專利名稱：用于將薄片應(yīng)用到基板的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在基板的第一表面與薄片的第二表面之間建立接觸的 方法。本發(fā)明還涉及使用該建立接觸的方法將模板圖案從撓性薄片轉(zhuǎn) 印到基板的方法。本發(fā)明進一步涉及用于執(zhí)行任一所述方法的設(shè)備。
背景技術(shù)：
US 5669303公開了一種用于微接觸印刷的設(shè)備，該設(shè)備包括支 持結(jié)構(gòu)；撓性印模，具有包括預(yù)定圖案且布置為與該支持結(jié)構(gòu)相對的 印模表面；壓力控制室，布置于該支持結(jié)構(gòu)上方；以及機械附件，附 著到該撓性印模。此外，US 5669303公開了一種用于微接觸印刷的方 法。在該方法中，通過改變該撓性印模兩端的壓力差獲得撓性印模的 經(jīng)潤濕的印模表面和物件表面之間的接觸，使得接觸開始于撓性印模 的中心并以受控方式向外行進。
US 5669303涉及在撓性印模和基板之間逐步建立接觸，從而避免 空氣夾入印模和基板之間。然而，采用已知方法和設(shè)備，圖案畸變， 因為印模在變形和拉伸狀態(tài)下接觸基板。
US 5669303解決了圖案畸變的問題。具體而言，應(yīng)當注意，由于
撓性印模的彈性和/或局部應(yīng)變，會出現(xiàn)圖案的偏斜或局部變形。在恰 當位置壓縮或拉伸該撓性印模而得到解決方案，其中在需要時機械附 件設(shè)置有恰當?shù)臋z測和控制元件以提供這種校正?？偠灾摻鉀Q 方案需要復(fù)雜的校正系統(tǒng)，且與實用還相差甚遠。
根據(jù)本發(fā)明的方法和i殳備相對于US 5669303的方法和設(shè)備構(gòu)成一 主要區(qū)別。在該已知方法和設(shè)備中，撓性薄片被壓抵基板，其中由外 部壓力在撓性薄片內(nèi)誘導(dǎo)應(yīng)力，而在本發(fā)明的方法和設(shè)備中，故意不 誘導(dǎo)應(yīng)力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于在薄片和基板之間建立接觸而不使薄片以及該薄片上可能存在的圖案變形的方法。
本發(fā)明由獨立權(quán)利要求定義。從屬權(quán)利要求定義優(yōu)選實施例。 在第一方面，本發(fā)明的目的通過提供一種用于建立基板的第一表
面和薄片的第二表面之間的接觸的方法來達成，該方法包括如下步驟 -提供該基板和該薄片；
-提供在該基板和該薄片之間形成吸引力的力產(chǎn)生裝置，當該第 一表面和該第二表面之間的第一距離小于闊值距離時，該吸引力能夠 使該第二表面和該第一表面的至少部分相互靠近；
-建立該第一表面和該第二表面的第一區(qū)域之間的初始接觸，同 時防止在該第一表面和該第二表面的第二區(qū)域之間建立另一個接觸， 藉此該第一區(qū)域和該第二區(qū)域通過接觸前緣分離并由此形成該第一距 離；
-通過允許該接觸前緣沿著該第一表面在該第二區(qū)域的方向中前 進，使得該前進由該吸引力決定，由此建立另一個接觸。
術(shù)語薄片(sheet)在本發(fā)明的上下文中應(yīng)理解為具有材料屬性和 幾何尺寸使得其至少一定程度上是撓性或可變形的對象。在本發(fā)明上 下文中，撓性指可以反復(fù)彎折或變形而基本無損傷。
術(shù)語基板旨在包括所有可以想到的撓性或剛性的基板，且無意區(qū) 分對象是否撓性。
提供力產(chǎn)生裝置，使得得到的吸引力作用于基板和薄片之間。該 吸引力足夠大，使得至少當基板以及第二表面的第二區(qū)域之間的距離 小于閾值距離時，這些表面更加靠近在一起。因此，盡管在該方法期
間，該吸引力會在特定時間點起作用，但其在該點可能不具有使該基 板和薄片之一或二者位移的效果。然而，至少當?shù)谝槐砻婧偷诙砻?br> 之間的距離已經(jīng)減小至低于閾值距離時，在測量該距離的位置處起作 用的該吸引力將減小該距離。
該力產(chǎn)生裝置可以具有多個來源，包括諸如范德瓦爾斯力的分子 力、偶極力或者離子力、(電)磁力等。在本發(fā)明的上下文中，力的強 度可以根據(jù)需要位移的基板和或薄片部分的質(zhì)量而調(diào)整或提供。備選 地，當力產(chǎn)生裝置提供基本不可調(diào)整的吸引力時，質(zhì)量可以被調(diào)整以 適應(yīng)該力從而滿足本發(fā)明的要求。
僅在該薄片的第一區(qū)域和該基板的笫一表面之間建立初始接觸，同時保持或防止與該第一區(qū)域毗鄰的該薄片的第二區(qū)域與該第一表面 形成接觸。在該階段，術(shù)語"防止"用于表示對于本發(fā)明，建立該第一 接觸是足夠的，使得第二區(qū)域根本不接觸第一表面。該步驟的結(jié)果為， 第一區(qū)域通過沿著第一表面伸展的邊界線與第二區(qū)域分離，該邊界線 定義接觸前緣。該邊界線或接觸前緣的形狀或曲率取決于該第一接觸 區(qū)域定義的方式。例如可以存在多個接觸前緣，或者接觸前緣可以形 成閉合環(huán)路。
本發(fā)明于是基于下述進一步認識，在接觸前緣的任一側(cè)上的特定 小區(qū)域內(nèi)，在第一和第二表面之間存在比針對給定吸引力和待位移質(zhì) 量而言的閾值距離小的距離。因此，根據(jù)本發(fā)明，提供該吸引力，使 得至少當?shù)谝槐砻婧偷诙砻嬷g的距離非常小時，該吸引力剛好足 夠大以移動第一表面和第二表面使之更加靠近在一起，即，提供該力， 使得該吸引力將有效地使第一表面和第二表面相向位移至少超出小的 閾值距離或者換言之至少在接觸前緣附近。藉此，本發(fā)明利用小的力 來提供薄片和/或基板的位移。
優(yōu)點為，這些小力的剪切分量因此是小的，其中這些剪切分量負 責沿著接觸前緣附近的表面在基板和/或薄片內(nèi)引入應(yīng)力。藉此，在接 觸前緣附近的撓性薄片的畸變也被最小化。因此，在建立另一個接觸 期間在接觸前緣的位置實際建立接觸的時刻，薄片相對于其平衡狀態(tài) 基本沒有畸變，因此沒有應(yīng)力和變形。
根據(jù)該方法，在建立另一個接觸期間，接觸前緣在第二區(qū)域的方 向中沿第一表面前進。該附件繼續(xù)進行，使得在接觸前緣后面以接觸 前緣前面的笫二區(qū)域為代價形成第一區(qū)域。藉此，薄片和基板可以由 吸引力決定而逐漸相互附著。
該方法的優(yōu)點為，接觸前緣前進且第二區(qū)域和第一表面之間的接 觸被建立，而不必提供前進方向中的前進力。這與現(xiàn)有技術(shù)方法，例
如US 5669303和US 2004/0197712中披露的方法成鮮明對比，其中在 這些方法中，按壓構(gòu)件沿撓性薄片位移以移動接觸前緣，從而引入大 的剪切力。
該方法的另一優(yōu)點為，通過前進的接觸前緣來建立另一個接觸， 這減少了該第一表面與該第二表面的第二區(qū)域之間的空氣夾入。由此 避免了由于例如空氣夾入引起的應(yīng)力和變形。該方法的再一優(yōu)點為，第一表面和第二表面無需平坦。本發(fā)明可 實現(xiàn)無應(yīng)力狀態(tài)下接觸的共形建立。薄片可附著到彎曲或包括不規(guī)則 性的第一表面，該薄片(和/或基板，如果該基板是撓性的)藉此在該 薄片和/或基板的撓性(彎折或變形)極限內(nèi)遵照該曲率或不規(guī)則性。 當例如在半導(dǎo)體工藝中，晶片由于熱處理而不嚴格平坦時，本領(lǐng)域技 術(shù)人員可以顯見該優(yōu)點。通過本發(fā)明的方法可以方便地處理這種不平 坦。
該方法的另一優(yōu)點為其不依賴于重力。在重力減少的自由空間以 及在第一表面和第二表面取向為使得在另一個接觸建立期間第一表面 和第二表面彼此相向移動的方向垂直于重力方向的情形中，本發(fā)明的 方法仍然有效。再者，該方法在重力作用方向與該移動方向相反的情 形中有效。
在一實施例中，吸引力為作用于第一表面和第二表面之間的表面 力。吸引力可包括分類為體積(容積)力或表面力的分量。盡管例如， 諸如重力和特定電磁力的體積力隨著與被吸引對象(體積)之間距離 增大而緩慢減小，但表面力表現(xiàn)大幅減小。表面力包括直接分子來源 的力，諸如范德瓦爾斯力或偶極力。當實體之間的距離非常小時，即， 當閾值距離非常小時，表面力非常顯著。這些力非常小而與作用于材 料內(nèi)的原子間或者分子間力(范德瓦爾斯力、偶極力或離子力)強度 相當，這提供了例如薄片和/或基板的形狀完整性。因此，從力控制角 度而言，使用這些力來建立接觸是有利的。
