專利名稱：用于將模具與固化壓印材料分開的技術(shù)的制作方法
用于將模具與固化壓印材料分開的技術(shù)背景技術(shù)本發(fā)明的領(lǐng)域總的涉及結(jié)構(gòu)的納米級(jí)制造。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于 改進(jìn)在壓印光刻工藝中采用的接觸壓印的方法。納米級(jí)制造涉及制造非常小的結(jié)構(gòu)，例如，具有一納米或幾納米量值的特征。 用在納米級(jí)制造中較有前景的工藝被稱為壓印光刻。在許多出版物中詳細(xì)描述了示例性的壓印光刻工藝，諸如名稱為"Method and a Mold to Arrange Features on a Substrate to Replicate Features having Minimal Dimensional Variability "、提交作為美 國專利申請(qǐng)10/264,960的美國專利申請(qǐng)公布2004/0065976;名稱為"Method of Forming a Layer on a Substrate to Facilitate Fabrication of Metrology Standards "、提交 作為美國專利申請(qǐng)10/264,926的美國專利申請(qǐng)公布2004-0065252;以及名稱為 "Method and a Mold to Arrange Features on a Substrate to Replicate Features having Minimal Dimensions Variability"的美國專利6,936,194;所有這些都轉(zhuǎn)讓給了本發(fā) 明的受讓人。參見圖l，壓印光刻的基本概念是在襯底上形成浮凸圖形，該襯底尤其可用作 蝕刻掩模，從而可在襯底中形成與該浮凸圖形相對(duì)應(yīng)的圖形。用來形成浮凸圖形的 系統(tǒng)10包括其上支承襯底12的平臺(tái)11、以及具有其上帶有圖形面18的模具16 的模板14。圖形面18可以是基本光滑的和/或平坦的，或者可以形成圖形從而在其 中形成一個(gè)或多個(gè)凹陷。模板14聯(lián)接至壓印頭20以促進(jìn)模板14的移動(dòng)。流體分 配系統(tǒng)22被聯(lián)接從而選擇性地放置成與襯底12流體連通，從而在襯底上沉積可聚 合材料24。能量28的電源26被聯(lián)接，以將沿著路徑30引導(dǎo)能量28。壓印頭20 和平臺(tái)11構(gòu)造成分別將模具16和襯底12布置成疊置關(guān)系并且位于路徑30內(nèi)。壓 印頭20和平臺(tái)11中的任一個(gè)或兩個(gè)可改變模具16和襯底12之間的距離，以限定 由可聚合材料24充填于其間的所想要容積?？刹捎脴?biāo)準(zhǔn)夾緊技術(shù)來保持襯底12 和平臺(tái)11的相對(duì)位置。例如，平臺(tái)11可包括真空夾盤，諸如聯(lián)接至真空源(未示 出)的銷式夾盤(未示出)。通常，在將所想要的容積限定于模具16和襯底12之間前，將可聚合材料24 設(shè)置在襯底12上。然而，在已經(jīng)獲得所想要的容積之后，可聚合材料24可充填該 容積。在用可聚合材料24充填所想要的容積之后，電源26產(chǎn)生能量28，該能量 引起襯底面25和模具面18的成形。通過處理器32來調(diào)節(jié)該工藝控制，該處理器 32與平臺(tái)11、壓印頭20、流體分配系統(tǒng)22和電源26數(shù)據(jù)通信，并且運(yùn)行一存儲(chǔ) 在存儲(chǔ)器34中的計(jì)算機(jī)可讀程序。
在可聚合材料24中精確形成圖形的重要特征是確保在可聚合材料24中形成的 特征尺寸可受控制。否則，會(huì)導(dǎo)致將特征中的變形蝕刻到下置的襯底中。
因此，需要改進(jìn)在接觸光刻工藝中采用的壓印技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于將模具與固化壓印材料分開的方法，該方法包括在其中 包括模具的模板中產(chǎn)生變形。該變形足以產(chǎn)生一回復(fù)力，該回復(fù)力大于固化壓印材 料和模具之間的粘合力。例如，變形可源自模具和模板設(shè)置成與模具相反的一側(cè)之 間產(chǎn)生的壓差。這樣，變形可以是在模具中足夠量值的波狀起伏，以接觸其上設(shè)置 固化壓印材料的襯底。這里描述了這些和其它的實(shí)施例。
圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的光刻系統(tǒng)的簡化平面圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的模板和設(shè)置在襯底上的壓印材料的簡化平面圖； 圖3是圖2所示的模板和襯底的簡化平面圖，其中壓印材料顯示成在襯底上已 形成圖形和固化；
圖4是根據(jù)本發(fā)明的圖2和3所示的襯底的詳圖5是圖4所示的襯底的詳圖，其中具有設(shè)置于其上的壓印材料的固化構(gòu)型； 圖6是圖5所示的襯底在經(jīng)受了對(duì)于襯底暴露區(qū)域的蝕刻化學(xué)工藝之后的詳
圖7是圖6所示的襯底在經(jīng)受了蝕刻和去除固化壓印材料之后的詳圖； 圖8是根據(jù)本發(fā)明的柔性模板的橫截面圖9是根據(jù)本發(fā)明、圖8所示的模具正在壓印設(shè)置在圖4所示的襯底上可聚合材料的橫截面圖；圖10是圖9所示的模具在模具與襯底的形狀相符合之前的詳圖；圖11是圖9所示的襯底在經(jīng)受了對(duì)于襯底暴露區(qū)域的蝕刻化學(xué)工藝之后的詳圖；圖12是圖9所示的襯底在經(jīng)受了蝕刻和去除固化壓印材料之后的詳圖； 圖13是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例、圖8所示的柔性模板的橫截面圖； 圖14是根據(jù)本發(fā)明第二另一實(shí)施例、圖8所示的柔性模板的橫截面圖； 圖15是根據(jù)本發(fā)明第三另一實(shí)施例、圖8所示的柔性模板的橫截面圖； 圖16是根據(jù)本發(fā)明、示出釆用圖12所示的模板進(jìn)行示例性壓印操作的流程圖； 圖17是用來保持圖13所示的模板的夾盤系統(tǒng)的簡化平面圖，其中模板設(shè)置成 靠近襯底；圖18是圖17所示的夾盤本體的仰視圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明、圖1所示壓印頭中所包括的部件的分解立體圖； 圖20是圖19所示部件的仰視立體圖；圖21是圖17所示夾盤系統(tǒng)的簡化平面圖，其中模板經(jīng)受變形以有助于將模板 與襯底上的固化壓印材料分開；圖22是根據(jù)另一實(shí)施例、圖21所示區(qū)域217的詳圖； 圖23是圖21所示的模板214的簡化平面圖；圖24是示出圖21的模板正在經(jīng)受與構(gòu)型50分開的詳細(xì)橫截面圖；以及 圖25是圖21所示模板的簡化橫截面圖。具體實(shí)施方式
參見圖1和2，根據(jù)本發(fā)明的模具36可用在系統(tǒng)10中，并且可形成具有基本 光滑或平坦輪廓(未示出)的表面?；蛘?，模具36可包括由多個(gè)間隔開的凹陷38 和凸起40。這多個(gè)特征形成了待轉(zhuǎn)印到襯底42上的原始圖形。襯底42可由空白 晶片或其上帶有一層或多層的晶片構(gòu)成。為此，縮短了模具36和襯底42之間的距 離"d"。這樣，模具36上的特征可壓印入設(shè)置在表面44一部分上的諸如可聚合材 料24之類的壓印材料，該表面44具有基本平坦的輪廓。應(yīng)該理解，襯底42可以 是空白硅晶片48，或者可以包括原位氧化物或一層或多層，如底層45所示。在本例中，襯底42可論述成包括底層45。底層45和可聚合材料42所從中形成的示例 性成分在2005年7月22日提交的、名稱為"COMPOSITION FOR ADHERING MATERIALS TOGETHER"、發(fā)明人為Frank Xu且轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的美國專 利申請(qǐng)11/187,406中有論述，在此以參見的方式引入該專利申請(qǐng)。
參見圖2和3，可使用任何已知的技術(shù)，例如旋涂、浸涂等，來沉積壓印材料。 然而在本例中，壓印材料可作為多個(gè)間隔開的離散小滴46沉積在襯底42上。壓印 材料可以由可選擇性地聚合和交聯(lián)以在其中記錄原始圖形的成分來形成，從而形成 記錄的圖形。
尤其，記錄在壓印材料中的圖形部分地通過與模具36的相互作用，例如電作 用、磁作用、熱作用、機(jī)械作用等等來產(chǎn)生。在本例中，模具36與壓印材料機(jī)械 接觸，展開小滴46，從而在表面44上產(chǎn)生連續(xù)的壓印材料層，該壓印材料層將固 化成構(gòu)型50。構(gòu)型50包括突起部分52和凹陷區(qū)域34。構(gòu)型50的高點(diǎn)厚度t,由突 起部分52來限定。凹陷區(qū)域54限定構(gòu)型50的剩余厚度t2。在一個(gè)實(shí)施例中，縮 短距離"d"以使壓印材料能進(jìn)入且充填凹陷38。為了有利于充填凹陷38，在模具 36和小滴46接觸之前，模具36和小滴46之間的氣氛充滿氦氣，或完全抽真空， 或是部分抽真空的氦氣氛。
參見圖2、 3和4，本發(fā)明針對(duì)的問題涉及到達(dá)所想要距離d之后控制厚度t, 和12。尤其，模具36的特征的示例性尺寸，例如凸起40的寬度W,和凹陷38的寬 度W2，可以在30—100納米的范圍內(nèi)。高點(diǎn)厚度t,可以在400納米一l微米±20 一80納米的范圍內(nèi)。剩余厚度t2可以在400納米一1微米士20 — 80納米的范圍內(nèi)。 因此，突起部分52從低點(diǎn)表面55開始測(cè)量的高度在40—140納米的范圍內(nèi)。結(jié)果， 表面44具有不平坦的輪廓，例如，具有諸如峰56和谷57之類的波狀起伏。這種 波狀起伏對(duì)于控制厚度t和k是成問題的。
參見圖3、 4和5，波狀起伏難以確保厚度t,在整個(gè)構(gòu)型150的區(qū)域上基本相 等以及厚度t2在整個(gè)構(gòu)型150的區(qū)域上基本相等。例如，在壓印材料固化之后，構(gòu) 型150形成為在整個(gè)區(qū)域上厚度t,和厚度t2有變化。例如，區(qū)域58中的特征具有 t，！土St，,的高點(diǎn)厚度和t，2士St，2的剩余厚度，其中，由于與區(qū)域58疊置的表面44 的曲線，St、和St'2分別相應(yīng)于厚度t',和t'2的變化。類似地，區(qū)域60中的特征具 有t，，,士St，、的高點(diǎn)厚度和t，，2士5t"2的剩余厚度，其中，由于與區(qū)域60疊置的表面44的曲線，5t",和St"2分別相應(yīng)于厚度t",和t"2的變化。
參見圖5、 6和7，假如剩余厚度t，2士St，2和t，，2土St，，2大于t，,士St，p則會(huì)在襯
底42中形成的圖形中發(fā)生變形。這可以在構(gòu)型150經(jīng)受了穿透蝕刻以露出襯底42 的區(qū)域62、 64和66之后看到。假如想要開始蝕刻區(qū)域62、 64和66，結(jié)果就會(huì)有 凹陷68、 70和72，而由于在穿透蝕刻過程中襯底42沒有露出，所以會(huì)有相當(dāng)大 的未形成圖形的區(qū)域74。這是不合需要的。假如想要使襯底42的區(qū)域84形成圖 形，則要蝕刻構(gòu)型150直到在區(qū)域60中發(fā)生穿透為止。這將導(dǎo)致基本上去除區(qū)域 58中的所有特征。結(jié)果，尤其由于掩模材料的缺失，襯底42的很大區(qū)域?qū)⒈３譀] 有形成圖形。
參見圖3、 4和8，為了減輕(假如不能根除的話)由于波狀起伏所引起的問 題，包括模具136的模板114形成為與表面44相符合。這樣，模具136可響應(yīng)于 波狀起伏的存在而作出符合，由此使在整個(gè)構(gòu)型50的區(qū)域上厚度t,的變化和厚度 t2的變化最小化。為此，模板114由較薄的熔融硅石板制成，該模板U4具有從相 對(duì)的兩側(cè)115和116測(cè)量出來的厚度113，該厚度113上至約1.5毫米，較佳的是 約0.7毫米。由于具有0.7毫米的厚度，通過將模板114的面積設(shè)立成大約4,225 平方毫米，可提供柔性。模具136的面積可以是任何所想要的，例如，從625平方 毫米到與襯底42的面積一樣大。
參見圖8 — 12，模板114的可符合性給模具136提供了以下功能可以在有波 狀起伏的情況下，控制厚度t,和t2。尤其，模具136接觸壓印材料，從而可形成構(gòu) 型250。構(gòu)型250具有第一表面252，該第一表面252擱置在襯底42上，并且其輪 廓在有波狀起伏的情況下與襯底42的表面44的輪廓相匹配。然而，柔性模具236 所具有的難點(diǎn)源自在模具136和小滴46中的可聚合材料之間所產(chǎn)生的毛細(xì)管力。 一旦模具136與例如區(qū)域158中的小滴46之類的可聚合材料的第一小部分相接觸， 就會(huì)在模具136和可聚合材料之間產(chǎn)生毛細(xì)管力。然而，在可聚合材料的其余小部 分中，例如在區(qū)域160和161中的小滴，基本沒有毛細(xì)管力。為了形成構(gòu)型250， 將流體壓力施加到側(cè)面115上以使模板114和因此的模具136變形，從而同樣接觸 到區(qū)域160和161中的小滴46。
由于模具136的柔性，可控制厚度t,和t2，從而厚度t,在規(guī)定的公差土^之內(nèi)， 這被稱為基本均勻。類似地，厚度t2基本均勻，因?yàn)楹穸萾2在規(guī)定的公差iSt2之內(nèi)。公差源自由模具136與表面44相符合所引起的特征中的變形。然而可以確定，通
過在25毫米區(qū)域上將St,和5t2保持成小于或等于5納米，則源自模具136的可符 合性的變形是可接受的。尤其，在構(gòu)型250的穿透蝕刻之后，在襯底42的整個(gè)面 積上的區(qū)域162可露出。此后，可以對(duì)襯底的整個(gè)表面形成圖形，如凹陷164所示。 這樣，可以對(duì)整個(gè)襯底42形成圖形，由此克服與在待形成圖形的襯底42的整個(gè)面 積上厚度t,和厚度t2有變化相關(guān)聯(lián)的問題。
參見圖8和13，盡管模板114顯示成具有帶有凸起的模具136，這些凸起位于 沿著表面U6的公共平面P內(nèi)，但是也可釆用其它模板。例如，模板214可包括具 體實(shí)施模具236的臺(tái)面235。通常，在從表面216測(cè)量至凸起240的頂面時(shí)，臺(tái)面 235的高度h是大約15微米。
參見圖8和14，在另一實(shí)施例中，模板314與模板114基本相同，但是模具 336被傳送槽337所圍繞。傳送槽337從側(cè)面316延伸得比凹陷338更深。在另一 實(shí)施例中，圖15所示的模板414與圖8所示的模板114基本相同，但是位于模具 436外側(cè)的側(cè)面416的區(qū)域與凹陷438共面。
參見圖4、 13和16，在示例性操作過程中，在步驟500中，將模板214和襯 底42放置成彼此靠近，例如在一毫米之內(nèi)。在步驟S502中，彎曲模板214，以使 面向襯底42的側(cè)面216和因此的模具236具有凸起的形狀，從而形成彎曲的模板。 尤其，模具236的中性軸線N被彎曲，以使中央部分移動(dòng)離開中性軸線N 350—400 微米，從而具有彎曲的形狀。在步驟504中，縮短彎曲模板和襯底42之間的相對(duì) 距離，以將彎曲模具236放置成與壓印材料的一個(gè)或多個(gè)小滴46相接觸，隨后在 其間的壓力下與設(shè)置在模具236和襯底42之間的壓印材料的形狀相符合。通常， 模具236在接觸壓印材料之前，相對(duì)于襯底42是居中的。模具236的中央部分233 相對(duì)于待形成圖形的襯底42的區(qū)域是居中的。在此例中，襯底44的幾乎整個(gè)表面 44要形成圖形。要形成圖形的襯底42的區(qū)域的尺寸是由構(gòu)型250的厚度以及小滴 46中可聚合材料的總?cè)莘e來限定的。結(jié)果，模具236的面積可以大于、小于或等 于襯底42的面積。通常，模具236的中央部分233接觸區(qū)域(未示出)的中央， 而壓印材料的其余部分隨后被模具236的非中央部分接觸。
在步驟506中，將流體壓力施加到側(cè)面115，以削弱(假如無法根除的話)構(gòu) 型150區(qū)域的厚度t,中的變化以及構(gòu)型150區(qū)域的厚度t2中的變化。尤其，側(cè)面115經(jīng)受足夠量值的流體壓力，以將模具236和襯底42之間的壓印材料壓縮到壓 印材料可不再經(jīng)受壓縮的狀態(tài)。在這種條件下，壓印材料顯示出粘彈性，因?yàn)閴河?材料就像固體一樣。此外，在粘彈性的狀態(tài)下，壓印材料與表面44完全符合，從 而壓印材料面向模具236的一側(cè)具有與表面44相同的形狀。模具236設(shè)立成比處 于粘彈性狀態(tài)的壓印材料更具順從性，因此與壓印材料面向模具236的那側(cè)的形狀 完全符合。在步驟508中，將壓印材料暴露于光化輻射以固化壓印材料，從而與模 具236和襯底42的表面44的形狀相符合。在步驟510中，將模具236與固化的壓 印材料分開。
參見圖12、 17和18，為了有利于控制模板214設(shè)置成與模具236相反的側(cè)面 215上的壓力，夾盤本體520適于采用真空技術(shù)來保持模板214。為此，夾盤本體 520包括相反的第一側(cè)522和第二側(cè)524。側(cè)部或邊緣表面526在第一側(cè)520和第 二側(cè)524之間延伸。第一側(cè)522包括第一凹陷532和與第一凹陷532間隔開的第二 凹陷534,從而形成間隔開的第一支承區(qū)域536和第二支承區(qū)域538。第一支承區(qū) 域536環(huán)繞第二支承區(qū)域538以及第一凹陷532和第二凹陷534。第二支承區(qū)域538 環(huán)繞第二凹陷534。夾盤本體520與第二凹陷534呈疊置關(guān)系的一部分540可傳送 具有預(yù)定波長的能量，諸如如上所述用來固化可聚合材料的光化能的波長。為此， 部分540由例如玻璃之類的薄層材料形成，該薄層材料可傳送寬波段的紫外線能 量。然而，形成部分540的材料可以取決于由電源26產(chǎn)生的能量的波長，如圖1 所示。
再次參見圖17和18，部分540自第二側(cè)524延伸，終止于靠近第二凹陷534 處，并且應(yīng)該限定至少與模具236的面積一樣大的面積，從而模具236與其疊置。 在夾盤本體520中形成一個(gè)或多個(gè)通路，如附圖標(biāo)記542和544所示。諸通路中的 一個(gè)通路，諸如通路542，將第一凹陷532設(shè)置成與側(cè)面526流體連通。其余的通 路，諸如通路542，將第二凹陷532設(shè)置成與側(cè)面526流體連通。
應(yīng)該理解，通路542也可以在第二側(cè)524和第一凹陷532之間延伸。類似地， 通路544可以在第二側(cè)524和第二凹陷534之間延伸。所想要的是，通路542和 544有利于分別將凹陷532和534設(shè)置成與諸如泵系統(tǒng)546之類的壓力控制系統(tǒng)流 體連通。
泵系統(tǒng)546可包括一個(gè)或多個(gè)泵，以彼此獨(dú)立地控制靠近凹陷532和534處的壓力。尤其，當(dāng)安裝到夾盤本體520時(shí)，模板136擱置在第一支承區(qū)域536和第二 支承區(qū)域538上，從而覆蓋第一凹陷532和第二凹陷534。第一凹陷532以及模板 136與其疊置的一部分548限定第一腔室550。第二凹陷534以及模板136與其疊 置的一部分552限定第二腔室554。泵系統(tǒng)546可工作以控制第一腔室550和第二 腔室554的壓力。尤其，在第一腔室550中形成壓力以保持模板214與夾盤本體 520的位置，并且削弱(假如無法避免的話)在重力^下模板214與夾盤本體520 的分離。第二腔室554中的壓力可以與第一腔室548中的壓力有所不同，尤其通過 調(diào)節(jié)模板214的形狀，來減少在壓印過程中由模板214產(chǎn)生的圖形中的變形。例如， 由于如上所述的原因，泵系統(tǒng)546可在腔室554中施加負(fù)壓。泵系統(tǒng)546可在處理 器32的控制下工作，如圖1所示。
參見圖1、 17和19，通過夾盤本體520與聯(lián)接至定向系統(tǒng)558的彎曲部分556 之間的聯(lián)接，模板214聯(lián)接至壓印頭20。定向系統(tǒng)558可移動(dòng)模板214。在2005 年6月1日提交的、名稱為"Compliant Device for Nano-Scale Manufacturing"的美 國專利申請(qǐng)11/142,838中揭示并且要求保護(hù)了彎曲部分556，該專利申請(qǐng)轉(zhuǎn)讓給了 本發(fā)明的受讓人，在此以參見的方式引入該專利申請(qǐng)。在2005年6月1日提交的、 名稱為"Method and System to Control Movement of a Body for Nano-Scale Manufacturing"的美國專利申請(qǐng)11/142,825中揭示了定向系統(tǒng)558，該專利申請(qǐng)轉(zhuǎn) 讓給了本發(fā)明的受讓人，在此以參見的方式引入該專利申請(qǐng)。
參見圖19和20，定向系統(tǒng)558顯示成具有設(shè)置成靠近外部框架562的內(nèi)部框 架560、以及彎曲環(huán)564，這將在后面更完整地描述。本體520通過彎曲部分556 聯(lián)接至定向系統(tǒng)558。尤其，本體520使用任何合適的裝置連接至彎曲部分556， 諸如位于本體520的四個(gè)角部的螺紋固定件(未示出)，以在靠近本體520四個(gè)角 部處連接至彎曲部分556的四個(gè)角部。靠近內(nèi)部框架560的表面568的彎曲部分 556的四個(gè)角部566可使用任何合適的方式連接至其，諸如螺紋固定件(未示出)。
內(nèi)部框架560具有中央通路570，而外部框架562具有與中央通路570疊置的 中央開口 572。彎曲部分564具有環(huán)形的形狀，例如是圓形或橢圓形的，并且聯(lián)接 至內(nèi)部框架560和外部框架562，位于中央通路570和中央開口 572的外側(cè)。尤其， 彎曲環(huán)564用諸如螺紋固定件(未示出)之類的任何合適的方式，在區(qū)域574、 576 和578處聯(lián)接至內(nèi)部框架560，在區(qū)域580、 582和584處聯(lián)接至外部框架562。區(qū)
11域580設(shè)置在區(qū)域574和576之間并且設(shè)置成與它們等距；區(qū)域582設(shè)置在區(qū)域 576和578之間并且設(shè)置成與它們等距；區(qū)域584設(shè)置在區(qū)域574和578之間并且 設(shè)置成與它們等距。這樣，彎曲環(huán)564包圍彎曲部分556、本體520和模板214， 并且將內(nèi)部框架560牢固地附連至外部框架562。
應(yīng)該理解，定向系統(tǒng)558和彎曲部分556的部件可以由任何合適的材料形成， 例如，鋁、不銹鋼等等。此外，彎曲部分556可使用任何合適的裝置聯(lián)接至定向系 統(tǒng)558。在本例中，彎曲部分556采用位于四個(gè)角度586處的螺紋固定件(未示出) 聯(lián)接至表面45。
參見圖17和19，系統(tǒng)558構(gòu)造成控制模板214的移動(dòng)，并且將模板214設(shè)置 在相對(duì)于基準(zhǔn)面(諸如設(shè)置在平臺(tái)11上的襯底42)的所想要空間關(guān)系。為此，多 個(gè)致動(dòng)器588、 590和592連接于外部框架562和內(nèi)部框架560之間，從而圍繞定 向系統(tǒng)58間隔開。每個(gè)致動(dòng)器588、 590和592都具有第一端594和第二端596。 第一端594面向外部框架562，而第二端596背離外部框架562。
參見圖19和20，致動(dòng)器588、 590和592通過有利于內(nèi)部框架560沿著三個(gè) 軸線Z1、 Z2和Z3的平移運(yùn)動(dòng)，來使內(nèi)部框架560相對(duì)于外部框架562傾斜。定 向系統(tǒng)558可提供關(guān)于軸線Z1、 Z2和Z3大約士1.2mm的運(yùn)動(dòng)范圍。這樣，致動(dòng) 器588、 590和592引起內(nèi)部框架560向彎曲部分556以及因此的模板214和本體 520施加關(guān)于多個(gè)軸線Tl、 T2和T3中的一個(gè)或多個(gè)的角運(yùn)動(dòng)。尤其，通過沿著 軸線Z2和Z3縮短內(nèi)部框架560和外部框架562之間的距離并且沿著軸線Zl增大 距離，將沿第一方向發(fā)生關(guān)于傾斜軸線T2的角運(yùn)動(dòng)。
沿著軸線Z2和Z3增大內(nèi)部框架560和外部框架562之間的距離并且沿著軸 線Zl縮短其間的距離，將沿第二方向發(fā)生關(guān)于傾斜軸線T2的角運(yùn)動(dòng)，該第二方 向與第一方向相反。以類似的方式，通過沿著軸線Z1和Z2沿相同方向且以相同 量值移動(dòng)內(nèi)部框架560、同時(shí)沿著軸線Z3沿相反方向且以兩倍于沿著軸線Zl和 Z2的移動(dòng)量值移動(dòng)內(nèi)部框架560，來改變內(nèi)部框架560和外部框架562之間的距 離，可發(fā)生關(guān)于軸線T1的角運(yùn)動(dòng)。類似地，通過沿著軸線Z1和Z3沿相同方向且 以相同量值移動(dòng)內(nèi)部框架560、同時(shí)沿著軸線Z2沿相反方向且以兩倍于沿著軸線 Zl和Z2的移動(dòng)量值移動(dòng)內(nèi)部框架560，來改變內(nèi)部框架560和外部框架562之間 的距離，可發(fā)生關(guān)于軸線T3的角運(yùn)動(dòng)。致動(dòng)器588、 590和592可具有士200N的最大操作力。定向系統(tǒng)558可提供關(guān)于軸線T1、 T2和T3的大約± 0.15。的運(yùn)動(dòng)范 圍。
選擇致動(dòng)器588、 590和592，以減少機(jī)械部件并且因此減小會(huì)帶來微粒的不 均勻機(jī)械順從性和摩擦力。致動(dòng)器588、 590和592的例子包括音圈致動(dòng)器、壓電 致動(dòng)器和線性致動(dòng)器。致動(dòng)器588、 590和592的示例性實(shí)施例可從加利福尼亞州 的西爾馬市的BEI技術(shù)公司(BEI Technologies of Sylmar， California)購得，商標(biāo)名 為LA24-20-000A，并且使用例如螺紋固定件之類的任何合適裝置來聯(lián)接至內(nèi)部框 架560。此外，致動(dòng)器588、 590和592聯(lián)接于內(nèi)部框架560和外部框架562之間 以關(guān)于它們對(duì)稱地設(shè)置，并且位于中央通路570和中央開口 572的外側(cè)。由于這種 構(gòu)造，就構(gòu)成了外部框架562與彎曲部分556之間不受阻礙的通路。此外，對(duì)稱的 布置減小了動(dòng)態(tài)振動(dòng)和不均勻熱漂移，由此對(duì)內(nèi)部框架560提供精確的運(yùn)動(dòng)糾正。
內(nèi)部框架560、外部框架562、彎曲環(huán)564、以及致動(dòng)器588、 590和592的組 合給彎曲部分556以及因此的本體520和模板214提供了關(guān)于傾斜軸線Tl、 T2和 T3的角運(yùn)動(dòng)。然而，所想要的是，將沿著位于橫向(假如不是垂直的話)于軸線 Zl、 Z2和Z3延伸的平面中的軸線的平移運(yùn)動(dòng)施加給模板214。這是通過給彎曲部 分556提供賦予模板214關(guān)于多個(gè)順從軸線(如附圖標(biāo)記C1和C2所示)中的一 個(gè)或多個(gè)以角運(yùn)動(dòng)的功能來實(shí)現(xiàn)的，這些順從軸線與傾斜軸線T1、 T2和T3間隔 開，并且在組裝模板、模板夾盤和順從裝置時(shí)存在于模板的表面上。
本發(fā)明的另一實(shí)施例有利于將模具236與例如形成構(gòu)型50的固化壓印材料分 開。這基于以下發(fā)現(xiàn)將初始分開局部化于模具236和固化壓印材料之間界面的相 對(duì)較小面積上，可減小需要用來實(shí)現(xiàn)分開的、由定向系統(tǒng)558施加在模具236上的 向上力的量值。所想要的結(jié)果是，可降低襯底42與平臺(tái)ll分開的可能性。
參見圖21，本發(fā)明試圖避免的不利狀況是將模具236與構(gòu)型50分開時(shí)，襯 底42會(huì)與平臺(tái)11分開。壓印頭20施加足夠的力，以克服模具236和構(gòu)型50之間 的吸引力。在模具236的面積與襯底42 (例如，整個(gè)晶片壓印)的面積基本一樣 大的狀況下，需要將模具236與構(gòu)型50分開的力常常遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于襯底42和平臺(tái)11 之間的吸引力，艮卩，襯底42和平臺(tái)11之間的真空力或靜電力。因此，所想要的是， 減小必須用來將模具236與構(gòu)型50分開的、施加至模板214的力。尤其，所想要 的是，確保需要用來將模板114與構(gòu)型50分開的向上力小于由平臺(tái)11施加到襯底42上的向下力，以將襯底42保持在平臺(tái)ll上。
通過在靠近模具周界的區(qū)域在模具236和構(gòu)型50之間形成局部的分離，可減 小需要用來將模板114與構(gòu)型50分開的向上力。為此，對(duì)于面積與襯底42基本一 樣大的模具236，模具236將具有最大的面積，以確保其周界237與襯底42的邊 緣222間隔開大約1毫米，如距離R所示。通過采用泵系統(tǒng)546將腔室554加壓 到大約20kPa來將模具236與固定壓印材料初始分開，可獲得局部的分開。這使模 板214圍繞模具236的區(qū)域217變形。在區(qū)域217中模板214表面的第一部分219 向下移位，遠(yuǎn)離中性位置Np而朝向襯底42，而部分219的低點(diǎn)大約在襯底42的 表面43下方1微米處。結(jié)果，由泵系統(tǒng)546施加給模板214的變形將足以讓低點(diǎn) 部分219自中性位置Np延伸大于圖3所示的厚度tl和圖13所示的高度h的量值。
再次參見圖21和22，模板214表面的第二部分220向上移動(dòng)遠(yuǎn)離襯底42，其 頂點(diǎn)與表面43間隔開大約十五微米。模板設(shè)置在第二部分220和低點(diǎn)部分219之 間的段與襯底42的邊緣222相接觸。與模板214相關(guān)聯(lián)的楊氏模量導(dǎo)致回復(fù)力FR， 以有利于使區(qū)域217返回到Np中性位置，其中可削弱如低點(diǎn)部分219和第二部分 所示的波狀起伏以形成弧形表面224?；貜?fù)力FR起源于模板214的材料經(jīng)受運(yùn)動(dòng)， 從而返回到減小應(yīng)力和/或減小應(yīng)變的狀態(tài)。
參見圖21、 24和25，回夏力Fr引起模具236靠近區(qū)域217的區(qū)域221與襯 底42分開，同時(shí)段227用來將襯底42向下壓靠在平臺(tái)11上，從而將襯底42和平 臺(tái)ll牢固地固定在一起。這樣，通過使模板214相對(duì)于襯底42懸出來將模具236 與構(gòu)型50分開。尤其，部分227接觸襯底42的邊緣222，從而將襯底42保持在 平臺(tái)11上，這減小了需要用來將模具236與襯底分開的、在模具214上的向上力， 并且防止襯底42與平臺(tái)11分開。因此，可以說，回復(fù)力FR減小了由定向系統(tǒng)558 施加在模具236上的、用來實(shí)現(xiàn)分開所必須的向上力的量值。結(jié)果，回夏力Fr必 須大于區(qū)域221和構(gòu)型50之間的粘合力?；貜?fù)力FR導(dǎo)致相對(duì)于構(gòu)型50形成傾斜 角度e，該傾斜角度6例如是在凹陷38的低點(diǎn)表面138所位于的平面P2和凹陷區(qū) 域54的低點(diǎn)表面154所位于的平面P3之間測(cè)量出的。與角度e相關(guān)聯(lián)的背壓和回 夏力Fr引起模板214以及因此的模具236具有弧形形狀，其中，區(qū)域221比模具 236設(shè)置成遠(yuǎn)離區(qū)域221的區(qū)域離開構(gòu)型50更遠(yuǎn)，模具236的中央部分位于最靠 近中心軸線A處。通常，角度e將是微弧度的量值，以使固化層50中特征的剪切量是皮米的量值。可以通過如圖19所示致動(dòng)器588、 590和592的操作來控制將模 具236的其余部分與構(gòu)型50分開。
參見圖19和25，通過使致動(dòng)器588、 590和592以近似相等的速率移動(dòng)，可 將模具236與構(gòu)型分開，以在區(qū)域接近中心軸線A之前使靠近區(qū)域221的最后部 分與構(gòu)型50分開。這樣，模具236關(guān)于軸線A徑向?qū)ΨQ設(shè)置的區(qū)域可依次與構(gòu)型 50分開，例如，區(qū)域221、區(qū)域223、然后區(qū)域225等依次分開。然而應(yīng)該理解， 由于模具236的形狀，區(qū)域221、 223和225是關(guān)于軸線A徑向?qū)ΨQ設(shè)置的。模具 236完全可以具有矩形或正方形的形狀。結(jié)果，依次與構(gòu)型50脫開的區(qū)域的形狀 將是與周界237的形狀互補(bǔ)的。結(jié)果，模具236相對(duì)于周界237同心的區(qū)域依次與 構(gòu)型50分開。然而應(yīng)該理解，致動(dòng)器588、 590和592可操作以產(chǎn)生模具236與構(gòu) 型50的剝離分開。這可以通過關(guān)于傾斜軸線Tl、 T2和T3之一移動(dòng)模具236來實(shí) 現(xiàn)。
參見圖21和22，實(shí)現(xiàn)模板214的局部分開的另一方式將包括:使靠近模具236 的模板形成弧形表面224。尤其，泵系統(tǒng)546將壓力腔室554中產(chǎn)生壓力，從而足 以彎曲弧形表面224并且給該弧形表面224提供基本恒定的曲率半徑。如上所述， 回復(fù)力FR將引起模具236與構(gòu)型50在靠近區(qū)域221處局部分開。此后，可采用如 上所述的技術(shù)，來將模具236與構(gòu)型50分開。假如模具236的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于襯底 42的面積，例如假如模具236的面積是625平方毫米，從而不發(fā)生懸出，則成形 輪廓面是尤其有利的。
上述本發(fā)明的實(shí)施例是示例性的?？蓪?duì)上述內(nèi)容作出許多改變和變化，但仍然 處在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)由以上描述來限定，而應(yīng)參照所 附權(quán)利要求書與其等同物的整個(gè)范圍一起來決定。
權(quán)利要求
1.一種用于將包括在模板中的模具與設(shè)置在襯底上的固化壓印材料分開的方法，所述方法包括在靠近所述模具的所述模板中產(chǎn)生變形，從而足以產(chǎn)生一回復(fù)力，所述回復(fù)力大于所述固化壓印材料和所述模具之間的粘合力。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述模板包括設(shè)置成與所述模具 相反的第一側(cè)，從而產(chǎn)生還包括在所述第一側(cè)和所述模具之間誘導(dǎo)壓差。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生還包括在所述模具中形成 足夠量值的波狀起伏以接觸所述襯底。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述模具包括周界，所述方法還 包括將設(shè)置成與所述周界同心的所述模具的區(qū)域與所述固化壓印材料分開。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述模具包括周界，所述方法還 包括將設(shè)置成與所述周界同心的所述模具的多個(gè)區(qū)域依次與所述固化壓印材料分 開。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括將圍繞通過所述模具中心 的軸線徑向?qū)ΨQ設(shè)置的所述模具的區(qū)域與所述固化壓印材料分開。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括將圍繞通過所述模具中心 的軸線徑向?qū)ΨQ設(shè)置的所述模具的多個(gè)區(qū)域依次與所述固化壓印材料分開。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括通過圍繞橫向于所述模 具表面的法線延伸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)所述模具，將所述模具的區(qū)域與所述固化壓印材料分 開。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生還包括形成所述模板包圍 所述模具的表面，以具有恒定的曲率半徑。
10. —種用于在襯底和具有模具的模板之間散布可適應(yīng)材料的方法，所述方法 包括將所述模具定位成與所述襯底成疊置關(guān)系，以在其間限定一容積； 通過所述可適應(yīng)材料與所述模具和所述襯底中的一個(gè)之間的毛細(xì)管作用，使所 述容積的第一子部分裝載所述可適應(yīng)材料；以及通過在所述模具中產(chǎn)生變形，來充填所述容積的第二子部分。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述模板包括設(shè)置成與所述模 具相反的第一側(cè)，從而充填還包括在所述第一側(cè)和所述模具之間產(chǎn)生壓差。
12. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述模具包括中央部分，充填 還包括使可適應(yīng)材料與所述中央部分接觸，接著使所述模具的其余部分與所述可 適應(yīng)材料接觸。
13. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述模具包括中性軸線，裝載 還包括在接觸所述可適應(yīng)材料之前彎曲所述中性軸線。
14. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，定位還包括使所述模具相對(duì) 于所述襯底居中。
15. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述模具具有與其相關(guān)聯(lián)的區(qū) 域，所述區(qū)域大于所述襯底的區(qū)域。
16. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述模板包括設(shè)置成與所述模具相反的第一側(cè)，裝載還包括改變所述模具和所述襯底之間的距離，同時(shí)在所述 第一側(cè)和所述模具上保持基本相等的壓力。
17. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在充填之前進(jìn)行裝載。
18. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一和第二子部分具有與其相關(guān)聯(lián)的總?cè)莘e，所述總?cè)莘e小于所述容積。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于將模具(136)與固化壓印材料分開的方法，該方法包括在其中包括模具的模板(214)中產(chǎn)生變形。該變形(P2)足以產(chǎn)生一回復(fù)力，該回復(fù)力大于固化壓印材料和模具之間的粘合力。例如，變形可源自模具和模板設(shè)置成與模具相反的一側(cè)之間由泵系統(tǒng)(546)產(chǎn)生的壓差。這樣，變形可以是在模具中足夠量值的波狀起伏，以接觸其上設(shè)置固化壓印材料的襯底。
文檔編號(hào)B41F1/00GK101316693SQ200680044171
公開日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2006年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月1日
發(fā)明者M·N·米勒, M·P·C·瓦茨, M·加納帕斯蘇伯拉曼尼安, N·A·斯塔西, 崔炳鎮(zhèn) 申請(qǐng)人:分子制模股份有限公司