TWI288292B - Compliant device for nano-scale manufacturing - Google Patents

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TWI288292B
TWI288292B TW094117980A TW94117980A TWI288292B TW I288292 B TWI288292 B TW I288292B TW 094117980 A TW094117980 A TW 094117980A TW 94117980 A TW94117980 A TW 94117980A TW I288292 B TWI288292 B TW I288292B
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Byung-Jin Choi
Sidlgata V Sreenivasan
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Molecular Imprints Inc
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Description

1288292 九、發明說明：
10 15
20 L發明戶斤屬之技術領域3 發明領域 本發明之領域是一般性地相關於遙軸順應性裝置。更 特別地說，本發明是關於一種適用於壓印微影術以固持模 板的順應性裝置。 I：先前技術3 發明背景 . 順應性裝置是指一種具有彈性特性，使得一基體能相 對於另一基體順應性地浮動，同時又在兩者之間提供移動 所希望數量的自由度之裝置。特別是這些特性允許浮接基 體彌補相對於工件表面超出容許範圍之空間定向。主動式 順應性裝置使用傳動裝置來完成基體間所希望的空間定 向。“被動式”順應性裝置則無動力，亦即沒有主動的控制。 為了能夠動態地拘限在任何位移或旋轉方向，被動式順應 性裝置以互連的連接裝置和被動彈性元件，例如彈簧，來 達成浮接基體與工件間的適當空間定向。順應性功能的傳 動發生於浮接基體與工作表面接觸之際。為達該目的，在 該浮接基體與藉由連結機構連接其上的支承基體之間所傳 送的力可連續地或平行地完成。 一個例示性的順應性裝置見於核發給B ailey等人的美 國專利第6,696,220號，其中揭示一種用於壓印微影技術的 遙軸被動式順應性裝置。該遙軸被動式順應性裝置係藉由 多個連結機構，順次地促成浮接基體與連結其上的支承基 5 1288292 體間之力的料。連結機構如細接輯接於浮接基體 與支承基體藉由這種组態，可以在壓印微影模板和 工作表面的壓印材料之間實現適當的空間定向。 因此，存在—種需要，即提供-種用於壓印微影製程 的改良式順應性裴置。 【發明内容】 發明概要
10 15
本發明是關於-種順舰裝置，其包含—支承基體 一浮接基體和她健㈣。該魏個撓曲臂的每1細 連秘支承絲和料基體之間，叫其間平行地傳遞二 載荷。為達該目的’撓曲臂設有第一組和第二組挽曲接點 第-組撓曲接點使撓曲^於進行繞著沿—第—方向延伸° 的第-軸之旋轉運動。第二組撓曲接點配置成便於挽 進行繞著-沿橫越過該第—方向之第二方向延伸的第二輪 =旋轉運動。撓曲接點為旋轉接點。因此，撓曲臂的運動 受限於繞著兩個橫向^向轴的旋轉運動。在―個實施 中’該順雜裝置為被動式順舰裝置。在另—個實施例 中，該順舰裝置為主動式順應性裝置。這些以及其他實 施例在下面有更詳細的討論。 、 圖式簡單說明 第1圖是依據本發明之-定向平臺的爆炸透視圖，揭示 模板夾具和一模板； > ' 第2圖是第1圖所示的定向平臺之透視圖； 第3圖是依據本發明第一個實施例之包括在第丨圖所示 20 1288292 的定向平臺中之被動式順應性裝置，和模板支架與模板的 爆炸透視圖； 第4圖是第3圖所示的被動式順應性裝置之詳細透視 圖
10 15
20 第5圖是第4圖所示的被動式順應性裝置之側視圖，揭 示被包括在其内的轉動接點的細節； 第6圖是第4圖所示的被動式順應性裝置之側視圖； 第7圖是第6圖所示的順應性裝置旋轉90度的側視圖； 第8圖是第6圖所示的順應性裝置旋轉180度的側視圖； 第9圖是第6圖所示的順應性裝置旋轉270度後之的側 視圖， 第10圖是依據本發明之另一個實施例的順應性裝置之 透視圖； 第11圖是第1圖所示的、和基材相重疊的模板之簡化立 面圖，顯示沿一方向上的偏差（misalignment); 第12圖是第11圖所示的模板和基材之俯視圖，顯示沿 兩個橫向上的偏差； 第13圖是第11圖所示的模板和基材之俯視圖，顯示角 向偏差（angular misalignment); 第14圖是第1圖所示的、和基材相重疊的模板之簡化立 面圖，顯示角向偏差； 第15圖是第11、12、13和14圖中所示的模板和基材之 間所希望的對準之簡化立面圖； 第16圖是第1、3、11、12、13、14和15圖中和基材相 7 1288292 重疊的模板的一個實施例之詳細圖；以及 第17圖是第16圖所示的模板之詳細圖，顯示相對於基 材所希望的空間配置。
