改进的立体光刻机

摘要

本发明为一种立体光刻机，其包括：容器，该容器容纳基础材料，基础材料限定了为基础材料定界的外表面；发光单元，该发光单元适于发射光束；光反射装置，该光反射装置适于使光束偏向属于外表面的入射区域；逻辑控制单元，该逻辑控制单元适于控制光反射装置以使得光束选择性地入射在属于入射区域的操作区域上；光学单元，该光学单元适于使光束聚焦在光束具有最小横截面的焦面上。光学单元设置在发光单元与光反射装置之间，发光单元和光学单元构造成使得光束与操作区域的交会区域的最大直径与最小横截面的直径之间的比率不超过1.15。本发明还涉及一种用于设计立体光刻机的方法。

权利要求

1.一种立体光刻机(1)，包括：

-容器(2)，所述容器(2)容纳液态的或糊状的基础材料(3)，所述基础材料(3)限定了外表面(4)，所述外表面(4)为所述基础材料定界；

-发光单元(5)，所述发光单元(5)构造成发射光束(6)；

-光反射装置(7)，所述光反射装置(7)适于使所述光束(6)偏离并且适于被控制成使得所述光束(6)入射在属于所述外表面(4)的入射区域(8)的任意点上；

-逻辑控制单元(19)，所述逻辑控制单元(19)配置成控制所述光反射装置(7)以使得所述光束(6)选择性地入射在属于所述入射区域(8)的操作区域(10)的任意点上；

-光学单元(11)，所述光学单元(11)构造成使所述光束(6)聚焦在由所述光束(6)沿着由所述光反射装置(7)限定的不同方向具有最小横截面(15)的点限定的焦面(12)上，所述光学单元(11)布置在所述发光单元(5)与所述光反射装置(7)之间，其特征在于，所述光学单元(11)构造成使得所述焦面(12)是球面的，以及所述发光单元(5)和所述光学单元(11)构造成使得所述光束(6)与所述操作区域(10)之间的穿过整个所述操作区域(10)的交会区域的最大直径与所述最小横截面(15)的直径(wF)之间的比率不超过1.15。

2.根据权利要求1所述的立体光刻机(1)，其特征在于，所述光学单元(11)是固定的。

3.根据权利要求1或2所述的立体光刻机(1)，其特征在于，所述发光单元(5)和所述光学单元(11)构造成使得所述比率包括在1.10与1.15之间。

4.根据权利要求1或2所述的立体光刻机(1)，其特征在于，所述发光单元(5)和所述光学单元(11)构造成通过所述操作区域(10)的给定的预定构型和所述操作区域(10)与所述光反射装置(7)之间的给定的预定距离而使所述最小横截面(15)的所述直径(wF)最小化。

5.根据权利要求1或2所述的立体光刻机(1)，其特征在于，所述焦面(12)布置成与所述操作区域(10)相交以使得所述焦面(12)的第一部分(13)布置在所述基础材料(3)内以及使得所述焦面(12)的第二部分(14)布置在所述基础材料(3)外。

6.根据权利要求5所述的立体光刻机(1)，其特征在于，所述发光单元(5)和所述光学单元(11)构造成使得在所述光束(6)被导向所述第一部分(13)时所述光束(6)与所述操作区域(10)之间的最大交会面积等于在所述光束(6)被导向所述第二部分(14)时所述光束(6)与所述操作区域(10)之间的最大交会面积。

