DE1522119A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Belichtung einer fotoempfindlichen Schicht mit einem Leitungsbild fuer elektrische Halbleiter-Schaltvorrichtungen - Google Patents

Description

International Buainees Maehinea Corporation. Armonk. Io 5o4. Ν.Ύ.

Vorfahren und Vorriohtung zur Belichtung einer fotoem,p£üidlichen Schicht mit einem Leitungsbild für elektrische Halbleiter-Schsltvorrichtungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Belichtung einer fotoempfindlichen Schicht mit einem Leitungsbild für elektrische Hslblelter-Schaltvorriohtungen und eine Vorriohtung zur Ausübung dieses Verfahrens·

Solch© Vorrichtungen und Verfahren werden in der Halbleiterteohnik vielfach angewendet, um in einem Halbleiterelement bestimmte Ladunge- und Leitungazustände hervorzurufen. Dies kann zum Beispiel in der Weise geschehen, dass das belichtete fotographische Bild entwickelt und durch Ätzen oder dergleichen in eine Maske umgesetzt wird, die Durchbrüche im Bereich bestimmter Sciiwärsungsworte aufweist. Sie au behandelnde Halbleiters chi ent wird dann mit dieser Maske belegt und zum Beispiel mit Verunreinigungen beschickt, die den Leitungszustand dieser Halbleiterschicht ändern, wobei diese Verunreinigungen nur im Bereich der öurchbrliehe -wirksam werden können, so dass sich das fotographisohö Bild ale LeitvugsbSd auf die- Halfrleitersohicht überträgt.

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BoI Verfahren und Vorrichtungen dieser Art kommt es auf ein außerordentlich hohes Auflösungsvermögen bei der Belichtung an· Jede Optik hat in unmittelbarem Umkreis der optischen Achse das höchste AuflÖseveimögen. Beschränkt man sich im Interesse eines hohen Auflöse Vermögens auf die aohsnahen Strahlen, dann ist man in vielerlei Einsicht bei der Abbildung beschränkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingange genanr.ten Art so auszugestalter,, dass elektrieche Loitungabildor im Intsrease eines hohen Aufl?5sunguvermögena nur unter Ausnutzung achsnaher Strahlen foto^raphisch übertragbar sind.

Das erfinderische Verfahren 1st dadurch gekennzeichnet, dass mehrere räumliche Abteilungen einer Einheitnzelle der fotographischen Schicht durch Verschieben der Schicht und dor belichtenden Optik gegeneinander nacheinander zur Belichtung ausgerichtet und belichtet werden. Die Erfindung macht sich dabei den Umstand zunutze, dass elektrische Ladungsbilder im Gegensatz au Übliahen fotographischon Bildern in Bildelemente verlegbar sind. Diese Bildelemente entsprechen den einzelnen Abteilungen und werden nacheinander in aufeinander folgenden Schritten belichtet, bo dass für jede einzelne Abteilung, die ja kleinere räumliche Abmessungen als die Einheit?zelle hat, die in diese Abteilungen unterteilt ist, nur eine kleinere Abbildung ausgeleuchtet werden muss, was unter sonst gleichen Bedingungen mit höherem Auflösungsvermögen erfolgen kann *

In vielen Fällen vdrd ein elektrisches Leitungebild mit rasterartigen Wiederholungen benötigt. Damit ist gemeint, dass sich ein und dieselbe Bildkombination in einer X-Bichtung und in einer Y-Rlchtung mit einem Rapport wiederholt. Pur solche rasterartigen Ladungsbilder ist es bekannt, Vielfachkameras zu

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verwenden, die für jede Einheitszelle dee Leitungsbildes, deren Bildinhalt aufgrund der Hasterstruktur dee Bildes die gleichen sind, eine Linse bzw» Optik aufweist, die ein einziges Bild auf die zugeordnete Einheitazelle abbildet, so dass in einem Belichtungsvorgang mit einem einzigen Bild, dessen Bildinhalt dem einer Einheitszelle entspricht, das ganze Ladungsbild belichtet werden kann« Eine solche Vielfachkamera ist aus der tJSA-Patentschrift 1 793 698 bekannt.

Bei Anwendung solcher Vielfackkameras entstehen die gleichen Probleme. Die Erfindung ist auch in Verbindung mit solchen Vielfachkameras verwendbar. Eine entsprechende Weiterbildung doe? erfinderischen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Belichtung mit einem rastorartig Wiederholungen aufweisenden Leitungsbild den Rapporten dea Leitungebildes augeordnete Einheit szell on in Abteilungen gleicher Lage innerhalb der jeweils zugeordneten Einheitszelle gleichzeitig mit dem gleichen Bild belichtet werden. Während also in einer Vielfachkamera üblioher-., weise das ganze Leitungsbild mit einer Belichtung Übertragen wird_r erfolgt dies nach der Erfindung abteilungsweise, wobei die einzelnen Einheitszellen, zum Beispiel in vier quadrantenartig nebeneinander angeordneten Abteilungen unterteilt sein können. Miü der ersten Belichtung werden dann alle ersten Quadranten, mit der zweiten Belichtung alle zweiten Quadranten, mit der dritten Belichtung alle dritten Quadranten und mit der vierten Belichtung alle vierten Quadranten belichtet, so dass nach der vierten Belichtung das gesamte Leitungebild belichtet ist.

Eine Vorrichtung zur Ausübung des erfinderischen Verfahrene ist gekennzeichnet durch eine Kamera, die auf ein Bild ausriohtbar ist und deren Aufnahme für eine fotographische Platte und Optik gegeneinander quer zur optischen Achse verschieblich und in mehrere den Abteilungen einer Sinne!tezelle zugeordneten

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Stellungen Justierbar sind und dass die Abbildung der Optik · eläh la jeder justierten Stellung im wesentlichen mir über die dieser Stellung zugeordnete Abteilung erstreckt. Es ist gleich· gültig, ob nach der Erfindung die fotographisohe Platte «wischen den einzelnen Belichtungen der Abteilungen verschoben wird oder die Optik wesentlich 1st, dass die Abbildung entsprechend verschoben wird. Bei einem !»oitungebild kommt es nicht nur auf ein große β Auflösungsvermögen, sondern auch darauf an, dass die einzelnen Bildelemente nicht gegeneinander verschoben sind und dies ist bei der beschriebenen, erfinderischen Vorrichtung ,durch die Torgesehenen Arretierungen gewährleistet.

Sie erfinderische Vorrichtung ist auch zur Belichtung eines Loitungsbildes mit rasterartigen Wiederholungen verwendbar· Sine dementsprechend© Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Optik eine Vielfachoptik ist, deren optische Achsen sich in der gleichen Weise wie die Einheitezellen des Iieitungsblldes rasterartig nebeneinander erstrecken.

In vielen Fällen genügt es, eine Einheitszelle in vier Quadranten su unterteilen. Dann ergibt sich eine sehr einfache Auegeetaltungeraogliohkeit der Erfindung, die dadurch gekennzeichnet let, dass jede Eirihoitszelle in vier Quadranten als Abteilungen unterteilt ist, und dass die Optik auf eincmin den zwei orthogonalen BicHtungen senkrecht zur optischen Achse versohl ebliohen Schlitten gelagert let und in jeder Richtung durch Ansohläge gesicherte Endetellungen einnehmen kann. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung wird also der Schlitten bzw. die OpIdJc hin und her bewegt. Sie Bewegung kann von Hand erfolgen. Es empfiehlt eioh dies aber nicht, weil dies ungenaulgkelten mit sich bringt. Zweckmässlger ist es, Antriebsmittel vorzusehen. Eine dementspreohende Ausgestaltung der Erfindung 1st dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewegung des Schlittens pneumatische

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Kolben in den "beiden orthogonalen Hiöhtungen und Gegenrichtungen an den Schlitten ansetabar sind, und dass die Anschläge elaatioh deformierbar sind, und dass die pneumatLsehen Kolben richtungsweise getrennt mit Pressluft eines ersten Druckes und eines zweiten höheren Druckes aus einem pneumatischen System beaufschlagbar sind, wobei der zweite Druck eine stärkere elastische Deformierung der Anschläge bewirkt· Durch Aktivieren einzelner Kolbenkombjjiationen kann der Schlitten in alle vier Quadrantenstellungen gebracht werden, in denen er jeweils in beiden orthogonalen Richtungen eine durch Anschläge gesicherte Endstellung einnimmt«

Gewisse Toleranzen sind dabei nicht vermeidbar und es dürfte sich in vielen Fällen eine Hach justierung der Endstellung des Schlittens als erforderlich erweisen· Dies geschieht duroh Anlegen des zweitüöheren Druckes, der dann den Schlitten noch etwas weiter in die botreffende Endsteilung treibt und zwar unter zusätzlicher Deformation der elastisch deformierbaren Anschläge· Die Elastizitäten dieser Anschläge können so bemessen werden, dass diese Hach^ustierung nur auf entsprechend sehr kleinen Wegabschnitten erfolgt.

TTm die ftaohjustierung durchzuführen, kann man probeweise eine Belichtung durchfuhren, um die korrekte Stellung der Optik gegenüber der Platte zu überprüfen. Dies würde aber die Betriebsweise beeinträchtigen bzw. verkomplizieren, line einfachere Überprüfung der Schlittens teilung ermöglicht eine Ausgestaltung der Erfindung die dadurch gekennzeichnet ist, dass in den zur optischen Achse orthogonalen Hiöhtungen Taster für die Schlittens teilung an dem Schlitten angesetzt sind.

Aus optischen Gründen muss die Linse bei der Belichtung außerordentlich dicht an der fotographischen Schicht liegen. Eine

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swookmäeelge Weiterbildung der Erfindung dient dazu, sioherzuBtellen, dass dadurch bei der seitlichen Bewegung der Optik die fotographlsohe Schicht oder die Optik nicht verkratzt oder "beschädigt wird· Diese Weiterbildung 1st dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten in Richtung der optischen Achse "beweglich, ist, und dass für die Begrenzung dor Schlittenstellung in Richtung auf die fotoempfindliohe Platte justierbare Anschläge für den Schlitten vorgesehen sind· Auch für diese Schlittenbewegung ist eine Hin- und Herbewegung erforderlich· Der Schlitten muss jsur Belichtung in Richtung auf die f otographlsehe Platte angehoben werden und zur Heu justierung abgesetzt werden. Auch diese beiden Bewegungen werden zweckmässig durch Kraftaggrogate durchgeführt. Eine deiaontsprechsnde Ausgestaltung der Erfindung 1st dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewegung des Schlittens auf die fomographische Platte zu pneumatische Kolbenmittel an den Schlitten ansetzbar sind, und dass in Gegenrichtung wirkende, federnde Glieder an den Schlitten angesetzt sind, doreu Federkraft von dem BdLt Druckluft beaufschlagten Kolbenraitteln übörwindbar sind.

Um die Optik bei der Belichtung dicht an der Platte zu halten, ist der Zwischenraum zwischen Optik und fotographisoher Platte vorzugsweise evakuierbar.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

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In der Zeichnung selgt Figur IA eohematiseh das Prinzip einer Vielfaoh-

kamera.

