KR20130111198A - Leveling devices and methods - Google Patents

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KR20130111198A
KR20130111198A KR1020127005755A KR20127005755A KR20130111198A KR 20130111198 A KR20130111198 A KR 20130111198A KR 1020127005755 A KR1020127005755 A KR 1020127005755A KR 20127005755 A KR20127005755 A KR 20127005755A KR 20130111198 A KR20130111198 A KR 20130111198A
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KR
South Korea
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flexible joint
joint assembly
support structure
mounting
ball
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KR1020127005755A
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Korean (ko)
Inventor
존 에드워드 붓산
서게이 브이. 로조크
바딤 발-크발라보브
조셉 에스. 후라가라
제이슨 알. 아하임
마이클 알. 넬슨
에드워드 알. 솔하임
자바드 엠. 바킬
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나노잉크, 인크.
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
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    • H01L21/0274—Photolithographic processes

Abstract

본 발명에는, 기판 표면을 패터닝하기 위해 스캐닝 프로브 팁의 어레이를 포함하는 대상을 레벨링하기 위한 장치가 제공된다. 장치는, 대상을 장착하도록 구성된 지지 구조체로서, 상기 대상은 대상이 표면에 접촉할 때 기판의 표면상에 패턴을 형성하도록 구성된 복수의 돌출부를 갖는, 지지 구조체와, 지지 구조체에 장착되고 대상이 표면에 접촉할 때 대상이 표면에 대해 평행 배향을 성취하도록 구성된 적어도 하나의 가요성 조인트 조립체를 포함할 수 있다. 또한, 장치를 통합한 키트 및 기기, 그리고 장치 및 기기를 사용하고 이를 제조하는 방법이 제공된다.The present invention provides an apparatus for leveling an object that includes an array of scanning probe tips for patterning a substrate surface. The apparatus is a support structure configured to mount an object, the object having a support structure configured to form a pattern on the surface of the substrate when the object contacts the surface, and the support structure mounted to the support structure and the object being a surface. The subject may comprise at least one flexible joint assembly configured to achieve parallel orientation with respect to the surface when in contact with. Also provided are kits and devices incorporating devices, and methods of using and manufacturing the devices and devices.

Description

레벨링 장치 및 방법{LEVELING DEVICES AND METHODS}LEVELING DEVICES AND METHODS}

본 출원은 2009년 7월 17일자로 출원된 미국 가출원 일련번호 제61/226,579호를 우선권으로 주장하며, 상기 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 통합된다.This application claims priority to US Provisional Application Serial No. 61 / 226,579, filed July 17, 2009, which is incorporated herein by reference in its entirety.

소규모 제조는 현대 경제의 주목할만한 양상이다. 예를 들어, 마이크로접촉 프린팅(microcontact printing), 나노임프린트 리소그래피(nanoimprint lithography), 및 딥-펜 나노리소그래피®(DPN®) 프린팅과 같은 방법이 마이크로규모 및 나노규모 구조체 및 패턴을 제조하는데 사용될 수 있다. 마이크로접촉 프린팅 및 나노임프린트 리소그래피에 대해서는, 예를 들어, 2003년, "씨.엠. 소토메이어 토르스(C.M. Sotomayor Torres)"에 의해 "나노구조체 사이언스 및 테크놀러지(Nanostructure Science and Technology)"에 기고된 "대체 리소그래피: 나노기술의 잠재성의 속박 해제(Alternative Lithography: Unleashing the Potentials of Nanotechnology)"가 참조된다. 또한, 예를 들어, 미국 특허 제6,380,101호, 제6,518,189호, 제6,818,959호, 제7,442,316호, 및 제7,665,983호가 참조된다. DPN® 프린팅에 대해서는, 예를 들어 미르킨(Mirkin) 등의 미국 특허 제6,635,311호 및 미르킨 등의 미국 특허 제6,827,979호가 참조된다. DPN® 프린팅을 포함하는 직접 기입 방식(direct write method)은, 패턴이 기판 표면에 바로 그려질 수 있거나 또는 새겨질 수 있기 때문에 유용하다. DPN®의 일 실시예에서는, 팁(또는 팁의 어레이)으로부터 예를 들어 하나 이상의 나노스코픽 스캐닝 프로브, 또는 원자력 현미경 팁을 사용하여 기판으로 재료가 전달된다. DPN®는 단일 기구상에서 평행하게 작동하는 1차원 및 2차원 어레이의 팁을 포함하는 다중 팁과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 미르킨 등의 미국 특허 공개 제2008/0105042호가 참조된다. 전술된 모든 소규모 제조 방법에 있어서, 연성 및 강성 구조체, 유기 및 무기 구조체, 및 생물학적 구조체를 포함하는 기판 표면상의 다양한 구조체를 다양한 규칙적 또는 불규칙적 패턴으로 제조하도록, 패터닝이 수행될 수 있다.Small scale manufacturing is a notable aspect of the modern economy. For example, methods such as microcontact printing, nanoimprint lithography, and deep-pen nanolithography® (DPN®) printing can be used to produce microscale and nanoscale structures and patterns. . For microcontact printing and nanoimprint lithography, for example, published in 2003 in "Nanostructure Science and Technology" by "CM Sotomayor Torres". See "Alternative Lithography: Unleashing the Potentials of Nanotechnology." See also, for example, US Pat. Nos. 6,380,101, 6,518,189, 6,818,959, 7,442,316, and 7,665,983. For DPN® printing, see, for example, US Pat. No. 6,635,311 to Mirkin et al. And US Pat. No. 6,827,979 to Mirkin et al. Direct write methods, including DPN® printing, are useful because patterns can be drawn or engraved directly on the substrate surface. In one embodiment of DPN®, material is transferred from a tip (or array of tips) to a substrate using, for example, one or more nanoscopic scanning probes, or an atomic force microscope tip. DPN® can be used with multiple tips including tips in one and two dimensional arrays operating in parallel on a single instrument. See, eg, US Patent Publication No. 2008/0105042 to Mirkin et al. In all of the small scale manufacturing methods described above, patterning can be performed to produce various structures on the substrate surface, including soft and rigid structures, organic and inorganic structures, and biological structures, in various regular or irregular patterns.

주목할만한 진보에도 불구하고, 보다 양질의 패턴 및 사용의 용이성을 제공하는 장치 및 패터닝 기기를 제공할 필요가 있다. 예를 들어, (마이크로접촉 프린팅의 경우) 스탬프, (나노임프린트 리소그래피의 경우) 몰드, 또는 (DPN의 경우) 팁이 패터닝될 기판의 표면에 대해 평행 배향으로 정렬되지 않는 경우 열악한 패터닝이 초래될 수 있다. 그러나, 다수의 스탬프/몰드 돌출부 또는 팁의 레벨링(leveling) 및 정렬은 기술적 난제이다. 다른 난제로는, 레벨링 공정 동안 스탬프, 몰드 또는 팁을 관찰하는 것, 레벨링이 성취되었음을 나타내는 사용자 피드백을 제공하는 것, 패터닝 동안 및/또는 패터닝 이후에, 즉 표면과의 접촉이 해제된 이후에 평행 배향을 유지하는 것이 있다.Despite notable advances, there is a need to provide devices and patterning devices that provide better patterns and ease of use. For example, poor patterning can result if the stamp (for microcontact printing), the mold (for nanoimprint lithography), or the tip (for DPN) is not aligned in parallel orientation with respect to the surface of the substrate to be patterned. have. However, the leveling and alignment of many stamp / mold protrusions or tips is a technical challenge. Other challenges include observing stamps, molds or tips during the leveling process, providing user feedback that leveling has been achieved, parallelism during patterning and / or after patterning, i.e. after contact with the surface is released. There is something to maintain the orientation.

본원에는 레벨링용 장치, 이러한 장치를 통합한 기기, 키트, 장치를 제조하고 사용하는 방법이 제공된다.Provided herein are devices for leveling, devices, kits, methods of making and using the devices incorporating such devices.

일 실시예는 대상을 장착하도록 구성된 지지 구조체로서, 상기 대상은 대상이 기판의 표면에 접촉할 때 기판의 표면상에 패턴을 형성하도록 구성된 복수의 돌출부를 포함하는, 지지 구조체와, 지지 구조체에 장착되고 대상이 표면에 접촉할 때 대상이 표면에 대해 평행 배향을 성취하도록 구성된 적어도 하나의 가요성 조인트 조립체를 포함하는, 장치를 제공한다.One embodiment is a support structure configured to mount a subject, wherein the subject includes a plurality of protrusions configured to form a pattern on the surface of the substrate when the subject contacts the surface of the substrate, and the support structure is mounted to the support structure. And at least one flexible joint assembly configured to achieve parallel orientation with respect to the surface when the object contacts the surface.

다른 실시예는 나노스코픽 팁의 어레이를 장착하도록 구성된 지지 구조체로서, 상기 어레이는 어레이가 표면에 접촉할 때 기판의 표면상에 패턴을 형성하도록 구성되는, 지지 구조체와, 지지 구조체에 장착된 적어도 하나의 자성 가요성 조인트 조립체를 포함하고, 적어도 하나의 자성 가요성 조인트 조립체는 볼과, 볼을 수용하도록 형성된 오목부를 포함하는 자성 조인트 부재를 포함하는, 장치를 제공하며, 자성 가요성 조인트 조립체는 대상이 표면에 접촉할 때 어레이가 표면에 대해 평행 배향을 성취하도록 구성된다.Another embodiment is a support structure configured to mount an array of nanoscopic tips, the array being configured to form a pattern on the surface of the substrate when the array contacts the surface, and at least one mounted to the support structure. Wherein the at least one magnetic flexible joint assembly comprises a magnetic joint member comprising a ball and a recess formed to receive the ball, the magnetic flexible joint assembly comprising: The array is configured to achieve parallel orientation with respect to the surface when in contact with this surface.

다른 실시예는 대상을 장착하도록 구성된 지지 구조체로서, 상기 대상은 대상이 표면에 접촉할 때 기판의 표면상에 패턴을 형성하도록 구성된 복수의 돌출부를 포함하는, 지지 구조체와, 지지 구조체에 장착된 복수의 가요성 조인트 조립체를 포함하고, 복수의 조인트 조립체는 지지 구조체에 평행한 제1 축을 따라 위치된 제1 가요성 조인트 조립체와, 제1 축을 따라 제1 가요성 조인트 조립체에 대향하여 위치되는 제2 가요성 조인트 조립체와, 지지 구조체에 평행하고 제1 축에 수직인 제2 축을 따라 위치되는 제3 가요성 조인트 조립체와, 제2 축을 따라 제3 가요성 조인트 조립체에 대향하여 위치되는 제4 가요성 조인트 조립체를 포함하는, 장치를 제공하며, 복수의 가요성 조인트 조립체는 대상이 표면에 접촉할 때 대상이 표면에 대해 평행 배향을 성취하도록 구성된다.Another embodiment is a support structure configured to mount a subject, the subject comprising a plurality of protrusions configured to form a pattern on the surface of the substrate when the subject is in contact with the surface, and a plurality mounted to the support structure. And a plurality of joint assemblies comprising: a first flexible joint assembly positioned along a first axis parallel to the support structure, and a second positioned opposite the first flexible joint assembly along the first axis A flexible joint assembly, a third flexible joint assembly positioned along a second axis parallel to the support structure and perpendicular to the first axis, and a fourth flexible position positioned opposite the third flexible joint assembly along the second axis And a joint assembly, wherein the plurality of flexible joint assemblies achieve a parallel orientation with respect to the surface when the object contacts the surface. It is configured to.

다른 실시예는 나노스코픽 팁의 어레이를 장착하도록 구성된 지지 구조체로서, 상기 어레이는 어레이가 표면에 접촉할 때 기판의 표면상에 패턴을 형성하도록 구성되는 지지 구조체와, 지지 구조체에 장착되고 지지 구조체에 평행한 제1 축을 따라 위치된 제1 자성 가요성 조인트 조립체와, 지지 구조체에 장착되고 제1 축을 따라 제1 자성 가요성 조인트 조립체에 대향하게 위치된 제2 자성 가요성 조인트 조립체와, 지지 구조체 위에 위치되고 제1 자성 가요성 조인트 조립체 및 제2 자성 가요성 조인트 조립체에 장착되는 중간 구조체와, 중간 구조체에 장착되고 지지 구조체에 평행하고 제1 축에 수직인 제2축을 따라 위치된 제3 자성 가요성 조인트 조립체와, 중간 구조체에 장착되고 제2 축을 따라 제3 자성 가요성 조인트 조립체에 대향하여 위치된 제4 자성 가요성 조인트 조립체와, 중간 구조체 위에 위치되고 제3 자성 가요성 조인트 조립체 및 제4 자성 가요성 조인트 조립체에 장착된 상부 구조체를 포함하는, 장치를 제공하고, 각각의 자성 가요성 조인트 조립체는 볼과, 볼을 수용하도록 형성된 오목부를 포함하는 조인트 부재를 포함하고, 볼 또는 조인트 부재는 자성이고, 또한, 자성 가요성 조인트 조립체는 어레이가 표면에 접촉할 때 어레이가 표면에 대해 평행 배향을 성취하도록 구성된다.Another embodiment is a support structure configured to mount an array of nanoscopic tips, the array comprising a support structure configured to form a pattern on a surface of a substrate when the array contacts the surface, and a support structure mounted to and supported by the support structure. A first magnetic flexible joint assembly positioned along a first parallel axis, a second magnetic flexible joint assembly mounted to the support structure and positioned opposite the first magnetic flexible joint assembly along the first axis, over the support structure An intermediate structure positioned and mounted to the first magnetic flexible joint assembly and the second magnetic flexible joint assembly, and a third magnetic flexible mounted along the second axis mounted to the intermediate structure and parallel to the support structure and perpendicular to the first axis And a fourth joint assembly mounted to the intermediate structure and positioned opposite the third magnetic flexible joint assembly along the second axis. Providing a device comprising a flexible flexible joint assembly and an upper structure positioned over the intermediate structure and mounted to the third magnetic flexible joint assembly and the fourth magnetic flexible joint assembly, wherein each magnetic flexible joint assembly is a ball. And a joint member comprising a recess formed to receive the ball, wherein the ball or joint member is magnetic, and the magnetic flexible joint assembly is such that the array achieves parallel orientation with respect to the surface when the array contacts the surface. It is composed.

다른 실시예는 패터닝 기구 및 장치를 포함하는 기기를 제공하는데, 장치는 패터닝 기구에 장착되고, 또한 장치는 대상을 장착하도록 구성된 지지 구조체로서, 상기 대상은 대상이 표면에 접촉할 때 기판의 표면상에 패턴을 형성하도록 구성된 복수의 돌출부를 포함하는, 지지 구조체와, 지지 구조체에 장착되고 대상이 표면에 접촉할 때 대상이 표면에 대해 평행 배향을 성취하도록 구성된 적어도 하나의 가요성 조인트 조립체를 포함한다.Another embodiment provides an apparatus comprising a patterning instrument and an apparatus, wherein the apparatus is mounted to the patterning instrument, and the apparatus is a support structure configured to mount the object, the object on the surface of the substrate when the object contacts the surface. A support structure, the support structure comprising a plurality of protrusions configured to form a pattern thereon, and at least one flexible joint assembly mounted to the support structure and configured to achieve parallel orientation with respect to the surface when the object contacts the surface. .

다른 실시예는 장치를 제공하는 단계로서, 상기 장치는 대상을 장착하도록 구성된 지지 구조체로서, 상기 대상은 대상이 표면에 접촉할 때 기판의 표면상에 패턴을 형성하도록 구성된 복수의 돌출부를 포함하는, 지지 구조체와, 지지 구조체에 장착되고 대상이 표면에 접촉할 때 대상이 표면에 대해 평행 배향을 성취하도록 구성된 적어도 하나의 가요성 조인트 조립체를 포함하는, 장치를 제공하는 단계와, 지지 구조체에 대상을 장착하는 단계와, 기판에 장착 대상을 접촉시키는 단계와, 대상이 표면에 대해 평행 배향을 성취 하게 하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.Another embodiment is a step of providing an apparatus, the apparatus comprising a support structure configured to mount an object, the object comprising a plurality of protrusions configured to form a pattern on the surface of the substrate when the object contacts the surface, Providing a support structure, the apparatus comprising at least one flexible joint assembly mounted to the support structure and configured to achieve a parallel orientation with respect to the surface when the object contacts the surface; And mounting, contacting the mounting object to the substrate, and allowing the object to achieve parallel orientation with respect to the surface.

다른 실시예는 장치를 제공하는 단계로서, 상기 장치는 대상을 장착하도록 구성된 지지 구조체로서, 상기 대상은 대상이 표면에 접촉할 때 기판의 표면상에 패턴을 형성하도록 구성된 복수의 돌출부를 포함하는, 지지 구조체와, 지지 구조체에 장착되고 대상이 표면에 접촉할 때 대상이 표면에 대해 평행 배향을 성취하도록 구성된 적어도 하나의 가요성 조인트 조립체를 포함하는, 장치를 제공하는 단계와, 지지 구조체에 대상을 장착하는 단계와, 돌출부 중 적어도 일부에 잉크 조성물을 제공하는 단계와, 돌출부로부터 표면으로 잉크 조성물을 전달하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.Another embodiment is a step of providing an apparatus, the apparatus comprising a support structure configured to mount an object, the object comprising a plurality of protrusions configured to form a pattern on the surface of the substrate when the object contacts the surface, Providing a support structure, the apparatus comprising at least one flexible joint assembly mounted to the support structure and configured to achieve a parallel orientation with respect to the surface when the object contacts the surface; And mounting, providing an ink composition to at least some of the protrusions, and transferring the ink composition from the protrusions to the surface.

다른 실시예는 지지 구조체에의 대상의 장착을 용이하게 하도록 구성된 장착 고정구를 제공하는데, 대상은 대상이 표면에 접촉할 때 기판의 표면상에 패턴을 형성하도록 구성된 복수의 돌출부를 포함한다.Another embodiment provides a mounting fixture configured to facilitate mounting of a subject to a support structure, wherein the subject includes a plurality of protrusions configured to form a pattern on the surface of the substrate when the subject contacts the surface.

다른 실시예는 기판 표면에 복수의 돌출부를 접촉시키는 단계로서, 복수의 돌출부는 복수의 캔틸레버 위에 배치되는, 돌출부를 접촉시키는 단계와, 복수의 캔틸레버를 편향시키는 단계와, 복수의 돌출부와 기판 표면 사이의 표면 접촉을 나타내는 광학 변화를 관찰하는 단계와, 지지 구조체에 장착된 적어도 하나의 가요성 조인트 조립체를 사용하여 복수의 돌출부를 추가 레벨링하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.Another embodiment is a step of contacting a plurality of projections to a substrate surface, the plurality of projections being disposed over a plurality of cantilevers, contacting the projections, deflecting the plurality of cantilevers, between the plurality of projections and the substrate surface Observing an optical change indicative of surface contact of the substrate and further leveling the plurality of protrusions using at least one flexible joint assembly mounted to the support structure.

적어도 하나의 실시예에 대한 적어도 하나의 이점은, 최소 노력 및 최소 시간으로, 다수의 패터닝 돌출부를 갖는 대상을 포함하는 대상을 기판 표면의 패터닝을 위해 레벨링할 수 있게 된다는 점이다.At least one advantage over at least one embodiment is that, with minimal effort and minimum time, the object including the object having multiple patterning protrusions can be leveled for patterning of the substrate surface.

적어도 하나의 실시예에 대한 적어도 하나의 이점은, 기판 표면의 패터닝을 위해 레벨링된 대상이 보다 양호한 패터닝 결과를 성취할 수 있게 된다는 점이다.At least one advantage over at least one embodiment is that the object leveled for the patterning of the substrate surface can achieve better patterning results.

적어도 하나의 실시예에 대한 적어도 하나의 이점은, 레벨링 공정 동안 기판 표면의 패터닝을 위한 대상을 관찰할 수 있게 된다는 점이다.At least one advantage over at least one embodiment is that it becomes possible to observe the object for patterning the substrate surface during the leveling process.

적어도 하나의 실시예에 대한 적어도 하나의 이점은, 레벨링이 성취되었다는 피드백을 제공할 수 있게 된다는 점이다.At least one advantage over at least one embodiment is that it is possible to provide feedback that leveling has been achieved.

적어도 하나의 실시예에 대한 적어도 하나의 이점은, 표면과의 접촉이 해제된 이후에 기판 표면의 패터닝을 위해 대상의 레벨 배향을 유지할 수 있게 된다는 점이다.At least one advantage over at least one embodiment is that it is possible to maintain the level orientation of the object for patterning the substrate surface after contact with the surface is released.

장치의 자체 레벨링 태양에 기인하는, 적어도 하나의 실시예에 대한 적어도 하나의 추가적인 이점은, 공정의 일부, 전체 공정이 사람의 측정/간섭의 필요성이 감소함에 따라 자동화될 수 있다는 점이다. 오류 및 주관성의 인적 요소의 영향의 감소는 보다 정확하고 정밀한 레벨링 공정을 유도할 수 있다. 공정이 자동화될 수 있기 때문에, 처리량, 사용의 용이성, 및 작업의 전체 속도가 극적으로 증가될 수 있다.At least one further advantage over at least one embodiment, due to the self-leveling aspect of the device, is that some of the process, the entire process, can be automated as the need for human measurement / interference is reduced. Reducing the influence of human factors of error and subjectivity can lead to more accurate and precise leveling processes. Since the process can be automated, throughput, ease of use, and overall speed of operation can be dramatically increased.

