TWI546886B - 用於減少楔形誤差之裝置及方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種根據請求項1用於一第一基板之一第一表面與一第二基板之一第二表面(在該第一表面與該第二表面之間具有一間隙)之相對對準之裝置及一種根據請求項9之對應方法。
在半導體產業中，存在其中兩個表面彼此之一校準係極為重要之諸多裝置及方法。該等表面通常係其結構必須彼此對準之結構化表面。在進行此等校準之所有方法中，期望對準誤差(尤其是楔形誤差)、因此欲相對對準之兩個表面之角位置之偏差被最小化或大部分排除。理想地，基板之表面將在一個末端位置中、因此(例如)在壓凸一微透鏡中或在以微影方法產生一遮罩中恰好彼此平行對準。在微系統工程之實例中，尤其是必須變得更小且同時比光學透鏡更精確且由於半導體產業中之小型化壓力而致使之微透鏡之產生，前述誤差具有一尤其劇烈影響。
此外，微透鏡之光學軸不具有尤其由楔形誤差致使之任何對準誤差係尤其重要的。微透鏡通常彼此疊加堆疊以使得楔形誤差對應地加劇且影像品質相應地遭受損害。
此外，以最小化微透鏡之大量生產中之廢料為努力目標。
由於壓凸基板對彼此之錯誤定位或在其中壓凸材料固化之末端位置中容納該等壓凸基板之保持系統對彼此之錯誤定位，出現前述楔形誤差，且彼對欲壓凸之組件(尤其是微透鏡)之產生係決定性的。
過去已藉由在保持系統接近基板之表面之間的間隙之前保持系統之盡可能精確之平行對準來減少楔形誤差，該等基板在其中該等基板沿平移方向朝向彼此移動之實際壓凸製程之前平行對準。
本發明之目的係設計一種裝置及一種方法，藉助其可最小化兩個間隔基板之對準之對準誤差，作為其一結果欲生產之產品之品質增加且生產成本急劇地減小。
此目的係藉助技術方案1及技術方案9之特徵達成。在附屬申請專利範圍中指示本發明之有利的進一步發展。本說明書、申請專利範圍及/或圖1中指示之特徵中之至少兩者之全部組合亦歸屬於本發明之構架內。在所指示之值範圍處，上文所提及之限制內之值亦將被揭示為邊界值且將在任一組合中主張。
本發明係基於進行對準誤差(尤其是一楔形誤差、兩個基板之間的對準誤差，其並非在基板接近至末端位置中之前，而是在該接近期間且直至到達該末端位置為止)之一減少之構想。可根據本發明相應地放棄欲對準之基板之間的一量測系統之引入。根據本發明自形成於第一表面與第二表面之間的工作空間外面量測在基板之接近期間第一基板至第二基板之間隙或角位置或第一保持系統與第二保持系統之間隙或角位置，以使得在基板之接近期間能夠進行一原位量測直至欲藉助該裝置產生之產品(尤其是一微透鏡場或一遮罩)之完成為止。
由於將欲由第一及第二基板壓凸之一壓凸材料引入至中間空間中，因此根據本發明之對準在將該壓凸材料移動至該中間空間中之後或在將該壓凸材料移動至該第一或第二基板(其設計為一承載基板)上之後發生。若楔形誤差之減少發生在到達末端位置之前或當時不久則係尤其有利的，乃因由於第一及/或第二基板之進一步移動致使之誤差可因此被大致排除。
根據本發明之一項有利實施例，假設用於減少楔形誤差之構件可在接近期間(尤其是直至到達末端位置為止)連續地(尤其是不間斷地)使用。由於在第一表面及/或第二表面上存在用於第一表面與第二表面之間的一壓凸材料之壓凸之壓凸結構，因此本發明結合奈米壓模方法之版本係尤其有利的。
根據本發明之另一有利實施例，假設用於減少楔形誤差之構件包括用於在第一表面至第二表面之接近期間量測第一基板與第二基板之間的角位置之尤其在光譜學上起作用的量測構件。藉由在第一表面至第二表面(反之亦然)直至末端位置之接近期間量測第一與第二表面彼此之間的角位置，可能藉由用於減少楔形誤差之構件在第一基板及/或第二基板或第一保持系統及/或第二保持系統上相應地行動以便使第一與第二表面平行對準以使得在理想情形下(尤其當到達末端位置時)不再存在一楔形誤差。
此處，若量測構件具有數個(尤其是至少三個)感測器(尤其是安裝於各自在第一及/或第二保持表面下面之第一及/或第二保持系統中)用於沿平移方向量測第一表面與第二表面至各別感測器之間隙及尤其是背對第一表面之第一基板之一第一支撐表面與背對第二表面之第二基板之一第二支撐表面之間隙，則其係尤其有利的。藉由整合該等感測器，尤其是空間節省及保持表面或原位表面之角位置之可靠偵測係可能的。
有利地，在本發明之一項實施例中，進一步假設用於減少楔形誤差之構件包括用於改變第一基板至第二基板(尤其是第一表面至第二表面)之角位置之驅動構件，該等驅動構件位於第一及/或第二保持系統上。該等驅動構件尤其係用於每一保持系統之馬達，該等馬達用於使得該等保持系統中之至少一者具有至少兩個、尤其是三個可用之旋轉自由度，該等保持系統之旋轉軸彼此垂直且可使保持系統任意地傾斜至平移方向。
根據本發明之另一有利實施例，假設用於減少楔形誤差之構件具有用於控制楔形誤差之減少(尤其是用於偵測量測構件之量測值及用於驅動構件之對應觸發)之一主動控制構件。基於量測構件之量測值、因此感測器與根據本發明有關之個別表面(表面/支撐表面)之間的間隙之主動控制系統提供對應驅動構件之自動重新調整，使得在任何時刻確保第一表面對第二表面之平行對準。
根據本發明(根據一項實施例)之方法以下列步驟為特徵，尤其是以下文引用之序列：
- 固定第一基板，其中其保持表面在第一保持系統上，且固定第二基板，其中其保持表面在第二保持系統上，
- 使第一基板與第二基板橫向地對準至平移方向，
- 將一壓凸結構施加至第一基板之第一表面且將一承載材料施加至第二基板之第二表面，
- 藉由第一保持系統沿第二保持系統之方向之平移移動致使第一基板接近第二基板，及
- 在第一基板至第二基板之接近期間且在第一基板一處於感測器偵測區時就量測第一基板與第二基板之間的間隙及第二保持系統之每一感測器；
- 評估所量測值並藉由控制系統及用於藉由相應地觸發驅動構件及相對於基板或第二保持系統相應地旋轉第一基板或第一保持系統來減少第一基板與第二基板之間的楔形誤差之驅動構件之控制來計算第一基板至第二基板之角位置。
本發明之其他優勢、特徵及細節將自本發明之一項較佳實施例之圖之以下說明變得顯而易見。
圖1展示用於一第一基板2之一第一表面2o與一第二基板5之一第二表面5o之相對對準之一裝置之一第一保持系統，其中第一表面2o與第二表面5o之間具有一間隙，第二基板5固定於一第二保持系統6之一第二保持表面6o上。舉例而言，藉由將一負壓力施加至第一保持系統1之一個保持表面1a或第二保持系統6之保持表面6a而發生第一保持系統1上之第一基板2之固定及第二保持系統6上之第二基板5之固定。
一壓凸結構3放置於表面2o上且用以壓凸已施加至表面5o之一壓凸材料4。壓凸材料4係(例如)一聚合物，該聚合物在壓凸期間呈現壓凸結構3之輪廓，亦即在一個末端位置中壓凸結構3浸入壓凸材料4中以便根據壓凸結構3之輪廓產生複數個恰好尺寸之產品(此處為微透鏡)。一微透鏡場係自該壓凸材料壓凸出且由所圖解說明之配置固化以使得可隨後自該微透鏡場產生數個微透鏡。
出於壓凸目的，首先使第一基板2相對於第二基板5平行且齊平對準，由表示第一基板2及第二基板5之角位置之虛線表示之一楔形誤差(誇大展示於圖1中)佔主導地位。該楔形誤差可由第一保持系統1或第二保持系統6相對於彼此及/或相對於一個平移方向T之一傾斜位置以及第一基板2及/或第二基板5之不均勻厚度或前述原因之一組合導致。
第一保持系統1可藉由未展示之一平移驅動器沿平移方向T朝向第二保持系統6移動，第二保持系統6亦稱為用於致使第一表面2o接近第二表面5o之接近構件。該平移驅動器可係(例如)未展示且夾緊第一保持系統1之一機械手臂。可使得第二保持系統6固定為裝置中之一夾盤。根據本發明，可預想到該兩個保持系統之動作之反轉。
在第一基板2或壓凸結構3至第二基板5或至壓凸材料4之接近期間，用於減少楔形誤差之構件係(除其他外)分佈於第二保持系統6之感測器室7中之數個感測器8。感測器8設計為光譜感測器以使得每一感測器8發射一光束，經由該光束之反射及反射光之光譜可量測位於該光束中之第一表面2o及第二表面5o至感測器8之間隙。藉由找到第一基板2沿第二基板5之方向之接近(在各別感測器8之偵測區中)之任一時刻之間隙差，可在不同位置處量測間隙以使得藉由驅動構件之對應控制產生第一保持系統1及因此第一基板2之一對應旋轉或第一保持系統1之一傾斜。
感測器8藉助白色光光譜尤其起作用，且相應地，至少在感測器室7之區中之第二基板5對光輻射及/或UV輻射係透明的。由於第一基板2對光輻射及/或UV輻射亦係透明的，因此自感測器8至保持側1a上之第一基板之一個支撐表面2a之間隙亦可由該等感測器量測。同樣地，可量測自保持側6a上之第二基板5之一個支撐表面5a之間隙以使得可在其中感測器8之光束路徑運行之區中量測基板2、基板5之厚度。
因此，可在第一表面2o接近第二表面5o之同時補償第一保持系統1沿平移方向T之移動中之一誤差還有第一基板2或第二基板5之一初始錯誤對準及厚度誤差或保持表面1a、6a之不均勻兩者。
為進一步最佳化光譜量測且為增加量測之精確度，在本發明之一項有利實施例中，假設壓凸結構3及壓凸材料4位於感測器8之光束路徑外面。因此，避免光譜之錯誤評估且增加藉由感測器之光譜對間隙判定之精確度。
因此，根據本發明之組態藉由使用一光學路徑系統解決由於壓凸表面之間或第一基板2與第二基板5之表面之間的楔形誤差所致之一微透鏡場之不均勻壓凸之問題，該光學路徑系統由數個發射器-接收器模組(尤其是感測器8)組成，藉助感測器8有效地量測設計為一壓凸模具之第一基板2至設計為一支撐晶圓之第二基板5之表面5o之間隙；且同時在壓凸結構3之接近期間藉由傾斜或旋轉來重新調整第一保持系統1以使得在沒有楔形誤差之理想情形下表面2o平行於表面5o對準。
本發明之優勢在於微透鏡場內之微透鏡之一較高良率，乃因可沿整個支撐晶片確保保持相同之一透鏡品質。沿透鏡之光學軸具有可忽略誤差之透鏡(尤其是彼此疊加之數個微透鏡之耦合)之較高良率明顯地實現經濟及技術優勢。除漸減之物件價格、較高良率之經濟優勢以外，此外，實現一較高影像品質之技術優勢。
1．．．第一保持系統
1a．．．保持表面
2．．．第一基板
2o．．．表面
3．．．壓凸結構
4．．．壓凸材料
5．．．第二基板
5o．．．表面
6．．．第二保持系統
6a．．．保持表面
7．．．感測器室
8．．．感測器
T．．．平移方向
圖1展示根據本發明用於減少一楔形誤差之裝置之一剖視圖。
1．．．第一保持系統
1a．．．保持表面
2．．．第一基板
2o．．．表面
3．．．壓凸結構
4．．．壓凸材料
5．．．第二基板
5o．．．表面
6．．．第二保持系統
6a．．．保持表面
7．．．感測器室
8．．．感測器
T．．．平移方向
Claims (10)
- 一種當一第一基板之一第一表面與一第二基板之一第二表面跨過一間隙朝向彼此移動時用於對準該第一表面與該第二表面之裝置，其中若干壓凸結構形成在該第一表面與該第二表面上，該裝置包含：一第一保持系統，其用於將該第一基板保持於一第一保持表面上；一第二保持系統，其用於將該第二基板保持於一第二保持表面上；一平移驅動器，其用於沿一個朝向一個末端位置之平移方向(T)而將該第一表面移動朝向該第二表面；及一主動控制器，其減少該第一表面與該第二表面之間的一楔形誤差，當該第一表面與該第二表面朝向彼此移動時，該主動控制器連續地判定該楔形誤差。
- 如請求項1之裝置，其中當該第一表面與該第二表面接近該末端位置時，該主動控制器可連續地且不間斷地被操作。
- 如請求項1之裝置，其中該平移驅動器可操作致使該等第一及第二保持系統沿該平移方向(T)橫向地至該等保持表面之一平移移動。
- 如請求項1之裝置，其中該主動控制器包括光譜學上起作用之量測構件，當該第一表面與該第二表面朝向彼此移動時，該光譜學上起作用之量測構件用於量測該第一基板相對於該第二基板之一角位置。
- 如請求項4之裝置，其中該等量測構件包含若干感應器，該等感應器設置在該第一保持系統及該第二保持系統之至少一者中，每一感應器經結構設計以量測在一不同位置處沿該平移方向(T)之該第一表面及該第二表面之間之一距離。
- 如請求項1之裝置，其中該主動控制器包含若干馬達，該等馬達用於改變該第一基板之該第一表面相對於該第二基板之該第二表面之一角位置，該等馬達位於該第一保持系統及該第二保持系統之至少一者上。
- 如請求項5之裝置，其中該等感測器之至少一者經結構設計以量測背對該第一表面之該第一基板之一第一支撐表面與背對該第二表面之該第二基板之一第二支撐表面之間之一間隙。
- 一種當一第一基板之一第一表面與一第二基板之一第二表面跨過一間隙朝向彼此移動時用於對準該第一表面與該第二表面之裝置，該裝置包含：一第一保持系統，其用於將該第一基板保持於一第一保持表面上；一第二保持系統，其用於將該第二基板保持於一第二保持表面上；一平移驅動器，其用於沿一個朝向一個末端位置之平移方向(T)而將該第一表面移動朝向該第二表面；及一主動控制器，其減少該第一表面與該第二表面之間的一楔形誤差，當該第一表面與該第二表面朝向彼此移 動時，該主動控制器連續地判定該楔形誤差；其中該主動控制器包括光譜學上起作用之量測構件，當該第一表面與該第二表面朝向彼此移動時，該光譜學上起作用之量測構件用於量測該第一基板中相對於該第二基板之一角位置；及其中該等量測構件包含若干感應器，該等感應器設置在該第一保持系統及該第二保持系統之至少一者中，每一感應器經結構設計以量測在一不同位置處沿該平移方向(T)之該第一表面及該第二表面之間之一距離。
- 如請求項8之裝置，其中該第二基板對光係透明的。
- 一種當一第一基板之一第一表面跨過一間隙朝向一第二基板之一第二表面移動時用於對準該第一表面與該第二表面之方法，其中一光譜學上起作用之量測構件判定該第一表面與該第二表面之間的一楔形誤差，且當該第一表面接近包含於該等基板之一接近期間之一原位量測之該第二表面時，該楔形誤差減少，且其中該等量測構件包含若干感應器，該等感應器經結構設計使得每一感應器量測在一分離位置處沿一平移方向(T)之該第一表面及該第二表面之間之一距離。
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