CN114488701A - 用于在曝光衬底的两个表面上的二维结构时操作敏感衬底的翻转装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在曝光衬底的两个表面上的二维结构时操作敏感衬底的翻转装置。为了在以提高流量的方式在水平衬底导引装置中操作板状或薄膜状衬底时整合翻转过程，并确保衬底表面受到最低程度的机械损伤，本发明提出以下解决方案：翻转装置(1)具有至少两个平行的且沿所述旋转轴(14)的径向错开布置的枢转臂(11)，所述枢转臂具有吸嘴(12)，以便能够占据所述枢转臂(11)在所述输送轨道(3)的拾取区域(31)中处于所述输送平面上方以及在所述安放区域(32)中处于所述输送平面下方的平行的高度位置，并且所述吸嘴(12)借助可正交于所述输送平面地伸出和缩回的线性致动器(13)可动地安装在所述枢转臂(11)上。

Description

用于在曝光衬底的两个表面上的二维结构时操作敏感衬底的 翻转装置

技术领域

本发明涉及一种用于在相继实施的、用于在衬底的一个或两个表面上的敏感涂层中形成二维结构的加工步骤之间操作所述板状或薄膜状衬底的翻转装置，所述翻转装置包括：用于在相继实施的两个加工步骤之间水平地提供衬底的衬底导引装置；可绕水平旋转轴枢转的保持装置，其具有用于拾取在所述衬底导引装置上备好的衬底的吸嘴，所述保持装置用于使所述吸嘴所拾取的衬底围绕所述水平旋转轴朝所述衬底导引装置的方向枢转并将所述衬底安放在所述衬底导引装置上，其中用于使所述保持装置枢转的驱动器与所述旋转轴连接；以及传感器和控制构件，其用于识别所述衬底的位置并在提供在所述衬底导引装置上备好的衬底之后控制所述保持装置枢转。

本发明的应用领域特别是电子工业和半导体工业中的印制电路板和电路膜制造。

背景技术

由现有技术已知用于片状或板状或基于薄膜的电路衬底的曝光系统，这些电路衬底可以作为曝光对象通过主要在可见光谱范围或紫外光谱范围内的电磁辐射，通过激光束或者也可以通过具有预定电路图形的电子束或粒子束进行曝光。在此情况下，只有在其上设有标记(目标标记或靶标)的曝光对象与储存在曝光装置中的预定图形之间建立了正确的位置关系之后，才会进行曝光，其中由一个或多个摄像机来检测曝光对象上的目标标记，并且在曝光区域前或者在曝光区域中将曝光对象与曝光图形彼此对准。

就在板状或薄膜状衬底上制造印制导线或最小的电子结构而言，以较高的空间精度实施的曝光过程以及为此所需的操作和对准时间是提高流量的限制因素。因此，要争取重叠地或同时实施操作和曝光步骤并在需要例如在正面和背面多次进行曝光的情况下，在同一装置中缩短此曝光过程的辅助处理时间。文件EP 0 951 054 A1、US 6 806 945 B2和JP 2010-181519 A中例如揭露了此类解决方案。

在两个曝光步骤或其他加工步骤之间输送衬底的过程中，在未设有用于正面和背面曝光的反向对准的曝光装置并且无需避免在料仓中发生中间堆栈的情况下，除了例如在滚筒输送机上进行水平输送之外，通常也需要执行衬底的翻转过程。

此外，EP 0 722 123 B1描述了印制电路板的双曝光设备内的翻转站，其中装配有吸收垫的保持臂在由驱动电机驱动并且固定在可线性移动的保持台上的可旋转的保持区段上方致使此印制电路板发生翻转。为了进行翻转，降下具有印制电路板的安放台，以便可以借助可旋转的保持臂通过吸收垫从下方对印制电路板进行固定并使其枢转至垂直位置。在进一步枢转保持臂期间，移动保持台经过安放台，以便再次将此印制电路板(翻转地)放到同一安放台上，然后通过回转将保持臂从印制电路板向上抬起。在此，缺点在于，在进行翻转时，不会进一步对印制电路板进行输送，因为是将其安放到同一工作台上并且只有在翻转过程结束之后才能对印制电路板进行进一步输送。

但是，有时重要的是，与印制电路板的水平输送相比，翻转过程本身不会造成时间损耗，因而可以立即进行第二次加工。如果针对第二次曝光要以相同的时间步长交替或循环地提供经翻转和未旋转的衬底，则上述情形尤为有利。

DE 10 2018 132 001 A1中描述了一种适用于上述情形的翻转装置，其中叉形翻转瓣可以围绕位于滚筒输送机的输送平面中的旋转轴枢转180°。在平放的状态下，此翻转瓣可以在旋转轴两侧埋入滚筒输送机的细分的滚筒的间隙中，使得到达的衬底进入打开的叉中并在枢转沉入滚筒输送机的细分的滚筒之间同样存在的间隙中的翻转瓣之后，可以再次——安放到滚筒输送机的滚筒上——自由流出。可选地，衬底可以在与输送平面成90°的位置处通过旋转轴与翻转瓣的叉形组件之间的缝隙穿过这个叉形翻转瓣，而无需进行翻转。此叉形翻转瓣的缺点是叉形枢转臂的机械接触面较长，这可能会在翻转的衬底上留下非期望的划痕和擦痕。

