Проекционная экспонирующая система

(71) Заявитель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие КБТЭМ-ОМО (ВУ)(72) Авторы Агейченко Александр Степанович Гуревич Элла Семеновна Есьман Василий Михайлович Матющков Владимир Егорович Мощеников Владимир Юрьевич (ВУ)(73) Патентообладатель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие КБТЭМ-ОМО (ВУ)Проекционная экспонирующая система, содержащая источник экспонирующего света,координатнь 1 й стол ретиклов, проекционный объектив, координатнь 1 й стол пластин, устройство совмещения, содержащее светлопольнь 1 й осветитель знака совмещения пластины неэкспонирующим светом, объектив совмещения и фотоприемник, отличающаяся тем,что устройство совмещения содержит темнопольнь 1 й кольцевой осветитель для освещения знака совмещения пластины неэкспонирующим светом с длиной волны М, расположеннь 1 й в промежутке между проекционным объективом и обрабатываемой пластиной с возможностью возвратно-поступательного перемещения в рабочее поле проекционного объектива, а светлопольнь 1 й осветитель устройства совмещения содержит второй источник света, расположенный с возможностью освещения знака совмещения ретикла светом с длиной волны 7 ь 2, причем 7 ь 2 7 ь 1, а объектив совмещения выполнен с величиной осевой хроматической аберрации для 7 ь 1 и 7 ь 2, равной по величине осевой хроматической аберрации проекционного объектива для света экспонирования и неэкспонирующего света совмещения М, причем М больще длины волны экспонирующего света.Данное изобретение относится К технологическому оборудованию для производства печатных плат высокой плотности соединений (Н 1 Э 1). Возможно также использование данного Изобретения в производстве других электронных приборов. В частности, изобретение касается проекционного устройства экспонирования для технологического процесса литографии, в котором используется оптический перенос рисунка фотошаблона на покрь 1 тую фоточувствительнь 1 м слоем подложку через проекционную оптическую систему. При этом важно точно совмещать рисунок каждого нового технологического слоя с рисунками предыдущих слоев.Аналогами устройства совмещения через ретикл и проекционный объектив можно считать источники информации 2, 3, 4, 5 для случая, когда на пластине знак совмещения представляет собой дифракционную рещетку, а компенсирующий элемент расположен в плоскости зрачка (Фурье плоскости) проекционного объектива. Компенсирующий элемент осуществляет компенсацию осевой хроматической аберрации проекционного объектива для света совмещения.Ближайшим прототипом предлагаемого изобретения является проекционная экспонирующая система для переноса рисунка ретикла (маски) на пластину (подложку) 1, содержащая источник экспонирующего света, координатный стол ретиклов, проекционный объектив, координатной стол пластин, устройство совмещения со светлопольным осветителем неэкспонирующим светом знака совмещения пластины, объективом совмещения и фотоприемником.Описанная экспонирующая система содержит, как минимум, один оптический элемент коррекции для компенсации хроматической аберрации проекционного объектива для неэкспонирующего света совмещения.Недостатками устройства совмещения прототипа для использования в технологической операции совмещения и экспонирования печатных плат являются малая производительность проекционной экспонирующей системы из-за экранирования части экспонирующего излучения корректирующим элементом, а также невысокая точность совмещения топологических слоев за счет небольщой контрастности изображения знака совмещения пластины.Задачей изобретения является повыщение производительности устройства экспонирования за счет сокращения времени экспонирования и повыщение точности совмещения топологических слоев за счет повыщения контраста изображения знака совмещения пластины.Поставленная задача достигается тем, что проекционная экспонирующая система, содержащая источник экспонирующего света, координатный стол ретиклов, проекционный объектив, координатный стол пластин, устройство совмещения, содержащее светлопольный осветитель знака совмещения пластины неэкспонирующим светом, объектив совмещения и фотоприемник, отличается тем, что устройство совмещения содержит темнопольнь 1 й кольцевой осветитель для освещения знака совмещения неэкспонирующим светом с длиной волны М, расположенный в промежутке между проекционным объективом и обрабатываемой пластиной с возможностью возвратно-поступательного перемещения в рабочее поле проекционного объектива, а светлопольный осветитель содержит второй источник света, расположенный с возможностью освещения знака совмещения ретикла светом с длиной волны 7 ь 2, причем 7 ь 2 М, а объектив совмещения выполнен с величиной осевой хроматической аберрации для 7 ь 1 и 7 ь 2, равной по величине осевой хроматической аберрации проекционного объектива для света экспонирования и неэкспонирующего света совмещения М, причем М больще длины волны экспонирующего света.Устройство совмещения для проекционной экспонирующей системы состоит из двух идентичных каналов, позволяющих одновременно измерять два знака совмещения на ретикле и на пластине.Суть Изобретения поясняется чертежом, где приведена схема одного из каналов устройства совмещения.Проекционная экспонирующая система содержит источник экспонирующего света 1,стол ретиклов 2 с ретиклом 3 Проекционный объектив 4, состоящий из линзы 5, призмы 6,линзы 7, группы линз 8 и сферического зеркала 9 координатнь 1 й стол пластин 10 с пластиной 11 устройство совмещения, состоящее из объектива совмещения 12 с ТВ приемником 13, темнопольного кольцевого осветителя 14 и светлопольного осветителя 15.Темнопольный кольцевой осветитель 14 для освещения знака совмещения пластины неэкспонирующим светом с длиной волны М расположен в промежутке между проекционным объективом 4 и обрабатываемой пластиной 11 с возможностью возвратно-поступательного перемещения в рабочее поле проекционного объектива 4.Светлопольный осветитель 15 устройства совмещения содержит источник света 16 для освещения знаков на пластине 11 неэкспонирующим светом с длиной волны М, второй источник света 17, расположенный с возможностью освещения знака совмещения на ретикле 3 светом с длиной волны 7 ь 2, причем 7 ь 2 7 ь 1, группы линз 18 и двояковогнутую линзу 9, одна сторона которой является сферическим зеркалом 9 проекционного объектива 4.Объектив совмещения 12, выполненный с величиной осевой хроматической абберации для 7 ь 1 и 7 ь 2, равной по величине осевой хроматической аберрации проекционного объектива 4 для света экспонирования и неэкспонирующего света М, причем М больще Длины волны экспонирующего света, состоит из склеенных линз 19 и 20, зеркала 21 и апертурной Диафрагмы 22. Приемная ТВ камера 13 устройства совмещения подключена к управляющей плате Ргаше бгаЬЬег, которая установлена на щине управляющего компьютера (на фигуре не показаны).Проекционная экспонирующая система работает следующим образом.В режиме экспонирования. Ультрафиолетовое излучение от источника экспонирующего света 1 проходит через закрепленный на столе 2 ретикл 3, на котором сформирован рисунок топологии. Далее экспонирующий свет проходит через проекционный объектив 4 через линзу 5, отражается от верхней грани призмы 6, проходит через группу линз 8,отражается от сферического зеркала 9, повторно проходит через группу линз 8, отражается от нижней грани призмы 6, линзу 7 и попадает на фоточувствительный слой пластины 1 1.Таким образом проекционный объектив 4 строит изображение топологии ретикла 3 в плоскость пластины 11.В режиме совмещения экспонирующий свет от источника 1 перекрывается затвором дозатора (на чертеже не показан), расположенного в источнике экспонирующего света 1.Плоскость зрачка зеркально-линзового проекционного объектива 4 находится в плоскости расположения сферического зеркала 9. Освещение знаков совмещения ретикла 3 и пластины 11 производится со стороны зрачка проекционного объектива 4. Осветитель устройства совмещения 15 расположен с обратной стороны зеркала 9 проекционного объектива 4.Рассмотрим вариант совмещения со светлопольным освещением знака совмещения на пластине. Темнопольный кольцевой осветитель 14 находится в крайнем правом положении и выведен из рабочего поля проекционного объектива 4. Объектив совмещения 12 находится в положении наблюдения знака совмещения ретикла.Свет светлопольного осветителя 15 для освещения знаков на пластине 11 неэкспонирующим светом с длиной волны М от источника света 16 проходит через группу линз 18,линзу 9, полупрозрачное зеркало 9, группу линз проекционного объектива 8, отражается от нижней грани призмы 6, проходит через линзу 7 и попадает на поверхность пластины 11 в зону знака совмещения. Отразившись от знака совмещения пластины, свет совмеще 3ния М повторно проходит через линзу 7, отражается от нижней грани призмы 6, проходит через группу линз 8, отражается от полупрозрачного зеркала 9, проходит через группу линз 8, отражается от верхней грани призмы 6, проходит через линзу 5, ретикл 3 и попадает в объектив совмещения 12.В объективе совмещения 12 свет от знака совмещения пластины М проходит Через линзу 19, отражается от зеркала 21, проходит через линзу 20, диафрагму 22 и попадает в приемную ТВ камеру 13.В случае использования темнопольной подсветки для освещения знаков на пластине источник света 16 выключен, темнопольнь 1 й осветитель 14 находится в положении, когда он введен в рабочее поле проекционного объектива 4 в зону расположения знака совмещения на пластине. Неэкспонирующий свет с длиной волны М от темнопольного кольцевого осветителя 14 попадает на поверхность пластины 11 в зону знака совмещения. Диффузно-отразившаяся от знака совмещения пластины часть света совмещения попадает в апертуру проекционного объектива 4, в котором проходит через линзу 7, отражается от нижней грани призмы 6, проходит через группу линз 8, отражается от полупрозрачного зеркала 9, проходит через группу линз 8, отражается от верхней грани призмы 6, проходит через линзу 5, ретикл 3 и попадает в объектив совмещения 12.В объективе совмещения 12 свет от знака совмещения пластины М проходит через линзу 19, отражается от зеркала 21, проходит через линзу 20, диафрагму 22 и попадает в приемную ТВ камеру 13.Проекционный объектив 4 строит изображение знака совмещения пластины в плоскость расположения ретикла 3.Объектив совмещения 12 перестраивает изображение знака совмещения пластины из плоскости ретикла в плоскость приемной ТВ камеры 13. Знак совмещения ретикла освещается снизу - на просвет. Для освещения знака совмещения ретикла используется свет от источника 17 осветителя 15 с длиной волны 7 ь 2.Свет для освещения знаков на ретикле светом 7 ь 2 от источника света 17 проходит через группу линз 18, линзу 9, полупрозрачное зеркало 9, группу линз прекционного объектива 8, отражается от верхней грани призмы 6, проходит через линзу 5 и попадает на поверхность ретикла 3 в зону знака совмещения ретикла. Далее свет проходит через ретикл 3 и попадает в объектив совмещения 12. В объективе совмещения 12 свет освещения знака совмещения ретикла с длиной волны 7 ь 2 проходит через линзу 19, отражается от зеркала 21, проходит через линзу 20, диафрагму 22 и попадает в приемную ТВ камеру 13.Объектив совмещения 12 перестраивает изображение знака совмещения ретикла в плоскость приемной ТВ камеры 13.Таким образом в плоскости приемной ТВ камеры 13 одновременно построены изображение знака совмещения пластины и изображение знака совмещения ретикла. Для системы совмещения проекционной экспонирующей системы используется свет двух длин волн неэкспонирующего света. Для освещения знака совмещения пластины (кольцевой осветитель 14 или источник света 16 осветителя 15) используется зеленый свет (7 ь 1) в диапазоне длин волн примерно 520-550 нм, а для освещения знака совмещения ретикла (источник света 17 осветителя 15) используется красный свет с длиной волны 7 ь 2 в диапазоне примерно 625-655 нм. В качестве источников света в осветителях 14 и 15 могут использоваться, например, светоизлучающие диоды.По причине осевой хроматической аберрации проекционного объектива 4 для света совмещения М (М больше длины волны экспонирующего света), изображение знака совмещения пластины 11 будет построено проекционным объективом 4 несколько выще плоскости, в которой находится знак совмещения ретикла 3, на величину А 2 (на чертеже не показано).