Проекционная экспонирующая система

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие КБТЭМ-ОМО(72) Авторы Агейченко Александр Степанович Есьман Василий Михайлович Курахтина Оксана Викторовна(73) Патентообладатель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие КБТЭМ-ОМО(57) Проекционная экспонирующая система, содержащая источник экспонирующего излучения, координатный стол ретиклов с ретиклом, проекционный объектив, фотоприемник со щелевой диафрагмой, установленный на координатном столе пластин, выполненном с тремя приводами перемещения вдоль оптической оси объектива, фотоэлектрический датчик фокусировки, устройство управления системой, отличающаяся тем, что содержит фотоэлектрический датчик измерения положения плоскости резкого изображения проекционного объектива, установленный на проекционном объективе с условием нахождения рабочего поля датчика вне рабочего поля системы, использующий при работе излучение экспонирующей длины волны и содержащий плоскую маску с прозрачными штрихами постоянной ширины, оптически связанную с приемником ее изображения и установленную относительно него с возможностью построения изображения одного конца каждого 49402008.12.30 штриха выше, а другого - ниже плоскости резкого изображения проекционного объектива,дополнительный объектив, установленный между проекционным объективом и приемником таким образом, что в плоскость приемника строится увеличенное изображение маски датчика измерения плоскости резкого изображения, а фотоприемник со щелевой диафрагмой выполнен с возможностью аттестации с его помощью фотоэлектрического датчика измерения положения плоскости резкого изображения проекционного объектива.(56) 1. Патент США 5,883,704, МПК 03 027/5403 027/4203 027/52. 2. Патент США 6,501,534, МПК 03 027/52. 3. Патент США 5,160,962, МПК 03 7/2003 027/42. 4. Патент США 4,506,977, МПК 03 027/4203 027/52. 5. Патент США 38,320 , МПК 03 027/5403 027/42. 6. Патент США 5,489,966, МПК 03 027/5203 027/7003 027/42. Полезная модель относится к технологическому оборудованию для производства печатных плат высокой плотности соединений , плоскопанельных дисплеев ( ), интегральных схем (, ) и т.п. В частности, изобретение касается проекционного устройства экспонирования для технологического процесса литографии, в котором используется оптический перенос рисунка ретикла (фотошаблона или маски) на фоточувствительную подложку (пластину) через проекционную оптическую систему. Качество переноса изображения в первую очередь зависит от параметров объектива проекционной экспонирующей системы. При изменении условий окружающей среды, в которой находится проекционный объектив, изменяются его оптические параметры. Так, в зависимости от температуры корпуса объектива и оптических элементов, а также температуры, давления и влажности воздуха на всем оптическом ходе лучей плоскость лучшего (резкого) изображения объектива (ПЛИ) изменяет свое положение в некотором диапазоне 1-6. Кроме того, в процессе экспонирования часть энергии ультрафиолетового (УФ) излучения поглощается оптическими компонентами проекционного объектива. Что также приводит к смещению плоскости резкого изображения проекционного объектива. Дрейф плоскости резкого изображения из-за поглощения экспонирующего излучения объективом происходит непосредственно в процессе экспонирования. Причем световая нагрузка на объектив носит неравномерный во времени характер, так как в рабочем цикле всегда присутствует время на загрузку и совмещение пластины, в течение которого объектив релаксирует к исходному состоянию 1. Световая нагрузка на объектив, приводящая к смещению плоскости резкого изображения, особенно негативно сказывается при работе с минимальными элементами топологии, имеющими размер, близкий к пределу разрешения объектива. А также при работе с фоторезистами, имеющими низкую чувствительность и большую толщину, когда требуется большая доза экспонирования и соответственно большая световая нагрузка на объектив. Ближайшим прототипом полезной модели является проекционное экспонирующее устройство 6, которое содержит источник экспонирующего излучения, осветительную систему, координатный стол ретиклов с ретиклом, проекционный объектив, координатный стол пластин с установленным на нем плоским зеркалом, приводом стола пластин вдоль оптической оси проекционного объектива, устройство для изменения расстояния между поверхностью пластины и проекционным объективом, фотоэлектрический преобразователь для определения плоскости резкого изображения объектива. Недостатками прототипа являются снижение качества переноса изображения с течением времени после очередного измерения плоскости резкого изображения объектива, а 2 49402008.12.30 также снижение производительности экспонирующего устройства из-за необходимости периодической остановки рабочего цикла для измерения текущей плоскости резкого изображения объектива. Снижение качества переноса изображения вызвано уходом плоскости лучшего (резкого) изображения объектива (ПЛИ) с течением времени после очередного измерения плоскости резкого изображения объектива. Потеря производительности обусловлена необходимостью периодической остановки рабочего цикла для измерения текущего положения плоскости резкого изображения объектива. Задачей полезной модели является повышение качества переноса изображения и увеличение производительности устройства экспонирования. Поставленная задача достигается тем, что проекционная экспонирующая система содержит источник экспонирующего излучения, координатный стол ретиклов с ретиклом,проекционный объектив, фотоприемник со щелевой диафрагмой, установленный на координатном столе пластин, выполненном с тремя приводами перемещения вдоль оптической оси объектива, фотоэлектрический датчик фокусировки, устройство управления системой,фотоэлектрический датчик измерения положения плоскости резкого изображения проекционного объектива, установленный на проекционном объективе с условием нахождения рабочего поля датчика вне рабочего поля системы, использующий при работе излучение экспонирующей длины волны и содержащий плоскую маску с прозрачными полосками постоянной ширины, приемник изображения маски, дополнительный объектив, установленный между проекционным объективом и приемником таким образом, что в плоскость приемника строится увеличенное изображение маски датчика измерения плоскости резкого изображения, а фотоприемник со щелевой диафрагмой выполнен с возможностью аттестации с его помощью фотоэлектрического датчика измерения положения плоскости резкого изображения проекционного объектива. Повышение качества переноса изображения достигается за счет более точного слежения за плоскостью резкого изображения проекционного объектива. Увеличение производительности достигается за счет исключения из рабочего цикла устройства экспонирования периодических остановок для измерения текущего положения плоскости резкого изображения объектива. Суть полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена общая схема проекционной экспонирующей системы на фиг. 2 изображена схема датчика плоскости резкого изображения. Проекционная экспонирующая система (фиг. 1) содержит источник экспонирующего излучения 1, координатный стол ретиклов (на чертеже не показан) с ретиклом 2, проекционный объектив 3, координатный стол пластин 4, на котором расположена пластина 5, фотоприемник со щелевой диафрагмой 6, установленный на координатном столе 4 пластин,на котором расположена пластина 5, фотоприемник со щелевой диафрагмой 6, установленный на координатном столе 4 пластин, выполненном с тремя приводами 7.1, 7.2 и 7.3,перемещающими статор 8 стола 4 пластин вдоль оптической оси проекционного объектива 3, фотоэлектрический датчик фокусировки, состоящий из частей 9.1 и 9.2, устройство управления системой 10, фотоэлектрический датчик измерения положения плоскости резкого изображения, состоящий из частей 11.1 и 11.2, установленный на проекционном объективе 3 с условием расположения рабочего поля датчика вне рабочего поля системы,использующий при работе излучение экспонирующей длины волны, система также содержит поворотные зеркала 12 и 13 (фиг. 2) и плоскую маску 14 с прозрачными штрихами постоянной ширины, светодиод 15 и линзу 16. Маска 14 оптически сопряжена с приемником ее изображения 17 и установлена относительно него с возможностью построения изображения одного конца каждого штриха выше, а другого - ниже плоскости резкого изображения проекционного объектива 3. 3 49402008.12.30 Маска 14 наклонена относительно плоскости 18 и сопряжена с плоскостью предметов 18 и при помощи линзы 16 и светодиода 15 равномерно освещает светом рабочей длины. С помощью проекционного объектива 3 и поворотных зеркал 13 и 13 изображение маски 14 строится в плоскости 19, сопряженной с плоскостью изображения 19 с наклоном. Объектив 20 с увеличением перестраивает изображение маски 14 в плоскость 19, где находится приемник 17. Фотоприемник 6 выполнен с возможностью аттестации с его помощью датчика измерения положения плоскости резкого изображения 11.1 и 11.2 проекционного объектива 3. Проекционная экспонирующая система работает следующим образом. На стол ретиклов загружается ретикл 2. Перед началом рабочего цикла проекционной экспонирующей системы проводится калибровка датчика 11.1 и 11.2. Калибровка проводится при помощи специальных знаков на ретикле 2, источника экспонирующего излучения 1, объектива 3, координатного стола 4 пластин и фотоприемника со щелевой диафрагмой 6. В рабочем цикле проекционной экспонирующей системы на стол 4 пластин загружается пластина 5. Координатный стол 4 перемещает пластину 5 в точку измерения знаков совмещения на пластине. После измерения координат знаков на пластине 5 рассчитываются поправки совмещения для масштаба, разворота и сдвига каждого кадра пластины 5. Производится измерение плоскости резкого изображения проекционного объектива 3 фотоэлектрическим датчиком измерения плоскости резкого изображения 11.1 и 11.2. Двигателями 7.1, 7.2 и 7.3 статор 8 и стол 4 с пластиной 5 перемещаются так, чтобы поверхность пластин 5 находилась точно в плоскости лучшего изображения проекционного объектива 3. Открывается затвор (на чертеже не показан) и производится экспонирование первого кадра. После чего стол 4 перемещает пластину 5 в точку экспонирования следующего кадра и цикл повторяется. После того как на пластине 5 будут проэкспонированы все кадры, пластина выгружается и загружается новая. Работой всех двигателей и датчиков в механизмах проекционной экспонирующей системы управляет централизованная система управления 10. Предложенное техническое решение позволяет повысить качество переноса изображения проекционной экспонирующей системы за счет более точного оперативного слежения за плоскостью резкого изображения проекционного объектива, увеличить производительность экспонирующей системы за счет исключения времени, необходимого для периодической остановки рабочего цикла и для измерения текущего положения плоскости резкого изображения объектива. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4