JP2004020600A - Position controller, light beam scanner and position control method - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a position controller and a position control method in which relative positional information between the controller and each photosensitive medium is exactly obtained irrespective of the kind of the photosensitive medium. <P>SOLUTION: A 1/4 wavelength plate 6 is disposed on an optical path, an s-polarized laser beam LB1 emitted from a laser diode 3 is converted to a circularly polarized laser beam LB2 and is made incident to the photosensitive medium PS. Emission time control of the laser diode 3 is jointly used, thereby, the fluctuation of light quantity due to the interference which occurs when s-polarization is used in the case of chrome mask can be reduced by the contribution of the p-polarization component and the stable positional control is made possible. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザービームを感材上にて走査することにより描画するレーザプロッタの描画ヘッドに用いられる、いわゆる三角測定法を用いた位置制御装置および位置制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザプロッタは、感光媒体にレーザ光を用いて露光を行うことにより、プリント基板やリードフレーム用のマスク等の所定のパターンを描画する描画装置である。レーザプロッタにおいては、出射するレーザ光の焦点位置に感光媒体の表面が位置する必要がある一方、感光媒体表面には一般に凹凸があるので、レーザプロッタには、レーザ光を走査しつつ感光媒体表面に照射する際に、レーザ光の焦点位置を常に感光媒体表面に保つためのオートフォーカス機構が備わっている。
【０００３】
オートフォーカス機構としては、例えば、特開平９−３１８８６９号公報に開示されているように、感光媒体に入射させたレーザ光の反射光をＣＣＤ（電荷結合素子）やＰＳＤ（位置敏感検出器）などを用いたセンサで検出して、その検出結果によって焦点位置を制御する方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平９−３１８８６９号公報に開示されている技術を用いる場合、感光媒体がガラス基板に銀塩タイプの感光剤を塗布したエマルジョンマスクであれば、レーザ光を、入射平面と垂直な方向に振動方向を有する偏光であるｓ偏光として感光媒体に入射させることが望ましい。ｓ偏光は、入射面に平行な方向に振動方向を有する偏光であるｐ偏光に比べ高い反射率を有するので、レーザ光を効率よく検出できることがその理由である。なお、本明細書において、入射平面とは、感光媒体表面の法線とレーザ光（レーザビーム）の入射方向とを含む平面のことをさすものとする。
【０００５】
一方、ガラス基板にＣｒ膜およびＣｒＯ膜を形成した上にレジストを塗布したクロムマスクにおいては、ｓ偏光を入射させると、レジスト表面からの反射光と、レジストとＣｒＯとの界面とで生じる反射光とが所定の条件を満たすときに干渉し、本来のレジスト表面からの反射光を正しく検出することができない。これにより、感光媒体の位置情報を正しく得ることができなくなる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、感光媒体種によらず、それぞれの感光媒体との間の相対的な位置情報を正しく得ることができる位置制御装置および位置制御方法、さらには当該位置制御装置を組み込んだ光ビーム走査装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、光を発する光源と、前記光を対象物の表面に斜め入射させることによって対象物から生ずる反射光を検出する検出手段と、前記光源と前記検出手段とを保持する保持手段と、前記保持手段を前記対象物の表面における略法線方向に移動させる移動手段と、を備え、前記検出手段における反射光の検出結果に応じて、前記対象物に対する前記保持手段の相対的な位置を制御する装置であって、前記対象物へと入射する入射光が、少なくとも前記入射光の入射平面と平行な偏光成分を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の位置制御装置であって、前記入射光が、円偏光として入射することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３の発明は、光を発する光源と、前記光を対象物の表面に斜め入射させることによって対象物から生ずる反射光を検出する検出手段と、前記光源と前記検出手段とを保持する保持手段と、前記保持手段を前記対象物の表面における略法線方向に移動させる移動手段と、を備え、前記検出手段における反射光の検出結果に応じて、前記対象物に対する前記保持手段の相対的な位置を制御する装置であって、前記光源と前記対象物との間の前記光の光路上に１／４波長板を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載の位置制御装置であって、前記光源から発せられる光が直線偏光であり、前記直線偏光の振動方向が、前記１／４波長板の光学軸に対して４５°をなすように、前記直線偏光を入射させることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５の発明は、光を発する光源と、前記光を対象物の表面に斜め入射させることによって対象物から生ずる反射光を検出する検出手段と、前記光源と前記検出手段とを保持する保持手段と、前記保持手段を前記対象物の表面における略法線方向に移動させる移動手段と、を備え、前記検出手段における反射光の検出結果に応じて、前記対象物に対する前記保持手段の相対的な位置を制御する装置であって、前記光源と前記対象物との間の前記光の光路上に１／２波長板を挿脱可能に備えることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６の発明は、請求項５に記載の位置制御装置であって、前記光源から発せられる光が直線偏光であり、前記直線偏光の振動方向が、前記１／２波長板を前記光路上に挿入した場合に前記１／２波長板の光学軸に対して４５°をなすように、前記直線偏光を入射させることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７の発明は、請求項６に記載の位置制御装置であって、前記１／２波長板を経た光の偏光面が、前記光が前記対象物へと入射する際の入射平面と平行となるように、前記光を前記光源から発することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８の発明は、請求項６に記載の位置制御装置であって、前記１／２波長板を経た光の偏光面が前記対象物への前記入射平面と垂直となるように、前記光を前記光源から発することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９の発明は、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の位置制御装置であって、前記光源の発光条件を制御する発光制御手段を備え、前記検出手段において検出される前記反射光の光量に応じて、前記光源の発光条件を制御することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１０の発明は、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の位置制御装置を備え、前記位置制御装置における制御によって定まる前記対象物の表面位置に、光ビームを集束させつつ走査することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１１の発明は、光源から光を発する工程と、前記光を対象物の表面に斜め入射させることによって対象物から生ずる反射光を検出する検出工程と、前記光源と前記検出手段とを保持する保持手段を前記対象物の表面における略法線方向に移動させる移動工程と、を備えることにより前記対象物に対する前記保持手段の相対的な位置を制御する方法であって、前記対象物へと入射する入射光が、少なくとも前記入射光の入射平面と平行な偏光成分を含むことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１２の発明は、請求項１１に記載の位置制御方法であって、前記入射光が円偏光として入射することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１３の発明は、光源から光を発する工程と、前記光を対象物の表面に斜め入射させることによって対象物から生ずる反射光を検出する検出工程と、前記光源と前記検出手段とを保持する保持手段を前記対象物の表面における略法線方向に移動させる移動工程と、を備えることにより前記対象物に対する前記保持手段の相対的な位置を制御する方法であって、前記光源から発せられる光が直線偏光であり、前記直線偏光の振動方向が、前記光源と前記対象物との間の前記光の光路上に備わる１／４波長板の光学軸に対して４５°をなすように、前記直線偏光を入射させることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１４の発明は、光源から光を発する工程と、前記光を対象物の表面に斜め入射させることによって対象物から生ずる反射光を検出する検出工程と、前記光源と前記検出手段とを保持する保持手段を前記対象物の表面における略法線方向に移動させる移動工程と、を備えることにより前記対象物に対する前記保持手段の相対的な位置を制御する方法であって、前記光源から発せられる光が直線偏光であり、１／２波長板を前記光源と前記対象物との間の前記光の光路上に挿脱する工程を備え、前記直線偏光の振動方向が、前記１／２波長板を前記光路上に挿入した場合に前記１／２波長板の光学軸に対して４５°をなすように、前記直線偏光を入射させることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１５の発明は、請求項１４に記載の位置制御方法であって、前記１／２波長板を経た光の偏光面が、前記光が前記対象物へと入射する際の入射平面と平行となるように、前記光を前記光源から発することを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１６の発明は、請求項１４に記載の位置制御方法であって、前記１／２波長板を経た光の偏光面が、前記光が前記対象物へと入射する際の入射平面と垂直となるように、前記光を前記光源から発することを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１７の発明は、請求項１１ないし請求項１６のいずれかに記載の位置制御方法であって、前記光源の発光条件を制御する発光制御工程を備え、前記検出工程において検出される前記反射光の光量に応じて、前記光源の発光条件を制御することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態＞
＜装置構成および動作の概要＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る描画装置１００の構成を示す図である。描画装置１００は、感光媒体にレーザ光を用いて露光を行うことにより、プリント基板やリードフレーム用のマスク等の所定のパターンを描画する光ビーム走査装置、いわゆるレーザプロッタである。描画装置１００は、描画ヘッド１と、ＣＣＤ／ＬＤコントローラ１０と、メインコントローラ１５とを主として備えている。なお、図１には、水平面をｘｙ面、鉛直方向をｚ軸とする三次元座標系を付している。
【００２５】
描画ヘッド１は、光学系２と、レーザダイオード３と、一次元ＣＣＤイメージセンサ４とを主として備える。光学系２は、描画ヘッド１に入射した描画用レーザビームＬＢを、ベースＢＳ上に水平保持された感光媒体ＰＳ上に集光するための対物レンズ５を有する。感光媒体ＰＳは、ガラス乾板に感光剤の膜を形成したものであり、透光性を有している。描画装置１００においては、図示しない走査駆動手段の作用により、描画用レーザビームＬＢと感光媒体ＰＳとを相対的に水平移動させつつ、所定のタイミングで描画用レーザビームＬＢを感光媒体ＰＳに照射することにより、感光媒体ＰＳ上への所定のパターンの描画が実行される。
【００２６】
レーザダイオード３およびＣＣＤイメージセンサ４は、光学系２の焦点を感光媒体ＰＳの表面に自動的に合わせるための位置制御に用いられる。レーザダイオード３は、直線偏光であるレーザビームＬＢ１をベースＢＳ上に支持された感光媒体ＰＳの方向へと出射する。なお、レーザダイオード３には、これを駆動するためのレーザダイオード駆動回路（以下、ＬＤ駆動回路と呼ぶ）３１が付随している。
【００２７】
ＣＣＤイメージセンサ４は、レーザビームＬＢ１と同一面内に、すなわち、後述するレーザビームＬＢ２の感光媒体ＰＳへの入射平面内に、多数の画素が直線状に配列されたフォトダイオードＰＤを備え、感光媒体ＰＳからのレーザビームＬＢ１の反射光ＲＢをそれぞれのフォトダイオードＰＤで受光する。本実施の形態における位置制御は、フォトダイオードＰＤが反射光を受光する受光位置、およびその受光強度に基づいて行われる。換言すれば、位置ＣＣＤイメージセンサ４からの出力信号の波形に基づいて行われる。なお、本実施の形態では、レーザダイオード３が光源に相当し、ＣＣＤイメージセンサ４が検出手段に相当し、描画ヘッド１が保持手段に相当する。
【００２８】
また、レーザビームＬＢ１が感光媒体ＰＳに達するまでの光路上には、１／４波長板６が配置されている。１／４波長板６は、例えば、水晶や雲母などからなる板状の素子である。図２は、本実施の形態における１／４波長板６の作用を模式的に示す図である。図２に示すように、１／４波長板６は、直線偏光であるレーザビームＬＢ１が垂直に入射するように、すなわち、図２におけるＸＹ平面と平行な向きに、かつ、入射するレーザビームＬＢ１の偏光ベクトルＥ１０が１／４波長板６の光学軸ＡＸ１およびＡＸ２のそれぞれと４５°をなすように配置されている。このような位置関係を保ってレーザビームＬＢ１が１／４波長板６に入射することにより、光学軸ＡＸ１と平行な第１偏光成分ベクトルＥ１１と、これと１／４波長分だけ位相がずれた、光学軸ＡＸ２と平行な第２偏光成分ベクトルＥ１２とを有する、円偏光のレーザビームＬＢ２が得られ、このレーザビームＬＢ２が感光媒体ＰＳの表面の法線方向から傾いた方向に、斜めに照射されることとなる。
【００２９】
描画ヘッド１は、ボールねじ８を介してサーボモータ７の回転軸に固定されている。それにより、描画ヘッド１は、矢印ＡＲ１に示すようにｚ軸方向（鉛直方向）に移動可能となっている。サーボモータ７はサーボドライバ９により駆動される。初期状態では、描画ヘッド１はｚ軸原点ｚ０に位置する。本実施の形態では、サーボモータ７が移動手段に相当する。
【００３０】
ＣＣＤ／ＬＤコントローラ１０は、ＣＣＤイメージセンサ制御部（以下、ＣＣＤ制御部と呼ぶ）１１と、レーザダイオード制御部（以下、ＬＤ制御部と呼ぶ）１２と、アナログ・デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と呼ぶ）１３と、第１メモリ１４と、タイミング制御部２０とを主として備える。一方、メインコントローラ１５は、ＣＰＵ１６と、モータコントローラ１７と、転送制御部１８とを含む。
【００３１】
ＣＣＤ制御部１１は、ＣＣＤイメージセンサ４の出力タイミングを制御する。ＬＤ制御部１２は、レーザダイオード３の点灯タイミングおよび光量を制御する。Ａ／Ｄ変換器１３は、ＣＣＤイメージセンサ４の出力信号（アナログ信号）を出力データ（デジタルデータ）に変換する。第１メモリ１４は、Ａ／Ｄ変換器１３により得られた出力データを記憶する。タイミング制御部２０は、基準パルス信号ＲＰを発生し、ＣＣＤ制御部１１、ＬＤ制御部１２、Ａ／Ｄ変換器１３および第１メモリ１４のタイミング制御を行う。本実施の形態では、ＬＤ制御部１２が発光制御手段を構成する。
【００３２】
タイミング制御部２０が基準パルス信号ＲＰを発すると、ＬＤ制御部１２は、これに応答して、レーザダイオード３の発光時間を制御するパルス幅制御信号ＰＣと、レーザダイオード３の駆動電圧を制御する駆動電圧制御信号ＶＣとを発生させ、ＬＤ駆動回路３１に与える。ＬＤ駆動回路３１は、パルス幅制御信号ＰＣと、駆動電圧制御信号ＶＣとに応答して、所定の時間間隔で所定の駆動電圧にてレーザダイオード３を駆動するための、ＬＤ駆動信号ＤＲを発生する。
【００３３】
一方、ＣＣＤ制御部１１においては、基準パルス信号ＲＰに応答して、ＣＣＤイメージセンサ４のフォトダイオードに蓄積された電荷が、出力信号（以下、ＣＣＤ出力信号と呼ぶ）ＣＡとして順次読み出される。読み出されたＣＣＤ出力信号ＣＡは、Ａ／Ｄ変換器１３においてデジタル信号に変換され、出力データ（以下、ＣＣＤ出力データと呼ぶ）ＣＤとして第１メモリ１４に与えられる。第１メモリ１４に記憶されたＣＣＤ出力データＣＤは、メインコントローラ１５の第２メモリ１９に転送される。
【００３４】
ＣＰＵ１６は、モータコントローラ１７および転送制御部１８を制御するとともに、種々の演算処理を行う。モータコントローラ１７は、ＣＰＵ１６からの指令に従ってサーボドライバ９を制御する。転送制御部１８は、第２メモリ１９を含み、ＣＰＵ１６からの指令に従ってＣＣＤ／ＬＤコントローラ１０との間でデータの転送を制御する。第２メモリ１９には第１メモリ１４から転送された出力データが記憶される。
【００３５】
＜描画ヘッドの位置制御＞
描画用レーザビームＬＢにおける描画の精度を維持するには、その焦点がぼやけることなく感光媒体ＰＳの表面に描画用レーザビームＬＢを収束させる必要があり、描画ヘッド１と感光媒体ＰＳとの距離を、略一定に保たねばならない。その目的のために、本実施の形態に係る描画装置１００は、描画用レーザビームＬＢを走査しつつ照射する際、感光媒体ＰＳからの反射光ＲＢの受光位置をＣＣＤイメージセンサ４にて検出して、その変動に基づいて感光媒体ＰＳとレーザダイオード３との鉛直方向の相対位置（距離）Ｌを一定範囲内に保つ制御を行う。なお、詳細については、特開平９−３１８８６９号公報に開示されているため、ここでは、概略のみ説明する。
【００３６】
図３は、相対位置Ｌと受光位置Ｐとの関係を模式的に示す図である。描画装置１００においては、描画ヘッド１の対物レンズ５の焦点距離と、相対位置Ｌとが略一致するときの、ＣＣＤイメージセンサ４における感光媒体ＰＳからの反射光の入射画素位置が、目標焦点位置Ｐ０としてあらかじめ設定される。この目標焦点位置Ｐ０に対応するＣＣＤ出力信号ＣＡの波形ピークをＰＫ０、このときの相対位置Ｌの値をＬ０とする。
【００３７】
感光媒体ＰＳの膜厚が不均一であるなどの要因で、相対位置ＬがＬ０と異なる値Ｌ１やＬ２などをとると、ＣＣＤイメージセンサ４においては、反射光ＲＢが目標焦点位置Ｐ０とは異なる位置Ｐ１やＰ２などをピーク位置とする波形ピークＰＫ１やＰＫ２が検出されることとなる。なお、波形ピークのピーク位置としては、例えば波形ピークの重心位置が用いられる。
【００３８】
このように、目標焦点位置Ｐ０からずれた位置にピークが検出されると、ＣＰＵ１６は、目標焦点位置Ｐ０と位置Ｐ１あるいはＰ２との偏差を解消するために必要な、描画ヘッド１の移動距離を算出する。そして、算出された移動距離に相当するパルス数を算出し、これをモータコントローラ１７に与える。モータコントローラ１７がこれに従いサーボドライバ９を制御することでサーボモータ７が駆動され、ピーク位置が目標焦点位置Ｐ０に近づく方向へと描画ヘッド１を移動させる。
【００３９】
これを、描画用レーザビームＬＢによる走査を行うたびに実行することで、感光媒体ＰＳ上に常に焦点位置を維持しつつ、描画を実行することができる。
【００４０】
＜偏光を利用した受光量の制御＞
感光媒体ＰＳが均一な表面状態を有していれば、相対位置Ｌが略一定であるかぎり、ＣＣＤイメージセンサ４における反射光ＲＢの受光量も略一定となるが、実際には、光学的な干渉に起因する局所的な受光量の変動が生じる場合がある。反射光ＲＢの受光量によってピークの有無が判断されるため、大幅な受光量の変動は、正確な位置制御の妨げとなる。従って、受光量の変動を抑制する必要がある。
【００４１】
本実施の形態の場合、感光媒体ＰＳへ入射させるレーザビームＬＢ２は、円偏光であり、入射面に垂直な偏光成分たるｓ偏光と、平行な偏光成分たるｐ偏光とに分解される。それぞれの偏光によって反射挙動が異なるので、ＣＣＤイメージセンサ４における受光量については、これらの偏光成分ごとの寄与を考慮する必要がある。
【００４２】
図４は、感光媒体ＰＳの例としてのエマルジョンマスクとクロムマスクのそれぞれの構造と、ｓ偏光あるいはｐ偏光のレーザビームが入射した場合の反射の様子を模式的に示す図である。
【００４３】
図４（ａ）は、エマルジョンマスクにｓ偏光ＬＢｓが入射した場合、図４（ｂ）はｐ偏光ＬＢｐが入射した場合を示している。エマルジョンマスクは、ガラスＧＬの表面に銀塩タイプの感光剤たるエマルジョン層ＥＭが塗布形成されている。エマルジョン層ＥＭはガラスＧＬとほぼ同じ屈折率（いずれも１．５２程度）を有するので、入射角および屈折率（直接的には屈折角）から反射率を導く方程式であるフレネルの方程式によりエマルジョン層ＥＭとガラスＧＬとの界面で反射はほとんど生じないことから、ｓ偏光ＬＢｓが入射した場合で、エマルジョン表面からの反射光Ｅｓ１とエマルジョン層ＥＭとＧＬとの界面における反射光Ｅｓ２との干渉は、ほとんど生じない。また、ｐ偏光ＬＢｐについても同様である。
【００４４】
また、フレネルの方程式により、ｐ偏光の反射率は入射角によらずｓ偏光に比べ小さく、特に入射角として実用的に設定可能な角度範囲においては、ｓ偏光の場合数十％程度であるのに対しｐ偏光の場合は１％程度以下と、その差が著しい。従って、ｐ偏光Ｌｂｐが入射しても、表面での反射光Ｅｐ１、さらにはエマルジョン層ＥＭとガラスＧＬとの界面での反射光Ｅｐ２はいずれもほとんど得られないことになる。
【００４５】
よって、両方の偏光成分が合成された円偏光がエマルジョンマスクに入射した場合、本来は、ｓ偏光のエマルジョン表面からの反射光Ｅｓ１とｐ偏光のエマルジョン表面からの反射光Ｅｐ１の反射光量の総和が、ＣＣＤイメージセンサ４にて受光される受光量の総和となるが、実際に受光されるのは、ほとんどがｓ偏光成分であるといえる。
【００４６】
一方、図４（ｃ）は、クロムマスクにｓ偏光ＬＢｓが入射した場合、図４（ｄ）はｐ偏光ＬＢｐが入射した場合を示している。クロムマスクは、ガラスＧＬ上に（金属）クロム膜ＣＲ、酸化クロム膜ＣＲＯ、およびレジスト膜ＲＥがこの順に形成されたものである。
【００４７】
クロムマスクの場合、ｓ偏光ＬＢｓが入射すると、レジスト膜ＲＥの表面で反射光Ｃｓ１として一部が反射される。レジスト膜ＲＥと酸化クロム膜ＣＲＯとの界面、および酸化クロム膜ＣＲＯとクロム膜ＣＲとの界面にてそれぞれ反射光Ｃｓ２、Ｃｓ３として反射される。ただし、レジスト膜ＲＥと酸化クロム膜ＣＲＯとの屈折率はほぼ同じ（１．５４程度）であるので、光学的には両者は一の媒質とみなすことができ、反射光Ｃｓ２はほとんど得られない。よって、ｓ偏光の場合、レジスト膜ＲＥ等の膜厚が干渉条件に合致すると、反射光Ｃｓ１と反射光Ｃｓ３との干渉が生じ、光量が局所的に変動することとなる。これは、従来技術における問題点に相当する。
【００４８】
一方、ｐ偏光ＬＢｐがクロムマスクに入射する場合、酸化クロム膜ＣＲＯとクロム膜ＣＲとの界面からの反射光Ｃｐ３は得られるが、レジスト膜ＲＥの表面からの反射光Ｃｐ１は小さい。従って、干渉は生じるものの、表面からの反射光Ｃｐ１の光量が小さいので、その影響は小さい。
【００４９】
図５は、同一の入射強度にてレーザビームが入射した場合の、クロムマスクにおけるレジスト膜厚（酸化クロム膜厚を含む）に対する反射強度の変動を模式的に示す図である。反射光が上述したような挙動を示すことから、ｓ偏光ＬＢｓのみが入射する場合、試料表面に膜厚の不均一な箇所があると、ＣＣＤイメージセンサ４における受光量が、曲線Ｗｓに示すように最大強度と最小強度との間で光量が大きく変動することとなる。
【００５０】
これに対し、ｐ偏光のみが入射する場合は、曲線Ｗｐに示すように、反射強度はｓ偏光の平均強度に比べ小さいものの、その変動も小さいので、膜厚の不均一による受光量の影響が小さいといえる。
【００５１】
本実施形態の場合、円偏光をクロムマスクに入射させるので、ｓ偏光とｐ偏光のそれぞれの場合の寄与が平均化される。従って、曲線Ｗｃに示すような挙動を示すこととなり、干渉の影響が低減できる。すなわち、平均強度はｓ偏光よりも低いものの、光量変動をｓ偏光の場合よりも抑制することが可能となる。平均強度は、レーザダイオード３の駆動電圧を調整することで所望の強度への調整が可能であり、光量変動は、後述するように発光時間の制御でさらなる抑制が可能である。すなわち、レーザダイオード３の発光条件を制御することで、円偏光であっても、より安定な位置制御が可能となる。また、反射光Ｃｐ３は厳密には最表面からの反射光ではないので、その受光位置は厳密には最表面の位置には対応してはいないが、レジストの膜厚は数μｍ程度であり、このずれは、描画用レーザビームＬＢによる描画に影響を与えるものでない。
【００５２】
また、エマルジョンマスクの場合は円偏光であってもｐ偏光の影響は小さいので、円偏光を入射させてもｓ偏光のみの場合とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００５３】
従って、本実施の形態においては、円偏光を用いることにより、エマルジョンマスクの場合であっても、クロムマスクの場合であっても、適切な位置調整が可能である。
【００５４】
＜発光時間の制御＞
前述したように、クロムマスクについては、円偏光を入射することで干渉の影響は低減されるが、本実施の形態においては、レーザダイオード３の発光時間を制御することで、受光量の変動をより低減している。以下に、これを説明する。
【００５５】
図６は、本実施の形態に係る発光時間の制御を説明するための図である。ここで、図６（ａ）は、クロムマスクを用いた場合の、レーザビームＬＢ２の照射位置ｘに対する表面位置ｚの変動を、鉛直上向きを正として模式的に示している。ここで、表面位置ｚ２は、干渉条件に当てはめると強め合う干渉位置に相当し、表面位置ｚ４は、弱め合う干渉位置に相当するものとする。図６（ｂ）は、ＣＣＤイメージセンサ４における受光量Ｉの変動を模式的に示している。さらに図６（ｃ）は、レーザダイオード３の発光時間Δτを模式的に示している。
【００５６】
上述したように、レーザダイオード３は、ＬＤ駆動回路３１が発生するＬＤ駆動信号ＤＲにより定められる発光時間Δτ（通常は、数μ秒〜数百μ秒程度）にて、断続的に発光するが、図６（ｃ）においては図示の都合上、発光時間Δτの変化を連続的に示している。また、ＣＣＤイメージセンサ４における受光量Ｉは、ＣＣＤ出力信号ＣＡが出力されるたびごと（例えば数ミリ秒間隔）の、発光時間Δτとレーザビームの単位時間あたりの強度との積の総和として与えられるが、これも図６（ｂ）においては連続的に示している。
【００５７】
本実施の形態では、描画用レーザビームＬＢが描画を実行するに先立って、各地点でまず描画ヘッド１と感光媒体ＰＳであるクロムマスクとの位置が確認される。まず、レーザビームＬＢ２が、位置ｘ０から位置ｘ１へと達するまでの間、一定の表面位置ｚ１が保たれていたとする。この間のレーザダイオード３の発光時間をΔτ１とする。この間は、ＣＣＤイメージセンサ４における反射光の受光位置に変動はなく、受光量Ｉも一定値Ｉ１に保たれる。
【００５８】
位置ｘ１を過ぎたときに表面位置ｚがｚ２に変化したとすると、ＣＣＤイメージセンサ４における受光位置がシフトするので、本来ならば、描画ヘッド１は、一定の受光量Ｉ１を保つように、かつ、このシフトを解消するように、すなわち、レーザダイオード３とマスク表面との相対位置を一定に保つように移動する。しかしながら、表面位置ｚ２においては反射光に強め合う干渉が生じるので、発光時間ΔτがΔτ１のままであると、反射光の受光量Ｉは過大な値Ｉ２となる。すると、ＣＰＵ１６は、描画ヘッド１が表面位置に近づいたと誤認識してしまい、本来とは逆に描画ヘッド１をマスク表面から遠ざけようとしてしまうことになる。
【００５９】
本実施の形態では、これを回避するために、急激な光量変化を検知した場合、これに応じてレーザダイオード３の発光時間Δτを調整することで、光量変化を抑制する。すなわち、位置ｘ１を過ぎた地点で、受光量がＩ１からＩ２へと変動しようとすると、発光時間ΔτをΔτ１からΔτ２へと短縮する。これにより、受光量Ｉは、発光時間ΔτがΔτ１のままであるときの値Ｉ２から、許容光量誤差範囲ΔＩ内に収まる値Ｉ３へと抑制される。ここで、許容光量誤差範囲ΔＩは、描画用レーザビームＬＢの描画精度に応じて定まる値であり、受光量のばらつきが、この範囲内に収まっていれば、描画用レーザビームＬＢによる描画精度は影響を受けないという範囲である。すなわち、発光時間Δτを短くすることで、受光量Ｉの増加を抑制し、干渉の影響を低減して、描画精度を確保している。
【００６０】
位置ｘ２を過ぎて、表面位置ｚが位置ｚ２から干渉の影響を受けない位置ｚ３となったときは、その位置変動に合わせて、受光量Ｉ３を保つように描画ヘッド１の位置が制御され、描画が実行される。
【００６１】
さらに、位置ｘ３を過ぎて、干渉により反射光を弱め合う表面位置ｚ４に達したときは、先ほどとは反対に、発光時間Δτを増加させることで、受光量Ｉの減少を抑制し、許容光量誤差範囲ΔＩに収まる受光量Ｉ４を保ちつつ、描画を実行することとなる。この場合も、表面位置ｚ２の場合と同様に、干渉の影響を低減することで、描画精度が確保されている。
【００６２】
本実施の形態では、これらを繰り返すことで、受光量への干渉の影響を低減し、円偏光を利用した位置制御の精度を向上させている。
【００６３】
＜第２の実施の形態＞
上述したように、エマルジョンマスクに対しては、ｓ偏光の方が位置制御には適しているのに対し、クロムマスクに対しては、強度の問題を別にすれば、ｐ偏光の方が適している。従って、感光媒体の種別によって、これらの偏光を切り替えることで、それぞれに適した位置制御を実行できる態様であってもよい。本実施の形態ではこれを説明する。
【００６４】
図７は、本実施の形態に係る描画装置２００の構成を示す図である。本実施の形態に係る描画装置２００の主要部は、第１の実施の形態に係る描画装置１００とほぼ同一であり、同一の構成およびを有する要素については、以下においてその説明を省略する。
【００６５】
本実施の形態においては、第１の実施の形態における１／４波長板６に代わり、光源からレーザビームＬＢ３が感光媒体ＰＳに達するまでの光路上には、１／２波長板２０６が当該光路上から矢印ＡＲ２に示すように挿脱可能に配置されている。この挿脱は、描画装置２００の使用者が手動で行う態様でもよいし、描画装置２００が感光媒体の種別を検知し、その結果に応じて挿脱を制御する態様であってもよい。１／２波長板２０６は、例えば、水晶や雲母などからなる板状の素子である。図８は、本実施の形態における１／２波長板２０６の作用を模式的に示す図である。図８に示すように、光路上に配置される場合、１／２波長板２０６は、直線偏光であるレーザビームＬＢ３が垂直に入射するように、すなわち、図８におけるＸＹ平面と平行な向きに、かつ、入射するレーザビームＬＢ３の偏光ベクトルＥ２０が、１／２波長板２０６の光学軸ＡＸ３およびＡＸ４のそれぞれと４５°をなすように、さらには、偏光ベクトルＥ２０の振動方向が、図７におけるＺ軸と一致する方向となるように配置される。図７における入射面との関係からみれば、レーザビームＬＢ３はｓ偏光として１／２波長板２０６に入射することとなる。
【００６６】
このような位置関係を保ってレーザビームＬＢ３が１／２波長板２０６に入射することにより、偏光ベクトルＥ２０と直交した、偏光ベクトルＥ２１を有するレーザビームＬＢ４が得られる。図７における入射面との関係からみれば、レーザビームＬＢ４はｐ偏光として感光媒体ＰＳへと照射されることとなる。
【００６７】
１／２波長板２０６が光路上に配置されないときは、感光媒体ＰＳに対し、レーザビームＬＢ３がそのままｓ偏光として入射することとなる。
【００６８】
このような態様をとることにより、感光媒体ＰＳがクロムマスクである場合は、１／２波長板２０６を光路上に配置して、ｐ偏光を入射させることができ、感光媒体ＰＳがエマルジョンマスクである場合は、１／２波長板２０６を光路上に配置しないことによりｓ偏光を入射させることができる。それぞれの際、必要とする受光量の調整は、レーザダイオード３の駆動電圧を調整することで可能である。
【００６９】
以上、説明したように、本実施の形態においては、偏光の向きを切り替えることで、異なる感光媒体種に対しても、それぞれに適した条件で、所定の精度を維持した描画を実行することができる。
【００７０】
＜変形例＞
これまで説明したように、クロムマスクに対しては、ｐ偏光を有するレーザビームを用いて位置制御を行うことが望ましい。従って、クロムマスクのみを用いる描画装置であれば、はじめからｐ偏光をレーザダイオード３から出射できる態様であってもよい。このようにすることで、装置構成が単純化される。
【００７１】
第１の実施の形態における１／４波長板６に代わり、偏光解消板を配置する態様であってもよい。ｓ偏光として偏光解消板に入射するレーザビームは、偏光解消板を通過後、無偏光として感光媒体ＰＳに照射されるので、ｓ偏光、ｐ偏光を共に含むこととなり、第１の実施形態と同様、異なる感光媒体種に対応可能となる。
【００７２】
第１の実施の形態においては、１／４波長板６を通過後に円偏光が得られる態様であったが、楕円偏光となるよう、１／４波長板６が配置される態様であってもよい。この場合、１／４波長板６の光学軸の向きを適宜設定することにより、通過後のｓ偏光成分とｐ偏光成分とを、所望の比率で与えることができる。
【００７３】
光路上に波長板を配置しない状態で、レーザダイオードから発せられる直線偏光の偏光ベクトルの向きが、入射面と４５°の角度をなすように、感光媒体ＰＳへとレーザビームを入射させる態様であってもよい。この場合、ｓ偏光成分、ｐ偏光成分とを均等に含むようにレーザビームを入射させることができる。
【００７４】
第２の実施の形態においては、１／２波長板２０６を光路上に配置することで、ｓ偏光からｐ偏光への偏光方向の回転を行っていたが、これに代わり、レーザダイオード３からｐ偏光を発光し、１／２波長板２０６を配置することで、ｐ偏光からｓ偏光への偏光方向の回転を実現する態様であってもよい。
【００７５】
ＣＣＤイメージセンサ４を用いる代わりに、ＰＳＤにより反射光の受光位置を検出する態様であってもよい。
【００７６】
本発明に係る位置制御装置は、描画装置に限らず対象物に対する相対的な位置を制御することが必要な種々の装置またはシステムに適用することがてきる。
【００７７】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１ないし請求項１７の発明によれば、異なる感光媒体に対しても、それぞれに適した条件で、その相対位置の制御が可能となる。
【００７８】
また、請求項２、請求項４、請求項７、請求項８、請求項１２、請求項１５、および請求項１６の発明によれば、対象物の入射面に平行な偏光成分を含む光を利用して位置制御を行うことができるので、入射面に垂直な偏光成分を含む光を利用する場合に干渉の影響がある場合でも、この影響を低減し、位置制御の精度を維持することができる。
【００７９】
また、請求項２、請求項４、および請求項１２の発明によれば、円偏光を利用して位置制御を行うので、直線偏光のみの場合に生じる干渉の影響を低減でき、位置制御の精度を維持することができる。
【００８０】
また、請求項３、請求項４、および請求項１３の発明によれば、光源から発せられる光が直線偏光であっても、対象物への入射光は、入射面に平行な偏光成分とを含む光と、入射面に垂直な偏光成分とを含む光であるので、いずれかの偏光成分に起因する干渉の影響がある場合でも、この影響を低減し、位置制御の精度を維持することができる。
【００８１】
また、請求項５ないし請求項８、および請求項１４ないし請求項１６の発明によれば、対象物に応じて波長板を適宜に挿脱することにより、当該対象物に適した偏光成分を含有する光を照射して位置制御を行うことができる。
【００８２】
また、請求項９および請求項１７の発明によれば、光の干渉などに起因する、光源と対象物との相対位置に無関係な光量変動を抑制し、位置制御の精度を保つことができる。
【００８３】
また、請求項１０の発明によれば、光ビームの収束位置を精度よく制御することができるので、ビーム径を安定させつつ対象物の表面を走査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る描画装置１００の構成を示す図である。
【図２】１／４波長板６の作用を模式的に示す図である。
【図３】相対位置Ｌと受光位置Ｐとの関係を模式的に示す図である。
【図４】エマルジョンマスクとクロムマスクのそれぞれの構造と、ｓ偏光あるいはｐ偏光のレーザビームが入射した場合の反射の様子を模式的に示す図である。
【図５】同一の入射強度にてレーザビームが入射した場合の、クロムマスクにおけるレジスト膜厚に対する反射強度の変動を模式的に示す図である。
【図６】発光時間の制御を説明するための図である。
【図７】描画装置２００の構成を示す図である。
【図８】１／２波長板２０６の作用を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１　描画ヘッド
２　光学系
３　レーザダイオード
４　ＣＣＤイメージセンサ
５　対物レンズ
６　１／４波長板
１００、２００　描画装置
２０６　１／２波長板
ＡＸ１〜ＡＸ４　光学軸
ＣＲ　クロム
ＣＲＯ　酸化クロム膜
ＥＭ　エマルジョン層
ＧＬ　ガラス
Ｌ　相対位置
ＬＢ　描画用レーザビーム
ＬＢ１〜ＬＢ４　レーザビーム
Ｐ０　目標焦点位置
ＰＳ　感光媒体
ＲＢ　反射光
ＲＥ　レジスト膜[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a position control device and a position control method using a so-called triangulation measurement method used for a drawing head of a laser plotter that draws by scanning a laser beam on a photosensitive material.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A laser plotter is a drawing apparatus that draws a predetermined pattern such as a printed board or a mask for a lead frame by exposing a photosensitive medium using laser light. In a laser plotter, the surface of the photosensitive medium needs to be located at the focal position of the emitted laser light. On the other hand, the surface of the photosensitive medium is generally uneven, so the laser plotter scans the surface of the photosensitive medium while scanning the laser light. An automatic focus mechanism is provided for always keeping the focal position of the laser light on the surface of the photosensitive medium when irradiating the laser beam.
[0003]
As an autofocus mechanism, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-318869, a reflected light of a laser beam incident on a photosensitive medium is used as a CCD (Charge Coupled Device), a PSD (Position Sensitive Detector), or the like. There is a method in which the focus position is controlled based on the detection result by detecting with a sensor using.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-318869 is used, if the photosensitive medium is an emulsion mask in which a silver salt type photosensitive agent is applied to a glass substrate, laser light is oscillated in a direction perpendicular to the plane of incidence. It is desirable that the light is incident on the photosensitive medium as s-polarized light, which is polarized light having a direction. The reason is that s-polarized light has a higher reflectivity than p-polarized light, which is a polarized light having a vibration direction in a direction parallel to the plane of incidence, so that laser light can be detected efficiently. In this specification, the plane of incidence refers to a plane including the normal to the surface of the photosensitive medium and the direction of incidence of laser light (laser beam).
[0005]
On the other hand, in a chromium mask in which a resist is applied after forming a Cr film and a CrO film on a glass substrate, when s-polarized light is incident, the reflected light from the resist surface and the reflected light generated at the interface between the resist and CrO are generated. Interfere with each other when a predetermined condition is satisfied, and the reflected light from the original resist surface cannot be correctly detected. This makes it impossible to correctly obtain the position information of the photosensitive medium.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and has a position control device and a position control method capable of correctly obtaining relative position information between respective photosensitive media regardless of the type of photosensitive medium, and Has an object to provide a light beam scanning device incorporating the position control device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 includes a light source that emits light, a detecting unit that detects reflected light generated from an object by obliquely incident the light on a surface of the object, and the light source and the light source. Holding means for holding a detecting means, and moving means for moving the holding means in a substantially normal direction on the surface of the object, wherein the object is provided in accordance with a detection result of reflected light by the detecting means. A device that controls a relative position of the holding unit with respect to the incident light, wherein incident light incident on the object includes at least a polarization component parallel to an incident plane of the incident light.
[0008]
The invention according to claim 2 is the position control device according to claim 1, wherein the incident light is incident as circularly polarized light.
[0009]
Further, the invention according to claim 3 holds a light source that emits light, a detecting unit that detects reflected light generated from the object by obliquely incident the light on the surface of the object, and the light source and the detecting unit. Holding means, and a moving means for moving the holding means in a substantially normal direction on the surface of the object, wherein the holding means for the object with respect to the object according to a detection result of reflected light by the detecting means. An apparatus for controlling a relative position, wherein a 波長 wavelength plate is provided on an optical path of the light between the light source and the object.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, in the position control device according to the third aspect, the light emitted from the light source is linearly polarized light, and the vibration direction of the linearly polarized light is equal to the optical direction of the quarter wave plate. The linearly polarized light is incident at an angle of 45 ° with respect to the axis.
[0011]
Also, the invention of claim 5 holds a light source that emits light, a detecting unit that detects reflected light generated from the object by obliquely entering the surface of the object, and the light source and the detecting unit. Holding means, and a moving means for moving the holding means in a substantially normal direction on the surface of the object, wherein the holding means for the object with respect to the object according to a detection result of reflected light by the detecting means. A device for controlling a relative position, wherein a half-wave plate is detachably provided on an optical path of the light between the light source and the object.
[0012]
The invention according to claim 6 is the position control device according to claim 5, wherein the light emitted from the light source is linearly polarized light, and the vibration direction of the linearly polarized light is the same as that of the half-wave plate. The linearly polarized light is incident so as to make an angle of 45 ° with the optical axis of the half-wave plate when inserted on the optical path.
[0013]
The invention according to claim 7 is the position control device according to claim 6, wherein the polarization plane of the light passing through the half-wave plate is an incident plane when the light is incident on the object. The light is emitted from the light source so as to be parallel to the light source.
[0014]
The invention according to claim 8 is the position control device according to claim 6, wherein a polarization plane of the light having passed through the half-wave plate is perpendicular to the plane of incidence on the object. The light is emitted from the light source.
[0015]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the position control device according to any one of the first to eighth aspects, further comprising light emission control means for controlling a light emission condition of the light source, and the light emission control means being detected by the detection means. The light emitting condition of the light source is controlled according to the amount of the reflected light.
[0016]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the position control device according to any one of the first to ninth aspects, wherein the light beam is focused on a surface position of the object determined by the control of the position control device. It is characterized by scanning.
[0017]
Further, the invention according to claim 11 is a step of emitting light from a light source, a detecting step of detecting reflected light generated from the object by making the light obliquely incident on the surface of the object, and the light source and the detecting means. Moving the holding means for holding the object in a substantially normal direction on the surface of the object, thereby controlling a relative position of the holding means with respect to the object, The incident light incident on the incident light includes at least a polarization component parallel to an incident plane of the incident light.
[0018]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the position control method according to the eleventh aspect, the incident light is incident as circularly polarized light.
[0019]
Further, the invention according to claim 13 is a step of emitting light from a light source, a detecting step of detecting reflected light generated from the object by making the light obliquely incident on the surface of the object, the light source and the detecting means, A moving step of moving the holding means for holding the object in a substantially normal direction on the surface of the object, and controlling the relative position of the holding means with respect to the object by providing The emitted light is linearly polarized light, and the oscillation direction of the linearly polarized light forms 45 ° with respect to the optical axis of a quarter-wave plate provided on the optical path of the light between the light source and the object. Wherein the linearly polarized light is incident.
[0020]
Further, the invention according to claim 14 is a step of emitting light from a light source, a detecting step of detecting reflected light generated from the object by making the light obliquely incident on the surface of the object, the light source and the detecting means, A moving step of moving the holding means for holding the object in a substantially normal direction on the surface of the object, and controlling the relative position of the holding means with respect to the object by providing The emitted light is linearly polarized light, and a step of inserting and removing a half-wave plate on an optical path of the light between the light source and the object is provided, and the vibration direction of the linearly polarized light is When the wave plate is inserted on the optical path, the linearly polarized light is incident so as to make an angle of 45 ° with the optical axis of the half wave plate.
[0021]
The invention according to claim 15 is the position control method according to claim 14, wherein the plane of polarization of the light passing through the half-wave plate is an incident plane when the light is incident on the object. The light is emitted from the light source so as to be parallel to the light source.
[0022]
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the position control method according to the fourteenth aspect, the plane of polarization of the light that has passed through the half-wave plate is an incident plane when the light is incident on the object. The light is emitted from the light source so as to be perpendicular to the light source.
[0023]
A seventeenth aspect of the present invention is the position control method according to any one of the eleventh to sixteenth aspects, further comprising a light emission control step of controlling a light emission condition of the light source, wherein the position is detected in the detection step. The light emitting condition of the light source is controlled according to the amount of the reflected light.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
<First embodiment>
<Overview of device configuration and operation>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a drawing apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention. The drawing apparatus 100 is a so-called laser plotter, which exposes a photosensitive medium using a laser beam to draw a predetermined pattern such as a mask for a printed circuit board or a lead frame. The drawing apparatus 100 mainly includes a drawing head 1, a CCD / LD controller 10, and a main controller 15. Note that FIG. 1 has a three-dimensional coordinate system in which a horizontal plane is an xy plane and a vertical direction is a z-axis.
[0025]
The drawing head 1 mainly includes an optical system 2, a laser diode 3, and a one-dimensional CCD image sensor 4. The optical system 2 has an objective lens 5 for condensing the drawing laser beam LB incident on the drawing head 1 onto a photosensitive medium PS horizontally held on a base BS. The photosensitive medium PS is formed by forming a film of a photosensitive agent on a glass dry plate, and has a light transmitting property. In the drawing apparatus 100, the drawing laser beam LB and the photosensitive medium PS are relatively horizontally moved by the operation of a scanning drive unit (not shown), and the drawing laser beam LB is irradiated on the photosensitive medium PS at a predetermined timing. Thus, a predetermined pattern is drawn on the photosensitive medium PS.
[0026]
The laser diode 3 and the CCD image sensor 4 are used for position control for automatically focusing the optical system 2 on the surface of the photosensitive medium PS. The laser diode 3 emits a linearly polarized laser beam LB1 in the direction of the photosensitive medium PS supported on the base BS. The laser diode 3 has a laser diode drive circuit (hereinafter referred to as an LD drive circuit) 31 for driving the laser diode 3.
[0027]
The CCD image sensor 4 includes a photodiode PD in which a number of pixels are linearly arranged in the same plane as the laser beam LB1, that is, in the plane of incidence of the laser beam LB2 described later on the photosensitive medium PS. The reflected light RB of the laser beam LB1 from the medium PS is received by each photodiode PD. The position control in the present embodiment is performed based on the light receiving position at which the photodiode PD receives the reflected light and the light receiving intensity thereof. In other words, it is performed based on the waveform of the output signal from the position CCD image sensor 4. In the present embodiment, the laser diode 3 corresponds to a light source, the CCD image sensor 4 corresponds to a detecting unit, and the drawing head 1 corresponds to a holding unit.
[0028]
A 波長 wavelength plate 6 is arranged on the optical path until the laser beam LB1 reaches the photosensitive medium PS. The quarter-wave plate 6 is a plate-like element made of, for example, quartz or mica. FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the operation of the quarter-wave plate 6 in the present embodiment. As shown in FIG. 2, the quarter-wave plate 6 causes the laser beam LB1 that is linearly polarized light to enter vertically, that is, in a direction parallel to the XY plane in FIG. Are arranged so as to form 45 ° with each of the optical axes AX1 and AX2 of the 波長 wavelength plate 6. When the laser beam LB1 is incident on the quarter-wave plate 6 while maintaining such a positional relationship, the phase is shifted by a quarter wavelength from the first polarization component vector E11 parallel to the optical axis AX1. , A circularly polarized laser beam LB2 having the second polarization component vector E12 parallel to the optical axis AX2 is obtained, and the laser beam LB2 is irradiated obliquely in a direction inclined from the normal direction of the surface of the photosensitive medium PS. Will be done.
[0029]
The drawing head 1 is fixed to a rotation shaft of a servo motor 7 via a ball screw 8. Thereby, the drawing head 1 is movable in the z-axis direction (vertical direction) as shown by the arrow AR1. The servo motor 7 is driven by a servo driver 9. In the initial state, the drawing head 1 is located at the z-axis origin z0. In the present embodiment, the servo motor 7 corresponds to a moving unit.
[0030]
The CCD / LD controller 10 includes a CCD image sensor control unit (hereinafter, referred to as a CCD control unit) 11, a laser diode control unit (hereinafter, referred to as an LD control unit) 12, and an analog / digital converter (hereinafter, A / D converter). It mainly includes a D converter 13, a first memory 14, and a timing control unit 20. On the other hand, the main controller 15 includes a CPU 16, a motor controller 17, and a transfer control unit 18.
[0031]
The CCD controller 11 controls the output timing of the CCD image sensor 4. The LD control unit 12 controls the lighting timing and light amount of the laser diode 3. The A / D converter 13 converts an output signal (analog signal) of the CCD image sensor 4 into output data (digital data). The first memory 14 stores output data obtained by the A / D converter 13. The timing control unit 20 generates a reference pulse signal RP, and performs timing control of the CCD control unit 11, the LD control unit 12, the A / D converter 13, and the first memory 14. In the present embodiment, the LD control unit 12 constitutes a light emission control unit.
[0032]
When the timing controller 20 issues the reference pulse signal RP, the LD controller 12 responds to this by controlling the pulse width control signal PC for controlling the light emission time of the laser diode 3 and the drive voltage of the laser diode 3. A drive voltage control signal VC is generated and supplied to the LD drive circuit 31. The LD drive circuit 31 generates an LD drive signal DR for driving the laser diode 3 at a predetermined drive voltage at predetermined time intervals in response to the pulse width control signal PC and the drive voltage control signal VC. I do.
[0033]
On the other hand, in the CCD controller 11, in response to the reference pulse signal RP, the charges accumulated in the photodiode of the CCD image sensor 4 are sequentially read as an output signal (hereinafter, referred to as a CCD output signal) CA. The read CCD output signal CA is converted into a digital signal in the A / D converter 13 and supplied to the first memory 14 as output data (hereinafter, referred to as CCD output data) CD. The CCD output data CD stored in the first memory 14 is transferred to the second memory 19 of the main controller 15.
[0034]
The CPU 16 controls the motor controller 17 and the transfer control unit 18 and performs various arithmetic processes. The motor controller 17 controls the servo driver 9 according to a command from the CPU 16. The transfer control unit 18 includes a second memory 19 and controls data transfer with the CCD / LD controller 10 according to a command from the CPU 16. The output data transferred from the first memory 14 is stored in the second memory 19.
