AT522535B1 - Stempelreplikationsvorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Halteeinrichtung für eine Stempelreplikationsvorrichtung sowie eines Stempels - Google Patents

Stempelreplikationsvorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Halteeinrichtung für eine Stempelreplikationsvorrichtung sowie eines Stempels Download PDF

Info

Publication number
AT522535B1
AT522535B1 ATA50378/2020A AT503782020A AT522535B1 AT 522535 B1 AT522535 B1 AT 522535B1 AT 503782020 A AT503782020 A AT 503782020A AT 522535 B1 AT522535 B1 AT 522535B1
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
stamp
vacuum
carrier
replication device
microstructured
Prior art date
Application number
ATA50378/2020A
Other languages
English (en)
Other versions
AT522535A3 (de
AT522535A2 (de
Original Assignee
Suss Microtec Lithography Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suss Microtec Lithography Gmbh filed Critical Suss Microtec Lithography Gmbh
Publication of AT522535A2 publication Critical patent/AT522535A2/de
Publication of AT522535A3 publication Critical patent/AT522535A3/de
Application granted granted Critical
Publication of AT522535B1 publication Critical patent/AT522535B1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/30—Mounting, exchanging or centering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/42—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the shape of the moulding surface, e.g. ribs or grooves
    • B29C33/424—Moulding surfaces provided with means for marking or patterning
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0015—Production of aperture devices, microporous systems or stamps
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0002—Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/3842—Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/3842—Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining
    • B29C33/3857—Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining by making impressions of one or more parts of models, e.g. shaped articles and including possible subsequent assembly of the parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/02—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00023—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems without movable or flexible elements
    • B81C1/00031—Regular or irregular arrays of nanoscale structures, e.g. etch mask layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00436—Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
    • B81C1/00444—Surface micromachining, i.e. structuring layers on the substrate
    • B81C1/0046—Surface micromachining, i.e. structuring layers on the substrate using stamping, e.g. imprinting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02587—Structure
    • H01L21/0259—Microstructure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6838—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping with gripping and holding devices using a vacuum; Bernoulli devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/42—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the shape of the moulding surface, e.g. ribs or grooves
    • B29C33/424—Moulding surfaces provided with means for marking or patterning
    • B29C2033/426—Stampers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • B29C2035/0827—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using UV radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Manufacture Or Reproduction Of Printing Formes (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Eine Stempelreplikationsvorrichtung (10) zur Herstellung von Stempeln für die Herstellung von mikro- und/oder nanostrukturierten Bauteilen hat eine Plattform (14), einen auf die Plattform (14) aufsetzbaren Deckel (12) und eine Halteeinrichtung (32) für einen Stempelträger (28), wobei die Halteeinrichtung (32) am Deckel (12) oder an der Plattform (14) ausgebildet ist und einen Träger (33) sowie eine mikrostrukturierte Vakuumfläche (34) auf dem Träger (33) zur Halterung des Stempelträgers (28) aufweist. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eine Halteeinrichtung (32) für eine Stempelreplikationsvorrichtung (10) und ein Verfahren zur Herstellung eines Stempels angegeben.

Description

Beschreibung
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stempelreplikationsvorrichtung zur Herstellung von Stempeln für die Herstellung von mikro- und/oder nanostrukturierten Bauteilen und ein Verfahren zum Herstellen einer Halteeinrichtung für eine Replikationsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Stempels für eine Replikationsvorrichtung.
[0002] Bei der Herstellung von Stempeln für Replikationsvorrichtungen wird üblicherweise ein flüssiges beziehungsweise zähflüssiges Stempelmaterial in eine Stempelreplikationsvorrichtung gefüllt, mittels eines Formteils in die gewünschte Form gebracht und ausgehärtet.
[0003] Das Aushärten kann beispielsweise durch Beheizen der Stempelreplikationsvorrichtung erreicht werden. Dabei wird erhitztes Wasser durch Kanäle in einem Deckel der Stempelreplikationsvorrichtung geleitet. Der Stempel muss bis zum vollständigen Aushärten in der Stempelreplikationsvorrichtung bleiben, was mehrere Tage bis zu einer Woche dauern kann. Um Stempel in einer ausreichenden Stückzahl herzustellen, sind daher mehrere Stempelreplikationsvorrichtungen notwendig, die gleichzeitig verwendet werden. Dabei fallen hohe Anschaffungskosten an und auch der Platzbedarf ist erhöht.
[0004] Jedoch ist der Bedarf an neuen Stempeln relativ hoch, da Stempel zur Herstellung von mikro- und/oder nanostrukturierten Bauteilen eine relativ geringe Standzeit haben und mit ihnen nur ungefähr zehn bis hundert Prägevorgänge durchgeführt werden können. Es ist daher ein Wunsch, die Taktzeiten bei der Stempelherstellung zu reduzieren.
[0005] Eine weitere Methode zum Aushärten der Stempel ist das Aushärten durch Belichten, insbesondere mit UV-Licht. Durch Belichtung kann eine viel schnellere Aushärtung erreicht werden als durch Beheizen. Allerdings kann bei dieser Methode die gewünschte Qualität bei der Stempelherstellung nicht eingehalten werden.
[0006] Das flüssige Stempelmaterial wird nämlich auf einem Stempelträger platziert und beim Aushärten mit diesem verbunden. Der Stempelträger beziehungsweise der fertig ausgehärtete Stempel werden bei der Herstellung zumindest zeitweise durch ein Vakuum gehalten. Zu diesem Zweck führen Vakuumkanäle zum Stempelträger und verlaufen zumindest abschnittsweise entlang einer Oberfläche des Stempelträgers.
[0007] Problematisch dabei ist, dass an den Vakuumkanälen Licht anders gestreut und reflektiert wird als an glatten polierten Flächen. Dies beeinflusst die Bestrahlungsuniformität im Stempelmaterial negativ und führt zu Prozessschwankungen. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einem Schatteneffekt.
[0008] Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Stempelreplikationsvorrichtung bereitzustellen, welche die Herstellung von Stempeln in kurzer Zeit mit einer gleichbleibenden hohen Qualität ermöglicht. Des Weiteren ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Halteeinrichtung für eine Stempelreplikationsvorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Stempels anzugeben.
[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Stempelreplikationsvorrichtung zur Herstellung von Stempeln für die Herstellung von mikro- und/oder nanostrukturierten Bauteilen, mit einer Plattform, einem auf die Plattform aufsetzbaren Deckel und einer Halteeinrichtung für einen Stempelträger, wobei die Halteeinrichtung am Deckel oder an der Plattform ausgebildet ist und einen Träger sowie eine mikrostrukturierte Vakuumfläche auf dem Träger zur Halterung des Stempelträgers aufweist.
[0010] Unter „mikrostrukturiert“ wird im Rahmen dieser Erfindung verstanden, dass die Größe von Strukturen oder Unebenheiten im Mikrometerbereich oder darunter liegt.
[0011] Der Vorteil einer Halterung mit einer mikrostrukturierten Vakuumfläche ist, dass die Vakuumstrukturen so klein sind, dass sie bei der Herstellung eines Stempels nicht abgebildet werden und daher keine Schatteneffekte auftreten.
[0012] Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Stempelreplikationsvorrichtung das Aushärten von Stempeln durch Belichten, ohne dass die Qualität der hergestellten Stempel darunter leidet. Durch das Belichten können die Prozesszeiten bei der Stempelherstellung besonders kurz sein, was sich auch positiv auf die Herstellkosten der Stempel auswirkt.
[0013] Um die Belichtung des Stempels in der Stempelreplikationsvorrichtung zu ermöglichen, ist der Deckel der Stempelreplikationsvorrichtung vorzugsweise zumindest bereichsweise für Licht, insbesondere UV-Licht, durchlässig. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Plattform zumindest bereichsweise lichtdurchlässig sein.
[0014] Der Träger, der die mikrostrukturierte Vakuumfläche aufweist, kann auch in dem Deckel integriert sein, insbesondere einteilig mit dem Deckel ausgebildet sein. Anders ausgedrückt kann die Vakuumfläche direkt in dem Deckel integriert sein.
[0015] An dem Deckel oder an der Plattform ist insbesondere ein Formteil aufnehmbar, dass die Form des herzustellenden Stempels als Negativ abbildet, und an dem anderen vom Deckel und Plattform ist die Halteeinrichtung ausgebildet. Wenn der Deckel auf der Plattform angeordnet ist, ist die mikrostrukturierte Vakuumfläche vorzugsweise dem Formteil zugewandt. In diesem Zustand ist beispielsweise eine Form gebildet, in welcher ein Stempel geformt werden kann.
[0016] Der Deckel ist vorzugsweise mittels Scharnieren schwenkbar gelagert, sodass der Deckel durch Verschwenken auf der Plattform aufgesetzt werden kann.
[0017] Der Stempelträger kann eine dünne Folie, eine Glasplatte oder ähnliches sein. Auf dem Stempelträger wird die Formmasse, aus welcher der Stempel geformt wird, bei der Herstellung verteilt.
[0018] Zur Halterung des Formteils können ebenfalls Vakuumrillen vorgesehen sein. Diese müssen jedoch nicht mikrostrukturiert sein.
[0019] Üblicherweise wird das Formteil eher an der Plattform als am Deckel angeordnet, da dort das flüssige Stempelmaterial aufgetragen wird. Da der Deckel beim Schließen der Stempelreplikationsvorrichtung verschwenkt wird, könnte nämlich flüssiges Stempelmaterial aus der Stempelreplikationsvorrichtung herausfließen.
[0020] Gemäß einer Ausführungsform haben die einzelnen Strukturen der mikrostrukturierten Vakuumfläche eine Strukturgröße von maximal 50 um. Die maximale Strukturgröße bezieht sich beispielsweise auf eine Tiefe und/oder eine Breite einer einzelnen Struktur. Mit einer derartigen Strukturgröße kann eine besonders gute Bestrahlungsuniformität erreicht werden.
[0021] Die mikrostrukturierte Vakuumfläche kann eine statistische Strukturierung aufweisen. Eine statistische Strukturierung wird beispielsweise durch Sandstrahlen, Schleifen, Fräsen oder Ätzen hergestellt. Das heißt, eine statistische Strukturierung hat eine Zufallsstruktur. Man kann eine derartige statistisch strukturierte Oberfläche auch als Oberflächendiffusor bezeichnen. Derartige Strukturierungen lassen sich besonders einfach und kostengünstig herstellen.
[0022] Alternativ oder zusätzlich kann die mikrostrukturierte Vakuumfläche Mikrovakuumkanäle aufweisen, die sich über die Oberfläche der Halteeinrichtung erstrecken. Mikrovakuumkanäle haben gegenüber einer statistischen Strukturierung den Vorteil, dass die einzelnen Strukturen besonders genau dimensioniert werden können. Insbesondere treten bei Mikrovakuumkanälen nur eine geringe Dicken- und Tiefenschwankung auf. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Oberfläche der mikrostrukturierten Vakuumfläche außerhalb, also zwischen den einzelnen Mikrokanälen, durch die Strukturierung nicht beeinflusst wird und besonders glatt ist.
[0023] Mikrovakuumkanäle können durch Lithographie, einem abtragenden Verfahren wie beispielsweise Nassätzen, durch Lasern oder durch Mikrofräsen hergestellt sein. Solche Verfahren ermöglichen eine besonders genaue Strukturierung.
[0024] Vorzugsweise ist die Tiefe und/oder die Breite der Mikrovakuumkanäle kleiner als 50 um, insbesondere kleiner als 10 um. Bei einer derartigen Kanalgröße können die Stempel in besonders guter Qualität gefertigt werden.
[0025] Gemäß einer Ausführungsform können die Mikrovakuumkanäle in Draufsicht sternförmig auf der Halteeinrichtung verlaufen. Alternativ oder zusätzlich können die Mikrovakuumkanäle Ringkanäle, insbesondere zur Verbindung der geradlinigen Mikrovakuumkanäle sein.
[0026] Alternativ können die Mikrovakuumkanäle in einer Draufsicht auf die Halteeinrichtung gitterförmig verlaufen. Dabei verlaufen die Mikrovakuumkanäle vorzugsweise regelmäßig in zwei Richtungen. Die sich kreuzenden Mikrovakuumkanäle können rechtwinklig oder in einem spitzen Winkel zueinander verlaufen.
[0027] Mittels Mikrovakuumkanäle die sternförmig, ringförmig oder gitterförmig verlaufen, kann ein Vakuum besonders gleichmäßig am Stempelträger angelegt werden.
[0028] Gemäß einer Ausführungsform sind die Mikrovakuumkanäle in regelmäßigem Abstand vorgesehen, wobei zwischen zwei Mikrovakuumkanälen jeweils ein Steg ausgebildet ist, insbesondere wobei der Pitch der mikrostrukturierten Vakuumfläche als Breite einer der Mikrovakuumkanäle und dem benachbarten Steg kleiner oder gleich 50 um, vorzugsweise kleiner oder gleich 10 um beträgt. Ein Kanal bildet zusammen mit dem benachbarten Steg jeweils eine einzelne Struktur der Mikrostrukturierung, deren gemeinsame Breite als „Pitch“ bezeichnet wird. Durch eine derartige Strukturgröße wird eine besonders gute Beleuchtungsuniformität erreicht.
[0029] Eine Breite der Mikrovakuumkanäle beträgt vorzugsweise maximal 90% des Pitches, insbesondere genau 90% des Pitches. Eine möglichst große Breite der Mikrovakuumkanäle ist vorteilhaft hinsichtlich der Haltekraft des an den Stempelträger angelegten Vakuums. Eine Breite bis maximal 90% gewährleistet eine zuverlässige Abgrenzung der einzelnen Mikrovakuumkanäle zueinander mittels des Stegs.
[0030] Eine Tiefe der Mikrovakuumkanäle beträgt beispielsweise maximal das zehnfache der Breite der Mikrovakuumkanäle. Auf diese Weise kann ein Vakuum gleichmäßig entlang der mikrostrukturierten Vakuumfläche erzeugt werden, so dass ein Stempelträger zuverlässig gehalten werden kann.
[0031] Die Halteeinrichtung kann einen makroskopischen Vakuumkanal aufweisen, wobei die Vakuumfläche, insbesondere die Mikrovakuumkanäle, mit dem Vakuumkanal strömungsverbunden ist, insbesondere wobei der Vakuumkanal die mikrostrukturierte Vakuumfläche vollständig umgibt. Auf diese Weise kann über den makroskopischen Vakuumkanal an der mikrostrukturierten Vakuumfläche ein Vakuum erzeugt werden. Der makroskopische Vakuumkanal kann zu diesem Zweck mit einer Vakuumquelle verbunden sein.
[0032] Alternativ kann der makroskopische Vakuumkanal die mikrostrukturierte Vakuumfläche auch punktuell versorgen.
[0033] Unter einem „makroskopischen“ Kanal wird im Rahmen der Erfindung ein Kanal mit Strukturen im Millimeterbereich oder darüber verstanden.
[0034] Der Deckel der Stempelreplikationsvorrichtung hat beispielsweise mindestens einen Fluidanschluss zum Anlegen des Vakuums, insbesondere wobei der makroskopische Vakuumkanal sich im Deckel von dem Fluidanschluss bis zur Halterung erstreckt.
[0035] Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Stempelreplikationsvorrichtung eine Abstandseinstellvorrichtung zur Einstellung eines Abstands zwischen dem Deckel und der Plattform und eine Messeinrichtung zur Messung des Abstands zwischen Deckel und Plattform, wobei die Abstandseinstellvorrichtung und die Messeinrichtung voneinander separat ausgebildet sind. Eine Einstellung des Abstands und eine Abstandsmessung können dadurch unabhängig voneinander erfolgen. Auf diese Weise lässt sich der Abstand zwischen der Plattform und dem Deckel besonders genau einstellen.
[0036] Die Abstandseinstellvorrichtung weist beispielsweise Mikrometerschrauben und die Messeinrichtung beispielsweise Messuhren auf. Bei der Betätigung der Abstandseinstellvorrichtung kann es nämlich dazu kommen, dass sich der Deckel neigt. Wenn beispielsweise mehrere Mikrometerschrauben vorgesehen sind und eine der Schrauben betätigt wird, um einen Abstand zwischen dem Deckel und der Plattform zu vergrößern, kann sich der Abstand zwischen dem Deckel
und der Plattform an einer anderen Stelle verringern. Durch die separat ausgebildete Messeinrichtung kann eine derartige Neigung festgestellt werden und der Abstand zwischen Deckel und Plattform entsprechend nachjustiert werden.
[0037] An der Plattform sind vorzugsweise drei Auflagebereiche zur Lagerung des Deckels vorgesehen, insbesondere wobei einer der Auflagebereiche einen Freiheitsgrad beschränkt, ein anderer der Auflagebereiche zwei Freiheitsgrade beschränkt und/oder ein weiterer der Auflagebereiche drei Freiheitsgrade beschränkt. Anders ausgedrückt stellt einer der Auflagebereiche fünf Freiheitsgrade bereit, ein anderer der Auflagebereiche stellt vier Freiheitsgrade bereit und ein weiterer Auflagebereich stellt drei Freiheitsgrade bereit. Auf diese Weise ist die Lagerung des Deckels statisch nicht überbestimmt und eindeutig definiert. Der Deckel ist somit besonders stabil gelagert.
[0038] Unter einem Freiheitsgrad werden dabei sowohl translatorische als auch rotatorische Freiheitsgrade verstanden.
[0039] Die Mikrometerschrauben haben beispielsweise ein halbkugelförmiges Ende, das bei geschlossenem Deckel jeweils auf einem der Auflagebereiche aufliegt, die insbesondere als Punkt-, Flächen- oder Linienauflage ausgebildet sind. Insgesamt sind vorzugsweise drei Mikrometerschrauben vorgesehen.
[0040] Gemäß einer Ausführungsform ist die Halteeinrichtung, insbesondere der Träger, aus Glas oder Quarz, wobei die Halteeinrichtung durchlässig für Licht, insbesondere UV-Licht ist, insbesondere für Licht einer Wellenlänge von 250 nm bis 450 nm. Vorzugsweise ist die Halteeinrichtung durchlässig für Licht der Wellenlänge 365 nm. Licht dieser Wellenlänge eignet sich besonders gut zum Aushärten von Stempeln.
[0041] Die Halteeinrichtung, insbesondere der Träger ist beispielsweise eine Platte, die insbesondere in den Deckel eingesetzt ist. Vorzugsweise ist die Halteeinrichtung, insbesondere der Träger eingerahmt.
[0042] Die Stempelreplikationsvorrichtung weist vorzugsweise eine Bestrahlungsquelle zum Bestrahlen eines flüssigen Stempelmaterials mit Licht, insbesondere UV-Licht auf, wobei die Bestrahlungsquelle einen Flächenstrahler und/oder einen Kollimator umfasst. Mittels einer derartigen Bestrahlungsquelle kann das Stempelmaterial besonders gleichmäßig bestrahlt werden.
[0043] Die in der Bestrahlungsquelle verwendeten Leuchtmittel sind beispielsweise LEDs oder eine Quecksilberlampe.
[0044] Die Aufgabe wird des Weiteren erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Halteeinrichtung für eine Stempelreplikationsvorrichtung, insbesondere eine Stempelreplikationsvorrichtung die wie vorhergehend beschrieben ausgebildet ist. Das Verfahren hat die folgenden Schritte:
- Bereitstellen eines Trägers der Halteeinrichtung, und
- Erzeugen einer mikrostrukturierten Vakuumfläche durch Einbringen einer statistischen Strukturierung, insbesondere mittels Sandstrahlen, Schleifen, Fräsen oder Atzen, und/oder durch Einbringen von Mikrovakuumkanälen, insbesondere durch ein Lithographieverfahren, Laserverfahren oder Erodierverfahren.
[0045] Insbesondere wird eine Strukturierung in die mikrostrukturierte Vakuumfläche mit einer Strukturgröße der einzelnen Strukturen von maximal 50 um eingebracht.
[0046] Die Aufgabe wird des Weiteren erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Stempels für eine Replikationsvorrichtung zur Herstellung von mikro- und/oder nanostrukturierten Bauteilen in einer Vorrichtung wie zuvor beschrieben. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- Anordnen eines Stempelträgers und eines Formteils in der Stempelreplikationsvorrichtung,
- Anlegen eines Vakuums an die mikrostrukturierte Vakuumfläche zum Halten des Stempelträgers,
- Aufbringen von flüssigem Stempelmaterial auf das Formteil oder den Stempelträger, - Anordnen des Deckels auf der Plattform, und - Aushärten des Stempelmaterials durch Bestrahlen des Stempelmaterials mit UV-Licht.
[0047] Durch ein derartiges Verfahren kann eine Herstellzeit von Stempeln für eine Replikationsvorrichtung reduziert werden. Außerdem können durch ein derartiges Verfahren Prozessschwankungen bei der Herstellung von Stempeln für Replikationsvorrichtungen reduziert werden.
[0048] Ein Öffnungswinkel der Bestrahlung beziehungsweise ein Bestrahlungswinkelbereich beim Bestrahlen des Stempelmaterials ist vorzugsweise so gewählt, dass keine Bestrahlungsstärkevariationen im Stempelmaterial auftreten. Ein möglichst großer Bestrahlungswinkel wirkt sich dabei positiv auf die Bestrahlungsuniformität aus. Beispielsweise wird das Stempelmaterial unter einem Winkel von bis zu +90° bestrahlt.
[0049] Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
[0050] - Figur 1 schematisch eine erfindungsgemäße Stempelreplikationsvorrichtung,
[0051] - Figur 2 die Stempelreplikationsvorrichtung aus Figur 1 in einer Draufsicht,
[0052] - Figur 3 die Stempelreplikationsvorrichtung aus den Figuren 1 und 2 in geschlossenem Zustand,
[0053] - Figur 4 einen Deckel für die Stempelreplikationsvorrichtung,
[0054] - Figur 5 einen Deckel gemäß einer zweiten Ausführungsform der Stempel-
replikationsvorrichtung,
[0055] - Figur 6 einen Schnitt durch eine Halteeinrichtung für die Stempelreplikationsvorrichtung mit Mikrovakuumkanälen,
[0056] - Figuren 7a bis 7c verschiedene Schritte bei der Herstellung einer Halteeinrichtung für die Stempelreplikationsvorrichtung,
[0057] - Figur 8 einen Deckel gemäß einer dritten Ausführungsform der Stempelreplikationsvorrichtung, und
[0058] - Figur 9 die Herstellung einer Halteeinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform.
[0059] Die Figuren 1, 2 und 3 zeigen schematisch eine Stempelreplikationsvorrichtung 10 zur Herstellung von Stempeln für die Herstellung von mikro- und/oder nanostrukturierten Bauteilen. Die Stempelreplikationsvorrichtung 10 umfasst einen Deckel 12 und eine Plattform 14.
[0060] Der Deckel 12 ist an der Plattform 14 schwenkbar mittels Scharnieren 16 gelagert und kann auf die Plattform 14 aufgesetzt werden, wie in Figur 3 dargestellt ist.
[0061] Um in geschlossenem Zustand der Stempelreplikationsvorrichtung 10 einen definierten Abstand vom Deckel 12 zur Plattform 14 einzustellen, umfasst die Stempelreplikationsvorrichtung 10 eine Abstandseinstellvorrichtung 18. Diese weist beispielsweise drei Mikrometerschrauben 20 auf, welche vorzugsweise an Ihren zur Plattform 14 hin gerichteten Enden abgerundet sind.
[0062] An der Plattform 14 sind entsprechend drei Auflagebereiche 22a, 22b, 22c zur Lagerung des Deckels 12 vorgesehen, insbesondere jeweils ein Auflagebereich 22a, 22c, 22b für eine Mikrometerschraube 20. Dabei stellt einer der Auflagebereiche 22a drei Freiheitsgrade bereit, ein anderer der Auflagebereiche 22b stellt vier Freiheitsgrade bereit und/oder ein weiterer der Auflagebereiche 22c stellt fünf Freiheitsgrade bereit.
[0063] Die Auflagebereiche sind in Figur 2 durch gepunktete Linien veranschaulicht. Der Auflagebereich 22a ist durch eine konusförmige Vertiefung gebildet. Der Auflagebereich 22b ist durch eine V-förmige Vertiefung gebildet. Der Auflagebereich 22c ist durch eine Fläche gebildet.
[0064] Des Weiteren umfasst die Stempelreplikationsvorrichtung 10 eine Messeinrichtung 24 zur Messung des Abstands zwischen Deckel 12 und Plattform 14. Die Messeinrichtung 24 ist dabei separat von der Abstandseinstellvorrichtung 18 ausgebildet. Dadurch können auch Abstandsänderungen zwischen dem Deckel 12 und der Plattform erfasst werden, die nicht durch eine Betätigung der Abstandseinstellvorrichtung 18 hervorgerufen werden. So lässt sich der Abstand zwischen Deckel 12 und Plattform 14 besonders präzise einstellen.
[0065] Die Messeinrichtung 24 umfasst beispielsweise mindestens eine Messuhr 25, vorzugsweise je eine Messuhr 25 pro Mikrometerschraube 20. Jede Messuhr 25 ist einer Mikrometerschraube 20 zugeordnet, aber separat von dieser ausgeführt.
[0066] Außerdem umfasst die Stempelreplikationsvorrichtung 10 eine Bestrahlungsquelle 30 zum Bestrahlen eines flüssigen Stempelmaterials mit Licht, insbesondere UV-Licht. Eine solche Bestrahlungsquelle 30 ist in Figur 3 dargestellt. Durch das Bestrahlen kann ein in der Stempelreplikationsvorrichtung 10 vorhandenes Stempelmaterial ausgehärtet werden.
[0067] Die Bestrahlungsquelle 30 kann zu diesem Zweck einen Flächenstrahler und/oder einen Kollimator umfassen. Mit einem Flächenstrahler und/oder einem Kollimator kann ein Stempelmaterial besonders gleichmäßig bestrahlt werden, was die Qualität des fertigen Stempels wesentlich beeinflusst.
[0068] Der Deckel 12 ist beispielsweise zumindest bereichsweise durchlässig für Licht, insbesondere UV-Licht, um die Bestrahlung des Stempelmaterials zu ermöglichen.
[0069] In den Figuren 1 und 2 ist ein in die Stempelreplikationsvorrichtung 10 eingesetztes Formteil 26 veranschaulicht. Das Formteil 26 bildet die Form des herzustellenden Stempels als Negativ ab. Das Formteil 26 kann austauschbar sein, sodass unterschiedliche Formteile 26 zur Herstellung verschiedener Stempelgeometrien eingesetzt werden können.
[0070] Zudem ist in den Figuren 1 und 2 ein in die Stempelreplikationsvorrichtung 10 eingesetzter Stempelträger 28 veranschaulicht, welcher bei der Herstellung eines Stempels unlösbar mit dem Stempelmaterial verbunden wird.
[0071] Sowohl das Formteil 26 als auch der Stempelträger 28 werden bei der Stempelherstellung mittels eines Vakuums an der Plattform 14 beziehungsweise am Deckel 12 gehalten. Dies ist notwendig, damit der Stempelträger 28 beziehungsweise der fertige Stempel beim Verschwenken des Deckels 12 nicht unbeabsichtigt herausfällt und damit sich das Formteil 26 beim Aufklappen des Deckels 12 an der Plattform 14 gehalten wird nicht am Stempel hängen bleibt.
[0072] Um den Stempelträger 28 festzuhalten, umfasst die Stempelreplikationsvorrichtung 10 eine Halteeinrichtung 32 zur Halterung des Stempelträgers 28, die im veranschaulichten Ausführungsbeispiels am Deckel 12 ausgebildet ist. Diese ist in Figur 2 veranschaulicht. Es ist jedoch auch denkbar, die Halteeinrichtung 32 an der Plattform 14 anzuordnen.
[0073] Die Halteeinrichtung 32 umfasst insbesondere einen Träger 33 und eine auf dem Träger 33 ausgebildete mikrostrukturierte Vakuumfläche 34.
[0074] Die Halteeinrichtung 32, insbesondere der Träger 33 ist beispielsweise eine Platte 36, die in Deckel 12 eingesetzt werden kann. Alternativ kann der Träger 33 den Deckel 12 oder einen Teil des Deckels 12 bilden.
[0075] Im den veranschaulichten Ausführungsbeispielen ist der Träger 33, wie beispielswiese in Figur 2 zu sehen, von einem Rahmen 38 eingefasst, wobei der Rahmen 38 und der Träger 33 zusammen den Deckel 12 bilden. Der Rahmen 38 ist optional, er verleiht dem Träger 33 beziehungsweise dem Deckel 12 eine besonders gute Stabilität.
[0076] Der Träger 33 kann aus Glas oder Quarz sein, wodurch die Halteeinrichtung 32 durchlässig für Licht, insbesondere UV-Licht ist, insbesondere für Licht einer Wellenlänge von 250 nm bis
450 nm.
[0077] Die Halterung des Formteils 26 kann in bekannter Art und Weise erfolgen, insbesondere ebenfalls mittels eines Vakuums. Zur Halterung des Formteils 26 ist jedoch keine mikrostrukturierte Vakuumfläche 34 notwendig, da sich die Halterung des Formteils 26 nicht oder nicht nennenswert auf die Qualität eines Stempels auswirkt.
[0078] In Figur 2 ist die Halteeinrichtung 32 mit der mikrostrukturierten Vakuumfläche 34 in einer Draufsicht gezeigt. Die Vakuumfläche 34 hat beispielsweise die Kontur des Stempelträgers 28, sodass der Stempelträger 28 die Vakuumfläche 34 vollständig abdeckt, wenn er wie vorgesehen in der Stempelreplikationsvorrichtung 10 eingesetzt ist. Der Stempelträger 28 ist in Figur 2 nicht dargestellt, um eine Ansicht der mikrostrukturierten Vakuumfläche 34 zu ermöglichen.
[0079] Die einzelnen Strukturen der mikrostrukturierten Vakuumfläche 34 haben beispielsweise eine Strukturgröße von maximal 50 um, vorzugsweise von maximal 10 um.
[0080] Um an der mikrostrukturierten Vakuumfläche 34 ein Vakuum zu erzeugen, weist die Halteeinrichtung 32 einen makroskopischen Vakuumkanal 40 auf. Dieser ist mit der mikrostrukturierten Vakuumfläche 34 strömungsverbunden. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel umgibt der makroskopische Vakuumkanal 40 die mikrostrukturierte Vakuumfläche 34 vollständig. Es ist jedoch auch denkbar, dass die mikrostrukturierte Vakuumfläche 34 nur punktuell mit dem makroskopischen Vakuumkanal 40 verbunden ist.
[0081] Der makroskopische Vakuumkanal 40 ist über eine Leitung 42 mit einer Vakuumquelle 44 der Stempelreplikationsvorrichtung 10 verbunden.
[0082] In Figur 4 ist ein Deckel 12 mit einer Halteeinrichtung 32 gemäß einer ersten Ausführungsform dargestellt. Zur besseren Veranschaulichung ist ein Teilbereich der auf dem Träger 33 gebildeten mikrostrukturieren Vakuumfläche 34 vergrößert dargestellt.
[0083] Die in Figur 4 veranschaulichte mikrostrukturieren Vakuumfläche 34 weist eine Vielzahl von Mikrovakuumkanälen 46 auf, die sich über die Oberfläche der Halteeinrichtung 32, insbesondere über die Oberfläche des Trägers 33 erstrecken.
[0084] In einer Draufsicht auf die Halteeinrichtung 32 verlaufen die Mikrovakuumkanäle 46 gitterförmig, wobei die Mikrovakuumkanäle 46 in regelmäßigem Abstand zueinander angeordnet sind.
[0085] In Figur 5 ist ein Deckel 12 mit einer Halteeinrichtung 32 gemäß einer zweiten Ausführungsform dargestellt.
[0086] Die in Figur 5 veranschaulichte mikrostrukturiere Vakuumfläche 34 weist ebenfalls eine Vielzahl von Mikrovakuumkanälen 46 auf. Im Unterschied zu der in Figur 4 gezeigten mikrostrukturierten Vakuumfläche 34 verlaufen die Mikrovakuumkanäle 46 gemäß dieser Ausführungsform sternförmig auf der Halteeinrichtung 32.
[0087] Zusätzlich sind einige ringförmige Mikrovakuumkanäle 48 vorhanden, welche die sternförmigen Mikrovakuumkanäle 46 untereinander verbinden.
[0088] In Figur 6 sind die Dimensionen der Mikrovakuumkanäle 46 anhand eines Schnitts durch die Halteeinrichtung 32 aus Figur 4 veranschaulicht. Die Schnittdarstellung ist stark vergrößert und nicht maßstabsgetreu, um die Sichtbarkeit der Mikrovakuumkanäle 46 zu verbessern.
[0089] Die Tiefe t und/oder die Breite b der Mikrovakuumkanäle 46 ist jeweils kleiner als 50 um, insbesondere kleiner als 10 um.
[0090] Zwischen zwei Mikrovakuumkanälen 46 ist jeweils ein Steg 50 ausgebildet, insbesondere wobei der Pitch p der mikrostrukturierten Vakuumfläche 34 als gemeinsame Breite b einer der Mikrovakuumkanäle 46 und dem benachbarten Steg 50 kleiner oder gleich 50 um, vorzugsweise kleiner oder gleich 10 um beträgt.
[0091] Die Breite b der Mikrovakuumkanäle 46 beträgt dabei maximal 90% des Pitches. [0092] Die Tiefe t der Mikrovakuumkanäle 46 beträgt maximal das zehnfache der Breite b der
Mikrovakuumkanäle 46. Im veranschaulichten Ausführungsbeispiel beträgt die Tiefe t in etwa ein Drittel der Breite b.
[0093] Die Dimensionen der Mikrovakuumkanäle 46 bei einem sternförmigen Verlauf können abgesehen vom Pitch entsprechend groß sein wie beim gitterförmigen Verlauf. Der Pitch ist bei einem sternförmigen Verlauf nicht konstant, sondern nimmt von der Mitte der mikrostrukturierten Vakuumfläche 34 zum Rand hin zu.
[0094] In den Figuren 7a bis 7c ist ein mögliches Verfahren zum Herstellen einer Halteeinrichtung 32 für eine Stempelreplikationsvorrichtung 10 veranschaulicht, insbesondere einer Halteeinrichtung 32 gemäß den Figuren 4 und 5. Genauer gesagt wird die Herstellung von Mikrovakuumkanälen 46 auf einem Träger 33 der Halteeinrichtung 32 veranschaulicht. Der Einfachheit halber ist in den Figuren 7a bis 7c nur ein kleiner Ausschnitt des Trägers 33 gezeigt.
[0095] Zunächst wird ein Träger 33 der Halteeinrichtung 32 bereitgestellt, insbesondere ein Träger 33 ohne eine mikrostrukturierte Vakuumfläche 34.
[0096] Anschließend wird die mikrostrukturierte Vakuumfläche 34 durch Einbringen von Mikrovakuumkanälen 46 erzeugt. Dies kann durch ein Lithographieverfahren, Laserverfahren oder Erodierverfahren erfolgen.
[0097] In den Figuren 7a bis 7c ist beispielhaft ein Lithographieverfahren veranschaulicht. Dabei wird zunächst eine Maske 51 auf dem Träger 33 angeordnet, wie in Figur 7a veranschaulicht.
[0098] Danach wird die nicht durch die Maske 51 abgedeckte Oberfläche 52 des Trägers 33 einem ätzenden Medium ausgesetzt. Dadurch wird das Material des Trägers 33 ein Stück weit abgetragen, wodurch die Mikrovakuumkanäle 46 gebildet werden, wie in den Figuren 7b und 7c veranschaulicht ist.
[0099] In Figur 8 ist ein Deckel 12 mit einer Halteeinrichtung 32 gemäß einer dritten Ausführungsform dargestellt.
[00100] Bei der in Figur 8 veranschaulichten Ausführungsform weist die mikrostrukturierte Vakuumfläche 34 eine statistische Strukturierung auf, insbesondere eine Zufallsstruktur. Auch die statistische Strukturierung hat ausschließlich Strukturen im Mikrometerbereich, insbesondere kleiner als 50 um.
[00101] Ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Halteeinrichtung 32 für eine Stempelreplikationsvorrichtung 10 ist in Figur 9 veranschaulicht.
[00102] Auch hier wird zunächst ein Träger 33 der Halteeinrichtung 32 ohne eine mikrostrukturierte Vakuumfläche 34 bereitgestellt.
[00103] Anschließend wird die mikrostrukturierte Vakuumfläche 34 durch Einbringen einer statistischen Strukturierung erzeugt. Dies kann durch Sandstrahlen, Schleifen, Fräsen oder Atzen erfolgen.
[00104] In Figur 9 ist beispielhaft die Strukturierung mittels Sandstrahlens veranschaulicht. Dabei kann ein Bereich, der nicht strukturiert werden soll, durch eine Maske 51 abgedeckt sein.
[00105] Nachfolgend wird ein Verfahren zum Herstellen eines Stempels für eine Replikationsvorrichtung zur Herstellung von mikro- und/oder nanostrukturierten Bauteilen in einer Stempelreplikationsvorrichtung 10 gemäß den Figuren 1 bis 3 erläutert.
[00106] Zunächst werden ein Stempelträger 28 und ein Formteil 26 in der Stempelreplikationsvorrichtung 10 angeordnet. Bei der in den Figuren 1 bis 3 veranschaulichten Stempelreplikationsvorrichtung 10 wird das Formteil 26 auf der Plattform 14 und der Stempelträger 28 auf dem Deckel 12 angeordnet.
[00107] Anschließend wird ein Vakuum an die mikrostrukturierte Vakuumfläche 34 zum Halten des Stempelträgers 28 angelegt.
[00108] Vor, während oder nach dem Anlegen des Vakuums wird flüssiges Stempelmaterial auf
das Formteil 26 oder den Stempelträger 28 aufgebracht. Das Stempelmaterial ist beispielsweise Polydimethylsiloxan (PDMS), insbesondere s-PDMS oder x-PDMS, oder Sylgard 184.
[00109] Danach wird der Deckel 12 auf der Plattform 14 angeordnet, insbesondere durch Verschwenken. Wenn der Deckel 12 auf der Plattform 14 angeordnet ist, wird das flüssige Stempelmaterial auf dem Formteil 26 verteilt, zum Beispiel durch die Gewichtskraft des Deckels 12, wobei die Form des Formteils 26 im Stempelmaterial abgebildet wird.
[00110] Eine Befestigung des Deckels 12 ist nicht notwendig, der Deckel 12 wird in geschlossenem Zustand der Stempelreplikationsvorrichtung 10 durch sein Eigengewicht in Position gehalten.
[00111] Anschließend wird das Stempelmaterial durch Bestrahlen des Stempelmaterials mit UVLicht ausgehärtet. Die Dauer des Aushärtens beträgt beispielsweise ein bis zwei Minuten.
[00112] Dabei wird das von der Bestrahlungsquelle 30 abgestrahlte Licht an der mikrostrukturierten Vakuumfläche 34 derart gebrochen und/oder gestreut, dass die Bestrahlungsuniformität beim Bestrahlen des Stempelmaterials nicht negativ beeinflusst wird. Auf diese Weise können Stempel mit einer gleichbleibend guten Qualität hergestellt werden. Insbesondere kann ein sogenannter Schatteneffekt vermieden werden.
[00113] Im Gegensatz zu den bisher üblichen Vakuumkanälen kann dadurch eine besonders gleichmäßige Belichtung des Stempelmaterials erfolgen.
[00114] Der Bestrahlungswinkel beim Bestrahlen des Stempelmaterials kann dabei in Abhängigkeit von dem Pitch p der mikrostrukturierten Vakuumfläche 34 gewählt werden
[00115] Nach dem Aushärten sind das Stempelmaterial und der Stempelträger 28 unlösbar miteinander verbunden.
[00116] Ein mittels einer wie vorhergehend beschriebenen Stempelreplikationsvorrichtung 10 hergestellter Stempel hat beispielsweise eine Dicke von 100 um bis 1 mm.

Claims (18)

Patentansprüche
1. Stempelreplikationsvorrichtung (10) zur Herstellung von Stempeln für die Herstellung von mikro- und/oder nanostrukturierten Bauteilen, mit einer Plattform (14), einem auf die Plattform (14) aufsetzbaren Deckel (12) und einer Halteeinrichtung (32) für einen Stempelträger (28), wobei die Halteeinrichtung (32) am Deckel (12) oder an der Plattform (14) ausgebildet ist und einen Träger (33) sowie eine mikrostrukturierte Vakuumfläche (34) auf dem Träger (33) zur Halterung des Stempelträgers (28) aufweist.
2. Stempelreplikationsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Strukturen der mikrostrukturierten Vakuumfläche (34) eine Strukturgröße von maximal 50 um haben.
3. Stempelreplikationsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mikrostrukturierte Vakuumfläche (34) eine statistische Strukturierung aufweist.
4. Stempelreplikationsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mikrostrukturierte Vakuumfläche (34) Mikrovakuumkanäle (46) aufweist, die sich über die Oberfläche der Halteeinrichtung (32) erstrecken.
5. Stempelreplikationsvorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe (t) und/oder die Breite (b) der Mikrovakuumkanäle (46) kleiner als 50 um, insbesondere kleiner als 10 um ist.
6. Stempelreplikationsvorrichtung (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrovakuumkanäle (46) in einer Draufsicht sternförmig auf der Halteeinrichtung (32) verlaufen.
7. Stempelreplikationsvorrichtung (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrovakuumkanäle (46) in einer Draufsicht auf die Halteeinrichtung (32) gitterförmig verlaufen.
8. Stempelreplikationsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrovakuumkanäle (46) in regelmäßigem Abstand vorgesehen sind, wobei zwischen zwei Mikrovakuumkanälen (46) jeweils ein Steg (50) ausgebildet ist, insbesondere wobei der Pitch (p) der mikrostrukturierten Vakuumfläche (34) als Breite (b) einer der Mikrovakuumkanäle (46) und dem benachbarten Steg (50) kleiner oder gleich 50 um, vorzugsweise kleiner oder gleich 10 um beträgt.
9. Stempelreplikationsvorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite der Mikrovakuumkanäle (46) maximal 90% des Pitches (p) beträgt.
10. Stempelreplikationsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tiefe (t) der Mikrovakuumkanäle (46) maximal das zehnfache der Breite (b) der Mikrovakuumkanäle (46) beträgt.
11. Stempelreplikationsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (32) einen makroskopischen Vakuumkanal (40) aufweist, wobei die Vakuumfläche (34), insbesondere die Mikrovakuumkanäle (46), mit dem Vakuumkanal (40) strömungsverbunden ist, insbesondere wobei der Vakuumkanal (40) die mikrostrukturierte Vakuumfläche (43) vollständig umgibt.
12. Stempelreplikationsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stempelreplikationsvorrichtung (10) eine Abstandseinstellvorrichtung (18) zur Einstellung eines Abstands zwischen dem Deckel (12) und der Plattform (14) und eine Messeinrichtung (24) zur Messung des Abstands zwischen Deckel (12) und Plattform (14) umfasst, wobei die Abstandseinstellvorrichtung (18) und die Messeinrichtung (24) voneinander separat ausgebildet sind.
13. Stempelreplikationsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Plattform (14) drei Auflagebereiche (22a, 22b, 22c) zur Lage-
rung des Deckels (12) vorgesehen sind, insbesondere wobei einer der Auflagebereiche (22a) drei Freiheitsgrade bereitstellt, ein anderer der Auflagebereiche (22b) vier Freiheitsgrade bereitstellt und/oder ein weiterer der Auflagebereiche (22c) fünf Freiheitsgrade bereitstellt.
14. Stempelreplikationsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (32), insbesondere der Träger (33) aus Glas oder Quarz ist, wobei die Halteeinrichtung durchlässig für Licht, insbesondere UV-Licht ist, insbesondere für Licht einer Wellenlänge von 250 nm bis 450 nm.
15. Stempelreplikationsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (32), insbesondere der Träger (33) eine Platte ist, die insbesondere in den Deckel (12) eingesetzt ist.
16. Stempelreplikationsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stempelreplikationsvorrichtung (10) eine Bestrahlungsquelle (30) zum Bestrahlen eines flüssigen Stempelmaterials mit Licht, insbesondere UV-Licht aufweist, wobei die Bestrahlungsquelle (30) einen Flächenstrahler und/oder einen Kollimator umfasst.
17. Verfahren zum Herstellen einer Halteeinrichtung (32) für eine Stempelreplikationsvorrichtung (10), insbesondere eine Stempelreplikationsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines Trägers (33) der Halteeinrichtung (32), und
- Erzeugen einer mikrostrukturierten Vakuumfläche (34) durch Einbringen einer statistischen Strukturierung, insbesondere mittels Sandstrahlen, Schleifen, Fräsen oder Atzen, und/oder durch Einbringen von Mikrovakuumkanälen (46), insbesondere durch ein Lithographieverfahren, Laserverfahren oder Erodierverfahren.
18. Verfahren zum Herstellen eines Stempels für eine Replikationsvorrichtung zur Herstellung von mikro- und/oder nanostrukturierten Bauteilen in einer Stempelreplikationsvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die folgenden Schritte:
- Anordnen eines Stempelträgers (28) und eines Formteils (26) in der Stempelreplikationsvorrichtung (10),
- Anlegen eines Vakuums an die mikrostrukturierte Vakuumfläche (34) zum Halten des Stempelträgers (28),
- Aufbringen von flüssigem Stempelmaterial auf das Formteil (26) oder auf den Stempelträger (28),
- Anordnen des Deckels (12) auf der Plattform (14), und
- Aushärten des Stempelmaterials durch Bestrahlen des Stempelmaterials mit UV-Licht.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
ATA50378/2020A 2019-05-09 2020-05-05 Stempelreplikationsvorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Halteeinrichtung für eine Stempelreplikationsvorrichtung sowie eines Stempels AT522535B1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2023097A NL2023097B1 (en) 2019-05-09 2019-05-09 Stamp replication device and method for producing a holding means for a stamp replication device as well as a stamp

Publications (3)

Publication Number Publication Date
AT522535A2 AT522535A2 (de) 2020-11-15
AT522535A3 AT522535A3 (de) 2023-04-15
AT522535B1 true AT522535B1 (de) 2023-07-15

Family

ID=67352555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ATA50378/2020A AT522535B1 (de) 2019-05-09 2020-05-05 Stempelreplikationsvorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Halteeinrichtung für eine Stempelreplikationsvorrichtung sowie eines Stempels

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20200353650A1 (de)
JP (1) JP2020185793A (de)
KR (1) KR20200130659A (de)
CN (1) CN111913348A (de)
AT (1) AT522535B1 (de)
DE (1) DE102020112137A1 (de)
NL (1) NL2023097B1 (de)
SG (1) SG10202004254TA (de)
TW (1) TW202108335A (de)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0963134A (ja) * 1995-08-24 1997-03-07 Sony Corp 光学記録媒体の製造方法
DE10235482B3 (de) * 2002-08-02 2004-01-22 Süss Microtec Lithography Gmbh Vorrichtung zum Fixieren dünner und flexibler Substrate
US20040141163A1 (en) * 2000-07-16 2004-07-22 The University Of Texas System, Board Of Regents, Ut System Device for holding a template for use in imprint lithography
DE20122196U1 (de) * 2000-10-12 2004-09-16 Board of Regents, The University of Texas System, Austin Schablone für Niederdruck-Mikro- und -Nanoprägelithographie bei Raumtemperatur
US20050266587A1 (en) * 2004-05-28 2005-12-01 Board Of Regents, The University Of Texas System Substrate support method
US20060172031A1 (en) * 2005-01-31 2006-08-03 Molecular Imprints, Inc. Chucking system for nano-manufacturing
US20070205524A1 (en) * 2006-03-01 2007-09-06 Best Margaret E Method and apparatus for separating a stamper from a patterned substrate
US20090158947A1 (en) * 2005-09-14 2009-06-25 Erich Thallner Stamp Comprising a Nanostamping Structure, Device and Method for the Production Thereof
US20100007868A1 (en) * 2004-05-28 2010-01-14 Board Of Regents, The University Of Texas System Substrate Support System Having a Plurality of Contact Lands

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4623608A (en) * 1985-03-14 1986-11-18 Rca Corporation Method and apparatus for coating a selected area of the surface of an object
EP2264522A3 (de) * 2000-07-16 2011-12-14 The Board of Regents of The University of Texas System Verfahren zur Bildung einer Struktur auf einem Substrat
CN100467210C (zh) * 2004-03-25 2009-03-11 揖斐电株式会社 真空卡盘和吸附板
US20070138699A1 (en) * 2005-12-21 2007-06-21 Asml Netherlands B.V. Imprint lithography
US8198567B2 (en) * 2008-01-15 2012-06-12 Applied Materials, Inc. High temperature vacuum chuck assembly
JP2011124346A (ja) * 2009-12-09 2011-06-23 Canon Inc インプリント装置及び物品の製造方法
US10014228B2 (en) * 2014-11-24 2018-07-03 Rudolph Technologies, Inc. Method and apparatus to assist the processing of deformed substrates
US10569449B1 (en) * 2017-09-13 2020-02-25 Facebook Technologies, Llc Nanoimprint lithography system and method
US11776840B2 (en) * 2019-10-29 2023-10-03 Canon Kabushiki Kaisha Superstrate chuck, method of use, and method of manufacturing an article

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0963134A (ja) * 1995-08-24 1997-03-07 Sony Corp 光学記録媒体の製造方法
US20040141163A1 (en) * 2000-07-16 2004-07-22 The University Of Texas System, Board Of Regents, Ut System Device for holding a template for use in imprint lithography
DE20122196U1 (de) * 2000-10-12 2004-09-16 Board of Regents, The University of Texas System, Austin Schablone für Niederdruck-Mikro- und -Nanoprägelithographie bei Raumtemperatur
DE10235482B3 (de) * 2002-08-02 2004-01-22 Süss Microtec Lithography Gmbh Vorrichtung zum Fixieren dünner und flexibler Substrate
US20050266587A1 (en) * 2004-05-28 2005-12-01 Board Of Regents, The University Of Texas System Substrate support method
US20100007868A1 (en) * 2004-05-28 2010-01-14 Board Of Regents, The University Of Texas System Substrate Support System Having a Plurality of Contact Lands
US20060172031A1 (en) * 2005-01-31 2006-08-03 Molecular Imprints, Inc. Chucking system for nano-manufacturing
US20090158947A1 (en) * 2005-09-14 2009-06-25 Erich Thallner Stamp Comprising a Nanostamping Structure, Device and Method for the Production Thereof
US20070205524A1 (en) * 2006-03-01 2007-09-06 Best Margaret E Method and apparatus for separating a stamper from a patterned substrate

Also Published As

Publication number Publication date
SG10202004254TA (en) 2020-12-30
DE102020112137A1 (de) 2020-11-12
KR20200130659A (ko) 2020-11-19
US20200353650A1 (en) 2020-11-12
AT522535A3 (de) 2023-04-15
CN111913348A (zh) 2020-11-10
AT522535A2 (de) 2020-11-15
JP2020185793A (ja) 2020-11-19
TW202108335A (zh) 2021-03-01
NL2023097B1 (en) 2020-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3460538B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer mikrolinse
DE102009019595B4 (de) Gitter mit großem Aspektverhältnis, insbesondere zur Verwendung als röntgenoptisches Gitter in einem CT-System, hergestellt durch ein Lithographieverfahren
DE19542658A1 (de) Integrierte Formeinrichtung und Verfahren zu deren Herstellung
DE19827603A1 (de) Optisches System, insbesondere Projektions-Belichtungsanlage der Mikrolithographie
EP3277481B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum schichtweisen aufbau eines formkörpers
DE102014119470A1 (de) Strukturierte Oberfläche mit stufenweise schaltbarer Adhäsion
EP2612181B1 (de) Stempelwerkzeug, vorrichtung und verfahren zum herstellen eines linsenwafers
EP0373329B1 (de) Verfahren zur lithographischen Herstellung von galvanisch abformbaren Mikrostrukturen mit dreieckigem oder trapezförmigem Querschnitt
DE102007047663A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung periodischer Muster mittels Interferenz-Lithographie durch schrittweise vorgenommene Ausrichtung
AT522535B1 (de) Stempelreplikationsvorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Halteeinrichtung für eine Stempelreplikationsvorrichtung sowie eines Stempels
EP2632673B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines linsenwafers
EP2855131B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen einer vielzahl von mikrolinsen
AT526564B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Prägen von Substraten
AT522599A2 (de) Gestell für eine Replikationsvorrichtung, Replikationsvorrichtung sowie Verfahren zur Herstellung von nano- und/oder mikrostrukturierten Bauteilen mittels einer Replikationsvorrichtung
DE19652463C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung dreidimensionaler Mikrostrukturen beliebiger Form
DE102013207243B4 (de) Vorrichtung und verfahren zur herstellung einer struktur aus aushärtbarem material durch abformung
DE102018106707A1 (de) Verfahren zur Herstellung und Verwendung eines Substrats mit einer funktionalisierten Oberfläche
EP0551118A1 (de) Verfahren zur Herstellung von nicht linearen optischen Mikro-Bauelementen
DE10330456B4 (de) Vorrichtung zum Erstellen einer Oberflächenstruktur auf einem Wafer
DE102008048342B4 (de) SERS-Substrat, Verfahren zu seiner Herstellung und Verfahren zum Detektieren eines Analyten mittels SERS
WO2014029852A2 (de) Messung der lichtstrahlung von leuchtdioden
EP0786326A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von optischen Linsen und optischen Linsenarrays
AT522524B1 (de) Replikationsvorrichtung und Verfahren zum Abbilden einer Struktur auf einem Substrat
DE102009019647B4 (de) Beugungsgitter und Verfahren zur Herstellung
DE4332108C1 (de) Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturkörpern