JP2022094909A - 平坦化装置、平坦化方法、および物品製造方法 - Google Patents

平坦化装置、平坦化方法、および物品製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】スーパーストレートと基板との間のリアルタイム・レベリング制御の方法が提供される。【解決手段】スーパーストレートと前記基板との間の成形可能材料の平坦化のための総接触力と、複数の周辺軸の各々に沿った前記総接触力の力成分との関係を示す接触力モデルが特定される。前記平坦化を実行するために必要な設定点力が決定される。前記接触力モデルに基づいて各力成分が算出される。前記複数の周辺軸のうち対応する軸に沿って各力成分を加えることによって平坦化が実行される。前記接触力モデルは、前記スーパーストレートを保持するためのスーパーストレートチャックと、前記スーパーストレート、前記基板、および前記スーパーストレートと前記基板との間の成形可能材料のスタックと、の２つの接触面間の平行状態に基づいて特定される。【選択図】図１

Description

本開示は、基板処理に関し、より詳細には、半導体製造における表面の平坦化処理に関する。
平坦化技術は、半導体デバイスを製造する際に有用である。例えば、半導体デバイスを作製するための処理は、基板への材料の追加と基板からの材料の除去とを繰り返すことを含む。この処理は、不規則な高さばらつき（即ち、トポグラフィ）を有する層状基板を生成する可能性があり、より多くの層が追加されるにつれて、基板の高さばらつきが増大しうる。高さばらつきは、層状基板に更なる層を追加する能力に負の影響を及ぼす。これとは別に、半導体基板（例えば、シリコンウェハ）自体は、常に完全に平坦ではなく、初期の表面高さばらつき（即ち、トポグラフィ）を含みうる。この問題に対処する１つの方法は、積層ステップ間で基板を平坦化することである。種々のリソグラフィパターニング方法は、平面表面上のパターニングから利益を得る。ＡｒＦレーザベースのリソグラフィでは、平坦化は、焦点深度（ＤＯＦ）、臨界寸法（ＣＤ）、および臨界寸法均一性を改善する。極端紫外リソグラフィ（ＥＵＶ）では、平坦化は、フィーチャの配置およびＤＯＦを改善する。ナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）では、平坦化は、パターン転写後のフィーチャ充填およびＣＤ制御を改善する。
インクジェットベース適応平坦化（ＩＡＰ）と呼ばれることもある平坦化技術は、基板とスーパーストレートとの間に重合性材料の可変ドロップパターンを分配することを含み、当該ドロップパターンは、基板トポグラフィに依存して変化する。次いで、スーパーストレートは重合性材料と接触し、その後、材料が基板上で重合され、スーパーストレートが除去される。ＩＡＰ技術を含む平坦化技術の改良が、例えば、全てのウエハプロセスおよび半導体デバイス製造を改良するために望まれている。
スーパーストレートと基板とのリアルタイム・レベリング制御の方法が提供される。前記スーパーストレートと前記基板との間の成形可能材料の平坦化のための総接触力と、複数の周辺軸の各々に沿った前記総接触力の力成分との関係を示す接触力モデルが特定される。前記平坦化を実行するために必要な設定点力が決定される。前記接触力モデルに基づいて各力成分が算出される。前記複数の周辺軸のうち対応する軸に沿って各力成分を加えることによって平坦化が実行される。前記接触力モデルは、前記スーパーストレートを保持するためのスーパーストレートチャックと、前記スーパーストレート、前記基板、および前記スーパーストレートと前記基板との間の成形可能材料のスタックと、の２つの接触面間の平行状態に基づいて特定される。前記複数の周辺軸の各々は、平坦化ヘッドが基準平面に直交して移動する軸に対して平行な方向に延在されてもよい。前記複数の周辺軸の各々は、スーパーストレートチャックの中心から等距離にあり、且つ、前記スーパーストレート、前記基板および前記成形可能材料の前記スタックの周囲に均一に方位角方向に分布されてもよい。前記基準平面は、基板チャックの上面との平行度が１００ミリラジアン以内であってもよい。
上記の方法は、前記複数の周辺軸のうち第１軸に沿った複数の位置の各々で、前記複数の周辺軸の各々に沿ってアクチュエータにより生成される力を測定し、機械的コンプライアンス力および前記平行状態によって生じる校正バネ力に基づいて推定接触力を得るように、前記測定された力を調整する、ことによって前記総接触力の力成分を推定する工程を更に含んでもよい。また、校正バネ力は、平坦化を実行する前に推定されてもよい。例えば、平坦化が実行されているときに前記スタックが上方に配置される第１位置に、前記スーパーストレートチャックを含む平坦化ヘッドが移動される。前記平坦化ヘッドが前記第１位置に整定した後に、前記平坦化ヘッドの位置および印加制御力の情報が収集される。平坦化が実施されているときに前記スタックが下方に配置される第２位置に前記平坦化ヘッドが移動される。前記平坦化ヘッドが前記第２位置に整定した後に、前記平坦化ヘッドの位置および印加力の情報が収集される。次いで、前記平坦化ヘッドの上昇移動および下降移動から収集された前記位置および印加力の情報に基づいて前記バネ力が校正される。前記バネ力は、前記平坦化ヘッドを移動させる前に、前記平坦化ヘッドと前記基板を保持するための基板チャックとを互いに離れるように移動させることよって校正されてもよい。所定の期間にわたって前記推定接触力の複数の測定を収集して平均化することによって、前記複数の周辺軸の校正バネ力がリセットされてもよい。
平坦化処理中に基板とともにスーパーストレートをレベリングするための装置が提供される。当該装置は、力コントローラ、位置コントローラ、および力推定器を含む。当該力コントローラは、特定接触モデルに基づいて設定点力を調整するとともに、フィードバック法則および設定点力と前記平坦化処理を実行するために必要な推定力との差に基づいて位置コントローラの設定点位置を調整する。当該位置コントローラは、測定位置と前記力コントローラの出力に依存する設定点位置との差、および２つの接触面間の平行状態に関するフィードバック制御法則に基づいて、平坦化ヘッドに対する印加力を調整するように構成される。当該位置コントローラは、複数の周辺軸に沿った位置を測定するためのエンコーダから情報を受信し、前記複数の周辺軸に沿った力を加えるための複数のアクチュエータに制御情報を送信して前記平行状態を処理する。当該力推定器は、前記位置コントローラからの制御エフォート情報を受信し、設定点位置を入力として用いて接触力を推定するように校正バネ力と、前記平坦化処理のための総接触力と、接触力モデルを特定するように調整された接触点位置に基づいて座標の複数の周辺軸の各々に沿った前記総接触力の力成分との関係を示す情報を提供するように構成された接触力モデルと、を提供するように構成される。前記接触力モデルは、前記スーパーストレートを保持するためのスーパーストレートチャックと、前記スーパーストレート、前記基板、および前記スーパーストレートと前記基板との間の成形可能材料のスタックと、の２つの接触面間の平行状態に基づいて特定される。
当該装置は、前記平行状態を測定するために複数の初期接触位置を検出するように構成された増幅位置スケールを有するデジタルフィルタによって平滑化された接触曲線を回転させる増幅器を更に備えてもよい。前記位置コントローラは、前記スタックの回転に基づいて前記平行状態を測定するように更に構成されてもよい。
物品製造方法が提供される。当該方法では、基板上に成形可能材料が供給される。スーパーストレートとスーパーストレートおよび前記基板のスタックとの接触面間における接触面の近傍に近づくように平坦化ヘッドが移動される。前記スーパーストレートと前記基板との接触前に力オフセットがリセットされる。前記スーパーストレートと前記基板との間の成形可能材料の平坦化のための総接触力と、複数の周辺軸の各々に沿った前記総接触力の力成分との関係を示す接触力モデルが特定される。前記平坦化を実行するために必要な設定点力が決定される。前記接触力モデルに基づいて各力成分が算出される。前記複数の周辺軸のうち対応する軸に沿って各力成分を加えることによって平坦化が実行される。前記接触力モデルは、前記スーパーストレートを保持するためのスーパーストレートチャックと、前記スーパーストレートおよび前記基板のスタックと、の２つの接触面間の平行状態に基づいて特定される。前記複数の周辺軸の各々は、平坦化ヘッドが基準平面に直交して移動する軸に対して平行な方向に延在してもよい。前記複数の周辺軸の各々は、スーパーストレートチャックの中心から等距離にあり、且つ、前記スーパーストレート、前記基板および前記成形可能材料の前記スタックの周囲に均一に方位角方向に分布されてもよい。前記基準平面は、基板チャックの上面との平行度が１００ミリラジアン以内であってもよい。
前記総接触力は、前記複数の周辺軸のうち第１軸に沿った複数の位置の各々で、前記複数の周辺軸の各々に沿ってアクチュエータにより生成される力を測定し、機械的コンプライアンス力および前記平行状態によって生じる校正バネ力に基づいて推定接触力を得るように、前記測定された力を調整する、ことによって推定されてもよい。前記機械的コンプライアンス力はバネ力を含んでもよい。また、前記バネ力は、以下のステップによって、平坦化を実行する前に校正されてもよい。平坦化が実行されているときに前記スタックが上方に配置される第１位置に、前記スーパーストレートチャックを含む平坦化ヘッドが移動される。前記平坦化ヘッドが前記第１位置に整定した後に、前記平坦化ヘッドの位置および印加力の情報が収集される。平坦化が実施されているときに前記スタックが下方に配置される第２位置に前記平坦化ヘッドが移動される。前記平坦化ヘッドが前記第２位置に整定した後に、前記平坦化ヘッドの位置および印加力の情報が収集される。前記平坦化ヘッドの上昇移動および下降移動から収集された前記位置および印加力の情報に基づいて前記バネ力が校正される。所定の期間にわたって前記推定接触力の複数の測定を収集して平均化することによって、前記複数の周辺軸の校正する前記力オフセットがリセットされてもよい。前記平坦化ヘッドの前記変位軸に垂直な軸周りの前記スタックの回転に基づいて、２つの接触面間の前記平行状態が測定されてもよい。
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るのであろう。
本発明の特徴および利点が詳細に理解されうるように、本発明の実施形態のより具体的な説明は、添付の図面に示される実施形態を参照することによってなされうる。しかしながら、添付の図面は本発明の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、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見なされるべきではないことに留意されたい。
図１は、装置を示す図である。
図２Ａは、平坦化処理を示す。 図２Ｂは、平坦化処理を示す。 図２Ｃは、平坦化処理を示す。
図３は、スーパーストレートと基板との間の平行状態を測定し制御するための平面化制御システムの一例を示す。
図４は、図３に示される平坦化ヘッド制御システムの分解図である。
図５は、ハイブリッド力－位置制御方式を用いて推定された力に基づいてレベリング状態を測定して制御するための制御システムの概略図である。
図６は、接触力に基づいてレベリング状態を制御するためのレイアウトを示す。
図７は、バネ力校正結果のグラフの一例を示す。
図８は、平坦化のためのリアルタイム・レベリング制御のための接触モデルを特定する方法を示す。
図９は、平行状態を測定し、接触力モデルを特定するために使用される接触力曲線を示す。
図１０は、所与のＺ位置における３つの軸に沿った平滑化および変換された接触力曲線のグラフを示す。
図１１は、レベル状態を測定するための方法を示す。
図１２は、平滑化および変換された接触力曲線を有する検出された初期接触位置のグラフを示す。
図１３は、平坦化のためのリアルタイム・レベリング制御の方法を示す。
図面全体を通して、別段の記載がない限り、同じ参照符号および文字は、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、説明に役立つ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精神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うことができることが意図される。
平坦化システム
図１は、特に、基板１０２、例えばウエハ上の膜を平坦化または成形するために使用されうる装置１００を示す。基板１０２は、基板チャック１０４に結合されてもよい。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ってもよいが、これらに限定されない。
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てもよい。基板位置決めステージ１０６は、ｘ、ｙ、ｚ、θ、ψ、およびφ軸のうち１または複数に沿った並進および／または回転運動を提供することができる。また、基板位置決めステージ１０６、基板１０２、及び基板チャック１０４は、ベース（図示せず）上に位置決めされてもよい。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から離間して配置されているのは、基板１０２に対面する作用面１１２を有するスーパーストレート１０８（superstrate）である。スーパーストレート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が、これらに限定されない材料から形成されてもよい。一実施形態では、スーパーストレートは、ＵＶ光に対して容易に透明である。表面１１２は、一般に、基板１０２の表面と同じ面積サイズであるか、またはわずかに小さい。スーパーストレート１０８の表面１１２は、平坦接触面を含むことができる。別の実施形態では、接触面１１２は、基板１０２上に形成されるパターンの基礎を形成する任意のオリジナルパターンを定義するフィーチャを含むことができる。別の実施形態では、スーパーストレート１０８は基板１０２より小さくてもよく、平坦化プロセスはステップアンドリピート方式で実行される。