7.根据权利要求5所述的立体光刻机(1)，其特征在于，所述光反射装置(7)构造成使得所述焦面(12)与所述操作区域(10)之间的交会区域为圆周(16)。

8.根据权利要求7所述的立体光刻机(1)，其特征在于，所述逻辑控制单元(19)配置成使得所述操作区域(10)是圆形的并且与所述圆周(16)同中心。

9.根据权利要求8所述的立体光刻机(1)，其特征在于，所述圆形的操作区域(10)内接于所述入射区域(8)。

10.根据权利要求9所述的立体光刻机，其特征在于，所述圆形的操作区域(10)的直径包括在170mm与190mm之间。

11.根据权利要求1或2所述的立体光刻机(1)，其特征在于，所述光学单元(11)是透镜或串联设置的成组透镜(17)。

12.根据权利要求1或2所述的立体光刻机(1)，其特征在于，所述发光单元(5)构造成使得所述发光单元(5)发射准直光束(6)。

13.根据权利要求12所述的立体光刻机(1)，其特征在于，所述发光单元(5)包括激光发射器。

14.根据权利要求12所述的立体光刻机(1)，其特征在于，所述发光单元(5)构造成使得所述准直光束(6)的横截面根据两个相互正交的对称轴线对称。

15.一种用于设计根据前述权利要求中的任一项所述的立体光刻机(1)的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：-限定所述操作区域(10)的构型；

-限定所述光反射装置(7)与所述操作区域(10)之间的距离；

-以下述方式计算用于所述发光单元(5)和所述光学单元(11)的一些设计参数的值：所述方式为使所述最小横截面(15)的所述直径(wF)的值在所述光束(6)与所述操作区域(10)之间的穿过整个所述操作区域(10)的交会区域的最大直径与所述最小横截面(15)的直径(wF)之间的比率的值小于等于1.15的条件下最小，所述设计参数至少包括入射在所述光学单元(11)上的所述光束(6)的直径(wL)和品质因子(M2)以及所述光学单元(11)焦距(f)；

-根据所述设计参数的所述值来选择所述发光单元(5)和所述光学单元(11)。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述设计参数包括表示所述光学单元(11)的像差的参数。

说明书

改进的立体光刻机

技术领域

[0001] 本发明涉及适于通过液态或糊状的基础材料的多个层的叠加来生产三维物体的立体光刻机，其中，该基础材料通过选择性地暴露于光束而被固化。

背景技术

[0002] 已知类型的立体光刻机包括适于容纳基础材料的容器。

[0003] 所述机器还包括发光单元，该发光单元构造成发射大致圆形形状的并且准直的——指具有大致平行的光线的——光束。

[0004] 该三维物体中的每一层均固化在属于基础材料的外表面的预定平面入射区域处，其中，光束入射在该预定平面入射区域上。

[0005] 该入射区域可以根据光束相对于容器是从下方还是从上方到达而属于容纳基础材料的容器的底部或属于基础材料自身的自由表面。

[0006] 所述机器还包括使光束选择性地偏向入射区域的任意点的光反射装置。

[0007] 通常，光反射装置是两个检流计反射镜，这两个检流计反射镜可根据各自的相互垂直的轴线旋转移动以使得可以使光束根据各自的相互正交的平面偏离。

[0008] 所述机器还包括置于光反射装置与入射区域之间的所谓的“F-θ”透镜。

[0009] 所述F-θ透镜使准直光束会聚成使其独立于入射光束的方向聚焦在平面入射区域上。

[0010] 上述机器造成下述缺点：机器特别昂贵并且因此机器的使用主要限于专业领域和工业领域，这使得机器不适于范围更广的应用。所述缺点的主要原因是F-θ透镜的存在，F-θ透镜显著地影响了机器的总成本。

[0011] F-θ透镜的另一缺点来自F-θ透镜的尺寸与入射区域的尺寸相关并且因此与能够获得的三维物体的最大尺寸相关的事实。

[0012] 由于所述透镜的成本的增加大于其以与所述透镜使得可以获得的入射区域的尺寸成比例的方式的增加，因此入射区域的尺寸的增加牵涉了大大地增加F-θ透镜成本并且因此大大地增加机器成本的缺点。

[0013] 此外，由于F-θ透镜的成本高，因此市场上仅可以得到有限数目标准版本的F-θ透镜，所述F-θ透镜中的每个F-θ透镜均设计成获得具有特定尺寸的正方形入射区域。

