JP2021186810A - ディスペンサのフェイスプレートに蓄積された材料を検出するためのナノシステムおよびフェイスプレートを検査する方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ナノ加工技術において、ディスペンサのフェイスプレート上の成形可能材料の蓄積を検出する方法を提供する。【解決手段】フェイスプレートを含むディスペンサを検査する方法は、センサをフェイスプレートを長さにわたって平行移動させながらセンサとフェイスプレートとの間の距離を計測する工程を有し、センサは、センサの長手軸がフェイスプレートの長手軸に対して鋭角に延びるように配向される。前記方法は、更に、他のセンサを前記フェイスプレートの前記長さにわたって平行移動させながら前記他のセンサと前記フェイスプレートとの間の距離を計測する工程と、ここで、前記他のセンサは、該他のセンサの長手軸が前記フェイスプレートの長手軸に対して鈍角に延びるように配向される工程と、前記、計測された距離に基づいて、フェイスプレートの表面上に蓄積された成形可能材料の量が所定値よりも大きいかどうかを判定する工程を含む。【選択図】図1
Description
本開示は、ディスペンサのフェイスプレートを検査するシステム及びフェイスプレートを検査する方法に関する。
ナノ加工は、100ナノメートル以下のオーダーのフィーチャを有する非常に小さい構造の加工を含む。ナノ加工がかなりの影響を及ぼした1つの用途は、集積回路の製造におけるものである。半導体プロセス産業は、基板上に形成される単位面積当たりの回路を増加させながら生産歩留まりを向上させることを求めて求め続けている。ナノ加工における改善は、形成される構造の最小フィーチャ寸法の継続的な縮小を可能にしながら、より大きなプロセス制御および/またはスループットの向上を提供する。
今日使用されている1つのナノ加工技術は一般に、ナノインプリントリソグラフィと呼ばれる。ナノインプリントリソグラフィは例えば、基板上に膜を形成することによって集積デバイスの1つまたは複数の層を製作することを含む様々な用途に有用である。集積デバイスの例としては、CMOSロジック、マイクロプロセッサ、NANDフラッシュメモリ、NORフラッシュメモリ、DRAMメモリ、MRAM、3Dクロスポイントメモリ、Re−RAM、Fe−RAM、STT−RAM、MEMS等が挙げられるが、これらに限定されない。例示的なナノインプリントリソグラフィシステムおよびプロセスは、米国特許第8,349,241号、米国特許第8,066,930号、および米国特許第6,936,194号などの多数の刊行物に詳細に記載されており、これらはすべて引用により本明細書に組み込まれる。
上記特許の各々に開示されたナノインプリントリソグラフィ技術は、(重合可能な)成形可能材料の層にレリーフパターンを形成することによって基板上に膜を成形することを記載している。次いで、この膜の形状を使用して、レリーフパターンに対応するパターンを、下にある基板の中および/または上に転写することができる。
パターン形成工程では、基板から離間したテンプレートを用いて、成形可能材料がテンプレートと基板との間に塗布される。テンプレートが成形可能材料と接すると、成形可能材料が広がり、テンプレートと基板との間の空間に充填する。液状の成形可能材料は、その液状の成形可能材料と接するテンプレートの表面の形状に一致する形状(パターン)を有する膜を形成するように固化される。固化後、テンプレートと基板とが離間することによりテンプレートは固化層から分離される。
次に、固化層および/または固化層の下にあるパターン形成された層の一方または両方のパターンに対応する画像を基板に転写するために、基板および固化層は、エッチングプロセスなどの追加のプロセスを受けることができる。パターン形成された基板は例えば、硬化、酸化、層形成、蒸着、ドープ、平坦化、エッチング、成形可能材料除去、ダイシング、結合、およびパッケージングなどを含む、デバイス(物品)製造のための公知の工程およびプロセスをさらに受けることができる。
ナノ加工技術は、ディスペンサから基板上に成形可能材料をディスペンスすることを含む。多くのディスペンスサイクルにわたって、成形可能材料は、ディスペンサのフェイスプレート上に蓄積されうる。蓄積物は、製造を妨害するため、最終的にはクリーニングされる必要がある。フェイスプレートをクリーニングする必要があるかどうかの判断を、特定の検査方法、例えば手動、目視による検査、による場合には、時間がかかり、生産が中断されてしまう。フェイスプレートを検査する1つの代替手段は、所定時間または所定回数のディスペンス動作の後に、蓄積量の検査なしにフェイスプレートを洗浄することである。しかしいずれの場合も、生産を中断することになるし、しかも、しばしば不要な中断となりうる。したがって、製造への影響を低減しつつフェイスプレート上の蓄積を検出する方法が望まれる。
本発明の一側面によれば、フェイスプレートを含むディスペンサを検査する方法が提供される。前記フェイスプレートは、第1の端部と、第2の端部と、表面と、前記第1の端部から前記第2の端部にわたって延びる長さと、前記長さに沿う長手軸とを有し、センサを前記フェイスプレートの前記長さにわたって平行移動させながら前記センサと前記フェイスプレートとの間の距離を計測する工程を有し、ここで、前記センサは、該センサの長手軸が前記フェイスプレートの長手軸に対して鋭角に延びるように配向され、前記方法は、更に、(a)他のセンサを前記フェイスプレートの前記長さにわたって平行移動させながら前記他のセンサと前記フェイスプレートとの間の距離を計測する工程と、ここで、前記他のセンサは、該他のセンサの長手軸が前記フェイスプレートの長手軸に対して鈍角に延びるように配向され、(b)前記センサに前記フェイスプレートの前記長さにわたる他の平行移動をさせながら前記センサと前記フェイスプレートとの間の距離を計測する工程と、ここで、前記センサは、該センサの長手軸が前記フェイスプレートの長手軸に対して鈍角に延びるように配向され、を含む群のうちから選択された工程と、前記計測された距離に基づいて、前記フェイスプレートの表面上に蓄積された成形可能材料の量が所定値より大きいかどうかを判定する工程とを有する。
本発明の一側面によれば、フェイスプレートを含むディスペンサを検査するシステムが提供される。前記フェイスプレートは、第1の端部と、第2の端部と、表面と、前記第1の端部から前記第2の端部にわたって伸びる長さと、前記長さに沿う長手軸と、を有し、前記システムは、少なくとも1つのセンサと、1つ以上のプロセッサと、命令を記憶するメモリと、を含み、前記命令は、前記1つ以上のプロセッサによって実行される場合、前記少なくとも1つのセンサのうちの1つのセンサを前記フェイスプレートの前記長さにわたって平行移動させながら該センサと前記フェイスプレートとの間の距離を計測する工程を実行するための命令を含み、ここで、前記センサは、該センサの長手軸が前記フェイスプレートの長手軸に対して鋭角に延びるように配向され、前記命令は、更に、(a)前記少なくとも1つのセンサのうちの他のセンサを前記フェイスプレートの前記長さにわたって平行移動させながら前記他のセンサと前記フェイスプレートとの間の距離を計測する工程と、ここで、前記他のセンサは、該他のセンサの長手軸が前記フェイスプレートの長手軸に対して鈍角に延びるように配向され、(b)前記センサに前記フェイスプレートの前記長さにわたる他の平行移動をさせながら前記センサと前記フェイスプレートとの間の距離を計測する工程と、ここで、前記センサは、該センサの長手軸が前記フェイスプレートの長手軸に対して鈍角に延びるように配向され、を含む群のうちから選択された工程と、前記計測された距離に基づいて、前記フェイスプレートの表面上に蓄積された成形可能材料の量が所定値よりも大きいかどうかを判定する工程と、を実行するための命令を含む。
本発明の一側面によれば、物品を製造する方法が提供される。前記方法は、フェイスプレートを含むディスペンサをクリーニングする工程を有し、ここで、前記フェイスプレートは、第1の端部と、第2の端部と、表面と、前記第1の端部から前記第2の端部にわたって延びる長さと、前記長さに沿う長手軸とを有し、前記クリーニングする工程は、センサを前記フェイスプレートの前記長さにわたって平行移動させながら前記センサと前記フェイスプレートとの間の距離を計測する工程を有し、ここで、前記センサは、該センサの長手軸が前記フェイスプレートの長手軸に対して鋭角に延びるように配向され、前記クリーニングする工程は更に、(a)他のセンサを前記フェイスプレートの前記長さにわたって平行移動させながら前記他のセンサと前記フェイスプレートとの間の距離を計測する工程と、ここで、前記他のセンサは、該他のセンサの長手軸が前記フェイスプレートの長手軸に対して鈍角に延びるように配向され、(b)前記センサに前記フェイスプレートの前記長さにわたる他の平行移動をさせながら前記センサと前記フェイスプレートとの間の距離を計測する工程と、ここで、前記センサは、該センサの長手軸が前記フェイスプレートの長手軸に対して鈍角に延びるように配向され、を含む群のうちから選択された工程と、前記計測された距離に基づいて、前記フェイスプレートの表面上に蓄積された成形可能材料の量が所定値よりも大きいかどうかを判定する工程と、前記蓄積された成形可能材料の量が所定値よりも大きいと判定されたときに、前記フェイスプレートの前記表面をクリーニングする工程と、を含み、前記方法は更に、前記ディスペンサを使用して前記成形可能材料の一部を基板の上にディスペンスする工程と、前記基板の上にディスペンスされた前記成形可能材料のパターンまたは層を形成する工程と、前記形成されたパターンまたは層を加工して前記物品を製造する工程と、を有する。
本開示のこれらおよび他の目的、特徴、および利点は、添付の図面および提供される特許請求の範囲と併せて、本開示の例示的な実施形態の以下の詳細な説明を読むことによって明らかになろう。
本発明の特徴および利点が深く理解されるよう、添付図面に示される実施形態を参照することによって本発明の実施形態のより具体的な説明がなされる。しかし、添付図面は、本発明の典型的な実施形態を示すに過ぎず、したがって、本発明は他の等しく有効な実施形態を認めることができるので、本発明の範囲を限定するものとみなされるべきではないことに留意されたい。
図面全体を通して、別段の記載がない限り、同じ参照番号および文字は、例示された実施形態の同様の特徴、要素、構成要素または部分を示すために使用される。さらに、本開示は図面を参照して詳細に説明されるが、それらは例示的な実施形態に関連して行われる。添付の特許請求の範囲によって定義される主題の開示の真の範囲および主旨から逸脱することなく、記載された例示的な実施形態に対して変更および修正を行いうることが意図されている。
本明細書全体を通して、上述のパターニングされたテンプレートを用いて成形可能液体の上にパターンを形成するナノインプリントリソグラフィが主に言及される。しかし、以下に述べるように、代替実施形態では、テンプレートはフィーチャレスであり、その場合、基板上には平坦面が形成されうる。平坦な表面が形成されるこのような実施形態では、形成プロセスは平坦化と呼ばれる。したがって、本開示全体を通して、ナノインプリントリソグラフィが言及される場合は常に、同じ方法が平坦化に適用可能であることが理解されるべきである。スーパーストレートという用語は、テンプレートがフィーチャレスである場合に、テンプレートの用語の代わりに使用される。
上述のように、ナノ加工技術は、ディスペンサから基板上に成形可能材料をディスペンスすることを含む。多くのディスペンスサイクルにわたって、成形可能材料は、ディスペンサのフェイスプレート上に蓄積されうる。最終的に、蓄積物は、生産を妨害しうるため、クリーニングされる必要がある。フェイスプレートとの物理的な接点を必要とせず、製造の中断を最小限に抑える生産システムおよび生産方法が望ましい。
ナノインプリントシステム(成形システム)
図1は、一実施形態を実施することができるナノインプリントリソグラフィシステム100を示す図である。ナノインプリントリソグラフィシステム100は、基板102上に膜を成形するために使用される。基板102は、基板チャック104に結合されうる。基板チャック104は、真空チャック、ピン型チャック、溝型チャック、静電チャック、電磁チャック等でありうるが、それらに限定はされない。
図1は、一実施形態を実施することができるナノインプリントリソグラフィシステム100を示す図である。ナノインプリントリソグラフィシステム100は、基板102上に膜を成形するために使用される。基板102は、基板チャック104に結合されうる。基板チャック104は、真空チャック、ピン型チャック、溝型チャック、静電チャック、電磁チャック等でありうるが、それらに限定はされない。
基板102および基板チャック104は、基板位置決めステージ106によってさらに支持されうる。基板位置決めステージ106は、x軸、y軸、z軸、θ軸、ψ軸、およびφ軸のうちの1つまたは複数に沿った平行移動および/または回転運動を提供することができる。基板位置決めステージ106、基板102、および基板チャック104は、ベース(図示せず)上にも位置決めされうる。基板位置決めステージは、位置決めシステムの一部であってもよい。
基板102から離間してテンプレート108がある。テンプレート108は、テンプレート108の表側において基板102に向かって延びるメサ(モールドとも呼ばれる)110を有する本体を含みうる。メサ110は、テンプレート108の表側においてパターン面112を有しうる。成形表面ともよばれるパターン面112は、成形可能材料124を成形するテンプレートの表面である。一実施形態においては、パターン面112は平坦であり、成形可能材料を平坦化するために使用される。あるいはテンプレート108はメサ110なしで形成されてもよく、その場合、基板102に面するテンプレートの表面はモールド110と等価であり、パターン面112は基板102に面するテンプレート108の表面である。
テンプレート108は、溶融シリカ、石英、シリコン、有機ポリマー、シロキサンポリマー、ホウケイ酸ガラス、フルオロカーボンポリマー、金属、硬化サファイアなどを含む材料から形成されうるが、それらに限定されない。パターン面112は、複数の離間したテンプレート凹部114および/またはテンプレート凸部116によって画定されるフィーチャを有しうる。パターン面112は、基板102上に形成されるパターンの基礎を形成するパターンを画定する。代替実施形態においては、パターン面112はフィーチャレスであり、その場合、平坦な表面が基板上に形成される。代替の実施形態においては、パターン面112はフィーチャレスであり、基板と同じサイズであり、平坦な表面が基板全体にわたって形成される。平坦面が形成されるこのような実施形態では、形成処理は代替的に平坦化と呼ばれてもよく、フィーチャレスのテンプレートは代替的にスーパーストレートと呼ばれてもよい。
テンプレート108は、テンプレートチャック118に結合されうる。テンプレートチャック118は、真空チャック、ピン型チャック、溝型チャック、静電チャック、電磁チャック、および/または他の同様のチャック型でありうるが、これらに限定されない。テンプレートチャック118は、テンプレート108にわたって変化する応力、圧力、および/または歪みをテンプレート108に加えるように構成されうる。テンプレートチャック118は、テンプレート108の異なる部分を押したり伸ばしたりすることができる圧電アクチュエータを含みうる。テンプレートチャック118は、テンプレートを曲げ変形させるテンプレートの背面に圧力差を加えることができるゾーンベースの真空チャック、アクチュエータアレイ、圧力ブラダなどのシステムを含みうる。
テンプレートチャック118は、位置決めシステムの一部であるインプリントヘッド120に結合されうる。インプリントヘッドは、ブリッジに移動可能に結合されうる。インプリントヘッド120は、ボイスコイルモータ、圧電モータ、リニアモータ、ナット、スクリューモータなどのうちの1つまたは複数のアクチュエータを含み、これらのアクチュエータはテンプレートチャック118を基板に対して少なくともz軸方向に、および潜在的に他の方向(例えば、x、y、θ、ψ、およびφ軸)に移動させるように構成される。
ナノインプリントリソグラフィシステム100は、流体ディスペンサ122をさらに含みうる。流体ディスペンサ122はまた、ブリッジに移動可能に連結されうる。一実施形態において、流体ディスペンサ122およびインプリントヘッド120が1つまたは複数の、またはすべての位置決め構成要素を共有する。代替実施形態において、流体ディスペンサ122およびインプリントヘッド120が互いに独立して移動する。流体ディスペンサ122を使用して、液体成形可能材料124(例えば、重合可能材料)を基板102上にパターンで堆積させることができる。追加の成形可能材料124はまた、成形可能材料124が基板102上に堆積される前に、滴下ディスペンス、スピンコーティング、浸漬コーティング、化学蒸着(CVD)、物理蒸着(PVD)、薄膜堆積、厚膜堆積などの技術を使用して基板102に追加されうる。成形可能材料124は、設計上の考慮事項に応じて、型112と基板102との間に所望の体積が画定される前および/または後に、基板102上にディスペンスされうる。成形可能材料124は、米国特許第7,157,036号および米国特許第8,076,386号に記載されているようなモノマーを含む混合物を含むことができる。両文献はこの引用により本明細書に組み込まれる。
異なる流体ディスペンサ122は、成形可能材料124をディスペンスするための異なる技術を使用することができる。成形可能材料124が噴射可能である場合、インクジェットタイプのディスペンサを使用して成形可能材料をディスペンスすることができる。例えば、サーマルインクジェット法、マイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)ベースのインクジェット法、バルブジェット法、および圧電インクジェット法は、噴射可能な液体をディスペンスするための一般的な技術である。
ナノインプリントリソグラフィシステム100は、露光経路128に沿って化学線エネルギーを導く少なくとも1つの放射線源126を含む硬化システムをさらに含みうる。インプリントヘッドおよび基板位置決めステージ106は、テンプレート108および基板102を露光経路128と重ね合わせて位置決めするように構成されうる。放射線源126は、テンプレート108と成形可能材料128とが接触した後、露光経路128に沿って化学線エネルギーを送る。図1は、テンプレート108が成形可能材料124と接触していないときの露光経路128を示しているが、これは、個々の構成要素の相対位置を容易に識別することができるように、例示の目的で行われている。テンプレート108と成形可能材料124とが接触したときに、露光経路128が実質的に変化しないことは、当業者には理解されよう。
ナノインプリントリソグラフィシステム100は、テンプレート108と成形可能材料124とが接触した後に成形可能材料124の広がりを見るように配置されたフィールドカメラ136をさらに備えることができる。図1は、フィールドカメラの撮像視野の光軸を破線で示す。図1に示すように、ナノインプリントリソグラフィシステム100は、化学線をフィールドカメラによって検出される光と組み合わせる1つまたは複数の光学コンポーネント(ダイクロイックミラー、ビームコンバイナ、プリズム、レンズ、ミラーなど)を含むことができる。フィールドカメラ136は、テンプレート108の下の成形可能材料の広がりを検出するように構成されうる。図1に示されるように、フィールドカメラ136の光軸は直線であるが、1つ以上の光学部品によって曲げられてもよい。フィールドカメラ136は、成形可能材料と接触しているテンプレート108の下の領域と、成形可能材料124と接触していないテンプレート108の下の領域との間のコントラストを示す波長を有する光を集めるように構成された、CCD、センサアレイ、ラインカメラ、および光検出器のうちの1つまたは複数を含みうる。フィールドカメラ136は、可視光の単色画像を収集するように構成されうる。フィールドカメラ136は、テンプレート108の下の成形可能材料124の広がり、硬化した成形可能材料とテンプレート108との分離の画像を提供するように構成され、インプリントプロセスを追跡するために使用されてもよい。
ナノインプリントリソグラフィシステム100は、フィールドカメラ136とは別個の液滴検査システム138をさらに含むことができる。液滴検査システム138は、CCD、カメラ、ラインカメラ、および光検出器のうちの1つまたは複数を含みうる。液滴検査システム138は、レンズ、ミラー、アパーチャ、フィルタ、プリズム、偏光子、ウィンドウ、適応光学系、および/または光源などのうちの1つまたは複数の光学構成要素を含みうる。液滴検査システム138は、パターン面112と基板102上の成形可能材料124とが接触する前に液滴を検査するように配置されうる。
ナノインプリントリソグラフィシステム100は、テンプレート108および基板102の一方または両方に熱放射の空間分布を提供するように構成されうる熱放射源134をさらに含むことができる。熱放射源134は、基板102およびテンプレート108の一方または両方を加熱し、成形可能材料124を固化させない1つまたは複数の熱電磁放射源を含みうる。熱放射源134は、熱放射の時空間分布を変調するために、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、液晶オンシリコン(LCoS)、液晶デバイス(LCD)などの空間光変調器を含みうる。ナノインプリントリソグラフィシステムはさらに、テンプレート108と基板102上の成形可能材料124とが接触するときに、化学線、熱線、およびフィールドカメラ136によって集められた放射を、インプリント領域と交差する単一の光路上に結合するために使用される1つまたは複数の光学構成要素を含みうる。熱放射源134は、テンプレート108が成形可能材料128と接触した後、熱放射経路(図1では2本の太い黒線として示されている)に沿って熱放射を送ることができる。図1は、テンプレート108と成形可能材料124とが接触していないときの熱放射経路を示しているが、これは、個々の構成要素の相対位置を容易に識別することができるように、例示の目的で行われているものである。テンプレート108と成形可能材料124とを接触させても熱放射経路は実質的に変化しないことは、当業者には理解されよう。図1では、熱放射経路がテンプレート108で終端するように示されているが、基板102で終端してもよい。代替実施形態において、熱放射源134は基板102の下にあり、熱放射経路は化学線および可視光と組み合わされない。
成形可能材料124が基板上にディスペンスされる前に、基板コーティング132が基板102に塗布されてもよい。一実施形態において、基板コーティング132は接着層でありうる。一実施形態において、基板が基板チャック104上にロードされる前に、基板102に基板コーティング132が塗布されうる。代替実施形態においては、基板102が基板チャック104上にある間に、基板102に基板コーティング132が塗布されうる。一実施形態において、基板コーティング132は、スピンコーティング、ディップコーティングなどによって塗布されうる。一実施形態において、基板102は、半導体ウエハでありうる。別の実施形態において、基板102は、インプリントされた後に派生テンプレートを作成するために使用されうるブランクテンプレート(レプリカブランク)でありうる。
ナノインプリントリソグラフィシステム100は、基板チャック104、基板位置決めステージ106、テンプレートチャック118、インプリントヘッド120、流体ディスペンサ122、放射源126、熱放射源134、フィールドカメラ136、および/または液滴検査システムなどの1つまたは複数の構成要素および/またはサブシステムと通信する1つまたは複数のプロセッサ140(制御部)によって、調整、制御、および/または指示されうる。プロセッサ140は、非一時的なコンピュータ読み取り可能メモリ142に記憶されたコンピュータ読み取り可能プログラムの指示に基づいて動作しうる。プロセッサ140は、CPU、MPU、GPU、ASIC、FPGA、DSP、および汎用コンピュータのうちの1つ以上であるか、またはそれらを含みうる。プロセッサ140は、専用コントローラであってもよいし、コントローラであるように適合された汎用コンピューティングデバイスであってもよい。非一時的なコンピュータ読み取り可能メモリの例としてはRAM、ROM、CD、DVD、Blu−Ray、ハードドライブ、ネットワーク記憶装置(NAS)、イントラネットに接続された非一時的コンピュータ読み取り可能記憶装置、およびインターネットに接続された非一時的コンピュータ読み取り可能記憶装置が挙げられるが、これらに限定されない。
インプリントヘッド120、基板位置決めステージ106、またはその両方が、モールド110と基板102との間の距離を変化させて、成形可能材料124で充填される所望の空間(3次元での境界物理的範囲)を画定する。例えば、インプリントヘッド120は、モールド110が成形可能材料124と接触するようにテンプレート108に力を加えることができる。所望の体積が成形可能材料124で満たされた後、放射源126は基板表面130およびパターン面112の形状に一致して、成形可能材料124を硬化、固化、および/または架橋させる化学線(例えば、UV、248nm、280nm、350nm、365nm、395nm、400nm、405nm、435nmなど)を生成し、基板102上にパターニングされた層を画定する。成形可能材料124は、テンプレート108が成形可能材料124と接触している間に硬化され、基板102上にパターニングされた層を形成する。したがって、ナノインプリントリソグラフィシステム100は、インプリントプロセスを使用して、パターン面112内のパターンの逆である凹部および凸部を有するパターニングされた層を形成する。代替実施形態において、ナノインプリントリソグラフィシステム100は、インプリントプロセスを使用して、フィーチャレスのパターン面112を有する平面層を形成する。
