RU157009U1 - Устройство для формирования изображения в слое резистивного материала методом электронно-лучевой литографии - Google Patents

Abstract

Устройство для формирования изображения в слое резистивного материала методом электронно-лучевой литографии, содержащее источник излучения, систему формирования пучка заданной формы и основание для установки узла крепления оптической заготовки, отличающееся тем, что узел крепления представляет собой кронштейн, один конец которого закреплён в стойке с возможностью прокачки консоли, а другой жёстко связан с ложементом цилиндрической формы, обеспечивающим контакт его внутренней поверхности с оптической заготовкой и сопряжение нанесённого на внешнюю поверхность заготовки резистивного материала с источником излучения, при этом стойка закреплена на подставке, установленной на основании.

Description

Заявляемая полезная модель относится к технологии формирования микрорельефа поверхностей воздействием сконцентрированного потока излучения, характеризующегося большой плотностью энергии, направленного на материал резиста, чувствительного к потоку электронов или оптическому когерентному излучению, и может найти применение в оптико-электронной технике.

Известны разные способы формирования рельефа поверхности, такие, как штамповка, алмазная нарезка, электроискровая обработка и т.п., используемые при технологической обработке металлов. Однако они не обеспечивают получение микрорельефной структуры на поверхности изделия с характерными размерами в единицы микрометров, что необходимо для изготовления изделий микроэлектронной и микросистемной техники.

Для получения наноструктур используют широко распространенную технологию - литографию, при этом осуществляют формирование рисунка в специальном чувствительном слое (резисте), нанесенном на поверхность подложки, посредством экспонирования. Одним из основных методов литографии является фото- (оптическая) литография. Наиболее широкое применение получила контактная фотолитография. При ее реализации реальная поверхность подложки не является абсолютно ровной, поэтому контактирование между ней и шаблоном осуществляется с микрозазором, толщина которого по поверхности изменяется случайным образом. Наличие зазора приводит к тому, что размеры и форма рисунка искажаются из-за расходимости светового пучка, кроме того, указанные воздушные зазоры приводят к повышению дифракционных эффектов и увеличению размеров изображения, а также искажают структуру сформированного рельефа.

Указанные недостатки фотолитографии можно устранить, решив проблему поверхностного переноса изображения, для чего нужно создать толщину резистивного слоя всего несколько нанометров и использовать резисты, обладающие высокой чувствительностью, что позволит применить метод экспонирования типа «вспышка на лету».

Такого рода решения достаточно широко известны и описаны, например, в патенте US №7879712 кл. H01L 21/00 «Способ формирования поверхностных структур и устройство для его реализации».

В данном патенте рассмотрен способ лазерной литографии, раскрывающий устройство экспонирования, обеспечивающее создание технологии с использованием лазерного источника, стандартного оборудования и технологической оснастки для получения рисунка. Но указанное техническое решение не позволяет получить изображение на цилиндрической поверхности оптической заготовки с высокой точностью, что обусловлено возникновением геометрических искажений лазерного пятна при его скольжении перпендикулярно образующей цилиндра линейно перемещающейся заготовки, приводящих к неравномерному распределению мощности излучения источника в зоне обработки.

Так же известен «Способ и устройство для электронно-лучевой литографии с экспонированием несколькими источниками излучения», описанный в патенте US №8835082, кл. G03F 7/20, выбранном в качестве прототипа. В состав данного устройства входят источник излучения - электронно-лучевая пушка, воздействующая пучком электронов на материал резиста, электронно-оптическая система формирования пучка заданной формы, затвор (механизм, предназначенный для пропуска излучения к светочувствительному слою в течение определенного промежутка времени), и основание, выполненное с возможностью линейного перемещения, на котором жестко установлен узел крепления оптической заготовки.

Недостатки, присущие вышеописанному аналогу, также характерны и для прототипа.

Задачей, на решение которой направленно заявляемое техническое решение, является создание устройства для формирования изображения в слое резиста электронно-лучевым (лазерным) излучением на вогнутой поверхности заготовки цилиндрической формы, например, для получения диафрагм, применяемых в оптико-электронных приборах ориентации космических аппаратов с целью минимизации весовой составляющей.

Данная задача решается с помощью устройства для формирования изображения в слое резистивного материала методом электронно-лучевой литографии, содержащего источник излучения, систему формирования пучка заданной формы и основание для установки узла крепления оптической заготовки, в котором узел крепления представляет собой кронштейн, один конец которого закреплен в стойке с возможностью прокачки консоли, а другой жестко связан с ложементом цилиндрической формы, обеспечивающим контакт его внутренней поверхности с оптической заготовкой и сопряжение нанесенного на внешнюю поверхность заготовки резистивного материала с источником излучения, при этом стойка закреплена на подставке, установленной на основании.

