掃描系統及其過濾器風扇單元的製作方法

2023-10-23 16:41:02 3

本實用新型是關於用於掃描平面的方法，例如，用於以掃描雷射光束寫在平面上。特別地，揭示一種用於將圖案直接寫在印刷電路板上的系統。

背景技術：

大部份印刷電路板是通過首先以光阻材料塗覆印刷電路板基底而製造，基底具有固體銅鍍層。當選擇性曝光及顯影時，部份光阻移除，剩餘光阻形成對應於照射的光亮及黑暗區域的圖案。在顯影地光阻圖案形成以後，銅鍍層典型上接受蝕刻步驟，其中移除未由光阻塗覆的銅鍍層部份。

基本上，使用二個選擇性曝光光阻方法的一。一方法利用諸如薄膜的主材(master)，其上形成所需要的圖案(或其反相)。光阻塗層經由此薄膜暴露於強的照射。然後曝光的板顯影及蝕刻，如上述。就小物件尺寸的高精密圖案而言，此方法具有很多顯著的缺點。第一，薄膜可能伸展或扭曲。此伸展有時候造成圖案尺寸及位置之間的顯著變化，圖案是形成於多層或雙側板的不同層上。第二，薄膜的磨損及撕裂需要經常換薄膜。第三，布置圖的任何改變需要一組新的薄膜，而通常需要若干組新的薄膜。最後，難以補償在板處理期間所發生的尺寸的小變化。

第二種方法，其為本實用新型的主題，利用掃描雷射光束掃描光阻塗層，以將圖案寫於其上。此方法以直接寫入方法為人所知。原則上，直接寫入克服已有技術的很多缺點。實用上，傳統直接寫入方法經常具有它們本身的問題。特別地，傳統直接寫入系統大體上比薄膜曝光方法慢很多，且需要高很多的經費。雖然，原則上，直接寫入的精確度及解析度高，但很多實際上的考慮，諸如快速傳送高能量輻射以使光阻曝光的能力，已限制傳統直接寫入方法所產生的板的產出率及實際精確度與精密度。

以多個光束掃描印刷電路板以增加直接寫入系統的掃描速度在此技術中是屬公知。通常，此多光束掃描使用於很多領域，諸如用於印刷電路工業的標線製備及電子照相印刷機器。然而，在此應用中，功率需求低，且所掃描物件尺寸通常較小。

美國專利5,635,976號描述一系統，用於產生標線的改進的特性定義。在此系統中，使用解析度至少為物件像素解析度四倍高的光束掃描標線。揭示單一雷射掃描線或多重掃描線。

美國專利5,495,279號描述一系統，用於很大裝置的圖案的曝光。在此裝置中，使用橢圓形雷射光束。光束分成至少100平行段，每一段可獨立編址(addressable)，使得100像素線可寫在一起。

直接寫入系統的又一需求為系統精確地知道光束在任何時間位在寫入平面上的何處。做此決定之一方式為以測試光束校準寫入光束。在寫入光束入射印刷電路板平面以前，測試光束與寫入光束分離。一刻度計選擇性反射一部份測試光束。接著，檢測到反射光束，所檢測到的信號作為數據時鐘的基準。然而，為了易於校準及特別用於校準光束的分離，光束波長不同。不幸地，波長不同的光束受光學器材的影響不同，且未能良好地追蹤。此外，只有一部份相關的路徑為二個光束所橫越，且典型上用於此掃描器的之f-θ透鏡未由二個光束完全橫越。此系統的一為德國Jena，GmbH的雷射影像系統，LIS DirectPrint 40。

直接寫入系統通常操作於不同厚度的印刷電路板。雖然光的光學聚焦廣為人知，由於光學器材的複雜性，其未用於直接寫入系統。所以，已有技術系統使用一高度可以變化的臺。就不同高度的板而言，臺的高度調整為，使得板的平面聚焦於一預定焦平面。然而，特別就大的板而言，此臺機械結構複雜，特別是如果必須做諸如板相對於臺的角度的其他機械調整而言尤然。

光柵化雷射掃描系統典型上受苦於用來掃描光束的多邊形所造成的不精確度。顫動造成在寫入雷射光束於交叉掃描方向時的隨機誤差。掃描器光學器材的缺陷造成其他而通常是系統性的誤差。

通常，將光阻的光學曝光(及隨後的蝕刻圖案)精密地定位於板上是重要的。雖然對於複合板的單側內層(其用於形成在已層化的板上的外層)及雙側板(其中鑽孔以連接在板內或在板或層的對立側上的特性)而言，此並非很重要，但圖案的精確定位是不可避免的。此可通過使掃描數據參考預定特性而達成，例如，就內層而言，參考出現在板二側上的特性。此通常使用的特性的一是一鑽孔。大體上，一未寫入的板具有一或更多存在於板上的鑽孔，該孔配合掃描器上的銷。就雙側內層而言，掃描於是參考板二側的孔。

然而，此一系統未能完全令人滿意。比起所需要的印刷電路元件解析度，銷對準所可能達成的精確度較有限。嘗試減少孔對銷的公差會導致孔的損壞及隨的而來的不良對準。

技術實現要素：

在一方面，本實用新型公開了一種掃描系統，用於掃描寫入光束且由此寫入圖案到印刷電路板表面上，其特徵在於，該掃描系統包括：

臺，用於安裝要被處理的印刷電路板；

光學器材，用於將寫入光束引導到印刷電路板表面上；

工作底部，用於支撐所述光學器材和臺，且

其中所述光學器材包括可變光束衰減器，其定位在掃描系統的寫入光束的光束路徑中，該可變光束衰減器包括：

電機，固定在可變光束衰減器的基座上；

軸，連接到電機，且被配置為由電機沿順時針或逆時針方向旋轉；以及

衰減器單元，固定到所述軸且配置為基於寫入光束入射到衰減器單元的傾角來調整寫入光束的功率。

優選地，衰減器單元隨著所述軸的旋轉而一起旋轉，且所述傾角基於衰減器單元的旋轉而被控制，所述軸沿垂直於寫入光束的方向延伸。

優選地，所述衰減器單元包括：玻璃；以及設置在玻璃上的濾光器。

優選地，所述濾光器為平行偏振邊緣濾光器，且對於所述傾角敏感；以及傳輸穿過衰減器單元的寫入光束的功率隨著所述傾角從0度到90度增大而增大。

優選地，所述玻璃由合成石英片形成；以及所述片的厚度在1mm以內。

優選地，所述可變光束衰減器還包括：

散熱器，設置在基座上且配置為接收由衰減器單元反射的寫入光束的部分；以及

冷卻系統，連接到散熱器且配置為消散由散熱器吸收的熱量。

優選地，所述散熱器為UV吸收塗層；且所述塗層由黑陶瓷形成。

優選地，所述可變光束衰減器還包括位置開關，其連接到所述軸且被配置用於設置衰減器單元的角度位置。

優選地，所述位置開關還包括：板，被構圖有限定預定角度的開口；以及光學傳感器，被對應於所述板提供，且配置為檢測光學傳感器的視線是被阻擋還是透過所述板，以確定是否已經抵達預定角度中的一個。

另一方面，本實用新型提供了一種掃描系統，用於掃描寫入光束且由此寫入圖案到印刷電路板表面上，其特徵在於，該掃描系統包括罩蓋、底部、過濾器風扇單元，以及位於底部上且被罩在罩蓋之下的光學器材，其中所述過濾器風扇單元包括：

輸入過濾器，用於從外部接收空氣；

輸出過濾器，用於提供預清潔空氣的空氣流在掃描器系統的罩蓋下方和底部上方；以及

風扇，布置在輸入過濾器和輸出過濾器之間，且風扇穿過輸入過濾器朝向輸出過濾器抽吸空氣流，以便於在罩蓋下方和底部上方產生清潔空氣的正壓力。

優選地，所述輸入過濾器為揮發性有機化合物過濾器。

優選地，所述輸出過濾器為高效顆粒空氣過濾器。

優選地，所述輸入過濾器、風扇和輸出過濾器被包封在盒中，以形成單元。

優選地，所述輸入過濾器是可移除的，以便更換。

另一方面，本實用新型提供了一種用於掃描系統的過濾器風扇單元，所述掃描系統用於掃描寫入光束且由此寫入圖案到印刷電路板表面上，其特徵在於，該掃描系統包括罩蓋、底部、過濾器風扇單元，以及位於底部上且被罩在罩蓋之下的光學器材，其中所述過濾器風扇單元包括：

揮發性有機化合物過濾器，用於從外部接收空氣；

高效顆粒空氣過濾器，用於提供預清潔空氣的空氣流在掃描器系統的罩蓋下方和底部上方；以及

風扇，布置在揮發性有機化合物過濾器和高效顆粒空氣過濾器之間，且風扇穿過揮發性有機化合物過濾器朝向高效顆粒空氣過濾器抽吸空氣流，以便於在罩蓋下方和底部上方產生清潔空氣的正壓力。

另一方面，本實用新型提供了一種掃描系統，用於掃描寫入光束且由此寫入圖案到印刷電路板表面上，其特徵在於，該掃描系統包括:

臺，用於安裝要被處理的印刷電路板；

光學器材，用於將寫入光束引導到印刷電路板表面上；以及

工作底部，用於支撐所述光學器材和臺，其中工作底部由多個氣動阻尼器支撐，用於將掃描系統與外部振動隔離。

優選地，每個氣動阻尼器與控制閥相關聯，所述控制閥用於隨時間保持氣動阻尼器中的期望壓力。

優選地，所述控制閥包括入口，用於從壓縮空氣源接收壓縮空氣；和出口，用於供應壓縮空氣到氣動阻尼器。

優選地，所述控制閥的出口供應空氣到氣動阻尼器，以補償氣動阻尼器中的任何空氣洩漏，且保持底部的專用水平高度。

優選地，所述控制閥包括閥杆，其感測底部的在限定閾值之上的偏離，且當在預定閾值之上的底部的偏離被檢測到時，閥杆釋放空氣到氣動阻尼器。

優選地，當固定到底部的支架響應於底部的運動施加壓力到閥杆上時，底部的偏離被閥杆感測到。

優選地，在氣動阻尼器和支架之間的接觸經由安裝在擱置在閥杆上的可運動杆上的尖頭建立。

優選地，在氣動阻尼器和支架之間的接觸經由閥杆上的球形軸承建立，該球形軸承安裝到支架從而隨底部一起運動。

優選地，控制閥被安裝在彈簧上，該彈簧利用球形軸承安裝到底座上的固定框架。

優選地，控制閥包括限制開關，用於檢測氣動阻尼器的故障。

優選地，固定到底部的第二支架被相對於限制開關定位，使得它響應於指示氣動阻尼器被損壞的限定偏離而接觸並激活限制開關。

優選地，當限制開關被激活時，錯誤消息被顯示在用戶屏幕上。

優選地，氣動阻尼器被定位在底座上。

優選地，氣動阻尼器直接放置或安裝在地面上。

優選地，所述多個氣動阻尼器包括三個氣動阻尼器，其中兩個氣動阻尼器沿底座的沿交叉掃描方向延伸的第一邊緣間隔開地定位，且第三、較大的氣動阻尼器沿掃描方向從所述兩個氣動阻尼器間隔開和/或被定位為鄰近底座的沿交叉掃描方向延伸的第二相對邊緣。

