DE102012202874A1

DE102012202874A1 - Device for measuring intensity distribution of longitudinally extended light source, has light-absorbing cooling body, which is arranged in direction of longitudinal extension of light source and in radiation direction of light source

Info

Publication number: DE102012202874A1
Application number: DE201210202874
Authority: DE
Inventors: Harald Gross; Erwin Zschieschang
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2013-08-29
Anticipated expiration: 2032-02-25
Also published as: DE102012202874B4

Abstract

The device has a light-absorbing cooling body (8), which is arranged in the direction of the longitudinal extension of the light source and in a radiation direction of the light source directed to the line of action. The cooling body has absorption elements in the region of the radiation (6) of the light source. The absorption elements are arranged in a row in the direction of the longitudinal extension of the light source and over the entire length of the light source. The absorption elements are provided with temperature sensors, which are connected with an evaluation unit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Intensitätsverteilung einer längserstreckten Lichtquelle, die eine Lichtstrahlung in zumindest einer längserstreckten Wirkungslinie aufweist, mit mehreren nebeneinander angeordneten Sensoren. Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung einer derartigen Vorrichtung zur Messung der Intensitätsverteilung an einer Substratbeleuchtungseinrichtung mit einer längserstreckten Lichtquelle, deren Längserstreckung quer zu einer Transportrichtung von in einer Substrattransportebene beweglichen Substraten liegt und die über der Substrattransportebene angeordnet ist. The invention relates to a device for measuring the intensity distribution of an elongated light source, which has a light radiation in at least one longitudinally extended line of action, with a plurality of juxtaposed sensors. The invention also relates to a use of such a device for measuring the intensity distribution on a substrate illumination device with an elongated light source whose longitudinal extent is transverse to a transport direction of moving in a substrate transport plane substrates and which is arranged above the substrate transport plane.

Längserstreckte Lichtquellen, haben zumeist keine vollkommen gleiche Intensität der Lichtstrahlung entlang ihrer Längserstreckung. Dies kann zum einen fertigungsbedingt sein. Sie zeigen aber auch Alterungserscheinungen, z.B. bei Gasentladungslampen in Form einer Schwärzung an einer oder beiden Elektrodenenden, welche durch ein Sputtern bzw. durch ein Überhitzen der Elektroden hervorgerufen wird. Außerdem können an verschiedenen Stellen des Glaskörpers der Lampe farbige Trübungen auftreten, die mit Verunreinigungen des Glaskörpers oder des Füllgases in Kombination mit hohen Temperaturen zusammenhängen. Folglich erhöht sich die Inhomogenität der Lichtemission entlang der Elektrodenachse. Dies hat eine Inhomogenität der Belichtung der Lichtemission zur Folge, die mit der Betriebszeit der Gasentladungslampe zunimmt. Longitudinal light sources usually do not have the same intensity of light radiation along their longitudinal extent. This can be due to production. But they also show signs of aging, e.g. in gas discharge lamps in the form of blackening at one or both electrode ends, which is caused by sputtering or by overheating of the electrodes. In addition, at various points of the glass body of the lamp, colored turbidity can occur, which are related to contamination of the glass body or the filling gas in combination with high temperatures. Consequently, the inhomogeneity of the light emission increases along the electrode axis. This results in an inhomogeneity of the exposure of the light emission, which increases with the operating time of the gas discharge lamp.

Längserstreckte Lichtquellen können neben Gasentladungslampen auch längserstreckte Flächenstrahler oder Linienlaser o.ä. darstellen. Elongated light sources can, in addition to gas discharge lamps, also elongate surface radiators or line lasers or the like. represent.

Gemeinsam ist allen längserstreckten Lichtquellen, dass sie eine längserstreckte Wirkungslinie ausbilden, entlang derer eine von einer Strahlungsquelle ausgesandte Lichtstrahlung wirksam werden kann, beispielsweise auf der Oberfläche eines Substrats. Common to all elongated light sources is that they form an elongated line of action along which a light radiation emitted by a radiation source can be effective, for example on the surface of a substrate.

Eine Gasentladungslampe weist einen rohrförmigen Lampenkörper auf, innerhalb dessen zwei Elektroden auf einer Elektrodenachse angeordnet sind. Der Lampenkörper ist verschlossen, mit einem Gas gefüllt und auf seiner inneren oder äußeren Mantelfläche mit einer Beschichtung versehen. Bei Anlegen einer Spannung zwischen den beiden Elektroden strahlt der Lampenkörper über seine Längserstreckung und im Bereich zwischen den beiden Elektroden. Wird der Gasentladungslampe eine Fläche gegenüber gestellt, so wir die Lichtstrahlung entlang mindestens einer Wirkungslinie entlang der Längserstreckung wirksam. Es ist dabei auch möglich, die Lichtstrahlung durch entsprechende Blenden oder eine entsprechende Optik im Wesentlichen auf diese Wirkungslinie zu begrenzen. A gas discharge lamp has a tubular lamp body, within which two electrodes are arranged on an electrode axis. The lamp body is closed, filled with a gas and provided on its inner or outer circumferential surface with a coating. When a voltage is applied between the two electrodes, the lamp body radiates over its longitudinal extension and in the region between the two electrodes. If the gas discharge lamp is compared with a surface, then the light radiation along at least one line of action along the longitudinal extent is effective. It is also possible to limit the light radiation by corresponding apertures or a corresponding optics substantially to this line of action.

Eine längserstreckte Lichtquelle kann auch durch einen Laser gebildet werden, der entweder pendelnd abgelenkt und entlang der Wirkungslinie geführt wird oder als kontinuierlich brennender Linienlaser ausgeführt ist, wobei der Laser nicht auf der Wirkungslinie gerastert wird, sondern aus einer Vielzahl von Laserquellen besteht, die über eine Optik zu einer Linie fokussiert werden. An elongate light source may also be formed by a laser which is either deflected and guided along the line of action or is designed as a continuous burning line laser, the laser is not rasterized on the line of action, but consists of a plurality of laser sources, which via a Optics to be focused on a line.

Hochenergetisch strahlende längserstreckte Lichtquellen, der vorstehend genannten Art können für verschiedene Zwecke eingesetzt werden, bei denen es darauf ankommt, die Oberfläche eines Substrates durch Licht oder eine thermische Behandlung zu beeinflussen. Derartige Einrichtungen werden beispielsweise für RTP-Prozesse (RTP = Rapid Thermal Processing) eingesetzt. Bei diesen Prozessen wird über Lichtstrahlung, worunter auch Lichtstrahlung im nicht sichtbaren Bereich, wie beispielsweise ultraviolette oder infrarote Strahlung zu verstehen ist, aus längserstreckten Lichtquelle, beispielsweise einer Gasentladungslampe, die Oberfläche oder eine Funktionsschicht auf der Oberfläche des Substrates kurzzeitig belichtet und dadurch erhitzt, wodurch ein Temperprozess einsetzt, der beispielsweise zum Ausheilen einer Schicht dient. High energy long-stretched light sources of the above-mentioned type can be used for various purposes in which it is important to influence the surface of a substrate by light or a thermal treatment. Such devices are used for example for RTP processes (RTP = Rapid Thermal Processing). In these processes, light radiation, which also includes light radiation in the non-visible region, such as ultraviolet or infrared radiation, from elongated light source, such as a gas discharge lamp, the surface or a functional layer on the surface of the substrate exposed for a short time and thereby heated, thereby employs a tempering process, which serves for example for annealing a layer.

Die Substrate werden dabei auf einer Transportvorrichtung unter der Lichtquelle, wie der Gasentladungslampe hindurch transportiert, wobei die Lichtquelle permanent leuchtet. Es ist aber auch möglich, die Lichtquelle blitzartig zu zünden. Auch kann der Substrattransportprozess diskontinuierlich erfolgen. The substrates are transported on a transport device under the light source, such as the gas discharge lamp, whereby the light source is permanently lit. But it is also possible to ignite the light source in a flash. Also, the substrate transport process may be discontinuous.

Bei einer Substratbelichtung kommt es darauf an, die Substratoberfläche in ihrer Gesamtheit und nach Möglichkeit homogen zu beleuchten. Dazu werden Gasentladungslampen mit einem großen Elektrodenabstand, sogenannte „Long Arc Lamps“ eingesetzt. Dabei handelt es sich um Stablampen, die im Wesentlichen an beiden Enden eine Elektrode aufweisen und mit einer Länge gefertigt sind, die der Breite des Substrattransportes oder des Substrates entsprechen. Dementsprechend ist eine Stablampe mit ihrer Längserstreckung quer zur Transportrichtung der Substrate angeordnet. In a substrate exposure, it is important to illuminate the substrate surface in their entirety and, if possible, homogeneously. For this purpose, gas discharge lamps with a large electrode spacing, so-called "long arc lamps" are used. These are flashlights, which essentially have an electrode at both ends and are made with a length that corresponds to the width of the substrate transport or the substrate. Accordingly, a flashlight is arranged with its longitudinal extent transversely to the transport direction of the substrates.

Nachteilig ist, dass durch die Inhomogenitäten in der Strahlungsintensität bei einem Einsatz von Lichtquellen der genannten Art für eine Substratbehandlung keine vollflächig homogene Bestrahlung erfolgt. The disadvantage is that due to the inhomogeneities in the radiation intensity in the case of the use of light sources of the type mentioned for a substrate treatment, there is no homogeneous irradiation over the entire surface.

Ein weiterer Nachteil bei einer Substratbehandlung mittels hochenergetischen Lichtquellen ist, dass in Abhängigkeit von den Transmissionseigenschaften des Substrates bzw. der Funktionsschicht auf der Oberfläche des Substrats ein erheblicher Teil des Lichts durch das Substrat hindurch auf Anlagenbauteile treffen und diese stark erwärmen kann. Außerdem wird ein Teil der Strahlung von den Anlagenbauteilen reflektiert und mündet in eine zusätzliche, im Allgemeinen inhomogene Belichtung des Substrates. Dies gilt insbesondere für Substrate aus Glas, welche eine zu belichtende, semitransparente Funktionsschicht aufweisen. Sollen Glassubstrate mit verschiedenen Dicken prozessiert werden, so ändert sich der Anteil des transmittierten Lichts und somit auch der Anteil des Lichts, welcher durch Reflexionen auf die Funktionsschicht trifft. Another disadvantage of a substrate treatment by means of high-energy light sources is that, depending on the transmission properties of the substrate or the functional layer on the surface of the substrate, a significant portion of the light through the substrate to meet plant components and can heat them strongly. In addition, part of the radiation is reflected by the plant components and leads to an additional, generally inhomogeneous exposure of the substrate. This applies in particular to glass substrates which have a semitransparent functional layer to be exposed. If glass substrates with different thicknesses are to be processed, then the proportion of the transmitted light and thus also the proportion of the light which hits the functional layer through reflections changes.

Beim Transport der Substrate in Durchlaufanlagen muss aus technischen Gründen ein Abstand zwischen den Substraten eingehalten werden. Auch wenn dieser Abstand minimal gehalten wird, so verstärkt sich damit doch die Erwärmung der zuvor genannten Anlagenbauteile, wenn das Licht zwischen die Substrate, also auf kein Substrat fällt. Dies wird insbesondere deutlich, wenn Gasentladungslampen bzw. Linienlaser mit einer elektrischen Anschlussleistung von mehreren hundert bis mehreren tausend Watt pro Zentimeter Lampenlänge eingesetzt werden. Dann ist es leicht vorstellbar, dass damit große Mengen an Wärme in die Produktionsanlage eingebracht werden, die dann entsprechend gekühlt werden muss. When transporting the substrates in continuous flow systems, a distance between the substrates must be maintained for technical reasons. Even if this distance is kept to a minimum, the heating of the abovementioned plant components is intensified when the light falls between the substrates, ie, no substrate. This is particularly clear when gas discharge lamps or line lasers are used with an electrical connection power of several hundred to several thousand watts per centimeter lamp length. Then it is easy to imagine that large amounts of heat are introduced into the production plant, which then has to be cooled accordingly.

Mit der DE 195 28 198 A1 ist eine Lösung zur Bestimmung der Intensitätsverteilung eines Laserstrahls bekannt. Dabei werden Sensoren an bestimmten Positionen längs einer Geraden in Strahlquerschnittsebene angeordnet, wodurch jeweils streifenförmige Abschnittes eines Laserstrahles über den durch ihn erzeugten Lichtfleckes erfasst werden. Damit wird es möglich, die Verteilung der Lichtintensität des Laserstrahles über seinen Querschnitt zu bestimmen. With the DE 195 28 198 A1 For example, a solution for determining the intensity distribution of a laser beam is known. In this case, sensors are arranged at specific positions along a straight line in beam cross-sectional plane, whereby strip-shaped portion of a laser beam are detected in each case via the light spots generated by it. This makes it possible to determine the distribution of the light intensity of the laser beam over its cross section.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Intensitätsverteilung der Strahlung einer längserstreckten Lichtquelle während des Betriebs, insbesondere im Vakuum zu ermitteln, um damit in einfacher Weise Rückschlüsse auf Inhomogenitäten der Intensitätsverteilung zu schließen. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, die Intensitätsverteilung an einer Substratbeleuchtungseinrichtung, vorzugsweise beim Einsatz im Vakuum, zu messen, um insbesondere die Homogenität der Lichtemission der Lichtquelle während des Einsatzes in der Produktion zumessen und dadurch Alterungserscheinungen an der Lichtquelle, wie Schwärzungen des Lampenkörpers, frühzeitig festzustellen. The object of the invention is to determine the intensity distribution of the radiation of an elongated light source during operation, in particular in a vacuum, in order to conclude in a simple manner conclusions about inhomogeneities of the intensity distribution. It is a further object of the invention to measure the intensity distribution of a substrate illumination device, preferably when used in a vacuum, in particular to measure the homogeneity of the light emission of the light source during use in production and thereby aging phenomena at the light source, such as blackening of the lamp body, early determine.

Diese Aufgabe wird anordnungsseitig durch eine Vorrichtung zur Messung der Intensitätsverteilung einer längserstreckten Lichtquelle mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Ansprüche 2 bis 11 zeigen besondere Ausgestaltungen dieser Vorrichtung. Die Aufgabe wird auch durch eine Verwendung einer Vorrichtung zur Messung der Intensitätsverteilung an einer Substratbeleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 12 gelöst, zu dem die Ansprüche 13 bis 15 besondere Ausgestaltungen betreffen. This object is achieved on the arrangement side by a device for measuring the intensity distribution of an elongated light source having the features of claim 1. Claims 2 to 11 show particular embodiments of this device. The object is also achieved by using a device for measuring the intensity distribution on a substrate illumination device with the features of claim 12, to which the claims 13 to 15 relate to particular embodiments.

Insbesondere besteht die Lösung der Aufgabenstellung darin, dass eine Vorrichtung zur Messung der Intensitätsverteilung einer längserstreckten Lichtquelle der eingangs genannten Art dadurch ausgebildet wird, dass in Richtung der Längserstreckung der Lichtquelle und in einer zur Wirkungslinie gerichteten Abstrahlrichtung der Lichtquelle ein lichtabsorbierender Kühlkörper angeordnet ist, der zumindest im Bereich einer in der Abstrahlrichtung gerichteten Strahlung der Lichtquelle Absorptionselemente aufweist. Diese weisen jeweils eine der Lichtquelle gegenüberliegende Absorptionsfläche auf. Die Absorptionselemente sind in Richtung der Längserstreckung der Lichtquelle zumindest in einer Reihe und über die gesamte Länge der Lichtquelle angeordnet und mit Temperatursensoren versehen, die mit einer Auswerteeinrichtung verbunden sind. In particular, the solution of the problem is that a device for measuring the intensity distribution of an elongated light source of the type mentioned is formed by the fact that in the direction of the longitudinal extension of the light source and in a direction of action directed emission of the light source, a light-absorbing heat sink is arranged, at least has absorption elements in the region of a radiation of the light source directed in the emission direction. These each have one of the light source opposite absorption surface. The absorption elements are arranged in the direction of the longitudinal extension of the light source at least in a row and over the entire length of the light source and provided with temperature sensors which are connected to an evaluation device.

Damit wird das Licht von der Lichtquelle durch die einzelnen Absorptionselemente aufgenommen und deren Wirkung, z.B. als Wärmeentwicklung, in jedem Absorptionselement mittels der Sensoren gemessen. Mittels der Auswerteeinheit kann nunmehr mit diesen diskreten Werten ein Intensitätsverlauf entlang der Längserstreckung ermittelt werden. Thus, the light from the light source is absorbed by the individual absorption elements and their effect, e.g. as heat development, measured in each absorption element by means of the sensors. By means of the evaluation unit can now be determined with these discrete values, an intensity profile along the longitudinal extent.

