CN114509913A - 通过施加抽吸力和振动弯月面来清洁流体分配器的方法 - Google Patents

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Abstract

一种清洁流体分配器的方法，用于在所述流体分配器的非接触式维护过程中分配材料。所述流体分配器包括设置在面板上的多个喷嘴。所述方法包括：使用抽吸装置将抽吸力施加到所述面板的表面上，所述抽吸装置从所述面板的一端平移到所述面板的相对端，使得所述多个喷嘴中的一部分喷嘴受到所述抽吸力。所述方法还包括振动受到所述抽吸力的所述一部分喷嘴的弯月面，以移除所述面板上积聚的至少一部分材料。

Description

通过施加抽吸力和振动弯月面来清洁流体分配器的方法
技术领域
本公开涉及一种在分配器的非接触式维护期间清洁分配器的方法，具体地，所述清洁方法可以应用于与喷墨头相关联的分配器。
背景技术
纳米制造包括制造非常小的结构，所述结构具有100纳米级或更小的部件。纳米制造具有相当大影响的一种应用是集成电路的制造。半导体加工行业在增加基板上所形成的单位面积的电路的同时，不断地寻求更大的产量。纳米制造的改进包括提供更多的过程控制并且/或者提高生产能力，同时还使得能够持续降低所形成的结构的最小部件尺寸。
目前使用的一种纳米制造技术通常称为纳米压印光刻。纳米压印光刻可用于各种应用中，包括例如通过在基板上成形膜来制造一层或多层集成设备。集成设备的示例包括但不限于CMOS逻辑、微处理器、NAND闪存、NOR闪存、DRAM存储器、MRAM、3D交叉点存储器、RE-RAM、FE-RAM、STT-RAM和MEMS等。示例性的纳米压印光刻系统和方法在许多公开文献中详细描述过，例如美国专利No.8,349,241、美国专利No.8,066,930和美国专利No.6,936,194，所有这些公开文献在此通过引用并入本文中。
在每个上述专利中公开的纳米压印光刻技术描述了通过在可成形材料(可聚合的)层中形成凸纹图案来在基板上成形膜。然后，可以使用该膜的形状将与凸纹图案对应的图案转印到下面的基板中和/或之上。
图案化工艺使用与基板间隔开的模板，并且在模板和基板之间施加可成形材料。将模板与可成形材料接触，使得可成形材料扩散并且填充模板和基板之间的空间。将可成形液体固化以形成具有与模板的接触可成形液体的表面的形状一致的形状(图案)的膜。固化后，将模板与固化层分离，使得模板和基板间隔开。
然后，可以对基板和固化层进行诸如蚀刻工艺等附加工艺，以将图像转印到对应于固化层和/或固化层下方的图案层中的一个或两个中的图案的基板上。图案化基板可以进一步进行用于设备(制品)制造的已知步骤和过程，包括例如固化、氧化、成层、沉积、掺杂、平坦化、蚀刻、可成形材料移除、切片、粘合和包装等。
纳米制造技术涉及将可成形材料从分配器分配到基板上。在多个分配周期后，可成形材料可能开始在分配器的面板上积聚。最终，积聚量可能会干扰生产并且需要维护。在对分配器面板上积聚的可成形材料进行清洁时，不与面板物理接触的清洁方法和清洁系统通常是优选的。然而，不与面板物理接触的清洁方法和清洁系统使用抽吸装置。如果抽吸装置太靠近面板或吸力/功率太强，则可能造成与面板的喷嘴相关联的弯月面断裂。弯月面是喷嘴中的流体的弯曲上表面。因此，在本领域中需要一种清洁方法和系统，所述清洁方法和系统在防止与流体分配器的面板的喷嘴相关联的弯月面断裂时不与面板物理接触。
发明内容
本公开包括一种用于在流体分配器的非接触式维护过程中清洁流体分配器的方法，所述方法不会出现与流体分配器的每个喷嘴相关联的弯月面断裂。
一种在流体分配器的非接触式维护过程中清洁用于分配材料的流体分配器的方法。所述流体分配器包括设置在面板上的多个喷嘴。所述方法包括：通过使用抽吸装置将抽吸力施加到面板的表面上，抽吸装置从面板的一端平移到面板的相对端，使得多个喷嘴中的一部分喷嘴受到所述抽吸力。该方法还包括通过振动受到所述抽吸力的一部分喷嘴的弯月面，以移除在面板上积聚的至少一部分材料。
一种分配系统，所述分配系统包括流体分配器和用于将抽吸力施加到面板上的抽吸装置，该流体分配器构造成分配材料，具有面板和多个喷嘴。分配系统还包括一个或多个处理器和一个或多个存储指令的存储器，所述指令当由一个或多个处理器执行时使得分配系统通过使用抽吸装置将抽吸力施加到面板的表面上，抽吸装置从面板的一端平移到面板的相对端，使得多个喷嘴中的一部分喷嘴受到所述抽吸力，并且振动受到所述抽吸力的所述一部分喷嘴的弯月面以移除面板上积聚的至少一部分材料。
一种制造制品的方法，所述方法包括清洁流体分配器，该流体分配器具有包括多个喷嘴的面板，所述清洁包括：使用抽吸装置将抽吸力施加到面板的表面上，抽吸装置从面板的一端平移到面板的相对端使得多个喷嘴中的一部分喷嘴受到所述抽吸力，并且振动受到所述抽吸力的所述一部分喷嘴的弯月面，以移除面板上积聚的至少一部分材料。所述制造制品的方法继而使用流体分配器将一部分材料分配到基板上、在基板上形成分配材料的图案或层、并且处理所形成的图案或层以生成制品。
当结合附图和提供的权利要求时，阅读本公开的示例实施例的以下具体实施方式，本公开的这些和其他目的、特征和优点将变得显而易见。
附图说明
因此，可以详细地理解本公开的特征和优点，通过参照附图中所示的实施例，可以对本公开的实施例进行更为具体的描述。然而，应该指出的是，附图仅示出了本公开的典型实施例，因此并不视为对其范围进行限制，因为本公开可以采用其他同样有效的实施例。
图1示出了根据示例实施例的示例性纳米压印光刻系统。
图2是示出根据示例实施例的示例性压印方法的流程图。