インプリントプロセスは、基板表面130全体に広がる複数のインプリント領域(単に領域またはショットともいう。)で繰り返し行うことができる。各インプリント領域はメサ110と同じサイズであってもよいし、メサ110のパターン領域と同じサイズであってもよい。メサ110のパターン領域は、デバイスのフィーチャである基板102上にパターンをインプリントするために使用されるか、またはその後の処理においてデバイスのフィーチャを形成するために使用される、パターン面112の領域である。メサ110のパターン領域は、はみ出しを防止するために使用される質量速度変動機構(流体制御機構)を含んでもよいし含まなくてもよい。代替実施形態において、基板102は、基板102またはメサ110でパターニングされる基板102の領域と同じサイズの1つのインプリント領域のみを有する。代替の実施形態において、インプリント領域は重なり合う。インプリント領域のいくつかは、基板102の境界と交差する部分インプリント領域であってもよい。
パターニングされた層は、各インプリント領域において基板表面130とパターン面112との間の成形可能材料124の最小厚さである残膜厚(RLT)を有する残留層を有するように形成されうる。パターニングされた層はまた、厚さを有する残留層の上に延在する凸部などの1つまたは複数のフィーチャを含みうる。これらの凸部は、メサ110の凹部114と一致する。
テンプレート/スーパーストレート
図2は、一実施形態で使用することができるテンプレート108の図である。パターン面112は、メサ110(図2において破線のボックスによって特定される)にある。メサ110は、テンプレートの表面側の凹面244によって取り囲まれている。メサ側壁246は、凹面244をメサ110のパターン面112に接続する。メサ側壁246は、メサ110を取り囲む。メサが丸いか、または丸いコーナーを有する実施形態においては、メサ側壁246は、角のない連続壁である単一のメサ側壁である。
図2は、一実施形態で使用することができるテンプレート108の図である。パターン面112は、メサ110(図2において破線のボックスによって特定される)にある。メサ110は、テンプレートの表面側の凹面244によって取り囲まれている。メサ側壁246は、凹面244をメサ110のパターン面112に接続する。メサ側壁246は、メサ110を取り囲む。メサが丸いか、または丸いコーナーを有する実施形態においては、メサ側壁246は、角のない連続壁である単一のメサ側壁である。
別の実施形態では、代替のテンプレートが使用され、本明細書ではスーパーストレート(superstrate)と呼ぶ。スーパーストレートの場合、パターン面112はフィーチャレスである。すなわち、一実施形態では、パターン面112上にはパターンがない。平坦化処理では、パターンのないスーパーストレートが使用される。このため、平坦化処理を行う場合には、図1に示すテンプレートの代わりにスーパーストレートが使用される。
インプリント/平坦化処理
図3は、1つまたは複数のインプリント領域(パターン領域またはショット領域ともいう。)上に成形可能材料124にパターンを形成するために使用されうる、ナノインプリントリソグラフィシステム100によるインプリント処理300のフローチャートである。インプリント処理300は、ナノインプリントリソグラフィシステム100によって複数の基板102上で繰り返し実行されうる。プロセッサ140は、インプリント処理300を制御するために使用されうる。
図3は、1つまたは複数のインプリント領域(パターン領域またはショット領域ともいう。)上に成形可能材料124にパターンを形成するために使用されうる、ナノインプリントリソグラフィシステム100によるインプリント処理300のフローチャートである。インプリント処理300は、ナノインプリントリソグラフィシステム100によって複数の基板102上で繰り返し実行されうる。プロセッサ140は、インプリント処理300を制御するために使用されうる。
代替実施形態では、同様のプロセスを実行して基板102を平坦化することができる。平坦化の場合、テンプレートの代わりにパターンのないスーパーストレートが使用されることを除いて、図3に関して本明細書で説明したのと実質的に同じ工程が実行される。したがって、以下の説明は平坦化方法にも適用可能であることを理解されたい。スーパーストレートとして使用する場合、スーパーストレートは基板102と同じサイズであってもよいし、またはそれよりも大きいものであってもよい。
インプリント処理300の開始は、テンプレート搬送機構にテンプレート108をテンプレートチャック118上に装着させるテンプレート装着工程を含みうる。インプリント処理はまた、基板装着工程を含み、プロセッサ140は、基板搬送機構に基板102を基板チャック104上に装着させることができる。基板は、1つ以上のコーティングおよび/または構造を有する可能性がある。なお、テンプレート108と基板102とをナノインプリントリソグラフィシステム100に装着する順序には特に限定はなく、テンプレート108と基板102とを順次装着してもよいし、同時に装着してもよい。
位置決め工程ではプロセッサ140は、基板位置決めステージ106および/またはディスペンサ位置決めステージの一方または両方に、基板102のインプリント領域i(インデックスiは最初に1に設定される)を、流体ディスペンサ122の下の流体ディスペンサ位置に移動させる。基板102は、N個のインプリント領域に分割され、各インプリント領域は、インデックスiによって識別される。ここで、Nは、1、10、75などの実数整数である。ディスペンス工程S302において、プロセッサ140は、流体ディスペンサ122に、インプリント領域i上に成形可能材料をディスペンスさせる。一実施形態において、流体ディスペンサ122は、成形可能材料124を複数の液滴としてディスペンスする。流体ディスペンサ122は、1つまたは複数のノズルを含みうる。流体ディスペンサ122は、1つまたは複数のノズルから成形可能材料124を同時に噴射することができる。流体ディスペンサが成形可能材料124を吐出している間、インプリント領域iは流体ディスペンサ122に対して移動させられる。したがって、液滴のいくつかが基板上に着地する時間は、インプリント領域iにわたって変化しうる。一実施形態において、ディスペンス工程S302中に、成形可能材料124は液滴パターンに従って基板上にディスペンスされうる。液滴パターンは、成形可能材料の液滴を堆積させる位置、成形可能材料の液滴の体積、成形可能材料の種類、成形可能材料の液滴の形状パラメータなどの1つまたは複数の情報を含みうる。
液滴がディスペンスされた後、接触工程S304が開始され、プロセッサ140は、基板位置決めステージ106およびテンプレート位置決めステージの一方または両方を制御して、テンプレート108のパターン面112とインプリント領域iの成形可能材料124とを接触させる。
スプレッド工程S306の間、成形可能材料124は、インプリント領域iのエッジ及びメサ側壁246に向かって広がる。インプリント領域のエッジは、メサ側壁246によって画定されうる。成形可能材料124がどのように広がり、メサに充填するかは、フィールドカメラ136を介して観察することができ、成形可能材料の流体先端の進行を追跡するために使用することができる。
硬化工程S308において、プロセッサ140は、化学線の硬化照明パターンをテンプレート108、メサ110及びパターン面112を通して送るように、放射線源126に命令を送ることができる。硬化照明パターンは、パターン面112の下の成形可能材料124を硬化(重合)させるのに十分なエネルギーを提供する。
離型工程S310では、プロセッサ140は、基板チャック104、基板位置決めステージ106、テンプレートチャック118、およびインプリントヘッド120のうちの1つまたは複数を使用して、テンプレート108のパターン面112を基板102上の硬化成形可能材料から分離する。
インプリントされるべき追加のインプリント領域がある場合、処理は工程S302に戻る。一実施形態において、製造物品(例えば、半導体デバイス)を作製するために、処理工程S312において、基板102に対する追加の処理が実行される。一実施形態において、各インプリント領域に複数のデバイスが含まれる。
処理工程S312におけるさらなる処理は、パターニングされた層のパターンまたはそのパターンの逆に対応するレリーフ像を基板に転写するためのエッチング処理を含みうる。処理工程S312におけるさらなる処理はまた、例えば、硬化、酸化、層形成、堆積、ドーピング、平坦化、エッチング、成形可能材料除去、ダイシング、ボンディング、パッケージングなどを含む、物品製造のための既知の工程および処理を含みうる。基板102は、複数の物品(デバイス)を製造するために処理されうる。
液滴吐出方法
ナノインプリントリソグラフィシステム100または平坦化システムによる液滴ディスペンス方法を使用して、成形可能材料124の液滴のパターンを基板102上にディスペンスし、次いで、インプリント/平坦化することができる。インプリント/平坦化は、フィールドごとに行われてもよいし、基板全体に一括して行われてもよい。成形可能材料124の液滴は、フィールドごとに供給されてもよいし、基板全体に一括して供給されてもよい。液滴が基板全体に一括して供給される場合であっても、液滴パターンの生成は、好ましくはフィールドごとに行われる。
ナノインプリントリソグラフィシステム100または平坦化システムによる液滴ディスペンス方法を使用して、成形可能材料124の液滴のパターンを基板102上にディスペンスし、次いで、インプリント/平坦化することができる。インプリント/平坦化は、フィールドごとに行われてもよいし、基板全体に一括して行われてもよい。成形可能材料124の液滴は、フィールドごとに供給されてもよいし、基板全体に一括して供給されてもよい。液滴が基板全体に一括して供給される場合であっても、液滴パターンの生成は、好ましくはフィールドごとに行われる。
1つのフルフィールドのための液滴パターンを生成することは、プロセッサ140が代表的な基板102の基板パターンと代表的なテンプレート108のテンプレートパターンとを受け取ることを含みうる。
基板パターンは、代表的な基板の基板トポグラフィ、代表的な基板のフィールド、および/または代表的な基板のフルフィールドに関する情報を含むことができる。基板トポグラフィは、以前の製造工程に基づいて計測され、生成され、および/または設計データに基づいて生成されてもよい。代替の実施形態では、以前の製造工程がなかったか、または基板がトポグラフィを低減するために以前に平坦化されていたため、基板パターンはフィーチャレスである。基板トポグラフィは、代表的な基板のベベルエッジまたは丸いエッジなどのエッジの形状に関する情報を含んでもよい。基板トポグラフィは、基板の向きを識別する1つまたは複数のフラットまたはノッチの形状および位置に関する情報を含むことができる。基板トポグラフィは、パターンが形成される基板の領域を囲む基準縁の形状および位置に関する情報を含んでもよい。
テンプレートパターンは、代表的なテンプレートのパターン面112のトポグラフィに関する情報を含むことができる。パターン面112のトポグラフィは、設計データに基づいて計測および/または生成されうる。代替の実施形態では、テンプレートパターンはフィーチャレスであり、基板102を平坦化するために使用されうる。パターン面112は、1つのフルフィールド、複数のフィールド、基板全体、又は基板よりも大きいサイズ、のいずれかと同じサイズでありうる。
基板パターンおよびテンプレートパターンが受け取られると、プロセッサ140は、インプリント中に基板とパターン面とが間隙をもって分離された場合に、基板とパターン面との間の体積を満たす膜を生成する成形可能材料124の分布を計算することができる。基板上の成形可能材料の分布は、成形可能材料の面密度、成形可能材料の液滴の位置、および/または成形可能材料の液滴の体積の形式をとりうる。成形可能材料の分布の計算には、成形可能材料の材料特性;パターン面の材料特性、基板表面の材料特性、パターン面と基板表面との間の体積の空間的変化、液流、蒸着などのうちの1つ以上が考慮に入れられうる。
蓄積検知システムおよび方法
図4Aは、ディスペンサ122の側面図を示す。図4Bは、ディスペンサ122の下面図を示す。図4Cは、ディスペンサ122の端面図である。ディスペンサ122は、複数のディスペンスノズル137が形成された表面135を有するフェイスプレート133を含む。フェイスプレート133の表面135に形成されるノズル137の数は、数百程度、例えば500以上でありうる。フェイスプレート133は、第1の端部123および第2の端部125を含む。フェイスプレート133は、第1の端部123から第2の端部125までX方向に延びる長さ127を有する。ディスペンサ122は、第1の端部123から延びる第1フランジ129と、第2の端部125から延びる第2フランジ131とを有する。フェイスプレート133は、X方向に垂直なY方向に延びる幅139を有する。
図4Aは、ディスペンサ122の側面図を示す。図4Bは、ディスペンサ122の下面図を示す。図4Cは、ディスペンサ122の端面図である。ディスペンサ122は、複数のディスペンスノズル137が形成された表面135を有するフェイスプレート133を含む。フェイスプレート133の表面135に形成されるノズル137の数は、数百程度、例えば500以上でありうる。フェイスプレート133は、第1の端部123および第2の端部125を含む。フェイスプレート133は、第1の端部123から第2の端部125までX方向に延びる長さ127を有する。ディスペンサ122は、第1の端部123から延びる第1フランジ129と、第2の端部125から延びる第2フランジ131とを有する。フェイスプレート133は、X方向に垂直なY方向に延びる幅139を有する。
図5Aおよび5Bは、成形可能材料124がフェイスプレート133の表面135上に蓄積された後のディスペンサ122を示している。図5Aおよび5Bに概略的に示されるように、蓄積された成形可能材料124は、フェイスプレート133の表面135にわたってさまざまなパターンおよび厚さで位置しうる。本明細書に記載されるシステムおよび方法は、フェイスプレート133上の蓄積を検出するために使用される。
図6Aは、第1実施形態による、基板102の上方にディスペンサ122を有するアップリケ(applique)107の上面図を示している。図6Bは、アップリケ107の上方にディスペンサ122を有する、図6Aのアップリケ107の斜視図を示している。図6Aおよび6Bに示すように、第1実施形態において、第1センサ402および第2センサ404がアップリケ107の上に配置されうる。より詳細には、第1センサ402および第2センサ404は、アップリケ107の上面109に配置されうる。アップリケ107は、基板102を取り囲んでいる。すなわち、アップリケ107は、基板102を収容するためのキャビティ111を含む。アップリケ107は、ステージ106によって基板102と共に移動されうる。ステージ106は、アップリケ107および基板102を、X方向に沿って、すなわちフェイスプレート133の長さ127に沿って、ディスペンサ122の下に移動させることができる。あるいは、別の実施形態では、アップリケ107および基板102は静止しており、ディスペンサ122がX方向に沿って移動することができる。
図6Aおよび6Bに示すように、第1センサ402および第2センサ404は、ディスペンサ122に対するアップリケ107の制御移動時に第1センサ402および第2センサ404がフェイスプレート133の表面135の下を通過するように、アップリケ107の表面109上に配置されうる。図6Aおよび6Bでは、第1センサ402および第2センサ404は基板102の右側に隣接しているが、第1センサ402および第2センサ404はアップリケ107の表面109上のいずれの場所に配置されてもよい。好ましくは、第1センサ402および第2センサ404は、以下に説明する方法で互いに角度付けられ、位置決めされる。例えば、一実施形態では、第1センサ402および第2センサ404は、アップリケ107の上部コーナーまたは下部コーナーに配置されうる。あるいは別の実施形態では、後述するように、これらのセンサは互いに対して角度をつけられたり、位置決めされたりする必要はない。
第1センサ402および第2センサ404は、それぞれ静電容量センサでありうる。静電容量センサは、センサとターゲットとの間の距離を高分解能で計測することができる非接触デバイスとして知られている。センサおよびターゲットの面積は一定のままであり、間隙内の材料の誘電体(すなわち、空気)も一定のままであるため、静電容量の変化は、センサとターゲットとの間の距離の変化の結果である。したがって、静電容量センサによって計測される静電容量は、ターゲットとセンサとの間の距離と相関しうることは、当業者には理解されよう。すなわち、静電容量センサは、ターゲットとセンサとの間の距離を出力する。第1センサ402および第2センサ404に使用されうる静電容量センサの例は、カスタマイズされた矩形アクティブ計測領域を有し、かつ高アスペクト比を有するマイクロエプシロンアメリカ(Raleigh、NC)モデルcapaNCDT 6139であり得る。
第1センサ402および第2センサ404はそれぞれ、センサの長さがセンサの幅よりも数倍大きいように、高いアスペクト比を有しうる。例えば、アスペクト比(すなわち、長さ対幅の比)は、50:1〜5:1、40:1〜10:1、30:1〜15:1、または25:1〜20:1であり得る。例示的な実施形態では、アスペクト比は30:1であってもよい。高いアスペクト比は、フェイスプレート上に蓄積された成形可能材料の程度を正確に求めるのに十分なデータ収集を可能にする。低すぎるアスペクト比は、ディスペンサの蓄積状態を求めるのに十分な横方向分解能を有しない。センサの長さは、センサが角度を付けられたときに、センサがフェイスプレート133の全幅139にまたがるように選択することができる。センサの角度については、図7に関して以下で説明する。角度のために、センサの長さはフェイスプレート133の幅139よりも大きく(または等しく)、その結果、センサはフェイスプレートの幅139全体にわたる。図6A〜7に示される例示的な実施形態において、第1センサ402および第2センサ402は、同じアスペクト比および同じ寸法を有する。同じサイズのセンサを使用すれば最も正確なデータが得られるが、オペレータがフェイスプレート上の成形可能材料の蓄積の度合いを正確に判定可能である限り、センサによって提供される結果として生じるデータには何らかのバリエーションがあってもよい。
上述のように、第1センサ402および第2センサ404は、互いに対して角度が付けられている。図7は、表面109上に第1センサ402および第2センサ404を有するアップリケ107の一部の拡大図を示す。図7に見られるように、第1センサ402および第2センサ404は、互いに対して角度が付けられており、それは第1センサ402の中心点406および第2センサ404の中心点408を通る水平線X1によって画定されうる。第1センサ402の中心点406は、第1センサ402の長さ寸法および幅寸法の両方の中心であり、第2センサ404の中心点408は、第2センサ406の長さ寸法および幅寸法の両方の中心である。
第1センサ402および第2センサ404は互いに対して角度が付けられているため、第1センサ402の長手軸410および第2センサ404の長手軸412は、水平線X1に対して異なる角度が付けられる。第1センサ402の長手軸410は、水平線X1に対して角度414をなしうる。第1センサ402の長手軸410は水平線X1に対して正の傾斜を有し、したがって、角度414は鋭角でありうる。角度414は、35°〜55°、40°〜50°、42°〜48°、または44°〜46°とすることができる。例示的な実施形態では、角度414は45°である。第2センサ404の長手軸412は、水平線X1に対して角度416をなしうる。第2センサ404の長手軸412は水平線X1に対して負の傾斜を有し、したがって、角度416は鈍角である。角度416は、125°〜145°、130°〜140°、132°〜138°、または134°〜136°とすることができる。例示的な実施形態では、角度416は135°である。幾何学的原理の下で、第1センサ402の長手軸410は角度414に相補的である水平線X1に対する角度418をなす一方、第2センサ404の長手軸412は第2の角度416に相補的である水平線X1に対する角度420をなしうる。
第1センサ402の長手軸410は水平線X1に対して正の傾きを有し、第2センサ404の長手軸412は水平線X1に対して負の傾きを有するため、第1センサ402の長手軸410と第2センサ404の長手軸412とが交差して角度422を形成する。同様の理由で、図7に示されるように、第1センサ402の長手軸410と、第2センサ404の長手軸412と、水平線X1とが交差して、三角形を形成することになる。幾何学的原理の下では、角度414、420、422は加算すると180°になる。角度422は、70°〜110°、80°〜100°、84°〜96°、または88°〜92°でありうる。例示的な実施形態では、角度422は90°である。例示的な実施形態では、角度414は、45°±1°であり(したがって、角度418は135°±1°であり)、角度416は135°±1°であり(したがって、角度420は45°±1°であり)、角度422は90°±1°である。したがって、上述の幾何学的形状に基づいて、第1センサ402および第2センサ404は、互いに直交している、あるいは、実質的に互いに直交していると言える。
上述したように、センサ402、404は傾斜しているので、センサの長さは、フェイスプレート133の幅139全体にわたるように、フェイスプレート133の幅139よりも大きい(または等しい)。幾何学的原理の下では、角度414が小さく角度416が大きいほど、センサがフェイスプレートの全幅にまたがるために長くなる必要がある。角度の大きさに関する上記のオプションに基づいて、各センサの長さとフェイスプレートの幅との比は、1.4:1から1.45:1でありうる。一実施形態では、フェイスプレートの幅と各センサの長さとの比は、1:√2でありうる。
図7は位置決めステージ106の移動量を最少にして適切なデータを得ることができるの好ましい実施形態を示しているが、第1センサ402および第2センサ404は、X方向およびY方向の両方において互いに離れた任意の相対角および任意の距離でアップリケ107上の任意の場所に配置されうる。しかし、以下に説明するように、このような実施形態では、センサを適切に配向させて適切なデータを得るために、ステージによってより多くの制御および正確な位置決めが不可欠である。また、さらなる位置決めは、適切なデータを収集するためにさらなる時間を必要とする。
図8は、図4A〜5Bに示されたディスペンサのフェイスプレート133の表面135上の成形可能材料の蓄積を検出する方法500のフローチャートを示す。方法500は、工程S502から始まり、ここで、第1センサ402がフェイスプレート133の長さ127にわたって平行移動しながら第1センサ402とフェイスプレート133との間の距離dが計測される。ここで、第1センサ402は、第1センサ402の長手軸410がフェイスプレート133の長手軸141に対して鋭角414に延びるように配向される。図6A〜7に示される例示的な実施形態において、上述のように、第1センサ402および第2センサ404は、水平軸X1に沿って中心が合わせされ、上述のように水平軸X1に対して角度付けされる。この実施形態では、工程S502は、水平線X1をフェイスプレート133の長手軸141と位置合わせする工程をさらに含むことができる。第1実施形態において、水平線X1をフェイスプレート133の長手軸141に位置合わせするために、位置決めステージ106をX方向およびY方向に移動するように制御するだけでよい。アップリケ107は、水平線X1がフェイスプレート133の長手軸141と重なるまで、Y方向に移動されてもよい。位置決めステージ106はさらに、第1センサ402および第2センサ404がディスペンサ122の左側または右側に位置するまで、アップリケ107をX方向に移動させるように制御されてもよい。図6A(および後述する図10)は、水平軸X1とフェイスプレート133の長手軸141とが重なるように、および第1センサ402および第2センサ404がディスペンサ122の右側に位置するように、第1センサ402および第2センサ404がX方向およびY方向に適切に配置された例を示している。
第1センサ402および第2センサ404が上述のように配置された後、工程S502はさらに、アップリケ107をX方向に沿って方向424に移動させるようにステージ106を制御する工程を含む。水平線X1がフェイスプレート133の長手軸141と位置合わせされているので、X方向に沿った方向424におけるアップリケ107の移動は、フェイスプレート133の長さ127を横切る第1センサ402を平行移動させることになる。さらに、水平線X1に対する第1センサ402および第2センサ404の上述の幾何学的形状により、第1センサ402は、第1センサ402の長手軸410がフェイスプレート133の長手軸141に対して鋭角414で延びるように配向される。第1センサ402の平行移動中、センサは、第1センサ402とフェイスプレート133との間の距離dを計測するように制御される。
図9は、フェイスプレート133の下を通過する第1センサ402および第2センサ404の概略側面図を示している。図9に示されるように、第1センサ402および第2センサ404は、フェイスプレート133からZ方向に離間して位置する。第1センサ402および第2センサ404がフェイスプレート103の下を、X方向に沿う方向424に通過するとき、第1センサ402および第2センサ404は、センサとフェイスプレートとの間の距離dを計測する。図9に示すように、フェイスプレート133の表面135上に形成された成形可能材料124があるため、フェイスプレート133と第1センサ402および第2センサ404との間の距離は、成形可能材料124の厚さに応じて変化する。したがって、図9に示すように、特定の位置で成形可能材料がない場合に距離dが最も長くなり、成形可能材料が最も厚い場合に距離が最小となる。図9にさらに示されるように、方向424は、X方向に沿ったいずれの向きであってもよい。例えば、図6Aに示された実施形態の場合、第1センサ402および第2センサ404はディスペンサ123の右側から開始されるので進行方向は左向きとなる。第1センサ402および第2センサ404がディスペンサ122の左側から始まる場合、進行方向は右向きとなる。距離情報を記録する処理において、Z方向またはY方向の動きはない。
図10は、フェイスプレート133の底面図であり、フェイスプレート133の表面135上に第1センサ402および第2センサ404が重ねられて表示されている。すなわち、第1センサ402および第2センサ404は、図9に示すように、Z方向においてフェイスプレート133の下側の距離にあるが、フェイスプレート133上への第1センサ402および第2センサ404の重ね合わせによって、フェイスプレート133の長手軸141に対する第1センサ402および第2センサ404の角度が理解しやすくなっている。図10に見られるように、水平線X1およびフェイスプレート133の長手軸141は、上述した方法で適切に位置合わせされると、互いに重なり合う。したがって、位置合わせされると、図7に関して上述した角度は、図10にも存在する。したがって、フェイスプレート133の長手軸141に対して、第1センサ402は鋭角に角度付けられ、第2センサは鈍角に角度付けられる。図10にも示されるように、第1センサ402および第2センサ404は、フェイスプレート133の全幅139にまたがる。したがって、第1センサ402および第2センサ404がX方向に沿って(上記のように右側または左側のいずれかに)424の方向に平行移動しながら、第1センサ402および第2センサ404の各々は、フェイスプレート133の全幅139に沿って距離dを計測する。
図7および図10の幾何学的形状はまた、第1センサ402および第2センサ404が水平面上に投影されたときに、第1センサ402の長手軸410と、第2センサ402の長手軸412と、フェイスプレート133の長手軸141(または水平線X1)とが、交差して2つの鋭角414、420を有する三角形を形成するように、第1センサ402および第2センサ404が配向されると説明することができる。より具体的には、三角形が上述したのと同じ角度414、420、および422を有する。
要約すれば、工程S502は、a)水平線X1をフェイスプレート133の長手軸141と合うように位置決めステージを制御すること、b)フェイスプレートの長さ127にわたって第1センサ402をX方向に沿って平行移動させるようにステージを制御すること、c)その間、第1センサ402とフェイスプレート133との間の距離を計測すること、によって実行されうる。
次いで、方法500は工程S504に進み、第2センサ404は、フェイスプレート133の長さ127にわたって平行移動しながら第2センサ404とフェイスプレート133との間の距離dを計測する。ここで、第2センサ404は、第2センサ404の長手軸412がフェイスプレート133の長手軸141に対して鈍角416で延びるように配向される。水平線X1は、工程S502でフェイスプレート133の長手軸141にすでに位置合わせされているため、また、第2センサ404は図6Aおよび図7に示すように、第1センサ402に隣接して配置されているため、アップリケ107をX方向に沿った方向424へ移動させるためのステージ106の上述の制御によって、第2センサ404はフェイスプレート133の長さ127にわたって平行移動することになる。さらに、水平線X1に対する第1センサ402および第2センサ404の上述の幾何学的形状により、第2センサ404は、第2センサ404の長手軸412がフェイスプレート133の長手軸141に対して鈍角416で延びるように配向される。すなわち、図6Aから7、9、および10に示す例示的な実施形態において、第1センサ402の平行移動と同時に第2センサ404の平行移動が行われる。第2センサ404の平行移動中に、センサは、第2センサ404とフェイスプレート133との間の距離dを計測するように制御される。要約すると、工程S504は工程S502と同じ方法で実行されてもよく、実際には工程S502と同時に実行されてもよい。しかし、センサはX方向に移動し、センサはX方向に互いに隣接して配置されるため、たとえセンサが同時に移動されても、第1センサはフェイスプレートの長さにわたって平行移動する第2センサに先立ってフェイスプレートの長さにわたって平行移動することになる(左に移動する場合。右に移動する場合は逆の順序)。したがって、センサは、同時に移動しながらも、フェイスプレートを連続的に横切って平行移動すると言うこともできる。
図6A〜7、9および10に示された実施形態は、フェイスプレートの長さにわたってセンサを通過させるのに比較的少ない動きしか必要としない例であるが、第1センサ402および第2センサ404が上述のように配向されていない他の実施形態も考えられる。第1センサおよび第2センサの各々は、任意の位置および互いに対する任意の角度を含む、アップリケ107上の任意の場所に任意に配置することができる。しかし、そのような実施形態では、第1センサが最終的に図10に示される幾何学的形状でフェイスプレートを横切るように、ステージをより複雑に制御する必要がある。例えば、第1センサが第2センサから遠く離れていて、フェイスプレートの長手軸に平行な水平線に対して鋭角になっていない場合、工程S502は第1センサが正しいX位置およびY位置に位置するまでアップリケを移動させるためにステージを使用し、次いで、図10に示すようにフェイスプレート133の長手軸141に対して第1センサが相対的に角度を付けられるまでアップリケをさらに回転させることを含むことになる。その後、第1センサとフェイスプレートとの間の距離を計測されている間、フェイスプレートの長さにわたって第1センサを通過させるように制御されることになる。同様にして、第2センサが第1センサから遠く離れており、フェイスプレートの長手軸に平行な水平線に対して鈍角になることがない場合、工程S504はまた、第2センサが正しいX位置およびY位置に位置するまでアップリケを移動させるためにステージを使用する工程と、その後、第2センサが図10に示される方法でフェイスプレート133の長手軸141に対して角度をつけるまでアップリケをさらに回転させる工程とを含むことになる。その後、アップリケは、フェイスプレートを横切る第2センサを平行移動させるように制御されることになろう。
フェイスプレートの長さにわたる第1センサおよび第2センサそれぞれの平行移動中に、各センサは連続的に計測を行い、距離データを提供する。例示的な実施形態では、各センサは、毎秒約20000回の計測の速度でデータを計測することができる。センサのそれぞれによって行われる総合的な計測回数は、位置決めステージ106の移動速度およびフェイスプレートの長さに依存する。例示的な実施形態では、位置ステージ106が約1.5m/sの速度で移動することができ、フェイスプレートの長さは約70mmである。これらの例示の条件下では、センサがフェイスプレートを横切って通過するのに約0.05秒かかり、各センサについて約1000のデータ点が計測されうる。他の例示的な実施形態では、センサがフェイスプレートを横切って通過する時間が0.01〜0.1秒でありうる。例示的な実施形態では、センサがフェイスプレートを横切って通過する時間が1つの基板の生産開始と次の基板の生産開始との間の平均時間に影響を及ぼさないか、または1%未満の影響を及ぼす。
図11は、実施形態における第1センサ402によって収集された距離データのグラフである。図12は、実施形態における第2センサ404によって収集された距離データのグラフである。図11および図12に示すように、各グラフのx軸は時間(この実施形態では秒)を表し、各時間はフェイスプレートに対するセンサの特定の相対位置と相関がある。各グラフのy軸は、特定の時刻にセンサによって計測された基準面に対する距離d(すなわち、センサとフェイスプレートとの間のZ方向の距離)をマイクロメートルで表す。したがって、図11のグラフは第1センサ402についての異なる位置で距離が計測された距離を示し、図12のグラフは、第2センサ404についての異なる位置での計測距離dを示す。基準面は任意に選択されうる。図11に示す例では、基準平面(すなわち「0」距離)がZ方向に沿ったフェイスプレートの中点に位置する。したがって、一部の距離は計測される表面点がZ方向において基準面より下にある場合には正の値であり、計測される表面点がZ方向において基準面より上にある場合には、一部の距離は負の値である。このデータを使用すると、第1センサでどのような距離が計測されたか、第2センサでどの距離が計測されたかが、同じ相対位置に対して判断できる。このデータの使用は、以下でさらに説明される。
第1センサ402及び第2センサ404から距離データdを収集した後、方法は工程S506に進み、工程S502、S504で収集されたデータ、および所定のベースラインデータに基づいて、フェイスプレートの表面上に蓄積された成形可能材料の量が所定値よりも大きいか否かが判定される。所定のベースラインデータは、表面135、すなわち図4Aおよび4Bに示すクリーンなフェイスプレート上に成形可能材料が蓄積される前のフェイスプレート133について取得されたデータである。ベースラインデータを収集する方法は、工程S502および工程S504に関して上述したものと同じである。すなわち、工程S502および工程S504は、第1センサ402および第2センサ404がクリーンなフェイスプレート133の表面を横切って平行移動され、上述の方法で角度が付けられるように実行される。換言すれば、ベースラインデータの収集と上述のデータとの間の唯一の差は、フェイスプレート133の表面135上に成形可能材料がないことが分かったときにベースラインデータが収集されることである。したがって、ベースラインデータの取得は、フェイスプレート133の表面135がクリーニングされた後、ディスペンサが成形可能材料をディスペンスするために使用される前に(またはディスペンサの最初の使用の前に)、実行されうる。したがって、ベースラインデータは、フェイスプレートの表面上に成形可能材料が蓄積されていないときの、センサ402、404の各々とフェイスプレート133との間の距離データdを表す。ベースラインデータの取得は一般に、方法500を実行する前に1回行われるので、ベースラインデータの取得は、図8に示される方法500の一部として示されない。しかし、別の実施形態では、ベースラインデータを取得する工程は、方法500の一部とみなすことができ、工程S502の前に行われる。
第1センサ402のベースラインデータの例を図13に示し、第2センサ404のベースラインデータの例を図14に示す。図13は、フェイスプレートが蓄積された成形可能材料を有していない場合に第1センサ402によって収集された距離データのグラフを示し、図14は、フェイスプレートが蓄積された成形可能材料を有していない場合に第2センサ404によって収集された距離データのグラフを示す。図11、図12のグラフと同様に、図13、図14それぞれのグラフにおけるx軸は時間(この実施形態では秒)を表し、ここで、各時間は、フェイスプレートに関するセンサの特定の相対位置と相関がある。したがって、図13のグラフは、フェイスプレートに成形可能材料が蓄積されていない場合に、第1センサ402について異なる相対位置で距離が計測された距離dを示し、図14のグラフは、フェイスプレートに成形可能材料が蓄積されていない場合に、第2センサ404について異なる相対位置で計測された距離dを示す。
上述のように、工程S506は、工程S502、S504で収集されたデータおよび所定のベースラインデータに基づいて、フェイスプレートの表面に蓄積された成形可能材料の量が所定値よりも大きいかどうかを判定することを含む。この工程は、工程S502、S504で収集されたデータをベースラインデータから減算することを含みうる。より詳細には、上述したように、ベースラインデータは、フェイスプレートに成形可能材料が蓄積されていないときの、第1センサに対する距離dの計測値(図13)と第2センサに対する距離dの計測値(図14)とを含む。工程S502で収集されたデータは第1センサ402に対応するベースラインデータから減算され、工程S504で収集されたデータは第2センサ404に対応するベースラインデータから減算される。減算の後、各々のセンサについて得られたデータは、特定の位置における蓄積された成形可能材料の厚さのみを表す。すなわち、成形可能材料がないときの距離から成形可能材料があるときの距離を差し引くことによって、その結果は、特定の位置における成形可能材料の厚さが得られる。図15は、第1センサ402のベースラインデータから第1センサ402によって取得された距離データを減算した後のグラフを示し、図16は、第2センサ404のベースラインデータから第2センサ404によって取得された距離データを減算した後のグラフを示す。図11〜図14のグラフと同様に、図15および図16それぞれのx軸は時間(この実施形態では秒)を表し、ここで、各時間は、フェイスプレートの長さに対するセンサの特定の位置と相関がある。したがって、図15のグラフは第1センサ402についての異なる位置での成形可能材料の厚さを示し、図16のグラフは、第2センサ404についての異なる位置での成形可能材料の厚さを示す。
図15および図16に示されるデータを得た後、工程S506は、フェイスプレートの表面135によって画定されるX−Y平面上の、成形可能材料がどこに位置するかの確率を計算することをさらに含んでもよい。図17Aは、蓄積位置確率の計算を視覚的に示す図である。図17Aにおいて、x軸は、対応するベースラインデータから第2センサによって取得されたデータを減算した後のデータによる位置を表し、y軸は、対応するベースラインデータから第1センサによって取得されたデータを減算した後のデータによる位置を表す。各センサについて、記録された各データポイントは、フェイスプレート上のある角度で撮影された物理位置に対応する。つまり、上述したように、また、図10に最もよく見られるように、各センサによって取られた各データ点は、フェイスプレートの長手軸141に対して角度が付けられた直線に沿って取られているものとして取り扱うことができる。したがって、見方を45°回転させることによって(角度414が45°、角度420が45°、および角度422が90°の場合)、図17Aに示されるように、第1センサデータ位置および第2センサデータ位置が水平軸および垂直軸内に作られ、フェイスプレート133によって画定される2次元平面領域1302がグラフ上に投影されうる。各データ点が収集される位置は、計測のタイミングに基づいて既知であるため、データを、センサがベースラインよりも小さい距離を計測した移動経路に沿った物理点において、x軸およびy軸上にプロットすることができる。第1センサデータ点1304はy軸上に示され、第2センサデータ点1306はx軸上に示される。各々のデータ点は、ベースラインデータから減算した後、センサが移動経路に沿った特定の位置で、ゼロよりも大きい何らかの距離を計測したことを示している。
データ点は特定のセンサの全長を表すので、示されるデータは、センサの長さに沿った任意の位置に存在する成形可能材料を表しうる。しかし、x軸(すなわち、第1センサがフェイスプレートを横切って延びる方向)と交差するy軸のデータを外挿し、y軸(すなわち、第2センサがフェイスプレートを横切って延びた方向)と交差するx軸のデータを外挿することによって、外挿点が、フェイスプレート上に成形可能材料のあり得る位置を示す。例えば、破線1308は、フェイスプレートにわたって第1センサデータを外挿する1つの例を示し、破線1310は、フェイスプレートにわたって第2センサデータを外挿する1つの例を示す。これらの破線1308、1310の各々は、データが記録されたその特定の瞬間において、センサがどのようにフェイスプレートに重なったかを表す。これらの2つの例示的な線1308、1310の交点は、フェイスプレートの表面を表す領域1302上に現れるデータ1312をもたらす。しかし、図17Aに示すように、全てのデータに外挿原理を適用すると、一部のデータが領域1302外に出現する。例えば、データ1314は領域1302の外側にある。外挿後、領域1302の外側に現れる任意のデータは、実際のデータ点を表すことができない可能性があるため、考慮から除外してもよい。領域1302内に現れるデータは全て、成形可能材料の潜在的な位置を表しうる。
図11〜16に示すデータに基づいて、累積可能位置を決定する処理を実行する方法の一例を以下に示す。第1センサ(図11)によって収集されたデータは、第1センサ(図12)によって収集された対応するベースラインデータから減算され、第2センサ(図13)によって収集されたデータは、第2センサ(図14)によって収集された対応するベースラインデータから減算される。第1センサ(図15)について得られた差分データは、第1の行列に入力され、第2センサ(図15)について得られた差分データは第2の行列に入力される。第1の行列では、全てのデータ点(例えば、数千又は数万のデータ点)が第1の行に入力される。次に、最初の行が2番目の行、3番目の行などとしてコピーされ、行数がデータポイントの数(例えば、数千行または数万行)と等しくなるまで続く。第2の行列では、全てのデータ点(例えば、数千又は数万のデータ点)が第1の列に入力される。次に、最初の列が2番目の列、3番目の列などとしてコピーされ、列数がデータポイントの数(数千または数万の列など)と等しくなるまで続く。好ましくは、第1センサがとるデータ点の数が第2センサがとるデータ点の数と同じである。したがって、第1の行列および第2の行列は、同じ数の行、列、およびセルを含むことが好ましい。次に、2つの行列の内積が計算され、それによって、第1の行列および第2の行列と同じ数のセルを有する第3の行列が提供される。次に、第3の行列データが第3の行列の各データ点(すなわち、各セル)を第1の行列と第2の行列の両方の和の平均で割ることによって正規化される。すなわち、第1の行列のすべてのデータの合計が第2の行列のすべてのデータの合計で平均され、次いで、第3の行列のすべてのセルがこの値で除算され、第4の行列が得られる。各データ点が取得された時間は既知であり、時間はフェイスプレートに対する位置と相関するので、第4の行列の各データセルは、図17Aに関して上述した2次元空間上にマッピングすることができる。
図17Bは、上述のアルゴリズムを実行し、第4の行列データの結果を2次元空間上にプロットした後の、図15および16のデータポイントの例を示している。図17Bに示されるように、図17Aにおけるフェイスプレート133によって画定される同じ2次元平面領域1302は、同じx軸およびy軸上に投影される。上述のように、第4の行列のデータはデータ点がとられた時間に基づいて、x軸およびy軸上にプロットすることができる。何故ならば、時間はデータが計測された瞬間に、フェイスプレートに対するセンサの特定の位置と相関するからである。図17Bは、2次元平面領域1302内に入るデータ1352と、2次元平面領域1302外に入るデータ1354とを含む。図17Bに示されるように、プロットされたデータは、比較的大きなデータポイント1356および比較的小さなデータポイント1358を含む。データ点のサイズは、第4の行列の値の大きさに基づく。したがって、図17Bは、フェイスプレートの表面上で起こり得る様々な位置における蓄積の相対的な大きさの視覚的指標を提供する。図17Bのチャートは、蓄積が存在し得る場所を迅速に評価するために、オペレータに視覚情報を提供するが、図17Bのチャートが生成される必要はない。むしろ、別の実施形態では、本方法を実行するコンピュータがデータを分析し、データ点がどこに現れるかを判定し、その後、画像を生成することなく、以下に説明する追加の工程を実行することができる。
どのデータ点がテンプレートの表面上に位置する可能性があるかを判定した後、工程S506は、これらのデータ点の各々を所定の閾値と比較することをさらに含んでもよい。所定の閾値は、フェイスプレートのクリーニングを保証するために予め定められた蓄積量である。例えば、閾値は、60μmを超える単一のピーク、または40μmを超える5つのピークと等価であり得る。例えば、図15および16で収集されたデータが40μmを超える60μmまたは5ピークを超える単一のピークをもたらし、それらのピークがフェイスプレートの表面上に存在する可能性がある場合、閾値は満たされる。したがって、フェイスプレートの表面上に存在する可能性があると判定されたデータ点がこの値よりも大きい場合、工程S506に対する答えは「yes」であり、方法は工程S508に進み、フェイスプレートの表面がクリーニングされる。フェイスプレートの表面上に存在する可能性があると判定されたデータ点のいずれもが所定の値より大きくない場合、工程S506に対する答えは「no」であり、方法は、ディスペンサによる所定の量のさらなるディスペンスが実行された後、または所定の時間が経過した後に、工程S502に戻る。ディスペンスの所定の量または所定の時間は、予め収集された予測データに基づいてもよいし、フェイスプレート上のおそらく最大のデータ点が所定の値からどれだけ離れているかに基づいてもよい。例えば、一実施形態では、おそらくフェイスプレート上の最大データポイントが所定の値からどれだけ離れているかにかかわらず、工程S502〜S506は、1〜300万滴毎にディスペンスされた後、約1μLの滴がディスペンスされた後、または成形可能材料がどれだけ高速に蓄積するかの履歴推定値に基づいて、12〜48時間ディスペンスされた後に繰り返されてもよい。別の実施形態では、フェイスプレートの表面上の可能性のある最大データ点が所定の値から非常に遠いと判定された場合、工程S502〜S506を繰り返す前に、より多くのディスペンスまたはより多くの時間を使用してもよい。一方、おそらくフェイスプレートの表面上の最大データポイントがクリーニング閾値を超えることに非常に近いと判定された場合、より少ないディスペンスまたはより少ない時間を使用してから、工程S502〜S506を繰り返すようにしてもよい。
図18〜21Bは、第2実施形態を示す。図18〜21Bで示される実施形態は上述の実施形態と同様であるが、2つのセンサを有する代わりに、単一のセンサ1402のみが存在する。図18は、第2実施形態による、基板102の上方にディスペンサ122を有するアップリケ107の上面図を示している。図18は、図6Aと同様の図を示し、同じ参照番号は、図6Aと同じ要素を表すために使用される。図18に示されるように、第2実施形態における第1実施形態との差は、2つのセンサの代わりに単一のセンサ1402が存在することである。単一のセンサ1402は、第1センサ402と同じであってもよいし、第2センサ404と同じであってもよい。
図19は、単一のセンサ1402を表面109上に有するアップリケ107の一部の拡大図、ならびにそれが回転された後の単一のセンサ1402の重ね合わせ図である。重ね合わされた単一のセンサ1402は破線で示されている。図19に示されるように、単一のセンサ1402は、第1実施形態と同様に、単一のセンサ1402の中心点1406を通る水平線X1に対して角度付けされる。第1センサ402と同様に、単一のセンサ1402の中心点1406は、単一のセンサ1402の長さ寸法および幅寸法の両方における中心である。単一のセンサ1402は水平線X1に対して角度付けられるため、単一のセンサ1402の長手軸1410は水平線X1と共に第1の角度1414を形成しうる。図示された第2実施形態では、第1センサ402と同様に、単一のセンサ1402の長手軸1410は水平線X1に対して正の傾斜を有し、したがって、第1の角度1414は鋭角でありうる。第1の角度1414は、第1実施形態の第1の角度414と同じでありうる。幾何学的原理の下で、単一のセンサ1402の長手軸1410は、また、第1の角度1414に相補的である水平線X1を有する第2の角度1418を形成する。すなわち、第2の角度1418は、第1実施形態における角度418と同じでありうる。
図20は、第2実施形態による図18および図19に示されたディスペンサのフェイスプレート133の表面135上の成形可能材料の蓄積を検出する方法1500のフローチャートである。方法1500は工程S1502から始まり、単一のセンサ1402は、フェイスプレート133の長さ127にわたる1回目の平行移動がされながら単一のセンサ1402とフェイスプレート133との間の距離dを計測する。ここで、単一のセンサ402は、単一のセンサ1402の長手軸1410がフェイスプレート133の長手軸141に対して鋭角1414で延びるように配向される。この実施形態では、工程S1502は、第1実施形態に関して上述したのと同じ方法で、水平線X1をフェイスプレート133の長手軸141と最初に位置合わせすることをさらに含みうる。図18は、単一のセンサ1402が水平軸X1がフェイスプレート133の長手軸141と重なるように、かつ単一のセンサ1402がディスペンサ122の右側に位置するように、X方向およびY方向に適切に配置された例を示している。
単一のセンサ1402が上述のように位置決めされた後、工程S1502はさらに、X方向に沿う第1の向き1424a(図21A)にアップリケ107を移動させるためにステージ106を制御する工程を含む。水平線X1がフェイスプレート133の長手軸141と位置合わせされているので、X方向に沿う第1の向き1424aへのアップリケ107の移動は、フェイスプレート133の長さ127にわたって単一のセンサ1402を平行移動させることになる。さらに、水平線X1に対する単一のセンサ1402の上述の幾何学的形状により、単一のセンサ1402は、単一のセンサ1402の長手軸1410がフェイスプレート133の長手軸141に対して鋭角1414で延びるように配向される。単一のセンサ1402の平行移動中、センサは、単一のセンサ402とフェイスプレート133との間の距離dを計測するように制御される。単一のセンサ1402は、第1実施形態で説明したのと同様に、Z方向におけるフェイスプレート133からの距離に位置する。単一のセンサ1402がフェイスプレート133の下をX方向に沿う第1方向1424aに通過するとき、単一のセンサ1402は、第1実施形態に関して上述したのと同様の方法で、センサとフェイスプレートとの間の距離dを計測する。
図21Aは、フェイスプレート133の底面図であり、単一のセンサ1402が第1方向1424aに進むときの単一のセンサ1402がフェイスプレート133の表面135に重ね合わされて描かれている。このように、単一のセンサ1402がフェイスプレート133の下の距離にある間の単一のセンサ1402のフェイスプレート133への重ね合わせにより、第1方向1424aへの1回目の通過の間、フェイスプレート133の長手軸141に対する単一のセンサ1402の角度がわかりやすく示される。図21Aに示されるように、フェイスプレート133の水平線X1と長手軸141とが上述した方法で適切に位置合わせされると、互いに重なり合う。したがって、位置合わせされると、図19に関して上述された角度は図21Aに示される。したがって、単一のセンサ1402は、フェイスプレート133の長手軸141に対して、鋭角に角度付けられる。
要約すれば、工程S1502は、a)水平線X1をフェイスプレート133の長手軸141と合うように位置決めステージを制御すること、b)フェイスプレートの長さ127にわたって単一のセンサ1402をX方向に沿う方向1424aに平行移動させるようにステージを制御すること、c)その間、単一のセンサ1402とフェイスプレート133との間の距離を計測すること、によって実行されうる。
次いで、方法1500は工程S1504に進み、単一のセンサ1402は、フェイスプレート133の長さ127にわたって平行移動しながら単一のセンサ1402とフェイスプレート133との間の距離を計測する。ここで、単一のセンサ1402は、単一のセンサ1402の長手軸1410がフェイスプレート133の長手軸141に対して鈍角1416で延びるように配向される。第2実施形態では、単一のセンサ1402しかないので、工程S1504は、第1実施形態の工程S504とは異なる。特に、工程S1502が完了し、単一のセンサ1402がフェイスプレートの長さにわたって通過した後、センサ回転ステージ(図示せず)が、単一のセンサ1402を約90度だけ回転させる。代替実施形態では、センサ回転ステージは位置決めステージ106である。すなわち、単一のセンサ1402は角度1422だけ回転されなければならず、これは第1実施形態における角度422と同じである。この回転の後、単一のセンサ1402は、第1実施形態における第2センサ402と同じ相対位置に向けられることになる。換言すれば、単一のセンサ1402を角度1422だけ回転させた後、単一のセンサ1402は、第1実施形態における第2センサ402に関して上述したのと同じ方法で、水平線X1に対して鈍角に角度付けされることになる。上述のように、図19は、角度1422だけ回転された後の単一のセンサ1402の表示を含む。図19に示されるように、破線で示される回転された単一のセンサ1402は第1実施形態での角度416と同じ水平線X1に対して鈍角1416を形成し、第1実施形態での角度420と同じ水平線X1に対して角度1420を形成する。
単一のセンサ1402が図19の破線で示される位置まで回転された後、工程S1504は、さらに、第1方向1424aとは反対の、X方向に沿う第2方向1424b(図21B)に沿ってアップリケ107を移動させるようにステージ106を制御することを含む。水平線X1がフェイスプレート133の長手軸141と位置合わせされているので、X方向に沿う第2方向1424bへのアップリケ107の移動は、フェイスプレート133の長さ127にわたって単一のセンサ1402を平行移動させることになる。さらに、水平線X1に対する回転された後の単一のセンサ1402の上述の幾何学的形状により、単一のセンサ1402は、単一のセンサ1402の長手軸1410がフェイスプレート133の長手軸141に対して鈍角1416で延びるように配向される。単一のセンサ1402の第2の平行移動中、センサは、単一のセンサ1402とフェイスプレート133との間の距離dを計測するように制御される。単一のセンサ1402は、上述したのと同様に、Z方向におけるフェイスプレート133からの距離に位置する。単一のセンサ1402がフェイスプレート133の下をX方向に沿う第2方向1424bに通過するとき、単一のセンサ1402は、センサとフェイスプレートとの間の距離dを計測する。
図21Bは、フェイスプレート133の底面図であり、単一のセンサ1402が第2の向き1424bに進むときの、回転された後の単一のセンサ1402がフェイスプレート133の表面135に重ね合わされて描かれている。このように、回転された後の単一のセンサ1402がフェイスプレート133の下の距離にある間の単一のセンサ1402のフェイスプレート133への重ね合わせにより、第2の向き1424bへの2回目の通過の間、フェイスプレート133の長手軸141に対する単一のセンサ1402の角度がわかりやすく示される。図21Aに見られるように、フェイスプレート133の水平線X1と長手軸141とは、上述した方法で適切に位置合わせされると、互いに重なり合う。したがって、位置合わせされると、図19の破線で示される回転されたセンサに関して上述された角度は、図21Bに示される。したがって、単一のセンサ1402は、単一のセンサ1402の第2の平行移動中、フェイスプレート133の長手軸141に対して鈍角に角度付けられる。
図19、21A、および21Bの幾何学的形状により、第1方向にフェイスプレート133を横切る1回目の平行移動をする間における単一のセンサ1402の長手軸1410と、第2方向にフェイスプレート133を横切る2回目の平行移動をする間における単一のセンサ1402の長手軸1410と、フェイスプレート133の長手軸141(または水平線X1)とは、水平面(またはフェイスプレート133の表面135)上に重ね合わされて投影されると、2つの鋭角1414、1420を有する三角形を形成するように交差する。より具体的には、三角形が上述したのと同じ角度1414、1420、および1422を有する。
図18〜21Bに示された実施形態は、フェイスプレートの長さにわたってセンサを通過させ、回転させ、再度、フェイスプレートの長さにわたってセンサを通過させるのに比較的少ない動きしか必要としない例であるが、単一のセンサ1402が上述した方法で配向されていない他の実施形態も考えられる。単一のセンサ1402は、任意の位置および水平線に対する任意の角度を含む、アップリケ107上の任意の場所に任意に配置することができる。しかし、そのような実施形態では、単一のセンサ1402が最終的に図19に示される幾何学的形状でフェイスプレートを横切って通過するように、ステージをより複雑に制御する必要がある。例えば、単一のセンサがフェイスプレートから遠く離れていて、フェイスプレートの長手軸に平行な水平線に対して鋭角になっていない場合、工程S1502は単一のセンサが正しいX位置およびY位置に位置するまでアップリケを移動させるためにステージを使用し、次いで、単一のセンサが図19に示される方法でフェイスプレート133の長手軸141に対して角度が付けられるまでアップリケをさらに回転させることになる。その後、単一のセンサを回転させ、フェイスプレートを横切って単一のセンサを2回目の通過をさせて、上述した同様の工程が実行されることになる。また、上述の説明では、単一のセンサが鋭角で右から左に通過し(図21A)、次いで鈍角で左から右に通過することを示したが(図21B)、任意の進行方向をとることが可能であり、角度の順序は逆にしてもよい。すなわち、図示の第2実施形態では、第1センサ402と同じ向きを有する単一のセンサ1402から始まるが、別の実施形態では、単一のセンサ1402が、第1の経路に対して第2センサ404と同じ向きで始まり、次いで、第2の経路(すなわち、第2実施形態において示されたものと逆)に対して単一のセンサ1402が第1センサと同じ向きに回転され、単一のセンサが通過毎にフェイスプレートを横切って移動することも可能であるが、そうすることは、単一のセンサを元の位置に戻して同じ方向に2回通過させる必要があるため、アップリケ107のより多くの移動を必要とする。反対方向に移動することによって、より少ない移動が必要とされ、したがって、より少ない時間が必要とされる。
工程S1502およびS1504の間に収集されるデータは、第1実施形態で上述したものと同じである。すなわち、収集の観点からは、第1実施形態と第2実施形態との間に差はない。フェイスプレートの長さにわたって単一のセンサの各々の平行移動中に、センサは上述したのと同様にして、距離データを連続的に計測し、伝送する。得られたデータは、上述した図11および12に示したものと同じである。
フェイスプレート上を2回通過した後に単一のセンサ1402から距離データdを収集した後、方法は工程S1506に進み、工程S1502、S1504で収集されたデータ、および所定のベースラインデータに基づいて、フェイスプレートの表面に蓄積された成形可能材料の量が所定の値よりも大きいか否かが判断される。所定のベースラインデータは、上述したものと同じデータである。ベースラインデータを収集する方法は、第1実施形態と同じ方法で取得することができ、または、工程S1502および工程S1504に関して上述した方法と同じ方法で収集することができる。第2実施形態が実施される場合、好ましくは、ベースラインデータは単一のセンサ1402を使用して取得される。その場合、第1実施形態で説明したように、工程S1502および工程S1504は、クリーンなフェイスプレート上で実行される。取得されたベースラインデータは、第1実施形態において図13および図14に示されたものと同じであり、ここで、図13は1回目の平行移動中に鋭角に角度を付けられた単一のセンサに対応し、図14は2回目の平行移動中に鈍角に角度を付けられた単一のセンサに対応する(またはその逆)。
上述のように、工程S1506は、工程S1502、S1504で収集されたデータおよび所定のベースラインデータに基づいて、フェイスプレートの表面に蓄積された成形可能材料の量が所定値よりも大きいかどうかを判定することを含む。第1実施形態と同様に、この工程は、工程S1502、S1504で収集されたデータをベースラインデータから同様に減算することを含みうる。第1実施形態の図15および図16に示されたデータは第2実施形態において同じであり、ここで、図15は1回目の平行移動中に鋭角に角度を付けられている単一のセンサに対応し、図16は2回目の平行移動中に鈍角に角度を付けられている単一のセンサに対応する(またはその逆)。
第1実施形態と同様に、図15および図16に示されるデータを得た後、工程S1506は、フェイスプレート133の表面135によって画定されるX−Y平面上の、成形可能材料がどこに位置するかの確率を計算することをさらに含んでもよい。これは、上述した方法で実行される。どのデータ点がフェイスプレートの表面上に位置する可能性があるかを求めた後、工程S1506は、これらのデータ点の各々を所定の閾値と比較することをさらに含んでもよい。所定の閾値は、第1実施形態に関して上述したものと同じである。フェイスプレートの表面上に存在する可能性があると判定されたデータ点のいずれかがこの値よりも大きい場合、工程S1506に対する答えは「yes」であり、方法は工程S1508に進み、フェイスプレートの表面がクリーニングされる。フェイスプレートの表面上に存在する可能性があると判定されたデータ点のいずれもが所定の値よりも大きくない場合、工程S1506に対する答えは「no」であり、方法は、ディスペンサによる所定の量のさらなるディスペンスが実行された後、または所定の時間が経過した後に、工程S1502に戻る。ディスペンスの所定の量または所定の時間は、第1実施形態に関して上述したようなものとすることができる。
上述のように、ナノインプリントリソグラフィシステム100は、1つまたは複数のプロセッサ140(制御部)によって調整、制御、および/または指示されうる。これは、上述したようなセンサをディスペンサのフェイスプレートを横切って移動させるように位置決めステージを制御すること、センサからのデータを制御し受信することを含む、上述した全ての工程を含む。すなわち、方法300、500、1500はすべて、1つまたは複数のプロセッサ140(制御部)によって制御されうる。
以上の説明を考慮すれば、当業者には、様々な態様のさらなる修正および代替実施形態が、明らかであろう。したがって、この説明は、例示としてのみ解釈されるべきである。本明細書で示され、説明される形態は、実施形態の例示として解釈されるべきである。例えば、図示された実施形態は、2つのセンサを有する例示的な実施形態を含むが、角度検出の同じ原理は3つ以上のセンサが使用される実施形態に適用されてもよい。3つ以上のセンサ間の角度の差は、センサの数に依存しうる。例えば、上述のように、2つのセンサは互いに対して約90度で最適に角度付けされるが、3つ以上のセンサの場合、隣接するセンサ間の角度はより小さく、より多くのセンサが使用される場合には、隣接するセンサ間でより小さい角度になりうる。例えば、3つのセンサが実装される場合、第1センサ402と第2センサ404との間に第3センサが垂直(すなわち、水平線X1に対して90度)に配置され、隣接するセンサ間の角度は45度でありうる。3つを超えるセンサの場合、隣接するセンサ間の角度はさらに分割されうる。さらに、他の実施形態では、3つ以上のセンサが互いに対して異なる角度をなしてもよい。例えば、3つのセンサが実装される場合で、第3センサが垂直に配置されない(すなわち、水平線に対して90度未満またはより大きい角度を有する)場合、第1センサと第3センサとの間の角度は、第2センサと第3のセンサとの間の角度とは異なる。したがって、隣接するセンサ間の角度は、何個のセンサが存在するか、および水平線X1に対する各センサの角度に応じて変化しうる。より小さな角度で配置される追加のセンサによって、フェイスプレート上の成形可能材料の位置をより正確に決定するために、より多くのデータポイントが提供されうる。使用されるセンサの数および隣接するセンサ間の角度は、特定の用途に応じて最適化されうる。例えば、センサの数は、特定の用途に応じて、最大20個、最大15個、最大10個、あるいは最大5個、とすることができる。一般に、上述した2つのセンサの実施形態は、ほとんどのアプリケーションに対してフェイスプレート上の蓄積を正確に判定するのに十分なデータを提供する。要素および材料は、本明細書に図示され説明されたものと置き換えることができ、部品およびプロセスは逆にすることができ、特定の特徴は独立して利用することができ、すべて、この説明の恩恵を受けた後に当業者には明らかになろう。
Claims (21)
- フェイスプレートを含むディスペンサを検査する方法であって、前記フェイスプレートは、第1の端部と、第2の端部と、表面と、前記第1の端部から前記第2の端部にわたって延びる長さと、前記長さに沿う長手軸とを有し、
センサを前記フェイスプレートの前記長さにわたって平行移動させながら前記センサと前記フェイスプレートとの間の距離を計測する工程を有し、ここで、前記センサは、該センサの長手軸が前記フェイスプレートの長手軸に対して鋭角に延びるように配向され、
前記方法は、更に、
(a)他のセンサを前記フェイスプレートの前記長さにわたって平行移動させながら前記他のセンサと前記フェイスプレートとの間の距離を計測する工程と、ここで、前記他のセンサは、該他のセンサの長手軸が前記フェイスプレートの長手軸に対して鈍角に延びるように配向され、
(b)前記センサに前記フェイスプレートの前記長さにわたる他の平行移動をさせながら前記センサと前記フェイスプレートとの間の距離を計測する工程と、ここで、前記センサは、該センサの長手軸が前記フェイスプレートの長手軸に対して鈍角に延びるように配向され、
を含む群のうちから選択された工程と、
前記計測された距離に基づいて、前記フェイスプレートの表面上に蓄積された成形可能材料の量が所定値より大きいかどうかを判定する工程と、
を有することを特徴とする方法。 - 前記センサおよび前記他のセンサは、静電容量センサである、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記センサおよび前記他のセンサは、それぞれ、40:1から10:1のアスペクト比を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記センサおよび前記他のセンサは、それぞれ、前記フェイスプレートの幅以上の長さを有する、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記鋭角は、42°から48°であり、前記鈍角は、132°から138°である、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記他のセンサを前記フェイスプレートの前記長さにわたって平行移動させながら前記他のセンサと前記フェイスプレートとの間の距離を計測する前記工程を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記センサと前記他のセンサとは、一緒に前記フェイスプレートの前記長さにわたって平行移動される、ことを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記センサの平行移動および前記他のセンサの平行移動の間、前記センサの前記長手軸と前記他のセンサの前記長手軸とは、88°から92°の角度で互いに角度付けられている、ことを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記センサおよび前記他のセンサの移動速度は、前記センサおよび前記他のセンサが0.01から0.10秒以内に前記フェイスプレートの前記長さにわたって平行移動されるように選択される、ことを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記センサおよび前記他のセンサの平行移動中、前記センサおよび前記他のセンサが水平面上に投影されたときの、前記センサの長手軸と、前記他のセンサの長手軸と、前記フェイスプレートの長手軸とによって、2つの鋭角を有する三角形が形成されるように、前記センサおよび前記他のセンサが配向される、ことを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記センサに前記フェイスプレートの前記長さにわたる他の平行移動をさせながら前記センサと前記フェイスプレートとの間の距離を計測する前記工程を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記センサの平行移動および前記センサの前記他の平行移動は、同時にまたは連続して実行される、ことを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 前記センサの前記平行移動は第1方向に行われ、前記他の平行移動は前記第1方向とは反対の第2方向に行われる、ことを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 前記センサは、前記平行移動の間は第1の向きを有し、前記他の平行移動の間は第2の向きを有し、前記水平面上に重ね合わされて投影されたときに、前記第1の向きにおける前記センサの長手軸と前記第2の向きにおける前記センサの長手軸とが、88°から92°の角度で交差する、ことを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 前記センサは、前記平行移動の間は第1の向きを有し、前記他の平行移動の間は第2の向きを有し、前記水平面上に重ね合わされて投影されたときに、前記第1の向きにおける前記センサの長手軸と、前記第2の向きにおける前記センサの長手軸と、前記フェイスプレートの長手軸とによって2つの鋭角を有する三角形が形成される、ことを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 前記フェイスプレートの前記長さにわたって前記センサを平行移動させる前、かつ、工程(a)または工程(b)の前に、
前記センサを前記成形可能材料のないフェイスプレートの前記長さにわたって平行移動させながら前記センサと成形可能材料のないフェイスプレートとの間の距離を計測する工程と、ここで、前記センサは、該センサの長手軸が前記成形可能材料のないフェイスプレートの長手軸に対して鋭角に延びるように配向され、
(c)前記他のセンサを前記成形可能材料のないフェイスプレートの前記長さにわたって平行移動させながら前記他のセンサと前記成形可能材料のないフェイスプレートとの間の距離を計測する工程、ここで、前記他のセンサは、該他のセンサの長手軸が前記成形可能材料のないフェイスプレートの長手軸に対して鈍角に延びるように配向され、および、
(d)前記成形可能材料のないフェイスプレートの前記長さにわたる前記センサの他の平行移動をさせながら前記センサと前記成形可能材料のないフェイスプレートとの間の距離を計測する工程、ここで、前記センサは、該センサの長手軸が前記成形可能材料のないフェイスプレートの長手軸に対して鈍角に延びるように配向され、
を含む群のうちから選択された工程と、を有し、
前記フェイスプレートの前記表面上に蓄積された成形可能材料の量が所定値より大きいかどうかの前記判定は、前記成形可能材料のないフェイスプレートについて計測された距離に更に基づいている、
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記センサおよび前記他のセンサは、前記フェイスプレートと対向するアップリケの表面に位置する、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記センサの前記平行移動、前記他のセンサの前記平行移動、および前記センサの前記他の平行移動は、前記アップリケを移動させることを含む、ことを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記蓄積された成形可能材料の量が所定値より大きいと判定されたときに、前記フェイスプレートの表面をクリーニングする工程を更に有する、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- フェイスプレートを含むディスペンサを検査するシステムであって、前記フェイスプレートは、
第1の端部と、
第2の端部と、
表面と、
前記第1の端部から前記第2の端部にわたって伸びる長さと、
前記長さに沿う長手軸と、を有し、
前記システムは、
少なくとも1つのセンサと、
1つ以上のプロセッサと、
命令を記憶するメモリと、
を含み、前記命令は、前記1つ以上のプロセッサによって実行される場合、
前記少なくとも1つのセンサのうちの1つのセンサを前記フェイスプレートの前記長さにわたって平行移動させながら該センサと前記フェイスプレートとの間の距離を計測する工程を実行するための命令を含み、ここで、前記センサは、該センサの長手軸が前記フェイスプレートの長手軸に対して鋭角に延びるように配向され、
前記命令は、更に、
(a)前記少なくとも1つのセンサのうちの他のセンサを前記フェイスプレートの前記長さにわたって平行移動させながら前記他のセンサと前記フェイスプレートとの間の距離を計測する工程と、ここで、前記他のセンサは、該他のセンサの長手軸が前記フェイスプレートの長手軸に対して鈍角に延びるように配向され、
(b)前記センサに前記フェイスプレートの前記長さにわたる他の平行移動をさせながら前記センサと前記フェイスプレートとの間の距離を計測する工程と、ここで、前記センサは、該センサの長手軸が前記フェイスプレートの長手軸に対して鈍角に延びるように配向され、
を含む群のうちから選択された工程と、
前記計測された距離に基づいて、前記フェイスプレートの表面上に蓄積された成形可能材料の量が所定値よりも大きいかどうかを判定する工程と、
を実行するための命令を含む、
ことを特徴とするシステム。 - 物品を製造する方法であって、
フェイスプレートを含むディスペンサをクリーニングする工程を有し、ここで、前記フェイスプレートは、第1の端部と、第2の端部と、表面と、前記第1の端部から前記第2の端部にわたって延びる長さと、前記長さに沿う長手軸とを有し、前記クリーニングする工程は、
センサを前記フェイスプレートの前記長さにわたって平行移動させながら前記センサと前記フェイスプレートとの間の距離を計測する工程を有し、ここで、前記センサは、該センサの長手軸が前記フェイスプレートの長手軸に対して鋭角に延びるように配向され、
前記クリーニングする工程は更に、
(a)他のセンサを前記フェイスプレートの前記長さにわたって平行移動させながら前記他のセンサと前記フェイスプレートとの間の距離を計測する工程と、ここで、前記他のセンサは、該他のセンサの長手軸が前記フェイスプレートの長手軸に対して鈍角に延びるように配向され、
(b)前記センサに前記フェイスプレートの前記長さにわたる他の平行移動をさせながら前記センサと前記フェイスプレートとの間の距離を計測する工程と、ここで、前記センサは、該センサの長手軸が前記フェイスプレートの長手軸に対して鈍角に延びるように配向され、
を含む群のうちから選択された工程と、
前記計測された距離に基づいて、前記フェイスプレートの表面上に蓄積された成形可能材料の量が所定値よりも大きいかどうかを判定する工程と、
前記蓄積された成形可能材料の量が所定値よりも大きいと判定されたときに、前記フェイスプレートの前記表面をクリーニングする工程と、
を含み、前記方法は更に、
前記ディスペンサを使用して前記成形可能材料の一部を基板の上にディスペンスする工程と、
前記基板の上にディスペンスされた前記成形可能材料のパターンまたは層を形成する工程と、
前記形成されたパターンまたは層を加工して前記物品を製造する工程と、
を有することを特徴とする方法。
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