Die Absorptionselemente sind als zueinander beabstandete aber benachbarte, säulenförmige Absorptionselemente ausgebildet. Durch den Abstand wird eine Form des Wärmetransports, nämlich die Wärmeleitung, zwischen den einzelnen Absorptionselementen unterbunden. Für den Fall, dass der Abstand zwischen den Absorptionselementen mit Luft gefüllt ist, kann noch eine Konvektion stattfinden. Wärmestrahlung tritt maßgeblich erst bei höheren Temperaturen ein. Damit ist die Wärmeleitung als hautsächliche Form des Wärmetransports ausgeschlossen und die Messschärfe für die Ermittlung des Wärmeprofils erheblich erhöht. Im Falle des Einsatzes im Vakuum entfällt auch noch die Konvektion als Wärmetransportmöglichkeit, wodurch sich die Ermittlung des Wärmeprofils noch weiter verbessert. The absorption elements are designed as spaced but adjacent, columnar absorption elements. As a result of the distance, a form of heat transport, namely the heat conduction, between the individual absorption elements is prevented. In the event that the distance between the absorption elements is filled with air, convection can still take place. Thermal radiation only becomes significant at higher temperatures. Thus, the heat conduction is excluded as hautsächliche form of heat transfer and significantly increased the measurement accuracy for the determination of the heat profile. In the case of use in a vacuum, convection also lapses as a heat transport option, which further improves the determination of the heat profile.

Der weiteren Verbesserung der Messgenauigkeit dient auch eine weitere Ausführungsform, bei der die säulenförmigen Absorptionselemente nur an einer der Absorptionsfläche gegenüberliegenden Seite, d.h. an ihrer Wurzel, mit dem Kühlkörper verbunden sind. Damit kann eine Wärmeleitung nur über die Wurzel erfolgen. Durch die säulenförmige Gestaltung der Absorptionselemente ist allerdings der Weg der Wärmeleitung von einem Absorptionselement zum anderen relativ lang, so dass die Wärmeleitung über diesen Weg vernachlässigt werden kann. Die Verbindung der Absorptionselemente an ihrer Wurzel dient aber auch noch dem vorteilhaften Zweck, dass damit die über die Absorptionsfläche aufgenommene Wärme der Lichtstrahlung in den Kühlkörper abgeführt werden kann und damit ein Aufheizen der Absorptionselemente, was zu einer Verfälschung des Messergebnisses führen würde, vermieden wird. The further improvement of the measurement accuracy is also a further embodiment, in which the columnar absorption elements are connected only at one of the absorption surface opposite side, ie at its root, with the heat sink. Thus, heat conduction can only take place via the root. Due to the columnar design of the absorption elements, however, the path of heat conduction is a Absorption element to the other relatively long, so that the heat conduction can be neglected by this way. However, the connection of the absorption elements at its root also serves the advantageous purpose that thus the heat absorbed by the absorption surface heat radiation can be dissipated in the heat sink and thus heating of the absorption elements, which would lead to a falsification of the measurement result is avoided.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Temperatursensoren jeweils in den Absorptionselementen, in dem Bereich zwischen Wurzel und Absorptionsfläche näher an der Absorptionsfläche eingebracht sind. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass die Temperatursensoren stets die Wärme, die durch die Absorptionsflächen aufgenommen wird, unmittelbar und unverfälscht messen können. In a further embodiment, it is provided that the temperature sensors are introduced in each case closer to the absorption surface in the absorption elements, in the region between the root and the absorption surface. By this arrangement it is achieved that the temperature sensors can always measure the heat that is absorbed by the absorption surfaces, directly and unadulterated.

Hierbei können beispielsweise entsprechende Bohrungen von der Rückseite des Kühlkörpers vorgesehen werden, in die dann die einzelnen Thermoelemente eingeschoben werden. In einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Absorptionsfläche eines Absorptionselementes mit einer lichtabsorbierenden Beschichtung versehen ist. Die lichtabsorbierende Beschichtung kann beispielsweise aus einem Cermet bestehen. Damit wird das Lichtaufnahmevermögen der Lichtabsorptionselemente erhöht und damit die oben genannten Vorteile der Erfindung weiter verbessert. Wie bereits eingangs festgestellt wurde, wird hier unter dem Begriff des Lichts auch nicht sichtbares Licht, wie UV oder IR verstanden, so dass die lichtabsorbierende Schicht auch wärmeabsorbierende Eigenschaften aufweist. In this case, for example, corresponding holes can be provided from the back of the heat sink, in which then the individual thermocouples are inserted. In a favorable embodiment of the invention, it is provided that the absorption surface of an absorption element is provided with a light-absorbing coating. The light-absorbing coating may for example consist of a cermet. This increases the light absorption capacity of the light absorption elements and thus further improves the abovementioned advantages of the invention. As already stated at the outset, the term "light" here also means non-visible light, such as UV or IR, so that the light-absorbing layer also has heat-absorbing properties.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kühlkörper mit Mitteln zur Kühlung versehen ist. So kann der Körper mit einer gut wärmeleitenden mechanischen Verbindung beispielsweise über die Anlagenkammer hinaus verbunden werden, so dass die aufgenommene Wärme durch Wärmeleitung nach außen abgeführt wird. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass in dem Kühlkörper Kühlleitungen zur Aufnahme eines flüssigen Kühlmittels angeordnet sind, die mit einer Kühlquelle verbunden sind. Hierbei eignet sich insbesondere eine Wasserkühlung. Dabei wird Wasser oder ein anderes geeignetes flüssiges Kühlmittel ständig durch die Kühlleitungen gepumpt und transportiert somit die von dem Kühlkörper aufgenommene Wärme ab. In a further embodiment of the invention it is provided that the heat sink is provided with means for cooling. Thus, the body can be connected to a good thermal conductivity mechanical connection, for example, beyond the system chamber, so that the heat absorbed is dissipated by heat conduction to the outside. In an advantageous embodiment of the invention, however, it is provided that cooling lines for receiving a liquid coolant are arranged in the cooling body, which are connected to a cooling source. In particular, a water cooling is suitable. In this case, water or another suitable liquid coolant is constantly pumped through the cooling lines and thus transports the heat absorbed by the heat sink.

Die Kühlung dient hauptsächlich dem Zweck, Wärme aus dem Kühlkörper abzuleiten. Dieser ist damit stets in der Lage, die durch die Absorption aufgenommene Wärme der Absorptionselemente abzuleiten. Somit wird das Messergebnis nicht verfälscht. Die Kühlung hat einen weiteren positiven Aspekt:
Lichtstrahlung, die nicht von einem Substrat absorbiert wird, kann größtenteils durch die Absorptionselemente gezielt in Wärme umgewandelt werden. Damit wird eine unerwünschte Belichtung bzw. Erwärmung oder sogar Schädigung der Umgebung, z.B. Anlagenbauteile, vermieden. Es ist zweckmäßig, den Kühlkörper je nach Intensität der Lichtquelle aus Kupfer mit einer guten Wärmeleitfähigkeit oder aus Edelstahl mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit zu fertigen. Der Nachteil, den beide Materialien besitzen, dass nämlich ihre Oberflächen relativ gut reflektieren, was einer Absorption hinderlich im Wege stünde, kann in der bereits genannten Art und Weise dadurch begegnet werden, dass die lichtabsorbierenden Flächen mit einer besonders lichtabsorbierenden Beschichtung versehen sind. The main purpose of the cooling is to dissipate heat from the heat sink. This is thus always able to derive the heat absorbed by the absorption of the absorption elements. Thus, the measurement result is not corrupted. The cooling has another positive aspect:
Light radiation, which is not absorbed by a substrate, can be largely converted into heat by the absorption elements. This avoids unwanted exposure or heating or even damage to the environment, eg plant components. It is expedient to manufacture the heat sink depending on the intensity of the light source of copper with a good thermal conductivity or stainless steel with a low thermal conductivity. The disadvantage that both materials possess, namely that their surfaces reflect relatively well, which hinders absorption, can be counteracted in the manner already mentioned by providing the light-absorbing surfaces with a particularly light-absorbing coating.

Die lichtabsorbierende Beschichtung kann zweckmäßigerweise aus Cermet bestehen. The light-absorbing coating may suitably consist of cermet.

Die säulenförmigen Absorptionsmittel sind parallel zur Längserstreckung der Lichtquelle zumindest in einer Reihe und über die gesamte Länge der Lichtquelle angeordnet. Durch eine solche Reihe oder auch durch mehrere parallel nebeneinander angeordnete Reihen kann der größte Teil der Beleuchtung durch das Substrat oder zwischen die Substratabstände aufgefangen werden. Dies kann durch eine Ausgestaltung der Erfindung realisiert werden, in welcher die der Lichtquelle zugewandten Oberseite des Kühlkörpers im Bereich der senkrecht zu der Lichtquelle gerichteten Strahlung der Lichtquelle mit mindestens zwei parallel zur Längserstreckung verlaufenden Längsnuten versehen ist. Die Absorptionselemente werden dabei durch quer zu den Längsnuten verlaufende Quernuten gebildet, welche in die Oberseite des Kühlkörpers eingebracht sind. Damit entstehen kleine Säulen mit quadratischen oder rechteckigen Grundriss, die nur an ihrer Wurzel mit dem übrigen Kühlkörper verbunden sind. Diese kleinen Säulen stellen dann die Absorptionselemente dar. Sollen deren Absorptionsflächen mit einer lichtabsorbierenden Schicht versehen werden, so ist es möglich, dass bei der Herstellung zunächst die Längs- und Quernuten in den Kühlkörper eingebracht werden und anschließend die gesamte Oberfläche des Kühlkörpers mit einer lichtabsorbierenden Schicht versehen wird. The columnar absorption means are arranged parallel to the longitudinal extent of the light source at least in a row and over the entire length of the light source. By such a series or by a plurality of parallel juxtaposed rows of the largest part of the illumination can be absorbed by the substrate or between the substrate spacings. This can be realized by an embodiment of the invention in which the upper side of the heat sink facing the light source in the region of the radiation of the light source directed perpendicularly to the light source is provided with at least two longitudinal grooves running parallel to the longitudinal extension. The absorption elements are formed by transversely to the longitudinal grooves extending transverse grooves, which are introduced into the top of the heat sink. This results in small columns with a square or rectangular plan, which are connected only at its root with the rest of the heat sink. These small columns then represent the absorption elements. If their absorption surfaces are to be provided with a light-absorbing layer, then it is possible that the longitudinal and transverse grooves are initially introduced into the heat sink during manufacture and then the entire surface of the heat sink with a light-absorbing layer is provided.

Zweckmäßig ist es insbesondere, die Längs- und Quernuten durch einfache Sägeschnitte zu realisieren. It is expedient, in particular, to realize the longitudinal and transverse grooves by simple saw cuts.

Die erfindungsgemäße Verwendung einer Vorrichtung, wie sie vorstehend beschrieben ist, zur Messung der Intensitätsverteilung an einer Substratbeleuchtungseinrichtung geht davon aus, dass die Substratbeleuchtungseinrichtung mit einer längserstreckten Lichtquelle versehen ist, deren Längserstreckung quer zu einer Transportrichtung von in einer Substrattransportebene beweglichen Substraten liegt und die über der Substrattransportebene angeordnet ist. Erfindungsgemäß wird nun gegenüber und unter der Lichtquelle, d.h. auf der der Substrattransportebene zugewandten Seite und unter der Substrattransportebene der Kühlkörper angeordnet. Dieser weist zumindest im Bereich einer senkrecht zu der Substrattransportebene gerichteten Strahlung der Lichtquelle, die zueinander benachbarten Absorptionselemente aufweist. The use according to the invention of a device as described above for measuring the intensity distribution on a substrate illumination device is based on the fact that the substrate illumination device is provided with an elongated light source whose Longitudinal extent lies transversely to a transport direction of moving in a substrate transport plane substrates and which is arranged above the substrate transport plane. According to the invention, the heat sink is now arranged opposite and below the light source, ie on the side facing the substrate transport plane and below the substrate transport plane. This has, at least in the region of a radiation directed perpendicular to the substrate transport plane radiation of the light source having mutually adjacent absorption elements.

Durch eine derartige Anordnung wird erreicht, dass Licht, welches durch ein Substrat fällt, insbesondere wenn Glassubstrate zum Einsatz kommen, oder wenn Abstände zwischen den transportierten Substraten auftreten, absorbiert wird. Damit wird es möglich, durch eine Messung der Temperatur mittels der Sensoren in den einzelnen Absorptionselementen ein Profil zu erstellen, dass der Intensitätsverteilung der Strahlung der Lichtquelle entspricht. Darüber hinaus werden Überhitzungen von benachbarten Anlagenbauteilen, insbesondere von solchen Anlagenbauteilen, die sich in Bestrahlrichtung befinden, vermieden. By such an arrangement it is achieved that light which falls through a substrate, in particular when glass substrates are used, or when gaps between the transported substrates occur, is absorbed. This makes it possible, by measuring the temperature by means of the sensors in the individual absorption elements to create a profile that corresponds to the intensity distribution of the radiation of the light source. In addition, overheating of adjacent plant components, in particular of such plant components, which are located in the irradiation direction, avoided.

Bei Temperaturen von nicht miteinander verbunden Körpern, unterhalb von wenigen 100 Grad Celsius, wie dies hier in aller Regel der Fall ist, ist die Übertragung von Energie mittels Wärmestrahlung oder Wärmekonvektion zwischen den Körpern relativ klein im Vergleich zur Wärmeleitung in diesen Körpern zu deren Wurzel. Wenn sich die Substrate und folglich die Absorptionselemente im Vakuum befinden, dann entfällt die Wärmekonvektion gänzlich. Aber auch bei atmosphärischen Bedingungen, d.h. wenn die Vorrichtung zur Messung der Intensitätsverteilung einer Lichtquelle in der Luft angeordnet ist, ist eine Konvektion zwar nicht mehr gleich Null, kann jedoch in erster Näherung vernachlässigt werden, insbesondere bei ausreichendem Abstand zwischen den Absorptionselementen. Folglich ist auch hier die Wärmeleitung innerhalb der Absorptionselemente der vorherrschende Wärmetransport. At temperatures of unconnected bodies, below a few hundred degrees Celsius, as is generally the case here, the transmission of energy by means of thermal radiation or convection heat between the bodies is relatively small compared to the heat conduction in these bodies to their root. If the substrates and consequently the absorption elements are in a vacuum, the heat convection is completely eliminated. But even at atmospheric conditions, i. Although the device for measuring the intensity distribution of a light source is arranged in the air, although convection is no longer equal to zero, it can be neglected to a first approximation, in particular if the distance between the absorption elements is sufficient. Consequently, here too, the heat conduction within the absorption elements is the predominant heat transfer.

Zweckmäßigerweise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung dort verwendet werden, wo stabförmige Gasentladungslampen zum Einsatz gelangen. Die kann vorteilhafterweise auch dort geschehen, wo die Substratbelichtungsvorrichtung im Vakuum eingesetzt wird. Mit einer solchen Verwendung wird es möglich, dass die Temperaturen der einzelnen Absorptionselemente gemessen werden können. Die Gesamtheit aller Messungen ermöglicht es so dann, die Homogenität der Lichtemission entlang der Längserstreckung der Lampe zu messen. Damit lassen sich Schwankungen der Lichtintensität entlang der Längsachse der Gasentladungslampe ermitteln. Es wird möglich, Alterungserscheinungen an einer Gasentladungslampe rechtzeitig feststellen zu können, um für ein rechtzeitiges Auswechseln derselben zu sorgen und somit die Homogenität der Belichtung wieder herzustellen. Außerdem kann somit die Intensität der Lampe aktiv geregelt werden. Conveniently, the device according to the invention can be used where rod-shaped gas discharge lamps are used. This can advantageously also be done where the substrate exposure apparatus is used in a vacuum. With such use, it becomes possible that the temperatures of the individual absorption elements can be measured. The totality of all measurements then makes it possible to measure the homogeneity of the light emission along the length of the lamp. This makes it possible to determine fluctuations in the light intensity along the longitudinal axis of the gas discharge lamp. It becomes possible to be able to detect aging phenomena on a gas discharge lamp in good time in order to ensure a timely replacement of the same, and thus to restore the homogeneity of the exposure. In addition, thus the intensity of the lamp can be actively controlled.

Eine derartige Vorrichtung kann auch dazu verwendet werden, dass sie in einer Vakuumkammer, zumindest teilweise angeordnet ist, bei der zumindest der Kühlkörper unter der Substrattransportebene in der Vakuumkammer liegt. Dabei kann eine Kühlung der Substratbeildichtungsvorrichtung und deren Umgebung dadurch vorgenommen werden, dass Strahlung, die nicht der Bestrahlung des Substrats dient, vom Kühlkörper absorbiert wird. Such a device can also be used so that it is at least partially disposed in a vacuum chamber in which at least the heat sink lies below the substrate transport plane in the vacuum chamber. In this case, a cooling of the substrate sealing device and its surroundings can be carried out by absorbing radiation which does not serve the irradiation of the substrate from the cooling body.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment.

In den zugehörigen Zeichnungen zeigt In the accompanying drawings shows

1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung der Intensitätsverteilung einer Lichtquelle in einer Vakuumdurchlaufanlage, 1 a schematic side view of a device according to the invention for measuring the intensity distribution of a light source in a vacuum continuous flow system,

2 eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß 1, 2 a plan view of the arrangement according to 1 .

3 die Draufsicht auf einen Kühlkörper, 3 the top view of a heat sink,

4 den Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kühlkörper und 4 the cross section through a heat sink according to the invention and

5 einen perspektivischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kühlkörper mit einer thermischen Analyse der einzelnen Absorptionselemente. 5 a perspective longitudinal section through a heat sink according to the invention with a thermal analysis of the individual absorption elements.

Wie aus 1 ersichtlich, besteht die Vorrichtung zur Messung der Intensitätsverteilung einer längserstreckten Lichtquelle aus einer stabförmigen Gasentladungslampe 1, deren Längserstreckung 2, die in 2 ersichtlich ist, quer zu einer Transportrichtung 3 von in einer Substrattransportebene 4 beweglichen Substraten 5 liegt. Die Gasentladungslampe 1 ist über der Substrattransportebene 4 angeordnet. Die Strahlung 6 der Gasentladungslampe 1 ist im Wesentlichen in senkrechter Richtung 7 auf die Substrattransportebene 4 und mithin auf die Oberfläche der Substrate 5 gerichtet. How out 1 As can be seen, the device for measuring the intensity distribution of an elongate light source consists of a rod-shaped gas discharge lamp 1 whose longitudinal extent 2 , in the 2 it can be seen, transverse to a transport direction 3 from in a substrate transport plane 4 movable substrates 5 lies. The gas discharge lamp 1 is above the substrate transport plane 4 arranged. The radiation 6 the gas discharge lamp 1 is essentially in the vertical direction 7 on the substrate transport plane 4 and therefore on the surface of the substrates 5 directed.

Unter der Transportebene 4 ist ein Kühlkörper 8 angeordnet. Dabei ist die Oberseite 9 des Kühlkörpers 8 der Substratebene zugewandt. Dort ist der Kühlkörper 8 mit säulenförmigen Absorptionselementen 10 versehen. Der Kühlkörper 8 ist in seinem Inneren mit Kühlleitungen 11 versehen, die in nicht näher dargestellter Art und Weise mit einer Kühlquelle, beispielsweise mit einem Kühlmittelkreislauf, verbunden sind. Der Kühlkörper 8 besteht beispielsweise aus Kupfer oder Edelstahl für verschiedene Bereiche von Lichtintensitäten und ist auf seiner Oberseite mit einer lichtabsorbierenden Beschichtung aus Cermet versehen. Below the transport level 4 is a heat sink 8th arranged. Here is the top 9 of the heat sink 8th facing the substrate plane. There is the heat sink 8th with columnar absorption elements 10 Mistake. The heat sink 8th is in its interior with cooling pipes 11 provided, which are connected in a manner not shown with a cooling source, for example with a coolant circuit. The heat sink 8th consists for example, copper or stainless steel for different ranges of light intensities and is provided on its upper side with a light-absorbing coating of cermet.

Die säulenförmigen Absorptionselemente 10 sind dadurch hergestellt, dass in die Oberseite 9 des Kühlkörpers 8 im Bereich 12 der senkrecht zu der Transportebene gerichteten Strahlung 6 der Gasentladungslampe 1 mit zwei parallel zur Längserstreckung 2 verlaufenden Längsnuten 13 versehen ist. Quer dazu sind Quernuten 14 in die Oberseite 9 eingebracht, sodass durch diese als Sägeschnitte ausgebildete Nuten in dem Kühlkörper säulenartige Absorptionselemente 10 in Form von kleinen rechteckigen Säulen entstehen, die nur an ihrer Wurzel 15 eine wärmeleitende Verbindung zu dem Kühlkörper 8 aufweisen. Damit wird die von der lichtabsorbierenden Oberfläche 16 der Absorptionselemente 10 aufgenommene und absorbierte Wärmestrahlung senkrecht zur Oberseite 9 in den Kühlkörper 8 abgeführt. Von diesem erfolgt dann die Wärmeableitung über die Kühlleitung 11. The columnar absorption elements 10 are made by that in the top 9 of the heat sink 8th in the area 12 the radiation directed perpendicular to the transport plane 6 the gas discharge lamp 1 with two parallel to the longitudinal extent 2 extending longitudinal grooves 13 is provided. Transverse to it are transverse grooves 14 in the top 9 introduced, so that formed by these saw cuts as grooves in the heat sink column-like absorption elements 10 in the form of small rectangular columns that emerge only at their root 15 a heat conductive connection to the heat sink 8th exhibit. This will be the light-absorbing surface 16 the absorption elements 10 absorbed and absorbed heat radiation perpendicular to the top 9 in the heat sink 8th dissipated. From this then the heat dissipation via the cooling line 11 ,

In den so erzeugten Absorptionselementen 10 sind Thermoelemente 17 eingebracht. Diese Thermoelemente 17 sind mit einer nicht näher dargestellten Auswerteeinrichtung verbunden. Mittels dieser Auswerteeinrichtung wird es möglich, eine thermisch stationäre Analyse gemäß 5 zu erzeugen. Wie daraus ersichtlich wird, sind über die Längserstreckung 2 nicht alle Temperaturen an den Absorptionselementen 10 gleich. Dies lässt darauf schließen, dass die Gasentladungslampe entlang ihrer Längserstreckung 2 nicht überall die gleiche Lichtstrahlung aufbringt. Dies kann entweder auf Fertigungsfehler der Gasentladungslampe 1 oder aber auch auf Alterungserscheinungen derselben zurückzuführen sein. Dies ist ein signifikantes Zeichen dafür, dass Maßnahmen ergriffen werden müssen, die Wärmestrahlung zu homogenisieren, beispielsweise durch einen Auswechsel der Gasentladungslampe 1.In the absorption elements thus produced 10 are thermocouples 17 brought in. These thermocouples 17 are connected to an evaluation device, not shown. By means of this evaluation device, it becomes possible to carry out a thermally stationary analysis in accordance with 5 to create. As can be seen, are about the longitudinal extent 2 not all temperatures at the absorption elements 10 equal. This suggests that the gas discharge lamp along its longitudinal extent 2 does not apply the same light radiation everywhere. This can either be due to manufacturing error of the gas discharge lamp 1 or due to aging of the same. This is a significant sign that measures must be taken to homogenize the heat radiation, for example by replacing the gas discharge lamp 1 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Gasentladungslampe Gas discharge lamp
2 2: Längserstreckung longitudinal extension
3 3: Transportrichtung transport direction
4 4: Substrattransportebene Substrate transport plane
5 5: Substrat substratum
6 6: Strahlung radiation
7 7: senkrechte Richtung vertical direction
8 8th: Kühlkörper heatsink
9 9: Oberseite top
10 10: Absorptionselement absorbing element
11 11: Kühlleitung cooling line
12 12: Bereich Area
13 13: Längsnut longitudinal groove
14 14: Quernut transverse groove
15 15: Wurzel root
16 16: lichtabsorbierende Oberfläche light absorbing surface
17 17: Thermoelementthermocouple

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19528198 A1 [0013]

Claims

Device for measuring the intensity distribution of an elongate light source, which has a light radiation in at least one longitudinal line of action, with a plurality of juxtaposed sensors, characterized in that in the direction of the longitudinal extension of the light source and in a directed to the line of action radiation direction of the light source ( 1 ), a light-absorbing heat sink ( 8th ) is arranged, which at least in the region of a radiation directed in the emission direction ( 6 ) of the light source ( 1 ) Absorption elements ( 10 ), each one of the light source ( 1 ) opposite absorption surface ( 16 ), that the absorption elements ( 10 ) in the direction of the longitudinal extent ( 2 ) of the light source ( 1 ) at least in a row and over the entire length of the light source ( 1 ) are arranged and that the absorption elements ( 10 ) with temperature sensors ( 17 ) are provided, which are connected to an evaluation device.

Device according to claim 1, characterized in that the absorption elements ( 10 ) as spaced but adjacent columnar absorption elements ( 10 ) are formed.

Device according to claim 2, characterized in that the columnar absorption elements ( 1 ) and only at one of the absorption surface ( 16 ) opposite side, ie at its root ( 15 ), with the heat sink ( 8th ) are connected.

Apparatus according to claim 3, characterized in that the temperature sensors ( 17 ) in each case in the absorption elements ( 10 ), in the area between root ( 15 ) and absorption surface ( 16 ) closer to the absorption surface ( 16 ) are introduced.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the absorption surface ( 16 ) of an absorption element ( 10 ) is provided with a light-absorbing coating.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the heat sink ( 8th ) is provided with means for cooling.

Apparatus according to claim 6, characterized in that in the heat sink ( 8th ) Cooling pipes ( 11 ) are arranged for receiving a liquid coolant, which are connected to a cooling source.

Substrate exposure device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the heat sink ( 8th ) consists of copper or stainless steel.

Device according to one of claims 2 to 8, characterized in that the light-absorbing coating consists of a cermet.

Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that in the light source ( 1 ) facing top ( 9 ) of the heat sink ( 8th ) in the area ( 12 ) of the radiation directed in the emission direction ( 6 ) of the light source ( 1 ), with at least two parallel to the longitudinal extent ( 2 ) extending longitudinal grooves ( 13 ) and transversally extending transverse grooves ( 14 ) forming the absorption elements ( 10 ) is provided.

Apparatus according to claim 10, characterized in that the longitudinal ( 13 ) and transverse grooves ( 14 ) as saw cuts in the heat sink ( 8th ) are formed.

Use of a device according to one of claims 1 to 11 for measuring the intensity distribution on a substrate illumination device with an elongate light source whose longitudinal extension ( 2 ) transversely to a transport direction ( 3 ) of in a substrate transport plane ( 4 ) movable substrates ( 5 ) and those above the substrate transport plane ( 4 ), characterized in that opposite and below the light source ( 1 ), ie at the substrate transport level ( 4 ) and under the substrate transport plane ( 4 ) the heat sink ( 8th ) is arranged, which at least in the region of a perpendicular to the substrate transport plane ( 4 ) directed radiation ( 6 ) of the light source ( 1 ) the adjacent absorption elements ( 10 ) having.

Use according to claim 12, characterized in that a rod-shaped gas discharge lamp is used as the light source.

Use according to claim 12 or 13, characterized in that the substrate illumination device is used in a vacuum.

Use according to one of claims 12 to 14, characterized in that a cooling is carried out in that of the heat sink radiation which does not serve the irradiation of the substrate, is absorbed.