图案描绘装置、图案描绘方法、器件制造方法、激光光源装置、光束扫描装置及方法制造方法及图纸

一种图案描绘装置，通过激光的扫描点在被照射体上描绘出规定的图案，具备：光源装置(14)，其射出上述激光；多个描绘单元(U1～U6)，其用于入射上述激光来生成上述扫描点，包含用上述激光进行扫描的光扫描部件和光学透镜系统，并设置成使上述扫描点在上述被照射体上的不同区域进行扫描；和多个选择用光学元件(50、58、66)，其为了对是否使来自上述光源装置的上述激光向上述多个描绘单元中的被选择的上述描绘单元入射进行切换，而沿着来自上述光源装置的上述激光的行进方向直列地配置。

Pattern drawing device, pattern drawing method, device manufacturing method, laser light source device, light beam scanning device and method

A pattern drawing device, the laser scanning point in the irradiated body painted on a predetermined pattern includes: a light source device (14), the injection of the laser; a plurality of drawing units (U1 to U6), which is used for the above incident laser to generate the scanning point, including optical scanning and optical scanning unit the laser lens system, and arranged so that the scanning point in the scanned region of different irradiation on the body; and a plurality of choice for optical element (50, 58, 66), in order to make the laser on whether from the source device to switch to the plurality of picture element input described above the selected unit, along the traveling direction of a laser beam from the light source device of the in-line configuration.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】图案描绘装置、图案描绘方法、器件制造方法、激光光源装置、光束扫描装置及方法
本专利技术涉及使照射在被照射体上的光束的点光进行扫描的光束扫描装置及光束扫描方法、使点光进行扫描而在被照射体上描绘出规定图案的图案描绘装置及图案描绘方法、使用了该图案描绘方法的器件制造方法、和图案描绘装置及光束扫描装置中使用的激光光源装置。
技术介绍
如日本特开昭61-134724号公报及日本特开2001-133710号公报公开那样，已知有如下激光照射装置、激光描绘装置：通过半反射镜将来自一个激光振荡器(激光束光源)的激光束分割为二，使分割得到的激光束各自向两个多面镜(polygonmirror)(旋转多面镜)入射，由此使两束激光束在被描绘体上进行扫描。另外，在日本特开2001-133710号公报中也公开了通过使向两个多面镜入射的分割得到的两束激光束各自通过AOM(声光调制元件)而被调制，其中该AOM响应描绘数据而接通/断开(On/Off)。
技术实现思路
但是，在基于多面镜进行的光束扫描中，根据多面镜的反射面数、多面镜之后的光学系统(fθ透镜等)的入射条件等，而具有在多面镜的旋转中存在无法将入射的激光束朝向被描绘体有效地反射的期间的情况。因此，即使如以往那样通过半反射镜将激光束分割为二并使其入射到两个多面镜，有时也存在无法将激光束有效地照射于被描绘体的期间、即非描绘期间，从而无法有效地利用来自光源的激光束。本专利技术的第1方案为一种图案描绘装置，通过激光的扫描点在被照射体上描绘出规定的图案，具备：光源装置，其射出上述激光；多个描绘单元，其用于入射上述激光来生成上述扫描点，包含用上述激光进行扫描的光扫描部件和光学透镜系统，并设置成使上述扫描点在上述被照射体上的不同区域进行扫描；和多个选择用光学元件，其为了对是否使来自上述光源装置的上述激光向上述多个描绘单元中的被选择的上述描绘单元入射进行切换，而沿着来自上述光源装置的上述激光的行进方向直列地配置。本专利技术的第2方案为一种图案描绘装置，通过激光的扫描点在被照射体上描绘出规定的图案，具备：光源装置，其射出上述激光；多个描绘单元，其为了入射上述激光来生成上述扫描点，而包含用上述激光进行扫描的光扫描部件和光学透镜系统，并设置成上述扫描点在上述被照射体上的不同区域进行扫描；多个选择用光学元件，其为了使来自上述光源装置的上述激光选择性地向上述多个描绘单元入射，而沿着来自上述光源装置的上述激光的行进方向直列地配置；和描绘用光调制器，其基于对要由上述扫描点在上述被照射体上描绘的图案进行规定的上述多个描绘单元各自的描绘数据，来调制向上述多个选择用光学元件入射的上述激光的强度。本专利技术的第3方案具备：脉冲光源装置，其产生能够调整振荡周期的脉冲状的光束；第1描绘单元，其将来自上述脉冲光源装置的光束作为点光投射到被照射体上，并且以使该点光向上述被照射体的投射期间和非投射期间按规定的周期反复的方式使上述光束偏转，在上述投射期间内使上述点光沿着上述被照射体上的第1描绘线进行扫描；第2描绘单元，其将来自上述脉冲光源装置的光束作为点光投射到上述被照射体上，并且以使上述投射期间和上述非投射期间按规定的周期反复的方式使上述光束偏转，在上述投射期间内使上述点光沿着与上述第1描绘线不同的上述被照射体上的第2描绘线进行扫描；第1控制系统，其同步控制上述第1描绘单元和上述第2描绘单元，使得上述第1描绘单元的上述投射期间与上述第2描绘单元的上述非投射期间对应，上述第2描绘单元的上述投射期间与上述第1描绘单元的上述非投射期间对应；和第2控制系统，其控制上述脉冲光源装置，使得在上述第1描绘单元中的上述投射期间内，基于要由上述第1描绘线描绘的图案的第1描绘信息来控制上述光束的振荡，在上述第2描绘单元的上述投射期间内，基于要由上述第2描绘线描绘的图案的第2描绘信息来控制上述光束的振荡。本专利技术的第4方案为一种图案描绘装置，一边根据描绘数据对会聚在被照射体上的紫外激光的点光进行强度调制，一边使上述点光和上述被照射体进行相对扫描，由此在上述被照射体上描绘出图案，具备：激光光源装置，其包含产生作为上述紫外激光的来源的种光的光源部、入射上述种光并将其放大的光放大器、和从放大后的上述种光生成上述紫外激光的波长转换光学元件；和描绘用调制装置，其为了对上述点光进行强度调制，而根据上述描绘数据来调制从上述光源部产生的上述种光的强度。本专利技术的第5方案为一种图案描绘方法，一边根据描绘数据对会聚在被照射体上的紫外激光的点光进行强度调制，一边使上述点光和上述被照射体进行相对扫描，由此在上述被照射体上描绘出图案，包含：转换工序，通过光放大器将作为上述紫外激光的来源的种光放大，并通过波长转换光学元件将放大后的上述种光转换成上述紫外激光；和调制工序，为了对上述点光进行强度调制，而根据上述描绘数据来调制向上述光放大器入射的上述种光的强度。本专利技术的第6方案为一种器件制造方法，包含：一边使作为上述被照射体而准备的光感应性的基板沿第1方向移动，一边通过上述第5方案的图案描绘方法在上述基板的光感应层上描绘器件用图案；和根据上述光感应层的上述点光的照射部分与非照射部分的不同，选择性地形成规定的图案材料。本专利技术的第7方案为一种激光光源装置，与通过会聚在被照射体上的点光来描绘出图案的装置连接，且射出成为上述点光的光束，具备：第1半导体光源，其响应于规定周期的时钟脉冲，产生发光时间相对于上述规定周期短且峰值强度高的急剧升降的第1脉冲光；第2半导体光源，其响应于上述时钟脉冲，产生发光时间比上述规定周期短且比上述第1脉冲光的发光时间长、峰值强度低的宽广的第2脉冲光；光纤光放大器，其入射上述第1脉冲光或上述第2脉冲光；和切换部件，其基于要描绘的图案信息的输入，进行光学切换，以在上述点光向上述被照射体上投射时，使上述第1脉冲光向上述光纤光放大器入射，在上述点光不向上述被照射体上投射时，使上述第2脉冲光向上述光纤光放大器入射。本专利技术的第8方案为一种光束扫描装置，以规定的位置关系配置有多个扫描单元，该扫描单元具备使来自光源装置的光束反复偏转的旋转多面镜、和入射偏转了的上述光束并使其会聚成在被照射体上进行一维扫描的点光的投射光学系统，所述光束扫描装置具备：光束切换部件，其以使来自上述光源装置的上述光束向多个上述扫描单元中的进行上述点光的一维扫描的一个上述扫描单元入射的方式，切换上述光束的光路；和光束切换控制部，其控制上述光束切换部件，使得基于上述扫描单元的上述旋转多面镜实现的上述光束的偏转按上述旋转多面镜的每隔至少一个的反射面反复进行，使多个上述扫描单元各自按顺序进行上述点光的一维扫描。本专利技术的第9方案为一种光束扫描装置，具有多个以规定的位置关系配置有多个扫描单元的扫描模块，该扫描单元具有为了使来自光源装置的光束反复偏转而以一定的旋转速度旋转的旋转多面镜、和入射偏转了的上述光束并将其会聚成在被照射体上进行一维扫描的点光的投射光学系统，所述光束扫描装置具备：光束切换部件，其以使来自上述光源装置的上述光束向多个上述扫描单元中的进行上述点光的一维扫描的上述扫描单元入射的方式，切换上述光束的光路；和光束切换控制部，其控制上述光束切换部件，使得基于各上述扫描单元的上述旋转多面镜实现的上述光束的偏转切换成按本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图案描绘装置，通过激光的扫描点在被照射体上描绘出规定的图案，其特征在于，具备：光源装置，其射出所述激光；多个描绘单元，其用于入射所述激光来生成所述扫描点，包含用所述激光进行扫描的光扫描部件和光学透镜系统，并设置成使所述扫描点在所述被照射体上的不同区域进行扫描；和多个选择用光学元件，其用于对是否使来自所述光源装置的所述激光向所述多个描绘单元中的被选择的所述描绘单元入射进行切换，沿着来自所述光源装置的所述激光的行进方向直列地配置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.28 JP 2014-092862;2015.04.15 JP 2015-083661.一种图案描绘装置，通过激光的扫描点在被照射体上描绘出规定的图案，其特征在于，具备：光源装置，其射出所述激光；多个描绘单元，其用于入射所述激光来生成所述扫描点，包含用所述激光进行扫描的光扫描部件和光学透镜系统，并设置成使所述扫描点在所述被照射体上的不同区域进行扫描；和多个选择用光学元件，其用于对是否使来自所述光源装置的所述激光向所述多个描绘单元中的被选择的所述描绘单元入射进行切换，沿着来自所述光源装置的所述激光的行进方向直列地配置。2.如权利要求1所述的图案描绘装置，其特征在于，所述描绘单元的所述光扫描部件与通过所述多个选择用光学元件使所述激光向所述描绘单元入射的期间同步地，以使所述扫描点在所述被照射体上扫描的方式用该激光进行扫描。3.如权利要求1或2所述的图案描绘装置，其特征在于，所述多个描绘单元各自具备描绘用光学元件，该描绘用光学元件基于对由所述扫描点在所述被照射体上描绘的图案进行规定的描绘数据，来调制所述扫描点的强度。4.如权利要求3所述的图案描绘装置，其特征在于，所述选择用光学元件及所述描绘用光学元件是相对于所述激光而具有透射性的声光调制元件。5.如权利要求1或2所述的图案描绘装置，其特征在于，具备描绘用光调制器，该描绘用光调制器与所述多个选择用光学元件中的位于最靠所述光源装置侧的第一个所述选择用光学元件相比设在所述光源装置侧，基于对要由所述扫描点在所述被照射体上描绘的图案进行规定的所述多个描绘单元各自的描绘数据，来调制向所述第一个选择用光学元件入射的所述激光的强度。6.如权利要求5所述的图案描绘装置，其特征在于，所述选择用光学元件及所述描绘用光调制器是相对于所述激光而具有透射性的声光调制元件。7.一种图案描绘装置，通过激光的扫描点在被照射体上描绘出规定的图案，其特征在于，具备：光源装置，其射出所述激光；多个描绘单元，其用于入射所述激光来生成所述扫描点，包含用所述激光进行扫描的光扫描部件和光学透镜系统，并设置成使所述扫描点在所述被照射体上的不同区域进行扫描；多个选择用光学元件，其用于使来自所述光源装置的所述激光选择性地向所述多个描绘单元入射，所述多个选择用光学元件沿着来自所述光源装置的所述激光的行进方向直列地配置；和描绘用光调制器，其基于对要由所述扫描点在所述被照射体上描绘的图案进行规定的所述多个描绘单元各自的描绘数据，来调制向所述多个选择用光学元件入射的所述激光的强度。