DE2607607C2 - Parallelisierlehre in einem Keilfehlerkorrekturkopf - Google Patents
Parallelisierlehre in einem KeilfehlerkorrekturkopfInfo
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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)
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.
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Date | Code | Title | Description |
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E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: KARL SUESS KG, PRAEZISIONSGERAETE FUER WISSENSCHAF |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |