、それが入力をロック式（ＰＬＬ）パルス発生器に提供したときのいずれかにしても、必要となるものと考えられた。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の幾つかの実施例の一つの幅広い態様は、情報を転送するため、特に感光表面を露光するため、例えばパルス化されたＵＶレーザービーム等の第１の光ビームの変調の使用を取り扱う。本発明の幾つかの実施例では、表面は、ラスターパターンで露光され、情報変調が、光パルスのパルス繰り返しレートと非同期となる。本発明の幾つかの実施例では、第１の光ビームはパルス化されない。
【０００９】
本発明の幾つかの実施例では、第２のパルス化ビームは、第１の光ビームと共に表面を走査する。第２のビームの位置は、決定され、第１の光ビームの変調を制御するため使用される。
【００１０】
本発明の幾つかの実施例では、第１及び第２のビームが高い繰り返しレートでパルス化される。ここで、高いパルス繰り返しレートの光ビームは、例えば、ソリッドステートレーザーダイオードでポンピングされたモードロックのレーザーにより提供され、「準ＣＷ」と称される。高いパルス繰り返しレートのモードロックのレーザー放射等による、非同期に変調するパルス化放射は、「準ＣＷ変調」と称される。
【００１１】
準ＣＷ変調システムを用いる本発明の幾つかの実施例では、パルス繰り返しレートは、変調データレートの増分毎に一つのレーザーパルスより小さくなり得る。他方では、それは、変調データレートよりも高くなり得る。
【００１２】
本発明の一つの幅広い態様は、走査経路に沿った複数の位置で、走査されたパルス化レーザービームの存在を決定するためのシステム及び方法に関する。標識形成されたスケールが設けられ、光学式クロックが、当該スケールから反射されたものとして発生される。本発明の幾つかの実施例では、パルス化ビームの瞬間的位置は、マーキングの間の距離よりも高い精度に決定される。加えて、第２のレーザービームを変調するためのデータは、第１のビームの反射に応答して制御することができる。
【００１３】
本発明の別の幅広い態様は、走査経路に沿って走査されるとき、複数の位置で、パルス化されたデータ変調式の走査パルス化レーザービームの存在を決定し、次に、ビームの決定された位置に少なくとも部分的に応答してデータを変調するためのシステム及び方法に関する。ビームの存在の決定は、走査経路の少なくとも３つの位置でなされるが、そのような決定は、任意数の位置でなすことができる。
【００１４】
本発明の幾つかの実施例によれば、システムは、パルス化ＵＶレーザー光源と、ＵＶレーザー光のパルス繰り返しレートを増倍するパルスレート増倍装置と、を備える。そのようなパルスレート増倍装置は、しかし、絶対に必要というわけではない。一つの態様では、本発明の幾つかの実施例は、増倍より前に、レーザーのパルス繰り返しレートより高いデータレートを可能にする。加えて、又は、その代わりに、ＵＶレーザー光の一部分は、準ＣＷで変調されるのに適したデータレートで独立に空間的に変調され、各部分を変調するため使用されるデータレートは、全体に亘るデータレートよりも低い。
【００１５】
本発明の幾つかの実施例では、例えば、直接画像形成ＰＣＢのためのレーザー書き込みシステムが設けられる。このシステムは、比較的長い波長及び低い繰り返しレートで、高いパワーのソリッドステートパルス化レーザー、例えば、オプションで少なくとも１つの１Ｗの平均パワーを有する、約８０ＭＨｚで作動するＩＲモードロック式レーザーオッシレーターを利用する。本システムは、このレーザー光を、例えば、非線形光学媒体を使用して、ＵＶに変換する。当該媒体は、レーザー空洞部の外側に配置されていてもよい。パルス化ＵＶ光は、振幅変調され、パターンを形成するためＵＶ感光レジストで被覆されたＰＣＢを走査し、露光するように使用される。
【００１６】
本発明の幾つかの実施例では、ＵＶ光は、上述されたように準ＣＷのパルス列を含み、当該技術分野で知られている方法は、該ＵＶ光を変調し、それを利用して露光されるべき領域を走査するため使用される。
【００１７】
かくして、本発明の一例としての実施例によれば、表面に亘ってビームを走査するための装置は、表面に亘ってパルス化レーザービームを走査するスキャナーと、該表面に亘る複数の位置で該パルス化レーザビームからの入力を受け取り、該表面に沿ったパルス化レーザービームの位置を示す位置表示を出力する、位置表示手段と、を含んでいる。
【００１８】
本発明の一実施例では、表面は、変調されたパルス化レーザービームが該表面から反射されるように、複数の間隔を隔てたマーキングを備えている。
本発明の一実施例では、位置表示手段は、検出器を備えており、該検出器は、前記変調されたパルス化レーザービームを受け取り、変調された信号を提供する。
【００１９】
本発明の一実施例では、前記検出器の応答時間は、前記パルスのパルスレートよりも緩慢であり、該検出器が、該パルスを大方区別しない信号を出力するようにしている。
本発明の一実施例では、装置は、前記位置表示手段に応答してデータ保持レーザービームを変調するデータモジュレータを備えている。
【００２０】
本発明の一実施例では、装置は、クロック信号を発生するクロック発生手段と、前記位置表示を受け取り、前記位置表示に応答して前記クロック発生手段を制御する、コントローラと、を備えている。本発明の一実施例では、本装置は、前記クロック信号に応答して、データ保持レーザービームを変調するデータモジュレータを備えている。
【００２１】
かくして、本発明の一例としての実施例によれば、表面に亘ってビームを走査するための装置が更に提供される。本装置は、第１のビームと、前記第１のビームをその入力部分で受け取り、変調信号に基づいて、変調されたビームをその出力部分で生成する、モジュレータと、パルス化された第２のビームと、前記変調されたビーム及び前記第２のビームを受け取り、前記表面に亘る第１のビーム経路で、該変調されたビームを走査し、該第１のビーム経路に略平行な第２のビーム経路に沿って前記第２のビームを走査する、スキャナーと、前記第２のビームを検出し、前記第２のビーム経路上にあり得る少なくとも１つの位置で前記第２のビームの検出位置を周期的に示す、センサーと、前記第２のビーム経路における前記第２のビームの検出位置に少なくとも部分的に応答して、前記モジュレータに前記変調信号を提供する、コントローラと、を含む。
【００２２】
本発明の一実施例では、変調信号は、所定のデータレートで制御され、前記第１及び第２のビームは、前記データレートよりも実質的に高いレートでパルス化されている。その代替例では、変調信号は、所定のデータレートで制御され、前記第１及び第２のビームは、前記データレートよりも実質的に低いレートでパルス化されている。更なる代替例では、変調信号は、所定のデータレートで制御され、前記第１及び第２のビームは、前記データレートよりも実質的に同じレートでパルス化されている。
【００２３】
オプションで、第１及び第２のビームは実質的に同じ波長を有する。
オプションで、前記第１のビームは、前記第２のビームの波長と異なる波長でエネルギーを備える。
【００２４】
本発明の一実施例では、本装置は、標識化スケールを備えており、前記第２のビームが、該標識化スケールに当たり該スケールから反射されて、変調された反射パルス化ビームを形成する。オプションで、該第２のビームは、その表面に所定の角度をなして前記スケール上に当たり、前記変調された反射パルス化ビームは、所定軸に沿って反射され、該軸は、前記第２のパルス化ビームが前記スケール上に沿って当たるところの軸とは異なっている。オプションで、前記センサーは検出器を備え、該検出器は、前記変調された反射パルス化ビームを受け取り、そこから変調信号を発生し、前記コントローラは、前記変調信号に調整されたタイミングに基づいて前記変調を提供する。
【００２５】
本発明の一実施例では、本コントローラは、前記変調された信号を受け取り、且つ、該変調信号の周波数に制御可能に関連付けられたクロック周波数を有するタイミングクロックを発生する、クロック発生器を備えている。オプションで、当該クロック発生器は、中間クロックと、これと同じ周波数で逆位相を有する逆中間クロックと、を発生する第１の発生器と、前記中間クロック及び前記逆中間クロックを各々受け取る２つの入力部と、該２つの入力部の一方におけるクロックが選択的に切り替えられるところのタイミングクロック出力部と、を有し、該出力部における該タイミングクロックの平均周波数が、前記選択的な切り替えにより制御されるようにした、スイッチング回路と、を備える。オプションで、前記スイッチング回路は、クロック訂正情報に応答して、前記入力部を前記出力部に切り替える。
【００２６】
本発明の一実施例では、本装置は、格納された変調情報を含むデータ格納部を備えており、該データ格納部は、前記安定クロックのタイミングに基づいて、前記第１のビームを変調するため前記モジュレータに前記情報をパスする。
【００２７】
本発明の一実施例では、前記変調された光ビームは、第１の方向に前記表面に亘って走査し、該表面は、該表面がラスター走査により照明されるように、走査方向に垂直な方向に移動する。
【００２８】
オプションで、前記表面は、感光性フォトレジストを含んでいる。
オプションで、前記第１のビーム及び前記第２のビームは、レーザービームを各々含んでいる。
【００２９】
オプションで、前記変調された光ビームの変調は、前記第２のパルス化ビームのパルスと非同期である。
本発明の一例としての実施例によれば、基板上にパターンを記録するためのシステムが提供される。本システムは、パルス化レーザービームを出力するパルス化レーザーと、前記パルス化レーザービームを受け取り、ピクセル画成信号に応答して、変調されたパルス化ビームを生成するモジュレータと、変調されたパルス化ビームを受け取り、前記基板の表面に亘って該ビームを走査して前記表面上のピクセルにより画成されたパターンを記録する、スキャナーと、を含み、前記ピクセル画成信号の立ち上がり時間は、前記ピクセルのピクセル周期よりも少ない。
【００３０】
本発明の一例としての実施例によれば、電子回路を製造するための方法が更に提供される。本方法は、位置変調パルス化レーザービームを提供するため、標識形成表面に亘ってパルス化レーザービームを走査し、前記位置変調パルス化レーザービームを検出し、該検出に少なくとも部分的に応答して、前記標識形成表面上の前記パルス化レーザービームの位置を示す、位置表示を出力し、電子回路基板上に形成された感光表面に亘ってデータ変調レーザービームを走査し、所定の電子回路パターンに従って、前記感光表面を露光するため、前記位置表示に応答して、前記データ変調レーザービームを変調する、各工程を含む。
【００３１】
本発明の一例としての実施例によれば、電子回路を製造するための装置が更に提供される。本装置は、位置変調パルス化レーザービームを提供するため、標識形成表面に亘ってパルス化レーザービームを走査すると共に、電子回路基板上に形成された感光表面に亘ってデータ変調レーザービームを走査する、スキャナーと、前記位置変調パルス化レーザービームを検出し、前記標識形成表面上の前記パルス化レーザービームの位置を示す位置表示を出力するように作動するビーム位置決定器と、前記感光表面上に所定のパターンを記録するため、前記位置表示信号に少なくとも部分的に応答して、前記データ変調レーザービームを変調する、モジュレータと、を含んでいる。
【実施例】
【００３２】
本発明の一例としての実施例を、添付図面を参照して、次の記載において説明する。これらの図面では、同一及び類似の構成物は、１つ以上の図面で現れるその構成要素又は部分は、一般に、それらが現れている図面において同じか又は類似の参照番号が付与されている。図面に示された構成要素及び特徴の寸法は、主要には与えられたものの利便性及び明瞭さのため選ばれており、必ずしもスケール通りではない。
【００３３】
以下に説明された本発明の実施例は、パルス化されたレーザーを使用して基板の感光表面上にパターンを露光するためのシステム及び方法に関する。そのような感光表面は、製造中に印刷回路基板上に見出され、パターンは、基板上に形成されるべき電子回路の一部分である。例えば、連続波レーザー光を使用した基板の感光表面上にパターンを露光するための市販されているシステムの一つは、イスラエルのヤブネのオーボテック社から販売されているＤＰ−１００直接画像形成システムである。マスクの使用無しに、感光基板上に画像を直接露光するためのシステムは、一般に直接画像形成システムと称されている。
