INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Sous un premier aspect, la présente invention procure un procédé d'usinage par décharges électriques dans lequel au moins une électrode d'usinage solidarisée d'un élément porte-électrode, lequel est à son tour porté par une broche, est disposée en relation d'usinage avec une pièce en présence d'un diélectrique liquide, et dans lequel on effectue une succession de décharges électriques entre ladite électrode ou les électrodes et la pièce pour enlever par électroérosion de la matière sur la pièce, tandis que ladite électrode (ou les électrodes) et la pièce sont déplacées l'une par rapport à l'autre pour faire progresser l'enlèvement de matière, créant ainsi progressivement une cavité dans la pièce avec une surface d'usinage de ladite électrode (ou des électrodes), et dans lequel ladite électrode (ou les électrodes), l'élément porte-électrode et une portion terminale de la broche proche de l'élément porte-électrode constituent un ensemble outil ce procédé se caractérisant en ce que (a) on dispose d'une multiplicité d'ensembles de cornets vibrants, comportant chacun un transducteur électromécanique et un cornet fixé à ce transducteur de telle manière que les faces de sortie vibrantes respectives des cornets soient disposées en contact avec une portion de l'ensemble outil en des endroits différents présélectionnés sur la surface de celle-ci ; et (b) on excite individuellement les transducteurs électromécaniques des ensembles de cornets respectifs pour communiquer des vibrations mécaniques à ladite portion aux endroits présélectionnés sur celle-ci et pour provoquer la transmission de ces vibrations mécaniques à travers ladite électrode (ou les électrodes), activant ainsi par vibrations ia surface d'usinage de façon uniforme sur toute sa surface.
Sous un second aspect, l'invention procure également un dispositif d'usinage par décharges électriques ayant un ensemble outil comportant au moins une électrode d'usinage pouvant être positionnée dans un diélectrique liquide, un élémente porte-électrode porté par une broche pour supporter solidement ladite électrode d'usinage (ou les électrodes) et une portion terminale de la broche proche de l'élément porte-électrode ; des moyens pour effectuer une succession de décharges électriques entre ladite électrode (ou les électrodes) d'usinage et la pièce pour enlever par électroérosion de la matière sur la pièce, et des moyens d'avance d'usinage fonctionnellement couplés, soit à ensemble outil ; soit à la pièce, soit au deux, pour déplacer l'une par rapport à l'autre ladite électrode (ou les électrodes) d'usinage et la pièce de façon à faire progresser l'enlèvement de matière, grâce à quoi une cavité est progressivement créée dans la pièce par une surface d'usinage de ladite électrode (ou des électrodes) d'usinage, ce dispositif comportant une multiplicité d'ensembles de cornets vibrants dont chacun comporte un transducteur électromécanique et un cornet fixé à ce transducteur, et pouvant Outre disposés individuellement en coopération avec une portion de l'ensemble outil de telle manière que les faces de sortie vibrantes respectives des cornets soient disposées en contact avec ladite portion en des endroits différents présélectionnés sur la surface de celle-ci, et des moyens d'alimentation on courant pour exciter individuelle ment les transducteurs électromécaniques des ensembles de cornets respectifs pour communiquer des vibrations mécaniques à ladite portion aux endroits présélectionnés de celle-ci et pour provoquer la transmission de ces vibrations mécaniques à travers ladite électrode (ou les électrodes), activant ainsi par vibrations la surface d'usinage de façon uniforme sur toute sa surface.
L'invention sera bien comprise à la lecture de la description détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, de plusieurs réalisations préférées on liaison avec le dessein joint, sur lequel la figure 1 est une vue de devant montrant schématiquement un dispositif selon l'invention utilisant une multiplicité d'ensembles de cornets vibrants disposés horizontalement dans un plan et coopérant avec 1' élément porte-électrode la figure 2a est une vue en plan de dessus montrant trois ensembles de cornets vibrants disposés horizontalement en coopération avec l'ensemble outil la figure 2b est une vue similaire montrant deux ensembles de cornets vibrants orientés l'un vers l'autre de part et d'autre d'une plaque porte-électrode la figure 3 est une vue latérale montrant une disposition selon l'invention utilisant une multiplicité d'ensembles de cornets vibrants disposés verticalement, parallèlement l'un à l'autre et en coopération avec la plaque porteélectrode ; la figure 4 est une vue latérale montrant une autre disposition selon l'invention utilisant une multiplicité d'ensembles de cornets vibrants orientés de différentes maniè- res et en cooperation avec ensemble outil la figure 5 est une vue en plan montrant une pièce avec une cavité complexe en cours d'usinage ; et la figure 6 est un graphique montrant des résultats d'ex- périence et démontrant une augmentation du rendement d'usinage dans le cas d'une réalisation de 11 invention par rapport à la technique antérieure.
On se reporte maintenant à la figure 1, sur laquelle on voit une pièce w conductrice de l'électricité montée solidement dans une cuve de travail T remplie d'un liquide d'usinage diélectrique D. La cuve T est fixée sur une table de travail 1, qui peut autre déplacée horizontalement par deux moteurs XI et X2 sur un banc: ds machine 2.Le moteur NI est conçu pour déplacer la pièce w dans la direction de l'axe X et le moteur M2 est conçu pour déplacer la pièce w dans la direction de l'axe Y perpendiculaire à l'axe 1.
La pièce W est immergée dans le liquide d'usinage diélec- trique D.
Un ensemble outil 3 comporte une portion terminale infé- rieur 4a d'une broche 4, une plaque porte-électrode 5 fixée de façon amovible à cette extrémité inférieure et deux électrodes d'usinage E1 et E2 fixées de façon amovible sur la plaque porte-électrode 5. Chaque électrode El et E2 a la forme d'un barreau cylindrique et est portée par la plaque 5 en des endroits diamétralement opposés de celleci, symétriques par rapport à son axe. La plaque suppprt 5 a ici la forme d'un disque conducteur de l'électricité d'une épaisseur appropriée et fixé coaxialement à la portion terminale inférieure 4a de la broche cylindrique 4.
une plaque d'isolation électrique 6 est introduite entre cette portion terminale et la plaque support 5.
Une source de courant d'usinage 7 est électriquement rac cordée à la plaque conductrice 5 et à la pièce W pour appliquer une succession d'impulsions d'usinage par décharges électriques au travers d'intervalles d'usinage remplis de diélectrique formés entre les électrodes El, E2 et la pièce W juxtaposée à ces électrodes. I1 est ainsi produit une succession de décharges électriques entre les élec- trodes individuelles El, E2 et la pièce W pour enlever de la matière sur cette dernière.Au fur et à mesure de l'en lèvement de matière, la broche 4 est verticalement avancée par une unité d'entratnement asservie (non représentée) pour faire pénétrer axialement les électrodes El, E2 dans la pièce W de façon à y créer progressivement des cavités C1 et C2, comme on le voit sur la figure. L'unité dentrat- nement asservie peut fonctionner pour relever périodiquement ou apériodiquement la broche 4 de façon à rétracter momen tanément les électrodes El, E2 et éliminer les conditions de court-circuits pouvant apparaître dans les intervalles d'usinage et/ou pour aspirer par intermittence le liquide d'usinage diélectrique au voisinage des électrodes El, E2 de la pièce W dans les intervalles d'usinage et pour l'en refouler.Facultativement, la broche 4 peut être entrai- née en rotation par une unité d'entraînement en rotation (non représentée) pour faire tourner les électrodes El, E2 autour de-l'axe de la plaque support 5 et de la broche 4 quand on doit usiner dans la pièce W une cavité annulaire.