另一方面，本實用新型提供了一種掃描系統，用於掃描寫入光束且由此寫入圖案到印刷電路板表面上，其特徵在於，該掃描系統包括:

臺，用於安裝要被處理的印刷電路板，其中多個真空出口設置在臺上，用於保持印刷電路板的面板；

工作底部，其中臺被可運動地安裝在工作底部上；

真空源連接件，用於連接到真空源；

真空軟管，設置在真空出口和真空源之間，其中真空軟管沿其長度由多個支架支撐，且支架沿真空軟管軌道騎跨。

優選地，真空軟管由柔性材料形成，且為手風琴的形式，使得它可以延伸和收縮而不會在軟管的材料上產生應力。

優選地，所述支架支撐軟管，使其不會在軟管內部的真空作用下徑向坍塌。

優選地，所述掃描系統還包括位於軟管內部的環，進一步支撐軟管，使其不會在軟管內部的真空作用下徑向坍塌。

優選地，所述環處於與至少一些支架相同的軟管上的位置處。

優選地，臺在掃描期間被沿著軌道運輸，且真空軟管軌道沿與軌道相同的方向延伸，且在一端連接到真空源連接件且在相對端利用至少一個空氣分配單元連接到臺。

優選地，每個空氣分配單元被連接到臺的下側，在與相應組真空出口對齊的位置處。

優選地，當臺被沿遠離真空源連接件的方向運輸時，軟管被臺拉動，從而軟管沿其長度伸長，且當軟管長度增大時，支架沿著真空軟管軌道滑動且在支架之間的距離增大；以及

當臺被沿相反方向運輸，即朝向真空源連接件運輸時，軟管沿其長度摺疊，且在支架之間的距離減小。

另一方面，本實用新型提供了一種掃描系統，用於掃描寫入光束且由此寫入圖案到印刷電路板表面上，其特徵在於，該掃描系統包括:

臺，用於安裝要被處理的印刷電路板；

光學器材，包括透鏡系統，用於將寫入光束引導到印刷電路板表面上；

工作底部，用於支撐所述光學器材和臺，以及

調整機構，用於精確地組裝和/或定位透鏡系統的元件。

優選地，透鏡系統包括第一透鏡，其被支撐在板上，該板通過調整機構可調整地連接到定位在工作底部上的支座。

優選地，所述第一透鏡為準f-θ透鏡。

優選地，所述支座包括一對支柱和分別布置在支柱的頂部上的一對唇部；所述板在沿交叉掃描方向相對的側部包括一對肩部；調整機構包括一對支架，其分別固定到支座的一對支柱，和一對棒，其沿豎直方向穿過形成在支座的唇部中的一對通孔延伸；其中每根棒在上端上利用螺母安裝，且在下端上利用螺帽安裝，棒還延伸穿過形成在肩部中的一對通孔，從而通過螺帽支撐板的重量。

優選地，所述棒在螺母附近形成有螺紋，用於固定和調整螺母的位置，使得第一透鏡沿豎直方向的高度和第一透鏡在沿交叉掃描方向的豎直平面中的角度通過利用擰動動作調整一個或多個螺母的位置來調整。

優選地，板的肩部還包括沿交叉掃描方向延伸的一對盲孔，用於接收支架的銷，所述盲孔允許板沿豎直方向的一些自由運動，用於調整第一透鏡。

優選地，對第一透鏡沿掃描方向的調整通過第一組螺杆和第二組螺杆來實現，其中第一組螺杆將第一透鏡推動遠離板，而第二組螺杆將第一透鏡推向板。

優選地，所述透鏡系統還包括圓柱形透鏡，其接收從第一透鏡輸出的寫入光束，所述圓柱形透鏡被容納在框架內，該框架在每個端部上被固定到支柱。

優選地，所述框架包括一系列推螺杆和一系列拉螺杆，其可以通過旋擰動作被調節，以在沿圓柱形透鏡的長度的各個位置處施加壓力到圓柱形透鏡上，以使圓柱形透鏡變直。

另一方面，本實用新型提供了一種掃描系統，用於掃描寫入光束且由此寫入圖案到印刷電路板表面上，其特徵在於，該掃描系統包括:

雷射源，其從雷射源的出口輸出寫入光束；

臺，用於安裝要被處理的印刷電路板；

光學器材，用於將寫入光束引導到印刷電路板表面上；

工作底部，用於支撐所述雷射源、光學器材和臺；以及

抽吸單元，流體連接到從雷射源延伸的管道，其中抽吸單元被連接到管道中的開口且建立將由雷射源產生的顆粒重新引導向抽吸單元的空氣流。

優選地，雷射源的出口包括機械快門，且空氣流將機械快門上的顆粒重新引導朝向抽吸單元。

優選地，管道在一端處流體連接到雷射源的出口，且抽吸單元還建立將空氣從另一端通過管道朝向抽吸單元拉動的第二空氣流。

優選地，所述光學器材包括第一透鏡，其最靠近雷射源的出口且布置為鄰近所述管道的所述另一端，且第二空氣流將空氣通過所述管道的所述另一端朝向抽吸單元拉動離開第一透鏡，由此防止顆粒沿朝向第一透鏡方向流動。

優選地，抽吸單元包括壓縮空氣源，其被用於產生穿過文丘裡噴嘴的射流，且風扇流體地連接到文丘裡噴嘴中的負壓區域，以產生抽吸流。

優選地，閥被布置在壓縮空氣源和文丘裡噴嘴之間，且被用於控制穿過文丘裡噴嘴的空氣流。

優選地，閥為節流閥。

附圖說明

由本實用新型較佳實施例的下列詳細說明及下列圖，將可更清楚了解本實用新型，其中：

圖1是依據本實用新型一較佳實施例的印刷電路板直接寫入掃描器的示意透視圖；

圖2是圖1的掃描器的示意頂視圖；

圖3是圖1及2的掃描器的示意圖，其中為了清楚起見掃描器的元件以無安裝件且不照比例顯示：

圍4A-4D顯示四個依據本實用新型較佳實施例的掃描方案；

圖5是就不同重疊值，掃描重疊相關於多邊形速率的示意曲線，示出一種依據本實用新型一較佳實施例用於便直接雷射掃描器產出率最佳化的方法；

圖6A-6C示出依據本實用新型一較佳實施例的掃描器對準補償；

圖7A及7B顯示依據本實用新型一較佳實施例的主要光束光學器材加於聲光調製器的二個功能性視圖；

圖8A及8B顯示依據本實用新型一較佳實施例在聲光調製器及印刷電路板之間的主要光束光學器材的二個功能性視圖；

圖9是數據控制系統的簡化方塊圖，用於依據本實用新型一較佳實施例的掃描器；

圖10A是依據本實用新型一較佳實施例，圖9的部份系統的總體方塊圖；

圖10B顯示，依據本實用新型一較佳實施例，圖10A硬體邏輯的一實例；

圖11示出圖10B的一部份電路的操作，其中依據本實用新型一較佳實施例，數據線是依據掃描控制信號而送至聲光調製器；

圖12是依據本實用新型一較佳實施例，用於提供數據時鐘的裝置的方塊圖：

圖13顯示用於了解圖12的裝置的某些時鐘波形；

圖14是一示意圖，依據本實用新型一較佳實施例，示出一種用於精密決定印刷電路板在掃描器中的位置的方法；

圖15顯示，依據本實用新型一較佳實施例，一種掃描器系統，其包含用於支持印刷電路板的真空夾頭的通用式零件及用於支持印刷電路板的特殊接頭；

圖16顯示圖15的真空夾頭永久部份的細節；

圖17A及17B各顯示用於決定特定交叉掃描誤差的掃描器的零件的側及頂視圖；

圖18A及18B顯示已有技術聲光調製器及依據本實用新型一較佳實施例而構成的聲光調製器；

圖19A及19B分別顯示了根據本實用新型的一些實施例的可變光束衰減器的透視圖和側視圖；

圖20顯示了根據本實用新型的一些實施例的過濾器風扇單元；

圖21A和21B顯示了根據本實用新型的一些實施例的由多個氣動阻尼器支撐的掃描系統的工作底部；

圖22A和22B分別顯示了根據本實用新型的一些實施例的包括三個氣動阻尼器的掃描系統的底座的側視圖和俯視圖；

圖23A和23B顯示了根據本實用新型的一些實施例的用於控制到氣動阻尼器的加壓流體供應的控制閥；

圖24A和24B顯示了根據本實用新型的一些實施例的用於控制到氣動阻尼器的加壓流體供應的控制閥的另一視圖；

圖25A和25B顯示了根據本實用新型的一些實施例的可運動地安裝在掃描系統的底部上的臺的一些細節；

圖26A、26B、26C和26D顯示了根據本實用新型的一些實施例的用於精確地組裝和/或定位透鏡系統的元件的調整機構；

圖27顯示了根據本實用新型的一些實施例的用於引導空氣流離開掃描單元的第一透鏡的示例性抽吸單元的簡圖；以及

圖28顯示了根據本實用新型的一些實施例的示例性抽吸單元的簡化框圖。

具體實施方式

系統綜觀

現在參考圖1-3，其顯示依據本實用新型一較佳實施例的示範性直接寫入印刷電路板掃描器10。掃描器10包括一雷射來源12，其輸出波長適於將一光阻塗層曝光。在本實用新型一較佳實施例中，已發現在355毫微米操作且傳送最大功率為4、8、10或16瓦的DPSS UV雷射器是適用的。替代地，如WO00/02424中所述，氬離子型雷射可以被使用。

光束14離開源12，且由第一光束分光器(或部份反射的反光鏡)20分為二個光束，一主要光束16及一測試光束18。如下述，主要光束16(以虛線顯示，最終地)用於掃描及曝光印刷電路板上的光阻。測試光束18(以點線顯示)用於確定主要光束16的掃描位置，及用於特定的其他測試與對準功能，如下述。較佳地，分光器20及反光鏡及下述其他分光器是前平面反光鏡及分光器。較佳地，反光鏡及分光器是電介質前平面反光鏡。光束優選地由一系列透鏡成形。

在本實用新型的優選實施例中，透鏡22安裝在機動化平臺上，從而它可以沿著光束路徑移動，以調整在調製器28上的交叉掃描光束直徑。衰減器27，如下文中所述，可選地被用於調整光束的功率，以適應系統的操作模式和光阻的敏感度。

既然測試所需的功率遠低於寫入所需要的，因此光束分光器20較佳地為反射的功率遠大於透射的功率。較佳地，99％量級的光束14的功率反射進入主要光束16。在下列說明中，垂直於光束傳播軸的兩個方向標示為掃描方向及交叉掃描方向。這些方向各對應於寫入光束的掃描方向及垂直於光束軸與掃描方向二者的方向。應了解，此命名的全部意義在以下可明白。

為易於說明，首先討論主要光束16的光學路徑。主要光束16通過一系列光學元件20a、20b、22、26及25，其功能是在光束自第一反光鏡30反射以後，將光束聚焦於調製器28內的調製平面上。主要光束還通過衰減器27，用於針對具體應用調整光束的強度水平。就圖1-3的示範性實施例而言，這些元件是第一球形透鏡20a、第一球形和交叉掃描圓柱形透鏡20b、第一交叉掃描圓柱形透鏡22、第一掃描圓柱形透鏡26以及第二球形透鏡25。此外，儘管在光源出口處光束16實質上為圓形，當其進入調製器28時是橢圓形，在交叉掃描方向比在掃描方向長。當光束通過調製器28時，交叉掃描方向的光束段由調製器28獨立調製。此光束可認為包括多個並排行進的獨立調製光束。然而，為易於觀看，僅顯示用於主要光束16的單一光束路徑。交叉掃描方向是在調製器28出口處的垂直方向(由圖3的附圖標記29指示)。

雖然在較佳示範性實施例中，主要光束描述成包括多個獨立調製子光束的單一光束，但可易於了解，就本實用新型某些方面而言，光束16可由例如光束分光器、多個雷射發射器或其他適當裝置產生的多個離散光束形成，。

可注意到，就此示範性實施例而言，第一反光鏡30並未以90°反射主要光束。實際上，光束16是自反光鏡30以銳角反射，且該光束以不同於其離開調製器的角入射在調製器28上。調製器28較佳為聲光調製器，如此技術所熟知的，且描述於《聲光裝置的設計及製造》第94頁，其為Akis P.Goutzoulis及Dennis R.Papa所編輯，Marcel Dekker公司於1994年出版，附於此供參考。調製以後，光束必須進一步光學處理，較佳為經由畸變透鏡系統，以使其準備用於掃描。在圖1-3的示範性實施例中，光束首先通過第二球形透鏡32，然後依次經過第三交叉掃描圓柱形透鏡34、第三球形透鏡36及第四交叉掃描圓柱形透鏡38。主要光束16接著自第二、第三及第四反光鏡40、42及44反射。自反光鏡44反射以後，光束16瞄準轉動多邊形46的一面。光束較佳為在撞擊在多邊形46上前通過單個或雙重透鏡48。如下述，透鏡36的Z位置可調整(例如，通過一未顯示的機動安裝件的移動)，以將光束聚焦於不同厚度的印刷電路板。

由圖1可注意到，通過透鏡38以後，光束16由反射器組50及52(為觀看簡便起見，未顯示於圖3)交疊。這些反射器的目的是增加光束路徑長度及增加光束大小，使得光學平面上的光學功率密度減少。

又注意到，就示範性實施例而言，交叉掃描方向的聚焦遠大於掃描方向的。在本實用新型的一較佳實施例中，光束16在交叉掃描方向聚焦於面上，其減少多邊形顫動引起的誤差，且在掃描方向散焦(準直)，使得該面不很滿(weLL underfilled)，以便不會損失功率。

轉到測試光束18的路徑，通過第一光束分光器20後，測試光束18由第五鏡54反射，使其路徑較佳為實質上平行於主要光束16的路徑。可選地，光束轉動器55使光束18繞其軸轉動90°，其理由稍後將了解。除了轉動以外，轉動器，其可為一系列反光鏡，較佳為未改變光束16的軸。

在一些示範性實施例中，光束18的一部份56由第二分光器58分離測試光束，且引導朝向雷射對準裝置60，其操作說明於下。在本實用新型的一較佳實施例中，分光器58是50-50分光器，但是可使用實質上不同的比例。光束18傳送到第六反光鏡62側，且入射到將其反射的第七反光鏡64，以致於其較佳為實質上平行於光束16，其後，光束離開調製器28。注意，光束16及18在其路徑的此分支部隔得相對遠。光束18由球形透鏡65及圓柱形透鏡66聚焦於交叉掃描方向。一對反光鏡68、70將光束18反射，以致於其亦由反光鏡42及44經由透鏡48朝多邊形46反射。然而，光束16及18到達反光鏡42時不再平行。反光鏡70較佳為以一角度定位，使光束16及18以一角度朝彼此行進。較佳地，該角度使得光束實質上在多邊形的面處重合。自該面反射後，它們分散。

注意，當光束16及18離開反光鏡42時，其較佳為位於一垂直(交叉掃描)平面中。此確保，它們在自多邊形面反射後於實質上相同的掃描位置掃描。光束18於是，例如，在入射在多邊形46上以前是在光束16上方，而在自多邊形46反射以後是在光束16下方。

不同於主要光束16，其未充滿單一面，測試光束18較佳為在交叉掃描方向聚焦於面，而在掃描方向溢出二個面以上。當多邊形轉動時，主要光束16被在面上跟蹤，如下述。同時，面將光束18的部分分離總光束。因測試光束18是高斯形，此切離部分的總功率隨著掃描角度改變。

當兩個光束由多邊形46掃過光學器材72時，掃描光學器材72將兩個光束聚焦。通常，光學器材72是球形光學器材，使其實質上將兩個光束聚焦於掃描及交叉掃描方向。光束由掃描反光鏡74反射朝向透鏡76。通過圓柱形(交叉掃描)透鏡82後，光束16入射一光阻塗覆的印刷電路板78。透鏡系統72及透鏡76一起形成準f-θ光學系統，其將多邊形賦予光束的角變化轉換為板上的線性移動。

光束18，其在那時候已與光束16分散，入射於刻度計80上，而不通過圓柱形透鏡82。應注意，光束16及18的掃描位置實質上相同，使得測試光束18掃描位置的測量定義光束16的位置。

刻度計80較佳為以與光束18的法線方向(關於掃描方向軸)成小角度取向。以此方式，當光束18以大約相同於其到達刻度計的方向自刻度計反射時，一小角度形成於入射及反射光束之間。為了清楚解說，在說明書及圖中，於可行之處，反射光束標示為光束18』。

光束18』通過透鏡76、反光鏡74、光學器材72、多邊形46、透鏡48、鏡44、42、70及68，且通過透鏡66及65而到達反光鏡64。在光束到達反光鏡62時，光束18及18』分離，使得反光鏡62截取光束18』，且經由透鏡85將其反射到檢測器84。檢測器84通過刻度計80上的標誌檢測施加於光束的調製。這些檢測信號，其含有關於掃描光束16位置的數據，較佳地被用於控制調製器28的光束16調製，如下述。

現在，回到光束56，其是由分光器52自測試光束18得出。在一些示例性實施例中，光束56在通過第一球形透鏡(未顯示)以後入射於光束分光器86上。可選地，光束的一部份在通過第二球形透鏡(未顯示)以後送至第一個四極檢測器88。第一及第二球形透鏡將雷射束腰投射至檢測器88，使得來自檢測器88的信號指示光束在掃描及交叉掃描方向的偏移。

可選地，光束56的第二部份由光束分光器52經由一對透鏡(為清楚起見，未顯示)送至第二個四極檢測器90。該對透鏡構成為如同f-θ透鏡而操作，使得來自檢測器90的信號在掃描及交叉掃描方向二者顯示出角偏移。較佳地，電路91接收信號，且將其傳至一系統控制器。替代地，僅單個檢測器可以用於確定偏移。

可選地，當系統初始對準時，將檢測器定位及調整，使得其偏移信號全部為零。可選地，當雷射器替換時，全部系統不需要再對準。將雷射定位於其安裝件中且調整其高度與角位置即已足夠，使得檢測器88及90二者產生零偏移信號。只有當雷射器適當對準以產生一光束，其光束路徑完全相同於系統所初始對準的雷射器時，此零偏移信號將產生。對準雷射器的結果為整個系統對準。

較佳地，為求穩定，系統安裝於一合成花崗石底部92上。很多部件較佳為安裝於軌道94上，使用的安裝方法描述於PCT公開WO00/02424中。此安裝方案允許部件容易替換，不需要再對準全部光學器材，甚至於所替換的部件。

光束調製

如上述，主要光束16由調製器28分段調製。大體上，本實用新型考慮極小元件的極高精確度寫入。大體上，具有小於約50微米(2密拉)範圍的特徵結構(諸如線)待寫入。

為此目的，光束在調製器28處調製，使得當調製光束投射於印刷電路板上時，它們形成光點，其中心間隔為待寫入的最小特徵結構尺寸的八分之一。然而，應注意，當中心間隔約為6.35微米(0.25密拉)時，個別編址掃描線的光點尺寸，由於衍射及其他光學效應，通常更大，即，約19微米(0.75密拉)。應注意，光束在每6.35微米的掃描線解析度下(於板上)可編址。這些尺寸的結果允許達到具有尖銳邊緣的2密拉特徵結構尺寸的高保真度圖案及精確的線寬度控制。實用上，在本實用新型的一較佳實施例中，對應於可編址的調製光束段的板上的掃描線位置較佳被掃描多次。

圖4A-4D顯示依據本實用新型較佳實施例的四掃描方案。在這些圖的每一圖中，交叉掃描是自左至右。注意，只顯示在掃描方向的單一線。上線代表掃描線數目(在印刷電路板上)及正寫入的掃描線數據。欲曝光的掃描線以陰影顯示，無數據待寫入的以無陰影顯示。在所示例子中，掃描線7-10、19-26及31-34待曝光，其他線則非待曝光。

下線代表連續掃描，數目代表調製光束段(對應的調製通道數目用於每一掃描)。光束延伸於24調製器(＝掃描線)通道。在每一情況下，一通道將使對應於上線中的指標的數據寫入其中。為易於觀看起見，讓光束透射以曝光印刷電路板的通道以陰影顯示，未透射者以白色顯示。

圖4A顯示第一示範性方案，此處稱為2x重疊，因為每一掃描線寫二次。圖4A顯示掃描的三幅寬。在此特殊方案中，當掃描線的幅寬是24掃描線寬時，就2x重疊而言，該幅寬對於每一掃描前進12掃描線。就第一掃描(只有一部份顯示)而言，調製器17-20讓光束通過以便寫入。就相同掃描位置的第二次掃描而言，顯示於下一線，調製器5-8及17-24讓光束通過以便寫入。就相同掃描位置的第三掃描而言，顯示於下一線，調製器5-12及17-20讓光束通過以便寫入。就相同掃描位置的第四掃描而言，顯示於下一線，調製器5-8讓光束通過以便掃描。在所提到的示範性實施例中，注意，當幅寬重疊時，光束中的線未交錯。

圖4B-4D各顯示3x重疊(該處的幅寬對於每一掃描前進8掃描線)，4x重疊(該處的幅寬對於每一掃描前進6線)，和6x重疊(該處的幅寬對於每一掃描前進4線)。應了解，12x重疊及24X重疊亦為可能。

應了解，只顯示沿著交叉掃描方向的一數據線。這代表該該幅寬的用於單一掃描位置的數據。當該幅寬前進時，數據改變，使得調製符合在特殊掃描位置正掃描的像素的需求。

在本實用新型的一較佳實施例中，掃描重疊及多邊形速率的組合用於提供在最大可行寫入速率的光阻的最佳曝光，及用於使光束提供的能量利用最大化。在本實用新型的此較佳實施例中，掃描重疊及多邊形速率改變(用於不同敏感度的光阻)，以提供光阻的所需曝光能量。較佳地，雷射功率設為固定的，較佳為最佳化(最大值或接近最大值)功率量級。圖5顯示了針對各種掃描重疊量級的一系列相關於多邊形速率及曝光能量的曲線，掃描重疊量級為曲線的參數。曲線基於24」的掃描長度。就極高速光阻而言，可能需要減少雷射的功率。然而，在大的光阻速率範圍，如圖5所顯示，通過調整多邊形速率及幅寬重疊，同時保持雷射功率在所需的最佳化量級，則產出率可最佳化。

注意，對於只有3∶2的多邊形速率比，僅使用2x、3x及4x重疊方案，可允許所傳送能量的3x變化。因為功率保持在恆定最佳化(最大值或接近最大值)功率量級，因此這些曝光中的每一種是以掃描器能力所及的最大速率執行。此外，通過使用6x、8x、12x及24x重疊，當雷射的功率(及曝光期間)最佳化時，曝光能量變化的範圍可以大很多。

在本實用新型又一較佳實施例中，自動補償在調製器處提供給雷射光束的交叉掃描偏置。圖6A-6C示出提供此自動補償的一方法。特別地，當照射調製器的光束是24物理(掃描線)像素寬時，調製器提供若干額外物理調製通道於一中央24像素部份的每一側上。在圖6A-6C中，通道以與圖4A-4D相同的方式塗成陰影，且代表下線的調製器設定。

圖6A-6C顯示了編號為1-24的通道，和在調製器的任一端的四個額外通道-1，-2及+1，+2。注意，若功率存在於調製器(即，x軸掃描線位置)處的光束中，則每一通道依據將掃描的線提供調製。

在圖6A中，以粗外輪廓線顯示的光束被正確定位。於是，就所示2x重疊，結果與圖4A相同。在圖6B中，光束朝左兩個掃描線錯誤定位於調製器上。注意，掃描位置25及26，其在圖6A中，在第一掃痕中由調製器位置23及24並且在第二掃痕中由調製器位置11及12寫入，現在在第二掃痕中由位置11及12並且在第三掃痕中由-1及-2寫入。注意，雖然每一掃痕可能錯誤定位，但每一線是以正確次數及正確數據掃描。圖6C顯示朝右錯誤定位兩個掃描線的光束。再次地，保存掃描功率及數據。於是，通過提供比實際幅寬所需的更多的調製通道，調製器中的光束的交叉掃描定位(及其長期穩定性)較不重要。

應注意，在本實用新型的一較佳實施例中，主要光束16的能量形狀在掃描或交叉掃描方向不均勻。在兩個方向，其為高斯或接近高斯形。允許光束在交叉掃描方向為高斯形增加系統的總效率，因為只有光束的末尾部(小於尖峰功率的1/e2)未使用(或至少不予考慮)。若每一像素由單一掃描線寫入，將導致不同像素的變化的曝光。然而，因為印刷電路板上的每一掃描線使用交叉掃描光束幅寬的不同部份寫入至少(通常多於)二次，因此傳送至光阻的功率總量相當穩定，縱然使用大部份高斯剖面光束亦然。此外，因為每一個別調製掃描線約比衍射極限小三倍，如前述，因此寫入線的功率再均勻化。

主要光束光學系統

依據本實用新型的一較佳實施例，提供一種改良光學系統。光學系統可依據其不同功能任務細分為兩個部份：調製器照射系統及用於印刷電路板影像系統的調製器。印刷電路板影像系統亦可細分為預掃描光學器材及掃描光學器材。預掃描光學器材包括所有透鏡，位於雷射器及多邊形之間。掃描光學器材包括在多邊形及板平面之間的光學器材。因為這兩個零件的非常不同的要求，此分類是需要的。預掃描光學器材元件是小尺寸，因為光束小。然而，功率密度高，其可能產生問題。

就掃描光學器材而言，關於光束尺寸及功率密度的要求通常相反。

調製器照射系統依據雷射束腰變換的光學需求自雷射頭至調製器將光束進行變換，其為現今雷射光學技術所熟知。結果，較佳為用在掃描及交叉掃描方向具有不同範圍的高斯能量分布照射調製器通道。光束較佳為由此光學器材校準，以致於雷射束腰在調製器處或附近。

在本實用新型的一較佳實施例中，提供一種改良雷射照射系統。圖7A及7B顯示了直到調製器28的主要光束光學器材部份。這些元件顯示於以上的圖1-3中，然而，圖7A及7B顯示在需要時可施加於這些元件的調整。圖7A顯示由上方所見的系統視圖。在此視圖中，掃描方向是由頂至底。圖7B顯示由側面所見的光束，交叉掃描方向是由頂至底。

圖7A及7B所顯示的光學系統部份由五透鏡(20a、20b，22，25及26)和衰減器27組成，五透鏡具有在掃描及交叉掃描方向不同及組合的光學功率。在本實用新型的一較佳實施例中，透鏡22是圓柱形透鏡，具有一在交叉掃描方向的光學功率，透鏡20a和25是球形透鏡，且透鏡20b和26是具有在掃描方向的光學功率的圓柱形透鏡。

透鏡25及26在掃描方向是作為動態光束擴張器。通過沿著光軸移動透鏡26，光束在調製器處沿掃描方向的尺寸可以增加或減少。此特性能夠在雷射源有效期間補償個別差異及變化，諸如其束腰直徑、束腰位置及光束模式純度(M2)。其允許對於調製器高衍射效率(即，調製器所導致的光束透射)的要求與對於施加「史柯風效應」的要求之間的妥協，調製器高衍射效率要求較大掃描方向光束尺寸，施加「史柯風效應」要求較小的掃描方向光束尺寸。史柯風效應是用於減少或移除在飛點掃描器掃描方向所產生邊緣的模糊。其在以下說明，且在以上提到的《聲光裝置的設計及製造》第190-192頁中，以及在美國專利4,205,348號中說明，二者的公開內容附於此供參考。

透鏡22及25作為一用於交叉掃描方向的組合可變光束擴張器(vario)及光束轉向系統。通過沿著光軸移動透鏡22，調製器處的光束尺寸改變，但是保持接近準直。

通過於交叉掃描方向移動透鏡22，離開軸，光束可相對於調製器處光軸的的位置設置及角度而轉向。在本實用新型的一較佳實施例中，光束角度及位置是使用下述光導件152測量。為清楚起見，執行這些測量的較佳方法說明於下節，名稱為「交叉掃描誤差的確定」。若「p」及「a」是光束的位置及角移動的測量，則轉向信息為：對於透鏡22，Δy＝c*p+d*a，其中c，d，e，f為視光學設計而定的常數。如果調製器只具有與寫入所需相同數目的段，則此型式的修正特別重要。如果使用具有額外通道的調製器，如相關於圖6而說明的，則光束定位要求較不精確。

此光束可變擴張器及光束轉向系統是必需的，用以補償在日常使用循環期間或雷射有效期間，由於熱改變或者電或光學性質的雷射諧振器狀況的改變所引起的變化。如果這些變化不修正，則所產生的圖案將變差。調製器處的光束的不適當尺寸或位置設置，由於上述2x-24x重疊過程，會導致不均勻功率分布，因而導致所產生圖案的線寬度變化或邊緣粗糙度增加。不適當角變化，由於在曝光系統數值孔止動件處的光束的切割部份會導致功率損失，或導致在所產生圖案邊緣的非對稱效果。

在上述較佳實施例中，所產生圖案的所有這些變差的效果較佳被防止。

調製器-印刷電路板影像系統是用於透射調製器的影像至印刷板平面。

在本實用新型的一較佳實施例中，雷射光束在印刷電路板上的焦點可以光學調整。當然，可聚焦的光學系統是公知的。然而，複雜的掃描器，諸如本實用新型的掃描器，通常為固定焦點。考慮系統上的集流管要求，及掃描與交叉掃描方向的(通常)不同聚焦方案，此不會令人驚訝。亦注意，物體必須只移動較短的距離，以使其回到焦點。然而，本實用新型人相信，為了高精確度，機構應該儘可能簡單及堅固。

為了允許此聚焦，系統需求，諸如高總雷射功率傳遞效率、高解析度及高保真度圖案產生，必須予以考慮。

圖8A及8B顯示本實用新型較佳實施例的一功能性方案。如同圖7A及7B，圖8A及8B各代表沿著交叉掃描及掃描方向的視圖。

調製器-板影像系統由若干模組單元組成。影像系統的開始點是聲光調製器28，其較佳為一多通道調製器。在光軸上的聲波中心位置視為物面。來自Crystal Technology，Inc.的AOMC 117/24-UV型式聲調製器可使用24通道的調製器，適用於本實用新型的某些較佳實施例。

在掃描方向(圖8A)，第一模組影像單元由球形透鏡32及36組成，其在平面39處形成調製器平面(物面)的第一影像。第二模組影像單元使平面39的影像成像於印刷電路板78的平面。第二模組單元包括球形透鏡48及掃描透鏡系統72的球形部份與透鏡76。結果，在多邊形46及板平面78之間，光學系統作為準f-θ透鏡工作，其較佳為遠心。物理止動件31顯示於透鏡34及36之間。此止擋件做成足夠大，以至於不會限制在此方向的掃描數值孔，掃描數值孔是由多邊形的轉動面定義。止擋件主要功能是阻擋來自調製器28的直接透射光束進入光學系統。交叉掃描方向的物理止擋件31』定義在此方向的數值孔。

為了達成所產生圖案的陡峭側壁及高功率效率，較佳為使用此技術中公知的史柯風效應及面追蹤。史柯風效應的要求為調製器媒介中的切換信息的聲速-以調製器及板之間的光學系統減速比減小-等於板上的寫入點的掃描速率，但方向相反。此導致板上預定地方上的「靜止」數據信息。當作為調製器光學媒介的石英材料聲速是每秒5.7公裡且掃描速率為每秒0.270公裡(每分鐘1700轉的多邊形速率，見圖5)時，需要約21x的減速比，如果此減速比固定，掃描速率與每秒0.270公裡(達成最佳掃描次數所需)的每一差異會導致圖案邊緣的模糊。在不同掃描速率的模糊的大小可以通過減少在調製器處的照射光束尺寸而減少。但減少的尺寸導致增加的發散，且因而導致調製器衍射效率減少。

在多邊形處達到1/e2的光束尺寸小於面的寬度。面本身作為掃描方向的數值孔止擋件，且當多邊形的轉動使光束偏轉時，孔將移動。如果到達多邊形的光束是固定位置，多邊形的移動將導致減少的掃描功率。其補償可通過改變在調製器的調製信號的載體頻率進行，以造成在調製器處的光軸的角向改變，導致在多邊形處的光束的平行移動。調製頻率的改變是使得同步追蹤光束與面的轉動(面追蹤)。

與其他方法(見Goutzoulis等人，第182頁)比較，面追蹤改良循環時間效率達約99％。其在此技術領域是公知的，如果入射光及聲波前形成特殊角-布勒格角，則在調製器處達到最大衍射效率(透射)。由於布勒格角只取決於光束波長、光學媒介中的聲速及調製信號的載體頻率，因此光束調整隻可就一頻率而最佳化。此通常選為掃射的中心頻率。就掃射之外位置而言，那些位置的衍射效率減少，降低傳送至板的功率。本實用新型的一較佳實施例可光學性補償此效應，結果，使沿著掃描的功率分均勻化。此是通過使光束在交叉掃描方向聚焦於多邊形上及板上而完成。於是，由顫動引起的光束方向的小角度交叉掃描改變不會導致板上的光束位置的移動。

轉到圖8B，在交叉掃描方向，球形透鏡32及36及圓柱形透鏡34是模組影像單元，具有接近於用於掃描方向的焦點的實焦點，圓柱形透鏡38則移走。當鏡38在系統中時，在平面39處的交叉掃描焦點轉變為虛焦點。連同球形複合透鏡48，真實第二影像只在交叉掃描方向形成於或接近於多邊形面。交叉掃描的影像尺寸比面高度小很多倍。自第二影像至板平面的第三模組影像單元由掃描透鏡(72及76)的球形部分及圓柱形透鏡82組成。

第三模組單元是用於多邊形顫動補償，因為接近第二焦點的面的角變化也以角變化而非以位置定位變化透射至板平面。然而，光學器材的缺陷會在光束沿著其掃描路徑掃描時，造成光束交叉掃描位置的系統偏差。這些偏差可如下述予以補償。全部交叉掃描影像系統自調製器至板的減速比是由所需數據解析度預先決定。在本實用新型的較佳實施例中，作為最小可編址單元的375微米單一調製器通道的寬度依據所需要的4000DPI(每寸的點)位址解析度而減少至6.35微米。結果，選擇59x的減速比以用於交叉掃描方向。

在本實用新型的一較佳實施例中，掃描及交叉掃描方向二者皆特別具有一介於調製器及印刷電路板之間的聯合影像平面(調製器平面的第一影像)。應注意，影像平面可能相差小的量。較佳地，兩個光束方向由單一元件聚至焦點，該元件是透鏡36。自此點至板平面的減速比在兩個方向相等。依此方式，透鏡36的簡單軸向移動允許掃描及交叉掃描方向二者的幾乎相等的焦距改變。聚焦透鏡36與板處的焦點移動之間的傳遞比由自第一焦點39至板平面78的減速比決定。

在一示範性系統中，依據本實用新型的一較佳實施例，選擇下列減速比：

掃描方向：調製器至第一影像：12.35X；第一影像至板：1.7x；調製器至板：21x。

交叉掃描方向：調製器至第一影像：34.7x；第一影像至第二影像：0.113x；第二影像至板：15x；第一影像至板：1.7x；調製器至板：59x。

如上述，為了改進掃描方向的精確度及光束的邊緣解析度，面追蹤及史柯風效應用於調製器28中。然而，這造成調製器中的光束偏轉角改變。接著，這造成光束的功率改變，因為調製器效率是偏轉角的函數。這導致功率在掃描時為非均勻。為了修正這個現象，f-θ透鏡是x＝f(θ)的透鏡，其中f(θ)是補償函數，其使功率低處-即在掃描末端的光束減漫。通常，簡單二次修正，x＝f1*θ+f2*θ3即足以有效補償功率非均勻性，其中f1是中央焦距，f2較佳為負數。

用於多波長的聲光調製器

圖18A顯示一可用的調製器28，諸如上述商用調製器。在調製器320中，聲波產生於轉換器322，且形成用於使輸入光束324及326衍射的圖案。如上述，本實用新型考慮使用具有兩個光譜線的雷射。為了效率，兩個線皆應使用。然而，如圖18A所示，這將導致兩個波長的衍射光束324』及326』具有不同的出口角，因為當它們進入及離開調製器時被不同地折射，且因為它們的布勒格角不同。

圖18B顯示當線離開調製器時該線分離的建議解決方式。在圖18B的調製器28』中，調製器入口及出口面不平行。它們最好成一角度，該角度設計為使得兩個光束(波長不同)在輸入及輸出面的折射差恰等於且相反於光束的布勒格角差。於是，一起進入的兩個光束一起離開。

注意，透射光束324」及326」具有不同的出口角。然而因為只有衍射波使用於本系統，這不令人感興趣。然而對於使用透射光束而非衍射光束的系統，輸入及輸出面之間的補角將導致光束以對於透射相同的角離開。當然，這將增加衍射光束的偏移。

掃描方向位置測量

印刷電路板精確直接雷射寫入最重要的因素置一是印刷電路板上的光束位置的認知。此認知允許在掃描線位置處利用正確數據的光束(或更精確地，掃描線)適當調製。印刷電路板沿交叉掃描方向移動，光束沿掃描方向掃描。於是，光束的位置可由對於上面安裝有印刷電路板78的臺79的交叉掃描位置的認知及對於光束掃描位置的認知而完全確定。

確定臺的交叉掃描位置是簡單的。可以使用此技術中公知的眾任何編碼器。在本實用新型的一較佳實施例中，臺沿著兩個x形軌道96輸送，而光學編碼器用於測量。關聯編碼器的刻度計98顯示於圖1。在本實用新型的一較佳實施例中，使用德國Jena，Numerik Jena GmbH編碼系統LIE 5型(精確度2微米，解析度0.2微米)。較佳地，交叉掃描位置測量設置為±2或3微米的精確度及±0.1微米的解析度，雖然可使用其他解析度及精確度，視系統需求而定。

應注意，印刷電路板上的每一特徵結構是由光束16的若干段寫入。於是，交叉掃描位置的認知可用於確定光束的調製到達一位置精確度，該位置精確度大於最小要求特徵結構尺寸。數據位置可以調整至等於掃描線間隔的位置精確度，其通常遠小於所需的精確度。

以大的精確度確定光束掃描方向位置更加困難。此問題由於使用隨著位置而改變的掃描速率變得更加困難，因為此需要更精密控制來自數據源的數據流。

圖9是數據控制系統100的簡化方塊圖，用於依據本實用新型一較佳實施例的掃描器。

控制系統100接收來自檢測器電路84的信號。這些信號代表由刻度計80上的標誌所調製的光束18』功率變化。通常，這些標誌產生一模擬信號(「光學時鐘」)，其具有較低脈衝率，遠小於此系統的數據時鐘頻率。時鐘產生器102產生來自掃描位置檢測器信號的X時鐘(數據時鐘)及掃描信號啟動。產生來自掃描信號的X時鐘的較佳方法的一說明如下。然而，應注意時鐘的下列特性：

1)平均X時鐘頻率較佳為在掃描的全長不是一個常數。

2)數據依據瞬時x時鐘計數及掃描信號啟動而送至調製器28。應了解，當數據回應於x時鐘而送至調製器時，除了當光束是在寫於印刷電路板上的正確位置時以外，無數據傳送。於是，對於在光束改變面或在掃描開始或結束的時期而言，當光束不在寫入位置時，無數據送至調製器，其是關閉。

時鐘產生器102傳送x時鐘信號及掃描信號啟動至資料庫104，其含有一待掃描的印刷電路板二進位圖。替代地，數據可為向量形式，且可在線地轉換為柵格形式。此數據較佳為壓縮形式。掃描信號啟動的產生可依據獨立檢測器，其將掃描信號的啟動(未顯示)送到時鐘產生器。較佳地，掃描信號的啟動是依據掃描信號本身，例如通過在掃描開始及/或結束所產生的長信號。

時鐘產生器102亦送y同步信號至一控制器(未顯示)。此控制器控制與y掃描信號同步的臺的移動。此信號，其與掃描器啟動同步，提供一用於使臺的位置與數據流同步的裝置。

資料庫104將多個數據掃描線送至多線數據緩衝器及掃描線產生器106。較佳地，多線數據緩衝器106含有目前掃描及下一掃描所需要的所有數據線。

依據交叉掃描位置信號及印刷電路板位置信息，多線數據緩衝器及掃描線產生器產生掃描線數據，且傳送掃描線數據至掃描線緩衝器及控制器108。此數據回應於時鐘，而在依掃描信號啟動而定的時間處開始，一次一位地饋送至各調製器。

應了解，圖9隻代表一功能性方塊圖，而用於執行圖9功能的各種裝置及方法可由專精於此技術的人士思及。此外，與一個方塊有關的某些功能可通過其他方塊執行，或者，方塊在實用上可以組合。此外，所有或某些功能可由硬體、軟體或固件或硬體、軟體或固件的組合及/或在一般或特殊目的的電腦上執行。然而，通常，對於很快的系統而言，專用硬體系統是所需。此系統通常使用硬體數據解壓縮、用於保持數據的FIFO、用於切換來自FIFO的數據至光束的開關及用於依據印刷電路板位置使數據延遲的可編程延遲器件。此系統(用於產生36掃描線，其中只有24線實際寫至聲光調製器(AOM)，而其12線是用於交叉掃描修正，說明於下)的全視圖顯示於圖10A中。圖10A顯示依據本實用新型一較佳實施例的緩衝器/產生器106及掃描線緩衝及控制裝置108的總方塊圖。圖10B顯示圖10A硬體邏輯的一實施例。圖11示出圖10B的快速切換器如何依據上述掃描控制信號而操作，以控制哪些數據線送到AOM。系統允許在每一方向的調製器信號達6掃描線偏置。

應注意，圖11所示的快速切換器允許相關於掃描位置的交叉掃描誤差修正。此誤差可例如由掃描光學器材中的殘餘像差造成。此誤差不隨時間改變，且可在掃描器有效期內測量一次。這些誤差儲存於存儲器中，且形成到達快速切換器的信號的基準。

特別地，圖11顯示36個數據輸入流，其在圖11中顯示成進入切換系統的光束，及24個輸出數據流，每一個對應於離開切換系統的調製器28中的一光束調製通道(就圖6的系統而言，應30個光束離開系統)。進入的數據流依據其標稱位置對應於板上的一給定掃描線。三箱310-312亦顯示於圖11，其標示用於切換器的三個示範性「位置」。每一箱310-312對應於一用於給定掃描位置的板上光束的示範性交叉掃描偏置位置，諸如可能由於掃描光學器材中的缺陷而發生。在位置310，交叉掃描偏置為零。在此例中，輸入線N＝0至N＝23送到調製器。附圖標記311標示光束在交叉掃描方向偏置二掃描線的狀況。為了補償，輸入線N＝-2至N＝21送到調製器，以致於子光束由來自這些輸入線的數據調製。此確保即使光束在掃描期間沿交叉掃描方向移動，信息仍寫入板上的正確位置。類似地，附圖標記312代表在相反方向偏置一掃描線的狀況，使得輸入線N＝1至N＝24送到調製器。

圖12是依據本實用新型一較佳實施例用於產生X時鐘的時鐘產生器102電路示意圖。雖然此電路及其執行方法是較佳的，應了解，自低速信號產生高速時鐘的其他方法，如在此技術中是屬公知的，可用於本實用新型的其他實施例。圖13示出用於了解時鐘產生器102操作的時鐘信號。

來自檢測器電路84的光學時鐘信號是用以提供用於PLL及VCO140的鎖定信號。PLL及VCO 140通過除以16與電路142形成一迴路，以依據類似於光學時鐘的PLL信號產生VCO信號。PLL時鐘以下列方式而不同於光學時鐘(opt時鐘)：

1)PLL時鐘比opt時鐘更穩定(非常短期)。

2)PLL時鐘具有比opt時鐘更尖銳及更穩定的過渡。

3)PLL時鐘是連續的。opt時鐘在面切換期間消失。當opt時鐘再出現時，PLL將PLL時鐘鎖定至opt時鐘。一相差可能存在若干循環。然而，在此期間沒有數據觸發，因為光束是在掃描開始處，此時仍然沒有數據待寫入。

PLL及VCO 140產生兩個時鐘(VCO及反相VCO)，二者皆是PLL時鐘及光學時鐘的16倍快。標準電路可用於此除法。使用AD9850BRS(可由美國類比裝置公司取得)以執行此除法，則其他除法(諸如15,999或16.001)能以40位精確度達成。如此使得可以產生任何需要的線性縮放比例。

VCO時鐘是由邏輯電路144使用，以產生啟動掃描信號及Y相信號。邏輯電路144亦接收定標因子及來自掃描修正存儲器146的掃描修正值。

在本實用新型一較佳實施例中，刻度計所產生的VCO時鐘具有比調製器的實際所需數據流頻率略高的頻率。系統的此內建式誤差及其他誤差由一時鐘產生方案修正，其示出於圖13的時鐘軌跡中。注意，顯示於此線的信號利用VCO時鐘及反相VCO時鐘二者，以形成X時鐘(數據時鐘)。注意，時鐘之間的每一對開關導致單一計數的損失。於是，當VCO時鐘的計數頻率有意設定為高，則可以到達所需要程度地減少頻率至所需頻率。邏輯144產生足以修正下列的開關頻率：

1)刻度計預扭曲造成的有意的高VCO頻率。此頻率可為約0.75％高。

2)板的一定標因子，如下述。

3)刻度計測量及寫入光束位置之間的位置誤差。這些誤差的發生主要是因為兩個光束未依循相同的路徑，且掃描透鏡雖然為遠心，卻具有某些殘餘非遠心誤差。於是，光束及不同長度光束之間的偏置導致某些小的可重複誤差。這些誤差值儲存於修正存儲器146中。

邏輯亦產生一啟動掃描信號，較佳為來自光學時鐘本身，如上述。此信號由y相信號補充，其決定多邊形及臺的y運動之間的實際同步性。

應了解，為了說明簡單起見，其他數據修正未予說明。然而，較佳地，掃描讀數中的已知誤差在決定送到調製器的數據時列入考慮。又一修正是針對基於電時鐘的數據切換及光束在板上的入射之間的時間延遲。時間延遲的結果是，在掃描方向將有一額外的位置延遲，例如視目前多邊形速率而定。在本實用新型的一較佳實施例中，使用如下述(圖14)的一基於位置測量系統的自動對準機構。

在光導件152區域外側的一臺位置(圖14)，在該位置中較佳為板不在光束下方，一數據信號在已知的X時鐘位置傳送。然而，在電子系統中，特別是調製器28的切換時間中的延遲裝置將在板處在距數據發送的偏置時間產生調製。此導致在板處的一個位置偏置誤差。此位置誤差主要是多邊形速率的一因子。為了測量改變多邊形速率以後的位置偏置，一數據信號在第一X位置送到調製器，來自光管的光信號於第二x位置接收。

第一及第二位置之間的X時鐘脈衝數目現在代表時間延遲，且作為X時鐘產生器的額外延遲。

應了解，在若干X時鐘位置的若干時間延遲可用於提供更好的精確度。

系統也較佳為包含一測試時鐘，用於測試電路，而不需要啟動雷射器。

印刷電路板對準

依據本實用新型的較佳實施例，數據與板的對準是參考貫穿孔，如同已有技術。當寫在已寫入的板上時，寫在板上的絕對位置特別重要，諸如待用於一多層板內或多層板外的層的第二側。然而，不同於已有技術系統，其中板上的孔與掃描器是機械式對準，在本實用新型的較佳實施例中，板上的孔與掃描數據是光學對準。較佳地，用於寫在印刷電路板上的系統，包含掃描及交叉掃描定位機構，是用於確定孔的精確位置，因此確定板在掃描器上的精確位置。在本實用新型的較佳實施例中，數據匹配於板的位置是通過轉動板以修正板與數據的角向偏差，及/或通過掃描線數據在掃描及交叉掃描方向二者的選擇性延遲，以修正殘餘的掃描位置偏差。較佳地，交叉掃描偏差是通過在交叉掃描方向使數據延遲或前置。通常，執行所有三種修正。

在本實用新型的一替代較佳實施例中，通過轉動及平移數據以匹配測量位置，數據本身被轉換到測量坐標系統。然而，難以在線地做這些轉換，因此如上述數據與位置的混合對準較佳用於高產出率掃描器，其中期望來自資料庫的在線轉換。

圖14是依據本實用新型一較佳實施例的位置測量系統示意圖。印刷電路板78形成多個孔150，較佳為三孔，如所示。臺79未顯示於圖14中，但其亦形成孔，是位於下方且略大於孔150。臺下方為一頂部上塗覆以螢光材料的光導件152，其接受通過孔的光且以光照射檢測器153。當光束通過一孔時，檢測器153將產生信號。當光束由印刷電路板阻隔時，檢測器153沒有產生信號。來自檢測器153的信號與光束x位置及光束y位置一起送入位置計算器及存儲器155。位置計算器及存儲器確定：當信號從關閉改變為開動及從開動改變為關閉時從光束位置確定孔的邊緣(掃描及交掃描方向)。由此邊緣，可確定孔中心的實際位置。

所有三孔150的中心位置送至到位置誤差計算器156。計算器156亦接收(或儲存)孔的標稱位置。依據孔的實際及標稱位置之間的差，轉動修正單元157確定臺所需要的轉動。轉動機構158在掃描以前將臺以所需的數量精確地轉動，以將板78的x-y軸對準掃描器系統的相應軸。此外，位置修正模組160確定臺的位置與待寫入區域位置之間的關係。此關係用於修正由數據控制裝置100送到調製器28的數據的位置。

此外，掃描方向定標因子(顯示於圖12)可依據孔之間距離的標稱值的差而計算。在本實用新型一較佳實施例中，可提供額外的孔150』，使得孔150及孔150』之間的交叉掃描距離可以確定。此距離(相較於標稱距離)可用於定標交叉掃描方向的輸入數據。替代地，相同的定標因子可用於兩個方向。此定標修正是在實際寫於印刷電路板上以定標數據時使用，如上述。

在孔位置確定期間，將板78上的光阻曝光是不需要的。此之達成可通過減少功率以致於光束16不夠強到足以將光阻曝光，或通過將輻照區域限制在孔的區域，所述孔並非待寫入圖案的部份。

應了解，圖14本質上很通用，且大體上為功能性。其他電子結構亦可用於執行位置確定，或者，它們可以整體或部份地在軟體或固件中執行。

實用上，在板的一側寫入後，板被翻轉。圖14最左方的孔已移動靠近臺的右邊緣，且在其新位置被安放於臺的一額外孔上方。中間孔，其較佳為對稱安置，只交換位置。再次地，計算孔的位置，及利用孔的相應位置作為參考以對應於寫在第一側上的圖案確定對於第二側的圖案應寫於該處的位置來寫入第二側。應注意，孔的不對稱定位導致板側的自動檢測。

通常，很多層將以此方式曝光而後蝕刻。通常，當層(甚至於不同層)是批製造，全部層的尺寸變化約為相同。層是堆疊的，較佳為使用孔作為引導件，但使用諸如此技術所公知的X光影像的其他裝置以對準層，所述層然後互相層合。外層(其此時在外側完全以銅遮蓋)是堆疊的部分。如同已有技術，例如，依據X光影像而鑽孔以用於過孔或供安裝。較佳地，亦鑽出適用於對準堆疊，用以寫在外層上的孔。這些孔可用來對準用於板外側的數據與寫在內層上的圖案。應注意，用於堆疊的定標因子通常與用於層的不同，是由於堆疊及組裝過程中的壓力所造成的扭曲。

雖然此定位方法系較佳，但就本實用新型某些較佳實施例而言，諸如安裝孔(於板中)及銷(於臺上)的其他對準方法亦可使用。

選擇性地，臺可設有定位銷，而板設有孔，用於在應用上述位置確定及修正方法以前，粗略對準板。依此方式，所需要的轉動修正及數據位置修正減到最小。

在本實用新型一較佳實施例中，光導件152是10毫米高乘10毫米寬。較佳地，只照射單一光束段。該光束可聚焦於印刷電路板，或者，光束可有意地散焦，以致於「光學邊緣」不尖銳。此將導致光的斜坡函數，作為位置函數。此函數可用於從作為位置的函數的亮度圖來確定邊緣關於次像素尺寸的位置。在本實用新型的替代的較佳實施例中(未顯示)，個別檢測器(每一檢測器在每一孔下方)是用於取代光導件152及檢測器153。

交叉掃描誤差確定

如上述，兩種型式的交叉掃描誤差待確定及修正。其中之一是交叉掃描位置誤差，其能以多邊形角位置的函數變化，且利用結合圖11而討論的方法修正。另一誤差是交叉掃描角及緩慢變化的偏置，其如結合圖7B所說明的那樣修正。

光束在交叉掃描方向於聲波調製器28處的不正確安置可以相當容易地確定。為了進行此確定，光束掃過光管152(在沒有臺時)，且測量來自檢測器153的信號。激發連續掃描線或小群掃描線的情況下，此掃描重複很多次。如果光束正確安置在調製器處，則以調製器段數為函數的光束功率圖將為高斯形，定心於中間的二個段之間。如果其偏置於調製器中心(不論是否如同圖6提供額外通道與否)，則高斯形的中心將偏置。此偏置可通過確定以調製器段為函數的光束功率圖的擬合高斯曲線中心而確定。

圖17A及17B是一部份掃描器的側視及頂視圖，該掃描器用於一較佳方法，以確定交叉光束角偏置。在圖17中，提供與前圖相同數目的元件，而新元件300代表焦平面，302代表角移動的基準。

如圖17A所見，一角誤差將在交叉掃描方向中光束接觸光導件152的位置的偏置中顯現。基準302較佳為包括一不透明材料，其中形成隙縫304。隙縫304與掃描及交叉掃描方向成一角度而安置。注意(由圖17B)，光束在交叉掃描方向的位置對於焦平面及對於光導件而言並不相同。此在交叉掃描方向的位置的不同由隙縫304轉變為時間差(因而轉變為掃描方向的位置)。如所述，只有當光束穿過基準時，一脈衝將由檢測器153自基準收集。此掃描位置可利用X位置測量系統測量，該系統包含測量在焦平面處的位置的刻度計80。角偏置可自所接收脈衝的位置(時間)誤差導出。

以上提到，通過該光學系統的設計，多邊形的顫動不會導致光束在交叉掃描方向可察覺的移動。

刻度計

刻度計80具有很多特徵結構，以改良位置測量的精確度及可靠性。如已提到的，面將一部份光截取出擴張的高斯分布測試光束18。結果，前向光束的總功率在掃描的外部份比其中心低。此外，因為掃描透鏡非完全遠心，光束在掃描方向被以與進入光束不同的方向反射。結果，反射光束未如同進入射光束在相同位置入射在面上。然後，反射光束由面再次截取，視遠心誤差而定。

遠心誤差特徵通常具有通式Θ＝a*X+b*X3，其中Θ是遠心誤差，X是掃描位置，自掃描中心對稱測量，a及b是常數。

為了克服此問題，在本實用新型一較佳實施例中，刻度計的表面在掃描方向成型，使得光束在與入射光束相同的方向反射(即，垂直於刻度計)。如果刻度計具有一表面，其輪廓的形狀為Z＝c*X2+d*X4，其中Z是與刻度計平坦度的偏差，則此可達成。然而，由於焦深的考慮，偏置限制為約0.5毫米。

然而，此修正不夠完整。結果，在某些掃描位置，特別是在掃描中間，依據反射光束的信號強度是飽和，而開動時期實質上大於關閉時期。在其他位置，特別是在刻度計末端，關閉時期大於開動時期。因為數據時鐘的產生傳統上是依據將信號設定門檻，此可導致時間誤差，特別是如果關閉時期強度未落於門檻之下或開動時期強度未升至其上尤然。在本實用新型一較佳實施例中，刻度計反射及非反射部份的尺寸隨著位置改變，使得信號的開動及關閉時期相同。

印刷電路板的真空夾頭

在位置測量及掃描循環期間，重要的是印刷電路板保持在位。縱然使用定位銷時，它們不夠精確以供定位，使得此問題變得複雜。於是，較佳為使用真空夾頭，以固持印刷電路板78於板79上的定位。

圖15是圖1的掃描器的透視圖，臺79在延伸位置，印刷電路板78自臺移走。臺79形成分段表面200，更清楚顯示於圖16。分段表面200較佳為由一系列稜錐臺形成，稜錐臺之頂形成平坦表面。表面200又形成一或更多真空出口202，空氣可由該出口在任一方向抽送。如果全部平面都被遮蓋，且空氣經由出口202抽出，如此形成的真空遍布於稜錐臺之間的通道，而遮蓋物的全部表面由真空固持。

實用上，大部份印刷電路板不能直接安置在截頭圓錐上，因為大部份印刷電路板小於全部表面。於是，任何潛在的真空將在板的邊緣逃逸。此外，很多印刷電路板具有在其曝光以前鑽入其的孔，以致於真空亦將通過它們逃逸。

依據本實用新型一較佳實施例，中間板204安置於表面200及印刷電路板78之間。板204是設計成作為用於一特殊設計印刷電路板的真空分布器。板204典型上具有很多孔205，但僅在由印刷電路板固體區域遮蓋的區域中。

可由圖15及16注意到，臺200端部具有不同於表面200的結構。較佳地，在使用上述位置測量系統之處，臺將形成孔206，其對應於印刷電路板上的孔150及形成於板204中的孔207。應了解，孔206及207實質上大於孔150，以致於它們不會幹涉上述板78的對準。亦注意，選擇性的銷208設在臺79頂上，用於粗略定位印刷電路板。這些銷配合印刷電路板78中的孔210及板204中的孔212。

亦應注意，由於臺內的孔的存在，稜錐臺結構不使用在臺的端部。而是，較佳為使用一系列連接到稜雉臺之谷的通道，以在臺的端部提供固持真空。

依據本實用新型一較佳實施例，在寫入完成後的印刷電路板移除藉助於經由孔202及稜錐臺的谷提供壓縮空氣至板底。此壓縮空氣稍微將板舉起，使其易於移除。

上述真空夾頭又具有的優點為，將整個板推向一平坦表面(稜錐的截頭頂)且以該表面為參照。於是，整個板在相同焦平面。

根據本實用新型的一些實施例，掃描系統10可以用於不同應用，例如用於掃描不同的光阻表面且以不同速度。在一些示例性實施例中，不同應用要求以不同的強度水平掃描。根據本實用新型的一些實施例，掃描系統10包括可變光束衰減器，用於調整用於掃描的強度水平。

現在參考圖19A和19B，其分別顯示了根據本實用新型的一些實施例的可變光束衰減器的透視圖和側視圖。根據本實用新型的一些實施例，可變光束衰減器27定位在光束路徑16中，且操作用於衰減光束。根據本實用新型的一些實施例，可變光束衰減器27包括安裝在電機343的軸348上的衰減器光學器材340。根據本實用新型的一些實施例，衰減器光學器材340包括塗覆在薄玻璃上的平行偏振邊緣濾光器(parallel polarization edge filter)。通常，平行偏振邊緣濾光器對於光束16』入射到衰減器光學器材340的角度θ敏感。通常，光束16的強度和/或功率，其表示光束16』的透射穿過光學器材340的部分，隨角度θ從0到90度增大而增大。在一些示例性實施例中，衰減器光學器材340由合成石英玻璃的薄片形成，例如SQ1玻璃。可選地，合成石英的薄片被用於降低和/或最小化由於跨衰減器光學器材340的折射導致的光束運動。在一些示例性實施例中，該片的厚度為0.4mm。優選地，該片的厚度應該小於1mm，且如果結構可能的話，應該為0.1mm那麼薄。

根據本實用新型的一些實施例，光束356，表示光束16』從衰減器光學器材340反射離開的部分，入射到散熱器346。通常，散熱器346由可變光束衰減器27的金屬基座形成。在本實用新型的一些實施例中，在功率高的情況下，散熱器346通過使冷卻劑經過而被冷卻，冷卻劑例如為穿過散熱器中的通道中的水。可選地，由散熱器346吸收的熱量通過冷卻通道347消散，冷卻通道347通常連接到冷卻系統。替代地或附加地，風扇吹動空氣到散熱器上以冷卻它。根據本實用新型的一些實施例，散熱器346為專用UV吸收塗層。可選地，塗層由黑陶瓷形成。

根據本實用新型的一些實施例，電機343通過沿方向342旋轉固定到衰減器光學器材340的軸而控制衰減器光學器材340的角度取向。優選地，軸348在垂直於光束16』的方向的方向上延伸。根據本實用新型的一些實施例，可變光束衰減器27附加地包括位置開關345，用於設置衰減器光學器材340的角度位置。可選地，位置開關345操作以在多個選擇的和/或預先限定的角度之間切換。在一些示例性實施例中，位置開關345包括金屬板344，其通過蝕刻限定選擇的角度的開口形成圖案；以及相應的光學傳感器，用於感測何時光學傳感器的瞄準線被阻擋或透過金屬板344。可選地，光學傳感器345檢測到瞄準線的阻擋而指示已經達到一個預先限定的角度。替代地，光學傳感器345檢測到瞄準線沒有被阻擋指示已經達到一個預先限定的角度。

現在參考圖20，其為根據本實用新型的一些實施例的掃描器的側視圖，其中殼體的一部分被移除，顯示了過濾器風扇單元。根據本實用新型的一些實施例，掃描器系統10包括過濾器風扇單元500，其提供具有預清潔空氣的空氣流在掃描器系統10的罩蓋511下方和底部92上方。根據本實用新型的一些實施例，過濾器風扇單元500包括輸入端揮發性有機物(VOC)過濾器510，和輸出端高效顆粒空氣(HEPA)過濾器530，其中風扇520布置在它們之間。通常，VOC過濾器510、風扇520和HEPA過濾器530被包封在外殼505(例如箱)中。根據本實用新型的一些實施例，風扇520穿過VOC過濾器510朝向HEPA過濾器530抽吸空氣流502，以便於在罩蓋511下方和底部92上方產生清潔空氣的正壓力。通常，過濾器風扇單元保護在罩蓋511下覆蓋的和位於底部92上的光學器材，使得有機和無機顆粒不會累積在光學器材和/或系統10的其它敏感元件上。

根據本實用新型的一些實施例，VOC過濾器510被設計為按需要定期更換。在一些示例性實施例中，在機器安裝期間，更換VOC過濾器510的更換周期限定在空氣過濾網處理(air-screen process)之後。在一些示例性實施例中，VOC過濾器510被按需要更換為不同類型的過濾器(例如用於特定應用和/或化學成分)。

現在參考圖21A，其中示出了根據本實用新型的一些實施例的由多個氣動阻尼器支撐的掃描器系統的工作底部。根據本實用新型的一些實施例，工作底部92被安裝在多個氣動阻尼器610上，用於將掃描器系統與外部振動隔離。通常，氣動阻尼器610被定位在底座690上。替代地，不是使用底座，這些氣動阻尼器也可以直接放置/安裝在地面上。根據本實用新型的一些實施例，每一個氣動阻尼器610與用於隨時間保持氣動阻尼器610中的期望壓力水平的控制閥650相關聯。阻尼器的目的是降低臺的共振頻率且降低震動幅度。

現在參考圖22A和22B，分別顯示了根據本實用新型的一些實施例的包括三個氣動阻尼器的掃描器系統的底座的側視圖和俯視圖。根據本實用新型的一些實施例，底座690包括三個氣動阻尼器610，例如用於支撐底部92的阻尼器610』和610」。通常氣動阻尼器610與底部92支撐掃描器系統的光學器材和曝光臺。在一些示例性實施例中，兩個氣動阻尼器610』沿底座690的大體沿Y方向(例如交叉掃描方向)延伸的第一邊緣692間隔開地定位。可選地，氣動阻尼器610'定位為鄰近拐角。在一些示例性實施例中，第三、通常較大的氣動阻尼器610」沿X方向從氣動阻尼器610'間隔開，和/或被定位為鄰近底座690的第二相對邊緣694，該第二相對邊緣694也沿Y方向延伸。可選地，氣動阻尼器610」相對於邊緣694大體居中。阻尼器的通常位置和尺寸被基於負載的重量分布來選擇。通常，每一個氣動阻尼器610，例如610'和610」被連接到專用的控制閥650，用於保持期望的負載高度。替代地，多於三個氣動阻尼器610被使用，例如四個氣動阻尼器610被使用。

現在參考附圖23A和24A，顯示了根據本實用新型的一些實施例的用於控制到氣動阻尼器的壓力流體供應的控制閥。根據本實用新型的一些實施例，控制閥650包括入口652，用於從壓縮空氣源接收壓縮空氣，和出口654，用於供應壓縮空氣到氣動阻尼器610。通常，壓縮空氣被通過連接在控制閥650的出口654和氣動阻尼器610中的入口615之間的管道或類似物供應到氣動阻尼器610。通常，控制閥650供應空氣到氣動阻尼器610以補償氣動阻尼器610中的任何空氣洩漏，且保持底部92的專用水平高度。通常，氣動阻尼器610包括一個或多個彈性隔膜，並且可以預期隨時間跨彈性隔膜的一些空氣擴散。

根據本實用新型的一些實施例，控制閥650包括閥杆656，其感測底部92的大和/或快速的偏離，例如在限定閾值之上的偏離。通常，大的偏離觸發到氣動阻尼器610的空氣供應。在一些示例性實施例中，當固定到底部92的支架695響應於底部92的運動施加壓力到閥杆656上時，底部92的偏離被閥杆656感測到。通常，在氣動阻尼器610和支架695之間的接觸經由安裝在可運動杆657上的尖頭655建立，可運動杆657擱置在閥杆656上。通常，底部92的一些偏離和/或振動在氣動阻尼器610的正常操作期間被預期。可選地，約1mm量級的偏離被預期，而更大的偏離可指示氣動阻尼器610要求附加空氣供應，例如大於1cm的偏離。通常，在預定閾值偏離之上，閥杆656釋放空氣到氣動阻尼器610。

替代地，如圖21B、23B、24B中所示，在氣動阻尼器610和支架695a之間的接觸經由閥杆656a上的球形軸承655a建立，該閥杆656a安裝到支架695a且隨底部92一起運動。控制閥650a安裝到彈簧上，並且彈簧利用球形軸承安裝到底座690上的固定框架。

根據本實用新型的一些實施例，控制閥650附加地包括限制開關659，用於檢測氣動阻尼器610的故障。根據本實用新型的一些實施例，固定到底部92的第二支架696被相對於限制開關659定位，使得它響應於指示氣動阻尼器610被損壞的限定偏離而接觸和促動限制開關659。可選地，當限制開關被激活時，錯誤消息被顯示在用戶屏幕上。

現在參考附圖25A和25B，其顯示了根據本實用新型的一些實施例的可運動地安裝在掃描器系統的底部上的臺的一些細節。根據本實用新型的一些實施例，由於臺79在掃描期間被沿著軌道96運輸，真空軟管450提供在臺79的真空出口202和真空泵和/或真空源410之間的空氣通道。通常，真空軟管450由柔性材料形成且為手風琴的形式，使得它可以延伸和收縮而不會在軟管的材料上產生應力。在一些示例性實施例中，真空軟管450沿其長度由多個支架420支撐，且支架420沿真空軟管軌道480騎跨。優選地，支架420附接到軌道並且可沿軌道480移動。優選地，支架420或環(優選地在軟管內部或結合到軟管)支撐軟管，使其不會在軟管內部的真空作用下徑向坍塌。優選地，環處於與至少一些支架420相同的軟管上的位置處。通常真空軟管軌道480沿與軌道96相同的方向延伸和/或平行於軌道96，且在一端連接到真空源410且在相對端利用連接器和/或空氣分配單元460連接到臺79。通常，空氣分配單元460連接到臺79的下側79』，在與真空出口202對齊的位置處。應注意到，儘管只示出了一個空氣分配單元460，軟管450可替代地被連接到多個空氣分配單元460，每一個單元與形成在臺79上的不同組的真空出口202對準。

根據本實用新型的一些實施例，當臺79被沿遠離真空泵410的方向運輸時，軟管450被臺79和/或被連接到臺79的空氣分配單元460拉伸，且軟管450沿其長度被伸展、延伸和/或伸長。通常，當軟管450伸展和/或增加其長度時，支架420沿著真空軟管軌道420滑動且在支架420之間的距離增大。以類似的方式，當臺79被沿相反方向運輸(例如朝向真空泵410)時，軟管450坍塌、摺疊和/或被沿其長度壓縮，且在支架420之間的距離減小。

現在參考附圖26A、26B、26C和26D，顯示了根據本實用新型的一些實施例的用於精確地組裝和/或定位透鏡系統的元件的調整機構。根據本實用新型的一些實施例，支座505定位在底部92上，用於支撐多邊形46、掃描透鏡系統72、準f-θ透鏡76、圓柱形透鏡82以及其它光學元件(圖1)。根據本實用新型的一些實施例，透鏡76支撐在板550上，該板550可調整地連接到支座505。通常，支座包括一對支柱，和分別布置在支柱的頂部上的一對唇部。在一些示例性實施例中，可調整地連接和/或支撐由固定到支座505的一對支柱580的一對支架575和平行於Z方向穿過形成在支座505的唇部507中的一對通孔延伸的一對棒530來提供。通常，每根棒530在一端上裝配有螺母532和墊片531且在相對端上裝置有螺帽535。通常，棒530在螺母532附近形成有螺紋，用於固定和調整螺母532的位置。通常，墊片531被安裝在支座505的唇部507上。通常，棒530還延伸穿過形成在肩部555中的一對通孔，且板550的重量通常由螺帽535支撐。在一些示例性實施例中，透鏡76沿Z方向的高度和透鏡76在Y-Z平面中的角度通過利用旋擰動作調整一個或多個螺母532的位置來調整。根據本實用新型的一些實施例，一對固定螺杆560在通過朝向板550延伸螺杆560調整之後，固定板550的位置。通常，每一個固定螺杆560利用支架固定到支座505。

在一些示例性實施例中，板550的肩部555附加地包括沿Y方向延伸的一對盲孔，用於接收支架575的銷570。可選地，盲孔允許板550沿Z方向的一些運動自由度，用於在Y-Z平面中調整透鏡76。通常，固定到支座505的支柱580的支架575沿Y和Z方向固定透鏡76的位置。在一些示例性實施例中，透鏡76在X-Z平面中的角度被用第一組螺杆590(其向外推透鏡76，例如遠離板550)和第二組螺杆595(其向內推透鏡76，例如朝向板550)來調整(參見圖26D)。

根據本實用新型的一些實施例，圓柱形透鏡82被容納在框架545內。由於透鏡82的伸長長度和/或橢圓形形狀，透鏡82可以沿其長度形成弓形和/或S形(例如在X-Y平面中)。圓柱形透鏡82的扭曲可導致在透鏡76和透鏡82之間的不對準，導致寫入光束中的誤差。在一些示例性實施例中，彎曲和/或扭曲通過在沿圓柱形透鏡82的長度的各個點處壓圓柱形透鏡82而被避免。根據本實用新型的一些實施例，框架545包括一排推螺杆510和一排拉螺杆520，其可以被調節，例如通過旋擰動作，以在沿圓柱形透鏡82的長度的各個位置處施加壓力到圓柱形透鏡82上，以使透鏡82變直。通常，推螺杆520沿X方向施加壓力到透鏡82上，且拉螺杆520沿負X方向施加壓力。

根據本實用新型的實施例，框架545在每個端部上利用可調整連接部540被固定到支柱580。根據本實用新型的一些實施例，透鏡82的沿Z方向的高度和透鏡82在Y-Z平面中的角度被利用連接部540調整。

通常，掃描器系統10的透鏡容易被存在於大氣中的顆粒汙染，其會隨時間積累在透鏡上。發明人發現除了由於大氣質量導致的汙染之外，雷射源12的機械雷射器快門是另一個處於內部的顆粒源。發明人還發現第一透鏡20A特別容易被源自機械雷射器快門的顆粒汙染。通常，由於存在於第一透鏡20A處的高能量密度，在第一透鏡20A上的累積是特別成問題的，且第一透鏡20A的汙染在使用具有高輸出功率(例如16W和更高)的雷射源時是個重要考慮。有時，累積有可能是因為伴隨著在雷射脈衝中的高峰值功率的化學蒸汽沉積導致的。

現在參考圖27，其顯示了根據本實用新型的一些實施例的用於引導空氣流遠離掃描單元的第一透鏡的示例性抽吸單元的簡化視圖。根據本實用新型的一些實施例，抽吸單元1400流體連接到從雷射源12延伸的管道1422。根據本實用新型的一些實施例，抽吸單元1400被連接到管道1422中的專門開口且建立將空氣通過管道1422朝向抽吸單元1400拉離第一透鏡20a的空氣流1430。根據本實用新型的一些實施例，抽吸單元1400還建立將機械快門1412上的顆粒重新引導向抽吸單元1400而不是朝向第一透鏡20的顆粒流1440，且由此防止顆粒沿朝向第一透鏡20a的方向流動。通常，由抽吸單元1400進行的空氣抽吸被排出到遠離掃描器10的光學部件的機器外側中。在一些示例性實施例中，抽吸單元1400特別地解決了由於來自機械快門1412的顆粒導致的汙染問題，且在由鏡頭護罩1420通常提供的保護基礎上提供對透鏡20a的附加保護。

現在參考附圖28，示出了根據本實用新型的一些實施例的示例性抽吸單元的簡化視圖。根據本實用新型的一些實施例，抽吸單元1400包括壓縮空氣源1405，其被用於建立穿過文丘裡噴嘴1415的射流1435。根據本實用新型的一些實施例，風扇1425被流體連接到文丘裡噴嘴1415中的負壓區域中，以利用風扇1425通過空氣流1430產生抽吸。根據本實用新型的一些實施例，空氣流1430包括流動通過文丘裡噴嘴1415且被排出在射流1435中的顆粒流1440。通常，閥1410被布置在壓縮空氣源1405和文丘裡噴嘴1415之間，且被用於控制穿過文丘裡噴嘴1415的空氣流。可選地，閥1410為節流閥。

應了解，上述本實用新型較佳實施例的詳細說明本質上是意圖示範而非限制。特別地，較佳實施例含有很多特徵結構及細節，其對於本實用新型而言並非絕對必要，雖然它們可提供系統的最佳化操作。此外，雖然揭示特殊電路及其他結構以用於較佳實施例，但是專業讀者將可明白，其他結構可以取代所述結構。此外，應了解，此處使用的術語「印刷電路板」亦包含其他大的類似結構，諸如平板顯示器，其上通過類似技術寫入。最後，所述裝置及方法包含很多觀念及方面，縱然密切相關，其可分別應用至實際掃描系統。不可以依據詳細說明推論這些觀念及方面必須一起應用，各段的標題亦不可認為是限制本實用新型的範疇。

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