DE102005041505B3

DE102005041505B3 - Verfahren und Vorrichtung zum Abformen von Strukturen

Info

Publication number: DE102005041505B3
Application number: DE200510041505
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr.-Ing. Otto; Jörg Dipl.-Ing. Frömel; Jörg Dipl.-Ing. Nestler; Thomas Prof. Dr.-Ing. Geßner
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2005-09-01
Filing date: 2005-09-01
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2025-09-02
Also published as: WO2007025519A3; WO2007025519A2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Abformen von Strukturen, bei denen ein Substrat auf einem Substratträger positioniert wird, der ein oder mehrere integrierte Kanäle zum Ansaugen des Substrates mittels Unterdruck aufweist. Zwischen dem Substratträger und dem Substrat wird beim vorliegenden Verfahren eine Zwischenplatte eingesetzt, die nach dem Prägevorgang vom Substrat getrennt wird, indem der Substratträger und ein Werkzeugträger, von dem das Prägewerkzeug bei diesem Schritt gehalten wird, auseinander bewegt werden. Die Zwischenplatte wird anschließend vom Substratträger entfernt und das Substrat durch entgegen gesetzte Bewegung von Substratträger und/oder Werkzeugträger mit dem Substratträger in Kontakt gebracht und durch Ansaugen gehalten. Im nächsten Schritt wird das Substrat vom Prägewerkzeug getrennt, indem der Substratträger und der Werkzeugträger, von dem das Prägewerkzeug gehalten wird, auseinander bewegt werden. Das vorliegende Verfahren und die zugehörige Vorrichtung ermöglichen ein schnelles und automatisierbares Wechseln des Substrates sowie ein automatisiertes Trennen des Substrates vom Prägewerkzeug.

Description

Technisches Anwendungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abformen von Strukturen, bei dem ein Substrat auf einem Substratträger positioniert wird, der ein oder mehrere integrierte Kanäle zum Ansaugen des Substrates an dem Substratträger mittels Unterdruck aufweist, in einem Prägevorgang ein Prägewerkzeug in Kontakt mit einem Werkzeugträger in eine Oberfläche des Substrats gepresst wird, um eine Strukturübertragung vom Prägewerkzeug auf das Substrat zu erreichen, und das Substrat und das Prägewerkzeug wieder voneinander getrennt werden, indem der Substratträger, an dem das Substrat bei diesem Schritt durch Ansaugen gehalten wird, und der Werkzeugträger, von dem das Prägewerkzeug bei diesem Schritt gehalten wird, auseinander bewegt werden. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Abformung von Strukturen spielt in vielen technischen Bereichen eine wichtige Rolle, in denen eine strukturierte Oberfläche einer Komponente benötigt wird. Dies betrifft insbesondere mikrofluidische, optische und mechanische Polymerkomponenten, beispielsweise optische Wellenleiter, optische Gitter oder sonstige mikrosystemtechnische Bauteile. Bei den meisten hierbei eingesetzten Prägetechniken wird ein Prägewerkzeug, das die entsprechende Prägestruktur aufweist, in eine Thermoplastschicht oder ein anderes Material eingedrückt, das oberhalb der Erweichungs temperatur gehalten wird. Nach einer Abkühlphase wird das Prägewerkzeug wieder von der Thermoplastschicht getrennt, in der dann die eingeprägte Strukturierung verbleibt. Auf diese Weise lassen sich im Bereich der Mikrosystemtechnik Strukturhöhen im Bereich weniger Nanometer bis hin zu einigen 100 μm erzeugen.

Eine Vorrichtung zur Abformung von Mikrostrukturen mittels eines Prägewerkzeuges in ein Substrat ist beispielsweise aus der WO 99/56928 A1 bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird das Prägewerkzeug über eine Klemmhalterung an einem Werkzeugträger fixiert. Zur Abtrennung des Prägewerkzeuges nach dem Prägeprozess vom Substrat ist bei dieser Vorrichtung ein mit Druckluft betriebener Niederhalter vorgesehen, der das Substrat beim Abheben des Prägewerkzeugs mittels Druckluft gegen den Substratträger presst. Die Befestigung oder Halterung des Prägewerkzeuges und des Substrates ist erforderlich, da bei der Entformung sehr hohe Kräfte auftreten können. Andere Vorrichtungen nutzen daher ebenfalls häufig mechanische Klemm- oder Schraubvorrichtungen, um das Substrat am Substratträger und das Prägewerkzeug am Werkzeugträger zu fixieren.

Die mechanische Fixierung des Substrates hat jedoch den Nachteil, dass ein Substratwechsel in der Regel nicht automatisch erfolgen kann. Dies führt zu unerwünscht großen Prozesszykluszeiten. Auch ein Wechsel des Prägewerkzeuges ist bei derartigen Vorrichtungen sehr aufwendig.

Die EP 1068945 A2 zeigt ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung, bei denen das Substrat durch Ansaugen mittels Unterdruck am Substratträger gehalten wird, der entsprechende integrierte Kanäle zur Erzeugung des Unterdrucks aufweist. Dies ermöglicht einen schnellen Wechsel des Substrates. Da das Substratmaterial bei den meisten Abformtechniken auf einer Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur gehalten wird, kann es jedoch vorkommen, dass die im Substratträger integrierten Kanäle beim Prägen ebenfalls in das Substrat abgeformt werden. Das Prägewerkzeug ist bei diesem Verfahren bzw. dieser Vorrichtung wiederum über eine mechanische Klemmhalterung am Werkzeugträger befestigt.

Die US 2004/0219249 A1 beschreibt ebenfalls ein gattungsgemäßes Verfahren zum Abformen von Strukturen. Bei diesem Verfahren wird eine zu prägende Schicht auf ein Substrat aufgebracht, das während des Prägevorgangs vom Substratträger gehalten wird. Nach dem Prägevorgang wird die geprägte Schicht vom Prägewerkzeug getrennt, indem Substratträger und Werkzeugträger auseinander bewegt werden, wobei die geprägte Schicht mit dem Substrat verbunden bleibt.

Die DE 199 42 364 C2 beschreibt ein Werkzeug zum Warmumformen bei einem Prägeformprozess, bei dem direkt unter dem Abformwerkzeug ein Formkörper aus elektrisch leitfähiger und damit direkt beheizbarer Keramik angebracht ist. In gleicher Weise kann ein derartiger Formkörper auch unter dem umzuformenden Substrat angeordnet sein. Beide Formkörper können beispielsweise mittels Unterdruck am Werkzeugträger bzw. der Substrathalterung gehalten werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Abformen von Strukturen anzugeben, die einen schnellen automatisierbaren Substratwechsel ohne die Gefahr einer Abformung von im Substratträger vorhandenen Kanälen in das Substrat ermöglichen.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren sowie der Vorrichtung gemäß den Patentansprüchen 1 und 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.

Beim vorliegenden Verfahren zum Abformen von Strukturen, insbesondere zum Prägen und Heißprägen, wird gemäß einer Alternative das Substrat auf einem Substratträger positioniert, der ein oder mehrere integrierte Kanäle zum Ansaugen des Substrates mittels Unterdruck aufweist. In einem anschließenden Prägevorgang wird ein Prägewerkzeug in Kontakt mit einem Werkzeugträger in eine Oberfläche des Substrats gepresst, um eine Strukturübertragung vom Prägewerkzeug auf das Substrat zu erreichen. Dies kann entweder durch eine Bewegung des Werkzeugträgers in Richtung des Substrats, durch eine Bewegung des Substratträgers in Richtung des Werkzeugträgers oder durch eine Kombination beider Bewegungen erfolgen. Das Substrat besteht dabei aus einem verformbaren Material, beispielsweise einem Kunststoff, Glas oder Metall und liegt vorzugsweise in Form einer Folie oder Platte vor. Der Prägeprozess erfolgt vorzugsweise nach einer Aufheizung des Substrates auf eine Temperatur, die oberhalb der Erweichungs- oder Glasübergangstemperatur des Substratmaterials liegt. Das Substrat kann auch eine zähflüssige Schicht eines verformbaren Materials sein, beispielsweise eine Schicht eines unter Strahlung oder Temperatur aushärtbaren Kunststoffs.

Unter dem Prägewerkzeug wird in der vorliegenden Patentschrift eine Komponente, vorzugsweise eine Platte, mit Strukturen verstanden, die in das Substrat abgeformt werden sollen. Der Substratträger ist der Teil der Abformvorrichtung, auf dem das Substrat direkt oder indirekt aufliegt. Der Werkzeugträger ist der Teil der Abformvorrichtung, der während des Prägeprozesses mit dem Prägewerkzeug in Kontakt ist. Werkzeugträger und Substratträger sind dabei vorzugsweise heizbare und/oder in gegenseitigem Abstand bewegbare Platten aus Metall oder Keramik.

Das vorliegende Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass vor dem Prägevorgang zwischen das Substrat und den Substratträger eine Zwischenplatte eingebracht wird, die während des Prägevorgangs an dieser Position verbleibt. Die Zwischenplatte wird dabei vorzugsweise gemeinsam mit dem Substrat auf den Substratträger aufgebracht. Nach dem Prägevorgang wird das am Prägewerkzeug haftende Substrat von der Zwischenplatte getrennt, indem der Substratträger, auf dem die Zwischenplatte aufliegt, und der Werkzeugträger, von dem das Prägewerkzeug bei diesem Schritt gehalten wird, entgegen der Prägerichtung wieder auseinander bewegt werden. Die Zwischenplatte wird dann vorzugsweise über eine geeignete Transporteinrichtung automatisch vom Substratträger entfernt. Beim Trennen der Zwischenplatte vom Substrat kann auch die Ansaugung des Substratträgers genutzt werden, so dass die Zwischenplatte in diesem Schritt aktiv vom Substratträger gehalten wird. Zum Entfernen der Zwischenplatte wird dann die Ansaugung selbstverständlich wieder unterbrochen. Nach dem Entfernen der Zwischenplatte werden Werkzeugträger und Substratträger wieder aufeinander zu bewegt, bis das Substrat Kontakt mit dem Substratträger hat. Anschließend wird das Substrat vom Substratträger durch Erzeugung eines Unterdrucks in den integrierten Kanälen angesaugt und festgehalten. Das Substrat und das Prägewerkzeug werden nun voneinander getrennt, indem der Substratträger, an dem das Substrat gehalten wird, und der Werkzeugträger, von dem das Prägewerkzeug bei diesem Schritt gehalten wird, auseinander bewegt werden.

Auf diese Weise lässt sich eine automatisierbare Trennung des Substrates vom Prägewerkzeug realisieren. Da das Substrat lediglich zeitweise vom Substratträger angesaugt wird, ohne mit diesem mechanisch verbunden zu sein, lässt sich auch ein Substratwechsel sehr schnell automatisierbar durchführen. Der Einsatz der Zwischenplatte, die sich ebenfalls automatisierbar einbringen und wieder entfernen lässt, verhindert ein Abformen der im Substratträger integrierten Kanäle in das Substrat.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens sowie der zugehörigen Vorrichtung weist auch der Werkzeugträger ein oder mehrere integrierte Kanäle auf, über die sich das Prägewerkzeug mittels Unterdruck ansaugen lässt. Durch die Ansaugung wird jeweils eine temporäre kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Werkzeugträger und dem Prägewerkzeug bzw. zwischen dem Substratträger und dem Substrat erzeugt, die es ermöglicht, Substrat und Prägewerkzeug nach dem Prägevorgang in einem automatisierbaren Arbeitsschritt wieder ohne zusätzliche manuelle Arbeitsschritte zu trennen. Die Ansaugung wird dabei vorzugsweise jeweils nur dann aktiviert, wenn das Substrat von der Zwischenplatte oder vom Prägewerkzeug getrennt werden soll. Durch die Ausgestaltung des Werkzeugträgers mit entsprechenden Ansaugkanälen werden eine automatische, regelbare Fixierung oder Lösung des Prägewerkzeugs für einen automatisierten Prägeprozess sowie ein sehr schneller Werkzeugwechsel ermöglicht.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden das Prägewerkzeug und das Substrat sowie optional auch die Zwischenplatte vor der Positionierung auf dem Substratträger, vorzugsweise außerhalb der Abformvorrichtung, exakt für den Prägeprozess zueinander ausgerichtet. Anschließend wird der so gebildete Stapel auf dem Substratträger positioniert. Dieser Schritt ist beispielsweise in einer handelsüblichen Justagevorrichtung für Halbleiterfügeprozesse durchführbar. Besondere Vorteile ergeben sich hierbei, wenn die Zwischenplatte ebenfalls eine Prägestruktur aufweist, so dass das Substrat gleichzeitig von zwei Seiten geprägt wird. Die Zwischenplatte stellt hierbei ein Gegenwerkzeug zum Prägewerkzeug dar. Gerade bei Einsatz eines derartigen Werkzeugpaars von Prägewerkzeug und Gegenwerkzeug ist die gegenseitige Justage sehr wichtig.

Alternativ ist es auch möglich, die Justage innerhalb der Abformvorrichtung vorzunehmen. Dafür muss an der Abformvorrichtung eine optische, akustische oder mechanische Kontrollmöglichkeit vorgesehen sein, die eine exakte Positionierung von Werkzeugträger und Substratträger parallel gegeneinander sowie deren Drehung ermöglicht. Zumindest eine der beiden Komponenten muss dabei horizontal gegen die andere Komponente verfahrbar und/oder drehbar sein.

Die Ansaugung bzw. Halterung des Substrates, der Zwischenplatte und des Prägewerkzeugs mittels Unterdruck kann in unterschiedlicher Weise umgesetzt werden. So kann an die entsprechenden integrierten Kanäle eine Pumpe angeschlossen werden, über die der Druck in den Kanälen geringer als der Druck in der Abformvorrichtung selbst ist. Findet der Prägevorgang beispielsweise in einer geschlossenen Kammer statt, so ist der Druck in den Kanälen bei der Entformung niedriger als der Kammerdruck. Neben dieser aktiven Erzeugung eines Unterdrucks in den Kanälen ist es bei der Durchführung des Prägevorgangs in einer geschlossenen Kammer auch möglich, die Ansaugung durch entsprechende Variation des Kammerdrucks zu erreichen. Hierbei ist es erforderlich, dass die integrierten Kanäle durch das Aufliegen des Substrats, der Zwischenplatte sowie des Prägewerkzeugs vollkommen abgeschlossen werden. Durch Absenken des Drucks in der Kammer und anschließendes Anpressen der jeweiligen Komponente an dem Substratträger oder den Werkzeugträger wird der niedrige Druck in den Kanälen weiter aufrechterhalten, wenn anschließend der Kammerdruck wieder angehoben wird. Die Erhöhung des Kammerdrucks führt damit automatisch zu einer Fixierung der jeweiligen Komponente am Substratträger bzw. am Werkzeugträger. Durch Anheben und Absenken des Kammerdrucks in den entsprechenden Phasen des vorliegenden Verfahrens kann somit ebenfalls die gewünschte Ansaugwirkung erzielt werden.

Die vorliegende Vorrichtung umfasst dementsprechend einen Substratträger, der ein oder mehrere integrierte Kanäle zum Ansaugen eines Substrates oder Objektes mittels Unterdruck aufweist, einen Werkzeugträger für ein Prägewerkzeug, einen Antriebsmechanismus zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Werkzeugträger und Substratträger, durch die das Prägewerkzeug in eine Oberfläche des Substrats gepresst werden kann, sowie eine Steuerung für den Antriebsmechanismus. Vorzugsweise weist auch der Werkzeugträger ein oder mehrere integrierte Kanäle zum Ansaugen des Prägewerkzeugs mittels Unterdruck auf. Die Steuerung ist bei der vorliegenden Vorrichtung derart ausgestaltet, dass sie den Antrieb zur Durchführung des Prägevorgangs, zum anschließenden Trennen des Substrats von der Zwischenplatte, zum nachfolgenden Auflegen des Substrats auf den Substratträger und zum abschließenden Trennen des Substrats vom Prägewerkzeug ansteuert. Vorzugsweise sind in die Steuerung auch ein oder mehrere Pumpen, insbesondere Vakuumpumpen, einbezogen, die von der Steuerung zum entsprechenden Ansaugen oder Freigeben des Substrats sowie optional der Zwischenplatte und/oder des Prägewerkzeugs angesteuert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung auch eine Transporteinrichtung zum automatisierten Einbringen und Entfernen der Zwischenplatte und des Substrats auf, die vorzugsweise einen verfahrbaren Schlitten für den Transport aufweist. Weiterhin umfasst die Vorrichtung vorzugsweise eine gasdicht abschließbare Kammer, die es ermöglicht, den Prägeprozess unter verschiedenen Gasatmosphären und bei unterschiedlichen Gasdrücken durchzuführen. Werkzeugträger und Substratträger sind vorzugsweise mit ein oder mehreren Heiz- und Kühleinrichtungen ausgestattet, mit denen diese Komponenten zeitweise auf bestimmten Temperaturen gehalten werden können.

Die vorliegende Vorrichtung kann vorteilhaft durch geringfügige Umrüstung bereits existierender Vorrichtungen der Fügetechnik erhalten werden, die über zumindest prinzipiell als Werkzeugträger und Substratträger nutzbare und heizbare Komponenten verfügen. Die für die Vorrichtung erforderlichen integrierten Kanäle können entweder durch Austausch der entsprechenden bereits vorhandenen Träger realisiert oder nachträglich in die existierenden Komponenten eingebracht werden. Bei einer derartigen Vorrichtung kann es sich beispielsweise um einen handelsüblichen Substratbonder der Halbleitermikrotechnologie handeln.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Das vorliegende Verfahren sowie die zugehörige Vorrichtung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen ohne Beschränkung des durch die Patentansprüche vorgegebenen Schutzbereichs nochmals kurz erläutert. Hierbei zeigen:
1 ein Beispiel für die Vorgehensweise beim vorliegenden Verfahren;
2 ein Beispiel für einen Werkzeugträger und einen Substratträger mit integrierten Kanälen; und
3 schematisch ein Beispiel für den Aufbau der vorliegenden Vorrichtung.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die einzelnen Verfahrensschritte bei der Durchführung des vorliegenden Verfahrens werden im Folgenden anhand der 1a) bis 1f) an einem Beispiel erläutert.
Vor dem Einbringen in die Vorrichtung werden hierbei zunächst das Prägewerkzeug 3, das Substrat 7 und die Zwischenplatte 4 geeignet ausgerichtet übereinander gestapelt. Prägewerkzeug 3 und Zwischenplatte 4 bestehen dabei in diesem Beispiel aus einem keramischen Material, das Substrat 7 aus einem Polymermaterial.
Anschließend wird dieser Stapel mit einem Schlitten 11 auf dem Substratträger 1 der Prägevorrichtung positioniert, wie dies in der Teilabbildung a) zu erkennen ist. Durch Einstellung von bestimmten Prozesstemperaturen durch im Substratträger 1 und/oder im Werkzeugträger 2 integrierte Heizelemente ist es möglich, Substrat 7 und Prägewerkzeug 3 entweder auf gleiche oder auf unterschied liche Temperaturen zu bringen und diese Temperaturen während des Prozessdurchlaufs durch Regelung aufrecht zu erhalten oder zu ändern. Weiterhin kann bei Einsatz einer Vorrichtung mit einer Prozesskammer eine geeignete Gasumgebung für den Prägeprozess geschaffen werden, so dass verschiedene Gase oder Gasgemische unter Unterdruck, Normaldruck oder Überdruck den Prägeprozess begleiten können. Auch dies kann geregelt und während des Prozessablaufs änderbar erfolgen.
Nach Erreichen der erforderlichen Prägetemperaturen, insbesondere beim Heißprägen, wird das Prägewerkzeug 3 mit dem Werkzeugträger 2 gegen das Substrat 7 gepresst, wie dies in Teilabbildung b) zu erkennen ist. Dies erfolgt unter regelbarer Kraft, wobei eine Strukturübertragung von der Prägestruktur des Prägewerkzeugs 3 auf das Substrat 7 erfolgt.
Im nächsten Schritt wird die Ansaugung im Werkzeugträger 2 aktiviert, so dass das Prägewerkzeug 3 zusammen mit dem aufgrund des Prägevorgangs daran haftenden Substrat 7 vom Werkzeugträger 2 gehalten wird. Gleichzeitig wird durch Aktivierung der Ansaugung im Substratträger 1 die Zwischenplatte 4 vom Substratträger gehalten. Durch eine Abhebebewegung des Werkzeugträgers 2 wird daher das Substrat 7 von der Zwischenplatte 4 getrennt, wie dies in Teilabbildung c) zu erkennen ist. Die Zwischenplatte 4 kann nun mit dem Schlitten 11 vom Substratträger 1 entfernt werden (Teilabbildung d)).
Anschließend wird der Werkzeugträger 2 mit dem daran haftenden Stapel aus Prägewerkzeug 3 und Substrat 7 wieder gegen den Substratträger 1 bewegt, bis das Substrat 7 auf dem Substratträger 1 aufliegt (Teilabbildung e)). Nun wird wiederum die Ansaugung im Substratträger 1 aktiviert, so dass das Substrat 7 vom Substratträger 1 gehalten wird. In diesem Zustand wird der Werkzeugträger 2, von dem noch immer das Prägewerkzeug 3 angesaugt wird, vom Substratträger abgehoben, so dass sich Prägewerkzeug 3 und Substrat 7 voneinander trennen. Das fertig strukturierte Substrat 7 kann nun mit dem Schlitten 11 entfernt werden und der Prozess von neuem beginnen (Teilabbildung f)). Die Abhebebewegung des Werkzeugträgers 2 bzw. das Auseinanderziehen von Werkzeugträger 2 und Substratträger 1 erfolgen jeweils mit definierter Geschwindigkeit.
Die in dieser Figur dargestellte Verfahrensfolge ermöglicht somit ein automatisches Trennen von Zwischenplatte 4 und Substrat 7 sowie von Substrat 7 und Prägewerkzeug 3 in einem automatisierbaren Entformprozess. 2 zeigt beispielhaft eine mögliche Ausgestaltung des Werkzeugträgers 2 sowie des Substratträgers 1. In der Figur sind diese beiden Träger 1, 2 als plattenförmige Komponenten dargestellt, in denen die integrierten Kanäle 5 für die Ansaugung angedeutet sind. Diese Kanäle sind jeweils mit einem Anschluss 6 für eine Vakuumpumpe verbunden, über die der entsprechende Unterdruck erzeugt oder abgeschaltet werden kann. Die Figur zeigt hierbei den Werkzeugträger 2 mit einem angesaugten Prägewerkzeug 3, dessen Prägestruktur deutlich erkennbar ist. Auf dem Substratträger 1 liegt in diesem Beispiel die Zwischenplatte 4 mit dem darauf befindlichen Substrat 7 auf.
Ein Beispiel für den Aufbau der vorliegenden Vorrichtung zeigt 3. In der Figur sind der Werkzeugträger 2 sowie der gegenüberliegende Substratträger 1 zu erkennen, die über einen entsprechenden Antriebsmechanismus 8 geeignet in Pfeilrichtung gegeneinander bewegt werden können, um den Prägevorgang durchzuführen. Die beiden Träger 1, 2 weisen integrierte Heizelemente 12 auf, über die das Prägewerkzeug sowie das Substrat auf einer definierten Temperatur gehalten werden können. Weiterhin sind diese beiden Träger 1, 2 mit Vakuumpumpen 10 verbunden, über die der erforderliche Unterdruck zum Ansaugen des Substrats bzw. des Prägewerkzeugs eingestellt werden kann. Sowohl der Antriebsmechanismus 8 als auch die Vakuumpumpen 10 sind mit einer Steuerung 9 verbunden, die diese Komponenten entsprechend zur Durchführung des Verfahrens ansteuert. In der Figur ist weiterhin ein Schlitten 11 erkennbar, über den automatisiert das Substrat und die Zwischenplatte auf dem Substratträger positioniert und auch wieder von diesem entfernt werden können. Auch dieser Transportschlitten 11 wird über die Steuerung 9 angesteuert.

1: Substratträger
2: Werkzeugträger
3: Prägewerkzeug
4: Zwischenplatte
5: Integrierte Kanäle
6: Anschluss für Pumpe
7: Substrat
8: Antrieb
9: Steuerung
10: Vakuumpumpen
11: Schlitten
12: Heizelemente

Claims

Verfahren zum Abformen von Strukturen, bei dem – ein Substrat (7) auf einem Substratträger (1) positioniert wird, der ein oder mehrere integrierte Kanäle (5) zum Ansaugen des Substrates (7) mittels Unterdruck aufweist, – in einem Prägevorgang ein-Prägewerkzeug (3) in Kontakt mit einem Werkzeugträger (2) in eine Oberfläche des Substrats (7) gepresst wird, um eine Strukturübertragung vom Prägewerkzeug (3) auf das Substrat (7) zu erreichen, und – das Substrat (7) und das Prägewerkzeug (3) wieder voneinander getrennt werden, indem der Substratträger (1), an dem das Substrat (7) bei diesem Schritt durch Ansaugen gehalten wird, und der Werkzeugträger (2), von dem das Prägewerkzeug (3) bei diesem Schritt gehalten wird, auseinander bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Positionierung zwischen das Substrat (7) und den Substratträger (1) eine Zwischenplatte (4) eingebracht wird, nach dem Prägevorgang und vor dem Trennen des Substrats (7) vom Prägewerkzeug (3) das am Prägewerkzeug (3) haftende Substrat (7) von der Zwischenplatte (4) getrennt wird, indem der Substratträger (1), auf dem die Zwischenplatte (4) aufliegt, und der Werkzeugträger (2), von dem das Prägewerkzeug (3) bei diesem Schritt gehalten wird, auseinander bewegt werden, die Zwischenplatte (4) anschließend vom Substratträger (1) entfernt wird, und das Substrat (7) durch entgegengesetzte Bewegung von Substratträger (1) und/oder Werkzeugträger (2) mit dem Substratträger (1) in Kontakt gebracht und durch Ansaugen gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatte (4) zum Trennen von dem Substrat (7) durch den Substratträger (1) angesaugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkzeugträger (2) eingesetzt wird, der ein oder mehrere integrierte Kanäle (5) zum Ansaugen des Prägewerkzeugs (3) mittels Unterdruck aufweist, und das Prägewerkzeug (3) bei den Trennschritten vom Werkzeugträger (2) durch Ansaugen gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Prägewerkzeug (3) und das Substrat (7) zunächst übereinander gelegt und für den Prägevorgang ausgerichtet und anschließend als Stapel auf dem Substratträger (1) positioniert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Prägewerkzeug (3), das Substrat (7) und die Zwischenplatte (4) zunächst übereinander gelegt und für den Prägevorgang ausgerichtet und anschließend als Stapel auf dem Substratträger (1) positioniert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zwischenplatte (4) mit einer zum Substrat (7) gerichteten prägenden Oberflächenstruktur eingesetzt wird, um eine beidseitige Prägung des Substrats (7) zu erreichen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck zum Halten des Substrats (7) oder der Zwischenplatte (4) und/oder des Prägewerkzeugs (3) durch ein oder mehrere Pumpen (10) erzeugt wird, die mit den integrierten Kanälen (5) verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Prägevorgang in einer geschlossenen Kammer erfolgt, deren Druck zeitlich so variiert wird, dass das Ansaugen des Substrates (7) und/oder der Zwischenplatte (4) und/oder des Prägewerkzeugs (3) durch die Druckvariation erreicht wird.
Vorrichtung zum Abformen von Strukturen, mit – einem Substratträger (1), der ein oder mehrere integrierte Kanäle (5) zum Ansaugen eines aufliegenden Objektes oder Substrats (7) mittels Unterdruck aufweist, – einem Werkzeugträger (2) für ein Prägewerkzeug (3), – einem Antriebsmechanismus (8) zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Werkzeugträger (2) und Substratträger (1), durch die das Prägewerkzeug (3) in eine Oberfläche des Substrats (7) gepresst werden kann, um eine Strukturübertragung vom Prägewerkzeug (3) auf das Substrat (7) zu erreichen, sowie – einer Steuerung (9) für den Antriebsmechanismus (8), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (9) den Antriebsmechanismus (8) so ansteuert, dass nach dem Prägevorgang der Substratträger (1) und der Werkzeugträger (2) zunächst auseinanderbewegt werden, um eine Zwischenplatte (4) zu entfernen, anschließend wieder zusammenbewegt werden, um das Substrat (7) am Substratträger (1) anzusaugen und schließlich wieder auseinanderbewegt werden, um Substrat (7) und Prägewerkzeug (3) zu trennen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger (2) ein oder mehrere integrierte Kanäle (5) zum Ansaugen des Prägewerkzeugs (3) mittels Unterdruck aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Transportmechanismus (11) vorgesehen ist, mit dem zumindest das Substrat (7) und eine Zwischenplatte (4) automatisch auf den Substratträger (1) transportiert oder von diesem entfernt werden können.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (9) ein oder mehrere Vakuumpumpen (10) zum Ansaugen des Substrats (7) oder der Zwischenplatte (4) und/oder des Prägewerkzeugs (3) ansteuert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger (2) und/oder der Substratträger (1) eine integrierte Heiz- und Kühleinrichtung (12) aufweisen.