TWI472422B - 奈米壓印設備和方法 - Google Patents

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Description

奈米壓印設備和方法
本發明通常是有關於微影技術，且更特別是有關於與在一微米或奈米尺寸上之結構微影技術相關連的一種設備和一種方法。本發明特別是有關於在大面積區域基板或物體上之奈米壓印微影技術。
微電子技術的發展趨勢是朝向更加微小之尺寸。目前被製造出來之商品化元件的結構尺寸是小於1微米，但是其中存在著尺寸須更進一步縮小到達小於100奈米的需求。與奈米元件有關之研究結果已提高針對尺寸小於10奈米元件商品化之可應用製造技術的要求。
若干用於製造出微米和奈米結構之最具潛力技術包括不同種類的微影技術。一項用於複製出奈米結構(亦即是尺寸等級在100奈米或以下附近的結構)之最具希望的技術係為奈米壓印微影(NIL)技術。例如是在美國專利第5,772,905號中所描述之奈米壓印微影(NIL)技術已表示出用於量產接近原子尺寸等級之結構的基本先決條件，參考例如是Stephen Y.Chou、Peter R.Krauss、Wei Zhang、Lingjie Guo和Lei Zhuang：”次－10奈米壓印微影技術和應用”，真空科學與技術期刊：B輯，第15卷，第6期(1997)。若干針對此主題之研究報告已被發表，但是到目前為止，奈米壓印微影技術仍被限制於在總面積小(一般僅有些許 平方釐米大小)之元件上的奈米壓印加工，參考例如是Stephen Y.Chou、Peter R.Krauss和Preston J.Renstorm：”奈米壓印微影技術”，真空科學與技術期刊：B輯，14，4129<美國三角國際研究中心RTI(1996)；K.Pfeiffer、G.Bleidiessel、G.Gruetzner、H.Schulz、T.Hoffmann、H.C.Scheer、C.M.Sotomayor Torres和J.Ahopelto：”具有可調整玻璃溫度之新穎聚合物材料用於奈米壓印加工的適合性”，微米和奈米工程研討會論文(1998)；以及Leuven、Bo Cui、Wei Wu、Linshu Kong、Xiaoyun Sun和Stephen Y.Chou：”在一4×4平方釐米面積上之具有45十億位元的垂直式量子磁碟”，應用物理期刊85，5534(1999)。
在一先前技術之奈米壓印微影加工程序中，一即將被壓印圖案的基板是被一模塑層覆蓋住。一即將被傳送至基板的圖案是以三維方式被預先界定於一壓印器或模板上。該壓印器被移動至與模塑層相接觸，且該模塑層被軟化(較佳地係藉由加熱)。壓印器接著是藉由一垂直運動之作用而被移動朝向已軟化的模塑層，使得該壓印器被施壓進入至已軟化的模塑層，於是，將壓印器的圖案壓印至模塑層內。該模塑層被加以冷卻，直到其硬化到達能夠隨後將壓印器分離和移除之符合需求程度。後續的蝕刻加工可以被用來於基板內複製出壓印器圖案。雖然此種奈米壓印加工程序是可以用於量產，但是到目前為止，此種奈米壓印加工程序已被限制於在總面積小(一般僅有些許平方釐米大小)之元件上的奈米壓印加工。
一種不同形式之奈米壓印微影技術一般是被視為步進快閃式壓印微影技術。國際專利申請案WO 02/067055揭示一種用於施行該步進快閃式壓印微影技術之系統。此外，該項專利申請案是有關於一步進快閃式設備(亦被稱為一步進機)之製造等級應用。在此種設備中所使用之模板具有一透明材料(一般是石英)的堅硬主體。模板在步進機內是由撓性薄膜支撐住，容許該模板沿著X軸和Y軸做樞轉運動，X軸和Y軸本身則是在一與即將被壓印加工之基板表面保持平行的平面上彼此相互垂直。此種機構亦是有關一用於控制平行度和介於模板與基板中間之間隙大小的壓力致動器。然而，此種系統於單一壓印加工步驟中，無法處理大面積的基板。一種在市場上銷售之步進快閃式系統為IMPRIO 100，由分子壓印公司所提供，該公司地址為美國78758德州奧斯汀市West Braker巷1807－C號。此種系統具有一大約25毫米×25毫米之模板影像面積。雖然此系統能夠處理尺寸大到8英吋的基板晶圓，壓印加工程序必須藉由升高模板、移開模板到旁邊來重複施行，且藉由一XY平移台之作用來將模板往下降到基板。因此，此種加工程序是相當費時，且亦不適合用於大規模生產之目的。另外，此種壓印加工程序所具有的缺失係為大於該模板尺寸之連續結構是無法被製作。總之，此項結果代表著製造成本過高，使得此種技術無法應用於精細結構裝置之大規模量產上，特別是在大面積的基板或物體上。
已知以上和隨後的描述內容，接著，本發明之一項觀點是提供一種奈米壓印設備和方法，用以減輕、緩和或是清除一項或更多項以上所確認之技術不足處與單獨存在或以任何組合出現之缺失。
本發明之若干實施例的一般性目標是提供一種奈米壓印設備和方法，用以改善在一微米或奈米尺寸上包含三維特色之結構的製造方式。本發明之若干實施例的一項目標特別是提供改良式奈米壓印設備和方法，用以將此種結構之一圖案傳送至寬度超過1英吋、且甚至是8英吋寬度、12英吋寬度和更大尺寸的基板。該設備和方法的若干實施例特別是已被開發用於在基板上結構之奈米壓印加工，其中基板所具有的大型全部面積(通常是長方形面積)是超過大約7到20平方釐米。此外，該設備和方法的若干實施例已被開發用於在連續基板上結構之奈米壓印加工，其中基板具有大型的全部面積，特別是相當大的全部面積。
依照本發明之第一觀點，一種奈米壓印設備包含：一帶有一具圖案周圍表面的第一旋轉安裝式滾筒，用以藉由將該具圖案表面與該基板相接觸來將一來自該第一旋轉安裝式滾筒之圖案傳送至一可變形基板；一帶有一面朝向該第一旋轉安裝式滾筒之具圖案表面之主要平坦周圍表面的第二旋轉安裝式滾筒，該第二旋轉安裝式滾筒是被旋轉連接至第一旋轉安裝式滾筒，用以得到該二滾筒之同步旋轉動作；其中 基板是可於該二滾筒之間移動，使得當該二滾筒相對於彼此而旋轉時，第一旋轉安裝式滾筒之具圖案表面能夠與該基板相接觸，於是，該圖案從具圖案表面傳送至基板。
在一項實施例中，當該二滾筒相對於彼此而旋轉時，第一滾筒和第二滾筒的至少其中之一滾筒是被配置用來施加壓力抵住另一滾筒。
在一項實施例中，以上所提及之壓力是在1巴到100巴正壓的範圍內，較佳地係在10巴到40巴正壓的範圍內。
在一項較佳實施例中，第二旋轉安裝式滾筒包含一用於一具有些許壓力之介質的管形孔穴，該孔穴的一壁面是由一薄膜所組成，該薄膜之一面朝向離開孔穴的一側邊組成該主要平坦周圍表面。
在一項實施例中，奈米壓印設備更還包含用於調整該介質之壓力的機構，該介質之壓力被調整至1巴到100巴正壓的範圍內，較佳地係在10巴到40巴的範圍內。
在一項實施例中，薄膜是由一可撓性材料所製成，較佳地係一聚合物材料或一薄金屬，甚至更佳地係一塑膠、 一橡膠或一薄金屬，薄膜所具有的厚度是達到10毫米，較佳地係達到3毫米或甚至更佳地係達到1毫米。
在一項實施例中，介質包含一氣體。
在一項較佳實施例中，該介質包含空氣。
在一項實施例中，第一旋轉安裝式滾筒所具有的直徑是達到5公尺，較佳地係達到2公尺，且甚至更佳地係達到1公尺。
在一項實施例中，第一旋轉安裝式滾筒所具有的長度是達到2.5公尺，較佳地係達到1.5公尺，且甚至更佳地係達到1公尺。
在一項實施例中，介於第一旋轉安裝式滾筒直徑與長度之間的比例是1：2。
在一項實施例中，第二旋轉安裝式滾筒所具有的直徑是達到5公尺，較佳地係達到2公尺，且甚至更佳地係達到1公尺。
在一項實施例中，第二旋轉安裝式滾筒所具有的長度是達到2.5公尺，較佳地係達到1.5公尺，且甚至更佳地係達到1公尺。
在一項實施例中，介於第二旋轉安裝式滾筒直徑與長度之間的比例是1：2。
在一項較佳實施例中，奈米壓印設備更還包含一用於加熱基板的加熱機構，其中在該基板移動於該第一滾筒與該第二滾筒中間之前，加熱機構被安置用來加熱基板。
在一項實施例中，加熱機構是一加熱室，加熱室被安置成使得基板能夠移動經過該加熱室，在操作過程中，基板的加熱動作是在該基板移動於該第一滾筒與該第二滾筒中間之前而被施行。
在一項實施例中，加熱機構包含至少另一具有一主要平坦加熱過周圍表面的旋轉安裝式滾筒，且加熱表面被安置成使得基板能夠移動至該加熱表面上，在操作過程中，使得基板的加熱動作是在該基板移動於該第一滾筒與該第 二滾筒中間之前，經由該加熱表面而被施行。
在一項較佳實施例中，奈米壓印設備更還包含一用於冷卻基板的冷卻機構，其中在該基板已通過該第一滾筒與該第二滾筒中間之後，冷卻機構被安置用來冷卻基板。
在一項實施例中，冷卻機構是一冷卻室，冷卻室被安置成使得基板能夠移動經過該冷卻室，在操作過程中，基板的冷卻動作是在該基板已通過該第一滾筒與該第二滾筒中間之後而被施行。
在一項實施例中，冷卻機構包含至少另一具有一主要平坦冷卻用周圍表面的旋轉安裝式滾筒，且冷卻表面被安置成使得基板能夠移動至該冷卻表面上，在操作過程中，使得基板的冷卻動作是在該基板已移動於該第一滾筒與該第二滾筒中間之後，經由該冷卻表面而被施行。
在一項實施例中，基板是一連續基板。
在一項較佳實施例中，基板是一薄片或是一薄膜。
依照本發明之另一觀點，一種奈米壓印方法是由一奈米壓印設備來施行，該奈米壓印設備具有一帶有一具圖案周圍表面的第一旋轉安裝式滾筒，用以藉由將該具圖案表面與該基板相接觸來將一來自該第一旋轉安裝式滾筒之圖案傳送至一可變形基板以及具有一帶有一面朝向該第一旋轉安裝式滾筒之具圖案表面之主要平坦周圍表面的第二旋轉安裝式滾筒，該第二旋轉安裝式滾筒是被旋轉連接至第一旋轉安裝式滾筒，用以得到該二滾筒之同步旋轉動作，其中該方法包含： 將該二滾筒相對於彼此而旋轉；以及將基板移動於該二滾筒之間，使得當該二滾筒相對於彼此而旋轉時，第一旋轉安裝式滾筒之具圖案表面能夠與該基板相接觸，於是，該圖案從具圖案表面傳送至基板。
在一項實施例中，該方法更還包含：當該二滾筒相對於彼此而旋轉時，施加壓力抵住該二滾筒的其中之一滾筒或是二滾筒。
在一項實施例中，第二旋轉安裝式滾筒包含一用於一具有些許壓力之介質的管形孔穴，該孔穴的一壁面是由一薄膜所組成，該薄膜之一面朝向離開孔穴的一側邊組成該主要平坦周圍表面，以及該方法更還包含下列步驟：調整該介質的壓力至1巴到100巴正壓的範圍內，較佳地係在10巴到40巴的範圍內。
在一項實施例中，介質包含一氣體。
在一項較佳實施例中，介質包含空氣。
在一項實施例中，該方法更還包含：在該基板移動於該第一滾筒與該第二滾筒中間之前，加熱基板。
在一項實施例中，該方法更還包含：在該基板已通過該第一滾筒與該第二滾筒中間之後，加熱基板。
在一項實施例中，基板是一連續基板。
在一項較佳實施例中，基板是一薄片或是一薄膜。
依照第三觀點，其中具有一種如在此專利說明書和在 隨附圖形中所揭示之奈米壓印設備。
參考隨附圖式，本發明之實施例將於下文中被更加完整地描述，本發明之實施例被表示於隨附圖形中。然而，本發明可以採用許多不同形式來實現，且毋須被解釋成受限於在此所提出之實施例。以上這些實施例被提供，使得該揭示內容將能夠是全部和完整，且將本發明之範圍完全傳達予熟習該項技術者。在全部的專利說明書中，相類似的元件符號代表著相類似元件。
本發明通常是有關一種用於將一來自一模板之圖案傳送至一基板的奈米壓印設備和方法。本發明是依據一與先前技術之奈米壓印加工有所不同的範例，其中模板是採用一旋轉安裝式滾筒之形式而被移動與即將被壓印圖案之基板相接觸。不同於現有的奈米壓印設備，本發明之若干實施例是依據採用二旋轉安裝式滾筒，用以將一微米或奈米尺寸的圖案傳送至即將被壓印圖案之基板。
圖1和圖2概略說明依照本發明之奈米壓印設備1的一項實施例。與如圖和圖2所示奈米壓印設備相關聯之真正圖案傳送步驟或壓印步驟、本發明之一項實施例的功能和基本加工步驟將在此被描述。
奈米壓印設備1包含一第一旋轉安裝式滾筒10。第一旋轉安裝式滾筒10帶有一具圖案周圍表面11，其中三維突塊和凹部是以一特定尺寸的高度和寬度來成形，該高度 和寬度是在1奈米到若干微米的範圍內，且該二尺寸可能是更小和較大。圓柱形狀滾筒10的直徑d1一般是介於1公寸與5公尺之間。直徑d1較佳地係在100毫米到1000毫米的範圍內。此外，滾筒10的長度一般是介於1公寸與5公尺之間。滾筒10的長度較佳地係在1公尺到3公尺的範圍內。介於旋轉滾筒直徑與長度之間的比例較佳地係大約1：2(但是並非必須)。在本專利發明人於該專利申請案提出申請日所得知之最佳應用模式中，直徑d1是大約600毫米和長度是大約1.5公尺。
奈米壓印設備1亦包含一第二旋轉安裝式滾筒30。第二旋轉安裝式滾筒30是被旋轉連接至該第一旋轉安裝式滾筒10，使得該二滾筒10、30之同步旋轉動作能夠產生。該同步旋轉動作代表著第一滾筒10的旋轉速度是與第二滾筒30的旋轉速度保持同步。此外，第二滾筒具有一主要平坦周圍表面31。第二圓柱形狀滾筒30的直徑d2一般是介於1公寸與5公尺之間。直徑d2較佳地係在100毫米到1000毫米的範圍內。此外，第二滾筒的長度一般是介於1公寸與5公尺之間。該長度較佳地係在1公尺到3公尺的範圍內。介於直徑與長度之間的比例較佳地係大約1：2(但是並非必須)。在本專利發明人於該專利申請案提出申請日所得知之最佳應用模式中，直徑d2是大約600毫米和長度是大約1.5公尺。
個別不同滾筒10、30的軸心通常是被安置成彼此相互平行，使得個別不同表面11、31主要是以平行之方式而 面朝向彼此。於是，當第一旋轉安裝式滾筒之具圖案周圍表面與第二旋轉安裝式滾筒之主要平坦周圍表面被施壓朝向彼此時，該具圖案周圍表面和面朝向具圖案表面之主要平坦周圍表面是被配置成使得以上二表面11、31通常是彼此相互平行。
當滾筒10、30相對於彼此而旋轉時，一基板20是可移動於該滾筒10、30之間。基板20是一種可變形基板20，亦即是一可變形材料之基板或是一由可變形塗佈層所覆蓋之基板。基板的形狀較佳地係一長方形(但是並非必須)。較佳地，基板20的寬度係被選擇能夠對應個別不同滾筒10、30的長度。在較佳和所揭示之實施例中，基板是一連續基板20。連續基板20可以是一薄膜或是一薄片，例如是一聚合物薄片。如同在圖形中所說明之內容，在此所使用之連續基板一詞是被用來表示出一基板所具有的長度要比其寬度還要更長許多。連續基板20是從一進給裝置60而被供應至旋轉安裝式滾筒10、30之間。在較佳和所揭示之實施例中，進給裝置60是一用於容納薄膜捲或薄片捲(例如是聚合物薄片捲)的捲軸。
在奈米壓印設備1的操作過程中，當滾筒10、30相對於彼此而正在旋轉時，基板20將移動或通過於該滾筒10、30之間，使得當該滾筒10、30相對於彼此而已旋轉時，第一旋轉安裝式滾筒10之具圖案表面11將與該基板20相接觸，於是，該圖案從具圖案表面11傳送至基板20。為了要得到將該圖案傳送至基板20之均勻壓印動作，個 別不同滾筒10、30以是被施壓朝向彼此為較有利。換言之，第一滾筒10可以被施壓抵住第二滾筒，且反之亦然。第一滾筒和第二滾筒10、30的其中之一滾筒或二滾筒可以被配置用來施加壓力抵住另一滾筒10、30。奈米壓印設備1可以包含一用於控制和調節所施加之壓力的機構。較佳地，該機構係可採用動態或靜態之方式來控制和調節壓力(但是並非必須)。此外，所施加之壓力必須可以被調節到至少是在1巴到100巴正壓的範圍內。為了要在基板20上得到足夠均勻之圖案的壓印動作，較佳地，所施加之壓力必須在10巴到40巴的範圍內。
在較佳和所揭示之實施例中，第二旋轉安裝式滾筒30包含一用於一具有些許壓力之介質的管形孔穴32。如同圖形中所說明之內容，第二滾筒30包含一內圓筒34。一薄膜33被裝配至該內圓筒34上，使得薄膜33被配置成沿著內圓筒34之周圍表面。於是，管形薄膜33的幾何旋轉軸心能夠與內圓筒34之旋轉軸心保持一致。薄膜33一般是由一可撓性材料所製成。該材料較佳地係一聚合物材料或是一薄金屬，甚至更佳地係一塑膠或是一橡膠。在較佳和所揭示之實施例中，薄膜33所具有的厚度是大約1毫米。然而，其他尺寸亦同樣地可以被採用。如同本專利發明人於該專利申請案提出申請日所得知之最佳應用模式，薄膜的厚度必須是在1毫米到10毫米之範圍內。薄膜是可以採用許多習知之傳統方式而被連接至該內圓筒34。作為一項應用實例，薄膜33是藉由在第二滾筒30之個別不 同末端側邊處的夾緊機構35而被夾持於該內圓筒34。該夾緊機構35是在圖7中被適宜地表示出來。
孔穴32意欲被用來容納一介質，該介質較佳地係一能夠經由一進入溝槽來加壓的氣體(例如是空氣、氮氣或氬氣)。該進入溝槽可以是一在圖7中所說明之進入溝槽36。因此，當介於內圓筒34與薄膜33之間的空間被該介質填充時，管形孔穴32得以成形。介於內圓筒34與薄膜33中間之空間的真正尺寸則毋須是太大。該空間的尺寸大小必須是在微米等級，使得孔穴32能夠容納介質。容納於孔穴32內之介質的加壓動作接著是可以藉由例如是被用來提供極小壓力變動量之動態控制方法而產生。另外一方面，容納於孔穴32內之介質的壓力可以被預設為一預先界定之壓力值。在孔穴內之介質的壓力是經由進入溝槽而被增加/減小，使得該介質的壓力保持在1巴到100巴之範圍內，較佳地係在10巴到40巴的範圍內。當在孔穴32內之介質的壓力增加時，薄膜33被配置成往外彎曲。
在奈米壓印設備1的操作過程中，個別不同滾筒10、30被施壓抵住彼此，同時，基板20移動於該二滾筒之間。同時，在孔穴32內之介質的壓力是可以被控制和/或調節成為增加/減小。因此，介於該二滾筒10、30之間的總壓力可以是下列壓力相加總之一組合壓力：(i)由滾筒10、30抵住彼此所施加的壓力和(ii)由容納於孔穴32內之加壓氣體所施加的壓力。當在孔穴32內之介質的壓力增加時，薄膜33往外彎曲，使得薄膜33能夠推動基板20朝 向第一滾筒10之具圖案表面11。由於來自孔穴32的壓力經過可撓性薄膜33，當薄膜33因為介質壓力的變化而往外彎曲時，介於基板20與第一滾筒10之具圖案表面11中間的整個接觸表面之上是可以得到均勻的作用力分佈狀況。如同圖3所示之說明內容，當以一微米或奈米尺寸來檢視時，以上結果能夠將滾筒10、基板20和滾筒30配置成彼此通常是相互保持平行。
圖3說明當第一旋轉安裝式滾筒10之具圖案表面11與基板20相接觸時，基板20之一部件在微米或奈米尺寸等級的剖面圖。如圖3所說明之內容，基板20具有一上側表面，在介於具圖案表面11與基板20之上側表面中間產生接觸的同時，該上側表面被配置成大致上或幾乎是與模板(亦即是第一旋轉安裝式滾筒10)之具圖案表面保持平行。此外，薄膜33(用於組成第二滾筒30之表面31)被配置成大致上或幾乎是與基板20之下側表面保持平行。以此方式，於將來自第一滾筒10之具圖案表面11的微米或奈米尺寸圖案壓印至基板20的上側表面之過程中，薄膜33係用來作為一用於施壓抵住基板20之下側表面的一般平行支承構件。
由於第一滾筒10、基板20和第二滾筒30是相對於彼此而保持著足夠的平行度(在一微米或奈米等級)，在基板20之上側表面內或在第一滾筒10之具圖案表面11上之不規則性的影響將可以被減小或甚至是消除。此外，在壓印之過程中，來自孔穴32之經由可撓性薄膜33的壓力 是作動朝向基板20之下側表面，用以容許微米或奈米尺寸的圖案從具圖案表面11適宜地壓印至可變形基板20。此外，孔穴32之介質的壓力是容許將可撓性薄膜33往外彎曲，使得一壓印加工步驟與介於個別不同滾筒10、30和基板20之間的滑動作用僅有極小關聯或是無關。為了要避免任何產生滑動作用的可能性，個別不同滾筒10、30以是相對於彼此而旋轉相連接為較佳，用以得到同步的旋轉動作。
圖4到圖6說明在圖1、圖2和圖3中所示之奈米壓印設備1的不同較佳實施例，其中該奈米壓印設備1更還包括一加熱機構40和一冷卻機構50。
在如圖4所示之實施例中，加熱機構40是一加熱室，在該基板移動於該第一滾筒與該第二滾筒10、30中間之前，該加熱室被安置用來加熱基板20。於是，當該二滾筒10、30相對於彼此而旋轉，且第一旋轉安裝式滾筒10之具圖案表面11與基板20相接觸時，於將微米或奈米尺寸圖案從第一滾筒10之具圖案表面11隨後壓印至基板之前，至少可變形基板20的上側層是可以被軟化。在加熱室40的內部，一個或更多個加熱器將熱空氣加以循環，較佳地係在攝氏100度到200度的範圍內，且甚至更佳地係在攝氏150度到170度的範圍內。同樣地，冷卻機構50是一冷卻室，於施行壓印加工步驟之過程中，在基板20已通過該第一滾筒與第二滾筒10、30中間之後，該冷卻室被安置用來冷卻基板20。因此，於將圖案從具圖案表面 11壓印至基板20之後，基板被加以冷卻，直到該基板硬化到達符合需求的程度。在冷卻室50的內部，一個或更多個冷卻器被安置用來降低基板20的溫度，使得該基板被加以冷卻，直到該基板硬化到達符合需求的程度。為了要冷卻基板20的溫度，在冷卻室50內的冷卻器被配置用來循環溫度為攝氏130度或更低溫度之水或空氣。
圖5和圖6說明本發明之較佳實施例。在如圖5和圖6所示之實施例中，加熱機構40包含一個或更多個(較佳地係為二個)被安置用來加熱基板20的加熱滾筒。同樣地，冷卻機構50亦包含一個或更多個(較佳地係為二個)被安置用來冷卻基板20的冷卻滾筒。在所揭示和較佳實施例中，二加熱滾筒40a、40b和二冷卻滾筒50a、50b是分別被用來加熱/冷卻基板20。
圖5和圖6之奈米壓印設備1包含二旋轉安裝式加熱滾筒40a、40b，每一個加熱滾筒帶有一主要平坦加熱過周圍表面41a、41b和用於調整該表面之溫度的機構，用以將溫度調整至攝氏100度到200度的範圍內，較佳地係在攝氏150度到170度的範圍內。加熱滾筒40a、40b是被旋轉連接至第一旋轉安裝式滾筒10，用以得到該加熱滾筒40a、40b和第一滾筒10之同步旋轉動作。於是，在操作的過程中，當加熱滾筒40a、40b和第一滾筒與第二滾筒10、30相對於彼此而旋轉時，基板20得以接觸到加熱過表面41a、41b。加熱滾筒40a、40b可以被安置成如圖5和圖6所說明之方式。因此，在操作的過程中，基板20的加熱動作 是在該基板移動於該第一滾筒與該第二滾筒10、30中間之前而被施行。此外，圖5和圖6之奈米壓印設備1包含二旋轉安裝式冷卻滾筒50a、50b，每一個冷卻滾筒帶有一主要平坦冷卻用周圍表面51a、51b和用於調整該表面之溫度的機構，用以將溫度調整至攝氏130度和更低溫度的範圍內。冷卻滾筒50a、50b是被旋轉連接至第一旋轉安裝式滾筒10，用以得到該冷卻滾筒50a、50b和第一滾筒10之同步旋轉動作。因此，在操作的過程中，當冷卻滾筒50a、50b和第一滾筒與第二滾筒10、30相對於彼此而旋轉時，基板20得以接觸到冷卻用表面51a、51b，使得基板20能夠被冷卻，直到該基板硬化到達符合需求的程度。
圖8到圖10揭示出一奈米壓印設備1之其他配置方式或實施例，其中係依據採用旋轉安裝式滾筒來將一微米或奈米尺寸的圖案傳送至即將被壓印圖案之基板。
依照本發明之奈米壓印設備和方法的若干實施例以是能夠於單一壓印加工步驟中，得到大面積的壓印圖案為特別有利，且具有此種超越先前習知技術之重大優點，用於在大面積基板或物體上施行奈米壓印微影技術。由於採用二旋轉安裝式滾筒，當該滾筒正在旋轉時，形式為連續基板的大面積基板或物體(例如是薄膜或聚合物薄片)是可以移動於該二旋轉安裝式滾筒之間。此項結果容許用於一具有高生產能量之連續加工程序，用以製造出包含在一微米或奈米尺寸上之三維特色的結構。本發明之若干實施例可以被用來將一微米或奈米尺寸的圖案傳送至全部面積為 400毫米×600毫米和更大尺寸之大面積基板。舉例而言，尺寸大約為400毫米×600毫米和更大尺寸的全平面顯示器則是採用一依照本發明之若干實施例的單一壓印加工方式而被壓印出圖案。於是，本發明之若干實施例首次提供用於在大面積基板或物體上大量製造出精細結構裝置的奈米壓印設備和方法，例如是在全平面顯示器的應用中。
本發明之原理已於上文中藉由實施例或是操作模式來加以描述。然而，本發明並不限於是以上所討論過之特定實施例，該特定實施例必須被視為說明用途，而非限制用，且在不偏離由隨附申請專利範圍所界定的本發明範疇之狀況下，熟習該項技術者是可以針對以上實施例做變更。
1‧‧‧奈米壓印設備
10‧‧‧第一旋轉安裝式滾筒
11‧‧‧具圖案周圍表面
20‧‧‧基板
30‧‧‧第二旋轉安裝式滾筒
31‧‧‧主要平坦周圍表面
32‧‧‧管形孔穴
33‧‧‧薄膜
34‧‧‧內圓筒
35‧‧‧夾緊機構
36‧‧‧進入溝槽
40‧‧‧加熱機構
40a‧‧‧旋轉安裝式加熱滾筒
40b‧‧‧旋轉安裝式加熱滾筒
41a‧‧‧主要平坦加熱過周圍表面
41b‧‧‧主要平坦加熱過周圍表面
50‧‧‧冷卻機構
50a‧‧‧旋轉安裝式冷卻滾筒
50b‧‧‧旋轉安裝式冷卻滾筒
51a‧‧‧主要平坦冷卻用周圍表面
51b‧‧‧主要平坦冷卻用周圍表面
60‧‧‧進料裝置
d1‧‧‧直徑
d2‧‧‧直徑
P‧‧‧壓力
從本發明之實施例的詳細描述內容中，本發明之其他目標、特色和優點明顯得知，其中參考隨附圖式，本發明之實施例係被詳加描述，圖式中：圖1為依照本發明一項實施例之奈米壓印設備的剖面側視圖；圖2為如圖1所示之奈米壓印設備的不同視圖；圖3為在一微米或奈米等級的剖面側視圖，其中說明當第一滾筒、第二滾筒和一基板被配置成通常彼此相互平行時，此刻一來自第一滾筒之一具圖案表面的圖案將被傳送至基板；圖4為依照本發明一項實施例之奈米壓印設備的剖面 側視圖，其中奈米壓印設備更還包括一加熱室和一冷卻室；圖5為依照本發明一項實施例之奈米壓印設備的剖面側視圖，其中奈米壓印設備更還包括加熱滾筒和冷卻滾筒；圖6為如圖5所示之奈米壓印設備的不同視圖；圖7為如圖5和圖6所示奈米壓印設備之第一滾筒和第二滾筒實施例的剖面圖；以及圖8到圖10說明一種奈米壓印設備的不同實施例。
10‧‧‧第一旋轉安裝式滾筒
20‧‧‧基板
30‧‧‧第二旋轉安裝式滾筒
60‧‧‧進料裝置

Claims (40)

  1. 一種奈米壓印設備(1)，其包含：一帶有一具圖案周圍表面(11)的第一旋轉安裝式滾筒(10)，用以藉由將該具圖案周圍表面(11)與一可變形基板(20)相接觸來將一來自該第一旋轉安裝式滾筒(10)之圖案傳送至該基板(20)；一帶有一面朝向該第一旋轉安裝式滾筒(10)之具圖案周圍表面(11)之主要平坦周圍表面(31)的第二旋轉安裝式滾筒(30)，該第二旋轉安裝式滾筒(30)是被旋轉連接至第一旋轉安裝式滾筒(10)，用以得到該二滾筒(10、30)之同步旋轉動作；基板(20)是於該二滾筒(10、30)之間移動，使得當該二滾筒(10、30)相對於彼此而旋轉時，第一旋轉安裝式滾筒(10)之具圖案周圍表面(11)能夠與該基板(20)相接觸，於是，該圖案從具圖案周圍表面(11)傳送至基板(20)；其中該第二旋轉安裝式滾筒(30)包含一用於一具有些許壓力之介質的管形孔穴(32)，該孔穴(32)的一壁面是由一薄膜(33)所組成，該薄膜之一面朝向離開孔穴(32)的一側邊組成該主要平坦周圍表面(31)。
  2. 如申請專利範圍第1項之奈米壓印設備(1)，其中當該二滾筒(10、30)相對於彼此而旋轉時，第一滾筒和第二滾筒(10、30)的至少其中之一滾筒是被配置用來施加壓力抵住另一滾筒(10、30)。
  3. 如申請專利範圍第2項之奈米壓印設備(1)，其中以上所提及之壓力係在1巴到100巴正壓的範圍內。
  4. 如申請專利範圍第2項之奈米壓印設備(1)，其中以上所提及之壓力係在10巴到40巴正壓的範圍內。
  5. 如申請專利範圍第1項之奈米壓印設備(1)更還包含用於調整該介質之壓力的機構，該介質之壓力被調整至1巴到100巴正壓的範圍內。
  6. 如申請專利範圍第1項之奈米壓印設備(1)更還包含用於調整該介質之壓力的機構，該介質之壓力被調整至10巴到40巴的範圍內。
  7. 如申請專利範圍第1項之奈米壓印設備，其中薄膜(33)是由一可撓性材料所製成，其係一聚合物材料或一薄金屬，或係一塑膠、一橡膠或一薄金屬，薄膜(33)所具有的厚度是達到10毫米，或係達到3毫米或係達到1毫米。
  8. 如申請專利範圍第1項之奈米壓印設備，其中介質包含一氣體。
  9. 如申請專利範圍第8項之奈米壓印設備，其中該介質包含空氣。
  10. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之奈米壓印設備，其中第一旋轉安裝式滾筒(10)所具有的直徑是達到5公尺。
  11. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之奈米壓印設備，其中第一旋轉安裝式滾筒(10)所具有的直徑係達到2 公尺。
  12. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之奈米壓印設備，其中第一旋轉安裝式滾筒(10)所具有的直徑係達到1公尺。
  13. 如申請專利範圍第10項之奈米壓印設備，其中第一旋轉安裝式滾筒(10)所具有的長度係達到2.5公尺。
  14. 如申請專利範圍第10項之奈米壓印設備，其中第一旋轉安裝式滾筒(10)所具有的長度係達到1.5公尺。
  15. 如申請專利範圍第10項之奈米壓印設備，其中第一旋轉安裝式滾筒(10)所具有的長度係達到1公尺。
  16. 如申請專利範圍第13項之奈米壓印設備，其中介於第一旋轉安裝式滾筒(10)直徑與長度之間的比例是1：2。
  17. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之奈米壓印設備，其中第二旋轉安裝式滾筒(30)所具有的直徑係達到5公尺。
  18. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之奈米壓印設備，其中第二旋轉安裝式滾筒(30)所具有的直徑係達到2公尺。
  19. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之奈米壓印設備，其中第二旋轉安裝式滾筒(30)所具有的直徑係達到1公尺。
  20. 如申請專利範圍第17項之奈米壓印設備，其中第二旋轉安裝式滾筒(30)所具有的長度係達到2.5公尺。
  21. 如申請專利範圍第17項之奈米壓印設備，其中第二 旋轉安裝式滾筒(30)所具有的長度係達到1.5公尺。
  22. 如申請專利範圍第17項之奈米壓印設備，其中第二旋轉安裝式滾筒(30)所具有的長度係達到1公尺。
  23. 如申請專利範圍第20項之奈米壓印設備，其中介於第二旋轉安裝式滾筒(30)直徑與長度之間的比例是1：2。
  24. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之奈米壓印設備，更還包含一用於加熱基板(20)的加熱機構(40)，其中在該基板移動於該第一滾筒與該第二滾筒(10、30)中間之前，加熱機構被安置用來加熱基板(20)。
  25. 如申請專利範圍第24項之奈米壓印設備，其中加熱機構是一加熱室，加熱室被安置成使得基板(20)能夠移動經過該加熱室，在操作過程中，基板(20)的加熱動作係在該基板移動於該第一滾筒與該第二滾筒(10、30)中間之前而被施行。
  26. 如申請專利範圍第24項之奈米壓印設備，其中加熱機構包含至少另一具有一主要平坦加熱過周圍表面(41a、41b)的旋轉安裝式滾筒(40a、40b)，且加熱表面被安置成使得基板(20)能夠移動至該加熱表面(41a、41b)上，在操作過程中，使得基板(20)的加熱動作係在該基板移動於該第一滾筒與該第二滾筒(10、30)中間之前，經由該加熱表面(41a、41b)而被施行。
  27. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之奈米壓印設備，更還包含一用於冷卻基板(20)的冷卻機構(50)，其中在該基板已通過該第一滾筒與該第二滾筒(10、30) 中間之後，冷卻機構(50)被安置用來冷卻基板(20)。
  28. 如申請專利範圍第27項之奈米壓印設備，其中冷卻機構(50)是一冷卻室，冷卻室被安置成使得基板(20)能夠移動經過該冷卻室，在操作過程中，基板(20)的冷卻動作係在該基板已通過該第一滾筒與該第二滾筒(10、30)中間之後而被施行。
  29. 如申請專利範圍第27項之奈米壓印設備，其中冷卻機構(50)包含至少另一具有一主要平坦冷卻用周圍表面(51a、51b)的旋轉安裝式滾筒(50a、50b)，且冷卻表面被安置成使得基板(20)能夠移動至該冷卻表面(51a、51b)上，在操作過程中，使得基板(20)的冷卻動作係在該基板已移動於該第一滾筒與該第二滾筒(10、30)中間之後，經由該冷卻表面(51a、51b)而被施行。
  30. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之奈米壓印設備，其中基板是一連續基板。
  31. 如申請專利範圍第30項之奈米壓印設備，其中基板是一薄片或是一薄膜。
  32. 一種奈米壓印方法，其係由一奈米壓印設備來施行，該奈米壓印設備具有一帶有一具圖案周圍表面的第一旋轉安裝式滾筒，用以藉由將該具圖案周圍表面與一可變形基板相接觸來將一來自該第一旋轉安裝式滾筒之圖案傳送至該可變形基板，以及具有一帶有一面朝向該第一旋轉安裝式滾筒之具圖案周圍表面之主要平坦周圍表面的第二旋轉安裝式滾筒，該旋轉安裝式滾筒是被旋轉連接至第一 旋轉安裝式滾筒，用以得到該二滾筒之同步旋轉動作，其中該方法包含：將該二滾筒相對於彼此而旋轉；以及將該可變形基板移動於該二滾筒之間，使得當該二滾筒相對於彼此而旋轉時，第一旋轉安裝式滾筒之具圖案周圍表面能夠與該可變形基板相接觸，於是，該圖案從具圖案周圍表面傳送至該可變形基板；其中該第二旋轉安裝式滾筒包含一用於一具有些許壓力之介質的管形孔穴，該孔穴的一壁面是由一薄膜所組成，該薄膜之一面朝向離開孔穴的一側邊組成該主要平坦周圍表面，該方法還包含下列步驟：調整該介質的壓力至1巴到100巴正壓的範圍內。
  33. 如申請專利範圍第32項之奈米壓印方法，更還包含下列步驟：當該二滾筒相對於彼此而旋轉時，施加壓力抵住該二滾筒的其中之一滾筒或是二滾筒。
  34. 如申請專利範圍第32項或第33項之奈米壓印方法，其中該方法更包含下列步驟：調整該介質的壓力至10巴到40巴的範圍內。
  35. 如申請專利範圍第32項之奈米壓印方法，其中介質包含一氣體。
  36. 如申請專利範圍第35項之奈米壓印方法，其中介質包含空氣。
  37. 如申請專利範圍第32或33項之奈米壓印方法，更 還包含下列步驟：在該基板移動於該第一滾筒與該第二滾筒中間之前，加熱基板。
  38. 如申請專利範圍第32或33項之奈米壓印方法，更還包含下列步驟：在該基板已通過該第一滾筒與該第二滾筒中間之後，冷卻基板。
  39. 如申請專利範圍第32或33項之奈米壓印方法，其中基板是一連續基板。
  40. 如申請專利範圍第39項之奈米壓印方法，其中基板是一薄片或是一薄膜。
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