スーパーストレート１０８は、スーパーストレートチャック１１８に連結されていてもよく、または保持されていてもよい。スーパーストレートチャック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ってもよいが、これらに限定されない。スーパーストレートチャック１１８は、スーパーストレート１０８を横切って変化する応力、圧力、および／または歪みをスーパーストレート１０８に加えるように構成されうる。一実施形態では、スーパーストレートチャックは、ＵＶ光に対して容易に透明であってもよい。スーパーストレートチャック１１８は、ゾーンベースの（区画に基づいた）真空チャック、アクチュエータアレイ、圧力ブラダ（pressure bladder）等のシステムを含むことができ、これはスーパーストレート１０８の裏面に圧力差を加えてスーパーストレートを曲げるおよび変形させることができる。一実施形態では、スーパーストレートチャック１１８は、圧力差をスーパーストレートの裏面に加えることができるゾーンベースの真空チャックを含み、本明細書にさらに詳述するようにスーパーストレートを曲げるおよび変形させる。
スーパーストレートチャック１１８は、位置決めシステムの一部であるヘッド１２０（平坦化ヘッド、インプリントヘッド、または成形ヘッドとしても知られる）に連結されうる。ヘッド１２０は、ブリッジ（図示せず）に移動可能に連結されてもよい。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、ナットおよびネジモータなどの１または複数のアクチュエータを含んでもよく、これらは少なくともｚ軸方向、および潜在的な他の方向（例えば、ｘ、ｙ、θ、ψ、およびφ軸）に基板１０２に対してスーパーストレートチャック１１８を移動させるように構成される。例えば、ヘッド１２０は、第１のｚ軸ｚ１に沿って移動する第１のｚ軸に沿って移動する第１のアクチュエータと、第２のｚ軸ｚ２に沿って移動する第２のｚ軸に沿って移動する第２のアクチュエータと、第３のｚ軸ｚ３に沿って移動する第３のアクチュエータとを含むことができる。全てのアクチュエータが複数の軸に沿って同じ距離だけスーパーストレートを変位させると、スーパーストレートは傾いたり傾斜したりしない。アクチュエータが各軸に沿って不均一な量の変位を生じる場合、スーパーストレートの傾きおよび傾斜を調整することができる。アクチュエータのそれぞれの端点と交差する移動体平面が存在し、この傾きおよび傾斜は、複数の周辺軸に沿ったアクチュエータの位置に応じて変化する。複数の周辺軸は、スーパーストレートチャック１１８の中心から等距離であってもよい。複数の周辺軸は、ヘッド１２０の周囲、およびスーパーストレート１０８、基板１０２および成形可能材料１２４のスタック（積層体）の周囲に均一に方位角方向に分布させることができる。移動体平面は、スーパーストレートチャック１１８のチャッキング面と平行であってもよい。作業面１１２は、移動体平面に対しても平行である。複数の周辺軸の各々は、基準平面に直交する軸に対して平行に、または方位角方向に延在してもよい。
装置１００は、流体ディスペンサ１２２をさらに備えうる。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てもよい。一実施形態では、流体ディスペンサ１２２およびヘッド１２０は、すべての位置決め構成要素のうち１または複数を共有する。代替の実施形態では、流体ディスペンサ１２２およびヘッドは互いに独立して移動する。流体ディスペンサ１２２は、液体の成形可能材料１２４（例えば、光硬化性重合可能材料）の液滴を基板１０２上に堆積させるために使用されてもよく、堆積される材料の体積は、基板１０２の領域にわたって、そのトポグラフィプロファイルに少なくとも部分的に基づいて変化する。異なる流体ディスペンサ１２２は、成形可能材料１２４を分配するための異なる技術を使用してもよい。成形可能材料１２４が噴射可能である場合、インクジェット型のディスペンサが、成形可能材料を分配するために使用されうる。例えば、サーマルインクジェッティング、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ティング、バルブジェット、および圧電インクジェッティングは、噴射可能な液体を分配するための一般的な技術である。
装置１００は、露光経路１２８に沿って化学線エネルギ、例えばＵＶ放射を方向付ける放射源１２６を含む硬化システムをさらに備える。ヘッド１２０および基板位置決め状態１０６は、露光経路１２８と重ね合わせてスーパーストレート１０８および基板１０２を位置決めするように構成されうる。放射源１２６は、スーパーストレート１０８が成形可能材料１２８に接触した後、露光経路１２８に沿って化学線エネルギを送る。図１は、スーパーストレート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を示す。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る。当業者であれば、スーパーストレート１０８が成形可能材料１２４と接触したときに、露光経路１２８が実質的に変化しないことを理解するであろう。
装置１００は、平坦化処理中にスーパーストレート１０８が成形可能材料１２４に接触するときの成形可能材料１２４の拡がりを見るように配置されたカメラ１３６をさらに備える。図１は、フィールドカメラの画像フィールドの光軸１３８を示している。図１に示されるように、装置１００は、カメラ１３６によって検出される光に化学線を結合する１または複数の光学部品（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、ミラー等）を含むことができる。カメラ１３６は、スーパーストレート１０８の下で且つ形成可能材料１２４に接触している領域と、スーパーストレート１０８の下であるが成形可能材料１２４に接触していない領域との間のコントラストを示す波長で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または複数を含みうる。カメラ１３６は、スーパーストレート１０８の下の成形可能材料１２４の拡がり、および／または硬化した成形可能材料１２４からのスーパーストレート１０８の分離の画像を提供するように構成されてもよい。また、カメラ１３６は、形成可能材料１２４が表面１１２と基板表面との間のギャップの間に拡がるにつれて変化する干渉縞を測定するように構成されてもよい。
装置１００は、基板チャック１０４、基板位置決めステージ１０６、スーパーストレートチャック１１８、ヘッド１２０、流体ディスペンサ１２２、放射源１２６、および／またはカメラ１３６などの１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または複数のプロセッサ１４０（コントローラ）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、非一時的コンピュータメモリ１４２に記憶されたコンピュータ可読プログラム内の命令に基づいて動作することができる。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または複数であり得るか、またはそれらを含みうる。プロセッサ１４０は、専用のコントローラであってもよく、またはコントローラに適用された汎用のコンピューティングデバイスであってもよい。一時的でないコンピュータ可読メモリの例は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＤ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ－Ｒａｙ、ハードドライブ、ネットワークアタッチトストレージ（ＮＡＳ）、イントラネット接続された非一時的コンピュータ可読ストレージデバイス、およびインターネット接続された非一時的コンピュータ可読ストレージデバイスを含むが、これらに限定されない。
動作中、平坦化ヘッド１２０、基板位置決めステージ１０６、またはその両方は、スーパーストレート１０８と基板１０２との間の距離を変化させて、成形可能材料１２４で満たされる所望の空間（３次元での有界な物理的拡がり）を規定する。例えば、ヘッド１２０は、本明細書でさらに詳述するように、スーパーストレートが成形可能材料１２４の液滴に接触して液滴を拡げるように、基板に向かって移動され、スーパーストレート１０８に力を加えることができる。
平坦化プロセス
平坦化プロセスは、図２Ａ－２Ｃに概略的に示されるステップを含む。図２Ａに示されるように、成形可能材料１２４は、液滴の形状で基板１０２上に分配される。前述したように、基板表面は、幾つかのトポグラフィを有し、それは、以前の処理操作に基づいて既知であってもよいし、またはZygo NewView 8200のような光学干渉効果に基づくプロファイルメータ、ＡＦＭ、ＳＥＭ、または光学表面プロファイラを使用して測定されてもよい。堆積された成形可能材料１２４の局所体積密度は、基板トポグラフィに応じて変化する。次いで、スーパーストレート１０８は、成形可能材料１２４と接触するように配置される。別の実施形態では、スーパーストレート１０８はまた、トポグラフィを有し、平坦化プロセスはまた、成形可能材料内にフィーチャを形成することを含む。
図２Ｂは、スーパーストレート１０８が成形可能材料１２４と完全に接触した後であるが、重合プロセスが開始する前の接触後ステップを示す。スーパーストレート１０８が成形可能材料１２４に接触すると、液滴は結合して、スーパーストレート１０８と基板１０２との間の空間を満たす成形可能材料の膜１４４を形成する。好ましくは、充填プロセスは、非充填欠陥を最小限に抑えるために、スーパーストレート１０８と基板１０２との間に空気または気泡が捕捉されることなく、均一な方法で行われる。重合プロセスまたは成形可能材料１２４の硬化は、化学線（例えば、ＵＶ線）で開始されてもよい。例えば、図１の放射源１２６は、成形可能材料の膜１４４を硬化、固化、および／または架橋させ、基板１０２上に硬化した平坦化層１４６を画定する化学線を提供しうる。あるいは、成形可能材料の膜１４４の硬化はまた、熱、圧力、化学反応、他の種類の放射線、またはこれらの任意の組合せを使用することによって開始されてもよい。一旦硬化されると、平坦化層１４６が形成され、スーパーストレート１０８は、そこから分離されうる。図２Ｃは、スーパーストレート１０８の分離後における基板１０２上の硬化した平坦化層１４６を示す。
スーパーストレート１０８の接触表面がパターンフィーチャを含む代替の実施形態では、上述したのと同様のプロセスを、基板１０２上にパターン化層を形成するために実行することができる（例えば、「ウエハ全体」パターニング）。全ウエハ処理は、生物学的または光学デバイス製造と同様に半導体デバイス製造において有用である。このような全ウエハ処理はさらに、局所的な膜厚を所望の局所的な膜厚の機能として調整することができるように適合されうる。
平坦化拡がりの間、スーパーストレートの曲げ曲率は、平坦化スループットに影響を及ぼす可能性があり、成形可能材料の接触線移動速度は残膜厚（ＲＬＴ）の均一性に影響を及ぼす可能性がある。平坦化拡がりは、成形可能材料１２４が毛管作用およびスーパーストレート１０８の曲率によって拡がって未硬化の平坦化膜を形成する期間である。スーパーストレート１０８が基板１０２上の成形可能材料１２４と接触する前に、スーパーストレート１０８を曲げるように中間ゾーン１１８Ｍで圧力が加えられ、その後、作用面１１２が基板１０２に向かって移動されうる。スーパーストレートは、基板の中心から基板１０２上の成形可能材料１２４に接触し始め、次いで、接触力、および中間ゾーン１１８Ｍに加えられる圧力を制御するなどの多変数制御を使用することによって、接触線が基板のエッジに滑らかに移動しうる。平坦化拡がりの端部では、スーパーストレート１０８が基板全体にわたって成形可能材料１２４と接触し、スーパーストレートは基板の形状に適合する。
スーパーストレートを基板でチャッキングおよび再チャッキングしている間において、スーパーストレートと基板との間のレベリングは、平坦化プロセスのための重要な要件の１つである。平行状態は、多くの場合、拡散スループットに影響を及ぼす。スーパーストレート、基板、およびスーパーストレートと基板との間に挟まれた硬化した成形可能材料のスタック（積層体）を再チャッキングしている間、真空圧力は、スーパーストレートのエッジに沿って分離クラックを発生させたり、またはプッシュピンによって発生した初期クラックをスーパーストレートのエッジに伝播させたりするように、スーパーストレートを曲げうる。曲げモーメントは、スーパーストレートと基板との接触面間の平行状態に敏感な、スタックとスーパーストレートチャックとの間のギャップによって引き起こされる漏れによって著しく減少しうる。従って、チャッキング接触条件は、主に、スタックのチャッキング面とスーパーストレートチャックとの間のギャップ（間隔）に依存し、これは、特にチャッキング面のエッジにおいて、チャッキング面間の相対的な位置および方向、即ちレベリングオフセットによって決定されうる。
スーパーストレート基板レベリングシステム
図３は、レベリングオフセットを測定し、制御するためのシステムを示す。このシステムは、上向きと下向きの非接触センサを用いてテンプレート（スーパーストレート）と基板との接触面の傾斜の測定結果に基づいて、レベリングオフセットを計算および調整することができ、レベリングオフセットを調整するように表面傾斜を整合させる。しかしながら、レベリング精度は、依然として、テンプレートおよび基板の表面の平坦性、ステージ垂直誤差動作、サンプリング点、センサ精度、および他の特徴によって制限されうる。さらに、測定時間は、サンプリング点および表面積の数が増加することにつれて急速に増加し、これは、スループットに重大な影響を及ぼす可能性がある。
図３に示されるように、リアルタイム・レベリング測定制御システムは、固定体１および移動体３を含む平坦化ヘッドを含む。固定体１および移動体３は、重量補償バネ・フレクシャ１６によって互いに連結されている。平坦化ヘッドの移動体３の移動は、位置センサ２によって検出さおよび測定され、移動体３の移動は、位置センサ２の測定結果に基づいて、複数のｚ軸（ｚ１、ｚ２、およびｚ３）、重量補償バネ・フレクシャ１６に沿ってスーパーストレートを移動させるアクチュエータを介して制御されうる。平坦化ヘッドはさらに、スーパーストレート５を保持するためのスーパーストレートチャック１７を含み、スーパーストレートチャックは、平面であってもよいし、または基板１４の基板上に形成された成形可能材料に転写されるパターンを含んでもよい。基板１４は、ＸＹθステージ上に取り付けられうる基板チャック７で保持される。ＸＹθステージは、機械的コンプライアント部材８を介して基板１４を支持および制御するθステージ９と、機械的コンプライアント部材８と空気ベアリング部材１０の両方を介してθステージ９に接続されたＹステージ１３と、空気ベアリング部材１０を介してＸステージ１１に接続されたＹステージ１３とを含む。Ｘステージ１１およびＹステージ１３の両方は、空気ベアリング部材１０を介して花崗岩テーブル１２上に配置されている。スーパーストレート５の本体は、３０ミクロン～２０００ミクロンの範囲の厚さを有することができる。一実施形態では、基板１４およびスーパーストレート５は、３００ｍｍの直径を有することができる。基板１４およびスーパーストレート５の各々は、３００ｍｍ～６００ｍｍの直径を有することができる。あるいは、基板１４およびスーパーストレート５の直径は、３００ｍｍ～４５０ｍｍの間であってもよい。別の実施形態では、基板１４およびスーパーストレート５の直径は、４５０ｍｍ～６００ｍｍの間であってもよい。
チャッキングおよびアンチャッキングの間、スーパーストレートチャック１７は、上下に移動され、基準平面、例えばＸ軸およびＹ軸によって画定される平面を中心に揺動されてもよい。スーパーストレートチャック１７の移動は、平坦化ヘッドの移動体３の接触面に取り付けられた下向き変位センサ４と、基板チャック７の凹状の周辺領域に取り付けられた上向き変位センサ６とによって検出および測定されうる。図４は、図３に示されるリアルタイム・レベリング測定制御システムの分解図である。複数の平行軸に沿った平坦化ヘッドの移動体３の位置を検知するための複数のエンコーダ１５が、平坦化ヘッドの周囲に設置されている。エンコーダ１５の各々は、移動体３の周囲に取り付けられたエンコーダスケール１８と、固定体１の周囲に設けられたエンコーダセンサヘッド１９とを含みうる。このシステムは、平面化を行うために複数の平行軸に沿って力を発生するための複数のアクチュエータを含む。アクチュエータの各々は、磁石２０およびボイスコイル２１を含んでもよい。アクチュエータによって生成される接触力は、ボイスコイル２１を流れる電流の流れに基づいて測定されうるか、またはプロセッサ１４０または位置コントローラによってアクチュエータに送られる制御エフォート情報に基づいて決定されうる。フレクシャ１６は、動作をガイドして固定体１と移動体３との間にコンプライアンスを与えるため、固定体１および移動体３の表面に設置されうる。複数の周辺軸は、平面化ヘッドが基準平面に対して直交して移動する軸に対して平行な方向に延在してもよい。基準平面は、アクチュエータの各々に関連するフレクシャ１６の各々のベアリング点によって画定されてもよい。基準平面は、基板チャックの上面に対して実質的に平行であってもよい。実質的に平行とは、１００ミリラジアン以内の平行度でありうる。
接触力の推定
少なくともスーパーストレートおよび基板を含むスタック全体のコンプライアンスが機械的コンプライアンスおよび空気ベアリングを含むため、スーパーストレート５と基板１４との間の推定接触力は、コンプライアンスおよびスーパーストレート５と基板１４との間のレベリング（平行状態）に依存する。ハイブリッド力－位置制御方式を用いて推定された力に基づいてレベリングオフセットを測定および制御する力に基づくレベリング制御システムが図５に示されている。ハイブリッド制御システムは、力コントローラ４１および位置コントローラ４２を含む。図５に示されるように、基板上での成形可能材料の拡散を実行するために必要な設定点力Ｆsept（ｓ）は力コントローラ４１に入力される。ここで、ｓは複素変数であり、Ｆsept（ｓ）は設定点力の値の時系列のラプラス変換を表す。設定点力Ｆsept（ｓ）は、図４に示されるように、ボイスコイル２１を流れる電流の関数（線形関数、非線形関数、または校正テーブルを介して）であってもよい。ＦFB（ｓ）は、フィードバック制御法則、および設定点力と位置コントローラ４２の設定点位置入力である推定接触力との差分に基づいて、位置コントローラ４２への出力を生成する。フィードバック制御法則は、１または複数の入力に基づいて出力を決定するために位置コントローラによって使用される数学的式またはルックアップテーブルである。制御法則は、現在の入力、過去の入力、および予測される将来の入力を考慮に入れてもよい。ＰFB（ｓ）は、フィードバック制御法則、およびエンコーダによって測定された位置と力コントローラ４１から得られた設定点位置Ｐsept（ｓ）との差異に基づいて、平坦化ヘッドに印加される力を生成する。また、設定点位置Ｐsept（ｓ）は、エンコーダ４４、例えば図４に示されるようなエンコーダスケール１８およびエンコーダセンサヘッド１９を含むエンコーダからフィードバックされる（例えば、スーパーストレートチャックと、スーパーストレートおよび基板のスタックとの）２つの接触面間の平行状態を回復および／または維持する位置オフセットによって調整することができる。再チャッキング中、２つの接触面は、スーパーストレートの裏面と接触するスーパーストレートチャックのチャッキング面と、スーパーストレート１０８、硬化平坦化層１４６、および基板１０２を含むスタック上の作業面に対向するスーパーストレートの裏面とを含みうる。成形可能材料を硬化させる前では、２つの接触面は、スーパーストレート１０８の作業面１１２と、成形可能材料１２４が堆積された基板１０２の表面とを含みうる。また、力推定器４３の出力は、接触モデル４６を特定するために使用され、リアルタイムのレベリング制御および測定を実行するように、各軸に沿った接触力のリアルタイム調整を可能にする。設定点力ＦFB（ｓ）は、接触モデル４６および力推定器４３からのフィードバックの両方からの情報に基づいて調整される。
接触力およびリセット力のオフセット方式を推定するため、複数の周辺軸（ｚｉ）に沿った平坦化ヘッドの所与の高さ位置Ｚでの接触力は以下のように推定されうる。
Figure 2022094909000002
ここで、Ｚは、スーパーストレート、硬化した成形可能材料、および基板のスタックに対する平坦化ヘッドの変位方向または変位軸（Ｚ軸）に沿った平坦化ヘッドの高さである；
ｚｉは、Ｚ軸に対して実質的に平行に伸び、且つスタックの周辺位置と交差する軸である；
ｉは、各周辺ｚ軸のインデックス（指標）を示す；
Ｆｍ（ｚｉ）は、所与の位置ｚｉおよび平坦化ヘッドの高さＺでの推定力を示す；
