專利名稱:控制用于納米級制造的物體移動的方法和系統(tǒng)的制作方法
發(fā)明背景本發(fā)明的領(lǐng)域一般涉及定向裝置。更具體而言，本發(fā)明涉及適用于刻印平板印刷的定向臺及其使用方法。
微制造包括制造極小的結(jié)構(gòu)，例如具有微米數(shù)量級或更小的特征的制造。微制造有相當(dāng)影響的一個領(lǐng)域是對集成電路的加工。隨著半導(dǎo)體加工工業(yè)繼續(xù)朝著擴(kuò)大產(chǎn)品成品率同時增加形成于襯底上的單位面積上電路數(shù)量的方向努力，微型制造變得越發(fā)重要。微型制造能夠更好地進(jìn)行加工控制，同時允許更大幅度地縮小所形成的結(jié)構(gòu)的最小特征尺寸。采用微型制造工藝的其它發(fā)展領(lǐng)域包括生物技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、機(jī)械系統(tǒng)等。
一種示例性微制造技術(shù)通常稱為刻印平板印刷技術(shù)并在眾多的出版物中有詳細(xì)描述，如名為METHOD AND A MOLD TO ARRANGE FEATURES ON ASUBSTRATE TO REPLICATE FEATURES HAVING MINIMALDIMENSIONAL VARIABILITY的第2004/0065976號美國公開專利申請；名為METHOD OF FORMING A LAYER ON A SUBSTRATE TO FACILITATEFABRICATION OF METROLOGY STANDARDS的第2004/0065252號美國公開專利申請；名為METHOD AND A MOLD TO ARRANGE FEATURES ON ASUBSTRATE TO REPLICATE FEATURES HAVING MINIMALDIMENSIONAL VARIABILITY的第2004/0046271號美國公開專利申請，其全部內(nèi)容受讓給本發(fā)明的受讓人。如上述公開專利申請中的每一個所示的示例性刻印平板印刷技術(shù)包括聚合物層中凸起圖案的形成和凸起圖案向下面的襯底的轉(zhuǎn)移，在襯底中形成凸起圖像。為此，采用模板來接觸襯底上可成形的液體。使液體凝固形成具有記錄于其中的與模板的表面形狀一致的圖案的固化層。然后將襯底和固化層進(jìn)行處理，以將對應(yīng)于固化層中的圖案的凸起圖像轉(zhuǎn)移到襯底。
期望的是將模板與襯底適當(dāng)?shù)貙?zhǔn)以獲得襯底和模板之間的適當(dāng)?shù)姆较?。為此，定向臺一般包含于刻印平板印刷系統(tǒng)中。示例性定向裝置示于Bailey等人的美國專利第6,696,220號。定向臺有助于了模板關(guān)于將被刻印的襯底的校準(zhǔn)和定向。定向臺包括頂部框架和具有導(dǎo)軸的中部框架，導(dǎo)軸具有設(shè)置于其間的滑塊。具有底板的外殼耦合于中部框架，其中滑塊關(guān)于導(dǎo)軸移動，以提供耦合到外殼的模板的垂直移動。多個執(zhí)行器耦合于底板和彎曲環(huán)之間，其中可控制執(zhí)行器，以實(shí)現(xiàn)彎曲環(huán)的運(yùn)動，因此允許在垂直方向上彎曲環(huán)的運(yùn)動以控制模板和襯底之間限定的間隙。
因此，期望提供一種改進(jìn)的定向臺及其使用的方法。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及控制耦合到執(zhí)行系統(tǒng)的物體的移動的方法和系統(tǒng)，該執(zhí)行系統(tǒng)通過在執(zhí)行系統(tǒng)中傳遞相對于兩根間隔開軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動來表征延伸的平面中的物體的平移運(yùn)動。具體而言，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動產(chǎn)生于兩個間隔開的平面中，其中一個平行于物體在其中平移的平面延伸。這有助于物體相對于從其間隔開的表面的適當(dāng)定位。以下將更全面地討論這些和其它實(shí)施例。
附圖簡述圖1是根據(jù)本發(fā)明的定向臺的分解立體圖，示出模板卡盤和模板；圖2是圖1所示的定向臺的立體圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的包含于圖1所示的定向臺中的被動順從裝置連同模板固定器和模板的分解立體圖；圖4是圖3所示的被動順從裝置的詳細(xì)立體圖；圖5是圖4所示的被動順從裝置的側(cè)視圖，示出包含于其中的彎曲接合點(diǎn)的細(xì)節(jié)；圖6是圖4所示的被動順從裝置的側(cè)視圖；圖7是圖6所示的順從裝置旋轉(zhuǎn)90度的側(cè)視圖；圖8是圖6所示的順從裝置旋轉(zhuǎn)180度的側(cè)視圖；圖9是圖6所示的順從裝置旋轉(zhuǎn)270度的側(cè)視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的順從裝置的立體圖；圖11是圖1所示的模板與襯底重疊的簡化正視圖，示出沿一個方向的偏移；圖12是圖11所示的模板和襯底的自頂向下的視圖，示出沿兩個橫向的偏移；圖13是圖11所示的模板和襯底的自頂向下的視圖，示出角偏移；
圖14是圖1所示的模板與襯底重疊的簡化正視圖，示出角偏移；圖15是示出圖11、12、13和14所示的模板和襯底之間期望的對準(zhǔn)的簡化正視圖；圖16是圖1、3、11、12、13、14和15中所示的模板與襯底重疊的一個實(shí)施例的詳細(xì)視圖；圖17是圖16所示的模板的詳細(xì)視圖，示出關(guān)于襯底的期望的空間排列。
本發(fā)明的詳細(xì)描述參考圖1，示出了定向臺10具有緊鄰?fù)饪蚣?4設(shè)置的內(nèi)框架12、彎曲環(huán)16和順從裝置18。以下將更全面地討論順從裝置18。定向臺10的組件可由任何適當(dāng)?shù)牟牧闲纬桑?，鋁、不銹鋼等，且可利用諸如螺紋緊固件(未示出)之類的任何適當(dāng)?shù)难b置耦合起來。圖2中更加清楚地示出模板卡盤20耦合到定向臺10。具體而言，模板卡盤20耦合到順從裝置18。圖1中示出，模板卡盤20被構(gòu)造成支撐模板22。在名為“Chuck System for Modulating Shapes of Substrate”的美國專利申請第2004/0090611號中公開了一種示例性模板卡盤，其內(nèi)容受讓給本發(fā)明的受讓人且通過引用結(jié)合于此。模板卡盤20通過任何適當(dāng)?shù)难b置耦合到順從裝置18，如將模板卡盤20的四個角耦合到位于其緊鄰的順從裝置18的四個角的螺紋緊固件(未示出)。
參考圖1和2，內(nèi)框架12具有由表面25圍繞的中心通路24，而外框架14具有與中心通路24重疊的中心開口26。彎曲環(huán)16呈環(huán)形(例如，圓形或橢圓形)并耦合到內(nèi)框架12和外框架14，并位于中心通路24和中心開口26兩者的外部。具體而言，彎曲環(huán)16耦合到在區(qū)28、30和32處的框架12，以及在區(qū)34、36和38處的外框架14。區(qū)34置于區(qū)28和30之間并與它們等距；區(qū)36置于區(qū)30和32之間并與它們等距；而區(qū)38置于區(qū)28和32之間并與它們等距。如此，彎曲環(huán)16圍繞順從裝置18、模板卡盤20和模板22，并將內(nèi)框架12固定地附連到外框架14。順從裝置18的四個角27利用螺紋緊固件(未示出)附連到表面25。
定向臺10被構(gòu)造成控制模板22的運(yùn)動并將其相對于基準(zhǔn)表面(未示出)以期望的空間關(guān)系放置。為此，多個執(zhí)行器40、42和44連接于外框架14和內(nèi)框架12之間，以對于定向臺10間隔放置。執(zhí)行器40、42和44中的每一個具有第一端46和第二端48。執(zhí)行器40的第一端46面向外框架14，而第二端48面向內(nèi)框架12。執(zhí)行器40、42和44通過有助于內(nèi)框架12沿三根軸線Z1、Z2和Z3的平移運(yùn)動來使內(nèi)框架12對于外框架14傾斜。定向臺10可提供圍繞軸Z1、Z2和Z3約±1.2mm的運(yùn)動范圍。照這樣，執(zhí)行器40、42和44使內(nèi)框架12將角運(yùn)動傳遞給順從裝置18以及由此的模板22和模板卡盤20，圍繞多根軸線T1、T2和T3中的一根或多根軸線作角運(yùn)動。具體而言，通過減小內(nèi)框架12和外框架14之間沿軸Z2和Z3的距離并增加其間沿軸Z1的距離，在第一方向上發(fā)生關(guān)于傾斜軸T2的角運(yùn)動。增加內(nèi)框架12和外框架14之間沿軸Z2和Z3的距離并減小其間沿軸Z1的距離，在與第一方向相反的第二方向上發(fā)生圍繞傾斜軸T2的角運(yùn)動。以類似的方式，通過內(nèi)框架12以相同的方向和大小沿軸Z1和Z2的移動同時內(nèi)框架12在與沿軸Z1和Z2的移動相反的方向上且以兩倍大小沿軸Z3的移動來改變內(nèi)框架12和外框架14之間的距離，可發(fā)生對于軸T1的角運(yùn)動。類似地，通過內(nèi)框架12以相同的方向和大小沿軸Z1和Z3的移動同時內(nèi)框架12在與沿軸Z1和Z3的移動相反方向上且以兩倍大小沿軸Z2的移動來改變內(nèi)框架12和外框架14之間的距離，可發(fā)生對于軸T3的角運(yùn)動。執(zhí)行器40、42和44可具有±200N的最大操作力。定向臺10可提供圍繞軸T1、T2和T3約±15°的運(yùn)動范圍。
選擇執(zhí)行器40、42和44以使機(jī)械部件最小化，由此使不平均的機(jī)械順從性以及可導(dǎo)致微粒的摩擦最小化。執(zhí)行器40、42和44的例子包括音圈執(zhí)行器、壓電執(zhí)行器、以及線性執(zhí)行器。用于執(zhí)行器40、42和44的示例性實(shí)施例可從California Sylmar BEI工藝公司獲得，其商品名為LA24-20-000A。此外，執(zhí)行器40、42和44耦合于內(nèi)框架12和外框架14之間以對稱地置于其附近并位于中心通路24和中心開口26的外部。以此構(gòu)造，可構(gòu)造外框架14到順從裝置18之間的無阻礙的通路。此外，對稱排列使動態(tài)振動和不平均的熱漂移最小化，從而提供內(nèi)框架12的精細(xì)的運(yùn)動校正。
內(nèi)框架12、外框架14、彎曲環(huán)16和執(zhí)行器40、42和44的組合提供了順從裝置18以及由此的模板卡盤20和模板22繞傾斜軸T1、T2和T3的角運(yùn)動。然而，期望的是將平移運(yùn)動沿位于橫向地(如果不是正交的話)延伸到軸Z1、Z2和Z3的平面中的軸傳遞給模板22。這通過提供具有功能性的順從裝置18來實(shí)現(xiàn)，以傳遞模板22上繞示為C1和C2的多根順從軸線中的一根或多根的角運(yùn)動，該多根順從軸線在組裝模板、模板卡盤和順從裝置時與傾斜軸T1、T2和T3間隔開并存在于模板的表面上。
