TWI774764B - 用於調節複製工具的方法和用於製造大量裝置的方法 - Google Patents

用於調節複製工具的方法和用於製造大量裝置的方法 Download PDF

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Abstract

用於製造大量裝置的方法包含：- 提供包含工具材料的複製工具；- 調節複製工具，其中該調節的步驟包含對工具材料施以處理，其中該處理步驟包括將該工具材料對調節材料暴露。
在該調節步驟之後，其更包含：- 實現一或多個複製過程，其中在該一或多個複製過程之各者中，該裝置之一或多者係藉由使用複製工具複製從複製材料生產。
該處理步驟可以包含藉由將工具材料對調節材料暴露來維度地改變工具材料。在實現複製過程之前，能硬化且移除調節材料。

Description

用於調節複製工具的方法和用於製造大量裝置的方法
本發明係關於藉由複製的手段來製造裝置，例如光學裝置。更特別的是，本發明係關於調節複製工具。其係關於依據申請專利範圍中之開始項次的方法。這類方法例如在微光學裝置之大量製造中找到應用。
術語之定義
「被動光學元件」光學組件藉由折射(refraction)及/或繞射(diffraction)及/或(內部及/或外部)反射(reflection)來將光重定向，光學組件像是透鏡、三稜鏡(prism)、或鏡子(平面或曲面)、光學過濾器或光學系統，其中這類光學組件的光學系統亦可能包含機械元件，像是孔徑欄(aperture stop)、影像屏、支架。
「複製」：藉由再製給定結構或其負片(negative)的方式的技術。例如蝕刻、壓印(embossing)(刻 印(imprinting))、鑄造(casting)、鑄模(molding)。
「晶圓」：實質上為碟或板狀品項，其在一方向上的延伸(z方向或垂直方向或堆疊方向)相對於其在其它兩個方向上(x及y方向或橫側方向)為小。通常，在非空的晶圓上，複數個相似的結構或品項被安排或設置在其中，典型地在方格網(rectangular grid)上。晶圓可具有開口或孔洞，且晶圓在其橫側區域的主要部分中甚至沒有材料。晶圓可具有任何橫側形狀，其中圓形形狀和矩形形狀非常常見。雖然在許多脈絡下，晶圓被了解為普遍由半導體材料作成，在本發明申請案中，這明確地並非為限制。據此，晶圓可普遍地由例如半導體材料、聚合材料(polymer material)、包含金屬和聚合物或是聚合物和玻璃材料的複合材料。特別是，可硬化材料，像是熱或UV可固化聚合物，為與提出的發明相連之引人注意的晶圓材料。
「光」：更常為電磁射線；更特別的是電磁光譜的紅外、可見或紫外部分的電磁射線。
本領域已知在晶圓級上製造光學裝置的方法。例如，幾十或幾百個透鏡在單晶圓級複製過程中生成。能在若干個逐次複製過程中使用對應的晶圓級複製工具，以致使用一且相同複製工具生成該幾十或幾百個透鏡若干次。
一般在大量生成中，且特別是在大量生成光學裝置中，可再製性(reproducibility)是極為重要的，由於此方式生成的同屬裝置之性質應盡可能小的偏離。達成高可再製性能造成高生產良率且能藉由降低用於再加工製造的裝置或分類出具有偏離設定值太多之性質的裝置的工作量來簡化整體製造過程。
因此，高度期望的是達成在複製中高程度的過程穩定性，特別是在大量生產中。
本發明版本的益處之一範例為達成在複製裝置的大量生產中(像是在複製的光學裝置中)高度過程穩定性。
本發明版本的益處之另一範例為提供用於藉由造成特別高良率的複製來製造裝置的方法。
本發明之版本的益處之另一範例為用以提供藉由裝置能被生產的手段提供複製工具，其具有顯示彼此僅非常小的偏差的維度。
進一步目標和各種益處自下面的說明及實施例顯現。
這些目標的至少一者能以在此揭露中說明的方法之一些實施來達成。
藉由發明人的研究的確造成發現了複製裝置之維度的改變似乎存在，其顯示在已發生複製過程的時間 上的一些相依性。並且發明人的確判定這類維度改變顯然能取決於在複製過程中使用的複製工具的歷程。
根據發明人，當在使用前調節複製工具時，能達成在複製過程中明顯的改善。他們已判定當在複製過程之前使複製工具受到處理，能達成在複製裝置之間顯著降低維度偏差。
發明人發明了用於製造大量裝置的新穎方法和用於調節複製工具的相關方法。
複製工具包括工具材料。工具材料可以是例如彈性材料，例如像是聚矽氧(silicone)。如此，複製工具能例如藉由工具材料之彈性的手段補償在複製過程中裝置生產於其上的基板之缺乏平面性(planarity)。
在示範性複製過程中，像是在壓印過程中，出現於複製工具與基板之間在可變形狀態中(例如在液態中)的複製材料能由複製工具塑形，更具體的是由被工具材料建立的複製地點所塑形，且接著硬化，像是藉由暴露至像是熱及/或以光的放射的能量。接著，移除複製工具，而所獲得的裝置維持在基板上。
工具材料能為在複製過程中被帶進與複製材料接觸的複製工具的材料。
複製工具能具有複製材料被塑形於其中的一或多個複製地點，並且工具材料能為在複製地點之各者中形成複製表面的材料。複製表面之各者被塑形以展示要被生產的裝置之表面的形狀的負片。
除了工具材料以外，複製工具能包括維度穩定(剛性的)載體，例如板材，例如像是玻璃板或金屬板，該工具材料係附接於其上。這能促進處置複製工具且確保對複製工具的整體維度穩定性，且亦確保工具材料的維度穩定性。
發明人已確定的是，在複製過程期間對複製材料的暴露(還未硬化)能激起工具材料的維度改變，因而激起工具表面的尺寸的維度改變。且再者，發明人確定的是，顯然在後續具有相同複製工具的複製過程期間對(還未硬化)複制材料進一步暴露工具材料的反應中激起進一步維度的改變。當裝置在後續具有相同複製工具的複製過程中生產時，此影響裝置的維度不相同，因此構成對於高精準大量生產的阻礙。
用於製造大量裝置的方法包括：- 提供包括工具材料的複製工具；- 調節複製工具，其中該調節的步驟包括對工具材料施以處理，其中該處理步驟包括將該工具材料對調節材料暴露；並且在調節之後，該方法更包括：- 實現一或多個複製過程，其中在該一或多個複製過程之各者中，該裝置之一或多者係藉由使用複製工具複製從複製材料生產。
用於調節包括工具材料的複製工具的相關方法包括對該工具材料施以處理，其中該處理步驟包括將該 工具材料對調節材料暴露。
調節複製工具能強烈地降低上述在工具材料中激起的維度改變，使得非常高程度的過程穩定性可以是可達成的，因此使得已經在利用複製工具的第一複製過程中生產非常精準可預測維度的裝置是可能的。
並且，也許甚至更重要的是，這能使得在以一或相同的複製工具逐次地完成的複製過程中生產非常恆定維度的裝置是可能的。換言之，取代必需應付以一且相同的複製工具實現的不同複製過程中生產的裝置之間明顯且可能無法接受的尺寸變異的是，這樣的尺寸變異藉由調節而強烈地降低，因此造成強烈提高的生產良率。
在像是被動光學組件的(例如透鏡的)光學裝置的製造上調節可以是特別珍貴的，關於此，分別裝置的功能性質通常本質上連結至裝置的維度。
在一些實施例中，處理包括藉由將工具材料對調節材料暴露來維度地改變工具材料。
在一些實施例中，處理包括藉由吸取在工具材料中的調節材料來維度地改變工具材料。例如，可由處理激起將工具材料膨脹。
在一些實施例中，工具材料具有開放性多孔結構(open porous structure)。並且此外，其可以是彈性材料。
在一些實施例中，工具材料具有海棉結構(spongy structure)。
在這些情形中，調節能影響調節材料的部分滲透到工具材料中，如複製材料當在複製過程中施加至複製材料時可進行的。
且再者，工具材料的可變形性(deformability)能將裝置複製於其上的基板之不足的平面性(planarity)弄平。
據此，在一些實施例中，處理包括讓調節材料之部分滲透到工具材料中。
由在複製過程中滲透到工具材料中的複製材料另以激起的維度改變(亦即，沒有利用調節激起)能以此方式降低，如能將複製材料滲透到工具材料阻擋至大的範圍，因為工具材料已由調節材料所滲透。
在一些實施例中，工具材料係以孔洞及/或通道(例如，以海棉及/或開放性多孔材料)來散置，並且在該處理係藉由調節材料的部分的處理取代之前，流體的部分出現在孔洞和通道之至少部分中。例如，在處理之前工具材料能以流體來填充，更具體來說，孔洞和通道分別以流體來填充。流體可以為例如液體。例如，在聚矽氧作為工具材料的情形中，孔洞和通道分別初始地能以未固化的(亦即，沒有交連的(not cross-linked))聚矽氧來填充，例如以PDMS前驅(precursor)來填充。
在一些實施例中，流體影響了促進可硬化材料的分離，像是硬化的複製材料與工具材料的分離。例如，流體能在工具材料上形成膜，其降低複製材料(或調 節材料)與工具材料之間的接著(adhesion)。
在一些實施例中，工具材料為聚二甲基矽氧烷(PDMS；polydimethylsiloxane)。
為了確保調節材料與工具材料之間充分的互動，工具材料對複製材料的暴露應充分的長：例如，處理能包括將工具材料對調節材料暴露至少三十分鐘，或是在實例中多於八小時。
或者例如，處理包括將工具材料對調節材料暴露一段時間期間，其至少如需要用於以調節材料使工具材料達成飽和的時間期間的一半長。這很可能造成在後續複製過程期間強烈降低的維度改變。
或者例如，處理包括將工具材料對調節材料暴露直到以調節材料使工具材料飽和到達至少50%或更特別的是至少80%。這也很可能造成在後續複製過程期間強烈降低的維度改變。
或者例如，工具材料係對調節材料暴露一段第一時間期間(在從複製工具移除調節材料之前，且在將其移除前調節材料被硬化：在將調節材料硬化之前)，且在一或多個複製過程之各者中，在將複製材料硬化且將複製材料從複製工具移除之前，工具材料係對複製材料暴露了分別的第二時間期間，並且第一時間期間超過第二時間期間之各者至少5的因子(倍)，或在實例中超過了至少20的因子(倍)。
例如，在其初始(例如，液體)狀態中的調節 材料被施加到工具材料12小時且接著硬化並且從複製工具移除；並且之後在第一複製過程期間(且亦可能在另外複製過程期間)，複製材料被施加到工具材料少於十分鐘且接著硬化並且從複製工具移除。
在一些實施例中，處理包括至少對工具材料之所有區域施加調節材料，在後續一或多個複製過程中該複製材料係施加至該工具材料。
在一些實施例中，工具材料建立複數個相互隔距的複製位址，並且在一或多個複製過程之各者期間，複製材料之分開的部分係區域地施加到複製位址的分別者。此可以為耗時的過程，然將調節材料施加至工具材料能以調節材料之層係生成在將可能除側面例外的所有複製位址(例如藉由簡單覆蓋工具材料之全體表面)互連的工具材料上這樣的方式來完成。
然而，在一些實施例中，工具包括一或多個複製位址(如所描述的)，並且工具材料在該一或多個複製位址之各者中建立複製表面。並且，該處理包括，對於複製表面之各者，將調節材料施加至分別的複製表面，特別是將調節材料之分開部分施加至各個分別的複製表面。並且例如該處理也可以包括，對於複製表面之各者，以調節材料覆蓋分別的複製表面，且此外，可選地，該工具材料之表面區域相鄰且包圍該分別的複製表面。
舉例來說，當在複製期間，複製材料僅被區域地施加(且非全在工具材料之上)，這可以是確保至少在 工具材料於複製過程期間將對複製材料暴露下調節材料影響工具材料的方式。
在一些實施例中，調節材料之連續層被施加到工具材料，覆蓋複製工具的所有位址。這簡化了處理且確保調節材料與工具材料在所有相關位置中的互動。
在一些實施例中，工具材料對調節材料的暴露係藉由將調節材料硬化而終止。
在一些實施例中，工具材料對調節材料的暴露係藉由從複製工具移除調節材料而終止。
在一些實施例中，調節材料係在初始狀態中為液體或塑性地可變形的材料，且其能藉由暴露至能量而變換成硬化狀態，並且其中在將工具材料對調節材料暴露的期間，調節材料係在其初始狀態。
在一些實施例中，調節材料在其未固化狀態中為可固化的材料。例如藉由例如以UV光照射及/或藉由加熱調節材料能完成將複製材料固化(因而硬化)。
在一些實施例中，處理包括(在將工具材料對調節材料暴露之一端)：將調節材料變換至其硬化狀態且從複製工具移除該硬化的調節材料。此為從工具材料移除調節材料的正式方式。
在一些實施例中，方法包括：在將調節材料施加至複製工具之後，將基板附接至調節材料，特別是其中在其期間工具材料對調節材料暴露的大多數時間期間基板被附接。並且更特別地，調節材料能被硬化(例如，固 化)同時被附接至該基板。更進一步而言，將(硬化的)調節材料從複製工具移除可以包括將具有附接的調節材料的基板與複製工具分開。此能大大地促進將調節材料從複製工具移除。且在實例中，此方式調節能更強烈地模仿要在之後實現的複製過程，特別是關於調節材料和複製材料分別與工具材料互動的方式；其中，如所指示的，互動時間將通常顯著不同。
在一些實施例中，方法包括，繼將工具材料對調節材料暴露之後，留存複製工具另一段時間期間。這能促進對於後續製造階段(在其中裝置係藉由複製來製造)提供良好的開始條件。
特別是，該其它時間期間可以為至少0.2倍長、至少0.5倍長，或更特別的是，至少如工具材料對調節材料暴露期間的時間期間一樣長。例如，該其它時間期間可以為於其期間工具材料對調節材料暴露(在硬化之前)的時間期間之兩倍長。
取決於狀況，該其它時間期間能為例如至少30分鐘、至少2小時或甚至至少24小時。
例如，於其期間工具材料對調節材料暴露的時間期間可以在8小時與3日之間，並且於其期間留存複製工具的時間期間可以在4小時與6日之間。
例如，該兩者的時間期間能取決於在後續製造階段中使用的時間期間而實驗地決定。
在留存期間，例如在氣候控制條件下，複製 工具能被簡單地儲放或儲存或另以保存，且例如受保護免於灰塵或其它污染。
能被提供的是，在留存期間，沒有複製材料(且也沒有調節材料)配置在工具材料上。
在一些實施例中，該其它時間期間係由將複製材料對複製材料暴露而終止。
在一些實施例中，方法包括實現至少二複製過程，特別是至少五個複製過程，並且在複製工具的調節期間，工具材料係對調節材料暴露了時間期間t1以及後續隨著調節材料自工具材料移除留存了時間期間t2。並且在複製過程之各者的期間，工具材料係對複製材料暴露了稱為暴露時間的分別時間期間，以及後續留存了稱為留存時間的時間期間。可選地，暴露時間對於複製過程之各者而言是相同的。並且可選地，留存時間對於複製過程之各者而言是相同的。能更進一步對於裝置界定目標參數。
瞄準良好的可再製性及/或瞄準全具有非常類似性質的生產裝置，像是用於目標參數非常類似的值，能設定各種條件。一些範例：在一些實施例中，用於時間期間t1及t2和用於暴露時間及留存時間的值滿足的條件是- 對於在複製過程中生產的裝置，與目標參數值之平均值(mean value)的目標參數值之平均偏差(mean deviation)
為下列的之至多70%、特別是至多50%、更特別是至 多35%，- 自在複製過程中生產的裝置之目標參數值的該平均值的偏差、藉由在時間期間t1的結束硬化調節材料所生產的裝置之目標參數值的平均值。
在一些實施例中，目標參數的目標值被係針對裝置界定，並且用於時間期間t1及t2和用於暴露時間和留存時間的值滿足的條件是，自在複製過程中生產的裝置之目標參數值的目標值的平均偏差比自藉由在時間期間t1的結束硬化調節材料所生產的裝置之目標參數值之目標值的平均偏差更小，特別是更小了至少二的因子，更特別是更小了至少三的因子。
在一些實施例中，目標參數之目標值係針對裝置界定，並且在目標值附近的可接受帶(acceptance band)係針對裝置界定，並且時間期間t1及t2和暴露時間以及留存時間滿足的條件是，在各個複製過程中生產的裝置之目標參數之平均值在於可接受帶內。
在一些實施例中，藉由在時間期間t1的結束硬化調節材料所生產的裝置之目標參數的平均值在於可接受帶外側。
在一些實施例中，可接受帶具有寬度，並且自藉由在時間期間t1之結束硬化調節材料所生產的裝置之目標參數之平均值之目標值的偏差與目標值偏差了至少可接受帶的寬度，特別是偏差了至少1.5倍可接受帶的寬度。
在一些實施例中，在實現複製過程之前決定時間t1及t2和暴露時間以及留存時間，特別是在調節複製工具之前決定。
在一些實施例中，方法包括，在調節複製工具之前，以一或多個測試複製工具實現測試運行，測試複製工具例如能包括例如與跟複製工具同屬的相同的工具材料，以用於決定時間期間t1及t2和暴露時間以及留存時間。在這樣的測試運行中，能決定合適的時間期間t1及t2和暴露時間以及留存時間，例如像是造成滿足條件的時間，像是滿足上述條件的一或多者。
在一些實施例中，複製材料和調節材料兩者皆為在初始狀態是液體的材料，並且其能藉由暴露至能量被變換成硬化狀態。例如，他們能為可固化材料。
在一些實施例中，複製材料為液體環氧樹脂(epoxy resin)並且調節材料也為液體環氧樹脂。
在一些實施例中，複製材料和調節材料為相同的材料。例如，他們都可以為相同的環氧樹脂。
在一些實施例中，在其自複製工具移除之後，調節材料被丟棄。
在一些實施例中，藉由使用複製工具複製來生產的裝置並非源自調節材料。
在一些實施例中，藉由使用複製工具複製而生產的裝置源自在調節材料從工具材料移除之後被帶至與工具材料接觸的材料(複製材料)。
在一些實施例中，複製工具為晶圓。
在一些實施例中，複製工具為沖壓工具(stamping tool)，例如關於在壓印法(embossing process)中使用。
在一些實施例中，方法包括，以複製工具(在調節之後)逐次地實現複數個複製過程。方法的(且特別是調節的)一個可能的效應是，從一複製過程到後續複製過程的複製工具的改變比較上是小的。
在一些實施例中，在逐次複製過程之各者中，生產大量的裝置中的一或多者，其與在逐次複製過程之任何其它一者中生產的大量的裝置中的一或多個裝置是同屬的。
在一些實施例中，複製過程為壓印法。
在特定的觀點中，用於製造大量裝置的方法包括：- 提供包括工具材料的複製工具；- 調節複製工具，該調節的步驟包括對工具材料施以處理，該處理步驟包括將該工具材料對調節材料暴露；並且在調節之後，該方法更包括：- 藉由使用複製工具複製來製造大量的裝置。
亦在此特定觀點中，調節能包括如所述的留存和其餘所述的特徵以及實施例。
進一步實施例和益處從下列說明和括有的圖以及從附加的申請專利範圍中浮現。
1:複製工具
2:工具材料
3:剛性載體
4:複製位址
5:複製表面
6:調節材料
9:複製材料
10:分開的裝置
11:基板
下面，本發明係藉由範例以及包括的圖式來更詳細的說明。在圖式中，相同的參考號碼參照至相同或類似的元件。該些圖係示意地繪示。
圖1為用於藉由複製製造裝置的方法的流程圖，包括調節複製工具；圖2為在剖面視圖中複製工具的示意圖解；圖3為在剖面視圖中於對調節材料暴露期間圖2之複製工具的示意圖解；圖4a為在剖面視圖中具有複製材料於其間，圖2及3之複製工具與基板朝向彼此移動；圖4b為在剖面視圖中使用圖2及3的複製工具在壓印法期間塑形複製材料的示意圖解；圖5為在剖面視圖中從生產的裝置移除圖2到4之複製工具的圖解；圖6為在調節和製造期間時間與維度之強烈圖示化的圖解。
說明的實施例意思如範例或用於闡明本發明而不應限制本發明。
圖1為用於藉由包括調節複製工具複製製造裝置的方法的流程圖。圖2到5為在剖面圖中方法之某些步 驟的示意圖解。闡述的範例指的是複製過程，其為一種壓印法。
在下列中，製造方法和複製工具調節方法係參考圖1以及圖2到5來說明。
在步驟100中，生產複製工具，其可以包括將複製工具的工具材料塑形。例如能在複製過程中完成此塑形。
圖2以剖面視圖示意地闡述複製工具1，其為用於壓印的晶圓級複製工具。其包括工具材料2，該工具材料附著於剛性載體3，像是玻璃板。工具材料建立若干個複製位址4，其中四個係闡述於圖2中。在各個複製位址中，設置複製表面5，其展示要藉由使用複製工具1複製而生產的裝置之表面的形狀的負片。
複製工具1包括相互隔距的複製位址，用於藉由複製來製造分開的裝置，像是大量的微透鏡(microlense)。
工具材料可以為彈性材料，且其可以為散置的孔洞及/或通道。
工具材料可以為海棉材料。
工具材料可以為例如聚二甲基矽氧烷(PDMS)。
在步驟110中，複製工具1在其被使用於藉由使用複製工具1複製來生產裝置之前被調節。調節的步驟包括將工具材料2對調節材料6暴露，請參看圖3。對於此，調節材料6係施加至工具材料2。
圖3為在剖面視圖中於對調節材料6暴露期間圖2之複製工具1的示意圖解。各個複製表面5係由調節材料6所覆蓋。在闡述的範例中，工具材料2係由調節材料6覆蓋，即使是完整地覆蓋(排除例如工具材料之側表面)。或者，調節材料6亦可以區域地被施用至複製表面5。這並未被闡述於圖2中，但可看起來類似於在圖4a中所闡述的(請參看下面)-當然，以調節材料6取代複製材料9；並且亦可施用基板，像是在圖4a中的基板11。
調節材料6可以與以後在複製過程中使用的複製材料9相同(請參看圖4到5之步驟130)。例如，他們都可以為相同的環氧樹脂。
工具材料2對調節材料6的暴露能持續例如6小時-其很大程度超過工具材料2將於其期間在後續複製過程中暴露的時間期間(請參看步驟130和圖3及4)。反應於對調節材料6的暴露，工具材料2稍微地維度改變，例如遭遇輕微的膨脹過程。
例如，調節材料6之部分之後可以出現在工具材料2之開放性多孔結構的孔洞和通道中，其中其能已取代材料之部分，例如，在對調節材料6暴露之前分別在孔洞及通道中出現的PDMS前驅和未固化的PDMS的部分。
隨後，調節材料6係從工具材料2移除，請參看步驟120。在其上，複製工具1能看起來幾乎像在圖2中闡述的，然而其中相對於在調節之前的狀態非常小的維度改變已會發生-其造成差異。
從複製工具1移除調節材料6的可能方式係用以例如藉由將其暴露至能量(像是藉由以UV射線將其照射及/或將其加熱)而硬化初始液體的調節材料6，且接著移除硬化的調節材料。如上所提及的，調節材料6本身能為複製樣，像是環氧樹脂或另外的可固化材料。能藉由使用上述的基板促進移除，其可以從具有附著至基板的(硬化的)調節材料的複製工具移除。
在實現用於藉由使用複製工具1的複製來製造裝置的複製過程之前(請參看步驟130)，可度過一些時間。依據目前的了解，工具材料的維度改變在該時間期間部分地被復原。時間可以為例如工具材料對(仍為液體)調節材料暴露的期間之階數(order)。於該時間期間，複製工具(沒有附接調節材料且沒有附接複製材料)可以簡單的被留存，例如儲放或另以儲存。於該時間期間保護不受到灰塵可是有價值的。並且溫度和溼度控制對於增加的可再製性可以是有幫助的。
在闡述的實施例中係為壓印法的複製過程中，複製材料9係施加於工具材料2與基板11之間，其可以為鋼性板，像是玻璃板。複製材料9在複數分開的部分中可以被區域地施用。在圖4a中，就是這種情形，且複製材料9被施加到工具材料2，但例如對基板11的施加(此外或替代的)也會是可能的。
在基板11與複製工具1(更具體來說：工具材料2)之間有複製材料9，這兩者朝彼此移動，例如直到他 們彼此毗連為止，請參看圖4b。在此部分中，複製材料9係在複製工具1的複製位址4處被塑形，且更特別的是，施加的複製材料9的各個部分係由複製表面5其中一者塑形。同時，複製材料9亦與基板11接觸。
在維持基板11與複製工具1的相對位置的同時，複製材料9係例如藉由UV照射及/或藉由施以加熱來硬化(例如固化)。
工具材料2於其期間對在它的初始狀態中(亦即，在複製材料9被硬化之前)的複製材料9暴露的時間期間可以為例如小於一小時，且特別是小於10分鐘。
在硬化過程之後，複數個分開的裝置10係在基板11上生產，其各者具有表面，該表面具有對應於複製表面5其中一者之形狀的負片的形狀，並且移除複製工具1，請參見圖5。
裝置10的維度能藉由如所述合適的調節過程來非常精準地預決定，且他們能決定性地不同於會在沒有調節過程造成的維度。
在裝置10的大量製造中，像是被動光學組件的(例如光學透鏡的)大量製造中，一個且相同的複製工具1可以在逐次實現的幾個製造過程中使用。例如，步驟130和分別連同圖4及5說明的過程步驟的序列係重覆地被實現。
在用於生產裝置10的複製過程之前沒有將工具材料2經受所述調節過程，在第一對複製過程中生產的 裝置10會稍微具有但不太明顯不同的維度，其會導致在高精準製造中相當數目的廢品(reject)。僅在以一且相同的複製工具實現的幾個複製過程之後，充分維度的穩定結果在沒有調節下可能會達成。
然而，調節影響了具有僅非常鮮少的維度變異的裝置10已經在第一對逐次複製過程中生產，使得已從開始就鮮少廢品發生。
圖6為在調節和製造期間相關時間與維度之強烈圖示化圖解。應對製造過程和對調節與製造之間的相互關係(interrelation)提供進一步的洞察。圖6並未按比例。
圖6的x軸粗略地對應時間軸，其闡述在指示的次序中一個接一個實現的步驟。Y軸指示複製工具之維度，更特別的是，複製位址的維度。兩軸並未按比例。因此，y軸能指示例如複製表面之特徵的線性維度，因而指示例如生產的裝置之參數(「目標參數」)，像是指示生產的裝置之特徵的維度(「目標參數」)，像是指示微透鏡的直徑。因此，指定給y軸的值R可以是例如將複製表面之特徵或複製的裝置之特徵的目標維度關聯至其所欲的值(或設定值)的關係值。例如，R可以是R=x/x0，其中x是目標參數，例如複製的微透鏡之直徑或焦距(focal length)，而x0是對應所欲的值(或設定值)。
當材料(分別是調節材料和複製材料)被施用到複製工具(例如，使用分配器(dispenser)在工具材料上調 配)時，在x軸的標示「d」指明時間。如上所討論的，之後基板能被附接到材料。當材料受UV照射而硬化(例如固化)時，在軸的標示「h」指明時間。在硬化完成之後，硬化的材料例如藉由將基板(具有附接的複製裝置)從複製工具移除而自工具材料移除。
在圖6中的橢圓指示R之測量值，更特別的是，他們的中央指示R的平均值，遍及在分別運行中生產的所有裝置的平均。長橢圓形象徵著目標參數之值趨向於在單一複製過程中(且同樣在調節過程中)生產的複數個裝置之間變化。
要注意的是，大量裝置係頻繁地在單一晶圓上生產。當然在實際上，這些裝置的確具有目標參數之變化值(varying value)。因此，所討論的值，特別是R的值，可以被了解為平均值。且類似地，在複製工具上的複製位址之維度也可以被了解為平均值。
平均值可以例如被決定為算術平均(arithmetic average)。
在圖6中繪製虛線作為對眼睛的粗略引導，指示R的時間演變。當然，R比以較高階多項式函數或類比指數函數等更容易改變。例為了簡潔的原因，在圖6中繪製直線。
能夠例如藉由在所欲時間解析或測量複製工具之分別的特徵維度來決定相關值R的曲線。或者或此外，在其中對於R的虛曲線正上升的至少部分(亦即在將材 料施加至工具材料之後的階段中)藉由在所欲時間硬化材料並且解析/測量複製的裝置之分別目標參數(例如，目標維度)而能夠至少近似地被決定。
在x軸上從左至右因而遵循時間演變，並且也請參考圖1。
在製造複製工具之後(亦參看步驟100)，在第一「d」處調節材料被施加到工具材料，且R增加(步驟110)。直到硬化(在「h」處)，相對長時間經過，而R假定為最大值，其並不必然對應至飽和值，在該飽和值沒有進一步R的增加會發生，即使工具材料仍會對調節材料進一步暴露。最大值可以對應至例如這樣的飽和值之80%。
在硬化之後，移除且丟棄調節材料(請參看步驟120)。對應的裝置(通常)沒有在用於分別目標參數的可接受帶內。然而，例如為了測試目的及/或為了監控可再製性，可以決定他們的目標參數值。
這樣的可接受帶係指示於圖6中(細虛線)。例如，若R在0.99與1.01之間，則裝置可為可接收的，亦即與設定值的1%偏差。
最大值能從1偏離了例如大於可接受帶之全寬度。在圖6中，R之最大值從1偏離了例如大於可接受帶之兩倍寬度。
隨後，結果發現R減少，直到其被暴露至複製材料(在第二「d」處)。在該時間(留存時間)期間，該時間甚至比對調節材料暴露的時間更常，保存複製工具，例 如簡單地儲放。
調節階段(在圖6中指明的「C」)能結束於此，且製造階段(在圖6中指明的「M」)能夠開始(請參看步驟130)。
在第二「d」處，R再度增加，但並沒有非常多，不如時間經過多達在第二「h」處硬化複製材料這麼多時間。R在可接受帶內，並且因此能使用複製的裝置。然而，亦可能丟棄這些首批製造的裝置。例如，他們可以被使用來驗證他們的確在可接受帶內。及/或他們被丟棄是因為他們包含在留存期間可能拾到的污染或為了其它原因。
直到下一個「d」處，再度減少，但並沒有非常多，不如時間經過多達在第三「d」處於工具材料上下一次沉積複製材料這麼多時間。之後，R再度增加直到下一個硬化過程。以此類推。
如所輕易的了解的，能實現測試以為了決定在調節階段期間的時間，即為了決定用於對調節材料暴露的時間和用於從硬化調節材料到下列對複製材料的暴露的開始的時間之合適的值。
並且，如所輕易了解的，能夠實現測試(參看下方作為例子)以為了決定用於對複製材料暴露的時間及用於從硬化複製材料到下一個在製造期間對複製材料暴露之開始的時間之合適的值-其兩者皆比在調節階段期間對應的時間短的多。
能取決於在調節階段C使用的時間決定要在製造階段M中使用的時間，反之亦然。
此方式能決定最佳化時間，使得可接受的裝置(例如具有在可接受帶內的R的裝置)能被可再製地生產-沒有或僅有非少鮮少的廢品。
在範例中，時間被視為是合適的(可接受的/如所欲的)，在當他們被選擇使得- 對於在複製過程中生產的裝置(在製造階段中)，自目標參數值之平均值(mean value)的目標參數值之平均偏差(mean deviation)
為下列的之至多50%(或更特別是至多35%)
- 自在複製過程中生產的裝置之目標參數值的該平均值的偏差，在調節階段中生產的裝置之目標參數值的平均值(像是藉由在時間期間t1的結束處硬化調節材料)。
對於此在非常簡單的數值範例中，假定每複製工具(且據此，亦每複製過程)僅兩裝置(例如兩透鏡)，並且目標參數例如為透鏡直徑，且只有兩複製過程在製造階段期間實現。在調節階段期間，一透鏡具有108μm的目標參數值(透鏡直徑)，並且其餘透鏡具有112μm的目標參數值。在第一複製過程中，透鏡分別具有102μm和104μm的目標參數值，且在第二複製過程中，分例具有96μm和98μm的目標參數值。採用算術平均以用於計算平均值，對於在複製過程中生產的裝置，吾人具有(102μm+104μm+96μm+98μm)/4=100μm的平均值。採用標準 差作為平均偏差，吾人具有以微米為單位的((102-100)2+(104-100)2+(96-100)2+(98-100)2)/4的平方根作為用於在製造階段期間製造的裝置的平均偏差，其為以微米為單位的10之平方根，因而相當於大約3.16μm。
在調節階段中生產的透鏡之目標參數值的平均值為(108μm+112μm)/2=110μm。此值與上面計算的100μm之平均值的偏差因此為10μm。10μm的偏差係大於上面計算的大約3.16μm的平均偏差的三倍。據此，用於生產此範例的裝置的時間的確造成可接受的透鏡。
若用於可接受性的條件為自在複製過程中生產的裝置之目標參數值之目標值的平均偏差比自藉由在時間期間t1結束硬化調節材料所生產的裝置之目標參數值之目標值的平均偏差還小了至少2的因子，則若目標值為100μm上述範例的透鏡會是可接受的。然而，若目標值會是110μm，則透鏡是不可接受的，且挑選的時間因此不是合適的。
若用於可接受性的條件是在目標值附近的可接受帶係界定用於在製造階段中生產的裝置，以及是在各個至少兩個複製過程中生產的裝置之目標參數的平均值在於可接受帶內，則選定的時間會滿足該條件且透鏡會為可接受的，若可接受帶自例如94μm延伸至104μm(並且目標值例如為100μm)的話。然而，若可接受帶從98μm延伸到104μm(並且目標值例如為101μm)，則在調節及製造期間使用的時間不會是合適的，因為在第二複製過程中目標參 數值的平均值為(96μm+98μm)/2=97μm，其在可接受帶的外側。
若於製造階段M期間使用的時間相對短，則於製造階段M期間在R上的改變趨向於相對小。這能簡化以可再製地生產可接收的裝置。
在範例中，能對於決定要在製造期間使用的合適的時間(例如，相對短的時間(暴露時間、留存時間))來初始地選擇。接著，能使用包括相同工具材料的不同複製工具，例如使用同屬複製工具來完成測試運行。在測試運行中，選定對於調節材料的不同暴露時間及/或用於後續留存時間的不同值，隨後可選地，例如藉由測量這些裝置的寬度來決定調節材料之所生產的裝置之目標參數的值。若在分別後續複製過程中的目標參數之值係如所欲的，例如因為他們在於可接受帶內，則找到了合適的時間。為了找到合適的時間，吾人能例如首先選定對調節材料的暴露之時間，並且在某些測試運行中改變後續留存時間。若結果並非所欲的，選擇對調節材料的暴露之不同時間，並且再又後續的留存時間係在逐次的測試運行中變化。接著若結果仍非所欲，則在進一步測試運行中能依據之前所述的方案來變化暴露時間及/或留存時間(變化在分別調節階段期間使用的時間)。
遵循上述在若干個測試運行中的方案，能決定合適的時間(於調節期間以及於製造期間)-使得裝置在製造階段中可再製地被生產，其例如將在於可接受帶內 的目標參數之值至少展現至高百分比，或者展現具有目標參數之值(簡而言之：「目標參數值」)的裝置，該目標參數值展現如與目標參數值(於製造階段期間)之該平均值之偏差至多一半大的與目標參數值之平均值的平均偏差，使得裝置是在調節階段期間生產的(亦即，藉由在時間期間t1的結束硬化調節材料所生產的)裝置之目標參數值之平均值的。
在討論的範例中，在複製工具上的特徵維度在分別施用調節材料與複製材料之後增加了。然而，在實例中他們減少是可能的。
100:步驟
110:步驟
120:步驟
130:步驟

Claims (33)

  1. 一種用於製造大量裝置的方法，該方法包含：- 提供包含工具材料的複製工具；- 調節該複製工具，其中調節該複製工具的步驟包含對該工具材料施以處理，該處理步驟包括將該工具材料對調節材料暴露，該處理步驟更包含藉由吸取在該工具材料中的該調節材料來維度地改變該工具材料；- 實現一或多個複製過程，其中在該一或多個複製過程之各者中，該裝置之一或多者係藉由使用複製工具複製從複製材料生產。
  2. 依據申請專利範圍第1項的方法，其中該工具材料具有開放性多孔結構。
  3. 依據申請專利範圍第1項的方法，其中該處理包含讓該調節材料滲透到該工具材料中。
  4. 依據申請專利範圍第1項的方法，其中該工具包含一或多個複製位址，該工具材料在該一或多個複製位址之各者中建立複製表面，且其中該處理包含將該調節材料施加至該複製表面之各者。
  5. 依據申請專利範圍第1項的方法，其中該工具包含一 或多個複製位址，該工具材料在該一或多個複製位址之各者中建立複製表面，且其中該處理包含以該調節材料覆蓋該分別的複製表面。
  6. 依據申請專利範圍第1項的方法，其中該處理包含將該工具材料對該調節材料暴露至少三十分鐘。
  7. 依據申請專利範圍第1項的方法，其中該處理包含將該工具材料對該調節材料暴露一段時間期間，其至少如需要用於使該工具材料以該調節材料達成飽和的時間期間的一半長。
  8. 依據申請專利範圍第1項的方法，其中該處理包含將該工具材料對該調節材料暴露至少直到使該工具材料以該調節材料達到飽和。
  9. 依據申請專利範圍第1項的方法，其中該工具材料係以一或多個孔洞和通道來散置，且其中在該處理係藉由該調節材料的部分的處理取代之前，流體的部分出現在孔洞和通道之至少部分中。
  10. 依據申請專利範圍第1項的方法，其中該工具材料為彈性材料。
  11. 依據申請專利範圍第1項的方法，其中該工具材料為聚矽氧。
  12. 依據申請專利範圍第1項的方法，包含藉由將該調節材料從該複製工具移除來終結該工具材料對該調節材料的暴露。
  13. 依據申請專利範圍第1項的方法，其中該調節材料係在初始狀態中為液體或塑性地可變形的材料且其能藉由暴露至能量而變換成硬化狀態，且其中在將該工具材料對該調節材料暴露的期間，該調節材料係在其初始狀態。
  14. 依據申請專利範圍第13項的方法，其中該處理包含將該調節材料變換成其硬化狀態並且將該硬化的調節材料從該複製工具移除。
  15. 依據申請專利範圍第1項的方法，包含繼將該工具材料對該調節材料暴露之後，留存該複製工具另一段時間期間，其中此其它時間期間為與於其期間該工具材料被暴露至該調節材料的時間期間的至少0.2倍長。
  16. 依據申請專利範圍第15項的方法，包含在該複製工具留存期間保護該複製工具免於受到氣候變化和污染的其中一或兩者。
  17. 依據申請專利範圍第15項的方法，其中該其它時間期間係由將該複製材料對一複製材料暴露而終止。
  18. 依據申請專利範圍第1項的方法，其中該複製材料和該調節材料兩者皆為在初始狀態是液體的材料，並且其能藉由暴露至能量被變換成硬化狀態。
  19. 依據申請專利範圍第1項的方法，其中該複製材料為液體環氧樹脂並且該調節材料為液體環氧樹脂。
  20. 依據申請專利範圍第1項的方法，其中該複製材料與該調節材料為相同的材料。
  21. 依據申請專利範圍第1項的方法，其中該工具材料被暴露至該調節材料一段第一時間期間，且其中在該一或多個複製過程之各者中，在硬化該複製材料且從該複製工具移除該複製材料之前，該工具材料被暴露至該複製材料一段分別的第二時間期間，並且其中該第一時間期間超過各個該第二時間期間。
  22. 依據申請專利範圍第21項的方法，其中該第一時間期間超過該第二時間期間至少5倍。
  23. 依據申請專利範圍第1項的方法，包含以該複製工具逐次地實現複數個該複製過程。
  24. 依據申請專利範圍第1項的方法，其中實現至少兩個複製過程，及其中在該複製工具的該調節期間，該工具材料係對該調節材料暴露了時間期間t1以及後續隨著該調節材料自該工具材料移除留存了時間期間t2，及其中在該複製過程之各者的期間，該工具材料係對該複製材料暴露了稱為暴露時間的分別時間期間，以及後續留存了稱為留存時間的時間期間，及其中目標參數係針對裝置來界定。
  25. 依據申請專利範圍第24項的方法，其中用於該時間期間t1及t2和用於該暴露時間及該留存時間的值滿足的條件是- 對於在複製過程中生產的裝置，與目標參數值之平均值(mean value)的目標參數值之平均偏差(mean deviation)為下列之至多70%，- 與在複製過程中生產的裝置之目標參數值的該平均值的偏差，藉由在時間期間t1的結束硬化該調節材料所生產的裝置之目標參數值的平均值。
  26. 依據申請專利範圍第24項的方法，其中該目標參數的目標值係針對裝置界定，並且其中用於該時間期間t1及t2和用於該暴露時間和該留存時間的值滿足的條件是，與在該複製過程中生產的裝置之目標參數值的該目標值的平均偏差比與藉由在時間期間t1的結束硬化該調節材料所生產的裝置之該目標參數值之該目標值的平均偏差更小。
  27. 依據申請專利範圍第24項的方法，其中該目標參數之目標值係針對裝置界定，並且其中在該目標值附近的可接受帶係針對裝置界定，並且其中該時間期間t1及t2和該暴露時間以及該留存時間的值滿足的條件是，在各個該複製過程中生產的該裝置之該目標參數之平均值位於該可接受帶內。
  28. 依據申請專利範圍第27項的方法，其中藉由在該時間期間t1的結束硬化該調節材料所生產的裝置之該目標參數的平均值位於該可接受帶外側。
  29. 依據申請專利範圍第27項的方法，其中該可接受帶具有寬度，並且其中與藉由在該時間期間t1之結束硬化該調節材料所生產的裝置之該目標參數之平均值之目標值的偏差與該目標值偏差了至少該可接受帶的寬度。
  30. 依據申請專利範圍第24項的方法，其中在實現該複製 過程之前決定該時間期間t1及t2和該暴露時間以及該留存時間。
  31. 依據申請專利範圍第24項的方法，包含在該複製工具的該調節之前，以一或多個測試複製工具實現測試運行，以用於決定該時間期間t1及t2和該暴露時間以及該留存時間。
  32. 依據申請專利範圍第1項的方法，其中該裝置為光學裝置。
  33. 依據申請專利範圍第1項的方法，其中該裝置為被動光學組件。
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