ＦＩ（ｚｉ）は、各ボイスコイルから生成される力を表し、外乱を受ける各ｚ軸の所与の位置におけるボイスコイルの１つを流れる電流の（それに比例する）関数である；
Ｆcal（ｚｉ）は、各ｚ軸の所与の位置ｚｉでのバネ力を示す。
Ｆoffset（ｚｉ）は、定常時の外乱を補償するための各ｚ軸の力オフセットを示す。バネ力Ｆcal（ｚｉ）およびオフセット力Ｆoffset（ｚｉ）は、スーパーストレートと基板との間に接触がない場合にゼロになる接触力の定義に基づいて校正およびリセットされる。力オフセットは、ツール制御システムの開始時にゼロに設定される準静的外乱を処理するためにコンピュータメモリに記憶される。各力は、各ｚ軸に対して１つの要素を有するセットである。例えば、３つの周辺ｚ軸がある場合、各力に関連する３つの要素があり、３つの周辺ｚ軸のそれぞれに１つずつある。
バネ力Ｆcal（ｚｉ）は、静的または動的に校正されうる。バネ力を静的に較正するために、平坦化ヘッド、即ち平坦化ヘッドは、例えば、平坦化上昇平面の約０．３ｍｍ上の位置に移動されうる。平坦化上昇平面は、平坦化平面の０．１～１０ｍｍ上の位置であり、例えば、分配または基板の搬入の間、他の操作の安全のために、平坦化の前に作業面１１２が保持される位置である。３つの周辺軸に沿った位置情報および制御情報（制御のために加えられる力の情報）は、平坦化ヘッドが整定するまで収集される。制御情報は、ＦＩ（ｚｉ）を表す。制御情報は、各ボイスコイルに供給される電流（測定または指示される）に等しいか、それに比例するか、またはその関数とすることができる。平坦化ヘッドの運動減衰状態に応じて、平坦化ヘッドが整定するまでの整定時間は、作業面の加速または減速がもはや存在しない限り、０．００１～１０秒でありうる。次いで、平坦化ヘッドは、構成されたステップ、例えば０．０２５ｍｍで測定位置まで下方に移動される。次いで、エンコーダ４４によって示されるように平坦化ヘッドが測定位置で平行状態に制定された後に、制御情報が集められる。制御情報の移動および収集は、平坦化平面の約０．３ｍｍ下の位置に到達するまで繰り返される。バネ力Ｆcal（ｚｉ）の校正サンプル結果は、図７に示されるように図示される。バネ力を動的に校正するため、平坦化ヘッドを、平坦化上昇平面から０．３ｍｍ上の位置に移動させ、その後、測定への加速の影響を最小限に抑えるように、平坦化平面から約０．３ｍｍ下の位置に一定の低速、例えば０．１ｍｍ／秒で移動させる。３つの周辺軸に沿った平坦化ヘッドの位置情報および制御情報は、移動中に収集され、バネ力を動的に校正するために使用される。バネ力Ｆcal（ｚｉ）は、作業面１１２が他の表面に決して接触しないそのような方法で校正される。接触は、例えば、基板チャック１０４を作業面１１２に対して下げることによって、または基板チャック１０４を作業面１１２から離れるように並進移動させることによって、防止されてもよい。
動的または準性的な外乱があり、且つ、スーパーストレートと基板とが互いに接触していない場合、位置ｚｉでの推定力Ｆｍ（Ｚｉ）はもはやゼロではなくなる。力オフセットは、力Ｆｍ（ｚｉ）がゼロに等しくなるように更新される。
Figure 2022094909000003
ここで、更新された力オフセットＦoffset_update（ｚｉ）は、以前の力オフセットＦoffset（ｚｉ）を更新する。測定ノイズを平滑化するため、約１００の測定された力の値Ｆｍ（ｚｉ）は、測定ノイズを平滑化するように数ミリ秒にわたって収集されうる。
スーパーストレートと基板との間のレベリング状態（平行状態）を決定するため、図４に示されるように、ＲｘおよびＲｙによって記述される移動体３と作動面１１２との先端傾斜が位置コントローラ４２によって使用されること、および、図６に示されるように、Ｚ位置における移動体３および作動面１１２のそれぞれの先端傾斜ＲｘおよびＲｙが３つの周辺Ｚ軸位置制御システムによって測定および制御されることを理解することも有益である。図４および図６の両方を参照すると、センサ位置ｚ１、ｚ２、およびｚ３に近い位置にある３つのアクチュエータは、平坦化の間では作動面１１２に、再チャッキングの間ではスーパーストレート、成形可能材料およびウエハ（基板）のスタックに移送される移動体に加えられる力Ｆ１、Ｆ２、およびＦ３を発生する。接触力は、バネ力を差し引いて、平面化モジュール環境から発生する準静的な外乱をリセットした後に検出されうる。ｘｙ平面におけるスーパーストレートチャックの中心のＺ位置、および、移動体３と固定体１との相対回転ＲｘおよびＲｙは、以下のように表されうる。
Figure 2022094909000004
ｘＳｉ＝ｒＳｃｏｓθｉ，ｙＳｉ＝ｒＳｓｉｎθｉ，ｉ＝１，２，３，ここで、
ｚｉは、位置センサによって測定されたｚ軸に沿った位置を示し、
ｒＳは、センサから基板の中心までの半径方向距離を示す。
理論的には、スーパーストレートおよび基板の２つの接触面が互いに完全に平行である場合、アクチュエータの各々が発生する力から推定される３つの接触力は同一であるべきである。接触力の差に基づく平行状態に対する測定感度は基板半径に比例する。したがって、当該感度は、基板エッジから各アクチュエータの中心までの半径方向距離を、例えば、空間制限に起因する約７０ｍｍに減少させることによって増加させることができる。平坦化ツールでは、２つの接触面が正確に平行であっても、図７に示されるように３つの力は異なる。接触力は、アクチュエータの位置、位置センサまたはエンコーダの位置、２つの接触面の平坦性、および平坦化モジュール全体のコンプライアンスに依存する。正確な接触力モデルは、力制御に基づくレベリング制御精度を向上させることができる。スーパーストレートチャックの上面、および、スーパーストレートと基板チャック上にチャックされた基板とのスタックは、スーパーストレートおよび基板の平坦性によって生じる影響を最小限に抑えるための接触モデル、並びに、基板およびスーパーストレートの自由状態における形状を特定するために使用されうる。スーパーストレートおよび基板は、いずれも、それらの間に挟まれた成形可能材料１２４と接触して、平坦化プロセスのための同じ条件でスーパーストレートと基板との接触表面の平坦性からの影響を最小限に抑える。
図８は、図４に示されるように、ハイブリッド制御システムを用いて接触モデルを特定するプロセスを示している。ステップＳ８０１では、平坦化ヘッドが、スーパーストレートチャックとスーパーストレート１０８、成形可能材料１２４、および基板１０２のスタックと間の接触面の近傍に、接触せずに近づくように移動される。ステップＳ８０２では、スーパーストレートチャックが、スタックに接触するように約０．０１～０．１ｍｍ／ｓｅｃの速度でスムーズに移動される。ステップＳ８０２における移動中に、Ｆｉ（ｚｉ)(ｉ＝１，２，３）の接触力曲線が測定される（ステップＳ８０３）。ステップＳ８０４では、スーパーストレートおよび基板の２つの接触面の間の平行状態が、３つの軸のそれぞれの初期接触位置に基づいて測定される。接触力曲線Ｆｉ（ｚｉ）によれば、例えば、図９に示されるような曲線、各軸に沿った接触力Ｆｉ（ｚｉ）は、接触面間に接触がない場合にゼロである。平坦化ヘッドをスタックに向かって連続的に移動させると、接触力は徐々に増加する。接触力分布は、接触面間の平行状態と接触後のコンプライアンスとに依存する。２つの接触面が互いに平行である場合、３つの軸に沿った初期接触位置は同じであるべきであり、コンプライアンス差からの影響はない。したがって、初期接触位置は、例えば、図４に示されるように、位置コントローラ４２によって平行状態を測定するために使用されうる。測定精度は、初期接触位置の検出の精度に依存し、これは、後述する図１０に示されるようなステップによって特定されうる。測定された平行条件は、接触位置の差が所定のレベル内、例えば０．０００１ｍｍ～０．００１ｍｍより小さい場合、ステップＳ８０５が実行される。そうでなければ、ステップＳ８０６およびＳ８０７が実行される。ステップＳ８０６では、レベリングオフセットＲｘおよびＲｙが、上記の式（３）を用いて接点位置の差に基づいて調整される。次いで、ステップＳ８０７では、平坦化ヘッドが近接面に戻るように移動されて、処理がステップＳ８０１に戻る。
ステップＳ８０４において接触位置の差が所定のレベル（高さ）から外れている場合、ステップＳ８０５が、２つの接触面を平行にした後でステップＳ８０２およびＳ８０３で得られた接触力曲線を用いて実行され、各周辺ｚ軸に関連する各接触力についての測定ノイズからの影響を最小限に抑えるように最小二乗法により解かれた区分的３次多項式係数ａi,j、ｂi,j、ｃi,j、ｄi,jを用いて接触力をモデル化する。区分的３次多項式は、ｚ座標軸を基準とした１次微分と２次微分を横切って連続的である必要がある。
Figure 2022094909000005
これは、以下を満たす。
Figure 2022094909000006
ここで、位置ｚi,jは、区分関数の断片が接続するｉ番目のｚ軸に沿ったｊ番目の位置を示す。次いで、接触力曲線Ｆｉ（ｚ）、例えば図１０に示されるような曲線は、所望の総接触力、即ち各軸に沿った力の合計を有するコンプライアンスによって生じる、各軸に沿った力分布を入力としてモデル化するために使用される。
図１１は、図８に示されるようにステップＳ８０４で初期接触位置を測定するための処理を示す。ステップＳ１１０１では、接触力曲線が、デジタルフィルタによって平滑化される。一実施形態では、フィルタ係数は、線形最小二乗法によって、隣接するデータ点の連続するサブセットを低次多項式でフィッティングすることによって得られうる。Ｓ１１０２では、位置スケールが、係数Ｓｃで拡大または増幅され、接触力曲線が、以下の式のような座標変換によって反時計回りに角度θで回転される。
Figure 2022094909000007
ステップＳ１１０３では、初期位置が、図１２に示すように、変換された接触力曲線における最大力の位置によって求められうる。次いで、ステップＳ１１０４で座標変換を逆にすることによって初期接触位置が求められうる。
図１０に示す接触力モデルは、設定点力Ｆseptが３軸に沿ってどのように分布しているかの情報を提供する。各軸に沿って分布する力を調整することにより、成形可能材料の拡散中のリアルタイム・レベリング制御を達成することができる。図１３は、拡散中のリアルタイム・レベリング制御のための方法の処理を示す。ステップＳ１３０１では、平坦化ヘッド１２０が、スーパーストレートチャックとスーパーストレートおよび基板のスタックとの間の接触面の近傍に近づくように移動される。ステップＳ１３０２では、スーパーストレートと基板との間に接触がない場合に、力オフセットがリセットされる。Ｓ１３０３では、図１０に示されるように特定された接触モデルに基づいて設定点力Ｆseptが動的に調整される。より具体的には、必要な総設定点力に基づいて、３軸のそれぞれに沿った設定点力がスプライン補間により算出されうる。ステップＳ１３０４では、スーパーストレートが、力追跡フィードバック制御の下において滑らかに基板に接触される。作業面１２２を成形可能材料１２４に接触させた後、基板１０２に対する作業面１２２の平行状態からの偏差が、接触モデルに基づいて決定されうる。次いで、この情報は、成形可能材料が硬化されたときに平行状態が達成されるように、成形可能材料がスーパーストレート１０８の下に拡がっている間に、基板１０２に対する作業面１２２の平行状態を向上させるために使用されうる。
様々な態様のさらなる修正および代替実施形態は、この説明を考慮すれば当業者には明らかであろう。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、実施形態の例として解釈されるべきであることが理解されるべきである。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るのであろう。

Claims (19)

  1. スーパーストレートと基板とのレベリング制御の方法であって
    前記スーパーストレートと前記基板との間の成形可能材料の平坦化のための総接触力と、複数の周辺軸の各々に沿った前記総接触力の力成分との関係を示す接触力モデルを特定する工程と、
    前記平坦化を実行するために必要な設定点力を決定する工程と、
    前記接触力モデルに基づいて各力成分を算出する工程と、
    前記複数の周辺軸のうち対応する軸に沿って各力成分を加えることによって平坦化を実行する工程と、
    を含み、
    前記接触力モデルは、
    前記スーパーストレートを保持するためのスーパーストレートチャックと、
    前記スーパーストレート、前記基板、および前記スーパーストレートと前記基板との間の成形可能材料のスタックと、
    の２つの接触面間の平行状態に基づいて特定される、ことを特徴とする方法。
  2. 前記複数の周辺軸の各々は、平坦化ヘッドが基準平面に直交して移動する軸に対して平行な方向に延在する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記複数の周辺軸の各々は、スーパーストレートチャックの中心から等距離にあり、且つ、前記スーパーストレート、前記基板および前記成形可能材料の前記スタックの周囲に均一に方位角方向に分布される、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 前記基準平面は、基板チャックの上面との平行度が１００ミリラジアン以内である、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  5. 前記総接触力の力成分を、
    前記複数の周辺軸のうち第１軸に沿った複数の位置の各々で、前記複数の周辺軸の各々に沿ってアクチュエータにより生成される力を測定し、
    機械的コンプライアンス力および前記平行状態によって生じる校正バネ力に基づいて推定接触力を得るように、前記測定された力を調整する、
    ことによって推定する工程を更に含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  6. 前記機械的コンプライアンス力はバネ力を含む、ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
  7. 前記校正バネ力を、平坦化を実行する前に、
    平坦化が実行されているときに前記スタックが上方に配置される第１位置に、前記スーパーストレートチャックを含む平坦化ヘッドを移動させ、
    前記平坦化ヘッドが前記第１位置に整定した後に、前記平坦化ヘッドの位置および印加制御力の情報を収集し、
    平坦化が実施されているときに前記スタックが下方に配置される第２位置に前記平坦化ヘッドを移動させ、
    前記平坦化ヘッドが前記第２位置に整定した後に、前記平坦化ヘッドの位置および印加力の情報を収集し、
    前記平坦化ヘッドの上昇移動および下降移動から収集された前記位置および印加力の情報に基づいて前記バネ力を校正する、
    ことによって推定する工程を更に含む、ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
  8. 前記バネ力を校正することは、前記平坦化ヘッドを移動させる前に、前記平坦化ヘッドと前記基板を保持するための基板チャックとを互いに離れるように移動させることを更に含む、ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
  9. 所定の期間にわたって前記推定接触力の複数の測定を収集して平均化することによって、前記複数の周辺軸の校正バネ力をリセットする工程を更に含む、ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
  10. 平坦化処理中に基板とともにスーパーストレートをレベリングするための装置であって、
    特定接触モデルに基づいて設定点力を調整するとともに、フィードバック法則および設定点力と前記平坦化処理を実行するために必要な推定力との差に基づいて位置コントローラの設定点位置を調整する力コントローラと、
    測定位置と前記力コントローラの出力に依存する設定点位置との差、および２つの接触面間の平行状態に関するフィードバック制御法則に基づいて、平坦化ヘッドに対する印加力を調整する位置コントローラであって、前記位置コントローラは、複数の周辺軸に沿った位置を測定するためのエンコーダから情報を受信し、前記複数の周辺軸に沿った力を加えるための複数のアクチュエータに制御情報を送信して前記平行状態を処理する、位置コントローラと、
    前記位置コントローラからの制御エフォート情報を受信する力推定器であって、
    前記力推定器は、設定点位置を入力として用いて接触力を推定するように校正バネ力と、
    前記平坦化処理のための総接触力と、接触力モデルを特定するように調整された接触点位置に基づいて座標の複数の周辺軸の各々に沿った前記総接触力の力成分との関係を示す情報を提供するように構成された接触力モデルと、
    を提供するように構成された力推定器と、
    を備え、
    前記接触力モデルは、
    前記スーパーストレートを保持するためのスーパーストレートチャックと、
    前記スーパーストレート、前記基板、および前記スーパーストレートと前記基板との間の成形可能材料のスタックと、
    の２つの接触面間の平行状態に基づいて特定される、ことを特徴とする装置。
  11. 前記平行状態を測定するために複数の初期接触位置を検出するように構成された増幅位置スケールを有するデジタルフィルタによって平滑化された接触曲線を回転させる増幅器を更に備える、ことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
  12. 前記位置コントローラは、前記スタックの回転に基づいて前記平行状態を測定するように構成されている、ことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
  13. 物品製造方法であって、
    基板上に成形可能材料を供給する工程と、
    スーパーストレートとスーパーストレートおよび前記基板のスタックとの接触面間における接触面の近傍に近づくように平坦化ヘッドを移動させる工程と、
    前記スーパーストレートと前記基板との接触前に力オフセットをリセットする工程と、
    前記スーパーストレートと前記基板との間の成形可能材料の平坦化のための総接触力と、複数の周辺軸の各々に沿った前記総接触力の力成分との関係を示す接触力モデルを特定する工程と、
    前記平坦化を実行するために必要な設定点力を決定する工程と、
    前記接触力モデルに基づいて各力成分を算出する工程と、
    前記複数の周辺軸のうち対応する軸に沿って各力成分を加えることによって平坦化を実行する工程と、
    を含み、
    前記接触力モデルは、
    前記スーパーストレートを保持するためのスーパーストレートチャックと、
    前記スーパーストレートおよび前記基板のスタックと、
    の２つの接触面間の平行状態に基づいて特定される、ことを特徴とする物品製造方法。
  14. 前記複数の周辺軸の各々は、平坦化ヘッドが移動する変位軸に平行に延在する、ことを特徴とする請求項１３に記載の物品製造方法。
  15. 前記総接触力を、
    前記複数の周辺軸のうち第１軸に沿った複数の位置の各々で、前記複数の周辺軸の各々に沿ってアクチュエータにより生成される力を測定し、
    機械的コンプライアンス力および前記平行状態によって生じる校正バネ力に基づいて推定接触力を得るように、前記測定された力を調整する、
    ことによって推定する工程を更に含む、ことを特徴とする請求項１４に記載の物品製造方法。
  16. 前記機械的コンプライアンス力はバネ力を含む、ことを特徴とする請求項１５に記載の物品製造方法。
  17. 前記バネ力を、平坦化を実行する前に、
    平坦化が実行されているときに前記スタックが上方に配置される第１位置に、前記スーパーストレートチャックを含む平坦化ヘッドを移動させ、
    前記平坦化ヘッドが前記第１位置に整定した後に、前記平坦化ヘッドの位置および印加力の情報を収集し、
    平坦化が実施されているときに前記スタックが下方に配置される第２位置に前記平坦化ヘッドを移動させ、
    前記平坦化ヘッドが前記第２位置に整定した後に、前記平坦化ヘッドの位置および印加力の情報を収集し、
    前記平坦化ヘッドの上昇移動および下降移動から収集された前記位置および印加力の情報に基づいて前記バネ力を校正する、
    ことによって校正する工程を更に含む、ことを特徴とする請求項１６に記載の物品製造方法。
  18. 所定の期間にわたって前記推定接触力の複数の測定を収集して平均化することによって、前記複数の周辺軸の校正する前記力オフセットをリセットする工程を更に含む、ことを特徴とする請求項１５に記載の物品製造方法。
  19. 前記平坦化ヘッドの前記変位軸に垂直な軸周りの前記スタックの回転に基づいて、２つの接触面間の前記平行状態を測定する工程を更に含む、ことを特徴とする請求項１５に記載の物品製造方法。
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