DE102013222913A1

DE102013222913A1 - Belichtungsanlage

Info

Publication number: DE102013222913A1
Application number: DE201310222913
Authority: DE
Inventors: Aksel Göhnermeier; Bernd Spruck; Markus Anders-Woschick
Original assignee: Carl Zeiss AG; KLEO Halbleitertechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Carl Zeiss AG; KLEO Halbleitertechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2013-11-11
Filing date: 2013-11-11
Publication date: 2015-05-13
Also published as: WO2015067798A1

Abstract

Um bei einer Belichtungsanlage zum Erzeugen belichteter Strukturen in einer auf einem Objekt angeordneten fotosensitiven Schicht, umfassend eine Belichtungseinrichtung, wobei mit der Belichtungseinrichtung Belichtungsflecken positionsgesteuert auf der fotosensitiven Schicht erzeugbar sind, wobei die Belichtungseinrichtung mindestens eine eine Vielzahl von Belichtungsstrahlen erzeugende Belichtungseinheit aufweist, wobei mit jedem Belichtungsstrahl Belichtungsflecken erzeugbar sind, eine möglichst hohe Produktivität mit möglichst geringer Ausschussrate zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass die Lichtleistung aller Belichtungsstrahlen durch mindestens einen jedem Belichtungsstrahl zugeordneten Sensorbereich von einer Belichtungsprüfeinheit erfassbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Belichtungsanlage zum Erzeugen belichteter Strukturen in einer auf einem Objekt angeordneten fotosensitiven Schicht, umfassend eine Belichtungseinrichtung, wobei mit der Belichtungseinrichtung Belichtungsflecken positionsgesteuert auf der fotosensitiven Schicht erzeugbar sind, wobei die Belichtungseinrichtung mindestens eine eine Vielzahl von Belichtungsstrahlen erzeugende Belichtungseinheit aufweist, wobei mit jedem Belichtungsstrahl Belichtungsflecken erzeugbar sind.
Eine derartige Belichtungsanlage ist beispielsweise aus der DE 10 2006 059 818 A1 bekannt.
Bei einer derartigen Belichtungsanlage besteht das Problem, dass mit dieser eine möglichst hohe Produktivität mit möglichst geringer Ausschussrate erreicht werden soll.
Dieses Problem wird bei einer Belichtungsanlage der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Lichtleistung aller Belichtungsstrahlen durch mindestens einen jedem Belichtungsstrahl zugeordneten Sensorbereich von einer Belichtungsprüfeinheit erfassbar ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass mit einer derartigen Belichtungsprüfeinheit die Möglichkeit besteht, beispielsweise während eines Belichtungsvorgangs oder vor einem Belichtungsvorgang zu erfassen, ob sämtliche Belichtungsstrahlen eine detektierbare Lichtleistung aufweisen, so dass davon ausgegangen werden kann, dass damit auch mit großer Wahrscheinlichkeit eine ordnungsgemäße Belichtung der fotosensitiven Schicht möglich ist.
Insbesondere sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die Belichtungsprüfeinheit bei fehlender Lichtleistung bei einem der Belichtungsstrahlen ein Fehlersignal erzeugt.
Das Fehlersignal erlaubt entweder einer Steuerung der Belichtungsanlage oder einer Bedienungsperson zu vermitteln, dass ein fehlerhafter Zustand der Belichtungsanlage vorliegt.
Dabei ist unter einer fehlenden Lichtleistung zu verstehen, dass keine oder keine ausreichende Lichtleistung von dem jeweiligen Sensorbereich erfasst wird.
Die fehlende Lichtleistung auf dem Sensorbereich ist dabei eine kein ausreichend rauschfreies Signal erzeugende minimale Lichtleistung, die durch eine dem Sensorbereich zugeordnete Signalverarbeitung festgelegt oder festlegbar ist.
Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Belichtungsanlage dann ausgebildet, wenn die Belichtungsprüfeinheit bei Vorliegen des Fehlersignals ein optisches und/oder akustisches Signal erzeugt, welches zumindest in einer Bedienungsperson die Information vermittelt, dass ein fehlerhafter Zustand der Belichtungsanlage vorliegt.
Alternativ oder ergänzend dazu ist es denkbar, dass die Belichtungsprüfeinheit mit der Steuereinheit gekoppelt ist und bei Vorliegen des Fehlersignals die Steuereinheit einen weiteren Belichtungsvorgang verhindert.
Im einfachsten Fall ist es ausreichend, wenn die Belichtungsprüfeinheit die Lichtleistung der einzelnen Belichtungsstrahlen qualitativ erfasst, das heißt erfasst, ob überhaupt bei dem jeweiligen Belichtungsstrahl eine nennenswerte Lichtleistung erfassbar ist, wobei dann immer noch das Risiko besteht, dass die Lichtleistung nicht ausreichend ist, um in der fotosensitiven Schicht die fotochemische Umwandlung mit der notwendigen Reaktionsgeschwindigkeit zu erreichen.
Aus diesem Grund sieht eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Belichtungsanlage vor, dass die Belichtungsprüfeinheit die Lichtleistung der einzelnen Belichtungsstrahlen quantitativ erfasst.
Mit dieser Lösung besteht die Möglichkeit, die Stärke der Lichtleistung zu erfassen und somit zu prüfen, ob eine für die fotochemische Umwandlung ausreichende Lichtleistung in dem jeweiligen Belichtungsstrahl vorhanden ist.
Um eine quantitative Erfassung der Lichtleistung der einzelnen Belichtungsstrahlen einfach auswerten zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Belichtungsprüfeinheit die quantitativ erfasste Lichtleistung der einzelnen Belichtungsstrahlen mit mindestens einem Schwellwert vergleicht und insbesondere bei Unterschreiten des Schwellwerts das Fehlersignal erzeugt.
Durch den Vergleich mit dem Schwellwert besteht somit in einfacher Weise die Möglichkeit, die quantitativ erfasste Stärke der Lichtleistung auszuwerten und beispielsweise mit einem für eine optimale fotochemische Umsetzung erforderlichen Schwellwert der Lichtleistung zu vergleichen, so dass damit die Möglichkeit besteht, einerseits den Schwellwert nach den Erfordernissen der Belichtungsanlage und insbesondere des zu belichtenden Objekts zu wählen und dann durch Vergleich mit dem Schwellwert zu entscheiden, ob die Lichtleistung jedes einzelnen Belichtungsstrahls ausreichend ist oder nicht.
Eine besonders vorteilhafte quantitative Auswertung der quantitativ erfassten Lichtleistung sieht vor, dass die Belichtungsprüfeinheit eine Abweichung von dem Schwellwert quantitativ erfasst.
Das heißt, dass die Belichtungseinheit prüft, inwieweit die Stärke der Lichtleistung von dem vorgegebenen Schwellwert abweicht.
Eine derartige quantitative Erfassung der Abweichung von dem Schwellwert ermöglicht es, beispielsweise mittels eines Regelkreises die Lichtleistung in jedem einzelnen Belichtungsstrahl zu regeln, dabei jedoch beispielsweise eine vorgebbare maximale Abweichung von dem Schwellwert zuzulassen, um die Regelung der Lichtleistung nicht allzu aufwändig werden zu lassen.
Alternativ oder ergänzend sieht eine weitere vorteilhafte Lösung vor, dass die Belichtungsprüfeinheit mit der Steuereinheit zusammenwirkt und entsprechend der quantitativ erfassten Lichtleistung der Strahlungserzeugungseinheit ein Ansteuersignal zur Einstellung der der Stärke der Lichtleistung der einzelnen Belichtungsstrahlen erzeugt.
Somit besteht die Möglichkeit, durch die Erfassung der Lichtleistung gleichzeitig die Lichtleistung jedes einzelnen Belichtungsstrahls zu einem bestimmten Zeitpunkt auf einen bestimmten Wert einzustellen und auf diesem Wert zu halten oder ständig auf diesen vorgegebenen Wert zu regeln.
Um die Belichtungsvorgänge des Objekts mit möglichst großer Zuverlässigkeit durchzuführen ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Belichtungsprüfeinheit vor Durchführen einer Belichtung der fotosensitiven Schicht oder eines Belichtungsvorgangs die Lichtleistung jedes einzelnen Belichtungsstrahls erfasst.
Hinsichtlich der Erfassung der Lichtleistung wären die unterschiedlichsten Möglichkeiten denkbar.
Beispielsweise ließe sich während eines Belichtungsvorgangs des jeweiligen Belichtungsflecks die Lichtleistung zeitaufgelöst erfassen und somit auch das Aktivieren und Deaktivieren des Belichtungsstrahls während des Belichtungsvorgangs überprüfen.
Um jedoch die Überprüfung der Lichtleistung möglichst einfach zu gestalten, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Belichtungsprüfeinheit einen Maximalwert der Lichtleistung während des Belichtungsvorgangs des jeweiligen Belichtungsflecks erfasst.
Das Erfassen nur eines Maximalwerts der Lichtleistung hat den Vorteil, das damit die Sensorik für die Erfassung der Lichtleistung einfacher ausgestaltet werden kann als wenn ein zeitlicher Verlauf der Lichtleistung erfasst werden müsste, was selbstverständlich im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung ebenfalls möglich ist.
Ferner lässt sich die Erfassung der Lichtleistung auch dazu ausnutzen, dass die Belichtungsprüfeinheit und die Steuereinheit vor einem der Belichtungsvorgänge des Objekts die Lichtleistung jedes Belichtungsstrahls auf einen vorgebbaren Wert einstellen.
Das heißt, dass entweder vor jedem einzelnen Belichtungsvorgang eine derartige Einstellung der Lichtleistung jedes Belichtungsstrahls erfolgt oder dass auch die Möglichkeit besteht, nach Durchführen einer ausgewählten oder festlegbaren Zahl von Belichtungsvorgängen vor dem nächstfolgenden Belichtungsvorgang die Lichtleistung jedes Belichtungsstrahls auf einen vorgebbaren Wert einzustellen.
Eine bevorzugte Lösung sieht einen das Objekt aufnehmenden Objektträger vor, wobei der Objektträger und die Belichtungseinrichtung in einer Vorschubrichtung relativ zueinander bewegbar sind.
Vorzugsweise ist bei einer Ausführungsform die Belichtungseinheit mit in mindestens einer Reihenrichtung aufeinanderfolgend angeordneten Strahlführungen für die Belichtungsstrahlen versehen.
Zur optimalen Abbildung ist insbesondere eine Abbildungsoptik vorgesehen, mit welcher ein Belichtungsfleck auf der fotosensitiven Schicht erzeugbar ist.
Ferner ist insbesondere bei der Belichtungseinheit jeder der Belichtungsstrahlen durch eine Ablenkeinheit in einer quer zur Reihenrichtung verlaufenden Ablenkrichtung ablenkbar, so dass mit jedem Belichtungsstrahl in der Ablenkrichtung in einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Belichtungsfleckpositionen Belichtungsflecken durch Aktivieren des jeweiligen Belichtungsstrahls bei Erreichen der jeweiligen Belichtungsfleckposition erzeugbar sind.
Hinsichtlich der Erzeugung jedes einzelnen Belichtungsstrahls wurden bislang im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung keine näheren Angaben gemacht.
Prinzipiell wäre es denkbar, die Belichtungsstrahlen durch eine einzige Strahlungsquelle und Aufteilung der Lichtleistung dieser Strahlungsquelle auf die Vielzahl von Belichtungsstrahlen zu erzeugen.
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht jedoch vor, dass zur Erzeugung jedes einzelnen Belichtungsstrahls eine insbesondere nur diesen Belichtungsstrahl erzeugende Strahlungsquelle vorgesehen ist.
Insbesondere ist eine derartige Strahlungsquelle hinsichtlich der zu erzeugenden Lichtleistung steuerbar.
Somit besteht eine eindeutige Zuordnung der jeweiligen Strahlungsquelle zu dem Belichtungsstrahl und umgekehrt, so dass damit in einfacher Weise beispielsweise die Lichtleistung jedes einzelnen Belichtungsstrahls durch geeignete Ansteuerung der diesem Belichtungsstrahl zugeordneten Strahlungsquelle eingestellt werden kann.
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Strahlungsquelle eine Laserdiode ist.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung ist es besonders vorteilhaft, wenn der Belichtungsstrahl von der Strahlungsquelle bis zum Belichtungsfleck durch eine Strahlführung geführt ist.
Eine derartige Strahlführung kann in unterschiedlichster Art und Weise ausgebildet sein.
So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die Strahlführung eine Abbildungsoptik umfasst.
Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Strahlführung eine Umlenkeinheit umfasst.
Weiter sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die Strahlführung ein den Belichtungsstrahl auf den Belichtungsfleck fokussierendes Element umfasst.
Schließlich ist es von Vorteil, wenn die Strahlführung auch einen Lichtleiter umfasst.
Hinsichtlich der Anordnung des Sensorbereichs zur Erfassung der Lichtleistung der Belichtungsstrahlung ist vorzugsweise vorgesehen, dass jeder einem der Belichtungsstrahlen zugeordnete Sensorbereich mindestens am Ort einer der in Ablenkrichtung erzeugbaren Vielzahl der aufeinanderfolgenden Belichtungsfleckpositionen angeordnet ist und nur die Lichtleistung dieses einen Belichtungsstrahls erfasst.
Beispielsweise ist hierzu vorgesehen, dass jeder einem der Belichtungsstrahlen zugeordnete Sensorbereich die Lichtleistung bei mindestens einem der von diesem Belichtungsstrahl erzeugten Belichtungsflecken umfasst. Beispielsweise erfolgt dies dadurch, dass jeder einem der Belichtungsstrahlen zugeordnete Sensorbereich zu einem Teil der längs der Ablenkungsstrecke angeordneten Belichtungsfleckposition gehörende Belichtungsflecken umfasst.
Eine besonders vorteilhafte Anordnung sieht vor, dass jeder einem der Belichtungsstrahlen zugeordnete Sensorbereich entlang der Ablenkungsstrecke nur Belichtungsflecken von Belichtungsfleckpositionen umfasst, die zwischen endseitigen Belichtungsfleckpositionen dieser Ablenkungsstrecke liegen, das heißt, dass also nur Belichtungsflecken erfasst werden, die zwischen anderen Belichtungsfleckpositionen der jeweiligen Ablenkungsstrecke liegen.
Eine besonders zweckmäßige Lösung sieht vor, dass jeder einem der Belichtungsstrahlen zugeordnete Sensorbereich entlang der Ablenkungsstrecke nur die Belichtungsflecken in einem mittigen Bereich der Ablenkungsstrecke erfasst.
Hinsichtlich der Anordnung der Sensorbereiche wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
Beispielsweise wäre es denkbar, alle Sensorbereiche in einer Linie anzuordnen, dies hätte allerdings den Nachteil, dass kein Raum für die Fixierung einzelner Sensoreinheiten vorhanden wäre und außerdem die Gefahr bestehen würde, dass die längs der Ablenkungsstrecke jeweils bewegbaren Belichtungsstrahlen nicht eindeutig nur einen Sensorbereich beaufschlagen, sondern gegebenenfalls auch, insbesondere bei geringfügigen Fehlpositionierungen, auch andere Sensorbereiche beaufschlagen könnten.
Somit sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die Sensorbereiche in einem Flächenmuster angeordnet sind, wobei dieses Flächenmuster insbesondere ein zweidimensionales Flächenmuster ist.
Um insbesondere zur Darstellung der Sensorbereiche Sensoren verwenden zu können, deren Gehäuse auch noch die Sensorbereiche umschließt, lassen sich derartige Sensoreinheiten in einfacher Weise dann verwenden, wenn die Sensorbereiche relativ zueinander in dem Flächenmuster versetzt angeordnet sind.
Insbesondere ist es dabei vorteilhaft, wenn die Sensorbereiche mit einer in Vorschubrichtung weisenden Komponente relativ zueinander versetzt angeordnet sind, um problemlos Sensoreinheiten einsetzen zu können, deren Sensorgehäuse eine größere Ausdehnung aufweist, als der jeweilige Sensorbereich.
Vorzugsweise ist dabei ein Versatz sowohl parallel zur Vorschubrichtung als auch quer zu dieser vorgesehen.
Alternativ oder ergänzend zum Erfassen der Lichtleistung durch direkt von dem jeweiligen Belichtungsstrahl beaufschlagte Sensorbereiche, sieht eine andere Lösung vor, dass der jeweilige Sensorbereich die Lichtleistung eines ausgekoppelten Anteils des jeweiligen Belichtungsstrahls erfasst.
Beispielsweise lässt sich dies dadurch realisieren, dass die Auskopplung des Anteils des jeweiligen Belichtungsstrahls an einer Umlenkeinheit der Strahlungsführung erfolgt.
Beispielsweise lässt sich die Umlenkeinheit derart realisieren, dass diese eine für den jeweiligen Belichtungsstrahl teildurchlässige Spiegelfläche aufweist.
Eine andere alternative oder ergänzende Lösung sieht vor, dass der jeweilige Sensorbereich einen, durch Reflexion ausgekoppelten Anteil des jeweiligen Belichtungsstrahls erfasst.
Beispielsweise erfolgt dies dadurch, dass die Auskopplung des Anteils des jeweiligen Belichtungsstrahls durch Reflexion an einer Oberfläche eines Elementes der Strahlführung erfolgt.
Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der jeweilige Sensorbereich einen durch Streuung ausgekoppelten Anteil des jeweiligen Belichtungsstrahls erfasst.
Eine derartige Streuung kann beispielsweise durch einen Mantel eines Lichtleiters insbesondere nahe eines Lichtleiterendes erfolgen.
Prinzipiell ist es im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung möglich, die Sensorbereiche als einzelne Bereiche einer zusammenhängenden Sensorfläche zu gestalten.
Bei besonders einfachen Lösungen hat es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn jedem Belichtungsstrahl eine eigene Sensoreinheit mit einem Sensorbereich zugeordnet ist, so dass dadurch auf der Detektionsseite eine einfache Trennung der Lichtintensität der einzelnen Belichtungsstrahlen möglich ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Belichtungsanlage umfasst die Belichtungseinrichtung mindestens eine Belichtungseinheit mit einer Reihe von in einer Reihenrichtung aufeinanderfolgend angeordneten Strahlungsaustrittsbereichen, aus denen die Belichtungsstrahlen austreten, von denen mit jedem durch eine Abbildungsoptik geführt ein Belichtungsfleck auf der fotosensitiven Schicht erzeugbar ist und von denen jeder durch eine Ablenkeinheit in einer quer zur Reihenrichtung verlaufenden Ablenkrichtung ablenkbar ist, so dass mit jedem Belichtungsstrahl in der Ablenkrichtung in einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Belichtungsfleckpositionen einander zumindest teilweise überlappende Belichtungsflecken erzeugbar sind.
Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass mit einer derartigen Belichtungsanlage gleichzeitig eine hohe Zahl von Belichtungsflecken erzeugt werden kann, deren Belichtungsfleckposition einerseits durch die Ablenkeinheit und andererseits durch die Bewegung in Vorschubrichtung definierbar ist.
Bei dieser Lösung ist es dabei besonders günstig, wenn die Ablenkrichtung schräg zur Vorschubrichtung verläuft, so dass die Möglichkeit besteht, trotz der quer zur Reihenrichtung verlaufenden Ablenkrichtung gleichzeitig durch die verschiedenen Belichtungsstrahlen der mindestens einen Belichtungseinheit quer zur Vorschubrichtung nebeneinanderliegende Belichtungsflecken zu belichten.
Unter einem schrägen Verlauf zur Vorschubrichtung ist dabei insbesondere zu verstehen, dass die Ablenkrichtung mit der Vorschubrichtung einen Winkel im Bereich von 20° und mehr und 70° und weniger aufweist.
Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn die Belichtungsflecken aufeinanderfolgender Belichtungsstrahlen der mindestens einen Belichtungseinheit längs zueinander paralleler Ablenkrichtungen bewegbar sind, da damit eine einfache gleichzeitige Positionierung der von den verschiedenen Belichtungsstrahlen erzeugbaren Belichtungsflecken realisierbar ist.
Ferner ist es günstig, wenn die Belichtungsstrahlen der mindestens einen Belichtungseinheit gleichzeitig und in gleichem Maße durch die Ablenkeinheit ablenkbar sind, so dass dadurch die Positionierung der von diesen Belichtungsstrahlen erzeugten Belichtungsflecken vereinfacht wird, da für eine Steuereinheit die Relativposition der Belichtungsflecken definiert festliegt.
Um auch die fotochemischen Prozesse in der fotosensitiven Schicht möglichst in gleichem Maße zu beeinflussen und auch bei allen Belichtungsstrahlen möglichst identische fotochemische Umwandlungsprozesse zu erhalten, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Belichtungsstrahlen einer Belichtungseinheit im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet auf die fotosensitive Schicht auftreffen, so dass durch die Ausrichtung der Belichtungsstrahlen keine unterschiedlichen Wirkungen auftreten können.
Ferner ist es günstig, wenn die Bewegung jedes durch einen Belichtungsstrahl erzeugten Belichtungsflecks in der jeweiligen Ablenkrichtung über eine Ablenkungsstrecke erfolgt, die für jeden Belichtungsstrahl der Belichtungseinheit ungefähr gleich groß ist. Damit lässt sich in einfacher Weise die Positionierung der Belichtungsflecken mittels der Steuereinheit festlegen und durchführen.
Um zu erreichen, dass die von verschiedenen Belichtungsstrahlen erzeugten Belichtungsflecken so positionierbar sind, dass mit den Belichtungsflecken verschiedener Belichtungsstrahlen zusammenhängende Strukturen, insbesondere mit einer Komponente in einer Querrichtung, erzeugbar sind, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Belichtungsfleck der letzten Belichtungsfleckposition der einen Ablenkungsstrecke und der Belichtungsfleck der ersten Belichtungsfleckposition der in der Reihenrichtung nächstfolgenden Ablenkungsstrecke derart bezüglich einer parallel zur Vorschubrichtung verlaufenden Referenzgerade angeordnet sind, dass die Referenzgerade die in diesen Belichtungsfleckpositionen erzeugten Belichtungsflecken schneidet.
Durch diese Bedingung ist sichergestellt, dass die Belichtungsflecken der letzten Belichtungsfleckposition und des einen Belichtungsstrahls und der ersten Belichtungsfleckposition des in der Reihenrichtung nächstfolgenden Belichtungsstrahls so relativ zueinander quer zur Vorschubrichtung angeordnet sind, dass diese bei geeigneter Verschiebung in Vorschubrichtung zumindest geringfügig überlappen.
Besonders günstig ist es, wenn eine parallel zur Vorschubrichtung verlaufende Referenzgerade durch die letzte Belichtungsfleckposition einer Ablenkungsstrecke den Belichtungsfleck einer ersten Belichtungsfleckposition einer nächstfolgenden Ablenkungsstrecke schneidet.
Durch diese Bedingung ist – wenn man davon ausgeht, dass als Belichtungsfleckposition ein Mittelpunkt des jeweiligen Belichtungsflecks anzunehmen istsichergestellt ist, dass sich die beiden Belichtungsflecken bei geeigneter Verschiebung in der Vorschubrichtung ungefähr mindestens zur Hälfte überlappen, eine Bedingung, die dann vorteilhaft ist, wenn über die Belichtungsflecken verschiedener Ablenkungsstrecken hinweg eine zusammenhängende Struktur in der fotosensitiven Schicht erzeugt werden soll.
Noch günstiger ist es, wenn die erste Belichtungsfleckposition der nächstfolgenden Ablenkungsstrecke einen Abstand von der Referenzgerade aufweist, der maximal einem halben Durchmesser des Belichtungsflecks entspricht, so dass die Überlappung der beiden Belichtungsflecken noch größer ist, das heißt mindestens die Hälfte des Durchmessers, üblicherweise jedoch mehr als diese beträgt.
Um im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung möglichst viele Belichtungsflecken gleichzeitig erzeugen zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass mehrere Belichtungseinheiten vorgesehen sind, wobei die Belichtungseinheiten in der Ablenkrichtung im Abstand voneinander angeordnet sind.
Ferner ist bei derartigen mehreren Belichtungseinheiten vorgesehen, dass die Ablenkrichtungen der mehreren Belichtungseinheiten parallel zueinander verlaufen, so dass dadurch für die Steuereinheit die Festlegung der einzelnen Belichtungsfleckpositionen einfacher und effizienter durchführbar ist.
Die mehreren Belichtungseinheiten könnten so relativ zueinander angeordnet sein, dass die Reihenrichtungen aufeinanderfolgender Belichtungseinheiten quer zueinander verlaufen.
Ferner ist bei einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Reihenrichtung der mehreren Belichtungseinheiten im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, so dass letztlich auch die einzelnen Reihen in den mehreren Belichtungseinheiten im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
Um auch bei mehreren Belichtungseinheiten zusammenhängende Strukturen mit den durch diese erzeugbaren Belichtungsflecken erzeugen zu können, ist vorgesehen, dass die mehreren Belichtungseinheiten bezüglich einer parallel zur Vorschubrichtung verlaufenden Referenzgerade so angeordnet sind, dass die Referenzgerade den Belichtungsfleck der letzten Belichtungsfleckposition der letzten Ablenkungsstrecke einer Belichtungseinheit und den Belichtungsfleck der ersten Belichtungsfleckposition der ersten Belichtungsflecke der in Ablenkrichtung oder in Querrichtung nächstfolgenden Belichtungseinheit schneidet. Auch dadurch ist zumindest eine geringfügige Überlappung der beiden Belichtungsflecken sichergestellt, um mit den Belichtungsflecken verschiedener Belichtungseinheiten mit mindestens einer Komponente in der Querrichtung verlaufende und zusammenhängende Strukturen erzeugen zu können.
Noch besser ist die Überlappung jedoch dann, wenn die durch die letzte Belichtungsfleckposition einer letzten Ablenkstrecke einer Belichtungseinheit verlaufende Referenzgerade den Belichtungsfleck der ersten Belichtungsfleckposition einer ersten Ablenkstrecke einer in Ablenkrichtung oder Querrichtung nächstfolgenden schneidet, so dass ausgehend von der Tatsache, dass die Belichtungsfleckposition durch den Mittelpunkt des jeweiligen Belichtungsflecks definiert ist, die beiden Belichtungsflecken sich mindestens ungefähr zur Hälfte überlappen.
Eine weitere, für die Überlappung zweckmäßige Bedingung sieht vor, dass die erste Belichtungsfleckposition einen Abstand von der Referenzgerade aufweist, der maximal dem halben Durchmesser des Belichtungsflecks der ersten Belichtungsfleckposition entspricht.
Hinsichtlich der Ablenkeinheiten wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung wäre es grundsätzlich denkbar, für jeden Belichtungsstrahl eine eigene Ablenkeinheit vorzusehen, wobei die Ablenkeinheiten auch unterschiedlich arbeiten könnten.
Als, aus Gründen der Herstellung einer derartigen Belichtungsanlage günstige Lösung ist vorgesehen, dass die Ablenkeinheit für jeden der Belichtungsstrahlen einen Spiegelflächenbereich aufweist.
Dabei können die einzelnen Spiegelflächenbereiche immer noch unabhängig voneinander bewegbar sein. Aus Gründen einer konstruktiven Vereinbarung ist es jedoch günstig, wenn die Spiegelflächenbereiche einer Belichtungseinheit gemeinsam bewegbar sind.
Besonders günstig lassen sich die Spiegelflächenbereiche realisieren, wenn die Spiegelflächenbereiche Teilbereiche einer gemeinsamen Spiegelfläche sind.
Um mit diesen Spiegelflächenbereichen eine Ablenkung zu erreichen, ist es günstig, wenn die Spiegelflächenbereiche relativ zur Auftreffrichtung der Belichtungsstrahlen auf diese verkippbar sind, da eine derartige Kippbewegung der Spiegelflächenbereiche in einfacher Weise mechanisch realisierbar ist.
Grundsätzlich können die Spiegelflächenbereiche gewölbt sein, um mit diesen beispielsweise gleichzeitig noch eine Fokussierung durchführen zu können, konstruktiv besonders einfach ist jedoch eine Lösung, bei welcher die Spiegelflächenbereiche ebene Flächenbereiche sind.
Konstruktiv besonders günstig ist es, wenn alle Spiegelflächenbereiche in einer gemeinsamen Ebene liegen, die die Durchführung der Kippbewegung vereinfacht.
Bei dieser Lösung ist es insbesondere günstig, die Spiegelflächenbereiche so anzuordnen, dass die Spiegelflächenbereiche, auf die die Belichtungsstrahlen einer Belichtungseinheit auftreffen, in derselben Ebene liegen.
Um eine möglichst effiziente Ablenkung des jeweiligen Belichtungsstrahls zu erreichen, ist vorgesehen, dass die Belichtungseinheit für jeden Belichtungsstrahl mehrere Spiegelflächenbereiche aufweist.
Dabei ist es besonders günstig, wenn die Ablenkeinheit für jeden Belichtungsstrahl mehrere nacheinander zur Ablenkung des Belichtungsstrahls eingesetzte Spiegelflächenbereiche aufweist, so dass jeder Belichtungsstrahl durch eine Vielzahl aufeinanderfolgend zum Einsatz kommender Spiegelflächenbereiche abgelenkt wird.
Eine derartige Anzahl mehrerer Spiegelflächenbereiche lässt sich konstruktiv einfach dann realisieren, wenn die mehreren Spiegelflächenbereiche durch Umfangsseiten eines drehbar angeordneten Spiegelkörpers gebildet sind.
Der Spiegelkörper könnte dabei immer noch um eine Achse oszillierend kippbar sein.
Besonders günstig ist es jedoch, um eine möglichst hohe Ablenkgeschwindigkeit zu erreichen, wenn der Spiegelkörper um eine Achse rotierend angeordnet ist.
In diesem Fall sind zweckmäßigerweise die Spiegelflächenbereiche im gleichen radialen Abstand um die Achse angeordnet, wobei sich die Spiegelflächenbereiche vorzugsweise parallel zur Achse erstrecken.
Dabei könnten die Spiegelflächenbereiche auch gekrümmte Spiegelflächen aufweisen, die jedoch trotz Krümmung parallel zur Achse verlaufen.
Um definiert die Position der Spiegelflächen jeweils entsprechenden Belichtungsfleckpositionen zuordnen zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Spiegelkörper mit konstanter Drehzahl um seine Achse rotiert.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung wurden keine näheren Angaben darüber gemacht, wie die aus den Strahlungsaustrittsbereichen austretenden Belichtungsstrahlen erzeugt werden sollen. Beispielsweise können die Strahlungsaustrittsbereiche unmittelbar Austrittsbereiche von Strahlungsquellen, beispielsweise Laserdioden, sein.
Noch vorteilhafter ist es jedoch, wenn die Strahlungsaustrittsbereiche Enden von Lichtleitfasern sind.
Damit besteht die Möglichkeit, die Strahlungsbereiche und die Strahlungsquellen getrennt voneinander anzuordnen.
Um jedoch die Intensität in jedem einzelnen Strahlungsbereich gezielt steuern zu können, ist vorgesehen, dass jeder Lichtleitfaser eine eigene Strahlungsquelle zugeordnet ist, so dass durch die Intensitätssteuerung dieser Strahlungsquelle, sei es durch Intensitätssteuerung der Strahlungsquelle selbst oder eines nachfolgenden Intensitätssteuerungselements, die aus den Strahlungsaustrittsbereichen austretende Intensität steuerbar ist.
Vorzugsweise ist dabei als Strahlungsquelle ebenfalls ein Laser vorgesehen, der aus Gründen eines einfachen Aufbaus vorzugsweise ein Halbleiterlaser ist.
Besonders günstig ist es dabei, wenn die Strahlungsquellen in einer von der Belichtungseinrichtung getrennt angeordneten Strahlungserzeugungseinheit angeordnet sind, da dann die Möglichkeit besteht, die Strahlungsquellen effizient zu kühlen und insbesondere nicht die Gefahr besteht, das aufgrund der von den Strahlungsquellen entwickelten Wärme thermische Probleme hinsichtlich der Genauigkeit der von der Belichtungseinrichtung erzeugbaren Belichtungsfleckpositionen entstehen.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen belichteter Strukturen in einer auf einem Objekt angeordneten fotosensitiven Schicht, mittels einer Belichtungsanlage umfassend eine Belichtungseinrichtung, wobei mit der Belichtungseinrichtung Belichtungsflecken positionsgesteuert auf der fotosensitiven Schicht erzeugt werden, wobei die Belichtungseinrichtung mindestens eine eine Vielzahl von Belichtungsstrahlen erzeugende Belichtungseinheit aufweist, wobei mit jedem Belichtungsstrahl Belichtungsflecken erzeugt werden können, und wobei erfindungsgemäß die Lichtleistung aller Belichtungsstrahlen durch mindestens einen jedem Belichtungsstrahl zugeordneten Sensorbereich von einer Belichtungsprüfeinheit erfasst wird.