도면은 예시적인 실시예를 제공한다.
도 1은 기판 표면을 패터닝하기 위해 대상을 장착하도록 구성된 지지 구조체 및 지지 구조체에 장착된 가요성 조인트 조립체를 포함하는 레벨링용 장치의 예시적인 실시예이다.
도 2a는 기판 표면을 패터닝하기 위해 대상을 장착하도록 구성된 지지 구조체, 지지 구조체에 장착된 가요성 조인트 조립체, 가요성 조인트 조립체에 장착된 장착 조립체, 및 장치에 결합된 신호전파 시스템을 포함하는 레벨링용 장치의 예시적인 실시예의 측면도이다. 도 2b는 도 2a에 도시된 장치의 평면도이다.
도 3은 기판 표면을 패터닝하기 위해 대상을 장착하도록 구성된 지지 구조체, 가요성 조인트 조립체의 제1 쌍, 가요성 조인트 조립체의 제1 쌍에 장착되는 중간 구조체, 가요성 조인트 조립체의 제2 쌍, 가요성 조인트 조립체의 제2 쌍에 장착된 상부 구조체를 포함하는 레벨링용 장치의 조립해제된 예시적인 실시예이다.
도 4a는 도 3에 도시된 조립된 장치의 평면 사시도이다. 도 4b는 도 3에 도시된 조립된 장치의 저면 사시도이다. 도 4c는 조립되고, 장착되어 사용되는 장치의 사진이다.
도 5는 기판 표면을 패터닝하기 위해 대상을 장착하도록 구성된 지지 구조체, 지지 구조체에 장착된 복수의 가요성 조인트 조립체, 복수의 가요성 조인트 조립체에 장착되는 중간 구조체 및 상부 구조체, 및 상부 구조체에 장착된 장착 구조체를 포함하는 레벨링용 장치의 조립된 예시적인 실시예이다.
도 6은 지지 구조체의 대상의 장착을 용이하게 하도록 구성된 장착 고정구의 예시적인 실시예이다.
도 7a는 복합 2D-DPN의 개략도이다.
도 7b는 복합 단백질 프린팅용 신속한 프로토타이핑 플랫폼(rapid prototyping platform)의 이상화된 개략도이다.
도 8a는 자체 레벨링 핸들(self-leveling handle)에 장착된 2D 나노 프린트어레이의 평면도이다.
도 8b는 2D 나노 프린트어레이의 저면도이다.
도 8c는 팁 및 캔틸레버의 구성 및 피치, 그리고 관찰창(viewport)의 배치 및 크기를 도시한 팁 및 캔틸레버의 광학 현미경 이미지이다.
도 8d는 팁 및 캔틸레버의 이동 자유도를 허용하는 하부 구조체를 도시한 팁 및 캔틸레버의 SEM 이미지이다.
도 8e는 관찰창의 전방의 캔틸레버의 확대된 SEM 이미지이다.
도 8f는 캔틸레버의 이동 자유도의 SEM 이미지이다.
도 9a는 모든 팁과의 접촉을 획득하기 위한 최소한의 허용가능한 평면성과 접촉하기 바로 이전의 2D 나노 프린트어레이의 개략도이다.
도 9b는 모든 팁이 접촉하지만 장치의 우측상의 스탠드오프(standoff) 또한 기판과 접촉하고 있는 것을 도시한다; 여기서,

Figure pct00001
는 최적 평면성 및 순차적인 패터닝 균일성을 성취하기 위해 최소화될 필요가 있다.
도 10a는 관찰창을 통해 보여지는 2D 나노 프린트어레이 캔틸레버의 광학 이미지이다. 팁은 접촉하기 바로 이전에 기판 1㎛ 위에서 하버링(hovering)한다. 여기서, 피라미드형 팁 내부의 적-오렌지 굴절광 "버터플라이 윙(butterfly wing)" 형상은 아직 기판 접촉을 나타내는 변화를 겪지 않는다.
도 10b는 코너 스탠드오프(corner standoff)들이 균일하게 접촉하는 것을 나타내는, 완전히 편향된 캔틸레버를 도시한다. "버터플라이 윙"은 형상, 색상, 및 강도가 비례적으로 변했다.
도 11a는 조악한 자체 레벨링 직후에 관찰창(1b, 2b, 및 3b)에서 이루어지는 접촉점(point-of-contact) 측정을 도시하는 NLP 2000 소프트웨어 인터페이스를 도시한다. "레벨링 수행(Execute Leveling)" 명령을 사용할 때, 시스템은 평면 오정렬을 보상하기 위해
Figure pct00002
스테이지를 조절한다.
도 11b는 보상 직후에 재측정된 접촉점 측정을 도시한다. 0.002°및 △Z=600nm의 기울기는 ±100nm의 캔틸레버 편향 감지 한계에 대응하는데, 이는 장치가 이러한 방법으로 측정될 수 있을 정도로 평면임을 의미한다.
도 12a 내지 도 12d는 도 11의 프린팅 상태로부터 발생된 균일한 평방 센티미터 영역 패턴으로부터의 암시야(dark field) 현미경 이미지이다. 도트(dot)는 2초의 체류 시간(dwell time)과 함께 3㎛ 피치로 있으며, SiO2 기판상에서 15nm 두께의 금 구조이다.
도 12e는 NLP 2000 소프트웨어 생성 패턴 설계를 도시한다.
도 13a는 특징 크기 표준 편차(feature size standard deviation)가 6%보다 작은, 전체 평방 센티미터에 걸쳐 균일한 패턴을 도시한 경사진 명시야(bright field) 현미경 이미지를 도시한다.
도 13b는 "DPN DPN" 결과의 균일성을 도시한 확대된 영역이다.
도 13c는 소프트웨어 설계로부터의 패턴을 도시한다.
도 14는 관찰창의 절대 Z축 위치가 일정하게 유지되면서 자체 레벨링 작동 동안 이들의 서로에 대한 관계가 고정되게 유지시킨다는 것을 모두 도시한, 2세트의 자체 레벨링 고정 안정성 데이터를 포함한다. 이는, 자석의 강도가 자체 레벨링 이후에 장치의 평면 배향을 유지한다는 것을 증명한다. (A) 장치 #1은 관찰창 스프레드(viewport spread)에 의해 보여지는 바와 같이, 특정 각도 분해능(angular resolution)을 갖는다. 이는 구형 자성 볼과 그 운동 장착부 사이의 특정 재료 인터페이스에 기인하는 것이다. (B) 장치 #2에서는 약간 상이한 각도 분해능 및 재료 인터페이스가 보여지지만, 이들 모두는 적당한 작동 범위 내에 양호하게 있다.
도 15a 내지 도 15c는 자체 레벨링 공정 동안의 장치 및 대상의 사시도이다.
도 16a 내지 도 16c는 자체 레벨링 공정 동안의 장치 및 대상의 사시도이다.
도 17a 내지 도 17c는 돌출부(피라미드)로부터 "버터플라이 윙" 광 회절 거동을 시험함으로써 제1 접촉점을 결정하는 공정을 도시한다.The figure provides an exemplary embodiment.
1 is an exemplary embodiment of an apparatus for leveling that includes a support structure configured to mount an object to pattern a substrate surface and a flexible joint assembly mounted to the support structure.
FIG. 2A is for leveling comprising a support structure configured to mount a subject to pattern a substrate surface, a flexible joint assembly mounted to the support structure, a mounting assembly mounted to the flexible joint assembly, and a signal propagation system coupled to the device. Side view of an exemplary embodiment of the device. FIG. 2B is a top view of the apparatus shown in FIG. 2A.
3 is a support structure configured to mount a subject to pattern a substrate surface, a first pair of flexible joint assemblies, an intermediate structure mounted to a first pair of flexible joint assemblies, a second pair of flexible joint assemblies, flexible An unassembled exemplary embodiment of an apparatus for leveling comprising a superstructure mounted to a second pair of male joint assemblies.
4A is a top perspective view of the assembled device shown in FIG. 3. 4B is a bottom perspective view of the assembled device shown in FIG. 3. 4C is a photograph of a device assembled, mounted and used.
5 is a support structure configured to mount an object for patterning a substrate surface, a plurality of flexible joint assemblies mounted to the support structure, intermediate structures and superstructures mounted to the plurality of flexible joint assemblies, and mounted to the superstructure. Assembled exemplary embodiment of an apparatus for leveling comprising a mounting structure.
6 is an exemplary embodiment of a mounting fixture configured to facilitate mounting of an object of a support structure.
7A is a schematic diagram of a composite 2D-DPN.
FIG. 7B is an idealized schematic of a rapid rapid prototyping platform for complex protein printing.
8A is a top view of a 2D nano print array mounted to a self-leveling handle.
8B is a bottom view of the 2D nano print array.
8C is an optical microscope image of the tip and cantilever showing the configuration and pitch of the tip and cantilever, and the placement and size of the viewport.
8D is an SEM image of the tip and cantilever showing the substructure allowing the freedom of movement of the tip and cantilever.
8E is an enlarged SEM image of the cantilever in front of the viewing window.
8F is an SEM image of the degree of freedom of movement of the cantilever.
9A is a schematic diagram of a 2D nano print array just prior to contacting with a minimum acceptable planarity to obtain contact with all tips.
9B shows that all the tips are in contact but the standoff on the right side of the device is also in contact with the substrate; here,
Figure pct00001
Needs to be minimized to achieve optimal planarity and sequential patterning uniformity.
10A is an optical image of a 2D nano print array cantilever seen through a viewing window. The tip hovering over 1 μm of the substrate just before contacting. Here, the red-orange refractive light “butterfly wing” shape inside the pyramidal tip does not yet undergo a change indicative of substrate contact.
10B shows a fully deflected cantilever, indicating that corner standoffs are in uniform contact. The "butterfly wing" varied in shape, color, and intensity proportionally.
FIG. 11A shows the NLP 2000 software interface showing point-of-contact measurements made in observation windows 1b, 2b, and 3b immediately after coarse self leveling. When using the "Execute Leveling" command, the system will compensate for plane misalignment.
Figure pct00002
Adjust the stage.
11B shows the contact point measurements remeasured immediately after compensation. The slopes of 0.002 ° and ΔZ = 600 nm correspond to the cantilever deflection detection limit of ± 100 nm, which means that the device is planar enough to be measured in this way.
12A-12D show uniform square centimeters resulting from the printing state of FIG. Dark field microscopy images from area patterns. Dots are 3 μm pitch with a dwell time of 2 seconds and are 15 nm thick gold structures on SiO 2 substrates.
12E illustrates NLP 2000 software generation pattern design.
FIG. 13A shows an inclined bright field microscope image showing a uniform pattern over the entire square centimeter, with feature size standard deviation less than 6%.
13B is an enlarged area showing the uniformity of the "DPN DPN" result.
13C shows the pattern from the software design.
14 includes two sets of self-leveling fixed stability data, both showing that the absolute Z-axis position of the viewing window remains constant while maintaining their relationship to each other during self-leveling operation. This proves that the strength of the magnet maintains the planar orientation of the device after self leveling. (A) Device # 1 has a specific angular resolution, as seen by the viewport spread. This is due to the specific material interface between the spherical magnetic ball and its athletic mount. (B) Slightly different angular resolutions and material interfaces are seen in apparatus # 2, but all are well within the proper operating range.
15A-15C are perspective views of apparatus and objects during self-leveling process.
16A-16C are perspective views of apparatus and objects during self leveling process.
17A-17C show a process for determining a first contact point by testing a “butterfly wing” light diffraction behavior from a protrusion (pyramid).

서론Introduction

본 명세서에 인용된 모든 참조문헌은 그 전문이 본원에 참조로서 통합된다.All references cited herein are hereby incorporated by reference in their entirety.

2009년 7월 17일 출원된 우선권 미국 가출원 일련번호 제61/226,579호는 그 전문이 본원에 참조문헌으로서 통합된다. 2010년, 스캐닝(Scanning)의 32편 49면 내지 59면에 하헤임(Haaheim) 등에 의해 기고된 논문 "딥 펜 나노리소그래피용 자체 레벨링 2차원 프로브 어레이(Self-Leveling Two-Dimensional Probe Arrays for Dip Pen Nanolithography)" 역시 그 전문이 본원에 참조로서 통합된다. Priority US Provisional Serial No. 61 / 226,579, filed July 17, 2009, is incorporated herein by reference in its entirety. "Self-Leveling Two-Dimensional Probe Arrays for Dip Pen, 2010," published by Haaheim et al. On pages 32, 49 and 59 of Scanning. Nanolithography "is also incorporated herein by reference in its entirety.

용어 "장착하다"는 예를 들어 결합하다, 합체하다, 연결하다, 관련되다, 삽입하다, 현수하다, 유지하다, 첨부하다, 부착하다, 체결하다, 묶다, 접착하다, 고정하다, 볼트결합 하다, 스크류 결합하다, 리벳 결합하다, 납땜하다, 용접하다, ~에 대항하여 가압하다, 및 다른 용어를 포함할 수 있다. 또한, "장착부"는 예를 들어 별개 부품을 통해 서로에 대해 간접적으로 장착되는 대상 및 함께 직접 장착되는 대상을 포함할 수 있다.The term "fit" refers to, for example, join, coalesce, connect, relate, insert, suspend, hold, attach, attach, fasten, bind, glue, fasten, bolt, for example , Screw, rivet, solder, weld, press against, and other terms. In addition, a "mount" may include objects that are mounted indirectly relative to each other, for example through separate parts, and objects that are mounted directly together.

본원에서는, 예를 들어 2D 나노 프린트어레이와 같은 프린팅 장치용 자체 레벨링 고정구가 설명 및 예시된다. 예를 들어, 55,000개의 팁 어레이가, 예를 들어, 나노패터닝을 위해 나노잉크(NanoInk)의 NLP 2000 기구상에 장착될 때, 이는 사용자 조작 없이 또는 사용자 조작을 거의 수행 할 필요 없이, 예를 들어 수초 동안 기판에 대해 0.1°보다 작은 평면성을 성취할 수 있다. 추가적인 양호한 레벨링 과정은 예를 들어 기판에 대해 0.002°보다 작은 이러한 평면성, 즉 예를 들어 1cm2 평면 영역을 가로질러 600nm보다 작은 Z축 차이를 성취할 수 있다. 매우 균일한 식각-레지스트(etch resist) 나노구조체는 예를 들어 DPN 펜과 같은 팁의 자체 레벨링 어레이로부터 제조될 수 있다.Herein, self-leveling fixtures for printing devices, such as, for example, 2D nano print arrays, are described and illustrated. For example, when an array of 55,000 tips is mounted on, for example, NanoInk's NLP 2000 instrument for nanopatterning, it can be used, for example, with or without user intervention. A flatness of less than 0.1 ° can be achieved for the substrate for several seconds. Further good leveling procedures can achieve this planarity, for example, less than 0.002 ° with respect to the substrate, i.e., Z-axis differences less than 600 nm across a 1 cm 2 planar area. Highly uniform etch resist nanostructures can be fabricated from self-leveling arrays of tips such as, for example, DPN pens.

자체 레벨링 공정은 기존의 방법보다 대체로 신속하고, 용이하고, 보다 정확한 것으로 여겨진다. 이는, 공정이, 자동화된 나노제조를 지향하게 한다. 평면 오정렬은 각각의 실시예에 따라 예를 들어 0.002°보다 작을 수 있는데, 이는 기존의 결과보다는 더 양호한 것으로 여겨진다. 우수한 평면성은 1cm2를 가로질러 균일한 나노구조체를 유발하는 균일한 패터닝 결과와 상관된다. 이는 또한 기존에 보고된 최고치로 6%의 특징 크기 표준 편차로 한정된 종래의 결과보다 양호한 것으로 여겨진다.Self-leveling processes are generally considered to be faster, easier and more accurate than conventional methods. This allows the process to be automated nanofabrication. Planar misalignment may, for example, be less than 0.002 ° depending on the respective embodiment, which is believed to be better than existing results. Good planarity correlates to uniform patterning results that result in uniform nanostructures across 1 cm 2 . It is also believed to be better than the conventional results, which were limited to a feature size standard deviation of 6% to the highest reported previously.

본원에 기재된 대표적인 실시예에서, 자체 레벨링 짐볼 장치(self-leveling gimbal device)는, (1) 정밀한 터치다운(touchdown) 검출을 통한 정확한 Z축 위치설정 및 (2) 매우 정확한 레벨링을 통한 캔틸레버 편향의 작은 변동성을 통해 균일한 결과를 성취할 수 있다.In a representative embodiment described herein, a self-leveling gimbal device is characterized by (1) accurate Z-axis positioning with precise touchdown detection and (2) cantilever deflection through highly accurate leveling. Small variability can achieve uniform results.

레벨링용 장치는 지지 구조체 및 지지 구조체에 장착된 적어도 하나의 가요성 조인트 조립체를 포함할 수 있다.The device for leveling may include a support structure and at least one flexible joint assembly mounted to the support structure.

지지 구조체Support structure

지지 구조체는 기판상에 패턴을 형성하기 위해 복수의 돌출부를 갖는 대상을 장착하도록 구성될 수 있다. 지지 구조체는 복수의 돌출부상에 잉크 조성물을 배치하기 위해 기기에 장착되도록 구성될 수도 있다. 지지 구조체는 지지 구조체에 장착된 대상을 관찰하기 위해 하나 이상의 구멍을 포함할 수 있다. 지지 구조체의 형상 및 치수는 다양할 수 있다. 제한되지 않는 예시적인 지지 구조체가 하기에 기재되고 도면에 도시된다. 유사하게, 지지 구조체를 형성하는데 사용되는 재료는 다양할 수 있다. 실질적으로, 임의의 강성 재료가 사용될 수 있다. 적절한 재료로는 스테인리스 강철, 알루미늄, 플라스틱, 및 세라믹을 포함하지만 이들로 제한되지 않는다.The support structure can be configured to mount an object having a plurality of protrusions to form a pattern on the substrate. The support structure may be configured to be mounted to the device for disposing the ink composition on the plurality of protrusions. The support structure may include one or more holes for viewing an object mounted to the support structure. The shape and dimensions of the support structure can vary. Non-limiting exemplary support structures are described below and shown in the figures. Similarly, the materials used to form the support structure may vary. Practically any rigid material can be used. Suitable materials include, but are not limited to, stainless steel, aluminum, plastics, and ceramics.

지지 구조체 및 대상은, 일편 또는 통합 유닛으로서 공간 내에서 이동하는 단일편으로서 작용하도록 함께 장착될 수 있다. 장착부는 가요성 장착부가 아닌 강성 장착부일 수 있다.The support structure and the subject may be mounted together to act as a single piece moving in space as one piece or an integrated unit. The mount may be a rigid mount rather than a flexible mount.

가요성 조인트 조립체Flexible joint assembly

가요성 조인트 조립체는, 지지 구조체에 장착되는 대상이, 표면에 대상이 접촉될 때, 표면에 대해 평행 배향을 성취할 수 있도록 구성될 수 있다. "가요성 조인트 조립체"란, 하나 이상의 방향으로 굴곡을 취할 수 있는 조인트를 형성하는 부품의 조립체를 의미한다. 단지 예시로서, 가요성 조인트 조립체는 회전 조인트 조립체 또는 피봇 조인트 조립체를 포함한다. 이러한 가요성 조인트 조립체는 회전 거동을 통해 다중 방향으로 굴곡될 수 있다. 가요성 조인트 조립체는 또한, 지지 구조체에 장착된 대상이, 표면과의 접촉이 해제된 이후에, 표면에 대해 평행 배향을 유지할 수 있도록 구성될 수도 있다.The flexible joint assembly can be configured such that the object mounted to the support structure can achieve parallel orientation with respect to the surface when the object contacts the surface. By "flexible joint assembly" is meant an assembly of parts forming a joint that can bend in one or more directions. By way of example only, the flexible joint assembly includes a rotary joint assembly or a pivot joint assembly. Such flexible joint assemblies can be bent in multiple directions through rotational behavior. The flexible joint assembly may also be configured such that an object mounted to the support structure can maintain parallel orientation with respect to the surface after contact with the surface is released.

가요성 조인트 조립체에 장착되는 대상이 표면에 대해 평행 배향을 성취 및 유지되게 허용하는 가요성 조인트 조립체의 능력은, 가요성 조인트 조립체의 운동 마찰 계수 및 정지 마찰 계수에 의해 적어도 부분적으로 영향받는다. 개시된 가요성 조인트 조립체는, 대상이 표면에 접촉할 때 장착 대상이 자유롭게 이동할 수 있고 평행 배향을 성취할 수 있을 정도로 충분히 낮은 운동 마찰 계수에 의해 특징지워질 수 있다. 가요성 조인트 조립체는 또한 표면과 접촉이 해제된 이후에 대상이 평행 배향을 유지할 수 있고 거동에 저항할 수 있을 정도로 충분히 높은 정지 마찰 계수에 의해 특징지워질 수 있다. 운동 및 정지 마찰 계수는 가요성 조인트 조립체의 부품에 사용되는 재료 및 이러한 재료의 표면 특성(예를 들어, 표면 거칠기)의 선정에 의존할 수 있다. 표면 거칠기와 관련하여, "거친" 재료는, 마이크로규모 및 나노규모에서 기어의 치와 같이 간주될 수 있는 표면 특징을 갖는다. 레벨링 공정 동안, 지지 구조체에 장착되는 대상은 다양한 "기어" 위치에 대해 활주하는 가요성 조인트 조립체에 대응하는 별개의 평면 위치를 추측할 수 있다. 임의의 강성 재료가 가요성 조인트 조립체의 부품에 사용될 수 있다. 적절한 재료는 스테인리스 강철, 알루미늄, 플라스틱, 및 세라믹을 포함하지만 이들로 제한되지 않는다.The ability of the flexible joint assembly to allow an object mounted to the flexible joint assembly to achieve and maintain parallel orientation with respect to the surface is at least partially affected by the kinetic and static friction coefficients of the flexible joint assembly. The disclosed flexible joint assembly can be characterized by a coefficient of kinetic friction low enough to allow the mounting object to move freely and achieve parallel orientation when the object contacts the surface. The flexible joint assembly may also be characterized by a coefficient of static friction high enough that the object can maintain parallel orientation and resist behavior after contact with the surface is released. The kinetic and static friction coefficients may depend on the choice of materials used in the components of the flexible joint assembly and the surface properties (eg surface roughness) of such materials. With regard to surface roughness, "rough" materials have surface features that can be considered as teeth of gears on microscale and nanoscale. During the leveling process, the object mounted to the support structure can assume a separate planar position corresponding to the flexible joint assembly that slides for the various “gear” positions. Any rigid material can be used in the parts of the flexible joint assembly. Suitable materials include, but are not limited to, stainless steel, aluminum, plastics, and ceramics.

가요성 조인트 조립체는 다양한 부품으로부터 형성될 수 있다. 단지 예시로서, 가요성 조인트 조립체는 볼 및 볼에 장착되는 조인트 부재를 포함할 수 있고, 조인트 부재는 볼이 조인트 부재에 대항하여 놓여짐에 따라 볼을 수용하도록 형성된 오목부를 갖는다. 다양한 조인트 부재가 사용될 수 있다. 일 예시로서, 조인트 부재는 한 쌍의 로드의 정상에 배치된 볼을 수용하기에 충분한 거리로 분리된 한 쌍의 로드를 포함할 수 있다. 다른 예시로서, 조인트 부재는 중공 내에 놓여지는 볼을 수용하기 위해 중공을 갖는 소켓을 포함할 수 있다. 소켓의 중공은 오목한 형상, 선형 홈 형상, 및 삼각형 홈 형상을 포함하는 다양한 형상을 취할 수 있지만 이들로 제한되지 않는다. 또 다른 예시로서, 조인트 부재는 삼각형의 중심의 정상에 배치된 볼을 수용하기에 충분한 거리로 분리된 3개의 볼의 삼각형 구성을 포함할 수 있다. 모든 예시에서, 가요성 조인트 조립체는, 볼이 조인트 부재의 오목부 내에서 회전함에 따라, 가요성 조인트 조립체에 장착된 대상에 대한 거동의 범위를 제공한다.The flexible joint assembly can be formed from various parts. By way of example only, the flexible joint assembly may include a ball and a joint member mounted to the ball, the joint member having a recess formed to receive the ball as the ball is placed against the joint member. Various joint members can be used. As one example, the joint member may include a pair of rods separated by a distance sufficient to receive a ball disposed on top of the pair of rods. As another example, the joint member may include a socket having a hollow for receiving a ball placed in the hollow. The hollow of the socket can take a variety of shapes including but not limited to concave, linear groove, and triangular groove shapes. As another example, the joint member may comprise a triangular configuration of three balls separated by a distance sufficient to accommodate a ball disposed on top of the center of the triangle. In all examples, the flexible joint assembly provides a range of behavior for the object mounted to the flexible joint assembly as the ball rotates within the recess of the joint member.

가요성 조인트 조립체는 자성 조인트 조립체일 수 있기 때문에, 조립체의 부품들 중 적어도 하나는 자성을 띄게 된다. 이러한 실시예에 있어서, 가요성 조인트 조립체는 볼 및 조인트 부재를 포함하고, 볼, 조인트 부재, 또는 둘 모두는 자성일 수 있다. 재료가 자석일 경우 다양한 재료가 사용될 수 있다. 적절한 재료로는 초강력(ultra high pull), 네오디뮴(neodymium) 및 니켈 도금 자석이 있다. 이러한 자석은 상업적으로 이용될 수 있다. 가요성 조인트 조립체의 일 부품이 자석일 때, 다른 부품은 강철을 포함하지만 이로 제한되지 않는, 자석에 부착될 수 있는 재료로 구성될 수 있다.Since the flexible joint assembly can be a magnetic joint assembly, at least one of the components of the assembly is magnetic. In such embodiments, the flexible joint assembly includes a ball and a joint member, and the ball, joint member, or both may be magnetic. Various materials can be used if the material is a magnet. Suitable materials include ultra high pull, neodymium and nickel plated magnets. Such magnets can be used commercially. When one part of the flexible joint assembly is a magnet, the other part may consist of a material that can be attached to the magnet, including but not limited to steel.

기재된 장치는 하나의 가요성 조인트 조립체 또는 복수의 가요성 조인트 조립체를 포함할 수 있다. 가요성 조인트 조립체는 접착제, 풀 또는 자석을 포함하지만 이들로 제한되지 않는, 다양한 공지된 수단에 의해 지지 구조체에 장착될 수 있다.The described device can include one flexible joint assembly or a plurality of flexible joint assemblies. The flexible joint assembly can be mounted to the support structure by various known means, including but not limited to adhesives, glues or magnets.

예시적인 가요성 조인트 조립체가 또한 하기에 기재되고 도면에 도시된다.Exemplary flexible joint assemblies are also described below and shown in the figures.

지지 구조체에 장착될 대상Target to be mounted on the support structure

지지 구조체에 장착될 대상은 대상이 표면에 접촉할 때 기판의 표면상에 패턴을 형성하도록 구성된 복수의 돌출부를 포함한다. 패턴은 마이크로규모 또는 나노규모 패턴일 수 있다. "마이크로규모"는 패턴이 예를 들어 1, 10, 100㎛ 등의 대략적인 ㎛ 치수를 갖는 특징을 예시적으로 포함하는 것을 의미한다. "나노규모"는 패턴이 예를 들어 1, 10, 100nm 등의 대략적인 nm 치수를 갖는 특징을 예시적으로 포함하는 것을 의미한다. 패턴은 다양한 불규칙적 또는 규칙적 배향으로 배치된 도트, 라인, 및 원형을 포함할 수 있다. 예시적인 대상은 나노임프린트 리소그래피에 사용되는 몰드 및 마이크로접촉 프린팅에 사용되는 중합 스탬프를 포함하는 스탬프를 포함한다. 이러한 스탬프 및 몰드는 기술계에 공지되어 있다. 대상은 2008년, 홍(Hong) 등에 의해 제이. 마이크로메크. 마이크로엔즈(J. Micromech. Microeng) 18호에 기고된 "다양한 도트 크기 및 밀도를 갖춘 접촉 프린팅용 마이크로기구가공된 탄성 팁 어레이(A micromachined elastomeric tip array for contact printing with variable dot size and density)"에 기재된 것과 같은 탄성 팁 어레이일 수 있다.The object to be mounted to the support structure includes a plurality of protrusions configured to form a pattern on the surface of the substrate when the object contacts the surface. The pattern may be a microscale or nanoscale pattern. “Microscale” means that the pattern illustratively includes features having approximate μm dimensions such as, for example, 1, 10, 100 μm. “Nanoscale” means that the pattern illustratively includes features having approximate nm dimensions, such as 1, 10, 100 nm, and the like. The pattern can include dots, lines, and circles arranged in various irregular or regular orientations. Exemplary subjects include stamps comprising molds used for nanoimprint lithography and polymeric stamps used for microcontact printing. Such stamps and molds are known in the art. Grand Prix, J. by Hong et al. In 2008. Micromech. "A micromachined elastomeric tip array for contact printing with variable dot size and density," published in J. Micromech.Microeng No. 18. Elastic tip array as described in FIG.

다른 예시적인 대상으로는 나노스코픽 및/또는 스캐닝 프로브 팁의 어레이가 있지만, 이로 제한되지 않는다. 어레이는 팁의 고밀도 어레이를 포함하여, 팁의 1차원 어레이 또는 팁의 2차원 어레이 일 수 있다. 미르킨 등의 미국 특허 번호 제6,635,311호 및 제6,827,979호; 미르킨 등의 특허 출원 공개번호 제2008/0105042호, 하헤임 등의 미국 특허 출원 공개번호 제2008/0309688호가 참조된다. 또한, DPN 5000, NLP 2000, 상표명 NSCRIPTOR 및 나노잉크[일리노이주 스코키(Skokie)]에 의해 판매되는 다른 나노리소그래피 기구가 참조된다. 팁은 중실 또는 중공일 수 있고, 예를 들어 100nm보다 작은 팁 반경을 가질 수 있다. 팁은 캔틸레버 구조체의 단부에 형성될 수 있으나, 필수적인 것은 아니다. 캔틸레버는 홀더에 장착될 수 있다. 홀더는 팁을 관찰하기 위해 구성된 하나 이상의 관찰창을 포함할 수 있다. 관찰창은 하헤임 등의 미국 특허 공개번호 제2008/0309688호에 기재된 다양한 형상, 크기, 및 구성을 가질 수 있다. 또한 이 참조문헌은 관찰창을 제조하는 방법을 기재한다. 홀더는 또한 홀더의 하부에 접촉하여 해제되는 것을 방지하는 것을 돕는 하나 이상의 에지 스탠드오프 스페이서(edge standoff spacer)를 포함할 수도 있다. 다시, 예를 들어 하헤임 등의 미국 특허 출원번호 제2008/0309688호가 참조된다.Other exemplary objects include, but are not limited to, arrays of nanoscopic and / or scanning probe tips. The array can be a one-dimensional array of tips or a two-dimensional array of tips, including a high density array of tips. US Pat. Nos. 6,635,311 and 6,827,979 to Mirkin et al .; See Patent Application Publication No. 2008/0105042 to Mirkin et al. And US Patent Application Publication No. 2008/0309688 to Haheim et al. See also DPN 5000, NLP 2000, trade name NSCRIPTOR, and other nanolithography instruments sold by NanoInk (Skokie, Ill.). The tip may be solid or hollow and may have a tip radius of less than 100 nm, for example. The tip may be formed at the end of the cantilever structure, but is not required. The cantilever can be mounted to the holder. The holder may include one or more viewing windows configured for viewing the tip. The observation window can have various shapes, sizes, and configurations described in US Patent Publication No. 2008/0309688 to Haheim et al. This reference also describes a method of making an observation window. The holder may also include one or more edge standoff spacers to help prevent release from contact with the bottom of the holder. Again, see, eg, US Patent Application No. 2008/0309688 to Haheim et al.

팁의 중합체 펜 어레이는 예를 들어 미르킨 등의WO2009/132,321(PCT/US2009/041738)에 기재되어 있다.Polymer pen arrays of tips are described, for example, in WO2009 / 132,321 (PCT / US2009 / 041738) to Mirkin et al.

대상 및 지지 구조체 및 대상에 장착되는 다른 장치, 그리고 기판은 압전 나노 위치설정기와 같은 나노 위치설정기와 함께 이동하도록 구성될 수 있다. 거동은 회전 거동뿐 아니라 x, y, 및 z축 방향일 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 출원 공개번호 제2009/0023607호 및 2000년, 힉스 티.알.(Hicks T.R.) 등의 "나노 위치설정 북, 나노미터보다 양호한 이동 및 측정(The Nanopositioning Book, Moving and Measuring to Better than a Nanometre)"이 참조된다. The object and support structure and other devices mounted to the object, and the substrate may be configured to move with a nano locator, such as a piezoelectric nano locator. The behavior can be in the x, y, and z-axis directions as well as rotational behavior. See, for example, US Nano Patent Application Publication Nos. 2009/0023607 and 2000, Hicks TR et al., "The Nanopositioning Book, Moving and Measuring. to Better than a Nanometre ".

대상은 다양한 공지된 장착 수단에 의해 지지 구조체에 장착될 수 있다. 단지 예시로서, 접착제, 풀, 또는 자석이 지지 구조체에 대상을 장착하는데 사용될 수 있다.The object may be mounted to the support structure by various known mounting means. By way of example only, an adhesive, glue, or magnet may be used to mount the object to the support structure.

장착 고정구Mounting fixture

지지 구조체에의 대상의 장착을 용이하게 하도록 구성된 별도의 장착 고정구가 사용될 수도 있다. 장착 고정구는 접착제, 풀, 또는 유사한 장착 수단이 지지 구조체에 대상을 장착하는데 사용될 때 유용할 수 있다. 장착 고정구는, 장착 공정 동안 대상의 장착 표면을 노출 상태로 남겨두면서 고정 위치에 대상을 유지하도록 구성된 공동을 포함할 수 있다. 장착 고정구는 대상의 장착 표면에 위치되는 지지 구조체를 수용하도록 구성된 채널을 더 포함할 수 있다. 장착 고정구는 장착 공정 동안 대상의 장착 표면의 정상의 고정 위치에 지지 구조체를 보유하도록 구성된 클리핑 부재(clipping member)를 더 포함한다. 장착 고정구의 전체적인 형상 및 치수는 제한되지 않고, 장착 고정구를 사용하여 함께 장착될 지지 구조체와 대상의 형상 및 치수에 따라 변할 수 있다. 유사하게, 장착 고정구를 형성하는데 사용되는 재료는 다양할 수 있다. 본원에 기재된 임의의 금속 및 플라스틱이 사용될 수 있지만, 다른 유사한 재료가 사용될 수도 있다. 제한되지 않는 예시적인 장착 고정구가 하기에 기재되고 도면에 도시된다.Separate mounting fixtures may be used that are configured to facilitate mounting of the object to the support structure. Mounting fixtures may be useful when adhesive, glue, or similar mounting means are used to mount the object to the support structure. The mounting fixture may include a cavity configured to hold the subject in a fixed position while leaving the subject's mounting surface exposed during the mounting process. The mounting fixture may further include a channel configured to receive a support structure positioned on the mounting surface of the subject. The mounting fixture further includes a clipping member configured to hold the support structure at a top fixed position of the mounting surface of the subject during the mounting process. The overall shape and dimensions of the mounting fixture are not limited and may vary depending on the shape and dimensions of the object and the support structure to be mounted together using the mounting fixture. Similarly, the materials used to form the mounting fixture can vary. Any metal and plastic described herein may be used, but other similar materials may be used. Non-limiting exemplary mounting fixtures are described below and shown in the drawings.

다른 부품Other parts

장치는 다양한 다른 부품을 포함할 수 있다. 단지 예시로서, 장치는 적어도 하나의 가요성 조인트 조립체에 장착되는 장착 구조체를 포함할 수 있다. 장착 구조체는 패터닝 기구에 장착되도록 구성될 수 있다. 장착 구조체의 형상 및 치수는 다양할 수 있다. 장착 구조체의 제한되지 않는 예시가 하기에 기재되고 도면에 도시된다. 유사하게, 지지 구조체를 형성하는데 사용되는 재료는 다양할 수 있다. 적절한 재료로는 구리 등이 있지만 이에 제한되지 않는다. 장착 구조체는 접착제, 풀, 및 스크류를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 다양한 방식으로 가요성 조인트 조립체 및 패터닝 기구에 장착될 수 있다.The device may include a variety of other components. By way of example only, the device may include a mounting structure mounted to at least one flexible joint assembly. The mounting structure can be configured to be mounted to the patterning instrument. The shape and dimensions of the mounting structure can vary. Non-limiting examples of mounting structures are described below and shown in the drawings. Similarly, the materials used to form the support structure may vary. Suitable materials include, but are not limited to, copper. The mounting structure can be mounted to the flexible joint assembly and patterning instrument in a variety of ways, including but not limited to adhesives, glues, and screws.

장치는 표면에 대해 장착 대상의 배향을 신호전파하기 위한 신호전파 시스템을 더 포함한다. 예를 들어, 신호전파 시스템은, 표면에 장착 대상의 평행 배향이 성취되었을 때를 신호전파 하도록 적용될 수 있다. 제한되지 않는 예시적인 신호전파 시스템이 하기에 기재되고 도면에 도시된다.The apparatus further includes a signal propagation system for propagating the orientation of the mounting object relative to the surface. For example, a signal propagation system can be applied to signal propagation when a parallel orientation of a mounting object on a surface has been achieved. Non-limiting exemplary signal propagation systems are described below and shown in the figures.

추가 실시예Additional Embodiment

레벨링용 장치의 실시예가 도 1에 도시된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 장치(100)는 대상(104)을 장착하도록 구성된 지지 구조체(102) 및 지지 구조체에 장착된 가요성 조인트 조립체(106)를 포함한다. 도 1에 도시된 지지 구조체(102)는 블록이지만 다른 형상이 사용될 수 있다. 전술된 임의의 대상이 예를 들어 스캐닝 프로브 팁, 캔틸레버에 배치된 팁, 캔틸레버에 배치되지 않은 팁, 및/또는 탄성 팁과 같은 팁의 어레이를 포함하는 지지 구조체에 장착될 수 있다. 개시된 장치는 이러한 대상을 장착하도록 구성되지만, 장치는 대상 자체를 포함할 필요는 없다. 도 1에 도시된 바와 같이, 가요성 조인트 조립체(106)는 볼(108) 및 볼에 장착된 조인트 부재(110)를 포함한다. 그러나, 다른 가요성 조인트 조립체가 가능할 수 있다. 조인트 부재(110)는 일 단부에, 조인트 부재에 대해 볼을 수용하도록 형성된 오목부를 포함한다. 도 1에서, 가요성 조인트 조립체는 자성 조인트 조립체이다. 볼 또는 조인트 부재는 자성일 수 있지만, 도 1에서, 조인트 부재(110)는 자석이고, 볼(108)은 강철 볼이다. 따라서, 조인트 부재와 볼은 자성력에 의해 장착되고, 가요성 조인트 조립체는 조인트 부재(110)의 오목부 내에서 볼(108)이 회전함에 따라 다양한 방향으로 굴곡질 수 있다. 볼(108)은 접착제로 지지 구조체(102)에 장착된다. 그러나, 다른 장착 수단이 가능할 수 있다. 따라서, 가요성 조인트 조립체의 임의의 가요성은 볼에 장착되는 지지 구조체 및 지지 구조체에 장착되는 대상의 거동에 영향을 준다.An embodiment of the device for leveling is shown in FIG. 1. As shown in FIG. 1, the apparatus 100 includes a support structure 102 configured to mount an object 104 and a flexible joint assembly 106 mounted to the support structure. The support structure 102 shown in FIG. 1 is a block but other shapes may be used. Any of the objects described above may be mounted to a support structure that includes, for example, an array of tips, such as a scanning probe tip, a tip disposed on the cantilever, a tip not disposed on the cantilever, and / or an elastic tip. The disclosed apparatus is configured to mount such a subject, but the apparatus need not include the subject itself. As shown in FIG. 1, the flexible joint assembly 106 includes a ball 108 and a joint member 110 mounted to the ball. However, other flexible joint assemblies may be possible. Joint member 110 includes, at one end, a recess formed to receive a ball relative to the joint member. In FIG. 1, the flexible joint assembly is a magnetic joint assembly. The ball or joint member may be magnetic, but in FIG. 1, the joint member 110 is a magnet and the ball 108 is a steel ball. Thus, the joint member and the ball are mounted by magnetic force, and the flexible joint assembly can be bent in various directions as the ball 108 rotates in the recess of the joint member 110. The ball 108 is mounted to the support structure 102 with an adhesive. However, other mounting means may be possible. Thus, any flexibility of the flexible joint assembly affects the support structure mounted to the ball and the behavior of the object mounted to the support structure.

도 2a 및 도 2b는 레벨링용 장치의 다른 실시예를 도시한다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 장치(200)는 대상(204)을 장착하도록 구성된 지지 구조체(202) 및 지지 구조체에 장착되는 가요성 조인트 조립체(206)를 포함한다. 장치는 가요성 조인트 조립체(206)의 조인트 부재에 장착되는 장착 구조체(212)를 더 포함한다. 장착 구조체는, 장착 구조체의 일 단부의 힌지 부재(216)에 의해 패터닝 기구(미도시)의 플랫폼(214)에 장착하도록 구성된다. 도 2b는 지지 구조체(202), 대상(204), 가요성 조인트 조립체(206), 및 장착 구조체(212)를 포함하는 장치의 평면도를 도시한다. 도 2b는, 이러한 실시예의 장착 구조체가 비임의 형상으로 있는 것을 명확하게 도시하지만, 다른 형상이 가능할 수 있다. 유사하게, 장착 구조체는 힌지 부재(216) 외의 다른 수단에 의해 패터닝 기기에 장착될 수 있다.2A and 2B show another embodiment of the device for leveling. As shown in FIG. 2A, the apparatus 200 includes a support structure 202 configured to mount an object 204 and a flexible joint assembly 206 mounted to the support structure. The apparatus further includes a mounting structure 212 mounted to the joint member of the flexible joint assembly 206. The mounting structure is configured to mount to the platform 214 of a patterning mechanism (not shown) by the hinge member 216 at one end of the mounting structure. 2B shows a top view of a device that includes a support structure 202, an object 204, a flexible joint assembly 206, and a mounting structure 212. 2B clearly shows that the mounting structure of this embodiment is in the shape of a beam, although other shapes may be possible. Similarly, the mounting structure may be mounted to the patterning device by means other than the hinge member 216.

도 2a 및 도 2b는 또한, 장치에 장착되는 대상의 평행 배향이 성취되었을 때를 신호전파하기 위한 신호전파 시스템과 통합된 레벨링용 장치를 도시한다. 신호전파 시스템은 전기 회로를 포함한다. 전기 회로는 포지티브 단자(217) 및 네가티브 단자(218)에 의해 대표되는 전기 소스, 전기 소스에 전기 결합되는 광 소스(미도시), 전기 소스에 전기 결합되는 장착 구조체(212), 및 전기 소스에 전기 결합되고 장착 구조체의 타 단부를 지지하도록 구성된 지지 부재(220)에 의해 형성된다. 다양한 공지된 전기 소스 및 광 소스가 사용될 수 있다. 단지 예시로서, LED가 광 소스로서 사용될 수 있다. 지지 부재가 장착 구조체의 단부를 지지할 수 있다면, 지지 부재의 형상 및 치수는 다양할 수 있다. 신호전파 시스템의 전기 회로를 형성하는데 전도성 재료가 바람직하지만 지지 부재 및 장착 구조체의 조성은 변할 수도 있다.2A and 2B also show an apparatus for leveling integrated with a signal propagation system for propagating when a parallel orientation of an object mounted on the apparatus is achieved. The signal propagation system includes an electrical circuit. The electrical circuit includes an electrical source represented by positive terminal 217 and negative terminal 218, a light source (not shown) electrically coupled to the electrical source, a mounting structure 212 electrically coupled to the electrical source, and an electrical source. It is formed by a support member 220 that is electrically coupled and configured to support the other end of the mounting structure. Various known electric and light sources can be used. By way of example only, an LED may be used as the light source. If the support member can support the end of the mounting structure, the shape and dimensions of the support member can vary. Conductive materials are preferred for forming the electrical circuit of the signal propagation system, but the composition of the support member and the mounting structure may vary.

평행 배향이 성취되었을 때의 신호전파를 위한, 그리고 관련된 정량적 정보를 제공하기 위한 다른 신호전파 시스템이 가능할 수 있다. 이러한 신호전파 시스템은 본원에 기재된 임의의 장치와 통합될 수 있다. 일 예시로서, 신호전파 시스템은 편향 측정을 위한 수단을 포함할 수 있다. 이러한 신호전파 시스템과 통합된 장치는 장치에 결합된 강성 아암을 포함할 수 있다. 아암은 장치로부터 외향으로 돌출하도록 구성될 수 있다. 아암은, 장치가 로드의 영향을 받을 때, 장치의 이동을 측정하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 아암은 이동을 측정하기 위한 전기용량 센서 또는 디지털 인코더와 같은 편향 측정 장치에 결합될 수 있다. 장치가 기판의 표면과 접촉하게 되고 장치에 장착되는 대상의 돌출부가 아암을 편향시키고 아암에 상향력을 가할 때, 아암의 매우 작은 편향도가 측정될 수 있다.Other signal propagation systems may be possible for signal propagation when parallel orientation has been achieved and for providing relevant quantitative information. Such a signal propagation system can be integrated with any of the devices described herein. As one example, the signal propagation system may include means for measuring the deflection. The device integrated with such a signal propagation system may include a rigid arm coupled to the device. The arm may be configured to protrude outwardly from the device. The arm may be configured to measure the movement of the device when the device is under load. For example, the arm can be coupled to a deflection measurement device such as a capacitive sensor or digital encoder to measure movement. When the device comes into contact with the surface of the substrate and the protrusion of the object mounted to the device deflects the arm and exerts an upward force on the arm, a very small deflection of the arm can be measured.

다른 예시로서, 신호전파 시스템은 변형 게이지 측정용 수단을 포함할 수 있다. 이러한 신호전파 시스템과 통합된 장치는 장치에 결합된 변형 게이지를 포함할 수 있는데, 변형 게이지는 장치와 기판이 접촉하게 될 때 터치다운 지점의 양을 재거나 가해진 힘을 측정하도록 구성된다. 다르게, 장치는 장치에 의해 접촉될 기판에 결합되는 압력 센서를 포함할 수 있다. 압력 센서는 장치에 장착된 대상의 돌출부가 기판에 힘을 가하기 시작할 때에 대한 그리고 힘을 가하는 곳에 대한 정보를 제공하도록 구성될 수 있다.As another example, the signal propagation system may include means for measuring strain gauges. The device integrated with such a signal propagation system may include a strain gauge coupled to the device, the strain gauge being configured to quantify or measure the force applied to the touchdown point when the device and the substrate come into contact. Alternatively, the device may include a pressure sensor coupled to the substrate to be contacted by the device. The pressure sensor may be configured to provide information about when the protrusion of a subject mounted to the device begins to apply force to the substrate and where the force is applied.

이제 레벨링 공정이 도 2a 및 도 2b를 참조하여 개시될 것이다. 장착 대상(204)은 대상 아래에 배치된 기판(미도시)과 접촉하게 될 것이다. 대상과 기판의 표면 사이의 접촉은 기판을 향해 장치(이에 따라 장착 대상)를 낮추는 것 또는 장치를 향해 기판의 상승시키는 것을 포함하는 다양한 방식으로 성취될 수 있다. 단지 예시적으로, 기판은 패터닝 기구의 이동가능한 스테이지상에 장착될 수 있다. 기판과 장착 대상이 접촉함에 따라, 가요성 조인트 조립체(206)의 볼은 조인트 부재의 오목부 내에서 회전하게 되고, 이에 따라, 장착 대상이 기판에 대해 평행 배향을 달성할 수 있게 한다. 따라서, 장치는 "자체 레벨링"할 수 있게 되는데, 자체 레벨링은, 가요성 조인트 조립체에 의해 제공되는 거동의 자유도 및 장착 대상과 기판이 접촉할 동안 서로에 대해 가하는 힘에 의해, 레벨링이 성취될 수 있다는 것을 의미한다. The leveling process will now be described with reference to FIGS. 2A and 2B. The mounting object 204 will be in contact with a substrate (not shown) disposed below the object. Contact between the object and the surface of the substrate can be accomplished in a variety of ways, including lowering the device (and thus the mounting object) towards the substrate or raising the substrate toward the device. By way of example only, the substrate may be mounted on a moveable stage of the patterning instrument. As the substrate and the mounting object come into contact, the ball of the flexible joint assembly 206 rotates in the recess of the joint member, thereby allowing the mounting object to achieve parallel orientation with respect to the substrate. Thus, the device becomes capable of "self leveling", where self-leveling is achieved by the degree of freedom of the behavior provided by the flexible joint assembly and the force exerted on each other while the substrate is in contact with the mounting object. That means you can.