C 方包冷式]J 較佳實施例之詳細說明
參看第1圖，圖中揭示一定向平臺1〇，其具有一内框架 12配置在部近一外框架14處，一撓曲環(flexure ring) 16 和一順應性裝置18。順應性裝置18在後面會有更詳細的討 論。定向平臺10可以由任何合適的材料形成，例如，鋁， 10不銹鋼以及類似材料，也可以使用任何合適的方法連結在 一起，例如螺紋緊固件(threaded fasteners)(未示出）。一模 板夾具20連結在定向平臺10上，在第2圖中顯示的更清楚。 明確地說，模板夾具20連結在順應性裝置18上。模板夾具 20係配置來支承模板22，如第1圖所示。一個例示性模板夾 15 20 具見於美國公開的專利申請案第2004/0090611，發明名稱 為 “Chuck System for Modulating Shapes of Substrate，，，該專 利申請案已轉讓給本發明的受讓人，且已併入本文中以供 參考。模板夾具20連結在順應性裝置18上，可以使用任何 合適的方式，比如可以使用螺紋緊固件（未示出）把模板夾具 20的四個角部連結到鄰近的順應性裝置18的四個角部。 參看第1和2圖，内框架12具有一個被表面25環繞的中 央通道24，而外框架14有一個與中央通道24相重疊的中央 開口 26。撓曲環16有一個環形形狀，例如圓形或橢圓形， 並連結至内框架12和外框架14上，且位於中央通道24和中 8 1288292 央開口 26之外。明確地說，撓曲環16和内框架以連結於部 位28 30和32處，和外框架14連結於部位％，辦口％處。 部位34配置在部位28和3〇之間，且與兩者等距；部位細己 置於雜30和32之間，且與兩者等距；而且部位38配置於 5部位28和32之間，並與兩者等距。利用這種方式，挽曲環 16環繞著順應性裝置18，模板夾具2()和模板22，並把内框 架12固定地連接到外框架14上。順應性裝置18的四個角部 27可使用螺紋緊固件(未示出)固定至表面25上。 定向平臺10是配置成用於控制模板22的運動，並且把 10模板22相對於-個參考平面（未示出）配置成一希望的空間 關係。為此，複數個傳動裝置4〇，42和44被連接於外框架 14和内框架12之間，以便在定向平臺1〇周圍間隔開來。每 個傳動裝置40，42和44都有一第一端46和一第二端48。傳 動裝置40的第一端46面向外框架14，而第二端48面向内框 15架12。傳動裝置40，42和44，藉由使内框架12沿三個軸Z!、 ZrZ3移動，而使内框架π相對於外框架14呈傾斜。定向平 臺10可對軸Ζ!、Z2、Z3提供一個大約± 12 mm的移動範圍。 以這種方式，傳動裝置40，42和44就會使内框架12傳遞角 運動給順應性裝置18，並從而，使模板22和模板夾具2〇， 20繞著轴Tl、丁2、丁3的一或多個做角運動。明確地說，藉減 少内框架12和外框架14間沿軸22和心的距離，並增加其間 沿zja的距離的方式，就會在一第一方向上繞著傾斜軸丁2 發生角運動。增加内框架12和外框架14之間沿軸Ζ2和Ζ3的 距離’並減少其間沿Zji的距離，則會在和該第一方向相 9 1288292 反的第二方向上繞著傾斜軸T2發生角運動。利用類似的方 式，利用内框架12沿軸ZjnZ2以相同方向和幅度的移動， 同時使内框架12沿軸Z3做方向相反於沿著軸ZjnZ2的方 向，而幅度則為二倍的移動的方式，藉以改變内框架12和 5 外框架14之間的距離，即可產生繞著軸！\的角運動。相似 地’利用内框架12沿轴Ζι和Z3以相同方向和大小運動，同
10 時使内框架12沿軸Z2做方向相反於沿軸Zju Z3的方向而幅 度則為二倍的移動的方式，藉以改變内框架12和外框架14 之間的距離，即可產生繞著軸T3的角運動。傳動裝置40， 42和 44可有一 ± 200 Ν的最大作用力（maximum operational force)。定向平臺10可對軸Tl、τ2、A提供大約±0.15。的轉 動範圍。 選用傳動裝置40，42和44以使機械零件最小化並且， 因而’使不均勻的機械韋刃性常數(mechanical compliance)， 15以及可能會使微粒物質生成的摩擦力最小化。傳動裝置
40，42和44的例子包括音圈傳動裝置，壓電式傳動裝置和 線性傳動裝置。用於傳動裝置4〇，42和44的一個實施例可 处美國加州的BEI Technologies of Sylmar公司取得，其商標 名為LA24-20-000A。另外，傳動裝置4〇，42和44連結在内 20框架12和外框架14之間，以便於環繞中央通道24和中央開 0 26而對稱设置並位於中央通道24和中央開口 26的外側。 以這種配置，在外框架14到順應性裝置18之間形成了一個 無阻礙通道。另外，對稱設置使得動態振動和不均勻熱漂 移最小化，藉以提供内框架12的精細轉動校正。 10 1288292
内框架12、外框架14、撓性環16和傳動裝置4〇，42和 44之結合，提供了順應性裝置18以及，因此，模板夾具2〇 和模板20繞著傾斜軸Τι、Τ2、Τ3的角運動。但是，所希望 的疋平移移動係沿著位在一橫向或垂直地延伸至軸心、& 5和厶的平面内之幾個轴而傳遞給模板22。此係透過提供給 順應性裝置18—項功能以繞著複數個順應軸中之一或多 個，表示為C〗、C2的軸，將角運動傳遞至模板22上來達成， 當模板、模板夾具和順應性裝置裝配完成以後，該等順應 軸係與傾斜軸乃、I和Τ3隔開來，並存在於模板表面上。 0 參看第3和4圖，順應性裝置18包括一支撐體50和一藉 複數個撓曲臂54、56、5 8和60連結在支承基體(Supp0rt body) 50上的浮接基體(floating body) 52。模板夾具20係以傳統的 固定裝置安裝在浮接基體52上，且由夾具使用傳統方法把 模板22固持住。 15 20 每個撓曲臂54、56、58和60都包括第一和第二組撓曲 接點62、64、66、和68。為了便於討論，第一和第二組撓 曲接點62、64、66、和68只就撓曲臂56進行討論，但是這 些討論和應用於有關撓曲接點54、58和60的幾組撓曲接點 的情形是同樣的。雖非必要，但是順應性裝置18是由剛性 體形成，例如不銹鋼。因此，支承基體50、浮接基體52和 撓曲臂54、56、58和60是整體形成的，而且藉由第一和第 二組撓曲接點62、64、66、和68可旋轉地連結在一起。支 承基體50包括一設置於中央的通孔70。浮接基體包括一和 通孔70相重疊的置中孔72。每個撓曲臂54、56、58和60都 11 1288292 包括相對端部74和76。各撓曲臂54、56、58和60的端部76 都藉由撓曲接點66和68連接在支承基體50上。端部76位於 通孔70的外側。每個撓曲臂54、56、58和60的端部74都藉 由撓曲接點62和64連接在浮接基體52上。端部74位於孔72 5 的外側。
10 15
20 參看第4和5圖，透過從鄰近端部74和76的裝置18，亦 即，在支承基體50或者浮接基體52，與撓曲臂54、56、58 和60中之一的界面處切除材料的方式，以形成各接點62、 64、66、和68。就此，可利用裝置18的機械加工，鐳射切 削或其他合適的加工來形成撓曲接點62、64、66、和68。 明確地說，接點64和66是由具有兩個相對的表面8〇和82的 撓曲構件78所形成。每一個表面80和82各自包括裂口 84和 86。裂口84設置成朝著遠離裂口 86的方向，而裂縫％也朝 著遠離裂口 84的方向。縫隙88從裂口 86開始延伸，遠離表 面80，終止於撓曲臂56周緣的一個開口。接點以和砧也是 由具有兩個相對的表面92和94的撓曲構件9〇所形成。每一 個表面92和94各自包括裂口 96和98。裂口 98設置成朝著表 面92，而裂口 98則朝向遠離表面94的方向。縫隙1〇〇從裂 口 96P絲延伸，遠離表面92，而縫隙繼從裂叫處開始延 伸。縫隙88、1〇〇和102的間隔Si、心和&分別界定一移動範 圍，支承基體50和浮接基體52中之任一者之間都可能在這 個範圍内產生相對運動。 參看第3和5圖，撓曲臂56和58的接點62與挽曲構件9〇 結合使得繞著軸1G4的轉動變得容易，而撓曲臂56和58的接 12 1288292 •、沾66和繞曲構件78的結合使得繞著轴1 的轉動變得容 易。撓曲臂54和60的接點62與撓曲構件9〇結合使得繞著軸 108的轉動變得容易，而撓曲臂54和6〇的接點％與撓曲構件 78的結合使得繞著軸110的轉動變得容易。撓曲臂54和56的 5接點64與撓曲構件78的結合使得繞著軸112的轉動變得容 易，而撓曲臂54和56的接點68與撓曲構件9〇的結合使得繞 著軸114的轉動變得容易。撓曲臂58和6〇的接點糾與撓曲構 件78的結合使得繞著軸116的轉動變得容易，而撓曲臂58和 60的接點68與撓曲構件90的結合使得繞著軸118的轉動變 10 得容易。 15
因此，每一個撓曲臂54、56、58和60都位於該裝置18 的一個各組轉動軸均重疊於該處的部位。舉例而言，撓曲 臂54的端部74位於軸11〇和114重疊之處，而端部％位於軸 108和112重疊之處。撓曲臂56的端部74位於軸1〇6和114重 璺之處，而端部76定位於軸11〇和112重疊之處。撓曲臂58 的鳊部74位於軸106和118重疊之處，而端部76定位於軸1〇4 和116重疊之處。同樣地，撓曲臂6〇的端部％位於轴11〇和 118重疊之處，而端部76定位於轴1〇8和116重疊之處。 由於這種配置形態，各撓曲臂54、56、58和6〇被連接 20以提供相對於支承基體5〇和浮接基體52繞著兩組重疊軸的 相對轉動運動，其中第一組橫向延伸至剩下的一組。這就 給每個撓曲臂54、56、58和60提供了繞著兩組正交轴的運 動，同時使其台面面積(footprint)最小化。裝置18可提供一 大約± 0.04。的傾斜移動範圍，一大約± 〇〇2〇的主動式傾斜 13 1288292
10 移動範圍，和一位於上述軸之上，大約± 〇〇〇〇5。的主動0 移動範圍。此外，讓每個撓曲臂54、56、58和60的台面面 積縮小，就可以在通孔70和孔72之間留下一空間120而不受 各撓曲臂54、56、58和60的阻礙。這使得裝置18適用於壓 被影技術糸統’此節將更詳細地討論於后。 參看第4、6和7圖，目前撓曲臂54、56、58和60相對於 支承基體50和浮接基體52之組態，使得平行的傳遞裝置18 襄的載荷變得容易。舉例而言，假如一載荷力施加於支承 基體50上，每一個撓曲臂54、56、58和60就會施加一實質 等量的力？!於浮接基體52上。尤其，這使得當施加力巧或 力F2的載荷時，裝置18可獲得一所希望的結構勁度 (structural stiffness)。針對這點，接點62、64、66和68都為 旋轉接點(revolute joints)，其使撓曲臂和支承基體5〇或浮接 基體52中之一者間的除旋轉運動以外的所有方向上的運動 15最小化。明確地說，接點62、64、66和68使得繞著軸104、
106、108、110、112、114、116和118的轉動運動變得容易 的同時，會將撓曲臂54、56、58和60之間的平移運動最小 化0 參看第4、5、6和7圖，軸W4、1〇6 ' 108和110的相對 2〇位置為浮接基體52提供一第一順應性遙軸(rem〇te center of compliance，RCC)，其位於一和浮接基體52間隔開的位置 122，相對於孔72地對齊中心且距離各軸1〇4、1〇6、1〇8和 110等距。相似地，軸112、114、116和118的相對位置為浮 接基體52提供一第二RCC，其實質接近於位置122且希望是 14 1288292 位於位置122。每一個軸112、114、116和118都位於距離位 5
10 置122等距之處。該組軸104、106、108和110中之每一轴皆 平行於該組軸104、106、108和110中之其餘的軸而延伸。 相似地，該組轴112、114、116和118中之每一轴皆正交於 該組轴112、114、116和118中之其餘的轴而延伸，而且垂 直於各軸104、106、108和110。轴110和軸108沿一第一方 向間隔一距離山，且沿一第二正交方向間隔一距離d2。轴104 和軸106沿該第一方向間隔一距離d3，且沿該第二方向間隔 一距離d4。軸112和軸114沿正交於該第一方向和第二方向 的第三方向間隔一距離d5,且沿該第二方向間隔一距離d6。 轴116和軸118沿該第二方向間隔一距離d7，且沿該第三方 向間隔一距離d8。距離山、d4、d6和d7實質相等。距離d2、 d3、（15和(18實質相等。 兩組橫向延伸軸可實質地接近至，使得透過適當地建 15 立距離di-d8’RCC 122就可以被視為是位於兩組橫向延伸軸
的交叉點處。第一組所包括的四軸，如圖示為124、126、 128和130。撓曲臂54的接點62和66位於沿軸124的方向上， 而撓曲臂56的接點62和66則是位於沿軸126的方向上。撓曲 臂58的接點62和66位於沿軸128的方向上，而撓曲臂60的接 20點62和66位於沿軸130的方向上。第二組所包括的四轴，如 圖示為132、134、136和138。撓曲臂56的接點64和68位於 沿軸132的方向上，撓曲臂58的接點64和68則是位於沿軸 134的方向上。撓曲臂6〇的接點64和68位於沿軸136的方向 上’且撓曲臂54的接點64和68位於沿軸138的方向上。利用 15 1288292 5
10 15
20 這種配置形態，浮接基體52相對於RCC 122，繞著該組轴 124、126、128、130、132、134、136和 138 中任何一轴的 運動，會與環繞該組軸124、126、128、130、132、134、 136和138中其餘的軸的運動分開。這樣就會為浮接基體52 相對於RCC 122的一個類似平衡環(gimbal-like)的運動，提 供結構勁度以抵拒，或防止，浮接基體相對於軸124、126、 128、130、132、134、136和 138的平移運動。 參看第4和10圖’依據本發明之另一個實施例，裝置18 可具有和裝置18 —起顯示的主動式順應性功能。對此，複 數個活動臂(lever arms) 140、142、146和148結合在浮接基 體52上，並朝支承基體50延伸，終止於鄰近一傳動裝置的 一個活塞處。如圖所示，活動臂140有一端位於鄰近傳動裝 置150的活塞處，活動臂142有一端位於鄰近傳動裝置Μ】的 活塞處，活動臂146有一端位於鄰近傳動裝置154的活塞 處，且活動臂148的一端位於鄰近活動臂148結合於其上的 傳動裝置156的活塞處。藉啟動適當的傳動裝置集合15〇、 152、154和156,可以達成浮接基體52相對於支承基體5〇之 相對位置的角定位。傳動裝置150、152、154和156的一個 例不性具體例可以從Caiifornia的BEI Techn〇1〇gies 〇f Sylmar公司取得，其商標名為LA1〇-12__〇27A。 為了提供浮接基體52相對於支承基體5〇的旋轉運動， 可以啟動傳動裝置150、152、154和156。舉例而言，可以 啟動傳動裝置150以使活動臂沿巧方向移動，而操作傳動裝 置154則是沿活動臂140移動方向之相反方向使活動臂146 16 1288292
10 15
20 移動。相似地，啟動傳動裝置152和156中之至少一者，以 分別移動活動臂142和148。假如傳動裝置152和156都被啟 動，那麼活動臂140、142、146和148之中的每一個活動臂 都被朝向撓曲臂54、56、58和60之中的某一個撓曲臂移動， 而該撓曲臂不同於活動臂140、142、146和148中之其餘活 動臂所移往的撓曲臂54、56、58和60。一個例子可包括， 向撓曲臂54的方向移動活動臂14〇,向撓曲臂56的方向移動 活動臂148，向撓曲臂58的方向移動活動臂146，以及向撓 曲〇臂60的方向移動活動臂142。這就傳遞了環繞巧方向的 旋轉運動。惟需理解，每一個活動臂14〇、142、146和148 都可朝向相反的方向移動。假如希望防止支承基體5〇和浮 接基體52之間沿？3方向的平動位移，而又要傳遞環繞巧方 向的旋轉運動，那麼就要使每個活動臂14〇、142、146和148 移動相同幅度。但是，假如希望傳遞料基體Μ環繞巧和 F2方向的旋轉運動，則可以使用不同的方法來實現。 因為浮接基體52的旋轉運動是由第一和第二rcc來引 ‘的，故可藉沿F3方向的平移而主動地調整浮接基體a成 相對於於支承基體的二種獨立的角向配置。舉例而言，以 傳動裝置150、152、154和156分別地移動活動臂14〇、142、 146和丨48,使量有所不同將會傳遞浮接基體52沿巧方向的 平移’同時傳遞環繞&方向的角位移。另外，僅僅移動活 動臂140、M2、丨牝和丨佔中的三者，也會傳遞在匕方向的 平行移動，同時傳遞環繞F3方向的角位移。假如希望在支 承基體50和浮接基體52之間傳遞平移運動而不在其間傳遞 17 1288292 旋轉運動，可以啟動動傳動裝置15〇、152、154和156之中 的兩個以移動活動臂140、142、146和148之中的兩個。在 一實例中，兩個對置的活動臂，例如14〇和Ι4ό，或者142矛 148，係沿相同方向被移動相同幅度。如果沿同一方向，例
10 15
如，朝向撓曲臂60和58，分別移動活動臂14〇和146，將造 成浮接基體52延伸於撓曲臂58和60之間的整個側面從與其 重疊的支承基體50的側面起之距離增加，有效地產生浮接 基體52環繞F2方向的旋轉運動。浮接基體52在撓曲臂56和 54之間延伸的側面和與之相重疊的支承基體50的側面之間 的距離則會減少。相反地，沿一相反方向，例如，朝撓曲 臂54和56移動活動臂140和146，會造成浮接基體52在撓曲 臂58和60之間延伸的整個侧面從支承基體50側面起之距離 減少。浮接基體52在撓曲臂58和60之間延伸的側面和與之 相重疊的支承基體50的側面之間的距離會增加。相似地， 利用活動臂142和148分別藉傳動裝置152和156而產生的運 動，浮接基體52環繞Fi*向的旋轉運動可以得到實現，如 同上述關於活動臂140和146之運動所討論的。應該理解的 是，前述活動臂運動的任何線性結合都可實施以完成所希 望的移動。 從前述可知，浮接基體52環繞Fl、F2和F3方向的旋轉運 動是彼此正交的。藉調整傳動裝置150、152、154和156處 的每個驅動力的大小或者位置，任何組合或者環繞&、匕 和h方向的旋轉運動都會受到撓曲臂54、56、58和60，浮 接基體52和支承基體50的結構勁度的限制。 18 1288292 參看第1、11和12圖，在操作時，定向平臺1〇典型地與 一種壓印微影技術系統(未示出）併用。一個例示性的微影系 統可從Molecular Imprints，Inc.取得，商標名為IMPRI〇tm
250 ’ 公司所在地為1807-C Braker Lane, Suite 1〇〇，Austin， 5 Texas 78758。IMPRIO 100TM的系統說明可見於 www.molecularimprins.com，且已將其内容併入本文中以供 參考。因此，可採用定向平臺1〇以使模板22與一和該模板 相重疊的表面，像是基材158的表面對準。因此，基材158 的表面可含有形成基材158的材料，例如具有原生氧化層 10 (native oxide)的矽，或者可由諸如導電材料、電介質材料以 及類似材料的圖案化層或未圖案化層所組成。 15 模板22和基材158如圖所示，相隔一段距離而於其間界 定出一間隙160。關聯於間隙160的容積取決於多種因素， 包括面向基材的模板22表面和面向模板22的基材158表面 的形態，以及基材的中性轴A相對於基材158的中性軸B之 間的角度關係（angular relationship)。此外，假如前述兩個 表面的形態都是已經圖案化了，則關聯於間隙160的容積也 取決於模板22和基材158之間對於Z轴的角度關係。有馨於 所希望之利用壓印微影技術進行的圖案化操作很大程度地 20 取決於為間隙160提供合適的容積，故精確地使模板22和基 材158對準乃是所期待的。為此，模板22包括有模板對準標 誌，其中之一標示為162,而基材158則包括基材對準標誌， 其中之一標示為164。 在本例中，假定所希望的模板22和基材158之間的對準 19 1288292 是發生在模板對準標誌162與基材對準標誌164相重疊時。 如圖所示，所希望的模板22和基材158之間的對準並未發 生，而是顯示兩個標誌偏移了一段距離〇。此外，雖然所示 之偏私0為一個方向上的線性偏移，惟可知，該偏移可能是 5沿兩個方向的線性量，如圖所示為〇1、〇2。除了或不同於 則述一個或兩個方向上的線性偏移以外，模板22和基材158 之間的偏移也可以包括角偏移，如圖13所示的角@。 蒼看第2、1〇和14圖，係藉環繞一個或更多個轴Τι、Τ2、 I、F!、F2、F3之結合旋轉運動而獲得所希望的模板以和基 H)材158之間的對準。具體地說，為了減少線性偏移 ，順應性 裝置18、模板夹具2〇和模板22繞著一個或多個軸Τι、丁2、 丁3之運動疋當作一個單位來進行的。這典型地導致在中性 軸Α和Β之間產生一個斜角ψ。其後，進行模板22繞著一個 或更多個軸巧和5的角運動，以補償角φ並確保中性轴a平 15行於中性軸B而延伸。此外，繞著軸Τι、T2、I、巧、&、 F3之結合角運動造成模板22的擺動，以完成模板22在一個 平行於中性軸B，而且如果不是垂直於，就是橫斷轴&、心 和&而延伸之平面上的運動。以此方式，模板22就可以沿 著位於平行中性軸B而延伸之平面内的線性軸而恰當的相 2〇對於基材158做對準，如第b圖所示。如果希望減少或者消 除角偏移，則利用傳動裝置150、152、154和156來使模板 22繞著軸F3旋轉，以提供所希望的對準。 在所希望的對準產生之後，操作傳動裝置4〇、42和44 以移動模板22，使其和鄰近基材的一個表面接觸。在本例 20 1288292 中，表面是由設置在基材158上的可聚合壓印材料166所組 成。應該注意的是，一旦做到所希望的對準，就可操作傳 動裝置40、42和44以使形成於中性軸八和6之間的角度變化 最小化。惟需瞭解，對於中性軸A和B而言並不需要完全互 5為平行地延伸，只要平行度的角偏差在由撓曲接點62、64、 66和68以及撓曲臂54、56、58和60所界定之順應性裝置18 的順應公差以内就可以。以此方式，中性軸八和6可以盡可 能平行地被定向，從而使進入可聚合材料之圖案形成的清 晰度最大化。因此，希望把第一和第：RCC所在之處的位 10 置122置於模板22和材料的界面。 15
20 參看第1、16和17圖，如上所討論的，前述系統10對於 圖案化基材是有用的，比如採用壓印微影技術的基材158。 為達該目的，模板22典型地包括一在其表面上記錄有圖案 的南臺170，界定成一模具172。一個例示性模板22見於美 國專利第6，696，220號，其内容已併入本文中以供參考。 上有圖案的模具172可包含，如圖示，由多個間隔開的凹形 174和凸起176所形成的多個特徵之光滑表面。凸起176具有 寬度Wi，凹形174則具有寬度W2。多個特徵界定成一原始 圖案，形成了轉移到基材158之一圖案的基礎。 參看第16和17圖，記錄在材料166上的圖案有部分是利 用材料166和模具172以及基材158的機械接觸產生的，如圖 所示’基材158可以在其上包括一既存層，比如轉移層178。 轉移層178的例示性具體例可從Brewer Science，Inc. of
Rolla，Missouri公司取得，其商標名為DUV30J-6。須知，材 21 1288292 料166和轉移層178可使用任何已知技術進行沉積，包括滴 下分散(drop dispense)技術和旋塗技術。 一旦和材料166相接觸，所希望的是材料166和凸起176 ' 相重疊的部分180仍保留一厚度V且分段部分182保留一厚 :5度【2。厚度tl歸為殘餘厚度。厚度“tl”和“&，，可依據應 用，為所希望的任何厚度。厚度t々t2可為1〇11_1〇哗範 . 圍的值包含材料166的總體積是要能讓某個量的材料166 延伸到基材158和模具172並不相重疊的區域的情形最小 . 化’或者防止其發生，同時又獲得所希望的厚度咖2。為 達〆目的㈤有-yfj度hm，該高度實質大於凹形174 的深度hr。以此方式，當咖2達到所希望的厚度時，材料 166和基材158以及模具172的毛細力（ca师町加⑽就會 限制材料166延伸超過基材158未與模具172重疊的區域的 運動。 15 纟統1〇所提供的—個優點在於其易於精確控制厚紅 • 批。明確地說，就是希望每個厚度ti均實質相等且每個厚 度12均實質相等。如第關所示，厚度心並不均勻—致，同 樣，厚度t2也不均勻一致。模具172相對於基材158這樣的定 疋不it的#果利肖本彡統1Q H卩得到均勾一致的 2〇厚度咖，如圖17所示。因此，可以做到極其希望的對厚 度咖的精確控制。在本發明中，系統戰供了三西林瑪 (threeSlgma)對準精度，其具有一個，例如，大約50邮甚 至更小的最小特徵尺寸。 本發明之上述貫施例均是例示性的。因此，對上述的 22 1288292 揭示内容可進行許多變化和修正，但都涵蓋在本發明的範 圍之内。因此，本發明之範圍不應該局限於以上之描述， 而是應該參考隨附的申請專利範圍以及與之等效的所有範 圍來確定。 5 【圖式簡單說明】 第1圖是依據本發明之一定向平臺的爆炸透視圖，揭示 一模板夾具和一模板； 第2圖是第1圖所示的定向平臺之透視圖；
10 15
第3圖是依據本發明第一個實施例之包括在第1圖所示 的定向平臺中之被動式順應性裝置，和模板支架與模板的 爆炸透視圖； 第4圖是第3圖所示的被動式順應性裝置之詳細透視 圖 第5圖是第4圖所示的被動式順應性裝置之側視圖，揭 示被包括在其内的轉動接點的細節； 第6圖是第4圖所示的被動式順應性裝置之側視圖； 第7圖是第6圖所示的順應性裝置旋轉90度的側視圖； 第8圖是第6圖所示的順應性裝置旋轉180度的側視圖； 第9圖是第6圖所示的順應性裝置旋轉270度後之的側 20 視圖， 第10圖是依據本發明之另一個實施例的順應性裝置之 透視圖； 第11圖是第1圖所示的、和基材相重疊的模板之簡化立 面圖，顯示沿一方向上的偏差（misalignment); 23 1288292 第12圖是第^圖所示的模板和基材之俯視圖，顯示沿 兩個橫向上的偏差； 第13圖是第η圖所示的模板和基材之俯視圖，顯示角 向偏差（angular misalignment); 第14圖是第1圖所示的、和基材相重疊的模板之簡化立 面圖，顯示角向偏差；
10 第15圖是第11、12、13和14圖中所示的模板和基材之 間所希望的對準之簡化立面圖； 第16圖是第1、3、11、12、13、14和15圖中和基材相 重疊的模板的一個實施例之詳細圖；以及 第17圖是第16圖所示的模板之詳細圖，顯示相對於基 材所希望的空間配置。 【主要元件符號說明】
扣···定向平臺 12···内框架 14···夕卜框架 16···撓曲環 18···順庵膝置 2°· ·樹反夾具 22···反 24···中央通道 3···表面 %···中央開口 27···角部 28、30、32'34、36、38···部位 40、42、44···傳動裝置 46…傳動裝置的第一端 48…傳動裝置的第二端 50…支承基體 52…浮接基體 54、56、58、60···撓曲臂 62、64、66、68···撓曲接點 70…通孔 72…置中孔 74、76···撓曲臂端部 78···撓曲構件 80、82· · ·撓曲構件78之相對表面 24 1288292
84、86···裂口 88…缝隙 90."撓曲構件 92、94· ··撓曲構件90之相對面 96、98…裂口 100、102 …鑛 104· · ·車由 106、108、110、112、114、116、 118···軸 120…空間 122· · ·位置 124、126、128、130···軸 132、134、136、138···軸 140、142、146、148···活動臂 150、152、154、156···傳動裝置 158…勒才 160…空隙 162···模板對準標諸 164…紐對準標誌 166···可聚合壓印材料 170…高臺 172···模具 174···凹形 176"·凸起 178· ··轉移層 180· ··材料166和凸起176的重疊 部分 182"吩段部分 4、山、山、d7···距離 d2、d3、(¾、dg···距離 巧、F2、F3…力 O…偏移量 A、B"·中性軸 Ch、〇2…線形量 0…角偏移 ••斜角 a、C2…川獅由 、τ2、τ3· ·倾斜轴 Ζ、Ζ!、Ζ2、Ζ3· · ·車由
Si、S2、S3···間隔 lv··高度 lv"雜 Wi、w2〜妞 ti、t2···厚度 25

Claims (1)

1288292 十、申請專利範圍： 第94117980號專利申請案申請專利範圍修正本 修正日期：96年2月 1· 一種順應性裝置，包含： 5 —支承基體； 一浮接基體；以及 複數個撓曲臂，其中每一個均連接於該支承基體和 該浮接基體之間’以平行於該複數個撓曲臂中之其餘撓 曲臂的形式在該支承基體和該浮接基體之間傳遞一載 10 荷。 15
20 2·如申請專利範圍第1項之順應性裝置，其中該複數個撓 曲臂之一次群組中的每一個撓曲臂都具有一第一組和 一第二組撓曲接點，而以該第一組撓曲接點使該撓曲臂 易於進行繞著一第一轴之旋轉運動，且該第二組撓曲接 點係配置成使該撓曲臂易於進行繞著一第二轴之旋轉 運動。 3·如申請專利範圍第1項之順應性裝置，其中該複數個撓 曲臂連接於該支承基體和該浮接基體之間，以促成在該 浮接基體和該支承基體之間，繞著兩個交叉於一點的橫 向延伸軸之相對旋轉運動。 4.如申請專利範圍第1項之順應性裝置，其中該複數個撓 曲臂係連接於該支承基體和該浮接基體之間，以促成在 該浮接基體和該支承基體之間，繞著兩個交又於一點的 橫向延伸轴之相對旋轉運動，且繞著該兩個橫向延伸軸 中之一轴的運動和繞著該兩個橫向延伸轴中之另一軸 26 S ) 1288292
10 15
的運動是分開的。 5. 如申請專利範圍第1項之順應性裝置，其中該複數個撓 曲臂連接於該支承基體和該浮接基體之間，以促成在該 浮接基體和該支承基體之間，繞著兩個交叉於一點的椒 向延伸轴之相對旋轉運動，同時使該支承基體和該浮接 基體之間的相對平移運動最小化。 6. 如申請專利範圍第1項之順應性裝置，其中該複數個撓 曲臂之一次群組中的每一個撓曲臂都具有兩組旋轉接 點(revolute joints)，係配置成便於該撓曲臂繞著兩個橫 向軸的旋轉運動。 7.如申請專利範圍第1項之順應性裝置，其中該支承基 體、該浮接基體和該複數個撓曲臂是呈一整體形成。 8·如申請專利範圍第1項之順應性裝置，其中該複數個挽 曲臂係相連成，使得該支承基體和該浮接基體之間所傳 遞的所有載荷以平行方式產生。 9·如申請專利範圍第1項之順應性裝置，其中該浮接基胃 包括一孔，且該複數個撓曲臂中每一個撓曲臂的—端均 連接於該浮接基體上，而位於該孔之外。 20 10·如申請專利範圍第1項之順應性裝置，其中該支承 包括一通道，且該複數個撓曲臂中每一個撓曲臂之 二端均連接於該支承基體上，而位於該通道之外 基體 一第 11·如申請專利範圍第1項之順應性裝置，進一步包 動系統’係被連接來促成該支承基體和該浮接式 的角運動和平移運動。 體之間 27
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