CN104981735A - 用于模压的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在施加于衬底(1)上的模压物质(4)中模压结构的方法，所述方法具有下列方法步骤、尤其是以如下顺序：-通过模压模具(2)来模压该模压物质(4)，-硬化模压物质(4)，其特征在于，至少不时地借助微波来照射至少衬底(1)和/或模压模具(2)和/或设置在衬底(1)与模压物质(4)之间和/或模压模具(2)与模压物质(4)之间的至少一个加热层(3)，以用于硬化模压物质(4)。此外，本发明设计对应的装置。

Description

用于模压的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1所述的用于在施加于衬底上的模压物质中模压结构的方法以及如权利要求6所述的对应装置。
背景技术
在许多工业分支中，然而对于所有工业分支中示范的半导体工业，模压(压印)技术越来越重要，以便以低费用、低成本和短处理时间来产生微型结构和/或纳米结构。
已知压印技术是通过力将模具压入模压物质中以便产生模具的阴模的方法。这种情况下所使用的模压物质的材料能够在模压过程之后通过不同的化学过程和/或物理过程来硬化，使得模压物质对应地硬化，并且在移开模具之后在形状上是稳定的。
该硬化例如通过采用UV光的照射、通过借助加热元件的加热、通过电场和/或磁场、通过与试剂的化学反应等进行。
在热硬化期间，在室中进行加热和冷却，尤其是反复进行加热和冷却，使得因高能量需求和时间需求引起的高成本得以产生。
因此，本发明的任务是给出一种方法和一种装置，用以使尤其是热硬化的模压物质的快速、有效且低廉的模压成为可能。
这个任务尤其利用权利要求1和6所述的特征来实现。在从属权利要求中给出本发明的有利扩展方案。在说明书、权利要求书和/或附图中给出的特征中至少两个特征的所有组合也落入本发明的范围之内。对于所给出的值范围，位于所提及极限之内的值要被认为也作为极限值公开并且能够按照任何组合要求保护。
本发明基于如下思路：采用微波来照射容纳模压物质的衬底和/或模具和/或设置在衬底与模压物质之间和/或在模具与模压物质之间的加热层，以便硬化尤其是热硬化的模压物质。按照本发明，在这种情况下，衬底和/或模具和/或加热层选择成使得它们能够通过微波来加热。通过采用微波的照射，提供尤其是热硬化模压物质的适宜的(间接的)加热，使得对硬化过程和所规定加热温度和/或加热流程的有效控制成为可能。尤其是，按照本发明可设想将温度传感器设置在衬底和/或模具和/或加热层上、优选设置在背向模压物质的一侧上，以便使基于实际测量温度对微波照射的控制成为可能。
人们将热硬化性理解为材料在热处理之后具有形状上稳定状态的能力。落入此范围的主要但不是排他地是热塑性塑料和热固性塑料的材料组的材料。
作为本发明的另外方面，尤其规定：借助分离部件使模压模具从已硬化模压物质分离/脱模。这尤其在单独方法步骤和/或优选地在空间上分离的装置模块中进行。
衬底在较宽泛的意义上代表其上施加模压物质的任何元件。衬底也能够是覆盖有模压物质的模具。
在本发明的一有利实施方式中规定：用于照射的微波是频率在0.01 GHz与100 GHz之间、尤其在0.1 GHz与50 GHz之间、优选地在1 GHz与10 GHz之间、甚至更优选地在2 GHz与5 GHz之间的电磁波。最优选的是2.45 GHz的频率，使得尤其是现有微波装置能够用于照射。
在本发明的扩展方案中规定：将分子双极化合物、尤其是是脱离子水用作加热层。作为分子双极化合物，值得考虑的是固体和/或液体、尤其是有机物质。将分子双极化合物施加于衬底上，尤其是通过将大气中存在的水分冷凝在衬底表面上。作为备选方案，模压衬底上的液体膜和/或固体膜的施加能够通过适当涂层过程来进行。尤其是规定对如下旋涂设备的使用，在所述旋涂设备上能够优选地通过离心过程将液体膜和/或固体膜的厚度减少到几个单层。尤其是提供少于10个单层、优选地少于5个单层以及甚至更优选地少于3个单层的分子双极化合物的层厚度。按照本发明，分子双极化合物的厚度尤其小于1 mm、优选地小于100 μm、更优选地小于10 μm、最优选地小于1 μm以及最优地小于0.1 μm。
