專利名稱：納米壓印設備及方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明主要涉及光刻技術(shù)，更具體地說，涉及一種與微米或納 米級的光刻結(jié)構(gòu)相關聯(lián)的設備及方法。特別地，本發(fā)明涉及在大面 積基纟反或物體上的納米壓印光刻。
背景技術(shù)：
微電子技術(shù)的趨勢是朝向更小尺寸的方向發(fā)展。雖然現(xiàn)在商業(yè) 部件在尺寸上以小于一孩史米的結(jié)構(gòu)制造，但是存在著對尺寸進一步降低到<100 nm的需要。對于納米部件的研究已經(jīng)引發(fā)了對用于尺 寸〈10nm的部4牛的商業(yè)應用制造4支術(shù)的需求。用于孩i:米或納米結(jié)構(gòu)的最引人關注的^支術(shù)中的一些包括不同 類型的光刻技術(shù)。用于再造納米結(jié)構(gòu)(即，100nm或更小等級的結(jié) 構(gòu))的最具前途的技術(shù)中的一種是納米壓印光刻(NIL)技術(shù)。例 如美國專利No. 5,772,905中所描述的納米壓印光刻(NIL)技術(shù)已 7>開了用于大量生產(chǎn)4妄近原子級別的結(jié)構(gòu)的基本先決條件，例如參7fec/mo/. & Ko/. 75, iVo. 6, (7997,在該主題上已提出了多個研究報 告，但是迄今為止，NIL技術(shù)仍然被限制于在小的總面積(通常僅 幾個平方厘米)部4牛上的納米壓印，例3口參見^ep/ze" K C7zow,尸e&r船/『w,Zj'm/zw《o"g,Jf/ao_yww5"zm iSye/ Aew K在納米壓印光刻工藝的現(xiàn)有技術(shù)中，待圖案化的基板被可模制 層覆蓋。待轉(zhuǎn)印到基板上的圖案以三維的方式預先定義于印?；蚰?板上。將印模與可模制層接觸，并且優(yōu)選地通過加熱將該層軟化。 然后通過垂直移動將印模朝向軟化層移動，4吏得印模按壓到軟化層 中，因而在可模制層中形成印模圖案的印記。將該層冷卻，直至其 硬化至令人滿意的程度，接著將印模分離并移除。隨后的蝕刻可以 用來將印模圖案復制于基板中。雖然該納米壓印工藝可能能夠大量 生產(chǎn)，但是迄今為止，其仍被限制于在小的總面積(通常僅幾個平 方厘米)部件上的納米壓印。納米壓印光刻4支術(shù)的一種不同形式通常凈皮稱為步進閃光式 (step and flash)壓印光刻技術(shù)。國際專利申請WO 02/067055公 開了一種用于應用步進閃光式壓印光刻4支術(shù)的系統(tǒng)。其中，該文獻 涉及步進閃光式設備(也稱為步進機)的生產(chǎn)級別的實施。用于該 設備的才莫板具有透明材料(通常是石英)的剛性本體。該沖莫板通過 撓性件而被支撐于步進機中，所述撓性件允許模板圍繞X和Y軸 4區(qū)轉(zhuǎn)，X和Y軸在平^f亍于4寺壓印的基4反表面的平面內(nèi)互相垂直。該 機構(gòu)還包括用于控制模板與基板之間的平行性和間隙的壓電式致 動器。但是，該系統(tǒng)不能夠以單個壓印步驟的形式處理大面積基板。 市場上所提供的步進閃光式系統(tǒng)是由Molecular Imprints, Inc., 1807-C West Braker Lane， Austin, TX 78758, U.S.A.提供的IMPRIO 100。該系統(tǒng)具有大約25 mmx25 mm的才莫板圖4象面積。雖然該系統(tǒng)能夠處理等于8英寸的基板晶片，但是必須借助于X-Y轉(zhuǎn)換步驟， 通過升高模板、將模板移動到旁邊、并將模板再次降低到基板來重 復壓印工藝。因此，該工藝相對來說浪費時間，且對于大規(guī)才莫生產(chǎn) 來說也不太有利。而且，該壓印工藝還受到不能生產(chǎn)大于所述模板 尺寸的連續(xù)基板的缺陷的影響。總之，這意味著，生產(chǎn)成本可能太 高，以至于不能引起人們的興趣將該技術(shù)用于精細基板器件的大規(guī) 模生產(chǎn)，尤其是在大面積基板或物體上。發(fā)明內(nèi)容考慮到上面和以下的描述，本發(fā)明的一個方面在于提供一種納 米壓印i殳備及方法，其致力于單個地或以4壬意組合的方式減少、減 輕或消除現(xiàn)有4支術(shù)中的 一個或多個上述缺陷以及缺點。本發(fā)明 一些實施例的主要目的在于提供一種納米壓印設備及 方法，以便提高包括微米或納米級三維特征的結(jié)構(gòu)的制造。具體地 說，本發(fā)明一些實施例的目的在于提供改進的納米壓印設備及方 法，以便將該結(jié)構(gòu)的圖案轉(zhuǎn)印到寬度大于一英寸、甚至寬度為8英 寸、寬度為12英寸、和更大的基玲反上。具體i也i兌，已研發(fā)了該i殳 備及方法的一些實施例用于基板上的結(jié)構(gòu)的納米壓印，所述基板具 有較大的總面積，通常為矩形形狀的面積，其大于大約7-20cm2。 另夕卜，已研發(fā)了該設備及方法的 一些實施例用于連續(xù)基板上的結(jié)構(gòu) 的納米壓印，所述基板具有較大的總面積，特別是顯著較大的總面 積。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，納米壓印設備包括第一可轉(zhuǎn)動安裝輥，具有圖案化圓周表面，用于通過^f吏該圖案 化圓周表面與可變形基板相接觸而將圖案從第一可轉(zhuǎn)動安裝輥轉(zhuǎn) 印到該基板上；第二可轉(zhuǎn)動安裝輥，具有與第 一可轉(zhuǎn)動安裝輥的圖案化表面面 對的基本平滑的圓周表面，第二可轉(zhuǎn)動安裝輥與第一可轉(zhuǎn)動安裝輥可轉(zhuǎn)動地結(jié)合，以便所述輥同步轉(zhuǎn)動；其中，基板可在所述輥之間移動，使得當所述輥相對于彼此轉(zhuǎn)動時， 第 一可轉(zhuǎn)動安裝輥的圖案化表面與所述基板接觸，從而所述圖案從 圖案化表面轉(zhuǎn)印到基板上。在一個實施例中，第一輥和第二輥中的至少一個3皮布置成當所 述輥相對于4皮此轉(zhuǎn)動時向另 一個輥施加壓力。在一個實施例中，所述壓力在1-100 bar正壓范圍內(nèi)，優(yōu)選地在 10-40 bar正壓范圍內(nèi)。在優(yōu)選實施例中，第二可轉(zhuǎn)動安裝輥包括用于具有一定壓力的 介質(zhì)的管狀空腔，所述空腔的壁由隔膜構(gòu)成，該隔膜的遠離空腔的 一側(cè)形成所述基本平滑的圓周表面。在一個實施例中，納米壓印i殳備進一步包括用于將所述介質(zhì)的 壓力調(diào)節(jié)至1-100 bar正壓范圍內(nèi)、優(yōu)選10-40 bar正壓范圍內(nèi)的壓 力的裝置。在一個實施例中，隔膜由柔性材料制成，優(yōu)選聚合物材料或薄 金屬，甚至更優(yōu)選塑料、橡膠或薄金屬，隔膜具有等于10mm、優(yōu) 選等于3 mm、或甚至更優(yōu)選等于1 mm的厚度。在一個實施例中，介質(zhì)包括氣體。在一個優(yōu)選實施例中，所述介質(zhì)包4舌空氣。在一個實施例中，第一可轉(zhuǎn)動安裝輥具有等于5m、優(yōu)選等于 2 m、甚至更優(yōu)選等于1 m的直徑。在一個實施例中，第一可轉(zhuǎn)動安裝輥具有等于2.5 m、優(yōu)選等 于1.5m、甚至更優(yōu)選等于lm的長度。在一個實施例中，第一可轉(zhuǎn)動安裝輥的直徑與長度之間的比例 為1:2。在一個實施例中，第二可轉(zhuǎn)動安裝輥具有等于5m、優(yōu)選等于 2m、甚至更優(yōu)選等于1 m的直徑。在一個實施例中，第二可轉(zhuǎn)動安裝輥具有等于2.5 m、優(yōu)選等 于1.5 m、甚至更優(yōu)選等于1 m的長度。在一個實施例中，第二可轉(zhuǎn)動安裝輥的直徑與長度之間的比例 為1:2。在優(yōu)選實施例中，納米壓印設備進一步包括用于加熱基板的加 熱裝置，其中加熱裝置設置成在所述基板在所述第 一輥與第二輥之 間移動之前加熱基才反。在一個實施例中，力口熱裝置為加熱室，該加熱室設置成使得基 4反可移動穿過所述加熱室，從而在，喿作期間，在所述基纟反在所述第 一輥與第二輥之間移動之前，對基板進行加熱。在一個實施例中，加熱裝置包括具有基本上平坦的圓周加熱表 面的至少一個其它可轉(zhuǎn)動安裝4昆，所述其它可轉(zhuǎn)動安裝輥;故布置成 使基板可在所述加熱表面上移動，從而在操作期間，在所述基板在 所述第一輥與第二輥之間移動之前通過所述加熱表面對基板進行 力口熱。在優(yōu)選實施例中，納米壓印設備進一步包括用于冷卻基板的冷 卻裝置，其中冷卻裝置被布置成在所述基板在所述第 一輥與第二輥 之間通過之后冷卻基4反。在一個實施例中，冷卻裝置為冷卻室，該冷卻室"i殳置成使基板可移動穿過所述冷卻室，/人而在#:作期間，在所述基板在所述第一 輥與第二輥之間通過之后對基玲反進4亍冷卻。在一個實施例中，冷卻裝置包括具有基本上平坦的圓周冷卻表 面的至少 一個其它可轉(zhuǎn)動安裝輥，所述其它可轉(zhuǎn)動安裝輥;陂布置成 使基板可在所述冷卻表面上移動，從而在操作期間，在所述基板在 所述第一輥與第二輥之間移動之后通過所述冷卻表面對基板進4亍 冷卻。在一個實施例中，基板為連續(xù)基板。 在優(yōu)選實施例中，基板為薄片或薄膜。^^艮據(jù)本發(fā)明的另 一方面，通過具有第 一可轉(zhuǎn)動安裝輥和第二可 轉(zhuǎn)動安裝輥的設備而進行的納米壓印方法，其中，所述第一可轉(zhuǎn)動 安裝輥具有圖案化圓周表面，用于通過使該圖案化圓周表面與可變形基板相接觸而將圖案從第 一可轉(zhuǎn)動安裝輥轉(zhuǎn)印到該基板上；第二 可轉(zhuǎn)動安裝輥具有與第一可轉(zhuǎn)動安裝輥的圖案化表面面對的基本 平滑的圓周表面，第二可轉(zhuǎn)動安裝輥與第一可轉(zhuǎn)動安裝輥可轉(zhuǎn)動地 結(jié)合，以^更所述輥同步轉(zhuǎn)動，其中，所述方法包括相對于^:此轉(zhuǎn)動所述輥；以及在所述輥之間移動基板，使得當所述輥相對于;f皮此轉(zhuǎn)動時，第 一可轉(zhuǎn)動安裝輥的圖案化表面與所述基板接觸，從而所述圖案從圖 案化表面轉(zhuǎn)印到基板上。在一個實施例中，所述方法進一步包括當所述輥相對于4皮此轉(zhuǎn)動時，向所述輥中的任一個或兩個施加 壓力。在一個實施例中，第二可轉(zhuǎn)動安裝輥包括用于具有一定壓力的 介質(zhì)的管狀空腔，所述空腔的壁由隔膜構(gòu)成，該隔膜的遠離空腔的 一側(cè)形成所述基本平滑的圓周表面，并且所述方法進一步包4舌如下 步驟將所述介質(zhì)的壓力調(diào)節(jié)至1 -100 bar正壓范圍內(nèi)，伊C選地調(diào)節(jié)至 10-40 bar正壓范圍內(nèi)。在一個實施例中，介質(zhì)包括氣體。在優(yōu)選實施例中，介質(zhì)包括空氣。在一個實施例中，所述方法進一步包括當所述基板在所述第 一輥與第二輥之間移動之前，對基板 進行力口熱。在一個實施例中，所述方法進一步包4舌當所述基板在所述第一輥與第二輥之間通過之后，對基板 進4亍冷卻。在一個實施例中，基板為連續(xù)基板。 在優(yōu)選實施例中，基4反為薄片或薄膜。根據(jù)第三方面，提供了 一種如該說明書和附圖中所公開的納米 壓印設備。附圖i兌明本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點將通過對本發(fā)明實施例的以下 詳細描述而顯而易見，其中，將參照附圖對本發(fā)明的實施例進4亍更 詳細描述，附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的納米壓印設備的橫截面?zhèn)纫晥D；圖2是圖1中納米壓印設備的不同3見圖；圖3是在^f鼓米或納米級上示出了在將圖案從第 一輥的圖案表面 轉(zhuǎn)印到基板上時，當?shù)谝惠?、第二輥和基板大致平行于彼此布置時 的牙黃截面?zhèn)纫灰妶D；圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的納米壓印設備的橫截面?zhèn)纫晥D，其 中納米壓印設備進一步包括加熱室和冷卻室；圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的納米壓印設備的橫截面?zhèn)纫晥D，其 中納米壓印設備進一步包括加熱輥和冷卻輥；圖6是圖5中納米壓印設備的不同視圖；圖7是圖5和圖6中所示的納米壓印i殳備的第一輥和第二輥的 實施例的4黃截面一見圖；以及圖8-10示出了納米壓印設備的不同實施例。
具體實施方式
下面將參照附圖更加全面地描述本發(fā)明的實施例，附圖中示出 了本發(fā)明的實施例。4旦是，本發(fā)明還可以以多種不同的方式實施， 并且不應被構(gòu)造成局限于這里所闡述的實施例。相反，提供這些實 施例，佳_得該7>開更充分和完全，并將本發(fā)明的范圍傳達纟會本領域 技術(shù)人員。全文中，相同的標號表示相同的元件。本發(fā)明主要涉及一種用于將圖案從模板上轉(zhuǎn)印到基板上的納 米壓印設備及方法。本發(fā)明基于不同于現(xiàn)有技術(shù)的納米壓印的示 例，其中，模板將以可轉(zhuǎn)動安裝輥的形式與待圖案化的基板接觸。 與現(xiàn)有的納米壓印i殳備不同，本發(fā)明的一些實施例基于兩個可轉(zhuǎn)動 安裝輥的使用，用來將微米或納米尺寸的圖案轉(zhuǎn)印到待圖案化的基 板上。圖1和2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的納米壓印設備1的實施 例。現(xiàn)在，將結(jié)合圖1和2中所示的納米壓印設備描述本發(fā)明實施 例的實際圖案轉(zhuǎn)印步驟(或壓印步驟)的功能和基本工藝步驟。納米壓印i殳備1包括第一可轉(zhuǎn)動安裝輥10。第一可轉(zhuǎn)動安裝輥 IO具有圖案化的圓周表面11,在該表面ll中，三維突起和凹槽形 成為具有高度和寬度在1 nm至幾個nm范圍內(nèi)的特4正尺寸，并且可 能更小或更大。圓柱輥10的直徑dl通常在l分米到5米之間。優(yōu) 選地，直徑dl在100-1000毫米的范圍內(nèi)。另外，輥的長度通常在 1分米到5米之間。優(yōu)選地，輥10的長度在1-3米的范圍內(nèi)。優(yōu)選 地，^旦不是必須地，可轉(zhuǎn)動輥的直徑與長度之間的比例大約為1:2。 在發(fā)明人于該申請?zhí)峤恢找阎淖顑?yōu)方式中，直徑dl可以為大 約600毫米，并且長度為大約1.5米。納米壓印設備1還包括第二可轉(zhuǎn)動安裝輥30。第二可轉(zhuǎn)動安裝 輥30可轉(zhuǎn)動地與第一可轉(zhuǎn)動安裝輥10結(jié)合，從而^f呆證了輥10、 30 的同步轉(zhuǎn)動。同步轉(zhuǎn)動的意思是，第一輥10的轉(zhuǎn)動速度與第二輥 30的轉(zhuǎn)動速度同步。另外，第二輥具有基本平滑的圓周表面31。 第二圓柱輥30的直徑d2通常在1分米到5米之間。優(yōu)選地，直徑 d2在100-1000毫米的范圍內(nèi)。另外，第二輥的長度通常在1分米 到5米之間。優(yōu)選地，直徑在l-3米的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，但不是必 須地，直徑與長度之間的比例大約為1:2。在發(fā)明人于該申i青提交 之曰已知的最優(yōu)方式中，直徑d2可以為大約600毫米，并且長度 為大約1.5米。各個輥10、 30的軸線布置成大致彼此平行，使得各個表面11、 31基本上以平行的方式面對彼此。因此，第一可轉(zhuǎn)動安裝輥的圖案 化圓周表面與第二可轉(zhuǎn)動安裝輥的面對該圖案化表面的基本平滑 圓周表面^皮布置成，當這些表面11、 31 ^皮朝向^皮此按壓時基本上 彼此平行。當輥IO、 30相對于4皮此轉(zhuǎn)動時，基寺反20可在壽昆10、 30之間 移動?；?0為可變形基板20,例如，可變形材料的基板或由可 變形涂層覆蓋的基板。優(yōu)選地，但不是必須地，基板具有矩形形狀。 基板20的寬度優(yōu)選地被選擇成與各個輥10、 30的長度相對應。在 優(yōu)選的公開實施例中，基板為連續(xù)基板20。該連續(xù)基板20可以為 薄膜或薄片，例如，聚合物薄片。正如此處所使用的，術(shù)語"連續(xù) 基板"用于表示長度相比于寬度大得多的基板，如圖中所示。連續(xù) 基板20可以從供給裝置60被供給到可轉(zhuǎn)動安裝輥10、 30之間。 在優(yōu)選的公開實施例中，供給裝置60是用于容納薄膜巻或薄片巻 (例如聚合物薄片巻)的巻軸。在納米壓印設備1的才喿作期間，當輥10、 30相對于4皮此轉(zhuǎn)動 時，基板20在所述輥10、 30之間移動或穿過，使得當輥10、 30相對于彼此轉(zhuǎn)動時，第一可轉(zhuǎn)動安裝輥10的圖案化表面與所述基 板20相接觸，從而所述圖案從圖案化表面11被轉(zhuǎn)印到基板20上。 為了實現(xiàn)圖案均勻地壓印到基板20，各個輥IO、 30可以有利地朝 向彼此按壓。換言之，第一輥10可以按壓第二輥30，反之亦然。 第一輥10和第二輥30中的任一個或者兩者可以^皮布置成將該壓力 施加于另一輥IO、 30。納米壓印i殳備l可以包括用于控制和調(diào)節(jié)所 施加的壓力的裝置。優(yōu)選地，《旦不是必須i也，該裝置應可以動態(tài)地 或靜態(tài)地控制和調(diào)節(jié)壓力。另外，該裝置應可以至少在1-100 bar 正壓的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)所施加的壓力。為了實現(xiàn)圖案足夠均勻地壓印到 基^反20,所施加的壓力優(yōu)選地應該在10-40 bar的范圍內(nèi)。在優(yōu)選的公開實施例中，第二可轉(zhuǎn)動安裝輥30包括用于具有 一定壓力的介質(zhì)的管狀空腔32。如圖所示，第二輥30包括內(nèi)圓筒 34。隔膜33裝配于內(nèi)圓筒34上，使得隔膜33布置在內(nèi)圓筒34的 圓周表面周圍。因此，可以說，管狀隔膜33的幾何轉(zhuǎn)動軸線與內(nèi) 圓筒34的轉(zhuǎn)動軸線重合。隔膜33通常由柔性材料制成。優(yōu)選地， 該材料為聚合物材料或薄金屬，甚至更優(yōu)選地，該材料為塑料或橡 膠。在優(yōu)選的公開實施例中，隔膜33具有大約1 mm的厚度。但是， 其它尺寸也同樣可以。在對發(fā)明人于該申請?zhí)峤恢諘r的最優(yōu)方式 中，隔膜的厚度應該在l-10mm的范圍內(nèi)。隔膜可以以多種傳統(tǒng)已 知的方式附著于內(nèi)圓筒34。作為起碼的示例，隔膜33可以通過位 于第二輥30的各端側(cè)的夾緊裝置35而夾緊于內(nèi)圓筒34。圖6中更 好地示出了該夾緊裝置35?？涨?2用來容納介質(zhì)，優(yōu)選地為可通過進氣通道而^皮增壓的 氣體(例如，空氣、氮氣或氬氣)。進氣通道可以為圖7所示的進 氣通道36。因而，當內(nèi)圓筒34與隔膜33之間的空間充滿該介質(zhì)時， 形成管狀空腔32。內(nèi)圓筒34與隔膜33之間的空間的實際尺寸不需 要太大。相反，只要該空間在使得空腔32能夠容納介質(zhì)的微米級上就足夠了。接著，例如通過動態(tài)控制可以產(chǎn)生容納于空腔32中 的介質(zhì)的增壓，所述動態(tài)控制用來提供變化非常小的壓力?？商鎿Q 地，容納于空腔32中的介質(zhì)的壓力可以預先i殳定為預定的壓力水 平?？涨恢械慕橘|(zhì)的壓力可以通過進氣通道而增加/降低，使得所述 介質(zhì)的壓力處于1-100 bar范圍內(nèi)，優(yōu)選i也處于10-40 bar范圍內(nèi)。 當空腔中的介質(zhì)的壓力增加時，隔膜33 ^皮布置成向外彎曲(flex out)。另外，在納米壓印設備1的操作期間，各個輥10、 30;f皮此按 壓，同時基板20在輥10、 30之間移動。同時，空腔32中的介質(zhì) 的壓力可以#皮控制和/或調(diào)節(jié)得增加/降低。因此，所述輥IO、 30之 間的總壓力可以是以下兩者的合成壓力i)由輥IO、 30按壓彼此 所施加的壓力，以及ii)通過容納于空腔32中的增壓氣體所施加的 壓力。當空腔中的介質(zhì)的壓力增加時，隔膜33向外彎曲，使得隔 膜33朝向第一輥10的圖案化表面11按壓基板20。由于通過柔性 隔膜33而來自于空腔32的壓力，當隔膜33由于介質(zhì)的壓力而向 外彎曲時，在基板20與第一輥10的圖案化表面11之間的整個接 觸表面上獲得均勻分散的力。這使得，當在微米或納米級觀看時， 將輥IO、基板20、和輥30布置成彼此基本平行，如圖3所示例性 地示出的。圖3是示出了在微米或納米級上，當?shù)谝豢赊D(zhuǎn)動安裝輥10的 圖案化表面11與基板20接觸時，基板20的一部分的橫截面圖。 如圖3所示，在圖案化表面11與基板20的上表面之間接觸的時刻， 基板20具有基本上或幾乎平行于模板(即第一可轉(zhuǎn)動安裝輥10 ) 的圖案化表面11布置的上表面。另外，隔膜33 (其形成第二輥30 的表面31)基本上或幾乎平行于基板20的下表面布置。這樣，隔 膜33可以用作基本平行的支撐件，以《更在從第 一輥10的圖案化表面11將微米或納米尺寸的圖案壓印到基板20的上表面期間按壓基 才反20的下表面。由于第一輥IO、基板20、和第二輥30 (在微米或納米級上) 相對于4皮此足夠平4于，所以可以減小或者甚至消除基板20的上表 面中或第一輥10的圖案化表面ll上的不少見則性的影響。另夕卜，通 過柔性隔膜33而來自于空腔32的壓力可使得微米或納米尺寸的圖 案從圖案化表面11充分地壓印到可變形的基板20上，其中所述壓 力在壓印期間朝向基^反20的下表面作用。另夕卜，已經(jīng)證明，空腔 32的介質(zhì)的壓力可使得柔性隔膜33向外彎曲，使得壓印步驟在各 個輥10、 30與基板20之間僅產(chǎn)生非常小的滑動影響或不產(chǎn)生滑動 影響。為了避免任何潛在的滑動影響，還可能比較重要的是，各個 輥IO、 30相對于4皮此可轉(zhuǎn)動地結(jié)合，從而保證了同步轉(zhuǎn)動。圖4-6示出了圖1、2和3中所示的納米壓印設備l的各種有利 實施例，其中納米壓印設備1進一步包括加熱裝置40和冷卻裝置 50。在圖4所示的實施例中，力o熱裝置40為加熱室，該力口熱室i殳 置成在所述基板于所述第一輥10與第二輥30之間移動之前加熱該 基板20。因此，在當所述輥IO、 30相對于彼此轉(zhuǎn)動并且第一可轉(zhuǎn) 動安裝輥10的圖案化表面11與基板20相接觸時、將微米或納米 尺寸的圖案從第一輥10的圖案化表面11隨后壓印到基板20上之 前，至少可變形基才反20的上層可纟皮軟化。在加熱室40內(nèi)部， 一個 或多個加熱器4吏優(yōu)選地處于100-200°C范圍內(nèi)、更優(yōu)選地處于 150-170°C范圍的熱空氣循環(huán)。此外，冷卻裝置50為冷卻室，該冷 卻室設置成在所述基板20已經(jīng)在壓印步驟期間通過所述第一輥10 與第二輥30之間之后冷卻該基板20。因此，在將圖案從圖案表面 11壓印到基板20之后，將基板冷卻直至其硬化至令人滿意的程度。 在冷卻室50內(nèi)部， 一個或多個冷卻器祐:i殳置成用于降4氐基4反20的溫度，使得基板被冷卻直至其硬化至令人滿意的程度。為了P爭低基板20的溫度，冷卻器可被布置成在冷卻室50內(nèi)循環(huán)具有130°C的 溫度或更^氐溫度的水或空氣。圖5和圖6示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在圖5和圖6所示的 實施例中，加熱裝置40包括被設置成加熱基板20的一個或多個(優(yōu) 選地為兩個)力口熱輥。此外，冷卻裝置50包括4皮i殳置成冷卻基板 20的一個或多個(優(yōu)選地為兩個)冷卻輥。在優(yōu)選的7>開實施例中， 兩個力o熱輥40a、 40b和兩上冷卻輥50a、 50b分別用于基才反20的 力口熱/冷卻。圖5和圖6的納米壓印"i殳備l包括兩個可轉(zhuǎn)動安裝加熱4昆40a、 40b,每個加熱輥均具有基本上平坦的圓周加熱表面41a、 41b，以及 用于將所述表面的溫度調(diào)節(jié)至100-200°C范圍內(nèi)(優(yōu)選地150-170°C 范圍內(nèi))的溫度的裝置。力o熱輥40a、 40b與第一可轉(zhuǎn)動安裝輥10 可轉(zhuǎn)動地結(jié)合，以i"更力口熱輥40a、 40b與第一輥10同步轉(zhuǎn)動。因而， 在才喿作期間，當力o熱輥40a、 40b以及第一輥10和第二壽昆30相對 于4皮此轉(zhuǎn)動時，基4反20可與加熱表面41a、41b相4妄觸。加熱4昆40a、 40b可i殳置成圖5和圖6所示。因此，在才喿作期間，在所述基^反在 所述第一輥10和第二輥30之間移動之前，對基板20進4亍力口熱。 另夕卜，圖5和圖6的納米壓印設備1包括兩個可轉(zhuǎn)動安裝冷卻輥50a、 50b，每個冷卻輥均具有基本上平坦的圓周冷卻表面51a、 51b以及 用于將所述表面的溫度調(diào)節(jié)至130°C和更低范圍內(nèi)的溫度的裝置。 冷卻輥50a、 50b與第一可轉(zhuǎn)動安裝輥10可轉(zhuǎn)動地結(jié)合，以l更冷卻 輥50a、 50b與第一輥10同步轉(zhuǎn)動。因而，在才喿作期間，當冷卻輥 50a、 50b以及第一輥10和第二輥30相對于4皮此轉(zhuǎn)動時，基板20 可與冷卻表面51a、 51b相接觸，使得將基板2(M皮冷卻，直至其硬 化至令人滿意的程度。圖8至圖IO公開了納米壓印設備I的其它布置或?qū)嵤├?，?基于可轉(zhuǎn)動安裝輥的使用，用來將微米或納米尺寸的圖案轉(zhuǎn)印到待 圖案化的基板上。才艮據(jù)本發(fā)明的納米壓印設備1和方法的 一 些實施例對于在單個 壓印步驟中進行大面積壓印來說特別有利，并且對于在大面積基板 或物體上進4亍納米壓印光刻來i兌，其相對于先前已知4支術(shù)具有同樣 的4交大好處。由于兩個可轉(zhuǎn)動安裝輥，大面積基4反或物體可以呈連 續(xù)基板(例如薄膜或聚合物薄片)形式，在輥轉(zhuǎn)動時該連續(xù)基板可 以在兩個可轉(zhuǎn)動安裝輥之間移動。這可允i午一種連續(xù)工藝，該連續(xù) 工藝具有用于生產(chǎn)制造包括微米或納米級的三維特征的結(jié)構(gòu)的較 高生產(chǎn)能力。本發(fā)明的 一些實施例可以用來將孩吏米或納米尺寸的圖 案轉(zhuǎn)印到具有400x600 mm和更大總面積的大面積基板上。例如， 具有400x600 mm和更大尺寸的完全平4反顯示器(full flat panel display )可因此通過4艮據(jù)本發(fā)明一些實施例的單個壓印而^皮圖案化。 因此，本發(fā)明的 一些實施例第 一次提供了 一種納米壓印設備和方 法，其用于在大面積基板或物體上大規(guī)模生產(chǎn)精細結(jié)構(gòu)器件是有利 的，例如，應用于i者如完全平玲反顯示器中。前面已經(jīng)通過操作的實施例或模式的例子描述了本發(fā)明的原 理。 <旦是，本發(fā)明不局限于上述具體實施例，所述具體實施例應該 4見為示例性目的而非限制目的，并且應該理解，在不背離本發(fā)明的 由所附權(quán)利要求限定的范圍的情況下，本領域技術(shù)人員可以對這些 實施例^L出各種變化。
權(quán)利要求
1.一種納米壓印設備(1)，包括第一可轉(zhuǎn)動安裝輥(10)，具有圖案化圓周表面(11)，用于通過使所述圖案化表面(11)與可變形基板(20)相接觸而將圖案從所述第一可轉(zhuǎn)動安裝輥(10)轉(zhuǎn)印到所述基板(20)上；第二可轉(zhuǎn)動安裝輥(30)，具有與所述第一可轉(zhuǎn)動安裝輥(10)的所述圖案化表面(11)面對的基本平滑的圓周表面(31)，所述第二可轉(zhuǎn)動安裝輥(30)與所述第一可轉(zhuǎn)動安裝輥(10)可轉(zhuǎn)動地結(jié)合，以便所述輥(10、30)同步轉(zhuǎn)動；其中，所述基板(20)可在所述輥(10、30)之間移動，使得當所述輥(10、30)相對于彼此轉(zhuǎn)動時，所述第一可轉(zhuǎn)動安裝輥(10)的所述圖案化表面(11)與所述基板(20)接觸，從而所述圖案從所述圖案化表面(11)轉(zhuǎn)印到所述基板(20)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米壓印設備(1 ),其中，所述第一和 第二輥(10、 30)中的至少一個^皮布置成當所述豐昆(10、 30) 相對于彼此轉(zhuǎn)動時向另一個輥(10、 30)施加壓力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米壓印設備(1)，其中，所述壓力在 1-100 bar正壓范圍內(nèi)，優(yōu)選地在10-40 bar正壓范圍內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的納米壓印設備(1 )，其中， 所述第二可轉(zhuǎn)動安裝輥(30 )包括用于具有一定壓力的介質(zhì)的 管狀空腔(32),所述空腔(32)的壁由隔膜(33)構(gòu)成，所述隔膜的遠離所述空月空(32 )的一側(cè)形成所述基本平滑的圓周 表面(31 )。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米壓印設備(1),進一步包括用于將 所述介質(zhì)的壓力調(diào)節(jié)至1-100 bar正壓范圍內(nèi)、優(yōu)選10-40 bar 正壓范圍內(nèi)的壓力的裝置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的納米壓印設備，其中，所述隔膜(33 ) 由柔性材料制成，優(yōu)選由聚合物材料或薄金屬、甚至更優(yōu)選由 塑料、橡膠或薄金屬制成，所述隔膜(33)具有等于10mm、 優(yōu)選等于3 mm、或甚至更優(yōu)選等于1 mm的厚度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項所述的納米壓印設備，其中，所 述介質(zhì)包括氣體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的納米壓印設備，其中，所述介質(zhì)包括空 氣。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的納米壓印設備，其中，所述 第一可轉(zhuǎn)動安裝輥(10)具有等于5m、優(yōu)選等于2m、甚至 更優(yōu)選等于1m的直徑。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的納米壓印設備，其中，所述第一可轉(zhuǎn)動 安裝輥(10)具有等于2.5 m、優(yōu)選等于1.5 m、甚至更優(yōu)選 等于lm的長度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的納米壓印設備，其中，所述第一可轉(zhuǎn) 動安裝輥(10)的直徑與長度之間的比例為1:2。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的納米壓印設備，其中，所述 第二可轉(zhuǎn)動安裝輥(30)具有等于5m、優(yōu)選等于2m、甚至 更優(yōu)選等于1m的直徑。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的納米壓印設備，其中，所述第二可轉(zhuǎn) 動安裝輥(30)具有等于2.5 m、優(yōu)選等于1.5 m、甚至更優(yōu) 選等于1 m的長度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的納米壓印設備，其中，所述第二可轉(zhuǎn) 動安裝輥(30)的直徑與長度之間的比例為1:2。
15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的納米壓印設備，進一步包括 用于加熱所述基板(20)的加熱裝置(40),其中所述加熱裝 置i殳置成在所述基4反在所述第一和第二輥(10、 30 )之間移動 之前加熱所述基板(20)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的納米壓印設備，其中，所述加熱裝置 為加熱室，所述加熱室設置成使得所述基板(20)可移動穿過 所述加熱室，從而在操作期間，在所述基板在所述第一和第二 輥(10、 30)之間移動之前，對所述基才反(20)進4亍加熱。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的納米壓印設備，其中，所述加熱裝置 包4舌具有基本上平坦的圓周加熱表面(41a、 41b)的至少一個 其它可轉(zhuǎn)動安裝輥(40a、 40b),所述其它可轉(zhuǎn)動安裝輥^皮布 置成4吏所述基寺反(20 )可在所述加熱表面(41a、 41b )上移動， /人而在才喿作期間，在所述基才反在所述第一和第二4昆(10、 30) 之間移動之前通過所述加熱表面(41a、 41b )對所述基板(20 ) 進行力口熱。
18. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的納米壓印設備，進一步包括 用于冷卻所述基板(20)的冷卻裝置(50),其中所述冷卻裝 置(50)浮皮布置成在所述基板在所述第一和第二4昆(10、 30) 之間通過之后冷卻所述基板(20)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的納米壓印設備，其中，所述冷卻裝置(50 )為冷卻室，所述冷卻室設置成使所述基板(20 )可移動 穿過所述冷卻室，從而在操作期間，在所述基板在所述第一和 第二輥(10、 30)之間通過之后對所述基^反(20)進行冷卻。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的納米壓印設備，其中，所述冷卻裝置(50)包括具有基本上平坦的圓周冷卻表面(51a、 51b)的至 少一個其它可轉(zhuǎn)動安裝輥(50a、 50b),所述其它可轉(zhuǎn)動安裝 輥被布置成使得所述基板(20 )可在所述冷卻表面(51a、 51b ) 上移動，從而在操作期間，在所述基板在所述第一和第二輥(10、 30)之間移動之后通過所述冷卻^L面(51a、 51b)只于所 述基板(20)進行冷卻。
21. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的納米壓印設備，其中，所述 基板為連續(xù)基板。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的納米壓印設備，其中，所述基板為薄 片或薄月荑。
23. —種通過具有第一可轉(zhuǎn)動安裝輥和第二可轉(zhuǎn)動安裝輥的設備 來進行的納米壓印方法，其中，所述第一可轉(zhuǎn)動安裝輥具有圖 案化圓周表面，用于通過使所述圖案化表面與可變形基板相接 觸而將圖案從所述第 一可轉(zhuǎn)動安裝輥轉(zhuǎn)印到所述基板上；所述 第二可轉(zhuǎn)動安裝輥具有與所述第 一可轉(zhuǎn)動安裝輥的所述圖案化表面面對的基本平滑的圓周表面，所述第二可轉(zhuǎn)動安裝輥與所述第一可轉(zhuǎn)動安裝輥可轉(zhuǎn)動地結(jié)合，以^更所述輥同步轉(zhuǎn)動，所述方法包4舌如下步驟相對于彼此轉(zhuǎn)動所述輥；以及在所述輥之間移動所述基板，使得當所述輥相對于彼此 轉(zhuǎn)動時，所述第一可轉(zhuǎn)動安裝輥的所述圖案化表面與所述基板 接觸，從而所述圖案從所述圖案化表面轉(zhuǎn)印到所述基板上。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的納米壓印方法，進一步包括以下步驟當所述4昆相只于于#:此轉(zhuǎn)動時，向所述4昆中的^f壬一個或兩 個施力口壓力。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的納米壓印方法，其中，所述第二 可轉(zhuǎn)動安裝輥包括用于具有一定壓力的介質(zhì)的管狀空腔，所述 空腔的壁由隔膜構(gòu)成，所述隔膜的遠離所述空腔的一側(cè)形成所 述基本平滑的圓周表面，所述方法進一步包括以下步驟將所述介質(zhì)的壓力調(diào)節(jié)至1-100 bar正壓范圍內(nèi)，優(yōu)選地 調(diào)節(jié)至10-40 bar正壓范圍內(nèi)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的納米壓印方法，其中，所述介質(zhì)包括 氣體。
27. 4艮據(jù)權(quán)利要求26所述的納米壓印方法，其中，所述介質(zhì)包括 空氣。
28. 根據(jù)權(quán)利要求23-27中任一項所述的納米壓印方法，進一步包 4舌以下步驟在所述基板在所述第 一輥與所述第二輥之間移動之前， 對基板進行加熱。
29. 根據(jù)權(quán)利要求23-28中任一項所述的納米壓印方法，進一步包 4舌以下步驟在所述基^反在所述第 一輥與第二輥之間通過之后，對所述 基4反進4于冷卻。
30. 根據(jù)權(quán)利要求23-29中任一項所述的納米壓印方法，其中，所 述基板為連續(xù)基板。
31. 才艮據(jù)權(quán)利要求30所述的納米壓印方法，其中，所述基4反為薄 片或薄膜。
32. —種4艮據(jù)該i兌明書和附圖的納米壓印i殳備或方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種與微米或納米級的光刻結(jié)構(gòu)相關聯(lián)的設備及方法。根據(jù)本發(fā)明實施例的納米壓印設備包括用于將微米或納米尺寸的圖案轉(zhuǎn)印到待圖案化的基板上的兩個可轉(zhuǎn)動安裝輥。第一可轉(zhuǎn)動安裝輥具有圖案化圓周表面，用于通過使該圖案化圓周表面與可變形基板相接觸而將圖案從第一可轉(zhuǎn)動安裝輥轉(zhuǎn)印到該基板上。第二可轉(zhuǎn)動安裝輥具有與第一可轉(zhuǎn)動安裝輥的圖案化表面面對的基本平滑的圓周表面。另外，第二可轉(zhuǎn)動安裝輥與第一可轉(zhuǎn)動安裝輥可轉(zhuǎn)動地結(jié)合，以便第一和第二輥同步轉(zhuǎn)動?；蹇稍诘谝缓偷诙佒g移動，使得當這些輥相對于彼此轉(zhuǎn)動時，第一可轉(zhuǎn)動安裝輥的圖案化表面與基板接觸，從而該圖案從圖案化表面轉(zhuǎn)印到基板上。
文檔編號G03F7/00GK101271269SQ200810082798
公開日2008年9月24日 申請日期2008年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月19日
發(fā)明者巴巴克·海達里 申請人:奧貝達克特公司