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W-Beli chtungs e inri chtung Die Erfindung betrifft eine W-Belichtungseinrichtung,
bestehend aus W-Strahlungsquelle, Kondensorsystem, Substrat-und Negativhalter, insbesondere
zum Bestrahlen von lichtempfindlichen Isolierstoffen bei der Herstellung von Mikroschaltungen.
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Bei der Herstellung von elektrischen und elektronischen Mikro schaltungen
werden oft Masken aus lichtempfindlichen Grundstoffen benötigt. Hierzu wird auf
die zu bearbeitende Oberfläche eine dünne Schicht eines entsprechenden Kunststoffes
aufgetragen und mit Hilfe einer Belichtungsschablone mit dem Maskenmuster belichtet.
Die zum Belichten der Kunststoffe verwendete wirksame Strahlung muß im Bereich (200
bis 500 nm) liegen. Je ernergiereicher das verwendete kurzwellige Licht ist, desto
kürzere Belichtungszeiten können erreicht werden.
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Bekannte W-Belichtungsgeräte sind für die Belichtung von lichtempfindlichen
Isolierstoffen zu leistungsschwach und zu unwirtschaftlich, da sie nur einen Belichtungsplatz
aufweisen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine möglichst wirtschaftliche
und ernergiereiche UV-Belichtungseinrichtung mit weitgehend parallelem Strahlungsaustritt
an einer möglichst großen Fläche anzugeben.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein lichtstarker Quecksilberdampfbrenner
stehend in einem Lampengehäuse angeordnet ist, dessen Grundfläche die Form eines
regelmäßigen Vielecks mit ungerader Eckenzahl besitzt, daß in der Höhe des Lichtbogens
in jeder senkrechten Gehäusefläche eine zentrierbare
Aufnahme-Vorrichtung
für ein optisches Kondensorsystem eingebaut ist, daß am quadratischen Tubusaustritt
des Kondensorssystems Führungsschienen befestigt sind, in die Substrat-und Belichtungsschablonenhalter
eingeschoben werden können, und daß im Bereich der Führungsschienen eine Zwangsbelüftung
durch Ventilatoren zur Kühlung von Súbstrat und Belichtungsschablone vorgesehen
ist.
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Damit ergeben sich die Vorteile, daß durch die mehrfache Ausnutzung
der W-Strahlungsquelle die Betriebskosten je belichtetes Substrat verringert werden
können, daß gleichzeitig mehrere Substrate bearbeitet werden können, daß die Belichtungszeit
verkürzt werden kann bedingt durch kürzeren Strahlenweg im Kondensorsystem und größere
Lampenleistung, daß der Bau einer erfindungsgemäßen Belichtungseinrichtung wesentlich
geringere Kosten verursacht als der Bau einer entsprechenden Anzahl von einfach
Belichtungseinrichtung und daß trotz erhöhter Lichtleistung Substrate und Belichtungsschablonen
nicht unzulässig stark aufgeheizt werden.
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Das Kühlkörpergehäuse besteht vorteilhaft aus Aluminium und besitzt
oberflächig Kühlrippen. Hierdurch wird ein geringes Gehäusegewicht und eine gute
Wärmeabgabe erreicht.
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Vorzugsweise ist das Unterteil des Quecksilberdampfbrenners mit drei
Streben am Gehäuse befestigt, während das Oberteil zur besseren Wärmeabgabe einen
Kühlradiator aufweist. Mit diesen Maßnahmen wird die vorgeschriebene Betriebstemperatur
des Quecksilberdampfbrenners eingehalten.
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Beim Aufbau einer erfindungsgemäßen W-Belichtungseinrichtung hat es
sich als besonders vorteilhaft erwiesen, daß die Grundfläche des Kühlgehäuses ein
gleichseitiges Dreieck mit abgeschnittenen Ecken ist. Hierdurch ist eine ausreichende
und wirtschaftliche Nehrfachausnützung der Lichtquelle gewährleistet, ohne daß die
zu belichtende Fläche in Folge Platzmangels oder in Folge gegenseitiger optischer
Beeinflussung durch die Kondensorsysteme zu klein wird.
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Vorteilhaft besteht das Kondensorsystem aus einem Quarzmeniskus von
34 mm ~, einem Hartglas-Bikonvexkondensor von 50 mm ~ und einem parallelrichtenden
Hartglas-Austrittkondensor von 80 x 80 mm2, Dieses Kondensorsystem besitzt eine
kurze gedrungene Bauform und ermöglicht die Belichtung einer Fläche von 80 x 80
mm2 mit einem ernergiereichen Strahlenbündel.
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Vorzugsweise wird als Substrat- und Belichtungsschablonenhalter ein
Vakuumrahmen verwendet, der eine besonders gute Planlage von Substrat und Belichtungsschablone
und einen geringen Luftspalt zwischen diesen beiden gewährleistet.
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Zwischen Austrittkondensorainse und Substrat- bzw. Belichtungsschablonenhalter
ist vorteilhaft eine elektromagnetisch betätigte Blendenvorrichtung angeordnet,
die mit Hilfe einer Schaltuhr die Belichtungszeit automatisch beendet.
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An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein AusfUhrungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Auf einer Grundplatte 1 ist ein Lampengehäuse
2, dessen Grundfläche ein gleichseitiges Dreieck mit abgeschnittenen Ecken darstellt,
errichtet. Zur verbesserten Wärmeabgabe ist das Lampengehäuse 2 oberflächig mit
KUhlrippen versehen. In den drei senkrechten Gehäuseflächen sind in der Höhe des
Lichtbogens des Quecksilberdampfbrenners Kondensorsysteme 4 eingebaut, die mit Hilfe
der Verstellvorrichtungen 3 Justiert werden können. Um die Lichtaustrittsfläche
herum ist ein Schacht 5 gebaut, der als W-Strahlungsabschirmung und als Luftleitschacht
dient und außerdem Ftthrungsschienen enthält, in die die Substrat- und Belichtungsschablonenhalter
eingeschoben werden können. Auf dem Tubus 4 des Kondensorsystems befindet sich eine
elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 6 für die Blende 9, mit deren Hilfe die
Belichtung nach der vorgewählten Zeit unterbrochen werden kann. Das obere Ende des
Lampengehäuses 2 ist durch
eine Gehäuseabdeckung 8 mit Entlüftung
verschlossen. Mit Hilfe des trichterförmigen Luftkanals 7 wird die Kühlluft vom
Ventilator direkt An den Substrat- und Belichtungsschablonerihalter geleitet.
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Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in teilweise geschnittener
Darstellung in Draufsicht. Man erkennt das dreieckige Lampengehäuse 2 mit seinen
KühLrippen und der Gehäuseabdeckung 8. Im Zentrum des T,ampengehäuses2 sitzt ein
lichtstarker Quecksilberdampfbrenner 10. Um den Quarzbrenner 10 herum gleichmäßig
verteilt, sind die drei Kondensorsysteme 4 angeordnet. Um möglichst wenig Lichternergie
zu verlieren und um mit möglichst kleinen Linsendurchmessern auskommen zu können,
sind die Kondensorsysteme möglichst nahe an den Quarzbrenner herangerückt. Ein Kondensorsystem
besteht erfindungsgemäß aus einem Quarzmeniskus 11 von 34 mm Durchmesser, einem
Hartglas-Bikonvexkondensor 12 mit einem Durchmesser von 50 mm und einem parallelrichteten
Hartglas-Austrittkondensor 13 von 80 x 80 mm2.
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In Figur 2 erkennt man außerdem den Substrat- und Belichtungsschablonenhalter
14, der in die Führungsschienen des Abdeckschachtes 5 eingeschoben ist und zur verbesserten
Wärmeabgabe ebenfalls Kühlrippen aufweist. In der Mitte des Vakuumrahmens 14 erkennt
man außerdem den Anschlußstutzen 15 für die Vakuumleitung.
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Aus Figur 2 erkennt man, daß die Ausführung der erfindungsgemaßen
Vorrichtung mit drei Kondensorsystemen allein aus Platzgründen bevorzugt ist. Bei
mehr als drei Kondensorsysteme müßte entweder der Abstand zwischen Quecksilberdampfbrenner
und erster Kondensorlinse erhöht oder der Durchmesser der ersten Linse verkleinert
werden. Beide Maßnahmen würden jedoch einen unverhältnismäßig starken Abfall des
für die Belichtung zur Verfügung stehenden Lichts nach sich ziehen.
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7 Patentansprüche 2 Figuren