DE60029827T2

DE60029827T2 - Vorrichtung und verfahren in zusammenhang mit der herstellung von strukturen

Info

Publication number: DE60029827T2
Application number: DE60029827T
Authority: DE
Inventors: Babak Heidari
Original assignee: Obducat AB
Current assignee: Obducat AB
Priority date: 1999-12-10
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2020-12-05
Also published as: SE9904517L; JP2003516644A; EP1244939B1; US20030159608A1; HK1052750A1; CN1260615C; ATE335223T1; SE515607C2; EP1244939A1; AU2036201A; US7195734B2; HK1052750B; DE60029827D1; SE9904517D0; CN1409832A; JP3862216B2; WO2001042858A1

Description

Technisches Feld
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung in Verbindung mit der Lithographie von Strukturen im Nanometerbereich, welche ein erstes Hauptbauteil mit einer ersten im wesentlichen ebenen Oberfläche und ein zweites Hauptbauteil mit einer zweiten im wesentlichen ebenen Oberfläche enthält, und bei der die erste und die zweite Oberfläche einander gegenüberliegen und im wesentlichen parallel im Verhältnis zueinander mit einem verstellbaren Intervall zwischen ihnen stehen, und bei der die erste und die zweite Oberfläche so angeordnet sind, einen Träger für ein Substrat beziehungsweise eine Maske oder umgekehrt zu bilden. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren in Verbindung mit der Lithographie von Strukturen im Nanometerbereich. Die Erfindung ist anwendbar in Verbindung mit Nanobedruck-Lithographie auf Halbleitermaterialien wie Silicium, Indiumphosphid oder Galliumarsenid zur Herstellung von Halbleiterkomponenten, aber auch in Verbindung mit Nanobedruck-Lithographie auf anderen festen Materialien, wie keramische Materialien, Metalle oder Polymere mit einer relativ hohen Glasübergangstemperatur, beispielsweise zur Verwendung in Biosensoren.
Stand der Technik
Der Trend in der Mikroelektronik geht in Richtung immer kleinerer Dimensionen. Die Entwicklung war im Prinzip so, dass die Dimensionen jedes dritte Jahr halbiert wurden. Kommerzielle Komponenten werden jetzt mit Strukturen einer Größe von ungefähr 200 nm hergestellt, jedoch besteht die Notwendigkeit, mit den Dimensionen noch weiter herunter zu gehen, bis unter 100 nm. Die Forschung, die sich mit Komponenten befasst, die auf Quantumseffekten basieren, ist zurzeit hochaktuell und es wird ein Bedarf geschaffen für eine kommerziell anwendbare Herstellungstechnik für Komponenten mit Dimensionen unter 10 nm. Diese Nanokomponenten können für Forschungszwecke derzeit unter Benutzung einer seriellen Technologie in einzelnen Exemplaren hergestellt werden, jedoch wird für die Massenproduktion eine parallele Produktionsmethode benötigt. Eine parallele Produktionsmethode dieser Art, die kürzlich entwickelt wurde, ist Nanobedruck-Lithographie (NIL), US 5772 905 , welche die grundlegenden Voraussetzungen für die Massenproduktion von Strukturen nahe des atomaren Maßstabs geschaffen hat, siehe Stephen Y. Chou, Peter R. Krauss, Wei Zhang, Lingjie Guo and Lei Zhuang: „Sub-10nm imprint lithography and application", J. Vac. Sci, Technol. B, Vol. 15, No. 6 (1997). Mehrere Forschungsberichte sind zu diesem Thema präsentiert worden, jedoch war diese Methode bis jetzt auf Nanobedrucken auf Komponenten mit einer kleinen Gesamtfläche, typischerweise nur ein paar Quadratzentimetern beschränkt, siehe Stephen Y. Chou, Peter R. Krauss, and Preston J, Renstorm: „Nanoimprint lithography", J. Vac. Sci, Technol. B, Vol. 14, 4129 (1996); K. Pfeiffer, G. Bleidiessel, G. Gruetzner, H. Schulz, T. Hoffmann, H.-C. Scheer, C.M. Sotomayor Torres and J. Ahopelto: „Suitability of new polymer materials with adjustable glass temperature for nanoimprinting", Proceeding of Micro- and Nano-Engineering Conference (1998); and Leuven, Bo Cui, Wei Wu, Linshu Kong, Xiaoyun Sun and Stephen Y. Chou: „Perpendicular quantized magnetic disks with 45 Gbits on a 4 × 4 cm² area", J. Appl. Phys. Vol. 85, 5534 (1999).
Dennoch wurde noch keine kommerzielle Betriebsanlage für NIL präsentiert, was zum größten Teil auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass ein völlig neuer Ansatz für die Herstellung von Strukturen im Nanometerbereich erforderlich ist. Die Produktion derart kleiner Dimensionen stellt wesentlich höhere Anforderungen an alle einzelnen Prozessschritte als zuvor, wobei neue Prozessmaterialien, neue Konzeptionen und neue technische Lösungen entwickelt werden müssen. Der Bedarf für Massenproduktion von Strukturen im Nanometerbereich ist jedoch groß, und ermöglicht völlig neue Möglichkeiten zur Entwicklung von kompakten Schaltkreisen und Sensoren für verschiedene Anwendungen mit einer wesentlich größeren Empfindlichkeit als die von heute.
Das grundlegende Prinzip von NIL ist die mechanische Deformation einer dünnen Filmschicht, die auf einer ebenen Siliciumplatte aufgetragen ist. Der NIL-Prozess kann mit dem Produktionsprozess von CDs verglichen werden und in drei Stufen beschrieben werden:

1. Produktion einer Maske: Eine Maske kann aus verschiedenen Materialien wie z.B. Metallen, Halbleitern, Keramik oder verschiedenen Kunststoffen produziert werden. Um eine dreidimensionale Struktur auf der Oberfläche der Maske zu schaffen, können verschiedene lithographische Methoden verwendet werden, abhängig von den Anforderungen für die Größe der Struktur und ihre Auflösung. Elektronenstrahl- und Röntgenstrahl-Lithographie werden normalerweise für Strukturen kleiner als 300 nm benutzt. Direkte Laser-Einwirkung und UV Lithographie werden für größere Strukturen verwendet.
2. Bedrucken: Eine dünne Schicht eines Polymers, z.B. Polyamid, wird auf ein ebenes Siliciumsubstrat aufgetragen. Die Schicht wird erhitzt und bei einer gewissen Temperatur, der so genannten Bedruck-Temperatur, werden die vorher definierte Maske und Substrat zusammengepresst, wobei das Negativ der Maskenstruktur in die Polymerschicht auf das Substrat übertragen wird.
3. Strukturtransfer: In den Flächen, die in die Polymerschicht gepresst werden, verbleibt eine dünne Polymerschicht. Der letzte Schritt ist die Entfernung dieser dünnen übriggebliebenen Schicht auf dem Substrat. Dies wird in einer so genannten „RIE" oder Sauerstoffplasmaeinheit durchgeführt. Je dünner diese übriggebliebene Schicht ist, desto feiner sind die Strukturen, die unter Benutzung des Nanobedruck-Prozesses erzeugt werden können.

In der Bedruck-Stufe (2) ist es unerlässlich, dass die Maske und das Substrat absolut parallel in Bezug zueinander angeordnet sind. Bei bekannten Vorrichtungen gibt es eine Vielzahl von Fehlerquellen, welche Probleme wegen einer fehlenden Parallelität hervorrufen. In einigen der bekannten Vorrichtungen, wie z.B. im „Flip-Chip-Bonder", wird die Parallelität daher gemessen, davon gefolgt, dass eine mechanische Ausrichtung unter Benutzung spezieller Vorrichtungen, wie zum Beispiel piezo-elektrischer Komponenten, vorgenommen wird, um sicherzustellen, dass die Oberflächen parallel in Bezug zueinander bleiben. Siehe Alberto Jaramillo-Nunez, Carlos Robledo-Sanchez, and Alejandro Cornejo-Rodriguez: "Measuring the parallelism of transparent and non-transparent plates", Optical Engineering – Dec. 96 – Vol. 35, Issue 12, pp. 3437–3441. Diese Art von Messung und Ausrichtung ist kompliziert, und ist selbst mit Fehlerquellen behaftet, was die Parallelität zwischen der Maske und dem Substrat erschwert.
Des weiteren sind strukturelle Variationen im Material auf der Oberfläche der ebenen Platte vorhanden, oder, in anderen Worten, es existiert im Nanometer-Maßstab eine Unebenheit in der Oberfläche jeder Platte (Maske und Substrat), selbst wenn die Platten poliert werden. Diese Unebenheiten führen zu einer unerwünschten ungleichen Verteilung von Kräften über die Oberflächen, wenn die Maske und das Substrat zusammengepresst werden, was wiederum in einer ungleichmäßig vertieften Struktur auf dem Substrat resultiert. Dies ist besonders kritisch für den Druckprozess, wenn die Platten groß sind, z.B. wenn die Größe der Oberflächen über 50 mm im Durchmesser ist.
Es sind daher zwei Hauptprobleme für die kommerzielle Produktion von Strukturen im Nanometerbereich zu lösen, wenn die Bedruck-Technologie verwendet wird. Ein Problem ist die parallele Ausrichtung der ebenen Oberflächen, die zusammengepresst werden, und das andere Problem ist, eine gleichmäßige Verteilung der Kräfte über die gesamte ebene Oberfläche bereitzustellen. Die Lösung dieser Probleme ist eine Voraussetzung für einen kommerziellen Nanobedruck-Lithographie-Prozess für Materialien von Halbleiterkomponenten auf Oberflächen mit Gesamtflächen, welche größer als ungefähr 7–20 cm² groß sind.
Kurze Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren in Verbindung mit der Lithographie von Strukturen im Nanometerbereich anzugeben, durch welche die oben genannten Probleme bezüglich der Parallelität zwischen dem Substrat und der Maske sowie einer ungleichmäßigen Verteilung von Kräften beim Zusammendrücken gelöst werden. Insbesondere sind die Vorrichtung und das Verfahren für Nanobedrucken von Strukturen auf Materialien für Halbleiterkomponenten entwickelt worden, welche Gesamtflächen, normalerweise kreisförmige Flächen, größer als 7–20 cm² haben, können aber ebenso für Nanobedrucken von Strukturen auf anderen Materialien angewendet werden, die eine gewisse Starrheit haben, das heißt, dass sie nicht flexibel sind. Natürlich kann die Erfindung auch für das Nanobedrucken von Strukturen auf Materialien angewendet werden, die kleinere Gesamtflächen haben.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung entsprechend des Oberbegriffs präsentiert, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Hauptbauteil ebenfalls eine Vertiefung für ein Medium, und Mittel zum Einstellen des Drucks dieses Mediums enthält, und dass eine Wand der Vertiefung aus einer flexiblen Membran besteht, von der eine Seite, welche von der Vertiefung abgewandt ist, die zweite Oberfläche bildet.
Gemäß der Erfindung wird die Maske durch eine flexible Membran gestützt, welche an ihrer gegenüberliegenden Seite, zur selben Zeit wie das Substrat oder umgekehrt, mit Druck beaufschlagt und durch eine fixierte und stabile Oberfläche gehalten wird. Hierdurch werden das Substrat und die Maske absolut parallel in Bezug zueinander angeordnet, und zur gleichen Zeit wird die Verteilung der Kraft beim Zusammenpressen des Substrats und der Maske über die Oberflächen des Substrats und der Maske absolut gleichmäßig. Die Erfindung baut, einfach aber brillant, auf einer Benutzung physikalischer Prinzipien auf, welche die Notwendigkeit für zeitaufwendiges, teures und unzuverlässiges Messen und Ausrichten der Parallelität zwischen Substrat und Maske eliminiert.
Gemäß eines Aspekts der Erfindung besteht die Membran aus einem flexiblen Material, vorzugsweise aus einem polymeren Material oder einem dünnen Metall, besonders bevorzugt aus Kunststoff, Gummi oder dünnem Metall, wobei die Membran eine Dicke von bis zu 10 mm, vorzugsweise bis 3 mm, und besonders bevorzugt bis zu 1 mm aufweist. Es gibt keine untere Grenze für die Dicke der Membran, abgesehen von einer praktischen, in der das Äußerste eine Membran mit einer Dicke ist, die einer einzelnen Atomschicht entspricht, was zumindest in der gegenwärtigen Situation nahezu unmöglich ist. Die Membran wird im Falle des zweiten Hauptbauteils am besten am Rand der Membran, an den Kanten der Vertiefung, und ansonsten auslenkbar befestigt.
Gemäß eines anderen Aspekts der Erfindung besteht das Medium aus einem Gas oder einer Flüssigkeit mit geringer Kompressibilität, vorzugsweise aus einem Öl und besonders bevorzugt aus Hydrauliköl. Es kann auch ein einfaches Öl, wie zum Beispiel Bremsflüssigkeit, verwendet werden. Die Vertiefung soll hydraulisch mit besagtem Medium befüllt werden, wobei die Vorrichtung ebenfalls Mittel zum Einstellen des Drucks in der Vertiefung auf 1–500 bar (Überdruck), bevorzugt 1– 200 bar, und besonders bevorzugt 1–100 bar während der eigentlichen Bedruck-Stufe beinhaltet. Während dem Erhitzen des Substrats vor der Bedruck-Stufe, kann der Druck hier eingestellt werden auf 1–5 bar, und im Anschluss an das Erhitzen, während der eigentlichen Bedruck-Stufe, kann der Druck eingestellt werden auf 5–500 bar, bevorzugt 5–200 bar und noch weiter bevorzugt 5–100 bar. Natürlich kann der Druck auch auf null eingestellt werden.
Gemäß eines noch anderen Aspekts der Erfindung beinhaltet die Vorrichtung ebenfalls Mittel zum Erhitzen, z.B. elektrische oder mechanische Mittel, oder Mittel zur Bestrahlung, und Mittel zum Kühlen des Substrats, zum Beispiel mittels eines Kühlmediums. Erhitzen und Kühlen können so eingestellt werden, dass Substrattemperaturen typischerweise zwischen 30 und 300°C erreicht werden.
Mit der Vorrichtung und dem Verfahren gemäß der Erfindung können auf eine schnelle, einfache und billige Weise genau definierte Strukturen im Nanometerbereich auf starren Materialien mit Gesamtflächen, welche größer als 7–20 cm² sind, zum Beispiel Materialien mit einer maximalen Weite oder einem maximalen Durchmesser von bis zu 150 mm, vorzugsweise 250 mm, besonders bevorzugt 350 mm oder sogar länger erzeugt werden. Ein Nanobedruck-Zyklus gemäß der Erfindung dauert typischerweise weniger als 4 Minuten, oder weniger als 3 Minuten, oft um die 2 Minuten. Die Strukturen im Nanometerbereich können hier unter 100 nm in individuellen Strukturen, oder unter 50 nm, oder sogar unter 10 nm herunter gehen.
Die Erfindung ist auf Nanobedruck-Lithographie auf Halbleitermaterialien, wie Silicium, für die Herstellung von Halbleiterkomponenten anwendbar. Überraschenderweise ist herausgefunden worden, dass Nanobedruck-Lithographie durch Mittel der Erfindung auf anderen Halbleitermaterialien wie zum Beispiel Indiumphosphid (InP) oder Galliumarsenid (GaAs) durchgeführt werden kann. Diese Materialien unterscheiden sich von Silicium dadurch, dass sie wesentlich zerbrechlicher und daher wesentlich empfindlicher gegenüber einer ungleichmäßigen Kraftverteilung durch Nanobedrucken sind. Kein anderes Verfahren oder andere Vorrichtung ist zuvor präsentiert worden, welche in der Lage ist, Nanobedrucken auf zerbrechlichen Halbleitermaterialien wie Indiumphosphid und Galliumarsenid durchzuführen. Die Erfindung kann jedoch auch in Verbindung mit Nanobedruck-Lithographie auf anderen starren Materialien, wie zum Beispiel keramische Materialien, Metalle oder Polymere mit einer relativ hohen Glasübergangstemperatur beispielsweise zur Verwendung in Biosensoren angewendet werden.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird detailliert in Bezug auf die Figuren beschrieben, in welchen
1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem seitlichen Querschnitt,
2a eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem seitlichen Querschnitt zeigt, und außerdem, wie das erste Hauptbauteil der Vorrichtung verschoben werden kann,
2b die Ausführungsform gemäß 2a in einer perspektivischen Darstellung,
3a & 3b die Vorrichtung gemäß 1 oder 2 beim Zusammenpressen des Substrats und der Maske,
4 eine erfindungsgemäße Vorrichtung, in einem seitlichen Querschnitt zeigt, inklusive der Vorrichtungen zum Erhitzen und Kühlen des Substrats,
5 eine Vorderansicht der Vorrichtung gemäß 4 zum Erhitzen des Substrats,
6 eine Vorderansicht der Vorrichtung gemäß 4 zum Kühlen des Substrats,
7 ein alternatives Verfahren zum Erhitzen des Substrats,
8a eine Seitenansicht im Querschnitt einer Vorrichtung zum Halten des Substrats oder der Maske durch Vakuum,
8b eine Vorderansicht der Vorrichtung in 8a,
9a eine Vorderansicht eines zweiten Hauptbauteil als gemäß der Erfindung zeigt, welche eine Vorrichtung nach 8 umfasst,
9b eine Vorrichtung gemäß 9a, gesehen von der Seite im Querschnitt,
10a eine Vorderansicht einer alternativen Ausführungsform eines zweiten Hauptbauteils gemäß der Erfindung, welche eine Vorrichtung gemäß Figur acht umfasst,
10b eine Vorrichtung gemäß 10a, gesehen von der Seite im Querschnitt,
11a eine Vorderansicht einer alternativen Vorrichtung zum Halten des Substrats und der Maske unter Vakuum,
11b eine Seitenansicht im Querschnitt der Vorrichtung gemäß 11a zeigt,
11c eine Vorrichtung gemäß 11b in einer Seitenansicht im Querschnitt mit Substrat und Maske darauf,
12a eine Seitenansicht im Querschnitt einer wiederum anderen Alternativen Vorrichtung zum Halten des Substrats und der Maske unter Vakuum,
12b die Vorrichtung gemäß 12a in einer Seitenansicht im Querschnitt mit Substrat und Maske darauf,
13 ein Diagramm der Substratstemperaturen und druckt, als Funktion der Zeit, für einen Produktionszyklus,
14a ein Rasterelektronenmikroskop-Bild der Maske,
14b–d Rasterelektronenmikroskop-Bilder verschiedener Strukturen im Nanometerbereich zeigt, welche mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten wurden.
Die Bezugszeichennummer 1 in 1 repräsentiert ein erstes Hauptbauteil in einer bevorzugten Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dieses erste Hauptbauteil 1 umfasst eine erste im wesentlichen ebene Grundplatte 2, welche vorzugsweise so angeordnet ist, dass sie in einer Richtung, die mit der Normalen ihrer Oberfläche 2a, welche in die Richtung eines zweiten Hauptbauteils 3 zeigt, versetzt werden kann. Eine im wesentlichen ebene Trägerplatte 4, auf der das Substrat 5 platziert werden soll, kann auf dieser Oberfläche 2a befes tigt werden. Alternativ kann das Substrat 5 direkt auf der Oberfläche 2a platziert werden. Das Substrat umfasst beispielsweise, gemäß der bekannten Methode für Nanobedruck-Lithographie, auf seiner Oberfläche 5a, welche in Richtung des zweiten Hauptbauteil des 3 zeigt, eine Siliciumplatte mit einer dünnen Schicht, beispielsweise aus Polyamid, bevorzugt Polymethylmethacrylat (PMMA). Das Substrat 5 ist vorzugsweise kreisförmig. Die Hauptbauteile 1 und 3 haben vorzugsweise eine rotationssymmetrische Gestaltung.
