(57)【要約】【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
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【発明の概要】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係るフレームワークを備える複製装置を概略図で示している。
【図２】図１のフレームワークを斜視図でゼロ位置に示している。
【図３】図１のフレームワークを概略図でゼロ位置に示している。
【図４】図１の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ための本発明に係る方法を概略図で示している。
【図５】図１の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ための本発明に係る方法を概略図で示している。
【図６】図１の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ための本発明に係る方法を概略図で示している。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
基板２２の表面３４は、平面である。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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