双面压印光刻系统

1.一种双面压印光刻系统，包括：
介质支撑单元，支撑介质，其中，所述介质的两个表面涂覆有UV硬化树脂；
第一模具支撑单元和第二模具支撑单元，分别支撑第一模具和第二模具，并分别设置在介质支撑单元之上和之下；
竖直运动装置，使介质支撑单元、第一模具支撑单元和第二模具支撑单元中的至少一个竖直地运动；
第一UV照射装置，安装在第一模具支撑单元之上，以照射UV光线；
第二UV照射装置，安装在第二模具支撑单元之下，以照射UV光线；
腔室，容纳介质支撑单元、第一模具支撑单元和第二模具支撑单元；
X-Y台，沿着两个轴向驱动第二模具支撑单元；
锁定装置，选择性地将第二模具支撑单元固定到介质支撑单元，
其中，第一模具支撑单元固定地安装在腔室中，介质支撑单元可运动地安装在第一模具支撑单元和第二模具支撑单元之间，竖直运动装置驱动第二模具支撑单元。
2.如权利要求1所述的双面压印光刻系统，还包括：
真空设备，连接到腔室。
3.如权利要求1所述的双面压印光刻系统，还包括安装在腔室之上的直线导向件，其中，第一UV照射装置安装在直线导向件上。
4.如权利要求3所述的双面压印光刻系统，还包括安装在直线导向件上的对齐光学装置。
5.如权利要求1所述的双面压印光刻系统，其中，第二UV照射装置是将从第一UV照射装置接收的UV光线供应给第二模具的光路改变构件。
6.如权利要求5所述的双面压印光刻系统，其中，第二UV照射装置包括环形的凹镜。
7.如权利要求5所述的双面压印光刻系统，还包括UV降低滤光器，该UV降低滤光器安装在UV光线从第一UV照射装置进入到第一模具的区域，以降低照射到第一模具上的UV光线的强度。
8.如权利要求7所述的双面压印光刻系统，其中，UV降低滤光器是中性密度滤光器。
9.如权利要求1所述的双面压印光刻系统，还包括使第二模具支撑单元旋转的旋转台。
10.如权利要求1所述的双面压印光刻系统，还包括双面涂覆装置，该双面涂覆装置同时将UV硬化树脂涂覆在介质的两个表面上，其中，该双面涂覆装置包括：
固定卡盘，将介质固定；
竖直驱动单元，使固定卡盘竖直地运动；
旋转驱动单元，使固定卡盘旋转；
树脂储存单元，包含有UV硬化树脂。

双面压印光刻系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种压印光刻系统(imprinting lithography system)，更具体地讲，涉及一种在将被图案化的介质的两面进行纳米压印的双面压印光刻系统。\n背景技术\n[0002] 压印光刻是一种利用压力直接在基底上压印模具图案(mold pattern)的技术。\n在这种情况下，在基底上压印复杂的台阶差(complicated step difference)可被相对简单地形成。在传统的方法中，需要多个光刻工艺来图案化复杂的台阶差。然而，在压印光刻中，由于模具图案被直接压印在基底上，所以通过一次压迫来完成压印。因此，当转印多台阶形状时，压印光刻非常实用。\n[0003] 压印光刻大体上可分成两种方法。第一种方法是用热模压印浮雕图案或者热压印光刻，其中，利用热形成具有流体的聚合物层，接着，通过将聚合物层与具有期望的图案的图案化模具接触，并物理地将它们彼此压在一起而在聚合物层上形成期望的图案。\n[0004] 第二种方法是紫外(UV)辅助压印光刻，其中，具有低粘性的UV树脂被涂覆在基底上，接着，使UV树脂接触具有图案的模具，通过照射UV光线使UV树脂硬化而形成期望的图案。在UV辅助压印光刻法中，由于必须使用UV光线使UV树脂硬化，所以必须使用例如石英形成的透明模具。\n[0005] 上述两种方法根据它们的优点和缺点被广泛用于各种领域。\n[0006] 具体地讲，已经进行了大量的尝试以使用UV辅助压印光刻技术来制造硬盘驱动器(HDD)的图案化介质。与利用高温高压进行的热压印方法相比，由于利用低温低压进行UV辅助压印光刻方法，所以尤其在进行纳米级图案化时，UV辅助压印光刻方法具有优势。