CN109952537B - 在压印光刻过程中定位基板 - Google Patents

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Abstract

用于定位基板的压印光刻方法包括将第一和第二基板分别支承在第一和第二卡盘顶上，将第一和第二卡盘沿横向气动地悬挂在第一和第二套管内，在第一和第二套管内沿竖向支承第一和第二卡盘，保持第一和第二卡盘分别处于第一和第二固定旋转取向，以及分别克服第一和第二竖向阻力彼此独立地沿向下方向迫压第一和第二卡盘，直到第一和第二基板的第一和第二顶面共平面，同时保持第一和第二卡盘被沿横向悬挂在第一和第二套管内并且同时保持第一和第二卡盘处于第一和第二固定旋转取向。

Description

在压印光刻过程中定位基板
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年10月20日提交的美国临时申请No.62/410,651的权益。美国申请No.62/410,651的全部内容通过引用结合于此。
技术领域
本发明涉及在压印光刻过程中定位基板/衬底，并且更具体地涉及在共平面布置中对齐具有不同厚度的多个基板的顶面以在基板顶上实现均匀的压印。
背景技术
纳米制造(例如，纳米压印光刻)可以包括制造具有大约100纳米以下的特征的非常小的结构。纳米制造在其中具有相当大影响的一个应用是集成电路的处理。半导体加工行业继续争取更大的产量，同时增加在基板上每单位面积形成的电路的数量。因此，纳米制造对于在半导体加工行业中实现期望结果而言变得越来越重要。纳米制造提供了更好的过程控制，同时允许持续减少形成在基板上的结构的最小特征尺寸。已经采用纳米制造的其它研发领域包括生物技术、光学技术、机械系统等。在一些示例中，纳米制造包括通过将基板暴露于处理模块(例如，蚀刻模块、光致抗蚀剂固化模块或特征形成模块)来同时处理分别布置在具有相同的固定高度的多个基板支承件上的多个基板，以在基板顶上形成各种结构。
发明内容
本发明涉及一种认识，即在压印光刻过程期间定位基板的改进可以改善在被同时处理的不同基板顶上的压印的品质(例如，均匀性)。传统的压印光刻过程可以包括通过将基板暴露于处理模块来同时处理分别布置在具有相同的固定高度的多个卡盘上的多个基板，以在基板顶上形成各种结构。在多个基板具有不同厚度的情况下，基板顶面高度的相应变化可能导致基板之间非期望的、不均匀的压印。在这方面，所公开的压印光刻系统的各个设计方面可以允许将一致的可调节力施加到由卡盘组件支承的各种厚度的多个基板，以实现多个基板的顶面的共平面布置，从而在基板顶上实现期望的压印结果。此类设计方面可以包括卡盘组件的多个卡盘的相等重量、卡盘在相关的空气套管内的基本无摩擦运动、由向卡盘提供吸力的真空软管施加到卡盘的最小力、以及卡盘的等效抗扭转构型。因此，卡盘组件可以防止在被柔性模板作用时如果所有基板的顶面不位于同一竖向平面中则可能发生的压印的变化。
本发明的一个方面的特征在于一种用于定位基板的压印光刻方法。该压印光刻方法包括分别将第一和第二基板支承在第一和第二卡盘顶上，将第一和第二卡盘沿横向气动地悬挂在第一和第二套管内，在第一和第二套管内垂直/竖直地支承第一和第二卡盘，保持第一和第二卡盘分别处于第一和第二固定旋转取向，以及分别克服第一和第二竖向/竖直/垂直阻力沿向下方向彼此独立地迫压第一和第二卡盘，直到第一和第二基板的第一和第二顶面共平面，同时保持第一和第二卡盘被沿横向悬挂在第一和第二套管内，并且同时保持第一和第二卡盘处于第一和第二固定旋转取向。
在一些实施例中，第一基板的第一厚度不同于第二基板的第二厚度。
在某些实施例中，该方法还包括分别将第一和第二基板抽吸到第一和第二卡盘。
在一些实施例中，第一和第二竖向阻力由竖向空气压力提供。
在某些实施例中，该方法还包括控制与第一和第二卡盘流体接触的空气室内的竖向空气压力。
在一些实施例中，第一和第二竖向阻力分别由通过第一和第二气缸输送的空气提供。
在某些实施例中，第一和第二竖向阻力由弹簧提供。
在一些实施例中，第一和第二卡盘的第一和第二固定旋转取向由第一和第二条带保持，第一和第二条带将第一和第二卡盘连接到支承第一和第二套管的基座。
在某些实施例中，第一和第二卡盘的第一和第二固定旋转取向由分别与第一和第二套管相关联的第一和第二双轴装置保持。
在一些实施例中，该方法还包括向基板处理元件施加向上定向的力。
在一些实施例中，第一和第二卡盘以无摩擦的方式气动地悬挂在第一和第二空气套管内。
在某些实施例中，将第一和第二卡盘沿横向气动地悬挂在第一和第二空气套管内包括向第一和第二卡盘施加径向空气压力。
在一些实施例中，该压印光刻方法还包括经分别穿过第一和第二套管的第一和第二内表面布置的第一和第二孔隙将空气引导到第一和第二套管的径向内侧。
在某些实施例中，该压印光刻方法还包括将第一和第二卡盘的第一和第二端部与固定结构靠接，以限制第一和第二卡盘在第一和第二套管内的向上竖直运动。
在一些实施例中，该压印光刻方法还包括独立地控制分别施加到第一和第二基板的抽吸压力。
本发明的另一方面的特征在于一种可操作以定位基板的压印光刻系统。该压印光刻系统包括：第一和第二卡盘，其构造成分别支承第一和第二基板；第一和第二套管，其分别围绕第一和第二卡盘并且构造成将第一和第二卡盘沿横向气动地悬挂在第一和第二套管内；一个或多个支承机构，其设置在第一和第二卡盘下方并且构造成在第一和第二套管内竖直地支承第一和第二卡盘；以及第一和第二特征结构，其保持第一和第二卡盘处于第一和第二固定旋转取向。第一和第二卡盘构造成分别克服由所述一个或多个支承机构提供的第一和第二竖向阻力被沿向下方向彼此独立地迫压，直到第一和第二基板的第一和第二顶面共平面，同时第一和第二卡盘被沿横向悬挂在第一和第二套管内，并且同时第一和第二卡盘被保持处于第一和第二固定旋转取向。
在一些实施例中，第一基板的第一厚度不同于第二基板的第二厚度。
在某些实施例中，该压印光刻系统还包括真空源，该真空源构造成分别将第一和第二基板抽吸到第一和第二卡盘。
在一些实施例中，第一和第二竖向阻力是空气压力。
在某些实施例中，所述一个或多个支承机构包括空气室，该空气室构造成将第一和第二卡盘沿竖向气动地悬挂在第一和第二套管内。
在一些实施例中，所述一个或多个支承机构包括第一和第二气缸，其构造成将第一和第二卡盘沿竖向气动地悬挂在第一和第二套管内。
在某些实施例中，所述一个或多个支承机构包括第一和第二弹簧，其构造成分别在第一和第二套管内沿竖向支承第一和第二卡盘。
在一些实施例中，第一和第二特征结构包括第一和第二条带，其将第一和第二卡盘连接到支承第一和第二卡盘的基座。
在某些实施例中，第一和第二特征结构包括分别与第一和第二套管相关联的第一和第二双轴装置。
在一些实施例中，第一和第二卡盘构造成向基板处理元件施加向上定向的力。
在一些实施例中，第一和第二套管构造成以无摩擦的方式沿横向气动地悬挂第一和第二卡盘。
在某些实施例中，第一和第二套管构造成通过向第一和第二卡盘施加径向空气压力而将第一和第二卡盘沿横向气动地悬挂在第一和第二套管内。
在一些实施例中，第一和第二套管分别限定第一和第二孔隙，其穿过第一和第二内表面布置并且可以经其将空气引导到第一和第二套管的径向内侧。
在某些实施例中，第一和第二卡盘包括第一和第二止动件，其构造成抵接支承结构以限制第一和第二卡盘在第一和第二套管内的向上竖向运动。
在一些实施例中，该压印光刻系统还包括分别与第一和第二卡盘相关联的第一和第二真空源。
下面在附图和描述中阐述本发明的一个或多个实施例的细节。根据说明书、附图和权利要求，本发明的其它特征、方面和优点将显而易见。
附图说明
图1是压印光刻系统的图。
图2是由图1的压印光刻系统形成的图案化层的图。
图3是可与图1的压印光刻系统一起使用的卡盘组件的剖视图，该卡盘组件包括单轴底座卡盘和空气室。
图4是可与图1的压印光刻系统一起使用的卡盘组件的剖视图，该卡盘组件包括双轴底座卡盘和空气室。
图5是可与图1的压印光刻系统一起使用的卡盘组件的剖视图，该卡盘组件包括双轴底座卡盘和压缩弹簧。
图6是可与图1的压印光刻系统一起使用的卡盘组件的剖视图，该卡盘组件包括单轴底座卡盘和气缸。
图7是用于在压印光刻过程中定位基板的示例性过程的流程图。
各图中的相同的附图标记表示相同的元件。
具体实施方式
下面描述用于定位基板的压印光刻系统。该压印光刻系统包括多个可竖向/竖直移动的卡盘(例如，可竖向浮动的卡盘)、多个空气套管和相关联的压力源，压力源允许压印光刻系统在共平面布置中对齐由多个卡盘支承的不同厚度的多个基板。与使用具有竖向固定卡盘的系统形成的压印相比，这种布置可以改善在基板顶上形成的压印。
图1示出了压印光刻系统100，其可操作以在基板101(例如，晶片)的顶面103上形成浮凸图案。压印光刻系统100包括支承和输送基板101的支承组件102、在基板101的顶面103上形成浮凸图案的压印组件104、将可聚合物质沉积在基板101的顶面103上的流体分配器106和将基板101放置在支承组件102上的机器人108。压印光刻系统100还包括一个或多个处理器128，其可以对存储于存储器中的计算机可读程序进行操作并且与支承组件102、压印组件104、流体分配器106和机器人108通信并被编程为控制它们。
基板101是基本上平坦的薄片，其通常由一种或多种材料制成，包括硅、二氧化硅、氧化铝、蓝宝石、锗、砷化镓(GaAs)、硅和锗的合金、磷化铟(InP)或其它示例性材料。基板101通常具有基本上圆形或矩形的形状。基板101通常具有在约50mm至约200mm的范围内(例如，约65mm、约150mm或约200mm)的直径或在约50mm至约200mm的范围内(例如，约65mm、约150mm或约200mm)的长度和宽度。基板101通常具有在约0.2mm至约1.0mm的范围内的厚度。基板101的厚度跨越基板101基本上是均匀的(例如，恒定的)。浮凸图案作为可聚合物质中的一组结构性特征结构(例如，突起和抽吸结构)形成在基板101的顶面103上，如下面将更详细地讨论的。
支承组件102包括支承和固定基板101的卡盘110、支承卡盘110的空气轴承112以及支承空气轴承112的基座114。基座114位于固定位置，而空气轴承112可以在三个方向(例如，x、y和z方向)上移动，以往来于机器人108、流体分配器106和压印组件104输送卡盘110(例如，在一些情况下，承载基板101)。在一些实施例中，卡盘110是真空卡盘、销型卡盘、槽型卡盘、电磁卡盘或另一类型的卡盘。
仍然参照图1，压印组件104包括柔性模板116，其具有限定原始图案的图案化表面，由该原始图案在基板101的顶面103上互补地形成浮凸图案。因此，柔性模板116的图案化表面包括诸如突起和抽吸结构的结构特征。压印组件104还包括各种直径的多个辊118、120、122，其旋转以允许柔性模板116的一个或多个部分在压印光刻系统100的处理区域130内沿x方向移动，从而引起柔性模板116的选定部分沿着处理区域130与基板101对齐(例如，重叠)。辊118、120、122中的一个或多个辊可在竖直方向(例如，z方向)上分别或一起移动，以改变柔性模板116在压印组件104的处理区域130中的竖直位置。因此，柔性模板116可以在处理区域130中下压在基板101上，以在基板101顶上形成印记。取决于压印光刻系统100的各种设计参数，辊118、120、122的布置和数量可以变化。在一些实施例中，柔性模板116联接到真空吸盘、销型卡盘、槽型卡盘、电磁卡盘或其它类型的卡盘(例如，由其支承或固定)。
在压印光刻系统100的操作中，柔性模板116和基板101分别通过辊118、120、122和空气轴承112在期望的竖向和横向位置对齐。这种定位限定了柔性模板116与基板101之间的处理区域130内的容积。一旦可聚合物质通过流体分配器106沉积在基板101的顶面103上，就可以用可聚合物质填充该容积，随后通过空气轴承112将卡盘110(例如，承载基板101)移动到处理区域130。因此，柔性模板116和基板101的顶面103两者都可以在压印光刻系统100的处理区域130中与可聚合物质接触。示例性可聚合物质可以由一种或多种物质配制而成，例如丙烯酸异冰片酯、丙烯酸正己酯、二丙烯酸乙二醇酯、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮、丙烯酸(2-甲基-2-乙基-1,3-二氧戊环-4-基)甲酯、己二醇二丙烯酸酯、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮、二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-氧化膦、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮和各种表面活性剂。可用以通过流体分配器106将可聚合物质沉积在基板101顶上的示例性技术包括液滴分配、旋涂、浸涂、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、薄膜沉积、厚膜沉积和其它技术。在一些示例中，可聚合物质以多个液滴沉积在基板101顶上。
压印组件104包括能量源126，其将能量(例如，宽带紫外线辐射)引向处理区域130内的基板101顶上的可聚合物质。从能量源126发射的能量致使可聚合物质固化和/或交联，从而产生与柔性模板116的与处理区域130中的可聚合物质接触的部分的形状贴合的图案化层。
图2示出了通过压印光刻系统100在基板101上形成的示例性图案化层105。图案化层105包括残留层107和多个特征结构，包括从残留层107延伸的突起109以及由相邻突起109和残留层107形成的抽吸结构111。
在一些实施例中，压印光刻系统100的卡盘110被设置为构造成支承多个基板的一组多个卡盘。例如，图3示出了卡盘组件200(例如，簇式卡盘)，其包括构造成在压印光刻系统100的处理区域130中将多个基板201同时支承在柔性模板116下方的多个单独的底座卡盘202的阵列。在卡盘组件200的操作中，允许底座卡盘202竖向地并且彼此独立地移动，使得具有不同厚度的相应基板201的顶面在特定竖向位置处可以定位在同一平面中以便跨越多个基板201通过柔性模板116进行均匀的压印。除了底座卡盘202之外，卡盘组件200还包括分别与底座卡盘202相关联的多个空气套管204、支承空气套管204的基座206、设置在基座206下方的空气室208和分别与底座卡盘202相关联的多个真空软管210。
卡盘组件200还包括可用以控制空气室208中的空气压力的压力控制端口212、向空气套管204提供空气的空气供应端口214以及向底座卡盘202提供负压(例如，抽吸)的真空供应端口216。压力控制端口212、空气供应支承件214和真空供应端口216安装在基座206的一侧。
每个底座卡盘202包括基板安装件218、从基板安装件218延伸的轴220以及附接到轴220的一端的止动件222。基板安装件218具有大致圆形或矩形的形状并且限定抽吸结构224(例如，销式卡盘)，该抽吸结构224延伸越过基板安装件218的顶面并且尺寸设计为支承基板201。基板201在结构和材料配方上基本上类似于基板101。抽吸结构224通常具有在约50mm至约200mm的范围内的宽度、在约50mm至约200mm的范围内的长度和在约0.2mm至约2.0mm的范围内(例如，约1.0mm)的深度。在一些实施例中，抽吸结构224限定特征结构(例如，销、矩形突起、其它突起、矩形壁或其它特征结构)的阵列，其以规则图案(例如，以像华夫饼的图案)穿越抽吸结构的底面布置并从抽吸结构的底面向上延伸。
基板安装件218还限定通道242，其将来自真空软管210的真空压力(例如，由真空供应端口216供应)传送到抽吸结构224以将基板201抽吸靠在基板安装件218上。真空压力在抽吸结构224内的特征结构的阵列周围的区域中施加到基板201。真空软管210在基座206上方以螺旋构型缠绕在底座卡盘202的轴220周围。由真空软管210传递的负压将基板201牢固地保持靠在底座卡盘202的基板安装件218上。轴220通常具有约10mm至约50mm(例如，约30mm)的直径和约50mm至约100mm(例如，约75mm)的长度。
止动件222被设置为垂直于轴220定向的杆226和延伸穿过杆226并进入底座卡盘202的轴220的紧固件228(例如，螺钉紧固件)。杆226的长度大于轴220的直径，使得当空气室208中的空气压力沿向上方向迫压底座卡盘202时，杆226邻接基座206中的开口的壁230。以这种方式，止动件222提供偏置(bias)，该偏置决定底座卡盘202的初始竖向位置并且可以限制底座卡盘202的向上移动。
每个空气套管204围绕底座卡盘202的轴220并且形成为具有多个孔隙的圆柱形套筒(例如，多孔碳套筒)，所述多个孔隙穿过空气套管204的内表面232。空气套管204的内表面232具有约10mm至约50mm(例如，约30mm)的直径，使得在内表面232与轴220之间存在一径向间隙。由空气供应端口214供应并由空气供应软管238输送的空气经过空气套管204的孔隙以向底座卡盘202的轴220施加向内的径向提升力，从而使底座卡盘202在空气套管204内横向浮动(例如，被径向约束)而不会接触空气套管204的内表面232。因此，底座卡盘202的轴220能够以基本上无摩擦的方式漂浮在空气套管204内(例如，沿着其中心轴线)的居中位置。这种零摩擦构型对于在柔性模板116与由底座卡盘202支承的所有基板201之间保持恒定的压印压力是重要的。
空气室208是由罩盖240(例如，由弹簧钢制成)密封的空气隔室。空气室208中的空气压力可以由压力控制端口212控制。空气室208中的空气压力向安装在空气室208上方的每个底座卡盘202施加竖向提升力(例如，其具有轴220的横截面积乘以空气压力的大小)。该竖向提升力致使底座卡盘202沿着空气套管204的中心轴线在空气套管204内竖向浮动。由于柔性模板116被保持在卡盘组件200上方的恒定竖向位置处，所以当柔性模板116对基板201顶上的可聚合物质施加向下的力(例如，向下推动)时，柔性模板116决定每个底座卡盘202的竖向位置。通过该竖向提升力，底座卡盘202也对柔性模板116施加向上的力(例如，向上推动)，这可以提高沿着基板201顶上的可聚合物质压印的特征结构的精度。
由于通过空气套管204施加到轴220的向内径向提升力和通过空气室208中的空气压力施加到轴220的向上提升力，卡盘组件200的多个底座卡盘202能够沿竖向并彼此独立地移动。结果，由多个底座卡盘202支承的基板201的顶面203可以在相同的竖向高度处以共平面布置定位(例如，对齐)，尽管有基板201的厚度的任何变化。因此，可以在柔性模板116与由多个底座卡盘202支承的基板201之间实现恒定的压印压力。
在没有任何限制扭转的力的情况下，底座卡盘202的轴220能够在空气套管204内旋转。在这方面，卡盘组件200包括多个条带234(例如，抗扭转条带)，其将底座卡盘202固定到卡盘组件200的基座206上，以防止底座卡盘202在空气套管204内旋转。例如，条带234可以在一端处附接到底座卡盘202的止动件222上(例如，附接到止动件222的紧固件228上)并且在第二端处附接到基座206的紧固件236上。在一些实施例中，条带234被设置为薄的、宽的柔性(例如，弹性)材料片，其能够在施加很小的力的情况下就相对容易地沿竖直方向移动，但是足够坚硬以抵抗相对于条带234的宽度的旋转运动。
根据多个底座卡盘202的相等重量、底座卡盘202在空气套管204内的基本上无摩擦的移动、由真空软管210施加到底座卡盘202的最小力以及施加到底座卡盘202的等效抗扭转构型，卡盘组件200允许向由卡盘组件200支承的各种厚度的多个基板201施加一致的可调节力，以实现多个基板201的顶面203的共平面布置，从而在基板201顶上实现期望的(例如，均匀的)压印结果。卡盘组件200的此类设计方面可以防止在所有基板201的顶面203在被柔性模板116作用时没有位于同一竖向平面中的情况下否则可能发生的印记的可变性(例如，不均匀)。
虽然已经将卡盘组件200描述和示出为包括防扭转条带234以防止底座卡盘202在空气套管204内旋转，但是在一些实施例中，在功能上类似于卡盘组件200的卡盘组件可以替代地具有用于防止卡盘在空气套管内旋转的不同构型。例如，如图4所示，卡盘组件300包括底座卡盘302，其具有用于防止底座卡盘302旋转的双轴结构。在卡盘组件300的操作中，允许底座卡盘302沿竖向并彼此独立地移动，使得具有不同厚度的各个基板301的顶面在特定竖向位置处可以定位在同一平面中，以跨多个基板301通过柔性模板116进行均匀的压印。除了底座卡盘302之外，卡盘组件300还包括与每个底座卡盘302相关联的两个空气套管304、支承空气套管304的基座306、设置在基座306下方的空气室308以及分别与两个底座卡盘302相关联的两个真空软管310。
卡盘组件300还包括可用以控制空气室308中的空气压力的压力控制端口312、向空气套管304提供空气的空气供应端口314以及向底座卡盘302提供负压(例如，抽吸)的真空供应端口316。压力控制端口312、空气供应支承件314和真空供应端口316安装在基座306的一侧。
每个底座卡盘302包括基板安装件318、从每个基板安装件318延伸的两个轴320以及附接到每个轴320的一端上的止动件322。基板安装件318具有大致圆形或矩形的形状并且限定抽吸结构324(例如，销式卡盘)，该抽吸结构324延伸越过基板安装件318的顶面并且尺寸设计成支承基板301。基板301在结构和材料配方上基本上类似于基板101。抽吸结构324通常具有在约50mm至约200mm的范围内的宽度、在约50mm至约200mm的范围内的长度和在约0.2mm至约2.0mm的范围内(例如，约1.0mm)的深度。在一些实施例中，抽吸结构324限定特征结构(例如，销、矩形突起、其它突起、矩形壁或其它特征结构)的阵列，其以规则图案(例如，以像华夫饼的图案)穿越抽吸结构的底面布置并从抽吸结构的底面向上延伸。
基板安装件318还限定通道342，其将来自真空软管310的真空压力(例如，由真空供应端口316供应)传送到抽吸结构324以将基板301抽吸靠在基板安装件318上。真空压力在抽吸结构324内的特征结构的阵列周围的区域中施加到基板301。真空软管310穿过基座306并向上到达基板安装件318的通道342。由真空软管310传递的负压将基板301牢固地保持靠在底座卡盘302的基板安装件318上。轴320通常具有约10mm至约50mm(例如，约30mm)的直径和约50mm至约100mm(例如，约75mm)的长度。
每个止动件322被设置为垂直于轴320定向的杆326和延伸穿过杆326并进入底座卡盘302的轴320的紧固件328(例如，螺钉紧固件)。杆326的长度大于轴320的直径，使得当空气室308中的空气压力沿向上方向迫压底座卡盘302时，杆326邻接基座306中的开口的壁330。以这种方式，止动件322提供偏置，该偏置决定底座卡盘302的初始竖向位置并且可以限制底座卡盘302的向上移动。
空气套管304围绕每个底座卡盘302的轴320并且形成为具有多个孔隙的圆柱形套筒(例如，多孔碳套筒)，所述多个孔隙穿过空气套管304的内表面332。空气套管304的内表面332具有约10mm至约50mm(例如，约30mm)的直径，使得在内表面332与轴320之间存在一径向间隙。由空气供应端口314供应并由空气供应软管338输送的空气经过空气套管304的孔隙以向底座卡盘302的轴320施加向内的径向提升力，从而使底座卡盘302在空气套管304内横向浮动(例如，被径向约束)而不会接触空气套管304的内表面332。因此，底座卡盘302的轴320能够以基本上无摩擦的方式各自漂浮在空气套管304内(例如，沿着其中心轴线)的居中位置。这种零摩擦构型对于在柔性模板116与由底座卡盘302支承的所有基板301之间保持恒定的压印压力是重要的。由于两个轴320在相应的空气套管304内的中心对准，底座卡盘302被基本上阻止在空气套管304内旋转。
空气室308是由罩盖340(例如，由铝制成)密封的空气隔室。空气室308中的空气压力可以由压力控制端口312控制。空气室308中的空气压力向安装在空气室308上方的每个底座卡盘302施加竖向提升力(例如，其具有轴320的横截面积乘以空气压力的大小)。该竖向提升力致使底座卡盘302的轴320沿着空气套管304的中心轴线在空气套管304内竖向浮动。由于柔性模板116被保持在卡盘组件300上方的恒定竖向位置处，所以当柔性模板116对基板301顶上的可聚合物质施加向下的力(例如，向下推动)时，柔性模板116决定每个底座卡盘302的竖向位置。通过该竖向提升力，底座卡盘302也对柔性模板116施加向上的力(例如，向上推动)，这可以提高沿着基板301顶上的可聚合物质压印的特征结构的精度。
由于通过空气套管304施加到轴320的向内径向提升力和通过空气室308中的空气压力施加到轴320的向上提升力，卡盘组件300的多个底座卡盘302能够沿竖向并彼此独立地移动。结果，由多个底座卡盘302支承的基板301的顶面303可以在相同的竖向高度处以共平面布置定位(例如，对齐)，尽管有基板301的厚度的任何变化。因此，可以在柔性模板116与由多个底座卡盘302支承的基板301之间实现恒定的压印压力。
根据多个底座卡盘302的相等重量、底座卡盘302在空气套管304内的基本上无摩擦的移动、由真空软管310施加到底座卡盘302的最小力以及底座卡盘302的等效抗扭转构型，卡盘组件300允许向由卡盘组件300支承的各种厚度的多个基板301施加一致的可调节力，以实现多个基板301的顶面303的共平面布置，从而在基板301顶上实现期望的(例如，均匀的)压印结果。卡盘组件300的此类设计方面可以防止在所有基板301的顶面303在被柔性模板116作用时没有位于同一竖向平面中的情况下否则可能发生的印记的可变性(例如，不均匀)。
虽然卡盘组件200、300已经被描述和示出为包括向底座卡盘202、302提供向上定向的力的空气室208、308，但是在一些实施例中，在功能上类似于卡盘组件200、300中的任一个的卡盘组件可以替代地包括用于向底座卡盘提供向上定向的力的不同的机构。例如，如图5所示，卡盘组件400包括压缩弹簧444，其为底座卡盘402提供竖向阻力。在卡盘组件400的操作中，允许底座卡盘402竖向地并且彼此独立地移动，使得具有不同厚度的各个基板401的顶面在特定竖向位置可以定位在同一平面中，以便通过柔性模板116跨多个基板401实现均匀的压印。基板401在结构和材料配方上基本上类似于基板101。
卡盘组件400在结构和功能上类似于卡盘组件300，除了卡盘组件400包括压缩弹簧444和相关的弹簧座448而不是空气室和相关的部件之外。因此，卡盘组件400包括如上文关于卡盘组件300的各种类似部件所述而构造和起作用的若干部件。例如，卡盘组件400包括底座卡盘402(例如，包括轴420、止动件422以及限定抽吸结构424和通道442的基板安装件418)、空气套管404(例如，限定内表面432)、真空供应端口416、真空软管410、空气供应端口414和空气供应软管438。
卡盘组件400还包括基座406，基座406类似于基座306并且支承空气套管404、真空供应端口416、真空软管410、空气供应端口414和空气供应软管438。另外，代替限定空气室，基座406限定分别支承空气套管404的四个内孔446和支承压缩弹簧444的弹簧座448。每个止动件422垂直于轴420定向，并且止动件422的长度大于轴420的直径，使得当压缩弹簧444沿向上方向迫压底座卡盘402时，止动件422在内孔446内邻接空气套管404的壁。以这种方式，止动件422提供偏置，该偏置决定底座卡盘402的初始竖向位置并且可以限制底座卡盘402的向上移动。可以形成压缩弹簧444的示例性材料包括弹簧钢、琴用钢丝和不锈钢。
压缩弹簧444向设置在内孔446内的每个底座卡盘402施加竖向提升力。该竖向提升力致使底座卡盘402的轴420沿着空气套管404的中心轴线在空气套管404内沿竖向浮动。由于柔性模板116被保持在卡盘组件400上方的恒定竖向位置处，所以当柔性模板116对基板401顶上的可聚合物质施加向下的力(例如，向下推动)时，柔性模板116决定每个底座卡盘402的竖向位置。通过该竖向提升力，底座卡盘402也对柔性模板116施加向上的力(例如，向上推动)，这可以提高沿着基板401顶上的可聚合物质压印的特征结构的精度。
由于通过空气套管404施加到轴420的向内径向提升力和通过压缩弹簧444施加到轴420的向上提升力，卡盘组件400的多个底座卡盘402能够沿竖向并彼此独立地移动。结果，由多个底座卡盘402支承的基板401的顶面403可以在相同的竖向高度处以共平面布置定位(例如，对齐)，尽管有基板401的厚度的任何变化。因此，可以在柔性模板116与由多个底座卡盘402支承的基板401之间实现恒定的压印压力。
根据多个底座卡盘402的相等重量、底座卡盘402在空气套管404内的基本上无摩擦的移动、由真空软管410施加到底座卡盘402的最小力以及底座卡盘402的等效抗扭转构型，卡盘组件400允许向由卡盘组件400支承的各种厚度的多个基板401施加一致的可调节力，以实现多个基板401的顶面403的共平面布置，从而在基板401顶上实现期望的(例如，均匀的)压印结果。卡盘组件400的此类设计方面可以防止在所有基板401的顶面403在被柔性模板116作用时没有位于同一竖向平面中的情况下否则可能发生的印记的可变性(例如，不均匀)。
虽然卡盘组件200、300、400已经被描述和示出为包括空气室208、308或对底座卡盘202、302、402提供向上定向的力的压缩弹簧444，但是在一些实施例中，在功能上类似于卡盘组件200、300、400中的任一个的卡盘组件可以替代地包括用于对底座卡盘提供向上定向的力的不同的机构。例如，如图6所示，卡盘组件500包括向底座卡盘502提供竖向阻力的气缸550。在卡盘组件500的操作中，允许底座卡盘502竖向地并且彼此独立地移动，使得具有不同厚度的各个基板501的顶面在特定竖向位置处可以定位在同一平面中，以便通过柔性模板116跨多个基板501实现均匀的压印。基板501在结构和材料配方上基本上类似于基板101。
卡盘组件500在结构和功能上类似于卡盘组件200，除了卡盘组件500包括气缸550、相关的气缸供应端口552和相关的气缸供应软管554而不是空气室和相关的部件之外。因此，卡盘组件500包括如上文关于卡盘组件200的各种类似部件所述而构造和起作用的若干部件。例如，卡盘组件500包括底座卡盘502(例如，包括轴520、包括杆526和紧固件528的止动件522、以及限定抽吸结构524和通道542的基板安装件518)、空气套管504(例如，限定内表面532)、抗扭转条带534、真空供应端口516、真空软管510、空气供应端口514和空气供应软管538。
卡盘组件500还包括基座506，基座506类似于基座206并且支承空气套管504、真空供应端口516、真空软管510、空气供应端口414、空气供应软管438、气缸供应端口552和气缸供应软管554。另外，代替限定空气室，基座506限定三个内孔546，其分别支承空气套管504和气缸550。每个止动件522的杆526垂直于轴520定向，并且杆526的长度大于轴520的直径，使得当由气缸550输送的空气沿向上方向迫压底座卡盘502时，止动件522在内孔546内邻接空气套管504的壁。以这种方式，止动件522提供偏置，该偏置决定底座卡盘502的初始竖向位置并且可以限制底座卡盘502的向上移动。
由气缸550输送的空气向设置在内孔546内的底座卡盘502施加竖向提升力。该竖向提升力致使底座卡盘502沿着空气套管504的中心轴线在空气套管504内沿竖向浮动。由于柔性模板116被保持在卡盘组件500上方的恒定竖向位置处，所以当柔性模板116对基板501顶上的可聚合物质施加向下的力(例如，向下推动)时，柔性模板116决定每个底座卡盘502的竖向位置。通过该竖向提升力，底座卡盘502也对柔性模板116施加向上的力(例如，向上推动)，这可以提高沿着基板501顶上的可聚合物质压印的特征结构的精度。
由于通过空气套管504施加到轴520的向内径向提升力和通过由气缸550输送的空气施加到轴420的向上提升力，卡盘组件500的多个底座卡盘502能够沿竖向并彼此独立地移动。结果，由多个底座卡盘502支承的基板501的顶面503可以在相同的竖向高度处以共平面布置定位(例如，对齐)，尽管有基板501的厚度的任何变化。因此，可以在柔性模板116与由多个底座卡盘502支承的基板501之间实现恒定的压印压力。
根据多个底座卡盘502的相等重量、底座卡盘502在空气套管504内的基本上无摩擦的移动、由真空软管510施加到底座卡盘502的最小力以及底座卡盘502的等效抗扭转构型，卡盘组件500允许向由卡盘组件500支承的各种厚度的多个基板501施加一致的可调节力，以实现多个基板501的顶面503的共平面布置，从而在基板501顶上实现期望的(例如，均匀的)压印结果。卡盘组件500的此类设计方面可以防止在所有基板501的顶面503在被柔性模板116作用时没有位于同一竖向平面中的情况下否则可能发生的印记的可变性(例如，不均匀)。
图7显示了用于在压印光刻过程中定位基板的示例性过程600的流程图。第一和第二基板(例如，基板201、301、401、501)分别被支承在第一和第二卡盘(例如，底座卡盘202、302、402、502)顶上(602)。第一基板的第一厚度可以与第二基板的第二厚度不同。可以通过将第一和第二基板抽吸到第一和第二卡盘来支承第一和第二基板。在一些示例中，施加到第一和第二基板的抽吸压力可以被彼此独立地控制。
第一和第二卡盘被沿横向气动地悬挂在第一和第二套管(例如，空气套管204、304、404、504)内(604)。第一和第二卡盘以无摩擦的方式气动地悬挂在第一和第二空气套管内。将第一和第二卡盘气动地悬挂在第一和第二空气套管内包括向第一和第二卡盘施加径向空气压力。例如，空气经分别穿过第一和第二套管的第一和第二内表面(例如，内表面232、332、432、532)布置的第一和第二孔隙被引导到第一和第二套管的径向内侧。第一和第二卡盘被竖向地支承在第一和第二套管内(606)。此外，将向上定向的力施加到基板处理元件。
第一和第二卡盘分别被保持在第一和第二固定旋转取向上(608)。在一些示例中，第一和第二卡盘的第一和第二固定旋转取向由第一和第二条带(例如，条带234、534)保持，第一和第二条带将第一和第二卡盘连接到支承第一和第二套管的基座(例如，基座206、506)。在一些示例中，第一和第二卡盘的第一和第二固定旋转取向由分别与第一和第二套管相关联的第一和第二双轴装置(例如，由轴320、420提供)保持。
当第一和第二卡盘被保持悬挂在第一和第二套管内并保持处于第一和第二固定旋转取向时，第一和第二卡盘克服第一和第二竖向阻力被彼此独立地沿向下方向迫压，直到第一和第二基板的第一和第二顶面是共平面的(610)。在一些示例中，第一和第二竖向阻力由竖向空气压力提供。例如，竖向空气压力可以在与第一和第二卡盘流体接触(例如，空气接触)的空气室(例如，室208、308)内受到控制。在其它情况下，第一和第二竖向阻力分别由通过第一和第二气缸(例如，气缸550)输送的空气提供。在一些示例中，第一和第二竖向阻力由弹簧(例如，压缩弹簧444)提供。
虽然卡盘组件200、300、400、500已被分别示出为包括以1×3阵列布置的三个底座卡盘202、502和以1×2阵列布置的两个底座卡盘302、402，但在一些实施例中，在结构和功能上类似于卡盘组件200、300、400、500中的任一个的卡盘组件可以替代地包括以不同构型布置的不同数量的底座卡盘。其它示例性构型包括以2×2阵列布置的4个底座卡盘、以2×3阵列布置的6个底座卡盘以及以3×3阵列布置的9个底座卡盘。底座卡盘构型的变化可以允许处理较小的基板，同时保持相对于基板区域的工具吞吐量。
虽然卡盘组件200、300、400、500已经被描述和示出为包括一个向所有底座卡盘202、302、402、502提供真空压力的真空供应端口216、316、416、516，但在一些实施例中，在结构和功能上类似于卡盘组件200、300、400、500中的任一个的卡盘组件可以替代地包括多个真空供应端口，每个真空供应端口分别供应不同的底座卡盘。在基板将彼此分开地(例如，在不同时间单独地)从底座卡盘卸载的情况下，这种构型可能是有利的。
虽然卡盘组件200、300、400、500已经被描述和示出为包括将基板201、301、401、501抽吸到卡盘202、302、402、502的抽吸结构224、324、424、524的真空销型卡盘202、302、304、404，但在一些实施例中，在结构和功能上类似于卡盘组件200、300、400、500中的任一个的卡盘组件可以替代地包括不同类型的卡盘，其使用正压和负压两者来使基板在基板与卡盘之间不接触的情况下浮在卡盘之上。
虽然卡盘组件200、300已经被描述和示出为包括室208、308和向所有底座卡盘202、302提供相同的空气压力的压力控制端口212、312，但在一些实施例中，在结构和功能上类似于卡盘组件200或卡盘组件300的卡盘组件可以替代地包括分段室和分别向每个底座卡盘202、302提供不同的可控空气压力的多个压力控制端口。在底座卡盘202、302有必要以比在基板201、301顶上的印记硬化时需要施加到柔性模板116的在能量源126下方的未受支承部分的力高的力向上推靠在由辊118支承的柔性模板116上的情况下，这种构型可能是有利的。在这种情况下，施加到底座卡盘202、302的空气压力可以减小，因为基板201、301从柔性模板116的被支承部分移动，而施加到尚未与柔性模板116的被支承部分接触的底座卡盘202、302的空气压力保持在较高水平，直到这些底座卡盘202、302过渡到柔性模板116的未被支承部分。
虽然卡盘组件400已经被描述和示出为包括用于提供竖向提升力的压缩弹簧444并且包括由底座卡盘402的双轴布置结构提供的抗扭转构型，但在一些实施例中，在结构和功能上类似于卡盘组件400的卡盘组件可以替代地包括用于向单轴底座卡盘(例如，底座卡盘202)提供竖向提升力的压缩弹簧和由抗扭转条带(例如，抗扭转条带234)提供的抗扭转构型。
虽然卡盘组件500已经被描述和示出为包括用于提供竖向提升力的气缸550并且包括由抗扭转条带534提供的抗扭转构型，但在一些实施例中，在结构和功能上类似于卡盘组件500的卡盘组件可以替代地包括用于向具备抗扭转构型的双轴底座卡盘(例如，底座卡盘302)提供竖向提升力的气缸。
虽然已经出于说明目的描述了许多实施例，但是前面的描述并非旨在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求的范围限定。在以下权利要求的范围内存在并将有其它示例、修改和组合。

Claims (20)

1.一种用于定位基板的压印光刻方法，所述压印光刻方法包括：
将第一基板和第二基板分别支承在第一卡盘和第二卡盘顶上；
将所述第一卡盘和第二卡盘分别沿横向气动地悬挂在第一套管和第二套管内；
将所述第一卡盘和第二卡盘分别沿竖向支承在所述第一套管和第二套管内；
保持所述第一卡盘和第二卡盘分别处于第一和第二固定旋转取向；以及
分别克服第一和第二竖向阻力彼此独立地沿向下方向迫压所述第一卡盘和第二卡盘，直到所述第一基板和第二基板的第一顶面和第二顶面共平面，同时保持所述第一卡盘和第二卡盘被沿横向悬挂在所述第一套管和第二套管内并且同时保持所述第一卡盘和第二卡盘处于所述第一和第二固定旋转取向，
其中，将第一卡盘和第二卡盘沿横向气动地悬挂在第一套管和第二套管内包括向第一卡盘和第二卡盘施加径向空气压力。
2.根据权利要求1所述的压印光刻方法，其中，所述第一基板的第一厚度不同于所述第二基板的第二厚度。
3.根据权利要求1所述的压印光刻方法，还包括分别将所述第一基板和第二基板抽吸到所述第一卡盘和第二卡盘。
4.根据权利要求1所述的压印光刻方法，其中，所述第一和第二竖向阻力由竖向空气压力提供。
5.根据权利要求4所述的压印光刻方法，还包括控制与所述第一卡盘和第二卡盘流体接触的空气室内的竖向空气压力。
6.根据权利要求4所述的压印光刻方法，其中，所述第一和第二竖向阻力分别由通过第一气缸和第二气缸输送的空气提供。
7.根据权利要求1所述的压印光刻方法，其中，所述第一和第二竖向阻力由弹簧提供。
8.根据权利要求1所述的压印光刻方法，其中，通过第一条带和第二条带保持所述第一卡盘和第二卡盘的第一和第二固定旋转取向，所述第一条带和第二条带将所述第一卡盘和第二卡盘连接到支承所述第一套管和第二套管的基座。
9.根据权利要求1所述的压印光刻方法，其中，通过分别与所述第一套管和第二套管相关联的第一和第二双轴装置保持所述第一卡盘和第二卡盘的第一和第二固定旋转取向。
10.根据权利要求1所述的压印光刻方法，还包括对基板处理元件施加向上定向的力。
11.一种压印光刻系统，包括：
第一卡盘和第二卡盘，其构造成分别支承第一基板和第二基板；
第一套管和第二套管，其分别围绕所述第一卡盘和第二卡盘并且构造成将所述第一卡盘和第二卡盘沿横向气动地悬挂在所述第一套管和第二套管内；
一个或多个支承机构，其分别设置在所述第一卡盘和第二卡盘下方并且构造成将所述第一卡盘和第二卡盘沿竖向支承在所述第一套管和第二套管内；和
第一和第二特征结构，其保持所述第一卡盘和第二卡盘处于第一和第二固定旋转取向，
其中，所述第一卡盘和第二卡盘构造成分别克服由所述一个或多个支承机构提供的第一和第二竖向阻力被彼此独立地沿向下方向迫压，直到所述第一基板和第二基板的第一顶面和第二顶面共平面，同时所述第一卡盘和第二卡盘被沿横向悬挂在所述第一套管和第二套管内并且同时所述第一卡盘和第二卡盘被保持处于所述第一和第二固定旋转取向，
其中，将第一卡盘和第二卡盘沿横向气动地悬挂在第一套管和第二套管内包括向第一卡盘和第二卡盘施加径向空气压力。
12.根据权利要求11所述的压印光刻系统，其中，所述第一基板的第一厚度不同于所述第二基板的第二厚度。
13.根据权利要求11所述的压印光刻系统，还包括真空源，所述真空源构造成分别将所述第一基板和第二基板抽吸到所述第一卡盘和第二卡盘。
14.根据权利要求11所述的压印光刻系统，其中，所述第一和第二竖向阻力包括空气压力。
15.根据权利要求14所述的压印光刻系统，其中，所述一个或多个支承机构包括空气室，所述空气室构造成将所述第一卡盘和第二卡盘沿竖向气动地悬挂在所述第一套管和第二套管内。
16.根据权利要求14所述的压印光刻系统，其中，所述一个或多个支承机构包括第一气缸和第二气缸，所述第一气缸和第二气缸构造成将所述第一卡盘和第二卡盘沿竖向气动地悬挂在所述第一套管和第二套管内。
17.根据权利要求11所述的压印光刻系统，其中，所述一个或多个支承机构包括第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧和第二弹簧构造成分别在所述第一套管和第二套管内沿竖向支承所述第一卡盘和第二卡盘。
18.根据权利要求11所述的压印光刻系统，其中，所述第一和第二特征结构包括第一条带和第二条带，所述第一条带和第二条带将所述第一卡盘和第二卡盘连接到支承所述第一卡盘和第二卡盘的基座。
19.根据权利要求11所述的压印光刻系统，其中，所述第一和第二特征结构包括分别与所述第一套管和第二套管相关联的第一和第二双轴装置。
20.根据权利要求11所述的压印光刻系统，其中，所述第一卡盘和第二卡盘构造成对基板处理元件施加向上定向的力。
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