Beispielsweise ist dabei vorgesehen, dass die Belichtungsanlage einen das Objekt aufnehmenden Objektträger umfasst, wobei der Objektträger und die Belichtungseinrichtung in einer Vorschubrichtung relativ zueinander bewegt werden.
Ferner ist bei einer Ausführungsform insbesondere vorgesehen, dass mit der Belichtungseinrichtung Belichtungsflecken positionsgesteuert auf der fotosensitiven Schicht erzeugt werden, wobei die Belichtungseinrichtung mindestens eine eine Vielzahl von Belichtungsstrahlen erzeugende Belichtungseinheit aufweist, mit welcher ein Belichtungsfleck auf der fotosensitiven Schicht erzeugt wird.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn jeder der Belichtungsstrahlen durch eine Ablenkeinheit in einer quer zur Reihenrichtung verlaufenden Ablenkrichtung abgelenkt wird, so dass mit jedem Belichtungsstrahl in der Ablenkrichtung in einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Belichtungsfleckpositionen Belichtungsflecken durch Aktivieren des jeweiligen Belichtungsstrahls bei Erreichen der jeweiligen Belichtungsfleckposition erzeugt werden können.
Weitere Merkmale einzelner Ausführungsformen des Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 27 bis 41 und/oder im Zusammenhang mit der vorstehend beschriebenen Ausführungsform offenbart.
Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Belichtungsanlage;
2 eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung eines auf einem Objektträger angeordneten Objekts mit einer fotosensitiven Schicht und gegebenenfalls in dieser zu erzeugenden Strukturen;
3 eine schematische ausschnittsweise Darstellung eines Teilbereichs eines Belichtungsbereichs, in welchem Belichtungsflecken erzeugbar sind;
4 eine ausschnittsweise schematische Darstellung zweier Ablenkeinheiten mit diesen zugeordneten Belichtungseinheiten;
5 eine Draufsicht in Richtung des Pfeils A;
6 eine schematische vergrößerte Darstellung einer Funktion einer Ablenkungseinheit in 4 mit dem Wandern von zwei Belichtungsstrahlen in Ablenkrichtung;
7 eine vergrößerte ausschnittsweise Darstellung von von einem Belichtungsstrahl einer Belichtungseinheit erzeugbaren Belichtungsfleckpositionen und Belichtungsflecken;
8 eine schematische vergrößerte Darstellung von nebeneinanderliegend angeordneten Belichtungseinheiten der Belichtungseinrichtung mit den zugeordneten Ablenkungseinheiten in einem Schnitt längs Linie 8-8 in 1;
9 eine Darstellung ähnlich 3 von Sensoreinheiten in einem Belichtungsprüffeld zur Erfassung der Lichtleistung von Belichtungsstrahlen;
10 eine vergrößerte Darstellung einer Sensoreinheit in dem Belichtungsprüffeld gemäß 9;
11 eine Darstellung ähnlich 9 einer ersten Variante eines Belichtungsprüffeldes;
12 eine Darstellung einer zweiten Variante eines Belichtungsprüffeldes;
13 eine Darstellung einer Möglichkeit zur Erfassung von Streustrahlung von Belichtungsstrahlen;
14 eine Darstellung einer Möglichkeit zur Erfassung von reflektierter Strahlung von Belichtungsstrahlen;
15 eine Darstellung einer Möglichkeit zur Erfassung von transmissiver Strahlung von Belichtungsstrahlung und
16 eine schematische Darstellung einer Auswertung bei quantitativ erfasster Lichtleistung.
Ein erstes Ausführungsbeispiel einer in 1 dargestellten Belichtungseinrichtung umfasst eine als Ganzes mit 10 bezeichnete Maschinenbasis, welche eine Führung 12 aufweist, längs welcher ein Objektträger 14 in Richtung einer Vorschubrichtung 16 einerseits bewegbar geführt ist und andererseits durch Vorschubantriebe, beispielsweise Linearantriebe, vorzugsweise positionsgenau bewegbar ist.
Die Führung 12 ist dabei beispielsweise auf einer einer Standfläche 18 abgewandten Seite der Maschinenbasis 10 angeordnet und führt den Objektträger 14 parallel zur Vorschubrichtung 16, wobei auf dessen der Maschinenbasis 10 abgewandter Oberseite 20, wie in 2 dargestellt, ein Objekt 22 auflegbar und fixierbar ist, das auf seiner dem Objektträger 14 wiederum abgewandten Seite mit einer fotosensitiven Schicht 24 versehen ist, in welcher durch eine geeignete Belichtung Strukturen 26 durch optisch induzierte fotochemische Umwandlung des Materials der fotosensitiven Schicht 24 erzeugbar sind.
Wie in 2 dargestellt, dienen beispielsweise derartige Strukturen 26 dazu, einzelne Bereiche einer Schicht 28, beispielsweise einer elektrisch leitfähigen Schicht 28, insbesondere einer Kupferschicht, des Objekts 22 selektiv abzudecken, um dann im Rahmen beispielsweise eines Ätzvorgangs die Schicht 28 an den Stellen, an denen sie nicht durch die Strukturen 26 abgedeckt ist, abzutragen, so dass die Schicht 28 lediglich in den Bereichen, in denen sie durch die Strukturen 26 abgedeckt ist, bestehen bleibt.
Das Herstellen der in 2 dargestellten Strukturen 26 durch optische Umwandlung der fotosensitiven Schicht 24 erfolgt durch eine in 1 als Ganzes mit 30 bezeichnete Belichtungseinrichtung, die in einer quer zur Vorschubrichtung 16 verlaufenden Stellrichtung 31 bewegbar und positionierbar an einer Brücke 32 angeordnet ist, welche sich beiderseits der Führung 12 auf der Maschinenbasis 10 abstützt und sich im Übrigen über die Führung 12 hinwegerstreckt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es mit der erfindungsgemäßen Belichtungseinrichtung 30 möglich, bei einer einmaligen Bewegung des Objektträgers 14 mit dem Objekt 22 mit der fotosensitiven Schicht 24 die fotosensitive Schicht 24 im Zuge dieser einmaligen Bewegung der fotosensitiven Schicht 24 in der Vorschubrichtung 16 innerhalb eines Strukturenbereichs 34 alle in diesem Strukturenbereich 34 vorgesehenen Strukturen 26 durch selektive Belichtung herzustellen, wobei die Belichtungseinrichtung 30 in der Lage ist, im Zuge der einmaligen Bewegung der fotosensitiven Schicht 24 in der Vorschubrichtung 16 den Strukturenbereich 34 sowohl in seiner Längsrichtung 36 als auch in seiner Querrichtung 38 in einem Zuge zu belichten, um sämtliche innerhalb des Strukturenbereichs 34 vorgesehenen und geforderten Strukturen 26 herzustellen, ohne dass es weiterer Bewegungen des Objektträgers 14 in der Vorschubrichtung 16 oder entgegengesetzt zu dieser bedarf.
Um innerhalb dieses Strukturenbereichs 34 alle erforderlichen Strukturen 26 erzeugen zu können, sind innerhalb eines der Belichtungseinrichtung 30 zugeordneten Belichtungsbereichs 40, dargestellt in 1 und teilweise in 3, einzelne Belichtungsflecken 42 erzeugbar, welche derart innerhalb des Belichtungsbereichs 40 angeordnet sind, dass die Summe aller in dem Belichtungsbereich 40 vorhandenen Belichtungsflecken 42 all diejenigen Belichtungsflecken 42 umfasst, die gegebenenfalls erforderlich sind, um eine sich über die gesamte Ausdehnung des Strukturenbereichs 34 in der Querrichtung 38 erstreckende linienförmige Struktur zu erzeugen, die in der Querrichtung 38 ununterbrochen durchgängig ist, wozu die Belichtungsflecken 42 so anzuordnen sind, dass sich in der Querrichtung 38 aufeinanderfolgende Belichtungsflecken 42 überlappen.
Das heißt mit anderen Worten, dass die innerhalb des Belichtungsbereichs 40 erzeugbaren Belichtungsflecken 42 eine derartige Größe haben und derart angeordnet sind, dass mit diesen unter Berücksichtigung der Bewegung des Objekts 22 in der Vorschubrichtung 16 flächendeckend im gesamten Strukturbereich 34 der fotosensitiven Schicht 24 im Rahmen der durch die flächenhafte Ausdehnung der Belichtungsflecken 42 in der Längsrichtung 36 und der Querrichtung 38 bedingten Auflösung sämtliche mögliche Strukturen 26 erzeugbar sind.
Es ist aber auch bei einer Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels denkbar, den Objektträger 14 einmal in einer Richtung der Vorschubrichtung 16 zu bewegen und ein andermal entgegengesetzt hierzu, so dass ausgehend von einer in 1 dargestellten Ausgangsstellung eine Hin- und Zurückbewegung des Objektträgers 14 zur gewünschten umfassenden Belichtung im Strukturenbereich 34 führt, so dass es beispielsweise denkbar wäre, im Zuge einer Bewegung in einer Richtung der Vorschubrichtung 16 in der Querrichtung 38 gesehen in einer ersten Stellung der Belichtungseinrichtung 30 in der Stellrichtung 31 die Hälfte des Strukturenbereichs 34 durch einen kleiner gewählten Belichtungsbereich 40 zu belichten und nach einer Verschiebung der Belichtungseinrichtung 30 mitsamt dem dieser zugeordneten Belichtungsbereich 40 in der Stellrichtung 31 in einer zweiten Stellung im Gegenzug dazu die andere Hälfte zu belichten.
Um innerhalb des Belichtungsbereichs 40 die Belichtungsflecken 42 mit der erforderlichen Anzahl und Lage erzeugen zu können, sind, wie in 4 dargestellt, in der Belichtungseinrichtung 30 mehrere Belichtungseinheiten 50 vorgesehen, von denen jede, wie in 5 dargestellt, eine Reihe von in einer Reihenrichtung 53 aufeinanderfolgend und im Abstand voneinander angeordnete Strahlführungen 52 aufweist, die einen dieser Belichtungseinheit 50 zugeordneten Satz 51 von Strahlführungen 52 _x bilden. Jede der Strahlführungen 52 _x weist einen Strahlungsaustrittsbereich 54 auf, aus dem jeweils ein Belichtungsstrahl BS mit einem divergenten Belichtungsstrahlabschnitt 56 austritt, der durch Optiken 58 in einen kollimierten Belichtungsstrahlabschnitt 60 umgeformt wird, wobei dann der kollimierte Belichtungsstrahlabschnitt 60, wie in 4 und 5 dargestellt, durch eine Umlenkeinheit 62, (4 und 7) quer zu seiner Ausbreitungsrichtung umgelenkt wird.
Der Belichtungsstrahlabschnitt 60 trifft dann auf eine in 4 und 7 dargestellte Ablenkeinheit 70 mit einem Ablenkelement 72, das, wie in 4 und 7 dargestellt, den kollimierten Belichtungsstrahl 60 in einen in einer Ablenkrichtung 74 quer zu der Reihenrichtungen 53 wandernde Belichtungsstrahlabschnitt 66 umlenkt.
Die Ablenkeinheit 70 umfasst als Ablenkelement 72 beispielsweise einen Spiegelkörper 80, der symmetrisch zu einer Achse 82 angeordnete und sich parallel zur Achse 82 erstreckende Spiegelflächen 84 aufweist, die vorzugsweise mantelseitig des Spiegelkörpers 80 angeordnet sind (7).
Insbesondere grenzen die Spiegelflächen 84 in Umfangsrichtung 86 im Wesentlichen aneinander an und erstrecken sich in ihrer Längsrichtung 87 sowie in ihrer Querrichtung 88 über dieselbe Länge bzw. Breite, so dass alle Spiegelflächen 84 dieselbe Ausdehnung aufweisen.
Darüber hinaus sind alle Spiegelflächen 84 insbesondere ebene Flächen, so dass der Spiegelkörper 80 im einfachsten Fall eine Querschnittsfläche aufweist, die die eines regelmäßigen Vielecks ist, wobei die Zahl der Spiegelflächen 84 beispielsweise größer als 4 und kleiner als 100 ist.
Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, dass die Zahl der Spiegelflächen 84 größer als 30 und kleiner als 50 ist.
Jede der Spiegelflächen 84 reflektiert – wie in 7 dargestellt – mit jeweils einem aktiv genutzten Spiegelflächenbereich 89 jeweils den von der Umlenkeinheit 62 umgelenkten kollimierten Belichtungsstrahlabschnitt 60 des entsprechend der jeweiligen Drehstellung des Spiegelkörpers 80 derart, dass, wie in 6 und 7 dargestellt, in einer ersten Stellung der Spiegelfläche 84 beispielsweise der erste wandernde Belichtungsstrahlabschnitt 66 ₁ des Satzes 61 einen Belichtungsfleck 42 ₁₁ in einer ersten Belichtungsfleckposition 90 ₁₁, erzeugt, der dann bei der Drehung des Spiegelkörpers 80 um die Achse 82 in Richtung der Ablenkrichtung 74 über eine Ablenkungsstrecke AS weiter wandert bis zu einer letzten N-ten Belichtungsfleckposition 90 _1N, die der Stellung der jeweiligen Spiegelfläche 84 entspricht, in welcher der Belichtungsstrahlabschnitt 60 ₁ noch auf den aktiv genutzten Bereich 89 der Spiegelfläche 84 auftrifft und somit noch von dieser zur Erzeugung des der letzten Belichtungsfleckposition 90 _1N zugeordneten Belichtungsflecks 42 _1N reflektiert wird.
Ein Weiterdrehen des Spiegelkörpers 80 in der Drehrichtung 92 führt dann dazu, dass der Belichtungsstrahl 60 ₁ auf den aktiv genutzten Bereich 89 der nächsten Spiegelfläche 84 auftrifft, die dann den Belichtungsstrahlabschnitt 60 ₁ wiederum so in den wandernden Belichtungsstrahlabschnitt 66 ₁ reflektiert, dass dieser wiederum den Belichtungsfleck 42 ₁₁ in der ersten Belichtungsfleckposition 90 ₁₁ erzeugt.
Somit führt die ständige Rotation des Spiegelkörpers 80 um die Achse 82 zu einer ständigen Wanderung der von einem Belichtungsstrahl BS_x erzeugten Belichtungsflecken 42 von der ersten Belichtungsfleckposition 90 _x1 mit dem Belichtungsfleck 42 _x1 bis zur letzten N-ten Belichtungsfleckposition 90 _xN mit dem Belichtungsfleck 42 _xN über die Ablenkungsstrecken AS auf der fotosensitiven Schicht 24.
Damit besteht die Möglichkeit, im Bereich der Ablenkungsstrecke AS längs der Ablenkrichtung 74 durch die Belichtungsflecken 42 _xy in definiert wählbaren Belichtungsfleckpositionen 90 _xy eine Belichtung der fotosensitiven Schicht 24 durchzuführen, und zwar dann, wenn der jeweilige Belichtungsfleck 42 _xy in der jeweiligen Belichtungsfleckposition 90 _xy steht, wobei nur in dieser Stellung auf der fotosensitiven Schicht 24 durch Aktivieren des jeweiligen Belichtungsstrahls BS_x, das heißt beispielsweise Einschalten der dem Strahlungsaustritt 54 _xy zugeordneten Strahlungsquelle, eine Belichtung mit ausreichender Intensität erfolgt, durch welche eine fotochemische Umwandlung in der fotosensitiven Schicht im Bereich dieses Belichtungsflecks 42 _xy erreichbar ist.
Ist in den übrigen Belichtungsfleckpositionen 90 _xy innerhalb der Ablenkungsstrecke AS_x keine Belichtung der fotosensitiven Schicht 24 vorgesehen, so wird die dem jeweiligen Strahlungsaustritt 54 _x zugeordnete Strahlungsquelle beim Durchlaufen dieser übrigen Belichtungsfleckpositionen 90 _xy nicht eingeschaltet oder mit einer Intensität betrieben, die zu keiner fotochemischen Umwandlung der fotosensitiven Schicht 24 im Bereich des jeweiligen Belichtungsflecks 42 _xy führen kann.
Zur Fokussierung der wandernden Belichtungsstrahlen BS_x auf die fotosensitive Schicht 24 und somit zur Einstellung der Ausdehnung der von den jeweiligen Belichtungsstrahlen BS_x erzeugten Belichtungsflecken 42 ist zwischen der Ablenkeinheit 70 und der fotosensitiven Schicht 24 noch eine dem Satz 51 von Strahlführungen 52 zugeordnete optische Einheit 102 vorgesehen, welche für jeden der Belichtungsstrahlabschnitte 66 _x eine eigene Abbildungsoptik 104, beispielsweise in Form eines Linsensystems, aufweist, durch welche der jeweilige wandernde Belichtungsstrahlabschnitt 66 hindurchtritt und damit auf den jeweiligen Belichtungsfleck 42 mit einer definierten Größe des Belichtungsflecks 42 sowie einer definierten Intensitätsverteilung im Belichtungsfleck 42 auf die fotosensitive Schicht 24 fokussiert wird.
Insbesondere sind vorteilhafte Abbildungseigenschaften der Abbildungsoptik 104 dann gegeben, wenn der mittlere Abstand zwischen dem wirksamen Spiegelflächenbereich 89 der Spiegelfläche 84 ungefähr der Brennweite f der Abbildungsoptik 104 entspricht, so dass die Abbildungsverhältnisse für den wandernden Belichtungsstrahl aufgrund der telezentrischen Optik im Wesentlichen identisch sind und somit auch die Belichtungsflecken 42 im Wesentlichen dieselbe Größe und im Wesentlichen dieselbe Intensitätsverteilung aufweisen (7).
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass auch der Abstand zwischen der Abbildungsoptik 104 und der zu belichtenden fotosensitiven Schicht 24 ungefähr der Brennweite f der Abbildungsoptik 104 entspricht (6), um eine optimale Fokussierung des jeweiligen Belichtungsstrahls 66 im Belichtungsfleck 42 auf der fotosensitiven Schicht 24 zu erhalten.
Um die Spiegelkörper 80 raumsparend anordnen zu können, sind diese einseitig von einer Antriebseinheit 130 um die Achse 82 angetrieben, jedoch beidseitig drehbar gelagert, wobei die Antriebseinheiten 130 in der Querrichtung 38 quer zur Vorschubrichtung 16 aufeinanderfolgender Spiegelkörper 80 jeweils auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind, so dass eine Antriebseinheit 130 in der Vorschubrichtung 16 vor und die in der Querrichtung 38 nächstfolgende in der Vorschubrichtung 16 hinter dem Belichtungsfleck 40 liegt (8).
Ferner ist, wie in 7 dargestellt, jeder der Antriebseinheiten 130 noch mit einem Sensor 132 versehen, welcher in der Lage ist, optische, d. h. beispielsweise über einen von einer Strahlungsquelle 134 erzeugten und an einer der Spiegelflächen 84 reflektierten Messstrahl 136, der auf einen Detektor 138 auftrifft, direkt die Drehstellung des Spiegelkörpers 80 und somit insbesondere die Stellung der Spiegelflächen 84 zu erfassen und einer als Ganzes mit 140 bezeichneten Steuereinheit zu übermitteln.
Diese Steuereinheit 140 steuert die Antriebseinheiten 130 so an, dass diese mit sich konstanter Drehzahl drehen und steuert außerdem die Ausleuchtung der Belichtungsflecken 42.
Hinsichtlich der Erzeugung der Belichtungsstrahlen BS wurden bislang keinerlei nähere Angaben gemacht.
Vorzugsweise ist zur Erzeugung der Belichtungsstrahlen BS separat von der Belichtungseinrichtung 30 eine Strahlungserzeugungseinheit 150 vorgesehen, welche eine Vielzahl von ebenfalls durch die Steuereinheit 140 hinsichtlich ihrer Lichtleistung ansteuerbaren Strahlungsquellen 152, beispielsweise Laserdioden, umfasst, wobei der von jeder der Strahlungsquellen 152 erzeugte Belichtungsstrahl BS in einen Lichtleiter 154 eingekoppelt wird, der von der Strahlungserzeugungseinheit 150 zur Belichtungseinrichtung 30 verläuft und eine Endfläche aufweist, welche den jeweiligen Strahlungsaustrittsbereich 54 bildet, aus dem die Belichtungsstrahlen 56 austreten.
Die Anordnung der Strahlungserzeugungseinheit 150 getrennt von der Belichtungseinheiten 50 hat den Vorteil, dass damit die Möglichkeit besteht, die Strahlungsquellen 152 für deren Betrieb optimal anzuordnen und die von dieser erzeugte Wärme optimal abzuführen, ohne dass eine thermische Beeinflussung der Belichtungseinrichtung 30 damit verbunden sein könnte.
Vielmehr sind die Belichtungseinrichtung 30 und die fotosensitive Schicht 24 völlig von der Strahlungserzeugungseinheit 150 thermisch entkoppelt und somit besteht keine Gefahr einer Beeinträchtigung der Präzision im Bereich der Belichtungseinrichtung 30 aufgrund von thermischen, durch die Strahlungserzeugungseinheit 150 bedingten Effekten.
Die Strahlungserzeugungseinheit 150 kann dabei im Abstand über der Belichtungseinrichtung 30 angeordnet werden, es besteht aber auch die Möglichkeit bei ausreichend lang ausgeführten Lichtleitern 154 die Strahlungserzeugungseinheit 150 seitlich der Maschinenbasis 10, beispielsweise neben der Steuereinheit 140, anzuordnen.
Wie bereits dargelegt, besteht für die Steuereinheit 140 die Möglichkeit, einerseits exakt die Drehstellung des jeweiligen Spiegelkörpers 80 über die dem jeweiligen Spiegelkörper 80 zugeordneten Sensoren 132 zu erfassen und somit durch entsprechende Ansteuerung der Antriebseinheiten 130 bestimmen zu können, auf welcher Spiegelfläche 84 der aktiv genutzte Bereich 89 liegt, in welcher Belichtungsfleckposition 90 der jeweilige erzeugte Belichtungsfleck 42 längs der Ablenkungsstrecke AS zu dem jeweils bestimmten Zeitpunkt steht und somit zu entscheiden, ob in dieser Belichtungsfleckposition 90 eine Belichtung der fotosensitiven Schicht 24 durchgeführt werden soll oder nicht, und entsprechend dieser Entscheidung die Strahlungsquelle 152, die für die Erzeugung des jeweiligen Belichtungsflecks 42 vorgesehen ist, so anzusteuern, dass diese die Lichtleistung liefert, welche einen fotochemischen Effekt in der fotosensitiven Schicht 24 im Bereich des Belichtungsflecks 42 auslöst, oder abzuschalten oder hinsichtlich ihrer Lichtleistung soweit zu verringern, dass kein fotochemischer Effekt im Bereich des in der jeweiligen Belichtungsfleckposition 90 stehenden Belichtungsflecks 42 auftritt.
Um nicht nur innerhalb der Ablenkungsstrecke AS die einzelnen Belichtungsflecken 42 in den einzelnen Belichtungsfleckpositionen 90 so positionieren zu können, dass diese – für die Herstellung zusammenhängender, sich mindestens mit einer Komponente in der Querrichtung erstreckender Strukturen 26 – einander überlappen, um die zusammenhängende Struktur 26 durch eine Vielzahl von einzelnen Belichtungsflecken 42 erzeugen zu können, sondern um auch die Belichtungsflecken 42, die durch in der Reihenrichtung 53 aufeinanderfolgende Belichtungsstrahlen 66 erzeugbar sind, in der Querrichtung 38 überlappend anzuordnen, verläuft die Reihenrichtung 53 relativ zur Vorschubrichtung 16 oder zu einer Parallelen zu dieser in einem Winkel α so, dass eine zur Vorschubrichtung 16 parallele Referenzgerade 160 durch die letzte Belichtungsfleckposition 90 _1N des beispielsweise ersten Belichtungsstrahls 66 ₁ einer Belichtungseinheit 50 den Belichtungsfleck 42 ₂₁ in der ersten Belichtungsfleckposition 90 ₂₁ des in der Reihenrichtung 53 nächstfolgenden Belichtungsstrahls 66 ₂ tangiert, vorzugsweise schneidet, so dass durch Bewegung des letzten Belichtungsflecks 42 _1N in der Vorschubrichtung 16 bis zur Vorschubposition des ersten Belichtungsflecks 42 ₂₁ des nächstfolgenden Belichtungsstrahls 66 ₂ die beiden Belichtungsflecke 42 _1N und 42 ₂₁ miteinander überlappend angeordnet werden können und somit auch die Belichtungsflecke 42 ₂ des zweiten Belichtungsstrahls 66 ₂ dazu herangezogen werden können, zusammen mit den Belichtungsflecken 42 ₁ des ersten Belichtungsstrahls 66 ₁ die in der Querrichtung 38 zusammenhängende Struktur 26 zu erzeugen.
Diese relative Anordnung des jeweils letzten Belichtungsflecks 42 _xN eines Belichtungsstrahls BS_x zum jeweils ersten Belichtungsfleck 42 _x+1 des nächstfolgenden Belichtungsstrahls BS_x+1 ist bei allen Belichtungsstrahlen BS und Belichtungsflecken 42 einer Belichtungseinheit 50 vorgesehen, so dass theoretisch alle Belichtungsflecken 42 dieser Belichtungseinheit 50 dazu herangezogen werden können, eine sich mit einer Komponente in der Querrichtung 38 über die gesamte Ausdehnung der Belichtungsstrahlen BS des Satzes 51 der Strahlführungen 52 dieser Belichtungseinheit 50 in der Querrichtung 38 erstreckende zusammenhängende Struktur 26 zu erzeugen.
In gleicher Weise wie im Zusammenhang mit der Anordnung der Belichtungsflecken 42, erzeugt durch verschiedene Belichtungsstrahlen BS beschrieben, sind auch die ersten und zweiten Belichtungseinheiten 50a, 50b, etc. so relativ zueinander angeordnet, dass, wie beispielsweise in 3 dargestellt, eine zur Vorschubrichtung 16 parallele Referenzgerade 170 durch die letzte Belichtungsposition 90 _NN einer ersten Belichtungseinheit 50, beispielsweise der Belichtungseinheit 50a, den Belichtungsfleck 42 ₁₁ der ersten Belichtungsposition 90 ₁₁ der in der Querrichtung 38 nächstfolgenden Belichtungseinheit, beispielsweise der Belichtungseinheit 50b, tangiert oder schneidet, so dass auch die von allen in der Querrichtung 38 aufeinanderfolgenden Belichtungseinheiten, beispielsweise den Belichtungseinheiten 50a und 50b, erzeugbaren Belichtungsflecken 42 zur Erzeugung einer zusammenhängenden Struktur 26 herangezogen werden können, dadurch, dass die Belichtungsflecken 42 einer Belichtungseinheit 50, beispielsweise der Belichtungseinheit 50a, überlappend positioniert werden und der letzte Belichtungsfleck 42 _NN des letzten Belichtungsstrahls BS_N überlappend mit dem ersten Belichtungsfleck 42 ₁₁ des ersten Belichtungsstrahls BS₁ der in der Querrichtung 38 nächstfolgenden Belichtungseinheit, beispielsweise der Belichtungseinheit 50b, angeordnet werden kann.
Unter der Voraussetzung, dass sich der Belichtungsbereich 40 in der Querrichtung 38 über die gesamte Breite der fotosensitiven Schicht 24 oder zumindest über einen zur Belichtung und zur Erzeugung von Strukturen 26 vorgesehenen Bereich der fotosensitiven Schicht 24, erstreckt, sind in dem gesamten vom Belichtungsbereich 40 überdeckten Bereich der fotosensitiven Schicht 24 zusammenhängende oder dann auch nicht zusammenhängende Strukturen 26 erzeugbar.
Da alle Belichtungseinheiten 50 der Belichtungseinrichtung 30 relativ zueinander in der beschriebenen Weise angeordnet sind, besteht somit die Möglichkeit, auf der fotosensitiven Schicht 24 über deren gesamte Querrichtung 38 und über die gesamte Längsrichtung 36 unter Heranziehen der Vorschubbewegung 16 in beliebigen Bereichen beliebig gestaltete zusammenhängende Strukturen 26 zu erzeugen, die sowohl in der Längsrichtung 36 als auch in der Querrichtung 38 oder in jedem Winkel zu diesen verlaufen können.
Hierzu erfasst die Steuereinheit 140 sowohl die Position der fotosensitiven Schicht 24 in der Vorschubrichtung 16 durch Detektion der Position des Objektträgers 14 sowie die Positionen der einzelnen erzeugbaren Belichtungsflecken 42 längs der Ablenkungsstrecke AS durch die Drehstellung der Spiegelkörper 80 und ist damit in der Lage, zusätzlich noch durch geeignete Ansteuerung der jeweiligen Strahlungsquelle 152 zum geeigneten Zeitpunkt an jeder Stelle des vorgesehenen Belichtungsbereichs 40 auf der fotosensitiven Schicht 24 einen Belichtungsfleck 42 zu generieren, wobei dies vorzugsweise durch geeignete Ansteuerung der Strahlungsquellen 152 im Zuge einer einzigen Bewegung des Objektträgers 14 in der Vorschubrichtung 16 erfolgt.
Für eine ausreichende Genauigkeit beim Positionieren der Belichtungsflecken 42 zur Erzeugung der Strukturen 26 ist es günstig, wenn die Geschwindigkeit in Vorschubrichtung 16 nur so groß ist, dass die von zwei in der Umfangsrichtung 86 aufeinanderfolgenden Spiegelflächenbereichen 88 durch einen Belichtungsstrahl 66 erzeugten Belichtungsflecken 42 maximal einen halben Durchmesser, noch besser um Werte im Bereich eines Fünftel- bis eines Zehnteldurchmessers der Belichtungsflecken 42 gegeneinander versetzt sind, das heißt in erheblichem Umfang überlappen.
Um die Funktionsfähigkeit der erfindungsgemäßen Belichtungsanlage überprüfen zu können, insbesondere überprüfen zu können, ob jeder der Belichtungsstrahlen BS aktivierbar ist und somit in der Lage ist, in dem entsprechenden Belichtungsfleck 42 die fotosensitive Schicht mit Lichtleistung zu beaufschlagen, ist eine Belichtungsprüfeinheit 180 vorgesehen, welche in der Lage ist, die Lichtleistung aller Belichtungsstrahlen BS zu erfassen.
Hierzu ist beispielsweise die Belichtungsprüfeinheit 180 mit einem Belichtungsprüffeld 182 gekoppelt, das seinerseits in der Vorschubrichtung 16 relativ zu der Belichtungseinrichtung 30 positionierbar ist.
Das Belichtungsprüffeld 182 kann dabei auf einem eigens für dieses vorgesehenen Objektträger angeordnet werden oder direkt auf der Oberseite 20 des Objektträgers 14, der ebenfalls in Vorschubrichtung 16 vorne liegend oder hinten liegend das Objekt 22 mit der fotosensitiven Schicht 24 trägt.
In dem Belichtungsprüffeld 182, sind, wie in 9 dargestellt, Sensoreinheiten 184 angeordnet, und zwar in in der Querrichtung 38 von den Ablenkstrecken AS der einzelnen Belichtungsstrahlen 66 überfahrenen Bereichen der jeweiligen Ablenkstrecken AS, wobei jedem Belichtungsstrahl 66, beispielsweise dem Belichtungsstrahl BS₁ auf seinem Weg längs der Ablenkstrecke AS₁ eine einzige Sensoreinheit 184, in diesem Fall die Sensoreinheit 184 ₁ zugeordnet ist.
Jede Sensoreinheit 184 umfasst dabei ein Sensorgehäuse 186, welches auf einer Seite einen Sensorbereich 188 aufweist, innerhalb von welchem die Erfassung der Lichtleistung der diesen Sensorbereich 188 beaufschlagenden Belichtungsflecken 42 möglich ist.
Hat beispielsweise, wie in 10 dargestellt, die Sensoreinheit 184 ₁ eine Dimension des Sensorgehäuses 186 ₁ derart, dass die Ablenkstrecke AS₁ die maximale Ausdehnung des Sensorgehäuses 186 überstreicht, so treffen beispielsweise die Belichtungsflecken 42 ₁₁ und 42 _1N jeweils das Sensorgehäuse 186, während in einem mittigen Bereich der Ablenkstrecke AS₁ liegende Belichtungsflecken 42 _1x bis 42 _1x+y innerhalb des Sensorbereichs 188 liegen und somit besteht die Möglichkeit, bei allen Belichtungsflecken 42 _1x bis 42 _1x+y die Lichtleistung durch den Sensorbereich 188 ₁ zu erfassen.
Dabei kann der Sensorbereich 188 entweder die auf diesen insgesamt auftretende Lichtleistung integral erfassen oder der Sensorbereich 188 ₁ kann als Kameraarray ausgebildet sein, so dass die Lichtleistung in einzelnen Stellen des Sensorbereichs 188 ₁ selektiv erfasst werden kann.
Da jedoch die zwischen dem Belichtungsfleck 42 _1x und dem Belichtungsfleck 42 _1x+y liegenden Belichtungsflecken 42 längs der Ablenkstrecke AS₁ aufeinanderfolgend mit der jeweiligen Lichtleistung des entsprechenden Belichtungsstrahls BS₁ beaufschlagt werden, ist es möglich, entweder durch eine Messung über sämtliche Belichtungsflecken 42 _1x bis 42 _1x+y oder durch eine Messung der Lichtintensität der einzelnen Belichtungsflecken 42 zwischen dem Belichtungsfleck 42 _1x bis 42 _1x+y die Lichtintensität des entsprechenden Belichtungsstrahls BS₁ zu erfassen, wobei beispielsweise bei einer Erfassung der Lichtintensität durch Erfassen mehrerer Belichtungsflecken 42 eine Mittelung und somit eine verbesserte Messung der Lichtintensität möglich ist.
Im einfachsten Fall arbeitet die erfindungsgemäße Belichtungsprüfeinheit 180 so, dass sie prüft, ob der dem jeweiligen Belichtungsstrahl 66 zugeordnete Sensorbereich 188 eine von Null verschiedene Lichtleistung für den jeweiligen Belichtungsfleck 42 oder die jeweiligen Belichtungsflecken erfasst oder nicht.
Wird keine Lichtleistung am Ort des jeweiligen Belichtungsflecks 42 oder der jeweilige Belichtungsflecken 42 erfasst, so erzeugt die Belichtungsprüfeinheit 180 ein Fehlersignal FS, das beispielsweise eine der Belichtungsprüfeinheit 180 zugeordnete akustische Signaleinheit 192 und/oder eine optische Signaleinheit 194 aktiviert, so dass eine Bedienungsperson der erfindungsgemäßen Belichtungsanlage über das Vorliegen eines Fehlersignals FS informiert wird.
Es ist aber auch denkbar, das Fehlersignal FS der Steuereinheit 140 zu übermitteln, die dann beispielsweise bei Vorliegen des Fehlersignals FS in der Lage ist, einen weiteren Belichtungsvorgang zu verhindern, sei es in der Form, dass bereits ein sich unmittelbar anschließender Belichtungsvorgang gestoppt wird oder in der Form, dass ein auf den momentan ausgeführten Belichtungsvorgang nächstfolgender Belichtungsvorgang verhindert wird.
Bei dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel des Belichtungsprüffelds 182 sind die einzelnen Sensoreinheiten 184 so angeordnet, dass sie an den Orten liegen, die genau den Ablenkstrecken AS₁ bis AS_N der Belichtungsstrahlen BS in einer Reihenrichtung 53 entsprechen.
In diesem Fall ist es somit möglich, das Belichtungsprüffeld 182 stationär unter der Belichtungseinrichtung 30 in der Vorschubrichtung 16 zu positionieren und ohne eine Bewegung in der Vorschubrichtung 16 mit den vorhandenen Sensoreinheiten 184 ₁ bis 184 _N der verschiedenen Belichtungseinheiten 50 gleichzeitig alle Sensorbereiche 188 dieser Sensoreinheiten 184 mit aktivierten Belichtungsstrahlen BS zu beaufschlagen und somit bei allen Belichtungsstrahlen BS gleichzeitig die Lichtleistung durch den jeweils einem der Belichtungsstrahlen BS zugeordneten Sensorbereich 188 zu erfassen.
Dabei ist es beispielsweise möglich, mit dem jeweiligen Belichtungsstrahl BS innerhalb des diesem Belichtungsstrahl zugeordneten Sensorbereichs 188 einen einzigen Belichtungsfleck 42, beispielsweise einen der Belichtungsflecken zwischen den Belichtungsflecken 42 _1x bis 42 _1x+y mit der Lichtleistung zu beaufschlagen oder mehrere der Belichtungsflecken 42 zwischen den Belichtungsflecken 42 _1x bis 42 _1x+y nacheinander mit der Lichtleistung zu beaufschlagen.
Alternativ dazu kann, um die Flächenausdehnung des Belichtungsprüffelds 182' in der Längsrichtung 36 zu reduzieren, die Anordnung der einzelnen Sensoreinheiten 184 in einem beliebigen Flächenmuster erfolgen, so lange die einem Satz 51 von Strahlführungen 52 ₁ bis 52 _N zugeordneten Sensoreinheiten 184 ₁bis 184 _N in der Querrichtung 38 die den jeweiligen Ablenkstrecken AS₁ bis AS_N entsprechende Position in der Querrichtung 38 aufweisen, wobei die Position in der zur Vorschubrichtung 16 parallelen Längsrichtung 36 beliebig gewählt werden kann, so dass beliebig verschachtelte Flächenmuster für die Anordnung der Sensoreinheiten 184 ₁ bis 184 _N einer Reihe von Belichtungsstrahlen realisiert werden können.
Ein Beispiel eines derartigen Flächenmusters ist in 11 dargestellt.
Damit ist jedoch eine Messung der Lichtleistung der einzelnen Belichtungsstrahlen BS einer Belichtungseinheit 50 nicht durch eine stationäre Positionierung des Belichtungsprüffelds 182' realisierbar, sondern es muss ein Verfahren des Belichtungsprüffeldes 182' in der Vorschubrichtung 16 dergestalt erfolgen, dass die jeweilige Sensoreinheit 184 bei Aktivierung des jeweiligen Belichtungsstrahls BS von der diesem Belichtungsstrahl BS zugeordneten Ablenkstrecke AS überschritten wird, so dass mindestens ein auf der Ablenkstrecke AS liegender Belichtungsfleck 42 in dem Sensorbereich 188 liegt und somit die in diesem Belichtungsfleck 42 vorhandene Lichtleistung durch die entsprechende Sensoreinheit 184 erfasst werden kann.
Der Einfachheit halber werden sämtliche Belichtungsflecken 42 einer Ablenkstrecke AS aktiviert, so dass keine belichtungsfleckgenaue Positionierung der jeweiligen Sensoreinheit 184 erforderlich ist, sondern davon ausgegangen werden kann, dass einer der längs der Ablenkstrecke AS belichteten Belichtungsflecken 42 in dem Sensorbereich 188 liegt und somit die Lichtleistung dieses Belichtungsflecks 42 durch den Sensorbereich 188 erfasst werden kann.
Sind die Sensoreinheiten 184 ausreichend miniaturisiert, so besteht sogar die Möglichkeit, die Sensoreinheiten 184 in einer in der Querrichtung 38 verlaufenden Reihe anzuordnen.
Alternativ zum Anordnen einzelner Sensoreinheiten 184, wobei jeweils einem Belichtungsstrahl 66 eine Sensoreinheit 184 zugeordnet ist, besteht aber auch die Möglichkeit, eine großflächige Sensoreinheit 184" vorzusehen, deren fotosensitiver Bereich 200 sich über das gesamte Belichtungsprüffeld 182" erstreckt und einzelne Pixelbereiche 202 dieser Sensoreinheiten 184" als Sensorbereiche 188 zu definieren, so dass ein Pixelbereich 202 einen einem Belichtungsstrahl BS eindeutig zugeordneten Sensorbereich 188" darstellt, wie dies in 12 dargestellt ist.
Alternativ oder ergänzend zum Vorsehen des Belichtungsprüffeldes 182 mit den Sensorbereichen 188 besteht auch die Möglichkeit, die Lichtleistung im jeweiligen Belichtungsstrahl BS mit anders angeordneten Sensoren zu erfassen.
So besteht – wie in 3 dargestellt – beispielsweise die Möglichkeit, eine in dem jeweiligen Lichtleiter 154 vor Austritt aus dem Strahlaustrittsbereich 54 in einem Fasermantel 156 auftretende Streustrahlung SS durch einen am Fasermantel 156 außen anliegenden Sensor 204 mit einem Sensorbereich 208 zu erfassen, wobei die Streustrahlung SS hinsichtlich ihrer Lichtleistung proportional zur Lichtleistung im jeweiligen Belichtungsstrahl BS ist.
Alternativ oder ergänzend dazu besteht, wie in 14 dargestellt, die Möglichkeit, an der Optik 58, insbesondere einer gekrümmten Oberfläche 59 derselben auftretende reflektierte Strahlung RS mit einer Sensoreinheit 224 zu erfassen, die einen die reflektierte Strahlung RS detektierenden Sensorbereich 228 aufweist.
Auch die vom Sensorbereich 228 erfasste Lichtleistung der reflektierten Strahlung RS ist proportional zu Lichtleistung des Belichtungsstrahls BS, allerdings mehr als eine, vorzugsweise mehr als zwei Zehnerpotenzen kleiner als die Lichtintensität des jeweiligen Belichtungsstrahls BS.
Bei einer weiteren ergänzenden oder alternativen Lösung, dargestellt in 15, ist der Umlenkeinheit 62 eine Sensoreinheit 244 zugeordnet, die einen Sensorbereich 248 aufweist, welcher nicht von einer Spiegelfläche 63 der Umlenkeinheit 62 reflektierte Teile des Belichtungsstrahls BS erfasst, sondern einen Bruchteil des Belichtungsstrahls BS, welcher in Transmission durch die reflektierende Spiegelfläche 63 hindurchtritt und somit den in Transmission durch die reflektierende Spiegelfläche 63 hindurchtretenden Anteil des Belichtungsstrahls BS erfasst, wobei eine Lichtleistung dieses transmissiven Strahlanteils TS ebenfalls proportional zur Lichtleistung im Belichtungsstrahl BS, allerdings mehr als eine, vorzugsweise mehr als zwei Zehnerpotenzen kleiner als dieser ist.
Jede der Sensoreinheiten 204, 224 oder 244 ist mit der Belichtungsprüfeinheit 180 gekoppelt, so dass bei Vorsehen der Sensoreinheiten 204, 224 und 244 die Möglichkeit besteht, die Lichtleistung während eines wesentlichen Teils des Verlaufs des jeweiligen Belichtungsstrahls BS durch die Strahlführung 52 zu erfassen und dabei ebenfalls beispielsweise Störungen bei der Führung des Belichtungsstrahls BS zu erfassen.
Alternativ dazu können einzelne oder mehrere der Sensoreinheiten 204, 224, 244 anstelle des Belichtungsprüffeldes 182 eingesetzt werden, um die Existenz des Belichtungsstrahls BS überhaupt zu erfassen.
Alternativ zum Erfassen der bloßen Existenz der Lichtleistung besteht, wie in 16 anhand eines Balkendiagrams dargestellt, die Möglichkeit, die Lichtleistung LL quantitativ zu erfassen und den erfassten Wert mit einem Schwellwert SW zu vergleichen.
In diesem Fall kann beispielsweise entschieden werden, ob die Lichtleistung LL Oberhalb des Schwellwerts SW liegt und somit beispielsweise in der Lage ist, in dem jeweiligen Belichtungsfleck 42 in der fotosensitiven Schicht 24 die fotochemische Umwandlung zu bewirken oder für die fotochemische Umwandlung innerhalb des Belichtungsflecks 42 nicht ausreichend ist.
Bei einem derartigen quantitativen Erfassen der Lichtleistung LL und einem Vergleich der Lichtleistung LL mit dem Schwellenwert SW besteht somit die Möglichkeit, zuverlässig zu überprüfen, ob jeder der Belichtungsstrahlen BS in der Lage ist, mit innerhalb des Belichtungsflecks 42, mit der erforderlichen Lichtleistung die fotochemische Umwandlung zu bewirken.
Eine weitere vorteilhafte Ergänzung oder Alternative sieht vor, dass ein Vergleich der Quantitativen Erfassung der Lichtleistung LL mit dem Schwellwert SW dahingehend erfolgt, dass die Belichtungsprüfeinheit 180 ein Lichtsteuersignal LS für die Steuereinheit 140 erzeugt, welches für jeden einzelnen Belichtungsstrahl BS ein Maß für die Abweichung vom Schwellwert SW angibt, so das die Möglichkeit besteht, mit der Steuereinheit 140 durch geeignete Ansteuerung der einzelnen Strahlungsquellen 152 die Lichtleistung jedes einzelnen Belichtungsstrahls BS derart zu steuern, dass dieser möglichst nahe am Schwellwert SW liegt, so dass jeder einzelne Belichtungsstrahl BS in dem von diesem erzeugten Belichtungsfleck 42 bis auf eine vorgesehene Toleranzabweichung dieselbe Lichtleistung zum Auslösen der fotochemischen Umwandlung in der fotosensitiven Schicht 24 erzeugt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006059818 A1 [0002]

Claims

Belichtungsanlage zum Erzeugen belichteter Strukturen (26) in einer auf einem Objekt (22) angeordneten fotosensitiven Schicht (24), umfassend eine Belichtungseinrichtung (30), wobei mit der Belichtungseinrichtung (30) Belichtungsflecken (42) positionsgesteuert auf der fotosensitiven Schicht (24) erzeugbar sind, wobei die Belichtungseinrichtung mindestens eine eine Vielzahl von Belichtungsstrahlen (BS) erzeugende Belichtungseinheit (30) aufweist, wobei mit jedem Belichtungsstrahl (BS) Belichtungsflecken (42) erzeugbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleistung aller Belichtungsstrahlen (BS) durch mindestens einen jedem Belichtungsstrahl (BS) zugeordneten Sensorbereich (188, 208, 228, 248) von einer Belichtungsprüfeinheit (180) erfassbar ist.
Belichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsprüfeinheit (180) bei fehlender Lichtleistung bei einem der Belichtungsstrahlen (BS) ein Fehlersignal (FS) erzeugt.
Belichtungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsprüfeinheit (180) bei Vorliegen des Fehlersignals (FS) ein optisches und/oder akustisches Signal erzeugt.
Belichtungsanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsprüfeinheit (180) mit einer Steuereinheit (140) der Belichtungsanlage gekoppelt ist und dass bei Vorliegen des Fehlersignals (FS) die Steuereinheit (140) einen weiteren Belichtungsvorgang verhindert.
Belichtungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsprüfeinheit (180) die Lichtleistung der einzelnen Belichtungsstrahlen (BS) quantitativ erfasst.
Belichtungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsprüfeinheit (180) die quantitativ erfasste Lichtleistung der einzelnen Belichtungsstrahlen (BS) mit mindesten einem Schwellwert (SW) vergleicht und insbesondere bei Unterschreiten des Schwellwertes (SW) das Fehlersignal (FS) erzeugt.
Belichtungsanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsprüfeinheit (180) eine Abweichung von dem Schwellwert (SW) quantitativ erfasst.
Belichtungsanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsprüfeinheit (180) mit der Steuereinheit (140) zusammenwirkt und entsprechend der quantitativ erfassten Lichtleistung der Strahlungserzeugungseinheit (150) ein Ansteuersignal zur Einstellung der Stärke der Lichtleistung der einzelnen Belichtungsstrahlen (BS) erzeugt.
Belichtungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsprüfeinheit (180) vor einem Durchführen einer Belichtung der fotosensitiven Schicht (24) die Lichtleistung jedes einzelnen Belichtungsstrahls (BS) erfasst.
Belichtungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsprüfeinheit (180) und eine Steuereinheit (140) vor einem der Belichtungsvorgänge des Objekts (22) die Lichtleistung jedes Belichtungsstrahls (BS) auf einen vorgebbaren Wert einstellen.
Belichtungsanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsprüfeinheit (180) einen Maximalwert der Lichtleistung während des Belichtungsvorgangs des jeweiligen Belichtungsflecks (42) erfasst.
Belichtungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder einem der Belichtungsstrahlen (BS) zugeordnete Sensorbereich (188) mindestens am Ort einer der in Ablenkrichtung (74) erzeugbaren Vielzahl der aufeinanderfolgenden Belichtungsfleckpositionen (90) angeordnet ist und nur die Lichtleistung dieses einen Belichtungsstrahls (BS) erfasst.
Belichtungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder einem der Belichtungsstrahlen (BS) zugeordnete Sensorbereich (188) die Lichtleistung bei mindestens einem der von diesem Belichtungsstrahl (BS) erzeugten Belichtungsflecken (42) erfasst.
Belichtungsanlage nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeder einem der Belichtungsstrahlen (BS) zugeordnete Sensorbereich (188) zu einem Teil der längs einer Ablenkungsstrecke (AS) angeordneten Belichtungsfleckpositionen (90) gehörende Belichtungsflecken (42) erfasst.
Belichtungsanlage nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass jeder einem der Belichtungsstrahlen (BS) zugeordnete Sensorbereich (188) entlang der Ablenkungsstrecke (AS) nur Belichtungsflecken (42) von Belichtungsfleckpositionen (90) erfasst, die zwischen endseitigen Belichtungsfleckpositionen dieser Ablenkungsstrecke (AS) liegen.
Belichtungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorbereiche (188) in einem Flächenmuster angeordnet sind.
Belichtungsanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorbereiche (188) relativ zueinander versetzt angeordnet sind.
Belichtungsanlage nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorbereiche (188) mit einer in Vorschubrichtung (16) weisenden Komponente Relativ zueinander versetzt angeordnet sind.
Belichtungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Sensorbereich (208, 228, 248) die Lichtleistung eines ausgekoppelten Anteils des jeweiligen Belichtungsstrahls (BS) erfasst.
Belichtungsanlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskopplung des Anteils des jeweiligen Belichtungsstrahls (BS) an einer Umlenkeinheit (62) der Strahlführung (52) erfolgt.
Belichtungsanlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinheit (62) eine teildurchlässige Spiegelfläche (63) aufweist.
Belichtungsanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Sensorbereich (228) einen durch Reflexion ausgekoppelten Anteil des jeweiligen Belichtungsstrahls (BS) erfasst.
Belichtungsanlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskopplung des Anteils des jeweiligen Belichtungsstrahls (BS) durch Reflexion an einer Oberfläche eines Elements (58) der Strahlführung (52) erfolgt.
Belichtungsanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Sensorbereich (208) einen durch Streuung ausgekoppelten Anteil des jeweiligen Belichtungsstrahls (BS) erfasst.
Belichtungsanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Belichtungsstrahl (BS) eine eigene Sensoreinheit (182) mit einem Sensorbereich (188) zugeordnet ist.
Verfahren zum Erzeugen belichteter Strukturen (26) in einer auf einem Objekt (22) angeordneten fotosensitiven Schicht (24), mittels einer Belichtungsanlage umfassend eine Belichtungseinrichtung (30), wobei mit der Belichtungseinrichtung (30) Belichtungsflecken (42) positionsgesteuert auf der fotosensitiven Schicht (24) erzeugt werden, wobei die Belichtungseinrichtung mindestens eine eine Vielzahl von Belichtungsstrahlen (BS) erzeugende Belichtungseinheit (30) aufweist, wobei mit jedem Belichtungsstrahl (BS) Belichtungsflecken (42) durch Aktivieren des jeweiligen Belichtungsstrahls bei Erreichen der jeweiligen Belichtungsfleckposition erzeugt werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleistung aller Belichtungsstrahlen (BS) durch mindestens einen jedem Belichtungsstrahl (BS) zugeordneten Sensorbereich (188, 208, 228, 248) von einer Belichtungsprüfeinheit (180) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsprüfeinheit (180) bei fehlender Lichtleistung bei einem der Belichtungsstrahlen (BS) ein Fehlersignal (FS) erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsprüfeinheit (180) bei Vorliegen des Fehlersignals (FS) ein optisches und/oder akustisches Signal erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsprüfeinheit (180) mit einer Steuereinheit (140) der Belichtungsanlage gekoppelt ist und dass bei Vorliegen des Fehlersignals (FS) ein weiterer Belichtungsvorgang verhindert wird.
Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 26 oder nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsprüfeinheit (180) die Lichtleistung der einzelnen Belichtungsstrahlen (BS) quantitativ erfasst.
Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsprüfeinheit (180) die quantitativ erfasste Lichtleistung der einzelnen Belichtungsstrahlen (BS) mit mindesten einem Schwellwert (SW) vergleicht und insbesondere bei Unterschreiten des Schwellwertes (SW) das Fehlersignal (FS) erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsprüfeinheit (180) eine Abweichung von dem Schwellwert (SW) quantitativ erfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsprüfeinheit (180) entsprechend der quantitativ erfassten Lichtleistung der Strahlungserzeugungseinheit (150) ein Ansteuersignal zur Einstellung der Stärke der Lichtleistung der einzelnen Belichtungsstrahlen (BS) erzeugt.
Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 26 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsprüfeinheit (180) vor einem Durchführen einer Belichtung der fotosensitiven Schicht (24) die Lichtleistung jedes einzelnen Belichtungsstrahls (BS) erfasst.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsprüfeinheit (180) einen Maximalwert der Lichtleistung während des Belichtungsvorgangs des jeweiligen Belichtungsflecks (42) erfasst.
Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 26 oder nach einem der Ansprüche 26 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsprüfeinheit (180) und eine Steuereinheit (140) vor einem der Belichtungsvorgänge des Objekts (22) die Lichtleistung jedes Belichtungsstrahls (BS) auf einen vorgebbaren Wert einstellen.
Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 26 oder nach einem der Ansprüche 26 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass jeder einem der Belichtungsstrahlen (BS) zugeordnete Sensorbereich (188) mindestens am Ort einer der in Ablenkrichtung (74) erzeugbaren Vielzahl der aufeinanderfolgenden Belichtungsfleckpositionen (90) angeordnet wird und nur die Lichtleistung dieses einen Belichtungsstrahls (BS) erfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass jeder einem der Belichtungsstrahlen (BS) zugeordnete Sensorbereich (188) die Lichtleistung bei mindestens einem der von diesem Belichtungsstrahl (BS) erzeugten Belichtungsflecken (42) erfasst.
Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 26 oder nach einem der Ansprüche 26 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Sensorbereich (208, 228, 248) die Lichtleistung eines ausgekoppelten definierten Anteils des jeweiligen Belichtungsstrahls (BS) erfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Sensorbereich (228) einen durch Reflexion ausgekoppelten Anteil des jeweiligen Belichtungsstrahls (BS) erfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Sensorbereich (208) einen definierten durch Streuung ausgekoppelten Anteil des jeweiligen Belichtungsstrahls (BS) erfasst.