光束扫描装置制造方法及图纸

一种光束扫描装置，包括用于沿主扫描方向上扫描来自偏转前光学系统的光束的旋转多角镜以及两个用于将由旋转多角镜（５）扫描的光束在像平面上成像的反射镜（２３）、（２５）。该装置被设置为使得位于旋转多角镜（５）侧的第一反射镜（２３）在主扫描方向上有负放大倍数，位于像平面侧的第二反射镜（２５）在主扫描方向上有正放大倍数。因此，可以提高处理单元等的形状和排列自由度，并且可以通过保证最后成像部件和像平面之间的距离，同时抑制旋转多角镜（５）中反射面（５Ａ）和像平面之间光程长度的增加，来降低装置尺寸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种包括两个用于将通过旋转多角镜扫描的光束成像在像平面上的反射镜的光束扫描装置。
技术介绍
在将透镜用于曝光装置的偏转后光学系统的扫描光学系统中，在防止光束位置和成像位置随波长的变化而偏移的色差消除方面存在着设计缺陷。这是因为透镜材料的折射率随波长而变。相反，反射镜的优点在于其对波长的依赖性不强，因此已做出的很多专利技术都在扫描光学系统中使用了反射镜。例如，日本专利申请公开(JP-A)第2001-56445号中描述的激光扫描装置。 在该激光扫描装置中，如图1和图2所示，偏转后光学系统中使用了两个反射镜，并且这两个反射镜在主扫描方向上的放大倍数分别都为正。 因此，这两个反射镜的主点位于第一反射镜和第二反射镜之间，因此从最后成像元件到像平面的距离无法取得大于fθ反射镜的f值。 此外，JP-A第2001-13441号和第2001-13442号公开了一种采用一个反射镜的装置，这种情况下，主点位于反射镜表面上。因此，从最后反射镜表面到像平面的距离近似等于fθ反射镜的f值。 此外，有一种采用一对塑料透镜的装置，它使用了采用便宜模制部件的光学元件，其缺陷是不能提供大的放大倍数给透镜本身来抑制温度和湿度对折射率和形状的影响。由于这个原因，有必要减小有效画角(field angle)并增大像频来保证最后成像元件到像平面的距离。如果在模制部件上进行铝蒸发来用作反射镜，则可以消除温度和湿度对折射率的影响。过去，有这样一种装置，其中第一反射镜形成为具有正放大倍数的凹形，然而，图像侧主点距离旋转多角镜侧变得比第二反射镜要近，并且最后成像元件与像平面之间的距离也缩短了。 为了不受旋转多角镜的各个表面上的不规则(旋转中心到反射面的距离在面与面之间有差别的这种情况下的变化量)的影响，可以认为近似平行于主扫描方向的光束入射到旋转多角镜(参见图1)。这种情况下，fθ特性的f值近似等于成像系统中的合成焦距。因此，在距离像平面侧主点合成焦距的位置形成像平面。 作为一种保证最后成像元件和像平面之间距离的方法，有一种使f值变大的方法。然而，当扫描相同宽度时，这会使θ值变小。这种情况下，有下述两个缺点。 (1)当θ值变小时，增加了作为对应于一个像素的激光ON/OFF频率的像频。 设计光束位置使得满足关系式h＝fθ。假定一个像素的尺寸为Δh，并且当形成一个像素时的偏角为Δθ，则有Δh＝fΔθ。该方程表达为Δh＝fωΔT，其中光束的偏转角速度为ω，形成一个像素的时间为ΔT。因此，像频表示为1/ΔT＝fω/Δh。这表明，像频与f成正比，即，f变大，像频也增加。 (2)由于，随着θ值变小，旋转多角镜的反射面到成像元件的最后表面的距离也正比于f而变大，因而整个光程长度变长，并且装置的尺寸变大。 另一种方法是，使主扫描方向上的图像侧主点距离像平面侧比最后成像元件近的方法。 利用近轴光线理论(paraxial ray theory)考虑两个放大倍数为φ1和φ2的光学元件位于距离d2的这种情况。 合成放大倍数为 φt＝φ1+φ2-d2×φ1×φ2……………………………………(1) 对象点侧主点位置由第一光学元件表达为 Δ1＝d2(φ2/φt)……………………………………………… (2) 像平面侧主点位置由第二光学元件表达为 Δ2＝-d2(φ1/φt)………………………………………………(3) 其中Δ1和Δ2在像平面侧为正。 这里，主扫描方向上，需要设置合成放大倍数φt为正，使得近似平行光束入射到光学元件并且在像平面上成像。 为了使像平面侧主点位置距离像平面侧比第二光学元件要近，分配放大倍数使得Δ2＞0成立。 由于元件之间的距离为正，因而d2＞0成立。如上所述，由于合成放大倍数为正，因而有φt＞0。根据以上条件以及式(3)，如果φ1＜0，则可以实现Δ2＞0。 此外，为了使合成放大倍数为正，需要满足下面的条件。首先，重写式(1)，条件表达为 φt＝φ1+φ2(1-d2×φ1) 由于d2＞0且φ1＜0、(1-d2×φ1)＞0且φ1＜0，至少需要φ2＞0，以使φt＞0成立。准确来讲，需要满足φ2＞-。 因此，在包含一对光学元件的光学系统中，如果对象点侧光学元件由负放大倍数的光学元件形成，并且像平面侧光学元件由正放大倍数的光学元件形成，则可以使图像侧主点距离像平面侧比像平面侧光学元件要近(参见图3)。 为了消除轴向像差的色差，开发出了具有一对透镜的结构，其中偏转器侧透镜的放大倍数为负，并且偏转器侧透镜的材料具有高折射率和高色散特性。该目的是消除作为透镜所特有的问题的色差。另一方面，反射镜中放大倍数不随波长变化，不存在透镜所特有的色差消除问题。因此，对反射镜来说，不用像上述透镜那样仔细检查放大倍数的分配。
技术实现思路
一种光束扫描装置，包括旋转多角镜，用于沿主扫描方向扫描来自偏转前光学系统的光束；以及两个反射镜，用于将旋转多角镜扫描的光束在像平面上进行成像，位于旋转多角镜侧的第一反射镜在主扫描方向上具有负放大倍数，位于像平面侧的第二反射镜在主扫描方向上具有正放大倍数。因此，可以提高处理单元等的形状和设置的自由度，并且通过保证最后成像元件和像平面之间的距离，同时抑制旋转多角镜反射面和像平面之间光程长度的增加，能够缩小光束扫描装置、结合有该光束扫描装置的曝光装置和图像形成装置的尺寸。 附图说明 图1示出了采用两个反射镜的传统偏转后光学系统的平面图； 图2示出了采用两个反射镜的传统偏转后光学系统的侧视图； 图3是用于说明主点位置的示意图； 图4示出了表面存在不规则情况下，从偏转器的旋转多角镜到像平面的光束的状态的示意平面图； 图5示出了副扫描方向上光束通过位置的示意图； 图6示出了光束位置和光程长度之间关系的示意图； 图7示出了光束位置和光轴方向位置之间关系的示意图； 图8示出了第一反射镜和第二反射镜反射的光束的光程的示意图； 图9是用于说明偏转器的旋转多角镜表面不规则对副扫描方向上像平面的光束位置的影响及其程度的示意图； 图10A示出了当展开所有反射镜时光学系统的俯视图； 图10B示出了偏转后光学系统的侧视截面图； 图10C示出了偏转前光学系统的侧视截面图； 图11A示出了当展开偏转后光学系统的所有反射镜时光学系统的平面图； 图11B示出了偏转后光学系统的侧视截面图； 图11C示出了偏转前光学系统的侧视截面图； 图12示出了偏转前光学系统的侧视截面图；以及 图13示出了光束位置和光束的光轴方向位置之间关系的示意图。 具体实施例方式 下文，将描述根据本专利技术的包括光束扫描装置的曝光装置的优选实施例。 根据本实施例的结合有光束扫描装置的曝光装置包括旋转多角镜，用于沿主扫描方向扫描来自偏转前光学系统的光束；以及两个反射镜(位于旋转多角镜侧的第一反射镜以及位于像平面侧的第二反射镜)，用于对通过旋转多角镜扫描的光束在像平面上成像。这里将对该曝光装置的具体例子进行详细描述。该曝光装置中，位于旋转多角镜侧的第一反射镜在主扫描方向上具有负放大倍数，并且位于像平面侧的第二反射镜在主扫描方向上具有正放大倍数。依照此配置，在包含反射镜的扫描光学系统中，可以提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光束扫描装置，包括：旋转多角镜，用于沿主扫描方向扫描来自偏转前光学系统的光束；以及两个反射镜，用于将通过所述旋转多角镜扫描的光束在像平面上成像，其中，位于所述像平面侧的第二反射镜相对位于所述旋转多角镜侧的第一反射镜向副扫描方向的预定方向偏移，并且，通过所述第二反射镜反射的光束穿过与所述第一反射镜的所述副扫描方向的预定方向相同的方向。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：白石贵志，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝泰格有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]