【００３４】
レーザー技術の近年の進歩は、直接画像システム中のパルス化ソリッドステートレーザーの使用を商業上実行可能としている。直接画像形成システムの一例としての実施例の次に書かれた説明は、パルス化されたレーザー直接画像形成システムで用いられる技術、並びに、それが直接画像形成システムで走査されるとき、パルス化されたレーザービームの位置を決定するため用いられる技術及びサブシステムの説明の一般的な背景を含んでいる。一般的な背景議論は、以下に説明され請求された本発明の範囲を制限する任意の仕方で解釈されるべきではないが、任意数の他の可能な他の適切な方法論の中で、適切な方法論の例の表現としてのみ考えられるべきである。以下に説明され請求された本発明を実行するため、任意数の他の可能な適切な方法論の中で、適切な方法論の例の表現としてのみ考えられるべきである。
【００３５】
ＰＣＢ上でＵＶ感光性フォトレジスト層を露光するためアルゴンイオンレーザーを使用する欠点を克服する一つの方法は、「発明の背景」のところで説明したように、ＩＲ又は他の比較的長い波長のレーザー、例えば、モードロックされたＩＲ出力を提供するソリッドステートレーザーで開始し、次に、ＵＶ放射が得られるまで、その光学的周波数（即ち波長）を二倍又は他のように変換することである。光学的周波数におけるこの増加は、少なくとも１度、光の光学的周波数を二倍にすることにより達成される。
【００３６】
ソリッドステートレーザーは、ポンピング及び光学的周波数変換により充分に高いパワーでモードロックされたＵＶレーザーを得ることを容易にする、比較的効率的であり、信頼性の高いものである。
【００３７】
光学的周波数変換は、その効率が、増大する初期レーザーパワーと共に増加する非線形プロセスであるので、ＵＶレーザー放射は、例えば、高パワーＩＲ又は赤色レーザーにより生成されたレーザービームの経路に配置された非線形結晶を使用した、高調波発生により得られる。市販されている周波数変換レーザー出力ＵＶレーザー光は、スペクトラフィジックスレーザー（Spectra-Physics Lasers）から販売されている「ＶＡＮＧＵＡＲＤ」（登録商標）レーザーである。パルス化されたＵＶレーザー光を発生するための一つの代替例は、スペクトラフィジックスのミレニア（Millenia）レーザー等のレーザーによりポンピングされた、スペクトラフィジックスレーザーから販売されているツナミモードロック式Ｔｉ：サファイアレーザーである。「ＶＡＮＧＵＡＲＤ」（登録商標）レーザーのパルス繰り返しレートは、８０ＭＨｚのオーダーにあり、高々、ＰＣＢ製造のため高速度書き込みで有用となるデータレートと同じ範囲にあるが、パルス／データ同期化の上述した問題は、それを使用することに関して問題を孕むものとする。その上、モードロックされたレーザーにより発生されるパルスの自然の繰り返しレートは、情報がパルスレートと同期して変調される、情報の変調の従来方法を使用した可能なデータレートに制限を設定する。
【００３８】
かくして、本発明の幾つかの実施例によれば、パルス繰り返しレートは、本発明の実施例に従って構成されたシステムを使用することにより、モードロックされたレーザーにより発生された自然のパルス繰り返しレートから更に増大される。オプションで、パルスレート増倍システムは、レーザービームの波長が転換された後、レーザーハウジングの外側で作動するようにしてもよい。かくして、幾つかの実施例によれば、レーザーパルスがなおも比較的低いパルス繰り返しレートにあり、該パルスレートに比べて個々のパルス当たりで高いピークパワーにあるとき、波長の変換が実行され、パルスレートの増倍後のピークパワーが実行される。本発明の一例としての実施例によれば、このようにしてパルスレートの増倍後に達成されたパルス繰り返しレートは、情報の高いデータレートのストリームに対して、このようにして発生されたパルス化レーザービームの準ＣＷ変調を可能とする上で充分に高い。
【００３９】
かくして、例えば、パルスレートの増倍器を用いた用途において、パルス繰り返しレートの増倍は、レーザーが比較的高い効率でＵＶレーザー光を発生することを可能とするように、レーザーの作動条件とは干渉しない高パワーＵＶレーザーの外側に、オプションでその下流側にある装置により達成される。
【００４０】
本発明の他の幾つかの実施例によれば、単一の入力レーザービームが設けられ、該ビームの空間的部分は、同時に且つ独立に、データチャンネルのアレイにおいてデータチャンネルにより各々情報変調される。各々のチャンネルは、全ビームに対して全体的なデータ増加レートが得られる間に、入力レーザービームの空間的部分の準ＣＷ変調に適した減少データレートを有する。
【００４１】
ここで、図１を参照すると、フォトレジスト上に直接書き込みする際に使用され、本発明の実施例に従って構成された、パルス化レーザー源と、パルス繰り返しレート増倍器とを用いる、一例としてのＵＶレーザー露光システム１０の基本的作動原理が概略的に表されている。高いパワーパルス化レーザー１４から得られたパルス化ＵＶレーザービーム１２は、例えば、レーザーキャビティの内部又は外部にある非線形結晶等の波長コンバーター１６を通過しても又は通過しなくてもよく、パルス繰り返ししレートｆ0を有して、初期のパルス化ビームをＮ個のビーム２０へと分割するビーム分割装置１８に入射する。Ｎ個の分割ビームは、結合されたビーム３０を形成するためビーム結合器２６により順次結合されるＮ個の時間遅延パルス化ビーム２４を形成するように遅延光学回路２２により各々遅延される。
【００４２】
結合されたビーム３０は、ビーム３０又はビームの部分３４をデータ変調するように作動する、モジュレータ３２を通過させられる。一つの可能なモジュレータは、図６を参照してより詳細に後述される。結合されたビーム３０は、例えばＰＣＢ等の基板４０上のフォトレジスト上にパターンを露光するため、単一ターゲット３６又は複数のターゲット３８に更に指向される。その代わりに、Ｎ個の時間遅延ビーム２４の各々が、複数のモジュレータ（例えば、図６に示されるように）により情報変調され、Ｎ個の時間遅延ビーム２４の各々の再結合無しに、基板４０上のターゲット３６及び３８を露光するように相互に指向されることも考えられる。
【００４３】
ｎΔｔに等しい時間遅延Ｔｎが、それらの遅延光学回路２２により、Ｎ個のビーム２０（ここで、ｎは、０からＮ−１までのビームの番号インデックスである）の各々に課されるとき、そのパルスがΔｔだけ時間的にシフトされる、一連の時間遅延パルス化ビーム２４が得られる。時間遅延パルス化ビーム２４は、図１に示された光学構成が使用されたとき、空間的にも分離されている。一連の時間遅延パルス化ビーム２４のビームのパルス繰り返しレートは、ビーム１２のパルス繰り返しレートと同じであるが、時間遅延パルス化ビームの間のパルスの時間的オフセットは、遅延Ｔｎ及び遅延ライン数Ｎの関数である。
【００４４】
これらの遅延ビームが満たさなければならない唯一の一般的条件は、
Ｎ＊Δｔ＜１／ｆ0            （１）
となる。ここで、Ｎは、ビーム２０の数であり、ｆ0はレーザー１４のパルス繰り返しレートである。時間遅延パルス化ビーム２４におけるＮ番目のパルス（（Ｎ−１）＊Δｔの遅延）の端部では、ビーム１２内の引き続くパルスが、ビーム分割装置１８に入り、分割遅延プロセスは、それ自体を繰り返す。ＮΔｔ＝１／ｆ0の場合には、時間遅延されたパルスビーム２４のパルスにおけるＮ番目のパルスは、ビーム１２内の引き続くパルスに関連した第１のパルスのΔｔ前に生じることになる。遅延Ｔｎは、（１）式の条件が満たされる限り、周期ｔ0＝１／ｆ0に亘って変動してもよく或いは一定値を保っていてもよい。一般には、一方のシリーズのパルスのＮ番目のパルスと、次のシリーズのパルスの第１のパルスとの間の時間が厳密にΔｔに等しくあるべきという必要は必ずしもない。更には、パルス間の時間が厳密に同じであるべしという必要もなく、パルスが、少なくともＰＣＢ上の書き込みのため正確に同じエネルギーであるべしという必要性もない。時間遅延されたパルス化ビーム２４は、ビーム結合装置２６に入り、該装置において、個々の時間遅延されたパルス化ビーム２４は、所定の枠組に従って結合される。
【００４５】
理想的には、Ｎ個のパルスの全てが、ほぼ同じエネルギーで、等間隔に並ぶべきである。この状態は、必ずしも必要とはされないが、レーザーパワーの最小の変動を生じさせるので、一般には好ましい。本発明の幾つかの実施例では、エネルギーの変動は、複数のターゲット３８を含むパターンを露光するようにビーム３０を走査することにより補償される。この露光では、結合されたビーム３０の別々の部分３４が、一列のターゲットを各々露光する。複数のターゲット３８における各々のターゲットは、ＷＯ００／０２４２４に示され説明された方法に従って連続的走査で、結合されたビーム３０を部分的に重ね合わせることにより、少なくとも２倍露光される。この公報の開示内容は、これに言及したことにより、本明細書に組み込まれる。
【００４６】
次のセクションは、（ａ）Ｎ個のビーム２０を発生するため入力ビーム１２を分割し、（ｂ）時間遅延されたパルスビーム２４を発生するためＮ個のビームのうち少なくとも幾つかにおけるパルスを遅延させ、（ｃ）時間遅延されたパルス化ビーム２４を再結合し、（ｄ）結合されたビーム３０を再指向する、本発明の実施例に全てに係る、各工程の詳細を説明している。
【００４７】
ここで、図２を参照すると、本発明の実施例に従って、構成され、作用する、パルス繰り返しレート増倍装置５０が示されている。繰り返しレートの増倍装置５０は、ビーム分割装置１８と、遅延光学回路２２と、図１に示されたビーム結合器２６と、を備えていてもよく、それは、当該技術分野で周知されているように、例えば、高調波発生により、波長コンバーター１６により、その光学的周波数が変換されるレーザー１４の外部で用いられる。
【００４８】
パルス化された光学的に平行にされたＵＶレーザービーム１２は、第１の部分反射前方表面ミラー５２に当たるように作られている。初期のパルス化ビーム１２は、２つのビームに分割され、そのうちの一方は、透過され（５４）、他方は、反射される（５６）。透過されたビーム５４は、１００％反射ミラー５８により反射される。その結果生じた後反射透過ビーム（５４’）は、第２の部分反射前方表面ミラー６０に向けられる。後反射透過ビーム５４’は、ミラー６０により、第２の透過ビーム（６２）、及び、ミラー５８に向けられた第２の反射ビーム（６４）へと分割される。反射ビーム６４は、ビーム６４’を形成するためミラー５８により再び反射される。ビーム５４及び６４は、図２に示されるように単一ミラー５８上に当たるように、又は、その代わりに、２つの分離ミラー（明瞭さのため図２では図示せず）上に当たるように形成されてもよい。
【００４９】
初期パルス化レーザーから、図１の時間遅延パルスビーム２４を一緒に形成すると共に、一般に、図２に示された構成において等しいピークパワーのパルスを有する３つのビーム５６、６２及び６４’を得るために、部分反射ミラー５２及び６０の反射率及び透過率は、理想的には、次の通りであるべきである。即ち、部分反射ミラー５２は、反射率３３、３３％、透過率６６、６７％となり、部分反射ミラー６０は、反射率及び透過率が共に５０％となる。このようにして、ビーム５６、６２及び６４’は、全て、パワーＰｆ＝Ｐｉ／３である。ここで、Ｐｆは、各ビームの最終的パワーであり、Ｐｉは、ビーム１２の初期パワーである。分割ビーム５６、６２及び６４’の各々のパワーは、かくして、部分反射ミラー５２及び６０の反射率により制御される。この分割は、無損失ミラーに基づいている。ミラーに何らかの損失がある場合、反射率は、該損失に従って理想的に調整される。
【００５０】
図２に示された実施例は、１／Ｎ、１／（Ｎ−１）、．．．１／２により各々与えられる反射率値を有する例えば５２及び６０等の一連の無損失部分反射ミラーを用いることによって、任意の所望数Ｎの等しいパワーの時間遅延パルス化ビームを形成するように、拡張することができる。
【００５１】
図２に示された実施例では、長さＡＢ、ＡＣＤＥ及びＡＣＤＦＧは、ビーム５６、６２及び６４’の間で時間遅延を制御する。長さＡＢ、ＡＣＤＥ及びＡＣＤＦＧは、距離６６及び／又は６８と、一方側のミラー５２、５８及び他方側のミラー５８、６０の間の角度とによって制御される。ビーム１２の各初期パルスから３つの（時間的に）略等間隔のパルスを得るため、長さは、実質的に、ＡＣＤＦＧ−ＡＣＤＥ＝ＡＣＤＥ−ＡＢ＝（ｔ0／３）＊ｃであるべきである。ここで、ｃは適切な媒体中の光速度である。当該距離は、ミラー５２及び６０の厚さ及び屈折率に従って変更されなければならないことは当業者には認められよう。
