DE3941318A1 - Direktschreibverfahren und vorrichtung dafuer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Direktschreibverfahren und eine Vorrichtung dafür gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs im allgemeinen und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum direkten Zeichnen eines Schaltungsmusters auf ein Substrat, beispielsweise eine integrierte Dickschichtschaltung od.dg1., wobei ein Höhensensor in Anwendung gebracht wird, welcher derart vorgesehen ist, daß er ein von einer Lichtquelle reflektiertes Licht aufnimmt bzw. empfängt, um den senkrechten Abstand zwi­ schen der reflektierenden Oberfläche und dem Sensor zu erfassen.

Ein Verfahren zur Bildung einer integrierten Dickschichtschal­ tung wird bei der Herstellung einer hybriden integrierten Schaltung in Anwendung gebracht. Auf herkömmliche Weise wird eine hybride integrierte Schaltung dadurch erzielt, daß auf dem Sub­ strat eine Dickschichtschaltung gebildet und ein diskretes Schaltungselement gelötet wird, um diese zu umhüllen. Heutzutage muß die hybride integrierte Schaltung eine hohe Dichte aufweisen sowie vielschichtig sein, wie in der Art einer integrierten Dünnschichtschaltung. Aus diesem Grunde ist sie derart ausgebildet, daß eine Vielzahl von Leitermustern in einem Stapel laminiert wird, um zwischen sich Isolatoren aufzu­ nehmen bzw. zu halten.

Die Dickschichtschaltung wird somit erstellt, indem das Muster durch Einsatz der Direktschreibvorrichtung, wie nachstehend näher erläutert, direkt gezeichnet wird.

Das aus Keramik od.dgl. gebildete Schaltungs-Substrat wird zu­ nächst in einer vorbestimmten Position auf einem X-Y-Tisch angeordnet, der in X- und Y-Richtungen bewegt wird. Eine Pasten- Ausstoßdüse zum Aufbringen bzw. Verteilen der Paste, ist senk­ recht zum X-Y-Tisch angeordnet. Die Paste stellt einen Leiter sowie einen Isolator auf dem Tisch dar. Die Verteilung der Paste aus der Düse und das Bewegen des X-Y-Tisches werden durch eine numerische Steuerung gesteuert, um auf dem Substrat, in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Programm, verschiedene Schaltkreisschichten zu bilden. Zu diesem Zeitpunkt dient der Höhensensor mit einem optischen Distanzsensor dazu, Unregel­ mäßigkeiten im Substrat zu erfassen bzw. aufzudecken, während der Abstand zwischen der Düsenspitze und der Substratoberfläche entlang einer Z-Achse automatisch gesteuert wird.

Zur Bildung einer Dickschichtschaltung ist ein genaues Messen der Höhe des Substrats für das nachfolgende Schreiben bzw. Zeichnen des Musters erforderlich. Der vorerwähnte optische Distanzsensor ist vorgesehen, um die Höhe von Unregelmäßigkeiten im Substrat zu messen. Nunmehr ist ein Distanzsensor, bei wel­ chem eine Positions-Abtasteinrichtung (nachstehend Positions- Erfassungselement genannt) in Anwendung gebracht wird, die der­ art vorgesehen ist, daß sie eine rasche Erfassung mit größerer Genauigkeit und zu geringen Kosten zur Verfügung stellt, weithin im Gebrauch.

Ein optischer Distanzsensor dieser Art hat den Nachteil, daß auf einen zu messenden Bereich projiziertes Licht nicht konzentriert ist, sondern divergent, wie eine Gauß′sche Verteilung, um eine Stelle bzw. einen Bereich, außer dem angestrebten, den zu messen­ den Bereich beeinflussen zu lassen, falls nun irgendwelche Daten einer geringen, begrenzten Distanz erforderlich sind. Dieser Nachteil kann aus der Tatsache herrühren, daß das Positions- Erfassungselement den Schwerpunkt des empfangenen Lichts ausgibt.

Aus diesem Grunde ist beispielsweise, wenn das Schaltungs­ muster, nachstehend Schaltkreismuster genannt, auf dem Substrat erstellt und entlang Linien abgetastet wird, um die Höhe des Substrats durch eine Muster-Schreibvorrichtung zu messen, ein Lichtmengen-Änderungssignal in einer nachteilig stumpfen Form an der Kante des Schaltkreisnusters vorgesehen. Es ergibt sich dadurch das Problem, daß die Messung des senkrechten Abstands ungenau wird.

Um diese Aufgabe zu lösen, ist es vorzuziehen, daß der durch den optischen Distanzsensor zu erfassende Bereich vergrößert wird. Dies bringt jedoch auch das Problem eines Linsenfehlers mit sich, wodurch die Genauigkeit der Messung verringert wird. Darüberhinaus ist eine große Linsenöffnung - falls eine solche eingesetzt wird - einer großen Lichtmengenänderung unterworfen, wodurch sich die vorerwähnte nachteilige Entwicklung ergibt.