发明内容

本发明的目的在于找到一种用于缩短在相继实施的、用于在衬底表面上的敏感涂层中形成二维结构的加工步骤之间对板状或薄膜状衬底进行操作的时间的新方案，其中针对衬底的翻转功能被引入水平的衬底导引装置，其中尽可能避免在衬底表面上留下机械划痕或擦痕。进一步的任务是使翻转装置在放置在水平的衬底导引装置中时也能够使衬底平稳地通过这个翻转装置。

本发明用以达成上述目的的解决方案为一种用于在相继实施的、用于在衬底的一个或两个表面上的敏感涂层中形成二维结构的加工步骤之间操作所述板状或薄膜状衬底的翻转装置，所述翻转装置包括：用于在相继实施的两个加工步骤之间水平地提供衬底的衬底导引装置；可绕水平旋转轴枢转的保持装置，其具有用于拾取在所述衬底导引装置上备好的衬底的吸嘴，所述保持装置用于使所述吸嘴所拾取的衬底围绕所述水平旋转轴朝所述衬底导引装置的方向枢转并将所述衬底安放在所述衬底导引装置上，其中用于使所述保持装置枢转的驱动器与所述旋转轴连接；以及传感器和控制构件，用于识别所述衬底的位置以及用于在提供在所述衬底导引装置上备好的衬底之后控制所述保持装置枢转，具体解决方式在于，所述衬底导引装置是水平操作的输送轨道，其用于借助位于所述可枢转的保持装置的水平旋转轴前面的拾取区域和位于所述水平旋转轴后面的安放区域，沿水平输送平面线性地移动所述衬底，所述可枢转的保持装置构建为具有至少两个平行的且沿所述旋转轴的径向错开布置的枢转臂的翻转装置，所述枢转臂具有吸嘴，以便能够占据所述枢转臂在所述输送轨道的拾取区域中处于所述输送平面上方以及在所述安放区域中处于所述输送平面下方的平行的高度位置，所述吸嘴借助可正交于所述输送平面地伸出和缩回的线性致动器可动地安装在所述枢转臂上，以便将用于固定衬底的所有吸嘴同时放置在所述衬底上，并且所述用于识别衬底的位置以及用于控制衬底翻转的传感器和控制构件包括传感器单元和控制单元，所述传感器单元具有至少两个用于检测所述衬底的前沿的传感器，所述控制单元用于触发用于吸嘴的气动单元和用于移动所述吸嘴的线性致动器。

有利地，与旋转轴错开的枢转臂和吸嘴以某种方式可变地安装，使得这些吸嘴就数量而言可以适配衬底的尺寸并且可以至少相对于所述衬底的角部或边沿区域定位在所述枢转臂上。

所述吸嘴可以有利地借助可横向移动的枢转臂和沿所述枢转臂可动地固定的线性致动器来进行定位。在翻转装置中设有至少两个平行的枢转臂，其各具有至少两个吸嘴。在一种优选的实施方案中，所述枢转臂构建有横撑以形成枢转框架。

所述枢转臂有利地安装在集成到旋转轴中的开放式载体框架上，其中所述载体框架的至少两个相对侧是敞开的，以便允许衬底在不翻转的情况下穿过这个载体框架的开放侧。

优选设有用于在翻转过程中在吸嘴处产生负压以固定衬底的气动单元。为此，枢转臂有利地采用空心的构建方案并且在其内部安置有用于将吸嘴与气动单元连接在一起的软管。作为替代方案，用于将吸嘴与气动单元连接在一起的软管可以安装在枢转臂的外侧。

所述气动单元有利地构建为具有至少一个文丘里式喷嘴的文丘里式气动单元或者构建为真空泵(52)。

作为替代方案，气压缸、电动执行机构或螺线管也可以用作线性致动器。为了控制电动执行机构或螺线管的伸出和缩回，设有电控制单元。这些线性致动器有利地适用于吸嘴的最大行程长度，所述最大行程长度为5mm至30mm，优选高达12mm。

为了限制导入的衬底的移动或对衬底进行紧急对准，所述枢转臂有利地具有止挡部。

为了检测衬底在拾取区域中存在和位置(对准)，所述传感器单元包含至少两个用于检测所述衬底的前沿的传感器。

作为用于水平地馈送衬底的输送轨道，优选使用滚筒输送机。在此情况下，在安放区域中，这个滚筒输送机有利地在滚筒上具有供这些枢转臂在这个滚筒输送机的由这些滚筒构成的输送平面下方沉入的开口。

作为替代方案，用于馈送衬底的输送轨道也可以由带式输送机、盒式输送机、空气喷嘴工作台、空气滑台或空气滑轨的水平移动系统构成。

本发明所基于基本理念在于，为了节省多次涂布抗蚀剂的衬底的各个曝光或加工步骤之间的中间存放时间，水平的衬底输送通常还必须与翻转过程相关联。一种对此已知的集成至滚筒输送机轨道中的翻转装置可以以如下方式进行改进：将因相对于枢转臂的机械的纵向和横向运动而引起的划痕和擦痕减少至最低程度，所述翻转装置具有叉形开缝的枢转臂，可以将印制电路板或电路膜推入这些枢转臂中，在此情况下可能会发生刮擦。根据本发明，所述衬底在借助所述枢转臂被拾取时不会发生摩擦或支承接触，而是借助至少两个平行的枢转臂上的可伸出的吸嘴从上方拾取所述衬底。在此情况下，枢转臂以沿旋转轴的径向平行错开的方式安装在这个旋转轴上，以便能够占据在拾取区域中处于水平输送轨道的输送平面上方以及在安放区域中处于这个输送平面下方的平行的高度水平，其中在拾取区域中的各个平行的高度水平处，吸嘴被伸出且被起动，在安放区域中的各个平行的高度水平处，吸嘴被关断且被缩回。

通过本发明实现了一种用于缩短在相继实施的、用于在衬底表面上的敏感涂层中形成二维结构的加工步骤之间对板状或薄膜状衬底进行操作的时间的新方案，其中针对衬底的翻转功能集成在水平的衬底导引装置中，其中尽可能避免在衬底表面上留下机械划痕或擦痕。此外，在翻转装置放置在水平的输送装置的轨道中时，也能够(在不翻转的情况下)使衬底平稳地通过这个翻转装置。

附图说明

下面结合实施例和相关附图对本发明进行详细说明。其中：

[图1]：具有适于沿衬底的运动方向围绕位于衬底表面外的旋转轴翻转衬底的翻转装置的滚筒输送机的透视图；

[图2]：具有翻转装置的滚筒输送机沿图1所示线A-A剖切的侧视示意图，其中衬底在拾取侧被引入并通过吸嘴固定在翻转装置的枢转臂上；

[图3]：图1所示滚筒输送机和翻转装置的另一横截面图，然而，与图2有所不同，在该图中，衬底被枢转到安放侧上并且——被吸嘴释放——再次与翻转装置的枢转臂分离；

[图4]：图1所示滚筒输送机和翻转装置的另一横截面图，其中考虑到拾取侧的衬底，翻转装置的枢转臂从平行位置以较小的枢转角抬起；

[图5]：用于基于用于枢转臂的开放式载体框架实现具有外部驱动器和中心打开的旋转轴的可通过的翻转装置的有利实施方案的透视图，衬底可以不受阻碍地通过这个载体框架，而无需翻转过程；

[图6]：翻转装置的替代性设计方案的沿图5所示线B-B剖切的侧视图，其中示出在没有移动翻转装置的情况下从滚筒输送机的拾取侧移动到安放侧的衬底；

[图7]：具有与图1类似的翻转装置的滚筒输送机的透视图，这个翻转装置具有用于检测衬底的前沿的传感器以及包括倾斜导入的衬底的特殊情况；

[图8]：图7中标记的区段C的详图，其中示出用于检测衬底的前沿的传感器单元和翻转装置上的用于对拾取区域中倾斜导入的衬底进行紧急对准的止挡部。

具体实施方式

根据本发明的用于翻转板状或薄膜状衬底2的翻转装置1——如图1所示——配备有至少两个平行的枢转臂11，这些枢转臂离轴地，即沿旋转轴14的径向平行错开地固定在翻转装置1的旋转轴14上，并且枢转臂11可以围绕旋转轴14在平行于滚筒输送机3的输送平面的两个位置中枢转180°，其中枢转臂11在针对衬底2的拾取区域31中占据枢转臂11的位于滚筒输送机3的输送平面上方的平行高度位置，在安放区域32中则占据这些输送臂的位于输送平面下方的平行高度位置。

在此述及的滚筒输送机3——即使是就翻转装置1的以下所描述的所有实施方案而言，也不失一般性——已被选为衬底导引装置的一个可能示例，这个导引装置具有用于沿水平输送平面线性移动衬底2的水平驱动的输送轨道的功能。也可以将带式输送机、盒式输送机、空气滑轨和空气滑台以及空气喷嘴工作台(后者也基于多孔陶瓷材料)用作等效的水平输送装置。

此外，翻转装置1具有用于围绕旋转轴14移动枢转臂11的驱动器4和包括至少两个传感器151、152、...的传感器单元15，这些传感器用于检测衬底2在滚筒输送机3的由滚筒33的顶面预设的输送平面中的位置。

以某种方式设计枢转臂11在旋转轴14上的离轴固定，从而能够拾取具有在0.05mm到5mm之间(就多层印制电路板而言，也可能高达8mm)的不同厚度的衬底2。衬底2可以在滚筒输送机3的拾取区域31中借助安装在共享抽吸平面中的平行枢转臂11上的吸嘴12从上方被拾取，在滚筒输送机3的安放区域32中，通过在滚筒输送机3的由滚筒33构成的输送平面下方沉入枢转臂11来安放衬底2。为了在安放区域32中沉入枢转臂11，滚筒输送机3的滚筒33在该处具有开口34。

与气动单元5连接的吸嘴12确保从拾取开始、在翻转期间以及直到安放之前张紧且平稳地保持衬底2，使得衬底2不会塌陷或翻折、相对于枢转臂11而滑动或者接触其他部件。

彼此平行的枢转臂11分别配设有定义数量的用于拾取衬底2的吸嘴12，其中吸嘴12配备有线性致动器13，进而可以补充性地进行高度调节，以便相对于枢转臂11改变抽吸平面。吸嘴12的数量和位置取决于衬底2的尺寸(包括格式)和厚度(包括刚度或稳定性和重量)。为此，在横向于输送方向的衬底宽度上，安装在旋转轴14上的枢转臂11的数量可以从两个到四个不等，并且可以沿输送方向在每个枢转臂11上固定两个或更多个吸嘴。

为此，在图1至图3中，设有具有自由端的枢转臂11，这些自由端用于适当移动吸嘴12和中间所布置的线性致动器13。图1至图3中所示的翻转装置1的实施方案作为针对小型轻质衬底2的最低配置变体仅具有两个枢转臂11，每个枢转臂均具有两个吸嘴12，这些吸嘴分别相对衬底2的角部进行定位，使得吸嘴12以与衬底边沿间隔一定距离的方式在角部处吸住衬底2并可靠地对其进行固定。

在此情况下，在以下图4至图7所示实施方案中，三个枢转臂11各配备有两个到三个吸嘴12。也可以采用三个或更多个枢转臂11上的更多的吸嘴12，但并未示出。就吸嘴12的分布而言，建议采用规则的方案，并且优选不占据衬底2的中心，以免不必要地污染或损坏经加工或仍待加工的顶面21。因此，在图4至图7中——尽管在规则网格中可能存在九个吸嘴12——只有八个吸嘴定位在边缘区域中或沿衬底2的边沿定位。然而，如果衬底2非常大以及/或者特别薄或不稳定，则可能偏离中心开口。

图1所示滚筒输送机3具有拾取区域31和安放区域32，衬底2在具有均匀布置的滚筒33的传统滚筒组上导入这个拾取区域中，在这个安放区域中，滚筒33被细分，即具有正交于各个滚筒33的轴的凹槽，翻转装置1的枢转臂11可以沉入这些凹槽中。翻转装置1布置在分区拾取区域31与安放区域32之间，这个翻转装置——被驱动器4驱动——可以围绕位于滚筒输送机3的输送平面上方的旋转轴14从拾取区域31枢转180°至安放区域32并转回。拾取区域31中的滚筒输送机3的滚筒33通常不是细分的圆柱体，其宽度至少相当于衬底2的最大待处理宽度。

就导入拾取区域31中的衬底2而言，在此应——在不失一般性的情况下——假设当其被位于滚筒输送机3上方的枢转臂11的吸嘴12拾取时，这个衬底在顶面21上已经加工。如果衬底2停在拾取区域31中的期望位置中，则伸出吸嘴12的线性致动器13，直至吸嘴12接触衬底2，然后通过起动气动单元5来进行激活。如果衬底2如此固定，则围绕旋转轴14对翻转装置1进行枢转，直至枢转臂11在安放区域32中沉入滚筒输送机3的滚筒33之间的间隙中并且具有经加工的顶面21的单侧经加工的衬底2向下定位在滚筒输送机3的安放区域32中，而不是已将这个衬底安放在滚筒33上。然后关断吸嘴12并借助相关的线性致动器13拉入这些吸嘴，使得衬底2——与枢转臂11的吸嘴12分离——被安放在滚筒输送机3的滚筒33上。在此情况下，安放区域32中的滚筒输送机3才会起动并将衬底2进一步输送至针对衬底2的先前未加工的底面22的下一加工步骤。

除了温和地拾取和安放衬底2之外，衬底2的这种翻转的其他优点在于，衬底2在围绕旋转轴14的翻转过程中不会在滚筒输送机3的移动速度上发生延迟，而是在这个翻转过程期间几乎以相同的速度移动。也就是说，不会因翻转过程而导致输送延迟，因此，与在不进行翻转的情况下的操作时间相比，在翻转衬底2的情况下，不会延长两个加工步骤之间的输送过程中的操作时间。

就根据本发明的翻转装置1而言，在无衬底2的情况下回转枢转臂11的时间间隔并不是衬底2的流量的限制因素，因为在进行回转时，在枢转臂11再次到达平行于滚筒输送机3的输送平面的位置之前，下一衬底2可能已经到达。此外，这个时间间隔仅通过上游加工过程的持续时间得以保持，因此线性输送路径中不存在真正的限制。

可以通过以下方式将借助伸出和起动吸嘴12而拾取衬底2以及借助关断和缩回吸嘴12而松开衬底2所需的其他时间间隔保持在最小的程度上，其中衬底2不再或尚未被滚筒输送机3的滚筒33移动(即经历运动停顿)：当传感器单元15识别到衬底前沿23到达止挡部17时，立即关断拾取区域31中的滚筒输送机3，并且立即借助停止滚筒输送机3而开始伸出和激活吸嘴12。这同样适用于在传感器单元15发出枢转臂11的结束位置的信号，即发出枢转臂11沉入安放区域32中的滚筒33的凹部中的信号以便随后起动滚筒输送机3时，起动安放区域32中的滚筒输送机3。

图2示出翻转装置1、拾取区域31中的衬底2和滚筒输送机3的横截面。示出了枢转臂11的状态，其中吸嘴12通过线性致动器13而伸出和激活，以便从滚筒输送机3的拾取区域31拾取衬底2并且可以开始翻转过程。在这个结合图1的示例中，仅设有两个各具有两个吸嘴12的枢转臂11，用于拾取衬底2。但可以将吸嘴12的数量与衬底2的类型和尺寸相匹配。在此，可以通过朝枢转臂11的末端的方向移动吸嘴12可选地适配更长的衬底2。在此情况下，就更大且特别是柔性的衬底2而言，每个枢转臂11和/或一至两个附加的枢转臂11可以使用更多的吸嘴12。优选通过固定在枢转臂11上的软管(仅在图4中示出)或者在空心枢转臂11的内部由气动单元5(在图1中示出)来操作吸嘴12，就用于伸出和缩回吸嘴12的线性致动器13而言，可以采用不同类型的驱动器，这些驱动器会在以下示例中加以描述并且在图1至图3中，这些驱动器可以任意进行更换。

为了有条理地拾取衬底2，借助传感器单元15检测导入拾取区域31中的衬底2的位置，如下文结合图7和图8进一步详细说明的那样，这个传感器单元及时停止滚筒输送机3并防止衬底2碰撞到存在的止挡部17，以便避免损坏衬底表面。

止挡部17和传感器单元15有利地直接耦合到枢转臂11上，因此，这些止挡部和这个传感器单元在翻转过程中与衬底2一同移动并且还会以如下方式对这个衬底进行监测：衬底2未与吸嘴12分离，否则就会发射故障信号。

吸嘴12在枢转臂11上形成抽吸平面，这个抽吸平面确保对衬底2进行均匀的抽吸并防止对(曝光的)顶面21造成机械损害。在借助传感器单元15的一个或多个传感器151、152、...检测到衬底2的位置之后，借助缩回的吸嘴12将枢转臂11平行于输送方向地定位在衬底2上方。在衬底2停留在期望的拾取位置中时，伸出吸嘴12，并且通过起动气动单元5而在吸嘴12中产生负压，从而吸住衬底2的顶面21。随后，借助翻转装置1将衬底2的经加工的顶面21向下“翻折”至安放区域32中，使得衬底2以未经加工的先前的底面22在安放区域32中朝上的方式到达。

吸嘴12优选与气动单元5连接，在这个气动单元中，例如通过文丘里式喷嘴(未示出)产生枢转臂11的多个或所有吸嘴12所需的负压。但作为替代方案，吸嘴12也可以与真空泵52(仅在图7中示出)连接。

此外，吸嘴12借助线性致动器13固定在枢转臂11上，进而可以完成至少5mm至高达30mm的行程。线性致动器13优选构建为具有12mm的行程的气压缸131(仅在图4中示出)。在(曝光的)导入的顶面21处吸住衬底2的优点在于，在翻转时根本不会接触到未曝光的底面22。

图3示出翻转装置1在进行翻转并将衬底2以其(已曝光的)顶面21安放在滚筒输送机3的安放区域32中之后的横截面。翻转装置1的枢转臂11可以借助固定到线性致动器13上方的吸嘴12完全在滚筒输送机3的由滚筒33构成的输送平面下方移动到安放区域32中并停在该处。

在对枢转臂11进行枢转之后，由于吸嘴12的伸出的线性致动器13，衬底2首先位于滚筒输送机3的滚筒33上方。通过关断与吸嘴2连接的气动单元5以及缩回线性致动器13来安放衬底2，从而将吸嘴12与衬底2的目前位于下方的顶面21分离并移除这些吸嘴(使这些吸嘴下降)，直至衬底2被安放到滚筒输送机3的滚筒33的输送平面上。然后，吸嘴12继续下降运动，以便借助随后起动的滚筒输送机3确保用于无接触地移走衬底2的间距。在安放衬底2之后，这个衬底在拾取区域31中以导入的顶面21放置在滚筒输送机3的安放区域32的滚筒33上。只要吸嘴12尚未松脱，衬底2就不会经历任何滚筒驱动运动。

图4示出翻转装置1的横截面，其与先前的图1至图3的不同之处在于，吸嘴12可以借助作为线性致动器13的气压缸131而伸出和缩回，气动单元5作为文丘里式气动单元51配备有文丘里式喷嘴，其一方面用于针对吸嘴12产生负压，另一方面用于为气压缸131的行程控制提供压力。在这个示例中，文丘里式气动单元51在进行划分之后通过固定在枢转臂11外侧的软管单独与这些吸嘴12中的每个连接。这同样适用于向气压缸131供应压缩空气(未示出)。

此外，这个实施方案的特征在于，翻转装置1处于略微抬升的保持位置中，用以导入下一衬底2。滚筒输送机3的输送平面与枢转臂11的由吸嘴12定义的平面之间的角度至少为2°，优选为3°至10°。枢转臂11的这种也可以通过提前停止枢转臂11的回转来进行调节的可选地抬升的保持位置确保不受干扰地导入较厚和/或不平整的(波状或弯曲的)或者非常薄的柔性衬底2，否则，在导入衬底2时，吸嘴12可能会与这些衬底发生接触，从而可能会导致衬底2损坏、位置偏移或甚至堵塞。

在图5以透视图示出的翻转装置1的有利实施方案中，枢转臂11与枢转框架16连接，其中滚筒输送机3的安放区域32的滚筒33中的开口34相应地适配枢转框架16的框架形状。此外，在这个示例中，吸嘴12借助作为线性致动器13的电动执行机构132而伸出和缩回。为此，吸嘴12如在图4所示最后一个示例中那样与文丘里式气动单元51连接，但借助旋转或线性马达驱动的执行机构引起吸嘴12的线性运动的电动执行机构132则由单独的电控制单元6来进行操纵。

此外，在翻转装置1的这个实施方案中，也可以替代性地在无翻转过程的情况下，在滚筒输送机3上通过翻转装置1将衬底2从拾取区域31输送至安放区域32。在应对衬底2的顶面21进行多次曝光或以其他方式对其进行加工的情况下，上述方案可能是有利的。这种具有通过功能的实施方案对于应仅对各个衬底的顶面21进行一次曝光且完全不会对底面22进行曝光的应用而言也可能是有利的。