[0035]
<Position control of drawing head>
In order to maintain the drawing accuracy of the drawing laser beam LB, it is necessary to converge the drawing laser beam LB on the surface of the photosensitive medium PS without blurring the focal point. Must be kept approximately constant. For that purpose, the drawing apparatus 100 according to the present embodiment detects the light receiving position of the reflected light RB from the photosensitive medium PS with the CCD image sensor 4 when irradiating the drawing laser beam LB while scanning. Then, based on the fluctuation, control is performed to keep the vertical relative position (distance) L between the photosensitive medium PS and the laser diode 3 within a certain range. Since details are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-318869, only a brief description will be given here.
[0036]
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the relationship between the relative position L and the light receiving position P. In the drawing apparatus 100, when the focal length of the objective lens 5 of the drawing head 1 and the relative position L substantially match, the incident pixel position of the reflected light from the photosensitive medium PS in the CCD image sensor 4 is the target focal position. It is set in advance as P0. The peak of the waveform of the CCD output signal CA corresponding to the target focal position P0 is PK0, and the value of the relative position L at this time is L0.
[0037]
If the relative position L takes a value L1 or L2 different from L0 due to factors such as the film thickness of the photosensitive medium PS being non-uniform, the reflected light RB in the CCD image sensor 4 is different from the target focal position P0. The waveform peaks PK1 and PK2 having the peak positions at the positions P1 and P2 are detected. As the peak position of the waveform peak, for example, the center of gravity of the waveform peak is used.
[0038]
As described above, when the peak is detected at a position shifted from the target focal position P0, the CPU 16 determines the moving distance of the drawing head 1 necessary for eliminating the deviation between the target focal position P0 and the position P1 or P2. calculate. Then, the number of pulses corresponding to the calculated moving distance is calculated and given to the motor controller 17. The motor controller 17 controls the servo driver 9 in accordance therewith to drive the servo motor 7 to move the drawing head 1 in a direction where the peak position approaches the target focal position P0.
[0039]
By performing this every time scanning is performed by the drawing laser beam LB, drawing can be performed while always maintaining the focal position on the photosensitive medium PS.
[0040]
<Control of the amount of received light using polarized light>
If the photosensitive medium PS has a uniform surface state, the amount of reflected light RB received by the CCD image sensor 4 is substantially constant as long as the relative position L is substantially constant. In some cases, a local fluctuation in the amount of received light due to interference may occur. Since the presence or absence of a peak is determined based on the amount of received light of the reflected light RB, a large change in the amount of received light hinders accurate position control. Therefore, it is necessary to suppress fluctuations in the amount of received light.
[0041]
In the case of the present embodiment, the laser beam LB2 incident on the photosensitive medium PS is circularly polarized light, and is decomposed into s-polarized light, which is a polarization component perpendicular to the plane of incidence, and p-polarization, which is a parallel polarization component. Since the reflection behavior differs depending on the polarized light, it is necessary to consider the contribution of each polarized component to the amount of light received by the CCD image sensor 4.
[0042]
FIG. 4 is a diagram schematically showing the respective structures of an emulsion mask and a chrome mask as examples of the photosensitive medium PS, and the state of reflection when an s-polarized or p-polarized laser beam is incident.
[0043]
FIG. 4A shows a case where s-polarized light LBs is incident on the emulsion mask, and FIG. 4B shows a case where p-polarized light LBp is incident on the emulsion mask. The emulsion mask is formed by coating an emulsion layer EM as a silver salt type photosensitive agent on the surface of glass GL. Since the emulsion layer EM has almost the same refractive index (all about 1.52) as that of the glass GL, the emulsion layer EM is obtained by the Fresnel equation, which is an equation for deriving the reflectance from the incident angle and the refractive index (directly the refraction angle). Since almost no reflection occurs at the interface between the EM and the glass GL, when the s-polarized light LBs is incident, interference between the reflected light Es1 from the emulsion surface and the reflected light Es2 at the interface between the emulsion layer EM and the GL is: Rarely occurs. The same applies to the p-polarized light LBp.
[0044]
Further, according to Fresnel's equation, the reflectance of p-polarized light is smaller than that of s-polarized light regardless of the incident angle, and especially in the range of angles that can be practically set as the incident angle, it is about several tens of percent for s-polarized light. On the other hand, in the case of p-polarized light, the difference is remarkable at about 1% or less. Therefore, even if the p-polarized light Lbp is incident, almost no reflected light Ep1 on the surface and no reflected light Ep2 on the interface between the emulsion layer EM and the glass GL can be obtained.
[0045]
Therefore, when the circularly polarized light in which both polarized components are combined is incident on the emulsion mask, the sum of the reflected light amounts of the reflected light Es1 from the s-polarized emulsion surface and the reflected light Ep1 from the p-polarized emulsion surface is originally calculated. , The total amount of light received by the CCD image sensor 4, but it can be said that most of the light actually received is the s-polarized component.
[0046]
On the other hand, FIG. 4C shows a case where the s-polarized light LBs is incident on the chrome mask, and FIG. 4D shows a case where the p-polarized light LBp is incident. The chromium mask has a (metal) chromium film CR, a chromium oxide film CRO, and a resist film RE formed on a glass GL in this order.
[0047]
In the case of the chrome mask, when the s-polarized light LBs enters, a part of the s-polarized light LBs is reflected as reflected light Cs1 on the surface of the resist film RE. The light is reflected as reflected light Cs2 and Cs3 at the interface between the resist film RE and the chromium oxide film CRO and at the interface between the chromium oxide film CRO and the chromium film CR, respectively. However, since the refractive index of the resist film RE and that of the chromium oxide film CRO are almost the same (about 1.54), they can be optically regarded as one medium, and the reflected light Cs2 is hardly obtained. . Therefore, in the case of the s-polarized light, when the thickness of the resist film RE or the like matches the interference condition, interference between the reflected light Cs1 and the reflected light Cs3 occurs, and the light amount locally varies. This corresponds to a problem in the prior art.
[0048]
On the other hand, when the p-polarized light LBp is incident on the chromium mask, reflected light Cp3 from the interface between the chromium oxide film CRO and the chromium film CR is obtained, but reflected light Cp1 from the surface of the resist film RE is small. Therefore, although interference occurs, the amount of reflected light Cp1 from the surface is small, and the influence is small.
[0049]
FIG. 5 is a diagram schematically showing a change in reflection intensity with respect to a resist film thickness (including a chromium oxide film thickness) in a chromium mask when a laser beam is incident at the same incident intensity. Since the reflected light behaves as described above, when only the s-polarized light LBs is incident, if there is a portion having a nonuniform film thickness on the sample surface, the amount of light received by the CCD image sensor 4 is as shown by the curve Ws. As a result, the amount of light greatly fluctuates between the maximum intensity and the minimum intensity.
[0050]
On the other hand, when only p-polarized light enters, as shown by the curve Wp, although the reflection intensity is smaller than the average intensity of the s-polarized light, the fluctuation is small. It can be said that it is small.
[0051]
In the case of the present embodiment, since the circularly polarized light is made incident on the chrome mask, the contributions of the s-polarized light and the p-polarized light are averaged. Therefore, the behavior as shown by the curve Wc is exhibited, and the influence of interference can be reduced. That is, although the average intensity is lower than that of the s-polarized light, it is possible to suppress the fluctuation of the light amount as compared with the case of the s-polarized light. The average intensity can be adjusted to a desired intensity by adjusting the drive voltage of the laser diode 3, and the light amount fluctuation can be further suppressed by controlling the light emission time as described later. In other words, by controlling the light emission conditions of the laser diode 3, more stable position control can be performed even for circularly polarized light. Also, since the reflected light Cp3 is not strictly reflected light from the outermost surface, its light receiving position does not strictly correspond to the position on the outermost surface, but the resist film thickness is about several μm, This shift does not affect drawing by the drawing laser beam LB.
[0052]
In the case of an emulsion mask, the effect of p-polarized light is small even for circularly polarized light, so that even when circularly polarized light is incident, substantially the same effect as in the case of only s-polarized light can be obtained.
[0053]
Therefore, in this embodiment, by using circularly polarized light, appropriate position adjustment can be performed regardless of whether the mask is an emulsion mask or a chrome mask.
[0054]
<Control of light emission time>
As described above, for the chrome mask, the influence of the interference is reduced by making the circularly polarized light incident. However, in the present embodiment, the fluctuation of the amount of received light is controlled by controlling the emission time of the laser diode 3. More reduced. This will be described below.
[0055]
FIG. 6 is a diagram for explaining control of the light emission time according to the present embodiment. Here, FIG. 6A schematically shows a variation of the surface position z with respect to the irradiation position x of the laser beam LB2 when the chrome mask is used, with the vertical upward being positive. Here, it is assumed that the surface position z2 corresponds to an interference position that strengthens when applied to interference conditions, and the surface position z4 corresponds to an interference position that weakens. FIG. 6B schematically shows a change in the amount of received light I in the CCD image sensor 4. FIG. 6C schematically shows the light emission time Δτ of the laser diode 3.
[0056]
As described above, the laser diode 3 emits light intermittently during the light emission time Δτ (generally about several μsec to several hundred μsec) determined by the LD drive signal DR generated by the LD drive circuit 31. In FIG. 6C, for the sake of illustration, the change in the light emission time Δτ is shown continuously. Further, the amount of received light I in the CCD image sensor 4 is given as the total sum of the product of the emission time Δτ and the intensity of the laser beam per unit time every time the CCD output signal CA is output (for example, at intervals of several milliseconds). However, this is also shown continuously in FIG.
[0057]
In the present embodiment, the positions of the drawing head 1 and the chromium mask as the photosensitive medium PS are checked at each point before the drawing laser beam LB performs drawing. First, it is assumed that a constant surface position z1 is maintained until the laser beam LB2 reaches the position x1 from the position x0. The emission time of the laser diode 3 during this period is defined as Δτ1. During this time, there is no change in the light receiving position of the reflected light in the CCD image sensor 4, and the light receiving amount I is also kept at the constant value I1.
[0058]
If the surface position z changes to z2 after passing the position x1, the light receiving position in the CCD image sensor 4 shifts. Therefore, the drawing head 1 should normally maintain a constant light receiving amount I1 and The laser is moved so as to eliminate this shift, that is, to keep the relative position between the laser diode 3 and the mask surface constant. However, at the surface position z2, constructive interference with the reflected light occurs. Therefore, if the light emission time Δτ remains Δτ1, the received light amount I of the reflected light becomes an excessively large value I2. Then, the CPU 16 erroneously recognizes that the drawing head 1 has approached the surface position, and attempts to move the drawing head 1 away from the mask surface, contrary to the original.
[0059]
In the present embodiment, in order to avoid this, when a sudden change in the light amount is detected, the light amount change is suppressed by adjusting the light emission time Δτ of the laser diode 3 accordingly. That is, if the amount of received light attempts to change from I1 to I2 at a point after the position x1, the light emission time Δτ is reduced from Δτ1 to Δτ2. As a result, the received light amount I is suppressed from the value I2 when the light emission time Δτ remains Δτ1 to a value I3 that falls within the allowable light amount error range ΔI. Here, the allowable light amount error range ΔI is a value determined according to the drawing accuracy of the drawing laser beam LB. If the variation in the amount of received light falls within this range, the drawing accuracy by the drawing laser beam LB becomes It is the range that is not affected. That is, by shortening the light emission time Δτ, the increase in the amount of received light I is suppressed, the influence of interference is reduced, and the drawing accuracy is secured.
[0060]
When the surface position z passes through the position x2 and becomes the position z3 which is not affected by the interference from the position z2, the position of the drawing head 1 is controlled in accordance with the position fluctuation so as to maintain the light receiving amount I3, Drawing is performed.
[0061]
Further, after reaching the surface position z4 where the reflected light is weakened by the interference after passing the position x3, the decrease of the received light amount I is suppressed by increasing the light emission time Δτ, contrary to the above, and the allowable light amount is increased. Drawing is performed while maintaining the received light amount I4 within the error range ΔI. Also in this case, similarly to the case of the surface position z2, the drawing accuracy is ensured by reducing the influence of the interference.
[0062]
In the present embodiment, by repeating these, the influence of interference on the amount of received light is reduced, and the accuracy of position control using circularly polarized light is improved.
[0063]
<Second embodiment>
As described above, s-polarized light is more suitable for position control for an emulsion mask, whereas p-polarized light is more suitable for a chrome mask except for the problem of intensity. I have. Therefore, by switching these polarizations according to the type of the photosensitive medium, a mode in which the position control suitable for each of them may be performed may be adopted. This is described in the present embodiment.
[0064]
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of the drawing apparatus 200 according to the present embodiment. The main part of the drawing apparatus 200 according to the present embodiment is almost the same as the drawing apparatus 100 according to the first embodiment, and the description of the components having the same configuration and the same will be omitted below.
[0065]
In the present embodiment, instead of the quarter-wave plate 6 in the first embodiment, a half-wave plate 206 is provided on the optical path from the light source until the laser beam LB3 reaches the photosensitive medium PS. It is arranged so that it can be inserted and removed from the road as shown by an arrow AR2. This insertion / removal may be performed manually by the user of the drawing apparatus 200, or may be performed by the drawing apparatus 200 detecting the type of the photosensitive medium and controlling the insertion / removal according to the result. The half-wave plate 206 is a plate-shaped element made of, for example, quartz or mica. FIG. 8 is a diagram schematically illustrating the operation of the half-wave plate 206 in the present embodiment. As shown in FIG. 8, when placed on the optical path, the half-wave plate 206 causes the laser beam LB3, which is linearly polarized light, to enter vertically, that is, in a direction parallel to the XY plane in FIG. 7 so that the polarization vector E20 of the incident laser beam LB3 forms 45 ° with each of the optical axes AX3 and AX4 of the half-wave plate 206, and the oscillation direction of the polarization vector E20 in FIG. It is arranged so as to be in the direction coinciding with the Z axis. 7, the laser beam LB3 is incident on the half-wave plate 206 as s-polarized light.
[0066]
When the laser beam LB3 is incident on the half-wave plate 206 while maintaining such a positional relationship, a laser beam LB4 having a polarization vector E21 orthogonal to the polarization vector E20 is obtained. 7, the laser beam LB4 is applied to the photosensitive medium PS as p-polarized light.
[0067]
When the half-wave plate 206 is not arranged on the optical path, the laser beam LB3 directly enters the photosensitive medium PS as s-polarized light.
[0068]
By adopting such an aspect, when the photosensitive medium PS is a chrome mask, the half-wave plate 206 can be arranged on the optical path to allow p-polarized light to enter, and the photosensitive medium PS can be an emulsion mask. In some cases, s-polarized light can be made incident by not disposing the half-wave plate 206 on the optical path. In each case, the required amount of received light can be adjusted by adjusting the drive voltage of the laser diode 3.
[0069]
As described above, in the present embodiment, by switching the direction of the polarized light, it is possible to execute the drawing while maintaining the predetermined accuracy under the conditions suitable for each of the different photosensitive medium types. it can.
[0070]
<Modification>
As described above, it is desirable to control the position of the chrome mask using a laser beam having p-polarized light. Therefore, if the drawing apparatus uses only a chromium mask, a mode in which p-polarized light can be emitted from the laser diode 3 from the beginning may be used. This simplifies the device configuration.
[0071]
Instead of the quarter-wave plate 6 in the first embodiment, a mode in which a depolarizing plate is arranged may be used. The laser beam incident on the depolarizing plate as s-polarized light is irradiated on the photosensitive medium PS as unpolarized light after passing through the depolarizing plate, and thus includes both s-polarized light and p-polarized light, similar to the first embodiment. This makes it possible to support different types of photosensitive media.
[0072]
In the first embodiment, the circularly polarized light is obtained after passing through the quarter-wave plate 6, but the quarter-wave plate 6 may be arranged to be elliptically polarized light. Good. In this case, by appropriately setting the direction of the optical axis of the quarter-wave plate 6, the s-polarized light component and the p-polarized light component after passing can be given at a desired ratio.
[0073]
This is a mode in which the laser beam is incident on the photosensitive medium PS such that the direction of the polarization vector of the linearly polarized light emitted from the laser diode forms an angle of 45 ° with the incident surface without disposing the wave plate on the optical path. May be. In this case, the laser beam can be incident so as to include the s-polarized component and the p-polarized component equally.
[0074]
In the second embodiment, the rotation of the polarization direction from s-polarized light to p-polarized light is performed by disposing the half-wave plate 206 on the optical path. A mode in which the polarization direction is rotated from p-polarized light to s-polarized light by emitting polarized light and disposing the half-wave plate 206 may be adopted.
[0075]
Instead of using the CCD image sensor 4, a mode in which the light receiving position of the reflected light is detected by PSD may be used.
[0076]
The position control device according to the present invention can be applied to not only a drawing device but also various devices or systems that need to control a relative position with respect to an object.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the first to seventeenth aspects of the present invention, it is possible to control the relative positions of different photosensitive media under appropriate conditions.
[0078]
According to the second, fourth, seventh, eighth, twelfth, fifteenth, and sixteenth aspects of the present invention, light having a polarization component parallel to an incident surface of an object is emitted. Since position control can be performed by using the light, even if there is an influence of interference when using light including a polarization component perpendicular to the incident surface, it is possible to reduce the influence and maintain the accuracy of the position control. it can.
[0079]
According to the second, fourth, and twelfth aspects of the present invention, since position control is performed using circularly polarized light, the influence of interference generated when only linearly polarized light can be reduced, and the accuracy of position control can be reduced. Can be maintained.
[0080]
According to the third, fourth, and thirteenth aspects of the invention, even if the light emitted from the light source is linearly polarized light, the light incident on the object has a polarization component parallel to the incident surface. Since the light includes a light component and a polarization component perpendicular to the plane of incidence, even if there is an influence of interference caused by any of the polarization components, it is possible to reduce the influence and maintain the accuracy of the position control. it can.
[0081]
Also, according to the invention of claims 5 to 8 and claims 14 to 16, by appropriately inserting and removing the wave plate according to the object, it contains a polarization component suitable for the object. Irradiating light to perform position control.
[0082]
Further, according to the ninth and seventeenth aspects of the invention, it is possible to suppress a change in the amount of light irrespective of the relative position between the light source and the object due to light interference or the like, and to maintain the accuracy of the position control.
[0083]
According to the tenth aspect of the present invention, the convergence position of the light beam can be accurately controlled, so that the surface of the object can be scanned while the beam diameter is stabilized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a drawing apparatus 100 according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram schematically showing the operation of a quarter-wave plate 6;
FIG. 3 is a diagram schematically showing a relationship between a relative position L and a light receiving position P.
FIG. 4 is a diagram schematically showing respective structures of an emulsion mask and a chromium mask, and a state of reflection when an s-polarized or p-polarized laser beam enters.
FIG. 5 is a diagram schematically showing a change in reflection intensity with respect to a resist film thickness in a chrome mask when a laser beam is incident at the same incident intensity.
FIG. 6 is a diagram illustrating control of a light emission time.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a drawing apparatus 200.
FIG. 8 is a diagram schematically showing the operation of the half-wave plate 206.
