DE2265346A1 - System zum ausrichten erster und zweiter, relativ zueinander bewegbarer objekte - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL-ING. KNUD SCHULTE

D-/261 GechiriGen/Bsrgwald Linderstr. 16

_{Te|efon; (07031) 667432}

(07056) 13 67 Telex: 07-265 739 ■ Hep-d

Patentanwalt K. Schulte, Lindenstr. 16, D-7261 Gechingen

Firma KASPER INSTRUMENTS₉INc.

550 Ellis Street

Mountain View,Kalifornien 940^3

VStA

System zum Ausrichten erster und zweiter relativ zueinander bewegbarer Objekte

Vblksbank Böblingen AG, Kto. 108458008 (BLZ 60390220) · Postscheck: Stuttgart 996 55-709

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Off. Ref.: Trennanmeldung zu P 22 13 171. 1 -33 15. 3. 1977

US Ref. : Case 24

Int. Ref.: Fall IB - fe "^ 2265346

Die Erfindung betrifft uin System zum Ausrichten erster und zweiter, relativ zueinander bewegbarer Objekte, wobei das erste Objekt ein Muster und das zweite Objekt ein entsprechendes Muster trägt und das Muster auf dem ersten Objekt dann in einer vorgewählten Position mit Bezug auf das entsprechende Muster des zweiten Objekts angeordnet ist, wenn beide Objekte miteinander ausgerichtet sind.

Als beispielhaft für Systeme, bei denen erste und zweite, relativ zueinander bewegbare Objekte eine Ausrichtung erfahren müssen, sei auf die Herstellung sogenannter integrierter Schaltkreise verwiesen, bei denen komplexe Schaltungsmuster auf Siliziumplatten nach Art einer Photowiderstandstechnik gebildet werden und dazu eine Reihe von Kontaktdrucken auf der Platte verwendet wird. Diese Kontaktdrucke werden aus mehreren, transparenten Drucken oder Masken hergestellt und in einer bestimmten Reihenfolge benutzt. Jede nachfolgende Maske muß sorgfältig mit den vorhergehenden Drucken ausgerichtet werden, die durch frühere Masken auf der Platte gebildet worden sind, so daß das vollständige Muster innerhalb einiger Mikron genau ist.

Die Ausrichtung jeder Maske zum Substrat des Halbleiterelements kann manuell erfolgen, indem die Maske über der Platte entsprechend verändert wird, während die Bedienungsperson die Maske und die Platte durch ein Hochleistungsmikroskop betrachtet. Die Ausrichtung kann durch Verwendung eines Paares voneinander beabstandeter Ausrichtmuster unterstützt werden, die jeweils auf dem Substrat und der transparenten Maske vorgesehen sind. Dabei können die beiden Ausrichtungsmuster auf der Maske derart angeordnet werden, daß sie den beiden Ausrichtungsmustern auf der Platte überlagert und dazu ausgerichtet sind, wenn die Maske und die Platte entsprechend fluchten.

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Aus US-¹³S 3 497 705 mit dem Titel "Mask Alignment System Using Radial Patterns And Flying Spot Scanning" ist eine Vorrichtung zum Ausrichten der Maske und der Platte durch mechanisch bediente Mittel bekannt, wodurch die Bedienungsperson dieser zeitraubenden Aufgabe entledigt wird. Bei dieser Vorrichtung wird ein Paar voneinander beabstandeter radialer Ausrichtmuster auf der Platte verwendet, um sie mit einem Paar beabstandeter radialer darüber angeordneter Muster auf der transparenten Maske auszurichten. Die Strahlen der Ausrichtmuster auf der Maske sind winkelmäßig bezüglich der Strahlen der Ausrichtmuster auf der Platte versetzt. Ein Abtastsystem verwendet zwei Abtastungen mit Lichtpunktabtastern für jedes der beiden Paare von Ausrichtmustern, und zwar kreisförmig bezüglich jedes Mustermittelpunktes, und es wird der Winkelabstand zwischen aufeinanderfolgenden von dem Lichtstrahl erfaßten Strahlen gemessen. Von Ausrichtungsfehlern der Strahlen des Maskenmusters bezüglich der Strahlen des Plattenmusters werden Fehlersignale abgeleitet und dazu verwendet, eine Relativbewegung in X-, Y-, und Rotationsrichtungen hervorzurufen, um die beiden Paare von Ausrichtmustern entsprechend auszurichten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur automatischen Ausrichtung zweier zueinander relativ beweglicher Objekte anzugeben, welches hochgenau arbeitet und universell angewendet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß erste Anordnungen zur wiederholten Bestimmung der winkelmäßigen und koordinatenmäßigen Fehlausrichtung zwischen dem Muster des ersten Objekts und der vorgewählten Position mit Bezug auf das entsprechende Muster des zweiten Cbjekts sowie zweite Betätigungsanordnungen vorgesehen sind, die auf jede dieser vorgenommenen Bestimmungen ansprechen und das erste Objekt relativ zum zweiten Objekt um einen Winkel und um

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einen Abstand bewegen, die auf die vorgenommene Fehlausrichtungsbestimmung bezogen sind derart, daß das Muster des ersten Objekts inkremental in die vorgewählte Position mit Bezug auf das entsprechende Muster des zweiten Objekts gebracht wird.

Um eine automatische Ausrichtung der Platte und der Maske zu erreichen, nachdem eine grobe Ausrichtung vorgenommen wurde, wird eine Abtastvorrichtung verwendet, um zunächst die Ausrichtmuster abzutasten und die Markierungen auf der Platte und die Maskenmuster zu prüfen, welche sich in einer gegebenen Richtung sowie in einer anderen gegebenen Richtung erstrecken. Es wird eine Information erzeugt und aufgezeichnet, welche die Positionen, das heißt die Versetzung der Richtung gegenüber der Mittelpunktausrichtung der Markierungen der beiden Ausrichtmuster bezüglich der Markierungen der beiden zugeordneten Ausrichtmuster bezeichnet. Die Ausrichtmuster werden dann wiederum abgetastet, um die Markierungen zu prüfen, die sich in der einen Richtung erstrecken, und um die Markierungen zu überprüfen, die sich in der anderen Richtung erstrecken, und es wird erneut eine Information erzeugt, welche die Versetzung von der Mittelpunktsausrichtung zwischen den Markierungen der beiden Ausrichtmuster bezüglich der Markierungen des zugeordneten Ausrichtmusters bezeichnet. Aus der Positions- oder Richtungsinformation und dieser Abstandsinformation werden Regelsignale abgeleitet, und diese Regelsignale dienen dazu, einen beweglichen Lagermechanismus anzutreiben, um die beiden Gegenstände relativ zueinander zu bewegen und miteinander auszurichten. Die Vorrichtung kann programmiert werden, um zusätzliche Abtastungen vorzunehmen, falls sie für eine optimale Ausrichtung erforderlich sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Markierungen ausgedehnte Streifen, wobei die sich in einer Richtung erstrek-

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Λ'

kenden Streifen in einem Winkel, beispielsweise 90 , bezüglich der in eine andere Richtung weisenden Streifen angeordnet sind. Im ausgerichteten Zustand sind die Streifen auf dem einen Objekt in einem vorbestimmten linearen Abstand zu den zugeordneten Streifen auf dem anderen Objekt positioniert. Die Abtastvorrichtung umfaßt vorteilhafterweise noch eine nicht lichtdurchlässige Trommel, die mehrere Schlitze hat. Dabei ist jeweils ein Schlitz in der gleichen Richtung ausgerichtet wie die Streifenmarkierungen der einen Richtung, und ein anderer Schlitz ist in der gleichen Richtung wie die Markierungen bezüglich der anderen Richtung ausgerichtet. Da die Schlitze der Trommel die Abtastung der Streifen der Ausrichtmuster bewirken, wird das durch den Schlitz gelangende Licht durch die nicht lichtdurchlässigen Striche unterbrochen, und es werden mehrere voneinander beabstandete Impulse erzeugt. Die Zeit zwischen den Impulsen dient als Anzeige der relativen Positionen der jeweiligen Ausrichtmuster zueinander und des Abstandes zwischen den Strichen und damit als Maß für die Ausrichtung der"Ma5ter auf dem einen Objekt bezüglich des Musters auf dem anderen Objekt. Das Signal/ Rauschverhältnis der Vorrichtung mit ausgedehnten Strichen bzw. Streifen und Schlitzen ist wesentlich besser als dasjenige bei Vorrichtungen herkömmlicher Art, welche punktförmige Strahlen oder dergleichen verwenden. Durch die Regelung der Länge der Striche und Schlitze können Impulse gewonnen werden, die ein gutes Signal/Rauschverhältnis aufweisen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird nur ein Strich zu irgend einem Zeitpunkt abgetastet und daher ist auch nur ein einfacher Meßfühler, beispielsweise eine Photoröhre erforderlich, um den Ausgangsimpuls zu erzeugen.

Das Ausricht system kann mit einer Einrichtung zur Auswahl verschiede-

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ner Toleranzen versehen werden, innerhalb welcher die Ausrichtung zwischen den Objekten einstellbar ist.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert; es stellen dar

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Abtastvorrichtung für Masken- und Plattenmuster und zugehörige Impulserzeugereinrichtungen einer automatischen Ausrichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Ansicht des Abtastbandes nach Fig. 1 und der beiden damit abgetasteten Musterbereiche;

Fig. 3 ein Diagramm, welches Impulse darstellt, die von der Abtastvorrichtung und den Impulserzeugern der Fig. 1 erzeugt worden sind;

Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Betriebsablaufs der Ausrichtungsvorrichtung;

Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung einer Form der logischen Steuerschaltung mit einem Zu Standszähler, Dekodierer und Kodierer, wie er in der Ausrichtungsvorrichtung verwendet wird;

Fig. 6a-d ein Blockdiagramm der übrigen Teile der Ausrichtungsvorrichtung;

Fig. 7 die Sektorbildung des Doppelkreuzmaskenmusterbereiches;

Fig. 8 und 9 eine Form einer logischen Schaltung, welche in dem Netzwerk zur Bestimmung der Formelgrößen und in den Zähleingangs-Steuerschaltkreisen der Fig. 6c verwendet werden kann;

Fig. 10 ein Diagramm einer logischen Schaltung, die für die Vorrichtung gemäß Fig. 6a zur Bestimmung der Position des Musterbereiches verwendet werden kann;

Fig. 11 ein Diagramm zur Erläuterung einer Form eines binären Zählers, der für die Vorwärts/Rückwärts-Zähler der Fig. 6d verwendet werden kann;

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Fig. 12 ein Diagramm einer logischen Schaltung für die Vorrichtung nach Fig. 6b;

Fig. 13 ein Masken- und Plattenmuster, bei dem die beiden Musterbereiche ein Paar einzelner Kreuze zur Ausrichtung anstelle der Musteranordnung der Fig. 2 aufweisen und

Fig. 14 eine Spur, welche positive und negative Impulse darstellt, die bei einer einzigen Abtastung eines zugeordneten Paares von Linien in dem Muster der Fig. 13 erhalten werden.

Gemäß Fig. 1, 2 und 3 ist eine Halbleiterplatte 11 mit einem Paar Ausrichtungsmustern 12, 13 auf der Oberfläche versehen, und jedes Muster weist ein einzelnes schwarzes Kreuz auf, das aus Streifen 14 und 15 besteht. Die Muster sind auf der Platte voneinander beabstandet und befinden sich diametral zueinander nahe den Enden der Platte. Die Streifen 14 bilden einen größeren Winkel, beispielsweise 90 mit den Streifen 15.

Eine transparente Maske 16 ist mit einem Paar Ausrichtungsmustern 17, 18 versehen, die voneinander beabstandet und diametral auf der Maske im gleichen Abstand wie der Abstand der Muster auf der Platte angeordnet sind und jedes Muster 17, 18 besteht aus einem dunklen Doppelkreuz, welches zwei Paare paralleler, eng beabstandeter Streifen 19 und 21 und 22 und 23 aufweist. Die Streifen 19 und 21 sind in einem Winkel bezüglich der Streifen 22 und 23 angeordnet, der gleich dem Winkel zwischen den Streifen 14 und 15 ist, so daß bei geeigneter Ausrichtung der Maske über der Platte die einzelnen Kreuze zentral innerhalb der Doppelkreuze zu liegen kommen, und die Striche 14 parallel zu den Strichen 19 und 21 und zentral innerhalb dieser liegen. Die gleichen Verhältnisse ergeben sich zwischen den Strichen 15, 22 und 23.

Wie bei herkömmlichen Maskenausrichtungsmaschinen werden die Platte

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11 und die Maske 16 unter einem Hochleistungsmikroskop grob ausgerichtet, so daß ein Spaltmuster der beiden Musterbereiche zur visuellen Prüfung durch die Bedienungsperson an den Fokusierungspunkten entsteht.

Die Bedienungsperson kann einen oder mehrere der drei reversierbaren Motorantriebsmechanismen 25, 26 und 27 betätigen, wodurch die Platte in X- (rechts oder links), Y- (auf oder ab), Rotation (Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn) Richtung bewegt werden kann, um die Plattenmuster 12, 13 mit den Maskenmustern 17, 18 auszurichten. Ein mit Druckluft betätigter Kolben 28 dient dazu, die Platte 11 aufwärts in Kontakt und außerhalb Kontakt mit der Maske 16 zu bringen.

Zusätzlich zu der von der Bedienungsperson gesteuerten Ausrichtung ist eine automatische Vorrichtung zum Ausrichten vorgesehen und dazu wird ein drittes Spaltmuster der Kreuze der beiden Musterbereiche 12, 17 und 13, 18 in der optischen Abbildungsebene und gleichzeitig mit einem schnell bewegten Abtastband 31 erzeugt, welches von Antriebsrädern 3Γ angetrieben wird, um die Musterbereiche in der Pfeilrichtung 3Z" (Fig. 2) abzutasten. Die Musterbereiche 12, 17 und 13, 18 werden beispielsweise zehnfach vergrößert, so daß die Größe des Abbildes einen

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Erfassungsbereich von etwa 0, 5x0, 5 mm ergibt. Das Band 31 tastet in einer Richtung ab, die senkrecht zu der in Fig. 1 dargestellten Richtung, das heißt senkrecht zur Zeichnungsebene der Fig. 2 ist.

Das Band 31 ist mit zwei kontinuierlichen Reihen von Schlitzpaaren versehen. Die Schlitzpaare 32 und 33 der rechten Reihe tasten den Bildbereich der Muster 12, 17 ab, während die Schlitzpaare 34 und 35 der linken Reihe den Bildbereich der Muster 13, 18 abtasten. Die Schlitze 32 und 33 der einen Reihe sind gleichmäßig zwischen den Schlitzen 34 und 35

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der anderen Reihe versetzt, und die Schlitze wechseln in jeder Reihe in der Richtung ab, so daß die Schlitze wechselweise im wesentlichen parallel zu den zugeordneten Streifen in den Ausrichtungsmustern sind. Beispielsweise erstrecken sich die Schlitze 32 und 34 in der gleichen Richtung wie die Striche 14, 19 und 21, während die Schlitze 33 und 35 sich in Richtung der Striche 15, 22 und 23 erstrecken.

Ein Lichtmeßfühler, beispielsweise eine Photozelle 36 ist hinter dem Band 31 angeordnet, um das durch die Schlitze in dem Band bei der Abtastung der Bildbereiche der Ausrichtungsmuster auftreffende Licht aufzunehmen. Wenn jeder Schlitz an jedem Strich des Abbildes vorbeigelangt, der in der gleichen Richtung wie der Schlitz ausgerichtet ist, wird ein Ausgangsimpuls von dem Meßfühler 36 abgegeben. Wenn daher jeder Schlitz 32 an den drei Strichen 14, 19 und 21 vorbeigelangt, werden drei Ausgangsimpulse erzeugt. Kein Ausgangsimpuls ergibt sich, wenn der Schlitz 32 an den Strichen 15, 22 und 23 vorbeigelangt, da diese dunklen Linien sich schräg zu dem Schlitz und nicht kollinear zu diesem erstrekk en und nur eine vernachlässigbare Lichtmenge aufgenommen wird.

Das Abtastband 31 ist mit einer ersten Reihe von Löchern 37 versehen, und diese Löcher sind direkt vor jedem Schlitz 32 in der ersten Reihe der Schlitze angeordnet. Eine zweite Reihe mit Löchern 38 ist in dem Band vorgesehen, und ein Loch ist vor jedem der drei nächsten Schlitze 34, und 35 in dem Band angeordnet. Ein Photomeßfühler 39 erfaßt das durch die Löcher 37 von einer nicht dargesteiiten Lichtquelle auftreffende Licht, während ein anderer Photomeßfühler 40 das durch die Löcher 38 gelangende Licht erfaßt, so daß ein Ausgangsimpuls vom Meßfühler 39 abgegeben wird, unmittelbar bevor der Schlitz 32 die Muster 12, 17 abtastet, und danach folgen drei Impulse von dem anderen Meßfühler 40, und zwar jeder Impuls gerade vor den drei nächsten Abtastungen durch die drei

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Schlitze 34, 33 bzw. 35. Diese Impulse dienen, wie noch beschrieben wird, um die Spur jeder Reihe von Abtastungen der beiden Musterbereiche 12, 17 und 13, 18 zu erhalten, und jede Reihe weist eine Abtastung des Bereichs 12, 17 durch ein Paar Schlitze 32 und 33 und eine Abtastung des Bereichs 13, 18 durch das zugeordnete Paar von Schlitzen 34 und 35 auf.

Wenn der Schlitz 32 an den Strichen 14, 19 und 21 des Bereichs 12, 17 vorbeigelangt, wird ein Ausgangssignal mit drei Impulsen von der Photozelle 36 erhalten. Der Zeitabstand zwischen diesen drei Impulsen 41, 42 und 43 (Fig. 3) hängt von der Position des Striches 14 bezüglich der beiden Striche 19 und 21 ab. Falls beispielsweise der Strich 14 sich gemäß Fig. 2 um einen beträchtlichen Abstand hinter den beiden Strichen 19 und 21 befindet, hat der letzte von dem Strich 14 erzeugte Impuls 43 einen beträchtlichen Zeitabstand von den beiden ersten Impulsen 41 und 42, welche von den Strichen 19 bzw. 21 erhalten werden, wobei diese beiden letzten Impulse untereinander einen festen Zeitabstand aufweisen, der durch den festen Abstand zwischen den Strichen 19 und 21 gegeben ist. Sollte der Strich 14 sich oberhalb der beiden Striche 19 und 21 befinden, so wären die beiden letzten Impulse 42 und 43 wegen der Striche 19 und 21 voneinander durch einen festen Zeitabstand getrennt, und sie wären von dem ersten Impuls 41 wegen des Striches 14 durch einen Zeitabstand getrennt, der von dem Abstand zwischen dem Strich 19 und dem Strich 14 abhängt. Während einer Periode enger Ausrichtung, wenn der Strich 14 zwischen den beiden Strichen 19 und 21 angeordnet ist, ist der Abstand zwischen den ersten und dritten Impulsen 41 und 43 gleich dem festen Zeitabstand und der Impuls 42 befindet sich wegen des Striches 14 dazwischen; er hat den gleichen zeitlichen Abstand von den Impulsen 41 und 43, wenn der Strich 14 sich in der Mitte zwischen den Strichen 19 und 21 in optimaler Ausrichtung befindet.

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Wenn der nächste Schlitz 34 an den Strichen 19, 21 und 14 des zweiten Musterbereiches 13, 18 vorbeigelangt, wird ein zweiter Satz von drei Impulsen erzeugt und die relativen Positionen und der Zeitabstand zwischen den Impulsen ist wieder abhängig von dem Orte des Striches 14 bezüglich der beiden Striche 19 und 21 des zweiten Musterbereiches.

Ein dritter Satz von drei Impulsen wird dann erzeugt, wenn der Schlitz 33 an dem Musterbereich 12, 17 vorbeigelangt, und die Striche 15, 22 und 23 erzeugen dabei Impulse, die zeitlich entsprechend dem Ort des Striches 15 bezüglich der beiden anderen Striche 22 und 23 getrennt sind. Ein vierter Satz von drei Impulsen wird dann erzeugt, wenn der Schlitz 35 an den Strichen 15, 22 und 23 in dem Musterbereich 13, 18 vorbeigelangt.

Daher werden bei jeder vollständigen Abtastfolge der beiden Musterbereiche der Platte und der Maske, das heißt bei einer Abtastung des Musterbereiches 12, 17 durch die Schlitze 32 und 33 und einer Abtastung des Musterbereiches 13, 18 durch die Schlitze 34 und 35, vier Sätze von je drei Impulsen erzeugt, und der Abstand zwischen den Impulsen in jedem Satz ist eindeutig den Positionen der betreffenden Ausrichtungsmuster auf der Maske bezüglich der Ausrichtungsmuster auf der Platte zugeordnet.

Diese Sätze von Impulsen gelangen zunächst durch einen Verstärker/Filterschaltkreis 44, welcher zur Verstärkung der Impulse und zur Entfernung von Nebengeräuschen dient. Die Impulse gelangen durch eine Quadrierschaltung 45, um die Kurvenform der Vorder- und Hinterflanken jedes Impulses zu verbessern. Die Quadrier schaltung weist ein Paar Komparatoren 46 und 47 auf, welche drei scharfe positive Ausgangsimpulse bei drei Eingangsimpulsen 41 bis 43 abgeben, und diese positiven Ausgangsimpulse werden entsprechend entweder positiven oder negativen

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Wk-

Eingangsimpulsen erzeugt. Dies stellt den ordnungsgemäßen Betrieb sicher, falls aus irgend einem Grunde das Photodetektorabtastsystem einen negativen Impuls anstelle eines positiven Impulses liefern sollte, wie es der Fall wäre, falls ein Strich lichtundurchlässig wäre und ein anderer reflektieren würde.

Der Ausgangsimpuls vom Komparator 46 wird über ein Gatter 48 einem Impulserzeuger 49 zugeleitet, und der Ausgangsimpuls des Komparators 47 wird über ein Gatter 51 und einen Umkehrverstärker 52 dem Impulsgenerator 53 zugeleitet. Die Impulsgeneratoren 49 und 53 arbeiten gemäß der herkömmlichen Schaltungstechnik und geben Ausgangsimpulse A', B" und C' und A", B" und C" gemäß den Eingangsimpulsen 41 - 43 ab, und diese Impulse sind auf die Vorder- und Hinterflanken der Eingangs impulse 41 - 43 gemäß Fig. 3 bezogen. Daher erstreckt sich der Impuls A' von der Vorderflanke des ersten Impulses 41 bis zu der Hinterflanke des zweiten Impulses 42, Impuls B' erstreckt sich von der Vorderflanke des ersten Impulses 41 bis zu der Hinterflanke des dritten Impulses 43, und Impuls C erstreckt sich von der Vorderflanke des zweiten Impulses 42 bis zu der Hinterflanke des dritten Impulses 43. In der zweiten Gruppe von drei Impulsen erstreckt sich der Impuls A" von der Hinterflanke des ersten Impulses 41 bis zu der Hinterflanke des zweiten Impulses 42, der Impuls B" erstreckt sich von der Hinterflanke des ersten Impulses 41 bis zu der Hinterflanke des dritten Impulses 43 und der Impuls C" erstreckt sich von der Hinterflanke des zweiten Impulses 42 bis zu der Hinterflanke des dritten Impulses 43.

Angenommen der Impuls 41 wird durch den Strich 14 erzeugt und die Impulse 42 und 43 werden durch die Striche 19 bzw. 21 erzeugt, dann hat der Impuls C eine vorbestimmte Länge, die durch den vorbestimmten Abstand zwischen den Strichen 19 und 21 gegeben ist, während der Impuls

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A' eine Zeitdauer hat, die direkt von dem variablen Abstand zwischen dem Strich 14 und dem Strich 19 abhängt; je größer der Abstand ist, desto langer ist die Zeitspanne des Impulses A'. Die Länge des Impulses B' hängt von dem Abstand zwischen dem Strich 14 und dem Strich 21 ab.

Eine ähnliche Beziehung besteht zwischen den Impulsen A", B" und C" mit der Ausnahme, daß sie aus den Hinterflanken der Impulse 41, 42 und 43 abgeleitet sind. Eine Kombination der Impulse A', B' und C mit den Impulsen A", B" und C" führt zu einer Impulsmittelwertbildung, wie noch erläutert wird.

Es sei angemerkt, daß die Abtastvorrichtung auch in anderer Weise realisiert werden kann. Beispielsweise könnte eine mit Schlitzen versehene Trommel anstelle des Bandes vorgesehen werden. Es könnten zwei getrennte Bänder verwendet werden, und zwar eines für den Musterbereich 12, 17 und eines für den Bereich 13, 18. Das Band 31 könnte durch eine geschlitzte Platte ersetzt werden, welche über die Musterbereiche hin und her schwenkt, und es könnte eine geeignete Logikschaltung vorgesehen werden, um den Richtungswechsel in der Abtastung auszugleichen.

Auch die Musterbereiche könnten verschiedenartig ausgestaltet werden. Beispielsweise brauchen die Linien oder Striche nicht kontinuierlich zu sein, sie könnten vielmehr bei einer entsprechend modifizierten Abtastvorrichtung unterbrochen sein. Zur Erläuterung kann das Doppelkreuz aus vier rechten Winkeln bestehen, deren Schnittpunkte sich zu einem gemeinsamen Zentralpunkt und von einem von vier Quadranten aus erstrecken, wobei die Seiten der Winkel voneinander den gewünschten vorbestimmten Abstand aufweisen.

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Um die visuelle Ausrichtung zu erleichtern, kann ein sehr kleines Doppelkreuz im Mittelpunkt des Haupt-Doppelkreuzes 19, 21 und 22, 23 vorgesehen sein, welches den Zentralbereich des einzelnen Kreuzes 14, 15 bei der Ausrichtung umrahmt. Die Kleinheit dieses zusätzlichen Doppelkreuzes stellt sicher, daß die Erzeugung der Abtastastimpulse nicht beeinträchtigt wird.

Es wird nun auf das Flußdiagramm der Fig. 4 Bezug genommen. Die Regelschaltung weist einen Dekodierer 61, einen Zustandszähler 62 und einen Kodierer 63 gemäß Fig. 5 und dem Blockdiagramm der Fig. 6a-d auf. Die automatische Ausrichtungsreihenfolge wird ausgelöst, nachdem die Maske grob über der Platte ausgerichtet worden ist und der Antriebsmechanismus 28 sich in einer Position befindet, um die Platte etwas im Abstand von der Maske zu halten. Beim Beginn der Vorgänge befindet sich der Zustandszähler 62 in einem Anfangszustand, beispielsweise im Zustand 0-0, und er nimmt nachfolgend den nächsten Zustand 0-1 an.

Im folgenden werden die beiden logischen Schaltpegel willkürlich mit "Wahr" und "Falsch" bezeichnet.

Im Zustand 0-0 dient ein Ausgangssignal "Wahr" an den Befehlsausgängen l^mn ^und I^,t-.o der Kodierschaltung 63 dazu, um den Zähler 64 ("An-C 1 rl Cr δ

zahl der Versuche") und die (Anzeige) Schaltung 65 zu löschen und an deren Ausgang Q__T ein Signal "Wahr" zu erzeugen. Im Zustand 0-1 dient

ein Signal "Wahr" an den Anschlüssen I und I-,,™ des Kodierers 63

C LR C PJt¹

dazu, die binär- dezimal kodierten Vorwärts/Rückwärtszähler 66, 67 und 68, die Fehl-Impulsgenerator-Kippstufe 69, die Impulsgeneratoren 49 und 53 und die Positions-Kippschaltkreise 71 - 74 auf Null zu stellen.

Der Au s gangs im puls vom Photomeßfühler 39, der dem Loch 37 in dem

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Band 31 zugeordnet ist, welches gerade vor dem ersten Schlitz 32 in der ersten Abtastreihe angeordnet ist, führt zu einem Eingangssignal "Wahr"

auf der Eingangsleitung Q des Dekodierers 61, und die Regelschal-

Dix U

tung arbeitet bei der Aufnahme des nächsten Taktimpulses, um den Zustandszähler 62 in den Zustand 0-3 zu bringen und ein Ausgangssignal "Wahr" am Ausgang auf den Befehlsausgangsleitungen die I r\nrr ⁿⁿ^ I_TT_, zu erzeugen. Ein Signal "Hoch" am Eingang I„,_{T Tjr} betätigt die (Formelgrößenbestimmungs-) Schaltung 78, um Impulse Cl von dem Taktgeber 79 zu der Zähleingangs-Steuerschaltung 81 zu leiten, die durch ein Signal I betätigt wird, um die Taktimpulse Cl an die "Vorwärts" - Zähleingänge der Zähler 66, 67 bzw. 68 zu übertragen, welche Impulse zählen, die Werte im Uhrzeigersinn, aufwärts oder nach rechts gerichtet, bezeichnen.

Diese drei Zähler zählen zusammen vorwärts entsprechend den Taktgeberimpulsen Cl, bis sie alle bis 2K gezählt haben, wobei 2K die Anzahl der Taktgeberimpulse ist, welche den festen Vertikalabstand zwischen den beiden parallelen Strichen 19 und 21 auf der transparenten Maske 16 angeben. Wenn der im Uhrzeigersinn zählende Vorwärts/Rückwärtszähler 66 den Betrag 2K erreicht hat, gibt er ein Signal "Wahr" auf der Eingangsleitung ^ des Dekodierers 61 ab, um den Zu stands zähler 62

ώΚ.

in den nächsten Zustand, beispielsweise den Zustand 0-7, weiterzuschalten und den Befehl I __{T T;r} zu beenden und die Reihe der Taktgeberimpulse zu unterbrechen. Die drei Zähler 66-68 verbleiben somit jeweils im Zustand 2K. Vier der Befehlsausgänge des Kodierers 63 werden betätigt, d. h. , ein Befehl Ι__π« betätigt die Gatter 48 und 51, um den Weg für die

G ir Gr

Impulse 41, 42 und 43 zu öffnen, ein Impuls I ,^^ betätigt die drei Rückwärtszählwege in der Eingangssteuerschaltung 81, um sicherzustellen, daß die folgenden Taktimpulse zu dem rückwärts zählenden Eingang der drei Zähler 66, 67 und 68 gelangen; ein Befehl I_TEST gelangt an das

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Netzwerk 78 und leitet die Taktimpulse und den Befehl l_rrov- ^an die Zäh er 66 - 68, wie noch beschrieben wird.

Zu dem Zeitpunkt, an dem der Photomeßfühler 3 9 betätigt wurde, um ein Signal Q abzugeben, hat er auch ein Ausgangsignal abgegeben, um die

Abtastzählschaltung 82 zu löschen, welche über den Dekodierer 83 und den Kommutator 84 das erste Paar 71 von vier Paaren von Positionskippstufen 71-74 zur Aufnahme von zwei bits vom Dekodierer 88 setzt, welche die Position des Musters 17 bezüglich des Musters 12 nach der Abtastung durch den Schlitz 32 in nachstehend beschriebener Weise anzeigt.

Wenn der erste Schlitz 32 in dem Band über den Musterbereich 12, 17 gelangt, werden die drei dadurch erzeugten Impulse 41, 42 und 43 an die Impulsgeneratoren 49 und 53 weitergeleitet, welche zwei Sätze von Impulsen A'-C und A"-C" in der vorgeschriebenen Weise abgeben. Angenommen, die Muster 12, 17 sind ausgerichtet, so daß der Strich 14 sich über den Strichen 19 und 21 befindet, so stellen die Impulse A' und A" den Abstand zwischen den Strichen 14 und 19 und die Impulse B' und B" den Abstand zwischen den Strichen 14 und 21 und die Impulse C' und C" den Abstand zwischen den Strichen 19 und 21 dar. Beide Sätze von Impulsen A'-CTund A"-C" werden an das Netzwerk 78 übertragen, welches über eine Zählereingangssteuerung 81 die Taktimpulse Cl und C2 an den Rückwärtseingang des im Uhrzeigersinn zählenden Zählers 66 während der kombinierten Zeit der Impulsperioden A' und A" (hier als Impuls A bezeichnet), an den Rückwärtseingang des die Vertikalrichtung zählenden Zählers 67 während der kombinierten Zeit der Impulse B' und B" (hier als Impuls B bezeichnet) und an den Rückwärtseingang des die rechte Richtung zählenden Zählers während der kombinierten Zeiten C und C" (hier als Impuls C bezeichnet) abgibt.

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Wenn auf diese Weise der Schlitz 32 die Striche 14, 19 und 21 abtastet, zählen die drei Zähler 66, 67 und 68 von der Zählstufe 2K rückwärts, welche in jedem der Zähler registriert worden war, bevor die Abtastung durch das Loch 37 eingeleitet worden war. Da bei diesem Beispiel angenommen worden war, daß der Strich 14 sich oberhalb der Striche 19 und 21 befindet, stellt der Impuls C den Abstand zwischen den Strichen 19 und 21 dar, und während des Vorhandenseins des Impulses C werden 2K Taktimpulse an den Zähler 68 abgegeben. Daher hat dieser Zähler am Ende des Impulses C bis auf Null heruntergezählt. Wegen des größeren Zeitintervalles der Impulse A und B haben dann die Zähler 66 und 67 mehr als 2K Taktimpulse herabgezählt und daher ist die darin gespeicherte Zählstufe etwas weniger als Null.

Der Befehl I_mr,,, betätigt einen Überlauf schaltkreis in jedem der Zähler T2K

66 - 68, so daß nach dem Herabzählen von 2K die ersten drei Binärstellen bei der Prüfung der Nulldetektoren 91, 93 und 93' bezüglich Nullwerten ignoriert werden. Auf diese Weise kann eine Toleranz von acht Zellstellen mögliche Schwankungen im Vertikalabstand zwischen den Strichen 19 und 21 auf den verschiedenen Masken zulassen.

Der Nulldetektor 91 gibt ein zwei-bit-Ausgangs signal vom Detektor 88 ab, welches das Herabzählen auf Null im Zähler 68 anzeigt.

Am Ende des Impulses C" betätigt der Impulsgenerator 53 die Kippstufe 53', um ein Signal "Wahr" an den Eingang Q₁-^₁-, des Dekodierers 61 abzugeben und den Zustand des Zählers 62 in den nächsten Zustand, das heißt 0-5 zu schalten und ein Signal "Wahr" an den Eingang I₀₁-,^ der Kippstufe (Positionsspeicherkippstufe) an den Kommutatorschaltkreis 84 abzugeben, um die beiden bits vom Dekodierer 88 in die erste Kippstufe 71 zu geben.

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In denjenigen Fällen, in denen der Strich 14 sich zwischen den Strichen 19 und 21 befindet, stellt der Impuls B den Abstand zwischen den Strichen 19 und 21 dar, und der Zähler 67 zählt 2K Zählstufen bis Null herab und bewirkt, daß der Ausgang seines Nulldetektors 91 den Wert "Wahr" annimmt, so daß ein anderes Paar bits in der Positionskippstufe 71 vom Dekodierer 88 gespeichert wird.