为此，图5示出有利设计的翻转装置1，这个翻转装置在衬底2已被滚筒输送机3从安放区域32移走之后在安放区域32中处于其典型结束位置中。在这个示例中，枢转臂11通过横撑进行加强以形成枢转框架16。在衬底2被移走之后，翻转装置1可以被折回其在拾取区域31中的起始位置，或者这个翻转装置保持在安放区域32中，以便下一未经翻转的衬底2能够从滚筒输送机3的拾取区域31平稳地进入安放区域32。

只有在如图5示意性所示，翻转装置1在枢转臂11的旋转轴14上具有外部驱动器4时，才能在不翻转衬底2的情况下使其穿过翻转装置1。此外，枢转臂11在旋转轴14上的固定应布置在滚筒输送机3的待保持畅通的输送轨道之外(未示出)，或者作为替代方案——如图5和图6所示——旋转轴14构建为具有两个相对的开放侧的开放式载体框架141，其中由滚筒输送机3推动从拾取区域31导入的衬底2通过平面界定的开放式载体框架141。只有在衬底2的前沿23穿过开放式载体框架141之后，传感器单元15的传感器151和152(仅在图1中标示)才能将衬底2检测为已完全进入拾取区域31中，并且才能将传感器151和152的信号用于触发滚筒输送机3的拾取区域31中的滚筒33的关断和安放区域32中的滚筒33的起动。

作为图5中的图示的替代方案，传感器151和152以及止挡部17也可以作为固定组件固定在翻转装置1的底座上，使得这些传感器以及止挡部不会与枢转臂11一同移动。为了不阻碍衬底在不翻转的情况下通过，可以以以下方式来实现上述情形：可以在衬底2到达之前，将传感器151和152与止挡部17一同缩回。

但是，如果在输送过程中以相同的速度驱动拾取区域31和安放区域32中的滚筒33，则也可以在不触发这两个区域31和32中的滚筒33的关断或起动的情况下以不翻转的方式输送(使)衬底2穿过翻转装置1。

图6为与图5所示实施方案相当的滚筒输送机3和翻转装置1沿平面B-B的侧视剖面图。由翻转装置1在不翻转的情况下输送的衬底2穿过开放式载体框架141，在此情况下，这个载体框架以空心的四边形棱柱的形式构建，这个四边形棱柱具有梯形基面和覆盖面以及两个梯形侧边上的敞开的侧面，并且这个载体框架在滚筒输送机3的安放区域32中横穿翻转装置1的沉入滚筒33之间的枢转臂11。

在衬底2横穿埋入滚筒输送机3的安放区域32中的枢转框架16时，翻转装置1的吸嘴12被关断，在这个示例中构建为电动执行机构132的线性致动器13以某种程度回缩至枢转框架16中，使得这些线性致动器完全处于滚筒输送机3的输送平面下方，以便不会以任何方式妨碍到衬底2的自由通过。图6示出衬底2在滚筒输送机3的滚筒33的输送平面下方横穿枢转框架16时的瞬态显示。

根据传感器单元15的传感器151和152在衬底2的前沿23(或者视情况也可以是后沿)横穿时的信号，可以计算衬底2从安放区域32导出的时间点，然后通过控制开放式载体框架141的旋转轴14上的驱动器4将枢转框架16或枢转臂11转回到位于拾取区域31上方的起始位置，以便可以再次拾取下一衬底2以进行翻转。为此，枢转臂11可以根据图1在平行于滚筒输送机3的滚筒33的输送平面的位置中备用，或者根据图4在有所抬升的保持位置中备用。

图7为翻转装置1的另一有利的实施方案的透视图，其中由枢转臂11和横撑构成的枢转框架16具有八个吸嘴12，这些吸嘴的线性致动器13实施为螺线管133并且与电控制单元6连接。在这个示例中，借助真空泵52来操作吸嘴12，但也可以借助文丘里式气动单元51来进行操作。电动执行机构132或气压缸131在此也可以用作替代的线性致动器13。

图7中示出了具有与滚筒输送机3的轨道不平行地导入的衬底2的翻转装置1。在略微倾斜的情况下，即只要不超过两个传感器151和152的信号之间的时间差的阈值，这种状态就处于容许的范围内。这个阈值主要设置成使得衬底2的较大倾斜度可以基于翻转装置1的放置到衬底2的边沿上的吸嘴12而触发翻转过程的故障，因此，这些较大的倾斜度是要避免的，或者还必须将滚筒输送机3的有限宽度考虑在内，以免对衬底2的进一步输送和加工造成损害。因此，当在翻转装置1的拾取区域31中触发进给停止时，也同时在衬底2上对这个衬底的对准进行检测并评估倾斜是否仍然是可容许的。在紧急情况下，可以在此对这个对准进行机械校正。

图8以俯视放大图示出了图7所示由点划线勾勒的局部C。这个局部示出了位于滚筒输送机3的拾取区域31的末端处的翻转装置1所需的传感器151和152，这些传感器主要负责通过翻转装置1的由枢转臂11和横撑构成的枢转框架16温和地拾取衬底2，以便在通过枢转臂11的吸嘴12取下衬底2之前，避免在拾取衬底2之前以及在此期间因滚筒输送机3的旋转的滚筒33而对衬底2造成摩擦相关的损坏。

