專利名稱：調(diào)整基底形狀的卡盤系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明領(lǐng)域一般涉及壓印平板印刷。更具體地說，本發(fā)明涉及在壓印平板印刷過程中減少不良的圖案變化。
背景技術(shù)：
微型制造牽涉到制造非常小的結(jié)構(gòu)，例如具有數(shù)量級為微米或更小的特征。微型制造受到可觀沖擊的區(qū)域是在集成電路的過程中。當(dāng)半導(dǎo)體工業(yè)繼續(xù)努力爭取更大的產(chǎn)出而在基底上增加單位面積線路時，微型制造變得越加重要。微型制造可提供更大的工藝控制而容許減少其形成結(jié)構(gòu)的最小特征尺寸。其它曾經(jīng)采用微型制造的發(fā)展領(lǐng)域包括生物技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、機(jī)械系統(tǒng)等等。
在屬于Wilson等人的美國專利No.6,334,960中說明一種示范性微型制造技術(shù)。Wilson等披露一種在結(jié)構(gòu)中形成浮雕圖像的方法。該方法包括提供具有轉(zhuǎn)移層的基底。轉(zhuǎn)移層覆蓋可聚合流體成分。模具與可聚合流體機(jī)械接觸。模具包括浮雕結(jié)構(gòu)，而可聚合流體成分填滿浮雕結(jié)構(gòu)?？删酆狭黧w成分然后經(jīng)受固化和聚合的條件，在包含與模具互補的浮雕結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移層上形成固化的聚合材料。模具然后從固化的聚合材料上分離，而在模具的浮雕結(jié)構(gòu)中形成固化聚合材料的復(fù)制件。轉(zhuǎn)移層和固化聚合材料處于有選擇地相對與固化聚合材料的轉(zhuǎn)移層蝕刻轉(zhuǎn)移層的環(huán)境之中，使轉(zhuǎn)移層上形成浮雕圖像。需要的時間和這樣技術(shù)所提供的最小特征尺寸尤其依賴于可聚合材料的化學(xué)成分。
屬于Chou的美國專利No.5,772,905披露一種用于在涂于基底上薄膜中建立超細(xì)(小于36納米)圖像的平板印刷方法和設(shè)備，其中具有至少一個突起特征的模具壓在基底所攜帶的薄膜中。模具中的突起特征在薄膜中建立凹陷。模具從薄膜上移去。薄膜然后如此加工，使凹陷處的薄膜移去而暴露出在下面的基底。如此，模具中圖像被薄膜所取代而完成平板印刷。薄膜中圖像將在隨后的工藝中復(fù)制在基底或者附加在基底上的另外材料上。
另外一種壓印平板印刷技術(shù)由Chou等在“自然”雜志，2002年6月，417期，835-837頁，“在硅片上超快速和直接壓印納米結(jié)構(gòu)”中披露，該文涉及激光輔助直接壓印工藝(LADI)。在該工藝中基底中一個區(qū)域制成可流動的，就是通過激光加熱這一區(qū)域使其液態(tài)化。在該區(qū)域達(dá)到所要求粘度以后，具有圖案的模具被放置與該區(qū)域接觸。可流動的區(qū)域符合圖案的輪廓并且然后冷卻，將圖案固化在基底上。當(dāng)用這樣的方式形成圖案時，一個重要問題是如何保持對于模具的控制。在這樣方式下，模具的不希望的變形和其它因素所導(dǎo)致的圖案的不良變化可以避免。例如，平面內(nèi)變形可導(dǎo)致線條寬度的變化，以及圖案位置的錯誤。平面外的扭曲可造成光學(xué)平板印刷軌跡的損失而導(dǎo)致下面其余各層厚度的變化。這使寬度控制和蝕刻轉(zhuǎn)移均變得困難。
因此希望提供一種改進(jìn)的技術(shù)使模具成型和保持對于形成圖案的基底正確地定位。
發(fā)明概要本發(fā)明涉及一種調(diào)整基底的卡盤系統(tǒng)，能夠正確地使模具成型和使其對于利用該模具形成圖案的晶片定位?？ūP系統(tǒng)包括具有互相對置的第一和第二面的卡盤體，其中延伸側(cè)面表面。第一面包括隔開的第一和第二凹進(jìn)處，它們限定隔開距離的第一和第二支承區(qū)域。第一支承區(qū)域環(huán)繞第二支承區(qū)域和第一及第二凹進(jìn)處。第二支承區(qū)域環(huán)繞第二凹進(jìn)處，其中與第二凹進(jìn)處重疊的卡盤體的一部分對于預(yù)定波長的輻射透明。該部分從第二面延伸并在接近第二凹近處終結(jié)。第二面和和側(cè)面限定外表面。卡盤體包括延伸通過放置第一及第二凹進(jìn)處的卡盤體的通路，各自與外表面流體連通。在另一實施例中，包括控制系統(tǒng)。第一通路使第一凹進(jìn)處與壓力控制系統(tǒng)流體連通，而第二通路使壓力控制系統(tǒng)與第二凹進(jìn)處流體連通。當(dāng)裝在卡盤體上時，基底依靠在第一和第二支承區(qū)域上，覆蓋第一及第二凹進(jìn)處。第一凹進(jìn)處和與其重疊的基底的部分限定第一室，而第二凹進(jìn)處和與其重疊的基底的部分限定第二室。壓力控制系統(tǒng)的操作控制第一及第二室中的壓力。具體地說，在第一室中建立的壓力保持基底對于卡盤體的位置。第二室中壓力可不同于第一室中壓力，尤其減少在壓印時在基底上發(fā)生的扭曲。
例如，第一室可以抽成真空以保持基底靠在卡盤體上，從而防止基底從卡盤體在重力下脫離。第二室可加壓以減少重疊的第二邊部分扭曲。在這樣方式下，采用流體靜壓加壓而保持基底依靠在卡盤上并補償施加在基底上的外力，從而防止基底中結(jié)構(gòu)扭曲。本發(fā)明的這些和其它實施例將在以下更完整地討論。為此目的，調(diào)整具有相反的第一和第二表面的基底形狀的方法包括在第一相對表面的不同區(qū)域中建立壓力差，以便減輕第二相反表面中的結(jié)構(gòu)扭曲。本發(fā)明的這些和其它實施例將在以下更完整地討論。
附圖簡要說明

圖1為按照本發(fā)明的平板印刷系統(tǒng)的立體圖；圖2為圖1中顯示的平板印刷系統(tǒng)簡化正面圖；圖3為圖2中顯示壓印層在聚合和交叉鏈接以前所構(gòu)成的材料的簡單表示圖；圖4為圖3中材料在經(jīng)受輻射以后轉(zhuǎn)變成的交叉鏈接材料的簡化表示圖；圖5為顯示在圖1中與壓印層隔開距離的模具，在壓印層圖案完成后的簡化正面圖；圖6為位于圖5顯示的基底頂面上的附加壓印層，在第一壓印層中圖案轉(zhuǎn)移在其上以后的簡化正面圖；圖7為圖1顯示的印刷頭的詳細(xì)立體圖；圖8為按照本發(fā)明的卡盤系統(tǒng)的剖面圖；圖9為圖7中顯示的壓印頭的分解圖；圖10為圖8顯示的卡盤體底視平面圖；圖11為圖2、5及6中顯示的在其上面設(shè)置壓印層的晶片頂視圖；圖12為圖11細(xì)節(jié)圖，顯示模具在一個壓印區(qū)域中的位置；圖13為按照另一實施例的圖8中顯示的卡盤體的底視平面圖；圖14為按照另一第二實施例的圖8中顯示的卡盤體的剖面圖；圖15為按照本發(fā)明說明在利用壓印平板印刷技術(shù)形成的圖案中減少扭曲的方法的流程圖；圖16為按照本發(fā)明另一實施例說明在利用壓印平板印刷技術(shù)形成的圖案中減少扭曲的方法的流程圖。
具體的實施方式圖1描述按照本發(fā)明一個實施例的平板印刷系統(tǒng)10，它包括一對隔開距離的橋接支承件12，它具有橋接件14和延伸在其中的平臺支承件16。橋接件14和平臺支承件16之間隔開距離。聯(lián)結(jié)在橋接件14上的是壓印頭18。它從橋接件14向平臺支承件16延伸。運動平臺20設(shè)置在平臺支承件16上并面向壓印頭18。運動平臺20配置成為可相對于平臺支承件16沿X和Y軸線方向運動。輻射源22聯(lián)接在系統(tǒng)10上以便對運動平臺20撞擊光化輻射。如圖所示，輻射源22聯(lián)接于橋接件14并且包括連接于輻射源22的發(fā)電機(jī)23。
參照圖1和2，連接于壓印頭18的是具有模具28在其上的基底26。模具28包括由多個隔開距離的凹進(jìn)處28a和突出部分28b限定的多個特征，具有納米數(shù)量級的高度h，例如100納米。多個特征限定將轉(zhuǎn)移到位于運動平臺20中的晶片30上的原始圖案。為此目的，壓印頭18適合于沿Z軸線移動并且在模具28和晶片30之間變動距離“d”。在此方式下，模具28上的特征可壓印在晶片30的可流動區(qū)域上，這將在以下更完全地討論。輻射源22如此定位，使模具28位于輻射源22和晶片30之間。結(jié)果，模具28采用容許使其基本上對于輻射源22所產(chǎn)生的輻射為透明的材料制成。
參照圖2和3，諸如壓印層34的可流動區(qū)域設(shè)置在基本上呈現(xiàn)平坦輪廓的表面部分32上。可流動區(qū)域可采用任何已知技術(shù)形成，諸如在美國專利No.5,772,905中披露的熱壓紋工藝，該文整體綜合在此作為參考，或者由Chou等在“自然”雜志，2002年6月，417期，835-837頁，“在硅片上超快速和直接壓印納米結(jié)構(gòu)”中披露的激光輔助直接壓印工藝(LADI)。不過，在本實施例中，可流動區(qū)域由沉積在晶片30上多個隔開距離的、離散的材料36a的珠子36構(gòu)成。壓印層34從一種可以有選擇地聚合和交叉鏈接而記錄原始圖案的材料36a形成。在圖4中顯示的材料36a在標(biāo)號36b處交叉鏈接，形成交叉鏈接聚合材料36c。
參照圖2、3和5，記錄在壓印層34中的圖案部分是由于與模具28機(jī)械接觸而產(chǎn)生。為此目的，壓印頭18減小距離“d”以便容許壓印層34與模具28機(jī)械接觸，分布珠子36而形成壓印層34，其帶有在表面32上的材料36a的鄰近結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，減小距離“d”以便容許壓印層34的部分34a進(jìn)入并且充滿凹進(jìn)處28a。
為促進(jìn)凹進(jìn)處28a的填充，材料36a具有要求的性質(zhì)以便完全填充凹進(jìn)處28a而用材料36a的鄰近結(jié)構(gòu)覆蓋表面32。在本實施例中，在所要求的、通常為最小距離“d”已經(jīng)達(dá)到以后，壓印層34的部分34b仍舊保留，留下部分34a厚度為t1，而部分34b厚度為t2。厚度“t1”和“t2”可為任何希望的厚度，視其應(yīng)用而定。典型地厚度t1選擇為不大于部分34a寬度u的兩倍，即t1≤2u，這在圖5清楚地顯示。參照圖2、3和4，在希望的距離“d”已經(jīng)達(dá)到以后，輻射源22產(chǎn)生可聚合和交叉鏈接材料36a的光化輻射，形成交叉鏈接材料36c。結(jié)果，壓印層34從材料36a轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w的材料36c。具體地說，材料36c固化而形成壓印層34的邊緣，其形狀符合模具28的表面28c，如更詳細(xì)地在圖5中所示。在壓印層34轉(zhuǎn)變?yōu)槿鐖D4所示的材料36c以后，圖2中所示的壓印頭18移動以增加距離“d”，使模具28和壓印層34隔開距離。
參照圖5，可以采用附加的工藝以便完成晶片30上的圖案。例如，晶片30和壓印層34可以用蝕刻轉(zhuǎn)移壓印層34上的圖案到晶片30上，提供如圖6所示圖案表面32a。為促進(jìn)蝕刻，形成壓印層34的材料可以按照需要變動以便限定對于晶片30的相對蝕刻速率。壓印層34對于晶片30的相對蝕刻速率可在約1.5∶1到約100∶1之間?？商娲?，或除此而外，壓印層34可以具有選擇性地設(shè)置對于光致耐蝕材料(未示)的蝕刻差別。光致耐蝕材料(未示)可以采用已知技術(shù)再在壓印層34上制作圖案。任何蝕刻工藝均可采用，視所希望的蝕刻速率和構(gòu)成晶片30和壓印層34基礎(chǔ)成分而定。一種示范性蝕刻工藝可包括等離子蝕刻、反應(yīng)離子蝕刻、化學(xué)濕性蝕刻等等。