通过使衬底具有在0.001 J/gK与100 J/gK、更优选地在0.01 J/gK与10 J/gK、甚至更优选地在0.1 J/gK与1 J/gK之间以及最优选地在0.7J/gK与0.8 J/gK之间的摩尔热容，能够更有效地控制硬化，而没有引起局部过热。在恒定压力或恒定体积下的热容能够采用对应量热计来确定。
通过选择材料，衬底的热传导性选择成尽可能高，以便尽可能快地将热量释放到环境中并且因而释放到模压物质中。按照本发明，衬底优选地具有在0.10 W/(m*K)与3000 W/(m*K)之间、优选地在1 W/(m*K)与1000 W/(m*K)之间、更优选地在10 W/(m*K)与200 W/(m*K)之间以及最优地在100 W/(m*K)与155 W/(m*K)之间的导热率。
作为独立发明，公开将有机膜用作加热层以便借助微波照射来硬化模压物质。尤其是，有机膜至少主要由双极分子组成，优选地由具有对衬底的高粘合作用和/或对模压材料的低粘合作用的双极分子组成。由此，模压物质在硬化之后能够易于从衬底移开。通过对衬底的高粘合性来确保加热层在通过微波照射进行热加载期间不会与衬底分离。
作为另一个独立发明，公开一种用于尤其按照先前所述方法在施加于衬底上的模压物质中模压结构的掺杂衬底。该掺杂选择成使得衬底在掺杂之后通过给定频率范围的微波更好地加热，即，它更好地响应微波。用于对应衬底的所有常用掺杂元素是本领域的技术人员已知的。作为举例，公开了硅中采用磷(P)、硼(B)、砷(As)和锑(Sb)的掺杂。
按照装置来扩展本发明，其中微波照射部件按照如下方式来定向：使得微波的作用垂直于衬底表面来定向，即，微波射线的坡印亭矢量与衬底表面垂直。
在本发明的扩展方案中，有利地规定：衬底具有在10000 μm与0.1 μm之间、优选地在1000 μm与1 μm之间、更优选地在100 μm与10 μm之间的厚度，和/或具有超过1”的直径。半导体工业中的优选直径是1’、2”、3”、4”、5”、6”、8”、12”或18”。当然，本发明并不局限于具有标准化直径的衬底。由于衬底的小厚度，衬底以低能量消耗的极快加热是可能的。由于较大直径，大面积模压物质能够采用单个方法进程来模压。
就描述方法特征来说，其也要被看作是作为装置特征来公开，反过来也是一样。
本发明的另外特征和细节从权利要求书、以下对附图的描述和附图中得出。附图中：
图1a是衬底和(模压)模具的组合；
图1b示出按照本发明、具有加热层的衬底和模具的第一实施方式，
图1c示出按照本发明、衬底和具有加热层的模具的第二实施方式，
图1d示出按照本发明、具有加热层的衬底和具有加热层的模具的第三实施方式，
图2a示出按照本发明、采用模压物质对衬底进行涂覆（Belackung）的第一步骤，
图2b示出模压的按照本发明的第二步骤，
图2c示出按照本发明、照射衬底和/或模具和/或加热层以便加热的第三步骤，以及
图2d示出按照本发明、将模压物质脱模的第四步骤。
附图中，相同组件/特征或者具有相同效果的组件/特征采用相同参考标号来表征。
具体实施方式
图1a中，示出衬底1，所述衬底1用于容纳模压物质4，以用于产生模压模具2的、设有已硬化微型结构和/或纳米结构的阴模6，其中，通过对应的材料选择，尤其是模压模具2和/或衬底1用作加热层。
在图1b所示的实施方式中，加热层3施加于衬底1的面向模压模具2的平坦侧。
在图1c中所示的实施方式中，加热层3施加于模压模具2的结构化模压侧。由此，加热面显著增加，并且因而热输出显著增加。
热输出的另一个改进通过如下方式来实现：按照图1d组合来自图1b和图1c的实施方式的加热面3。
按照本发明的方法的进程在图2a至图2b的实施方式中示出。在图2a中所示的步骤中，模压物质4施加于衬底1上，以及模压模具相对于衬底定位且准确地定向。
图2b示出模压步骤的结束。模压模具2和衬底1将彼此平行定向地移动，由此尤其是发生楔形误差补偿。
在接近期间或者在完成接近之后，加热层3(图2a至图2d中未示出)借助来自微波生成装置(未示出)的微波5来加热，以便通过热传导来加热并且硬化模压物质4。
在完成硬化之后，模压模具2通过分离部件按照无损方式从已硬化模压物质4脱模，使得产生阴模6。
参考标号列表
1 衬底
2 模具
3 加热层
4 模压物质
5 微波
6 阴模。

Claims (8)

1. 一种用于在施加于衬底(1)上的模压物质(4)中模压结构的方法，所述方法具有下列方法步骤、尤其是以如下顺序：
- 通过模压模具(2)来模压所述模压物质(4)，
- 硬化所述模压物质(4)，
其特征在于，
至少暂时地借助微波来照射至少所述衬底(1)和/或所述模压模具(2)和/或设置在所述衬底(1)与所述模压物质(4)之间和/或所述模压模具(2)与所述模压物质(4)之间的至少一个加热层(3)，以用于硬化所述模压物质(4)。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，用于照射的所述微波是频率在0.01 GHz与100 GHz之间、尤其在0.1 GHz与50 GHz之间、优选地在1 GHz与10 GHz之间、甚至更优选地在2 GHz与5 GHz之间、最优选地是为大约2.45 GHz的电磁波。
3. 如以上权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，将分子双极化合物、尤其是脱离子水用作加热层(3)，其尤其是具有少于10个单层、优选地少于5个单层、甚至更优选地少于3个单层的层厚度。
4. 如以上权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述衬底(1)具有在0.001 J/gK与100 J/gK之间、更优选地在0.01 J/gK与10 J/gK之间、甚至更优选地在0.1 J/gK与1 J/gK之间、最优选地在0.7 J/gK与0.8 J/gK之间的摩尔热容。
5. 如以上权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述衬底(1)具有在10000 μm与0.1 μm之间、优选地在1000 μm与1 μm之间、甚至更优选地在100 μm与10 μm之间的厚度，和/或所述衬底(1)具有超过1”的直径。
6. 一种用于在施加于衬底(1)上的模压物质(4)中模压结构的装置，所述装置具有：
- 模压模具(2)，其用于模压所述模压物质(4)，
- 硬化部件，其用于硬化所述模压物质(4)，
其特征在于，
所述装置具有微波照射部件，所述微波照射部件用于照射至少所述衬底(1)(1)和/或所述模压模具(2)和/或设置在所述衬底(1)与所述模压物质(4)之间和/或所述模压模具(2)与所述模压物质(4)之间的至少一个加热层(3)，以用于借助微波来硬化所述模压物质(4)。
7. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述装置具有施加部件，所述施加部件用于在衬底(1)与模压物质(4)之间施加加热层(3)，其尤其是具有少于10个单层、优选地少于5个单层、甚至更优选地少于3个单层的层厚度。
8. 如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，
所述装置具有分离部件，所述分离部件用于将所述模压模具(2)与所述模压物质(4)分离。
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