專利名稱：平版印刷術(shù)的工藝和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文提出的諸實施例涉及用于平版印刷術(shù)(imprint lithogr即hy)的方法和系 統(tǒng)。具體來說，諸實施例涉及用于毫微平版印刷工藝的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光學(xué)平版印刷技術(shù)(optical lithogr即hy technique)目前用于制造最小的微電 子器件。然而，據(jù)認(rèn)為這些方法已經(jīng)達(dá)到其分辨率的極限。因此，需要提供改進(jìn)的平版印刷 技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
—種使用一模板在一基底上形成一圖形的方法，該方法包括在彼此的間隔關(guān) 系上定位該模板和該基底，以使一間隙形成在模板與基底之間；用光激活的光固化液體 大致地填充該間隙；以及，固化光激活的光固化液體(light activating lightcurable light)。在一實施例中，該模板具有圖形并包括一第一表面和多個形成在模板內(nèi)的凹陷， 這些凹陷從第一表面朝一相對的第二表面延伸。諸凹陷在構(gòu)有圖形的模板(patterned template)的第一表面內(nèi)形成多個特征。 一預(yù)定量的光激活的光固化液體涂敷到基底的一 部分。光激活的光固化液體是一低粘稠的液體，其粘度約小于30厘泊。構(gòu)有圖形的模板和 基底定位成彼此間隔開的關(guān)系，以使一間隙形成在它兩之間。模板定位成使固化液體基本 上填充模板的非凹陷部分與基底之間的間隙。模板的位置應(yīng)是如此從大致在模板凹陷下 面的基底區(qū)域起基本上沒有涂敷固化液體。激活的光線施加到固化液體，以在基底上形成 一圖形層(patterned layer)。 根據(jù)時用一具有一圖形區(qū)域的模板在一基底上形成一圖形的另一方法，該方法包 括將該圖形區(qū)域放置在與基底的一區(qū)域相對，其間形成一間隙；將光激活的光固化液體 定位在基底與模板之間；通過使光激活的光固化液體分別與模板和基底接觸，同時，將光激 活的光固化液體限制在該間隙之內(nèi)，由此，用光激活的光固化液體填充間隙；以及，由光激 活的光固化液體形成一固化的材料。然后，該方法可在基底的一第二部分上重復(fù)。以此方 式，基底在多個"步驟"中被印刷，而不是在單一的步驟中。通過利用低粘度的液體增強了 平版印刷工藝。在一實施例中，光激活的光固化液體的粘度約小于30厘泊。可用多種方法 來實現(xiàn)模板周界內(nèi)的液體的控制。在一實施例中，模板與基底之間的距離設(shè)定為由模板施 加在液體上的力不強制液體超過模板的邊界。 一模板包括有多個凹陷，它們在模板上形成 多個特征。也通過形成一個或多個蝕刻到模板周界內(nèi)的邊界來控制對液體的限制。這些邊 界的深度基本上大于模板凹陷部分的深度。
在另一實施例中，在一包括一平面化區(qū)域的模板存在的情形下，通過固化對設(shè)置 在基底上的一固化液體進(jìn)行固化而形成一平面化層。在一實施例中，一預(yù)定量的光激活的 光固化液體涂敷到基底的第一區(qū)域。 一平面化的模板接觸于光激活的光固化液體，并施加 激活光(activating light)來固化光激活的光固化液體。以此方式，平面層形成在基底的 第一區(qū)域內(nèi)。然后，工藝在基底的附加區(qū)域上重復(fù)該工藝。以此方式，對基底以多個"步驟" 而不是一單一步驟進(jìn)行平面化。 —用于形成基底上的圖形的系統(tǒng)包括一支承基底的本體；一連接于本體并具有 一圖形區(qū)域的模板；一連接于本體的位移系統(tǒng)，用來在基底與模板之間提供相對運動，并 放置模板與基底的一部分重疊，形成一圖形的部分；一液體分配器，它被偶聯(lián)以將光激活 的光固化液體分配到圖形部分的子部分上，通過減小基底與模板之間的距離，使所述偶聯(lián) 的位移系統(tǒng)有選擇地放置光激活的光固化液體與模板相接觸，一照射光源照在圖形部分 上，使光有選擇地固化光激活的光固化液體；以及，一連接于印刷頭上的力探測器(force detector)，以便通過模板和光激活的光固化液體之間的接觸產(chǎn)生指示一施加到模板上的 力的信息，使位移系統(tǒng)建立一根據(jù)信息實施距離變化的速率，以將延伸到圖形部分的基底 外面的區(qū)域的光激活的光固化液體量減到最小。采用該結(jié)構(gòu)，通過便于模板和基底之間的 相對轉(zhuǎn)動同時將其間的平移位移減到最小，系統(tǒng)在模板與基底之間可建立和保持一平行相 對的位置關(guān)系。該系統(tǒng)還包括有一運動平臺、一印刷頭和一液體分配器，以及一光源。該運 動平臺連接于本體，以便沿第一和第二橫軸在基底與模板之間提供相對運動。印刷頭連接 于本體，以便沿橫向于第一和第二軸線延伸的第三軸線在模板與基底之間提供相對運動。
液體分配器連接于本體，以便將光激活的光固化液體分配到基底上。連接該光源以將光照 射到基底上，選擇光線來固化光激活的光固化液體。在一實施例中，在構(gòu)有圖形的模板存在 的情況下由固化設(shè)置在基底上的固化液體而形成圖形層。在一實施例中，用來在基底上形 成一圖形層的系統(tǒng)包括一印刷頭和一運動平臺。該印刷頭被構(gòu)造成保持一構(gòu)有圖形的模 板。該印刷頭還包括一細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)(fineorientation system)。該細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)允許 構(gòu)有圖形的模板相對于基底運動，以便構(gòu)有圖形的模板達(dá)到一基本上平行的定向。在一實 施例中，該細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)是一被動系統(tǒng)，當(dāng)模板接觸于設(shè)置在基底上的液體時該系統(tǒng)允許 模板對非平面化(non-planarity)作自我糾正。該印刷頭還包括一力探測器。該力探測器 連接于模板，并被構(gòu)造成用于確定由設(shè)置在基底上的固化液體施加到模板上的阻力?；?連接于運動平臺。運動平臺被構(gòu)造成支承基底和在基本上平行于模板的一平面內(nèi)移動基 底。該平版印刷系統(tǒng)還包括一液體分配器。該液體分配器可連接于印刷頭或系統(tǒng)本體的一 部分。該液體分配器被構(gòu)造成將一光激活的光固化液體分配到基底上。該平版印刷系統(tǒng)還 包括一光源，它光學(xué)連接于構(gòu)有圖形的模板。該光源被構(gòu)造成在使用過程中它直接激活光 線通過構(gòu)有圖形的模板并照射到固化液體上。用來形成特征尺寸在lOOnm以下的特征的平 版印刷系統(tǒng)，通常敏感于溫度的變化。當(dāng)系統(tǒng)溫度上升時，支承件(即，支承平版印刷系統(tǒng) 的模板、基底和其它部件的諸部件)可膨脹。支承件的膨脹可促成模板與基底對齊不準(zhǔn)而 引起誤差。在一實施例中，支承件由具有低熱膨脹系數(shù)(例如，小于約20ppm廣C)的材料形 成。此外，該平版印刷系統(tǒng)可放置在一封閉外殼內(nèi)。該封閉外殼被構(gòu)造成阻止外殼內(nèi)發(fā)生大
于約rc的溫度變化。在一變化的實施例中，一平版印刷系統(tǒng)包括一印刷頭、一運動平臺、一
液體分配器、一力探測器和一激活光源(activating light source)。在此實施例中，一細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)連接于運動平臺，而不是連接于印刷頭。因此，通過變化基底的定向，直到被印 刷的基底部分和模板基本上平行，可達(dá)到細(xì)調(diào)定向。在此實施例中，印刷頭連接于一固定位 置內(nèi)的支承件，而運動平臺被構(gòu)造成圍繞一在模板下面的X-Y平面移動基底。該平版印刷 系統(tǒng)的其它部件基本上與其它實施例中所描述的相同。在其它實施例中，一平版印刷系統(tǒng) 包括一印刷頭、一運動平臺、一基底支承件、一液體分配器、一力探測器和一激活光源。印刷 頭被構(gòu)造成用于保持一構(gòu)有圖形的模板。印刷頭還包括一細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)。在一實施例中， 該細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)是一被動系統(tǒng)，當(dāng)模板接觸于設(shè)置在基底上的液體時該系統(tǒng)允許模板對非 平面化作自我糾正。印刷頭連接于運動平臺。運動平臺被構(gòu)造成在一基本上平行于基底的 平面內(nèi)移動印刷頭?；走B接于基底支承件。基底支承件被構(gòu)造成在使用中將基底保持在 一固定位置。該平版印刷系統(tǒng)的其它部件基本上與其它實施例中所述的相同。在其它實施 例中，一平版印刷系統(tǒng)包括一印刷頭、一運動平臺、一基底支承件、一液體分配器、一力探測 器和一光激活源。印刷頭被構(gòu)造成用于保持一構(gòu)有圖形的模板。印刷頭連接于運動平臺。 運動平臺被構(gòu)造成在一基本上平行于基底的平面內(nèi)移動印刷頭。基底連接于基底支承件。 基底支承件被構(gòu)造成在使用中將基底保持在一固定位置?；字С屑€包括一細(xì)調(diào)定向系 統(tǒng)。該細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)被構(gòu)造成變化基底的定向，直到待印刷的基底部分基本上平行于模板。 該平版印刷系統(tǒng)的其它部件基本上與其它實施例中所述的相同。在某些實施例中，一構(gòu)有 圖形的模板可設(shè)計成允許改進(jìn)液體控制。當(dāng)一模板與設(shè)置在一基底上的液體接觸時，液體 將趨于擴展來覆蓋比液體原先覆蓋的面積大的基底面積。在某些工藝中，有利的是，液體保 持在由模板限定的區(qū)域內(nèi)。在某些實施例中，模板的合適的設(shè)計基本上將阻止液體流過模 板的周緣之外。 一構(gòu)有圖形的模板包括一第一表面和多個凹陷，諸凹陷形成在從第一表面 朝一相對的第二表面延伸的模板的一個或多個圖形區(qū)域內(nèi)。諸凹陷形成多個印刷到基底上 去的特征。模板還包括一圍繞圖形區(qū)域的周緣形成的邊界。該邊界形成為一從第一表面朝 第二表面延伸的凹陷。邊界的深度基本上大于形成模板特征的凹陷的深度。包括邊界的構(gòu) 有圖形的模板可用于本文中所述的任何系統(tǒng)中。在使用過程中，模板與設(shè)置在基底表面上 的固化液體相接觸。由模板施加到基底上的力可導(dǎo)致基底傾斜，尤其是當(dāng)模板定位在基底 邊緣的附近時。在一實施例中，基底連接于基底支承件，該基底支承件包括一基底傾斜模 塊。 該基底傾斜模塊被構(gòu)造成可在使用過程中校準(zhǔn)基底表面的傾斜。此外，基底傾斜 模塊被構(gòu)造成可阻止基底的傾斜，當(dāng)壓力施加到基底上時由于傾斜模塊的順從而引起所述 基底的傾斜。該基底傾斜模塊可包容到一在使用過程中允許基底運動的運動平臺內(nèi)或一固 定的基底支承件內(nèi)。 另一實施例包括一在基底上準(zhǔn)備被構(gòu)有圖形的結(jié)構(gòu)用的方法，其包括對基底表 面涂敷一光激活的光固化液體；靠近光激活的光固化液體定位一模板，其中，該模板包括 一非傳導(dǎo)層；一鄰近該非傳導(dǎo)層且基本上在非傳導(dǎo)層與基底之間的導(dǎo)電層，其中，該導(dǎo)電層 形成一與產(chǎn)生在基底上的被構(gòu)有圖形的結(jié)構(gòu)互補的結(jié)構(gòu)的毗鄰的圖形；由于通過導(dǎo)電層流 過電流，在模板與基底之間施加一電場，其中，施加的電場形成一靜電力，該靜電力吸引一 部分光激活的光固化液體朝模板的導(dǎo)電層。導(dǎo)電材料放置在非傳導(dǎo)材料上，以使導(dǎo)電材料 在使用過程中定位在非傳導(dǎo)材料與模板之間。導(dǎo)電材料包括多個凹陷，它們形成多個由模 板印刷的特征。導(dǎo)電材料和非傳導(dǎo)材料基本上對光是透明的。在一實施例中，模板可由銦
5錫氧化物和融合的硅石形成。結(jié)構(gòu)的至少一部分可具有小于約100nm的特征尺寸。 一電場 可施加到模板與基底之間。電場的施加可形成一靜電力，該力吸引固化液體的至少一部分 朝向模板。被吸引到模板的固化液體部分與印刷在模板上的結(jié)構(gòu)的圖形互補。在一實施例 中，吸引到模板的固化液體部分與模板接觸，而其余的部分不接觸于模板?；蛘撸袒后w 的吸引部分或其余部分都不接觸于模板。然而，吸引部分朝向模板延伸，而非吸引部分延伸 的程度達(dá)不到吸引部分朝向模板延伸的程度。通過施加激活的光線使固化液體固化。在可 固化的液體固化之后，結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步通過蝕刻固化了的液體而形成。蝕刻可提高結(jié)構(gòu)的長 寬比?？墒褂萌魏瓮ǔＪ褂玫奈g刻技術(shù)，包括反應(yīng)性的離子蝕刻。這些和其它的實施例將 在本文中作更加完全的描述。


圖1示出一用于平版印刷系統(tǒng)的實施例； 圖2示出一平版印刷系統(tǒng)的封閉外殼；
圖3示出連接于平版印刷系統(tǒng)的一平版印刷頭的實施例； 圖4示出一印刷頭的投影圖； 圖5示出一印刷頭的分解圖； 圖6示出一第一彎曲件的投影圖； 圖7示出一第二彎曲件的投影圖8示出連接在一起的第一和第二彎曲件的投影圖； 圖9示出一連接于印刷頭的預(yù)校準(zhǔn)系統(tǒng)的細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)的投影圖； 圖10示出一預(yù)校準(zhǔn)系統(tǒng)的截面圖； 圖11示出一彎曲系統(tǒng)的示意圖12示出一平版印刷系統(tǒng)的運動平臺和印刷頭的投影圖； 圖13示出一液體分配系統(tǒng)的示意圖14示出帶有光學(xué)上連接于印刷頭上的光源和照相機的印刷頭的投影圖； 圖15和16示出一液滴與模板一部分之間接觸面的側(cè)視圖； 圖17示出在模板周緣處被構(gòu)造來限制液體的模板的第一實施例的截面圖； 圖18示出在模板周緣處被構(gòu)造來限制液體的模板的第二實施例的截面圖19A-D示出模板接觸于設(shè)置在基底上的液體的一系列步驟的截面圖20A-B分別示出具有多個圖形區(qū)域的模板的俯視圖和截面圖； 圖21示出一連接于印刷頭的預(yù)校準(zhǔn)系統(tǒng)的剛性模板支承系統(tǒng)的投影圖22示出一連接于一 X-Y運動系統(tǒng)的印刷頭； 圖23A-23F示出一負(fù)平版印刷工藝的截面圖； 圖24A-24D示出一帶有一傳遞層的負(fù)的平版印刷工藝的截面圖； 圖25A-25D示出一正平版印刷工藝的截面圖； 圖26A-26C示出一帶有一傳遞層的正平版印刷工藝的截面圖； 圖27A-27F示出一組合的正和負(fù)平版印刷工藝的截面圖28示出 一定位在一模板和基底上方的光學(xué)準(zhǔn)直測量裝置(optical alignmentmeasuring device)的不意6
圖29示出通過連續(xù)地觀看和再聚焦，使用準(zhǔn)直標(biāo)記記來確定模板相對于一基底 而對準(zhǔn)的方案圖； 圖30示出使用準(zhǔn)直標(biāo)記和偏振濾光鏡來確定模板相對于基底對準(zhǔn)的方案圖； 圖31示出由諸偏振線(polarizing line)形成的準(zhǔn)直標(biāo)記的俯視圖； 圖32A-32C示出涂敷到一基底上的固化液體的圖形的俯視圖； 圖33A-33C示出固化之后用來從基底移去模板的方案圖； 圖34示出定位在 一 基底上方用于電場基平版印刷術(shù)(electric field basedlithogr即hy)的模板的實施例； 圖35A-35D示出使用與模板的接觸來形成毫微級結(jié)構(gòu)的工藝的第一實施例； 圖36A-36C示出不與模板的接觸來形成毫微級結(jié)構(gòu)的工藝的第一實施例； 圖37A-37B示出一模板，其包括一設(shè)置在非傳導(dǎo)底板上的連續(xù)圖形的傳導(dǎo)層； 圖38示出一具有一基底傾斜模塊(substrate tilt module)的運動平臺； 圖39示出一具有一基底傾斜模塊的運動平臺； 圖40示出一基底支承件的示意圖；以及 圖41示出一平版印刷系統(tǒng)示意圖，該系統(tǒng)包括一設(shè)置在基底支承件下面的印刷 頭。
具體實施例方式
這里呈現(xiàn)的實施例一般地涉及系統(tǒng)、器件和制造小器件的相關(guān)的工藝。具體來說，
這里呈現(xiàn)的實施例涉及系統(tǒng)、器件和平版印刷的相關(guān)的工藝。例如，這些實施例可用于在一
基底(諸如一半導(dǎo)體晶片)上印刷不到100nm的特征。應(yīng)該認(rèn)識到這些實施例也可用于
制造其它類型的器件，包括有(但不限于)用于數(shù)據(jù)儲存的圖形的磁性介質(zhì)、微光學(xué)器件、
微電子機械系統(tǒng)、生物試驗器件、化學(xué)試驗和反應(yīng)器件以及X線光學(xué)器件。 平版印刷工藝已經(jīng)顯示出在基底上復(fù)制高分辨率(例如，不到50nm)圖像的能
力，其使用含有如其表面上的表面特征的圖像的模板。平版印刷在微電子器件、光學(xué)器件、 MEMS、用于儲存應(yīng)用中的光電子的、圖形的磁性介質(zhì)等的制造中，可用來在基底中形成圖 形。在制造諸如微透鏡和T門結(jié)構(gòu)之類的三維結(jié)構(gòu)中，平版印刷技術(shù)在光學(xué)平版印刷方面 可以說是出眾的。 一平版印刷系統(tǒng)的部件包括模板、基底、液體和可影響系統(tǒng)的物理特性的 任何其它的材料，物理特性包括(但不限于)表面能、面間能(interfacial energies)、哈 馬克(Hamacker)常數(shù)、凡得瓦爾(Van derWaal)力、粘度、密度、不透明性等，精心地策劃布 局平版印刷系統(tǒng)的諸部件，以合適地適應(yīng)一重復(fù)的工藝。 用于平版印刷術(shù)的方法和系統(tǒng)在授予Willson等人的題為"分步和瞬時的平版印 刷術(shù)"的美國專利6，334，960中已有討論，本文已援引其以供參考。用于平版印刷術(shù)的其 它的方法和系統(tǒng)還在以下的美國專利申請中已有討論2001年7月17日提交的題為"用 于平版印刷工藝的自動流體分配的方法和系統(tǒng)"的美國專利申請09/908， 455 ;2001年7 月16日提交的題為"用于平版印刷的高分辨率重疊對齊的方法和系統(tǒng)"的美國專利申請 09/907， 512 ;2001年8月1日提交的題為"用于平版印刷的透明模板和基底之間檢測高精 度間隙定向的方法"的美國專利申請09/920， 341 ;2001年8月21日提交的題為"基于彎 曲的大運動平移平臺"的美國專利申請09/934， 248 ;2000年10月27日提交的題為"用于平版印刷工藝的高精度定向?qū)R和間隙控制平臺"的美國專利申請09/698， 317 ;2001年 10月12日提交的題為"用于室溫、低壓的微和毫微平版印刷的模板設(shè)計"的美國專利申請 09/976， 681 ;2002年5月1日提交的授予Voison的題為"制造一平版印刷模板的方法"的 美國專利申請10/136， 188 ;以及2001年5月16日提交的授予Willson等人的題為"使用 一電場在光固化成分中加工毫微級圖形的方法和系統(tǒng)"的美國專利申請。本文援引了以上 所有這些專利以供參考。其它的方法和系統(tǒng)在下列出版物中已有討論，本文也援引了所有 這些出版物以供參考。這些出版物是B. J. Choi，S. Johnson,M. Colburn，S. V. Sreenivasan， C.G.. Willson的"用于分步和瞬時平版印刷的定向平臺的設(shè)計"，其出版在J. of Precision Engineering中；W. Wu， B. Cui， X. Y. Sun， W. Zhang， L. Zhuang，和S. Y. Chou的"使用毫微平 版印刷制造的大面積高密度量化的磁盤"，出版在J.Vac Sci Technol B16 (6) ， 3825-3829， Nov-Dec1998 ;S. Y. Chou， L. Zhuang的"定期聚合物的微柱形物陣列的平版印刷導(dǎo)致的自組 合"，出版在J. Vac Sci Technol B17 (6) ， 3197-3202， 1999 ;以及P. Mansky， J. DeRouchey， J. Mays, M. Pitsikalis， T. Morkved， H. Jaeger和T. Russell的"使用電場在i央共聚物薄膜 內(nèi)的大面積域?qū)R"，出版在Macromolecules13， 4399 (1998)中。 圖1示出了一用于平版印刷系統(tǒng)3900的實施例。平版印刷系統(tǒng)3900包括一印刷 頭3100。該印刷頭3100安裝在印刷頭支承件3910上。印刷頭3100被構(gòu)造成以保持一構(gòu) 有圖形的模板3700。該構(gòu)有圖形的模板3700包括多個形成印刷到基底內(nèi)的圖形特征的凹 陷。印刷頭3100或運動平臺3600還被構(gòu)造成在使用過程中朝待印刷的基底和背離基底來 移動構(gòu)有圖形的模板3700。平版印刷系統(tǒng)3900還包括一運動平臺3600。該運動平臺3600 安裝在運動平臺支承件3920上。運動平臺3600被構(gòu)造成以保持一基底和圍繞運動平臺支 承件3920以一大致平面的運動移動基底。平版印刷系統(tǒng)3900還包括一連接于印刷頭3100 的激活光源3500。該激活光源3500被構(gòu)造成產(chǎn)生固化用的光，并引導(dǎo)產(chǎn)生的固化用光通過 連接于印刷頭3100的構(gòu)有圖形的模板3700。固化用光包括合適波長的光以便固化一聚合 物的液體。固化用光包括紫外線光、可見光、紅外線光、x線輻照和電子束輻照。
印刷頭支承件3910通過橋架支承件(bridging su卯ort) 3930連接于運動平臺支 承件3920。以此方式印刷頭3100圍繞運動平臺3600定位。印刷頭支承件3910、運動平臺 支承件3920和橋架支承件3930在這里統(tǒng)一被稱之為系統(tǒng)"本體"。系統(tǒng)本體的部件可以由 熱穩(wěn)定材料形成。熱穩(wěn)定材料具有在室溫(°C)下約小于10卯m廣C的熱膨脹系數(shù)。在某些 實施例中，結(jié)構(gòu)材料可具有小于約10ppm廣C或lppm廣C的熱膨脹系數(shù)。這樣材料的實例包 括碳化硅、某些鐵合金，其包括(但不限于)鋼和鎳的某種合金(例如，商標(biāo)名為INVAR 的市購的合金)，以及鋼、鎳和鈷的某種合金(例如，商標(biāo)名為SUPER INVARTM的市購的合 金)。這樣材料的其它實例包括某種陶瓷，其包括(但不限于)ZER0DUR⑧陶瓷。運動平 臺支承件3920和橋架支承件3930連接于一支承臺3940。該支承臺3940對平版印刷系統(tǒng) 3900的部件提供一基本上無振動的支承。支承臺3940將平版印刷系統(tǒng)3900與周圍的振 動(例如，由于工件、其它機械等)隔絕。運動平臺和振動隔絕支承臺可從加利福尼亞州的 Irvine市的NewportCorporation公司購得。 如這里所使用的"X軸線"是指在諸橋架支承件3930之間走向的軸線。如這里所 使用的，"Y軸線"是指正交于X軸線的軸線。如這里所使用的，"X-Y平面"是指由X軸線和 Y軸線形成的平面。如這里所使用的，"Z軸線"是指從運動平臺支承件3920到印刷頭支承件3910走向并正交于X-Y平面的軸線。一般來說，印刷工藝包括沿X-Y平面移動基底，或移動印刷頭，直到基底相對于構(gòu)有圖形的模板3700達(dá)到合適的位置。構(gòu)有圖形的模板3700，或運動平臺3600沿Z軸線的運動，將使構(gòu)有圖形的模板3700到達(dá)某一位置，該位置允許構(gòu)有圖形的模板3700與設(shè)置在基底表面上的液體之間發(fā)生接觸。 如圖2所示，平版印刷系統(tǒng)3900可放置在一封閉外殼3960內(nèi)。該外殼3960包容平版印刷系統(tǒng)3900，并對平版印刷部件提供一隔絕熱和空氣的屏障。外殼3960包括一可移動的入口板3962，當(dāng)移動到一"打開"位置時該入口板允許進(jìn)入到印刷頭3100和運動平臺3600(如圖2所示)。當(dāng)處于一"關(guān)閉"位置時平版印刷系統(tǒng)3900的諸部件至少部分地與室溫隔絕。入口板3962還起作一熱屏障的作用，來減小室內(nèi)溫度變化對外殼3960內(nèi)的諸部件的溫度的影響。外殼3960包括一溫度控制系統(tǒng)。該溫度控制系統(tǒng)用來控制外殼3960內(nèi)的部件的溫度。在一實施例中，溫度控制系統(tǒng)被構(gòu)造成可阻止外殼3960內(nèi)的溫度變化大
于約rc。在某些實施例中，溫度控制系統(tǒng)可阻止溫度變化大于約o. rc。在一實施例中，
可使用自動調(diào)溫器或其它溫度測量裝置與一個或多個風(fēng)扇組合，以便在外殼3960內(nèi)保持基本恒定的溫度。 各種用戶戶接口 (user interface)也可設(shè)置在外殼3960上。 一計算機控制的用戶接口 3964可連接于外殼3960。用戶接口 3964可顯示各種操作參數(shù)、診斷信息、工作工藝和涉及包圍的平版印刷系統(tǒng)3900功能的其它信息。用戶接口 3964還可被構(gòu)造成接受操作者的指令，以改變平版印刷系統(tǒng)3900的操作參數(shù)。 一平臺支承件3966也可連接于外殼3960。該平臺支承件3966在平版印刷工藝中由操作者用來支承基底、模板和其它設(shè)備。在某些實施例中，平臺支承件3966可包括一個或多個凹坑3967，其構(gòu)造成可保持一基底(例如，用于一半導(dǎo)體晶片的圓形凹坑)。平臺支承件3966還可包括一個或多個用來保持構(gòu)有圖形的模板3700的凹坑3968。 根據(jù)平版印刷系統(tǒng)3900設(shè)計執(zhí)行的工藝，可設(shè)置其它附加的部件。例如，用于包括(但不限于) 一自動晶片加載機的半導(dǎo)體加工設(shè)備，一自動模板加載機和與一盒加載機的接口 (都未示出)可連接于平版印刷系統(tǒng)3900。 圖3示出印刷頭3100的一部分的實施例。印刷頭3100包括一預(yù)校準(zhǔn)系統(tǒng)3109和一細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)3111。模板支承件3130連接于細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)3111。模板支承件3130被設(shè)計成可支承和將構(gòu)有圖形的模板3700連接于細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)3111。 參照圖3和4，一組成預(yù)校準(zhǔn)系統(tǒng)3109的一部分的盤形彎曲件環(huán)3124連接于印刷頭外殼3120。印刷頭外殼3120連接于一帶有導(dǎo)向軸3112a和3112b的中間框架3114。在一實施例中，可使用三個導(dǎo)向軸(背導(dǎo)向軸(back guide shaft)在圖4中未可見)，以對外殼3120提供一支承。使用連接于對應(yīng)于圍繞中間框架3114的導(dǎo)向軸3112a和3112b的滑動件3116A和3116B，以便于外殼3120的上、下運動。 一盤形底板3122連接于外殼3120的底部。底板3122可以連接于可彎曲環(huán)(flexure ring) 3124?？蓮澢h(huán)3124支承細(xì)調(diào)導(dǎo)向系統(tǒng)3111諸元件，該些元件包括第一可彎曲件(flexure member) 3126和第二可彎曲件3128。下面將詳細(xì)討論彎曲件3126和3128的操作和結(jié)構(gòu)。 圖5示出印刷頭3100的分解圖。如圖5所示，致動器3134a、3134b和3134c固定在外殼3120內(nèi)，并連接于底板3122和可彎曲環(huán)3124。在操作中，致動器3134a、3134b和3134c的運動控制了可彎曲環(huán)3124的運動。致動器3134a、3134b和3134c的運動可允許一粗的預(yù)校準(zhǔn)。在某些實施例中，致動器3134a、3134b和3134c可圍繞外殼3120等距離地 間隔開。致動器3134a、3134b和3134c和可彎曲環(huán)3124 一起形成預(yù)校準(zhǔn)系統(tǒng)3109 (如圖 3所示)。示于圖5中的致動器3134a、3134b和3134c允許可彎曲環(huán)3124沿Z軸線平移， 以精確地控制間隙。 印刷頭3100還包括一機構(gòu)，它能細(xì)調(diào)定向控制構(gòu)有圖形的模板3700，以便可實現(xiàn) 合適定向?qū)R和通過模板相對于基底表面保持均勻的間隙。在一實施例中，通過分別使用 第一和第二可彎曲件3126和3128達(dá)到對準(zhǔn)和間隙控制。 圖6和7分別更加詳細(xì)地示出第一和第二可彎曲件3126和3128的實施例。如圖 6所示，第一可彎曲件3126包括多個連接于對應(yīng)剛性體3164和3166的可彎曲接頭3160。 可彎曲接頭3160可以是凹槽形狀，以便提供剛性體3164和3166圍繞樞轉(zhuǎn)軸線的運動，所 述樞轉(zhuǎn)軸線位于沿可彎曲接頭的最薄截面?？蓮澢宇^3160和剛性體3164 —起形成臂 3172，而附加的可彎曲接頭3160和剛性體3166 —起形成臂3174。臂3172和3174連接于 第一可彎曲框架3170并從中延伸。第一可彎曲框架3170具有一開口 3182，其允許固化用 光(例如，紫外線光)通過第一可彎曲件3126。在所示實施例中，四個可彎曲接頭3160允 許第一可彎曲框架3170圍繞第一定向軸線3180運動。然而，應(yīng)該理解的是可使用或多或 少可彎曲接頭來達(dá)到要求的控制。第一可彎曲件3126通過第一可彎曲框架3170連接于第 二可彎曲件3128 (如圖8所示)。第一可彎曲件3126還包括兩個連接件3184和3186 (示 于圖6中)。連接件3184和3186包括諸開口 ，它們允許使用任何合適的緊固件裝置將連接 件附連到可彎曲環(huán)3124(如圖5所示)。連接件3184和3186通過臂3172和3174連接于 第一可彎曲框架3170 (如圖6所示)。 第二彎曲件3128包括一對從第二彎曲框架3206延伸的臂3202和3204(如圖7 所示)。可彎曲接頭3162和剛性體3208 —起形成臂3202，而附加的可彎曲接頭3162和剛 性體3210 —起形成臂3204?？蓮澢宇^3162可以是凹槽形狀，以便提供剛性體3210和臂 3204圍繞樞轉(zhuǎn)軸線的運動，所述樞轉(zhuǎn)軸線位于沿可彎曲接頭3162的最薄截面。臂3202和 3204連接于模板支承件3130并從中延伸(如圖8所示)。模板支承件3130被構(gòu)造成可保 持和保留一構(gòu)有圖形的模板3700的至少一部分。模板支承件3130還具有一開口 3212，其 允許固化用光(例如，紫外線光)通過第二可彎曲件3128。在所示實施例中，四個可彎曲 接頭3162允許模板支承件3130圍繞第二定向軸線3200運動。然而，應(yīng)該理解的是可使 用或多或少可彎曲接頭來達(dá)到要求的控制。第二可彎曲件3128還包括支架3220和3222。 支架3220和3222包括諸開口 ，它們允許支架附連到部分的第一可彎曲件3126上。
參照圖1、6、7和8，在一實施例中，第一可彎曲件3126和第二可彎曲件3128如圖 8所示地連接，以形成細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)3111。支架3220和3222連接于第一可彎曲框架3170， 以使第一可彎曲件3126的第一定向軸線3180和第二可彎曲件的第二定向軸線3200基本 上彼此正交。在這樣一結(jié)構(gòu)中，第一定向軸線3180和第二定向軸線3200相交在一樞轉(zhuǎn)點 3252，在設(shè)置在模板支承件3130內(nèi)的構(gòu)有圖形的模板3700的大致中心區(qū)域處。在使用工藝 中，第一和第二可彎曲件3126和3128的這種連接分別允許構(gòu)有圖形的模板3700的細(xì)微對 齊和間隙控制。盡管第一和第二可彎曲件3126和3128顯示為離散的部件，但應(yīng)該理解到 第一和第二可彎曲件3126和3128分別可由一單一加工部件形成，其中，可彎曲件3126和 3128集成在一起。可彎曲件3126和 3128通過匹配表面而連接，以使構(gòu)有圖形的模板3700圍繞樞轉(zhuǎn)點3252發(fā)生運動，基本上減小了 "擺動"和平版印刷后會剪切印刷的特征的其它 的運動。由于可彎曲接頭3162的選擇地約束的高結(jié)構(gòu)剛度，細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)3111賦予在模 板表面的可忽略的側(cè)向運動和圍繞模板表面法線的可忽略的扭轉(zhuǎn)運動。使用這里所述的可 彎曲件的另外的優(yōu)點在于它們不產(chǎn)生顯著量的顆粒，尤其是當(dāng)與磨擦接頭相比時。這對平 版印刷工藝提供一優(yōu)點，因為顆粒會破壞印刷工藝。 參照圖4、3和9，組裝的細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)3111連接于預(yù)校準(zhǔn)系統(tǒng)3109。構(gòu)有圖形的 模板3700定位在作為第二可彎曲件3128的部分的模板支承件3130內(nèi)，第二可彎曲件3128 沿一基本上正交的定向連接于與第一可彎曲件3126。第一可彎曲件3126通過連接件3186 和3184連接于可彎曲環(huán)3124。如上所述，可彎曲環(huán)3124連接于底板3122。
圖10是表示通過截面3260觀察的、圖3中所示的預(yù)校準(zhǔn)系統(tǒng)3109的截面圖。如 圖10所示，可彎曲環(huán)3124用致動器3134連接于底板3122。致動器3134包括一連接于力 探測器3137的端部3270，力探測器接觸于可彎曲環(huán)3124。在使用過程中，致動器3134的 致動導(dǎo)致端部3270朝向或背離可彎曲環(huán)3124運動。端部3270朝向可彎曲環(huán)3124的運動 包括可彎曲環(huán)3124的變形并導(dǎo)致細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)3111沿Z軸線朝向基底平移。端部3270 背離可彎曲環(huán)3124的運動允許可彎曲環(huán)3124移動到其原始的形狀，并在過程中移動細(xì)調(diào) 定向系統(tǒng)3111以背離基底。 在一典型的印刷工藝中，構(gòu)有圖形的模板3700設(shè)置在連接于細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)3111 的模板支承件3130內(nèi)(如上述圖中所示)。構(gòu)有圖形的模板3700與基底的表面上的一液體 相接觸。當(dāng)構(gòu)有圖形的模板3700更靠近基底時，壓縮基底上的液體致使由液體施加的阻力 作用在構(gòu)有圖形的模板3700上。該阻力通過細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)3111平移到可彎曲環(huán)3124(如 圖9和IO所示)。抵靠可彎曲環(huán)3124所施加的力還作為阻力平移到致動器3134。施加到 一致動器3134的阻力可使用力探測器3136被確定。力探測器3136可連接于致動器3134， 這樣，在使用過程中，可確定和控制施加到致動器3134的阻力。 在一典型的印刷工藝中，如上所述，模板設(shè)置在一連接于細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)的模板保 持器內(nèi)。模板與基底的一表面上的液體相接觸。當(dāng)模板更靠近基底時，壓縮基底上的液體 致使由液體施加的阻力作用在模板上。該阻力通過細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)平移到可彎曲環(huán)3124(如 圖9和IO所示)。抵靠可彎曲環(huán)3124所施加的力還作為阻力平移到致動器3134。施加到 一致動器3134的阻力可使用力傳感器3135被確定。力傳感器3135可連接于致動器3134， 這樣，在使用過程中可確定和控制施加到致動器3134的阻力。 圖11示出一用來理解一細(xì)調(diào)脫開定向平臺(fine decoupled orientation stage)(諸如上述的細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)3111)的操作原理的可彎曲件模型?？蓮澢Ｐ?300 可包括四個平行點接頭1、2、3和4，它們提供一位于其名義的和轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)中的四連桿系 統(tǒng)。線3310表示接頭3和4的對齊軸線。角、代表通過構(gòu)有圖形的模板3700的中心的 垂直軸線與線3310之間的夾角。角02代表通過構(gòu)有圖形的模板3700的中心的垂直軸線 與線3312之間的夾角。在某些實施例中，角ajP 02被這樣選擇順應(yīng)的對準(zhǔn)軸線(或定 向軸線)大致位于構(gòu)有圖形的模板3700的表面上。對于細(xì)調(diào)定向的變化，接頭2和3之間 的剛性體3314可圍繞由點C示出的軸線轉(zhuǎn)動。剛性體3314代表第二可彎曲件3128的模 板支承件3130。 示于圖4中的細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)3111在連接于細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)3111的構(gòu)有圖形的模板3700的表面處產(chǎn)生純傾斜運動，而基本上無側(cè)向運動。如圖6和7所示，使用可彎曲臂 3172、3174、3202和3204可提供如圖4所示的細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)3111，在不需要側(cè)向運動或轉(zhuǎn) 動的方向上具有高的剛度，而在需要必要的定向運動的方向上具有低的剛度。因此，細(xì)調(diào)定 向系統(tǒng)3111允許模板支承件3130轉(zhuǎn)動(如圖3所示)，因此，允許構(gòu)有圖形的模板3700在 其所在表面上圍繞樞轉(zhuǎn)點3252 (如圖8所示)轉(zhuǎn)動，而沿垂直于和平行于該模板3700的方 向有足夠的阻力，以便相對于基底保持合適的位置。這樣，對構(gòu)有圖形的模板3700的定向 使用一被動的定向系統(tǒng)，使其相對于構(gòu)有圖形的模板3700成為平行的定向。術(shù)語"被動"是 指一運動的發(fā)生不需任何用戶或程序控制器的干預(yù)，即，通過接觸構(gòu)有圖形的模板3700和 液體系統(tǒng)自動地糾正到一合適的定向。因此，可彎曲件系統(tǒng)適于沿相對于其上設(shè)置液體材 料的基底的要求的定向來定位模板，并響應(yīng)于施加到模板上的力來保持定向，所述力來自 例如由壓縮模板與基底之間的液體材料所產(chǎn)生的力。也可實施其它變化的實施例，其中，可 彎曲臂3172、3174、3202和3204(示于圖6和7中)的運動由電機進(jìn)行控制以產(chǎn)生有效的 彎曲。 細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)3111的運動(示于圖4中)可通過直接地或間接地接觸液體進(jìn)行 致動。如果細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)3111是被動的，則在一實施例中它被設(shè)計成圍繞兩個定向軸線 具有最主要的順從性。該兩個定向軸線彼此正交地定位并位于設(shè)置在細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)3111 上的印刷件的印刷表面上。兩個正交扭轉(zhuǎn)順從性值(orthogonal torisional compliance value)對于對稱的印刷件設(shè)定為相同值。 一被動的細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)3111被設(shè)計成當(dāng)構(gòu)有 圖形的模板3700不平行于基底時，變化構(gòu)有圖形的模板3700的定向。當(dāng)構(gòu)有圖形的模板 3700與基底上的液體接觸時，可彎曲件3126和3128補償構(gòu)有圖形的模板3700上生成的不 均勻的液體壓力。這樣的補償會因最小或沒有過調(diào)(overshoot)而受影響。此外，一如上 所述的細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)3111可在構(gòu)有圖形的模板3700與基底之間保持大致平行的定向，以 便有一足夠長的時間使液體固化。 印刷頭3100安裝在如圖1所示的印刷頭支承件3910上。在此實施例中，印刷頭 支承件3910安裝成使印刷頭3100始終保持在一固定位置內(nèi)。在使用過程中，沿X-Y平面 的所有運動通過運動平臺3600執(zhí)行到基底。 參照圖12，運動平臺3600用來支承待印刷的基底，并在使用過程中沿X-Y平面移 動基底。在某些實施例中，運動平臺3600能將一基底移動若干距離，其值高達(dá)幾百毫米，且 精度至少為士30nm，較佳地精度為約士10nm。在一實施例中，運動平臺3600包括一連接于 支架3620的基底卡盤3610。支架3620圍繞一在摩擦軸承系統(tǒng)或非摩擦軸承系統(tǒng)上的底座 3630運動。在一實施例中，使用一包括空氣軸承的非摩擦軸承系統(tǒng)。在一實施例中，使用一 空氣層(即，"空氣軸承")將支架3620懸置在運動平臺3600的底座3630的上方?？墒褂?磁性或真空系統(tǒng)來提供對空氣軸承水平的平衡力?；诖判院驼婵障到y(tǒng)可從各種供貨商中 購得，任何這樣的系統(tǒng)可用于平版印刷工藝中。適用于平版印刷工藝的運動平臺的一實例 是由CA州的Irvine市的Newport Corporation出品的Dynam YX的運動平臺。運動平臺 3600還可包括一類似于校準(zhǔn)平臺的末端傾斜平臺，其被設(shè)計成將基底近似地調(diào)整到X-Y平 面。還包括一個或多個e平臺來將基底上的圖形定向到X-Y運動軸線。
參照圖1和13，平版印刷系統(tǒng)3900還包括一液體分配系統(tǒng)3125，其用來將固化液 體分配到一基底上。液體分配系統(tǒng)3125連接于系統(tǒng)本體。在一實施例中，一液體分配系統(tǒng)3125連接于印刷頭3100。圖3示出一分配系統(tǒng)3125的液體分配頭2507，如圖13所示， 其從印刷頭3100的蓋板3127中延伸出。液體分配系統(tǒng)3125的各種部件可設(shè)置在印刷頭 3100的蓋板3127內(nèi)。 液體分配系統(tǒng)3125的示意圖示于圖13中。在一實施例中，液體分配系統(tǒng)3125包 括一液體容器2501。該液體容器2501被構(gòu)造成保持一光激活固化液體。液體容器2501 通過入口管道2502連接于一泵2504。 一入口閥2503定位在液體容器2501和泵2504之 間，以便控制通過入口管道2502的流動。泵2504通過出口管道2506連接于液體分配器頭 2507。 液體分配系統(tǒng)3125被構(gòu)造成允許控制分配到下面基底上的液體量的精確的體 積。在一實施例中，使用一壓電閥作為泵2504來實現(xiàn)液體的控制。該壓電閥可從CT州的 Westbrook市的Lee Company購得。在使用過程中， 一固化液體通過入口管道2502抽吸到 泵2504內(nèi)。當(dāng)一基底合適地定位在下面時，泵2504被致動而強制一預(yù)定量液體通過出口 管道2506。然后，液體通過液體分配器頭2507分配到基底上。在此實施例中，液體體積的 控制通過泵2504的控制來實現(xiàn)。泵2504從打開到關(guān)閉狀態(tài)的快速切換，使得一液體控制 量送到液體分配器頭2507。泵2504構(gòu)造成以小于約1 P L的體積來分配液體。泵2504的 操作可允許液滴或連續(xù)的液體圖形分配到基底上。通過泵快速地從一打開狀態(tài)循環(huán)到關(guān)閉 狀態(tài)，來施加液滴。通過使泵2504保持在打開狀態(tài)并在液體分配器頭2507下移動基底，一 液體流產(chǎn)生在基底上。 在另一實施例中，液體體積控制可利用液體分配器頭2507來實現(xiàn)。在這樣一系統(tǒng) 中，泵2504用來供應(yīng)一固化液體對液體的分配器頭(curableliquid-to-liquid dispenser head) 2507。體積可精確規(guī)定的液體的小液滴，使用一液體分配致動器來進(jìn)行分配。液體分 配致動器的實例包括微電磁閥或壓電致動的分配器。壓電致動的分配器可從TX州的Piano 市的MicroPab Technologies, Inc.購得。液體分配致動器包容在液體分配器頭2507內(nèi)， 以允許控制液體的分配。液體分配致動器構(gòu)造成在分配液體的每個液滴液體的約50pl至 lOOOpl之間進(jìn)行分配。帶有液體分配致動器的系統(tǒng)的優(yōu)點包括較快的分配時間和較精確 的體積控制。液體分配系統(tǒng)還可見2001年7月17日提交的美國專利申請09/908， 455、其 題為"用于平版印刷工藝的自動流體分配的方法和系統(tǒng)"，本文已援引其內(nèi)容以供參考。
參照圖12，利用線性編碼器(例如，暴露的線性編碼器)可初步確定構(gòu)有圖形的 模板3700和基底的位置。編碼器提供0.01iim量級的初步測量。線性編碼器包括一連接 于移動物體的標(biāo)尺和一連接于本體的閱讀器。該標(biāo)尺可由各種材料形成，其包括玻璃、玻 璃陶瓷以及鋼。標(biāo)尺包括多個由閱讀器閱讀的標(biāo)記，以確定移動物體的相對位置或絕對位 置。借助于本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已知的方法，將該標(biāo)尺連接于運動平臺3600。 一閱讀器連接于本 體上，且光學(xué)連接于標(biāo)尺上。在一實施例中，可使用一暴露的線性編碼器。該編碼器可被構(gòu) 造成沿一單一軸線或沿一雙軸線平面確定運動平臺3600的位置。 一暴露的雙軸線線性編 碼器的實例是pp型編碼器，其可從IL州的Schaumburg市的Heidenhain Corporation購 得。 一般來說，編碼器被構(gòu)造在許多市購的X-Y運動平臺內(nèi)。例如，從NewportCorp.購得 的Dynam YX運動平臺具有一裝入系統(tǒng)內(nèi)的雙軸線編碼器。 構(gòu)有圖形的模板3700沿Z軸線的初步定位也使用一線性編碼器來確定。在一實 施例中，可使用一暴露的線性編碼器來測量構(gòu)有圖形的模板3700的位置。在一實施例中，線性編碼器的一標(biāo)尺連接于印刷頭3100的預(yù)校準(zhǔn)環(huán)。或者，標(biāo)尺可直接連接于模板支承件 3130。閱讀器連接于本體并光學(xué)連接于標(biāo)尺上。利用編碼器沿Z軸線確定構(gòu)有圖形的模板 3700的位置。 參照圖3和12，在一實施例中，如圖3所示，一空氣壓力計3135可連接于印刷頭 3100。空氣壓力計3135用來確定設(shè)置在運動平臺3600上的基底是否基本上平行于參考平 面。如本文中使用的，術(shù)語"空氣壓力計"是指測量朝向一表面的空氣氣流的壓力用的裝置。 當(dāng)基底設(shè)置在空氣壓力計3135出口的下面時，基底離空氣壓力計3135的出口的距離將影 響空氣壓力計3135檢測的壓力值。 一般來說，基底離空氣壓力計3135越遠(yuǎn)，則壓力越小。
在這樣一結(jié)構(gòu)中，空氣壓力計3135可用來確定由基底表面和空氣壓力計3135之 間的距離變化造成的壓差。通過沿基底的表面移動空氣壓力計3135，空氣壓力計3135可確 定它與基底表面之間在各個測量點處的距離?；紫鄬τ诳諝鈮毫τ?135的平面度可通 過比較空氣壓力計3135與基底之間在各個測量點處的距離來確定。如果一基底是平面的， 則使用在基底上的至少三個點與空氣壓力計3135之間的距離來確定。如果距離基本上相 同，則基底可認(rèn)為是平面的。基底與空氣壓力計3135之間的測得的距離的顯著的差值表示 基底和空氣壓力計3135之間存在一非平面關(guān)系。該非平面關(guān)系是由基底的非平面性或基 底的傾斜造成的。在使用之前糾正基底的傾斜，以在基底和構(gòu)有圖形的模板3700之間建立 一平面關(guān)系。合適的空氣壓力計可從Senex Inc.購得。 在空氣壓力計使用過程中，基底或構(gòu)有圖形的模板3700放置在空氣壓力計3135 的測量范圍之內(nèi)?；壮蚩諝鈮毫τ?135的運動可通過印刷頭3100的沿Z軸線運動或 運動平臺3600的沿Z軸線的運動來實現(xiàn)。 在一平版印刷工藝中，一光固化液體設(shè)置在基底的一表面上。構(gòu)有圖形的模板 3700與光固化液體相接觸，而激活光線施加到光固化液體。如這里使用的術(shù)語"激活光線" 是指可影響一化學(xué)變化的光。激活光線可包括紫外光(例如，具有波長約在200nm至400nm 之間的光)、光化光(actinic light)、可見光或紅外光。 一般來說，能夠影響一化學(xué)變化 的任何波長的光都可分類為激活光?；瘜W(xué)變化可以多種形式進(jìn)行放大。 一化學(xué)變化可包括 (但不限于)任何導(dǎo)致一聚合化學(xué)反應(yīng)或發(fā)生一交連反應(yīng)。在一實施例中，在達(dá)到復(fù)合之 前，激活光通過構(gòu)有圖形的模板3700。以此方式光固化液體被固化而形成與形成在構(gòu)有圖 形的模板3700上的結(jié)構(gòu)互補的結(jié)構(gòu)。 在某些實施例中，激活光源3500是能夠產(chǎn)生波長約在200nm至400nm之間的光的 紫外光源。如圖l所示，激活光源3500光學(xué)連接于構(gòu)有圖形的模板3700上。在一實施例 中，激活光源3500靠近印刷頭3100定位。印刷頭3100包括一如圖4所示的鏡面3121，它 將來自激活光源3500的光反射到構(gòu)有圖形的模板3700。光通過印刷頭3100的本體內(nèi)的開 口，并由鏡面3121朝向構(gòu)有圖形的模板3700反射。以此方式激活光源3500輻照構(gòu)有圖形 的模板3700，而不設(shè)置在印刷頭3100內(nèi)。 在使用過程中，大部分激活光源產(chǎn)生相當(dāng)?shù)臒崃俊Ｈ绻せ罟庠?500太靠近平版 印刷系統(tǒng)3900，則從光源發(fā)出的熱量將朝向平版印刷系統(tǒng)3900的本體輻照，并致使本體部 分的溫度上升。由于加熱時許多金屬膨脹，所以，平版印刷系統(tǒng)3900的本體的一部分的溫 度的上升導(dǎo)致本體膨脹。當(dāng)形成不到100nm的特征時，該膨脹會影響平版印刷系統(tǒng)3900的 精度。
在一實施例中，激活光源3500定位在遠(yuǎn)離本體足夠的距離處，通過激活光源3500 和印刷頭3100之間插入的空氣使系統(tǒng)本體與由激活光源3500產(chǎn)生熱隔離。圖14示出一 光學(xué)連接于印刷頭3100的激活光源3500。激活光源3500包括一光學(xué)系統(tǒng)3510，它將由光 源產(chǎn)生的光線投射到印刷頭3100。從激活光源3500發(fā)出的光線通過開口 3123進(jìn)入到印刷 頭3100內(nèi)。然后，光線通過設(shè)置在印刷頭3100內(nèi)的鏡面3121后朝一連接于印刷頭3100 的模板反射(如圖4所示)。以此方式光源與本體在熱力上隔絕。 一合適的光源可從CA州 的Santa Clara市的OAI Inc.購得。 —個或多個光學(xué)裝置可光學(xué)連接于印刷頭3100和/或運動平臺3600上。 一般來 說，光學(xué)測量裝置是允許確定構(gòu)有圖形的模板3700相對于基底的位置和/或定向的任何裝置。 現(xiàn)在來看圖14， 一通過模板的光學(xué)成像系統(tǒng)3800光學(xué)連接于印刷頭3100。該光 學(xué)成像系統(tǒng)3800包括一光學(xué)成像裝置3810和一光學(xué)系統(tǒng)3820。在一實施例中，該光學(xué)成 像裝置3810是一 CCD顯微鏡。光學(xué)成像系統(tǒng)3800在光學(xué)上通過印刷頭3100連接于構(gòu)有 圖形的模板3700。當(dāng)基底設(shè)置在構(gòu)有圖形的模板3700下面時，光學(xué)成像系統(tǒng)3800還在光 學(xué)上連接于基底。光學(xué)成像系統(tǒng)3800用來確定構(gòu)有圖形的模板3700和一下面的基底之間 的放置誤差(將在下面描述)。在一實施例中，如圖4所示，鏡面3121在印刷頭3100內(nèi)移 動。在一對準(zhǔn)或光學(xué)檢查工藝中，鏡面3121移出光學(xué)成像系統(tǒng)的光路之外。
在使用光學(xué)準(zhǔn)直裝置的過程中，基底或構(gòu)有圖形的模板3700放置在空氣光學(xué)成 像系統(tǒng)的測量范圍(例如，視野)內(nèi)。基底朝向光學(xué)成像系統(tǒng)3800的運動可以通過印刷頭 3100的沿Z軸線運動或運動平臺3600的沿Z軸線的運動來實現(xiàn)。 如上所述，在平版印刷工藝中，一光固化液體放置在一基底上，而一模板與液體 接觸。固化的液體是一低粘度的液體單體溶液。 一合適的溶液可具有從約0.01cps到約 100cps范圍內(nèi)的粘度(在25t:下測量)。對于高分辨率(例如，不到100nm)的結(jié)構(gòu)，低粘 度是特別理想的。低粘度還導(dǎo)致間隙較快地關(guān)閉。此外，低粘度導(dǎo)致液體在低壓下較快地 填充于間隙區(qū)域。尤其是，在不到50nm的狀況中，溶液的粘度應(yīng)在約30cps或此值以下，或 較佳地在約5cps以下(在25t:下測量)。 其它平版印刷技術(shù)遇到的許多問題可在平版印刷工藝中通過使用一低粘度的光 固化液體得以解決。低粘度光固化液體的圖形通過使用一低粘度光敏液體解決了面臨熱 壓紋技術(shù)(hot embossing technique)的各種問題。還有使用厚的、剛性的透明模板提供 了較容易地層對層對準(zhǔn)的可能。 一般來說，剛性模板對于液體激化光和準(zhǔn)直標(biāo)記測量光 (aligment mark measurement light)是透明的。 固化液體可由各種聚合物材料組成。 一般來說，可使用任何光致聚合物化的材料。 光致聚合物化的材料可包括單體和光引發(fā)劑的混合物。在某些實施例中，固化液體可包括 一個或多個市購的負(fù)光阻材料(negative photoresist material)。光阻材料的粘度可通 過用合適的溶劑稀釋液體的光阻材料而得以減小。 在一實施例中，合適的固化液體包括一單體、一硅烷化單體以及一引發(fā)劑。也可包 括一交連劑和一二甲基硅氧烷的衍生物。單體包括(但不限于)丙烯酸和甲基丙烯酸酯單 體。單體的實例包括(但不限于)丁基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯，或它們 的混合物。單體組成大約固化液體的25%至50% (按重量計)。應(yīng)該相信單體確保光引
15發(fā)劑在固化液體中的足夠的溶解度。還可以相信在使用時單體對下層的有機傳遞層提供 粘結(jié)力。 固化液體還可包括一硅烷化單體。硅烷化單體一般是包括一硅組的聚合物化的復(fù) 合物。硅烷化單體分類包括(但不限于)硅烷丙烯酸和硅烷甲基丙烯酸的衍生物。特殊的 實例包括甲基丙烯酸基丙取三甲氧基甲硅烷和(3-丙烯酸丙氧基)三甲氧基甲硅烷。硅烷 單體可存在的量從25至50% (按重量計)。固化液體可還包括一二甲基硅氧烷衍生物。二 甲基硅氧烷衍生物的實例包括(但不限于)(丙烯酸丙氧基)甲基硅氧烷、二甲基硅氧烷共 聚物、丙烯酸丙氧基甲基硅氧烷均聚物，以及丙氧基封端聚合二甲基硅氧烷。二甲基硅氧烷 衍生物存在量約從0至50% (按重量計)。應(yīng)該相信硅烷化單體和二甲基硅氧烷衍生物 可時固化液體具有一高的氧化蝕刻阻力。此外，硅烷化單體和二甲基硅氧烷衍生物被人為 可減小固化液體的表面能，因此，增加了模板從表面釋放的能力。這里所列的硅烷化單體和 二甲基硅氧烷衍生物都可從Gelest， Inc.購得。 任何可引發(fā)一自由基反應(yīng)的材料可用作為引發(fā)劑。對于固化可固化的材料的激活 光，較佳地是，引發(fā)劑是一光引發(fā)劑。引發(fā)劑的實例包括(但不限于)a-羥基酮(例如， 1-羥基環(huán)己酯苯基酮，由Ciba-Geigy Specialty Chemical Division,以Irgacure184牌 號出品)，以及?；籽趸镆l(fā)劑(例如，l-henylbis(2，4，6-三甲基苯酰)磷氧化物，由 Ciba-Geigy Specialty Chemical Division,以Irgacure819牌號出品)。
固化液體還可包括一交連劑。交連劑是包括兩個或多個聚合物化組的單體。在 一實施例中，多功能的硅氧烷衍生物可用作為一交連劑。多功能硅氧烷衍生物的實例是1， 3_雙(3-甲基丙烯酸丙氧基)_四甲基二硅氧烷。 在一實施例中，固化液體可包括50% (按重量計)的n-丁基丙烯酸酯和50% 的(3-丙烯酸丙氧基)三-三甲基硅氧烷-硅烷。對此混合物可添加3% (按重量計)的 1 : 1的Irgacure 819和Irgacure 184的混合物，以及5%的交連物1，3_雙(3-甲基丙 烯酸丙氧基)-四甲基二硅氧烷。該混合物的粘度在約25t:時測得小于30cps。
在一替代的實施例中，固化液體可由一單體、一產(chǎn)生酸性光致劑和一產(chǎn)生堿性的 光致劑組成。單體的實例包括(但不限于)酚聚合物和環(huán)氧樹脂。產(chǎn)生酸性的光致劑是用 激活光線處理時釋放酸性化合物。產(chǎn)生的酸催化單體的聚合物化。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人 員知道這樣的產(chǎn)生酸性添加劑，以及根據(jù)單體和要求的固化條件采用的特殊的產(chǎn)生酸性添 加劑。 一般來說，選擇產(chǎn)生酸性添加劑以對第一波長入工下的輻照敏感，在某些實施情形中 該波長A工是在可見光或紫外光附近(UV附近)的范圍內(nèi)。例如，在某些實施情形中，該第一 波長A工選擇近似為400nm或以上。一產(chǎn)生堿性的光致劑(base-generating photo-agent) 也添加到單體。產(chǎn)生堿性的光致劑可阻止模板交界面附近單體的固化。產(chǎn)生堿性的光致劑 可對第二波長、下的輻照敏感，然而，對第一波長、下的輻照呈惰性或基本上惰性。此 外，第二波長、應(yīng)這樣選擇第二波長下的輻照在與模板交界面處的單體的表面附近主 要地被吸收，并不非常遠(yuǎn)穿透進(jìn)入固化液體內(nèi)。例如，在某些實施情形中，可使用一種產(chǎn)生 堿性的添加劑，該種添加劑對于具有在深入的UV范圍內(nèi)的一波長入2，換句話說，即具有約 190-280nm范圍內(nèi)的波長的輻照教為敏感。 根據(jù) 一 實施例， 一 包括 一 單體、 一 產(chǎn)生酸性光致劑(acid-generating photo-agent)和一產(chǎn)生堿性光致劑的固化液體設(shè)置在一基底上。將一模板與固化液體相接觸。固化液體然后基本上同時暴露在第一波長、和第二波長、光的輻照下。或者，固化 液體可暴露在第二波長入2光輻照下，其后暴露在第一波長、光輻照下。固化液體暴露在 第二波長、光輻照下，在與模板交界面附近產(chǎn)生過量的堿性。該過量的堿性用來中和固 化液體暴露在第一波長、光輻照下產(chǎn)生的酸性，由此，阻止酸固化該固化的液體。由于在 第二波長、下的輻照具有進(jìn)入到固化液體內(nèi)的淺的穿透深度，所以，由輻照產(chǎn)生的堿性僅 阻止在模板交界面處或與模板交界面附近的固化液體的固化。固化液體的其余部分通過暴 露在穿透全部固化液體的較長波長的輻照(A》下而得以固化。題為"器件制造中非平面 的表面的平面化"的美國專利6， 218， 316描述了關(guān)于這樣工藝的額外的細(xì)節(jié)，本文已援引其 內(nèi)容以供參考。 在另一實施例中，固化液體可包括一光敏劑，當(dāng)曝光時，例如暴露在深度UV輻照 下，該光敏劑分解而產(chǎn)生一種或多種氣體，例如，氫氣(H》、氮氣(N》、一氧化氮(K0)、三氧 化硫(S0》、乙炔(C具)、二氧化碳(詠氨(NH3)或甲烷(CH4)。在第一波長、，例如可見 光或接近UV下輻照，可利用該種輻照來固化可固化的液體，可使用深度的UV輻照(入2)來 產(chǎn)生一或多種上述氣體。氣體的產(chǎn)生可在固化液體和模板之間的交界面附近產(chǎn)生局部壓 力，以便于模板與固化液體分離。美國專利6，218，316描述了關(guān)于該工藝的其它細(xì)節(jié)，本文 已援引其內(nèi)容以供參考。 在另一實施例中，一固化液體可由一單體組成，該單體固化而形成一可在光照下 分解的聚合物。在一實施例中，一帶有雙置換碳骨架的聚合物沉積在基底上。在模板與固 化液體接觸之后，固化液體暴露在第一波長Aj例如，大于400nm)下的輻照和在深度UV 范圍內(nèi)的第二波長、下的輻照。在第一波長下的輻照被用來固化可固化的液體。當(dāng)可固 化液體暴露在第二波長、下，在置換的碳原子處發(fā)生切斷。由于深度UV輻照不深入穿透 到固化液體內(nèi)，所以，聚合物僅在與模板交界面附近分解。固化液體的分解表面便于與模 板分離。也可使用便于聚合物光照下分解的其它功能組(functional group)。美國專利 6， 218， 316描述了關(guān)于該工藝的其它細(xì)節(jié)，本文已援引其內(nèi)容以供參考。
在各種實施例中，使用以下工藝來制造平版印刷模板，這些工藝包括(但不限 于)光學(xué)平版印刷術(shù)、電子束平版印刷術(shù)、離子束平版印刷術(shù)、X線平版印刷術(shù)、極端紫外 線平版印刷術(shù)、掃描探針平版印刷術(shù)、聚焦離子束研磨、干涉測量法平版印刷術(shù)、外延生長 (印itaxial growth)、薄膜沉淀、化學(xué)蝕刻、等離子蝕刻、離子研磨、反應(yīng)性離子蝕刻或以上 所述的組合。制造構(gòu)有圖形的模板的方法在授予Voison的美國專利申請10/136， 188中已 有描述，該專利申請于2002年5月1日提交，題為"制造平版印刷的模板的方法"，本文已援 引其內(nèi)容以供參考。 在一實施例中，平版印刷的模板對于激活光線是基本上透明的。該模板包括一具 有一下表面的本體。模板還包括多個凹陷，其在朝向本體頂表面延伸的下表面上。諸凹陷 可以是任何合適的尺寸，但通常至少一部分凹陷具有小于約250nm的特征尺寸。
就平版印刷工藝來說，模板的耐用性和其釋放特征也應(yīng)考慮。在一實施例中，模板 由石英形成。也可使用其它材料來形成模板，其包括(但不限于)硅鍺碳、氮化鎵、外延硅、 多晶硅、門氧化物(gate oxide) 、二氧化硅或它們的組合。模板也可包括用來形成諸如對其 標(biāo)記的可探測的特征的材料。例如，可探測特征可由SiO,形成，其中，x小于2。在某些實 施例中，x約等于1.5。在另一實例中，可探測特征可由硅化鉬形成。Si0,和硅化鉬對于用來固化聚合物化的液體的光線光學(xué)上是透明的。然而，兩種材料對于可見光基本上是不透 明的。使用這樣的材料允許準(zhǔn)直標(biāo)記形成在模板上，不會與下層基底的固化發(fā)生干擾。
如上所述，模板用一表面處理材料進(jìn)行處理，以在模板表面上形成一薄層。 一表面 處理工藝被優(yōu)化以生成一低表面能涂層。在準(zhǔn)備印刷模板以便進(jìn)行平版印刷時使用這樣一 涂層。處理的模板相對于未處理的模板具有所需的釋放特征(release characteristic)。 未處理的模板表面具有約65dynes/cm或以上的表面自由能。這里揭示的處理程序產(chǎn)生的 表面處理層顯示出一高水平的耐用性。表面處理層的耐用性允許模板在多次印刷中使用而 不必更換表面處理層。在某些實施例中，表面處理層減小了下方表面的表面自由能，在25°C 下測得的表面自由能約小于40dynes/cm，或在某些情形中小于約20dynes/cm。
在一實施例中，一表面處理層由一烷基硅烷、一氟化烷基硅烷的反應(yīng)產(chǎn)物，或一氟 化烷基三氯硅烷與水的反應(yīng)產(chǎn)物形成。該反應(yīng)在構(gòu)有圖形的模板的表面上形成硅化涂層。 例如， 一硅化表面處理層由十三烷氟-1 ， 1 ， 2， 2-四羥基辛基三氯硅烷(tridecaf luoro-l， 1，2，2-tetrahydrooctyltrichlorosilane)與水的反應(yīng)產(chǎn)物形成。 一表面處理層可使用液 相工藝或蒸汽相工藝來形成。在液相工藝中，基底浸沒在前體(precursor)和溶劑的一溶 液中。在蒸汽相工藝中，一前體通過一惰性承載氣體供應(yīng)。為獲得用于一液態(tài)處理的純無 水溶劑是可能較困難的。在處理過程中，大量水的狀態(tài)會導(dǎo)致塊體沉淀，這將對最終質(zhì)量或 涂層的覆蓋造成不利影響。在蒸汽相工藝的一實施例中，模板放置在一真空腔室內(nèi)，此后， 腔室進(jìn)行循環(huán)清除以去除多余的水分。然而，某些吸附的水分仍保持在模板的表面上。然 而，少量水被認(rèn)為是引發(fā)形成涂層的表面反應(yīng)所必須的?？梢韵嘈旁摲磻?yīng)可用以下公式描 述R-SiCI3+3H20 = > R-Si (0H) 3+3HCI 為了促使發(fā)生該反應(yīng)，模板通過一溫度控制卡盤達(dá)到一要求的反應(yīng)溫度。然后，在 一規(guī)定的時間里將前體送入反應(yīng)腔室內(nèi)。諸如模板溫度、前體濃度、流動幾何性等的反應(yīng)參 數(shù)可適合于具體的前體和模板基底組合。通過控制這些條件時表面處理層的厚度得以控 制。表面處理層的厚度保持在最小值上，以將表面處理層與特征尺寸的干擾減到最小。在 一實施例中，形成表面處理層的單一層。 在一實施例中，有至少兩個與模板的下表面上的凹陷相關(guān)的分離的深度。圖20A 和20B分別示出帶有兩個深度的凹陷的構(gòu)有圖形的模板的截面圖。參照圖20A和20B，一 模板包括一個或多個圖形區(qū)域(patterning area) 401。在這樣的實施例中， 一第一相對淺 的深度與模板的圖形區(qū)域401內(nèi)的凹陷相關(guān)(如圖20B所示)。圖形區(qū)域401包括在模板 圖形化工藝中復(fù)制的區(qū)域。圖形區(qū)域401定位在由模板的邊界/外區(qū)域409形成的區(qū)域 內(nèi)。邊界409被限定的區(qū)域從任何的圖形區(qū)域401的外邊緣延伸到模板的一邊緣407。邊 界409具有的深度基本上大于圖形區(qū)域401內(nèi)凹陷的深度。模板的周緣這里被定義為圖形 區(qū)域401和邊界409之間的邊界。如圖20A所示，四個圖形區(qū)域定位在由模板形成的區(qū)域 內(nèi)。圖形區(qū)域401通過邊界409與模板的邊緣407分離。模板的"周緣"由圖形區(qū)域401的 諸邊緣403a、403b、403c、403d、403e、403f 、403g和403h形成。 圖形區(qū)域401可通過通道/邊界區(qū)域405彼此分離。通道區(qū)域405是這樣的凹陷， 它們定位在深度大于圖形區(qū)域401的凹陷的諸圖形區(qū)域401之間。如下文中所述，邊界409 和通道區(qū)域405分別阻止液體在圖形區(qū)域401之間流動，或流動超過圖形區(qū)域401的周緣。
模板的設(shè)計根據(jù)采用的平版印刷工藝的類型進(jìn)行選擇。例如，一用于正平版印刷 (positive imprint lithogr即hy)的模板具有這樣的設(shè)計其有利于不連續(xù)的膜形成在基 底上。在一實施例中，一模板12形成為與用來形成圖形區(qū)域的結(jié)構(gòu)的深度相比(如圖15 所示)，一個或多個結(jié)構(gòu)的深度相對較大。在使用過程中，模板12放置成與基底20保持一 要求的間隔開的關(guān)系。在這樣一實施例中，模板12的下表面536和基底20之間的間隙GO 遠(yuǎn)小于凹陷表面534和基底20之間的間隙(h2)。例如，^可以小于約200nm，而h2可以大 于約10000nm。當(dāng)模板12與基底20上的液體40接觸時，固化液體40離開凹陷表面534下 的區(qū)域并填充下表面536和基底20之間的間隙(如圖16所示)。可以相信表面能和毛細(xì) 現(xiàn)象力的組合將固化液體40從較大的凹陷拉入到較窄的區(qū)域內(nèi)。當(dāng)^減小時，由模板12 施加到固化液體40的力可克服抽拉下表面536下面的固化液體40的毛細(xì)力。這些力可導(dǎo) 致固化液體40擴散到凹陷表面534下面的區(qū)域內(nèi)。^的最小值在本文中稱之為"最小膜厚 度"，液體在此最小值下被阻止擴散到凹陷532內(nèi)。此外，當(dāng)^增加時毛細(xì)力減小，最終允許 固化液體40擴散到較深的凹陷區(qū)域內(nèi)。^的最大值在本文中稱之為"最大膜厚度"，毛細(xì)力 在此最大值下足以阻止固化液體40流入較深的凹陷區(qū)域內(nèi)。 如圖17和18所示，在各種實施例中，模板12形成為放置在基底20上的固化液 體被阻止流動超過模板12的周緣412。在圖17所示的實施例中，高度^從基底20量到淺 的凹陷表面552。淺的凹陷表面552延伸到模板12的周緣。因此，模板的邊緣形成高度h2， 與高度^相比，實際上是無限和不定的。在圖18所示的實施例中，一深的凹陷形成在模板 12的外邊緣處。高度112在基底20和深凹陷表面554之間測量。高度^再次在基底20和 淺的凹陷表面552之間測量。在任一實施例中，高度h2比高度^大得多。如果^足夠小， 則光激活的光固化液體保持在模板12和基底20之間的間隙內(nèi)，同時施加一固化劑。深度 凹陷部分對于將液體限制在平臺內(nèi)特別有效，并如本文所述地重復(fù)諸工藝。
在一實施例中，模板12和基底20各具有一個或多個準(zhǔn)直標(biāo)記。準(zhǔn)直標(biāo)記可用來 對準(zhǔn)模板12和基底20。例如，一個或多個光學(xué)成像裝置(例如，顯微鏡、照相機、成像陣列 (imaging array)等)用來確定準(zhǔn)直標(biāo)記的對準(zhǔn)。 在某些實施例中，模板上的一準(zhǔn)直標(biāo)記對于激活光線基本上是透明的?；蛘?，準(zhǔn)直 標(biāo)記可以是對于準(zhǔn)直標(biāo)記探測光線基本上不透明。如這里所使用的，準(zhǔn)直標(biāo)記探測光線和 用于其它測量和分析目的的光線被稱之為"分析光"。在一實施例中，分析光線包括(但不 限于)可見光和/或紅外線光。形成準(zhǔn)直標(biāo)記的材料可以不同于本體的材料。例如，準(zhǔn)直 標(biāo)記可由SiO,形成，其中，x約為1.5。在另一實施例中，準(zhǔn)直標(biāo)記可以由硅化鉬形成。或 者，準(zhǔn)直標(biāo)記可以包括多個蝕刻在本體表面上的線。諸線被構(gòu)造成基本上漫射激活光線，但 產(chǎn)生一在分析光下的可分析的標(biāo)記。 在各種實施例中，一個或多個如上所述的深度凹陷可完全地通過模板的本體突出 以在模板內(nèi)形成開口。這樣的開口的優(yōu)點在于它們可有效地確保在各開口處高度、相對 于高度^非常大。此外，在某些實施例中，也可在液體固化之后將加壓氣體或真空施加到 一個或多個開口中。例如，在作為剝離和拉拽工藝部分的固化之后可施加加壓氣體，以幫助 模板與固化的液體分離。 如上所述，印刷頭3100包括細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)3111，其允許構(gòu)有圖形的模板3700相 對于基底"被動"地定向。在另一實施例中，細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)3111可包括連接于彎曲臂3172、3174、3202和3204的致動器3134a、3134b和3134c。致動器3134a、3134b和3134c可允許 "積極"地控制細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)3111。在使用過程中，一操作員或一程序控制員相對于基底監(jiān) 視構(gòu)有圖形的模板3700的定向。然后，操作員或程序控制員通過操作致動器3134a、3134b 和3134c來改變化構(gòu)有圖形的模板3700相對于基底的定向。致動器3134a、3134b和3134c 的運動導(dǎo)致彎曲臂3172、3174、3202和3204運動，以改變構(gòu)有圖形的模板3700的定向。以
此方式可實現(xiàn)"積極"控制模板相對于基底的細(xì)調(diào)的定位。 一積極的細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)詳述在 2001年8月1日提交的美國專利申請09/920， 341中，其題為"用于平版印刷中在透明模板
和基底之間檢測高精度間隙定向的方法"，本文已援引其內(nèi)容以供參考。
在一變化的實施例中，印刷頭3100可包括如上所述的預(yù)校準(zhǔn)系統(tǒng)3109。預(yù)校準(zhǔn) 系統(tǒng)3109包括如圖21所示的可彎曲環(huán)3124。代替如上所述的細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)3100，模板支 承系統(tǒng)4125連接于預(yù)校準(zhǔn)環(huán)。與細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)3100相對照，模板支承系統(tǒng)4125由多個大 致剛性和非順從性的構(gòu)件3129形成。這些構(gòu)件對設(shè)置在模板支承件3130內(nèi)的構(gòu)有圖形的 模板3700提供一大致剛性的支承件。在此實施例中，可使用運動平臺3600代替模板支承 3130來達(dá)到細(xì)調(diào)定向。 在以上的實施例中，印刷頭3100連接于本體的一固定位置。在一變化的實施例 中，印刷頭3100可安裝到一運動系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許印刷頭3100沿如圖22所示的X-Y平面 移動。如本文中任何實施例所述，印刷頭3100被構(gòu)造成可支承構(gòu)有圖形的模板3700。印 刷頭3100連接于一運動系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一印刷頭卡盤3110和印刷運動平臺3123。印刷 頭3100安裝于印刷頭卡盤3110。印刷頭卡盤3110與印刷運動平臺3123互相作用，以便沿 X-Y平面移動印刷頭3100。可以使用機械的或電磁的移動系統(tǒng)。電磁系統(tǒng)依賴于使用磁體 在印刷頭卡盤3110內(nèi)產(chǎn)生一X-Y平面的運動。 一般來說，一電磁系統(tǒng)包括裝入在印刷運動 平臺3123和印刷頭卡盤3110內(nèi)的永久磁體和電磁體。這些磁體的吸力被印刷頭卡盤3110 和印刷運動平臺3123之間的空氣墊所克服，這樣，形成一"空氣軸承"。印刷頭卡盤3110和 由此的印刷頭3100沿空氣墊上的X-Y平面移動。電磁的X-Y運動平臺詳細(xì)地描述在美國 專利6， 389， 702中，其題為"用于運動控制的方法和裝置"，本文已援引其內(nèi)容以供參考。在 一機械運動系統(tǒng)中，印刷頭卡盤3110附連到印刷運動平臺3123。然后，利用各種機械裝置 來移動印刷運動平臺3123，以便沿X-Y平面變化印刷頭卡盤3110和由此的印刷頭3100的 位置。在此實施例中，如上所述，印刷頭3110可包括一被動的順從的細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)、一被致 動的細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)，或一剛性的模板支承系統(tǒng)。 采用連接于一移動支承件的印刷頭3100，基底可安裝在一靜止的支承件上。因此， 在一變化的實施例中，印刷頭3100連接于如上所述的一 X-Y軸線的運動平臺。 一基底連 接于一基本上靜止的基底支承件3640上。該靜止的基底支承件3640示于圖40中。靜止 的基底支承件3640包括一底板3642和一基底卡盤3644?；卓ūP3644被構(gòu)造成在平版 印刷工藝中支承一基底。基底卡盤3644可使用任何合適的裝置來將基底保持在基底卡盤 3644上。在一實施例中，基底卡盤3644可包括一真空系統(tǒng)，其將真空施加到基底，以便將 基底連接于基底卡盤3644?；卓ūP3644連接于底板3642。底板3642連接于平版印刷 系統(tǒng)3900的運動平臺支承件3920 (如圖1所示)。在使用過程中，靜止的基底支承件3640 保持在運動平臺支承件3920上的一固定位置，而印刷頭3100位置可變化以進(jìn)入基底的不 同部分。
較之于基底位于一運動平臺上的技術(shù)，將印刷頭連接于運動平臺的技術(shù)可提供諸 多優(yōu)點。運動平臺一般依賴于一空氣軸承，以允許運動平臺基本上無磨擦地運動。 一般來 說，運動平臺不設(shè)計成容納沿Z軸線施加的顯著的壓力。當(dāng)壓力沿Z軸線施加到運動平臺 卡盤時，運動平臺卡盤位置將響應(yīng)于該壓力而略微地變化。在一步驟和重復(fù)過程中，使用一 面積小于基底面積的模板來形成多個印刷區(qū)域。基底運動平臺與模板相比相對較大，以容 納較大的基底。當(dāng)一模板在偏離中心的位置接觸基底運動平臺時，運動平臺將傾斜而適應(yīng) 增加的壓力。通過傾斜印刷頭而確保合適的對齊使該種傾斜得到補充。然而，如果印刷頭 連接于運動平臺，則不管印刷發(fā)生在基底上的何處，所有沿Z軸線的力將對中在模板上。這 導(dǎo)致提高對準(zhǔn)的方便性，還可提高系統(tǒng)的產(chǎn)量。 在一實施例中，基底傾斜模塊3654可形成在基底支承件3650上(如圖38所示)。 基底支承件3650包括一連接于一基底傾斜模塊3654上的基底卡盤3652。該基底傾斜模塊 3654連接于底板3656。在一實施例中，底板3656連接于一允許基底支承件3650沿X向運 動的運動平臺?；蛘?，底板3656連接于一支承件(例如，3920)，以使基底支承件3650安裝 到平版印刷系統(tǒng)3900內(nèi)的一固定位置。 基底卡盤3652可使用任何合適的裝置來將基底保持在基底卡盤3652上。在一實 施例中，基底卡盤3652可包括一真空系統(tǒng)，其將真空施加到基底，以便將基底連接于基底 卡盤3652?；變A斜模塊3654包括一連接于可彎曲環(huán)支承件3660的可彎曲環(huán)3658。多 個致動器3662連接于可彎曲環(huán)3658和可彎曲環(huán)支承件3660。操作致動器3662來變化可 彎曲環(huán)3658的傾斜。在一實施例中，致動器3662使用一差動齒輪機構(gòu)，該機構(gòu)可手動地或 自動地進(jìn)行操作。在一變化的實施例中，致動器3662使用一偏心滾輪機構(gòu)。 一偏心滾輪機 構(gòu)一般地比差動齒輪系統(tǒng)對基底支承件3650提供更大的垂直剛度。在一實施例中，基底傾 斜模塊3654具有一剛度，當(dāng)模板將一介于約lib至101b之間的力施加到一設(shè)置液體的基 底上時，所述剛度將阻止基底的傾斜。具體來說，當(dāng)高達(dá)約101b的壓力通過模板上的液體 施加到基底上時，基底傾斜模塊3654構(gòu)造成允許不大于5微弧度的傾斜。
在使用過程中，連接于基底卡盤3652的傳感器可用來確定基底的傾斜。基底的傾 斜通過致動器3662進(jìn)行調(diào)整。以此方式可達(dá)到基底的傾斜糾正。 基底傾斜模塊3654可包括一細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)。包括一細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)的基底支承件 示于圖38中。為了達(dá)到細(xì)調(diào)定向控制，彎曲件環(huán)3658包括一中心凹陷，基底卡盤3652設(shè) 置在其中。中心凹陷的深度應(yīng)做到設(shè)置在基底卡盤3652上的基底的上表面與彎曲件環(huán) 3658的上表面大致連貫?？墒褂媚軐⑦\動控制在毫微米范圍內(nèi)的致動器3662來實現(xiàn)細(xì)調(diào) 定向?；蛘?，細(xì)調(diào)定向可以被動的方式實現(xiàn)。致動器3662可以是基本上順從性的。當(dāng)模板 與設(shè)置在基底表面上的液體接觸時，致動器3662的順從性可允許基底自己糾正傾斜的變 化。通過將基底設(shè)置在基本上與可彎曲環(huán)3658連貫的一位置內(nèi)，在使用過程中，細(xì)調(diào)定向 可在基底_液體的交界面處實現(xiàn)。致動器3662的順從性因此傳遞到基底的上表面，以允許 基底的細(xì)調(diào)定向。 上述系統(tǒng)一般被構(gòu)造成這樣的系統(tǒng)，其中，一光激活的光固化液體設(shè)置在一基底 上，而基底和模板彼此靠近。然而，應(yīng)該理解的是上述系統(tǒng)可修改成允許一光激活的光固 化液體涂敷到一模板上而不是基底上。在此實施例中，模板放置在基底下面。圖41示出一 系統(tǒng)4100的實施例的示意圖，該系統(tǒng)構(gòu)造成模板定位在基底的下面。該系統(tǒng)4100包括一印刷頭4110和一定位在印刷頭4110上方的基底支承件4120。印刷頭4110被構(gòu)造成可保 持構(gòu)有圖形的模板3700。印刷頭4110可具有一與本文所述的任何的印刷頭類似的設(shè)計。 例如，印刷頭4110可包括一如上所述的細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)。印刷頭4110連接于印刷頭支承件 4130。印刷頭4110可連接于一固定的位置并在使用工藝中保持基本上不動?；蛘撸∷㈩^ 4110可放置在一運動平臺上，在使用工藝中，該平臺允許印刷頭4110作X-Y平面運動。
待印刷的基底安裝到一基底支承件4120上?；字С屑?120具有一與本文所述 的任何的基底支承件類似的設(shè)計。例如，基底支承件4120可包括一如上所述的細(xì)調(diào)定向系 統(tǒng)?；字С屑?120可連接于支承件4140的一固定位置上并在使用過程中保持基本上不 動?；蛘?，基底支承件4120可放置在一運動平臺上，在使用過程中，該平臺允許基底支承件 作X-Y平面運動。 在使用過程中，一光激活的光固化液體放置在設(shè)置在印刷頭4110內(nèi)的構(gòu)有圖形 的模板3700上。模板可以是圖形的或平面的，視執(zhí)行的操作類型而定。如上所述，構(gòu)有圖 形的模板可構(gòu)造用于正、負(fù)，或正和負(fù)平版印刷系統(tǒng)的組合。 —典型的平版印刷工藝示于圖23A-23F中。如圖23A所示，模板12定位成與基底 20保持間隔開的關(guān)系，以使一間隙形成在模板12和基底20之間。模板12可包括一形成 一個或多個要求的特征的表面，在形成圖形的過程中，它們可傳遞到基底上。如這里所使用 的，"特征尺寸"一般地指要求特征之一的寬度、長度和/或深度。在各種實施例中，要求特 征可在模板12的表面上形成為凹陷，或形成在模板12表面上的傳導(dǎo)的圖形(conductive pattern)。模板12的表面14可用薄的表面處理層13進(jìn)行處理，該處理層13降低了模板 12表面能并有助于模板12與基底20的分離。用于模板的表面處理層在本文中描述。
在一實施例中，在模板12相對于基底20移動到要求的位置內(nèi)之前，固化液體40 可分配在基底20上。固化液體40可以是這樣一固化液體，其與模板12要求特征的形狀一 致。在一實施例中，固化液體40是低粘度液體，其至少部分地填充了間隙31的空間，而不 采用高的溫度(如圖24A所示)。低粘度液體還可允許模板12和基底20之間的間隙31關(guān) 閉，而無需高壓力。如這里所使用的，術(shù)語"低粘度液體"是指這樣的液體，即，在約25t:下 其測得的粘度小于約30厘泊。有關(guān)合適地選擇固化液體40的進(jìn)一步細(xì)節(jié)將在下面討論。 模板12可與固化液體40互相作用，以使固化液體40符合要求的形狀。例如，如圖23B所 示，固化液體40可符合模板12的形狀。模板12的位置可以調(diào)整以在模板12和基底20之 間形成一要求的間隙距離。模板12的位置還可以調(diào)整以便合適地對準(zhǔn)模板12和基底20。
在模板12合適地定位之后，固化可固化的液體40以在基底20上形成一掩膜層 42。在一實施例中，使用激活的光線32固化可固化的液體40以形成掩膜層42。圖23C表 示了施加通過模板12的激活光線來固化可固化的液體40。在固化液體40大致固化之后模 板12從掩膜層42移去，在基底20的表面上留下固化的掩膜層42(如圖23D所示)。掩膜 層42具有一與模板12的圖形互補的圖形。掩膜層42可包括一在一個或多個要求特征之 間的"底層"(也稱之為"殘余層")。實施模板12與掩膜層42的分離，以使要求的特征保 持完好無損，而不會從基底20的表面剪切或撕裂。有關(guān)印刷之后模板12與基底20分離的 進(jìn)一步細(xì)節(jié)將在下面討論。 掩膜層42可使用在各種方法中。例如，在某些實施例中，掩膜層42可以是一功能 層。在這樣的實施例中，固化的液體40可固化而形成一傳遞層、一半導(dǎo)體層、一介電層和/或一具有要求的機械或光學(xué)特性的層。在另一實施例中，掩膜層42可在基底20進(jìn)一步處理的過程中用來覆蓋基底20的部分。例如，掩膜層42可在材料沉淀過程中阻止材料沉淀在基底的某些部分上。同樣地，掩膜層42可用作蝕刻基底20的掩膜。為了簡化掩膜層42的其它的討論，在下面所述的實施例中，將只討論其用作為蝕刻工藝掩膜的用途。然而，應(yīng)該認(rèn)識到本文所述實施例中的掩膜層可用于如上所述的各種工藝中。
為用于一蝕刻工藝，可使用一蝕刻工藝對掩膜層42進(jìn)行蝕刻，直到基底的部分暴露出掩膜層42(如圖23E所示)。也就是說，底層部分可被蝕刻去。掩膜層42的部分44可保持在基底20上，以用來阻止部分基底20被蝕刻。掩膜層42的蝕刻完成之后，可使用已知的蝕刻工藝來蝕刻基底20。設(shè)置在掩膜層42的部分44下面的基底20的部分可保持基本上不被蝕刻，而基底20的暴露部分被蝕刻。這樣，對應(yīng)于模板12的圖形的一圖形可傳遞到基底20上。掩膜層42的其余部分44可被移去，留下圖形的基底20 (如圖23F所示)。
圖24A-24D示出一使用一傳遞層(transfer layer)的平版印刷工藝的實施例。一傳遞層18可形成在基底20的上表面上。該傳遞層18可由某種材料形成，該材料具有不同于下面基底20和/或由固化液體40形成的掩膜層42的蝕刻特性。也就是說，蝕刻層(例如，傳遞層18，掩膜層42和/或基底20)至少相對于其它層稍有選擇地被蝕刻。
通過將固化液體沉淀在傳遞層18的表面上并固化掩膜層42，使掩膜層42形成在傳遞層18的表面上(如圖23A-23C所示)。掩膜層42可用作為蝕刻傳遞層18的掩膜。使用一蝕刻工藝來蝕刻掩膜層42，直到傳遞層18的部分暴露出掩膜層42(如圖24B所示)。掩膜層42的部分44保持在傳遞層18上，并可用來阻止傳遞層18的部分被蝕刻。在掩膜層42蝕刻完成之后，可使用已知的蝕刻工藝來蝕刻傳遞層18。設(shè)置在掩膜層42的部分44下面的傳遞層18的部分可保持基本上不被蝕刻，而傳遞層18的暴露部分被蝕刻。這樣，掩膜層42的圖形復(fù)制在傳遞層18內(nèi)。 在圖24C中，部分44和傳遞層18的蝕刻部分 一 起形成 一 掩膜堆疊(maskingstack) 46，其可用來阻止下層基底20的部分44被蝕刻。基底20的蝕刻可使用已知的蝕刻工藝實施(例如，一等離子蝕刻工藝、一反應(yīng)離子蝕刻工藝等)。如圖24D所示，該掩膜堆疊46可阻止基底20的下面部分被蝕刻?？衫^續(xù)基底20的暴露部分的蝕刻，直到達(dá)到一預(yù)定的深度。使用一掩膜堆疊46作為一用于基底20蝕刻的掩膜的優(yōu)點在于多層的組合堆疊可形成一長寬比較高掩膜(即，一掩膜具有的高度大于寬度)。在蝕刻工藝中為阻止掩膜部分44底切，一較高的長寬比的掩膜層會是理想的。 圖23A-23F和圖24A-24D所示的工藝是負(fù)平版印刷工藝的實例。如這里使用的，"負(fù)平版印刷"工藝一般地是指這樣一種工藝，其中，固化液體在固化之前基本上與模板形狀一致。即，模板的負(fù)圖像形成在固化的液體內(nèi)。如這些附圖中所示，模板的非凹陷部分變成掩膜層的凹陷部分。因此，模板被設(shè)計成具有代表待加到掩膜層上的圖形的負(fù)圖像。
如這里所使用的，一"正平版印刷"工藝一般地是指這樣一種工藝，S卩，形成在掩膜層的圖形是模板圖形的鏡面對稱的圖像。如下面將描述的，模板的非凹陷部分變成掩膜層的非凹陷部分。 —典型的正平版印刷工藝示于圖25A-25D中。如圖25A所示，模板12與基底20保持間隔的關(guān)系定位，以使一間隙形成在模板12和基底20之間。模板12的表面可用一薄的表面處理層13進(jìn)行處理，該處理層降低了模板12的表面能，并有助于模板12與固化的
23掩膜層42分離。 將固化液體40放置在基底20的表面上。模板12與固化液體40相接觸。如圖25B所示，固化液體40填充了模板12的下表面和基底20之間的間隙。與負(fù)平版印刷工藝對照，大約在模板12的凹陷的至少一部分下面，基底20的區(qū)域基本上沒有固化液體40。因此，固化液體40保持為基底20上的不連續(xù)的膜，所述基底20是由模板12的凹陷的至少一部分的部位所限定。在模板12合適地定位之后，固化液體40固化而形成在基底20上的掩膜層42。模板12從掩膜層42移去，在基底20的表面上留下固化的掩膜層42 (如圖25C所示)。掩膜層42具有的圖形與模板12的圖形互補。 掩膜層42可用來阻止基底20的部分被蝕刻。在掩膜層42形成之后，可使用已知的蝕刻工藝來蝕刻基底20。設(shè)置在掩膜層42下面的基底20的部分可保持基本上不被蝕刻，而基底20的暴露部分被蝕刻(如圖25D所示)。這樣，模板12的圖形可復(fù)制在基底20上。掩膜層42的其余部分44可被移去以形成圖形的基底20。 圖26A-26C示出一使用一傳遞層18的正平版印刷工藝的實施例。傳遞層18可形成在基底20的上表面上。傳遞層18由某種材料形成，該材料具有不同于下面?zhèn)鬟f層18和/或基底20的蝕刻特性。通過在傳遞層18的表面上沉淀一固化的液體并固化掩膜層42 (如圖25A-25C所示)，掩膜層42形成在傳遞層18的表面上。 掩膜層42可用作為蝕刻傳遞層18的掩膜。掩膜層42可阻止傳遞層18的部分的蝕刻。傳遞層18可用已知的蝕刻工藝進(jìn)行蝕刻。設(shè)置在掩膜層42下面的傳遞層18的部分可保持基本上不被蝕刻，而傳遞層18的暴露部分被蝕刻。這樣，掩膜層42的圖形可復(fù)制在傳遞層18上。 在圖26B中，掩膜層42和傳遞層18的蝕刻的部分一起形成掩膜堆疊46，其可用來阻止下層基底20的部分的蝕刻。基底20的蝕刻可使用已知的蝕刻工藝實施(例如， 一等離子蝕刻工藝、一反應(yīng)的離子蝕刻工藝等)。如圖26C所示，掩膜堆疊可阻止基底20的下面部分的蝕刻?？衫^續(xù)基底20的暴露部分的蝕刻，直到達(dá)到一預(yù)定的深度。
在一實施例中，一工藝可組合正和負(fù)平版印刷術(shù)。 一用來組合正和負(fù)平版印刷工藝的模板可包括適用于正平版印刷的諸凹陷和適用于負(fù)平版印刷的諸凹陷。例如，一用來組合正和負(fù)平版印刷工藝的模板的實施例示于圖27A中。如圖27A所示的模板12包括一下表面566，至少一個第一凹陷562，以及至少一個第二凹陷564。第一凹陷562被構(gòu)造成當(dāng)模板12接觸固化液體40時，形成固化液體40的一不連續(xù)部分。第一凹陷的高度(h2)基本上大于第二凹陷的高度(h》。 —典型的組合的平版印刷工藝示于圖27A-27D中。如圖27A所示，模板12定位成與基底20保持一間隔關(guān)系，以使一間隙形成在模板12和基底20之間。模板12的至少下表面566可用一薄的表面處理層(未示出)進(jìn)行處理，該處理層降低了模板12的表面能，并有助于模板12與固化的掩膜層42分離。此外，第一凹陷562和/或第二凹陷564的表面可用薄的表面處理層進(jìn)行處理。 固化液體40設(shè)置在基底20的表面上。模板12與固化液體40接觸。如圖27B所示，固化液體40填充模板12的下表面566和基底20之間的間隙。固化液體40還填充第一凹陷562。然而，在大致第二凹陷564下面的基底20的區(qū)域基本上沒有固化液體40。因此，固化液體40在基底20上保持為一不連續(xù)的膜，基底20包括對應(yīng)于由第一凹陷562形成的圖形的表面形貌。在模板12被合適地定位之后，固化液體40進(jìn)行固化而形成在基底上的掩膜層42。模板12從掩膜層42移去，在基底20的表面上留下固化的掩膜層42 (如圖27C所示)。掩膜層42可包括一與由負(fù)平版印刷形成的掩膜層相似的圖形區(qū)域568。此外，掩膜層42可包括一通道區(qū)域(cha皿el region) 569，其不包括任何掩膜材料。
在一實施例中，掩膜層42由具有與下面基底20相同或類似的蝕刻速率的材料組成。 一蝕刻工藝將施加于掩膜層42，以便以基本上相同的蝕刻速率移去掩膜層42和基底20。這樣，模板12的多層圖形可傳遞到基底20(如圖27D所示)。該工藝也可使用如其它實施例中所述的傳遞層18實施。 應(yīng)該理解到凹陷562可具有任何要求的形狀，包括一個或多個臺肩，其中一個在圖27E中顯示為凹陷563的臺肩563a。此外， 一凹陷可設(shè)置有一形狀，以使顯示在凹陷565內(nèi)的臺肩565a形成一高度h"而凹陷565的附加部分565b具有一較大的高度h2 (如圖27F所示)。這樣，固化液體40設(shè)置成與其中具有凹陷的模板的部分重疊，所述模板部分不再大于高度h"由于上述原因，具有高度h2的模板12的部分沒有固化的液體40。
正和負(fù)平版印刷的組合也適用于模板12構(gòu)成多區(qū)域圖形。例如，基底20可包括多個需要構(gòu)圖形的區(qū)域。如圖27C所示，帶有多深度凹陷的模板12包括帶有插入通道/邊界區(qū)域569的兩個圖形區(qū)568。通道區(qū)域569阻止液體流動超過模板12的圖形區(qū)域。
如這里所使用的，一"步進(jìn)和重復(fù)"工藝是指使用一小于基底的模板在基底上形成多個圖形區(qū)域。 一步進(jìn)和重復(fù)印刷工藝(st印and r印eat imprint process)包括在一基底的一部分上沉淀光固化液體，將固化液體內(nèi)的圖形與基底上的先前的圖形對齊，將模板壓印到液體內(nèi)，然后固化該液體，并將模板與固化的液體分離。模板與基底的分離可在固化液體中留下模板外形的圖像。由于模板小于基底的總的表面積，僅一部分基底包括構(gòu)成圖形的固化液體。工藝的"重復(fù)"部分包括在基底的不同部分上沉淀一光固化液體。然后，一構(gòu)有圖形的模板與基底對準(zhǔn)并接觸固化液體。使用激活光來固化可固化的液體，以形成固化液體的第二區(qū)域。該工藝可以連續(xù)地重復(fù)，直到大部分基底形成圖形。步進(jìn)和重復(fù)工藝可用于正、負(fù)，或正/負(fù)印刷工藝。步進(jìn)和重復(fù)工藝可在本文所述的設(shè)備的任何實施例中實施。 步進(jìn)和重復(fù)的平版印刷工藝較之于其它技術(shù)具有許多優(yōu)點。本文所述的步進(jìn)和重復(fù)工藝基于這樣的平版印刷，即使用低粘度光固化液體和剛性的透明模板。模板對于液體激活光線和準(zhǔn)直標(biāo)記探測光線是透明的，由此，提供層對層對齊的可能性。對于多層器件的生產(chǎn)規(guī)模的平版印刷，其優(yōu)點在于擁有非常高分辨率的層對層的對齊(例如，低至最小特征尺寸("MFS")的1/3)。 在模板制造工藝中存在有各種變形誤差源。使用步進(jìn)和重復(fù)工藝，以使基底僅一部分在給定步驟工藝中被處理。在各步驟工藝中處理的域的尺寸應(yīng)足夠小，而使擁有的圖形變形小于1/3MFS。這就有必要在高分辨率平版印刷中步進(jìn)和重復(fù)地形成圖形。這也是為何大部分光學(xué)平版印刷工具是步進(jìn)和重復(fù)系統(tǒng)的緣故。還有，如上所述，對低CD變化和缺陷檢查/修理的要求，有利于小區(qū)域的處理。 為了保持處理加工的低成本，對于平版印刷設(shè)備來說，重要的是要擁有足夠高的產(chǎn)量。產(chǎn)量的要求對每一區(qū)域所允許的形成圖形的時間提出一嚴(yán)格的限制。從產(chǎn)量的觀點來看，用于光固化的低粘度液體是吸引人的。這些液體較快地移動來合適地填充模板和基底之間的間隙，而平版印刷能力與圖形無關(guān)。生成的低壓、室溫的處理適合于高產(chǎn)量，同時， 保持層對層對齊的益處。 盡管先前的發(fā)明已經(jīng)解決低粘度光固化液體的圖形形成，但它們還沒有解決該步 進(jìn)和重復(fù)工藝。在光的平版印刷術(shù)以及熱壓紋中，在其形成圖形之前一薄膜旋轉(zhuǎn)地涂敷并 烘硬到基底上。如果這樣一方法用于低粘度液體中，則存在有三大問題。低粘度液體難于采 取旋轉(zhuǎn)涂敷，因為它們趨于去濕(deiet)而不能保持連續(xù)膜形式。還有，在步進(jìn)和重復(fù)工 藝中，液體經(jīng)受蒸發(fā)，由此，當(dāng)模板在基底上步進(jìn)和重復(fù)時，致使變化量的液體留在基底上。 最后，一覆蓋的光暴露趨于分配超過形成圖形的特定區(qū)域。這趨于導(dǎo)致其后的區(qū)域的局部 固化，由此印刷之前影響液體的流體特性。 一將適用于單一域(single field)的液體分配 到基底上(一次一個域)的方法，可解決上述三個問題。然而，重要的是精確地使液體與該 特定的域相符以避免喪失基底的有用的區(qū)域。 —般來說，平版印刷是用于器件生產(chǎn)中許多單元處理工藝之一。所有這些工藝的 成本(尤其是在多層器件中)使得其高度要求彼此盡可能地靠近地放置圖形區(qū)域，而不干 擾其后的圖形。這有效地使有用區(qū)域最大化，因此，有效地使用基底。還有，平版印刷可與 其它類型平版印刷(例如，光學(xué)平版印刷)用于一"混合-匹配"模式中，其中，相同器件的 不同層由不同的平版印刷技術(shù)進(jìn)行制造。有利的是，使平版印刷工藝與其它平版印刷技術(shù) 相容。 一切口/邊界區(qū)域分離基底上的兩個相鄰區(qū)域。在現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的光學(xué)平版印刷工 具中，該邊界區(qū)域可以是小至50-100微米。邊界的尺寸通常受到用來分離圖形區(qū)域的刀片 尺寸的限制。該小的邊界區(qū)域有望隨著切成個別小片的刀片變薄而變得更小。為了達(dá)到該 嚴(yán)格的邊界尺寸要求，應(yīng)很好地限制任何從圖形區(qū)域逐出的過多液體的部位，并可再次重 復(fù)。這樣，個別的零件，包括模板、基底、液體和任何影響系統(tǒng)物理特性(包括但不限于表面 能、層間能、哈馬克常數(shù)、凡得瓦爾力、粘度、密度、不透明性等)的其它的材料，如這里所述 地那樣得以管理，以便合適地適應(yīng)一重復(fù)工藝。 如上所述，使用一合適的構(gòu)有圖形的模板來形成不連續(xù)薄膜。例如，一形成一邊界 區(qū)域的、帶有較高的長寬比的凹陷的模板可阻止液體流過邊界區(qū)域。液體在邊界區(qū)域內(nèi)受 到阻止受多個因素的影響。如上所述，模板的設(shè)計在限制液體中起到作用。此外，模板與液 體通過一工藝而接觸，該工藝也影響液體的限制。 圖19A-19C示出一工藝的截面圖，在此工藝中，不連續(xù)膜形成在一表面上。在一實 施例中，如圖19A所示，固化液體40以線或點滴形狀分配到基底20上。因此，固化液體40 不覆蓋待印刷的基底20的全部區(qū)域。當(dāng)模板12的下表面536接觸固化液體40時，模板12 施加在固化液體40上的力致使固化液體40擴散在基底20的表面上(如圖19B所示)。一 般來說，模板12施加在固化液體40上的力越大，則擴散在基底上的固化液體40越多。因 此，如果施加足夠量的力，則固化液體40可被迫使超過模板12的周緣(如圖19C所示)。 通過控制模板12施加到固化液體40上的力，固化液體40可被限制在模板12的預(yù)定邊界 內(nèi)(如圖19D所示)。 施加在固化液體40上的力，涉及到分配在基底20上的液體的量和固化過程中模 板12離基底20的距離。對于一負(fù)平版印刷工藝，分配到基底上的流體的量應(yīng)小于或等于 由以下所定義的體積基本上填充于構(gòu)有圖形的模板的凹陷所要求的液體體積、待形成圖 形的基底的面積以及要求的固化層的厚度。如果固化液體的量超過該體積，則當(dāng)模板達(dá)到離基底合適的距離時，液體將從模板的周緣排出。對于一正平版印刷工藝，分配到基底上的 液體的量應(yīng)小于由以下所限定的體積要求的固化層的厚度(即，模板和基底的非凹陷部 分之間的距離)以及待形成圖形的基底部分的表面面積。 對于使用包括一個或多個邊界的模板的平版印刷工藝，如上所述，模板和基底的 非凹陷表面之間的距離設(shè)定在最小膜厚度和最大膜厚度之間。設(shè)定在這些值之間的高度使 合適的毛細(xì)力將液體包含在模板的邊界限定的區(qū)域內(nèi)。此外，層的厚度應(yīng)近似地比擬于圖 形特征的高度。如果固化層太厚，則形成在固化層內(nèi)的特征可在特征能傳遞到下面的基底 之前被腐蝕掉。因此，要求控制如上所述的體積，以允許待使用合適的膜厚度。
模板12施加到固化液體40上的力也受模板12與固化液體40接觸的速率影響。 一般來說，與模板12接觸越快，則施加到固化液體40的力越大。因此，通過控制模板12與 固化液體40接觸的速率，可達(dá)到控制基底20的表面上的固化液體40擴散的某些手段。
當(dāng)為平版印刷工藝而相對于基底20使模板12定位時，所有這些特征應(yīng)予以考慮。 通過以預(yù)定的方式控制這些變量，可控制固化液體40的流動而保持限定在預(yù)定區(qū)域內(nèi)。
重疊對齊方案(overlay alignment scheme)包括測量對齊誤差，其后補償這些 誤差，以達(dá)到構(gòu)有圖形的模板的精確對齊和基底上的理想的印刷部位。模板相對于基底 的正確放置，對于實現(xiàn)圖形層與基底上的任何先前形成的諸層的合適的對齊是重要的。為 此目的，要求在模板與液體接觸之后達(dá)到合適的對齊，這稱之為液體中對齊(in-liquid align)。然而，要求減緩模板和液體材料之間的阻力，以便避免液體中的剪切力，這種剪切 力會變形記錄在其中的任何圖形。因此，除了合適地使液體與模板接觸以減小液體移動超 過圖形區(qū)域的可能性，還必須選擇模板和基底之間的最小距離以允許液體中的對齊。換句 話說，對于給定粘度的液體材料，建立模板與液體材料設(shè)置在其上的基底之間的最小距離， 來減緩對模板和液體材料之間的運動阻力。例如，可建立該距離來減緩因液體材料的粘滯 引起的模板和液體材料之間的運動阻力。以此方式可避免放置誤差，同時將記錄圖形內(nèi)的 變形減到最小。如本文中所使用的，放置誤差一般地指模板和基底之間的X-Y定位的誤差 (即，沿X軸線和/或Y軸線的平移)。在一實施例中，通過使用一穿過模板的光學(xué)裝置來 確定和糾正放置誤差(如圖14所示)。 圖28是通過圖14中所示的模板光學(xué)成像系統(tǒng)3800的光學(xué)系統(tǒng)3820的示意圖。 光學(xué)系統(tǒng)3820被構(gòu)造成從不同的平面將兩個準(zhǔn)直標(biāo)記聚焦在一單一的聚焦平面上。光學(xué) 系統(tǒng)3820可使用由截然不同波長的光線獲得的焦距長度的變化來確定帶有下面基底的模 板的對準(zhǔn)。光學(xué)系統(tǒng)3820可包括光學(xué)成像裝置3810、一照明光源(未示出)以及一聚焦 裝置3805。帶有截然不同波長的光線可使用以下兩種方法產(chǎn)生使用個別的光源，或使用 一單一寬帶的光源，并在成像平面和準(zhǔn)直標(biāo)記之間插入光學(xué)帶過濾器。根據(jù)構(gòu)有圖形的模 板3700和基底2500之間的間隙，選擇不同波長來調(diào)整焦距長度。在各個使用的光線波長 下，各重疊標(biāo)記可在成像平面上產(chǎn)生兩個圖像(如圖29所示)。使用一特殊的光波長，第一 圖像2601是一聚焦清晰的圖像。使用相同的光波長，第二圖像2602是一對焦不準(zhǔn)的圖像。 為了消除各個聚焦不準(zhǔn)的圖像，可采用若干種方法。 在第一種方法中，在第一波長光的照明下，兩個圖像可被光學(xué)成像裝置3810接 收。圖像示于圖29中并用標(biāo)號2604表示。盡管圖像顯示為正方形，但應(yīng)該理解到可使用 任何其它的形狀，包括十字形。圖像2602對應(yīng)于基底上的一重疊的準(zhǔn)直標(biāo)記。圖像2601對應(yīng)于模板上的一重疊的準(zhǔn)直標(biāo)記。當(dāng)圖像2602聚焦時，圖像2601聚焦不準(zhǔn)。在一實施例 中，可使用一圖像處理技術(shù)來去除對應(yīng)于與圖像2602相關(guān)的象素的幾何數(shù)據(jù)。因此，可消 除基底標(biāo)記的散焦圖像，僅留下圖像2601。使用相同的程序和一第二光波長，圖像2605和 2606可形成在光學(xué)成像裝置3810上。然后，消除散焦的圖像2606，僅留下圖像2605。然 后，兩個余下的聚焦的圖像2601和2605組合到一單一的成像平面2603上，以形成重疊誤 差量度(overlay error measurement)。 第二種方法可使用兩個共平面的偏振陣列(如圖30所示)，以及偏振照明光源。 圖30示出重疊的標(biāo)記2701和正交的偏振陣列2702。偏振陣列2702形成在模板表面上或 放置在表面的上方。在兩個偏振照明源下，僅聚焦的圖像2703(各對應(yīng)于截然不同的波長 和偏振)可出現(xiàn)在成像平面上。因此，散焦的圖像被偏振陣列2702過濾掉。該方法的優(yōu)點 在于它可不需要一圖像處理技術(shù)來消除散焦圖像。 基于莫爾(Moire)圖形的重疊量度已被用于光學(xué)平版印刷工藝。對于平版印刷工 藝，其中的兩層莫爾圖形不在同一平面上但仍重疊在成像陣列內(nèi)，則要求兩個個別聚焦的 圖像可能難于實現(xiàn)。然而，在光學(xué)測量工具的景深之內(nèi)小心地控制模板和基底之間的間隙， 并且模板和基底之間不直接地接觸，則可使以最小的聚焦問題同時獲得兩層莫爾圖形。可 以相信可直接地實施基于莫爾圖形的其它標(biāo)準(zhǔn)的重疊方案，以進(jìn)行平版印刷工藝。
涉及使用UV固化液體材料的平版印刷工藝中的重疊對齊的另一問題會是準(zhǔn)直標(biāo) 記的可見度問題。對于重疊方文置誤差的量度(overlay placement errormeasurement)，使 用兩個重疊標(biāo)記，一個在模板上，另一個在基底上。然而，由于要求模板對于固化劑是透明 的，所以在某些實施例中模板重疊標(biāo)記是不透明線。相反，模板重疊標(biāo)記是模板表面的外形 特征。在某些實施例中，諸標(biāo)記用與模板相同的材料制成。此外，UV固化液體可具有與模 板材料(例如，石英)的折射系數(shù)相同的折射系數(shù)。因此，當(dāng)UV固化液體填充模板和基底 之間的間隙時，模板重疊標(biāo)記會變得非常難于識別。如果模板重疊標(biāo)記由不透明材料(例 如，鉻)制成，則在重疊標(biāo)記下面的UV固化液體不能合適地暴露在UV光線下。
在一實施例中，重疊標(biāo)記用在模板上，通過光學(xué)成像系統(tǒng)3800可見諸重疊標(biāo)記， 但對固化光(curing light)(例如，UV光線)是不透明的。該方法的一實施例示于圖31 中。在圖31中，代替完全的不透明的線，模板上的重疊標(biāo)記3102可由細(xì)的偏振線3101形 成。例如，合適的細(xì)的偏振線具有的寬度約為用作固化劑的固化光波長的1/2至1/4。偏振 線3101的線寬應(yīng)足夠小，以使通過兩個線之間的激活光線充分地衍射而致使線下所有液 體固化。在這樣一實施例中，激活光線可以是根據(jù)重疊標(biāo)記3102的偏振性實施偏振的。偏 振激活光線對包括具有重疊標(biāo)記3102的區(qū)域在內(nèi)的所有模板區(qū)域提供相當(dāng)均勻的曝光。 用來定位模板上的重疊標(biāo)記3102的光線可以是寬帶光或不固化液體材料的特殊波長。該 光不需要偏振。偏振線3101對于測量光線基本上是不透明的，因此，使用建立起來的重疊 誤差量度工具來使重疊標(biāo)記3102可見。使用現(xiàn)有技術(shù)(例如，電子束平版印刷)在模板上 加工制造細(xì)的偏振重疊標(biāo)記。 在另一實施例中，重疊標(biāo)記3102由不同于模板的材料形成。例如，為形成模板重 疊標(biāo)記3102而選擇的材料可以對可見光基本上不透明，但對于用作固化劑的激活光(例 如，UV光)是透明的。例如，可使用SiOj其中，x小于2)作為這樣的材料。尤其是由 SiO,(其中，x約為1.5)形成的結(jié)構(gòu)對于可見光基本上是不透明的，但對于UV固化光是透明的。 在平版印刷工藝的所有實施例中，一液體分配到一基底上。盡管以下的描述是針
對在基底上分配液體，但應(yīng)該理解到在分配液體到模板上時，也可使用同樣的液體分配技
術(shù)。液體分配是一小心控制的工藝。 一般來說，液體分配這樣地進(jìn)行控制，即，將一預(yù)定量
的液體分配在基底上的合適的部位內(nèi)。此外，還控制液體的體積。通過使用本文中所述的
液體分配系統(tǒng)，可控制液體的合適的體積和合適的部位的組合。尤其是，步進(jìn)和重復(fù)工藝使
用液體體積控制和液體的放置的組合，以將圖形限制在一指定的域內(nèi)。 可使用各種液體分配圖形(liquid dispensing patter)。圖形可呈液體液滴的
或連續(xù)線的形式。在某些實施例中，基于液體分配器末端的位移和印刷件之間的相對運動，
被用來形成一帶有在印刷件的一部分上的基本上連續(xù)線的圖形。分配率和相對運動的平衡
用來控制線的截面和線的形狀的尺寸。在分配工藝中，分配器末端固定在基底附近(例如，
在幾十個微米的量級上)。連續(xù)圖形的兩個實例示于圖32A和32B中。圖32A和32B中所
示的圖形是正弦圖形；然而，其它圖形也是可能的。如圖32A和32B所示，可使用一單一的
分配器末端2401或多個分配器末端2402來畫出連續(xù)線圖形?；蛘撸鐖D32C所示，可使用
液滴的圖形。在一實施例中，使用液滴的圖形，其具有的中心液滴的體積大于周圍液滴的體
積。當(dāng)模板接觸液體時，液體擴散而填充模板的圖形區(qū)域(如圖32C所示)。 分配率Vd以及印刷件的相對側(cè)向速度Vs可具有如下的關(guān)系 (l)Vd = Vd/td (分配體積/分配周期)， (2) Vs = L/td (線長度/分配周期)， (3)Vd = aL (其中，a是線圖形的截面面積)， 因此， (4)Vd = avs) 初始線圖形的寬度通常取決于一分配器末端尺寸。分配器末端可以固定。在一 實施例中，使用一液體分配控制器來控制液體分配的體積(Vd)和分配液體所化費的時間 (td)。如果Vd和td固定，則線長度的增加導(dǎo)致線圖形的截面高度的降低。增加圖形長度可 通過增加周期性圖形的空間頻率來實現(xiàn)。圖形的低的高度可導(dǎo)致在印刷工藝中待位移的液 體量的減小。通過使用連接于系統(tǒng)分配線的多個末端，帶有長的長度的線圖形可比一單一 分配器末端的情形形成得更快?；蛘?，可使用多個緊密間隔的液滴來形成一具有精確體積 的線。 在液體固化完成之后，模板與固化液體分離。由于模板和基底幾乎完全地平行，所 以，模板、印刷層和基底的組件導(dǎo)致模板和固化液體之間基本上均勻的接觸。這樣一系統(tǒng) 可要求一大的分離力來將模板與固化液體分離。在一柔性模板或基底的情形下，在一實施 例中，分離是采用一"剝離工藝"實施的。然而，使用一柔性模板或基底對于高分辨率的重 疊對齊可能不理想。在石英的模板和硅基底的情形下，剝離工藝會難于實施。在一實施例 中，實施一"剝離和拉拽"工藝來將模板與印刷層分離。 一剝離和拉拽工藝的實施例示于圖 33A-33C中。 圖33A示出嵌入固化后的固化液體40內(nèi)的模板12?？晒袒囊后w40固化之后， 模板12或基底20可傾斜，以故意在模板12和基底20之間誘發(fā)一角度3604(如圖33B所 示)。 一預(yù)校準(zhǔn)平臺連接于模板12或者連接于基底20，該校準(zhǔn)平臺可用來在模板12和基底20之間誘發(fā)一傾斜。在傾斜運動過程中，如果傾斜軸線靠近模板12和基底20的交界面 定位，則模板12和基底20之間的相對的側(cè)向運動不顯著。 一旦模板12和基底230之間的 角度3604足夠大，模板12可使用僅Z軸線運動(即，垂直運動)與基底20分離。該剝離 和拉拽的方法可以導(dǎo)致在傳遞層18和基底20上留下完好的理想的部分，而沒有不理想的 剪切現(xiàn)象。 除了上述實施例之外，這里所述的實施例包括通過使用電場來形成圖形的結(jié)構(gòu)。 使用電場以在固化層內(nèi)誘發(fā)一圖形而形成的固化層可用于單一的印刷或步進(jìn)和重復(fù)工藝。
圖34示出模板1200和基底1202的實施例。在一實施例中，模板1200由某種材料 形成，該材料對于激活光是透明的，以允許通過激活光線的曝光來固化聚合物成分/光激 活的光固化液體。由透明材料形成模板1200還允許使用建立的光學(xué)技術(shù)來測量模板1200 和基底1202之間的間隙和測量重疊的標(biāo)記，以便在結(jié)構(gòu)形成過程中執(zhí)行重疊對齊和放大 的糾正。模板1200也在熱力上和機械上穩(wěn)定，以便提供豪微級分辨率的圖形的能力。模板 1200包括一導(dǎo)電材料和/或?qū)?204，以允許在模板和基底交界面處產(chǎn)生電場。
在一實施例中，使用一融合的硅石(例如，石英)覆蓋，作為模板12100的底部 1206的材料。銦錫氧化物(ITO)沉淀在底部1206上。ITO對于可見光和UV光是透明的， 并且是一傳導(dǎo)的材料。ITO可使用高分辨率的電子束平版印刷來形成圖形。 一如上所述的 低表面能涂層可涂敷到模板1200上，以改進(jìn)模板1200和光激活的光固化液體之間的釋放 特性。基底1202可包括諸如Si、GaAs、SiGeC和InP之類的標(biāo)準(zhǔn)晶片材料。一 UV固化液體 和/或一熱固化液體可用作聚合物化復(fù)合物1208。在一實施例中，聚合物化復(fù)合物1208可 以旋轉(zhuǎn)地涂敷到晶片1210上。在另一實施例中，如本文中所述，一預(yù)定體積的聚合物化復(fù) 合物1208可以預(yù)定的圖形分配到基底1202上。在某些實施例中，傳遞層1212可放置在晶 片1210和聚合物化復(fù)合物1208之間?？蛇x擇傳遞層1212材料特性和厚度，以允許從形成 在固化液體材料中的低長寬比的結(jié)構(gòu)中形成高長寬比的結(jié)構(gòu)。將ITO連接于一電壓源1214 可在模板1200和基底1202之間產(chǎn)生一電場。 在圖35A-35D和圖36A-36C中，圖中示出上述工藝的兩個實施例。在各個實施例 中，一要求的均勻的間隙可保持在模板1200和基底1202之間?？墒┘右灰罅考壍碾妶?， 致使吸引聚合物化復(fù)合物1208朝向模板1200的突起部分1216。在圖35A-35D中，間隙和 電場量級應(yīng)做到使聚合物化復(fù)合物1208直接接觸和粘結(jié)于模板1200。 一固化劑(例如， 激活光1218和/或熱量)可用來固化液體。 一旦要求的結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成，模板1200可通過 本文所述方法與基底1202分離。 參照圖34、35A-D和36A_C，在另一實施例中，模板1200可以"調(diào)整"。在本實施例 中的所述的術(shù)語"可調(diào)整"一般地是指獨立地控制傳導(dǎo)材料和/或?qū)?204的不同的傳導(dǎo)部 分?？刂苽鲗?dǎo)部分是指打開、關(guān)閉和/或調(diào)整傳導(dǎo)部分的電場。為此目的，模板1200將包 括非傳導(dǎo)材料，其彼此隔絕不同的傳導(dǎo)部分。非傳導(dǎo)材料1704可由二氧化硅形成。傳導(dǎo)部 分形成一與形成在一掩模層上的圖形互補的圖形。使用本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員已知的方 法，傳導(dǎo)部分的圖形形成在非傳導(dǎo)材料中。傳導(dǎo)部分或者獨立地或者一起地電氣連接于電 壓源1214。在傳導(dǎo)部分獨立地連接于電壓源1214的實施例中，有一控制裝置獨立地調(diào)整由 一個或多個傳導(dǎo)部分產(chǎn)生的電場。在一實施例中，電氣連接器可通過非傳導(dǎo)材料走向從另 一側(cè)連接于傳導(dǎo)部分。在一變化的實施例中，傳導(dǎo)部分可延伸通過非傳導(dǎo)材料，這樣，不需要電氣的連接器。 在圖36A-36C中，可選擇間隙和電場大小，以使聚合物化的復(fù)合物1208達(dá)到基本上與模板1200相同的外形。不直接接觸模板1200就可達(dá)到該外形?？墒褂靡还袒瘎?例如，激活光1218)來固化液體。在圖35A-35D和圖36A-36C的實施例中，可使用一其后的蝕刻工藝來移去固化的材料1220。如果傳遞層1212存在于固化材料1220和晶片1210之間，則還可進(jìn)一步使用蝕刻(如圖35A-35D和圖36A-36C所示)。 在另一實施例中，圖37A示出一導(dǎo)電的模板，其包括一連接于非傳導(dǎo)底板1502的導(dǎo)電部分1504的連續(xù)層。如圖37B所示，模板的非傳導(dǎo)底板1502通過傳導(dǎo)部分1504彼此隔絕。模板可用于一如上所述的"正"印刷工藝。 如上述實施例所述，使用電場可允許平版印刷的圖形結(jié)構(gòu)快速地形成(在約小于l秒的時間內(nèi))。結(jié)構(gòu)通常具有幾十毫微米的尺寸。在一實施例中，在電場存在的情況下固化一光激活的光固化液體，可在一基底上形成一圖形層。通過以離基底上的固化液體的一薄層的表面有控制的距離(例如，毫微米內(nèi))，放置一帶有特殊毫微米級的外形的模板，由此可形成圖形。如果要求結(jié)構(gòu)的所有部分或一部分是有規(guī)則重復(fù)的圖形(諸如點的列陣)，則模板上的圖形可比要求重復(fù)的結(jié)構(gòu)的尺寸大好多。 模板上圖形的復(fù)制可通過在模板和基底之間施加電場而實現(xiàn)。因為液體和空氣(或真空)具有不同的介電常數(shù)，且由于模板表面形貌的存在，電場局部地變化，所以，可產(chǎn)生吸引液體的區(qū)域朝向模板的靜電力。表面張力或毛細(xì)壓力趨于穩(wěn)定薄膜。在高的電場強度下，可使光激活的光固化液體附連于模板，并在某些點上從基底中去濕。然而，只要靜電力的比例比得上毛細(xì)力(它們用無量綱數(shù)A量度)，則將發(fā)生液體膜的附連。靜電力的大小近似為e^cf，其中，e為真空的介電常數(shù)，E為電場的大小，而d是特征尺寸。毛細(xì)力的大小近似為Yd，其中，Y為液體-氣體的表面張力。這兩個力之比是A二 eE2d/Y。為了變形交界面和使其附連到上表面，電場必須是這樣L近似為一。精確的值取決于板的形貌的細(xì)節(jié)，以及液體_氣體介電常數(shù)之比和高度，但該數(shù)將是0(1)。因此，電場近似地由E (Y/ e d)力給定。通過復(fù)合物的聚合物化，該光激活的光固化液體可硬化在適當(dāng)?shù)牡胤?。模板可用低能自組裝的單層膜(例如，一氟化的表面活性劑)進(jìn)行處理，以幫助模板脫開聚合物化復(fù)合物。 上述近似的一實例給出如下。對d = 100nm和y = 30mJ/m和e = 8. 85， x =10-12C2/J-m，E = 1.8X108V/m，其對應(yīng)于板之間的電勢差，如果板間距為100nm則適度地為18V，如果板間距為1000nm，則為180V。注意到，特征尺寸d y / e f，這意味著特征尺寸隨電場的平方而減小。因此，對于100和1000nm板間距，50nm特征將要求的電壓分別在25或250V的量級上。 可以控制電場、設(shè)計模板的形貌，以及模板靠近液體表面，以便在不與模板的表面
接觸的光激活的光固化液體中形成一圖形。該技術(shù)可不需模板與聚合物化復(fù)合物的機械分
離。該技術(shù)還可消除圖形中潛在的缺陷源。然而，在沒有接觸的情形下，液體不會形成如接
觸情形下那樣良好地形成的清晰的、高分辨率的結(jié)構(gòu)。這可通過在給定電場處局部形成的
光激活的光固化液體中第一形成的結(jié)構(gòu)來得到解決。其后，間隙可在模板和基底之間增加，
同時增加電場的大小，以便"拉出"液體而形成清晰限定的結(jié)構(gòu)而無需接觸。 光激活的光固化液體可以如上所述地沉淀在傳遞層的頂上。使用電場，其后進(jìn)行蝕刻工藝而產(chǎn)生較高長寬比、高分辨率的結(jié)構(gòu)，由此，這樣一雙層工藝允許形成低長寬比、高分辨率的結(jié)構(gòu)。這樣一雙層工藝還可用來執(zhí)行一"金屬提升工藝"，以將金屬沉積在基底上，這樣，在原先形成的結(jié)構(gòu)的溝槽區(qū)域內(nèi)提升之后留下金屬。 使用一低粘度的光激活的光固化液體，則利用電場可以很快地(例如，約小于1秒)形成圖形，且結(jié)構(gòu)可以快速地固化。避免基底和光激活的光固化液體內(nèi)溫度變化，也可避免不理想圖形變形，這種變形可使毫微分辨率層對層對齊變得不切實可行。此外，如上所述，可快速地形成一圖形而不與模板接觸，因此，消除與要求直接接觸的印刷方法相關(guān)的諸多缺陷。 在本專利中，已經(jīng)援引了某些美國專利和專利申請以供參考。然而，這樣的美國專利和專利申請的文字僅援引來供參考，這樣的文字和本文闡述的其它的陳述和附圖不存在矛盾。如果存在這樣的矛盾，則美國專利和專利申請在本專利中將不具體地援引來供參考。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參照各種實施例進(jìn)行了描述，但描述不應(yīng)認(rèn)為有限制的意義。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員參照本描述顯然會作出所示實施例的各種修改和組合以及本發(fā)明的其它的實施例。因此，附后的權(quán)利要求書將包括任何這樣的修改或?qū)嵤├?br> 權(quán)利要求
一種用于形成基底上的圖形的系統(tǒng)，包括一支承基底的本體；一連接于本體并具有一圖形區(qū)域的模板；一連接于本體的位移系統(tǒng)，用來在基底和模板之間提供相對運動，并放置模板使之與基底的一部分重疊以形成一圖形的部分；一液體分配器，該液體分配器被連接以將光激活的光固化液體分配到圖形部分的子部分上，通過減小基底和模板之間的距離而使所述位移系統(tǒng)連接為有選擇地放置光激活的光固化液體與模板相接觸，一光源，它照在圖形部分上，使光有選擇地固化光激活的光固化液體；以及一力探測器，它連接于印刷頭，以便通過模板和光激活的光固化液體之間的接觸產(chǎn)生指示一施加到模板上的力的信息，使位移系統(tǒng)建立一根據(jù)信息實施距離變化的速率，以使延伸到圖形部分的基底外面的區(qū)域的光激活的光固化液體量減到最小。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，位移系統(tǒng)還包括一運動平臺，以沿第一和第二橫向軸線在基底和模板之間提供相對運動，基底支承在該平臺上；以及， 一與模板附連的印刷頭，以沿橫向于第一和第二軸線延伸的第三軸線在基底和模板之間提供相對運動。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一連接于模板的細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)，以允許模板相對于基底作樞轉(zhuǎn)運動，從而響應(yīng)于施加到模板的力相對于基底保持一平行的定向。
4. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一連接于運動平臺的細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)，以允許基底相對于模板響應(yīng)于施加到基底的力作運動。
5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述運動平臺還包括一基底卡盤，它支承基底和一連接于該基底卡盤的基底傾斜模塊；以及， 一細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)，它連接于傾斜模塊以允許傾斜模塊改變基底的傾斜，并響應(yīng)于施加到基底的力保持基底和模板平行的定向。
6. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，模板還包括帶有圖形區(qū)域的第一和第二相對的側(cè)邊，而第一表面設(shè)置在第一側(cè)邊上，圖形區(qū)域包括一構(gòu)有圖形的表面和一從該構(gòu)有圖形的表面朝向第二側(cè)邊延伸的凹陷，并結(jié)束在一終點，第一表面與第二側(cè)邊間隔開一第一距離，所述終點與第二側(cè)邊間隔開一第二距離，而構(gòu)有圖形的表面與第二側(cè)邊間隔開一第三距離，使第一距離不同于第二和第三距離。
7. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一具有一第一可彎曲件的細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)，其中，第一可彎曲件被構(gòu)造成圍繞一第一定向軸線樞轉(zhuǎn)，而一第二可彎曲件連接于第一可彎曲件，其中，第二可彎曲件被構(gòu)造成圍繞一第二定向軸線樞轉(zhuǎn)， 一連接于第二可彎曲件的支承件，其中，模板附連到該支承件上。
8. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一連接于細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)的預(yù)校準(zhǔn)平臺，其中，預(yù)校準(zhǔn)平臺被構(gòu)造成在使用過程中移動細(xì)調(diào)定向系統(tǒng)朝向基底和遠(yuǎn)離基底。
9. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一圍繞至少印刷頭和運動平臺和一溫度控制系統(tǒng)的封閉的外殼，其中，溫度控制系統(tǒng)被構(gòu)造成在使用過程中阻止外殼內(nèi)的溫度變化大于rc。
10. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一連接于運動平臺的空氣壓力計，其中，空氣壓力計被構(gòu)造成可確定基底和模板之間的距離。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種使用一裝置(3900)通過平版印刷來形成有圖形的基底的工藝，該裝置包括一印刷頭(3100)、一激活的光源(3500)、一運動平臺(3600)、一構(gòu)有圖形的模板(3700)、一印刷頭支承件(3910)、一運動平臺支承件(3920)、橋架支承件(3930)和一支承臺(3940)。
文檔編號B29C35/08GK101710228SQ20091021181
公開日2010年5月19日 申請日期2003年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月11日
發(fā)明者B·-J·喬伊, G·維爾森, M·瓦茨, M·美斯?fàn)? N·蘇馬克, R·伯尼卡策, R·弗伊欣, S·斯里尼瓦傘 申請人:分子制模股份有限公司