Проекционная система экспонирования с увеличением 1(

(71) Заявитель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие КБТЭМ-ОМО(72) Авторы Гуревич Элла Семеновна Тихончук Георгий Иванович Матюшков Владимир Егорович Богуш Александр Львович Агейченко Александр Степанович Цуран Владимир Ильич(73) Патентообладатель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие КБТЭМ-ОМО(57) Проекционная система экспонирования с увеличением 1, включающая осветитель с источником экспонирующего излучения, вогнутое зеркало, линзу, двухлинзовый компонент и призменный блок, поверхности которого, обращенные к плоскостям предметов и изображений, выполнены зеркальными, отличающаяся тем, что содержит две двояковыпуклые линзы, расположенные по обе стороны от призменного блока, одна из которых перед плоскостью предметов, а вторая - перед плоскостью изображений, линза выполнена двояковыпуклой и расположена на расстоянии, составляющем 0,5-0,8 расстояния от плоскости предметов или плоскости изображений до вогнутого зеркала, двухлинзовый компонент состоит из двояковогнутой и двояковыпуклой линз и расположен между линзой и вогнутым зеркалом, причем вогнутое зеркало, линза, двухлинзовый компонент и призменный блок установлены с возможностью одновременного перемещения в плоскости,перпендикулярной плоскости предметов и плоскости изображений. 7267 1 2005.09.30 Изобретение относится к специальному технологическому оборудованию для производства печатных плат высокой плотности, а также плоскопанельных дисплеев на жидких кристаллах или полимерных пленках. В установках, выполняющих технологическую операцию фотолитографии, при производстве печатных плат и дисплеев, используется метод последовательного экспонирования фрагментов, из которых образуется весь гравируемый фотолитографический рисунок. Поэтому одной из важнейших характеристик, используемых в таком оборудовании систем экспонирования, является их поле изображения. Увеличение поля изображения системы позволяет сократить количество фрагментов и тем самым повысить производительность оборудования. Ключевым параметром технологического оборудования для производства печатных плат и дисплеев является выход годных изделий, который в значительной степени зависит от точности совмещения очередного технологического слоя с предыдущими слоями. Между операциями литографии пластины подвергаются различной технологической обработке в широком температурном диапазоне, что приводит к изменению их линейных размеров (усадка-расширение). Одним из основных условий эффективного функционирования широкопольных литографических систем экспонирования является наличие возможности изменения масштаба переносимого с фотомаски изображения на обрабатываемую пластину в соответствии с реальным изменением геометрии пластины. Автоматическое регулирование масштаба в широком диапазоне (до 0,15 ) позволяет обеспечивать высокий выход годных изделий. Известна широкопольная оптическая система экспонирования (патент США 5448416,МПК 02 17/00, 1995), содержащая осветитель и зеркально-линзовую систему, состоящую из трех линз и вогнутого зеркала. Система предназначена для использования в установках сканирования. Коррекция аберраций выполнена для длины волны 436 нм. Числовая апертура 0,12. Поле изображения - узкое кольцо с радиусом 220 мм и шириной 10 мм. Недостатком этой системы является малое поле изображения, а также отсутствие возможности изменения масштаба изображения с сохранением качества изображения. Наиболее близким прототипом является проекционная система с однократным увеличением (патент США 5559629, МПК 02 17/00, 1996). Система содержит осветитель с источником излучения, вогнутое зеркало, линзу, выполненную в виде мениска, двухлинзовый компонент, состоящий из плосковыпуклой линзы и вогнуто-выпуклой линзы (мениска) и призменный стеклянный блок, одна из поверхностей которого выполнена с крышей, а вторая является поворотной, а также дополнительный регулятор для изменения масштаба без существенного искажения качества изображения и возникновения значительной дисторсии. Рабочая область длин волн(350-450) нм. Числовая апертура 0,14. Поле изображения системы (6060) мм. Масштаб может меняться лишь в одну сторону(уменьшение) и небольшом диапазоне от 1,00002 до 0,9995. Кроме того, введение дополнительных элементов, которые децентрированы по отношению к основным силовым элементам оптической системы, значительно ухудшает коррекцию аберраций центрированной оптической системы (примерно в два раза), а при подвижке элемента корректора масштаба еще происходит и значительный уход плоскости наилучшей резкости, т.е. возникает расфокусировка, что требует обязательного использования в оборудовании специальных дополнительных устройств - датчиков фокусировки. Недостатками прототипа является малое поле изображения и малый диапазон изменения масштаба, отсутствие возможности изменения масштаба в сторону увеличения, а также уход положения плоскости резкого изображения при регулировке масштаба. Задачей изобретения является увеличение поля изображения системы и обеспечение возможности изменения масштаба изображения в широком диапазоне без ухудшения качества изображения, возникновения дисторсии и изменения положения плоскости резкого изображения. Поставленная задача достигается тем, что проекционная система экспонирования с увеличением 1, включающая осветитель с источником экспонирующего излучения, вогнутое зеркало, линзу, двухлинзовый компонент и призменный блок, поверхности которо 2 7267 1 2005.09.30 го, обращенные к плоскостям предметов и изображений, выполнены зеркальными, содержит две двояковыпуклые линзы, расположенные по обе стороны от призменного блока,одна из которых - перед плоскостью предметов, а вторая - перед плоскостью изображений, линза выполнена двояковыпуклой и расположена на расстоянии, составляющем 0,50,8 расстояния от плоскости предметов или плоскости изображений до вогнутого зеркала,двухлинзовый компонент состоит из двояковогнутой и двояковыпуклой линз и расположен между линзой и вогнутым зеркалом, причем вогнутое зеркало, линза, двухлинзовый компонент и призменный блок установлены с возможностью одновременного перемещения в плоскости, перпендикулярной плоскости предметов и плоскости изображений. Введение двух дополнительных двояковыпуклых линз, расположенных по обе стороны от призменного блока, одна из которых - перед плоскостью предметов, а вторая - изображений, выполнение линзы двояковыпуклой и расположение ее на расстоянии 0,5-0,8 расстояния от плоскости предметов или плоскости изображений до вогнутого зеркала,выполнение двухлинзового блока состоящим из двояковогнутой и двояковыпуклой линз и расположение его между линзой и вогнутым зеркалом позволяет увеличить поле зрения системы экспонирования, а установление вогнутого зеркала, линзы, двухлинзового компонента и призменного блока с возможностью одновременного перемещения в плоскости,перпендикулярной плоскостям предметов и изображений, позволяет изменять масштаб в широком диапазоне в обе стороны от номинального значения (как в сторону уменьшения,так и увеличения) без возникновения дисторсии, ухода плоскости резкого изображения и ухудшения качества изображения. Суть изобретения поясняется чертежом, где приведена оптическая схема проекционной системы экспонирования с увеличением 1 с ходом лучей для центральной точки поля. Проекционная система экспонирования с увеличением 1 содержит осветитель 1 с источником экспонирующего излучения 2, призменный блок 3 с зеркальными поверхностями А и Б, две двояковыпуклые линзы 4, 5, расположенные по обе стороны от призменного блока 3, одна (линза 4) - перед плоскостью предметов, а вторая (линза 5) - перед плоскостью изображений, вогнутое зеркало 6, линзу 7, расположенную на расстоянии, составляющем 0,5-0,8 расстояния от плоскости предметов или плоскости изображений до вогнутого зеркала 6, и двухлинзовый компонент, состоящий из двояковогнутой линзы 8 и двояковыпуклой линзы 9 и расположенный между линзой 7 и вогнутым зеркалом 6. Вогнутое зеркало 6, линза 7, двухлинзовый компонент (линзы 8 и 9) и призменный блок 3 установлены с возможностью одновременного перемещения в плоскости, перпендикулярной плоскости предметов и плоскости изображений. Осветитель 1 с источником экспонирующего излучения 2 установлен перед плоскостью предметов и предназначен для обеспечения засветки поля системы с высокой степенью равномерности освещенности. Призменный блок 3 выполнен из оптического ситалла и две его отражательные грани А и Б имеют зеркальное покрытие с высоким коэффициентом отражения для спектрального диапазона рабочих длин волн. Двояковыпуклые линзы 4 и 5 выполнены из кварцевого стекла, радиусы кривизны которых1 и 2 связаны соотношением 121,3671 (табл.). Радиусы кривизны 11137,6 2-831,8 3480,8 4-767,4 5-349,1 6200,9 7207,0 8-1349,0 9-1137,6 7267 1 2005.09.30 Вогнутое зеркало 6 выполнено сферическим. Автоколлимационное изображение центра кривизны зеркальной поверхности его совпадает с положением плоскостей предметов и изображений. Линза 7 - двояковыпуклая, выполнена из кварцевого стекла, радиусы кривизны линзы 3 и 4 связаны соотношением 3411,596. Двухлинзовый компонент состоит из двояковогнутой линзы 8 и двояковыпуклой линзы 9. Двояковогнутая линза 8 выполнена из крона, радиусы кривизны которой 5 и 6 связаны соотношением 561,7381. Двояковыпуклая линза 9 выполнена из легкого крона, радиусы кривизны которой 7 и 8 связаны соотношением 7816,517. Выполнение линз 7, 8 и 9 из стекла разных марок, отличающихся по величинам показателей преломления и дисперсии, позволяет осуществить апохроматическую коррекцию аберраций. Изменение масштаба в системе осуществляется путем одновременного высокоточного прецизионного перемещения компонентов системы призменного блока 3, линзы 7, двухлинзового компонента (линзы 8 и 9) и вогнутого зеркала 6. Перемещение обеспечено в плоскости, перпендикулярной плоскостям предметов и изображений. При одновременной подвижке этих компонентов на величину 0,8 мм масштаб меняется на 0,15 . При этом качество изображения системы остается практически неизменным, не происходит изменения положения плоскости изображения, а величина возникающей дисторсии не превосходит 0,3 мкм для точек поля, максимально удаленных от центра (фиг. 2). Система имеет апохроматическую коррекцию аберраций для диапазона длин волн(350-450) нм, что позволяет использовать энергию трех длин волн экспонирующего источника излучения ,и . Числовая апертура 0,045. Размер поля изображения системы может изменяться в зависимости от геометрии требуемого при печати фрагмента и составляет величину (20094) мм или (148115) мм. Полихроматическое среднеквадратичное отклонение волновых аберраций для любой точки поля не превышает 0,04 длины волны. Обеспечена возможность изменения масштаба в широком диапазоне от 0,9985 до 1,0015, что составляет 0,15 , без возникновения дисторсии и ухода положения плоскости резкого изображения при неизменном качестве изображения. Предложенное техническое решение позволяет увеличить поле изображения системы и изменять масштаб с сохранением положения плоскости резкого изображения без изменения качества изображения и отсутствием искажения в виде дисторсии и тем самым повысить производительность и выход годных изделий при использовании данной широкоформатной системы в установках и оборудовании, предназначенном для производства печатных плат и плоскопанельных дисплеев. Фиг. 2 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.