DE102012108211A1

DE102012108211A1 - Belichtungsanlage

Info

Publication number: DE102012108211A1
Application number: DE102012108211.1A
Authority: DE
Inventors: Klaus Jünger; Prof. Dr. Opower Hans
Original assignee: KLEO Halbleitertechnik GmbH and Co KG
Current assignee: KLEO Halbleitertechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2014-03-06
Also published as: CN104885011B; KR20160003620A; TWI612390B; TW201423281A; CN104885011A; KR102221450B1; WO2014037302A1

Abstract

Um eine Belichtungsanlage für ein Substrat, welches als Substratbasis ein Flachmaterial miteinander gegenüberliegenden Substratbasisoberflächen und auf jeder der Substratbasisoberflächen der Substratbasis eine fotosensitive Schicht aufweist, in welcher durch selektive Belichtung fotochemische Prozesse auslösbar und dadurch selektive Strukturen erzeugbar sind, umfassend ein Maschinengestell, und mindestens eine Belichtungseinheit, derart zu verbessern, dass eine Belichtung eines Substrats mit auf gegenüberliegenden Seiten angeordneten sensitiven Schichten möglichst effizient erfolgen kann, wird vorgeschlagen, dass am Maschinengestell eine Substratführung vorgesehen ist, welche das Substrat mit seinen Substratoberflächen parallel zu einer Belichtungsführungsfläche und quer zur Belichtungsführungsfläche definiert positioniert sowie in einer parallel zur Belichtungsführungsfläche verlaufenden Vorschubrichtung bewegbar führt, dass zur Belichtung der fotosensitiven Schichten beiderseits der Belichtungsführungsfläche stationär am Maschinengestell angeordnete Belichtungseinheiten zur selektiven Belichtung jeweils einer der fotosensitiven Schichten vorgesehen sind und dass das Substrat zur Belichtung relativ zu den Belichtungseinheiten in der Vorschubrichtung bewegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Belichtungsanlage für ein Substrat, welches als Substratbasis ein Flachmaterial mit einander gegenüberliegenden Substratbasisoberflächen und auf jeder der Substratbasisoberflächen der Substratbasis eine fotosensitive Schicht aufweist, in welcher durch selektive Belichtung fotochemische Prozesse auslösbar und dadurch selektive Strukturen erzeugbar sind, umfassend ein Maschinengestell, und mindestens eine Belichtungseinheit.
Derartige Belichtungsanlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt, bei dem Stand der Technik wird üblicherweise eine fotosensitive Schicht des Substrats belichtete und danach die andere fotosensitive Schicht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Belichtungsanlage der eingangs beschriebenen Art derart zu verbessern, dass eine Belichtung eines Substrats mit auf gegenüberliegenden Seiten angeordneten sensitiven Schichten möglichst effizient erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird bei einer Belichtungsanlage der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass am Maschinengestell eine Substratführung vorgesehen ist, welche das Substrat mit seinen Substratoberflächen parallel zu einer Belichtungsführungsfläche und quer zur Belichtungsführungsfläche definiert positioniert sowie in einer parallel zur Belichtungsführungsfläche verlaufenden Vorschubrichtung bewegbar führt, dass zur Belichtung der fotosensitiven Schichten beiderseits der Belichtungsführungsfläche stationär am Maschinengestell angeordnete Belichtungseinheiten zur selektiven Belichtung jeweils einer der fotosensitiven Schichten vorgesehen sind und dass das Substrat zur Belichtung relativ zu den Belichtungseinheiten in der Vorschubrichtung bewegbar ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist somit darin zu sehen, dass damit die Möglichkeit besteht, in einfacher Art und Weise beide fotosensitiven Schichten durch jeweils mindestens eine der Belichtungseinheiten zu Belichten und somit eine sehr effizient arbeitende Belichtungsanlage zur Verfügung steht.
Besonders günstig ist es, wenn die Belichtungsführungsfläche sich quer zur Vorschubrichtung mindestens über die Ausdehnung des Substrats in einer quer zur Vorschubrichtung verlaufenden Querrichtung erstreckt und sich in der Vorschubrichtung über eine Führungslänge erstreckt.
Mit einer derartigen Ausdehnung der Belichtungsführungsfläche ist eine optimale definierte Positionierung des Substrats für die Belichtung durch die Belichtungseinheiten möglich.
Besonders günstig arbeitet die erfindungsgemäße Belichtungsanlage dann, wenn jede der Belichtungseinheiten so ausgebildet ist, dass mit dieser die jeweilige fotosensitive Schicht in einer Belichtungszone selektiv belichtbar ist, wobei sich die Belichtungszone quer zur Vorschubrichtung über die Breite des zu belichtenden Bereichs des Substrats und in Vorschubrichtung über einen innerhalb der Führungslänge der Belichtungsführungsfläche liegenden Bereich erstreckt.
Das heißt, dass die Führungslänge der Belichtungsführungsfläche größer ist als die Ausdehnung der jeweiligen Belichtungszone parallel zur Vorschubrichtung, so dass eine optimale Positionierung des Substrats zumindest in dem zu belichtenden Bereich sichergestellt ist.
Besonders günstig ist es ferner, wenn die Belichtungseinheiten relativ zueinander so positioniert sind, dass ein Belichten der beiden fotosensitiven Schichten innerhalb der Führungslänge der Belichtungsführungsfläche in der Vorschubrichtung erfolgt.
Eine besonders zweckmäßige Lösung sieht vor, dass die Belichtungseinheiten relativ zueinander so positioniert sind, dass die Belichtungszonen der Belichtungseinheiten in der Vorschubrichtung überlappend angeordnet sind.
Dabei sind vorteilhafterweise die Belichtungseinheiten relativ zueinander so angeordnet, dass die Belichtungszonen in der Vorschubrichtung über mehr als die Hälfte ihrer Ausdehnung in der Vorschubrichtung überlappen.
Um das Substrat mit der geforderten Positionierungsgenauigkeit relativ zur Belichtungsführungsfläche zu führen, ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Belichtungsanlage vorgesehen, dass die Positionierung des Substrats relativ zur Belichtungsführungsfläche durch eine Substratführung erfolgt.
Die Substratführung könnte in unterschiedlichster Art und Weise ausgebildet sein, um die Positionierung relativ zur Belichtungsführungsfläche zu erreichen.
Beispielsweise könnte eine randseitige Führung des Substrats vorgesehen sein.
Eine zweckmäßige Lösung sieht vor, dass die Substratführung das Substrat dadurch definiert zur Belichtungsführungsfläche führt, dass das Substrat zwischen zwei Führungsplatten aufgenommen ist, wobei sich die Führungsplatten außerhalb einer Belichtungszone erstrecken könnten.
Eine günstige Lösung sieht dabei vor, dass die Belichtung der fotosensitiven Schichten durch die Führungsplatten hindurch erfolgt, da damit eine optimale Positionierung des Substrats bei der Belichtung relativ zur Belichtungsführungsfläche möglich ist.
Grundsätzlich wäre es dabei denkbar, die Führungsplatten mit geeigneten Ausnehmungen zu versehen.
Durch die Ausnehmungen wird jedoch die Qualität der Führung des Substrats wiederum verschlechtert.
Aus diesem Grund sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die Führungsplatten zumindest im Bereich der jeweiligen Belichtungszonen für die zur Belichtung vorgesehene elektromagnetische Strahlung transparent sind, so dass eine Belichtung der fotosensitiven Schichten des Substrats durch das Material der Führungsplatten hindurch erfolgen kann, wobei unter "transparent" eine Absorption für die elektromagnetische Strahlung zu verstehen ist, die unter 15%, noch besser unter 10%, der einfallenden Strahlung liegt.
Um einerseits eine möglichst gute Führung des Substrats relativ zur Belichtungsführungsfläche zu erreichen und andererseits aber auch eine Bewegung des Substrats in der Vorschubrichtung realisieren zu können, sind unterschiedliche Lösungen im Hinblick auf die Bewegbarkeit der Führungsplatten und des Substrats relativ zueinander denkbar.
So sieht eine zweckmäßige Lösung vor, dass das Substrat zum Belichten relativ zu den Führungsplatten in der Vorschubrichtung bewegbar ist, das heißt, dass in diesem Fall die Führungsplatten im einfachsten Fall stationär am Maschinengestell angeordnet werden können.
Es wäre aber auch denkbar, aus anderen Gründen eine Bewegbarkeit der Führungsplatten relativ zum Maschinengestell vorzusehen.
Um eine möglichst gute Positionierung des relativ zu den Führungsplatten in der Vorschubrichtung bewegbaren Substrats zu erreichen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Substrat relativ zu den Führungsplatten und zwischen diesen reibungsarm in der Vorschubrichtung bewegbar ist.
Eine reibungsarme Bewegbarkeit in der Vorschubrichtung ist schon deshalb günstig, um eine ruckfreie Bewegung des Substrats relativ zu den Führungsplatten in der Vorschubrichtung zu gewährleisten, so dass die Vorschubgeschwindigkeit eingehalten werden kann, da diese für die Exaktheit der Belichtung mit den Belichtungseinheiten maßgebend ist.
Beispielsweise wäre es in diesem Fall denkbar, die Führungsplatten mit entsprechenden Beschichtungen zu versehen, die eine reibungsarme Bewegung des Substrats relativ zu den Führungsplatten erlauben.
Eine besonders zweckmäßige Lösung sieht vor, dass das Substrat durch einen Gleitfilm zwischen der jeweiligen Führungsplatte und der jeweiligen fotosensitiven Schicht des Substrats reibungsarm relativ zu den Führungsplatten bewegbar ist.
Dabei könnte der Gleitfilm durch eine Gelschicht gebildet werden. Eine besonders einfache Lösung sieht jedoch vor, dass der Gleitfilm durch eine Flüssigkeit gebildet ist, wobei ein einfaches Beispiel für eine derartige Flüssigkeit Wasser ist.
Um ein Medium zur Bildung des Gleitfilms zuführen zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Substratführung eine Gleitmediumzufuhreinrichtung zugeordnet ist, so dass direkt der Substratführung das Gleitmedium zugeführt werden kann.
Beispielsweise ist die Gleitmediumzufuhreinrichtung dabei so angeordnet, dass sie dem sich in Vorschubrichtung bewegenden Substrat den Gleitfilm vor einer Belichtung der fotosensitiven Schichten zuführt, so dass bei der Belichtung das Substrat durch die Gleitfilme relativ zu den Führungsplatten exakt positioniert ist.
Um den Gleitfilm wieder vorteilhafterweise von dem Substrat entfernen zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Substratführung mit einer das Gleitmedium nach dem Belichten aufnehmenden Gleitmediumaufnahme versehen ist.
Insbesondere bei Einsatz eines Gleitfilms ist es besonders günstig, wenn die Belichtungsführungsfläche mit einer Komponente in Schwerkraftrichtung verläuft.
Dabei ist es von Vorteil, wenn die Belichtungsführungsfläche im Wesentlichen in Schwerkraftrichtung verläuft, so dass die Schwerkraft den Einsatz des Gleitmediums zur Bildung des Gleitfilms unterstützt.
In diesem Fall ist zweckmäßigerweise vorgesehen, dass die Gleitmediumzufuhreinrichtung in Schwerkraftrichtung oberhalb der jeweiligen Belichtungseinheit angeordnet ist.
Eine andere Ausbildung der Substratführung sieht vor, dass das Substrat zur Belichtung zwischen den Führungsplatten eingeklemmt und mit den Führungsplatten in der Vorschubrichtung bewegbar ist, das heißt, dass bei dieser Lösung keine Relativbewegung zwischen dem Substrat und den Führungsplatten erfolgt, sondern dass bei dieser Art der Substratführung das Substrat mit den Führungsplatten als Einheit in der Vorschubrichtung bewegt wird.
Dies hat den Vorteil, dass in diesem Fall die Bewegung in der Vorschubrichtung durch Einwirkung auf die Führungsplatten erfolgen kann und somit in einfacher Weise eine Erfassung der Bewegung des Substrats durch Erfassen der Bewegung der Führungsplatten in der Vorschubrichtung möglich ist.
In diesem Fall ist beispielsweise vorgesehen, dass das Substrat mit den Führungsplatten intermittierend in der Vorschubrichtung bewegbar ist.
In diesem Fall erfolgt zweckmäßigerweise die Bewegung des Substrats in Vorschubrichtung dadurch, dass die das Substrat zwischen sich einklemmenden Führungsplatten mittels einer Führungseinheit und einem Vorschubantrieb in Vorschubrichtung bewegbar sind.
Dabei liefert insbesondere die Führungseinheit die Präzision der Führung parallel zur Belichtungsführungsfläche, so dass die das Substrat zwischen sich einklemmenden Führungsplatten mittels der Führungseinheit parallel zur Belichtungsführungsfläche geführt werden.
Um das Substrat zwischen die Führungsplatten einklemmen zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die das Substrat zwischen sich einklemmenden Führungsplatten durch außerhalb des Belichtungsbereichs liegende Spanneinheiten miteinander verspannbar sind.
Dabei können die Verspanneinheiten so ausgebildet sein, dass diese lediglich die Führungsplatten miteinander verspannen.
Eine besonders günstige Lösung sieht vor, dass die das Substrat zwischen sich einklemmenden Führungsplatten durch die Spanneinheit miteinander verspannbar und voneinander wegbewegbar sind, um das Substrat in einen Zwischenraum zwischen den Führungsplatten einzuführen oder aus dem Zwischenraum zwischen den Führungsplatten zu entfernen.
Um bei der erfindungsgemäßen Belichtungsanlage einen optimalen Ablauf der Belichtung des Substrats zu erreichen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Substratführung eine Substratzufuhreinheit zugeordnet ist, welche das Substrat speichert und dann in der Lage ist, dieses zum Belichten der Substratführung zuzuführen.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Substratführung eine Substratabfuhreinheit zugeordnet ist, welche das im Bereich der Substratführung belichtete Substrat aufnimmt.
Prinzipiell wäre es denkbar, durch die Substratzufuhreinheit und/oder die Substratabfuhreinheit ebenfalls die Vorschubbewegung zu erzeugen.
Da die Vorschubbewegung sehr exakt erfassbar sein muss, um eine präzise Belichtung des Substrats vornehmen zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Substratführung mindestens eine Vorschubeinheit zugeordnet ist.
Eine derartige der Substratführung zugeordnete Vorschubeinheit erlaubt die Erfassung der Vorschubbewegung des Substrats relativ zu den Belichtungseinheiten mit der erforderlichen Präzision.
Hinsichtlich der Ausbildung des Substrats wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
Eine besonders günstige Lösung, die sich für die erfindungsgemäße Belichtungsanlage eignet, sieht vor, dass das Substrat ein in seiner Längsrichtung und quer zu den Substratoberflächen biegbares Material ist, so dass sich das Substrat bei der Führung durch die Belichtungsanlage umlenken und auch in der Substratführung exakt relativ zur Belichtungsführungsfläche positionieren lässt.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Substrat ein in seiner in der Belichtungsführungsfläche parallel zur Vorschubrichtung verlaufenden Längsrichtung zugsteifes Material ist, so dass das Substrat sich bei Erzeugung der Vorschubbewegung insbesondere dann, wenn sich dieses relativ zu den Führungsplatten in der Vorschubrichtung bewegen soll, nicht längt und somit die Position des Substrats exakt erfasst werden kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.
In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Substrats zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Belichtungsanlage;
2 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Belichtungsanlage;
3 eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung der erfindungsgemäßen Belichtungsanlage im Bereich einer Substratführung sowie der der Substratführung zugeordneten Vorschubeinheiten;
4 eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung eines Bereichs X in 3;
5 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Belichtungseinheit;
6 eine perspektivische Darstellung der Ausführungsform gemäß 5 der erfindungsgemäßen Belichtungseinheit;
7 eine schematische Ansicht ähnlich 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Belichtungsanlage;
8 eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung ähnlich 4 des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Belichtungsanlage;
9 eine perspektivische ausschnittsweise Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Belichtungsanlage mit das Substrat zwischen sich einklemmenden Führungsplatten vor einer Belichtung;
10 eine Darstellung ähnlich 9 mit den das Substrat zwischen sich einklemmenden Führungsplatten bei einer Belichtung und
11 eine Darstellung ähnlich 9 der das Substrat zwischen sich einklemmenden Führungsplatten nach der Belichtung.
Ein in 1 dargestelltes und mit einer erfindungsgemäßen Belichtungsanlage zu belichtendes Substrat 10 umfasst eine Substratbasis 12, die einen Träger 14 aus Flachmaterial aufweist, der sich in einer Längsrichtung L und einer Querrichtung Q erstreckt und aus einem elektrisch nicht leitenden Material gebildet ist. Der Träger 14 ist auf seinen einander gegenüberliegenden Trägeroberflächen 16 und 18 mit einer die Trägeroberflächen 16 und 18 vollständig überdeckenden elektrisch leitenden Schicht 22 bzw. 24 versehen, deren elektrische Leitfähigkeit Leitfähigkeitswerte im Bereich von Metallen aufweist.
Beispielsweise ist die elektrisch leitende Schicht 22 bzw. 24 eine Kupferschicht, aus welcher später durch Strukturierung Leiterbahnen herstellbar sind, die mit dem Träger 14 zusammen eine Leiterplatte für eine elektrische Schaltung bilden können.
Zur Herstellung der Strukturierung der elektrisch leitenden Schichten 22 und 24 ist auf durch die elektrisch leitenden Schichten 22 und 24 gebildeten Substratbasisoberflächen 26 bzw. 28 eine fotosensitive Schicht 32 bzw. 34 aufgebracht, in welcher durch Belichtung von durch die fotosensitiven Schichten 32 und 34 gebildeten Substratoberflächen 36 bzw. 38 mit elektromagnetischen Wellen in einem für die fotosensitive Schicht vorgegebenen Spektralbereich fotochemische Umwandlungsprozesse erzeugbar sind, so dass durch selektive Belichtung den späteren aus den leitenden Schichten 22 und 24 herzustellenden Leiterbahnen entsprechende und durch selektive fotochemische Umwandlung der jeweiligen fotosensitiven Schicht 32 und 34 hergestellte Strukturen S erzeugbar sind, wobei diese Strukturen S aufgrund der fotochemischen Umwandlung bei einer nachfolgenden Behandlung des Substrats 10 in einem Ätzvorgang nicht abgelöst werden und die die späteren Leiterbahnen bildenden Bereiche der elektrisch leitenden Schichten 22 und 24 gegen eine Ablösung bei einem derartigen Ätzvorgang schützen, während die übrigen nicht fotochemisch umgewandelten Bereiche der fotosensitiven Schichten 32 und 34 sowie die von diesen abgedeckten Bereiche der elektrisch leitenden Schichten 22 und 24 durch den Ätzvorgang abgelöst werden.
Um die Strukturen S in den fotosensitiven Schichten 32 und 34 durch selektive Belichtung herstellen zu können, ist ein in 2 dargestelltes Ausführungsbeispiel einer Belichtungsanlage 40 vorgesehen, welches ein Maschinengestell 42 aufweist, das seinerseits auf einer Stellfläche 44 steht.
An dem Maschinengestell 42 ist eine Substratzufuhreinheit 46 vorgesehen, in welcher beispielsweise im Fall eines quer zu den Trägeroberflächen 16 und 18 biegbaren und als Bandmaterial ausgebildeten Trägers 14 und entsprechend biegbaren leitenden Schichten 22 und 24 sowie fotosensitiven Schichten 32 und 34 das Substrat 10 in Form eines Substratwickels 48 gespeichert ist.
Von dem Substratwickel 48 lässt sich das Substrat 10 in Form einer Substratbahn 52 abwickeln und mittels einer ersten Vorschubeinheit 54 und einer zweiten Vorschubeinheit 56 einer zwischen den Vorschubeinheiten 54 und 56 stationär am Maschinengestell 42 angeordneten Substratführung 60 zuführen, welche das Substrat 10, insbesondere im dargestellten Ausführungsbeispiel die Substratbahn 52, während eines Belichtungsvorgangs, wie nachfolgend im Einzelnen beschrieben, exakt führt.
Hierzu umfasst, wie in 2 und 3 im Einzelnen dargestellt, die erste Vorschubeinheit 54 mehrere, beispielsweise drei Umlenkwalzen 62, 64 und 66, wobei mindestens zwei der drei Umlenkwalzen 62, 64 und 66 von der Substratbahn 52 mit einem Umschlingungswinkel umschlungen werden, der mehr als 90° Grad, vorzugsweise mehr als 120° Grad beträgt, um einen schlupffreien Reibschluss zwischen der Substratbahn 52 und beispielsweise den Umlenkwalzen 62 und 64 zu erzielen.
Dabei liegt die Substratbahn 52 auf einer der Umlenkwalzen 62, 64, beispielsweise der Umlenkwalze 62, mit der durch die erste fotosensitive Schicht 32 gebildeten Substratoberfläche 36 auf, während das Substrat 10 auf der anderen der Umlenkwalzen 62, 64, beispielsweise der Umlenkwalze 64, mit der durch die zweite fotosensitive Schicht 34 gebildeten Substratoberfläche 38 aufliegt.
Jede der Umlenkwalzen 62 und 64 ist ihrerseits mit einem Drehgeber 72 und 74 gekoppelt, wobei jeder der Drehgeber 72 und 74 in der Lage ist, die Geschwindigkeit, mit welcher sich die Substratbahn 52 mit den Umlenkwalzen 62 und 64 schlupffrei mitbewegt, zu erfassen.
Vorzugsweise ergibt sich die Geschwindigkeit der Substratbahn 52 dabei aus dem Mittelwert der von den Drehgebern 72 und 74 ermittelten Umfangsgeschwindigkeit der Umlenkwalzen 62 und 64.
Ferner dient die Umlenkwalze 66 beispielsweise lediglich dazu, die Substratbahn 52 derart umzulenken, dass diese die Substratführung 60 durchläuft.
Nach Durchlaufen der Substratführung 60 wird die Substratbahn 52 von einer weiteren Umlenkwalze 76, umgelenkt, wobei die Umlenkwalze 76 vorzugsweise die Substratbahn 52 zwischen sich und einer auf einer gegenüberliegenden Seite der Substratbahn 52 angeordneten Klemmwalze 78 einklemmt, um die Substratbahn 52 dann einer Substratabfuhreinheit 82 zuzuführen.
In der Substratabfuhreinheit 82 wird die Substratbahn beispielsweise ebenfalls in Form eines Substratwickels aufgewickelt werden kann oder in anderer Form aufgewickelt werden kann oder in anderer Form abgelegt werden kann.
Um das bei diesem Ausführungsbeispiel als Substratbahn 52 durch die Substratführung 60 bewegte Substrat 10 mit einer gewünschten Vorschubgeschwindigkeit in einer Vorschubrichtung 84 durch die Substratführung 60 hindurchbewegen zu können, ist zumindest eine der Umlenkwalzen 62, 64, 66, 76 und 78 durch einen Vorschubantrieb 86 angetrieben, der beispielsweise gemäß 2 den Umlenkwalzen 76 und 78 zugeordnet ist, so dass der Vorschubantrieb 86 somit die Substratbahn 52 durch die Substratführung 60 hindurchbewegt.
Wie in 3 und 4 dargestellt, umfasst die Substratführung 60 zwei ebenfalls stationär am Maschinengestell 42 und im Abstand voneinander angeordnete Führungsplatten 92 und 94, die einander zugewandte Führungsflächen 96 und 98 aufweisen, zwischen denen ein Zwischenraum 100 besteht, durch welchen das Substrat 10 hindurchbewegbar ist.
Dabei ist der Abstand A der Führungsflächen 96, 98 so dimensioniert, dass zwischen den Führungsflächen 96 und 98 und den entsprechenden Substratoberflächen 36 und 38 jeweils ein Spalt 102 bzw. 104 vorliegt, der im Bereich von 30 Mikrometer bis 150 Mikrometer, vorzugsweise im Bereich von 40 Mikrometer bis 100 Mikrometer, liegt.
Der Spalt 102, 104 kann prinzipiell als Luftspalt ausgebildet sein, dies hätte jedoch den Nachteil, dass damit eine Reibung zwischen der jeweiligen Substratoberfläche 36 bzw. 38 und der entsprechenden Führungsfläche 96 bzw. 98 auftreten würde.
Aus diesem Grund wird der jeweilige Spalt 102 bzw. 104 aufgefüllt durch einen Gleitfilm 106 bzw. 108, welcher durch ein dem jeweiligen Spalt 102 bzw. 104 zugeführtes Gleitmedium gebildet wird.
Im einfachsten Fall ist das Gleitmedium Wasser, welches der Substratführung 60 durch Gleitmediumzuführungen 112 bzw. 114 zugeführt wird, so dass sich dann das Gleitmedium in Vorschubrichtung 84 zusammen mit dem Substrat 10 durch die Substratführung 60 hindurchbewegen kann und eine Reibung zwischen den Substratoberflächen 36 und 38 und den entsprechenden diese Substratoberflächen führenden Führungsflächen 96 und 98 der Führungsplatten 92 und 94 verhindert.
Vorzugsweise ist die Substratführung 60 so ausgebildet, dass die Führungsplatten 92 und 94 mit den Führungsflächen 96 und 98 mit einer signifikanten Komponente in Schwerkraftrichtung, das heißt insbesondere näherungsweise vertikal, verlaufen, so dass das Gleitmedium bereits aufgrund der Schwerkraft in die Spalte 102 und 104 eintreten und sich längs derselben bewegen kann.
Dabei ist unter näherungsweise vertikal eine Ausrichtung zu verstehen, die bis zu ±10 Grad von der exakt vertikalen Richtung abweichen kann.
Günstigerweise erfolgt im Anschluss an die Belichtung des Substrats 10 ein Entfernen des Gleitmediums durch der Substratführung 60 zugeordnete Gleitmediumaufnahmen 116, 118, die beispielsweise das Gleitmedium abtragen und/oder absaugen.
Aufgrund der engen Tolerierung der Spalte 102 und 104 und der zusätzlich in den Spalten 102 und 104 vorgesehenen Gleitfilme 106 und 108 erfolgt eine präzise Führung des Substrats 10 durch die Führungsplatten 92 und 94 relativ zu einer geometrischen Belichtungsführungsfläche 120, die mittig zwischen den Führungsflächen 96 und 98 verläuft.
Bei einem parallelen Verlauf der Führungsflächen 96 und 98 relativ zueinander verläuft somit auch die Belichtungsführungsfläche 120 parallel zu den Führungsflächen 96 und 98.
Ferner verläuft die Belichtungsführungsfläche 120 parallel zur Vorschubrichtung 84, wobei die Vorschubrichtung 84 vorzugsweise mit der Belichtungsführungsfläche 120 zusammenfällt.
Durch die stationär am Maschinengestell 42 angeordneten Führungsplatten 92, 94 erfolgt eine exakte Positionierung des Substrats 10 durch die Substratführung 60 quer zur Belichtungsführungsfläche 120, so dass dadurch bei der Belichtung des Substrats 10, insbesondere der fotosensitiven Schichten 32 und 34 desselben, keinerlei wesentliche Fokussierfehler bei der für die Belichtung vorgesehenen elektromagnetischen Strahlung auftreten.
Die die Belichtungsführungsfläche 120 definierenden Führungsplatten 92 und 94 erstrecken sich dabei in Richtung ihrer Führungsflächen 96 und 98 und quer zur Vorschubrichtung 84 über die gesamte Ausdehnung der Substratoberflächen 36 und 38 quer zur Vorschubrichtung 84 und in der Vorschubrichtung 84 mindestens über eine Führungslänge FL, die eine ausreichend präzise Positionierung des Substrats 10 für die Belichtung der fotosensitiven Schichten 32 und 34 erlaubt.