Selon l'invention, on dispose une multiplicité d'ensembles de cornets vibrants ultrasoniques 8, qui peuvent être au nombre de trois, comme on le voit en 8A, 8B et 8C sur la figure 2 (a), entourant la plaque porte électrode 5 dans un plan horizontal. Chaque ensemble 8 peut être classique et comporter un transducteur électromécanique 81 pouvant être électriquement excité pour produire des vibrations mécaniques à haute fréquence et un cornet amplificateur 82 dont l'extrémité de plus grande section transversale est fixée sur le transducteur 81.Le transducteur 81 est exci té par un signal d'oscillations électriques, par exemple un signal de courant alternatif à haute fréquence, fourni par une source de courants de préférence associée à un circuit de commande (non représenté ici, voir figure 4) L'autre extremuté 8a du cornet 82 axze section transversale plus petite, laquelle est maintenue en contact avec la paroi latérale de la plaque porte-électrode 5. Chaque ensemble de cornet vibrant 8 est horizontalement supporté par un support 9 qui fait partie d'un chariot 10.
Chaque chariot comporte un bloc de base 11 pouvant se déplacer dans un rail annulaire 12a d'un bloc rail 12, monté sur une base 13 de façon à entourer la table de travail 1. Le bloc de base 11 est équipé d'un moteur M3 et peut être déplacé par celui-ci le long du rail 12a dans le bloc rail annulaire 12, Un bloc vertical 14 est logé à coulissement dans un cylindre 15 solidaire du bloc de base 11 et peut être déplacé verticalement par un moteur M4 un plateau horizontal 16 formant la partie supérieure du bloc vertical 14 porte une table 17 sur laquelle la porte cornet vibrant 9 peut se déplacer La table 17 peut être déplacée horizontalement par deux moteurs n5 et M6 selon deux axes perpendiculaires l'un à l'autre sur la surface du plateau 16.Le porte cornet 9 est équipé d'un moteur M7 et peut tourner autour d'un axe vertical sur la table 17.
-séquence d'état engendre une commande d'arrêt ST et l'envoie au circuit 9 de commande de vitesse qui arrête le moteur Le dispositif 24 de commande de séquence fournit alors un signal 57 au troisième moyen arithmétique 33-3 pour lui permettre
d'effectuer la comparaison entre le nombre d'impulsions re-
présentant la longueur de déplacement à vitesse faible et provenant du compteur de mesure 32 avec une longueur optimale prédéterminée de déplacement à faible vitesse provenant du
dispositif 29 d'établissement de longueur optimale de déplace-
ment Le dispositif 24 de commande de séquence engendre alors
un signal d'effacement 54 pour vider le compteur de mesure 32.
Le signal différentiel qui correspond à la différence entre la longueur réelle de déplacement à faible vitesse et la longueur optimale de déplacement à faible vitesse et qui - est obtenue dans le troisième moyen arithmétique 33-3 est appliquée au premier dispositif 33-1 de correction lorsqu'il est décle Lehé pal un signal 58 provenant du dispositif 24 de commande de séquence Le premier dispositif de correction 33-1 compare alors le signal différentiel indiquant une va leur d'écart entre la longueur réelle de déplacement à faible
vitesse et la longueur optimale de déplacement à faible vi-
tesse avec le point de décélération emmagasiné dans le regis-
tre 26 de manière à soustraire ce dernier de ce premier pour fournir un point de décélération corrigé et pour le transférer
en amont au registre 26 sous la commande d'un signal 55 pro-
venant du dispositif 24 de commande de séquence.
Au lieu de soustraire le point de décélération de la longueur optimale de déplacement à faible vitesse, on peut effectuer une correction au multipliant la valeur d'écart par un facteur inférieur à 1 pour obtenir un écart réduit et pour
l'utiliser comme facteur de correction pour un point de décé-
lération soustrait Grâce à cette technique, on peut effectuer des points de correction et de décélération bit parbit, en
assurant ainsi une stabilisation.
