CN117677898A - 压印装置 - Google Patents

Abstract

一种压印装置包括：用于承载柔性印模的第一承载件；以及可相对于第一承载件移动且被配置为承载具有抗蚀剂层的衬底的第二承载件。第二承载件包括卡盘，该卡盘包括空心圆柱形体，该空心圆柱形体具有顶面和底面以及位于顶面和底面之间的格子布置结构。卡盘在保持了用于保持均匀的压印间隙所需的刚度的同时具有减少的热质量。

Description

压印装置

技术领域

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，以及用于这种装置的卡盘。

背景技术

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。在诸如衬底共形压印光刻(“SCIL”)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。

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。

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方向的所谓的压印间隙。

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(欠压)或释放印模(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，以便主要由毛细力被拉入抗蚀剂层中。取决于释放方案，接触因而从第一接触位置沿X和/或Y方向扩展。

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。

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。

为了在过程的开始时设置压印间隙，需要将距离(在Z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。

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。

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(RX和RY)可利用三个微米调整螺钉手动实现。

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。

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。

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。

WO 2017/060259 A1描述了一种光刻装置，其包括被配置为接收物体的夹具。该夹具限定了被配置为使第一流体温度下的流体通过的至少一个通道。该光刻装置还包括与夹具联接的卡盘。

发明内容

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。

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。

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。

本发明旨在解决这些问题中的一个或多个问题。

根据本发明，提供了一种压印装置，包括：

第一承载件，其用于承载具有压印图案的柔性印模；以及

第二承载件，其能够相对于第一承载件移动且被配置为承载衬底，衬底具有抗蚀剂层，

其中第二承载件包括卡盘，该卡盘包括空心圆柱形体，该空心圆柱形体具有顶面和底面，其中顶面和底面各自包括用于在一组进水口和一个出水口之间提供流动路径的内部水通道布置结构。

该压印装置可以是或包括衬底共形压印光刻装置。柔性印模具有压印图案，并且例如第一承载件包括用于将柔性印模拉向第一承载件和用于将柔性印模推离第一承载件的致动器阵列(例如，操纵器开口或孔)。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。

即使使用了大尺寸卡盘，例如承载直径为300mm的衬底，卡盘的设计也能避免其在使用期间发生变形。卡盘在保持了用于保持均匀的压印间隙所需的刚度的同时具有减少的热质量。此外，加热和冷却流体(气体或液体)通道靠近卡盘的用于承载衬底的表面，使得卡盘材料的差的导热性对衬底的加热或冷却的影响减小。

内部水通道布置结构意味着在卡盘的顶部表面和底部表面成提供加热和冷却，而不是在整个结构中，从而给出以下效果中的一种或多种：有效的热控制、对称的膨胀和收缩。因此，在顶部表面和底部表面处的加热和冷却减少或防止屈曲。由于与实心卡盘相比，需要冷却和加热的质量更小，因此可以或者替代性地可以实现更高的加热/冷却速率。

例如，卡盘包括位于顶面和底面之间的格子布置结构。

例如，一组进水口围绕卡盘的外围布置，而出水口布置在卡盘的中心。这样，加热或冷却水从表面的外围流向中心，从而在顶部表面和底部表面两者处覆盖卡盘的整个区域。因此可以实现更均匀的加热。

卡盘可包括在顶面和底面之间延伸的一组导管，其中在顶面的进水口和底面的相应进水口之间有导管，且在顶面的出水口和底面的出水口之间有导管，其中每个导管都包括应力减小特征。

这样，通过内部分散热应力，可避免流动路径穿过卡盘导致卡盘整体形状的变形。

例如，应力减小特征包括波纹管结构或C形或S形结构。优选的是波纹管结构。这种结构优选的是卡盘的结构的整体一部分，其是单个整体部件(例如使用3D打印制造)。然而，这种结构允许通过局部内部变形而不是卡盘表面变形来容忍内部应力。

例如，内部水通道布置结构各自包括一组脊状件，用于在进水口和出水口之间限定蜿蜒路径。这些路径确保了水流在整个表面上流动，并有意产生湍流和混合以促进均匀传热。

内部水通道布置结构各自还可包括一组沿蜿蜒路径的支柱。这些支柱可为水混合增加湍流，并且还可为顶部表面和底部表面提供刚度。

第二承载件可包括一组卡盘致动器，每个致动器用于在垂直于第二承载件的平面的方向上平移卡盘的一部分。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/或自动进行的。压印间隙的严格控制能够实现。

每个卡盘致动器可包括致动器输出端和位于致动器输出端与卡盘驱动构件之间的杠杆布置结构。与使用致动器输出端直接控制位置相比，杠杆布置结构能够实现定位准确度的提高和增加的刚度。

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。

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。

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。

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。

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。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。

卡盘可包括一组位置传感器，用于测量从卡盘的表面到第一承载件的距离。这些位置传感器能够实现卡盘致动器的自动控制。

该装置可进一步包括围绕卡盘外侧的印模降落环(或更一般地，印模降落设备)，其中印模降落环用于在柔性印模的区域之外面对第一承载件。印模降落环为柔性印模的衬底提供支撑。例如，柔性印模包括玻璃衬底和在玻璃衬底的中心区域上的橡胶印模区域。即使柔性印模有两个不同高度的区域，印模降落环也能使柔性印模上出现相同的加工间隙。

第二承载件可包括一组位置传感器，用于测量从印模降落环到第一承载件的距离。这些位置传感器能够使印模降落环的位置得到控制，例如，考虑到不同的印模厚度，以及柔性印模的不同高度轮廓。

该装置可进一步包括一组降落环致动器，每个致动器具有比第一行程小的第三行程，用于在垂直于第二承载件的平面的方向上相对于主框架平移印模降落环的一部分。因此，用于移动印模降落环的致动器也可被集成到第二承载件中。

本发明还提供了一种用于上述的压印装置中的卡盘，其中卡盘包括空心圆柱形体，该空心圆柱形体具有顶面和底面，以及位于顶面和底面之间的格子布置结构。

附图说明

本发明的实施例将参照示意性附图以非限制性示例的方式更详细地进行描述：

图1绘示了压印装置；

图2绘示了图1中的压印装置的一部分的示例；

图3绘示了使用图1的压印装置的压印循环；

图4绘示了使用图1的压印装置的释放循环；

图5示出卡盘操纵器的设计；

图6示出了包含各种设计特征的压印装置；

图7以平面图示出了(安装在主框架上的)子框架；

图8示出了卡盘的示例；

图9示出了卡盘的多个部分的两个横截面，该两个横截面示出了卡盘的顶面和底面以及顶面和底面中的加热水或冷却水的通道布置结构；

图10示出了整个卡盘的横截面；

图11示出了位于上面或下面内以限定通道布置结构的一组脊状件；

图12示出了卡盘的底面的下侧；

图13示出了用于与卡盘一起使用的接口板；

图14示出了用于凹槽板的驱动布置结构；

图15示出了用作卡盘致动器的短行程致动器的设计；

图16从不同角度示出了图15的致动器中使用的驱动元件；

图17示出了印模降落环是如何使用的；

图18示出了印模降落环适配器的第一用途；

图19示出了印模降落环适配器的第二用途；

图20示出使用第二印模降落环的示例；以及

图21示出了适用于使用具有两种厚度的印模降落环压印相对较厚的200mm的晶片的示例；以及

图22被用于解释半自动印模装载过程。

具体实施方式

附图未按比例绘制。在全部附图中相同的附图标记被用于指示相同或相似的部件。

本发明提供了一种压印装置，其包括用于承载柔性印模的第一承载件和能够相对于第一承载件移动并被配置成承载具有抗蚀剂层的衬底的第二承载件。第二承载件包括卡盘，该卡盘包括空心圆柱形体，该空心圆柱形体具有顶面和底面以及位于顶面和底面之间的格子布置结构。卡盘在保持了用于保持均匀的压印间隙所需的刚度的同时具有减少的热质量。

在描述本发明之前，首先将参照图1至图4描述EP 3126909A和WO2020/0099265中公开的装置和方法，然后将描述体现了本发明的该装置的改变。

图1绘示了压印装置100。压印装置100可以是SCIL压印装置或可被用于将压印图案从(柔性)印模转移到衬底上的任何其他合适的压印装置。

压印装置100通常包括作为第一承载件102的一部分的第一保持件(例如凹槽板)，第一保持件用于保持包括由突起106之间的凹陷部限定的压印图案的柔性印模104。在第一承载件内，保持件安装在框架(未示出)中。柔性印模104和压印图案106可以用任何合适的材料(例如合适的(合成)橡胶材料，如聚硅氧烷基材料，例如聚二甲基硅氧烷(PDMS))来实现。橡胶层可应用于柔性印模板(未单独示出，并由例如玻璃、塑料或金属制成)。压印图案的特征尺寸可以是任何合适的尺寸，并且优选的是微米级或纳米级图案，也就是，具有特征尺寸小到10纳米大到超过1毫米并且特征的高宽比(竖直尺寸除以横向尺寸)可以是8或更高的图案。然而，应当理解的是，也可以设想到其他特征尺寸，而且本发明同样可应用于具有较小高宽比的转移图案。例如，本发明的至少一些实施例适用于高宽比在0.001到10之间的转移压印图案。

为此，第一承载件102通常包括多个印模接合元件112，这些印模接合元件可以布置成阵列或网格(例如，参见图2)。这些印模接合元件112通常被布置成用于在第一配置方式中将柔性印模106的一部分拉向第一承载件102，并在第二配置方式中将柔性印模的一部分推离第一承载件102。此类元件可被称为印模致动器。在下面的详细描述中，印模接合元件112由可在欠压(真空)和过压之间切换以便相应地提供第一配置方式和第二配置方式的孔来实现。也可以使用其他致动器，例如电磁致动器。

孔112可以具有任何合适的形状。例如，孔112可以是凹槽形，且凹槽基本上在第一承载件102的整个长度上延伸；或者孔112可以是圆形，且孔112限定了二维网格，如图2所示。对于技术人员来说，其他合适的形状也是明显的。例如，凹槽形的孔112适用于柔性印模的压印方向和释放方向相同或彼此相反的情况。例如，图2所示的圆形的孔112形成的二维网格尤其适用于柔性印模104的压印方向和释放方向相互不同的情况，这稍后将详细解释。

每个孔112包括阀114，该阀可使孔112在通过第一通道140(被称为“过压通道”)提供的过压源和通过第二通道150(从此处开始被称为欠压通道)提供的欠压源(例如真空泵或处于低压的空气储罐)之间切换。每个阀114和欠压通道150之间的连接由实线示出，而每个阀114和过压通道140之间的连接由虚线示出。欠压可在低于环境约500mBar至900mBar下提供，更优选的是在低于环境约0.7至0.8Bar下提供，即在绝对值为约200mBar至300mBar下提供。

相应的阀114通常由处理元件(例如处理器)160控制，处理元件可以采用任何合适的形状或形式。处理元件160通常执行计算机程序代码，该计算机程序代码指示处理元件160在压印过程期间如何控制阀114和第一承载件102，这稍后将详细解释。

柔性印模104可以通过将孔112切换到欠压状态而被附着到第一承载件102上。例如，可以在柔性印模104的边缘部分提供附加的附着装置。例如，这种附着装置可以包括将柔性印模104的边缘夹在第一承载件102上的夹具，但应理解的是至少在一些示例中没有使用附加的附着装置。

压印装置100进一步包括用于承载待压印的衬底180的第二保持件(也被称为第二承载件)170。

例如，第二承载件170包括铝卡盘或不锈钢卡盘。使用微米主轴致动卡盘进行粗调。卡盘由板环绕，该板用作印模降落设备或环，其功能将在下文描述。该设备可以由铝、不锈钢或其他固体材料制成。

卡盘内部的水通道被用于加热和冷却卡盘，以控制基于热量的抗蚀剂层的固化。

可以使用任何合适的衬底180，例如任何合适的半导体衬底，例如硅衬底、绝缘体上硅衬底、硅锗衬底。为此，衬底180可承载抗蚀剂层182，抗蚀剂层可以是任何合适的材料。例如，抗蚀剂层182可包括可凝固(固化)以将压印图案106固定在抗蚀剂层182中的可固化材料。在示例中，抗蚀剂层182包括溶胶-凝胶材料。WO 2009/141774 A1中公开了这种材料的合适示例，但应理解的是，可以使用任何合适的抗蚀剂材料。合适的抗蚀剂材料的另外的示例例如可在US2004/0261981 A1、WO 2005/101466 A2、US 2005/0230882A1、US2004/0264019中以及在非专利出版物《Advanced Material》(1998，Vol.10(8)，第571页)中找到。

第一承载件102由处理元件160控制。为此，压印装置100进一步包括用于在处理元件160的控制下将第一承载件102相对于第二承载件170定位和重新定位(包括在由三个直角坐标X、Y、Z所表示的三维空间中定位和重新定位)的装置。此外，还可提供使用平移和定向两者横向地(沿平行于第二承载件170的方向)和竖向地(沿垂直于第二承载件170的方向)调整相对位置的装置。在本示例中，该装置包括在处理元件160的控制下的自动位移装置。例如，自动位移装置可包括提供用于精确控制第一承载件102相对于第二承载件170的相对XYZ位置和取向的机械或电气反馈机制的机械或电气单元。这种位移装置本身是已知的，并因此仅为简洁起见不进一步详细描述。

可选地，第二承载件170还可由处理元件160以类似于用于第一承载件102的上述控制装置的方式进行控制，以增加压印装置100的自由度。然而，提供具有静止或固定的第二承载件170的压印装置100也同样可行。

第一承载件102通过间隙190与第二承载件170分隔开，间隙的尺寸可由处理元件160控制，例如通过接合用于将第一承载件102相对于第二承载件170定位和重新定位的装置来控制。在具体的示例中，处理元件160可被编程为在压印步骤和释放步骤之间改变间隙尺寸。具体来说，处理元件160可被编程为在压印步骤完成后(以及在使抗蚀剂层182显影之后)增大间隙尺寸，因为增大间隙尺寸可有助于将压印图案106从已显影的抗蚀剂层182中释放。

过压通道140可包括在处理元件160的控制下的压力调节器192。这利于在压印或释放步骤期间改变过压。

压印装置100可具有用户界面，例如，包括至少一个指令输入设备(例如键盘、鼠标、轨迹球等)的用户终端，以便允许用户根据所期望的压印过程来配置压印装置100。应理解的是，可以使用任何合适的用户界面。

如上文所提到的，处理元件160被布置为控制第一承载件102、阀114和/或压力调节器142。为此，压印装置100进一步包括计算机可读数据存储介质(未示出)，例如存储设备，如闪存、RAM或ROM、固态盘、磁盘等。数据存储介质包括由处理元件160执行的计算机程序代码，该计算机程序代码使处理元件160实施压印方法的各个步骤。数据存储介质可以位于压印装置100的任何合适位置。数据存储介质可被集成到处理元件160上，或者可以是可由处理元件160以任何适当方式访问的分立部件，例如，通过数据通信总线或处理元件160与数据存储介质之间的点对点连接。

使用压印装置100的通常的压印过程如下。例如，通过切换阀114使得孔112连接到欠压通道150(该通道可以连接到提供欠压的源，例如真空泵)，将包括压印图案106的柔性印模104附加到第一承载件102上。随后，将第一承载件102定位在承载着涂覆有抗蚀剂层182的衬底180的第二承载件170上，使得压印图案106面向抗蚀剂层182。第一承载件102通常相对于第二承载件170定位，使得第一承载件102和第二承载件170之间存在间隙190，该间隙190可由压印装置100的用户限定，以确保压印期间柔性印模104和衬底180之间的良好的共形接触。间隙190可以在任何合适的范围内选择；例如，在压印图案106为纳米级图案的通常的SCIL工艺中，间隙190可以在10-500μm的范围内选择，优选地在20-200μm的范围内选择，更优选地在10-100μm的范围内选择。

在将第一承载件102相对于第二承载件170定位后，压印过程进行压印步骤，其中柔性印模104和衬底180之间形成接触区域，该接触区域逐渐扩展，直到整个旨在用于接触衬底180的压印图案106与该衬底接触。

图3示出了压印过程。仅为清晰起见，图3中省略了压印图案106。

从图3的上图(pane)中可以看到，通过在过压通道140上在水平箭头200的方向将选定的孔112单独地从欠压切换到过压，在柔性印模104和衬底180之间形成初始接触区域194。在图3中，为了清晰的原因，只示出了阀114与相应的通道140和150之间的选定的连接。这使柔性印模104的一部分离开第一承载件102朝向第二承载件170凸起，以便在柔性印模104和第二承载件170(包括承载着抗蚀剂层182的衬底180)之间形成接触区域194。在第一承载件102和柔性印模104之间形成空间196。

如图3的下图所示，通常通过控制下一个孔112的阀114，周期性地将下一个孔112从欠压切换到过压而使接触区域194的接触前沿沿上述箭头方向移动，来扩展接触区域194。此过程重复进行，直到在衬底180的整个预期区域建立接触区域194，即压印图案106的部分已与抗蚀剂层182接触。接触区域194的扩展的速率通常由下一个孔112切换到过压的速率以及间隙190来确定。例如，印模未与第一承载件102或衬底180接触的相关的桥宽度(bridge width)W可被选择为在10mm到50mm之间。

一旦在压印图案106和衬底180之间已建立了所期望的接触区域194，抗蚀剂层182随后就被以任何合适的方式(例如暴露在诸如UV或可见光、热等的外部刺激下)显影(例如固化)。这使抗蚀剂层182凝固，从而将压印图案106固定在已显影的抗蚀剂层182中。

在此阶段，可以调整间隙190，即增加间隙，以便缩短其中压印图案106被从已显影的抗蚀剂层182中释放出来的释放步骤的持续时间。并非所有的间隙设置便利于印模的自动释放。取决于压印图案106和抗蚀剂层182的类型，印模104可以通过相对较大的接触区域194以及力附接到压印的已显影的抗蚀剂层182上。对于更大的间隙190，可产生的释放力更大。例如，如果间隙190被设置为50微米，则印模104可能无法从已显影的抗蚀剂层182中释放，但如果间隙为100微米，则可以释放。

图4被用来示出印模是如何释放的。在释放步骤期间，通过处理元件160控制相应的阀114将单独的孔112从过压通道140切换到欠压通道(真空)150，这使得柔性印模104上移，即柔性印模104从显影的抗蚀剂层182上剥离，从而密封真空并使桥长度W缩短一个孔距。这增加了接触区域194上的力，而随着更多的孔112切换到欠压状态以使接触区域194的接触前沿水平箭头210的方向移位，如图4的下图所示，桥进一步缩短。桥被缩短，直到该力等于柔性印模104的压印图案106从由第二承载件170承载的衬底180上的已显影的抗蚀剂层182中释放的释放力。然后通过释放印模来放松。对于较大的间隙190，垂直于衬底晶片的力较大，从而使印模的释放变得容易。此外，由较大的间隙190所产生的较长的桥长度允许在印模104的一部分与将柔性印模104保持就位的第一承载件102的孔112(例如与柔性印模104的外边缘接触的孔112)之间失去真空密封之前施加更大的力。

需要注意的是，在印模从凝固的抗蚀剂层中释放期间，柔性印模104与释放印模所需的力处于平衡状态。只有在柔性印模104的具有与孔到孔的距离相当的尺寸的一部分(通常情况下)已被释放出来之后，下一个孔112才能切换到欠压状态(例如真空)。因此，柔性印模104从衬底180释放的速率也将由间隙设置来确定。例如，如果使用50微米和100微米的间隙可以释放柔性印模104，则100微米的间隙的释放速度将高于50微米的间隙的释放速度，使得处理元件160可以应用更高的释放速率(即沿由水平线指示的方向将单独的孔112切换到欠压的速率)，即周期性地将相应的阀114切换到欠压通道150。为了使整个压印过程达到最高产量，用于压印步骤的间隙190的设置可以不同于图4所示的释放步骤期间的最佳印模释放所需的间隙190。

EP 3126909A和WO 2020/0099265公开了已知的压印过程的更多细节。

如上文所提到，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。这就导致增加所需的加工力(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)。为了在加工负载期间保持所需的压印间隙变化(例如5-10μm)，简单地放大现有设计是不可行的。尤其是，第二承载件170(其包括卡盘和支撑卡盘框架)将不具有足够的刚度

尤其是，通过卡盘框架和凹槽板之间的联接实现的传统C型框架设计将因加工负载而弯曲。弯曲会导致压印间隙的较大变化。这显著降低了压印过程的质量。

卡盘框架在加热期间也可能翘曲。虽然在较小程度的情况下一些翘曲是允许的，但冷却到室温后的翘曲是不能接受的。

卡盘框架还具有很大的热质量，这导致加热和冷却时间很长。当尺寸扩大时，横跨整个卡盘的热温度梯度也会过高。

因此，存在利用更大面积的卡盘和凹槽板(例如直径300毫米)来控制压印间隙同时仍允许简单地装载印模和晶片的需要。例如，这就要求相对于凹槽板(即第一承载件102)对卡盘进行更长距离的操纵。对于较大的卡盘，现有设计很难以能够实现足够的刚度以确保整个卡盘区域的间隙控制的公差来制造。

本发明的第一方面涉及卡盘操纵器。

图5示出了卡盘操纵器的设计。

示出了由印模降落环502环绕的卡盘500。卡盘500包括卡盘框架504。卡盘框架的位置可通过微米调整螺钉506进行调整。

卡盘的Z轴位置控制由单个Z平台致动器510来控制。

本发明的第一方面提供了一种双部件框架卡盘操纵器。

图6示出了整个系统，该系统包括子框架600，卡盘500和印模降落环502安装在子框架600上。卡盘500由子框架600保持，并使用一组三个短行程操纵器620相对于子框架600进行操纵，下文进一步讨论。三个短行程操纵器620(即，“卡盘致动器”)围绕卡盘500成角度地间隔开。

子框架600可被视为第二承载件的主要结构部分，并因此可被视为等同于图1中的支撑件170。

在本示例中，卡盘被设计成保持200mm的晶片或300mm的晶片。例如，卡盘具有围绕200mm直径的外侧的溢出通道，和围绕300mm直径的外侧的另一溢出通道。

子框架600可以是螺栓组件，但也可以是焊接或3D打印结构。子框架600(包括卡盘)被作为安装到主框架610上的子组件进行操纵。主框架610使用长行程驱动器640(“主致动器”)相对于固定世界(fixed world)(即基准框架630)进行操纵。使用主致动器640的操纵允许长距离的卡盘操纵(例如50mm或更大，例如在50mm至250mm之间)，以便装载印模和/或晶片或维修卡盘的部件。此外，主致动器640将子框架600刚性地固定(即压)到凹槽板(即作为第一承载件102的一部分)，尤其是抵靠在保持凹槽板102和框架103的凹槽板保持件612上，使得卡盘可以相对于凹槽板102进行短行程操纵以控制压印间隙。短行程可为5mm左右或更短，例如50μm或更短。

同时，子框架600和卡盘500的子组件通过缓冲弹簧布置结构662朝向凹槽板偏压，下文讨论。这样允许导致在子框架600相对于凹槽板的相对方向上产生误差的部件的设计缺陷。源于移动的误差也能被补偿。

图6示出了子框架600具有一组接触缓冲器670，通过该一组接触缓冲器，子框架600被压靠在凹槽板保持件612上。这在下文进一步讨论。下文还更详细地讨论三个卡盘致动器620。它们位于三角形(优选的是等边三角形)的拐角处，并且三角形框架限定了支撑卡盘500的子框架600。每个卡盘致动器都包括在下文讨论的杠杆布置结构621。

子框架600内的三个独立致动器和相关的杠杆布置结构支撑卡盘。以这种方式，压印间隙在Z轴方向上以及围绕X轴和Y轴的旋转方向(例如达到+/-1μm)是自动可调整的。如下文将示出的，用于卡盘的支撑件是使用无空隙和无摩擦的挠曲(flexure)机构形成的。

子框架内还有用于支撑印模降落环(即降落环致动器)的三个独立的致动器和杠杆。它们用于在Z轴方向上平移印模降落环的一部分。

因此，印模降落环相对于卡盘的位置也在Z轴方向以及围绕X轴和Y轴的旋转方向(达到+/-1μm)也是自动可调整的。由于印模降落环接触到印模的玻璃载板，因此这能够调整印模的厚度和/或印模厚度的任何锥度。

在附图中上述的设置允许严格控制压印间隙以及印模表面相对于卡盘表面的相关楔形取向，同时卡盘的加载长行程操纵仍然可行。

注意的是，印模表面相对于卡盘表面的平面内(XY)对准，即印模表面相对于卡盘表面在X轴和/或Y轴方向的平移和/或Z轴旋转，是通过凹槽板102相对于其保持件612的操纵来实现的。凹槽板102具有凹槽板框架103，该凹槽板框架由三个线性致动器驱动(下文进一步示出)，并且凹槽板框架通过空气轴承884由凹槽板支撑件621支撑。这在下文进一步描述。凹槽板对准与间隙(Z轴方向)对准是分开的。

单独的长行程(主)和短行程(卡盘)致动器的使用在Z轴方向上为卡盘建立了非常刚性的支撑。

三个距离传感器被用于测量(和校准)卡盘的顶部与印模的玻璃板(即凹槽板)之间的距离。三个距离(及位置)传感器还被用于测量(和校准)印模降落环的顶部与印模的玻璃板之间的距离。这些传感器能够自动控制卡盘致动器和降落环致动器，而不需要手动调整。

图7示出了子框架600的平面图。

子框架600表现为刚体，其在内部处理加工力。子框架600是围绕卡盘延伸的结构，例如环602，但可以是多边形。

子框架600是刚性的，并且保持卡盘500和印模降落环502。降落环致动器620a位于印模降落环502和子框架600之间，而卡盘致动器620b位于卡盘和子框架600之间。致动器可以在Z轴方向(例如，垂直于卡盘的顶面)上相对于子框架600独立地平移卡盘/印模降落环的三个边缘。这样允许对整个卡盘区域和印模降落环502进行最终的间隙控制。

固定还被用于确保卡盘和子框架600的热中心在均匀膨胀期间保持在适当位置。固定限定了卡盘和子框架600之间的联接。它们具有足够的空隙，以允许两个部件之间的差异化的热膨胀，但一旦形成了上述的运动耦合器，这种空隙就不允许任何相对移动。

回到图6，子框架600附接到主框架610(在本例中，子框架600搁置在主框架610上)。主框架610可滑动地支撑在基准框架630(外部世界)上。主致动器640位于主框架610和基准框架630之间，以相对于基准框架630操纵主框架630(以及子框架600和卡盘)。

凹槽板支撑件612和凹槽板102也附接到基准框架630上。

子框架600与主框架610的附接在三个位置处有弹簧缓冲。图6示出了两个弹簧布置结构662。虽然未示出，但弹簧布置结构662可包括较大直径的外缓冲弹簧和较小直径的内缓冲弹簧(不可见)。缓冲弹簧用于补偿对准误差，同时提供压力。它们在子框架600和凹槽板102之间形成刚性耦合。

如上文所提到的，子框架600在其顶表面(与搁置在主框架610上的一侧相反)处具有三个(上半部为球形且具有圆形基部)接触缓冲器670。当压印机处于压印阶段时，这些接触缓冲器用于(在运动耦合器位置处)将子框架600压靠在凹槽板保持件上。

在装载晶片或印模时，缓冲器670被断开，因为此时可通过使用主致动器640操纵主框架610将子框架600从凹槽板上降下。这种按压是刚性的，以至于凹槽板保持件和子框架600实际上成为一个刚性的部件。子框架600和主框架610之间的弹簧加载连接件662确保了凹槽板和子框架600之间的(以任何原因造成的)任何对准误差都能通过这些连接件得到补偿。弹簧布置结构662将子框架600推靠在凹槽板保持件上。