Техническим результатом, реализуемым приведенной совокупностью признаков, является возможность формирования прецизионных рисунков на рабочих поверхностях оптических деталей цилиндрической формы, предназначенных для оптико-электронных приборов космической ориентации.

Сущность заявляемого устройства раскрыта на представленной фигуре, где показаны:

1 - основание для размещения узла крепления оптической заготовки, выполненного в виде кронштейна, включающего

2 - подставку, устанавливаемую на основание 1,

3 - стойку, закрепляемую на подставке 2, в которую вмонтирована консоль,, один конец консоли установлен с возможностью ее качения, обеспечивающего механического 5 (автоматически или вручную, а на другом ее конце) смонтировать.

4. - консоль, один консоли установлен с возможностью ее качения, обеспечиваемого механизмом 5(автоматически или в ручную), а на другом конце

другом ее конце автоматически или вручную механизмом 5, 6 - ложемент цилиндрической формы с радиусом внутренней поверхности, равным радиусу наружной поверхности

7 - оптической заготовки, при этом слой резистивного материала нанесен на внешнюю поверхность заготовки и сопряжен с

8 - источником излучения, снабженным

9 - системой формирования пучка заданной формы. Заявляемая полезная модель работает следующим образом.

Перед началом работы заготовку оптической детали 7 закрепляют в ложементе цилиндрической формы 6 с плотным прилеганием их контактирующих поверхностей, а нанесенный на внешнюю поверхность заготовки резист сопрягают с источником излучения 8. Консоль 4 одним концом жестко связана с ложементом 6, а вторым - с механизмом, обеспечивающим ее качание, и закреплена в стойке 3, смонтированной на подставке 2, при этом все устройство установлено на основании 1.

Для формирования рисунка на цилиндрической поверхности оптической заготовки осуществляют бомбардировку резиста сфокусированным электронным пучком, с равномерным линейным качанием ложемента в установленном диапазоне перемещений. Включение, отключение и перемещение электронного пучка выполняется в соответствии с топологией наносимого рисунка.

В основе работе электронно-лучевой литографической установки лежит принцип совместного управления системами с помощью универсальной ЭВМ и специализированного программно-вычислительного устройства (СПВУ), обеспечивающих реализацию алгоритма управления работой литографического оборудования.

Для реализации данной полезной модели основание 1, подставку 2 и стойку 3 изготавливают из алюминиевого сплава. Оптическую заготовку 7 выполняют из оптического стекла марки К8, высверливая на вертикально-сверлильном станке подложку заданного радиуса R с последующей шлифовкой и полировкой. На ее рабочую поверхность наносят вакуумным напылением непрозрачный слой хрома толщиной 1 мкм, на котором затем размещают резист. Качание ложемента обеспечивается электродвигателем с редуктором, в качестве которого может быть использован любой маломощный низковольтный электродвигатель и редуктор с пониженным передаточным числом.

Таким образом, с использованием заявляемой полезной модели формируется прецизионная топология на цилиндрической поверхности оптической заготовки за счет равномерного качания заготовки по заданному радиусу, неподвижности источника излучения, обеспечивающих постоянство геометрических параметров зоны воздействия пучка, и выбора резистивного материала. Благодаря этому достигаются высокая точность и постоянство размеров наносимых на оптическую поверхность штрихов (с толщиной 0,04-0,08 мкм). Другими достоинствами полезной модели является исключение из технологического процесса этапа, связанного с изготовлением промежуточных шаблонов, а также возможность применения стандартного оборудования, что способствует существенному упрощению технологии и снижению стоимости производства.

Claims (1)

1. Устройство для формирования изображения в слое резистивного материала методом электронно-лучевой литографии, содержащее источник излучения, систему формирования пучка заданной формы и основание для установки узла крепления оптической заготовки, отличающееся тем, что узел крепления представляет собой кронштейн, один конец которого закреплён в стойке с возможностью прокачки консоли, а другой жёстко связан с ложементом цилиндрической формы, обеспечивающим контакт его внутренней поверхности с оптической заготовкой и сопряжение нанесённого на внешнюю поверхность заготовки резистивного материала с источником излучения, при этом стойка закреплена на подставке, установленной на основании.

   

Images