La solution précédente leur est applicable,la fourniture de courant électrique basse tension pouvant autre assurée par un alternateur.
Dans le cas où les besoins annexes en courant basse tension sont particulièrement faibles,le volant magnétique peut autre conservé; l'unité assurant l'allumage est remplacée par un dispositif selon l'invention inspiré de la solution précédente et disposé éventuellement à l'intérieur du volant magnétique,tandis que l'unité fournissant le courant basse tension est conservée.Cette variante est particulièrement applicable à la conversion d'allumages conventionnels de.cyclomoteurs par exemple en allumages piézo-électriques.
DISPOSITIF DE MESURE ET DE VISUALISATION DE L'ILLUMINATION DANS UN SYSTEME A FAISCEAU DE PARTICULES CHARGEES La présente invention se rapporte à un dispositif de mesure et de visualisation de l'illumination d'un substrat dans un système à faisceau de particules chargées. Elle concerne aussi bien les systèmes mettant en oeuvre les faisceaux d'ions que ceux mettant en oeuvre des faisceaux électroniques.
Dans cette dernière catégorie, l'invention trouve ses applications principales dans les microscopes électroniques à balayage et les systèmes de lithographie par faisceau d'électrons.
Dans ces systèmes, il est d'usage courant d'utiliser comme source de particules, un canon thermoionique comprenant une cathode, un wehnelt et une anode. La cathode peut être constituée par un filament, une pastille ou un batonnet en matériau émissif.
Cet ensemble peut être assimilé à une source fictive située dans un plan orthogonal à l'axe moyen d'émission de la cathode et localisé entre l'anode et le wehnelt et qui est le plan de première convergence du faisceau.
Dans ce plan, la section du faisceau, généralement connue sous l'expression anglo-saxonne de "cross-over", est minimal. La forme et le profil énergétique exacts de cette source fictive dépendent de nombreux paramètres physiques liés à la source et notamment des paramètres qui peuvent être rendus variables tels que la température de la cathode, la position de la cathode par rapport au wehnelt, la polarisation du wehnelt, c'est à dire la différence de potentiel appliquée entre cette électrode et la cathode et la tension d'accélération, c'est à dire la différence de potentiel appliquée entre la cathode et l'anode.
Dans ce qui suit la section du faisceau dans le plan de première convergence sera appelée plus brièvement "première convergence La forme et le profil énergétique exacts de la première convergence sont des données importantes à connaitre, puisqu'elles sont - liées de façon biunivoque aux paramètres permettant le réglage optimum des caractéristiques de la source.
A titre d'exemple, dans un microscope électronique à balayage, après réductions successives des dimensions de la première convergence, son image est projetée sur l'échantillon à analyser. I1 est notamment important d'obtenir une forme et un profil énergétique prédéterminés de la première convergence.
Dans l'art connu, pour effectuer les réglages précités, on relève les paramètres de l'image de la première convergence dans le plan de l'échantil- lon. Ce procédé ne peut donner que des informations peu précises sur les caractéristiques réelles de la première convergence car entrent en jeu les caractéristiques d'un système d'optique électronique complexe interposé entre la cible, ou plan de l'échantillon, et la source de particule.
Pour pallier les inconvénients de l'art connu, invention propose un dispositif permettant de rendre compte de façon précise des paramètres physiques importants, caractérisant une source d'émission de particules chargées, ce en mesurant et en visualisant la forme et le profil énergétique de la première convergence.
L'invention a donc pour but un dispositif de mesure et de visualisation de l'illumination due à un faisceau de particules chargées dans un système comprenant une source pour émettre les particules de ce faisceau selon un axe moyen d'émission et des éléments optiques interagissant sur le faisceau de particules chargées, le faisceau émis présentant une section minimale dans un plan de première convergence ; dispositif principalement caractérisé en ce qu'il comprend, disposés sur l'axe moyen d'émission, en sortie de ladite source, des moyens optique électronique pour former image de la section du faisceau de particules dans le plan de première convergence avec un grandissement déterminé dans un second plan, des moyens de captation d'une fraction du faisceau particules traversant le second plan, des moyens électroniques de déviation selon deux axes de coordonnées orthogonaux du faisceau dé particules créant un déplacement de l'image selon un agencement prédéterminé et couplés à des moyens d'acquisition de données représentant la carte des variations énergétiques de ladite image projetée obtenues par la conversion en signaux proportionnels desdites fractions du faisceau de particules captée en tout point de l'image.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à l'aide de la description qui suit, en référence aux figures annexées: - la figure 1 illustre schématiquement un canon à électrons; - les figures 2 à 4 illustrent des modes de fonctionnement de ce canon à électrons; - la figure 5 est un diagramme illustrant schématiquement le fonctionnement d'un microscope électronique à balayage selon l'art connu; - la figure 6 est un exemple de réalisation d'un dispositif de l'invention selon une première variante d'exécution; - les figures 7 et 8 illustrent des points particuliers du fonctionnement de ce dispositif; - la figure 9 est une vue détaillée d'un des éléments constitutifs principaux du dispositif de l'invention; - la figure 10 illustre schématiquement un dispositif conforme à l'invention, réalisé selon une seconde variante d'exécution;; - la figure 11 illustre schématiquement un exemple de système de microlithographie par faisceaux d'électrons utilisant le dispositif de l'inven- tion.
Dans ce qui suit, à titre d'illustration de l'invention et sans que cela soit limitatif de sa portée, seuls seront considérés des systèmes utilisant des sources d'électrons. Les éléments communs à deux ou plusieurs figures portent la même référence et ne seront décrits qu'une seule fois.
Il est tout d'abord utile de rappeler brièvement, pour fixer les idées, les principales caractéristiques et le fonctionnement d'une source classique d'électrons.
La figure 1 illustre schématiquement un canon à électron. II est constitué d'une cathode 1 par exemple comprenant un filament émissif par effet thermoélectronique, une première électrode ou wehnelt 2 et une seconde électrode ou anode 3.
rateur à des intervalles de temps réguliers applique des
impulsions correspondantes à un moteur pas à pas qui fait par-
tie des moyens de commande de réglage On peut déterminer con-
tinuellement la position du chariot porte-lame de scie en ad-
ditionnant et en soustrayant les impulsions positives et né-
gatives reçues du moteur pas à pas.
On peut obtenir ce résultat d'une manière simple en connectant le comparateur et un circuit de fixation du zéro ou de remise à zéro,qui est connecté aux moyens de commande de réglage,à un compteur de position lequel est, à son tour,
connecté à un dispositif d'affichage.
Le dispositif de détection est conçu pour déterminer, à l'aide de moyens optiques, électromagnétiques, inductifs ou capacitifs connus,si la partie de bord avant de la lame de scie constituée, par exemple, par une pointe de dent indi-
viduelle, a atteint sa position prévue.
Un mode de réalisation du dispositif suivant l'inven-
tion,dans lequel le dispositif de détection comprend un dé-
tecteur mécanique monté sur un curseur porte-détecteur qui peut être déplacé en va-et-vient transversalement au plan de
la lame de scie entre une position de détection et une posi-
tion rétractée,s'est rélévé suffisamment précis et très peu
susceptible de tomber en panne.
recevoir la sortie du premier comparateur 28-1 et une comman-
de R 2 de rotation vers l'avant provenant du dispositif 24 de commande de séquence et une seconde porte ET 40-2 adaptée pour recevoir la sortie du second comparateur 28-2 et une
commande R 3 de rotation vers l'arrière provenant du dispesi-
tif 24 de commande de séquence Les-sorties des portes ET -1 et 40-2 sont reliées à la porte OU 41-2 _qui engendre et envoie sélectivement une commande L de vitesse basse au circuit 9 de commande de vitesse La sortie de la porte OU 41-2 est aussi reliée par l'intermédiaire d'un inverseur à une des entrées d'une troisième porte ET 40-3 L'autre entrée de la troisième porte ET 40-3 est reliée à une porte OU 41-1 adaptée pour recevoir les commandes R 2 et R 3 de rotation vers l'avant et de rotation vers l'arrière en provenance du dispositif 24 de commande de séquence La troisième porte ET engendre et envoie sélectivement une commande H de vitesse
élevée au circuit 9 de commande de vitesse.
On va maintenant décrire le fonctionnement du circuit
11 de commande principale.
Lorsque le circuit est mis en fonction, le dispositif 24 de commande de séquence d'étatsengendre des signaux 52 et 53 qui sont fournis respectivement aux dispositifs 34 (pour l'ouverture) et 35 (pour la fermeture) de réglage de point initial de décélération Les contenus de ces dispositifs sont donc transférés dans le registre 26 (utilisé dans le mode"ouverture" de la porte) de point de décélération et dans le registre 27 (utilisé dans la mode "fermeture" de la porte) de
point de décélération.
Ensuite, quand le détecteur 1 2 détecte qu'une personne s'approche de la porte, il engendre un signal R 1 En réponse, le dispositif 24 de commande de séquence d'états engendre un signal 51 et l'envoie au compteur 23 qui, à son tour, reçoit un signal représentant une longueur de course prédéterminée de la porte telle qu'établie dans le dispositif 25 de réglage
de course.
En même temps, le dispositif 24 de commande de séquence d'états engendre un signal R 2 (commande de la rotation vers l'avant du moteur) d'ouverture de porte et l'envoie au circuit 9 de commande de vites 2 e ainsi qu'au compteur 23 de manière que le compteur 23 décompte les impulsions Pl provenant du circuit 10 de mise en forme d'impulsion Le signal R 2 est en outre appliqué à la première porte OU 41-1 et à la troisième porte OU 40-3 qui, à son tour, engendre un signal H de commande de vitesse élevée et l'envoie au circuit 9 de commande de vites se de sorte que le moteur accélère et tourne à la vitesse élevée indiquée par le signal de commande H en direction de l'avant comme indiqué par le signal R 2 de commande de rotation vers l'avant La porte 5 se déplace donc à une vitesse élevée
correspondante vers sa position ouverte.
Au fur et à mesure que le moteur tourne, des impulsions Pl sont fournies au compteur 23 qui décompte ces dernières de
la valeur de la course établie dans le dispositif 25 de régla-
ge de course de porte pour obtenir la position actuelle de la porte Les résultats des opérations de décomptage respectives effectuées par le compteur 23 sont fournis successivement au premier comparateur 28-1 qui compare les données de position
Dans ce qui précède, le compteur 32 mesure la longueur
réelle de déplacement à faible vitesse-que la porte 5 a parcou-
rue à une faible vitesse jusqu'à l'extrémité de sa course.
Dans une variante, le compteur 32 peut mesurer la longueur de déplacement décéléré que la porte 5 a parcouru depuis le moment o elle est passée d'un fonctionnement à vitesse élevée à un fonctionnement à vitesse faible stable On peut obtenir ce résultat en commençant le comptage des impulsions Pl lors-de l'émission d'une commande L de vitesse faible appliquée par le comparateur 28-1 et en continuant à compter jusqu'à ce que le détecteur 31 de faible vitesse détecte que la porte se déplace
à une vitesse faible relativement stable.
Conjointement avec l'utilisation-d'un tel moyen de mesure de longueur de déplacement décéléré, on peut apporter une variante appropriée à la logique de correction de point de décélération La correction peut être effectuée à l'aide d'une unité arithmétique destinée à combiner la longueur de déplacement décéléré mesurée avec la longueur optimale de déplacement à faible vitesse par exemple par addition de
cette première avec cette dernière.