Wenn der Strich 14 sich unter den beiden Strichen 19 und 21 befindet, d.h. , zuletzt vom Schlitz 32 abgetastet worden ist, stellt der Impuls C den Abstand zwischen den Strichen 19 und 21 dar und der die Uhrzeigerrichtung zählende Zähler 66 zählt 2K Zählstufen auf Null herab, was wiederum zu der Speicherung eines anderen Paares von bits in der Positionskippstufe 71 führt.

Abhängig davon, ob der Strich 14 sich über, zwischen oder unter den beiden Strichen 19 und 21 befindet, wird ein spezielles Paar von bits, d.h. bits 1-1, 1-0 oder 0-1 in der ersten Positionskippstufe 71 als Ergebnis dieser Positionierung gespeichert.

Nach dem Speichern der beiden bits in einer Positionskippstufe 71 wird der Zustandszähler 62 in den Zustand 0-13 als Ergebnis eines Signales "Falsch" auf der Eingangs leitung Q₁₇₁^₁. von der nachstehend beschriebe-

E(q Lj

nen Schaltung für gleichen Abstand geschaltet, und dies führt zu einem

Ausgangssignal I vom Kodierer 63, durch welchesdie Zähler 66, 67

CLR

und 68, die Impulsgeneratoren 49, 53 und die fehlende Pulsgeneratorkippstufe 69 gelöscht werden. Der Zustandszähler zählt dann zurück in seinen Zustand 0-3, um Ausgangssignale I und I vom Kodierer

auszulösen und wieder zu bewirken, daß die Zähler 66 - 68 2K Zählstufen vorwärts zählen vor der Abtastung des linken Musterbereiches durch den zweiten Schlitz 34.

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Vor der Abtastung des Musterbereiches 13, 18 durch den Schlitz 34 betätigt ein Ausgangsimpuls vom Photomeßfühler 40 aufgrund des Durchgangs des Loches 38 zwischen den Schlitzen 32 und 34 den Abtastzähler 82, den Dekodierer 83 und den Kommutator 84, um die Kippstufe 72 zur Aufnahme der nächsten beiden bits vom Dekodierer 88 zu setzen, so daß die^Position des Musters 18 bezüglich des Musters 13 nach der Abtastung durch den Schlitz 34 angezeigt wird.

Wenn der Schlitz 34 die Striche 14, 19 und 21 des Musterbereichs 13,

18 abtastet, werden die drei Impulsperioden A, B und C in obenstehender Weise erzeugt und wie bei der Abtastung durch den Schlitz 32 steuert der Impuls A den Fluß der Taktgeberimpulse zum Zähler 66, der Impuls B steuert den Fluß der Taktgeberimpulse für den Zähler 67 und der Impuls C steuert die zum Zähler 68 gelangenden Taktgeberimpulse. Einer dieser drei Zähler zählt auf Null herab in Abhängigkeit von der Lage des Striches 14 bezüglich der Striche 19 und 21, d.h. also je nach dem, ob sich der Strich 14 oberhalb, zwischen oder unterhalb dieser Striche befindet und entsprechend werden bits 1-1, 1-0 oder 0-1 in der Kippstufe 72 gespeichert.

Ein ähnliches Löschen der Zähler, eine 2K Zählstufen-Speicherung und eine Abtastung durch die Schlitze 33 und 35 der Striche 15, 22 und 23c in den Musterbereichen 12, 17 und 13, 18 führt zur Erzeugung und Speicherung von einem aus drei möglichen Paaren von bits in jedem der dritten und vierten Positionskippstufen 73 und 74.

Die Positionen der beiden Striche 14 bezüglich der zugeordneten Striche

19 und 21 und der beiden Striche 15 bezüglich der zugeordneten Striche 22 und 23 sind in Form von bit-Paaren in den vier Positions-Kippstufen 71 - 74 als Ergebnis der ersten vollständigen Abtastung der beiden Mu-

7 0 9 8 3 1/ η 3 5 8

sterbereiche durch die vier Schlitze 32 - 35 gespeichert.

Während der Abtastung durch den vierten Schlitz 35 wird am Ausgang

Q,._T.__vrT, vom Dekodierer 83 an den Dekodierer 61 ein Signal "Wahr" ISl Jli λ. 1

abgegeben, das den Zustandszähler 62 in den Zustand 0-15 bringt. Bei der Aufnahme des Impulses vom Photomeßfühler 39 am Eingang

Q bei Beginn der nächsten Abtastreihe gelangt der Zustandszähler

62 in den Zustand 0-11 und speist den Ausgang I des Kodierers 63

GPG

für die Gatter 48, 51, um der nächsten Reihe von Abtastimpulsen zu gestatten, daß sie an die Impulsgeneratoren 49 und 53 gelangt.

Falls der Strich 14 sich über den Strichen 19 und 21 in dem Musterbereich 12, 17 und der Strich 15 sich in dem selben Musterbereich über den Strichen 22 und 23 befindet, sind die beiden Paare von bits 1, 1 und 1, 1 in den ersten und dritten Positionskippstufen 71 und 73 gespeichert. Falls das Maskenmuster in die neuen Sektoren 101 - 109 gemäß Fig. 7 eingeteilt ist, dann liegt der Strich 14 längs der Sektoren 101, 102 und 103 und der Strich 15 liegt längs der Sektoren 101, 104 und 107; die beiden Striche 14 und 15 teilen sich in den einen Sektor 101.

Der erste Impuls vom Photomeßfühler 39 beim Beginn der nächsten Abtastserie betätigt den Abtastzähler 82 und den Dekodierer 83, um dem Kommutator 111 anzuzeigen, daß die vier-bit-Information in der Kippstufe 71 - 73 an den Dekodierer 112 abgegeben wird, wo der einzige Ausgang 101' das Signal "Wahr" annimmt.

Dieses Ausgangssignal bedeutet, daß die beiden Striche 14 und 15 sich gemeinsam in den einen Sektor 101 teilen. Die anderen acht Ausgangsleitungen 102' - 109* des Dekodierers entsprechen den anderen acht Sektoren 102 - 109.

7098 3 1 / ■ :i5

- ae -

Wenn die folgende Abtastung durch den Schlitz 34 erfolgt, führt der erste Impuls vom Photomeßfühler 40 zu einem Betrieb des Abtastzählers 8 2, des Dekodierers 83 und des Kommutators 111, um die aus vier bits bestehende Information von den Kippstufen 72 - 74 an den Dekodierer 112 weiterzuleiten.

In ähnlicher Weise bewirken die zwei nachfolgenden Impulse vom Photomeßfühler 40, daß die Positionskippstufen 71, 73 und 72, 74 ein Ausgangssignal auf einer Leitung des Dekodierers 112 bei jeder Abtastung erzeugen, wobei die speziellen in den Positionskippstufen gespeicherten bits die besondere zu aktivierende Ausgangsleitung bestimmen.

Als ein Beispiel für die Formelberechnung sei angenommen, daß die Leitung 10$ bei der ersten und dritten Abtastung das Signal "Wahr" aufweist. Dieses Signal auf der Leitung 109' und auf der Eingangsleitung Sl vom Dekodierer 83 betätigt das Netzwerk 78, so daß Taktgeberimpulse Cl und C2 von den Taktgebern 79 und 79' durch die Zählereingangssteuerschaltung 81 an die drei Zähler 66 - 68 während der Impulsperiode C der Eingangs signale C', C" zur Schaltung 78 geleitet werden.

Bei der dritten Abtastung, bei welcher die Leitung 109' wiederum das Signal "Wahr" und die Leitung S-3 ebenfalls das Signal "Wahr" hat, gelangen die Taktimpulse Cl und C2 zum Zähler 66 und zum Zähler 67 während der Impulsperiode B sowie zum Zähler 68 während der Impulsperiode C.

Angenommen, die Leitung 104' ist während der zweiten und vierten Abtastungen betätigt. Bei der zweiten Abtastung S2 würden die Taktgeberimpulse Cl und C2 an den Zähler 68 während der Dauer des Impulses A und an die beiden Zähler 66 und 67 während der Dauer des Impulses C

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weitergeleitet. Bei der vierten Abtastung S4 gelangen die Taktgeberimpulse Cl und C2 an die drei genannten Zähler 66 - 68 während der Dauer des Impulses A.

Das Vorzeichen für die drei Zähler 66, 67 und 68 wird durch das das Formel-Vorzeichen bestimmende Netzwerk 114 bestimmt, welches die Zähler 66 - 68 entweder vorwärts oder rückwärts zählen läßt. Wenn in den Zählern eine Zählstufe vorwärts gezählt worden ist, wird der Motor zum Antrieb der Platte im Uhrzeigersinn aufwärts und nach rechts angetrieben, während beim Herabzählen um eine Zählstufe der Motor zum Antrieb der Platte im Gegenuhrzeigersinn abwärts und nach links angetrieben wird.

Während der Abtastung durch den Schlitz 32 und während die Ausgangsleitungen 10^ und Sl die Signale "Wahr" haben, werden die Taktgeberimpulse an die vorwärtszählenden Eingänge der Zähler 66, 67 und 68 geleitet. Daher zählen bei der Abtastung 1 durch den Schlitz 32 und bei einem Signal "Wahr" auf der Leitung 10^ alle Zähler vorwärts.

Folgende Tabelle gibt die Formelberechnungen an, die durch die Schaltkreise 78 und 114 ausgeführt werden, um die Befehle zur Speisung der Antriebsmotoren abzuleiten, und die Platte bezüglich der Maske auszurichten.

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Nr. des

gemeins.

Sektors

Formel

für

Uhrzeigersinn

Formel

für

"Aufwärts"

Formel

für

"Rechts"

101 102 103 104 105 106 107 108 109

-A₁-B₃₊A₂₊B₄-A₁-B₃-A₂-B₄ -A₁ - C₃ fA₂ + C₄ -A₁ - C₃ -A₃ - C₄

- A₃ -A₃ - A₄

-A

+A₂ - C₄ -A₁

-A₃ +C₄ -Α_χ - B₃ -A₃ -

-C₁ - A₃ +C₂ +A₄ -C₁ - A₃ -C₂ - A₄ -C₁ +A₃ +C₂ - A₄ -C₁ +A₃ -C₂ +A₄

+A

_g +A₂ +A₄ - A₃ -A₃ - A₄

+A₁ +C₃ -A₂-C₄

+C₃ +A₂ +C₄ -C₁-C₃ -C₂-C₄

+C₃₊B₄

+C₁₊A₃-C₂-A₄₊C₁₊A₃₊C₂₊A₄

+C₁ +B₃ -C₂ - B₄ +C₁ +B₃ -C₂ +B_{4 +C]L} - C₃ +C₃- C₄

Angenommen, die rechten Muster 12, 17 sind derart angeordnet, daß die Striche 14 und 15 den Sektor 103 schneiden, und die linken Muster 13, 18 sind derart angeordnet, daß die Striche 14 und 15 den Sektor 106 schneiden. Die Taktimpuls-Zählstufen, die an die Zähler für den Uhrzeigersinn, die Aufwärts richtung und die nach rechts weisende Richtung geschickt werden sollen, werden folgendermaßen bestimmt.

Y - Y

Für den im Uhrzeigersinn zählenden Zähler gilt die Formel R L .

4 Aus der obigen Tabelle folgt, daß die Zählstufe für die Abtastung 1, rechtes Muster, Sektor 103 durch -A gegeben ist; die Zählstufe tritt auf während des Impulses A und das negative Vorzeichen gibt eine

7098 3 1/0 3

Rückwärtszählung an, und der Index 1 bezeichnet die Abtastzahl. Die Zählstufe für die Abtastung 2 (vom Sektor 106 in der Tabelle) ist -A , was eine Rückwärtszählung während des Impulses A bedeutet. Die Zählstufe für die Abtastung 3 ist+C„, was eine Vorwärtszählung während des Impulses C bedeutet. Die Zählstufe für die Abtastung 4 ist -C., was eine Rückwärtszählung während des Impulses C bedeutet. Die Formel für Zählung im Uhrzeigersinn ist daher

^YR-^YL

In Aufwärtsrichtung ergibt sich aus den Sektoren 103 und 106 die Formel:

Die Formel für Zählung nach rechts ist:

Während der zweiten Reihe von vier Abtastungen werden daher Taktgeberimpulse an die drei Zähler 66 - 68 geleitet und in diesen gespeichert, und zwar nach Maßgabe der obigen Formel und entsprechend der Musteranordnung, die an den Ausgängen des Dekodierers 112 angegeben wird.

