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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Entlacken eines Bereiches auf einem Maskensubstrat
gemäß dem Oberbegriff
der Ansprüche
1 und 9.
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Integrierte Schaltungen auf Halbleitersubstraten
werden üblicherweise
in der Planartechnik hergestellt. Diese beinhaltet eine Abfolge
von jeweils ganzflächig
an der Scheibenoberfläche
wirkenden Einzelprozessen, die über
geeignete Maskierungsschichten gezielt zur lokalen Veränderung
des Halbleitermaterials führen.
In der Planartechnik erfolgt die lokale Bearbeitung des Halbleitermaterials üblicherweise
mit Hilfe lithographischer Verfahren, bei denen Fotomasken eingesetzt
werden, um die zu erzeugenden Strukturen auf einem dünnen strahlungsempfindlichen
Film, meist einer organischen Schicht auf dem Halbleitersubstrat
abzubilden und dann mit speziellen Ätzverfahren in die Halbleiterschichten
zu übertragen.
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Die Fotomasken enthalten im Allgemeinen das
Muster einer Entwurfsebene der im Halbleitermaterial zu erzeugenden
elektrischen Schaltung als Chromschicht auf einem transparenten
Träger.
Das Ausgangsmaterial zur Herstellung einer Fotomaske ist dabei ein
Maskensubstrat, das üblicherweise
aus Glas bzw. Quarz besteht und das ganzflächig mit Chrom als Licht absorbierender
Schicht bedeckt ist. Diese Chromschicht wird mit einem Fotolack
bzw. einem Elektronenstrahllack als strahlungsempfindlichen Film
ganzflächig
beschichtet. In die Lackschicht werden dann die entsprechenden Strukturen
einer Entwurfsebene je nach gewünschtem
Belichtungsverfahren im entsprechenden Größenverhältnis, z.B. 1 : 1 oder auch
10 : 1, abgebildet. Hierfür
stehen Elektronenstrahlverfahren oder optische Verfahren per Mustergenerator
zur Verfügung.
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Verfahrensbedingt werden bei der
Aufbringung der Lackschicht auf der Chromschicht des Maskensubstrats
auch die äußeren Randzonen
sowie die Seitenkanten mit Lack überzogen.
Bei der Handhabung des Maskensubstrats wird aber gerade der Kantenbereich
mit Handhabungswerkzeugen wie Maskenzange, automatischen Handlern
oder Aufbewahrungskassetten mechanisch verhältnismäßig stark belastet. Da die
Lackschicht für
diese Art der Belastung nicht geeignet ist, können sich dabei Lackpartikel
lösen und
durch Ablagerung auf der Schichtseite der Fotomaske zu Defekten
führen,
da jeder mit der Fotomaske kopierte Mikrochip dann den gleichen Fehler
aufweisen würde.
Dieser Ausfallmechanismus ist hinreichend bekannt. Eine zufriedenstellende
Lösung
zum Entlacken der Randzonen einer Fotomaske wurde bisher nicht gefunden.
Die gängigen
fototechnischen Ätzverfahren
aus der Waferverarbeitung wie Lösemittelentlackung
sind zum Entlacken der Randzonen auf Grund der Geometrien und der
Massen der Maskensubstrate nicht geeignet, da sie auf Fotomasken
nicht durchführbar
sind.
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Aus der
DE 195 37 716 C2 ist ein
Trockenätzverfahren
bekannt, bei dem mittels einer Düse
ein Ätzgas
auf einem Fotolackbereich gerichtet wird, um diesen lokalen Bereich
zu ätzen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit
denen sich auf einfache und zuverlässige Weise Lackbereiche auf
einem Maskensubstrat entfernen lassen.
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Diese Aufgabe wird von einem Verfahren nach
Anspruch 1 und einer Vorrichtung nach Anspruch 9 gelöst.
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Gemäß der Erfindung wird der Fotolack
mit Hilfe einer chemischen Ätzreaktion
entfernt, wobei für
die chemische Ätzreaktion
vorzugsweise ein ozonhaltiges Gas genutzt wird, das mit dem Fotolack auf
dem Maskensubstrat reagiert und dieses in flüchtige Ätzprodukte wie Kohlenstoff
umwandelt. Die flüchtigen Ätzprodukte
lassen sich dann gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
einfach mit dem Ozonüberschuss
absaugen, so dass zuverlässig
die Gefahr von Ablagerungen auf der Sehichtenseite des Fotolacks
vermieden wird.