[Explanation of symbols]
1 Drawing head
2 Optical system
3 Laser diode
4 CCD image sensor
5 Objective lens
6 1/4 wavelength plate
100, 200 drawing apparatus
206 1/2 wave plate
AX1 to AX4 Optical axis
CR chrome
CRO chromium oxide film
EM emulsion layer
GL glass
L relative position
LB Drawing laser beam
LB1 to LB4 laser beam
P0 Target focus position
PS photosensitive medium
RB reflected light
RE resist film

Claims (17)

光を発する光源と、
前記光を対象物の表面に斜め入射させることによって対象物から生ずる反射光を検出する検出手段と、
前記光源と前記検出手段とを保持する保持手段と、
前記保持手段を前記対象物の表面における略法線方向に移動させる移動手段と、
を備え、
前記検出手段における反射光の検出結果に応じて、前記対象物に対する前記保持手段の相対的な位置を制御する装置であって、
前記対象物へと入射する入射光が、少なくとも前記入射光の入射平面と平行な偏光成分を含むことを特徴とする位置制御装置。A light source that emits light,
Detecting means for detecting reflected light generated from the object by obliquely incident the light on the surface of the object,
Holding means for holding the light source and the detection means,
Moving means for moving the holding means in a substantially normal direction on the surface of the object,
With
An apparatus that controls a relative position of the holding unit with respect to the target object according to a detection result of reflected light in the detection unit,
The position control device, wherein the incident light incident on the object includes at least a polarization component parallel to an incident plane of the incident light. 請求項１に記載の位置制御装置であって、
前記入射光が、円偏光として入射することを特徴とする位置制御装置。The position control device according to claim 1,
The position control device, wherein the incident light is incident as circularly polarized light. 光を発する光源と、
前記光を対象物の表面に斜め入射させることによって対象物から生ずる反射光を検出する検出手段と、
前記光源と前記検出手段とを保持する保持手段と、
前記保持手段を前記対象物の表面における略法線方向に移動させる移動手段と、
を備え、
前記検出手段における反射光の検出結果に応じて、前記対象物に対する前記保持手段の相対的な位置を制御する装置であって、
前記光源と前記対象物との間の前記光の光路上に１／４波長板を備えることを特徴とする位置制御装置。A light source that emits light,
Detecting means for detecting reflected light generated from the object by obliquely incident the light on the surface of the object,
Holding means for holding the light source and the detection means,
Moving means for moving the holding means in a substantially normal direction on the surface of the object,
With
An apparatus that controls a relative position of the holding unit with respect to the target object according to a detection result of reflected light in the detection unit,
A position control device comprising a quarter-wave plate on an optical path of the light between the light source and the object. 請求項３に記載の位置制御装置であって、
前記光源から発せられる光が直線偏光であり、
前記直線偏光の振動方向が、前記１／４波長板の光学軸に対して４５°をなすように、前記直線偏光を入射させることを特徴とする位置制御装置。The position control device according to claim 3,
The light emitted from the light source is linearly polarized light,
The position control device according to claim 1, wherein the linearly polarized light is incident such that a vibration direction of the linearly polarized light is at 45 ° with respect to an optical axis of the quarter wavelength plate. 光を発する光源と、
前記光を対象物の表面に斜め入射させることによって対象物から生ずる反射光を検出する検出手段と、
前記光源と前記検出手段とを保持する保持手段と、
前記保持手段を前記対象物の表面における略法線方向に移動させる移動手段と、
を備え、
前記検出手段における反射光の検出結果に応じて、前記対象物に対する前記保持手段の相対的な位置を制御する装置であって、
前記光源と前記対象物との間の前記光の光路上に１／２波長板を挿脱可能に備えることを特徴とする位置制御装置。A light source that emits light,
Detecting means for detecting reflected light generated from the object by obliquely incident the light on the surface of the object,
Holding means for holding the light source and the detection means,
Moving means for moving the holding means in a substantially normal direction on the surface of the object,
With
An apparatus that controls a relative position of the holding unit with respect to the target object according to a detection result of reflected light in the detection unit,
A position control device, comprising: a half-wave plate that can be inserted into and removed from an optical path of the light between the light source and the object. 請求項５に記載の位置制御装置であって、
前記光源から発せられる光が直線偏光であり、
前記直線偏光の振動方向が、前記１／２波長板を前記光路上に挿入した場合に前記１／２波長板の光学軸に対して４５°をなすように、前記直線偏光を入射させることを特徴とする位置制御装置。It is a position control device of Claim 5, Comprising:
The light emitted from the light source is linearly polarized light,
Making the linearly polarized light incident such that the oscillation direction of the linearly polarized light forms 45 ° with respect to the optical axis of the half-wavelength plate when the half-wavelength plate is inserted on the optical path. Characteristic position control device. 請求項６に記載の位置制御装置であって、
前記１／２波長板を経た光の偏光面が、前記光が前記対象物へと入射する際の入射平面と平行となるように、前記光を前記光源から発することを特徴とする位置制御装置。It is a position control apparatus of Claim 6, Comprising:
A position control device that emits the light from the light source such that a polarization plane of the light passing through the half-wave plate is parallel to an incident plane when the light is incident on the object. . 請求項６に記載の位置制御装置であって、
前記１／２波長板を経た光の偏光面が前記対象物への前記入射平面と垂直となるように、前記光を前記光源から発することを特徴とする位置制御装置。It is a position control apparatus of Claim 6, Comprising:
The position control device according to claim 1, wherein the light source emits the light so that a polarization plane of the light passing through the half-wave plate is perpendicular to the plane of incidence on the object. 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の位置制御装置であって、
前記光源の発光条件を制御する発光制御手段を備え、
前記検出手段において検出される前記反射光の光量に応じて、前記光源の発光条件を制御することを特徴とする位置制御装置。The position control device according to any one of claims 1 to 8, wherein
Emission control means for controlling the emission condition of the light source,
A position control device, wherein a light emission condition of the light source is controlled in accordance with an amount of the reflected light detected by the detection unit. 請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の位置制御装置を備え、
前記位置制御装置における制御によって定まる前記対象物の表面位置に、光ビームを集束させつつ走査することを特徴とする光ビーム走査装置。A position control device according to any one of claims 1 to 9,
A light beam scanning device, wherein a light beam is scanned while being focused on a surface position of the object determined by control of the position control device. 光源から光を発する工程と、
前記光を対象物の表面に斜め入射させることによって対象物から生ずる反射光を検出する検出工程と、
前記光源と前記検出手段とを保持する保持手段を前記対象物の表面における略法線方向に移動させる移動工程と、
を備えることにより前記対象物に対する前記保持手段の相対的な位置を制御する方法であって、
前記対象物へと入射する入射光が、少なくとも前記入射光の入射平面と平行な偏光成分を含むことを特徴とする位置制御方法。Emitting light from a light source;
A detection step of detecting reflected light generated from the object by obliquely incident the light on the surface of the object,
A moving step of moving a holding unit holding the light source and the detecting unit in a substantially normal direction on a surface of the object;
A method for controlling the relative position of the holding means with respect to the object by providing
A position control method, wherein the incident light incident on the object includes at least a polarization component parallel to an incident plane of the incident light. 請求項１１に記載の位置制御方法であって、
前記入射光が円偏光として入射することを特徴とする位置制御方法。The position control method according to claim 11, wherein
A position control method, wherein the incident light is incident as circularly polarized light. 光源から光を発する工程と、
前記光を対象物の表面に斜め入射させることによって対象物から生ずる反射光を検出する検出工程と、
前記光源と前記検出手段とを保持する保持手段を前記対象物の表面における略法線方向に移動させる移動工程と、
を備えることにより前記対象物に対する前記保持手段の相対的な位置を制御する方法であって、
前記光源から発せられる光が直線偏光であり、
前記直線偏光の振動方向が、前記光源と前記対象物との間の前記光の光路上に備わる１／４波長板の光学軸に対して４５°をなすように、前記直線偏光を入射させることを特徴とする位置制御方法。Emitting light from a light source;
A detection step of detecting reflected light generated from the object by obliquely incident the light on the surface of the object,
A moving step of moving a holding unit holding the light source and the detecting unit in a substantially normal direction on a surface of the object;
A method for controlling the relative position of the holding means with respect to the object by providing
The light emitted from the light source is linearly polarized light,
The linearly polarized light is incident such that the oscillation direction of the linearly polarized light forms 45 ° with respect to the optical axis of a quarter-wave plate provided on the optical path of the light between the light source and the object. A position control method characterized by the following. 光源から光を発する工程と、
前記光を対象物の表面に斜め入射させることによって対象物から生ずる反射光を検出する検出工程と、
前記光源と前記検出手段とを保持する保持手段を前記対象物の表面における略法線方向に移動させる移動工程と、
を備えることにより前記対象物に対する前記保持手段の相対的な位置を制御する方法であって、
前記光源から発せられる光が直線偏光であり、
１／２波長板を前記光源と前記対象物との間の前記光の光路上に挿脱する工程を備え、
前記直線偏光の振動方向が、前記１／２波長板を前記光路上に挿入した場合に前記１／２波長板の光学軸に対して４５°をなすように、前記直線偏光を入射させることを特徴とする位置制御方法。Emitting light from a light source;
A detection step of detecting reflected light generated from the object by obliquely incident the light on the surface of the object,
A moving step of moving a holding unit holding the light source and the detecting unit in a substantially normal direction on a surface of the object;
A method for controlling the relative position of the holding means with respect to the object by providing
The light emitted from the light source is linearly polarized light,
A step of inserting and removing a half-wave plate on an optical path of the light between the light source and the object,
Making the linearly polarized light incident such that the oscillation direction of the linearly polarized light forms 45 ° with respect to the optical axis of the half-wavelength plate when the half-wavelength plate is inserted on the optical path. Characterized position control method. 請求項１４に記載の位置制御方法であって、
前記１／２波長板を経た光の偏光面が、前記光が前記対象物へと入射する際の入射平面と平行となるように、前記光を前記光源から発することを特徴とする位置制御方法。The position control method according to claim 14, wherein
A position control method comprising: emitting the light from the light source such that a polarization plane of the light having passed through the half-wave plate is parallel to an incident plane when the light is incident on the object. . 請求項１４に記載の位置制御方法であって、
前記１／２波長板を経た光の偏光面が、前記光が前記対象物へと入射する際の入射平面と垂直となるように、前記光を前記光源から発することを特徴とする位置制御方法。The position control method according to claim 14, wherein
A position control method, wherein the light is emitted from the light source such that a polarization plane of the light passing through the half-wave plate is perpendicular to an incident plane when the light is incident on the object. . 請求項１１ないし請求項１６のいずれかに記載の位置制御方法であって、
前記光源の発光条件を制御する発光制御工程を備え、
前記検出工程において検出される前記反射光の光量に応じて、前記光源の発光条件を制御することを特徴とする位置制御方法。The position control method according to any one of claims 11 to 16, wherein
A light emission control step of controlling light emission conditions of the light source,
A position control method, wherein a light emission condition of the light source is controlled according to an amount of the reflected light detected in the detection step.

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