專(zhuān)利名稱(chēng)：采用流體的幾何參數(shù)確定基板的特性的方法和系統(tǒng)的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明總地涉及一種平板印刷系統(tǒng)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明旨在確定一個(gè)壓印模子和一個(gè)在其上將被這個(gè)壓印模子成形出一個(gè)圖案的基板之間的空間關(guān)系。
在制作特征尺寸小于50nm(納米)的圖案方面壓印平板印刷技術(shù)(imprintlithography)已經(jīng)表現(xiàn)出大有希望的應(yīng)用前景。因此，已有技術(shù)中已經(jīng)提出了許多種壓印平板印刷技術(shù)方法。Willson等人的美國(guó)專(zhuān)利6,334,960揭示了一個(gè)示例性的平板印刷壓印方法，其包括提供一個(gè)具有一個(gè)轉(zhuǎn)移層的基板。這種轉(zhuǎn)移層由一種可聚合的流體制劑覆蓋著。用一個(gè)模子與可聚合的流體機(jī)械相接觸。模子具有一個(gè)凹凸的表面結(jié)構(gòu)，而可聚合的流體制劑充滿這一凹凸結(jié)構(gòu)。然后使可聚合的流體制劑經(jīng)受能夠使它固化并聚合的條件，使之在轉(zhuǎn)移層上形成一種固化的聚合材料，這個(gè)轉(zhuǎn)移層具有與模子的凹凸結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的凹凸結(jié)構(gòu)。然后使模子脫離固化了的聚合材料，這樣，模子上的凹凸結(jié)構(gòu)就復(fù)制在固化的聚合材料上了。再使轉(zhuǎn)移層和固化了的聚合材料經(jīng)受一種環(huán)境，以便選擇性地相對(duì)于固化了的聚合材料蝕刻轉(zhuǎn)移層而在轉(zhuǎn)移層上形成一個(gè)凹凸圖形。
Chou的美國(guó)專(zhuān)利5,772,905揭示了一種用于在涂在一個(gè)基板上的薄膜上形成圖案的平板印刷方法和裝置，其中是把一個(gè)具有至少一個(gè)凸的特征的模子壓入在基板上的薄膜。該模子上的凸的特征使薄膜上形成一個(gè)凹部。使模子脫離膜，然后對(duì)薄膜進(jìn)行處理，把凹部里的薄膜去掉而暴露出下面的基板。這樣就把模子上的圖案轉(zhuǎn)移到薄膜上了，完成了制版。在后續(xù)的過(guò)程中，可將薄膜上的圖案重現(xiàn)在基板上或加在基板上的另一材料上。
在Nature，Col.417，pp.835-837，June 2002中，Chou等人以題目為“Ultrafast andDirect Imprint of Nanosrtuctures in Silicon”揭示了另一種壓印平板印刷技術(shù)方法，其被稱(chēng)為激光輔助直接壓印(LADI)工藝。在這種工藝中，是把基板的一個(gè)區(qū)域制成為可流動(dòng)的，例如用激光加熱這一區(qū)域而使之液化。在這個(gè)區(qū)域達(dá)到所希望的粘度之后，使一個(gè)其上具有圖案的模子與這一區(qū)域相接觸。使可流動(dòng)的區(qū)域貼合于圖案的型面并將其冷卻，從而把圖案固化到基板上。
在以這種方式成形圖案時(shí)的一個(gè)重要考慮是保持對(duì)基板與帶有將被記錄在基板上的圖案的模子之間的距離和方位的控制。否則，薄膜和圖案都會(huì)出現(xiàn)不希望有的異常。
所以，需要精確地確定模子與基板之間的空間關(guān)系，以便能用壓印平板印刷工藝在基板上形成精確的圖案。
發(fā)明概要本發(fā)明提供一種用于確定兩個(gè)互相之間有間隔的基板的特性的方法，這些特性是指諸如有無(wú)沾染物的存在、形狀、以及空間關(guān)系。空間關(guān)系包括所述兩個(gè)基板之間的距離和角度方位。這種方法包括在第二基板上形成一個(gè)流體量(volume offluid)，這個(gè)流體量具有與之相關(guān)的面積。對(duì)處于第一與第二基板之間的流體量進(jìn)行擠壓，使所述面積的性質(zhì)發(fā)生有效的變化，隨后定義變化了的性質(zhì)。感測(cè)所述變化了的性質(zhì)并根據(jù)變化了的性質(zhì)確定第一和第二基板的特性。這種系統(tǒng)包括用于完成該方法的功能的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。下面將更詳細(xì)地討論本發(fā)明的實(shí)施例。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是采用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的平板印刷系統(tǒng)的簡(jiǎn)化平面圖；圖2是圖1所示的平板印刷系統(tǒng)的簡(jiǎn)化的部分正視圖；圖3是用于形成圖2所示的壓印層(imprinting layer)的材料在聚合和交聯(lián)(cross-link)之前的一個(gè)簡(jiǎn)化的表示；圖4是圖3所示的材料經(jīng)輻射處理后轉(zhuǎn)變而成的交聯(lián)的聚合物材料的一個(gè)簡(jiǎn)化表示；圖5是在壓印層上壓出圖案之后離開(kāi)圖1所示的壓印層的模子的簡(jiǎn)化的正視圖；圖6是在把第一壓印層上的圖案轉(zhuǎn)移到圖5所示的基板上之后，在基板的頂面上的一個(gè)附加壓印層的簡(jiǎn)化的正視圖7是圖1所示的一個(gè)晶片的一個(gè)區(qū)域的頂視圖(top