DE102008057005A1

DE102008057005A1 - Verfahren zum Positionieren und/oder Führen mindestens eines beliebigen Prozesskopfes für die Metallisierung von dünnen Substraten in einem definierten Abstand über der Substratoberfläche

Info

Publication number: DE102008057005A1
Application number: DE102008057005A
Authority: DE
Inventors: Stefan Jonas; Lutz Redmann; Michael Merscher; Claudio Uriarte
Original assignee: Jonas und Redmann Automationstechnik GmbH
Current assignee: Jonas und Redmann Automationstechnik GmbH
Priority date: 2008-11-11
Filing date: 2008-11-11
Publication date: 2010-05-12
Also published as: CA2656773A1; US20100121477A1; WO2010054623A3; WO2010054623A2; MY148022A; US7957829B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren und/oder Führen mindestens eines beliebigen Prozesskopfes (Druckkopfes) oder einer Druckeinheit mit mindestens einer Druckdüse für die Metallisierung (Bedruckung) von dünnen Substraten wie Wafern in einem definierten Abstand über der Oberfläche des auf einer Auflage (Paddle; Drucktisch) vorzusehenden Substrats (Wafers). Um die Ebene der Öffnung der Druckdüse des Druckkopfes zur Oberfläche des auf dem Auflagetisch zu positionierenden Substrats (Wafers) planparallel einzustellen und die planparallele Einstellung während des Druckvorgangs aufrechtzuerhalten, werden am Druckkopf Abstandssensoren vorgesehen, über deren bei der Abstandsmessungers) kontinuierlich gewonnene Messdaten mittels Prozessaktuatoren für eine Verstellung des Druckkopfes in bis zu 6 Freiheitsgraden derart gesorgt wird, dass die Ebene der Öffnung der Druckdüse des Druckkopfes planparallel zur Ebene der Oberfläche des zu bedruckenden Substrats (Wafers) eingestellt, aufrechterhalten und/oder nachgestellt werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren und/oder Führen mindestens eines beliebigen Prozesskopfes (Druckkopfes) oder einer Druckeinheit mit mindestens einer Druckdüse für die Metallisierung (Bedruckung) von dünnen Substraten wie Wafern in einem definierten Abstand über der Oberfläche des auf einer Auflage (Paddle; Drucktisch) vorzusehenden Substrats (Wafers). Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung mit mindestens einem Druckkopf zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
Aus der DE 10 2006 051 558 A1 ist eine Siebdruckanlage für die Solarzellenfertigung mit einer auf – und abbewegbaren Druckeinheit und einem Drucktisch bekannt, über den ein Transportband hinweg bewegbar ist, wobei eine Positioniereinrichtung vorgesehen ist, die die Solarzellen zur Druckeinheit exakt ausgerichtet auf dem Transportband positioniert. Eine Verstelleinrichtung für die Druckeinheit ist hier nicht erforderlich.
Bei einem aus der DE 692 30 099 T2 bekannten Siebdruckverfahren wird ein zu bedruckendes Substrat auf einem Drucktisch fixiert, wobei das Substrat und das verwendete Sieb mit Bezugsmarken versehen sind. Mittels einer oberhalb des Drucktisches positionierten Betrachtungseinheit wird die Position der Bezugsmarken des auf den Drucktisch aufgebrachten Substrats optisch erfasst und gespeichert. Beim Positionieren des Siebes über dem zu bedruckenden Substrat wird die Lage der Bezugsmarken des Siebes und darüber die relative Lage des Siebes zum Substrat auf dem Drucktisch bestimmt, und die Bezugsmarken auf dem Substrat und auf dem Sieb werden durch eine entsprechende Korrektur der Position des Siebes in Deckung gebracht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art derart zur Verfügung zu stellen, dass die Positionierung und/oder Führung mindestens eines Druckkopfes oder einer Druckeinheit mit mindestens einer Druckerdüsen für die Metallisierung (Bedruckung) von dünnen Substraten wie Wafern in einem definierten Abstand über der Substratoberfläche (Waferoberfläche) effektiv und exakt durchzuführen ist derart, dass die Ebene der Öffnung der Druckdüse des Druckkopfes zur Oberfläche des auf dem Auflagetisch zu positionierenden Substrats (Wafers) planparallel einzustellen und die planparallele Einstellung während des Druckvorgangs aufrechtzuerhalten ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Ebene der Öffnung der Druckdüse des Druckkopfes zur Oberfläche des auf dem Auflagetisch zu positionierenden Substrats (Wafers) planparallel eingestellt und die planparallele Einstellung während des Druckvorgangs aufrechterhalten wird, indem

– zunächst am Druckkopf und an der Auflage (Paddle; Drucktisch) für das Substrat (Wafer) obere bzw. untere Abstandssensoren einander entsprechend positioniert und nach einer Kalibrierroutine kalibriert werden, gemäß der mittels eines Normkörpers der Abstand zwischen den einander zugeordneten oberen und unteren Abstandssensoren ermittelt wird,
– dann mittels der Abstandssensoren die Neigung der Oberfläche der Auflage (Paddle; Drucktisch) für das Substrat (Wafer) und zugleich der Abstand zwischen einer am Druckkopf vorgegebenen Referenzebene (Referenzplatte) und der Ebene der Öffnung der Druckdüse ermittelt werden,
– anschließend über den Abstand zwischen der Referenzplatte des Druckkopfes und der Ebene der Öffnung der Druckdüse und dem Neigungswinkel der Oberfläche der Auflage (Paddle; Drucktisch) die Position der Druckdüse in Bezug zur Oberfläche der Auflage (Paddle; Drucktisch) bestimmt wird,
– weiterhin die jeweilige Dicke und Dickenvariationen (Keiligkeit) des zu bedruckenden Substrats (Wafers) mittels eines Dicken- und Dickenvariationsmessgeräts ermittelt werden,
– nach anschließender Positionierung des Substrats (Wafers) auf der Auflage (Paddle; Drucktisch) die Ebene der zu bedruckenden Oberfläche des Substrats (Wafers) im Raum über die bereits ermittelte Ebene der Oberfläche der Auflage (Paddle; Drucktisch) im Raum und über die zuvor ermittelte Geometrie des Substrats (Wafers) ermittelt wird,
– dann der Druckkopf um seine X- und/oder Y-Achse mittels eines Prozessaktuators in Drehung versetzt wird, bis die Ebene der Öffnung der Druckdüse planparallel zur Ebene der zu bedruckenden Oberfläche des Substrats (Wafers) eingestellt ist,
– anschließend mittels einer Kamera die zweidimensionale Anordnung des auf der Auflage (Paddle; Drucktisch) positionierten zu bedruckenden Substrats (Wafers) bildmässig erfasst wird,
– dann mittels einer Bildauswertung die Substrat-(Wafer-)länge, – breite und der Winkel γ der Verdrehung der Substrat-(Wafer-)position auf der Oberfläche der Auflage (Paddle; Drucktisch) in Bezug zur Z-Achse des Druckkopfes ermittelt werden,
– anschließend der Druckkopf entsprechend dem ermittelten Verdrehungswinkel γ um seine Z-Achse mittels eines Prozessaktuators verdreht wird,
– dann kontinuierlich der Abstand zwischen der Ebene der Öffnung der Druckdüse und der zu bedruckenden Oberfläche des Substrats (Wafers) mittels der am Druckkopf vorgesehenen oberen Abstandssensoren gemessen wird,
– anschließend die jeweiligen Messdaten einem Prozessaktuator zum Starten der Vorwärtsbewegung des Druckkopfes in Richtung der X-Achse (Druckrichtung) eingegeben werden,
– wobei über eine Rückkopplung des Ausgangs des Prozessaktuators zu dessen Eingang der Druckkopf in Richtung dessen X-Achse (Druckrichtung) vom Prozessaktuator bis zum Gelangen der Druckdüse an eine Druckanfangsposition kontinuierlich vorgetrieben wird, die durch die zuvor vorbestimmte Position der ersten Kante des auf der Oberfläche der Auflage (Paddle; Drucktisch) positionierten Substrats (Wafers) definierten ist
– und in der der Betrieb der Druckdüse (Druckprozess) mittels des Prozessaktuators gestartet wird,
– wobei über eine Rückkopplung des Ausgangs des letzteren zum Eingang des Prozessaktuators der Vortrieb des Druckkopfes in Richtung dessen X-Achse (Druckrichtung) und damit der Betrieb der Druckdüse aufrechterhalten wird, bis eine Druckendposition erreicht ist, die durch die zuvor bestimmte Position der zweiten Kante des auf der Oberfläche der Auflage (Paddle; Drucktisch) positionierten Substrats (Wafers) definiert ist, in der der Prozessaktuator den Betrieb der Druckdüse ausschaltet, und
– anschließend der Prozess unmittelbar oder erst dann beendet wird, wenn die Ermittlung der Ebene der Oberfläche eines nachfolgend zu bedruckenden Substrats (Wafers) über die erneut zu bestimmende Ebene der Oberfläche der Auflage (Paddle; Drucktisch) und die Auswertung der Dicken- und Dickenvariationsmessung des nachfolgend zu bedruckenden Substrats (Wafers) durchgeführt worden ist.

Die oben benannte Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch eine Verfahren des eingangs genannten Art, das gekennzeichnet ist durch die folgenden Verfahrensschritte:

– zunächst werden Abstandssensoren, die am Druckkopf in Druckrichtung jeweils vor der Druckdüse vorzusehen sind, mit festem Abstand zu einer vorgegebenen Kalibrierebene kalibriert und zugleich wird der extern gemessene vertikale Abstand zwischen der Ebene der Abstandssensoren und der Ebene der Öffnung der Druckdüse vorgegeben,
– anschließend wird über den gemessenen vertikalen Abstand zwischen der Ebene der Abstandssensoren und der Ebene der Öffnung der Druckdüse und über den festen Abstand der Abstandssensoren zur Kalibrierebene die Position der Ebene der Öffnung der Druckdüse im Raum zu den Abstandssensoren am Druckkopf ermittelt,
– dann wird mittels einer Kamera die zweidimensionale Anordnung des auf der Auflage (Paddle; Drucktisch) positionierten zu bedruckenden Substrats (Wafers) bildmässig erfasst,
– anschließend werden mittels einer Bildauswertung die Substrat-(Wafer-)länge, -breite und der Winkel γ der Verdrehung der Substrat-(Wafer-)Position auf der Oberfläche der Auflage (Paddle; Drucktisch) in Bezug zur Z-Achse des Druckkopfes ermittelt,
– hierauf wird der Druckkopf in Richtung der Y-Achse bis zur Übereinstimmung seiner Stellung mit der erfassten Position des Substrats (Wafers) auf der Oberfläche der Auflage (Paddle; Drucktisch) verfahren und/oder um seine Z-Achse um den Winkel γ verdreht,
– anschließend wird die kontinuierliche Messung des Abstandes zwischen den der Druckdüse vorauseilenden Abstandssensoren und der Oberfläche des Substrats (Wafers) gestartet und die erhaltenen Messdaten werden einem Prozessaktuator zum Starten des Vortriebs des Druckkopfes in Richtung der X-Achse (Druckrichtung) zugeführt,
– wobei über eine Rückkopplung des Ausgangs des Prozessaktuators zu dessen Eingang der Druckkopf gesteuert in Richtung seiner X-Achse vorgetrieben wird, bis der der Druckdüse vor auseilende Abstandssensor die erste Kante des auf der Oberfläche der Auflage (Paddle; Drucktisch) positionierten Substrats (Wafers) erfasst hat,
– dann wird der Betrieb der Druckdüse (Druckprozess) unter Fortsetzung des Vortriebs des Druckkopfes in Richtung der X-Achse (Druckrichtung) und bei kontinuierlicher Messung des Abstandes zwischen den der Druckdüse vorauseilenden Abstandssensoren und der Oberfläche des Substrats (Wafers) gestartet und die erhaltenen Abstandsmesswerte werden kontinuierlich von einem Signal-Komparator mit den vorgegebenen (definierten) Abstandswerten verglichen,
– wobei bei einem i. O.-Signal am Ausgang des Signal-Komparators der Vortrieb des Druckkopfes in Richtung der X-Achse über eine Rückkopplung zum Eingang des Prozessaktuator in Richtung der X-Achse (Druckrichtung) kontinuierlich fortgesetzt wird und
– bei einem n. i. O.-Signal am Ausgang des Signal-Komparators der Druckkopf stets über einen Antrieb entsprechend dem n. i. O.-Signals in Richtung der Z-Achse verstellt und/oder um die X-Achse geneigt und in Richtung der X-Achse (Druckrichtung) weiter vorgetrieben wird, bis die zweite Kante des auf der Auflage (Paddle) positionierten zu bedruckenden Substrats (Wafers) von den der Druckdüse vorauseilenden Abstandssensoren erfasst wird, worauf der Betrieb Druckdüse des Druckkopfes (der Druckvorgang) beendet wird.

Vorzugsweise erfassen die Abstandssensoren den jeweiligen Abstand zwischen dem Druckkopf und der Oberfläche des Substrats (Wafers) mittels Lasertriangulation, interferometrisch, akustisch, chromatisch konfokal, kapazitiv, induktiv und/oder auf sonstiger elektrischer Basis.
Die Abstandssensoren können analog oder an diskreten Punkten zu bestimmten Zeiten (digital) mittels des Signal-Komparators abgefragt werden. Auch können Ungenauigkeiten in der mechanischen Aufhängung des Druckkopfes und/oder Positionsfehler, thermische Ausdehnungen und/oder mechanische Verformungen des Wafers vorteilhafterweise durch Abgleich der von den Abstandssensoren erfaßten Messwerte mit im Signal-Komparator gespeicherten vorgegebenen entsprechenden Sollkennwerten ermittelt und durch nachfolgende entsprechende Ansteuerung der Prozessaktuatoren am jeweiligen Druckkopf ausgeglichen werden. Ein- oder zwei dimensionale Prozessaktuatoren sind für das Ausrichten des Prozesskopfes (Druckkopfes) einzusetzen.
Bevorzugt erfolgen die Messung des Abstandes zwischen dem Druckkopf bzw. der Druckeinheit und der Oberfläche des Substrats (Wafers) mittels der Abstandssensoren sowie die Steuerung der entsprechenden Positionierung des Druckkopfes online-mäßig. Bevorzugt wird die Steuerung der Positionierung des Druckkopfes mit einem Roboter wie z. B. einem Hexapod durchgeführt.
Vorteilhafterweise wird für die Kalibrierung der Abstandssensoren und die Ansteuerung der Prozessaktuatoren nach einer Kalibrierroutine verfahren, gemäß der am jeweiligen Druckkopf zwei obere Abstandssensoren so vorzusehen sind, dass ihre Verbindungslinie nicht in Bewegungsrichtung des Prozesses (Druckrichtung) zeigt, die beiden Mess-Punkte während der Bewegung des Druckkopfes zwei parallel Geraden bei der Messung des Abstandes zur Substratoberfläche beschreiben und zwei untere Sensoren neben dem Substrat (Wafer) so anzuordnen sind, dass der Druckkopf über den unteren Sensoren in zwei Positionen A und B zu positionieren ist, wobei in der ersten Position A die Abstände zwischen den beiden oberen und den beiden unteren Abstandssensoren und in der zweiten Position B die Abstände zwischen den beiden unteren Sensoren und den Druckerdüsen des Druckkopfes gemessen werden.
Vor dem Druckvorgang muß die Substratoberfläche (Waferoberfläche) bekannt sein. Es erfolgt somit zunächst eine Kalibrierung. Dafür werden in Position A und B des Druckkopfes die vier Abstände von den zwei oberen Sensoren und dem Druckkopf zu den zwei unteren Sensoren gemessen. Die Differenzen ergeben ein Höhen-Offset des Druckkopfes, wenn eine Subtrat-(Wafer-) oder Drucknest-Oberfläche mit den oberen Sensoren vermessen wird. Da jeder Wafer eine individuelle Dicke und Dickenvariation (Keiligkeit) aufweist, werden von jedem Wafer zuvor diese Werte mit einem geeigneten Messgerät ermittelt.
Mit Startbeginn des Verfahrens, bei dem nach der oben erwähnten Kalibrierroutine verfahren wird, erfolgt zunächst die Kalibrierung der Abstandssensoren mit festem Abstand zur Kalibrierebene. Zugleich wird extern der vertikale Abstand zwischen einem Sensor und der zugeordneten Druckdüse des Druckkopfes gemessen. Die jeweiligen Messwerte aus der Kalibrierung und der externen Messung des vertikalen Abstandes zwischen Abstandssensor und Druckdüse des Druckkopfes werden einer Auswerteeinheit zugeführt, von der die Position der Druckdüse des Druckkopfes zu den Abstandssensoren ermittelt wird, womit der Kalibriervorgang beendet ist.
Bevorzugt wird der Druckkopf in Richtung der Druckbewegung an einer Ausrichthandling gehaltert bewegt, die aus mehreren zueinander parallelen übereinander angeordneten Metallplatten gebildet wird, deren oberste Metallplatte unbeweglich fixiert wird, wobei jeweils zwei benachbarte Metallplatten über Führungen, Spindel und Motoren funktionsmäßig verbunden werden derart, dass die jeweils untere Metallplatte mit mindestens einem Freiheitsgrad (Verschiebungen x, y, z und Rotationen φ, θ) zusätzlich zu den Freiheitsgraden der oberen Metallplatte zu bewegen und der Druckkopf somit in bis zu sechs Freiheitsgraden frei im Raum zu positionieren ist, wobei die Richtung x der Druckbewegung als einziger Freiheitsgrad für die untersten Metallplatte gegeben ist.
Geeigneterweise werden zunächst die individuelle Dicke und Dickenvariationen (Keiligkeit) und/oder die geometrische Oberflächenstruktur des zu bedruckenden dünnen Substrats (Wafers) mittels eines Dicken- und Dickenvariationsmeßgerätes und/oder Topografiemeßsystems ermittelt, worauf die Ebene der Substrat-(Wafer-)Oberfläche durch die vorher durchgeführte Kalibrierung der Druckeinheit und das Ablegen des Substrats (Wafers) eindeutig bestimmt wird, der Druckkopf in alle Richtungen ausser in Druckrichtung x so ausgerichtet wird, dass die nachfolgenden Bewegungen des Druckkopfes in der Druckrichtung x die Ebene der Oberfläche des Substrats (Wafers) mit einem definierten Druckabstand beschreibt, wobei erst der Druckkopf vom Substrat (Wafer) abgehoben, ausgerichtet und an die Anfangs-x-Position gefahren und vor der Druckbewegung wieder in den geforderten Abstand zur Oberfläche des Substrats (Wafers) gefahren wird.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch eine Vorrichtung mit mindestens einem Druckkopf gelöst, die gekennzeichnet ist durch ein den Druckkopf beweglich halterndes Ausrichthandling, das aus mehreren parallel übereinander angebrachten Metallplatten gebildet ist, von denen die oberste Metallplatte unbeweglich befestigt ist, wobei mittels zwischen jeweils zwei benachbarten Metallplatten vorgesehenen Führungen, Spindeln und Motoren die jeweils untere Metallplatte mit einem oder mehreren Freiheitsgraden (Verschiebungen x, y, z und Rotationen φ, θ) zusätzlich zu den Freiheitsgraden der oberen Metallplatte zu bewegen und der Druckkopf somit in bis zu sechs Freiheitsgraden frei im Raum zu positionieren ist und die Richtung der Druckbewegung (x) als einziger Freiheitsgrad in der untersten Metallplatte enthalten ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zu dessen Durchführung ermöglichen in zeitsparender Weise eine sichere und fortlaufende Kontrolle und Regelung der Positionierung und/oder Führung mindestens eines Prozesskopfes (Druckkopfes) und/oder einer Druckeinheit für die Metallisierung (Bedruckung) von Substraten wie Wafern in einem definierten Abstand über der Oberfläche des Substrats (Wafers), wobei während des Druckens mit den oberen Abstandssensoren der Abstand des Prozesskopfes (Druckkopfes) zur Substratoberfläche (Waferoberfläche) bestimmt wird. Ändert sich ein Parameter während einer Druckreihe, so sind die Bestimmung dieser Veränderung und eine entsprechende Anpassung der Ausrichtkoordinaten des Prozesskopfes (Druckkopfes) unmittelbar gegeben.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen erläutert. In diesen sind:
1a und 1b Fließbilder der aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte einer erste Ausführungsform des Verfahrens,
2a und 2b Fließbilder der aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens,
3 eine Vorderansicht (Ebene Z-Y) eines schematisch dargestellten Druckkopfes zur Verwendung in der ersten Ausführungsform des Verfahrens,
4a bis 4c schematische Darstellungen in der Z-X-Ebene des bei der ersten Ausführungsform des Verfahrens eingesetzten Druckkopfes in aufeinanderfolgenden Stufen seiner Bewegung in Druckrichtung D,
5 eine schematische Darstellung des in der erste Ausführungsform des Verfahrens einzusetzenden Druckkopfes mit einer vorgegebenen Referenzplatte zur Ermittlung des Abstandes zwischen der Ebene der Abstandsenssoren am Druckkopf und der Ebene der Öffnung der Druckdüse des Druckkopfes,
6 eine Draufsicht einer schematischen Darstellung der bildmäßig zu erfassenden Lage eines auf der Oberfläche einer Auflage positionierten keilförmigen Wafers,
7 eine der 3 entsprechende Vorderansicht in der Z-Y-Ebene eines schematisch dargestellten Druckkopfes, der jedoch für den Einsatz in der zweiten Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen ist,
8a bis 8c schematische Darstellungen, die den 3a bis 3c in der Z-Y-Ebene entsprechen, wobei der bei der zweiten Ausführungsform des Verfahrens eingesetzte Druckkopf gemäß 7 in aufeinanderfolgenden Stufe seiner Bewegung in Druckrichtung (Pfeil D) dargestellt ist,
9 eine schematische Perspektivdarstellung eines Roboter in Form eines Hexapods mit einem an diesem gehalterten Druckkopf und
10 eine schematische Perspektivansicht eines Ausrichthandlings, das aus einer Vielzahl paralleler, übereinander angeordneter Metallplatten besteht, wobei an der untersten Metallplatte ein Druckkopf gehaltert ist.
Eine erste Ausführungsform des Verfahrens zum Positionieren und/oder Führen mindestens eines beliebigen Prozesskopfes (Druckkopfes) oder einer Druckeinheit mit mindestens einer Druckdüse für die Metallisierung (Bedruckung) von dünnen Substraten wie Wafern in einem definierten Abstand über der Oberfläche des auf einer Auflage (Paddle; Drucktisch) vorzusehenden Substrats (Wafers) werden nun unter Bezug auf die 1a, 1b, 3, 4a, 4b, 4c, 7 und 8 beschrieben.
3 zeigt schematisch in einer Seitenansicht einen Druckkopf 1 in der Ebene Z; Y, der an einem in 3 nicht gezeigten Ausrichthandling gehaltert und zusammen mit diesem mittels eines Roboters mit drei Translationsfreiheitsgraden und drei Rotationsfreiheitsgraden bewegt werden kann. Der Druckkopf 1 weist eine Druckdüse 2 an seiner Unterfläche 3 auf, die auf einen Wafer 4 mit für gewöhnlich keilförmiger Gestalt auszurichten ist, der auf einem auf einer Tischplatte 5 befindlichen Waferhalter oder einer Auflage 6 mit Abstand zur Ebene der Öffnung der Druckdüse 2 zu positionieren ist. An der Unterfläche 3 des Druckkopfes 1 und gegenüberliegend am Waferhalter 6 sind obere bzw. untere Abstandssensoren 7 bzw. 8 einander zugeordnet vorgesehen, wobei die oberen Abstandssensoren 7 in Druckrichtung (Pfeil D) der Druckdüse 2 nachgeordnet am Druckkopf 1 positioniert sind, wie aus den 4a bis 4c ersichtlich ist, die den Druckkopf 1 in der Z-X-Ebene in drei aufeinanderfolgenden Stufen der Bewegung in Druckrichtung (Pfeil D) zeigen, und zwar bei Erreichen einer ersten Kante K₁ des auf Oberfläche 9 der Auflage 6 positionierten Wafers 4 (4a), in Druckposition über der Oberfläche 10 des auf der Oberfläche 9 der Auflage 6 positionierten Wafers 4 (4b) und nach erfolgtem Bedrucken der Oberfläche 10 des auf der Oberfläche 9 der Auflage 6 positionierten Wafers 4 (4c).
Um die Ebene der Öffnung der Druckdüse 2 des Druckkopfes 1 zur Oberfläche 10 des auf der Oberfläche 9 der Auflage 6 positionierten Wafers 4 planparallel einzustellen und während des Druckvorgangs die planparallele Position aufrechtzuerhalten, werden, wie aus den in den 1a und 1b gezeigten Fließbildern hervorgeht, folgende Verfahrensschritte A₁-A₁₈ nacheinander durchgeführt:

A₁ und A₂: Zunächst werden die oberen und unteren Abstandssensoren 7, die paarweise am Druckkopf 1 und an der Auflage 6 für die Wafer 2 zu positionieren sind, nach einer Kalibrierroutine kalibriert, gemäß der in herkömmlicherweise mittels eines Normkörpers der Abstand zwischen den paarweise angeordneten oberen und unteren Abstandssensoren 7 bzw. 8 ermittelt.
A₃: Dann wird mittels der Abstandssensoren 7 bzw. 8 die Neigung der Oberfläche 9 der Auflage 6 für den Wafer 2 und
A₄: zugleich, wie aus 5 hervorgeht, der Abstand d zwischen einer am Druckkopf 1 vorgegebenen Referenzplatte 11 und der Ebene der Öffnung der Druckdüse 2 ermittelt, und zwar über den Abstand a zwischen den oberen und unteren Abstandssensoren 7 bzw. 8, den Abstand b zwischen den oberen Abstandssensoren und der Oberfläche 9 der Auflage 6, dem Abstand c zwischen der Ebene der Öffnung der Druckdüse 2 und der Oberfläche 9 der Auflage 6 und über den Abstand e zwischen der Referenzplatte 11 am Druckkopf 1 und den unteren Abstandssensoren 8.
A₅: Anschließend wird über den Abstand d zwischen der Referenzplatte 11 am Druckkopf 1 und der Ebene der Öffnung der Druckdüse 2 und über den Neigungswinkel der Oberfläche 9 der Auflage 6 für den Wafer 4 die Position der Druckdüse 2 in Bezug zur Oberfläche 9 der Auflage 6 bestimmt.
A₆: Dann werden die Dicke und die Dickenvariationen (Keiligkeit) des zu bedruckenden Wafers 4 mittels eines Dicken- und Dickenvariationsmessgerätes ermittelt,
A_7a und A_7b: Dann wird nach Positionierung des Wafers 4 auf der Oberfläche 9 der Auflage 6 die Ebene der zu bedruckenden Oberfläche 10 des Wafers 4 im Raum über die bereits ermittelte Ebene der Oberfläche 9 der Auflage 6 im Raum und über die zuvor ermittelte Geometrie des Wafers 4 ermittelt.
A₈: Anschließend wird der Druckkopf 1 um seine X- und/oder Y-Achse mittels eines Prozessaktuators 12 in Drehung versetzt, bis die Ebene der Öffnung der Druckdüse 2 planparallel zur Ebene der zu bedruckenden Oberfläche 10 des Wafers 4 eingestellt ist.
A₉: Anschließend wird mittels einer Kamera die in 6 dargestellte zweidimensionale Anordnung des auf der Oberfläche 9 der Auflage 6 positionierten zu bedruckenden Wafers 4 bildmäßig erfaßt.
A₁₀: Dann werden mittels einer Bildauswertung die Waferlänge, -breite und der Winkel γ der Verdrehung der Waferposition auf der Oberfläche 9 der Auflage 6 in Bezug zur Z-Achse des Druckkopfes 1 ermittelt.
A₁₁: Anschließend wird der Druckkopf 1 entsprechend dem ermittelten Verdrehungswinkel γ um seine Z-Achse mittels eines Prozessaktuators verdreht.
A₁₂: Dann wird kontinuierlich der Abstand zwischen der Ebene der Öffnung der Druckdüse 2 und der zu bedruckenden Oberfläche 10 des Wafers 4 mittels der am Druckkopf 1 vorgesehenen oberen Abstandssensoren 7 gemessen.
A₁₃: Anschließend werden die jeweiligen Messdaten dem Prozessaktuator zum Starten der Vorwärtsbewegung des Druckkopfes 1 in Richtung der X-Achse (Druckrichtung) eingegeben.
A₁₄: Über eine Rückkopplung vom Ausgang des Prozeßaktuators zu dessen Eingang wird der Druckkopf 1 in Richtung der X-Achse (Druckrichtung) bis zum Gelangen der Druckdüse 2 an eine Druckanfangsposition 14 (4a) kontinuierlich vorgetrieben, die durch die zuvor bestimmte Position der ersten Kante K₁ des auf der Oberfläche 9 der Auflage 6 positionierten Wafers 4 definiert ist,
A₁₅: Der Betrieb der Druckdüse 2 wird mittels des Prozessaktuators in der Druckanfangsposition gestartet.
A₁₆: Dann wird über eine Rückkopplung des Ausgangs des Prozessaktuators zu dessen Eingang der Vortrieb des Druckkopfes 1 in Richtung der X-Achse (Druckrichtung) und damit der Betrieb der Druckdüse 2 aufrechterhalten, bis eine Druckendposition erreicht ist, die durch die zuvor bestimmte Position der zweiten Kante K₂ des auf der Oberfläche 9 der Auflage 6 positionierten Wafers 4 definiert ist, in der der Prozessaktuator den Betrieb der Druckdüse 2 ausschaltet.
A₁₇: Anschließend wird der Prozess unmittelbar
A₁₈: oder erst dann beendet, wenn nach Abschalten der Druckdüse 2 und damit nach Durchführung der Bedruckung der Oberfläche 12 des Wafers 4 die Ermittlung der Ebene der Oberfläche eines nachfolgend zu bedruckenden Wafers über die erneut zu bestimmende Ebene der Oberfläche 9 der Auflage 10 und die Auswertung der Dicken- und Dickenvariationsmessung des nachfolgend zu bedruckenden Wafers durchgeführt worden ist.

