TW201200877A - Ball-spacer method for planar object leveling - Google Patents

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201200877 六、發明說明： 本申請案請求於_年4月27日提出申請之美國臨時申 請案第6M2M57號之優先權，該申請案以全文引用方式 藉此併入本文中。 【先前技術】 微米級尖針及奈米級尖針可用於高解析度圖案化、成像 及資料儲存中。在圖案化或印刷+，_油墨或圖案化化合 物可自尖針轉印至諸如一基板表面之一表面。舉例而言’ 該尖針可係附接至一懸臂或一較大支撐結構之一端的一原 子力顯微鏡（AFM)尖針。使用此等懸臂尖針之陣列，沾筆 奈米微影術（DPN)可係用於圖案化奈米材料之一有前途技 術。在DPN圖案化之一個實施例中，聚合物筆微影術 (PPL)係基於陣列之圖案化之另一實例，該技術可涉及使 用彈性尖針之一無懸臂微影方法。 此等直接寫入奈米微影方法可提供競爭性奈米微影術可 不k供之優點，諸如高對準、通量、多工術、多功能性及 較低成本。舉例而言，Mirkin等人之WO 00/41213 ; WO 01/91855 ;美國專利公開申請案第2009/0325 816號；940至 945 ; Small ’ 200901538中闡述各種方法；亦參見美國專 利第 7,005,378 ; 7,034,854 ; 7,060,977 ; 7,098,056 ;及 7，102,656號；及Nan〇Ink之美國專利公開申請案第 2009/0205091號。 在諸多應用中，使用此等尖針之10或2D陣列。隨著尖 針陣列在幾何上變得更複雜且因具有更多尖針而變得更 155951.doc 201200877 大’該陣列之整平變得更難。若該陣列不與基板表面水 平，則個尖針可在另一尖針觸碰該表面之前就觸碰該表 面或其他大針可甚至根本不觸碰該表面。亦可難以知曉 該等尖針何時觸碰該表面^在諸多情形中，期望大部分或 全部大針在寫入時與該表面接觸，且大部分或全部在不寫 入時離開該表面。 1 ~ 一旦建立該陣列之二維空間輪廓，就期望尖針或懸臂尖 針之2D陣列具有—高纟平面纟；否則，懸臂及尖針可在微 影期間被損壞或寫入可變得不令人滿意。

Liao 等人之「F〇rce_Feedback 〇f

Parallel Arrays in Polymer Pen Lithography j Nano Lett. > 2010, 10(4)，1335至1340中提供用於整平之先前方法之一 實例。 【發明内容】 本文所闡述之實施例包括（例如）裝置、儀器及系統，製 作裝置、儀器及系統之方法及使用裝置、儀器及系統之方 法。亦提供電腦可讀媒體、硬體及軟體。亦提供套件。套 件可包含用於使用儀器、裝置及系統之指導材料。 一種實施例係關於一種設備，其包含：一微觀筆陣列； 一基板，其具有一基板表面；一可控臂，其在其—端上包 含一球珠’其中該可控臂經組態以將該球珠移動至該陣列 與該基板表面之間的複數個位置；一力感測器，其經組熊 以在該複數個位置中之每一者處量測施用於該陣列咬該某 板表面上之一力；一或多個致動器，其經組態以驅動該陣 155951.doc 201200877 列及/或該基板以改變該陣列與該基板表面之間的一相對 距離及一相對傾斜；及一控制器，其經組態以⑴在該力感 測器所量測之該力超過一既定臨限值之前基於該陣列或該 基板在該複數個位置中之每一者處所行進之一距離而判定 該陣列相對於該基板之一平面偏移，及（ii)基於該平面偏 移使用該一或多個致動器來起始該陣列相對於該基板之一 整平。 將一球珠移動至 一個貫施例係關於一種方法，其包含 面之間的複數個位置 :在該 一微觀筆陣列與一基板之一表 複數個位置中之每-者，⑴使用—或多個㈣器減小_ 列與該基板表面之間的一相對距離直至該球珠接觸該陣列 及該基板表面兩者且一力感測器所量測之一力超過一既定 臨限值為止，及⑼在該力感測器所量測之該力超過該臨 限值之前判定該陣列或該基板所行進之一距離；且基於該 所判定之距離來判定該陣列相對於該基板表面之一平面偏 移。 -個實施例係關於一種設備’其包含：一微觀筆陣列； -基板；-機器人臂，其經組態以在該陣列之複數個拐角 處在該陣列與該基板之間放置一單個球珠；一力感測器， 其經組態以量測施加於該陣列或該基板之一力；及一护制 器，其經組態以至少部分地基於該所量測之力對該基板整 平該陣列。 -個實施例係關於一種方法，其包含：使用—機器人臂 而在該陣列之複數個拐角處於一微觀筆陣列與—基板之間 155951.doc -6 - 201200877 放置一單個球珠；在該陣列之該複數個拐角中之每一者處 量測施加於該陣列或該基板之一力；及至少部分地基於該 等所量測之力對該基板整平該陣列。 一個實施例係關於一種設備，其包含：一安裝框架，其 經組態以附接至一荷重元底盤，該安裝框架包含一可控 身且忒可控臂在其一端上包含一球面球珠。該可控臂經 組態以將該球珠移動至一陣列與一基板表面之間的複數個 位置。 一種實施例係關於一種設備，其包含：一微觀筆陣列； 一基板，其具有一基板表面；一力感測器，其經組態以量 測施用於該陣列或該基板表面上之一力；一或多個致動 器，其經組態以驅動該陣列及/或該基板以改變該陣列與 該基板表面之間的一相對距離及一相對傾斜；複數個球 珠，每一球珠位於該陣列或該基板表面上之複數個位置中 之一者處；及一控制器，其經組態以⑴在該力感測器所量 測之該力超過一既定臨限值之前基於該陣列或該基板在該 複數個位置中之每一者處所行進之一距離而判定該陣列相 對於該基板之一平面偏移，及（ii)基於該平面偏移使用該 一或多個致動器來起始該陣列相對於該基板之一整平。 一種實施例係關於一種方法，其包含：提供一微觀筆陣 列及具有一基板表面之一基板，其中該陣列或該基板包含 複數個球珠，每一球珠位於該陣列或該基板表面上之複數 個位置中之一者處；在該複數個位置中之每一者處，⑴將 彼位置處之該球珠與該陣列或該基板表面之一相對部分對 155951.doc 201200877 齊，（11)使用一或多個致動器減小該陣列與該基板表面之 間的一相對距離直至該球珠接觸該相對陣列或基板表面且 一力感測器所量測之一力超過一既定臨限值為止，及（iH) 在該力感測器所量測之該力超過該臨限值之前判定該陣列 或该基板所行進之一距離；及基於該所判定之距離判定該 陣列相對於該基板表面之一平面偏移。 至少一個實施例之至少一個優點包含較佳整平、圖案化 及/或成像。舉例而言，整平、圖案化及/或成像可更快及 更具可複寫性。 【實施方式】 簡介 與其同時提出申請之題目為Force Curve Analysis Method for Planar Object Leveling之非臨時性專利申請案 藉此以全文引用方式併入本文中。 本申請案中所引用之全部參考文獻皆以全文引用之方式 併入本文中。以下參考文獻可幫助理解及/或實踐本文所 揭示之實施例：

Haaheim 等人之 Self-Leveling Two Dimensional .Probe Arrays for Dip Pen Nanolithography® > Scanning，2010(出 版中）；

Salaita K.S.、Wang Y. Η.、Fragala J·、Vega R. A.、Liu C.、Mirkin C. A. : Massively parallel dip-pen nanolithography with 55000-pen two-dimensional arrays，應用化學國際版 45，7220至 7223(2006); 155951.doc 201200877

Huo 等人之 Polymer Pen Lithography，科學 321 1658 至 1660(2008)；

Nanoink美國專利公開申請案第2008/0055598號：「Using Optical Deflection of Cantilevers for Alignment」 ； 2008/0309688號：「Nanolithography with use of Viewports」； 2009/0023607號：「Compact nanofabrication apparatus」； 2009/0205091號：「Array and cantilever array leveling」； 臨時申請案第 61/026,196號「Cantilever Array Leveling」 及 61/226,579號「Leveling Devices and Methods」； 美國專利公開申請案第2005/0084613號：r Sub-micron-scale patterning method and system」 ； 2005/0160934 號： 「Materials and methods for imprint lithography」 ； 2010/0089869號「Nanomanufacturing devices and methods」； 2009/0325816 號：「Massively parallel lithography with two-dimensional pen arrays」；2009/0133169 號： 「Independently-addressable， self-correcting inking for cantilever arrays」；2008/0182069號：「Etching and hole arrays」；2008/0105042號：「Massively parallel lithography with two-dimensional pen arrays」；2007/0087172 號： 「Phase separation in patterned structures」；2003/0007242 號：r Enhanced scanning probe microscope and nanolithographic methods using the same」0 整平 整平一般涉及使一第--般扁平表面大致平行於一第二 155951.doc -9- 201200877 一般扁平表面。在奈米觀或微觀圖案化、印刷或成像之應 用中，該第一表面通常係由一尖針陣列界定之一平面，且 該第二表面可係於其上形成圖案之一基板表面。 對於DPN相關技術（包括PPL技術）而言，一旦印刷系統 超出一單個尖針/懸臂系統，整平對於成功奈米級圖案化 就特別重要。為了確保均勻圖案化，1D尖針陣列須與欲在 其上方印刷圖案之表面大致水平。 本文所揭示之實施例係關於用於平面物件整平之方法， 其中可彼此整平兩個平面物件，特別係在該兩個平面物件 中之任一者或兩者包含—可壓縮或撓性材料或者具有可壓 縮/撓性元件之物件時。在一些實施例中，DpN印刷之尖針 可大致剛性，而該等尖針安置於一撓性/可壓縮背襯上。 本文所揭示之實施例不僅可應用於自尖針（由SiN、pDMs 等製成）進行之DPN印刷，而且應用於任何可壓縮/挽性物 件或具有可壓縮/撓性組件之物件，諸如撓性/有彈力懸 臂、橡膠PDMS尖針、一框狀彈簧墊、一μ(：ρ印章或甚至 一磨房海綿。 在一些實施例中，在一單個陣列上有至少16、或至少 100、或至少！，_、或至少10，_、或至少1〇〇，_、或至 少1,000,000個尖針之情形下實施整平。 在一些實施例中，整平以使得至少嶋之尖針與基板表 面接觸’ Α至少9G%、或至少95%、或至少98%、或至少 99%之尖針與該表面接觸。接觸可係藉由可將資料自尖針 轉印至基板之產生圖案化之尖針所佔之百分比判定。 155951.doc •10· 201200877 奴整平之陣列之面積之實例包括（例如）至少丨平方pm、 至少500平方μιη或至少—平方em或至少1〇平方⑽或至少5〇 平方cm，例如可係諸多平方米。 導數簡介 根據-實施例，用於在兩個物件之兩個表面之間整平或 量、彳表面之平面度或傾斜角度之一方法運用改變該等表 面之間的-相對韓並獲得力對該距離之n距離亦 可表達為時間之-函數。另—選擇為，可針對—第一距離 及-第二距離來獲得該導數’其中該第一及第二距離包括 ⑼如卜致動距離或i應距離’如下文詳細闡述。該第 -與第二距離之間的導數係關於力導數，i因此亦可用於 整平。 使用驅動該等物件中之—者或兩者之-致動器可使該距 離(例如)以-悝定速率改變。可將探針與表面之間的力量 測為該距離之-函數。在該等探針與該基板表面未極佳地 水平時’該等探針令之一者可與該表面首先接觸，其中隨 著該距離變得更小逐漸更多的探針接觸該表面，從而造成 可量測之回饋力增加。 可計算該力對該距離之—導數。若該等探針與該表面彼 此相對水平’則隨著其之間的距離變化，力之—變化（亦 I7力之導數）將比板針與表面之間存在一較大傾斜之 情形更快。 在數學上，這表現為量測力對距離之導數並求出其最大 值各： 155951.doc • 11 - 201200877 這指示一期望的水平位置。藉由使探針與表面之間的一傾 斜變化，並反覆量測以上力導數，可將力導數繪示為χ (Τχ)及y (Ty)方向兩者上之傾斜的一函數。藉由求出導數之 最大值，可達成最佳整平。 根據本文所揭示之實施例之整平系統可具有一致動器以 驅動探針之-背襯’或驅動基板以使其相對距離具有一惶 定變化’亦即dZ/dt=常數。隨後具有 根據一些實施例，該導數可係一„階導數，其中η係一整 數： Φ〇

