Многоканальный лазерный генератор изображений

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ЛАЗЕРНЫЙ ГЕНЕРАТОР ИЗОБРАЖЕНИЙ(71) Заявитель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие КБТЭМ-ОМО(72) Авторы Аваков Сергей Мирзоевич Есьман Василий Михайлович Пушкин Леонид Владимирович(73) Патентообладатель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие КБТЭМ-ОМО(57) Многоканальный лазерный генератор изображений, содержащий последовательно установленные источник монохроматического излучения, устройство стабилизации положения луча источника, корректор размера луча, расщепитель луча, многоканальный акустооптический модулятор, управляемый блоком формирования изображения, многогранную сканирующую призму, проекционный объектив и подвижный координатный стол для экспонируемой пластины, а также систему совмещения на экспонируемой пластине нескольких изображений, систему контроля углового положения граней сканирующей призмы, содержащую закрепленный на указанной призме лимб с периодической радиальной растровой структурой и меткой начала отсчета, и закрепленный на основании генератора изображений оптоэлектронный блок преобразования углового положения лимба в электрические сигналы, соединенный с управляющим входом детектора положения граней призмы, соединенного со входом блока формирования изображений, соединенного с выходом системы аттестации изображений, содержащей расположенный на координатном столе датчик преобразования изображения в электрические сигналы. 15702 1 2012.04.30 Изобретение относится к области технологического оборудования, в частности к устройствам для генерирования топологических рисунков на шаблонах и полупроводниковых пластинах при производстве БИС, СБИС и других изделий электронной техники. На современном уровне развития микроэлектроники требуется производство СБИС с проектной нормой меньше 50 нанометров. Для обеспечения изготовления таких изделий необходимы фотошаблоны с минимальным элементом меньше 0,2 мкм и более жесткими требованиями к неровности края элементов, однородности размера и стыковке полос экспонируемого изображения. Известен генератор изображений модели ЭМ-5089 А 1. Генератор содержит источник излучения, корректор размера светового луча, осветитель с расщепителем светового луча,многоканальный затвор, телескопическую систему, тактовый дефлектор, оптическую проекционную систему, координатный стол, включающий привод координатного стола, датчики линейных перемещений, датчик фокусировки с исполнительным механизмом фокусировки и анализатор оптического изображения. В качестве прототипа выбран лазерный генератор изображений фирмы, .,2. Генератор содержит источник излучения, корректор размера светового луча, расщепитель луча, многоканальный акустооптический модулятор, многогранную сканирующую призму, детектор граней призмы, проекционный объектив, блок формирования изображения, координатный стол и систему совмещения. Недостатком прототипа является низкий выход годных из-за недостаточно высоких технических характеристик, таких как большая неровность края формируемого элемента,разброс размера при формировании элемента и ошибки при стыковке полос формируемого изображения. Задачей изобретения является повышение выхода годных изделий. Поставленная задача достигается тем, что многоканальный лазерный генератор изображений содержит последовательно установленные источник монохроматического излучения, устройство стабилизации положения луча источника, корректор размера луча,расщепитель луча, многоканальный акустооптический модулятор, управляемый блоком формирования изображения, многогранную сканирующую призму, проекционный объектив и подвижный координатный стол для экспонируемой пластины, а также систему совмещения на экспонируемой пластине нескольких изображений, систему контроля углового положения граней сканирующей призмы, содержащую закрепленный на указанной призме лимб с периодической радиальной растровой структурой и меткой начала отсчета, и закрепленный на основании генератора изображений оптоэлектронный блок преобразования углового положения лимба в электрические сигналы, соединенный с управляющим входом детектора положения граней призмы, соединенного со входом блока формирования изображений, соединенного с выходом системы аттестации изображений, содержащей расположенный на координатном столе датчик преобразования изображения в электрические сигналы. Суть изобретения поясняется чертежом, где приведен многоканальный лазерный генератор изображений. Многоканальный лазерный генератор изображений содержит источник излучения 1(в качестве источника излучения используется лазер ультрафиолетового диапазона длин волн с мощностью и длиной волны, необходимой для экспонирования), зеркала 2, 3, 4, 5,светоделительную пластину 6, управляемое поворотное зеркало 7, датчик углового положения луча 8, корректор размера светового луча 9, расщепитель луча 10, линзы 11 и 12,многоканальный акустооптический модулятор 13, блок формирования изображения 14,многогранную сканирующую призму 15, систему контроля углового положения многогранной призмы, состоящую из лимба 16 с периодической радиальной растровой структурой и меткой 17 начала отсчета, закрепленного на многогранной призме оптоэлектронного блока 18 преобразования углового положения лимба в электрические сигналы, закрепленного 2 15702 1 2012.04.30 на основании генератора изображений (на чертеже не показано), и детектора граней призмы 19, - объектив 20, призму 21, проекционный объектив 22, координатный стол 23 с заготовкой пластины 24, систему аттестации изображения 25 с датчиком 26 преобразования изображения в электрические сигналы, расположенным на координатном столе 23, и систему совмещения 27. Многоканальный лазерный генератор изображений работает следующим образом. Луч от источника излучения 1 с помощью зеркала 2 и управляемого поворотного зеркала 7 вводится в оптическую систему. От зеркала 7 луч попадает на светоделительную пластину 6, которая небольшую часть излучения отводит на датчик углового положения луча 8,предназначенный для измерения пространственного положения луча источника излучения. Управляемое поворотное зеркало 7 по сигналам датчика углового положения луча 8 стабилизирует положение последнего в пространстве, устраняет колебания, обусловленные разогревом источника излучения и термическими деформациями узлов его крепления на генераторе изображений, что значительно снижает погрешности изготавливаемой топологии. Основная часть света проходит через корректор размеров светового луча 9, расщепитель луча 10, расщепляющий луч на тридцать два луча одинаковой мощности, и линзу 11. После линзы 11 лучи проходят через многоканальный акустооптический модулятор 13, где каждый из лучей независимо модулируется по мощности. Далее лучи отражаются от зеркал 3 и 4, попадают на линзу 12 и зеркалом 5 отклоняются на многогранную сканирующую призму 15. При вращении многогранной сканирующей призмы 15 происходит угловое сканирование падающих на нее лучей. В процессе вращения многогранной сканирующей призмы 15 оптоэлектронный блок 18 и детектор граней призмы 19 обеспечивают формирование сигналов углового положения лимба 16, а по метке 17 формируется начало отсчета. Сигналы с выхода оптоэлектронного блока 18 поступают на детектор граней призмы 19, преобразуются и используются для управления блоком формирования изображения 14. Отразившись от многогранной сканирующей призмы 15, лучи попадают в - объектив 20, где угловое сканирование лучей на входе преобразуется в линейное на выходе. Отразившись от светоделительной грани призмы 21, лучи через проекционный объектив 22 проходят на заготовку пластины 24, расположенную на координатном столе 23. В результате в плоскости изображения проекционного объектива 22 на поверхности пластины 24 формируется тридцать два световых луча определенного размера и с одинаковыми расстояниями между ними. Система совмещения 27 позволяет точно совместить экспонируемую топологию нового слоя с топологией предыдущего слоя на пластине. Формирование топологического рисунка выполняется следующим образом. На координатном столе 22 закрепляется заготовка пластины 24 с фоточувствительной пленкой. Описание топологического рисунка подготавливается в виде цифровой информации, которая поступает на многоканальный акустооптический модулятор 13 из блока формирования изображения 14 и определяет мощность, время включения и выключения каждого из тридцати двух световых лучей. Синхронизация блока формирования изображения 14 производится детектором граней многогранной сканирующей призмы 19 под управлением оптоэлектронного блока 18, который вырабатывает сигнал начала отсчета и сигнал угла поворота призмы. На первом обороте многогранной сканирующей призмы 15 синхронизация блока формирования изображения 14 начинается по сигналу метки начала отсчета 17. При прохождении метки 17 в зоне видимости оптоэлектронного блока 18 вырабатывается сигнал, по которому формируется начало отсчета угла поворота призмы. После прохождения определенного количества импульсов, соответствующих повороту призмы на одну грань, начинается синхронизация работы следующей грани призмы и так далее, до завершения полного оборота призмы. После завершения первого оборота призмы цикл синхронизации блока формирования изображения повторяется по сигналам угла ее поворота без привязки к сигналу метки 17. 3 15702 1 2012.04.30 Синхронно с вращением сканирующей призмы 15 производится движение координатного стола 23 по координате . При повороте призмы на одну грань стол перемещается на 5,12 мкм. За это время призма отклоняет (разворачивает) все лучи по координатена 655,36 мкм. Через 5,12 мкм перемещения координатного стола 23 по координатепроцесс сканирования призмой повторяется следующей гранью до полного завершения экспонирования всей полосы по координате . После завершения экспонирования полосы стол перемещается по координатена 655,36 мкм на следующую полосу и процесс повторяется. В результате многократного повторения сканирования и управляемой модуляции световых лучей происходит экспонирование всей заготовки пластины. В процессе сканирования координатным столом 23 по оси , во время формирования топологического рисунка на пластине, система управления (на рисунке не показана) определяет текущее отклонение координатного стола по координатеотносительно заданной траектории. По величине отклонения рассчитывается коррекция времени подачи управляющих сигналов на многоканальный акустооптический модулятор 13, что позволяет смещать формируемое изображение в направлениина величину отклонения координатного стола и располагать топологию точно в заданных координатах на пластине, что компенсирует неточности хода стола, а значит, уменьшает погрешности изготовления топологического рисунка. Расположение элементов топологии рисунка на пластине зависит от качества изготовления многогранной сканирующей призмы 15. Погрешности изготовления призмы, такие как ошибки деления граней, их неплоскостность и неперпендикулярность основанию призмы, а также параметры многоканального акустооптического модулятора 13 приводят к ошибкам расположения элементов топологии. Для устранения ошибок топологии, связанных с качеством изготовления многогранной сканирующей призмы и многоканального акустооптического модулятора, в многоканальный лазерный генератор введена система аттестации изображения 25 с датчиком преобразования изображения в электрические сигналы 26, расположенным на координатном столе 23. Система аттестации изображения 25 совместно с датчиком преобразования изображения в электрические сигналы 26 позволяет проводить измерение всех геометрических и светотехнических параметров лучей, строящих изображение на пластине 24. По полученной информации ведется подготовка и корректировка данных в блоке формирования изображения 14 для задания экспонирования топологии. Кроме этого, с помощью системы аттестации изображения измеряется плоскость резкого изображения проекционного объектива 22. Предложенное техническое решение позволяет увеличить выход годных за счет улучшения технических характеристик многоканального лазерного генератора изображений и может быть использовано в других устройствах для генерирования топологических рисунков. Источники информации 1. А.с. СССР 1820398, МПК 06 15/14, 04.02.1991. 2. Патент США 67313201, МПК 41 15/14, 04.05.2004 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4