Figur IB und ZO die Bereiche hohen Auflösungsvermögens,

aufgetragen auf die Einheitszellen,

Figur 2 perspektivisch eine Vorrichtung nach der

Erfindung,

Figur 31 die Drauf ed eilt auf die Kamera aus Figur 2,

teilweise aufgebrochen,

figur 3B eine Seitenansicht auf die Kamera gemäße

2, teilweise aufgebrochen,

Figur 30 stark vergrößert und im Ausohnitt einen

Teil dee Schlittens mit einem Anschlag für die Sohlittenbenogung in Richtung orthogonal sur optischen Achse,

Figur JH im Ausschnitt von der Seite gesehen und

stark vergrößert einen Teil des Schlittens mit einem Anschlag für die Bewegung in Sichtung der optischen Achse,

Figur 4 im Blookdiagramm ein pneumatisches System

sum Verschieben des Schlittens, und zwar unter

a) den linken !Teil und unter

b) den rechten

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Figo» 5 das elektrieene Schaltbild zur Betätigung

der Ventile dee pneumatischen Systeme aus Figur 4»

Figur 6A - 6D die verschiedenen Verfahrenseohritte bei

der Fabrikation eines Halbleiters aufgrund einer fotographisohen Bell ähtung. und

Figur 7 eine Tabelle ssur Erläuterung der einseinen

Betriebaeohritte beim Betrieb des dargestellten AusfUhruttgsbeispiels

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einer Vielfachkaaera Figur 1 zeigt eine Idneenanordnung 2c/, eine foto graphische Platte 22, eine lichtquelle 24 und ein zwischen der Lichtquelle 24 und der Idneenanoxdnung 2o angeordnetes Bild 25· Die den einzelnen I&nsen der Linsenanordnung 2o zugeordneten optischen Aohsen sind in Figur IB und 10 mit 23 bezeichnet» Das Bild 25 wird Über jede der Linsen innerhall) der Linsenanordnung 2o abgebildet« Das Bild entspricht einer Halbleiteranordnung, die auf einem halbleitenden Element, das nicht dargestellt ist, aufgebaut werden soll. Der Bereich hohen Auflösevermögens, der den einzelnen optischen Achsen zugeordnet ist, ist in Figur 1 jeweils durch einen Kreis 26 umschrieben. In Figur 1 sind Quadrate eingezeichnet, die die Kreise 26 enthalten. Diese quadratischen Bezirke werden im folgenden auch "Einheitszellen¹¹ genannt· Die Einheitszellen können auch andere als quadratische Formen haben. Jede Einheitszelle umfasst etwa 3/4 mm im Quadrat. Der Bereich hohen Auflösevermögens fttr die Halbleiterfabrikation über optische Abbildungen umfasst ungefähr 13$ einer Einheitszelle, also einen verhältnismässig kleinen Teil davon. Die Bilder, die ausserhalb dieses Bereichs hohen Auflösevermögens liegen, sind nicht hinreichend genug definiert, um Vorrichtungselektroden auf dem Halbleiterelement zu formieren. Die Zahl der Vorrichtungen, die innerhalb des Bereiches hohen Auflösevermögens untergebracht werden können, ist mithin begrenzt.

Integrierte Vorrichtungen erfordern eine Bilddichte innerhalb des Bereiches hohen AuflöseVermögens, ungefähr 3omal größer, wie sie mit bekannten Mitteln erzielbar ist. TIm eine solche Dichte zu erzielen, wird nach der Erfindung der Bereich hohen Auflösevermögens jeder Linse durch Relativbewegung zwischen Linse 2o und fotographischer Platte 22, wie in Figur IC angedeutet, vergrößert. Statt die Linse 2o gegenüber der Platte

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zu bewegen, kann man natürlich auch die Platte 22 gegenüber der Linse 2o bewegen. Die Relativbewegung verbreitert den Bereich hohen Auflösungsvermögens einer 3eden Binheitszelle, um ungefähr 4oo f*. Die Bereiche hohen Auflösungsvermögens überlappen sich in Bezirken 28, 29· Diese Bezirke sind für die Vorrichtungabilder nicht zu gebrauchen, aber sie sind für Leitungsbilder zur Verbindung der einzelnen halbleitenden Vorrichtungen verwendbar.

In figur 2 ist eine fotographische Vielfachkamera mit hohem Auflösungsvermögen dargestellt, die eine Lichtbox 4o aufweist, in der eine Vielzahl von Lichtquellen 42 angeordnet 1st. Die Lichtquellen liegen über nicht dargestellten Schaltmitteln an einer gemeinsamen Spannungsquelle. Die Lichtbox weist einen durchsichtigen Bereich 44 auf, durch den das Licht in die Kamera 46 fällt, die als Vielfachbildkamera ausgebildet 1st. Hit 48 ist ein Bild bezeichnet, das auf den verglasten Bereich 44 gelegt ist und durch Anschläge 5o gegen Verrutschen gesichert ist» SUt 52 1st eine Zahnstange bezeichnet, die an der Lichtbox 4o befestigt ist. Die Kamera 46 ist an einem Schlitten 54 befestigt, der über ein Handrad" 56 in vertikaler Hiohtung, bezogen auf die Lichtbox, auf der Zahnstange hin und her verschoben werden kann. Bei Drehen des Handrades 56 dreht sich ein nicht dargestelltes Zahnrad, das in die Verzahnung 58 der Zahnstange 52 eingreift und den Schlitten auf der Zahnstange 52 verschiebt. Eine fotographisohe Platte 6o wird über eine Klappe 62 und eine daran befestigte Pressplatte 63 in der Kamera gehalten· Xn der Klappe 62 ist eine Schraube 64 gelagert, die in eine Gewindebohrung 66 einer Deckplatte 76 paßt. Mit 70X⁺ und 7OY"" sind pneumatische Zylinder und mit 102Y⁺ und 102X"" entsprechende Taster bezeichnet, die an allen Seiten und unterhalb der Kamera angeordnet sind, wie dies welter unten noch beschrieben wird·

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Kamera 46 ist teilweise aufgebrochen, wie in Figur %· dargestellt, in der ein Teil der Deckplatte 76 und dem Schlitten 78 sichtbar ist. Die Grundplatte 95 und die Sei« tenwttnde 93 sind ebenfalls in figur 3A. siohtbar. Mit 8o ist eine als Vielfachlinse ausgebildete Linac bezeichnet» die in den Schlitten 78 gelagert ist. Wie aus Figur 3B ersichtlich, ist die Linse in einer Blende angeordnet und durch einen Hing 84 gehaltert· TTm den Hing erstreckt sich ein Diaphragma 86 in Form eines kreisrunden Binges, der an der fotographieohen Platte 6c anliegt* Die Pressplatte 63 hält die fotographische Platte in der in Figur 3B gezeichneten Stellung. Zwischen dem Ring 84 und dem Diaphragma 86 sind Offnungen 88 vorgesehen, die es gestatten, ▼or der fotographischen Platte 6o ein Vakuum aufzubauen. Durch dieses Vakuum wird die foto graphische Platte in einer Ebene gehalten· Aus Figur 3B 1st ausserdem ein VakuuraanBChluß Io6 ersichtlich. Ober diesen Vakuumansohluss wird ein Vakuum in dem Spalt awl sehen dem Hing 86 und dem Eing 84 aufgebaut, durch das die !düsenanordnung auf dem Schlitten 78 gehalten wird· Her Schlitten 78 ist von der foto graphischen Platte wegbewegbar und auch auf diese subewegbar. Der Schlitten 78 weist Fuhrungsblooks 94 auf, die mit exzentrischen Gliedern 96, 96' und 96*' zusammenwirken. Die FUhrungsblöcke sind auf der Unterseite des Schlittens mittels Schrauben 98 befestigt. Die exzentrischen Glieder sind, wie aus Figur 3B ersichtlich, unterhalb des Schlittens 78 angeordnet. Hit lool und looY sind Leisten bezeichnet, auf die die pneumatischen Zylinder 7oX⁺, 7oX"Y 7oY⁺ und 7oY~ zur Verschiebung deer Schlittens in X- und Y-Eichtung einwirken. Die Taster löoX*", looX⁺, looY"% 1ObY⁺ und looZ sind lineare Differentialumformer, die die Stellung des Schlittens in der X-,T^ und Z-Riohtung abtasten· '

Die exzentrischen Glieder 96 sind, wie aus Figur 3C ersieht-

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lioh_t ballig geformt, so dass eioh der Schiitton ausreichend bewegen kann, ohne dass die Außenkonturen der exzentrischen Glieder beschädigt werden. Die exzentrischen Glieder bestehen aus gehärtetem rostfreien Stahl von etwa 416 Grad Cutlery. Die Leisten lob und die Führungsblocks 93 bestehen aus Wolfram-Kohlenstoffstahl, um sicherzustellen» dass bleibende Verformungen oder Beschädigungen der Oberfläche ausgeschlossen sind. Die exzentrischen Glieder sind gegenüber den Führungeblocke 98 justierbar. Für jedes der exzentrischen Glieder ist ein Lagerbolzen 93 vorgesehen, der sich durch eine

Öffnung in der Grundplatte 95 erstreckt, so dass die exzentrischen Glieder, nachdem die Kamera zusammengesetzt ist, nooh von außen justiert werden können. Mit 97 ist eine Schraube bezeichnet, die auf das am freien Ende des Lagerbolzens 93 aufgesteckte- Gewinde aufgeschraubt ist. Bio Mutter 97, siehe Figur 3, gestattet ^es , die exzentrischen Glieder in der ein justierten Position festzulegen. Mit Hilfe der Taster kann die Justierung präzise mit einer Genauigkeit von hundertstel Millimetern durch Drehen des Lagerbolzen 93 von außen, nachdem die Kamera zusammengesetzt ist, durchgeführt werden. In gleicher Welse sind auch die anderen exzentrischen Glieder, die in Figur 3B nicht sichtbar sind, justierbare Mit 9o ist ein Anschlag und mit 92 ein federbelastetes Glied f wie aus Figur 3 ersichtlich - bezeichnet, welche Teile mit dem pmeumatiebnen Zylinder 7oZ zur Bewegung des Schlittens'73 in vertikaler oder Z-RLchtung zusammenwirken. Das federbelastete Glied 92 weiet einen Kolben Io6 auf, der an dem Schlitten 78 anliegt. Normalerweise wird der Schlitten 78 durch die Kraftwirkung des federbelasteten Gliedes 92 im Abstand von dem Anschlag 9ο gehalten. Die Feder Io8 umschließt den Kolben Io6 und stützt sich auf einem vorderen Rand des Kolbens ab. Das andere Ende der Feder stützt sich auf einer Schraube 112 ab, die in eine Muffe 114 eingeschraubt ist_c Die

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Muffe 114 Ihrer sei te 1st in eine (tewijidebohrung der Deckplatte 76 eingeschraubt. Die Spannung der Feder kann heraufgesetzt werden, indem die Schraube 112 weiter in die Muffe 114 hereingeschraubt wird. Mit 116 ist eine Madenschraube bezeichnet, die die Schraube 112 zu sichern gestattet. Mit 117 ist eine Tefloneinlage (Warenbezeichnung) bezeichnet, die die Reibung des Kolbens während der Bewegung in X*- und Y-Bichtung herabsetzt.

Der Anschlag 9o besteht aus einem mit Außengewinde versehenen Bolzen, der in eine Gewindebohrung an der Deckplatte 76 eingeschraubt ist» Zur Sicherung des Anschlages dient eine Mutter 99· Der Anschlag begrenzt die Höhenlage, die der Schlitten unter der Kraftwirkung des pneumatischen Zylinders 7oZ einnehmen kann· Durch den Anschlag 9o ist immer ein Mindeatabstand gewährleistet, der sicherstellt, dass die Linse nicht an der fotographischen Platte scheuern kann, wenn sich diese Teile gegeneinander bewegen.

Figur 4 zeigt die pneumatische Schaltung zur Steuerung der pneumatischen Zylinder 7oX⁺, 7oX"*, 7oY⁺, 7oY~ und Z gemäß Figur 3B.Die pneumatischen Zylinder 7oX⁺ liegen über eins Druekluftleitung an dem Ventil V2. Das Ventil V2 ist ein Zweiwegeventil und gestattet es, die Zylinder gegen die Atmosphäre zu entlüften und 1st ausserdem an ein Ventil CV2, das ebenfalls ein Zv/ei we ge ventil ist, angeschlossen. Das Ventil 0V2 liegt an einem von Hand zu betätigenden Ventil V8, das ebenfalls als Zweiwegeventil ausgebildet ist. Das V_entil GV2 liegt unter Zwischenschaltung von Druckreduzierern 114 und 136 sowie eines Filters 118 an einer Pressluftquelle 134. Das Ventil V8 gestattet es, den Druck ... Druckreduzierer 114 zu umgehen _t . so dass der pneumatische Zylinder 7oX⁺ übertrieben werden kann, wie dies welter unten noch im einzelnen beschrieben wird»

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Die pneumatischen Zylinder 7oX"* sind über ein Ventil V5', das an eine Entlttftungsleitung angeschlossen ist, in entsprechender Weise an ein Ventil CV5 angeschlossen· BUt VIl ist ein handbetätigtes Ventil bezeichnet, das an das Ventil CV5'angeschlossen ist und den gleichen Zweck hat wie das Ventil VB. DLe pneumatischen Zylinder 7oY⁺ und 7οΫ~ liegen über Ventile Vl und V3 an Ventilen CVl und CV3, denen handbetätigte Ventile V7 und V9 zugeordnet sind. Die restlichen pneumatischen Zylinder dienen zur Steuerung in Z-Richtung und sind mit 7oZ bezeichnet. Eb sind insgesamt vier Zylinder 7oZ vorgesehen· Diese pneumatischen Zylinder 7oZ werden über Ventile V4 bzw. VlO gesteuert. Pur das.Ventil V4 ist ein besonderer Druokreduzierer 132 vorgesehen, während der Druckreduzlerer 114 für die übrigen Ventile Vl, V2, V3 und V5 dient. Der Druckreduzlerer 132 ist, ebenso wie der Druckreduzierer 114 an den Druekreduzierer 136 angeschlossen. Bs sind also alle Zylinder an das gleiche Preesluftsystem angeschlossen.

An der entspannten Seite des Druckreduzierers 136 liegt ein weiterer Reduzierer 14o für ein Ventil V6 und ein Nadelventil V12. Das Ventil V6 liegt an einem Vakuumsystem, das dazu dient, die fotographische Platte wie beschrieben in einer Ebene zu halten. Die Vakuumpumpe, die nicht dargestellt ist, 1st an das Ventil V6 angeschlossen und gestattet 1st, ein Vakuum von mindestens 3oo mm Quecksilbersäule zu erzeugen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Pressluft durch die Pressluftquelle 134 auf ungefähr Io Atmosphäre gespannt, während sie durch den Druokreduzierer 136 auf ungefähr 5 Atmosphäre entspannt wird. In den Druokreduzierern 114 und 132 wird sie weiter auf ungefähr 2,5 Atmosphäre

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entspannt. Der Presßluf tdruok, der an die pneumatischen Zylinder gelangt, kann an den Ventilen V7, VB, V9 VlO bzw. VIl

von Hand -erhöht verden, und zwar durch Umgehung des Druckredusierers 114 bis auf etwa 5 Atmosphären. Durch den so zusätzlich erzeugten Druck vird der .Schlitten 78 zusätzlich bewegt, und zwar unter Überwindung von Materialelastizitäten in extreee Endstellungen getrieben«

Die elektrische Schaltung zur Betätigung der als Hagnetventile ausgebildeten Ventile aus ?igur 4 ist in figur 5 dargestellt. Mit 15o ist ein von Hand zu betätigender Auswahlsohalter bezeichnet, der drei Abteilungen A, B und C mit je 6 Positionen O bis 5 aufweist. Der Auswahl schalter 15o liegt über einen einfachen Schalter 154 einpolig an einer Spannungsquelle 152. Bei der Spannungsquelle handelt es sich um eine einphasige Wechseletromquelle. Der Auswahlsohalter 15ο steuert ein impulsbetriebenes Verriegelungereiais 156 und Elektromagneten 158 und 16o. Die Abteilung A des Schalters 15o steuert das Relais 156, die Abteilung B den Elektromagneten 158 und die Abteilung O den Elektromagneten 16o. Die Magneten 158 und 16o sind den Hagnetventilen V4 bzw. V6 zugeordnet.

Das Verriegelungsrelais 156 kann einen vorwärtsgeschalteten Zustand S und einen rückwärtsgeschalteten Zustand R einnehmen« Über die Eontakte 1 und 5 der Abteilung A wird das Relais 156 vorwärtsgeschaltet. Über die restlichen Kontakte der Abteilung A wird es raokwärtsgeschaltet. Im rlickwärtsgeschalte ten Zustand des Relais 156 ist der dem Relais zugeordnete Schalter geöffnet. In vorwärtsgeschaltetem Zustand des Relais 156 liegen die impulsbetriebenen Verriegelungsrelais 162, 163, 164 und 165 an der Spannungsquelle 152* Die Relais 162 bis 164 weisen je eine vorwärtsschaltende Abteilung S und eine rückwärts schaltende Abteilung R auf und werden über einen zugeordneten Umschalter 162», 163', 164', 165*, der normalerweise geöffnet ist, gesteuert. Diese Umschalter weröon

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von Hand bedient. Wenn die Umschalter 162« bis 165^f in ihre vorwärtsschaltende Stellung geschaltet werden und sich das Heiais 156 in vorwärtsgesehaltetem Zustand befindet, dann wird die vorwärts schaltende Abteilung des zugehörigen Relais betätigt und damit der zugehörige Schalter £62 bis 165 geschlossen. Durch diesen Schaltvorgeng gelangt Spannung von der Spannungsquelle 152 über die Leitung 153 an die Magnetspulen Ll bis L5, die dem betreffenden Relais 162, 163» 164 bzw. 165 zugeordnet ist· Die Magnet spulen Ll bis L5 sind den magnetgesteuerten Ventilen Vl, V2, 73 bzw. V5 zugeordnet. Wenn eines der Relais 162 bis 165 vorwärtsgesohaltet ist, gelangt ständig Spannung an die zugehörige Magnetspule und das züge-* hörige Ventil wird betätigt. Wird der zugehörige Umschalter 162* bis 165* in seine rticka ehalt ende Stellung geschaltet, dann fällt die Spannung von der zugehörigen Magnetspule ab und das zugehörige Ventil Vl bis V5 sohaltet wieder zurück in seine Nonnalstellung·

Die Abteilung B des Auswahlsohalters 15o steuert die Magnetspule L4 dee Ventile V4» und zwar wird diese Magnetspule L4 über die Anschlüsse 2, 3 und 4 erregt und über die Anschlüsse O, 1 und 5 nicht erregt·

Die Abteilung C des Auswahlschalters 15o steuert die Magnetspule £6 des Ventils V6, die über den Anschluss 3 erregt wird, dagegen über die übrigen Anschlüsse nicht erregt wird.

Wenn der Auswahlsohalter über die Anschlüsse O bis 5 gedreht wird, werden die Ventile VL bis V6 betätigt. Die Sahaltstellung der Ventile Vl, V2, V3 und V5 hängt ausserdem von der S ehalt stellung der Umschalter 162» bis 165 · ab.

Die elektrische Schaltung ist hier als halbautomatische Schal-

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tung beschrieben worden. Anstelle dieser halbautomatischen Schaltung kann natürlich auch eine vollautomatische Schaltung vorgesehen sein. In einem solchen Fall wird ein Auswahlschalter vorgesehen, der auch die Umschalter 162' bis 165' nach einer bestimmten Polge umschaltet. Die halbautomatische Schaltung ist nur als Ausftihrungsbeispiel gewählt worden, um die Beschreibung zu vereinfachen·

Im folgenden wird zunächst beschrieben, wie eine Maske bei der Herstellung halbleitender Vorrichtungen verwendet wird und dann wird die Herstellung einer solchen Maske mit der dargestellten Vorrichtung erläuterte

In iPigur 6 ist mit 18o eine Halbleiterscheibe bezeichnet, die den Leitfähigkeitstyp ET hat und mit einem Isolierfilm 182 beschichtet ist. Der Isolierfilm haftet fest an der Oberfläche der Halbleiterscheibe und stellt sicher, dass keine Verunreinigungen in die Halbleiterscheibe 18o gelangen können. Bei Halbleiter sohl oh ten auf Siliziumbasis hat sich Siliziumdioxyd ale guter Isolator bewährt. Die Isolierschicht 182 wird in einem solchen Pall in einer oxydierenden Atmosphäre aufgebaut'· Figur 6A zeigt einen Ausschnitt der isolierten Halblcji t erschi cht.

Die isolierte Halbleiterschicht wird mit einer Entwicklungssohioht 184 gemäss Figur 6B beschichtet. Eine Maske 186 wird zwischen die Halblelterschicht 18o und eine Lichtquelle 188 gebracht. Die Maske 186 ist lichtdurchlässig im Bereich einer Vielzahl von Bildern und auch Mustern, die gleichartig in verschiedenen Bezirken der Maske aufgetragen sind. Ein solcher Bezirk ist in Figur 6C stark vergrößert dargestellt, und zwar nachdem die Bntwicklungsschicht belichtet lind entwickelt *vurde.

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Daa Musbor ist daboi in die Entwicklungsschicht übertragen worden. Ist dies geschehen, dann wird Säure aufgebracht, mit der die Isolierschicht an den freigelegten Stellen weggeätzt wird, so dass an den betreffenden Stellen die Oberfläche der Halbleiterschicht 18o frei liegt. Ist dies geschehen, dann werden durch die so entstandenen öffnungen Verunreinigungen eindiffundiert, die dort den Leitfähigkeitstyp der Halbleiterscheibe, wie in Figur 63) angegeben, ändern. DIa Halbleiterschicht wird dann in einzelne Einheiten, wie in Figur 6A rechts dargestellt, verteilt. Diese Einheiten od^r Halbleitervorrichtungen warrdsn in logische Systeme eingebaut und eehrHiuSss Ansprechzeiten«

De*· Betrieb einer Vielfachkamera, vie sie als Ausführung«;-beispiel dargestellt ist, wird nun anhand der Figur 7 in Verbindung mit der Herstellung einer periodische Wiederholungen aufweisenden Maske erläutert. Im ersten Schritt wird die Linse - hier also eine Vielfachlinse - in die Kamera eingesetzt, und sswar unter die ir.it der Emulsion nach unten gelegte-^Mftamtae Platte 60. Dann wird dia Pressplatte 63, die die fotographische Platte Mit, über die Schraube gesichert. Nun wird ein Bild oder Muster 48 in die Lichtbox 40 eingelegt und aii Handrad 56 die Höhenlage des Schlittens 54 bzw. der Kamera 46 eingestellt. Ist dies geschehen, dann wird der Schalter 154 aus Figur 5 geschlossen, so daß die Magnetspulen der Ventile V1 bis V5 erregt »erden können nach Maßgabe der Schaltfolge des Auswahlschalte:.*s 150, Die Kamera wird in einem dunklen nur mit Rotlicht beleuchteten Raum betrieben und ist nun vorbereitet, um insgesamt vier Bilder über jede Einzellinse, also vier Gruppen von Einzelbildern, wobei jedes Einzelbild dem Muster 48 gleicht, aufzunehmen.

Zunächst wird der Auswahlschalter 150 gemäß Fit α: 5 in Hu. 11-stellung gebracht, wodurch sämtliche Relais del. ι. Aonxert werden. Der Auswahlschalter sr.rd dann in seine b--tm>A.i.s ellung

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gestellt, um den Schlitten in die

erste Quadrantenposition zu bringen. In der Position 1 dee Auswahl schalters sind die Ventile 71 und 72 geöffnet und das Ventil 76 ist zur Atmosphäre hin geöffnet. Die Ventile 71 and 72 betätigen die pneumatischen Kolben 7oX⁺ und 7o^Y~. Sobald die Bedienungeperson die Schalter 162' und 163* betätigt, schieben die pneumatischen Zylinder 7oX⁺ und ToY*" gegen die Leisten looX⁺ und looY**, so dass der Schlitten seine erste Quadranteiistellung einnimmt. Diese Bewegung des Schlittens wird etwas gebreinst durch die Reibung dos Schlittens gegenüber der Deckplatte 76 der Grundplatte 95 sowie durch die Anlage der Leisten looY* und lcoY". Die Endsteilung dee Schlittens 1st bestimmt durch die exzentrischen Glieder und die rechteckigen Blocks, wobei die exzentrischen Glieder elaetlLOh deformiert worden, über den X⁺-Taster und den Y~-Taeter wird die endgültige Position der optischen Achse des Linsensystems relativ zum Kameragehäuse ermittelt.

Wenn sich daraus ergibt, dese sioh der Schlitten in der einen oder anderen Richtung zu wenig bewegt hat, wird höherer pneumatischer Druck auf die betreffenden Zylinder gegeben, und zwar durch Umschalten der zugehörigen ventile 77 bzw. 78. Der Druekreduzierer 114 wird dabei für die betreffenden pneumatischen Zylinder umgangen tzw. kursgeschlossen. Die Betätigung der Ventile 77 bzw. 78 zu diesem Zweck erfolgt manuell durch nicht dargestellte Schal tor. Durch den Φ>βτ-druok,der daraufhin auf dem betreffenden pneumatischen Kolben/ Sehlitten weiter gegen die exsentrisohen Glieder 96 und 96* gedrängt, die sich noch etwas weiter elastisch deformieren. Die dadurch gegebene Ausrichtung des Schlittens kann auf hundertetel Millimeter genau erfolgen.

Nun wird der Auswahlschalter X5o in die Stellung 2 gemäss

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rigor 7 gescheitet und die Linse wird gegen die foto graphische Platte angehoben. In Position 2 sind die Ventile Vl und V2 geschlossen und das Ventil V4 ist geöffnet. Pas.Wort "Ventil V4^H wird unmittelbar durch den Auswahl schalter betätigt. Durch das Ventil V4 gelangt Pressluft an den pneumatischen Zylinder 7oZ, wodurch der Schlitten gegen die foto graph! sehe Platte angehoben wird, bis sie an die Aneohläge 9o anschlägt, wobei gleichzeitig die federbelasteten Glieder 92 zusammengedrückt werden.

Kun wird über die !-Taster, die Y-Taster und die Z-Taster die Position der linse gegenüber der foto graphischen Platte ausgelesen. Die Anschläge 9o halten den Sohlitten im Abstand von ungefähr 10""' mm zur fotographlsohen Platte. Ein Oberdruok für das Ventil V4 wird über das Ventil VlO gesteuert. Das Ventil VlO wird betätigt» wenn der Sohlitten in dieser Richtung noch zusätzlich versetzt werden muss. Während dieser Periode ist das Ventil V6 zum Druokreduzierer 14o hin geöffnet, so dass ein geringer Druck in den Bereich der linse und der fotographischen Platte kommt. Der Auswahlsohalter kann non In die dritte Position weltergesohaltet werden.

In der dritten Position wird das Ventil V6 direkt von dem 'Auewahlschalter 15o betätigt, so dass Vakuum in den Linsenbereioh gelangt, das die linse mit der fotographisohen Platte in Eontakt bringt, während gleichzeitig die Beleuchtung der Lichtboi eingeschaltet wird, so dass das Bild 48 im ersten Quadranten belichtet wird. Diese Belichtung ist in üblicher Weise über eine Zeitsteuerung zeitlich so begrenzt, dass eine ausreichende Belichtung erfolgt. Anschllessend wird der Auewahlschalter 15o in die vierte Position geschaltet, wodurch eich die Linse von der foto graphischen Platte abhebt und das Vakuum bricht zusammen, weil in der Position 4 des

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Sohalters das Ventil 6 umgeschaltet wird. Dadurch gelangt ein kleiner Luftdruck an die Linse, der es gestattet, diese von . der fotographisohen Platte abzuheben.

Der Auewahlschalter wird nun in die fünfte Stellung geschaltet, wodurch dl· Schalter 162 und 163 mit Strom beaufschlagt werden. Die Bedienungsperson schaltet nun die .Sohalter 162' und 163* in ihre mirüokgesohaltete Stellung, wodurch die Magnet-;· spulen Ll und 12 von der Stromversorgung abgeschaltet werden. Die Ventile Vl und V2 werden dadurch geschlossen und gleichseitig entlüftet, so dass die Pressluft von den pneumatischen Zylindern 7oX⁺, 7OY⁺ und 7oZ abfallt.

Um Beschädigungen der linse oder der Emulsion der fotographisehen Platte zu vermeiden, wird der Schlitten bei jeder Bewegung in X- oder Y-Biohtung um einige hundertstel Millimeter abgesenkt, und zwar infolge seines eigenen Gewichtes und duroh die Belastung der federbelastaten Glieder 92. Der Sohlitten befindet eich nun in seiner abgesenkten Position und die Liohtboz kann nun gegebenenfalls mit einem neuen Bild 48 beschickt werden. Die fotographlsche Platte wird nicht ausgewechselt, weil sie erst im ersten Quadranten einer jeden Einheitszelle belichtet wurde.

Im näohsten Schritt 192 gemäss Figur 8 wird die linse in den zweiten Quadranten verschoben, und zwar durch'Betätigung der Ventile V2 und V3 gemäss Figur 7· Dleee Ventile worden duroh manuelle Betätigung der Sohalter 163' und 164* betätigt, wälirend der Auswahl sohalter 15o im nächsten Zyklus in die erste Position geschaltet ist. Es werden nun wieder die X-Taater und die Y-T&eter ausgelesen,um die Position dos Sohlitte-iF In zweiten Quadranten f-iutzustollen. Gegebenenfnlle wird du.Oh iibordruck diese Stallung korrlktsrti und zwar durch