[0014] 因此，立体光刻机的制造商必须在有限数目的预定尺寸中选择入射区域的尺寸，这具有下述缺点：不可能生产出用于所有可能应用的最佳立体光刻机。

[0015] 此外，由于光学原因，通过所述F-θ透镜而聚焦的光束的最小横截面增加到与所述F-θ透镜的焦距并且因此与入射区域的尺寸大致成比例的程度，从而使可在入射区域上追踪到的图像的清晰度恶化并且因此使物体的清晰度恶化。

[0016] 因此，存在入射区域的尺寸的增加只可以大大地增加机器成本和降低物体清晰度为交换而获得的缺点。

[0017] 由于所述缺点，立体光刻机的制造商宁愿使用短焦距的F-θ透镜，从而接受尺寸相应减少的入射区域，因为这使得可以相对于可获得的清晰度水平而限制机器成本。

[0018] 因此，存在这些机器对可获得物体的尺寸造成限制的缺点。

[0019] 根据文献US 5,151,813中所公开的不同的现有技术，机器包括设置在反射装置上游的动态式透镜。透镜在光束被扫描过入射区域的同时沿聚焦方向移动，以使光束总是保持聚焦在由反射装置限定的任何入射方向的入射区域上。

发明内容

[0020] 本发明的目的在于克服已知类型的立体光刻机的所有上述典型缺点。

[0021] 具体地，本发明的第一个目的在于提供一种适于在范围更广的领域中而不仅在严格的专业领域和工业领域中使用的立体光刻机。

[0022] 具体地，本发明的目的在于提供一种下述的立体光刻机：该立体光刻机与已知类型的机器相比具有相同尺寸的入射区域和相同清晰度的光束而成本却低得多。

[0023] 本发明的目的还在于与通过已知类型的机器发生的在入射区域尺寸的选择方面相比为制造商提供更大的灵活性。

[0024] 上述目的通过根据本发明构造的立体光刻机来实现。

[0025] 有利地，增加本发明的机器的可利用性使得与已知类型的机器相比可以提高立体光刻模制机的灵活性和普及性。

[0026] 另外有利地，降低本发明的机器的成本使得特别有利于增加入射区域的尺寸，从而可以获得比可通过已知类型的立体光刻机得到的三维物体更大的三维物体。

[0027] 此外，有利地，在入射区域的尺寸选择方面的更大的灵活性使得可以基于机器的预期用途而优化机器。

附图说明

[0028] 所述目的和优点与将在下面强调的其他目的和优点一起在本发明的通过参照附图借助于非限制性示例而提供的优选实施方式的描述中示出，在附图中：

[0029] -图1示意性地示出了为本发明的主题的立体光刻机的轴测图；

[0030] -图2示出了处于操作构型的图1中所示的立体光刻机的侧视截面图；

[0031] -图3和图4示出了处于两个相应的操作构型的图1中所示的机器的放大细节的侧视截面图；

[0032] -图5示意性地示出了图1中所示的机器的操作区域。

具体实施方式

[0033] 图1中总体上由附图标记1表示的本发明的立体光刻机适于通过由设置在容器2中的为液态或糊状的基础材料3的固化而获得的多个层的叠加来生产三维物体。

[0034] 所述层由模制板18支承，模制板18根据竖向轴线Z而被驱动并且适于使三维物体的任何固化层布置在使得其用作用于接续层的支承的位置。

[0035] 还提供了构造成发射光束6的发光单元5。优选地，所述发光单元5包括光束6的激光源和准直仪。

[0036] 优选地，所述发光单元5还包括适于为准直光束获得下述横截面的装置：该横截面具有根据两个相互正交的对称轴线对称的形状并且优选地是圆形的或大致圆形的。

[0037] 自现在应当指出，在下面参照光束的通用横截面的直径时，该直径将指的是表面面积等于所述通用横截面的表面面积的圆周的直径。

[0038] 立体光刻机1还包括光反射装置7，光反射装置7适于使光束6偏离并且适于被控制成使光束6入射在属于基础材料3的外表面4的入射区域8的任何点上。

[0039] 优选地，利用下述光反射装置7来满足以上刚刚描述的需求：该光反射装置7包括围绕各自的相互垂直的旋转轴线X1、X2独立于彼此以预定角振幅转动的两个反射镜7a、7b。

