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Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsanlage für plattenförmige Objekte, insbesondere eine Belichtungsanlage für plattenförmige Objekte, mit einer Belichtungseinrichtung und mit einem eine Objektträgerfläche zur Aufnahme des Objekts aufweisenden Objektträger, wobei die Belichtungseinrichtung und der Objektträger zum Belichten des Objekts relativ zueinander bewegbar sind.
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Derartige Belichtungsanlagen sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise der
WO 2011/000870 A1 bekannt.
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Bei den bekannten Belichtungsanlagen erfolgt üblicherweise eine Erfassung der Lage des Objekts auf der Objektträgerfläche durch Erfassen der Seitenkanten desselben, wodurch jedoch Ungenauigkeiten auftreten.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bearbeitungsanlage der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, dass die Präzision bei der Erfassung der Lage des Objekts auf der Objektträgerfläche verbessert werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei einer Bearbeitungsanlage der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zum Erfassen der Lage des auf der Objektträgerfläche angeordneten Objekts an dem Objektträger ein Abbildungssystem vorgesehen ist, welches einen unter einem auf dem Objektträger vorgesehenen Objektpositionsbereich angeordneten Erfassungsbereich und einen relativ zum Erfassungsbereich versetzt neben dem vorgesehenen Objektpositionsbereich angeordneten Beobachtungsbereich aufweist, dass durch das Abbildungssystem ein Bild mindestens einer auf einer der Objektträgerfläche zugewandten Seite des Objekts angeordneten und im Erfassungsbereich liegenden Markierung des jeweiligen in dem Objektpositionsbereich angeordneten Objekts in dem Beobachtungsbereich erscheint, dass im Abstand von der Objektträgerfläche auf einer dem Objektträger gegenüberliegenden Seite des Objekts mindestens eine Bilderfassungseinheit vorgesehen ist und dass mit der mindestens einen Bilderfassungseinheit das Bild im Beobachtungsbereich der Markierung positionsgenau erfassbar ist.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist somit darin zu sehen, dass diese in der Lage ist, ein Bild von mindestens einer Markierung zu erfassen, die auf einer der Objektträgerfläche zugewandten Seite des Objekts angeordnet sind, um somit aufgrund des Bildes und dessen Lage relativ zum Objektträger die Lage des Objekts exakt zu erfassen, so dass mit dieser Lageinformation das Objekt, insbesondere die der Objektträgerfläche abgewandte Seite des Objekts, relativ zu der mindestens einen Markierung präzise bearbeitet, insbesondere belichtet, werden kann.
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Das in dem Beobachtungsbereich erscheinende Bild der Markierung kann durch die verschiedensten optischen Verfahren erzeugt werden.
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So kann das erscheinende Bild ein virtuelles Bild sein, das in dem Beobachtungsbereich erscheint.
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Das erscheinende Bild kann aber auch ein in die Fläche, in welcher der Beobachtungsbereich liegt, abgebildetes oder in dieser dargestelltes Bild sein.
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Dabei ist vorzugsweise das Abbildungssystem an dem Objektträger angeordnet, insbesondere in den Objektträger integriert, das heißt vorzugsweise in diesen eingebaut.
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Um zu verhindern, dass die Anordnung des Abbildungssystems mit dem Erfassungsbereich dazu führt, dass das Objekt nicht mehr definiert durch die Objektträgerfläche positioniert ist, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die jeweilige Fläche, in welcher der Erfassungsbereich, insbesondere auch der Beobachtungsbereich liegen, überstandsfrei zu der Objektträgerfläche angeordnet sind, insbesondere mindestens der Erfassungsbereich, beispielsweise auch der Beobachtungsbereich, in der Objektträgerfläche liegen.
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Hinsichtlich der Ausbildung des Abbildungssystems wären unterschiedlichste Möglichkeiten denkbar.
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Beispielsweise könnte das Abbildungssystem ein elektronisches Abbildungssystem sein, welches die Markierung in dem Erfassungsbereich elektronisch erfasst und in dem Beobachtungsbereich, beispielsweise mittels eines Bildschirms, darstellt.
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Eine besonders einfache und eine hohe Präzision ermöglichende Lösung sieht vor, dass das Abbildungssystem ein optisches Abbildungssystem ist.
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Dabei kann das optische Abbildungssystem in unterschiedlichster Art und Weise ausgebildet sein.
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Hinsichtlich der Positionserfassung der Markierung ist es besonders günstig, wenn das Abbildungssystem eine Symmetrieebene aufweist und das Abbildungssystem das Bild der jeweiligen Markierung bezogen auf die Symmetrieebene symmetrisch zur Markierung in dem Beobachtungsbereich erscheinen lässt.
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Um das Bild optimal erfassen zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Abbildungssystem die Markierung verzerrungsfrei erscheinen lässt.
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Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Abbildungssystem die Markierung konturenscharf in dem Beobachtungsbereich erscheinen lässt.
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Eine besonders einfache Lösung eines derartigen Abbildungssystems sieht vor, dass das Abbildungssystem das Bild durch Reflektion der von der Markierung ausgehenden Strahlung erscheinen lässt.
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Besonders vorteilhafte Verhältnisse ergeben sich dann, wenn das Abbildungssystem das Bild durch Retroreflexion erscheinen lässt, das heißt, dass die von der Markierung ausgehende Strahlung parallel versetzt zurück reflektiert wird und das Bild ergibt, so dass dadurch die Lage des Bildes relativ zur Markierung einfach und eindeutig bestimmbar ist.
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Hinsichtlich der weiteren Ausbildung des Abbildungssystems ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Abbildungssystem das Bild durch Reflexion an zwei Reflektorflächen als virtuelles Bild erscheinen lässt.
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Dadurch kann das Abbildungssystem sehr einfach aufgebaut werden und erzeugt das Bild mit einer sehr hohen Bildqualität, insbesondere im Wesentlichen konturenscharf und verzerrungsfrei.
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Vorzugsweise sind dabei die Reflektorflächen so angeordnet, dass diese in einem Winkel von 90° zueinander verlaufenden geometrischen Ebenen liegen, so dass einerseits die Reflektorflächen ebene Flächen sind und andererseits das Bild konturenscharf und verzerrungsfrei erzeugen.
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Hinsichtlich der Anordnung der beiden Reflektorflächen sind die unterschiedlichsten Möglichkeiten denkbar.
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Beispielsweise wäre es denkbar, die beiden Reflektorflächen durch im Objektträger angeordnete Spiegel auszubilden.
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Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht jedoch vor, dass das Abbildungssystem einen Prismenkörper umfasst, dessen Seitenflächen die Reflektorflächen bilden, so dass die präzise Ausbildung und Ausrichtung der Reflektorflächen relativ zueinander einfach realisierbar ist.
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Dabei kann die Reflexion bereits aufgrund des Unterschieds in den Brechungsindices innerhalb des Prismenkörpers und außerhalb desselben erfolgen.
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Besonders günstig ist es jedoch, wenn die Seitenflächen reflektierend beschichtet werden, insbesondere mit einer Beschichtung, welche bei der Wellenlänge, bei welcher eine Erzeugung des Bildes der Markierung durch das Abbildungssystem erfolgt, hochreflektierend sind.
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Der Prismenkörper könnte dabei grundsätzlich als dachförmiges Prisma ausgebildet sein.
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Eine vorteilhafte Lösung sieht jedoch vor, dass der Prismenkörper einen trapezförmigen Querschnitt aufweist.
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Ein derartiger trapezförmiger Querschnitt des Prismenkörpers hat den Vorteil, dass dadurch die Bauhöhe desselben gegenüber einem dachförmigen Querschnitt reduziert ist und sich somit der Prismenkörper einfach an dem Objektträger anordnen, insbesondere in diesen integrieren lässt.
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Prinzipiell könnte das Abbildungssystem so ausgebildet sein, dass es an einem oder mehreren ausgewählten Orten des Objektpositionsbereichs einen Erfassungsbereich ausbildet.
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Günstig ist es jedoch, wenn das Abbildungssystem sich mit seiner Längsrichtung längs eines Randes des Objektpositionsbereichs erstreckt.
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Besonders günstig ist es, wenn das Abbildungssystem in seiner Längsrichtung eine Ausdehnung aufweist, die mindestens einer Ausdehnung der längs dieser Längsrichtung verlaufenden Objektkante entspricht.
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Mit dieser Lösung ist sichergestellt, dass insbesondere die längs dieser Objektkante angeordneten Markierungen durch ein und dasselbe Abbildungssystem in dessen Beobachtungsbereich erscheinen können.
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Um eine gute Abbildungsqualität für die Markierung zu erreichen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass dem Abbildungssystem eine den Erfassungsbereich ausleuchtende Beleuchtungseinheit zugeordnet ist, um die Markierung optimal auszuleuchten.
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Dabei kann die Beleuchtungseinheit in verschiedenster Art und Weise angeordnet sein.
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Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Beleuchtungseinheit so angeordnet ist, dass das von dieser ausgehende Licht zur Ausleuchtung des Erfassungsbereichs durch das Abbildungssystem und zwischen den Reflektorflächen hindurchtritt.
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Damit lässt sich in einfacher Weise eine optimale Ausleuchtung des Erfassungsbereichs erreichen.
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Beispielsweise erfolgt in diesem Fall die Einkopplung des Lichts in den Prismenkörper auf einer dem Erfassungsbereich gegenüberliegenden Seite desselben und vorzugsweise zwischen den Reflektorflächen.
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Um mit der Bilderfassungseinheit das Bild der Markierung optimal erfassen zu können sind die unterschiedlichsten Möglichkeiten denkbar.
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Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die mindestens eine Bilderfassungseinheit ein Objektiv aufweist, dessen Brennweite einstellbar ist.
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Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die mindestens eine Bilderfassungseinheit hinsichtlich ihres Abstandes von dem Beobachtungsbereich einstellbar ist, um dadurch beispielsweise bei einer festen Brennweite der Bilderfassungseinheit durch Variation des Abstandes von dem Beobachtungsbereich eine scharfe Abbildung zu erhalten.
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Um außerdem das Bild an verschiedensten Stellen des Beobachtungsbereichs erfassen zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die mindestens eine Bilderfassungseinheit quer zur Vorschubrichtung bewegbar und positionierbar an einer insbesondere quer zur Vorschubrichtung verlaufenden und sich über das Objekt auf einer dem Objektträger gegenüberliegenden Seite des Objekts erstreckenden Brücke angeordnet ist.
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Sollte das Objekt mit mehreren Markierungen versehen sein, so besteht beispielsweise die Möglichkeit, die mindestens eine Bilderfassungseinheit zu den jeweiligen Bildern der Markierungen in dem Beobachtungsbereich zu bewegen.
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Eine besonders günstige Lösung sieht vor, dass bei der Bearbeitungsanlage mindestens zwei Bilderfassungseinheiten vorgesehen sind.
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Darüber hinaus wurde bislang im Zusammenhang mit den einzelnen vorteilhaften Merkmalen der erfindungsgemäßen Bearbeitungsanlage nicht erläutert, wie eine durch das Abbildungssystem abzubildende Markierung erstellt werden kann.
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Die Markierung kann beispielsweise durch eine materialbewegende Einheit, beispielsweise durch Materialabtrag oder durch Materialdeformation, erzeugt werden.
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Die Markierung kann beispielsweise durch Auftragen von Material mittels einer Materialauftragseinheit erzeugt werden.
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Die Markierung kann beispielsweise auch durch eine Lithographieeinheit oder Belichtungseinheit erzeugt werden.
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Prinzipiell kann eine derartige Markierung auf einer separaten Anlage erstellt werden, beispielsweise einer Markieranlage für das Objekt.
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Die Markierung kann aber auch auf der Bearbeitungsanlage erzeugt werden.
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Eine besonders günstige Lösung sieht jedoch vor, dass die Bearbeitungsanlage zur Erzeugung der Markierung eine Markierungseinheit aufweist, die insbesondere als eine der voranstehend beschriebenen Einheiten ausgebildet sein kann.
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Eine derartige Markierungseinheit könnte stationär an der Bearbeitungsanlage angeordnet sein.
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Besonders günstig ist es, wenn die Markierungseinheit quer zur Vorschubrichtung bewegbar ist.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die Markierungseinheit an einer Brücke quer zur Vorschubrichtung bewegbar und positionierbar angeordnet ist um somit an den jeweils gewünschten Stellen des Objekts Markierungen zu erzeugen.
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Eine besonders vorteilhafte Anordnung einer derartigen Markierungseinheit sieht vor, dass diese starr mit der Bilderfassungseinheit verbunden ist, so dass die Bewegung der Markierungseinheit gemeinsam mit der Bilderfassungseinheit erfolgen kann.
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Insbesondere hat diese Lösung auch den Vorteil, dass dadurch die Lage der Markierungseinheit relativ zur Bildeinheit eindeutig definiert ist und somit in einfacher Weise bei der Erfassung der Lage des Bildes auch die durch die Markierungseinheit erzeugte Markierung hinsichtlich ihrer Lage ermittelt werden kann.
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Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Bearbeitungsanlage für plattenförmige Objekte, insbesondere einer Belichtungsanlage für plattenförmige Objekte, mit einer Belichtungseinrichtung und mit einem eine Objektträgerfläche zur Aufnahme des Objekts aufweisenden Objektträger, bei welchem die Belichtungseinrichtung und der Objektträger zum Belichten des Objekts relativ zueinander bewegt werden, wobei erfindungsgemäß zum Erfassen der Lage des auf der Objektträgerfläche angeordneten Objekts ein Abbildungssystem eingesetzt wird, welches einen unter einem auf dem Objektträger vorgesehen Objektpositionierbereich angeordneten Erfassungsbereich und einen relativ zum Erfassungsbereich versetzt neben dem vorgesehenen Objektpositionsbereich angeordneten Beobachtungsbereich aufweist und durch das Abbildungssystem ein Bild mindestens einer auf einer der Objektträgerfläche zugewandten Seite des Objekts angeordneten und im Erfassungsbereich liegenden Markierung des jeweiligen in dem Objektpositionsbereich angeordneten Objekts in dem Beobachtungsbereich erscheinen lässt und wobei mit mindestens einer Bilderfassungseinheit das im Beobachtungsbereich erscheinende Bild der Markierung positionsgenau erfasst wird.
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Weitere Merkmale des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen zu dem nachfolgenden Verfahrensanspruch.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.
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In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine perspektivische schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bearbeitungseinheit, beispielsweise ausgebildet als Belichtungsanlage;
- 2 eine perspektivische Darstellung eines Objekts mit beidseitigen fotosensitiven Schichten;
- 3 eine Draufsicht auf die Objektträgerfläche des ersten Ausführungsbeispiels;
- 4 einen Schnitt parallel zur X-Richtung durch ein Abbildungssystem des ersten Ausführungsbeispiels an der Stelle, an welcher eine Abbildung einer in einem Erfassungsbereich des Abbildungssystems angeordneten Markierung in ein Bild in einem Beobachtungsbereich des Abbildungssystems erfolgt und dieses Bild durch eine Bilderfassungseinheit erfasst wird, beispielsweise entsprechend Linie 4-4 in 5;
- 5 eine Draufsicht auf den Objektträger mit dem Abbildungssystem und einem auf dem Objektträger liegenden Objekt mit Darstellung der Abbildung von Markierungen durch das Abbildungssystem;
- 6 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Bearbeitungsanlage, insbesondere einer Belichtungsanlage entsprechend 1;
- 7 eine Darstellung des Objekts bei dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechend 2;
- 8 eine Draufsicht auf die Objektträgerfläche entsprechend 3;
- 9 einen Schnitt längs Linie 9-9 in 10 ähnlich 4 und
- 10 eine Draufsicht auf die Objektträgerfläche des Objektträgers mit darauf liegendem Objekt und Abbildung der Markierungen durch das Abbildungssystem entsprechend 5.
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Ein in 1 dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Belichtungsanlage umfasst ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes Maschinengestell, welches zwei im Abstand voneinander angeordnete Längsführungen 12, 14 aufweist, an welchen ein als Ganzes mit 20 bezeichneter Objektträger in einer ersten Richtung, beispielsweise als X-Richtung bezeichnet, bewegbar geführt ist.
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Der Objektträger 20 weist eine Objektträgerfläche 22 auf, auf welcher Objekte 30 auflegbar sind, die beispielsweise, wie in 2 dargestellt, ein Substrat 32 umfassen, das beiderseits mit fotosensitiven Schichten 34A und 34B beschichtet ist, wobei durch Belichtung der fotosensitiven Schichten 34A und 34B in diesen Strukturen 36A durch fotochemische Umwandlung der jeweiligen fotosensitiven Schicht 34A, 34B erzeugbar sind.
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Diese Strukturen 36A sind beispielsweise eine Kupferschicht 38A und 38B auf dem Substrat 32 abdeckende Strukturen, so dass dann beispielsweise nachfolgend im Rahmen eines Ätzvorgangs die Kupferschicht 38A und 38B auf dem Substrat 32 an den Stellen, an denen sie nicht durch die Strukturen 36A abgedeckt ist, abgetragen werden kann, während die Kupferschicht lediglich in den Bereichen, in denen sie durch die Strukturen 36A abgedeckt ist, bestehen bleibt.
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Das Herstellen der Strukturen 36A in der jeweiligen fotosensitiven Schicht 34A, 34B erfolgt durch eine in 1 als Ganzes mit 40 bezeichnete Belichtungseinrichtung, die an einer Brücke 42 angeordnet ist, welche ihrerseits auf dem Maschinengestell 10 sitzt, wobei eine Relativbewegung zwischen der Belichtungseinrichtung 40 und dem Objekt 30 dadurch erfolgt, dass mindestens der Objektträger 20 in der X-Richtung relativ zur Belichtungseinrichtung 40 bewegbar ist, so dass die X-Richtung eine Vorschubrichtung 44 bei der Belichtung des Objekts 30 darstellt und gegebenenfalls noch die Belichtungseinrichtung 40 in einer quer zur X-Richtung verlaufenden Y-Richtung bewegbar an der Brücke 42 gehalten ist.
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Eine derartige Belichtungseinrichtung ist beispielsweise in der
WO 2008/071347 A beschrieben, auf welche hinsichtlich deren Beschreibung vollinhaltlich Bezug genommen wird.
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Umfasst das Objekt 30, wie in 2 dargestellt, ein doppelseitig mit fotosensitiven Schichten 34A und 34B beschichtetes Substrat 32, so ist es erforderlich, das Objekt 30 nach Belichtung der der Belichtungseinrichtung 40 zugewandten fotosensitiven Schicht, beispielsweise nach Belichtung der fotosensitiven Schicht 34A, zu wenden, um die gegenüberliegende fotosensitive Schicht, beispielsweise die fotosensitive Schicht 34B, zu belichten.
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In diesem Fall ist es jedoch erforderlich, sicherzustellen, dass die Strukturen 36A der fotosensitiven Schicht 34A und die in der fotosensitiven Schicht 34B zu erzeugenden Strukturen 36B exakt zusammenpassen, um einen Versatz zu vermeiden.
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Daher ist es erforderlich, die Lage des Substrats 30 auf dem Objektträger 20 exakt zu erfassen, um die in den jeweiligen fotosensitiven Schichten 34A und 34B durch Belichtung zu erzeugenden Strukturen 36B in exakter Ausrichtung sowohl zur Belichtungseinrichtung 40 als auch relativ zueinander zu positionieren.
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Dies erfolgt bislang beispielsweise mit Hilfe von Objektkanten 52, 54, 56, 58.
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Üblicherweise verlaufen die Objektkanten 52, 54 bzw. 56, 58 parallel zueinander, es können jedoch aber auch Abweichungen von einer Achsenparallelität auftreten und es kann eine Abweichung von einem exakt geradlinigen Verlauf der Objektkanten 52, 54 bzw. 56, 58 auftreten, so dass die Genauigkeit bei der Erkennung der Lage des Objekts 30 auf dem Objektträger 20 nicht ausreichend ist und damit die Genauigkeit der relativen Lage der Strukturen 36A und 36B in den fotosensitiven Schichten 34A und 34B vielfach nicht ausreichend ist.
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Um die Strukturen 36A der fotosensitiven Schicht 34A und die Strukturen 36B in der fotosensitiven Schicht 34B exakt relativ zueinander zu positionieren, erfolgt, wie in 2 dargestellt, im Zusammenhang mit dem Belichten der fotosensitiven Schicht 34A zusätzlich zum Belichten der Strukturen 36A das Erzeugen von Markierungen, beispielsweise das Erzeugen der Markierungen 62A und 64A, die in einem Randbereich 66A der fotosensitiven Schicht 34A erzeugt werden.
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Beispielsweise lassen sich die Markierungen 62A und 64A ebenfalls durch eine Belichtung entweder mit der Belichtungseinrichtung 40 oder mit einer zusätzlichen Markierungseinrichtung 68, beispielsweise einem Belichtungslaser, erzeugen, der an einer Brücke 72 angeordnet ist, die stationär am Maschinengestell 10 gehalten ist und sich auf einer dem Objekt 30 abgewandten Seite der Objektträgerfläche 22 in der Y-Richtung und somit quer zur Vorschubrichtung 44 über den Objektträger 20 hinweg erstreckt.
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Vorzugsweise ist dabei der Belichtungslaser 68 nicht stationär an der Brücke 72 gehalten, sondern an einem Schlitten 74, der in Y-Richtung längs der Brücke 72 über den Objektträger 20 hinweg bewegbar ist, wobei der Objektträger 20 mit dem Objekt 30 unter der Brücke 72 und dem Belichtungslaser 68 hindurch in der Vorschubrichtung 44 bewegbar ist.
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Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Positionen des den Belichtungslaser 68 tragenden Schlittens 74 in der Y-Richtung längs der Brücke 72 durch ein Wegmesssystem 76 erfassbar sind.
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Alternativ zum Vorsehen einer derartigen Markierungseinrichtung 68 ist es aber auch denkbar, mehrere derartige Markierungseinrichtungen 68 an der Brücke 72 vorzusehen, wobei jede an einem für diesen vorgesehenen Schlitten 74 gehalten und vorzugsweise in Y-Richtung bewegbar ist.
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Nach der Belichtung der fotosensitiven Schicht 34A und Erzeugung der entsprechenden Strukturen 36A erfolgt beispielsweise ein Zurückfahren des Objektträgers 30 entgegengesetzt zur Vorschubrichtung 44 in seine Ausgangsposition und ein Wenden des Objekts 30 oder eine Zwischenlagerung des Objekts. Zur nachfolgenden Belichtung der dem Substrat 32 gegenüberliegenden fotosensitiven Schicht 34B wird das Objekt 30 so auf den Objektträger 30 aufgelegt, dass die bereits belichtete fotosensitive Schicht 34A mit den darin erzeugten Strukturen 36A auf der Objektträgerfläche 22 des Objektträgers 20 aufliegt.
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Zur Positionierung der nunmehr in der fotosensitiven Schicht 34B zu erzeugenden Strukturen 36B ist es erforderlich, die Markierungen 62A und 64A in der fotosensitiven Schicht 34A zu erfassen.
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Hierzu ist, wie in 3 und 4 dargestellt, in dem Objektträger 20 und insbesondere unter der Objektträgerfläche 22 ein als Ganzes mit 80 bezeichnetes Abbildungssystem vorgesehen, welches einen vorzugsweise in der Objektträgerfläche 22 liegenden Erfassungsbereich 82 aufweist, um die innerhalb des Erfassungsbereichs 82 liegende und diesem zugewandten Markierung 62A, 64A des Objekts 30 zu erfassen, und in einem Beobachtungsbereich 84, der vorzugsweise ebenfalls in der Objektträgerfläche 22 liegt, als Bild erscheinen zu lassen.
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Insbesondere erstrecken sich dabei der Erfassungsbereiche 82 und der Beobachtungsbereich 84 parallel zu einer Längsrichtung 78, die bei diesem Ausführungsbeispiel parallel zur Y-Richtung verläuft.
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Eine Positionierung des Objekts 30 erfolgt innerhalb eines auf der Objektträgerfläche 22 vorgegebenen Objektpositionsbereichs 96, der beispielsweise auf der Objektträgerfläche 22 durch Randmarkierungen 102, 104 und 106 vorgegeben ist, und somit wird das gewendete Objekt 30 so positioniert, dass die in der fotosensitiven Schicht 34A erzeugten Markierungen 62A und 64A in dem Erfassungsbereich 82 des Abbildungssystems 80 liegen und somit durch das Abbildungssystem 80 als Bilder 92A und 94A der Markierungen 62A und 64A in dem Beobachtungsbereich 84 erscheinen und dass das Objekt 30 nicht den Beobachtungsbereich 84 abdeckt, um die Bilder 92A und 94A durch Beobachtung des Beobachtungsbereichs 84 mit Blickrichtung auf die Objektträgerfläche 22 erfassen zu können.
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Zur Erfassung der Bilder 92A und 94A sind an der Brücke 72 Bilderfassungseinheiten 112 und 114 angeordnet, die ihrerseits wiederum an in Y-Richtung verfahrbar an der Brücke 72 angeordneten Führungsschlitten 116 und 118 gehalten und somit in Y-Richtung längs der Brücke 72 positionierbar sind.
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Hierzu sind vorzugsweise ebenfalls Wegmesssysteme 122 und 124 an der Brücke vorgesehen, mit welchen die exakte Position der Führungsschlitten 116 und 118 erfasst werden kann.