dnF 在其中施用於可壓縮/撓性材料上之力（f)非線性地改變之 系統中’較高階導數較佳地表徵該整平。特^而言，取一 係列η個導數大於或等於力之冪㈣相依性將最終得出—單 個常數（Cfinal)(其中轮m)以使： + -C3 * (m - l)z Ηζ)=-^ ·ζη,...=>φ 0,^(2) _ dnzm 纪=弋一“ ”…… 舉例而言，若F與z3忐4 v , , 、成比例’則對該曲線進行微分運算—次 件出一抛物線。二階道叙 β山 尸白導數侍出一向上斜線。三階導數得出 一常數值。 、不管原始曲線多複雜，總可透過一充足數目個微分而變 '常數之I族。此常數(Cfinal)集族可指示最大力，且該 155951.doc •12- 201200877 最大力對於該等常數之最大值可係最高。換言之，當 Cfina 丨 一C max 時該系統將已達成一最大平面度。 在整個過程中，各種力曲線（線性或非線性）提供闡述一 材料之（或分量之集族）壓縮特性之十分詳細的值譜。將微 分相繼應用於此等力曲線得出可有比較意義且可在處理相 同材料/物件以具有「智能反覆」按鈕操作整平自動操作 時使用之一定數量之資訊。自動操作成為可能係因為力導 數方法（FDM)允許對自任一線性或非線性可壓縮材料或分 量集族所致之傾斜進行整平或量測。 距離變化及量測 可針對一整平系統做出關於距離變化之各種量測或定 義。舉例而言，兩個不同的z-位移值可定義為：zactuati(3n& Zresponse。Zactuation可係'驅使級台所直測之Z-亍進（例如， 其可精確到+/- 5 nm)。這不同於任何陣列、材料、可壓縮 物件或包含其之其他物件之合成運動。zresp()nse指示可壓縮 或撓性物件回應於驅使所壓縮或偏差之量；此可隨後由一 或多個感測器（諸如電容性或干涉計感測器）量測。 力-距離關係因此可再表達為： -refsponsa* dF(z) dz

actu.atiO'n 藉由一置換： dz, actuation

^eetaeLticn dF(2r< 'ssponse > 且對於恆定的 dz. actitation dz, dt <Pa dt <P〇 response dt 155951.doc -13- 201200877 可獲得右干個額外關係，且可將距離變化監測為「力-導 數方法」之變化。舉例而言，dZresponse/dzactuati〇n指示一個 Z-值相對於另一z_值之變化’且替代力/負載量測及力導數 T量測距離變化，且可將一個距離對另一距離之導數用於 整平或平面度量測。這係由於d〜espJdZaetuati()n密切相關 於上文所論述之力導數之事實。 可以光學方式或使用一電容性感測器來量測或可自用於 致動器之控制器直接獲得兩個表面之間的距離。像力之量 測一樣，無需精確校準真實距離或絕對距離。舉例而言， 若所量測之距離係乘以或加一常數之真實距離，則仍可使 用所量測力對所量測距離之導數來求出用於整平之最大 值。 此項技術中已知致動器、馬達及定位系統，包括（例如） 奈米級定位器及壓電致動器。 用於量測距離之裝置可與（若干個）力感測器整合在一起 以同時量測力回饋及距離。 整平系統 圖1中圖解說明用於整平或用於量測平面度之一實例性 系統100。在此實例性實施例中，尖針或探針104之陣列 102可具有一背襯1 〇5。該等尖針可係無懸臂Ερτ，或可係 安置於其各別懸臂上方之DPN尖針。一致動器（未展示）可 在ζ方向上驅動背襯105以及該等尖針，且可在整個過程中 於複數個位置（諸如102a、102b)中量測回馈力。注意，雖 然在圖1A中所展示之放大視圖中，在位置l〇2a、102b處尖 155951.doc -14- 201200877 針104中之任一者不觸碰基板表面丨〇6，但可在尖針1〇4中 之至少一者接觸表面106從而產生一足夠大的回饋力以供 一或多個力感測器（未展示）量測之複數個位置處量測陣列 102與基板表面106之間的力及相對位置。為獲得導數，可 在（例如）至少三個位置處進行量測。 該基板可安置於一致動器（諸如Z級台108)上方，該乙級 台可驅動該基板以改變其至尖針1〇4所界定之平面的距 離。 圖1B係用於整平或用於量測平面度之一系統1丨〇之一透 視圖。在此實例性實施例中，尖針或探針u 4之陣列u 2透 過懸臂117耦合至一背襯115。雖然展示一 id陣列，但可佈 置2D陣列。 一致動器（未展示）可在z方向上驅動背襯115以及尖針114 及懸臂117，且可在整個過程中於複數個位置（諸如112a、 112b)中量測回饋力。通常在至少三個位置中進行量測以 獲得導數。 再次注意’雖然在圖1B中所展示之放大視圖中，在位置 112a、112b處尖針114中之任一者不觸碰基板表面116，但 實際上在尖針114中之至少一者接觸表面π 6從而產生一足 夠大的回饋力以供一或多個力感測器（未展示）量測之複數 個位置處量測陣列112與基板表面116之間的力及相對位 置。 尖針114、懸臂117、背襯11 5或基板表面116中之至少一 者係可壓縮或撓性的。較佳的係此等元件中僅一者（諸如 155951.doc 15 201200877 尖針114或懸臂117)係可壓縮或撓性的，而機械迴路中之 其他元件係大致剛性以使所量測之力不是複數個壓縮/偏 差變量之一卷積。 在系統100或110中，所施加力F及其變化對位移2或時間 t係可易於量測的，且根據物理學、微積分學及基本力學 之第一原理自尖針與表面相互作用之基本行為導出陣列之 傾斜與基板表面之間的關係。此方法允許該系統實施為一 快速自動化系統。 本文所揭示之方法不限於運用EPT之系統〗〇〇。而是， 該等方法可用於DPN、pCP、NIL、標準橡膠衝壓、不同 轉印方法、撓性電子印刷方法等。 在該等系統中行進自由度（F 〇 T )之概念可特別重要。 圖1c圖解說明其中具有6 μιη F 〇 τ之一平面21)奈米印刷 陣列之一個實施例之此概念，其中（A)圖解說明一「輕微 觸碰」情形（其中尖針剛剛開始觸碰基板），且（B)圖解說明 猛烈壓礦」（其中懸臂已經歷其全6 μπι行進自由度，且 °亥陣列現在正在支座上排擠出）。因此在此實施例中，在 内自0.1至5.9 μηι之任一處之初始ζ定位可藉助均勻 接觸得出極好微影，而極值〇 〇㈣可導致不寫入（亦即，不 接觸）’ 16.0 μπι可導料變寫入(支座排擠出）。換言之， 在此實知例中’在與基板進行第-接觸（亦即，均勻接觸） 之後在於支座上排擠出之前存在6 〇 μιη之誤差限度。 圖⑴及⑶圖解說明2〇 ηρΑ並非係極佳地平面但仍在 達成均句寫入之公差内之一情形。⑴及（2)展示在於「最 15595 丨.doc •16- 201200877 低」檢視埠中觀察到第一接觸之前，裝置之邊緣處之懸臂 已經偏差2.30 μιη。可（例如）藉由觀察懸臂如何及何時自然 地變化色彩來監測懸臂偏差，根據（3)，在另一 14〇 pm之 後，「最两」檢視埠正偏差，但仍存在另一 2·3〇之偏 差直至全部懸臂尖針均勻地觸碰（4)為止，其後將不存在誤 差限度且支座幾乎觸碰基板。 由於2D ηΡΑ裝置通常有缺陷地平行（水平）於基板，因此 處理期間之-相關問題變成如何達成並驗證全部尖針或諸 多或大多數尖針之均勻接觸而不將陣列之拐角驅動至樣本 中（¾•將在微影期間導致樣本刮擦、圖案畸變及/或排列魚 尾狀）。可依據如z軸線馬達所量測之2D nPA上三個相異點 之相對z位置或根據測角器馬達（亦即，φ、θ)所量測之兩 個相對角度差量測來闡述2DnPA相對於基板之「水平度」 (或「平面度」[®1F中提供對此等參數之一示意性^解 說明。 自動操作 存在對較佳自動化製程之-需要，包括半自動化製程及 全自動化製程兩者。 一自動整平系統具備用於整平或用於平面度/傾斜量測 之經改良速度。自動操作方法不依靠需要目測用於精密整 平之懸臂偏差從而減小或消除製程中對人類互動之需要。 可藉助-按知操作來操作自動系、统，且可以—預定精密度 或精確度來獲得該整平。可同時獲得關於平面度及所施加 力或力回饋之定量知識。 155951.doc 17 201200877 相比之下，藉助用於整平之一派熱克斯操作晶圓裝置運 用手動環氧樹脂附接技術之一習用方法可不具有調整或微 調該整平之能力，且可受限於不同基板。不可即時計及由 於黏/滑、熱膨脹/收縮等而引起之儀器變化及自然機械變 化。派熱克斯玻璃可被重蝕刻並因此粗糙化，並因此幾乎 不半透明從而難以看到表面或尖針及懸臂。因此，難以判 斷該等尖針是否已與表面接觸。這在使用不同厚度之不同 樣本或不完全爲平之大樣本方面限制系統之撓性。習用方 法亦可不能夠使尖針對准至表面特徵（諸如用於經多工油 墨遞送之油墨^亦可難錢射對準局臂以用於 成像或用於量測力回饋。 在二方法中，可在尖針上沈積蒸發金以觀察一輕微變 化。然而，金對尖針化學性質具有限制，且亦在成像 時淬滅螢光。此外，花費時間(例如，多於1小時)來設定環 氧樹脂，且油墨可在整個地方上渗漏，同時仍引入影響平 面度之體積畴變。此製程亦可輕易污染掃描儀。若經多工 油墨遞送方法用以將不同油墨定址至不同尖針，則表面接 觸時間將引入交叉污染。 圖2At之流程圖中圖解說明—自動整平方法。在步驟 120中’開始該製程。開始程序可簡單地係' —按紐操作， 且後來幾乎或完不愛· Φ I Jig -t· 凡全不需要人類干預。或可使用半自動製 程0 如上文所引用之參考文獻中所間述，驗·對裝置（物 品)及軟體(方法)兩者所實施之各種改良已解決了習用方法 155951.doc 201200877 及系統中之一些問題。舉例而言，檢視埠允許操作者看見 懸臂，且操作者可藉由檢查尖_ —太坷之偏差特性來整平該陣 列。 石夕操作晶® t之檢料允許操作者藉由在3個不同點處 檢查懸臂偏差特性來整平該陣列。替代使用環氧樹脂，可 運用磁力將組件_在〜起。舉例而言，可使用其中具有 磁鐵之一模形物。 檢視琿整平大致比習用方法快且可在（例如）幾分鐘内完 成’從而使得經由磁性楔形物安裝該裝置極其直截了當， 從而防止交叉污染。各種不同樣本之多功能性包括··:有 相同陣列之不同厚度之不同樣本，在x_y方向上移動大距 離且針對Z-位移之變化而校正，跨越較大樣本（不一定極佳 地扁平）而移動及維持「水平」，同時檢視蟫允許操作者 抽查並校正錯誤。可藉由在懸臂上設計受應力氮化物層以 為尖針達成足夠行進自由度來消除對金之需要。由於並非 全部化學過程經得起金塗佈尖針，且金塗佈尖針抑制了用 於在陣列上成像經多工油墨之螢光，因此無金尖針改良該 系統之多功能性。此外，期望矽操作晶片不透明（或甚至 半透月）之事貫，此乃因其防止周圍光使環保油墨褪色。 °亥等檢視蟀亦提供使一清晰雷射信號到達至-懸臂上以用 於成像及力回饋之一方法。 二而基於視覺提示藉助穩健的奈米製造方案之人類互 動仍具有不期望之態樣。此等不期望態樣包括（例如）困難 的初始粗略整平」《這通常由眼睛主觀執行。若該陣列 155951.doc 201200877 最初太不水平而不能夠使陣列中間懸臂觸碰（由於拐角與 表面首先接觸）’則極難以通過手動光學偏差監測演算 法。該系統可需要大量的人類互動以達成整平。觀察光學 偏差之需要對MEMS、機械硬體、光學器件及軟體有設計 約束條件。新近研發之被動自身整平常平架（gimbal)解決 上述問題中之一些，但並非全部。參見（例如）在2〇〇9年7月 17曰提出申請之序列號為61/226,579之美國臨時申請案 「Leveling Devices and Meth〇ds」，該申請案之揭示内容 以全文引用之方式併入本文中。根據一些實施例，不需要 一檢視琿。 可在步驟122(—預先整平製程）中併入此等技術。亦 使用此項技術中已知之其他粗略整平方法。在步驟I 中，可使用一致動器來改變兩個物件之間的一距離（ 如’由筆陣列之㈣所界定之一第一平面與一基板表面 界定之一第二平面之間的距離）。在步驟126中，量測 力。該力可係施加至該兩個物#中之一者或兩者之一力 或-力感測器所量測之一回饋力。在步驟128中，計算 力對距離或時間之導數。在步驟⑶中，（例如）使用一致 器來改變-傾斜。可在x、y方向中之一者或兩者上改變 a斜在步驟132中，-控制器（諸如一電腦）判定該力導 ::增加。若是這樣’則在步驟134中於相同方向上改 y以求出該力導數之峰值’且在步驟136中反覆該等 ^若該導數係減小的’則在步驟135中於—相反方向 改變該傾斜以試圖求出該峰值。 155951.doc 201200877 在步驟138中，控制器判定該力導數是否具有 峰值之不連續性。若是這樣，則在步驟刚中有 值。在步驟142中，基於該力導數中之該峰值來整平該兩 個物件或量測其間之一傾斜。 根據本文所揭示之實施例之導數方法允許同時獲得平面 度及力之定量知識。為適應自動操作，提供關於力回饋及 平面度回饋之即時原位資訊。如此’這使得該空前能力能 夠在不扁平表面上圖案化，此乃因平面回饋機制可在製= 中調試以重新整平該系統。這可包括以不同平面度之多個 基板、具有重大凹彎或碎屑或甚至球面表面之基板。 圖2B之流程圖中圖解說明一實例性自動之自適應整平方 法。在步驟150中，可關於力_距離、距離-距離、力一時間 或距離-時間關係形狀進行—預測，如下文所詳細閣述。 在步驟152 t &於4預測來改變—距離。在步驟^ Μ中， 獲得-導數。在步驟156中，舉例而言使用圖⑽所圖解 說明之反覆方法而在兩個物件之間獲得整平。該兩個物件 之間的傾斜及/或距離可隨時間而變化。因此在步驟⑸ 中’重複步驟152及154以便可即時獲得該導數^在步驟 16”，基於原位導數計算/量測來判定該傾斜是否已變 化右疋k樣，則重複整平步驟i 56以獲得一新的即時整 平》 圖3A中可圖解說明自根據本文所揭示之實施例之導數方 法所獲得之資訊之豐富性。舉例而言，自身表示-力-距 離關係—距離-距離關係、—力·時間關係或—距離_時間 155951.doc -21- 201200877 關係之一曲線200展示關於該兩個物件之一些資訊。然 而，曲線202中所展示之一階導數及曲線204中所展示之二 階導數中之資訊不可由曲線200立即直觀化。 圖3B及3C中概略描述各種力曲線與其導數之間的關 係。舉例而言，如圖3B中所展示’線性關係21〇(F=kz)具 有係一常數k之一導數212。曲線214(F=Cz2)具有係線性之 一階導數216 ’及係一常數之二階導數218。曲線220 (F=Cz3)具有形式為3 Cz2之一階導數222、係線性之二階導 數224及係一常數之三階導數226。 在圖3C中’展示曲線240及242兩者均係連續的。曲線 240之一階導數244及曲線242之一階導數246更清晰地展示 差。二階導數248、250進一步更清晰地展示曲線25〇之一 不連續性，從而指示（例如）基板表面與大致剛性之晶片之 邊緣接觸而不是接觸尖針。 三個不同曲線260展示兩個物件以不同距離接觸。若僅 進行兩點力量測，則力差將在全部尖針觸碰基板表面之後 相同且曲線以線性方式表現。然而，導數270提供關於陣 列行為及如何相對於基板表面整平尖針之更多資訊。 力感測器 各種力感測器可用於回饋力之量測或用以獲得力之導 數。力感測器可量測（例如）1 ρΝ至1 Ν之範圍中之力。 (該等）力感測器可係一現存AFM儀器之2_壓電式及/或電 容及/或電感感測器。該系統可以「開迴路」模式運作且 Ζ-致動器既可移動該裝置又可進行力量測。 155951.doc -22· 201200877 在一些實施例中，該等力感測器可包括適用於不同範圍 :或^不同精確度位準之力量測的多級台感測器。舉例而 一第-精密級台可包括—精密襟式天平及—敏感彈簧 5 件 第一級台可包括具有一較高力容量之一彈簧 或撓曲件β 力導數方法（fdm) 文所揭示之實施例幫助減小或S全移除用於整平操作 之人類互動，且從而可使得該製程半自動化或全自動化。 -自動化機器/機器人製程可包括：使用一機器人臂將一 f板放置於一樣本級臺上；將一印刷陣列自動附接至儀 盗；使用軟體來偵測基板及印刷陣列兩者之存在及起始整 平序列。該整平序列可運用軟體來起始圖案化。在以圖案 。束之It形下’可使用—機器人來移除印刷陣列及基板 兩者。 達成額外目軚.不需要任何光學回饋，且從而移除 先前在尖針與-顯微鏡之間需要—清晰光學路徑之設計約 束條件。達成平面度可不僅在—2D DPN陣列與一基板之 ]而且在任者係可壓縮的或呈撓性之任何兩個物件之間 運用FDM。 雖然可在不計算力之導數或力之變化速率之情形下僅使 用力之兩個端點量測來執行整平，但該兩點方法可至少在 一些情形中不造成令人滿意的結果。舉例而言，在圖3C之 右上面板中所圖解說明之情形中，該兩點量測將提供達成 了整平之誤導性印象°此乃因在該三個曲線之第二部分 155951.doc -23· 201200877 中，斜率相同。這忽略了斜率在此等曲線中其他位置中改 變之事實。因此’該兩點量測可具有誤導性或不完備。 FDM可藉由給出任何材料之複雜壓縮特性之資訊之一值譜 來說明此情況。 在不量測或計算dnF/dzn之情形下，兩點量測亦依靠跨越 諸多級台角度之範圍量測兩點之反覆製程。相比而言， FDM可經自動化以一短時間標度（諸如毫秒）而發生。 FDM可比習用方法達成一較佳精密度（例如，>>〇 1瓜^精 密度）及隨後一減小的平面度量測限制（例如，<〇 〇〇4。之可 量測傾斜）。 此外注意，只要堅持量測力之變化，FDM就有利地不需 要絕對可靠的力量測。舉例而言，（該等）力感測器不一定 需要經校準以知曉負載。這在說明周圍環境雜訊（熱漂移 等）時提供一些靈活性。舉例而言，所量測之力L可係力^ 乘以一常數C之真值，導數dFmn/dz=cdFtn/dz仍將在兩個物 件之相同相對位置處具有一最大值dFtvdz。 FDM可壓縮元件 FDM可用以整平兩個大致平面的物件，《中該等物件中 之任一者或兩者包含一可壓縮材料、一可壓縮元件或一撓 性材料/元件。 舉例而έ，該陣列可包括一背襯及安置於該背襯上方之 尖針陣列’且該背襯、該等尖針或第二物件中之至少一 者：係可壓縮的。另-選擇為，其上具有尖針之-懸臂陣 】可安置於該背襯上方，且該等懸臂可係撓性的。 155951.doc -24- 201200877 FDM剛性機械迴路 「機械迴路」可定義為第一物件與第二物件之間的最小 點對點距離，諸如陣列至基板表面。當該陣列與基板不接 觸時，其間之最短路徑形成一「C」形狀。當其接觸時， 其形成一「Ο」形狀。較佳地使此機械迴路盡可能地剛 性。此可（例如）藉由使除一者之外的全部組件盡可能地剛 性而達成。舉例而言，若該等尖針係可壓縮的，則使背襯 及基板盡可能地剛性’從而可在不折積來自該系統之若干 個組件之壓實作用之情形下進行更精確量測。 一剛性機械迴路可包括於具有以動態方式安裝之非移動 組件之整平系統中。一剛性支架可包括於剛性機械迴路 中。舉例而言，可均以剛性方式安裝該陣列及該基板◎舉 例而s，可將該基板黏牢至一玻璃片，且可用磁鐵固定該 陣列。因此，僅尖針或懸臂壓縮/撓曲。 在不剛！生女裝一陣列之情形下（例如，藉助3個剛性接觸 點），該裝置可前後搖晃，從而引入除秤之運動之外的額 外共軛Z運動複雜性。 在Nan〇ink之奈米微影術平臺（NLp)系統上，這可包括安 裝臂、陶:是固定裝置、級台框架、儀器底座、χ、γ、Ζ、 Τχ、Ty級台堆疊及基板板。根據本文所揭示之實施例， (該等）力感測器可或在該陣列之正上方或在該基板之正下 方，或在該機械迴路之任一位置中。 、可移除式 臂之一修改 在一個實施例中，提供一剛性、重力友好型 動態支架。可使現存自身整平常平架固定裝置 ^595l.d〇, •25· 201200877 形式能夠達成2D陣列之剛性安裝。三個磁鐵可膠合至一陣 列把手之背部。稍後可將該三個磁鐵黏附至磁力可滲透材 料之一剛性矩形框架之下側。這樣做之目的係確保全部受 監測運動及力受所關注元件約束，且不存在撓曲及彎曲以 使資料模糊之切向系統組件。 FDM實例 存在開始實施FDM以達成兩個物件之間的平面度之若干 種方法。該系統可包括一（若干個）精確及精密的力感測器 及一精確及精密的致動器。該致動器可係（例如）一 2級 台。 在一個實施例中，藉由監測力讀取同時驅使該致動器以 驅動該陣列或該基板來執行FDM。舉例而言，在朝向21)陣 列朝上驅使Z級台時，連續量測或在每一驅使步驟時量測 負載。在一自動操作製程中，可藉由隨著z級台移動基板 以與一陣列接觸而對力讀取即時監測（藉助用於資料獲取 之一高取樣速率）來執行FDM。 圖4A及4B展示2D ηΡΑ以其最初平面度（無Τχ、八調整）與 該基板相互作用之力-距離曲線。為獲得圖4A中之資料， 使一環氧樹脂「預先整平」陣列與該表面接觸。〇 pm位移 指示秤開始讀取一負載量測之點。然後繼續驅使級台以將 懸臂壓縮所展示之量。由於懸臂僅具有15 μπι之行進自由 度，而可達成驅使（例如）120 μπι，因此清晰可見秤在某一 點處開始退讓（例如，開始壓縮），且最初的雙彈簧系統退 回至一單彈簧系統。 155951.doc • 26 - 201200877 圖4B圖解說明類似資料，質量轉換成力，且位移由μπι 轉換成m。如圖4Α及4Β中所展示，一陣列之共同k受標度 強烈影響。值k可比標度稍微高。 圖5A及5B圖解說明一 EPT陣列（製造於一透明玻璃背襯 基板上）之類似量測。如所展示，此陣列之共同k亦受標度 強烈影響。該陣列之k值比該標度稍高。舉例而言，〜k2D nPA= 4301切111，〜1^丨如。„^=3022 ]^/111。彈性尖針可比懸臂稍更 具可壓縮性。 根據下文所供應之方程式及在圖4A至5B中所獲得之量 測，可獲得各種彈簧常數k : k

IDnPA k

EPT k scale

•k. collective ，k collective _ 6000.4301 _ 6000 -4301 = 15，188(f)，及 =Kcale-KoilecUve = 6000-3022 =⑼狀⑷ 6000-3022 — ym) 圖6A至6C展示在各個Tx位置處收集之2D nPA之力曲 線。具體而言，圖6B展示各個Tx傾斜位置處且在有限驅使 (僅0至ΙΟμιη)情形下之力距離曲線之綜合資料集。圖6C展 示圖3D中所繪製之此相同資料集。圖6Α展示以4 μπι之一 Ζ 伸展之圖6C之剖面。根據此資料集，可見dF/dz斜率在 Tx=0處最陡，此時該陣列最水平。 圖7Α至7C展示在各個Τχ位置處收集之ΕΡΤ陣列之力曲 線。具體而言，圖7Β展示綜合資料集，圖7C展示圖3D中 所繪製之此相同資料集，且圖7Α展示以4 μιη之一 Ζ伸展之 圖7C之剖面。在- 0·6<Τχ<-0.4處存在一 dF/dz最大值。這意 155951.doc •27- 201200877 味著該陣列在藉助環氧樹脂膠合（其如上文所論述具有已 知錯誤）之初始預先整平之後稍偏移。實際上，此機械緊 固被視為初步的，不穩健，且環氧樹脂技術易產生體積畴 變。本文所揭示之實施例幫助克服此等缺點。 因此，一般化FDM方法適用於具有圖6A至7C中所展示 之不同设§十及材料之兩種不同陣列。 圖8 A至8 C圖解說明單獨地對照剛性探針安裝臂之奥豪 斯秤之力-距離曲線量測。這驗證該秤自身以一線性方式 表現，且因此將不損害任何後繼系統量測。 可針對該自動操作製程運用各種演算法。首先，（例如） 藉由步進馬達來改變該陣列與該表面之間的相對距離。 此步進稱作「Z伸展」。接下來，將力分佈記錄為距離2之 一函數。自該力分佈計算一導數。調整x&y方向上之傾斜 1及Ty直至求出具有最大力之—位置為止。在一個實施例 中，若該力導數分佈減小，則程式將命令該系統移動至' 或丁y之一相反方向，從而更快地求出最大值。 替代估算距離Z之力導數，可在以恆定速率移動2、叭及 <Py時估算時間之力導數。 ，可根據本文所揭示之實施例運用有限元素分析（fea)預 方去。备提剛知曉材料特性時，該系統可預期針對一 =夂定向應看似係何一既定力_距離曲線。舉例而言，上 數揭露k2DnPA一15，188。若該系統欲在k=10,000之情形 取+同冑置之一力-距離曲線’則將知曉該裝置不水 ^ X兩個不同的已知95{及…定向執行此’則然後該系 15595 丨.doc -28- 201200877 統可計算並預測……將在哪里。可在一個步驟中遠成。 在二貫施例令，可運用預先特性化之裝置。可在工廠 預^特性化不㈣列（2D ηρΑ、Ερτ等）以使客戶領取具有 已头」k a +/_ b之一裝置。然後將此[值鍵入至軟體 中並用於-預測性方法中…陣列在具有已㈣之情形下 到達，且後繼FDM讀取告知應如何更快及更有效地整平。 此等演算法中之任一者允許使用者在任何物件接觸時監 測並補償此等物件在運行中的所施加力及平面度。此等物 件可係由任何材料製成。對於奈米圖案化而言這不僅提 供力回饋而且提供平面度回饋。對於寫入點陣列之情形而 言，每一寫入點相比於前一點提供其自己的可受監測之 力-距離曲線，且可在下一點之前應用Ζ、χ、γ、叭及/戋 CPy校正。 該系統之速度可受限於資料獲取速率及（該等）力感測器 之精密度以及致動器（Z級台）之驅使速度及加速度分佈。 此外，FDM方法提供針對「不理想邊界條件」而校正之 自動操作手段。圖6C中參見一個實例。隨著裝置變得逐= 越來越不水平’ 2D陣列之拐角開始碰揸基板。此拐角可係 矽操作晶圓之一部分，且可比SiN懸臂剛性得多。 ^-1 此， 存在一不規則力之釘502 ^然而’可根據圖3C中所閣述 方法來說明此。當取力曲線之導數—甚至一非線性導數 時’所得的運動仍應係連續的。一不連續性可 _ J yj\ —障 礙’這將促使該系統返回並嘗試一不同的φχ y定白 某 東西以非線性方式移動…較高階導數將在圖3C中表現出 155951.doc •29· 201200877 連續性。 甚至可在任意小Z-伸展之情形中使用FDM方法。在足夠 精密度之情形下’ Z-伸展僅可係幾百奈米（或更小），且可 揭露dF/dz斜率對平面定向之一差。這可對於藉助油墨塗 染之尖針最小化預先圖案化表面接觸時間係期望的。這對 於最小化上文所闡述之「障礙遭遇」亦係期望的。注意， 直至〜ζ=6 μπι才發生圖6C中之峰值502所揭露之障礙。在 使用由極易碎材料（諸如其力公差具有一低上限之材料）構 造而成之陣列之情形下，運用FDM之系統的敏感性可極有 用。小Z-伸展將達成一「輕微觸碰」型整平情形。 在個貫例中，運用NLP上之一經修改支架以剛性安裝 一2D陣列。致動器可係NLpz級台。可使用χ&γ級台以在 陣列下面重新定位該秤。根據圖6八至7B中之資料來改變 1\及八以圖解說明以不同平面度之不同的dF/dz行為。 可將一袖珍型秤（例如，奥豪斯YA102 , 0.01 g精密度）作 為力感測器安裝於NLP級台板上。可藉助一已知「幾乎水 平」裝置進行量測，如使用一環氧樹脂程序而達成。舉例 而言，可將該陣列留在該基板上’且然後藉助環氧樹脂將 其移近至預先加載之安裝臂上之磁鐵。在幾分鐘的等待時 :(例如，環氧樹脂之固化時間)之後，可縮回該級台並獲 得接近水平之表面。其他錯誤可係由（例如）環氧樹脂可經 歷體積畸變而產生。本文所揭示之實施例可在沒有環氧樹 脂程序之情形下達成整平。 可經由NLP軟體來協調全部儀器運動。可自奥豪斯秤之 155951.doc 201200877 數位展示器直接進行力讀取。可根據工廠程序經由一已知 100 g質量預先校準該秤。 可根據圖8A至8C中之繪圖預先特性化該奥豪斯袖珍型 秤。結合圖4A至5B，圖8A至8C展示該秤自身之彈簧常數 (kscale〜0k N/m)係在一 2D ηΡΑ及一 EPT陣歹丨J兩者之共同彈簧 常數之一數量級内。圖把及化中所展示之共同彈簧常數 係以胡克定律與秤相關，對於串聯之彈簧，為如下公式：

'F{Z)=~Ko„eoUVe ^ scale k〇 \ urruy j 一不1依靠懸臂偏差之光學量測之方法一樣，此關係式之 4、··。果係不可假定該系統之任一既定部件（懸臂、尖針 等）之移動與z級台驅使移動相同量。 在—些實施例中，三腳架組態用於力之量測中，其中自 (例如）關於圖案化陣列之中心幾何對稱而個 度力。，個感測器之間的微分產生聞述該裝置平面 處平衡時水平。裝置在不存在向量且力在全部三個感測器 之組目對濕度、振動等仔細監測/控制該系統 移。舉例而二：V1取及’或由於環境改變而引起之漂 溫度。 衣*兄以將該系統保持在一恆定 中間物件 155951.doc -31 - 201200877 在一些實施例中，陣列不向下觸碰於基板表面上，而是 向下觸碰於匹配基板平面度之一中間物件上。此方法防止 該基板不必要地塗染上油墨。該中間物件可係一扁平層片 裝置。可在沒有力導數方法之實施例中運用中間物件。 該令間物件亦可由（例如）上文在三腳架組態中所論述之 三個球珠組成。該三個球珠可放置於該裝置之提供三個不 同接觸點之三個拐角下面。在每一拐角觸碰每一球珠時獨 立量測力導數曲線。當最大化力導數曲線相等時，將該裝 置視為係平面的。該等球珠不一定觸碰該等尖針，但可與 該陣列之-犧牲外部周邊接觸。該三個球珠可係一剛性連 接之框架之部分。 另一選擇為，可僅運用一個球珠。該單個球珠可由一機 器人臂「拾取並放置」。下文詳細論述稱作「灑佈式珠狀 材裝置」之此裝置。 可在基板上之專門位置處預先製造中間球珠/物件。可 根據如所引用之參考文獻中所闡述之一被動自身整平常平 架裝置粗略地預先整平此等中間物件。因此在一整平系統 中’可運用球珠及一被動自身整平常平架裝置兩者。 在一些實施例中，該等球珠不在基板上而是實際上併入 至該陣列自身中以與一自身整平常平架一起使用（參見， 例如， 一足夠力可使該等球珠撓曲回至柔軟背襯材料中從而允 岭邊專尖針觸碰該基板表面。 灑佈式珠狀材方法之概述 155951.doc -32· 201200877 巍佈式珠狀材方法經設計以整平一任意陣列與—任音笑 板至所界定參數内。其經設計以在整個過程中完全自動化 並最小化使用者涉及。其進一步旨在於該方法之核心指標 方面最佳化該過程：（1)整平精密度（可重複性），（2)整平精 確度（兩個物件之間的最終共面度），及（3)過程時間。 該灑佈式珠狀材方法透過一自定義軟體介面（Am〇Leveler) 及腳本語言（LevelScript)達成此自動操作》在一些實施例 中’一使用者可對大部分系統參數具有控制，且可因此構 建LevelScripts。然而，在商業實施方案中，該灑佈式珠狀 材方法可允許聚焦此控制並為了便於使用而簡化該介面。 亦可使用該濃佈式珠狀材系統來判定陣列之彈簧常數，並 整平微接觸印刷樣本（奈米印刷微影裝置或任何其他此等 裝置）。 麗佈式珠狀材設備之細節 在圖9及10所緣示之本發明之一實施例中，提供一設備 300 ’該設備經組態以對一基板306之一表面3〇6a整平一微 觀筆陣列302。該設備包括在其一端上具有一球珠322之一 可控臂320。可控臂320經組態以將球珠322移動至陣列302 與基板表面306a之間的複數個位置。該等位置可對應於陣 列302之拐角。該設備包括一力感測器324，該力感測器經 組態以在球珠3 2 2之該複數個位置中之每一者處量測在陣 列3 02或基板表面306a上所產生之一力。該設備進一步包 括一或多個致動器（未展示），該一或多個致動器經組態以 驅動陣列302或基板306以改變陣列302與基板表面306a之 155951.doc •33· 201200877 間的一相對距離及一相對傾斜。該設備可包括一控制器， 該控制器其經組態以⑴在力感測器324所量測之該力超過 一既定臨限值之前基於陣列302或基板306在該複數個位置 中之每一者處所行進之一距離而判定陣列3〇2相對於基板 表面306a之一平面偏移及（ii)基於該平面偏移使用該一或 多個致動器來起始該陣列相對於該基板之一整平。 微觀筆陣列302不限制於任一特別設計。在設備3〇〇中， 陣列302較佳地係二維筆陣列，但灑佈式珠狀材設備可與 一維陣列一起使用。該陣列可包含尖針或探針。其可包含 具有或沒有尖針之懸臂。該陣列可係一傳統的二維奈米印 刷陣列（2D ηΡΑ：^該陣列亦可係一 HDT(高密度尖針）聚合 物陣列，其一般比傳統2D ηΡΑ更具整平挑戰性，此乃因不 可針對此等陣列使用光學整平方法。纟他陣列彳包括具有 柔軟背襯之硬尖針陣列、沒有背襯之尖針之薄膜等。 可使用大致不影響陣列3〇2之平面度之任一方法將陣列 302安裝於一陣列把手3〇3上。舉例而言，可使用一低固化 體積變形環氧樹脂（例如，Devc〇n「5分鐘環氧樹脂凝 膠J )將陣列302安裝至陣列把手3〇3。諸如，例如當該陣 列係一2DnPA時，陣列3〇2可直接黏附至陣列把手3〇3，或 諸如當該陣列係一HDT陣列時，陣列3〇2可附接至黏附至 陣列把手303之-背襯材料。該背襯材料可係（例如）玻璃。 較佳地，陣列302可經組態以不管陣列之類型如何而使用 相同的通用附接把手3〇3。陣列把手3〇3可經組態以附接至 一標準化動態支架’如下文所論述。陣列把手3〇3可建造 155951.doc 34· · 201200877 成一中空框架以便NLP光學器件可見陣列302之該等尖針 或探針304。陣列把手303可包括允許一使用者操縱該陣列 把手之數個翼或連接片。陣列把手303可包括嵌入於其中 之數個球面磁鐵，該等球面磁碟對應於動態支架上之安裝 區域。陣列把手303可包括三個此等球面磁鐵《此等磁鐵 可有助於陣列之儲存及妥善保管。 在一些實施例中，一陣列間隔件302a提供於陣列302與 陣列把手303之間。陣列302及陣列把手303可以與陣列302 可附接至陣列把手303相同之方式附接至陣列間隔件 3〇2a，如上文所闡述。陣列間隔件302a允許陣列302定位 於基板306上面之各個垂直位置處。 另一選擇為，可提供一荷重元調整端片3〇3a。端片3〇3a 可包括其處可附接陣列把手303之數個位置，以便基於其 處附接陣列把手3〇3之位置來控制該陣列之垂直位置。端 片303a可相對於球珠322之垂直搁置位置對該陣列之位置 提供精密控制。 在一些實施例中，陣列3〇2包括係由比陣列302之材料硬 之一材料製成之整平部分。 基板3 06可係期望與陣列3 〇2水平之任一物件。舉例而 °基板306可係其上欲形成一圖案之一物件《該基板可 ^位於一安裝滑板3〇8上，該安裝滑板自身可定位於一級 台板（「z級台」）31〇上。安裝滑板3〇8可係由玻璃製成。 J a:的勘合劑（諸如強力膠）將基板附接至安裝 '板308。基板3〇6較佳的係能夠在對基板3%沒有損壞之 155951.doc -35· 201200877 情形下自安裝滑板308移除。可使用彈簧夾具將安裝滑板 308附接至級台板31〇。級台板310可在一垂直方向上可由 一致動器移動至各個Z位置，因此該致動器提供陣列3〇2與 基板表面306a之間的相對距離及相對傾斜之變化。舉例而 言’（該等）致動器可控制一尖針及級台板310之一傾斜。該 致動器可經組態以藉助一逐步或一連續方式移動級台板 3 1〇。若如下文所論述使用一磁性動態支架，則較佳地由 一非鐵質材料製成該級台板，以便不破壞力感測器324。 在一較佳實施例中，該級台板係真空級台板，且使用該真 空級台板所產生之真空將該基板附接至該級台板。 可控臂可包括一撓性部分320a及一剛性部分320b，如 (例如）圖1 0中所展示。該臂之撓性部分固持球珠3 22，以使 該球珠能夠在一垂直方向上於陣列2〇2與基板表面3〇6a之 間移動。撓性部分320a在一力由陣列3〇2或基板306產生於 球珠322上時撓曲❶在較佳實施例中，撓性部分32〇a足夠 長以最小化清除問題並防止陣列3〇2及/或基板306a之運動 之干擾。 可控臂320及/或其撓性及剛性部分32〇a、32〇b可更換以 允許對陣列302及/或基板306之不同厚度之補償。可控臂 320可經組態以便即使在可控臂32〇及/或撓性及剛性部分 320a、320b更換時，該球珠可保持在相置以便 對先前校準不具有一不利效應。舉例而言，當更換臂32〇 時’ R-theta位置之差可係相同的±5〇 μιη，且較佳的係±ι〇 μπ^因此，在一可控臂32〇更換為一新可控臂32〇之後， 155951，doc •36- 201200877 球珠322可定位於平行於陣列3〇2及基板表 面306a之平面中 之相同位置但-不同垂直位置中。在較佳實施例中，能夠 精密控制並量測該臂之長度，以使此長度可包括於整平計 算中。在較佳實施例中，撓性部分320a比剛性部分320b 長。在較佳實施财，撓性部分32〇a係由一非磁性材料製 成。在基板306係移動的且陣列3〇2係固定的之實施例中， 可以相對於陣列302及基板3〇6之平面之一猶微向下角來設 定撓性部分320a。 球珠322可係具有允許其放置於陣列3〇2與基板表面3〇2a 之間之一大小之任一球珠，該球珠具有允許其用於精密距 離及負載量測之一圓度及硬度。球珠322較佳地係一球面 球珠。球珠322可係一藍寶石球珠。球珠322可具有 2000±0.080 μηι之一直徑。較佳地，球珠322係由具有至少 9之一莫氏硬度之一材料製成。 可使用一或多個馬達來移動可控臂32〇。舉例而言，一 第一馬達可係沿一軸線移動可控臂32〇之一線性馬達或「尺 馬達」330。一第二馬達可係可自陣列3〇2與基板表面3〇6& 之間内外搖擺可控臂320之一「theta馬達」340 » R馬達330 及theta馬達340可定位於一安裝框架328中或蛾鄰該安裝框 架而定位。在圖9及16至18中，舉例而言，展示theta馬達 340定位於安裝框架328中。可控臂3 20可自安裝框架328下 面延伸。R馬達330可驅動可控臂320以使沿一R軸線軸332 線性移動。可提供減輕R軸搖晃之線性尾軸轴承（未展 示）。Theta馬達340可驅動可控臂320以使其繞一 theta軸線 155951.doc •37- 201200877 轴342旋轉》Theta馬達340可包括其轴上之一微調器以允 許在一垂直方向上相對於陣列302微定位球珠322。使用該 微調器之調整較佳地不應影響該球珠之R_theta位置。圖16 至18中詳細展示安裝框架328。 對該等馬達之此說明不意欲具有限定性。該等馬達可係 能夠移動可控臂320以使球珠322可移動至陣列302與基板 表面306a之間的複數個位置之馬達之任一組合。用於r馬 達330及theta馬達340兩者之限位開關可構建至安裝框架 328中。該等限位開關較佳地難以移動或偏移，以便允許 相依於R馬達330及theta馬達340之零位置之整平計算。圖9 中繪示R馬達限位開關334 » R馬達330及theta馬達340在空 轉時較佳地幾乎不產生雜訊。其較佳地具有高位置解析度 及可重複性，此乃因這影響球珠如何精密地放置於陣列 302與基板306之間。 力感測器324可係能夠量測在陣列3〇2或基板3〇6a上所產 生之一力的任一裝置。舉例而言，該力感測器可係以允許 該力感測器感測在陣列302或基板306a上所產生之一力之 此一方式連接至陣列302或基板306a之一荷重元。在圖9至 11中，舉例而言，展示力感測器324定位於一荷重元底盤 326中，該荷重元底盤定位於陣列3〇2上面。荷重元底盤 326可附接至一 NLP之一安裝區塊327〇該荷重元底盤較佳 的係剛性安裝至執行圖案化或印刷之平臺。圖丨丨至^中詳 細展示荷重元底盤326。任何電線（諸如圖12中所展示之彼 等電線）較佳地經良好屏蔽以最小化系統雜訊。 155951.doc 38· 201200877 在其他實施例中，可用能夠偵測何時在陣列、球珠與基 板之間進行接觸之任一其他裝置來替換該力感測器，諸 如’例如一電感測器。 固持可控臂320之安裝框架328可安裝至荷重元底盤 326 ’如圖19及20中所展示。如圖21及22中所展示，安裝 . 框架328之邊緣32以經組態以與荷重元底盤326之邊緣326a 一致以使安裝框架328可剛性附接至荷重元底盤326 ^ 力感測器324較佳地具有一低訊雜比，且具體而言係漂 泮於自由空氣中時之一低雜訊底限。舉例而言，力感測器 之雜訊底限可係0.25 mg或更少。力感測器324較佳地具有 平衡範圍與解析度需要之一負載限制。舉例而言，力感測 器324可具有1〇 g與30 g之間的負載限制。較佳地，當給力 感測器324加載且因此在垂直方向上偏差時，力感測器324 之平面度不急劇地變化。力感測器324可具有（例如）防止平 面度急劇變化之一平行四邊形設計。力感測器324可係（例 如）一荷重元，諸如由Strain Measurement Devices製造之彼 等荷重元。 灑佈式珠狀材設備中之控制器可係一電腦。該控制器可 • 包括驅動器及用於控制可控臂320及致動器之其他連接硬 體。該控制器可安裝於一NLP之框架之側上。用於該控制 器之電力供應可遠離該系統之剩餘部分而放置以減小可對 其他系統組件具有一負面效應之雜訊。 在一些實施例中，灑佈式珠狀材設備包括允許陣列3〇2 安裝至力感測器324之一動態支架。該動態支架可係一磁 155951.doc •39· 201200877 性動態支架350，如圖23及24中所展示。磁性動態支架350 包括對應於嵌入於陣列把手303中之球面磁鐵之數個安裝 區域。動態支架350可經構造以使NLP光學器件仍可向下 看至定位陣列302上之尖針或探針304。舉例而言，動態支 架350可構造成以正方形框架。 灑佈式珠狀材設備亦可包括一荷重元數位化器325，如 圖12中所展示。荷重元數位化器325可將來自力感測器324 之信號轉換成該控制器可讀取之一信號。荷重元數位化器 325可係（例如）可自Mantracourt Electronics有限公司構得 之一 Mantracourt型號DSCH4ASC數位化器。荷重元數位化 器325較佳地盡可能地與全部雜訊源隔離。荷重元數位化 器325可自電池電源（諸如一 12V提燈電池）接收電力。荷重 70數位化器325可替代性地自一非電池低雜訊電源或任一 其他適合的電源接收電力。荷重元數位化器325可定位於 荷重元底盤中，如圖13中所展示。可提供一蓋325&以用於 電、聲及或振盪之屏蔽、阻尼及絕緣。 可專門針對力感測器而提供一環境控制子系統。 可提供振動隔離以便針對該力感測器而維持最低可能雜 訊底限。 灑佈式珠狀材方法之細節 在本發明之一實施例中，提供一種用於對一基板之一表 面整平-微觀筆陣列之方法。圖29中之流程料示該方 法。在步驟410中，將—球珠322移動至一陣列3〇2與一基 板表面306a之間的—第一位置。在步驟42〇中，減小陣列 15595 丨.doc 201200877 302與基板表面306a之間的距離直至在陣列3〇2、球珠322 與基板表面306a之間進行接觸且一力感測器324所偵測之 一力超過一既定臨限值為止。在步驟430中，判定陣列302 或基板306所行進之距離（「z位置」然後將步驟41〇至 4 3 0重複一所期望次數4 3 5。舉例而言，可針對一維陣列將 步驟410至430執行兩次，或針對二維陣列執行三次。在步 驟440中，判定陣列302相對於基板表面3〇6a之平面偏移。 在步驟450中，基於所判定之平面偏移調整陣列3〇2與基板 表面306a之間的相對傾斜以對基板表面3〇6a整平陣列 302 »可將步驟410至450重複一所期望次數455以達成期望 平面偏移，此時整平完成460。視情況，可將該平面偏移 計算一額外次以確保已達成該期望平面偏移。 可藉由計算陣列或基板在複數個位置（其中兩個位置之 間的距離D係已知的）中之每一者處所行進之距離之一差dz 來判定該平面偏移。以如下方程式依據角度計算印刷陣列 相對於基板表面之平面偏移dtp : 一1f 在判定平面偏移dcp之後，基於在與平面偏移d(p之方向相反 之一方向上將陣列302及/或基板3〇6之傾斜調整平面偏移 dcp之量來調整陣列302與基板表面3〇6a之間的相對傾斜。 舉例而言，假定致動器經組態以在一x方向及一丫方向兩者 上傾斜’則該複數個位置中之兩者可在乂方向上之一線上 且該複數個位置中之兩者可在以向上之―線上。可基h 155951.doc -41- 201200877 方向上之該線上之兩個位置之“及D值來計算χ方向上之 平面偏移。可基於丫方向上之該線上之兩個位置之犯及〇 值來计算y方向上之平面偏移。當然，若存在該陣列與該 基板之間的三個位置，則該等位置中之一者可在χ方向線 及y方向線兩者上。 灑佈式珠狀材方法之工作實例 使用灑佈式珠狀材方法整平一 HDT陣列與一基板表面。 使用-可控臂，穿過該陣列與該基板之間的三個位置而移 動一藍寶石球珠。該基板定位於經由一致動器在一垂直方 向上可移動之一級台板上。藉由該球珠在該陣列上所產生 之力由定位於該陣列上面之一荷重元量測。在每一位置 處，該級台板及因此該基板朝向該陣列移動直至該球珠與 該陣列及該基板兩者接觸且該荷重元量測接觸為止。該基 板朝向該陣列連續移動直至在該基板、該球珠與該陣列之 間接觸為止。使用—荷重元價測接觸從而取得連續 力量測。判定該陣列相對於該基板表面之平面偏移且經由 該致動器移動該基板以調整該陣列與該基板之間的相對角 度以針對該平面偏移而校正。重複該過程一第二次以針對 相同三個球珠位置來判定新的平面偏移，且再次移動該基 板以調整該陣列與該基板之間的相對角度以針對新的平面 偏移而校正。在執行此過程之後，該陣列對於該基板足夠 地水平以執行微影。 圓25繪示當接觸發生時該荷重元所量測之力對級台板之 位置之一樣本圖。圖25展示用於此工作實例之石夕晶片及 155951.doc •42· 201200877 針對較硬石夕晶圓之該曲線之 而’所使用之荷重元足以判 HDT陣列兩者之曲線。注竟，^ 斜率比HDT陣列之情形高。然开 定針對HDT陣列何時發生接觸。 圖26繪示具有展示

之速度、精確度及整平精密度之組合係寥於習用整平方法 所達成之結果而令人出乎意料的。 圖30繪示已藉助未完美平行於一

之左上區中比在該所印刷之區域之右下區中好。 於一基板表面之一陣列所印 印刷之品質在所印刷之區域 圖3 1繪示在使用上文所闡述之方法將該基板與該陣列整 平之後已印刷之5 mmx5 mm區域。在印刷之前使用灑佈式 珠狀材方法允許在整個所印刷之區域上方達成均勻高品質 印刷。 接觸量測精密度 接觸量測精密度定義為使用一球珠從而使基板與陣列接 觸並超過一既定負載臨限值從而覺察接觸之灑佈式珠狀材 系統的能力。可記錄越過此臨限值之Z位置。當執行諸多 -人時，可產生Z位置之一統計分佈。此統計分佈之標準偏 差係接觸量測精密度。因此，接觸量測精密度越低，結果 155951.doc •43- 201200877 越好。 兩個實驗要求決定該系統之必要接觸量測精密度：（D 意欲點大小及（2)可接受的變化係數（「cv」該cv係所 印刷之點大小由於尖針不水平而改變之程度。因此，可使 用以下方程式來判定Cy : CF = - μ 其中〇係‘點大小之標準偏差，且μ係平均點大小。 圖27繪示與一基板接觸之兩個尖針，其中該等尖針相對 於該基板存在一平面偏移。在圖27中，假定任一程度之非 平面度轉化成尖針之同量壓縮以便由所展示之經截斷三角 形估計尖針之佔用面積。此外，假定該等尖針首先進行了 全卩壓縮因此貫際上全部的Ζ級台行進被該等尖針之變 形吸收。 圖28係展示獲得一意欲點大小所需要之接觸量測精密度 之一圓。若干個約束條件可決定可能的最小接觸量測精密 度。此一約束條件係Ζ級台可調整之最小角（尖針角及傾 角）。舉例而言，若2級台可調整之最小角係〇 〇〇〇3。且陣列 寬為5 μηι，則可達成之可能的最小接觸量測精密度係±13 nm，如以下方程式所判定： CA£Pmin =5tan(0.0003) » 一第二約束條件係感測器偵測限制，其係在可確定已進 行了接觸之前Z級台在與該球珠及該陣列接觸時須行進之 最小距離。該約束條件主要受荷重元之雜訊底限及訊雜比 以及該陣列及基板之材料影響。若該荷重元信號之雜訊嚴 155951.doc • 44· 201200877 貝J難以知曉何為一雜訊尖峰’其表示該陣列與該基板 之間的真實接觸。對於一荷重元之一既定雜訊位準而言， 硬材料比柔軟材料更容易並更快地被债測。在圖2 8 中’舉例而言，展示針對硬表面之感測器偵測限制為±3〇 nm且針對一柔軟表面之感測器偵測限制為±1 50 nm。如圖 25中所展示，在明確已發生了接觸之前一較柔軟材料陣列 (諸如一 HDT陣列）需要多得多的z點。 當致動器經組態以使Z級台以一逐步運動方式移動時， 一個約束條件係Z級台增量，其係Z級台可在一垂直方向上 移動之最小距離。最小量測精密度係最小Z級台增量之一 半。圖28展示具有1〇〇 nm之一最小增量之一 z級台之z級台 強加限制。因此’在此情形中，接觸量測預見之Z級台強 加限制係±50 nm。然而，主要藉由使用乙級台之連續運動 來消除此約束條件。 當致動器經組態以使Z級台以一連續運動方式移動時， 一個約束條件（圖28中未展示）係取樣速率或取樣週期，其 判定控制器可多快使Z級台之移動與力感測器所量測之力 關聯化。 如圖28中所參見，對於一既定意欲點大小而言，跨越所 印刷區域之點大小變化隨著接觸量測精密度變差（亦即， 變大）而線性增加。這由該圖上水平擴展之三角形展示。 CV對角線僅係意欲點大小與CV相交以決定一必要接觸量 測精密度之位置的數個表示形式。舉例而言，為產生具有 不差於10% CV之5 μηι點’需要至少±265 nm之一接觸量測 155951.doc -45. 201200877 精密度。因此，期望在該圖之左側上操作，但這可受上文 所論述之約束條件限制。 在經改良之結果及效率之情形下藉助大的筆數目及大大小 筆陣列在大區域上方圖案化 在個貫施/列巾，尖陣列之特徵在於該陣列上係至少 平方毫米之一尖針區域。在一個實施例中，尖針陣列之 特徵在於該陣列上係至少一平方公分之一尖針區域。在— 個實施例中，尖針陣列之特徵在於該陣列上係至少75平方 公分之一尖針區域。 十方 在個實施例中，該等尖針之一分率將油墨轉印至該基 板，且該分率係至少75%。在一個實施例中，該等尖針之 一分率將油墨轉印至該基板，且該分率係至少㈣。在一 個實施例中’該等尖針之一分率將油墨轉印至該基板，且 該分率係至少90%。 在-個實施例中’該筆陣列包含至少,⑽個筆 ::施：中筆7筆陣列包含至少55，_個筆。在1 中，該含至少100,000個筆。在一個實施例 車列包含至少1，〇〇〇,〇〇〇個筆。 一平方2施例中，該筆陣列之特徵在於該陣列上係至少 微力 筆區域。在—個實施财’該筆陣列之特 徵在於該陣列上係至少一八 特 施例中，該筆 A刀-筆區域。在一個實 之一筆區域。 在於該陣列上係至少75平方公分 定分率之筆將一油墨轉印至該基 在—個實施例中， 155951.doc •46- 201200877 板，且該分率係至少75%。在一個實施例中一定分率之 筆將一油墨轉印至該基板，且該分率係至少8〇%。在—個 實施例中，一定分率之筆將一油墨轉印至該基板，且該分 #係至少鄉。本文所闡述之整平方法及儀器可增加將油 墨轉印至基板之筆的分率。 【圖式簡單說明】 圖1Α係用於整平或用於量測一表面平面度之一系統之一 側視圖。 圖1Β係用於整平或用於量測一表面平面度之一系統之一 透視圖。

圖1C係展示在初始接觸點處及在於支座上排擠出6 μΓη偏 差之後，一完美平面2D奈米印刷陣列（Nan〇Ink之2D ηΡΑ®)之一示意圖。在此實施例中，行進自由度（F 〇 τ )係 6 μι» 〇 圖1D及1Ε係在2D ηΡΑ接近角公差之限制之一情形下之 示意圖。 圖1F係圖解說明相對於一陣列晶片及一基板之一平面度 之一示意圖，及用以界定其之參數。 圖2 Α係用於一自動整平製程之一流程圖。 圖2B係用於包括自適應整平之一製程之一流程圖。 圖3A圖解說明獲得導數之基本原理。 圖3B及3C圖解說明各種力曲線及其導數。 圖4A及4B展示2D ηΡΑ以其最初平面度（無Τχ、Ty調整）與 該基板相互作用之力-距離曲線。 155951.doc •47- 201200877 圖5 A及5B展示用於一彈性聚合物尖針（Ερτ)陣列（製造於 一透明玻璃背襯基板上）之力-距離曲線。 圖6A至6C展示在各個Tx位置處收集之用於2D ηΡΑ之力 曲線之集族。 圖7 Α至7C展示在各個Τχ位置處收集之用於ΕΡΤ陣列之力 曲線之集族》 圖8Α至8C展示奥豪斯秤對照一剛性物件之力-距離曲線 量測’從而驗證該秤自身以一線性方式表現，且因此將不 損害任何後繼系統量測。 圖9展示一灑佈式珠狀材設備之一實施例。 圖10展示圖9中所繪示之該灑佈式珠狀材設備之實施例 之一近攝。 圖11展示可用於一灑佈式珠狀材設備中之一荷重元底盤 之一實施例之一俯視透視圖。 圖12展示可包括於圖i丨中所繪示之荷重元底盤之實施例 中之一荷重元數位化器之一俯視透視圖。 圖13展示位於圖丨丨中所繪示之荷重元底盤之實施例中之 一荷重元數位化器之一分解仰視透視圖。 圖14展示圖11中所繪示之荷重元底盤之實施例之一安裝 區塊之一俯視透視圖。 圖15展示圖11中所繪示之荷重元底盤之實施例之一分解 俯視透視圖。 圖16展示固持一可控臂之一安裝框架之一實施例之一俯 視透視圖。 155951.doc •48· 201200877 圖17展示圖μ中所繪示之安裝框架之實施例之一分解俯 視透視圖。 圖1 8展示圖丨6中所繪示之該安裝框架之實施例之一分解 仰視透視圖》 圖19展示其中一安裝框架附接至一荷重元底盤之一實施 例之一俯視透視圖。 圖20展示其中一安裝框架附接至一荷重元底盤之一實施 例之一仰視透視圖。 圖21展示一荷重元底盤及可沿其一邊緣連接至該荷重元 底盤之一安裝框架之一實施例之一俯視透視圖。 圖22展示一荷重元底盤及可沿其一邊緣連接至該荷重元 底盤之一安裝框架之一實施例之一仰視透視圖。 圖23展示一荷重元底盤之一實施例之一正面視圖。 圖24展示一荷重元底盤之一實施例之一側視圖。 圖2 5展示當接觸發生時該荷重元所量測之力對級台板之 位置之一樣本圖。 圖26展示具有指示級台板之位置對該陣列與該基板之間 的三個位置中之每一者之時間之曲線，以及展示該陣列相 對於該基板之平面偏移對時間之一曲線之一圖。 圖27展示與一基板接觸之兩個尖針，其中該等尖針相對 於該基板存在一平面偏移。 圖28係展示獲得一意欲點大小所需要之接觸量測精密度 之一圖。 圖29係灑佈式珠狀材方法之一實施例之一流程圖。 155951.doc -49- 201200877 圖3〇繪示已藉助未完美平行於一基板表面之—陣列所印 刷之5 mm X 5 mm區域。 圖3 1繪示在使用上文所闡述之 平之始p e 方法將該基板與該陣列整 千之後已印刷之5 mmx5 _區域。 早夕J登 【主要元件符號說明】 100 系統 102 陣列 l〇2a 位置 102b 位置 104 尖針或探針 105 背襯 106 基板表面 108 Z級台 110 系統 112a 位置 112b 位置 114 尖針或探針 115 背襯 116 基板表面 117 懸臂 200 曲線 202 曲線 204 曲線 210 線性關係 155951.doc •50- 201200877 212 導數 214 曲線 216 一階導數 218 二階導數 220 曲線 222 一階導數 224 二階導數 226 三階導數 240 曲線 242 曲線 244 一階導數 246 一階導數 248 二階導數 250 二階導數 260 曲線 270 導數 302 陣列 302a 陣列 303 陣列把手 303a 端片 306 基板 306a 基板表面 308 安裝滑板 310 級台板（「Z、級台 -51- 155951.doc 201200877 320a 撓性部分 320b 剛性部分 322 球珠 324 力感測器 325 荷重元數位化器 325a 蓋 326 單元底盤 326a 邊緣 327 安裝區塊 328 安裝框架 328a 邊緣 330 線性馬達或「R馬達」 332 R軸線軸 334 R馬達限位開關 340 theta馬達 342 theta軸線軸 350 磁性動態支架 155951.doc -52-

Claims (1)

1. 201200877 七、申請專利範圍： 1 · 一種設備，其包含： 一微觀筆陣列； 一基板’其具有一基板表面； 一可控臂’其一端上包含一球面球珠，其中該可控臂 經組態以將該球珠移動至該陣列與該基板表面之間的複 數個位置； 一力感測器，其經組態以在該複數個位置中之每一者 處量測施用於該陣列或該基板表面上之一力； 一或多個致動器，其經組態以驅動該陣列及/或該基板 以改變該陣列與該基板表面之間的一相對距離及一相對 傾斜；及 一控制器，其經組態以⑴在該力感測器所量測之該力 超過一既定臨限值之前基於該陣列或該基板在該複數個 位置中之每一者處所行進之一距離而判定該陣列相對於 該基板之-平面偏移，及（ii)基於該平面偏移使用該一或 多個致動器來起始該陣列相對於該基板之一整平。 2. 如請求们之設備’其中該筆陣列包含安置於懸臂上之 尖針。 3. 如請求们之設備，其中該筆陣列包含安置於微懸臂上 之一 AFM尖針陣列。 4. 如請求項！之設備，其中該筆陣列包含彈性聚合物尖 針0 5. 如請求们之設備，其中該筆陣列係一個二維筆陣列。 155951.doc 201200877 6.如請求項1之設備，其中該力感測器經組態以量測1 pN 至IN之範圍中之—力。 7·如請求項1之設備，其中該力感測器包含一荷重元、一 電容元件、一電感元件、一壓電元件、一懸臂樑、—光 學編碼器、一應變儀、一負载傳感器、一線性速度位移 傳感器、一雷射三角量測感測器或一共焦感測器。 8. 如請求項1之設備，其進一步包含經組態以量測該陣列 與该基板表面之間的該距離之一裝置。 9. 如请求項1之設備，其進一步包含一控制器，其經組態 以： 反覆改變該陣列與該基板之間的該相對距離。 10. 如凊求項1之設備，其進一步包含一包封殼，該包封殼 經組態以包封至少該陣列且使一内部溫度保持在高於一 周圍溫度之一恆定溫度。 η·如請求項1之設備’其進一步包含： 經組態以監測包括一溫度、一相對濕度或一振動中之 一者之~環境改變之一裝置；及 經組態以補償該環境改變之一裝置。 12·如請求項丨之設備，其中該筆陣列經塗墨而具有欲轉印 至該基板表面之一圖案化油墨。 13. 如請求们之設備’其中該陣列與該基板之間的該相對 距離可變化達至少1 nm。 14. 如請求们之設備’其中該陣列與該基板之間的該相對 距離可在1 nm與100 nm之間變化。 155951.doc -2- 201200877 15.如請求項1之設備’其中該筆陣列係一無懸臂筆陣列。 16 ·如凊求項1之設備，其中該筆陣列包含經調適以吸附或 共價鍵結至該基板表面之至少一種圖案化化合物。 17·如5青求項1之設備’其中該基板表面包含至少一個表面 修改層。 18. 如請求項1之設備，其中該致動器包含至少一種壓電材 料。 19. 如請求項丨之設備’其中該致動器係一壓電致動器。 20. 如請求項丨之設備，其中該設備進一步包含一使用者介 面。 21 ·如凊求項1之設備’其進一步包含該陣列可藉以附接至 該力感測器之一陣列把手。 22. 如請求項21之設備，其進一步包含該陣列把手可藉以附 接至該力感測器之一動態支架。 23. 如請求項22之設備’其中該陣列把手包含至少一個球面 磁鐵且該動態支架包含對應於該球面磁鐵之至少一個安 裝區域。 24. 如請求項丨之設備，其中該陣列包括包含比該陣列之一 材料硬之一材料之至少一個整平部分。 25. 如凊求項丨之設備，其進一步包含一安裝滑板，該安裝 滑板以可拆卸方式附接至其。 26. 如凊求項丨之設備，其進一步包含一級台板，該安裝滑 板以可拆卸方式附接至該級台板。 27. 如凊求項26之設備，其中該一或多個致動器經組態以經 155951.doc 201200877 由該級台板驅動該基板以改變該陣列與該基板表面之門 的該相對距離及該相對傾斜。 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 如請求項27之設備，其中該一或多個致動器經紐態以控 制一尖針及該級台板之一傾斜。 如請求項26之設備’其中該級台板係由一非鐵質材料製 成。 如請求項26之設備，其中該級台板係一真空級台板。 如請求項1之設備，其進一步包含安置於該陣列與該力 感測器之間的一陣列間隔件。 、 如請求項1之設備，其中該可控臂包含一撓性部分及一 剛性部分。 如凊求項3 2之设備，其中該球珠係位於該可控臂之該撓 性部分之一端處以使該球珠可在該陣列與該基板表面之 間移動。 青长項1之設備，其中該球珠係由藍寶石製成。 請求項1之设備，其進一步包含經組態以固持該力感 測器之—底盤。 如e f項35之設備，其進一步包含固持該可控臂之一安 架，其中該女裝框架經組態以附接至該底盤。 月求項1之没備，其中該力感測器具有3 〇笆或更少之一 負載限制。 3求項1之設備，其中該力感測器具有〇 25 或更少 之一雜钒底限。 如°月求項1之設備’其進一步包含經組態以將來自該力 155951.doc 201200877 感測器之一信號轉換成可由該控制器讀取之一信號的一 荷重元數位化器。 40. 如請求項1之設備，其進—步包含： 一級台板，該安裝滑板以可拆卸方式附接至該級台 板， 其中該一或多個致動器經組態以經由該級台板驅動該 基板以改變該陣列與該基板表面之間的該㈣距離及該 相對傾斜’且其中該一或多個致動器經組態以控制一尖 針及該級台板之一傾斜， 其中該力感測器包含一荷重元， 其中該可控臂包含一撓性部分及一剛性部分，其中該 球珠係位於該可控臂之該撓性部分之—端處以使該球珠 可在該陣列與該基板表面之間移動，且 其中該球珠係由藍寶石製成。 41. 如.月求項1之设備’其中該微觀筆陣列包含複數個硬尖 針及一柔軟背襯。 42·如。月求項！之设備，其進一步包含經組態以安置於該陣 列與該球珠之間或該球珠與該基板表面之間的—中間物 件:其中該中間物件經組態以防止該陣列或該基板表面 之'可染’且其中該中間物件大致匹配該基板表面之-平 面度。 月求項1之。又備’其進一步包含經組態以安置於該陣 J與I球珠之間或該球珠與該基板表面之間的—中間層 '、中°亥中間層片經組態以防止該基板表面之污染， 155951.doc 201200877 且其中該中間層片大致匹配該基板表面之一平面度。 44. 一種方法，其包含： 將一球珠移動至一微觀筆陣列與一基板之一表面之間 的複數個位置； 。在該複數個位置中之每—者處，⑴❹—或多個致動 器減小該陣列與該基板表面之間的-相對距離直至該球 珠接觸該陣列及該基板表面兩者且—力感測器所量測之 一力超過-既定臨限值為止，及（ii)在該力感測器所量測 之該力超過該臨限值之前判定該陣列或該基板所行進之 一距離；及 基於該等所判定之距離來判定該陣列相對於該基板表 面之一平面偏移。 45.如請求項44之方法，其中使用該陣列或該基板在該複數 個位置中之每一者處所行進之該等距離之一差來判定該 平面偏移。 46·如請求項44之方法，其中藉由使用該複數個位置中之每 一者之間的一距離來判定該平面偏移。 47. 如請求項44之方法’其進一步包含使用該一或多個致動 器來調整該陣列與該基板表面之間的一相對傾斜以整平 該陣列與該基板表面。 48. 如請求項47之方法，其進一步包含將該方法之其他步驟 中之每一者重複至少額外一次。 49. 如請求項44之方法，其十： 該複數個位置包含一第一位置及一第二位置，及 155951.doc • 6 · 201200877 該平面偏移之铱列定係進一步基於該第一位1與該第 一位置之間的一距離。 5 0.如請求項49之方法，其中： 該複數個位置進一步包含一第三位置，及 該平面偏移之該判定係進一步基於該第二位置與該第 三位置之間的一距離。 51.如凊求項44之方法，其中使用—可控臂來移動該球珠。 52·如請求項51之方法，其該球珠係位於該可控臂之一端 上。 53.如請求項44之方法，其進一步包含： 監測包括一溫度及一振動中之至少一者之一環境改 變；及 補償該環境改變。 54·如凊求項44之方法，其進一步包含使用一被動裝置來預 先整平該陣列與該基板。 55. 如凊求項44之方法，其中該複數個位置包含恰好三個位 置。 56. —種方法，其包含： 將一球珠移動至一微觀筆陣列與一基板之一表面之間 的複數個位置； 使用5亥球珠來判定該陣列相對於該基板表面之一平面 偏移。 57. —種設備，其包含： 一微觀筆陣列； 155951.doc 201200877 一基板； 機器人臂’其經組態以在該陣列之複數個拐角處該 陣列與該基板之間放置一單個球珠； -力感測器經組態以量測施加至該陣列或該基板 之一力；及 一控制器，其經組態以至少部分地基於該等所量測之 力整平該陣列與該基板。 58. —種方法，其包含： 使用一機器人臂在該陣列之複數個拐角處一微觀筆陣 列與一基板之間放置一單個球珠； 在該陣列之該複數個拐角中之每一者處量測施加至該 陣列或該基板之一力；及 至 > 部分地基於該等所量測之力整平該陣列與該基 板。 59. 如請求項58之方法’其中該複數個拐角包含恰好三個拐 角。 60· —種設備，其包含： 一安裝框架，其經組態以附接至一荷重元底盤，該安 裝框架&含一可控f，且該可控臂在其一端上包含一球 面球珠， 其中該可控臂經組態以將該球珠移動至一陣列與一基 板表面之間的複數個位置。 61.如請求項60之没備，其進一步包含經組態以移動該可控 臂以使該球珠移動至一陣列與一基板表面之間的該複數 155951.doc 201200877 個位置之至少一個馬達β 62. 如請求項61之設備，其中該至少一個馬達包含經組態以 沿一第-㈣㈣料控臂之—第—馬達，及經組態以 繞一第二軸線搖擺該可控臂之一第二馬達。 63. —種設備，其包含： 一微觀筆陣列； 一基板’其具有一基板表面； 一力感測器，其經組態以量測施用於該陣列或該基板 表面上之一力； 一或多個致動器，其經組態以驅動該陣列及/或該基板 X改變該陣列與s亥基板表面之間的一相對距離及一相對 傾斜； 複數個球珠，每一球珠係位於該陣列或該基板表面上 之複數個位置中之一者處；及 一控制器，其經組態以⑴在該力感測器所量測之該力 超過一既定臨限值之前基於該陣列或該基板在該複數個 位置中之每一者處所行進之一距離而判定該陣列相對於 該基板之一平面偏移，及（ii)基於該平面偏移使用該一或 多個致動器來起始該陣列相對於該基板之一整平。 64. —種方法，其包含： 提供一微觀筆陣列及具有一基板表面之一基板，其中 該陣列或該基板包含複數個球珠，每一球珠係位於該陣 列或該基板表面上之複數個位置中之一者處； 在該複數個位置中之每一者處，⑴將彼位置處之該球 155951.doc 201200877 珠與該陣列或基板表面之一相對部分對齊，⑼使用一或 多個致動态減小該陣列與該基板表面之間的一相對距離 直至該球珠接觸該相對陣列或基板表面且一力感測器所 量測之一力超過一既定臨限值為止，及（iii)在該力感測 器所量測之該力超過該臨限值之前判定該陣列或該基板 所行進之一距離；及 1 基於該等所判定之距離判定該陣列相對於該基板表面 之一平面偏移。 -10- 155951.doc