CN103069251A - 用于减少楔形误差的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在第一表面(2o)与第二表面(5o)之间带有间隔的情况下相对而置地对准第一衬底(2)的第一表面(2o)与第二衬底(5)的第二表面(5o)的装置，带有以下特征：－第一容纳器具(1)用于在第一容纳面(la)上容纳第一衬底(2)，－第二容纳器具(6)用于在第二容纳面(6a)上容纳第二衬底(5)，－接近器件用于在平移方向(T)上使第一表面(2a)接近第二表面(5a)直到到达最终位置中，其特征在于，设置有用于在第一表面(2o)接近第二表面(5o)的期间减少在第一表面(2o)与第二表面(5o)之间的楔形误差的器件。此外本发明涉及一种用于在第一表面与第二表面之间带有间隔的情况下相对而置地对准第一衬底的第一表面与第二衬底的第二表面的方法，其特征在于，在第一表面接近第二表面期间减少在第一表面与第二表面之间的楔形误差。

Description

用于减少楔形误差的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的用于在第一表面与第二表面之间带有间隔的情况下相对而置地对准(Ausrichtung)第一衬底的第一表面与第二衬底的第二表面的装置以及根据权利要求9的对应的方法。
背景技术
在半导体工业中存在大量的装置和方法，在其中，两表面彼此的校准具有重大的意义。表面主要为具有某种结构的表面，其结构必须彼此对准。在进行这样的校准的所有的方法中，值得期望的是最小化或者尽可能地排除在对准时的误差尤其楔形误差(Keilfehler)，即在两相对而置地待对准的表面的角位置方面的偏移。理想地，衬底的表面应在最终位置中即例如在模压(Prägen)微透镜时或者在平版印刷方法中生产掩模时精确平行地彼此对准。在微系统技术尤其制造微透镜(其在半导体工业中作为光透镜且由于微型化压力(Miniaturisierungsdruck)必须在更小的同时越来越精确)的示例中，上述的误差产生特别显著的影响。
因此特别重要的是微透镜的光轴不具有尤其由楔形误差引起的对准误差。微透镜经常相叠地堆叠，从而楔形误差相应地加重且图像质量相应地受到损害。
此外致力于在微透镜的大量生产时使废品最小化。
上述的楔形误差由于在对于待模压的构件尤其微透镜的制造重要的最终位置(模压材料(Prägematerial)在该最终位置中硬化)中模压衬底彼此或者容纳模压衬底的容纳器具彼此的误差安置而产生。
直到现在，通过在实际模压过程(在其中，衬底在平移方向上朝向彼此运动)之前平行地对准在衬底的表面之间的间隔，通过在接近容纳器具之前尽可能精确平行地对准容纳器具来实现楔形误差的降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种装置和方法，利用该方法可在对准两间隔开的衬底时将对准误差最小化，由此来提高待生产的产品的质量且显著降低制造成本。
该目的利用权利要求1和权利要求9的特征来解决。本发明的有利的改进方案在从属权利要求中给出。由从在说明书、权利要求和/或附图1中给出的特征中的至少两个构成的所有的组合同样落入本发明的范围内。对于给出的值域，位于所提及的界限内的值也应作为边界值公开且应可以任意的组合被要求保护。
本发明意图在于不是在衬底接近到最终位置中之前已经两衬底之间的对准误差，而是在接近期间且直到达到最终位置进行对准误差尤其楔形误差的减少。因此根据本发明可放弃将测量器具引入到待对准的衬底之间。根据本发明，在衬底接近期间第一衬底相对于第二衬底的间隔或者角位置或者第一容纳器具和第二容纳器具的间隔或者角位置从在第一表面和第二表面之间形成的工作空间外部来测量，使得可在衬底接近期间实现现场测量(in-situ-Messung)，更确切说直到待利用装置来制造的产品尤其微透镜域或者掩模的完成。
就将待通过第一衬底和第二衬底模压的模压材料引入到空隙中而言，根据本发明在模压材料引入到空隙中之后或者在模压材料引入到构造为承载衬底的第一衬底或者第二衬底上之后进行对准。如果在到达最终位置前不久或者在到达最终位置时实现楔形误差的减少，则这是特别有利的，因为由此实际上可排除通过第一衬底和/或第二衬底的继续的运动而引起的误差。
根据本发明的有利的实施形式设置成用于减少楔形误差的器件可在接近期间尤其直到到达最终位置连续地尤其没有中断地被使用。就在第一表面和/或第二表面上设置有模压结构以用于模压在第一表面与第二表面之间的模压材料而言，结合纳米压印方法实施本发明是特别有利的。
根据本发明的另一有利的实施形式设置成用于减少楔形误差的器件包括尤其利用光谱方法(spektroskopisch)来工作的测量器件以用于在第一表面接近第二表面的期间测量在第一衬底与第二衬底之间的角位置。通过在第一表面接近第二表面直到最终位置期间或者反之亦然来测量第一表面与第二表面彼此的角位置可通过用于减少楔形误差的器件来相应地作用于第一衬底和/或第二衬底或者第一容纳器具和/或第二容纳器具上，以便平行地对准第一表面和第二表面，从而在理想情况中不再存在楔形误差，尤其在到达最终位置时。
如果测量器件具有多个、尤其至少三个、尤其在第一容纳器具和/或第二容纳器具中相应建造在第一容纳面和/或第二容纳面之下的传感器以用于测量第一表面和第二表面在平移方向上到相应的传感器的间隔以及尤其用于测量第一衬底的背对第一表面的第一支承面和第二衬底的背对第二表面的第二支承面的间隔，则这在此是尤其有利的。通过传感器的集成可在现场特别节省空间且可靠地获取容纳面或者表面的角位置。
有利地，在本发明的一种实施形式中此外设置成用于减少楔形误差的器件包括驱动器件以用于改变第一衬底到第二衬底的角位置，尤其第一表面到第二表面的角位置，其中，驱动器件布置在第一容纳器具和/或第二容纳器具处。作为驱动器件可尤其为用于各个容纳器具的马达，其为容纳器具中的至少一个提供至少两个尤其三个转动自由度，其转动轴线处于彼此垂直并且其可任意地相对于平移方向来使容纳器具倾斜。
根据本发明的另一有利的实施形式设置成用于减少楔形误差的器件具有主动的控制器具以用于控制楔形误差的减少，尤其用于获取测量器件的测量值以及用于对应地操控驱动器件。主动的控制器具负责基于测量器件的测量值即在传感器与单个的根据本发明的相关的面(表面/支承面)之间的间隔来自动地重新调节相应的驱动器件，以便在任意时刻来保证第一表面相对于第二表面的平行的对准。
根据本发明的方法根据一种实施形式以以下步骤尤其以紧接着提出的顺序为特征：
－ 利用其容纳面将第一衬底固定在第一容纳器具上且利用其容纳面将第二衬底固定在第二容纳器具上，
－ 横向于平移方向使第一衬底与第二衬底对准，
－ 将模压结构施加到第一衬底的第一表面上且将承载材料施加到第二衬底的第二表面上，
－ 通过第一容纳器具在第二容纳器具的方向上的平移运动使第一衬底接近第二衬底，以及
－ 在第一衬底接近第二衬底期间且一旦第一衬底处于传感器的探测范围中，测量在第一衬底和第二衬底与第二容纳器具的每个传感器之间的间隔，
－ 通过控制器具来评估测量值和计算第一衬底相对于第二衬底的角位置，并且通过相应地操控驱动器件且相对于第二衬底更明确地说第二容纳器具相应地转动第一衬底更明确地说第一容纳器具来对用于减少在第一衬底和第二衬底之间的楔形误差的驱动器件进行控制。
附图说明
本发明的其它的优点、特征以及细节从紧接着的本发明的优选的实施形式的附图说明中得出。
图1显示了根据本发明的用于减少楔形误差的装置的截面示图。
具体实施方式
在图1中示出了用于在第一表面2o和第二表面5o之间带有间隔的情况下相对而置地对准第一衬底2的第一表面2o与第二衬底5的第二表面5o的装置的第一容纳器具，其中，第二衬底5固定在第二容纳器具6的第二容纳面6a上。第一衬底2在第一容纳器具1上的固定以及第二衬底5在第二容纳器具6上的固定例如通过分别在第一容纳器具1的容纳面la和第二容纳器具6的容纳面6a处施加负压来实现。
在表面2o处安装有模压结构3，其用于模压施加在表面5o上的模压材料4。该模压材料4例如为聚合物，其在模压时呈现模压结构3的轮廓，确切说在最终位置中，在该最终位置中模压结构3沉入到模压材料4中，以便相应于模压结构3的轮廓制造出大量的具有精确尺寸的产品(此处为微透镜)。通过示出的组件来模压和硬化由模压材料构成的微透镜域，从而随后可由微透镜域制造出多个微透镜。
为了模压，第一衬底2首先与第二衬底5相对而置地齐平地且平行地对准，其中，存在在图1中夸张地示出的楔形误差(通过代表第一衬底2和第二衬底5的角位置的虚线示出)。楔形误差可由第一容纳器具1或者第二容纳器具6相对彼此和/或相对于平移方向T的偏斜位置以及第一衬底2和/或第二衬底5的不均匀的厚度或者上述的原因的组合引起。
第一容纳器具1可通过未示出的平移驱动装置在平移方向T上朝向第二容纳器具6运动，还表示为用于使第一表面2o接近第二表面5o的接近器件。该平移驱动装置例如可为未示出的抓住第一容纳器具1的机器人臂。第二容纳器具6可固定地构造为在装置中的卡盘。根据本发明可考虑两容纳器具的运动的反转。
在第一衬底2更确切地说模压结构3接近第二衬底5更确切地说模压材料4期间，除其它器件外以在第二容纳器具6的传感器腔7中分布的方式设置有多个传感器8以作为用于减少楔形误差的器件。传感器8如此构造为光谱传感器(spektroskopische Sensor)，即各传感器8发射出光束，经由光束的反射和经反射的光的光谱可测量布置在光束中的第一表面2o以及第二表面5o到传感器8的间隔。通过形成间隔的差值可(在相应的传感器8的探测范围中)在第一衬底2在朝向第二衬底5的方向上接近的任意时刻测量在不同的部位处的间隔，从而通过相应地控制驱动器件引起第一容纳器具1和因此第一衬底2的相应的转动更确切地说引起第一容纳器具1的倾斜。
传感器8尤其利用白光光谱工作且相应地第二衬底5至少在传感器腔7的区域中对光辐射和/或紫外线辐射是透明的。就第一衬底2也对光辐射和/或紫外线辐射透明而言，还可通过传感器测量传感器8到在容纳侧la上的第一衬底的支承面2a的间隔。同样可测量在容纳侧6a上的第二衬底5的支承面5a的间隔，从而还可在这样的区域中测量衬底2,5的厚度，即传感器8的光路在其中伸延。
因此在第一表面2o接近第二表面5o期间，不仅可补偿第一容纳器具1在平移方向T上的运动中的误差而且可补偿有误差的初始的对准以及第一衬底2或者第二衬底5的厚度或者容纳面la，6a的不平坦的误差。
为了进一步优化光谱的测量和提高测量的精度，在本发明的有利的实施形式中设置成模压结构3和模压材料4布置在传感器8的光路之外。因此将避免光谱的错误评估且提高通过传感器的光谱法来对间隔进行的测定的精度。
因此通过根据本发明的设计方案，通过应用包括多个发送－接收模块(即传感器8)的光的路径系统来解决微透镜域由于在模压面更确切地说第一衬底2和第二衬底5的面之间的楔形误差而引起的不均匀的模压的问题，利用这些发送－接收模块来主动测量构造为模压模具的第一衬底2到构造为承载晶片的第二衬底5的表面5o的间隔并且同时在模压结构3的接近期间通过倾斜或者转动第一容纳器具1来重新调整使得表面2o与表面5o平行对准，即在理想情况中无楔形误差。
本发明的优点在于在微透镜域内微透镜的较高的产量，因为可沿着整个承载晶片来保证透镜的保持相同的质量。通过透镜的较高的产量和在透镜的光轴方面可忽略的误差取得明显地经济上和技术上的优点，尤其在使多个微透镜堆叠地相联结的情况下。除了由于较高的产量而降低的单件价格的经济上的优点，此外取得更高的图像质量的技术上的优点。
参考标号列表
1 第一容纳器具
1a 容纳面
2 第一衬底
2a 支承面
2o 表面
3 模压结构
4 模压材料
5 第二衬底
5a 支承面
5o 表面
6 第二容纳器具
6a 容纳面
7 传感器腔
8 传感器
T 平移方向

Claims (9)

1. 一种用于相对而置地对准第一衬底(2)的第一表面(2o)与第二衬底(5)的第二表面(5o)的装置，其中在所述第一表面(2o)和所述第二表面(5o)之间具有间隔，具有以下特征:
－ 第一容纳器具(1)以用于在第一容纳面(la)上容纳所述第一衬底(2)，
－ 第二容纳器具(6)以用于在第二容纳面(6a)上容纳所述第二衬底(5)，
－ 接近器件以用于在平移方向(T)上使所述第一表面(2a)接近所述第二表面(5a)直到到达最终位置中，其特征在于，
设置有用于在所述第一表面(2o)接近所述第二表面(5o)期间减少所述第一表面(2o)和所述第二表面(5o)之间的楔形误差的器件。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，用于减少楔形误差的所述器件可在接近期间尤其直到到达最终位置连续地尤其没有中断地被使用。
3. 根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在所述第一表面(2o)和/或所述第二表面(5o)上设置有模压结构(3)以用于模压在所述第一表面(2o)与所述第二表面(5o)之间的模压材料(4)。
4. 根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述用于接近的器件构造成引起所述第一容纳器具(1)和所述第二容纳器具(6)横向于所述容纳面(la,6a)在平移方向(T)上的平移运动。
5. 根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，用于减少楔形误差的所述器件包括尤其利用光谱方法工作的测量器件以用于在所述第一表面(2o)接近所述第二表面(5o)期间测量在所述第一衬底和所述第二衬底中的角位置。
6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述测量器件具有多个、尤其至少三个、尤其在所述第一容纳器具(1)和/或所述第二容纳器具(6)中相应构建于所述第一容纳面(1a)和/或所述第二容纳面(6a)之下的传感器(8)，以用于测量所述第一表面(2o)和所述第二表面(5o)在平移方向(T)上到相应的传感器(8)的间隔以及尤其测量所述第一衬底(2)的背对所述第一表面(2o)的第一支承面(2a)与所述第二衬底(5)的背对所述第二表面(5o)的第二支承面(5a)的间隔。
7. 根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，用于减少楔形误差的所述器件包括驱动器件以用于改变所述第一衬底(2)相对于所述第二衬底(5)的角位置，尤其所述第一表面(2o)相对于所述第二表面(5o)的角位置，其中，所述驱动器件布置在所述第一容纳器具(1)和/或所述第二容纳器具(6)处。
8. 根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，用于减少楔形误差的所述器件包括主动的控制器具以用于控制楔形误差的减少，尤其用于获取所述测量器件的测量值和用于对应地操控所述驱动器件。
9. 一种用于相对而置地对准第一衬底的第一表面与第二衬底的第二表面的方法，其中在所述第一表面和所述第二表面之间具有间隔，其特征在于，在所述第一表面接近所述第二表面期间减少在所述第一表面与所述第二表面之间的楔形误差。
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