B e s c r e i b u n g

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie eine korrespondierende Vorrichtung gemäß Patentanspruch 8.

Nanoimprint Lithographie (NIL) ist ein Abformungsverfahren, bei dem Nanostrukturen von einem Stempel in aushärtbare Materialien, z.B. Lack, abgeformt werden. Dabei ist nicht nur eine Abformung einer großen Zahl von Nanostruktur-Systemen möglich, sondern auch die Herstellung hochpräziser Nanostrukturen auf großen Flächen durch ein Step-and-Repeat oder ein Rolle-Verfahren. Damit kann eine hochauflösende Oberflächenstriikturierung durchgeführt werden. Prinzipiell unterscheidet man zwischen thermischen NIL (hot-embossing NIL) und UV-basierten NIL Verfahren.

Auf Grund der Viskosität des Photoresist-Lacks werden durch

Kapillarwirkung die Zwischenräume des Stempels vollständig damit ausgefüllt. Bei UV-NIL wird der Stempel bei Raumtemperatur in den fließfähigen Lack gedrückt, während bei thermischen NIL-Verfahren der thermoplastische Lack bei erhöhter Temperatur (oberhalb der

Glasübergangstemperatur) in den Lack gepresst werden muss. Der Stempel wird erst nach dem Abkühlen wieder entfernt. Beim UV-NIL lässt sich mit geringeren Anpressdrücken arbeiten und der Prozess kann bei Raumtemperatur stattfinden. Der UV-Lack vernetzt bei der Belichtung mit UV-Strahlung zu einem stabilen Polymer (Aushärtung). Die Strukturierung kann also mit„weichen" Polymer-Stempeln sowie mit harten Stempeln durchgeführt werden. Die weiche UV-NIL (soft UV-NIL) mit Polymeren als Stempelmaterialien ist je nach Anwendung eine oft kostengünstige

Alternative zur Strukturierung mit harten Stempeln. Soft UV-NIL (also mit Polymer-Stempeln) wird auch mit harten Polymer-Stempeln durchgeführt. Der Elastizitätsmodul von Quarz beträgt ca. 1 00 GPa. Im Vergleich sind Elastizitätsmodule von Polymeren (harte und weiche Polymere) um bis zu einige Größenordnungen kleiner, daher werden diese im Vergleich zu Quarz als„weich" bezeichnet (Soft-Lithographie).

Die wichtigsten Parameter bei den NIL-Verfahren sind die Temperatur (vor allem bei hot-embossing NIL), der Einpressdruck und die Adhäsion zwischen Lack und Stempel. Um eine hohe Adhäsion zwischen Lack und Stempel zu verringern, sollte die Stempeloberfläche eine möglichst niedrige

Oberflächenenergie - in Zusammenspiel mit dem Lack bzw. Resist - aufweisen.

Je nach Anwendung kann der 3 -D strukturierte Lack selbst als funktionale Einheit verwendet werden oder dient als Maske für nachfolgende Ätzschritte.

Gerade bei großen Flächen ist es schwierig den Druck gleichmäßig über die gesamte Kontaktfläche zu verteilen und Unregelmäßigkeiten auszugleichen. Daher kann es zu inhomogener Strukturierung kommen. Um die

Strukturierung von größeren Flächen durchzuführen, wird mit einer Walze geprägt oder alternativ mit einem kleineren Stempel nach und nach durch Versetzen des Stempels die gesamte Oberfläche Strukturiert („step-and- repeat" Verfahren).

Nanoimprint wird zum Herstellen von Mehrschichtstrukturen und

(kostengünstigen) Nanostrukturen (z.B. integrierte Schaltkreise in Silizium- Technik) mit einer Auflösung unterhalb der Beugungsgrenze von Licht verwendet. Einen großflächigen Nanoprägeprozess durchzuführen am gesamten Wafer ermöglicht Kosten, Aufwand und Zeitaufwand niedriger zu halten.

Prägedefekte die bei NIL auftreten können sind z.B. Risse, ungleichmäßig gefüllte Stempelstrukturen (daher z.B. Lufteinschlüsse), und ungleichmäßige Lack-Schichtdicke. Die Adhäsion zwischen Lack und Stempel ist kritisch. Ansonsten kommt es zu Verzerrungen oder Rissen. Weiche und auch harte Stempel können sich während des NIL-Prozesses durch den angelegten Druck verformen. Weiterhin sind (Schmutz-)Partikel sehr kritisch. Partikel, die sich dann zwischen z.B. Lack und Stempel befinden, führen zu Defekten im gesamten Umkreis der Partikel.

Eine hochauflösende Strukturierung im unteren nm-Bereich (< 50 nm) ist einer der wichtigsten Vorteile von NIL. Das Replizieren von Strukturen im Sub 20 nm Bereich ist allerdings noch eine Herausforderung.

Oft müssen, insbesondere bei größeren Wafern, mehrere Prägeschritte nacheinander ausgeführt werden um die gewünschte Maßgenauigkeit zu erreichen. Das Problem mit solchen Ausführungsformen ist aber, eine exakte Ausrichtung der vielen Prägeschritte mit dem Stempel zueinander zu gewährleisten. Meistens werden Ausrichtungsmarken oder Passmarken eingesetzt, die auf dem Substrat und/oder auf dem Stempel angeordnet sind. Hochgenaues, justiertes Prägen von verschiedenen Lagen übereinander ist nicht oder nur mit großem Aufwand möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine

Vorrichtung zum Prägen einer Nanostruktur anzugeben, mit welchen großflächige Substrate möglichst ohne sich wiederholende Prozessschritte mit möglichst kleinen Strukturen geprägt werden können. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. 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 beanspruchbar sein. Soweit zur Vorrichtung offenbarte Merkmale auch als

Verfahrensmerkmale aufgefasst werden können, sollen diese auch als verfahrensgemäß gelten und umgekehrt.

Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, durch Vorspannung eines Nanostrukturstempels und/oder eines Substrats zunächst nur eine Teilfläche einer Stempelfläche mit dem Nanostrukturstempel zu kontaktieren und anschließend, insbesondere durch Loslassen des Nanostrukturstempels, ein selbsttätiges Kontaktieren der Kontaktfläche zu bewirken, wobei bevorzugt die gesamte Stempelfläche ohne Wiederholen der vorgenannten Schritte geprägt wird.

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Anlage und eine Methode einen großflächigen UV-NIL Nanoprägeprozess mit einem harten

Nanostrukturstempel durchzuführen.

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Anlage und eine Methode einen großflächigen Nanoprägeprozess durchzuführen. Der großflächige

Nanoimprint Prozess (bis zu 1 8" Substrate oder mehr) wird mit einem harten UV transparenten Nanostrukturstempel - typischerweise im Wafer-Format - durchgeführt. Dabei wird der strukturierte Nanostrukturstempel mit einem vollflächig vorbelackten Substrat kontaktiert. Die Belackung kann vom

Prägeprozess getrennt in einem eigenen Modul durchgeführt werden. Der Imprint erfolgt insbesondere unter Vakuum oder bei Umgebungsdruck unter Inertgas-Atmosphäre- Die Prägefront kann wahlweise mit einem Aktuator im Zentrum oder Substratrand gestartet werden. Durch das Ausbreiten der Prägefront wird die strukturierte Stempeloberfläche im aushärtbaren

Material, insbesondere Resist-Lack, auf dem Substrat eingedrückt und die Strukturen des Nanostrukturstempels werden repliziert. Der Prozess kann bevorzugt zum Prägen einer ersten Schicht oder einer zweiten Lage in Kombination mit exakter Justage (SmartView Alignment) eingesetzt werden.

Die Erfindung kann in Kombination mit den etablierten industriellen

Belackungsverfahren angewendet werden wie z.B . Spin-Coating Verfahren. Die Belackung kann vom Prägeprozess getrennt in einem eigenen Modul durchgeführt werden. Somit ist das Belacken vom Substrat schnell, defektfrei, vollflächig, frei von Partikel und standardisiert, was auch

Durchsatz-Vorteile bringt beim Präge-Schritt. Prägen im Vakuum oder bei Umgebungsdruck unter inertgas ist möglich für verminderte Prägedefekte (z.B. Lufteinschlüsse, usw.) und leichteres Trennen zwischen

Nanostrukturstempel und Substrat. Ein wesentlicher Vorteil dieser neuen Technologie ist, dass auch vollflächig belackte Substrate bei

Umgebungsdruck defektfrei kontaktiert werden können.

Weitere Vorteile : keine Verzerrung,

Replizieren von Strukturen im Sub 10 nm Bereich,

Kombination mit Alignment für hochgenaues, justiertes Prägen von verschiedenen Lagen übereinander z.B. unter Zuhilfenahme des S VA (SmartView® Alignment) -Verfahrens, eine höhere Auflösung ist möglich.

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Methode und Vorrichtung zur Übertragung einer Struktur, insbesondere eine Mikro- oder bevorzugter einer Nanostruktur, von einem UV-transparenten Nanostrukturstempel auf eine Flachseite eines (voli)flächigen belackten Substrats mit einem, das Substrat auf einer Substrataufnahmefläche aufnehmenden Substrathalter, einer parallel zur Substrataufnahmefläche ausrichtbaren und gegenüberliegend zu dieser anordenbaren Strukturfläche des Nanostrukturstempels und einem, orthogonal zur Substrataufnahmefläche und zur Strukturfläche des Nanostrukturstempels wirkenden Aktuator.

Die Erfindung basiert auf einem großflächigen Nanoimprint-Prozess mittels hartem UV-transparenten Stempel. Der Nanostrukturstempel kann auch für andere Bereiche der elektromagnetischen Strahlung transparent sein. Mit Wafer ist ein Substrat oder Produktsubstrat, beispielweise ein

Halbleiterwafer gemeint. Auch Substrate mit Loch wie HDDs sind damit gemeint. Die Produktsubstrate können auch beidseitig strukturierte bzw.

prozessierte Produktsubstrate sein. Das Substrat kann jede Form haben, mit Vorzug rund, rechteckig oder quadratisch, mit größerem Vorzug im Wafer Format. Der Durchmesser der Substrate beträgt mehr als 2 Zoll , mit Vorzug mehr als 4 Zoll, mit größerem Vorzug mehr als 6 Zoll, mit noch größerem Vorzug mehr als 8 Zoll, mit größtem Vorzug mehr als 12 Zoll , mit

allergrößtem Vorzug mehr als 1 8 Zoll. Quadratische Glas-Substrate haben Abmessungen von 5 mm x 5 mm bis 20 mm x 20 mm oder größer.

Rechteckige Glass-Substrate haben insbesondere Abmessungen von 5 mm x 7 mm bis 25 mm x 75 mm oder größer. Der Nanostrukturstempel kann jede Form haben, mit Vorzug rund, rechteckig oder quadratisch, mit größerem Vorzug Wafer-Format. Der Durchmesser der Nanostrukurstempel stimmt vorzugsweise weitgehend mit dem Durchmesser der Substrate überein.

Die Nanostrukturstempel sind mit Vorzug aus harten UV-transparenten Materialien wie Quarz/ Siliziumdioxid, mit größerem Vorzug sind es UV- transparente Polymer-Stempel wie u.a. Polydimethylsiloxan,

Polytetrafluorethyien, perfluorierte Polyether, Polyvinylalkohol,

Polyvinylchlorid, Ethylentetrafluorethylen gebildet, mit allergrößtem Vorzug sind es harte UV-transparente Polymere. Das erfindungsgemäße Stempelmaterial ist bei UV-Aushärtung des Prägematerials am Substrat mit Vorzug zumindest teilweise transparent für den Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Strahlung, welche das Prägematerial vernetzt. Die optische Transparenz ist dabei insbesondere größer als 0%, mit Vorzug größer als 20%, mit größerem Vorzug größer als 50%, mit größtem Vorzug größer als 80%, mit allergrößtem Vorzug größer als 95%. Der

Wellenlängenbereich für die optische Transparenz liegt insbesondere zwischen 1 00 nm und 1000 nm, vorzugsweise zwischen 1 50 nm und 500 nm, mit größerem Vorzug zwischen 200 nm und 450 nm, mit größtem Vorzug zwischen 250 nm und 450 nm.

Der UV-transparente und/oder IR-transparente Nanostrukturstempel kann j ede Form haben, mit Vorzug rund, rechteckig oder quadratisch, mit größerem Vorzug Wafer-Format. Der Durchmesser der Nanostrukturstempel stimmt vorzugsweise mit dem Durchmesser der Substrate im Wesentlichen überein. Der Nanostrukturstempel kann eine, der zu behandelnden Substrat- Oberfläche zugewandten Seite befindliche, positive und/oder negative Profilierung aufweisen.

Besonders kritisch ist das Ablegen/Kontaktieren von Substrat und

Nanostrukturstempel, da hier Fehler auftreten können, wobei sich die Fehler addieren können und somit eine reproduzierbare Justiergenauigkeit nicht eingehalten werden kann. Dies führt zu erheblichem Ausschuss. Bei dem kritischen Schritt der ontaktierung der ausgerichteten Kontaktflächen von Substrat und Nanostrukturstempel ist eine immer exaktere Justiergenauigkeit beziehungsweise Offset von weniger als 1 00 pm gewünscht, insbesondere weniger als 1 0 pm, vorzugsweise weniger als 1 pm, mit aller größtem Vorzug kleiner als 100 nm, am bevorzugtesten weniger als 1 0 nm . Bei solchen Ausrichtungsgenauigkeiten sind viele Einflussfaktoren zu berücksichtigen. Die Vorrichtung dieser Erfindung ist als eine Weiterentwicklung der

Vorrichtung, die erstmals in der Patentschrift AT405775B erwähnt wurde, zu sehen. In AT405775 B werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum ausgerichteten Zusammenführen von scheibenförmigen Halbleitersubstraten beschrieben. Bei der neuen erfindungsgemäßen Vorrichtung werden Substrat und Nanostrukturstempel ausgerichtet zusammengeführt, sodass Annäherung und Justierung für einen nanoimprint Prägeprozess mit hartem Stempel kontrolliert durchgeführt werden. Die Anlage verfügt vorzugsweise über ein System für einen kontaktlosen Keilfehlerausgleich zwischen den parallel ausgerichteten Stempel und Substrat (siehe WO2012/028 1 66A 1 ).

Der Erfindung liegt insbesondere der Gedanke zugrunde, Substrat und Nanostrukturstempel möglichst koordiniert und gleichzeitig quasi-selbsttätig zu kontaktieren, indem zumindest eines der zwei, bevorzugt der

Nanostrukturstempel, mit einer, insbesondere konzentrisch zur Mitte M einer Kontaktfläche des Nanostrukturstempels radial nach außen verlaufenden, Vorspannung vor dem Kontaktieren beaufschlagt wird und dann nur der Beginn des Kontaktierens beeinflusst wird, während nach Kontaktierung eines Abschnitts, insbesondere der Mitte M des Stempels, der

Nanostrukturstempel freigelassen wird und selbsttätig auf Grund seiner Vorspannung kontrolliert das gegenüberliegende Substrat prägt. Die

Vorspannung wird durch eine Verformung des Nanostrukturstempels mittels Verformungsmitteln erreicht, wobei die Verformungsmittel insbesondere auf Grund ihrer Form auf die, zur Prägeseite abgewandten Seite einwirken und die Verformung entsprechend durch Einsatz unterschiedlicher,

austauschbarer, Verformungsmittel steuerbar ist gemäß der

Erfindungsmeldung WO20 1 3/023708A 1 . Die Steuerung erfolgt durch den Druck oder die Kraft, mit der die Verformungsmittel auf den

Nanostrukturstempel wirken.

Die Vorrichtung kann vorteilhaft auch im Vakuum oder auch bei

Umgebungsdruck unter Inertgas betrieben werden, wodurch mit Vorteil Prägedefekte wie z. B . Lufteinschlüsse vermieden werden. Wird die Vorrichtung im Vakuum betrieben, ist der Druck kleiner als 500 mbar, mit Vorzug kleiner als 1 00 mbar, mit größtem Vorzug kleiner als 1 0 mbar, mit allergrößtem Vorzug kleiner als 1 mbar.