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Mit jeder der Bilderfassungseinheiten 112, 114 lässt sich, wie in 4 exemplarisch anhand der Bilderfassungseinheit 112 dargestellt, beispielsweise das Bild 94A der Markierung 64A, lagegenau in dem Beobachtungsbereich des Abbildungssystems 80 erfassen.
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Um bei der Erfassung des Bilds 94A einerseits dieses mit möglichst hoher Präzision erfassen zu können und andererseits mit möglichst hoher Präzision auf die Lage der Markierung 64A auf der Objektträgerfläche 62 schließen zu können, ist das Abbildungssystem 80 als optisches Abbildungssystem ausgebildet, welches das Bild 94 der Markierung 64A mittels Reflexion der von der Markierung 64A ausgehenden Strahlung im Beobachtungsbereich 84 erscheinen lässt, und zwar insbesondere verzerrungsfrei erscheinen lässt, so dass eine möglichst eindeutige und präzise Korrelation zwischen der Markierung 64A und deren Bild 94A besteht.
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Insbesondere ist hierzu das Abbildungssystem 80 als das Bild 94A durch Retroreflexion erzeugendes optisches System ausgebildet, welches im einfachsten Fall zwei Reflektorflächen 132 und 134 aufweist, die in geometrischen Ebenen 136 und 138 liegen, welche sich in einem rechten Winkel schneiden, wobei insbesondere eine Schnittlinie 142 der geometrischen Ebenen 136 und 138 parallel zur Objektträgerfläche 22 und vorzugsweise parallel zur Y-Richtung verläuft.
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Bei einer derartigen Ausbildung des Abbildungssystems 80 erzeugt dieses von der Markierung 64A symmetrisch zu einer senkrecht zur Objektträgerfläche 22 und durch die Schnittlinie 142 hindurch verlaufenden Symmetrieebene 144 ein virtuelles Bild 94A, wobei die Symmetrieebene 144 in diesem Fall ebenfalls parallel zur Y-Richtung verläuft und folglich auch der Erfassungsbereich 82 und der Beobachtungsbereich 84 symmetrisch zur Symmetrieebene 144 angeordnet sind.
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Die Reflektorflächen 132 und 134 können dabei als separate Reflektorflächen, in den Objektträger 20 integriert sein.
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Vorzugsweise sind die Reflektorflächen 132 und 134 gebildet durch Seitenflächen 152 und 154 eines beispielsweise im Querschnitt trapezförmigen Körpers 150, dessen Grundseite 156 mit der Objektträgerfläche 22 fluchtend am Objektträger 20 angeordnet ist und dessen zur Grundseite 156 parallele kürzere Seite 158 auf einer der Objektträgerfläche 22 abgewandten Seite liegt, wobei die Seitenflächen 152 und 154 mit einer reflektierenden Beschichtung 162, 164 versehen sind, die für den Wellenlängenbereich, innerhalb von welchem eine Beobachtung der Markierung 64A erfolgt, hoch reflektierend sind, während der trapezförmige Körper 150 selbst für diesen Wellenlängenbereich eine möglichst geringe optische Absorption aufweist und somit möglichst transparent ist.
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Um ferner den Erfassungsbereich 82 möglichst optimal ausleuchten zu können, so dass das Bild 94A der Markierung 64A möglichst gut erfassbar ist, ist der kürzeren Seite 158 des Körpers 150 eine Beleuchtungseinheit 172 zugeordnet, welche in den Körper 150 Licht derart einkoppelt, dass dieses den Erfassungsbereich 82 möglichst gut ausleuchtet, um ein möglichst gutes Bild 94A der Markierung 64A zu erhalten.
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Mittels der im einfachsten Fall als Kameras ausgebildeten Bilderfassungseinheiten 112 und 114 besteht nun die Möglichkeit, die jeweiligen virtuellen Bilder 92A und 94A im Beobachtungsbereich 84 des Abbildungssystems 80 positionsgenau zu erfassen und somit ebenfalls aufgrund der Abbildungseigenschaften des Abbildungssystems 80 positionsgenau auf die Lage der Markierungen 62A und 64A zu schließen, so dass eine Belichtungssteuerung 180 für die Belichtung der fotosensitiven Schicht 34B zur Erzeugung der Strukturen 36B die Belichtungseinrichtung 40 entsprechend ansteuern kann.