[0040] 优选地，使每个反射镜7a、7b通过对应的检流计马达围绕各自的旋转轴线旋转。

[0041] 根据本发明的未在文中示出的变体实施方式，光反射装置7包括围绕两个相互独立且正交的轴线转动的仅一个反射镜。

[0042] 在这种情况下，所述反射镜优选地为所谓的MOEMS类型，MOEMS是“微光机电系统”的首字母缩略词。

[0043] 在图中所示的实施方式中，所述入射区域8与容器2的底部相邻。

[0044] 该构造实现为使得光束6从底部入射在容器2上，所述容器具有透明底部用以允许光束6到达基础材料3。

[0045] 根据本发明的未在图中示出的变体实施方式，光束6入射在容器2自身的顶部上并且入射区域8因此属于基础材料3的自由表面。在这种情况下，机器优选地包括适于给予所述自由表面平面形状的整平装置。

[0046] 在任何情况下，光束6与入射区域8的以技术术语“光斑”定义的交会区域确定了基础材料3的被固化的区域的尺寸并且因此确定了三维物体的清晰度。

[0047] 机器1还包括在图2中示意性地示出的逻辑控制单元19，逻辑控制单元19配置成控制光反射装置7以使得光束6选择性地入射在属于入射区域8的操作区域10的任何点上。

[0048] 应当强调的是，尽管入射区域8由光反射装置7的操作界限确定，操作区域10由逻辑控制单元19确定并且因此可被限制成入射区域8的一部分。

[0049] 立体光刻机1还设置有光学单元11，光学单元11构造成将光束6聚焦在焦面12上，焦面12由光束6沿由光反射装置7限定的不同方向具有最小横截面的点限定。

[0050] 很明显，所述焦面12由限定光束6距离光反射装置7的聚焦距离的光学单元11与限定聚焦方向的光反射装置7自身的共同作用而限定。

[0051] 明显地，在所述焦面12的沿着光束6的传播方向的下游，光束6的横截面的表面面积相对于最小横截面的表面面积增加。

[0052] 对于激光光束，已知所述光束的每个横截面中的能量分布为高斯型分布。

[0053] 下面，“高斯光束”指的是具有以上刚刚描述的特性的光束。

[0054] 如已知的，高斯光束的通用横截面通常限定为能量强度大于等于出现在光束自身的中央处的最大强度的1/e2倍的波前区域，其中，e为自然常数。

[0055] 根据替代性定义，高斯光束的横截面为能量强度大于等于最大强度的一半的波前区域。

[0056] 自现在应当指明的是，本描述独立于为光束的横截面提供的定义，并且特别地，不限于上述两个定义中的具体一个。

[0057] 如还已知的，被以技术术语“束腰”定义的会聚高斯光束的最小横截面具有大于零的表面面积。

[0058] 因此，参照高斯光束，术语“焦点”不表示单个点，而是所述最小横截面。

[0059] 具体地，通过使高斯光束聚焦而获得的光束6的最小横截面15的表面面积根据下述已知的公式取决于各种参数，在这些参数中，具体地取决于光学单元11的焦距和准直激光束的横截面：

[0060]

[0061] 其中，wF为光束的最小横截面(“束腰”)的直径，λ为波长，f为光学单元11的焦距，M2为表示了与理想情况的高斯分布相比的实际能量分布的光束品质因子，以及wL为入射在光学单元11上的准直光束的横截面的直径。还已知作为距具有最小直径wF的横截面通用距离z的函数的高斯光束的直径w可利用下面的公式表示：

[0062]

[0063] 所述公式(2)强调如何使除了光束的几何形状类似于沙漏的颈部呈圆形的最小横截面附近区域之外的高斯光束以与距离z大致成比例的方式朝向具有最小直径wF的横截面会聚以及自该横截面发散。

[0064] 根据本发明，使光束6聚焦的光学单元11被置于发光单元5与光反射装置7之间。

[0065] 由于光学单元11布置在光反射装置7的根据光束6的传播方向的上游，因此，光束6总是入射在光学单元11的同一点上，独立于光束在操作区域10上的入射点。

[0066] 因此，可以使用例如球面型、双凸型或平凸型的基于普通透镜或串联设置的成组透镜17的光学单元11，在任何情况下，这都比F-θ透镜经济得多。类似于F-θ透镜，所述光学单元11也为固定类型，因此不需要用于使光学单元11移动以调节焦点的任何装置，这对机器的简单构造结构是有利的。

[0067] 另一方面，光学单元11的所述固定构型不允许光束6聚焦在操作区域10上。

[0068] 事实上，光学单元11使光束6聚焦在距离光反射装置7恒定距离处，独立于由光反射装置7自身所确定的光束6的入射方向。因此，焦面12呈居中于光反射装置7处的球面形状而非平面形状，如可在图2中观察到的，图2示意性地示出了机器1的根据穿过操作区域10的中央的截面平面的截面图。

[0069] 自现在强调的是，在图2中，光反射装置为清楚起见而被示意性地示出。

[0070] 显然，所述球面形的焦面12无法与呈平面的操作区域10相一致。因此，在本发明的机器1中，光斑的表面面积根据操作区域10上的入射点而变化，结果基础材料3的发生固化的部分的表面面积各不相同。

[0071] 具体地，根据公式(2)，光斑的尺寸随着沿着光束6的方向测得的焦面12与操作区域10之间的距离的增加而增加。

[0072] 通常，上述情形不能够获得足够均匀且明确固化的三维物体。

[0073] 然而，提交本发明的申请人已经发现通过适当地构造光束6、焦面12以及操作区域10，可以将所述缺点限制到至少在不严格的专业领域或工业领域中的可接受的水平。

[0074] 因此，本发明还包括通过对发光单元5和光学单元11的适当选择而对光束6、焦面12以及操作区域10进行限定，使得光斑的最大直径与最小横截面15的直径wF之间的比率不超过1.15。

[0075] 以此方式，整个操作区域10中的光斑的直径的最大变化率被限制至15％。

[0076] 提交本发明的申请人已经观察到，光斑尺寸的所述变化率实际上使操作区域10上的基础材料3的固化方面的任何差异能够被忽略不计，因此使得可以获得其性能与在不严格的专业领域或工业领域中的使用相配的机器1。

[0077] 根据上述，可以理解的是，本发明实现了下述目的：提供了一种在成本和性能方面都特别适合在不严格的专业领域或工业领域中使用的立体光刻机1。

[0078] 优选地，直径之间的所述比率包括在1.10与1.15之间，以进一步有利于机器1的性能。提交本发明的申请人已经观察到，所述区间内的比率变化可通过成本大大地小于F-θ光学单元的光学单元11来实现。

[0079] 将光学单元11布置在光反射装置7的上游使得还可以实现下述目的：与已知类型的机器相比，在操作区域10的尺寸的选择方面获得了更大的灵活性。

[0080] 事实上，在本发明的机器1中，与具有给定角运动振幅α的光反射装置7对应的操作区域10的尺寸基本上取决于光反射装置7距入射区域8的可被容易地修改的距离，并且取决于具有合适焦距的透镜的可得性。

[0081] 相反地，在利用了F-θ透镜的已知类型的机器中，操作区域10的尺寸由该透镜决定，在市场上可获得有限数目版本的该透镜，如上面已经说明的。

[0082] 发光单元5和光学单元11优选地通过确定准直光束的直径wL和品质M2以及光学单元11的焦距f来选择，这使得可以总是在光斑的直径保持在上述值内的条件下使光束的最小直径wF最小化。