\n[0007] 然而，为了使用用于制造图案化介质的UV辅助压印光刻技术，制造图案化介质的工艺必须与制造传统的HDD介质的工艺兼容，并且为了实现大规模生产，需要在图案化介质的两面进行纳米压印工艺。\n发明内容\n[0008] 为了解决上述和/或其它问题，本发明提供一种双面压印光刻系统，该双面压印光刻系统通过应用UV辅助压印光刻技术来对图案化介质的两面进行压印，从而制造硬盘驱动器(HDD)的图案化介质。\n[0009] 根据本发明的一方面，提供一种双面压印光刻系统，该双面压印光刻系统包括：介质支撑单元，支撑介质，其中，所述介质的两个表面涂覆有紫外(UV)硬化树脂；第一模具支撑单元和第二模具支撑单元，分别支撑第一模具和第二模具，并分别设置在介质支撑单元之上和之下；竖直运动装置，使介质支撑单元、第一模具支撑单元和第二模具支撑单元中的至少一个竖直地运动；第一UV照射装置，安装在第一模具支撑单元之上，以照射UV光线；\n第二UV照射装置，安装在第二模具支撑单元之下，以照射UV光线。\n[0010] 所述双面压印光刻系统还可包括：腔室，容纳介质支撑单元、第一模具支撑单元和第二模具支撑单元；真空设备，连接到腔室。\n[0011] 所述双面压印光刻系统还可包括安装在腔室之上的直线导向件，其中，第一UV照射装置安装在直线导向件上。\n[0012] 所述双面压印光刻系统还可包括安装在直线导向件上的对齐光学装置。\n[0013] 第二UV照射装置可以是将从第一UV照射装置接收的UV光线供应给第二模具的光路改变构件。该光路改变构件可包括环形的凹镜。\n[0014] 所述双面压印光刻系统还可包括UV降低滤光器，该UV降低滤光器安装在UV光线从第一UV照射装置进入到第一模具的区域，以降低照射到第一模具上的UV光线的强度。该UV降低滤光器可以是中性密度(ND)滤光器。\n[0015] 第一模具支撑单元可固定地安装在腔室中，介质支撑单元可以可运动地安装在第一模具支撑单元和第二模具支撑单元之间，竖直运动装置可驱动第二模具支撑单元。\n[0016] 所述双面压印光刻系统还可包括：X-Y台，沿着两个轴向驱动第二模具支撑单元；\n锁定装置，选择性地固定第二模具支撑单元和介质支撑单元。\n[0017] 所述双面压印光刻系统还可包括使第二模具支撑单元旋转的旋转台。\n[0018] 所述双面压印光刻系统还可包括双面涂覆装置，该双面涂覆装置同时将UV硬化树脂涂覆在介质的两个表面上，其中，该双面涂覆装置包括：固定卡盘，将介质固定；竖直驱动单元，使固定卡盘竖直地运动；旋转驱动单元，使固定卡盘旋转；树脂储存单元，包含有UV硬化树脂。\n附图说明\n[0019] 通过参照附图对本发明的示例性实施例进行的详细描述，本发明的上述和其它特点以及优点将会变得更加清楚，其中：\n[0020] 图1是根据本发明实施例的双面压印光刻系统的示意性截面图；\n[0021] 图2是示出图1的双面压印光刻系统的锁定装置的截面图；\n[0022] 图3是示出图1的双面压印光刻系统的双面涂覆装置的截面图；\n[0023] 图4A至图4E是用于解释利用图1的双面压印光刻系统在大尺寸基底上纳米压印图案的方法的截面图；\n[0024] 图5是根据本发明另一实施例的双面压印光刻系统的截面图。\n具体实施方式\n[0025] 现在将参照附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。\n然而，本发明不应该被解释为局限于阐述于此的实施例，相反，提供这些实施例以使本公开彻底和完整，并将本发明的构思充分传达给本领域的技术人员。在附图中，为了清晰起见，夸大了层和区域的厚度，相同的标号指示相同的元件。\n[0026] 图1是根据本发明实施例的双面压印光刻系统100的示意性截面图。\n[0027] 参照图1，双面压印光刻系统100包括：介质支撑单元130；第一模具支撑单元\n120，位于介质支撑单元130之上；第二模具支撑单元140，位于介质支撑单元130之下。\n[0028] 介质132固定在介质支撑单元130上。紫外(UV)硬化树脂涂覆在介质132的第一表面133和第二表面134上，在面对介质132的第一表面133的表面上具有图案的第一模具122固定在第一模具支撑单元120上。在面对介质132的第二表面134的表面上具有图案的第二模具142固定在第二模具支撑单元140上。磁膜(未示出)分别形成在介质132的第一表面133和第二表面134上。\n[0029] 第一模具支撑单元120可被固定地安装在腔室110中。\n[0030] 介质支撑单元130的两端分别连接到第一圆柱形杆136上。第一圆柱形杆136设置在管138中，所述管138引导第一圆柱形杆136按照直线运动运动的方式进行，从而第一圆柱形杆136可在第一模具支撑单元120和第一位置之间运动。当附于第一圆柱形杆136的止动件137位于管138的上端时，止动件137限制介质支撑单元130使其停止在第一位置。\n[0031] 第二模具142安装在第二模具支撑单元140上，第二圆柱形杆144连接到第二模具支撑单元140的下表面上。第二圆柱形杆144通过竖直运动装置146竖直地运动。如果第二模具支撑单元140通过竖直运动装置146向上运动，则介质支撑单元130的介质132接触第二模具支撑单元140的第二模具142。当第二模具支撑单元140进一步向上运动时，介质支撑单元130的介质132接触第一模具支撑单元120的第一模具122。因此，介质132上的树脂按顺序接触第二模具142和第一模具122，从而实现纳米压印。\n[0032] 作为第二圆柱形杆144的运动路径的第一孔112形成在腔室110的下部，为了对齐，可在孔112和第二圆柱形杆144之间形成间隙(例如，几毫米的间隙)(稍后将描述)。\n[0033] 真空设备连接到腔室110，以使腔室110保持在1×10-1托或者更小的压强下。真空设备可以是真空泵116或者真空压力管线(未示出)。第二孔114将腔室110连接到真空泵116或者真空压力管线。\n[0034] 直线导向件150安装在腔室110之上，对齐光学装置152和第一UV照射装置154安装在直线导向件150上。\n[0035] 第二圆柱形杆144可连接到X-Y台(未示出)和旋转台(未示出)。X-Y台沿两个轴向驱动第二模具支撑单元140，旋转台使第二模具支撑单元140旋转。\n[0036] 用于传播UV光线的窗口117形成在腔室110的上部。窗口117可安装有光学透明材料，例如，石英118。窗口117用于观察利用对齐光学装置152进行的模具122与介质\n132或模具142与介质132之间的对齐情况，并且窗口117利用第一UV照射装置154将UV光线照射到涂覆在介质132的第一表面133上的UV硬化树脂上。\n[0037] 第一聚二甲基硅氧烷(PDMS)衬垫123可安装在第一模具122上，从而当第一模具\n122被压印时，第一模具122的图案可均匀地压印到大尺寸的介质132上。由于第一PDMS衬垫123是光学透明物，所以不防碍UV硬化。第二PDMS衬垫143可安装在第二模具142和第二模具支撑单元140之间。第二PDMS衬垫143的作用可与第一PDMS衬垫123的作用相同。\n[0038] 第二UV照射装置156可安装在腔室110的底部。第二UV照射装置156可用于将UV光线照射到涂覆在介质132的第二表面134上的UV树脂上。\n[0039] 直线导向件150用于直线地使对齐光学装置152或者第一UV照射装置154位于窗口117上，并用于使对齐光学装置152和第一UV照射装置154运动远离窗口117。还可在直线导向件150上安装用于驱动对齐光学装置152和第一UV照射装置154的控制电机(未示出)。\n[0040] 锁定装置160可安装在介质支撑单元130上，以将第二模具支撑单元140选择性地固定到介质支撑单元130上，稍后将描述锁定装置160的操作。\n[0041] 图2是图1中的锁定装置160的截面图。参照图2，固定销162安装在介质支撑单元130的下侧。固定销162通过电机(未示出)在直线导向件164上直线运动，以将第二模具支撑单元140的下侧选择性地固定到介质支撑单元130上。因此介质支撑单元130可与第二模具支撑单元140一起上下运动，此外，根据X-Y台和旋转台的驱动，可执行介质支撑单元130的介质132与第一模具支撑单元120的第一模具122之间的对齐操作。\n[0042] 利用旋涂法将UV硬化树脂涂覆在介质132的两个表面133和134上。然而，利用传统的旋涂法难以涂覆介质132的两面。在传统的旋涂法中，在对介质132的第一表面\n133进行旋涂之后，对第二表面134进行旋涂，第二表面134的涂层可比第一表面133的涂层厚。因此，需要图3中的双面涂覆装置170，该双面涂覆装置170可同时旋涂介质132的第一表面133和第二表面134。\n[0043] 图3是图1中的双面涂覆装置170的截面图。\n[0044] 参照图3，使固定卡盘172上下运动的竖直驱动单元176和使固定卡盘172旋转的旋转驱动单元(未示出)安装在树脂储存单元174中，在树脂储存单元174中储存UV硬化树脂。固定卡盘172通过介质132的中心孔固定介质132。\n[0045] 现在将参照附图描述使用双面涂覆装置170的方法。增粘剂(adhesionpromoter)可被涂覆在介质132的两个表面上，以增加介质132的表面能量。增粘剂有利于在介质132的表面上涂覆薄的树脂。\n[0046] 使用竖直运动单元176将固定在固定卡盘172上的介质132浸入树脂储存单元\n174的树脂中。接着，在使用竖直驱动单元176使固定在固定卡盘172上的介质132向上运动到树脂储存单元174的树脂之上后，使用旋转驱动单元使固定卡盘172旋转。因此，可将具有预定的均匀厚度(例如，100nm或者更薄)的树脂涂覆在介质132的两个表面上。使用上述旋涂法可减小由重力引起的介质132的两个表面之间的厚度差。\n[0047] 根据本发明，可将双面涂覆装置170附于双面压印光刻系统100上而使用该双面涂覆装置170，或者双面涂覆装置170可与双面压印光刻系统100分离地使用。\n[0048] 现在将参照图4A至图4E描述根据本发明实施例的利用双面压印光刻系统100在大尺寸区域上压印纳米级图案的方法。\n[0049] 图4A至图4E是用于解释利用双面压印光刻系统100在介质132的两个大尺寸表面上进行纳米级压印的方法的截面图。\n[0050] 参照图4A，将用于形成图案模具的UV硬化树脂涂覆在介质132的上表面133和下表面134上。在涂覆UV硬化树脂之前，可将增粘剂涂覆在介质132的两个表面上，使得UV硬化树脂可被容易地涂覆在介质132的表面上。接着，将介质132安装在介质支撑单元\n130上。可使用双面涂覆装置170将UV硬化树脂涂覆在介质132的两个表面上。\n[0051] 其上分别形成有图案的第一模具122和第二模具142安装在第一模具支撑单元\n120和第二模具支撑单元140上，使得第一模具122和第二模具142的图案面对介质132的第一表面133和第二表面134。自组装单层(SAM)可涂覆在第一模具122和第二模具142的图案上，以便于释放模具122和142。\n[0052] 使用真空泵116使腔室110保持在1×10-1托或者更小的压强下，以当进行大尺寸纳米压印时通过防止空气进入模具122与树脂之间以及模具142与树脂之间而进行均匀的纳米压印。\n[0053] 参照图4B，通过使用竖直运动装置146使第二模具支撑单元140运动，而使介质\n132的第二表面134接触第二模具142。此时，形成在介质132的第二表面134上的UV硬化树脂被图案化成与第二模具142的图案的形状相对的形状。\n[0054] 接着，直线导向件150上的对齐光学装置152运动到窗口117上，进行第二模具\n142和介质132之间的对齐。为此，第二模具支撑单元140的第二圆柱形杆144可使用X-Y台和旋转台被驱动。