DE1926849A1 - Vorrichtung zur Registrierung mit Elektronenstrahlen - Google Patents
Vorrichtung zur Registrierung mit ElektronenstrahlenInfo
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
906» -vl-° ' ■-.-,·; .
NEDERLANDSE CENTRALE ORGANISATIE VOOH - . ■' 1 7. MAj 1969
TOEGEPAST-NATUURWETENSGHAfPELIJK'
ONDERZOEK, Den Haag, Holland.
ONDERZOEK, Den Haag, Holland.
Vorrichtung zur Registrierung mit Elektronenstrahlen.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Binärregistrierung mit
Hilfe eines Elektronenstrahlenbündels, versehen mit einer Elektronenquelle
zur Erzeugung des Bündels, einem Organ zum Fokussieren des
Bündels, elektronenoptischen Mitteln zur Formgestaltung des Bündels
und zur Belichtung mit nahezu konstanter Stromdichte des Registriermaterials
durch das Bündel und Mittel, mit denen Registriermaterial
und Bündel in bezug auf einander bewegt werden können.
Derartige Vorrichtungen sind bekannt. Einerseits-gibt es Vorrichtungen
zum Belichten einer fotografischen Emulsion oder einen Fotolack zur Herstellung einer Maske. Andererseits gibt es Vorrichtungen
zum Belichten einer fotografischen Emulsion- oder Fotolack zur Durchführung direkter Arbeitsvorgänge an Schaltungen.
Bei der Vorrichtung zur Herstellung einer Maske ist die herzustellende ./
Maske eine verkleinerte Abbildung einer: vorher zwischen der Kondensorlinse
und der Zwischenlinse angebrachten Materialmaske. Will man also Masken von einer anderen Torrn machenT so ist die. Materialmaske durch
eine Materiälmaske dieser Form zu ersetzen. Bei der Vorrichtung zur
Durchführung von Arbeitsvorgängen_an Schaltungen werden die Arbeitsvorgänge mit einem Steuerband einer"Rechenmaschine gesteuert, Das
Bündel ist, wenn belichtet" wird, auf das Werkstück eingestellt, und
hat dann nahezu immer dieselbe. Form und denselben Querschnitt. Das
erforderliche Küster wird durch Ablenkung des fokussierten Bündels
hergestellt ο . , - -.·.. :- "■
Gegenstand der Erfindung ist eine andere Art und Weise, nach der ean
„Muster hergestellt wird, die, wie sich gezeigt hat, viele zusätzliche
Vorteile hat, . . -
Die Erfindung ist zu diesem Zweck gekennzeichnet, durch Mittel zum
Variieren in Form und/oder Grosse des Querschnittes des Elektronen- ;
Strahlenbündels in der Registrierfläche, die den belichtenden Teil
im Bildelement bildet. . ■
Das erforderliche Muster wird nun dadurch hergestellt,"dassdieses
Muster in Bildelemente aufgeteilt wird und dadurch, dass in diesen
Elementen mit dem Bündel Belichtungen mit einem, an derselben Stelle in Grosse und Form, variierenden Querschnitt des Bündels, das zu
diesem Zweck von einer programmierten Rechenmaschine oder durch eine
abgetastete Vorlage- gesteuert wird, ausgeführt '//erden.
In einem Ausführungsbeispiel wird der Elektronenbündelquerschnifct
durch ein zwischen der Elektronenquelle und dem Fokussierörgan.ange-;
brachtes Doppelprisma gesteuert, welches Doppelprisma ein elektrostatisches
Prisma ist, über das die Spannungsdifferenz moduliert
werden kann. . ■
Die Anwendung dieses Steuerungssystems resultiert in zwei punktförmigen
Fokussen der Quelle auf beiden Seiten des ursprünglichen Fokus, jeder von der halben Intensität und weiterhin in einer Entfernung
voneinander, die proportional zu der Modulation ist» Durch die Anwendung als Organe von zwei in der Strahlrichtung hintereinander angeordneten Vierpollinsen, werden die Punktfokusse in Linienfokusse umgewandelt. Ein derartiges System mit Linienfokussen und einer vor der
Registrierfläche angeordneten Blende eignet sich besonders zur Verwendung für die Binärregistrierung»
In einem anderen Ausführungsbeispiel wird der Elektronenbündelquerschnitt
durch Modulation auf ein Ablenkorgan gesteuert, das .."zwischen/.--einer
Blende und einem Fokussierorgan mit einer in einer geraden L:lni:
mit der -ersten stehenden zweiten Blende im Bildfeld dieses Fokussierorgans
angeordnet ist. . , .
.^,^rm . : ■■■■"■ ' ~ BAD ORIGINAL ■"."■' .'
909850/0823 - »..
Die in diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Mittel finden dabei statt
und an Stelle des im ersten AuBführungsbeispiel erwähnten Doppelprisma'
Anwendung.
Die Erfindung wird nun anhand einer Zeichnung durch, neun Figuren
dieser und anderer Ausführungsbeispiel<r und Einzelheiten erläutert
werden.
Figur 1 zeigt den utrahlengang bei Abbildung mit zwei Vierpollinsen.
Figur 2 zeigt schematise« eine Vierpollinse.
Figur 3 zeigt ein Schema für eine Speisevorrichtung einer Vierpollinse»
Figur k zeigt ein Doppelprisffiä. ·- - '
Figur 5 zeigt eine Frihzipsskizze für den Strahlengang in einer
Belichtungsapparatur mit Doppe!prisma und. Vierpollineen.
Figur 6 zeigt einen etwas anderen Strahlengang schematise!! angegeben
in einer Fläche und ausgebreitet mit Mitteln zum Invertieren des belichteten Bildis. -.
Figur-7 zeigt den Strahlengang für \Vne Apparatur, bei der die Kittel
zwei halbe Blenden, ein Ablenkungsorgan und ein Fokussierorgan umfassen.
a b
Die Figuren 7 und 7 zeigen die wirküngs\veise des geregelten Ablenksystems
F aus Bild 1.
Figur 8 zeigt drei Kusführungsformen von in· einer Apparatur mit
Strahlengang nach Bild 7 anwendbaren Blenden« Figur 9 zeigt eine Belichtüngsapparatur in der Perspektive.
In den -Figuren, beziehen sich gleiche Ziffern und gleiche Buchstaben
auf gleiche Elemente.
In Figur Λ sind drei Strahlen 1, 2 und 3 eines divergierenden
Strahlenbündels das von der Quelle B ausgesendet und in Punkt C
konvergiert wird, gezeichnet.
Die Strahlen 1 und 3 und die Strahlen 2 und 3 liegen in Plänen, die
in bezug auf einander einen Winkel von 90 Grad bilden.
909850/0826
Durch die Linien A und A wird die Stärke der Vierpollinsen bzw.
werden die Vierpollinsen selbst, welche für die Abbildung C von . Quelle B sorgen, schematisch angegeben.
Die Pfeile k, 5T" 6 und 7 in den Linien A und A geben die Richtung
der Fokussierung" bzw. Defokussierung des Bündels an.
Pfeil k gibt zum Beispiel an, dass das Bündel im Strahlenfeld 2 und 3
durch die erste Linse noch weiter zerstreut wird und Pfeil 5 gibt anj
dass das Bündel im Strahlenfeld 1 und 3 durch die erste Linse konvergiert «ird.
Die Vierpollinsen A und A_ fokussieren also.in einem Plan und
defokussieren also in dem nahezu darauf lotrechten Plan.
Jede Vierpollinse A und A besteht aus vier Spulen 8, 9>
10 und 11, die gesondert ausgeführt sind, siehe Figur 2. ■ ■
Die Stärke der Linse wird aus den Abbildungs- und Vergrösserungserfordernissen
errechnet und durch die Abmessungen der Vorrichtung bedingt* . .
Der Strom durch eine Spule 8, 9i 10 und 11 der Linse wird bestimmt
mit Hilfe der Formeln·
• 1 -1
f = ~n"—'■—η λ und f =
χ β sinß.1 y β
worin f und f. Brennpunktabstande in der Fokussier- und der Defokus-
x y 2 .
eiereinrichtung sind und worin β als Parameter der Linse gegeben wird
worin ni = die Anzahl «mpere-V/icklungen je Spule.
u = die Beschleunigungsspannung der Elektronen in Volt. 1 = die Länge der Spule parallel zur Systemachse.
r = die Entfernung der Spule zur Systemachse. , - . ■
Das Schaltschema der Spulen einer Linse zeigt Fig. 3·
• ' · , cow
909850/0826. ·. -5-
ORIQfNAL INSPECTED
Um den Ablenkungsfehler erster Ordnung zu korrigieren, sind sowohl die
• Nord- wie auch die Südpole in eine einfache Balanceschaltung aufgenommen.
Aus den Abbildungs- und Vergrbsserungserfordernissen ergibt sich der j
Platz der beiden Linsen.
In dem Ausfuhrungsbeispiel einer Belichtungseinrichtung, siehe Fig. 5»
ist vor die Vierpollinsen A , A ein Doppelprisma, siehe Fig. k, !
geschaltet. " :
Das Doppelprisma wird durch einen Hohlzylinder 15 und einen './olframfaden
16 gebildet.
Der Zylinder 15 ist zum Durchlassen des Strahlenbündels 19 mit einer
öffnung 17 und zum Durchlassen der Bündel 19,, und 19? mit einer
öffnung 18 versehen.
Die Bündel 19,, und 19? erhält man durch Anbringung einer Spannungsdifferenz
auf dem Doppelprisma.
Auf diese Weise entstehen zwei virtuelle Quellen und abhängig von der
Spannungsdifferenz werden diese virtuellen Quellen einander wohl "oder nicht überlappen.
Dadurch, dass in der Elektronenquelle von Fig„ 5 eine Spaltblende als
wehneltöffnung angewandt worden ist, erhält man einen ellipsförmigen
''cross-over" von der Quelle.
Das Verhältnis der beiden Hauptachsen ist hierbei etwa 1 : 3» was im
Vergleich zu dem üblichen Fall mit einer runden Wehneltöffnung, bei
der das Verhältnis bereits 2 5 3 sein kann, eine Verbesserung bedeutet.
-Die auf diese VJeise erhaltene Linienquelle B bildet mit Hilfe des
' Doppelprismas, von dem nur der Drahlt 16 eingezeichnet ist, zwei
virtuelle Linienquellfm B,. und B3 für die Vierpollinsen A und A_,
909850/0826
ORIGINAL INSPECTED
die die Quellen B und B auf einer Präparatrolle 20 in C und C
abbilden.
Die Abbildungen C und C bestehen aus,Linienabbildungen mit einer
Länge von etwa 100 Kikron und einer Breite von nur einigen· Mikron.
Durch die Stellung und die Erregung der beiden Vierpollinsen A und A
kann die Vergrösserung in beiden Hauptachsrichtungen innerhalb weiter Grenzen variiert werden.
Zu diesem Zweck sind die Vierpollinsen sowohl drehbar um wie axial
an einem Rohr entlang bewegbar.
Bei Regelung der Spannungsdifferenz über das Doppelprisma wird die
Entfernung d zwischen den Abbildungen C und C geregelt und damit
das auf die Präparatrolle 20 in einer dünnen Schicht aufgetragene
Kodak Photo Resist, oder ein anderes zu belichtendes Material,
belichtet»
Kodak Photo Resist, oder ein anderes zu belichtendes Material,
belichtet»
Die Präparatrolle 20 dreht sich mit einer konstanten Geschwindigkeit
unter den Abbildungen C und C weiter und verlagert sich dabei in
axialer Richtung um 0,ik mm pro Umdrehung.
Durch die Steigung der Präparatrolle 20 von O,14 mm und die dadurch
auf der Präparatrolle 20 beschriebene Spur der Linienabbildungen C
und C ist, um Überlappung der beschriebenen Spuren zu vermeiden, eine
Blende D von 0,15 mm dicht über der Rolle 20 angebracht worden,
Durch Vorhandensein der Blende D wird der Querschnitt des Elektronenbündels
in der Registrierfläche infolge der Modulation variiert, wie. auf Rolle 20 dargestellt ist (siehe die belichteten Spuren E).
Um den Fehlerbeitrag in der Abbildung durch Linsenfehler einzuschränken,
besonders durch sphärische Aberation, findet Abblendung des Bündels durch Blende D statt.
