CN111880370A - 复制设备的框架、复制设备和用复制设备生产部件的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于生产纳米结构化和/或微米结构化的部件的复制设备(10)的框架(20)形成了万向悬架。此外,提供了一种包括这种框架(20)的复制设备(10)。另外,描述了一种借助于复制设备(10)利用压印光刻来生产纳米结构化和/或微米结构化部件的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于生产纳米结构化和/或微米结构化部件的复制设备的框架,以及包括这种框架的复制设备。本发明还涉及一种借助于复制设备利用压印光刻来生产纳米结构化和/或微米结构化部件的方法。
背景技术
借助于压印光刻来生产纳米结构化和/或微米结构化部件的方法是已知的。在这种情况下,包括纳米结构化和/或微米结构化压模表面的压模被按压到基底上的复制材料中,以便在复制材料中形成对应的互补纳米结构和/或微米结构。
在这种情况下,所使用的典型复制设备包括保持装置,在各种情况下,所述保持装置用于保持压模以及基底。这些保持装置通常可调节地安装或悬挂,以便确保压模表面与基底的表面和复制材料的平行设置。
已知的复制设备具有以下缺点:为了使保持装置可以确保可调节而同时压模或基底的精确对准,保持装置被设计得非常复杂。
压印光刻中的另一挑战是从复制设备上移除压模,而没有由于压模与复制材料的粘附而引起对形成在复制材料中的纳米结构和/或微米结构的损伤。
发明内容
本发明的目标是提供一种用于复制设备的框架、一种复制设备以及一种借助于复制设备利用压印光刻来生产纳米结构化和/或微米结构化部件的方法,所述复制设备确保了使用特别低的力来从复制材料上分离压模以便实现在复制材料中生成的高质量的纳米结构和/或微米结构。
提供了一种用于借助于光刻方法生产纳米结构化和/或微米结构化部件的复制设备的框架,以便解决该目标。所述框架具有固定件以及第一框体和第二框体。第一框体借助于第一接头连接至固定件,其中,第一接头限定了第一旋转轴线,第一框体可绕着第一旋转轴线相对于固定件枢转。第二框体借助于第二接头连接至第一框体,其中,第二接头限定了第二旋转轴线,第二框体可绕着第二旋转轴线相对于第一框体枢转。此外,第二框体包括用于诸如压模、掩模和/或基底的头部的保持器,并因此形成用于对应头部的保持装置。
第一框体特别地仅可相对于固定件绕着第一旋转轴线枢转,并且第二框体仅可相对于第一框体绕着第二旋转轴线枢转。
在这种情况下,固定件、第一框体和第二框体共同地形成了万向悬架或安装件。这些被动结构表征为简单组装,并且同时确保头部的精确对准。
在提供复制设备以借助于压印光刻来生产纳米结构化和/或微米结构化部件的情况下,压模与基底之间的楔形误差可以借助于框架来被动地补偿,因此提供了压模表面与基底的表面或施加至基底的复制材料的限定对准。
框架,特别是框架的保持器用作例如压印压模的压模保持装置。在这种情况下,复制设备包括用于框架下方的基底或者另外压模的固定件。结构的压印可以通过将压印压模和基底或另外压模移动成抵靠彼此来发生。
压印压模以及由此的框架朝向基底的移动在向下进给方向上进行,所述向下进给方向由复制设备并且特别是其向下进给机构来限定。
此外,复制设备包括垂直于向下进给方向延伸的参考平面,并且包括相对于复制设备的限定的固定位置。
参考平面可以至少部分地与复制设备的复制区域重合或者与其平行地延行。
复制设备的复制区域是在用于生产纳米结构化和/或微米结构化部件的复制设备操作时在其中形成部件的纳米结构和/或微米结构的区域。
在提供复制设备以借助于其中没有在框架和基底或压模之间进行向下进给运动的另一种光刻方法(比如黄光光刻(photo lithography))来生产纳米结构化和/或微米结构化部件的情况下,参考平面可以平行于复制设备的卡盘而形成和/或至少部分地由与框架相对的压模或基底的表面形成。
纳米结构化和/或微米结构化部件特别是半导体或微光学部件。
在这种情况下,框架被设置成用于借助于光刻方法(特别是纳米压印光刻方法、分步重复方法、微光刻方法和/或黄光光刻方法)来生产纳米结构化和/或微米结构化部件的复制设备。