图3A示出了根据示例实施例的分配器的侧视图。
图3B示出了根据示例实施例的图3A的分配器的下侧视图。
图4A示出了根据示例实施例在面板的表面上已经积聚可成形材料之后的分配器的侧视图。
图4B示出了根据示例实施例在面板的表面上已经积聚可成形材料之后的图4A的分配器的仰视图。
图5示出了根据示例实施例的真空装置的透视分解图。
图6示出了在非接触式维护之前按预期工作的喷嘴以及在非接触式维护之后失效的多个喷嘴的示意图。
图7A示出了墨室工况良好的喷嘴和需要维护的喷嘴的示意图。
图7B示出了在通过使用真空装置造成喷嘴中弯月面断裂的非接触式维护的情况下需要维护的图7A的喷嘴的示意图。
图7C示出了根据示例实施例在使用真空装置的非接触式维护的情况下需要维护的图7A的喷嘴的示意图。
图8是强调了根据示例实施例的在维护过程中具有弯月面激励的选择区域的示意图。
图9示出了根据示例实施例的在分配器的非接触式维护过程中的白色像素喷射的框图。
图10是强调了根据示例实施例的在维护过程中具有弯月面激励的选择区域的宽度相对于真空装置的特征宽度的示意图。
图11A-11C是弯月面在各种状态下的显微照片。
在整个附图中，除非另有说明，相同的附图标记和字符用于表示所示实施例的相同的特征、元件、组件或部分。此外，虽然现在将参照附图对本发明的公开主题进行详细描述，但所述描述是结合说明性示例实施例来完成的。在不脱离由所附权利要求限定的公开主题的真实范围和精神的前提下，可以对所描述的示例实施例进行修改和变型。
具体实施方式
在整个本公开内容中，主要涉及纳米压印光刻，所述纳米压印光刻使用上述图案化模板来将图案赋予可成形液体。然而，如下所述，在可选实施例中，模板是普通的，在这种情况下，可以在基板上形成平面表面。在形成平面表面的这些实施例中，形成过程称为平坦化。因此，在整个本公开内容中，每当提及纳米压印光刻时，应该理解的是，相同的方法能够适用于平坦化。在模板普通的情况中，使用术语顶板代替术语模板。
喷墨技术的进步促进制造过程使用各种技术。纳米压印光刻技术是使用喷墨头来实现其工艺的一种技术。喷墨头从微小的喷嘴中喷射流体液滴(例如光致抗蚀剂)并且将它们沉积在基板上。液滴对准表面以制造三维(3D)结构，诸如电子部件以及用于生命科学的应用材料。喷墨技术在开发纳米技术方面很普遍，因为它可以精确地在明确限定的图案中沉积皮升体积的溶液或悬浮液。沉积的流体是诸如光致抗蚀剂的功能性材料。一种方法是按需单滴式(DOD)。电压信号施加到压电(PZT)换能器，导致流体室机械变形以将流体从喷嘴中挤出并且形成液滴，这与重力使得液体从更大的喷嘴滴落相仿。通过适当地调整诸如波形、电压振幅和电压持续时间的电压信号，可以完全地控制各个液滴的体积和速度以及两个连续液滴之间的时间间隔。
使用喷墨头的纳米制造技术涉及将可成形材料从分配器分配到基板上。然而，多个分配周期后，可成形材料可能在分配器的面板上积聚。最终，积聚量可能会干扰生产并且需要清洁。本公开涉及一种非接触式空气清洁方法，所述方法避免位于分配器面板上的喷嘴的弯月面断裂。下面参照图1讨论的纳米压印光刻系统中具有流体或可成形材料分配器。
图1示出了纳米压印光刻系统100。纳米压印光刻系统100用于在基板102上成形膜。基板102可以联接到基板卡盘104。基板卡盘104可以是但不限于真空卡盘、销型卡盘、槽型卡盘、静电卡盘、电磁卡盘等。
基板102和基板卡盘104可以进一步被基板定位台106支撑。基板定位台106可以沿x、y、z、θ和
Figure BDA0003278686590000051
轴线中的一个或多个提供平移和/或旋转运动。基板定位台106、基板102和基板卡盘104也可以定位在底座(未示出)上。基板定位台可以是定位系统的一部分。
模板108与基板102间隔开。模板108可包括具有模具110的主体，模具110在模板108的前侧朝向基板102延伸。同样在模板108的前侧，模具110可以在其上具有图案化表面112。或者，模板108可以形成为不包括模具110，在这种情况下，模板的面向基板102的表面相当于模具110，并且图案化表面112是模板108的面向基板102的表面。
制成模板108的材料可以包括但不限于熔融二氧化硅、石英、硅、有机聚合物、硅氧烷聚合物、硼硅酸盐玻璃、氟碳聚合物、金属、硬化蓝宝石等。图案化表面112可以具有由多个间隔开的模板凹部114和/或模板凸部116限定的特征。图案化表面112限定的图案形成要在基板102上形成的图案的基础。在可选实施例中，图案化表面112是普通的，在这种情况下，平面表面形成在基板上。在可选实施例中，图案化表面112是普通的并且与基板具有相同的尺寸，平面表面形成在整个基板上。在形成平面表面的这些实施例中，形成过程可以替代地称为平坦化，并且普通的模板可以替代地称为顶板。
模板108可以联接到模板卡盘118。模板卡盘118可以是但不限于真空卡盘、销型卡盘、槽型卡盘、静电卡盘、电磁卡盘和/或其他类似的卡盘类型。模板卡盘118可以构造成将应力、压力和/或张力施加到模板108，应力、压力和/或张力在模板108上变化。模板卡盘118可以包括压电致动器，该压电致动器可以挤压和/或拉伸模板108的不同部分。模板卡盘118可以包括诸如基于区域的真空卡盘、致动器阵列、压力囊等的系统，所述系统可以将压差施加到模板的后表面，从而造成模板弯曲和变形。
模板卡盘118可以联接到压印头120，压印头120是定位系统的一部分。所述压印头120能够可移动地联接到电桥。压印头可以包括一个或多个致动器，例如音圈马达、压电马达、线性马达、螺母/螺杆马达等，所述致动器构造成使得模板卡盘118至少在z轴线方向上相对于基板移动，并且也可能在其他方向(例如x、y、θ、ψ和
Figure BDA0003278686590000061
轴线)上相对于基板移动。
纳米压印光刻系统100还包括流体分配器122。流体分配器122也能够可移动地连接到电桥。在实施例中，流体分配器122和压印头120共用一个或多个或所有定位部件。在可选实施例中，流体分配器122和压印头120彼此独立地移动。流体分配器122可用于以图案的形式将液体可成形材料124(例如，可聚合材料)沉积在基板102上。在将可成形材料124沉积到基板102上之前，还可以使用诸如液滴分配、旋涂、浸涂、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、薄膜沉积、厚膜沉积等技术将另外的可成形材料124添加到基板102。基于设计的考虑，可成形材料124可以在模具110和基板102之间限定所需体积之前和/或之后分配在基板102上。可成形材料124可包括具有如美国专利No.7,157,036和美国专利No.8,076,386中所描述的单体的混合物，两份专利文献通过引用并入本文中。
不同的流体分配器122可以使用不同的技术来分配可成形材料124。当可成形材料124能够喷射时，喷墨式分配器分配可成形材料124。例如，热喷墨、基于微机电系统(MEMS)的喷墨、阀喷墨和压电喷墨是用于分配可喷射液体的常用技术。
纳米压印光刻系统100还可包括辐射源126，辐射源126沿曝光路径128引导光化能量。压印头120和基板定位台106可以构造成将模板108和基板102定位成与曝光路径128叠加。在模板108与可成形材料124接触之后，辐射源126沿曝光路径128发送光化能量。图1示出了当模板108不与可成形材料124接触时的曝光路径128，这是出于说明性目的，从而可以容易地识别各个部件的相对位置。本领域技术人员可以理解的是，当模板108与可成形材料124接触时，曝光路径128基本上不会改变。
纳米压印光刻系统100还可包括场相机136，场相机136定位成在模板108与可成形材料124接触之后观察可成形材料124的扩散。图1以虚线示出了场相机的成像场的光轴。如图1所示，纳米压印光刻系统100可以包括一个或多个光学部件(二向色镜、光束组合器、棱镜、透镜、平面镜等)，所述光学部件将光化辐射与场相机要检测的光线相结合。场相机136可以构造成检测模板108下方的可成形材料的扩散。如图1所示的场相机136的光轴是笔直的，但是可以通过一个或多个光学部件弯曲。场相机136可以包括CCD、传感器阵列、线相机和光电探测器中的一个或多个，它们构造成收集光线，所述光线的波长显示在模板108下面与可成形材料接触的区域和在模板108下面不与可成形材料124接触的区域之间的对比度。场相机136可以构造成收集可见光的单色图像。场相机136可以构造成提供模板108下方的可成形材料124的扩散以及模板108与固化的可成形材料分离的图像，并且可以用于追踪在压印过程中的进展。
纳米压印光刻系统100还可以包括液滴检查系统138，该液滴检查系统138与场相机136分离。液滴检查系统138可以包括CCD、相机、线相机和光电探测器中的一个或多个。液滴检查系统138可以包括一个或多个光学部件，例如透镜、平面镜、光圈、滤波器、棱镜、偏振器、窗口、自适应光学元件和/或光源。液滴检查系统138可以定位成在图案化表面112接触基板102上的可成形材料124之前检查液滴。
纳米压印光刻系统100还可以包括热辐射源134，该热辐射源134可以构造成向模板108和基板102中的一个或两个提供热辐射的空间分布。热辐射源134可以包括一个或多个热电磁辐射源，所述热电磁辐射源将加热基板102和模板108中的一个或两个，并且不会使可成形材料124固化。热辐射源134可以包括诸如数字微镜器件(DMD)、硅基液晶(LCO)和液晶器件(LCD)等空间光调制器，以调制热辐射的空间时间分布。纳米压印光刻系统100还可以包括一个或多个光学部件，在模板108与基板102上的可成形材料124接触时，该光学部件用于将光化辐射、热辐射和场相机136收集的辐射组合到与压印场相交的单个光路上。在模板108与可成形材料124接触之后，热辐射源134可以沿热辐射路径(图1中示出为两条粗暗线)发送热辐射。图1示出了当模板108不与可成形材料124接触时的热辐射路径，这是出于说明的目的，使得可以容易地识别各个部件的相对位置。本领域技术人员可以理解的是，当模板108与可成形材料124接触时，热辐射路径基本上不会发生改变。在图1中，热辐射路径示出为在模板108处结束，但是也可以在基板102处结束。在可选实施例中，热辐射源134位于基板102下方，并且热辐射路径不与光化辐射和可见光组合。
在将可成形材料124分配到基板102上之前，可以将基板涂层132施加到基板102上。在实施例中，基板涂层132可以是粘合层。在实施例中，基板涂层132可以在基板装载到基板卡盘104上之前施加到基板102上。在可选实施例中，在基板102位于基板卡盘104上的同时，基板涂层132可以施加到基板102上。在实施例中，可以通过旋涂、浸涂等施加基板涂层132。在实施例中，基板102可以是半导体晶片。在另一个实施例中，基板102可以是空白模板(复制坯板)，所述空白模板可用于在压印后创建子模板。
纳米压印光刻系统100可以由一个或多个处理器140(控制器)调节、控制和/或指示，处理器140与诸如基板卡盘104、基板定位台106、模板卡盘118、压印头120、流体分配器122、辐射源126、热辐射源134、场相机136和/或液滴检查系统138等一个或多个部件和/或子系统通信。处理器140可以基于非暂时性计算机可读存储器142中存储的计算机可读程序中的指令来操作。处理器140可以是或包括CPU、MPU、GPU、ASIC、FPGA、DSP和通用计算机中的一个或多个。处理器140可以是专用控制器，或者可以是适于作为控制器的通用计算设备。非暂时性计算机可读存储器的示例包括但不限于RAM、ROM、CD、DVD、蓝光、硬盘驱动器、网络附属存储(NAS)、内联网连接的非暂时性计算机可读存储设备以及互联网连接的非暂时性计算机可读存储设备。
压印头120、基板定位台106或两者都改变模具110和基板102之间的距离，以限定填充可成形材料124的所需空间(三维的有界物理范围)。例如，压印头120可以向模板108施加力，使得模具110与可成形材料124接触。在所需体积填充有可成形材料124之后，辐射源126产生光化辐射(例如，紫外线，248纳米、280纳米、350纳米、365纳米、395纳米、400纳米、405纳米和435纳米等)，从而使可成形材料124固化、加固和/或交联，与基板表面130和图案化表面112的形状一致，并且在基板102上限定图案化层。在模板108与可成形材料124接触的同时，可成形材料124固化，从而在基板102上形成图案化层。因此，纳米压印光刻系统100使用压印工艺来形成图案化层，该图案化层具有凹部和凸部，该凹部和凸部是图案化表面112中的图案的翻转。在可选实施例中，纳米压印光刻系统100使用压印工艺来形成具有普通的图案化表面112的平面层。
压印工艺可以在多个压印场中重复进行，这些压印场在基板表面130上扩散。每个压印场的尺寸可以与模具110或仅仅与模具110的图案区域相同。模具110的图案区域是图案化表面112的用于在基板102上压印图案的区域，该图案是设备的特征或者在后续的过程中用于形成设备的特征。模具110的图案区域可以包括或可以不包括用于防止挤压的质量速度变化特征。在可选实施例中，基板102仅具有一个压印场，所述压印场的大小与基板102或与基板102的利用模具110形成图案的区域相同。在可选实施例中，压印场相互重叠。一些压印场可以是与基板102的边界相交的部分压印场。
图案层可以形成为使得该图案层包括具有残余层厚度(RLT)的残余层，所述残余层厚度是在每个压印场中的基板表面130和图案化表面112之间的可成形材料124的最小厚度。图案化层还可以包括诸如凸部的一个或多个特征，凸部在具有厚度的残余层上方延伸。这些凸部与模具110中的凹部114匹配。
图2是纳米压印光刻系统100的压印工艺的流程图，该纳米压印光刻系统100可用于在一个或多个压印场(也称为图案区域或曝光区域)上的可成形材料124中形成图案。通过纳米压印光刻系统100，可以在多个基板102上重复执行压印工艺。处理器140可用于控制压印工艺。
在可选实施例中，可以执行类似的工艺以使得基板102平坦化。在平坦化的情况下，在本文中执行关于图2所讨论的基本上相同的步骤，只是使用无图案的顶板代替模板。因此，应该理解的是，以下描述也适用于平坦化方法。当用作顶板时，顶板可以与基板102尺寸相同或者比基板102更大。
压印工艺的开始可以包括模板安装步骤，该步骤使模板输送机构将模板108安装到模板卡盘118上。压印工艺还可以包括基板安装步骤，处理器140可以使基板输送机构将基板102安装到基板卡盘104上。基板可以具有一个或多个涂层和/或结构。对将模板108和基板102安装在纳米压印光刻系统100上的顺序没有特别限制，并且模板108和基板102可以顺序地或同时地安装。
在定位步骤中，处理器140可以使基板定位台106和/或分配器定位台中的一个或两个将基板102的压印场i(标志i可以初始设置为1)移动到流体分配器122下方的流体分配位置。基板102可以划分为N个压印场，其中每个压印场由标志i标识。其中N是实整数，例如1、10和75等{N∈Z+}。在分配步骤S202中，处理器140可以使流体分配器122将可成形材料分配到压印场i上。在实施例中，流体分配器122将可成形材料124以多个液滴的形式进行分配。流体分配器122可以包括一个喷嘴或多个喷嘴。流体分配器122可以同时从一个或多个喷嘴喷射可成形材料124。在流体分配器正在喷射可成形材料124的同时，压印场i可以相对于流体分配器122移动。因此，一些液滴落在基板上的时间在压印场i上各不相同。在实施例中，在分配步骤S202期间，可以根据液滴图案将可成形材料124分配到基板上。液滴图案可以包括信息，诸如沉积可成形材料液滴的一个或多个位置、可成形材料液滴的体积、可成形材料的种类和可成形材料液滴的形状参数等。
在分配液滴后，然后可以启动接触步骤S204，处理器140可以使基板定位台106和模板定位台中的一个或两个使得模板108的图案化表面112与可成形材料124在压印场i中接触。
在扩散步骤S206期间，可成形材料124然后朝向压印场i的边缘和模具侧壁散开。压印场的边缘可以由模具侧壁限定。可成形材料124如何扩散和填充模具可以通过场相机136观察并且可用于追踪可成形材料前部的流体进度。
在固化步骤S208中，处理器140可以将指令发送到辐射源126，以发送穿过模板108、模具110和图案化表面112的光化辐射的固化照明图案。固化照明图案提供足够的能量来固化(聚合)在图案化表面112下方的可成形材料124。
在分离步骤S210中，处理器140使用基板卡盘104、基板定位台106、模板卡盘118和压印头120中的一个或多个，以将模板108的图案化表面112与基板102上的固化可成形材料分离。
如果存在要压印的另外的压印场，则该工艺返回到步骤S202。在实施例中，在处理步骤S212中对基板102执行附加处理，通过在基板上形成分配材料的图案或层并且对形成的图案或材料层进行处理以制得制品，从而生成制品(例如，半导体设备)。在实施例中，每个压印场包括多个设备。
处理步骤S212的进一步处理可以包括蚀刻工艺以将凸纹图像转印到基板中，所述凸纹图像对应于图案化层中的图案或该图案的翻转。处理步骤S212中的进一步处理还可以包括用于制品制造的已知步骤和处理，包括例如固化、氧化、成层、沉积、掺杂、平坦化、蚀刻、可成形材料移除、切片、粘合和包装等。可以对基板102进行处理以生产多个制品(设备)。
现在参照图3A，示出了分配器122的侧视图。分配器122包括具有第一端123和第二端125的面板133。面板133具有沿X方向从第一端123延伸到第二端125的长度127。图3B示出了分配器122的下侧视图。分配器122的下侧视图显示了面板133的表面135，表面135中形成了多个分配喷嘴137。形成在面板133的表面135上的喷嘴137的数量可以约数百个，例如500或更多。面板133具有沿Y方向延伸的宽度139，Y方向垂直于X方向。
图4A和4B示出了在可成形材料124积聚在面板133的表面135上之后分配器122的若干视图。分配器122的结构与上面关于图3A和图3B所讨论的结构相同，唯一的区别是在分配器122多次分配可成形材料124之后，可成形材料124积聚在面板133的表面135上。如图4A和4B示意性所示，积聚的可成形材料124可以以各种图案和厚度位于面板133的表面135上。面板133的表面135上的可成形材料124可以在分配可成形材料时造成喷嘴失效。为了从面板133的表面135移除抗蚀剂或积聚的可成形材料124，对分配器122施加清洁工艺。清洁工艺可以使用非接触式清洁方法，例如真空装置(抽吸装置)可用于将可成形材料124从面板133的表面135移除。下面参照图5进一步对真空装置进行详细描述。
现在参照图5，其是可以用于在分配器122的面板133的表面135上施加抽吸力的示例性真空装置的分解图。真空装置204用于从分配器122清洁可成形材料。真空装置204与真空源205联接。真空装置204可以使用平移机构(未示出)在面板133的表面135上平移。如图3A和3B所示，真空装置204可以沿X轴平移。真空装置平移的目的在于确保可成形材料可以从面板133的整个表面移除。
平移机构可以是本领域已知的适于施加物体线性平移的任何机构。例如，平移机构可以是线性致动器，该线性致动器可以包括：步进马达；线性马达；移动线圈；液压致动器；气动致动器等。线性致动器可以包括位置编码器。位置编码器可以是旋转编码器或线性编码器。这些编码器在本领域中是已知的，并且在特定时刻及时提供位置信息。
真空装置204包括真空孔口206。真空孔口206可以是细长的狭缝形状，其中真空孔口206的长度远大于真空孔口206的宽度。例如，真空孔口206的长度与真空孔口206的宽度的比率可以是5：1至100：1，可以是10：1至90：1，可以是20：1至80：1，可以是30：1至70：1，或者可以是40：1至65：1。在一个示例中，该比率可以是60：1。在示例实施例中，真空孔口206的长度与面板133在Y方向上的宽度139基本相同(例如，±20％以内)。在示例实施例中，真空孔口206的宽度足够宽使得它不会被可成形材料堵塞，同时足够窄以提供足够的真空(例如，0.5mm、1mm等)。真空孔口206还可以在每一侧具有唇缘，唇缘的宽度与真空孔口206的宽度相近(例如，±30％以内)，这有助于将抽吸力约束到面板133的局部区域。真空装置204还可以包括真空连接器212和连接器端口210。真空连接器212可以包括与连接器端口210连接的第一端214和与真空源205连接的第二端216。因此，通过启动真空源205，将吸力施加到真空孔口206上。
当真空装置204的真空孔口206沿X方向行进时，可以通过启动真空源205而在面板133上选择性地施加真空力。真空装置204的孔口206还延伸经过面板133的宽度139。
使用真空装置204来从面板133的表面135清洁可成形材料124称为非接触式维护。在进行非接触式维护时，在维护完成后有时观察到喷嘴失效。这看上去在抽吸力(即，真空度)过高或真空装置204过于靠近分配器122时发生。此外，当使用面板133的表面135被改良的分配器时，普遍并且常见的是光致抗蚀剂设计成在表面135被改良之后不会润湿表面135。非润湿表面具有相对低的表面能量，该表面能量可以诱导已经积聚在表面135上的可成形材料在表面135上形成较大液珠。在非接触式维护之后的喷嘴失效可以通过流体吹洗(改变弯月面压力)来恢复，假设弯月面已经断裂并且需要重建。为了缓解这种情况，通过使用非喷射波形，在喷射过程中可以直接激励弯月面。非喷射波形也称为白色像素喷射。使用非喷射波形，使得没有流体喷射到工艺模块中，更少的流体积聚在表面135上，并且所有分配器喷嘴在维护之后分配。应最小化白色像素喷射量，因为它会造成一些流体积聚到表面135上，因此应该只用非喷射波形激励积极进行维护的区域。如果常规维护后的喷射性能不令人满意，也可以在常规条件的维护过程中激励弯月面。在非接触式维护过程中，直接激励弯月面可以减少面板清洁过程的喷嘴失效。
申请人发现，周期性地进行非接触式维护以从分配器面板133移除多余的流体是有益的。申请人还发现，如果在进行非接触式维护之后顺序地要求每个喷嘴喷射，纳米压印光刻系统100的性能得到改善。申请人发现，在可成形材料124和非润湿的表面135之间的表面能量错配增加了在以现有技术的方式进行非接触式维护之后喷嘴性能劣化的可能性。申请人还发现，在正在清洁喷嘴时如果在也激励喷嘴弯月面的同时进行非接触式维护，则可以减少这种可能性。申请人还发现，如果真空孔口漂移得太靠近面板，则喷嘴性能劣化的可能性增加，通过在正在清洁喷嘴时激励喷嘴的弯月面，可以缓解这种可能性。这改善了进行非接触式维护的工艺窗口。
通过纳米压印光刻系统100或平坦化系统的液滴分配方法可用于将可成形材料124的液滴的图案分配到基板102上，然后对基板进行压印/平坦化。压印/平坦化可以以场到场为基础或以整个晶片为基础进行。可成形材料124的液滴沉积可以以场到场为基础或以整个基板为基础进行。即使当液滴沉积以整个基板为基础进行时，液滴图案生成也优选地以场到场为基础。
整个压印场的液滴图案生成可以包括处理器140接收表征基板102的基板图案，以及表征模板108的模板图案。
基板图案可以包括关于表征基板的基板形貌、表征基板的场和/或表征基板的整个场的信息。可以基于先前的制造步骤测量、生成基板形貌，并且/或者基于设计数据生成基板形貌。在可选实施例中，基板图案是普通的，因为没有先前的制造步骤，或者基板先前已经平坦化以减少形貌。基板形貌可以包括关于表征基板的边缘形状(诸如斜面边缘或倒圆边缘)的信息。基板形貌可以包括关于标识基板的方位的一个或多个平整部或凹口的形状和位置的信息。基板形貌可以包括关于参照边缘的形状和位置信息，该参照边缘围绕要形成图案的基板区域。
模板图案可以包括关于表征模板的图案化表面112的形貌的信息。可以基于设计数据测量和/或生成图案化表面112的形貌。在可选实施例中，代表性实施例的模板图案是普通的并且可以用于将基板102平坦化。图案化表面112可以与以下尺寸相同：单一整个的压印场、多个压印场、整个基板，或者比基板更大。
一旦接收到基板图案和模板图案，处理器140就可以计算可成形材料124的分布，在压印过程中当基板和图案化表面被间隙分离时，可成形材料124的分布将产生填充基板和图案化表面之间的体积的膜。可成形材料在基板上的分布可以呈以下形式：可成形材料的面密度；可成形材料液滴的位置；和/或可成形材料的液滴体积。计算可成形材料的分布可能考虑一下中的一个或多个：可成形材料的材料特性；图案化表面的材料特性；基板表面的材料特性；图案化表面和基板表面之间的体积上的空间变化；流体流动和蒸发等。
在可成形材料在面板133上出现任何积聚之前，相对于面板133的表面135设定真空装置204的初始位置。也就是说，面板133在表面135上没有任何可成形材料。通过改变真空装置204相对于面板133的表面135的角度、真空装置204和面板133之间的距离或者真空装置204相对于面板133的表面135的行进方向的角度，改变真空装置204相对于面板133的表面135的位置。
真空装置204用于清洁面板133的表面135。真空装置204可以安装到托盘，使得当平移机构致动时，托盘和真空装置204都一起沿X方向平移经过面板133的表面135。因此，可以致动真空以将可成形材料124从面板133的表面135抽吸掉。相应地，真空装置204在距面板133的表面135的一定距离处沿X方向行进，同时将可成形材料124抽吸入孔口206。
随着真空装置204沿X方向从第一端123行进到第二端125，当真空装置204接近第二端125时，真空压力可以增加(负压更大)。真空压力的增加可以为高25％至高100％，高33％至高80％，或高50％至高66％。然后，真空压力的增加可以保持在增加的量，直到到达面板133的第二端125。真空压力朝向面板133的第二端125增加的益处是，突然增加有助于在X方向中的这一点之前已经发生的抽真空过程中将已经移位的可成形材料124抽吸走。也就是说，在设定初始真空压力的时间期间，当真空装置204沿X方向行进通过面板133时，将抽吸一些可成形材料124，而一些可成形材料则将沿朝向面板133的第二端125的方向移位。随着真空装置204沿X方向继续行进，虽然可以抽吸移位的一些可成形材料124，但是其他数量的可成形材料将继续沿面板133的第二端125的方向移位。面板133的第二端125附近真空压力突然增加有助于将最终数量的移位的可成形材料124抽吸走。
如上所述，纳米压印光刻系统100可以由一个或多个处理器140(控制器)调节、控制和/或指示。这包括上述所有方法步骤，包括：控制改变对真空装置204相对于面板133的位置产生影响的所有三个位置因素的硬件；控制平移机构以控制真空装置204的运动；控制何时施加真空压力以及压力大小。虽然未在附图中示出，但是应该理解的是，任何机械调节(即，调整靠近的角度、真空装置相对于面板的角度以及真空装置和面板之间的距离)可以由控制器通过马达或其他已知的自动化装置控制。
现在参照图6，示出了在对分配器122进行非接触式维护之前和之后分配的液滴的测试图案。分配的液滴的第一测试图案300示出了在对分配器122进行维护之前，当所有喷嘴正在按预期喷射时分配液滴的示例性图案。分配液滴的测试图案是通过纳米压印光刻工具100分配到测试基板上的液滴的图案，并且用于测量流体分配器122的性能。所示的分配的液滴的测试图案300的扩展部分310表示没有来自喷嘴的液滴丢失或发生偏离。分配的液滴的第二测试图案320是在没有同时执行白色像素喷射的情况下进行非接触式维护之后分配的液滴的图案的示例。如在分配的液滴的测试图案320的扩展部分330中可以观察到，在维护之后，立即存在多个喷嘴失效(液滴丢失或液滴处于偏离位置处)。因此，重要的目标是在避免诸如流体丢失或液滴偏离喷嘴的喷嘴失效的同时使用非接触式维护。
现在参照图7A，在左侧示出了工况良好的喷嘴400，并且在右侧示出了在常规喷射之后需要维护的工况下相同的喷嘴400。喷嘴400包括流体室402，要从喷嘴400分配的流体403或可成形材料设置在分配器内。在本公开中所示的实施例中，喷嘴400包括压电换能器(PZT)材料404。虽然在图7A中示出了PZT材料，但任何公知的材料都可以用于喷嘴400。PZT材料404可以包括非润湿涂层材料406，以防止PZT材料404的表面部分将流体403积聚在面板133的表面135上。在实施例中，与不具有非润湿涂层材料406的面板133的表面135相比，非润湿涂层材料406具有更高的表面能量。在实施例中，将表面135改良为对于可成形材料403的非润湿表面。在实施例中，表面135的一部分和/或喷嘴内部是对于可成形材料403的非润湿表面。在实施例中，非润湿涂层是聚酰胺材料。喷嘴400内的流体403的表面形成弯月面408。该弯月面408可以与在常规条件下处于良好的液滴喷射工况的喷嘴的孔口407相对地齐平。在实施例中，弯月面是凹形的或凸形的并且位于喷嘴内或与孔口407相对地齐平。通过调节控制流体通过分配器的供应泵和回程泵的压力，可以控制弯月面408的位置和形状。当单个弯月面断裂时，对单个喷嘴的弯月面的位置和形状的控制可能中断。图11A是凸形弯月面的显微照片的示意图。图11B是凹形弯月面的显微照片。图11C是发生断裂的弯月面的显微照片。
右侧的喷嘴400需要维护，因为积聚的可成形材料410已经积聚到可成形材料滴落到基板上的可能性已经不可接受的程度。通常，喷嘴在常规喷射若干小时、若干天或若干周后需要维护。常规喷射包括将电压信号施加到PZT材料404。电压信号或喷射波形造成PZT材料404内的机械变形，这进而导致流体/可成形材料403从喷嘴的孔口407分配。由于喷射使得流体403从喷嘴分配，在数百万次液滴分配周期之后，流体403可能在喷嘴的表面处积聚。当存在流体或可成形材料403的积聚时，喷嘴需要维护以防止在流体分配过程中的劣化。因此，真空装置用于在喷嘴上施加抽吸力以去除由喷射引起的流体积聚。在实施例中，喷嘴壁可以由PZT材料制成。在实施例中，连接到喷嘴400的流体室402的一个或多个壁可以由PZT材料制成。在实施例中，PZT换能器可以造成连接到流体室或喷嘴的薄膜发生机械变形。在实施例中，代替使用PZT材料以启动喷射，加热器用于产生气泡以启动喷射。在实施例中，代替使用PZT材料来启动喷射，MEMS或其他可变形设备用于启动喷射。
现在参照图7B，由真空装置412对左侧的喷嘴400进行非接触式维护，真空装置412将抽吸力施加在积聚的可成形材料410上。如果抽吸力太大或者如果真空装置412太靠近喷嘴400，那么非接触式维护可能造成弯月面408出现断裂，如图7B的右侧的喷嘴400所示。在实施例中，面板的表面135是弯曲的或不平的，这可能使得当喷嘴行进通过面板时难以确保真空装置412与喷嘴400保持适当的距离。如果弯月面408如图所示出现断裂，这可能导致喷嘴失效、液滴体积变化、畸形液滴和/或液滴降落位置不准。本公开着重于避免由非接触式维护导致的弯月面断裂。
现在参照图7C，在喷嘴400上执行非接触式维护，然而弯月面408依旧完好。图7C示出了当应用真空装置412以移除所积聚的可成形材料410时，在喷嘴400的非接触式维护过程中，通过将电压信号施加到PZT材料404，使得PZT材料404变形，从而弯月面受到激励。PZT材料404的变形使得PZT材料404扩展并且将力施加到流体403上。PZT材料404的变形足以使PZT材料404垂直于流体403从喷嘴400分配的方向扩展。由PZT材料404施加的力应该不超过足以使流体403从喷嘴400分配的阈值。由PZT材料404施加的力应该低于使得流体403从喷嘴400分配的阈值。在使用真空装置412对喷嘴400进行非接触式维护的过程中，将电压施加到PZT材料404，可以在移除因喷嘴喷射造成的正常积聚410的同时保持喷嘴400的弯月面408。在可选实施例中，通过以下中的一个或多个以非喷射方式激励一个或多个喷嘴的弯月面：向流体喷嘴中的流体供应力的PZT材料；向与流体喷嘴流体连接的腔室中的流体供应力的PZT材料；将力供应到与流体喷嘴流体连接的流体的MEMS装置；以及产生与流体喷嘴流体连通的气泡的加热器。
图8是强调在非接触式维护过程中仅激励分配器600的一部分602的示意图。当真空装置604在分配器的特定区域上移动时，每个喷嘴区域被选择性地激励。这使得弯月面激励能够最小化。弯月面激励太多可能会加剧流体到面板的积聚。图8示出了真空装置604沿方向606(称为维护方向606)从分配器600的左侧移动到分配器600的右侧。弯月面激励应用于分配器600上与真空装置604相邻的区域，使得分配器600只有一小部分具有相关联的喷嘴，该喷嘴由PZT材料施加力以造成弯月面激励。例如，真空装置604可以具有矩形真空孔口，孔口最窄的宽度为0.5mm。真空装置604还可以具有0.3mm的唇缘，该唇缘围绕矩形孔口。真空装置可以具有特征宽度(Wv)，该特征宽度包括真空孔口的最窄宽度以及唇缘宽度的两倍，在该示例中为1.1mm。在激励宽度(we)内的分配器600只有一小部分具有相关联的喷嘴，该喷嘴的弯月面受到激励。在实施例中，激励宽度大于如图10所示的特征宽度(we>wv)。激励宽度602也受到喷嘴分配器的间距限制，使得在任一次被激励的喷嘴少于2、3、4、5、6、7、8，9或10个。
图9是示出根据本公开的实施例在非接触式维护之前、过程中以及之后的示例性步骤的流程图，显示何时进行白色像素喷射以防止流体分配喷嘴中出现弯月面断裂。在第一框S700中，分配器正常运行，这可能造成喷嘴表面上出现正常积聚。在第二框S702中，确定分配器是否需要正常的可成形材料积聚的维护。如果分配器不需要维护(积聚不足)，则以下步骤可以返回到第一框S700，并且分配器可以继续正常运行(喷射)。或者，如果存在足够的积聚并且确定分配器需要维护，则下一步骤是取回分配器并且开始维护过程S704。加载白色像素波形，并且启动维护。
在维护步骤S704的过程中，真空装置将抽吸力施加在分配器的部分区域上。受到抽吸力的分配器的部分区域是其中喷嘴被激励以避免弯月面断裂的区域。在完成分配器的维护之后，在步骤S706中，将白色像素波形切换到喷射波形以将流体从喷嘴分配，作为质量测试。如果分配器质量是令人满意的，在步骤S708中为“是”，则分配器可以在步骤S710中继续分配可成形材料。或者，如果分配器质量是不令人满意的，在步骤S708中为“否”，则在步骤S704中加载白色像素波形并且再次启动维护。
通过变化基本喷射参数，分配器波形可以从单个初级液滴状态变为具有液滴成形状态的喷嘴润湿。在维护活动过程中，每个喷嘴都可以保持润湿，同时移除所积聚的抗蚀剂，这为在面板上具有和不具有非润湿涂层的分配器增加了可行工艺窗口。在分配器维护过程中，通过变化基本喷射参数来改变分配器波形，使得每个喷嘴可以保持湿润，同时移除所积聚的抗蚀剂。
鉴于本说明书，各个方面的进一步修改和可选实施例对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，本说明书仅解释为说明性的。应当理解，本文所显示和描述的形式将作为实施例的示例。元件和材料可以替换为本文所显示和描述的那些元件和材料，部件和过程是可逆的，并且可以独立地利用某些特征，这些对于从本说明书获益的本领域技术人员来说是显而易见的。

Claims (15)

1.一种清洁流体分配器的方法，用于在所述流体分配器的非接触式维护过程中分配材料，所述流体分配器包括设置在面板上的多个喷嘴，所述方法包括：
使用抽吸装置将抽吸力施加到所述面板的表面上，所述抽吸装置从所述面板的一端平移到所述面板的相对端，使得所述多个喷嘴中的一部分喷嘴受到所述抽吸力；并且
使受到所述抽吸力的所述一部分喷嘴的弯月面振动，以移除所述面板上积聚的至少一部分材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述振动中，与所述多个喷嘴中的没有受到所述抽吸力的喷嘴相关联的弯月面没有发生振动。
3.根据权利要求1所述的方法，其中与受到所述抽吸力的所述一部分喷嘴相关联的喷嘴数量小于所述面板上的喷嘴的总数。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述面板具有非润湿涂层。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述流体分配器是喷射型分配器。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述流体分配器是压电喷射型分配器。
7.根据权利要求1所述的方法，其中通过向受到由所述抽吸装置施加的所述抽吸力的所述一部分喷嘴施加电压，所述一部分喷嘴的弯月面发生振动。
8.根据权利要求7所述的方法，其中施加到所述一部分喷嘴的电压是在不会使流体从所述一部分喷嘴分配的情况下振动弯月面所需的最小量的电压。
9.根据权利要求1所述的方法，其中受到由所述抽吸装置施加的所述抽吸力的所述一部分喷嘴发生振动，使得所述喷嘴沿垂直于流体分配方向的方向移动。
10.根据权利要求1所述的方法，其中非喷射波形应用于受到由所述抽吸装置施加的所述抽吸力的所述一部分喷嘴。
11.根据权利要求1所述的方法，其中没有流体从受到由所述抽吸装置施加的所述抽吸力的所述一部分喷嘴喷射或分配到工艺模块中。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个喷嘴中的每个喷嘴包括弯月面，其中所述弯月面是喷嘴中液体的弯曲上表面。
13.根据权利要求1所述的方法，其中当所述抽吸装置平移使得所述一部分喷嘴不再受到所述抽吸力时，新的一部分喷嘴受到所述抽吸力，除非所述抽吸装置已经达到所述面板的所述相对端。
14.一种分配系统，包括：
构造成分配材料的流体分配器，所述流体分配器包括具有多个喷嘴的面板；
用于将抽吸力施加到面板上的抽吸装置；
一个或多个处理器；以及
存储指令的一个或多个存储器，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时使得所述分配系统：
使用所述抽吸装置将所述抽吸力施加到所述面板的表面上，所述抽吸装置从所述面板的一端平移到所述面板的相对端，使得所述多个喷嘴中的一部分喷嘴受到所述抽吸力；并且
使受到所述抽吸力的所述一部分喷嘴的弯月面振动，以移除所述面板上积聚的至少一部分材料。
15.一种制造制品的方法，包括：
清洁包括具有多个喷嘴的面板的流体分配器，所述清洁包括：
使用抽吸装置将抽吸力施加到所述面板的表面上，所述抽吸装置从所述面板的一端平移到所述面板的相对端，使得所述多个喷嘴中的一部分喷嘴受到所述抽吸力；
使受到所述抽吸力的所述一部分喷嘴的弯月面振动，以移除所述面板上积聚的至少一部分材料；
使用清洁的所述流体分配器将材料的一部分分配到基板上；
在所述基板上形成分配材料的图案或层；并且
处理所形成的所述图案或层以制成所述制品。
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