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WO2021110237A1 - Verfahren und vorrichtung zur ablösung eines stempels - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur ablösung eines stempels Download PDF

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Publication number
WO2021110237A1
WO2021110237A1 PCT/EP2019/083339 EP2019083339W WO2021110237A1 WO 2021110237 A1 WO2021110237 A1 WO 2021110237A1 EP 2019083339 W EP2019083339 W EP 2019083339W WO 2021110237 A1 WO2021110237 A1 WO 2021110237A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stamp
carrier
compound
master
stamping
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2019/083339
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robert BREYER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EV Group E Thallner GmbH
Original Assignee
EV Group E Thallner GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to PCT/EP2019/083339 priority Critical patent/WO2021110237A1/de
Priority to JP2022523346A priority patent/JP7495488B2/ja
Priority to CN202511433768.2A priority patent/CN121254559A/zh
Priority to CN201980101542.9A priority patent/CN114556211B/zh
Priority to KR1020257033279A priority patent/KR20250153308A/ko
Priority to KR1020227013156A priority patent/KR102870327B1/ko
Priority to EP19816259.6A priority patent/EP4070160A1/de
Priority to US17/762,411 priority patent/US20220339825A1/en
Application filed by EV Group E Thallner GmbH filed Critical EV Group E Thallner GmbH
Priority to TW109141247A priority patent/TWI870510B/zh
Priority to TW113148670A priority patent/TWI909877B/zh
Publication of WO2021110237A1 publication Critical patent/WO2021110237A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to JP2024084172A priority patent/JP7637816B2/ja
Priority to JP2025023814A priority patent/JP2025081474A/ja
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0002—Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/3842—Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/02—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0015—Production of aperture devices, microporous systems or stamps

Definitions

  • the invention describes a method and a device for detaching a stamp.
  • the prior art has different systems and processes for the production of stamps and for their use.
  • the punches are roughly divided into hard and / or soft punches.
  • a special type of soft stamp are the foil stamps, which consist of a relatively thin foil on which embossing structures are applied. The foil and embossing structures form the soft stamp.
  • the use of soft punches is particularly preferred. Soft dies wear out faster than hard dies, but they can be replicated very quickly.
  • a very expensive and precisely manufactured hard stamp is used as the master stamp and the soft stamp is produced as a negative from the hard stamp. These soft punches are then so-called working punches.
  • Hard punches are very durable, but have the disadvantage that demolding is relatively difficult to carry out without risking, at least partially, destruction of the structures in the nanometer and / or micrometer range.
  • Soft stamps wear out very quickly. The easy demolding is primarily a result of the elasticity and the very low bending resistance. Both properties make it possible to pull off the soft stamp or at least to bend it so far that it can be pulled off the stamping compound sequentially, i.e. step by step.
  • the soft punches however, have extremely low hardness values and therefore wear relatively easily. They must therefore be continuously reshaped from a master stamp.
  • PDMS Polydimethylsiloxane
  • PFPE Perfluoropolyether
  • the master stamp, the stamping compound and the product are also referred to below as the substrate.
  • the invention relates to a method for detaching a stamp from a substrate, in particular from a master stamp, from an embossing compound and / or from a product, the stamp being deformed in the direction of the substrate in order to detach the stamp from the substrate.
  • the invention further relates, in particular as an independent subject matter of the invention, to a method for producing a stamp on a carrier, with the following steps, in particular with the following sequence:
  • the invention further relates, in particular as an independent subject matter of the invention, to a method for producing a product from an embossing compound, with the following steps, in particular with the following sequence:
  • the invention further relates, in particular as an independent subject matter of the invention, to a device for detaching a stamp from a substrate, in particular from a master stamp, from an embossing compound and / or from a product, the stamp being deformable in the direction of the substrate by the Detach the stamp from the substrate.
  • the invention further relates, in particular as an independent subject matter of the invention, to a device for producing a stamp on a carrier, in particular with a method according to one of the preceding claims, comprising:
  • Application means for applying an embossing compound to a master stamp contacting means for contacting the embossing compound with the carrier, curing agent for detaching the master stamp from the hardened stamping compound, the generated stamp remaining on the carrier, the carrier being deformable in the direction of the master stamp, around the master stamp to be detached from the stamp
  • the invention further relates, in particular as an independent subject matter of the invention, to a device for producing a product from an embossing compound,
  • Release means for releasing the stamp from the stamping mass deformation means for deforming the stamp in the direction of the product in order to release the stamp from the product.
  • the stamp and / or the carrier is / are deformed or is / are deformable by overpressure.
  • the maximum deformation takes place in the center of the punch and / or the carrier, the deformation in particular taking place symmetrically to the center of the punch and / or the carrier.
  • the deformation of the stamp and / or the carrier takes place from the inside out, in particular from the center of the stamp and / or the carrier to the edge of the stamp and / or the carrier.
  • the substrate and the stamp and / or the carrier are moved away from one another, in particular at the same time as the stamp and / or the carrier are deformed.
  • the stamp is detached from the outside inwards, in particular from the edge of the stamp to the center of the stamp.
  • the deformation leads to a convex shape and / or to a bulging of the stamp and / or the carrier. It is also preferred that the master stamp and the carrier are moved away from one another in order to detach them, in particular simultaneously with the deformation of the carrier.
  • the carrier is a foil and / or the stamp is a foil stamp.
  • the carrier is a very thin and flexible glass plate.
  • the glass plate is in particular thinner than 20mm, preferably thinner than 10mm, even more preferably thinner than 5mm, most preferably thinner than 2mm, most preferably thinner than 1mm.
  • the device has at least one shaped carrier element for deforming and / or at least one stretching element for stretching the carrier, the carrier in particular being stretched over the shaped carrier element.
  • the shaped carrier element has at least one shaped carrier element elevation, wherein the shaped carrier element elevation lifts the carrier from the shaped carrier element and / or stretches the carrier.
  • the shaped carrier element has at least one fixing element which is used for, in particular dynamic, fixing of the carrier, with the at least one fixing element preferably being switchable so that a gas and / or gas mixture enters an intermediate space between the at least one fixing element Formed carrier element and the carrier can be brought out.
  • the at least one stretching element is a fluid element, wherein a gas and / or gas mixture can be discharged via the fluid element in order to generate an overpressure between the shaped carrier element and the carrier.
  • the carrier is held by a frame. If a frame is used, the stretching elements are still located in the usual way on the back of the carrier.
  • the fixation is constructed in such a way that an endless film can be used on which several stamps are applied.
  • the endless film can be fixed in such a way that, on the one hand, there is no significant distortion of the embossed structures and, on the other hand, the embossed structures or the stamp can be successively removed from the outside inwards.
  • the demolding takes place in a controllable manner from the outside to the inside.
  • the embodiment with the endless film allows the provision of an embossing system which can produce its soft stamps independently with the help of a single master stamp.
  • a particular advantage of the embodiments and processes according to the invention is that the removal of the die from the mold does not depend on the substrate size and, above all, does not depend on the substrate thickness.
  • the substrate can remain completely flat during the deformation process, while the The stamp detaches itself from the substrate as a result of the deformation according to the invention, in particular due to a generated convex curvature, in particular is detached from the substrate sequentially from the outside to the inside. This prevents the substrate from breaking.
  • Another advantage is the lack of an exclusion zone. Since no objects such as blades, which could destroy components and structures on the edge of the substrate, have to be introduced for the separation, structures can be embossed up to the outermost edge of the substrate.
  • the embodiments according to the invention can in principle emboss substrates of any size and shape, provided that they have been designed to be correspondingly large.
  • Another advantage according to the invention consists in particular in the reusability of the support of the stamp. Should the structures on the carrier have been destroyed or worn through repeated use, the carrier can be exchanged or moved on in order to produce a new, fault-free work stamp.
  • stamp can reach the full area of a wafer to be embossed and that even the exclusion zone can be embossed. This is mainly due to the fact that all shaping and deforming components are located behind the punch or the carrier of the punch and therefore the punch is not laterally limited by any components.
  • the substrate to be embossed is no longer solely from the stamp but preferably the stamp is demolded from the substrate.
  • the demolding of the stamp from the substrate can be supported by a translational movement of the substrate away from the stamp, the main demolding is based on the curvature of the carrier or stamp according to the invention. This makes it possible according to the invention to emboss on very thin substrates and then to demold the stamp without destroying the substrate, since the substrate can be fixed over its entire surface and does not have to be curved itself.
  • Another advantage according to the invention is, in particular, the rigid state of the stamp or carrier in the embossing process and the flexible state of the stamp or carrier in the demolding process.
  • the stamp In the embossing process, the stamp can be subjected to pressure because it is stabilized by the carrier and / or components located behind the carrier, while the stamp and the carrier can deform during the demolding process.
  • the demolding behavior of the stamp can be influenced and adjusted very easily through the thickness of the carrier.
  • the carrier is in particular thinner than 5 mm, preferably thinner than 1 mm, even more preferably thinner than 0.1 mm, most preferably thinner than 0.01 mm, most preferably thinner than 0.001 mm.
  • the embodiment according to the invention can be used on the one hand for producing the stamp and on the other hand for using the stamp for stamping processes. In contrast to the prior art, two separate embodiments are therefore no longer necessary.
  • a back plane is very often used, which has to be coated before the stamp is produced, in particular in order to ensure the adhesive strength to the working stamp embossing compound.
  • the carriers preferably used according to the invention can already have a corresponding coating upon delivery, so that the There is no coating process for the stamp manufacturer, which leads to cost and time savings.
  • the embodiment according to the invention relates in particular to a device by means of which a stamp can be produced on a carrier.
  • the devices according to the invention have in particular at least one shaped carrier element over which a carrier can be stretched.
  • the shaped carrier element preferably has at least one shaped carrier element elevation which lifts the carrier stamp side of the tensioned carrier from the remaining part of the shaped carrier element.
  • the shaped carrier element has in particular at least one fixing element which is used to fix the carrier, in particular dynamically.
  • the fixing element of the shaped carrier element can in particular be switched on and off.
  • the fixing element serves to hold the carrier in place, in particular with as little tension as possible.
  • the fixing element or the fixing elements can be any fixing element or the fixing elements.
