DE2221914A1

DE2221914A1 - Anordnung zur Aufzeichnung von Motiven auf einem lichtempfindlichen Traeger

Info

Publication number: DE2221914A1
Application number: DE19722221914
Authority: DE
Inventors: Raymond Marcy
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1971-05-04
Filing date: 1972-05-04
Publication date: 1972-11-16
Also published as: FR2135425A1; DE2221914C2; FR2135425B1; JPS5752573B1; US3797935A

Description

Unser Zeichen: !P 1218'

THOMSON-O SF.,, .173/ Bd.Haussmann Paria 8e, Prankreich

Anordnung zur Aufzeichnung von Motiven auf einem lichtempfindlichen Träger

Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen zur Aufzeichnung von Motiven auf einem lichtempfindlichen Träger. Sie befaßt sich insbesondere mit der Verbesserung, der Steueranordnungen einer elektro-optischen Ablenkvorrichtung, welche die Bewegung eines Abtastlichtstrahls synchron mit der Verschiebebewegung eines Tisches verursacht, auf dem der lichtempfindliche Träger zuvor montiert worden ist.

Bei den bekannten Aufzeichnungsanordnungen dieser Art wird eine mehrstufige digitale Ablenkvorrichtung verwendet; jede der Stufen der Ablenkvorrichtung enthält . eine elektrische Doppelbrechungszelle mit einem Ablenkelement, das aus einem doppelbrechenden Körper geschnitten ist. Die lagesteuerung des Lichtstrahls wird dadurch erreicht, daß an die Stufen der Ablenkvorrichtung binäre Signale angelegt werden, die beispielsweise von einem Binärzähler stammen. Dem Zähler werden elektrische Impulse zugeführt, die jedesmal dann abgegeben werden, wenn der Tisch um eine vorbestimmte Strecke verschoben worden ist, damit der abgelenkte !lichtstrahl den lichtempfindlichen

Lei/Jja

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!Träger in einer Folge von aneinanderstoßenden Zonen bestrahlt, die in Spalten aufgereiht sind. Die vollständige Abtastung eines lichtempfindlichen Trägers, der in sehr kleine Elementarzonen unterteilt ist, erfordert eine digitale Ablenkvorrichtung mit einer sehr großen Anzahl von Ablenkstellungen und eine große Anzahl von elektrischen Impulsen zur Steuerung der Ablenkvorrichtung in Abhängigkeit von der Verschiebung des Verstelltisches. Die die elektrischen Impulse erzeugende Vorrichtung liefert eine ausreichende Anzahl von Impulsen, wenn die bestrahlten Elementarzonen eine Breite von etwa 10 Mikron haben. Wenn dagegen die Breite jeder der von dem Iiichtstrahl beleuchteten Zonen in der Größenordnung von 1 Mikron liegt, können die elektrischen Impulse nur noch eine Ablenkvorrichtung mit einer kleinen Anzahl von Ablenkstellungen steuern. Unter diesen Bedingungen ist die von dem Lichtstrahl bestrichene Bläche sehr unzureichend, was die Operationen bei der Aufzeichnung der Motive erschwert.

Das Ziel der Erfindung ist die Beseitigung dieser Nachteile durch Schaffung einer Anordnung zur Aufzeichnung von Motiven auf lichtempfindlichen Trägern,bei weicher, die Abmessungen des Lichtstrahls merklich verringert werden können, und dennoch die für den richtigen Betrieb des Systems notwendige Anzahl der Stellungen der Ablenkvorrichtung beibehalten werden kann.

Nach der Erfindung ist eine Anordnung zur Aufzeichnung von Motiven auf einem lichtempfindlichen Träger mit einem den Träger tragenden Verstelltisch, einer optischen Detektoranordnung, die dem Verstelltisch zugeordnet ist, und jedesmal dann einen elektrischen Impuls abgibt, wenn der VersteJLltisch um einen vorbestimmten Betrag Δ χ verstellt worden ist, einer digital gesteuerten Lichtablenkvorrichting mit η Ablenkstellungen und einer der Ablenkvorrichtung

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zugeordneten Lichtquelle, welche auf den lichtempfindlichen Träger einen Lichtfleck der Breite 1 projiziert, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung zur Erzeugung von Impulsfolgen zwischen den Ausgang der Detektoranordnung und den Steuereingang der Ablenkvorrichtung eingefügt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Pig.1 ein Diagramm zur Erläuterung des der Erfindung zugrundeliegenden Prinzips,

Fig.2 eine schematische Darstellung einer Aufzeichnungsanordnung nach der Erfindung und

Pig.3 Diagramme der Verteilung und der Dauer der Impulse, die in der Anordnung von Pig.2 verwendet werden.

Pig.1 zeigt die bei einem Aufzeichnungssyetem bekannte Art angewendete Abtastweise. Die Zeichenebene ist die Ebene des lichtempfindlichen Trägers, auf dem ein Motiv aufgezeichnet wird.

Dieses Ergebnis wird durch eine Verschiebung des lichtempfindlichen Trägers in der Richtung der x-Achse und durch eine Verstellung des zur Aufzeichnung dienenden Lichtstrahls in einer im wesentlichen senkrecht dazu liegenden Richtung erhalten.

In Pig.1 ist der Auftreffpunkt des Aufzeichnungslicht Strahls auf dem lichtempfindlichen Träger durch einen quadratischen Bereich mit der Breite 1 dargestellt. Wetfn in Pig. 1 die aufeinanderfolgenden Stellungen des Lichtflecks durch die Quadrate 1 bis 6 dargestellt sind,

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wird ale seibatverständlich unterstellt, daß in Wirklich-, keit die Anzahl der Stellungen der Ablenkvorrichtung beliebig und insbesondere sehr viel größer als 6 sein kann, weshalb in der folgenden Beschreibung die Gesamtzahl der Stellungen, die das Licht bündel am Austritt der Ablenkvorrichtung einnehmen kann, mit dem Buchstaben η bezeichnet ist. Der Lichtfleck der Breite 1 wird also um das n-factie seiner eigenen Breite durch eine digitale Ablenkvorrichtung mit η Stellungen abgelenkt. Die Strecke y , die einer Verstellung Ay des Lichtflecks in der Richtung der y-Achse entspricht, ist* gleich dem Produkt (n · 1). Der Übergang von jeder dieser Stellungen zur nächsten wird durch einen elektrischen Impuls gesteuert, der jedesmal dann erzeugt wird, wenn sich der Aufzeichnungsträger in der Richtung der x-Achse um einen vorbestimmten Betrag Ax verschoben hat. Dieser Impuls betätigt einen Binärzähler, dessen Ausgangssignale die aufeinanderfolgenden Ablenkstufen der Ablenkvorrichtung steuern.

Damit das System richtig arbeitet, muß der (n + i)te Lichtfleck, der von dem Aufζeichηungslichtstrahl erzeugt wird, genau neben dem ersten Lichtfleck gebildet werden. Daraus folgt, daß die Verschiebung Ax zwischen zwei in einem Ablenkzyklus aufeinanderfolgenden Licht flecken die folgende Bedingung erfüllen muß:

Diese Bedingung ermöglicht die Bestimmung der Anzahl η der Stellungen einer digitalen Ablenkvorrichtung, wenn die die Abgabe eines Steuerimpulses verursachende Verschiebung Ax und die Breite I des von dem Aufzeiohnungslichtstrahl erzeugten Lichtflecks bekannt sind.

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Beispielsweise gilt:

Verschiebungsquantum Ax = 0,04 fto Ahzahl der Stellungen der Ablenkvorrichtung η = Breite des licht flecks 1 = 10 um

Biese Zahlen entsprechen einer Ausführurigsform bekannter Art, doch ist es technisch möglich, am Austritt einer. Ablenkvorrichtung einen Lichtfleck zu erhalten, dessen Breite I in der Größenordnung von 1 Mikron liegt. Infolge dieser Möglichkeit kann das Zeichnen von Motiven wie der zur Fertigung der integrierten Schaltungen verwendeten Masken in Betracht gezogen werden; da die Zeichnung außerordentlich fein ist, kann ein Maskenmotiv im Maßstab 1:1 gezeichnet werden·

Die Anwendung der zuvor angegebenen Gleichung (1) ergibt jedoch in diesem Fall dineη sehr viel kleineren Wert als n, da das Intervall dx seinen Wert nicht geändert hat. Wenn die Anzahl η der Stellungen der Ablenkvorrichtung auf diese Weise verringert wird, ist die Abiastamplitude Ay = n· noch stärker verringert.

Mit dem nachfolgend beschriebenen System wird dieser Kachteil dadurch beseitigt, daß neuartige Mittel zur Steuerung der digitalen Ablenkvorrichtung in Abhängigkeit von der Verschiebung des den lichtempfindlichen Träger tragenden Tisches angewendet werden. Biese Mittel sind schematisch in Pig.2 dargestellt. Ein von einer Laserquelle 10 gelieferter Lichtstrahl wird von einer digitalen Ablenkvorrichtung 11 in einer der beiden Koordinatenriohtungen in äer Ebene des lichtempfindlichen Trägers 12 abgelenkt. Dieser Träger ist in der Bildebene eines Projektionsobjektivs 13 angeordnet und beispielsweise auf Schlittenplatten H und 15 befestigt, die den

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Verstelltisch bilden. Stellungsdetektoren 16 und 18, die mit Laser-Interferenzmessung arbeiten, ermöglichen die Bestimmung.der Verstellschritte der beiden Schlittenplatten. Die von dem Stellungsdetektor 16 gelieferten Informationen, werden direkt von einem Rechengerät 20 empfangen, das die Verstellung der Schlittenplatte H in der Richtung der y-Achse mit Hilfe des Motors 19 steuert. Da dieser Teil des Betriebs der Vorrichtung für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich ist, wird er bei der nachfolgenden Beschreibung unberücksichtigt gelassen.

Wenn sich die Schlittenplatte 15 mit Hilfe des Motors 17 verschiebt, gibt der Detektor 18 elektrische Impulse ab, wobei jedesmal dann ein Impuls abgegeben wird, wenn sich die Schlittenplatte um das Intervall Δ χ verschoben hat. Während bei den bekannten Systemen diese Impulse direkt dem Zähleingang eines der Ablenkvorrichtung 11 zugeordneten Binärzählers 100 zugeführt werden, werden bei der Anordnung von Fig.2 diese Impulse dem Eingang eines Impulsfolgengenerators 21 zugeführt.

Dieser Generator 21 kann beispielsweise eine monostabile Kippschaltung 22 enthalten, weiche durch die vom Detektor abgegebenen Impulse ausgelöst wird und einen Impulsgenerator 23 steuert, der nach Art eines Taktgebers arbeitete der eine vorbestimmte Anzahl N von Impulsen liefert. Die von dem Impulsgenerator 23 gelieferten Impulse werden von dem Zähler 100 gezählt, der die Ablenkvorrichtung 11 steuert.

Jedem vom Detektor 18 gelieferten Impuls t. entspricht eine Impulsfolge mit N isochronen Impulsen, die in einem Zeitintervall IT % t abgegeben werden, das geringfügig kleiner als die kleinste Folgeperiode der vom Detektor

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gelieferten Impulse ist. In Fig.3a sind die Impulse t dargestellt, während die von der Anordnung 21 gelieferten Impulsfolgen im Diagramm von Fig.3b gezeigt sind·

Wenn die größte Verstellgeschwindigkeit der Schlittenplatte 15 bekannt ist, wird die Anordnung so getroffen, daß die Periode T zwischen zwei vom Detektor 18 gelieferten Impulsen t^ die Dauer der Impulsfolge um', einen Betrag tQ überschreiteu, der gleich der Periode t der die Impulsfolge bildenden Impulse ist; zu diesem Zweck wird die Kippschaltung 22 so eingestellt, daß ihre Kippdauer den Wert N*t hat. Es ist zu erkennen, daß die Kippschaltung für eine Zeit t_Q in ihrem stabilen Zustand bleibt, bevor sie erneut· für eine Dauer N" t ausgelöst wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß dann, wenn die Verschiebegeschwindigkeit unter ihren Maximalwert fällt, die Dauer t^ nicht mehr gleich der Periode t ist, sondern größer als diese wird.

Die Anzahl N der die Impulsfolge bildenden Impulse berechnet, sich auf folgende Weise:

η Δχ

Darin sind

η die Anzahl der Stellungen der digitalen Ablenkvorrichtung,

1 die Querab me asu ng des Lichtstrahls,

Δ χ das Quantum der Verschiebung in der Richtung der x-Achse.

Beispielsweise kann eine digitale Ablenkvorrichtung mit 512 Stellungen, also mit 9 Stufen angewendet werden. Wenn

509 84 7/1 IQg

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die Breite des L icht flecks 1 =1 non und das Quantum der Verschiebung Δ χ = 0,08 um betragen, erhält man N =

Unter diesen Bedingungen ist es also möglich, auf. einem lichtempfindlichen Träger ein Motiv mit Linien von auseerordentlich feinen Abmessungen in der Größenordnung von einem Mikron aufzuzeichnen.

Die verwendete Lichtquelle kann beispielsweise ein Argon-Laser mit der Wellenlänge v= 0,458/um sein· Bei einer solchen Lichtquelle verfügt man gegenwärtig über eine Leistung in der Größenordnung von 0,4 W, so daß es möglich ist, direkt im Maßstab 1:1 die Belichtung eines bei der Herstellung der integrierten SchäLturgsi verwendeten Photo lacks vorzunehmen. Unter diesen Bedingungen kann man zeigen, daß man bei einer Belichtungszeit von 5 MS mit einem Lichtfleck von 1 /im Breite über eine Energiedichte verfügt, die 200 W/cm beträgt. Selbst unter Berücksichtigung der verschiedenen Energie Verluste und unter der Annahme eines Wirkungsgrads von nur 10$ beträgt die für die Belichtung eines lichtempfindlichen Trägers verfügbare Energie noch 20 W/cm . Dieser Wert ist sehr viel größer , als für die Belichtung einer Photolackschicht unter normalen Bedingungen notwendig ist.

Patentansprüche

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Claims

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Patentansprüche

hy Anordnung zur Aufzeichnung.von Motiven auf einem lichtempfindlichen Träger mit einem den Träger tragenden Verstelltisch , einer optischen Detektoranordnung, die demVerstelltisch zugeordnet ist, und jedesmal dann einen elektrischen Impuls abgibt, wenn der ' Verstelltisch um einen vorbestimmten Betrag Δ x verstellt worden ist, einer digital gesteuerten Lichtablenkvorrichtung mit η Ablenkstellungen und einer der Ablenkvorrichtung zugeordneten Lichtquelle, welche auf den lichtempfindlichen Träger einen Lichtfleck- der Breite 1 projiziert, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung zur Erzeugung von Impulsfolgen zwischen den Ausgang der DetektoranOrdnung und den Steuereingang der Ablenkvorrichtung eingefügt ist.

2, Anordnung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Impulsfolge aus N isochronen Impulsen besteht, wobei N eine ganze Zahl ist, die im wesentlichen dem Verhältnis η Δχ/l gleich ist, und daß die Dauer der Impulsfolge kleiner als die Folgeperiode der von der Detektoranordnung abgegebenen elektrischen Impulse ist.

3· Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Erzeugung der Impulsfolgen eine monostabile Kippschaltung enthält, die von jedem von der Detektoranordnung abgegebenen elektrischen Impuls ausgelöst wird und am Ende eines Zeitintervalls, das im wesentlichen gleich der Dauer der Impulsfolgen ist, in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehrt.

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