Zur Erzeugung der elektromagnetischen Strahlung für die Belichtung der fotosensitiven Schichten 32 und 34 sind als Ganzes mit 122 und 124 bezeichnete Belichtungseinheiten vorgesehen, welche eine Belichtung der jeweiligen fotosensitiven Schicht 32 bzw. 34 innerhalb einer Belichtungszone 126 bzw. 128 erlauben, welche sich einerseits parallel zur Belichtungsführungsfläche 120 über jeweils eine Zonenlänge ZL ausdehnt und quer zur Führungsrichtung 84 sowie parallel zur Belichtungsführungsfläche 120 über eine Zonenbreite ZB ausdehnt (5), die mindestens einer einer quer zur Vorschubrichtung 84 und parallel zur Belichtungsführungsfläche 120 verlaufenden Breite B eines zu belichtenden Bereichs B der fotosensitiven 32 bzw. 34 entspricht (4), welchen durch selektive Belichtung die Strukturen S erzeugt werden sollen.
Wie in 4 dargestellt, sind nun die Belichtungseinheiten 122 und 124 so relativ zueinander auf gegenüberliegenden Seiten des Substrats 10 angeordnet, dass deren Belichtungszonen 126 und 128 sich hinsichtlich der Ausdehnung der Zonenlängen ZL parallel zur Vorschubrichtung 84 überlappen.
Zweckmäßigerweise sind die Belichtungseinheiten 122 und 124 so relativ zueinander so angeordnet, dass die Belichtungszonen 126 und 128 auf gegenüberliegenden Seiten der Belichtungsführungsfläche 120 und vorzugsweise einander exakt gegenüberliegend, so dass sich die Zonenlängen ZL der einander gegenüberliegenden Belichtungszonen 126 und 128 mit ihrer Ausdehnung in der Vorschubrichtung 84 weitgehend überlappen.
Prinzipiell könnten die Führungsplatten 92 und 94 im Bereich der Belichtungszonen 126, 128 Aussparungen aufweisen, um die elektromagnetische Strahlung für die Belichtung der fotosensitiven Schichten 32 und 94 passieren zu lassen.
Dies hätte jedoch gerade den Nachteil, dass damit in den Belichtungszonen 126 und 128 keine exakte Führung des Substrats 10 erfolgen würde.
Aus diesem Grund ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Führungsplatten 92 und 94 sich durch die Belichtungszonen 126, 128 hindurch erstrecken und zumindest im Bereich der Belichtungszonen 126 und 128 für die elektromagnetische Strahlung zur Belichtung der fotosensitiven Schichten 32 und 34 transparent ausgebildet sind, so dass die elektromagnetische Strahlung die Führungsplatten 92 und 94 in den Belichtungszonen 126, 128 im Wesentlichen absorptionsfrei, schlechtestenfalls mit geringer Absorption, durchsetzt, und folglich eine Erwärmung der Führungsplatten 92 und 94 in den Belichtungszonen 126 und 128 vernachlässigt werden kann.
Die einzelnen Belichtungseinheiten 122 und 124 können grundsätzlich beliebig ausgebildet sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Belichtungseinheiten, wie in 5 und 6 dargestellt, so ausgebildet sind, dass diese Reihen 130 von in einer Reihenrichtung 132 aufeinanderfolgend angeordneten Strahlungsaustrittsbereichen 134 aufweisen, aus denen Belichtungsstrahlen austreten, von denen mit jedem durch eine Abbildungseinheit ein dem Strahlungsaustrittsbereich 134 entsprechender Belichtungsfleck auf der fotosensitiven Schicht 32, 34 erzeugbar ist, wobei jeder Belichtungsfleck durch mindestens eine ein sich in einer Bewegungsrichtung bewegendes Ablenkelement mit mindestens einer Reflektorfläche aufweisende Ablenkeinheit in einer quer zur Reihenrichtung 132 und schräg zur Vorschubrichtung 84 verlaufenden Ablenkrichtung 136 ablenkbar ist, so dass mit jedem Belichtungsstrahl in der Ablenkrichtung 136 in einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Belichtungsfleckpositionen einander zumindest teilweise überlappender Belichtungsflecken erzeugbar sind.
Derartige Ablenkeinheiten sind beispielsweise in der DE 10 2009 046 809 A1 oder der WO 2008/071347 im Detail beschrieben, so dass zur Beschreibung des Aufbaus der Funktionsweise dieser Belichtungseinrichtungen vollinhaltlich auf die Ausführungen zu diesen Druckschriften Bezug genommen wird.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Belichtungsanlage, dargestellt in den 7 bis 11, ist die Belichtungsanlage 40' ebenfalls mit einem Maschinengestell 42' versehen, das auf einer Stellfläche 44 steht.
Ferner sind eine Substratzufuhreinheit 46' und eine Substratabfuhreinheit 82' vorgesehen.
Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Substratführung 60' jedoch anders ausgebildet.
Die Substratführung 60' umfasst, wie in 8 dargestellt, ebenfalls zwei Führungsplatten 92' und 94', die mit ihren Führungsflächen 96' und 98' einen Zwischenraum 100' bilden, allerdings liegen die Führungsflächen 96' und 98' unmittelbar auf den Substratoberflächen 36 und 38 auf, so dass das Substrat 10 zwischen den Führungsplatten 92' und 94' eingeklemmt ist und damit ebenfalls exakt relativ zur Belichtungsführungsfläche 120, die mittig zwischen den Führungsflächen 96' und 98' verläuft, geführt ist.
