DE3222490C2 - - Google Patents
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- DE3222490C2 DE3222490C2 DE3222490A DE3222490A DE3222490C2 DE 3222490 C2 DE3222490 C2 DE 3222490C2 DE 3222490 A DE3222490 A DE 3222490A DE 3222490 A DE3222490 A DE 3222490A DE 3222490 C2 DE3222490 C2 DE 3222490C2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
- B23K15/08—Removing material, e.g. by cutting, by hole drilling
- B23K15/085—Boring
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
- Drilling And Boring (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenstrahl-
Bohrvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1
vorausgesetzten Art.
In den letzten Jahren wurde hart bearbeitbares
Material, wie z. B. eine feuerfeste Legierung oder
feuerfeste keramische Stoffe, in weitem Umfang ver
wendet. Ein solches Material läßt sich nach einem her
kömmlichen Verfahren kaum maschinell bearbeiten. Bei
spielsweise besteht ein Substrat zur Montage eines
Großbereichintegrations-Plättchens, das in einem elek
tronischen Computer verwendet wird, aus einer Aluminium
oxidplatte von angenähert 100 mm Quadratseitenlänge,
in der nahezu 40 000 kleine Löcher mit einem Durchmesser
von 0,1-0,15 mm angeordnet sind. Solche kleinen Löcher
werden meistens ohne Regelmäßigkeit und Richtwirkung
angeordnet. Ein solches Aluminiumoxidsubstrat wird
bearbeitet, indem man Löcher mit einem Bohrer oder
einem Elektronenstrahl bohrt und es hierzu in die
zugehörigen Lochlagen bringt, oder indem man gleich
mäßig verteilte Löcher mittels einer Preßform bohrt
und unerwünschte Löcher verstopft. Beim ersteren Ver
fahren sind die Geschwindigkeit und die Beschleu
nigung/Verzögerung einer Antriebseinrichtung, auf
der das Substrat montiert wird, beschränkt, und damit
ist auch die Arbeitsgeschwindigkeit begrenzt. Deshalb
wird, wenn die Zahl der zu bohrenden Löcher hoch ist,
eine lange Zeit zur Bearbeitung jedes Substrats be
nötigt. Beim letzteren Verfahren ist die Herstellung
der Form aufwendig, und das Verstopfen der uner
wünschten Löcher erfordert eine Menge von Arbeits
schritten.
Allgemein wird, um Löcher mit hoher Geschwindigkeit
und in verschiedenen Mustern zu bohren, ein System
benötigt, das sich mit hoher Geschwindigkeit positionieren
läßt und Löcher ebenfalls mit hoher Geschwindigkeit
zu bohren vermag. Für diesen Zweck ist es möglich,
das Substrat festzulegen und die Ablenkung eines Hoch
energie-Elektronenstrahls zum Bohren der Löcher zu
steuern. Jedoch ist es schwierig, die Ablenkung des
Hochenergie-Elektronenstrahls über einen weiten Bereich
genau zu steuern, und dieses System ist zum Bohren des
Substrats der elektronischen Einrichtung, bei der
sich der Bereich der Bohrstellen verhältnismäßig weit
ausdehnt, nicht anwendbar.
Aus der DE-AS 13 01 209 ist eine Vorrichtung zum Per
forieren von flexiblen Kunststoffen mittels Elektronenstrahlen
bekannt, bei der eine Kunststoffolie gleichmäßig von
einer Vorratstrommel über Rollen auf eine andere
Trommel bewegt wird und der Elektronenstrahl mit einem
Ablenksystem auf die Kunststoffolie gerichtet wird,
wobei eine Steuereinrichtung abgestufte Strahlimpulse
erzeugt, die in der ersten Impulsstufe einen geringen
Emissionsstrom zur Versteifung der Oberflächenschichten
und in der zweiten Impulsstufe den zur Perforierung der
Kunststoffolie erforderlichen Emissionsstrom
auslösen.
Die DE-OS 20 02 176 beschreibt ein Verfahren zur Her
stellung von Rasterfilterplatten für die Röntgen- und
Radiographie, bei dem dem mit den Rasterkanälen zu ver
sehenden Werkstück bzw. dessen Halterung eine Bewegung in
mehreren Raumrichtungen erteilt wird und der zum Bohren
verwendete Elektronenstrahl während der Bohrzeiten der
Bewegung des Werkstücks mitgeführt wird, wobei mit Hilfe
eines Rechners die Werkstückbewegung, die Strahlparameter
und die Strahlablenkung so gesteuert werden, daß die
Flächendichte und/oder die Abmessungen und/oder die
Richtungen der erzeugten Rasterkanäle eingestellt und/oder
verändert werden.
Die GB-PS 12 05 540 offenbart ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks mit Elektronen
strahlen, wobei der Elektronenstrahl mit verringerter
Stärke das stationäre Werkstück mittels eines Ablenk
systems abtastet, um optisch die Markierungsstellen
auf dem Werkstück, wo Löcher zu bohren sind, zu erfassen,
und aufgrund dieser Erfassung die Abtastbewegung jeweils
unterbrochen und die Stärke des Elektronenstrahls genügend
erhöht wird, um ein Loch im Werkstück zu erzeugen. Dabei
werden die Markierungsstellen und die Kenndaten der
zur Bearbeitung des Werkstücks an diesen Stellen er
forderlichen Elektronenstrahlimpulse in einer
Speichereinrichtung gespeichert.
Aus der US-PS 40 66 863 sind ein Verfahren und ein
System zur automatischen Korrektur der Brennweite
und des Astigmatismus' eines Elektronenstrahls beim
Abtasten eines Werkstücks mittels einer Ablenkein
richtung bekannt, wobei keine ständige Bewegung des
Werkstücks erfolgt und von einem Computer, Detektoren
und Komparatoren Gebrauch gemacht wird.
Schließlich offenbart die US-PS 40 19 015 eine
Vorrichtung zur Positionierung eines Werkstücks und eines
Werkzeugs in einer genauen gegenseitigen Lagebeziehung
zur Elektronenstrahlbehandlung, wobei zunächst die
Werkstücklage mit einer Stelle, wo ein Loch zu bohren
ist, durch Bewegung mittels Servomotoren grob zur
Werkzeuglage justiert wird und danach die Werkzeuglage
durch Bewegung des Werkzeugs mit Hilfe von Antriebsmitteln
relativ zur Werkstücklage fein justiert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elek
tronenstrahl-Bohrvorrichtung der eingang vorausge
setzten Art zu entwickeln, die sich zum Bohren einer
Zahl von Löchern mit hoher Geschwindigkeit unter Be
wegung eines Substrats mit hoher Geschwindigkeit nach
einem mechanischen Verfahren und durch Ablenkung eines
Elektronenstrahls senkrecht zur Richtung der Bewegung des
Substrats innerhalb eines Bereichs eignet, der die
Aufrechterhaltung einer hohen Bearbeitungsgenauigkeit
ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn
zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter
ansprüchen gekennzeichnet.
Erfindungsgemäß wird das Werkstück mit hoher
Geschwindigkeit durch ein Antriebsorgan bewegt,
und der Elektronenstrahl wird abtastend senkrecht zur
Richtung der Bewegung des Werkstücks innerhalb eines
Bereichs geführt, der die Aufrechterhaltung einer hohen
Genauigkeit ermöglicht, so daß die Löcher über einen
weiten Bereich gebohrt werden. Somit braucht das An
triebsorgan zur Positionierung weder beschleunigt
noch verzögert zu werden, und man erreicht zusammen mit einer
hohen Geschwindigkeit der Elektronenstrahlablenkung die
gewünschten Bohrvorgänge mit sehr hoher Geschwindigkeit.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veran
schaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert;
darin zeigt
Fig. 1 einen zum Teil schematischen Überblick
eines Ausführungsbeispieles einer Elektronen