Insbesondere wird die Ungenauigkeit der Messung eines derartigen Abstands noch verstärkt, wenn ein Meßpunkt des optischen Distanzsensors gegen die Kantenbereiche des Schaltkreismusters trifft, und zwar senkrecht zu einer durch eine einfallende optische Achse und eine reflektierte optische Achse definierte Ebene.

Nachstehend wird die Erfindung zusammengefaßt näher erläutert.

Die Aufgabe der Erfindung wird bei einem gattungsgemäßen Direktschreibverfahren und einer Vorrichtung dafür gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Das erfindungsgemäße Direktschreibverfahren und die Vorrichtung dafür sind derart vorgesehen, daß ein Verfahren zum Schreiben auf einem Schaltkreis-Substrat, bei welchem ein Höhensensor zum Projizieren eines Lichts in das Substrat und zum Empfangen des vom Substrat reflektierten Lichts derart angeordnet ist, daß der vertikale Abstand von der reflektierenden Oberfläche des Substrats erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet ist, daß das Substrat bezüglich des Höhensensors in einer ersten Richtung bewegt wird,und nach­ folgend das Substrat, Linie für Linie, in einem vorbestimmten Abstand abgetastet wird, um Abstandsdaten für das Substrat in der ersten Richtung zu erhalten und das Substrat bezüglich des Höhensensors in einer zweiten Richtung bewegt wird, und zwar im wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung,und darauf­ hin das Substrat,Linie für Linie, in einem vorbestimmten Abstand abgetastet wird, um Abstandsdaten für das Substrat in der zweiten Richtung zu erhalten, wobei die erworbenen Abstandsdaten kompensiert werden indem das Substrat in der zweiten Richtung an vorbestimmten Punkten desselben abgetastet wird,unter Zuhilfe­ nahme der durch das Abtasten des Substrats in der ersten Rich­ tung an den den zuerst erwähnten vorbestimmten Punkten ent­ sprechenden vorbestimmten Punkten erhaltenen Abstandsdaten.

Weiterhin ist erfindungsgemäß ein Direktschreibverfahren und eine Vorrichtung zur Bildung eines Schaltkreismusters auf einem Substrat vorgesehen, wobei ein Höhensensor derart angepaßt ist, daß er ein aus einer Lichtquelle reflektierendes Licht empfängt, so daß der vertikale Abstand von der reflektierenden Oberfläche des Substrats erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhen­ sensor und das Substrat jeweils in einer ersten Richtung bewegt werden, und daraufhin das letztere, Linie für Linie in einem vorbestimmten Abstand abgetastet wird, um Abstandsdaten für das Substrat in der ersten Richtung zu erhalten, wobei die Abstands­ daten in einem Übergangsbereich jeder der Linien in der ersten Richtung kompensiert werden, und der Höhensensor und das Substrat jeweils in einer zweiten Richtung bewegt werden, die im wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung ist, und darauf­ hin das letztere, Linie für Linie, in einem vorbestimmten Abstand abgetastet wird, um Abstandsdaten für das Substrat in der zweiten Richtung zu erhalten, und die Abstandsdaten der je­ weiligen Linien in der zweiten Richtung verglichen werden, um die entsprechenden Abstandsdaten, die durch Abtasten des Substrats in der ersten Richtung erhalten wurden gegen Abstands­ daten für die momentane Linie zu ersetzen, wenn ein Unterschied der entsprechenden Linien in der zweiten Richtung einen vor­ bestimmten Wert überschreitet, und ein Schaltkreis auf das Substrat geschrieben wird, und zwar aufgrund der durch Abtasten des Substrats in der zweiten Richtung erhaltenen Abstandsdaten.

Bei dieser Anordnung wird das Schaltkreis-Substrat bezüglich des Höhensensors in der ersten Richtung und in der zweiten Richtung bewegt, die sich mit der ersten Richtung in etwa einem rechten Winkel überschneidet, um die Abstandsdaten in der ersten und zweiten Richtung des Substrats zu erhalten, indem das Substrat sukzessive in einem vorbestimmten Abstand, Linie für Linie abgetastet wird und die Abstandsdaten, die durch Abtasten in der zweiten Richtung und bei einem vorbe­ stimmten Punkt des Schaltkreis-Substrats erhalten werden, werden durch die Abstandsdaten kompensiert, die durch Abtasten in der ersten Richtung und bei einem entsprechenden, vorbe­ stimmten Punkt erhalten werden, um das Schaltkreismuster auf dem Substrat derart aufzubringen, daß die genauen Abstandsdaten erhalten werden können, um das genaue Muster auf das Substrat zu schreiben.

Insbesondere, wenn ein Leuchtpunkt bzw. eine Lichtmarke, der bzw. die vom optischen Distanzsensor gemessen wird, auf die Kantenbereiche des Schaltkreismusters trifft, und zwar senk­ recht zu einer durch die einfallende optische Achse und die reflektierende optische Achse definierte Ebene, erfolgt ein ernsthafter Fehler bei der Messung, so daß die Höhendaten für die Kantenbereiche aufgrund der für die Lichtmenge separat erhaltenen Daten kompensiert werden können.

Der Fehler bei der Messung in den Kantenbereichen des Schalt­ kreismusters wird auch auf eine Weise positiv kompensiert, daß die Richtung entlang der durch die einfallende optische Achse und die reflektierende optische Achse definierten Ebene als erste Richtung bezeichnet wird und die andere, sich mit der ersten überschneidende Richtung als zweite Richtung, um die Abstandsdaten für die jeweiligen Linien in der zweiten Richtung zu vergleichen, und daß die Abstandsdaten für die entsprechende, zugehörige Linie durch die entsprechenden Daten ersetzt werden, die durch Abtasten in der zweiten Rich­ tung erhalten werden, falls ein Unterschied einen vorbestimmten Wert überschreitet, so daß das Muster aufgrund der durch Abta­ sten in der zweiten Richtung erhaltenen Abstandsdaten auf dem Substrat ausgebildet wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,ein Direktschreib­ verfahren und eine Vorrichtung dafür zur Verfügung zu stellen, welches bzw. welche ein genaues Messen der Abstandsdaten des Schaltkreis-Substrats und das Schreiben eines genauen Schalt­ kreismusters auf demselben ermöglicht.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Direktschreib­ verfahren und eine Vorrichtung dafür zur Verfügung zu stellen, bei welchen eine enge Toleranz sowie ein stabiles Schreiben des Musters beibehalten werden.

Erfindungsgemäß wird weiterhin eine Unterbrechung des Schaltkreismusters beseitigt bzw. vermieden, sogar, wenn das Schaltkreismuster aufgrund von Daten für einen großen Abstand gebildet wird.

Erfindungsgemäß wird darüberhinaus verhindert, daß die Düse und das Substrat miteinander kollidieren, sogar wenn das Muster aufgrund von Daten für eine kurze Entfernung geschrieben wird.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzug­ ten Ausführungsform anhand der Zeichnungen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Direktschreibvorrichtung, bei welcher das Verfahren der vorliegenden Erfindung in Anwendung gebracht wird;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines in Fig. 1 gezeigten Steuerungs­ systems;

Fig. 3 (a und b) Ablaufpläne zur Erläuterung der Steuerungssequenz;

Fig. 4A eine Ansicht welche die Art und Weise, in der Abstandsdaten erhalten werden, veranschaulicht;

Fig. 4B eine Darstellung zur Erläuterung von Einzelheiten der Abstandsdaten;

Fig. 5A eine perspektivische Ansicht eines Höhensensors, unter Veranschaulichung der Abtastung eines Substrats in einer ersten Richtung;

Fig. 5B eine Ansicht von Einzelheiten der durch Abtasten erhaltenen Abstandsdaten gemäß Fig. 5A;

Fig. 6A eine Ansicht eines Höhensensors, unter Veranschauli­ chung der Art und Weise, in der das Substrat in einer zweiten Richtung abgetastet wird, die sich in einem rechten Winkel mit der ersten Richtung überschneidet;

Fig. 6B eine Ansicht von Einzelheiten der durch Abtasten in der zweiten Richtung erhaltenen Abstandsdaten;

Fig. 7 eine graphische Darstellung von Datenkurven, unter Veranschaulichung der Charakteristika von Abstand, Lichtmenge und eines weiteren Abstands nach Kompensie­ rung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Fig. 1 zeigt eine Direktschreibvorrichtung, bei welcher das Verfahren der vorliegenden Erfindung in Anwendung gebracht wird. Fig. 2 zeigt eine Anordnung eines Steuerungssystems der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, wird mit der Bezugsziffer ein Schaltkreis-Substrat bezeichnet, welches aus Keramik od.dgl. gebildet wird und in einer vorbestimmten Position eines X-Y- Tisches 2, der in X- und Y-Richtungen bewegbar ist, angeordnet ist. Eine Pasten-Ausstoßdüse 3 eines Stiftes 4 ist senkrecht zum X-Y-Tisch 2 angeordnet und derart vorgesehen, daß sie eine Paste 3 a ausstößt, die einen Leiter und Isolator auf dem Sub­ strat 1 darstellt. Die Pasten-Ausstoßdüse 3 wird durch einen Motor 5 in einer Z-Achse, senkrecht zu einer X-Y-Ebene,bewegt. Auf dem X-Y-Tisch ist eine Lichtmengen-Bezugstafel 8 angeordnet.

Das Verteilen der Paste 3 a aus der Düse 3, das Stoppen der Verteilung sowie das Bewegen des X-Y-Tisches 2 in der X-Y-Ebene werden numerisch gesteuert, in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Programm, um auf dem Substrat 1 verschiedene Schaltkreisschichten bzw. -filme zu bilden. Zu diesem Zwecke werden Unregelmäßigkeiten im Substrat 1 durch einen Höhensensor 6, der dem vorerwähnten optischen Distanzsensor entspricht, erfaßt. Der Bereich der Düse 3 wird entlang der Z-Achse automatisch durch den Motor 5 gesteuert.

Fig. 2 zeigt ein Positions-Erfassungselement 11, das im Höhen­ sensor 6 zur Anwendung kommt. Ein Laserstrahl aus einer Licht­ quelle 12, wie z.B. eine Laserdiode od.dgl., wird über eine Kondensorlinse 13 und einen Polaroid-Filter 15 in das Substrat projiziert. Das vom Schaltkreis-Substrat reflektierte Licht läuft durch den Polaroid-Filter 16 und die Kondensatorlinse 14 und wird dann auf einem Positions-Erfassungselement 11 gebündelt bzw. fokussiert.

Das Positions-Erfassungselement 11 ist derart vorgesehen, daß es Ströme i 1 und i 2 an seinen einander gegenüberliegenden Enden erzeugt, woraus Ströme resultieren, die unterschiedlich von­ einander sind, und zwar abhängig von einer Position, in der der Laserstrahl gebündelt ist. Wenn beispielsweise der Laserstrahl, wenn er in eine Oberfläche des Substrats 1 projiziert wird, auf den im wesentlichen mittleren Punkt des Positions-Erfassungs­ elements 11 konzentriert wird, sind die Werte der Ströme i 1 und i 2 an den einander gegenüberliegenden Enden desselben mitein­ ander identisch. Im Gegensatz dazu, wird der Laserstrahl, wenn er auf einer Oberfläche reflektiert, die von derjenigen des Substrats verschieden ist, auf die verschiedenen Punkte des Elementes fokussiert, um auf diese Weise einen Unterschied zwischen den Werten der Ströme i 1 und i 2 zur Verfügung zu stellen, wobei der senkrechte Abstand vom Substrat 1 gemessen wird. Zu diesem Zeitpunkt ist es bekannt, daß der Abstand in der Richtung Z proportional ist zur Formel (i 1-i 2)/(i 1+i 2), und daß die Lichtmenge, die das Positions-Erfassungselement 11 auf­ nimmt, der Wert ist, proportional zur Formel (i 1+i 2).

Die Ströme i 1 und i 2 werden in Rechenbereiche 17, 18 eingege­ ben. Die Rechenbereiche 17, 18 bestimmen die Abstandsdaten und die Lichtmengendaten, unter Verwendung der vorgenannten Formeln.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, bezeichnet die Ziffer 9 einen Motor-Steuerungsantrieb, der derart vorgesehen ist, daß er einen Motor steuert, um den X-Y-Tisch 2 in X-Y-Richtungen zu bewegen, und der durch eine CPU 10 gesteuert wird, welcher aus einem Mikroprozessor od.dgl. besteht. Die senkrechte Position der Düse 3 wird auch durch den Motor-Steuerungsantrieb 9 verstellt welcher durch den CPU 10 gesteuert wird.

Das Niveau bzw. der Stand einer einen Film bildenden Position des Substrats 1 wird durch den Höhensensor 6 erfaßt. Wie vor­ stehend dargelegt, umfaßt der Höhensensor das Positions-Erfas­ sungselement 11, die Lichtquelle 12, wie z.B. die Laserdiode od.dgl. , die Kondensatorlinse 13 zum Fokussieren des Lichts von der Lichtquelle auf dem Substrat 1 sowie die weitere Kondensatorlinse 14 zum Fokussieren des Lichts, das auf dem Substrat 1 reflektiert, auf das Positions-Erfassungselement 11. Die Polaroidfilter 15, 16 sind an den entsprechenden optischen Achsen angeordnet, welche die Reflektionspunkte der Kondensatorlinsen 13, 14 und das Substrat 1 verbinden.

Das Polarisationsmerkmal dieser Polaroidfilter wird so ausge­ wählt, daß sie in die gleiche Richtung orientiert sind.

Wie vorstehend dargelegt, werden die Ströme i 1 und i 2 vom Posi­ tions-Erfassungselement 11, an dessen einander gegenüberliegen­ den Enden derart abgeleitet, daß die Lichtmengendaten, propor­ tional zur Formel (i 1+i 2) und die Abstandsdaten, proportional zur Formel (i 1- i 2)/(i 1+i 2) durch die Rechenbereiche 17, 18 erworben werden.

Diese Daten werden durch einen I/O-Bereich 19 dem CPU 10 einge­ geben. Die Abstandsdaten werden kompensiert durch Einsatz der Lichtmengendaten, wie im folgenden noch näher erläutert.

Der Höhensensor 6 wird bezüglich des Substrats 1 bewegt, wenn letzteres durch den X-Y-Tisch 2 in den X-Y-Richtungen bewegt wird, um Linie für Linie abzutasten. Dementsprechend werden die Lichtmengendaten und die Abstandsdaten vom Höhensensor 6 sukzessive in einem Speicher 20 a gespeichert, und zwar für eine in einer Speichereinrichtung 20 enthaltene Abstands­ datenkarte. Der Speicher 20 enthält einen Schreibdatenspeicher 20 b. Die im Speicher 20 b gespeicherten Schreibdaten werden in den CPU 10 gegeben, wo die Bewegungsdaten für den X-Y-Tisch 2 und die Steuerungsdaten für den Motor 5, die derart vorgesehen sind, daß sie den Tintenstift 4 auf und ab bewegen, verarbeitet werden und dann in den Motor-Steuerungsantrieb 9 eingegeben werden, während der Tintenstift 4 auf ein vorbestimmtes Niveau eingestellt wird, und somit die Paste aus der Düse 3 auf dem Sub­ strat aufgebracht wird, um schreiben zu können.

Nachstehend wird der Betrieb der wie vorstehend beschrieben angeordneten Vorrichtung erläutert.

Zum Messen treibt der CPU den X-Y-Tisch 2 an wie aus Schritt SI gemäß Fig. 3 ersichtlich, um den Tisch so zu bewegen, daß der Lichtspot des Höhensensors 6 in die Lichtmengen-Bezugstafel 8 projiziert wird. Wie aus Schritt S 2 deutlich wird, werden die Lichtmengendaten der Tafel 8 vom Höhensensor 6 erfaßt und dann im Speicher gespeichert. Der CPU treibt den X-Y-Tisch in die Richtung X, um die Abstands- und Lichtmengendaten für eine Linie (Schritt S 3) zu erhalten.

Zu diesem Zeitpunkt bedeckt, wie in Fig. 4A, 4B gezeigt, ein Meßspot 6 a des Höhensensors 6, in welchem das Positions-Erfas­ sungselement im Einsatz ist, den Kantenbereich des Musters 1 a auf dem Substrat, senkrecht zu einer durch die Lichtemissions­ achsen 6 b und die Reflexions-Lichtachsen 6 c definierte Ebene, um Fehler in den nachfolgenden Abstandsdaten zu maximieren. Wie in Fig. 4B dargestellt, wird das Muster, genauer gesagt, in Richtung X abgetastet, wobei der Spot im Kantenbereich 1 b am vorderen Ende vorgesehen ist, um einen steilen Anstieg der Ausgangsleistung 7 a des Sensors in positiver Richtung zu veranlassen. Andererseits erreicht der Spot den Kantenbereich 1 c am rückwärtigen Ende, um die Ausgabe des Sensors als Daten in einem großen Maße in negativer Richtung vorzusehen.

Bei Schritt 3 wird das Substrat 1 in Richtung A derart bewegt, daß der Sensor 6 die Substratoberfläche entlang den Linien A 1, A 2 abtastet und parallel zu einer durch die einfallende optische Achse 6 b und die licht-aufnehmende Achse 6 c des Höhensensors 6 definierte Ebene, so daß die Daten durch einen vorbestimmten Taktgeber abgetastet werden.

Daraufhin wird das Substrat 1 in Richtung Y oder A verschoben. (Siehe Fig. 5A und 5B). Sukzessive tastet der Sensor 6 die Sub­ stratoberfläche entlang der nächsten Linie A 2 ab, und das Sub­ strat 1 wird in die Richtung Y verschoben. Der vorstehende Ar­ beitsvorgang wird fortgesetzt, um die Substratoberfläche entlang der letzten Linie An abzutasten. Dabei erhält man die Abstands­ daten, wie in Fig. 5B gezeigt. Wie daraus hervorgeht treten Fehler in den Daten an den Kantenbereichen der vorderen und rück­ wärtigen Enden des Schaltkreismusters am häufigsten auf.

Die Fehler in den Daten werden auf eine Weise behoben, die nachstehend noch näher erläutert wird.

Im allgemeinen wird das Schaltkreis-Substrat 1 aus Keramik ge­ bildet, um dadurch schon eine inhärente Reflexionskraft zu er­ zielen, wohingegen beim Schaltkreismuster die Reflexionskraft im Material des Musters inhärent vorhanden ist; so zeigt z.B. ein Muster mit schwarzer Resistenz (black resistance) eine niedrige Reflexionskraft, was in Höhenrichtung in unterschied­ lichen Reflexions- und Abstandsdaten resultiert. Die vom Höhen­ sensor 6 erhaltenen Lichtmengendaten werden in eine mittlere Tabelle der in Fig. 7 gezeigten graphischen Darstellung einge­ tragen. Die Lichtmenge zeigt eine plötzliche Änderung in einem vom Schaltkreis-Substrat zur Resistenz reichenden Übergangs­ bereich. Eine bei L gezeigte strichpunktierte Linie stellt den Wert dar, nämlich die Summe der bezugs-polarisierten Menge und dem vorgeschriebenen Wert.

Wie vorstehend erläutert, sind die vom Höhensensor 6 erhaltenen Abstandswerte derart veranschaulicht, daß Laserstrahl-Spots in Form der Gauß′schen Verteilung vorgesehen sind, aber nicht punktiert, um so einen weiten Bereich zu definieren, wenn der Lichtspot den Übergangsbereich erreicht (Kantenbereich des Schaltkreismusters), wie durch X-Y in Fig. 7 veranschaulicht. Dies resultiert in einer Ungenauigkeit der Abstandsdaten. Um eine solche Ungenauigkeit zu berichtigen, werden unter Bezugnahme auf die Daten für eine Linie in Schritt S 4 gemäß Fig. 3, die Abstandsdaten um den Punkt P herum, in welchem sich die Mengendaten kreuzen mit der Lichtmenge auf der Bezugstafel plus vorgeschriebenem Wert, beseitigt. Genauer gesagt, werden die Abstandsdaten in einem vorbestimmten Abstand Δ P vor und hinter dem Punkt P beseitigt.

Die Daten für den Bereich, der, wie in Schritt S 5 gezeigt, beseitigt wird, werden durch die anderen, davon in einem vor­ bestimmten Abstand beabstandeten Abstandsdaten ersetzt, wie dies in Schritt S 5 gezeigt ist. Genauer gesagt, werden die Abstandsdaten im Bereich P 1 ersetzt durch die Abstandsdaten, die an einem Punkt t 1 erhalten werden. Die Abstandsdaten im Bereich P 2 werden ebenfalls durch die an einem Punkt t 2 erhalte­ nen Abstandsdaten ersetzt.

Auf diese Weise werden die Daten für eine Linie, bei der die Daten in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Zeittakt abgetastet werden, durch eine Änderung der Lichtmenge kompensiert und dann im Speicher 20 a der Speichereinrichtung 20 (Schritt 6 gemäß Fig. 3) gespeichert.

Ob irgendwelche andere Linien (A 1, A 2-An) zu messen sind oder nicht, wird in einem Schritt S 7 beurteilt, um den von Schritt 3 zu Schritt 6 erfolgten Arbeitsvorgang in einem vorbestimmten Bereich des Substrats zu wiederholen.

Erfindungsgemäß wird das Substrat 1 in einer im wesentlichen senkrecht zu der Richtung von X verlaufenden Richtung bewegt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Substrat in Richtung von B ver­ schoben, und zwar bei bzw. in einer vorbestimmten Höhe, wie in Fig. 5 dargestellt und wird dann entlang den Linien B 1, B 2 . . . Bn abgetastet, um die Daten kontinuierlich in Bezug zueinan­ der zu haben, wodurch die in Fig. 6B gezeigten Daten erhalten werden. Um solche Daten zu erhalten, treibt der CPU 10 den X-Y- Tisch 2 in Richtung von Y, um die Abstandsdaten für eine Linie (Schritt S 8) zu erhalten. in einem Schritt 9 erhält man die Abstandsdaten für die nächste Linie. Wenn solche Daten erhalten werden, gibt es die Linien (z.B. B 2, B 3), für welche die ge­ nauen Abstandsdaten erhalten werden und die andere Linie (z.B. B 1), für welche die ungenauen Abstandsdaten erzielt werden, wenn die Abtastlinie gegen den Kantenbereich des Schaltkreis­ musters trifft.

Da die Tatsache, ob die Abstandsdaten genau oder ungenau sind, bestimmt werden kann, indem die Abstandsdaten für die voraus­ gehenden und die nachfolgenden Linien verglichen werden, um herauszufinden, ob die Abstandsdaten mehr oder weniger sind, als der vorher gesetzte, feststehende Wert, ist es ausreichend, die Abstandsdaten für eine Linie, die man vorher in Schritt S 9 erhalten hat, mit den zu dieser Zeit (Schritt S 10) erzielten Abstandsdaten zu vergleichen.

Wenn sich durch Vergleich ergibt, daß ein Unterschied in den Abstandsdaten höher ist, als der festgelegte Wert, werden die zu diesem Zeitpunkt ermittelten Daten verworfen und die in Schritt S 6 erworbenen Daten für diese wiederum ersetzt. z.B., die Abstandsdaten in vorbestimmten Punkten des Schaltkreis­ musters, die jeweils auf der Linie B 1 abgetastet werden, werden durch die Abstandsdaten ersetzt, die in Punkten den vorbe­ stimmten Punkten entsprechen und werden durch Abtasten der Linien A 1, A 2-An ermittelt.

Die auf diese Weise kompensierten Abstandsdaten werden im Speicher 20 a der Speichereinrichtung 20 (Schritt S 13) ge­ speichert. Falls noch irgendeine weitere Linie in Richtung von Y, wie in Fig. 6 gezeigt, gemessen werden soll, wird der Vorgang von Schritt S 9 bis zu Schritt S 13 (Schritt S 14) wieder­ holt.

Wenn alle Linien abgetastet sind, werden der Tisch und der Motor, welcher derart vorgesehen ist, daß er die Feder auf und ab bewegt, bewegt, während die Paste 3 a aus der Düse 3 verteilt wird, um aufgrund der im Speicher 20 b gespeicherten Schreibdaten und der Höhendaten, die durch das jeweilige Ab­ tasten der Linien in Richtung von Y erworben, durch den vor­ beschriebenen Arbeitsablauf korrigiert und im Speicher 20 a (Schritt S 15) gespeichert werden, einen vorbestimmten Schreib­ vorgang auszuführen.

Gemäß dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel werden die normalen Ab­ standsdaten gegen die ungenauen Abstandsdaten ersetzt, um eine Beseiti­ gung von Rauschen, Lärm oder dergleichen zu ermöglichen, was die Abstands­ daten überdeckt, durch zweimaliges Kompensieren der Abstandsdaten, die durch Abtasten in X-Y-Richtungen und Abtastpunkten des Substrats erworben wer­ den, so daß die genauen Daten ermittelt werden können.

Darauf hinzuweisen ist, daß die Erfindung nicht auf die Schreibvorrichtung der Art beschränkt ist, bei welcher die Paste unter pneumatischem Druck verteilt wird, sondern auch bei einer Vorrichtung der Art in Einsatz gebracht wird, bei der die Paste verteilt bzw. aufgebracht wird, indem der Kolben durch den Motor niedergedrückt wird.

Während vorstehend bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung offenbart werden, versteht es sich, daß auch andere spezifische Anordnungen von Teilen im Erfindungsumfang, wie er in den Ansprüchen definiert ist, enthalten sind.

Kurz zusammengefaßt betrifft die Erfindung also ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schreiben eines Schaltkreismusters 1 a auf ein Substrat 1, und zwar derart, daß ein Höhensensor 6 oder das Substrat 1 relativ in ersten und zweiten Richtungen X und Y, welch letztere zur ersten Richtung im wesentlichen senkrecht verläuft, bewegt werden, um jeweils Daten zu erhalten. Die Abstandsdaten für die zweite Richtung Y werden durch die anderen Abstandsdaten kompensiert, und zwar an vorbestimmten Punkten, die denjenigen der ersten Richtung entsprechen. Dies gestattet eine knappe Toleranz und ein stabiles Schreiben des Schaltkreis­ musters auf dem Substrat.

Claims (9)

1. Direktschreibverfahren zum Schreiben auf ein Schaltkreis-Substrat (1), wobei ein Höhenfühler - nachfolgend Höhensensor (6) - genannt, derart vorgesehen ist, daß er Licht in ein Substrat projiziert und das von diesem Substrat reflektierte Licht aufnimmt, so daß der vertikale Abstand von der reflektierenden Oberfläche des Substrats erfaßt wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) Bewegen des Höhensensors oder des Substrats relativ zueinander in einer ersten Richtung X und sukzessives Abtasten des Substrats, Linie für Linie, in einem vorbestimmten Abstand bzw. Schrittweite, um in der ersten Richtung Abstandsdaten für das Substrat zu erhalten;
• b) Bewegen des Höhensensors (6) oder des Substrats (1) relativ zueinander in einer zweiten Richtung Y, die im wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung verläuft und sukzessives Abtasten bzw. Schrittweite des Substrats, Linie für bzw. nach Linie, in einem vorbestimmten Abstand, um in der zweiten Richtung Abstandsdaten für das Substrat zu erhalten; und
• c) Kompensieren der durch Abtasten des Substrats in der zweiten Richtung an vorbestimmten Punkten desselben erhaltenen Abstandsdaten, und zwar unter Zuhilfenahme von durch Abtasten des Substrats in der ersten Richtung an den zuerst erwähnten vorbestimmten Punkten entsprechenden Punkten erhaltenen Abstandsdaten.

2. Direktschreibverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Höhensensor (6) derart vorgesehen ist, daß er ein von einer Lichtquelle (12) reflektieren­ des Licht aufnimmt, so daß der senkrechte Abstand von der reflektierenden Oberfläche des Substrats erfaßt wird, wobei folgende Schritte vorgesehen sind:

• a) Bewegen des Höhensensors oder des Substrats relativ zueinander in einer ersten Richtung X und sukzessives Abtasten des letzteren, Linie für Linie, in einem vorbestimmten Abstand, um in der ersten Richtung Abstandsdaten für das Substrat zu erhalten;
• b) Korrigieren der Abstandsdaten in einem Übergangsbereich jeder der Linien in der ersten Richtung;
• c) Bewegen des Höhensensors oder des Substrats relativ zueinander in einer zweiten Richtung Y, die im wesentlichen rechtwinklig zu der ersten Richtung verläuft und sukzessives Abtasten des Substrats, Linie für Linie, in einem vorbestimmten Abstand, um in der zweiten Richtung Abstandsdaten für das Substrat zu erhalten;
• d) Vergleichen der Abstandsdaten der jeweiligen Linien in der zweiten Rich­ tung, um die durch Abtasten des Substrats in der ersten Richtung erhaltenen entsprechenden Abstandsdaten gegen Abstandsdaten für die augenblicklich abgetastete Linie auszutauschen, wenn der Unterschied der jeweiligen Linien in der zweiten Richtung einen vorbestimmten Wert übersteigt; und
• e) Schreiben eines Schaltungsmusters nachfolgend auch Schaltkreismuster genannt, auf ein Substrat, und zwar auf grund der durch Abtasten des Substrats in der zweiten Richtung erworbenen Abstandsdaten.

3. Direktschreibvorrichtung zur Bildung eines Schaltkreismusters auf einem Substrat (1) mit unregelmäßiger Oberfläche, gekennzeichnet durch eine Stiftanordnung (4) mit einer Düse (3) zum Aufbringen bzw. Verteilen einer Paste auf einem Substrat, einen in Richtung X-Y bewegbaren X-Y-Tisch (2) zum Festlegen des Substrats auf demselben; eine auf der Stiftanordnung festgelegte Photo-Abtasteinrich­ tung (6) zum Erzeugen von Abstandsdaten (D), welche die Höhe eines Punkts auf dem Substrat wiedergeben, eine Einrichtung zum Entnehmen von Abstandsdaten durch sukzessives Bewegen des X-Y-Tisches in der X-Richtung entlang einer Vielzahl von Linien (A 1, A 2, . . . An), während die Photo-Abtasteinrichtung arbeitet, eine Einrichtung zum Entnehmen der Abstandsdaten durch sukzessives Bewegen des X-Y-Tisches in Richtung Y entlang einer Vielzahl von Linien (B 1 , B 2, . . . Bn), während die Photo-Abtast- bzw. Fühleinrichtung arbeitet, eine Einrichtung zum Berechnen des Unterschieds zwischen den Abstandsdaten jeder Linie (Bn) und den Abstands­ daten der benachbarten Linie (Bn-1), um die Abstandsdaten verwerfen zu können, deren Unterschied einen vorbestimmten Wert überschreitet, eine Speichereinrichtung zum Speichern der durch die Photo-Abtasteinrichtung erhaltenen Abstandsdaten und eine auf die Abstandsdaten ansprechende Einrichtung, die in der Speichereinrichtung gespeichert sind, um die Stift­ anordnung während des Verteilungsvorgangs durch die Düse in Richtung Z (senkrecht zu X und Y) anzutreiben.

4. Direktschreibvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, deß die Photo-Abtasteinrichtung eine Einrichtung (12) aufweist, zum Projizieren eines Photo­ strahls auf einen Punkt auf dem Substrat sowie eine Einrich­ tung (11) zum Aufnehmen bzw. Empfangen des vom Substrat re­ flektierten Photostrahls, um Abstandsdaten (D) zu erzeugen, die eine Höhe der Punkte auf dem Substrat wiedergeben.

5. Direktschreibvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung (11) ein Erfassungselement mit zwei von­ einander beabstandet angeordneten Bereichen aufweist für den Empfang bzw. die Aufnahme des reflektierten Photostrahls, um ein erstes Signal (11) sowie ein zweites Signal (12) zu erzeugen und daß eine auf das Erfassungselement ansprechende Einrichtung (18) vorgesehen ist, um die Abstandsdaten (D=(i 1-i 2)/(i 1+i 2)) zu er­ zeugen.

6. Direktschreibvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese zur Bildung eines Schaltkreismusters auf einem Substrat vorgesehen ist, auf dessen Oberfläche bereits ein Schaltkreismuster ausge­ bildet ist, wobei eine Stiftanordnung (4) mit einer Düse (3) zum Aufbringen bzw. Verteilen einer Paste ein Schaltkreismuster auf dem Substrat ausbildet, ein in Richtung X-Y bewegbarer X-Y- Tisch (2) vorgesehen ist, um darauf das Substrat anzuordnen sowie eine Photo-Abtasteinrichtung (6), die an der Stiftanord­ nung festgelegt ist, um Photo-Mengendaten (Q) und Abstands­ daten (D) zu erzeugen, welche jeweils ein Reflexionsverhältnis und eine Höhe des Punktes auf dem Substrat wiedergeben sowie weiterhin eine Einrichtung zum Ersetzen der einem Kantenpunkt (p) des Schaltkreismusters entsprechenden Abstandsdaten durch die Abstandsdaten, die einem Punkt (t 1, t 2) entsprechen, welcher geringfügig vom Kantenpunkt (p) entfernt ist; eine Speicher­ einrichtung zum Speichern der Abstandsdaten und eine auf die in der Speichereinrichtung gespeicherten, auf die Abstandsdaten ansprechende Einrichtung, um die Stiftanordnung während des Verteilungsvorgangs durch die Düse in Richtung Z anzutreiben.

7. Direktschreibvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Photo- Abtasteinrichtung (11) eine Einrichtung (12) aufweist, um den Photostrahl auf den Punkt auf dem Substrat zu projizieren und eine Einrichtung (11) zum Aufnehmen bzw. Empfangen des vom Substrat reflektierten Photostrahls, um die Photomengen­ daten (Q) sowie die Abstandsdaten (D) zu erzeugen.

8. Direktschreibvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung ein Erfassungselement mit zwei voneinander beabstandet angeordneten Bereichen für den Empfang bzw. die Auf­ nahme des reflektierten Photostrahls umfaßt, um ein erstes Signal (i 1) sowie ein zweites Signal (i 2) zu erzeugen und weiterhin eine auf das Erfassungselement ansprechende Einrich­ tung (18), zum Erzeugen der Abstandsdaten (D=(i 1-i 2)/(i 1+i 2)) sowie eine auf das Erfassungselement ansprechende Einrichtung (17), zum Erzeugen der Photomengendaten (Q=i 1+i 2).

9. Direktschreibvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß die Austausch­ einrichtung Mittel zum Bestimmen des Kantenpunktes (P) des Schaltkreismusters, wo sich die Mengendaten ändern, aufweist.