DE202010013706U1 - Device for leveling - Google Patents
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Abstract
Eine Einrichtung, umfassend:
eine Lagerungsstruktur, die ausgebildet ist, um ein Objekt zu befestigen, wobei das Objekt eine Mehrzahl an Vorsprüngen aufweist, die ausgebildet sind, um ein Muster auf einer Oberfläche eines Substrats bei Kontakt des Objekts mit der Oberfläche zu bilden; und
mindestens eine biegsame Verbindungsbaugruppe, die an der Lagerungsstruktur befestigt ist und die ausgebildet ist, um es dem Objekt zu ermöglichen, eine parallele Ausrichtung in Bezug auf die Oberfläche bei Kontakt des Objekts mit der Oberfläche einzunehmen.An apparatus comprising:
a support structure configured to secure an object, the object having a plurality of protrusions configured to form a pattern on a surface of a substrate upon contact of the object with the surface; and
at least one flexible connection assembly secured to the support structure and configured to allow the object to assume a parallel orientation with respect to the surface upon contact of the object with the surface.
Description
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Die miniaturisierte Herstellung ist ein wichtiger Aspekt der modernen Ökonomie. So können zum Beispiel Verfahren wie der Mikro-Kontaktdruck, Nanoaufdruck-Lithographie, und das Drucken mittels ”Federhalter-Nanolitographie” (im englischen ”Dip-Pen-Nanolithography®” bzw. ”DPN®”) zur Herstellung von Strukturen und Muster im Mikro- und Nanobereich verwendet werden. Zum Mikro-Kontaktdrucken und zur Nanoaufdruck-Lithographie vergleiche beispielsweise
Trotz wesentlicher Vorteile besteht ein Bedarf an Einrichtungen und Bemusterungsgeräten, die Muster höherer Qualität und einfache Benutzung ermöglichen. Beispielsweise kann sich eine schlechte Bemusterungsqualität daraus ergeben, dass Stempel (beim Mikro-Kontaktdruck), Formen (bei der Nanoaufdruck-Lithographie), oder Spitzen (bei der DPN) in Bezug auf die Oberfläche des zu bemusternden Substrats nicht parallel ausgerichtet sind. Das Nivellieren und Ausrichten einer großen Anzahl an Stempel-/Form-Vorsprüngen oder Spitzen stellt jedoch eine ingenieurmäßige Herausforderung dar. Weitere Herausforderungen beinhalten die Beobachtung der Stempel, Formen, oder Spitzen während des Nivellierungsprozesses, das Bereitstellen einer Rückmeldung an den Benutzer, die anzeigt, dass die Nivellierung erreicht wurde, und das Beibehalten einer parallelen Ausrichtung während der Bemusterung und/oder nach dem Bemustern, d. h. nachdem der Kontakt mit der Oberfläche abgebrochen worden ist.Despite significant benefits, there is a need for equipment and patterning equipment that allows for higher quality patterns and ease of use. For example, poor pattern quality can result from stamps (in microcontact printing), shapes (in nanoimprint lithography), or spikes (in DPN) not being aligned in parallel with respect to the surface of the substrate being patterned. However, leveling and aligning a large number of punch / die protrusions or tips presents an engineering challenge. Other challenges include observing the punches, dies, or tips during the leveling process, providing feedback to the user indicating leveling has been achieved and maintaining parallel alignment during patterning and / or after patterning, i. H. after contact with the surface has been broken off.
ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Es werden Einrichtungen zum Nivellieren, Geräte zur Aufnahme derartiger Einrichtungen, Bausätze, sowie Verwendungen für Einrichtungen vorgeschlagen.There are proposed leveling equipment, equipment for accommodating such equipment, kits, and uses for facilities.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Einrichtung vorgeschlagen, die folgendes aufweist: eine Lagerungsstruktur, die ausgebildet ist, um ein Objekt zu befestigen, wobei das Objekt eine Mehrzahl Vorsprünge aufweist, die ausgebildet sind, um ein Muster auf einer Oberfläche eines Substrats bei Kontakt des Objekts mit der Oberfläche zu bilden; und mindestens eine biegsame Verbindungsbaugruppe, die an der Lagerungsstruktur befestigt und ausgebildet ist, um es dem Objekt zu ermöglichen, bei Kontakt des Objekts mit der Oberfläche in Bezug auf die Oberfläche eine parallele Ausrichtung einzunehmen.According to one embodiment, there is proposed a device comprising: a support structure configured to secure an object, the object having a plurality of protrusions formed to impart a pattern on a surface of a substrate upon contact of the object to form the surface; and at least one flexible connection assembly secured to the support structure and configured to allow the object to assume a parallel orientation upon contact of the object with the surface with respect to the surface.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Einrichtung vorgeschlagen, die folgendes aufweist: eine Lagerungsstruktur, die zur Befestigung eines Arrays nanoskopischer Spitzen ausgebildet ist, wobei das Array ausgebildet ist, um ein Muster auf einer Oberfläche eines Substrats bei Kontakt des Arrays mit der Oberfläche zu bilden; und mindestens eine magnetische biegsame Verbindungsbaugruppe, die an der Lagerungsstruktur befestigt ist und eine Kugel und ein magnetisches Verbindungselement aufweist, wobei das Verbindungselement eine Depression aufweist, die geformt ist, um die Kugel aufzunehmen, wobei die magnetische, biegsame Verbindungsbaugruppe ausgebildet ist, um es dem Array zu ermöglichen, eine parallele Ausrichtung in Bezug auf die Oberfläche bei Kontakt des Objekts mit der Oberfläche einzunehmen.According to another embodiment, there is provided a device comprising: a support structure configured to secure an array of nanoscopic tips, the array being configured to form a pattern on a surface of a substrate upon contact of the array with the surface; and at least one magnetic flexible connection assembly secured to the support structure and having a ball and a magnetic connector, the connector having a depression shaped to receive the ball, the magnetic flexible connection assembly being configured to engage the ball Array to allow a parallel orientation with respect to the surface when the object contacts the surface.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Einrichtung vorgeschlagen, die folgendes aufweist: eine Lagerungsstruktur, die ausgebildet ist, um ein Objekt zu befestigen, wobei das Objekt eine Mehrzahl Vorsprünge aufweist, die ausgebildet sind, um ein Muster auf einer Oberfläche eines Substrats bei Kontakt des Objekts mit der Oberfläche zu bilden; und eine Mehrzahl biegsamer Verbindungsbaugruppen, die an der Lagerungsstruktur befestigt sind, wobei die Mehrzahl der Verbindungsbaugruppen folgendes aufweist: eine erste, biegsame Verbindungsbaugruppe, die entlang einer ersten Achse positioniert ist, die parallel zu der Lagerungsstruktur verläuft; eine zweite biegsame Verbindungsbaugruppe, die entlang der ersten Achse und entgegengesetzt zu der ersten biegsamen Verbindungsbaugruppe positioniert ist; eine dritte biegsame Verbindungsbaugruppe, die entlang einer zweiten Achse positioniert ist, die parallel zu der Lagerungsstruktur verläuft und senkrecht zu der ersten Achse verläuft; und eine vierte biegsame Verbindungsbaugruppe, die entlang der zweiten Achse und entgegengesetzt zu der dritten, biegsamen Verbindungsbaugruppe positioniert ist; wobei die Mehrzahl biegsamer Verbindungsbaugruppen ausgebildet ist, um es dem Objekt zu ermöglichen, eine parallele Ausrichtung in Bezug auf die Oberfläche bei Kontakt des Objekts mit der Oberfläche einzunehmen.According to another embodiment, there is provided a device comprising: a support structure configured to fix an object, the object having a plurality of protrusions formed to form a pattern on a surface of a substrate upon contact of the object to form with the surface; and a plurality of flexible interconnect assemblies attached to the support structure, the plurality of interconnect assemblies comprising: a first flexible interconnect assembly positioned along a first axis parallel to the support structure runs; a second flexible connection assembly positioned along the first axis and opposite the first flexible connection assembly; a third flexible connection assembly positioned along a second axis that is parallel to the support structure and perpendicular to the first axis; and a fourth flexible connection assembly positioned along the second axis and opposite the third flexible connection assembly; wherein the plurality of flexible connection assemblies are configured to allow the object to assume a parallel orientation with respect to the surface upon contact of the object with the surface.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Einrichtung vorgeschlagen, die folgendes aufweist: Eine Lagerungsstruktur, die ausgebildet ist, um ein Array nanoskopischer Spitzen zu befestigen, wobei das Array ausgebildet ist, um ein Muster auf einer Oberfläche eines Substrats bei Kontakt des Arrays mit der Oberfläche zu bilden; eine erste magnetische biegsame Verbindungsbaugruppe, die an der Lagerungsstruktur angebracht ist und entlang einer ersten Achse positioniert ist, die parallel zu der Lagerungsstruktur verläuft; eine zweite magnetische biegsame Verbindungsbaugruppe, die an der Lagerungsstruktur befestigt ist und entlang der ersten Achse und entgegengesetzt zur ersten magnetischen biegsamen Verbindungsbaugruppe positioniert ist; eine Mittelstruktur, die auf der Lagerungsstruktur positioniert ist und an der ersten magnetischen biegsamen Verbindungsbaugruppe und an der zweiten magnetischen biegsamen Verbindungsbaugruppe angebracht ist; eine dritte magnetische biegsame Verbindungsbaugruppe, die an der Mittelstruktur befestigt ist und entlang einer zweiten Achse positioniert ist, die parallel zur Lagerungsstruktur und senkrecht zur ersten Achse verläuft; eine vierte magnetische biegsame Verbindungsbaugruppe, die an der Mittelstruktur angebracht ist und entlang der zweiten Achse und entgegengesetzt zu der dritten magnetischen biegsamen Verbindungsbaugruppe positioniert ist; und eine obere Struktur, die oberhalb der Mittelstruktur positioniert ist und an der dritten magnetischen biegsamen Verbindungsbaugruppe und an der vierten magnetischen biegsamen Verbindungsbaugruppe befestigt ist, wobei jede magnetische biegsame Verbindungsbaugruppe folgendes aufweist: eine Kugel; und ein Verbindungselement, wobei das Verbindungselement eine Depression aufweist, die geformt ist, um die Kugel aufzunehmen, wobei die Kugel oder das Verbindungselement magnetisch ist, und wobei weiterhin die magnetischen biegsamen Verbindungsbaugruppen ausgebildet sind, um es dem Array zu ermöglichen, bei Kontakt des Arrays mit der Oberfläche eine parallele Ausrichtung in Bezug auf die Oberfläche einzunehmen.According to another embodiment, there is provided a device comprising: a support structure configured to secure an array of nanoscopic tips, the array being configured to pattern on a surface of a substrate upon contact of the array with the surface form; a first magnetic flexible connection assembly attached to the support structure and positioned along a first axis that is parallel to the support structure; a second magnetic flexible connection assembly secured to the support structure and positioned along the first axis and opposite the first magnetic flexible connection assembly; a center structure positioned on the support structure and attached to the first flexible magnetic connection assembly and the second flexible magnetic connection assembly; a third magnetic flexible connection assembly secured to the center structure and positioned along a second axis parallel to the support structure and perpendicular to the first axis; a fourth magnetic flexible connection assembly mounted to the center structure and positioned along the second axis and opposite the third magnetic flexible connection assembly; and an upper structure positioned above the center structure and secured to the third flexible magnetic connection assembly and the fourth flexible flexible connection assembly, each magnetic flexible connection assembly comprising: a ball; and a connector, wherein the connector has a depression shaped to receive the ball, wherein the ball or connector is magnetic, and further wherein the magnetic bendable interconnect assemblies are configured to allow the array upon contact of the array with the surface to take a parallel orientation with respect to the surface.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Gerät vorgeschlagen, welches folgendes aufweist: Ein Bemusterungsinstrument und eine Einrichtung, wobei die Einrichtung an dem Bemusterungsinstrument befestigt ist, und wobei weiterhin die Einrichtung folgendes aufweist: eine Lagerungsstruktur, die zur Befestigung eines Objekts ausgebildet ist, wobei das Objekt eine Mehrzahl Vorsprünge aufweist, die ausgebildet sind, um ein Muster auf einer Oberfläche eines Substrats bei Kontakt des Objekts mit der Oberfläche auszubilden; und mindestens eine biegsame Verbindungsbaugruppe, die an der Lagerungsstruktur befestigt ist und die ausgebildet ist, um es dem Objekt zu ermöglichen, eine parallele Ausrichtung in Bezug auf die Oberfläche bei Kontakt des Objekts mit der Oberfläche einzunehmen.According to another embodiment, there is provided a device comprising: a patterning instrument and apparatus, the apparatus being affixed to the patterning instrument, and further comprising: a support structure adapted to secure an object, wherein the object a plurality of protrusions formed to form a pattern on a surface of a substrate upon contact of the object with the surface; and at least one flexible connection assembly secured to the support structure and configured to allow the object to assume a parallel orientation with respect to the surface upon contact of the object with the surface.
Ein Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Vorsehen einer Einrichtung, die folgendes aufweist: eine Lagerungsstruktur, die zur Befestigung eines Objekts ausgebildet ist, wobei das Objekt eine Mehrzahl Vorsprünge aufweist, die ausgebildet sind, um ein Muster auf einer Oberfläche eines Substrats bei Kontakt des Objekts mit der Oberfläche auszubilden; und mindestens eine biegsame Verbindungsbaugruppe, die an der Lagerungsstruktur befestigt ist und die ausgebildet ist, um es dem Objekt zu ermöglichen, eine parallele Ausrichtung in Bezug auf die Oberfläche bei Kontakt des Objekts mit der Oberfläche einzunehmen; Befestigen des Objekts an der Lagerungsstruktur; Kontaktieren des befestigten Objekts mit dem Substrat; und Ermöglichen, dass das Objekt eine parallele Ausrichtung in Bezug auf die Oberfläche einnimmt.A method comprises the steps of: providing a device comprising: a support structure configured to secure an object, the object having a plurality of protrusions configured to form a pattern on a surface of a substrate upon contact of the device Form object with the surface; and at least one flexible connection assembly secured to the support structure and configured to allow the object to assume parallel alignment with respect to the surface upon contact of the object with the surface; Attaching the object to the storage structure; Contacting the attached object with the substrate; and allowing the object to assume a parallel orientation with respect to the surface.
Das Verfahren kann den folgenden weiteren Schritt aufweisen: Abbrechen des Kontaktes des Objekts mit der Oberfläche, wobei die parallele Ausrichtung aufrechterhalten wird, nachdem der Kontakt abgebrochen ist.The method may include the further step of: aborting the contact of the object with the surface, wherein the parallel alignment is maintained after the contact is broken.
Das Verfahren kann den folgenden weiteren Schritt aufweisen: Versehen von mindestens einigen der Vorsprünge mit einer Tintenzusammensetzung.The method may include the further step of providing at least some of the protrusions with an ink composition.
Das Verfahren kann den folgenden weiteren Schritt aufweisen: Versehen von mindestens einigen der Vorsprünge mit einer Tintenzusammensetzung und Übertragen der Tintenzusammensetzung von den Vorsprüngen auf die Oberfläche.The method may include the further step of providing at least some of the protrusions with an ink composition and transferring the ink composition from the protrusions to the surface.
Bei dem Verfahren kann das Objekt ein Array von Rastersondenspitzen sein.In the method, the object may be an array of scanning probe tips.
Ein weiteres Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Vorsehen einer Einrichtung, die folgendes aufweist: eine Lagerungsstruktur, die ausgebildet ist, um ein Array nanoskopischer Spitzen zu befestigen, wobei das Array ausgebildet ist, um ein Muster auf einer Oberfläche eines Substrats bei Kontakt des Arrays mit der Oberfläche auszubilden; und mindestens eine magnetische, biegsame Verbindungsbaugruppe, die an der Lagerungsstruktur befestigt ist, aufweisend: eine Kugel; und ein magnetisches Verbindungselement, wobei das Verbindungselement eine Depression aufweist, die geformt ist, um die Kugel aufzunehmen, wobei die magnetische, biegsame Verbindungsbaugruppe ausgebildet ist, um es dem Array zu ermöglichen, eine parallele Ausrichtung in Bezug auf die Oberfläche bei Kontakt des Objekts mit der Oberfläche einzunehmen; Befestigen des Arrays an der Lagerungsstruktur; Kontaktieren des befestigten Arrays mit dem Substrat; und Ermöglichen, dass das Array eine parallele Ausrichtung in Bezug auf die Oberfläche einnimmt.Another method comprises the steps of: providing a device comprising: a support structure configured to secure an array of nanoscopic tips, the array being configured to form a pattern on a surface of a substrate upon contact form the array with the surface; and at least one magnetic flexible connection assembly attached to the support structure, comprising: a ball; and a magnetic fastener, wherein the fastener has a depression shaped to receive the ball, wherein the magnetic flexible interconnect assembly is configured to allow the array to be parallel with respect to the surface upon contact of the object to occupy the surface; Attaching the array to the storage structure; Contacting the mounted array with the substrate; and allowing the array to assume a parallel orientation with respect to the surface.
Ein nochmals weiteres Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Vorsehen einer Einrichtung, die folgendes aufweist: eine Lagerungsstruktur, die ausgebildet ist, um ein Objekt zu befestigen, wobei das Objekt eine Mehrzahl an Vorsprüngen aufweist, die ausgebildet sind, um ein Muster auf eine Oberfläche eines Substrats bei Kontakt des Objekts mit der Oberfläche auszubilden; und eine Mehrzahl biegsamer Verbindungsbaugruppen, die an der Lagerungsstruktur befestigt sind, wobei die Mehrzahl der Verbindungsbaugruppen folgendes aufweist: eine erste biegsame Verbindungsbaugruppe, die entlang einer ersten Achse parallel zur Lagerungsstruktur positioniert ist; eine zweite biegsame Verbindungsbaugruppe, die entlang der ersten Achse und entgegengesetzt zu der ersten biegsamen Verbindungsbaugruppe positioniert ist; eine dritte biegsame Verbindungsbaugruppe, die entlang einer zweiten Achse parallel zur Lagerungsstruktur und senkrecht zur ersten Achse positioniert ist; und eine vierte biegsame Verbindungsbaugruppe, die entlang der zweiten Achse und entgegengesetzt zu der dritten biegsamen Verbindungsbaugruppe positioniert ist; wobei die Mehrzahl der flexiblen Verbindungsbaugruppen ausgebildet ist, um es dem Objekt zu ermöglichen, eine parallele Ausrichtung in Bezug auf die Oberfläche bei Kontakt des Objekts mit der Oberfläche einzunehmen; Befestigen des Arrays an der Lagerungsstruktur; Kontaktieren des befestigten Arrays mit dem Substrat; und Ermöglichen, dass das Array eine parallele Ausrichtung in Bezug auf die Oberfläche einnimmt.Yet another method comprises the steps of: providing a device comprising: a support structure configured to secure an object, the object having a plurality of protrusions configured to pattern on a surface of a substrate upon contact of the object with the surface; and a plurality of flexible interconnect assemblies attached to the support structure, the plurality of interconnect assemblies comprising: a first flexible interconnect assembly positioned along a first axis parallel to the support structure; a second flexible connection assembly positioned along the first axis and opposite the first flexible connection assembly; a third flexible connection assembly positioned along a second axis parallel to the support structure and perpendicular to the first axis; and a fourth flexible connection assembly positioned along the second axis and opposite the third flexible connection assembly; wherein the plurality of flexible connection assemblies are configured to allow the object to assume a parallel orientation with respect to the surface upon contact of the object with the surface; Attaching the array to the storage structure; Contacting the mounted array with the substrate; and allowing the array to assume a parallel orientation with respect to the surface.
Ein weiteres Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Vorsehen einer Einrichtung, die folgendes aufweist: eine Lagerungsstruktur, die ausgebildet ist, um ein Array nanoskopischer Spitzen zu befestigen, wobei das Array ausgebildet ist, um ein Muster auf einer Oberfläche eines Substrats bei Kontakt des Arrays mit der Oberfläche zu bilden; eine erste magnetische, biegsame Verbindungsbaugruppe, die an der Lagerungsstruktur befestigt ist und die entlang einer ersten Achse parallel zu der Lagerungsstruktur positioniert ist; eine zweite magnetische, biegsame Verbindungsbaugruppe, die an der Lagerungsstruktur befestigt ist und die entlang der ersten Achse und entgegengesetzt zu der ersten magnetischen, biegsamen Verbindungsbaugruppe positioniert ist; eine Mittelstruktur, die auf der Lagerungsstruktur positioniert ist und die an der ersten magnetischen, biegsamen Verbindungsbaugruppe und der zweiten magnetischen, biegsamen Verbindungsbaugruppe befestigt ist; eine dritte magnetische, biegsame Verbindungsbaugruppe, die an der Mittelstruktur befestigt ist und die entlang einer zweiten Achse parallel zu der Lagerungsstruktur und senkrecht zu der ersten Achse positioniert ist; eine vierte magnetische, biegsame Verbindungsbaugruppe, die an der Mittelstruktur befestigt ist und die entlang der zweiten Achse und entgegengesetzt zu der dritten magnetischen, biegsamen Verbindungsbaugruppe positioniert ist; und eine obere Struktur, die auf der Mittelstruktur positioniert ist und die an der dritten magnetischen, biegsamen Verbindungsbaugruppe und der vierten magnetischen, biegsamen Verbindungsbaugruppe befestigt ist, wobei jede der magnetischen, biegsamen Verbindungsbaugruppen folgendes aufweist: eine Kugel; und ein Verbindungselement, wobei das Verbindungselement eine Depression aufweist, die geformt ist, um die Kugel aufzunehmen, wobei die Kugel oder das Verbindungselement magnetisch ist, und wobei weiterhin die magnetischen, biegsamen Verbindungsbaugruppen ausgebildet sind, um es dem Array zu ermöglichen, eine parallele Ausrichtung in Bezug auf die Oberfläche bei Kontakt des Arrays mit der Oberfläche einzunehmen; Befestigen des Arrays an der Lagerungsstruktur; Kontaktieren des befestigten Arrays mit dem Substrat; und Ermöglichen, dass das Array eine parallele Ausrichtung in Bezug auf die Oberfläche einnimmt.Another method includes the steps of providing a device comprising: a support structure configured to secure an array of nanoscopic tips, the array being configured to form a pattern on a surface of a substrate upon contact of the array to form with the surface; a first magnetic flexible connection assembly secured to the support structure and positioned along a first axis parallel to the support structure; a second magnetic flexible connection assembly secured to the support structure and positioned along the first axis and opposite the first magnetic flexible connection assembly; a center structure positioned on the support structure and secured to the first magnetic flexible connection assembly and the second magnetic flexible connection assembly; a third magnetic flexible connection assembly secured to the center structure and positioned along a second axis parallel to the support structure and perpendicular to the first axis; a fourth magnetic flexible connection assembly secured to the center structure and positioned along the second axis and opposite the third magnetic flexible connection assembly; and an upper structure positioned on the center structure and attached to the third magnetic flexible connection assembly and the fourth magnetic flexible connection assembly, each of the magnetic flexible connection assemblies comprising: a ball; and a connector, wherein the connector has a depression shaped to receive the ball, the ball or connector being magnetic, and further wherein the magnetic flexible connection assemblies are configured to allow the array to be parallel aligned with respect to the surface upon contact of the array with the surface; Attaching the array to the storage structure; Contacting the mounted array with the substrate; and allowing the array to assume a parallel orientation with respect to the surface.
Ein weiteres Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Vorsehen einer Einrichtung, die eine Lagerungsstruktur aufweist, die zur Befestigung eines Objekts ausgebildet ist, wobei das Objekt eine Mehrzahl Vorsprünge aufweist, die ausgebildet sind, um ein Muster auf einer Oberfläche eines Substrats bei Kontakt des Objekts mit der Oberfläche zu bilden; und mindestens eine biegsame Verbindungsbaugruppe, die an der Lagerungsstruktur befestigt ist, und die ausgebildet ist, um es dem Objekt zu ermöglichen, eine parallele Ausrichtung in Bezug auf die Oberfläche bei Kontakt des Objekts mit der Oberfläche einzunehmen; Befestigen des Objekts an der Lagerungsstruktur; Versehen von mindestens einigen der Vorsprünge mit einer Tintenzusammensetzung; und Übertragen der Tintenzusammensetzung von den Vorsprüngen auf die Oberfläche. Das Objekt kann ein Array von Rastersondenspitzen sein.Another method comprises the steps of: providing means having a support structure adapted to fix an object, the object having a plurality of protrusions formed to engage Forming patterns on a surface of a substrate upon contact of the object with the surface; and at least one flexible connection assembly secured to the support structure and configured to allow the object to assume parallel alignment with respect to the surface upon contact of the object with the surface; Attaching the object to the storage structure; Providing at least some of the protrusions with an ink composition; and transferring the ink composition from the protrusions to the surface. The object can be an array of scanning probe tips.
Ein weiteres Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Vorsehen einer Einrichtung, die folgendes aufweist: eine Lagerungsstruktur, die ausgebildet ist, um ein Array nanoskopischer Spitzen zu befestigen, wobei das Array ausgebildet ist, um ein Muster auf einer Oberfläche eines Substrats bei Kontakt des Arrays mit der Oberfläche auszubilden; und mindestens eine magnetische, biegsame Verbindungsbaugruppe, die an der Lagerungsstruktur befestigt ist, aufweisend: eine Kugel; und ein magnetisches Verbindungselement, wobei das Verbindungselement eine Depression aufweist, die geformt ist, um die Kugel aufzunehmen, wobei die magnetische, biegsame Verbindungsbaugruppe ausgebildet ist, um es dem Array zu ermöglichen, eine parallele Ausrichtung in Bezug auf die Oberfläche bei Kontakt des Objekts mit der Oberfläche einzunehmen; Befestigen des Arrays an der Lagerungsstruktur; Versehen von mindestens einigen der Rastersondenspitzen mit einer Tintenzusammensetzung; und Übertragen der Tintenzusammensetzung von den Rastersondenspitzen auf die Oberfläche.Another method includes the steps of providing a device comprising: a support structure configured to secure an array of nanoscopic tips, the array being configured to form a pattern on a surface of a substrate upon contact of the array to form with the surface; and at least one magnetic flexible connection assembly attached to the support structure, comprising: a ball; and a magnetic fastener, wherein the fastener has a depression shaped to receive the ball, wherein the magnetic flexible interconnect assembly is configured to allow the array to be parallel with respect to the surface upon contact of the object to occupy the surface; Attaching the array to the storage structure; Providing at least some of the scanning probe tips with an ink composition; and transferring the ink composition from the scanning probe tips to the surface.