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-^ 192S849
Gravierung der belicht&ten rräparatrölie 20 kann, wenn gewünscht,
durch ÄtzUhg erföigehj wobei die unbelichteten Teile, nach Entwicklung
der K ii?. Ri ^Schicht weiter geätzt werden können. Jedes einzelne BiIdelemeht
eitier Druckform enthält auf diese .leise z»B. einen öder
mehrere Drücknäpfe Von verschiedener Oberfläche und/öder von verschiedener
Tiefe*
Schemätiseh ist in Figur 6 der Strahlengang für eine Einrichtung mit
invertierter idnienabbildurig angegeben.
In dieser Einrichtung ist ^ um die Empfindlichkeit zu vergrösserri, das
Doppeiprismä 16 nach der ersten Vierpollihse" Ä, angeordnet wordent
Beim Fehlen der Modulation auf dem Doppeiprismä 16 fällen die Bilder
C, und C_ zusammen auf die Maske F. Auf der Präparatrolle 20 findet
dann keine Belichtung statt.
Bei Modulation fallen die Bilder C und C teilweise oder ganz ausserhalb
der Maske F.
Durch das zweite Doppelprisma G und die rotationssymmetrische Linse H
werden diese Bilder C und C wieder zu einer Linienabbildung I
zusammengefügt, deren Länge durch die Modulation bestimmt und mit der Praparatrolle 20 belichtet wird.
In Fig. 7 wird der Strahlengang wieder in einer anderen Vorrichtung
dargestellt -.
Die Quelle E wird durch die rotations-symmetrische Linse K in der
Ebene der rotationssymmetrischen Linse N abgebildet.
Eine Blende L, der.en Ausführungsformen in Fig. 8 gezeichnet sind,
fängt einen Teil des Strahlenbündels auf=
Ein Ablenksystem M, .an-das ein modulierendes Signal angeschlossen
,^werden kann, ist vor der Linse N angebracht worden.
Hiiiter die Linse N wurde eine Blende 0 gesetzt. * .'.
9Ö985Ö/0826 8AD ordinal
Beim Fehlen der Modulation auf dem System M- wird die Abbildung in der
Ebene der Linse N unbehindert durch die Blende 0 mit Hilfe der
9»
rotationssymmetrischen Linse H auf der Rolle 20 abgebildet werden»
Die gezogenen im Bildelement R konvergierenden Linien geben den
Strahlengang für. diesen Zustand an.
■ - ■
Falls aber Lodulation auf dem System M vorhanden ist, wird ein Teil
des Bündels durch die Blende 0 aufgefangen werden.
Die gestrichelten im Bildelement Ii' konvergierenden Linien geben davon
den -.'trahlengang wieder
Das Ablenksystem P ist mit dem System H gekoppelt und angebracht* um
dafür -u sorgen, dass die Schwerpunkte der Bildelemente in einer Linie
auf den Zylinder zu liegen kommen.
Ficur 7a gibt hiervon für Linien-Bildelemente beim Fehlen des Ablenksysteirs
Γ- ein Beispiel. . . -
Figur 7b £ibt ein Beispiel für Bildelemente in der Form von Quadraten,
h-:ji denen zur. Beispiel -it dem geregelten System P die Schwerpunkte
auf eine gerade Linie ζ rebracht sind. - '
Eei anwendung in Fig. 7 '-iner Blende L1 0 des in Fig* Sa gezeigten
Typs erhält ir.an 5ildelerr.<%nte R in der Form einer LInIe1 deren Länge
je nach der Kodulaticn variiert. Bei Anwendung einer Blende des in.
Fig. 8b gezeigten Typs werden diese zu kleinen Quadraten, deren GrosBe
mit der Modulation variiert- Und bei Äny/endung einer Blende des in:
Fig. 8c gezeigten Typs werden die Bildelemente zu ^uadratinusterji pit
einer konstanten Anzahl kleiner Felder, deren ^uadrate Je nach der
Modulation in Grosse variieren^
Fig. 9 zeigt schematisch und in Perspektive eine Einrichtung nach der
Erfindung mit einem Strahlengang, der mit dem von Fig* 6 ubereiuiFftimmt,
und bei der Sp^ltlinsen S und ..T-, statt der Vierpollineett A* und A» ver<- ' ■" t
Wendet werden« : " !
9098S0/?082i
" \ t ir e ( t Cv '
■\ fet t . t * · ■ ■ - _
tilt * ·■ ν ν ν t - . ( * .
.". Es iat selbstverständlich, daes das modulierende Signal auf elektronischem Wege den für eine gute Wiedergabe der Halbtöne im zu erhaltenden Druckwerk zu stellenden Anforderungen angepasst werden kann»
Dies ist von grosser Bedeutung, da das Signal von der Abtasteinrichtung,
vom Original, nicht linear mit der Tintenmenge sein wird, die pro Drucknapf von der Druckrolle auf die Kopie übertragen werden muss»
Selbstverständlich ermöglicht dieses System auch örtliche Korrektioneno
ORIQiNALINSPECTED
Claims (1)
- -τ« Patentansprüche,/1.) Vorrichtung zur Binärregistrierung mit Hilfe eines Elektronenstrahlenbündels, versehen mit einer Elektronenquelle zur Urzeugung des Bündels, einem Organ zum Fokussieren des Bündeis, elektronenoptischen Kitteln zur Formgestaltung des Bündels und zur Belichtung mit nahezu konstanter Stromdichte des Registrierinaterials durch das Bündel und Mittel, mit denen Registriermaterial und Bündel in bezug aufeinander bewegt werden können, gekennzeichnet durch Mittel zum Variieren in Form und/oder Grosse des Querschnitts des ülektronenstrahlenbündels in der Registrierfläche, die den belichtenden Teil im Bildelement bildet,2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Variieren in Form und Grosse des Büadelquerschnitts ein im Bündel angebrachtes Doppelprisma umfassen, das mit einem hodulator verbunden ist= ". - "3- Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel ferner in Reihenfolge eine in der Bildflache des Fokusoi.erorgans angebrachte Maske, ein z%·eir.es Dopj-elprisna und ein zweites-Fokussierorgan umfassen,'f, Vorrichtung nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,; " dass das lOppelprisraa ein elektrostatisches trisiaa in Form eines Zjlinderkondenaatorfi mit Innenleiter ist, über das die Spannungsdifferenz moduliert .'/erden kann. . . .y, Vorrichtung nach Patentanspruch 1, 2, J"oder %, dadurch gekennzeichnet, dass als Fokussierorgan zv;si in der" ofcrahlrichtung hintereinander angeordnete Vierpollinsen bosiehsngsureise Spalt— linsen angewandt worden sind. - . " _5, Vorrichtung nach Patentanspruch 5j dadurch' gekennzeichnet,, dass die. Vier.pollins-ea raagn-e tische Linsen- sind und -soviohi .-drehbar wie axial ."-an einem Rohr entlang bewegbar sind.- ' ; . .98S07082S7« Vorrichtung nach Patentanspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die? Spaltlinsen elektrostatische Linsen sind»8. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, 2, 3» **, 5» 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Quelle eine Spaltblende angewandt wird* ·9· Vorrichtung nach ϊatentanspruch 5» 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine -blende in der Hau ptf lache, feiner der Vierpol linsen ange-- tbracht ist.10« Vorrichtung nach 1 atentansjruch 1, 2, 3, -'♦, 5i 6, 7, ? oder 9, dadurch gekf?n!ir.(richnot, dacs von der I-icgistrierfläch^ f-ine Llende Angebracht lvordc-n ist.11» Vorrichtung nach I a-tonta-nspruch 1, dadurch gekennxeiciinet, datis die Mittel surr. Variieren in Form lurid -'ircusr- des Bündelquorschnitts zwischen der £leki rcn--niuplli; und dec Fokussierorgan a:t(teordnet eind und in Reihenfolge eint- erste I-jende, ein AMer.korgan, ein·" weiteres Fokussiercrijan und »»ine seii^ in eir.<-T .--'"raden L:r.i<- ir.it: der *-rsten Blend«» in- -.-ildfyiä des weiteren Fokussiorcrgans angebrachte-Blende uinfatseen.12» Vox'riciif ung nach i att ntans'fruch 11, dadurch gekennzeichnet, das;.-Eic-ndvii. Kr«-i£i.*'---p::'.f*nte sind.■ 15·.. Vorrichtung nach, late-ntanspruck 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ilenden. 3a.z*i" sind.BAD ORK31NAL.909850/0326-A2~Lee rs e i t e
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