Aus der 7 geht eine der 3 entsprechende Vorderansicht des Druckkopfes 1 in der Z-Y-Ebene hervor, der bei der zweiten Ausführungsform des Verfahrens Verwendung findet. Wie den 8a bis 8c zu entnehmen ist, die entsprechend den 4a bis 4c den Druckkopf 1 in der Z-X-Ebene in drei aufeinanderfolgenden Stufen der Bewegung in Druckrichtung (Pfeil D) zeigen, sind hier am Druckkopf 1 vorgesehene Abstandssensoren 15 in Druckrichtung (Pfeil D) vor der Druckdüse 2 positioniert.
Um die Ebene der Öffnung der Druckdüse 2 des Druckkopfes 1 zur Oberfläche 10 des auf der Oberfläche 9 der Auflage 6 positionierten Wafers 4 planparallel einzustellen und die planparallele Stellung während der Führung des Druckkopfes 1 über die zu bedruckenden Oberfläche 10 des Wafers 4 aufrechtzuerhalten und/oder bei Abweichungen wieder einzustellen, werden, wie aus den in den 2a und 2b gezeigten Fließbildern hervorgeht, folgende Verfahrensschritte B₁ bis B₁₆ nacheinander durchgeführt:

B₁: Zunächst werden die Abstandssensoren 14, die am Druckkopf 1 in Druckrichtung (Pfeil D) jeweils vor der Druckdüse 2 vorzusehen sind, mit festem Abstand zu einer vorgegebenen Kalibrierebene kalibriert;
B₂: Zugleich wird der vorgegebene vertikale Abstand zwischen der Ebene der Abstandssensoren 14 und der Ebene der Öffnung der Druckdüse 2 ins Verfahren eingebracht.
B₃: Anschließend wird über den gemessenen vertikalen Abstand zwischen der Ebene der Abstandssensoren 14 und der Ebene der Öffnung der Druckdüse 2 und über den festen Abstand der Abstandssensoren 14 zur vorgegebenen Kalibrierebene die Ebene der Öffnung der Druckdüse 2 im Raum zu den Abstandssensoren 14 am Druckkopf 1 ermittelt.
B₄: Dann wird mittels einer Kamera die zweidimensionale Anordnung des auf der Oberfläche 9 der Auflage 6 positionierten zu bedruckenden Wafers 4 bildmäßig erfasst.
B₅: Anschliessend werden mittels einer Bildauswertung die Waferlänge, -breite und der Winkel γ der Verdrehung der Waferposition auf der Oberfläche 9 der Auflage 6 in Bezug zur Z-Achse des Druckkopfes 1 ermittelt.
B₆: Hierauf wird der Druckkopf 1 in Richtung der Y-Achse bis zur Übereinstimmung seiner Stellung mit der erfassten Position des Wafers 4 auf der Oberfläche 9 der Auflage 6 verfahren und zugleich um seine Z-Achse um den Winkel γ verdreht.
B₇: Anschliessend wird die kontinuierliche Messung des Abstandes zwischen den in Druckrichtung (Pfeil D) vor der Druckdüse 2 am Druckkopf 1 positionierten Abstandssensoren 14 und der zu bedruckenden Oberfläche 10 des Wafers 4 eingeleitet.
B₈: Die erhaltenen Messdaten werden einem Prozessaktuator zum Starten des Vortriebs des Druckkopfes 1 in Richtung der X-Achse (Druckrichtung) zugeführt.
B₉: Der Druckkopf 1 wird über eine Rückkopplung des Ausgangs des Prozessaktuators zu dessen Eingang gesteuert in Richtung der X-Achse vorgetrieben, bis die der Druckdüse 2 vorauseilenden Abstandssensoren 14 am Druckkopf 1 die erste Kante K₁ des auf der Oberfläche 9 der Auflage 6 positionierten Wafers 4 erfasst hat.
B₁₀: Zugleich wird der Vortrieb des Druckkopfes 1 in Richtung der X-Achse (Druckrichtung) fortgesetzt und
B₁₁ der Betrieb der Druckerdüse 2 gestartet,
B₁₂: wobei die kontinuierliche Messung des Abstandes zwischen den der Druckdüse 2 vorauseilenden Abstandssensoren 15 am Druckkopf 1 und der zu bedruckenden Oberfläche 10 des Wafers 4 fortgesetzt wird.
B₁₃: Die erhaltenen Abstandsmesswerte werden kontinuierlich in einem Signal-Komparator mit den vorgegebenen (definierten) Abstandswerten verglichen,

– wobei bei einem i. O.-Signal am Ausgang des Signal-Komparators der Vortrieb des Druckkopfes 1 in Richtung der X-Achse über eine Rückkopplung des Ausgangs des Prozessaktuators zu dessen Eingang kontinuierlich gesteuert fortgesetzt.

B₁₄: Bei einem n. i. O.-Signal am Ausgang des Signal-Komparators wird der Druckkopf 1 stets über einen Antrieb in Richtung der Z-Achse verstellt und/oder um die X-Achse entsprechend geneigt, bevor der Druckkopf 1 in Richtung der X-Achse weiter vorgetrieben wird.
B₁₅: Solange die zweite Kante K₂ des auf der Oberfläche 9 der Auflage 6 positionierten Wafers 4 durch die der Druckdüse 2 in Druckrichtung (Pfeil D) vorauseilenden Abstandssensoren 14 nicht erfasst wird, erfolgt der Vortrieb des Druckkopfes 1 in Richtung der X-Achse über eine Rückkopplung zum Eingang des Prozessaktuators kontinuierlich weiter.
B₁₆: Beim Erfassen der zweiten Kante K₂ des auf der Oberfläche 9 der Auflage 6 positionierten bedruckten Wafers 4 durch die der Druckdüse 2 in Druckrichtung (Pfeil D) vorauseilenden Abstandssensoren 14 am Druckkopf 1 wird der Betrieb der Druckdüse 2 ausgeschaltet und der Druckprozess somit beendet.

Aus 9 geht schematisch ein Roboter 15 mit Parallelkinematik, ein sog. Hexapod, zur Steuerung der translatorischen und rotationsmässigen Bewegung der Druckkopfes 1 hervor. Dieser Roboter 15 kann die Arbeitsfläche 16, z. B. eine kleine tellerartige Platte beliebig in allen 6 Freiheitsgraden positionieren, indem Aktoren 17, die z. B. von Elektrozylindern gebildet werden, in bekannter Weise aus- und eingefahren werden. Um einen großen Hub in X-Achse zu erhalten, kann die Arbeitsfläche 16 des Roboters 15 auf einer Linearachse 18 montiert werden, längs der der Roboter 15 zum Bedrucken des Wafers 4 und Fahren der Druckdüse 2 in eine Reinigungsstation zu verfahren ist. Positionseinstellungen der Druckkopfes 1 mit dem Roboter 15 sind dann in der Y- und Z-Achse sowie in den 3 Rotationsfreiheitsgraden möglich. Die Druckbewegung des Druckkopfes 1 ist mittels der Linearachse 18 sehr laufruhig auszuführen.
10 zeigt schematisch ein aus mehreren parallel übereinander angeordneten Metallplatten 19 gebildetes Ausrichthandling 20, an dessen unterste Metallplatte 19 der Druckkopf 1 gehaltert ist. Die oberste Metallplatte 19 ist unbeweglich fixiert, und zwei benachbarte Metallplatten 19 sind jeweils über Führungen, Spindel und Motoren funktionsmässig derart verbunden, dass die jeweils untere Metallplatte 19 mit mindestens einem Freiheitsgrad (Verschiebung in X-, Y- und Z-Achse und Rotationen φ, θ) zusätzlich zu den Freiheitsgraden der oberen Metallplatte 19 zu bewegen ist. Der an dem Ausrichthandling 20 gehalterte Druckkopf 1 ist somit in bis zu sechs Freiheitsgraden frei im Raum zu positionieren, wobei die Richtung der Druckbewegung x (Pfeil D) als einziger Freiheitsgrad für die unterster Metallplatte 19 gegeben ist.

A₁ bis A₁₇: Verfahrensschritte der ersten Ausführungsform des Verfahrens
B₁ bis B₁₈: Verfahrensschritte der zweiten Aussführungsform des Verfahrens
1: Druckkopf
2: Druckdüse
3: Unterfläche des Druckkopfes
4: Substrat, Wafer (keilförmig)
5: Tischplatte
6: Auflage; Waferhalter
7: obere Abstandssensoren am Druckkopf in Druckrichtung D der Druckdüse nachgeordnet
8: untere Abstandssensoren an der Auflage
9: Oberfläche der Auflage
10: zu bedruckende Oberfläche des Wafers
11: Referenzplatte am Druckkopf
12: Prozessaktuator
13: Druckanfangsposition
14: Abstandssensoren am Druckkopf in Druckrichtung D vor der Druckdüse
15: Roboter; Hexapod
16: Arbeitsfläche des Roboters; kleine tellerartige Platte
17: Aktoren; Elektrozylinder
18: Linearachse für Arbeitsfläche 16
19: Metallplatten
20: Ausrichthandling
Pfeil D: Druckrichtung
γ: Winkel der Verdrehung des auf der Oberfläche der Auflage positionierten Wafers um Z-Achse
x, y, z: translatoriche Freiheitsgrade, Bewegungsachsen des Druckkopfes
φ, θ, γ: rotationsmässige Freiheitsgrade
K₁; K₂: Kanten des auf der Oberfläche der Auflage positionierten Wafers

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006051558 A1 [0002]
- DE 69230099 T2 [0003]

Claims

Verfahren zum Positionieren und/oder Führen mindestens eines beliebigen Prozesskopfes (Druckkopfes) oder einer Druckeinheit mit mindesten einer Druckdüse für die Metallisierung (Bedruckung) von dünnen Substraten wie Wafern in einem definierten Abstand über der Oberfläche des auf einer Auflage (Paddle; Drucktisch) vorzusehenden Substrats (Wafers), dadurch gekennzeichnet, dass – die Ebene der Öffnung der Druckdüse des Druckkopfes zur Oberfläche des auf dem Auflagetisch zu positionierenden Substrats (Wafers) planparallel eingestellt und die planparallele Einstellung während der Druckvorgangs aufrechterhalten wird, indem – zunächst am Druckkopf und an der Auflage (Paddle; Drucktisch) für das Substrat obere und unteren Abstandssensoren einander entsprechend positioniert und nach einer Kalibrierroutine kalibriert werden, gemäß der mittels eines Normkörpers der Abstand zwischen den einander zugeordneten oberen und unteren Abstandssensoren ermittelt wird, – dann mittels der Abstandssensoren die Neigung der Oberfläche der Auflage (Paddle; Drucktisch) für das Substrat und zugleich der Abstand zwischen einer am Druckkopf vorgegebenen Referenzebene (Referenzplatte) und der Ebene der Öffnung der Druckdüse ermittelt werden, – anschließend über den Abstand zwischen der Referenzplatte des Druckkopfes und der Ebene der Öffnung der Druckdüse und über den Neigungswinkel der Oberfläche der Auflage (Paddle; Drucktisch) die Position der Druckdüse in Bezug zur Oberfläche der Auflage (Paddle; Drucktisch) bestimmt wird, – dann die jeweilige Dicke und Dickenvariationen (Keiligkeit) des zu bedruckenden Substrats (Wafers) mittels eines Dicken- und Dickenvariationsmessgeräts ermittelt werden, – nach anschließender Positionierung des Substrats (Wafers) auf der Auflage (Paddle; Drucktisch) die Ebene der zu bedruckenden Oberfläche des Substrats (Wafers) im Raum über die bereits ermittelte Ebene der Auflage (Paddle; Drucktisch) im Raum und über die zuvor ermittelte Geometrie des Substrats (Wafers) ermittelt wird, – dann der Druckkopf um seine X- und/oder Y-Achse mittels eines Prozessaktuators in Drehung versetzt wird, bis die Ebene der Öffnung der Druckdüse planparallel zur Ebene der zu bedruckenden Oberfläche des Substrats (Wafers) eingestellt ist, – anschließend mittels einer Kamera die zweidimensionale Anordnung des auf der Auflage (Paddle; Drucktisch) positionierten zu bedruckenden Substrats (Wafers) bildmässig erfasst wird, – dann mittels einer Bildauswertung die Substrat-(Wafer-)länge, -breite und der Winkel γ der Verdrehung der Substrat-(Wafer-)position auf der Oberfläche der Auflage (Paddle; Drucktisch) in Bezug zur Z-Achse des Druckkopfes ermittelt werden, – anschließend der Druckkopf entsprechend dem ermittelten Verdrehungswinkel γ um seine Z-Achse mittels eines Prozessaktuators verdreht wird, – dann kontinuierlich der Abstand zwischen der Ebene der Öffnung der Druckdüse und der zu bedruckenden Oberfläche des Substrats (Wafers) mittels der am Druckkopf vorgesehenen oberen Abstandssensoren gemessen wird, – anschließend die jeweiligen Messdaten einem Prozessaktuator zum Starten der Vorwärtsbewegung des Druckkopfes in Richtung dessen X-Achse (Druckrichtung) eingegeben werden, – wobei über eine Rückkopplung vom Ausgang des Prozessaktuators zu dessen Eingang der Druckkopf in Richtung der X-Achse (Druckrichtung) bis zum Gelangen der Druckdüse an eine Druckanfangsposition kontinuierlich vorgetrieben wird, die durch die zuvor bestimmte Position einer ersten Kante des auf der Auflage (Paddle; Drucktisch) positionierten Substrats (Wafers) definierten ist – und in der der Betrieb der Druckdüse (Druckprozess) mittels des Prozessaktuators gestartet wird, – wobei über eine Rückkopplung des Ausgangs des letzteren zum Eingang des Prozessaktuators der Vortrieb des Druckkopfes in Richtung der X-Achse (Druckrichtung) und damit die Drucktätigkeit der Druckdüse fortgeführt wird, bis eine Druckendposition erreicht ist, die durch die zuvor bestimmte Position einer zweiten Kante des auf der Auflage (Paddle; Drucktisch) positionierten Substrats (Wafers) definiert ist, in der der Prozessaktuator den Betrieb der Druckdüse ausschaltet, und – anschließend der Prozess unmittelbar oder erst dann beendet wird, wenn nach Beendigung der Bedruckung des Substrats (Wafers) die Ermittlung der Ebene der Oberfläche eines nachfolgend zu bedruckenden Substrats (Wafers) über die erneut zu bestimmende Ebene der Oberfläche der Auflage (Paddle; Drucktisch) und die Auswertung der Dicken- und Dickenvariationsmessung des nachfolgend zu bedruckenden Substrats (Wafers) durchgeführt worden ist.
Verfahren zum Positionieren und/oder Führen mindestens eines beliebigen Prozesskopfes (Druckkopfes) oder einer Druckeinheit mit mindestens einer Druckdüse für die Metallisierung (Bedruckung) von dünnen Substraten wie Wafern in einem definierten Abstand über der Oberfläche des auf einer Auflage (Paddle; Drucktisch) vorzusehenden Substrats (Wafers), gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: – zunächst werden Abstandssensoren, die am Druckkopf in Druckrichtung jeweils vor der Druckdüse vorzusehen sind, mit festen Abstand zu einer vorgegebenen Kalibrierebene kalibriert und der vertikale Abstand zwischen der Ebene der Abstandssensoren und der Ebene der Öffnung der Druckdüse vorgegeben, – anschließend wird über den vorgegebenen vertikalen Abstand zwischen der Ebene der Abstandssensoren und der Ebene der Öffnung der Druckdüse und über den festen Abstand der Abstandssensoren zur Kalibrierebene die Position der Ebene der Öffnung der Druckdüse in Bezug zu den am Druckkopf positionierten Abstandssensoren ermittelt, – dann wird mittels einer Kamera die zweidimensionale Anordnung des auf der Oberfläche der Auflage (Paddle; Drucktisch) positionierten zu bedruckenden Substrats (Wafers) bildmässig erfasst, – anschließend werden mittels Bildauswertung die Substrat-(Wafer-)länge, -breite und der Winkel γ der Verdrehung der Substrat-(Wafer-)Position auf der Oberfläche der Auflage (Paddle; Drucktisch) in Bezug zur Z-Achse des Druckkopfes ermittelt, – hierauf wird der Druckkopf in Richtung der Y-Achse bis zur Übereinstimmung seiner Stellung mit der erfassten Position des Substrats (Wafers) auf der Oberfläche der Auflage (Paddle; Drucktisch) verfahren und/oder um seine Z-Achse um den Winkel γ verdreht, – anschließend wird die kontinuierliche Messung des Abstandes zwischen den der Druckdüse vorauseilenden Abstandssensoren und der Oberfläche des Substrats (Wafers) gestartet, – dann werden die erhaltenen Messdaten einem Prozessaktuator zum Starten des Vortriebs des Druckkopfes in Richtung der X-Achse (Druckrichtung) eingegeben, wobei über eine Rückkopplung des Ausgangs des Prozessaktuators zu dessen Eingang der Druckkopf gesteuert in Richtung X-Achse vorgetrieben wird, bis die der Druckdüse vorauseilenden Abstandssensoren eine erste Kante des auf der Auflage (Paddle; Drucktisch) positionierten Substrats (Wafers) erfassen, – dann wird die Druckdüse (Druckprozess) in Betrieb gesetzt, der Vortrieb des Druckkopfes in Richtung der X-Achse (Druckrichtung) fortgesetzt und zugleich die fortlaufende Messung des Abstandes zwischen den der Druckdüse vorauseilenden Abstandssensoren und der Oberfläche des Substrats (Wafers) gestartet, wobei – die erhaltenen Abstandsmesswerte kontinuierlich von einem Signal-Komparator mit den vorgegebenen (definierten) Abstandswerten verglichen werden, – bei einem i. O.