JP2015118225A - 可変アッテネータおよび描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透過率を変更する際に可変アッテネータを通過したレーザ光の光路にずれが生じることを防止する。
【解決手段】可変アッテネータ４の減衰部４１は、光軸Ｋ１に沿って照射されるレーザ光に対して透明な板部材４１１を有し、板部材の一方の主面４１２に反射防止膜が形成され、他方の主面４１３に透過率の入射角依存性が板部材の本体よりも大きい機能膜が形成される。可変アッテネータを通過するレーザ光の透過率を変更する際には、板部材の両主面に平行かつ光軸に垂直な回動軸Ｊ１を中心として板部材が回動し、板部材の光軸に対する傾斜角が変更される。また、反射部４３は、減衰部の出射面から出射されるレーザ光の光路を、回動軸および光軸に平行な光路包含面内において平行に折り返して、当該レーザ光を出射面に入射させる。これにより、透過率を変更する際に可変アッテネータを通過したレーザ光の光路にずれが生じることが防止される。
【選択図】図４

Description

本発明は、可変アッテネータおよび描画装置に関する。

従来より、レーザ加工装置やレーザ描画装置では、ハイパワーレーザが用いられる。対象物に照射するレーザ光のパワーを調節するために、当該レーザの出力をレーザ自体が有する機能により調整する場合、ガスレーザや半導体励起固体レーザでは、レーザ光のビーム径やビームウェスト位置が変化し、半導体レーザでは、これらの現象に加えてレーザ光の波長も変化してしまう。そこで、２枚のプレートを互いに逆方向に同じ角度だけ傾ける可変アッテネータが多く用いられる（このような可変アッテネータとして、例えば特許文献１参照）。

具体的に、上記可変アッテネータでは、入射角によって透過率が変化する誘電体多層膜がコートされたプレートが用いられ、光軸に対して当該プレートを傾けることにより透過光量が調節される。このとき、１枚目のプレートを透過したレーザ光の光路が光軸に対してずれるが（「光軸シフト」とも呼ばれる。）、当該プレートとは逆方向に同じ角度だけ傾けたもう１つのプレート（「補償板」とも呼ばれる。）を透過する際に、光軸に対するレーザ光の光路のずれが補正される。２枚のプレートを利用した上記可変アッテネータは、優れた耐パワー性を有する。

特開２００５−３３００７号公報

ところで、上記可変アッテネータでは、２枚のプレートを同じ角度だけ傾けるために、ノーバックラッシュギアが用いられるが、ノーバックラッシュギアを用いても２枚のプレートの角度を高精度に一致させることは容易ではない。また、２枚のプレートを完全に同じ厚さにすることも困難である。したがって、透過率を変更するためにプレートの角度を変えた際に、可変アッテネータを通過したレーザ光の光路にずれが生じてしまう。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、透過率を変更する際に可変アッテネータを通過したレーザ光の光路にずれが生じることを防止することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、レーザ光の強度を減衰させる可変アッテネータであって、所定の光軸に沿って照射されるレーザ光に対して透明な板部材を有し、前記板部材において、一方の主面に反射防止膜が形成され、他方の主面に透過率の入射角依存性が前記板部材の本体よりも大きい膜が形成される、または、前記他方の主面にいずれの膜も形成されない減衰部と、前記板部材の両主面に平行な回動軸を中心として前記減衰部を回動することにより、前記板部材の前記光軸に対する傾斜角を変更する回動部と、前記板部材を透過して前記減衰部の出射面から出射されるレーザ光の光路を、前記回動軸に平行な面である光路包含面内において折り返し、当該レーザ光を前記出射面に入射させる反射部とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の可変アッテネータであって、前記減衰部が、前記板部材と同様の構造であるもう１つの板部材を有し、前記減衰部において、前記板部材および前記もう１つの板部材が前記光軸に沿って並び、前記回動部が、前記板部材および前記もう１つの板部材を、前記回動軸を中心として回動する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の可変アッテネータであって、前記板部材および前記もう１つの板部材の双方において、前記他方の主面にいずれの膜も形成されない。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の可変アッテネータであって、前記板部材において前記他方の主面に誘電体多層膜が形成される。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の可変アッテネータであって、前記光軸上においてレーザ光を出射する光源と前記減衰部との間に配置され、ｐ偏光成分とｓ偏光成分とを分離する偏光分離部と、前記偏光分離部と前記減衰部との間に配置される１／４波長板とを備え、前記光源から出射されたレーザ光が前記偏光分離部および前記１／４波長板を介して前記減衰部の入射面に入射し、前記減衰部の前記出射面から出射されるレーザ光が、前記光路包含面内の同一の光路を往復して前記出射面に入射し、前記減衰部の前記入射面から出射されるレーザ光が、前記１／４波長板を介して前記偏光分離部に入射する。

