专利名称：分离装置和方法
技术领域：
本发明涉及用于分离夹层结构中相互连接的物体的装置。本发明尤其适于在平版印刷工艺，如在压印工艺中，将印模从基片上分离，所述的印模和基片已经通过抗蚀材料的中间层在其相对的表面上相互连接。
背景技术：
在微电子和微观力学领域，发展趋势是不断地向更小的尺寸发展。一些用于制造微结构和次微结构的最引人注意的技术包括不同类型的平版印刷术。
光刻技术典型地包括用光刻胶材料涂覆基片以在所述基片上形成抗蚀层的步骤。然后优选通过使用掩模将该抗蚀层在选定部分暴露于射线。接下来的显影步骤将抗蚀部分去除，由此在对应于掩模的抗蚀区域形成图案。去除抗蚀部分使基片露出，这可以通过蚀刻、掺杂、或金属喷涂来处理。对于非常精密标度的复制，光刻技术受到衍射的限制，衍射取决于所使用的射线的波长。对于小于50nm标度的结构的制造，需要如此短的波长使得在光学系统中材料需求为主。
另一种供选择的技术是压印技术，在压印平版印刷术工艺中，待形成图案的基片由可塑层覆盖。待转移到基片上的图案预先在印模或模板上三维确定。使印模与可塑层相接触，并且所述层被软化，优选是通过加热软化。然后将印模压到软化层内，由此在可塑层上形成印模图案的印记。将所述的层冷却下来直到其硬化到满意的程度，接着将印模分开并且取走。一种供选择的方法是在基片上采用射线可固化聚酯作为可塑层。这种材料在室温下典型地是为液体，并且可以喷涂到基片表面上。将印模与可塑层接触放置以印制相同的图案，并且随后穿过印模或者基片，将射线可固化层暴露于射线，典型的是UV射线，印模或基片中至少一个可以透过UV射线。一旦所述的层已经固化，将印模从基片上分离以便对基片进行下面的处理。
在压印平版印刷术中的夹层结构中相互连接的物体的分离通常以手工工艺来分离，这通过将切割边缘在印模和基片之间插入到夹层结构的周边部分中。
发明内容
本发明的一个目的是提供用于分离夹层结构中相互连接的物体的可靠方案。该目的通过所附权利要求中记载的装置和方法来实施。
更具体地，依据第一方面，本发明的目的通过用于分离夹层结构中相互连接的物体的装置来实施，该装置包括-支撑结构，该支撑结构携带有-第一固定装置，其具有基面和用于支撑和保持第一物体的第一抓持装置，-第二固定装置，其与所述第一固定装置相对地定位，并具有第二抓持装置，所述第二抓持装置用于保持第二物体，以及-拉力机构，其设计成提供与所述基面的垂直方向成一定角度的拉力，以便使所述两个固定装置相互远离地移动。
在一个实施例中，所述装置包括-定位机构，其用于将所述夹层结构定位在所述装置内以便引导第二固定装置在第二物体的周边部分接合并抓持第二物体，所述拉力机构从所述周边部分向内成一定角度。
在一个实施例中，所述装置包括-切割机构，其可操作来将切割边缘插入到所述物体之间。
在一个实施例中，所述切割机构连接到所述定位机构上，使得所述切割边缘布置成在所述周边部分附近插入所述物体之间。
在一个实施例中，所述第一和第二抓持装置每一个都包括密封件和位于所述密封件内侧的孔，所述孔连接到真空供应系统上，以便通过吸引抓持物体表面。
在一个实施例中，所述第一和第二固定装置定位成一个位于另一个之上，并且其中最上部抓持装置的密封件封闭的区域小于最下部抓持装置的密封件封闭的区域，并且将相同的真空压力连接到两个孔。
依据第二方面，本发明的目的通过用于将夹层结构中相互连接的两个物体分离的方法实施，该方法包括步骤-通过第一固定装置将第一物体抓持并保持到基面上，-通过第二固定装置抓持第二物体，所述第二固定装置与第一固定装置相对地定位，并且-提供与所述基面的垂直方向成一定角度的拉力以便使所述两个固定装置相互远离地移动。
在一个实施例中，所述方法包括步骤-通过定位机构将所述夹层结构定位以便将第二物体的周边部分相对于第二固定装置定向；-在所述周边部分抓持第二物体；并且-提供与所述周边部分向内成一定角度的拉力。
在一个实施例中，所述方法包括步骤-将切割边缘在所述周边部分附近插入到所述物体之间。
在一个实施例中，其中所述第一和第二固定装置每一个都包括密封件和位于所述密封件内侧的孔，所述方法包括步骤-向所述孔提供真空吸力以便抓持所述夹层结构的各物体外表面。
在一个实施例中，其中所述第一和第二固定装置定位成一个位于另一个之上，并且最上部固定装置的密封件封闭的区域小于最下部固定装置的密封件封闭的区域，所述方法包括步骤-向两个孔提供相同的真空压力。
下面将结合附图对本发明进行更详细的描述，其中图1示意性地示出了依据本发明一个实施例的分离装置；图2示出图1中装载有一对欲分离的夹层物体时的装置；图3示出了图1中分离后的装置；以及图4示出了将物体从所述装置中取走之前，所述装置中已分离的物体。
具体实施例方式
图1示出了依据本发明的分离装置的一个实施例。该装置包括底盘或者支撑结构1，第一固定装置2连接于该支撑结构上。第一固定装置2包括水平的第一基面3、设计用于接收一O形环(未示出)的密封凹槽4、以及在密封凹槽4的内侧形成于第一基面上的孔5。气体压力供应系统(未示出)与孔5连接，以便提供相对于大气压的负压，在此称为真空。带有其O形环的第一基面3将扁平物体支撑和保持于其上。与第一固定装置2相对的是第二固定装置6，其包括第二基面7。与第一固定装置2类似，将一密封件(未示出)施加在第二基面上，形成接合边缘。然而，如后面详细描述地那样，第二固定装置上设置的密封件不如第一固定装置2的O形环刚硬，并且尽管第二固定装置6相对于第一固定装置2成一定角度，但是也允许其弯曲并保持接触。在该密封件的接合边缘的内侧形成有孔，气压供应系统连接到该孔上。优选的是，固定装置2和6采用同一气压系统。如下所述，固定装置2和6适于通过真空抽吸吸附抓持放置在分离装置中的两夹层物体的相对外表面，并且随后将两物体拉开从而分离。
优选地，提供给相对的支撑面3和7的两孔相同的气压，其中包含在放置于密封凹槽4内的O形环内的表面大于包含在连接到第二固定装置6上的密封件的接合边缘内的表面大。这样，如果在接下来的牵拉过程中在任意点的拉力超过由供应到固定装置2、6上的真空所产生的吸力，那么第二固定装置6对夹层结构中上侧物体的抓持将松开。结果是，如果真空供应减弱或消失的话，所述的夹层结构将不会有跟随上部固定装置6，随后落下并打碎的危险。
底盘1具有水平部分，水平滑动机构8可移动地连接于其上。止动部件11通过杆12沿移动轴线方向固定连接到该滑动机构8上，但是优选的是可以绕移动轴线旋转。在所示实施例中，滑动机构8的水平移动可以通过底盘上的旋钮9操纵。可以将刻度10设置在底盘的静止部分，并且之后连接到滑动机构8上的指示器(未示出)适于滑过该刻度以便相对于底盘1沿滑动机构8的移动轴线设定水平位置。偏置导引装置13也可滑动连接到底盘1上，其包括一对辊子。
底盘1还包括垂直部分，垂直滑动机构14可移动地连接于其上。该垂直滑动机构由气动控制部件15垂直操纵，气动控制部件15设计成将垂直滑动机构向下移动到使螺钉16碰到停止面17的下部位置，并且向上运动到如图1所示的上部停止位置。止动部件控制杆18从所述的垂直滑动机构突出并与止动部件11接合，使得当垂直滑动机构14处于其上部位置时，止动部件11如图1所示保持在有效止动位置。优选地，止动部件控制杆18也设计成当将垂直滑动机构下降到其下部位置时自动地将止动部件11向下拉到位于第一基面3延伸平面之下的非操作位置，这将在下面进一步详细描述。供选择的方案是当止动部件控制杆18的支撑通过使其下降移除时，允许止动部件11简单地下落到非操作位置。还有一气缸19连接到垂直滑动机构14上，水平作用活塞20连接到该气缸上。携带有刀片22的刀片保持器21连接到活塞20的头部。刀片边缘的角度优选为约10°，其下边缘表面接近水平。气动系统压力与气缸19的连接迫使活塞20连同刀片22向固定装置2、6水平移动一个预定的距离。典型的是，活塞20的行程在3-10mm的范围。
为清楚起见，底盘1的顶部部件在图中未示出，但是典型的是其通过底盘1垂直部分的孔23内的螺钉稳固连接。另外，仅仅部分地示出了底盘1的垂直支撑装置24，并且该垂直支撑装置24携带气缸卡盘25，该气缸卡盘形成用于根据本发明将夹层物体分离的拉力机构。卡盘25具有可移动活塞26，该活塞26又携带第二固定装置6。根据本发明的优选实施例，气缸卡盘25和活塞26布置成与沿垂直方向成5-15°，典型的是7-10°，如8°的角度设置，卡盘25和活塞26在平行于活塞20的移动方向的垂直平面内是倾斜的，并且活塞26朝向垂直滑动机构14向下移动。
现在对附图中示出并在上面描述的分离装置的操作的一优选实施例进行描述。
由气压供应系统提供的预定真空被开启并在固定装置2和6处提供。
如图2所示，利用气动控制系统的系统压力，活塞26向上移动到卡盘气缸25内来打开该装置。然后将两个相连的扁平夹层物体27和28放入到该装置内。典型的是，物体27是压印模并且物体28是由抗蚀涂层覆盖的基片。印模27和28已经预先压到一起使得在将印模27和基片28压在一起后，通过加热和冷却抗蚀材料或者通过利用UV来硬化抗蚀剂并将其暴露于射线，使得印模27上的表面图案已经压制到位于基片28上的抗蚀剂涂层的变形层中。在任意情况下，物体27和28都牢固地相互连接。
所述的夹层结构设置成直径较小的物体位于直径较大的物体上面。事实上，上部物体可以比下部物体大，但是，对于将要描述的分离而言，上部物体应当使其周边位于下部物体周边的内部。通过合适的测量装置测量周边之间的距离Δx，并且通过旋钮9和刻度10将止动部件11移动到相应的位置。该操作将上部物体27的周边相对于上部固定装置6和刀片22的位置设定。
将所述的夹层结构以一定的角度插入，其内部部分被向下朝向导引装置13的辊子而保持，将辊子向内滑动直到下部物体28的周边碰到止动部件11。然后将夹层结构小心地放下并由此通过真空吸引由第一固定装置2抓持。
然后将活塞26降低以通过设置在上部固定装置6上的密封件与上部物体27接合。已经用Schmalz提供的商品名为SGR33的类似于密封件的标准吸盘做过成功的实验，其是直径为33mm且高约为5mm的硅密封件。尽管硅密封件朝向物体27的上表面以一定的角度保持，但是硅密封件的高度和柔性使其适于通过抽吸接合和抓持。因此优选具有一定灵活高度的密封件，所述高度至少超过相对于第一基面3的平面所述密封件周边的最高和最低点的高度位置差，所述类型仅仅是一个实例。在供选择的实施例中，如所述的那样，拉力可以成一定的角度，其中第二固定装置6的密封件具有下部边缘，该边缘平行或者接近平行于第一固定装置2的第一基面。
一旦接合，两物体由相对的固定装置2和6通过真空吸引牢固地保持。
然后将垂直滑动机构14下降以便将刀片22正好放置在上部物体的周边外。确认或者测量下部物体28的厚度，并且将该信息用来适当地设定螺钉16使得刀片22定位在下部物体的上表面上而不会刮到该上表面。精确度应该在几百毫米的范围。该特征的进一步的改进包括内置式测量装置，可用于感知下部物体的上表面的位置，并且例如利用已知的光干涉方法将刀片22相对于该位置定位。
接下来，通过气缸卡盘25和气体学气压将拉力施加到活塞26上。气压供应系统的系统压力典型的为8bar，并且提供给活塞26的拉力被自动控制到或者被预定成刚好低于由上部固定装置提供给上部物体27的吸力。在一个优选实施例中，在致动刀片22之前施加几秒钟的拉力，并且结果表明由于周边设置的拉力和被引导在接合的周边位置首先将上部物体抬起的拉力的角度，所以四次拉伸操作中大约有三次足以将物体分离。然而，气压缸19设计成设定足够的系统压力以便将活塞20连同刀片22朝向物体的中心弹出一段预定的距离。优选地，调整水平滑动机构8将刀片定位成弹出几十毫米进入物体27和28之间的抗蚀层，典型的是约0.5mm。如所述的，该装置可以设置成在向活塞26提供压力后立即或者预定时间之后弹出刀片，并且该装置的控制系统甚至可以设计成如果在预定时间之前其检测到已经完成分离，那么不弹出刀片。
如果仅仅靠拉力是不够的，那么刀片22在物体27和28接合的周边位置弹出进入抗蚀层内，将在抗蚀层上提供足够的缺口以便通过放入极少量的空气来使分离开始，然后由活塞26提供的拉力将物体分离成如图3所示的状态。
最后，如图4所示，将活塞26缩回到气缸25内并且将垂直滑动机构14上升到上部位置，于是分离的物体准备从该装置上取走。在一个优选实施例中，将自动输送器和柔软干净的底台插入到所述物体之间，之后解除真空以便上部物体落到底台上并且随后将其拉出。下部物体可以用手或者用自动的周边抓持装置取出。
已经证明所述的装置以及用于操作该装置的方法对于分离牢固连接的物体是高效的，并且在后期压印处理中用于将印模从基片上分离尤其有用。然而可以预见用于其它领域，如用于将已经粘结到一起的物体分离。已经提供了通过真空吸引装置来固定和保持预分离的物体，然而依据预分离物体的类型和尺寸，也可以通过机械抓持装置，如卡盘爪来提供物体抓持特征。本发明仅由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种用于将夹层结构中两个相互连接的物体分离的装置，包括-支撑结构，该支撑结构携带有-第一固定部件，其具有基面和用于支撑和保持第一物体的第一抓持部件，-第二固定部件，其与所述第一固定部件相对地定位，并具有第二抓持部件，所述第二抓持部件用于通过作用到第二物体的与第一物体相背离的表面上的吸力来保持第二物体，以及-拉力机构，其设计成提供与所述基面的垂直方向成一定角度的拉力，以便使所述两个固定部件相互远离地移动。
2.如权利要求1所述的装置，包括-定位机构，其用于将所述夹层结构定位在所述装置内以便引导第二固定部件在第二物体的周边部分接合并抓持第二物体，所述拉力机构从所述周边部分向内成一定角度。
3.如权利要求1所述的装置，包括-切割机构，其可操作来将切割边缘插入到所述物体之间。
4.如权利要求2和3所述的装置，包括所述切割机构连接到所述定位机构上，使得所述切割边缘布置成在所述周边部分附近插入所述物体之间。
5.如前述任意项权利要求所述的装置，其中所述第一和第二抓持部件每一个都包括密封件和位于所述密封件内侧的孔，所述孔连接到真空供应系统上，以便通过吸引抓持物体表面。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述第一和第二固定部件定位成一个位于另一个之上，并且其中最上部抓持部件的密封件封闭的区域小于最下部抓持部件的密封件封闭的区域，并且将相同的真空压力连接到两个孔。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述第二固定部件通过所述拉力机构可移动地连接到所述支撑结构上，以便所述第二固定部件可以以所述角度沿轴向远离所述第一固定部件移动。
8.如权利要求1所述的装置，其中所述拉力机构将所述第二固定部件连接到支撑结构上，并且包括气缸和连接到所述气缸上的活塞，其中所述活塞在所述气缸内运动以便以所述角度沿轴向移动所述第二固定部件。
9.如权利要求5所述的装置，其中所述第二抓持部件的密封件包括吸盘，该吸盘具有能够以所述角度弯曲并且当以所述角度弯曲时抓持一个表面上的柔性壁。
10.一种用于将夹层结构中相互连接的两个物体分离的方法，包括如下步骤-通过第一固定部件将第一物体抓持并保持到基面上，-通过第二固定部件用吸力作用到第二物体的背离第一物体的表面上来抓持第二物体，所述第二固定部件与第一固定部件相对地定位，并且-提供与所述基面的垂直方向成一定角度的拉力以便使所述两个固定部件相互远离地移动。
11.如权利要求10所述的方法，包括步骤-通过定位机构将所述夹层结构定位以便使第二物体的周边部分相对于第二固定部件定向；-在所述周边部分抓持第二物体；并且-提供与所述周边部分向内成一定角度的拉力。
12.如权利要求11所述的方法，包括步骤将切割边缘在所述周边部分附近插入到所述物体之间。
13.如权利要求10所述的方法，其中所述第一和第二固定部件每一个都包括密封件和位于所述密封件内侧的孔，所述方法包括步骤-向所述孔提供真空吸力以便抓持所述夹层结构的各物体外表面。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述第一和第二固定部件定位成一个位于另一个之上，并且最上部固定部件的密封件封闭的区域小于最下部固定部件的密封件封闭的区域，所述方法包括步骤-向两个孔提供相同的真空压力。
全文摘要
一种用于分离夹层结构中两个相互连接的物体(27，28)，如在压印工艺中压在一起的印模和基片的装置和方法。该装置包括支撑结构(1)，其携带有第一固定装置，其具有基面(3)和用于支撑和保持第一物体(28)的第一抓持装置；第二固定装置(6)，其与所述第一固定装置相对地定位，具有第二抓持装置，该第二抓持装置用于保持第二物体(27)；以及拉力机构(25，26)，其设计成提供与所述基面(3)的垂直方向成一定角度的拉力，以便使两个固定装置相互远离地移动。优选的是，在周边部分抓持所述第二物体，并且拉力与所述周边部分向内成一定角度。
文档编号B65H41/00GK1876394SQ20061009357
公开日2006年12月13日 申请日期2006年6月6日 优先权日2005年6月7日
发明者B·海达里, M·哈贝尼西特 申请人:奥博杜卡特股份公司