-Signal am Ausgang des Signal-Komparators der Vortrieb des Druckkopfes über eine entsprechende Rückkopplung zum Prozessaktuator für den Vortrieb in Richtung der X-Achse (Druckrichtung) fortgesetzt wird und – bei einem n. i. O.-Signal am Ausgang des Signal-Komparators der Druckkopf zunächst über einen Antrieb entsprechend dem n. i. O.-Signal in Richtung der Z-Achse verstellt und/oder um die X-Achse geneigt und erst dann über eine Rückkopplung zum Prozessaktuators für den Vortrieb in Richtung der X-Achse (Druckrichtung) weiter vorgetrieben wird, bis eine zweite Kante des auf der Auflage (Paddle) positionierten zu bedruckenden Substrats (Wafers) von den der Druckdüse vorauseilenden Abstandssensoren erfasst wird, worauf der Betrieb der Druckdüse des Druckkopfes (der Druckvorgang) beendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandssensoren den jeweils zu messenden Abstand mittels Lasertriangulation, interferometrisch, akustisch, chromatisch konfokal, kapazitiv, induktiv oder auf sonstiger elektrischer Basis erfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandssensoren analog oder an diskreten Punkten zu bestimmten Zeiten (digital) mittels des Signal-Komparators abgefragt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Ungenauigkeiten in der mechanischen Aufhängung des Druckkopfes und/oder Positionsfehler, thermische Ausdehnungen und/oder mechanische Verformungen des Wafers durch Abgleich der von den Abstandssensoren erfaßten Messwerte mit im Signal-Komparator gespeicherten vorgegebenen entsprechenden Sollkennwerten ermittelt und durch nachfolgende entsprechende Ansteuerung der Prozessaktuatoren am jeweiligen Druckkopf ausgeglichen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein- oder zweidimensionale Prozeßaktuatoren für das Ausrichten des Prozeßkopfes (Druckkopfes) verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des Abstandes zwischen dem Druckkopf und der Oberfläche des Substrats mittels der Abstandssensoren sowie die Steuerung deren entsprechender Positionierung online-mäßig erfolgen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellbewegungen des Druckkopfes mittels eines Roboters wie einem Hexapod erfolgen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – für die Kalibrierung der Abstandssensoren und die Ansteuerung der Prozessaktuatoren eine Kalibrierroutine verwendet wird, gemäß der am jeweiligen Druckkopf zwei obere Abstandssensoren so vorzusehen sind, dass ihre Verbindungslinie nicht in Bewegungsrichtung des Prozesses (Druckrichtung) zeigt, die beiden Mess-Punkte während der Bewegung des Druckkopfes zwei parallel Geraden bei der Messung des Abstandes zur Substratoberfläche beschreiben und zwei untere Sensoren neben dem Substrat (Wafer) so anzuordnen sind, dass der Druckkopf über den unteren Sensoren in zwei Positionen A und B zu positionieren ist, wobei vor dem Druckvorgang die zu bedruckende Substratoberfläche vorzugeben ist, dann in der ersten Position die Abstände zwischen den beiden oberen und den beiden unteren Abstandssensoren und in der zweiten Position B die Abstände zwischen den beiden unteren Sensoren und den Druckerdüsen der Druckköpfe gemessen werden und über die Differenzen ein Höhen-Offset des Druckkopfes erhalten wird, wenn die Substratoberfläche mit den oberen Sensoren vermessen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf in Richtung der Druckbewegung an einem Ausrichthandling gehaltert bewegt wird, das aus mehreren zueinander parallel übereinander angeordneten Metallplatten gebildet wird, deren oberste Metallplatte unbeweglich fixiert wird, wobei jeweils zwei benachbarte Metallplatten über Führungen, Spindel und Motoren funktionsmäßig verbunden werden derart, dass die jeweils untere Metallplatte mit mindestens einem Freiheitsgrad (Verschiebungen x, y, z und Rotationen φ, θ) zusätzlich zu den Freiheitsgraden der oberen Metallplatte zu bewegen und der Druckkopf somit in bis zu sechs Freiheitsgraden frei im Raum zu positionieren ist, wobei die Richtung der Druckbewegung (x) als einziger Freiheitsgrad für die untersten Metallplatte gegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die individuelle Dicke und Dickenvariationen (Keiligkeit) des zu bedruckenden Substrats (Wafers) mittels eines Dicken- und Dickenvariationsmeßgerätes und/oder eines Topografiemeßsystems ermittelt werden, darauf die Ebene der Substrat-(Wafer-)Oberfläche durch die vorher durchgeführte Kalibrierung der Druckeinheit und das Ablegen des Substrats (Wafers) eindeutig bestimmt wird, der Druckkopf in alle Richtungen außer in Druckrichtung x so ausgerichtet wird, dass die nachfolgenden Bewegungen des Druckkopfes in der Druckrichtung x die Ebene der Substrat-(Wafer-)Oberfläche mit einem definierten Druckabstand beschreibt, wobei erst der Druckkopf vom Substrat (Wafer) abgehoben, ausgerichtet und an die Anfangs-x-Position gefahren und vor der Druckbewegung wieder in den geforderten Abstand zur Substrat-(Wafer-)Oberfläche gefahren wird.
Vorrichtung mit mindestens einem Druckkopf zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, gekennzeichnet durch ein den Druckkopf (1) beweglich halterndes Ausrichthandling (20), das aus mehreren parallel übereinander angebrachten Metall platten (19) gebildet ist, von denen die oberste Metallplatte (19) unbeweglich befestigt ist, wobei mittels zwischen jeweils zwei benachbarten Metallplatten (19) vorgesehenen Führungen, Spindeln und Motoren die jeweils untere Metallplatte (19) mit einem oder mehreren Freiheitsgraden (Verschiebungen x, y, z und Rotationen φ, θ) zusätzlich zu den Freiheitsgraden der oberen Metallplatte (19) zu bewegen und der Druckkopf (1) somit in bis zu sechs Freiheitsgraden frei im Raum zu positionieren ist und die Richtung der Druckbewegung (x) als einziger Freiheitsgrad in der untersten Metallplatte (19) enthalten ist.