請求項６に記載の発明は、描画装置であって、レーザ光を出射する光源と、前記光源からの前記レーザ光が照射される空間光変調器と、前記光源と前記空間光変調器との間における前記レーザ光の光路上に配置される請求項１ないし５のいずれかに記載の可変アッテネータと、前記空間光変調器により空間変調された光を対象物上に導く投影光学系と、前記空間変調された光の対象物上における照射位置を移動する移動機構と、前記移動機構による前記照射位置の移動に同期して前記空間光変調器を制御する制御部とを備える。

本発明によれば、透過率を変更する際に可変アッテネータを通過したレーザ光の光路にずれが生じることを防止することができる。

描画装置の構成を示す図である。 ヘッド部の内部構成を示す図である。 出射部を示す図である。 可変アッテネータを示す斜視図である。 板部材近傍を示す図である。 機能膜における光の入射角と透過率との関係を示す図である。 可変アッテネータの他の例を示す図である。 出射部の他の例を示す図である。 出射部の他の例を示す図である。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る描画装置１の構成を示す図である。描画装置１は、感光材料が表面に付与された半導体基板やガラス基板等の基板９の表面に光ビームを照射してパターンを描画する直接描画装置である。図１では、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を矢印にて示している。

描画装置１は、ステージ２１と、移動機構２２と、複数のヘッド部３と、制御部１１と、を備える。ステージ２１は基板９を保持する。移動機構２２は基台２０上に設けられ、Ｘ方向移動機構２２１と、Ｙ方向移動機構２２２と、を備える。ステージ２１はＸ方向移動機構２２１の移動体に固定され、Ｘ方向移動機構２２１により、ステージ２１が基板９の主面に沿うＸ方向に移動する。Ｘ方向移動機構２２１はＹ方向移動機構２２２の移動体に固定され、Ｙ方向移動機構２２２により、Ｘ方向移動機構２２１が基板９の主面に沿うＹ方向に移動する。移動機構２２は、基板９を、主面に垂直な軸（図１中のＺ方向に伸びる軸）を中心として回動してもよい。基台２０には、移動機構２２を跨ぐように、支持台３０が設けられる。複数のヘッド部３は、支持台３０に固定され、ステージ２１の上方にてＸ方向に配列される。Ｙ方向移動機構２２２の移動体には、光量測定部５が取り付けられる。光量測定部５は、図示省略の移動機構によりＸ方向に移動可能であり、複数のヘッド部３からの光の強度（光量）を測定することができる。

図２は、ヘッド部３の内部構成を示す図である。ヘッド部３は、出射部３１と、空間光変調器３２と、投影光学系３３と、を備える。出射部３１は線状光を出射し、ミラー３９を介して空間光変調器３２に線状光を照射する。出射部３１の構成については、後述する。空間光変調器３２は、例えば回折格子型かつ反射型であり、格子の深さを変更することができる回折格子である。空間光変調器３２は、半導体装置製造技術を利用して製造される。本実施の形態に用いられる回折格子型の光変調器は、例えば、ＧＬＶ（グレーティング・ライト・バルブ）（シリコン・ライト・マシーンズ（サニーベール、カリフォルニア）の登録商標）である。空間光変調器３２は一列に配列された複数の格子要素（リボン対）を有し、各格子要素は、１次回折光が出射される状態と、０次回折光（０次光）が出射される状態との間で遷移する。このようにして、空間光変調器３２から空間変調された光が出射される。

投影光学系３３は、遮光板３３１と、レンズ３３２と、レンズ３３３と、絞り板３３４と、フォーカシングレンズ３３５と、を備える。遮光板３３１は、ゴースト光および高次回折光の一部を遮蔽し、空間光変調器３２からの光を通過させる。レンズ３３２，３３３はズーム部を構成する。絞り板３３４は、（±１）次回折光（および高次回折光）を遮蔽し、０次回折光を通過させる。絞り板３３４を通過した光は、フォーカシングレンズ３３５により基板９の主面上に導かれる。このようにして、空間光変調器３２により空間変調された光が、投影光学系３３により基板９上に導かれる。なお、絞り板３３４は０次回折光のみを遮断し、（±１）次回折光（および高次回折光）を通過させるものであってもよい。

図１の制御部１１は、複数のヘッド部３および移動機構２２に接続され、これらの構成を制御する。描画装置１では、移動機構２２がステージ２１を移動することにより、空間光変調器３２からの光の基板９上における照射位置が移動する。また、制御部１１が、移動機構２２による当該照射位置の移動に同期して、空間光変調器３２を制御する。これにより、基板９上の感光材料に所望のパターンが描画される。

図３は、出射部３１を（＋Ｚ）側から（−Ｚ）方向を向いて見た様子を示す図である。図２および図３に示すように、出射部３１は、光源３１１と、可変アッテネータ４と、ミラー３１２と、ミラー３１３と、シリンドリカルレンズ３１４と、を備える。可変アッテネータ４、ミラー３１２，３１３およびシリンドリカルレンズ３１４は、光源３１１と空間光変調器３２との間におけるレーザ光の光路上に配置される。光源３１１は、例えば半導体レーザであり、レーザ光を出射する。光源３１１は、固体レーザやガスレーザ等であってもよい。光源３１１からのレーザ光は可変アッテネータ４に入射する。可変アッテネータ４はレーザ光の強度を減衰させる。

図４は、可変アッテネータ４を示す斜視図である。図３および図４に示すように、可変アッテネータ４は、減衰部４１と、回動部４２と、反射部４３と、を備える。減衰部４１は、レーザ光に対して透明な板部材４１１を有する。図４に示すように、板部材４１１では、両主面４１２，４１３が互いに平行な平面である。また、板部材４１１の両主面４１２，４１３の法線がＸ方向に垂直、すなわち、両主面４１２，４１３がＸ方向に平行である。光源３１１からのレーザ光は、Ｙ方向に平行な光軸に沿って板部材４１１に照射される。図２および図３では、一点鎖線にて光軸を示し、図４では、矢印にて光軸を示している。以下の説明では、光軸において光源３１１と可変アッテネータ４との間のＹ方向に平行な部分を「光軸Ｋ１」と呼ぶ。

図３および図４に示すように、回動部４２は、例えばモータを有し、板部材４１１の側面に固定されるとともにＸ方向に伸びるシャフト４２１を回動する。これにより、両主面４１２，４１３に平行な回動軸Ｊ１を中心として、板部材４１１が回動する。すなわち、板部材４１１の（および、板部材４１１の法線の）光軸Ｋ１に対する傾斜角が変更され、板部材４１１におけるレーザ光の入射角が変化する。

反射部４３は、２つの反射ミラー（平面ミラー）４３１，４３２を有する。２つの反射ミラー４３１，４３２は、Ｘ方向に配列されるとともに、反射面の法線がＸＹ平面に平行である。また、反射ミラー４３１の反射面を含む平面と、反射ミラー４３２の反射面を含む平面とがなす角度が９０度となるように、２つの反射ミラー４３１，４３２は互いに傾斜する。図３および図４に示す例では、２つの反射ミラー４３１，４３２はＹ方向に対して４５度傾く。板部材４１１を透過して（＋Ｙ）方向に向かうレーザ光は反射ミラー４３１にて反射して（＋Ｘ）方向に向かい、反射ミラー４３２にてさらに反射して（−Ｙ）方向に向かう。板部材４１１はＸ方向に長く、反射ミラー４３２から（−Ｙ）方向に向かうレーザ光は板部材４１１に再度入射する。このとき、板部材４１１の反射部４３側の主面４１２において、（＋Ｙ）方向に進む（反射部４３に向かう）レーザ光が通過する位置と、（−Ｙ）方向に進むレーザ光が通過する位置とがＸ方向に相違する。

板部材４１１を透過して（−Ｙ）側へと進む光は、図２に示すミラー３１２，３１３を介してシリンドリカルレンズ３１４に入射する。シリンドリカルレンズ３１４はＺ方向のみに正のパワーを有する。Ｘ方向に沿ってヘッド部３を見た場合に、シリンドリカルレンズ３１４を通過したレーザ光は、ミラー３９を介して空間光変調器３２上にて集光する。すなわち、空間光変調器３２上において光束断面がＸ方向に長い線状のレーザ光が照射される。空間光変調器３２では、複数の格子要素がＸ方向に配列され、全ての格子要素に線状光が照射される。

図５は、板部材４１１近傍を（＋Ｘ）側から（−Ｘ）方向を向いて見た様子を示す図である。図５では、互いに平行な２本の線Ｌ１により板部材４１１を透過するレーザ光の外縁（光束断面において所定強度以上の領域の外縁）を示してる。板部材４１１の反射部４３側の主面４１２には、図５中にて太線にて示す反射防止膜４１４が形成される。板部材４１１では、反射防止膜４１４が設けられない場合に比べて、主面４１２における反射率が低下する。また、板部材４１１の他方の主面４１３には、図５中にて太線にて示す機能膜４１５が形成される。

図６は、機能膜４１５における光の入射角と透過率との関係を示す図である。図６に示すように、機能膜４１５では、光の入射角を０度近傍から４５度近傍に変更することにより、透過率が１００％近傍から０％近傍へと大幅に減少する。一方、板部材４１１の本体、すなわち、機能膜４１５を除いた板部材４１１自体において透過率を大幅に減少するには、光の入射角を大きくする（例えば、４５度よりも十分に大きくする）必要があり、光の入射角を０度から４５度に変更しても、透過率の変化は大幅には減少しない。このように、機能膜４１５は、入射角が、例えば０から４５度に変化する際における透過率の変化が板部材４１１の本体よりも大きい膜であり、透過率の入射角依存性が板部材４１１の本体よりも大きい膜であるといえる。機能膜４１５の典型例は、誘電体多層膜である。

図５に示す可変アッテネータ４では、光源３１１から出射されたレーザ光が、減衰部４１の入射面である機能膜４１５の表面に入射し、減衰部４１の出射面である反射防止膜４１４の表面から出射される。このとき、図５中の２本の線Ｌ１にて示すように、反射防止膜４１４（の表面）から出射されるレーザ光の光路は、光源３１１から板部材４１１へと至るレーザ光の光路（光軸Ｋ１）と平行であるが、両光路のＺ方向の位置が互いに相違する。図５の例では、光源３１１から板部材４１１へと至るレーザ光の光路に対して、反射防止膜４１４から出射されるレーザ光の光路が（−Ｚ）方向にずれる。以下の説明では、可変アッテネータ４に入射するレーザ光の光路と、減衰部４１から反射部４３に出射されるレーザ光の光路との間のＺ方向の距離をシフト量という。なお、図５では、（−Ｙ）側から板部材４１１に入射するレーザ光のうち、主面４１３および機能膜４１５にて反射する光の光路を符号Ｌ２を付す矢印にて示している。

減衰部４１の反射防止膜４１４の表面（出射面）から（＋Ｙ）方向に出射されるレーザ光は、反射面の法線がＸＹ平面に平行な反射ミラー４３１，４３２にて反射して減衰部４１の反射防止膜４１４に入射する。このとき、減衰部４１から出射されて反射部４３により減衰部４１へと戻されるレーザ光の光路は、ＸＹ平面に平行な所定の面（図４中にて板部材４１１から反射ミラー４３１，４３２を経由して板部材４１１に戻る矢印を含む面であり、以下、「光路包含面」という。）内に含まれる。すなわち、反射部４３において、レーザ光の光路のＺ方向における位置は一定である。

反射防止膜４１４へと入射したレーザ光は、板部材４１１を透過して機能膜４１５（の表面）から出射される。図５に示すようにＸ方向に沿って可変アッテネータ４を見た場合に、反射防止膜４１４へと入射したレーザ光の板部材４１１内の復路光路は、光源３１１から機能膜４１５へと入射したレーザ光の板部材４１１内の往路光路と一致する。したがって、機能膜４１５から出射されるレーザ光の光路が、反射部４３から減衰部４１に入射するレーザ光の光路に対して上記シフト量だけ（＋Ｚ）方向にずれるとともに、Ｙ方向に平行となる。よって、可変アッテネータ４では、光源３１１からのレーザ光の入射位置とＺ方向における同じ位置から、Ｙ方向に平行なレーザ光が出射される。なお、図５では、反射部４３から板部材４１１に入射するレーザ光のうち、主面４１３および機能膜４１５にて反射する光の光路を符号Ｌ３を付す矢印にて示している。

以上のように、可変アッテネータ４では、レーザ光が板部材４１１を最初に透過する際に生じる、光軸Ｋ１に対する光路のＺ方向のずれが、同一の板部材４１１をレーザ光が２回目に透過する際に補正（補償）される。板部材４１１では、レーザ光が最初に透過する部位と、２回目に透過する部位とで、厚さや光軸Ｋ１に対する角度を極めて高い精度で一致させることができる。これにより、可変アッテネータ４から出射されるレーザ光の光路が、可変アッテネータ４に入射するレーザ光の光路（光軸Ｋ１）に対してＺ方向にずれることが防止される。

また、可変アッテネータ４を通過するレーザ光の透過率（または減衰率）を変更する際には、板部材４１１の両主面４１２，４１３に平行かつ光軸Ｋ１に垂直な回動軸Ｊ１を中心として板部材４１１が回動し、板部材４１１の光軸Ｋ１に対する傾斜角が変更される。この場合、光軸Ｋ１に沿って可変アッテネータ４に入射するレーザ光の光路と、減衰部４１から反射部４３に出射されるレーザ光の光路との間のシフト量も変化する。しかしながら、可変アッテネータ４では、反射部４３が、減衰部４１の出射面（ここでは、反射防止膜４１４の表面）から出射されるレーザ光の光路を、回動軸Ｊ１および光軸Ｋ１に平行な光路包含面内において平行に折り返して、当該レーザ光を出射面に入射させる。したがって、回動軸Ｊ１に沿って可変アッテネータ４を見た場合に、板部材４１１がいずれの傾斜角であっても、反射部４３から出射面に入射したレーザ光の減衰部４１内の復路光路は、光源３１１から減衰部４１に入射したレーザ光の減衰部４１内の往路光路と一致する。よって、可変アッテネータ４から出射されるレーザ光の光路が、可変アッテネータ４に入射するレーザ光の光路に対して光路包含面に垂直なＺ方向にシフトすることはない。

このように、描画装置１では、透過率を変更する際に可変アッテネータ４を通過したレーザ光の光路にずれが生じることを簡単な構造にて防止することができる。その結果、基板９上に照射されるレーザ光の強度を様々に変更する場合であっても、基板９上に精度よくパターンを描画することができる。なお、板部材４１１において、（−Ｙ）側の主面４１３に反射防止膜４１４が形成され、（＋Ｙ）側の主面４１２に機能膜４１５が形成されてもよい。この場合、反射防止膜４１４の表面が、光源３１１からのレーザ光が入射する減衰部４１の入射面となり、機能膜４１５の表面が、板部材４１１を透過した当該レーザ光を出射する減衰部４１の出射面となる。

図７は、可変アッテネータの他の例を示す図であり、図５に対応する図である。図７に示す可変アッテネータ４ａでは、図２ないし図５に示す可変アッテネータ４と比較して、減衰部４１ａの構成のみが相違する。他の構成は、図２ないし図５と同様であり、同じ構成に同じ符号を付す。

減衰部４１ａは、互いに同様の構造である２つの板部材４１１を有し、２つの板部材４１１は光軸Ｋ１に沿って並ぶ。２つの板部材４１１は、その（主面の）法線がＸ方向に垂直となるように、図７中にて破線の矩形にて示す１つの支持部材４１０に固定される。図７の例では、２つの板部材４１１は互いに平行であるが、必ずしも両者が平行である必要はない。回動部４２（図３参照）が支持部材４１０を回動することにより、２つの板部材４１１が回動軸Ｊ１を中心として一体的に回動する。２つの板部材４１１の双方において、一方の主面４１３（図７の（−Ｙ）側の主面４１３）に反射防止膜４１４が形成される。また、他方の主面４１２には、いずれの膜も形成されない。

図７の可変アッテネータ４ａにおいても、レーザ光が２つの板部材４１１を最初に透過する際に生じる、光軸Ｋ１に対する光路のＺ方向のずれが、同一の２つの板部材４１１をレーザ光が２回目に透過する際に補正される。各板部材４１１では、レーザ光が最初に透過する部位と、２回目に透過する部位とで、厚さや光軸Ｋ１に対する角度を極めて高い精度で一致させることができる。これにより、可変アッテネータ４ａから出射されるレーザ光の光路が、可変アッテネータ４ａに入射するレーザ光の光路（光軸Ｋ１）に対してＺ方向にずれることが防止される。

また、可変アッテネータ４ａを通過するレーザ光の透過率を変更する際には、２つの板部材４１１の両主面４１２，４１３に平行かつ光軸Ｋ１に垂直な回動軸Ｊ１を中心として２つの板部材４１１が回動し、２つの板部材４１１の光軸Ｋ１に対する傾斜角が同じ角度だけ変更される。また、反射部４３が、減衰部４１ａの出射面（ここでは、（＋Ｙ）側の板部材４１１の主面４１２）から出射されるレーザ光の光路を、回動軸Ｊ１および光軸Ｋ１に平行な光路包含面内において平行に折り返して、当該レーザ光を当該出射面に入射させる。したがって、回動軸Ｊ１に沿って見た場合に、各板部材４１１がいずれの傾斜角であっても、反射部４３から出射面に入射したレーザ光の減衰部４１ａ内の復路光路は、光源３１１から減衰部４１ａに入射したレーザ光の減衰部４１ａ内の往路光路と一致する。これにより、可変アッテネータ４ａを有する描画装置１では、透過率を変更する際に可変アッテネータ４ａを通過したレーザ光の光路にずれが生じることを防止することができる。

なお、図７の板部材４１１において、（−Ｙ）側の主面４１３にいずれの膜も形成されず、（＋Ｙ）側の主面４１２に反射防止膜４１４が形成されてもよい。この場合、（−Ｙ）側の板部材４１１の（−Ｙ）側の主面４１３が、光源３１１からのレーザ光が入射する減衰部４１ａの入射面となり、（＋Ｙ）側の板部材４１１の反射防止膜４１４の表面が、２つの板部材４１１を透過した当該レーザ光を出射する減衰部４１ａの出射面となる。

ところで、板部材４１１において反射防止膜４１４が形成されない主面に機能膜４１５を形成することも可能である。しかしながら、この場合、機能膜４１５の厚さにムラ（コートムラ）があるときには、レーザ光が通過する板部材４１１上の領域内の位置毎に強度の減衰率が相違し、レーザ光の強度分布にばらつきが生じる虞がある。一方、図７のように、各板部材４１１において機能膜４１５が形成されない可変アッテネータ４ａでは、機能膜４１５の厚さのムラに起因して、レーザ光の強度分布にばらつきが生じることを抑制することができる。また、複数の板部材４１１が設けられる可変アッテネータ４ａでは、板部材４１１へのレーザ光の入射角を過度に大きくすることなく、透過率を大幅に減少することが可能である。なお、可変アッテネータ４ａでは、３以上の板部材４１１が設けられてよい。

図８および図９は、出射部の他の例を示す図である。図８は、出射部３１ｂを（＋Ｘ）側から（−Ｘ）方向を向いて見た様子を示す図であり、図９は、出射部３１ｂを（＋Ｚ）側から（−Ｚ）方向を向いて見た様子を示す図である。図８および図９に示す出射部３１ｂでは、図２の出射部３１と比較して、ミラー３１２が省略される（または、後述の偏光分離部４４に置き換えられる）とともに、可変アッテネータ４ｂの構成が相違する。他の構成は、図２の出射部３１と同様であり、同じ構成に同じ符号を付す。

可変アッテネータ４ｂは、偏光分離部４４と、１／４波長板４５と、をさらに備える。偏光分離部４４は、ｐ偏光成分とｓ偏光成分とを分離する偏光ビームスプリッタであり、光軸Ｋ１上において光源３１１と減衰部４１との間に配置される。１／４波長板４５は、偏光分離部４４と減衰部４１との間に配置される。また、可変アッテネータ４ｂでは、図３に示す２つの反射ミラー４３１，４３２に代えて、直角プリズム４３３が反射部４３ｂとして設けられる。図９に示すようにＺ方向に沿って出射部３１ｂを見た場合に、光源３１１、偏光分離部４４、１／４波長板４５、減衰部４１および反射部４３はＹ方向に一列に配置される。なお、可変アッテネータ４ｂにおいて、複数の板部材４１１を有する減衰部４１ａが設けられてもよい。

出射部３１ｂでは、光源３１１から出射されたレーザ光が偏光分離部４４に入射する。偏光分離部４４に入射する当該レーザ光のほとんどはｐ偏光成分であり、当該レーザ光は偏光分離部４４を透過して１／４波長板４５に向かう。１／４波長板４５では、９０度の位相差を生じさせることにより、直線偏光であるレーザ光が円偏光に変換され、減衰部４１の入射面（図８の例では、機能膜４１５の表面）に入射する。減衰部４１の出射面（図８の例では、反射防止膜４１４の表面）から出射されるレーザ光は、Ｙ方向に平行な光路に沿って直角プリズム４３３に入射し、同じ光路を戻って減衰部４１の出射面に入射する。すなわち、減衰部４１の出射面から出射されるレーザ光は、減衰部４１と反射部４３ｂとの間において、回動軸Ｊ１および光軸Ｋ１に平行な光路包含面内の同一の光路を往復する。

反射部４３ｂから出射面に入射したレーザ光の減衰部４１内の復路光路は、１／４波長板４５から減衰部４１に入射したレーザ光の減衰部４１内の往路光路と一致する。減衰部４１の入射面から出射されるレーザ光は、１／４波長板４５に入射する。１／４波長板４５では、円偏光であるレーザ光が直線偏光に変換され、偏光分離部４４に入射するレーザ光のほとんどはｓ偏光成分となる。当該レーザ光は偏光分離部４４にてミラー３１３に向かって反射し、ミラー３１３、シリンドリカルレンズ３１４、ミラー３９を介して空間光変調器３２に照射される（図２参照）。

以上のように、可変アッテネータ４ｂでは、レーザ光が、偏光分離部４４と反射部４３ｂとの間において同一の光路を往復しつつ減衰される。これにより、図３の可変アッテネータ４に比べて、板部材４１１のＸ方向の幅を小さくすることができる。また、偏光分離部４４および１／４波長板４５を設けることにより、強度が減衰されたレーザ光が容易に分離可能となる。可変アッテネータ４ｂにおいても、透過率を変更する際に可変アッテネータを通過したレーザ光の光路にずれが生じることを防止することが実現される。なお、反射部４３ｂにおいて直角プリズム４３３に代えて平面ミラーや、互いになす角が９０度の２枚の平面ミラーが用いられてよい。

上記描画装置１および可変アッテネータ４，４ａ，４ｂでは様々な変形が可能である。

図５の減衰部４１における板部材４１１において、可変アッテネータの設計によっては、図７の減衰部４１ａにおける板部材４１１と同様に、機能膜４１５が省略されてもよい。この場合、透過率を大幅に減少する、すなわち、減衰率を大幅に増大する際に、板部材４１１を光軸Ｋ１に対して大きく傾斜させる必要があるが、機能膜４１５の厚さのムラに起因して、レーザ光の強度分布にばらつきが生じることを抑制することが可能となる。また、既述のように、図７の減衰部４１ａにおいて、各板部材４１１の両主面に反射防止膜４１４および機能膜４１５がそれぞれ形成されてよい。この場合、レーザ光の入射角を僅かに変更するのみで、透過率を大きく変化させることができる。以上のように、可変アッテネータ４，４ａ，４ｂでは、一方の主面に反射防止膜４１４が形成され、他方の主面に透過率の入射角依存性が大きい機能膜４１５が形成される、または、当該他方の主面にいずれの膜も形成されない板部材４１１が利用される。

減衰部４１の出射面から出射されるレーザ光が、反射部４３ｂにより同一の光路を往復して減衰部４１の出射面へと戻る可変アッテネータ４ｂでは、光軸Ｋ１が必ずしも回動軸Ｊ１に対して直交しなくてもよい。この場合でも、可変アッテネータ４ｂでは、透過率を変更する際におけるレーザ光の光路のずれを防止することが可能である。

図５および図７の反射部４３において、直角プリズムやコーナーキューブ等が用いられてもよい。例えば、図４および図５の可変アッテネータ４において、板部材４１１の側面の中心以外の位置に回動軸Ｊ１が設けられてよく、可変アッテネータ４，４ａ，４ｂでは、板部材４１１の両主面に平行な回動軸Ｊ１は、任意の位置に設けることが可能である。

描画装置１の設計によっては、光束断面が線状のレーザ光の強度が可変アッテネータ４，４ａ，４ｂにより減衰されてよい。ただし、板部材４１１の大きさを小さくして可変アッテネータ４，４ａ，４ｂの小型化を図るという観点では、光束断面が線状となる前のレーザ光が可変アッテネータ４，４ａ，４ｂに入射することが好ましい。

描画装置１において、例えば、音響光学偏向素子（AOD：acousto-optic deflector）や微小なミラーの集合を用いた空間光変調器３２が設けられてよい。

図１の描画装置１では、半導体基板や、液晶表示装置用のガラス基板、プリント配線基板等の基板９がパターン描画の対象物であるが、描画装置１では、基板以外の対象物に対してパターンの描画が行われてよい。

可変アッテネータ４，４ａ，４ｂは、レーザ加工装置等、ハイパワーのレーザ光を利用する他の装置にて用いられてよい。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

１ 描画装置
４，４ａ，４ｂ 可変アッテネータ
９ 基板
１１ 制御部
２２ 移動機構
３２ 空間光変調器
３３ 投影光学系
４１，４１ａ 減衰部
４２ 回動部
４３，４３ｂ 反射部
４４ 偏光分離部
４５ １／４波長板
３１１ 光源
４１１ 板部材
４１２，４１３ 主面
４１４ 反射防止膜
４１５ 機能膜
Ｊ１ 回動軸
Ｋ１ 光軸

Claims (6)

1. レーザ光の強度を減衰させる可変アッテネータであって、
   所定の光軸に沿って照射されるレーザ光に対して透明な板部材を有し、前記板部材において、一方の主面に反射防止膜が形成され、他方の主面に透過率の入射角依存性が前記板部材の本体よりも大きい膜が形成される、または、前記他方の主面にいずれの膜も形成されない減衰部と、
   前記板部材の両主面に平行な回動軸を中心として前記減衰部を回動することにより、前記板部材の前記光軸に対する傾斜角を変更する回動部と、
   前記板部材を透過して前記減衰部の出射面から出射されるレーザ光の光路を、前記回動軸に平行な面である光路包含面内において折り返し、当該レーザ光を前記出射面に入射させる反射部と、
   を備えることを特徴とする可変アッテネータ。
2. 請求項１に記載の可変アッテネータであって、
   前記減衰部が、前記板部材と同様の構造であるもう１つの板部材を有し、
   前記減衰部において、前記板部材および前記もう１つの板部材が前記光軸に沿って並び、
   前記回動部が、前記板部材および前記もう１つの板部材を、前記回動軸を中心として回動することを特徴とする可変アッテネータ。
3. 請求項２に記載の可変アッテネータであって、
   前記板部材および前記もう１つの板部材の双方において、前記他方の主面にいずれの膜も形成されないことを特徴とする可変アッテネータ。
4. 請求項１または２に記載の可変アッテネータであって、
   前記板部材において前記他方の主面に誘電体多層膜が形成されることを特徴とする可変アッテネータ。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の可変アッテネータであって、
   前記光軸上においてレーザ光を出射する光源と前記減衰部との間に配置され、ｐ偏光成分とｓ偏光成分とを分離する偏光分離部と、
   前記偏光分離部と前記減衰部との間に配置される１／４波長板と、
   を備え、
   前記光源から出射されたレーザ光が前記偏光分離部および前記１／４波長板を介して前記減衰部の入射面に入射し、前記減衰部の前記出射面から出射されるレーザ光が、前記光路包含面内の同一の光路を往復して前記出射面に入射し、前記減衰部の前記入射面から出射されるレーザ光が、前記１／４波長板を介して前記偏光分離部に入射することを特徴とする可変アッテネータ。
6. 描画装置であって、
   レーザ光を出射する光源と、
   前記光源からの前記レーザ光が照射される空間光変調器と、
   前記光源と前記空間光変調器との間における前記レーザ光の光路上に配置される請求項１ないし５のいずれかに記載の可変アッテネータと、
   前記空間光変調器により空間変調された光を対象物上に導く投影光学系と、
   前記空間変調された光の対象物上における照射位置を移動する移動機構と、
   前記移動機構による前記照射位置の移動に同期して前記空間光変調器を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする描画装置。

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