另一優(yōu)點為，表面力僅作用于表面，而不作用于薄片和/或基板的 實體上。通過體積力發(fā)生的表面細節(jié)擠壓及由此引起的變形藉此被減
少或防止，當?shù)谝换虻诙砻姘Ⅲw(relief)特征時這尤為重要。
此外，表面力的強度可以通過例如化學或物理表面改性來有利地 調(diào)節(jié)。與表面活性劑單分子層一樣薄的材料層可用于達成這一點。利 用本領(lǐng)域已知的標準技術(shù)，單分子層可用于將其表面性能從親水改變 為疏水。
在一實施例中，在建立另一個接觸之前，該基板和該薄片至少之 一包括流體，使得該第一表面和該第二表面至少之一的一部分由該流 體提供。本實施例的結(jié)果為，在建立另一個接觸之后，該流體存在于 第二表面的第二區(qū)域與第一表面的至少部分之間。該力由流體與第一表面和/或流體與第二表面的粘合屬性引起。該流體有利地允許在建立 另一個接觸的過程中累積的可能的剪切力、應(yīng)力或壓力差由于其流體 動力學屬性而減小或消除。因此，盡管接觸已經(jīng)建立，流體流動有助 于減小可能的不完善。
在一實施例中，該流體與該第一表面和該第二表面至少之一形成
最多90度的接觸角。如果流體與表面形成小于90度的接觸角，則流 體具有浸潤該表面的傾向并因此在該表面上擴展開。因此，就在建立 另一個接觸之前或期間，該流體無需存在于整個第二區(qū)域上。此外， 起作用的吸引力包括由于表面張力引起的表面力的分量。毛細管效應(yīng) 可用作吸引力。第一和/或笫二表面于是可以設(shè)置有毛細立體表面 (reliefsurface)以實現(xiàn)接觸前緣的前進。該流體的浸潤屬性可以4吏用 諸如表面活性劑之類的表面活性材料來變更。這些可以應(yīng)用于該流體， 也可以應(yīng)用于笫一表面和/或第二表面。這是有利的，原因在于，當?shù)?一表面、流體和第二表面并非固有地相容以得到所需的90度接觸角時， 這種改性可用于提供這種接觸角而不必全部變更該流體和/或第一表面 和/或第二表面。藉此提供了該方法的更加寬廣的應(yīng)用性。
在一實施例中，建立該初始接觸，使得至少兩個獨立接觸前緣形 成，并且在另一個接觸建立期間，兩個接觸前緣均前進。獨立前進的 多個接觸前緣減少了建立另一個接觸所需的時間。此外，如果在建立 另 一個接觸期間不規(guī)則性隨著需要建立另 一個接觸的距離積累，則減 小該距離也將減小出現(xiàn)這些不規(guī)則性的范圍。注意，具有至少兩個獨 立接觸前緣意味著還存在至少兩個獨立的第二區(qū)域。
在一實施例中，防止該笫二區(qū)域與該基板表面形成接觸包括抑制 該第二區(qū)域的至少部分使其不與該第一表面形成接觸，由此在建立初 始接觸之后防止該接觸前緣前進，以及釋放該第二區(qū)域的受抑制部分 的一部分，以允許該接觸前緣前進。在本實施例中，通過抑制該第二 區(qū)域的至少部分使得另一個接觸無法建立而在初始接觸建立之后將該 接觸前緣的前進限制在第一距離內(nèi)。只有在釋放該受抑制的第二區(qū)域 的一部分之后，該接觸前緣才前進特定距離。該前進可以持續(xù)直至再 次被第二區(qū)域的剩余受抑制部分防礙的點。隨后，該受抑制區(qū)域的下 一部分可以被釋放以繼續(xù)建立另一個接觸的過程。備選地，另外部分 被釋放，使得前進可以繼續(xù)而不受干擾。盡管看上去在另一個接觸建立期間在該過程中引入應(yīng)力，但情況并非如此。其原因為，在通過前 進的接觸前緣建立另一個接觸之前，受抑制薄片的一部分被釋放，使 得該部分可以馳豫。該馳豫反過來使得可以建立另一個接觸，且因此 使得接觸前緣在無應(yīng)力條件下進行。
本實施例的一個優(yōu)點在于，其可以用于各種部件(基板和薄片) 的取向和重量將干擾該過程的情形。因此，例如，如果第一或第二表 面之一是粘性的，優(yōu)選地其不取向為使得灰塵由于重力將落在頂部上， 不會使得該表面表現(xiàn)為灰塵收集器。粘性表面可以有利地將其粘性表 面朝下來放置，而不落在其需要附著的表面的頂部。此外，被釋放但 是尚未附著到第一表面的該第二區(qū)域的受抑制部分的一部分，即，在 建立另一個接觸時實際上自由移動的部分，可以任意選擇。這是有利 的，因為控制該自由部分的質(zhì)量和穩(wěn)定性減少該方法對外部環(huán)境例如 振動或空氣對流的敏感度。此外，如較前所述，吸引力必須能夠使該 自由質(zhì)量位移。對質(zhì)量的控制提供了對于吸引力且也提供了對于該方 法的前進速率的設(shè)計自由度和優(yōu)化。
備選地，該薄片的受抑制部分可以在固定位置保持在無應(yīng)力狀態(tài)， 具有與其需要接觸到的表面的形狀相對應(yīng)的形狀。
在一實施例中，該接觸前緣以一前進速率前進，且該第二區(qū)域以 一釋放速率釋放，該釋放速率小于該前進速率。前進速率定義為單位 時間內(nèi)接觸前緣例如在基本垂直于接觸前緣的方向中前進的距離。釋 放速率為單位時間內(nèi)在與測量前進速率的方向相同的方向(例如在基 本垂直于接觸前緣的方向)中薄片的第二區(qū)域被釋放的量(或長度)。 接觸前緣的前進速率取決于薄片和基板的屬性(例如第一和第二表面 以及薄片和/或表面的整體屬性，諸如剛性)以及力。因此，前進速率 在許多情形中由手頭系統(tǒng)給出且不受外部控制。相反，釋放速率可被 控制。例如當前進速率并不一成不變沿著接觸前緣時，這是有利的， 因為隨后接觸前緣將改變其形狀，例如將變?yōu)閺澢模词乖陂_始時 是線性的。結(jié)果是，在建立另一個接觸期間，薄片可能變形且應(yīng)力藉 此引入薄片。通過使用比最大前進速率小的釋放速率，可以抵消或者 甚至防止該彎曲。實際上，接觸前緣的最快前進區(qū)域逐漸減慢到釋放 速率。釋放速率是可控的且可根據(jù)需要調(diào)整。因此，通過將釋放速率 至多調(diào)整到最小前進速率的值，可以防止接觸前緣的彎曲。因此，按照這種方式，建立另一個接觸的過程可以精確地受控制以提供接觸， 其中當?shù)谝槐砻婧?或第二表面的性質(zhì)或?qū)傩栽谶@些表面上不恒定而使 得前進速率在這些表面上且沿著接觸前緣變化時，不引入應(yīng)力。
本實施例防止薄片的自由部分隨著另一個接觸建立的進行而變 大。藉此防止由于在前進中的接觸前緣之前第一表面和第二表面之間
的提前接觸(premature contact)引起的空氣夾入的形成。
備選地，可以根據(jù)相同原理通過控制釋放速率來操控接觸前緣。 在一實施例中，該前進速率被測量且結(jié)果用于設(shè)定該釋放速率。 如先前實施例所述，前進速率在許多情形下為一取決于手頭系統(tǒng)的屬 性。盡管可以通過設(shè)計或者選擇例如待接觸的第一和第二表面的屬性 來影響該前進速率。 一般難以基于這些屬性來預(yù)測前進速率。在本實 施例中，通過測量前進速率可以有利地使得無需進行該預(yù)測。這例如 可以在測試運行內(nèi)完成。 一旦已知前進速率，則可以根據(jù)期望以及已 知的前進速率來調(diào)整或設(shè)置釋放速率，而無需知曉決定該前進速率的 系統(tǒng)的所有細節(jié)。除了速度之外，這還提供了該方法應(yīng)用上的靈活性。 在一實施例中，在另一個接觸建立期間，該前進速率值被測量至 少一次，且所測量的前進速率值用于調(diào)整該釋放速率。盡管在理論上 通過控制手頭系統(tǒng)的屬性可以影響前進速率，但從實際角度而言，這 是一項艱難的任務(wù)。將該系統(tǒng)布置成使得前進速率已知且在需要被接 觸的表面上基本恒定甚至更難且有時是不可能的。在本實施例中，通 過在建立另 一個接觸期間實際測量該前進速率而有利地使得無需進行 該任務(wù)。因此，實際前進速率被用于調(diào)整釋放速率，使得另一個接觸 的建立以畸變最小的方式進行。當待接觸表面在表面上具有差別巨大 的屬性時，或者當薄片的剛性由于例如厚度或者其他尺度變化而不均 勻時，本實施例尤為有利。
在一實施例中，該薄片包括用于轉(zhuǎn)印到該基板的模板圖案。本發(fā) 明的方法可以有利地用于將圖案轉(zhuǎn)印到基板，就像例如在諸如微接觸 印刷、模壓或壓印光刻的印刷工藝中以及光刻工藝中所做的那樣。當 薄片和/或表面包括易損特征時，本發(fā)明的用于建立接觸的方法尤為有 利。易損特征例如存在于轉(zhuǎn)印工藝中使用的小尺寸的圖案中。本發(fā)明 的方法于是提供了基本不使這些特征變形而建立接觸的機會，使得這 些特征在接觸已經(jīng)建立時可以充分地再現(xiàn)。優(yōu)選地，待再現(xiàn)的圖案或特征隨后存在于第二區(qū)域，因為這是第二表面的部分(使用該第二表 面的部分將建立另一個接觸)。此外，這些及其它特征可以在一個圖案
化運行內(nèi)轉(zhuǎn)印到大面積上，其中大面積例如為大于4cii^的面積。無需 縫合多個相鄰的連續(xù)應(yīng)用的小面積圖案。
在一實施例中，該模板圖案利用光刻工藝轉(zhuǎn)印到該基板。例如在 半導(dǎo)體工業(yè)中，慣用地，使用諸如光刻的平板印刷來圖案化基板的材 料層而用于裝置制作。在這種光刻工藝中，模板圖案用作掩模來圖案 化這些層。這些工藝的詳細描述可以在許多手冊中找到，例如Silicon processing for the VLSI Era volumes 1 ( 1990 Lattice Press, ISBN 0-961672-4-5 and 2 ( 2000 ISBN 0-9616721誦6-l )。例如參考有關(guān)光刻的 章節(jié)以獲悉在本發(fā)明中使用的術(shù)語的信息及定義。在光刻的通常工藝 流程中，待圖案化層為所謂的光致抗蝕劑，該光致抗蝕劑對于根據(jù)掩 模圖案通過照射而提供的輻射敏感，且光致抗蝕劑在照射之后可以被 顯影從而代表該模板圖案。在許多這種工藝中，使用相位偏移掩模。 從對于充分圖案再現(xiàn)的影響的光學要求而言，掩模優(yōu)選靠近待圖案化
形的形式為薄片的:模。0因此，^于例如先前圖案^而具有不平坦^ 面的基板也可以方便地設(shè)置有這種掩模，藉此改善在這些表面上的圖 案再現(xiàn)。
待圖案化層可以是光致抗蝕劑本身，但也可以是裝置層或者硬掩 模層。
在一實施例中，該薄片包括代表模板圖案的立體表面。模板圖案 在基板表面內(nèi)的再現(xiàn)可以通過使用立體表面來達成，該立體表面在印 刷工藝中用作印模。公知的印刷工藝為壓印光刻工藝或者模壓工藝。 薄片內(nèi)的模板圖案的立體用于根據(jù)該立體所代表的圖案來提供(掩模) 材料，例如以用于諸如在先前實施例中所述的光刻工藝。在本發(fā)明的 模壓工藝中，薄片與基板接觸，使得模板圖案被模壓在液體或可成形 層內(nèi)。該液體隨后例如使用曝光或固化工藝而硬化，使得在除去模板 圖案之后，互補圖案保留在作為該基板一部分的被模壓的層內(nèi)。優(yōu)選 地，在這種工藝中，被模壓的液體既可用于待圖案化層的目的，又可 用于本發(fā)明的提供吸引力的層的目的。該液體可經(jīng)特別調(diào)適以針對上 述功能之一或二者來優(yōu)化。另外，液體層的流體動力學屬性使得在該另一個接觸已經(jīng)建立之后該模板立體圖案可以將自身調(diào)整到無應(yīng)力的 平衡配置，藉此進一步減小畸變。因此，各種各樣的立體形狀(大縱 橫比、小縱橫比、或者介于其間)可以精確地印刷在大面積上。薄片 的撓性提供了對不平坦表面進行圖案化的機會。
在一實施例中，在該模板圖案轉(zhuǎn)印到該基板之后，該模板圖案與 該基板分離。通常，掩模即薄片在圖案化之后除去，使得在需要時下 一層可以使用不同掩模進行圖案化。
本發(fā)明還涉及一種用于執(zhí)行權(quán)利要求1的方法的設(shè)備，該設(shè)備包
括
-用于支持該基板的第一支架；
-用于支持該撓性薄片的該第一區(qū)域的至少第一部分的第二支
架；
-用于建立該初始接觸的接觸裝置。
在一實施例中，還設(shè)想了用于執(zhí)行權(quán)利要求7的方法的設(shè)備，該 設(shè)備還包括用于控制該前進速率的控制裝置。
如此處前文所述，前進速率由手頭系統(tǒng)的屬性決定。該吸引力例 如取決于溫度。通過使用溫度控制裝置來改變溫度，可以將前進速率 設(shè)置到期望值。
在一實施例中，該控制裝置包括用于抑制和釋放該第二表面的該 第二區(qū)域的至少部分的抑制和釋放裝置。該釋放裝置和抑制裝置優(yōu)選 地允許控制該釋放速率。這反過來提供了在另 一個接觸建立期間對于 應(yīng)力和變形的精確控制，如此處之前結(jié)合該方法所述的。優(yōu)選地，該 抑制和釋放裝置的控制包括以較少接觸的方式工作的致動器，從而不 誘導(dǎo)應(yīng)力。合適的致動器為(電)磁單元。備選地，用于提供真空和 過壓的噴嘴可被使用。這具有這樣的優(yōu)點，即，致動器需在其上工作 的薄片或基板不必由允許使用(電)磁保持的材料制成。致動器可以 分散在第一區(qū)域上，每個致動器作用于薄片或基板的不同區(qū)域，使得 在建立另一個接觸期間，至少所有相關(guān)區(qū)域可被控制。
在一實施例中，該控制裝置還包括用于測量該前進速率的測量裝 置。測量前進速率則使得無需基于系統(tǒng)的屬性而預(yù)先確定前進速率。 簡單測試將提供所需的數(shù)據(jù)。該測量裝置可包括機械傳感器(壓力)、 (電)磁傳感器(電容和/或電感)、電機傳感器(壓電)或光學傳感器(LED或電荷耦合裝置)。
在一實施例中，該控制裝置還包括調(diào)整單元，該調(diào)整單元能夠根 據(jù)所測量的前進速率來調(diào)整該釋放速率。為了自動化的過程執(zhí)行以及 提高應(yīng)力和變形控制的精度，接觸前緣的前進在建立另一個接觸期間 被測量，且所得到的結(jié)果直接被饋送到調(diào)整單元，該調(diào)整單元根據(jù)實 際前進速率調(diào)適或調(diào)整釋放速率。優(yōu)選地，還提供有用戶輸入選項來 設(shè)置該過程的邊界值。因此，當前進速率由于某些原因(諸如第一和/ 或第二表面的表面屬性不同)而在建立另一個接觸期間變更，釋放速 率相應(yīng)地變更從而在該過程中保證最優(yōu)的控制。
在一實施例中，該抑制和釋放裝置包括多個分隔開的裝置，每個 裝置能夠抑制和釋放該薄片的第二區(qū)域的一部分，兩個相鄰的分隔開 的裝置之間的最大距離至多為5mm。如果在建立另一個接觸期間每個 工作致動器的薄片釋放量大于5mm,該過程難以控制。由于已釋放薄 片的較大自由部分的振動，正在前進的接觸前緣之前的提前接觸可能 發(fā)生。優(yōu)選地，為了避免在薄片和基板之間的空氣夾入，連續(xù)裝置或 致動器之間的距離甚至不長于2.5 mm。對于致動器為氣動致動器的情 形尤為如此。
US 2004/0197712披露了一種具有在支撐材料周圍形成的撓性印模 的接觸印刷系統(tǒng)，其中該支撐材料附著到彈簧，且其中該印模和該支 撐材料均由該彈簧緊緊地拉著?；逋ㄟ^平移平臺置于印模下方并由 真空卡盤夾持。出于使印模與基板接觸的目的，輥沿著該印模滾動。 輥上的填料用于控制接觸壓力。
在微接觸印刷工藝中包括多個致動器的設(shè)備從WO 2003/099463 已知。然而，根據(jù)該已知方法，致動器用于在印模的部分上施加按壓 力從而使印模的部分朝基板連續(xù)地移動的目的。因此，并不是逐漸釋 放印模從而使印模自己附著到基板。


現(xiàn)在將參考附圖而更詳細地解釋本發(fā)明，附圖中相同或相似的部 件用相同的參考符號表示，其中
圖1A至1F示意性示出使用本發(fā)明設(shè)備的本發(fā)明方法的不同階段 的未按比例繪制的截面圖；圖2A至2F示意性示出使用本發(fā)明設(shè)備的本發(fā)明方法不同階段的 未按比例繪制的截面圖，該設(shè)備包括用于約束和釋放薄片的多個致動 器裝置；
圖3A至3C示意性示出根據(jù)本發(fā)明形成畸變較小的接觸的過程；
圖4A至4C示意性示出接觸前緣前進的控制原理；
圖5提供多個獨立的接觸前緣前進的示例；
圖6A至6D示出使用本發(fā)明的方法和設(shè)備獲得的結(jié)果；
圖7A和7B提供本發(fā)明的包括傳感器的設(shè)備的示意性架構(gòu)。
各圖未按比例繪制并代表示意性情形。
具體實施例方式
通過下述實施例闡述本發(fā)明的方法和設(shè)備。盡管這些實施例可以 解讀為本發(fā)明的各種實施方式，但一個實施例的有益特征在恰當和可 能的情況下可以在其它實施例中使用。例如，用于處理或提供基板和/ 或薄片的許多特征可以在這些實施例的不同設(shè)備中使用。
參考圖1A至1F描述本發(fā)明的第一實施例的設(shè)備和方法。該設(shè)備 包括第一支架101，該第一支架101例如利用第一支架內(nèi)的真空噴嘴(未 示出)在第一支架101和基板102之間產(chǎn)生負壓，以在第一支架101 和基板102之間產(chǎn)生真空而支持基板102。例如這在半導(dǎo)體工業(yè)中對于 處理和支持半導(dǎo)體晶片而言是慣用技術(shù)。備選地可以采用利用機械夾 緊或機電附件來支持基板的其他機械裝置。
該設(shè)備還包括第二支架104，該第二支架104具有包括臺階105的 形狀，臺階105具有高度105'。第二支架104支撐薄片106，藉此在本 實施例中，該支架例如按照與第一支架支持基板相同的方式而牢固地 支持該薄片的第一區(qū)域108。薄片106由于第二支架104內(nèi)的臺階105 而略微彎曲，使得在該實施例中，在該第一區(qū)域以外，該薄片至少部 分地由第二支架104支撐。跨過從臺階到第二支架下部的距離的該薄 片的部分在該實施例中指定為該薄片的自由部分。
第二和第一支架為圖中未整體示出的設(shè)備的一部分。該設(shè)備進一
步調(diào)適為按照恰當?shù)姆绞綀?zhí)行本文下述的方法。為此，該設(shè)備進一步 包括用于在由三個笛卡爾坐標X、 Y、 Z代表的三個維度中相對于第二 支架104和薄片106來定位和再定位第一支架101的裝置。此外，還可頁
設(shè)置有既利用平移又利用定向而橫向地(沿著第一表面和/或第二表面 延伸的方向)、垂直地(沿著與橫向方向垂直的方向)調(diào)整相對位置的 裝置。在該示例中，該設(shè)備包括用于手動位移的裝置。然而，例如結(jié) 合下述實施例所述的自動位移可以備選地被提供，并且其在改善控制 精度和速度方面以及生產(chǎn)線內(nèi)的自動化使用方面是優(yōu)選的。該自動位 移因此可包括控制裝置，例如提供機械或電學反饋機制的機械或電學
單元，用于精確地控制第一表面110以及第二表面112的第一區(qū)域108 的相對XYZ位置和取向。這些裝置還可包括考慮到在該方法執(zhí)行過程 中薄片和/或基板的狀態(tài)(薄片和/或基板的變形量或應(yīng)力)用于測量和 控制接觸壓力的裝置。
基板102具有面向薄片106的第二表面112的笫一表面110。在該 實施例中，基板102和薄片106基本相互平行地放置。其它相對取向 也是可行的。第二表面112從第一表面110延伸第一距離，該第一距離 大于由虛線116表示的閾值距離114。該閾值距離由該系統(tǒng)及相關(guān)吸引 力決定，如下文所述。
在本實施例中，基板表面通過例如本領(lǐng)域已知的方法(例如，在 復(fù)印機中常用的電暈噴射或者使用碳刷的處理)設(shè)置有電荷。該電荷 提供了負責基板102和薄片104之間的吸引力的電場。在本實施例中述。
在下一步驟，初始接觸建立于薄片106的第二表面112的第一區(qū)域 108與基板102的第一表面110之間。為此，在本實施例中，在4吏用此 處前文所述裝置已經(jīng)調(diào)整第二表面相對于第一表面110的橫向位置和 相對取向之后，第二支架104沿Z方向移動。
直接結(jié)果示于圖1B和圖1D。圖1D代表第一表面IIO的俯視圖， 其中示出了薄片106的第一和第二區(qū)域的投影。由于初始接觸的建立， 薄片106被劃分為附著部分118以及部分120,附著部分118的第一區(qū) 域108接觸第一表面110，且部分120具有不接觸第一表面110的第二 區(qū)域122。第一區(qū)域108和第二區(qū)域122之間的邊界線定義了位于X位 置126的接觸前緣124。接觸前緣124沿著表面IIO伸展。
該初始接觸產(chǎn)生這樣的條件，即，使得現(xiàn)在存在第一距離短于閾 值距離114的區(qū)域。藉此，提供吸引力的臺階與建立初始接觸相結(jié)合，形成了用于建立另一個接觸的條件。這結(jié)合圖1F更詳細描述。在接觸 前緣124附近，在X位置126右邊存在這樣區(qū)域，其中與由虛線116 所示閾值距離114相比，薄片106的第二區(qū)域122的第二表面112更接 近基板102的第一表面110。因此，在該區(qū)域內(nèi)，該吸引力形成力平衡， 該力平衡使得薄片106的自由部分120的部分能夠朝第一表面110位 移，藉此在緊鄰接觸前緣124附近朝X位置126右邊，在薄片106的 第二區(qū)域122的部分與基板102的第一表面IIO之間形成另一個接觸。 這有效地導(dǎo)致接觸前緣124相對于位置126向右偏移。該過程隨后按 照連續(xù)的方式自動重復(fù)，且由此導(dǎo)致接觸前緣124在第二區(qū)域122的 方向中沿著第一表面IIO前進，藉此以漸進方式形成另一個接觸。
在形成另一個接觸一定時間At之后，其中At是從建立初始接觸開 始測量的，接觸前緣124在X方向中朝新X位置126'已經(jīng)前進了距離 128，如圖1C和1E所示。第二區(qū)域122和基板之間的另一個接觸按照 下述過程逐漸建立，其中以接觸前緣124前方的第二區(qū)域122為代價， 在前進中的接觸前緣124的緊后方形成第一區(qū)域108。
通過使用本發(fā)明的設(shè)備執(zhí)行該方法，以最小的應(yīng)力和畸變將薄片 106的第二區(qū)域122應(yīng)用到第一表面110。這是由于這樣的條件，即， 第一表面110和第二區(qū)域126之間的接觸總是恰好在接觸前緣124附近 形成，其位于薄片106具有最小變形的位置。變形的程度取決于Z方 向中的變形與發(fā)生Z方向中變形的X距離之間的比例，即，曲率。類 似的比例適用于其它方向。因此，就小尺度例如小于微米的尺度而言， 當在毫米量級X距離上在Z方向發(fā)生幾十微米的彎曲時，變形較小。 因此，在這么小的尺度，在接觸前緣幾乎不存在彎折，且薄片在基本 無應(yīng)力狀態(tài)下接觸。再者，該另一個接觸是在吸引力較小的條件下建 立的。所應(yīng)用的電荷經(jīng)仔細調(diào)節(jié)，從而將力調(diào)整到就所需力平衡而言 合適的強度。該力優(yōu)選地為分子力量級或者是提供薄片材料形狀和結(jié) 構(gòu)完整性的力，諸如離子力、偶極力或者范德瓦爾斯力。如果情況如 此，則導(dǎo)致局部變形的力，例如由于吸引力沿著薄片表面的投影而產(chǎn) 生的剪切力(作用于薄片的平面內(nèi))是相同尺度的，且小于提供材料 的結(jié)構(gòu)和形狀完整性所需的力。這顯著減小變形。
在一實施例中，第二支架106設(shè)置成使得區(qū)域108以及臺階105 的臺階高度可以獨立地變更。藉此，不僅第一區(qū)域的尺寸和形狀且因此初始接觸可以隨意選擇，而且在由薄片的撓性確定的邊界內(nèi)，第二 支架的臺階附近的薄片曲率或者變形也可控。在本申請中，撓性定義 為反復(fù)彎折而不發(fā)生期望尺度的不可逆損傷的能力。
在建立該另一個接觸時，接觸前緣以一前進速率前進，該前進速 率取決于手頭系統(tǒng)的條件。這些條件包括在接觸前緣的力平衡以及該 吸引力的幅值和方向、將位移的用于建立接觸的薄片和/或基板的部分 (由其剛性部分地決定的薄片的自由部分)的質(zhì)量、以及第一和第二 表面的材料屬性。
當薄片保持自由時，例如部分120，另一個接觸沿著與接觸前緣延 伸方向基本垂直的前進方向建立，建立的速率等于該接觸前緣在單位 時間內(nèi)在該前進方向中前進的距離。如此處前文所解釋，前進速率例 如可歸因于表面屬性，該表面屬性包括薄片106和/或基板102的剝離 和粘合屬性。當這些屬性在表面上均勻時，前進速率不會在表面上變 化。然而，這種條件實際上經(jīng)常不被滿足。
第二實施例中使用的用于建立另 一個接觸的方法和設(shè)備可以有利 地用于消除前進速率在將相互接觸的第一和第二表面上變化的效果。
第二實施例結(jié)合圖2予以描述。該實施例與第一實施例的不同之 處在于，在建立該初始接觸之后，通過將薄片的一部分附著到第二支 架，抑制第二區(qū)域形成另一個接觸。
圖2A示出支持基板202的第一支架201 ，該基板具有第一表面210。 還示出具有稱為致動器的裝置的第二支架204，該裝置用于約束(支持) 和釋放由第二支架204支持的薄片206。為此，在該示例中第二支架 204包括多個分隔開的氣動致動器207。該設(shè)備還包括用于控制致動器 從而使其約束和/或釋放薄片的裝置。該裝置可包括用于驅(qū)動致動器的 氣體處理設(shè)備以及一個或多個微處理器、用戶可控的輸入和顯示裝置 以及軟件，這將在下文進一步詳述。
未示出該設(shè)備使用例如本申請第一實施例所述的裝置來定位第一 和第二支架的部件。
薄片206是撓性的且包括附著有印模層232的背板230，該印模層 由該背板支撐(圖2B和2C)。薄片206用作撓性印模206。撓性印模 206的部分更詳細示于圖2B和2C，其說明該印模層232包括印模表面 234。印模表面代表薄片206的第二表面212。在本實施例中，印模層232包括立體結(jié)構(gòu)，使得其印模表面234為代表特征圖案236的立體表 面。圖案236的特征可以是微米和亞微米范圍，甚至是納米范圍。例 如，特征的尺寸可以從15 nm變化到大于1 mm，其中特征的縱橫比(垂 直尺寸除以橫向尺寸)可以大于8。本實施例中的印模層232由諸如聚 二甲基硅氧烷(PDMS)橡膠的撓性柔軟材料制成。其它材料或彈性材 料可以視需要使用。示例性材料在US 2004/0261981A1 、 WO 2005/101466A2或者本申請前言中提到的專利公開中給出。注意，不同
的薄片材料或基板材料將具有不同的表面屬性，其可以根據(jù)需要進行 選擇從而影響接觸前緣的前進所需的力平衡。
背板230可包括玻璃或諸如塑料、鋁或不銹鋼的其它合適材料， 且較薄，使得背板230能夠支撐印模層232但又是撓性的。例如，背 板230的厚度可以是150nm,而印模層232的厚度可以是600nm。
在圖2，基板202、薄片206和第二支架204示為被應(yīng)用于液體模 壓工藝中。出于執(zhí)行該過程的目的，基板202設(shè)置有涂層238，使得該 涂層形成基板的一部分且第一表面210由該涂層形成。印模206用于 通過模壓在涂層238內(nèi)進行壓印的目的。該模壓工藝在涂層238內(nèi)形 成立體圖案236的鏡像236'。
本實施例中的浸潤涂層238或壓印層包括未預(yù)先公開的歐洲專利 申請No.06123325.0所述的溶劑凝膠材料。然而，在該方法和設(shè)備中可 以有利地使用各種壓印層材料。實際上可以使用由壓印表面可以形成 的任何材料。這些材料可以是可固化材料，即，在模壓之后或期間可 以通過加熱或者利用輻射處理而硬化，或者是通過化學反應(yīng)而硬化， 或者通過成份損失而硬化的材料。優(yōu)選使用的材料包括諸如在半導(dǎo)體 工業(yè)中廣泛使用的可購得的光致抗蝕劑。示例性材料可以在US 2004/0261981A1 、 WO 2005/101466A2 、 US 2005/0230882A1 、 US 2004/0264019、 advanced materials 1998 10 (8) 571中找到。
從壓印材料角度考慮，如果適當，該設(shè)備優(yōu)選地包括用于提供固 化動作的裝置。因此，該設(shè)備可包括用于提供紫外輻射到壓印層238 的設(shè)備。優(yōu)選地，該薄片或者該基板對于該固化輻射是至少部分透明 的。
在本實施例中，涂層在設(shè)備外部通過使用常規(guī)旋涂工序應(yīng)用到基 板。然而，該涂層可以使用其它常規(guī)技術(shù)來應(yīng)用，這些其他常規(guī)技術(shù)包括印刷、噴墨印刷、諸如刮刀的層壓技術(shù)、或者LB膜沉積。該涂層 可以被應(yīng)用從而如本實施例這樣被基板包括，但是該涂層也可以設(shè)置 成薄片的一部分，或者基板和薄片二者的一部分。該涂層可以在安裝 基板和/或薄片于設(shè)備內(nèi)之前或者之后提供。如果涂層是在安裝之后被 應(yīng)用，則如果該設(shè)備包括諸如噴墨印刷裝置或旋涂設(shè)備這樣的例如用 于應(yīng)用該涂層的裝置則是優(yōu)選的。該設(shè)備因此可以不使用外部涂層應(yīng) 用裝置且藉此實現(xiàn)改善的自動化處理。
該涂層優(yōu)選地具有20nm至20(im范圍的厚度。然而，需要時可以 使用其它厚度的層。本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉如何使用用于應(yīng)用涂層的不 同方法來應(yīng)用不同厚度的涂層。
在本實施例的過程中，從基板表面210的一個端部開始且進行到 對立端部，將印模206逐漸應(yīng)用到基板206，從而避免涂層238中的空 氣夾入及相關(guān)的圖案畸變。在印模206倚靠基板表面210安置時，通 過允許涂層238固化或凝固，使所得到的圖案固定。在固化過程已經(jīng) 進行之后，印模206從基板202剝離，在基板206上留下立體層。
在本實施例中，固化由于從壓印層除去溶劑而進行，由此允許該 層內(nèi)的凝固過程進行到該層幾乎硬化成固體的程度。更多細節(jié)在下文 提供。
使用致動器207來完成將印模206逐漸鋪到基板表面210上的過 程。在優(yōu)選實施例中，每個致動器207包括槽207，該槽207在第二支 架204內(nèi)延伸且其中在槽207內(nèi)作用的氣壓可在真空和過壓之間變化。 對于槽207的寬度，注意， 一方面槽207需要足夠?qū)挘瑥亩患s束氣 體在其中的流動，另一方面，槽207不能太寬，從而避免槽207在真 空條件時在大氣壓力影響下印模206被拖入槽207的情形。槽207的寬 度的合適值為1 mm。
最初如圖2A所示，所有槽207處于真空條件，用于以與基板202 的第一表面相隔特定距離保持印模206抵住第二保持器204。這用槽中 的字母V表示。通過在印模206的一側(cè)將一個或多個槽207p置于過壓 條件(用字母P表示)來建立初始接觸開始將印模206應(yīng)用到基板204 的過程。結(jié)果，先由第二支架通過被致動的槽207保持的印模206的 部分從第二保持釋放，并朝基板202位移，直到第一表面210與印模 206的第二表面212的第一區(qū)域208之間建立接觸。該結(jié)果示于圖2D。與第一實施例所述相似，初始接觸形成接觸前緣224，該接觸前緣 沿著第一表面212延伸且在第一區(qū)域208和第二區(qū)域222之間形成邊界 線。然而注意，與第一實施例不同，該區(qū)域內(nèi)的該第二區(qū)域通過仍具 有真空條件的槽207v而被限制或抑制形成另一個接觸。此外，與第一 實施例類似，存在靠近接觸前緣224的區(qū)域，其中印模206的第二表 面212與基板202的第一表面210之間的第一距離小于閾值距離214， 使得用于建立另一個接觸的條件滿足。在本實施例中，吸引力由作用 于印模表面234和涂層238的第一表面210之間的表面附著力提供。
隨后，為了建立另一個接觸，毗鄰槽207p的槽207v順序施壓以 釋放薄片206的受抑制部分的一部分。該順序釋放在圖2E所示的五個 階段詳述。通過將剛剛從真空條件切換到過壓條件的槽207p的下一個 槽207v也從真空條件切換到過壓條件，由此實現(xiàn)所示的每下一個階段。 該順序釋放的結(jié)果為，接觸前緣218在第二區(qū)域222的方向中沿著第 一表面210位移。在這種情況下是在正X方向。最終情形為圖2F所示， 其中接觸前緣已經(jīng)沿X方向朝其新X位置226'移動了距離228。
在圖2中，槽207的真空條件用字母V表示，槽207p的過壓條件 用字母P表示。在過壓條件，例如5-100 mbar范圍的壓力可以施加在 印模206上。
過壓不用于將印模206壓抵基板202的表面210。相反，由吸引力 來建立該另一個接觸。該壓力用于提供從笫二支架方便地釋放，而不 產(chǎn)生影響印模206的釋放部分或自由部分的移動的壓力波動。這在下 文結(jié)合圖3A至3B進一步闡述。
圖3A示出在建立薄片306到基板302的另一個接觸的過程期間某 一時間點t的圖2F的詳細部分。從圖3A到圖3B，通過將一個致動器 噴嘴或者槽從真空設(shè)置到過壓，從第二支架釋放薄片306的一部分。 緊接著這個動作，薄片306的自由部分(跨過從基板302到第二支架 304的距離的部分)在一定程度上馳豫。當過壓不存在或降低時，自由 部分的形狀將依據(jù)圖3B的虛線。例如，重力將導(dǎo)致這種懸垂。由于連 續(xù)真空噴嘴的節(jié)距340與基板302和第二支架304之間距離的比例通常 為10以上，存在由于振動，或者噴嘴氣體壓力切換誘導(dǎo)的腔體342內(nèi) 壓力變動引起該自由部分提前附著的風險。這通過使用增大的過壓來 消除，使得緊接著釋放之后薄片306的自由部分的形狀依據(jù)圖3B的實線。注意，由于薄片的馳豫條件，這種再次成形并不完成該另一個接
觸的建立。相反，有利的是，在接觸前緣318附近，薄片的彎折或變 形減小。在薄片立即馳豫之后的一定時間，吸引力如此處前文所述地 建立該另一個接觸，形成圖3C所示的情形。接觸前緣從X位置326 偏移到326'。
備選地，圖3A的情形可以倒置，使得所述懸垂將導(dǎo)致在馳豫狀態(tài) 下該薄片的期望形狀，而無需應(yīng)用略微的過壓。然而，如將在下文更 詳細描述的，可以證明在該備選取向中應(yīng)用過壓以防止該薄片的自由 部分的振動也是有利的。
由于參考圖3A至3C所解釋的過程，基本上沒有應(yīng)變力作用于印 模的釋放部分來將這些部分固定在基板上的特定點，該印?？梢宰駨?其固有過程。因此實現(xiàn)印模以無應(yīng)力方式應(yīng)用到基板。例如在圖2A或 3A中，跨接第二支架204或304和基板202或203之間距離的印模206 或306的一部分會發(fā)生應(yīng)變，但是當接觸前緣前進時，與相應(yīng)基板形 成接觸的印模206或306的任何自由部分馳豫且允許其本身相對于已 經(jīng)與基板接觸的印模的該部分自由安置，且應(yīng)力從該部分釋放。由于 浸潤涂層存在而引起的作用在印模上的毛細力有助于印模和基板之間 逐漸建立接觸的過程的順利進行。
一旦浸潤涂層238通過固化已經(jīng)硬化，致動器207也用于以基板 202受控方式剝離印模206，且不存在當印模206除去時壓印在涂層238 內(nèi)的特征變形的風險。在致動器207的上述實施例中，其中致動器31 為形狀類似槽207的氣動致動器，通過連續(xù)地將槽207從過壓條件切 換到真空條件，印模206被剝離。在該過程中，印模206逐漸朝第二 支架204移動。實踐中，可以以至少0.25 cm/s的速度進行剝離基板202 的印模20的過程。
在該方法的其它備選實施例中，或者使用該設(shè)備或者在該設(shè)備外 部使用不同的工具，可以使用其它剝離方式。
優(yōu)選地，槽207的節(jié)距小于5mm，或者甚至小于2.5mm。關(guān)于本 發(fā)明已經(jīng)進行的測試表明，如果選擇更大的節(jié)距，空氣夾入形成于印 模206和基板202之間。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如此形成空氣夾入可以解釋如下。 當槽207從真空條件切換到過壓條件時，與槽207相關(guān)聯(lián)的印模206 的一部分的釋放是在這樣的壓力下進行的，該壓力低于已經(jīng)和基板202接觸的印模207的部分下方的壓力。結(jié)果，出現(xiàn)壓力波動，在其影響 下，跨接第二支架204和基板202之間距離的印模206的自由部分開始 振動。印模206和基板202之間距離的實際值非常小，例如約100jim， 而印模206的跨接自由部分具有毫米量級的寬度。
因此，非常低的縱橫比是適用的，且由于振動，印模206傾向于 在穩(wěn)定前進的接觸前緣之前接觸基板202。 一旦這種不期望的接觸出 現(xiàn)，吸引力將印模206進一步拖入浸潤涂層內(nèi)且發(fā)生空氣夾入。
每次印模206從下一個槽207釋放時，接觸前緣224進一步移動。 在吸引力影響下由接觸前緣224覆蓋的距離約為l至2mm。當避免了 在接觸前緣224之前獲得接觸的情形時，也避免了空氣夾入的形成， 因為行進的接觸前緣224推動其前方的空氣。因此，當槽節(jié)距選擇為1 至2mm量級時，空氣滯留不會發(fā)生。
印模206到基板202的接觸以不連續(xù)的逐步方式建立，因為每次 槽207從真空條件切換到過壓條件時，接觸前緣224前進。建立印模 206和基板202之間另 一個接觸過程中的一個步驟的距離等于槽節(jié)距。 一方面，通過選擇槽節(jié)距從而對應(yīng)于該接觸在毛細力影響下自然前進 時所覆蓋的距離，可以避免空氣夾入。另一方面，通過使印模206釋 放速度與毛細接觸線前進速度匹配，可以避免空氣夾入。按照這種方 式，實現(xiàn)了該接觸線從不停止并且該印模206順利地置于基板202上。 印模釋放速度由槽節(jié)距以及連續(xù)槽307從真空條件切換到過壓條件的 時間間隔決定。為了避免空氣夾入，優(yōu)選地采用至少等于槽節(jié)距與毛 細接觸線前進速度的比值的時間間隔。印模206釋放速度的實際值在 較薄浸潤涂層時可以約為1 cm/s，在較厚浸潤涂層時可以約為0.25 cm/s。
在第二實施例的條件下進行液體模壓工藝時，即，通過使用具有 槽207的第二保持器204，槽207可以在真空條件和過壓條件之間切換 且以1至2 mm的相互間距而延伸；通過使用具有印模PDMS橡膠印 模層232和玻璃背板230的印模206，其厚度約為lOOjim,其中印模 206的印模表面234特征的尺寸范圍為15 nm到大于1 mm;通過將印 模206置于距離基板202約lOOnm的位置；通過使用和壓印包括未預(yù) 先公開的歐洲專利申請No.06123325.0所述的溶劑凝膠的浸潤涂層 238;以及通過以0.25-1 cm/s的速度釋放印模206,同時應(yīng)用5-100 mbar的壓力到真空噴嘴；則可以使用晶片(諸如6英寸晶片)作為基板202 以及大得足以覆蓋晶片的印模206,使得可以實現(xiàn)該工藝具有足夠高而 例如可以在半導(dǎo)體工業(yè)中商業(yè)應(yīng)用的生產(chǎn)量。使用所述工藝獲得的結(jié) 果在圖6A至6D中給出，這些圖示出如下SEM照片16nm寬的抬高 二氧化硅線的格柵，節(jié)距為150 nm (圖6A); 30 nm寬80 nm高的二 氧化硅線的格柵，節(jié)距為200 nm(圖6B ); 二氧化硅層內(nèi)60 nm寬100 nm深凹陷的陣列，陣列節(jié)距為200 nm (圖6C);以及分別具有高度: 寬度=930 nm:178 nm的二氧化硅峰的陣列。用于釋放受抑制薄片的后 續(xù)部分的時間可用于定義該薄片的釋放速率。如此處前文所述，對釋 放速率的控制在防止空氣夾入方面是有利的。然而，其它優(yōu)點從圖4A 至4C顯見且在下文予以描述。
接觸前緣的前進速率定義為單位時間的前進距離，且如此處前文 所述由手頭系統(tǒng)的屬性決定。釋放速率定義為單位時間釋放的受抑制 薄片的特定長度，其中該長度在基本垂直于接觸前緣的方向中測量。 例如，在第二實施例中，釋放速率是由圖3A中連續(xù)噴嘴307的操作之 間的時間At定義的節(jié)多巨340。
應(yīng)當清楚，由任何系統(tǒng)的屬性決定的前進是連續(xù)的過程。盡管理 論上這對于薄片的釋放也成立，在第二實施例中，由具有順序操作的 多個致動器的第二支架的設(shè)計所提供的該釋放是不連續(xù)的。然而應(yīng)當 清楚，設(shè)備的適當設(shè)計可以實現(xiàn)薄片的連續(xù)釋放。例如，連續(xù)位移的 (電)磁體可以用于釋放薄片。
因此，在第二實施例中，通過選擇釋放速率小于前進速率，由釋 放速率控制該另一個接觸建立的速率。當前進速率沿著接觸前緣不同 時，對前進速率的這種控制是有利的。圖4A代表在時間t的另一個接 觸建立的頂視圖，其中示出了基板402的表面410具有從第一區(qū)域408 中劃分第二區(qū)域422的接觸前緣418。接觸前緣一個端部上的第一前進 速率444低于另一端部上的第二前進速率444'(速率用箭頭長度來代 表)。當前進速率不受釋放速率控制時，即釋放速率大于最大前進速率 時(此處不考慮可能的空氣夾入)，經(jīng)過前進時間段At之后，該情形 演變?yōu)閳D4B所示情形。接觸前緣在時間t從開始X位置426前進了不 同的距離446'和446"，使得在時間t接觸前緣424相對于開始情形是 傾斜的。這會導(dǎo)致薄片中的應(yīng)力和變形。通過將釋放速率調(diào)整到小于或等于最低前進速率的值，這些影響
可以消除。例如，使得在所有Y位置的釋放速率等于最低前進速率444， 防止比444的速率更快的前進。結(jié)果為，在相同的前進時間段At內(nèi)， 接觸前緣424僅前進到位置426'，但是不傾斜。此外，在建立另一個 接觸的整個過程中，接觸前緣從不傾斜。備選地，通過將釋放速率指 定為最快和最慢前進速率之間即值444和444'之間的值來控制該前進 速率。這種情況下，在前進時間段At之后接觸前緣彎曲的情形中，接 觸前緣的傾斜部分無法趕上該釋放。
在這方面不連續(xù)釋放過程可以提供額外優(yōu)點。在不連續(xù)過程中， 有機會在釋放薄片一部分之后允許前進的接觸前緣趕上。接觸前緣的 傾斜藉此可以降低到從應(yīng)力或變形角度而言可以容忍的有限量。結(jié)果 是，在另一個接觸建立期間出現(xiàn)傾斜和彎曲的接觸前緣，但是在足夠 長的趕上時間段之后，接觸前緣再次變直。如果釋放部分足夠小，則 出現(xiàn)其中從應(yīng)力角度而言接觸前緣產(chǎn)生可容忍變形量的情形。詳言之， 在釋放具有長度450的薄片的一部分后，其中該長度為接觸前緣的最 快部分在時間At內(nèi)前進的距離的一半，在隨后的前進時間段l/2At中， 接觸前緣418將如圖4C所示前進。注意，傾斜為圖4B所示的一半。 在隨后的作為趕上時間段的時間段1/2At中，接觸前緣的較慢部分趕上 而在位置426'形成直接觸前緣。隨后通過釋放薄片的另一部分來重復(fù) 該循環(huán)，最終導(dǎo)致接觸前緣在時間長度2At內(nèi)前進到位置426"。因此， 與非限制前進相比，在相同時間長度內(nèi)，該接觸前緣前進相同距離但 傾斜更小。
在用于控制釋放的備選過程中，在另一個接觸期間，該橫向釋放 區(qū)域的形狀可被控制。因此，釋放部分可以選擇為具有與接觸前緣224 平行的邊界。如果致動器分布在該支架區(qū)域上，該致動方案因此可以 變更。
應(yīng)當意識到，當在前進期間出現(xiàn)導(dǎo)致彎折或彎曲接觸前緣的沿接 觸前緣的前進速率的其它分布時，類似抑制策略與釋放速度控制組合 可有利地用于降低這些效果。
可以證明從所使用的系統(tǒng)計算前進速率是不實際的。在本發(fā)明的 任一實施方式的實際實施例中，測試運行用于確定前進速率(分布)。 結(jié)果可以用于設(shè)定或控制釋放速率。在獲得例如圖6的結(jié)果中，進行了測試運行并測量了前進速率。在后續(xù)運行中，在用于獲得結(jié)果的運 行中控制前進速率。
在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的設(shè)備和方法使得在真實生產(chǎn)運行中， 在建立另一個接觸期間可以真實地測量或者確定前進速率。利用反饋 機制隨后將所得到的值用于控制前進速率，藉此利用此處之前所述的 過程來提供對接觸前緣形狀的精確控制。藉此獲得對于應(yīng)力和變形的 精確實時控制。這有利地允許自動化處理。
因此，除了支持基板702的笫一支架701和支持薄片706的第二支 架704之外，如圖7例示的這種實施例的設(shè)備包括用于在建立另一個 接觸期間在沿著接觸前緣的一個或多個位置在一個或多個時間點確定 前進速率的裝置。這種裝置例如可包括用于按時間確定接觸前緣不同 部分位置的傳感器760。傳感器可包括諸如壓力傳感器的機械傳感器， 或者諸如電容、電阻或線圈的影響電感或電抗變化的(電)磁傳感器， 或者諸如壓電傳感器的電機傳感器，或者光學傳感器。優(yōu)選地，使用 多個傳感器760，這些傳感器分布成覆蓋第一區(qū)域710、第二區(qū)域或者 二者的不同部分。這些傳感器一起至少檢測相關(guān)區(qū)域，以用于控制另 一個接觸的建立過程。傳感器可以在表面上由用戶調(diào)整或重定位。傳 感器可以是第一和第二支架的部分。因此，當接觸前緣724在X方向 中前進時，傳感器760'指示接觸前緣的經(jīng)過，而傳感器760"不指示接 觸前緣的經(jīng)過。由此可以確定接觸前緣724的第一形狀和位置。通過 在一定時間之后重復(fù)該測量，不同傳感器指示接觸前緣724的第二位 置和形狀。將接觸前緣的平移位置關(guān)聯(lián)到測量之間所經(jīng)過的時間，使 得接觸前緣的前進速率已知。
該設(shè)備優(yōu)選地還包括用于將所檢測信號處理為致動器信號以驅(qū)動 致動器707的裝置。優(yōu)選地，也考慮經(jīng)由輸入端子、用戶界面或類似 物的用戶定義的輸入。整個過程和設(shè)備由存儲于數(shù)據(jù)承載裝置內(nèi)的軟 件控制。該軟件能夠提供對本發(fā)明的方法的控制，該方法通過討論的 設(shè)備執(zhí)行。例如，該軟件使得用戶可提供有關(guān)例如接觸前緣最大容許 畸變量或者用于允許最大前進速率的輸入。備選地，該系統(tǒng)可以根據(jù) 實際測量結(jié)果而不經(jīng)用戶干涉地調(diào)整其釋放。
該系統(tǒng)于是優(yōu)選地設(shè)定為使得，代表前進速率的傳感器信號轉(zhuǎn)換 成具有合適計時和位置的致動器信號，用以根據(jù)前進速率和用戶輸定義釋放及釋放速率。
在一實施例中，接觸前緣可具有期望的形狀。因此，在圖3中， 接觸前緣例如是線性的且沿X方向從左向右移動。在另一實施例中， 初始接觸已經(jīng)建立，使得存在沿不同方向前進的兩個接觸前緣。藉此， 在建立另一個接觸時可以實現(xiàn)時間的節(jié)約，這在前進速率低時尤為有 利。這種實施例的示例示于圖5。兩個接觸前緣524和524'沿相反X 方向前進。另一個接觸建立，使得第一區(qū)域508在兩側(cè)增長而以第二 區(qū)域522和522'為代價。取決于在每個接觸前緣的條件，前進速率可 以相同或不同。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當意識到，如此處之前所述的前進 速率控制機制可被提供以用于每個前進的接觸前緣。在另 一實施例中， 接觸前緣為閉合前緣。該接觸前緣例如可以是圓形接觸前緣。
本發(fā)明的方法相對于基板和薄片的空間取向是通用的。因此，可 以如圖1和2所示選擇取向，使得撓性薄片克服重力而位移。已經(jīng)證 明，可以構(gòu)造該設(shè)備，使得按照薄片鋪在基板上的方式來執(zhí)行該方法。 在這種實施例中，需要抑制薄片以防止薄片落在基板表面的頂部上。 本發(fā)明提供了非常方便的方式來抑制或支持薄片以及用于建立另 一個 接觸。吸引力提供用于建立接觸的力。不需要在薄片中產(chǎn)生應(yīng)力的諸 如按壓構(gòu)件的外部裝置，所述外部裝置會在薄片鋪在基板上時沿著薄 片滑動，由此導(dǎo)致不期望的剪切力。移動部分降低至最少，為該薄片 的自由部分。
本發(fā)明已經(jīng)在液體模壓工藝的情形中予以描述，不過這并不改變 本發(fā)明可以應(yīng)用于其它工藝的情形這一事實。例如，印模206從第二 支架204逐漸釋放并應(yīng)用到基板202的方式在微接觸印刷的情形中也 可以產(chǎn)生有利效果，因為在這種情況下，通過避免在印模206內(nèi)引入 應(yīng)力來避免待轉(zhuǎn)印圖案畸變也是重要的。對于微接觸印刷的情形，盡 管沒有浸潤涂層238，不過仍可以允許印模206在被應(yīng)用到基板202時 遵從其固有過程，因為印模206和基板202之間流體的存在并不是必 要的。
注意，在微接觸印刷工藝中，形成空氣夾入的風險低得多，因為 由于不存在流體，空氣會在待轉(zhuǎn)印圖案的特征之間逃逸。
可以應(yīng)用本發(fā)明的另一示例領(lǐng)域為相位偏移掩模技術(shù)領(lǐng)域。薄片 于是可以直接用作表面立體適應(yīng)掩模。備選地，使用本發(fā)明的方法來圖案化該基板的層，由此提供圖案化層到該基板，該圖案化層在光刻 工藝期間可以用作掩模。
一般而言，也可以將材料應(yīng)用到印模，且當印模及位于印模上的 材料接觸基板時，該材料從印模轉(zhuǎn)印到基板。
在一實施例中，該方法用于將薄片層疊到基板。例如，該薄片可 以是諸如硅晶片的減薄后的半導(dǎo)體基板，其被層疊到另一半導(dǎo)體基板。 該過程的目的例如是晶片鍵合。對于正確疊置和/或?qū)饰挥诨迳系?特征以及位于薄片上的特征使得充分地建立相互電接觸而言，無應(yīng)力 層疊是十分重要的。
概言之，本發(fā)明提供了一種以無應(yīng)力和更小畸變的方式將薄片層 疊到基板的方法和設(shè)備。該方法包括提供薄片和基板，使得在該薄片 和基板之間存在吸引力，至少當基板和薄片的距離短于臨界距離時， 該吸引力能夠使該薄片和表面結(jié)合在一起。該方法通過在薄片和基板 之間局部地形成初始接觸而產(chǎn)生這些條件，使得在基板和薄片接觸的 區(qū)域以及基板和薄片不接觸的區(qū)域之間的邊界，即接觸前緣，存在這 些條件。在另一步驟中，薄片和基板允許逐漸形成接觸，使得接觸前 緣或者沿著基板或者沿著薄片表面前進，籍此增大基板和薄片之間的 接觸區(qū)域。當在壓印光刻或者模壓工藝或者特征圖案需要從基板轉(zhuǎn)印 到表面或者從表面轉(zhuǎn)印到基板的其它過程中，該方法是有利的。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚，本發(fā)明的范圍不限于前述示例，對前述 示例的諸多修改和調(diào)整是可行的且不背離由所附權(quán)利要求定義的本發(fā) 明的范圍。盡管本發(fā)明已經(jīng)在附圖和說明書中詳細說明和描述，這些 說明和描述被認為僅是說明性或示例性而非限制性的。本發(fā)明不限于 所披露的實施例。因此，致動器可以如第一實施例設(shè)置到第二支架， 這使得可以按照第一實施例所述方式建立第一接觸，但是允許利用第 二實施例所述的抑制優(yōu)點。
通過研究附圖、說明書以及所附權(quán)利要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實 踐所主張的發(fā)明時可以理解和實現(xiàn)所披露的實施例的其它變形。在權(quán) 利要求中，詞語"包括"不排除其它步驟或原件，且不定冠詞"一"或"一 個"不排除多個。在互不相同的從屬權(quán)利要求中列舉了某些措施這一純 粹事實并不表示不能有利地使用這些措施的組合。權(quán)利要求中的任何
參考符號不應(yīng)理解為限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1. 用于建立基板的第一表面和薄片的第二表面之間的接觸的方法，該方法包括如下步驟-提供該基板和該薄片；-提供在該基板和該薄片之間形成吸引力的力產(chǎn)生裝置，當該第一表面和該第二表面之間的第一距離小于閾值距離時，該吸引力能夠使該第二表面和該第一表面的至少部分相互靠近；-建立該第一表面和該第二表面的第一區(qū)域之間的初始接觸，同時防止在該第一表面和該第二表面的第二區(qū)域之間建立另一個接觸，藉此該第一區(qū)域和該第二區(qū)域通過接觸前緣分離并由此形成該第一距離；-通過允許該接觸前緣沿著該第一表面在該第二區(qū)域的方向中前進，使得該前進由該吸引力決定，由此建立另一個接觸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中該吸引力為作用于該第一表面和 該笫二表面之間的表面力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中在建立另一個接觸之前，該基板 和該撓性薄片至少之一包括流體，使得該第一表面和該第二表面至少 之一 的 一部分由該流體提供。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中該流體與該第一表面和該第二表 面至少之一形成最多90度的接觸角。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中建立該初始接觸，使得定義至少 兩個獨立的第二區(qū)域的至少兩個獨立接觸前緣形成，并且在該另一個 接觸建立期間，該至少兩個接觸前緣沿相應(yīng)的第二區(qū)域的方向前進。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中-防止該第二區(qū)域與該基板表面形成接觸包括抑制該第二區(qū)域的 至少部分與該第一表面形成接觸，由此在建立初始接觸之后防止該接 觸前緣前進；以及-釋放該第二區(qū)域的受抑制部分的一部分，以允許該接觸前緣前進。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中該接觸前緣以一前進速率前進， 且該第二區(qū)域以一釋放速率釋放，該釋放速率小于該前進速率。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中該前進速率被測量且結(jié)果用于設(shè) 定該釋放速率。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中在另一個接觸建立期間，該前進 速率被測量至少一次，且所測量的前進速率值用于調(diào)整該釋放速率。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該薄片包括用于轉(zhuǎn)印到該基板 的模板圖案。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中該模板圖案利用光刻工藝轉(zhuǎn)印 到該基板。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中該模板圖案包括立體表面，且 該模板圖案利用模壓工藝轉(zhuǎn)印到該基板。
13. 根據(jù)權(quán)利要求IO、 11或12的方法，其中在該模板圖案轉(zhuǎn)印到 該基板之后，該模板圖案與該基板分離。
14. 用于執(zhí)行權(quán)利要求1的方法的設(shè)備，該設(shè)備包括 -用于支持該基板的第一支架；-用于支持該撓性薄片的該第一區(qū)域的至少第一部分的第二支架；-用于建立該初始接觸的接觸裝置。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的設(shè)備，還設(shè)想了用于執(zhí)行權(quán)利要求7的方 法，該設(shè)備還包括用于控制該前進速率的控制裝置。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，其中該控制裝置包括用于抑制和釋 放該第二表面的該第二區(qū)域的至少部分的抑制和釋放裝置。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的設(shè)備，其中該控制裝置還包括用于測量該 前進速率的測量裝置。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的設(shè)備，其中該控制裝置還包括調(diào)整單元， 該調(diào)整單元能夠根據(jù)所測量的前進速率來調(diào)整該釋放速率。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16、 17或18的設(shè)備，其中該抑制和釋放裝置 包括多個分隔開的裝置，每個裝置能夠抑制和釋放該薄片的第二區(qū)域 的一部分，兩個相鄰的分隔開的裝置之間的最大距離至多為5mm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種以無應(yīng)力和更小畸變的方式將薄片層疊到基板的方法和設(shè)備。該方法包括提供薄片和基板，使得在該薄片和基板之間存在吸引力，至少當基板和薄片的距離短于臨界距離時，該吸引力能夠使該薄片和表面結(jié)合在一起。該方法通過在薄片和基板之間局部地形成初始接觸而產(chǎn)生這些條件，使得在基板和薄片接觸的區(qū)域以及基板和薄片不接觸的區(qū)域之間的邊界，即接觸前緣，存在這些條件。在另一步驟中，薄片和基板允許逐漸形成接觸，使得接觸前緣或者沿著基板或者沿著薄片表面前進，籍此增大基板和薄片之間的接觸區(qū)域。當在壓印光刻或者模壓工藝或者特征圖案需要從基板轉(zhuǎn)印到表面或者從表面轉(zhuǎn)印到基板的其它過程中，該方法是有利的。
文檔編號B05D1/28GK101547748SQ200780044953
公開日2009年9月30日 申請日期2007年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月4日
發(fā)明者M·A·弗舒?zhèn)? M·梅根斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司