DE69806666T2 - Abstandsbelichtungsvorrichtung mit Vorrichtung zur Einstellung des Abstandes - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Nahbelichtungsvorrichtung mit einer Abstandseinstellungs-Vorrichtung zum Einstellen des Abstandes zwischen einer Maske und einem Werkstück.
• Bei einer Nahbelichtung werden eine Maske und ein Werkstück zueinander benachbart festgehalten, es wird im Wesentlichen paralleles Licht von der Seite der Maske her auf das Werkstück ausgestrahlt, wobei zwischen der Maske und dem Werkstück ein mikroskopisch kleiner Zwischenraum gebildet ist, und somit wird das Maskenmuster auf das Werkstück übertragen.
• Der Grund dafür, dass ein mikroskopisch kleiner Zwischenraum zwischen dem Werkstück und der Maske gebildet wird, liegt darin, verschiedene Beschädigungen zu vermeiden, wie Kratzer auf der Maske oder dem Werkstück durch einen Kontakt der Maske mit dem Werkstück, Verunreinigungen der Maske infolge einer Adhäsion eines auf dem Werkstück gebildeten Fotolack-Films und dergleichen auf der Maske und ähnliche Beschädigungen.
• Zur Einstellung des mikroskopisch kleinen Zwischenraums zwischen der Maske und dem Werkstück wird herkömmlicherweise ein Verfahren angewendet, bei welchem ein Streifen, eine Kugel und dergleichen aus Metall oder Harz als Abstandsstück zwischen der Maske und dem Werkstück eingeschoben wird. Bei diesem Verfahren kann man einen gewünschten Abstand auf einfache Weise einstellen, wenn die Dicke des Abstandsstücks zuvor ausgewählt (gemessen) wurde.
• Durch dieses Verfahren wird verhindert, dass die Maske und das Werkstück gesamtflächig miteinander in Kontakt kommen. Man kann deshalb die vorstehend beschriebenen Beschädigungen reduzieren, welchen die Maske sowie das Werkstück unterliegen. Da jedoch die Maske und das Werkstück nach wie vor teilweise über das Abstandsstück miteinander in Kontakt kommen, kann man die vorstehend beschriebenen Beschädigungen nicht vollständig verhindern.
• Zur Beseitigung des vorstehend beschriebenen Fehlers sind beispielsweise in der Japanischen Offenlegungsschrift HEI 3-38024 sowie der Japanischen Offenlegungsschrift HEI 3-38025 Maßnahmen vorgeschlagen worden. Bei der in diesen beiden Druckschriften beschriebenen Technik wird ein Mittel zur Abstandsmessung angeordnet und der beschriebene Abstand ohne Kontakt der Maske mit dem Werkstück eingestellt. Hierbei wird an drei Punkten innerhalb der Maskenfläche/Werkstückfläche eine Abstandsmessung durchgeführt, die Neigung des Werkstückträgers in der Weise reguliert, dass die Abstände an den drei Punkten zu gewünschten Abständen werden, und somit ohne Kontakt ein gewünschter Abstand erreicht.
• Bei dem in den beiden vorgenannten Druckschriften beschriebenen Verfahren zur Abstandsmessung wird in einem optischen System zu Messzwecken eine Maske angeordnet, auf welcher ein streifenartiges Muster gebildet ist, welches auf das Werkstück und die Maske projiziert wird, wobei Projektionsbilder beobachtet werden. Aufgrund der Differenz zwischen der Position, bei welcher das Projektionsbild auf die Maske fokussiert wird, und der Position, bei der das Projektionsbild auf dem Werkstück fokussiert wird, wird die Größe des Abstandes gemessen.
• Ferner sind Verfahren zur Abstandsmessung zum selben Zweck aus der Japanischen Offenlegungsschrift SHO 63-138730, der Japanischen Offenlegungsschrift HEI 5-226215, der Japanischen Offenlegungsschrift HEI 6-5486 sowie der Japanischen Offenlegungsschrift HEI 6-283400 und dergleichen bekannt.
• Bei der in der Japanischen Offenlegungsschrift SHO 63-138730 beschriebenen Technik wird anhand eines Axicon ein Halo (Lichtring) gebildet, welcher auf eine Maske und ein Werkstück ausgestrahlt wird, wobei reflektiertes Licht von einem Fotodetektor vom Doppelringtyp aufgenommen wird. Aufgrund unterschiedlicher Längen des optischen Wegs infolge des Abstandes zwischen der Maske und dem Werkstück unterscheidet sich die Größe des von der Maske reflektierten Halos von der Größe des vom Werkstück reflektierten Halos. Diese Differenz wird durch den Fotodetektor vom Doppelringtyp ermittelt, wodurch der Wert des Abstandes gemessen wird.
• Bei der in der Japanischen Offenlegungsschrift HEI 5-226215 beschriebenen Technik werden an Stellen der Maske, an welchen die Messung gewünscht wird, strahlenoptische Elemente, wie ein Beugungsgitter, eine Zonenplatte, eine Gitterlinse und dergleichen, angeordnet. Durch die vorstehend genannten Bauteile hindurch fällt ein Lichtfluss in das Werkstück schräg ein und wird reflektiert. Die Stelle des Lichtflecks des reflektierten Lichtes, welches wieder durch die strahlenoptischen Elemente hindurchging und dessen Ausfallwinkel verändert wurde, wird mittels eines Liniensensors gemessen, wodurch der Wert des Abstandes gemessen wird.
• Bei der in der Japanischen Offenlegungsschrift HEI 6-5486 beschriebenen Technik fällt Licht von der unteren Seite des Werkstücks her schräg ein. In einem Lichtaufnahmeteil, welches ebenfalls auf der unteren Seite des Werkstücks angeordnet ist, wird das Abweichungsmaß der Position des von der Maskenfläche reflektierten Lichtes von der Position des durch die Werkstückfläche reflektierten Lichtes ermittelt, wodurch der Wert des Abstandes gemessen wird.
• Bei der in der Japanischen Offenlegungsschrift HEI 6-283400 beschriebenen Technik fällt ein paralleler Lichtfluss von der Seite der Maske und des Werkstücks her schräg in die Seiten der Maske/des Werkstücks ein. Es wird entweder die Intensität des Lichtes, welches durch die Maske/das Werkstück gebrochen wird und hindurchging, oder die Intensität des Lichtes, das durch den Zwischenraum hindurchging, gemessen. Hierbei wird durch Ausnutzung der Abhängigkeit zwischen Lichtintensität und Abstandsgröße der Wert des Abstandes gemessen.
• US-A-4,932,781 betrifft ein Abstandsmeßsystem, das ein optisches Beleuchtungssystem zur Beleuchtung einer Maske und eines Wafers sowie ein optisches System mit einem Wollaston-Prisma enthält. Das Wollaston-Prisma teilt die Wellenfront jedes Lichtstrahls, der von der Maske und dem Wafer reflektiert wird, und verursacht eine relative Neigung zwischen den geteilten Wellenfronten, zur Bildung einer Interferenz auf dem Prisma. Das Meßsystem umfasst ferner ein anamorphotes Abbildungssystem, welches zwischen Prisma und Maske oder Wafer angeordnet ist, um ein Abbild der Maske oder des Wafers auf dem Prisma zu bilden.
• EP 0 587 208 A1 offenbart ein TTL-Verfahren und -System zur Fokussierung eines projizierten Bildes auf eine Bildfläche unter Verwendung eines konfokalen Verfahrens. Elektromagnetische Strahlung, die durch eine in einer Objektebene angeordneten Ursprungs-Subauflösungs-Öffnung projiziert wird, fällt durch eine konfokale Abbildungsvorrichtung, die ein Bild der Apertur auf der Bildebene formt. Die von der Bildebene durch das konfokale Abbildungssystem und durch die Apertur reflektierte Strahlung wird gemessen. Der Abstand zwischen der Bildfläche und der Abbildungsvorrichtung wird justiert, so dass die Leistung der reflektierten Strahlung maximal wird.
• Bei dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik hat man folgende Nachteile:
• (1) Bei der in der Japanischen Offenlegungsschrift HEI 3-38024 beschriebenen Technik werden an Messstellen der Maske und des Werkstücks Reflexionsfilme gebildet, die Licht reflektieren, um eine zur Beobachtung der Projektionsbilder ausreichende Intensität des reflektierten Lichtes zu erhalten.
• Da hierbei die messbaren Stellen auf die Stellen beschränkt sind, an welchen die Reflexionsfilme gebildet werden, ist eine Messung nicht an einer beliebigen Stelle der Maske/des Werkstücks durchführbar. Die Messbereiche sind mit Reflexionsfilmen versehen, die für ein Element, beispielsweise eines Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung oder dergleichen, welches herzustellen ist, unnötig sind. Es ist deshalb notwendig, auf dem Werkstück außer dem Bereich, in welchem das Element gebildet wird, einen Bereich für die Messung sicherzustellen. Man hat deshalb den Nachteil eines schlechten Ausnutzungsgrades des Werkstückmaterials. Ferner hat man den Nachteil einer Erhöhung der Herstellungskosten, weil im Fall einer späteren Entfernung der Reflexionsfilme dem Herstellungsvorgang ein Vorgang zur Entfernung der Reflexionsfilme hinzugefügt wird.
• (2) Bei der in der Japanischen Offenlegungsschrift HEI 3-38025 beschriebenen Technik, bei welcher die in der Japanischen Offenlegungsschrift HEI 3-38024 beschriebene Technik verbessert ist, sind die Reflexionsfilme nicht nötig. Wie aus der Druckschrift ersichtlich, kann man im Fall eines geringen Abstandes zwischen der Maske und dem Werkstück kein deutliches streifenartiges Muster erhalten, weil die Intensität des von der Maske reflektierten Lichtes im Wesentlichen gleich groß ist wie die Intensität des vom Werkstück reflektierten Lichtes und eine Interferenz auftritt.
• Es wird deshalb zunächst bei einem ausreichenden Abstand zwischen der Maske und dem Werkstück, bei welchem keine Interferenz auftritt, eine Messung durchgeführt. Danach wird der Abstand verkleinert, bis ein Abstand für eine tatsächliche Belichtung erreicht wird, und die Belichtung wird durchgeführt. Man kann deshalb nicht unmittelbar bestätigen, ob der Abstand, bei welchem die Belichtung tatsächlich durchgeführt wird, den gewünschten Wert aufweist.
• Die Genauigkeit der Abstandseinstellung bei der Belichtung wird durch die Genauigkeit einer Bewegungsvorrichtung bestimmt, die den Abstand bei der Messung auf den Abstand bei der Belichtung umstellt. Man hat deshalb den Nachteil, dass man Bewegungsfehler weder bestätigen noch korrigieren kann, auch wenn sie vorhanden sind.
• (3) Bei der in der Japanischen Offenlegungsschrift SHO 63-138730 beschriebenen Technik hat man denselben Nachteil wie bei der Japanischen Offenlegungsschrift HEI 3-38025, weil im Fall eines geringen Abstandes die Intensität des von der Maske reflektierten Lichtes im Wesentlichen gleich groß ist wie die Intensität des vom Werkstück reflektierten Lichtes, eine Interferenz auftritt und kein deutlicher Lichthof erhalten werden kann,
• (4) Bei der in der Japanischen Offenlegungsschrift HEI 5-226215 beschriebenen Technik ist es notwendig, an Stellen der Maske, an welchen die Messung gewünscht wird, strahlenoptische Elemente, wie ein Beugungsgitter, eine Zonenplatte, eine Gitterlinse und dergleichen, anzuordnen. Man hat deshalb die Nachteile, dass eine Messung an einer beliebigen Stelle nicht durchführbar ist und die Maske kostspielig ist.
• (5) Bei der in der Japanischen Offenlegungsschrift HEI 6-5486 beschriebenen Technik ist es notwendig, die Lichtquelle zu Messzwecken sowie das Lichtaufnahmeteil unterhalb des Werkstücks, das heißt, innerhalb des Werkstückträgers, welcher das Werkstück festhält, einzulegen. Dadurch wird die Anordnung des Werkstückträgers äußerst eingeschränkt. Ferner hat man den Nachteil, dass eine Messung außerhalb der Stelle, an welcher sie eingelegt sind, nicht durchführbar ist und deshalb eine Messung an einer beliebigen Stelle nicht möglich ist.