8.如权利要求7所述的图案描绘装置，其特征在于，具备控制部，该控制部以使所述激光按顺序向所述多个描绘单元的每一个描绘单元入射规定扫描时间的方式，控制所述多个选择用光学元件的每一个选择用光学元件，并且，基于所述多个描绘单元各自的所述描绘数据中的、要被入射所述规定扫描时间的所述激光的所述描绘单元的所述描绘数据，来控制所述描绘用光调制器。9.如权利要求7或8所述的图案描绘装置，其特征在于，所述描绘用光调制器是相对于所述激光而具有透射性的声光调制元件。10.如权利要求5或7所述的图案描绘装置，其特征在于，所述描绘用光调制器是设在所述光源装置内、且基于所述描绘数据来电气性地切换在所述光源装置内生成的所述激光的偏振状态的电光学元件。11.如权利要求1～10中任一项所述的图案描绘装置，其特征在于，所述光扫描部件是通过旋转来使所述激光扫描的多面镜。12.如权利要求1～11中任一项所述的图案描绘装置，其特征在于，所述光源装置是包含光纤光放大器和波长转换光学元件的光纤激光装置。13.如权利要求12所述的图案描绘装置，其特征在于，所述光纤激光装置包含：第1固体激光元件，其以规定频率产生急剧升降的脉冲状的种光；第2固体激光元件，其以所述规定频率产生缓和的脉冲状的种光；和电路，其电气性地控制所述第1固体激光元件和所述第2固体激光元件，以基于与要由所述扫描点在所述被照射体上描绘的图案相应的描绘数据，使来自所述第1固体激光元件的种光和来自所述第2固体激光元件的种光中的某一方选择性地向光纤光放大器入射。14.如权利要求1～13中任一项所述的图案描绘装置，其特征在于，所述激光为在370mm以下的波段具有峰值波长的紫外线光。15.如权利要求14所述的图案描绘装置，其特征在于，所述光源装置是将所述扫描点在所述被照射体上的尺寸设为Ds、将基于所述光扫描部件得到的所述扫描点在所述被照射体上的扫描速度设为Vs时，产生振荡频率Fs为Vs/Ds以上的脉冲激光的脉冲激光装置。16.一种图案描绘装置，其特征在于，具备：脉冲光源装置，其产生能够调整振荡周期的脉冲状的光束；第1描绘单元，其将来自所述脉冲光源装置的光束作为点光投射到被照射体上，并且以使该点光向所述被照射体的投射期间和非投射期间按规定周期反复的方式使所述光束偏转，在所述投射期间内使所述点光沿着所述被照射体上的第1描绘线进行扫描；第2描绘单元，其将来自所述脉冲光源装置的光束作为点光投射到所述被照射体上，并且以使所述投射期间和所述非投射期间按规定周期反复的方式使所述光束偏转，在所述投射期间内使所述点光沿着与所述第1描绘线不同的所述被照射体上的第2描绘线进行扫描；第1控制系统，其同步控制所述第1描绘单元和所述第2描绘单元，使得所述第1描绘单元的所述投射期间与所述第2描绘单元的所述非投射期间对应，所述第2描绘单元的所述投射期间与所述第1描绘单元的所述非投射期间对应；和第2控制系统，其控制所述脉冲光源装置，使得在所述第1描绘单元的所述投射期间内，基于要由所述第1描绘线描绘的图案的第1描绘信息来控制所述光束的振荡，在所述第2描绘单元的所述投射期间内，基于要由所述第2描绘线描绘的图案的第2描绘信息来控制所述光束的振荡。17.如权利要求16所述的图案描绘装置，其特征在于，所述第1描绘单元具备使所述光束偏转的第1偏转部件，所述第2描绘单元具备使所述光束偏转的第2偏转部件，所述第1偏转部件和所述第2偏转部件各自被设定成，所述非投射期间的时间相对于所述投射期间的时间为2倍以上。18.如权利要求17所述的图案描绘装置，其特征在于，所述第2控制系统具备时钟产生器，在将所述点光的尺寸设为Ds、将所述点光的扫描速度设为Vs时，所述时钟产生器生成使来自所述脉冲光源装置的所述光束至少在所述投射期间内以Vs/Ds以上的基本频率Fs进行脉冲振荡的时钟信号。19.如权利要求18所述的图案描绘装置，其特征在于，所述第1描绘信息包含用于使要在所述第1描绘线的长度范围内描绘的图案沿所述点光的扫描方向伸缩的第1倍率修正信息，所述第2描绘信息包含用于使要在所述第2描绘线的长度范围内描绘的图案沿所述点光的扫描方向伸缩的第2倍率修正信息，所述时钟产生器使所述时钟信号的周期局部地伸缩，使得在所述第1描绘单元的所述投射期间内，以所述基本频率Fs进行脉冲振荡的所述脉冲状的光束的振荡周期基于所述第1倍率修正信息而局部地伸缩，在所述第2描绘单元的所述投射期间内，以所述基本频率Fs进行脉冲振荡的所述脉冲状的光束的振荡周期基于所述第2倍率修正信息而局部地伸缩。20.一种图案描绘装置，一边根据描绘数据对会聚在被照射体上的紫外激光的点光进行强度调制，一边使所述点光和所述被照射体进行相对扫描，由此在所述被照射体上描绘出图案，其特征在于，具备：激光光源装置，其包含产生作为所述紫外激光的来源的种光的光源部、入射所述种光并将其放大的光放大器、及从放大后的所述种光生成所述紫外激光的波长转换光学元件；和描绘用调制装置，其用于对所述点光进行强度调制，根据所述描绘数据来调制从所述光源部产生的所述种光的强度。21.如权利要求20所述的图案描绘装置，其特征在于，所述激光光源装置的所述光源部包含用于生成峰值强度大的尖锐脉冲状的第1种光的第1激光元件、和用于生成峰值强度小的缓和脉冲状的第2种光的第2激光元件，所述描绘用调制装置包含电光学元件，该电光学元件基于所述描绘数据使所述第1种光和所述第2种光中的某一方选择性地向所述光放大器入射。22.如权利要求21所述的图案描绘装置，其特征在于，所述激光光源装置包含驱动电路，该驱动电路用于脉冲状地产生所述第1种光和所述第2种光，使所述第1激光元件和所述第2激光元件响应于规定频率的时钟信号而进行脉冲振荡。23.如权利要求22所述的图案描绘装置，其特征在于，在将所述点光在所述被照射体上的实效尺寸设为Ds、将所述点光与所述被照射体的相对扫描速度设为Vs时，将所述时钟信号的规定频率Fs设定成Vs/Ds以上。24.一种图案描绘方法，一边根据描绘数据对会聚在被照射体上的紫外激光的点光进行强度调制，一边使所述点光和所述被照射体进行相对扫描，由此在所述被照射体上描绘出图案，其特征在于，包含：转换工序，通过光放大器将作为所述紫外激光的来源的种光放大，并通过波长转换光学元件将放大后的所述种光转换成所述紫外激光；和调制工序，用于对所述点光进行强度调制，根据所述描绘数据来调制向所述光放大器入射的所述种光的强度。25.如权利要求24所述的图案描绘方法，其特征在于，所述种光包含峰值强度大的脉冲状的第1种光、和峰值强度小的脉冲状的第2种光，所述调制工序中，根据所述描绘数据使所述第1种光和所述第2种光中的某一方选择性地向所述光放大器入射。26.如权利要求25所述的图案描绘方法，其特征在于，在将所述第1种光的振荡频率和所述第2种光的振荡频率设为相同的频率Fs、将所述点光在所述被照射体上的实效尺寸设为Ds、将所述点光与所述被照射体的相对扫描速度设为Vs时，将所述频率Fs设定成Fs≥Vs/Ds。27.一种器件制造方法，其特征在于，包含：一边使作为所述被照射体而准备的光感应性的基板沿第1方向移动，一边通过权利要求24～26中任一项所述的图案描绘方法在所述基板的光感应层上描绘出器件用图案；和根据所述光感应层的所述点光的照射部分与非照射部分的不同，选择性地形成规定的图案材料。28.一种激光光源装置，与通过会聚在被照射体上的点光来描绘出图案的装置连接，且射出成为所述点光的光束，其特征在于，具备：第1半导体光源，其响应于规定周期的时钟脉冲，产生发光时间相对于所述规定周期短且峰值强度高的急剧升降的第1脉冲光；第2半导体光源，其响应于所述时钟脉冲，产生发光时间比所述规定周期短且比所述第1脉冲光的发光时间长、峰值强度低的宽广的第2脉冲光；光纤光放大器，其入射所述第1脉冲光或所述第2脉冲光；和切换部件，其基于要描绘的图案信息的输入，进行光学切换，以在所述点光向所述被照射体上投射时，使所述第1脉冲光向所述光纤光放大器入射，在所述点光未向所述被照射体上投射时，使所述第2脉冲光向所述光纤光放大器入射。29.如权利要求28所述的激光光源装置，其特征在于，具备控制电路，该控制电路以使所述第1脉冲光的能量和所述第2脉冲光的能量成为大致相同的方式，响应于所述时钟脉冲而控制所述第1半导体光源和所述第2半导体光源的发光。30.如权利要求29所述的激光光源装置，其特征在于，所述切换部件包含电光学调制器，该电光学...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤正纪，
申请(专利权)人：株式会社尼康，
类型：发明
国别省市：日本,JP