Копировальный фотографический аппарат

 

О П И С А Н И Е 289563

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ

Зависимый от патента №

Мпк В 41Ь 17/40

G 031 5! 24

6 03Ь 27 42

Заявлено 25.I.1968 (№ 1212148/18-10)

Приоритет от 25.1.1967 № РУ92388 (Франция) Ноиитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 08.XII.1970. Б|оллетепь № 1 за 1971

УДК 778.644(088.8) Дата опубликования описания 18.11.1971

Иностранцы

Марио Соллима и )Корж Гийот (Франция) Иностранная фирма

«Компани Франсэз Томсон Хустон-Хотчкис Брант> (Франция) Авторы изобретения О С.:.- .

Заявитель

КОПИРОВАЛЬНЫЙ ФОТОГРАФИЧБСКИИ АППАРАТ

Изобретение относится к системам для фотографического копирования чертежа объекта на фотопластину для изготовления на пластике двумерной труппы идентичных чертежей, каждый из которых аналогичен чертежу объекта, но существенно уменьшен в масштабе,,при точно определенном расстоянии между центрами чертежей в,двух измерениях.

Копировальные системы этого типа применяются при производстве гравировальных матриц, используемых для серийного производства микромодулей. Технология производства масок включает многократное последовательное гравирование по полупроводниковой подложке, которая затем разрезается на мелкие идентичные части.

При каждом гравированип используется матрица, причем положение матриц должно быть точно onределено.

Известны копировальные микрофотографические скамьи, содержащие механизм, перемещающий основание с помощью микрометрических винтов для смещения фотопластинки относительно чертежа объекта по двум направлениям в плоскости, нормальной к оптической оси камеры.

Вращающийся, диск со щелями, связанный с фотоэлементами, используется для включения лампы-вспышки в любом положении пластины при ее перемещении в двух направлениях.

Чтобы, получить точность порядка 1 нк в системе этого типа, механическая точность при различных перемещениях пластины и шаг ведущего, винта должны составлять доли микрона. Такая высокая точность может быть ,достигнута только в начальный период paGoты механизма. Износ поверхностей ниток ве1о дущего винта в особенности ограничивает срок службы известны.: копировальных скамей, и это значительно увеличивает производственную стоимость гравировальных матриц и, следовательно, микромодулей.

Предлагаемый фотографический аппарат обеспечивает точность положения механических частей независимо от износа,поверхностей ниток ведущих винтов.

Для этого в ашгарате на подвижной каретке установлены две миры, выполненные в виде,решегок из параллельных линий, направление которых перпендикулярно перемещению каретки. Решетки освещаются дополнительными источниками света и проектируются на продольные щели двух пар фотоэлектрических приемников, расположенных на,рамке предметного столика и управляющих работой осветителя, выполненного в виде импульсной

«чп лампы.

2ЬМЬЗ

С целью автоматической корректировки на,рушений параллельности между плоскостями объектива и предметного столика, последний выполнен свободно, перемещающимся по колонне, Требуемая точность определяется в основном точностью изготовления оптических кон грол ьных р ешет ок.

На фиг. 1;показан предлагаемый фотографический аппарат, вид сбоку; на фиг. 2— ,расположение оптических элементов аппарата, а также его электрическая часть в виде блоков; на фиг. 3 — вид,по стрелке А на фотографическую камеру; на фиг. 4 — то же без перемещающейся платы; на фиг. 5 — опорный узел каретки; на фиг. 6 — вид по стрелке Б на устройство для перемещения, рамки с копируемым чертежом; на фиг. 7 — оптическая система аппарата.

Предлагаемый фотографический аппарат содержит неподвижное основание 1, параллельные направля(ощие рельсы 2 (на чертеже виден только один рельс), закрепленные на стойках 3, связанных прогивоударным переходником 4, и наклоненные под углом, например, 30 к горизонтали.

На верхних концах направляющих рельсов

2 установлена фотографическая камера 5, на нигкних концах — устройство б, перемещающееся по рельсам относительно фотографической камеры 5.

Устройство б включает в себя,две фиксированные втулки 7,,скользящие по рельсам 2, одна из которых может быть закреплена на рельсе, вертикальную крепежную плату 8, на которой смонтирована рамка 9 с закрепленным в ней объектом,в виде прозрачной подложки с непрозрачным чертежом 10, а также лампу-вспышку 11, которая освещает чертеж.

Плата 8 могкет перемещаться вдоль, рельсов.

Фотографическая камера 5 содергкит неподвижную рамку 12, закрепленную на верхних концах рельсов 2 перпендикулярно основной плате 13, на наругкной стороне которой смонтирована:подвижная несущая плата 14.

Обе,платы 13 и 14 имеют по три пространственно разнесенные параллельные несущие поверхности 15, причем одна пара поверхностей связана с другой,распологкенными между ними шариками 1б. Гибкие рифленые мангкеты 17 закрывают шариковые подшипники от попадания на них грязи. Благодаря этому устройству подвижная плата 14 могкет без трения перемещаться относительно платы 13 в плоскости,,параллельной обеим платам 13 (!

14.

Плата 14 имеет квадратное отверстие, в котором удерживается в фиксированных положениях светочувствительная фотопластинка

18, и два отверстия, в которых установлены оптические контрольные решетки: х — решетка 19 и У вЂ” .решетка 20. Каждая решетка .представляет собой стеклянную пластину с тонкими параллельными непрозрачными линиями, причем в Y-решетке 20 линии нор5

60 ю мальны .к оси У, а в Х-решетке 19 к оси Х, и обе оси пересекаются в центре фотопластинки 18.

В оптической системе (см. фиг. 2) имеются три параллельные оптические оси М, A u L.

Ось М проходит через фотолластинку 18, ось ,У вЂ” через Х-,решетку 19 и ось L — через Yрешетку 20. На оси М расположена линза 2(, представляющая собой объектив, установленный на основной плате 13, а на осях V, L— проекционные линзы 22 и 23, также установленные ((a плате 13. Линзы 21, 22 и 23 имеют одинаковые длины фокуса. На осях Л(и L расположены дополнительные источники света 24 для освещения решеток 19 и 20, закрепленные па жестких стойках, перпендикулярно плате 13 и свободно перемещаемые вдоль щели на плате 14.

В устройстве б рамка 9 с чертежом содержит две пары фотоумножителей 25 и 2б, расположенных на осях L и У для связи через проекционные линзы 22 и 23 с Х- и Y-решетками 19 и 20. Фотоумножители смещены один относительно другого так, что один из них получает через щель свет такой силы, максимум которой равен двойной величине силы света, получаемой другим фотоумножителем. Команда на включение осветителя подается в тот момент, когда оба фотоумногкителя одной группы получают свет равной силы п не минимальной. Центр чертегка 10 лежит на оси М для связи через линзу 21 с фотопластинкой 18.

Основная плата 13 содержит подшипники

27, расположенные в направлении оси У. В ,подшипниках скользит ось 28, на нижнем конце которой закреплена крестообразная перекладина 29 с несущими поверхностями 30.

Плата 14 параллельными поверхностями 31 опирается на поверхности 30 через игольчатые подшипники, заключенные в гибкий пыленепроппца hl((((чехол 32. .Чикрометрический вп(гс 33 (Х-винт) входит в продольное отверстие, выполненное в перекладине 29, и упирается .в упор 34, закреплен ь(й ((a плате 14.

Легко натяну(г(я пружина 35, прикрепленная к перекладине 29 и плате 14, заставляет плату 14 отклоняться влево, чтобы установить упор 34 против вш(та 33. Это дает возможность управля(Tь пер емеще((ие (платы 14 В

Х-направлении.

Микрох(етри (ески(! винт 3б (Y-винт) входит в осверстпе в нпгкнем подшипнике 27 и толкает конец оси 28.

Под действием силы тяжести, которая может добавляться или частично аннулироваться пружинным механизмом (на чертежах не показан), плата 14 опирается на перекладину

29 через поверхности 30 — 31, и подвижный узел, содержащий плату 14, перекладину 29 и ось 28, входит в зацепление с У-винтом 3б.

Благодаря этому ооеспечивается управляемое ,перемещепие платы 14 в Y-направлении относительно основной платы 13. Подвижный узел

289563

65 может быть закреплен в выоранном положении в Y-направлении устройством для блокировки 87, связанным с подшипником 27, например, пнезматическими толкателями, соединенными лруг с другом.

При рааоте чертеж 10, полученный на прозрачиоЙ пластине, например, фото.;рафированием вставляют в рамку 9. Описываемый аппарат воспроизводит объект в сильно уменьшенном ...асштабе, например 1: 100, на фотопластинке 18 как серию идентичных скопированных чертежей, эасположенных на плоскости при точно распределенной локализации вдо TI осей Х и Y.

Х-винт 83 вращается электрическим двигателем (на чертежах Ire показан) и медленно перемешает плату 14 в выбранном направлении (направо или налево) вдоль оси Х относительно основной платы 18. Как показано на фиг. 7, линии Х-,решетки 19 освещают источником света 24 и проектируют через линзы

22. В результате получают увеличенное изображение (в 100 раз) линий 88 в плоскости фатауъ1нажителей 26. Так как Х-решетка 19 движется с платой 14 в направлении оси Х, изображение линий 38 сдвигается в противоположном направлении, указанном стрелкой

Х, пересекая фотоумножители 26.

Каждый фотоумножитель имеет тонкую ,приемную щель 89 и 40, параллельную линиям Y-решеток, и, следовательно, каждый фотоумножитель получает минимум света в тот момент, когда его щель пересекается изображением линий. Выходные сигналы с фотоэлементов фотоумножителя 26 подаются на точно сбалансирозапную схему сравнения 41, генерирующую выходной сигнал на линию 42 в случае, когда имеется предварительно за.данное соотношение между уровнями освещенности каждого фотоумножителя 26. Сигнал по линии 42 под*ается на лампу-вспышку

11, которая короткой вспышкой света большой интенсивности освещает чертеж 10, а линза 21 формирует уменьшенное изооражение чертежа 10 на определенной части пластинки 18,,пересекающей в это мгновение 0I.тическую ось линзы 21.

Во время вращения Х-винта 83 плата 14 разномерно движется, и одинаково уменьшенные изображения чертежа 10 последовательно копируются при малом изменении положения вдоль оси Х.

Когда плата 14 достигает конечного положения вдоль оси Х, срабатывает устройство для прекращения ее движения и возвращения ее в начальное положение с высокой скоростью, например реверсирующий переключатель, включаемый выступом на плате 14, который воздействует на двигатель, вращающий винт 88 в обратном направлении п-и увеличенном напряжении питания.

Когда плата 14 возвращается в первоначальное положение, ее перемешают вдоль оси ) . С этой целью Y-винт 86 вэащается вручную и,1и автоматически и поднимает узел.

40 ч5

53

55 бО состоящий из оси 28, перекладины 29 и платы 14. В этот момент У-решетка 20 связывается с фотоумножителем 25 точно так же, как

Х-решет ;l с фогоумножителем 26. Выходные с "HB:IHI с фотоумножите1ей 25 подаются на схему сравнения 48, которая устанав1»ваeт стрелку прибора 44 на нуль H таг момент, когда достигается необходимoe соотношение освещенностей обоих фотоумножите1ей 25.

После этого устройство 87 блокирует подвижный узел в подшипниках. 27.

Затем вновь ьключается двигате1ь, который вращает Х-Винт и,дВигает п".ату 14 B30TI Оси

Х. В течение этого времени схема сравнения

41 периодически вкл.очает лампу-вспышку 11 д,1я Во;прои. Веде ия изобэажений чертежа

10 В определенных с небольшими промежутками по lажениях вдаль аси Х. После этого плата 14 с Высокой скоростью вновь возвращается B перьоначальное положение, затем

Y-винт 86 пеэемешаст плату 14 иа один шаг в у -направлении. и так до тех иор, пока не

IT% QcT IIoT, чеи Iio, IHLiй комп.зект изображениil.

Коне шый образе I. полученный на фотопластинке 18, представ".ÿñò собой прямоугольную матэично.-о вида группу ма1еньких непрозрачьц!х чеэтежей, п0.1 ность|0 идентичных, уменьшенны., по сравнению с образцом и готовых для производства матриц для микроэлектэо, ной техники.

Наиболее удабныЙ метод упэавTåíHÿ фотоэлсктричсски коптролируемаи системы следу-!

Ощий. Схемы сравнения 41 и 48 настраиваютсяя, чтобы полазать сигнал на выходную линию в тот момент, когда олин и", фогаэ legale;Iтав саатветствлащей парь. получас г вдвое большее освещение. чем другой, т. е. в тот маме;п. когда один из двсх фотоумножителей полностыа освещается, а освещение другого изменяется от максимального к минимальному. Точность, получаемая при этом способе

Иерем егцения Вдоль oocr Л и Y оказыВается лучше чем 0,1 лк (или 1000 А).

Л.1я регулировки рамки 9 объекта в напэавлении Y в аппарате предусмотрен микрометэический винт 45, так как устройство для блокировки 37 иногда вызывает pàçðåãóëHpование несущей платы 14 в направлении Y. В результате регулирования винтом 45 чертеж

l0 вместе с фотоумножителем 25 несколько сместится относительно изображения линий

Y-påøåòки 20.

Смещение фотоумножителя 26 не будет возмущать регулировку оси Х, так как это смешение параллельно линиям Х-решетки.

Несущая плата 14 может быть заменена жесткой группой, например четырехлинзовой, д1я одновременного формирования четырех картинок на фотопластинке 18.

Угол наклона эельсов 2 к основанию 1 может изменяться от 0 до 90 С

Пp едмет изобретения

1. Копировальный фотографический аппарат для получения группы идентичных умень289563 шенных изображений, например гравировальIlhIx масок, при производстве микромодулей, содер>кащий две параллельные колонны, на которых смонтированы устройство для установки фотографируемого обьекта, осветительный узел и камера со сменными объективами и подвижной кареткой для фоточувствительного материала, снабженная механизмом перемещения ее в двух взаимно перпендикулярных направлениях, отлича/ощийся тем, что, с целью повышения производительности и точности совмещения изобра>кений, на подвижной каретке установлены .две миры,,выполненные в виде решеток из параллельных линий, направления которых перпендикулярны перемеще ппо каретки, освещаемых дополнительными источниками света и проектируемых на продольные щели двух,па,р фотоэлектрических

5 приемников, расположенных на рамке предметного столика и управляющих работой осветителя, выполненного в виде лампы-вспышки.

2, Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что, 10 с целью автоматической корректировки нарушений параллельности между плоскостями объектива и предметного столика, последний выполнен свободно перемещающимся по колонне.

289563

BdA тофиг 5

Составитель А. М. Массов

Редактор Т. 3. Орловская Техред Т. П. Курилко Корректор Л. Ь. Бадылагяа

Заказ !78/3 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2