在完成第二模具142和介质132之间的对齐之后，通过使锁定装置160的固定销162向内运动将介质支撑单元130的下部固定。\n[0055] 参照图4C，在完成介质132和第二模具142之间的对齐工艺之后，使用竖直运动装置146使介质支撑单元130和第二模具支撑单元140向上运动，直到介质支撑单元130的运动受到第一模具支撑单元120限制为止。此时，介质132的第一表面133可被第一模具\n122图案化。\n[0056] 接着，使用对齐光学装置152进行第一模具122和介质132之间的对齐工艺。为此，可使用X-Y台和旋转台驱动第二圆柱形杆144。\n[0057] 在完成第一模具122和介质132之间的对齐之后，直线导向件150上的对齐光学装置152运动远离窗口117，第一UV照射装置154运动到窗口117之上。\n[0058] 接着，利用第一UV照射装置154和第二UV照射装置156将UV光线照射到形成在介质132的第一表面133和第二表面134上的UV硬化树脂上，因此，在介质132的第一表面133和第二表面134上形成纳米压印图案。\n[0059] 参照图4D，当通过驱动竖直运动装置146使第二模具支撑单元140向下运动时，介质支撑单元130和第二模具支撑单元140向下运动，通过止动件137停止在介质支撑单元\n130的第一位置上。\n[0060] 参照图4E，在释放锁定装置160之后，竖直运动装置146进一步向下运动，介质\n132从第二模具132被释放。\n[0061] 如果在预先释放锁定装置160之后，第二模具142和介质132向下运动，则介质支撑单元130由于止动件137而停止在第一位置，第二模具支撑单元140进一步向下运动，从而介质132可从第二模具142被释放。\n[0062] 图5是根据本发明另一实施例的双面压印光刻系统200的示意性截面图。相同的标号用于指示与双面压印光刻系统100的元件基本相同的元件，因此将不再重复对其的详细描述。\n[0063] 参照图5，根据本发明当前实施例的用于大尺寸纳米压印的双面压印光刻系统\n200包括作为第二UV照射装置的光路改变构件256。光路改变构件256通过从第一UV照射装置154接收UV光线而将UV光线供应到第二模具142的下侧。也就是说，使用一个UV照射装置154可将UV光线同时供应给介质32的第一表面133和第二表面134。\n[0064] 窗口117的区域大于介质132的区域。因此，从第一UV照射装置154发出的UV光进入安装在腔室110底部上的光路改变构件256。光路改变构件256可包括位于其上的镜表面，优选地，可具有弯曲的形状，使得在介质132和第二模具142一起位于第一模具122之下的状态下，UV光线可均匀地照射在第二模具142的下表面上。在第一圆柱形杆136和管138之外的区域，光路改变构件256可由环形的凹镜形成。\n[0065] 光路改变构件256可包括波导板，以代替镜子。\n[0066] 降低UV光线的强度的UV降低滤光器(UV reducing filter)219可安装在与石英118的下表面上的第二模具142对应的区域上。UV降低滤光器219可以是中性密度(neutral density，ND)滤光器，通过光路改变构件256可控制UV强度降低的比率，使得照射到第一模具122上的UV光线的强度可与照射到第二模具142上的UV光线的强度相同。\n[0067] 根据当前实施例的驱动双面压印光刻系统200的方法基本与驱动双面压印光刻系统100的方法相同，因此，将不再重复对其的描述。\n[0068] 根据本发明的双面压印光刻系统当被应用于制造HDD的图案化介质时，可降低制造成本，并提高生产率。\n[0069] 虽然已参照本发明的示例性实施例具体地表示和描述了根据本发明的双面压印光刻系统，但本领域普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可对其进行形式和细节上的各种修改。