DE2607607C2 - Parallelisierlehre in einem Keilfehlerkorrekturkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Parallelisierlehre in einem Keilfehlerkorrektiiikopf nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Herstellung elektronischer Schaltungen werden in steigendem Ausmaß Substratplattcn aus keramischem Materia!, Glas oder Halbleitermaterial verwendet, welche in einer oder mehreren übereinanderliegenden Schichten mit Schaltungsmustern versehen werden. Dies erfordert einen oder mehrere Belichtungsvorgänge, bei denen jedesmal die Substratplatte durch eine Maske belichtet wird, deren Muster dem gewünschten Schaliungsmuster der betreffenden Ebene entspricht. Eine Grundvoraussetzung zur Herstellung einwandfrei «χ-harf belichteter Muster auf der Substratplatte ist eine genau planparallele Einstellung der Substratplatte gegenüber der Belichtungsmaske vor der Belichtung. Dies geschah gemäß einem älteren Stand der Technik durch Annäherung der auf dem Keilfehlerkorrekturkopf angeordneten Substratplatte an die Belichtungsmaske bis zur vollflächigen Berührung von Substratplatte und Belichtungsmaske, wodurch sich die gewünschte planparallele Einstellung zwangsläufig ergibt. Bei dieser Einstellung wurde entweder gleich belichtet, oder aber es wurde die Einstellung des Kcilfehlerkorrekturkopfes in der ßerührungsstcllung von Substratplatte und Belichtungsmaske fixiert und daraufhin der Keilfchlcrkorreknirkopf um einen sehr geringen Abstand gegenüber der Belichtungsmaske entfernt und in dieser Distanzstellung die )iistage der Muster auf der Belichtungsmaske zu den Mustern auf der Siibstratplatte durchgeführt. Das Belichten erfolgt, nachdem der Kontakt zwischen Maske und Substrat wieder hergestellt war.

Da jedoch die mit der Belichiiingsmaske in Berührung gebrachte Fläche der Substratplaite keineswegs eben ist. sondern einen sehr erheblichen Mikronuihigkciisnrad aufweist, wird die Belichumgsmaske bei jedem Parallelisierimgsvorgang etwas beschädigt, so daß bisher nach etwa vier/ig Belichtungsvorgängen die relativ teure Belichtiingsmaske ausgewechselt werden mußte.

Die vorliegende Erfindung geht von einem weiterentwickelten Stand der Technik aus (»Micro Electronics«. Band 6, Nr. 4, 1975, Seiten 51-59), bei welchem die Substratplatie zum Parallelisicren nicht mehr mit der Belichtungsmaske flächig in Berührung gebracht werden muß: vielmehr wird zum Parallelisiercn von Substratplaite und Belichtungsmaske zwischen diese beiden F.Iemenie eine scheibenförmige Parallelisierlehre mit einem umlaufenden Randwulst eingeführt, der eine sehr konstante axiale Dicke aufweist und in Axialrichtung beidseitig über die umschlossene Scheibenfläche vorsteht. Bei Annäherung der Substratplatte an die Belichtiingsmaske erfolgt .um eine Anlage jeweils eines äußeren Umfangsrandbereiches der Substratplatte und der Belichtiingsmaske gegen die beiden voneinander abgewendeten Stirnflächen des Randwulstes der Parallelisierlehre. Diese ermöglicht eine einwandfreie planparallele Einstellung der Substratplatte gegenüber der Belichtungsmaske, ohne daß sich die beiden Elemente (abgesehen von einem vernachlässigbar schmalen Randbereich, der ohnehin nicht verwertet wird) berühren. Jedoch muß die scheibenförmige Parallelisierlehre, damit sie über einen Schieber zwischen die Substratplatte und die Belichtungsmaske ohne Durchhängen und ohne Verkratzen der Substratplatte oder Belichtiingsmaske eingeschoben werden kann, eine beträchtliche Dicke aufweisen, welche wesentlich größer ist als derjenige Abstand zwischen Substratplatte und Belichtiingsmaske, welcher während des Belichtungsvorganges gerade noch zulässig ist (bei zu großem Abstand zwischen Substratplatte und Belichtiingsmaske ergeben sich unscharfe Belichtungen). Infolgedessen muß nach der Paralleleinstelliing von Substratplatte und Üeiichuingsmaske durch entsprechende Axialbewegung des Keilfehlerkorrekturkopfes die Substratplatte von der Belichtungsmaske ausreichend weit entfernt werden, damit die Parallelisierlehre ohne Beschädigung der beidseitigen Oberflä-

chcn von Substraiplatte und Belichtungsmaske herausgezogen werden kann, wonach die .Substratplatte erneut an die Belichtungsmaske bis zu der für die Belichtung erforderlichen geringen Distanz angenähert werden muß. Die hierzu erforderlichen Axialbewegungen des s Keilfehlerkorrekturkopfes können jedoch nur mit einer verhältnismäßig geringen Geschwindigkeit gefahren werden, da in jedem Fall ein Aufschlagen der Substratplatte auf der Belichtungsmaske vermieden werden muß. Diese geringen Geschwindigkeiten wiederum bedingen einen sehr wesentlichen Zeitaufwand.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Parallelisicrlchre, welche nur sehr kurze axiale Bewegungen des Keilfehlerkorrekturkopfes zwischen der Paraüeieinstellung und der Belichtungsstellung erfordert. Erreicht wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Durch den Erfindungsgedanken wird erreicht, daß die Foliensegmenie kurz gehalten weiden und aus sehr dünnem Material bestehen können, wobei die Materialdicke im Bereich des gewünschten Abstandes zwischen Substratplalte und Belichiungsmaske während des Belichuingsvorganges liegt, d. h. also im Bereich von 10 — 200 Mikron. Hs erfordert einen wesentlich geringereu Zeitaufwand, nach der Paralleleinstellung die verhältnismäßig kurzen, radial nach innen verlaufenden Foliensegmente aus dem Zwischenraum zwischen Substratplalte und Belichtungsmaske herauszuführen, was eine erste Zeitersparnis bedingt. Hine zweite Zeitersparnis ergibt sich daraus, daß die kurzen Foliensegmente praktisch nicht durehhängen, so daß zum Herausbewegen der Foliensegmente der Keilfehlerkorrckuirkopf mit der Substratplalte nur eine verhältnismäßig sehr kurze axiale Rüek/.iigbewegung gegenüber der Belichtungsmaske auszuführen braucht. Hine drille Zeitersparnis ergibt sich daraus, daß zum Erreichen der Bclichtungsstellung nur der vom Keilfehlcrkorrekturkopf vorangehend ausgeführte axiale Rückzugweg wieder kompensiert werden muß. da beim Erreichen desjenigen Abstandes zwischen Substratplalte und Belichtungsmaske, welcher bei der Paralleleinstellung und eingeführten Foliensegmenten vorlag, auch die Belichtirig vorgenommen werden kann. Eine vierte Zeitersparnis ergibt sich daraus, daß, jedenfalls bei der Erslbclichuing der Subslratplatte, der Belichtungsvorgang unmittelbar nach durchgeführter Paralleleinstellung erfolgen kann, wobei sich die Foliensegmente zwischen der Substralplalte und der B-üchtungsmaske befinden, ohne daß ein I lerausbewegen aus diesem Zwischenraum nebst entsprechenden Axialbewegungen des Keilfehlerkorrekturkopfes erforderlich ist.

Die Weiterbildung des Erfindungs.gegenstandes nach dem Palentanspruch 2 ergibt eine besonders günstige Betätigungseinrichtung für die als Parallelisierlehre dienenden Foliensegmenie bei geringen Bauabmessungen, insbesondere in radialer Richtung.

Die Weiterbildung des Hrfindungsgegenstandes nach dem Patentanspruch 3 ergibt eine günstige raumsparende, gleichzeitig auf alle Folienelemente wirkende Betätigungseinrichtung. Die Patentansprüche 4 —b beinhalten Ausgestaltungen der Weiterbildung nach dem Patentanspruch X

Die Weiterbildung des lirlindungsgegenstanues nach dem Patentanspruch 7 ermöglicht einen leichten Austausch der die Parallelisierlehre bildenden Foliensegmente, sei es zum Zwecke des Austausches bei Beschädigungen, sei es zum Zwecke der Anpassung an unterschiedliche gewünschte Belichiungsabstände zw: sehen Substratplatte und Belichtungsmaske.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fi g. I ein Ausführungsbeispiel eines eine erfindungsgemäße Parallelisierlehre enthaltenden Keilfehlerkorrekturkopfes, dessen oberer Teil nebst einer Auflage für eine Substratplatte ausführlich im Axialschnitt und dessen unterer Teil lediglich schematisch veranschaulicht ist. zusammen mit einer dem Keilfehlerkorreklurkopf zugeordneten Beüchtungsmaske nebst Maskenträger. wobei Bestandteile der erfindungsgernäßen Parallelisierlehre bildende Foliensegmenie in einer Ausschwenksiellung veranschaulicht sind, F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie M-Il von I·" i g. 1.

F i g. 3 eine gegenüber I· i g. 1 stark schematisierte Darstellung zur Veranschaulichung einer Hinschwenksiellung der Bestandteile tier f'arallelisierlehre bililenden Folienscgmente zwischen der Belichiungsmaske und einer Substratplalte.

Der in F i g. I veranschaulichte KeiHehlerkorreklurkopf umfaßt eine Substraiauflagc I für eine kreisförmige Substratplalte 2. Selbstverständlich können jedoch auch bei entsprechender Gestaltung der Substrat;uilUtge 1 auch rechteckige oder quadratische Subsiraiplaiien 2 belichtet werden. Die Subsiraiauflage 1 ist über mehrere versenkte, über den I Imfang verleihe Schrauben 3 (von denen in F i g. 1 lediglich eine einzige gestrichelt angedeutet ist) mit einem zylindrischen Auslagenunterteil 4 verbunden, welches eine zentrale Bohrung 4;i von einem gegenüber dem AuI.icihIiiilIi messer des Auflagenunterteils 4 wesentlich geringeren Durchmesser aufweist. Im axialen Hrsireekungsbereich der Bohrung 4;) ist das Aiiflagenunierieil 4 mit vier gleichmäßig über den Umfang verteilten radialen Schlitzen 5 versehen. Die obere Siirnlläche lies Auflagenunterteils 4 ist mit einer Ilachen zylindrischen Ausnehmung 6 versehen, welche über eine Zuleitung 7 wahlweise mit Saug- oder Druckluft zu beaulschlagen ist. Die Siibstr.itaiiflage I weist eine Gruppe von über die Oberfläche verteilten Düsen 7 auf, um nach dem Auflegen eine·· Substratplatte 2 ein satles Aufliegen durch Beaufschlagung mit Sauglufi und nach beendetem Belichtungsvorgang ein leichtes Abheben durch Beaulschlagung mit Druckluft von geringem Überdruck zu gewährleisten.

In die zentrale Bohrung 4u des Auflagcnunterieils 4 ist ein mit einem Flansch 8 versehener Stellzylinder 9 eingeführt, dessen axiale Länge geringer als diejenige der Bohrung 4;i ist. Der Flansch 8 ist mittels mehrerer über den Umfang gleichmäßig Verleiher, gestrichelt angedeuteter Schrauben 10 mit der unteren Stirnfläche des Auflagenunterteils verbunden. Der .Stellzylinder 4 dient zur Aufnahme eines zentral in dem Korrekiiirkopf geführten Stellkolbens 11, der an seiner oberen Fläche eine Gruppe von vier radial nach außen verlaufenden Hubnocken 12 trägt. Auf den Hubnocken 12 sowie gegebenenfalls mit diesen sowie dem Stellkolben ti in einem Stück ausgebildet ist ein Führungskolben IJ vorgesehen, welcher bei einer Abwärtsbewegung des Stellkolbens 11 gemäß der Richtung eines Pfeiles /' 1 aus der in Fig. I veranschaulichten Grundstellung zum Eintritt in eine koaxiale zylindrische Führungsvertiel'ung 14 an der unteren inneren Stirnfläche des Anflagenunterteiles 4 bestimmt ist. Über eine Rückstellfeder 15 ist der Stellkolben 11 mit den Hubnocken 12 in die in Fig. 1 dargestellte Grundstellung vorgespannt. Über eine in dem Flansch 8 des Slellzylinders 9 verlaufende

Zuleitung 16 kann der Stellkolben 11 an seiner unteren I lache mit Druckluft beaufschlagt werden.

Der Hansen 8 ist ein Bestandteil eines lediglich gestrichelt angedeuteten Kugelgelenkes 17, welches ermöglicht, dall die damit über den Hanseh 8 sowie das Auflagenunterteil 4 starr verbundene Substratauflage 1 Kippbewegungen gegenüber einer von einem Maskenhalter 18 gehaltenen Behchiungsmaske 19 ausführen kann. Statt des Kugelgelenkes 17 kann auch eine Anzahl anderer Gelenkkonstruklionen verwendet werden, insbesondere eine kardanischc Lagerung. Die Ausbildung des Gelenkes 17 stellt keinen Teil der vorliegenden Frfindung dar. desgleichen nicht eine zugehörige (nicht veranschaulichte) Fixiercinrichiung /um Feststellen des Gelenkes 17. nachdem eine l'arallclemstcllung zwischen der .Substratplatte 2 und der Belichlungsmaskc 19 herbeigeführt wurde. Unterhalb des Gelenkes 17 ist eine (nicht veranschaulichte) vertikale Hubeinrichtung vorgesehen, welche eine axiale Annäherung der Substratauflage 1 nebst der darauf liegenden Substratplalte 2 gegen die Beiichtungsmaske 19 hin bzw. von dieser weg ermöglicht.

Im unteren Teil der radialen Sehlit/e 5 ist. senkrecht /u dem jeweiligen llubnocken 12 ausgerichtet, tangential /u der Korrekturkopiebene bzw. Fbcne der Substratauflage I verlaufend je eine Schwenkachse 20 angeordnet. |ede Schwenkachse 20 lagert einen zugehörigen Klapparm 21. welcher über eine zugeordnete Blaufeder 22 radial nach innen gemäß der Richtung tier Pfeile Pl vorgespannt ist. Alle Klapparnie 21 liegen daher mit entsprechenden Sehriigfläelien in jeder Stellung des Stellkolbens 11 gegen die Hubnocken 12 an.

An der Außenfläche jedes Klapparmes 21 ist ein L-förniiger Folienstreifen 23 an seinem längeren Schenkel mittels Schrauben 24 betestigt. Der jeweils kürzere Schenkel eines Folienstreifens 23 ist radial nach innen zum /.entrinn des Korrekturkopfes ausgerichtet und bildet ein Foliensegment 25. Die Dicke der Foliensireifen 23 liegt im Bereich /wischen 10 und 200 Mikron und entspricht vorzugsweise dem lichten Absland zwischen den einander gegenüberliegenden Oberflächen der Substratplalte 2 sowie der Belichtungsmaske 19 während eines Bclichtungsvorgnnges. Zumindest ist die Dicke der Foliensegmenic 25 so zu wählen, dall ein auf der Oberfläche der Beliehuingsmaske 19 befindliches Muster 26 aus krai/empfindlichem Material nicht durch eventuelle nach oben verlautende ObeiiHielieiuorspriinge derSubsiratplaiie 2 beschädigt wird.

Zur Durchführung einer Belichtung _;1p einer Subslratplane 2 wird ausgehend von der Betriebsstellung gemäß Fig. 1 der Stellkolben 11 mit Druckluft beaufschlagt, wodurch die Hubnocken 12 nach oben bewegt werden. Durch die Vorspannung der Blattfedern 22 wird jeder Klapparm 21 unter Beibehaltung der Anlage gegen die Hubnocken 12 radial nach innen gedrückt, bis die Foliensegmente 25 den Zwischenraum zwischen der Belichtungsmaske 19 und der Subsiratplalte 2 iiberdekkcn. Danach wird bei nicht fixiertem Gelenk 17 der

ίο gesamte Keilfehlerkorreklurkopf axial nach oben bewegt, bis die Substralplaite 2 über die Foliensegmentc 25 gegen die Belichtungsmaske 19 anstößt. Diese Stellung ist in Fig. 3 schemalisch veranschaulicht. Da die Foliensegmente 25 konstante Dicke aufweisen, ist damit auch eine genaue optische Paralleleinstelking zwischen der Substratplatlc 2 und der Belichtungsmaske 19 herbeigeführt. Nunmehr kann das Gelenk 17 fixiert werden.

Für den weiteren Ablauf der Betriebsvorgänge

kommt es darauf an, ob eine Frstbclichtung oder eine Folgebelichtung durchzuführen ist. Wenn eine Erstbelichtung durchgeführt werden soll, ist es zweckmäßig, die Dicke der Foliensegmenic 25 so zu wählen, daß der durch die Folienscgmcnle 25 definierte Abstand zwischen der Beliehuingsmaske 19 und der Substratplatte 2 dem für eine Abstandsbelichtung günstigsten Abstand in dem bereits vorangehend genannten Bereich von 10-200 Mikron entspricht. Die Tatsache, daß die Foliensegmenie 25 gewisse Randflächenbercichc der Substratplatte 2 überdecken, ist unerheblich, da diese Randbercichc bei der späteren Verarbeitung der Sub.Ntralpiaile 2 ohnehin nicht verwertet werden können und weggebrochen werden. Wenn indessen die Dicke der Foliensegmentc 25 nicht dem gewünschten

Abstand für die Abstandsbelichtung der Substratplatte 2 entspricht, so wird nach der Fixierung des Gelenkes 17 der gesamte Kcilfehlcrkorrekturkopf gegenüber der Belichtungsmaske 19 geringfügig abgesenkt. Danach wird die Druckluftbcaufschlagung des Stellkolbens 11 weggenommen, worauf unter der Wirkung der Rückstellfeder 15 die Hubnocken 12 mit dem Stellkolben 11 entgegen der Richtung des Pfeiles P\ nach unten gedrückt werden und hierbei die Klapparme entgegen der Richtung der Pfeile P2 radial nach außen auslenken. bis die Grundstellung von Fig. 1 erreicht ist. Alsdann kann der Keilfchlcrkorrekturkopf unter Belassung der Fixierung des Gelenkes 17 wieder der Belichtungsmaske axial angenähert werden, bis der gewünschte lichte Abstand zwischen der .Substratplatte 2 sowie dei Belichtungsmaske 19 herbeigeführt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Parallelisierlehre in einem Keilfehlerkorrekturkopf zur Paralleleinstellung einer Substratplatte zu der Ebene einer Belichiungsmaske mit einer Bewegungseinrichtung zum Einführen und Herausbewegen in den bzw. aus dem Zwischenraum von Substratplatte und Maske, gekennzeichnet durch zumindest drei über den Umfang des Keilfehlerkorrekturkopfes verteilte, radial nach innen verlaufende Foliensegmente (25), von denen jedes über die Bewegungseinrichtung in radialer Richtung bewegbar ist.

2. Lehre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeiclinet, daß die Foliensegmente (25) die jeweils kürzeren Schenkel von U-förmig gebogenen Folienstreifen (23) bilden, deren jeweils längerer Schenkel an je einem etwa vertikal verlaufenden, um je eine tangential zu der Korrekturkopfebene verlaufende Schwenkachse (20) tangential zu der Korrekiurkoplebene verlaufende Schwenkachse (20) gelagerten Klapparm (21) befestigt ist, und daß die kürzeren Schenkel der Folienstreifen etwa radial nach innen /um Zentrum des Korreklurkopfes ausgerichtet sind.

3. Lehre nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Klapparme (21) mittels eines zentral in dem Korrekturkopf geführten fluidbetätigten Stellkolbens (II) nebst einer von diesem angetriebenen, gegen die Innenflächen der Klapparme anliegenden Gruppe von radial nach außen verlaufenden Hubnocken (12) entgegen einer Vorspannung in eine radiale Ausschwenkstellungder Foliensegmente (25) beweglich sind.

4. Lehre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stcllkolben (9) mit der Gruppe von I lubnocken(12)fest verbunden ist.

5. Lehre mich einem der Ansprüche 3, 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (11) nur von einer Seite her entsprechend einer Einschwenkstellung der Klapparme (21) nebst Foliensegmenten (25) beaufschlagbar (Zuleitung 16) und in der Gegenrichtung über eine Rückstellfeder (15) vorgespannt ist.

b. Lehre nach einem der Ansprüche 3 — 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klapparme (21) über je eine zugehörige Feder (Blattfeder 22) in die Einschwenkstellung vorgespannt sind.

7. Lehre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die längeren Schenkel der Foliensegmenle (23) mit den zugeordneten Klapparmen (21) an deren Außenfläche lösbar befestigt, vorzugsweise verschraubt, sind.