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Gemäß der Erfindung wird der zu
entlackende Bereich lokal erwärmt.
Durch die Erwärmung
wird die Reaktionsgeschwindigkeit erheblich gesteigert, so dass
das Entlacken in einer sehr viel kürzeren Zeit erfolgt, als wenn
dieser Vorgang bei Raumtemperatur durchgeführt werden würde. Besonders
günstig ist
dabei, dass wegen der großen
Temperaturunterschiede die Entlackung nur an dem lokal erwärmten Brennfleck
erfolgt, während
benachbarte Bereiche, die wegen der schlechten Wärmeleitung des Maskensubstrats
wesentlich kühler
sind, praktisch unverändert
bleiben. Damit wird eine sehr wirkungsvolle selektive Entlackung
erzielt, die auch an schwer zugänglichen
Stellen wie den Seitenkanten vorteilhaft anwendbar ist. Ein weiterer
Vorteil liegt auch darin, dass die Gaszufuhr nicht so genau dosiert
werden muss und mit Überschuss
erfolgen kann, da der Lackabtrag im Wesentlichen nur an dem erwärmten Brennfleck
erfolgt.
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Durch diese erfindungsgemäße Technik lässt sich
auf einfache Weise eine lokale und rückstandsfreie Lackentfernung
auf einem Fotomaskensubstrat durchführen, da die chemische Ätzreaktion sich
einfach lokal begrenzen lässt
und darüber
hinaus für
eine zuverlässige
Lackentfernung sorgt. Durch die Erfindung lässt sich somit die Maskenqualität verbessern
und auch die Ausbeute vorteilhaft steigern.
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Der zu entlackende Bereich wird vorteilhaft mit
Hilfe von Lichtstrahlung gezielt auf eine möglichst hohe Temperatur mindestens
150°C erwärmt. Eine solche
Lichtheizung lässt
sich beispielsweise über eine
Stromregelung leicht steuern, so dass damit auch eine gewünschte Temperatur
für den
Brennfleck einstellbar ist.
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Als geeignete Lichtquelle kann vorteilhaft
ein Laser verwendet werden. Die heutigen Laser liefern eine ausreichende
Heizenergie zum Erwärmen
des Brennflecks und sind sehr genau fokussierbar, so dass vorteilhaft
nur der gewünschte
Bereich erwärmt wird.
Streulicht, das andere Bereiche schädigen könnte, wird mit einfachen Mitteln
verhindert.
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Eine etwas kostengünstigere
Lösung
wird in einer Lampenheizung gesehen, beispielsweise in einer Glühlampe.
Glühlampen
erzeugen nur zu einem geringen Anteil sichtbares Licht. Der überwiegende Energieanteil
besteht aus Wärmestrahlung
im nicht sichtbaren Bereich. Die Strahlung lässt sich mit einfachen optischen
Linsen vorteilhaft auf den zu entlackenden Bereich fokussieren.
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Eine günstige Lösung wird auch darin gesehen,
die Wellenlänge
des Lichtes so zu wählen,
dass das entstehende Streulicht keinen Schaden an den restlichen
Lackflächen
des Maskensubstrats anrichtet.
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Zur Vermeidung von Streulicht wird
die gemeinsame Positionierung der Gasdüse und der Lichtheizung in
unmittelbarer Nähe
zu dem zu entlackenden Bereich vorgeschlagen.
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Als eine besonders günstige Lösung wird auch
angesehen, dass der Lichtstrahl innerhalb der Düse geführt wird. Durch diese Kombination
können mit
einfachen mechanischen Vorrichtungen die Düse und die Lichtstrahlung gemeinsam,
d.h. relativ zum Verfahrtisch über
den zu entlackenden Bereich geführt
werden.
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Eine alternativ vorteilhafte Lösung ergibt sich,
wenn die Lichtstrahlung außerhalb
der Düse
geführt
wird. Dadurch wird vermieden, dass sich das ozonhaltige Gas vorzeitig
aufheizt und dann unter Umständen
auch unerwünschte
Flächen
erwärmt,
an denen der Fotolack zumindest teilweise abgelöst werden könnte. Ein weiterer Vorteil
besteht bei dieser Anordnung auch darin, dass das ozonhaltige Gas
mit Überschuss
eingeblasen werden kann, da es an den berührenden kalten Lackbereichen
keinen Schaden anrichten kann.
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Die Vorrichtung mit dem Verfahrtisch
und der oberhalb angeordneten Düse
hat den Vorteil der einfachen und zuverlässigen Handhabung. Beispielsweise
können
handelsübliche
Verfahrtische mit geringem Aufwand zum Entlacken von Maskensubstraten
umgebaut werden. Die Düse
kann dabei fest angeordnet sein, so dass die relative Verschiebung durch
die Steuerung des Verfahrtisches erfolgen kann.
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Weiterhin ist vorteilhaft, die Lichtheizung
nur auf den zu entlackenden Bereich auszurichten, so dass man ganz
gezielt beispielsweise die Randzonen des Maskensubstrates entlacken
kann.
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Besonders einfach kann das Entlacken
des Maskensubstrats dadurch erfolgen, dass das Maskensubstrat auf
einem Verfahrtisch aufgelegt und fixiert ist, der vorzugsweise in
die drei Achsen x, y und z bewegt werden kann. Bei dieser Anordnung
werden dann die Düse
und die Lichtheizung fest über
dem zu entlackenden Bereich angeordnet und der Verfahrtisch vorzugsweise
mit einem Softwareprogramm in die gewünschten Richtungen bewegt.
Auf diese Weise lässt
sich leicht ein automatisches Entlacken vieler Maskensubstratscheiben
durchführen.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind
in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
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1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel der
Erfindung mit einer Düsenanordnung,
bei der die Lichtstrahlung innerhalb der Düse geführt ist; und
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2 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel der
Erfindung, bei der die Lichtstrahlung außerhalb der Düse geführt ist.
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1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel der
Erfindung in schematischer Darstellung. Auf einem Verfahrtisch 7 sind
Halterungen 17 vorgesehen, durch die ein Maskensubstrat 11,
ein so genanntes Blank, für
eine zu fertigende Fotomaske 10 auf dem Verfahrtisch 7 fixiert
werden kann. Das Maskensubstrat besteht vorzugsweise aus einer Glas-
bzw. Quarzplatte 110, die ganzflächig mit einer Chromschicht 111 aus
lichtabsorbierendem Material bedeckt ist. Die Chromschicht 111 ist
wiederum auf ihrer Oberseite mit einer Fotolackschicht 12 ganzflächig überzogen
(Schichtseite 9). Auf diese Lackschicht können dann
später
die gewünschten
Strukturen einer Entwurfsebene für
eine integrierte Schaltung auf einem Halbleiterbauelement je nach
Belichtungsverfahren im entsprechenden Größenverhältnis abgebildet werden. Dazu
stehen dann Elektronenstrahlverfahren bzw. optische Verfahren per
Mustergenerator zur Verfügung.
Nach Entwickeln des Fotolacks werden dann die belichteten Strukturen
in die Chromschicht 111 geätzt, um das Muster einer Entwurfsebene
in der Chromschicht herzustellen.
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Die Fotolackschicht 12 auf
dem Maskensubstrat wird, bedingt durch die Herstellung der Beschichtung
praktisch auf dem ganzen Maskensubstrat insbesondere auch auf den
Seitenkanten, aufgetragen. Für
die weitere Handhabung des Maskensubstrats stört aus Qualitäts- und
Zuverlässigkeitsgründen der
Fotolack insbesondere in der gestrichelt eingezeichneten Randzone
sowie an den Seitenkanten 13 des Maskensubstrats.
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Der Verfahrtisch 7 ist vorzugsweise
in den Richtungen x, y und z bewegbar gelagert, so dass seine Position
schrittweise in eine gewünschte
Richtung verschoben werden kann. Die Verschiebung erfolgt vorzugsweise
mit einem Computer, der durch ein entsprechendes Softwareprogramm
steuerbar ist. Mit dieser Vorrichtung lässt sich dann leicht eine automatische
Station zur Entlackung von Maskensubstraten 11 aufbauen.
Aus Übersichtsgründen wurden
die mechanischen und elektrischen Teile der Steuerung in 1 jedoch weggelassen. Derartige Verfahrtische
sind in der Halbleiterfertigung per se bekannt und müssen daher
nicht näher
beschrieben werden.
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Die Halterung 17 ist in
unterschiedlichen Ausführungen
vorsehbar. Anstelle der an zwei gegenüberliegenden Ecken gezeichneten
Anschlagwinkel können
auch optische Markierungen oder dergleichen zur genauen Positionierung
des Maskensubstrats 11 vorgesehen werden. Dies erscheint
insbesondere bei einem automatischen Handling der Maskensubstrate 11 mit
Greifarmen oder Ähnlichem sinnvoll.
Die Fixierung des Maskensubstrats 11 erfolgt durch Einklemmen
oder beispielsweise auch durch einen Unterdruck zwischen der Auflagefläche des
Verfahrtisches 7 und der Unterseite des Maskensubstrats 11.
Die Fixierung muss jedoch so fest sein, dass das Maskensubstrat 11 durch
ein aufgeblasenes Ätzgas,
in der Ausführungsform
ein ozonhaltiges Gas 5, nicht verschoben werden kann. Andererseits darf
die Halterung 17 beziehungsweise die Fixiereinrichtung
weder das Maskensubstrat 11 beschädigen noch die zu entlackenden
Bereiche 14, insbesondere die Randzonen und Seitenkanten 13 bedecken.
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Über
dem Maskensubstrat 11 ist an einem zu entlackenden Bereich 14,
an einer Stelle des gestrichelt eingezeichneten Bereiches ein Gehäuse 16 angeordnet.
Das Gehäuse 16 ist
beispielsweise zylindrisch ausgebildet und an seinem Umfang und
seinem oberen Ende lichtdicht und gasdicht verschlossen. An seinem
unteren Ende ist eine Düse 8 mit
einer Austrittsöffnung 6 angeordnet, über die
das ozonhaltige Gas 5 ausgeblasen wird. Die Düse 8 ist
dabei auf den zu entlackenden Bereich 14 gerichtet.
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Das ozonhaltige Gas 5 wird über eine
seitlich an dem Gehäuse 16 angeordnete
Gaszuführung 15 zugeführt. Es
strömt
durch das Gehäuse 16 und
tritt an der Austrittsöffnung 6 aus.
Des Weiteren ist in dem Gehäuse 17 eine
Lichtheizung 1 angeordnet, deren Lichtstrahlung, die im
Wesentlichen als Wärmestrahlung
wirkt, über
eine Optik 2 fokussiert wird und ebenfalls an der Austrittsöffnung 6 austritt.
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Als Lichtheizung 1 kann
eine einfache Glühlampe,
die Weißlicht
erzeugt, verwendet werden. In alternativer Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, als Lichtheizung 1 einen Laser einzusetzen.
Bei der Fokussierung der Lichtstrahlung ist zu beachten, dass möglichst
kein Streulicht entsteht. Das wird beispielsweise durch eine geeignete
Wahl des Abstandes zwischen der Schichtseite 9 des Maskensubstrats 11 und
der Austrittsöffnung 6 der
Düse 8 erzielt. Des
Weiteren kann die Wellenlänge
der als Lichtheizung 1 eingesetzten Lichtquelle so gewählt werden, dass
auftretendes Streulicht keine schädigende Wirkung auf den Fotolack
im nicht zu entlackenden Bereich hat.
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Da die Lichtheizung 1 im
Wesentlichen nur an einem Brennfleck 4 den Fotolack 12 auf
der Schichtseite 9 des Maskensubstrats 11 aufheizen soll,
ist die Wellenlänge
des Lichtes für
den Abtragungsprozess selbst ohne Bedeutung.
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Die Lichtheizung 1 dient
dazu, den Fotolack an den zu entlackenden Bereichen 14 auf
eine Temperatur aufzuheizen, bei der sich eine messbare chemische
Reaktion zwischen dem ozonhaltigen Gas 5 und der Lackschicht
ergibt. Das ozonhaltige Gas reagiert mit dem Fotolack zu flüchtigen Ätzprodukten wie
Kohlendioxid. Eine nennenswerte chemische Reaktion wird jedoch erst
bei Temperaturen über
ca. 150°C
erreicht. Mit der Lichtheizung 1 werden die zu entlackenden
Bereiche lokal über
diese Temperaturschwelle aufgeheizt, um eine schnelle und effektive Entlackung
erreichen zu können.
Die lokale Aufheizung des zu entlackenden Bereiches über eine
entsprechende Steuerung des Brennflecks wird auch dadurch gewährleistet,
dass die Quarzglasplatte 110 eine schlechte Wärmeleitung
besitzt, so dass sich die Fotolackschicht im Wesentlichen nur am
Brennfleck 4 selbst aufheizt.
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Vorteilhaft an einer solchen Temperatursteuerung
des Ätzprozesses
ist auch, dass es möglich
ist, das ozonhaltige Gas 5 ohne Rücksicht über die restliche Lackschicht
mit Über schuss
ausströmen
zu lassen, da sich hier aufgrund der niedrigen Temperatur in der
Fotolackschicht keine nennenswerten Ätzreaktionen ergeben. Die flüchtigen Ätzprodukte
sowie das überschüssige ozonhaltige
Gas werden mit einer Absaugvorrichtung 18 abgesaugt, damit
sie sich nicht auf den umliegenden Fotolackbereichen des Maskensubstrats 11 niederschlagen
können.