strahl-Bohrvorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine Darstellung zur Veranschaulichung eines
Antriebsverfahrens eines X-Y-Tisches, auf
dem ein Werkstück montiert ist, in der
in Fig. 1 gezeigten Elektronenstrahl-Bohr
vorrichtung;
Fig. 3 eine Darstellung zur Veranschaulichung
eines Abtastverfahrens mit einem Elektronenstrahl
in der in Fig. 1 gezeigten Elektronenstrahl-
Bohrvorrichtung in vergrößertem Maßstab; und
Fig. 4 ein Schaltschema zur Veranschaulichung eines
Ablenksteuerverfahrens eines Elektronenstrahls.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Aus
führungsbeispiels der Erfindung. Die gezeigte Vorrichtung
weist hauptsächlich als Träger einen X-Y-Tisch 4, auf dem ein
Werkstück oder Substrat 5 montiert ist und der in
zueinander senkrechten Richtungen X und Y mit hoher
Geschwindigkeit angetrieben wird, Servomotoren 6 und 7
zum Antrieb des X-Y-Tisches 4 in der X- bzw. der
Y-Richtung, Codierer 8 und 9 zum Erfassen der X- und
Y-Achsenlagen des X-Y-Tisches 4, einen Elektronenstrahl
erzeuger 1, der dem Substrat 5 gegenüber zwecks Erzeugung
eines Elektronenstrahls zum Bohren angeordnet ist,
und Ablenkspulen 2 und 3 auf, die zwischen dem Substrat 5
und dem Elektronenstrahlerzeuger 1 zum Ablenken des
vom Elektronenstrahlerzeuger 1 emittierten Elektronen
strahls angeordnet sind. Die Ablenkspule 2 ist eine
X-Achsen-Ablenkspule zur Abtastführung des Elektronen
strahls in der X-Richtung, während der X-Y-Tisch 4
in der Y-Richtung bewegt wird, und die Ablenkspule 3
ist eine Y-Achsen-Ablenkspule zur Korrektur eines
Lagefehlers des X-Y-Tisches 4 aufgrund dessen Bewegung
längs der Y-Richtung.
Die Gesamtsteuerung dieser Vorrichtung wird von
einem Steuercomputer 13 bewirkt, der Lochstellendaten
für das Substrat 5 in der Bohrreihenfolge speichert und
das Bohren mit dieser Vorrichtung durch ein Elektronen
strahlerzeuger-Verbindungsglied 10 zwecks Steuerung der
Impulsbreite des Bohrelektronenstrahls, ein Elektronen
strahlablenk-Verbindungsglied 11 zwecks Steuerung der
Abtastführung des Elektronenstrahls und der Korrektur
des Lagefehlers und ein Servosystem- und Codierer-
Verbindungsglied 12 zwecks Steuerung des Antriebs der
Servomotoren 6 und 7 und der Signale von den Codierern
8 und 9 steuert.
Die Codierer 8 und 9 sind vorgesehen, um die
Lage des X-Y-Tisches 4 zu erfassen und die Lageverschie
bung aufgrund dessen Bewegung zu kompensieren. Der
Steuercomputer 13 bewirkt die Strahlpositionierung durch
die Ablenkung der Ablenkspulen 2 und 3 und bestimmt
den Zeitpunkt des Bohrens. Nach der Positionierung
liefert der Steuercomputer 13 ein Elektronenstrahl
erzeugungssignal durch das Verbindungsglied 10 an den
Elektronenstrahlerzeuger 1, um die Löcher im Substrat 5
zu bohren.
Es soll nun der Bohrvorgang der vorliegenden
Vorrichtung erläutert werden. Die Vorrichtung kennzeichnet
sich durch die Positionierung beim Bohrvorgang, bei der
nicht nur der X-Y-Tisch 4 die Positionierung ausführt,
sondern die Positionierung auch durch Ablenkung des
vom Elektronenstrahlerzeuger 1 emittierten Elektronen
strahls bewirkt wird, wenn die Ablenkung des Elektronen
strahls die Form des zu bohrenden Lochs nicht merklich
beeinflußt. Bei dieser Vorrichtung ist der zulässige
Ablenkungsbereich ±3 mm sowohl in X- als auch in Y-Richtung.
Die Maximalantriebsgeschwindigkeit des X-Y-Tisches 4 ist
100 mm/s, und die Ablenkgeschwindigkeit des Elektronen
strahls ist 1 m/s. Bei dieser Vorrichtung ist die
Positionierungsgenauigkeit des X-Y-Tisches 4 1 µm
in einem Steuerwert, und diejenige der Elektronenstrahl
ablenkung ist nicht größer als einige µm bei Änderungen,
und die Gesamtgenauigkeit ist nicht größer als 10 µm.