【００５２】
図１において時間遅延パルス化ビーム２４に対応する、ビーム５６、６２及び６４’は、例えば、ビーム結合装置２６（図示されたレンズは、一例としての実施例である）によって、結合ビーム３０へと結合され、モジュレータ３２上に当たり、該モジュレータは、情報をビーム３０内に転調するように作用する。パルス化ビーム１２に適用される「分割−結合−再指向」のサイクルの終わりでは、ビーム１２における引き続くパルスが、ミラー５２上のポイントＡに到達し、全ビームの「分割−結合−再指向」のサイクルが繰り返される。ビーム１２での各パルスを３つのパルスに分割することは、レーザー１４の初期のパルス繰り返しレートを、パルスレート増倍装置５０の作用によって３倍にすることを意味する。
【００５３】
本発明の幾つかの実施例では、ミラー５２、５８及び６０並びにビーム結合装置２６は、スタンドアローン型のパルス繰り返しレート増倍装置を得るため、単一の機械光学式構造へと一体化されている。そのようなスタンドアローン型のユニットは、パルス化レーザー１４へ改装され、異なるレーザーを異なる回数で作動させる可能性を持っている。レーザー１４の外部で作動させることによって、パルスレート増倍装置５０は、レーザーの適切な作動又はその効率をかき乱さない。パルス繰り返しレート増倍装置５０は、モードロック式レーザーで使用されたとき、レーザーの元々のパルス繰り返しレートの増倍を、その共鳴空洞長さ又は他の任意の特徴を変えること無く可能にする。
【００５４】
ここで、図３を参照すると、パルス繰り返しレート増倍装置５０に入力されたビーム１２におけるタイミング及びピークパワーと、ビーム５６、６２及び６４’中のタイミング及びピークパワーと、図２に示された実施例に係るモジュレーター３２上に当たる結合ビーム３０におけるパルスのタイミング及びピークパワーと、が示されているタイミンググラフが表されている。図３に示されるように、ビーム１２は、パルス７０を有し、その各々は、ピークパワーｐｉを持ち、ｔ０だけ時間的にオフセットされている。ビーム５６、６２及び６４’の各々は、それらの各々がピークパワーｐｉ／３を持ち、時間ｔ０だけ同じビーム内の他のパルス７２から時間的にオフセットされている。ビーム１２中のパルス７０から生じたビーム５６、６２及び６４’の一つにおける各パルス７２は、ビーム５６、６２及び６４’のうち他の２つにおけるパルス７０から生じた対応するパルス７２に対し、夫々、ｔ０／３又は２ｔ０／３だけオフセットされている。ビーム５６、６２及び６４’を結合したとき、結合ビーム３０は、パルス７４を持ち、その各々は、ピークパワーｐｉ／３を有し、時間間隔ｔ０／３だけ時間的に分離されている。かくして、結合ビーム３０は、ビーム１２中のパルス繰り返しレート及びデューティ比の３倍を有する。各パルス７４のピークパワーが各パルス７０の１／３であるが、同じ平均パワーが維持される。
【００５５】
ここで、図４を参照すると、本発明の実施例に係る、図２のビーム結合変調領域８０の詳細が示されている。各々のビーム５６、６２及び６４’は、モジュレータ３２の入力表面８６上に結合ビーム３０を形成するように、球状レンズ８２（負のレンズ及び図示の正のレンズも使用することができる）と、円柱レンズ８４とを組み合わせることにより、モジュレータ３２の作動アパーチャ部分（図示せず）上に映像化される。結合されたビーム３０は、モジュレータ３２の作動アパーチャ部分と、他の特性とを合致させるように光学的に更に形成される必要があり得る。例えば、その光軸がレンズ８４に対して９０°なして配位された、光学円柱レンズ（図示せず）を、ビーム３０をモジュレータ３２において所望のスリット状形状へと形成するためビーム経路内に介設してもよい。この画像形成の枠組によれば、各々のビーム５６、６２及び６４’は、一緒に結合ビーム３０を形成し、モジュレータ３２の活動アパーチャ部分を光学的に完全に照明し、モジュレータ３２は、発生されるべきパターンに従って、データレートで結合ビーム３０を変調する。モジュレータ３２により変調された後、境界８８及び９０の内部の結合ビーム３０の一部分は、図示を簡単にするため単一のレンズ９４が示されている、画像形成光学系９２により、多面体の回転ポリゴンミラー９６（単一面及びその運動方向９７が示されている）を介して、基板４０上のターゲット３６上に結像される。ポリゴンミラー９６は、例えば、Ｘ軸に沿って、走査方向９８でターゲット３６の一ラインを走査するように回転し、例えば、フォトレジスト被覆ＰＣＢ等の基板４０は、Ｙ軸に対応する略直交方向に運動する。
【００５６】
本発明の幾つかの実施例によれば、結合ビーム３０の一部分３４は、互いに空間的に夫々オフセットされている多重ターゲット３８（図１）を書き込むためモジュレータ３２により同時に独立に変調される。
【００５７】
図４において、モジュレータ３２、レンズ９４及びポリゴン９６の間の相対的距離は単なる概略的な表現にしか過ぎないことは、当業者によって認められる。本発明の幾つかの実施例では、レンズ８２、８４は、図５に示されるように、モジュレータ３２上でビーム５６、６２及び６４’を結合する、プリズム９９により置換されている。当該技術分野で知られているように、ビームを走査する他の方法も使用してもよい。
【００５８】
図２のレンズ２６の代わりに、３つの個々のレンズが、分割ビーム５６、６２及び６４’に位置決めされている場合、これらのビームを、同時に、３つの異なるターゲット３８に向かって方向付けることができる。更には、各ビームを、ラインを形成するため広げることができ、例えば当該技術分野で知られているような変調の枠組を、ビーム５６、６２及び６４’の各々により形成されたラインにおいて個々のピクセルを変調するため設けてもよい。
【００５９】
図２において距離６６及び６８を変更することによって、可変／異なる時間遅延を、ビーム６２及び６４’に適用することができる。一方の側のミラー５２及び６０と、他方の側のミラー５８との間の角度を変えることにより（図２）、ビーム５６、６２及び６４’の方向を制御することができる。加えて、入力ビーム１２の直径を、光学形状を適合するように最適化してもよい。図示の角度は、非常に誇張されていることが理解されるべきである。一般に、モジュラー３２上に当たるビームの間の角度は非常に小さい。
【００６０】
ここで、図６を参照すると、本発明の幾つかの実施例に係る、入力レーザービームの分離部分を同時に独立にデータ変調することにより基板の表面上にラスターパターンを書き込むためのレーザー書き込みシステム１００が概略的に示されている。
【００６１】
本発明の幾つかの実施例によれば、パルス化レーザービーム１２は、レーザーパルスのストリームを発生するように作動するモードロック式レーザー等のレーザー１４により放射される。ビーム１２は、適切な光学系（図示せず）により成形され、音響光学多チャンネルモジュレーター１０４の入力表面１０２上に映像化される。多チャンネルモジュレーター１０４は、レーザー波長の放射を伝達する、例えば結晶質クォーツ等の適切な材料から形成された、複数のレーザービーム変調チャンネル１０６をオプションで備えている。チャンネル１０６の各々は、所定のデータレートでデータを変調するため、データ発生器１０８〜１１６の一つにより独立に制御される。
【００６２】
レーザービーム１２は、チャンネル１０６の各々と連係されたモジュレーター媒体を通過する。該チャンネルの各々は、レーザービーム１２の空間的に画定された部分１１８を独立に変調する。チャンネル１０６の各々の中央平面の画像は、回転式ポリゴン１２０を介して適切な光学系（図示せず）により投影され、次に、基板４０上に複数のターゲット３８のところに投影され、ピクセルをラスターパターンで形成する。ポリゴン１２０が矢印１２２の方向に回転するとき、チャンネル１０６の中央平面の画像が、基板４０に亘って走査方向１２４に連続的に走査されると共に、データが所定のデータレートで変調される。かくして、音波がチャンネル１０６内に存在するとき、夫々のレーザービーム部分１１８は、当該部分が基板４０のピクセル１２６等のターゲット３８の一つを露光するように偏向される。音波がチャンネル１０６内に存在しないとき、夫々の部分１１８は、ターゲット、例えばピクセル１２８を露光しない。データレートは、モジュレータが、音波を発生したり発生を停止するためオンオフされる際のレートであり、音波は、一般に、非瞬間的な立ち上がり時間と、モジュレータ１０４内でチャンネルを形成する媒体を通過する移動時間と、を持っていると認められる。
【００６３】
しかし、発生器１０８〜１１６の一つにより提供される信号の立ち上がり時間は、ターゲット３８内で連続的に露光するため偏向されたレーザー部分により取られる時間よりも短い。典型的には、モジュレータ１０４のチャンネル１０６の各々の立ち上がり時間は、ピクセル周期よりも小さい。
【００６４】
本発明の幾つかの実施例では、モジュレータ３２は、例えば、アブラハム・グロスに付与された米国特許番号５，３０９，１７８号に、更にはＷＯ００／０２４２４で説明された作動原理を用いたモジュレータであってもよく、それら両方の公報は、これに触れたことにより本明細書に組み込まれたことになる。レーザービームを多チャンネル音響光学モジュレータ上に投影し、該レーザービームを走査してＰＣＢ上にパターンを発生するための光学系の一例としての構成もＷＯ００／０２４２４に説明されている。
【００６５】
一般に、部分１１８は、少なくとも部分的に互いに重なり合っており、チャンネル１０６の合計数は、一般に、基板４０上に同時に書き込まれるべきパターン中のピクセルラインの数に対応している。本発明の幾つかの実施例によれば、基板４０上に投影されたときの走査方向１２４での各チャンネルの画像のサイズは、例えば、３ピクセルに等しい。
【００６６】
なお、データが空間的領域に亘って分割されている限り、様々に空間的に画定された部分１１８を同時に変調するように作動する多チャンネルモジュレータを用いてレーザービーム１２を変調することにより、各チャンネル１０６に提供されるデータレートを同時に減少させる間に、所望の全体データレートを得ることができる。かくして、モジュレータ３２が合計Ｎ個のデータ変調チャンネルを持っており、Ｓが与えられた時間内でラスターパターンを書き込むのに要求される合計データレートであるとすると、レーザービーム１２の各部分１１８は、Ｓ／Ｎであるデータレートで一時的に変調される。
【００６７】
本発明の幾つかの一例としての実施例では、モジュレータ３２は、少なくとも２４個の隣接チャンネル１０６を備えている。データが、３００〜１２００メガピクセル／秒のデータレートで書き込まれるべきであると仮定すると、各チャンネルにより書き込まれた変調データは、１２．５〜５０メガピクセル／秒の間の範囲に亘っている。レーザー１２が、約８０ＭＨｚのパルスのストリームを発生すると仮定すると、各ピクセルは、各チャンネルでデータレートの関数として１．６〜６．４レーザーパルスの間にある平均値のパルスにより書き込まれる。
【００６８】
かくして、ピクセルを露光するのに利用することができるパルスの平均数は、例えば、レーザー１４及びモジュレータ３２の間に、装置５０（図２）等のパルス繰り返しレート増倍器を介設することにより、パルスの繰り返しレートを増加させることにより、増加させることができる。その代わりに、チャンネル辺りの有効データレートを減少させてもよい。チャンネル当たりのデータレートの減少は、全体データレートＳを減少させるか、又は、チャンネル１０６の数を増加させるかのいずれかによって達成することができる。
【００６９】
レーザービーム１２の個々に変調された部分は、空間的に重なり合った部分又は別々の部分であってもよく、それらの各々は、モジュレータ３２のチャンネル又は別のモジュレータにより独立に変調されることは、当業者により認められよう。
【００７０】
データストリームにピクセルを書き込むため利用可能となるレーザー１２中のパルス数が、ピクセル当たり１パルス以下となったとき、従来の変調方法を使用して準ＣＷ書き込みモードにより書き込まれるパターンは、タイミングエラーに、より敏感となる。書き込まれるピクセルを表すデータビットが、例えばデータ発生器１０８〜１１６の一つにより提供されるとき、レーザービーム１２中のパルスにより、全体的に又は部分的に失われる場合に、タイミングエラーは発生する。タイミングエラーが生じたとき、書き込まれるべきターゲット３６中のピクセルは、部分的にのみ書かれるか、或いは、全く書かれないことになる。