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Alternativ zum Einsatz eines ozonhaltigen Gases
besteht jedoch auch die Möglichkeit,
andere Ätzgase
einzusetzen. Um hier dann eine lokale Ätzreaktion zu erzeugen, wird
entweder auch ein Gas eingesetzt, das erst bei einer gewissen Temperaturschwelle
für eine
nennenswerte Ätzrate
sorgt oder es wird über
die Düse 8 bzw.
eine andere Gasausströmvorrichtung
zuverlässig
dafür gesorgt,
dass das Ätzgas
nur auf den gewünschten
zu entlackenden Bereich ausströmt.
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Das Gehäuse 1 mit der Düse 8 und
der Lichtheizung 1 sind relativ zum Maskensubstrat 11 und dem
Verfahrtisch 7 verschiebbar angeordnet, wie oben bereits
beschrieben wurde. Zusätzlich
ist jedoch vorsehbar, dass während
des Entlackungsvorganges das Gehäuse 1 beispielsweise
in die dargestellte S-Richtung
geschwenkt werden kann. Das hat den Vorteil, dass damit auf einfache
Weise die Breite des zu entlackenden Bereiches 14 gesteuert
werden kann.
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Im Folgenden wird die Funktionsweise
dieser Anordnung näher
erläutert.
Das zu entlackende Maskensubstrat 11 wird auf dem Verfahrtisch 7 fixiert. Um
die gestrichelt gezeichnete Randzone des Maskensubstrats 11 zu
entlacken, wird die Düse 8 in
unmittelbarer Nähe
und möglichst
dicht über
der Randzone positioniert. Dann werden das ozonhaltige Gas 5,
die Lichtheizung 1 und die Absaugvorrichtung 18 eingeschaltet,
so dass der Entlackungsvorgang am Brennfleck 4 beginnt.
Die Temperatur des Brennfleckes 4 wird über den Lampenstrom so geregelt,
dass ein optimales Entlackungsergebnis erzielt wird. Zum Entlacken
verschiebt nun der Verfahrtisch 7 den Brennfleck 4 entlang
dem zu entlackenden Bereich 14, bis dieser Bereich vollständig entlackt
wurde.
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Um die Breite der Entlackungszone
zu steuern kann zusätzlich
die Düse 8 in
die S-Richtung geschwenkt werden.
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Alternativ ist auch vorsehbar, nur
die Düse 8 über den
zu entlackenden Bereich 14 zu schwenken, während der
Verfahrtisch 7 dann festgestellt ist.
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2 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel der
Erfindung. Der Verfahrtisch 7 mit den Halterungen 17 und
der Aufnahme des Maskensubstrats 11 ist ähnlich wie
in 1 dargestellt. Unterschiedlich
ist dagegen die Ausbildung der Düse 8 für das ozonhaltige
Gas 5 sowie die Lichtheizung 1. Die Düse 8 ist separat
und in der Nähe
des Gehäuses 16 angeordnet.
Die Lichtheizung 1 erzeugt auf dem zu entlackenden Bereich 14 wieder
den Brennfleck 4. Auf diesen Brennfleck 4 ist
die Düse 8 mit
der Austrittsöffnung 6 für das ozonhaltige
Gas 5 gerichtet.
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Der Funktionsablauf entspricht dem,
wie er zu 1 beschrieben
wurde.
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Alternativ zu den beiden dargestellten
Ausführungsbeispielen
besteht auch die Möglichkeit, statt
einer Lichtheizung 1 eine anders geartete Heizung, die
z.B. am Fahrtisch 7 angeordnet ist, zum lokalen Aufheizen
der Lackschicht zu nutzen. Hierbei besteht auch die Möglichkeit,
die Fotolackschicht 12 auf dem Maskensubstrat im Wesentlichen
ganzflächig
aufzuheizen und stattdessen gezielt das ozonhaltige Gas, das für die Ätzreaktion
sorgt, lokal auf die zu entlackenden Bereiche aufzuströmen.
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Die in der vorstehenden Beschreibung,
den Zeichnungen und den Ansprüchen
offenbarten Merkmale der Erfindung können weiterhin sowohl einzeln als
auch in beliebiger Kombination für
die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen
von Bedeutung sein.