为了在从导入过渡至在滚筒输送机3的拾取区域31中使衬底2进行枢转以及/或者与翻转装置1的“枢转机构”(即枢转臂11或吸嘴12)发生接触的过程中，尽可能避免衬底2与旋转的滚筒33之间的摩擦过程，翻转装置1的传感器单元15(仅在图1中标示)配备有平行于旋转轴14的至少两个传感器151和152，在正常情况下，当衬底2的前沿23已被传感器151和传感器152检测到时，借助这些传感器可靠地检测拾取区域31中所导入的衬底2的位置并促使滚筒输送机3在拾取区域31中关断。然后以此触发滚筒输送机3的关断，使得前沿23停在翻转装置1的枢转臂21的止挡部17的正前方。这样就几乎不会在衬底2的底面22及其顶面21上产生划痕或擦痕。如果滚筒输送机3上的衬底2具有可容许的较小倾斜度，其中衬底2的前沿23以某一偏移时间(时间差)被传感器151和152检测到，但这个偏移时间却并未超过这个时间差的预设的阈值，则也能确保上述情形，其中这个阈值由衬底2的最大允许倾斜度来定义。

然而，如果超过了这个时间差的预设阈值，则需要对衬底2进行对准。为此，图8示出翻转装置1的图7所示局部C，其包括与滚筒输送机3的输送轨道不平行地导入的衬底2。由此可以看出，不平行地导入的衬底2的前沿23基于传感器151和152平行于旋转轴14的位置而具有倾斜的走向，必须通过这两个传感器151和152以显著的时间差来检测这个倾斜的走向。为此，基于衬底2的输送速度和总体较小的允许倾斜度，传感器151与152之间的间距至少为200mm，优选在300-500mm之间，直至达到所使用的衬底2的整个宽度。特别优选以某种方式将传感器间距与外部吸嘴12的位置进行适配，使得两个传感器151和152只有在对于吸嘴12而言也能确保上述情形的情况下，才会被衬底2“完全覆盖”。也就是说，如果传感器151和152中的每一个也都在传感器宽度的范围内完全检测到衬底边沿23，则同时也应该针对衬底2的预期的位置偏差确保吸嘴12完全放置在衬底2上，进而借此可靠地拾取衬底2。

在超过通过传感器151和传感器152进行的边沿检测之间的时间差的阈值的情况下，延迟滚筒输送机3的基于传感器的关断。然后以某种方式触发这个关断，从而继续通过滚筒输送机3的滚筒33来驱动衬底2，直至这个衬底碰撞到止挡部17的一部分(例如碰撞到枢转臂11中的一个)，前沿23首先碰撞到这个部分。由此对衬底2的对准进行——不一定是完全的——校正。

如果传感器151和152基于在导入前沿23时所测得的时间差而记录到衬底2的不允许的较大倾斜度，则根据衬底2的由此产生的位置计算出延迟滚筒输送机3的关断的时间，从而通过衬底2的前沿23碰撞到枢转臂11中的至少一个的止挡部17来减小或消除这个倾斜度。

只要这个时间差不超过预设的阈值，就测定两个传感器151和152的第二信号并在衬底2的前沿23碰撞到枢转臂11的止挡部17中的一个之前，将这个第二信号用于关断滚筒输送机3的驱动功能。

因此，衬底2的位置检测原则上应避免衬底2与枢转臂11的止挡部17的机械接触。因此，在衬底2到达拾取区域31中的定义位置时以及在通过枢转臂11的吸嘴12拾取衬底2之前，在拾取区域31中以触发的方式关断滚筒输送机3，使得衬底2在借助在此用作线性致动器13的螺线管133伸出吸嘴12并借助真空泵52的起动而激活这些吸嘴之前静止不动。

要特别强调的是，针对衬底2借助倾斜的前沿23碰撞到枢转臂11的止挡部17而延迟滚筒输送机3的关断仅在特殊情况下用作紧急对准，如果衬底2的倾斜在其他情况下可能会对衬底2的进一步的加工过程和/或整个加工机器的无错的工作方式造成重大损害的话。此外，可以通过以下方式将因衬底2在滚筒输送机3上的较小的旋转运动而产生划痕的风险降至最低：滚筒33具有包含丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR-Nitril Butadiene Rubber)的涂层。

虽然本发明主要针对在衬底2的多次曝光过程中，例如在多个单侧或两侧施加的具有最终的Mylar(迈拉)聚酯薄膜(针对抗蚀剂的氧化分解的保护层)的光阻层中直接曝光电路图形的过程中操作印制电路板和柔性电路膜(PCB‘s-Printed Circuit Boards)这一个方面，但翻转装置1应被理解为具有用于不同敏感衬底2的多重价值。也就是说，本发明——如本领域技术人员容易理解的那样——并不局限于对电子电路、电子电路的坯件或半成品进行翻转，而且还包括对所有包括抛光、研磨或具有其他敏感特性的表面的板状或薄膜状工件进行翻转，其中在输送衬底2时，应尽可能在不会因划痕、擦痕或其他机械损害而损坏表面的情况下引入翻转过程。

附图中的符号列表

1:翻转装置

11:枢转臂

12:吸嘴

13:线性致动器

131:气压缸

132:电动执行机构

133:螺线管

14:旋转轴

141:开放式载体框架

15:传感器单元

151,152,…:传感器

16:枢转框架

17:止挡部

2:衬底

21:顶面

22:底面

23:前沿

3:滚筒输送机

31:拾取区域

32:安放区域

33:滚筒

34:开口

4:驱动器

5:气动单元

51:文丘里式气动单元

52:真空泵

6:电控制单元

Claims (18)

1.一种用于在相继实施的、用于在衬底(2)的一个或两个表面上的敏感涂层中形成二维结构的加工步骤之间操作板状或薄膜状衬底的翻转装置，所述翻转装置包括：

-用于在相继实施的两个加工步骤之间水平地提供所述衬底(2)的衬底导引装置，

-可绕水平旋转轴(14)枢转的保持装置，其具有用于拾取在所述衬底导引装置上备好的衬底(2)的吸嘴(12)，所述保持装置用于使所述吸嘴(12)所拾取的所述衬底(2)围绕所述水平旋转轴(14)朝所述衬底导引装置的方向枢转并将所述衬底(2)安放在所述衬底导引装置上，其中用于使所述保持装置枢转的驱动器(4)与所述水平旋转轴(14)连接，以及

-传感器和控制构件，用于识别所述衬底(2)的位置以及用于在提供在所述衬底导引装置上备好的所述衬底(2)之后控制所述保持装置枢转，

其特征在于，

-所述衬底导引装置是水平操作的输送轨道(3)，其用于借助位于可枢转的所述保持装置的所述水平旋转轴(14)前面的拾取区域(31)和位于所述水平旋转轴(14)后面的安放区域(32)，沿水平输送平面线性地移动所述衬底(2)，

-可枢转的所述保持装置构建为具有至少两个平行的且沿所述水平旋转轴(14)的径向错开布置的枢转臂(11)的翻转装置(1)，所述枢转臂具有吸嘴(12)，以便能够占据所述枢转臂(11)在所述输送轨道(3)的所述拾取区域(31)中处于所述输送平面上方以及在所述安放区域(32)中处于所述输送平面下方的平行的高度位置，

-所述吸嘴(12)借助可正交于所述输送平面地伸出和缩回的线性致动器(13)可动地安装在所述枢转臂(11)上，以便将用于固定所述衬底(2)的所有吸嘴(12)同时放置在所述衬底(2)上，并且

-所述用于识别所述衬底(2)的位置以及用于控制所述衬底(2)翻转的所述传感器和控制构件包括传感器单元(15)和控制单元，所述传感器单元具有至少两个用于检测所述衬底(2)的前沿(23)的传感器(151、152)，所述控制单元用于触发用于所述吸嘴(12)的气动单元(5)和用于移动所述吸嘴(12)的所述线性致动器(13)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

与所述水平旋转轴(14)错开的所述枢转臂(11)和所述吸嘴(12)以某种方式可变地安装，使得所述吸嘴(12)就数量而言可以适配所述衬底(2)的尺寸并且可以至少相对于所述衬底(2)的角部或边沿区域定位在所述枢转臂(11)上。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，

所述吸嘴(12)可以借助可横向移动的枢转臂(11)和沿所述枢转臂(11)可动地固定的线性致动器(13)来进行定位。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，

设有至少两个平行的枢转臂(11)，所述枢转臂各具有至少两个吸嘴(12)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，

所述枢转臂(11)构建有横撑以形成枢转框架(16)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，

所述枢转臂(11)安装在集成到所述水平旋转轴(14)中的开放式载体框架(141)上，其中所述载体框架(141)的至少两个相对侧是敞开的，以便允许衬底(2)在不翻转的情况下穿过所述载体框架(141)的开放侧。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，

设有用于在翻转过程中在所述吸嘴(12)处产生负压以固定所述衬底(2)的气动单元(5、51、52)。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述枢转臂(11)采用空心的构建方案并且在其内部安置有用于将所述吸嘴(12)与所述气动单元(5、51、52)连接在一起的软管。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述枢转臂(11)的外侧安装有用于将所述吸嘴(12)与所述气动单元(5、51、52)连接在一起的软管。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的装置，其特征在于，

所述气动单元(5)构建为具有至少一个文丘里式喷嘴的文丘里式气动单元(51)或者构建为真空泵(52)。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其特征在于，

气压缸(131)、电动执行机构(132)或螺线管(133)用作所述线性致动器(13)。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，

设有用于控制所述电动执行机构(132)或所述螺线管(133)的伸出和缩回的电控制单元(6)。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的装置，其特征在于，

所述线性致动器(13)适用于所述吸嘴(12)的最大行程长度，所述最大行程长度为5mm至30mm，优选高达12mm。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的装置，其特征在于，

所述枢转臂(11)具有用于限制导入的衬底(2)的移动或对所述衬底进行紧急对准的止挡部(17)。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的装置，其特征在于，

所述传感器单元(15)包含至少两个用于检测所述衬底(2)的前沿(23)的传感器(151、152、…)。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的装置，其特征在于，

用于馈送所述衬底(2)的所述输送轨道由滚筒输送机(3)构成。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，

在所述安放区域(32)中，所述滚筒输送机(3)在所述滚筒(33)上具有供所述枢转臂(11)在所述滚筒输送机(3)的由所述滚筒(33)构成的输送平面下方沉入的开口(34)。

18.根据权利要求1至15中任一项所述的装置，其特征在于，

用于馈送所述衬底(2)的所述输送轨道由来自带式输送机、盒式输送机、空气喷嘴工作台、空气滑台或空气滑轨的群组中的至少一个水平移动系统构成。

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