Beim Bewegen des Substrats 10 in der Vorschubrichtung 84 erfolgt jedoch im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel keine Relativbewegung des Substrats 10 zu den stationär am Maschinengestell 42 angeordneten Führungsplatten 92' und 94', sondern die Führungsplatten 92' und 94' werden in der Vorschubrichtung 84 mitsamt dem Substrat 10 bewegt und bilden mit dem Substrat 10 während der Belichtung der fotosensitiven Schichten 32 und 34 desselben eine als Ganzes bewegbare Einheit.
Hierzu werden die Führungsplatten 92' und 94' durch Spanneinheiten 142 und 144 gegeneinander verspannt und ihrerseits auf einem Führungstisch 146 mit einer parallel zur Belichtungsführungsfläche 120 verlaufenden Tischoberfläche 148 in der Vorschubrichtung 84 geführt und durch einen dem Führungstisch 146 zugeordneten Vorschubantrieb 150 in der Vorschubrichtung 84 bewegt und zwar relativ zu den Belichtungseinheiten 122 und 124, die nach wie vor stationär am Maschinengestell 42' angeordnet sind.
In diesem Fall sind ebenfalls die Belichtungszonen 126 und 128 stationär angeordnet, allerdings bewegen sich die Führungsplatten 92' und 94' in der Vorschubrichtung 84 durch die Belichtungszonen 126 und 128 hindurch, so dass die Führungsplatten 92' und 94' insgesamt für die Belichtung erforderliche elektromagnetische Strahlung transparent auszubilden sind.
Durch die Bewegung der miteinander durch die Spanneinheiten 142 und 144 verbundenen Führungsplatten 92' und 94' in der Vorschubrichtung 84, geführt durch die Tischoberfläche 148 des Führungstischs 146 erfolgt ebenfalls eine Bewegung des zwischen den Führungsplatten 92' und 94' liegenden Substrats 10 einerseits in der Vorschubrichtung 84 und andererseits exakt positioniert quer zur Belichtungsführungsfläche 120, so dass dadurch ebenfalls keine nennenswerten Positionierfehler bei der Belichtung der fotosensitiven Schichten 32 und 34 des Substrats 10 auftreten können.
Vorzugsweise erfolgt, wie in den 9, 10 und 11 dargestellt, eine Bewegung eines Satzes von verbundenen Führungsplatten 92' und 94' in der Vorschubrichtung 84 von einer Seite der Belichtungseinheiten 122 und 124 durch einen Zwischenraum 154 zwischen den Belichtungseinheiten 122 und 124 hindurch auf die andere Seite der Belichtungseinheiten 122 und 124, so dass das zwischen diesen Führungsplatten 92' und 94' liegende Substrat 10 belichtet werden kann.
Dabei erfolgt die Bewegung des Substrats 10 nicht in Form einer zusammenhängenden Substratbahn 52 relativ zu den Belichtungseinheiten 122 und 124, sondern intermittierend in Form von Substratabschnitten 152, die jeweils zwischen einem Satz von Führungsplatten 92' und 94' einklemmbar sind.
Vorzugsweise werden somit von der Substratzuführungseinheit 46' jeweils Substratabschnitte 152 einem Satz von Führungsplatten 92' und 94' zugeführt, der gemäß 9 auf der der Substratzufuhreinheit 46' zugewandten Seite des Führungstisches 146 steht und dieser Substratabschnitt 152 wird dann eingeklemmt zwischen den Führungsplatten 92' und 94' in der Vorschubrichtung 84 in Richtung der Substratabfuhreinheit 82' bewegt, die dann den belichteten Substratabschnitt 152 aus dem Zwischenraum 100' zwischen den Führungsplatten 92' und 94' aufnimmt, so dass die Führungsplatten 92' und 94' ohne zwischenliegenden Substratabschnitt 152 wieder in Richtung der Substratzufuhreinheit 46' bewegt werden können, um in der in 9 dargestellten Stellung wieder einen Substratabschnitt 152 von der Substratzufuhreinheit 46' aufzunehmen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009046809 A1 [0099]
WO 2008/071347 [0099]

Claims

Belichtungsanlage (40) für ein Substrat (10), welches als Substratbasis (12) ein Flachmaterial miteinander gegenüberliegenden Substratbasisoberflächen (26, 28) und auf jeder der Substratbasisoberflächen der Substratbasis (12) eine fotosensitive Schicht (32, 34) aufweist, in welcher durch selektive Belichtung fotochemische Prozesse auslösbar und dadurch selektive Strukturen (S) erzeugbar sind, umfassend ein Maschinengestell (42), und mindestens eine Belichtungseinheit (122, 124), dadurch gekennzeichnet, dass am Maschinengestell (42) eine Substratführung (60) vorgesehen ist, welche das Substrat (60) mit seinen Substratoberflächen (36, 38) parallel zu einer Belichtungsführungsfläche (120) und quer zur Belichtungsführungsfläche (120) definiert positioniert sowie in einer parallel zur Belichtungsführungsfläche (120) verlaufenden Vorschubrichtung (84) bewegbar führt, dass zur Belichtung der fotosensitiven Schichten (32, 34) beiderseits der Belichtungsführungsfläche (120) stationär am Maschinengestell (42) angeordnete Belichtungseinheiten (122, 124) zur selektiven Belichtung jeweils einer der fotosensitiven Schichten (32, 34) vorgesehen sind und dass das Substrat (10) zur Belichtung relativ zu den Belichtungseinheiten (122, 124) in der Vorschubrichtung (84) bewegbar ist.
Belichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsführungsfläche (120) sich quer zur Vorschubrichtung (84) mindestens über die Ausdehnung des Substrats (10) in einer quer zur Vorschubrichtung (84) verlaufenden Querrichtung (Q) erstreckt und sich in der Vorschubrichtung (84) über eine Führungslänge (FL) erstreckt.
Belichtungsanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Belichtungseinheiten (122, 124) so ausgebildet ist, dass mit dieser die jeweilige fotosensitive Schicht (32, 34) in einer Belichtungszone (126, 128) selektiv belichtbar ist, die sich quer zur Vorschubrichtung (84) über die Breite (BB) eines zu belichtenden Bereichs (B) des Substrats (10) und in Vorschubrichtung (84) über einen innerhalb der Führungslänge (FL) der Belichtungsführungsfläche (120) liegenden Bereich erstreckt.
Belichtungsanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungseinheiten (120) relativ zueinander so angeordnet sind, dass ein Belichten der beiden fotosensitiven Schichten (32, 34) innerhalb der Führungslänge (FL) der Belichtungsführungsfläche (120) in der Vorschubrichtung (84) erfolgt.
Belichtungsanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungseinheiten (122, 124) relativ zueinander so positioniert sind, dass die Belichtungszonen (126, 128) der Belichtungseinheiten (122, 124) in der Vorschubrichtung (84) überlappend angeordnet sind.
Belichtungsanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungseinheiten (122, 124) relativ so zueinander angeordnet sind, dass sich die Belichtungszonen (126, 128) in der Vorschubrichtung (84) über mehr als die Hälfte ihrer Ausdehnung (ZL) in der Vorschubrichtung (84) überlappen.
Belichtungsanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung des Substrats (10) relativ zur Belichtungsführungsfläche (120) durch eine Substratführung (60) erfolgt.
Belichtungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratführung (60) das Substrat (10) dadurch definiert zur Belichtungsführungsfläche (120) führt, dass das Substrat (10) zwischen zwei Führungsplatten (92, 94) aufgenommen ist.
Belichtungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtung der fotosensitiven Schichten (32, 34) durch die Führungsplatten (92, 94) hindurch erfolgt.
Belichtungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsplatten (92, 94) zumindest im Bereich der jeweiligen Belichtungszonen für die zur Belichtung vorgesehene elektromagnetische Strahlung transparent sind.
Belichtungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (10) zum Belichten relativ zu den Führungsplatten (92, 94) in der Vorschubrichtung (84) bewegbar ist.
Belichtungsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (10) zum Belichten relativ zu den Führungsplatten (92, 94) und zwischen diesen reibungsarm in der Vorschubrichtung (84) bewegbar ist.
Belichtungsanlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (10) jeweils durch einen Gleitfilm (106, 108) zwischen der jeweiligen Führungsplatte (92, 94) und der jeweiligen fotosensitiven Schicht (32, 34) des Substrats (10) reibungsarm relativ zu den Führungsplatten bewegbar ist.
Belichtungsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitfilm (106, 108) durch eine Flüssigkeit gebildet ist.
Belichtungsanlage nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratführung (60) eine Gleitmediumzufuhreinrichtung (112, 114) zugeordnet ist.
Belichtungsanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitmediumzufuhreinrichtung (112, 114) dem sich in Vorschubrichtung (84) bewegenden Substrat (10) den Gleitfilm (106, 108) vor einer Belichtung der fotosensitiven Schichten (32, 34) zuführt.
Belichtungsanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratführung (60) mit einer das Gleitmedium nach dem Belichten aufnehmenden Gleitmediumaufnahme (116, 118) versehen ist.
Belichtungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsführungsfläche (120) mit einer Komponente in Schwerkraftrichtung verläuft.
Belichtungsanlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsführungsfläche (120) im Wesentlichen in Schwerkraftrichtung verläuft.
Belichtungsanlage nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitmediumzufuhreinrichtung (112, 114) in Schwerkraftrichtung oberhalb der jeweiligen Belichtungseinheit (122, 124) angeordnet ist.
Belichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat zur Belichtung zwischen den Führungsplatten (92', 94') eingeklemmt und mit den Führungsplatten (92' 94') in der Vorschubrichtung (84) bewegbar ist.
Belichtungsanlage nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (10) mit den Führungsplatten (92', 94') intermittierend in der Vorschubrichtung (84) bewegbar ist.
Belichtungsanlage nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die das Substrat (10) zwischen sich einklemmenden Führungsplatten (92', 94') mittels einer Führungseinheit (146) und einer Vorschubeinheit (150) in der Vorschubrichtung bewegbar sind.
Belichtungsanlage nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die das Substrat (10) zwischen sich einklemmenden Führungsplatten (92', 94') mittels der Führungseinheit (146) parallel zur Belichtungsführungsfläche (120) geführt sind.
Belichtungsanlage nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die das Substrat (10) zwischen sich einklemmenden Führungsplatten (92', 94') durch außerhalb des Belichtungsbereichs (B) liegende Spanneinheiten (142, 144) miteinander verspannbar sind.
Belichtungsanlage nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die das Substrat (10) zwischen sich einklemmenden Führungsplatten (92', 94') durch die Spanneinheiten (142, 144) miteinander verspannbar und voneinander wegbewegbar sind, um das Substrat (10) in einen Zwischenraum zwischen den Führungsplatten (92', 94') einzuführen oder aus dem Zwischenraum zwischen den Führungsplatten (92', 94') zu entfernen.
Belichtungsanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratführung (60) eine Substratzufuhreinheit (46) zugeordnet ist.
Belichtungsanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratführung (60) eine Substratabführeinheit (82) zugeordnet ist.
Belichtungsanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratführung (60) mindestens eine Vorschubeinheit (54, 56, 150) zugeordnet ist.
Belichtungsanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (10) ein sich in seiner Längsrichtung (L) und quer zu den Substratoberflächen (36, 38) biegbares Material ist.
Belichtungsanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (10) ein in seiner in der Belichtungsführungsfläche parallel zur Vorschubrichtung (84) verlaufenden Längsrichtung (L) zugsteifes Material ist.