JP2020184631A - 複製装置のためのフレームワーク、複製装置、並びに複製装置を使用してナノ構造および/またはマイクロ構造コンポーネントを製造する方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】複製装置のためのフレームワーク、複製装置、並びに複製装置を使用してナノ構造および/またはマイクロ構造コンポーネントを製造する方法を提供する。【解決手段】ナノ構造および/またはマイクロ構造コンポーネントを製造するための複製装置(10)のフレームワーク(20)は、ジンバルサスペンションを形成する。さらに、そのようなフレームワーク(20)を備える複製装置(10)が提供される。さらに、複製装置(10)を用いたインプリントリソグラフィによってナノ構造および/またはマイクロ構造コンポーネントを製造する方法が記載されている。【選択図】図1
Description
本発明は、ナノ構造および/またはマイクロ構造コンポーネントを製造するための複製装置のためのフレームワーク、並びにそのようなフレームワークを備える複製装置に関する。本発明はまた、複製装置を用いたインプリントリソグラフィによってナノ構造および/またはマイクロ構造コンポーネントを製造する方法に関する。
インプリントリソグラフィによってナノ構造および/またはマイクロ構造コンポーネントを製造する方法は、よく知られている。この場合、ナノ構造および/またはマイクロ構造のスタンプ表面を含むスタンプは、対応する相補的なナノ構造および/またはマイクロ構造を複製材料に形成するために、基板上の複製材料に押し込まれる。
この場合、使用される典型的な複製装置は、スタンプだけでなく基板もそれぞれ保持するための保持手段を備える。これらの保持手段は、スタンプ表面と、基板および複製材料の表面との平行な整列を確実にするために、通常、調整可能に取り付けまたは吊り下げられる。
既知の複製装置は、スタンプまたは基板の調整可能であるが同時に正確な位置合わせを確実にすることを可能にするために保持手段が非常に複雑に設計されるという欠点を有する。
インプリントリソグラフィのもう1つの課題は、スタンプと複製材料の接着の結果として複製材料に形成されるナノ構造やマイクロ構造に損傷を与えることなく、複製装置からスタンプを取り除くことである。
本発明の目的は、複製材料で生成されたナノ構造および/またはマイクロ構造の高品質を達成するために、特に、低い力を使用して複製材料からのスタンプの分離を確実にする複製装置のためのフレームワーク、複製装置、並びに複製装置を用いたインプリントリソグラフィによってナノ構造および/またはマイクロ構造コンポーネントを製造するための方法を提供することである。
目的を解決するために、リソグラフィ法によってナノ構造および/またはマイクロ構造コンポーネントを製造するための複製装置のフレームワークが提供される。フレームワークは、第1のフレームと第2のフレームのほか、固定具を有する。第1のフレームは、第1のジョイントによって固定具に接続され、第1のジョイントは、第1のフレームが固定具に対して枢動可能な第1の回転軸を画定する。第2のフレームは、第2のジョイントによって第1のフレームに接続され、第2のジョイントは、第2のフレームが第1のフレームに対して枢動可能な第2の回転軸を画定する。さらに、第2のフレームは、スタンプ、マスクおよび/または基板などのヘッドのためのホルダを備え、したがって、対応するヘッドのための保持手段を形成する。
特に、第1のフレームは、第1の回転軸の周りで固定具に対してのみ枢動可能であり、第2のフレームは、第2の回転軸の周りで第1のフレームに対してのみ枢動可能である。
この場合、固定具、第1のフレーム、および第2のフレームは、ジンバルサスペンションまたはマウントを集合的に形成する。これらの受動的機構は、単純なアセンブリを特徴とし、同時にヘッドの正確な位置合わせを保証する。
インプリントリソグラフィによってナノ構造および/またはマイクロ構造のコンポーネントを製造するために提供される複製装置の場合、スタンプと基板との間のウェッジエラーは、フレームワークによって受動的に補償され、これにより、基板または基板に塗布された複製材料の表面に対するスタンプ表面の定義された位置合わせを提供する。
フレームワーク、特に、フレームワークのホルダは、例えば、インプリントスタンプのためのスタンプ保持手段として機能する。この場合、複製装置は、基板のための固定具、またはフレームワークの下のさらなるスタンプを備える。構造のインプリンティングは、インプリントスタンプと基板、または他のスタンプを相互に移動させることによって行うことができる。
インプリントスタンプ、したがって、基板へのフレームワークの動きは、複製装置、特に、そのダウンフィード機構によって画定されるダウンフィード方向に発生する。
さらに、複製装置は、ダウンフィード方向に垂直に延びる基準面を備え、複製装置に対して画定された固定位置を備える。
基準面は、複製装置の複製領域と少なくともセクションで一致するか、またはそれと平行に実行できる。
複製装置の複製領域は、ナノ構造および/またはマイクロ構造コンポーネントを製造するための複製装置が動作するときに、コンポーネントのナノ構造および/またはマイクロ構造が形成される領域である。
フレームワークと基板またはスタンプとの間でダウンフィードの動きが発生しない、フォトリソグラフィなどの別のリソグラフィ法によってナノ構造および/またはマイクロ構造コンポーネントを製造するために提供される複製装置の場合、基準面は、複製装置のチャックに平行に、および/またはフレームワークの反対側の基板またはスタンプの表面によって少なくとも部分的に形成され得る。
ナノ構造および/またはマイクロ構造コンポーネントは、特に、半導体またはマイクロ光学コンポーネントである。
この場合、フレームワークは、リソグラフィ法、特に、ナノインプリントリソグラフィ法、ステップアンドリピート法、マイクロリソグラフィ法および/またはフォトリソグラフィ法によってナノ構造および/またはマイクロ構造コンポーネントを製造するための複製装置のために提供される。
固定具は、取り付け要素を備え、それにより、固定具は、複製装置に取り付け可能である。
好ましくは、第1の回転軸および第2の回転軸は、互いに垂直に延び、それにより、例えば、対称的に、フレームワークをより容易に組み立てることを可能にする。
スタンプが対称的な変位挙動を含むことができ、フレームワークを特にコンパクトに設計できるので、第1の回転軸と第2の回転軸が平面内を延びる場合に有利である。したがって、インプリントリソグラフィ法のフレームワークの場合、スタンプは、構造形成スタンプ表面と両方の回転軸との間の間隔が特に小さくなるようにホルダに取り付けることができる。これは、第1および/または第2の回転軸の周りのスタンプの変位の場合に、基板または複製材料に対するスタンプ表面の横方向のオフセットが特に小さいため、有利である。
加えて、または代替として、第1の回転軸および第2の回転軸は、複製装置および/またはホルダの基準面に平行に延びることができ、それにより、フレームワークをよりコンパクトに設計することができる。
一実施形態では、ホルダは、フレームワークの中立位置に、基準面に対して斜めに、特に、0°〜5°、好ましくは、1°〜2°の角度で位置合わせされる。したがって、ホルダの位置合わせは、ホルダに配置されたヘッドの構造定義面に平行に延びる平面によって画定される。インプリントリソグラフィのためのスタンプの場合、これは、構造形成スタンプ表面である。
このように、平行位置からこの角度だけ基準面へのホルダの位置合わせをずらすことにより、インプリントリソグラフィ法の場合、傾斜の方向に延びる勾配の形でスタンプに非対称な力を提供して、複製材料からスタンプを取り除くときに、異なる大きさの力がスタンプ表面と複製材料との間のスタンプの異なる端部に作用するようにすることが可能である。したがって、スタンプ表面は、複製材料の表面から非対称的に除去され、それにより、損傷を防ぐ方法で複製材料からスタンプを分離することが可能になる。その結果、形成されるナノ構造および/またはマイクロ構造の品質を向上させることができる。
ホルダの傾斜位置、すなわち、基準面に対してある角度でのホルダの位置合わせは、特に、第1および/または第2のジョイントの固有のプレストレスによって提供される。
他の実施形態では、第1のジョイントおよび第2のジョイントは、それぞれ1つの自由度のみ、すなわち、第1または第2の回転軸の周りの回転を含み、他のすべての自由度はロックされる。特に、フレームワークも遊びから解放されるように構成されている。これは、ヘッドが明確に定義された方法でフレームワークによって支持および位置合わせされ、それによって、ヘッドによって形成されるナノ構造および/またはマイクロ構造コンポーネントの高品質を保証できるため、有利である。
一実施形態によれば、第1および/または第2のジョイントはそれぞれ、ソリッドステートジョイント、特に、クロススプリングジョイントである。ソリッドステートジョイントは、遊びがないため、フレームワークを使用してヘッドをより正確にマウントまたは位置合わせすることができる。
これに関して、ソリッドステートジョイントは、フレームワークおよび/またはホルダに力を加えるリターンスプリングとして、または中立位置の方向にその位置合わせを提供して、定義された開始位置を提供することができる。
さらなる実施形態によれば、フレームワークは、少なくとも第1の弾性要素を備え、それによって、固定具は、特に、プレストレス下で第1のフレームに弾性的に接続される。加えて、または代替として、フレームワークは、少なくとも第2の弾性要素を備え、それによって、第1のフレームは、特に、プレストレス下で、第2のフレームに弾性的に接続される。このようにして、フレームは弾性的に接続される。
インプリントリソグラフィ法を使用して動作する複製装置のフレームワークの場合、定義された復元力は、弾性要素によって提供できる。前記復元力は、インプリントプロセス中にホルダを備えたスタンプが中立位置から変位した場合に、ホルダに、したがって、ホルダに取り付けられたスタンプに作用する。これは、例えば、スタンプが複製材料に押し込まれ、中立位置が複製材料の表面と平行に延びない場合に当てはまる。
さらに、弾性要素を使用して、例えば、フレームの重量、回転軸の位置合わせ、および/またはジョイントの構成により、ジンバルサスペンションの構成の結果としてシステムに導入されるフレームワークで様々なトルクを補償できる。
さらに、ホルダに取り付けられたスタンプに弾性要素を介してトルクを加えることができるため、復元力はスタンプの表面全体に非対称に分散される。すなわち、復元力の大きさはスタンプの表面のポイントによって異なる。特に、復元力は、スタンプ表面の一端からスタンプ表面の反対端まで勾配の形で変化する可能性がある。この構成は、複製材料からのスタンプの分離を助け、それにより、スタンプによって形成されるナノ構造および/またはマイクロ構造の品質の改善を可能にする。
弾性要素の少なくともいくつかは、機械的および/または電気的に、特に、圧電的に調整可能であり得る。これにより、ホルダが中立位置から変位した場合に、ホルダの位置合わせおよび/または復元力を調整できる。さらに、フレームワークは、特に、固有のトルクを補償するために、調整可能な弾性要素によって調整することができる。
一実施形態では、第1の弾性要素および/または第2の弾性要素は、それぞれ、ばね、特に、調整可能なばね、すなわち、ばね力および/またはばねの移動を調整することができるばねである。ばねは、経済的であり、定義された復元力を確実に提供する。
この場合、少なくとも2つの第1の弾性要素および/または少なくとも2つの第2の弾性要素を設けることができる。したがって、第1の2つの弾性要素は、異なる復元力を適用し、および/または2つの第2の弾性要素は、異なる復元力を適用する。
例えば、2つの第1の弾性要素は、第1の回転軸の異なる側に配置される。2つの第1の弾性要素が同じ大きさであるが反対向きの力を第1のフレームに加えた場合、2つの第1の弾性要素は、第1フレームが占める位置に対して回転する位置の方向に力を第1のフレームに加える。言い換えると、フレームに非対称に力を加えると、ゼロ位置に対して傾斜した位置になる。同じことが、2つの第2の弾性要素および第2の回転軸並びに第2のフレームの位置にも当てはまる。
フレームワークは、第1の回転軸の周りの固定具への第1のフレームの回転を制限する第1のストップを備えることができる。加えて、または代替として、フレームワークは、第2の回転軸の周りの第2のフレームの第1のフレームへの回転を制限する第2のストップを備えることができる。このようにして、第1および第2のフレームの最大変位を効果的に制限することができる。この制限の結果として、フレームワーク、特に、弾性要素の損傷を確実に防ぐことができる。
これに関して、ストップは、フレームワークを異なる要件に適合させるためのさらなる調整機能を提供するために、特に、個別に調整可能に設計することができる。
一実施形態では、少なくともいくつかのストップおよび少なくともいくつかの弾性要素は、それぞれ、組み合わされたアセンブリとして構成される。すなわち、1つのストップおよび1つの要素が共通のアセンブリを形成する。これは、アセンブリ、したがって、フレームワークを特にコンパクトに構成できるため、有利である。
例えば、ホルダと第1の回転軸および/または第2の回転軸との間の最小間隔は、最大15mm、好ましくは、最大10mmである。
加えてまたは代替として、基準面と第1の回転軸および/または第2の回転軸との間の最小間隔は、最大15mm、好ましくは、最大10mmである。
インプリントリソグラフィによってナノ構造および/またはマイクロ構造コンポーネントを製造するために提供される複製装置のフレームワークの場合、ホルダに取り付けられたスタンプのスタンプ表面と第1の回転軸および/または第2の回転軸との間の最小間隔は、最大15mm、好ましくは、最大10mmである。
第1および/または第2の回転軸の周りのスタンプの変位の場合、基板または複製材料に対するスタンプ表面の横方向のオフセットが特に小さいので、前述の場合には小さな間隔が有利である。
さらなる実施形態では、第1のフレームおよび第2のフレームは、一方が他方の内部に、好ましくは同心円状に配置される。これは、第1のフレームが第2のフレーム内に配置され、第2のフレームが第1のフレームを少なくとも部分的に囲むか、または第2のフレームが第1のフレーム内に配置され、第1のフレームが第2のフレームを少なくとも部分的に囲む。その結果、フレームワークは、特に、コンパクトである。
一実施形態によれば、フレームワークは、固定具、第1のフレームおよび/または第2のフレームを通ってホルダから垂直に離れるように延びるチャネルを備える。このようにして、チャネルは、光源の光線経路を形成できる。したがって、ホルダ内のマスクまたはスタンプは、光源によって直接的または間接的に照明することができる。
本発明によれば、前述の目的を解決するために、前述の利点を有する本発明に係るフレームワークを備える複製装置も提供される。
複製装置は、フレームワークのためマウントを備え、その上に、フレームワークは、少なくとも1つの対応する取り付け要素によって取り付け可能である。
一実施形態では、フレームワークは、複製装置の基準面に対して垂直に移動可能であり、それにより、基準面に対するホルダの間隔を、特に、自動的に変更することができる。
さらなる実施形態では、複製装置は、光源と、ホルダから光源まで延びる光線経路とを備える。このようにして、ホルダ内のマスクまたはスタンプは、光源によって、複製領域の方向に、特に、直接照明することができる。
本発明に係る前述の目的を解決するために、本発明に係る複製装置、特に、複製装置を用いて、リソグラフィ法、特に、ナノインプリントリソグラフィ法により、ナノ構造および/またはマイクロ構造コンポーネントを製造する方法も提供され、以下のステップを含む。
a)基板を提供するステップと、
b)複製装置のホルダにスタンプを提供するステップと、
c)スタンプおよび/またはホルダと基板を互いに向かって相対的に移動し、スタンプと基板が互いに平行な位置を占めるようにし、スタンプと基板の間に提供される複製材料がスタンプによってインプリントされるステップと、
d)スタンプを分離するステップであって、スタンプは、プレストレスをかけられ、および/または力によって平行位置から一方向に移動されるステップ。
a)基板を提供するステップと、
b)複製装置のホルダにスタンプを提供するステップと、
c)スタンプおよび/またはホルダと基板を互いに向かって相対的に移動し、スタンプと基板が互いに平行な位置を占めるようにし、スタンプと基板の間に提供される複製材料がスタンプによってインプリントされるステップと、
d)スタンプを分離するステップであって、スタンプは、プレストレスをかけられ、および/または力によって平行位置から一方向に移動されるステップ。
特に、ステップc)とd)との間、すなわち、インプリント後、スタンプを分離する前に、スタンプと基板との間の複製材料が次のステップで硬化され、液相から固相に変換される。それによって、複製材料内のインプリントされた構造を固定し、したがって、維持する。
この方法は、スタンプを複製材料から分離するときに、異なる大きさの力が複製材料と構造形成スタンプ表面の異なる点との間に作用し、それによって複製材料からのスタンプの分離を促進するので有利である。その結果、スタンプを分離するときにスタンプによって形成されたナノ構造および/またはマイクロ構造を損傷するリスクが軽減される。したがって、この方法により、高品質のナノ構造および/またはマイクロ構造を確実に生成することができる。
力の結果として平行位置からの方向にスタンプにプレストレスを与えるか、および/または移動することにより、力の分布が、複製材料と構造形成スタンプ表面との間に形成され、力の前記変動の場合、力スタンプ表面の一端からスタンプ表面の反対側の端に向かって徐々に減少する。したがって、複製材料がスタンプ表面の一端からスタンプ表面の反対端まで連続的に分離することを保証することが可能である。言い換えれば、スタンプは、スタンプ表面の一端から、特に、連続的に、複製材料から取り除かれる。
スタンプに面している基板の表面は、特に、複製装置の基準面にある実質的に均一な表面であり得る。あるいは、基板の表面は、構造化表面、傾斜表面、および/または湾曲した、特に、凹面の表面であり得る。
例えば、複製法では、基板表面の既存のマイクロ構造にナノ構造を重ねたり、変更したりする。
一実施形態では、スタンプおよび/またはホルダと基板が相対的にそれぞれに向かって移動する前に、スタンプおよび/またはホルダが基板に対して斜めに、特に、0°〜5°、好ましくは、1°〜2°の角度で位置合わせされる。ここで、スタンプおよび/またはホルダは、平行な位置をとることによって、基板に対してプレストレスがかけられている。これに関して、スタンプが複製材料に接触する前に、ホルダは中立位置にある。インプリントプロセス中にスタンプが複製材料に押し込まれると、スタンプ表面が基板表面に平行に位置合わせされ、スタンプは、中立位置に対してプレストレスがかけられる。このように、スタンプのプレストレスは、インプリントプロセス中に、基準面および複製領域の対応するセクションに対する平行位置からずれた弾性的に支持されたホルダによって自動的に提供され、それにより、方法が特に単純かつ効率的になる。
追加の利点と特徴は、以下の説明と添付の図面に記載されている。
ナノ構造および/またはマイクロ構造コンポーネントを製造するための複製装置10を図1に示す。複製装置10は、機械フレーム12、チャック16を備えるXYテーブル14、並びにフレームワーク20を備える支持体18を有する。
チャック16は、XYテーブル14によってXY平面に配置可能である。Y軸は、図1の画像平面に垂直に延びる。
チャック16は、製造されるナノ構造および/またはマイクロ構造コンポーネントの本体を形成する基板22の保持手段として提供される。
複製装置10は、さらに、計量ユニット24を備え、これにより、液体複製材料26(図4を参照)を、薄膜または液滴の形態でスタンプ28に適用することができる。
支持体18は、チャック16の反対側の機械フレーム12に取り付けられ、アクチュエータによってZ軸に沿って移動可能である。
フレームワーク20は、チャック16の反対側の支持体18に取り付けられ、基板22または複製材料26にナノ構造および/またはマイクロ構造を形成するために提供される構造形成スタンプ表面30を備えるスタンプ28の保持手段を形成する。
スタンプ表面30は、それがナノ範囲および/またはマイクロ範囲の構造を微視的レベルで備える場合でも、基板22または複製材料26に複製されるナノ構造および/またはマイクロ構造を形成することを可能にするために、巨視的に実質的に平面である。
複製装置10は、XY平面に平行に延在し、スタンプ表面30の反対側であり、ここで複製領域を形成する、本実施形態における基板22の表面34に対応する複製平面32を備える。
基板22の表面34は、平面である。
代替の実施形態では、複製表面は、任意の方法で、特に、湾曲および/または構造化して形成することができる。
示された実施形態では、複製装置10は、ステップアンドリピートナノインプリントリソグラフィ法によってナノ構造および/またはマイクロ構造コンポーネントを製造するために提供される。
複製装置10(図1を参照)は、複製材料26を硬化させるように構成された光源76を備える。
光源76はUVランプであり、複製材料26はUV放射により活性化および硬化できるポリマーである。
光源76は、基準面32とは反対側を向いたスタンプ28の保持手段の側の支持体18に設けられている。
スタンプ28は、UV光に対して少なくとも部分的に透明であるので、光源76のUV光は、スタンプ28を通って複製材料26に当たり、複製材料26を硬化させることができる。
もちろん、フレームワーク20および/またはスタンプ保持手段は、UV光のセクション、特に、光源76とスタンプ28との間の光線経路に位置するフレームワーク20のセクションにおいて、少なくとも透明であり得る。
さらに、複製装置10は、複製プロセスのプロセス監視のために提供される画像処理システムの一部であるカメラ78を有する。
代替の実施形態では、複製装置10は、任意のインプリントリソグラフィ法または別の方法、例えばマイクロリソグラフィ法および/またはフォトリソグラフィ法によって、ナノ構造および/またはマイクロ構造コンポーネントを生成するように構成され得る。
特に、フレームワーク20は、例えば、フォトマスク、レンズアレイおよび/または基板などのマスクの保持手段として、スタンプ28の保持手段に加えてまたは代替的に、代替実施形態で提供され得る。これらの場合、ホルダ48は、対応するヘッド、すなわち、スタンプ、マスク、基板またはレンズアレイの確実な取り付けを保証するようにそれに応じて構成することができる。
複製装置10は、製造されるナノ構造および/またはマイクロ構造コンポーネントに関する情報が格納され、製造プロセスを制御する制御ユニット80に接続されている。
フレームワーク20(図2および3を参照)は、以下に説明するように、2つの第1のジョイント42および2つの第2のジョイント44を介して互いに接続され、ジンバルサスペンションを形成する固定具36、第1のフレーム38および第2のフレーム40を備える。
固定具36は、Z軸に延在する4つの取り付け要素46を有し、それにより、固定具36は、支持体18に取り付けられる。取り付け要素46は、例えば、固定ロッドである。
この目的のために、支持体18は、取り付け要素46が挿入され、それらが取り付けられ得るフレームワークのために対応して設計されたマウントを備える。
もちろん、代替実施形態では、フレームワーク20は、任意の方法で固定具36によって支持体18に取り付けることができる。
第2のフレーム40は、取り付け要素46に対向するフレームワーク20上に配置され、組み立てられた状態で複製領域に面するスタンプ28のためのホルダ48を有する。ホルダ48は、スタンプ28をフレームワーク20に確実に取り付けることを保証し、スタンプ表面30がフレームワーク20からZ方向に離間した平面50に載るように設計されている。これにより、フレームワーク20が複製材料26と接触することなく、定義された方法でインプリントプロセスにおいて構造形成スタンプ表面30を複製材料26にインプリントできることが保証される。
本実施形態では、ホルダ48は、スタンプ28が真空によって取り付けられる真空ピックアップである。このために、ホルダ48は、第2のフレーム40の対向する側に設けられ、それを介して真空ピックアップが制御可能である2つの真空接続52を備える。
代替実施形態では、ホルダ48は、任意の方法で形成することができ、および/またはスタンプ28を取り付けるための任意のホルダとすることができる。例えば、代替実施形態では、スタンプ28は、第2のフレーム40に静電的および/または機械的に取り付けることができる。
スタンプ表面30は、正方形であり、例えば、10mm×10mmのサイズを有する。
代替実施形態では、スタンプ表面30は、任意の方法で形成することができ、任意のサイズを備えることができる。好ましくは、スタンプ表面30は、5mm〜20mmの範囲の辺の長さを備える長方形、特に、正方形を有する。
平面50は、フレームワーク20の組み立てられた状態で複製領域の反対側であり、図2のXY方向に延びる、第2のフレーム40の底面54に平行に配置される。
フレームワーク20のジンバルサスペンションは、図3に示されるように構成され、以下のように説明される。
第1のフレーム38は、2つの第1のジョイント42および第1の回転軸56を介して枢動可能に固定具36に結合され、第2のフレーム40は、第2の回転軸58を中心に2つの第2のジョイント44を介して第1のフレーム38に枢動可能に結合される。
第1の回転軸56および第2の回転軸58は、互いに垂直であり、それらが交点Sで90°の角度で交差するように相互平面にある。
代替の実施形態では、第1のフレーム38は、単一の第1のジョイント42および第1の回転軸56のみを介して枢動可能に固定具36と結合することができ、および/または第2のフレーム40は、第2の回転軸58の周りの単一の第2のジョイント44のみを介して第1のフレーム38と枢動可能に結合される。
それぞれが第1のフレーム38の反対側に配置された2つの第1のジョイント42および2つの第2のジョイント44を備える図示の実施形態の利点は、結果として、ジンバルサスペンションの安定性が向上することである。
固定具36、第1のフレーム38および第2のフレーム40はそれぞれ環状に形成され、交差点Sに対して同心に配置され、第1のフレーム38は固定具36と第2のフレーム40との間に配置される。
固定具36は、フレームワーク20を通ってZ方向に完全に延在し、ホルダ48に開口するチャネル62を形成する中央キャビティ60を有する。
この場合、光線経路は、チャネル62を通り、前記光線経路を通って、光源76の光がスタンプ28に当たる。
フレームワーク20がゼロ位置にある場合、構造形成スタンプ表面30の重心および交点Sは、両方が相互Z軸上にあることが好ましい。
フレームワーク20のゼロ位置は、図2および図3に示されるように、第1のフレーム38および第2のフレーム40が固定具36に対して平行に位置合わせされる位置である。言い換えると、第1の回転軸56および第2の回転軸58の周りの回転角度は、ゼロ位置でそれぞれ0°である。
代替実施形態では、固定具36、第1のフレーム38および第2のフレーム40は、それぞれ、例えば、U字形の環状セクションとして、任意の方法で構成することができる。
加えて、または代替として、固定具36および第2のフレーム40は、交換された位置または交換された機能を備えることができる。言い換えると、固定具36は、第1のフレーム38の外側のZ軸に対して半径方向に配置され、第2のフレーム40は、第1のフレーム38内のZ軸に対して半径方向に配置されるか、またはフレームワーク20は、第2のフレーム40によって支持体18上に取り付けられ、固定具36は、スタンプ28のためのホルダ48を備える。
さらに、第1の回転軸56および第2の回転軸58は、第1のフレーム38の任意の位置に設けることができ、任意の方法で、特に、斜めで互いに向かって延びることができる。
ジョイント42、44は、クロススプリングジョイントの形態のソリッドステートジョイントであり、単一の自由度、すなわち、対応する回転軸56、58を中心とする任意の方向の1つの回転のみを備える。
これに関して、クロススプリングジョイントは、ゼロ位置の方向にフレームワーク20に力を加えるように構成される。
この目的のために、非対称のプレストレスを実現するために、クロススプリングジョイントをそれぞれペアで互いに回転させて取り付けることができる。
ジョイント42、44並びに固定具36、第1のフレーム38および第2のフレーム40は、第1のフレーム38が、固定具36に対するゼロ位置に対して±3.5°の回転角度で第1の回転軸56の周りを回転でき、第2のフレーム40が、第1のフレーム38に対するゼロ位置に対して±3.5°の回転角度で第2の回転軸58の周りを回転できるように構成される。
基本的に、フレームワーク20は、第1のフレーム38および第2のフレーム40がそれぞれ、第1の回転軸56または第2の回転軸58の周りを任意の回転角度、例えば、ゼロ位置に対して±5°だけ回転できるように構成することができる。
フレームワーク20はまた、第1の回転軸56の周りの第1のフレーム38と固定具36との間の最大許容回転角度を制限する2つの第1のストップ64と、第2の回転軸58の周りの第2のフレーム40と第1のフレーム38との間の最大許容回転角度を制限する2つの第2のストップ66とを備える。
ストップ64、66は、これに関して、例えば、調整ねじによって調整可能であり、それにより、対応する最大許容回転角度を異なる要件に適合させることを可能にする。
さらに、フレームワーク20は、それぞれがばねの形態で提供される2つの第1の弾性要素68および2つの第2の弾性要素70を備える。
したがって、第1の弾性要素68は、第1のフレーム38を固定具36に弾性的に結合し、第2の弾性要素70は、第1のフレーム38を第2のフレーム40に弾性的に結合する。
弾性要素68、70は、第1のフレーム38を固定具36および第2のフレーム40に、互いに対して最大のキャビティの点で、すなわち、対応する回転軸56、58への最大間隔を備える第1のフレーム38の側面で接続する。
さらに、弾性要素68、70は、いずれの場合も第1フレーム38の反対側に配置される、すなわち、2つの第1の弾性要素68は、第1の回転軸56の異なる側に設けられ、2つの第2の弾性要素70は、第2の回転軸58の異なる側に設けられる。
加えて、弾性要素68、70は、例えば、止めねじによってそれぞれ調整可能であり、これにより、第1のフレーム38と固定具36との間、並びに第1のフレーム38と第2のフレームとの間にプレストレスを設定できる。このようにして、第2のフレーム40、したがって、ホルダ48、並びにスタンプ表面30の位置合わせを、固定具36に対して設定することができる。
2つの第1の弾性要素68および2つの第2の弾性要素70のそれぞれの利点は、第1および/または第2のフレーム38、40の非対称のプレストレスを実現するために、対になって互いに反対向きの復元力でこれらを取り付けることができることである。
弾性要素68、70は、本実施形態では、フレームワーク20が中立位置である場合、第2のフレーム40の底側54およびホルダ48、したがって、スタンプ表面30が基準面32に対して1.5°の角度αで整列するように設定される(図4を参照)。したがって、フレームワーク20の中立位置は、ゼロ位置とは異なり、特に、組み立てられた状態でフレームワーク20に作用する重力以外の外力がない場合、フレームワーク20が占める位置である。
代替実施形態では、角度αは、0°〜5°の間、特に、1°〜2°の間であり得る。
図2に示す実施形態では、各第1のストップ64は、第1の弾性要素68と統合されて、それぞれの場合に第1のスリーブ形状コンポーネント72になり、各第2のストップ66は、第2の弾性要素70と統合されて、それぞれの場合に第2のスリーブ形状コンポーネント74になる。
スリーブ形状コンポーネント72、74は、それぞれ、対応するストップ64、66を形成するスリーブを有し、同時に対応する弾性要素68、70のためのガイドを有する。
代替実施形態では、弾性要素68、70は、それぞれ、ストップ64、66に別々に、すなわち、互いに空間的に分離して、特に、コンポーネント72、74に結合されないように提供することができる。
もちろん、第1の弾性要素68および/または第2の弾性要素70は、任意の方法で、例えば、代替実施形態では、エラストマの形態で構成することができる。
加えて、または代替として、他の代替実施形態では、単一の第1の弾性要素68および/または単一の第2の弾性要素70のみを提供することができる。
クロススプリングジョイントが弾性要素68、70を形成することも考えられる。
さらに、第1の弾性要素68および/または第2の弾性要素70は、第1のフレーム38を固定具36と結合し、第2のフレーム40を第1のフレーム38と任意の点で弾性的に結合することができる。
フレームワーク20のこの構成の利点は、スタンプ表面30が回転軸56、58に非常に接近して配置されることである。回転軸56、58とスタンプ表面30との間の間隔Aは、25mmであり、回転軸56、58とホルダ48との間の間隔Bは、10mmである。
代替実施形態では、間隔Aおよび/または間隔Bは、それぞれ最大で15mm、特に、最大で10mmである。
さらに、フレームワーク20は、遊びがないように構成される。
基板22は、ナノ構造および/またはマイクロ構造コンポーネントを製造するための第1のステップでチャック16に取り付けられる。
次のステップでは、スタンプ28がホルダ48に取り付けられ、フレームワーク20が調整可能な弾性要素68、70によって中立位置に調整され(図4を参照)、スタンプ表面30が基準面32に対して斜めに1.5°の角度αで静止する。
ここで、複製材料26は、計量ユニット24によってスタンプ28に適用される。
代替実施形態では、複製材料26は、計量ユニット24によって基板22のポイントに適用され、このポイントで、ナノ構造および/またはマイクロ構造が形成されることになる。
基板22は、スタンプ28に対してXYテーブル14を用いて位置決めされるので、スタンプ表面30は、ナノ構造および/またはマイクロ構造が形成される点の反対側に位置する。
次のステップでは、スタンプ28が複製材料26に浸入してこれをインプリントするまで、スタンプ28は、支持体18によって基板22に向かってZ方向に移動される。
フレームワーク20で弾性的に支持されたスタンプは、支持体18を介してZ方向に加えられた圧力と複製材料26並びに基板22によって形成された抵抗の結果として、基準面32(図5を参照)に平行なスタンプ表面30と整列する。
スタンプ表面30、したがって、ホルダ48を調整することによって、第2のフレーム40は中立位置から外れて枢動し、それによって、復元力がスタンプ28に作用する。
スタンプ表面30が複製材料26並びに基板22に押し付けられる結果として生じる力は、中立位置にある基板22からより離れているスタンプ22の後端よりも、中立位置にある基板22により近い位置にあるスタンプ28の前端82の方が大きい。作用する力は、単純な矢印を使用して図5および図6に示されている。その長さは、それぞれの力の大きさにほぼ対応している。
次のステップで、複製材料26は、光源76によってスタンプ表面30と基板22との間で硬化され、それにより、複製材料26内のナノ構造および/またはマイクロ構造を固定する。前記ナノ構造および/またはマイクロ構造は、複製材料26のスタンプ表面30によってインプリントされている。
次のステップで、スタンプ28は、支持体18によって、Z方向と反対に基板22から離れるように移動される。
フレームワーク20がトルクの形でスタンプ28に及ぼす復元力の結果として、スタンプ表面30は、最初に後端84で分離し、そして、最後に、フレームワーク20が中立位置に跳ね返る結果としてより長く複製材料26と接触したままであるか、フレームワーク20が中立位置に跳ね返る結果として複製材料26に対してより長くZ方向に押し付けされる前端82で分離する。
このようにして、スタンプ28は、後端84から前端82まで連続的に複製材料26から除去され、それにより、分離中に作用する力を低減し、したがって、複製材料26に形成されたナノ構造および/またはマイクロ構造が、分離中に損傷する危険性を低減する。
スタンプ表面30のナノ構造および/またはマイクロ構造を基板22上の複数の点に複製することができるステップアンドリピート法を実現するために、前述のステップが繰り返される。
このようにして、単純な組立てを有し、遊びのないスタンプ28の正確な位置合わせを保証するフレームワーク20を備える複製装置10が提供される。
特に、基板22に対するスタンプ28の受動的なウェッジエラーは、フレームワーク20のジンバルサスペンションによって補償することができ、または基板22に対するスタンプ表面30の定義された傾斜を調整することができる。
さらに、ジンバルサスペンションは、スタンプ28と基板22の表面34との間の接触点の近くに回転軸56、58を配置することを可能にし、それにより、スタンプ28の変位の場合にスタンプ28の横方向のオフセットを最小限にする。
さらに、フレームワーク20は、スタンプ28の上に整列した光源76の組み立てを可能にする。
さらに、適切なホルダ48を備えたフレームワーク20は、例えば、マスクまたは基板などのさらなるヘッドのための保持手段として適している。
本発明は、示された実施形態に限定されない。特に、実施形態の個々の特徴は、特に、対応する実施形態の他の特徴とは無関係に、他の実施形態の特徴と任意の方法で組み合わせることができる。
Claims (17)
- 固定具(36)、第1のフレーム(38)および第2のフレーム(40)を備える、ナノ構造および/またはマイクロ構造コンポーネントを製造するための複製装置(10)のためのフレームワークであって、
前記第1のフレーム(38)は、第1のジョイント(42)によって前記固定具(36)に接続され、前記第1のジョイント(42)は、第1のフレーム(38)が前記固定具(36)に対して枢動可能な第1の回転軸(56)を画定し、
前記第2のフレーム(40)は、第2のジョイント(44)によって前記第1のフレーム(38)に接続され、前記第2のジョイント(44)は、前記第2のフレーム(40)が前記第1のフレーム(38)に対して枢動可能な第2の回転軸(58)を画定し、
前記第2のフレーム(40)は、スタンプ(28)、マスクおよび/または基板(22)のためのホルダ(48)を備える、フレームワーク。 - 前記第1の回転軸(56)および前記第2の回転軸(58)は、互いに垂直に延びることを特徴とする、請求項1に記載のフレームワーク。
- 前記第1の回転軸(56)および前記第2の回転軸(58)は、前記複製装置(10)および/または前記ホルダ(48)の平面内および/または基準面(32)に平行に延びることを特徴とする、請求項1または2に記載のフレームワーク。
- 前記ホルダ(48)は、基準面(32)に対して斜めに、特に、0°〜5°、好ましくは、1°〜2°の角度(α)で、前記フレームワーク(20)の中立位置に位置合わせされることを特徴とする、請求項1ないし3のうちいずれか1項に記載のフレームワーク。
- 前記第1のジョイント(42)および前記第2のジョイント(44)は、それぞれ1つの自由度のみを備え、特に、前記フレームワーク(20)は、遊びがないように構成されることを特徴とする、請求項1ないし4のうちいずれか1項に記載のフレームワーク。
- 前記第1および/または第2のジョイント(42、44)は、いずれの場合もソリッドステートジョイント、特に、クロススプリングジョイントであることを特徴とする、請求項5に記載のフレームワーク。
- 前記フレームワーク(20)は、少なくとも第1の弾性要素(68)を備え、これにより、前記固定具(36)が、特に、プレストレス下で、前記第1のフレーム(38)に弾性的に接続され、および/または前記フレームワーク(20)は、少なくとも第2の要素(70)を備え、これにより、前記第1のフレーム(38)が前記第2のフレーム(40)に、特に、プレストレス下で、弾性的に接続されることを特徴とする、請求項1ないし6のうちいずれか1項に記載のフレームワーク。
- 前記第1の弾性要素(68)および/または前記第2の弾性要素(70)は、それぞればね、特に、調整可能なばねであることを特徴とする、請求項7に記載のフレームワーク。
- 少なくとも2つの第1の弾性要素(68)および/または少なくとも2つの第2の弾性要素(70)が設けられ、前記2つの第1の弾性要素(68)および/または前記2つの第2の弾性要素(70)は、異なる復元力を加えることを特徴とする、請求項7または8に記載のフレームワーク。
- 前記フレームワーク(20)は、前記第1のフレーム(38)の前記固定具(36)への前記第1の回転軸(56)の周りの回転を制限する第1のストップ(64)を備え、および/または前記フレームワーク(20)は、前記第2のフレーム(40)の前記第1のフレーム(38)への前記第2の回転軸(58)の周りの回転を制限する第2のストップ(66)を備えることを特徴とする、請求項1ないし9のうちいずれか1項に記載のフレームワーク。
- 前記ホルダ(48)と前記第1の回転軸(56)および/または前記第2の回転軸(58)との間の間隔(B)は、最大15mm、好ましくは、最大10mmであることを特徴とする、請求項1ないし10のうちいずれか1項に記載のフレームワーク。
- 前記第1のフレーム(38)および前記第2のフレーム(40)は、好ましくは、同心円状に互いの中に配置されることを特徴とする、請求項1ないし11のうちいずれか1項に記載のフレームワーク。
- 前記フレームワーク(20)は、前記固定具(36)、前記第1のフレーム(38)、および/または前記第2のフレーム(40)を通って前記ホルダ(48)から離れるように垂直に延びるチャネル(62)を備えることを特徴とする、請求項1ないし12のうちいずれか1項に記載のフレームワーク。
- 特に、前記フレームワーク(20)は、前記複製装置(10)の基準面(32)に対して垂直に移動可能である、請求項1ないし13のうちいずれか1項に記載のフレームワーク(20)を備える複製装置。
- 前記複製装置(10)は、光源(76)と、前記光源(76)から前記ホルダ(48)まで延びる光線経路とを備えることを特徴とする、請求項14に記載の複製装置。
- 複製装置(10)、特に、請求項14または15に記載の複製装置(10)を用いた、リソグラフィ法、特に、ナノインプリントリソグラフィ法によってナノ構造および/またはマイクロ構造コンポーネントを製造する方法であって、
a)基板(22)を提供するステップと、
b)前記複製装置(10)のホルダ(48)にスタンプ(28)を提供するステップと、
c)前記スタンプ(28)および/または前記ホルダ(48)と前記基板(22)を互いに相対的に動かし、前記スタンプ(28)と前記基板(22)が互いに平行な位置を占め、前記スタンプ(28)と前記基板(22)との間に設けられた複製材料(26)が前記スタンプ(28)によってインプリントされるステップと、
d)前記スタンプ(28)を分離するステップであって、前記スタンプ(28)は、プレストレスがかけられ、および/または力によって平行位置から一方向に動かされる、ステップと、を含む方法。 - 前記スタンプ(28)および/または前記ホルダ(48)は、特に、0°〜5°の間、好ましくは、1°〜2°の間の角度(α)で相対的に移動される前に、前記基板(22)に対して斜めに位置合わせされ、前記スタンプ(28)および/または前記ホルダ(48)は、平行な位置をとることにより、前記基板(22)に対してプレストレスがかけられていることを特徴とする、請求項16に記載の方法。
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