以这种方式，间隙控制独立于主框架610和基准框架630中的不稳定性，因为间隙控制仅依赖于作为单个部件运作的凹槽板和子框架600的组合体。

子框架600和凹槽板保持件之间的运动耦合器可以作为替代而基于球和凹槽，而不是具有平面的凸出部。

子框架600通过位于区域666内的三个销钉和三个槽安装在主框架610上。

槽被以0°、120°和240°的角定位。销钉和槽具有几微米的空隙。然而，由于由缓冲器670提供的运动耦合器内的高摩擦力，这种空隙不会在压印过程期间造成任何移动。对准电机所能产生的力远小于运动耦合器内的摩擦力。

如上文所提到的，弹簧布置结构662中的每一个具有位于较大直径的弹簧662中的每一个内的较小直径的内弹簧664，用于自动机械过载保护。双弹簧设计是可选的。在正常加工期间，主致动器(长行程驱动器)在高速下运转。碰撞的冲击可能严重损害凹槽板。如果卡盘上有不属于该处的物质，或例如使用了过厚的晶片，则可能发生碰撞。

弹簧布置结构意味着在子框架600的每个拐角处通过两个串联的弹簧将子框架600压到运动耦合器上。该两个弹簧具有不同的力特性。首先，只有较弱的弹簧被用于提升子框架600。在接触到运动学支架后，较硬的弹簧将子框架600推靠在运动学支架上。这种两步法提供了必要的时间以使主致动器的主轴驱动马达减速。

如上文解释的，卡盘致动器620提供Z轴位置(即垂直于衬底和印模的平面)。三个位置处的Z轴定位提供了3个自由度(“DOF”)，即可以控制Z轴平移和围绕X轴和Y轴的旋转。

凹槽板具有平面内定位控制功能，并提供X轴和Y轴平移，以及可提供围绕Z轴的旋转。因此，利用保持承载件的所期望的刚度的简单结构就能实现6个DOF的位置调整。位置控制在凹槽板和卡盘之间分开进行。

在上述设计中，基准框架630和/或主(长行程)致动器的偏转将不会对压印间隙产生任何影响。尤其是，子框架600通过接触缓冲器670与主制动器分离。以这种方式，就建立了力路径和位置路径的分离。

上述示例使用了单独的卡盘致动器以便相对于子框架600和用于移动凹槽板的致动器来移动卡盘。作为替代，卡盘可以由子框架600内的六脚架(hexapod)支撑。六脚架将取代卡盘的三个卡盘致动器620。六脚架可在六个轴上移动。所谓的X轴和Y轴的平移以及围绕Z轴的旋转的叠加对准(用于印模到晶片的调整)，在上述设计中是通过移动凹槽板保持件612(或图14中的888)中的凹槽板102和103来实现的，凹槽板保持件612或888起到对准站的作用(见图14)。利用六脚架，这也可以通过移动具有6个DOF的卡盘来实现。然而，这可能会引入实现足够准确的叠加对准以及卡盘支撑件的足够的Z轴刚度的附加困难。六脚架将还会导致较低的刚度和较低的准确对准能力，但它可以简化模块使得制造和开发成本可以降低。这样就不需要线性致动器、空气轴承、短行程操纵器或用于凹槽的柔性软管。

作为用于安装子框架600的销钉和槽666的替代方案，也可以使用挠曲结构，诸如折叠板挠曲结构。

如图所示的布置结构能够自动调整卡盘的倾斜度以便围绕X轴和Y轴旋转。在一些设计中，印模降落环相对于卡盘的位置还可以使用位置感测来自动调整。楔形补偿(即印模的平行度误差)也是可行的。

本发明的第二方面涉及卡盘的设计，同样是为了实现上文讨论的尺寸增大。

图8示出了卡盘500。上图示出了显示了顶部的透视图，而下图示出了部分切开的透视图以示出内部结构。卡盘500具有用于接收晶片的平坦顶面。其被设计为接收200mm直径的晶片或300mm直径的晶片。真空开口800位于晶片的外围的大致位置。这些真空开口用于夹持晶片。在真空开口800的径向外侧有用于收集在压印步骤期间可能发生的抗蚀剂的溢出的环形溢出凹槽801。溢出凹槽801防止了在晶片的顶部处的湿的抗蚀剂污染卡盘。如果抗蚀剂没有接触到卡盘500，则它将不粘在卡盘500上。

顶面也具有开口802，该开口能够让提升销钉通过以将晶片放下在卡盘500上和将晶片从卡盘500上提起。

卡盘500被形成为空心结构。这使其具有较低的热质量，同时还具有较大的厚度，以提供所需的刚度。卡盘500通常为圆柱形。安装点810围绕外围形成，并与卡盘致动器620接合。在这些安装点中的每一个上还有用于测量与凹槽板之间的间距的传感器812。

在顶面和底面之间限定了空心格子结构。这些顶面和底面包括用于温度控制的水通道布置结构。相同的温度控制被提供给顶面和底面以提供对称性并防止屈曲。例如，结构和水道布局可以相同。

例如，水通道布置结构覆盖卡盘的整个区域。顶面的温度控制用于晶片的加热和冷却，并因此也用于在晶片上设置的抗蚀剂层。

在顶面和底面之间的空心区域内有格子结构814以提供刚度和硬度。因此，有具有内部的格子结构的夹层设计，以便提供所期望的刚度。例如，格子结构是立方格子(简单立方，或体心立方或面心立方)或六边形格子。选择单格尺寸和梁尺寸以提供所需的刚度。

用于水通道的连接件(例如，一组进水口和单个出水口)以及真空连接件都设置于卡盘的底面。

例如，卡盘500被设计成通过用于金属3D打印的粉末床熔融技术来制造。它由不锈钢制成。在3D打印和去除粉末后，利用铣床进行精加工。最后利用研磨过程，满足了顶面所需的5μm的平整度。

图9更详细地示出了内部结构。图9的顶部部分是示出了分别包围通道布置结构的顶面820和底面830的横截面。例如，面中的每一个的厚度是5mm，并在上面具有1.5mm的表层，在下面具有2mm的水层。

例如，卡盘的总厚度在40mm到100mm厚之间。

示出了两个真空开口800以及溢出通道801。还示出了两个对准销槽802。

图9的底部部分是另一个横截面，以便示出如何将加热水(例如60至70度)或冷却水(例如20度)供应到顶面和底面的通道布置结构中。示出了一个供水管840。例如，有六个这样的供水管围绕卡盘的外围。

供水管840在其基部开口与底面830内的通道布置结构相通，并且在底面830和顶面820之间还具有导管842，该导管在顶面820内的通道布置结构处终止。

顶面和底面820和830包围其相应的通道布置结构。卡盘的中心格子区域被密封以避免水供应。

导管842具有波纹管结构，使得导管中的轴向应力可以通过导管的变形来补偿，而不会引起卡盘的周围部件的变形(这可能导致平整度下降)。然而，导管的波纹管是卡盘结构的整体一部分。

例如，卡盘具有位于卡盘的中心处的单个出水管，用于收集通过通道布置结构后的水。

图10示出了整个卡盘的横截面。该图示出了在中心的出水管844也具有与图9所示相同的波纹管设计。

图11示出了在上面或下面内以限定通道布置结构的一组脊状件850。因此，它显示的是顶部通道布置结构或底部通道布置结构的开放区域(opened-up area)。上图为平面图而下图为透视图，以示出脊状件和突出部的三维性质。六个流体入口管840围绕外围间隔开，其中的两个的位置在图11中示出，而单个流体出口管844在中心处示出。脊状件850意味着水必须沿着从流体入口管的位置到流体出口管的蜿蜒的路径，该路径具有圆周路径部分和径向路径部分。脊状件850形成一组不连续的环形路径，而一个环形路径中的间隙相对于相邻路径中的间隙错开，以限定蜿蜒的路径。除了起到坝作用的脊状件外，环形路径周围还有支柱852，其用作支撑表层以保持平整，并且附加的或替代性地可增加湍流。

这种设计提供了由多个水的混合位置引起的覆盖卡盘的整个区域的水温分布均匀。

用于供应水、移除水的连接件和真空连接件都位于卡盘的底面处(下方)。这就为卡盘周围的可移动的印模降落环留出了空间。

底面还可附加地安装热传感器。因此，可以有传感器来测量顶部表面和底部表面的温度。

图12示出了底面的下侧，并示出了外围周围的进水连接件860、中心出水连接件862、真空连接件VAC1和VAC2以及腔体连接件CAV1至CAV6。

这些腔体连接件通向卡盘表面的不同位置的开口，并且它们与压力源连接以便施加欠压或过压。

这些腔体被用于实现在晶片的两侧进行印刷。在第一侧印刷完后，图案不应被触碰，并且尤其是一旦翻转后则不应被压在平坦的表面上。

为实现双面印刷，可在卡盘上设置如图13所示的接口板870。接口板是金属板或铝板，其可移除地定位在卡盘的顶部上。图13以透视图(上图)和横截面图(下图)示出了在卡盘500上的接口板的示例。

接口板870具有开口872形成的网格，使得当印刷好的晶片180放置在接口板870上时(第一已印刷侧面向下)，晶片的印刷区域(将被切割成单独的产品)与开口对准，而接口板870的网格线874位于晶片的非图案化区域的上方(与之对准)。

从图13的横截面中可以看出，这些开口可以延伸直接穿过接口板870(例如872a)，或者它们可以具有偏移的形状(例如872b)。需要有足够的深度来接收印刷好的衬底层，使得表面不被接触。开口872到板的面向卡盘的一侧的延伸部被布置成使得当板附接到卡盘时，开口与卡盘内的压力线873一致。

通过提供穿过卡盘500到开口872的压力线873，可以与印刷过程同步控制腔体(开口)中的压力。尤其是，通过在印模的印刷凸起出现时提供正压，在印刷过程期间通过压力线使用反压力来支撑晶片以对抗印刷凸起的压力，而不是使用固体卡盘表面。如果印刷凸起沿箭头876方向前进，则可依次向开口872的第一列C1至第四列C4施加支撑压力。因此，例如图16中的接口板使用了四个腔体(开口)连接件。然而，也可以有更多列独立可操作的腔体，图12确实示出了在卡盘的底部的六个可独立操作的腔体连接件CAV1至CAV6。腔体连接件通过压力线873通向卡盘中的开口，而卡盘中的开口位于开口872内。如果不施加正压，则可以向这些开口(由晶片在接口板的顶侧将其封闭的)施加欠压。提供的欠压有助于通过夹持效应将晶片附着到接口板上，并将接口板附着到卡盘上。

例如，接口板870是1mm厚的不锈钢板，并优选地通过化学蚀刻形成一组切口。为了将接口板安装在卡盘上，接口板例如具有滑动到卡盘500的接收销钉上的一组(例如3个)开口。接口板上还具有用于开口872之间的区域的真空凹槽878。腔体之间和周围的真空凹槽878将晶片夹持在腔体板上。

注意的是，接口板可以是卡盘的整体一部分。在这种情况下，接口板不能从卡盘上移除。

如上文所提到的，开口872防止已压印的结构与晶片支撑件接触。接口板还可以在任何所期望的位置支撑或夹持晶片。开口通过卡盘连接到加压空气和/或真空。接口板的底部的开口和通道将卡盘的供应与腔体相连。

接口板870具有低的热质量和高的热导率，使得它可以尽可能少地减缓印刷过程。接口板优选地由铝制成，但也可以使用诸如不锈钢等的其他材料。不锈钢具有比铝低的热导率(低的热导率是不那么优选的)，但由于板是薄的，因此可以使用这种较低的热导率。本领域技术人员将会知晓，如何在有关材料的热性能和几何设计之间取得平衡，以获得有用的板。

腔体板所需的平整度和平行度约为+/-5μm。对于不锈钢板，这可以通过使用蚀刻过程来实现，以便形成腔体。铣削导致在材料中产生应力，这种应力导致非自主变形。

接口板870为实施进一步的设计提供了更大的灵活性。卡盘500本身不能被更换以压印不同的设计。然而，可以针对每个印模设计来设计和制造单独的接口板870。

因此，在接口板870和卡盘500之间使用销钉和槽联接(例如，2个或更多个，优选是3个或更多个销钉和槽组合)防止了由于热膨胀造成的偏移，并且还可防止或减少翘曲。

现在将解释一些设计选项。

优选的是不锈钢板。对于不锈钢板，板的厚度优选地薄于2mm。与厚板相比，薄板具有低的热质量和高的热导率。薄板还具有较低的硬度，因此它可以很容易被弯曲。在真空力的作用下，薄板将自己与卡盘的平坦的顶部对准。薄板还能很好地实现从卡盘到腔体板的热转化。而且，还满足了可对压印间隙非常重要的平整度要求。此外，由于卡盘的短行程操纵器的范围(例如2毫米)，薄板也是优选的。

然而，板也不应太薄。这样真空通道就无法制做得足够深，从而导致过多的流动损失和不够强的真空。这样，将晶片保持在腔体板上的力将太小。腔体和凹槽可以通过化学蚀刻过程制作。

不锈钢具有比铝低得多的热导率。不过，不锈钢板将大约增加小于2秒钟的加热时间和2秒钟的冷却时间。

铝板是可行的，但是不那么优选的选项。对于铝接口板，铝具有比不锈钢更好的热导率和更低的热质量。因此，铝板可以制做得更厚，以实现更好的可制造性。无应力的铸铝仅在10mm及以上的厚度可用。由于原材料的轧制过程，普通铝板材料已经具有太多内应力。

在更厚的铝板的情况下，真空通道可以制做得足够深，从而产生足够的流量和足够强的真空来保持晶片。在这种情况下，无法通过化学蚀刻过程来制做腔体和凹槽。在使用铝的情况下进行化学蚀刻是不可行的。替代性的铣削则会在材料中产生应力。这会导致非自主变形。可使用无张力退火。

较厚的铝板会比薄的不锈钢板更刚硬。然而，它将不会将自己与卡盘的平坦顶部对准。这会导致在卡盘和腔体板之间的间隙，因而造成真空泄漏，从而导致没有真空将腔体板保持在卡盘上。此外，这种间隙会减少腔体板和卡盘之间的热传递，因此降低了在该装置的使用期间的加热和冷却速率。

然而，很难利用铝板提供从卡盘到腔体板的所期望的热转化，并且很难满足平整度要求，而平整度要求对于控制压印间隙非常重要。由于卡盘的短行程操纵器，较厚的板也不是优选的。然而，在只具有一个Z平台的印刷机中，可以使用较厚的板。

如上文所提到的，短行程操纵器(即卡盘致动器620)是本发明的设计的另一方面。

短行程操纵器的同样设计可被用作卡盘和印模降落环的刚性支撑件和驱动布置结构。当与上文解释的凹槽板的定位相结合时，短行程操纵器被用于定位卡盘和具有6个自由度(即3个平移和3个旋转)的印模降落环。

卡盘、凹槽板和印模降落环各自必须利用6个自由度支撑并正确对准。

凹槽板可以以3个DOF移动(X轴的平移、Y轴的平移和围绕Z轴的旋转)，而另外3个是固定的(Z轴的平移和围绕X轴和Y轴的旋转)。

卡盘和印模降落环可以以3个DOF移动(Z轴的平移、围绕X轴和Y轴的旋转)，而另外3个是固定的(X轴的平移和Y轴的平移以及围绕Z轴旋转)。一个短行程操纵器支持2个DOF(Z轴的平移和固定的X轴平移)。

操纵器被用于卡盘和印模降落环的在Z轴方向上以及围绕X轴和Y轴的旋转的微调。如将在下文进一步描述的，卡盘致动器还被用于力测量和冲击吸收。

因此，印模和晶片之间6个DOF的对准和操纵由两个独立的对准系统实现：

(i)从印模到晶片的叠加对准；沿X轴和Y轴的平移以及围绕Z轴的旋转由凹槽板对准(即印模对准)实施。

(ii)压印间隙的调整；沿Z轴的平移以及围绕X轴和Y轴的旋转由3个短行程操纵器(提供卡盘的支撑)实施。

对于晶片的双面压印(如上所述)，除了控制压印间隙外，叠加对准也至关重要。叠加对准规范要求非常高的位置准确度。无摩擦和无滞后的叠加对准至关重要。还需要在水平面上覆盖较大的对准范围，例如高达5mm甚至高达15mm的线性移动。压电步进驱动器的允许的力也受到限制，例如最大为50N。

控制压印间隙是通过上述的两级卡盘支撑件实现的。对于叠加对准，使用了在印模上的两个标记和在晶片上的两个标记。凹槽板的顶部的照相系统测量这四个标记的坐标。为此目的，凹槽板是透明的。晶片上的标记和印模上的标记两者都需要对准照相系统的焦点(即在正确的高度)。

系统比较四个标记的坐标，并使用变换矩阵以计算三个短行程致动器的所期望的运动。为了达到更好的准确度，这个控制环路可以重复多次。

如上文所提到的，控制全部6个DOF的一种选项是只操纵卡盘。如上面所解释的，为此可使用六脚架。然而，符合要求的六脚架在商业上是不可用的。按照上述方式拆分对准功能可以满足该要求。

本发明的一个方面是使用包含可移动的凹槽板承载件612的对准平台。凹槽板承载件可通过在X轴和Y轴方向上的平移以及Z轴的旋转(Rz)进行定位，而不会产生任何摩擦或反向间隙。在所期望的5mm(或甚至15mm)的线性移动的水平面上，大的对准范围是可行的。

图14示出了凹槽板102的驱动布置结构(即作为第一承载件102的一部分)。该驱动布置结构起到对准平台的作用。凹槽板102具有凹槽板框架103，亦如图6所示其由三个线性致动器880驱动，每个线性致动器通过挠曲结构886与相关的一对空气轴承884相联接。虽然这是优选的构造，但这种相关本身并不必要。致动器也可以放置在不同的位置或角度，例如相对于彼此旋转三次120度以及相对于空气轴承旋转60度。这些致动器可被命名为“承载件致动器”，以区别于卡盘致动器和印模降落环致动器。气动阀终端882通过柔性气管与凹槽板联接，以提供上文所解释述的印刷压力。

凹槽板框架可沿X轴方向、Y轴方向和Z轴旋转(Rz)定位，而不会产生任何摩擦或反向间隙。

沿X轴和Y轴方向的平移以及围绕Z轴的旋转由三个致动器880建立。例如，线性致动器所需的力不超过50N。致动器被安装在固定世界(即基座888)上，并通过三个挠曲结构886连接到凹槽板框架103。这三个挠曲机构允许与制动器运动正交的侧向移动。侧向移动防止凹槽板框架103被过度约束。

一组三对空气轴承884被用于对准平台内的凹槽板框架103的Z、Rx和Ry固定。空气轴承被安装在固定世界888上。在三个拐角的每一个处，一组两个空气轴承884夹持凹槽板框架。一个空气轴承位于凹槽板框架的顶部，一个位于底部(如图6所示，但在图14中被示为单个单元)。凹槽板框架103被夹持在上下两个空气轴承之间，使得气压(在Z轴方向上)被平衡。三个拐角设置了固定的水平框架，而在该平面内的移动由每对空气轴承允许。例如，允许的移动约为10mm，并主要需要用于Rz调整。

在图6中可见，每对空气轴承中的一个空气轴承可使用弹簧机构进行预加载。这种预加载能够使空气间隙在所有情况下都保持恒定。空气间隙的高度是影响凹槽板支撑件的在Z方向上的刚度的主要因素。

框架103的位移坐标利用平移矩阵来计算。

使用时，通过操作提供Z轴定位的卡盘支撑件，将晶片的标记定位在正确的聚焦深度处。之后，即可实施水平对准。

请注意，6个空气轴承的替代方案是用于Z轴、Rx和Ry固定的一组(例如3或4个)折叠板弹簧。与空气轴承相比，折叠板弹簧的缺点是需要线性致动器的附加的力来移动凹槽板。板弹簧(例如折叠板弹簧)必须足够高、长和厚，以提供所需的在X轴方向、Y轴方向上的移动和围绕Z轴的旋转(Rz)以及凹槽板框架103的刚度，从而导致(例如凹槽板)致动器的更大的力的需求。

图15更详细地示出了用作卡盘致动器的短行程致动器620的设计。相同的致动器可被用于印模降落环，而传感器(如下所述)同样可被用于机器损害保护。

卡盘致动器包括驱动元件900(例如活塞)，该驱动元件驱动致动器末端902上下运动。致动器末端902的位置相对于连接件903处的子框架是固定的，并且如下文所述，在印刷期间，它与现实世界(即基准框架630)刚性联接，因此操作致动器会导致致动器输出端904以驱动耦合的形式上下移动。拉伸弹簧906将短行程致动器拉起。拉伸弹簧的顶部连接到销钉907，销钉907也连接到子框架。弹簧压缩变化与短行程操纵器的行程相同的距离。

拉伸弹簧906是可调整的，并可确保预加载操纵器无空隙。可通过调整弹簧的一端(例如，与销钉907相对的一端)的位置的螺纹管908进行调整。拉伸弹簧906的预张力限定了所允许的印模释放力。弹簧力越大，释放力就能越大。由于在下文讨论的集成式力传感器920上的有限的所允许的负载，因此弹簧的预张力不能过高。

致动器900包括杠杆布置结构，致动器输出端904在一端而卡盘驱动器910在另一端。枢轴点912沿着杠杆布置结构，且该枢轴点形成交叉的挠曲枢轴。杠杆布置结构的固定部分914连接到基准框架(例如子框架600)，杠杆布置结构的主体916是枢轴点912的围绕枢轴位置摇动的可移动部分。杠杆比被限定为枢轴点912和致动器输出端904之间的距离(d2)与枢轴点912和卡盘驱动器910之间的距离(d1)之比。杠杆比(d2:d1)例如为4:1。

杠杆(例如，杠杆比为4:1)确保了在卡盘驱动器910处提供的支撑的准确度是在没有杠杆布置结构的情况下的致动器900的4倍，在Z轴方向上的刚度是在没有杠杆布置结构的情况下的致动器900的16倍。因此，通过使用杠杆，可以更好地控制压印间隙。

力传感器920用于测量加工负载，并且其被集成在杠杆内部。这样可以更好地监测压印过程。力传感器920是刚度回路的一部分，并且力传感器与致动器串联放置。

杠杆的主体916由例如0.2毫米的凹槽930分割。由致动器的力在杠杆内部产生的力矩通过传感器920和凹口挠曲结构932无滞后地传递。本示例中的传感器基于d1:d3的比率(例如，30毫米对67.71毫米)测量0.443乘以负载的力。d3是从凹口挠曲结构932到力传感器的旋转臂长度。

连接件903、销钉907和固定部分914都连接到子框架600。然而，在使用过程中当子框架被压靠在凹槽板上时，子框架就会与基准框架刚性耦合(通过运动耦合器)。因此，子框架600通过运动耦合器670被推靠在部件612上。

力传感器920包括力传感器元件940，该元件通过压缩弹簧942抵靠分割部930上方的座部偏压。

该座部为传感器提供过载保护。通过预压缩的弹簧942将力传感器元件940推靠在座部上。如果传感器上的力超过例如250N，则座部将仅对抗弹簧的偏压移动。

只要力传感器元件在没有过度的力的情况下被推靠在座部上，过载保护将不会对刚度环路产生影响。

驱动元件900的致动器末端902由相对于基准框架固定的止挡件950限制。

止挡件950包括环，该环通过弹簧952被推靠在末端上。如果传感器上的力超过例如250N，则环可以对抗弹簧的偏压而移动。只要末端抵靠止挡件而弹簧没有被压缩，则弹簧就不对刚性环路具有影响。这样防止致动器的主轴受到冲击力而被损害。

力传感器和致动器以这种方式被保护以对抗由冲击造成的过载，例如，力传感器的负载应限制在-30至+300N之间，否则可能会损害传感器或致动器。

分割凹槽设计防止了传感器受到负力。在负力事件中，杠杆内部的分割凹槽会变宽，使得传感器将从其接触点升起。因此，作用力将为零。然而，由于受到冲击，正力可能高于300N，因此使用了上述的力限制布置结构。

力传感器还能检测到粘连的印模，并可被用于防止机器损害。

印模粘连是优选的检测到的问题。它发生在压印过程后的印模释放顺序不起作用时。当印模使用次数过多时就会出现这种情况。印模的橡胶浮雕部分将不再被从晶片上移除。

压印过程结束时，印模的支撑件(例如玻璃板或金属板)被真空保持抵靠在凹槽板上，而晶片被真空保持抵靠在卡盘上。此时，凹槽板、印模、晶片和卡盘形成一个整体。通常在压印和印模释放顺序之后，卡盘会下降，在这种情况下是通过卡盘致动器和主致动器来实现的。此时，卡盘将被抬起，而致动器失去接触。

在这种情况下，致动器末端902和止挡件950之间会产生间隙，例如，间隙的尺寸为2mm至8mm。如果卡盘突然掉落，则它会下降约0.5mm至2mm。这会在致动器上产生约5000N的冲击力的冲击。这种冲击将导致力传感器破坏和致动器的主轴被损坏。

升起卡盘是必须的，以保护凹槽板免受过大负载。主致动器640可很容易通过凹槽板上的印模产生过大的拉力。因此，通过检测到粘连的印模，可以停止主致动器。因此就可以保护凹槽板免受损坏。

图16示出了安装在杠杆和卡盘之间的卡盘驱动器910的端视图。在其宽度(例如垂直于Z轴)的中间具有交叉的挠曲结构960。这允许在卡盘驱动器的宽度方向上有一些旋转移动，例如，在所示示例中围绕Y轴方向的旋转。

这种运动的目的是在已经调整卡盘的倾斜度后，允许卡盘驱动器910采用正确的位置。

卡盘驱动器910包括缩短补偿板弹簧。

当杠杆围绕枢轴点912旋转时，从卡盘的中心看，杠杆的右侧(较短的一侧)会缩短。这种缩短是杠杆的寄生移动。投射到卡盘的平面上的长度被缩短，使得其变为其中/>是杠杆的旋转角度。杠杆布置结构对此进行了补偿，使得卡盘在X轴和Y轴方向的位置不会响应于Z轴方向上的位置的调整而改变。

这种设计允许三个卡盘致动器在杠杆的整个行程中单独移动。这使得每个致动器都能归零，并防止对卡盘的过度限制。

卡盘在X轴和Y轴方向(与晶片平行)上的力通过三个杠杆的交叉的挠曲结构912和960以及卡盘驱动器910来引导。因此，每个杠杆提供了两个自由度：沿Z轴和X轴的平移。

短行程操纵器设计可被用作卡盘驱动器，以用于卡盘的移动，以及可用作降落环驱动器，以用于印模降落环的移动。因此，可在三角形子框架600的每个拐角处放置两个短行程操纵器，一个构成卡盘致动器，另一个构成降落环致动器。这提供了模块化设计。

注意的是，在此设计中，拉伸弹簧906既将传感器末端拉向杠杆，又将致动器末端拉向止挡件。然而，可以使用两个单独的弹簧。这将意味着传感器上的负载不会受到(或较少受到)调整拉伸弹簧的预拉力和/或杠杆的不同位置的影响。

如上所述，本发明的另一个方面是控制印模降落环的位置的能力。下文将讨论与印模降落环有关的一些进一步的改进。

如上所述，在开始压印过程之前，衬底(晶片)会被拉近印模，例如与印模的距离为25至300μm，从而提供了加工间隙。凹槽板的凹槽被连续加压，印模从凹槽板朝向衬底凸出，跨越加工间隙，直至其与衬底接触，并由衬底支撑。衬底的抗蚀剂层在接触期间凝固，而在这种凝固后，通过再次向凹槽提供真空而将印模移除。因此，将印模施加到衬底上的过程使用了印模的被保持在凹槽板上的区域和被推向衬底的区域之间存在的压力差异。这种差异出现在印模的边缘。这种差异是压力泄漏的原因，并且可导致印模的施加和/或移除失控。通常，凹槽板与衬底(或卡盘)之间的加工间隙越大，泄漏就越大，而印模下的压力损失也就越大。因此，需要在印模的整个区域内准确地控制加工间隙。

不同的印模在边缘处各有不同。边缘处将会有支撑件(凹槽板)的区域没有被印模材料覆盖。因此，在印模操纵期间，由于印模只与被支撑的晶片接触，因此该区域没有被支撑。这种支撑的缺乏允许印模在这些区域的凸起超出了设定的加工间隙，而这可能引起附加的泄漏。

上述的印模降落环环绕着卡盘，以便在该边缘区域提供印模支撑，从而防止凸起的整个柔性印模区域凸出超出设定的加工间隙。然而，在印模外的不同区域和不同的印模厚度的情况下，不同的印模和衬底(晶片)组合需要不同的主动控制的厚度和间隙。

印模降落环是附加的边缘支撑结构，其防止印模在边缘处凸出超出设定的加工间隙(通过支撑复合印模的该部分)。

图17示出了使用印模降落环的过程。

上图示出了衬底180通过支撑晶片提升销钉1000提升到卡盘500的上方，而卡盘与安装了印模106的凹槽板102间隔开。卡盘500通过卡盘致动器620a相对于卡盘组件(如子框架600)驱动。

印模降落环502由降落环致动器620b相对于子框架600驱动。

上图的配置允许装载和卸载衬底180和印模106。

下图示出了压印位置。

衬底180和印模106之间的加工间隙与印模降落环502和凹槽板(或更具体地说是印模的玻璃支撑板)之间的在印模材料所在区域之外的加工间隙相同。

单独的卡盘致动器和降落环致动器的使用能够接受衬底(晶片)厚度和印模厚度的不同组合。

此外，下文讨论的进一步改进能够实现用于各种印模尺寸(平面图)和晶片尺寸(平面图)组合的不同压印配置，例如200mm或300mm的衬底与200mm或300mm的印模的组合。

图18示出了支撑在卡盘500上的衬底180。印模降落环502支撑着实际压印区域以外的区域。图18示出了印模降落环上的印模降落环适配器1002。适配器的设计与印模降落环具有相同的形状和尺寸，因此提供了厚度适配。例如，图18示出了300mm的晶片180和300mm的PDMS印模106。加工间隙将由晶片和印模以及适配器1002和印模的薄玻璃支撑件之间的距离限定。

然而，印模降落环适配器也可以取决于衬底的尺寸调节印模降落环。

图19示出了印模降落环502用于配合在第一尺寸(例如300mm)的衬底周围，而印模降落环适配器1002用于扩展印模降落环502的尺寸，以配合在更小的第二尺寸(例如200mm)的衬底180周围的示例。

在图19中，印模降落环502用于配合在第一尺寸(例如300mm)的柔性印模106周围，而印模降落环适配器也用于扩展印模降落环的尺寸，以配合在更小的第二尺寸(例如200mm)的柔性印模180周围。

图19因此示出了200mm的衬底(晶片)和200mm的PDMS印模。加工间隙将由晶片和印模以及适配器和薄玻璃之间的距离限定。适配器延伸至并超过300mm的卡盘，以支撑晶片区域外的PDMS印模。由于环相对较薄，它可能会因印模下的压力而向下弯曲。这可以通过将印模降落环相对于卡盘向上移动来补偿。

图20示出了卡盘500用于配合在第一尺寸(例如300mm)的柔性印模106周围，且有第二印模降落环1004用于配合在更小的第二尺寸的衬底180周围的示例。

图20示出了300mm的PDMS印模将被用于相对较薄的晶片(例如200至300μm)。悬垂的印模降落环可能不具有足够高的弯曲刚度来补偿由印模施加的压力。这种印模降落环的最大厚度将是晶片的厚度。

印模会使自由悬垂部分过度向下弯曲，使得印模不能很好地过渡到晶片上，并导致晶片边缘处或周围的压印缺陷，以及影响叠加对准的印模/图案变形。

如图所示，通过在晶片周围设有固定的第二印模降落环(其厚度与衬底(晶片)相同)，可移动的印模降落环502可被用来补偿印模厚度的变化和卡盘的楔形变化，而整个印模仍能适当地悬浮在整个区域上。固定环1004不必被改变，因为晶片厚度通常在+/-10μm甚至+/-25μm范围内，这不是问题而印模可以从固定环1004平稳地过渡到晶片上。

图21示出了适用于使用300mm的印模压印相对较厚的200mm的晶片(例如0.5至2mm)(因此该印模也需要相应的厚度)的示例。印模降落环适配器1002可具有足够的刚度来抵消印模对悬垂部分的压力。印模的在橡胶外的区域仍然需要支撑，使得印模不会进一步凸出超过加工间隙。这可以通过使用具有两个厚度的印模降落环来实现。第二适配器1006提供的附加的外部厚度补偿了印模厚度。

由降落环驱动器提供的可调整的驱动减少了更换印模降落环以适应不同印模和衬底组合的需要。这就允许对各种晶片厚度、印模厚度和楔角进行(即时)调整，并导致针对每种情况优化的压印过程。

优化的加工间隙导致减少压力损失，并改善压印质量的再现性，且减少图案变形，改善叠加对准。

例如，印模和晶片需要具有在约10μm的范围内已知的厚度，因为所期望的是在此范围内限定加工间隙。相同的工具和印模硬件和尺寸可被用于处理各种晶片和印模尺寸组合。

卡盘致动器和降落环致动器能够在过程的不同阶段(例如对准、压印、释放)期间动态改变印模和衬底之间的间隙。

印刷过程需要将印模装载到凹槽板上。在现有机器中，印模是通过旋转打开承载凹槽板的顶盖来装载的。顶盖可手动旋转180°，使得凹槽板处于倒置状态。然后将印模的玻璃板侧放置在凹槽板上。此时凹槽会具有小的过压，这为印模提供了空气轴承。因此，印模可以容易地手动移动和对准。

然后通过将凹槽切换到真空来固定位置。之后，盖子再次关闭而压印过程可以开始。在断电或失去真空的情况下，印模将掉落在卡盘的顶部上。要移除印模，可以用同样的方法容易地手动打开顶盖。

上述设计(在用于叠加对准的凹槽板对准台以及晶片的尺寸的增大的情况下)意味着具有可枢转的盖是所期望的，因为它太大、太重、太易碎。

因此，另一个设计方面涉及一种半自动印模装载功能，其中印模装载从凹槽板下方进行。下文所述的设计方法还意味着，如果印模失去保持(由于电源或真空失效)，则无需打开机器。集成的印模掉落保护装置防止印模掉落，且印模可通过正常的卸载顺序卸载。

图22示出了具有半自动印模装载的设计。

图22示出了印模104上方的凹槽板102。印模104被安装在印模承载件1100上，印模承载件1100被定位于框架上，尤其是定位在滑动伸缩抽屉1102上。印模承载件1100和抽屉一起被视为组成印模装载机。印模承载件1100包括具有中心开口的框架，以避免与橡胶印模材料(PDMS)接触。因此，印模承载件1100支撑印模的玻璃衬底，而印模不会移动或下垂，因为印模的外边沿由真空保持。伸缩抽屉1102在水平方向上将印模承载件1100从装载位置(模块外)转移到停放位置，然后再转移到转移位置。

上述的模块的长行程驱动器640被用于印模承载件1100的竖直提升。

印模104被示为位于卡盘500和印模降落环502的上方。印模降落环由印模降落致动器620a定位，卡盘由卡盘致动器620b定位。

这种印模装载机构可从下方自动装载和卸载印模104，而无需打开顶盖。凹槽板102被定位成凹槽朝下。凹槽板102的框架内还集成了印模掉落保护装置1104。

印模104通过真空通道1101被真空保持在印模承载件1100的外边沿上。例如，印模承载件1100具有两个独立的真空通道。一个通道在将承载件放置在伸缩抽屉1102上时使用，另一个通道在将印模承载件放置在印模降落环502上时使用。通过测量真空压力来检测印模的存在。

下面将描述印模的装载顺序。

(i)操作员打开模块的门。

(ii)操作员拉出伸缩抽屉1102至模块外的装载位置。

(iii)将印模承载件1100放在抽屉机构上。

(iv)操作员手动将印模放在印模承载件1100上。

因此，步骤(i)至(iv)涉及在被定位于压印位置外时将印模装载入抽屉的印模承载件(印模装载器)。

(v)通过抽屉1102提供的真空通道1101中的第一真空通道将印模保持就位。因此，印模承载件的抽吸通道被用于将印模保持在印模承载件上。

(vi)操作员手动将抽屉推至停放位置并关闭机器门。

(vii)气缸或其他致动器将抽屉拉到转移位置。如图22所示，转移位置位于印模降落环502和卡盘500的上方以及凹槽板102的下方。这因此涉及将印模装载器(抽屉和印模承载件)移动到第一承载件和第二承载件之间的空间。

(viii)提升支撑卡盘500和印模降落环502的长行程驱动器640，直到印模降落环502触碰到印模承载件1100。印模承载件1100的三个支撑销钉位于印模降落环的三个孔或槽的中心(这些可从图22中看到)。这涉及使第二承载件朝向第一承载件移动，以使印模承载件和所保持的印模朝向第一承载件移动。

(ix)通过印模降落环提供的真空通道1101中的第二真空通道接管印模的夹持，并且第一真空通道可以关闭。

(x)长行程驱动器640将印模承载件1100提升到抽屉机构上方仅几mm的位置。因此，印模承载件1100从伸缩抽屉1102转移到印模降落环502上。

(xi)通过气缸或其他致动器将抽屉机构从转移位置移动回到停放位置，从而防止与长行程驱动器640的碰撞。

(xii)长行程驱动器640将印模承载件提升到凹槽板102的刚好下方。此时印模掉落保护装置1104处于激活状态(打开)。这样，所保持的印模被移动到第一承载件(凹槽板)上。

(xiii)凹槽板102的凹槽切换到真空，使得印模104被凹槽板102保持。因此，所保持的印模就转移到了凹槽板(第一承载件)上。

(xiv)关闭印模承载件的第二真空通道。

(xv)然后，长行程驱动器640将印模承载件1100降低到转移高度。这将使第二承载件(卡盘)移动远离第一承载件(凹槽板)。

(xvi)然后，印模掉落保护装置1104保持激活或停用(关闭)。它可以保持激活状态，因为它不会干扰现在已降低的印模承载件1100。

(xvii)通过气缸或其他致动器将抽屉1102移动到印模承载件1100下方，即移动回到转移位置。

(xviii)长行程驱动器640下降，直到承载件1100由抽屉支撑。需要几mm的间隙。

(xix)通过气缸将抽屉拉回其停放位置。印模装载器因此被移回压印位置以外的位置，该位置可以是停放位置。

装载的印模即可使用。通过相反的程序卸载印模。

集成的印模掉落保护装置防止印模不受控制地掉落到卡盘上。

通常，三个或四个夹具在印模的拐角或外边沿处支撑印模。例如，印模掉落保护装置包括弹簧力加载机构，以便在电源、真空或气压损失期间保持印模被夹持。如上所述，为装载和卸载印模，需要打开印模坠落保护装置。在关闭(夹持)位置下，它将会干扰印模承载件。

在正常生产循环(即没有印模装载)期间，印模掉落保护装置保持关闭(即夹持)状态。在正常循环期间，其被设计为不干扰印模降落设备环。可使用在印模降落环内部或周围的开口，以允许夹具的所有运动(线性和旋转)。

如果印模未固定在凹槽板上(由于事故等原因)，且仅被印模掉落保护装置夹持，则可通过印模承载件执行正常的印模卸载顺序将印模卸载。无需操作员手动干预(像过去一样打开模块)。

印模装载过程被描述为半自动化，因为印模是手动装载入抽屉的。然而，抽屉设计可被用作未来实现印模装载与卸载全自动化的步骤。在目前的情况下，操作员手动将印模放在承载件上，伸缩抽屉将承载件移动入和移动出。将来，这可以由集群工具的机器人完成。这可以是现在用于装载和卸载晶片的机器人，或者可以是附加的机器人。需要对机器人的末端执行器进行调节，以便能够处理印模承载件，并提供真空来保持印模。然后，机器人就可以接管抽屉的工作。在集群工具内，可以安装堆叠系统，其包括装载有新印模的印模承载件和空印模承载件。

上述有各种设计方面。它们可以单独使用，或者可以组合使用。值得注意的是，这些设计方面包括：

-卡盘的Z轴移动分为两阶段，利用长行程驱动器和短行程驱动器。这能够形成非常刚性的支撑。

-用于卡盘致动器和/或印模降落环致动器的杠杆布置结构的使用。与使用致动器输出端直接控制位置相比，杠杆布置结构能够实现定位准确度的提高和增加的刚度。

-一种卡盘，其包括空心圆柱形体，该空心圆柱形体具有顶面和底面以及在顶面和底面之间的格子布置结构。该卡盘在保持用于保持均匀的压印间隙所需的刚度的同时，具有减少的热质量。

-降落环驱动器的使用，用于将印模降落环的一部分沿Z轴方向平移。除了卡盘的移动外，印模降落环的移动能够使该装置考虑到不同的印模厚度。

-一种接口板，用于安装在具有加压腔体的卡盘上，以实现双面印刷。

-一种印模支撑系统，用于实现半自动(或实际上全自动)的印模装载。

-印模承载件和凹槽板承载件之间的位置控制的分工，用于实现整体的6个DOF的控制，同时使两者之间实现足够的刚度。

在上述示例中，第一承载件包括孔的阵列，该孔用于将柔性印模拉向第一承载件，以及用于将柔性印模推离第一承载件。压力源与孔的组合提供了致动器功能。然而，也可以使用其他致动器，例如电磁致动器，或其他致动器可用来提供拉和推的功能。

应该注意的是，上述实施例是对本发明的例示说明而不是限制，本领域技术人员将能够设计出许多替代性实施例，而不偏离所附权利要求的范围。在权利要求书中，放置于括号之间的任何附图标记不应被解释为对权利要求的限制。词语“包括”并不排除存在权利要求中所列要素或步骤之外的要素或步骤。要素前的词语“一”或“一个”并不排除多个此类要素的存在。本发明可以通过包括多个不同元件的硬件来实施。在列举多个装置的设备权利要求中，这些装置中的一些可以由同一件硬件来体现。在相互不同的从属权利要求中记载了一些措施，但这一事实并不指示这些措施的组合不能被用来发挥优势。

Claims (16)

1.一种卡盘(500)，其用于压印装置(100)中并被配置成承载具有抗蚀剂层(182)的衬底(180)，其中所述卡盘包括具有顶面(820)和底面(830)的空心圆柱形体，其中所述顶面和所述底面各自包括用于在一组进水口和一个出水口之间提供流动路径的内部水通道布置结构。

2.根据权利要求1所述的卡盘，其中，所述卡盘包括位于所述顶面和所述底面之间的格子布置结构(814)。

3.根据权利要求1或2所述的卡盘，其中，所述一组进水口被围绕所述卡盘的外围布置，而所述出水口被布置在所述卡盘的中心。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的卡盘，其中，所述卡盘包括在所述顶面和所述底面之间延伸的一组导管(800)，其中在所述顶面的所述进水口和所述底面的相应进水口之间具有导管，且在所述顶面的所述出水口和所述底面的所述出水口之间具有导管，其中所述导管各自包括应力减小特征(842)。

5.根据权利要求4所述的卡盘，其中，所述应力减小特征包括波纹管结构。

6.根据权利要求2至5中的任一项所述的卡盘，其中，所述内部水通道布置结构各自包括用于在所述进水口和所述出水口之间限定蜿蜒路径的一组脊状件(850)。

7.根据权利要求6所述的卡盘，其中，所述内部水通道布置结构各自还包括沿所述蜿蜒路径的一组支柱(852)。

8.一种压印装置(100)，包括：

第一承载件(102)，其用于承载具有压印图案(106)的柔性印模(104)；以及

第二承载件(600)，其能够相对于所述第一承载件移动，其中所述第二承载件包括根据权利要求1至7中的任一项或15所述的卡盘(500)。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述第二承载件包括一组卡盘致动器(620)，每个卡盘致动器用于在垂直于所述第二承载件的所述平面的方向上平移所述卡盘的一部分。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，每个卡盘致动器包括致动器输出端和在所述致动器输出端与卡盘驱动构件之间的杠杆布置结构。

11.根据权利要求8、9或10所述的装置，其中，所述装置还包括：

主框架(610)；

用于沿垂直于所述第二承载件的所述平面的方向平移所述主框架的主框架致动器(640)，其中所述卡盘致动器用于相对于所述主框架平移所述卡盘的一部分，并且所述主框架致动器具有大于所述卡盘致动器的行程。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述第二承载件还包括子框架，其中所述子框架被连接到所述主框架，所述卡盘被安装到所述子框架，其中所述子框架通过弹簧布置结构被安装到所述主框架，所述弹簧布置结构用于在压印期间通过运动耦合器将所述子框架偏压到所述第一承载件上。

13.根据权利要求1至7中的任一项或16所述的卡盘，或根据权利要求8至12中的任一项所述的装置，其中，所述卡盘包括用于测量从所述卡盘的表面到所述第一承载件的距离的一组位置传感器。

14.根据权利要求8至13中的任一项所述的装置，其中，所述装置还包括围绕所述卡盘的外侧的至少一部分的印模降落设备，其中所述印模降落设备用于在所述柔性印模的区域之外面对所述第一承载件，其中所述第二承载件包括用于测量从所述印模降落设备到所述第一承载件的距离的一组位置传感器。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述装置还包括一组降落环致动器，每个降落环致动器具有比所述第一行程小的第三行程，用于在垂直于所述第二承载件的所述平面的方向上相对于所述主框架平移所述印模降落环的一部分。

16.一种用在根据权利要求8至15中的任一项所述的压印装置(100)中的卡盘(500)，其中，所述卡盘包括空心圆柱形体，所述空心圆柱形体具有顶面和底面以及位于所述顶面和所述底面之间的格子布置结构。