【００７１】
ラスターパターンを書き込むためのシステムでは、タイミングエラーは、露光されるべき領域と、露光されるべきではない領域との間を延在するエッジに沿って特に現れることは当業者には明らかであろう。タイミングエラーを考慮しないことは、典型的には、エッジの位置における不規則性又はドリフトを結果として生じさせる。本発明の幾つかの実施例によれば、基板上にラスターパターンを露光するためのシステム１００等のパルス化レーザービーム書き込みシステムは、連続的に形成されるパルスの間に、ピクセル列を露光するレーザービームの一部分のエッジ位置が、基板４０上に露光されるべき所望位置に実質的に固定されるように構成される。エッジの固定は、例えば、モジュレータ３２内の音波の速度及び走査速度を調整することにより、達成される。好ましくは、基板４０上に画像形成光学系９４により形成された音波の画像の速度、及び、モジュレータ３２の変調部分の画像を走査する速度は、大きさがほぼ等しく（好ましくは、±２５％）であるが、互いに反対方向に向いているのがよい。従って、音波の投影画像の相対方向及び相対速度、並びに、走査速度を調整することは、図８Ａ乃至図１６Ｇを参照してより詳細に図示され後述されるように、基板４０上のモジュレータ３２の音波の画像を有効に凍結する。
【００７２】
エッジ固定の結果として、音波の画像位置は、基板上で実質的に「無運動」となり、連続するパルスにより露光される領域中のエッジの位置は、レーザーパルスから生じた光フラッシュの厳密なタイミングに鈍感となる。レーザー光部分１１８により形成されたスポットの空間的範囲が走査方向における単一のピクセル幅例えば走査方向に約３ピクセル幅より大きい限り、適切な数の露光パルスが、それが基板４０に亘って掃くときビームにより当てられたあらゆるポイントで形成される。スポットのサイズは、走査方向に単一ピクセル幅よりも大きいが、特徴エッジの位置決めは、ピクセルが各モジュレータチャンネル１０６で当てられたデータレート及び走査速度の関数である、当てられている要素のサイズにより最適に決定される。ピクセルレートに対するレーザーパルスの比率を更に減少させることは、走査方向にレーザービームのガウスエネルギー分布に起因した露光の不均等性から生じるパターンエラーにより究極的に制限される。
【００７３】
前述した効果は、（ａ）モジュレータの音波の有限速度及び（ｂ）レーザー照明器の連続的性質により引き起こされた発生パターンの空間的ぼけを最小にするため従来から使用されている、周知のスコフォニー（Scophony）走査効果に類似している。本発明の幾つかの実施例によれば、モジュレータチャンネル１０６の音波の有限速度は、データピクセルに対応する音波信号が、連続パルスにより形成された多重光フラッシュにより当てられることを可能にする。このように、基板４０上に書き込まれるべき、エッジに対して固定された音波のエッジにより空間的に制限された、互いに部分的に重なり合った多重画像は、基板４０上に投影される。なお、過去においてスコフォニー効果がＣＷ照明に適用されたが、パルス化走査への応用は、新しいものと信じられている。そのような応用は、ＣＷ照明に充分画定されたエッジを書かせる必要はないが、パルス化照明及び特に準ＣＷパルス化照明は、当該効果と関連して、鋭いエッジを形成することもできるという認識に基づいている。
【００７４】
ここで、図７を参照すると、走査の軸に沿ったレーザービームパルスのエネルギー分布のグラフが示されている。本発明の幾つかの実施例によれば、走査１２４の方向におけるレーザービーム１２のエネルギー分布１３０（図６）は、一般に、ガウス分布である。音響光学モジュレータチャンネル１０６内の音波の伝播の時間スケールに対して、及び、基板４０上のピクセルを走査する時間に対して、モードロック式レーザーパルスは本質的に瞬間的である。各パルスは、レーザービーム１２内のパルスの繰り返しレート及び当該繰り返しレートが上述したようにパルス繰り返しレート増倍器を使用して増倍されているか否かに依存して、３乃至５０ナノ秒の範囲に亘る時間インターバルにより隔てられている。パルス内のターゲット３８に分配されるエネルギーの量は、ターゲット３８に達したレーザーエネルギー分布１３０の一区分の関数である。レーザーパルス中のレーザーエネルギー分布の一区分は、例えば音響光学モジュレータの音波の存在及び位置により、モジュレータ１０４により提供された変調により決定される。
【００７５】
ここで、図８Ａ乃至図８Ｇを参照すると、例えばビーム変調チャンネル１０６（図６）の一つに関連するような音響光学モジュレータの変調領域１４２において、その伝播の連続的な各段階での音波１４０が簡略的に示されている。図９Ａ乃至図９Ｇを参照すると、本発明の実施例に従って露光されるべき、フォトレジスト被覆ＰＣＢ等の基板４０上のピクセル１４６、１４８、１５０及び１５２を含む一並びのピクセル１４４の露光における、図８Ａ乃至図８Ｇに示された各段階に対応した様々な段階が簡単に示されている。並び１４４における陰影描画部分は、レーザービームパルスにより露光されたことを示している。図８Ａ乃至図９Ｇは、タイミングエラーを最小にするため用いることができる一例としての方法を示しており、該方法は、準ＣＷ変調形態においてピクセルを露光するのに利用可能となるレーザーパルスの数が、ピクセル当たり平均２パルスより小さくなり、ピクセル当たり１パルス以下に達したか又はそれより小さくなったときでさえ利用可能である。図８Ａ〜図９Ｇで示されるように、約７個の連続パルスのシーケンスが、平均ピクセル当たり約１．７５パルスに対応する、４ピクセルの直線領域を露光するため用いられる。
【００７６】
図８Ａ乃至図８Ｇの各々は、レーザービームパルスの存在に対応する時間の瞬間で、ビーム部分１１８（図６）を変調するため使用される音波１４０の状態の瞬間的なスナップショットを表している。かくして、図８Ａ乃至図８Ｇの各々は、レーザーパルス繰り返しレートに依存して、３〜５０ナノ秒の間、一般には約１２．５ナノ秒だけ時間的に隔てられている。本発明の幾つかの実施例では、変調活性領域１４２の幅は、基板４０上に画像形成されるべき２〜５ピクセルの間、理想的には約３ピクセルに一致する（光学系による適切な縮小の後）。図示のように、音響光学モジュレータにおける音波１４０の発生は、瞬間的ではないが、音波１４０は、材料形成変調活性領域１４２の物理的特性の関数であるレートで、方向１５６に変調活性領域１４２に亘って伝播する。その上、図８Ａ乃至図１０Ｇに示されるように、音波のエッジは、変調活性領域１４２全体を充填すること無く、固定位置で書き込まれるべき特徴のエッジを形成するため、レーザービームパルスにより基板上に映像化することができる。典型的には、音波は、１ピクセルより小さい空間内で変調活性領域１４２を通って伝播し始めた後には、基板上にエッジを形成するため映像化するのに適している。ただし、幾つかの実施例では、１ピクセルより大きいスパンが要求され得る。
【００７７】
ここで、図９Ａ乃至図９Ｇを参照する。本発明の幾つかの実施例によれば、図示を簡単にするため、走査される領域の上方に示されている、変調活性領域１４２の画像１５８は、変調活性領域１４２における映像化波１４０の伝播の速度にほぼ等しく且つ方向が反対の速度で基板４０に亘って走査される。理想的には、前進及び伝播の夫々のレートで±２５％より小さい差異が存在する。走査方向１２４は、波１４０が伝播する方向１５６に反対である。図９Ａ乃至図９Ｇに示されたように、レーザービーム１６０の一区分は、画像１５８に存在する。一区分１６０が、変調活性領域１４２内の波１４０の位置に対応し、各フラッシュのスポットのサイズは、変調活性領域１４２の波１４０の位置、場所の関数として時間的に変化する。図９Ａ乃至図９Ｇに示される概略的表現では、画像１５８は、走査窓として役立ち、音波１４０は、該窓の全て又は一部分を入射レーザービームにより充填されることを可能にするアパーチャとして役立っている。ピクセル１４６〜１５２は、ほとんど瞬間的なレーザーパルスの連続により露光される。パルスにより露光される基板４０の領域は、画像１５８の瞬間的な位置、及び、基板４０に対する変調音波１４０の一区分１６０により決定される。エネルギー分布は、一区分１６０と、画像１５８に対して固定されているレーザービーム分布１３０との間の重なり合いにより決定される。
【００７８】
図９Ａ〜図９Ｇの表現は鋭いエッジが描かれている程度に概略的であることが当業者により認められよう。実際には、基板４０に達する一区分１６０により形成されたスポットのサイズ及び分布は、当該システムの回折効果及び光学収差によって大いに規定されている。上述したようなボケが、前述した概略説明の一般性及び有効性から損なわれないように、基板４０を形成する感光記録媒体の引き続く現像プロセスにおいて露光プロセスで生じるエッジぼけを補償することができる。
【００７９】
その上、当業者により認められるように、波１４０の伝播速度及び画像１５８の走査速度が略等しいが、反対方向にある限り、波１４０の前方エッジ１６２及び後方エッジ１６４は、実質的に、レーザービーム１６０の一区分が一並びのピクセル１４４のエッジ１６６及び１６８を書き込むところの位置を固定する。画像１５８の速度が、波１４０の速度に等しく、その方向が反対である限り、エッジの固定は、フラッシュの間に画像１５８により横切られた距離から独立している。かくして、エッジ１６６及び１６８は、画像１５８が、ピクセルの全数又は部分ピクセルの任意数だけ、フラッシュ間を進行するか否かにかかわらず、固定されている。
【００８０】
かくして、本発明の幾つかの実施例によれば、一並びの露光ピクセル１４４の位置が、平均数のレーザーパルスから実質的に独立しており、該平均数のレーザーパルスにより、ピクセル１４６〜１５２は、パルス繰り返しレート、及び、ビーム又は画像１５８が走査されるところの速度の間で露光され、又は、同期化される。かくして、ピクセルは、連続するパルスによりピクセル１４６〜１５２に分配された蓄積エネルギーの関数として露光されたり、或いは、露光されなかったりする。
【００８１】
ここで、図１０Ａ乃至図１０Ｇを参照すると、図９Ａ乃至図９Ｇに示された露光の各段階の各々に対応する一並びのピクセル１４４に沿ったレーザー露光エネルギー分布を示すエネルギーグラフが示されている。なお、単一でない曲線１７０〜１８２の下の領域は、個々のピクセル１４６〜１５２と一致しているが、一緒に取られた曲線１７０〜１８２の全ての下の領域は、露光されるべきピクセル１４４の並びと一致している。その上、図１０Ｇの個々の露光分布１７０〜１８２の総和は、一並び１４４におけるピクセル１４６〜１５２の全てに提供された略均一レベルのエネルギーを生じさせる。
【００８２】
要約すると、図８Ａ乃至図１０Ｇに示されたように、データを変調する音波１４０は、画定された非瞬間的な時間インターバルに亘って媒体形成変調活性領域１４２を伝播し、変調活性領域１４２内の音波１４０の存在及び範囲は、時間と共に変化し、音波１４０が変調活性領域１４２内の音波１４０の形状変化に従って変化する形状を有するレーザービームの一区分１６０を基板４０に偏向させるように、多重パルスは、該音波が内部に存在する時間の間に変調活性領域１４２上に当たる。その上、図９Ａ乃至図９Ｇに示されるように、各パルスにより露光されたラスター画像内の領域は、以前のパルスにより露光された領域と部分的に重なり合い、音波１６２により偏向された各パルスの一区分のサイズは、そのエッジ１６６及び１６８に近接したところに書き込まれるべきパターン内のその位置の関数として変動し、各パルスにより露光される領域のサイズが露光されるべきピクセル並びより小さく、ピクセル並びが複数のパルスにより露光され、各パルスがピクセル並びより小さい領域を露光し、ピクセル並びの総合した露光が、複数の互いに重なり合うパルスによる露光の総和となる。
【００８３】
ここで、図１１Ａ乃至図１１Ｇを参照すると、例えばビーム変調チャンネル１０６（図６）の一つと連係された音響光学モジュレータ結晶の変調活性領域１４２におけるその発生の連続段階における音波１４０の簡略した図が示されている。また、図１２Ａ乃至図１２Ｇを参照すると、本発明の実施例に従って露光されるべき、フォトレジスト被覆ＰＣＢ等の基板４０上に、ピクセル１４６、１４８、１５０及び１５２を備えるピクセル１４４の一並びの露光における図１１Ａ乃至図１１Ｇに示された段階に対応する様々な段階を示す簡略した図が示されている。一並び１４４における陰影部分は、レーザービームパルスによる露光を示している。図１１Ａ乃至図１２Ｇは、図８Ａ乃至９Ｇに関する説明の観点で、それに略類似しており、自明なものとなっている。
【００８４】
しかし、図１１Ａ乃至図１１Ｇは、図８Ａ乃至図８Ｇにおけるものと同じインターバルで分離された時間において音波１４０の伝播を示しているが、レーザーパルスは、図１１Ａ、１１Ｃ、１１Ｅ及び１１Ｇに示された段階に対応した時間にのみ存在していることに着目されたい。かくして、図１１Ａ乃至図１１Ｇにおける各パルスの間の時間インターバルは、図８Ａ乃至図８Ｇにおけるパルス間の時間インターバルの２倍となっている。このように、レーザービームの一区分１６０は、図１２Ａ、１２Ｃ，１２Ｅ及び１２Ｇに示されるように、画像１５８においてのみ、一並び１４４の一部分を露光するため存在していることが理解されよう。かくして、図１２Ａ乃至図１２Ｆに示されるように、並び１４４におけるエッジ１６６及び１６８の位置の完全さが維持されている間に、４パルスが、４ピクセルから構成される並び１４４を露光する。
【００８５】
ここで、図１３Ａ乃至図１３Ｇを参照すると、図１２Ａ乃至図図１２Ｇに示された露光の段階の各々においてピクセル１４４の並びに沿って蓄積されたレーザーエネルギーを示すエネルギーグラフが示されている。図１３Ａ乃至図１３Ｇは、図１０Ａ乃至図１０Ｇに関する説明の観点で、それらに類似しており、自明なものとなっている。しかし、より少ないパルスが並び１４４を露光するが、並び１４４に亘るエネルギーの蓄積は、レーザーパルスの重なり合いにより少なくとも部分的に生じていることに着目されたい。このようにして最小エネルギーの閾値を超える並び１４４の全ての部分が露光される。本発明の幾つかの実施例に対して、露光される領域の幾つかの部分は、１より多いパルスにより露光され、一部分を露光するパルスの数は、１程度であることに着目されたい。これらの部分は、パルス上の異なる空間的領域により露光され得ることにも着目されたい。これらの効果及びピクセルを露光するため必要となる露出は、満足のいくパターン書き込みを生じさせる最低のパルスレートを決定することができる。
【００８６】
ここで、図１４Ａ乃至図１４Ｇを参照すると、例えばビームチャンネル１０６（図６）の一つと連係された、音響光学モジュレータの変調活性領域におけるその発生の連続段階での簡略した図を示している。また、図１５Ａ乃至図１５Ｇを参照すると、本発明の実施例に従って露光されるべき、フォトレジスト被覆ＰＣＢ等の基板４０上に、ピクセル１４６、１４８、１５０及び１５２を備えるピクセル１４４の並びの露光における図１４Ａ乃至図１４Ｇに示された段階に対応する様々な段階を示す簡略した図が示されている。並び１４４における陰影部分は、レーザービームパルスによる露光を示している。図１４Ａ乃至図１５Ｇは、図８Ａ乃至９Ｇ及び図１１Ａ乃至図１２Ｇに関する説明の観点で、それに略類似しており、自明なものとなっている。
【００８７】
しかし、図１４Ａ乃至図１４Ｇは、図８Ａ乃至図８Ｇにおけるものと同じインターバルで分離された時間において音波１４０の伝播を示しているが、レーザーパルスは、図１４Ｂ、１４Ｄ及び１４Ｆに示された段階に対応した時間にのみ存在していることに着目されたい。かくして、図１４Ａ乃至図１４Ｇにおける各パルスの間の時間インターバルは、図１１Ａ乃至図１１Ｇにおけるパルス間の時間インターバルに等しくなっている。このように、レーザービームの一区分１６０は、図１５Ｂ、１５Ｄ及び１５Ｆに示されるように、画像１５８においてのみ、一並び１４４の一部分を露光するため存在していることが理解されよう。かくして、図１５Ａ乃至図１５Ｆに示されるように、パルスの間の時間インターバルは図１１Ａ乃至図１１Ｇのものと同じであるが、３パルスのみが並び１４４を露光するように、パルスタイミングは、相対的にオフセットされている。かくして、本発明のこれらの実施例によれば、並び１４４におけるエッジ１６６及び１６８の位置の完全さは、パルスの間の時間インターバルと、パルスが画像１５８の相対位置及び露光されるべきピクセル並び１４４に到達する時間と、から独立に維持されていることが認められる。
【００８８】
ここで、図１６Ａ乃至図１６Ｇを参照すると、図１５Ａ乃至図１５Ｇに示された露光の各段階におけるピクセル並び１４４に沿ったレーザーエネルギー分布を示すエネルギーグラフが示されている。図１６Ａ乃至図１６Ｇは、図１０Ａ乃至１０Ｇ及び図１３１Ａ乃至図１３Ｇに関する説明の観点で、それに略類似しており、自明なものとなっている。しかし、３つのパルスのみが並び１４４を露光しているが、エネルギーの蓄積は、レーザーパルスの重なり合いによって少なくとも部分的に生じている。かくして、最小エネルギー閾値を越える並び１４４の全ての部分が露光される。
【００８９】
パルスの幾つかの部分が、音波１４０の前方エッジ１６２又は後方エッジ１６４が内部に存在している間に、変調活性領域１４２に当たる限り、エネルギーの総和がピクセルを露光するのに充分である場合には、エッジ１６６及び１６８の位置は、パルスがその上に当たる時間、又は、変調媒体１４２の前方エッジ１６２又は後方エッジの位置には鈍感となることに着目されたい。
【００９０】
露光されるべきピクセル並びのエッジに対して露光パルスのエッジを固定するように作動する、上述した一例としての実施例の制限条件は、ピクセルを露光するため多重パルスによる充分なレーザーエネルギーの分配であることが認められる。かくして、本発明の幾つかの実施例によれば、多重チャンネルモジュレータは、ビーム１２の別々の部分１１８（図６）を変調するため用いられ、ビーム１２の引き続く走査は、基板４０上の以前の走査と部分的に重なり合うようになされる。かくして、露光されるべきピクセルの各ラインは、少なくとも２つの引き続く走査が通過するときモジュレータ１０２の異なるチャンネルにより取り組まれ、引き続く重なり合った走査において、追加のパルスが、露光されるべきピクセルの並びに分配されるようにされ、実質的に等しく充分な量のレーザエネルギーが露光されるべき各ピクセルに分配されることを確実にする。
【００９１】
図１乃至図５に示されるように、パルス化レーザーのパルス繰り返しレートを増加させ、パルスレーザーを使用してラスター画像を書き込むための様々な形態の装置は、前記に触れたＷＯ００／１１７６６号に示されている。しかし、本発明の実施例は、パルス繰り返しレートを増大させる装置を用いても、或いは、用いなくても実施することができることに着目されたい。その上、本発明の実施例は、サブシステム及び本文中で説明された方法論を用いても、或いは、用いなくても実施することができ、当該データレートより小さいパルス繰り返しレートに適合するように使用することができる。その結果、本発明の実施例は、パルス繰り返しレートが、データレートより小さいか、等しいか、或いは、大きいところの任意の適切なシステム、又は、パルス繰り返しレートがデータレートに同期しているか、或いは、同期していない任意の適切なシステムで実行することができる。
【００９２】
ここで、図１７を参照すると、本発明のＰＣＢ製造ラインへの統合化を示す概略図が示されている。直線偏光され、パルス化されたＵＶレーザービーム２８０は、例えば、高出力モードロック式ＩＲレーザー２８２により発生され、高調波発生によりレーザー２８０の周波数を変換するように作動する周波数コンバーター２８４を通過される。例えば、ビーム２８０は、スペクトラフィジックス（Spectra Physics）から販売されている、約３５５ｎｍの波長及び約８０ＭＨｚのパルスレートを有する、「VANGUARD」（登録商標）ＵＶパルス化レーザーから得られる。その代わりに、ビーム２８０は、スペクトラフィジックスレーザーからも販売されている、ツナミのモードロック式Ｔｉ：サファイアレーザーをポンピングする５３２ｎｍの波長の、スペクトラフィジックスレーザーのミレニアレーザーから得ることができる。ツナミのモードロック式Ｔｉ：サファイアレーザーの出力ビームは、中国のフジャンカシックスレーザー（Fujian Casix Laser Inc）社から市販されている、ＬＢＯ結晶により、レーザー空洞部の外側で、約３９０ｎｍへと、周波数を２倍にされる。ＩＲレーザーの繰り返しレートは、例えば、約８２ＭＨｚであり、その波長は、約７８０ｎｍである。幾つかの実施例によれば、ＵＶビーム２８０のパルス繰り返しレートは、上述されたパルスレート増倍装置５０及び２１５等のパルスレート増倍装置２８６により乗算される（例えば、２×、４×等々）が、この構成要素は、本発明を実行する上では必ずしも必要ではない。装置２８６から出た出力ビーム２８８は、光学書き込み装置２９０上に当たり、Ｘ方向に、ポリゴンミラー２９４の接続作用によりＰＣＢの製造で使用され、Ｙ方向に、ＰＣＢ２９２の側面変位で使用される、フォトレジスト被覆ＰＣＢ２９２の表面に亘って走査される。一例としての実施例では、ビーム２８８は、ラインへと広げられ、その一部分は、上述されたように独立に変調される。ビーム２８８が光学書き込み装置２９０により変調されるデータレートが、ビーム２８８のパルスデータレートと比較して充分に低い場合、パルスレート増倍装置２８６の使用が不要にされることが理解されよう。このことは、例えば、光学書き込み装置が、ビーム２８０の複数の空間的部分を同時に独立に変調する場合に起こり得る。
【００９３】
かくして、本発明の幾つかの実施例では、より大きな乗算のために繰り返しレートを４倍以上にするのに対して、入力ビーム２８０のパルス繰り返しレートは、８０ＭＨｚ（繰り返しレートが２倍にされない場合に対して）乃至３２０ＭＨｚの間で変動し得るが、その一方で、データに対するパルスの比率が書き込まれるべきピクセル当たり平均して０．７５パルス（又はそれより小さい）乃至８パルスの間で変動し得る。特に、低いデータ対パルス比が使用されるとき、多重レーザービームパルスによる露光の間に書き込まれるべき領域のエッジを固定するように作動するモジュレータを用いることが一般に好ましい。
【００９４】
上記で指摘されたように、パルス化露光は、ＷＯ００／０２４２４で説明されたレーザー書き込みシステムで使用することができるが、これは所望の態様でパターンを露光するためであり、それが走査されているとき、走査軸に沿ってレーザービームの位置を正確に決定することが必要となる。これは、レーザービームがパルス化されるときには、ささいなことではない。ＷＯ００／０２４２４の直接書き込みシステムへのパルス化レーザー書き込みの応用を更に説明するため、図１乃至図３及び図９乃至図１４（図１８乃至図２６として再付番されている）が本願に含まれている。図面と連係されたテキストの適合が次に続く。比較の容易さのための、図面中の参照番号には１０００が追加されている。
システム概要
ここで、図１８乃至図２０を参照すると、本発明の一例としての実施例に係る、一例としての直接書き込み回路基板スキャナー１０１０が示されている。スキャナー１０１０は、パルス化レーザー源１０１２を備え、その出力波長は、フォトレジストコーティングを露光するのに適している。図２６及び図２７は、走査位置を導出するためのシステムを、より詳細に示している。本発明の一実施例では、上記したように、３５５ｎｍで作動し、約８０ＭＨｚで約４ワットの最大パワーを供給する、紫外線レーザーシステムが適切であることが見出された。適切なレーザーは、上記に触れたＶＡＮＧＵＡＲＤ（登録商標）モードロック式パルスレーザーである。使用されるフォトレジスト材料と両立可能である場合には、類似の又は異なる出力を有する他の任意のレーザーを使用することができることが認められる。ビーム１０１４は、パルス化レーザー源１０１２から出て、第１のビームスプリッター（又は部分的な反射ミラー）１０２０によって、２つのビーム、即ち主要ビーム１０１６及びテストビーム１０１８へと分割される。以下で説明されるように、主要ビーム１０１６（破線で示されている）は、（事実上）印刷回路基板上のフォトレジストを走査し露光するため使用される。テストビーム１０１８（点線で示されている）は、主要ビーム１０１６の走査位置を決定するため、及び、後述されるように、所定の他のテスト及び整列機能のため、使用される。オプションで、スプリッター１０２０及びミラー並びに後述される他のスプリッターは、前方表面ミラー及びスプリッターである。オプションで、ミラー及びスプリッターは、誘電前方表面ミラーである。
【００９５】
テストのために要求されるパワーは、書き込みのためのパワーよりも遙かに低いため、ビームスプリッター１０２０は、透過するよりも遙かに多くのパワーを反射するのが好ましい。オプションで、ビーム１０１４のパワーの９９％のオーダーのものが、主要ビーム１０１６へと反射される。次の説明では、ビームの伝播軸に垂直な２つの方向が、「走査方向」及び「交差走査方向」として指定される。これらの方向は、夫々、走査軸に沿っている書き込みビームの走査方向、及び、ビーム軸及び走査方向の両方に垂直な方向に、対応している。この専門用語の意味は、以下で明らかとなることが理解されるべきである。
【００９６】
説明の容易さのため、主要ビーム１０１６の光学的経路が最初に論じられる。主要ビーム１０１６は、一連の光学要素１０２２、１０２４、１０２５及び１０２６（図１８に示されている）を通過され、それら光学要素の機能は、第１のミラー１０３０からのビームの反射の後、モジュレータ１０２８内部の変調表面上にビームを合焦させることである。図１８乃至図２０の一例としての実施例に対して、これらの光学要素は、第１の交差走査円柱レンズ１０２２、第２の交差走査円柱レンズ１０２４、第１の球状レンズ１０２５及び第１の走査円柱レンズ１０２６である。その上、ビーム１０１６は、第１のスプリッター１０２０からの反射の後、ほぼ円形になるが、それがモジュレータ１０２８に入射するときには、走査方向より交差走査方向で長くなる長円形となる。ビームがモジュレータ１０２８を通過するとき、交差走査方向におけるビームの区分は、モジュレータ１０２８により独立に変調される。そのようなビームは、並んで移動する、複数の別々に変調されたビームを備えるものと考えることができる。しかし、視覚化の容易さのための、単一のビーム経路のみが、主要ビーム１０１６に対して示されている。交差走査方向は、モジュレータ１０２８からの出口において垂直方向である（図２０上で参照番号１０２９により示されている）。
【００９７】
主要ビームは、一例としての実施例では、複数の別々に変調されたサブビームを備える単一ビームであるものとして説明されたが、本発明の幾つかの態様に対して、ビーム１０１６が、例えばビームスプリッター、複数のレーザーエミッター又ハウジング他の適切な手段により形成された複数の離散的ビームから形成することができることは、容易に理解されよう。
【００９８】
この一例としての実施例に対して、第１のミラー１０３０は、主要ビームを９０°反射しないことに着目されたい。ビーム１０１６は、正確な角度でミラー１０３０から反射され、それは、それがモジュレータから出た角度とは異なる角度でモジュレータ１０２８上に当たる。モジュレータ１０２８は、例えば、技術分野で周知され、１９９４年にマーセル・デッカー社により発行された、アキス・Ｐ・ゴウツオウリス及びデニス・Ｒ・パパにより編集された、「音響光学式装置の設計製作」の９４頁ｆｆに説明されている音響光学式モジュレータなどのようなものである。変調後には、ビームは、それを走査用に準備するため、例えばアナモルフィックレンズシステムを通して、更に光学的に処理されなければならない。図１８乃至２０及び２７の一例としての実施例では、パルス化ビームは、最初に第２の球状レンズ１０３２を通過させられ、次に、第３の交差走査円柱レンズ１０３４、第３の球状レンズ１０３６及び第４の交差走査円柱レンズ３８を順次通過させられる。主要ビーム１０１６は、第２のミラー１０４０、第３のミラー１０４２及び第４のミラー１０４４から反射される。ミラー１０４４からの反射後に、ビーム１０１６は、回転するポリゴン１０４６の切子面に向けられる。当該ビームは、ポリゴン１０４６に当たる前に、レンズ１０４８を通過する。以下に示されるように、レンズ１０３６のｚ位置を、異なる厚さのＰＣ基板上にビームを合焦させるため（例えば、図示しないモーター駆動マウントの運動により）調整することができる。レンズは、融解石英又は他の適切な光学材料から構成されることができる。
【００９９】
図１８から、レンズ１０３８を通過した後、ビーム１０１６は、反射器１０５０及び１０５２の組（視覚化の簡単さのため図２０では図示せず）により折り畳まれることが記されよう。これらの反射器の目的は、ビーム経路長さを増大させ、ビームのサイズを増加させ、これにより光学表面上の光学パワー密度を減少させるようにすることである。
【０１００】
一例としての実施例に関して、交差走査方向における合焦距離（focusing）は、走査方向におけるそれよりも遙かに大きいということが更に記されよう。本発明の一例としての実施例では、ビーム１０１６は、交差走査方向に切子面上で合焦されてポリゴンの揺れにより引き起こされる誤差を減少させ、走査方向に、合焦を外されて（平行化されて）、それにより切子面内を超えないで当たり（underfil）、パワーを失わないようにしている。
【０１０１】
テストビーム１０１８の経路に着目する。第１のビームスプリッター１０２０を通過した後、テストビーム１０１８は、好ましくは、その経路が主要ビーム１０１６のそれに略平行となるように、第５のミラー１０５４により反射される。ビーム回転器１０５５はその軸の回りに、ビーム１０１８を９０°回転させる。一連のミラーとして構成することができる、回転器は、回転以外では、ビーム１０１６の軸を変化させないのが好ましい。
【０１０２】
ビーム１０１８の一部分１０５６は、第２のスプリッター１０５８によりテストビームを分割され、その作用が後述されるレーザー整列装置１０６０に向けられる。本発明の一例としての実施例では、スプリッター１０５８は、５０−５０スプリッターであるが、事実上異なる比率を使用することもできる。ビーム１０１８は、第６のミラー１０６２の側へと通過し、第７のミラー１０６４に当たる。第７のミラーは該ビームを反射させ、モジュレータ１０２８から離れた後、それが好ましくはビーム１０１６に略平行となるようにしている。ビーム１０１６及び１０１８は、それらの経路のこの脚部上で比較的離れていることが記されよう。ビーム１０１８は、２つの円柱レンズ１０６５及び１０６６により交差走査方向に合焦作用を受ける。ミラー対１０６８、１０７０は、ビーム１０１８を反射させ、それがレンズ１０４８を介してポリゴン１０４６に向かってミラー１０４２及び１０４４により反射させられるようにする。しかし、ビーム１０１６及び１０１８は、それらがミラー１０４２に到達したときには、もはや平行ではない。ミラー１０７０は、オプションで、ビーム１６及び１８が、互いに向かって、ある角度をなして移動するように、所定角度をなして配置されている。好ましくは、当該角度は、これらのビームが、ポリゴンの切子面で略一致するようになっている。切子面からの反射後に、それらは発散する。
【０１０３】
ビーム１０１６及び１０１８は、オプションで、それらがミラー１０４２から離れたとき、垂直（交差走査）平面内にあることが記されよう。これは、それらがポリゴンの切子面からの反射後に走査軸に沿ってほぼ同じ走査位置で走査することを確実にする。かくして、ビーム１０１８は、例えば、ポリゴン１０４６上に当たる前にビーム１０１６の上方にあり、ポリゴン１０４６からの反射後にはビーム１０１６の下方にある。
【０１０４】
単一切子面を超えないで当たる主要ビーム１０１６とは異なり、テストビーム１０１８は、交差走査方向に切子面で合焦され、走査方向に２より多い切子面を超えて当たる。ポリゴンが回転するとき、主要ビーム１０１６は、後述されるように、切子面上をトレースされる。これと同時に、当該切子面は、総合したビームからビーム１０１８の一部分を切断する。テストビーム１０１８がガウス分布であるとき、この切断された部分の総合パワーは、走査角度に従って変化する。
【０１０５】
走査光学系１０７２は、両方のビームがポリゴン１０４６により光学系１０７２に亘って走査されるとき、これらのビームを合焦させる。一般には、光学系１０７２は、両方のビームを、走査方向及び交差走査方向に合焦させるように球状光学系となっている。これらのビームは、走査ミラー１０７４によりレンズ１０７６に向かって反射される。ビーム１０１６は、円柱（交差走査）レンズ１０８２を通過した後、フォトレジスト被覆印刷回路基板１０７８に当たる。レンズシステム１０７２は、レンズ１０７６と共に、ポリゴンによりビームに分与された角度変化を基板に亘る直線運動に変換する準ｆ−θ光学系を形成する。
【０１０６】
ところで、ビーム１０１６から発散したビーム１０１８は、円柱レンズ１０８２を通過すること無く、スケール１０８０上に当たる。ビーム１０１６及び１０１８の走査位置は、テストビーム１０１８の走査位置の測定がビーム１０１６の位置を確定するように略同一である。
【０１０７】
スケール１０８０は、オプションで、ビーム１０１８の方向の法線から（走査方向軸の回りで）僅かな角度で配位されている。このようにして、ビーム１０１８は、それがスケールに到着したとき、ほとんど同じ方向にスケールから反射される一方で、僅かな角度が、入射ビームと、反射ビームとの間に導入される。説明の明瞭さのため、反射ビームは、実行可能である場合、図面及び説明において、ビーム１０１８’として示される。
【０１０８】
ビーム１０１８’は、レンズ１０７６、ミラー１０７４、光学系１０７２、ポリゴン１０４６、レンズ１０４８、ミラー１０４４、１０４２、１０７０及び１０６８を通過し、レンズ１０６６及び１０６５を通ってミラー１０６４へといたる。ビームがミラー１０６２に到達する時間によって、ビーム１０１８及び１０１８’は、ミラー１０６２がビーム１０１８’を捕らえてそれを反射してレンズ１０８５を介して検出器１０８４へと至らせるように、分離されている。走査軸に沿ってビーム１０１６の位置を示すように作動するＸ座標決定器（図２７に示される）の一部分である検出器１０８４は、スケール１０８０上のマーキングによりビーム上に印加された変調を検出する。そのような変調に少なくとも部分的に応答して、ビーム１０１８の存在、よってビーム１０１６の存在は、走査軸に沿った多重位置で走査の間に決定される。これらの検出信号は、走査ビーム１０１６の位置上の情報を含んでおり、データ制御ユニット１１００の一部分として、後述されるように、オプションで、モジュレータ１０２８によりビーム１０１６の変調を制御するように使用される。
【０１０９】
ここで、スプリッター１０５２によりテストビーム１０１８から導出されるビーム１０５６に戻る。ビーム１０５６は、オプションで、第１の球状レンズ（図示せず）を通過した後、ビームスプリッター１０８６に当たる。ビームの一部分は、オプションで、第２の球状レンズ（図示せず）を通過した後、第１の４倍検出器１０８８へと送られる。第１及び第２の球状レンズは、検出器１０８８からの信号が、走査方向及び交差走査方向におけるビームの偏差を示すように、レーザービームのくびれ部分を検出器１０８８に投影する。
【０１１０】
ビーム１０５６の第２の部分は、スプリッター１０５２により、一対のレンズ（明瞭にするため図示せず）を介して、第２の４重検出器１０９０に送られる。該一対のレンズは、検出器１０９０からの信号が、走査方向及び交差走査方向の両方で角度偏差を示すように、ｆ−θレンズとして作動するように構成されている。オプションで、回路１０９１は、該信号を受け取り、それらをシステムコントローラへ回す。
【０１１１】
システムが最初に整列されたとき、検出器は、それらの偏差信号が全てゼロとなるように、位置決めされ、調整される。レーザーが置換されるとき、全システムは再整列される必要が無くなる。レーザーをそのマウントに配置し、検出器１０８８及び１０９０の両方がゼロの偏差信号を生成するように、その高さ位置及び角度位置を調整することで充分である。そのようなゼロの偏差信号は、当該システムが最初に整列されるときに用いられるレーザーと同じビーム経路を正確に持つビームを生成するためレーザーが適切に整列されるときのみ生成される。レーザーを整列すると、全システムが整列される結果が導かれる。
【０１１２】
当該システムは、オプションで、安定性のため、人工花崗岩のベース１０９２上に取り付けられる。構成部品の多くは、オプションで、ＰＣＴ特許出願ＷＯ００／５５５９２号に説明されているような取り付け方法を利用して、レイル１０９４上に取り付けられる。その開示内容は、当該公報に触れたことにより本願に組み込まれる。この取り付けの枠組は、全光学系の再整列も、置換された構成部品さえの再整列も無い状態でも、構成部品の容易な置換を可能にする。
【０１１３】
本発明の一例としての実施例によれば、改善された光学システムが提供される。この光学システムは、それらの機能的タスクに従って、２つの部分に小分割される。即ち、モジュレータ照明システムと、印刷回路基板の画像形成システムに対するモジュレータと、である。当該システムは、予備走査光学系と、走査光学系と、に小分割することもできる。予備走査光学系は、レーザー及びポリゴンの間で存在する、全てのレンズを備えている。走査光学系は、ポリゴンと、基板平面との間の光学系を備えている。この偏差は、これら２つの部分に対して非常に異なる要求の故に望ましい。予備走査光学系の構成要素は、ビームが小さいため、サイズが小さい。しかし、しかし、パワー密度は、問題を引き起こしかねないほど高い。
【０１１４】
ビームサイズ及びパワー密度に関する要求は、一般に正反対である。
主要ビーム光学システムの更なる詳細は、ＷＯ００／０２４２４で見出すことができる。
走査方向位置測定
直接画像形成システムにおけるＰＣ基板の正確な直接レーザー書き込みにおける最も重要な要素は、ＰＣ基板上でのビームの位置の知識である。この知識は、走査ラインの位置における、正確なデータでビーム（又は、より正確には、走査ライン）の適切な変調を可能にしている。ＰＣ基板は、交差走査方向に移動し、ビームは走査方向に走査する。かくして、ビームの位置は、ＰＣ基板１０７８が取り付けられているテーブル１０７９の交差走査位置、及び、走査軸に沿ったビームの走査位置についての知識から完全に決定することができる。
【０１１５】
テーブルの交差走査位置を決定することは、簡単である。当該技術分野で知られている、周知のエンコーダーの任意のものを使用することができる。本発明の実施例では、テーブルは、２つのｘ形状レイル１０９６に沿って輸送され、光学式エンコーダーが測定用に使用される。エンコーダーに連係されるスケール１０９８が図１８に示されている。例えば、ドイツ、ジェーナの、ニューメリック・ジェーナＧｍｂＨ（Numerik Jena GmbH）によるタイプＬＩＥ５エンコーダーシステム（精度２μｍ、解像度０．２μｍ）が、使用される。オプションで、交差走査位置測定は、±２又は３μｍの精度、±０．１μｍの解像度でなされるが、他の解像度及び精度を、システムの要求に応じて使用することができる。
【０１１６】
なお、印刷回路基板上の各特徴は、ビーム１６の幾つかの区分により書き込まれる。かくして、交差走査位置の知識を、最小要求特徴サイズより大きい位置精度に、ビームの変調を決定するため使用することができる。データ位置は、走査ラインの間隔に等しい位置精度へと調整することができる。これは、一般に、要求された精度より遙かに小さい。
【０１１７】
走査方向における複数の位置でビームの位置を決定する一般的原理は、図１８乃至２０及び２７を参照して、概略的に説明される。ビームの走査方向位置を非常な精度で決定することは困難であることが認められる。この問題は、位置に関して変動する走査速度の使用によって、幾分更に困難になる。これは、データ源からのデータストリームに亘ってより正確な制御を要求し、パルス化レーザービームの使用により更に複雑になるからである。
【０１１８】
図２１は、本発明の一例としての実施例に係るスキャナーのためのデータ制御システム１１００の簡単化されたブロック図である。
制御システム１１００は、検出器回路１０８４から信号を受け取る。これらの信号は、スケール１０８０上のマーキングにより変調されたとき、ビーム１０１８’のパワーの変動を表している。一般に、これらのマーキングは、比較的低いパルスレートでアナログ信号（光学式クロック）を発生するが、これは、システムのためのデータクロックレートよりも遙かに低い。かくして、ビーム１０１８’におけるパルスレートは、スケール１０８０上のマーキングによる変調の結果であり、図１におけるパルス化レーザービーム１２のパルスレートとは異なっている。事実、レーザービーム１２のパルスは、ビーム１０１８’のパルスから生じた光学式クロックの各々について望ましくないノイズを構成する。クロック発生器１１０２は、Ｘ−クロック（データクロック）と、位置検出器信号からの走査開始信号と、を発生する。走査信号からｘ−クロックを発生する一例としての方法が以下に説明される。
【０１１９】
クロックの次の特徴が記載されるべきである。
（１）  平均ｘ−クロックレートは、オプションで、走査の長さに亘って一定ではない。
（２）  データは、瞬間的なｘ−クロックカウント及び走査開始信号に基づいてモジュレータ１０２８に送られる。
【０１２０】
データがｘ−クロックに応答してモジュレータに送られるが、ビームがＰＣ基板上で書き込むための正確な位置にある時間を除いて、送られるデータは存在しないことが理解されるべきである。かくして、ビームが当たる切子面が変わる周期に亘って、又は、走査の開始若しくは終了の間に、ビームが書き込み位置にはないとき、データは停止されたモジュレータに送られないことになる。
【０１２１】
クロック発生器１１０２は、ｘ−クロック信号及び走査開始信号を、走査されるべきＰＣ基板の二進数マップを含むデータベース１１０４に送る。その代わりに、データは、ベクトル形態にあることもでき、オンラインでビットマップ形態に変換されることもできる。このデータは、オプションで、圧縮形態としてもよい。走査開始信号の発生は、別個の検出器に基づいていてもよい。これは、クロック発生器に走査開始信号（図示せず）を送る。オプションで、走査開始信号は、例えば走査の開始及び／又は終了で発生された長い信号により、走査信号それ自身に基づいている。
【０１２２】
クロック発生器１１０２は、ｙ−同調信号もコントローラ（図示せず）に送る。このコントローラは、ｙ走査信号と同期して、テーブルの運動を制御する。この信号は、走査開始と同期されており、データストリームと、テーブルの位置を同期化するための手段を提供する。
【０１２３】
データベース１１０４は、多重ラインデータバッファー及び走査ライン発生器１１０６に複数のデータ走査ラインを送る。好ましくは、多重ラインデータバッファー１１０６は、現時点の走査及び次の走査に対して要求されるデータのラインの全てを含んでいる。
【０１２４】
交差走査位置信号及びＰＣ基板位置情報に基づいて、多重ラインデータバッファー及び走査ライン発生器は、走査ラインデータを発生し、該走査ラインデータを、走査ライバッファー及び制御部１１０８に転送する。このデータは、クロックに応答した時刻で１ビット分を様々なモジュレータに供給される。これは、走査開始信号に応じた時刻で開始される。
【０１２５】
図２１は、機能ブロック図のみを表しており、図２１の機能を実行するための様々な装置及び方法が当業者により想到されることが理解されるべきである。更には、ブロックの一つと連係された機能の幾つかは、別のブロックにより実行することができ、又は、これらのブロックを実際に結合することもできる。更には、これらの機能のうち全部又は幾つかは、ハードウェア、ソフトウェア又はファームウェア、或いは、ハードウェア、ソフトウェア又はファームウェアの組み合わせ、及び／又は、一般若しくは特殊な目的のコンピュータで実行することができる。しかし、一般には、非常に速いシステムのために、専用のハードウェアシステムが望ましい。そのようなシステムは、一般に、ハードウェアデータの解凍、データを保持するための先入れ先出し法、先入れ先出しデータからのデータをビームに切り替えるためのスイッチ、及び、印刷回路基板の位置に基づいてデータを遅延させるプログラム可能な遅延回路を使用する。そのようなシステム（３６走査ラインの発生に対して、そのうちの２４ラインのみが音響光学式モジュレータ（ＡＯＭ）に実際に書き込まれ、１２ラインが後述される交差走査修正のため使用される）の一般的な図が、図２２Ａに示されている。図２２Ａは、本発明の一例としての実施例に係る、バッファー／発生器１１０６と、走査ラインバッファー及び制御部１１０８とを示している。図２２Ｂは、図２２Ａのハードウェアロジック回路の実装を示している。図２３は、図２２Ｂの急速切り替え器が、いずれのデータラインが上述された走査制御信号に基づいてＡＯＭに送られるかを制御するように、如何に作動するかを示している。当該システムは、各方向においてモジュレータ信号のための６までの走査ラインオフセットを可能にする。
【０１２６】
なお、図２３に示された高速切り替え器は、走査位置に関連した交差走査誤差の修正を可能にしている。そのような誤差は、例えば、走査光学系の残存収差により引き起こされ得る。そのような誤差は、時間と共に変化せず、スキャナーの使用期間中に一度測定することができる。これらの誤差は、メモリ中に格納され、高速切り替え器への信号のための基礎を形成する。
【０１２７】
特に、図２３は、切り替えシステムに入るビームとして３６のデータ入力ストリームと、当該システムを離れる、モジュレータ１０２８におけるビーム変調チャンネルに各々対応する２４の出力データストリーム（参照公報の図６のシステムに関しては、３０のビームがシステムを離れる）と、を示している。入射するデータストリームは、その通常の位置に従って、基板上の与えられた走査ラインに対応している。図２３に示されているものは、３つのボックス１３１０〜１３１２であり、これらは、切り替え器のための３つの一例としての位置を指し示している。各々のボックス１３１０〜１３１２は、走査光学系における欠陥に起因して生じ得る、所与の走査位置に対する基板上のビームの一例としての交差走査オフセット位置に対応している。位置１３１０では、交差走査オフセットはゼロである。この場合には、入力ラインＮ＝０からＮ＝２３が、モジュレータに送られる。参照番号１３１１は、交差走査位置における２つの走査ラインによりビームがオフセットされている状況を示している。補償するため、入力ラインＮ＝−２からＮ＝２１は、サブビームがこれら入力ラインからのデータにより変調されるように、モジュレータに送られる。これは、ビームが走査中に交差走査方向に移動したとしても、当該情報が、基板上の適切な位置に書き込まれることを確実にする。同様に、参照番号１３１２は、入力ラインＮ＝１からＮ＝２４がモジュレータに送られるように、一つの走査ラインによりオフセットが反対方向にある状況を表している。
【０１２８】
図２４は、本発明の一例としての実施例に係る、走査軸に沿った任意の複数の位置でビーム１０１６及び１０１８の位置を正確に決定するためのクロックであるＸ−クロックを生成するためのクロック発生器１１０２の概略図である。この回路及びそれが実行する方法が好ましいが、当該技術分野で知られているように、低いレートの信号から高いレートのクロックを発生する他の方法が本発明の他の実施例で使用することができることが理解されるべきである。かくして、本発明の一例としての実施例によれば、比較的高いパルスレートのレーザーが、比較的低いパルスレートの位置信号、即ち光学式クロックを発生するため用いられ、走査軸に沿った多重の位置でパルス化された位置を正確に決定するための高いレートのクロックを発生させ及び／又はこれと同期させるために使用される。
【０１２９】
検出器回路１０８４からの光学式クロック信号は、位相化された固定式ループ（ＰＬＬ）とＶＣＯ１１４０とのための固定信号を提供するために使用される。ＰＬＬ及びＶＣＯ１１４０は、光学式クロックに類似したＰＬＬ信号に基づいてＶＣＯ信号を生成するため１６で除算する回路１１４２を備えたループを形成する。ＰＬＬクロックは、次の点で光学式クロック（opt-clock）とは異なっている。
（１）  ＰＬＬクロックは、光学式クロックよりも安定している（非常に短い期間）
（２）  ＰＬＬクロックは、光学式クロックよりも鋭く且つ安定した遷移を持っている。
（３）  ＰＬＬクロックは、連続的である。光学式クロックは、切子面の切り替えの間に消失する。光学式クロックが再び現れるとき、ＰＬＬクロックは、該ＰＬＬクロックを光学式クロックに対して係止する。幾つかのサイクルの間、位相の相違が存在し得る。しかし、この期間の間に、データはトリガーされない。ビームは、データがまだ書き込まれるべきではないとき走査開始点にあるからである。
【０１３０】
パルス化レーザーが、ビーム走査１０１８のため使用されるとき、検出器信号もパルス化されるということが理解されるべきである。本発明の一例としての実施例では、検出器は、モードロック式レーザーのレーザーパルスをきれいに通過させるのに充分に高い周波数応答を持っていない検出器が使用され、これにより、光学式クロックの出力信号におけるレーザーパルスを不鮮明にする。しかし、本願出願人は、驚くべきことに、残っている任意の残存パルス変調が、ＰＬＬの固定にも、上述されたようにテストビームの整列にも干渉しないことを発見した。レーザーパルスレートが８０ＭＨｚであるときの検出器回路中で使用するための適切な検出器は、ハママツから販売されている、モデルｓ６４６８ＰＩＮフォトダイオードである。