• (6) Bei der in der Japanischen Offenlegungsschrift HEI 6-283400 beschriebenen Technik wird aufgrund des Merkmals des Messverfahrens bei einer Messung der Mittenbereiche der Maske/des Werkstücks die Information der Lichtintensität aufgrund des Abstandes zwischen den Mittenbereichen zusammen mit der Information der Lichtintensität aufgrund des Abstandes zwischen den Außenumfangsbereichen erhalten. Man hat deshalb den Nachteil, dass der Abstand zwischen den Mittenbereichen nicht exakt gemessen werden kann. Dieser Nachteil wird umso deutlicher, je größer die Maske/das Werkstück werden. Man kann deshalb diese Technik insbesondere im Fall einer Behandlung einer großen Maske/eines großen Werkstücks nicht anwenden, wie bei der Herstellung eines Bildanzeige-Elementes wie eines Flüssigkristall-Anzeige-Elementes und dergleichen.
• Die Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend beschriebenen Nachteile beim Stand der Technik zu beheben. Der Erfindung liegt daher eine erste Aufgabe zugrunde, eine Nahbelichtungsvorrichtung mit einer Abstandseinstellungs-Vorrichtung anzugeben, bei welcher man keine Herstellung von Reflexions filmen, strahlenoptischen Elementen und dergleichen auf der Maske/dem Werkstück braucht, so dass eine Abstandsmessung an beliebigen Stellen auf der Maskenfläche/Werkstückfläche ermöglicht wird und eine ausreichende Bestimmungsempfindlichkeit auch in Bereichen mit einem niedrigen Reflexionsfaktor, wie auf einer Glasfläche, erhalten werden kann.
• Eine zweite Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Nahbelichtungsvorrichtung mit einer Abstandseinstellungs-Vorrichtung anzugeben, bei welcher eine Messung eines geringen Abstandes ohne Einlegen eines Messteils und dergleichen in den Werkstückträger ermöglicht wird und eine Abstandsmessung sowie eine Abstandsbestätigung mit einer hohen Genauigkeit in dem Abstand, bei welchem die Belichtung durchgeführt wird, ausgeführt werden können.
• Eine dritte Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Nahbelichtungsvorrichtung mit einer Abstandseinstellungs-Vorrichtung anzugeben, bei welcher eine Querschnittsform aus einer Lichtquelle zu Messzwecken auf einer Fläche gebildet ist, auf der das Maskenmuster von der Form wenigstens einer auf der Maske gebildeten Öffnung umfasst wird, das Licht nicht von einem Maskenbereich mit einem hohen Reflexionsfaktor, wie einer Metallschicht oder dergleichen, verdeckt wird und auch bei einem Werkstück mit einem niedrigen Reflexionsfaktor, welches aus Glas oder dergleichen gebildet ist, die Intensität des von der Maske reflektierten Lichtes und die Intensität des von dem Werkstück reflektierten Lichtes im Wesentlichen gleich groß gemacht werden können.
• Eine vierte Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Nahbelichtungsvorrichtung mit einer Abstandseinstellungs-Vorrichtung anzugeben, bei welcher eine Schwankung der Lichtintensität der Lichtquelle zum Zweck einer Messung korrigiert und eine Abstandsmessung mit einer hohen Genauigkeit durchgeführt werden kann.
• Die Erfindung wird in den Ansprüchen 1 und 7 definiert.
• Die vorstehend beschriebenen Aufgaben werden erfindungsgemäß, wie in den Ansprüchen 1 bis 6 beansprucht, folgendermaßen gelöst:
• (1) Bei einer Nahbelichtungsvorrichtung, welche ein UV-Bestrahlungsteil zum Bestrahlen mit UV- Strahlung, ein Maskenträgerteil zum Festhalten einer Maske, ein Werkstückträgerteil zum Festhalten eines Werkstücks in einem Zustand, in welchem das Werkstück zu der Maske mit einem Abstand benachbart ist, sowie eine Abstandskalibrierungsvorrichtung aufweist, die an dem Werk stückträger angeschlossen ist und den Abstand zwischen dem Werkstück und der Maske justiert, sind ein Abstandsmessteil, eine Vorrichtung zum Bewegen des Abstandsmessteils, welche den Abstandsmessteil in einer zu der Maske und dem Werkstück senkrechten Richtung kontinuierlich oder schrittweise bewegt, ein Positionsdetektor zur Ermittlung der Position des Abstandsmessteils sowie ein Rechenwerk zum Berechnen des Abstandes zwischen der Maske und dem Werkstück angeordnet, wobei in dem Abstandsmessteil eine Lichtquelle zu Messzwecken, ein Strahlenteiler, eine Nadellochplatte, ein Objektiv sowie ein Lichtaufnahmegerät angeordnet sind. Die Lichtquelle zu Messzwecken ist in der Weise angeordnet, dass das aus dieser Lichtquelle ausgestrahlte Licht über den Strahlenteiler auf die Nadellochplatte, die ein oder mehrere Nadellöcher aufweist, fokussiert wird. Die Nadellochplatte ist an einer Stelle angeordnet, die den Brennpunkt des Objektives darstellt, der dem Brennpunkt auf der Objektseite, auf der die Maske und das Werkstück angeordnet sind, gegenüber liegt, und an welcher das Licht aus der Lichtquelle zu Messzwecken, welches durch die Nadellochplatte hindurchging, in den Brennpunkt auf der Objektseite des Objektives fokussiert wird. Das Lichtaufnahmegerät ist an einer Stelle angeordnet, an welcher das von der Maske und dem Werkstück reflektierte Licht, das durch das Objektiv, durch wenigstens ein Nadelloch sowie den Strahlenteiler, in welchem es vom Weg des Lichts aus der Lichtquelle getrennt wurde, hindurchgegangen ist/ aufgenommen wird. Der Abstandswert zwischen der Maske und dem Werkstück wird durch das Rechenwerk berechnet, aufgrund der Intensität des Ausgangssignals vom Lichtaufnahmegerät sowie aufgrund des Ausgangssignals vom Positionsdetektor, der ausgebildet ist, um die Positionen des Abstandsmessteils bei den beiden größten Messwerten der Intensität des reflektierten Lichts festzustellen, wobei die Positionen im Wesentlichen der Fokuskoinzidenz mit der Masken- und der Werkstückoberfläche entsprechen.
• (2) Die Aufgaben werden ferner erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei der Lösung (1) das zumindest eine Nadelloch der Nadellochplatte aus einer Ansammlung mehrerer Nadellöcher besteht.
• (3) Die Aufgaben werden ferner erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei den Lösungen (1) und (2) in dem Abstandsmessteil ein zweites Lichtaufnahmegerät angeordnet ist, dass der Strahlenteiler in der Weise gerichtet ist, dass das Licht aus der Lichtquelle zu Messzwecken in zwei Teile geteilt wird, bei welchen ein Teil auf die Nadellochplatte ausgestrahlt wird und der andere Teil in das zweite Lichtaufnahmegerät einfällt, dass die Ausgangssignale von dem Lichtaufnahmegerät und dem zweiten Lichtaufnahmegerät im Rechenwerk berechnet werden, und dass somit Schwankungen der Lichtintensität der Lichtquelle zu Messzwecken korrigiert werden.
• (4) Die Aufgaben werden erfindungsgemäß außerdem dadurch gelöst, dass bei den Lösungen (1), (2) und (3) als Strahlenteiler ein Polarisations-Strahlenteiler verwendet wird, dass durch diesen Polarisations-Strahlenteiler das aus der Lichtquelle zu Messzwecken ausgestrahlte Licht in einer ersten Polarisationsrichtung polarisiert und zugleich dieses Licht mit der ersten Polarisationsrichtung durchgelassen wird, dass Licht mit einer zweiten Polarisationsrichtung, welche sich von der ersten Polarisationsrichtung unterscheidet, in das Lichtaufnahmegerät einfällt, und dass ferner in dem optischen Weg zwischen der Nadellochplatte und dem Brennpunkt auf der Objektseite eine Viertelwellenplatte angeordnet ist, durch welche das durch den Polarisations-Strahlenteiler polarisierte Licht mit der ersten Polarisationsrichtung in eine zirkuläre Polarisation umgewandelt und zugleich das von der Maske und dem Werkstück reflektierte Licht mit der zirkulären Polarisation in Licht mit der zweiten Polarisationsrichtung umgewandelt wird.
• (5) Die Aufgaben werden erfindungsgemäß außerdem dadurch gelöst, dass bei den Lösungen (1), (2), (3) und (4) in dem Abstandsmessteil eine zweite Lichtquelle sowie ein Bilderfassungselement angeordnet sind, dass die zweite Lichtquelle an einer Stelle angeordnet ist, an welcher das aus dieser Lichtquelle ausgestrahlte Licht durch das Objektiv hindurch auf die Maske und das Werkstück ausgestrahlt wird, und dass das Bilderfassungselement an einer Stelle angeordnet ist, an welcher die Bilder der Maske und des Werkstücks aufgenommen werden.
• (6) Die Aufgaben werden erfindungsgemäß außerdem dadurch gelöst, dass bei den Lösungen (1), (2), (3), (4) und (5) eine Maske zum Zweck der Herstellung eines Bildanzeige-Elementes verwendet wird, und dass die Querschnittsform des Lichtflusses aus der Lichtquelle zu Messzwecken auf einer Fläche, auf welcher das Maskenmuster gebildet ist, von einer Form einer im Maskenmusterbereich gebildeten Öffnung eingeschlossen werden kann.
• (7) Die Erfindung betrifft neben einer Nahbelichtungsvorrichtung auch ein Verfahren zur Bestimmung des Abstandes zwischen einer Maske und einem Werkstück gemäß den Ansprüchen 7 bis 14.
• Bei der Erfindung gemäß Lösung (1) wird zur Messung des Abstandes zwischen der Maske und dem Werkstück kein Projektionsbild, wie vorstehend beschrieben, verwendet. Hierbei wird die Intensität des von der Maskenfläche reflektierten Lichtes sowie des von der Werkstückfläche reflektierten Lichtes ausgenutzt. Man kann deshalb auch in Bereichen mit einem niedrigen Reflexionsfaktor, wie auf einer Glasfläche, eine ausreichende Bestimmungsempfindlichkeit erhalten. Es ist deshalb nicht notwendig, die Maske sowie das Werkstück mit Reflexionsfilmen, strahlenoptischen Elementen und dergleichen zu ver sehen. Somit wird eine Messung an beliebigen Stellen der Maskenfläche und der Werkstückfläche ermöglicht. Ferner wird verhindert, dass die Maske kostspielig ist.
• Ferner kann durch die Anordnung eines Nadellochs im Brennpunkt des Objektives, welcher dem Brennpunkt auf der Objektseite gegenüberliegt, das von einer zu messenden Fläche reflektierte Licht zum größten Teil nicht durch das Nadelloch hindurchgehen und in das Lichtaufnahmegerät einfallen, selbst wenn die zu messende Fläche vom Brennpunkt des Objektives auf der Objektseite nur in geringem Maß abweicht. Es wird deshalb ermöglicht, auch im Fall eines geringen Abstandes, das von der Maske reflektierte Licht von dem durch das Werkstück reflektierten Licht mit einem großen Intensitätsverhältnis zu trennen. Eine Interferenz des von der Maske reflektierten Lichtes mit dem vom Werkstück reflektierten Licht tritt deshalb nicht auf.
• Es wird deshalb eine Messung sowie eine Bestätigung des Abstands während der Belichtung mit einer hohen Genauigkeit ermöglicht.
• Ferner ist es nicht notwendig, eine besondere Reihenfolge für die Messung durchzuführen.
• Darüber hinaus wird verhindert, dass die Genauigkeit der Abstandseinstellung durch die Genauigkeit der Bewegungsvorrichtung beeinflusst wird.
• Außerdem wird es möglich, den Abstandsmessteil auf der Maskenseite anzuordnen. Es ist deshalb unnötig, den Messteil in den Werkstückträger einzulegen. Die Anordnung des Werkstückträgers ist deshalb nicht eingeschränkt, und eine Messung an beliebigen Stellen wird ermöglicht. Insbesondere bei einer Messung der Mittenbereiche der Maske und des Werkstücks wird verhindert, dass das Messergebnis durch den Abstand zwischen den Außenumfangsbereichen beeinflusst wird. Folglich kann eine Abstandsmessung mit hoher Genauigkeit an beliebigen Stellen sogar an einer großen Maske und einem großen Werkstück erreicht werden.
