CN101393399A - 激光直描装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够将各种灵敏度的感光材料进行曝光并且能够根据工件的变形来修正描画位置的激光直描装置。该激光直描装置使基于光栅数据调制的激光束(5a)通过圆柱形透镜(9)向副扫描方向聚光的同时偏向主扫描方向，并且使被描画体(10)向副扫描方向移动而将所期望的图形描画到被描画体(10)上，构成为使圆柱形透镜(9)的中心轴(P)能够在水平方向旋转，并能够改变圆柱形透镜(9)的中心轴(P)相对于主扫描方向的角度。

Description

激光直描装置
技术领域
本发明涉及使基于光栅数据调制的激光束利用圆柱形透镜向副扫描方向聚光并偏向主扫描方向的同时，使被描画体向副扫描方向移动，从而将所期望的图形描画到被描画体上的激光直描装置(LDI：Laser Direct Imaging(激光直接成像))。
背景技术
在激光直描装置中，将设计回路图形时的CAD转换成向量数据格式并算出轮廓线后，再转换成描画用光栅数据，求出激光的ON/OFF像素，并对ON像素照射激光。
图7是现有的激光直描装置的构成图。
激光源1搭载在光学基座16上。光学基座16配置在机架18上的支柱17上。从激光源1输出的激光束5通过反射镜2、扩展器3入射到音响光学元件(以下称为“AOM”)4。用AOM调制后的激光束5a利用多角镜6偏向并入射到fθ透镜7，透过fθ透镜7的激光束5a利用折回反射镜8偏向图的下方并入射到圆柱形透镜9。然后，透过圆柱形透镜9的激光束5a入射到被描画体10而使被描画体10上的干膜光刻胶(以下称为“DFR”)或光刻胶等感光。此时，搭载了被描画体10的工作台12向副扫描方向(图中的Y方向。还有，主扫描方向是图中的X方向)等速移动。线性马达14使工作台12移动。一对导向件13对工作台12进行引导(专利文献1：特开2007-94122)。
这里，fθ透镜7的前焦点定位于多角镜6的反射面上，用多角镜6反射的与激光束5的XY面平行的成分为平行光，与XY面垂直的成分为以多角镜6的反射点为起点的散射光。因此，虽然与激光束5的XY面平行的成分利用fθ透镜7聚光，但圆柱形透镜9照样透过。另一方面，与激光束5的XY面垂直的成分利用fθ透镜7变换成平行光，并由圆柱形透镜9聚光。
图8是表示开始传感器的位置的图，(a)是从图7中的X方向观察到的图，(b)是从图7中的Y方向观察到的图。
在圆柱形透镜9的在图7中的左端侧的下方配置有反射镜11，在反射镜11的反射侧配置有开始传感器15。并且，为了使每行的扫描开始位置一致，主扫描方向的一次扫描的描画在开始传感器15检测用反射镜11反射的激光束5a后经规定时间后开始(图示的场合，检测位置和描画开始位置的距离为10mm)。
然而，由于激光束向主扫描方向扫描的同时，工作台12(即被描画体10)向副扫描方向移动，所以使激光束5向X方向扫描时，则如图9所示，照射轨迹(曝光轨迹)相对X方向(主扫描方向)仅向顺时针方向倾斜角度α。以下将该角度α称为“扫描角度”。
于是，现有技术中，以工作台12的移动方向为基准并以扫描角度α为0的方式配置照射光学系统，且以曝光轨迹与Y方向(副扫描方向)成直角的方式配置照射系统。
在感光材料对光的灵敏度(以下简称为“灵敏度”)相同的场合，能够使扫描角度α恒定。但是，对于光刻胶灵敏度却存在值不同的情况。例如，在使激光的输出为恒定时、光刻胶灵敏度为50mmJ/cm2的场合，使激光束的扫描速度(即多角境的转速)和工作台的移动速度分别偏移光刻胶灵敏度为10mmJ/cm2的场合1/5即可。
但是，由于多角境的转速为稳定的区域狭小(例如为额定转速～额定转速的1/2)，所以扫描角度α的可变范围减小，且能够曝光的工件的种类少。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种能够将各种灵敏度的感光材料进行曝光并且能够根据工件的变形来修正描画位置的激光直描装置。
为了解决上述问题，本发明的激光直描装置，使基于光栅数据调制的激光束通过圆柱形透镜向副扫描方向聚光的同时偏向主扫描方向，并且使被描画体向副扫描方向移动而将所期望的图形描画到被描画体上，其特征在于，构成为，使上述圆柱形透镜的轴线能够在水平方向旋转，并能够改变上述圆柱形透镜的轴线相对于上述主扫描方向的角度。
该场合，可使上述旋转中心与上述激光束的扫描开始点一致。
本发明的效果如下。
由于能够容易地设定圆柱形透镜对主扫描方向的角度(扫描角度α)，所以能够将各种灵敏度的感光材料进行曝光。
附图说明
图1是涉及本发明的激光直描装置的构成图。
图2是图1中的A部放大图。
图3是涉及本发明的激光直描装置的主要部分剖视图。
图4是图2中的B-B剖视图。
图5与圆柱形透镜的轴线成直角方向的剖视图。
图6是表示本发明的变形例的图。
图7是现有的激光直描装置的构成图。
图8是现有的激光直描装置的说明图。
图9是扫描角度的说明图。
图中：
5a—激光束，9—圆柱形透镜，10—被描画体，P—圆柱形透镜9的中心轴。
具体实施方式
以下对本发明进行说明。
图1是涉及本发明的激光直描装置的构成图，(a)俯视图，(b)是侧视图。另外，图2是图1中的A部放大图。(a)俯视图，(b)是侧视图。还有，为了便于图示，图2相对图1旋转90度来表示。另外，图3是后述的销44附近的剖视图，图4是图2中的B-B剖视图。还有，与图7相同的部件或相同功能的部件附注同一符号而省略重复说明。
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。中空铰链销34具备切去环状的一部分的中空马蹄形的凸起部34a，并固定在底板43上。凸起部34a的中心定位于描画开始点。如后面所述，在凸起部34a上设置凹口是为了防止凸起部34a与透过圆柱形透镜9的激光束5a干涉。另外，凸起部34a的内侧半径是不妨碍激光束5a入射到开始传感器15的半径(这里为15mm)。
圆柱形透镜9被支撑在透镜架35上。设置在透镜架35上的圆形部38以圆柱形透镜9的轴线通过凸起部34a的方式嵌合在凸起部34a的外周。因此，对透镜架35即圆柱形透镜9以凸起部34a的中心即描画开始点为中心绕描画开始点自由定位。在透镜架35上形成有孔37和三个孔50。孔37形成为在透镜架35可旋转的范围内不与透过圆柱形透镜9的激光束5a干涉的大小。
如图3所示，销44穿过孔50而与底板43螺纹连接。蝶形弹簧41朝向底板43对透镜架35加力，以免透镜架35从底板43浮起来。还有，蝶形弹簧41的作用力不妨碍透镜架35绕描画开始点旋转。另外，销44的外径是比孔50的直径还小的直径，允许透镜架35绕描画开始点旋转。
在透镜架35的一方侧面旋转自如地支撑有凸轮从动件33。在底板43上配置有由轴承39a和轨道39b构成的直线引导装置39。轨道39b固定在支架51上。沿X方向引导轴承39a。支架51利用螺栓52固定在底板43上。在轴承39a上固定有直线凸轮32。直线凸轮32的与凸轮从动件33相对的端面在凸2中向右下降地形成。
直线凸轮32与直线运动执行元件31的轴31a连接。马达30驱动直线运动执行元件31，使轴31a在X方向上移动。马达30通过L形的保持体55固定在底板43上。螺栓56将保持体55固定在底板43上。
弹簧36在图2中向左方对透镜架35加力，使凸轮从动件33与相对的直线凸轮32的面32a接触。
由于是以上结构，所以，若使马达30旋转，则直线凸轮32在X方向上移动，伴随与直线凸轮32抵接的凸轮从动件33的X方向的动作，透镜架35以描画开始点为中心进行旋转(即，扫描角度α的值增大、减小)。于是，以扫描角度为所期望的值的方式对导向件39进行定位。
其次，说明本发明的动作。
首先对扫描角度α进行说明。
若将多角镜的转速设为N(rpm)、将面数设为m，则多角镜的一个面的扫描时间tm和偏向角度θ的扫描时间ts用公式1、2表示。
tm＝60/n/m[rpm]              ...(公式1)
ts＝tm×θ/(360/m)            ...(公式2)
多角镜的偏向角度为θ的场合，入射到fθ透镜7的激光的入射角度为2θ。于是，若将f设为fθ透镜7的焦点距离，将V设为工作台的输送速度(曝光速度)，则扫描角度α用公式3表示。
α＝tan-1(ts×V/(2×f×θ))        ...(公式3)
图5是与多角镜的轴线成直角的方向的剖视图，P是圆柱形透镜9的轴线。
如上所述，入射到圆柱形透镜9的激光束5a的圆柱形透镜9的宽度方向的成分为平行。因此，垂直地入射到圆柱形透镜9的激光束5a的中心轴通过中心轴P的场合，激光束5a向从中心轴P离开F(但F是圆柱形透镜9的焦点距离)的位置F0聚光。这里，若在固定了激光束5a的状态下使圆柱形透镜9如该图中用双点虚线所示那样向图的右方仅移动δ(即，仅使中心轴P向图的右方移动)，则激光束5a向距离图中F仅δ的右方F1聚光。也就是，即使激光束5a的中心轴相同，圆柱形透镜9的中心轴P的位置也与工件10的表面平行地错开，聚光位置仅移动错开的距离。也就是，若使圆柱形透镜9的中心轴P相对于工件的行走方向倾斜角度α，则激光束5a的聚光位置也相对于行走方向倾斜角度α。因此，能够将扫描角度作为圆柱形透镜9的中心轴P相对于扫描方向的角度来设定。
还有，在该实施方式中，由于使圆柱形透镜9以描画开始点为中心来旋转，所以描画开始点不会偏离X方向，且能够进行品质优良的描画。
图6是表示本发明的变形例的图。
透镜架35配置在底板43上，能以铰链销42为中心旋转。
该变形例的场合，由于铰链销42的轴线脱离描画开始点，所以，描画开始位置在X方向仅偏离tan α。但是，由于事先知道扫描角度α，所以通过将被描画体10在工作台的配置位置在Y方向仅偏离tan α，就能够在工件的期望位置上进行描画。
还有，对于动作，由于实质上是相同的动作，所以省略重复的说明。
另外，在上述中利用AOM对激光束进行了调制，但是也可以应用于使用激光二极管作为光源并对激光二极管直接进行ON/OFF控制的激光直描装置。

Claims (2)

1.一种激光直描装置，使基于光栅数据调制的激光束通过圆柱形透镜向副扫描方向聚光的同时偏向主扫描方向，并且使被描画体向副扫描方向移动而将所期望的图形描画到被描画体上，其特征在于，
构成为，使上述圆柱形透镜的轴线能够在与上述被描画体的表面平行的方向旋转，
能够改变上述圆柱形透镜的轴线相对于上述主扫描方向的角度。
2.根据权利要求1所述的激光直描装置，其特征在于，
使上述旋转中心与上述激光束的扫描开始点一致。
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