專(zhuān)利名稱(chēng)：激光直描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使基于光柵數(shù)據(jù)調(diào)制的激光束利用圓柱形透鏡向副掃描方向 聚光并偏向主掃描方向的同時(shí)，使被描畫(huà)體向副掃描方向移動(dòng)，從而將所期望
的圖形描畫(huà)到被描畫(huà)體上的激光直描裝置(LDI: Laser Direct Imaging (激光
直接成像))。
背景技術(shù)：
在激光直描裝置中，將設(shè)計(jì)回路圖形時(shí)的CAD轉(zhuǎn)換成向量數(shù)據(jù)格式并算 出輪廓線(xiàn)后，再轉(zhuǎn)換成描畫(huà)用光柵數(shù)據(jù)，求出激光的ON/OFF像素，并對(duì)ON 像素照射激光。
圖7是現(xiàn)有的激光直描裝置的構(gòu)成圖。
激光源1搭載在光學(xué)基座16上。光學(xué)基座16配置在機(jī)架18上的支柱17 上。從激光源l輸出的激光束5通過(guò)反射鏡2、擴(kuò)展器3入射到音響光學(xué)元件 (以下稱(chēng)為"AOM，，)4。用AOM調(diào)制后的激光束5a利用多角鏡6偏向并入射 到f e透鏡7，透過(guò)f 0透鏡7的激光束5a利用折回反射鏡8偏向圖的下方并 入射到圓柱形透鏡9。然后，透過(guò)圓柱形透鏡9的激光束5a入射到被描畫(huà)體 IO而使被描畫(huà)體IO上的干膜光刻膠(以下稱(chēng)為"DFR")或光刻膠等感光。此 時(shí)，搭載了被描畫(huà)體10的工作臺(tái)12向副掃描方向(圖中的Y方向。還有， 主掃描方向是圖中的X方向)等速移動(dòng)。線(xiàn)性馬達(dá)14使工作臺(tái)12移動(dòng)。一 對(duì)導(dǎo)向件13對(duì)工作臺(tái)12進(jìn)行引導(dǎo)(專(zhuān)利文獻(xiàn)l:特開(kāi)2007-94122)。
這里，fe透鏡7的前焦點(diǎn)定位于多角鏡6的反射面上，用多角鏡6反射 的與激光束5的XY面平行的成分為平行光，與XY面垂直的成分為以多角鏡 6的反射點(diǎn)為起點(diǎn)的散射光。因此，雖然與激光束5的XY面平行的成分利用 fe透鏡7聚光，但圓柱形透鏡9照樣透過(guò)。另一方面，與激光束5的XY面 垂直的成分利用f e透鏡7變換成平行光，并由圓柱形透鏡9聚光。
圖8是表示開(kāi)始傳感器的位置的圖，(a)是從圖7中的X方向觀察到的
圖，(b)是從圖7中的Y方向觀察到的圖。
在圓柱形透鏡9的在圖7中的左端側(cè)的下方配置有反射鏡11,在反射鏡 11的反射側(cè)配置有開(kāi)始傳感器15。并且，為了使每行的掃描開(kāi)始位置一致， 主掃描方向的一次掃描的描畫(huà)在開(kāi)始傳感器15檢測(cè)用反射鏡11反射的激光束 5a后經(jīng)規(guī)定時(shí)間后開(kāi)始(圖示的場(chǎng)合，檢測(cè)位置和描畫(huà)開(kāi)始位置的距離為 10mm)。
然而，由于激光束向主掃描方向掃描的同時(shí)，工作臺(tái)12(即被描畫(huà)體10) 向副掃描方向移動(dòng)，所以使激光束5向X方向掃描時(shí)，則如圖9所示，照射 軌跡(曝光軌跡)相對(duì)X方向(主掃描方向)僅向順時(shí)針?lè)较騼A斜角度a。以 下將該角度a稱(chēng)為"掃描角度"。
于是，現(xiàn)有技術(shù)中，以工作臺(tái)12的移動(dòng)方向?yàn)榛鶞?zhǔn)并以?huà)呙杞嵌萢為0 的方式配置照射光學(xué)系統(tǒng)，且以曝光軌跡與Y方向(副掃描方向)成直角的 方式配置照射系統(tǒng)。
在感光材料對(duì)光的靈敏度(以下筒稱(chēng)為"靈敏度")相同的場(chǎng)合，能夠使掃 描角度a恒定。但是，對(duì)于光刻膠靈敏度卻存在值不同的情況。例如，在使激 光的輸出為恒定時(shí)、光刻膠靈敏度為50mmJ/cm2的場(chǎng)合，使激光束的掃描速 度(即多角境的轉(zhuǎn)速)和工作臺(tái)的移動(dòng)速度分別偏移光刻膠靈敏度為 10mmJ/cm2的場(chǎng)合1/5即可。
但是，由于多角境的轉(zhuǎn)速為穩(wěn)定的區(qū)域狹小(例如為額定轉(zhuǎn)速 額定轉(zhuǎn)速 的1/2),所以?huà)呙杞嵌萢的可變范圍減小，且能夠曝光的工件的種類(lèi)少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述問(wèn)題，提供一種能夠?qū)⒏鞣N靈敏度的感光材料
進(jìn)行曝光并且能夠根據(jù)工件的變形來(lái)修正描畫(huà)位置的激光直描裝置。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的激光直描裝置，使基于光柵數(shù)據(jù)調(diào)制的激光 束通過(guò)圓柱形透鏡向副掃描方向聚光的同時(shí)偏向主掃描方向，并且使被描畫(huà)體 向副掃描方向移動(dòng)而將所期望的圖形描畫(huà)到被描畫(huà)體上，其特征在于，構(gòu)成為， 使上述圓柱形透鏡的軸線(xiàn)能夠在水平方向旋轉(zhuǎn)，并能夠改變上述圓柱形透鏡的 軸線(xiàn)相對(duì)于上述主掃描方向的角度。
該場(chǎng)合，可使上述旋轉(zhuǎn)中心與上述激光束的掃描開(kāi)始點(diǎn)一致。
本發(fā)明的效果如下。
由于能夠容易地設(shè)定圓柱形透鏡對(duì)主掃描方向的角度(掃描角度a)，所 以能夠?qū)⒏鞣N靈每丈度的感光材料進(jìn)行曝光。


圖l是涉及本發(fā)明的激光直描裝置的構(gòu)成圖。 圖2是圖1中的A部放大圖。
圖3是涉及本發(fā)明的激光直描裝置的主要部分剖視圖。
圖4是圖2中的B-B剖視圖。
圖5與圓柱形透鏡的軸線(xiàn)成直角方向的剖視圖。
圖6是表示本發(fā)明的變形例的圖。
圖7是現(xiàn)有的激光直描裝置的構(gòu)成圖。
圖8是現(xiàn)有的激光直描裝置的說(shuō)明圖。
圖9是掃描角度的說(shuō)明圖。
圖中
5a—激光束，9—圓柱形透鏡，10—被描畫(huà)體，P—圓柱形透鏡9的中心軸。
具體實(shí)施例方式
以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。
圖l是涉及本發(fā)明的激光直描裝置的構(gòu)成圖，(a)俯視圖，(b)是側(cè)視圖。 另外，圖2是圖1中的A部放大圖。(a)俯視圖，(b)是側(cè)視圖。還有，為 了便于圖示，圖2相對(duì)圖1旋轉(zhuǎn)90度來(lái)表示。另外，圖3是后述的銷(xiāo)44附近 的剖視圖，圖4是圖2中的B-B剖視圖。還有，與圖7相同的部件或相同功 能的部件附注同 一 符號(hào)而省略重復(fù)說(shuō)明。
托架23固定在支柱17上。底板43利用螺栓49固定在托架23上。中空 鉸鏈銷(xiāo)34具備切去環(huán)狀的一部分的中空馬蹄形的凸起部34a，并固定在底板 43上。凸起部34a的中心定位于描畫(huà)開(kāi)始點(diǎn)。如后面所述，在凸起部34a上 設(shè)置凹口是為了防止凸起部34a與透過(guò)圓柱形透鏡9的激光束5a干涉。另外， 凸起部34a的內(nèi)側(cè)半徑是不妨礙激光束5a入射到開(kāi)始傳感器15的半徑(這里 為15mm )。
圓柱形透鏡9被支撐在透鏡架35上。設(shè)置在透鏡架35上的圓形部38以
圓柱形透鏡9的軸線(xiàn)通過(guò)凸起部34a的方式嵌合在凸起部34a的外周。因此， 對(duì)透鏡架35即圓柱形透鏡9以凸起部34a的中心即描畫(huà)開(kāi)始點(diǎn)為中心繞描畫(huà) 開(kāi)始點(diǎn)自由定位。在透鏡架35上形成有孔37和三個(gè)孔50?？?7形成為在透 鏡架35可旋轉(zhuǎn)的范圍內(nèi)不與透過(guò)圓柱形透鏡9的激光束5a干涉的大小。
如圖3所示，銷(xiāo)44穿過(guò)孔50而與底板43螺紋連接。蝶形彈簧41朝向底 板43對(duì)透鏡架35加力，以免透鏡架35從底板43浮起來(lái)。還有，蝶形彈簧 41的作用力不妨礙透鏡架35繞描畫(huà)開(kāi)始點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。另外，銷(xiāo)44的外徑是比孔 50的直徑還小的直徑，允許透鏡架35繞描畫(huà)開(kāi)始點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。
在透鏡架35的一方側(cè)面旋轉(zhuǎn)自如地支撐有凸輪從動(dòng)件33。在底板43上 配置有由軸承39a和軌道39b構(gòu)成的直線(xiàn)引導(dǎo)裝置39。軌道39b固定在支架 51上。沿X方向引導(dǎo)軸承39a。支架51利用螺栓52固定在底板43上。在軸 承39a上固定有直線(xiàn)凸輪32。直線(xiàn)凸輪32的與凸輪從動(dòng)件33相對(duì)的端面在 凸2中向右下降地形成。
直線(xiàn)凸輪32與直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行元件31的軸31a連接。馬達(dá)30驅(qū)動(dòng)直線(xiàn)運(yùn) 動(dòng)執(zhí)行元件31, ^吏軸31a在X方向上移動(dòng)。馬達(dá)30通過(guò)L形的保持體55固 定在底板43上。螺才全56將保持體55固定在底板43上。
彈簧36在圖2中向左方對(duì)透鏡架35加力，使凸輪從動(dòng)件33與相對(duì)的直 線(xiàn)凸輪32的面32a接觸。
由于是以上結(jié)構(gòu)，所以，若使馬達(dá)30旋轉(zhuǎn)，則直線(xiàn)凸輪32在X方向上 移動(dòng)，伴隨與直線(xiàn)凸輪32抵接的凸輪從動(dòng)件33的X方向的動(dòng)作，透鏡架35 以描畫(huà)開(kāi)始點(diǎn)為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(即，掃描角度a的值增大、減小)。于是，以 掃描角度為所期望的值的方式對(duì)導(dǎo)向件39進(jìn)行定位。
其次，說(shuō)明本發(fā)明的動(dòng)作。
首先對(duì)掃描角度a進(jìn)行說(shuō)明。
若將多角鏡的轉(zhuǎn)速設(shè)為N(rpm)、將面數(shù)設(shè)為m,則多角鏡的一個(gè)面的 掃描時(shí)間tm和偏向角度0的掃描時(shí)間ts用公式1 、 2表示。 tm=60/n/m[rpm] …(公式1)
ts=tmx6/ ( 360/m )…(公式2 )
多角鏡的偏向角度為6的場(chǎng)合，入射到fB透鏡7的激光的入射角度為20。
于是，若將f設(shè)為份透鏡7的焦點(diǎn)距離，將V設(shè)為工作臺(tái)的輸送速度(曝光
速度)，則掃描角度a用公式3表示。
a:tan-1 (tsxV/ ( 2xfx0 )) ...(公式3 )
圖5是與多角鏡的軸線(xiàn)成直角的方向的剖視圖，P是圓柱形透鏡9的軸線(xiàn)。
如上所述，入射到圓柱形透鏡9的激光束5a的圓柱形透鏡9的寬度方向 的成分為平行。因此，垂直地入射到圓柱形透鏡9的激光束5a的中心軸通過(guò) 中心軸P的場(chǎng)合，激光束5a向從中心軸P離開(kāi)F (但F是圓柱形透鏡9的焦 點(diǎn)距離)的位置FO聚光。這里，若在固定了激光束5a的狀態(tài)下使圓柱形透鏡 9如該圖中用雙點(diǎn)虛線(xiàn)所示那樣向圖的右方僅移動(dòng)S (即，僅使中心軸P向圖 的右方移動(dòng))，則激光束5a向距離圖中F僅S的右方F1聚光。也就是，即使 激光束5a的中心軸相同，圓柱形透鏡9的中心軸P的位置也與工件10的表面 平行地錯(cuò)開(kāi)，聚光位置僅移動(dòng)錯(cuò)開(kāi)的距離。也就是，若使圓柱形透鏡9的中心 軸P相對(duì)于工件的行走方向傾斜角度a,則激光束5a的聚光位置也相對(duì)于行 走方向傾斜角度a。因此，能夠?qū)呙杞嵌茸鳛閳A柱形透鏡9的中心軸P相對(duì) 于掃描方向的角度來(lái)設(shè)定。
還有，在該實(shí)施方式中，由于使圓柱形透鏡9以描畫(huà)開(kāi)始點(diǎn)為中心來(lái)旋轉(zhuǎn)， 所以描畫(huà)開(kāi)始點(diǎn)不會(huì)偏離X方向，且能夠進(jìn)行品質(zhì)優(yōu)良的描畫(huà)。
圖6是表示本發(fā)明的變形例的圖。
透鏡架35配置在底板43上，能以鉸鏈銷(xiāo)42為中心旋轉(zhuǎn)。 該變形例的場(chǎng)合，由于鉸鏈銷(xiāo)42的軸線(xiàn)脫離描畫(huà)開(kāi)始點(diǎn)，所以，描畫(huà)開(kāi) 始位置在X方向僅偏離tan a。但是，由于事先知道掃描角度a，所以通過(guò)將 被描畫(huà)體IO在工作臺(tái)的配置位置在Y方向僅偏離tana，就能夠在工件的期望 《立置上進(jìn)4于描畫(huà)。
還有，對(duì)于動(dòng)作，由于實(shí)質(zhì)上是相同的動(dòng)作，所以省略重復(fù)的說(shuō)明。 另外，在上述中利用AOM對(duì)激光束進(jìn)行了調(diào)制，但是也可以應(yīng)用于使用 激光二極管作為光源并對(duì)激光二極管直接進(jìn)行ON/OFF控制的激光直描裝置。
權(quán)利要求
1. 一種激光直描裝置，使基于光柵數(shù)據(jù)調(diào)制的激光束通過(guò)圓柱形透鏡向副掃描方向聚光的同時(shí)偏向主掃描方向，并且使被描畫(huà)體向副掃描方向移動(dòng)而將所期望的圖形描畫(huà)到被描畫(huà)體上，其特征在于，構(gòu)成為，使上述圓柱形透鏡的軸線(xiàn)能夠在與上述被描畫(huà)體的表面平行的方向旋轉(zhuǎn)，能夠改變上述圓柱形透鏡的軸線(xiàn)相對(duì)于上述主掃描方向的角度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光直描裝置，其特征在于， 使上述旋轉(zhuǎn)中心與上述激光束的掃描開(kāi)始點(diǎn)一致。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠?qū)⒏鞣N靈敏度的感光材料進(jìn)行曝光并且能夠根據(jù)工件的變形來(lái)修正描畫(huà)位置的激光直描裝置。該激光直描裝置使基于光柵數(shù)據(jù)調(diào)制的激光束(5a)通過(guò)圓柱形透鏡(9)向副掃描方向聚光的同時(shí)偏向主掃描方向，并且使被描畫(huà)體(10)向副掃描方向移動(dòng)而將所期望的圖形描畫(huà)到被描畫(huà)體(10)上，構(gòu)成為使圓柱形透鏡(9)的中心軸(P)能夠在水平方向旋轉(zhuǎn)，并能夠改變圓柱形透鏡(9)的中心軸(P)相對(duì)于主掃描方向的角度。
文檔編號(hào)G02B26/10GK101393399SQ20081021044
公開(kāi)日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月20日
發(fā)明者內(nèi)藤芳達(dá), 押田良忠, 鈴木光弘 申請(qǐng)人:日立比亞機(jī)械股份有限公司