參照圖1和2，一種示范性輻射源22可產(chǎn)生紫外線輻射。其它諸如熱、電磁之類的輻射源也可采用。選擇輻射可用來發(fā)起在壓印層34中材料的聚合化，這對于本行業(yè)熟練人士是眾所周知并且典型地依賴于要求的特定應(yīng)用場合。此外，在模具28上多個特征顯示為沿平行于突出部分28b方向延伸的凹進(jìn)處28a，使模具28的剖面呈現(xiàn)為城垛形狀。不過，凹進(jìn)處28a和突出部分28b可對應(yīng)于實際上任何需要建立集成電路的特征并且可以小到幾十分之一納米。結(jié)果，可能要求用熱穩(wěn)定材料制造系統(tǒng)10的部件，例如具有在室溫下(即25度攝氏)小于約10ppm(百萬分之一)/攝氏度的熱膨脹系數(shù)。在某些實施例中，構(gòu)造材料可能具有小于約10ppm/攝氏度的熱膨脹系數(shù)，或者小于約1ppm/攝氏度。為此，橋接支承件16可用下列材料中的一種或幾種制成碳化硅、在商業(yè)名稱為“INVAR”或名稱為“SUPER INVARTM”下制成的鐵合金、陶瓷、包括但不限于“ZERODUR”的陶瓷。此外可以建造工作臺24，以便在周圍環(huán)境中隔離對于系統(tǒng)10中其余部件的振動。加利福尼亞州的Newport Corporationof Irvine可以供應(yīng)示范性工作臺24。
參照圖7和8，其上存在模具28的基底26通過包括卡盤體42的卡盤系統(tǒng)40聯(lián)結(jié)到壓印頭殼體18a。具體地說，基底26包括對置表面26a、26b和延伸在它們之間的周邊表面26c。表面26b面向卡盤系統(tǒng)40，而模具28從表面26a延伸。為確保流體不致從圖2所示珠子36分布到模具28區(qū)域以外，圖8中所示的模具28表面28c從基底26的表面26a隔開其數(shù)量級為微米(例如15微米)的距離。在壓印頭殼體18a上聯(lián)結(jié)校準(zhǔn)系統(tǒng)18b，而卡盤體42面對面地通過撓曲系統(tǒng)18c聯(lián)結(jié)基底26到校準(zhǔn)系統(tǒng)18b。如圖5所示，校準(zhǔn)系統(tǒng)18b促進(jìn)基底26和晶片30之間的正確對準(zhǔn)方位，從而基本上在其間獲得均勻的空隙距離“d”。
參照圖7和9，校準(zhǔn)系統(tǒng)18b包括多個執(zhí)行器19a、19b及19c和底板19d。具體地說，執(zhí)行器19a、19b及19c在殼體18a和底板19d之間聯(lián)結(jié)。撓曲系統(tǒng)18c包括撓曲彈簧21a和撓曲環(huán)21b。撓曲環(huán)21b聯(lián)結(jié)在底板19d和撓曲彈簧21a之間。執(zhí)行器19a、19b及19c的運動確定撓曲環(huán)21b的方位，如此可容許撓曲彈簧21a的粗校準(zhǔn)，因此也包括卡盤體42和基底26的校準(zhǔn)。執(zhí)行器19a、19b及19c也促進(jìn)撓曲環(huán)21b移動到Z-軸線。撓曲彈簧21a包括多個線性彈簧，它們在X-Y平面中促進(jìn)萬向節(jié)狀態(tài)的運動，如圖2所示，使其在晶片30和基底26之間獲得正確的對準(zhǔn)方位。
參照圖8和10，卡盤體42適合于利用真空技術(shù)保持在其上面附著模具28的基底26。為此，卡盤體42包括對置的第一和第二面46及48。側(cè)面或邊緣表面50延伸在第一面46和第二面48之間。第一面46包括第一凹進(jìn)處52和與第一凹進(jìn)處52隔開距離的第二凹進(jìn)處54，限定隔開距離的第一及第二支承區(qū)域58及60。第一支承區(qū)域58環(huán)繞第二支承區(qū)域60和第一凹進(jìn)處及第二凹進(jìn)處52、54。第二支承區(qū)域60環(huán)繞第二凹進(jìn)處54。與第二凹進(jìn)處54重疊的卡盤體42的部分62對于具有預(yù)定波長的輻射、諸如以上述及的光化學(xué)輻射波長是透明的。為此，部分62用諸如玻璃的透明材料薄層制成。不過，部分62采用的材料可視圖2中所示輻射源22產(chǎn)生的輻射波長而定。部分62從第二面48延伸而終止于接近第二凹進(jìn)處54并且應(yīng)該限定至少與模具28同樣大小面積，使模具可以在此重疊。在卡盤體42中形成一條或多條顯示為標(biāo)號64和66的通路。通路之一，諸如通路64，使第一凹進(jìn)處52與側(cè)面50流體連通。其余的通路，諸如通路66，使第二凹進(jìn)處54與側(cè)面50流體連通。
應(yīng)該理解，通路64同樣可以在第二面48和第一凹進(jìn)處53之間延伸。相似地，通路66可以在第二面48和第二凹進(jìn)處54之間延伸。所要求的是通路64及66可促使凹進(jìn)處52及54各自與諸如泵系統(tǒng)70的壓力控制系統(tǒng)流體流通。
泵系統(tǒng)70可包括一臺或多臺泵，以便控制互相獨立的凹進(jìn)處52及54附近的壓力。具體地說，當(dāng)裝在卡盤體42上時，基底26依靠在第一和第二支承區(qū)域58、60上，覆蓋第一和第二凹進(jìn)處52、54。第一凹進(jìn)處52和在此重疊的基底26的部分44a限定第一室52a。第二凹進(jìn)處54和在此重疊的基底26的部分44b限定第二室54a。泵系統(tǒng)70的運行控制第一室52a和第二室54a中壓力。
例如，可以在第一室52a中建立壓力以維持基底26對于卡盤體42的位置并且減少(如果不是避免)基底26在重力g下從卡盤體42上的分離。在第二室54a中壓力可不同于第一室52a中的壓力，以減少由模具28上的特征在壓印時發(fā)生的圖案中的表面扭曲。例如表面扭曲可能由于頂壓模具28的向上壓力R，如圖2所示，這是由于壓印層34接觸模具28而發(fā)生。如圖8所示，通過調(diào)整基底26的形狀，圖案中表面扭曲可以減輕(如果不是避免)。例如，泵系統(tǒng)70可在室54a中施加正壓力而抵消力R。這在面46的不同區(qū)域中產(chǎn)生壓力差，使基底26弓曲因此在力R下的模具28受到控制或減輕，給基底26(因此模具28)提供所希望的預(yù)定形狀?；?6和模具28可采取的示范性形狀包括橢圓形、弧形、平面形、拋物線形、馬鞍形等等。
參照圖2和8，壓印頭18可包括探測模具28在壓印工藝中所承受力R的幅度的壓力傳感器18d。由傳感器產(chǎn)生的信息被傳遞到在數(shù)據(jù)通訊中的處理器71。響應(yīng)從傳感器18d獲得的信息，處理器71可控制泵系統(tǒng)70而在室52a及54a中建立壓力抵消力R，使基底(因此模具28)具有所希望的預(yù)定形狀。
在室52a及54a中的壓力可根據(jù)事先從過去壓印工藝中用壓力傳感器18d探測到的力R而設(shè)定。結(jié)果，在室52a及54a中的壓力可在模具28和壓印層34之間接觸以前或以后建立，以便保證基底26(因此模具28)具有所希望的預(yù)定形狀。在有些情況中，在壓印工藝中，可能希望在即時或動態(tài)地對室54a加壓。例如，可能在模具26接觸壓印層34以后，在室54a中建立壓力以正確地按要求使基底成型比較有利。在室54a中建立的、以便基底26(因此模具28)獲得所希望的預(yù)定形狀的正壓力可能大于在室52a中建立的真空壓力。這將造成基底從卡盤體42上脫離。
為在壓印中保持卡盤體42和基底26之間的相對位置，可以在模具28接觸壓印層34以后，動態(tài)地在室54a中建立壓力。在如此方式下，力R和室52a中真空壓力二者一起保證面對室54a中的正壓力維持卡盤體42和基底26之間的相對位置。在模具28在壓印層34中壓印圖案后，在室54a中的壓力可調(diào)整到在其中建立真空。在如此方式下，所有室52a及54a具有真空以促進(jìn)模具從壓印層34分離，而同時維持卡盤體42和基底26之間的相對位置。
聯(lián)結(jié)在基底26上的壓縮裝置在X和Y方向上壓縮基底，其中Y為進(jìn)入圖8所在平面的方向。在本例子中，壓縮裝置包括具有一個或多個氣囊并且包圍周邊表面26c的流體密封氣囊系統(tǒng)，其中兩個氣囊72a和72b顯示為沿Y軸線延伸，而為清晰起見沿周邊表面X軸線延伸的氣囊沒有顯示，但是包括在本發(fā)明之中?？梢愿郊硬捎闷渌軌驂嚎s基底26的裝置，或者代替氣囊系統(tǒng)，諸如老虎鉗或其功能相似老虎鉗的壓電執(zhí)行器。氣囊72a和72b與泵系統(tǒng)70流體連通以控制氣囊72a和72b中流體壓力。在如此方式下，氣囊72a和72b可用來對基底26施加力量以變化基底的尺寸并減少如圖2所示記錄在壓印層34上的圖案的表面扭曲。
在記錄在壓印層34的圖案中表面扭曲可能(尤其)由于壓印層34和晶片30的尺寸變化引起。這些尺寸變化，也可能部分地由于熱波動，以及以前處理步驟中產(chǎn)生的誤差，這些一般稱作擴(kuò)大/出界誤差。此外，當(dāng)記錄原始圖案晶片30的區(qū)域面積小于圖案面積時，就發(fā)生擴(kuò)大/出界誤差。當(dāng)形成多層壓印圖案時，擴(kuò)大/出界誤差的有害效果就加劇，顯示為壓印層124與圖案表面32a重疊，如圖6所示。無論是在單步驟的全晶片壓印還是分步重復(fù)的壓印工藝中，面對擴(kuò)大/出界誤差在兩個重疊圖案之間正確對準(zhǔn)是困難的。
參照圖11和12，分步重復(fù)過程包括限定多個區(qū)域，在將記錄模具28中原始圖案的晶片30上顯示為a-1。模具28中原始圖案可與模具28整個表面共同延伸，或簡單地定位在其一部分上。本發(fā)明將討論對于與面向晶片30的模具28表面共同延伸的原始圖案，但應(yīng)該理解，基底26具有大于各區(qū)域a-1的面積。正確執(zhí)行分步重復(fù)過程可包括模具28與各區(qū)域a-1正確對準(zhǔn)。為此目的，模具28包括對準(zhǔn)標(biāo)記114a，顯示為“+”符號。通過確定對準(zhǔn)標(biāo)記114a正確地與基準(zhǔn)標(biāo)記110a對準(zhǔn)，可保證模具28與區(qū)域a-1之一的重疊正確對準(zhǔn)。為此目的，可以采用機(jī)器視覺裝置(未示)以感受對準(zhǔn)標(biāo)記114a和基準(zhǔn)標(biāo)記110a之間的相對對準(zhǔn)。在本例子中，在對準(zhǔn)標(biāo)記114a與基準(zhǔn)標(biāo)記110a重疊以后指示出正確對準(zhǔn)。隨著擴(kuò)大/出界誤差的進(jìn)入，正確對準(zhǔn)變得非常困難。
不過，按照本發(fā)明一個實施例，通過在模具28和晶片之間建立相對尺寸變化可減少(如果不是消除)擴(kuò)大/出界誤差。具體地說，晶片30的溫度如此變化，使區(qū)域a-1中之一限定一個少許小于模具28上原始圖案的面積。此后，擴(kuò)大/出界誤差的最后補償通過使基底26(如圖8顯示)承受利用氣囊72a和72b的機(jī)械壓縮壓力而獲得，該壓縮力如圖12中箭頭F1和F2所示又傳遞到模具28(F1和F2為互相橫向設(shè)置)。在如此方式下，原始圖案成為與其重疊的區(qū)域a-1面積共同延伸。
參照圖5和8，不過，使基底26承受壓縮力是通過彎曲作用調(diào)整其形狀?；?6的彎曲可在壓印入壓印層34中的圖案引入扭曲。由于基底26彎曲而造成的圖案扭曲可以通過氣囊72a和72b的設(shè)置，控制基底26的彎曲使其發(fā)生在要求的方向上而減輕(如果不是防止)。在本例子中，氣囊72a和72b定位成為壓縮基底26，使其沿平行于而相反于力R的方向弓曲。通過以如此方式控制基底26的彎曲，卡盤系統(tǒng)40可用來補償彎曲力B，使模具28獲得所要求的預(yù)定形狀，例如弧形、平坦等等。泵系統(tǒng)70可用來為此目的在室54a中適當(dāng)?shù)丶訅?。例如，假定彎曲力B大于力R，泵系統(tǒng)70將用來使室54a抽成足夠的真空以抵消彎曲力B。如果彎曲力B弱于力R，泵系統(tǒng)70將用來使室54a適當(dāng)?shù)丶訅菏鼓＞弑３制教?，或任何其它要求的形狀。正確的壓力水平可以用事先對于力R及B的認(rèn)識決定，而力R及B然后由包括在泵系統(tǒng)中的處理器71分析，以便對室52a及54a加壓到適當(dāng)水平。還有，力R及B可以利用已知技術(shù)動態(tài)地感受，諸如以上討論的壓力傳感器18d和處理器71，使室52a及54a內(nèi)的壓力可以動態(tài)地在運行中建立保持基底26處于所要求的形狀。彎曲力的幅度依賴于許多因素，諸如周邊表面26c的形狀，例如周邊表面26c是否正交地對于第一及第二表面26a和26b延伸或者與其形成直角，以及在周邊表面26c上氣囊72a和72b施加力的位置，和(如圖2所示)珠子36在表面32上的圖案。施加單獨壓縮力的裝置顯示在周邊表面的對面區(qū)域上，諸如氣囊72a和72b。應(yīng)該理解，可以在周邊表面26c的對面區(qū)域上施加多個壓縮力，顯示為力F3、F4、F5和F6。力F3、F4、F5和F6可以是完全相同或者按照需要為不同幅度，以便對基底26提供所要求的預(yù)定形狀。附加的好處是室52a和54a之一或二者中壓力可以建立為正壓，從而有利于從卡盤體42上脫卸基底26。這也可以在處理器控制下完成，或者用手動。
再回到圖8，當(dāng)用氣囊72a和72b壓縮基底26時，基底26和支承區(qū)域58及60之間沿X和Y軸線發(fā)生相對移動。結(jié)果，要求支承區(qū)域58和60各自具有從適合于符合所述基底26輪廓和抵抗沿X和Y軸線變形材料制成的表面區(qū)域58a和60a。在如此方式下，表面區(qū)域58a和60a在X和Y軸線方向上相對于卡盤體42抵抗基底26的相對移動。
參照圖8和13，在另一實施例中，卡盤體142可包括顯示為標(biāo)號142a、142b、142c及142d的壁部或隔板，在第一和第二支承區(qū)域158和160之間延伸。在如此模式下，壁部/隔板142a、142b、142c及142d段凹入在多個小區(qū)域152a、152b、152c及152d中，一旦基底26重疊放置在其上面這些小區(qū)域的功能成為小室。小室152a、152b、152c及152d為流體密封，導(dǎo)致各小室具有與泵系統(tǒng)70流體連通的通路(未示)。交替地，或者協(xié)同地，小室152a、152b、152c及152d也可當(dāng)基底26重疊放置在其上面時不形成流體密封室。寧可使壁部142a、142b、142c及142d與基底26隔開距離以提供對于流體跨越隔板轉(zhuǎn)移的功能。結(jié)果，在泵系統(tǒng)70對凹進(jìn)處152提供適當(dāng)壓力水平時，在小室152a、152b、152c及152d之間可按要求提供壓力差。在相似模式中，如果需要，顯示為標(biāo)號142e的一個或多個隔板可以設(shè)置在支承區(qū)域160的對面范圍之間延伸以便形成小室154a和154b。
參照圖2和13，如果設(shè)置壁部/隔板142a、142b、142c及142d，可以同時設(shè)置具有不同壓力差的小區(qū)域152a、152b、152c及152d。結(jié)果，當(dāng)從壓印層34拉開分離時施加在基底26上的力量大小可沿基底26表面變化。這使基底26懸臂彎曲，或者基底26從壓印層34剝離，如此在基底26在此分離時減少在壓印層34中形成的扭曲或缺陷。例如，小室152b可具有在其中建立的壓力大于其余小室152a、152c及152d中相關(guān)的壓力。結(jié)果，當(dāng)增加距離“d”時基底26與小室152a、152c及152d重疊部分承受的拉力大于基底26與小室152b重疊部分承受的拉力。如此，基底26與小室152a、152c及152d重疊部分中“d”距離增加的速率比較基底26與小室152b重疊部分中“d”距離增加的速率相比較是加速，提供上述懸臂效應(yīng)。
在顯示在圖14中還有另一實施例中，卡盤體242包括多個從凹進(jìn)處252最低表面252a突出的銷子242a。銷子242a為通過真空保持在卡盤體242上的晶片(未示)提供機(jī)械支承。這使支承區(qū)域258和260各自具有表面區(qū)域258a和260a，它們由與依靠在支承區(qū)域258和260的晶片(未示)表面(未示)完全順應(yīng)的材料制成。在如此方式下，表面區(qū)域258a和260a在存在極端表面變化下提供對于晶片(未示)的流體密封，例如當(dāng)晶片(未示)表面(未示)和表面區(qū)域258a及260a之間存在顆粒狀物質(zhì)時。晶片(未示)在Z方向的機(jī)械支承不需要由表面區(qū)域258a和260a提供。銷子242a提供這一支承。為此目的，銷子242a為典型的具有圓形截面的剛性立柱。
參照圖11、12和15，在運行中，在步驟200時對于晶片30在X-Y平面中正確地進(jìn)行測量。這可以通過利用機(jī)器視覺裝置(未示)和已知的信號處理技術(shù)感受在晶片30上存在基準(zhǔn)110b的粗略對準(zhǔn)而獲得。在步驟202，晶片30的溫度可能變化，即提高或降低，使區(qū)域a-1之一面積少許小于模具28上原始圖案的面積。溫度變化可以利用晶片30依靠的溫度控制卡盤或底座(未示)獲得。各區(qū)域a-1面積可以通過測量兩個同一直線上粗略對準(zhǔn)基準(zhǔn)110b之間的距離的變動而決定。