• Bei der Erfindung gemäß Lösung (2) kann man durch die vorstehend beschriebene Maßnahme, dass das wenigstens eine Nadelloch aus einer Ansammlung mehrerer Nadellöcher besteht, auch bei einem Werkstück mit einem niedrigen Reflexionsfaktor, wie bei einem Glaswerkstück, eine ausreichende Intensität des reflektierten Lichtes erhalten und das von der Maske reflektierte Licht von dem durch das Werkstück reflektierten Licht vorteilhaft trennen.
• Das heißt, man kann ein Signal mit einem guten S/N-Verhältnis erhalten und eine Messung mit einer hohen Genauigkeit durchführen, wenn die Intensität des reflektierten Lichtes in gewissem Maß groß ist. Im Fall einer Abstandsmessung bei der Herstellung eines Bildausgabe-Elementes, wie beispielsweise eines Flüssigkristall-Anzeige-Elementes, einer Plasma-Anzeigetafel (FDP) und dergleichen, besteht das Werkstück zumindest aus lichtdurchlässigem Glas. Der Reflexionsfaktor des Lichtes im Fall eines solchen Glaswerkstücks liegt bei ca. 4% oder weniger. Bei der Abstandsmessung kann man deshalb unter gewissen Umständen keine ausreichende Intensität des reflektierten Lichtes erhalten. Hierbei besteht die Gefahr, dass die Messgenauigkeit verringert wird.
• Wenn zumindest ein Nadelloch vergrößert wird, um eine große Intensität des reflektierten Lichtes zu erhalten, nimmt das reflektierte Licht zu, welches durch zumindest ein Nadelloch hindurchgehen kann, auch wenn die zu messende Fläche der Maske oder des Werkstücks vom Brennpunkt des Objektives auf der Objektseite abweicht. Das von der Maske reflektierte Licht und das vom Werkstück reflektierte Licht fallen übereinander in das Lichtaufnahmegerät ein. Hierbei ist es deshalb schwierig, das von der Maske reflektierte Licht und das vom Werkstück reflektierte Licht vorteilhaft auseinander zuhalten.
• Wenn dagegen das Nadelloch aus einer Ansammlung mehrerer Nadellöcher besteht, wie vorstehend beschrieben wurde, kann man die Intensität des reflektierten Lichtes, welches in das Lichtaufnahmegerät einfällt, vergrößern, ohne das Nadelloch zu vergrößern. Es wird deshalb auch im Fall eines Werkstücks mit einem relativ niedrigen Reflexionsfaktor, wie eines Glaswerkstücks, eine Messung mit einer hohen Genauigkeit ermöglicht.
• Bei der Erfindung gemäß Lösung (3) ist in dem Abstandsmessteil ein zweites Lichtaufnahmegerät angeordnet, und durch Berechnung der Ausgangssignale vom Lichtaufnahmegerät und dem zweiten Lichtausnahmegerät wird die Schwankung der Lichtintensität der Lichtquelle zu Messzwecken korrigiert, wie vorstehend beschrieben wurde. Es wird deshalb auch bei einer Schwankung der Lichtintensität der Lichtquelle zu Messzwecken aufgrund einer Schwankung der Stromquelle und dergleichen ermöglicht, eine Messung mit hoher Genauigkeit durchzuführen, ohne von der Schwankung der Lichtintensität der Lichtquelle zu Messzwecken beeinflusst zu werden.
• Bei der Erfindung gemäß Lösung (4) wird als Strahlenteiler ein Polarisations-Strahlenteiler verwendet, wie vorstehend beschrieben wurde. Ferner ist im optischen Weg zwischen der Nadellochplatte und dem Brennpunkt auf der Objektseite eine Viertelwellenplatte angeordnet. Dadurch kann verhindert werden, dass das von der Nadellochplatte reflektierte Licht in das Lichtaufnahmegerät einfällt. Man kann deshalb das S/N-Verhältnis erhöhen und eine Messung mit hoher Genauigkeit durchführen.
• Bei der Erfindung gemäß Lösung (5) wird durch die vorstehend beschriebene Anordnung einer zweiten Lichtquelle sowie eines Bilderfassungselements ermöglicht, die Bilder der Maske und des Werkstücks aufzunehmen. Dadurch kann man eine Positionierung der zu messenden Stelle auf einfache Weise durchführen und die zu messende Stelle exakt zu der Öffnung der Maske positionieren, auch wenn das Werkstück ein Bildausgabe-Element ist, wie ein Flüssigkristall-Sichtanzeige-Element, eine Plasma- Anzeigetafel und dergleichen.
• Bei der Erfindung gemäß Lösung (6) ist die Querschnittsform des Lichtflusses aus der Lichtquelle zu Messzwecken auf der Fläche, auf welcher das Maskenmuster gebildet ist, von einer Form, die von einer im Maskenmusterbereich gebildeten Öffnung eingeschlossen werden kann, wie vorstehend beschrieben wurde. Es wird deshalb verhindert, dass das Licht von einem metallischen Film auf der Maske verdeckt wird. Deshalb wird verhindert, dass die Intensität des von der Maske reflektierten Lichtes extrem hoch wird. Somit kann man bei einem Werkstück mit einem niedrigen Reflexionsfaktor, wie einem Glaswerkstück, die Intensität des von der Maske reflektierten Lichtes und die Intensität des von dem Werkstück reflektierten Lichtes im Wesentlichen gleich groß machen. Dadurch wird eine Abstandsmessung mit hoher Genauigkeit ermöglicht.
• Für eine Abstandsmessung mit einer hohen Genauigkeit ist es zweckmäßig, die Intensität des von der Maske reflektierten Lichtes und die Intensität des von dem Werkstück reflektierten Lichtes möglichst gleich groß zu machen. Wenn eine der beiden extrem hoch ist, wird das Signal des schwächeren Reflexionslichtes von dem Signal des stärkeren Reflexionslichtes überdeckt. Folglich kann man das von der Maske reflektierte Licht nicht von dem durch das Werkstück reflektierten Licht trennen.
• Zur Bildung des Maskenmusters wird im allgemeinen ein metallischer Film, wie ein Chromfilm oder dergleichen, verwendet. Der Reflexionsfaktor eines metallischen Films ist sehr hoch und liegt im Fall eines Chromfilms bei ca. 50% bis 70%. Der Reflexionsfaktor im Fall eines Glaswerkstücks, welches für die Herstellung eines Flüssigkristall-Sichtanzeige-Elementes oder dergleichen verwendet wird, liegt bei ca. 4% oder weniger. Wenn deshalb im Fall einer Abstandsmessung der aus der Lichtquelle zu Messzwecken ausgestrahlte Lichtfluss beim Durchgang durch die Maske hindurch von dem Bereich des Chromfilms auf den Bereich des Cr-Films auftrifft und von diesem verdeckt wird, entsteht starkes Reflexionslicht von dem Chromfilm, wodurch die Intensität des von der Maske reflektierten Lichtes im wesentlichen stärker wird als die Intensität des von dem Werkstück reflektierten Lichtes. Als Folge davon kann keine Abstandsmessung mit hoher Genauigkeit erzielt werden.
• Ein Werkstück eines Bildausgabe-Elementes, wie eines Flüssigkristall-Sichtanzeige-Elementes, einer Plasma-Anzeigetafel (PDP) und dergleichen, besteht zum größten Teil aus Bildelement-Teilen, welche bei einer Abstandsmessung bei der Herstellung derselben häufig verwendet werden.
• Im Fall einer Farbfilterfertigung und dergleichen ist bei einer Maske üblicherweise eine Öffnung pro Bildelement angeordnet. Bei einem Flüssigkristall-Anzeige-Element wird in letzter Zeit ein Bildelement in mehrere Bildelemente eingeteilt, um den Gesichtfeldwinkel zu verbessern. Hierbei wird eine Ausrichtungsschicht in einem bestimmten Bereich innerhalb eines Bildelementes mit UV-Strahlung bestrahlt, so dass die Eigenschaft der Ausrichtungsschicht selektiv aktiviert wird. In diesem Fall ist bei einer Maske pro Bildelement wenigstens eine Öffnung angeordnet, welche durch die Teilung eines Bildelementes in kleine Teile entstanden ist.
• Durch die vorstehend beschriebene Maßnahme, dass die Querschnittsform des Lichtflusses aus der Lichtquelle zu Messzwecken eine Form ist, welche von der vorstehend beschriebenen, in dem Maskenmusterbereich gebildeten Öffnung umfasst werden kann, wird deshalb verhindert, dass das Licht aus der Lichtquelle zu Messzwecken von dem Bereich des Chromfilms verdeckt wird. Der Nachteil, dass das von der Maske reflektierte Licht und das vom Werkstück reflektierte Licht nicht auseinandergehalten werden können, wird deshalb beseitigt. Man kann somit eine Messung mit hoher Genauigkeit durchführen.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand von mehreren in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Nahbelichtungsvorrichtung;
• Fig. 2 eine schematische Darstellung der Anordnung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Abstandsmessteils;
• Fig. 3 eine Anordnung der Nadellöcher auf der Nadellochplatte an einem Beispiel;
• Fig. 4 eine schematische Darstellung der Abbildung des reflektierten Lichtes über mehrere Na dellöcher auf der Lichtaufnahmefläche eines ersten Lichtaufnahmegerätes;
• Fig. 5 eine schematische Darstellung der Anordnung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Abstandsmessteils;
• Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Bildelements einer farbigen Flüssigkristallzelle sowie ein Projektionsbild eines Nadellochs an einem Beispiel.
• Fig. 1 zeigt schematisch die Anordnung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer Nahbelichtungsvorrichtung, die aus einem UV-Bestrahlungsteil 1 mit einer UV-Lampe 1a zur Emission von Licht, welches UV-Strahlung enthält, einem Fokussierspiegel 1b zum Fokussieren des von der UV- Lampe 1a emittierten Lichtes, einem ersten Spiegel 1c, einer Integratorlinse 1d, einem Verschluss 1e, einem Kollimationsspiegel, der einen Konkavspiegel 1f sowie einen zweiten Spiegel 1g umfasst, besteht.
• Das von der UV-Lampe 1a emittierte Licht wird mittels des Fokussierspiegels 1b fokussiert und fällt über den ersten Spiegel 1c, die Integratorlinse 1d, den Verschluss 1e sowie den zweiten Spiegel 1g in den Kollimationsspiegel 1f ein. Das aus dem Kollimationsspiegel 1f austretende Licht wird über eine Maske M, welche auf einem Maskenträger 2 befestigt ist, auf ein Werkstück W ausgestrahlt, welches auf einem Werkstückträger 3 aufgesetzt ist. Im Fall einer relativ kleinen Bestrahlungsfläche kann man statt des Kollimationsspiegels 1f auch eine Kollimationslinse verwenden. In diesem Fall ist der Spiegel 1g nach unten gerichtet, das heißt, in einer Richtung, in welcher das aus der Integratorlinse 1d austretende Licht auf die Maske M ausgestrahlt wird. Hierbei ist die Kollimationslinse zwischen dem Spiegel 1g und der Maske M angeordnet.
• Der Werkstückträger 3 ist über eine Abstandskalibrierungsvorrichtung 4 in einem X-Y-Θ-Z-Träger 5 eingebaut. Die Neigung sowie die Position (der Abstand zwischen der Maske M und dem Werkstück W) nach oben und unten (nachfolgend "Z-Richtung" genannt) des Werkstückträgers 3 werden anhand der Abstandskalibrierungsvorrichtung 4 einer Feineinstellung unterzogen.
• Der X-Y-Θ-Z-Träger 5 wird mittels einer Werkstückträger-Bewegungsvorrichtung 6 in X-Y-Θ-Z- Richtungen angetrieben (beispielsweise X: nach rechts und links in der Darstellung, Y: in einer zu dem Zeichnungsblatt senkrechten Richtung, Θ: in einer Drehrichtung um eine zu den X-Y-Richtungen senkrechte Achse herum, Z: nach oben und unten, wodurch der Werkstückträger 3 in die X-Y-Θ-Z- Richtungen bewegt wird.
• Ein Abstandsmessteil 10 kann mittels einer Vorrichtung über der Maske M (in der Zeichnung nicht dargestellten) zum Antreiben in X-Y-Richtungen parallel zur Fläche der Maske M bewegt werden. Durch Bewegen des Abstandsmessteils 10 zu einem beliebigen Abstandsmesspunkt auf der Fläche der Maske M und der Fläche des Werkstücks W kann eine Abstandsmessung an mehreren Messpunkten durchgeführt werden. Ferner kann man eine Abstandsmessung an mehreren Messpunkten auch dadurch durchführen, dass der Abstandsmessteil 10 entsprechend der Anzahl der Abstandsmesspunkte positioniert wird.
• Der Abstandsmessteil 10 kann ferner mittels einer Z-Bewegungs-Vorrichtung 11 in Z-Richtung bewegt werden, welche mit einem Motor zum Bewegen des Abstandsmessteils 10 über eine Kugelumlaufspindel, eine lineare Führung (nicht in der Zeichnung dargestellt) und dergleichen versehen ist. Ferner ist die Z-Bewegungs-Vorrichtung 11 für den Abstandsmessteil mit einem Codierer 12 als Positionsdetektor zur Ermittlung der Position und des Bewegungsmaßes des Abstandsmessteils 10 versehen.
• Ein Regelelement 7 steuert den UV-Bestrahlungsteil 1, den Abstandsmessteil 10, die Z-Bewegungs- Vorrichtung 11 sowie die Werkstückträger-Bewegungsvorrichtung 6. Die Ausgabe des Codierers, welcher in der Z-Bewegungs-Vorrichtung 11 angeordnet ist, wird zu einem Rechenwerk 7a des Regelelementes 7 gesendet.
• Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung eines ersten Ausführungsbeispiels des Abstandsmessteils 10, in dem eine erste Lichtquelle 100 für die Abstandsmessung verwendet wird, und für welche (bei diesem Ausführungsbeispiel) eine Laserdiode verwendet wird, weil dadurch eine große Beleuchtungsstärke erhalten wird. Hierfür kann man ferner auch eine Halogenlampe, eine Xenonlampe, eine LED und dergleichen verwenden.
• Das aus der ersten Lichtquelle 100 austretende Licht wird mittels einer Linse 101 im Wesentlichen in paralleles Licht umgewandelt, dieses fällt in einen ersten Strahlenteiler 102 ein und wird durch den ersten Strahlenteiler 102 geteilt. Ein Teil des geteilten Lichtes wird mittels einer Linse 103 auf eine Nadellochplatte 108 fokussiert, welche im Brennpunkt eines Objektives 110, welcher dem Brennpunkt auf der Objektseite gegenüberliegt, angeordnet ist, wie oben beschrieben. Der andere Teil des durch den ersten Strahlenteiler 102 geteilten Lichtes fällt über eine Linse 106 in ein zweites Lichtaufnahmegerät 107 ein, welches zur Ermittlung einer Schwankung der Lichtintensität der ersten Lichtquelle 100 sowie zum Aufheben der Schwankung angeordnet ist, wie oben beschrieben. Das bei dem zweiten Lichtauf nahmegerät 107 ermittelte Signal wird als Bezugs-Intensitätssignal zum Rechenwerk 7a des Regelelementes 7 gesendet.
• Die Nadellochplatte 108 wird dadurch hergestellt, dass auf einem Glas ein Chromfilm aufgedampft wird, auf welchem durch eine Ätzung Öffnungen gebildet werden. Wie beispielsweise in Fig. 3 gezeigt wird/ sind Öffnungen mit einem Durchmesser von 12 um mit einem Abstand zueinander von 48 um in einem Bereich mit einem Durchmesser von 125 um angeordnet.
• Man kann zwar auch eine Nadellochplatte verwenden, welche einfach dadurch hergestellt wird, dass eine Metallfolie mit einer Dicke von einigen hundert um mit Öffnungen versehen wird. Eine Nadellochplatte aus Glas ist jedoch widerstandsfähiger gegen mechanische Stöße und wird durch Wärme weniger verformt und weniger ausgedehnt.
• Das durch die Nadellochplatte 108 hindurchgegangene Licht wird mittels eines zweiten Strahlenteilers 109 um einen Winkel von 90º abgelenkt, fällt in das Objektiv 110 ein und wird in den Brennpunkt auf der Objektseite fokussiert. Die Größe des Lichtflusses im Brennpunkt auf der Objektseite lässt sich nach einer Formel berechnen, in der die Größe mit dem Produkt aus dem Reziprokwert des Vergrößerungsfaktors (Nennwert) des Objektivs und der Größe des Nadellochs gleichgesetzt wird.
• Hierbei wird der Vergrößerungsfaktor des Objektives durch den Vergrößerungsfaktor im Fall eines Lichteinfalls von der Objektseite definiert. In diesem Fall wird der Vergrößerungsfaktor durch den Reziprokwert des Nennwerts definiert, weil das Licht sich rückwärts bewegt.
• Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Objektiv 110 mit einem fünffachen (5 ·) Vergrößerungsfaktor verwendet. Die Größe des Lichtflusses wird durch spezielle Ausgestaltung der Nadellochplatte erzeugt, so dass in einem Bereich mit einem Durchmesser von 25 um Lichtpunkte mit einem Durchmesser von 2.4 um und einem Abstand zueinander von 9.6 um nebeneinander angeordnet sind. Im Fall, dass die Oberfläche (nachfolgend "zu messende Fläche 120" genannt) der Maske M oder des Werkstücks W in dem Brennpunkt auf der Objektseite des Objektives 110 vorhanden ist, wird die zu messende Fläche durch das Punktlicht mit einem Durchmesser von 25 um mit der vorstehend beschriebenen Ausführung beleuchtet.
• Das von der zu messenden Fläche 120 reflektierte Licht geht wieder durch das Objektiv 110 sowie den zweiten Strahlenteiler 109 hindurch und wird auf die Nadellochplatte 108 fokussiert. Hierbei lässt sich die Größe des Lichtflusses des reflektierten Lichtes auf der Nadellochplatte 108 als gleich dem Produkt aus der Größe des Punkt-Beleuchtungslichtes auf der zu messenden Fläche 120 und dem Verstärkungsfaktor des Objektives berechnen.
• Die Größe des Lichtflusses bei diesem Ausführungsbeispiel wird dadurch dargestellt, dass in einem Bereich mit einem Durchmesser von 125 um Lichtpunkte mit einem Durchmesser von 12 um und einem Abstand zueinander von 48 um nebeneinander angeordnet sind.
• Im Fall, dass die zu messende Fläche 120 sich im Brennpunkt des Objektives 110 auf der Objektseite befindet, ist die Größe des Lichtflusses des reflektierten Lichtes gleich groß wie die Größe des Nadellochs. Das reflektierte Licht kann deshalb im Wesentlichen vollständig durch die Nadellochplatte 108 hindurchgehen.
• Das reflektierte Licht, welches durch die Nadellochplatte 108 hindurchging, wird mittels der Linse 103 im Wesentlichen in paralleles Licht umgewandelt. Danach wird es mittels des ersten Strahlenteilers 102 um einen Winkel von 90º abgelenkt, mittels einer Linse 104 in ein erstes Lichtaufnahmegerät 105 fokussiert und fällt in dieses ein.
• Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der Abbildung des reflektierten Lichtes über mehrere, in der Nadellochplatte 108 angeordnete Nadellöcher auf der Lichtaufnahmefläche des ersten Lichtaufnahmegerätes 105. In der Darstellung sind der erste Strahlenteiler 102 sowie die Linse 103 nicht dargestellt. Im Fall, dass die zu messende Fläche 120 sich im Brennpunkt des Objektives 110 auf der Objektseite befindet, wird auf der Lichtaufnahmefläche des ersten Lichtaufnahmegerätes 105 das Licht, welches durch die Nadellöcher hindurchging, punktartig, wie in der Zeichnung dargestellt, abgebildet.
• Im Fall, dass für das erste Lichtaufnahmegerät 105 eine Ansammlung kleiner Lichtaufnahme-Elemente, wie CCD-Elemente, verwendet wird, weist die Empfindlichkeit des einzelnen kleinen Lichtaufnahme- Elementes eine Streuung auf. Wenn sich die Position des abgebildeten Punktlichtes verändert, gibt es deshalb Fälle, in welchen die Ausgabe des ersten Lichtaufnahmegerätes 105 schwankt. Ferner treten auch im Fall einer Verwendung relativ großer Lichtaufnahme-Elemente wie Fotodioden für das erste Lichtaufnahmegerät 105 infolge der bei der Herstellung der Lichtaufnahme-Elemente entstandenen Streuungen abhängig von der Stelle der Lichtaufnahmefläche häufig Streuungen der Empfindlichkeit auf. Als Folge davon gibt es Fälle, in welchen die Ausgabe des ersten Lichtaufnahmegerätes 105 schwankt.
• Wie vorstehend beschrieben wurde, kann man durch die Anordnung von mehreren Nadellöchern in der Nadellochplatte 108 die Streuungen der Empfindlichkeit der Lichtaufnahme-Elemente bezüglich der Position des Lichtes, welches in das erste Lichtaufnahmegerät 105 einfällt, auf einen Mittelwert bringen. Ferner kann man die Schwankung des Ausgabewertes vom ersten Lichtaufnahmegerät 105 im Fall einer Erschütterung oder einer Positionsabweichung der Nadellochplatte 108 und dergleichen verringern.
• Ferner kann man durch die Anwesenheit mehrerer Nadellöcher eine hohe Empfindlichkeit erhalten. Im Fall eines einzigen Nadellochs muss man zur Erreichung einer hohen Empfindlichkeit die Zahl der Photonen vergrößern, die zum Lichtaufnahmegerät 105 gelangen. Hierfür muss die Beleuchtungsstärke der ersten Lichtquelle 100 erhöht werden. Wenn die Beleuchtungsstärke erhöht wird, besteht jedoch die Möglichkeit, dass ein Einbrennen des ersten Lichtaufnahmegerätes 105 auftritt. Wenn mehrere Nadellöcher angeordnet werden, kann man dagegen die Zahl der Photonen vergrößern, welche pro Zeiteinheit zu dem ersten Lichtaufnahmegerät 105 gelangen, ohne die Beleuchtungsstärke der ersten Lichtquelle 100 zu erhöhen.
• Das Signal der Intensität des Lichtes, welches in der vorstehend beschriebenen Weise von dem ersten Lichtaufnahmegerät 105 aufgenommen wurde, wird zu dem Rechenwerk 7a gesendet. Das Rechenwerk 7a entscheidet durch Vergrößerung des Signals der Intensität des Lichtes, welches in das erste Lichtaufnahmegerät 105 einfällt, dass sich die zu messende Fläche 120 in dem Brennpunkt auf der Objektseite befindet.
• Im Fall andererseits, dass die zu messende Fläche 120 sich nicht in dem Brennpunkt des Objektives 110 auf der Objektseite befindet, verschwimmt der Lichtfluss der Lichtquelle zu Messzwecken auf der zu messenden Fläche 120 und wird deshalb zu einem stark verbreiteten Punktlicht. Das reflektierte Licht verschwimmt ebenfalls auf der Nadellochplatte 108 und wird deshalb noch diffuser.
• Das reflektierte Licht kann deshalb zum größten Teil nicht durch die Nadellochplatte 108 hindurchgehen, und es fällt nicht in das erste Lichtaufnahmegerät 105 ein. Auch im Fall mehrerer Nadellöcher geht das verschwommene Licht kaum durch das benachbarte Nadelloch hindurch, weil die Nadellöcher einen ausreichenden Abstand zueinander von 48 um aufweisen. Ferner kann man im Fall, dass der Lichtfleck so groß wird, dass er das benachbarte Nadelloch verdeckt, den Fall, dass die zu messende Fläche sich im Brennpunkt des Objektives auf der Objektseite befindet, und den Fall, dass sie sich nicht dort befindet, mit einem ausreichenden Intensitätsverhältnis auseinanderhalten, weil die Fläche des Lichtes, welches durch das Nadelloch hindurchgeht, in ausreichendem Maß kleiner als der Bereich des diffusen Lichtflecks ist.
• Im Fall, dass die zu messende Fläche 120 nur leicht vom Brennpunkt des Objektivs 110 auf der Objektseite abweicht, wird die Intensität des Reflexionslichtes, welches in das erste Lichtaufnahmegerät 105 einfällt, extrem verringert, wie vorstehend beschrieben. Man kann deshalb das von der Maske M reflektierte Licht und das vom Werkstück W reflektierte Licht vorteilhaft auseinanderhalten.
• Wenn hierbei die Intensität des aus der ersten Lichtquelle 100 austretenden Lichtes schwankt, schwankt auch die Intensität des Lichtes, welches in das erste Lichtaufnahmegerät 105 einfällt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird deshalb das zweite Lichtaufnahmegerät 107 angeordnet, wie vorstehend beschrieben. Somit wird die Intensität des aus der ersten Lichtquelle 100 austretenden Lichtes mit ausgeglichenen Schwankung ermittelt.
• Von dem zweiten Lichtaufnahmegerät 107 wird das aus der ersten Lichtquelle 100 austretende Licht, welches mittels des ersten Strahlenteilers 102 geteilt wurde, aufgenommen und als Bezugsintensitätssignal zu dem Rechenwerk 7a gesendet. Im Rechenwerk 7a wird das Signal der Intensität des Lichtes, das von dem ersten Lichtaufnahmegerät 105 aufgenommen wurde, durch das Bezugsintensitätssignal dividiert und die Schwankung der Intensität des aus der ersten Lichtquelle 100 austretenden Lichtes ausgeglichen.
• Ferner sind bei diesem Ausführungsbeispiel zur Beobachtung der Messposition eine zweite Lichtquelle 111 als Beleuchtungs-Lichtquelle, eine Linse 112, ein dritter Strahlenteiler 113 sowie ein Bilderfässungselement 114 angeordnet. Als zweite Lichtquelle 111 wurde ein LED verwendet. Hierfür kann man jedoch wie bei der ersten Lichtquelle 100 auch eine Laserdiode oder eine sonstige Lichtquelle verwenden. Als Bilderfassungselement 114 wurde eine CCD-Kamera verwendet.
• Das aus der zweiten Lichtquelle 111 austretende Licht geht durch den dritten Strahlenteiler 113, den zweiten Strahlenteiler 109 sowie das Objektiv 110 hindurch und beleuchtet die zu messende Fläche 120. Das Bild der zu messenden Fläche geht durch das Objektiv 110, den zweiten Strahlenteiler 109 sowie den dritten Strahlenteiler 113 hindurch und wird mittels einer Linse 115 auf dem Bilderfassungselement 114 abgebildet. Das Signal des von dem Bilderfassungselement 114 aufgenommenen Bildes wird zu einem Monitor 121 gesendet, auf welchem das Bild der zu messenden Fläche dargestellt wird.
• Der Grund für die Anwesenheit einer von der ersten Lichtquelle 100 zu Messzwecken unabhängigen zweiten Lichtquelle 111 ist folgender:
• Das Licht aus der ersten Lichtquelle 100 wird durch die Nadellochplatte 108 in Form eines kleinen Lichtflecks ausgestrahlt und ist deshalb nicht für die Beobachtung des Gesamtbildes geeignet.
• Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Abstandsmessteil 10 kompakt gemacht, wie vorstehend beschrieben wurde. Die zweite Lichtquelle 111 wurde deshalb innerhalb des Abstandsmessteils 10 angeordnet. Man kann jedoch auch außerhalb des Abstandsmessteils 10 eine Beleuchtung anordnen. In diesem Fall kann man ein Faser-Beleuchtungssystem, welches im allgemeinen zur Beleuchtung eines Mikroskops verwendet wird, ein Ring-Beleuchtungssystem, das an der Spitze des Objektives angeordnet wird, und dergleichen verwenden.
• Wie vorstehend beschrieben, kann man durch die Anordnung des optischen Systems zu Beobachtungszwecken, bestehend aus der zweiten Lichtquelle 111, der Linse 112, dem dritten Strahlenteiler 113 sowie dem Bildaufnahme-Element 114, eine Lageermittlung der Messposition auf einfache Weise durchführen.
• Nachfolgend wird die Durchführung der Abstandsmessung anhand des vorstehend beschriebenen Abstandsmessteils beschrieben.
• Der Abstandsmessteil 10 wird unter Beobachten des Monitors 121 parallel zur Fläche der Maske M bewegt. Der Abstandsmessteil 10 wird in eine Abstandsmessposition bewegt.
• Anschließend wird der Motor der Z-Bewegungs-Vorrichtung 11 für den Abstandsmessteil angetrieben, und der Abstandsmessteil 10 wird in Z-Richtung bewegt. Die Intensität des Reflexionslichtes, welches in das erste Lichtaufnahmegerät 105 eingefallen ist, wird ausgegeben, indem durch den Codierer 12 die Position des Abstandsmessteils 10 in Z-Richtung abgelesen wird, wobei der Codierer 12 ein in der Z- Bewegungs-Vorrichtung 11 für den Abstandsmessteil angeordneter Positionsdetektor ist.
• Wenn die Z-Bewegungs-Vorrichtung 11 für den Abstandsmessteil in der Weise angetrieben wird, dass der Brennpunkt des Objektives 110 auf der Objektseite sowohl die Fläche der Maske M als auch die Fläche des Werkstücks W in einer Längsrichtung schneidet, wird starkes Reflexionslicht erhalten, wenn die Fläche der Maske M oder die Fläche des Werkstücks W zu dem Brennpunkt des Objektives 110 auf der Objektseite gelangt, wie vorstehend beschrieben. Man kann deshalb bezüglich der bewegten Positi on zwei starke Peaks der Intensität des Reflexionslichtes erhalten.
• Im Rechenwerk 7a werden diese beiden Peaks der Intensität des Reflexionslichtes ermittelt. Aufgrund der Ausgabe des Codierers 12 als Positionsdetektor zu diesem Zeitpunkt wird der Abstand zwischen der Maske M und dem Werkstück W berechnet. Im Fall, dass die Z-Bewegungs-Vorrichtung 11 nicht kontinuierlich für den Abstandsmessteil angetrieben wird, sondern von Stufe zu Stufe schrittweise angetrieben wird, wird das Bewegungsmaß einer Bewegungsstufe in einem Maß eingestellt, welches im Vergleich zu dem Abstandswert in ausreichendem Maß kleiner ist. Wenn die Z-Bewegungs-Vorrichtung 11 für den Abstandsmessteil angehalten wird, werden das vom Codierer ermittelte Positionssignal sowie die Information über die Intensität des Reflexionslichtes, welches von dem ersten Lichtauf nahmegerät 105 aufgenommen wird, im Rechenwerk 7a eingelesen.
• Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Abstandsmessteils 10. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden ein Polarisations-Strahlenteiler sowie eine Viertelwellenplatte verwendet. Dadurch wird verhindert, dass das von der Nadellochplatte 108 reflektierte Licht in das erste Lichtaufnahmegerät 105 einfällt. Dadurch wird verhindert, dass das S/N- Verhältnis sich verringert.
• In Fig. 5 sind dieselben Teile wie in Fig. 2 mit denselben Bezugszeichen versehen, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel statt des ersten Strahlenteilers 102 in Fig. 2 ein Polarisations-Strahlenteiler 102' verwendet und eine Viertelwellenplatte 116 in den optischen Weg zwischen der Stiftloch-Platte 108 und dem zweiten Strahlenteiler 109 angeordnet wird.
• Der Vorgang bei der Abstandsmessung in diesem Ausführungsbeispiel wird grundsätzlich in derselben Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 durchgeführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel verhindert die vorstehend beschriebene Verwendung des Polarisations-Strahlenteilers sowie der Viertelwellenplatte, dass das von der Nadellochplatte 108 reflektierte Licht in das erste Lichtaufnahmegerät 105 einfällt, wie nachstehend beschrieben wird.
• Das aus der ersten Lichtquelle 100 austretende Licht, welches nicht polarisiert ist, wird mittels der Linse 101 im Wesentlichen in paralleles Licht umgewandelt, das dann in den Polarisations-Strahlenteiler 102' einfällt. Das P-polarisierte Licht geht durch den Polarisations-Strahlenteiler 102' hindurch und wird mittels der Linse 103 auf die Nadellochplatte 108 fokussiert. Im Fall, dass von der Nadellochplatte 108 ein Teil des Lichtes reflektiert wird, geht dieses Reflexionslicht durch den Polarisations-Strahlenteiler 102' unverändert hindurch und geht zu der ersten Lichtquelle 100 zurück, weil es ein P-polarisiertes Licht mit einer P-Polarisations-Richtung ist.
• Das S-polarisierte Licht wird im Polarisations-Strahlenteiler 102' um einen Winkel von 90º abgelenkt und fällt über die Linse 106 in das zweite Lichtaufnahmegerät 107 ein. Die Ausgabe des zweiten Lichtaufnahmegerätes 107 wird zu dem Rechenwerk 7a gesendet, wie vorstehend beschrieben wurde, und wird verwendet, um die Schwankung der Lichtintensität der ersten Lichtquelle 100 auszugleichen.
• Das durch die Nadellochplatte 108 hindurchgegangene P-polarisierte Licht wird mittels der Viertelwellenplatte 116 in eine zirkuläre Polarisation umgewandelt, anschließend mittels des zweiten Strahlenteilers 109 um einen Winkel von 90º abgelenkt, fällt in das Objektiv 110 ein und wird in den Brennpunkt auf der Objektseite fokussiert.
• Das Reflexionslicht mit der zirkulären Polarisation, welches von der zu messenden Fläche 120 reflektiert wurde, geht wieder durch das Objektiv 110 sowie den zweiten Strahlenteiler 109 hindurch, fällt in die Viertelwellenplatte 116 ein, wird in ein Licht mit S-Polarisations-Richtung umgewandelt und auf die Nadellochplatte 108 fokussiert. Das S-polarisierte Licht, welches durch die Nadellochplatte 108 hindurchging, wird mittels der Linse 103 im Wesentlichen in paralleles Licht umgewandelt und fällt danach in den Polarisations-Strahlenteiler 102' ein. Das Reflexionslicht mit der S-Polarisations-Richtung, welches in den Polarisations-Strahlenteiler 102' eingefallen ist, wird um einen Winkel von 90º abgelenkt, mittels der Linse 104 in das erste Lichtaufnahmegerät 105 fokussiert und fällt in dieses ein.
• Wie vorstehend beschrieben, kann bei diesem Ausführungsbeispiel durch die Verwendung des Polarisations-Strahlenteilers 102' sowie der Viertelwellenplatte 116 nur das von der zu messenden Fläche 120 im Brennpunkt auf der Objektseite reflektierte Licht in das erste Lichtaufnahmegerät 105 einfallen, ohne dass das von der Nadellochplatte 108 reflektierte Licht in das erste Lichtaufnahmegerät 105 einfällt. Man kann deshalb das S/N-Verhältnis erhöhen und eine Messung mit hoher Empfindlichkeit durchführen.
• Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwar die Viertelwellenplatte 116 zwischen der Nadellochplatte 108 und dem zweiten Strahlenteiler 109 angeordnet. Man kann jedoch die Viertelwellenplatte 116 an einer beliebigen Stelle zwischen der Nadel loch platte 108 und dem Brennpunkt auf der Objektseite anordnen und an jeder Stelle dieselbe Wirkung wie die vorstehend beschriebene Wirkung erhalten.
• Ferner ist bei diesem Ausführungsbeispiel zweckmäßig, dass das eingefallene Licht mit der zirkulären Polarisation mittels des zweiten Strahlenteilers 109 unverändert reflektiert wird. Es ist deshalb nicht erwünscht, einen leitenden, metallischen Spiegel zu verwenden, welcher statt des zweiten Strahlenteilers 109 die Polarisation verändert.
• Außerdem kann man dieselbe Wirkung wie die vorstehend beschriebene Wirkung auch dann erhalten, wenn die Position des ersten Lichtaufnahmegerätes 105 mit der Position der ersten Lichtquelle 100 in Fig. 5 ausgetauscht wird. In diesem Fall geht von dem nicht polarisierten Licht, welches von der ersten Lichtquelle 100 emittiert wurde, das S-polarisierte Licht durch den Polarisations-Strahlenteiler 102' sowie die Linse 106 hindurch und fällt in das zweite Lichtaufnahmegerät 107 ein, während das P- polarisierte Licht um einen Winkel von 90º abgelenkt und mittels der Linse 103 auf die Nadellochplatte 108 fokussiert wird. Ferner wird das in die Viertelwellenplatte 116 eingefallene und von der zu messenden Fläche 120 reflektierte Licht in P-polarisiertes Licht umgewandelt/geht durch den Polarisations- Strahlenteiler 102' hindurch und fällt in das erste Lichtaufnahmegerät 105 ein.
• Nachfolgend wird die Belichtung anhand der Nahbelichtungsvorrichtung bei diesem Ausführungsbeispiel beschrieben.
• (a) Das Werkstück W wird auf den Werkstückträger 3 aufgelegt und mittels einer Vakuumsaugvorrichtung (nicht gezeigt) befestigt.
• (b) Der X-Y-Θ-Z-Träger 5 wird in Z-Richtung angetrieben, und das Werkstück W wird der Maske M angenähert. Hierbei wird das Werkstück W in Z-Richtung angetrieben, wobei das Positionssignal von einem Codierer (nicht dargestellt) eingelesen wird, welcher in dem X-Y-Θ-Z-Träger 5 angeordnet ist. Das Werkstück W wird angenähert, bis ein gewünschter Abstandswert im Wesentlichen erreicht wird. In diesem Schritt stimmt der Abstand zwischen der Maske M und dem Werkstück W noch nicht exakt mit dem gewünschten Abstand überein.
• (c) In dem vorstehend beschriebenen Zustand (b) wird bei Bedarf eine Positionierung der Maske M relativ zu dem Werkstück W durchgeführt. Diese Positionierung wird in der Weise durchgeführt, dass die Maske M sowie das Werkstück W zuvor mit Ausrichtungskennzeichen versehen und diese Ausrichtungskennzeichen mit einem Ausrichtungsmikroskop (nicht dargestellt) beobachtet werden. Dieses kann man sowohl automatisch als auch manuell durchführen.
• (d) Als nächstes wird zur Abstandsmessung der Abstandsmessteil 10 mittels der Vorrichtung zum Bewegen des Abstandsmessteils in X-Y-Richtungen zu einem Abstandsmesspunkt bewegt. Hierbei wird bei Bedarf eine Feineinstellung der Messstelle durchgeführt. Zur Feineinstellung der Messstelle des Abstandsmessteils 10 wird das optische System, bestehend aus der zweiten Lichtquelle 111, der Linse 112, dem dritten Strahlenteiler 113 sowie dem Bilderfassungselement 114, zu Beobachtungszwecken verwendet und das im Monitor 121 dargestellte Bild beobachtet. Für die Feineinstellung des Abstandsmessteils 10 kann man auch die Vorrichtung zum Bewegen des Abstandsmessteils in X-Y-Richtungen verwenden, oder man kann auch ein Mikrometer zur Feineinstellung zusätzlich anordnen.
• Bei der Herstellung einer Flüssigkristall-Anzeige-Vorrichtung sowie einer Plasma-Anzeigetafel besteht das Werkstück aus Glas. Hierbei kann man deshalb die Intensität des von der Maske M reflektierten Lichtes und die Intensität des von dem Werkstück W reflektierten Lichtes dadurch im Wesentlichen gleich groß machen, dass der Lichtfluss der ersten Lichtquelle 100 zu Messzwecken exakt zu der Öffnung der Maske M positioniert wird. Somit kann man eine Messung mit hohe Genauigkeit durchführen.
• Fig. 6 ist eine schematische Darstellung, welche ein Bildelement einer farbigen Flüssigkristallzelle sowie ein Projektionsbild Nadellöcher an einem Beispiel zeigt. Wie in der Zeichnung dargestellt ist, weist ein Bildelement einer farbigen Flüssigkristallzelle durchlässige Bereiche (Öffnungen) auf, welche den Bezugszeichen R, G und B entsprechen. Ihre Breite liegt bei ca. 50 um, wie in der Zeichnung dargestellt ist.
• Hierbei wird eine Nadellochplatte 108 verwendet, bei welcher in einem Bereich mit einem Durchmesser von 125 um Öffnungen mit einem Durchmesser von 12 um mit einem Abstand zueinander von 48 um nebeneinander angeordnet sind, wie vorstehend beschrieben. Wenn ein Objektiv 110 mit einer Vergrößerung von 5 · verwendet wird, wird das Projektionsbild der Nadellöcher auf der farbigen Flüssigkristallzelle auf 1/5 · verkleinert, und es befindet sich innerhalb des durchlässigen Bereiches mit 50 um, wie in Fig. 6 gezeigt.
• Wie vorstehend beschrieben wurde, wird ein optisches System zu Beobachtungszwecken verwendet, das das auf Monitor 121 dargestellte Bild beobachtet, und der Abstandsmessteil 10 wird in der Weise bewegt, dass das Bild der Nadellöcher in den durchlässigen Bereich der farbigen Flüssigkristallzelle projiziert wird. Dadurch kann man die Intensität des von der Maske M reflek tierten Lichtes und die Intensität des von dem Werkstück W reflektierten Lichtes im Wesentlichen gleich groß machen und somit eine Messung mit hoher Genauigkeit erzielen, wie vorstehend beschrieben.
• Anhand von Fig. 6 wurde der Fall einer farbigen Flüssigkristallzelle gezeigt. Bei einem PDP (Plasmaanzeigepanel) kann man jedoch durch Bewegung des Abstandsmessteils 10 in der Weise, dass in die durchlässigen Bereiche Bilder der Nadellöcher projiziert werden, die Intensität des von der Maske M reflektierten Lichtes und die Intensität des von dem Werkstück W reflektierten Lichtes im Wesentlichen gleich groß machen, weil ein PDP auch dieselben durchlässigen Bereiche wie bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel aufweist. Somit kann man auch hierbei eine Messung mit einer hohen Genauigkeit erzielen.
• Im Fall einer Maske, bei welcher die vorstehend beschriebene Bildelementunterteilungs- Belichtung durchgeführt wird, kann man eine Ermittlung mit einer hohen Empfindlichkeit wie bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel durchführen, wenn auf der Nadellochplatte 108 Nadellöcher gebildet werden, deren Größe und Anordnung in der Weise berücksichtigt sind, dass die Projektionsbilder der Nadellöcher von einer Öffnung des geteilten Musters eingeschlossen werden.
• (e) Nachdem der Abstandsmessteil 10 zu dem Abstandsmesspunkt bewegt wurde, wird er in Z- Richtung bewegt, so dass der Brennpunkt des Objektives 110 auf der Objektseite sowohl die Fläche der Maske M als auch die Fläche des Werkstücks W in einer Längsrichtung schneidet, wie vorstehend beschrieben wurde. Somit werden zwei Peaks der Intensität des Reflexionslichtes ermittelt. Aufgrund der Ausgabe des Codierers 12 als Positionsdetektor zu diesem Zeitpunkt wird der Abstand zwischen der Maske M und dem Werkstück W ermittelt und eine Abweichung vom gewünschten Abstandswert berechnet.
• (f) Die vorstehend beschriebenen Betätigungen (d) und (e) werden an zumindest drei Punkten der Maskenfläche/Werkstückfläche durchgeführt. Es werden Abstandsabweichungen ermittelt. Die Abstandskalibrierungsvorrichtung 4 stellt die Neigung des Werkstücks W sowie den Abstand zwischen dem Werkstück W und der Maske M in der Weise ein, dass die vorstehend beschriebenen Abweichungen reduziert werden.
• Die vorstehend beschriebenen Betätigungen werden wiederholt, bis die Abweichungen bei klei ner/gleich einem zulässigen Wert liegen. Der zulässige Wert der Abweichung wird durch die Genauigkeit, welche zur Belichtung des herzustellenden Elementes gefordert wird, passend festgelegt. Zur Berechnung der Abweichungen sowie zur dementsprechenden Abstandskalibrierung kann man die bekannten Verfahren, die in den zitierten Publikationen beispielsweise nach Stand der Technik beschrieben sind, oder dergleichen anwenden.
• (g) Beim Abschluss der Kalibrierung des Abstandes zwischen der Maske M und dem Werkstück W wird der Abstandsmessteil 10 und dergleichen aus dem Belichtungsbereich entfernt. Danach wird Belichtungslicht aus dem UV-Bestrahlungsteil 1 ausgestrahlt, eine vorgegebene Belichtung durchgeführt und das Werkstück W weiter transportiert.
• Wie vorstehend beschrieben, kann man erfindungsgemäß folgende Wirkungen erhalten:
• (1) Durch die Maßnahme, dass das aus der Lichtquelle zu Messzwecken ausgestrahlte Licht über zumindest ein Nadelloch und das Objektiv auf die Maske und das Werkstück ausgestrahlt wird, dass das Licht, welches durch das Objektiv und zumindest ein Nadelloch hindurchging und von der Maske und dem Werkstück reflektiert wurde, von dem Lichtaufnahmegerät erfasst wird, und dass durch diese Lichtintensität der Abstand zwischen der Maske und dem Werkstück gemessen wird, kann man sogar in Bereichen mit einem niedrigen Reflexionsfaktor, wie auf einer Glasfläche, eine ausreichende Bestimmungsempfindlichkeit erhalten. Es ist deshalb unnötig, auf der Maske sowie dem Werkstück Reflexionsfilme, strahlenoptische Elemente und dergleichen auszubilden. Somit wird eine Messung an beliebigen Stellen der Maskenfläche und der Werkstückfläche ermöglicht. Ferner wird verhindert, dass die Maske kostspielig wird.
• Ferner wird es auch im Fall eines geringen Abstandes ermöglicht, das von der Maske reflektierte Licht von dem durch das Werkstück reflektierten Licht vorteilhaft zu trennen. Eine Interferenz des von der Maske reflektierten Lichtes mit dem von dem Werkstück reflektierten Licht tritt deshalb nicht auf. Es wird deshalb für den bei der Belichtung gewünschten Abstand eine Messung sowie Bestätigung mit einer hohen Genauigkeit ermöglicht.
• Die Anordnung des Werkstückträgers ist ferner nicht beschränkt, und eine Messung an beliebigen Stellen wird ermöglicht.
• (2) Durch die Maßnahme, dass die Nadellochplatte aus mehreren Nadellöchern besteht, kann man auch bei einem Werkstück mit niedrigem Reflexionsfaktor, wie bei einem Glaswerkstück, eine ausreichende Reflexionsintensität erhalten und das von der Maske reflektierte Licht von dem durch das Werkstück reflektierten Licht vorteilhaft trennen.
• Man kann ferner die Streuungen der Empfindlichkeit des ersten Lichtaufnahme-Elements bezüglich der Position des Lichtes, welches in das Lichtaufnahmegerät einfällt, auf einen Mittelwert bringen. Darüber hinaus kann man die Schwankung des Ausgabewertes von dem Lichtaufnahmegerät bei einer Erschütterung oder einer Positionsabweichung der Nadellochplatte und dergleichen verringern.
• Außerdem kann man die Zahl der Photonen vergrößern, welche zu dem Lichtaufnahmegerät pro Zeiteinheit gelangen, ohne die Beleuchtungsstärke der ersten Lichtquelle zu erhöhen. Man kann somit ein Einbrennen des Lichtaufnahmegerätes infolge einer Erhöhung der Beleuchtungsstärke verhindern.
• (3) Die Maßnahme, dass in dem Abstandsmessteil ein zweites Lichtaufnahmegerät angeordnet und durch eine Berechnung der Ausgangssignale von dem Lichtaufnahmegerät und dem zweiten Lichtaufnahmegerät die Schwankung der Lichtintensität der Lichtquelle zu Messzwecken korrigiert wird, wenn die Lichtintensität der Lichtquelle zu Messzwecken aufgrund einer Schwankung der Stromquelle und dergleichen schwankt, ermöglicht es, eine Messung mit einer hohen Genauigkeit durchzuführen, ohne von der Schwankung der Lichtintensität der Lichtquelle zu Messzwecken beeinflusst zu werden.
• (4) Die Anordnung des Polarisations-Strahlenteilers und der Viertelwellenplatte ermöglicht es, das Einfallen des von der Nadellochplatte reflektierten Lichts in das Lichtaufnahmegerät zu verhindern. Man kann deshalb das S/N-Verhältnis erhöhen.
• (5) Durch die Anordnung der zweiten Lichtquelle sowie des Bilderfassungselementes können die Bilder der Maske und des Werkstücks aufgenommen werden. Dadurch kann man eine Positionierung der zu messenden Stelle auf einfache Weise durchführen und die zu messende Stelle exakt zu der Maskenöffnung positionieren, auch wenn das Werkstück ein Bildausgabe-Element ist, wie ein Flüssigkristall-Sichtanzeige-Element, eine Plasma-Anzeigetafel und dergleichen.
• (6) Die Maßnahme, dass die Querschnittsform des Lichtflusses aus der Lichtquelle zu Messzwecken auf einer Fläche, auf welcher das Maskenmuster gebildet ist, eine Form besitzt, die von einer in dem Masken musterbereich gebildeten Öffnung eingeschlossen werden kann, verhindert, dass das Licht von einem metallischen Film der Maske verdeckt wird. Man kann somit bei einem Werkstück mit einem niedrigen Reflexionsfaktor, wie einem Glaswerkstück, die Intensität des von der Maske reflektierten Lichtes und die Intensität des von dem Werkstück reflektierten Lichtes im Wesentlichen gleich groß machen. Dadurch wird eine Abstandsmessung mit hoher Genauigkeit ermöglicht.
• Wie vorstehend beschrieben, kann man bei der erfindungsgemäßen Nahbelichtungsvorrichtung die Messung des Abstandes zwischen der Maske und dem Werkstück mit hoher Genauigkeit durchführen. Man kann deshalb durch eine Einstellung der Abstandskalibrierungsvorrichtung unter Verwendung dieser Messdaten einen gewünschten Abstand mit hoher Genauigkeit einstellen.

Claims (14)

1. Nahbelichtungsvorrichtung mit Abstandseinstellungsvorrichtung, welche umfasst:

- einen Ultraviolett-Belichtungsteil (1) für die Bestrahlung mit UV-Strahlung,

- einen Maskenträgerteil (2) zum stationären Halten einer Maske (M),

- einen Werkstückträger (3) zum Halten eines Werkstücks (W) in einem Zustand, in dem das Werkstück benachbart zu der Maske (M) mit einem Abstand zwischen beiden gehalten wird,

- eine Abstandskalibrierungsvorrichtung (4), welche an dem Werkstückträger (3) für die Kalibrierung des Abstands zwischen dem Werkstück (W) und der Maske (M) befestigt ist,

- einen Abstandsmessteil (10),

- einen Positionsdetektor (12) zum Bestimmen der Position des Abstandsmessteils (10) und

- eine Recheneinheit (7a) zum Berechen des Abstands zwischen der Maske (M) und dem Werkstück (W) aus einem Ausgangssignal einer Lichtermittlungsvorrichtung (105) und aus einem Ausgangssignal des Positionsdetektors (12),

worin

- der Abstandsmessteil (10) eine Lichtquelle (100) für Messzwecke, einen Strahlenteiler (102), eine Nadellochplatte (108), die ein oder mehrere Nadellöcher umfasst, ein Objektiv (110) und die Lichtermittlungsvorrichtung (105) umfasst,

- die Lichtquelle (100) für Messzwecke derart bezüglich des Abstandsmessteils (10) angeordnet ist, dass aus der Lichtquelle (100) ausgestrahltes Licht auf die Nadel loch platte (108) fokussiert wird, bevor sie von dem Objektiv (110) abgebildet wird,

- und die Nadellochplatte (108) an einer Stelle angeordnet ist, die einen Fokus des Objektivs (110) darstellt, welcher einem Fokus auf einer Objektseite des Objektivs (110), wo die Maske (M) und das Werkstück (W) angeordnet sind, gegenüberliegend ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

- der Strahlenteiler (102) zwischen der Lichtquelle (100) und der Nadellochplatte (108) angeordnet ist,

- eine Vorrichtung (11) vorgesehen ist zum Bewegen des Abstandsmessteils (10) in einer Richtung senkrecht zu der Maske (M) und dem Werkstück (W),

- die Lichtermittlungsvorrichtung (105) an einer Stelle angeordnet ist, wo Licht, welches zuerst durch die Nadellochplatte (108), dann durch das Objektiv (110) hindurchgetreten ist und dann von der Maske (M) und dem Werkstück (W) durch das Objektiv (110) zurück reflektiert wurde und welches dann wiederum durch die Nadellochplatte (108) hindurchgetreten und durch einen Strahlenteiler (102) aus dem optischen Weg von der Lichtquelle (100) abgetrennt worden ist, ermittelt werden kann, und

- der Positionsdetektor (12) ausgebildet ist, um die Positionen des Abstandsmessteils (10) an den zwei größten Messwerten der Intensität des reflektierten Lichts festzustellen, wobei die Positionen im Wesentlichen der Koinzidenz des Fokus mit der Oberfläche der Maske (M) und der Oberfläche des Werkstücks (W) entsprechen.

2. Nahbelichtungsvorrichtung mit Abstandseinstellvorrichtung wie in Anspruch 1 beansprucht, worin die Nadellochplatte (108) eine Ansammlung von mehreren Nadellöchern umfasst.

3. Nahbelichtungsvorrichtung mit Abstandseinstellvorrichtung wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, worin

- der Abstandsmessteil (10) mit einer zweiten Lichtermittlungsvorrichtung (107) ausgestattet ist,

- der Strahlenteiler (102) so ausgerichtet ist, dass das Licht aus der Lichtquelle (100) für Messzwecke in zwei Teile geteilt wird, dessen erster Teil auf die Nadellochplatte (108) und dessen zweiter Teil in die zweite Lichtermittlungsvorrichtung (107) ausgestrahlt wird,

- die Recheneinheit (7a) Fluktuationen der Lichtintensität der Lichtquelle (100) für Messzwecke in Antwort auf Ausgangssignale der Lichtermittlungsvorrichtung (105) und der zweiten Lichtermittlungsvorrichtung (107) korrigiert.

4. Nahbelichtungsvorrichtung mit Abstandseinstellvorrichtung wie einem der Ansprüche 1 bis 3 beansprucht, worin:

- der Strahlenteiler (102') ein polarisierender Strahlenteiler ist, welcher das aus der Lichtquelle (100) für Messzwecke ausgestrahlte Licht in unterschiedliche erste und zweite Polarisationsrichtungen polarisiert, wobei Licht mit der ersten Polarisationsrichtung durchgelassen wird und Licht mit der zweiten Polarisationsrichtung zu der Lichtermittlungsvorrichtung (107) gelenkt wird, und

- eine Viertelwellenplatte (116) in einem optischem Weg zwischen der Nadel loch platte (108) und dem Fokus auf der Objektseite des Objektivs (110) angeordnet ist und durch diese Viertelwellenplatte (116) das durch den polarisierenden Strahlenteiler (102') polarisierte Licht mit der ersten Polarisationsrichtung in eine zirkuläre Polarisation umgewandelt wird und gleichzeitig Licht mit der zirkulären Polarisation, welches durch die Maske (M) und das Werkstück (W) reflektiert wird, in Licht mit der zweiten Polarisationsrichtung umgewandelt wird.

5. Nahbelichtungsvorrichtung mit Abstandseinstellvorrichtung wie in einem der Ansprüche 1 bis 4 beansprucht; worin:

- eine zweite Lichtquelle (111) und ein Bildermittlungselement (114) in dem Abstandsmessteil (10) vorgesehen sind,

- die zweite Lichtquelle (111) an einer Stelle angeordnet ist, an der aus dieser ausgestrahltes Licht durch das Objektiv (110) auf die Maske (M) und das Werkstück (W) ausgestrahlt wird, und

- worin ein Bildermittlungselement (114) an einer Stelle angeordnet ist, wo Bilder der Maske (M) und des Werkstücks (W) ermittelt werden können.

6. Nahbelichtungsvorrichtung mit Abstandseinstellvorrichtung wie in einem der Ansprüche 1 bis 5 beansprucht, worin eine Maske zur Produktion eines Bildanzeigeelements vorgesehen ist und worin eine Querschnittsform eines Lichtflusses aus der Lichtquelle auf einer Oberfläche, auf welcher das Maskenmuster ausgebildet ist, durch eine in der Maskenmusterfläche ausgebildete Öffnung eingeschlossen werden kann.

7. Verfahren zum Bestimmen des Abstands zwischen einer Maske (M) und einem Werkstück (W) in einer Nahbelichtungsvorrichtung unter Verwendung eines Abstandsmessteils (10), in welcher eine Lichtquelle (100), eine Nadellochplatte (108) und ein Objektiv (110) vorhanden sind, umfassend die folgenden Schritte:

- Fokussieren von Licht aus der Lichtquelle (100) des Abstandsmessteils (10) auf die Nadellochplatte (108),

- Anordnen des Objektivs (110) in einem Strahlengang des Lichts zwischen der Nadellochplatte (108) und der Objektseite des Objektivs (110), auf welcher die Maske (M) und das Werkstück (W) angeordnet sind, so dass ein Fokus des Objektivs (110) im Wesentlichen mit der Nadellochplatte (108) konjugiert ist,

- und Ermitteln von Licht aus der Lichtquelle (100), welches zunächst durch die Nadellochplatte (108), dann durch das Objektiv (110) hindurchgetreten und dann von der Maske (M) und dem Werkstück (W) durch das Objektiv (110) zurück reflektiert worden ist,

gekennzeichnet durch:

- Anordnen eines Strahlenteilers (102) zwischen der Lichtquelle (110) und der Nadellochplatte (108),

- Bewegen des Abstandsmessteils (10) in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu Masken- und Werkstückebene ist,

- Messen der Intensität des delektierten Lichtes mit einer ersten Lichtermittlungsvorrichtung (105), nachdem das reflektierte Licht durch die Nadellochplatte (108) hindurchgetreten und durch einen Strahlenteiler (102) von dem Weg des Lichts aus der Lichtquelle (100) getrennt worden ist,

- Aufzeichnen der gemessenen Lichtintensität als Funktion der Position des Abstandsmessteils (10) und

- Bestimmen der Positionen des Abstandsmessteils (10) an den zwei größten Messwerten der Intensität des reflektierten Lichts, wobei die Positionen im Wesentlichen der Koinzidenz des Fokus mit der Oberfläche der Maske (M) und der Oberfläche des Werkstücks (W) entsprechen, und Berechnen des Abstands zwischen der Maske (M) und dem Werkstück (W) unter Verwendung dieser Positionen.

8. Verfahren wie in Anspruch 7 beansprucht, worin die Verfahrensschritte wenigstens dreimal nacheinander wiederholt werden, zwischen denen eine laterale Verschiebung des Abstandsmessteils (10) bezüglich einer Position eines früheren Durchgangs durchgeführt wird, um Licht aus der Lichtquelle (100) in dem Abstandsmessteil in einen anderen Bereich des Werkstücks (W) und der Maske (M) zu fokussieren.

9. Verfahren wie in Anspruch 7 oder 8 beansprucht, worin der Strahlenteiler (102) in dem Abstandsmessteils (10) zwischen der Lichtquelle (100) und der Nadellochplatte (108) angeordnet ist, um das von der Lichtquelle (100) ausgestrahlte Licht in zwei Teile aufzuteilen, von denen ein erster Teil auf die Nadellochplatte (108) geleitet wird und ein zweiter Teil in eine zweite Lichtermittlungsvorrichtung (107) abgelenkt wird, wobei Fluktuationen der Intensität des ausgestrahlten Lichts auf dieser Basis gemessen werden.

10. Verfahren wie in Anspruch 9 beansprucht, worin ein polarisierender Strahlenteiler (102') als Strahlenteiler verwendet wird, worin das aus der Lichtquelle (100) ausgestrahlte Licht durch den polarisierenden Strahlenteiler (102') in eine erste Polarisationsrichtung polarisiert und durch diesen durchgelassen wird und worin Licht mit einer zweiten Polarisationsrichtung, welches von der ersten Polarisationsrichtung abweicht, in die zweite Lichtermittlungsvorrichtung (107) einfällt.

11. Verfahren wie in Anspruch 10 beansprucht, worin eine Viertelwellenplatte (116) in einem optischen Weg zwischen der Nadellochplatte (108) und dem Fokus auf der Objektseite des Objektivs (110) angeordnet ist und worin durch die Viertelwellenplatte (116) das Licht mit der ersten Polarisationsrichtung in eine zirkuläre Polarisation umgewandelt wird und gleichzeitig das von der Objektseite reflektierte Licht mit der zirkulären Polarisation in Licht mit der zweiten Polarisationsrichtung umgewandelt wird.

12. Verfahren wie in einem der Ansprüche 7 bis 11 beansprucht, worin die Nadellochplatte (108) mit einer Vielzahl von Nadellöchern versehen ist, die einen Abstand voneinander aufweisen.

13. Verfahren wie in einem der Ansprüche 7 bis 12 beansprucht, worin das von der ersten Lichtquelle (100) emittierte Licht mit einer Querschnittsform erzeugt wird, welche von einem lichtdurchlässigen Bereich in der Maskenoberfläche eingeschlossen wird.

14. Verfahren wie in einem der Ansprüche 7 bis 13 beansprucht, worin die Ausrichtung des Abstandsmessteils (10) über der Maske (M) und dem Werkstück (W) unter Verwendung einer zweiten Lichtquelle (111) und eines Bildermittlungselements (114) durchgeführt wird, die in dem Abstandsmessteil (10) angeordnet sind, wobei von der zweiten Lichtquelle (111) ausgestrahltes Licht durch das Objektiv (110) auf die Maske (M) und das Werkstück (W) ausgestrahlt wird und von der Maske (M) oder dem Werkstück (W) reflektiertes Licht durch das Bildermittlungselement (114) ermittelt wird.