DE2050707A1 - Control of exposure state - in light sensitive materials using a grating projected onto the material - Google Patents

Control of exposure state - in light sensitive materials using a grating projected onto the material

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DE2050707A1
DE2050707A1 DE19702050707 DE2050707A DE2050707A1 DE 2050707 A1 DE2050707 A1 DE 2050707A1 DE 19702050707 DE19702050707 DE 19702050707 DE 2050707 A DE2050707 A DE 2050707A DE 2050707 A1 DE2050707 A1 DE 2050707A1
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light
grating
exposure
hologram
photosensitive material
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DE19702050707
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English (en)
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Ulrich Dipl.-Phys. 8000 München; Baum Peter Dipl.-Ing. Wien. P Wolff
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B27/00Photographic printing apparatus
    • G03B27/72Controlling or varying light intensity, spectral composition, or exposure time in photographic printing apparatus
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03CPHOTOSENSITIVE MATERIALS FOR PHOTOGRAPHIC PURPOSES; PHOTOGRAPHIC PROCESSES, e.g. CINE, X-RAY, COLOUR, STEREO-PHOTOGRAPHIC PROCESSES; AUXILIARY PROCESSES IN PHOTOGRAPHY
    • G03C5/00Photographic processes or agents therefor; Regeneration of such processing agents
    • G03C5/02Sensitometric processes, e.g. determining sensitivity, colour sensitivity, gradation, graininess, density; Making sensitometric wedges

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

  • Verfahren #ur Kontrolle des Belichtungszustandes lichtempfindlicher Materialien.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle des Belichtungszustandes lichtempfindlicher Materialien ohne Beeinflussung des fotografischen Prozesses.
  • Bei allen Anwendungen der Fotografie ist es nötig, die Auswirkung der Belichtung und der Weiterverarbeitung auf das lichtempfindliche Material zu kennen. In Fällen, bei denen entweder die Belichtung oder die Empfindlichkeit oder das Verhalten bei der Verarbeitung des Materials nicht genau bekannt sind, ist es wünschenswert, ohne Beeinflussung des fotografischen Prozesses, diese Größen während der Belichtung und der Weiterverarbeitung zu messen und zur Steuerung des Prozesses zu verwenden.
  • Als Anwendungsgebiet können sowohl die Holografie als auch die konventionelle Fotografie, z.B. hochwertige Reproduktionen, genannt werden.
  • Es ist bekannt, daß bei bestimmten Materialien, z.B.
  • LiNbO3-Kristallen, eine Änderung der Brechungsindices auftritt. Diese Brechungsindexänderung kann aus der Beugungsintensität eines Lichtstrahles bestimmt werden (siehe Appl. Phys. Letters, Band 13, Nr. 7 vom 1. Okt.
  • 1968, S. 223).
  • Dieses Verfahren gestattet es jedoch nicht, den Beliciltungszustand lichtempfindlicher Materialien bei nichtholografischen Aufnahmen oder in Fällen, in denen ein Bild durch Rekonstruktion aus einem Hologramm auf einem lichtempfindlichen Material erzeugt wird, zu kontrollieren.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zligrunde, ein Verfahren anzugeben, das es ermöglicht, den Belichtungszustand lichtempfindlicher Materialien, die schon bei der Belichtung ihre optischen Eigenschaften ändern, ohne Beeinflussung des fotografischen Prozesses zu messen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei fotografischen Aufnahmen außer dem abzubildenden Gegenstand gleichzeitig ein Gitter auf dem lichtempfindlichen Material zu erzeugen, und den Belichtungszustand des lichtempfindlichen Materials aus der Intensität eines an diesem Gitter gebeugtem Lichtstrahles zu ermitteln.
  • Vorzugsweise wird das Gitter durch Interferenz zweier kohärenter Lichtstrahlen auf dem lichtempfindlichen Material erzeugt.
  • Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird das Gitter durch Projektion einer Gittervorlage auf das lichtempfindliche Material erzeugt.
  • Soll das gewünschte Bild durch Rekonstruktion aus einem Hologramm erzeugt werden, so wird vorzugsweise das durch die Interferenz der beiden kohärenten Lichtstrahlen erzeugte Gitter zusammen mit dem abzubildenden Gegenstand aus einem Hologramm gespeichert und bei der Belichtung des lichtempfindlichen Materials zusammen mit der im Hologramm enthaltenen Information rekonstruiert.
  • Um eine möglichst große Intensität des am Gitter gebeugten Lichtstrahles zu erzielen, läßt man ihn unter einem bestimmten Winkel, vorzugsweise dem Braggwinkel, auf dieses Gitter fallen.
  • Zur eigentlichen Kontrolle der Belichtung wird die Intensität des sbgebeugten Lichtstrahles mit einem Detektor gemessen, dessen Ausgangssignal vorzugsweise über ein Steuergerät die Belichtung regelt.
  • Als bevorzugte Anwendungsgebiete des erfindungsgemä#en Verfahrens können die Bestimmung des Gerbungsgrades sensibilisierter Gelatine und das holografische Ätzmaskenprojekticnsverfahren genannt werden.
  • Bei allen bekannten lichtempfindlichen Materialien hangt die Empfindlichkeit gegenüber der Belichtung von der Wellenlänge der belichtenden Strahlung ab. Deshalb gibt es stets Wellenlängenbereiche, in denen sie wesentlich unempfindhoher sind, als bei der zur Belichtung geeigneten Wellenlänge. Eine bestimmte Kategorie von Materialien (z.B. Fotolacke, fctochrome Gläser und Filme, Alkalihalogenidkristalle, LiNbO3-Kristal#e, dichromatisierte Gelatine) besitzen darüber hinaus die Eigenschaft, bereits während der Belichtung ihre optischen Eigenschaften zu ändern. Dies bietet die Möglichkeit, mit einer nicht belichtenden Wellenlänge die Entstehung der Aufnahme zu beobachten, zu überwachen und bei Erreichen der optimalen Belichtung zu beenden Als Beobachtungsstrahl wird ein Laserstrahl verwendet, da damit auch bei groben Gittern eine Trennung von ungebeugtem und gebeugtem Strahl möglich ist.
  • Für die Erzielung einer möglichst großen Intensität des gebeugten Lichts ist der Einfallssinkel des Becbachtungsstrahles zu beachten. Er muß so gewählt werden, daß die Bragg'sche Bedingung erfüllt wird: 2 d sinn= u A (u = 1,2,3...) (1) d: Gitterkonstante e: Einfallswinkel A: Wellenlänge des Beobachsungsstra es Dann ist gewährleistet, daß auch bei dicken lichtempfindlichen Schichten und bei kleiner Gitterkonstante der größtmögliche Teil des Lichtes gebeugt wird.
  • Im Folgenden werden einige Anwendungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Figuren erläutert.
  • Figur 1 zeigt einen Aufbau zur Bestimmung des Gerbungsgrades sensibilisierter Gelatire.
  • Figur 2 zeigt einen Aufbau zur automatischen Belichtungssteuerung bei der Ätzmaskenprojektion.
  • Figur 3 zeigt einen Aufbau der Aufnahineanordnung von Hologrammen ftlr holografische Ätzmaskenprojektion mit automatischer Belichtungssteuerung.
  • Eine mögliche Anordnung zur Bestimmung des Gerbungsgrades sensibiiisiertgr Gelatine ist in Figur 1 dargestellt. Sensibilisierte Gelatine wird für verschiedene Druckverfahren verwendet. Da diese Gelatine durch die Belichtung gegerbt wird, ist für die Verarbeitung und filr die Qualität der Drucke der Gerbungsgrad entScheidend. Das Gitter wird als Kontaktkopie oder durch Abbildung einer Gittervorlage auf der Gelatine hergestellt. Die Beobachtung erfolgt während oder nach der Weiterverarbeitung. Scll während der Belichtung beobachtet werden, dann muß das Gitter auf das Material projiziert werden, da bei Kontaktkopien von Gittern das Licht schon an der Vorlage gebeugt wird. Als Beobachtungslichtquelle eignet sich ein Helium-Neon-Laser, wobei der Laserstrahl unter den Braggwinkel auf das Gitter fallen muß.
  • Der Zusammenhang zwischen Beugungswirkungsgrad und Druckqualität muß vor Anwendung des Verfahrens ein für alle mal experitentell ermittelt werden. Änderungen des Gerbungsgrades durch Lagerung der Gelatineschichten (Dunkelgerbung) können an der Abnahme des Beugungswirkungsgrades quantitativ bestimmt werden. Dadurch ist es möglich, gelagerte Gelat:i nec:'chi chter ohne Herstellung eines Probedruckes auf ihre Eignung als Druckunterlage zu prüfen.
  • Außer durch konventionelle Projektion kann das Gitter auch holografisch hergestellt werden. Dies empfiehlt sich immer, wenn kohärentes Licht zur Ätzmaskenprojektion verwendet wird, da dann ohne wesentlichen Aufwand sehr feine Gitter hergestellt werden können.
  • Eine weitere Anwendungsn#öglichkeit ist die autouatische Steuerung der Belichtung von Fotolack bei der Halbleiterproduktion, wie sie in Figur 2 dargestellt ist. Dabei ist der Umstand wesentlich, daß die beschriebenen Beugungsgitter auch in Reflektion arbeiten. An die optischen Eigenschaften der Unterlage (z.B. Siliciumwafer3 brauchen daher keinerlei Anforderungen gestellt zu werden. Das in Figur 2 wiedergegebene Ausführungsbeispiel zeigt eine Anordnung, dic mit Projektion durch Linsen 1 1 bis L 4 arbeitet. Sie kann jedoch auch ohne wesentliche Änderung bei anderen Projektionsverfahren angewandt werden. Der die Lichtquelle Q 1 verlassende kohärente Lichtstrahl wird mittels der Spiegel S 1 und S 3 in drej Teilstrahlen aufgespa)#tet. Der mittlere Lichtstrahl dient zur Projektion der ätzmaske V, die beiden anderen treffen sich wieder in der auf dem Siliciumwafer W angebrachten Fot(-lackschicht und interferieren dort. Abweichend in der in Figur 2 gezeigten Strahlenführung können die beiden interferierenden Strahlen auch durch die Projektionsoptik laufen. Der Treffpunkt kann z.B. mit einer Justiermarke auf der Ätzmaske zusammenfallen. Es ist darauf zu achten, daß die Intensität der beiden Strahlen zusammen gleich der Intensität im Atzmaskenbild ist. In das Interferenzfeld wird gleichzeitig ein nicht be#5chtender, langwelliger, von der Becbachtungslichtquelle Q 2 stammender Laserstrahl (z.B. EIeliunl-Necn-Laser) gelenkt. Der Einfaliswinkel wird durch die Braggebedingung bestimmt.
  • Bei symmetrischer Führung der interferierenden Strahlen (Einfallswinkel e 1 = Einfallswinkel 8 2) fällt der direkte Reflex des Beobachtungsstrahles mit einer der ersten Beugungsordnung zusammen. Deswegen muß entweder die andere erste Beugungsordnung, die in dem einfallenden Beobachtungsstiahl zurückläuft, verwendet werden, oder es ist ein asymmetrischer Strahlengang (& 1 $ @,) zu wählen.
  • Dieser Fall ist in Figur 2 dargestellt. Der gebeugte Beobachtungsstrahl fällt auf einen Fotodetektor B, der die Belichtung der Lichtquelle Q 1 übei ein Steuergerät und einen optischen Schalter A steuert.
  • Wird ein holografisches Ätzmaskenprojektionsverfahren angewandt, so können die beiden interferierenden Strahlen entsprechend der in Figur 3 dargestellten Anordnung schon als Hologramm gespeichert werden. Der die Belichtungsquelle Q verlassende Laserstrahl wird durch die Spiegel S 1 , S K und S 3 in vier verschiedene Teilstrahlen aufgespalten. er die Linsen L 1 und L 2 durchlaufende Teilstrahl erzeugt bei Ä ein Bild der Ätzmaskenvor#age-V. Durch die Linse L 3 und den Diffusor D wird dieses Ätzmaskenbild in der Hologrammebene H abgebildet. Als Referenzwelle dient der durch den Spiegel S 4 umgelenkte und durch die Linse L 4 aufgeweitete Teilstrahl. Die durch die beiden Spiegel S 5 und S 6 umgelenkten Teilstrahlen St 1 und St 2 erzeugen durch ihre Interferenz das Gitter, welches ebenfalls in der Hologrammebene abgebildet wird. Bei Projektionsverfahren, die ohne Diffusor arbeiten, ist es zweckmäßig, die Strahlen St t und St 2 von der gleichen Seite der Linse L 3 einfallen zu lassen. Wird ein beschichteter Wafer mit einem nach diesem Verfahren hergestellten Hologramm belichtet, so kann das Interferenzfeld ahnlich wie in Figur 2 mit Hilfe eines Helium-Neon-Laser-Strahles zur automatischen Belichtungasteuerung abgefragt werden.
  • Dieses Verfahren ist bei der holografischen Ätzmaskenprojektion aus folgenden Gründen vorteilhaft. Einmal muß auf Konstanz von Bildhelligkeit und Intensität des Interferenzfeldes nur bei der Aufnahme geachtet werden. Zum anderen werden Unterschiede im Rekonstruktionswirkungsgrad von Hologramm zu Hologramm und ein eventuelles Absinken durch Alterungserecheinungen bei der Belichtung automatisch korrigiert. Solche Unterschiede können durch verschiedenartige Aufnahme- und Wiedergabebedingungen (z.B. leichte Deju8tierungen) verursacht werden. Auch Schwankungen der Empfindlichkeit der verwendeten Fotolacke spielen keine Rolle mehr.
  • 9 Patentansprüche 3 Figuren

Claims (9)

  1. P a t e n t a n 8 p r ü c h e @ Verfahren zur Kontrolle des Belichtungszustandes lichtempfindlicher Materialien ohne Beeinflussung des fGtografischen Prozesses, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß außer dem abzubildenden Gegenstand gleichzeitig ein Gitter auf dem lichtempfindlichen Material erzeugt wird und der Belichtungszustand des lichtempfindlichen Materials aus der Intensität eines an diesem Gitter gebeugten Lichtstrahles ermittelt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Gitter durch Interferenz zweier kohä renter Lichtstrahlen auf dem lichtempfind]ichen Material erzeugt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Gitter durch Projektion einer Gittervorlage auf das lichtempfindliche Material erzeugt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß ein durch Interferenz zweier kohärenter Lichtstrahlen erzeugtes Gitter zusammen mit dem Hologramm des abzubildenden Gegenstandes in einem Hologramm gespeichert wird und bei der Belichtung des lichtempfindlichen Materials zusammen mit der im Hologramm enthaltenen Information auf das lichtempfindliche Material abgebi]det wird.
  5. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der am Gitter gebeugte Lichtstrahl das lichtempfindliche Material nicht belichtet.
  6. ~ Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der am Gitter gebeugte Lichtstrahl unter dem Braggwinkel auf dieses Gitter eir#ällt.
  7. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der am Gitter gebeugte Lichtstrahl auf ein Steuergerät einwirkt, das die Belichtung des lichtempfindlichen Materials regelt.
  8. 8. Verwendung des lferfahrens nach Ansprüchen 1 bis 7 zur Bestimmung des Gerbungsgrades sensibilisierter Gelatine.
  9. 9. Verwendung des Verfahrens nach Ansprtichen 1 bis 7 zur holografischen Ätzmaskenprojektion.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0345097A2 (de) * 1988-06-03 1989-12-06 Canon Kabushiki Kaisha Verfahren und Vorrichtung zur Belichtung

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0345097A2 (de) * 1988-06-03 1989-12-06 Canon Kabushiki Kaisha Verfahren und Vorrichtung zur Belichtung
EP0345097A3 (de) * 1988-06-03 1990-07-18 Canon Kabushiki Kaisha Verfahren und Vorrichtung zur Belichtung
US5131022A (en) * 1988-06-03 1992-07-14 Canon Kabushiki Kaisha Exposure method and apparatus

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