down view)，其可被用表示在圖中的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)感測(cè)；圖8是用模子成形的圖1所示的壓印層的形狀的剖面圖，其中晶片不是處于平行于模子的方位；圖9是可用圖中表示的本發(fā)明的另一實(shí)施例的檢測(cè)系統(tǒng)感測(cè)的圖1所示的晶片區(qū)域的頂視圖；圖10是可用圖中表示的本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例的檢測(cè)系統(tǒng)感測(cè)的圖1所示的晶片區(qū)域的頂視圖；圖11是采用本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的一個(gè)檢測(cè)的平板印刷系統(tǒng)的簡(jiǎn)化平面圖；圖12是采用本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例的一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的平板印刷系統(tǒng)的簡(jiǎn)化平面圖。
本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明圖1描繪出一個(gè)平板印刷系統(tǒng)10，其中包括一個(gè)按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)10包括一個(gè)壓印頭12和一個(gè)與之相對(duì)布置的工作臺(tái)14。一個(gè)輻射源16耦合于系統(tǒng)10，用于對(duì)運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)14進(jìn)行光化學(xué)輻射。為此，壓印頭12包括一個(gè)通路18，并且平面鏡20可使來(lái)自輻射源16的光化學(xué)輻射進(jìn)入通路18而輻射到工作臺(tái)14的區(qū)域22上。面對(duì)區(qū)域22布置有一個(gè)包括CCD傳感器23和光波成形光學(xué)零件24的檢測(cè)系統(tǒng)。CCD傳感器23定位成能感測(cè)區(qū)域22里的圖形。檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)造成具有光波成形光學(xué)零件24，其位于CCD傳感器23與平面鏡20之間。處理器25與CCD傳感器23、壓印頭12、工作臺(tái)14和輻射源16進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
參照?qǐng)D1和2，一個(gè)其上具有模子28的第一基板26連接于壓印頭12?？梢杂萌魏我阎募夹g(shù)方法把第一基板26保持于壓印頭12。在這一例子中，用一個(gè)連接于壓印頭12并對(duì)第一基板26施加真空的真空夾頭(未示)把第一基板26固定于壓印頭12。可采用的一種示例性的夾緊系統(tǒng)見(jiàn)題目為《A Chucking System forModulating Shapes of Substrates》的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)10/239,224(其內(nèi)容已被本文引用之)。模子28可以是平面的或其上具有特征結(jié)構(gòu)。在這一例子中，模子28包括由許多間隔的凹部28a和凸部28b限定的許多特征結(jié)構(gòu)。這許多特征結(jié)構(gòu)限定了一個(gè)原始圖案，這個(gè)圖案將被轉(zhuǎn)移到一個(gè)諸如在工作臺(tái)14上的晶片30上。為此，壓印頭12安裝成能夠沿著Z軸線運(yùn)動(dòng)而改變模子28與晶片30之間的距離d。工作臺(tái)14構(gòu)造成可使晶片30沿著X軸線和Y軸線運(yùn)動(dòng)，這里很容易理解，Y軸線垂直于圖1所在的紙面。用這種布置，可把模子28上的特征結(jié)構(gòu)壓印到晶片30的可流動(dòng)區(qū)域，這將在下面詳細(xì)討論。輻射源16的定位使得模子28處在輻射源16與晶片30之間。因此，模子28應(yīng)該用輻射源16產(chǎn)生的輻射基本上能夠穿透的材料諸如熔凝氧化硅或石英玻璃制造。
參照?qǐng)D2和3，諸如壓印層34的一個(gè)可流動(dòng)區(qū)域設(shè)置在表面32的一部分上，這一部分表面是一個(gè)大致平的輪廓?？梢杂萌魏我阎募夹g(shù)方法來(lái)成形可流動(dòng)的區(qū)域，諸如用美國(guó)專(zhuān)利5,772,905中所揭示的熱壓花工藝(其內(nèi)容已被本文全面引用)，或者用Nature，Col.417，pp.835-837，June 2002中Chou等人以題目“Ultrafast andDirect Imprint of Nanosrtuctures in Silicon”揭示的激光輔助直接壓印(LADI)工藝。但是在這一實(shí)施例中，可流動(dòng)的區(qū)域由壓印層34構(gòu)成，它是滴落在晶片30上的許多間隔的不連續(xù)的材料36a的各液滴36，這將在下面詳細(xì)討論。用于成形壓印層34的材料36a可選擇為能聚合和交聯(lián)的，以便能把原始圖案記錄在其上，而限定一個(gè)記錄的圖案。圖4中所示的材料36a是在各個(gè)點(diǎn)36b處交聯(lián)起來(lái)而形成交聯(lián)的聚合物材料36c。
參照?qǐng)D2、3和5，通過(guò)與模子28的機(jī)械接觸，可使壓印層34上部分地產(chǎn)生記錄的圖案。為此，用移動(dòng)壓印頭12來(lái)減小距離d，以使壓印層34達(dá)到與模子28機(jī)械接觸，把各個(gè)液滴36壓開(kāi)來(lái)，使它們的材料36a在表面32上互相接觸，而形成壓印層34。如果模子28的表面是平的，那么通過(guò)減小距離d就可形成有大致平的表面的壓印層34。在這一例子中，減小距離d可使壓印層34的各個(gè)小凸部34a進(jìn)入并填滿各個(gè)凹部28a。
為使容易填滿凹部28a，材料36a應(yīng)具有符合需要的特性，其既要能完全填滿凹部28a，又要能以其各液滴的擴(kuò)展接觸而覆蓋表面32。在這一例子中，在達(dá)到所希望的通常也是最小的距離d之后，壓印層34的各個(gè)小凹部34b保持與各個(gè)凸部28b密切配合，這時(shí)各個(gè)小凸部34a的厚度為t1，而各個(gè)小凹部34b的厚度為t2。根據(jù)具體的應(yīng)用，厚度t1和t2可以是任一所需要的厚度。典型地，t1選擇為不超過(guò)各個(gè)小凸部34a的寬度u的兩倍，即t1＜2u，如圖5所示。
參照?qǐng)D2、3和4，在達(dá)到所需要的距離d之后，讓圖1所示的輻射源16發(fā)出光化學(xué)輻射，其將使材料36a聚合并交聯(lián)而形成交聯(lián)的聚合物材料36c。其結(jié)果，壓印層34的制劑就從材料36a轉(zhuǎn)變成乃是固體的聚合物材料36c。具體地說(shuō)，聚合物材料36c固化成壓印層34的表面34c，而壓印層34的形狀符合模子28的表面28c的形狀，如圖5所示。在壓印層34被轉(zhuǎn)變而像圖4所示那樣包括了材料36c之后，移動(dòng)圖2所示的壓印頭12來(lái)增大距離d，使模子28和壓印層34脫離。
參照?qǐng)D5，可以采用附加的處理來(lái)完成晶片30的圖案的形成。例如，可以對(duì)晶片30和壓印層34進(jìn)行蝕刻，以把壓印層34的圖案轉(zhuǎn)移到晶片30上，形成如圖6所示的具有圖案的表面32a。為了便于進(jìn)行蝕刻，可以改變用于制造壓印層34的材料，以按照需要限定相對(duì)于晶片30的相對(duì)蝕刻率(relative etch rate)。壓印層34對(duì)晶片30的相對(duì)蝕刻率可以在約1.5∶1到約100∶1的范圍內(nèi)。
可被替換選用地，或附加地，可以使壓印層34相對(duì)于選擇性地布置在其上的光阻材料(未示)有蝕刻差異?？梢杂靡阎募夹g(shù)方法提供光阻材料，以便進(jìn)一步給壓印層34做出圖案。根據(jù)所希望的蝕刻率和制成晶片30和壓印層34的基礎(chǔ)成份，可采用任何蝕刻工藝。示例性的蝕刻工藝可包括等離子蝕刻、活性離子蝕刻、濕的化學(xué)蝕刻等等。
參照?qǐng)D1和2，示例性的輻射源16可產(chǎn)生紫外線輻射。也可以用其它的輻射源，諸如熱的、電磁的等等。對(duì)于熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人，怎樣選擇用于促使壓印層34里的材料的聚合的輻射是已知的，并且典型地可根據(jù)所需要的具體應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)選擇。而且，模子28上的許多特征結(jié)構(gòu)是表示為沿著平行于凸部28b的方向延伸的凹部28a，它們形成了模子28的城墻垛子形狀的橫斷面。但是，凹部28a和凸部28b實(shí)際上可以對(duì)應(yīng)于制造集成電路所要求的任何特征結(jié)構(gòu)，并且可以小到納米的十分之幾的量級(jí)。因此，可以期待用熱穩(wěn)定材料，例如在室溫下(例如25℃)熱膨脹系數(shù)小于約10ppm/℃的材料，來(lái)制造系統(tǒng)10的元件。在某些實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)材料的熱膨脹系數(shù)可以小于約10ppm/℃或1ppm/℃。
參照?qǐng)D1、2和7，對(duì)于成功地實(shí)踐壓印平板印刷技術(shù)的一個(gè)重要考慮是精確地確定距離d。為此，本發(fā)明的檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)造成能夠利用各個(gè)液滴36的幾何參數(shù)隨著距離d的減小而變化的優(yōu)點(diǎn)。假定各個(gè)液滴36是一種不可壓縮的流體，其體積(量)V和距離d的關(guān)系定義如下d＝V/A (1)其中A是由CCD傳感器23測(cè)得的、被流體填滿的面積。
為此，CCD傳感器23和光波成形光學(xué)零件24的組合使這種檢測(cè)系統(tǒng)能夠感測(cè)區(qū)域22里的一個(gè)或多個(gè)液滴36。由于第一基板26與晶片30有間隔，一個(gè)或多個(gè)液滴36的體積(量)使每一個(gè)液滴36有一個(gè)與體積(量)相關(guān)的面積40。隨著距離d減小以及第一基板26達(dá)到與液滴36機(jī)械接觸，壓縮發(fā)生了。這種壓縮會(huì)使各個(gè)液滴36的面積40的性質(zhì)發(fā)生有效的變化，稱(chēng)之為變化了的性質(zhì)。這些變化與一或諸液滴36的幾何參數(shù)諸如面積40的形狀、尺寸或?qū)ΨQ(chēng)性有關(guān)。在這一例子中，變化了的性質(zhì)表示為42并且與面積的尺寸有關(guān)。具體地說(shuō)，這種擠壓使各個(gè)液滴36的面積增大了。
面積40的變化被CCD傳感器23感測(cè)到，傳感器產(chǎn)生與之對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。處理器25接收對(duì)應(yīng)于面積40的變化的數(shù)據(jù)，用方程式1計(jì)算距離d。假定CCD傳感器23由一N×M象素陣列構(gòu)成，距離d可由處理器25通過(guò)下式確定d＝V/tp(Pa) (2)其中tp是一N×M象素陣列里的象素總數(shù)，而Pa是每一個(gè)象素的面積。
在各液滴36的量為恒定的情況下，能夠精確測(cè)量面積A所需的CCD傳感器23的分辨率可定義如下ΔA＝(A/d)Δd(3)假定由CCD傳感器23感測(cè)到的各液滴36之一的總量V是200nl(納升)，即0.1mm3，以及，d＝200nm，那么液體充滿的面積A是1000mm2。從(2)式可確定，所需的CCD傳感器23的分辨率是5mm2。
應(yīng)該注意到可把處理器25用在一個(gè)反饋回路運(yùn)算中。用這種方式，可以多次反復(fù)計(jì)算距離d，一直到確認(rèn)所希望的距離d已經(jīng)達(dá)到。這樣的計(jì)算可以實(shí)時(shí)地動(dòng)態(tài)地進(jìn)行，或者順序地進(jìn)行，距離d是確定為壓印頭12沿著Z軸線的增量運(yùn)動(dòng)。可被替換地，或除此之外，處理器25可與包括查尋表29形式的計(jì)算機(jī)可讀信息的存儲(chǔ)器27進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。查尋表29中的信息可包括諸如31a、31b和31c所示的幾何參數(shù)，它們與諸如da、db和dc所示的各個(gè)不同距離有關(guān)。用這種方式，CCD傳感器23可獲得與一個(gè)或多個(gè)液滴36的幾何參數(shù)有關(guān)的信息，并且處理器25可收到這些信息。然后，這些信息被處理而與查尋表29里的能夠最接近地匹配于CCD傳感器23所感測(cè)到的一個(gè)或多個(gè)液滴36的幾何參數(shù)聯(lián)系起來(lái)。一旦達(dá)到了匹配，處理器就確定存在于查尋表29里的、與匹配幾何參數(shù)相關(guān)的距離d的大小。
除第一基板26與晶片30之間的距離d之外，還可通過(guò)分析一個(gè)或多個(gè)液滴36的流體幾何參數(shù)來(lái)獲得關(guān)于它們的特性的補(bǔ)充信息。例如，通過(guò)分析各液滴36的幾何參數(shù)，可以確定第一基板26與晶片30之間的角度方位。假定第一基板26是處于第一平面P1內(nèi)，而晶片30是處于第二平面P2內(nèi)。假定面積40是徑向?qū)ΨQ(chēng)的，那么可以用面積40的徑向?qū)ΨQ(chēng)性的任何喪失來(lái)確定第一平面P1和第二平面P2是否互相平行。另外，在缺乏徑向?qū)ΨQ(chēng)性的情況中，可以用有關(guān)面積40的形狀的數(shù)據(jù)確定第一平面P1與第二平面P2之間進(jìn)而第一基板26與晶片30之間形成的角度Θ，如圖8所示。于是，可以確定不希望的壓印層34的厚度，因而可避免之。還可以得到其它信息，諸如第一基板26或晶片30或這兩者被顆粒物沾染的情況。
特別是，存在于第一基板上的顆粒物可能表現(xiàn)為許多不同的形狀。為了進(jìn)行這一討論，具有與之相關(guān)的不對(duì)稱(chēng)面積的一個(gè)或多個(gè)液滴36可能表明有顆粒沾染物存在于第一基板26或晶片30上。而且，根據(jù)先驗(yàn)的沾染物知識(shí)，一個(gè)或多個(gè)液滴36的具體形狀可能與第一基板26或晶片30和/或工作臺(tái)上的特定的缺陷諸如顆粒物沾染以及缺陷的存在相關(guān)。這些信息可以包括在上面討論的查尋表中，以便處理器可以對(duì)缺陷進(jìn)行分類(lèi)并相應(yīng)地說(shuō)明第一基板26和/或晶片30的特性。
參照?qǐng)D1、2和9，通過(guò)分析來(lái)自區(qū)域22里的如36d和36e所示的兩個(gè)或多個(gè)液滴的信息，可以同時(shí)地確定在不同的地方第一基板26與晶片30之間的距離d的大小?？梢苑謩e對(duì)液滴36d和36e像上面討論的那樣確定距離信息。假定液滴36d和36e具有大致相同的面積，若是第一基板26和晶片30基本上平行以及距離d在區(qū)域22范圍內(nèi)是均勻的，那么由于第一基板26與這兩個(gè)液滴的機(jī)械接觸引起的這兩個(gè)面積的變化應(yīng)該是基本上相同的。在與第一基板36機(jī)械接觸后液滴36d和36e的面積之間的任何不同可歸因于第一基板26與晶片30不平行，這可能導(dǎo)致在區(qū)域22范圍內(nèi)第一基板26與晶片之間的距離“d”不均勻?？梢韵裆厦嬗懻摰哪菢?，從這些信息確定第一基板26與晶片30之間形成的角度Θ。假定液滴36d和36e的面積一開(kāi)始就是不同的，那么通過(guò)比較液滴36d和36e由于與第一基板26的機(jī)械接觸而產(chǎn)生的面積相對(duì)變化，可以獲得類(lèi)似的信息。
特別是，通過(guò)分析液滴36d和36e的面積之間的相對(duì)變化，可以確定是否是距離“d”在靠近液滴36d和36e的區(qū)域第一基板26和晶片30是否間隔一個(gè)相等的距離“d”。如果確定出一個(gè)相等的距離，那么可以認(rèn)為第一基板26和晶片30是互相平行的。反之，若是發(fā)現(xiàn)第一基板26和晶片30互相不平行，那么可以確定它們之間形成的角度Θ的大小。
參照?qǐng)D1、2和10，檢查一個(gè)區(qū)域里的諸如36f、36g、36h、36i和36j等多個(gè)液滴的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可以獲得第一基板26或晶片30的形狀。這可通過(guò)檢查液滴的變化來(lái)表示。例如，在用第一基板26擠壓液滴36f、36g、36h、36i和36i之后，各液滴分別具有面積136f、136g、136h、136i和136i，它們分別定義了一個(gè)擠壓圖案137。如圖所示，液滴136f和136i的面積最大，液滴136g和136i的面積次之，液滴136h的面積最小。這可能是第一基板26具有凸的表面的一種表示，就是說(shuō)，其表面拱凸了，或晶片30的表面拱凸了。從實(shí)驗(yàn)分析，可以獲得關(guān)于不同類(lèi)型的擠壓圖案(compression pattern)的幾個(gè)不同信息，而可對(duì)系統(tǒng)10中的不同形狀或缺陷進(jìn)行分類(lèi)并說(shuō)明它們的特性。這些也可以用在查尋表29中，以便處理器25可把CCD傳感器23感測(cè)到的擠壓圖案匹配于查尋表29里的一個(gè)擠壓圖案，并自動(dòng)地確定由系統(tǒng)10執(zhí)行的處理的性質(zhì)，即，系統(tǒng)是否在正確地執(zhí)行功能和或是否在給出可以接受的壓印。
也可以用CCD傳感器23對(duì)壓印層34在晶片30上的擴(kuò)展范圍進(jìn)行邊緣點(diǎn)檢測(cè)。為此，可以安排CCD傳感器23的一個(gè)或多個(gè)象素來(lái)感測(cè)晶片30的一部分。在距離d已經(jīng)達(dá)到所需的大小之后，如圖8中的87a、87b、88a和88b所示的那個(gè)部分是在區(qū)域22里并且靠近壓印層34的周邊。以這一方式，可把CCD傳感器23的各象素用作一個(gè)能夠表明何時(shí)所需的d已達(dá)到的邊緣點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)，從而產(chǎn)生各液滴36的擴(kuò)展范圍而形成所需厚度的壓印層34。這便于確定壓印頭12應(yīng)該作的運(yùn)動(dòng)量，以具有利于壓印層34的壓印。為此，一旦CCD傳感器23檢測(cè)到靠近87a、87b、88a和88b各部分的壓印層34的存在，就把與之相關(guān)的數(shù)據(jù)輸送給處理器25。處理器25作出響應(yīng)而進(jìn)行運(yùn)算，指令停止壓印頭12的運(yùn)動(dòng)，把第一基板26與晶片30之間的距離d固定下來(lái)。
參照?qǐng)D2、7和11，按照本發(fā)明的另一實(shí)施例，檢測(cè)系統(tǒng)可包括一個(gè)或多個(gè)光電管，可以用諸如90a、90b、90c和90d等四個(gè)光電管來(lái)便于進(jìn)行邊緣點(diǎn)檢測(cè)。光電管90a、90b、90c和90d包括各光波成形光學(xué)零件91并且布置成能感測(cè)第一基板26的一個(gè)預(yù)定部分，諸如88a。但是，使各光電管也能感測(cè)各部分88b、87a和87b是有優(yōu)點(diǎn)的。但是，為了便于討論，只針對(duì)小區(qū)域88a來(lái)討論諸光電管，應(yīng)該理解，這一討論同樣地適用于用附加的光電管來(lái)感測(cè)各小區(qū)域88b、87a和87b。
為便于進(jìn)行邊緣點(diǎn)檢測(cè)，把各光電管90a、90b、90c和90d定位成，在距離d已經(jīng)達(dá)到一個(gè)所希望的大小之后，能感測(cè)第一基板26的靠近壓印層34的周邊的一個(gè)部分。于是，各光電管90a、90b、90c和90d可用作一個(gè)邊緣點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)，其功能與前面針對(duì)圖1的CCD傳感器23所討論的一樣。再看圖2、7和11，各光電管90a、90b、90c和90d與處理器25進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，發(fā)送與部分88a和88b有關(guān)的信息，諸如從部分88a和88b反射的光線的強(qiáng)度。具體地說(shuō)，部分88a和88b可以是反射性的，即，它們是能把外來(lái)光反射到各光電管90a、90b、90c和90d上的平面鏡。部分88a和88b被壓印層34覆蓋時(shí)，其反射的光的能量即使不是完全衰竭也大大降低，因而照射到各光電管90a、90b、90c和90d上的光能功率也降低。各光電管90a、90b、90c和90d響應(yīng)光照而發(fā)出一個(gè)給處理器25去解讀的信號(hào)。處理器25響應(yīng)之并進(jìn)行運(yùn)算而發(fā)出指令使壓印頭12的運(yùn)動(dòng)停止，把第一基板26與晶片30之間的距離d固定下來(lái)。應(yīng)該理解針對(duì)各光電管90a、90b、90c和90d討論的這種檢測(cè)系統(tǒng)可以與針對(duì)圖1討論的CCD傳感器23和光波成形光學(xué)零件24并用。采用各光電管90a、90b、90c和90d的優(yōu)點(diǎn)是，其數(shù)據(jù)采集比用CCD傳感器23的象素進(jìn)行采集來(lái)得快。
參照?qǐng)D2、11和12，它們是本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，其便于確定第一基板26和晶片30的特性，而不必知道與各液滴36相關(guān)的量。為此，這一實(shí)施例的系統(tǒng)110包括一個(gè)干涉儀98，其可配用于CCD傳感器23、各光電管90a、90b、90c和90d或它們兩者的組合。如上所述，系統(tǒng)110包括光波成形光學(xué)零件24和輻射源16和平面鏡20和壓印頭12。壓印頭12在晶片30的反面壓住第一基板26，而晶片30支承在工作臺(tái)14上。處理器25與壓印頭12、工作臺(tái)14、輻射源16、CCD傳感器23和干涉儀98進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。在干涉儀98的光路上還設(shè)有一50-50平面鏡25，其能把干涉儀產(chǎn)生的光束反射到區(qū)域上，同時(shí)使CCD傳感器23能感測(cè)到區(qū)域22。
用干涉儀便于確定距離d而不必具有與各液滴36的初始量有關(guān)的精確信息。題目為“Alignment System for Imprint Lithography”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)10/210,894中描述了一個(gè)用于確定距離d的示例性干涉儀系統(tǒng)(其內(nèi)容已被本文引用之)。
采用干涉儀98便于同時(shí)確定初始距離d和距離的變化Δd。從這些信息，可獲得與一個(gè)或多個(gè)液滴36相關(guān)的量(體積)。例如，可以用干涉儀98在兩個(gè)不同的時(shí)刻t1和t2獲得第一基板26的兩個(gè)測(cè)量值，從而得到第一基板的位移測(cè)量值LT。在同一時(shí)刻，還可以以類(lèi)似的方式獲得晶片30的位移測(cè)量值LS。第一基板26與晶片30之間的距離的變化Δd可按下式求得Δd＝|LT-LS|(4)在時(shí)刻t1和t2，由CCD傳感器23得出兩個(gè)測(cè)量值，以根據(jù)感測(cè)到一個(gè)或多個(gè)液滴36的象素總數(shù)來(lái)確定一個(gè)或多個(gè)液滴36的面積的變化。在時(shí)刻t1感測(cè)到一個(gè)或多個(gè)液滴36的象素總數(shù)是np1，在時(shí)刻t2感測(cè)到一個(gè)或多個(gè)液滴36的象素總數(shù)是np2。從這兩個(gè)數(shù)值，象素?cái)?shù)目的變化Δnp可用下式求得Δnp＝|np2-np1| (5)從(4)式和(5)式，可用下面任一方程式求得距離d的數(shù)值d1＝(Δd/Δnp)np1(6)d2＝(Δd/Δnp)np2(7)
其中d＝d1＝d2。得出了d1和d2，利用代換，就可從下面任一方程式得出被CCD傳感器23感測(cè)到的一個(gè)或多個(gè)液滴36的量(體積)VV1＝d1(np1×象素尺寸) (8)V2＝d2(np2×象素尺寸) 9)其中V＝V1＝V2，以及(np1×象素尺寸)＝(np2×象素尺寸)＝A。
當(dāng)?shù)谝换?6和晶片30可被保持平行時(shí)，干涉儀98可在圖1所示的區(qū)域22的外面測(cè)量。換句話說(shuō)，應(yīng)該使干涉儀的測(cè)量值靠近區(qū)域22的中心或展開(kāi)的各液滴36的中心。用這種方式，采用圖12所示的系統(tǒng)110同樣可以得到用圖1所示的系統(tǒng)10能得到的第一基板的特性信息。
以上說(shuō)明的本發(fā)明的各實(shí)施例是示例性的。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)以上揭示的內(nèi)容做出許多改變和變型。所以，本發(fā)明的范圍不是根據(jù)上述內(nèi)容來(lái)確定，而是應(yīng)由權(quán)利要求書(shū)和它們的等效物的范圍來(lái)決定。
權(quán)利要求
1.一種用于確定第一和第二基板的特性的方法，所述方法包括在所述第二基板上形成一個(gè)流體量，所述流體量具有一與之相關(guān)的面積；在所述第一與第二基板之間擠壓所述流體量，使所述面積的性質(zhì)發(fā)生有效的變化，定義變化了的性質(zhì)；感測(cè)所述變化了的性質(zhì)；以及根據(jù)所述變化了的性質(zhì)確定所述第一和第二基板的特性，定義被測(cè)得的特性。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述性質(zhì)是從包括尺寸、形狀和對(duì)稱(chēng)性的一組幾何參數(shù)中選得的幾何參數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述性質(zhì)包括所述流體在所述第二基板上擴(kuò)展到一個(gè)預(yù)定的位置。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述流體量還包括把所述流體的第一滴和第二滴間隔地滴落在所述第二基板上，以及，擠壓所述流體量還包括擠壓所述第一滴和第二滴以使所述第一滴和第二滴中之一的幾何參數(shù)發(fā)生有效的變化。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一滴具有與之相關(guān)的第一幾何參數(shù)，所述第二滴具有與之相關(guān)的第二幾何參數(shù)，以及，形成所述流體量還包括把所述流體的第一滴和第二滴間隔地滴落在所述第二基板上，以及，擠壓所述流體量還包括擠壓所述第一滴和第二滴，使所述第一幾何參數(shù)發(fā)生有效的變化，定義一個(gè)變化了的幾何參數(shù)，并且還包括把所述變化了的幾何參數(shù)與所述第二幾何參數(shù)進(jìn)行比較而確定它們之間的不同，定義一個(gè)差異，并且確定所述特性還包括根據(jù)所述差異確定所述特性。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定特性還包括確定所述第一基板與第二基板之間的距離。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定特性還包括確定所述第一基板和第二基板是否互相平行。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一基板處于一個(gè)第一平面內(nèi)，所述第二基板處于一個(gè)與所述第一平面形成一個(gè)角度的第二平面內(nèi)，以及，確定所述特性還包括確定所述角度。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，感測(cè)所述變化了的性質(zhì)還包括在擠壓所述流體量之前采集所述流體量所在的所述第二基板的一個(gè)區(qū)域的第一個(gè)圖形，以及在擠壓所述流體量之后采集所述區(qū)域的第二個(gè)圖形，并且把與所述流體量相關(guān)的所述第一個(gè)圖形和第二個(gè)圖形的信息進(jìn)行比較。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述特性選自包括沾染物的存在、空間關(guān)系和形狀的一組特性。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，它還包括根據(jù)所述測(cè)得的空間關(guān)系調(diào)整所述第一基板和第二基板之間的所述空間關(guān)系，以便得到所希望的空間關(guān)系。
12.一種用于確定處于一個(gè)第一平面內(nèi)的一個(gè)第一基板與處于一個(gè)第二平面內(nèi)的一個(gè)第二基板的空間關(guān)系的方法，所述方法包括在所述第二基板上形成一個(gè)流體量，所述流體量具有與之相關(guān)的面積；在所述第一基板與第二基板之間擠壓所述流體量使所述面積的性質(zhì)發(fā)生具有效的變化，定義變化了的性質(zhì)，并且所述變化了的性質(zhì)是選自包括尺寸、形狀和幾何參數(shù)的一組性質(zhì)；感測(cè)所述變化了的性質(zhì)；以及根據(jù)所述變化了的性質(zhì)確定所述第一基板和第二基板之間的空間關(guān)系，定義一個(gè)測(cè)得的空間關(guān)系，并且所述空間關(guān)系是選自包括所述第一平面和第二平面之間的距離以及所述第一平面和第二平面之間形成的一個(gè)角度的一組關(guān)系。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，形成所述流體量還包括把所述流體的第一滴和第二滴間隔地滴落在所述第二基板上，以及，擠壓所述流體量還包括擠壓所述第一滴和第二滴而使所述第一滴的面積發(fā)生有效的變化，定義一個(gè)變化了的第一面積，并且還包括把所述變化了的第一面積與所述第二滴的面積進(jìn)行比較以確定它們之間的不同，定義一個(gè)差異，并且確定所述空間關(guān)系還包括根據(jù)所述差異確定所述第一基板與第二基板之間的所述空間關(guān)系。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，感測(cè)所述變化了的面積還包括在擠壓所述流體量之前采集所述量所在的所述第二基板的一個(gè)區(qū)域的第一個(gè)圖形，以及在擠壓所述流體量之后采集所述區(qū)域的第二個(gè)圖形，并且把與所述流體量相關(guān)的所述第一個(gè)圖形和第二個(gè)圖形的信息進(jìn)行比較。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，它還包括根據(jù)所述測(cè)得的空間關(guān)系調(diào)整所述第一基板與第二基板之間的所述空間關(guān)系，以便得到所希望的空間關(guān)系。
16.一種用于確定處于一個(gè)第一平面內(nèi)的一個(gè)第一基板和處于一個(gè)第二平面內(nèi)的并且其上設(shè)置有一個(gè)流體量的一個(gè)第二基板的特性的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一個(gè)位移機(jī)構(gòu)，其用于改變所述第一基板與第二基板之間的距離，所述距離定義了一個(gè)間隙，并且所述流體量具有與之相關(guān)的面積，以及，所述位移機(jī)構(gòu)構(gòu)造成能夠擠壓所述第一基板與第二基板之間的所述流體量而使所述面積的性質(zhì)發(fā)生有效的變化，定義變化了的性質(zhì)；一個(gè)檢測(cè)器系統(tǒng)，其能夠感測(cè)所述變化了的性質(zhì)并據(jù)之產(chǎn)生數(shù)據(jù)；以及一個(gè)處理系統(tǒng)，其能夠接收所述數(shù)據(jù)并根據(jù)所述變化了的性質(zhì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述第一基板與第二基板之間的空間關(guān)系的信息。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述特性是選自包括沾染物的存在、空間關(guān)系和形狀的一組特性。
18.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述性質(zhì)是選自包括尺寸、形狀和對(duì)稱(chēng)性的一組幾何參數(shù)的幾何參數(shù)。
19.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述性質(zhì)包括所述流體在所述第二基板上擴(kuò)展到一個(gè)預(yù)定的位置。
20.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位移機(jī)構(gòu)是連接成能夠接收所述信息并據(jù)之調(diào)整所述第一基板與第二基板之間的所述空間關(guān)系，以便得到一個(gè)所希望的空間關(guān)系。
21.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)器系統(tǒng)還包括一個(gè)邊緣點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)，其能夠感測(cè)到所述液體量在所述第一基板和第二基板中之一上的一個(gè)預(yù)定位置的存在。
22.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述流體量還包括定位在所述第二基板上的所述流體的間隔的第一滴和第二滴，并且，所述位移機(jī)構(gòu)構(gòu)造成能夠擠壓所述第一滴和第二滴中之一而使所述第一滴和第二滴中之一的幾何參數(shù)發(fā)生有效的變化，并且，所述檢測(cè)器系統(tǒng)包括一個(gè)CCD傳感器。
23.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述流體量還包括一個(gè)具有與之相關(guān)的第一幾何參數(shù)的第一滴和一個(gè)具有與之相關(guān)的第二幾何參數(shù)的第二滴，所述第一滴和第二滴是具有間隔地定位在所述第二基板上，并且，所述位移機(jī)構(gòu)是構(gòu)造成能夠擠壓所述第一滴和第二滴而使所述第一幾何參數(shù)和第二幾何參數(shù)發(fā)生有效的變化，定義一個(gè)變化了的第一幾何參數(shù)和一個(gè)變化了的第二幾何參數(shù)，所述處理器連接成能夠把所述變化了的第一幾何參數(shù)和第二幾何參數(shù)進(jìn)行比較而確定它們之間的不同，定義一個(gè)差異，以及根據(jù)所述差異確定所述特性。
24.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)還包括一個(gè)能夠測(cè)定所述第一基板與第二基板之間的距離的干涉儀。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于確定基板的特性諸如沾染物的存在與否、形狀以及兩個(gè)間隔的基板之間的空間關(guān)系的方法。空間關(guān)系包括兩個(gè)間隔的第一基板與第二基板之間的距離和角度方位。這種技術(shù)方法包括在第二基板上形成一個(gè)具有與之相關(guān)的面積的量的流體。把所述流體量擠壓在所述第一基板與第二基板之間而使所述面積的性質(zhì)發(fā)生有效的變化，從而定義變化了的性質(zhì)。用傳感器感測(cè)變化了的性質(zhì)，并根據(jù)所述變化了的性質(zhì)確定所述第一基板和第二基板的特性。
文檔編號(hào)G01M99/00GK1739015SQ200380108949
公開(kāi)日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2003年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月12日
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