(57)【要約】【課題】  直描装置においてレーザービームの光軸変動調整の精度を高める。【解決手段】  固体レーザーの光源１０からのレーザービームの光路上にビームエキスパンダー２０、３０、４０を設ける。ビームエキスパンダー４０を通過したレーザービームをコリメータレンズ５０を介してポリゴンミラー６０及びｆθレンズ７０で構成する走査光学系に導く。レーザービームの光軸が基準光軸ＯＰに対し平行にシフトした変動成分を相殺する平行平板１００をビームエキスパンダー２０、３０の間に配設する。同光軸が基準光軸ＯＰに対し傾斜した変動成分を相殺する平行平板１１０をレンズ３１とレンズ３２の間に配設する。光軸のシフト成分を検知するシフト位置センサ１２０を、平行平板１００の後ろ、かつビームエキスパンダー３０の前に配設する。光軸のティルト成分を検知するティルト位置センサ１３０を、平行平板１１０の後ろ、かつレンズ３２の前に配設する。【選択図】          図１
2005128162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光源から発せられるレーザービームを描画面に導き、この描画面にパターンを描く直描装置において、
前記レーザービームの光軸が基準位置から変動するときの変動成分を検知する検知手段と、
前記基準位置に対して平行にシフトする前記光軸のシフト変動成分を相殺可能な光軸変動キャンセル手段と、
前記光軸変動キャンセル手段の駆動手段と、
前記検知手段により検知された前記変動成分に基づき、前記描画面に入射する前記レーザービームの光軸が前記基準位置に位置決めされるよう、前記駆動手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする直描装置の光軸調整装置。
【請求項２】
前記光軸変動キャンセル手段は、
前記光軸の前記シフト変動成分を相殺するための第１の平行平板と、
前記基準位置に対して傾斜する前記光軸のティルト変動成分を相殺するための第２の平行平板とを有し、
前記第１の平行平板は、前記レーザービームを前記描画面に導く光学系を構成する複数のビームエキスパンダの間に配設され、
前記第２の平行平板は、前記ビームエキスパンダを構成する光学素子の間に配設されることを特徴とする請求項１に記載の直描装置の光軸調整装置。
【請求項３】
前記検知手段は、前記光軸の前記シフト変動成分を検知する第１のセンサと、前記光軸の前記ティルト変動成分を検知する第２のセンサとを有し、
前記第１のセンサは、前記レーザービームの光路上において前記第１の平行平板から出射する光束の前記シフト変動成分を検知するよう設けられ、前記第２のセンサは前記光路上において前記第２の平行平板から出射する光束の前記ティルト変動成分を検知するよう設けられることを特徴とする請求項２に記載の直描装置の光軸調整装置。
【請求項４】
前記第１のセンサへ導かれる光束の光路上に配設され、前記シフト変動成分を縮小若しくは拡大するための第１の拡縮手段と、前記第２のセンサに導かれる光束の光路上に配設され、前記ティルト変動成分を縮小若しくは拡大するための第２の拡縮手段が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の直描装置の光軸調整装置。
【請求項５】
前記駆動手段は、前記第１の平行平板を駆動する第１の駆動機構と、前記第２の平行平板を駆動する第２の駆動機構とを有し、
前記第１の駆動機構は、前記光軸に対して垂直な面上において直交する２軸周りに前記第１の平行平板を回転させ、前記第２の駆動機構は、前記垂直面上において直交する２軸周りに前記第２の平行平板を回転させることを特徴とする請求項２に記載の直描装置の光軸調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザービームを利用した直描装置の光軸調整に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザービームを利用した直描装置（露光装置）は、レーザー光源から発せられるレーザービームをスキャニングすることにより描画面に所定のパターンを描き出す。パターンは数十μｍ（マイクロメートル）単位で精度が要求される。従って、直描装置の製造段階では、パターンの描画精度が高レベルに維持されるよう、走査光学系に導かれるレーザービームの光軸を所定の位置に位置決めすることが行われる。本明細書では、パターンの描画精度が高レベルであるときのレーザービームの光軸の位置を「基準位置」と呼ぶ。すなわち、レーザービームの光軸が基準位置に位置づけられていれば、描画面には所定の精度でパターンが描き出される。一方、直描装置の使用中には光軸の変動が生じる場合がある。従って、このような直描装置には、レーザービームの光軸の変動を検出し、その変動成分をキャンセルする光軸調整機構が設けられている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平１１−２９５８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の光軸調整機構は、レーザー光源自体を移動調整することによりレーザービームの光軸の変動成分をキャンセルしている。ところが、レーザー光源は通常５０ｋｇ〜１００ｋｇ程度の重量があるため、その駆動機構は大掛かりなものとなる。また、レーザー光源自体を駆動するという構成では、光軸の変動成分に応じた精度の高い駆動を行うのは困難であるという問題があった。
【０００４】
本発明は、以上の問題を解決するものであり、レーザービームを利用した直描装置の光軸調整装置であって、簡易な構成で調整精度の高い光軸調整装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る直描装置の光軸調整装置は、レーザー光源から発せられるレーザービームを描画面に導き、この描画面にパターンを描く直描装置において、レーザービームの光軸が基準位置から変動するときの変動成分を検知する検知手段と、基準位置に対して平行にシフトする光軸のシフト変動成分を相殺可能な光軸変動キャンセル手段と、光軸変動キャンセル手段の駆動手段と、検知手段により検知された変動成分に基づき、描画面に入射するレーザービームの光軸が基準位置に位置決めされるよう、駆動手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
好ましくは、光軸変動キャンセル手段は、光軸のシフト変動成分を相殺するための第１の平行平板と、基準位置に対して傾斜する光軸のティルト変動成分を相殺するための第２の平行平板とを有し、第１の平行平板は、レーザービームを描画面に導く光学系を構成する複数のビームエキスパンダの間に配設され、第２の平行平板は、ビームエキスパンダを構成する光学素子の間に配設される。
【０００７】
好ましくは、検知手段は、光軸のシフト変動成分を検知する第１のセンサと、光軸のティルト変動成分を検知する第２のセンサとを有し、第１のセンサは、レーザービームの光路上において第１の平行平板から出射する光束のシフト変動成分を検知するよう設けられ、第２のセンサは光路上において第２の平行平板から出射する光束のティルト変動成分を検知するよう設けられる。
【０００８】
第１のセンサへ導かれる光束の光路上に、シフト変動成分を縮小若しくは拡大するための第１の拡縮手段を設け、第２のセンサに導かれる光束の光路上に、ティルト変動成分を縮小若しくは拡大するための第２の拡縮手段を設けてもよい。
【０００９】
好ましくは、駆動手段は、第１の平行平板を駆動する第１の駆動機構と、第２の平行平板を駆動する第２の駆動機構とを有し、第１の駆動機構は、光軸に対して垂直な面上において直交する２軸周りに第１の平行平板を回転させ、第２の駆動機構は、光軸に対して垂直な面上において直交する２軸周りに第２の平行平板を回転させる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光源から発せられたレーザービームが基準位置から変動した場合、レーザービームが描画面に導かれる光路上で相殺される。従って、大型で重量のある光源自体を移動調整する場合に比べ、精度の高い光軸調整が可能となる。
【００１１】
平行平板は入射面と出射面が平行な光学素子であり、その製造は比較的容易で安価である。また、平行平板をビームエキスパンダの間に配設すれば、光軸のシフト変動成分を相殺させることができ、平行平板をビームエキスパンダを構成する光学素子の間に配設すれば、光軸のティルト変動成分を相殺させることができる。すなわち、平行平板を採用することにより、光学的に等価な光学素子を２つ用意すれば、シフト変動成分とティルト変動成分の双方を相殺することができ、両変動成分のそれぞれに独自の光学素子を用意する必要がない。以上より、平行平板を用いることにより、光軸調整装置のコストを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明に係る第１実施形態が適用される直描装置の光路図である。図１において、光源から発せられるレーザービームが描画面まで導かれるまでの光路が示される。尚、図の複雑化を避けるため、各光学要素は模式的に、すなわち両凸レンズで示されている。
【００１３】
光源１０は固体レーザーであり、例えばＹＡＧ結晶、ＴＨＧ結晶が用いられる。光源１０から発せられるレーザービームは、第１のビームエキスパンダー２０、第２のビームエキスパンダー３０、及び第３のビームエキスパンダー４０を経て、口径が所定の大きさに拡大される。第１のビームエキスパンダー２０はレンズ２１、２２で構成され、第２のビームエキスパンダー３０はレンズ３１、３２で構成され、第３のビームエキスパンダー４０はレンズ４１、４２で構成される。第３のビームエキスパンダー４０を通過したレーザービームは、コリメータレンズ５０を介して、ポリゴンミラー６０及びｆθレンズ７０から構成される走査光学系に導かれる。レーザービームはポリゴンミラー６０により偏向、走査させられ、ｆθレンズ７０により描画面ＩＭ上での走査速度の直線性を補正され、描画面ＩＭに導かれる。尚、図１において、一点鎖線ＯＰは、基準位置にあるレーザービームの光軸を示す。本明細書では、基準位置にある光軸を基準光軸と呼ぶ。
【００１４】
第１の平行平板１００は、光源１０からのレーザービームの光軸が基準光軸ＯＰに対して平行にシフトしたシフト変動成分を相殺するための光学要素である。第１の平行平板１００の入射面と出射面は平行であり、入射光に対し入射面を傾けることにより、出射面からの出射光が入射光に対し平行にシフトされる。第１の平行平板１００は、基準光軸ＯＰ上において、第１のビームエキスパンダー２０と第２のビームエキスパンダー３０との間に配設される。第２の平行平板１１０は、光源１０からのレーザービームの光軸が基準光軸ＯＰに対して傾斜したティルト変動成分を相殺するための光学要素である。第２の平行平板１１０は第１の平行平板１００と同様の光学的特性を有する。第２の平行平板１１０は、基準光軸ＯＰ上において、第２のビームエキスパンダー３０のレンズ３１とレンズ３２の間に配設される。
【００１５】
シフト位置センサ１２０は、レーザービームの光軸のシフト変動成分を検知するセンサであり、第１の平行平板１００の後ろ、かつ第２のビームエキスパンダー３０の前において、レンズ２２の焦点位置に配設される。ティルト位置センサ１３０は、レーザービームのティルト変動成分を検知するセンサであり、第２の平行平板１１０の後ろ、かつ第２のビームエキスパンダー３０のレンズ３２の前において、レンズ３２の焦点位置に配設される。シフト位置センサ１２０、ティルト位置センサ１３０には、ＰＳＤ（Position Sensitive Device）が用いられる。
【００１６】
ビームエキスパンダーに入射する光束が基準光軸ＯＰに対して平行にシフトしている場合、ビームエキスパンダーから出射する光束も、図２に示すように基準光軸に対して平行にシフトする。従って、シフト位置センサ１２０を、隣接するビームエキスパンダの間に、例えば、図１に示すように第１のビームエキスパンダー２０から射出される光束の光路上に位置に配設することにより、光源１０からのレーザービームの光軸のシフト変動成分を検知することができる。
【００１７】
ビームエキスパンダーに入射する光束が基準光軸ＯＰに対して傾斜している場合、図３に示すように、ビームエキスパンダーを構成する光学素子のうち入射側の光学素子から出射する光束の光軸は基準光軸ＯＰに対して平行にシフトする。従って、ティルト位置センサ１３０を、ビームエキスパンダを構成するレンズのうち入射側のレンズから出射される光束の光路上に、例えば、図１に示すように、第２のビームエキスパンダー３０のレンズ３１から出射される光束の光路上に配設することにより、光源１０からのレーザービームの光軸のティルト変動成分を検知することができる。
【００１８】
図４は、第１実施形態が適用される直描装置のブロック図である。システムコントローラ２００は例えばマイクロコンピュータであり、直描装置全体を制御する。シフト位置センサ１２０、ティルト位置センサ１３０はシステムコントローラ２００に接続されており、上述の各変動成分の検知結果はシステムコントローラ２００に入力される。システムコントローラ２００には、第１の平行平板１００の駆動回路１４０、第２の平行平板１１０の駆動回路１５０が接続されており、駆動回路１４０には第１の平行平板１００を駆動する第１のモータ１８０、第２のモータ１９０が接続され、駆動回路１５０には第２の平行平板１１０を駆動する第３のモータ２１０、第４のモータ２２０が接続されている。システムコントローラ２００では、シフト位置センサ１２０の出力結果に基づいて第１の平行平板１００の駆動方向、駆動量が演算され、駆動回路１４０から第１及び第２のモータ１８０、１９０へ駆動信号が出力される。同様に、ティルト位置センサ１３０の出力結果に基づいて第２の平行平板１１０の駆動方向、駆動量が演算され、駆動回路１５０から第３及び第４のモータ２１０、２２０へ駆動信号が出力される。
【００１９】
図５は、第１のビームエキスパンダー２０、第１の平行平板１００、シフト位置センサ１２０の相対的位置関係を拡大して示す図である。第１の平行平板１００と第２のビームエキスパンダー３０（図１参照）との間において、第１の平行平板１００を通過する光束の光路上には、ビームスプリッタ１６０が配設される。第１の平行平板１００を通過する光束のうち約９８パーセントはビームスプリッタ１６０を透過し第２のビームエキスパンダー３０へ導かれ、残りの約２パーセントはビームスプリッタ１６０で反射され、シフト位置センサ１２０へ導かれる。シフト位置センサ１２０は、図５中、上下方向（Ｘ方向）のシフト変動成分と、紙面に直交する方向（Ｙ方向）のシフト変動成分を検知する。Ｘ方向のシフト変動成分は、第１の平行平板１００をＹ方向と平行な軸周りに回転させることによりキャンセルされ、Ｙ方向のシフト変動成分は、第１の平行平板１００をＸ方向と平行な軸周りに回転させることによりキャンセルされる。
【００２０】
尚、第２の平行平板１１０、ティルト位置センサ１３０も同様に構成される。すなわち、第２の平行平板１１０を通過する光束のうち約９８パーセントはビームスプリッタ１７０（図１参照）を透過し第２のビームエキスパンダー３０のレンズ３２へ導かれ、残りの約２パーセントはビームスプリッタ１７０で反射され、ティルト位置センサ１３０へ導かれる。ティルト位置センサ１３０は、レンズ３１からの出射光の光軸のＸ方向のシフト成分と、Ｙ方向のシフト成分を検知する。Ｘ方向のシフト変動成分は、第２の平行平板１１０をＹ方向に平行な軸周りに回転させることによりキャンセルされ、その結果、図１や図３の紙面に平行な面に沿ったティルト変動成分がキャンセルされる。また、Ｙ方向のシフト変動成分は、第２の平行平板１１０をＸ方向に平行な軸周りに回転させることによりキャンセルされ、その結果、図１や図３の紙面に垂直な面に沿ったティルト変動成分がキャンセルされる。
【００２１】
図６は、第１の平行平板１００の駆動装置の正面図、図８は同駆動装置を図６の左から示す側面図、図７は同駆動装置を図６の上から示す側面図である。レーザー光源１０から射出されたレーザービームは、図６において紙面に直交する方向に沿って紙面に向かって入射し、図８において左方向から入射し、図７において上方向から入射する。
【００２２】
第１の平行平板１００は、基準位置にあるレーザービームの光軸に垂直な面上において直交するＸ軸とＹ軸の周りに回転可能に支持される。Ｘ軸は図５のＸ方向に平行な軸であり、Ｙ軸は図５のＹ方向に平行な軸である。第１のモータ１８０は、第１の平行平板１００をＸ軸周りに回転させるためのシータ回転モータである。第１のモータ１８０が軸心周りに回転させられると、その回転運動は第１のステージ１８１のＸ軸周りの回転運動に変換される。第１のステージ１８１のＸ軸周りの回転に応じて、第１の平行平板１００もＸ軸周りに回転する。
【００２３】
第１のステージ１８１にはセクター状の回転板１８２（図７参照）が一体的に設けられている。原点センサー１８３、及びリミットセンサー１８４、１８５は、第１のステージ１８１の回転位置を検知するためのセンサーである。これらのセンサーは透過型のフォトインタラプタであり、発光素子と受光素子の間隙を回転板１８２が通過するよう設けられる。すなわち、第１のステージ１８１と共に回転する回転板１８２の通過を検知することにより、第１のステージ１８１の回転位置を検知する。基準光軸ＯＰに対して第１の平行平板１００が垂直である状態から、Ｘ軸周りには回転していないときの第１のステージ１８１の位置がその原点位置である。原点センサー１８３は、回転板１８２の図７中下側の側端部の通過を検知し、第１のステージ１８１が原点位置に位置づけられたことを検知する。リミットセンサー１８４は、回転板１８２の図７中、下側の側端部の通過を検知し、第１のステージ１８１が図７において時計回り方向に回転するときの限界位置を検知し、リミットセンサー１８５は、回転板１８２の図７中、上側の側端部の通過を検知し、反時計周り方向に回転するときの限界位置を検知する。
【００２４】
第２のモータ１９０は、第１の平行平板１００をＹ軸周りに回転させるためのシータ回転モータである。第２のモータ１９０が軸心周りに回転させられると、その回転運動は第２のステージ１９１のＹ軸周りに変換される。第２のステージ１９１のＹ軸周りの回転に応じて、第１の平行平板１００もＹ軸周りに回転する。
【００２５】
第２のステージ１９１にはセクター状の回転板１９２（図８参照）が一体的に設けられている。また、図８に示される原点センサー１９３、リミットセンサー１９４、１９５は、それぞれ上述の原点センサー１８３、リミットセンサー１８４、１８５と同様のセンサーである。基準光軸ＯＰに対して第１の平行平板１００が垂直である状態から、Ｙ軸周りには回転していないときの第２のステージ１９１の位置がその原点位置である。原点センサー１９３は、回転板１９２の図８中、下側の側端部の通過を検知し、第２のステージ１９１が原点位置に位置づけられたことを検知する。リミットセンサー１９３は、回転板１９２の図８中、下側の側端部の通過を検知し、第２のステージ１９１が図８において時計回り方向に回転するときの限界位置を検知し、リミットセンサー１９４は、回転板１９２の図８中、上側の側端部の通過を検知し、図８において反時計周り方向に回転するときの限界位置を検知する。
【００２６】
リミットセンサー１８４、１８５、１９４、１９５を設けることにより、第１及び第２のモータ１８０、１９０が必要以上に回転し脱調することが防止される。
【００２７】
尚、第２の平行平板１１０についても、第３及び第４のモータ２１０、２２０（図４参照）を含む同様の駆動機構が設けられており、第２の平行平板１１０は、基準光軸ＯＰに垂直な面上において直交する２軸周りに回転駆動される。
【００２８】
図９は、第１実施形態における第１の平行平板１００の駆動制御ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ１００で、光源１０から出射されるレーザービームの光軸のシフト位置が計測される。上述のシフト位置センサ１２０の検知結果に基づいて、Ｘ方向のシフト位置Ｘｓ、Ｙ方向のＹｓが計測される。
【００２９】
次いでステップＳ１０２において、Ｘ方向におけるシフトの変動成分の誤差判定処理が実行される。誤差判定処理は式（１）に基づいて行われる。
【００３０】
｜Ｘｏｒｇ−Ｘｓ｜＜Ｘｓｔｈ  ・・・・・  （１）
【００３１】
式（１）中、Ｘｏｒｇは基準光軸ＯＰのＸ方向における位置であり、Ｘｓｔｈは変動成分の許容量である。Ｘｓｔｈは、仮に生じたとしても描画精度に影響がない程度の変動成分であり、予め計測されたデータである。
【００３２】
基準位置からの変動成分の絶対値が許容量より大きいとき、第１の平行平板１００を駆動し、その変動成分を相殺するためにステップＳ１０４へ進む。ステップＳ１０４では、式（２）に基づいて第２のモータ１９０の回転指令量Ｍｉ２を算出する。
【００３３】
Ｍｉ２＝Ｘｓａ×ｄｘｉ  ・・・・・  （２）
【００３４】
式（２）中、Ｘｓａはシフト位置センサ１２０の検知結果から算出される位置情報（単位はｍｍ（ミリメートル））に対する第２のモータ１９０の回転指令量（単位はｐｕｌｓｅ）の設計感度であり、単位はｐｕｌｓｅ／ｍｍである。また、ｄｘｉは（１）式のＸｏｒｇとＸｓとの差分であり、±により方向成分が表される。
【００３５】
ステップＳ１０４で算出された第２のモータ１９０の回転指令量Ｍｉ２はシステムコントローラ２００から駆動回路１４０へ出力され、駆動回路１４０から駆動信号として第２のモータ１９０へ出力される。その結果、第１の平行平板１００はＹ軸周りの所定の方向に所定量回転させられ、レーザービームのＸ方向のシフト成分が相殺される。次いで、処理はステップＳ１０６へ進む。
【００３６】
一方、基準位置からのシフト変動量の絶対値が許容量Ｘｓｔｈより小さい場合、第１の平行平板１００を駆動して光軸のシフト変動成分を相殺する必要はないため、ステップＳ１０４の処理はスキップされ、ステップＳ１０６へ進む。
【００３７】
ステップＳ１０６では、Ｙ方向におけるシフトの変動成分の誤差判定処理が実行される。誤差判定処理は式（３）に基づいて行われる。
【００３８】
｜Ｙｏｒｇ−Ｙｓ｜＜Ｙｓｔｈ  ・・・・・  （３）
【００３９】
式（３）中、Ｙｏｒｇは基準光軸ＯＰのＹ方向における位置であり、Ｙｓｔｈは変動成分の許容量である。Ｙｓｔｈは、Ｘｓｔｈと同様、仮に生じたとしても描画精度に影響がない程度の変動成分であり、予め計測されたデータである。
【００４０】
基準位置からの変動成分の絶対値が許容量より大きいとき、第１の平行平板１００を駆動し、その変動成分を相殺するためにステップＳ１０８へ進む。ステップＳ１０８では、式（４）に基づいて第１のモータ１８０の回転指令量Ｍｉ１を算出する。
【００４１】
Ｍｉ１＝Ｙｓａ×ｄｙｉ  ・・・・・  （４）
【００４２】
式（４）中、Ｙｓａはシフト位置センサ１２０の検知結果から算出される位置情報（単位はｍｍ）に対する第１のモータ１８０の回転指令量（単位はｐｕｌｓｅ）の設計感度であり、単位はｐｕｌｓｅ／ｍｍである。また、ｄｙｉは（３）式のＹｏｒｇとＹｓとの差分であり、±により方向成分が表される。
【００４３】
ステップＳ１０６で算出された第１のモータ１８０の回転指令量Ｍｉ１はシステムコントローラ２００から駆動回路１４０へ出力され、駆動回路１４０から駆動信号として第１のモータ１８０へ出力される。その結果、第１の平行平板１００はＸ軸周りの所定の方向に所定量回転させられ、レーザービームのＹ方向のシフト成分が相殺される。
【００４４】
一方、基準位置からの変動成分の絶対値が許容量Ｙｓｔｈより小さい場合、第１の平行平板１００を駆動して光軸のＹ方向のシフト成分を相殺する必要はないため、ステップＳ１０８の処理はスキップされる。以上で本ルーチンは終了する。
【００４５】
レーザービームの光軸のティルト変動成分の相殺も同様に行われる。ティルト位置センサ１３０の検知結果に基づいて、Ｘ方向及びＹ方向のシフト変動成分が計測され、所定の許容量を超えていたら、第３及び第４のモータ２１０、２２０の駆動が制御される。上述のように、第２のビームエキスパンダー３０のレンズ３１の出射光のシフト成分を相殺することにより、光源１０から出射されたレーザービームの光軸のティルト変動成分が相殺される。
【００４６】
以上のように、第１実施形態によれば、常時、光源１０から出射されるレーザービームの光軸の変動成分を計測し、その計測結果に応じて第１の第２の平行平板１１０が駆動され、変動成分が相殺される。従って、常に精度の高い描画を行うことができる。また、第１の第２の平行平板１１０は極めて軽量の光学素子であるため駆動が容易であり、迅速に光軸調整を行うことができる。
【００４７】
図１０は、本発明に係る第２実施形態が適用される直描装置の光路図である。図１０において図１と同一の要素には同一の符号が付されている。ビームスプリッタ１６０とシフト位置センサ１２０の間には、第４のビームエキスパンダ２３０が配設される。第４のビームエキスパンダ２３０は２枚のレンズ２３１、２３２を有する。シフト位置センサ１２０はレンズ２３２の焦点位置に配置される。同様に、ビームスプリッタ１７０とティルト位置センサ１３０の間には、第５のビームエキスパンダ２４０が配設される。第５のビームエキスパンダ２４０は２枚のレンズ２４１、２４２を有する。ティルト位置センサ１３０はレンズ２４２の焦点位置に配置される。その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００４８】