參考圖3和4，順從裝置18包括支撐體50以及耦合到面對多個彎曲臂54、56、58和60的支撐體50的浮體52。模板卡盤20被設(shè)計(jì)為經(jīng)由傳統(tǒng)的固定裝置安裝到浮體52，而模板22利用傳統(tǒng)的方法由卡盤保持。
彎曲臂54、56、58和60中的每一個包括第一和第二組彎曲接合點(diǎn)62、64、66和68。為了便于討論第一和第二組彎曲接合點(diǎn)62、64、66和68參考彎曲臂56來討論，但該討論同樣適用于與彎曲臂56、58和60相關(guān)聯(lián)的該組彎曲接合點(diǎn)。盡管并非必須如此，但順從裝置18可由固體(例如，不銹鋼)形成。結(jié)果，支撐體50、浮體52和彎曲臂54、56、58和60面對第一和第二組彎曲接合點(diǎn)62、64、66和68整體地形成并旋轉(zhuǎn)地耦合在一起。支撐體50包括設(shè)置在中心的通路70。浮體包括與通路70重疊的設(shè)置在中心的孔72。每一個彎曲臂54、56、58和60包括相對的端74和76。每一個彎曲臂54、56、58和60的端74通過彎曲接合點(diǎn)66和68連接到支撐體50。端74位于通路70的外部。每一個彎曲臂54、56、58和60的端76通過彎曲接合點(diǎn)62和64連接到浮體52。端76位于孔72的外部。
參考圖4和5，接合點(diǎn)62、64、66和68中的每一個通過從緊鄰端74和76(即，支撐體50或浮體52中的任一個與彎曲臂54、56、58和60中的一個的接口處)的裝置18減少材料來形成。為此，彎曲接合點(diǎn)62、64、66和68通過裝置18的機(jī)械加工、激光切割或其它適當(dāng)?shù)奶幚韥硇纬伞＞唧w而言，接合點(diǎn)64和66由具有兩相對表面80和82的的彎曲構(gòu)件78形成。表面80和82中的每一個分別包括孔84和86?？?4遠(yuǎn)離孔86放置，而孔86遠(yuǎn)離孔84。從孔86延伸遠(yuǎn)離表面80的是終止于彎曲臂56的外圍中的開口的間隙88。接合點(diǎn)62和68也由具有兩相對表面92和94的彎曲構(gòu)件90形成。表面92和94中的每一個分別包括孔96和98?？?8面對表面92設(shè)置，而孔98遠(yuǎn)離表面94。從孔98延伸遠(yuǎn)離表面92的是間隙100，而從孔98延伸的是間隙102。間隙88、100和102的間距S1、S2和S3分別限定了支撐體50和浮體52中的任一個之間可發(fā)生的相對運(yùn)動的運(yùn)動范圍。
參考圖3和5，與彎曲臂56和58的接合點(diǎn)62相關(guān)聯(lián)的彎曲構(gòu)件90有助于圍繞軸線104的旋轉(zhuǎn)，而與彎曲臂56和58的接合點(diǎn)66相關(guān)聯(lián)的彎曲構(gòu)件78有助于圍繞軸線106的旋轉(zhuǎn)。與彎曲臂54和60的接合點(diǎn)62相關(guān)聯(lián)的彎曲構(gòu)件90有助于圍繞軸線108的旋轉(zhuǎn)，而與彎曲臂54和60的接合點(diǎn)66相關(guān)聯(lián)的彎曲構(gòu)件78有助于圍繞軸線110的旋轉(zhuǎn)。與彎曲臂54和56的接合點(diǎn)64相關(guān)聯(lián)的彎曲構(gòu)件78有助于圍繞軸線112的旋轉(zhuǎn)，而與彎曲臂54和56的接合點(diǎn)68相關(guān)聯(lián)的彎曲構(gòu)件90有助于圍繞軸線114的旋轉(zhuǎn)。與彎曲臂58和60的接合點(diǎn)64相關(guān)聯(lián)的彎曲構(gòu)件78有助于圍繞軸線116的旋轉(zhuǎn)，而與彎曲臂58和60的接合點(diǎn)68相關(guān)聯(lián)的彎曲構(gòu)件90有助于圍繞軸線118的旋轉(zhuǎn)。
結(jié)果，每一個彎曲臂54、56、58和60位于其中旋轉(zhuǎn)軸線的組重疊的所述裝置18的區(qū)域中。例如，彎曲臂54的端74位于軸線110和114重疊的位置，而端76位于軸線108和112重疊的位置。彎曲臂56的端74位于軸線106和114重疊的位置，而端76位于軸線110和112重疊的位置。彎曲臂58的端74位于軸線106和108重疊的位置，而端76位于軸線104和116重疊的位置。類似地，彎曲臂60的端74位于軸線110和118重疊的位置，而端76位于軸線108和116重疊的位置。
作為該構(gòu)造的結(jié)果，將每一個彎曲臂54、56、58和60耦合以提供相對于支撐體50和浮體52圍繞兩組重疊軸線的相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，這兩組重疊軸線中，第一組軸線橫向延伸過其余的一組。這向彎曲臂54、56、58和60中的每一個提供了圍繞兩組正交軸線的運(yùn)動同時使其覆蓋區(qū)最小化。裝置18可提供約±0.04°的傾斜運(yùn)動范圍，約±0.02°的有效傾斜運(yùn)動范圍，繞上述軸線的約±0.0005°的有效θ運(yùn)動范圍。此外，具有每一個彎曲臂54、56、58和60的減小的覆蓋區(qū)可允許在通路70和孔72之間留下不被彎曲臂54、56、58和60阻礙的空位120。這使裝置18適用于刻印平板印刷系統(tǒng)，以下將更全面地討論。
參考圖4、6和7，關(guān)于支撐體50和浮體52的彎曲臂56、56、58和60的構(gòu)造有助于了裝置18中負(fù)載的平行傳遞。例如，如果負(fù)載力傳遞到支撐體50上，則每一個彎曲臂54、56、58和60將基本等量的力F1傳遞到浮體52。此外，這有助于裝置18在受有力F1或力F2負(fù)載時獲得期望的結(jié)構(gòu)剛度。為此，接合點(diǎn)62、64、66和68是旋轉(zhuǎn)接合點(diǎn)，它使彎曲臂和支撐體50或浮體52之間除旋轉(zhuǎn)運(yùn)動外在所有方向上的運(yùn)動最小化。具體而言，接合點(diǎn)62、64、66和68使彎曲臂54、56、58和60、支撐體50和浮體52之間的平移運(yùn)動最小化，同時有助于了繞軸線104、106、108、110、112、114、116和118的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
參考圖4、5、6和7，軸線104、106、108和110的相對位置向浮體52提供與浮體52間隔開、相對于孔72為中心并與每一根軸線104、106、108和110等距離的位置122處的第一間接中心順從性(RCC)。類似地，軸線112、114、116和118的相對位置向浮體52提供十分接近于位置122且期望位于位置122處的第二RCC。每一根軸線112、114、116和118與位置122等距地放置。一組軸線104、106、108和110中的每一根軸線平行于該組其余的軸線104、106、108和110延伸。類似地，一組軸線104、106、108和110中的每一根軸線平行于該組其余的軸線104、106、108和110延伸并與每一根軸線104、106、108和110正交。軸線110沿第一方向以距離d1并沿第二正交方向以距離d2與軸線108間隔開。軸線104沿第一方向以距離d3并沿第二方向以距離d4與軸線106間隔開。軸線112沿與第一和第二兩個方向正交的第三方向以距離d5并沿第二方向以距離d6與軸線114間隔開。軸線116沿第二方向以距離d7并沿第三方向以距離d8與軸線118間隔開。距離d1、d4、d6和d7基本相等。距離d2、d3、d5和d8基本相等。
兩組橫向延伸的軸線可充分地緊密接近，使得可通過適當(dāng)?shù)亟⒕嚯xd1-d8而認(rèn)為RCC 122位于其交叉點(diǎn)上。第一組包括的四根軸線示為124、126、128和130。彎曲臂54的接合點(diǎn)62和66沿軸線124放置，而彎曲臂56的接合點(diǎn)62和66沿軸線126放置。彎曲臂58的接合點(diǎn)62和66沿軸線128放置，而彎曲臂60的接合點(diǎn)62和66沿軸線130放置。第二組四根軸線示為132、134、136和138。彎曲臂56的接合點(diǎn)64和68沿軸線132放置，而彎曲臂58的接合點(diǎn)64和68沿軸線134放置。彎曲臂60的接合點(diǎn)64和68沿軸線136放置，而彎曲臂54的接合點(diǎn)64和68沿軸線138放置。以該構(gòu)造，浮體52參照RCC122圍繞一組軸線124、126、128、130、132、134、136和138中的任一個的運(yùn)動與繞其余的軸線124、126、128、130、132、134、136和138的運(yùn)動脫離。這提供了浮體52參照RCC 122的平衡環(huán)的移動，同時具有結(jié)構(gòu)剛度以抵抗(如果不是防止的話)浮體關(guān)于軸線124、126、128、130、132、134、136和138的平移運(yùn)動。
參考圖4和10，根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例，裝置18可有與裝置18一起示出的活動順從功能。為此，多個杠桿臂140、142、146和148耦合到浮體52并向支撐體50延伸緊鄰執(zhí)行器的活塞終止。如圖所示，杠桿臂140具有緊鄰執(zhí)行器150的活塞放置的一端，杠桿臂142具有緊鄰執(zhí)行器152的活塞放置的一端，杠桿臂146具有緊鄰執(zhí)行器154的活塞放置的一端且執(zhí)行器臂118的一端緊鄰耦合到那里的執(zhí)行器156的活塞放置。通過激活執(zhí)行器150、152、154和156中的適當(dāng)?shù)慕M，可獲得浮體52關(guān)于支撐體50的相對位置的角定位。用于執(zhí)行器150、152、154和156的示例性實(shí)施例可從California州的Sylmar BEI工藝公司獲得，其商品名稱為LA10-12-027A。
為了提供浮體52相對于支撐體50的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，可激活執(zhí)行器150、152、154和156。例如，可激活執(zhí)行器150以沿F1方向移動杠桿臂140并可操作執(zhí)行器154以在與杠桿臂140移動方向相反的方向上移動杠桿臂146。類似地，激活執(zhí)行器152和156中的至少一個以分別移動杠桿臂142和148。假設(shè)激活執(zhí)行器152和156兩者，則將杠桿臂140、142、146和148中的每一個移向彎曲臂54、56、58和60中的一個，這與其余的杠桿臂140、142、146和148移向彎曲臂54、56、58和60是不同的。一個例子可包括將杠桿臂140移向彎曲臂54、將杠桿臂142移向彎曲臂56、將杠桿臂146移向彎曲臂58、以及將杠桿臂142移向彎曲臂60。這可傳遞繞F3方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。然而，應(yīng)該理解，杠桿臂140、142、146和148中的每一個可以相反的方向移動。如果期望防止支撐體50和浮體52之間沿F3方向的平移運(yùn)動同時傳遞圍繞它們的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，則應(yīng)將杠桿臂140、142、146和148中的每一個移動同一大小。然而，如果期望傳遞浮體52繞F1和F2方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，則可以各種方式實(shí)現(xiàn)。
因?yàn)楦◇w52的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動由第一和第二RCC引導(dǎo)，所以可通過沿F3方向的平移主動地調(diào)整浮體52，用于對于支撐體的兩個獨(dú)立的角構(gòu)造。例如，將杠桿臂140、142、146和148中的每一個分別對于執(zhí)行器150、152、154和156的移動不同的量可傳遞浮體52沿F3方向的平移，同時傳遞繞F3方向的角位移。此外，僅移動杠桿臂140、142、146和148中的三個也可傳遞關(guān)于F3方向的平移運(yùn)動同時傳遞圍繞F3方向的角位移。如果期望提供傳遞支撐體50和浮體52之間的平移運(yùn)動而不傳遞其間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，則可激活執(zhí)行器150、152、154和156中的兩個以移動杠桿臂140、142、146和148中的兩個。在一個例子中，諸如140和146、或142和148等兩個相對的杠桿臂可以相同的方向相同的大小移動。在一個方向上(例如，朝向彎曲臂60和58)分別移動杠桿臂140和146可導(dǎo)致浮體52的整個側(cè)面在彎曲臂58和60之間延伸，以增加從與之重疊的浮體50一側(cè)的距離，有效地形成浮體16圍繞F2方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動?？蓽p小在彎曲臂56和54之間延伸的浮體52的一側(cè)和與之重疊的浮體50的一側(cè)的距離。相反，在相對的方向上(例如，向彎曲臂54和56)移動杠桿臂140和146可導(dǎo)致浮體52的整個側(cè)面在彎曲臂58和60之間延伸，以減小從支撐體50的側(cè)面的距離。在彎曲臂58和60之間延伸的浮體52的一側(cè)和在與之重疊的支撐體50的一側(cè)之間的距離可增加。類似地，如以上關(guān)于杠桿臂140和146的運(yùn)動的討論，浮體52繞F1方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動可通過分別以執(zhí)行器152和156形成的杠桿臂142和148的運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)。應(yīng)該理解，可實(shí)現(xiàn)上述杠桿臂的運(yùn)動的任何線性組合，以實(shí)現(xiàn)期望的運(yùn)動。
從上所述，可看到浮體52圍繞F1、F2和F3方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動是互相正交的。通過調(diào)節(jié)執(zhí)行器150、152、154和156處每一個執(zhí)行力或位置的大小，繞F1、F2和F3方向的任何組合或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動可由彎曲臂54、56、58和60、浮體52、支撐體50的結(jié)構(gòu)剛度約束。
參考圖1、11和12，在工作中，一般在印刻平板印刷系統(tǒng)(未示出)采用定向臺10。一種示例性平板印刷系統(tǒng)可從Molecular Imprints公司獲得，其商品名為IMPRIOTM250，其營業(yè)場所是德克薩斯州，Austin，Suite100，Braker Lane1807-C78758。關(guān)于IMPRIO100TM的系統(tǒng)描述可在WWW.molecularimprints.com得到，其內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。結(jié)果，可采用定向臺10以有助于模板22和諸如襯底158的表面之類的與之重疊的表面的對準(zhǔn)。結(jié)果，襯底158的表面可由形成硅襯底158的材料組成，例如具有自然氧化物的硅，或者由如導(dǎo)電材料、介電材料等的圖案化或未圖案化層組成。
模板22和襯底158示為以一定距離間隔開，在其間限定間隙160。與間隙160相關(guān)聯(lián)的體積取決于很多因素，包括模板22面向襯底的表面的形貌和襯底158面向襯底22的表面的形貌、以及襯底的中性軸線A相對于襯底158的中性軸線B之間的角關(guān)系。此外，如果上述兩個表面的形貌圖案化，則與間隙160相關(guān)聯(lián)的體積也取決于模板22和襯底158之間關(guān)于軸線Z的角關(guān)系。鑒于利用刻印平版印刷技術(shù)的期望的圖案化在很大程度上取決于向間隙160提供適當(dāng)?shù)捏w積，期望精確地對準(zhǔn)模板22和襯底158。為此，模板22包括模板對準(zhǔn)標(biāo)記，其中的一個示為162，而襯底158包括襯底對準(zhǔn)標(biāo)記，其中的一個示為164。
在本示例中，假設(shè)模板22和襯底158之間期望的對準(zhǔn)發(fā)生在模板對準(zhǔn)標(biāo)記162與襯底對準(zhǔn)標(biāo)記164重疊時。如圖所示，在模板22和襯底158之間并未發(fā)生期望的對準(zhǔn)，由兩個標(biāo)記的偏移距離O的標(biāo)記所示。此外，雖然偏移O示為在一個方向上的線性偏移，但應(yīng)該理解偏移可以是沿兩個方向的線性偏移，示為O1和O2。除上述沿一個或兩個方向的線性偏移外，或代替上述偏移，模板22和襯底158之間的偏移也可由角偏移組成，在圖13中示為角θ。
參考圖2、10和14，模板22和襯底158之間的期望的對準(zhǔn)可通過圍繞一根或多根軸線T1、T2、F1、F2和F3的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的組合來獲得。具體而言，為了減小偏移線性偏移，可進(jìn)行順從裝置18、模板卡盤20模板22作為一個單元的圍繞一根或多根軸線T1、T2、T3的運(yùn)動。這一般導(dǎo)致在中性軸線A和B之間產(chǎn)生的傾角。其后，進(jìn)行模板22圍繞軸線F1和F2中的一根或多根的角運(yùn)動，以補(bǔ)償角并確保中性軸線A平行于中性軸線B延伸。此外，圍繞軸線T1、T2、T3、F1、F2的組合的角運(yùn)動導(dǎo)致模板22的擺動，以實(shí)現(xiàn)其在平行于中性軸線B并橫切(如果不是正交的話)軸線Z1、Z2和Z3延伸的平面中的運(yùn)動。如此，在圖15示出，模板22可相對于襯底158沿位于平行于中性軸線B延伸的平面中的線性軸線適當(dāng)?shù)膶?zhǔn)。如果期望減小(如果不是消除的話)角偏移，則模板22可通過采用執(zhí)行器150、152、154和156來繞軸線F3旋轉(zhuǎn)，以提供期望的對準(zhǔn)。
在實(shí)現(xiàn)期望的對準(zhǔn)后，可操作執(zhí)行器40、42和44以將模板22移至與緊鄰襯底的表面接觸。在本示例中，表面由設(shè)置在襯底158上的可聚合刻印材料166形成。應(yīng)該注意，當(dāng)獲得期望的對準(zhǔn)后，可操作執(zhí)行器40、42和44以使形成于中性軸線A和B之間的角變化最小化。然而，應(yīng)該知道中性軸線A和B不一定精確地互相平行延伸，只要平行性的角偏移在順從裝置18的順從容限內(nèi)，如由彎曲接合點(diǎn)62、64、66和68和彎曲臂54、56、58和60限定的。照這樣，中性軸線A和B的方向應(yīng)盡可能的平行，以使圖案結(jié)構(gòu)向可聚合材料的轉(zhuǎn)化最大化。結(jié)果，期望第一和第二RCC的位置122可設(shè)置在模板22和材料的界面。
參考圖1、16和17，如以上所討論的，上述系統(tǒng)10可用于采用刻印平板印刷技術(shù)來使諸如襯底158之類的襯底圖案化。為此，模板22一般包括具有在其表面中紀(jì)錄圖案并定義模具172的臺面170。示例性模板22示于美國專利第6,696,220號中，其內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。如圖所示，模具172上的圖案可包括由多個間隔開的凹槽174和凸起176形成的多個特征的光滑表面。凸起30具有寬度W1，而凹槽28具有寬度W2。多個特征限定了形成將轉(zhuǎn)移到襯底158的圖案的基礎(chǔ)的最初的圖案。
參考圖16和17，通過材料166與模具172和襯底158的機(jī)械接觸，部分地形成了材料166中記錄的圖案，如圖所示，襯底158可包括諸如轉(zhuǎn)移層178之類的其上的現(xiàn)有層。轉(zhuǎn)移層178的示例性實(shí)施例可從密蘇里州，Rolla的Brewer Science公司獲得，其商品名為DUV30J-6。應(yīng)該理解材料166和轉(zhuǎn)移層178可利用任何已知的技術(shù)來沉積，包括液滴分配和旋涂技術(shù)。
在與材料166接觸后，期望與凸起30重疊的材料166的部分180仍具有厚度t1；而子部分182仍具有厚度t2。厚度t1稱為剩余厚度。厚度“t1”和“t2”可以是任何期望的厚度，這取決于應(yīng)用。厚度t1和t2可具有介于10nm至10μm范圍的值。包含材料166的總體積應(yīng)使得材料166的量最小化或避免一定量的材料166延伸過襯底158未與模具172重疊的區(qū)域，同時獲得期望的厚度t1和t2。為此，臺面170設(shè)有顯著大于凹槽174的深度hr的高度hm。如此，在t1和t2達(dá)到期望的厚度后，材料166與襯底158和模具172的毛細(xì)作用力限制材料166延伸過襯底158來與模具172重疊的區(qū)域。
系統(tǒng)10提供的益處在于它有助于了對于厚度t1和t2的精確控制。具體而言，期望獲得厚度t1中的每一個都基本相等且厚度t2中的每一個都基本相等。如圖16所示，厚度t1是不一致的，厚度t2也是如此。這是模具172相對于襯底158不理想的定向。圖17中示出，以本系統(tǒng)10，可獲得均一的厚度t1和t2。結(jié)果，可獲得對厚度t1和t2的精確的控制，這是十分期望的。在本發(fā)明中，系統(tǒng)10提供具有例如約50nm或更小的最小特征尺寸的三西格瑪對準(zhǔn)精度。以上描述的本發(fā)明的實(shí)施例是示例性的。結(jié)果，可對以上陳述的公開進(jìn)行很多改變和修改，同時仍落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)由以上描述限制，而應(yīng)參考所附權(quán)利要求
書連同全范圍的等效技術(shù)方案來確定。
權(quán)利要求
1.一種控制耦合到執(zhí)行系統(tǒng)的物體的運(yùn)動的方法，所述方法包括在耦合到所述物體的所述執(zhí)行系統(tǒng)中傳遞相對于兩根間隔開的軸線的角運(yùn)動，以在平移面中產(chǎn)生所述物體的平移運(yùn)動，所述平移面平行于所述兩根間隔開的軸線中的一根延伸。
2.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，還包括通過使所述物體進(jìn)行平移運(yùn)動來相對于與其間隔開的基準(zhǔn)表面以期望的空間關(guān)系定位所述物體。
3.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，還包括相對于提供具有與所述物體相關(guān)聯(lián)的基本均勻的剩余厚度的圖案化材料層以期望的空間關(guān)系定位所述物體。
4.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述兩根間隔開的軸線互相平行地延伸。
5.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述兩根間隔開的軸線位于不同的平面上。
6.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述兩根間隔開的軸線互相橫向地延伸。
7.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，傳遞還包括將所述物體耦合到內(nèi)框架，所述內(nèi)框架耦合到外框架以繞多根橫向延伸的傾斜軸線傾斜，所述傾斜軸線中的一根包括所述兩根間隔開的軸線中的一根。
8.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，傳遞還包括將所述物體耦合到內(nèi)框架，所述內(nèi)框架耦合到外框架以改變沿位于緊鄰所述內(nèi)框架的外圍之處的多根平移軸線中的兩根或更多的平移運(yùn)動，以使所述內(nèi)框架傾斜并傳遞圍繞所述兩根間隔開的軸線中的一根的所述角運(yùn)動。
9.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，傳遞還包括將所述物體耦合到彎曲部分，所述彎曲部分耦合到內(nèi)框架，所述彎曲部分有助于所述物體的傾斜，以傳遞圍繞所述兩根間隔開的軸線中的一根的角運(yùn)動。
10.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，傳遞還包括將所述物體耦合到彎曲部分，所述彎曲部分耦合到內(nèi)框架，所述彎曲部分有助于所述物體的傾斜，以傳遞圍繞所述兩根間隔開且平行的軸線中的一根的角運(yùn)動，它獨(dú)立于所述兩根間隔開且平行的軸線中的另一根的角運(yùn)動。
11.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，傳遞還包括將所述物體耦合到內(nèi)框架和彎曲部分，所述內(nèi)框架被耦合，以傳遞所述彎曲部分和所述襯底兩者的傾斜運(yùn)動，而所述彎曲部分被耦合，以傳遞所述物體的傾斜運(yùn)動，所述物體的運(yùn)動獨(dú)立于由所述內(nèi)框架傳遞的傾斜運(yùn)動。
12.一種控制襯底的空間位置的方法，所述方法包括傳遞所述襯底相對于位于第一平面中的第一軸線的第一角運(yùn)動；以及產(chǎn)生所述襯底相對于位于第二平面中的第二軸線的第二角運(yùn)動，所述第二平面在第一方向上與所述第一平面間隔開，所述第一和第二角運(yùn)動的組合導(dǎo)致所述襯底沿橫向于所述第一方向延伸的運(yùn)動平面的相對平移運(yùn)動。
13.如權(quán)利要求
12所述的方法，其特征在于，還包括通過使所述襯底進(jìn)行所述平移運(yùn)動來對于與其間隔開的基準(zhǔn)平面以期望的空間關(guān)系定位所述襯底。
14.如權(quán)利要求
12所述的方法，其特征在于，所述兩根間隔開的軸線互相平行地延伸。
15.如權(quán)利要求
12所述的方法，其特征在于，所述兩根間隔開的軸線互相橫向地延伸。
16.如權(quán)利要求
12所述的方法，其特征在于，傳遞還包括將所述襯底耦合到內(nèi)框架，所述內(nèi)框架耦合到外框架以繞多根橫向延伸的傾斜軸線傾斜，來傳遞所述第一角運(yùn)動，所述多根橫向延伸的傾斜軸線中的一根包括所述第一軸線。
17.如權(quán)利要求
12所述的方法，其特征在于，傳遞還包括將所述襯底耦合到內(nèi)框架，所述內(nèi)框架耦合到所述外框架，以改變沿位于緊鄰所述內(nèi)框架的外圍之處的多根平移軸線中的兩根或多根的平移運(yùn)動，以使所述內(nèi)框架傾斜并傳遞所述第一角運(yùn)動。
18.如權(quán)利要求
12所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生還包括將所述襯底耦合到彎曲部分，所述彎曲部分耦合到內(nèi)框架，同時所述彎曲部分有助于所述襯底的傾斜以傳遞所述第二角運(yùn)動。
19.如權(quán)利要求
12所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生還包括將所述襯底耦合到彎曲部分，所述彎曲部分耦合到內(nèi)框架，所述彎曲部分有助于所述襯底的傾斜以傳遞獨(dú)立于所述第一角運(yùn)動的所述第二角運(yùn)動。
20.如權(quán)利要求
12所述的方法，其特征在于，傳遞還包括將所述襯底耦合到內(nèi)框架和彎曲部分，所述內(nèi)框架被耦合，以形成所述彎曲部分和所述襯底兩者的傾斜運(yùn)動，從而傳遞所述第一角運(yùn)動，并且產(chǎn)生還包括所述的傳遞所述襯底與所述彎曲部分的傾斜運(yùn)動以產(chǎn)生第二角運(yùn)動。
21.一種控制物體的運(yùn)動的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括耦合到所述物體的執(zhí)行系統(tǒng)，用于在所述執(zhí)行系統(tǒng)中相對于兩根間隔開的軸傳遞角運(yùn)動，以在平行于所述兩根間隔開的軸線中的一根延伸的平移平面中產(chǎn)生所述物體的平移運(yùn)動。
22.如權(quán)利要求
21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述兩根間隔開的軸線互相平行地延伸。
23.如權(quán)利要求
21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述兩根間隔開的軸先位于不同的平面中。
24.如權(quán)利要求
21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述兩根間隔開的軸線互相橫向地延伸。
25.如權(quán)利要求
21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行系統(tǒng)還包括內(nèi)框架和外框架，所述內(nèi)框架耦合到所述外框架，以繞多根橫向延伸的傾斜軸線傾斜，所述多根橫向延伸的傾斜軸線中的一根包括所述兩根間隔開的軸線中的一根。
26.如權(quán)利要求
21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行系統(tǒng)還包括內(nèi)框架和外框架，所述內(nèi)框架耦合到所述外框架，以改變沿位于緊鄰所述內(nèi)框架的外圍之處的兩根或多根平移軸線的平移運(yùn)動并傳遞圍繞所述兩根間隔開的軸線中的一根的所述角運(yùn)動。
27.如權(quán)利要求
21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行系統(tǒng)還包括具有通路的內(nèi)框架、具有孔的外框架以及耦合于所述內(nèi)框架和所述外框架之間的多個執(zhí)行器，所述孔與所述通路重疊且所述多個執(zhí)行器設(shè)置于所述通路的外部。
28.如權(quán)利要求
21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行系統(tǒng)還包括內(nèi)框架、外框架和彎曲部分，所述內(nèi)框架耦合于所述外框架和所述彎曲部分之間，所述彎曲部分提供圍繞所述兩根間隔開的軸線中的一根的角運(yùn)動。
29.如權(quán)利要求
21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行系統(tǒng)還包括內(nèi)框架、外框架和彎曲部分，所述內(nèi)框架耦合于所述外框架和所述彎曲部分之間，所述彎曲部分提供圍繞所述兩根間隔開的軸線中的一根的角運(yùn)動，所述彎曲部分的運(yùn)動獨(dú)立于所述兩根間隔開且平行的軸線中的另一根的角運(yùn)動。
30.如權(quán)利要求
21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行系統(tǒng)還包括內(nèi)框架、外框架和彎曲部分，所述內(nèi)框架耦合于所述外框架和所述彎曲部分之間，所述內(nèi)框架耦合于所述外框架，以改變沿位于緊鄰所述內(nèi)框架的外圍之處的兩根或多根平移軸線的平移運(yùn)動，并傳遞圍繞所述兩根間隔開的軸線中的一根的所述角運(yùn)動，并且所述彎曲部分提供圍繞兩根間隔開的軸線的另一根軸線的所述角運(yùn)動，且圍繞所述另一根軸線的角運(yùn)動獨(dú)立于所述兩根間隔開的軸線中的一根的角運(yùn)動。
專利摘要
本發(fā)明涉及控制耦合到執(zhí)行系統(tǒng)物體移動的方法和系統(tǒng)，該執(zhí)行系統(tǒng)通過在執(zhí)行系統(tǒng)中傳遞相對于兩根間隔開軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動來表征延伸的平面中的物體的平移運(yùn)動。具體而言，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動產(chǎn)生于兩個間隔開平面中，其中一個平行于物體在其中平移的平面延伸。這有助于了物體相對于從其間隔開表面的適當(dāng)定位。
文檔編號G05G11/00GK1997491SQ20058002297
公開日2007年7月11日 申請日期2005年5月27日
發(fā)明者崔炳鎮(zhèn), S·V·斯里尼瓦桑 申請人:分子制模股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan