專利名稱：用于從圖案化基板分離壓模的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及構(gòu)圖基板的方法和裝置，更特別地，涉及用于從圖案化基板分離壓模的方法和裝置。
背景技術(shù)：
納米壓印技術(shù)在過(guò)去十年中迅速發(fā)展，且提供了納米尺寸結(jié)構(gòu)的復(fù)制的希望之路。技術(shù)改善已經(jīng)惠及若干正在成長(zhǎng)的工業(yè)，包括集成電路(IC)、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、以及磁存儲(chǔ)介質(zhì)。然而，復(fù)制微小結(jié)構(gòu)遇到了提升壓印工藝必須克服的若干問(wèn)題。例如，諸如摩擦力和粘合力的力必須被克服以實(shí)現(xiàn)最佳結(jié)果。另外，需要不昂貴的機(jī)械裝置和簡(jiǎn)單的方法來(lái)推進(jìn)壓印工藝且使該工藝更節(jié)約成本。
已經(jīng)提出了壓印(或“納米壓印”)光刻(lithography)作為產(chǎn)生存儲(chǔ)裝置中使用的圖案化磁介質(zhì)的有效方法。壓印光刻是使用模具(mold)(壓模(stamper))或機(jī)械力構(gòu)圖抗蝕劑的光刻方法。在某些實(shí)施例中，所形成的圖案利用電子束(e束)光刻產(chǎn)生在壓模的表面上，使得能夠在壓模上形成高分辨率特征。然而，e束光刻較昂貴且拖延了工藝，通常需要數(shù)月來(lái)完成圖案?？墒牵瓿傻膲耗？梢栽谳^便宜的工藝中重復(fù)使用以將e束形成的圖案轉(zhuǎn)移到基板表面上。
圖1A-1F描繪一系列剖視圖，示出經(jīng)歷現(xiàn)有技術(shù)壓印光刻工藝以產(chǎn)生納米尺寸特征的基板100，所述納米尺寸特征為例如用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)記錄位的柱(pillar)108?；?00包括抗蝕劑層102(圖1A)。抗蝕劑層102通過(guò)壓模104成形且被固化從而在抗蝕劑中產(chǎn)生柱106(圖1B-1C)。抗蝕劑層102用作掩模(圖1D)以在反應(yīng)離子蝕刻(RIE)工藝期間阻擋離子114。柱108被蝕刻到基板100中(圖1E)。磁層110隨后沉積在柱108之上(圖1F)以提供用于數(shù)據(jù)記錄位的磁島，由此形成用于圖案化磁介質(zhì)的基礎(chǔ)(foundation)。
壓印光刻工藝一般要求抗蝕劑通過(guò)紫外(UV)光或者通過(guò)熱能被固化。在熱壓印中，壓模104、樣品基板100、或者兩者被加熱以在壓印工藝期間軟化抗蝕劑102。冷卻后，壓印的抗蝕劑圖案或特征106凝固，在去除壓模104之后保持壓印形狀。
UV固化壓印中，透明壓模104壓在涂覆有液體光聚物抗蝕劑102的基板100上。曝光到UV光112(圖1B)之后，抗蝕劑中的光引發(fā)劑(photoinitiator)使得抗蝕劑102聚合成固體，留下凝固的形貌特征106在固化的抗蝕劑層102中(圖1C)。在固化工藝期間壓力可以施加到壓模104和/或基板100以確?？刮g劑102中優(yōu)質(zhì)特征106的完全形成。
在所示實(shí)施例中，壓模104包括微小孔116，其可以被構(gòu)圖為對(duì)應(yīng)于圖案化磁介質(zhì)的數(shù)據(jù)記錄位。圖案化介質(zhì)可以提供增大的位密度和存儲(chǔ)容量，比常規(guī)多晶粒(multigrain)磁介質(zhì)具有更大的熱穩(wěn)定性。除了所示的壓印光刻工藝之外，圖案化介質(zhì)可以通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的多種方法形成。
為了形成圖案化介質(zhì)，柱108或磁島的高度有序陣列通常形成在基板100的表面上。通過(guò)在僅一個(gè)島寬的道(track)而不是在寬得足以容納多個(gè)(通常在10左右)隨機(jī)晶粒的道中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了高密度。在一個(gè)實(shí)施例中，柱108或孔116直徑約為20nm。采用圖案化介質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)每平方英寸約一萬(wàn)億位(terabit)的可行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度。
一旦抗蝕劑層102中的特征106被形成，壓模104必須從基板100分離且移除。因?yàn)閴耗?04中的孔116增大了壓模104的有效表面積，所以表面能通常使壓模104粘到抗蝕劑層102，需要較大的力來(lái)將壓模104從基板100去耦。通常，栓(pin)、鉤(hook)、楔(wedge)或其他機(jī)械裝置可以用來(lái)促使所述分離。
直接提升起壓模104需要大的力來(lái)實(shí)現(xiàn)分離，這會(huì)導(dǎo)致對(duì)壓印特征的機(jī)械損傷。與基板100的表面和/或壓模104的表面的直接接觸通常是不期望的，因?yàn)榻佑|也會(huì)損傷微小特征且削弱某些潛在功能，例如數(shù)據(jù)吞吐量(throughput)。此外，利用鑿(chisel)或楔來(lái)使模式1裂紋從盤等的外徑擴(kuò)散會(huì)減小分離所需的力的量，但是也會(huì)引入非平衡力，導(dǎo)致不一致的分離。為了引起均勻的分離，會(huì)需要同時(shí)起作用的多個(gè)楔、機(jī)械傾斜(mechanicaltilting)、或難以實(shí)現(xiàn)的其他機(jī)械技藝(mechanical feat)。
從前面的論述將變得顯然，需要一種促進(jìn)壓模從基板分離的方法和裝置。有利地，這樣的裝置和方法將提供簡(jiǎn)單的力來(lái)將壓模從基板均勻地分開(kāi)，而不會(huì)導(dǎo)致對(duì)基板或壓印特征的損傷。另外，該方法和裝置將是便宜的，易于實(shí)施且可以以短的時(shí)間執(zhí)行。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)于本領(lǐng)域的當(dāng)前狀態(tài)尤其是本領(lǐng)域中未通過(guò)用于將壓模從基板分離的現(xiàn)有方法和裝置完全解決的問(wèn)題和需要開(kāi)發(fā)了本發(fā)明。因此，開(kāi)發(fā)了本發(fā)明以提供用于將壓模從基板分離的裝置和方法，其克服了本領(lǐng)域中上述缺點(diǎn)的許多或全部。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述裝置配置為設(shè)置加壓空氣源以引起壓模從基板的分離。該裝置可包括其中有開(kāi)口的具有頂和底的基板；支承機(jī)構(gòu)，用于保持該基板；壓模，具有形成的圖案且配置為與基板的頂接觸；腔，當(dāng)壓模與基板接觸時(shí)形成在基板的開(kāi)口內(nèi)；通道，引導(dǎo)朝向所述腔；以及加壓空氣源，引導(dǎo)通過(guò)所述通道到達(dá)所述腔。
加壓空氣可提供足以將壓模從基板分離的力。另外，該空氣可以替代壓模與基板之間產(chǎn)生的空隙，由此迅速使得所產(chǎn)生的裂紋擴(kuò)散而沒(méi)有很多抵抗。此外，可以實(shí)現(xiàn)分離而不使用額外的機(jī)械裝置例如栓、鉤、楔等來(lái)引起或擴(kuò)散所述分離。利用加壓空氣簡(jiǎn)化了分離工藝，節(jié)約成本，且防止了對(duì)壓模、基板和/或精巧表面特征的損壞。
在一個(gè)實(shí)施例中，該裝置還配置為設(shè)置真空夾盤以用吸取力保持所述基板。在一個(gè)實(shí)施例中，通道被引導(dǎo)穿過(guò)真空夾盤朝向基板開(kāi)口內(nèi)所形成的腔。真空夾盤可提供平坦保持表面而不使用夾具等，這有利地防止了基板變形。在某些實(shí)施例中，保持基板所需的吸取力可大于加壓空氣所施加的力。
在再一實(shí)施例中，基板包括具有內(nèi)徑(ID)和外徑(OD)的盤。腔可形成在盤的中心ID孔內(nèi)。圖案化的盤還可包括在存儲(chǔ)裝置中作為圖案化磁介質(zhì)。在某些實(shí)施例中，壓模包括具有與數(shù)據(jù)記錄位對(duì)應(yīng)的納米尺寸特征的形成圖案。
還給出本發(fā)明的方法以用于將壓模從圖案化基板分離。在一實(shí)施例中，該方法包括提供其中有開(kāi)口的具有頂和底的基板；提供配置來(lái)保持該基板的支承機(jī)構(gòu)；提供具有已形成的圖案且配置為與所述基板的頂接觸的壓模，其中當(dāng)該壓模與該基板接觸時(shí)腔形成在該基板的開(kāi)口內(nèi)；提供引導(dǎo)朝向所述腔從而將加壓空氣引入到所述腔的通道；以及引導(dǎo)加壓氣體通過(guò)該通道到所述腔以開(kāi)始所述壓模從所述基板的分離。
在再一實(shí)施例中，該方法包括通過(guò)用釋放處理來(lái)處理所述壓模以促進(jìn)該分離工藝。供選地或另外地，該基板或該基板的可壓印抗蝕劑層可以自釋放以促進(jìn)分離。一個(gè)或更多壓模釋放處理和/或自釋放抗蝕劑或制劑可以單獨(dú)或組合使用以確保壓模從基板的完全快速分離。在一個(gè)實(shí)施例中，抗蝕劑層包括粘合促進(jìn)劑以增大抗蝕劑層和基板的表面層之間的粘著。在一預(yù)期實(shí)施例中，固化抗蝕劑層粘合到基板且從壓模容易地釋放以促進(jìn)分離。
整個(gè)說(shuō)明書(shū)中對(duì)特征、優(yōu)點(diǎn)的提及或類似語(yǔ)言并不意味著本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)的特征和優(yōu)點(diǎn)的全部應(yīng)該或者的確是在本發(fā)明的任何單個(gè)實(shí)施例中。相反，提及特征和優(yōu)點(diǎn)的語(yǔ)言應(yīng)理解為意味著結(jié)合實(shí)施例描述的特定特征、優(yōu)點(diǎn)或特性包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，整個(gè)說(shuō)明書(shū)中對(duì)特征和優(yōu)點(diǎn)的論述以及類似語(yǔ)言可以但是不是必須地涉及相同實(shí)施例。
此外，所描述的本發(fā)明的特征、優(yōu)點(diǎn)和特性可以在一個(gè)或更多實(shí)施例中以任何合適方式組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，可以實(shí)踐本發(fā)明而沒(méi)有特定實(shí)施例的一個(gè)或更多特定特征或優(yōu)點(diǎn)。在另外的場(chǎng)合下，額外的特征和優(yōu)點(diǎn)可以在特定實(shí)施例中表現(xiàn)，雖然其并不是在本發(fā)明的全部實(shí)施例中出現(xiàn)。
本發(fā)明利用加壓空氣施加的力使得壓模能夠從基板分離。在某些實(shí)施例中，加壓空氣可以被引導(dǎo)朝向基板中的開(kāi)口，例如盤中的中心ID孔。本發(fā)明的這些特征和優(yōu)點(diǎn)將從下面的描述以及附圖變得更加明顯，或者可以通過(guò)如下所述地實(shí)踐本發(fā)明而被領(lǐng)悟。


為了使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)易于理解，參照附圖所示的特定實(shí)施例給出上面簡(jiǎn)要描述的本發(fā)明的更具體的說(shuō)明。應(yīng)理解，這些附圖僅示出本發(fā)明的普通實(shí)施例，因此不應(yīng)被理解為限制了本發(fā)明的范圍。通過(guò)使用附圖，以額外的特征和細(xì)節(jié)描述和說(shuō)明本發(fā)明，附圖中圖1A-1F是基板的一組剖視圖，示出用于產(chǎn)生圖案化磁介質(zhì)的現(xiàn)有技術(shù)光刻壓印工藝；圖2A示出具有道和圖案化數(shù)據(jù)記錄位的盤的平面圖；圖2B示出具有選擇來(lái)經(jīng)歷特征蝕刻工藝的表面層和可壓印抗蝕劑層的基板的剖視圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的壓模、基板和真空夾盤(chuck)的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖；圖4示出根據(jù)本發(fā)明在抗蝕劑聚合期間壓模、基板、以及真空夾盤的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖；圖5示出根據(jù)本發(fā)明壓模利用加壓空氣從基板分離的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖；以及圖6是示意性流程圖，示出根據(jù)本發(fā)明的壓模分離方法的一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
整個(gè)說(shuō)明書(shū)中對(duì)“一實(shí)施例”、“實(shí)施例”的提及或類似語(yǔ)言意味著結(jié)合該實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，整個(gè)說(shuō)明書(shū)中短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”、“在實(shí)施例中”和類似語(yǔ)言的出現(xiàn)可以但不是必須地全部指的是相同的實(shí)施例。
此外，所描述的本發(fā)明的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以在一個(gè)或更多實(shí)施例中以任何合適方式組合。在下面的描述中，公開(kāi)了許多特定細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的徹底理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，可以實(shí)踐本發(fā)明而沒(méi)有所述特定細(xì)節(jié)的一個(gè)或更多，或者采用其他方法、組元、材料等。在其他情形下，公知結(jié)構(gòu)、材料或操作未示出或詳細(xì)描述以避免模糊了本發(fā)明的方面。
圖2A示出含有利用本領(lǐng)域公知的壓印技術(shù)形成的圖案化磁介質(zhì)的盤200的平面圖。盤200包括圓形外邊緣202、中心開(kāi)口204、外徑(OD)206、內(nèi)徑(ID)208、道210、以及數(shù)據(jù)記錄位212。中心開(kāi)口204可以形成腔(chamber)的一部分，在某些實(shí)施例中，其在如圖3-5所示利用加壓空氣將壓模從基板分離方面是有利的。
每個(gè)道210，其是盤200上可以寫(xiě)數(shù)據(jù)的環(huán)，用來(lái)確定存儲(chǔ)信息的位置。圖案化磁介質(zhì)的道210通常包括多個(gè)高度一致的柱108或島，如圖1F所示。每個(gè)島能夠存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于二元數(shù)字(binary digit)的單獨(dú)數(shù)據(jù)記錄位212。
盤200可以涂敷有設(shè)計(jì)來(lái)以磁圖案的形式存儲(chǔ)信息的特定薄膜介質(zhì)。懸吊或浮置在盤200之上僅微英寸的分?jǐn)?shù)的電磁讀/寫(xiě)頭用來(lái)記錄信息到薄膜介質(zhì)上或者從其讀取信息。在某些實(shí)施例中，讀/寫(xiě)頭飛行在盤200的表面之上僅一納米。因此，精確度和基板完整性(integrity)對(duì)于實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的數(shù)據(jù)吞吐量是重要的。
通過(guò)產(chǎn)生電磁場(chǎng)來(lái)將位212或隔離的磁島108定向在一個(gè)方向或另一方向，讀/寫(xiě)頭可以寫(xiě)信息到盤200。為了讀取信息，讀/寫(xiě)頭檢測(cè)的磁圖案被轉(zhuǎn)換成一系列脈沖，其被送到邏輯電路從而被轉(zhuǎn)換成二元數(shù)據(jù)且被系統(tǒng)的其余部分處理。為了增大存儲(chǔ)介質(zhì)的容量，制造商在不斷努力減小位212的尺寸和構(gòu)成位212的磁晶粒。
具有隔離島108的圖案化介質(zhì)使得位尺寸能被減小而不導(dǎo)致公知為超順磁效應(yīng)的不穩(wěn)定性。在常規(guī)多晶粒磁介質(zhì)中，例如，位212通常通過(guò)用磁合金薄層覆蓋平坦基板來(lái)產(chǎn)生，其包括基板表面上形成的稱為晶粒的原子團(tuán)簇。每個(gè)晶粒作為部分獨(dú)立的磁化單元操作，受其他晶粒的影響。存儲(chǔ)在道210中的數(shù)據(jù)包括交替磁極性的區(qū)域。
由于其物理分離和彼此減小的磁耦合，磁島108用作獨(dú)立磁單元，每個(gè)島內(nèi)包括單個(gè)晶粒或者強(qiáng)耦合晶粒的集合。由于這些磁島108通常大于常規(guī)介質(zhì)中的單獨(dú)晶粒，所以其磁化是熱穩(wěn)定的。
為了增大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度，道210可以制得較窄，或者沿道210的交替極性區(qū)域的長(zhǎng)度可以減小。降低這些尺寸通常需要減小介質(zhì)中隨機(jī)晶粒的尺寸，從而可以通過(guò)磁寫(xiě)頭定義銳利的邊界和銳利的道邊緣邊界。如果晶粒太大，記錄系統(tǒng)的信噪比受損，以不可接受的比率產(chǎn)生數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。另一方面，如果晶粒太小，它們會(huì)由于熱誘導(dǎo)振動(dòng)而變得不穩(wěn)定且自發(fā)反轉(zhuǎn)其磁極性(導(dǎo)致所存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的丟失)。由于超順磁效應(yīng)，對(duì)于常規(guī)多晶粒磁記錄介質(zhì)穩(wěn)定存儲(chǔ)介質(zhì)的面密度通常被限制到150Gbit/in2左右。
在盤200的基板上形成單獨(dú)的柱108增大了存儲(chǔ)容量且減少了由于磁晶粒不穩(wěn)定而丟失數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)。產(chǎn)生圖案化磁介質(zhì)和包括圖案化磁介質(zhì)的存儲(chǔ)裝置例如硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)的益處已經(jīng)被廣泛證實(shí)。
圖2B示出基板250的橫截面的一個(gè)實(shí)施例。在某些實(shí)施例中基板250可以是具有開(kāi)口204的盤200且可以包括基層(base layer)252、表面層254、可壓印抗蝕劑層256、頂258、以及底260。基板250的厚度可以根據(jù)盤200的直徑206改變。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，適于經(jīng)歷壓印工藝的基板250不是必須限制于盤200。另外，基板250可包括由于各種原因和品質(zhì)而被選擇的多層，因此不局限于所示實(shí)施例。
基層252可以由固體材料例如玻璃或金屬制成。一般使用的金屬可包括鋁和鎂的合金。基層252在某些實(shí)施例中可包括基板250的底260。供選地，底260也可以被涂覆或分層。為了清楚之目的，這里使用的基板250的頂258指的是基板250的被選擇且被準(zhǔn)備來(lái)經(jīng)歷壓印工藝的面。
表面層254可被選擇來(lái)經(jīng)歷本領(lǐng)域公知的特征蝕刻工藝。在某些實(shí)施例中，表面層254，其可以為約四十納米厚，是涂覆在基層252上的氮化硅層。在形成有與數(shù)據(jù)記錄位212對(duì)應(yīng)的柱108的盤200或磁介質(zhì)的情況下，表面層254可以被蝕刻從而形成接收磁涂層110的柱108，如圖1F所示。
為了蝕刻表面層254，表面層254和模制可壓印層256可以在定向蝕刻工藝?yán)绶磻?yīng)離子蝕刻(RIE)期間暴露到離子114(圖1D)。離子114與可壓印抗蝕劑層256和表面層254的材料結(jié)合且可以形成不帶電氣體，其被泵出蝕刻腔，在表面層254中留下蝕刻圖案?？蓧河】刮g劑層256可以以通常低于表面層254的速率蝕刻，導(dǎo)致在表面層254中柱108的形成，如果圖案被蝕刻深入到表面層254中的話。
可壓印抗蝕劑層256可包括能夠經(jīng)歷壓印工藝的任何抗蝕劑。本領(lǐng)域公知的光致抗蝕劑通常包括可在紫外(UV)光中固化的光引發(fā)劑。供選地，抗蝕劑可以通過(guò)熱被固化。在一預(yù)期實(shí)施例中，可壓印抗蝕劑256具有低粘滯度(viscosity)，可UV固化，且耐反應(yīng)離子蝕刻。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，適當(dāng)?shù)目刮g劑可包括多種成分和/或添加劑。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了能夠復(fù)制高度定義的圖案的抗蝕劑材料。
在一個(gè)實(shí)施例中，粘合促進(jìn)劑可以用來(lái)確?？蓧河】刮g劑層256到表面層254和/或到基板250的粘合。粘合促進(jìn)劑是重要的，以保持壓模104和壓印特征的完整性。即使小部分抗蝕劑粘到壓模104也會(huì)有害于壓模104且會(huì)損壞圖案化結(jié)構(gòu)。供選地或另外地，抗蝕劑256可以自釋放(self-releasing)。在一預(yù)期實(shí)施例中，可壓印抗蝕劑層256粘合到基板250且從壓模104釋放。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，一個(gè)或更多釋放處理、制劑(agent)和/或具有自釋放品質(zhì)的抗蝕劑可以被單獨(dú)或組合地使用從而確保完全、快速的分離。另外，其他制劑例如粘合促進(jìn)劑等也可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)所需效果，例如容易的分離。因此，本發(fā)明的范圍不限于所示實(shí)施例。
可壓印層256可用作用于表面層254的掩模。在一個(gè)實(shí)施例中，液體抗蝕劑256沉積在表面層254上作為隨后通過(guò)壓模104分布在表面層254上的液滴。在一供選實(shí)施例中，基板250可以被旋轉(zhuǎn)從而將液體抗蝕劑均勻地分布在基板250的頂258上。
圖3示出壓模300、基板310、真空夾盤320、加壓空氣源330、以及真空源332的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖。壓模300可包括用于接觸基板310的頂312的圖案化模具表面302。在一個(gè)實(shí)施例中，壓模300的所形成的圖案可包括與數(shù)據(jù)記錄位212對(duì)應(yīng)的納米尺寸的特征，且基板310可以類似于圖1A-2B所示的基板100和250。供選地，壓模300可包括任何形成的圖案，且基板310可以不同地配置。
壓模300可被機(jī)械定位以接觸基板310。供選地或另外地，基板310可定位來(lái)接觸模具表面302。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，壓模300和基板310可相對(duì)于彼此和/或相對(duì)于指定接觸表面定位。因此，本發(fā)明不限于所描繪的實(shí)施例或水平布置。在一個(gè)實(shí)施例中，基板310定位在壓模300之上，頂312定位來(lái)接觸模具表面302。供選地，壓模300和基板310可以垂直地定位。
在某些實(shí)施例中，壓模300和/或基板310可以利用一個(gè)或更多機(jī)械裝置遠(yuǎn)離或移動(dòng)至接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)械裝置(未示出)將壓模300提升到基板310之上約一毫米的備用位置(standby position)336且將壓模300保持在原位直到需要壓模310用于壓印。壓模300初始可以用加壓空氣從基板310分離。隨后，機(jī)械裝置例如簡(jiǎn)單懸架固定裝置(未示出)可以將壓模300從基板310提升起。在提升起壓模300之前將壓模300從基板310分離保護(hù)了所壓印的特征。
在某些實(shí)施例中，壓模300可以是透明的。具體地，壓模300可以對(duì)紫外光透明以固化可壓印抗蝕劑。在一個(gè)實(shí)施例中，壓模300包括聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)，一種透紫外材料。在某些實(shí)施例中，壓模300和/或模具表面302可以由石英或硅制成。在一實(shí)施例中，圖案化的模具表面302利用電子束光刻形成。所形成的圖案可以被蝕刻到模具表面302中。另外，所形成的圖案可以是所需基板圖案的對(duì)應(yīng)相反圖案。例如，壓模300中的孔對(duì)應(yīng)于形成在基板310上的柱。
因?yàn)槟＞弑砻?02可具有高密度納米尺寸的特征，所以接觸基板310的總表面積可以有效增大，使得壓模300具有強(qiáng)的粘到基板310的趨勢(shì)。為了最小化粘合的可能性，模具表面302和/或壓模300可以經(jīng)歷釋放處理以促進(jìn)從基板310分離。釋放處理的一個(gè)示例可包括自組裝(self-assembled)單層例如1H，1H，2H，2H-全氟癸基(perflourodecyl)-三氯硅烷(trichlorosilane)(FDTS)的化學(xué)涂覆，其減小了表面能且已被證實(shí)降低了吸引力(attractionforce)。可利用其他類型的釋放處理來(lái)使壓模300具有“非粘性”品質(zhì)。
基板310可包括多個(gè)層，如關(guān)于圖2B所論述。具體地，基板310可包括可壓印抗蝕劑層256，其用于將壓模300的已形成的圖案轉(zhuǎn)移到基板310。在某些實(shí)施例中，基板310對(duì)UV光線透明從而促進(jìn)固化抗蝕劑。在所示實(shí)施例中，基板310包括開(kāi)口314，例如盤200中的中心開(kāi)口204(ID 208)。
基板310可通過(guò)支承機(jī)構(gòu)被支承或穩(wěn)定。支承機(jī)構(gòu)可包括在壓印工藝期間適當(dāng)?shù)乇３只?10的任何機(jī)構(gòu)。夾具(clamp)等可保持基板310，盡管夾具會(huì)導(dǎo)致基板310的變形。
真空夾盤320，其通常依靠吸取力(suction force)來(lái)保持基板310，可消除對(duì)機(jī)械夾持部件的需要。另外，真空夾盤320可提供平坦表面和均勻分布的保持力，其減小了基板變形的可能。
在所示實(shí)施例中，基板310通過(guò)真空夾盤320被保持在原位，真空夾盤320具有連接到真空源332的空氣通道322、表面支承件324、引導(dǎo)到基板310中的開(kāi)口314的空氣通道326、以及基板引導(dǎo)件328。在一預(yù)期實(shí)施例中，真空夾盤320固定基板310以用于壓印，包括在分離工藝期間。表面支承件324可通過(guò)空氣通道322連接到真空源332。在某些實(shí)施例中，表面支承件324可包括高密度多孔金屬，其保持其形狀，但是能使空氣通過(guò)其孔。當(dāng)經(jīng)受吸取力334時(shí)，表面支承件324支承基板310并保持其平坦度，從而防止基板變形。保持基板310的保持力334(FH)可以由空氣通道322內(nèi)的負(fù)氣壓決定。
圖4示出與基板310接觸的壓模300的一個(gè)實(shí)施例。腔400形成在基板310的開(kāi)口314內(nèi)。通道326可以耦合到加壓空氣源330從而將加壓空氣引導(dǎo)朝向腔400?？刮g劑層可被壓在基板310和壓模300之間以使抗蝕劑與所形成的圖案一致。負(fù)載(load)和/或所應(yīng)用的壓力可施加到壓模300和/或基板310以促進(jìn)模制所壓印的特征。
基板310的抗蝕劑層可在壓印工藝期間聚合或凝固。在某些實(shí)施例中，UV光線112穿過(guò)壓模300從而固化液體抗蝕劑，在基板310上形成固體的圖案化的特征。如前所述，根據(jù)壓印工藝的性質(zhì)，熱也可用來(lái)固化抗蝕劑以在基板310中形成固體的形貌特征。如圖所示的真空夾盤320可以在固化工藝期間保持基板310以防止基板移動(dòng)。在一預(yù)期實(shí)施例中，空氣通道322中的氣壓維持在環(huán)境氣壓以下從而保持基板310，而通道326中的氣壓在壓印和抗蝕劑固化工藝期間保持在環(huán)境氣壓。
在一個(gè)實(shí)施例中，抗蝕劑被固化之后，負(fù)載可從壓模300去除以準(zhǔn)備分離工藝。在某些實(shí)施例中，抗蝕劑固化工藝密封腔400；然而，如上所述，一個(gè)或更多釋放處理等可促進(jìn)分離工藝。因此，腔400可以是或者可以不是氣密的(airtight)，盡管通常需要某些外力來(lái)開(kāi)始?jí)耗７蛛x。
圖5示出壓模300利用加壓空氣的力500從基板310分離的一個(gè)實(shí)施例。當(dāng)腔400內(nèi)的氣壓超過(guò)分離閾值時(shí)，壓模300從基板310迅速分離，留下完整的固化壓印特征。在某些實(shí)施例中，加壓空氣可以是清潔干燥空氣(CDA)。供選地，其他氣體或氣體的組合可以被加壓以實(shí)現(xiàn)類似效果。
腔400內(nèi)，空氣對(duì)所有的面施加壓力，產(chǎn)生上提升力500，其足夠有力從而引起將壓模300從基板310分離的模式1斷裂面(fracture surface)位移502。加力的空氣使間隙擴(kuò)散直到分離完成。在具有中心開(kāi)口204的盤200基板的情況下，模式1斷裂產(chǎn)生從ID 208開(kāi)始的間隙，其朝向OD 206擴(kuò)散，產(chǎn)生簡(jiǎn)單但是一致的分離，消除了對(duì)附加力的需要。當(dāng)然，一個(gè)或更多額外機(jī)械裝置可以與加壓空氣結(jié)合使用，但是通常不必要。
壓模300可隨后利用簡(jiǎn)單機(jī)械裝置被移除或者被提升到備用位置336。兩空氣通道322、326內(nèi)的氣壓可返回到環(huán)境氣壓，基板310可以從真空夾盤320移除。
為了在分離工藝期間成功保持基板310，分離力500(FS)的大小可以通過(guò)基板保持力334(FH)被限制，其中FS＜FH。否則，所施加的分離力500(FS)會(huì)克服保持力334且因此將耦合的壓模300和基板310從真空夾盤320移動(dòng)，從而導(dǎo)致基板分離工藝失?。槐M管用加壓空氣一起夾舉壓模300和基板310通常不損壞所形成的表面結(jié)構(gòu)。
在基板310包括盤200的某些實(shí)施例中，所施加的分離力500(FS)可由下面的公式確定FS＝AS*PA＝π*(DS/2)2*PA公式1其中FS＝將壓模從基板分離所需的分離力；AS＝腔中暴露于加壓空氣的壓模表面積；PA＝所施加的氣壓；以及DS＝腔中暴露于空氣的壓模表面的直徑。
另外，用于盤200的保持力334(FH)可由下面的公式確定
FH＝AH*PV＝α*π*[(D2/2)2-(D1/2)2]*PV公式2其中FH＝保持基板所需的保持力；AH＝保持基板的表面支承件的總面積；PV＝抽真空所產(chǎn)生的負(fù)壓；α＝提供真空吸取力的表面支承件所占的量；D1＝保持基板的表面支承件的內(nèi)徑；以及D2＝保持基板的表面支承件的外徑。
有利地，真空夾盤320可具有幾乎與整個(gè)基板表面一樣大的多孔支承表面324。在某些實(shí)施例中，保持基板310的表面支承件的總面積(AH)可以由提供真空吸取力的表面支承件所占的量(α)確定。例如，α的值可以表示與總表面積(π*[(D2/2)2-(D1/2)2])相比時(shí)支承表面324的孔隙率。真空壓(PV)可通過(guò)真空泵性能或真空源332確定，且通常可實(shí)現(xiàn)低為-0.8atm(～-12psi)的負(fù)壓。
另外有利地，決定分離力500(FS)的面積局限于腔400內(nèi)暴露的壓模表面積，而不是基板310內(nèi)的開(kāi)口314。結(jié)果，可以與開(kāi)口314的尺寸無(wú)關(guān)地實(shí)現(xiàn)強(qiáng)的力500(FS)。在實(shí)驗(yàn)觀察中，為實(shí)現(xiàn)分離所施加的氣壓(PA)通常在約80psi的范圍，因此為控制分離工藝提供寬范圍的選擇。在其中基板310包括具有約1.1英寸的OD 206的微驅(qū)動(dòng)盤基板的一個(gè)實(shí)施例中，壓模300可以用小于約10psi的所施加的氣壓(PA)從基板310分離。
下面的示意性流程圖一般地陳述為邏輯流程圖。因此，所示順序和標(biāo)注的步驟表示所述方法的一個(gè)實(shí)施例?？梢詷?gòu)思其他步驟和方法，其與所示方法的一個(gè)或更多步驟或者其部分在功能、邏輯或效果上是等效的。另外，所采用的格式(format)和符號(hào)被提供來(lái)說(shuō)明該方法的邏輯步驟且不應(yīng)理解為限制了該方法的范圍。盡管各種箭頭類型和線類型可以在流程圖中采用，但是它們不應(yīng)理解為限制了對(duì)應(yīng)方法的范圍。另外，特定方法發(fā)生的順序可以或者可以不嚴(yán)格遵循所示的對(duì)應(yīng)步驟的順序。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明將壓模從基板分離的方法600的一個(gè)實(shí)施例。如圖所示，方法600包括602提供具有開(kāi)口的基板；604提供支承機(jī)構(gòu)用于保持該基板；606提供具有已形成的圖案的壓模；608當(dāng)壓模與基板接觸時(shí)在基板的開(kāi)口內(nèi)形成腔；610提供引導(dǎo)朝向所述腔的通道；以及612引導(dǎo)加壓氣體通過(guò)該通道。
加壓空氣促進(jìn)了將壓模從基板去耦，而不損及壓模、基板或任何表面特征。另外，均勻的上提升力可以提供來(lái)分離壓模，而不使用復(fù)雜的機(jī)械裝置。只要腔內(nèi)的壓強(qiáng)增大足以允許壓模與基板之間的分離，方法600與所形成的腔的條件例如腔是否是氣密的或者腔尺寸無(wú)關(guān)地起作用。
方法600提供簡(jiǎn)單且便宜的制造工藝以產(chǎn)生壓印基板，尤其是關(guān)于盤基板。在磁存儲(chǔ)工業(yè)，磁記錄盤200通常包括中心ID孔，其可被利用來(lái)促進(jìn)壓模的原位分離。利用加壓空氣開(kāi)始?jí)耗５姆蛛x易于進(jìn)行且減小了壓印設(shè)備成本。
本發(fā)明可以以各種特定形式實(shí)施而不偏離其思想或本質(zhì)特性。所描述的實(shí)施例在所有方面應(yīng)理解為僅是示例性而不是限制性的。因此，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是前面的說(shuō)明表示。落入權(quán)利要求的等價(jià)物的意義和范圍內(nèi)的全部改變應(yīng)包括在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種將壓模從圖案化基板分離的方法，該方法包括提供其中有開(kāi)口的基板，其具有頂和底，所述頂包括可壓印抗蝕劑層；提供配置來(lái)保持該基板的支承機(jī)構(gòu)；提供壓模，該壓模具有形成的圖案且配置為與所述基板的頂接觸以將該形成的圖案轉(zhuǎn)移到所述可壓印抗蝕劑層，其中當(dāng)該壓模與該基板接觸時(shí)腔形成在該基板的開(kāi)口內(nèi)；提供引導(dǎo)朝向所述腔從而將加壓空氣引入到所述腔內(nèi)的通道；以及引導(dǎo)加壓空氣通過(guò)所述通道至所述腔從而開(kāi)始所述壓模從所述基板的分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該支承機(jī)構(gòu)包括真空夾盤且其中該方法還包括用吸取力保持該基板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中該吸取力大于該加壓空氣施加的力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該方法還包括在引導(dǎo)加壓空氣通過(guò)所述通道之前固化該可壓印抗蝕劑層從而實(shí)現(xiàn)凝固。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該方法還包括在所述初始分離之后用機(jī)械裝置使所述基板與所述壓模遠(yuǎn)離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該方法還包括用釋放處理來(lái)處理所述壓模從而促進(jìn)從所述基板的分離。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述形成的圖案包括與數(shù)據(jù)記錄位對(duì)應(yīng)的納米尺寸特征。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該可壓印抗蝕劑層自釋放。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該基板還包括選擇來(lái)經(jīng)歷特征蝕刻工藝的表面層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中該基板還包括粘合促進(jìn)劑以增大所述表面層與所述可壓印抗蝕劑層之間的粘著。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中該方法還包括進(jìn)行所述特征蝕刻工藝。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中該方法還包括在所述特征蝕刻工藝之后用磁層涂覆所述基板以形成圖案化磁介質(zhì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中該基板是包括內(nèi)徑和外徑的盤且其中該方法還包括將所述基板引入到存儲(chǔ)裝置中作為圖案化磁介質(zhì)。
14.一種用于將壓模從圖案化基板分離的方法，該方法包括提供其中有開(kāi)口的基板，其具有頂和底，所述頂包括可壓印抗蝕劑層；提供配置來(lái)用吸取力保持該基板的真空夾盤；提供壓模，該壓模具有形成的圖案且配置為與所述基板的頂接觸以將該形成的圖案轉(zhuǎn)移到所述可壓印抗蝕劑層，其中當(dāng)該壓模與該基板接觸時(shí)腔形成在該基板的開(kāi)口內(nèi)；提供穿過(guò)所述真空夾盤導(dǎo)向所述腔從而將加壓空氣引入到所述腔內(nèi)的通道；以及引導(dǎo)加壓空氣通過(guò)所述通道至所述腔從而開(kāi)始所述壓模從所述基板的分離。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中該方法還包括用吸取力保持該基板且其中該吸取力大于所述加壓空氣施加的力。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中該形成的圖案包括與數(shù)據(jù)記錄位對(duì)應(yīng)的納米尺寸特征。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中該基板還包括選擇來(lái)經(jīng)歷特征蝕刻工藝的表面層。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中該基板是包括內(nèi)徑和外徑的盤，且其中該方法還包括將該基板引入到存儲(chǔ)裝置中作為圖案化磁介質(zhì)。
19.一種用于將壓模從圖案化基板分離的方法，該方法包括提供其中有開(kāi)口的基板，其具有頂和底，所述頂包括可壓印抗蝕劑層、選擇來(lái)經(jīng)歷特征蝕刻工藝的表面層、以及增強(qiáng)該表面層與該可壓印抗蝕劑層之間的粘著的粘合促進(jìn)劑；提供配置來(lái)用吸取力保持該基板的真空夾盤；提供壓模，該壓模具有形成的圖案且配置為與所述基板的頂接觸以將該形成的圖案轉(zhuǎn)移到所述可壓印抗蝕劑層，其中當(dāng)該壓模與該基板接觸時(shí)腔形成在該基板的開(kāi)口內(nèi)，且其中該形成的圖案包括與數(shù)據(jù)記錄位對(duì)應(yīng)的納米尺寸特征；用釋放處理來(lái)處理該壓模從而促進(jìn)從所述基板的分離；提供穿過(guò)所述真空夾盤導(dǎo)向所述腔從而將加壓空氣引入到所述腔內(nèi)的通道；用吸取力保持該基板；以及引導(dǎo)加壓空氣通過(guò)所述通道至所述腔從而開(kāi)始所述壓模從所述基板的分離，其中該吸取力大于該加壓空氣施加的力。
20.一種用于從圖案化基板分離壓模的裝置，該裝置包括其中有開(kāi)口的基板，具有頂和底，該頂包括可壓印抗蝕劑層；支承機(jī)構(gòu)，配置來(lái)保持該基板；壓模，具有形成的圖案且配置為與該基板的頂接觸以將所述形成的圖案轉(zhuǎn)移到該可壓印抗蝕劑層，其中當(dāng)該壓模與該基板接觸時(shí)腔形成在該基板的開(kāi)口內(nèi)；通道，導(dǎo)向該腔從而將加壓空氣引入到該腔中；以及加壓空氣的源，所述加壓空氣被引導(dǎo)通過(guò)所述通道至所述腔從而開(kāi)始該壓模從該基板的分離。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，其中該支承機(jī)構(gòu)包括配置來(lái)用吸取力保持該基板的真空夾盤且其中該吸取力大于該加壓空氣施加的力。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，其中該通道穿過(guò)所述真空夾盤導(dǎo)向所述腔。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，其中該壓模包括釋放處理從而促進(jìn)從該基板的分離。
24.根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，其中該可壓印抗蝕劑層在從該壓模分離之前聚合。
25.根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，其中該基板是包括內(nèi)徑和外徑的盤且配置為包括在存儲(chǔ)裝置中作為圖案化磁介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于將壓模從圖案化基板分離的方法和裝置。該方法包括提供基板，其具有頂和底，其中有開(kāi)口；提供配置來(lái)保持該基板的支承機(jī)構(gòu)；提供具有形成的圖案且配置為與所述基板的頂接觸的壓模，其中當(dāng)該壓模與該基板接觸時(shí)腔形成在該基板的開(kāi)口內(nèi)；提供導(dǎo)向所述腔從而將加壓空氣引入到所述腔內(nèi)的通道；以及引導(dǎo)加壓空氣穿過(guò)所述通道至所述腔從而開(kāi)始所述壓模從所述基板的分離。在某些實(shí)施例中，加壓空氣可被導(dǎo)向該基板中的開(kāi)口，例如盤中的中心ID孔。該盤可以包括在存儲(chǔ)裝置中作為圖案化磁介質(zhì)。
文檔編號(hào)G03F1/00GK101030034SQ200710085619
公開(kāi)日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2007年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月1日
發(fā)明者瑪格麗特·E·貝斯特, 吳才偉 申請(qǐng)人:日立環(huán)球儲(chǔ)存科技荷蘭有限公司