光源１０から出射されるレーザビームのシフト変動成分が極めて大きいと、ビームスプリッタ１６０で反射される光束がシフト位置センサ１２０に入射しない場合がある。このような場合、第２実施形態では、第４のビームエキスパンダ２３０を駆動し、そのシフト変動成分を所定の縮小率で縮小させる。その結果、ビームスプリッタ１６０で反射される光束はシフト位置センサ１２０へ導かれる。第１の平行平板１００の駆動量・駆動方向はシフト位置センサ１２０の検知結果と当該縮小率とに基づいて演算される。
【００４９】
縮小処理の結果、シフト位置センサ１２０へ入射する光束の検出分解能が低下することになるので、上述の演算処理に基づく第１の平行平板１００の駆動では、本来のシフト変動成分は十分にキャンセルされない。そこで、第２実施形態では、上述の縮小処理を経て第１の平行平板１００が駆動された後、ビームスプリッタ１６０から導かれる光束のシフト変動成分を、第４のビームエキスパンダ２３０の駆動により所定の拡大率で拡大させる。拡大処理の後、再度第１の平行平板１００が駆動されることにより、ビームスプリッタ１６０から導かれる光束のシフト変動成分を、シフト位置センサ１２０上で所定の分解能で正確に検知することが可能となる。第１の平行平板１００の駆動量・駆動方向はシフト位置センサ１２０の検知結果と拡大率とに基づいて演算される。
【００５０】
尚、光源１０から出射されるレーザビームのティルト変動成分が極めて大きく、ビームスプリッタ１７０を介して導かれる光束がティルト位置センサ１３０から外れるとき、第５のビームエキスパンダ２４０が駆動される。その態様は、上述のシフト変動成分をキャンセルする場合における第４のビームエキスパンダ２３０の駆動と同様であるので説明は省略する。
【００５１】
以上のように、シフト位置センサ１２０の前に第４のビームエキスパンダ２３０を介在させ、ティルト位置センサ１３０の前に第５のビームエキスパンダ２４０を介在させ、各ビームエキスパンダを適宜駆動することにより、シフト変動成分及びティルト変動成分の調整範囲を広げることが可能となり、また、キャンセル処理の精度が高められる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る第１実施形態が適用される直描装置の光路図である。
【図２】ビームエキスパンダーに入射する光束が基準光軸ＯＰに対して平行にシフトした場合の光軸を示す光路図である。
【図３】ビームエキスパンダーに入射する光束が基準光軸ＯＰに対して傾いた場合の光軸を示す光路図である。
【図４】直描装置のブロック図である。
【図５】第１のビームエキスパンダー、平行平板、シフト位置センサの相対的位置関係を拡大して示す図である。
【図６】光軸のシフト変動成分を相殺するための平行平板の駆動装置の正面図である。
【図７】平行平板の駆動装置を図６の上から示す側面図である。
【図８】平行平板の駆動装置を図６の左から示す側面図である。
【図９】平行平板の駆動制御ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明に係る第２実施形態が適用される直描装置の光路図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  光源
２０  第１のビームエキスパンダー
３０  第２のビームエキスパンダー
４０  第３のビームエキスパンダー
５０  コリメータレンズ
６０  ポリゴンミラー
７０  ｆθレンズ
１００  第１の平行平板
１１０  第２の平行平板
１２０  シフト位置センサ
１３０  ティルト位置センサ
１６０  ビームスプリッタ
１７０  ビームスプリッタ
１８０  第１のモータ
１９０  第２のモータ
【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９】
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【図１０】
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