[0083] 使最小直径wF最小化同时其他条件保持相同，意味着还使光斑的最大直径最小化并且因此使可通过机器1获得的清晰度最小化。

[0084] 假设光学单元11不存在任何像差，wF的所述最小化可利用公式(1)和公式(2)执行，其中，在公式(2)中，z必须等于焦面12与操作区域10之间的最大距离z最大的值，并且比率w(z最大)/wF必须等于上述最大比率。

[0085] 事实上，光学单元11不会没有像差。该上下文中相关的像差具体地为球面像差，该球面像差在下面将被简单地定义为“像差”。

[0086] 如已知的，像差具有扩大给定光束的光线聚焦区域的效果。

[0087] 在高斯光束遭受像差的情况下，高斯光束的几何形状可以借助于与所述公式(1)和(2)相比更复杂的公式进行描述，为简单起见，文中没有对这些公式进行描述，然而这些公式在文献中是已知。

[0088] 这里要充分注意的是，对于高斯光束，在其他条件保持相同的情况下，更高的像差涉及到更大的最小直径wF以及光束的满足上述直径变化条件的部分的更长的长度L。

[0089] 因此，如果一方面最小直径wF的增加将表明像差被尽可能地限制，另一方面更高的像差使得可以减小光学单元11下游的直径wL从而还减小最小直径wF。这两个效果中的哪个占上风取决于被选择用于机器1的具体构型，并且因此无法预先知晓。

[0090] 因此，优选地，考虑到对于给定的焦距f，通常在市场上可获得具有彼此不同的像差值的若干个透镜，像差被用作用于最小直径wF的最小化的计算中的另一未知因子。

[0091] 有利地，使用像差作为该计算的未知因子在许多情况下使得可以获得最小直径wF，其中，该最小直径wF与考虑到针对给定焦距可在市场上获得的具有预定像差例如具有最小像差的光学单元11而获得的直径相比更短。

[0092] 上述优点必须加入到光学单元11的成本通常随其像差的增加而降低的事实中。因此，如果所述计算针对给定局部长度提供了与市场上可获得的最小值相比更高的像差，则对应的光学单元11的成本将小于具有最小像差的光学单元，从而有利于机器1的总成本。

[0093] 至于焦面12，其优选地被限定成与入射区域8相交，从而获得布置在基础材料3内的第一部分13和布置在基础材料3外的第二部分14。

[0094] 因此，当光束6被导向焦面12的第一部分13时，光束6在到达最小横截面15之前入射在操作区域10上，如图4中示意性地示出的。光束6的在最小横截面15上游的部分因此被利用。

[0095] 反之亦然，当光束6被导向焦面12的第二部分14时，光束6在通过最小横截面15之后到达操作区域10，如图3中所示。光束6的在最小横截面15下游的部分因此被利用。

[0096] 有利地，在其他条件保持相同的情况下，所述构型使得可以减小焦面12与工作表面10之间的最大距离z最大，从而允许减小最小直径wF。

[0097] 优选地，焦面12布置成使得在光束6被导向第一部分13时所获得的光斑的最大表面面积等于在光束6被导向第二部分14时所获得的光斑的最大表面面积。

[0098] 有利地，上面刚刚描述的构型使得可以使具有预定尺寸的操作区域10所对应的最小直径wF最小化。

[0099] 满足上面刚刚描述的要求指的是将焦面12相对于操作区域10布置成使得沿着光束6的传播方向测得的第一部分13与操作区域10之间的最大距离和第二部分14与操作区域10之间的最大距离的总和等于光束6的满足上述最大直径的条件的部分的长度L。

[0100] 实际中，由于像差，光束6的所述部分未如在无像差的情况下将会发生的那样相对于最小横截面15对称地布置，而是所述部分相对于最小横截面15向上游移动。

[0101] 优选地，光反射装置7构造成使得焦面12与操作区域10之间的交会区域为与入射区域8和操作区域10一起在图5中被示意性地示出的圆周16。

[0102] 所述圆周16通过将外表面4布置成使得其与光反射装置7的围绕两个轴线X1、X2中的每一者的总操作角度α的平分线9正交而获得。

[0103] 所述条件使得可以获得下述光斑：该光斑可以以围绕所述平分线9轴向对称的方式变化，即，关于与平分线9形成相同角度的所有入射方向具有相同的几何形状。

[0104] 因此，有利地，对于操作区域10的给定的表面区域，可以使操作区域10中的光斑的最大尺寸最小化。

[0105] 另外有利地，所述轴向对称性使得可以简化三维物体的数值表示，该数值表示用来在物体自身的实际构造期间规划光束6的路径。

[0106] 优选地，逻辑控制单元19配置成使得操作区域10呈与所述圆周16同中心的圆形形状。

[0107] 以上刚刚描述的构造使得可以使操作区域10与焦面12之间的最大距离z最大最小化，并且因此使得可以在相同的操作区域10表面面积的情况下减小光斑的最大尺寸。

[0108] 显然，上面刚刚提到的结果通过将焦面12布置成使得光斑最大表面区域同时处于操作区域10的中央和周界而获得。

[0109] 在光反射装置7限定了正方形形状的入射区域8的一般情况下，限定圆形操作区域10指的是不包括入射区域8的布置在顶点处的部分，因此大大地减小了所述最大距离z最大。

[0110] 因此，有利地，与利用与整个正方形入射区域8相一致的操作区域将会获得的光斑的尺寸相比，可以减小光斑的尺寸。

[0111] 优选地，圆形操作区域10限定成使得圆形操作区域10内接于入射区域8，如图5中示意性示出的，从而使用于给定入射区域8的操作区域10的表面面积最大化并且尽可能地利用了光反射装置7的分辨率。

[0112] 通过示例，最常用的已知类型的机器设置有以40°的角振幅操作的光反射装置并且设置有焦距等于160mm的F-θ透镜。该组合提供了测得为110×110mm的操作区域20和直径约等于40μm的圆形光斑。

[0113] 利用本发明的上述概念，提交本发明的申请人可以获得直径等于180mm的圆形操作区域10和直径约等于60μm的光斑。

[0114] 图5定性地表示了以上已经描述的内容。具体地，可以观察到的是，操作区域10尽管比入射区域8小，但比已知机器的操作区域20大得多。

[0115] 因此，与已知类型的机器相比，在接受清晰度略有降低的情况下，已经可以使操作区域10的表面面积加倍，而无需增加机器的成本，相反地降低了成本。

[0116] 可以理解的是，降低本发明的机器的成本使得本发明的机器特别适合在与已知类型的机器预期被用于的那些严格的专业领域或工业领域——准确地说，待被满足的主要需求是机器成本而清晰度被认为是次要的那些领域——相比更广泛的领域中使用。

[0117] 另一方面，在已知类型的机器的情况下，为了获得其表面面积可与上面指出的直径为180mm的表面面积相比的操作区域，有必要使用与测得为约160×160mm的正方形的操作区域对应的焦距约为250mm的F-θ透镜。

[0118] 然而，所述F-θ透镜比先前情况的F-θ透镜昂贵得多并且此外使得可以获得具有在任何情况下都可与可通过本发明的所述机器获得的尺寸相比的尺寸的光斑。

[0119] 在实际中，操作区域10的直径优选地包括在170mm与190mm之间。所述区间适于范围广泛的应用并且此外使得可以获得可以与能够通过具有约等于250mm的焦距的所述F-θ透镜获得的清晰度和操作区域相比的清晰度和操作区域，但成本却低得多。

[0120] 以上清楚地示出上述立体光刻机实现了本发明的所有目的。

[0121] 具体地，光学单元和发光单元的具体构型使得与已知类型的机器相比可以大幅地降低机器的成本，从而使机器适于用于范围更广的领域而不仅仅用于专业领域或工业领域。

[0122] 此外，所述构型还使得可以使操作区域的尺寸独立于特定的光学单元，从而在未过度增加机器成本的情况下提高了机器设计方面的灵活性并且允许操作区域被扩大。