【０１３１】
ＰＬＬ及びＶＣＯ１１４０は、２つのクロック（ＶＣＯ及び逆ＶＣＯ）を生成し、それらの両方は、ＰＬＬ及び光学式クロックの１６倍も高速である。標準回路を、この除算のために使用することができる。この除算を実行するためＡＤ９８５０ＢＲＳ（ＵＳＡのアナログ装置社から販売されている）を使用して、他の除算（例えば、１５，９９９又は１６．００１等）を、４０ビットの精度で達成することができる。これは、任意に要求された線形スケーリングを発生することを可能にする。
【０１３２】
ＶＣＯクロックは、走査開始信号及びＹ−位相信号を生成するためロジック回路１１４４により使用される。ロジック回路１１４４は、走査修正メモリ１１４６からスケール因子及び走査修正値も受け取る。
【０１３３】
本発明の一例としての実施例では、スケールにより発生されたときのＶＣＯクロックは、モジュレータへの実際の所望のデータストリーム周波数より僅かに高い周波数を有する。この生来の誤差及びシステムの他の誤差は、図２５のクロックトレースに示されたクロック発生の枠組により修正される。このラインに示された信号は、Ｘ−クロック（データクロック）を形成するためＶＣＯクロック及び逆ＶＣＯクロックの両方を利用する。なお、これらのクロックの間の各対のスイッチは、信号カウントの損失を生じさせる。かくして、ＶＣＯクロックのカウント周波数が故意に高く設定されている場合、当該周波数を、必要な範囲にまで、要求された周波数にまで、減少させることが可能となる。ロジック１１４４は、次の点を修正するのに充分なスイッチの周波数を発生させる。
（１）  スケールの予備歪により引き起こされた、故意に高いＶＣＯ周波数。この周波数は、約７５％高くなり得る。
（２）  基板のスケール因子
（３）  スケール測定値と、書き込みビームの位置との間の位置誤差。これらの誤差は、主要には、２つのビームが同じ経路に従わず、且つ、走査レンズが、テレセントリックではあるが、残存非テレセントリック誤差を有する故に、発生する。かくして、ビームの間のオフセット及びビームの異なる長さは、小さい再現可能な誤差を生じさせる。これらの誤差の値は、訂正メモリ１１４６中に格納される。
【０１３４】
ロジック回路は、上述されたように、例えば、光学式クロックそれ自身から走査開始信号を発生する。この信号は、ポリゴンとテーブルのｙ運動との間の実際の同期化を決定するｙ−位相信号により増補される。
【０１３５】
説明の簡単さのため、他のデータ修正が説明されなかったことが理解されるべきである。しかし、オプションで、モジュレータに送られるデータを決定する際に、走査の読み取り値における既知の誤差が考慮に入れられる。電子クロックベースのデータ切り替えと、基板上の光学ビームの当たりと、の間のタイミングの遅延に対して、更なる修正がなされる。タイミング遅延の結果として、例えば、現在のポリゴン速度に応じて、走査方向に追加の位置決め遅延が存在するであろう。本発明の一例としての実施例では、図２６に示されたように、位置測定システムに基づく自動整列機構が使用される。このシステムの詳細は、ＷＯ００／０２４２４により詳細に記載されている。
【０１３６】
光ガイド１１５２の領域（図２６）の外側のテーブル位置において、好ましくは、基板がビームの下方にはない場合に、データ信号が既知のＸ−クロック位置で送られる。しかし、電子システム、特にモジュレータ１０２８の切り替え時刻における遅延は、データが送られているときからのオフセット時間で、基板において変調を生成する。これは、基板上での位置決めオフセット誤差を生じさせる。この位置決め誤差は、主要には、ポリゴン速度が要因である。ポリゴン速度を変更した後の位置オフセットを測定するために、データ信号が、第１のｘ−位置においてモジュレータに送られ、光パイプからの光信号が第２のｘ−位置で受信される。
【０１３７】
第１及び第２の位置の間のＸ−クロックパルスの数は、タイミング遅延を表しており、Ｘ−クロック発生器のための追加の遅延として使用される。
幾つかのＸ−クロック位置における幾つかのタイミング遅延は、より良い精度を提供するため使用することができることが理解されるべきである。
【０１３８】
当該システムは、オプションで、レーザーをオンにする必要無しに、回路をテストするため使用されるテストクロックを備えてもよい。
本発明の範囲は、上述し、上記に概観した構成に限定されるものでも、パルス化ＵＶレーザービームに限定されるものでもないことは、当業者には明らかであろう。
【０１３９】
図１８乃至図２６で説明された装置は、パルス化直接書き込みシステムを提供するためのベストモードを説明しているが、本発明は、例えば、テストビームの波長が、書き込みビームの波長とは異なるときのように、他の直接レーザー書き込みシステムにも適用できる。更には、パルス化レーザー書き込みシステムは、当該データレートより高い又は低いパルスレーザーレートを持つこともできることが理解されるべきである。
【０１４０】
更には、上述されたような準ＣＷ変調の枠組を利用する本発明の態様は、必ずしもＵＶで作動する必要はなく、また、必ずしも周波数２倍化レーザーを利用する必要もない。本発明の幅広い態様では、例えば、表面を走査し又はデータを伝達したりすることに対して、そのような準ＣＷ変調光から任意の使用をなすことができる。
【０１４１】
更には、本発明は、例を用いて提供されるその一例としての実施例の詳細な説明を使用して記載されたが、これに限定されず、本発明の範囲を制限するわけではない。様々な実施例からの特徴の組み合わせを含む本発明の実施例の変形は、当業者には明らかである。かくして、本発明の範囲は、請求の範囲によってのみ制限される。更には、請求の発明に関する一切の疑義を回避するため、「備える」、「備えている、」、「含む」、「含んでいる」といった用語は、当該物を含んでいるが、必ずしもそれのみに限定されるわけではないことを意味するように、請求の範囲で使用されている。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】図１は、本発明の幾つかの実施例の基本的作動原理を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施例に係るパルス繰り返しレートの増倍装置を示す概略図である。
【図３】図３は、図２に概略的に示されたパルス繰り返しレートの増倍装置に入出力される、入力ビームパルス、中間ビームパルス及び出力ビームパルスのタイミング図である。
【図４】図４は、本発明の実施例に係る、一例としてのビーム再結合構成の概略図である。
【図５】図５は、本発明の実施例に係る、代替のビーム再結合構成要素の概略図である。、
【図６】図６は、入力レーザービームの分離部分を同時に独立にデータ変調することにより基板の表面上にラスターパターンを書き込むためのシステムの概略図である。
【図７】図７は、走査軸線に沿ったレーザービームパルスのエネルギー分布のグラフである。
【図８】図８Ａ乃至図８Ｇは、レーザービームパルスの音響光学変調結晶において、レーザーパルスを第１のパルスレートで提供したときの音波の発生の各連続段階を示した簡略図である。
【図９】図９Ａ乃至図９Ｇは、第１のパルスレートで露光されるべき基板上のピクセル並びの露光についての８Ａ乃至図８Ｇに示された段階に対応する様々な段階を示す簡略図面である。
【図１０】図１０Ａ乃至図１０Ｇは、図９Ａ乃至図９Ｇに示された露光段階の各々でピクセル並びに沿って積算されたレーザーエネルギーを示すエネルギーグラフである。
【図１１】図１１Ａ乃至図１１Ｇは、音響光学変調結晶における音波の発生の連続段階と、第２のパルスレートで提供されるレーザーパルスと、を示した簡略図である。
【図１２】図１２Ａ乃至図１２Ｇは、第２のパルスレートで露光されるべき基板上のピクセル並びの露光についての図１１Ａ乃至図１１Ｇに示された段階に対応する様々な段階を示す簡略図である。
【図１３】図１３Ａ乃至図１３Ｇは、図１２A乃至図１２Ｇに示された露光の各段階におけるピクセル並びに沿った積算レーザーエネルギーを示すエネルギーグラフである。
【図１４】図１４A乃至図１４Ｇは、音響光学変調結晶における音波の発生の連続段階と、図１１Ａ乃至図１１Ｇに示されたものとは異なる第２のパルスレートで提供されるレーザーパルスと、を示した簡略図である。
【図１５】図１５Ａ乃至図１５Ｇは、第２のパルスレートで露光されるべき基板上のピクセル並びの露光についての図１４Ａ乃至図１４Ｇに示された段階に対応する様々な段階を示した、簡単な図である。
【図１６】図１６Ａ乃至図１６Ｇは、図１５Ａ乃至図１５Ｇに示された露出の各段階におけるピクセル並びに沿って蓄積されたレーザーエネルギーを示すエネルギーグラフである。
【図１７】図１７は、本発明の幾つかの実施例が、ＰＣＢ製造ラインで集積される仕方を示す集積図である。
【図１８】図１８は、本発明の一例としての実施例に係る印刷回路基板直接書き込みスキャナーの概略斜視図である。
【図１９】図１９は、図１８のスキャナーの概略頂面図である。
【図２０】図２０は、スキャナーの構成要素が、表現の明瞭さのため、マウント無しでスケール通りではなく示されている、図１８及び図１９のスキャナーの概略斜視図である。
【図２１】図２１は、本発明の一例としての実施例に係るスキャナーのデータ制御システムのための簡単なブロック図である。
【図２２−Ａ】図２２Ａは、本発明の一例としての実施例に係る、図２１のシステムの一部分の全体的なブロック図である。
【図２２−Ｂ】図２２Ｂは、本発明の一例としての実施例に係る、図２２Ａのハードウェアロジックの実施回路を示す。
【図２３】図２３は、本発明の一例としての実施例に係る、走査制御信号に基づく、音響光学モジュレーターに送られた、図２２Ｂの回路の一部分の作用を示している、概略図である。
【図２４】図２４は、本発明の実施例に係る、データブロックを提供するため役立つ装置のブロック図である。データラインが示されている、
【図２５】図２５は、図２４の装置を理解するとき有用となる、クロックパルスの概略図である。
【図２６】図２６は、とりわけ本発明の実施例に係る、走査方向におけるビームの位置を決定するために使用される構造体を示す簡単な概略図である。
【図２７】図２７は、とりわけ本発明の実施例に係る、走査方向におけるビームの位置を決定するために使用される構造体を示す簡単な概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図９Ｆ】
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【図９Ｇ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１０Ｇ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１２Ｆ】
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【図１２Ｇ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１３Ｆ】
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【図１３Ｇ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１５Ｅ】
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【図１５Ｆ】
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【図１５Ｇ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２−Ａ】
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【図２２−Ｂ】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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