Ein nochmals weiteres Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Vorsehen einer Einrichtung, die folgendes aufweist: eine Lagerungsstruktur, die ausgebildet ist, um ein Objekt zu befestigen, wobei das Objekt eine Mehrzahl an Vorsprüngen aufweist, die ausgebildet sind, um ein Muster auf eine Oberfläche eines Substrats bei Kontakt des Objekts mit der Oberfläche auszubilden; und eine Mehrzahl biegsamer Verbindungsbaugruppen, die an der Lagerungsstruktur befestigt sind, wobei die Mehrzahl der Verbindungsbaugruppen folgendes aufweist: eine erste biegsame Verbindungsbaugruppe, die entlang einer ersten Achse parallel zur Lagerungsstruktur positioniert ist; eine zweite biegsame Verbindungsbaugruppe, die entlang der ersten Achse und entgegengesetzt zu der ersten biegsamen Verbindungsbaugruppe positioniert ist; eine dritte biegsame Verbindungsbaugruppe, die entlang einer zweiten Achse parallel zur Lagerungsstruktur und senkrecht zur ersten Achse positioniert ist; und eine vierte biegsame Verbindungsbaugruppe, die entlang der zweiten Achse und entgegengesetzt zu der dritten biegsamen Verbindungsbaugruppe positioniert ist; wobei die Mehrzahl der flexiblen Verbindungsbaugruppen ausgebildet ist, um es dem Objekt zu ermöglichen, eine parallele Ausrichtung in Bezug auf die Oberfläche bei Kontakt des Objekts mit der Oberfläche einzunehmen; Befestigen des Arrays an der Lagerungsstruktur; Versehen von mindestens einigen der Rastersondenspitzen mit einer Tintenzusammensetzung; und Übertragen der Tintenzusammensetzung von den Rastersondenspitzen auf die Oberfläche.Yet another method comprises the steps of: providing a device comprising: a support structure configured to secure an object, the object having a plurality of protrusions configured to pattern on a surface of a substrate upon contact of the object with the surface; and a plurality of flexible interconnect assemblies attached to the support structure, the plurality of interconnect assemblies comprising: a first flexible interconnect assembly positioned along a first axis parallel to the support structure; a second flexible connection assembly positioned along the first axis and opposite the first flexible connection assembly; a third flexible connection assembly positioned along a second axis parallel to the support structure and perpendicular to the first axis; and a fourth flexible connection assembly positioned along the second axis and opposite the third flexible connection assembly; wherein the plurality of flexible connection assemblies are configured to allow the object to assume a parallel orientation with respect to the surface upon contact of the object with the surface; Attaching the array to the storage structure; Providing at least some of the scanning probe tips with an ink composition; and transferring the ink composition from the scanning probe tips to the surface.
Ein weiteres Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Vorsehen einer Einrichtung, die folgendes aufweist: eine Lagerungsstruktur, die ausgebildet ist, um ein Array nanoskopischer Spitzen zu befestigen, wobei das Array ausgebildet ist, um ein Muster auf einer Oberfläche eines Substrats bei Kontakt des Arrays mit der Oberfläche zu bilden; eine erste magnetische, biegsame Verbindungsbaugruppe, die an der Lagerungsstruktur befestigt ist und die entlang einer ersten Achse parallel zu der Lagerungsstruktur positioniert ist; eine zweite magnetische, biegsame Verbindungsbaugruppe, die an der Lagerungsstruktur befestigt ist und die entlang der ersten Achse und entgegengesetzt zu der ersten magnetischen, biegsamen Verbindungsbaugruppe positioniert ist; eine Mittelstruktur, die auf der Lagerungsstruktur positioniert ist und die an der ersten magnetischen, biegsamen Verbindungsbaugruppe und der zweiten magnetischen, biegsamen Verbindungsbaugruppe befestigt ist; eine dritte magnetische, biegsame Verbindungsbaugruppe, die an der Mittelstruktur befestigt ist und die entlang einer zweiten Achse parallel zu der Lagerungsstruktur und senkrecht zu der ersten Achse positioniert ist; eine vierte magnetische, biegsame Verbindungsbaugruppe, die an der Mittelstruktur befestigt ist und die entlang der zweiten Achse und entgegengesetzt zu der dritten magnetischen, biegsamen Verbindungsbaugruppe positioniert ist; und eine obere Struktur, die auf der Mittelstruktur positioniert ist und die an der dritten magnetischen, biegsamen Verbindungsbaugruppe und der vierten magnetischen, biegsamen Verbindungsbaugruppe befestigt ist, wobei jede der magnetischen, biegsamen Verbindungsbaugruppen folgendes aufweist: eine Kugel; und ein Verbindungselement, wobei das Verbindungselement eine Depression aufweist, die geformt ist, um die Kugel aufzunehmen, wobei die Kugel oder das Verbindungselement magnetisch ist, und wobei weiterhin die magnetischen, biegsamen Verbindungsbaugruppen ausgebildet sind, um es dem Array zu ermöglichen, eine parallele Ausrichtung in Bezug auf die Oberfläche bei Kontakt des Arrays mit der Oberfläche einzunehmen; Befestigen des Arrays an der Lagerungsstruktur; Versehen von mindestens einigen der Rastersondenspitzen mit einer Tintenzusammensetzung; und Übertragen der Tintenzusammensetzung von den Rastersondenspitzen auf die Oberfläche.Another method includes the steps of providing a device comprising: a support structure configured to secure an array of nanoscopic tips, the array being configured to form a pattern on a surface of a substrate upon contact of the array to form with the surface; a first magnetic flexible connection assembly secured to the support structure and positioned along a first axis parallel to the support structure; a second magnetic flexible connection assembly secured to the support structure and positioned along the first axis and opposite the first magnetic flexible connection assembly; a center structure positioned on the support structure and secured to the first magnetic flexible connection assembly and the second magnetic flexible connection assembly; a third magnetic flexible connection assembly secured to the center structure and positioned along a second axis parallel to the support structure and perpendicular to the first axis; a fourth magnetic flexible connection assembly secured to the center structure and positioned along the second axis and opposite the third magnetic flexible connection assembly; and an upper structure positioned on the center structure and attached to the third magnetic flexible connection assembly and the fourth magnetic flexible connection assembly, each of the magnetic flexible connection assemblies comprising: a ball; and a connector, wherein the connector has a depression shaped to receive the ball, the ball or connector being magnetic, and further wherein the magnetic flexible connection assemblies are configured to allow the array to be parallel aligned with respect to the surface upon contact of the array with the surface; Attaching the array to the storage structure; Providing at least some of the scanning probe tips with an ink composition; and transferring the ink composition from the scanning probe tips to the surface.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Befestigungshalterung vorgeschlagen, die ausgebildet ist, um das Befestigen eines Objekts an einer Lagerungsstruktur zu unterstützen, wobei das Objekt eine Mehrzahl an Vorsprüngen aufweist, die ausgebildet sind, um ein Muster auf einer Oberfläche eines Substrats bei Kontakt des Objekts mit der Oberfläche zu bilden.In accordance with another embodiment, a mounting bracket is provided that is configured to assist in securing an object to a support structure, the object having a plurality of protrusions configured to form a pattern on a surface of a substrate upon contact of the object to form the surface.
Ein Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Vorsehen der oben skizzierten Befestigungshalterung; und Befestigen des Objekts an der Lagerungsstruktur unter Verwendung der Befestigungshalterung. Das Verfahren kann den folgenden weiteren Schritt umfassen: Aufbringen eines Haftmittels oder eines Klebemittels auf einer Befestigungsoberfläche auf dem Objekt.One method includes the following steps: providing the mounting bracket outlined above; and securing the object to the storage structure using the mounting bracket. The method may include the further step of applying an adhesive or an adhesive to a mounting surface on the object.
Ein Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Vorsehen einer Einrichtung, die folgendes umfasst: eine Lagerungsstruktur, die ausgebildet ist, um ein Objekt zu befestigen, wobei das Objekt eine Mehrzahl an Vorsprüngen aufweist, die ausgebildet sind, um ein Muster auf einer Oberfläche eines Substrats bei Kontakt des Objekts mit der Oberfläche zu bilden; und mindestens eine biegsame Verbindungsbaugruppe, die an der Lagerungsstruktur befestigt ist und die ausgebildet ist, um es dem Objekt zu ermöglichen, eine parallele Ausrichtung in Bezug auf die Oberfläche bei Kontakt des Objekts mit der Oberfläche einzunehmen; Kontaktieren einer Mehrzahl Vorsprünge mit einer Substratoberfläche, wobei die Mehrzahl Vorsprünge über eine Mehrzahl Ausleger (englisch ”cantilever”) vorgesehen sind; Auslenken der Mehrzahl Ausleger; Beobachten einer optischen Veränderung, die den Oberflächenkontakt zwischen der Mehrzahl an Vorsprüngen und der Substratoberfläche anzeigt; und weiterhin Nivellieren der Mehrzahl Vorsprünge unter Verwendung mindestens einer biegsamen Verbindungsbaugruppe, die an einer Lagerungsstruktur befestigt ist.A method includes the following steps: providing a device that has the following comprising: a support structure configured to secure an object, the object having a plurality of protrusions configured to form a pattern on a surface of a substrate upon contact of the object with the surface; and at least one flexible connection assembly secured to the support structure and configured to allow the object to assume parallel alignment with respect to the surface upon contact of the object with the surface; Contacting a plurality of protrusions with a substrate surface, the plurality of protrusions being provided via a plurality of cantilevers; Deflecting the plurality of outriggers; Observing an optical change indicative of surface contact between the plurality of protrusions and the substrate surface; and further leveling the plurality of protrusions using at least one flexible connection assembly secured to a support structure.
Bei dem Verfahren kann die mindestens eine biegsame Verbindungsbaugruppe durch einen Gleitreibungskoeffizienten und einen Haftreibungskoeffizienten charakterisiert sein, wobei der Gleitreibungskoeffizient hinreichend klein ist, um es der Mehrzahl an Vorsprüngen zu ermöglichen, sich zu bewegen und eine parallele Ausrichtung bei Kontakt der Mehrzahl an Vorsprüngen mit der Substratoberfläche einzunehmen, und wobei der Haftreibungskoeffizient hinreichend groß ist, um es der Mehrzahl an Vorsprüngen zu ermöglichen, die parallele Ausrichtung aufrechtzuerhalten, nachdem der Kontakt mit der Substratoberfläche abgebrochen ist.In the method, the at least one flexible connection assembly may be characterized by a coefficient of sliding friction and a coefficient of static friction, the sliding friction coefficient being sufficiently small to allow the plurality of protrusions to move and parallel alignment upon contact of the plurality of protrusions with the substrate surface and wherein the static friction coefficient is sufficiently large to allow the plurality of protrusions to maintain the parallel alignment after contact with the substrate surface is broken.
Bei dem Verfahren kann die mindestens eine biegsame Verbindungsbaugruppe folgendes aufweisen: eine Kugel; und ein Verbindungselement, das an der Kugel befestigt ist, wobei das Verbindungselement eine Depression aufweist, die geformt ist, um die Kugel aufzunehmen, und wobei der weitere Nivellierungsprozess den folgenden Schritt aufweist: Drehen der Kugel in der Depression. Hierbei kann mindestens die Kugel oder das Verbindungselement magnetisch sein.In the method, the at least one flexible connection assembly may comprise: a ball; and a connector attached to the ball, the connector having a depression shaped to receive the ball, and wherein the further leveling process comprises the step of: rotating the ball in the depression. In this case, at least the ball or the connecting element can be magnetic.
Mindestens ein Vorteil für mindestens eine Ausführungsform liegt in der Fähigkeit, ein Objekt (einschließlich eines Objekts mit einer großen Zahl an Bemusterungsvorsprüngen) zur Bemusterung einer Substratoberfläche mit minimalem Aufwand und in minimaler Zeit zu nivellieren.At least one advantage for at least one embodiment is the ability to level an object (including an object having a large number of patterning protrusions) for patterning a substrate surface with minimal effort and in a minimum amount of time.
Mindestens ein Vorteil für mindestens eine Ausführungsform liegt in der Fähigkeit, mit einem nivellierten Objekt zum Bemustern einer Substratoberfläche bessere Bemusterungsergebnisse zu erzielen.At least one advantage for at least one embodiment is the ability to achieve better patterning results with a leveled object for patterning a substrate surface.
Mindestens ein Vorteil für mindestens eine Ausführungsform liegt in der Fähigkeit, ein Objekt zum Bemustern einer Substratoberfläche während des Nivellierungsprozesses zu beobachten.At least one advantage for at least one embodiment lies in the ability to observe an object for patterning a substrate surface during the leveling process.
Mindestens ein Vorteil für mindestens eine Ausführungsform liegt in der Fähigkeit, eine Rückmeldung abzugeben, dass eine Nivellierung erzielt wurde.At least one advantage for at least one embodiment is the ability to provide feedback that leveling has been achieved.
Mindestens ein Vorteil für mindestens eine Ausführungsform liegt in der Fähigkeit, eine Nivellierungsausrichtung eines Objekts zum Bemustern einer Substratoberfläche aufrechtzuerhalten, nachdem der Kontakt mit der Oberfläche abgebrochen ist.At least one advantage for at least one embodiment lies in the ability to maintain a leveling orientation of an object for patterning a substrate surface after contact with the surface is broken.
Mindestens ein zusätzlicher Vorteil für mindestens eine Ausführungsform liegt – aufgrund des Aspektes der Selbst-Nivellierung der Einrichtung – darin, dass ein Teil des Prozesses oder der gesamte Prozess automatisiert werden kann, weil der Bedarf an manuellen Messungen/Eingriffen reduziert ist. Das menschliche Element in seinem Einfluss auf Fehler und Subjektivität zu reduzieren kann zu erhöhter Genauigkeit und einem präziseren Nivellierungsprozess führen. Weil der Prozess automatisiert werden kann, können der Durchsatz, die Einfachheit der Anwendung, und das allgemeine Arbeitstempo dramatisch erhöht werden.At least one additional advantage for at least one embodiment, because of the aspect of self-leveling the device, is that part of the process or the entire process can be automated because the need for manual measurements / interventions is reduced. Reducing the human element in its influence on errors and subjectivity can lead to increased accuracy and a more precise leveling process. Because the process can be automated, throughput, ease of use, and overall speed of work can be dramatically increased.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die Figuren zeigen beispielhafte Ausführungsformen.The figures show exemplary embodiments.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Einführungintroduction
Es wird allgemein auf den folgenden Artikel hingewiesen:
Der Begriff ”Befestigen” kann beispielsweise folgendes beinhalten: Anschließen, Vereinigen, Verbinden, Zuordnen, Einfügen, Hängen, Halten, Befestigen, Anhängen, Fixieren, Binden, Ankleben, Sichern, mit Bolzen befestigen, Schrauben, Nieten, Schweißen, Löten, Pressen und dergleichen weitere Begriffe. Darüber hinaus kann ”Befestigen” Objekte umfassen, die unmittelbar aneinander befestigt werden, und kann Objekte umfassen, die indirekt aneinander befestigt werden, beispielsweise über eine separate Komponente.The term "attaching" may include, for example, connecting, joining, joining, associating, inserting, hanging, holding, attaching, attaching, fixing, binding, gluing, securing, bolting, screwing, riveting, welding, brazing, pressing and such other terms. In addition, "fasten" may include objects that are fastened directly to each other and may include objects that are indirectly fastened together, for example via a separate component.
Es wird eine selbstnivellierende Halterung für Druckeinrichtungen wie etwa das 2D-Nano-PrintArray beschrieben und dargestellt. Ein Array mit 55 000 Spitzen kann, beispielsweise befestigt auf einem NLP 2000-Instrument von NanoInk zum Nanobemustern, z. B. in Bezug auf ein Substrat eine Planarität von weniger als 0,1° innerhalb von Sekunden erreichen, wobei wenige oder gar keine Benutzereingriffe erforderlich sind. Zusätzliche Routinen zur Feinnivellierung können diese Planarität bis auf beispielsweise weniger als 0,002° in Bezug auf das Substrat verbessern – das ist eine Z-Differenz von beispielsweise weniger als 600 nm über 1 cm2 Oberflächenbereich. Eine hochgradig homogene ätzresistente Nanostruktur kann mittels eines selbstnivellierten Arrays mit Spitzen, beispielsweise DPN-Stiften, hergestellt werden.A self-leveling mount for printing devices such as the 2D nano-print array will be described and illustrated. An array of 55,000 points, for example, attached to a NLP 2000 instrument from NanoInk for nanoscale, e.g. B. achieve a planarity of less than 0.1 ° with respect to a substrate within seconds, with little or no user intervention required. Additional fine leveling routines can improve this planarity to, for example, less than 0.002 degrees with respect to the substrate - that is a Z difference of, for example, less than 600 nm over 1 cm 2 surface area. A highly homogeneous etch-resistant nanostructure can be produced by means of a self-leveling array with tips, for example DPN pins.
Dem Selbstnivellierungsprozess kann zugetraut werden, dass er generell schneller, einfacher und präziser ist als bisherige Verfahren. Dies führt den Prozess zur automatisierten Nanoherstellung. Die planare Schiefstellung kann bei repräsentativen Ausführungsformen z. B. kleiner sein als 0,002°, was bisherige Ergebnisse zu übertreffen scheint. Die exzellente Planarität korreliert mit einheitlichen Bemusterungsergebnissen, was zu homogenen Nanostrukturen über 1 cm2 führt. Es scheint, dass dies ebenfalls besser ist als bisherige Ergebnisse, die mittels einer Standardabweichung für Featureabmessungen von 6% quantifiziert werden. Es scheint, dass dies die beste ist, von der bisher berichtet wurde.The self-leveling process can be thought to be generally faster, easier, and more accurate than previous methods. This leads the process to automated nano manufacturing. The planar misalignment can be in representative embodiments z. B. less than 0.002 °, which seems to surpass previous results. The excellent planarity correlates with consistent patterning results, resulting in homogeneous nanostructures over 1 cm 2 . It also seems that this is better than previous results, which are quantified using a standard deviation for feature dimensions of 6%. It seems that this is the best reported so far.
In den hier offenbarten beispielhaften Ausführungsformen kann die selbstnivellierende Aufhängungseinrichtung homogene Resultate über die folgenden Effekte erreichen: (1) Präzise Z-Positionierung über genaue Aufsetzpunkt-Detektierung; und (2) geringe Varianz in Ausleger-Auslenkung mittels sehr präziser Nivellierung.In the exemplary embodiments disclosed herein, the self-leveling suspension device can achieve homogeneous results on the following effects: (1) Precise Z-positioning via accurate touchdown point detection; and (2) low variance in boom deflection by very precise leveling.
Eine Einrichtung zur Nivellierung kann folgendes beinhalten: Eine Lagerungsstruktur und mindestens eine biegsame Verbindungsbaugruppe, die an der Lagerungsstruktur befestigt ist.A leveling device may include: a support structure and at least one flexible connection assembly secured to the support structure.
Lagerungsstrukturstorage structure
Lagerungsstrukturen können ausgebildet sein, um ein Objekt zu befestigen, welches eine Mehrzahl an Vorsprüngen aufweist, um ein Muster auf einem Substrat zu bilden. Lagerungsstrukturen können weiterhin ausgebildet sein, um an einem Gerät zum Aufbringen einer Tintenzusammensetzung auf der Mehrzahl der Vorsprünge befestigt zu werden. Lagerungsstrukturen können eine oder mehrere Öffnungen zum Beobachten eines an der Lagerungsstruktur befestigten Objekts beinhalten. Die Form und die Abmessungen der Lagerungsstrukturen können variieren. Nicht einschränkend aufzufassende Beispiele für Lagerungsstrukturen werden unten beschrieben und sind in den Figuren gezeigt. In gleicher Weise können die zur Bildung der Lagerungsstrukturen verwendeten Materialien variieren. Tatsächlich kann jedes starre Material verwendet werden. Geeignete Materialien beinhalten (sind aber nicht begrenzt auf) rostfreien Stahl, Aluminium, Kunststoffe und Keramiken.Storage structures may be configured to secure an object having a plurality of protrusions to form a pattern on a substrate. Storage structures may be further configured to be attached to an apparatus for applying an ink composition to the plurality of protrusions. Storage structures may include one or more openings for observing an object attached to the storage structure. The shape and dimensions of the storage structures may vary. Non-limiting examples of storage structures are described below and shown in the figures. In the same way, the formation of the Storage structures used materials vary. In fact, any rigid material can be used. Suitable materials include, but are not limited to, stainless steel, aluminum, plastics and ceramics.
Die Lagerungsstrukturen und das Objekt können aneinander befestigt werden, so dass sie wie ein einziges Stück funktionieren und sich im Raum bewegen wie ein Stück oder eine integrierte Einheit. Die Befestigung kann eine starre Befestigung sein statt einer biegsamen Befestigung.The storage structures and the object can be fastened together so that they function as a single piece and move in space like a piece or integrated unit. The attachment may be a rigid attachment instead of a flexible attachment.
Biegsame VerbindungsbaugruppenFlexible connection assemblies
Biegsame Verbindungsbaugruppen können ausgebildet sein, um es einem an der Lagerungsstruktur befestigten Objekt zu ermöglichen, eine parallele Ausrichtung in Bezug auf eine Oberfläche bei Kontakt des Objekts mit der Oberfläche zu erreichen. Mit „biegsamer Verbindungsbaugruppe” ist eine Baugruppe bzw. Anordnung von Komponenten gemeint, die eine Verbindung bilden, die sich in eine oder mehrere Richtungen biegen kann. Lediglich beispielhaft sei erwähnt, dass biegsame Verbindungsbaugruppen drehbare Verbindungsbaugruppen oder schwenkbare Verbindungsbaugruppen beinhalten. Derartige biegsame Verbindungsbaugruppen sind in der Lage, sich mittels einer drehenden Bewegung in mehrere Richtungen zu biegen. Die biegsamen Verbindungsbaugruppen können weiterhin ausgebildet sein, es einem an der Lagerungsstruktur befestigten Objekt zu ermöglichen, eine parallele Ausrichtung in Bezug auf eine Oberfläche aufrechtzuerhalten, nachdem der Kontakt mit der Oberfläche abgebrochen ist.Flexible connection assemblies may be configured to allow an object attached to the support structure to achieve parallel alignment with respect to a surface upon contact of the object with the surface. By "flexible connector assembly" is meant an assembly of components that form a joint that can flex in one or more directions. By way of example only, flexible connection assemblies include rotatable connection assemblies or pivotable connection assemblies. Such flexible connection assemblies are capable of bending in multiple directions by means of a rotating movement. The flexible connection assemblies may be further configured to allow an object attached to the support structure to maintain parallel alignment with respect to a surface after contact with the surface is broken.
Die Fähigkeit der biegsamen Verbindungsbaugruppen, es diesen befestigten Objekten zu ermöglichen, in Bezug auf eine Oberfläche eine parallele Ausrichtung einzunehmen und aufrechtzuerhalten, wird mindestens teilweise durch den Glitreibungskoeffizienten und den Haftreibungskoeffizienten der biegsamen Verbindungsbaugruppe beeinflusst. Die offenbarten biegsamen Verbindungsbaugruppen können durch einen Gleitreibungskoeffizienten charakterisiert werden, der hinreichend klein ist, um es einem befestigten Objekt zu ermöglichen, sich frei zu bewegen und bei Kontakt des Objektes mit einer Oberfläche eine parallele Ausrichtung einzunehmen. Die biegsamen Verbindungsbaugruppen können weiterhin durch einen Haftreibungskoeffizienten charakterisiert werden, der hinreichend groß ist, um einer Bewegung zu widerstehen und es dem Objekt zu ermöglichen, die parallele Ausrichtung beizubehalten, nachdem der Kontakt mit der Oberfläche abgebrochen ist. Gleit- und Haftreibungskoeffizienten können von der Wahl des Materials, welches für die Komponenten der biegsamen Verbindungsbaugruppen verwendet wird, wie auch von den Oberflächencharakteristiken (z. B. der Oberflächenrauhigkeit) dieser Materialien abhängen. Zur Oberflächenrauhigkeit ist anzumerken, dass ein „rauhes” Material Oberflächenmerkmale hat, die im Mikro- und Nanobereich wie die Zähne eines Getriebes angesehen werden können. Während des Nivellierungsprozesses kann das an der Lagerungsstruktur befestigte Objekt diskrete planare Positionen einnehmen, die dazu korrespondieren, dass die biegsame Verbindungsbaugruppe in unterschiedliche „Getriebe”-Positionen rutscht. Jedes starre Material kann für die Komponenten der biegsamen Verbindungsbaugruppen verwendet werden. Geeignete Materialien beinhalten (sind aber nicht beschränkt auf) rostfreien Stahl, Aluminium, Kunststoffe und Keramiken.The ability of the flexible interconnect assemblies to allow these fastened objects to assume and maintain parallel alignment with respect to a surface is at least partially affected by the coefficient of glitter friction and the coefficient of static friction of the flexible interconnect assembly. The disclosed flexible interconnect assemblies may be characterized by a coefficient of sliding friction that is sufficiently small to allow a mounted object to move freely and to be in parallel alignment upon contact of the object with a surface. The flexible interconnect assemblies may be further characterized by a coefficient of static friction that is sufficiently large to resist movement and allow the object to maintain the parallel alignment after contact with the surface is broken. Slip and static friction coefficients may depend on the choice of material used for the components of the flexible interconnect assemblies, as well as the surface characteristics (eg, surface roughness) of these materials. As for surface roughness, it should be noted that a "rough" material has surface features that can be viewed at the micro and nano scale as the teeth of a gearbox. During the leveling process, the object attached to the support structure may assume discrete planar positions that correspond to the flexible connection assembly slipping into different "gear" positions. Any rigid material can be used for the components of the flexible connection assemblies. Suitable materials include, but are not limited to, stainless steel, aluminum, plastics and ceramics.
Die biegsamen Verbindungsbaugruppen können aus unterschiedlichen Komponenten ausgebildet sein. Lediglich beispielhaft wird mitgeteilt, dass die biegsame Verbindungsbaugruppe eine Kugel und ein Verbindungselement beinhalten kann, welches an der Kugel befestigt ist, wobei das Verbindungselement eine Depression aufweist, die ausgeformt ist, um die Kugel aufzunehmen, wenn die Kugel am Verbindungselement anliegt. Unterschiedliche Verbindungselemente können verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Verbindungselement ein Paar Stäbe aufweisen, die voneinander hinreichend beabstandet sind, um eine Kugel aufzunehmen, die auf das Stäbepaar aufgesetzt wird. In einem weiteren Beispiel kann ein Verbindungselement einen Sockel beinhalten, der eine Höhlung hat, um eine Kugel aufzunehmen, die innerhalb der Höhlung anliegt bzw. ruht. Die Höhlung des Sockels kann unterschiedliche Formen annehmen, was eine konkave Form, eine linear ausgekehlte Form, und eine dreiecksmäßig ausgekehlte Form einschließt (hierauf aber nicht begrenzt ist). In einem nochmals weiteren Beispiel kann ein Verbindungselement eine dreieckige Anordnung dreier Kugeln beinhalten, die hinreichend beabstandet sind, um eine Kugel aufzunehmen, die auf das Zentrum des Dreiecks gesetzt wird. In all diesen Beispielen gewährleistet die biegsame Verbindungsbaugruppe einen Bewegungsbereich für ein an der biegsamen Verbindungsbaugruppe befestigtes Objekt, wenn sich die Kugel innerhalb der Depression des Verbindungselements dreht.The flexible connection assemblies may be formed of different components. By way of example only, it is to be understood that the flexible connection assembly may include a ball and a connector attached to the ball, the connector having a depression formed to receive the ball when the ball abuts the connector. Different fasteners can be used. For example, a connector may have a pair of rods that are spaced apart from one another to receive a ball that is seated on the pair of rods. In another example, a connector may include a socket having a cavity for receiving a ball that rests within the cavity. The cavity of the pedestal may take various forms, including but not limited to a concave shape, a linearly fluted shape, and a triangular fluted shape. In yet another example, a connecting element may include a triangular arrangement of three balls that are spaced sufficiently to receive a ball that is placed on the center of the triangle. In all of these examples, the flexible link assembly provides a range of motion for an object attached to the flexible link assembly as the ball rotates within the depression of the link.
Die biegsamen Verbindungsbaugruppen können magnetische Verbindungsbaugruppen sein, wobei mindestens eine der Komponenten der Baugruppe magnetisch ist. Für diejenigen Ausführungsbeispiele, bei denen die biegsamen Verbindungsbaugruppen eine Kugel und ein Verbindungselement beinhaltet, kann die Kugel oder das Verbindungselement oder können beide magnetisch sein. Unterschiedliche Materialien können verwendet werden, vorausgesetzt das Material ist ein Magnet. Geeignete Materialien beinhalten ultrastarke Magnete mit Neodym und überzogen mit Nickel. Derartige Magnete sind kommerziell erhältlich. Wenn eine Komponente der biegsamen Verbindungsbaugruppe ein Magnet ist, kann die andere Komponente aus einem Material gebildet werden, das in der Lage ist, von einem Magneten angezogen zu werden, was Stahl einschließt (hierauf aber nicht begrenzt ist).The flexible interconnect assemblies may be magnetic interconnect assemblies with at least one of the components of the assembly being magnetic. For those embodiments in which the flexible connection assemblies include a ball and a connector, the ball or connector or both may be magnetic. Different materials can be used, provided the material is a magnet. Suitable materials include ultra-strong magnets with neodymium and plated with nickel. Such magnets are commercially available. When a Component of the flexible connection assembly is a magnet, the other component may be formed of a material that is able to be attracted by a magnet, which includes steel (but is not limited thereto).
Die offenbarten Einrichtungen können eine biegsame Verbindungsbaugruppe oder eine Mehrzahl biegsamer Verbindungsbaugruppen beinhalten. Biegsame Verbindungsbaugruppen können an der Lagerungsstruktur mittels unterschiedlicher bekannter Mittel befestigt werden, was Haftmittel, Klebemittel, oder Magnete einschließt (hierauf aber nicht begrenzt ist).The disclosed devices may include a flexible connection assembly or a plurality of flexible connection assemblies. Flexible connection assemblies may be affixed to the support structure by various known means including, but not limited to, adhesives, adhesives, or magnets.
Beispiele für biegsame Verbindungsbaugruppen sind weiter unten beschrieben und in den Figuren gezeigt.Examples of flexible connection assemblies are described below and shown in the figures.
An der Lagerungsstruktur zu befestigende ObjekteObjects to be attached to the storage structure
Die an der Lagerungsstruktur zu befestigenden Objekte beinhalten eine Mehrzahl Vorsprünge, wobei die Vorsprünge ausgebildet sind, um ein Muster auf einer Oberfläche eines Substrats bei Kontakt des Objekts mit der Oberfläche zu bilden. Das Muster kann ein Muster im Mikro- oder Nanobereich sein. Unter ”Mikrobereich” wird verstanden, dass das Muster z. B. ein Feature mit einer Abmessung in der Größenordnung von Mikrometern beinhaltet, z. B. 1, 10, 100 μm, etc. Unter „Nanobereich” wird verstanden, dass das Muster z. B. ein Feature mit einer Abmessung in der Größenordnung von Nanometern beinhaltet, z. B. 1, 10, 100 nm, etc. Das Muster kann Punkte, Linien und Kreise beinhalten, die in unterschiedlichen unregelmäßigen oder regelmäßigen Orientierungen angeordnet sind. Beispielhafte Objekte beinhalten Stempel (einschließlich Polymerstempeln), wie sie im Mikro-Kontaktdruck verwendet werden, und Formen, wie sie bei der Nanoaufdruck-Lithographie verwendet werden. Derartige Stempel und Formen sind bekannt. Das Objekt kann ein elastomerisches Spitzenarray sein, wie etwa dasjenige, das in
Ein weiteres, nicht einschränkend aufzufassendes, beispielhaftes Objekt besteht aus einem Array nanoskopischer und/oder Rastersondenspitzen. Das Array kann ein eindimensionales oder ein zweidimensionales Spitzenarray sein, was Spitzenarrays hoher Dichte einschliesst. Vergleiche hierzu z. B. die
Polymerische Stift-Spitzenarrays werden beispielsweise in der
Objekte, Lagerungsstrukturen und andere Einrichtungen, die an dem Objekt befestigt sind, und auch Substrate, können ausgebildet sein, um sich mit Nanopositionierern wie etwa Piezowiderstands-Nanopositionierern zu bewegen. Bewegungen können in x-, y- und z-Richtung erfolgen; es kann sich auch um drehende Bewegungen handeln. Vergleiche hierzu die U.S.-Patentanmeldung Nr. 2009/0023607, und
Die Objekte können an der Lagerungsstruktur mittels unterschiedlicher bekannter Befestigungsmittel befestigt werden. Lediglich beispielhaft sei erwähnt, dass Haftmittel, Klebemittel oder Magnete verwendet werden können, um das Objekt an der Lagerungsstruktur zu befestigen.The objects may be attached to the support structure by means of various known attachment means. By way of example only, adhesives, adhesives or magnets may be used to secure the object to the support structure.
Befestigungshalterungmounting bracket
Auch eine separate Verbindungshalterung kann verwendet werden, die ausgebildet ist, um die Befestigung des Objekts an der Lagerungsstruktur zu unterstützen. Die Befestigungshalterung kann hilfreich sein, wenn Haftmittel, Klebemittel oder vergleichbare Befestigungsmittel verwendet werden, um das Objekt an der Lagerungsstruktur zu befestigen. Die Befestigungshalterung kann eine Kavität beinhalten, die ausgebildet ist, um das Objekt in einer festen Position zu halten, wobei eine Befestigungsoberfläche des Objekts während des Befestigungsprozesses frei bleibt. Die Befestigungshalterung kann weiterhin einen Kanal beinhalten, der ausgebildet ist, um eine Lagerungsstruktur aufzunehmen, die auf der Befestigungsoberfläche des Objekts platziert wird. Die Befestigungshalterung kann weiterhin ein Klemmelement beinhalten, welches ausgebildet ist, um die Lagerungsstruktur während des Befestigungsprozesses in einer festen Position auf der Befestigungsoberfläche des Objekts zu halten. Die allgemeine Form und die Abmessungen der Befestigungshalterung sind nicht eingeschränkt; sie können in Abhängigkeit von den Formen und Abmessungen des Objekts und der Lagerungsstruktur variieren, die unter Verwendung der Befestigungshalterung aneinander zu befestigen sind. In ähnlicher Weise können sich auch die für die Bildung der Befestigungshalterung verwendeten Materialien unterscheiden. Alle hierin beschriebenen Metalle und Kunststoffe können verwendet werden, obwohl auch die Verwendung anderer, ähnlicher Materialien möglich ist. Nicht einschränkend aufzufassende Beispiele von Befestigungshalterungen sind unten beschrieben und werden in den Figuren gezeigt.Also, a separate connection bracket may be used which is configured to assist in securing the object to the support structure. The mounting bracket may be helpful when using adhesives, adhesives, or similar fasteners to secure the object to the support structure. The mounting bracket may include a cavity configured to hold the object in a fixed position leaving a mounting surface of the object free during the mounting process. The mounting bracket may further include a channel configured to receive a support structure mounted on the Mounting surface of the object is placed. The mounting bracket may further include a clamping member configured to hold the mounting structure in a fixed position on the mounting surface of the object during the mounting process. The general shape and dimensions of the mounting bracket are not limited; they may vary depending on the shapes and dimensions of the object and the storage structure which are to be fastened together using the mounting bracket. Similarly, the materials used to form the mounting bracket may also differ. All of the metals and plastics described herein may be used, although the use of other, similar materials is possible. Non-limiting examples of mounting brackets are described below and shown in the figures.
Weitere KomponentenOther components
Die Einrichtungen können unterschiedliche weitere Komponenten beinhalten. Lediglich beispielhaft sei erwähnt, dass die Einrichtungen eine Befestigungsstruktur beinhalten können, die an der mindestens einen biegsamen Verbindungsbaugruppe befestigt ist. Die Befestigungsstruktur kann ausgebildet sein, um an einem Bemusterungsinstrument befestigt zu werden. Die Formen und Abmessungen der Befestigungsstruktur können variieren. Nicht einschränkend aufzufassende Beispiele für Befestigungsstrukturen werden unten beschrieben und sind in den Figuren gezeigt. In ähnlicher Weise können auch die für die Bildung der Lagerungsstrukturen verwendeten Materialien variieren. Geeignete Materialien schließen Kupfer und dergleichen ein (sind hierauf aber nicht begrenzt). Die Befestigungsstruktur kann an der biegsamen Verbindungsbaugruppe und dem Bemusterungsinstrument auf unterschiedliche Weisen befestigt werden, einschließlich der Verwendung von Haftmitteln, Klebemitteln und Schrauben (diese Aufzählung ist nicht einschränkend zu verstehen).The devices may include various other components. By way of example only, the devices may include a mounting structure secured to the at least one flexible connector assembly. The attachment structure may be configured to be attached to a patterning instrument. The shapes and dimensions of the attachment structure may vary. Non-limiting examples of mounting structures will be described below and shown in the figures. Similarly, the materials used to form the support structures may vary. Suitable materials include, but are not limited to, copper and the like. The attachment structure may be attached to the flexible connector assembly and the patterning instrument in a variety of ways, including the use of adhesives, adhesives, and screws (this list is not meant to be limiting).
Die Einrichtungen können weiterhin ein Signalisierungssystem zum Signalisieren der Ausrichtung des befestigten Objekts in Bezug auf eine Oberfläche beinhalten. Zum Beispiel kann das Signalisierungssystem ausgebildet sein, um zu signalisieren, wann eine parallele Ausrichtung des angebrachten Objekts zu einer Oberfläche erreicht worden ist. Nicht einschränkend aufzufassende Beispiele für Signalisierungssysteme sind unten beschrieben und werden in den Figuren gezeigt.The devices may further include a signaling system for signaling the orientation of the attached object with respect to a surface. For example, the signaling system may be configured to signal when a parallel alignment of the attached object to a surface has been achieved. Non-limiting examples of signaling systems are described below and shown in the figures.
Zusätzliche AusführungsbeispieleAdditional embodiments
Ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zum Nivellieren ist in
Die
Die
Es sind auch andere Signalisierungssysteme denkbar, um zu signalisieren, wann eine parallele Ausrichtung erreicht worden ist, und um dementsprechend quantitative Informationen zu liefern. Derartige Signalisierungssysteme können in jede der hier offenbarten Einrichtungen integriert werden. Zum Beispiel kann ein Signalisierungssystem Mittel für eine Auslenkungsmessung beinhalten. Eine mit einem derartigen Signalisierungssystem integriert ausgeführte Einrichtung kann einen starren Arm beinhalten, der mit der Einrichtung gekoppelt ist. Der Arm kann ausgebildet sein, um sich von der Einrichtung nach außen zu erstrecken. Der Arm kann weiterhin ausgebildet sein, um die Bewegung der Einrichtung zu messen, wenn die Einrichtung unter Last gerät. Zum Beispiel kann der Arm mit einer Auslenkungsmesseinrichtung gekoppelt sein, wie etwa einem digitalen Kodierer oder einem kapazitiven Sensor zur Bewegungsmessung. Wenn die Einrichtung in Kontakt mit der Oberfläche des Substrats gelangt und die Vorsprünge an einem an der Einrichtung befestigten Objekt beginnen, auszulenken und eine Kraft nach oben auf den Arm ausüben, können sehr kleine Auslenkungen des Arms gemessen werden.Other signaling systems are also conceivable to signal when a parallel alignment has been achieved and to provide quantitative information accordingly. Such signaling systems may be incorporated into any of the devices disclosed herein. For example, a signaling system may include means for a displacement measurement. An integrated device implemented with such a signaling system may include a rigid arm coupled to the device. The arm may be configured to extend outwardly from the device. The arm may be further configured to measure movement of the device when the device is under load. For example, the arm may be coupled to a displacement measuring device, such as a digital encoder or a capacitive motion sensor. When the device comes into contact with the surface of the substrate and the protrusions on an object attached to the device begin to deflect and exert an upward force on the arm, very small deflections of the arm can be measured.
Als ein weiteres Beispiel wird ein Signalisierungssystem erwähnt, dass Mittel für eine Biegedehnungsmessung beinhalten kann. Eine mit einem derartigen Signalisierungssystem integriert ausgeführte Einrichtung kann einen mit der Einrichtung gekoppelten Dehnungsmesser beinhalten, wobei der Dehnungsmesser ausgebildet ist, um die angewendete Kraft zu messen und den Aufsetzpunkt zu quantifizieren, wenn die Einrichtung und das Substrat in Kontakt gelangen. Alternativ kann die Einrichtung Drucksensoren beinhalten, die mit einem von der Einrichtung zu kontaktierenden Substrat gekoppelt sind. Die Drucksensoren können ausgebildet sein, um Informationen darüber zu liefern, wann und wo Vorsprünge an einem an der Einrichtung befestigten Objekt beginnen, eine Kraft auf das Substrat auszuüben.As another example, mention may be made of a signaling system that may include means for bending strain measurement. A device integrated with such a signaling system may include a strain gauge coupled to the device, wherein the strain gauge is configured to measure the applied force and to quantify the touchdown point when the device and the substrate come into contact. Alternatively, the device may include pressure sensors coupled to a substrate to be contacted by the device. The pressure sensors may be configured to provide information about when and where projections on an object attached to the device begin to apply force to the substrate.
Der Nivellierungsprozess wird nunmehr unter Bezugnahme auf die
Ebenfalls mit Bezugnahme auf die
Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Nivellierungseinrichtung ist in
Die biegsamen Verbindungsbaugruppen in
Wie in
Wie in
Wie oben beschrieben, kann die Lagerungsstruktur
Die
Wie oben beschrieben, können die Nivellierungseinrichtungen eine Befestigungsstruktur beinhalten, die ausgebildet ist, um ein Bemusterungsinstrument zu befestigen. Eine derartige Einrichtung
Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen kann das Aufhängungsdesign nur die äußere Umfangslinie des Objekts verdecken, wobei das Objekt etwa ein Spitzenarray ist, z. B. ein 2D-Nano-PrintArray, wobei der interne Sichtbereich für die Beobachtung freigelassen wird. Vorteilhafterweise erlaubt dies Auslenkungsmessungen mittels Beobachtungsöffnung, um auf hilfreiche Art und Weise eine Bestätigung der Planarität bereit zu stellen. Dieses Design unterscheidet sich von dem 2-Achsen-Design oder Einzelne-Kugeln-Designs.In some example embodiments, the suspension design may only be the outer one Cover the perimeter of the object, the object is about a top array, z. For example, a 2D Nano-PrintArray, leaving the internal viewing area free for observation. Advantageously, this allows deflection measurements by means of an observation aperture in order to provide helpful confirmation of the planarity. This design is different from the 2-axis design or single-sphere designs.
Nivellierungsprozessleveling process
Nunmehr wird der Nivellierungsprozess beschrieben, und zwar unter Bezugnahme auf
Die Nivellierungseinrichtungen können auch mit einem Signalisierungssystem integriert vorliegen, wobei das Signalisierungssystem zum Signalisieren dient, wann eine parallele Ausrichtung eines an der Einrichtung befestigten Objekts erreicht worden ist. Wie oben beschrieben kann die Einrichtung eine oder mehrere Öffnungen beinhalten und ein an der Einrichtung befestigtes Objekt kann eine oder mehrere Beobachtungsöffnungen beinhalten, wobei die Öffnungen und Beobachtungsöffnungen ausgebildet sind, um die Beobachtung eines Vorsprungs oder mehrerer Vorsprünge an dem Objekt zu ermöglichen.
Ein beispielhafter Signalisierungsprozess wird nunmehr für ein befestigtes Array mit Rastersondenspitzen beschrieben, die an Auslegern vorliegen, wobei das oben beschriebene Signalisierungssystem verwendet wird. Jedoch wird angemerkt, dass die nachfolgende Beschreibung nicht auf ein Array mit Rastersondenspitzen beschränkt ist, die an Auslegern vorliegen. Die Beschreibung gilt gleichermaßen für jedes der hier beschriebenen, an einer Lagerungsstruktur zu befestigenden Objekte, und für gleichartige Objekte. Bevor das befestigte Array eine parallele Ausrichtung einnimmt, erscheint das Array mit Auslegern und Rastersondenspitzen – durch die Beobachtungsöffnung hindurch betrachtet – defokussiert. Zusätzlich kann Licht, welches die Ausleger durch die Beobachtungsöffnung(en) erreicht, von den Auslegern reflektiert werden. Das reflektierte Licht kann eine bestimmte Farbe und Intensität haben, was eine Anzeige des Auslenkungszustandes der Ausleger ergibt. Gelangt das befestigte Array in Kontakt mit dem Substrat, und bewegt sich das Array in eine parallele Ausrichtung in Bezug auf das Substrat, gelangen die Spitzen in Kontakt mit dem Substrat und die Ausleger werden nach oben ausgelenkt. Wenn die Spitzen in Kontakt mit dem Substrat gelangen und die Ausleger auslenken, werden die Spitzen in den Fokus gebracht und die Reflektion des Lichts von den Auslegerstrahlen ändert sich, was zu einer entsprechenden Änderung in Farbe und/oder Intensität führt. Jede weitere senkrechte Bewegung des Substrats und des Objekts gegeneinander kann weitere Änderungen in der Lichtreflektion bewirken und kann bewirken, dass die Spitzen sich aus dem Fokus herausbewegen. Somit kann die Abbildung der Spitzen und/oder Ausleger (an drei unterschiedlichen XY-Orten) ein Signal ergeben, dass die parallele Ausrichtung des Objekts in Bezug auf das Substrat erreicht worden ist.An exemplary signaling process will now be described for a fixed array of scanning probe tips that are on cantilevers using the signaling system described above. However, it is noted that the following description is not limited to an array of scanning probe tips that are on cantilevers. The description applies equally to each of the objects described here, to be attached to a storage structure, and to similar objects. Before the attached array occupies a parallel orientation, the array of cantilevers and scanning probe tips - viewed through the observation aperture - appears defocused. In addition, light reaching the cantilevers through the observation port (s) may be reflected by the cantilevers. The reflected light may have a certain color and intensity, giving an indication of the deflection state of the cantilevers. When the attached array comes in contact with the substrate and the array moves in a parallel orientation with respect to the substrate, the tips come into contact with the substrate and the cantilevers are deflected upwardly. When the tips come in contact with the substrate and deflect the cantilevers, the tips are brought into focus and the reflection of the light from the cantilever beams changes, resulting in a corresponding change in color and / or intensity. Any further vertical movement of the substrate and the object against each other may cause further changes in the light reflection and may cause the tips to move out of focus. Thus, the image of the peaks and / or cantilevers (at three different XY locations) may give a signal that the parallel alignment of the object with respect to the substrate has been achieved.
Die hier beschriebenen Objekte, Einrichtungen und Baugruppen können als eine Aufhängung (Englisch ”gimbal”) angesehen werden.The objects, devices, and assemblies described herein may be considered a gimbal.
Jede der oben beschriebenen Einrichtungen kann Geräten und Bausätzen hinzugefügt werden. Die Verwendung der Einrichtungen kann über Instrumente, Software, Computer und externe Hardware gesteuert werden.Any of the above-described devices can be added to devices and kits. The use of the facilities can be controlled via instruments, software, computers and external hardware.
Befestigungshalterungenmounting brackets
Wie oben beschrieben werden auch separate Befestigungshalterungen vorgeschlagen, die ausgebildet sind, um die Befestigung irgendeines der offenbarten Objekte an irgendeinem der offenbarten Lagerungsstrukturen zu unterstützen. Eine beispielhafte Ausführungsform einer Befestigungshalterung
Nunmehr wird ein beispielhafter Befestigungsprozess beschrieben, und zwar unter Bezugnahme auf
Wie mehrfach angemerkt, können die Abmessungen der hier vorgeschlagenen Einrichtungen und Komponenten variieren. In einigen Fällen können die Abmessungen der Einrichtungen (z. B. der Nivellierungseinrichtungen, der Befestigungshalterungen, etc.) und von Komponenten derartiger Einrichtungen (z. B. des Objektes, der Lagerungsstruktur, der Mittelstruktur, der oberen Struktur, der biegsamen Verbindungsbaugruppe, des Verbindungselementes, der Befestigungsstruktur, etc.) sehr klein sein, in der Größenordnung von Zentimetern, Millimeter oder noch kleiner. Die miniaturisierte Herstellung von Einrichtungen und Komponenten, die sich biegen und sich bewegen können, kann eine große Herausforderung darstellen. Lediglich beispielhaft wird mitgeteilt, dass die größten Abmessungen einer beliebigen der hier beschriebenen Einrichtungen etwa 10 cm oder kleiner sein kann. Dies beinhaltet Ausführungsformen, bei denen die größte Abmessung etwa 5 cm, 2 cm, 1 cm, oder 0.5 cm ist. Jedoch sind größere und kleinere Abmessungen ebenso möglich. Als ein weiteres, nicht einschränkend aufzufassendes Beispiel wird mitgeteilt, dass die größte Abmessung einer jeden der hier beschriebenen Komponenten etwa 5 cm oder kleiner sein kann. Dies beinhaltet Ausführungsbeispiele, bei denen die Größenabmessungen etwa 5 cm, 2 cm, 1 cm, 0.5 cm oder 1 mm sind. Jedoch sind größere oder kleinere Abmessungen ebenso möglich.As noted several times, the dimensions of the devices and components proposed herein may vary. In some cases, the dimensions of the devices (eg, leveling devices, mounting brackets, etc.) and components of such devices (eg, the object, the support structure, the center structure, the upper structure, the flexible interconnect assembly, Connecting element, the attachment structure, etc.) be very small, on the order of centimeters, millimeters or even smaller. Miniaturized manufacturing of equipment and components that can flex and move can be a big challenge. By way of example only, it will be understood that the largest dimensions of any of the devices described herein may be about 10 cm or less. This includes embodiments in which the largest dimension is about 5 cm, 2 cm, 1 cm, or 0.5 cm. However, larger and smaller dimensions are also possible. As a further non-limiting example, it is to be understood that the largest dimension of each of the components described herein may be about 5 cm or less. This includes embodiments in which the size dimensions are about 5 cm, 2 cm, 1 cm, 0.5 cm or 1 mm. However, larger or smaller dimensions are also possible.
Geräteequipment
Gemäß einem anderen Aspekt werden Geräte vorgeschlagen, welche die offenbarten Einrichtungen umfassen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Gerät ein Bemusterungsinstrument sowie eine beliebige der oben beschriebenen Einrichtungen beinhalten, wobei die Einrichtung an dem Bemusterungsinstrument befestigt ist. Unterschiedliche Bemusterungsinstrumente können verwendet werden, was kommerziell erhältliche Instrumente für den Mikro-Kontaktdruck und die Nanoaufdruck-Lithographie einschließt (aber hierauf nicht beschränkt ist). Bemusterungsinstrumente können ebenso Rastersondeninstrumente beinhalten, die zur Bemusterung ausgebildet sind. Derartige Rastersondeninstrumente beinhalten (sind aber hierauf nicht beschränkt) Rastertunnelmikroskope, Rasterkraftmikroskope, sowie optische Nahfeld-Rastermikroskope, die alle kommerziell erhältlich sind. Weitere Rastersondeninstrumente sind etwa die DPN 5000, NLP 2000, und die NSCRIPTOR-Systeme, die kommerziell von NanoInk, Inc. (Skokie, IL, USA) erhältlich sind.According to another aspect, devices are proposed which comprise the disclosed devices. In some embodiments, the device may include a patterning instrument, as well as any of the devices described above, the device being attached to the patterning instrument. Various patterning instruments may be used, including but not limited to commercially available instruments for micro-contact printing and nanoimprint lithography. Sampling instruments may also include raster probe instruments designed for patterning. Such scanning probe instruments include, but are not limited to, scanning tunneling microscopes, atomic force microscopes, and near-field scanning optical microscopes, all of which are commercially available. Other scanning probe instruments include the DPN 5000, NLP 2000, and the NSCRIPTOR systems commercially available from NanoInk, Inc. (Skokie, IL, USA).
Ein weiteres mögliches Bemusterungsinstrument ist in der U.S.-Patentanmeldung Nr. 2009/0023607 (Rozhok et al.) beschrieben. Ein derartiges Instrument kann folgendes beinhalten: mindestens eine Mehrfachachsen-Baugruppe mit mindestens 5 Nanopositionierungsplattformen; mindestens eine Rastersonden-Spitzenbaugruppe, wobei die Rastersonden-Spitzenbaugruppe und die Mehrfachachsen-Baugruppe ausgebildet sind, um ein Material von der Rastersonden-Spitzenbaugruppe an das Substrat zu übertragen, wobei das Substrat durch die Mehrfachachsen-Baugruppe positioniert wird; mindestens eine Beobachtungsbaugruppe; und mindestens einen Controller. Die Nanopositionierungsplattformen, Mehrfachachsenbaugruppen, Rastersondenspitzenbaugruppen, Beobachtungsbaugruppen, und Controller sind in der U.S.-Patentanmeldung Nr. 2009/0023607 (Rozhok et al.) beschrieben.Another possible patterning instrument is described in U.S. Patent Application No. 2009/0023607 (Rozhok et al.). Such an instrument may include: at least one multi-axis assembly having at least 5 nanopositioning platforms; at least one raster probe tip assembly, wherein the raster probe tip assembly and the multi-axis assembly are configured to transfer a material from the raster probe tip assembly to the substrate, wherein the substrate through the Multiple axis assembly is positioned; at least one observation assembly; and at least one controller. The nanopositioning platforms, multi-axis assemblies, scanning probe tip assemblies, observation assemblies, and controllers are described in U.S. Patent Application No. 2009/0023607 (Rozhok et al.).
In jedem der oben beschriebenen Bemusterungsinstrumente können Klimakammern zur Steuerung von z. B. Temperatur, Feuchtigkeit und Gasgehalt vorhanden sein.In each of the sampling instruments described above, climate chambers for controlling z. As temperature, humidity and gas content may be present.
Bausätzekits
Eine oder mehrere der hier beschriebenen Komponenten und Einrichtungen kann bzw. können in zweckmäßigen Bausätzen kombiniert werden. Die Bausätze können weiterhin eine oder mehrere Gebrauchsanweisungen umfassen, wie der Bausatz zu verwenden ist. Der Bausatz kann beispielsweise ausgebildet sein, um mit einem Bemusterungsinstrument zusammenzuwirken, wie etwa einem existierenden kommerziellen Bemusterungsinstrument.One or more of the components and devices described herein may be combined in convenient kits. The kits may further include one or more instructions for use of how to use the kit. For example, the kit may be configured to interact with a patterning instrument, such as an existing commercial patterning instrument.
Verfahrenmethod
Verfahren zur Verwendung eines beliebigen der offenbarten Einrichtungen und Geräte beinhalten Nivellierungsverfahren und Bemusterungsverfahren. Ein Nivellierungsverfahren kann die folgenden Schritte beinhalten: Vorsehen eines beliebigen der hier offenbarten Einrichtungen; Befestigen eines beliebigen der hier offenbarten Objekte auf der Lagerungsstruktur der Einrichtung; Kontaktieren des befestigten Objekts mit einem Substrat; und Ermöglichen, dass das Objekt eine parallele Ausrichtung in Bezug auf die Substratoberfläche einnimmt. Der Schritt des Kontaktierens des befestigten Objekts kann wie oben beschrieben umgesetzt werden, z. B. durch Bewegen der Einrichtung und des befestigten Objekts in Richtung auf das Substrat oder durch Bewegen des Substrats in Richtung auf die Einrichtung und das befestigte Objekt. Der Schritt des Ermöglichens, dass das Objekt eine parallele Ausrichtung einnimmt, wird dadurch bewerkstelligt, dass die biegsamen Verbindungsbaugruppen sich biegen und sich somit das befestigte Objekt bewegt, und zwar in Reaktion auf die Kraft, die das befestigte Objekt und das Substrat gegeneinander ausüben.Methods of using any of the disclosed devices and devices include leveling methods and patterning methods. A leveling method may include the following steps: providing any of the devices disclosed herein; Attaching any of the objects disclosed herein to the storage structure of the device; Contacting the attached object with a substrate; and allowing the object to assume a parallel orientation with respect to the substrate surface. The step of contacting the fastened object may be implemented as described above, e.g. By moving the device and the attached object toward the substrate or by moving the substrate toward the device and the attached object. The step of allowing the object to assume parallel alignment is accomplished by bending the flexible link assemblies and thus moving the attached object in response to the force exerted by the attached object and the substrate against each other.
Das Nivellierungsverfahren kann zusätzliche Schritte beinhalten. Lediglich beispielhaft sei mitgeteilt, dass das Verfahren den folgenden Schritt beinhalten kann: Bekräftigen, dass die parallele Ausrichtung eingenommen bzw. erreicht worden ist, wobei ein beliebiges der oben beschriebenen Signalisierungssysteme verwendet wird. Als weiteres Beispiel sei angemerkt, dass das Verfahren beinhalten kann, dass der Kontakt des befestigten Objekts mit der Substratoberfläche abbricht, wobei die parallele Ausrichtung des befestigten Objekts aufrechterhalten wird, nachdem der Kontakt abgebrochen ist.The leveling process may involve additional steps. By way of example only, the method may include the step of: affirming that the parallel alignment has been achieved using any of the signaling systems described above. As another example, it should be noted that the method may include breaking the contact of the attached object with the substrate surface, maintaining the parallel orientation of the attached object after the contact is broken.
Ein Bemusterungsverfahren kann die folgenden Schritte beinhalten: Vorsehen einer beliebigen der hier offenbarten Einrichtungen; Befestigen eines beliebigen der offenbarten Objekte an der Lagerungsstruktur der Einrichtung; Versehen mindestens einiger der Vorsprünge des Objekts mit einer Tintenzusammensetzung; und Übertragen der Tintenzusammensetzung von den Vorsprüngen auf die Oberfläche eines Substrats. Tintenzusammensetzungen sind bekannt und beinhalten organische Verbindungen und anorganische Materialien, Chemikalien, biologische Materialien, nicht-reaktive Materialien und reaktive Materialien, molekulare Verbindungen und Partikel, Nanopartikel, Materialien, die sich selbst zusammensetzende Monolayer bilden, lösliche Verbindungen, Polymere, Keramiken, Metalle, magnetische Materialien, Metalloxide, Hauptgruppenelemente, Mischungen von Verbindungen und Materialien, leitende Polymere, Biomoleküle unter Einschluss von Nukleinsäurematerialien, RNA, DNA, PNA, Proteine und Peptide, Antikörper, Enzyme, Lipide, Kohlenhydrate, und sogar Organismen wie etwa Viren. Schwefel enthaltende Verbindungen unter Einschluss von Thiolen und Sulfiden können verwendet werden. Jede der hier genannten Referenzen beschreibt weitere Tintenzusammensetzungen, die verwendet werden können. Verfahren zum Versehen von Vorsprüngen mit Tintenzusammensetzungen sind bekannt, was z. B. das Eintauchen (”Dipping”) in Lösungen oder die Vakuumverdampfung einschließt. Vergleiche hierzu z. B. die U.S.-Patentanmeldung Nr. 2005/0035983 (Cruchon-Dupeyrat et al.). Parameter zum Übertragen der Tintenzusammensetzung von den Vorsprüngen auf das Substrat, z. B. Haltezeit, Rate zur Ausbildung von Muster, und Umgebungsbedingungen sind ebenfalls bekannt. Die Muster können Punkte, Linien, Kreise oder andere Features beinhalten. Vergleiche hierzu z. B. jede der hier genannten Referenzen und die U.S.-Patentanmeldungen Nr. 2002/0063212 und 2002/0122873 (Mirkin et al.).A sampling method may include the steps of: providing any of the devices disclosed herein; Attaching any of the disclosed objects to the storage structure of the device; Providing at least some of the protrusions of the object with an ink composition; and transferring the ink composition from the protrusions to the surface of a substrate. Ink compositions are known and include organic compounds and inorganic materials, chemicals, biological materials, non-reactive materials and reactive materials, molecular compounds and particles, nanoparticles, self-assembling monolayer-forming materials, soluble compounds, polymers, ceramics, metals, magnetic Materials, metal oxides, major group elements, mixtures of compounds and materials, conducting polymers, biomolecules including nucleic acid materials, RNA, DNA, PNA, proteins and peptides, antibodies, enzymes, lipids, carbohydrates, and even organisms such as viruses. Sulfur-containing compounds including thiols and sulfides can be used. Each of the references cited herein describes other ink compositions that can be used. Methods of providing protrusions with ink compositions are known, e.g. B. includes dipping in solutions or vacuum evaporation. Comparisons z. See, for example, U.S. Patent Application No. 2005/0035983 (Cruchon-Dupeyrat et al.). Parameter for transferring the ink composition from the protrusions to the substrate, e.g. Holding time, patterning rate, and environmental conditions are also known. The patterns can include points, lines, circles, or other features. Comparisons z. See, for example, any of the references herein and U.S. Patent Application Nos. 2002/0063212 and 2002/0122873 (Mirkin et al.).
Die Nivellierungsverfahren und Bemusterungsverfahren können kombiniert werden. Ein beliebiges der oben beschriebenen Nivellierungsverfahren kann weiterhin den folgenden Schritt beinhalten: Versehen von mindestens einigen der Vorsprünge des Objekts mit einer Tintenzusammensetzung. Der Schritt des Versehens von mindestens einigen der Vorsprünge mit einer Tintenzusammensetzung kann vor oder nach den folgenden Schritten erfolgen: Kontaktieren des befestigten Objekts mit dem Substrat und Ermöglichen, dass das Objekt eine parallele Ausrichtung einnimmt. Mit anderen Worten, die Vorsprünge können vor oder nach dem Nivellieren des befestigten Objekts mit einer Tintenzusammensetzung beschichtet werden. Die Vorsprünge können beschichtet werden, bevor das befestigte Objekt nivelliert wird. Nachdem die Vorsprünge beschichtet sind und das befestigte Objekte nivelliert ist, kann das Verfahren den folgenden Schritt beinhalten: Übertragen der Tintenzusammensetzung von den Vorsprüngen auf die Substratoberfläche.The leveling procedures and sampling procedures can be combined. Any of the leveling methods described above may further include the step of providing at least some of the protrusions of the object with an ink composition. The step of providing at least some of the protrusions with an ink composition may be before or after the following steps: contacting the attached object with the substrate and allowing the object to assume a parallel orientation. In other words, the protrusions may be coated with an ink composition before or after leveling the attached object. The projections can be coated before the fastened object is leveled. After the protrusions are coated and the fastened object is leveled, the method may include the step of transferring the ink composition from the protrusions to the substrate surface.
Anwendungenapplications
Die hier beschriebenen Einrichtungen und Geräte können für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt werden, was biologische Anwendungen, pharmazeutische Anwendungen, und die Herstellung von Strukturen im Mikro- und Nanobereich beinhaltet. Herstellungsanwendungen beinhalten die Bildung von MEMS und NEMS. Das Akronym ”MEMS” kann alle Mikrosysteme umfassen, wie etwa mikroelektromechanische, mikroelektrooptische, mikroelektromagnetische und mikrofluidische Systeme. MEMS kann auch nanoelektromechanische Systeme (NEMS) umfassen. Diese und andere Anwendungen sind in den hier angegebenen Referenzen beschrieben, so etwa in der U.S.-Patentanmeldung Nr. 2008/0309688 (Haaheim et al.).The devices and devices described herein can be used for a variety of applications, including biological applications, pharmaceutical applications, and the fabrication of micro and nano-scale structures. Manufacturing applications include the formation of MEMS and NEMS. The acronym "MEMS" may include all microsystems, such as microelectromechanical, microelectrooptical, microelectromagnetic, and microfluidic systems. MEMS may also include nanoelectromechanical systems (NEMS). These and other applications are described in the references cited herein, such as in U.S. Patent Application No. 2008/0309688 (Haaheim et al.).
Bei biologischen Anwendungen kann das Zellwachstum (einschließlich Stammzellwachstum) unter Verwendung von Arrays gesteuert werden, die mit hier beschriebenen Einrichtungen und Instrumenten hergestellt werden. Proteinarrays, Nukleinsäurearrays, und Lipid- und Phospholipid-Arrays können ebenfalls hergestellt werden.In biological applications, cell growth (including stem cell growth) can be controlled using arrays made with devices and instruments described herein. Protein arrays, nucleic acid arrays, and lipid and phospholipid arrays can also be made.
Herstellungs- und ZusammenbauverfahrenManufacturing and assembly process
Bekannte Verfahren können verwendet werden, um die hier beschriebenen Komponenten und Einrichtungen herzustellen und zusammenzufügen. Dies beinhaltet die Ausbildung bzw. Anpassung der Komponenten und Einrichtungen mit kommerzieller Instrumentierung. Zusätzliche, nicht einschränkend aufzufassende Ausführungsbeispiele sind in den
Dieses Konzept – gesteuerter und einheitlicher Kontakt – ist wichtig im Hinblick auf die Optimierung von 2D-DPN. Herkömmliches DPN mit einzelnen Spitzen oder 1D-Arrays kann auf folgende Weisen durchgeführt werden, um zu erleichtern, dass eine konstante Kraft (d. h. Ausleger-Auslenkung) in Bezug auf das Substrat angewendet wird: Kraft-Rückkopplung oder ein Laserstrahl, der vom Ausleger abprallt und auf einen Photodetektor fällt. Aufgrund der Natur der mechanischen Verstärkung bei einem Rasterkraftmikroskop ist der bei der Kraftrückkopplung erreichbare Bereich der Ausleger-Auslenkung notwendigerweise durch die Abmessungen des Photodetektors begrenzt. Dieser Ausleger-Auslenkungsbereich beträgt typischerweise weniger als 2 μm. Im Gegensatz hierzu kann 2D-DPN ohne Kraftrückkopplung ausgeführt werden, wobei der Z-Aktuator in Bezug auf das Substrat auf eine konstante Höhe eingestellt wird. Innerhalb des Bereiches der Kraftrückkopplungsbedingungen ist DPN im wesentlichen kraftunabhängig, und Muster werden zwischen minimalen und maximalen Auslenkungen nahezu identisch erzeugt. In Situationen mit extremer Spitzenauslenkung (z. B. mehr als 10 μm) wurde jedoch anormales Bemusterungsverhalten beobachtet, etwa verdrehte Features und Nicht-Standard-Bildung von sich selbst zusammensetzenden Monoschichten (”Self-Assembled Monolayers”, SAMs). Hieraus ergeben sich zwei sehr wichtige Betriebsbedingungen zum Erzeugen einheitlicher und homogener Muster mit 2D-DPN: (1) Die allgemeine Z-Position des 2D-Arrays in Bezug auf das Substrat (d. h. die durchschnittliche Ausleger-Auslenkung) muss sorgfältig gesteuert werden, und (2) die Variation der Ausleger-Auslenkung (d. h. die Ausleger-Auslenkungsvarianz, die direkt mit der Array-Substrat-Planarität verknüpft ist) muss minimiert werden. Bei einem Ausführungsbeispiel bewirkt die verbesserte Optik der NLP 2000, dass der Punkt (1) einfacher zu erreichen ist; die selbstnivellierende Halterung verbessert die Erreichbarkeit von Punkt (2) und ermöglicht gleichzeitig bisher unerreichte Planarität.This concept - controlled and consistent contact - is important in optimizing 2D-DPN. Conventional DPN with single tips or 1D arrays can be performed in the following ways to facilitate the application of a constant force (ie cantilever deflection) with respect to the substrate: force feedback or a laser beam that bounces off the cantilever and falls onto a photodetector. Due to the nature of mechanical amplification in an atomic force microscope, the range of cantilever deflection achievable in force feedback is necessarily limited by the dimensions of the photodetector. This cantilever deflection range is typically less than 2 μm. In contrast, 2D-DPN can be performed without force feedback, with the Z-actuator being set at a constant height with respect to the substrate. Within the range of force feedback conditions, DPN is substantially force independent, and patterns are generated nearly identically between minimum and maximum excursions. However, in extreme peak excursion situations (eg, greater than 10 μm), abnormal patterning behavior has been observed, such as twisted features and non-standard self-assembly monolayers (SAMs) formation. This results in two very important operating conditions for generating uniform and homogeneous patterns with 2D-DPN: (1) The general Z-position of the 2D array with respect to the substrate (ie, the average cantilever deflection) must be carefully controlled, and ( 2) the variation of cantilever deflection (ie cantilever deflection variance directly associated with array substrate planarity) must be minimized. In one embodiment, the improved optics of the NLP 2000 make point (1) easier to reach; The self-leveling bracket improves the accessibility of point (2) and at the same time allows unprecedented planarity.
Beginnend mit dem 2D-Nano-PrintArray selbst, zeigt
Die Breite der Beobachtungsöffnungen ermöglicht die gleichzeitige Sicht auf eine Reihe von 13 benachbarten Auslegern; beim Navigieren in Z-Richtung zum Substrat ist dies sehr hilfreich, ebenso wie beim Navigieren in X- und Y-Richtung über das Substrat. Vor dem grün-gelben Hintergrund der Siliziumhalterungswafer erscheinen die Siliziumnitrid-(SiN)-Ausleger grün, und die rosafarbenen SiN-Bereiche stellen den Anker der Halterung dar. Diese Anordnung ist explizit in
Die den Auslegern verfügbare freie Weglänge (”Freedom of travel”, FOT) definiert unmittelbar die minimale zulässige Planarität, bei der alle Spitzen in Kontakt mit dem Substrat gelangen.
Von diesem Punkt an ist der Nivellierungsprozess unkompliziert: Man beobachtet die Ausleger durch die Beobachtungsöffnungen, und bewegt das Substrat in Z-Richtung aufwärts, bis es die erste Ecke der Einrichtung trifft. Danach nivelliert sich diese selbst, wenn die Ausleger vollständig auslenken. Das Auslenkungsverhalten der Ausleger ist in den
Es gibt verschiedene optische Indikatoren, die diesen Grad an Präzision ermöglichen: Am auffälligsten ist es, dass die ”Schmetterlingsflügel”-Formation in rot-orange gebrochenem Licht innerhalb der pyramidalen Spitze (
Jedoch führt diese Situation natürlicherweise von selbst zu einem ”Fein-Nivellierungs”-Schritt. Unter Verwendung der gemessenen Z-Koordinaten aus der
Ist die Variation in der Ausleger-Auslenkung minimiert (d. h., die Einrichtung extrem nivelliert), ist es dann unkompliziert, die Auslegerauslenkung an einer Beobachtungsöffnung zu beobachten, um die generelle Z-Position des Arrays in Bezug auf das Substrat zu kalibrieren (eine Auslegerauslenkung von 2 μm nach dem ersten Kontaktpunkt kann optimal sein). Nachdem die zwei wichtigen Betriebsbedingungen für homogene Bemusterung erfüllt sind, bestätigten nachfolgende Ergebnisse die erwartete Homogenität (
Der große Spot in der unteren, linken Ecke des 5 × 5-Arrays wurde ausgebildet, indem auf dem Substrat für mehrere Sekunden vor dem Beginn der Musterung gehalten wurde.
Die
Die Versuchsläufe 9–11 zeigen den Beginn der Fein-Nivellierungs-Schritte, die zu dem erwarteten minimierten ΔZ führen (0.5 μm).
Die
Die
Die
Es wurden unterschiedliche Ausführungsbeispiele für eine selbstnivellierende Halterung für die 2D-DPN-Bemusterung vorgeführt, welche die für die Nivellierung der Einrichtung erforderliche Zeit stark minimieren, die Nivellierungsprozedur vereinfachen, und weit bessere Koplanarität ermöglichen als bisher erreichbar war. Feinnivellierungsroutinen können zu einer Fehlstellung von weniger als 0.002° in Bezug auf das Substrat führen – das ist ein Z-Unterschied von weniger als 600 nm über 1 cm2 Oberflächenbereich. Der Grad der Planarität korreliert direkt mit der Homogenität, welche die Bemusterungsqualität über große Bereiche bestimmt. Die Einfachheit und Genauigkeit dieses Verfahrens verbessert den Zugriff auf die drei Kategorien von 2D-Nanobemusterungs- bzw. -strukturierungs-Anwendungen, die oben erwähnt wurden: (1) schnelles und flexibles Erzeugen von Nanostrukturen (z. B. Au, Si) über ätz-resistente Techniken; (2) chemisch gelenkte Aufbau- und Bemusterungsvorlagen entweder für biologische Moleküle (z. B. Proteine, Viren und Zelladhäsionskomplexe), oder anorganische Materialien (z. B. CNTs, Quantenpunkte); und (3) direktes Schreiben von biologischen Materialien. Es wurde sowohl mit Phospholipiden als auch Alkanethiolen bemustert, außerdem mit funktionellen Thiolgruppen einschließlich Methyl-, Hydroxyl-, Amin- und Carboxylfunktionsgruppen. Man kann auf diese Weise Hunderte von Millionen chemisch maßgeschneiderter Nanostrukturen in Minuten erzeugen, wobei funktionelle Gruppen für spezifische Anforderungsvorgaben maßgeschneidert werden.Different embodiments of a self-leveling fixture for 2D DPN patterning have been demonstrated which greatly minimize the time required to level the device, simplify the leveling procedure, and enable much better coplanarity than heretofore achievable. Fine leveling routines can result in a misalignment of less than 0.002 ° with respect to the substrate - that is a Z difference of less than 600 nm over 1 cm 2 surface area. The degree of planarity directly correlates with the homogeneity which determines the quality of sampling over large areas. The simplicity and accuracy of this method improves access to the three categories of 2D nanoscale patterning applications mentioned above: (1) rapidly and flexibly creating nanostructures (eg, Au, Si) via etching -resistant techniques; (2) chemically directed assembly and patterning templates for either biological molecules (eg, proteins, viruses, and cell adhesion complexes) or inorganic materials (eg, CNTs, quantum dots); and (3) direct writing of biological materials. It has been patterned with both phospholipids and alkanethiols, as well as with functional thiol groups including methyl, hydroxyl, amine and carboxyl functional groups. It can be used to generate hundreds of millions of chemically tailored nanostructures in minutes, tailoring functional groups to meet specific requirements.
Bisher ist es entweder sehr schwer oder unmöglich, auf flexible Weise Muster bzw. Strukturen mit unterschiedlichen Materialien mit der Auflösung von DPN (14 nm) über quadratzentimetergroße Bereiche herzustellen. Im Grunde ermöglicht dies das direkte Schreiben auf flexible Weise mit unterschiedlichen Molekülen, wobei simultan große Zahlen (z. B. 55 000) von Duplikaten mit der Auflösung von Einzelstift-DPN erzeugt werden. Indem die Geschwindigkeit, Einfachheit und Präzision des Prozesses verbessert wird, ermöglicht die Selbstnivellierungs-Technologie die praktische Verwirklichung der Fertigung im Nanobereich.Heretofore, it has been either very difficult or impossible to flexibly fabricate patterns of different materials with resolution of DPN (14 nm) over square centimeter areas. In essence, this allows for direct writing in a flexible manner with different molecules, simultaneously producing large numbers (e.g., 55,000) of duplicates with the resolution of single-pin DPN. By improving the speed, simplicity and precision of the process, self-leveling technology enables the practical realization of nano-scale manufacturing.
Materialien und VerfahrenMaterials and procedures
Es wurden die von NanoInk, Inc. kommerziell erhältlichen 2D-Nano-PrintArray-Einrichtungen verwendet. Vor der Bemusterung wurden die 2D-Spitzenarrays mit ODT bedampft; und zwar wurden drei Bedampfungszyklen durchgeführt: 60 Minuten bei 65°C und 100 Minuten Abkühlzeit bei 0.1°C/min. Die Bemusterung wurde auf einem NLP 2000 (NanoInk, Inc.) durchgeführt. Dieses Gerät wurde ebenfalls verwendet, um optische Aufnahmen des Ausleger-Auslenkungsverhaltens zu gewinnen. Die Bemusterung wurde bei Umgebungsbedingungen durchgeführt (22°C, 30% rF). Nach der Bemusterung wurde das Substrat geätzt, um metallische Nanostrukturen zu erzeugen; dies erfolgte basierend auf veröffentlichten Verfahren (z. B.
Verweisereferences
Die nachfolgenden Verweise können weiterhin zur Verwirklichung der unterschiedlichen hier beschriebenen Ausführungsbeispiele verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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