压印装置的制作方法

本发明涉及一种利用柔性印模上的压印图案来压印抗蚀剂层的装置。

背景技术：

1、在ep 3126909a中公开的类型的压印光刻技术，作为更传统的基于掩膜的光学光刻技术的可行替代技术，正在获得关注，因为压印光刻技术有望在待大面积转移到衬底(例如半导体器件的衬底)上的图案中提供(更)小的特征尺寸。在诸如scil(衬底共形压印光刻)等压印光刻技术中，柔性印模(包括其表面的特征浮雕图案)与这样的衬底接触，该衬底通常带有抗蚀剂材料。抗蚀剂材料由特征图案压印。随后，抗蚀剂材料显影(例如固化)，其后特征图案从抗蚀剂材料中释放出来，以在衬底上留下图案化的抗蚀剂层。

2、在该工艺中，可固化但流动的抗蚀剂层被施加到支撑在卡盘上的衬底(例如晶片)上。柔性印模例如是橡胶，而抗蚀剂层可以在被压印的同时固化(凝固)，以便在印模从抗蚀剂层上移除后在抗蚀剂层上留下与印模浮雕层的浮雕互补的凝固的浮雕。压印过程需要将薄柔性印模(例如，由粘附在薄柔性板(例如金属板或玻璃板)上的pdms橡胶层形成，而pdms层的浮雕表面与玻璃板侧相对)布置在印模操纵器上。这种印模操纵器有时也被称为凹槽板。这就提供了玻璃板抵靠印模操纵器，而印模的浮雕表面与卡盘上的晶片的抗蚀剂层相对。

3、印模通常(但不必)被倒置地保持在晶片上方并且两部件在x-y平面上相互平行，并沿z轴方向与流体抗蚀剂层的表面保持小段距离。该小段距离限定了在印模的浮雕表面和抗蚀剂层之间沿z轴方向的所谓的压印间隙。

4、印模可被局部地操纵，例如由印模操纵器局部地和顺序地从印模操纵器上释放和粘附到印模操纵器上。印模操纵器具有开口，通常是沿着印模操纵器的表面(x-y平面)延伸的凹槽形式(因此名字是凹槽板)，其可以在设定的压力(例如过压或欠压)下单独地操作，以便保持印模的多个部分(欠压)或释放印模的多个部分(过压)。这样，在压印过程期间，通过在一个x-y位置(例如在边缘)释放印模，在该位置处就会形成在浮雕表面和抗蚀剂之间的第一接触。然后，印模逐渐从印模操纵器上释放，以便轻微地暂时变形(例如局部弯曲)并逐渐接触抗蚀剂层。取决于释放方案，接触因而从第一接触位置沿x轴和/或y轴方向扩展。

5、为了能够将印模附接到操纵器上，需要将印模倒置地定位在操纵器下方。为此，需要将印模放在印模保持件上(倒置放置，浮雕表面面向下方)。将印模操纵器移动到已放好的印模上方，面向印模的玻璃板的背面，其后通过操纵器开口的操作将印模的玻璃板表面粘附到操纵器上。

6、然后将衬底装载到卡盘上，并根据期望相对于浮雕层表面进行定位。

7、为了在过程的开始时设置压印间隙，需要将距离(在z轴方向上)设置为所期望的值(例如，在50μm至150μm的范围内)，并在压印过程期间保持在严格的公差范围(例如，间隙变化在5μm至10μm的范围内)内。压印间隙是晶片和印模之间的间隙。

8、在压印步骤期间，操纵器开口从欠压转换为轻微过压，以逐渐地使印模从印模操纵器上释放，使得特征图案由毛细力拉入抗蚀剂层中，因为这种图案的相邻突起之间的间距通常起到毛细管的作用，这因而加快了印模被抗蚀剂层的润湿。在抗蚀剂层与印模接触并显影(例如凝固)之后，柔性印模的特征图案通过相反的过程从抗蚀剂层中释放出来，在这个相反的过程中，单个操纵器开口会切换到欠压状态，从而逐渐将特征图案从已显影的抗蚀剂层中释放出来。释放过程通常会受到印模材料和已显影(固化)的抗蚀剂层之间的相互作用的阻碍，这减慢了释放过程。这是由于在印模和固化的抗蚀剂之间的增大的表面积，而这增加了单位面积上的范德华力。因此，在压印装置(例如wo2008/068701a2中公开的装置)上设置压印或释放步骤的速度是可行的。

9、在目前的scil压印机中，可使用直径为100到200mm的晶片。单个线性z平台被用于卡盘的竖直移动，以便装载和卸载晶片并调整压印间隙。例如，调整卡盘和凹槽板之间的倾斜度(围绕x轴旋转(rx)和围绕y轴旋转(ry))可利用三个微米调整螺钉手动实现。

10、现有机器中印模降落环(landing ring)的高度是固定的。只能通过更换具有不同高度的印模降落环来进行调节。

11、存在扩大设计以便能够印刷更大的晶片(例如300mm的晶片)的期望。这就导致增加沿z轴方向的所需的加工力(process force)(例如，两倍高的加工力)和更大的跨度(例如，直径为300mm而不是200mm)。为了在加工负荷期间保持所需的压印间隙变化(例如5-10μm)，仅简单地放大现有设计是不可行的。尤其是，晶片的支撑件将不具有足够的刚度。

12、例如，用于晶圆的支撑件包括支撑框架，例如c型框架支撑设计和卡盘。由于加工负荷或由于加热期间的翘曲，支撑框架可能会弯曲。弯曲或翘曲会导致压印间隙的较大变化。这显著地降低了压印过程的质量。较大的卡盘还具有较大的热质量，这导致了较长的加热时间和冷却时间。

技术实现思路

1、因此，一个问题是需要用较大面积的晶片支撑件(如卡盘和凹槽板，直径为300mm)来很精确地控制压印间隙，同时仍允许简单地装载印模和晶片。例如，这种装载要求卡盘相对于凹槽板的更长距离的操纵。发明人发现，在较大卡盘的情况下，现有的设计很难以能够实现足够刚度以确保在整个卡盘区域上控制压印间隙的公差来制造。

2、另一个问题是能够精确稳定地控制晶片支撑件(被称为卡盘)的位置。

3、另一个问题是确保在印模和衬底之间的均匀的加工间隙，包括在围绕印模的外部区域的印模降落环的位置处。

4、另一个问题是在实施在xy平面内的印模和衬底之间(即第一承载件和卡盘之间)的很精确的(在10纳米的数量级)对准的同时利用较大面积的晶片支撑件很精确地控制压印间隙。

5、本发明旨在解决这些问题中的一个或多个问题。

6、根据本发明，提供了一种如权利要求1所限定的压印装置。

7、柔性印模具有压印图案，而第一承载件包括用于单独地将柔性印模的多个部分拉向第一承载件和用于单独地将柔性印模的多个部分推离第一承载件的致动器阵列。该压印装置可以是或包括衬底共形压印光刻装置。致动器阵列可以是或包括压力操作的操纵器开口或孔，但也可以使用其他类型的致动器，例如与具有金属支撑层的柔性印模结合的电动或电磁致动器。

8、卡盘致动器能够控制卡盘围绕x轴和y轴(在卡盘/衬底的平面内)以及在z轴方向上的旋转。因此，倾斜和楔形补偿能够实现，并且这可以基于局部位置感测是手动和/或自动的。压印间隙的严格控制能够实现。

9、此外，该压印装置通过控制第一承载件的平面内位置(这样实现了x轴、y轴和rz位置控制，其中x轴和y轴在平面内，z轴垂直)以及控制第二承载件的z轴位置(这样实现了rx、ry和z轴位置控制)，提供了柔性印模(由第一承载件承载)和衬底(由第二承载件承载)之间的对准。因此，该压印装置利于简单的结构能够提供了6个自由度(“dof“)的位置调整，该结构可保持承载件的所期望的刚度，在xy平面对准时保持稳定，同时可容忍沿z轴方向的增加的力。

10、第一承载件可包括：凹槽板和围绕凹槽板的框架，其中承载件致动器用于平移框架。

11、因此，凹槽板安装在框架中，且调整了框架的平面内位置。凹槽板包括沿x轴和/或y轴方向延伸的凹槽形式的压力操作的孔。

12、每个承载件致动器可包括：线性致动器和位于线性致动器与框架之间的挠曲结构。

13、线性致动器易于实施。当调整位置时，挠曲结构可防止在框架或凹槽板中应力积累。

14、例如，该组中有三个承载件致动器。三个定位点的使用能够限定固定的平面。

15、例如，每个承载件致动器通过空气轴承布置结构联接到框架。这样就提供了零摩擦调整。

16、例如，每个空气轴承布置结构包括上空气轴承和下空气轴承，其中框架的一部分被夹在上空气轴承和下空气轴承之间。

17、以这种方式，由两个空气轴承施加的压力达到平衡。

18、该装置可进一步包括：主框架；用于沿垂直于第二承载件的平面的方向平移主框架的主框架致动器，其中卡盘致动器用于相对于主框架平移卡盘的一部分，并且主框架致动器具有大于卡盘致动器的行程。

19、卡盘的z轴移动(垂直于卡盘/衬底的平面)分为两阶段，利用单独的长行程驱动器和短行程驱动器。这样就形成了非常刚性的支撑。卡盘致动器能够控制卡盘围绕x轴和y轴(卡盘/衬底的平面内)以及在z轴方向上的旋转。因此，倾斜和楔形补偿得以实现，并且这可以基于局部位置感测是手动和/或自动进行的。压印间隙的严格控制能够实现。

20、主框架致动器具有较大的行程(例如50mm或更大)，以便利于加载印模和衬底，而卡盘致动器具有较小的行程，用于微调，例如达到+-1μm，且行程为5mm。

21、第二承载件可进一步包括子框架，其中子框架连接到主框架，卡盘安装在子框架上，子框架通过弹簧布置结构安装在主框架上，弹簧布置结构用于在压印期间通过运动耦合器(kinematic coupling)将子框架偏压到第一承载件上。

22、这样，卡盘由刚性子框架承载。然后，该子框架可与主框架和主框架致动器分离。例如，子框架通过弹簧布置结构安装到主框架。弹簧布置结构提供了子框架和主框架之间的分离。子框架表现为刚体，而主框架和/或主致动器的变形将不会影响压印间隙。尤其是，实现了力路径和位置路径的分离。

23、优选地，弹簧布置结构用于在压印期间通过运动耦合器将子框架偏压在第一承载件上。弹簧布置结构补偿了对准误差并提供压力。运动耦合器的按压意味着子框架和第一承载件(即凹槽板)起到单个的刚性部件的作用。

24、卡盘可包括用于测量从卡盘的表面到第一支撑件的距离的一组位置传感器。这些位置传感器能够实现对卡盘致动器的自动控制。

25、这组位置传感器可包括三个位置传感器，每个位置传感器用于测量从卡盘到第一承载件的距离，每个位置传感器位于相应的第一致动器的近侧。

26、每个卡盘致动器可包括致动器输出端以及位于致动器输出端和卡盘驱动构件之间的杠杆布置结构。杠杆布置结构能够实现定位准确度的提高和刚度的增加。

27、杠杆布置结构可包括位于固定杠杆部分和可移动杠杆部分之间的第一枢轴，杠杆布置结构提供了在致动器输出端和卡盘驱动构件之间的位移的减小。

28、例如，该装置进一步包括围绕卡盘的外侧的印模降落环，其中印模降落环用于在柔性印模的区域之外面向第一承载件，其中第二承载件包括用于测量从印模降落环到第一承载件之间的距离的一组位置传感器。

29、可提供一组降落环驱动器，其用于在垂直于第二承载件的平面的方向上平移印模降落环的一部分。

30、本发明还提供了一种驱动该系统(以及在包括该系统的情况下的装置)的方法，该方法包括以下步骤：

31、-以第一行程驱动主框架致动器，以及

32、-驱动一组三个卡盘致动器中的一个或多个。

33、本发明还提供了一种包含代码的计算机程序，该代码在处理器上运行时致使该驱动系统执行该方法的步骤。

34、主框架致动器的驱动可包括使得能够实现装载和/或移除印模的衬底的驱动。

35、一组三个卡盘致动器中的一个或多个的驱动可包括使得在卡盘区域的一个位置处局部地调整压印间隙或在卡盘区域的所有位置处全面地调整压印间隙的驱动。

36、计算机程序可从网络下载或存储在计算机可读介质(例如非暂时性介质)上。