  • Vacuum fixings in particular with o individually controllable vacuum tracks o interconnected vacuum tracks
  • the at least one fixing element can in particular be controlled electronically.
  • Vacuum fixation is the preferred type for the fixation element.
  • the vacuum fixation preferably consists of several vacuum paths which emerge on the surface of the shaped carrier element.
  • the vacuum tracks can preferably be controlled individually.
  • vacuum paths are combined to form vacuum path segments that can be individually controlled and therefore evacuated or flooded.
  • each vacuum segment is independent of the other vacuum segments. This gives you the option of building individually controllable vacuum segments.
  • the vacuum segments are preferably constructed in the shape of a ring. This enables a targeted, radially symmetrical fixation and / or detachment of the substrate from the sample holder, in particular carried out from the inside to the outside. Another preferred shape of the vacuum segments is rectangular.
  • the shaped carrier element has in particular at least one element for lifting the carrier off the shaped carrier element.
  • the lifting of the carrier is also referred to as stretching in the following; the element or elements which cause the stretching are also referred to as the stretching element (s).
  • the at least one stretching element is preferably a fluid element through which a gas and / or gas mixture can flow out to generate an overpressure between the carrier molded element and the carrier.
  • the aforementioned at least one vacuum segment which serves as a fixation, can be switched so that a gas and / or gas mixture can be pumped into the space between the shaped support element and the support.
  • the at least one fixing element can then be used as a stretching element at the same time. If other fixing elements are used, the stretching elements are provided separately and independently of the fixing elements.
  • the at least one shaped carrier element preferably has rounded edges which deflect the carrier as gently as possible.
  • the radii of the rounded edges are greater than 0.1 mm, preferably greater than 1 mm, even more preferably greater than 5 mm, most preferably greater than 10 mm, most preferably greater than 30 mm.
  • the carrier is preferably fixed on at least two, in particular opposite, sides with fixing units that act from the outside and that are independent of the shaped carrier element, in particular mechanical fixing units.
  • load cells are built into the fixing units in order to measure and monitor the force with which the carrier is fixed to the carrier molded element.
  • the fixing units are used in particular to roughly fix the carrier.
  • the power which can be exerted on the carrier by the fixing units is preferably adjustable.
  • the force used is between 0.001 N and 1000 N, preferably between 0.01 N and 500 N, more preferably between 0.1 N and 100 N, most preferably between 1 N and 50 N, most preferably between 1 N and 25 N.
  • the force values mentioned are normalized to one square meter and then result in corresponding pressure values.
  • the pressure is between 0.001 MPa and 1000 MPa, preferably between 0.01 MPa and 500 MPa, more preferably between 0.1 MPa and 100 MPa, most preferably between 1 MPa and 50 MPa, most preferably between 1 MPa and 25 MPa.
  • Microcracks that arise in the carrier are preferably completely closed by the working stamp stamping compound during the manufacturing process of the working stamp.
  • the product stamping compound is the stamping compound which is embossed by the work stamp in order to produce the desired products.
  • Stamp and product embossing materials can be different.
  • work stamp stamping compound and product stamping compound differ in their hydrophobicity or hydrophilicity.
  • a measure of the hydrophobicity or hydrophilicity is the contact angle that is between a
  • Test liquid droplets in particular water, and the surface to be measured forms.
  • Hydrophilic surfaces flatten the liquid droplet, since the adhesive forces between the liquid and the surface dominate over the cohesive forces of the liquid and therefore form low contact angles.
  • Hydrophobic surfaces lead to a more spherical shape of the liquid drop, since the cohesive forces of the liquid dominate over the adhesive forces between the liquid and the surface.
  • a common method for determining the hydrophobicity or hydrophilicity is the contact angle method.
  • the contact angle method is used together with Young's equation to obtain a statement about the surface energy of a solid through the use of a test liquid. This qualifies the surface energy of a surface using a certain test liquid, mostly water. Corresponding measurement methods and evaluation methods are known to the person skilled in the art.
  • the contact angle determined using the contact angle method can be converted to a surface energy in N / m or in J / m 2 . For relative comparisons of different surfaces with the same test liquid, however, the details of the contact angle are sufficient to obtain a relative estimate of the surface's adhesiveness.
  • water it can be said that wetted surfaces which create a contact angle on the water droplet of approx. 30 ° have a higher degree of adhesion than surfaces whose contact angle on the water droplet is approx. 120 °.
  • the Adhesiveness of the work stamp materials due to a surface energy of less than 0.1 J / m 2 , in particular less than 0.01 J / m 2 , preferably less than 0.001 J / m 2 , even more preferably less than 0.0001 J / m 2 , ideally less than 0.00001 J / m 2 is defined.
  • the adhesiveness of the contact surface is defined with a contact angle greater than 20 °, in particular greater than 50 °, preferably greater than 90 °, even more preferably greater than 150 °.
  • the ability of a surface to adhere to another material can be determined using the contact angle method mentioned above.
  • a drop of a known liquid, preferably water (values according to the invention based on water), (alternatively glycerine or hexadecane) is deposited on the surface to be measured. With the help of a microscope, the angle is measured exactly from the side, namely the angle between the tangent on the drop and the surface.
  • the embossing compositions used according to the invention preferably have a viscosity between 1cp and 25000cp, preferably between 10 and 25000cp, more preferably between 10Ocp and 25000cp, most preferably between 10000cp and 25000cp, most preferably between 10000 and 25000cp.
  • a carrier is placed over a shaped carrier element.
  • the carrier is preferably a film.
  • the film is first pre-fixed with a dynamic carrier fixation, preferably vacuum elements. Then the lateral fixation takes place with a static carrier fixation.
  • This embodiment is designed to accommodate trimmed foils or limited, rigid supports. Especially the size of the girder is just designed so that the static girder fixation can fix the girder.
  • This embodiment has at least one stretching element that can be used to stretch the carrier.
  • the dynamic fixations preferably serve as stretching elements at the same time.
  • a stamp carrier device which uses an endless film in order to be able to produce a plurality of stamps along the carrier.
  • the endless film is preferably delivered as a roll and mounted on a first shaft.
  • a second shaft allows a protective film to be rolled up and removed from the continuous film.
  • the endless film can be guided over further elements and is guided between a first static carrier fixation and the carrier shaped element.
  • the endless film passes the static carrier fixation and the second static carrier fixation and is finally rolled up on a third shaft.
  • the static support fixings consist of fixation units that are movable and can clamp the endless film, in particular on the support molded element. This prevents the endless film from shifting. In this state, the part of the endless film can now be provided with corresponding embossed structures.
  • This embodiment has at least one stretching element that can be used to stretch the carrier.
  • the dynamic fixations preferably serve as stretching elements at the same time.
  • the film according to the invention can be pretensioned with a force between IN and 1000N, preferably between 2N and 800N, more preferably between 5N and 600N, most preferably between 8N and 400N, most preferably between ION and 100N.
  • the device according to the invention can be part of a cluster as a module.
  • a cluster is understood to be a set of interconnected modules which, in particular, are all connected to one another in a vacuum-tight manner so that a substrate can be transported between the modules without coming into contact with an outside atmosphere.
  • Each module can preferably be evacuated individually.
  • the entire cluster can be evacuated.
  • the pressure in each module and / or the entire cluster can be set to less than 1 bar, preferably less than 10 1 mbar, more preferably less than 10 3 mbar, most preferably less than 10 5 , most preferably less than 10 7 mbar.
  • the modules and / or the cluster can in particular also be flushed with gases and / or gas mixtures.
  • the modules and / or the cluster can in particular also be placed under excess pressure.
  • a pressure between 1 bar and 5 bar, more preferably between 1 bar and 4.5 bar, even more preferably between 1 bar and 4 bar, most preferably between 1 bar and 3.5 bar, most preferably between 1 bar and 3 bar is set.
  • the modules in the cluster are connected to one another in particular by a central module in which there is preferably a robot which can move the substrates between the loading containers (Foups) and / or the modules.
  • a carrier is fixed on a device according to the invention.
  • a working stamp stamping compound is deposited on a master stamp with the aid of a deposition device.
  • the work stamp stamping compound is already distributed as evenly and over the entire surface as possible.
  • the device according to the invention is aligned relative to the master stamp.
  • the movement of the device according to the invention and / or of the master stamp is conceivable.
  • the master stamp is preferably moved.
  • the alignment can be done either mechanically and / or optically.
  • a pure rough positioning of the master stamp relative to the device according to the invention is conceivable.
  • both objects are preferably aligned using alignment marks.
  • the alignment marks can be located on the carrier molded element and / or the carrier. However, they are preferably located on the carrier.
  • a third process step the contact between the carrier and the work stamp stamping compound takes place.
  • the working stamp compound is planarized along the carrier, while the master stamp structure is molded as a negative in the working stamp compound.
  • the work stamp stamping compound can be cured either thermally and / or by means of electromagnetic radiation.
  • Thermal curing takes place between 0 ° C and 500 ° C, preferably between 50 ° C and 450 ° C, even more preferably between 100 ° C and 400 ° C, most preferably between 150 ° C and 350 ° C, most preferably between 200 ° C and 300 ° C.
  • the electromagnetic radiation preferably has a wavelength in the range between 10nm and 2000nm, preferably between 50nm and 1500nm, more preferably between 10onm and 100nm, with the greatest preference between 150nm and 500nm, with the greatest preference between 200nm and 370nm.
  • the carrier with the hardened working stamp embossing compound is detached from the master stamp, in that the stretching element ensures that the carrier is stretched.
  • a gas or gas mixture preferably flows over the dynamic carrier fixation, which consists of vacuum elements, between the carrier molded element and the carrier and thus produces a carrier that is convexly curved when viewed from the outside. The carrier is released from the outside to the inside.
  • the carrier is fixed again via the dynamic carrier fixation.
  • an endless film is fixed as a carrier on the device according to the invention.
  • the first six process steps of the second method are essentially identical to the first six process steps of the first method.
  • a seventh process step the fixing of the endless film is canceled by moving back the static carrier fixation of the fixing units in order to release the endless film. Thereafter or at the same time, the endless film is rolled up on a third roll.
  • the working stamp stamping compound produced is removed from the shaped carrier element and a new area of the continuous film is ready for stamping. It is therefore very easy to produce several work stamps on one continuous film.
  • the work stamp which was produced by one of the preceding methods, is used for embossing a product embossing compound.
  • the actual products to be produced are manufactured from the product stamping compounds.
  • a product embossing compound is preferably applied to a substrate and the substrate is aligned relative to the working stamp. This is followed by the embossing and curing process as well as the demolding process.
  • Figure la shows a first embodiment according to the invention in a side view
  • FIG. 1b shows the first embodiment according to the invention in a bottom view
  • FIG. 2a a first process step of the first process according to the invention
  • FIG. 2b a second process step of the first process according to the invention
  • FIG. 2c a third process step of the first process according to the invention
  • FIG. 2d a fourth process step of the first process according to the invention
  • FIG. 2e shows a fifth process step of the first process according to the invention
  • FIG. 2f a sixth process step of the first process according to the invention
  • FIG. 3a shows a second process step of the second process according to the invention
  • FIG. 3b shows a third process step of the second process according to the invention
  • FIG. 3c shows a fourth process step of the second process according to the invention
  • Figure 3d shows a fifth process step of the second process according to the invention
  • FIG. 3e a sixth process step of the first process according to the invention
  • FIG. 3f a seventh process step of the second process according to the invention
  • FIG. 1 a shows a side view of a manual, first stamp device 1 according to the invention, which is provided from at least two fixing units 4, with the aid of which a carrier 3 can be fixed, in particular on two opposite sides.
  • the two fixing units 4 are preferably connected to a shaped carrier element 2.
  • the shaped carrier element 2 preferably has a shaped carrier element elevation 2e, over which the carrier 3 can be stretched.
  • the fixing unit 4 consists, for example, of a static support fixation 5, a spacer 7, and an attachment 8.
  • the components 5, 7 and 8 can be releasably fixed to one another by fixing elements 9, in particular screws.
  • the shaped carrier element 2 is preferably transparent to a wavelength range of electromagnetic radiation which is used for curing a work stamp embossing compound.
  • the shaped support element 2 has dynamic fixation elements 6 that can be switched on and off (hereinafter also referred to as dynamic support fixation).
  • the fixing elements 6 can be distributed as desired over a shaped carrier element surface 2o.
  • the number of fixing elements 6 used is in particular greater than 2, preferably greater than 5, even more preferably greater than 10, most preferably greater than 50, most preferably greater than 100.
  • the fixing elements 6 can be controlled individually.
  • the fixing elements 6 can preferably be controlled in such a way that they can lead to a convex deformation of the carrier 3 viewed from the outside. This is made possible particularly simply by designing the fixing elements 6 as channels which not only serve to evacuate the intermediate area between the carrier 3 and the carrier molded element 2, but can also be used to generate an overpressure.
  • the fixing elements 6 are therefore preferably channels through which a vacuum or overpressure can be built up. Another use according to the invention of the fixing elements 6 is that they can be used to fix the carrier 3 without distortion before a fixation, which is relatively prone to distortion, takes place via the static fixation 5 of the fixing units 4. As a result, the carrier 3 is not or only very slightly distorted in the area on which the stamp is applied in a later embossing process.
  • the carrier 3 is clamped on the left and right between the outer part of the shaped carrier element 2 and the static carrier fixation 5.
  • alignment marks 14 are arranged on the carrier form element surface.
  • FIG. 1b shows a view from below of the manual, first device 1 according to the invention.
  • the fixing elements 9, in particular screws, which are used for the detachable screw connection of the components 5, 7 and 8, can be seen.
  • the dynamic support fixation 6 becomes a single, full-circumference, more rectangular Vacuum channel shown.
  • the circular area 16 represents the stamp area 16 in which the later stamp will be embossed.
  • the stamp area can of course assume any size and shape, but is shown as circular with reference to the circular, standardized wafer shape in the semiconductor industry.
  • FIG. 2a shows a first process step according to the invention of a first method according to the invention, in which a working stamp embossing compound 11 is applied via a separation device 10 to a master stamp surface 12o of a master stamp 12 with a plurality of master stamp structures 13.
  • FIG. 2b shows a second process step according to the invention of the first method according to the invention, in which a manual, inventive, first stamp device 1 is aligned relative to the master stamp 12 with the aid of the alignment marks 14.
  • the alignment marks 14 of the master stamp 12 and the stamp device 1 are preferably aligned with one another by means of optical alignment elements 15.
  • a purely mechanical, rough alignment of the stamp device 1 relative to the master stamp 12, in particular without an alignment element 15 and alignment marks 14, is also conceivable.
  • FIG. 2c shows a third process step according to the invention of the first method according to the invention, in which the carrier 3 is contacted via a carrier stamp side 3s with the working stamp stamping compound 11.
  • the work stamp stamping compound 11 is planarized by the contacting.
  • FIG. 2d shows a fourth process step according to the invention of the first method according to the invention, in which the work stamp embossing compound 11 is cured.
  • the curing can be thermal, but preferably be carried out electromagnetically, in particular by means of UV light.
  • the hardening is preferably carried out by the shaped carrier element 2.
  • the shaped carrier element 2 When using electromagnetic-safe radiation, the shaped carrier element 2 must be transparent enough in the corresponding wavelength range in order to achieve a corresponding hardening of the stamping stamping compound 11.
  • FIG. 2e shows a fifth process step according to the invention of the first method according to the invention, in which the inventive detachment of the stamp 17 produced according to the invention (also called working stamp in the following) takes place.
  • the carrier 3 is removed from the shaped carrier element 2.
  • the removal takes place in particular through an overpressure of a fluid which exits through the dynamic support fixation 6, which is designed as a vacuum path.
  • the dynamic support fixation 6 which is designed as a vacuum path.
  • the carrier 3 is electrostatically charged and a second, equally polarized potential through elements in the carrier molded element 2 leads to a repulsion of the carrier 3 from the carrier molded element 2.
  • the hardened working stamp stamping compound 11 is released from the master stamp 12 from the outside inwards, in particular sequentially. This type of demolding results in a particularly gentle dissolution of the cured stamping compound 11 from
  • FIG. 2f shows a sixth process step according to the invention in which the carrier 3, which forms the stamp 17 with the cured embossing compound 11, is again completely fixed on the carrier molded element 2.
  • the fixation takes place again via the dynamic carrier fixation 6.
  • the stamp 17 thus generated can now be used for an embossing process of an embossing compound.
  • the demolding of the stamp 17 from an embossing compound in a subsequent stamping process can take place in exactly the same way as the demolding of the stamp 17 from the master stamp 12 according to FIG. 2e.
  • FIG. 3a shows a second process step according to the invention with a second stamp device 1 'according to the invention.
  • the first process step according to the invention is analogous to the process step from FIG. 2a and is therefore not shown again here.
  • the second stamp device 1 ‘according to the invention is a device with a roller system.
  • a carrier 3 ′ which can be coated with a protective film 19, is located on a roll 18 a.
  • the carrier 3 is an“ endless film ”.
  • the carrier 3 is stretched over the shaped carrier element 2 and rolled up on a roller 18c.
  • the protective film 19 can be peeled off and rolled up on a roll 18b.
  • the fixing units 4 are designed so that they can clamp the carrier 3‘, in particular laterally.
  • the carrier 3 ‘ is preferably clamped by an angled static carrier fixation 5‘, the clamping surface 5k of which is parallel to a carrier shaped element clamping surface 2k opposite it.
  • the angle a between the shaped carrier element clamping surface 2k and a shaped carrier element rear side 2r is between 0 ° and 90 °, preferably between 5 ° and 85 °, more preferably between 10 ° and 80 °, most preferably between 15 ° and 75 °, most preferably between 20 ° and 70 °.
  • the master stamp 12 is preferably moved under the stamp device.
  • FIG. 3b shows a third process step according to the invention with the second stamp device 1 'according to the invention. Since the stamp device 1 'is preferably constructed in such a way that it rests as a whole, the master stamp 12 moves towards the carrier 3' in order to move the working stamp stamping compound 11 with it to bring the carrier 3 'into contact.
  • FIG. 3c shows a fourth process step according to the invention with the second stamp device 1 ′ according to the invention, analogous to the process step of FIG. 2d.
  • FIG. 3d shows a fifth process step according to the invention with the second stamp device 1 ′ according to the invention, analogous to the process step of FIG. 2e.
  • FIG. 3e shows a sixth process step according to the invention with the second stamp device 1 ′ according to the invention, analogous to the process step of FIG. 2f.
  • FIG. 3f shows a seventh process step according to the invention with the second stamp device 1 'according to the invention, in which the fixing units 4' are opened so that the carrier 3 can be moved on by the rollers 18a, 18c.
  • the working stamp 17 is removed from the shaped carrier element 2.
  • a new, unused section 3u of the carrier 3 passes under the shaped carrier element 2 and can be provided again with an embossing compound according to process steps 3a-3d .
  • Molded carrier element e Molded carrier element elevation o Molded carrier element surface r Molded carrier rear side k Molded carrier clamping surface, 3 ‘carrier u Unused carrier section s stamp side carrier, 4‘ fixing unit, 5 ‘static carrier fixing k‘ clamping surface

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ablösung eines Stempels (17) von einem Substrat (12), insbesondere von einem Masterstempel (12) und/oder von einem Produkt, wobei der Stempel (17) in Richtung des Substrats (12) verformt wird, um den Stempel (17) vom Substrat (12) abzulösen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Ablösung eines Stempels
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ablösung eines Stempels.
Der Stand der Technik weist unterschiedliche Anlagen und Verfahren zur Herstellung von Stempeln und zu deren Verwendung auf. Die Stempel werden grob in Hart- und/oder Weichstempel eingeteilt. Eine spezielle Art von Weichstempel sind die Folienstempel, die aus einer relativ dünnen Folie bestehen, auf die Prägestrukturen aufgebracht werden. Folie und Prägestrukturen bilden dabei den Weichstempel. Im Stand der Technik wird vor allem die Verwendung von Weichstempeln bevorzugt. Weichstempel nutzen sich zwar schneller ab als Hartstempel, können aber sehr schnell repliziert werden. Man verwendet einen sehr teuren und präzise hergestellten Hartstempel als Masterstempel und erzeugt den Weichstempel als Negativ vom Hartstempel. Diese Weichstempel sind dann sogenannte Arbeitsstempel. Die Produktprägemassen, aus denen die eigentlichen Produkte geprägt werden sollen, werden dann nur noch mit dem Weichstempel hergestellt, während der Hartstempel sicher verwahrt und geschützt bleibt. Ein häufiges Problem im Stand der Technik bleibt dennoch die Entformung des Weichstempels vom Masterstempel bzw. von der Produktprägemasse.
Hartstempel sind sehr langlebig, haben aber den Nachteil, dass die Entformung relativ schwer durchführbar ist, ohne eine, zumindest teilweise, Zerstörung der Strukturen im Nano- und/oder Mikrometerbereich zu riskieren. Weichstempel hingegen nutzen sehr schnell ab. Die leichte Entformbarkeit ist vor allem ein Resultat der Elastizität und des sehr geringen Biegewiederstands. Beide Eigenschaften ermöglichen es den Weichstempel abzuziehen oder zumindest so weit zu verbiegen, dass er sequentiell, d.h. schrittweise, von der Prägemasse abgezogen werden kann. Die Weichstempel weisen allerdings extrem geringe Härtewerte auf und verschleißen daher relativ leicht. Sie müssen daher kontinuierlich aus einem Masterstempel neu geformt werden.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu beseitigen und insbesondere die Ablösung des Stempels (= Weichstempels), im Folgenden auch Arbeitsstempel genannt, vom Masterstempel (= Hartstempel) und/oder der Prägemasse zu erleichtern. Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche gelöst. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren angegebenen Merkmalen. Bei angegebenen Wertebereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart gelten und in beliebiger Kombination beansprucht sein.
Der erfindungsgemäße Stempel (= Weichstempel) hat insbesondere die folgenden Eigenschaften bzw. weist das folgende Material auf:
• Polydimethylsiloxan (PDMS) • Perfluoropolyether (PFPE)
• Polyhedrales oligomerisches Silsesquioxan (POSS)
• Polydimethylsiloxan (PDMS)
• Tetraethylorthosilicat (TEOS)
• Poly(organo)siloxane (Silikon)
Der erfindungsgemäße Stempel (=Weichstempel) kann grundsätzlich aus einer der folgenden Materialklassen stammen
• Thermoplast
• Elastomer
• Duroplast
Der Masterstempel, die Prägemasse und das Produkt werden im Folgenden auch als Substrat bezeichnet.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ablösung eines Stempels von einem Substrat, insbesondere von einem Masterstempel, von einer Prägemasse und/oder von einem Produkt, wobei der Stempel in Richtung des Substrats verformt wird, um den Stempel vom Substrat abzulösen.
Die Erfindung betrifft weiterhin, insbesondere als ein eigenständiger Gegenstand der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Stempels auf einem Träger, mit folgenden Schritten, insbesondere mit folgendem Ablauf:
Aufbringen einer Prägemasse auf einen Masterstempel,
Kontaktierung der Prägemasse mit dem Träger,
Aushärtung der Prägemasse,
Ablösung des Masterstempels von der ausgehärteten Prägemasse, wobei der erzeugte Stempel auf dem Träger verbleibt, insbesondere mit einem
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsform, wobei der Träger in Richtung des Masterstempels verformt wird, um den Masterstempel vom Stempel abzulösen.
Die Erfindung betrifft weiterhin, insbesondere als ein eigenständiger Gegenstand der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Produkts aus einer Prägemasse, mit folgenden Schritten, insbesondere mit folgendem Ablauf:
Kontaktierung der Prägemasse mit einem Stempel,
Aushärtung der Prägemasse,
Ablösung des Stempels von der Prägemasse, insbesondere mit einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Anspruchsformen, wobei der Stempel in Richtung des Produkts verformt wird, um den Stempel vom Produkt abzulösen.
Die Erfindung betrifft weiterhin, insbesondere als ein eigenständiger Gegenstand der Erfindung, eine Vorrichtung zur Ablösung eines Stempels von einem Substrat, insbesondere von einem Masterstempel, von einer Prägemasse und/oder von einem Produkt, wobei der Stempel in Richtung des Substrats verformbar ist, um den Stempel vom Substrat abzulösen.
Die Erfindung betrifft weiterhin, insbesondere als ein eigenständiger Gegenstand der Erfindung, eine Vorrichtung zur Herstellung eines Stempels auf einem Träger, insbesondere mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspruchsformen, aufweisend:
Aufbringmittel zum Aufbringen einer Prägemasse auf einen Masterstempel, Kontaktierungsmittel zur Kontaktierung der Prägemasse mit dem Träger, Aushärtemittel zur Ablösung des Masterstempels von der ausgehärteten Prägemasse, wobei der erzeugte Stempel auf dem Träger verbleibt, wobei der Träger in Richtung des Masterstempels verformbar ist, um den Masterstempel vom Stempel abzulösen Die Erfindung betrifft weiterhin, insbesondere als ein eigenständiger Gegenstand der Erfindung, eine Vorrichtung zur Herstellung eines Produkts aus einer Prägemasse,
Kontaktierungsmittel zur Kontaktierung der Prägemasse mit einem Stempel, Aushärtemittel zur Aushärtung der Prägemasse,
Ablösemittel zur Ablösung des Stempels von der Prägemasse, wobei Verformungsmittel zur Verformung des Stempels in Richtung des Produkts, um den Stempel vom Produkt abzulösen.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Stempel und/oder der Träger durch Überdruck verformt wird/werden bzw. verformbar ist/sind.
Bevorzugt ist weiterhin, dass die maximale Verformung im Zentrum des Stempels und/oder des Trägers erfolgt, wobei insbesondere die Verformung symmetrisch zum Zentrum des Stempels und/oder des Trägers erfolgt.
Bevorzugt ist weiterhin, dass die Verformung des Stempels und/oder des Trägers von innen nach außen, insbesondere vom Zentrum des Stempels und/oder des Trägers zum Rand des Stempels und/oder des Trägers, erfolgt.
Bevorzugt ist weiterhin, dass zur Ablösung das Substrat und der Stempel und/oder der Träger voneinander wegbewegt werden, insbesondere gleichzeitig mit dem Verformen des Stempels und/oder des Trägers.
Bevorzugt ist weiterhin, dass die Ablösung des Stempels von außen nach innen, insbesondere vom Rand des Stempels zum Zentrum des Stempels, erfolgt.
Bevorzugt ist weiterhin, dass die Verformung zu einer konvexen Ausformung und/oder zu einer Ausbeulung des Stempels und/oder des Trägers führt. Bevorzugt ist weiterhin, dass zur Ablösung der Masterstempel und der Träger voneinander wegbewegt werden, insbesondere gleichzeitig mit dem Verformen des Trägers.
Bevorzugt ist weiterhin, dass der Träger eine Folie und/oder der Stempel ein Folienstempel ist.
In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Träger eine sehr dünne und flexible Glasplatte ist. Die Glasplatte ist insbesondere dünner als 20mm, vorzugsweise dünner als 10mm, noch bevorzugter dünner als 5mm, am bevorzugtesten dünner als 2mm, am allerbevorzugtesten dünner als 1mm.
Bevorzugt ist weiterhin, dass die Vorrichtung mindestens ein Trägerformelement zum Verformen und/oder mindestens ein Streckelement zum Strecken des Trägers aufweist, wobei der Träger insbesondere über das Trägerformelement gespannt ist.
Bevorzugt ist weiterhin, dass das Trägerformelement mindestens eine Trägerformelementerhebung aufweist, wobei die Trägerformelementerhebung den Träger vom Trägerformelement abhebt und/oder den Träger streckt.
Bevorzugt ist weiterhin, dass das Trägerformelement mindestens ein Fixierelement aufweist, das der, insbesondere dynamischen, Fixierung des Trägers dient, wobei bevorzugt das mindestens eine Fixierelement so schaltbar ist, dass über das mindestens eine Fixierelement ein Gas und/oder Gasgemisch in einen Zwischenraum zwischen dem Trägerformelement und dem Träger ausbringbar ist. Bevorzugt ist weiterhin, dass das mindestens eine Streckelement ein Fluidelement ist, wobei über das Fluidelement ein Gas und/oder Gasgemisch ausbringbar ist, um einen Überdruck zwischen dem Trägerformelement und dem Träger zu erzeugen.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass anstatt eines Trägerformelements, welches sich insbesondere hinter dem Träger befindet, der Träger von einem Rahmen gehalten wird. Im Falle der Verwendung eines Rahmens, befinden sich die Streckelement dennoch in gewohnter Weise an der Rückseite des Trägers.
Der Kern der Erfindung besteht insbesondere in einer Fixierung des Stempels, die eine Ablösung des Stempels (= Weichstempels) vom Masterstempel und/oder der Prägemasse und/oder vom Produkt vom Rand zum Zentrum erlaubt.
In einer speziellen Ausführungsform ist die Fixierung so konstruiert, dass eine Endlosfolie verwendet werden kann, auf der mehrere Stempel aufgebracht werden. In diesem Fall kann die Endlosfolie so fixiert werden, dass einerseits keine nennenswerte Verzerrung der Prägestrukturen erfolgt und andererseits eine Entformung der Prägestrukturen bzw. des Stempels sukzessive von außen nach innen erfolgen kann.
Die Entformung erfolgt insbesondere kontrollierbar von außen nach innen. Die Ausführungsform mit der Endlosfolie erlaubt die Bereitstellung einer Prägeanlage, welche ihre Weichstempel selbstständig mit Hilfe eines einzigen Masterstempels herstellen kann.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführungsformen und Prozesse besteht darin, dass die Entformung des Stempels nicht abhängig von der Substratgröße und vor allem nicht von der Substratdicke ist. Das Substrat kann während des Verformungsprozesses vollständig eben fixiert bleiben, während der Stempel durch die erfindungsgemäße Verformung, insbesondere durch eine erzeugte konvexe Krümmung, sich vom Substrat ablöst, insbesondere sich sequentiell von außen nach innen vom Substrat entformt. Dadurch wird ein Brechen des Substrates verhindert.
Ein weiterer Vorteil ist das Fehlen eines Ausschlussrandbereichs (engl.: exclusion zone). Da für die Trennung keine Objekte wie Klingen eingeführt werden müssen, die Bauteile und Strukturen am Rand des Substrats zerstören könnten, können Strukturen bis zum äußersten Rand des Substrats geprägt werden.
Die erfindungsgemäßen Ausführungsformen können grundsätzlich auf Substraten beliebiger Größe und Form prägen, sofern sie entsprechend groß konstruiert worden sind.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil besteht insbesondere in der Wiederverwendbarkeit des Trägers des Stempels. Sollten die Strukturen auf dem Träger durch mehrfache Benutzung zerstört oder abgenutzt worden sein, kann der Träger ausgetauscht oder weiterbewegt werden, um einen neuen, fehlerfreien Arbeitsstempel zu erzeugen.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil besteht insbesondere darin, dass der Stempel die volle Fläche eines zu prägenden Wafers erreichen kann und dass selbst die Ausschlusszone (engl.: exclusion zone) geprägt werden kann. Das ist vor allem darauf zurückzuführen, dass sich alle formenden und verformenden Bauteile hinter dem Stempel bzw. dem Träger des Stempels befinden und daher der Stempel nicht durch irgendwelche Bauteile seitlich begrenzt wird.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil zum Stand der Technik besteht insbesondere darin, dass nicht mehr das zu prägende Substrat alleine vom Stempel sondern vorzugsweise der Stempel vom Substrat entformt wird. Zwar kann die Entformung des Stempels vom Substrat durch eine translatorische Bewegung des Substrats vom Stempel weg unterstützt werden, die Hauptentformung beruht allerdings auf der erfindungsgemäßen Träger- bzw. Stempelkrümmung. Dadurch wird es erfindungsgemäß möglich, auf sehr dünnen Substraten zu prägen und den Stempel danach ohne Zerstörung des Substrats zu entformen, da das Substrat vollflächig fixiert werden kann und selbst nicht gekrümmt werden muss.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil ist insbesondere der starre Zustand des Stempels bzw. Trägers im Prägeprozess und der flexible Zustand des Stempels bzw. Trägers im Entformungsprozess. Im Prägeprozess kann der Stempel auf Druck belastet werden, da er vom Träger und/oder Bauteilen, die sich hinter dem Träger befinden, stabilisiert wird, während sich der Stempels und der Träger während des Entformungsprozesses verformen können.
Das Entformungsverhalten des Stempels kann durch die Dicke des Trägers sehr einfach beeinflusst und eingestellt werden. Der Träger ist insbesondere dünner als 5 mm, vorzugsweise dünner als 1 mm, noch bevorzugter dünner als 0.1 mm, am bevorzugtesten dünner als 0.01 mm, am allerbevorzugtesten dünner als 0.001 mm.
Die erfindungsgemäße Ausführungsform kann einerseits zur Herstellung des Stempels und andererseits zur Verwendung des Stempels für Prägeprozesse verwendet werden. Im Gegensatz zum Stand der Technik sind daher nicht mehr zwei separate Ausführungsformen notwendig.
Im Stand der Technik wird sehr häufig ein Träger (engl. : back plane) verwendet, welches vor der Erzeugung des Stempels beschichtet werden muss, insbesondere um die Haftfestigkeit zu der Arbeitsstempelprägemasse zu gewährleisten. Die erfindungsgemäß bevorzugt verwendeten Träger können bereits bei der Anlieferung über eine entsprechende Beschichtung verfügen, sodass der Beschichtungsprozess für den Stempelhersteller entfällt, was zu einer Kosten- und Zeitersparnis führt.
Die erfindungsgemäße Ausführungsform betrifft insbesondere eine Vorrichtung, mit deren Hilfe man einen Stempel auf einem Träger erzeugen kann.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen weisen insbesondere mindestens ein Trägerformelement auf, über das ein Träger gespannt werden kann. Das Trägerformelement besitzt vorzugsweise mindestens eine Trägerformelementerhebung, welche die Trägerstempelseite des gespannten Trägers vom restlichen Teil des Trägerformelements abhebt.
Das Trägerformelement verfügt insbesondere über mindestens ein Fixierelement, das der, insbesondere dynamischen, Fixierung des Trägers dient. Das Fixierelement des Trägerformelements kann insbesondere ein- und ausgeschalten werden. Das Fixierelement dient dem, insbesondere möglichst spannungslosen, Festhalten des Trägers.
Bei dem Fixierelement bzw. den Fixierelementen kann es sich um
• Vakuumfixierungen, insbesondere mit o einzeln ansteuerbaren Vakuumbahnen o miteinander verbundenen Vakuumbahnen
• Mechanische Fixierungen, insbesondere o Klemmen
• Elektrische Fixierungen, insbesondere o Elektrostatische Fixierungen o Magnetische Fixierungen • Adhäsive Fixierungen, insbesondere o Gel-Pak Fixierungen o Fixierungen mit adhäsiven, insbesondere ansteuerbaren, Oberflächen handeln.
Das mindestens eine Fixierelement ist insbesondere elektronisch ansteuerbar. Die Vakuumfixierung ist die bevorzugte Art für das Fixierelement. Die Vakuumfixierung besteht vorzugsweise aus mehreren Vakuumbahnen, die an der Oberfläche des Trägerformelements austreten. Die Vakuumbahnen sind vorzugsweise einzeln ansteuerbar.
In einer bevorzugten Anwendung sind einige Vakuumbahnen zu Vakuumbahnsegmenten vereint, die einzeln ansteuerbar, daher evakuiert oder geflutet werden können. Jedes Vakuumsegment ist allerdings unabhängig von den anderen Vakuumsegmenten. Damit erhält man die Möglichkeit des Aufbaus einzeln ansteuerbarer Vakuumsegmente. Die Vakuumsegmente sind vorzugsweise ringförmig konstruiert. Dadurch wird eine gezielte, radialsymmetrische, insbesondere von innen nach außen durchgeführte Fixierung und/oder Loslösung des Substrats vom Probenhalter ermöglicht. Eine weitere bevorzugte Form der Vakuumsegmente ist rechteckig.
Das Trägerformelement verfügt insbesondere über mindestens ein Element zur Abhebung des Trägers vom Trägerformelement. Das Abheben des Trägers wird im Weiteren auch als Strecken bezeichnet; das Element bzw. die Elemente, welche die Streckung hervorrufen, werden auch als Streckelement(e) bezeichnet. Vorzugsweise handelt es sich bei dem mindestens einen Streckelement um ein Fluidelement, über welches ein Gas und/oder Gasgemisch ausströmen kann, um einen Überdruck zwischen dem Trägerformelement und dem Träger zu erzeugen.
In einer ganz besonderen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das bereits genannte mindestens ein Vakuumsegment, das als Fixierung dient, so schaltbar, dass darüber ein Gas und/oder Gasgemisch in den Zwischenraum zwischen dem Trägerformelement und dem Träger gepumpt werden kann. Das mindestens eine Fixierelement kann dann gleichzeitig als Streckelement verwendet werden. Sollten andere Fixierelemente verwendet werden, werden die Streckelemente separat und unabhängig von den Fixierelementen vorgesehen.
Das mindestens eine Trägerformelement verfügt vorzugsweise über abgerundete Kanten, welche den Träger möglichst schonend umlenken. Die Radien der abgerundeten Kanten sind größer als 0.1 mm, vorzugsweise größer als 1 mm, noch bevorzugter größer als 5 mm, am bevorzugtesten größer als 10 mm, am allerbevorzugtesten größer als 30 mm.
Der Träger wird bevorzugt mit von außen angreifenden vom Trägerformelement unabhängigen, insbesondere mechanischen, Fixiereinheiten an mindestens zwei, insbesondere gegenüberliegenden, Seiten fixiert.
In die Fixiereinheiten sind insbesondere Kraftmesszellen eingebaut, um die Kraft, mit der der Träger zum Trägerformelement fixiert wird, zu messen und zu überwachen. Insbesondere soll und darf es nicht zu einer Schädigung der Träger durch die Fixiereinheiten kommen.
Die Fixiereinheiten dienen insbesondere der Grobfixierung des Trägers. Die Kraft welche durch die Fixiereinheiten auf den Träger ausgeübt werden kann, ist vorzugsweise einstellbar. Die verwendete Kraft liegt zwischen 0.001 N und 1000 N, vorzugsweise zwischen 0.01 N und 500 N, noch bevorzugter zwischen 0.1 N und 100 N, am bevorzugtesten zwischen 1 N und 50 N, am allerbevorzugtesten zwischen 1 N und 25 N.
Zweckmäßiger ist die Angabe des Drucks, der auf den Träger ausgeübt werden darf, damit gerade keine Schädigung des Trägers eintritt. Die genannten Kraftwerte werden auf einen Quadratmeter normiert und ergeben dann entsprechende Druckwerte. Der Druck liegt zwischen 0.001 MPa und 1000 MPa, vorzugsweise zwischen 0.01 MPa und 500 MPa, noch bevorzugter zwischen 0.1 MPa und 100 MPa, am bevorzugtesten zwischen 1 MPa und 50 MPa, am allerbevorzugtesten zwischen 1 MPa und 25 MPa.
Entstehende Mikrorisse im Träger werden von der Arbeitsstempelprägemasse vorzugsweise beim Herstellprozess des Arbeitsstempels gänzlich durch die Arbeitsstempelprägemasse verschlossen.
Prägemassen
Im weiteren Dokument wird insbesondere zwischen der Arbeitsstempelprägemasse und der Produktprägemasse unterschieden. Die Arbeitsstempelprägemasse ist eine Prägemasse, aus welcher der Arbeitsstempel (= Stempel, Weichstempel) erzeugt wird. Die Produktprägemasse ist die Prägemasse, welche durch den Arbeitsstempel geprägt wird, um die erwünschten Produkte zu erzeugen.