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Hierzu sind vorzugsweise im Beobachtungsbereich 84 oder im Erfassungsbereich 82 Markierungen 182, 184 vorgesehen, die der Erfassung der relativen Lage zur Symmetrieebene 144 dienen, um den Abstand des Bildes 92A, 94A von der Markierung 62A, 64A genau bestimmen zu können.
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Um mit den Bilderfassungseinheiten 112, 114 die virtuellen Bilder 92A, 94A möglichst scharf erfassen zu können, sind die Bilderfassungseinheiten 112, 114 entweder mit einer einstellbaren Abbildungsoptik versehen oder in Richtung quer zur Objektträgerfläche 22, das heißt beispielsweise in Z-Richtung, verfahrbar.
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Alternativ dazu besteht auch die Möglichkeit in das Abbildungssystem 80, beispielsweise zwischen den Reflektorflächen 132, 134, eine die Abbildungsschärfe bestimmende Abbildungsoptik zu integrieren.
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Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Belichtungsanlage, dargestellt in den 6 bis 10, sind diejenigen Teile, die mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass hinsichtlich der Beschreibung derselben vollinhaltlich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen werden kann.
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Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist der Objektträger 20, wie in den 8, 9 und 10 dargestellt, derart mit den Abbildungssystemen 80 versehen, dass diese sich mit ihren Längsrichtungen 78 parallel zu der X-Richtung oder der Vorschubrichtung 44 erstrecken und somit in der Lage sind, Markierungen 62A und 64A beziehungsweise 63A und 65A zu erfassen, die in sich parallel zu der X-Richtung oder der Vorschubrichtung 44 erstreckenden Randbereichen 66 beziehungsweise 67 des Objekts 20 angeordnet sind.
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Aus diesem Grund sind auch die Abbildungssysteme 80 so ausgerichtet, dass deren Erfassungsbereiche 82 und Beobachtungsbereiche 84 quer zu den Längsrichtungen 78 in Y-Richtung versetzt zueinander angeordnet sind und auf einander gegenüberliegenden Seiten der parallel zur X-Richtung verlaufenden Markierungen 104 und 106 des Objektpositionsbereichs 96 liegen und insbesondere symmetrisch zu den Markierungen 104 und 106 des Objektpositionsbereichs 96 angeordnet sind.
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Ferner verlaufen, wie in 9 dargestellt, die Schnittlinie 142 und die Symmetrieebene 144 dann parallel zur X-Richtung und nicht parallel zur Y-Richtung.
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Außerdem ist bei diesem Ausführungsbeispiel jeder der Bilderfassungseinheiten 112 und 114 eine Markierungseinrichtung 68, beispielsweise ein Belichtungslaser, zugeordnet und fest mit dieser verbunden, so dass sich die jeweilige Bilderfassungseinheit 112 und 114 und die mit dieser verbundene Markierungseinrichtung 68 gemeinsam in der Y-Richtung bewegen lassen, und zwar dadurch, dass ein Bewegen des jeweiligen Schlittens 116 beziehungsweise 118 in der Y-Richtung erfolgt.
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Damit entfällt die Notwendigkeit, die jeweilige Markierungseinrichtung 68 zur Bewegung derselben in der Y-Richtung separat anzusteuern und zu bewegen.
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Darüber hinaus hat diese Lösung den Vorteil, dass die Position der der jeweiligen Bilderfassungseinheit 112, 114 zugeordneten Markierungseinrichtung 68 festgelegt ist, so dass beispielsweise eine Mittelebene 126 der jeweiligen Bilderfassungseinheit 112, 114 und der entsprechenden Markierungseinrichtung 68 zusammenfallen, und diese Mittelebene 126 beispielsweise parallel zur Y-Richtung verläuft.
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Damit entfällt bei Erfassung des virtuellen Bildes 95A unter Berücksichtigung der Abbildungseigenschaften des Abbildungssystems 80 eine Positionsermittlung der Markierung 65A, insoweit, als deren Position in der X-Richtung oder Vorschubrichtung 44 relevant ist, da die Lage des Bildes 94A in der X-Richtung oder Vorschubrichtung exakt der Lage der Markierung 64A in der X-Richtung oder Vorschubrichtung entspricht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2011/000870 A1 [0002]
- WO 2008/071347 A [0067]
