JPH05307156A - ビームシフタ装置 - Google Patents

ビームシフタ装置

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JPH05307156A
JPH05307156A JP4137871A JP13787192A JPH05307156A JP H05307156 A JPH05307156 A JP H05307156A JP 4137871 A JP4137871 A JP 4137871A JP 13787192 A JP13787192 A JP 13787192A JP H05307156 A JPH05307156 A JP H05307156A
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JP
Japan
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light
shift
light beam
optical path
parallel
Prior art date
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Pending
Application number
JP4137871A
Other languages
English (en)
Inventor
Takayuki Saito
隆行 斉藤
Masami Yoneda
正美 米田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujinon Corp
Original Assignee
Fuji Photo Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Optical Co Ltd filed Critical Fuji Photo Optical Co Ltd
Priority to JP4137871A priority Critical patent/JPH05307156A/ja
Priority to US08/055,016 priority patent/US5299049A/en
Publication of JPH05307156A publication Critical patent/JPH05307156A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0875Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more refracting elements

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、ビーム光のシフトの発生を検出
し、そのシフトを吸収するようにビーム光を自動的に平
行移動させて元の光路上に戻す。 【構成】 この発明は、ビーム光αがシフトすると、光
量分布センサ3から出力する信号によってビーム光αの
シフト方向を検出し、このシフト方向とは反対方向にビ
ーム光αを戻すように制御部5からシフト機構6へ制御
信号が出力される。このシフト機構6によりビームシフ
タ2を構成する平行平面板21,22が微小移動される
と共にフィードバック制御され、ビーム光αがシフト前
の所定の光路上に戻される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、光源から出射され試
料に向けて進行するビーム光の光路が変動する場合にこ
れを検出してビーム光の光路をシフトさせ、試料に対し
て常時定位置にビーム光を投光させるビームシフタ装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば露光装置、ホログラフィ装置等の
種々の光学装置には、光源として各種のレーザが使用さ
れている。このレーザから出射するビーム光は、一般に
指向性が強く一方向に進行するという特長を有するが、
レーザの備えた共振器の熱的な変化等の内的要因や熱や
応力等の外的要因により、ビーム光の進行光路がシフト
する所謂ビームシフトを発生することがある。そこで、
このビームシフトを吸収する手段として、例えば図8に
示すような反射ミラー100,101に回転機構(図
略)を設け、これによってビーム光のシフトを随時吸収
するように構成したものが知られている。なお、図中符
号102はレーザ,103はスリット,104は試料を
示すものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
構成のものは、そのミラーの角度調整が非常に困難であ
り、またミラーが複数枚あればそのミラーの数だけ角度
調整する必要があるため、非常に面倒な作業となってい
る。さらに、このような構成のものは、ビーム光が平行
移動するわけではないので、複数のスリットを途中に設
けている場合には、前側のスリットを通過するようにビ
ーム光の位置を調整しても後のスリットをうまく通過で
きない場合があり、しかも試料に対して斜入射するとい
った問題を生じている。そこで、この発明は、上記した
問題点に鑑み、ビーム光のシフトの発生を検出し、この
シフトを吸収するようにビーム光を自動的に平行移動さ
せて元の光路上に戻すことができるビームシフタ装置を
提供することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】即ち、この発明は、光源
から出射し、試料に向けて投光するビーム光の光量バラ
ンスからビーム光のシフトを検出し、前記シフトを吸収
するようにビーム光を平行移動させて所定の光路上に戻
すビームシフタ装置であって、前記ビーム光の光軸に対
して夫々直交する2方向へのシフト用に配置した平行平
面板を有する光軸上に配置したビームシフタと、このビ
ームシフタの平行平面板を微動させるシフト手段と、前
記試料に投光されるビーム光の光量バランスを検出する
光量分布検出手段と、この光量分布検出手段から出力さ
れる信号からビーム光の試料に対するシフト方向を検出
すると共に、前記シフト手段の作動を制御し、ビーム光
のシフトを吸収する方向に光路を平行移動させる制御手
段とを備えたものである。
【0005】
【作用】この発明では、ビーム光がシフトすると、光量
分布検出手段がビーム光のシフト方向を検出し、このシ
フトを吸収すべくシフト方向とは反対方向にビーム光を
戻すように制御手段から制御信号がシフト手段に出力さ
れ、このシフト手段によって平行平面板が微小移動され
ると共にフィードバック制御され、ビーム光がシフト前
の所定光路上に戻される。
【0006】
【実施例】以下この発明の一実施例について添付図面を
参照しながら説明する。図1はこの発明に係るビームシ
フタ装置を示すものであり、このビームシフタ装置1
は、ビームシフタ2と、光量分布センサ3と、センサ信
号入力部4と、制御部5と、シフト機構6とを備えてい
る。なお、図中符号7はレーザ、8は試料、9は発散レ
ンズ、10はスペイシャルフィルタを示すものである。
ビームシフタ2は、図2に示す如く、ビーム光αの光軸
に対して夫々直交する2方向へのシフト用に配置した第
1,第2の平行平面板21,22で構成されており、同
図に示すようなモータ61によって駆動するシフト機構
6により夫々所定方向に微動するようになっている。即
ち、第1平行平面板21は、図2においてX−Z平面に
対して垂直(Y軸方向に平行)方向に立設配置されてお
り、X−Z平面に沿いδ方向に回転させてビーム光αを
X方向に平行移動させるようになっている。また第2平
行平面板22は、第1平行平面板21と同様の方向に配
置されており、X軸方向に沿いβ,γ方向に回転させて
ビーム光αをY方向に平行移動させるようになってい
る。なお、これら第1,第2の平行平面板21,22
は、図3においてビーム光αが入射する入射面21A
(22A)と出射する出射面21B(22B)とが平行
になるように形成された屈折率n,厚さdを有する透明
な平面板である。
【0007】そして、このビームシフタ2は、図3に示
す如く入射角θでビーム光αが斜入射すると、ビームシ
ェアリング作用によりビーム光αの光軸が次式で示すよ
うな横ずらし(シュアリング)δを受けることを利用し
てビーム光の平行移動を行なうようになっている。 δ=〔(n−1)d/n〕θ (ただし sinθ≒θのとき) 光量分布センサ3は、この実施例では透明な平面板30
の一面において中央,上下,左右の都合5個所設けたフ
ォトセンサPS1〜PS5で構成されており、これらの
センサから出力される信号から光量バランスを検出し、
これによってビーム光のシフト方向を随時検出するよう
になっている。また、この実施例の光量分布センサ3
は、光量分布測定を行い、ビーム光のシフトの調整を行
うとき以外、即ち試料8へのビーム光の投光時にはビー
ム光の光路α上から後退させておくため、平面板30に
は移動機構31が付設されており、制御部5からの制御
によって移動機構31を駆動させるようになっている。
なお、この光量分布センサは、ビーム光の光路の一部を
本来の光学系の光路から分岐させその分岐光路上に設け
てもよく、この場合には先の移動機構は必要ない。
【0008】制御部5は、光量分布センサ3から出力さ
れる信号にもとづきビームシフタ2にフィードバック制
御をかけるようになっており、CPUが使用されてい
る。即ち、この制御部5は、センサ信号入力部4を介し
て光量分布センサ3からの信号を入力すると、ビーム光
がシフトしている場合にこの信号によりそのシフト方向
を検出し、そのシフトを吸収すべく、シフト機構6を随
時制御してシフト方向とは逆方向にビーム光を戻すよう
になっている。シフト機構6は、光量分布センサ3から
出力される信号にもとづき、制御部5を介して第1,第
2平行平面板21,22を微小移動させるものであり、
図2に示すような構成となっている。即ち、この実施例
のシフト機構6は、第1,第2シフト機構6A,6Bか
ら構成されており、第1シフト機構6Aは図示外のモー
タで基台60を微小回転し、この基台60上に載置した
第1平行平面板21を微小回動させるようになってい
る。第2シフト機構6Bは、図2及びこの図2の要部を
示す図5において、モータ61によって回転する回転体
62に固着した偏心カム62Aを微小回動させ、引張り
バネ63の弾性力でこの偏心カム62Aと圧接している
摩擦体64を回動し、この摩擦体64を固着した回転体
65を微小回動することによって、軸66と一体に第2
平行平面板22を微小回動させるようになっている。
【0009】次に、制御部6によるビームシフトの補正
制御方法について図6を参照しながら説明する。まず、
制御部6を介して移動機構31を作動し、光量分布セン
サ3をビーム光αの光路上に繰り出して定位置にセット
しておく。 (1)レーザ7を作動し、ビーム光αを出射する(第1
ステップS1)。 (2)すると、光量分布センサ3からは受光した光量に
応じた検出信号がセンサ信号入力部4を介して制御部5
に出力され、光量測定される(第2ステップS2)。な
お、ここでフォトセンサPS1〜PS5から出力される
検出信号をそれぞれP1〜P5とする。 (3)次に、これらの信号P1〜P5を入力した制御部
5が次に示す所定の演算を行う(第3ステップS3)。 左方偏位の検出:PL=P1−P4 右方偏位の検出:PR=P1−P5 上方偏位の検出:PU=P1−P2 下方偏位の検出:PD=P1−P3 (4)第3ステップS3にて算出したデータから、次式
が許容値(C1 )内にあるか否か、即ち
【0010】
【数1】
【0011】を満足するか否かを判別し、これから左右
方向でのビーム光の偏位の有無を検出する(第4ステッ
プS4)。 (5)このA式を満す場合には、次式が許容値(C2
内にあるか否か、即ち
【0012】
【数2】
【0013】を満足するか否かを判別し、これから上下
方向でのビーム光の偏位の有無を検出する(第5ステッ
プS5)。 (6)そして、このB式を満す場合には、ビーム光には
ビームシフトが発生していないと判別して、ビームシフ
トの補正が必要なくこれにより補正作業が終了する(第
6ステップS6)。 (7)また、第4ステップS4において、(A)式を満
していない場合には、第7ステップS7へ移り、PL>
PR……(C)を満すか否かを判別する(第7ステップ
S7)。
【0014】(8)この第7ステップS7において、
(C)式を満足する場合にはビーム光が右方へ偏位して
いるので、第8ステップS8へ移り、図7において第1
平行平面板21を反時計回りに微小・回動させるべく、
制御部5から第1シフト機構6Aのモータへ制御信号が
出力される(第8ステップS8)。これにより、右方に
偏位していたビーム光の光路が左方へ戻されるが、この
とき光量分布センサ3によってフィードバック制御させ
るため、第2ステップS2以下の操作が自動的に繰り返
される。即ち、フォトセンサPS1〜PS5から出力さ
れる信号P1〜P5が逐次制御部5へ出力され、各式
(A),(B)を満足するところで先のモータへの信号
の出力が停止する。 (9)また、第7ステップS7において、(C)式を満
足しない場合にはビーム光が左方へ偏位しているので、
第9ステップS9へ移り、図7において第1平行平面板
21を第8ステップS8とは逆に時計回りに微小回動さ
せるべく、制御部5から先のモータへ所定の制御信号が
出力される(第9ステップS9)。
【0015】(10)また、第5ステップS5において、
(B)式を満足していない場合には、第10ステップS
10へ移り、PU>PD……(D)を満すか否かを判別
する(第10ステップS10)。 (11)この第10ステップS10において、(D)式を
満足する場合には、ビーム光が下方に偏位しているの
で、第11ステップS11へ移り、図2において第2平
行平面板22をγ方向に微小回動させるべく、制御部5
から第2シフト機構6Bのモータ61へ制御信号が出力
される(第11ステップS11)。これにより、下方に
偏位していたビーム光の光路が上方に戻されるが、フィ
ードバック制御させるため、ビーム光が元の位置に戻る
まで第2ステップS2以下の操作が自動的に繰り返され
る。 (12)また、第10ステップS10において、(D)式
を満足していない場合には、第12ステップS12へ移
り、図2において第11ステップS11とは逆に第2平
行平面板22をβ方向に微小回動させるべく、先のモー
タ61へ制御部5から所定の信号が出力される(第12
ステップS12)。 これにより、上方に偏位していたビーム光の光路が下方
に戻されるが、フィードバック制御させるため、ビーム
光が元の位置に戻るまで第2ステップS2以下の操作が
自動的に繰り返される。
【0016】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明に係
るビームシフタ装置によれば、ビーム光がシフトする
と、光量分布検出手段がビーム光のシフト方向を検出
し、このシフト方向とは反対向きにビーム光を戻すよう
に制御手段からシフト手段に出力され、ビームシフタを
構成する平行平面板がそのシフト手段によって微小移動
される。これによってビーム光が自動的にシフト前の所
定光路上に戻されるようになるので、ビームシフトの発
生に対して自動補正を行うことが可能となり、しかも正
確に、かつ確実にビームシフトの補正が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るビームシフタ装置を示す構成ブ
ロック図。
【図2】この発明に係るビームシフタとその駆動を行う
シフト機構を示す破断平面図。
【図3】この発明に係るビームシフタの作用を示す説明
図。
【図4】この発明に係る光量分布センサを示す正面図。
【図5】図2に示すシフト機構のV−V矢視断面図。
【図6】この発明に係るビームシフトの補正方法を示す
フローチャート。
【図7】この発明に係るビームシフタの作用を示す光路
図。
【図8】従来のビームシフト補正方法を示す説明図。
【符号の説明】
1 ビームシフタ装置 2 ビームシフタ 3 光量分布センサ(光量分布検出手段) 5 制御部 6 シフト機構 7 光源 8 試料 21,22 第1,第2平行平面板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源から出射し試料に向けて投光するビ
    ーム光の光量バランスからビーム光のシフトを検出し、
    前記シフトを吸収するようにビーム光を平行移動させて
    所定の光路上に戻すビームシフタ装置であって、 前記ビーム光の光軸に対して夫々直交する2方向に配置
    した平行平面板を有し、光軸上に配置したビームシフタ
    と、 このビームシフタの平行平面板を微動させるシフト手段
    と、 前記試料に投光されるビーム光の光量バランスを検出す
    る光量分布検出手段と、 この光量分布検出手段から出力される信号からビーム光
    の試料に対するシフト方向を検出すると共に、前記シフ
    ト手段の作動を制御し、ビーム光のシフトを吸収する方
    向に光路を平行移動させる制御手段とを備えたことを特
    徴とするビームシフタ装置。
JP4137871A 1992-04-30 1992-04-30 ビームシフタ装置 Pending JPH05307156A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4137871A JPH05307156A (ja) 1992-04-30 1992-04-30 ビームシフタ装置
US08/055,016 US5299049A (en) 1992-04-30 1993-04-30 Beam shifting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4137871A JPH05307156A (ja) 1992-04-30 1992-04-30 ビームシフタ装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05307156A true JPH05307156A (ja) 1993-11-19

Family

ID=15208663

Family Applications (1)

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JP4137871A Pending JPH05307156A (ja) 1992-04-30 1992-04-30 ビームシフタ装置

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US (1) US5299049A (ja)
JP (1) JPH05307156A (ja)

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US5299049A (en) 1994-03-29

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