Beim Bohren mit dieser Vorrichtung werden Koordinaten
daten der Löcher im Steuercomputer 13 gespeichert,
und die Positionierung wird in der eingegebenen Reihen
folge durch den X-Y-Tisch 4 und der Elektronenstrahl
ablenkfunktion bewirkt, und der Elektronenstrahl wird
in Impulsform erzeugt, um die Löcher zu bohren. Ein
Fehler gegenüber einer Auftreffstelle wird durch die
als Lagefühler wirkenden Codierer 8, 9 erfaßt,
und der Fehler wird durch Ablenken des Elektronenstrahls
korrigiert. So kann das Bohren erfolgen, während der
X-Y-Tisch 4 angetrieben wird.
Im einzelnen wird der X-Y-Tisch 4 gemäß Fig. 2
gesteuert, um in einem Breitenbereich hin und her zu
gehen, über den der Elektronenstrahl abtastend so ge
führt werden kann, daß der Elektronenstrahl die Gesamt
oberfläche des auf dem X-Y-Tisch 4 montierten Substrats 5
abtasten kann. (Nach Fig. 2 ist eine Mehrzahl von
Substraten 5 montiert.) Man erkennt in Fig. 2 außerdem
eine Bewegungsbahn 23 des X-Y-Tisches 4. Während der
Bewegung des X-Y-Tisches 4 wird der Elektronenstrahl
durch das Ablenksystem abtastend in einer in Fig. 3
mit 34 angedeuteten Reihenfolge innerhalb eines Abtast
bereichs 33 geführt. So läßt sich der Elektronenstrahl
innerhalb eines Hochgenauigkeits-Positionierungsbereichs
abtastend führen und positionieren. Wenn das Bohren in
einem Abtastbereich 33 abgeschlossen ist, wird der
Elektronenstrahl im nächsten Abtastbereich 35 zum
Bohren von Löchern abtastend geführt. Da sich der
X-Y-Tisch 4 in der Richtung des Pfeils 32 mit hoher
Geschwindigkeit bewegt, kann eine Zahl von Löchern mit
hoher Geschwindigkeit gebohrt werden. Der X-Y-Tisch 4
braucht nur an den Ecken der in Fig. 2 gezeigten
Bewegungsbahn 23 verzögert und beschleunigt zu werden,
er kann jedoch in den meisten Teilen des Bohrbereichs
mit hoher Geschwindigkeit bewegt werden.
Da indessen bei dem vorstehend beschriebenen Bohr
vorgang die Positionierung durch die Ablenkung des
Elektronenstrahls während der Bewegung des X-Y-Tisches 4
vorgenommen wird, können die folgenden Probleme ange
troffen werden, wenn der Strahlablenkungsausgang vom
Steuercomputer 13 unabhängig vom X-Y-Tisch 4
erzeugt wird.
- 1. Eine Verschiebung einer Lochstelle aufgrund eines Zeitunterschiedes zwischen der Einstellung der X- und Y-Ablenkungswerte und der Abgabe des Elektronen strahlimpulses nach der Vollendung der Ablenkung.
- 2. Deformation eines Lochprofils aufgrund der Bewegung des X-Y-Tisches 4 während der Abgabe des Elektronenstrahlimpulses.
Wenn der Elektronenstrahl unter der Bedingung der
Elektronenstrahlablenkungsgeschwindigkeit von 1 m/s
und der maximalen Ablenkungsbreite von 6 mm abgelenkt wird,
ist der Zeitunterschied zwischen der Ablenkung und der
Abgabe des Impulses 6 ms. Daher ist, wenn die
Tischbewegungsgeschwindigkeit 100 mm/s ist, die
maximale Verschiebung der Lochstelle aufgrund des
Zeitunterschiedes 0,6 mm. Tatsächlich ist die Ver
schiebung wegen Begrenzungen des Loch-Loch-Abstands
maßes und der Tischbewegungsgeschwindigkeit geringer
als der vorstehend gezeigte Wert, doch beträgt die
Verschiebung noch einige 10 µm. Dieser Fehler ist
für ein Aluminiumoxidsubstrat bedeutend, in dem Löcher
mit 100 µm Durchmesser bei einem Loch-Loch-
Abstandsmaß von 250 µm zu bohren sind.
