DE2003576A1 - Optoelektrisches Schreibsystem - Google Patents
Optoelektrisches SchreibsystemInfo
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Description
EJUZll l? 27. Januar I970
alt
eMünchenai-Gotthardetr.ei
eMünchenai-Gotthardetr.ei
Telefon 56 17 ό2
THOMSON-CSF
Paris l6eme, Boulevard Murat 101 (Frankreich)
Paris l6eme, Boulevard Murat 101 (Frankreich)
"Optoelektrisch^; s Schreibsystem"
Französische Priorität vom 29» Januar 19^9 aus der
französischen Patentanmeldung Nr. 69/174-5 (Seine)
Die Erfindung betrifft ein optoelektrisches Schreibsystem,
bei dem der von einem Laser erzeugte Strahl mittels eines Projektionsobjektivs
auf einer Platte abgebildet wird, deren Verschiebung in zwei zueinander senkrechten Richtungen Lage- .
fühler aufnehmen und wobei die Verschiebung mittels Kleinstmotoren geschieht, die von aus einem Rechner kommenden Informationen
gesteuert werden.
Derartige Schreibsysteme werden insbesondere zur Herstellung von integrierten Schaltungen oder von Masken, die
zur Herstellung ersterer dienen, verwendet.
Im allgemeinen wird als Lichtquelle ein Laser verwendet, Je nach dessen Leistungsfähigkeit si.nd verschiedene Verfahren
möglich. Mit Laserquellen geringer Leistung werden die Masken beispielsweise aus fotoempfiridlichen Platten, die von einer
solchen Quelle belichtet werden, hergestellt. Mit einer
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stärkeren Laserquelle, beispielsweise einem Argon-Laser, bestrahlt
man direkt "lichtbeständige11 Schichten, mit denen das Substrat nacheinander überzogen ist. Mit einer sehr leistungsfähigen
Quelle, wie etwa Yttrium-Aluminium-Granat-Lasern (YAG), wird die Maske durch optisches Schneiden, einer metallischen
Platte hergestellt. Bei diesen Systemen ist der Lichtstrahl im allgemeinen ortsfest und die Platte erfährt programmierte
mechanische Verschiebungen in bezug auf die Projektionsoptik. Auf diese Weise können unterschiedliche Muster,
eren Form vorteilhaft gewählt wurde, "geschrieben" und untereinander mittels integrierter Verbindungen verbunden werden.
Die nicht unerhebliche Trägheit der mechanischen Vorrichtung, die zur Verschiebung der Platte in bezug auf die
Projektionsoptik dient, führt jedoch in den meisten Fällen zu einer sehr langen Dauer des Schreibvorganges.
lardErfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein opto- ■
elektrisches Schreibsystem zu schaffen, das wesentlich kürzere Schreibdauern erzielen läßt.
Diese Aufgabe ist bei dem optoelektrischen Schreibsystem ^er einleitend angegebenen Gattung dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß
zwischen der Laserquelle und dem Projektionsobjektiv eine Digital-Ablenkeinheit im Strahlengang liegt, die
Informationen von dem Rechner erhält.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung, in der beispielsweise
gewählte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schreibsystems schematisch veranschaulicht sind. Es zeigen:
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Pig. 1 ein Schreibsystem nach der Erfindung,
Fig. 2 eine andere Ausführungsform des optischen Teils
des Schreibsystems nach Pig. 1.
Im Zusammenhang mit der geschriebenen Ausgabe von von einem Rechner gelieferten Informationen sind optoelektrische
Schreibsysteme bekanntgeworden, die das Bild der Schriftzeichen bzw. der Elementarsymbole auf einen fotoempfindlichen
Träger projezieren, Λ . . ;
Diese Systeme verwenden üblicherweise eine Lichtablenkein- ;
heit, mit der ein polarisierter Lichtstrahl um digitale ·
Beträge parallel zu sich selbst verschoben wa:den kann. Eine '.
solche Einheit s§tnt sich aus aufeinanderfolgenden Zellen I
zusammen, deren jede einen elektro-optischen Kristall, gefolgt ;
von einem doppelbrechenden Kristall enthält. Wenn an seinen !
Elektroden keine Spannung anliegt, läßt der elektro-optische Kristall einen einfallenden Lichtstrahl hindurch, ohne ihn
irgendwie zu beeinflussen; der Lichtstrahl ist dabei in der ; einen oder der anderen von zwei aufeinander senkrecht stehenden
Ebenen polarisiert, die in dem doppelbrechenden Kristall entweder einem ordentlichen (d.h. nicht abgelenkten) oder eineir
außerordentlichen (d.h. abgelenkten) Strahl entsprechen. Liegt an den Elektroden eine Spannung, so führt dies zu einer
Drehung der Polarisationsebene um 90 Grad und der doppelbrechende
Kristall wird statt von einem ordentlichen Strahl von einem außerordentlichen Strahl durchsetzt und umgekehrt. Auf
diese Weise können mit jeder Elementarzelle zwei bestimmte unterschiedliche, von einer elektrischen Spannung gesteuerte
Lagen des Lichtstrahls erhalten werden. Für eine Ablenkeinheit mit η-Zellen ergibt sich folglich die Höchstzahl möglicher
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Punkte zu 2n. Der Übergang von einem Punkt auf einen anderen
kann darüber hinaus in beliebiger Reihenfolge und in einer Zeit in der Größenordnung von Mikrosekunden erfolgen.
Mit optoelektrischen Schreibsystemen bekannter Art, die solche Ablenkeinheiten verwenden, können Zeichen oder Symbole
mit sehr hoher Geschwindigkeit geschrieben werden, da sowohl das Ansprechen einer Digital-Ablenkeinheit wie auch die Aufzeichnung
auf einem fotoempfindlichen Träger sehr schnell
"folgen.
Es erscheint somit vorteilhaft, derartige Ablenkeinheiten zum "Schreiben" von Mustern.auf einem Träger zu verwenden, der
zur Herstellung von Masken für die Mikroelektronik, insbesondere für integrierte Schaltungen dient.
Die programmierte Verschiebung des Lichtstrahls erlaubt dabei, auf den Träger ein vorher gewähltes Muster zu schreiben.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Schreibsystem mit einer
Laserquelle 1, deren Strahl durch eine Digital-Ablenkeinheit längs einer von zwei kartesischen Koordinaten der Platte 6
ogelenkt wird. Diese letztere liegt in der Bildebene eines
.Projektionsobjektives 5 und empfängt folglich das Elementaroder
Grundmuster, das von dem Laserstrahl geschrieben wird. Die Platte 6 ist beispielsweise auf gekreuzten Schlitten 61
und 62 befestigt, deren Verschiebungen längs zweier aufeinander senkrecht stehender Richtungen mittels Kleinstmotoren 81,
82 derart vorgenommen werden, daß nacheinander die verschiedenen Muster, die eine bestimmte Maske bilden, aufgeschrieben
werden können. Lagefühler 71 und 72, die beispielsweise nach dem Prinzip der Laser-I^terferrometrie arbeiten, dienen zur
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Steuerung der Verschiebungsbewegungen.
Ein Rechner 9 hat zum einen die Steuerung der Digital-Ablenkeinheit
3> zum anderen die der Kleinstmotoren 81 und 82 zur Aufgabe. Zu diesem Zweck setzt er sich vorteilhaft aus
zwei Untereinheiten 91 und 92 zusammen, die mit den unterschiedlichen
Programmen zweier Programmeinheiten 93 und 94 versorgt werden und beide darüber hinaus die von den Lagefühlern.
71 und 72 kommenden Informationen erhalten« Die Untereinheit enthält zwei nicht dargestellte Zähler, die mit Hilfe der
Informationen, die sie von den jeweiligen Lagefühlern 71 bzw.
72 erhalten, die Anzahl der Schritteinheiten bestimmen, um die sich der eine und/oder der andere der die Platte 6 tragenden
Schlitten 61 und 62 verschoben hat. Das Ergebnis des Vergleiches dieser gemessenen Zahlen mit den von dem Programm 94
gelieferten Informationen dient zur Steuerung der Mikromotoren
81 und 82„ Die Untereinheit 91 weist einen Binärzähler 4 auf,
dessen jede Stufe eine der Zellen der Ablenkeinheit 3 steuert.
Der Binärzähler 4 arbeitet nur dann, wenn er von einem der Lagefühler, beispielsweise 72, Impulse erhält. Auf Impulse, die
von dem anderen Lagefühler, im gewählten Beispiel 71, in die
Untereinheit 91 gelangen, spricht er nicht an. Hieraus ergibt sich, daß die Digitalablenkung nur in einer einzigen Richtun
erfolgt und jede Verschiebung der Platte 6 in einer anderen Richtung die Unterbrechung dieser Ablenkung hervorruft. Die
durch die Ablenkeinheit 3 bewirkten aufeinanderfolgenden Verschiebungen
des Laserstrahls werden so direkt durch die Verschiebung des Schlittens 62 gesteuert. Diese unmittelbare ,
Steuerung der Digital-Ablenkeinheit 3 in Abhängigkeit von den i Verschiebungen der Platte 6 ermöglicht es, das Aufschreiben auf
der Platte 6 unabhängig von der Geachwindigkeit oder Unregelmäßigkeiten
d«r Verschiebung zu machen.
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Darüber hinaus steuert die Untereinheit 91 des Rechners
einen Lichtmodulator 2, der vorteilhaft ■ in den Strahlengang zwischen die Laserquelle 1 und die Ablenkeinheit 3 derart
eingefügt ist, daß der Strahl ausgelöscht ist, wenn kein Schreibvorgang vorgenommen werden soll.
Das Programm der Programmeinheit 93 hängt von dem zu schreibenden Muster ab. Es enthält die Adressen von Informationen,
die der Bestimmung der Geometrie der von dem Laser-
trahl geschriebenen Muster dienen» Es gestattet außerdem den
Abruf bestimmter Programme, die beispielsweise dazu dienen, eine Linie oder eine Fläche auf der Platte 6 nur dadurch aufzuschreiben,
daß die Adressen der Endpunkte gegeben werden. Beispielsweise besteht die Programmierung einer durch einen
Strich wiedergegebenen Verbindung aus der Adresse des Anfangspunktes des Striches, der Adresse des Endpunktes und dem Abrufbefehl
eines Unterprogrammes, das dem kontinuierlichen Schreiben der dazwischenliegenden Punkte dient.
Wenn das Einschreiben eines vollständigen Musters durch aufeinanderfolgendes Einschreiben von benachbarten Grundmustern
erhalten wird, enthält das Schreibsystem nach. Fig, 1 außerdem eine nicht dargestellte Einheit zur Auswahl des Grundmusters.
Diese Einheit besteht beispielsweise aus einer Digital-Ablenkeinheit,
die mittels des Laserstrahls eine Platte abtastet, die die Hologramme der Grundmuster enthält. Diese
kombinierte Einheit liegt vorteilhaft im Strahlengang zwischen dem Modulator 2.und der Digital-Ablenkeinheit 3. Bei diesem
System umfaßt das Programm der Programmeinheit 93 folglich außerdem die Adressen jedes der Grundmuster, die der Herstellung
sei es eines gegebenen Musters, sei es der Verbindungen verschiedener Muster untereinander dienen. Dieses System
gestattet folglich die vollständig automatisierte Herstellung
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mikroelektronischer, insbesondere integrierter Schaltungen und/ oder deren Masken mittels Mustern, die in codierter Form in
einem Speicher enthalten sindo Dies erfordert jedoch Speichereinheiten
von im allgemeinen erheblicher Größe und ist für bestimmte Anwendungen dieser Systeme nicht eben vorteilhaft.
Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schreibsystems
erlaubt die Verwendung eines umfangreichen Speichers zu vermeiden und besteht darin, in bekannter Weise eine Projektion
verschiedener wiederzugebender Muster vorzunehmen, die vorzugsweise in optischer Form gespeichert sind. Dabei wird
die optische Projektion mit dem beschriebenen optoelektrischen Schreibsystem nach der Erfindung kombiniert, wobei das letztere
in diesem Fall zur Herstellung der internen Verbindungen, d.h. ■
der Verbindungen der Muster untereinander verwendet wird. Unter bestimmten Umständen kann man sogar unvollständige Muster i
projezieren, deren interne Verbindungen mittels des Schreibsystems durch digitale Ablenkung vorgenommen werden, was erlaubt,
mit Hilfe eines einzigen unvollständigen Musters mehrere verschiedene Muster je nach den Befehlen, die die Digital- ;
Ablenkeinheit 3 erhält, herzustellen«
Fig« 2 zeigt hierzu den optischen Teil der Projektion und Aufschrift eines derartigen Systems, das als zusätzliche
Besonderheit eine Anordnung aufweist, die die gleichzeitige Aufschrift von zwei gleichen Mustern ermöglicht. Dieses System
enthält folglich außer der Laserquelle 1, dein Modulator 2, der
Digital-Ablenkeinheit 3 und der Optik 5 einen halbdurchlässigen Spiegel 10, der zwischen die Ablenkeinheit 3 und die Optik 5
eingefügt ist, sowie außerdem eine Einrichtung zur Projektion der Muster 11, die von einer Blitzlampe 12 beleuchtet ist.
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Der Befehl zur Auswahl des zu projezierenden Musters und zur
Auslösung der Blitzlampe 12 wird von dem Rechner 9 gegeben. Die Verwendung des halbdurchlässigen Spiegels 10 gestattet es,
mit Hilfe einer Optik 13 und 14, eines Spiegels 15 und einem Objektiv 16 gleichzeitig zwei übereinstimmende Muster 601 und
602 auf die Platte 6 aufzuschreiben, welch letztere in diesem
Fall üblicherweise fotoempfindlich ist.
Das erfindungsgemäße optoelektrische Schreibsystem dient
wie bereits erwähnt - zur Herstellung von integrierten Schaltungen
und/oder Masken für integrierte Schaltungen mittels programmierter digitaler Abtastung eines Lichtstrahles und
kann mit der üblichen Technik der optischen Projektion der aufzuschreibenden Motive kombiniert werden. Bei diesen Systemen
gestattet die Kontrolle der Verschiebungen der Platte, auf die aufgeschrieben wird, die Regelung der Abtastung bzw. Ablenkung
des Lichtstrahls in bezug auf die Verschiebungen, was die Aufschrift der Muster unabhängig von der Geschwindigkeit der
Verschiebung der Platte macht.
- Patentansprüche -
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Claims (1)
- Patentansprüche:1. Optoelektrisches Schraibsy stern, bei dem der von einem Laser erzeugte Strahl mittels eines Projektionsobjektivs auf einer Platte abgebildet wird, deren Verschiebung in zwei zueinander senkrechten Riehtungen Lagefühler aufnehmen und wobei die Verschiebung mittels Kleinstmotoren geschieht, die von aus einem Rechner kommenden Informationen gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Laserquelle (1) und dein Projektionsobjektiv (5) eine Digital-Ablenkeinhe.it (^) im Strahlengang liegt, die Information^ von dem Rechner (9) erhält.2. Schreibsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Digital-Ablenkeinheit (j5) die Ablenkung in nur einer einzigen Richtung bewirkt.J5. Schreibsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Laserquelle (1) und der Digital-Ablenkeinheit (^) ein von dem Rechner (9) gesteuerter Lichtmodulator (2) im Strahlengang liegt.00983 1/15082 Ü 0 3 5 7 64. Schreibsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (9) zwei Untereinheiten (91 > 92) enthält, deren eine (91) mit einer ersten Programmeinheit (93) für die Steuerung der Digital-Ablenkeinheit (3)» deren andere (92) mit einer zweiten Prοgrammeinheit (94) für die Verschiebung der Platte (6) verbunden ist,5. Schreibsystem nach.Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Untereinheit (91) zur Steuerung der Digital-Ablenkeinheit (3) einen Binärzähler (4) enthält, der die von einem der Lagefühler (7.2) kommenden Informationen erhält und nur für eine Richtung der Verschiebung der Platte (6) arbeitet, für die andere Richtung dagegen gesperrt bleibt.6.wSchreibsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Untereinheit (92) für die Steuerung der Verschiebung der Platte einen Zähler für jede Richtung der Verschiebung und eine Vergleichsschaltung für die von ihm gelieferten Informationen mit denen der entsprechenden Programmeinheit (94) enthält.7. Schreibsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Auswahl von Grundmustern zwischen der Laserquelle (1) und der Digital-Ablenkeinheit (3) im Strahlengang liegt und vom Rechner (9) gesteuert wird.8, Schreibsystem nach Anspruch 7f dadurch gekennzeichnet, daß : die Vorrichtung zur Auswahl von Grundmustern aus einer Digital-Ablenkeinheit, verbunden mit einer Platte besteht, die die Hologramme der Grundmueter trägt.009831/15882Ü035769. Schreibsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Projektionsvorrichtung (11) für die ■wiederzugebenden optisch gespeicherten Muster, mit der eine Blitzröhre (12) verbunden ist, unter Einfügung eines halbdurchlässigen Spiegels (10) zwischen der Digital-Ablenkeinheit (3) und dem Projektionsobjektiv (5) liegt10. Schreibsystem nach eitlem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl der projezierten Muster durch die optische Projektionsvorrichtung (11) und die Steuerung der Blitzlampe (12) durch den Rechner (.9) geschieht, der außerdem die D^gital-Ablenkeinheit (3) zur Herstellung der inneren Verbindungen der projezierten Muster sowie der Verbindungen der Muster untereinander steuert.11. Schreibsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9> dadurch gekennzeichnet, daß ein hinter dem halbdurchläefligenr. Spiegel (10) angeordneter Bildwagen (13, 14) ein Spiegel (15) und eine Projektionsoptik (16) vorgesehen sind und zur gleichzeitigen Aufzeichnung eines zweiten, mit dem Hauptmuster (601) identischen (602, 601) Musters auf de. Platte (6)" dienen.009831/1588
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