CN214278635U - 曝光镜头及曝光装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种曝光镜头，其包括用以优化光线以得到平行光的准直箱、反射箱、装配在反射箱顶部的DMD器件、以及成像镜箱，准直箱内设置有用以将平行光反射至反射箱内的第一反射镜，反射箱内设置有用以将进入到反射箱内的平行光反射至DMD器件的有效工作区域的第二反射镜，第二反射镜的安装角度为20°‑45°，与现有的曝光镜头相比，第二反射镜与第一反射镜之间的距离缩小，减小了曝光镜头的横向尺寸，增加了曝光镜头的纵向尺寸，得到的曝光镜头结构合理，在多个该曝光镜头同步移动对被曝光物进行曝光时，产生的光斑之间的距离小，无需多次往返移动即可将光斑之间的区域实现曝光，可避免区域重复曝光且减少了空跑现象，提高了效率。

Description

曝光镜头及曝光装置

技术领域

本实用新型涉及一种曝光镜头及曝光装置。

背景技术

曝光设备是一种利用光反应原理，对被曝光物上的光反应材料进行光反应。现有技术中，为了提高曝光效率，曝光设备一般设置多个镜头同步移动曝光，但是，如图1所示，用以将从准直箱001射出的光线反射至DMD器件002上的反射镜003的安装角度为45°，从而反射箱004的横向尺寸过大，曝光镜头的横向尺寸较大，导致相邻的曝光镜头即使紧贴排布，产生的光斑之间的距离较大，不利于后续高效率曝光，如图2所示，为了将两个光斑(005和006)之间的区域实现曝光，曝光镜头需要在该区域进行多次往返曝光，在曝光进行到末端时，曝光镜头容易产生多次空跑的现象，浪费资源。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种横向尺寸小且结构合理的曝光镜头。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种曝光镜头，包括用以优化光线以得到平行光的准直箱、设置在所述准直箱一侧的反射箱、装配在所述反射箱顶部的DMD器件、以及装配在所述反射箱下方的成像镜箱，所述准直箱内设置有用以将所述平行光反射至所述反射箱内的第一反射镜，所述反射箱内设置有用以将进入到所述反射箱内的所述平行光反射至所述DMD器件的有效工作区域的第二反射镜，所述反射箱内还设置有位于所述第一反射镜和所述第二反射镜之间的透镜，所述平行光经过所述DMD器件和所述成像镜箱照射至被曝光物上形成光斑，所述第二反射镜的安装角度为20°-45°。

进一步地，所述第一反射镜上具有用以使得平行光反射的第一反射区域，所述第二反射镜具有用以使得平行光反射的第二反射区域，所述第一反射区域和所述第二反射区域位于同一水平线。

进一步地，所述透镜至所述第二反射镜的距离不小于所述DMD器件的尺寸。

进一步地，所述透镜至所述第二反射镜的距离为18-60mm。

进一步地，所述平行光从所述透镜至DMD器件的光路距离为120-125mm。

本实用新型还提供一种曝光装置，包括至少两个如上所述的曝光镜头。

进一步地，所述曝光镜头的数量大于两个，相邻两个所述曝光镜头形成的光斑之间具有间隙，所述间隙的尺寸为所述光斑的横向尺寸的整倍数。

进一步地，所述曝光镜头的数量为两个，两个所述曝光镜头的反射箱靠近设置。

进一步地，两个所述曝光镜头形成的光斑之间具有间隙，所述间隙的尺寸等于所述光斑的横向尺寸。

进一步地，所述反射箱的横向尺寸为70-80mm。

本实用新型的有益效果在于：曝光镜头的第二反射镜的安装角度为20°-45°，与现有的曝光镜头相比，第二反射镜与第一反射镜之间的距离缩小，减小了曝光镜头的横向尺寸，为了DMD器件反射的光线顺利进入成像镜箱，将DMD器件相对第二反射镜上移，增加了曝光镜头的纵向尺寸，得到的曝光镜头结构合理，在多个该曝光镜头同步移动对被曝光物进行曝光时，产生的光斑之间的距离小，无需多次往返移动即可将光斑之间的区域实现曝光，可避免区域重复曝光且减少了空跑现象，提高了效率。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为现有技术中曝光镜头的结构示意图；

图2为现有技术中光斑在曝光区域的曝光路径示意图；

图3为本实用新型所示的曝光镜头的结构示意图；

图4为本实用新型所示的曝光镜头的另一结构示意图；

图5为本实用新型所示的曝光装置中的两个曝光镜头的结构示意图；

图6为本实用新型所示的光斑在曝光区域的曝光路径示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的机构或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参见图3和图4，本实用新型一实施例所示的曝光镜头100，用以对被曝光物(未图示)进行曝光处理，该曝光镜头100包括用以优化光线以得到平行光的准直箱1、设置在准直箱1一侧的反射箱2、装配在反射箱2顶部的DMD器件3、以及装配在反射箱2下方的成像镜箱4。

数字微反射镜器件3(Digital Micromirror Device，简称DMD)由多个反射镜面构成，镜片的多少由显示分辨率决定，一个镜片对应一个像素，通过控制每片镜片的开/关占空比来创建灰度图形。由于其反射率高、对比度大、精度高等特点广泛地应用于光刻技术中，与传统的光刻相比，采用DMD的光刻技术，无需掩膜，其主要原理是通过计算机将所需的光刻图案通过软件写入DMD器件3中，并根据图像的黑白像素的分布改变DMD器件3上镜片的转角，并通过光源照射到DMD器件3上形成与所需图案一致的光图案，最后将该光图案投射至被曝光物表面。本实施例中，DMD器件3的尺寸为20.736mm*3.629mm。

光源可以为三色激光源或光棒，准直箱1设置在光源的光路上，其中，准直箱1用于将光源发出的点光源进行准直、扩束，并消除杂光弱光和散射光，以得到能量、光线均匀的平行光。具体的，准直箱1的设置有光源入口11，且准直箱1内设置有位于光源入口11下方的第一透镜(未图示)和位于第一透镜下方的第二透镜组(未图示)，第一透镜和第二透镜组形成准直镜头组。其中，调整光源和第一透镜之间的间距，可调整照射在DMD器件3上的平行光的清晰度，调整第一透镜和第二透镜组之间的距离，可调整照射在DMD器件3上形成光斑的大小。

本实施例中，准直箱1设置在反射箱2的右侧，但在此不做具体限定，准直箱1还可以设置在反射箱2的左侧等位置处。为了将经过准直箱1形成的平行光进入到反射箱2，准直箱1内设置有用以将平行光反射至反射箱2内的第一反射镜12，第一反射镜12设置在第二透镜组的出光口，用于改变平行光的方向。

反射箱2内设置有用以将进入到反射箱2内的平行光反射至DMD器件3的有效工作区域的第二反射镜21，平行光经过DMD器件3反射后，再经过设置在成像镜箱4中的光阑(未图示)和调倍率镜片(未图示)后照射至被曝光物上形成光斑，光路如图4的箭头所示。

第一反射镜12上具有用以使得平行光反射的第一反射区域，第二反射镜21具有用以使得平行光反射的第二反射区域，第一反射区域和第二反射区域位于同一水平线，从而使得经过第一反射镜12反射的平行光可照射到第二反射镜21上以被第二反射镜21反射。通过第一反射镜12和第二反射镜21，缩短了光路，使得曝光镜头100的结构更紧凑。

反射箱2内还设置有透镜13，为了和上述涉及到的第一透镜和第二透镜组区分开，现将其称为第三透镜13，第三透镜13位于第一反射镜12和第二反射镜21之间。第三透镜13与第一反射镜12和第二反射镜21处于同一水平线，用于将第一反射镜12反射后的光线进行准直，使光线更加均匀。第三透镜13是最后一个准直透镜，为了使激光成像的效果最优，光线从第三透镜13至DMD器件3的距离应当保持为特定值，该特定值需要经过计算确定。此外，由DMD器件3反射的光线需要射入成像镜箱4中，故，为了不遮挡光线，第三透镜13至第二反射镜21的距离不小于DMD器件3的尺寸，第三透镜13至第二反射镜21的距离为18-60mm。

调节第三透镜13与DMD器件3之间的距离，将第三透镜13设置在反射箱2的右下方位置处，使得光路从第三透镜13到DMD器件3的距离为定值，与在实际设备上的工作光路保持一致。本实施例中，平行光从第三透镜13至DMD器件3的光路距离为120-125mm，该范围使得曝光镜头100的成像效果最优。

本实施例中，第一反射镜12的安装角度为45°，且朝向反射箱2设置。在此，需要说明的是，本申请涉及到的安装角度是与反射箱2所在的横向方向形成的夹角，横向方向如图4中的a所示。

本实施例中，为了减小反射箱2的横向尺寸，即，缩短第一反射镜12和第二反射镜21之间的距离，将第二反射镜21的位置相对右移动，为了保持光路从第三透镜13到DMD器件3之间距离保持不变，则DMD器件3需要向右上方移动，从而延长了发射箱的纵向尺寸，但是第三透镜13位于反射箱2的右下方，第三透镜13会遮挡DMD器件3的反射光路，为了避免第三透镜13遮挡反射光路，只需要将DMD器件3上移，同时为了将平行光反射到DMD器件3上，改变第二反射镜21的安装角度即可。但是，第二反射镜21的安装角度过小时，DMD器件3的反射光路会被第二反射镜21遮挡，故此，第二反射镜21的安装角度为20°-45°，第二反射镜21的安装角度具体可根据实际需要进行设置，需要说明的是，安装角度不包括45°。反射箱2的横向尺寸为70-80mm，当反射箱2的横向尺寸小于70mm，也就是第三透镜13至第二反射镜21的距离更小，那么第二反射镜21至DMD器件3的距离更大，使得反射箱2纵向尺寸过大；当反射箱2的横向尺寸大于80mm，则无法实现相邻两个曝光镜头100形成的光斑之间的间隙等于光斑的横向尺寸。一实施例中，反射箱2的横向尺寸为75mm，曝光镜头100在其聚焦面上最佳成像的光斑的横向尺寸是40.4mm，此时，第二反射镜21的安装角度为23.5°。

本实用新型还提供一种曝光装置，用于对被曝光物进行曝光，其包括放置被曝光物的曝光平台和至少两个如上所示的曝光镜头，曝光镜头可相对曝光平台运动，被曝光物放置在曝光平台上，随曝光平台相对曝光镜头运动。在此不对曝光镜头和曝光平台之间具体的运动方式做具体限定。

曝光工作时，曝光镜头具有曝光移动轨迹和区域转换轨迹，曝光镜头沿曝光移动轨迹运动时，对被曝光物进行曝光，如图6中箭头所示方向；曝光镜头沿区域转换轨迹运动时，改变被曝光物上的曝光区域。很显然，由于曝光镜头的光斑的尺寸的局限性，曝光镜头在沿曝光移动轨迹的一次运动后，无法对被曝光物上需要曝光的范围全部完成曝光，因此曝光镜头需要沿曝光移动轨迹运动一次后，然后沿区域转换轨迹运动，以改变曝光区域，可以对另一个曝光区域继续进行曝光。

为了提高工作效率，将曝光镜头设置的数量为至少两个，至少两个曝光镜头沿区域转换轨迹同中心排布。曝光镜头的数量大于两个时，相邻两个曝光镜头形成的光斑之间具有间隙，间隙的尺寸为光斑的横向尺寸的整倍数，该设置避免了重复曝光，提高了工作效率。此时，至少两个曝光镜头在一个曝光区域曝光时，为了将相邻曝光镜头形成的光斑之间的区域完成曝光，至少两个曝光镜头则需要同步移动一个光斑距离，然后继续曝光，直到将邻曝光镜头形成的光斑之间的区域完成曝光，然后至少两个曝光镜头沿区域转换轨迹移动，转移到下一个曝光区域继续曝光。此时，至少部分曝光移动轨迹与区域转换轨迹平行设置，即在一个曝光区域中，曝光镜头需要沿着与区域转换轨迹平行的方向移动一个光斑距离以曝光两个光斑之间的区域。

请参见图5，本实施例中，为了减小曝光镜头100产生多次空跑现象的概率，曝光装置中曝光镜头100的数量为两个，两个曝光镜头100的反射箱2靠近设置，两个曝光镜头100形成的光斑之间具有间隙，间隙的尺寸等于光斑的横向尺寸。反射箱2的横向尺寸为75mm，产生的光斑的横向尺寸为40.4mm，故，两个曝光镜头100的安装的距离为5.8mm，使得产生的两个光斑之间的间隙为40.4mm，因此曝光镜头运动一次即可完成两个光斑之间的空隙区域的曝光。

请参见图6，一个曝光镜头100产生第一光斑101和另个曝光镜头100产生第二光斑102，两个曝光镜头100在一个曝光区域，沿曝光移动轨迹运动，即，第一光斑101和第二光斑102同步往返运动一次，将第一光斑101和第二光斑102之间的间隙区域也全部曝光，然后，第一光斑101和第二光斑102同步沿区域转换轨迹移动至下一个曝光区域继续曝光，提高了曝光的速度，同时减少了镜头空跑的次数。

综上，曝光镜头的第二反射镜的安装角度为20°-45°，与现有的曝光镜头相比，第二反射镜与第一反射镜之间的距离缩小，减小了曝光镜头的横向尺寸，为了DMD器件反射的光线顺利进入成像镜箱，将DMD器件相对第二反射镜上移，增加了曝光镜头的纵向尺寸，得到的曝光镜头结构合理，在多个该曝光镜头同步移动对被曝光物进行曝光时，产生的光斑之间的距离小，无需多次往返移动即可将光斑之间的区域实现曝光，可避免区域重复曝光且减少了空跑现象，提高了效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种曝光镜头，其特征在于，包括用以优化光线以得到平行光的准直箱、设置在所述准直箱一侧的反射箱、装配在所述反射箱顶部的DMD器件、以及装配在所述反射箱下方的成像镜箱，所述准直箱内设置有用以将所述平行光反射至所述反射箱内的第一反射镜，所述反射箱内设置有用以将进入到所述反射箱内的所述平行光反射至所述DMD器件的有效工作区域的第二反射镜，所述反射箱内还设置有位于所述第一反射镜和所述第二反射镜之间的透镜，所述平行光经过所述DMD器件和所述成像镜箱照射至被曝光物上形成光斑，所述第二反射镜的安装角度为20°-45°。

2.如权利要求1所述的曝光镜头，其特征在于，所述第一反射镜上具有用以使得平行光反射的第一反射区域，所述第二反射镜具有用以使得平行光反射的第二反射区域，所述第一反射区域和所述第二反射区域位于同一水平线。

3.如权利要求1所述的曝光镜头，其特征在于，所述透镜至所述第二反射镜的距离不小于所述DMD器件的尺寸。

4.如权利要求3所述的曝光镜头，其特征在于，所述透镜至所述第二反射镜的距离为18-60mm。

5.如权利要求1所述的曝光镜头，其特征在于，所述平行光从所述透镜至DMD器件的光路距离为120-125mm。

6.一种曝光装置，其特征在于，包括至少两个如权利要求1-5中任一项所述的曝光镜头。

7.如权利要求6所述的曝光装置，其特征在于，所述曝光镜头的数量大于两个，相邻两个所述曝光镜头形成的光斑之间具有间隙，所述间隙的尺寸为所述光斑的横向尺寸的整倍数。

8.如权利要求6所述的曝光装置，其特征在于，所述曝光镜头的数量为两个，两个所述曝光镜头的反射箱靠近设置。

9.如权利要求8所述的曝光装置，其特征在于，两个所述曝光镜头形成的光斑之间具有间隙，所述间隙的尺寸等于所述光斑的横向尺寸。

10.如权利要求8所述的曝光装置，其特征在于，所述反射箱的横向尺寸为70-80mm。

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