固定件包括附接元件,固定件借助于该附接元件可附接至复制设备。
优选地,第一旋转轴线和第二旋转轴线垂直于彼此延行,从而使框架能够更简单地组装,例如对称地组装。
如果第一旋转轴线和第二旋转轴线在平面内延行,则这是有利的,因为压模可以因此包括对称移位性能并且框架可以被设计得特别紧凑。在框架用于压印光刻方法的情况下,压模可以因此附接至保持器,以使得在形成结构的压模表面与两个旋转轴线之间的间隔特别小。这是有利的,因为在压模关于第一旋转轴线和/或第二旋转轴线的移位的情况下,压模表面相对于基底或复制材料的侧向偏移是特别小的。
附加地或替代地,第一旋转轴线和第二旋转轴线可以平行于保持器和/或复制设备的参考平面延行,从而使框架能够被设计得更紧凑。
在一个实施例中,保持器倾斜于参考平面设置在框架的中立位置中,所述倾斜特别地处于0°与5°之间,优选地从1°至2°的角度。因此平行于限定被放置在保持器中的头部的表面的结构延行的平面限定了保持器的对准。在用于压印光刻的压模的情况下,这是形成结构的压模表面。
因此通过使保持器与参考平面的对准以该角度从平行位置偏离,就可以在压印光刻方法的情况下在压模中提供以在倾斜的方向上延行的梯度形式的非对称力,使得在将压模从复制材料上移除时,不同大小的力作用在压模表面与复制材料之间的压模的不同端部上。因此,压模表面被非对称地从复制材料的表面上移除,从而使压模能够以防止损伤的方式与复制材料分开。因此,可以增加所形成的纳米结构和/或微米结构的质量。
保持器的倾斜位置,即保持器以一定角度相对于参考平面设置,是特别地借助于第一接头和/或第二接头的固有的预压紧来设置的。
在另一个实施例中,第一接头和第二接头每个仅包括一个自由度,即绕着第一旋转轴线或第二旋转轴线旋转,而所有其它自由度被锁定。特别地,框架还被构造成没有间隙。这是有利的,因为头部可以通过框架以良好限定的方式支撑并对准,从而确保借助于头部所形成的纳米结构化和/或微米结构化部件的高质量。
根据一个实施例,第一接头和/或第二接头每个都是固态接头,特别是十字弹簧接头。固态接头没有间隙,从而使头部能够借助于框架更精确地安装或对准。
在这方面,固态接头可以被提供为复位弹簧,其将力施加至框架和/或保持器或者其在中立位置的方向上的对准,以便由此提供限定的开始位置。
根据另一个实施例,框架至少包括第一弹性元件,固定件特别是在预压紧下借助于该第一弹性元件弹性地连接至第一框体。附加地或替代地,框架至少包括第二弹性元件,第一框体特别是在预压紧下借助于该第二弹性元件弹性地连接至第二框体。以这种方式,框体被弹性地连接。
在框架用于使用压印光刻方法操作的复制设备的情况下,可以借助于弹性元件提供限定的恢复力,如果压模与保持器在压印过程期间从中立位置移位,则所述恢复力作用在保持器上并且因此作用在附接在保持器中的压模上。例如,如果压模被按压到复制材料中并且中立位置并不平行于复制材料的表面延行,则情况就是这样。
此外,借助于弹性元件,可以在框架中补偿不同的扭矩,所述不同的扭矩由于万向悬架的构造而被引入到系统中,例如因为框体的重量、接头的构造和/或旋转轴线的对准。
此外,扭矩可以借助于弹性元件被施加至附接在保持器中的压模,使得恢复力非对称地分布在压模表面上,即恢复力在压模表面的不同点处大小是不同的。特别地,恢复力可以从压模表面的一个端部到压模表面的相对端部以梯度的形式改变。这种构造助于压模与复制材料分开,从而能够改善通过压模形成的纳米结构和/或微米结构的质量。
弹性元件中的至少一些可以被机械地和/或电气地,特别是压电地调节。通过这种手段,如果保持器从其中立位置移位,则保持器的恢复力和/或对准可以被调节。此外,框架可以借助于可调节的弹性元件来调节,以便特别地补偿固有扭矩。
在一个实施例中,第一弹性元件和/或第二弹性元件每个都是弹簧,特别是可调节弹簧,即借助于该弹簧可以调节弹簧力和/或弹簧行程的弹簧。弹簧是较为经济的并且可靠地提供了限定的恢复力。
在这种情况下,可以提供至少两个第一弹性元件和/或至少两个第二弹性元件。两个第一弹性元件因此施加不同的恢复力和/或两个第二弹性元件施加不同的恢复力。
例如,两个第一弹性元件定位在第一旋转轴线的不同侧上。如果两个第一弹性元件已经向第一框体施加了具有相同大小但相反的力,那么两个第一弹性元件就在相对于第一框体所占据的位置而旋转的位置的方向上向第一框体施加力。换句话说,框体上的力的非对称施加导致了相对于零点位置的倾斜位置。同样相应地应用于两个第二弹性元件和第二旋转轴线以及第二框体的位置。
框架可以包括第一止挡件,其限制第一框体绕着第一旋转轴线旋转到固定件。附加地或替代地,框架可以包括第二止挡件,其限制第二框体绕着第二旋转轴线旋转到第一框体。以这种方式,第一和第二框体的最大移位可以被有效地限制。由于这种限制,可以可靠地防止对框架特别是弹性元件的损伤。
在这方面,止挡件可以被设计成可调节的,特别是可独立地调节的,以便提供用于使框架适用于不同需求的进一步的调节能力。
在一个实施例中,止挡件中的至少一些和弹性元件中的至少一些每个都被构造成组合组件,即一个止挡件和一个元件形成了共同组件。这是有利地,因为所述组件以及由此的框架可以被构造得特别紧凑。
例如,保持器与第一旋转轴线和/或第二旋转轴线之间的最小间隔最大为15mm,优选地最大为10mm。
附加地或替代地,参考平面与第一旋转轴线和/或第二旋转轴线之间的最小间隔最大为15mm,优选地最大为10mm。
在框架用于被设置成借助于压印光刻来生产纳米结构化和/或微米结构化部件的复制设备的情况下,附接在保持器中的压模的压模表面与第一旋转轴线和/或第二旋转轴线之间的最小间隔最大为15mm,优选地最大为10mm。
在前述情况下,小间隔是有利的,因为在压模关于第一旋转轴线和/或第二旋转轴线的移位的情况下,压模表面相对于基底或复制材料的侧向偏移是特别小的。
在另外的实施例中,第一框体和第二框体被布置成一个在另一个中,优选地同心地布置。这意味着,第一框体定位在第二框体内,其中,第二框体至少部分地围绕第一框体,或者第二框体定位在第一框体内,其中,第一框体至少部分地围绕第二框体。因此,框架是特别紧凑的。
根据一个实施例,框架包括通道,其穿过固定件、第一框体和/或第二框体远离保持器垂直地延伸。以这种方式,通道可以形成用于光源的光线路径。因此,保持器中的压模或掩模可以借助于光源被直接地或间接地照明。
根据本发明,包括根据本发明的具有前述优点的框架的复制设备还被设置成解决上述目标。
复制设备包括用于框架的底座,框架可借助于至少一个对应的附接元件附接在该底座上。
在一个实施例中,框架可垂直于复制设备的参考平面移动,使得保持器与参考平面的间隔可以改变,特别是自动地改变。
在另一实施例中,复制设备包括光源以及从保持器延伸到光源的光线路径。以这种方式,保持器中的压模或掩模可以借助于光源在复制区域的方向上被照明,特别是被直接照明。
为了解决根据本发明的前述目标,还提出了一种用于借助于光刻方法,特别是纳米压印光刻方法,借助于复制设备,特别是根据本发明的复制设备来生产纳米结构化和/或微米结构化部件的方法,所述方法包括以下步骤:
a)提供基底;
b)在复制设备的保持器中提供压模;
c)使压模和/或保持器与基底相对地朝向彼此移动,使得压模和基底占据了对于彼此的平行位置,并且使得被提供在压模和基底之间的复制材料被压模压印;并且,
d)分离压模,其中,压模被预压紧和/或从平行位置通过力在一定方向上移动。
特别地,在步骤c)与d)之间,即在压印之后,并且分离压模之前,压模与基底之间的复制材料在另外的步骤中固化,并且因此从液态转换为固态,从而在复制材料中固定并因此维持压印结构。
该方法是有利的,因为在从复制材料分离压模时不同大小的力作用在复制材料与形成结构的压模表面的不同点之间,从而有利于将压模从复制材料上分离。因此,减小了分离压模时损伤由压模形成的纳米结构和/或微米结构的风险。因此,可以借助于所述方法可靠地生成高质量的纳米结构和/或微米结构。
通过由于力从平行位置沿一定方向预压紧压模和/或移动压模,力的分布形成在复制材料与形成结构的压模表面之间,在所述力的变化的情况下,力从压模表面的一个端部到压模表面的相对端部逐渐减小。因此,可以确保复制材料从压模表面的一个端部到压模表面的相对端部连续地分离。换句话说,在压模表面的一个端部处开始,压模从复制材料上移除,特别是连续地移除。
基底的面向压模的表面可以是基本上平坦的表面,其特别是在复制设备的参考平面中。替代地,基底的表面可以是结构化表面、倾斜表面和/或弯曲表面,特别是凹形表面。
例如,基底表面上的现有微结构利用复制方法中的纳米结构来叠加或改性。
在一个实施例中,在压模和/或保持器与基底朝向彼此相对移动之前,压模和/或保持器倾斜于基底设置,所述倾斜特别地处于0°与5°之间的角度,特别是从1°至2°之间的角度,其中压模和/或保持器通过采用平行位置相对于基底被预压紧。在这方面上,保持器在压模接触复制材料之前处于中立位置。如果在压印过程期间,压模被按压到复制材料中,则压模表面设置为平行于基底表面,并且压模相对于中立位置预压紧。以这种方式,在压印过程期间,压模的预压紧通过弹性支撑保持器自动地提供,其设置相对于参考平面和复制区域的对应部分从平行位置偏离,从而使该方法特别简单且高效。
附图说明
额外的优点和特征可以在以下描述以及附图中找到。图中:
图1以示意图示出了包括根据本发明的框架的复制设备。
图2以透视图示出了处于零点位置的图1的框架,
图3以示意图示出了处于零点位置的图1的框架,并且
图4至6以透视图示出了根据本发明的用于借助于图1的复制设备来生产纳米结构化和/或微米结构化部件的方法。
具体实施方式
图1示出了用于生产纳米结构化和/或微米结构化部件的复制设备10。复制设备10具有机器框体12、包括卡盘16的XY工作台14以及包括框架20的支撑件18。
卡盘16可借助于XY工作台14定位在XY平面中。Y轴垂直于图1的图片平面延伸。
卡盘16被设置成用于基底22的保持装置,基底形成了待生产的纳米结构化和/或微米结构化部件的主体。
此外,复制设备10包括计量单元24,液体复制材料26(参见图4)可以借助于该计量单元以薄膜或液滴的形式施加至压模28。
支撑件18附接至机器框体12,与卡盘16相对,并且可借助于致动器沿着Z轴移动。
框架20附接至支撑件18,与卡盘16相对,并且形成了用于压模28的保持装置,压模包括形成结构的压模表面30,其被设置成用于在基底22或复制材料26中形成纳米结构和/或微米结构。
压模表面30在宏观上基本是平面的,尽管其在微观水平上包括在纳米范围和/或微米范围的结构,以便可以在基底22或复制材料26中形成待复制的纳米结构和/或微米结构。
复制设备10包括平行于XY平面延伸并且对应于基底22的表面34的复制表面32,在本实施例中,其与压模表面30相对并且在该处形成了复制区域。
基底22的表面34是平面的。
在替代实施例中,复制表面可以被形成为任何方式,特别是被形成为弯曲和/或结构化的。
在示出实施例中,复制设备10被设置成用于借助于分步重复的纳米压印光刻方法来生产纳米结构化和/或微米结构化部件。
复制设备10(参见图1)包括光源76,其被构造成用于固化复制材料26。
光源76是UV灯,并且复制材料26是可以被活化并借助于UV辐射固化的聚合物。
光源76被设置在支撑件18中、位于用于压模28的保持装置的背离参考平面32的一侧上。
压模28至少部分地对UV光透明,使得光源76的UV光穿过压模28落在复制材料26上,并且可以固化复制材料26。
当然,框架20和/或压模保持装置可以至少部分地对UV光透明,特别是框架20的定位在光源76与压模28之间的光线路径中的部分。
此外,复制设备10具有相机78,该相机是成像处理系统的一部分,该成像处理系统被设置成用于复制过程的过程监测。
在替代实施例中,复制设备10可以被构造成借助于任何压印光刻方法或另一种方法(例如,显微光刻(microlithographic)方法和/或黄光光刻方法)来生产纳米结构化和/或微米结构化部件。
特别地,在替代实施例中,除了或替代用于压模28的保持装置,框架20可以被设置成用于掩模,例如光掩模、透镜阵列和/或基底的保持装置。在这些情况下,保持器48可以相应地被构造成确保对应的头部(即,压模、掩模、基底或透镜阵列)的牢固附接。
复制设备10连接至控制单元80,用于待生产的纳米结构化和/或微米结构化部件的信息被储存在该控制单元中并且该控制单元控制生产过程。
框架20(参见图2和3)包括固定件36、第一框体38和第二框体40,它们经由两个第一接头42和两个第二接头44连接在一起并且形成万向悬架,如下所述。
固定件36具有在Z轴上延伸的四个附接元件46,固定件36借助于所述四个附接元件附接至支撑件18。附接元件46例如是固定杆。
为此,支撑件18包括对应设计的用于框架的底座,附接元件46被插入在该底座中,并且它们可以附接在该底座中。
当然,在替代实施例中,框架20可以借助于固定件36以任何方式附接至支撑件18。
第二框体40具有用于压模28的保持器48,该压模在组装状态中定位在框架20上与附接元件46相对并且面向复制区域。保持器48确保压模28与框架20的牢固附接,并且被设计成使得压模表面30搁置在沿Z方向与框架20间隔开的平面50中。这确保了形成结构压模表面30可以在压印过程中以限定方式被压印到复制材料26中,而不会使框架20与压印材料26接触。
在本实施例中,保持器48是真空拾取器,压模28借助于真空附接在该真空拾取器中。为此,保持器48包括两个真空连接部52,所述真空连接部被设置在第二框体40的相对侧上并且真空拾取器可经由所述真空连接部控制。
在替代实施例中,保持器48可以以任何方式形成和/或可以是用于附接压模28的任意保持器。例如,在替代实施例中,压模28可以静电地和/或机械地附接在第二框体40上。
压模表面30是正方形的,并且具有例如10mm x 10mm的尺寸。
在替代实施例中,压模表面30可以以任何方式形成,并且可以包括任何尺寸。优选地,压模表面30具有矩形,尤其是正方形的形状,其包括在5mm至20mm的范围内的侧边长度。
平面50被定位成平行于第二框体40的底侧54,该底侧54在框架20的组装状态中与复制区域相对,并且在图2的XY方向中延伸。
框架20的万向悬架被构造成如图3所示的并且在下文进行描述。
第一框体38经由两个第一接头42和第一旋转轴线56与固定件36可枢转地联接,并且第二框体40经由两个第二接头44绕着第二旋转轴线58与第一框体38可枢转地联接。
第一旋转轴线56和第二旋转轴线58彼此垂直,并且搁置在共同平面中,使得它们在相交部S处以90°的角度相交。
在替代实施例中,第一框体38可以仅经由一个单个第一接头42和第一旋转轴线56与固定件36可枢转地联接,和/或第二框体40仅经由一个单个第二接头44绕着第二旋转轴线58与第一框体38可枢转地联接。
包括两个第一接头42和两个第二接头44(每个都定位在第一框体38的相对侧上)的所示实施例的优点在于因此万向悬架具有改进的稳定性。
固定件36、第一框体38和第二框体40每个被形成为环形并且同心地定位至相交部S,其中,第一框体38定位在固定件36与第二框体40之间。
固定件36具有中心腔体60,其形成了在Z方向上完全延伸穿过框架20并且通向保持器48中的通道62。
在这种情况下,光线路径在通道62中延行,光源76的光穿过所述光线路径落在压模28上。
如果框架20处于零点位置,则相交部S和形成结构压模表面30的形心优选地都在公共Z轴上。
框架20的零点位置是第一框体38与第二框体40平行于固定件36设置的位置,如图2和3所示。换句话说,在零点位置中绕着第一旋转轴线56和第二旋转轴线58的旋转的角度每个都是0°。
在替代实施例中,固定件36、第一框体38和第二框体40每个可以以任何方式被构造,例如U形环形截面。
附加地或替代地,固定件36和第二框体40可以包括交换位置或交换功能。换句话说,固定件36径向于Z轴定位在第一框体38的外部,而第二框体40径向于Z轴线定位在第一框体38内,或者框架20借助于第二框体40附接在支撑件18上,并且固定件36包括用于压模28的保持器48。
此外,第一旋转轴线56和第二旋转轴线58可以被设置在第一框体38的任何位置上,并且以任何方式(特别是斜交地)朝向彼此延行。
接头42、44是十字弹簧接头的形式的固态接头,并且仅包括一个单个自由度,即在任何方向上绕着对应的旋转轴线56、58的一个旋转自由度。
在这方面,十字弹簧接头被构造成使得它们在零点位置的方向上向框架20施加力。
为此,在各种情况下,十字弹簧接头可以被安装为成对地彼此旋转以便实现非对称预压紧。
接头42、44以及固定件36、第一框体38和第二框体40被构造成使得第一框体38可以相对于固定件36关于零点位置绕着第一旋转轴线56旋转±3、5°的旋转角度,并且第二框体40可以相对于第一框体38关于零点位置绕着第二旋转轴线58旋转±3、5°的旋转角度。
根本地,框架20可以被构造成使得第一框体38和第二框体40中的每个可以绕着第一旋转轴线56或第二旋转轴线58关于零点位置旋转任何旋转角度,例如±5°。
框架20还包括两个第一止挡件64以及两个第二止挡件66,所述第一止挡件限制第一框体38与固定件36之间的绕着第一旋转轴线56的最大可允许旋转角度,所述第二止挡件限制第二框体40与第一框体38之间的绕着第二旋转轴线58的最大可允许旋转角度。
在这方面,止挡件64、66可以例如借助于调节螺钉是可调节的,从而可以使对应的最大可允许旋转角度适应于不同的需求。
此外,框架20包括两个第一弹性元件68以及两个第二弹性元件70,它们每个都被设置为弹簧的形式。
第一弹性元件68因此将第一框体38弹性地联接至固定件36,而第二弹性元件70将第一框体38弹性地联接至第二框体40。
弹性元件68、70在最大腔体的包括至对应旋转轴线56、58的最大间隔的点处(即,在第一框体38的侧部上)相对于彼此将第一框体38相应地连接到固定件36和第二框体40。
此外,弹性元件68、70在各种情况下都定位在第一框体38的相对侧上,即两个第一弹性元件68设置在第一旋转轴线56的不同侧上,并且两个第二弹性元件70设置在第二旋转轴线58的不同侧上。
此外,弹性元件68、70每个例如借助于固定螺钉都是可调节的,使得借助于这种调节,预压紧可以被设置在第一框体38与固定件36之间以及第一框体38与第二框体40之间。以这种方式,第二框体40和由此的保持器48以及压模表面30的对准可以相对于固定件36设置。
两个第一弹性元件68和两个第二弹性元件70的优点分别在于,这些弹性元件可以安装成具有恢复力,所述恢复力中的每一个分别成对地彼此相反,以便实现对第一和/或第二框体38、40的非对称预压紧。
在本实施例中,弹性元件68、70被安置成使得如果框架20处于中立位置,则第二框体40的底侧54和保持器48以及由此的压模表面30相对于参考平面32以1、5°的角度α设置(参见图4)。框架20的中立位置因此不同于零点位置,并且该中立位置是在如果除了重力之外不存在作用在框架20(特别是处于组装状态)上的外力情况下,框架20所占据的位置。
在一个替代实施例中,角度α可以在0°与5°之间,特别是在1°与2°之间。
在图2所示的实施例中,在各种情况下,每个第一止挡件64与第一弹性元件68一起集成到第一套筒形部件72中,并且在各种情况下,每个第二止挡件66与第二弹性元件70一起集成到第二套筒形部件74中。
套筒形部件72、74每个都具有形成对应的止挡件64、66的套筒并且同时具有用于对应的弹性元件68、70的引导件。
在替代实施例中,弹性元件68、70每个都可以被设置成与止挡件64、66分开,即在空间上彼此隔开并且特别是不结合在部件72、74中。
当然,在替代实施例中,第一弹性元件68和/或第二弹性元件70可以以任何方式构造,例如构造为弹性体的形式。
附加地或替代地,在另一个替代实施例中,可以仅设置一个单个第一弹性元件68和/或一个单个第二弹性元件70。
还可想到的是,十字弹簧接头形成了弹性元件68、70。
此外,第一弹性元件68和/或第二弹性元件70可以在任何点处弹性地联接第一框体38与固定件36,以及第二框体40与第一框体38。
框架20的这种构造的优点在于,压模表面30被定位成非常靠近旋转轴线56、58。旋转轴线56、58与压模表面30之间的间隔A是25mm,并且旋转轴线56、58与保持器48之间的间隔B是10mm。
在替代实施例中,间隔A和/或间隔B每个最大为15mm,特别是最大10mm。
附加地,框架20被构造成没有间隙。
基底22在用于生产纳米结构化和/或微米结构化部件的第一步骤中被附接至卡盘16。
在进一步的步骤中,压模28被附接在保持器48中,并且框架20借助于可调节弹性元件68、70被调节到中立位置(参见图4),使得压模表面30以倾斜于参考平面32的1、5°的角度搁置。
现在复制材料26借助于计量单元24被施加到压模28。
在替代实施例中,复制材料26借助于计量单元24施加至基底22的点处,纳米结构和/或微米结构形成在所述点处。
基底22借助于XY工作台14相对于压模28被定位,以使得压模表面30被定位成与在其处形成纳米结构和/或微米结构的点相对。
在随后的步骤中,压模28借助于支撑件18在Z方向上朝向基底22移动,直到压模28陷入到复制材料26中并因此对其进行压印。
由于经由支撑件18在Z方向上施加的压力以及由复制材料26和基底22形成的抵抗力,弹性地支撑在框架20中的压模与平行于参考平面32(参见图5)的压模表面30对准。
通过调节压模表面30以及由此的保持器48,第二框体40枢转离开中立位置,从而恢复力作用在压模28上。
所得到的力(压模表面30通过所得到的力被按压抵靠在复制材料26以及基底22上)在压模28的前端82处大于在压模22的后端处,其中,所述前端在中立位置中定位得更接近基底22,所述所述后端在中立位置中更远离基底22。通过使用简单的箭头(其长度粗略地对应于相应的力的大小)在图5和6中示出作用力。
在随后的步骤中,复制材料26借助于光源76被固化在压模表面30与基底22之间,从而将纳米结构和/或微米结构固定在复制材料26中,所述纳米结构和/或微米结构通过压模表面30被压印在复制材料26中。
在随后的步骤中,压模28借助于支撑件18与Z方向相反地远离基底22移动。
由于框架20施加在压模28上的以扭矩的形式的恢复力,压模表面30初始在后端84上分离,并且最终在前端82上分离,由于框架20回弹到中立位置,该前端保持为与复制材料26接触更久,或者由于框架20回弹到中立位置,该前端在Z方向上被按压抵靠在复制材料26上更久。
以这种方式,压模28从后端84至前端82连续地从复制材料26上移除,从而减小了在分离期间作用的力,并且因此减小了形成在复制材料26中的纳米结构和/或微米结构在分离期间被破坏的风险。
前述步骤被重复以便实现分步布重复方法,借助于该方法,压模表面30的纳米结构和/或微米结构可以被复制在基底22上的多个点上。
以这种方式,提供了一种包括框架20的复制设备10,其具有简单的组装并且保证了没有间隙的压模28的精确对准。
特别地,压模28与基底22的被动楔形误差可以借助于框架20的万向悬架来补偿,或者可以调节压模表面30相对于基底22的限定倾斜。
此外,万向悬架能够使旋转轴线56、58放置成靠近压模28与基底22的表面34之间的接触点,从而在压模28移位的情况下使压模28的侧向偏移最小化。
此外,框架20使光源76能够对准地组装在压模28上。
此外,具有合适保持器48的框架20适用于作为用于另外的头部(例如掩模或基底)的保持装置。
本发明并不限于所示的实施例。特别地,实施例的单独特征可以以任何方式与另一个实施例的特征,特别是独立于对应实施例的其它特征进行组合。
Claims (17)
1.一种用于生产纳米结构化和/或微米结构化部件的复制设备(10)的框架,所述框架包括固定件(36)、第一框体(38)以及第二框体(40),
其中,所述第一框体(38)借助于第一接头(42)连接至所述固定件(36),其中,所述第一接头(42)限定了第一旋转轴线(56),所述第一框体(38)能够绕着所述第一旋转轴线相对于所述固定件(36)枢转,
其中,所述第二框体(40)借助于第二接头(44)连接至所述第一框体(38),其中,所述第二接头(44)限定了第二旋转轴线(58),所述第二框体(40)能够绕着所述第二旋转轴线相对于所述第一框体(38)枢转,
其中,所述第二框体(40)包括用于压模(28)、掩模和/或基底(22)的保持器(48)。
2.根据权利要求1所述的框架,其特征在于,所述第一旋转轴线(56)和所述第二旋转轴线(58)垂直于彼此延行。
3.根据权利要求1或2所述的框架,其特征在于,所述第一旋转轴线(56)和所述第二旋转轴线(58)在平面中延行和/或平行于所述复制设备(10)和/或所述保持器(48)的参考平面(32)延行。
4.根据前述权利要求中任一项所述的框架,其特征在于,所述保持器(48)倾斜于参考平面(32)设置在所述框架(20)的中立位置中,所述倾斜尤其是处于0°与5°之间的角度(α),优选地是从1°至2°的角度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的框架,其特征在于,所述第一接头(42)和所述第二接头(44)每个只包括一个自由度,特别是其中,所述框架(20)被构造成没有间隙。
6.根据权利要求5所述的框架,其特征在于,所述第一接头和/或第二接头(42,44)在各种情况下是固态接头,特别是十字弹簧接头。
7.根据前述权利要求中任一项所述的框架,其特征在于,所述框架(20)至少包括第一弹性元件(68),所述固定件(36)特别是在预压紧下借助于所述第一弹性元件弹性地连接至所述第一框体(38),和/或所述框架(20)至少包括第二元件(70),所述第一框体(38)特别是在预压紧下借助于所述第二元件弹性地连接至所述第二框体(40)。
8.根据权利要求7所述的框架,其特征在于,所述第一弹性元件(68)和/或第二弹性元件(70)每个都是弹簧,特别是可调节弹簧。
9.根据权利要求7或8所述的框架,其特征在于,设置了至少两个第一弹性元件(68)和/或至少两个第二弹性元件(70),其中,所述两个第一弹性元件(68)和/或所述两个第二弹性元件(70)施加不同的恢复力。
10.根据前述权利要求中任一项所述的框架,其特征在于,所述框架(20)包括第一止挡件(64),所述第一止挡件限制所述第一框体(38)绕着所述第一旋转轴线(56)旋转到所述固定件(36),和/或所述框架(20)包括第二止挡件(66),所述第二止挡件限制所述第二框体(40)绕着所述第二旋转轴线(58)旋转到所述第一框体(38)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的框架,其特征在于,所述保持器(48)与所述第一旋转轴线(56)和/或与所述第二旋转轴线(58)之间的间隔(B)最大为15mm,优选地最大为10mm。
12.根据前述权利要求中任一项所述的框架,其特征在于,所述第一框体(38)和所述第二框体(40)被布置成一个在另一个之中,优选地同心地布置。
13.根据前述权利要求中任一项所述的框架,其特征在于,所述框架(20)包括通道(62),所述通道穿过所述固定件(36)、所述第一框体(38)和/或所述第二框体(40)远离所述保持器(48)垂直地延伸。
14.一种复制设备,其包括根据前述权利要求中任一项所述的框架(20),特别地其中,所述框架(20)能够垂直于所述复制设备(10)的参考平面(32)移动。
15.根据权利要求14所述的复制设备,其特征在于,所述复制设备(10)包括光源(76)和从所述光源(76)延伸到所述保持器(48)的光线路径。
16.一种借助于光刻方法,特别是纳米压印光刻方法,利用复制设备(10),特别是根据权利要求14或15所述的复制设备(10)来生产纳米结构化和/或微米结构化的部件的方法,所述方法包括以下步骤:
a)提供基底(22);
b)在所述复制设备(10)的保持器(48)中提供压模(28);
c)使所述压模(28)和/或保持器(48)与所述基底(22)相对地朝向彼此移动,使得所述压模(28)和所述基底(22)占据对于彼此的平行位置,并且使得被设置在所述压模(28)和所述基底(22)之间的复制材料(26)被所述压模(28)压印;并且,
d)分离所述压模(28),其中,所述压模(28)被预压紧和/或从平行位置处通过力在一定方向上移动。
17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,所述压模(28)和/或所述保持器(48)在相对地移动之前倾斜于所述基底(22)对准,所述倾斜尤其是处于0°与5°之间的角度(α),优选地是从1°至2°的角度,其中,所述压模(28)和/或所述保持器(48)通过呈现平行位置而相对于所述基底(22)预压紧。
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