Bei der Auslösung der Abtastung 4 in der zweiten Reihe ändert das Signal "Wahr" auf der Eingangsleitung Q für den Dekodierer 61 den

NEXT

Zustand des Zustandszählers, so daß dieser den Zustand 0-10 annimmt. Nach der Abtastung 4 und entsprechend dem nächsten Impuls Q_DRC ^vom Photomeßfühler 39 nimmt der Zustandszähler den Zustand 0-8 an und be-

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- ar-

tätigt die Ausgangsleitung Ljrpe um eine Zählung 1 in dem Zähler 64 für die Anzahl der Versuche als eine Anzeige dafür abzugeben, daß die Formel das erste Mal ausgerechnet worden ist. Wenn in diesem Zustand der Ausgang Q _, der Anzeigekippstufe 65 das Signal "Wahr" aufweist, ist die Kippstufe gesetzt und der nicht gelöschte Zu stands zähler 62 nimmt den Zustand 1-8 an und der Dekodierer 63 betätigt die Ausgänge 1/-.-^™ zur Schaltung 78 und I zur Zählereingangssteuerung 81.

In diesem Zustand prüft die Vorrichtung, um zu bestimmen, ob die Ausrichtung der Maske und der Platte innerhalb annehmbarer Toleranzen liegt. Wenn beispielsweise die in allen drei Zählern 66 - 68 nach der Bestimmung der Formel registrierten Zählstufen Null sind, ist die optimale Ausrichtung erreicht worden und keine Bewegung der Platte erforderlich. Auch wenn die drei Zählungen alle innerhalb der selben vorgegebenen Toleranz sind, ist die Ausrichtung annehmbar und keine Bewegung erforderlich. Die Bedienungsperson kann die Toleranz (beispielsweise eine Toleranz in beliebiger Richtung von "^0, 25 μτη, -0, 5 μΐη oder il pm) mittels eines Schalters 115 einstellen.

Bei der Feststellung, ob die Ausrichtung innerhalb annehmbarer Toleranzen von * lyum ist, ignoriert die Prüfschaltung die letzten drei Zählstellen in jedem Zähler und betrachtet nur die übrigen Zählstellen. Ein aufgenommenes, binär kodiertes Signal 0000-0000-0111, welches eine Zählung von 7 angibt, würde eine Messung innerhalb der Toleranz bedeuten, da alle Binärwerte über der dritten Stelle Null sind, wogegen 0000-0000-1000 bzw. die Zahl 8 außerhalb der Toleranz liegen würde, da die vierte Stelle 1 ist. Wenn jedoch die Fehlausrichtung in der anderen Richtung liegt und die Binärstellen die Zahl 996 angeben würden, so wurden die Binärstellen eine Zahl außerhalb der Toleranz anzeigen, obwohl sie in der Tat innerhalb der Toleranz liegt. Um dieses Problem zu vermeiden,

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werden vor der Toleranzprüfung Zählstufen zu der endgültigen Zählung in jedem der drei Zähler 66 - 68 hinzugezählt. Im Falle einer Toleranz von ± 1 pm werden drei Binärstellen ignoriert und vier Zählstellen hinzugefügt; bei einer Toleranz von ^ 0, 25 um wird eine Binärstelle ignoriert und eine Zählstelle hinzugefügt; bei einer Toleranz von - 0, 5 um werden zwei Binärstellen ignoriert und zwei Zählstellen hinzugefügt.

Die Netzwerke 78 und 81 arbeiten daher entsprechend den Signalen I und I_TTP» um die Toleranzzählung von einem, zwei oder vier Impulsen an den vorwärtszählenden Eingang jedes der drei Zähler 66 - 68 abzugeben, und zwar je nach der Einstellung der Toleranzzählstufen, und danach erscheint ein Ausgangs signal auf der Leitung Q des Toleranzimpuls-

ST \J L

Zählers 116, um das Ende der Impulse anzuzeigen.

Das Signal Q_OTTT betätigt den Zustandszähler 62, so daß er den Zustand ir LJ L

1-10 annimmt und den Ausgang des Nullprüfgatters 117 überprüft, welches den Wert "Wahr" annimmt, wenn die jedem der Zähler 66 - 68 zugeordneten Nulldetektorschaltkreise anzeigen, daß alle Binärstellen oberhalb der dritten Stelle (bei einer Toleranz von vier Zählstufen) in jedem Zah ler Null sind und daß daher alle Messungen innerhalb der Toleranz liegen.

Wenn alle Messungen innerhalb der Toleranz liegen, verändert das Signal

Q den Zustandszähler 62, so daß er den nächsten Zustand 1-11 an-

nimmt, und ein Ausgangssignal "Wahr" tritt an den Ausgängen I„„_o und

I des Kodierers 63 auf, um den Zähler 64 für die Anzahl der Versu-

ehe und die Kippstufe 65 zu löschen.

Der Zustandszähler 62 ändert den Zustand 1-9 und betätigt die Ausgänge ¹CON ^{Und 1}TIM

I und I_TTM des Kodierers 63 und das Signal Ιρ_ΟΝ dient dazu, um

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den Motorantrieb 28 zu betätigen, der die Platte vertikal nach oben in Kontakt mit der Maske bringt. Die Verzögerungsschaltung 118 wird durch das Signal I_TTM betätigt und erzeugt ein verzögertes Ausgangssignal Q, beispielsweise von 0, 2 see., welches ausreicht, um den Kontakt zwischen Maske und Platte herzustellen.

Das Eingangssignal Q_TTlvr für den Dekodierer 61 ändert den Zustande -

zähler in den Zustand 1-1, so daß er das Signal I auslöst und die

CLR

Zähler 66 - 68, den fehlenden Impulsgenerator 69 und die Impulsgeneratoren 49, 53 löscht und die dritte Impulskippstufe 53* zurückstellt.

Die Vorrichtung überprüft jetzt die Ausrichtung der Maske und der Platte, um sicherzustellen, daß sie bei der Bewegung in die Kontaktstellung nicht die Ausrichtung verloren haben. Daher nimmt bei dem nächsten

Signal Q von dem Abtastband-Meßfühler 39 der Zustandszähler den

DKC

Zustand 1-3 an und betätigt I , um die Abtastimpulse an die Impuls-

CtJtCt

generatoren 49, 53 weiterzuleiten. Die beiden Positionen anzeigenden Ausgangssignale, beispielsweise 109* und 104' vom Dekodierer 112 sind noch betätigt und drei neue Formeln werden bestimmt und die berechneten Impulszählungen werden in den Zählern 66 - 68 entsprechend der Positionierung der Masken- und Plattenmuster gespeichert. Beim Beginn der vierten Abtastung in dieser Reihe bringt der Ausgang Q _ den

NEXT

Zustandszähler in den Zustand 1-2, hält I betätigt und bereitet den

GPCt

Steuerdekodierer 61 zur Aufnahme des Impulses Q-.,-,„ am Ende dieser

DR C

Abtastreihe vor.

Bei der Aufnahme des Signales ^ nimmt der Zustandszähler den Zu-

DRC

stand 1-6 an und die Ausgänge I_CNT und I nehmen den Wert "Wahr" an, um die Toleranzimpulszählstufen in der vorstehend beschriebenen Weise an die drei Zähler 66 - 68 weiterzugeben. Der Ausgang Q_puL ^be"

709831/035 8

deutet das Ende der Toleranzimpulse und bringt den Zu Standszähler in den Zustand 1-7.

Wenn die Ausgänge der Nulldetektoren von den drei Zählern 66 - 68 alle

eine Nullzählstufe registrieren, wird das Ausgangssignal Q ausge-

END

löst, um den Zustandszähler in den Zustand 0-2 zu bringen und durch eine grüne Lampe der Bedienungsperson anzuzeigen, daß die Maske und die Platte richtig ausgerichtet und zum Drucken bereit sind. Auf der Leitung I₀₀^ des Kodierers 63 erscheint ein Ausgangssignal, um die Vervollständigung des Ausrichtvorganges und die Einstellung der Vorrichtung zur Verwendung zu einer späteren Zeit mit einer neuen Maske anzuzeigen.

Die vorstehende Beschreibung des Betriebs der Vorrichtung betrifft den Fall, daß die Platte in Kontakt mit der Maske gebracht wurde und eine Überprüfung der Ausrichtung durch die automatische Ausrichtungstechnik ergab, daß die Ausrichtung sich innerhalb annehmbarer Toleranzen befand und keine weitere Bewegung der Platte bezüglich der Maske erforderlich war, um die Ausrichtung zu optimieren. Nun werden verschiedene andere Betriebsstufen gezeigt, welche ins Spiel kommen, wenn keine optimalen Bedingungen angetroffen werden.

Wenn sich der Zustandszähler 62 beispielsweise im Zustand 0-7 befindet, so kann es manchmal bei irgend einer Abtastreihe vorkommen, daß die Impulse A' - CT und A" - C" beginnen, aber aus irgend einem Grunde nicht zu den richtigen Zeiten aufhören mögen. Beim Beginn des Impulses A' wird ein Trigger-Impuls an den einen Univibrator 121 abgegeben, der eine vorbestimmte Zeitspanne nach der Betätigung wirksam wird, um ein Ausgangssignal an das Gatter 122 abzugeben. Wenn jedoch zu dem Zeitpunkt, zu welchem das Ausgangssignal des Univibrators auftritt, der

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Impuls C nicht aufgehört hat, wird von dem Ausfall-Impulsgenerator 61 auf der Leitung Q_n ein Ausgangssignal "Wahr" angegeben, und der Zustandszähler 62 gelangt von dem Zustand 0-7 in den Zustand

0-6 und erregt die Ausgänge I , I und I des Verschlüsslers

UiK U ir CLK

63. Hierdurch werden die Zähler 66 - 68, der Ausfall-Impulsgenerator 69, die Impuls generatoren 49, 53 und die Kippstufe 53' für den dritten Impuls gelöscht und die Netzwerke 78 und 81 arbeiten in der vorbeschriebenen Weise, um Taktimpulse an die drei Zähler 66 - 68 abzugeben, so daß diese Zähler beginnen vorwärtszuzählen. Wenn die Zähler K Impulse vorwärts ge zählt haben, tritt ein Ausgangs signal auf der Ausgangsleitung Q, des Dekodierers 61 auf und bringt den Zustandszähler

Kl

in den Zustand 0-14, und dies führt zu einem "Wahren" Ausgangssignal

an den Befehls aus gangen I und I_m/~_T für die Motorsteuerschaltung

CjMU 1 (J L·

123 (Fig. 6b). Es werden Impulse von der Motor-Taktgeberschaltung über die Stufenmotor-Steuerschaltung 125 an die Antriebsmotoren 25 für im Uhrzeigersinn aufwärts und nach rechts gerichtete Bewegungen gegeben. Die Motortaktgeberimpulse werden auch an die Zähler 66 - 68 über die Zählereingangssteuerschaltung 81 geleitet, um von der gespeicherten K-Zählstufe rückwärts zu zählen. Da die K-Zählstufe in den Zählern in diesem Beispiel eine Vorwärts zählstufe ist, erscheint ein Signal "Wahr" auf den Vorzeichenausgängen jedes Zählers für einen Motorregler 123, der den Anzeigeschaltungen 126 für die Motorrichtung bedeutet, daß die drei Antriebsmotoren 25 - 27 vorwärts angetrieben werden sollen. Die gleichen Vorzeichengatterbewirken, daß die Steuerschaltung 81 die Motortaktgeberimpulse an den rückwärtszählenden Eingang der Zähler 66 - 68 geben. Nachdem K Impulse an jeden der drei Motoren 25 - 27 von dem Motortaktgeber 124 gegeben worden sind und die Zähler 66 - 68 auf Null herabgezählt haben, tritt an den Nulldetektoraus gangen vom Gatter 117 für den Dekodierer 61 ein wahres Eingangssignal Q_END ^auf- ^{Der Zu}" standszähler 62 nimmt den Zustand 0-1 an, um die Abtastung des Aus-

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richtmusters für die Positionsbestimmung einzuleiten, wobei sich die Muster nun in einer neuen Position unter denjenigen Bedingungen befinden, welche das jetzt nicht mehr auftretende Ausfall-Impulssignal bewirkten.

Auch wenn sich der Zähler 62 im Zustand 0-7 befindet und alle drei Zähler 66 - 68 von der gespeicherten Zählstufe 2K rückwärts zählen, kann die Maschine eine Situation vorfinden, in welcher einer der Striche 14 oder 15 über einem der zugeordneten Striche 19, 21 oder 22, 23 liegt, und zwei der drei Zähler 66 - 68 werden daher auf Null zurückzählen. Wenn beliebige zwei der Nulldetektor-Ausgangsleitungen das Signal Null aufweisen, bewirkt die Schaltung 127 ("gleicher Abstand"), daß an den Dekodierer 61 ein "Wahres" Ausgangssignal Q abgegeben wird.

Der Zustandszähler wechselt von dem Zustand 0-5 in den Zustand 0-6

und gibt Signale auf den Leitungen I , I und der Leitung I_TT1_, des

CLK CLK. UJr

Kodierers 63 ab. Die Antriebsmotoren 25 - 27 werden in der vorstehend beschriebenen Weise betätigt, um die Platte bezüglich der Maske für eine neue Messung zu positionieren.

Bei der vorstehenden Beschreibung wurde angenommen, daß bei der Toleranzprüfung alle gespeicherten Zählstufen in den drei Zählern 66 - 68 sich innerhalb der Toleranz befinden und die Vorrichtung dann derart arbeitet, daß sie die Platte in Berührung mit der Maske bringt. In jenen Fällen, in denen einer oder mehrere der Zähler anzeigen, daß die erreichte Ausrichtung nicht innerhalb der Toleranz liegt, d. h. daß eine eins in irgend einer vierten oder höheren Binärstelle auftritt, wird der Ausgang des zugeordneten Nulldetektors anzeigen, daß der Nullzustand nicht vorliegt und ein wahres Ausgangssignal "3___τ_. vom Gatter 117 tritt

ÜiJN JJ

nicht auf. Ein "Falsches" Signal Q_„_T_ beim Auftreten von ?_οτττ Ende der Toleranzzählungssummierung bewirkt, daß der Zustandszähler

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-W-

vom Zustand 1-10 in den Zustand 1-14 geschaltet wird und die Befehlsausgänge Ιρ,-^rp ^und I_nnw mit einem Signal beaufschlagt.

Das Netzwerk 78 bewirkt, daß Taktgeberimpulse an den Toleranzimpulszähler 116 und an den rückwärtszählenden Eingang der Zähler 66 - 68 geleitet werden, und diese Zähler zählen rückwärts, um die Toleranzzählung abzuziehen, welche in den Zählern vorher hinzugefügt worden war. Das Ausgangssignal Q₁₀TT₁. des Toleranzimpulszählers zeigt das

JrU Lj

Ende der Toleranzimpulse an und schaltet den Zu stands zähler vom Zustand 1-14 in den Zustand 1-9 um und gibt Ausgangssignale auf die Befehlsausgänge Ι_οτ-,₀, Ι,-,τν/r,^ ^und I_m/-M- ^a^· Die Anzeigeschaltung 65 wird or ώ (jlvlO 1UL·

gesetzt, d.h. der Ausgang nimmt das Signal "Hoch" an. Der Schrittmotorregler 123 gibt Motortaktgeberimpulse an die drei Motoren ab, um die Platte über die Steuerung 125 im Uhrzeigersinn, aufwärts und nach rechts anzutreiben. Die Vorzeichen bestimmenden Ausgänge der drei Zähler 66-68 betätigen den Motorrichtungsregler 126, um den drei Antriebsmotoren die besonderen Richtungen anzugeben, in denen sie antreiben sollen, d.h. vorwärts oder rückwärts, je nach den Vorwärtszählungen oder Rückwärts zählungen in den Zählern 66 - 68. Diese drei Vorzeichenschaltkreise betätigen die Zählereingangssteuerung 81, um die geeigneten für die Vorwärts zählung oder Rückwärts zählung bestimmten Eingänge der Zähler 66 - 68 auszuwählen und diese Zähler durch die Taktgeberimpulse in einer Richtung anzutreiben, so daß sie auf Null zurückkehren.

Bei der Rückkehr der Zähler 66 - 68 auf Null führt der Ausgang der zugeordneten Nulldetektoren zu einem Ausgangssignal Q™j_D vom Null-Prüfgatter 117, und der Zustandszähler geht in den Zustand 0-12 über und beendet die Motortaktgeberimpulse für die Zähler und die Plattenantriebsmotoren.

70 98 3 1 /Ο ;58

•it* 22653AC

Wenn der Zähler 64, der die Anzahl der Versuche zählt, kein Ausgangssignal abgibt, falls nämlich nur eine Zählstufe wegen nur einer Formelausrechnung und Bewegung der Platte in ihm gespeichert ist, so geht der Zustandszähler 62 in den Zustand 0-1 über und betätigt die Befehlsausgänge I und I-,,™, was in der beschriebenen Weise die Positionsbestimmungsstufe der automatischen Ausrichtungsvorrichtung auslöst.

Die Positionsbestimmung, die Formelberechnungen, die Toleranzprüfung und dergleichen werden in der vorstehend beschriebenen Weise ausgeführt, um die Platte mit der Maske auszurichten. Jedes Mal, wenn der Vorgang ausgeführt worden ist, wird eine Zählstufe in dem die Anzahl der Versuche zählenden Zähler 64 gespeichert, bis vier Versuche zur Ausrichtung der Maske unternommen worden sind, wonach ein Signal "Wahr" auf dessen Ausgangsleitung Q_x^_n, erscheint. Dieses Signal bringt den Zustandszähler vom Zustand 0-12 in den Zustand 0-04 und zu diesem Zeitpunkt betätigt ein Signal Ι_πΓΛΤΛ ein rotes Licht, um der Bedienungsperson anzuzeigen, daß die Maschine vier Versuche unternommen hat, um die Maske auszurichten und daß dies nicht erreicht worden ist. In diesem Zeitpunkt kann die Bedienungsperson versuchen, die Maske manuell auszurichten oder die Ausrichtungsbemühungen zu beenden.

In jenen Fällen, in denen die Platte in Kontakt mit der Maske durch den Antriebsmotor 28 in der vorstehend beschriebenen Weise gebracht worden ist und eine Überprüfung der Ausrichtung ergeben hat, daß diese relative Bewegung zu einer Verschiebung außerhalb der zulässigen Toleranz geführt hat, führt das Fehlen eines Ausgangssignales Q_FNn ^von dem Prüfgatter 117 zu einer Änderung des Zustandszählers vom Zustand 1-7 in den Zustand 1-9 entsprechend dem Ausgang Q_puL- D^ie Befehlsausgänge I_QpN und I_TIM sind betätigt und das Signal I_OpN betätigt den

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Kontaktantriebsmotor 28, um die Platte und die Maske zu trennen. Das Ausgangssignall betätigt die Verzögerungsschaltung 118, um eine

Zeitverzögerung von 0, 2 see. vorzusehen, in welcher die Trennung der Maske und der Platte erfolgen kann. Danach bringt ein Aus gangs signal ^ den Zustandszähler in den Zustand 1-4, und dies führt zu einem

Ausgangssignal auf den Befehlsleitungen I ,-,,..,.„, und I . Die Schal-

tung arbeitet dann in der vorstehend beschriebenen Weise, um die Toleranzzählstufe von den Zählern 66 - 68 abzuziehen, und ein Ausgangssignal auf der Leitung Q,-,_TTT am Ende dieses Subtraktionsvorganges

ir LJ L

bringt den Zustandszähler in den Zustand 1-12.

Falls der Ausgang Q der Anzeigeschaltung kein Signal bzw. das

FLG

Signal "Falsch" anzeigt und damit angibt, daß die Maske und die Platte nur einmal in Kontakt gebracht worden sind, geht der Zustandszähler in den Zustand 1-13 über und gibt auf den Befehlsleitungen I„,_ und

or ί

I - I_mir>T ein Ausgangssignal ab. Diese Schaltung arbeitet dann, wie

GMO TO L

vorstehend beschrieben, entsprechend der in jedem der drei Zähler 66 - 68 registrierten Formelzählung, um Motortaktgeberimpulse an die drei Plattenantriebsmotoren zu schicken, um die Platte in die gewünschten Richtungen zur Ausrichtung mit der Maske zu bewegen. Wenn die drei Zähler 66 - 68 auf Null entsprechend den Motortaktgeberimpulsen

zurückgezählt haben, bringt das Ausgangssignal Q des Prüfgatters

END

117 den Zustandszähler in den Zustand 1-9 was, wie vorstehend beschrieben, dazu führt, daß die Platte und die Maske wieder in Kontakt gebracht werden und automatisch eine erneute Überprüfung der Ausrichtung der Maske und der Platte vorgenommen wird.

Das Befehlssignal Ι₀₁_,₀ dient dazu, die Anzeigeschaltung zu setzen. Falls

SF^

daher eine wiederholte Prüfung der Ausrichtung der Maske und der Platte eine Fehlausrichtung ergibt, bringt ein "Wahres" Ausgangs signal Q_FLG

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auf der Anzeigeschaltung 65 den Zu Standszähler in den Zustand 0-4,wenn das Ausgangssignal Q-^₇₇. vom Toleranzimpulszähler 116 auftritt. Außerdem wird ein Befehlssignal Ι_πττ,_ gegeben, so daß die rote Lampe

RED

erleuchtet, um der Bedienungsperson anzuzeigen, daß die Maske und die Platte ausgerichtet worden sind und zweimal in Kontakt gebracht worden sind und dennoch keine endgültige Ausrichtung erreicht wurde.

Einige der vorstehend mit Bezug auf Fig. 6a-d beschriebenen Schaltkreise sind im einzelnen in den Figuren 8--12 dargestellt; d.h. das Netzwerk 78 und die Zählereingangssteuerung 81 sind in den Figuren 8 und 9 dargestellt, wobei Fig. 9 das Netzwerk 114 zur Bestimmung des Formelvorzeichens aufweist. Die Logikschaltung für den Abtasczähler 82, den Dekodierer 83, den Kommutator 84, den Dekodierer 88, die Positionskippstufen 71 - 74, den Kommutator 111 und den Dekodierer 112 ist in Fig. 10 dargestellt. Einer der Zähler 66 ist in Fig. 11 dargestellt und umfaßt die Toleranzüberlauf schaltung. Der Motorregler 123, die Motorrichtungsanzeiger 126 und die Stufenmotorsteuerung 125 sind in Fig. 12 dargestellt.

Im folgenden wird auf Fig. 8 und 9 Bezug genommen. Zunächst ist in den drei Zählern 66 - 68 die Zählstufe 2K gespeichert, wenn die Befehlsausgänge I und I das Signal "Wahr" aufweisen und der Befehl I

C» i-ilv. U Ir C- LK

betätigt das Gatter 131, um Impulse vom Taktgeber 79 durch die drei Gatter 132, 133 und 134 und durch die drei Gatter 135, 136 und 137 an die drei für Vorwärtszählung bestimmten Gatter 138, 139 und 141 abzugeben, welche zu den drei für Vorwärtszählung bestimmten Eingängen der Zähler 66, 67 und 68 führen.

Die drei Gatter 138, 139 und 141 werden aufgrund eines "Wahren" Signals auf der Leitung I betätigt, welches auf einem Eingang bei jedem der drei Gatter 142, 143 und 144 auftritt. Da auf den anderen Eingängen

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dieser drei Gatter 142 - 144 das Signal "Falsch" auftritt, erhalten die Gatter 145, 146 und 147 jeweils ein Signal "Wahr" und das gleiche Signal tritt dadurch am Eingang der Gatter 148, 149 und 151 auf, wodurch wiederum die Gatter 138, 139 und 141 aufgetastet werden, um die Taktimpulse an die für Vorwärts zählung bestimmten Eingänge hindurchzulassen. Wenn die Zählstufe 2K erreicht ist, wird der Ausgang Q_OT, für

ZsS.

den Zustandszähler erregt, was zu einem Signal "Falsch" auf der Leitung des Gatters 131 führt, um die Impulse zu beenden.

Wenn sich der Zustandszähler nach Erregung des Ausgangs Q_nrjr im Zustand 0-7 befindet, öffnet ein "Wahres" Signal auf der Leitung I_~,_ir.,

DvJW]N

die Gatter 152, 153 und 154 und führt zu einer Öffnung der Gatter 155, 156 und 157, so daß die Takt geber impulse Cl und C2 während der Impulsperioden A, B an den für Rückwärts zählung bestimmten Eingang der Zähler 66 - 68 geleitet werden.

Zu dieser Zeit öffnet ein "Wahres" Signal auf der Leitung I das

Gatter 161 ("A Impuls, nach rechts"), das Gatter 162 (¹¹B Impuls - aufwärts"), und das Gatter 163 ("C Impuls - Uhrzeigersinn"). Bei der ersten Abtastung durch den Schlitz 32 öffnet der Impuls A' das Gatter 164 (Leitung A'), um die Taktgeberimpulse Cl vom Taktgeber 79 durch das Gatter 165 zu den drei Gattern 166, 167 und 168 zu leiten, die zu den drei Gattern 135, 136 und 137 (Uhrzeigersinn, aufwärts und nach rechts) führen. Nur das Gatter 166 wird geöffnet, da dessen anderer Eingang den Signalpegel "Hoch" vom Gatter 161 über den Umkehrverstärker 161" aufweist. Daher werden die Taktgeberimpulse Cl über das Gatter 166, das Gatter 135 und das Gatter 155 an den für Rückwärtszählung bestimmten Eingang des Zählers 66 geleitet, welcher weiterhin von der Zählstufe 2K rückwärts zählt.

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Wenn der Impuls A" von dem Impulserzeuger 53 kurz nach dem Beginn des Impulses A' auftritt, wird das zweite Gatter 169 über die Leitung A" geöffnet, um eine zweite Reihe von Taktgeberimpulsen C2 vom Taktgeber 79' hindurchzulassen. Diese Impulse werden durch einen Multivibrator 79^r aus den Taktimpulsen vom Taktgeber 79 gebildet, und die Impulse C2 befinden sich zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen Cl vom Haupttaktgeber 79.

Die Impulse C2 werden über die Gatter 169, 165 und 166 an das Gatter 135 geleitet, und daher wird die Geschwindigkeit der Taktgeberimpulse vom Taktgeber 79 an den Zähler 66 verdoppelt. Am Ende des Impulses A' werden die Impulse Cl durch das Gatter 164 beendet, wogegen die Impulse C2 durch das andere Gatter 169 andauern, aber in diesem Fall ist die Taktgeberimpulsgeschwindigkeit für den Zähler 66 gegenüber der normalen Geschwindigkeit halbiert. Daher ist während der Dauer des Impulses A' oder des Impulses A" und der Abwesenheit eines dieser Impulse die Taktgeschwindigkeit halb so groß wie die Taktgeschwindigkeit im Falle der Koinzidenz der Impulse A' und A". Dies führt zu einer Impulsmittelwertbildung und berichtigt veränderliche Impulsbreiten. Die gesamte Zeitperiode beim Durchgang der Taktgeberimpulse Cl und C2 durch das Gatter 142 wird als Impuls A oder als Impulsdauer A bezeichnet.

Während der Dauer des zweiten Ausgangsimpulses Bi vom Impulserzeuger 49 ist das Gatter 171 (über B') betätigt, um die Impulse Cl über das Gatter 172 und das Gatter 173 für das vorwärtszählende Gatter 136 und das Gatter 156 für den für Rückwärtszählung bestimmten Eingang des Zählers 67 zu sperren. Der Impulsausgang B" öffnet das Gatter 174, um die Taktgeberimpulse C2 über die Gatter 172, 173, 136 und 156 an den Zähler 67 zu übertragen. Die beschriebene Impulsmittelwertbildung wird durch diese Impulse B' und B" bewirkt, und die kombinierte Zeit dieser

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Impulse ist der Impuls B. Der Zähler 68 arbeitet in ähnlicher Weise, um die Taktgeberimpulse Cl und C2 während der Zeitdauer zu speichern, in welcher die Ausgangsimpulse C' und C" am Ausgang der Impulserzeuger 49 und 53 vorliegen; sie ergeben entsprechend den Impuls C.

Auf diese Weise zählen bei der Abtastung der Striche 14, 19 und 21 durch den Schlitz 32 die drei Zähler 66 - 68 von der Zählstufe 2K rückwärts, welche in jedem der Zähler vor der Auslösung der Abtastung durch das Loch 37 gespeichert worden war.

In dem vorstehenden Beispiel wurde angenommen, daß der Strich 14 sich über den Strichen 19 und 21 befand und während der Dauer des Impulses C an den Zähler 68 2K Takt geber impulse abgegeben wurden. Daher hat am Ende des Impulses C der Zähler 68 auf Null zurückgezählt und der Ausgang seines Nulldetektors gibt ein "Wahres" Signal an den Dekodierer 88 ab.

Die Schaltung zur Bestimmung der Musterposition ist im einzelnen in Fig. 10 dargestellt. Der Abtastzähler 82 weist ein Paar Kippstufen 181 und 182 auf, welche nach Maßgabe der vier Impulse von den Photodetektoren 39 und 40 bei jeder Abtastreihe arbeiten, um nacheinander die Gatter 183 - 186 zu betätigen. Bei dem ersten Impuls setzt das Gatter 183 das erste Paar der Positionskippstufen 187 und 188, um die aus zwei bits bestehende Positionsinformation vom Dekodierer 88 aufzunehmen. Wie schon festgestellt wurde, hatte der Zähler 68 auf Null rückwärts gezählt und am Ausgang des Nulldetektors den Schaltpegel "Tief" abgegeben und damit einen Schaltpegel "Hoch" am Eingang des Gatters 189 über den Umkehrverstärker 191 erzeugt. Der Ausgang des Gatters 189 gibt den Schaltpegel "Tief" an das Gatter 192 für die höchste Bit-Stelle und das Gatter 193 für die tiefste Bit-Stelle. Die Ausgangsschaltpegel "Hoch"

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a* -

dieser Gatter werden den Positionskippstufen 188 bzw. 187 zugeführt. Das Eingangssignal Ι_οπτ-, am Ende der Abtastung durch den Schlitz 32 öffnet das Gatter 194, um diese beiden bits, (d.h. 1, 1) in den Kippstufen 187 und 188 zu speichern.

Nachfolgend werden Paare von bits in den Kippstufenpaaren 72, 73 und 74 für die folgenden Abtastungen 2, 3 bzw. 4 gespeichert. Die Information über die Muster position ist somit in Form von bit-Paaren gespeichert. Der erste Impuls vom Meßfühler 39 beim Beginn der nächsten Abtastreihe löscht die beiden Kippstufen 181 und 182 und sendet ein Signal "Wahr" an die vier Gatter 195, 196, die mit den ersten und dritten Positionskippstufen 71 und 73 verbunden sind, und die vier bits voa diesen beiden Kippstufen werden durch die vier Gatter 197, 198, 199 und 201 an die Dekodierschaltung 112 geleitet, wo der einzelne Ausgang 101' das Signal "Wahr" annimmt, um anzuzeigen, daß die beiden Striche 14 und 15 sich gemeinsam in einen Sektor 101 teilen. Die anderen acht Ausgangsleitungen des Dekodierers 10 2^- ΙΟΘ' haben weiterhin den Signalzustand "Falsch".

Bei der folgenden Abtastung durch den Schlitz 34 führt der erste Impuls vom Photomeß fühler 40 zu einem Signal "Wahr" für die vier Gatter 202, 203, um die aus zwei bits bestehende Information von den Kippstufen 72 und 74 zum Dekodierer 112 zu leiten.

In ähnlicher Weise wird durch die zwei nachfolgenden Impulse vom Photomeßfühler 40 die aus zwei bits bestehende in den Positionskippstufen 71, 72 und 73, 74 bestehende Information übertragen, um ein Ausgangssignal an einer besonderen Ausgangsleitung des Dekodierers 112 bei jeder Abtastung abzugeben.

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Unter Bezugnahme auf Fig. 8 werde angenommen, daß die Leitung 109' des Dekodierers 112 bei den ersten und dritten Abtastungen mit einem Signal beaufschlagt wird. Ein Signal "Wahr" auf der Leitung 9 (vom Ausgang ΙΟΘ'; die Eingangs leitung Ϊ, 2, 3 usw. behalten ihre Eingangssignale von den Dekodierausgängen 101, 102, 103 usw.) und ein Signal "Wahr" auf der Eingangsleitung Sl von der Kippstufe 181 öffnet die Gatter 206, 207, 208 und 209, so daß wiederum die Gatter 211, 163 und 212 und die angeschlossenen Umkehrverstärker betätigt werden, um an einem Eingang jedes Gatters 213, 214 und 215 ein Signal "Hoch" abzugeben, so daß diese drei Gatter geöffnet werden und die Taktgeberimpulse Cl, C2 an die drei Zähler 66 - 68 von den Taktgebern 79 und 79' während der Dauer des Impulses C (d.h., C%C") an die Eingänge der Gatter 216, 217 gelangen.

Bei der dritten Abtastung, wobei die Leitungen 9 und S3 den Signalzustand "Wahr" aufweisen, werden die Taktgebergatter 218, 219, 221 und 222 betätigt, um wiederum die Gatter 163, 214, 162, 173 und 223 zu öffnen. Die Taktgeberimpulse Cl und C2 gelangen an den Zähler 66 während der Dauer des Impulses B über die Gatter 223 und 135, an den Zähler 67 während der Dauer des Impulses B über die Gatter 173 und 136 und an den Zähler 68 während der Dauer des Impulses C über die Gatter 214 und 137.

Es wird nun .angenommen, daß die Leitung 4 für die zweiten und vierten Abtastungen vom Ausgang 104' mit einem Signal beaufschlagt ist. Bei der zweiten Abtastung S2 würden die Gatter 207 und 224 beaufschlagt, so daß die Taktgeberimpulse Cl und C2 an den Zähler 68 während der Dauer des Impulses A über die Gatter 162, 168 und 137 und an die Zähler 66 und 67 während der Dauer des Impulses C über die Gatter 211, 213 und 135 und 212, 215 und 136 übertragen werden. Bei der vierten Abtastung S4 würden die Gatter 225 und 226 geöffnet, so daß die Taktgeberimpulse an die ge-

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nannten Zähler während des Impulses A gelangen.

