CN114127911A - 制造物品的平坦化过程、设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种方法，包括：用覆板卡盘保持覆板；施加压力以使覆板朝向基板偏转，覆板的偏转沿径向方向逐渐延伸；保持施加到覆板的周边的真空，并在通过压力使覆板偏转的同时用卡盘持续保持覆板；从覆板的周边解除真空；以及从卡盘释放覆板。

Description

制造物品的平坦化过程、设备和方法
技术领域
本公开涉及基板处理，更具体地，涉及半导体制造中的表面平坦化。
背景技术
平坦化技术在制造半导体器件中是有用的。例如，用于形成半导体器件的过程包括反复向基板添加材料和从基板移除材料。该过程可产生具有不规则高度变化(即，形貌)的分层基板，并且随着更多层的添加，基板高度变化会增加。高度变化对向分层基板添加更多层的能力有不利影响。另外，半导体基板(例如，硅晶片)本身并不总是完全平坦的，并且可能包括初始表面高度变化(即，形貌)。解决这个问题的一种方法是在分层步骤之间平坦化基板。各种光刻图案化方法受益于在平坦表面上进行图案化。在基于ArFi激光的光刻中，平坦化提高了聚焦深度(DOF)、临界尺寸(CD)和临界尺寸均匀性。在极紫外光刻(EUV)中，平坦化改善了特征布局和DOF。在纳米压印光刻(NIL)中，平坦化改善了图案转印后的特征填充和CD控制。
平坦化技术有时被称为基于喷墨的自适应平坦化(IAP)，包括在基板和覆板之间分配可聚合材料的可变液滴图案，其中液滴图案根据基板形貌而变化。然后使覆板与可聚合材料接触，之后该材料在基板上聚合，并移去覆板。需要改进包括IAP技术在内的平坦化技术,从而改进例如整个晶片处理和半导体器件制造。
发明内容
提供了一种方法。该方法包括用覆板卡盘保持覆板。施加压力以使覆板朝基板偏转。覆板的偏转沿径向方向逐渐延伸。保持施加到覆板周边的真空施加，并且覆板由卡盘连续保持，同时通过压力偏转覆板。从覆板周边解除真空，并从卡盘释放覆板。
覆板卡盘可以包括与覆板的中心部分对齐的中心区域和一系列环形区域。该系列环形区域可以包括与覆板的周边对齐的外围环形区域和在中心区域和外围环形区域之间的至少一个内部环形区域。施加压力以偏转覆板的步骤还可以包括通过中心区域施加压力并保持通过一系列环形区域施加的真空，在覆板的中心部分已经由压力偏转之后从环形区域解除真空并通过内部环形区域施加压力，以及从外围环形区域解除真空。
该系列环形区域可以包括多个内部环形区域。从内部区域顺序解除真空，并且压力通过内部环沿径向方向顺序地施加到覆板。该方法还可以包括在基板上分配可成形材料接触部，使覆板与可成形材料接触部接触，并向覆板施加对应于可成形材料接触部的流动前沿的压力。优选但可选地，可成形材料接触部以沉积在基板上的多个液滴的形式分配。压力可以施加到中心区域，以将初始高度控制在确定的范围内，并保持覆板的预定曲率。
该方法还可以包括在覆板从卡盘释放之后固化可成形材料接触部，在固化期间相对于固化源移动覆板的横向位置，用卡盘重新保持覆板；以及从固化的可成形材料接触部上分离覆层。
还提供了一种多区域卡盘系统。多区域卡盘系统包括用于保持基板的基板卡盘和用于保持覆板的覆板卡盘。系统还包括压力源，该压力源配置成经由覆板卡盘的多个端口向覆板施加压力和真空。优选地，将压力顺序施加到覆板的多个区域，使得覆板从一个区域到另一个区域朝向基板逐渐偏转。当由压力偏转覆板时，真空被施加到覆板的周边。
覆板卡盘可以包括多个同心脊部，这些同心脊部将覆板卡盘限定为中心区域和一系列环形区域，该系列环形区域包括与覆板周边对齐的外围区域和在中心区域和外围环形区域之间的至少一个内部环形区域。压力源可以配置成顺序地经由中心区域中的端口施加压力，同时经由一系列环形区域中的端口施加真空，经由内部环形区域中的端口施加压力并维持外围环形区域中的真空，以及从外围环形区域中的端口解除真空。覆板卡盘的中心区域包括空气腔，该空气腔与覆板的中心对齐，同时使覆板与可成形材料接触。多区域卡盘系统还可以包括可成形材料分配器，其配置成将可成形材料的多个液滴分配到基板上。覆板卡盘配置成推进覆板以使其与基板上的可成形材料接触。压力源配置成顺序地向对应于可成形材料的流动前沿的区域施加压力。
多区域卡盘系统还可以包括固化源，该固化源配置成在覆板从覆板卡盘被释放之后固化可成形材料。基板卡盘配置成相对于固化源移动基板的横向位置。固化源配置成在固化期间参考覆板的直径来控制光束的尺寸。固化源还可以配置成控制入射到覆板上的光束的倾斜角。
还提供了一种用于形成层的方法。该方法包括将可成形材料分配在基板上，用卡盘保持覆板，并通过卡盘推进覆板以使其与可成形材料接触。将压力顺序施加到覆板的多个区域，使得覆板从一个区域到另一个区域朝向基板逐渐偏转。当由压力偏转覆板时，真空被施加到覆板的周边。然后，从卡盘上释放覆板。然后，用固化源对卡盘后面的可成形材料执行固化过程。
该方法还可以包括在固化期间相对于固化源移动基板的横向位置。可以参考覆板的直径来控制固化源的光束大小。可以调节入射到覆板上的光束的倾斜角。该方法还包括通过覆板卡盘重新保持覆板；以及从固化的可成形材料中分离覆板。
当结合附图和提供的权利要求书阅读对本公开的示例性实施例的以下详细描述时，本公开的这些和其他目的、特征和优点将变得显而易见。
附图说明
通过参考附图中示出的实施例，可以对本发明的实施例进行更具体描述，以使得可以详细地理解本发明的特征和优点。然而，应当注意，附图仅说明本发明的典型实施例，并且因此不应被视为限制本发明的范围，因为本发明可以允许其他同样有效的实施例。
图1是示出平坦化系统的示意图；
图2A至图2C示出了平坦化过程；
图3A至图3B示出了一个实施例中的多区域覆板卡盘；
图4A至图4E示出了用于在基板上形成层的覆板卡盘的操作；
图5是如图4A至图4E所示的平坦化过程的流程图；
图6A示出了在一个实施例中在基板和覆板的堆叠的边缘处开始的分离裂缝，以及图6B示出了可缩回销与基板凹口的对准，用于开始这种分离裂缝；
图6C示出了在另一个实施例中在基板和覆板堆叠的边缘处开始的分离裂缝；
图7A至图7C示出了当分离裂缝围绕堆叠的外围开始和扩展时基板和覆板的堆叠的俯视图；
图8示出了分离的基板和覆板；
图9是如图7和图8所示的分离过程的流程图；
图10示出了在又一个实施例中在基板和覆板堆叠的边缘处开始的分离裂缝；
图11A和图11B示出了具有改进的区域密封的另一个实施例中的多区域覆板卡盘；以及
图12示出了图11A和图11B的覆板卡盘的区域内的示例性沟槽结构的放大视图。
在所有附图中，除非另有说明，否则相同的附图标记和字符用以表示所示出的实施例的相似的特征、元件、部件或部分。此外，尽管现在将参考附图详细描述本公开，但是结合说明性示例性实施例来如此完成本公开。旨在不脱离由所附权利要求限定的本公开的真实范围和精神的情况下，可对所描述的示例性实施例进行改变和修改。
具体实施方式
平坦化系统
图1示出了用于平坦化的系统。平坦化系统100用于平坦化基板102上的膜。基板102可以联接到基板卡盘104。基板卡盘104可以是但不限于真空卡盘、针式卡盘、槽式卡盘、静电卡盘、电磁卡盘和/或类似物。
基板102和基板卡盘104还可以由基板定位台106支撑。基板定位台106可以沿着x轴、y轴、z轴、θ轴、ψ轴和
Figure BDA0003469863780000051
轴中的一个或多个轴提供平移和/或旋转运动。基板定位台106、基板102和基板卡盘104也可以定位在基座(未示出)上。基板定位台可以是定位系统的一部分。
与基板102隔开的是覆板108，所述覆板具有面向基板102的工作表面112。覆板108可以由包括但不限于熔融石英、石英、硅、有机聚合物、硅氧烷聚合物、硼硅酸盐玻璃、碳氟化合物聚合物、金属、硬化蓝宝石和/或类似物的材料形成。在实施例中，覆板容易对紫外光透明。表面112通常与基板108的表面具有相同或稍小的面积大小。
覆板108可以联接到覆板卡盘118或由其保持。覆板卡盘118可以是但不限于真空卡盘、针式卡盘、槽式卡盘、静电卡盘、电磁卡盘和/或其他类似的卡盘类型。覆板卡盘118可以配置成向覆板108施加应力、压力和/或应变，该应力、压力和/或应变在覆板108上变化。在实施例中，覆板卡盘同样容易对紫外光透明。覆板卡盘118可以包括诸如基于区域的真空卡盘、致动器阵列、压力囊等系统，其可向覆板108的后表面施加压力差，以使模板弯曲和变形。在一个实施例中，覆板卡盘118包括基于区域的真空卡盘，该真空卡盘可向覆板的后表面施加压力差，导致覆板弯曲和变形，如本文进一步详细描述的。
覆板卡盘118可以联接到平坦化头120，该平坦化头是定位系统的一部分。平坦化头120可以可移动地联接到桥接件。平坦化头120可以包括一个或多个致动器，诸如音圈电机、压电电机、线性电机、螺母和螺杆电机等，其配置成至少在z轴方向上以及潜在地在其他方向(例如，x轴、y轴、θ轴、ψ轴和
Figure BDA0003469863780000061
轴)上相对于基板102移动覆板卡盘118。
平坦化系统100还可以包括流体分配器122。流体分配器122也可以可移动地联接到桥接件上。在一实施例中，流体分配器122和平坦化头120共享所有定位部件中的一个或多个定位部件。在替代实施例中，流体分配器122和平坦化头彼此独立地移动。流体分配器122可以用于将液体可成形材料124(例如，可光固化的可聚合材料)的液滴沉积到基板102上，其中沉积材料的体积在基板102的面积上至少部分基于其形貌轮廓而变化。不同的流体分配器122可以使用不同的技术来分配可成形材料124。当可成形材料124可喷射时，喷墨型分配器可以用于分配可成形材料。例如，热喷墨、基于微机电系统(MEMS)的喷墨、阀喷射和压电喷墨是用于分配可喷射液体的常见技术。
平坦化系统100还可以包括固化系统，该固化系统包括辐射源126，该辐射源沿着曝光路径128引导光化能量，例如紫外线辐射。平坦化头120和基板定位状态106可以配置成将覆板108和基板102定位成与曝光路径128重叠。在覆板108已经接触可成形材料124之后，辐射源126沿着曝光路径128发送光化能量。图1示出了当覆板108不与可成形材料124接触时的曝光路径128。这样做是为了说明的目的，以便可容易地识别各个部件的相对位置。本领域技术人员将理解，当覆板108与可成形材料124接触时，曝光路径128基本上不会改变。
平坦化系统100还可以包括相机136，在平坦化过程中，相机定位成在覆板108接触可成形材料124时观察可成形材料124的扩展。图1示出了现场相机成像场的光轴138。如图1所示，平坦化系统100可以包括一个或多个光学部件(分色镜、光束组合器、棱镜、透镜、反射镜等)，其将光化辐射与相机136要检测的光结合。相机136可以包括CCD、传感器阵列、线列式相机和光电探测器中的一者或多者，它们配置成收集一定波长的光以显示出在覆板108下面且与可成形材料124接触的区域和在覆板108下面但不与可成形材料124接触的区域之间的对比。相机136可以配置成提供覆板108下面的可成形材料124的扩展的图像，和/或覆板108与固化的可成形材料124的分离的图像。相机136还可以配置成测量干涉条纹，干涉条纹随着可成形材料124在表面112和基板表面之间的间隙之间扩展而改变。
平坦化系统100可以由一个或多个处理器140(控制器)调节、控制和/或指导，处理器与一个或多个部件和/或子系统通信，诸如基板卡盘104、基板定位台106、覆板卡盘118、平坦化头120、流体分配器122、辐射源126和/或相机136。处理器140可以基于存储在非暂时性计算机存储器142中的计算机可读程序中的指令来操作。处理器140可以是或包括CPU、MPU、GPU、ASIC、FPGA、DSP和通用计算机中的一者或多者。处理器140可以是专用控制器，或者可以是适于作为控制器的通用计算器件。非暂时性计算机可读存储器的示例包括但不限于RAM、ROM、CD、DVD、蓝光、硬盘驱动器、网络附属存储(NAS)、内联网连接的非暂时性计算机可读存储器件和互联网连接的非暂时性计算机可读存储器件。
在操作中，平坦化头120、基板定位台106或两者改变覆板118和基板102之间的距离，以限定用可成形材料124填充的期望空间(三维中的有界物理范围)。例如，平坦化头120可以向基板移动，并向覆板108施加力，使得覆板接触并扩展可成形材料124的液滴，如本文进一步详述的。
平坦化过程
平坦化过程包括图2A至图2C中示意性示出的步骤。如图2A所示，可成形材料124以液滴的形式分配到基板102上。如前所述，基板表面具有一些形貌，这些形貌可以基于先前的处理操作而已知，或者可以使用轮廓仪、AFM、SEM或基于光学干涉效应的光学表面轮廓仪(如Zygo NewView 8200)来测量。沉积的可成形材料124的局部体积密度根据基板形貌而变化。然后，覆板108定位成与可成形材料124接触。
图2B示出了在覆板108已经与可成形材料124完全接触之后但在聚合过程开始之前的接触后步骤。当覆板108接触可成形材料124时，液滴合并以形成可成形材料膜144，其填充覆板108和基板102之间的空间。优选地，以均匀的方式进行填充过程，没有任何空气或气泡被困在覆板108和基板102之间，从而使非填充缺陷最小化。可以用光化辐射(例如，紫外辐射)引发可成形材料124的聚合过程或固化。例如，图1的辐射源126可提供光化辐射，导致可成形材料膜144固化、硬化和/或交联，从而在基板102上限定固化的平坦化层146。可选地，也可通过使用热、压力、化学反应、其他类型的辐射或这些的任意组合来引发可成形材料膜144的固化。一旦形成了固化的平坦化层146，覆板108可从其上分离。图2C示出了在分离覆板108之后基板102上的固化的平坦化层146。然后，基板和固化层可以经受用于器件(物品)制造的附加的已知步骤和过程，包括例如图案化、固化、氧化、层形成、沉积、掺杂、平坦化、蚀刻、可成形材料去除、切割、粘合和封装等。可以对基板进行处理以产生多个物品(器件)。
在覆板和基板之间扩展、填充和固化平坦化材料
当可成形材料液滴扩展、合并并填充覆板和基板之间的间隙时，一种用于最小化覆板108和基板之间的空气或气泡捕集的方案是将覆板定位成使得其在基板的中心与可成形材料进行初始接触，进一步的接触然后以中心到周边的方式径向前进。这需要覆板或基板或两者的偏转或弯曲，以在覆板中产生曲率轮廓。然而，鉴于覆板108通常具有与基板102相同或相似的面积尺寸，有用的整个覆板弯曲曲率轮廓需要覆板的明显竖直偏转以及通过覆板卡盘和平坦化组件进行的伴随的竖直运动这两者。出于控制、精度和系统设计的考虑，这种明显的竖直偏转和运动可能是不希望的。这种覆板轮廓可通过例如向覆板的内部区域施加背压来获得。然而，在这样做的时候，仍然需要周边保持区域来将覆板保持在覆板卡盘上。如果在可成形材料液滴扩展和合并的过程中，覆板和基板的周边边缘都被平坦地夹紧，那么在这个平坦的夹紧区域中就没有可用的覆板曲率轮廓。这可能损害液滴的扩展和合并，其也可能导致该区域的非填充缺陷。此外，一旦可成形材料的扩展和填充完成，所得到的覆板卡盘、夹紧的覆板、可成形材料、基板和基板卡盘的堆叠可以是过度约束的系统。这可能导致所得的平坦化膜层的不均匀的平坦化轮廓。也就是说，在这种过度约束的系统中，来自覆板卡盘的所有平整度误差或变化，包括前后表面平整度，都可传递到覆板，并影响平坦化膜层的均匀性。
为了解决上述问题，在一个实施例中，如图3A和图3B所示，提供了多区域覆板卡盘118。覆板卡盘118包括中心区域301和围绕中心区域301的一系列环形区域303。环形区域303可以限定为围绕覆板卡盘118的边缘、周边或外围的外围环形区域303b和位于中心区域301和外围环形区域303b之间的多个内部环形区域303a。可以由从覆板卡盘118的表面突出的一系列脊部307限定多个环形区域303。如图3A和图3B所示，脊部307可以围绕中心区域301形成。在环形区域303的每一个中，至少一个端口305形成为通过覆板卡盘118连接，以允许压力源向由其保持的覆板施加正压或负压，例如真空。
图3B示出了覆板卡盘118的侧横截面视图。每个脊部307从覆板卡盘118的表面突出一定高度。脊部307包括围绕外围环形区域303b的外围脊部307b和在中心区域301和外围环形区域303b之间的一系列内部脊部307a。如图3B所示，内部脊部307a具有基本相同的高度，而外围脊部307b的高度小于内部脊部307a的高度。覆板卡盘118的中心区域301可以是圆形腔的形式，使得压力源(未示出)可以通过相关的通道308和端口305施加空气或气体压力，以使保持的覆板的中心部分偏转。真空压力同样可以通过相同的通道和端口施加到中心区域301。覆板卡盘118的中心区域301可以与被保持的覆板的中心部分对齐。类似地，外围环形区域303a可以与被保持的覆板的周边或外围对齐。环绕的环形区域303同样设置有相应的通道308和端口305，以用于施加压力或真空。
转到图4A至图4E，描绘了用于接触、扩展和合并沉积的可成形材料124的液滴的过程。如图4A所示，在覆板108与可成形材料124接触之前，通过覆板卡盘118的中心区域301的端口305向被保持的覆板108施加正压(由箭头P表示)，以使覆板108的中心部分朝向可成形材料124偏转。压力P施加到中心区域301，以将初始偏转控制在预定范围，并保持覆板108的预定曲率，如图4A所示。同时，通过环形区域303中的端口305向覆板108施加负压，优选真空(由箭头V表示)，以用覆板卡盘118保持覆板108。如图4B所示，覆板108然后与可成形材料124的液滴进行初始接触。
然后，通过从靠近中心区域301的内部环形区域303a顺序解除真空(V)，覆板108的偏转从中心部分沿径向向外方向延伸。以这种方式，可成形材料的液滴接触、扩展和合并，以形成具有流体前沿的膜层，该流体前沿随着覆板接触并顺应基板而径向向外前进。当从内部环形区域303a顺序解除真空时，通过中心区域301施加的压力P保持在期望值。压力P也可以通过真空已经从其解除的内部环形区域303a中的通道308和端口305施加到覆板108。在图4C所示的实施例中，真空已经从最靠近内部区域301的三个内部环303a顺序解除，随着真空已经被顺序解除，顺序施加压力P。在这一顺序的真空解除和加压过程中，平坦化头也可以向下移动。
然后，覆板108的偏转进一步沿径向方向顺序延伸，直到从所有内部环形区域303a解除真空，同时保持经由外围环形区域303b施加的真空V。对于内部环形区域303a中的每一个，一旦真空被解除，也施加压力P。如图4D所示，当已经从所有内部环形区域303a解除真空时，除了经由通过外围区域303b施加的真空V继续由覆板卡盘118保持的基板108的外围之外，覆板108偏转以顺应基板102。如此，覆板108的边缘保持在偏转、弯曲的状态，以用于分配在基板102外围的可成形材料液滴的最终扩展和合并。此外，相对于内部脊部307a较低的外围脊部307b有助于保持这种曲率。
在图4E中，通过外围环形区域303b施加的真空继而被解除，以便从覆板卡盘118完全释放覆板108。这提供了多种优点。首先，通过从已被保持在弯曲状态的外围环形区域303b释放覆板108的外围，剩余的可成形材料液滴的扩展和合并能够以相同的中心到周边的径向方式完成，从而继续最小化空气或气体捕获和由此产生的非填充缺陷。具体地，相对于内部脊部307a凹陷的外围脊部307b允许覆板108在释放之前保持期望的曲率。第二，通过从覆板卡盘118完全释放覆板108，由卡紧状态引起的覆板108的任何过度约束被消除，从而减少了由于这种约束条件而可能发生的局部不均匀平坦化。第三，从覆板卡盘118释放覆板108消除了任何卡盘非平整误差或变化传递到覆板108，这也减少了局部的非均匀平坦化变化。
一旦释放覆板108，可以施加固化能量来固化可成形材料，从而形成平坦化层。如前所述，固化源可以是用于固化可成形材料124的光束。在一个实施例中，可以参考覆板的直径来调整或控制光束的尺寸。光束还可被控制成以预定角度入射到基板上。在固化期间，可以调整基板102相对于固化源的横向位置(即，在X-Y平面中)。在固化过程之后，覆板108由覆板卡盘118重新保持，然后覆板108与基板分离，如本文进一步描述的。
图5示出了如图3和图4所示的平坦化过程的流程图。在步骤501中，将可成形材料液滴124分配在基板102上。在步骤S502中，覆板108的中心区域朝向可成形材料液滴124偏转。然后，在步骤S503中，偏转的覆板108由覆板卡盘118推进以与可成形材料124接触。在步骤S504中，覆板108的偏转从覆板108的中心区域向周边延伸。然后在步骤S506中，停止由覆板卡盘118施加力(例如通过施加到覆板108周边的真空)来保持覆板108，使得覆板108从覆板卡盘118释放(即，解除夹紧)。在步骤S507中，固化可成形材料124。固化后，由覆板卡盘118重新保持覆板108，以将覆板108与固化的可成形材料146分离。
当使用例如紫外可光固化材料作为可成形材料124时，期望覆板卡盘118是透明的，其具有高的紫外光透射率以便于紫外光固化(以及高的光透射率用于成像，例如通过如图1所示的相机136)。如上所述，如图3和图4所示，气动供给通道308和端口305、区域303和脊部307集成到覆板中。这些结构可能会给紫外线固化带来问题。具体地，与没有这种特征的区域相比，脊部307和通道308下方的区域中的紫外线透射率可显著降低，从而导致可成形材料的固化不足或不均匀固化。这种现象有时被称为“阴影效应”。阴影效应在脊部307的边缘处可能特别明显。此外，在将覆板100夹紧到脊部307上时，由于两个表面没有光学上相互接触，将会有薄的空气间隙。这种类型的薄间隙有时可完全阻挡紫外线。这种现象被称为脊部和覆板之间的“薄膜效应”。
上述“阴影效应”的一种解决方案包括在从覆板卡盘上松开(即释放)覆板之后，晶片台上的覆板和基板的堆叠在x、y和/或θ坐标上的移动。通过在紫外曝光期间以这种方式移动晶片台，原本保留在通道、端口和脊部下方的覆板和基板区域可周期性地移动到覆板卡盘下方的其中不存在卡盘特征的区域。可从下面等式(1)估计所需的相对运动：
Figure BDA0003469863780000121
其中，Im是运动范围内的期望平均强度，Ih是卡盘无特征区域内的高强度(即最大值或“最大”强度)，Il是对象特征处的强度(即最低值或“低”强度)，wh是实现Im的估计运动范围，wl是对象特征宽度(例如，脊部、端口或通道的宽度)。例如，假设在无特征区域中100％的紫外线透射率，并且假设期望的Im是该值的90％，并且进一步假设wi＝1mm，则根据等式(1)，期望的相对运动范围wh＝8.0mm。或者，可通过相对于覆板卡盘倾翻或倾斜紫外光源来移动紫外光源，以改变入射到覆板卡盘上的紫外光的角度，这也可减少对象特征附近的阴影效应。可通过在z轴方向上的相对运动以在覆板和覆板卡盘之间产生足够的间隙来避免“薄膜效应”，例如，通过松开覆板并使晶片台在z轴方向上远离覆板卡盘移动。可单独应用或组合应用上述各种解决方案，以提高某些区域的总紫外线剂量均匀性，并最小化阴影和薄膜效应。在各种实施例中，所施加的紫外光束可小于、同尺寸或大于基板或覆板。在一个实施例中，所施加的紫外光束可比基板大一定尺寸，该尺寸适应上述相对运动wh，同时继续将整个基板暴露于紫外光。
从固化的平坦化膜层分离覆板
一旦可成形材料固化并且形成平坦化膜层，就需要从所形成的层移除或释放覆板。然而，当覆板和基板具有相同或相似的面积尺寸时，很难在覆板和成形的层之间引发和扩展分离裂缝，这是将覆板与成形的层完全分离所必需的。可通过图6至图8所示的结构和方法来解决这个问题。如图6A和图6B所示，基板卡盘604包括位于卡盘外围的可缩回销606，该销可与基板102上的凹口608对准。这种凹口(例如，晶片凹口)对于半导体晶片来说是常见的，用于在处理和搬运过程中定向晶片。在操作中，可缩回销606定位成与位于基板102上的凹口608对齐。为了引起分离，销606向上移动穿过凹口608，并与覆板108边缘的点610接触，如图6A所示。由销606施加的力足以引发覆板108和基板102上的固化层146之间的分离裂缝601。一旦产生裂缝601，凭借通过覆板卡盘118的端口305施加真空压力，覆板108的边缘向覆板卡盘118偏转。这通过使覆板卡盘118的脊部307b比相邻的脊部307a短来实现，其为覆板108的边缘远离基板102朝向覆板卡盘118偏转提供了空间。为产生裂缝601所施加的力可取决于覆板、平坦化膜层和基板的几何和物理条件。或者，如图6C所示，可以通过在基板102和覆板108之间引入正压来产生裂缝601。这里，基板卡盘614包括连接到正流体压力源(未示出)的喷嘴616。在喷嘴616启动时，正流体压力PI通过喷嘴616输送到覆板118边缘处的点610以用足够的力来引发分离裂缝601。正流体压力可以包括清洁干燥空气、氦气或氮气流。当产生裂缝601时，覆板102保持在覆板卡盘118中，并且基板102由基板卡盘104保持。
图7至图8示出了分离的进展。图7A示出了与基板上的成形层完全接触(如阴影区域所示)的覆板118的俯视图。在图7B中，如上所述，已经引起分离裂缝601。一旦引起裂缝601，高流量的负压或真空被施加到覆板卡盘118的外部环形区域303b，以便接合覆板108的边缘并围绕外部环形区域303b扩展分离裂缝601。这种扩展从凹口608沿两个方向周向进行，如箭头C所示。为了帮助裂缝601围绕外部环形区域303b扩展，随着裂缝扩展的进行，可在基板102和覆板108之间提供附加的横向气流(未示出)。图7C示出了围绕外部环形区域303b完全扩展的裂缝601。
一旦分离裂缝围绕外部环形区域完全扩展，可以沿着覆板108的Z轴方向施加向上的运动，以完成覆板108与基板上的固化层的分离。图8示出了与基板102完全分离的覆板108。在完成分离时，覆板108相对于基板102的明显向上运动可能在覆板108和基板102之间的剩余接触区域引起剪切应力。或者，Z方向的运动可停止在较早的期望位置，并且可通过对内部和/或中心环形区域持续施加真空压力来推进和结束分离。可通过在连续分离过程中对一个或多个内部环形区域303a和/或中心区域301施加真空来最小化这种剪切应力。
图9示出了如图7和图8所示的分离过程的流程图。在步骤S901中，在覆板108和固化层之间引起分离裂缝。然后，在步骤S902中，分离裂缝围绕覆板108的周边扩展。在步骤S903中，覆板的剩余部分与固化层分离。在上面讨论的实施例中，覆板108和基板102的分离包括通过机械力诸如顶针或空气压力产生裂缝的步骤，向外部区域施加真空压力以扩展裂缝、牢固地保持覆板108，以足够安全以避免向上松开覆板的力使覆板108在Z方向上向上并远离基板102移动的步骤，以及在沿Z方向向上移动期间向覆板108的中心施加真空以完成分离的步骤。可选地或与上述Z方向运动方案相结合，也可通过从基板的一个或多个侧面(未示出)连续施加具有高压的平面内(或横向)定向流来影响分离的扩展。
在图6的实施例中，由通过机械销606(图6A)或流体喷嘴616(图6B)穿过晶片凹口608施加的向上的力来引发裂缝。图10示出了配置成引发分离裂缝的基板卡盘的另一实施例。这里，基板卡盘624包括单独的可缩回销626，当覆板108和基板非同心布置时，该销可引发分离裂缝。这种非同心布置导致覆板108的一部分628悬于基板102之上。可通过经由销626的运动向悬置部分110施加力而产生裂缝602。可选地，也可以通过使用比基板稍大的覆板来获得悬置部分608。以这种方式，覆板108仍然可与基板102同心布置。在任一种情况下，基板卡盘624还可包括机械销或喷嘴，诸如在图6A或图6B的实施例中那样或以其他方式，所述机械销或喷嘴与销626间隔开，以围绕覆板周围产生多个点用于引发分离裂缝。
覆板卡盘
如上所述，覆板108优选地由覆板卡盘118保持或支撑，所述覆板卡盘118向覆板和由从卡盘表面延伸的脊部307限定的环形区域303内的卡盘表面之间的体积施加压力或真空(负压)。除了最外面的脊部307a之外，内部脊部307b优选地具有相同的高度，使得相邻内部脊部307b之间的间隙深度保持恒定。脊部高度(即，间隙的深度)通常保持得非常小，例如，大约几十到几千微米的量级，原因在于诸如最小化气体填充或排空响应时间、脊部刚度特性、限制热效应(诸如膨胀或收缩)等。在操作中，当对环形区域施加真空以保持覆板抵靠区域的脊部时，在覆板-脊部界面处产生真空密封。然而，当足够的力或压力沿卡盘真空的相反方向施加到覆板时，可以提升基板离开卡盘的脊部。在覆板和脊部之间的某个间隙处，真空密封失效或泄漏，导致该区域内的真空压力降低或甚至为零。然后，覆板可能会无意中从卡盘上松开。此外，即使覆板没有变得松开，真空泄漏也会破坏所需的控制水平，例如，当在图4和图5的过程中顺序解除相邻环形区域中的真空压力时。在图4至图5的过程中，外部脊部处的这种泄漏还会对覆板的期望外边缘曲率的受控保持产生负面影响。类似地，在图7至图9的过程中，外部脊部泄漏会破坏分离裂缝的引发和扩展。
为了应对这种不期望的泄漏，如图11A和11B所示，提供了覆板卡盘1118，其包括沟槽结构1109。类似于覆板卡盘118，覆板卡盘1118同样包括多个脊部307，这些脊部可限定为从覆板卡盘1118的表面1119突出的一系列内部脊部307a和外围脊部307b。如图11B和图12所示，表面1119是用于保持或固定覆板108的保持或固定表面。由脊部307a限定一系列内部区域303a。在环形区域303的至少一个中，形成从卡盘1118的表面凹陷的沟槽1109。沟槽可是同心的，并且位于环形区域的相应脊部之间。形成在内部环形区域303a中的沟槽1109a位于相对于关联的内部环形区域宽度远离卡盘1118中心的位置处。相比之下，形成在外围环形区域303b中的沟槽1109b位于相对于外部环形区域宽度靠近基板卡盘1118中心的区域处。也就是说，形成在内部环形区域303a中的沟槽1109a形成在相应内部环形区域303a的外径处，而形成在外围环形区域303b中的沟槽1109b形成在外围区域303b的内径处。
在操作中，沟槽1109充当缓冲器，其提供均匀的高真空压力源，即使在远离沟槽的脊部处的覆板之间存在间隙的情况下，该高真空压力源也继续作用在覆板上。以这种方式，真空的顺序向外径向解除和向中心区域和相邻环形区域的正压的施加能够以受控的方式进行。也就是说，即使将其量可以使覆板偏转到足以在远端脊部处产生间隙的正压施加到相邻的内部区域，也可保持在给定的环形区域中施加的真空压力。换句话说，沟槽1109的提供使得一些泄漏能够被容许，而不扰乱预期的过程。类似地，位于具有较小外部脊部高度的外围环形区域中的沟槽1109b被使用从而即使是在外部脊部处存在小间隙的情况下也能在外部环形区域中保持足够的真空压力。这使得覆板的外周能够保持在期望的曲率，用于沉积的可成形材料液滴的最终扩展和合并(参见图4D)以及分离裂缝的引发和扩展(参见例如图6)，即使存在一些泄漏也是如此。
图12是示例性沟槽结构1109b的放大横截面视图。实现期望真空缓冲性能所需的特定沟槽尺寸和环形区域内的相关位置取决于覆板卡盘脊部高度和环形区域宽度。在图12所示的示例中，沟槽1109b位于环形区域303b内，并从卡盘表面凹陷。在此示例中，外部脊部307b的高度h1小于内部脊部307a的高度h2。在典型的使用中，脊部高度的差异可以在大约5微米到大约50微米的范围内。环形区域303b具有宽度d。沟槽1109b定位成第一边缘与脊部307b的距离为d1，以及第二边缘与脊部307a的距离为d2。沟槽1109b具有深度h3和宽度d3。在本实施例中，这些参数之间的关系满足以下条件：
h1<h2
h3>10h2
d3<0.5d
d1>d2+d3。
将沟槽1109b连接到压力源(未示出)的端口305与沟槽相交或者位于沟槽内。如果端口不与沟槽相交，则不能保持必要的高压，并且沟槽将无效。在上述实施例中，外部脊部h1是其中预计发生泄漏的地方。对于内部环形沟槽1109b，脊部高度可以相同，即h1＝h2。在这种情况下，距离d1是从其中预计发生泄漏的指定脊部(即h1或h2)测量的。例如，在图11A和图11B的实施例中，内部环形区域303a包括沟槽1109a，沟槽定位成更靠近它们各自的环形区域的外部脊部(从卡盘中心径向测量)，以减轻在环形区域的顺序真空解除和随后加压期间内部脊部的泄漏，如在与图4至图5相关联的过程中所述。
鉴于此描述，各个方面的进一步修改和替代性实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，此描述应被解释为仅是说明性的。应当理解，本文中示出并描述的形式将被视为实施例的示例。元件和材料可以代替本文中说明并描述的元件和材料，部分和过程可以颠倒，且某些特征可以独立地利用，所有这些对于本领域的技术人员在受益于本说明书之后都将显而易见。

Claims (20)

1.一种方法，包括：
用覆板卡盘保持覆板；
施加压力以使所述覆板朝向基板偏转，覆板的偏转沿着径向方向逐渐延伸；
保持施加到所述覆板的周边的真空，并在通过压力使所述覆板偏转的同时用所述卡盘持续保持所述覆板；
从所述覆板的所述周边解除真空；以及
从所述卡盘上释放所述覆板。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述覆板卡盘包括与所述覆板的中心部分对齐的中心区域和一系列环形区域，所述一系列环形区域包括与所述覆板的周边对齐的外围环形区域和在所述中心区域和所述外围环形区域之间的至少一个内部环形区域；以及
施加压力以使所述覆板偏转还包括：
通过所述中心区域施加压力并保持通过所述一系列环形区域施加的真空；
在所述覆板的中心部分已经通过压力偏转之后，从所述环形区域解除真空并通过所述内部环形区域施加压力；以及
从所述外围环形区域解除真空。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述一系列环形区域包括多个内部环形区域，从所述内部区域顺序地解除真空，并且在径向方向上通过所述内部环顺序地向所述覆板施加压力。
4.根据权利要求2所述的方法，还包括：
在所述基板上分配可成形材料接触部；
用可成形材料接触部接触所述覆板；以及
向对应于可成形材料接触部的流动前沿的覆板施加压力。
5.根据权利要求4所述的方法，其中可成形材料接触部被分配作为沉积在所述基板上的多个液滴。
6.根据权利要求2所述的方法，其中压力被施加到所述中心区域，以将初始高度控制在确定的范围，并保持所述覆板的预定曲率。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在从所述卡盘释放所述覆板后固化可成形材料接触部；
在固化期间，相对于固化源移动所述覆板的横向位置；
用所述卡盘重新保持所述覆板；以及
将所述覆板与固化的可成形材料接触部分离。
8.一种多区域卡盘系统，包括：
基板卡盘，其用于保持基板；
覆板卡盘，其用于保持覆板；以及
压力源，其配置成经由所述覆板卡盘的多个端口向所述覆板施加压力和真空，其中
将压力顺序施加到所述覆板的多个区域，使得所述覆板从一个区域到另一个区域朝向所述基板逐渐偏转，以及
在所述覆板通过压力偏转的同时，真空被施加到所述覆板的周边。
9.根据权利要求8所述的多区域卡盘系统，其中：
所述覆板卡盘包括多个同心脊部，所述同心脊部将所述覆板卡盘限定为中心区域和一系列环形区域，所述一系列环形区域包括与所述覆板的周边对齐的外围区域和在所述中心区域和所述外围环形区域之间的至少一个内部环形区域；
所述压力源配置成顺序地
经由所述中心区域中的端口施加压力，同时经由所述一系列环形区域中的端口施加真空；
经由所述内部环形区域的端口施加压力，并在外围环形区域保持真空；以及
从所述外围环形区域中的端口解除真空。
10.根据权利要求9所述的多区域卡盘系统，其中所述覆板卡盘的所述中心区域包括空气腔，所述空气腔与所述覆板的中心对齐，同时使所述覆板与所述可成形材料接触。
11.根据权利要求9所述的多区域卡盘系统，还包括可成形材料分配器，所述可成形材料分配器配置成将所述可成形材料的多个液滴分配到所述基板上，其中：
所述覆板卡盘配置成推进所述覆板以使所述覆板与所述基板上的可成形材料接触；以及
所述压力源配置成顺序地向对应于所述可成形材料的流动前沿的区域施加压力。
12.根据权利要求11所述的多区域卡盘系统，还包括固化源，所述固化源配置成在从所述覆板卡盘释放所述覆板之后固化所述可成形材料。
13.根据权利要求12所述的多区域卡盘系统，其中所述基板卡盘配置成相对于所述固化源移动所述基板的横向位置。
14.根据权利要求12所述的多区域卡盘系统，其中所述固化源配置成在固化期间参考所述覆板的直径来控制光束的尺寸。
15.根据权利要求12所述的多区域卡盘系统，其中所述固化源配置成控制入射到所述覆板上的光束的倾斜角。
16.一种用于形成层的方法，包括：
将可成形材料分配到基板上；
用卡盘保持覆板，并通过所述卡盘推进所述覆板以使所述覆板与所述可成形材料接触；
向所述覆板的多个区域顺序施加压力，使得所述覆板从一个区域到另一个区域朝向所述基板逐渐偏转；
在通过压力使所述覆板偏转的同时，对所述覆板的周边施加真空；
从所述卡盘释放所述覆板；以及
用固化源固化所述卡盘后面的所述可成形材料。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括在固化期间相对于所述固化源移动所述基板的横向位置。
18.根据权利要求15所述的方法，其还包括参考所述覆板的直径来控制所述固化源的光束的尺寸。
19.根据权利要求15所述的方法，还包括控制入射到所述覆板上的光束的倾斜角。
20.根据权利要求15所述的方法，还包括：
通过所述覆板卡盘重新保持所述覆板；以及
将所述覆板与固化的可成形材料分离。
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