또한 도 2a 및 도 2b를 참조하여, 신호전파 공정이 이제 기재될 것이다. 장착 대상이 평행 배향을 성취하기 이전에, 장착 구조체(212)는 지지 부재(220)상에 놓여지고 이와 접촉한다. 이러한 구조에서는, 폐쇄 전기 회로가 전기 소스(217, 218), 장착 구조체(212), 지지 부재(220), 및 광 소스들 사이에 형성됨으로써, 광 소스가 "턴 온(turn on)"되게 유도한다. 장착 대상이 기판에 대해 평행 배향을 성취한 이후의, 기판 및 대상의 서로에 대항한 임의의 추가 수직 거동은 장착 구조체가 지지 부재로부터 들어올려 지게 유도할 것이다. 이러한 "들어올림"은 전기 회로를 개방시킴으로써, 광 소스가 "턴 오프(turn off)"되게 유도할 것이다. 따라서, 광 소스는 기판에 대해 대상의 평행 배향이 성취되었다는 신호를 제공한다.2A and 2B, the signal propagation process will now be described. Before the mounting object achieves parallel orientation, the mounting structure 212 is placed on and in contact with the support member 220. In such a structure, a closed electrical circuit is formed between the electrical sources 217, 218, the mounting structure 212, the support member 220, and the light sources, thereby causing the light source to “turn on”. do. Any additional vertical behavior of the substrate and the object against each other after the mounting object has achieved parallel orientation with respect to the substrate will cause the mounting structure to be lifted from the support member. This "lift" will open the electrical circuit, causing the light source to "turn off". Thus, the light source provides a signal that the parallel orientation of the object with respect to the substrate has been achieved.

레벨링용 장치의 다른 실시예는 도 3에 도시된다. 장치(300)는 대상(304)을 장착하도록 구성된 지지 구조체(302) 및 지지 구조체에 장착되는 복수의 가요성 조인트 조립체(306, 308, 310, 및 312)를 포함한다. 주위에 가요성 조인트 조립체가 배치되는 중심 축이 형성될 수 있다. 2개의 축은 중심 축에 수직으로 형성되고, 이러한 2개의 축들은 서로에 대해 수직이며, 가요성 조인트 조립체의 위치를 형성하는데 사용될 수 있다. 또한, 2개의 수직 평면은 중심 축을 통해 절단될 수 있으며, 가요성 조인트 조립체는 이러한 평면상에 놓여질 수 있다. 제1 가요성 조인트 조립체(306)는 지지 구조체(302)에 평행한 제1 축을 따라 위치되고, 제2 가요성 조인트 조립체(308)는 제1 축을 따라 제1 가요성 조인트 조립체(306)에 대향하여 위치된다. 제3 가요성 조인트 조립체(310)는, 지지 구조체(302)에 평행하고 제1 축에 수직인 제2 축을 따라 위치되고, 제4 가요성 조인트 조립체(312)는 이러한 제2 축을 따라 제3 가요성 조인트 조립체(310)에 대향하여 위치된다. 도 2에서와 같이, 도 3의 가요성 조인트 조립체 각각은 볼 및 조인트 부재를 포함하는데, 조인트 부재는 오목부 내에 볼을 수용하도록 형성된 오목부를 갖는다. 그러나, 다른 가요성 조인트 조립체가 가능할 수 있다. 이러한 실시예의 도 3은, 조인트 부재가 소켓이고, 제2 가요성 조인트 조립체(308) 및 제4 가요성 조인트 조립체(312)의 소켓이 2개의 대향하는 장측부 및 2개의 대향하는 단측부를 갖는 것을 도시한다. 그러나, 다른 형태의 조인트 부재가 가능할 수 있다. 도 3에 도시된 제2 가요성 조인트 조립체(308)의 조인트 부재의 형상은 제2 축 주위로의 장착 대상(304)의 회전을 용이하게 할 수 있지만, 제1 축 주위로의 장착 대상의 회전을 제한할 수 있다. 유사하게, 도 3에 도시된 제4 가요성 조인트 조립체(312)의 조인트 부재의 형상은 제1 축 주위로의 장착 대상의 회전을 용이하게 할 수 있지만, 제2 축 주위로의 대상의 회전을 제한할 수 있다.Another embodiment of the device for leveling is shown in FIG. 3. The apparatus 300 includes a support structure 302 configured to mount the object 304 and a plurality of flexible joint assemblies 306, 308, 310, and 312 mounted to the support structure. A central axis may be formed around which the flexible joint assembly is disposed. Two axes are formed perpendicular to the central axis, which are perpendicular to each other and can be used to form the position of the flexible joint assembly. Also, two vertical planes can be cut through the central axis and the flexible joint assembly can be placed on this plane. The first flexible joint assembly 306 is positioned along a first axis parallel to the support structure 302, and the second flexible joint assembly 308 is directed to the first flexible joint assembly 306 along the first axis. Is located towards. The third flexible joint assembly 310 is located along a second axis parallel to the support structure 302 and perpendicular to the first axis, and the fourth flexible joint assembly 312 is third flexible along this second axis. It is positioned opposite the male joint assembly 310. As in FIG. 2, each of the flexible joint assembly of FIG. 3 includes a ball and a joint member, the joint member having a recess formed to receive the ball in the recess. However, other flexible joint assemblies may be possible. 3 of this embodiment shows that the joint member is a socket and the sockets of the second flexible joint assembly 308 and the fourth flexible joint assembly 312 have two opposing long sides and two opposing short sides. Shows that. However, other types of joint members may be possible. The shape of the joint member of the second flexible joint assembly 308 shown in FIG. 3 may facilitate the rotation of the mounting object 304 about the second axis, but the rotation of the mounting object about the first axis. Can be limited. Similarly, the shape of the joint member of the fourth flexible joint assembly 312 shown in FIG. 3 may facilitate the rotation of the mounting object about the first axis, but not the rotation of the object about the second axis. You can limit it.

도 3의 가요성 조인트 조립체는 자성 조인트 조립체일 수 있다. 볼 또는 조인트 부재가 자성일 수 있음에도, 도 3에서, 볼은 자성이고 조인트 조립체는 예를 들어, 자석에 부착될 수 있는 강철과 같은 재료로 형성된다. 따라서, 전술된 바와 같이, 조인트 부재 및 볼은 자성력에 의해 장착되고, 가요성 조인트 조립체는, 볼들이 그들의 각각의 조인트 부재의 오목부 내에서 회전함에 따라 다양한 방향으로 굴곡질 수 있다. 제1 가요성 조인트 조립체(306) 및 제2 가요성 조인트 조립체(308)의 볼은 접착제에 의해 지지 구조체(302)에 장착될 수 있다. 그러나, 다른 장착 수단이 가능할 수 있다.The flexible joint assembly of FIG. 3 may be a magnetic joint assembly. Although the ball or joint member may be magnetic, in FIG. 3 the ball is magnetic and the joint assembly is formed of a material such as steel, for example, which may be attached to a magnet. Thus, as described above, the joint member and the ball are mounted by magnetic force, and the flexible joint assembly can be bent in various directions as the balls rotate within the recesses of their respective joint members. The balls of the first flexible joint assembly 306 and the second flexible joint assembly 308 may be mounted to the support structure 302 by an adhesive. However, other mounting means may be possible.

도 3에 도시된 바와 같이, 장치는 지지 구조체(302) 위에 위치되고 제1 가요성 조인트 조립체(306) 및 제2 가요성 조인트 조립체(308)에 장착되는 중간 구조체(314)를 더 포함할 수 있다. 장치는 중간 구조체(314) 위에 위치되고 제3 가요성 조인트 조립체(310) 및 제4 가요성 조인트 조립체(312)에 장착되는 상부 구조체(316)를 더 포함할 수 있다. 지지 구조체(302), 중간 구조체(314), 및 상부 구조체(316)의 형상 및 치수는 다양할 수 있다. 도 3 및 도 4a에 도시된 바와 같이, 이러한 구조체는 상보적인 형상을 가질 수 있다. 특히, 중간 구조체(314)는 지지 구조체(302) 및 상부 구조체(316)의 적어도 일부 주위에 끼워지고 이를 수용하도록 형성될 수 있어서, 완전히 조립될 때, 구조체는 "포개어진다(nested)". 도 3에 도시된 지지 구조체(302) 및 중간 구조체(314)의 특정 형상은 또한 (전술된) 제2 축 주위로의 대상의 회전을 용이하게 하면서 제1 축 주위로의 대상의 회전을 제한할 수 있다. 유사하게, 도 3 및 도 4a에 도시된 바와 같이, 상부 구조체(316)는 중간 구조체(314)의 적어도 일부 내에 끼워지도록 형성될 수 있어서, 완전 조립될 때 상부 구조체 및 중간 구조체는 "포개어진다". 도 3에 도시된 중간 구조체(314) 및 상부 구조체(316)의 특정 형상은 또한 제1 축 주위로의 장착 대상의 회전을 용이하게 하면서 제2 축 주위로의 대상의 회전을 제한한다. 제3 가요성 조인트 조립체(310) 및 제4 가요성 조인트 조립체(312)의 볼은 접착제에 의해 중간 구조체(314)에 장착될 수 있다. 그러나, 다른 장착 수단이 가능할 수 있다.As shown in FIG. 3, the apparatus may further include an intermediate structure 314 positioned over the support structure 302 and mounted to the first flexible joint assembly 306 and the second flexible joint assembly 308. have. The device may further include an upper structure 316 positioned over the intermediate structure 314 and mounted to the third flexible joint assembly 310 and the fourth flexible joint assembly 312. The shape and dimensions of the support structure 302, the intermediate structure 314, and the upper structure 316 can vary. As shown in FIG. 3 and FIG. 4A, such a structure may have a complementary shape. In particular, the intermediate structure 314 can be shaped to fit around and receive at least a portion of the support structure 302 and the upper structure 316 such that when fully assembled, the structure is "nested". The particular shape of the support structure 302 and the intermediate structure 314 shown in FIG. 3 may also limit the rotation of the object about the first axis while facilitating the rotation of the object about the second axis (described above). Can be. Similarly, as shown in FIGS. 3 and 4A, the superstructure 316 can be formed to fit within at least a portion of the intermediate structure 314 such that when fully assembled, the superstructure and intermediate structure are “stacked”. . The particular shape of the intermediate structure 314 and the superstructure 316 shown in FIG. 3 also limits the rotation of the object about the second axis while facilitating the rotation of the mounting object about the first axis. The balls of the third flexible joint assembly 310 and the fourth flexible joint assembly 312 may be mounted to the intermediate structure 314 by adhesive. However, other mounting means may be possible.

도 3은 또한 장치가 제1 가요성 조인트 조립체(306) 및 제2 가요성 조인트 조립체(308)에 중간 구조체(314)를 장착하고 제3 가요성 조인트 조립체(310) 및 제4 가요성 조인트 조립체(312)에 상부 구조체(316)를 장착하기 위한 추가 기기, 구현부, 또는 수단을 포함할 수 있는 것을 도시한다. 이러한 장착 실시예는 자석[318 내지 324(318, 320, 322, 324)]일 수 있지만, 다른 장착 실시예가 가능할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 자석(318) 및 제2 자석(320)은 지지 구조체(302)와 중간 구조체(314) 사이에 위치될 수 있다. 제1 자석(318) 및 제2 자석(320)은 접착제를 포함하는 다양한 수단에 의해 중간 구조체(314)에 장착될 수 있다. 이후, 제1 자석(318) 및 제2 자석(320)은 각각 자성력에 의해 제1 가요성 조인트 조립체(306) 및 제2 가요성 조인트 조립체(308)의 조인트 부재에 각각 장착될 수 있다. 유사하게, 제3 자석(310) 및 제4 자석(324)은 중간 구조체(314)와 상부 구조체(316) 사이에 위치될 수 있다. 제3 자석(322) 및 제4 자석(324)은 접착제를 포함하는 다양한 수단에 의해 상부 구조체(316)에 장착될 수 있다. 이후, 제3 자석(322) 및 제4 자석(324)은 자성력에 의해 각각 제3 가요성 조인트 조립체(310) 및 제4 가요성 조인트 조립체(312)의 조인트 부재에 장착될 수 있다.3 also shows that the device mounts the intermediate structure 314 to the first flexible joint assembly 306 and the second flexible joint assembly 308 and the third flexible joint assembly 310 and the fourth flexible joint assembly. It is shown that it may include additional devices, implementations, or means for mounting the superstructure 316 to 312. Such mounting embodiments may be magnets 318-324 (318, 320, 322, 324), although other mounting embodiments may be possible. As shown in FIG. 3, the first magnet 318 and the second magnet 320 may be positioned between the support structure 302 and the intermediate structure 314. The first magnet 318 and the second magnet 320 may be mounted to the intermediate structure 314 by various means including an adhesive. Thereafter, the first magnet 318 and the second magnet 320 may be mounted to the joint members of the first flexible joint assembly 306 and the second flexible joint assembly 308 by magnetic force, respectively. Similarly, third magnet 310 and fourth magnet 324 may be located between intermediate structure 314 and upper structure 316. The third magnet 322 and the fourth magnet 324 may be mounted to the upper structure 316 by various means including an adhesive. Thereafter, the third magnet 322 and the fourth magnet 324 may be mounted to the joint members of the third flexible joint assembly 310 and the fourth flexible joint assembly 312 by magnetic force, respectively.

도 3은 자석[318 내지 324(318, 320, 322, 324)] 및 가요성 조인트 조립체[306 내지 312(306, 308, 310, 312)]가 자석, 조인트 부재, 및 볼을 포함하는 "샌드위치"형 구조를 형성하는 것을 도시한다. 도면에서, 볼은 또한 자성이다. 다른 샌드위치 구조체는 자석, 볼, 및 조인트 부재이다. 이러한 구조체에서, 조인트 부재는 자성일 수 있다. 따라서, 볼은 자성 볼보다 더 평활(smooth)해지게 기구가공될 수 있는 통상의 강철 볼 베어링일 수 있다. 전술된 바와 같이, 가요성 조인트 조립체의 구조체의 평활함은 적어도 조립체의 정지 마찰 계수에 영향을 주는데, 이때 평활한 볼은 더 작은 "치(teeth)"를 갖는 "기어" 및 낮은 정지 마찰 계수를 제공한다.3 shows a “sandwich” in which magnets 318-324 (318, 320, 322, 324) and flexible joint assemblies 306-312 (306, 308, 310, 312) include magnets, joint members, and balls. "Shows forming a shaped structure. In the figure, the ball is also magnetic. Other sandwich structures are magnets, balls, and joint members. In such a structure, the joint member may be magnetic. Thus, the ball can be a conventional steel ball bearing that can be machined to be smoother than the magnetic ball. As mentioned above, the smoothness of the structure of the flexible joint assembly affects at least the static friction coefficient of the assembly, where the smooth ball has a "gear" with a smaller "teeth" and a low static friction coefficient. to provide.

도 3에 도시된 바와 같이, 지지 구조체(302), 중간 구조체(314), 및 상부 구조체(316)는 각각 지지 구조체에 장착된 대상(304)을 관찰하기 위해 구성된 중심 구멍(326)을 포함할 수 있다. 하기에 더 기재되는 바와 같이, 이러한 특징은 기판에 대해 대상의 평행 배향이 성취되었을 때를 신호전파하기 위한, 신호전파 시스템의 일부로서 유용할 수 있다.As shown in FIG. 3, the support structure 302, the intermediate structure 314, and the superstructure 316 each include a center hole 326 configured to observe the object 304 mounted to the support structure. Can be. As further described below, this feature may be useful as part of a signal propagation system for propagating when a parallel orientation of an object with respect to a substrate has been achieved.

전술된 바와 같이, 지지 구조체(302)는 복수의 돌출부상에 잉크 조성물을 배치하기 위해 구멍에 장착되게 구성될 수도 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 지지 구조체(302)는 한 쌍의 자석(328, 330)을 포함할 수 있다. 이러한 자석은, [예를 들어 장치(300)로부터 조립해제될 때] 기판에 대항해 레벨링될 대상의 복수의 돌출부상에 잉크 조성물을 배치하기 위한 구멍을 포함하는 다양한 구조체에 지지 구조체를 장착하는데 사용될 수 있다. 대상이 스캐닝 프로브 팁과 같은 팁의 어레이일 때, 지지 구조체는 자석(328, 330)에 의한 팁의 기상 코팅(vapor coating)을 위해 기기에 장착될 수 있다. 팁은 또한 예를 들어 인지질을 사용하여 액체 코팅으로 코팅될 수도 있다.As mentioned above, the support structure 302 may be configured to be mounted in a hole for disposing an ink composition on a plurality of protrusions. As shown in FIG. 3, the support structure 302 may include a pair of magnets 328, 330. Such a magnet may be used to mount the support structure to various structures including holes for placing the ink composition on a plurality of protrusions of the object to be leveled against the substrate (eg, when disassembled from the device 300). have. When the object is an array of tips, such as a scanning probe tip, the support structure may be mounted to the device for vapor coating of the tips by magnets 328, 330. The tip may also be coated with a liquid coating, for example using phospholipids.

도 4a 내지 도 4c는 도 3에 도시된 조립된 장치의 다양한 사시도를 도시한다. 도 4a는 대상(404)을 장착하도록 구성된 지지 구조체(402), 중간 구조체(414), 및 상부 구조체(416)를 포함하는 장치(400)의 상부의 사시도를 도시한다. 중간 구조체(414)는 제2 가요성 조인트 조립체(408)를 도시하기 위해 부분적으로 투명한 상태로 도시된다. 제1, 제3, 및 제4 가요성 조인트 조립체의 일부만이 도시된다[라벨링(labeled)되지 않음]. 도 4b는 대상(404)을 장착하도록 구성된 지지 구조체(402), 중간 구조체(414), 및 상부 구조체(416)를 포함하는 장치(400)의 하부의 사시도를 도시한다. 도 4b는 대상(404)이 대상의 하나 이상의 돌출부(미도시)를 볼 수 있도록 구성된 복수의 관찰창(434)을 포함하는 것을 도시한다. 하기에 더 기재되는 바와 같이, 이러한 특징부는 기판에 대한 대상의 평행 배향이 성취되었을 때를 신호전파하기 위한, 신호전파 시스템의 일부로서 유용할 수 있다.4A-4C show various perspective views of the assembled device shown in FIG. 3. 4A shows a perspective view of the top of an apparatus 400 that includes a support structure 402, an intermediate structure 414, and a superstructure 416 configured to mount an object 404. The intermediate structure 414 is shown in a partially transparent state to illustrate the second flexible joint assembly 408. Only a portion of the first, third, and fourth flexible joint assemblies are shown (not labeled). 4B shows a perspective view of the bottom of the device 400 that includes a support structure 402, an intermediate structure 414, and a superstructure 416 configured to mount the object 404. FIG. 4B shows that the object 404 includes a plurality of viewing windows 434 configured to view one or more protrusions (not shown) of the object. As will be described further below, such features may be useful as part of a signal propagation system for propagating when a parallel orientation of an object with respect to a substrate has been achieved.

전술된 바와 같이, 레벨링 장치는 패터닝 기구에 장착되도록 구성된 장착 구조체를 포함할 수 있다. 이러한 장치(500)는 도 5에 도시된다. 장착 구조체(536)는 구멍(540)을 갖는 캔틸레버 또는 비임 구조체(538)를 갖지만, 다른 형상이 가능할 수 있다. 도 5는 또한 장치(500)의 지지 구조체(502), 중간 구조체(514), 및 상부 구조체(516)를 도시한다.As described above, the leveling device can include a mounting structure configured to be mounted to the patterning instrument. Such a device 500 is shown in FIG. 5. The mounting structure 536 has a cantilever or beam structure 538 with a hole 540, although other shapes may be possible. 5 also shows the support structure 502, the intermediate structure 514, and the superstructure 516 of the device 500.

일부 대표적인 실시예에서, 짐볼 설계(gimbal design)는 2D 나노 프린트어레이와 같은 팁의 어레이 등의 대상의 외부 주연부만을 가지게 되며, 내부 관찰 영역은 자유롭게 관찰될 수 있도록 남아있다. 유리하게, 이는, 관찰창 편향도 측정이 평면성 확인의 유용한 형태를 제공할 수 있게 한다. 이러한 설계는 2개의 축 설계 또는 단일 볼 설계와 상이하다.In some exemplary embodiments, the gimbal design will have only the outer periphery of the subject, such as an array of tips, such as a 2D nanoprinted array, and the interior viewing area remains freely visible. Advantageously, this allows the observation window deflection measurement to provide a useful form of planarity check. This design is different from a two axis design or a single ball design.

레벨링 공정Leveling process

이제 도 3을 참조하여 레벨링 공정이 기재될 것이다. 장착 대상(304)은 대상 아래에 배치된 기판(미도시)과 접촉하게 될 것이다. 대상과 기판의 표면 사이의 접촉은 도 2를 참조하여 전술된 다양한 방식으로 성취될 수 있다. 단지 예시로서, 기판은 패터닝 기구의 이동가능한 스테이지상에 장착되고 장치(300)상의 장착 대상(304)을 향해 상승될 수 있다. 기판과 장착 대상이 접촉함에 따라, 가요성 조인트 조립체의 볼들은 그들의 각각의 조인트 부재의 오목부 내에서 회전하게 된다. 전술된 바와 같이, 지지 구조체(302), 중간 구조체(314), 상부 구조체(316), 및 제2 가요성 조인트 조립체(308) 및 제4 가요성 조인트 조립체(312)의 조인트 부재의 특정 형상은 지지 구조체에 평행한 제1 축 및 지지 구조체에 평행하고 제1 축에 수직인 제2 축 주위로의 장착 대상(304)의 회전을 허용한다. 이러한 거동의 자유도는 장착 대상(304)이 접촉시에 기판에 대한 평행 배향을 달성할 수 있게 한다.The leveling process will now be described with reference to FIG. 3. The mounting object 304 will be in contact with a substrate (not shown) disposed below the object. Contact between the object and the surface of the substrate may be accomplished in various ways as described above with reference to FIG. 2. By way of example only, the substrate may be mounted on the moveable stage of the patterning instrument and raised toward the mounting object 304 on the device 300. As the substrate and mounting object contact, the balls of the flexible joint assembly rotate in the recesses of their respective joint members. As described above, the particular shape of the support structure 302, the intermediate structure 314, the superstructure 316, and the joint members of the second flexible joint assembly 308 and the fourth flexible joint assembly 312 are Allow rotation of the mounting object 304 about a first axis parallel to the support structure and a second axis parallel to the support structure and perpendicular to the first axis. This degree of freedom of behavior allows the mounting object 304 to achieve parallel orientation with respect to the substrate upon contact.

레벨링 장치는 또한, 장치에 장착된 대상의 평행 배향이 성취되었을 때를 신호전파하기 위한 신호전파 시스템과 통합될 수도 있다. 전술된 바와 같이, 장치는 하나 이상의 구멍을 포함할 수 있고, 장치에 장착된 대상은 하나 이상의 관찰창을 포함할 수 있는데, 구멍 및 관찰창은 대상의 하나 이상의 돌출부를 볼 수 있도록 구성된다. 도 3은 지지 구조체(302), 중간 구조체(314), 및 상부 구조체(316) 각각에 구멍(326)을 갖는 장치(300)를 도시한다. 도 4b는 복수의 관찰창(434)을 갖는 장착 대상(404)을 갖춘 장치(400)를 도시한다. 이러한 장치용 신호전파 시스템은 구멍 및 관찰창을 통해 보는 것을 용이하게 하기 위해 현미경과 같은 광학 장치를 더 포함할 수 있다. 시스템은 또한 추가 확대 성능을 위한 카메라 및 표시 성능을 위한 컴퓨터 및 이미징 소프트웨어 및 컴퓨터를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 하헤임 등의 미국 특허 출원 공개번호 제2008/0309688호가 참조된다.The leveling device may also be integrated with a signal propagation system for propagating when a parallel orientation of an object mounted to the device has been achieved. As described above, the device may include one or more holes, and an object mounted to the device may include one or more viewing windows, wherein the holes and viewing windows are configured to view one or more projections of the object. 3 shows an apparatus 300 having holes 326 in each of the support structure 302, the intermediate structure 314, and the superstructure 316. 4B shows the apparatus 400 with a mounting object 404 having a plurality of viewing windows 434. The signal propagation system for such a device may further include an optical device, such as a microscope, to facilitate viewing through the aperture and viewing window. The system may also include a camera for additional magnification and a computer and imaging software and a computer for display performance. See, for example, US Patent Application Publication No. 2008/0309688 to Haheim et al.