具體地說，在沿X或Y軸線之一的同直線上兩粗略對準(zhǔn)基準(zhǔn)110b之間距離的變化得到確定。此后，該距離變化除以鄰近區(qū)域a-1在晶片30上沿X-軸線的數(shù)量。這提供由于在晶片30上沿X-軸線尺寸變化而引起區(qū)域a-1面積的尺寸變化。如果必要，也可進(jìn)行同樣的測量決定由于晶片30上沿Y-軸線尺寸變化而引起的區(qū)域a-1面積的變化。不過，也可以假定晶片30上尺寸變化在兩正交軸線X及Y上是均勻的。
在步驟204，對于模具28施加壓縮力F1和F2，以便使原始圖案的面積與區(qū)域a-1之一與圖案重疊的面積共同延伸。這可以在實時中應(yīng)用機(jī)器視覺裝置(未示)和已知信號處理技術(shù)獲得，以便確定何時兩個或更多對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)基準(zhǔn)標(biāo)記110a。在步驟206，在獲得正確對準(zhǔn)并且擴(kuò)大/出界誤差減少以后(如果不是損害)，原始圖案記錄在與模具28重疊的區(qū)域a-1中，形成記錄下的圖案。壓縮力F1和F2不一定具有同樣的幅度，由于無論在晶片30還是模具28中的尺寸變化不一定在所有方向均勻。還有，擴(kuò)大/出界誤差不一定在X-Y方向均完全相同。結(jié)果，壓縮力F1和F2可以不同以便補償這些異常情況。還有，為保證更多地減少擴(kuò)大/出界誤差，如圖6所示，可以在模具28接觸壓印層124后在模具28中進(jìn)行尺寸變化。不過，這不是必要的。
重新回到圖6、11和12，模具28與區(qū)域a-1的對準(zhǔn)并與其重疊可以在模具28與壓印層124隔開距離時發(fā)生。如果發(fā)現(xiàn)擴(kuò)大/出界誤差在整個晶片區(qū)域上均為常數(shù)，則F1和F2力的幅度可以在各記錄原始圖案的區(qū)域a-1中保持不變。不過，如果確定擴(kuò)大/出界誤差在一個或多個區(qū)域a-1中不同，如圖15所示，將對于記錄原始圖案的各區(qū)域a-1采取步驟202和204。應(yīng)該注意，在晶片30和模具28之間發(fā)生的尺寸相對變化是有限的。例如，區(qū)域a-1的面積應(yīng)該有適當(dāng)?shù)某叽纾员惝?dāng)模具承受壓縮壓力F1和F2時使模具28上圖案限定在此共同延伸的面積，而不顧及模具28的結(jié)構(gòu)整體性。
參照圖5和16，按照本發(fā)明另一實施例，晶片30在X-Y平面中精確的測量在步驟300中采取。在步驟302，與模具28重疊的區(qū)域a-1之一的尺寸可以確定。在步驟304中確定與摸具28重疊的區(qū)域a-1之一的面是否大于模具28上圖案的面積。如果情況如此，過程進(jìn)行到步驟306，否則過程進(jìn)行到步驟308。在步驟308，模具28放置成為與在此重疊的區(qū)域a-1接觸，并確定壓縮力F1和F2的要求幅度并施加在模具28上以便保證圖案的面積與該區(qū)域a-1面積共同延伸。此后，模具從與模具28重疊的區(qū)域a-1上隔開距離而過程進(jìn)行到步驟312，在該步驟中確定在記錄原始圖案的晶片30上是否保留任何區(qū)域a-1。如果有這樣的區(qū)域，過程進(jìn)行到步驟314，其中模具被放置在下一區(qū)域上重疊而過程進(jìn)行到步驟304。否則，過程終止在步驟316。
如果在步驟304確定與模具28重疊的區(qū)域a-1具有大于圖案的面積，則過程進(jìn)行到步驟306，其中模具28的溫度被變動以促使其膨脹。在本實施例中，模具28在步驟306被加熱，使圖案少許大于在此重疊的區(qū)域a-1面積。然后過程在步驟310繼續(xù)進(jìn)行。
以上描述的本發(fā)明實施例是示范性的?？梢詫σ陨吓蹲鞒鲈S多變型，而仍保持在本發(fā)明范圍內(nèi)。例如，通過使所有由卡盤體-基底組合形成腔室用正流體壓力加壓，基底可以迅速地從卡盤體釋放。還有，以上討論的許多實施例可在當(dāng)前存在的、不采用沉積可聚合材料的珠子形成壓印層的壓印平板印刷工藝中實施。可以采用本發(fā)明中不同實施例的示范性例子包括在美國專利No.5,772,905中披露的熱壓紋工藝，其全部內(nèi)容綜合在此作為參考。此外，本發(fā)明許多實施例可以利用激光輔助直接壓印(LADI)工藝，其形式由Chou等在“自然”雜志，2002年6月，417期，835-837頁，“在硅片上超快速和直接壓印納米結(jié)構(gòu)”中描述。因此，本發(fā)明范圍不應(yīng)該參照上述描述決定，而應(yīng)該參照所附權(quán)利要求以及其相等條款的全部范圍決定。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)在PCT條款19(1)下的聲明PCT/US03/3610所提交的修改如以上所示地修改權(quán)利要求12，而權(quán)利要求1-11和13-19未改。
權(quán)利要求12經(jīng)過修改突出通過在第二對置面減輕結(jié)構(gòu)扭曲而調(diào)整基底形狀方法的特征，基底具有與壓印層隔開距離的第一和第二對置表面，其中結(jié)構(gòu)扭曲隨壓印層而變化。這是通過提供設(shè)置在限定第一和第二室的基底鄰近的卡盤而獲得，其中第一和第二室具有各自限定在其中的第一和第二壓力。第一和第二壓力可以如此限定，使任何施加在基底上的表面扭曲可以減少。這些特征是傳統(tǒng)工藝所缺少的。
9.如權(quán)利要求1中所述卡盤系統(tǒng)，其特征在于，還包括提供附加通路，所述通路和所述附加通路使各所述第一和第二凹進(jìn)處與所述外部表面之一流體連通，并包括與所述通路和所述附加通路均流體連通的壓力控制系統(tǒng)，其中所述基底依靠在所述第一和第二支承區(qū)域上，并覆蓋所述第一和第二凹進(jìn)處，而所述第一凹進(jìn)處和與其重疊的所述基底的部分限定第一室，并且所述第二凹進(jìn)處和與其重疊的所述基底的部分限定第二室，其中所述壓力控制系統(tǒng)運行而在所述第一和第二室之間建立壓力差。
10.如權(quán)利要求1中所述卡盤系統(tǒng)，其特征在于，還包括提供附加通路，所述通路和所述附加通路使各所述第一和第二凹進(jìn)處與所述外部表面之一流體連通，并包括與所述通路和所述附加通路均流體連通的壓力控制系統(tǒng)，和聯(lián)結(jié)而彎曲所述基底以便彎曲其對置的兩面的裝置，其中所述基底依靠在所述第一和第二支承區(qū)域上，并覆蓋所述第一和第二凹進(jìn)處，而所述第一凹進(jìn)處和與其重疊的所述基底的部分限定第一室，并且所述第二凹進(jìn)處和與其重疊的所述基底的部分限定第二室，其中所述壓力控制系統(tǒng)運行以控制所述第二室中壓力，以便調(diào)整所述第二部分曲率。
11.如權(quán)利要求1中所述卡盤系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置在所述第二凹進(jìn)處的壁部，它們延伸在所述第一和第二支承區(qū)域之間，以便分隔所述第一凹進(jìn)處成為多個小室，和與所述通路流體連通的壓力控制系統(tǒng)，其中所述基底依靠在所述第一和第二支承區(qū)域上，并覆蓋所述第一和第二凹進(jìn)處，而所述第一凹進(jìn)處和與其重疊的所述基底的部分限定第一室，并且所述第二凹進(jìn)處和與其重疊的所述基底的部分限定第二室，其中所述壓力控制系統(tǒng)運行以控制所述多個小室中的壓力而在其間建立壓力差。
12.一種調(diào)整基底形狀的方法，基底具有對置的第一和第二表面，與壓印層隔開距離，所述方法包括在所述第一對置表面的不同區(qū)域之間建立壓力差，以減輕在所述第二對置表面中的結(jié)構(gòu)扭曲，其中所述結(jié)構(gòu)扭曲隨所述壓印層而變化。
13.如權(quán)利要求12中所述方法，其特征在于，包括使所述區(qū)域中第一小區(qū)承受拉力，而使所述區(qū)域中第二小區(qū)承受推力，以使所述第二對置表面的小部分具有所要求的預(yù)定形狀。
14.如權(quán)利要求12中所述方法，其特征在于，還包括使所述區(qū)域的第一小區(qū)承受基本上大于與所述不同區(qū)域的剩余區(qū)域相關(guān)的拉力的拉力，其中所述第一小區(qū)
權(quán)利要求
1.一種保持基底的卡盤系統(tǒng)，所述卡盤系統(tǒng)包括卡盤體，具有對置的第一和第二面，其間延伸邊緣表面，所述第一面包括隔開距離的第一和第二凹進(jìn)處，它們限定隔開距離的第一和第二支承區(qū)域，其中所述第一支承區(qū)域環(huán)繞所述第二支承區(qū)域和所述第一及第二凹進(jìn)處，而所述第二支承區(qū)域環(huán)繞第二凹進(jìn)處，其中與所述第二凹進(jìn)處重疊的所述卡盤體的一部分對于具有預(yù)定波長的輻射透明，所述部分從所述第二面延伸而在所述第二凹進(jìn)處附近終止，所述第二面和所述邊緣表面限定外部表面，其中所述卡盤體包括延伸通過所述卡盤體的通路，使所述第一和第二凹進(jìn)處之一與所外部表面之一流體連通。
2.如權(quán)利要求1中所述卡盤系統(tǒng)，其特征在于，各所述第一和第二支承區(qū)域具有相關(guān)支承表面，背離所述第二面，其中所述支承表面由適合于符合所述基底輪廓的材料形成。
3.如權(quán)利要求1中所述卡盤系統(tǒng)，其特征在于，所述第一凹進(jìn)處包括多個從此延伸的、隔開距離的銷子。
4.如權(quán)利要求1中所述卡盤系統(tǒng)，其特征在于，各所述第一和第二支承區(qū)域具有相關(guān)的支承表面，背離所述第二面，其中所述支承表面由順應(yīng)的材料沿在對置的所述第一面和第二面之間延伸的第一方向制成，以便符合所述基底輪廓而對抗沿橫向所述第一方向的方向的運動。
5.如權(quán)利要求1中所述卡盤系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置在所述第二凹進(jìn)處的壁部，它們延伸在所述第一和第二支承區(qū)域之間，以便分隔所述第一凹進(jìn)處成為多個小室。
6.如權(quán)利要求1中所述卡盤系統(tǒng)，其特征在于，所述第一支承區(qū)域與所述第二支承區(qū)域同心，并且具有從一組包含環(huán)形、多角形和圓形的形狀中選出的形狀。
7.如權(quán)利要求1中所述卡盤系統(tǒng)，其特征在于，還包括聯(lián)結(jié)而彎曲所述基底的裝置，以便彎曲所述對置的第一面和第二面的形狀。
8.如權(quán)利要求1中所述卡盤系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述通路流體連通的壓力控制裝置，其中所述基底依靠在所述第一和第二支承區(qū)域，覆蓋所述第一和第二凹進(jìn)處，而所述第一凹進(jìn)處和與其重疊的所述基底的部分限定第一室，并且所述第二凹進(jìn)處和與其重疊的所述基底的部分限定第二室，其中所述壓力控制系統(tǒng)運行以控制所述第一和第二室之一中的壓力。
9.如權(quán)利要求1中所述卡盤系統(tǒng)，其特征在于，還包括提供附加通路，所述通路和所述附加通路使各所述第一和第二凹進(jìn)處與所述外部表面之一流體連通，并包括與所述通路和所述附加通路均流體連通的壓力控制系統(tǒng)，其中所述基底依靠在所述第一和第二支承區(qū)域上，并覆蓋所述第一和第二凹進(jìn)處，而所述第一凹進(jìn)處和與其重疊的所述基底的部分限定第一室，并且所述第二凹進(jìn)處和與其重疊的所述基底的部分限定第二室，其中所述壓力控制系統(tǒng)運行而在所述第一和第二室之間建立壓力差。
10.如權(quán)利要求1中所述卡盤系統(tǒng)，其特征在于，還包括提供附加通路，所述通路和所述附加通路使各所述第一和第二凹進(jìn)處與所述外部表面之一流體連通，并包括與所述通路和所述附加通路均流體連通的壓力控制系統(tǒng)，和聯(lián)結(jié)而彎曲所述基底以便彎曲其對置的兩面的裝置，其中所述基底依靠在所述第一和第二支承區(qū)域上，并覆蓋所述第一和第二凹進(jìn)處，而所述第一凹進(jìn)處和與其重疊的所述基底的部分限定第一室，并且所述第二凹進(jìn)處和與其重疊的所述基底的部分限定第二室，其中所述壓力控制系統(tǒng)運行以控制所述第二室中壓力，以便調(diào)整所述第二部分曲率。
11.如權(quán)利要求1中所述卡盤系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置在所述第二凹進(jìn)處的壁部，它們延伸在所述第一和第二支承區(qū)域之間，以便分隔所述第一凹進(jìn)處成為多個小室，和與所述通路流體連通的壓力控制系統(tǒng)，其中所述基底依靠在所述第一和第二支承區(qū)域上，并覆蓋所述第一和第二凹進(jìn)處，而所述第一凹進(jìn)處和與其重疊的所述基底的部分限定第一室，并且所述第二凹進(jìn)處和與其重疊的所述基底的部分限定第二室，其中所述壓力控制系統(tǒng)運行以控制所述多個小室中的壓力而在其間建立壓力差。
12.一種調(diào)整基底形狀的方法，基底具有對置的第一和第二表面，所述方法包括在所述第一對置表面的不同區(qū)域之間建立壓力差，以減輕在所述第二對置表面中的結(jié)構(gòu)扭曲。
13.如權(quán)利要求12中所述方法，其特征在于，包括使所述區(qū)域中第一小區(qū)承受拉力，而使所述區(qū)域中第二小區(qū)承受推力，以使所述第二對置表面的小部分具有所要求的預(yù)定形狀。
14.如權(quán)利要求12中所述方法，其特征在于，還包括使所述區(qū)域的第一小區(qū)承受基本上大于與所述不同區(qū)域的剩余區(qū)域相關(guān)的拉力的拉力，其中所述第一小區(qū)鄰近并且位于所述基底周邊附近。
15.如權(quán)利要求12中所述方法，其特征在于，還包括對所述基底施加改變其尺寸以誘發(fā)彎曲作用的壓縮力，其中還包括建立拉力以減輕所述彎曲作用并且維持所述第二面的所述部分要求的預(yù)定形狀。
16.如權(quán)利要求12中所述方法，其特征在于，還包括第一所述不同區(qū)域環(huán)繞第二所述不同區(qū)域，其中所述第一區(qū)域具有施加在其上的拉力和所述第二區(qū)域具有存在其中的推力。
17.如權(quán)利要求12中所述方法，其特征在于，建立壓力差還包括通過變化所述壓力差以補償在所述第二表面上的外部壓力而減輕在所述第二對置表面上的結(jié)構(gòu)扭曲。
18.如權(quán)利要求12中所述方法，其特征在于，還包括對所述第二表面提供具有圖案的模具，和在其上面設(shè)置壓印層的晶片，該壓印層面向所述圖案并且所述壓印層接觸所述模具，其中還包括提供具有第一和第二對置面的卡盤體，在兩對置面之間延伸的邊緣表面，所述第一面包括限定隔開距離的第一和第二支承區(qū)域的隔開距離的第一和第二凹進(jìn)處，所述基底依靠在所述第一和第二支承區(qū)域，覆蓋所述第一和第二凹進(jìn)處，其中所述第一凹進(jìn)處和所述基底與其重疊的部分限定第一室，而第二凹進(jìn)處和所述基底與其重疊的部分限定第二室，其中所述壓力差通過在所述第一和第二室內(nèi)建立不同壓力水平而形成，并且還包括在所述壓印層接觸所述模具以后在所述第二室內(nèi)建立正壓力。
19.如權(quán)利要求18中所述方法，其特征在于，還包括從所述壓印層分離所述模具，和在從所述壓印層分離模具以前對所述第二室抽真空。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種卡盤系統(tǒng)(40)和調(diào)整基底(26)形狀的方法，基底具有對置的第一表面(26b)和第二表面(26a)。這是通過在第一對置表面的不同區(qū)域之間建立壓力差以減輕第二對置表面的結(jié)構(gòu)扭曲而獲得，該扭曲是由于基底上的外力負(fù)載而發(fā)生。為此目的，卡盤系統(tǒng)包括具有對置的第一面和第二面的卡盤體，兩面之間延伸側(cè)面。第一面包括隔開距離的第一(58)和第二(60)支承區(qū)域。第一支承區(qū)域環(huán)繞第一(52)和第二(54)凹進(jìn)處。第二支承區(qū)域環(huán)繞第二凹進(jìn)處，其中與第二凹進(jìn)處重疊的卡盤體的部分對于具有預(yù)定波長的輻射是透明的。第二面和側(cè)面限定外部表面。
文檔編號G03B27/60GK1726429SQ200380106274
公開日2006年1月25日 申請日期2003年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月13日
發(fā)明者B-J·喬伊, R·D·弗伊欣, S·V·斯里尼瓦桑, M·P·C·瓦茨, D·A·巴布斯, M·J·美斯?fàn)? H·L·貝利, N·E·蘇馬克 申請人:分子制模股份有限公司