曝光设备的制作方法

xiaoxiao2020-7-2  2

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专利名称:曝光设备的制作方法
技术领域
本发明涉及一种曝光设备,用于在布置于物体上的光敏层内产生曝光结构,所述曝光设备包括容纳物体的物体载体和曝光装置,其中,物体载体和曝光装置能在进给方向上彼此相对运动,以及其中,利用曝光装置可横向于进给方向地位置受控制地在光敏层上以如下方式产生曝光点,即曝光装置具有至少一个包括一列在列方向上彼此跟随地布置的辐照出射区的曝光单元,从这些辐照出射区中发出曝光射束,利用其中的每条曝光射束通过成像单元可以在光敏层上产生曝光点,并且其中的每条曝光射束通过至少一个具有在 运动方向上运动的包括至少一个反射面的偏转元件的偏转单元而可以在横向于列方向而且倾斜于进给方向分布的偏转方向上偏转,从而可以利用每条曝光射束在偏转方向上在大量依次的曝光点位置上产生彼此至少部分相叠的曝光点。
背景技术
这种类型的曝光设备由现有技术,例如由WO 2008/071347有所公开。这种类型的曝光设备方面存在的问题是,曝光单元和偏转单元尽可能紧凑地彼此相对布置,这是因为各个曝光射束在偏转方向上的偏转相当小,并且此外每个曝光装置可以产生的曝光射束的数目同样受到技术上的限制。

发明内容
该任务在一种开头所述类型的曝光设备上依据本发明以如下方式得以解决,SP 为至少一个偏转元件分配至少一个产生第一曝光射束的组的第一曝光单元和至少一个产生第二曝光射束的组的第二曝光单元,所述曝光单元的第一曝光射束或第二曝光射束可以被由同一偏转元件在其运动时偏转,运动的偏转元件为各自第一组或第二组中的每条第一曝光射束以及为每条第二曝光射束设有至少一个镜面区,以及用于第一曝光射束的镜面区和用于第二曝光射束的镜面区在列方向上彼此相对错开地布置在偏转元件上。依据本发明的解决方案的优点在于,利用这种解决方案存在如下可能性利用一个偏转单元使至少两个曝光单元的曝光射束组偏转,并且因此实现尽可能紧凑的结构。通过偏转方向倾斜于进给方向的分布存在的可能性是,尽管偏转方向横向于列方向的分布,同时仍通过至少一个曝光单兀的不同曝光射束对横向于进给方向挨着布置的曝光点加以曝光。依据一种特别有利的解决方案,镜面区在列方向上具有错位,错位至少相应于一组曝光射束两个彼此跟随的曝光射束的间距。这样的错位可以使曝光点位置优化地布置在光敏层上。更佳的是,错位相应于一组曝光射束的两个彼此跟随的曝光射束的间距的多倍。在偏转元件的结构方面,到目前尚未进行详细说明。 具有优点的是,偏转元件在相对置的侧上受支承,以保证偏转元件精准的取向。因为偏转元件不仅必须受支承,而且也必须受驱动,以便使其在运动方向上运动,所以依据一种特别有利的解决方案,偏转元件可以通过驱动装置单侧驱动。依据本发明的曝光设备一种特别具有优点和紧凑的结构在如下的情况下产生,即在横向于进给方向分布的横向方向上彼此跟随地布置的偏转元件可以分别交替地在相对置的侧上利用驱动装置被驱动。因此,驱动装置可以特别节省空间地彼此相对布置。依据本发明的曝光设备另一种具有优点的实施方式,第一曝光单元和第二曝光单兀的第一曝光射束和第二曝光射束的镜面区关于光敏层上垂直于进给方向分布的取向区以如下方式布置,即第一曝光单元中的偏转路径之一的曝光点位置中的一个和第二曝光单元的相应偏转路径与之相对应的曝光点位置处于该取向区内。在此,取向区可以具有最大相应于偏转元件在进给方向上的伸展的二十分之一的伸展。 但为使各个曝光单元特别精确地彼此相对定位,优选设置为,取向区在进给方向上具有相应于一组曝光射束中的一个偏转路径最后的曝光点位置与下个偏转路径的第一个曝光点位置之间的间距的伸展。作为对依据本发明的曝光设备前面所介绍特征的选择或补充,依据另一种具有优点的实施方式,为至少一个偏转元件分配至少一个产生第一曝光射束的组的第一曝光单元和至少一个产生第二曝光射束的组的第二曝光单元,所述曝光单元的第一或第二曝光射束可以被由同一偏转元件在其运动时偏转,并且第一曝光射束和第二曝光射束彼此相对地在横向于运动方向分布的列方向上错开地打在光敏层上。这种解决方案的优点是,曝光单元因此可以彼此相对地以及相对于偏转单元得到优化地布置。在此,特别有利的是,曝光装置的所有曝光单元彼此相对地被这样布置,即在光敏层上相应偏转路径的相互对应的曝光点位置处于与进给方向垂直分布的取向区内。同样在这种情况下,取向区也可以具有最大相应于偏转元件在进给方向上的伸展的二十分之一的伸展。但特别有利的是,取向区在进给方向上具有相应于一个偏转路径最后的曝光点位置与进给方向上曝光单元中的一个的下个偏转路径的第一个曝光点位置之间的间距。在这种的解决方案中,实现了曝光单元的位置彼此相对足够小的偏差,可以使所要曝光的区域在光敏层上的固定方案被简单地实施。依据本发明的曝光设备另一种具有优点的实施方式,第一曝光射束组和第二曝光射束组的各自相互对应的曝光点位置与垂直于进给方向分布的取向线具有最大相应于曝光点位置的一个曝光点的直径的间距。依据另一种具有优点的解决方案设置为通过第一曝光单元的偏转路径之一的曝光点位置中的一个分布的而且垂直于进给方向取向的取向线与第二曝光单元的相应偏转路径的与之对应的曝光点位置相交,从而两个曝光单元被这样精准地彼此相对定位,即使得对所要曝光结构的曝光能非常简单地进行。在依据本发明的曝光设备中可以设置为至少一组第一曝光射束和至少一组第二曝光射束打在偏转元件的同一纵向侧上,并且通过在该纵向侧上形成的镜面区被反射。依据另一种优选的解决方案设置为,至少一组第一曝光射束打到偏转元件的其中一个纵向侧上,并且至少一组第二曝光射束打到与该其中一个纵向侧相对置的纵向侧上。这种解决方案的优点在于,用于产生第一曝光射束的曝光单元和用于产生第二曝光射束的曝光单元由此可以优化地节省空间布置和特别是被这样布置,即所述曝光单元的至少一个分区处于偏转元件的相对置的侧上。由此,在这种解决方案的范围内可以考虑的是,多组第一曝光射束和多组第二曝光射束打到该偏转元件上。作为对前面介绍的解决方案的选择或补充,开头所提到的任务还通过一种开头所提到类型的曝光设备得以实现,其中,依据本发明来自至少两组曝光射束的每条曝光射束中的各一条曝光射束打到偏转元件的同一镜面区上,并且由该镜面区反射到光敏层上。这种解决方案的优点在于,因此特别是对于高分辨率来讲,提供了一种非常紧凑的解决方案可供使用,该解决方案同样开辟了以简单方式面覆盖式地曝光光敏层的可能性。
在此,有利的是,曝光射束彼此相对成锐角地打到同一镜面区上,从而两条曝光射束从镜面区朝不同的方向偏转,并因此产生了布置于光敏层上的不同位置上的曝光点。依据一种特别适当的解决方案,曝光射束相对于中轴线对称地走向。在此,曝光射束这样偏转,即使各自一条曝光射束的曝光点可以沿相应的偏转路径运动,其中,偏转路径优选彼此平行分布,但不相互对准。在此,依据一种特别有利的解决方案,至少两条曝光射束在光敏层上产生处于一条共同的偏转线上的曝光点。在此,单条曝光射束的曝光点被这样布置在偏转线上,即使曝光射束中的一条的曝光点处于偏转线的一个分段上,另一条曝光射束的曝光点处于偏转线的另一个分段上。但因此存在的可能性是,偏转线的分段之间仍保留空隙,从而一条曝光射束曝光点的列和另一条曝光射束曝光点的列为过渡为彼此。为达到过渡为彼此,优选一条曝光射束的最后的曝光点被这样布置,使该最后的曝光点与其他曝光射束的第一个曝光点至少部分地相叠,从而总体上偏转路径的两个分段也相叠地过渡为彼此,并且因此利用曝光射束的曝光点开辟的可能性是,在一条完整的偏转路径上连续地曝光,并且因此提供连贯的曝光区域。此外,一种特别适当的解决方案设置为,曝光射束产生如下的曝光点,在所述曝光点中,各自相邻的曝光点至少部分相叠。利用这种条件也确保可以将曝光射束的曝光点用于沿偏转路径形成连贯的曝光区域。此外具有优点的是,至少一个曝光单元的彼此跟随的曝光射束的曝光点可以沿彼此平行的偏转方向运动,这是因为由此可以实现对由不同曝光射束产生的曝光点同时进行的简单定位。此外有利的是,至少一个曝光单元的曝光射束可以同时地而且以相同的量通过偏转单元发生偏转,从而由此简化了对由这些曝光射束产生的曝光点的定位,因为为控制单元限定地确定了曝光点的相对位置。为也可尽可能以相同的程度影响光敏层上的光化学过程并且还在所有曝光射束中获得尽可能相同的光化学转变过程,优选设置为一个曝光单元的曝光射束基本上彼此平行取向地打到光敏层上,从而通过曝光射束的取向,不会出现不同的效果。此外有利的是,每个通过曝光射束产生的曝光点在各自偏转方向上的运动通过对于曝光单元的每条曝光射束大致等大的偏转路径进行。因此能以简单的方式借助控制单元确定和实施对曝光点的定位。为使得由不同曝光射束产生的曝光点能被这样定位,即所述曝光点可以产生与不同曝光射束的曝光点、特别是与横向上的分 量相关的结构,优选设置为一条偏转路径的最后的曝光点位置的曝光点和下个偏转路径第一个曝光点位置的曝光点关于平行于进给方向分布的基准直线以如下方式布置,即使基准直线与在这些曝光点位置上产生的曝光点相交。通过这种条件,确保其中一条曝光射束的最后的曝光点位置和在列方向上下个曝光射束的第一个曝光点位置的曝光点以如下方式彼此相对地横向于进给方向地布置,使这两个曝光点在进给方向上适当推移的情况下至少略微相叠。特别有利的是,通过一条偏转路径的最后的曝光点位置平行于进给方向分布的基准直线与下个偏转路径第一个曝光点位置的曝光点相交。通过这种条件,如果由如下所述出发,S卩假设各曝光点的中心为曝光点位置的话,那么确保的是当在进给方向上适当推移的情况下,两个曝光点几乎至少一半相叠,然后具有优点的条件是,应当超出不同偏转路径的曝光点地在光敏层上产生连贯的结构。更加有利的是,下个偏转路径的第一个曝光点位置与基准直线具有最大相应于曝光点半个直径的间距,从而两个曝光点的相叠得更大,也就是说,以直径的至少一半、但通常为一半以上相叠。为在依据本发明的解决方案内可以同时产生尽可能多的曝光点,优选设置为设置有多个曝光单元,其中,曝光单元在偏转方向上彼此相距地布置。此外在这种类型的多个曝光单元中设置为多个曝光单元的偏转方向基本上彼此平行分布,从而由此对于控制单元可以更加简单而且更加有效地实施对各个曝光点位置的确定。多个曝光单元可以被这样彼此相对布置,即使彼此跟随的曝光单元的列方向彼此成角度地分布。此外在一个实施例中设置为多个曝光单元的列方向基本上彼此平行分布,从而最后在多个曝光单元内的各个列基本上也彼此平行地取向。为在多个曝光单元的情况下也可以利用可通过这些曝光单元产生的曝光点来产生连贯的结构,多个曝光单元关于平行于进给方向分布的基准直线这样布置,即基准直线与一个曝光单元的最后的偏转路径的最后的曝光点位置的曝光点以及在偏转方向或横向方向上下个曝光单元的第一个曝光点的第一个曝光点位置的曝光点相交。也由此至少确保两个曝光点的少量相叠,以便可以利用具有至少一个分量的不同曝光单元的曝光点来产生在横向上分布的并且连贯的结构。但相叠在如下情况下更好地进行,即通过其中一个曝光单元最后的偏转路径的最后的曝光点位置分布的基准直线与偏转方向或横向方向上下个的第一个偏转路径的第一个曝光点位置的曝光点相交,从而从曝光点位置通过各自曝光点的中心得到限定的实际情况出发,两个曝光点至少几乎一半相叠。
