专利名称：一种用于整片晶圆纳米压印自适应承片台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种纳米压印用承片台，尤其涉及一种适用于大尺寸晶圆整片纳米压印光刻机的自适应承片台，属于微纳制造和精密机械技术领域。
背景技术：
纳米压印光刻(Nanoimprint Lithography, NIL)是一种全新微纳米图形化的方法，它是一种使用模具通过抗蚀剂的受力变形实现其图形化的技术。与其它微纳米制造方法相比，NIL具有高分辩率、超低成本和高生产率的特点，尤其在大面积微纳米结构和复杂三维微纳米结构制造方面更具有突出的优势。目前纳米压印工艺实现的方式主要有三种方案步进重复纳米压印工艺、滚压印工艺和整片晶圆纳米压印。伴随微纳米技术对于大面积微纳结构制造的不断增长的需求，尤其是近年高亮度LED图形化技术、微型透镜等器件制造对于大面积晶圆尺度微纳结构有着更为迫切的需求。因此，整片晶圆纳米压印工艺和装备的开发已经变得越来越重要和越来越迫切。不同于现有步进重复纳米压印工艺和滚压印工艺使用的承片台(亦成为晶圆工作台)，整片晶圆纳米压印是通过模板(模具)同时与整个晶圆(基片)上的抗蚀剂完全均勻性的接触和压印，一步(单步)实现晶圆尺度大面积图形的复制。因此，整片晶圆纳米压印所使用的承片台在结构、功能和形式与现有纳米压印光刻和各种其它光刻设备所用的承片台有很大的不同。由于纳米压印结构机械本身的误差以及基片自身的不平整(存在翘曲和变形，尤其对于LED外延片)，在纳米压印过程中存在不平行误差和楔形误差，如果不对基片和模具之间的不平行度误差和楔形误差进行补偿，则无法保证在压印过程中模板与基片之间完全均勻一致性接触，获得均勻一致的残留层厚度。如果模板与及基片之间的不平行度超过一定的程度，导致楔形留膜的厚度差超过压印特征的高度，将导致图形转移的失败，而且还有可能导致模板的损坏。此外，模板与基片的不平行也可能导致纳米压印过程中模板与基片产生相对滑移，发生侧向扩张，影响压印图形的精度；在脱模时模板也可能会对压印特征造成破坏。因此，在纳米压印过程中必须保证模板与基片的平行度；另外，与步进重复纳米压印工艺相比，对于整片晶圆纳米压印，保持模板与基片之间的平行度尤为重要，因为步进重复纳米压印工艺在每次压印过程中每个工步模板与基片的接触面积相对较小，然而整片晶圆纳米压印过程中模板与基片同时接触的面积非常大(整个晶圆面积)，与小面积步进重复纳米压印工艺相比，整片晶圆纳米压印具有误差放大的作用，因此整片晶圆纳米压印工艺对于保持模板与基片之间的平行度有着更为苛刻的要求。所以，整片晶圆纳米压印光刻机必须具有模板和基片平行度调节和楔形误差补偿功能。对于整片晶圆纳米压印，由承片台完成该功能，即在压印过程中，通过调节承片台空间位姿的变化，补偿模板与基片的楔形误差，保持模板与基片之间平行，避免它们之间产生相对横向滑动。实现模板与基片之间均勻一致性接触，获得均勻一致的残留层厚度。在整片晶圆压印区内实现高保真度的图形转移和复制。通过承片台实现模板与基片平行度调整和楔形误差的方法有两种被动调整(亦称为自适应调整)和主动控制调整。自适应调整是利用机构自身的柔性来被动适应模板与基片的不平行度，当压印力通过模板作用在基片上时，承载基片的承片台会产生相应的微小转动，补偿楔形误差，使得整个基片受力均勻。而这种微小的转动可以通过机构自身的柔性来适应。自适应调整的方法主要有柔性铰链机构、弹性支撑、万向浮动球、楔形补偿模块等，自适应调整具有结构简单、调整方便、成本低的显著优势。主动控制调整是通过测量系统检测模板与基片的位置和不平行度，根据反馈的结果，通过执行元件主动调整模板与基片之间的位姿，实现两者之间的平行定位。主动控制具有调整精度高、反应快的显著优点， 但是成本高，控制复杂。
实用新型内容本实用新型的目的就是为了解决整片晶圆纳米压印过程中基片与模板之间的不平行和存在楔形误差的问题，提供了一种适用于整片晶圆纳米压印的自适应承片台，以实现基片与模板之间平行调整和楔形误差补偿。为了实现上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案一种适用于整片晶圆纳米压印的自适应承片台，包括固定基座、浮动底座、真空吸盘和真空管路，其中，浮动底座位于固定基座之上；真空吸盘通过螺钉固定于浮动底座的上平面，真空吸盘用以放置和固定基片(晶圆)；固定基座中设有水平管路，真空管路包括真空管路I和真空管路II，真空吸盘上设有水平进气口 ；水平管路与真空管路I相连，水平进气口与真空管路II相连。所述固定基座具有凹形球形结构，浮动底座具有凸形球形结构，固定基座与浮动底座之间为半球形接触配合。通过固定基座与浮动底座之间为球形接触配合实现模板与基片平行自适应调整和楔形误差的补偿。所述固定基座内还设有垂直管路，固定基座中央设有中心圆形通孔，中心圆形通孔下方设有内圆形通孔，内圆形通孔分别与中心圆形通孔、水平管路以及垂直管路相通；垂直管路最上端与凹形球形结构相通，垂直管路最下端与内圆形通孔相通。本实用新型的工作原理为通过固定基座与浮动底座之间的球形接触配合实现模板与基片平行自适应调整和楔形误差的补偿；随后，采用真空负压实现浮动底座在固定基座上的锁紧和固定，保持调平后基片和模板之间的相对位姿，确保在压印过程中模板与基片之间的平行，保持均勻性。应用时，通过开启真空管路I，在真空负压的作用下，实现调平后浮动底座在固定基座上的锁紧和固定，并保持调平后基片和模板之间的相对位姿，确保在压印过程中模板与基片之间的相互平行。通过开启真空管路II，真空吸盘在基片的上下两个平面之间产生的气体压强差，在负压作用下实现对基片的夹紧和固定。整个承片台系统通过真空管路产生的负压实现调平后固定基座与浮动底座的锁紧和固定，以及基片在真空吸盘上的固定。本实用新型的用于整片晶圆纳米压印自适应承片台，在固定基座中央设有比较大的中心圆形通孔，一方面减少固定基座和浮动底座之间的接触面积，从而减小自适应调整时的摩擦力，使两者易于产生相对的滑动或者转动，从而使模板与基片之间的楔形误差得到充分补偿；另一方面，增加锁紧和固定时的吸附力，避免在压印过程中固定基座和浮动底座之间出现相对滑动。[0013]采用本实用新型的用于整片晶圆纳米压印自适应承片台实现基片和模板自适应调平和楔形误差补偿的方法为(1)将基片放置在真空吸盘上，开启真空吸盘的真空管路系统，真空吸盘通过在基片的上下两个平面之间产生的气体压强差在负压作用下实现对基片的夹紧和固定；(2)压印头下压，模板与基片相接触，随着压印力的不断增大，固定基座与浮动底座通过球形接触配合实现模板与基片平行自适应调整和楔形误差的补偿；(3)压印力增大到最大，并保持最大压印力不变，通过2- 延迟实现模板与基片完全平行自适应调整；(4)开启固定基座上的真空管路系统，在真空负压的作用下，实现浮动底座在固定基座上的锁紧和固定，保持调平后基片和模板之间的相对位姿，确保在压印过程中模板与基片之间的平行。本实用新型的用于整片晶圆纳米压印自适应承片台，用于整片晶圆纳米压印，也可用于键合机，实现晶圆级键合，具有以下有益效果(1)结构简单、调整方便、成本低。(2)完全楔形误差补偿由于在固定基座中央设有比较大的中心圆形通孔减小接触面积，另外固定基座和浮动底座球形接触为滚动摩擦，因此固定基座和浮动底座之间具有很小摩擦力，易于产生相对滑动和滚动，所以补偿的充分和完全。(3)固定基座和浮动底座之间采用真空负压锁紧和固定，具有简单快速，精度较高，便于操作，且经济低的优势。(4)系统的适应性广，柔性高，随着晶圆尺寸的不同，整个承片台系统变动性小，可以适应不同晶圆尺寸整片晶圆纳米压印工艺的要求。(5)本实用新型的用于整片晶圆纳米压印自适应承片台尤其适合大尺寸晶圆整片纳米压印，为大尺寸晶圆整片纳米压印工艺和装备的开发提供一种有效的解决方案。
图1是实施例中用于整片晶圆纳米压印自适应承片台的结构示意图。图2是实施例中用于整片晶圆纳米压印自适应承片台的三维结构示意图。图3a是实施例中固定基座的三维结构示意图。图北是实施例中固定基座的三维结构剖视示意图。图4是实施例中浮动底座的三维结构示意图。其中，1、固定基座；101、凹形球形结构；102、垂直管路；103、水平管路；104、中心圆形通孔；105、内圆形通孔；2、浮动底座；201、凸形球形结构；3、真空吸盘；4、真空管路； 401、真空管路I ；402、真空管路II ；5、螺钉。
具体实施方式
以下结合附图和实用新型人依本实用新型的技术方案给出的实施例对本实用新型作进一步的详细描述。实施例一种用于整片晶圆纳米压印自适应承片台，包括固定基座1、浮动底座2、真空吸盘3和真空管路4，如图1、图2、图3a、图北、图4所示，其中，浮动底座2位于固定基座1之上；真空吸盘3通过螺钉5固定于浮动底座2的上平面，真空吸盘3用以放置和固定基片 (晶圆)；固定基座1中设有水平管路103，真空管路4包括真空管路I 401和真空管路II 402，真空吸盘3上设有水平进气口 ；水平管路103与真空管路I 401相连，水平进气口与真空管路II 402相连。所述固定基座1具有凹形球形结构101，浮动底座2具有凸形球形结构201，固定基座1与浮动底座2之间为半球形接触配合。通过固定基座1与浮动底座2之间为球形接触配合实现模板与基片平行自适应调整和楔形误差的补偿。所述固定基座1内还设有垂直管路102，固定基座1中央设有中心圆形通孔104， 中心圆形通孔104下方设有内圆形通孔105，内圆形通孔105分别与中心圆形通孔104、水平管路103以及垂直管路102相通；垂直管路102最上端与凹形球形结构101相通，垂直管路102最下端与内圆形通孔105相通。本实用新型的工作原理为通过固定基座1与浮动底座2之间的球形接触配合实现模板与基片平行自适应调整和楔形误差的补偿；随后，采用真空负压实现浮动底座2在固定基座1上的锁紧和固定，保持调平后基片和模板之间的相对位姿，确保在压印过程中模板与基片之间的平行，保持均勻性。应用时，通过开启真空管路I 401，在真空负压的作用下，实现调平后浮动底座2 在固定基座1上的锁紧和固定，并保持调平后基片和模板之间的相对位姿，确保在压印过程中模板与基片之间的相互平行。通过开启真空管路II 402，真空吸盘3在基片的上下两个平面之间产生的气体压强差，在负压作用下实现对基片的夹紧和固定。整个承片台系统通过真空管路产生的负压实现调平后固定基座1与浮动底座2的锁紧和固定，以及基片在真空吸盘3上的固定。采用本实用新型的用于整片晶圆纳米压印自适应承片台实现基片和模板自适应调平和楔形误差补偿的方法为(1)将基片放置在真空吸盘3上，开启真空吸盘3的真空管路系统，真空吸盘3 通过在基片的上下两个平面之间产生的气体压强差在负压作用下实现对基片的夹紧和固定；(2)压印头下压，模板与基片相接触，随着压印力的不断增大，固定基座1与浮动底座2通过球形接触配合实现模板与基片平行自适应调整和楔形误差的补偿；(3)压印力增大到最大，并保持最大压印力不变，通过2- 延迟实现模板与基片完全平行自适应调整；(4)开启固定基座1上的真空管路系统，在真空负压的作用下，实现浮动底座2在固定基座上1的锁紧和固定，保持调平后基片和模板之间的相对位姿，确保在压印过程中模板与基片之间的平行。固定基座1的凹形球形结构101上表面和浮动底座2的凸形球形结构201下表面应当涂覆耐磨涂层或者进行热处理，具有很高的表面粗糙度、硬度和耐磨性。
权利要求1.一种用于整片晶圆纳米压印自适应承片台，其特征是，它包括固定基座(1)、浮动底座O)、真空吸盘(3)和真空管路G)，其中，浮动底座(2)位于固定基座(1)之上；真空吸盘(3)固定于浮动底座O)的上平面；固定基座(1)中设有水平管路(103)，真空管路(4) 包括真空管路I (401)和真空管路II 002)，真空吸盘3上设有水平进气口 ；水平管路(103) 与真空管路1(401)相连，水平进气口与真空管路11(402)相连。
2.如权利要求1所述的一种用于整片晶圆纳米压印自适应承片台，其特征是，所述固定基座(1)具有凹形球形结构(101)，浮动底座(2)具有凸形球形结构001)，固定基座(1) 与浮动底座( 之间为半球形接触。
3.如权利要求1或2所述的一种用于整片晶圆纳米压印自适应承片台，其特征是，所述固定基座(1)内还设有垂直管路(102)，固定基座(1)中央设有中心圆形通孔(104)， 中心圆形通孔(104)下方设有内圆形通孔(105)，内圆形通孔(105)分别与中心圆形通孔 (104)、水平管路(10 以及垂直管路(10 相通；垂直管路(10 最上端与凹形球形结构 (101)相通，垂直管路(102)最下端与内圆形通孔(105)相通。
专利摘要本实用新型公开了一种适用于整片晶圆纳米压印的自适应承片台，它包括固定基座、浮动底座、真空吸盘和真空管路。其中，真空吸盘固定于浮动底座的上平面；固定基座具有凹形球形结构，浮动底座具有凸形球形结构，固定基座与浮动底座之间为半球形接触。本实用新型通过固定基座与浮动底座之间的球形接触配合产生相对滑动实现模板与基片平行自适应调整和楔形误差的补偿；采用真空负压实现浮动底座在固定基座上的锁紧和固定，保持调平后基片和模板之间的相对位姿，确保在压印过程中模板与基片之间的平行。本实用新型具有结构简单、调整方便、成本低、适应性广和柔性高等优点，可应用于整片晶圆纳米压印，尤其适用于大尺寸晶圆整片纳米压印工艺和装备。
文档编号G03F7/00GK202210213SQ20112033682
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月8日 优先权日2011年9月8日
发明者丁玉成, 兰红波 申请人:青岛理工大学