Eine bevorzugt vorhandene Gasatmosphäre kann den Kontaktier-Vorgang dämpfen und somit verhindern, dass die Kontaktflächen vorzeitig bzw. an mehreren Stellen gleichzeitig in Kontakt kommen, was zu Verzerrungen führen würde. Andererseits kann es zu Gaseinschlüssen kommen. Daher ist es notwendig und sinnvoll, den Prozess zu optimieren und insbesondere den Umgebungsdruck während dem Kontaktieren an die Gegebenheiten der Substrate und Nanostrukturstempel anzupassen.

Eine sehr häufig verwendete Art der Fixierung von Substrat und

Nanostrukturstempel am jeweiligen Probenhalter erfolgt mit Hilfe von

Vakuum bzw. Unterdruck. Substrat und Nanostrukturstempel werden auf einer planen gehärteten Oberfläche, in welche Vakuumbahnen gefräst sind, durch Unterdruck bzw. Vakuum fixiert. Der Probenhalter

(Substrataufnahmeeinrichtung) für das Substrat hat Vakuumbahnen auf der gesamten Fläche oder auf Außenzonen der Fläche. Mit Vorteil verläuft der Unterdruckkanal konzentrisch, insbesondere kreisförmig, zu einem Zentrum Z der Aufnahmeeinrichtung, insbesondere vollumfänglich. Hierdurch wird eine gleichmäßige Fixierung erreicht. Weiterhin kann bei Bedarf die Kontur der Aufnahmefläche gegenüber der Aufnahmeebene der Aufnahmefläche zurückgesetzt sein, sodass Vertiefungen gebildet werden, die die

Auflagefläche verkleinern bzw. verändern. Somit können auch beidseitig strukturierte bzw. prozessierte Substrate (Produktsubstrate) eingesetzt werden.

Der Probenhalter für den Nanostrukturstempel hat insbesondere eine Bohrung für den Aktuator und Vakuumbahnen im Randbereich. Hier ist mindestens ein die Aufnahmefläche unterbrechender Unterdruckkanal in dem äußeren Ringabschnitt der Aufnahmekontur vorgesehen. Je nach Bedarf kann die Aufnahmefläche der Aufnahmeeinrichtung reduziert werden, sodass sich eine kleinere Kontaktfläche zwischen Substrat und Probenhalter ergibt.

Weitere Möglichkeiten der Fixierung von Substrat und Nanostrukturstempel am j eweiligen Probenhalter sind die mechanische Fixierung durch Klemmen oder eine elektrostatischen Fixierung. Auch Probenhalter mit Pins (engl, pin chuck) werden eingesetzt. Spezialklebstoffe können auch eingesetzt werden.

Eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Substrataufnahmeeinrichtung ermöglicht außerdem das Handling von Substraten insbesondere Wafern, mit flüssiger Schicht drauf. Die flüssige Schicht ist insbesondere ein flüssiger Prägelack der sich im Interface während des Kontaktierens befindet.

Die Belackung kann insbesondere vom Prägeprozess getrennt in einem eigenen Modul durchgeführt werden. Somit können standardisierte

Belackungs-Verfahren eingesetzt werden unter kontrollierten Bedingungen, was Durchsatz-Vorteile beim darauffolgenden Prägeschritt bringt. Das Substrat wird vollflächig mit einem Nanoimprint-Lack in einer

Belackungskammer vorbelackt. Die Aufbringung der Schichten erfolgt insbesondere mit Spin-, Sprüh- oder Inkj et-Verfahren sowie

Tauchbeschichtungs- oder Walzenbeschichtungsverfahren. Wahlweise wird anschließend das Lösungsmittel verdampft und der Wafer in eine

Prägekammer transferiert.

Materialien für die zu prägende Substratoberfläche bzw. Substrat- Beschichtung können insbesondere UV-härtbare Stoffe oder thermisch härtbare Stoffe wie Polymere oder Lacke sein. Bei der UV-Nanoimprint Lithographie wird der Nanostrukturstempel bei Raumtemperatur in den fließfähigen Lack gedrückt, während bei thermischen Verfahren der thermoplastische Lack bei erhöhter Temperatur in den Lack gepresst wird. Die Aushärtung erfolgt j e nach Lack-Material bevorzugt durch UV-Licht aber auch möglicherweise durch IR-Licht. Allgemeiner kann die Aushärtung durch elektromagnetische Strahlung, durch Wärme, durch Strom, durch magnetische Felder oder andere Verfahren durchgeführt werden. Der Aushärtung liegt erfindungsgemäß bevorzugt eine Polymerisation des Grundmaterials zu Grunde. Dabei wird die Polymerisation durch einen sogenannten Initiator gestartet.

Eine zusätzliche Antihaftbeschichtung bzw. die Aufbringung eines

Haftvermittlers oder die Aufbringung eines Trennmittels am

Nanostrukturstempel sind gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen. Der Nanostrukturstempel wird mit einer Antihaftschicht beschichtet, um zusätzlich eine Verringerung der Adhäsion zwischen erfindungsgemäßen Nanostrukturstempel und Substrat-Beschichtung

(Prägemasse) zu erreichen. Mit Vorzug handelt es sich bei der

Antihaftschicht um organische Moleküle mit entsprechend niedrigen

Adhäsionseigenschaften zur Substrat-Beschichtung. Die Schichtdicke der Beschichtung ist insbesondere kleiner als 1 mm, mit Vorzug kleiner als 100 μπι, mit größerem Vorzug kleiner als 1 0 μπι, mit größtem Vorzug kleiner als 1 μηι, mit allergrößtem Vorzug kleiner als 1 00 nm, am bevorzugtesten kleiner als 1 0 nm. Eine geringe Schichtdicke hat einen positiven Effekt auf die Durchlässigkeit der verwendeten elektromagnetischen Strahlung die z.B. zur UV-Aushärtung verwendet wird. Als Trennmittei werden z.B .

selbstorganisierte Monoschichten (SAM) oder Multischichten verwendet. Eine Oberflächenaktivierung mittels Plasma wäre Denkbar als weiter

Vorbehandlungsschritt.

Durch Integration eines Lampenhauses in einer erfindungsgemäßen

Ausführungsform der Vorrichtung wird mit UV-Licht, insbesondere durch den Nanostrukturstempel hindurch, belichtet, um das Aushärten des

Prägelacks mit UV-Licht zu ermöglichen. Der Nanostrukturstempel, sowie gegebenenfalls auch andere angrenzenden Bestandteile der Stempelhalterung sind aus UV- und/oder IR-transparenten Materialien gefertigt. Das Substrat und der Nanostrukturstempel werden während des Evakuierungs- und/oder Inertgas Spülvorgangs in Separation gehalten, wobei der transparente Nanostrukturstempel oben (Strukturierte Seite nach unten) und das Substrat unten gehalten wird. Die Steuerung der Verformung des Nanostrukturstempels erfolgt durch den Druck oder die Kraft, mit der die Verformungsmittel auf dem Nanostrukturstempel wirken. Vorteilhaft ist es dabei, die wirksame Aufnahmefläche der Aufnahmeeinrichtung mit dem Nanostrukturstempel zu reduzieren, so dass der Nanostrukturstempel nur teilweise von der Aufnahmeeinrichtung gestützt wird, bevorzugt nur am Rand gestützt wird. Auf diese Weise ergibt sich durch die kleinere Kontaktfläche am Rand eine geringere Adhäsion zwischen dem Nanostrukturstempel und dem Stempelhalter bzw. der Stempelaufnahmeeinrichtung. Das ermöglicht ein schonendes und sicheres Ablösen des Nanostrukturstempels, mit Lösekräften die so gering wie möglich sind. Das Ablösen des Nanostrukturstempels ist somit kontrollierbar, insbesondere durch Reduzierung des Unterdrucks an der Aufnahmefläche.

Der Nanoimprintprozess wird vorzugsweise mit einem Aktuator (Pin) wahlweise im Substratzentrum M oder Substratrand R initiiert. Dabei wird der UV-transparente Nanostrukturstempel mit dem Aktuator lokal

durchgebogen (Verformung), um den ersten Kontaktpunkt (Teilfläche der Stempelfläche) mit dem flüssigen Prägelack auf dem Substrat zu definieren. Nachdem der erste Kontaktpunkt erreicht wurde, wird der Druck an

Vakuumbahnen der Stempelaufnahmeeinrichtung unterbrochen oder, insbesondere getrennt für jede Vakuumbahn, reduziert, sodass der Stempel abgelöst wird und die Prägefront selbständig über die gesamte Stempelfläche verlaufen kann. Die Vakuumbahnen des oberen Probenhalters sind bevorzugt im Randbereich angeordnet, sodass das Ablösen vom Nanostrukturstempel kontrolliert, insbesondere durch Reduzierung des Unterdrucks an der

Aufnahmefläche durchgeführt wird. Erst durch gesteuerte Reduzierung des Unterdrucks wird ein Loslösen des Nanostrukturstempels von der Stempelaufnahmeeinrichtung, insbesondere vom Randbereich her, bewirkt.

Zuerst wird der transparente Nanostrukturstempel insbesondere am Top-Side Probenhalter (Stempelaufnahmeeinrichtung) geladen und mit einem

Alignment-System erfasst. Danach wird das belackte Substrat geladen und beide Wafer mit einem Alignment-System hochgenau justiert für eine exakte Ausrichtung. Die Patentschrift DE 1 02004007060 B3 beschreibt eine

Vorrichtung und Verfahren zum Verbinden von zwei Wafern, bzw. jede Art eines zu justierenden flächigen Bauteils, entlang ihrer korrespondierenden Oberflächen. Dabei werden die Wafer exakt ausgerichtet. Die Vorrichtung zum Nanoimprint-Prägen weist ähnliche Merkmale auf, wobei hier jeweils ein Substrat und ein Nanostrukturstempel exakt ausgerichtet werden: a) eine erste Einrichtung zur Aufnahme und Ausrichtung eines Nanostrukturstempels (Stempelaufnahmeeinrichtung), b) eine zweite Einrichtung zur Aufnahme und Ausrichtung eines Substrates gegenüber dem Nanostrukturstempel

(Substrataufnahmeeinrichtung).

Das Kontaktieren der Kontaktflächen und Prägen der korrespondierenden Oberflächen mittels der Einrichtungen erfolgt an einer

Prägeinitiierungsstelle. Das Nanoimprint-Prägen des Substrats mit dem Nanostrukturstempel erfolgt entlang einer von der Prägeinitiierungsstelle zu Seitenrändern des Nanostrukturstempels verlaufenden Prägefront durch Loslösen des Nanostrukturstempels von der Stempel-Aufnahmefläche.

Eine Erfassungseinrichtung (nicht dargestellt) sorgt gemäß einer

vorteilhaften Ausführungsform für die exakte Ausrichtung von Substrat und Nanostrukturstempel, indem sie die relative Positionen erfasst, an die

Steuerungseinheit weitergibt, welche dann eine Ausrichtung von Substrat und Nanostrukturstempel zueinander bewirkt. Die Ausrichtung erfolgt manuell oder automatisch (bevorzugt) mit einer Ungenauigkeit (engl , misalignment) von weniger als 1 00 μηι, vorzugsweise weniger als 10 μηι, noch bevorzugter weniger als ΐ μη , mit aller größtem Vorzug weniger als 100 nm, am

bevorzugtesten weniger als 10 nm.

Der Abstand zwischen Substrat und Nanostrukturstempel wird dann auf einen genau definierten Abstand reduziert, bevor der Nanoimprintprozess gestartet wird. Bei dem erfindungsgemäßen Prägeverfahren werden Substrat und Stempel nicht plan aufeinandergelegt, sondern zuerst in einem Punkt z.B . der Mitte M des Substrats miteinander in Kontakt gebracht, indem der

Nanostrukturstempel durch Verformungsmittel leicht gegen das Substrat gedrückt und dabei verformt wird. Nach dem Loslösen des verformten i.e. durchgebogenen Nanostrukturstempels (in Richtung des gegenüberliegenden Substrats) erfolgt durch das Voranschreiten einer Prägewelle ein

kontinuierliches und gleichmäßiges Prägen entlang der Prägefront.

Soweit als Verformungsmittel mindestens ein, die Aufnahmekontur

durchsetzendes Druckelement (Aktuator) vorgesehen ist, kann der Druck gleichmäßig, insbesondere vom Zentrum Z aus, aufgebracht werden. Eine mechanische Lösung, insbesondere durch einen Stift oder Aktuator, ist bevorzugt vorgesehen. Weitere Verformungsmittel wie Beaufschlagung mit einem Fluid oder einem Gas sind erfindungsgemäß denkbar.

In einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der

Nanoimprintprozess mit einem Aktuator im Substratzentrum (Mitte M) initiiert und die Prägefront breitet sich vom Zentrum, von innen nach außen, zum Wafer-Rand hin aus. Dabei ist es vorteilhaft, die resultierende Kraft F _a durch die Ansteuerung des Aktuators (Pin) bzw. der Aktuator-Einrichtung im Flächenschwerpunkt des Nanostrukturstempels und somit im

Flächenschwerpunkt einer Kontaktfiäche zwischen Substrat und

Nanostrukturstempel wirken zu lassen. Dabei ist die Kraft F _a kleiner als 1 00 kN, mit Vorzug kleiner als 10 kN, mit größerem Vorzug kleiner als 1 kN, mit größtem Vorzug kleiner als 500 N, am bevorzugtesten kleiner als 1 00 N, mit allergrößtem Vorzug kleiner als 1 0 N. In einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Nanoimprintprozess mit einem Aktuator am Substratrand initiiert und die Prägefront breitet sich vom Rand-Kontaktpunkt R weg. In dieser

Ausführungsform wirkt die resultierende Kraft F _a durch die Ansteuerung des Aktuators bzw. der Aktuator-Einrichtung im Flächenrandbereich des

Nanostrukturstempels. Durch Beaufschlagung des Nanostrukturstempels am Rand der Aufnahmefläche (an der Rückseite des Nanostrukturstempels) ist auch ein besonders schonendes Ablösen möglich.

In beiden Ausführungsformen läuft die Prägefront zumindest überwiegend selbständig über die gesamte Stempelfläche, insbesondere ausschließlich durch Gewichtskraft des Nanostrukturstempels bewirkt.

Anschließend wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Waferstapel auf eine Unload-Station transferiert und der Lack durch den transparenten Stempel mittels UV-Licht vernetzt. Der Prägelack (aushärtbares Material) wird durch die UV-Vernetzung ausgehärtet. Das verwendete UV-Licht ist wahlweise breitbandiges Licht oder speziell abgestimmt auf den verwendeten Photoinitiator im Prägelack. Der Wellenlängenbereich des aushärtbaren Material s liegt insbesondere zwischen 50 nm und 1 000 nm, vorzugsweise zwischen 1 50 nm und 500 nm, mit größerem Vorzug zwischen 200 nm und 450 nm.

Am Ende des Verfahrens wird der Nanostrukturstempel in der Prägekammer insbesondere vom Substrat abgezogen und das Substrat entladen.

In einer erfindungsgemäßen Anlage werden insbesondere die Prozess-Schritte Beschichtung von Substrat, Justierung, Prägen (Nanoimprint Lithographie), Entformen von Stempel und Substrat, und optional eine Inspektion

(Metrologie) integriert. Denkbar wäre, die Entformung direkt in der Imprint- Stage durchzuführen, so verbleibt der Stempel in der Anlage im Unterschied zu Anlagen zum Wafer-Bonden gemäß z.B. AT405775B. Die Anlage verfügt vorzugsweise über Sensoren zur Kraftüberwachung für eine Kontrolle des Entformungsschrittes. Weiterhin sind insbesondere Vorkehrungen getroffen, um statische Aufladungen zu vermeiden. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Nanoimprint Prägen von Substraten mit einem harten Polymerstempel weist also in einer allgemeinen Ausführungsform insbesondere folgende Schritte auf:

a) Substrat-Beschichtung bzw. Belackung, also Aufbringung des

Strukturmaterials (Lack) auf das Substrat mittels einer

Aufbringeinrichtung z.B. einer Spinbelackungsanlage,

b) Justierung von Substrat (Aufnahmeeinrichtung) und

Nanostrukturstempel (Prägeeinrichtung) mittels einer

Justiereinrichtung,

c) Prägen des Substrats durch die Prägeeinrichtung mit Aktuator, d) UV-Belichtung des aushärtbaren Materials und Entformen von

Nanostrukturstempel und Substrat.

Die Anlage verfügt insbesondere über eine Modulgruppe mit einem

gemeinsamen, und bei Bedarf gegenüber der Umgebungsatmosphäre abschließbaren Arbeitsraum. Dabei können die Module, z.B. Belackungs- Modul (für z.B . Spin-Coating), Imprint-Modul und Entlade-Modul,

clusterförmig oder sternförmig um ein Zentralmodui mit einer

Bewegungseinrichtung (Robotersystem) angeordnet werden. Die Entformung kann direkt in der Imprint-Stage stattfinden. Ebenfalls kann die Belackung vom Prägeprozeß getrennt in einem eigenen Modul durchgeführt werden, was erhebliche Durchsatzvorteile bringt. Für verminderte Prägedefekte und leichteres Trennen zwischen Stempel und Substrat kann das Prägen auf der Imprint-Stage im Imprint-Modul im Vakuum und/oder unter Inertgas durchgeführt werden. Das Prägen unter Inertgasatmosphäre kann Vorteile bringen wie bessere chemische Beständigkeit, bessere Adhäsion und schnellere UV-Härtung. Alternativ kann der gesamte Arbeitsraum mit einem Inertgas beaufschlagt werden und/oder über eine Vakuumeinrichtung mit einem Vakuum als definierte Atmosphäre beaufschlagt werden. Auch der Aufbringvorgang (Beschichtung vom Substrat) kann in der oben

beschriebenen definierten Atmosphäre durchgeführt werden. Somit können entstehende Gaseinschlüsse weitgehend vermieden oder ausgeschlossen werden.

Ein wesentlicher Vorteil dieser neuen Technologie ist, dass vollflächig belackte Substrate bei Umgebungsdruck und unter Inertgasatmosphäre defektfrei kontaktiert werden können.

Die erfindungsgemäße Ausführungsform der Anlage ermöglicht, insbesondere unter Zuhilfenahme einer Alignment Methode zum Ausrichten von zwei Elementen, also Substrat und Nanostrukturstempel ein j ustiertes Prägen von hochauflösenden Strukturen auf Wafer Ebene mit einer Sub 200 nm

Justiergenauigkeit.

Die erfindungsgemäße Ausführungsform ermöglicht insbesondere ein verzerrungsfreies und großflächiges Prägen von hochauflösenden Strukturen. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Methode ist, dass vollflächig belackte Substrate bei Umgebungsdruck unter Inertgas defektfrei kontaktiert werden können. Weiterhin ist eine Automatisierung der Technologie möglich, sodass Belacken und Prägen schnell, gleichmäßig, defektfrei, frei von Fremdpartikel durchgeführt werden.

Artikel, die mit diesem Verfahren hergestellt werden können sind u.a. Hard Disk Drives (HDDs) der nächsten Generation wie Bit Patterned Media

(BPM), Polarizer, Quantum-Dots, photonische Strukturen, optische

Strukturen, sowie Strukturen für die Sequenzierung (Nanoporen, Nanodots, usw.). Die Ausführung der beschriebenen Methode für Substrate mit Loch (Harddisk) soll im speziellen erwähnt werden. 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 Aufsicht auf eine Stempelaufnahmeeinrichtung einer

bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen

Vorrichtung mit einer Schnittlinie A-A,

Figur l b : eine Querschnittsansicht gemäß Schnittlinie A-A aus Figur l a,

Figur l c: eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der

Erfindung,

Figur 2a: eine Aufsicht auf eine Substrataufnahmeeinrichtung einer

bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Schnittlinie B-B,

Figur 2b: eine Querschnittsansicht gemäß Schnittlinie B-B aus Figur 2a,

Figur 2c : eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der

Erfindung, insbesondere für beidseitig strukturierte Produktsubstrate,

Figur 3a: eine Aufsicht auf eine Substrataufnahmeeinrichtung einer

zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Schnittlinie C-C,

Figur 3b: eine Querschnittsansicht gemäß Schnittlinie C-C aus Figur 3a,

Figur 3 c: eine Aufsicht auf ein Substrat mit Loch, insbesondere für die

Herstellung einer Festplatte bzw. Harddisk, Figur 4a: eine Aufsicht auf eine Substrataufnahmeeinrichtung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Schnittlinie D-D, eine Querschnittsansicht gemäß Schnittlinie D-D aus Figur 4a, eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem ersten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt, eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem zweiten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt, eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem dritten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt, eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem vierten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt, eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem fünften erfindungsgemäßen Verfahrensschritt nach

Annäherung der Stempel- und Substrathalter,

Figur 6c: eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem sechsten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt, insbesondere während der Kontaktierung eines

Nanostrukturstempels durch einen Aktuator zur elastischen Durchbiegung des Nanostrukturstempels und Kontaktierung des Nanostrukturstempels mit dem Substrat,

Figur 6d : eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem siebten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt während einer fortlaufenden Prägewelle entlang einer Prägefront zwischen Stempel und Substrat, wobei der Nanostrukturstempel von einer Stempelaufnahmeeinrichtung durch Unterbrechung von Vakuum in Vakuumbahnen abgelöst wird,

Figur 6e: eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem achten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt mit beendeter Prägefront,

Figur 7a: eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit zentral auf dem Stempel positionierten Aktuator,

Figur 7b: eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der zweiten Ausführungsform des Verfahrens nach Annäherung der Stempel- und Substrathalter,

Figur 7c: eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der zweiten Ausführungsform des Verfahrens während der Kontaktierung des Stempels durch einen Aktuator, wobei durch den Aktuator eine elastische Durchbiegung des

Nanostrukturstempels und eine Kontaktierung zwischen dem Nanostrukturstempel und dem Substrat mit Loch erfolgt,

Figur 7d : eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der zweiten Ausführungsform des Verfahrens während der fortlaufenden Prägewelle zwischen dem Nanostrukturstempel und dem Substrat mit Loch, wobei der Nanostrukturstempel von der Stempelaufnahmeeinrichtung durch Unterbrechung von Vakuum in Vakuumbahnen abgelöst wird, Figur 7e: eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der zweiten Ausführungsform des Verfahrens mit beendeter Prägefront,

Figur 8 : eine Querschnittsansicht der Substrataufnahmeeinrichtung nach dem Prägen, wobei der Waferstapel (Substrat mit aufliegendem Nanostrukturstempel) insbesondere auf eine Entlade-Station transferiert und das aushärtbare Material, insbesondere durch den transparenten Nanostrukturstempel hindurch, mittels UV-Licht vernetzt/ausgehärtet wird.

Figur 9a: eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform des

erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Substrat und der Nanostrukturstempel von einem zentral auf den

Nanostrukturstempel einwirkenden Aktuator beaufschlagt werden und

Figur 9b : einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,

wobei das Substrat und der Nanostrukturstempel von einem am Rand des Substrats auf den Nanostrukturstempel einwirkenden Aktuator beaufschlagt werden.

In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Figur l a zeigt eine Stempelaufnahmeeinrichtung 1 einer Vorrichtung zur Aufnahme eines erfindungsgemäß zum Prägen einer Nanostruktur 1 3 vorgesehenen Nanostrukturstempels 5 auf einem Aufnahmekörper l k. Der Aufnahmekörper l k weist eine Struktur auf, die in einer Aufnahmeebene E eine Aufnahmefläche l u aufweist, was in der Querschnittsansicht gemäß Figur l b gut zu erkennen ist. Bei Aufnahme des Nanostrukturstempels 5 auf die Stempelaufnahmeeinrichtung 1 tritt nur die Aufnahmefläche l u in Kontakt mit einer Aufnahmeseite 5a des Nanostrukturstempels 5. Gegenüberliegend zur Aufnahmeseite 5a ist eine Prägeseite 6 des

Nanostrukturstempels 5 angeordnet.

Die Aufnahmefläche l u der Aufnahmeeinrichtung 1 ist insbesondere an die Abmessungen und Umfangskontur des Nanostrukturstempels 5 angepasst. Der, insbesondere UV-transparente, Nanostrukturstempel 5 kann jede Form haben, insbesondere rund, rechteckig oder quadratisch, mit Vorzug ein Standard- Wafer-Format.

Der Durchmesser des Nanostrukturstempels 5 stimmt vorzugsweise

weitgehend mit dem Durchmesser eines zu prägenden Substrats 7 überein oder ist größer als der Durchmesser der Substrate gewählt. Mit Vorzug ist der Durchmesser des Nanostrukturstempels 5 mindestens gleich groß wie der Durchmesser des Substrats 7, bevorzugter ist der Durchmesser des

Nanostrukturstempels 5 um mehr als 5 mm größer, noch bevorzugter ist der Durchmesser des Nanostrukturstempels 5 um mehr als 1 0 mm größer als der Durchmesser des Substrats 7. Letzteres ist erfindungsgemäß bevorzugt der Fall, wenn die Stempelaufnahmeeinrichtung 1 (Nanostrukturstempel- Halterung) mit Vakuumbahnen 4 außerhalb einer aktiven Prägefläche der Prägeseite 6 versehen ist, um eine homogene Prägung am Substrat 7 zu erzielen. Bevorzugt überragt der Nanostrukturstempel 5 das Substrat 7 um maximal 50 mm.

Die Aufnahmefläche l u ist in der Ausführungsform gemäß Figuren l a und l b kreisförmig und ein Radius R _u der Aufnahmefläche l u entspricht annähernd dem Radius der zu prägenden Substrate 7. Die Größe der Aufnahmefläche l u für den Nanostrukturstempel 5 und einer Aufnahmefläche 2u für das Substrat 7 ist bevorzugt annähernd gleich groß oder leicht größer gewählt wie die Durchmesser des Substrats 7 und/oder des Nanostrukturstempels 5. Die Durchmesser der Substrate 7 entsprechen mit Vorzug den in der Halbleiterindustrie üblichen Durchmessern von 2 " , 4" , 6 " , 8 " , 12" oder 1 8 " .

Ein Radius R _k des Aufnahmekörpers l k kann, wie in der Ausführungsform gemäß Figur l b gezeigt, größer sein als der Radius R _u der Aufnahmefläche l u, insbesondere durch einen gegenüber der Aufnahmefläche l u

zurückgesetzte ringförmigen Schulterabschnitt.

Bevorzugt ist nur ein äußerer Ringabschnitt 9 der Aufnahmefläche l u zur Fixierung des Nanostrukturstempels 5 mittels der Vakuumbahnen 4

vorgesehen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird dadurch verbessert, dass die Fixierung des Nanostrukturstempels 5 nur im Bereich eines Seitenrandes der Aufnahmefläche l u stattfindet. Durch Reduzierung des Unterdrucks an der Aufnahmefläche l u kann das Ablösen vom Nanostrukturstempel 5 kontrolliert, insbesondere vom Ringabschnitt 9 her, durchgeführt werden. Der Ringabschnitt 9 der Aufnahmefläche l u erstreckt sich von der Außenkontur der Aufnahmefläche l u zum Zentrum der Aufnahmefläche l u, insbesondere in einer Breite von 0, 1 mm bis 50 mm, bevorzugt in einer Breite von 0, 1 mm bis 25 mm. Der Ringabschnitt 9 erstreckt sich insbesondere in einer Breite von 1 /100 bis 1/5 vom Stempeldurchmesser, bevorzugt in einer Breite von 1 /50 bis 1 / 10 vom Stempeldurchmesser. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur l a wird der Unterdruck an zwei, insbesondere zueinander konzentrisch

verlaufenden, Unterdruckkanälen bzw. Vakuumbahnen 4 durch eine

Vakuumeinrichtung (nicht dargestellt) angelegt.

In Figur l b ist die Aufnahmefläche l u gemäß der ersten Ausführungsform der Stempelaufnahmeeinrichtung 1 vollflächig bzw. eben (abgesehen von den Vakuumbahnen 4) ausgebildet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform (Figur l c) ist ein Aufnahmekörper l k' einer zweiten Ausführungsform der Stempelaufnahmeeinrichtung 1 ' gegenüber der Aufnahmeebene E, insbesondere innerhalb einer Aufnahrnefläche l u' , zurückgesetzt, sodass mindestens eine Vertiefung 1 8 gebildet wird. Hierdurch wird die Auflagefläche des Nanostrukturstempels 5 , also die Aufnahmefläche l u' gegenüber der Ausführungsform gemäß Figur l a verkleinert. Die Auflagefläche kann gemäß einer alternativen

Ausführungsform durch wabenförmige oder kreisförmige, konzentrisch zum Zentrum angeordnete Vertiefungen verkleinert werden. Die Tiefe der

Vertiefung(en) 1 8 kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Tiefe der Vakuumbahnen 4 entsprechen.

Der Nanostrukturstempel 5 sowie gegebenenfalls auch andere angrenzenden Bestandteile der Stempelhalterung sind bevorzugt aus UV-transparenten Materialien gebildet.

Figur 2a zeigt eine Substrataufnahmeeinrichtung 2 einer Vorrichtung zur Aufnahme des Substrats 7 auf einem Aufnahmekörper 2k. Der

Aufnahmekörper 2k kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung beschichtet sein. Der Aufnahmekörper 2k weist die parallel zur Aufnahmeebene E ausrichtbare Aufnahmefläche 2u auf (Figur 2b) .

Die Aufnahmefläche 2u der Aufnahmeeinrichtung 2 ist bevorzugt an die Abmessungen des Substrats zumindest weitgehend angepasst. Die

Aufnahmefläche 2u der Aufnahmeeinrichtung 2 ist in der Ausführungsform gemäß Figuren 2a und 2b kreisförmig und der Radius R _u der Aufnahmefläche 2u entspricht zumindest weitgehend dem Radius der Substrate 7. Die

Durchmesser der Substrate 7 entsprechen mit Vorzug den in der

Halbleiterindustrie üblichen Durchmessern von 2 " , 4" , 6" , 8 " , 12 " oder 1 8 " , mit Vorzug 1 8 " oder größer.

Ein Radius R _k des Aufnahmekörpers 2k kann gemäß Figur 2b größer sein als der Radius R _u der Aufnahmefläche 2u. In der Ausführungsform gemäß Figur 2b ist die gesamte Aufnahmefläche 2u zur Fixierung des Substrats 7 mittels Vakuumbahnen 4 vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2a wird der Unterdruck zur Fixierung des Substrats 7 an mehreren zueinander konzentrisch verlaufenden, die Aufnahmefläche 2u bedeckenden,

Unterdruckkanälen bzw. Vakuumbahnen 4 durch eine Vakuumeinrichtung (nicht dargestellt) angelegt.

In Figur 2c wird die Aufnahmefläche 2u ' gemäß einer zweiten

Ausführungsform des Aufnahmekörpers 2k' nicht vollflächig ausgeführt, sondern eine gegenüber der Aufnahmefläche 2u' zurückgesetzte,

insbesondere von der Aufnahmefläche 2u' umgebene, vorzugsweise umschlossene, Vertiefung 19 vorgesehen. Diese verändert die Auflagefläche des Substrats 7 so, dass insbesondere beidseitig strukturierte bzw. beidseitig prozessierte Substrate 7 eingesetzt werden können. Die Auflagefläche kann gemäß einer alternativen Ausführungsform durch wabenförmige oder kreisförmige, konzentrisch zum Zentrum angeordnete Vertiefung(en) 19 verkleinert werden. Die Tiefe der Vertiefung(en) 1 9 kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Tiefe der Vakuumbahnen 4' entsprechen.

Figur 3 a zeigt eine Substrataufnahmeeinrichtung 2" einer Vorrichtung zur Aufnahme eines ringförmigen Substrats 7 ' (siehe Figur 3 c) auf einem

Aufnahmekörper 2k" gemäß einer dritten Ausführungsform für ein Substrat 7' mit einem Loch 20 im Zentrum des Substrats 7' . Als Substrat 7' mit Loch 20 kommt beispielsweise eine Festplatte (Harddisk) in Frage. Eine

Aufnahmefläche 2u" der Aufnahmeeinrichtung 2" ist an die Abmessungen des Substrats 7' angepasst. Die Aufnahmefläche 2u" der

Aufnahmeeinrichtung 2 " ist in der Ausführungsform gemäß Figuren 3 a und 3b kreisförmig und ein Radius R _u der Aufnahmefläche 2u" entspricht weitgehend dem Radius der Substrate 7' .

Gemäß Figur 3b ist nur ein etwa den halben Radius R _u bedeckender, äußerer Ringabschnitt von der Aufnahmefläche 2u" zur Fixierung des Substrats 7 ' mittels Vakuumbahnen 4' vorgesehen. Das Substrat 7' wird somit durch Unterdruck an mehreren zueinander konzentrisch verlaufenden, der gesamten ringförmigen Substratfläche entsprechenden, Unterdruckkanälen bzw.

Vakuumbahnen 4' durch eine Vakuumeinrichtung (nicht dargestellt) fixiert.

Figur 4a zei gt eine weitere Substrataufnahmeeinrichtung 2" ' einer

Vorrichtung zur Aufnahme des Substrats 7' auf einem Aufnahmekörper 2k ^! " gemäß einer vierten Ausführungsform für das S ubstrat 7' mit Loch 20 (Figur 3c).

Eine Aufnahmefläche 2u' " zur Fixierung des Substrats 7 ' enthält einen, insbesondere mit dem Loch 20 korrespondierenden, gegenüber der

Aufnahmefläche 2u" ' vorstehenden Kern 2h. Der Kern 2h der

Substrataufnahmeeinrichtung 2 " ' für Substrate 7' kann verschiedene Formen aufweisen wie z. B . rund, kreuzförmig, sternförmig, oval oder eckig. Die Höhe des Kerns 2h entspricht insbesondere der Dicke der Substrate 7' . Die durchschnittliche Dicke der Substrate 7 ' liegt insbesondere zwischen 20 und 1 0000 μηι, vorzugsweise zwischen 100 und 2000 μηι, mit größerem Vorzug zwischen 250 und 1 000 μιη. Die Aufnahmefläche 2u' " und der Kern 2h können andere Maße aufweisen sodass auch andere Medien fixiert werden können.

Die Aufnahmefläche 2u" ' der Aufnahmeeinrichtung 2 " ' ist in der

Ausführungsform gemäß Figuren 4a und 4b kreisförmig und ein Radius R _u der Aufnahmefläche 2u" ' entspricht weitgehend dem Radius der Substrate 7 ' . In der Ausführungsform gemäß Figur 4b ist nur ein äußerer Ringabschnitt von der Aufnahmefläche 2u' " zur Fixierung des Substrats 7 ' mittels

Vakuumbahnen 4' versehen. Das Substrat 7' mit Loch 20 wird somit im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4b durch Unterdr ck an zwei zueinander konzentrisch verlaufenden, die Aufnahmefläche 2u am äußeren Ringabschnitt bedeckenden, Unterdruckkanälen bzw. Vakuumbahnen 4 durch eine

Vakuumeinrichtung (nicht dargestellt) fixiert. Figur 5 a zeigt die Aufnahmeeinrichtungen 1 (Ausführungsform gemäß Figur l a) und 2 (Ausführungsform gemäß Figur 2a) (in der Halbleiterindustrie auch als Chuck bezeichnet) einer Vorrichtung zur Aufnahme des

Nanostrukturstempels 5 und des Substrats 7. Die Aufnahmeeinrichtung 1 enthält eine zentrische Öffnung 1 0 zur Durchführung eines Aktuators 3 (siehe auch Figur l a) bzw. einer Aktuatoreinrichtung (nicht dargestellt).

In dieser ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Prägeprozess (Nanoimprintprozess) mit dem Aktuator 3 im Substratzentrum initiiert. Der Aktuator 3 kann erfindungsgemäß verschiedene Formen bzw. Ausführungen haben. Anstatt einem Aktuator-Pin oder Stift als Aktuator 3 ist alternativ auch eine Druckbeaufschlagung mit einem Fluid oder einem Gas denkbar. Die Öffnung 10 für den Aktuator 3 gemäß Figur l a kann verschiedene Größen und Formen haben.

Figur 5b zeigt die Vorrichtung mit auf die Stempelaufnahmeeinrichtung 1 geladenem, insbesondere UV-transparenten, Nanostrukturstempel 5. Die Fixierung des Nanostrukturstempels 5 erfolgt durch Vakuum bzw. Unterdruck über die Vakuumbahnen 4 im äußeren Ringabschnitt der

Stempelaufnahmeeinrichtung 1 .

Im nächsten Prozessschritt gemäß Figur 5c wird das Substrat 7 auf die

Substrataufnahmeeinrichtung 2 geladen und durch Vakuum bzw. Unterdruck über die Vakuumbahnen 4 ' fixiert, wobei ein auf dem Substat 7 aufgebrachtes aushärtbares Material 8 mit einer Stempelfläche 14 nach oben, also in

Richtung des Nanostrukturstempels 5 zeigt. Das Substrat 7 und der

Nanostrukturstempel 5 werden während eines Evakuierungs- und/oder

Inertgas-Spülvorgangs in Separation gehalten (also noch nicht kontaktiert), wobei der Nanostrukturstempel 5 oben mit der Prägeseite 6 nach unten und das Substrat 7 unten mit dem aushärtbaren Material 8 nach oben angeordnet und ausgerichtet werden. Figuren 6a bis 6e zeigen die Prozessschritte in einer ersten

erfindungsgemäßen Ausführungsform der Vorrichtung und des Verfahrens für einen großflächigen Nanoimprintvorgang mit einem harten, UV-transparenten Nanostrukturstempel 5. Das Substrat 7 und der Nanostrukturstempel 5 werden zuerst hochgenau justiert für eine exakte Ausrichtung und während des Evakuierungs- und/oder Inertgas Spülvorgangs in Separation gehalten (Figur 6a).

Wie in Figur 6b gezeigt, wird ein Abstand h zwischen Substrat 7 und

Nanostrukturstempel 5 auf einen genau definierten Abstand h' reduziert, bevor der Nanoimprintprozess gestartet wird. Dabei ist der Abstand h' insbesondere kleiner als 500 μηι, mit Vorzug kleiner als 250 μηι, mit größtem Vorzug kleiner als 100 μηι, mit allergrößtem Vorzug kleiner als 50 μιη.

Mittels des Aktuators 3 werden der Nanostrukturstempel 5 und das Substrat 7 möglichst punktförmig an einer Teilfläche 1 5 kontaktiert. Die in Figur 6c gezeigte ontaktierung erfolgt durch eine konzentrische Verformung des Nanostrukturstempels 5 durch den über den Aktuator 3 ausgeübten Druck, insbesondere in der Mitte des Nanostrukturstempels 5. Dabei ist es

vorteilhaft, eine resultierende Kraft F _a durch die Ansteuerung des Aktuators 3 bzw. der Aktuator-Einrichtung (nicht dargestellt) im Flächenschwerpunkt des Nanostrukturstempels 5 und somit im Flächenschwerpunkt einer

Kontaktfläche zwischen dem Substrat 7 und dem Nanostrukturstempel 5 anzulegen.

Nachdem der erste Kontaktpunkt erreicht wurde, wird durch gesteuerte Reduzierung des Unterdrucks ein Loslösen des Nanostrukturstempels 5 von der Stempelaufnahmeeinrichtung 1 bewirkt, wonach sich eine Prägefront 1 2 vom Zentrum, insbesondere konzentrisch, bis zum Rand des Substrats 7 beziehungsweise der Stempelfläche 14 hin ausbreitet. Durch die mittels der Verformung des Nanostrukturstempels 5 eingebrachte Vorspannung wird der Nanostrukturstempel 5 ausgehend von der Mitte des Nanostrukturstempels 5 radial nach außen bis zum Umfang mit dem Substrat 7 kontaktiert (siehe auch Figur 9a). Durch das Loslösen wird demnach eine Restfläche 1 6 der

Stempelfläche 14 kontaktiert.

Figur 6e zeigt eine abgeschlossene Prägung, bei der die Prägefront 12 den Rand des Substrats 7 erreicht hat. Das Substrat 7 und der

Nanostrukturstempel 5 sind annähernd vollflächig kontaktiert. Anschließend kann die Aushärtung gemäß Figur 8 erfolgen (siehe unten).

Figur 7a bis 7e zeigen die Prozessschritte in einer zweiten

erfindungsgemäßen Ausführungsform der Vorrichtung und des Verfahrens für einen großflächigen Nanoimprint mit einem harten, UV-transparenten

Nanostrukturstempel 5. Das Substrat 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel das Substrat 7' gemäß Figur 3 c.

Das Substrat 7 ' hat bevorzugt einen Durchmesser von 2,5 Zoll oder 3 ,5 Zoll . Der Stempel 7' hat einen Durchmesser von 4 Zoll oder größer und ist somit größer als das Substrat 7 ' . Die Aufnahmefiäche l u ist in einem äußeren Ringabschnitt des Aufnahmekörpers l k zur Fixierung des

Nanostrukturstempels 5 mittels Vakuumbahnen 4 ausgebildet (siehe Figur l b). Somit liegen die Vakuumbahnen 4 der Aufnahmefläche l u außerhalb von der aktiven Stempelfläche 1 4 des Nanostrukturstempels 5. Da das Substrat 7' mit Loch 20 einen kleineren Durchmesser als der Nanostrukturstempel 5 aufweist, liegen die Vakuumbahnen 4 für die Halterung des

Nanostrukturstempels 5 außerhalb der zu prägenden Stempelfläche 1 4. Der Größenunterschied wird zur Fixierung des Nanostrukturstempels 5 mittels Vakuumbahnen 4 genutzt.

Wie in Figur 7b gezeigt, wird der Abstand h zwischen dem Substrat 7 und dem Nanostrukturstempel 5 auf einen genau definierten Abstand h' reduziert, bevor der Nanoimprintprozess gestartet wird. Dabei ist der Abstand h' insbesondere kleiner als 500 μηι, mit Vorzug kleiner als 250 μιη, mit größtem Vorzug kleiner als 100 μΐΏ, mit allergrößtem Vorzug kleiner als 50 μηι.

Die, in Figur 7c gezeigte Kontaktierung erfolgt durch die konzentrische Verformung des Nanostrukturstempels 5 durch den über den Aktuator 3 ausgeübten Druck in der Mitte des Nanostrukturstempels 5. Dabei ist es vorteilhaft, die resultierende Kraft F _a durch die Ansteuerung des Aktuators 3 bzw. der Aktuator-Einrichtung (nicht dargestellt) im Flächenschwerpunkt des Nanostrukturstempels 5 und somit im Flächenschwerpunkt einer

Kontaktfläche zwischen Substrat 7 ' und Nanostrukturstempel 5 anzulegen.

Die Kontaktfläche ist wegen des zentrischen Lochs 20 des Substrats 7' eine ringförmige Teilfläche 1 5 ' der Stempelfläche 14, wobei die Prägefront 12 am Rand des Loches 20 beginnt.

Nachdem die ringförmige Kontaktierung erfolgt ist, wird durch gesteuerte Reduzierung des Unterdrucks der Vakuumbahnen 4 ein Loslösen des

Nanostrukturstempels 5 von der Stempelaufnahmeeinrichtung I bewirkt. Durch die mittels der Verformung des Nanostrukturstempels 5 eingebrachte Vorspannung wird der Nanostrukturstempel 5 ausgehend von der Mitte des Nanostrukturstempels 5 radial nach außen bis zum Umfang des Substrats 7 ' mit dem Substrat 7' kontaktiert (siehe auch Figur 9a) . Durch das Loslösen wird demnach eine Restfläche 1 6 ' der Stempelfläche 14 kontaktiert.

Sobald der Nanostrukturstempel 5 den Rand des Loches 20 kontaktiert, breitet sich die Prägefront 1 2 konzentrisch zum Substrat- Außenrand hin aus. Figur 7e zeigt eine abgeschlossene Prägefront 12. Das Substrat 7' und der Nanostrukturstempel 5 sind, bis auf das Loch 20, also an der gesamten Stempelfläche 14 vollflächig kontaktiert.

Figur 8 zeigt den Waferstapel bzw. Substrat-Stempei-Stapel auf einer

Entlade-Station und eine direkte Vernetzung des aushärtbaren Materials 8, insbesondere Photoresist oder Lack, mittels UV-Licht 1 1 . Allgemeiner kann die Aushärtung durch elektromagnetische Strahlung, durch Wärme, durch Strom, durch magnetische Felder oder andere Verfahren durchgeführt werden. Bevorzugt erfolgt die Aushärtung durch den transparenten

Nanostrukturstempel 5 hindurch. In einer weiteren Ausführungsform wird die Aushärtung noch in der Imprint-Stage durchgeführt. Hier erfolgt die

Aushärtung durch die transparente Stempelaufnahmeeinrichtung 1 , 1 ' und durch den transparenten Nanostrukturstempel 5 hindurch.

Eine Aushärtung und Entformung des Nanostrukturstempels 5 von dem

Substrat 7, 7 ' kann direkt in der Imprint-Stage stattfinden. Bevorzugt verfügt die Anlage mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung über eine Modulgruppe mit einem gemeinsamen, und bei Bedarf gegenüber der

Umgebungsatmosphäre abschließbaren Arbeitsraum. Dabei können die

Module, z.B . Belackungs-Modul, Imprint-Modul und Entlade-Modul, clusterförmig oder sternförmig um ein Zentralmodul mit einer

Bewegungseinrichtung (Robotersystem) angeordnet werden.

Das Verfahren ermöglicht eine hochauflösende Strukturierung im sub-μηι Bereich, mit Vorzug unter 100 nm, mit größerem Vorzug unter 50 nm, mit allergrößtem Vorzug unter 1 0 nm.

Eine alternative Ausführungsform ist in Figur 9b gezeigt. Hier wird der Nanoimprintprozess mit einem Aktuator 3 außermittig, insbesondere am Substratrand, initiiert und die Prägefront 12 breitet sich vom Kontaktpunkt kreisförmig aus.

Die Ausbreitungsrichtung(en) der Prägefronten 1 2 gemäß den ersten und zweiten Ausführungsformen werden in den Figuren 9a und 9b schematisch gegenübergestellt. Beispiele für die Position des Aktuators 3 sind in den Figuren 9a und 9b gezeigt. Verfahren und Vorrichtung zum Prägen einer Nanostruktur

B e z u g s ze i c h e n l i s t e

1, 1' Stempelaufnahmeeinrichtung

lk, lk' Aufnahmekörper

lu, l ' Aufnahmefläche

, 2', 2", 2'" Substrataufnahmeeinrichtung

2u _} 2u\ 2u", 2u"' Aufnahmefläche

k, 2k', 2k", 2k ⁴ " Aufnahmekörper

h Kern

3 Aktuator (Pin)

Vakuumbahnen

4' Vakuumbahnen

5 Nanostrukturstempel

5a Aufnahmeseite

6 Prägeseite

7, 7' Substrat

8 aushärtbares Material

9 Ringabschnitt

10 Öffnung

11 UV-Licht

12 Präge-Front Richtung

13 Nanostruktur

14, 14' Stempelfläche

15, 15' Teilfläche

16, 16' Restfläche

17 Prägeeinrichtung (insbesondere bestehend aus

Stempelaufnahmeeinrichtung und Nanostrukturstempel)

18 Vertiefung 1 9 Vertiefung

20 Loch

A-A, B-B, C-C, D-D Schnittlinie

E Aufnahmeebene

R _u Ringradius

R _k Radius des Aufnahmekörpers

F _a Kraft