Das zweite Hauptbauteil 3 hat eine Vertiefung 6, welche durch einen Boden 7 und, wie im Beispiel gezeigt, eine kreisförmig-zylindrische Seitenwand 8 gebildet wird. Als ein Dach für die Vertiefung 6, ist eine ebene, flexible Membran 9 dem Boden 7 gegenüber angeordnet. Diese Membran 9 besteht in dem gezeigten Beispiel aus einer Gummimembran, einer Seite 9a, welche eine Lagerung für die Maske 10 bildet, und einen Durchmesser oder eine maximale Weite von 25–400 mm, bevorzugt 50–350 mm hat. Die Membran hat eine Dicke von bis zu 10 mm, bevorzugt bis zu 3 mm und besonders bevorzugt bis zu einem Millimeter. Die Maske 10 besteht, gemäß der bekannten Methoden für Nanobedruck-Lithographie, aus einer Platte beispielsweise aus Metall, welche mit einem feinen Strukturmuster mit Dimensionen im Nanometerbereich auf ihrer Oberfläche 10a, welche in Richtung des ersten Hauptbauteils 1 zeigt, ausgestattet ist.
Die Membran 9 ist auf dem zweiten Hauptbauteil 3 entlang des Randes der Membran 9 an den Kanten der Vertiefung 6 mittels einer Fixiervorrichtung befestigt. Ein Ring 11, welcher im gezeigten Beispiel kreisförmig ist, wird als Fixiervorrichtung benutzt und ist so angeordnet, dass er die Kantenränder der Membran 9 fest zwischen sich selbst und den freien Kanten der Seitenwände 8 presst. Entlang seiner inneren kreisförmigen Kante, auf der Seite, die in Richtung der Membran zeigt, ist der Ring 11 vorzugsweise abgefast 11a, um so eine weiche Biegung für die Membran 9 am Übergang vom Ring 11 bereitzustellen. Das Risiko der Bildung von Rissen oder Einkerbungen in der Membran 9 wird dadurch reduziert und die Lebensdauer erhöht.
Die Vertiefung 6 ist dazu gedacht, ein Medium, vorzugsweise Hydrauliköl, aufzunehmen, welches durch einen Einlasskanal 12, der in der Seitenwand 8 oder im Boden 7 der Vertiefung (wie in 9b gezeigt) angeordnet sein kann, mit Druck beaufschlagt werden kann. Die Druckbeaufschlagung geschieht mittels einer Pumpe (nicht gezeigt), welche am besten so angepasst ist, dass sie einen Druck mit sehr kleinen Variationen bereitstellt. Dies kann beispielsweise mittels eines Proportionalventils erreicht werden.
Das zweite Hauptbauteil 3 beinhaltet ebenfalls eine zweite im wesentlichen ebene Grundplatte 13, welche eine Lagerung für den Teil mit der Vertiefung 6 bildet.
2a zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, eine im wesentlichen ebene Trägerplatte 14, welche zwischen der Membran 9 und der Maske 10 angeordnet ist. Die Trägerplatte 14 hat eine Dicke von 0,1–30 mm, bevorzugt 0,1–20 mm, weiter bevorzugt 0,1–10 mm, und besonders bevorzugt 0,1–5 mm, und kann in Materialien wie einem Metall, einem Halbleitermaterial oder einem keramischen Material, wie z.B. rostfreier Stahl, Siliciumcarbid oder Aluminiumoxid ausgeführt werden. Die oben genannte Trägerplatte 4 hat am besten diese Dimensionen und ist am besten in Materialien des selben Typs ausgeführt.
Die Trägerplatte 14 auf dem zweiten Hauptbauteil 3 besteht vorteilhafter Weise aus einem Material, das ein guter thermischer Isolator ist, das heißt, welches eine niedrige thermische Konduktivität besitzt.
Die Trägerplatte 14 bildet eine Fixiervorrichtung für die Maske 10, was im Detail in Verbindung mit 9 erklärt ist. In dieser Ausführung hat der Ring 11 vorzugsweise ein Distanzstück 11b und eine Lippe 11c, welche verhindert, dass die Trägerplatte 14 vom Hauptbauteil 3 herunterfällt, bevor beide Hauptbauteile zusammengebracht werden, zumindest wenn das Hauptbauteil 3 über dem Hauptbauteil 1 angeordnet ist.
2a zeigt außerdem mittels der Pfeile, wie das Hauptbauteil 1 angeordnet ist, um im Verhältnis zum Hauptbauteil 3 in eine radiale Richtung versetzt zu werden, das heißt, in eine Richtung, die parallel zu den Oberflächen 2a und 9a auf den Hauptbauteilen 1 und 3 ist. Die Grundplatte 2 kann hier einen befestigten Teil 2b haben, der von der Oberfläche 2a und einem beweglichen Teil 2 weg zeigt. Die Versetzung wird in Verbindung mit dem Austausch von Maske und/oder Substrat ausgeführt. 2b zeigt die Ausführungsform gemäß 2a perspektivisch.
3a und b zeigen die Vorrichtung gemäß 1 oder 2, wenn der Druck in der Vertiefung 6 erhöht worden ist, so dass die Maske 10 und Substrat 5 aufgrund der Flexibilität der Membran 9 zusammengepresst werden, zum Übergang der Struktur im Nanometerbereich von der Oberfläche der Maske 10a auf die Oberfläche 5a des Substrats.
4 zeigt, dass das Hauptbauteil 1 für das Substrat 5 auch Mittel 15 zum Erhitzen des Substrats, und Mittel 16 zum Kühlen des Substrats umfassen kann. Im bevorzugten gezeigten Beispiel bestehen die entsprechenden Mittel 15, 16 zum Erhitzen und Kühlen aus Trägerplatten, welche zwischen dem Substrat 5 und der Trägerplatte 2 angeordnet sind, vorzugsweise in der Abfolge Substrat 5, Trägerplatte 4 (mit Vakuum zum Halten des Substrats), Trägerplatte 16 zum Kühlen, Trägerplatte 15 zum Erhitzen, und Grundplatte 2. Die Trägerplatte 15 zum Erhitzen des Substrats besteht am besten aus einem Material, das eine gute thermische Isolierkapazität besitzt, wie zum Beispiel einem keramischen Material wie einem keramischen Isolator oder einem keramischen Verbundwerkstoff, zum Beispiel Macor. Die Trägerplatte 16 zum Kühlen des Substrats besteht am besten aus einem Material, das eine gute thermische Konduktivität besitzt, wie zum Beispiel Siliciumcarbid, rostfreier Stahl, Aluminium oder Aluminiumoxid in beliebiger Form. Die Trägerplatten 15 und 16 haben vorzugsweise eine Dicke im selben Bereich wie die Trägerplatte 14, wie oben angegeben.
5 zeigt, wie die Trägerplatte 15 eine elektrische Heizspule 17 beinhalten kann, welche in einer Vertiefung in der Oberfläche der Trägerplatte 15 verlegt ist. Die Heizspule/Vertiefung 17 ist in der gezeigten Ausführungsform als eine Doppelspule ausgeführt, aber kann natürlich auch andere Formen haben. Analog kann die Trägerplatte 16 gemäß 6 einen Kanal 18 für ein Kühlmedium, zum Beispiel ein Gas wie Luft, Stickstoff oder ein anderes, oder eine Kühlflüssigkeit wie Wasser oder eine andere, beinhalten. Der Kanal 18 im gezeigten Ausführungsbeispiel ist als Doppelspule ausgebildet, aber kann natürlich auch andere Formen haben.
7 zeigt eine alternative Ausführungsform, in welcher das Erhitzen des Substrats 5 per Bestrahlung R' des Substrats über die Grundplatte 2 und einer Trägerplatte 4 oder 16 durchgeführt wird. Die verwendete Strahlung R' kann zum Beispiel IR-Strahlung sein (die Trägerplatte 16 ist am besten in Siliciumcarbid ausgeführt) oder Strahlung, die Radiofrequenzen, das heißt Frequenzen von 10 MHz und darüber, benutzt, wobei die Vorrichtung Mittel (nicht dargestellt) für die Erzeugung solcher Strahlung enthält.
8a und b zeigen, wie die Grundplatte 4 mit Vorrichtungen zum Halten des Substrats 5 mit Vakuum ausgestattet sein kann. Die Trägerplatte hat eine Vertiefung 19 in beiden Oberflächen der Trägerplatte 4, eine kreisförmige Vertiefung im gezeigten Beispiel. Die beiden Vertiefungen 19 sind miteinander an einem Punkt 20 mit mindestens einem Loch miteinander verbunden, dass sich durch die Platte 4 fortsetzt. In der Vertiefung 19 und Loch 20 wird ein Vakuum mittels einer Verbindung (nicht dargestellt) zu einem Vakuumgebläse durch die Grundplatte 2 erzeugt. Mit Hilfe dieser Vakuumvorrichtung wird das Substrat 5 fest an die Grundplatte 4 angesaugt und die Grundplatte 4 wird an die Trägerplatte 16 zum Kühlen oder direkt an die Grundplatte 2 gesaugt. Es soll hier angemerkt werden, dass auch, oder alternativ, die Grundplatte 15 zum Erhitzen und/oder die Trägerplatte 16 zum Kühlen mit Vorrichtungen zum Halten durch Vakuum auf der Grundplatte 4 und der Grundplatte 2 ausgestattet sein können.
9a und 9b zeigen, dass die Trägerplatte 14, welche in diesem Fall zwischen der Maske 10 und der Membran 9 angeordnet ist, auch aus einer Trägerplatte mit einer Vakuumvorrichtung 19, 20 bestehen kann. Für die Vertiefung 19 und das Loch 20 ist in diesem Fall ein Kanal 21 zur Verbindung zu einem Vakuumgebläse (nicht dargestellt) vorgesehen, vorzugsweise direkt mit dem Loch 20 verbunden. Auch in diesem Fall kann auf dem Ring 11 ein abgefastes Teil 11a vorgesehen sein, welches zwischen der Membran 9 und der Vakuum-Trägerplatte 14 liegen kann. 9a zeigt die Trägerplatte 14 ohne eine Maske darauf, während 9b eine Trägerplatte 14 mit einer Maske darauf zeigt. Es wird auch gezeigt, wie der Einlasskanal 12 am Boden des Hauptbauteils 3 die Grundplatte 13 durchdringend angeordnet werden kann.
Der Herstellungszyklus für Nanobedrucken eines Substrats 5 soll im folgenden ausgehend von den Figuren beschrieben werden. In der Startphase werden beide Hauptbauteile 1 und 3 gemäß 2 relativ zueinander in einer axialen und radialen Richtung versetzt. Das Substrat 5 ist auf der Trägerplatte 4 angeordnet und die Maske 10 ist auf der Membran 9 oder Trägerplatte 14 angeordnet. Das Substrat und die Maske werden am besten mittels eines Vakuums in ihrer Position gehalten, jedoch sind auch andere Methoden denkbar. Das erste Hauptbauteil 1 wird in einer radialen Richtung in eine Position relativ zu dem zweiten Hauptbauteil 3 versetzt, um dann in einer axialen Richtung in Richtung des selben versetzt zu werden. Diesbezüglich wird die Versetzung am besten in einer axialen Richtung ausgeführt, so dass ein schmaler Intervall von z. B. bis zu 10 mm, bevorzugt bis zu 5 mm und besonders bevorzugt bis zu 1 mm zwischen dem Ring 11 und der Trägerplatte 4 oder Grundplatte 2, wenn die Trägerplatte 4 fehlt, weiterhin erhalten bleibt. Dies ist in 3a gezeigt. Alternativ wird die axiale Versetzung so durchgeführt, dass der Ring 11 oder seine Lippe 11c gegen die Trägerplatte 4 oder Grundplatte 2 anstößt. Dies ist in 3b gezeigt, wobei die Dimensionen der einzelnen Komponenten so angepasst sind, dass ein schmaler Intervall entsprechend dem oben genannten Intervall zwischen dem Substrat 5 und der Maske 10 weiterhin verbleibt, wenn die beiden Hauptbauteile 1 und 3 zusammenkommen.
Nach der axialen Versetzung der Hauptbauteile wird der Druck des Mediums in der Vertiefung durch den Einlasskanal 12 auf ungefähr 1–5 bar erhöht, so dass die Membran 9 sich so ausdehnt, dass das Substrat 5 und Maske 10 leicht gegeneinander gepresst werden. Das Substrat 5 wird mittels einer Vorrichtung erhitzt, beispielsweise gemäß 5 oder 7, und dann wird der Druck des Mediums in der Vertiefung 6 auf 5–500 bar, vorzugsweise 5–200 bar und besonders bevorzugt 5–100 bar durch den Einlasskanal 12 erhöht, so dass das Substrat 5 und die Maske 10 mit einem entsprechenden Druck aneinander gepresst werden, wobei der Druck über die flexible Membran 9 übertragen wird. Aufgrund der flexiblen Membran wird eine absolut gleichmäßige Verteilung der Kraft über die ganze Kontaktfläche zwischen dem Substrat und der Maske erreicht, wobei diese so hergestellt sind, dass sie sich selbst absolut parallel in Bezug zueinander ausrichten und der Einfluss von Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche des Substrats unter der Maske eliminiert werden. Nach einer Kompressionszeit, die von der Materialwahl, der Temperatur, vom Druck usw. abhängt, die jedoch typischerweise unter 3 Minuten, vorzugsweise unter einer Minute liegt, beginnt das Kühlen des Substrats mittels einer Vorrichtung, die zum Beispiel von dem Typ ist, der in 6 gezeigt ist. Nachdem das Kühlen abgeschlossen ist, wird der Druck in der Vertiefung 6 reduziert und die beiden Hauptbauteile 1 und 3 werden voneinander getrennt, davon gefolgt, dass das Substrat 5 und die Maske 10 voneinander getrennt werden. Danach wird das Substrat einer weiteren Behandlung entsprechend der Kenntnisse für Nanobedruck-Lithographie unterzogen. Diese weitere Behandlung ist nicht Teil der vorliegenden Erfindung und wird daher nicht im Detail beschrieben.
10a zeigt eine Trägerplatte 14 ohne eine Maske darauf, während 10b eine Trägerplatte 14 mit einer Maske darauf zeigt. 10a und 10b zeigen eine alternative Ausführungsform der Erfindung, in welcher das zweite Hauptbauteil 3 als ein periskopisches Teil für die axiale Versetzung desselben ausgeführt ist. Hier wird die Vertiefung 6 mit ihrem Medium und entsprechender Pumpe (nicht dargestellt) auch für die periskopische Versetzung verwendet. Außerhalb der Seitenwände 8 sind äußere Wände 22 in nur einem schmalen Zwischenraum 23 zwischen ihnen angeordnet. Am Ende der Seitenwände 8 und den entsprechenden äußeren Wänden 22 sind entsprechende Gleitdichtungen 24a und 24b angeordnet. Am besten ist es, wenn Vorrichtungen (nicht dargestellt) vorgesehen werden, die verhindern, dass der Teil mit den Seitenwänden 8 so weit versetzt wird, dass er von den äußeren Wänden 22 gelöst wird. Die äußeren Wände 22 werden an den anderen Enden durch den Boden der Vertiefung 7 unter der Grundplatte 13 begrenzt. Der Einlasskanal 12 ist in den äußeren Wänden 22 oder in dem Boden 7, 13, das heißt, im Bereich außerhalb des Zwischenraums 23 angeordnet. Im Bereich des Zwischenraums 23 ist ein zweiter Einlasskanal 25 angeordnet, durch den die Menge des Mediums im Zwischenraum 23 und sein Druck beeinflusst werden kann. Die periskopische Versetzung des Hauptbauteils 3 oder vielmehr der Membran 9 und Maske 10 wird dadurch erreicht, dass der Druck in der Vertiefung 6 durch den Einlasskanal 12 zur selben Zeit erhöht wird, wie das Medium im Zwischenraum 23 durch den zweiten Einlasskanal 25 heraus fließen kann. Wenn der Ring 11 oder seine Lippe 11c gegen das erste Hauptbauteil 1 (in 10 nicht dargestellt) anschlägt, resultiert eine kontinuierliche Druckerhöhung in der Vertiefung dadurch, dass die Membran 9 den Druck an die Maske überträgt, so dass diese wie oben beschrieben mit dem Substrat zusammengepresst wird.
Um das periskopische Hauptbauteil 3 nach Abschluss des Bedruckens einzufahren, wird der Druck in der Vertiefung 6 abgelassen und der Druck im Zwischenraum 23 statt dessen durch den zweiten Eintrittskandal 25 erhöht. Die Seitenwände 8 und mit ihnen die Membran 9 und die Maske 10 in Richtung der Grundplatte 13 werden dabei versetzt, während die Gleitdichtungen 24a und 24b gegen die äußeren Wände 22 und die entsprechenden Wände 8 gleiten.
11a, b und c zeigen eine alternative Vorrichtung zum Halten des Substrats und der Maske durch Vakuum, wobei diese Vorrichtung aus einer Trägerplatte desselben Typs wie zuvor besteht, die in Verbindung mit 1 Trägerplatte 4 genannt und in dieser Figur mit 4' bezeichnet wird. Die Trägerplatte 4' ist in derselben Weise wie in 8 dargestellt, mit einer Vertiefung 19 in beiden seiner ebenen Oberflächen und einem Durchgangsloch 20 ausgestattet, welches zu einer Vakuumverbindung (nicht dargestellt) verläuft, um ein Vakuum zu erzeugen, welches das Substrat 5 fest auf einer Oberfläche der Trägerplatte 4' und die Trägerplatte 4' fest auf einer Grundlage hält, zum Beispiel eine Trägerplatte zum Kühlen des Substrats 5, in dieser Figur nicht dargestellt. Nur auf einer Seite der Trägerplatte 4' ist eine zweite Vakuumvertiefung 26 außerhalb der Vertiefung 19 angeordnet, wobei im Beispiel eine kreisförmige Vertiefung 26 mit einem Durchmesser dargestellt ist, der größer als der Durchmesser der Maske 10 und des Substrats 5 ist. In nicht dargestellter Weise wird ein Kanal 28 zur Verbindung mit einem Vakuumgebläse für die Vertiefung 26, am besten durch ein Loch 27, bereitgestellt. Das Substrat 5 kann mit Hilfe der Trägerplatte 4' durch die erste Vakuumvertiefung 19 festgehalten und die Maske 10 direkt auf dem Substrat 5 platziert werden, und anschließend kann, wie in 11c gezeigt, ein Film oder eine Folie 29 z.B. aus Aluminium oder Gummi so platziert werden, dass der Film oder die Folie die Maske und das Substrat komplett bedecken oder um den Rand der Maske und des Substrats verlaufen, wobei der Film oder die Folie gegen die Vakuumvertiefung 26 gesaugt wird und dadurch die Maske 10 fest gegen das Substrat 5 hält. Aufgrund der in 11 dargestellten Vorrichtung können das Substrat 5 und Maske 10 zusammen auf einem Hauptbauteil 1, 3 der Vorrichtung, wie in 11c gezeigt, platziert werden, darin gefolgt, dass die Haupt bauteile in Bezug zueinander versetzt werden, so dass sie übereinander und nahe einander orientiert werden, wie vorher beschrieben. Nach der Bedruckstufe kann das Vakuum in der Vertiefung 19 abgelassen werden, während das Vakuum in der Vertiefung 26 aufrechterhalten wird, so dass die Trägerplatte 4' von der Vorrichtung entfernt werden kann und die Maske und das Substrat für einen einfachen Austausch des Substrats immer noch dort sind.
12a und b zeigen noch eine weitere Vorrichtung zum Halten des Substrats und der Maske unter Vakuum, wobei die Vorrichtung aus einer Trägerplatte desselben Typs wie zuvor besteht, welche in Verbindung mit 1 Trägerplatte 4 genannt und in dieser Figur mit 4'' bezeichnet wird. Die Trägerplatte 4'' ist in derselben Weise wie in 8 dargestellt mit einer Vertiefung 19 in beiden ihrer ebenen Oberflächen und einem Durchgangsloch 20 ausgestattet, welches zu einer Vakuumverbindung (nicht dargestellt) verläuft, um ein Vakuum zu erzeugen, welches das Substrat 5 fest auf einer Oberfläche der Trägerplatte 4'' und die Trägerplatte 4'' fest auf einer Grundlage, zum Beispiel eine Trägerplatte zum Kühlen des Substrats 5, hält, was in dieser Figur nicht dargestellt ist. In der Trägerplatte 4'' ist eine erhöhte Kante 30 außerhalb der Vertiefung 19 auf einer Seite der Trägerplatte und eine Vertiefung 31 im Winkel zwischen der Kante 30 und der Trägerplatte 4'' angeordnet, wobei Vertiefung 31 mit einem Vakuumkanal 32 verbunden ist. 12a zeigt eine Trägerplatte 4'' ohne eine Maske und Substrat darauf, während 12b die eine Trägerplatte 4'' mit einer Maske 10 und einem Substrat 5 innerhalb der Kante 30 zeigt. Die Dimensionen sind so angepasst, dass nur ein kleiner Zwischenraum zwischen der Kante 30 und dem Substrat/der Maske bestehen bleibt, durch welchen Luft in den Vakuumkanal 32 gesaugt wird. Sowohl die Maske als auch das Substrat werden hierdurch festgehalten, wodurch dieselbe Funktion wie in 11 realisiert werden kann. Die Kante 30 hat eine Höhe, welche die Dicke des Substrats 5 übersteigt (oder die Maske 10, wenn diese in unmittelbarer Nähe zu der Trägerplatte 4'' platziert wird).
Beispiele
Bedruckversuche gemäß der Erfindung wurden entsprechend der folgenden Parameter durchgeführt: das Substrat aus Si/SiO₂ hatte einen Durchmesser von 5,1 cm, mit einer Beschichtung von 950 K PMMA, welche bei 180°C und 24 Stunden in einem Ofen ausgeheizt wurde. Der maximale Druck betrug 60 bar, die maximale Temperatur 170°C und die minimale Temperatur 80°C. Die Maske Si/SiO₂ hatte einen Durchmesser von 5,1 cm mit Maskenstrukturen in der Form von Linien und Punkten mit Linienweiten von 50,75, 100 und 150 Nanometern, und Durchmessern von 50 nm mit einer Distanz von 25 nm zwischen den Punkten. Die Maske war mit einer Schutzschicht aus Nickel mit einer Dicke von 20 nm ausgestattet, welche durch Verdampfen abgeschieden wurde. Die Maske wurde vor dem Bedrucken durch Eintauchen in Aceton unter dem Einfluss von Ultraschall gesäubert und mit Stickstoffgas getrocknet.
13 zeigt ein Diagramm der Substrattemperaturen und -drücke als Funktion der Zeit für den Produktionszyklus, welcher etwas mehr als 2 Minuten in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dauerte. Wie im Diagramm gezeigt, betrug die Zeit für die Temperaturerhöhung ungefähr 1 Minute. Über die Membran wurde dann Druck angelegt, und sobald der gewünschte maximale Druck erreicht war, wurde begonnen, das Substrat zu kühlen. Während des Kühlens wurde der Druck dem Sollwert angepasst.
Die Versuche zeigten, dass ein Druck von ungefähr 60 bar einen Eindruck von 200 nm Tiefe in die PMMA-Schicht auf dem Substrat erzeugte. Wenn eine größere Tiefe erwünscht ist, kann ein höherer Druck benutzt werden.
Nachdem 10 Zyklen mit derselben Maske beobachtet wurden, konnte bestätigt werden, dass die gesamte Oberfläche aller Substrate gleichmäßig bedruckt wurde. Keine bedeutsamen Variationen in der Struktur in oder zwischen den Bereichen mit unterschiedlicher Struktur konnten festgestellt werden.
Ungefähr 50 nm PMMA blieb in den Eindrücken zurück, welches durch Ätzen beseitigt wurde. Nach dem Ätzen hatten die Profile auf der Oberfläche des Substrats ausreichend vertikale Wände. Nach dem Ätzen wurde das Substrat in den Eindrücken mit Cr durch Verdampfen beschichtet und dann eine Stufe zum Beseitigen des übriggebliebenen PMMA ausgeführt, was in einem erfolgreichen Metallbeschichten in den Eindrücken resultierte.
14a zeigt ein Rasterelektronemikroskop-Bild eines Teils einer Maske mit Linien/Ausnehmungen mit einer Weite von 100 nm und einem Zwischenraum von 300 nm zwischen den Linien. Die totale Oberfläche der Maske betrug 25 cm². 14b zeigt einen Teil eines Substrats, in welches eine Schicht von PMMA mit der Maske in 14a in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bedruckt wurde. Die erhaltene Struktur ist sehr gleichmäßig und frei von Defekten.
14c zeigt eine aluminium-metallisierte Oberfläche eines Substrats aus Silicium, das in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bedruckt wurde, mit Linien von 100 nm, 200 nm und 500 nm Abstandsweiten zwischen den Linien. Im gezeigten Bild wurde die bedruckte Oberfläche mit Aluminium metallisiert und dann das PMMA entfernt. Die Gesamtoberfläche des Substrats betrug 25 cm².
14d zeigt Aluminiumpunkte einer Größe von 50 nm, welche auf einem Siliciumsubstrat durch Bedrucken in PMMA in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung produziert wurden. Die Punkte wurden mit verschiedenen Abstandsweiten auf einer Gesamtoberfläche von 25 cm² hergestellt. Im gezeigten Bild sind die bedruckten Oberflächen mit Aluminium metallisiert und das PMMA dann entfernt worden. Die minimale Abstandsweite wird auf weniger als 25 nm geschätzt.
Die Vorrichtung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungen und Beispiele beschränkt, kann jedoch innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche variiert werden. Es versteht sich auf einfache Art und Weise, dass zum Beispiel die Position der Maske und des Substrats in den gezeigten Figuren ausgetauscht werden kann. Auch versteht es sich, dass konventionelle Schritte in Verbindung mit Nanobedrucken ausgeführt werden sollten, wie zum Beispiel das Reinigen der Oberflächen des Substrats und der Maske, und des Raumes dazwischen, unter Benutzung von reinem partikelfreien Gas, wie zum Beispiel Stickstoffgas oder ein anderes Gas. Des weiteren versteht sich, dass die Aufhängung der Membran, die Erzeugung der Vertiefung etc. auf sehr unterschiedliche Weise ausgeführt werden kann, ohne dass von der erfindungsgemäßen Idee abgewichen wird.

Claims

Vorrichtung im Zusammenhang mit Nanobedruck-Lithographie, welche ein erstes Hauptbauteil (1) mit einer ersten im Wesentlichen ebenen Oberfläche (2a) und ein zweites Hauptbauteil (3) mit einer zweiten im Wesentlichen ebenen Oberfläche (9a) enthält, und bei der die erste und die zweite Oberfläche einander gegenüberliegen und im Wesentlichen parallel im Verhältnis zueinander mit einem verstellbaren Intervall zwischen ihnen stehen, und bei der die erste und zweite Oberfläche so angeordnet sind, einen Träger für ein Substrat (5) bzw. eine Maske (10) oder umgekehrt zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Hauptbauteil (3) auch eine Vertiefung (6) für ein Medium, und Mittel zum Einstellen des Drucks dieses Mediums innerhalb eines Bereiches von 1–500 bar Überdruck enthält, und dass eine Wand der Vertiefung (6) aus einer flexiblen Membran (9) besteht, von der eine Seite, welche von der Vertiefung (6) abgewandt ist, die zweite Oberfläche (9a) bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (9) an ihrem Umfang an dem zweiten Hauptbauteil (3) befestigt ist, vorzugsweise mittels eines Rings (11) welcher den Rand der Membran gegen das zweite Hauptbauteil drückt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (9) aus flexiblem Material besteht, vorzugsweise aus einem polymeren Material oder einem dünnen Metall, besonders bevorzugt aus Kunststoff, Gummi oder dünnem Metall, und die Membran eine Dicke von bis zu 10 mm, vorzugsweise bis 3 mm, und besonders bevorzugt bis zu 1 mm aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (9) eine maximale Weite hat, vorzugsweise einen Durchmesser von 25–400 mm, besonders bevorzugt 50–350 mm.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium aus einem Gas oder einer Flüssigkeit mit ge ringer Kompressibilität besteht, vorzugsweise aus einem Öl und besonders bevorzugt aus Hydrauliköl.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Einstellen des Drucks des Mediums so ausgestaltet sind, den Druck innerhalb eines Bereichs von 1–200 bar, vorzugsweise 1–100 bar einzustellen.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (2a) und die zweite (9a) Oberfläche so angeordnet sind, in Bezug zueinander in einer Richtung versetzt zu werden, die mit der Normalen der Oberflächen zusammenfällt, und bevorzugt auch in eine Richtung parallel zu den Oberflächen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Oberfläche (9a) so ausgestaltet ist, periskopisch in Richtung der ersten Oberfläche (2a) in einer Richtung, die mit der Normalen der Oberfläche zusammenfällt, versetzt zu werden, wobei das zweite Hauptbauteil (3) ein periskopisch versetzbares Bauteil (8, 9) enthält, welches so angeordnet ist, mit den Mitteln zur Einstellung des Mediumdrucks versetzt zu werden.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Trägerplatte (4, 4', 4'', 14, 15, 16) zwischen der ersten (2a) und/oder der zweiten (9a) Oberfläche und dem Substrat (5) oder der Maske (10) angeordnet ist und die Trägerplatte eine Dicke von 0.1–30 mm, bevorzugt 0.1–20 mm, besonders bevorzugt 0.1–10 mm und ganz besonders bevorzugt 0.1–5 mm aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (4, 4', 4'', 14, 15, 16) so angeordnet ist, mittels eines Vakuums fest gegen die Oberflächen (2a, 9a) gehalten zu werden, und/oder gegen eine andere Trägerplatte (4, 4', 4'', 14, 15, 16) und/oder gegen das Substrat (5) und/oder die Maske (10), wobei die Vorrichtung auch Mittel (19, 20, 21, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32) enthält, um ein solches Vakuum zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine (16) der mindestens einen Trägerplatte (16) aus Material besteht, das eine gute thermische Konduktivität besitzt und die Trägerplatte vorzugsweise Kanäle (18) für ein Kühlmittel aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine (15) der mindestens einen Trägerplatte (15) aus Material besteht, das eine gute thermische Isolierkapazität aufweist und die Trägerplatte vorzugsweise so ausgestaltet ist, elektrisch (17), mechanisch oder per Strahlung (R') erhitzt zu werden.
Verfahren in Verbindung mit Nanobedruck-Lithographie, im folgenden Nanobedrucken genannt, mit einem Substrat (5) und einer Maske (10), die zwischen einer ersten Oberfläche (2a) und einer zweiten Oberfläche (9a) platziert und die ersten und zweiten Oberflächen einander gegenüberliegend, im Wesentlichen eben und im Wesentlichen parallel in Bezug zueinander sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Oberfläche (9a) aus einer auf einer Seite flexiblen Membran (9) besteht und ein Überdruck von 1–500 bar in einem Medium auf der anderen Seite der Membran (9) erzeugt wird, so dass die Maske und das Substrat aneinander gepresst werden, während die erste Oberfläche (2a) als Transporteinrichtung fungiert.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (2a) und die zweite Oberfläche (9a) zunächst in Richtung zueinander versetzt werden, bevor die andere Seite der Membran (9) mit Druck beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck während der Kompression auf 5–500 bar, vorzugsweise 5–200 bar, und besonders bevorzugt 5–100 bar eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 13–15, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (5) zunächst elektrisch, mechanisch oder durch Strahlung erhitzt wird, davon gefolgt, dass die Maske (10) und das Substrat (5) durch die oben genannte Druckbeaufschlagung gegeneinander gedrückt werden, das Substrat dann mittels des Kühlmediums abgekühlt wird, und anschließend die Maske und das Substrat voneinander getrennt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13–16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nanobedruck-Zyklus in einer Zeit von weniger als 4 Minuten, bevorzugt innerhalb von 1–3 Minuten, ausgeführt wird.