Da die Impulsdauer angenähert 500 µs beträgt,
wird der X-Y-Tisch 4 während der Abgabe des Elektronen
strahls angenähert 50 µm bewegt, wenn der X-Y-Tisch 4
mit 100 mm/s bewegt wird. Als Ergebnis wird das Profil
des Lochs deformiert.
Wie aus dem Obigen ersichtlich ist, wird, wenn
die jeweilige Lage des X-Y-Tisches 4 durch den Steuer
computer 13 erfaßt wird und die X- und Y-Ablenkwerte
auf der Basis der erfaßten Lage berechnet werden, um
den Elektronenstrahlimpuls zu erzeugen, die gewünschte
Genauigkeitsanforderung nicht erfüllt. Es ist daher
erforderlich, den Ablenkungswert des Elektronenstrahls
von Zeit zu Zeit zu korrigieren, während sich der
X-Y-Tisch 4 bewegt.
Hierzu ist der X-Y-Tisch 4 mit dem Lageerfassungssystem
in der Form der Codierer 8 und 9 versehen. Da die
Codierer 8 und 9 je einen Ausgangsimpuls in einer Folge
von 1 Impuls/µm erzeugen, ist das Impulsintervall
10 µs/Impuls, wenn sich der X-Y-Tisch 4 mit 100 mm/s
bewegt. Diese Geschwindigkeit ist zu hoch zum Folgen
durch Programmierung des Steuercomputers 13, und daher
wird ein Elektronenstrahlablenkungs-Korrektursystem
mit Bausteinen benötigt, wie sie unten beschrieben werden.
Fig. 4 zeigt ein Schema des Elektronenstrahlab
lenkungs-Steuersystems. Während zwei Kanäle, deren
jeder ein Ablenkungssystem (2, 11 a-11 e) und ein
Servomotorsystem (6, 8, 12 a, 12 b) enthält, für die
X-Achse und die Y-Achse verwendet werden, ist nur
ein Kanal in Fig. 4 gezeigt, um die Veranschaulichung
zu vereinfachen.
Der X-Y-Tisch 4 wird grundsätzlich in der gleichen
Weise wie eine herkömmliche numerische Steuerung
angetrieben. Der Steuercomputer 13 setzt für
den Bewegungssteuerkreis 12 b eine Bewegungsgröße fest
und gibt eine Bewegungsbefehl ab. Der Bewegungs
steuerkreis 12 b erzeugt ein Steuersignal für das
Servosystem zusammen mit einem Beschleunigungs/Ver
zögerungs-Signal, so daß der Servosteuerkreis 12 a
den X-Y-Tisch 4 durch den Servomotor 6 und einen
am Servomotor 6 angebrachten Tachogenerator antreibt.
Der Bewegungsbefehl vom Steuercomputer 13 wird nicht
für jede der Lochstellen, sondern für die lange Bahn
abgegeben, die sich über das Substrat 5 erstreckt,
wie durch die in Fig. 2 dargestellte Bewegungsbahn 23
gezeigt ist. Dementsprechend bewegt sich der X-Y-Tisch 4
während dieser Periode mit der hohen Geschwindigkeit.
Ein Merkmal des vorliegenden Steuersystems beruht darauf,
daß der X-Y-Tisch 4 mit der hohen Geschwindigkeit
bewegt wird und die Lage des X-Y-Tisches 4 durch den
Codierer 8 erfaßt wird, der vom Servosystem getrennt
ist, und daß der Elektronenstrahl erzeugt wird, während
die Lage des X-Y-Tisches 4 erfaßt wird, um die Löcher
zu bohren. Der Steuercomputer 13 speichert darin vorab
die Lochstellen längs der in Fig. 2 gezeigten Be
wegungsbahn des X-Y-Tisches 4 und bestimmt den Zeit
punkt des nächsten Bohrens durch den Ausgang des
Lageerfassungskreises 11 c, der die jeweilge Lage
des X-Y-Tisches 4 auf Basis des Ausgangs des Codierers 8
anzeigt. Wenn sich der X-Y-Tisch 4 zur nächsten
Bohrstelle bewegt, bestimmt der Steuercomputer 13
die Bohrstelle für den Auftreffstellen-Einstellkreis 11 e.
Die Einstellung des Auftreffstellen-Einstell
kreises 11 e stimmt nicht immer mit der durch den Ausgang
des Lageerfassungskreises 11 c angezeigten jeweiligen
Lage überein, da die Verarbeitung im Steuercomputer 13
eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt und sich der
X-Y-Tisch 4 mit der hohen Geschwindigkeit bewegt,
so daß sich der Ausgang des Lageerfassungskreises 11 c
rasch ändert. Dementsprechend wird für die Ablenk
spule 2 für die Bewegungsrichtung des X-Y-Tisches 4
ein Unterschied zwischen der jeweiligen Lage und der
Auftreffstelle durch den Vergleichskreis 11 d berechnet,
und es erfolgt eine Korrektur entsprechend dem erhaltenen
Fehler, um den Elektronenstrahl genau auf die Auf
treffstelle zu richten. Da der vorliegende Kreis dynamisch
durch die Impulse vom Codierer 8 auch nach Abschluß der
Positionierung arbeitet, wird der Positionierungsfehler
während der Erzeugung des Elektronenstrahls vermieden
und ein völlig kreisförmiges Loch gebohrt.
Nachdem der Steuercomputer 13 das Signal an den
Auftreffstellen-Einstellkreis 11 e geliefert hat,
wartet der Steuercomputer 13 für eine Strahlen
stabilisierungszeitdauer und steuert dann den
Strahlerzeugungskreis 10 a, den Strahl zu erzeugen.
Nach der Positionierung sind Bohrimpulse zum
Bohren von Löchern mit einem Durchmesser von 100 µm
im Aluminiumoxidsubstrat vorzugsweise fünf Impulse
mit einer Beschleunigungsspannung von 120 kV und
einer Impulsbreite von 50 µs, um das Lochprofil zu
verbessern.
Der erfindungsgemäße Positionierungsfehler-Korrektur
kreis korrigiert dynamisch den Fehler in der Bewegungs
richtung des X-Y-Tisches 4, doch ist die dynamische
Korrektur in der zur Bewegungsrichtung senkrechten
Richtung nicht erforderlich. Jedoch haben, um eine
genaue Positionierung ohne Abhängigkeit vom X-Y-Tisch-An
triebssystem zu erreichen, die X- und Y-Achsen den
gleichen Schaltungsaufbau, und der Lageerfassungskreis
in der Bewegungsrichtung wird nur zur Erfassung des
Strahlerzeugungszeitpunktes verwendet. Man erkennt außerdem
einen Ablenkspulen-Antriebskreis 11 a und einen Digital/Analog-
Wandler 11 b.
Wie vorstehend erläutert, wird erfindungsgemäß die
Bohrgeschwindigkeit für das Substrat der elektronischen
Einrichtung erheblich gesteigert.
Die Packungsdichte des Substrats mit der elektronischen
Einrichtung ist in neuerer Zeit gewachsen, und
ein besonderes Substrat, worauf die Erfindung angewandt
wird, benötigt das Bohren mehrerer 10 000 Löcher.
Für ein gegebenes Muster, das das Bohren zehn
tausender Löcher erfordert, wurden die Bohrzeit nach
dem bekannten Verfahren, bei dem die Positionierung
für jede Lochstelle erfolgt, und die Bohrzeit beim
erfindungsgemäßen Elektronenstrahl-Bohrverfahren ver
glichen. Beim bekannten System war die Bohrzeit
2000 s/Substrat, während die Bohrzeit beim erfindungs
gemäßen Ausführungsbeispiel nur 12 s/Substrat betrug.
Somit war die Arbeitsweise nach dem Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung angenähert 170mal so schnell wie
die beim bekannten System.
Claims (3)
1. Elektronenstrahl-Bohrvorrichtung, die einen beweg
lichen Träger (4) für das Werkstück (5), ein An
triebsorgan (6, 7, 12) zum Bewegen des Trägers (4)
in wenigstens einer gewählten Richtung, einen Elektronen
strahlerzeuger (1) zum Bohren von Löchern im Werkstück (5),
eine zwischen dem beweglichen Träger (4) und dem Elek
tronenstrahlerzeuger (1) vorgesehene Ablenkeinheit (2, 3)
zum Ablenken des Elektronenstrahls zu dessen Einstellung
auf eine vorbestimmte Stelle des Werkstücks (5) und
einen Computer (13) zum Bestimmen eines Zeitbefehls
zur Erzeugung des Elektronenstrahls durch den Elek
tronenstrahlerzeuger (1) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß
eine Detektoreinheit (8, 11 c) zur Erzeugung eines Istlagensignals vorgesehen ist, das die Istlage des be weglichen Trägers (4) und damit des Werkstücks (5) anzeigt, während sich der Träger (4) kontinuierlich in der gewählten Richtung bewegt, daß weiter ein Kompara tor (11 d) zum Vergleich des Istlagesignals mit einem Auftreffstellensignal, das vom Computer (13) geliefert wird und eine Stelle des Werkstücks (5) anzeigt, wo eines der Löcher zu bohren ist, vorgesehen ist, der ein dem Unterschied zwischen dem Istlage signal und dem Auftreffstellensignal entsprechendes Fehlersignal erzeugt, und
eine Einheit (11 a, 11 b) zum Empfang des Fehlersignals und zur Speisung der Ablenkeinheit (2, 3) zur Ab lenkung des Elektronenstrahls entsprechend dem Fehler signal vorgesehen ist.
eine Detektoreinheit (8, 11 c) zur Erzeugung eines Istlagensignals vorgesehen ist, das die Istlage des be weglichen Trägers (4) und damit des Werkstücks (5) anzeigt, während sich der Träger (4) kontinuierlich in der gewählten Richtung bewegt, daß weiter ein Kompara tor (11 d) zum Vergleich des Istlagesignals mit einem Auftreffstellensignal, das vom Computer (13) geliefert wird und eine Stelle des Werkstücks (5) anzeigt, wo eines der Löcher zu bohren ist, vorgesehen ist, der ein dem Unterschied zwischen dem Istlage signal und dem Auftreffstellensignal entsprechendes Fehlersignal erzeugt, und
eine Einheit (11 a, 11 b) zum Empfang des Fehlersignals und zur Speisung der Ablenkeinheit (2, 3) zur Ab lenkung des Elektronenstrahls entsprechend dem Fehler signal vorgesehen ist.
2. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ablenkeinheit (2, 3) ein erstes Ablenkorgan (2), das zum Ablenken des Elektronenstrahls in einer ersten, zur Bewegungsrichtung des Trägers (4) senkrechten Richtung derart dient, daß der Elektronenstrahl in einem bestimmten Bereich in der ersten Richtung abtasten kann, und ein zweites Ablenkorgan (3) aufweist, das der Ablenkung des Elektronenstrahls in einer zweiten, zur Bewegungsrichtung des Trägers (4) parallelen Richtung derart dient, daß der Fehler der Elektronenstrahl- Auftreffstelle in der zweiten Richtung korrigiert werden kann, und
daß das Antriebsorgan zwei Antriebsmotoren (6, 7) zum unabhängigen Bewegen des Trägers (4) in zwei zueinander senkrechten Richtungen zum Abtasten eines vorbestimmten Bereichs des Trägers (4) durch den Elektronenstrahl aufweist.
daß die Ablenkeinheit (2, 3) ein erstes Ablenkorgan (2), das zum Ablenken des Elektronenstrahls in einer ersten, zur Bewegungsrichtung des Trägers (4) senkrechten Richtung derart dient, daß der Elektronenstrahl in einem bestimmten Bereich in der ersten Richtung abtasten kann, und ein zweites Ablenkorgan (3) aufweist, das der Ablenkung des Elektronenstrahls in einer zweiten, zur Bewegungsrichtung des Trägers (4) parallelen Richtung derart dient, daß der Fehler der Elektronenstrahl- Auftreffstelle in der zweiten Richtung korrigiert werden kann, und
daß das Antriebsorgan zwei Antriebsmotoren (6, 7) zum unabhängigen Bewegen des Trägers (4) in zwei zueinander senkrechten Richtungen zum Abtasten eines vorbestimmten Bereichs des Trägers (4) durch den Elektronenstrahl aufweist.
3. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Elektronenstrahlerzeuger (1) fünf Impulse zum
Bohren eines Lochs im Werkstück (5) liefert, wobei
jeder Impuls eine Beschleunigungsspannung von 120 kV
und eine Impulsbreite von 50 µs aufweist.
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