CN116917805A - 防滑印模降落环 - Google Patents
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Abstract
提供了使用防滑降落环进行纳米压印光刻的设备及方法。在一个实施方式中，提供了用于纳米压印光刻的处理腔室，并且该处理腔室包括基板支撑件及设置在该基板支撑件上的环。该环具有与基板支撑件相对的顶表面，并且该顶表面具有网格图案。面向基板支撑件的底表面具有与网格图案相比不同的图案。
Description
技术领域
本案的实施方式大体而言涉及纳米压印光刻。特定地，本文所述的实施方式涉及用于使用防滑降落环(lading ring)进行纳米压印光刻的设备及方法。
背景技术
光学装置可通过空间地改变形成于基板上的光学装置的结构的各种结构参数(例如，形状、尺寸、定向)来操纵光的传播。这些结构可通过各种方法形成，例如纳米压印光刻。在使用纳米压印光刻的光学装置制造中，印模(stamp)图案化基板以便产生光学装置的期望结构。然而，在图案化期间印模的滑动可能会导致基板上的图案放置的不期望的不准确。
因此，本技术中需要的是用于在减少滑动的情况下执行纳米压印光刻的设备及方法。
发明内容
提供了用于使用防滑降落环进行纳米压印光刻的设备及方法。在一个实施方式中，提供了用于纳米压印光刻的处理腔室，并且该处理腔室包括基板支撑件及设置在该基板支撑件上的环。该环具有与基板支撑件相对的顶表面，并且该顶表面具有网格图案。环的面向基板支撑件的底表面具有与网格图案相比不同的图案。
在另一实施方式中，提供了用于纳米压印光刻的处理腔室，并且该处理腔室包括基板支撑件及设置在该基板支撑件上的环。该环具有与基板支撑件相对的顶表面，并且该顶表面具有尖状图案(pointed pattern)。面向基板支撑件的底表面具有与尖状图案相比不同的图案。
在另一实施方式中，提供了用于纳米压印光刻的处理腔室，并且该处理腔室包括基板支撑件及设置在该基板支撑件上的环。该环具有与基板支撑件相对的顶表面，并且该顶表面具有设置于其上的粘合剂涂层。面向基板支撑件的底表面未涂布有粘合剂。
附图说明
以能够详细理解本公开内容的上述特征的方式，可参考实施方式获得简要概述于上文的本公开内容的更特定的描述，这些实施方式的一些图示于附图中。然而，应将注意，附图仅图示示例性实施方式并且因此不被视为限制本案公开内容的范围，并且可允许其他同等有效的实施方式。
图1为根据本公开内容的实施方式的处理腔室的示意横截面图。
图2A至图2C为压印处理的示意横截面图。
图3A为根据本公开内容的实施方式的图1的处理腔室的一部分的示意横截面图。
图3B是根据其他实施方式的处理腔室的一部分的示意横截面图。
图4A是根据本公开内容的实施方式的具有网格图案的环的示意俯视图。
图4B为根据本公开内容的实施方式的图4A的环的示意横截面图。
图5A为根据本公开内容的实施方式的具有尖状图案的环的示意俯视图。
图5B为根据本公开内容的实施方式的图5A的环的示意横截面图。
图6为根据本公开内容的实施方式的具有粘合剂涂层的环的示意横截面图。
图7为根据本公开内容的实施方式的示意仰视图。
为了促进理解，在可能的情况下，已使用相同的附图标记来指示各图共用的相同元件。可以预期，一个实施方式的元件及特征可有利地并入其他实施方式，而无需进一步叙述。
具体实施方式
本公开内容的实施方式大体而言涉及纳米压印光刻。特定地，本文所述的实施方式涉及用于使用防滑降落环进行纳米压印光刻的设备及方法。在纳米压印光刻中，在印模与基板和/或印模与降落环之间的第一次接触期间的印模滑动可能导致图案偏移及其他处理不规则性。图案偏移可影响基板上的对准精度和整体图案放置。本文揭示的各方面减少了在压印期间基板与印模之间的滑动，从而提高了图案化精度。
图1是根据实施方式的处理腔室100的示意横截面图。处理腔室100被配置为制造光学装置，诸如波导组合器。处理腔室100包括基板支撑件101，基板支撑件101被配置为支撑基板(未示出)并且可选地经由加热和/或冷却控制其温度。在可与其他实施方式结合的一些实施方式中，基板支撑件101是真空卡盘、静电卡盘或任何其他适当类型的卡盘。基板支撑件101具有顶表面102，顶表面102具设置于其上的环110。在可与其他实施方式结合的一些实施方式中，环110被安装至基板支撑件101的顶表面102。在可与其他实施方式结合的一些实施方式中，环110被制造为基板支撑件101的一部分(例如，与基板支撑件为一体)。在环110被安装至基板支撑件101的顶表面102或制造为基板支撑件101的一部分的实施方式中，环110可具有匹配任何期望高度的高度，例如在预定公差(诸如+/-1％、3％、5％、10％、20％或25％)内的基板(未图示)的顶表面的高度。在可与其他实施方式结合的一些实施方式中，环110由升降驱动器支撑，该升降驱动器可调节环110的高度以匹配任何期望的高度，诸如基板顶表面的高度(未图示)。可以预期，环110和基板支撑件101可各自包括促进环110与基板支撑件101之间的机械接合的配合特征。
在可与其他实施方式结合的一些实施方式中，环110由铝、不锈钢或诸如氧化硅、氮化硅、碳化硅或氧化铝的陶瓷形成。在可与其他实施方式结合的一些实施方式中，环110具有阳极氧化铝、聚醚醚酮(polyetheretherketone；PEEK)、特氟隆涂层或其他适当的聚合物涂层。环110的内径为约100毫米(mm)至约310mm，例如约105mm至约110mm，例如约155mm至约160mm，例如约205mm至约210mm，例如约305mm至约310mm。环110的内径大于待设置在基板支撑件101上的基板(未图示)的直径。当基板由基板支撑件101支撑时，环110的尺寸使得环110能够围绕基板(未图示)。
印模120设置在处理腔室100中与基板支撑件101相对。在处理期间，印模120例如在垂直方向上降低以接触基板的顶表面(未示出)，以便用图案化表面130图案化基板或基板的一部分。此外，印模130被定位成在压印期间也接触环110的上表面。印模130包括径向向外的环接触区域111，环接触区域111通常是平面的或未经图案化的且与环110接合。在一些实施方式中，环接触区域111可包括增加印模130与环110之间的摩擦力以促进减少印模130与环110之间的滑动的特征。可以预期，环接触区域111可接触环110的上表面301的100％，或小于100％。在图2A至图2C中进一步图示基板的图案化。
图2A至图2C是压印处理的示意横截面图。压印处理使用印模120图案化基板201。基板201可以是任何适当的材料。在一些实施方式中，基板201为含硅基板。也可预期，基板201可以是含铟、含镓、含锗、含氮的基板或其他基板。在可与其他实施方式结合的一些实施方式中，基板201包含氧化铌、碳氧化硅、氧化钛、氧化镧或氧化锆。替代地或另外地，基板201可以是分层基板。
压印处理包括将印模120与基板201对准，如图2A中所示。印模120与基板201的适当对准通过在整个基板批次中确保基板201在相同位置上被图案化而提高了处理的可重复性。然而，如图2B中所示，在印模120在基板201上的第一次接触期间的滑动可导致印模120与基板201的未对准。在一个示例中，滑动可以是印模120在与基板201正交之外的方向上相对于基板201的移动。通过增加环110在印模120上的摩擦力，印模120相对于基板201的未对准经由减少印模120的滑动而得以最小化。如图2C中所示，印模120经由毛细管力对基板201进行图案化。一旦将印模120从基板201移除，经由毛细管力形成的图案就保留下来。
图3A是根据实施方式的图1中所示的处理腔室100的一部分的示意横截面图。在可与其他实施方式结合的一些实施方式中，环110与基板201之间的间隙303为约0cm至约1cm。在可与其他实施方式结合的一些实施方式中，环110的厚度302在基板201的厚度305的大约1mm以内，以便最小化印模120的破坏。例如，基板201与环302之间的垂直厚度差可小于基板201的厚度的1％，诸如小于5％，诸如小于10％，诸如小于20％，诸如小于50％。在可与其他实施方式结合的一些实施方式中，环110的厚度302为约0.3mm至约10mm，诸如6mm，或约0.3至约0.8mm，或约0.7mm至约1.1mm，诸如约0.7mm至约1.0mm或约0.7mm至约0.8mm。在可与其他实施方式结合的一些实施方式中，基板201的直径304为约100mm至约300mm，例如约100mm，例如约150mm，例如约200mm，例如约300mm。
如图3B中所示，基板201可由被配置为保持基板201(诸如半导体晶片或光学装置)的基板载体325代替。在此配置中，载体325可由与环110相同的材料形成，或者载体可由另一种材料形成，诸如氧化硅、氮化硅、石墨和/或碳化硅。如图3B中所示，环110的厚度302被选择为使得环110的顶表面与基板201和/或载体325的顶表面大致共面。例如，环110可具有约5.5mm至约6.5mm的厚度302。
如图4A中所示，环110的顶表面301可被图案化和/或涂覆以增加印模120与环110和/或印模120与基板201之间的摩擦力。该图案可包括列、行、交叉影线、同心排列的特征、喷珠表面或其他纹理诱导配置。作为图案的补充或替代，可使用涂层来增加印模120与环110之间的摩擦。一种这样的涂层包括双面胶带，例如其两侧设置有有机硅粘合剂的聚酰亚胺胶带。可以预期，在预定次数的操作之后可移除和更换双面胶带，以保持环110与印模120之间的阈值摩擦力，以及减少不期望的颗粒产生的发生。增加环110与印模120和/或基板201与印模120之间的摩擦力减少了印模120相对于基板的滑动。例如，基板201可经由环110保持在适当位置，且因此，(经由增加的摩擦力)减少环110与印模之间的移动相应地减少了在压印操作期间基板201与印模之间的移动。因此，提高了压印精度。印模120(如图1中所示)相对于基板支撑基板201的横向位移(例如，滑动)的量与环110与印模120之间的摩擦力成反比。在处理多批基板201之后，可通过比较在被处理的基板201的整个批次中的印模120的绝对图案位置来测量印模120的位移。
图4A是根据本公开内容的实施方式的具有网格图案的环110的示意俯视图。图4B为根据实施方式的图4A的环110的横截面图。环110的顶表面301被图案化为网格图案，该网格图增加印模120与环110之间的摩擦，从而减少印模120相对于基板201的滑动。虽然图示了网格图案，但也可预期其他纹理化表面。在可与其他实施方式结合的一些实施方式中，离开环110的顶表面301被机械加工或3D打印以实现网格图案。在可与其他实施方式结合的一些实施方式中，环110的顶表面与网格图案的顶部之间的距离为约0.05mm至约0.5mm。在可以与其他实施方式结合的一些实施方式中，网格图案包含沟槽和/或线条，并且可被布置成交叉影线图案。沟槽和/或线条的宽度为约20微米(以下为μm)至约200μm，例如约20至约100μm，例如约100至约200μm。环110的内径401大于待处理基板201的直径304。在可与其他实施方式结合的一些实施方式中，环110的内径401比待处理的基板201的直径304大出约5mm至约10mm。例如，环110的外径402比环110的内径401大出约10mm至约70mm，例如约30mm至约60mm，例如约40mm。
图5A是根据实施方式的具有尖状特征501的图案的环110的示意性俯视图，并且图5B是根据实施方式的图5A的环110的示意性截面图。多个尖状(例如，锥形)特征501设置在环110的顶表面301上以形成图案，例如，尖状图案。尖状特征501可与环110为一体和/或由相同的材料形成，或者特征501可由与环110的其余部分不同的材料形成。图案增加印模120与环110之间的摩擦，从而减少印模120相对于基板201的滑动。在可与其他实施方式结合的一些实施方式中，离开环110的顶表面301被机械加工、3D打印、滚花或喷砂以实现图案尖状特征501。在可与其他实施方式结合的一些实施方式中，环110的顶面与尖状特征501的图案的顶部之间的距离在约0.05mm至约0.5mm之间。环110的内径401大于待处理基板201的直径304。在可与其他实施方式结合的一些实施方式中，环110的内径401比待处理的基板201的直径304大出约5mm至约10mm。在一些实施方式中，环110的外径402比环110的内径401大出约10mm至约70mm，诸如约30mm至约60mm，诸如约40mm。
图6为粘合剂层601形成于其上的环110的示意横截面图。在可以与其他实施方式结合的一些实施方式中，粘合剂层601包含硅或有机硅粘合剂。粘合剂层601经由喷涂处理、层压处理、刮刀处理、浸涂处理、刷涂处理、滚涂处理或任何其他适当的处理(例如施加双面胶带)来施加。粘合剂层的厚度603为约10μm至约100μm。在压印处理期间，粘合剂层601的顶表面602将印模120黏合至环110，从而减少印模120与基板201之间的滑动。当使用双面胶带时，可以预期，双面胶带的下表面(例如，粘合剂层601和环110之间)的粘着力可大于粘合剂层601的上表面的粘着力，以减少在处理期间不经意地将粘合剂层601转移到印模上的可能性。粘着性的差异可通过使用不同量的粘合剂、不同的粘合剂组合物或经由一种或多种固化技术来获得。
图7为根据实施方式的环110的示意仰视图。与环110的顶表面301相比，环110的底表面701是光滑的并且没有被图案化。如上所述，环110的顶表面301可用网格图案或尖状特征图案来图案化，或者涂布有粘合剂层。环110的底表面701面向基板支撑件101并且与环110的顶表面301的图案相比具有不同的图案(例如，未图案化)。在一个示例中，底表面701具有小于20微米的表面粗糙度，例如小于10微米，或小于5微米，或小于1微米，或小于0.5微米，或小于0.1微米。
综上，描述了用于使用防滑降落环进行纳米压印光刻的设备及方法。使用了防滑降落环的印模与基板的正确对准通过确保基板均匀地图案化来提高处理均匀性。通过增加环在印模上的摩擦力，印模相对于基板的滑动和随后的未对准得以最小化。
虽然前述内容涉及本公开内容的各个实施方式，但是可在不背离本公开内容的基本范围的情况下设计本公开内容的其他及进一步实施方式，且本发明的范围由随附权利要求书确定。
Claims (20)
1.一种用于纳米压印光刻的处理腔室，包含：
基板支撑件；以及
环，所述环设置在所述基板支撑件上，所述环具有相对于所述基板支撑件的顶表面及与所述顶表面相对的底表面，并且其中所述顶表面具有网格图案，且所述底表面具有与所述顶表面不同的图案。
2.根据权利要求1所述的处理腔室，其中所述基板支撑件为真空卡盘。
3.根据权利要求2所述的处理腔室，其中所述环的厚度在约0.3mm至约10mm的范围内。
4.根据权利要求3所述的处理腔室，其中所述环的所述厚度为约1mm。
5.根据权利要求4所述的处理腔室，其中所述网格的特征具有约0.05mm至约0.5mm的高度。
6.根据权利要求3所述的处理腔室，其中所述环的厚度在约0.3mm至约10mm的范围内。
7.一种用于纳米压印光刻的处理腔室，包含：
基板支撑件；以及
环，所述环设置在所述基板支撑件上，所述环具有相对于所述基板支撑件的顶表面及与所述顶表面相对的底表面，并且其中所述顶表面具有尖状特征的图案，且所述底表面具有与所述顶表面不同的一图案。
8.根据权利要求7所述的处理腔室，其中所述基板支撑件为静电卡盘。
9.根据权利要求8所述的处理腔室，其中所述环的厚度在约0.3mm至约10mm的范围内。
10.根据权利要求9所述的处理腔室，其中所述环的所述厚度为约0.7mm至约1.0mm。
11.根据权利要求10所述的处理腔室，其中所述顶表面与所述尖状特征的图案的顶部之间的距离为约0mm至约0.5mm。
12.根据权利要求9所述的处理腔室，其中所述底表面是平面的且未被图案化的。
13.一种用于纳米压印光刻的处理腔室，包含：
基板支撑件；以及
环，所述环设置在所述基板支撑件上，所述环具有相对于所述基板支撑件的顶表面及与所述顶表面相对的底表面，并且其中所述顶表面具有设置于其上的粘合剂涂层，且所述底表面未涂布有粘合剂。
14.根据权利要求13所述的处理腔室，其中所述基板支撑件为静电或真空卡盘。
15.根据权利要求14所述的处理腔室，其中所述环的厚度在约0.3mm至约10mm的范围内。
16.根据权利要求15所述的处理腔室，其中所述环的所述厚度为约0.7mm至约1.0。
17.根据权利要求16所述的处理腔室，其中所述粘合剂涂层具有约10μm至约100μm的厚度。
18.根据权利要求17所述的处理腔室，其中所述粘合剂涂层为双面胶带。
19.根据权利要求18所述的处理腔室，其中所述粘合剂涂层包含有机硅粘合剂。
20.根据权利要求19所述的处理腔室，其中所述粘合剂涂层包含在聚酰亚胺基板的第一侧上的第一有机硅涂层，及在聚酰亚胺基板的第二侧上的第二有机硅涂层。
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