Stempel- und Produktprägemassen können unterschiedlich sein. Vorzugsweise unterscheiden sich Arbeitsstempelprägemasse und Produktprägemasse in ihrer Hydrophobizität bzw. Hydrophilität. Ein Maß für die Hydrophobizität bzw. Hydrophilität ist der Kontaktwinkel, der sich zwischen einem
Testflüssigkeitstropfen, insbesondere Wasser, und der zu vermessenden Oberfläche ausbildet. Hydrophile Oberflächen verflachen den Flüssigkeitstropfen, da die Adhäsionskräfte zwischen der Flüssigkeit und der Oberfläche über die Kohäsionskräfte der Flüssigkeit dominieren und bilden daher niedrige Kontaktwinkel. Hydrophobe Oberflächen führen zu einer kugelförmigeren Gestalt des Flüssigkeitstropfens, da die Kohäsionskräfte der Flüssigkeit über die Adhäsionskräfte zwischen der Flüssigkeit und der Oberfläche dominieren.
Eine gängige Methode zur Bestimmung der Hydrophobizität bzw. Hydrophilität ist die Kontaktwinkelmethode. Die Kontaktwinkelmethode wird zusammen mit der Youngschen Gleichung verwendet, um eine Aussage über die Oberflächenenergie eines Festkörpers durch die Verwendung einer Prüfflüssigkeit zu erhalten. Diese qualifiziert die Oberflächenenergie einer Oberfläche durch eine gewisse Prüfflüssigkeit, meistens durch Wasser. Dem Fachmann sind entsprechende Messmethoden, sowie die Auswertungsmethoden bekannt. Der mit der Kontaktwinkelmethode ermittelte Kontaktwinkel kann auf eine Oberflächenenergie in N/m oder in J/m2 umgerechnet werden. Für Relativvergleiche unterschiedlicher Oberflächen bei gleicher Prüfflüssigkeit reichen allerdings schon die Angaben der Kontaktwinkel aus, um eine relative Abschätzung der Adhäsionsfähigkeit der Oberfläche zu erhalten. So kann man durch die Verwendung von Wasser als Prüfflüssigkeit sagen, dass benetzte Oberflächen, die einen Kontaktwinkel am Wassertropfen von ca. 30° erzeugen, eine höhere Adhäsion besitzen als Oberflächen, deren Kontaktwinkel am Wassertropfen ca. 120° besitzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Adhäsionsfähigkeit der Arbeitsstempelmaterialien durch eine Oberflächenenergie von kleiner 0, 1 J/m2, insbesondere kleiner 0,01 J/m2, vorzugsweise kleiner 0,001 J/m2, noch bevorzugter kleiner 0,0001 J/m2, idealerweise kleiner 0,00001 J/m2 definiert ist.
Alternativ oder zusätzlich ist es gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Adhäsionsfähigkeit der Kontaktfläche mit einem Kontaktwinkel größer 20°, insbesondere größer 50°, vorzugsweise größer 90°, noch bevorzugter größer 150°, definiert ist. Die Adhäsionsfähigkeit einer Oberfläche zu einem anderen Material kann mit Hilfe der oben genannten Kontaktwinkelmethode bestimmt werden. Dabei wird ein Tropfen einer bekannten Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser (erfindungsgemäße Werte bezogen auf Wasser), (alternativ Glyzerin oder Hexadekan), auf der zu messenden Oberfläche abgeschieden. Mit Hilfe eines Mikroskops wird der Winkel von der Seite exakt vermessen, nämlich der Winkel zwischen der Tangente an den Tropfen und der Oberfläche.
Die erfindungsgemäß verwendeten Prägemassen haben vorzugsweise eine Viskosität zwischen lcp und 25000cp, vorzugsweise zwischen 10 und 25000cp, noch bevorzugter zwischen l OOcp und 25000cp, am bevorzugtesten zwischen lOOOcp und 25000cp, am allerbevorzugtesten zwischen 10000 und 25000cp.
Vorrichtung
In einer ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Träger über ein Trägerformelement gelegt. Bei dem Träger handelt es sich vorzugsweise um eine Folie. Die Folie wird zuerst mit einer dynamischen Trägerfixierung, vorzugsweise Vakuumelementen, vorfixiert. Danach erfolgt die seitliche Fixierung mit einer statischen Trägerfixierung. Diese Ausführungsform ist für die Aufnahme von beschnittenen Folien oder begrenzten, steifen Trägern ausgelegt. Insbesondere ist die Größe des Trägers gerade so ausgelegt, dass die statische Trägerfixierung den Träger fixieren kann. Diese Ausführungsform verfügt über mindestens ein Streckelement, mit dessen Hilfe man den Träger strecken kann. Vorzugsweise dienen die dynamischen Fixierungen gleichzeitig als Streckelemente.
In einer anderen bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine Stempelträgervorrichtung offenbart, welche eine Endlosfolie verwendet, um mehrere Stempel entlang des Trägers erzeugen zu können. Die Endlosfolie wird vorzugsweise als Rolle angeliefert und auf einer ersten Welle montiert. Eine zweite Welle erlaubt die Aufwicklung und Entfernung einer Schutzfolie von der Endlosfolie. Die Endlosfolie kann über weitere Elemente geführt werden und wird zwischen einer ersten statischen Trägerfixierung und das Trägerformelement geführt. Die Endlosfolie passiert die statische Trägerfixierung und die zweite statische Trägerfixierung und wird schließlich auf einer dritten Welle aufgerollt.
Die statischen Trägerfixierungen bestehen aus Fixiereinheiten, die beweglich sind und die Endlosfolie, insbesondere an das Trägerformelement, klemmen können. Dadurch wird ein Verschieben der Endlosfolie verhindert. In diesem Zustand kann der Teil der Endlosfolie nun mit entsprechenden Prägestrukturen versehen werden. Diese Ausführungsform verfügt über mindestens ein Streckelement, mit dessen Hilfe man den Träger strecken kann. Vorzugsweise dienen die dynamischen Fixierungen gleichzeitig als Streckelemente.
Die erfindungsgemäße Folie kann mit einer Kraft zwischen IN und 1000N, vorzugsweise zwischen 2N und 800N, noch bevorzugter zwischen 5N und 600N, am bevorzugtesten zwischen 8N und 400N, am allerbevorzugtesten zwischen ION und 100N vorgespannt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann als Modul Teil eines Clusters sein. Unter einem Cluster versteht man eine Menge miteinander verbundener Module, die insbesondere alle miteinander vakuumdicht verbunden sind, sodass ein Substrat zwischen den Modulen transportiert werden kann, ohne mit einer außenliegenden Atmosphäre in Kontakt zu kommen.
Jedes Modul kann vorzugsweise einzeln evakuiert werden. Der gesamte Cluster kann evakuiert werden. Der Druck kann in jedem Modul und/oder dem gesamten Cluster auf weniger als 1 bar, vorzugsweise weniger als 10 1 mbar, noch bevorzugter weniger als 10 3 mbar, am bevorzugtesten kleiner als 10 5, am allerbevorzugtesten weniger als 10 7 mbar eingestellt werden.
Die Module und/oder der Cluster können insbesondere auch mit Gasen und/oder Gasgemischen gespült werden. Die Module und/oder der Cluster können insbesondere auch unter Überdruck gesetzt werden. In diesem Fall wird ein Druck zwischen lbar und 5bar, bevorzugter zwischen 1 bar und 4.5bar, noch bevorzugter zwischen lbar und 4bar, am bevorzugtesten zwischen lbar und 3.5bar, am allerbevorzugtesten zwischen lbar und 3bar eingestellt.
Die Module im Cluster werden insbesondere durch ein Zentralmodul miteinander verbunden, in welchem sich vorzugsweise ein Roboter befindet, welcher die Substrate zwischen den Ladecontainern (engl.: Foups) und/oder den Modulen bewegen kann.
Verfahren
In einem ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Träger auf einer erfindungsgemäßen Vorrichtung fixiert. In einem ersten Prozessschritt wird mit Hilfe einer Abscheidevorrichtung eine Arbeitsstempelprägemasse auf einem Masterstempel abgeschieden. Vorzugsweise wird die Arbeitsstempelprägemasse bereits so gleichmäßig und vollflächig wie möglich verteilt.
In einem zweiten Prozessschritt erfolgt eine Ausrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung relativ zum Masterstempel. Denkbar ist die Bewegung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder des Masterstempels. Vorzugsweise wird allerdings der Masterstempel bewegt. Die Ausrichtung kann entweder mechanisch und/oder optisch erfolgen. Denkbar ist eine reine Grobpositionierung des Masterstempels relativ zur erfindungsgemäßen Vorrichtung. Vorzugsweise erfolgt allerdings eine Ausrichtung beider Objekte anhand von Ausrichtungsmarken. Die Ausrichtungsmarken können sich auf dem Trägerformelement und/oder dem Träger befinden. Vorzugsweise befinden sie sich allerdings auf dem Träger.
In einem dritten Prozessschritt erfolgt die Kontaktierung zwischen dem Träger und der Arbeitsstempelprägemasse. Durch die Druckbeaufschlagung wird die Arbeitstempelmasse entlang des Trägers planarisiert, während die Masterstempelstruktur als Negativ in der Arbeitstempelmasse abgeformt wird.
In einem vierten Prozessschritt erfolgt die Aushärtung der
Arbeitstempelprägemasse. Die Arbeitstempelprägemasse kann entweder thermisch und/oder mittels elektromagnetischer Strahlung ausgehärtet werden.
Eine thermische Aushärtung erfolgt zwischen 0°C und 500°C, vorzugsweise zwischen 50°C und 450°C, noch bevorzugter zwischen 100°C und 400°C, am bevorzugtesten zwischen 150°C und 350°C, am allerbevorzugtesten zwischen 200°C und 300°C. Die elektromagnetische Strahlung besitzt vorzugsweise eine Wellenlänge im Bereich zwischen lOnm und 2000nm, mit Vorzug zwischen 50nm und 1500nm, mit größerem Vorzug zwischen l OOnm und lOOOnm, mit allergrößtem Vorzug zwischen 150nm und 500nm, mit allergrößtem Vorzug zwischen 200nm und 370nm.
In einem fünften Prozessschritt erfolgt die Loslösung des Trägers mit der ausgehärteten Arbeitsstempelprägemasse vom Masterstempel, indem das Streckelement für die Streckung des Trägers sorgt. Vorzugsweise strömt ein Gas oder Gasgemisch über die dynamische Trägerfixierung, welche aus Vakuumelementen besteht, zwischen das Trägerformelement und den Träger ein und erzeugt so einen, von außen betrachtet, konvex gekrümmten Träger. Der Träger löst sich damit von außen nach innen.
