CN101872128A - 纳米光刻系统以及纳米光刻方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种纳米光刻系统以及纳米光刻方法，可用以将材料涂布到基板上。本发明的纳米光刻系统包含涂布结构以及光束聚焦装置，其中，该涂布结构由固体状的该材料所制成，并且其具有接触点用以接触该基板。该光束聚焦装置能发出光束，并且能将该光束聚焦于该涂布结构的该接触点上以熔化该接触点上的该材料。当该接触点的该材料被熔化且该接触点接触该基板时，该材料能涂布于该基板与该接触点接触的位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米光刻系统以及纳米光刻方法，并且特别地，本发明涉及一种以聚焦光束熔化材料以将材料涂布于基板上的纳米光刻系统以及纳米光刻方法。
背景技术
近年来有关纳米科技的研究遍及各界，其相关研究领域包罗万象，可应用于多种不同产业。纳米光刻技术为纳米制造技术中相当受瞩目的技术之一，其可于基板上制作出极小的结构以及图样而形成微装置。传统的纳米光刻技术，是利用沾墨的方式或电热丝加热方式将材料设置于探针上，通过探针接触基板以将材料涂布于基板上。
请参阅图1A以及图1B，图1A以及图1B是示出了现有技术中的纳米光刻技术的示意图。如图1A所示，光刻装置1属于沾笔式的纳米光刻技术，其包含探针10，并且探针10上涂布有液态的材料12。探针10可接触基板，因此液态的材料12可附着于基板上而完成纳米光刻。由于材料12是先附着于探针10上再转印到基板上，因此最终在基板上所呈现的结构以及图样将会具有较大的线宽。此外，若涂布发生错误时，基板所涂布上的图案或结构无法被更改。
如图1B所示，光刻装置2属于加热式的纳米光刻技术。与上述现有技术不同的是，光刻装置2的探针20上并未附着液态的材料，而是探针20本身即由欲涂布于基板上的材料所构成。探针20为固态的涂布材料，电热丝22可设置于探针20中以加热探针20。当探针20被电热丝22加热至熔化状态时，探针20可接触基板而将部分熔化状态的材料涂布于基板上。光刻装置2在基板上所形成的结构以及图样根据探针20的尖端大小可决定其线宽。然而，由于每根探针20中均需一根电热丝，并且同时需要电路以提供电流至电热丝，因此其制作成本较高。同样地，若涂布发生错误时，基板所涂布上的图案或结构也无法被更改。
上述各现有技术当涂布材料在基板上时并无法直接观察涂布状况，因此很容易发生涂布错误。同时，涂布错误后也无法修正错误之处而造成浪费。另外，上述现有技术用于大面积涂布时需设置多根探针，对加热式的纳米光刻技术而言需对每根探针提供电热丝以及电路，因此将会增加工艺的复杂度以及制造成本。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种纳米光刻系统，其以聚焦光束熔化材料以将材料涂布于基板上，以解决上述问题。
根据一个具体实施例，本发明的纳米光刻系统包含涂布结构以及光束聚焦装置。涂布结构由固体状材料所制成，并且涂布结构上具有可用以接触基板的接触点。光束聚焦装置可发出光束并进一步将光束聚焦于涂布结构的接触点上，进而加热接触点上的材料使其呈现熔化状态。当接触点上的材料呈现熔化状态并且接触基板时，基板上会附着部分熔化的材料而达到光刻效果。
在本具体实施例中，涂布结构为探针，并且接触点为探针的尖端。在另一个具体实施例中，涂布结构可为平面结构，该接触点是该平面结构上的第一聚焦点，并且接触点可为平面结构与基板接触的表面上的多个接触点。
根据本发明的纳米光刻系统，其中，该涂布结构设置于承载构件上。
根据本发明的纳米光刻系统，在一种实施方式中，该承载构件是可移动的。
根据本发明的纳米光刻系统，其中，当该第一光束将该第一尖端加热至该材料的熔点时，该第一尖端接触该基板以将该材料涂布于该基板上。
根据本发明的纳米光刻系统，在一种实施方式中，该涂布结构包含第二探针，并且该光束聚焦装置能将该第一光束聚焦于该第二探针的第二尖端。
根据本发明的纳米光刻系统，其中，当该第一光束加热该第一聚焦点至该材料的熔点时，该第一聚焦点接触该基板以将该材料涂布于该基板上。
根据本发明的纳米光刻系统，在一种实施方式中，该平面结构包含第二聚焦点，并且该光束聚焦装置能将该第一光束聚焦于该第二聚焦点。
根据本发明的纳米光刻系统，在一种实施方式中，该第一光束是激光束。
根据本发明的纳米光刻系统，在一种实施方式中，该光束聚焦装置进一步包含：第一发光单元，用以发出该第一光束；以及第一透镜，用以聚焦该第一光束。
根据本发明的纳米光刻系统，在一种实施方式中，该光束聚焦装置进一步包含：相位调制器，设置于该第一发光单元以及该第一透镜间，该相位调制器用以接收该第一光束并调整该第一光束的相位。
根据本发明的纳米光刻系统，在一种实施方式中，该光束聚焦装置进一步包含：第二发光单元，用以发出第二光束；以及第二透镜，用以将该第二光束聚焦于该涂布结构上。
根据本发明的纳米光刻系统，其中，该涂布结构进一步包含荧光染剂分散于该材料中，该荧光染剂能被该第一光束激发而发出光线。
根据本发明的纳米光刻系统，其中，该光束聚焦装置能将该第一光束聚焦于该基板上。
本发明的另一个目的在于提供一种纳米光刻方法，以光束加热方式使材料易于涂布于基板上。
根据一个具体实施例，本发明的纳米光刻方法包含下列步骤：将光束聚焦于由一种材料制成的涂布结构的聚焦点上，使聚焦点呈现熔化状态；以及，将呈现熔化状态的聚焦点接触基板以将材料涂布于基板上。在另一个具体实施例中，上述步骤的顺序也可互相调换，也就是说，先将由该材料制成的涂布结构的聚焦点接触该基板，再将光束聚焦于接触该基板的该聚焦点上致使该聚焦点呈现熔化状态以将该材料涂布于该基板。
同样地，上述涂布结构可为探针，并且聚焦点可为探针的尖端。另一方面，涂布结构也可为平面结构，并且聚焦点可为平面结构与基板接触的表面上的多个接触点。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附附图得到进一步的了解。
附图说明
图1A以及图1B是示出了现有技术的纳米光刻技术的示意图。
图2是示出了根据本发明的一个具体实施例的纳米光刻系统的示意图。
图3是示出了根据本发明的另一具体实施例的纳米光刻系统的示意图。
图4是示出了根据本发明的另一具体实施例的纳米光刻系统的示意图。
图5是示出了根据另一具体实施例的纳米光刻系统清除基板上涂布错误的材料的示意图。
图6是示出了根据本发明的一个具体实施例的纳米光刻方法的示意图。
具体实施方式
请参阅图2，图2是示出了根据本发明的一个具体实施例的纳米光刻系统3的示意图。如图2所示，纳米光刻系统3用以将材料涂布于基板4上。纳米光刻系统3包含涂布装置30以及光束聚焦装置32，其中，涂布装置30进一步包含承载构件300以及设置于承载构件300上的第一探针302。涂布装置30的承载构件300在实际应用中可根据使用者所设定的图样移动，以使第一探针302的接触点3020接触基板4并在基板4上移动。一般而言，探针以其尖端作为接触点以接触基板。
在本具体实施例中，第一探针302由欲涂布于基板上的材料所构成。光束聚焦装置32包含第一发光单元320以及第一透镜322，其中，第一发光单元320可发出光束，并且光束可经由第一透镜322聚焦于第一探针302的接触点3020上以加热接触点3020及其周围的材料。光束聚焦装置32在实际应用中所产生的光束可以是，但不限于，激光束。
当光束聚焦装置32将光束聚焦于接触点3020时，接触点3020以及其周围的材料将会被加热，并且，当接触点3020以及其周围的材料被加热到材料的熔点时，接触点3020以及其周围的材料将呈现熔化状态。接着，呈现熔化状态的接触点3020接触基板4时，便可将材料涂布于基板4的表面上。
在本具体实施例中，探针302的接触点3020先被光束聚焦加热至熔化状态再与基板4接触，进而将材料涂布于基板4上。然而，在实际应用中，上述工艺顺序也可根据使用者或设计者需求而有不同，举例而言，探针的接触点(尖端)可先接触基板，光束聚焦装置再将光束聚焦至接触点上以熔化接触点及其周围的材料，进而将材料涂布于基板上。
由于以光束聚焦的方式为局部加热第一探针302的尖端，可避免在第一探针302上制作电热丝以及电路(如同现有技术所披露的)进而简化第一探针302的制作过程以及成本。此外，由于第一探针302本身维持固态，仅尖端部分呈熔化状态，因此本具体实施例的纳米光刻系统3在基板4上所形成的结构的线宽，可由第一探针302的尖端尺寸以及光束聚焦形成的聚焦光点尺寸所决定。
请注意，在实际应用中，光束聚焦装置可发出多道光束聚焦于一个接触点或多个接触点。举例而言，请参阅图3，图3示出了根据本发明的另一个具体实施例的纳米光刻系统3的示意图。如图3所示，本具体实施例与上一具体实施例不同之处在于，本具体实施例的光束聚焦装置32进一步包含第二发光单元324以及第二透镜326，其中，从第二发光单元324所发出光束可透过第二透镜326聚焦于第一探针302的接触点3020。
在本具体实施例中，第一发光单元320所发出的光束与第二发光单元324所发出的光束从不同方向聚焦于接触点3020上。在实际应用中，第一发光单元320所发出的光束与第二发光单元324所发出的光束也可聚焦于不同位置。举例而言，在另一具体实施例中，涂布装置30也可进一步包含第二探针，第一发光单元320所发出的光束可聚焦于第一探针302的尖端并且第二发光单元324所发出的光束可聚焦于第二探针的尖端，以同时加热第一探针302的尖端以及第二探针的尖端。
根据另一个具体实施例，光束聚焦装置也可利用相位调制器接收发光单元所发出的光束并调整其相位。此外，相位调制器也可接收发光单元所发出的光束并进一步形成多个聚焦点，因此，本具体实施例仅使用一个发光单元即可产生多个聚焦点。
如上所述，将多道光束聚焦于多个探针的尖端上的方法可适用于大面积的元件的制作，其可避免对每个探针分别制作电热丝以及电路的复杂工艺。此外，涂布装置并不限于以探针方式对基板进行涂布，而可以其它结构进行，例如，以平面结构对基板进行压印工艺。
请参阅图4，图4示出了根据本发明的另一个具体实施例的纳米光刻系统5的示意图。如图4所示，纳米光刻系统5用以将材料涂布于基板6上，并且包含涂布装置50以及光束聚焦装置52。涂布装置50进一步包含承载构件500以及设置于承载构件500上的平面结构502，其中，平面结构502由欲涂布于基板6的材料所构成，并且其包含聚焦点5020。请注意，在实际应用中，聚焦点5020的数量及位置根据使用者或设计者需求而定，并不限于本具体实施例。
在本具体实施例中，光束聚焦装置52进一步包含发光单元520以及透镜522。发光单元520可发出光束，并且此光束可经透镜522而聚焦于聚焦点5020上。当光束(例如，激光束)聚焦于聚焦点5020上时，聚焦点5020及其周围的材料会被加热，并且当聚焦点5020及其周围的材料被加热至熔点时材料会呈现熔化状态。接着，涂布装置50可将平面结构502压印至基板6上致使接触点5020接触基板6，进而将材料涂布于基板6上。
在实际应用中，上述各具体实施例的探针或平面结构均可在制作过程中掺入荧光染剂。当光束聚焦于探针或平面结构的聚焦点上时，可同时激发材料中的荧光染剂致使材料发出荧光。因此，若涂布材料过程发生错误时，使用者可及早发现并处理错误。
此外，涂布在错误位置的材料也可通过本发明的纳米光刻系统清除错误部分。请参阅图5，图5示出了根据另一具体实施例的纳米光刻系统7清除基板8上涂布错误的材料80的示意图。
如图5所示，纳米光刻系统7具有涂布装置70以及光束聚焦装置72，并且涂布装置70具有承载构件700以及设置于承载构件700上的探针702。在本具体实施例中，纳米光刻系统7的各单元的功能与上述具体实施例的相对应单元大致上相同，在此不再赘述。
然而与上述具体实施例的不同处在于，由本具体实施例的光束聚焦装置72所发出的光束聚焦于基板8的材料80上，以熔化基板8上的材料80。探针702可接触呈熔化状态的材料80。接着，在探针702接触呈熔化状态的材料80后，光束聚焦装置72停止光束聚焦，使原本呈现熔化状态的材料80降温并重新固化于探针702上。之后，探针702移开时可带走与探针702接触的材料80。由此，基板8上涂布错误的材料80可被清除。请注意，在本具体实施例中，基板8可为透明基板，因此光束可从基板8背面穿透基板8而聚焦于材料80。在实际应用中，光束聚焦装置72所发出的光束也可不穿透基板8而直接聚焦于材料80上。
请同时参阅图2以及图6，图6示出了根据本发明的一个具体实施例的纳米光刻方法的示意图。如图6配合图2所示，本具体实施例的纳米光刻方法包含下列步骤：在步骤S90中，将光束聚焦于探针302上的接触点3020(聚焦点)，致使接触点3020以及其周围的材料呈现熔化状态；在步骤S92中，将呈现熔化状态的接触点3020接触基板4以将材料涂布于基板4上。请注意，在本具体实施例中，探针302由欲涂布于基板4上的材料所构成。
上述具体实施例的步骤，其顺序也可互相调换。举例而言，在另一具体实施例中，探针302的接触点3020可先接触基板4，接着再将光束聚焦于接触点3020上使接触点3020呈现熔化状态以将材料涂布于基板4上。
此外，在上述具体实施例的方法中，用以涂布基板的结构并不限于探针，而是根据使用者或设计者需求有所差异。举例而言，涂布结构也可为平面结构，光束聚焦于平面结构的用以接触基板的表面上而形成一个或多个聚焦点，进而熔化聚焦点及其周围的材料。接着，平面结构可通过压印的方式，使聚焦点接触基板以将材料涂布于基板上。
相比于现有技术，本发明提供一种纳米光刻系统以及纳米光刻方法，其以聚焦光束的方式熔化涂布结构上的材料，并使涂布结构上呈现熔化状态的部分与基板接触以将材料涂布于基板上。本发明的纳米光刻系统以及纳米光刻方法不必在探针等涂布结构上设置电热丝以及电路，进而降低了探针的工艺复杂度以及制造成本。在大面积涂布方面，本发明可同时在多个探针上产生多个聚焦光点以利于大面积涂布，或在平面式的涂布结构上产生多个聚焦光点进而以压印方式进行大面积涂布。此外，在涂布过程中使用者可实时观察涂布状况，并当发生涂布错误时，使用者可轻易地清除错误部分。
通过以上优选具体实施例的详述，是希望能更加清楚地描述本发明的特征与精神，而并非由上述所披露的优选具体实施例来对本发明的范围加以限制。相反地，其目的是希望能在本发明的权利要求中涵盖各种改变及等同替换方式。因此，本发明的权利要求应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及等同替换方式。
主要元件符号说明
1、2：光刻装置 10、20：探针
12：材料 22：电热丝
3、5、7：纳米光刻系统 30、50、70：涂布装置
32、52、72：光束聚集装置 300、500、700：承载构件
302：第一探针 3020：接触点
320：第一发光单元 322：第一透镜
324：第二发光单元 326：第二透镜
502：平面结构 5020：聚焦点
520：发光单元 522：透镜
702：探针 4、6、8：基板
80：材料 S90、S92：流程步骤。
Claims (10)
1.一种纳米光刻系统，用以将材料涂布于基板上，所述纳米光刻系统包含：
涂布结构，由固体状的所述材料制成，所述涂布结构具有接触点用以接触所述基板；以及
光束聚焦装置，用以发出第一光束并将所述第一光束聚焦于所述涂布结构的所述接触点上。
2.根据权利要求1所述的纳米光刻系统，其中，所述涂布结构设置于承载构件上。
3.根据权利要求2所述的纳米光刻系统，其中，所述承载构件是可移动的。
4.根据权利要求1所述的纳米光刻系统，其中，所述涂布结构包含第一探针。
5.根据权利要求4所述的纳米光刻系统，其中，所述接触点是所述第一探针的第一尖端。
6.根据权利要求5所述的纳米光刻系统，其中，当所述第一光束将所述第一尖端加热至所述材料的熔点时，所述第一尖端接触 所述基板以将所述材料涂布于所述基板上。
7.根据权利要求4所述的纳米光刻系统，其中，所述涂布结构包含第二探针，并且所述光束聚焦装置能将所述第一光束聚焦于所述第二探针的第二尖端。
8.根据权利要求1所述的纳米光刻系统，其中，所述涂布结构是平面结构。
9.一种纳米光刻方法，用以将材料涂布于基板上，所述纳米光刻方法包含下列步骤：
将光束聚焦于由所述材料制成的涂布结构的聚焦点上，直至所述聚焦点呈现熔化状态；以及
将呈现所述熔化状态的所述聚焦点与所述基板接触，以将所述材料涂布于所述基板。
10.一种纳米光刻方法，用以将材料涂布于基板上，所述纳米光刻方法包含下列步骤：
将由所述材料制成的涂布结构的聚焦点与所述基板接触；以及
将光束聚焦于接触所述基板的所述聚焦点上致使所述聚焦点呈现熔化状态，以将所述材料涂布于所述基板。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20101027 |