이제 예시적인 신호전파 공정이, 전술된 신호전파 시스템을 사용하는 캔틸레버상에 배치된 스캐닝 프로브 팁의 장착된 어레이에 대해 기재될 것이다. 그러나, 하기의 기재는 캔틸레버상에 배치된 스캐닝 프로브 팁의 어레이에 제한되지 않고, 본원에 기재된 지지 구조체에 장착될 임의의 대상 및 유사한 대상에 적용된다는 것이 강조된다. 장착된 어레이가 평행 배향을 성취하기 이전에, 관찰창을 통해 보여지는 스캐닝 프로브 팁 및 캔틸레버의 어레이는 초점을 벗어날 수 있다. 또한, 관찰창을 통해 캔틸레버에 도달하는 광은 캔틸레버에서 반사될 수 있다. 반사된 광은 특정 색상 및 강도를 가져서, 캔틸레버의 편향 상태의 표시를 제공할 수 있다. 장착된 어레이가 기판과 접촉하고 어레이가 기판에 대해 평행 배향으로 이동함에 따라, 팁은 기판과 접촉하게 되고, 캔틸레버는 상향으로 편향되게 된다. 팁이 기판과 접촉하고 캔틸레버가 편향됨에 따라, 팁은 초점 맞춰지고 캔틸레버 비임으로부터의 광 반사는 변화하게 되어 색상 및/또는 강도의 대응하는 변화를 유도하게 된다. 기판과 대상의 서로에 대한 임의의 추가 수직 거동은 광 반사의 추가 변화를 유도하고 팁이 초점을 벗어나 이동하게 한다. 따라서, (3개의 상이한 XY 위치에서) 팁 및/또는 캔틸레버의 이미징은, 기판에 대한 대상의 평행 배향이 성취되었다는 신호를 제공한다.An exemplary signal propagation process will now be described for a mounted array of scanning probe tips disposed on a cantilever using the signal propagation system described above. However, it is emphasized that the following description is not limited to an array of scanning probe tips disposed on the cantilever, but applies to any object and similar object to be mounted to the support structure described herein. Before the mounted array achieves parallel orientation, the array of scanning probe tips and cantilevers seen through the viewing window may be out of focus. In addition, light reaching the cantilever through the viewing window may be reflected at the cantilever. The reflected light can have a particular color and intensity, thereby providing an indication of the deflection state of the cantilever. As the mounted array contacts the substrate and the array moves in a parallel orientation with respect to the substrate, the tip comes into contact with the substrate and the cantilever is deflected upward. As the tip contacts the substrate and the cantilever deflects, the tip is focused and the light reflection from the cantilever beam changes, leading to a corresponding change in color and / or intensity. Any further vertical behavior of the substrate and the object relative to each other induces further changes in light reflection and causes the tip to move out of focus. Thus, imaging of the tip and / or cantilever (at three different XY positions) provides a signal that the parallel orientation of the object relative to the substrate has been achieved.

본원에 기재된 대상, 장치, 및 조립체는 짐볼로서 기능할 수 있다.The objects, devices, and assemblies described herein can function as gym balls.

전술된 임의의 장치는 기기 및 키트에 조립될 수 있다. 장치의 사용은 기구, 소프트웨어, 컴퓨터, 및 외부 하드웨어에 의해 제어될 수 있다.Any of the devices described above can be assembled into devices and kits. The use of the device can be controlled by instruments, software, computers, and external hardware.

장착 고정구Mounting fixture

전술된 바와 같이, 임의의 개시된 지지 구조체에 임의의 개시된 대상의 장착을 용이하게 하도록 구성되는 분리된 장착 고정구가 제공된다. 장착 고정구(600)의 예시적인 실시예는 도 6에 도시된다. 장착 고정구(600)는 지지 구조체(606)에의 대상(604)의 장착을 용이하게 하도록 구성된다. 장착 고정구(600)는, 장착 공정 동안 대상상의 장착 표면(610)을 노출된 상태로 남겨두면서, 고정 위치에 대상(604)을 보유하도록 구성된 공동(608)을 포함한다. 공동(608)은 대상의 에지의 적어도 일부를 따라 대상(604)을 지지하도록 구성된 립(612)을 포함한다. 장착 표면(610)에 대항하는 대상의 표면상의 복수의 돌출부(미도시)는 장착 공정 동안 공동(608)으로 돌출한다. 이는 장착 공정 동안의 돌출부의 처리 및 돌출부에 가해지는 손상을 피하는데 유용할 수 있다. 장착 고정구(600)는 대상(604)의 장착 표면(610)에 위치되는 지지 구조체(606)의 표면을 수용하도록 형성된 채널(614)을 더 포함한다. 장착 구조체(600)는 장착 공정 동안 대상(604)의 장착 표면(610)의 정상의 고정 위치에 지지 구조체(606)를 보유하기 위한 클리핑 부재(616)를 더 포함할 수 있다. 클리핑 부재가 대상(604)의 정상에 지지 구조체(606)를 접촉시키고 지지 구조체를 제 위치에 유지시킬 수 있다면, 클리핑 부재(616)의 형상 및 치수는 제한되지 않는다. 클리핑 부재는 스프링 효과를 포함할 수 있다.As noted above, separate mounting fixtures are provided that are configured to facilitate mounting of any disclosed subject matter to any disclosed support structure. An exemplary embodiment of the mounting fixture 600 is shown in FIG. 6. Mounting fixture 600 is configured to facilitate mounting of object 604 to support structure 606. The mounting fixture 600 includes a cavity 608 configured to hold the object 604 in a fixed position, leaving the mounting surface 610 on the object exposed during the mounting process. The cavity 608 includes a lip 612 configured to support the object 604 along at least a portion of the object's edge. A plurality of protrusions (not shown) on the surface of the subject against the mounting surface 610 protrude into the cavity 608 during the mounting process. This may be useful to avoid treatment of protrusions and damage to protrusions during the mounting process. The mounting fixture 600 further includes a channel 614 formed to receive a surface of the support structure 606 positioned at the mounting surface 610 of the object 604. The mounting structure 600 may further include a clipping member 616 for retaining the support structure 606 at a top fixed position of the mounting surface 610 of the object 604 during the mounting process. As long as the clipping member can contact the support structure 606 on top of the object 604 and keep the support structure in place, the shape and dimensions of the clipping member 616 are not limited. The clipping member may comprise a spring effect.

이제, 도 6을 참조하여 예시적인 장착 공정이 기재될 것이다. 대상(604)은 공동(608)의 립(612)에 배치될 수 있다. 접착제, 풀, 또는 다른 장착 수단이 대상(604)의 장착 표면(610)에 가해질 수 있다. 다음으로, 지지 구조체(606)는 장착 표면(610)에 배치될 수 있다. 접착제 또는 풀, 또는 유사한 장착 수단이 사용된다면, 클립(616)은, 접착제 또는 풀이 경화 또는 건조되는 동안 대상(604)의 장착 표면(610)에 대해 지지 구조체를 보유하기 위해 지지 구조체(606)상으로 하강될 수 있다.An exemplary mounting process will now be described with reference to FIG. 6. Subject 604 may be placed in lip 612 of cavity 608. Adhesive, glue, or other mounting means may be applied to the mounting surface 610 of the object 604. Next, support structure 606 may be disposed on mounting surface 610. If an adhesive or glue, or similar mounting means is used, the clip 616 rests on the support structure 606 to hold the support structure against the mounting surface 610 of the object 604 while the adhesive or glue is cured or dried. Can be lowered.

전체적으로 알려진 바와 같이, 본원에 제공된 장치 및 부품의 치수는 다양할 수 있다. 일부 경우에, 장치(예를 들어, 레벨링 장치, 장착 고정구 등) 및 이러한 장치(예를 들어, 대상, 지지 구조체, 중간 구조체, 상부 구조체, 가요성 조인트 조립체, 조인트 부재, 장착 구조체 등)의 부품의 치수는 매우 작을 수 있으며, 대략 cm, mm, 또는 이보다 더 작을 수 있다. 굴곡 및 이동 능력을 갖는 부품 및 장치의 소규모 제조는 특히 문제될 수 있다. 단지 예시로서, 본원의 임의의 장치의 가장 큰 치수는 약 10cm 또는 그보다 작을 수 있다. 이는 가장 큰 치수가 약 5cm, 2cm, 1cm, 또는 0.5cm인 실시예를 포함한다. 그러나, 보다 크고 보다 작은 치수 또한 가능하다. 다른 제한되지 않는 예시로서, 본원의 임의의 부품의 가장 큰 치수는 약 5cm 또는 이보다 작을 수 있다. 이는 가장 큰 치수가 약 5cm, 2cm, 1cm, 0.5cm, 또는 1mm인 실시예를 포함한다. 그러나, 보다 크고 보다 작은 치수 또한 가능하다.As generally known, the dimensions of the devices and components provided herein can vary. In some cases, devices (eg, leveling devices, mounting fixtures, etc.) and parts of such devices (eg, objects, support structures, intermediate structures, superstructures, flexible joint assemblies, joint members, mounting structures, etc.) The dimension of can be very small and can be approximately cm, mm, or smaller. Small scale manufacture of parts and devices with bending and moving capabilities can be particularly problematic. By way of example only, the largest dimension of any device herein may be about 10 cm or less. This includes embodiments where the largest dimension is about 5 cm, 2 cm, 1 cm, or 0.5 cm. However, larger and smaller dimensions are also possible. As another non-limiting example, the largest dimension of any of the components herein can be about 5 cm or less. This includes embodiments where the largest dimension is about 5 cm, 2 cm, 1 cm, 0.5 cm, or 1 mm. However, larger and smaller dimensions are also possible.

기기device

다른 태양에서, 기재된 장치를 통합한 기기가 기재된다. 일부 실시예에서, 기기는 전술된 임의의 장치 및 패터닝 기구를 포함할 수 있는데, 장치는 패터닝 기구에 장착된다. 상업적으로 이용가능한 마이크로접촉 프린팅 및 나노임프린트 리소그래피용 기구를 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는 다양한 패터닝 기구가 사용될 수 있다. 패터닝 기구는 또한 패터닝에 적합한 스캐닝 프로브 기구를 포함할 수도 있다. 이러한 스캐닝 프로브 기구는, 모두가 상업적으로 이용가능한 스캐닝 터널링 현미경, 전자력 현미경, 근접영역 광 스캐닝 현미경을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 다른 스캐닝 프로브 기구는 나노잉크, 인크.[일리노이주 스코키]에 의해 상업적으로 이용가능한 DPN 5000, NLP 2000, NSCRIPTOR 시스템을 포함한다.In another aspect, an apparatus incorporating the described apparatus is described. In some embodiments, the device may include any of the devices and patterning devices described above, wherein the devices are mounted to the patterning device. Various patterning instruments can be used, including but not limited to instruments for commercially available microcontact printing and nanoimprint lithography. The patterning instrument may also include a scanning probe instrument suitable for patterning. Such scanning probe instruments include, but are not limited to, scanning tunneling microscopes, electron microscopes, and near-field light scanning microscopes, all of which are commercially available. Other scanning probe instruments include the DPN 5000, NLP 2000, NSCRIPTOR systems commercially available from NanoInk, Inc., Skokie, Illinois.

다른 가능한 패터닝 기구가 로츠호크(Rozhok) 등의 미국 특허 출원 공개번호 제2009/0023607호에 기재된다. 이러한 기구는 적어도 5개의 나노 위치설정 스테이지를 갖는 적어도 하나의 다축 조립체, 적어도 하나의 스캐닝 프로브 팁 조립체를 포함할 수 있으며, 스캐닝 프로브 팁 조립체 및 다축 조립체는, 스캐닝 프로브 팁 조립체로부터, 다축 조립체, 적어도 하나의 관찰 조립체, 및 적어도 하나의 제어기에 의해 위치되는 기판으로의 재료의 전달을 위해 구성된다. 나노 위치설정 스테이지, 다축 조립체, 스캐닝 프로브 팁 조립체, 관찰 조립체, 및 제어기는 로츠호크 등의 미국 특허 출원 공개번호 제2009/0023607호에 기재된다.Another possible patterning mechanism is described in US Patent Application Publication No. 2009/0023607 to Rozhok et al. Such an instrument may comprise at least one multi-axis assembly, at least one scanning probe tip assembly having at least five nano positioning stages, wherein the scanning probe tip assembly and the multi-axis assembly, from the scanning probe tip assembly, at least a multi-axis assembly, One viewing assembly and a transfer of material to the substrate located by the at least one controller. Nano positioning stages, multi-axis assemblies, scanning probe tip assemblies, observation assemblies, and controllers are described in US Patent Application Publication No. 2009/0023607 to Rothhawk et al.

환경 챔버는 예를 들어, 온도, 습도, 및 기체 함량을 제어하기 위해 전술된 임의의 패터닝 기구에 포함될 수 있다.The environmental chamber can be included in any of the patterning instruments described above, for example, to control temperature, humidity, and gas content.

키트Kit

본원에 기재된 부품 및 장치 중 하나 이상이 유용한 키트에 통합될 수 있다. 키트는 키트를 어떻게 사용하는지에 대한 하나 이상의 설명서를 더 포함할 수 있다. 키트는 예를 들어 기존 상업용 패터닝 기구와 같은 패터닝 기구와 함께 기능하도록 구성될 수 있다.One or more of the components and devices described herein can be incorporated into useful kits. The kit may further include one or more instructions on how to use the kit. The kit may be configured to function with a patterning instrument such as, for example, an existing commercial patterning instrument.

방법Way

다른 태양에서, 임의의 기재된 장치 및 기기를 사용하는 방법은 레벨링 방법 및 패터닝 방법을 포함하여 제공된다. 레벨링 방법의 실시예에서, 방법은 본원에 기재된 임의의 장치를 제공하는 단계와, 장치의 지지 구조체에 임의의 기재된 대상을 장착시키는 단계와, 기판에 장착 대상을 접촉시키는 단계와, 대상이 기판 표면에 대해 평행 배향을 성취하게 하는 단계를 포함한다. 장착 대상을 접촉시키는 단계는 전술된 바와 같이, 예를 들어 기판을 향해 장치 및 장착 대상을 이동시키는 단계 또는 장치 및 장착 대상을 향해 기판을 이동시키는 단계로서 성취될 수 있다. 대상이 평행 배향을 성취하게 하는 단계는, 가요성 조인트 조립체가 굴곡됨에 따라 성취되고, 이에 따라 장착 대상은, 장착 대상 및 기판이 서로에 대해 가하는 힘에 응답하여 이동하게 된다.In another aspect, a method of using any of the described apparatus and apparatus is provided, including a leveling method and a patterning method. In an embodiment of a leveling method, the method includes providing any of the devices described herein, mounting any of the described objects on a support structure of the device, contacting the mounting object to the substrate, and wherein the object is a substrate surface. To achieve parallel orientation with respect to. Contacting the mounting object can be accomplished as described above, for example, moving the device and the mounting object toward the substrate or moving the substrate toward the device and the mounting object. The step of causing the object to achieve parallel orientation is accomplished as the flexible joint assembly is bent, such that the mounting object moves in response to the force that the mounting object and the substrate exert on each other.

레벨링 방법은 추가 단계를 포함할 수 있다. 단지 예시로서, 상기 방법은, 평행 배향이 전술된 임의의 신호전파 시스템을 사용함으로써 성취되었다는 것을 확인하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 예시로서, 상기 방법은, 기판 표면과 장착 대상의 접촉을 해제하는 단계로서, 장착 대상의 평행 배향은 접촉이 해제된 이후에도 유지되는, 접촉을 해제하는 단계를 포함한다.The leveling method may include additional steps. By way of example only, the method may include confirming that the parallel orientation has been achieved by using any of the signal propagation systems described above. As another example, the method includes the step of releasing contact between the substrate surface and the mounting object, wherein the parallel orientation of the mounting object is maintained even after the contact is released.

패터닝 방법의 실시예에서, 상기 방법은 본원에 기재된 임의의 장치를 제공하는 단계와, 장치의 지지 구조체에 임의의 기재된 대상을 장착하는 단계와, 잉크 조성물을 갖춘 대상의 돌출부 중 적어도 일부를 제공하는 단계와, 돌출부로부터 기판의 표면에 잉크 조성물을 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 잉크 조성물은 공지되어 있으며, 유기 화합물, 무기 재료, 화학약품, 생물학적 재료, 비반응성 재료 및 반응성 재료, 분자 화합물 및 입자, 나노입자, 자체 조립된 단일층으로부터의 재료, 용해성 화합물, 중합체, 세라믹, 금속, 자성 재료, 금속 산화물, 주요 그룹 요소, 화합물과 재료의 혼합물, 전도성 중합체, 핵산재료, RNA, DNA, PNA, 단백질, 팹타이드, 항체, 효소, 지질, 탄수화물, 및 심지어 바이러스와 같은 유기체를 포함하는 생물학적 분자를 포함한다. 티올 및 황화물을 포함하는 황함유 화합물이 사용될 수 있다. 본원에 나열된 임의의 참조문헌들은 사용될 수 있는 다른 잉크 조성물을 기재한다. 예를 들어 용액 침지 또는 진공 증발을 포함하는 잉크 조성물을 갖춘 돌출부를 제공하는 방법이 공지되어 있다. 예를 들어 크러츤 듀페이래트(Cruchon-Dupeyrat) 등의 미국 특허 출원 공개번호 제2005/0035983호가 참조된다. 돌출부로부터 기판으로 잉크 조성물을 전달하기 위한 파라미터, 예를 들어 체류 시간, 패턴 형성률, 환경 상태 등이 또한 공지되어 있다. 패턴은 도트, 라인, 원형 또는 다른 특징을 포함할 수 있다. 예를 들어, 미르킨 등의 미국 특허 출원 공개번호 제2002/0063212호 및 제2002/0122873호 및 본원에 제공된 임의의 참조 문헌이 참조된다.In an embodiment of the patterning method, the method comprises providing any of the devices described herein, mounting any of the described objects on a support structure of the device, and providing at least some of the protrusions of the object with the ink composition. And transferring the ink composition from the protrusions to the surface of the substrate. Ink compositions are known and include organic compounds, inorganic materials, chemicals, biological materials, non-reactive materials and reactive materials, molecular compounds and particles, nanoparticles, materials from self-assembled monolayers, soluble compounds, polymers, ceramics, Organisms such as metals, magnetic materials, metal oxides, major group elements, compounds and mixtures of materials, conductive polymers, nucleic acid materials, RNA, DNA, PNA, proteins, fabtide, antibodies, enzymes, lipids, carbohydrates, and even viruses Including biological molecules. Sulfur-containing compounds can be used including thiols and sulfides. Any references listed herein describe other ink compositions that can be used. Methods are known for providing protrusions with ink compositions that include, for example, solution dipping or vacuum evaporation. See, eg, US Patent Application Publication No. 2005/0035983 to Cruchon-Dupeyrat et al. Parameters for transferring the ink composition from the protrusions to the substrate, such as residence times, pattern formation rates, environmental conditions, etc., are also known. The pattern may include dots, lines, circles or other features. See, eg, US Patent Application Publication Nos. 2002/0063212 and 2002/0122873 to Mirkin et al. And any references provided herein.

레벨링 방법 및 패터닝 방법은 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 전술된 임의의 레벨링 방법은 잉크 조성물을 갖춘 대상의 돌출부 중 적어도 일부를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 돌출부 중 적어도 일부에 잉크 조성물을 제공하는 단계는, 기판에 장착 대상을 접촉시키는 단계 및 대상이 평행 배향을 성취하게 하는 단계 이전 또는 이후에 발생할 수 있다. 환언하면, 돌출부는 장착 대상을 레벨링하기 이전 또는 이후에 잉크 조성물로 코팅될 수 있다. 일부 실시예에서, 돌출부는 장착 대상을 레벨링하는 단계 이후에 코팅된다. 돌출부가 코팅되고 장착 대상이 레벨링된 이후에, 상기 방법은 돌출부로부터 기판 표면에 잉크 조성물을 전달하는 단계를 포함할 수 있다.The leveling method and the patterning method can be combined. In one embodiment, any of the leveling methods described above may further comprise providing at least some of the protrusions of the object with the ink composition. Providing the ink composition in at least some of the protrusions may occur before or after contacting the mounting object with the substrate and allowing the object to achieve parallel orientation. In other words, the protrusion may be coated with the ink composition before or after leveling the mounting object. In some embodiments, the protrusions are coated after the leveling of the mounting object. After the protrusions are coated and the mounting object is leveled, the method can include transferring the ink composition from the protrusions to the substrate surface.

용례Example

본원에 기재된 장치 및 기기는 생물학적 용례, 약학적 용례, 및 마이크로규모 및 나노규모 구조체의 제조를 포함하는 다양한 용례에 대해 사용될 수 있다. 제조 용례는 MEMS 및 NEMS의 형성을 포함한다. 약어 "MEMS"는 마이크로전자기구적, 마이크로전자광학적, 마이크로전자자기적, 및 마이크로 유체 시스템과 같은 모든 마이크로 시스템을 포함할 수 있다. MEMS는 또한 나노전자기구적 시스템인 NEMS를 포함할 수도 있다. 이러한 그리고 다른 용례는 하헤임 등의 미국 특허 출원 공개번호 제2008/0309688호를 포함하는, 본원에 제공된 임의의 참조 문헌에 기재된다.The devices and devices described herein can be used for a variety of applications, including biological applications, pharmaceutical applications, and the manufacture of microscale and nanoscale structures. Manufacturing applications include the formation of MEMS and NEMS. The abbreviation “MEMS” may include all microsystems such as microelectromechanical, microelectrooptic, microelectromagnetic, and microfluidic systems. MEMS may also include NEMS, a nanoelectronic system. These and other applications are described in any references provided herein, including US Patent Application Publication No. 2008/0309688 to Haheim et al.

생물학적 용례에 있어서, 줄기 세포 성장을 포함하는 세포 성장은 본원에 기재된 장치 및 기구와 함께 제조된 어레이의 사용으로 제어될 수 있다. 단백질 어레이, 핵산 어레이 및 지질 및 인지질 어레이가 또한 제조될 수도 있다.For biological applications, cell growth, including stem cell growth, can be controlled by the use of arrays prepared with the devices and apparatus described herein. Protein arrays, nucleic acid arrays and lipid and phospholipid arrays may also be prepared.

제조 및 조립 방법Manufacture and assembly method

기술 분야에 공지된 방법은 본원에 기재된 부품 및 장치를 제조 및 조립하는데 사용될 수 있다. 이는 상업용 기구를 갖춘 부품 및 장치를 적용하는 단계를 포함한다. 추가 비제한적 실시예가 도 7 내지 도 17에 도시된다.Methods known in the art can be used to manufacture and assemble the parts and devices described herein. This includes applying parts and devices with commercial instruments. Further non-limiting embodiments are shown in FIGS. 7-17.

도 7a는, 모든 팁이 동시에 동일한 형상을 나타내고 각각의 팁에 상이한 잉크가 적재될 수 있는 복합 2D-DPN의 기본 개념을 도시한다. 작은 물 메니스커스가 도시되어 있으며, 이는 대기 환경에서 팁과 기판 사이에 형성될 수 있고, 확산 잉크(예를 들어 알칸 티올)의 부류들 사이의 확산의 매체가 되는 메니스커스를 나타내고 있다. 도 7b는 단백질의 복합 프린팅에 대해 이러한 아이디어를 제한하여, 맞춤제작된 분석 키트를 생성하기 위한 신속한 프로토타이핑 플랫폼을 고려한다.FIG. 7A shows the basic concept of a composite 2D-DPN in which all tips simultaneously show the same shape and in which different inks may be loaded. A small water meniscus is shown, which represents a meniscus that can be formed between the tip and the substrate in an atmospheric environment and becomes a medium of diffusion between classes of diffusion inks (eg alkane thiols). FIG. 7B limits this idea for complex printing of proteins, allowing for a rapid prototyping platform for generating customized assay kits.

제어되고 균일한 접촉의 이러한 개념은 2D-DPN을 최적화하는 관점에서 중요하다. 단일 팁 또는 1D 어레이를 갖춘 통상의 DPN은, 기판에 대해 일정하게 가해지는 힘(즉, 캔틸레버 편향)을 용이하게 하기 위해, 캔틸레버로부터 광감지기로 반사되는 레이저에 의한 힘 피드백 상태에서 수행될 수 있다. AFM상의 기구적 증폭의 특성으로 인해, 힘 피드백에서 성취될 수 있는 캔틸레버 편향 범위는 광감지기의 치수에 의해 필수적으로 제한되는데, 이러한 캔틸레버 편향 범위는 통상 2㎛보다 작다. 반대로 2D-DPN은 힘 피드백 없이 수행될 수 있는데, 여기서, Z축 액추에이터는 기판에 대해 일정한 높이에 배치된다. 힘 피드백 상태의 범위 내에서, DPN은 독립적으로 유효한 힘이며, 패턴은 최소 편향과 최대 편향 사이에서 거의 동일하게 생성된다. 그러나, (예를 들어 10㎛보다 큰) 극도의 팁 편향의 상태에서는, 자체 조립된 단층(SAM)의 왜곡된 특징 및 비표준 형상을 포함하는 이례적인 패터닝 거동이 관찰된다. 이는 2D-DPN으로 균일하고 일정한 패턴을 생성하기 위한 2개의 매우 중요한 작동 상태, 즉 (1) 2D 어레이의 전체 Z축 위치(즉, 캔틸레버 편향 평균)는 기판에 대해 주의 깊게 제어되어야 하며, (2) 캔틸레버 편향의 변이(즉, 어레이 기판 평면성에 직접 연결되는 캔틸레버 편향 변동성)는 최소가 되어야 한다는 것을 수반한다. 일 실시예에서, NLP2000의 개선된 광학 장치는 #1의 성취를 용이하게 하고, 자체 레벨링 고정구는 #2의 성취의 용이성을 개선시키면서 동시에 선례되지 않은 평면성을 가능하게 한다.This concept of controlled and uniform contact is important in terms of optimizing 2D-DPN. Conventional DPNs with a single tip or 1D array can be performed in a force feedback state by a laser that is reflected from the cantilever to the photodetector to facilitate a constant force (ie cantilever deflection) on the substrate. . Due to the nature of the mechanical amplification on the AFM, the cantilever deflection range that can be achieved in force feedback is essentially limited by the dimensions of the light sensor, which can usually be smaller than 2 μm. Conversely, 2D-DPN can be performed without force feedback, where the Z-axis actuator is placed at a constant height relative to the substrate. Within the range of force feedback states, DPNs are independently valid forces, and the pattern is generated approximately equally between minimum and maximum deflections. However, in the state of extreme tip deflection (eg greater than 10 μm), unusual patterning behavior is observed, including the distorted features and non-standard shapes of self-assembled monolayers (SAM). This is because two very important operating states for producing a uniform and uniform pattern with 2D-DPN, i.e. (1) the overall Z-axis position (ie cantilever deflection average) of the 2D array, must be carefully controlled relative to the substrate (2 ) Variations in cantilever deflection (ie, cantilever deflection variability directly connected to array substrate planarity) must be minimal. In one embodiment, the improved optics of the NLP2000 facilitate the achievement of # 1, while the self-leveling fixture enables unprecedented planarity while improving the ease of achievement of # 2.

2D 나노 프린트어레이 자체에서 시작하여 도 8a는 플라스틱 핸들에 부착된 실리콘 칩의 평면도를 도시한다. 핸들은 X축을 따라 대칭이며, 중간의 큰 절결부는 칩의 관찰창에 대한 최대 광 유입 및 관찰 범위를 허용한다. 관찰창이 "Y"축에 배치됨으로써, 사용자는 "Y"축의 임의의 레그로부터 측정할 수 있어서 기판과 접촉하는 3개의 지점을 형성하게 할 수 있게 한다. 도 8a는 또한 고정구의 잔여부에 2D 나노 프린트어레이를 부착하기 위해 사용되는 삽입 구형 볼 자석을 도시한다. 편의성, 저장, 운반을 위해, 장치가 임의의 자기 투과성 재료에 안전하게 부착되도록, 평평한 디스크 자석이 핸들의 외부 부분에 제공되는데, 이때 장치는 자기 투과성 금속 주석의 하부로부터 그 좌측부상에 현수되어 도시된다. 도 8b는 아래에서부터 조립된 동일한 사시도를 제공하는데, 관찰창의 "Y"축 구조는 칩의 상부를 통해 유입되는 광의 작은 슬릿으로서 보일 수 있다. 도 8c는 내부의 3개의 관찰창(1a, 2a, 3a)을 명확하게 도시한다. 이러한 배향에서, (예를 들어, ODT와 같은 알칸 티올로 코팅된) 코팅된 팁은 뷰어(viewer)를 향하게 되고, 캔틸레버 패키징의 조밀도는 그들의 20X90㎛ 피치 배치에 따라 나타내진다.Starting with the 2D nano print array itself, FIG. 8A shows a top view of a silicon chip attached to a plastic handle. The handle is symmetrical along the X axis, with a large cutout in the middle to allow maximum light inflow and viewing range for the viewing window of the chip. The viewing window is positioned on the "Y" axis, allowing the user to make measurements from any leg of the "Y" axis, allowing the user to form three points in contact with the substrate. 8A also shows an insertion spherical ball magnet used to attach the 2D nano print array to the rest of the fixture. For convenience, storage and transport, a flat disk magnet is provided on the outer portion of the handle so that the device is securely attached to any magnetically permeable material, where the device is shown suspended from the bottom of the magnetically permeable metal tin on its left side. . 8B provides the same perspective view assembled from below, where the “Y” axis structure of the viewing window can be seen as a small slit of light entering through the top of the chip. 8c clearly shows the three viewing windows 1a, 2a, 3a therein. In this orientation, the coated tip (eg, coated with an alkane thiol such as ODT) is directed at the viewer, and the density of the cantilever packaging is indicated according to their 20 × 90 μm pitch placement.

관찰창의 폭은 13개의 인접한 캔틸레버의 하나의 줄이 동시에 보이게 허용하며, 이는 기판이 Z축으로, 그리고 이를 지나 X축 및 Y축으로 안내되는데 큰 도움을 줄 것이다. 질화 실리콘(SiN) 캔틸레버는 실리콘 핸들 웨이퍼의 그린-엘로우 배경막의 전방에서 그린으로 나타나고, SiN의 핑크 영역은 핸들에 앵커를 제공한다. 이러한 배치는 도 8d에 명백하게 도시되는데, SiN 캔틸레버의 줄은 골드 열압축 접합에 의해 실리콘 핸들 웨이퍼의 리지에 부착된다. 캔틸레버 아래의 영역은 최대 캔틸레버 편향을 제공하기 위해 식각된다. 도 8e는 260㎛ 폭의 관찰창 구멍의 전방의 캔틸레버의 그룹에서 확대되는 반면, 도 8f는 그 하이 컬(high curl) 및 그 아래의 식각 영역에 기인하여 각각의 캔틸레버에 이용될 수 있는 큰 FOT(통상적으로 15 내지 20㎛)를 나타낸다. 고체 SiN 스탠드오프(4㎛ 높이)는 장치의 외부 코너에 위치되어, 캔틸레버가 영구적으로 완전히 편향되는 것을 막는다. 모든 팁은 표준 산화 예리화(sharpening) 공정에 따라 제조될 수 있어서, 팁의 예리함은 ~15nm(단부 반경)가 되게 된다. The width of the viewing window allows one row of thirteen adjacent cantilevers to be visible at the same time, which will greatly assist the substrate to be guided in the Z axis and beyond the X and Y axes. The silicon nitride (SiN) cantilever appears green in front of the green-yellow backdrop of the silicon handle wafer, and the pink region of SiN provides an anchor to the handle. This arrangement is clearly shown in FIG. 8D, where a string of SiN cantilever is attached to the ridge of the silicon handle wafer by gold thermal compression bonding. The area under the cantilever is etched to provide maximum cantilever deflection. FIG. 8E is enlarged in a group of cantilevers in front of a 260 μm wide viewing window hole, while FIG. 8F is a large FOT that can be used for each cantilever due to its high curl and etch regions below it. (Usually 15-20 micrometers) is shown. A solid SiN standoff (4 μm high) is located at the outer corner of the device, preventing the cantilever from fully deflecting permanently. All tips can be made according to standard oxidation sharpening processes, so that the sharpness of the tips will be -15 nm (end radius).

캔틸레버에 직접 이용될 수 있는 FOT는 모든 팁이 기판과 접촉할 수 있게 하는 최소 허용가능한 평면성을 형성한다. 도 9a는 표면과 접촉하기 바로 이전의 어레이의 개략도를 도시하는데, 이때, 어레이는 최소 각도(

Figure pct00003
)로 있다. 어레이의 가장 높은 부품과 가장 낮은 부품 간의 차이(DZ)는 가장 높은 팁과 가장 낮은 팁의 차이(19.5㎛)와 같다. 어레이가 기판을 향해 이동함에 따라, 우측의 팁은 보여지는 순서대로 편향되기 시작할 것이고, 최좌측 팁이 표면과 가까스로 접촉할 때까지 좌측으로 이동하게 될 것이다. 이는 최우측 스탠드오프가 접촉하는 것과 동시에 발생한다. FOT, which can be used directly on the cantilever, forms the minimum allowable planarity that allows all tips to contact the substrate. 9A shows a schematic of the array just prior to contacting the surface, wherein the array has a minimum angle (
Figure pct00003
) The difference (DZ) between the highest and lowest part of the array is equal to the difference between the highest and lowest tip (19.5 μm). As the array moves toward the substrate, the tips on the right will begin to deflect in the order shown, and will move to the left until the leftmost tip barely contacts the surface. This occurs at the same time that the rightmost standoff is in contact.

도 9b는 큰 FOT 캔틸레버가 레벨링 공정을 더 관대해지게 하는 이유를 도시한다. 도 9b는 또한 어레이를 지나는 캔틸레버 편향의 변이를 최소화기 위해,

Figure pct00004
를 최소화하고 장치를 가능하면 평면으로 만들 필요가 있을 수 있음을 도시한다. 평면성은 자체 레벨링 고정구를 사용하여 성취된다. 작동 개념은, 2개의 수직 회전 축
Figure pct00005
을 갖춘 고정구가 물리적으로 만나는 임의의 대상의 그 평면성을 수용할 것이라는 것인데, 2D 나노 프린트어레이에서 이는 총 4개의 SiN 코너 스탠드오프 모두가 기판과 접촉할 때 발생한다. 도 3은 어떻게 모든 부품이 함께 끼워지는지를 도시한다. 고정구는 강성 프로브 홀더 고정구에 부착되는 상부 장착부, 중간 짐볼, 및 2D 나노 프린트어레이에 접착되는 바닥 핸들의 3개의 주요 부품을 포함한다. 2개의 접촉점은 중간부와 상부 사이에서 존재하는데, 고정된 구형 자석 볼은 2개의 지점 운동 장착부에 의해 역전된 원추부 및 홈에 부착되고, 역전된 원추부 및 홈 모두는 자기 투과성을 갖고 이들 뒤에 장착되는 자석을 갖는다. 유사하게, 2개의 등가한 운동 장착 접촉점이 핸들과 중간부 사이에 존재한다. 핸들에 고정된 구형 볼은 그들의 장착부의
Figure pct00006
를 따라 자유롭게 회전하고, 중간 피스에 고정된 볼은
Figure pct00007
를 따라 자유롭게 회전한다. (이러한 자체 레벨링 고정구는 단지 평방 센티미터 어레이의 캔틸레버 및 팁으로 기능적으로 제한되지 않는데, 그 디자인의 보편성은 다양한 작은 규모의 장치 레벨링 작업을 허용한다.) 자석 강도는, 스탠드오프가 터치다운될 때
Figure pct00008
회전 보상이 기판 평면성과의 부합을 허용할 정도로 충분히 약하게, 그러나 모든 순차적 작업 동안 그 정확한 평면 배향을 보유할 정도로 충분히 강하게 조절된다. 도 4a는 장치가 실질적으로 조립됨에 따른 장치의 투명한 개략도를 도시하고, 도 4b는 과장된 관찰창이 도시되는 하부로부터의 동일한 조립체를 도시한다. 도 4c는 실제 장착됨에 따른 실제 장치를 도시하는데, 여기서 2D 나노 프린트어레이 및 그 핸들은 이동 범위를 나타내도록
Figure pct00009
를 따라 전방으로 의도적으로 티핑(tipped)되어 있다.9B shows why a large FOT cantilever makes the leveling process more tolerant. 9B also illustrates a method for minimizing variations in cantilever deflection across the array.
Figure pct00004
It is shown that it may be necessary to minimize and to make the device as flat as possible. Planarity is achieved using self-leveling fixtures. The working concept is two vertical axis of rotation
Figure pct00005
Fixtures with an edge will accept the planarity of any object that physically meets, in a 2D nano print array, which occurs when all four SiN corner standoffs are in contact with the substrate. 3 shows how all the parts fit together. The fixture includes three major parts: an upper mount attached to the rigid probe holder fixture, an intermediate gym ball, and a bottom handle attached to the 2D nano print array. Two contact points exist between the middle and the top, where a fixed spherical magnet ball is attached to the inverted cone and the groove by the two point motion mount, and both the inverted cone and the groove are magnetically permeable and behind them. It has a magnet to be mounted. Similarly, two equivalent athletic mounting contact points exist between the handle and the middle part. Spherical balls fixed to the handle
Figure pct00006
Freely rotated along the ball,
Figure pct00007
Rotate freely along. (This self-leveling fixture is not functionally limited to only cantilevers and tips in a square centimeter array, the universality of the design allows for a variety of small-scale device leveling operations.) Magnetic strength, when the standoff is touched down,
Figure pct00008
Rotation compensation is adjusted weakly enough to allow for match with substrate planarity, but strong enough to retain its correct planar orientation during all sequential operations. FIG. 4A shows a transparent schematic of the device as the device is substantially assembled, and FIG. 4B shows the same assembly from the bottom, where an exaggerated viewing window is shown. 4C shows the actual device as it is actually mounted, where the 2D nano print array and its handles represent the range of motion.
Figure pct00009
It is intentionally tipped forward along.

이러한 관점에서, 레벨링 공정은 간단하다; 사용자는 관찰창을 통해 캔틸레버를 보고, 장치의 제1 코너를 만날 때까지 Z축의 상향으로 기판을 이동시키며, 그 이후, 장치는 캔틸레버가 완전히 편향됨에 따라 자체 레벨링된다. 캔틸레버 편향 거동은 도 10a 및 도 10b에서 보여질 수 있는데, 여기서 캔틸레버는 표면 접촉을 나타내는 극적인 광 변화를 겪게 된다. 이러한 편향의 최대화는 모든 스탠드오프와 접촉하는 것과 상관되고, 장치는 이후 자체 레벨링 된다. 이는 "조악한 레벨링(coarse leveling)" 단계로 고려된다. 그러나 "조악한 레벨링"은 상대적인 용어일 수 있다. 도 11a는 "조악한 레벨" 상태의 개략도를 도시한다. 이 경우에, 도 10a 및 도 10b에 보여지는 편향 거동에 따른 관찰창(1b, 2b, 3b)의 접촉점이 결정된다. 명백하게, 시스템 광학의 명확성은 사용자가 그 접촉점을 ±100nm 내로 결정하게 허용하여, 사용자가 얼마나 양호한 "조악한 레벨링"이 실질적으로 일어났는지를 알 수 있게 한다.In this respect, the leveling process is simple; The user sees the cantilever through the viewing window and moves the substrate upward in the Z axis until it meets the first corner of the device, after which the device self-levels as the cantilever is fully deflected. Cantilever deflection behavior can be seen in FIGS. 10A and 10B, where the cantilever undergoes a dramatic light change indicative of surface contact. Maximization of this deflection correlates with contact with all standoffs, and the device is then self leveled. This is considered a "coarse leveling" step. However, "coarse leveling" can be a relative term. 11A shows a schematic of the "coarse level" state. In this case, the contact points of the observation windows 1b, 2b, 3b according to the deflection behavior shown in Figs. 10a and 10b are determined. Obviously, the clarity of the system optics allows the user to determine its contact point within ± 100 nm, allowing the user to know how good "coarse leveling" actually took place.

일부 광학 지시기는 정밀도를 가능케 하는데, 특히, 피라미드형 팁(도 10a 참조) 내의 레드-오렌지 굴절 광 "버터플라이 윙" 형상은 팁의 위치가 (Z축으로, 기울어지게 또는 경사지게) 변함에 따라 바로 극적으로 형상 및 색상이 변한다. 캔틸레버 본체의 겉보기 색상 및 강도 역시 변화할 것이다. 이러한 측정의 용이성 및 명확성은 사용자가 이러한 잉크 팁과의 표면 접촉 시간을 최소화할 수 있게 하고, 다르게는, 사용자는 희생 기판 영역의 장치를 레벨링하고, 이후 지정된 정확한(clean) 패터닝 영역으로 1cm 이동시킬 수 있다. 항상, 예기된 광학 지시기가 이러한 특정 관찰창에 나타나는지를 알리는 측정이, Z 스테이지를 신속하게 실행하고 철수함으로써 이루어진다. 도 1a에서, 이러한 접촉점 측정은 장치의 평면성을 나타내는 3개의 Z 좌표(-539.0, -539.1, 및 -537.4)의 세트를 산출하고, 소프트웨어는 장치 치수를 사용하여 대응하는 "기울기"(

Figure pct00010
) 및 △Z를 계산한다. 도 11a는 조악한 자체 레벨링 이후에 즉시 취해지는 이러한 측정을 도시하는데, 여기서 기울기는 0.0381이며, △Z=9.8㎛이고, "조악한 레벨" 결과는 실질적으로 매우 양호하다. 양호할 뿐 아니라 최적의 상태가 전술된 방법으로 취해질 수 있다; △Z는 캔틸레버 FOT 내에서 드는데(△Z=9.8㎛＜FOT=19.5㎛), 이는 모든 팁이 접촉할 수 있는 것을 나타내고, 이는 또한 극단적인 팁 편향 한계(10㎛)보다 작은 값이다. 원한다면, 사용자는 즉시 패터닝을 개시할 수 있고 비교적 균일한 결과를 성취할 수 있다.Some optical indicators allow for precision, in particular, the red-orange refractive light “butterfly wing” shape within the pyramidal tip (see FIG. 10A) may change immediately as the tip's position changes (tilted or tilted in the Z axis). The shape and color change dramatically. The apparent color and strength of the cantilever body will also vary. This ease and clarity of measurement allows the user to minimize surface contact time with such ink tips, otherwise the user can level the device of the sacrificial substrate area and then move 1 cm to the designated clean patterning area. Can be. At all times, a measurement is made to indicate whether the anticipated optical indicator appears in this particular viewing window by quickly executing and withdrawing the Z stage. In FIG. 1A, this contact point measurement yields a set of three Z coordinates (-539.0, -539.1, and -537.4) representing the planarity of the device, and the software uses the device dimensions to correspond to the corresponding "tilt" (
Figure pct00010
) And ΔZ. FIG. 11A shows this measurement taken immediately after coarse self leveling, where the slope is 0.0381, ΔZ = 9.8 μm, and the “coarse level” result is substantially very good. In addition to being good, the optimal state can be taken in the manner described above; ΔZ is taken within the cantilever FOT (ΔZ = 9.8 μm <FOT = 19.5 μm), indicating that all the tips can be contacted, which is also less than the extreme tip deflection limit (10 μm). If desired, the user can immediately initiate patterning and achieve a relatively uniform result.

그러나, 이러한 상황은 자연스럽게 그 자체가 "정교한 레벨링" 단계가 되게 한다. 도 11a로부터 측정된 Z 좌표를 사용하여, 시스템은 측정된 약간의 오정렬을 바로잡기 위해 자동적으로

Figure pct00011
스테이지를 조절할 수 있다("레벨링 수행"). 도 11b는 정교한 레벨링 단계 이후에 즉시 측정된 결과를 도시하는데, 기울기 0.002° 및 △Z=600nm는 ±100nm의 캔틸레버 편향 감지 한계에 대응한다. 장치는 이러한 방법으로 측정될 수 있을 정도로 평면이다. 규모 비교에 있어서, 10,000㎛의 장치 폭을 가로지르는 △Z=0.6㎛는 축구장의 길이를 따른 5mm의 △Z와 등가이다.However, this situation naturally leads to a "fine leveling" phase itself. Using the Z coordinate measured from FIG. 11A, the system automatically corrects for some misalignment measured.
Figure pct00011
You can adjust the stage ("perform leveling"). FIG. 11B shows the results measured immediately after the sophisticated leveling step, with slopes of 0.002 ° and ΔZ = 600 nm corresponding to the cantilever deflection detection limit of ± 100 nm. The device is planar enough to be measured in this way. In the scale comparison, ΔZ = 0.6 μm across the device width of 10,000 μm is equivalent to ΔZ of 5 mm along the length of the football field.

캔틸레버 편향의 변이가 최소화되면(즉, 장치는 극도로 레벨링됨), 기판에 대해 어레이의 전체 Z 위치를 조정하기 위해 일 관찰창에서 캔틸레버 편향을 관찰하는 것이 간단해진다. (제1 접촉점을 지나는 2㎛의 캔틸레버 편향은 최적일 수 있음.) 균일한 패터닝을 위한 2개의 중요한 작동 환경이 만족되면, 후속 결과들에 의해 예상 균일성이 확인된다(도 12 및 도 13). 도 12a 내지 도 12d는, 소프트웨어 설계 입력에 의해 지시되는, 전체 평방 센티미터 패턴의 4개의 코너로부터 획득되는 암시야 현미경 이미지를 나타낸다(도 12e 참조). 도트 체류 시간은 2초이며, 도트 피치는 3㎛이다. 암시야 이미지는, 4개의 코너 사이에 강한 균일성을 갖는, SiO2 기판상의 15nm 두께의 골드 구조체를 나타낸다. If the variation in cantilever deflection is minimized (ie, the device is extremely leveled), it becomes simple to observe the cantilever deflection in one viewing window to adjust the overall Z position of the array relative to the substrate. (Cantilever deflection of 2 μm past the first contact point may be optimal.) If two critical operating environments for uniform patterning are satisfied, the expected results confirm the expected uniformity (FIGS. 12 and 13). . 12A-12D show dark field microscopy images obtained from four corners of the entire square centimeter pattern, indicated by software design input (see FIG. 12E). The dot retention time is 2 seconds and the dot pitch is 3 µm. The dark field image shows a 15 nm thick gold structure on a SiO 2 substrate with strong uniformity between the four corners.

5X5 어레이의 바닥 좌측 코너의 큰 스폿(spot)은 최초 패터닝 이전에 수초 동안 기판상에 체류함으로써 형성된다. 도 13a는, 샘플에 걸쳐 일관성을 나타내도록 함께 타일링된(tiled) 56개의 명시야 현미경 이미지에 의해, 전체 평방 센티미터에 걸친 전체적인 균일성을 도시한다. 종래의 작업[예를 들어, 2006년 살라이타(Salaita) 등]에서는, 평방 센티미터 샘플에 걸친 16%의 특징 크기 표준 편차가 측정되었는데, 현재 작업(도 13a 참조)에서는, 56개의 모든 이미지 타일로부터 취해진 측정에 의해, 평방 센티미터 샘플에 걸친 특징 크기의 5.4%의 표준 편차가 도시된다. 전체 패턴의 중심 부분은 도 13b에서 확대되는데, 이는 도 13c로부터의 "DPN DPN" 설계에 기초하여 새로운 패턴을 나타낸다. (각각의 도트에 대한 체류 시간은 20초이다.) 55,000 팁으로부터의 프린팅의 이러한 균일성 레벨은 적절한 레벨링 기술 없이는 성취하는 것이 매우 어렵다. 자체 레벨링 고정구는 이를 빠르고 용이하게 한다.Large spots in the bottom left corner of the 5 × 5 array are formed by staying on the substrate for a few seconds prior to initial patterning. FIG. 13A shows the overall uniformity over the entire square centimeter, with 56 brightfield microscope images tiled together to show consistency across the sample. In a conventional work (eg, Salaita et al. 2006), a 16% feature size standard deviation over a square centimeter sample was measured. In the current work (see FIG. 13A), from all 56 image tiles By the measurements taken, the standard deviation of 5.4% of the feature size over the square centimeter sample is shown. The central portion of the overall pattern is expanded in FIG. 13B, which represents a new pattern based on the “DPN DPN” design from FIG. 13C. (The dwell time for each dot is 20 seconds.) This uniformity level of printing from 55,000 tips is very difficult to achieve without proper leveling techniques. Self-leveling fixtures make this quick and easy.

도 14a 및 도 14b는 다중 리소그래피 런(run)에 걸쳐 그 도달된 평면성을 유지하기 위한 자체 레벨링 고정구의 성능을 도시한다. 자체 레벨링 고정구 #1에 대한 안정성 테스트가 도 14a에 도시되는데, 이들은 정밀 조절된 자석 강도의 직접 결과이다; 자석이 너무 약하면, 장치는 1 내지 8의 시도에서 평면 일관성을 유지할 수 없게 된다. 이러한 실험에서, 어레이가 기판과 접촉하게 하는 것을 포함하는 첫번째 4번의 시도는 관찰창(1b, 2b, 3b)에 대한 접촉점을 측정하고, 100㎛를 인출하며, 이를 반복한다. 어레이가 기판과 접촉하게 하는 것을 포함하는 5 내지 8 시도는 전체 캔틸레버 편향을 지나 20㎛ 이동시키고 이후 100㎛를 인출한다. 측정된 관찰창 위치의 일관성은 자체 레벨링 고정구가 상당한 양의 캔틸레버 편향에 관계없이 매우 안정된 배향을 선택한다는 것을 의미한다. 그러나, 관찰창 접촉점들 사이의 불일치는 자체적으로 자체 레벨링 고정구의 각도 분해능의 간접 측정을 나타내며, 이는 순차적으로 구형 자성 볼과 그들의 운동 장착부 사이의 재료 인터페이스를 대표한다.14A and 14B illustrate the performance of self-leveling fixtures to maintain their reached planarity over multiple lithography runs. A stability test for self leveling fixture # 1 is shown in FIG. 14A, which is a direct result of precisely adjusted magnet strength; If the magnet is too weak, the device will not be able to maintain planar consistency in one to eight trials. In this experiment, the first four attempts involving bringing the array into contact with the substrate measure the contact points for the observation windows 1b, 2b, 3b, draw 100 μm, and repeat this. Five to eight trials involving bringing the array into contact with the substrate move 20 μm past the entire cantilever deflection and then withdraw 100 μm. The consistency of the observation window position measured means that the self-leveling fixture selects a very stable orientation regardless of the significant amount of cantilever deflection. However, inconsistencies between viewing window contacts themselves represent an indirect measurement of the angular resolution of the self-leveling fixture, which in turn represents the material interface between the spherical magnetic balls and their motor mounts.

9 내지 11의 시도는 기대되는 최소 △Z(0.5㎛)로 유도되는 정교한 레벨링단계의 개시를 도시한다. 도 14b는 제2 장치 고정구 #2에 의한 동일한 거동을 도시한다. 이러한 장치는 전술된 조악한 레벨링 결과(△Z~8 내지 12㎛) 및 유사한 평면 배향 안정성을 보여준다. 일 정교한 레벨링 반복은 △Z=0.6㎛를 성취한다. 도 14b에 도시된 약간 상이한 관찰창 스프레드는, 정상 공차 내에서의 기구가공 및 폴리싱 변수에 기인한 약간 상이한 볼 장착 재료 인터페이스에 의해 나타난다.  The trials of 9 to 11 show the initiation of a sophisticated leveling step leading to the minimum expected ΔZ (0.5 μm). 14B shows the same behavior by the second device fixture # 2. This device shows the coarse leveling results (ΔZ-8-12 μm) and similar planar orientation stability described above. One sophisticated leveling iteration achieves ΔZ = 0.6 μm. The slightly different viewing window spread shown in FIG. 14B is represented by slightly different ball mounting material interfaces due to machining and polishing parameters within normal tolerances.

도 15a 내지 도 15c는 자체 레벨링 공정 동안의 기기 및 대상의 사시도를 도시한 포토그래프이다. 자석 및 표면 재료의 강도는 원하는 강성 범위가 설정되게 하여 도 14a 및 도 14b에 도시된 반복된 거동을 가능하게 한다.15A-15C are photographs showing perspective views of devices and objects during self-leveling processes. The strength of the magnet and the surface material allows the desired stiffness range to be set to enable the repeated behavior shown in FIGS. 14A and 14B.

도 16a 내지 도 16c는 자체 레벨링 공정 동안의 기기 및 대상의 포토그래프 사시도이다.16A-16C are photograph perspective views of the device and object during the self leveling process.

도 17a 내지 도 17c는 돌출부(피라미드)로부터의 "버터플라이 윙" 광 편차 거동을 시험함으로써 제1 접촉점을 결정하는 공정을 도시한다.17A-17C show the process of determining the first contact point by testing the “butterfly wing” light deviation behavior from the protrusion (pyramid).

따라서, 2D-DPN 패터닝에 대한 자체 레벨링 고정구에 대한 다양한 실시예는, 장치를 레벨링하는데 요구되는 시간을 매우 최소화하고 레벨링 절차를 간소화하고 이전에 성취될 수 있는 것보다 훨씬 더 양호한 공동 평면성을 제공하는 것을 나타낸다. 정교한 레벨링과정은 기판에 대해 0.002°보다 작은 오정렬, 즉 1cm2의 표면 영역을 가로질러 600nm 보다 작은 Z축 차이를 나타낼 수 있게 한다. 평면성의 정도는 큰 영역을 가로질러 패터닝 품질을 결정하는 균질성과 직접 관련된다. 이러한 방법의 용이성 및 정확성은 전술된 2D 나노패터닝 용례의 하기의 3개의 카테고리에 접근하여 강화된다. (1) 식각-레지스트 기술에 의한 신속하고 유연성 있는 나노구조체 생성(예를 들어, Au, Si); (2)생물학적 분자(예를 들어, 단백질, 바이러스, 및 세포 접착 복합체) 또는 무기물(예를 들어, CNT, 양자 도트) 템플릿들에 대한 화학적 유도 조합 및 패터닝 및; (3) 생물학적 재료의 직접적 기록. 인지질과 알칸 티올은 모두, 메틸, 하이드록실, 아민, 및 카르복실을 포함하는 티올 기능적 그룹으로 패터닝된다. 이에 따라, 사용자는 특정 템플리팅(templating) 요구로 맞춤제작된 기능적 그룹으로 몇 분 동안 수억개의 화학적 맞춤제작 나노구조체를 생성할 수 있게 된다.Thus, various embodiments of self-leveling fixtures for 2D-DPN patterning greatly minimize the time required to level the device, simplify the leveling procedure and provide much better co-planarity than can be achieved previously. Indicates. Sophisticated leveling allows the substrate to exhibit a misalignment of less than 0.002 °, ie a Z-axis difference of less than 600 nm across a surface area of 1 cm 2 . The degree of planarity is directly related to the homogeneity that determines the patterning quality across large areas. The ease and accuracy of this method is enhanced by accessing the following three categories of 2D nanopatterning applications described above. (1) rapid and flexible nanostructure generation (eg, Au, Si) by etching-resist technology; (2) chemically induced combinations and patterning of biological molecule (eg protein, virus, and cell adhesion complexes) or inorganic (eg CNT, quantum dot) templates; (3) Direct recording of biological material. Both phospholipids and alkane thiols are patterned into thiol functional groups including methyl, hydroxyl, amine, and carboxyl. This allows the user to create hundreds of millions of chemically customized nanostructures in minutes with functional groups tailored to specific templating needs.

지금까지는, 평방 센티미터 영역에 걸쳐, DPN 분해능(14nm)에서 다양한 재료를 유연성 있게 패터닝하는 것이 매우 어렵거나 불가능하였다. 기본적으로, 이는, 다양한 분자, 단일 펜 DPN의 분해능에서 동시에 발생하는 다수(예를 들어, 55,000)의 복사본으로, 유연성 있는 직접 기입을 가능케 한다. 공정의 속도, 용이성, 정밀도를 개선시킴으로써, 자체 레벨링 방법은 실질적인 나노제조를 가능하게 돕는다.Until now, it has been very difficult or impossible to flexibly pattern various materials at DPN resolution (14 nm) over a square centimeter area. Basically, this allows for flexible direct writing with multiple (eg 55,000) copies that occur simultaneously in the resolution of various molecules, a single pen DPN. By improving the speed, ease and precision of the process, self-leveling methods make it possible for practical nanofabrication.

재료 및 방법 Materials and methods

상업적으로 이용가능한 2D 나노 프린트어레이 장치(나노잉크, 인크)가 사용된다. 패터닝 이전에, 2D 팁 어레이는 3번의 코팅 사이클, 즉 65℃에서 60분, 0.1℃/분에서 100분 냉각에 따라 ODT로 기상 코팅된다. 패터닝은 NLP 2000(나노잉크, 인크)에서 수행되는데, 이는 캔틸레버 편향 거동의 광학 이미지를 캡쳐하는데 사용된다. 패터닝은 대기 상태(22℃, 30%Rh)에서 수행된다. 패터닝 이후에, 기판은 공개된 방법(예를 들어, 2006년 살라이타 등)에 따라 금속 나노구조체를 생성하도록 식각된다. 스캐닝 전자 현미경 이미지는 일본 도교도 히타치 S4800 SEM으로 획득된다. 명시야 및 암시야 광 이미지는 뉴욕주 톤우드의 짜이스 아씨오-이미저(Zeiss Axio-Imager)의 짐(ZIM)으로 획득된다.Commercially available 2D nano printarray devices (nano ink, inks) are used. Prior to patterning, the 2D tip array is vapor-coated with ODT following three coating cycles: 60 minutes at 65 ° C., 100 minutes cooling at 0.1 ° C./min. Patterning is performed on NLP 2000 (Nano Ink, Ink), which is used to capture optical images of cantilever deflection behavior. Patterning is performed in the standby state (22 ° C., 30% Rh). After patterning, the substrate is etched to produce metal nanostructures according to published methods (eg, Salita et al. 2006). Scanning electron microscopy images were acquired by Hitachi S4800 SEM, Japan. Brightfield and darkfield light images are acquired with ZIM of Zeiss Axio-Imager, Tonwood, NY.

참조문헌References

하기의 참조문헌이 본원에 기재된 다양한 실시예를 실시할 수 있게 하며, 그 전문이 본원에 참조문헌으로서 통합된다.The following references enable to practice various embodiments described herein, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

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Claims (69)

장치이며,
대상을 장착하도록 구성된 지지 구조체로서, 상기 대상은 대상이 표면에 접촉할 때 기판의 표면상에 패턴을 형성하도록 구성된 복수의 돌출부를 포함하는, 지지 구조체와,
지지 구조체에 장착되고 대상이 표면에 접촉할 때 대상이 표면에 대해 평행 배향을 성취하도록 구성된 적어도 하나의 가요성 조인트 조립체를 포함하는
장치.Device,
A support structure configured to mount a subject, the subject comprising a plurality of protrusions configured to form a pattern on the surface of the substrate when the subject contacts the surface;
At least one flexible joint assembly mounted to the support structure and configured to achieve parallel orientation with respect to the surface when the object contacts the surface.
Device. 제1항에 있어서,
적어도 하나의 가요성 조인트 조립체는 또한 표면과의 접촉이 해제된 이후 평행 배향을 유지하도록 구성되는
장치.The method of claim 1,
The at least one flexible joint assembly is also configured to maintain parallel orientation after contact with the surface is released.
Device. 제1항에 있어서,
대상은 나노스코픽 팁의 어레이인
장치.The method of claim 1,
Subject is an array of nanoscopic tips
Device. 제1항에 있어서,
적어도 하나의 가요성 조인트 조립체는 운동 마찰 계수 및 정지 마찰 계수에 의해 특징지어지고, 또한 운동 마찰 계수는 대상의 이동을 허용하고 대상이 표면에 접촉할 때 평행 배향을 성취할 수 있을 정도로 충분히 낮고, 정지 마찰 계수는 표면과의 접촉이 해제된 이후에 대상의 평행 배향을 유지시킬 정도로 충분히 높은
장치. The method of claim 1,
At least one flexible joint assembly is characterized by a coefficient of kinetic friction and a coefficient of static friction, and also the coefficient of kinetic friction is low enough to permit movement of the object and achieve parallel orientation when the object contacts the surface, The static friction coefficient is high enough to maintain the parallel orientation of the object after contact with the surface is released.
Device. 제1항에 있어서,
적어도 하나의 가요성 조인트 조립체는
볼과,
볼에 장착되고 볼을 수용하도록 형성된 오목부를 포함하는 조인트 부재를 포함하는
장치. The method of claim 1,
At least one flexible joint assembly
Ball,
A joint member comprising a recess mounted to the ball and configured to receive the ball
Device. 제1항에 있어서,
적어도 하나의 가요성 조인트 조립체는 자성 조인트 조립체이며,
상기 자성 조인트 조립체는
볼과,
볼에 장착되고 볼을 수용하도록 형성된 오목부를 포함하는 조인트 부재를 포함하고,
볼 또는 조인트 부재는 자성인
장치. The method of claim 1,
At least one flexible joint assembly is a magnetic joint assembly,
The magnetic joint assembly is
Ball,
A joint member mounted to the ball and including a recess formed to receive the ball,
The ball or joint member is magnetic
Device. 제2항에 있어서,
적어도 하나의 가요성 조인트 조립체는 자성 조인트 조립체이며,
상기 자성 조인트 조립체는
볼과,
볼에 장착되고 볼을 수용하도록 형성된 오목부를 포함하는 조인트 부재를 포함하고,
조인트 부재는 자성인
장치. 3. The method of claim 2,
At least one flexible joint assembly is a magnetic joint assembly,
The magnetic joint assembly is
Ball,
A joint member mounted to the ball and including a recess formed to receive the ball,
Joint member is magnetic
Device. 제1항에 있어서,
적어도 하나의 가요성 조인트 조립체는
볼과,
볼에 장착되고 볼을 수용하도록 형성된 오목부를 포함하는 조인트 부재를 포함하고,
조인트 부재는 소켓인
장치. The method of claim 1,
At least one flexible joint assembly
Ball,
A joint member mounted to the ball and including a recess formed to receive the ball,
The joint member is a socket
Device. 제1항에 있어서,
적어도 하나의 가요성 조인트 조립체에 장착된 장착 구조체를 더 포함하며, 상기 장착 구조체는 패터닝 기구에 장착되도록 구성되는
장치. The method of claim 1,
Further comprising a mounting structure mounted to the at least one flexible joint assembly, the mounting structure configured to be mounted to the patterning instrument.
Device. 제1항에 있어서,
적어도 하나의 가요성 조인트 조립체에 장착된 장착 구조체를 더 포함하며, 상기 장착 구조체는 스캐닝 프로브 기구에 장착되도록 구성되는
장치. The method of claim 1,
Further comprising a mounting structure mounted to the at least one flexible joint assembly, the mounting structure configured to be mounted to the scanning probe instrument.
Device. 제1항에 있어서,
장치에 결합된 신호전파 시스템을 더 포함하고, 상기 신호전파 시스템은 평행 배향이 성취될 때 신호를 전파하도록 구성되는
장치.The method of claim 1,
And a signal propagation system coupled to the apparatus, wherein the signal propagation system is configured to propagate a signal when parallel orientation is achieved.
Device. 제11항에 있어서,
신호전파 시스템은 전기 회로를 포함하고,
상기 전기 회로는
전기 소스와,
전기 소스에 전기 결합되는 광 소스와,
가요성 조인트 조립체에 장착되고 전기 소스에 전기 결합되는 장착 구조체로서, 상기 장착 구조체의 일 단부에서 힌지 부재를 통해 패터닝 기구에 장착되도록 구성된, 장착 구조체와,
전기 소스에 전기 결합되고 장착 구조체의 타 단부를 지지하도록 구성된 지지 부재를 포함하는
장치.12. The method of claim 11,
The signal propagation system includes an electrical circuit,
The electrical circuit
With electric source,
A light source electrically coupled to the electrical source,
A mounting structure mounted to the flexible joint assembly and electrically coupled to an electrical source, the mounting structure configured to be mounted to the patterning instrument via a hinge member at one end of the mounting structure;
A support member electrically coupled to the electrical source and configured to support the other end of the mounting structure;
Device. 장치이며,
나노스코픽 팁의 어레이를 장착하도록 구성된 지지 구조체로서, 상기 어레이는 어레이가 표면에 접촉할 때 기판의 표면상에 패턴을 형성하도록 구성되는, 지지 구조체와,
지지 구조체에 장착된 적어도 하나의 자성 가요성 조인트 조립체를 포함하며,
적어도 하나의 자성 가요성 조인트 조립체는
볼과,
볼을 수용하도록 형성된 오목부를 포함하는 자성 조인트 부재를 포함하고,
자성 가요성 조인트 조립체는 대상이 표면에 접촉할 때 어레이가 표면에 대해 평행 배향을 성취하도록 구성되는
장치. Device,
A support structure configured to mount an array of nanoscopic tips, the array being configured to form a pattern on the surface of the substrate when the array contacts the surface;
At least one magnetic flexible joint assembly mounted to a support structure,
At least one magnetic flexible joint assembly
Ball,
A magnetic joint member comprising a recess formed to receive a ball,
The magnetic flexible joint assembly is configured such that the array achieves parallel orientation with respect to the surface when the object contacts the surface.
Device. 제13항에 있어서,
적어도 하나의 가요성 조인트 조립체는 기판과의 접촉이 해제된 이후에 평행 배향을 유지하도록 구성되는
장치.The method of claim 13,
The at least one flexible joint assembly is configured to maintain parallel orientation after contact with the substrate is released.
Device. 장치이며,
대상을 장착하도록 구성된 지지 구조체로서, 상기 대상은 대상이 표면에 접촉할 때 기판의 표면상에 패턴을 형성하도록 구성된 복수의 돌출부를 포함하는, 지지 구조체와,
지지 구조체에 장착된 복수의 가요성 조인트 조립체를 포함하며,
상기 복수의 가요성 조인트 조립체는
지지 구조체에 평행한 제1 축을 따라 위치된 제1 가요성 조인트 조립체와,
제1 축을 따라 제1 가요성 조인트 조립체에 대향하여 위치되는 제2 가요성 조인트 조립체와,
지지 구조체에 평행하고 제1 축에 수직인 제2 축을 따라 위치되는 제3 가요성 조인트 조립체와,
제2 축을 따라 제3 가요성 조인트 조립체에 대향하여 위치되는 제4 가요성 조인트 조립체를 포함하여,
복수의 가요성 조인트 조립체는 대상이 표면에 접촉할 때 대상이 표면에 대해 평행 배향을 성취하도록 구성되는
장치.Device,
A support structure configured to mount a subject, the subject comprising a plurality of protrusions configured to form a pattern on the surface of the substrate when the subject contacts the surface;
A plurality of flexible joint assemblies mounted to the support structure,
The plurality of flexible joint assemblies
A first flexible joint assembly positioned along a first axis parallel to the support structure;
A second flexible joint assembly positioned opposite the first flexible joint assembly along the first axis;
A third flexible joint assembly positioned along a second axis parallel to the support structure and perpendicular to the first axis;
A fourth flexible joint assembly positioned opposite the third flexible joint assembly along the second axis,
The plurality of flexible joint assemblies are configured such that the object achieves parallel orientation with respect to the surface when the object contacts the surface.
Device. 제15항에 있어서,
복수의 가요성 조인트 조립체는 또한 표면과의 접촉이 해제된 이후에 평행 배향을 유지하도록 구성되는
장치.16. The method of claim 15,
The plurality of flexible joint assemblies are also configured to maintain parallel orientation after contact with the surface is released.
Device. 제15항에 있어서,
대상은 스캐닝 프로브 팁의 어레이인
장치.16. The method of claim 15,
The target is an array of scanning probe tips
Device. 제15항에 있어서,
가요성 조인트 조립체 중 하나 이상은
볼과,
볼에 장착되고, 볼을 수용하도록 형성된 오목부를 포함하는 조인트 부재를 포함하는
장치.16. The method of claim 15,
One or more of the flexible joint assemblies
Ball,
A joint member mounted to the ball, the joint member including a recess formed to receive the ball;
Device. 제15항에 있어서,
가요성 조인트 조립체 중 하나 이상은 자성 가요성 조인트 조립체이며,
상기 자성 가요성 조인트 조립체는
볼과,
볼에 장착되고, 볼을 수용하도록 형성된 오목부를 포함하는 조인트 부재를 포함하고,
볼 또는 조인트 부재는 자성인
장치.16. The method of claim 15,
At least one of the flexible joint assemblies is a magnetic flexible joint assembly,
The magnetic flexible joint assembly
Ball,
A joint member mounted to the ball and comprising a recess formed to receive the ball,
The ball or joint member is magnetic
Device. 제15항에 있어서,
가요성 조인트 조립체 중 하나 이상은 자성 가요성 조인트 조립체이며,
상기 자성 가요성 조인트 조립체는
볼과,
볼에 장착되고, 볼을 수용하도록 형성된 오목부를 포함하는 조인트 부재를 포함하고,
볼은 자성인
장치.16. The method of claim 15,
At least one of the flexible joint assemblies is a magnetic flexible joint assembly,
The magnetic flexible joint assembly
Ball,
A joint member mounted to the ball and comprising a recess formed to receive the ball,
Ball is magnetic
Device. 제15항에 있어서,
가요성 조인트 조립체 중 하나 이상은 자성 가요성 조인트 조립체이며,
상기 자성 가요성 조인트 조립체는
볼과,
볼에 장착되고, 볼을 수용하도록 형성된 오목부를 포함하는 조인트 부재를 포함하고,
조인트 부재는 자성인
장치.16. The method of claim 15,
At least one of the flexible joint assemblies is a magnetic flexible joint assembly,
The magnetic flexible joint assembly
Ball,
A joint member mounted to the ball and comprising a recess formed to receive the ball,
Joint member is magnetic
Device. 제15항에 있어서,
가요성 조인트 조립체 각각은
볼과,
볼에 장착되고, 볼을 수용하도록 형성된 오목부를 포함하는 조인트 부재를 포함하고,
조인트 부재는 소켓인
장치.16. The method of claim 15,
Each flexible joint assembly
Ball,
A joint member mounted to the ball and comprising a recess formed to receive the ball,
The joint member is a socket
Device. 제15항에 있어서,
가요성 조인트 조립체 각각은
볼과,
볼에 장착되고, 볼을 수용하도록 형성된 오목부를 포함하는 조인트 부재를 포함하고,
제1 가요성 조인트 조립체 및 제3 가요성 조인트 조립체의 조인트 부재는 소켓이고, 또한, 제2 가요성 조인트 조립체 및 제4 가요성 조인트 조립체의 조인트 부재는 2개의 대항하는 긴 측부 및 2개의 대향하는 짧은 측부를 갖는 소켓인
장치.16. The method of claim 15,
Each flexible joint assembly
Ball,
A joint member mounted to the ball and comprising a recess formed to receive the ball,
The joint members of the first flexible joint assembly and the third flexible joint assembly are sockets, and the joint members of the second flexible joint assembly and the fourth flexible joint assembly are two opposing long sides and two opposing sides. Socket with short sides
Device. 제15항에 있어서,
지지 구조체 위에 위치되고 제1 가요성 조인트 조립체 및 제2 가요성 조인트 조립체에 장착되는 중간 구조체와,
중간 구조체 위에 위치되고 제3 가요성 조인트 조립체 및 제4 가요성 조인트 조립체에 장착되는 상부 구조체를 더 포함하는
장치.16. The method of claim 15,
An intermediate structure positioned over the support structure and mounted to the first flexible joint assembly and the second flexible joint assembly;
And further comprising an upper structure positioned over the intermediate structure and mounted to the third flexible joint assembly and the fourth flexible joint assembly.
Device. 제24항에 있어서,
지지 구조체 및 중간 구조체의 형상은 대상의 제2 축 주위로의 회전을 허용하지만 대상의 제1 축 주위로의 회전을 제한하도록 작동하고, 중간 구조체 및 상부 구조체의 형상은 대상의 제1 축 주위로의 회전을 허용하지만 대상의 제2 축 주위로의 회전을 제한하도록 작동하는
장치.25. The method of claim 24,
The shapes of the support structure and the intermediate structure allow rotation around the second axis of the subject but limit the rotation about the first axis of the subject, and the shapes of the intermediate structure and the superstructure are around the first axis of the subject. To allow rotation of the but to limit rotation around the target's second axis
Device. 제24항에 있어서,
장치는 지지 구조체와 중간 구조체 사이에 위치된 제1 자석 및 제2 자석, 중간 구조체와 상부 구조체 사이에 위치된 제3 자석 및 제4 자석을 더 포함하며,
제1 자석은 제1 가요성 조립체에 장착되고, 제2 자석은 제2 가요성 조립체에 장착되고, 제3 자석은 제3 가요성 조립체에 장착되고, 제4 자석은 제4 가요성 조립체에 장착되는
장치.25. The method of claim 24,
The apparatus further includes a first magnet and a second magnet located between the support structure and the intermediate structure, a third magnet and a fourth magnet located between the intermediate structure and the superstructure,
The first magnet is mounted to the first flexible assembly, the second magnet is mounted to the second flexible assembly, the third magnet is mounted to the third flexible assembly, and the fourth magnet is mounted to the fourth flexible assembly. felled
Device. 제24항에 있어서,
지지 구조체, 중간 구조체, 및 상부 구조체 각각은 대상을 볼 수 있도록 구성된 중심 구멍을 포함하는
장치.25. The method of claim 24,
Each of the support structure, the intermediate structure, and the superstructure includes a central hole configured to view the object.
Device. 제24항에 있어서,
상부 구조체에 장착된 장착 구조체를 더 포함하며, 상기 장착 구조체는 패터닝 기구에 장착되도록 구성되는
장치.25. The method of claim 24,
Further comprising a mounting structure mounted to the superstructure, the mounting structure configured to be mounted to the patterning instrument.
Device. 제24항에 있어서,
상부 구조체에 장착된 장착 구조체를 더 포함하며, 상기 장착 구조체는 스캐닝 프로브 기구에 장착되도록 구성되는
장치.25. The method of claim 24,
Further comprising a mounting structure mounted to the superstructure, the mounting structure configured to be mounted to the scanning probe instrument.
Device. 제15항에 있어서,
지지 구조체는 복수의 돌출부를 코팅하기 위한 기기에 장착되도록 구성되는
장치.16. The method of claim 15,
The support structure is configured to be mounted to the device for coating the plurality of protrusions
Device. 제15항에 있어서,
지지 구조체는 복수의 돌출부를 코팅하기 위한 기기에 지지 구조체를 장착하기 위한 하나 이상의 자석을 포함하는
장치.16. The method of claim 15,
The support structure includes one or more magnets for mounting the support structure to a device for coating the plurality of protrusions.
Device. 장치이며,
나노스코픽 팁의 어레이를 장착하도록 구성된 지지 구조체로서, 상기 어레이는 어레이가 표면에 접촉할 때 기판의 표면상에 패턴을 형성하도록 구성되는, 지지 구조체와,
지지 구조체에 장착되고 지지 구조체에 평행한 제1 축을 따라 위치되는 제1 자성 가요성 조인트 조립체와,
지지 구조체에 장착되고 제1 축을 따라 제1 자성 가요성 조인트 조립체에 대향하게 위치되는 제2 자성 가요성 조인트 조립체와,
지지 구조체 위에 위치되고 제1 자성 가요성 조인트 조립체 및 제2 자성 가요성 조인트 조립체에 장착되는 중간 구조체와,
중간 구조체에 장착되고 지지 구조체에 평행하고 제1 축에 수직인 제2축을 따라 위치되는 제3 자성 가요성 조인트 조립체와,
중간 구조체에 장착되고 제2 축을 따라 제3 자성 가요성 조인트 조립체에 대향하여 위치되는 제4 자성 가요성 조인트 조립체와,
중간 구조체 위에 위치되고 제3 자성 가요성 조인트 조립체 및 제4 자성 가요성 조인트 조립체에 장착되는 상부 구조체를 포함하고,
각각의 자성 가요성 조인트 조립체는
볼과,
볼을 수용하도록 형성된 오목부를 포함하는 조인트 부재를 포함하고,
볼 또는 조인트 부재는 자성이고,
또한, 자성 가요성 조인트 조립체는 어레이가 표면에 접촉할 때 어레이가 표면에 대해 평행 배향을 성취하도록 구성되는
장치. Device,
A support structure configured to mount an array of nanoscopic tips, the array being configured to form a pattern on the surface of the substrate when the array contacts the surface;
A first magnetic flexible joint assembly mounted to the support structure and positioned along a first axis parallel to the support structure;
A second magnetic flexible joint assembly mounted to the support structure and positioned opposite the first magnetic flexible joint assembly along the first axis;
An intermediate structure positioned over the support structure and mounted to the first magnetic flexible joint assembly and the second magnetic flexible joint assembly;
A third magnetic flexible joint assembly mounted to the intermediate structure and positioned along a second axis parallel to the support structure and perpendicular to the first axis;
A fourth magnetic flexible joint assembly mounted to the intermediate structure and positioned opposite the third magnetic flexible joint assembly along the second axis;
An upper structure positioned over the intermediate structure and mounted to the third magnetic flexible joint assembly and the fourth magnetic flexible joint assembly,
Each magnetic flexible joint assembly
Ball,
A joint member comprising a recess formed to receive a ball,
The ball or joint member is magnetic,
In addition, the magnetic flexible joint assembly is configured such that the array achieves parallel orientation with respect to the surface when the array contacts the surface.
Device. 제32항에 있어서,
자성 가요성 조인트 조립체는 또한 표면과의 접촉이 해제될 때 평행 배향을 유지하도록 구성되는
장치.33. The method of claim 32,
The magnetic flexible joint assembly is also configured to maintain parallel orientation when the contact with the surface is released.
Device. 패터닝 기구 및 장치를 포함하는 기기이며,
장치는 패터닝 기구에 장착되고,
또한 장치는
대상을 장착하도록 구성된 지지 구조체로서, 상기 대상은 대상이 표면에 접촉할 때 기판의 표면상에 패턴을 형성하도록 구성된 복수의 돌출부를 포함하는, 지지 구조체와,
지지 구조체에 장착되고 대상이 표면에 접촉할 때 대상이 표면에 대해 평행 배향을 성취하도록 구성된 적어도 하나의 가요성 조인트 조립체를 포함하는
기기.An apparatus including a patterning mechanism and an apparatus,
The device is mounted to a patterning instrument,
Also the device
A support structure configured to mount a subject, the subject comprising a plurality of protrusions configured to form a pattern on the surface of the substrate when the subject contacts the surface;
At least one flexible joint assembly mounted to the support structure and configured to achieve parallel orientation with respect to the surface when the object contacts the surface.
device. 제34항에 있어서,
대상은 스캐닝 프로브 팁의 어레이인
기기.35. The method of claim 34,
The target is an array of scanning probe tips
device. 제34항에 있어서,
패터닝 기구는 스캐닝 프로브 기구인
기기.35. The method of claim 34,
The patterning instrument is a scanning probe instrument
device. 제34항에 있어서,
패터닝 기구는
적어도 5개의 나노 위치설정 스테이지를 포함하는 적어도 하나의 다축 조립체와,
적어도 하나의 스캐닝 프로브 팁 조립체로서, 스캐닝 프로브 팁 조립체 및 다축 조립체는 스캐닝 프로브 팁 조립체로부터 기판으로 재료를 운반하도록 구성되고, 상기 기판은 다축 조립체에 의해 위치되는, 적어도 하나의 스캐닝 프로브 팁 조립체와,
적어도 하나의 관찰 조립체와,
적어도 하나의 제어기를 포함하는
기기.35. The method of claim 34,
Patterning instruments
At least one multi-axis assembly comprising at least five nano positioning stages,
At least one scanning probe tip assembly, wherein the scanning probe tip assembly and the multi-axis assembly are configured to convey material from the scanning probe tip assembly to the substrate, the substrate being positioned by the multi-axis assembly;
At least one observation assembly,
Including at least one controller
device. 제13항에 따른 스캐닝 프로브 기구 및 장치를 포함하는 기기이며,
상기 장치는 스캐닝 프로브 기구에 장착되는
기기.An apparatus comprising a scanning probe mechanism and apparatus according to claim 13,
The apparatus is mounted to a scanning probe instrument
device. 제15항에 따른 스캐닝 프로브 기구 및 장치를 포함하는 기기이며,
상기 장치는 스캐닝 프로브 기구에 장착되는
기기.An apparatus comprising the scanning probe mechanism and apparatus according to claim 15,
The apparatus is mounted to a scanning probe instrument
device. 제32항에 따른 스캐닝 프로브 기구 및 장치를 포함하는 기기이며,
상기 장치는 스캐닝 프로브 기구에 장착되는
기기.An apparatus comprising the scanning probe mechanism and apparatus according to claim 32,
The apparatus is mounted to a scanning probe instrument
device. 방법이며,
장치를 제공하는 단계로서, 상기 장치는
대상을 장착하도록 구성된 지지 구조체로서, 상기 대상은 대상이 표면에 접촉할 때 기판의 표면상에 패턴을 형성하도록 구성된 복수의 돌출부를 포함하는, 지지 구조체와,
지지 구조체에 장착되고 대상이 표면에 접촉할 때 대상이 표면에 대해 평행 배향을 성취하도록 구성된 적어도 하나의 가요성 조인트 조립체를 포함하는, 장치를 제공하는 단계와,
지지 구조체에 대상을 장착하는 단계와,
기판에 장착 대상을 접촉시키는 단계와,
대상이 표면에 대해 평행 배향을 성취하게 하는 단계를 포함하는
방법.Way,
Providing a device, the device comprising
A support structure configured to mount a subject, the subject comprising a plurality of protrusions configured to form a pattern on the surface of the substrate when the subject contacts the surface;
Providing at least one flexible joint assembly mounted to the support structure and configured to achieve parallel orientation with respect to the surface when the object contacts the surface;
Mounting the object to the support structure,
Contacting the mounting object with the substrate;
Causing the object to achieve parallel orientation with respect to the surface
Way. 제41항에 있어서,
대상의 표면과의 접촉을 해제하는 단계를 더 포함하며, 접촉이 해제된 이후에 평행 배향이 유지되는
방법.42. The method of claim 41,
Releasing contact with the surface of the subject, wherein the parallel orientation is maintained after the contact is released.
Way. 제41항에 있어서,
돌출부 중 적어도 일부에 잉크 조성물을 제공하는 단계를 더 포함하는
방법.42. The method of claim 41,
Further comprising providing an ink composition to at least some of the protrusions
Way. 제41항에 있어서,
돌출부 중 적어도 일부에 잉크 조성물을 제공하는 단계 및 돌출부로부터 표면에 잉크 조성물을 전달하는 단계를 더 포함하는
방법.42. The method of claim 41,
Providing the ink composition to at least some of the protrusions and delivering the ink composition from the protrusions to the surface;
Way. 제41항에 있어서,
대상은 스캐닝 프로브 팁의 어레이인
방법.42. The method of claim 41,
The target is an array of scanning probe tips
Way. 방법이며,
제13항에 따른 장치를 제공하는 단계와,
지지 구조체에 어레이를 장착하는 단계와,
장착된 어레이를 기판에 접촉시키는 단계와,
어레이가 표면에 대해 평행 배향을 성취하게 하는 단계를 포함하는
방법.Way,
Providing an apparatus according to claim 13,
Mounting the array to the support structure;
Contacting the mounted array with a substrate,
Causing the array to achieve parallel orientation with respect to the surface
Way. 방법이며,
제15항에 따른 장치를 제공하는 단계와,
지지 구조체에 어레이를 장착하는 단계와,
장착된 어레이를 기판에 접촉시키는 단계와,
어레이가 표면에 대해 평행 배향을 성취하게 하는 단계를 포함하는
방법.Way,
Providing an apparatus according to claim 15,
Mounting the array to the support structure;
Contacting the mounted array with a substrate,
Causing the array to achieve parallel orientation with respect to the surface
Way. 방법이며,
제32항에 따른 장치를 제공하는 단계와,
지지 구조체에 어레이를 장착하는 단계와,
장착된 어레이를 기판에 접촉시키는 단계와,
어레이가 표면에 대해 평행 배향을 성취하게 하는 단계를 포함하는
방법.Way,
Providing an apparatus according to claim 32,
Mounting the array to the support structure;
Contacting the mounted array with a substrate,
Causing the array to achieve parallel orientation with respect to the surface
Way. 방법이며,
장치를 제공하는 단계로서, 상기 장치는
대상을 장착하도록 구성된 지지 구조체로서, 상기 대상은 대상이 표면에 접촉할 때 기판의 표면상에 패턴을 형성하도록 구성된 복수의 돌출부를 포함하는, 지지 구조체와,
지지 구조체에 장착되고 대상이 표면에 접촉할 때 대상이 표면에 대해 평행 배향을 성취하도록 구성된 적어도 하나의 가요성 조인트 조립체를 포함하는, 장치를 제공하는 단계와,
지지 구조체에 대상을 장착하는 단계와,
돌출부 중 적어도 일부에 잉크 조성물을 제공하는 단계와,
돌출부로부터 표면으로 잉크 조성물을 전달하는 단계를 포함하는
방법.Way,
Providing a device, the device comprising
A support structure configured to mount a subject, the subject comprising a plurality of protrusions configured to form a pattern on the surface of the substrate when the subject contacts the surface;
Providing at least one flexible joint assembly mounted to the support structure and configured to achieve parallel orientation with respect to the surface when the object contacts the surface;
Mounting the object to the support structure,
Providing an ink composition to at least some of the protrusions,
Delivering the ink composition from the protrusions to the surface;
Way. 제49항에 있어서,
대상은 스캐닝 프로브 팁의 어레이인
방법.50. The method of claim 49,
The target is an array of scanning probe tips
Way. 방법이며,
제13항에 따른 장치를 제공하는 단계와,
지지 구조체에 어레이를 장착하는 단계와,
스캐닝 프로브 팁 중 적어도 일부에 잉크 조성물을 제공하는 단계와,
스캐닝 프로브 팁으로부터 표면으로 잉크 조성물을 전달하는 단계를 포함하는
방법.Way,
Providing an apparatus according to claim 13,
Mounting the array to the support structure;
Providing an ink composition to at least a portion of the scanning probe tip,
Delivering the ink composition from the scanning probe tip to the surface;
Way. 방법이며,
제15항에 따른 장치를 제공하는 단계와,
지지 구조체에 어레이를 장착하는 단계와,
스캐닝 프로브 팁 중 적어도 일부에 잉크 조성물을 제공하는 단계와,
스캐닝 프로브 팁으로부터 표면으로 잉크 조성물을 전달하는 단계를 포함하는
방법.Way,
Providing an apparatus according to claim 15,
Mounting the array to the support structure;
Providing an ink composition to at least a portion of the scanning probe tip,
Delivering the ink composition from the scanning probe tip to the surface;
Way. 방법이며,
제32항에 따른 장치를 제공하는 단계와,
지지 구조체에 어레이를 장착하는 단계와,
스캐닝 프로브 팁 중 적어도 일부에 잉크 조성물을 제공하는 단계와,
스캐닝 프로브 팁으로부터 표면으로 잉크 조성물을 전달하는 단계를 포함하는
방법.Way,
Providing an apparatus according to claim 32,
Mounting the array to the support structure;
Providing an ink composition to at least a portion of the scanning probe tip,
Delivering the ink composition from the scanning probe tip to the surface;
Way. 지지 구조체에의 대상의 장착을 용이하게 하도록 구성된 장착 고정구이며,
상기 대상은 대상이 표면에 접촉할 때 기판의 표면상에 패턴을 형성하도록 구성된 복수의 돌출부를 포함하는
장착 고정구.A mounting fixture configured to facilitate mounting of the object to the support structure,
The object includes a plurality of protrusions configured to form a pattern on the surface of the substrate when the object contacts the surface.
Mounting fixture. 제54항에 있어서,
고정구는 지지 구조체에의 대상의 접착 장착을 용이하게 하도록 구성되는
장착 고정구.55. The method of claim 54,
The fixture is configured to facilitate adhesive mounting of the object to the support structure.
Mounting fixture. 제54항에 있어서,
지지 구조체는, 지지 구조체에 장착된 적어도 하나의 가요성 조인트 조립체를 포함하는 장치에 결합되도록 구성되고 대상이 표면에 접촉할 때 대상이 표면에 대해 평행 배향을 성취하도록 구성되는
장착 고정구.55. The method of claim 54,
The support structure is configured to be coupled to an apparatus including at least one flexible joint assembly mounted to the support structure and configured to achieve parallel orientation with respect to the surface when the object contacts the surface.
Mounting fixture. 제54항에 있어서,
대상은 스캐닝 프로브 팁의 어레이인
장착 고정구.55. The method of claim 54,
The target is an array of scanning probe tips
Mounting fixture. 제54항에 있어서,
장착 고정구는 장착 공정 동안 대상상의 장착 표면을 노출 상태로 남겨두면서 고정 위치에 대상을 보유하도록 구성된 공동을 포함하는
장착 고정구.55. The method of claim 54,
The mounting fixture includes a cavity configured to hold the object in a fixed position while leaving the mounting surface on the object exposed during the mounting process.
Mounting fixture. 제54항에 있어서,
장착 고정구는 장착 공정 동안 대상상의 장착 표면을 노출 상태로 남겨두면서 고정 위치에 대상을 보유하도록 구성된 공동을 포함하고, 또한 상기 공동은 대상의 에지의 적어도 일부를 따라 대상을 지지하도록 구성된 립을 포함하는
장착 고정구.55. The method of claim 54,
The mounting fixture includes a cavity configured to hold the object in a fixed position while leaving the mounting surface on the object exposed during the mounting process, the cavity further comprising a lip configured to support the object along at least a portion of the edge of the object.
Mounting fixture. 제54항에 있어서,
장착 고정구는 대상의 장착 표면에 배치되는 지지 구조체의 표면을 수용하도록 형성된 채널을 포함하는
장착 고정구. 55. The method of claim 54,
The mounting fixture includes a channel configured to receive a surface of the support structure disposed on the mounting surface of the subject.
Mounting fixture. 제54항에 있어서,
장착 고정구는 대상의 장착 표면의 정상의 고정 위치에 지지 구조체를 보유하도록 구성된 클리핑 부재를 포함하는
장착 고정구.55. The method of claim 54,
The mounting fixture includes a clipping member configured to hold the support structure at a top fixed position of the mounting surface of the subject.
Mounting fixture. 제54항에 있어서,
장착 고정구는
장착 공정 동안 대상상의 장착 표면을 노출 상태로 남겨두면서 고정 위치에 대상을 보유하도록 구성된 공동과,
대상의 장착 표면에 배치되는 지지 구조체의 표면을 수용하도록 형성된 채널과,
대상의 장착 표면의 정상의 고정 위치에 지지 구조체를 보유하도록 구성된 클리핑 부재를 포함하는
장착 고정구.55. The method of claim 54,
Mounting fixture
A cavity configured to hold the subject in a fixed position while leaving the mounting surface on the subject exposed during the mounting process,
A channel formed to receive a surface of the support structure disposed on the mounting surface of the subject,
And a clipping member configured to hold the support structure at a top fixed position of the mounting surface of the subject
Mounting fixture. 방법이며,
제54항의 장착 고정구를 제공하는 단계와,
장착 고정구를 사용하여 지지 구조체에 대상을 장착하는 단계를 포함하는
방법.Way,
Providing the mounting fixture of claim 54,
Mounting the object to the support structure using a mounting fixture;
Way. 제63항에 있어서,
대상의 장착 표면에 접착제 또는 풀을 가하는 단계를 더 포함하는
방법.The method of claim 63, wherein
Further comprising applying glue or glue to the mounting surface of the subject
Way. 제1항의 장치를 포함하는 키트.Kit comprising the apparatus of claim 1. 방법이며,
제1항에 따른 장치를 제공하는 단계로서, 장치는, 지지 구조체와, 대상과, 적어도 하나의 가요성 조인트 조립체를 포함하며, 복수의 돌출부가 복수의 캔틸레버 위에 배치되는, 장치를 제공하는 단계와,
복수의 돌출부를 기판 표면에 접촉시키는 단계와,
복수의 캔틸레버를 편향시키는 단계와,
복수의 돌출부와 기판 표면 사이의 표면 접촉을 나타내는 광학 변화를 관찰하는 단계와,
지지 구조체에 장착된 적어도 하나의 가요성 조인트 조립체를 사용하여 복수의 돌출부를 추가 레벨링하는 단계를 포함하는
방법.Way,
Providing a device according to claim 1, wherein the device comprises a support structure, a subject, at least one flexible joint assembly, a plurality of protrusions disposed over the plurality of cantilevers; ,
Contacting the plurality of protrusions with the substrate surface;
Deflecting the plurality of cantilevers;
Observing optical changes indicative of surface contact between the plurality of protrusions and the substrate surface;
Further leveling the plurality of protrusions using at least one flexible joint assembly mounted to the support structure.
Way. 제66항에 있어서,
적어도 하나의 가요성 조인트 조립체는 운동 마찰 계수 및 정지 마찰 계수에 의해 특징지어지고, 운동 마찰 계수는 복수의 돌출부의 이동을 허용하고 복수의 돌출부가 기판 표면에 접촉할 때 평행 배향을 성취할 수 있을 정도로 충분히 낮고, 정지 마찰 계수는 기판 표면과의 접촉이 해제된 이후에 복수의 돌출부의 평행 배향을 유지시킬 정도로 충분히 높은
방법.67. The method of claim 66,
At least one flexible joint assembly is characterized by a coefficient of kinetic friction and a coefficient of static friction, the coefficient of kinetic friction allowing movement of the plurality of protrusions and being able to achieve parallel orientation when the plurality of protrusions contact the substrate surface. Low enough to be sufficient, and the static friction coefficient high enough to maintain parallel orientation of the plurality of protrusions after contact with the substrate surface is released
Way. 제66항에 있어서,
적어도 하나의 가요성 조인트 조립체는
볼과,
볼에 장착되고 볼을 수용하도록 형성된 오목부를 포함하는 조인트 부재를 포함하고,
상기 추가 레벨링하는 단계는 오목부에서 볼을 회전시키는 단계를 포함하는
방법. 67. The method of claim 66,
At least one flexible joint assembly
Ball,
A joint member mounted to the ball and including a recess formed to receive the ball,
The further leveling includes rotating the ball in the recess.
Way. 제68항에 있어서,
볼 또는 조인트 부재 중 적어도 하나의 자성인
방법.69. The method of claim 68,
Magnetic of at least one of the ball or joint member
Way.
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