Das Vorzeichen für jede Formel, welches bestimmt, ob die Zähler 66, 67 und 68 vorwärts oder rückwärts zählen, wird durch die Gatter 231, 232 bzw. 233 bestimmt (Fig. 9). Beispielsweise sind während der Abtastung durch den Schlitz 32 wegen des Signalzustandes "Wahr" auf den Ausgangsleitungen 109' und Sl die Gatter 234, 235 geöffnet, da die anderen Eingänge für die Gatter 234 und 235 den Signalpegel "Wahr" vom Gatter 208 aufnehmen; die Ausgänge der Gatter 234 und 235 geben den Signalpegel "Wahr" an die Gatter 231 und 232 ab und diese nehmen den Signalzustand "Hoch" an. Das Gatter 236 nimmt den Zustand "Wahr" an und daher nimmt das Gatter 233 den Zustand "Hoch" an. Wenn daher ein Eingang jedes Gatters 145, 146 und 147 den Zustand "Hoch" annimmt und ihre Ausgänge den Signalzustand "Tief" an die Gatter 148, 149 und 151 abgeben, können die Gatter 138, 139 und 141 die Taktgeberimpulse an die vorwärtszählenden Eingänge der Zähler 66, 67 und 68 weiterleiten. Wenn daher bei der Abtastung durch den Schlitz 32 (Abtastung 1) die Leitung 3 09' das Signal "Wahr" trägt, zählen alle Zähler vorwärts, das entspricht dem Vorzeichen -τ in der Sektorreihe 10 9 der Tabelle für rQ, in allen drei Richtungsformeln.

Bei der dritten Abtastung (S3) und bei einem Signalpegel "Wahr" auf der Leitung 109', hat der Ausgang des Gatters 237 den Pegelwert "Hoch" wegen der unterschiedlichen Signale an den beiden Eingängen und, da der Ausgang des Gatters 236 das Signal "Hoch" trägt, nimmt das Gatter den Zustand "Hoch" an und der Ausgang des Umkehrverstärkers 23 3* gibt das Signal "Tief" an das Gatter 147. Daher gelangen die Taktgeberimpulse an den rückwärtszählenden Eingang des Zählers 68. Dies entspricht dem Ausdruck -C in der Sektorreihe 109 der Formel für die Richtung "Rechts". Die Ausgänge der Gatter 231 und 232 befinden sich im Zustand

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"Hoch", und dies führt dazu, daß die Taktgeberimpulse an den vorwärtszählenden Eingang der Zähler 66 und 67 geleitet werden.

In Fig. 11 ist eine typische Form eines binär/dezimal kodierten Zählers dargestellt, wie er für die Zähler 66 - 68 verwendet wird. Die Toleranzüberlaufschaltung weist drei Gatter 238, 239 und 240 auf, welche alle bei einem wahren Signal auf der Leitung ]!_,„„ bewirken, daß die binäre Information der drei ersten binären Ausgänge für den Nulldetektor überflüssig sind und welche dem Nulldetektor anzeigen, daß diese Binärstellen Null sein sollen, selbst wenn tatsächlich bis zu einer Zählstelle vorhanden ist. Diese drei Gatter 238, 239 und 240 werden auch vom Toleranzschalter 115 gesteuert, so daß bei einer Toleranz von"t 0, 25 pm das Gatter betätigt wird, um die erste Binärstelle unwirksam zu machen, bei einer Toleranz von ^ 0,5 um die Gatter 238 und 239 betätigt werden, um die ersten und zweiten Binärstellen unwirksam zu machen, und bei einer Toleranz von £ 1 μτα alle drei Gatter entsprechend betätigt werden. Die Schaltung oben links in der Zeichnung ergibt die Vorzeicheninformation, damit die Motorantriebe in der einen oder anderen Richtung arbeiten, je nach der Zählung "Vorwärts" oder "Rückwärts" in dem zugeordneten Zähler.

Die Gatterschaltkreise für das Motorregelsystem sind in Fig. 12 dargestellt. Sie umfassen die Gatter 242, 243 und 244 zur Abgabe von Taktgeberimpulsen an die Stufenmotoren, die Gatter 245, 246 und 247 zur Bezeichnung der Drehrichtung des Motors und die Gatter 248, um Impulse an die Zähler 66, 67 und 68 zu leiten, um diese auf Null zurückzustellen.

Die Muster können schließlich auch in anderer Weise ausgebildet sein, als in Fig. 13 dargestellt ist. Das einzelne Kreuz 251, 252 auf einem Gegenstand kann lichtundurchlässig und das einzelne Kreuz 253, 254 kann reflektierend sein. Die lichtundurchlässigen und reflektierenden Striche,

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beispielsweise die Striche 251 und 253 ergeben bei der Abtastung Impulse entgegengesetzten Vorzeichen, wie durch die Impulse 251' und 25^ in Fig. 14 angedeutet ist. Daher kann der Abstand zwischen Impulsen und die Richtung des ersten Impulses bezüglich die Richtung des zweiten Impulses durch die Logikschaltung benutzt werden, um den Umfang der Fehlausrichtung zu berechnen und entsprechend kompensierende Antriebsignale zu erzeugen.

Zusammengefaßt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur automatischen Ausrichtung einer Halbleiterplatte bzw. eines Halbleiterwürfels mit einer Maske bei der Herstellung integrierter Schaltkreise. Die Maske und die Platte werden jeweils mit Ausrichtungsmiistern versehen, und das Muster der Platte arbeitet mit dem der Maske sichtbar in einer einzigartigen Weise zusammen, um die Ausrichtung anzuzeigen. Eine Abtastvorrichtung tastet automatisch die Musterbereiche ab und gibt Ausgangssignale ab, welche die relative Position der Masken- und Plattenmuster anzeigen. Eine logische Schaltung spricht auf die Abtastsignale an und berechnet Formeln, welcher der Fehlausrichtung entsprechen. Diese Formeln werden dazu verwendet, um Regelsignale zum Antrieb einer Motoreinrichtung zu erzeugen, um eine Relativbewegung zwischen der Maske und der Platte hervorzurufen, um- beide relativ zueinander auszurichten. Falls erforderlich, werden verschiedene getrennte Ausrichtungszyklen vorgesehen, um die endgültige Ausrichtung zu erreichen. Es ist eine Vorrichtung zur Auswahl der Toleranz vorgesehen, um eine Änderung der Toleranz bei der endgültigen Ausrichtung zu ermöglichen.

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Le e rs e ι te

Claims (9)

1. Off. Ref. : Trennanmeldung zu P 22 13 171. 1-33 15. 3. 1977

   US Ref. : Case 24
   Int. Ref. : Fall 1 B

   Patentansprüche:

   ι 1.. System zum Ausrichten erster und zweiter, relativ zueinander beweg-V—>

   barer Objekte, wobei das erste Objekt ein Muster und das zweite Objekt ein entsprechendes Muster trägt und das Muster auf dem ersten Objekt dann in einer vorgewählten Position mit Bezug auf das entsprechende Muster des zweiten Objekts angeordnet ist, wenn beide Objekte miteinander ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß erste Anordnungen (24, 31-40, 44, 45, 49, 53, 61-64, 66-68, 71-74, 78, 79, 79', 81-84, 88, 111, 112, 114) zur wiederholten Bestimmung der winkelmäßigen und koordinatenmäßigen Fehlaus richtung zwischen dem Muster des ersten Objekts und der vorgewählten Position mit Bezug auf das entsprechende Muster des zweiten Objekts sowie zweite Betätigungsanordnungen (25-27, 123-126) vorgesehen sind, die auf jede dieser vorgenommenen Bestimmungen ansprechen und das erste Objekt relativ zum zweiten Objekt um einen Winkel und um einen Abstand bewegen, die auf die vorgenommene Fehlausrichtungsbestimmung bezogen sind derart, daß das Muster des ersten Objekts inkremental in die vorgewählte Position mit Bezug auf das entsprechende Muster des zweiten Objekts gebracht wird.
2. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster (12, 13; 17, 18) auf dem ersten (11) und dem zweiten Objekt (16) Ausrichtmuster sind und die vorgewählte Position des ersten Objekts zum entspre-

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   chenden Ausrichtmuster des zweiten Objekts die endgültige Ausrichtposition ist, die durch die Relativbewegung beider Objekte zueinander erzielbar ist.
3. 3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß erstes und zweites Objekt (11, 16) mindestens jeweils ein Paar von im Abstand angeordneter Ausrichtmuster (12, 13; 17, 18) aufweisen und daß jedes der Ausrichtmuster (12, 13) des ersten Objektes (11) in der vorgewählten Ausrichtposition mit Bezug auf das entsprechende Ausrichtmuster des zweiten Objektes (16) angeordnet ist, wenn die beiden Objekte (11, 16) zueinander ausgerichtet sind.
4. 4. System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Anordnungen (24, 31-4O, 44, 45, 49, 53, 82) Meßeinrichtungen .

   zum wiederholten Messen der winkelmäßigen und koordinatenmäßigen Verschiebung zwischen jedem Ausrichtmuster (12, 13) des ersten Objektes (11) und dem entsprechenden Ausrichtmuster (17, 18) des zweiten Objektes (16) sowie Verarbeitungseinrichtungen (61-64, 66-68, 71-74, 78, 79, TSi, 81-84, 88, 111, 112, 114) umfassen, die nach jeder durchgeführten Messung von den Meßeinrichtungen betätigbar sind zur Verarbeitung jeder meßtechnisch erfaßten winkelmäßigen und koordinatenmäßigen Verschiebung zur Errechnung des Winkels und des Abstands, um welche jedes Ausrichtmuster des ersten Objektes (11) von der vorgewählten Ausrichtposition relativ zu dem entsprechenden Ausrichtmuster des zweiten Objektes (16) entfernt ist und daß die Betätigungsanordnungen eine Steuereinrichtung (25-27, 123-126) umfassen, die auf jede durchgeführte Berechnung anspricht und das erste Objekt (11) um den errechneten Winkel und den errechneten Abstand mit Bezug zum zweiten Objekt (16) bewegt, bevor die nächste Messung von den Meßeinrichtungen durchgeführt wird.

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5. 5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Meß-, Verarbeitungs- und Steuereinrichtungen eine vorgegebene maximale Anzahl von Schritten betätigbar sind, um jedes Ausrichtmuster (12, 13) auf dem ersten Objekt (11) in die vorgewählte Ausrichtposition relativ zu den entsprechenden Ausrichtmustern (17, 18) des zweiten Objektes (16) stufenweise zu bewegen.
6. 6. System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ausrichtmuster (12, 13) des ersten Objekts (11) und jedes Ausrichtmuster (17, 18) des zweiten Objekts (16) Koordinatenmarkierungen (14, 15; sowie entsprechende Koordinatenmarkierungen (19, 21; 22, 23) umfaßt, nach denen sich Meß-, Verarbeitungs- und Steuereinrichtung bei der Ausrichtung richten.
7. 7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Koordinatenmarkierungen (14, 15) jedes Ausrichtmusters (12, 13) des ersten Objekts erste und zweite Koordinatenmarkierungen aufweisen, die in einem Winkel zueinander angeordnet sind, und daß die entsprechenden Koordinatenmarkierungen (19, 21; 22, 23) jedes entsprechenden Ausrichtmusters (17, 18) des zweiten Objekts (16) in im wesentlichen dem gleichen Winkel zueinander wie die ersten und zweiten Koordinatenmarkierungen der Ausrichtmuster des ersten Objekts (11) angeordnet sind und daß die Meß-, Verarbeitungs- und Steuereinrichtungen auf Winkel und Abstand der Koordinatenmarkierungen jedes Ausrichtmusters des ersten Objektes zu den entsprechenden Koordinatenmarkierungen der Ausrichtmuster des zweiten Objektes ansprechen und im Sinne einer Reduzierung der Werte zur Erzielung der vorgewählten Ausrichtposition einwirken derart, daß die ersten und zweiten Koordinatenmarkierungen jedes Ausrichtmusters des ersten Objekts im wesentlichen parallel zu den ersten und zweiten Koordinatenmarkierungen

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   der jeweils entsprechenden Ausrichtmuster des zweiten Cbjekts angeordnet sind.
8. 8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Koordinatenmarkierungen jeweils jedes Ausrichtmusters am ersten und zweiten Objekt senkrecht zueinander angeordnet sind.
9. 9. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Objekt (11) eine Halbleiterplatte und das zweite Objekt eine Maske ist.

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