In einem sechsten Prozessschritt erfolgt die erneute Fixierung des Trägers über die dynamische Trägerfixierung.
In einem zweiten bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Endlosfolie als Träger auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung fixiert.
Die ersten sechs Prozessschritte des zweiten Verfahrens sind wesensgleich zu den ersten sechs Prozessschritten des ersten Verfahrens.
In einem siebten Prozessschritt erfolgt die Aufhebung der Fixierung der Endlosfolie, indem die statische Trägerfixierung der Fixiereinheiten zurückgefahren wird, um die Endlosfolie frei zu geben. Danach oder gleichzeitig erfolgt ein Aufrollen der Endlosfolie auf einer dritten Rolle. Dadurch wird die erzeugte Arbeitsstempelprägemasse vom Trägerformelement entfernt und ein neuer Bereich der Endlosfolie steht zum Prägen bereit. Somit ist es also sehr einfach möglich, mehrere Arbeitstempel auf einer Endlosfolie herzustellen.
In einem dritten bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren wird der Arbeitsstempel, der durch eines der vorhergehenden Verfahren erzeugt wurde, zur Prägung einer Produktprägemasse verwendet. Aus den Produktprägemassen werden die eigentlich zu erzeugenden Produkte gefertigt. Vorzugsweise wird eine Produktprägemasse auf einem Substrat aufgebracht und das Substrat wird relativ zum Arbeitsstempel ausgerichtet. Danach erfolgt der Präge- und Aushärtevorgang sowie der Entformungsvorgang.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:
Figur l a eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform in einer Seitendarstellung,
Figur lb die erste erfindungsgemäße Ausführungsform in einer Unteransicht, Figur 2a einen ersten Prozessschritt des ersten erfindungsgemäßen Prozesses, Figur 2b einen zweiten Prozessschritt des ersten erfindungsgemäßen Prozesses, Figur 2c einen dritten Prozessschritt des ersten erfindungsgemäßen Prozesses, Figur 2d einen vierten Prozessschritt des ersten erfindungsgemäßen Prozesses, Figur 2e einen fünften Prozessschritt des ersten erfindungsgemäßen Prozesses, Figur 2f einen sechsten Prozessschritt des ersten erfindungsgemäßen Prozesses,
Figur 3a einen zweiten Prozessschritt des zweiten erfindungsgemäßen Prozesses,
Figur 3b einen dritten Prozessschritt des zweiten erfindungsgemäßen Prozesses,
Figur 3c einen vierten Prozessschritt des zweiten erfindungsgemäßen Prozesses,
Figur 3d einen fünften Prozessschritt des zweiten erfindungsgemäßen Prozesses,
Figur 3e einen sechsten Prozessschritt des ersten erfindungsgemäßen Prozesses,
Figur 3f einen siebten Prozessschritt des zweiten erfindungsgemäßen Prozesses,
In den Figuren sind gleiche Bauteile oder Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die Figur la zeigt eine Seitenansicht einer manuellen, erfindungsgemäßen, ersten Stempelvorrichtung 1 , die aus mindestens zwei Fixiereinheiten 4 versehen ist, mit deren Hilfe ein Träger 3, insbesondere an zwei gegenüberliegenden Seiten, fixiert werden kann. Die beiden Fixiereinheiten 4 sind vorzugsweise mit einem Trägerformelement 2 verbunden. Das Trägerformelement 2 besitzt vorzugsweise eine Trägerformelementerhebung 2e, über die der Träger 3 gespannt werden kann. Die Fixiereinheit 4 besteht beispielsweise aus einer statischen Trägerfixierung 5, einem Abstandsteil 7, und einem Aufsatz 8. Die Bauteile 5, 7 und 8 sind durch Fixierelemente 9, insbesondere Schrauben, miteinander lösbar fixierbar. Das Trägerformelement 2 ist vorzugsweise transparent für einen Wellenlängenbereich einer elektromagnetischen Strahlung, welche zur Aushärtung einer Arbeitsstempelprägemasse verwendet wird. Das Trägerformelement 2 verfügt über dynamische, ein- und ausschaltbare Fixierelemente 6 (im Folgenden auch dynamische Trägerfixierung genannt). Die Fixierelemente 6 können beliebig über eine Trägerformelementoberfläche 2o verteilt sein. Die Anzahl der verwendeten Fixierelemente 6 ist insbesondere größer als 2, vorzugsweise größer als 5, noch bevorzugter größer als 10, am bevorzugtesten größer als 50, am allerbevorzugtesten größer als 100. In einer ganz besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die Fixierelemente 6 einzeln ansteuerbar. Die Fixierelemente 6 können vorzugsweise so gesteuert werden, dass sie zu einer von außen betrachteten konvexe Verformung des Trägers 3 führen können. Dies wird besonders einfach dadurch ermöglicht, dass man die Fixierelemente 6 als Kanäle ausführt, die nicht nur der Evakuierung des Zwischenbereichs zwischen dem Träger 3 und dem Trägerformelement 2 dienen, sondern auch zur Erzeugung eines Überdrucks genutzt werden können. Bei den Fixierelementen 6 handelt es sich daher vorzugsweise um Kanäle, über die ein Vakuum bzw. ein Überdruck aufgebaut werden kann. Eine weitere erfindungsgemäße Verwendung der Fixierelemente 6 besteht darin, dass mit ihrer Hilfe eine verzerrungsfreie Fixierung des Trägers 3 erfolgen kann, bevor eine relativ verzerrungsbehaftetete Fixierung über die statische Fixierung 5 der Fixiereinheiten 4 erfolgt. Dadurch wird der Träger 3 in dem Bereich, auf dem in einem späteren Prägeprozess der Stempel aufgebracht wird, nicht oder nur sehr schwach verzerrt. Der Träger 3 wird links und rechtsseitig zwischen dem äußeren Teil des Trägerformelements 2 und der statischen Trägerfixierung 5 eingeklemmt. Zudem sind Ausrichtungsmarken 14 auf der Trägerformelementoberfläche angeordnet.
Die Figur lb zeigt eine Unteransicht der manuellen, erfindungsgemäßen, ersten Vorrichtung 1. Erkennbar sind die Fixierelemente 9, insbesondere Schrauben, welche zur lösbaren Verschraubung der Bauteile 5, 7 und 8 dienen. Die dynamische Trägerfixierung 6 wird als einzelner, vollumfänglicher, rechteckiger Vakuumkanal dargestellt. Der kreisförmige Bereich 16 stellt den Stempelbereich 16 dar, in dem der spätere Stempel geprägt wird. Der Stempelbereich kann natürlich jede beliebige Größe und Form annehmen, wird aber in Bezugnahme auf die kreisrunde, genormte Waferform in der Halbleiterindustrie kreisförmig dargestellt.
Die Figur 2a zeigt einen ersten erfindungsgemäßen Prozessschritt eines ersten erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem auf eine Masterstempeloberfläche 12o eines Masterstempels 12 mit mehreren Masterstempelstrukturen 13 eine Arbeitsstempelprägemasse 11 über eine Abscheidevorrichtung 10 aufgebracht wird.
Die Figur 2b zeigt einen zweiten erfindungsgemäßen Prozessschritt des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem eine manuelle, erfindungsgemäße, erste Stempelvorrichtung 1 mit Hilfe der Ausrichtungsmarken 14 relativ zum Masterstempel 12 ausgerichtet wird. Die Ausrichtungsmarken 14 des Masterstempels 12 und der Stempelvorrichtung 1 werden dabei vorzugsweise durch optische Ausrichtungselemente 15 zueinander ausgerichtet. Denkbar ist auch eine rein mechanische, grobe Ausrichtung der Stempelvorrichtung 1 relativ zum Masterstempel 12, insbesondere ohne Ausrichtungselement 15 und Ausrichtungsmarken 14.
Die Figur 2c zeigte einen dritten erfindungsgemäßen Prozessschritt des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem eine Kontaktierung des Trägers 3 über eine Trägerstempelseite 3s mit der Arbeitsstempelprägemasse 11 erfolgt. Durch die Kontaktierung wird die Arbeitsstempelprägemasse 11 planarisiert.
Die Figur 2d zeigt einen vierten erfindungsgemäßen Prozessschritt des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Arbeitsstempelprägemasse 11 ausgehärtet wird. Die Aushärtung kann thermisch, vorzugsweise aber elektromagnetisch, insbesondere mittels UV Licht, durchgeführt werden. Die Aushärtung erfolgt vorzugsweise durch das Trägerformelement 2. Bei der Verwendung elektromagnetsicher Strahlung muss das Trägerformelement 2 im entsprechenden Wellenlängenbereich transparent genug sein, um eine entsprechende Aushärtung der Arbeitsstempelprägemasse 11 zu erhalten.
Die Figur 2e zeigt einen fünften erfindungsgemäßen Prozessschritt des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die erfindungsgemäße Loslösung des erfindungsgemäß erzeugten Stempels 17 (im Folgendem auch Arbeitsstempel genannt) erfolgt. Der Träger 3 wird dabei vom Trägerformelement 2 entfernt. Die Entfernung erfolgt insbesondere durch einen Überdruck eines Fluides, weiches durch die dynamische Trägerfixierung 6, die als Vakuumbahn ausgeführt wird, austritt. Denkbar ist auch, dass es Elemente gibt, die unabhängig von der dynamische Trägerfixierung 6 sind und eine entsprechende Krümmung des Trägers 3 und damit des Stempels 17 bewerkstelligen können. Denkbar wären beispielsweise zusätzlich verbaute Düsen. Denkbar wäre auch, dass der Träger 3 elektrostatisch aufgeladen wird und ein zweites, gleich gepoltes Potential durch Elemente im Trägerformelement 2 zu einer Abstoßung des Trägers 3 vom Trägerformelement 2 führt. Erfindungsgemäß wird die ausgehärtete Arbeitsstempelprägemasse 11 von außen nach innen, insbesondere sequentiell, vom Masterstempel 12 gelöst. Durch diese Entformungsart erfolgt eine besonders schonende Lösung der ausgehärteten Stempelmasse 11 von
Masterstempelstrukturen 13 des Masterstempels 12. Der so erzeugte Stempel 17 kann damit defektfrei erzeugt werden.
Die Figur 2f zeigt einen sechsten erfindungsgemäßen Prozessschritt bei dem der Träger 3, der mit der ausgehärteten Prägemasse 11 den Stempel 17 bildet, wieder vollständig auf dem Trägerformelement 2 fixiert wird. Die Fixierung erfolgt dabei erneut über die dynamische Trägerfixierung 6. Der so erzeugte Stempel 17 kann nun für einen Prägeprozess einer Prägemasse verwendet werden. Die Entformung des Stempels 17 von einer Prägemasse in einem folgenden Prägeprozess kann genauso erfolgen wie die Entformung des Stempels 17 vom Masterstempel 12 gemäß Figur 2e.
Die Figur 3a zeigt einen zweiten erfindungsgemäßen Prozessschritt mit einer zweiten erfindungsgemäßen Stempelvorrichtung 1 ‘ . Der erste erfindungsgemäße Prozessschritt ist analog dem Prozessschritt aus der Figur 2a und wird daher hier nicht erneut dargestellt. Bei der zweiten erfindungsgemäßen Stempelvorrichtung 1 ‘ handelt es sich um eine Vorrichtung mit einem Rollensystem. Auf einer Rolle 18a befindet sich ein Träger 3 ‘, der mit einer Schutzfolie 19 beschichtet sein kann. Der Träger 3 ‘ ist, im Gegensatz zum Träger 3 der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, eine „Endlosfolie“. Der Träger 3 ‘ wird über das Trägerformelement 2 gespannt und auf einer Rolle 18c aufgerollt. Die Schutzfolie 19 kann abgezogen und auf einer Rolle 18b aufgerollt werden. Die Fixiereinheiten 4‘ sind so konstruiert, dass sie dem Träger 3 ‘, insbesondere seitlich, klemmen können. Die Klemmung des Trägers 3 ‘ erfolgt vorzugsweise durch eine gewinkelte statische Trägerfixierung 5‘, deren Klemmfläche 5k‘ parallel zu einer ihr gegenüberliegenden Trägerformelementklemmfläche 2k ist. Der Winkel a zwischen der Trägerformelementklemmfläche 2k und einer Trägerformelementrückseite 2r liegt dabei zwischen 0° und 90°, vorzugsweise zwischen 5° und 85°, noch bevorzugter zwischen 10° und 80°, am bevorzugtesten zwischen 15° und 75°, am allerbevorzugtesten zwischen 20° und 70°. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird vorzugsweise der Masterstempel 12 unter die Stempelvorrichtung bewegt.
Die Figur 3b zeigt einen dritten erfindungsgemäßen Prozessschritt mit der zweiten erfindungsgemäßen Stempelvorrichtung 1 ‘. Da die Stempelvorrichtung 1 ’ vorzugsweise so konstruiert ist, dass sie als Ganzes ruht, bewegt sich der Masterstempel 12 auf den Träger 3 ‘ zu, um die Arbeitsstempelprägemasse 1 1 mit dem Träger 3 ‘ in Kontakt zu bringen.
Die Figur 3c zeigt einen vierten erfindungsgemäßen Prozessschritt mit der zweiten erfindungsgemäßen Stempelvorrichtung 1 ‘ analog dem Prozessschritt der Fig. 2d.
Die Figur 3d zeigt einen fünften erfindungsgemäßen Prozessschritt mit der zweiten erfindungsgemäßen Stempelvorrichtung 1 ‘ analog dem Prozessschritt der Fig. 2e.
Die Figur 3e zeigt einen sechsten erfindungsgemäßen Prozessschritt mit der zweiten erfindungsgemäßen Stempelvorrichtung 1 ‘ analog dem Prozessschritt der Fig. 2f.
Die Figur 3f zeigt einen siebten erfindungsgemäßen Prozessschritt mit der zweiten erfindungsgemäßen Stempelvorrichtung 1 ‘, bei dem die Fixiereinheiten 4‘ geöffnet werden, sodass der Träger 3 durch die Rollen 18a, 18c weiterbewegt werden können. Erfindungsgemäß erfolgt dabei eine Entfernung des Arbeitsstempels 17 vom Trägerformelement 2. Durch das Aufrollen des Trägers 3 auf der Rolle 18c gelangt ein neuer, unbenutzter Abschnitt 3u der Träger 3 unter das Trägerformelement 2 und kann erneut mit einer Prägemasse gemäß den Prozessschritten 3a-3d versehen werden.
B e zug s z e i c he nl i st e ,1‘ Stempelvorrichtung
Trägerformelement e Trägerformelementerhebung o Trägerformelementoberfläche r Trägerformelementrückseite k Trägerformelementklemmfläche , 3 ‘ Träger u Unbenutzter Trägerabschnitt s Träger Stempelseite , 4‘ Fixiereinheit , 5 ‘ Statische Trägerfixierung k‘ Klemmfläche
Dynamische Trägerfixierung / Fixierelemente
Abstandsteil
Aufsatz
Fixierelement 0 Abscheidevorrichtung 1 Arbeit s stempelpräg emasse 12 Masterstempel
12o Master stempelober fläche
13 Master Stempelstruktur
14 Ausrichtungsmarke
15 Ausrichtungselement
16 Stempelbereich 17 Stempel/ Arbeitsstempel
18a, 18b, 18ac Rolle
19 Schutzfolie a Winkel

Claims

P at e nt an s p rü c h e
1. Verfahren zur Ablösung eines Stempels (17) von einem Substrat (12), insbesondere von einem Masterstempel (12), von einer Prägemasse (11) und/oder von einem Produkt, dadurch gekennzeichnet, dass, der Stempel (17) in Richtung des Substrats (12) verformt wird, um den Stempel (17) vom Substrat (12) abzulösen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Stempel (17) durch Überdruck verformt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die maximale Verformung im Zentrum des Stempels (17) erfolgt, wobei insbesondere die Verformung symmetrisch zum Zentrum des Stempels (17) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verformung des Stempels (17) von innen nach außen, insbesondere vom Zentrum des Stempels (17) zum Rand des Stempels ( 17), erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Ablösung das Substrat (12) und der Stempel (17) voneinander wegbewegt werden, insbesondere gleichzeitig mit dem Verformen des Stempels (17).
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ablösung des Stempels (17) von außen nach innen, insbesondere vom Rand des Stempels (17) zum Zentrum des Stempels (17), erfolgt.
7. Verfahren zur Herstellung eines Stempels (17) auf einem Träger (3, 3‘), mit folgenden Schritten, insbesondere mit folgendem Ablauf:
Aufbringen einer Prägemasse (1 1) auf einen Masterstempel (12), Kontaktierung der Prägemasse (1 1) mit dem Träger (3, 3 ‘),
Aushärtung der Prägemasse (11),
Ablösung des Masterstempels (12) von der ausgehärteten Prägemasse (11), wobei der erzeugte Stempel (17) auf dem Träger (3, 3 ‘) verbleibt, insbesondere mit einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (3, 3 ‘) in Richtung des Masterstempels (12) verformt wird, um den Masterstempel (12) vom Stempel (17) abzulösen.
8. Verfahren zur Herstellung eines Produkts aus einer Prägemasse (1 1), mit folgenden Schritten, insbesondere mit folgendem Ablauf:
Kontaktierung der Prägemasse (11) mit einem Stempel (17),
Aushärtung der Prägemasse (11),
Ablösung des Stempels (17) von der Prägemasse (11), insbesondere mit einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (17) in Richtung des Produkts verformt wird, um den Stempel (17) vom Produkt abzulösen.
9. Vorrichtung zur Ablösung eines Stempels (17) von einem Substrat (12), insbesondere von einem Masterstempel (12), von einer Prägemasse (11) und/oder von einem Produkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (17) in Richtung des Substrats (12) verformbar ist, um den Stempel (17) vom Substrat (12) abzulösen.
10. Vorrichtung zur Herstellung eines Stempels (17) auf einem Träger (3, 3 ‘), insbesondere mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend:
Aufbringmittel (10) zum Aufbringen einer Prägemasse (11) auf einen Masterstempel (12),
Kontaktierungsmittel zur Kontaktierung der Prägemasse (11) mit dem Träger (3, 3 ‘),
Aushärtemittel zur Ablösung des Masterstempels (12) von der ausgehärteten Prägemasse (1 1), wobei der erzeugte Stempel (17) auf dem Träger (3, 3‘) verbleibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (3, 3 ‘) in Richtung des Masterstempels (12) verformbar ist, um den Masterstempel (12) vom Stempel (17) abzulösen.
1. Vorrichtung zur Herstellung eines Produkts aus einer Prägemasse (1 1),
Kontaktierungsmittel zur Kontaktierung der Prägemasse (1 1) mit einem Stempel (17),
Aushärtemittel zur Aushärtung der Prägemasse (1 1 ),
Ablösemittel zur Ablösung des Stempels (17) von der Prägemasse
(1 1 ), gekennzeichnet durch
Verformungsmittel zur Verformung des Stempels (17) in Richtung des Produkts, um den Stempel (17) vom Produkt abzulösen.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend mindestens ein Trägerformelement (2) zum Verformen und/oder mindestens ein Streckelement zum Strecken des Trägers (3, 3 ’), wobei der Träger (3, 3 ’) insbesondere über das Trägerformelement (2) gespannt ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägerformelement (2) mindestens eine Trägerformelementerhebung (2e) aufweist, wobei die Trägerformelementerhebung (2e) den Träger (3, 3 ’) vom Trägerformelement (2) abhebt und/oder den Träger (3, 3 ’) streckt.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägerformelement (2) mindestens ein Fixierelement (6) aufweist, das der, insbesondere dynamischen, Fixierung des Trägers (3, 3’) dient, wobei bevorzugt das mindestens eine Fixierelement (6) so schaltbar ist, dass über das mindestens eine Fixierelement (6) ein Gas und/oder Gasgemisch in einen Zwischenraum zwischen dem Trägerformelement (2) und dem Träger (3, 3 ’) ausbringbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Streckelement ein Fluidelement ist, wobei über das Fluidelement ein Gas und/oder Gasgemisch ausbringbar ist, um einen Überdruck zwischen dem Trägerformelement (2) und dem Träger (3, 3 ’) zu erzeugen.
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