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manuelle Betätigung der Ventile V8 und V9. Diese Linse .wird dann über das Ventil V4 gegen die fotographische Platte angehoben, wobei dae Ventil V4 in der Position 2 dea Auewahlschalters betätigt wird. Jetzt werden wieder die X-Taster, T-Taster und Z-Taster ausgelesen, um die Stellung des Schlittens zu ermitteln. Be gelangt nun Vakuum fiber das Ventil V6 in den Bereich der Linse und der näohste Quadrant kann be-Hontet worden» Ansohliessend wird der Schlitten in seine Ursprunges teilung zurückgebracht und der Auswahleohalter 15ο befindet sich wieder in seiner fünften Stellung, in der alle Relais dekondltioniert sind. Nun kann, wenn erforderlich, die Maske 48 wieder ausgetauscht werden, die fotographlsohe Platte bleibt jedoch in der Kamera. Jetzt werden die Arbeitssohritte für di© nächsten beiden» den dritten und den

vierten Quadranten durchgeführt, und zwar in der Reichen Wels«? wie beschließen mit der einzigem Aufnahme, dass unterschiedliche Y-PrösaLuitzylinaer und X-Pre3sluftsylinder öetätigt werden. Die fotographisohe Platte bleibt die gleiche, sie wird erst ausgewechselt, nachdem der vierte» Quadrant

beliebe 3 t ist.

Die fotographisohe Platte wird, naoMem alle vier Quadranten der einzelnen Zellen belichtet ^ind, entwickelt und das sich daraus ergehende Negativ wird, wie die Mapke 18δ aus Figur 6B, verwendet. Jede Einheit razelle dieser Maske weißt eine Serie von Mustern oder Bildern auf n£.ch Maßgabe der Bilder 48, die in άβη f&nzelnon Schritten belichtet wurde, Statt eines negativen Bildes kann natürlich auch ein positives Bild belichtet werden duroh Verwendung einen entsprechenden Bildes 48. Ee kann auch die Halbleiterschicht direkt in der Kanora belichtet vrarien, nachdem ßie mit einer fotoßmpfindliohen lchi.cht überzogdrx -urde. Im lot:;tgf.notHvl;f>n Pail e^flpart rann al.ch clio Vnr^oTeituo.{? einer ι- ■?giro.

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Claims (6)

1. meine Akte : P 15 791 Docket : D 14 4o3

   Ansprüche

   1« Verfahren «ur Belichtung einer fotoempfindlichen Schicht mit einem Leitungebild für elektrische Halbleiter-Schalt-▼orrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere räumliche Abteilungen einer Einheitezelle der fotographischen Sohioht durch Verschieben der Schicht und der belichtenden Optik gegeneinander nacheinander zur Belichtung ausgerichtet und belichtet werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, dass nur Belichtung mit einem rasterartlg Wiederholungen aufweisenden Leitungebild den Rapporten des Leitungsbildeö sugeordnete Einheitezellen in Abteilungen gleicher Lage innerhalb der jeweils zugeordneten Sinheitszelle gleichzeitig mit dem gleichen Bild belichtet «erden.

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3. 3. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 ' und/oder 2, gekennzeichnet durch eine Kamera (46), die auf ein Bild (48)' ausrichfbar ist. und dei'en Aufnahme (63) für eine fotographische Platte (6o) und Optik (8o) gogeneinandvjr quer .zur optischen Achse versohieblich und in mehrere den Abteilungen einer Eirihei tabelle (22) zugeordneten Stellungen justierbar sind und dass die Abbildung der Optik (8) sich in jeder justierten Stellung im wesentlichen nur über die dieser Stellung Lugeordnete Abteilung erstreckt·
4. 4. Vorrichtung nach Jnopruch 3 z'ir Ausübung des Verfahrene nach Anspruch ? und 2₉ dadurch gekennzeichnet, daas die Qptifc eine Vielfacboptik (2o) ist, deren optische Achsen pich in der gleichen Weis*? wie die EinheitsEollen des Leitungebildes rasterartig nebeneinander erstrecken.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Einheitszelle (22) in vier Quadranten als Abteilungen unterteilt ist, und dass die Optik auf einem in den zwei orthogonalen Biahtrsngen senkrecht zur optischen Achse vereohieblichen ScJiIitten(78) gelagert ist und in ,jeder Richtung (2) durch Anschläge(96)gesicherte Endetellungen einnehmen kann.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewegung des Schlittens (78) pneumatische Kolben (7o) in den beiden orthogonalen Eichtungen und Gegenrichtungen an den Schiitton ansetzbar sind» und das3 die AnFchlage (96) elastisch defonnierbar sind, und dass die pneumatischen Kolben riohtungsweise getrennt mit Preßluft eines ersten Druckes und eines zweiten höheren Druckes aus einem pneumatischen System (Figur 4) beaufschlagbar sind, wobei der zweite Druck eine stärkere elastische Deformierung der Ansohll'%d bewirkt.

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   7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in d©n zur optischen Achse orthogonalen Richtungen iaeter (loo) für die Schlittenstellung an dem Schlitten (78) εη— gesstzt sind·

   S, Vorrichtung naoh oinera oder mehrere der Ansprüche J> bis 7» dadurch gekennzeichnet, öaee der Schlitten(78 )in KLchtung (Z) der optischen Achoe beweglich ist, und dass :?ür die !Bsgr-sazung der Sehllttenateilung in iiichtung auf die f otoempfindliche Platt.a {6o) juaüerbara Anoehlege (9o) TtIr den Schlitten (78) vorgesehsn sind»

   «j* Torrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennz©icht?,et_r dass £ur Bewegung dea eehlittens (78) auf diff fotographisjche Ilstts (66) zu pnetßiatiijche TioltteiuikXttel (7o Z) an den Schlitten (78) ansetzt ar sind, ι Ed dass in Gegenrichtung idrken.de ρ federnd© Glieder (92) an dan Sehlitten angesetzt gind, deren Federkraft (Io8) von dem mit Druckluft ■beaufschlagten KblböniKltteXa (7o Z) ü"bervin. ~>ar ist.

   Io» Vorrichtung nach eiiiem oder ι mehreren der Ansprüche 3 "bis 9» dadurch gekennzeichnet, daBS dar Zwischenraum zwischen Optik (8o) und fotcgraphiscLer Platte (6o) evakuierbar ist·

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