依据另一个对于相叠适当的条件设置为所述第一个曝光点位置与基准直线具有最大相应于所述第一个曝光点位置的曝光点的半个直径的间距。在偏转单元方面到目前尚未进行详细说明。在依据本发明的解决方案的范围内,原则上可以考虑的是,每条曝光射束具有自己的偏转单元,其中,这些偏转单元也能以不同的方式工作。作为出于制造这种类型的曝光设备的原因有利的解决方案,设置的是偏转单元为曝光射束中的每条具有一个镜面区。在此,各个镜面区始终可以彼此独立运动。但出于结构上简化的原因有利的是,曝光单元的镜面区可以共同运动。可以特别有利地实现镜面区的情况是,镜面区是一个共同镜面的分区。 为利用这些镜面区实现偏转,有利的是,镜面区可以相对于曝光射束的打来方向倾转向该曝光射束,因为镜面区这种类型的倾转运动能以机械的方式简单地实现。原则上镜面区可以拱起,以便利用所述镜面区还可以同时实施聚焦,但结构上特别简单的解决方案是,镜面区是平坦的表面区。结构上特别有利的是,所有镜面区处于一共同的平面上,该共同的平面简化了倾转运动的实施。在这种解决方案中特别有利的是,镜面区这样布置,即一个曝光单元的曝光射束打到其上的那些镜面区处于同一平面上。
为达到尽可能有效地使相应的曝光射束偏转,曝光单元为每条曝光射束具有多个镜面区。在此,特别有利的是偏转单元为每条曝光射束具有多个依次用于偏转曝光射束的镜面区,从而每条曝光射束通过大量彼此跟随地使用的镜面区发生偏转。多个镜面区的这样的数目在结构上可以简单实现的是,多个镜面区通过可转动布置的镜体的圆周侧来形成。在此,镜体始终可以绕轴线振荡式地倾转。但为达到尽可能高的偏转速度,特别有利的是镜体以不断绕轴线旋转的方式布置。在这种情况下,适当的是,镜面区以相同的径向间距绕该轴线布置,其中,镜面区优选平行于该轴线地延伸。为可以将镜面的位置以限定的方式分配给各自相应的曝光点位置,优选镜体以恒定的转速绕其轴线旋转。在依据本发明的解决方案的范围内,未详细说明从辐照出射区射出的曝光射束如何产生。例如辐照出射区可以直接是辐照源,例如激光二极管的出射区。但更加具有优点的是,辐照出射区是光导纤维的端部。因此存在的可能性是,辐照区与辐照源彼此分开地布置。但为可以有针对性地控制每个相应辐照区内的强度,为每个光导纤维分配有自己的辐照源,从而通过对辐照源的强度控制,即通过对辐射源本身的强度控制或对后面的强度控制元件的强度控制,可以对从辐照出射区射出的强度加以控制。在此,优选的是,优选同样将激光器设置为辐照源,激光器出于简化结构的原因优选是半导体激光器。在此,特别有利的是,辐照源布置在与曝光装置分开布置的辐照产生单元内,因为然后存在的可能性是,有效地冷却辐照源,并且特别是不存在这种危险,即由于从辐照源发出的热量在可由曝光装置产生的曝光点位置的精确度方面出现热学问题。


依据本发明的解决方案的其他特征和优点是后面说明书以及实施例附图的主题。在图中图I示出依据本发明的曝光设备的第一实施例的示意透视图;图2示出布置在物体载体上的物体连同光敏层以及需要时在该光敏层内产生的结构的概要放大图; 图3示出其内可产生曝光点的曝光区的一个分区的示意概要图;图4示出两个偏转单元连同分配给它们的曝光单元的示意概要图;图5示出图4中线5-5的剖面;图6不出图4中的偏转单兀之一使两条曝光射束朝偏转方向上移位的功能不意放大7示出可以由一个曝光单元的两条曝光射束产生的曝光点位置和曝光点的概要放大图;图8示出类似于图3示出可产生的曝光点位置的图示,带有偏转单元的镜体和取向区的图示;图9沿图I中线8-8剖面示出曝光装置的挨着布置的曝光单元连同所分配的偏转单元的示意放大图;图10示出第二实施例类似于图6的图示;以及图11示出第二实施例类似于图7的图示。
具体实施例方式图I中所示曝光装置的第一实施例包括作为整体采用10标注的机座,该机座10具有引导部12,物体载体14沿该引导部12 —方面在进给方向16的方向上可运动地引导,并且另一方面通过驱动装置,例如线性驱动装置优选可位置精确地运动。在此,引导部12例如布置在机座10背向支承面18的侧上,并且以如下方式引导物体载体14,即在物体载体14的背向机座10的上侧20上(如图2所示),可以放置和固定有物体22,该物体22在其还是背向物体载体14的侧上具有光敏层24,在该光敏层24内借助适当的曝光,通过使光敏层24的材料光学转变而可以产生结构26。例如这种类型的结构26用于有选择地覆盖层28 (例如物体22铜层28)的各个区域,以便然后在例如蚀刻过程的范围内在未被结构26覆盖的部位上蚀去层28,从而层28仅存在于其被结构26覆盖的区域内。图2所示结构26通过光敏层24的光学转变的制造通过整体采用30标注的曝光装置进行,该曝光装置30在横向于进给方向16分布的调整方向31上可运动而且可定位地布置在桥形件32上,该桥形件32在引导部12的两侧支撑在机座10上,并且的此外伸展超出引导部12。在所示的实施例中,利用依据本发明的曝光装置30在物体载体14连同带有光敏层24的物体22作一次运动时,光敏层24当光敏层24在进给方向16上的这种一次运动的过程中,通过曝光在结构区34内部可以产生所有设置在该结构区34内的结构26,其中,曝光装置30能够在光敏层24和进给方向16上的一次运动的过程中,使结构区34既在其纵向方向36上也在其横向方向38上一气呵成地曝光,以产生结构区34内部所设置的以及所要求的所有结构26,而无需物体载体14在进给方向16上的其 它运动。为可以在该结构区34内产生所有所需的结构26,在分配给曝光装置30的曝光区40内部可以产生在图I中以及部分在图3中所示的各个曝光点42,这些曝光点42被这样布置在曝光区40内,S卩使存在于曝光区40内的所有曝光点42的总和囊括了所有如下的曝光点42,所述曝光点42被需要在横向38上产生在结构区34沿横向38的整个伸展之上延伸的线性结构,这种线性结构在横向38上不中断地连贯,为此曝光点42被这样布置,SP 在横向38上彼此跟随的曝光点42相叠。换句话也就是说,可在曝光区40内部产生的曝光点42具有如下尺寸并且被布置,利用所述曝光点42,在考虑到物体22在进给方向16上运动的情况下,在光敏层24的整个结构区34内面覆盖式地,在通过曝光点42在纵向36和横向38上的面式伸展而产生的分辨率的范围内,可以产生所有可能的结构26。但在第一实施例的一种变动方案中也可以考虑的是使物体载体14 一次在进给方向16的方向上运动以及另一次在与该进给方向16相反的方向上运动,从而从图I所示的原始位置出发,物体载体14的往复运动导致结构区34内所要求的囊括式的曝光,从而例如可以考虑的是,在进给方向16的方向上运动的过程中,在横向38上观察,在调整方向31上在曝光装置30的第一位置上通过较小选择的曝光区40来曝光结构区34的半部,并在曝光装置30连同分配给该曝光装置30的曝光区40在调整方向31上与其相反地推移到第二位置中后,对另半部进行曝光。为可以在曝光区40的内部以所需的数目和位置产生曝光点42,如图4所示,曝光装置30内设置有多个曝光单元50,在这些曝光单元50中,每个曝光单元50如图5所示具有一列在列方向53上彼此跟随而且彼此相距地布置的辐照出射区54,从辐照出射区54中分别射出曝光射束56,这些曝光射束56通过光学元件58转变成准直的曝光射束60,其中,然后准直的曝光射束60如图4和5所不形成一组61曝光射束60并通过转向单兀62被横向于其传播方向地转向,其中,每组均达到图4中所示的具有偏转元件72的偏转单元70上,该偏转兀件70如图4所不地将准直的曝光射束60转向为在列方向横向于的偏转方向74上移位的曝光射束76。偏转单元70例如包括作为偏转元件的镜体80,镜体80相对于轴线82对称地布置,并且具有平行于轴线82延伸的镜面84,该镜面84优选布置在镜体80的外壳侧(图6)。优选的是,镜面84周向86上基本上彼此挨着地相邻,并且在其纵向86上以及在其横向88上在同一长度或宽度之上延伸,从而所有镜面84具有同样的伸展。此外,所有镜面84均为平坦的面,从而镜体70在最简单的情况下具有规则多边形的横截面,其中,镜面84的数目例如大于4而小于100。依据一种优选的实施方式设置为,镜面84的数目大于30而小于50。
每个镜面84利用各自的镜面区89与镜体80的各转动位置相应地,各自以如下方式反射各自组61曝光射束60由转向单元62转向的准直曝光射束60,即使其如图6和7所示地,在镜面84的第一位置上,例如组61的进行移位的第一曝光射束66i在第一个曝光点位置90n上产生曝光点42n,该曝光点42n然后在偏转方向74的方向上通过偏转路径AS继续移位直至最后的第N个曝光点位置901N,该曝光点位置901N相应于各自镜面84的如下位置,在所述位置上,曝光射束60i仍打到镜面84的有效利用的区域上,并且因此仍由其为产生分配给最后的曝光点位置901N的曝光点421N反射而得。然后,镜体80在转动方向92上的继续转动导致曝光射束60i打到下个镜面84的有效利用的区域上,该镜面84然后又将曝光射束GO1反射为进行移位的曝光射束661;使曝光射束66i又在第一个曝光点位置90^上产生曝光点42n。因此,镜体80绕轴线82的不断旋转导致由曝光射束60x产生的曝光点42从第一个曝光点位置90xl直至最后的第N个曝光点位置90xN通过光敏层24上的偏转路径AS之上不断移位。 因此存在的可能性是,在偏转路径AS的区域内,沿偏转方向68通过可以确定选择的曝光点位置90xy上的曝光点42x实施对曝光点24的曝光,具体而言,当各曝光点42xy处于相应的曝光点位置90xy上的情况下实施对曝光点24的曝光,其中,仅在光敏层24的该位置上通过激活相应的曝光射束66x,也就是例如接通分配给辐照出口 54x的辐照源,以足够强度进行曝光,通过该曝光可以实现在该曝光点42xy的区域内光敏层内发生光化学转变。如果偏转路径ASx内部的其余曝光点位置9(^中,未对光敏层24设置有曝光的话,那么分配给相应的辐照出口 54x的辐照源在通行其余这些曝光点位置90xy时不接通或以不会导致各自曝光点42xy区域内光敏层24光化学转变的强度运行。为使移位的曝光射束66聚焦到光敏层24上,并且由此为调整由各自曝光射束66产生的曝光点42的伸展,偏转单元70与光敏层24之间还设置有光学单元100,该光学单元100为每条曝光射束66设置有例如透镜系统形式的自己的成像光学元件104,各进行移位的曝光射束66穿过该成像光学元件104射出,并且因此被聚焦到具有限定的曝光点42尺寸以及具有曝光点42内打到光敏层24上限定的强度分布的各曝光点42上。特别是在镜面74的有效镜面区78之间的平均间距大致相应于成像光学元件104的焦距f的情况下,产生成像光学元件104具有优点的成像特性,从而对于进行移位的曝光射束的成像比例由于远心的光学元件而基本上相同并因此曝光点42也具有基本上相同的尺寸和基本上相同的强度分布(图6)。此外,成像光学元件104与所要曝光的光敏层24之间的间距优选也大致相应于成像光学元件104的焦距f (图6),以获得各自曝光射束66在光敏层24上曝光点42内优化的聚焦。依据本发明,为每个偏转元件72分配多个、例如两个曝光单元50,即第一曝光单元50a和第二曝光单元50b,当第一曝光射束60a的组61a和第二曝光射束60b的组61b照在镜体80的不同纵向侧79a和79b上,以便各自获得在偏转方向74上移位的曝光射束66a或66b的侧61a、61b时,第一曝光单元50a和第二曝光单元50b以第一曝光射束60a的组61a和第二曝光射束60b组61b照到不同的镜面84a和84b。例如曝光单元50a和50b相对于镜体80这样布置,即使被照到的镜面84a和84b处于对称平面110的不同侧上,这些侧横向于光敏层24地,特别是垂于光敏层24地而且通过轴线82地走向。被照到的镜面84a和84b优选相对于对称平面110镜面对称。通过镜面84a和84b相对于光敏层24在相反的方向上倾斜地走向并且第一曝光射束60a的组61a和第二曝光射束60b的组61b从相反方向上打到镜面84a和84b上,由这种曝光射束60a、60b产生的曝光点42a和42b当镜体80在转动方向92上转动时在偏转方向74上同向地运动。正如图8中所示,曝光单元50a和50b的曝光射束60a和60b的组61a、61b进而还有由这些曝光射束60a、60b照亮的镜面区89a和89b,在镜体80的轴线82的方向上进而还有在与该轴线平行的列方向53的方向上以错位V彼此相对布置,该错位V是各自组61a或61b的各曝光射束60a或60b之间间距的多倍并因此也是两个在列方向53上彼此跟随的偏转路径ASx和ASX+1间距AB的多倍,从而相应彼此相对应的曝光点位置90axx和90bxx, 也就是例如曝光点位置90& 和90b1NW置在处于与进给方向16垂直走向的取向线120两侧的取向区122的内部,该取向区122在进给方向16上具有宽度B,宽度B小于进给方向16上两个彼此跟随的偏转路径ASx和ASX+1的间距124,优选取向区124的宽度B最大与曝光点42的伸展同样大小,从而取向线120与所有对应曝光点42a、42b相交。为可以节省空间地布置镜体80,这些镜体80在单侧由驱动单元130绕轴线82地驱动,但在两侧上可转动地受支承,其中,驱动单元130在横向于彼此跟随的镜体80的进给方向16的横向方向38上分别布置在相对置的侧上,从而驱动单元130在进给方向16上处于曝光点40的前面,以及下个驱动单元在进给方向上处于曝光点的后面。此外如图6和9所示,每个驱动单元130还具有传感器132,该传感器132能够光学上、也就是例如通过由辐照源134产生的并在镜面上反射的打到探测器138上的测量射束136来直接检测镜体80的转动位置并因此特别是检测镜面84的位置并传送到整体采用140标注的控制单元。该控制单元140这样驱控驱动单元130,使驱动单元130以恒定的转速旋转并此外控制对曝光点42的照明。在曝光射束56的产生方面到目前未做任何详细说明。优选的是,为独立于曝光装置30地产生曝光射束56,设置有如下的辐照产生单元150,该辐照产生单元150包括大量的辐照源152,例如激光二极管,其中,由每个辐照源152产生的辐照被输入到光导体154内,该光导体154从辐照产生单元150向曝光装置30地走向,并且具有形成曝光射束56从中射出的辐照出射区54的端面。辐照产生单元150与曝光单元50分开的布置方案具有的优点是,由此存在如下的可能性,即辐照源152为其运行而被优化地布置,并且由其产生的热量被优化地散发,而不会由此带来曝光装置30的热学影响。而是曝光装置30和光敏层24完全与辐照产生单元150在热学上脱开关联,并因此不存在如下危险,即在曝光装置30的区域内由于辐照产生单元150引起的热效应而对精密度产生不利影响。在此,辐照产生单元150可以相距地布置在曝光装置30之上,但也存在这种可能性,即在光导体154实施得足够长的情况下,辐照产生单元150布置在机座10的侧向上,例如布置在控制单元140的旁边。正如已经介绍的那样,对于辐照产生单元150来说存在的可能性是,一方面通过分配给各自驱动单元130的传感器132来精确检测各镜体80的转动位置,并由此可以确定镜面84的哪个区域是有效利用的区域,在各自确定的时间点上沿偏转路径AS相应产生的曝光点42处于哪个曝光点位置90上,并且因此决定在该曝光点位置90上是否需要实施光敏层24的曝光,并与该决定相应地以如下方式驱控用于产生各曝光点42的辐照源152,即辐照源152提供了触发曝光点42区域内光敏层24上的光化学效应的辐照,或关断该辐照或在辐照的强度方面以如下程度降低,使各曝光点位置90上存在的曝光点42的区域内不出现光化学效应。为不仅在偏转路径AS的内部可以使各曝光点位置90内的曝光点42被以如下方式定位,即使曝光点42为产生连贯的、至少以横向上的分量延伸的结构26而彼此相叠,以便可以通过大量的各曝光点42产生连贯的结构26,并且以便使通过列方向53上彼此跟随的曝光射束66产生的曝光点42相叠地布置,列方向53相对于进给方向16以角度α这样 布置,即使平行于进给方向16的基准直线160通过曝光单元50的例如第一曝光射束66的最后的曝光点位置901Ν与列方向53上下条曝光射束662的第一个曝光点位置9021上的曝光点4221相切,优选为相交,从而通过最后的曝光点421Ν在进给方向16上一直运动到下条曝光射束662的第一个曝光点4221进给位置,两个曝光点421Ν和4221可以相互相叠地布置,并因此第二曝光射束662的曝光点422也可以用于与第一曝光射束66i的曝光点42i共同产生连贯的结构26。曝光射束66x各自最后的曝光点42xN与下条曝光射束66x+1各第一个曝光点42x+1的这种相对布置方案被设置在曝光单兀50的所有曝光射束66和曝光点42中,从而理论上该曝光单元50的所有曝光点42均可以用于产生以横向38上的分量在该曝光单元50的曝光射束60的组61在横向38上的整个伸展上延伸的连贯结构26。以与通过各自组61的不同曝光射束66产生的曝光点42的布置的相关内容相同的方式介绍地,第一曝光单元50a和第二曝光单元50b等也这样彼此相对布置,即例如像图3中所示那样,使与进给方向16平行的基准直线170通过第一曝光单元50(例如曝光单兀50a)的最后的曝光位置90m与在横向38上下个曝光单兀(例如曝光单兀50b)的第一个曝光位置90bll的曝光点42bll相切或相交,从而可由横向38上所有彼此跟随的曝光单元,(例如曝光单元50a和50b)产生的曝光点42可以用于产生连贯的结构26,方法是曝光单元50 (例如曝光单元50a)的曝光点42相叠地定位,并且最后的曝光射束66N的最后的曝光点42^可与横向38上的下个曝光单兀(例如曝光单兀50b)的第一曝光射束66i的第一个曝光点42^相叠地布置。在曝光区40沿横向38上在光敏层24的整个宽度之上延伸或者至少在光敏层24设置用于曝光以及用于产生结构26的区域之上延伸的前提下,在光敏层24的由曝光区40覆盖的整个区域内可以产生连贯的或者于是还有不连贯的结构26。因为曝光装置30的所有曝光单元50均彼此相对这样布置,所以存在的可能性是产生了在光敏层24上在其整个横向38上以及在整个纵向36上在使用进给运动16的情况下,任意区域内任意构成的相关结构26,这些结构26可以既在纵向36上,也在横向38上或与纵向36、横向38成任意角度地分布。
为此,控制单元150既通过探测物体载体14的位置来检测光敏层24在进给方向16上的位置,还通过镜体80的转动位置来检测可产生的各曝光点42沿偏转路径AS的位置,并因此能够附加地还通过光敏层24上所设置的曝光区40的每个位置上在适当的时间点对相应的辐照源152的适当驱控来产生曝光点42,其中,这一点优选通过物体载体14在进给方向16上唯一运动的过程中的适当驱控来进行。为在对用于产生结构26的曝光点42进行定位时达到足够的精度,有利的是,在进给方向16上的速度仅如此大小,即使由两个在周向86上彼此跟随的镜面区88通过曝光射束66产生的曝光点42最大以曝光点42的半个直径,优选以五分之一至十分之一直径范围内的数值相对错位,也就是说以明显的程度是相叠的。在图10和11中所示的依据本发明的曝光设备的第二实施例中,两组611和612的第二曝光射束60b的各自的曝光射束601和曝光射束602打到各自的镜面区89 (例如镜面区89b)上,这些曝光射束60402这样转向,即使曝光点位置90^和902n内可以产生曝光点42\和422n,并且然后可以产生其他曝光点42\x和422lx,直至在曝光点位置9θ\Ν和 9021N上产生曝光点42\n和4221N,其中,曝光点42\x处于同一偏转路径AL的一个分区内,而曝光点4221x处于另一个分区内,并且曝光点42\n和42\至少部分相叠布置,从而如第一实施例中那样,沿各自的偏转路径AS通过曝光点42\x和4221x的并排相叠,可以在横向38上曝光光敏层24的连贯的区域。组611和612中的曝光射束601和602优选分别与纵轴线180以角度φ分布,也就是说,曝光射束601和602相互夹成角度2φ而由镜体80基于镜面84有效利用的区域产生的偏转角同样为2φ其中,每条曝光射束66\和66%在镜体80绕轴线82转动时运动通过该偏转角。因此存在的可能性是,即使在偏转方向74上沿偏转路径AS略微运动的情况下,在整个曝光区40内仍进行面覆盖式的曝光。在第二实施例中,从对称平面110的不同侧,有多组61第一曝光射束60a和第二曝光射束60b打到镜体80上,以便如在第一实施例中所介绍的那样被由该镜体80偏转。在该曝光设备的基本结构和其他特征方面,参阅对第一实施例的详细说明。
权利要求
1.曝光设备,用于在布置于物体(22)上的光敏层(24)内产生曝光结构(26),所述曝光设备包括容纳所述物体(22)的物体载体(14)和曝光装置(30),其中,所述物体载体(14)和所述曝光装置(30 )能在进给方向(16 )上彼此相对运动,以及其中,利用所述曝光装置(30 )能横向于所述进给方向(16)地位置受控制地在所述光敏层(24)上以如下方式产生曝光点(42),S卩所述曝光装置(30)具有至少一个曝光单元(50),所述曝光单元(50)带有一列(52)在列方向(53)上彼此跟随地布置的辐照出射区(54),从这些辐照出射区(54)中发出曝光射束(56 ),利用所述曝光射束(56 )中的每条通过成像单元(100 )能在所述光敏层(24 )上产生曝光点(42),并且所述曝光射束(56)中的每条通过至少一个具有在运动方向上运动的带至少一个反射面(84)的偏转元件的偏转单元(70)而能在横向于所述列方向(53)而且倾斜于所述进给方向(16)分布的偏转方向(74)上偏转,从而能利用每条曝光射束(60)在所述偏转方向(74)上在大量彼此跟随的曝光点位置(90)上产生彼此至少部分相叠的曝光点(42), 其特征在于,为至少一个偏转元件(72)分配至少一个产生第一曝光射束(60a)的组(61a)的第一曝光单元(50a)和至少一个产生第二曝光射束的组(61b)的第二曝光单元(50b),所述曝光单兀的第一曝光射束(60a)或第二曝光射束(60b)能由同一偏转兀件(72)在其运动时偏转,该运动的偏转元件(72)为各自的第一组(61a)或第二组(61b)中的每条第一曝光射束(60 )及每条第二曝光射束(60 )设有至少一个镜面区(89a、89b ),以及用于所述第一曝光射束(60a)的镜面区(89a)和用于所述第二曝光射束(60b)的镜面区(89b)在所述列方向(53)上彼此相对错开地布置在所述偏转元件(72)上。
2.按权利要求I所述的曝光设备,其特征在于,所述镜面区(89a、89b)在所述列方向上具有错位(V),所述错位(V)至少相应于一组(61a、61b)曝光射束(60a、60b)的两个彼此跟随的曝光射束(60a、60b)的间距(AB)。
3.按权利要求2所述的曝光设备,其特征在于,所述错位(V)相应于两个彼此跟随的曝光射束(60a、60b)的所述间距(AB)的多倍。
4.
5.按权利要求4所述的曝光设备,其特征在于,所述偏转元件(72)能通过驱动装置(130)单侧驱动。
6.按前述权利要求之一所述的曝光设备,其特征在于,在横向于所述进给方向(16)分布的横向方向(38)上彼此跟随地布置的偏转元件(72)能够分别交替地在相对置的侧上利用驱动装置(I30)驱动。
7.按前述权利要求之一所述的曝光设备,其特征在于,所述第一曝光单元(50a)和所述第二曝光单兀(50b)的所述第一曝光射束(60a)和所述第二曝光射束(60b)的镜面区(89)关于所述光敏层(24)上垂直于所述进给方向(16)分布的取向区(122)以如下方式布置,即使所述第一曝光单元(50)的偏转路径(ASax)之一的曝光点位置(90axy)之一和所述第二曝光单元(50)的相应偏转路径(ASbx)与之相对应的曝光点位置(90bxy)处于所述取向区(122)内。
8.按权利要求7所述的曝光设备,其特征在于,所述取向区(122)在所述进给方向(16)上具有伸展(B),所述伸展(B)相应于一组(61)曝光射束(60)的偏转路径(AS)之一的最后曝光点位置(90)与下个偏转路径(AS)的第一个曝光点位置(90)之间的间距(124)。
9.按权利要求I前序部分或按前述权利要求之一所述的曝光设备,其特征在于,为所述至少一个所述偏转元件(72)分配至少一个产生第一曝光射束(60a)的组(61a)的第一曝光单元(50a)和至少一个产生第二曝光单元(60b)的组的第二曝光单元(50b),所述曝光单兀的第一曝光射束(60a)或第二曝光射束(60b)能由同一偏转兀件(72)在其运动时偏转,以及所述第一曝光射束(60a)和第二曝光射束(60b)彼此相对在横向于所述运动方向分布的列方向(53)上错开地打到所述光敏层(24)上。
10.按权利要求9所述的曝光设备,其特征在于,所述曝光装置(30)的所有曝光单元(50)彼此相对这样布置,即使在所述光敏层上相应偏转路径(ASx)的相互对应的曝光点位置(90xy)处在垂直于所述进给方向(16)分布的取向区(122)内。
11.按权利要求10所述的曝光设备,其特征在于,所述取向区(122)在所述进给方向(16)上具有伸展(B),所述伸展(B)相应于在所述进给方向(16)上所述曝光单元(50)之一的偏转路径(ASx)之一的最后曝光点位置(90xN)与下个偏转路径(ASx+1)的第一个曝光点位置(90x+1)之间的间距(124)。
12.按前述权利要求之一所述的曝光设备,其特征在于,所述第一组(61a、61b)和第二曝光射束(60a、60b)的各自相互对应的曝光点位置(90)与垂直于所述进给方向(16)分布的取向线(120)具有最大相应于所述曝光点位置(90)的曝光点(42)的直径的间距。
13.按前述权利要求之一所述的曝光设备,其特征在于,通过所述第一曝光单元(50a)的偏转路径(ASx)之一的曝光点位置(90axy)之一分布的而且垂直于所述进给方向(16)取向的取向线(120)与所述第二曝光单元(50b)的相应偏转路径(ASx)的与之对应的曝光点位置(90bxy)相交。
14.按权利要求I至13之一所述的曝光设备,其特征在于,至少一组(61a)第一曝光射束(60a)打到所述偏转元件(72)的其中一个纵向侧(79a)上,并且至少一组(61b)第二曝光射束(60b)打到与所述其中一个纵向侧相对置的纵向侧(79b)上。
15.按权利要求I前序部分或按前述权利要求之一所述的曝光设备,其特征在于,至少两组曝光射束(60^602)的各一条曝光射束(60^602)打到所述偏转元件(72)的同一镜面区(89)上并且由该镜面区(89)反射到所述光敏层(24)上。
16.按权利要求15所述的曝光设备,其特征在于,所述至少两条曝光射束(60\602)彼此成锐角(2φ)地打到所述镜面区(89)上。
17.按权利要求16所述的曝光设备,其特征在于,所述至少两条曝光射束(60\602)相对于中轴线(180 )对称地走向。
18.按权利要求15至17之一所述的曝光设备,其特征在于,所述至少两条曝光射束(60\602)在所述光敏层(24)上产生其偏转路径(AS)处于共同的偏转线(AL)上的曝光点(42\422)ο
19.按权利要求17所述的曝光设备,其特征在于,所述至少两个曝光射束的其中之一曝光射束(601)的曝光点(421)处于所述偏转线(AL)的一个分段上,并且所述至少两个曝光射束的另外那个曝光射束(602)的曝光点(422)处于所述偏转线(AL)的另一分段上。
20.按权利要求18或19之一所述的曝光设备,其特征在于,其中之一曝光射束(601)的最后曝光点(421)以如下方式布置,即使所述最后曝光点(421)与另外那个曝光射束(602)的第一个曝光点(422)相叠。
21.按权利要求18至20之一所述的曝光设备,其特征在于,所述至少两条曝光射束(60^602)产生如下曝光点(42\422),在这些曝光点(42\422)中,各自相邻的曝光点(421、422)至少部分相叠。
22.按前述权利要求之一所述的曝光设备,其特征在于,彼此跟随的曝光射束(60)的曝光点(42 )能够沿彼此平行的偏转方向(68 )运动。
23.按前述权利要求之一所述的曝光设备,其特征在于,所述至少一个曝光单元(50)的曝光射束(60)能够同时并以相同的量通过所述偏转单元(64)偏转。
24.按前述权利要求之一所述的曝光设备,其特征在于,一个曝光单元(50)的曝光射束(60 )基本上彼此平行取向地打到所述光敏层(24 )上。
25.按前述权利要求之一所述的曝光设备,其特征在于,每个通过曝光射束(66)产生的曝光点(42)在各自偏转方向(74)上的运动在对于所述曝光单元(50)的每条曝光射束(66)大致等长的偏转路径(AS)之上进行。
26.按前述权利要求之一所述的曝光设备,其特征在于,其中一条偏转路径(AS)的最后曝光点位置(90)的曝光点(42)和下个偏转路径(AS)的第一个曝光点位置(90)的曝光点(42)关于平行于所述进给方向(16)分布的基准直线(160)以如下方式布置,即所述基准直线(120)与在这些曝光点位置(90)上产生的曝光点(42)相交。
27.按前述权利要求之一所述的曝光设备,其特征在于,通过一条偏转路径(AS)的最后曝光点位置(90)平行于所述进给方向(16)分布的基准直线(120)与下个偏转路径(AS)的第一个曝光点位置(90)的曝光点(42)相交。
28.按权利要求27所述的曝光设备,其特征在于,所述下个偏转路径(AS)的第一个曝光点位置(90)与所述基准直线(160)具有最大相应于所述曝光点(42)半个直径的间距。
29.按前述权利要求之一所述的曝光设备,其特征在于,设置有多个曝光单元(50),其中,所述曝光单元(50 )在所述偏转方向(74 )上彼此相距地布置。
30.按权利要求29所述的曝光设备,其特征在于,所述多个曝光单元(50)的偏转方向(74)基本上彼此平行地分布。
31.按权利要求29或30所述的曝光设备,其特征在于,所述多个曝光单元(50)的列方向(53)基本上彼此平行地分布。
32.按权利要求29至31之一所述的曝光设备,其特征在于,所述多个曝光单元(50)关于平行于所述进给方向(16)分布的基准直线(160)以如下方式布置,S卩使所述基准直线(160)与一个曝光单元(50)的最后偏转路径(AS)的最后曝光点位置(90)的曝光点(42)和下个所述曝光单元(50)的第一偏转路径(AS)的第一个曝光点位置(90)的曝光点(42)相交。
33.按前述权利要求之一所述的曝光设备,其特征在于,通过一个曝光单元(50)的最后偏转路径(AS)的最后曝光点位置(90)走向的基准直线(160)与下个曝光单元(50)的第一偏转路径(AS)的第一个曝光点位置(90)的曝光点(42)相交。
34.按权利要求15所述的曝光设备,其特征在于,所述第一个曝光点位置(90)与所述基准直线(160)具有最大相应于所述第一个曝光点位置(90)的曝光点(42)的半个直径的间距。
35.按前述权利要求之一所述的曝光设备,其特征在于,所述镜面区(88)是一个共同镜面(84)的分区。
36.按前述权利要求之一所述的曝光设备,其特征在于,所述镜面区(88)能够相对于所述曝光射束(60 )的打来方向倾转向所述曝光射束(60 )。
37.按前述权利要求之一所述的曝光设备,其特征在于,所述镜面区(88)是平坦的表面区。
38.按权利要求37所述的曝光设备,其特征在于,所有镜面区(88)处于共同的平面上。
39.按权利要求37或38所述的曝光设备,其特征在于,一个曝光单元(50)的曝光射束(60)打到其上的那些镜面区(88)处于同一平面上。
40.按前述权利要求之一所述的曝光设备,其特征在于,所述偏转元件(72)为每条曝光射束(60)具有多个镜面区(88)。
41.按权利要求40所述的曝光设备,其特征在于,所述偏转单元(64)为每条曝光射束(60)具有依次使用的多个镜面区(88)。
42.按前述权利要求之一所述的曝光设备,其特征在于,所述多个镜面区(88)通过能转动地布置的镜体(80)的圆周侧形成。
43.按权利要求42所述的曝光设备,其特征在于,所述镜体(80)以绕轴线(82)旋转的方式布置。
44.按权利要求42或43所述的曝光设备,其特征在于,所述镜面区(88)以相同的径向间距绕轴线(82)布置。
45.按权利要求42至44之一所述的曝光设备,其特征在于,所述镜体(80)以恒定的转速绕所述镜体(80)的轴线(82)旋转。
全文摘要
对于用于在布置于物体上的光敏层内产生曝光结构的曝光设备,所述曝光设备包括容纳物体的物体载体和曝光装置,其中,物体载体和曝光装置可以彼此相对运动,以及其中,利用所述曝光装置可以位置受控制地在光敏层上产生曝光点,从曝光装置中发出曝光射束,利用曝光射束中的每条曝光射束通过成像单元可以在光敏层上产生曝光点,提出为至少一个偏转元件分配有至少一个产生第一曝光射束的组的第一曝光单元和至少一个产生第二曝光射束的组的第二曝光单元,所述曝光单元的第一曝光射束或第二曝光射束能由同一偏转元件在其运动时偏转,以及用于第一曝光射束的镜面区和用于第二曝光射束的镜面区在列方向上彼此相对错开地布置在偏转元件上。
文档编号G03F7/20GK102741726SQ201080052304
公开日2012年10月17日 申请日期2010年11月8日 优先权日2009年11月18日
发明者克劳斯·云格尔, 汉斯·奥普韦 申请人:克列奥股份公司

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