專利名稱：在結(jié)構(gòu)的電化學(xué)制造期間保持層的平行度和/或?qū)崿F(xiàn)所期望層厚度的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電化學(xué)制造和三維結(jié)構(gòu)(例如微尺度或中尺度結(jié)構(gòu))相關(guān)形成的領(lǐng)域。尤其，其涉及用于實(shí)現(xiàn)層之間平行度的希望等級和/或用于實(shí)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)的希望厚度的方法和裝置。
背景技術(shù)：
Adam L.Cohen發(fā)明了一種用于由多個(gè)粘附的層形成三維結(jié)構(gòu)(例如，部分、部件、器件等)的技術(shù)，其公知為電化學(xué)制造。EFABTM名稱下的Burbank，California的Microfabrica Inc.(前身為MEMGen公司)將其商業(yè)化。在2000年2月22日提出的美國專利No.6,027,630中描述了該技術(shù)。這種電化學(xué)沉積技術(shù)允許只使用單個(gè)掩模技術(shù)選擇性地沉積材料，該掩模技術(shù)包括使用在支撐結(jié)構(gòu)上包括圖案化的順形材料的掩模，該支撐結(jié)構(gòu)不依賴于其上將發(fā)生電鍍的襯底。當(dāng)希望使用掩模進(jìn)行電沉積時(shí)，使掩模的順形部分與襯底接觸，同時(shí)存在電鍍?nèi)芤海允寡谀ｍ樞尾糠峙c襯底的接觸抑制選擇位置處的沉積。為了方便，這些掩模一般可以稱為順形接觸掩模；該掩模技術(shù)一般可稱為順形接觸掩模電鍍工藝。尤其，在Burbank，California的Microfabrica Inc.(前身為MEMGen公司)的術(shù)語中，這種掩模公知為INSTANT MASKSTM，且該工藝公知為INSTANT MASKSINGTM或INSTANTMASKSTM電鍍。使用順形接觸掩模電鍍的選擇性沉積可用于形成單個(gè)材料層或可用于形成多層結(jié)構(gòu)。在此通過參考將‘630專利的這種教導(dǎo)并入本文，如在此全文列出一樣。由于導(dǎo)致上述專利的專利申請的提交，因此已經(jīng)公開了關(guān)于順形接觸掩模電鍍(即，INSTANT MASKING)以及電化學(xué)制造的各種文章(1)A.Cohen、G.Zhang、F.Tseng、F.Mansfeld、U.Frodis和P.Will的“EFABBatch production of functional，fully-dense metal partswith microscale features”，Proc.9th Solid Freeform Fabrication，TheUniversity of Texas at Austin，第161頁，1998年8月。
(2)A.Cohen、G.Zhang、F.Tseng、F.Mansfeld、U.Frodis和P.Will的“EFABRapid，Low-Cost Desktop Micromachining of High Aspect RatioTrue 3-D MEMS”，Proc.12th IEEE Micro Electro Mechanical SystemsWorkshop，IEEE，第244頁，1999年1月。
(3)A.Cohen的“3-D Micromachining by ElectrochemicalFabrication”，Micromachine Devices，1999年3月。
(4)G.Zhang、A.Cohen、U.Frodis、F.Tseng、F.Mansfeld和P.Will的“EFABRapid Desktop Manufacturing of True 3-DMicrostructures”，Proc.2nd International Conference on IntegratedMicroNanotechnology for Space Applications，The Aerospace Co.，1999年4月。
(5)F.Tseng、U.Frodis、G.Zhang、A.Cohen、F.Mansfeld和P.Will的“EFABHigh Aspect Ratio，Arbitrary 3-D Metal Microstructuresusing a Low-Cost Automated Batch Process”，3rd InternationalWorkshop on High Aspect Ratio MicroStructure Technology(HARMST’99)，1999年6月。
(6)A.Cohen、U.Frodis、F.Tseng、G.Zhang、F.Mansfeld和P.Will的“EFABLow-Cost，Automated Electrochemical Batch Fabrication ofArbitrary 3-D Microstructures”，Micromachining andMicrofabrication Process Technology，SPIE 1999 Symposium onMicromachining and Microfabrication，1999年9月。
(7)F.Tseng、G.Zhang、U.Frodis、A.Cohen、F.Mansfeld和P.Will的“EFABHigh Aspect Ratio，Arbitrary 3-D Metal Microstructures using aLow-Cost Automated Batch Process”，MEMS Symposium，ASME 1999International Mechanical Engineering Congress and Exposition，1999年11月。
(8)A.Cohen的“El ectrochemical Fabrication(EFABTM)”，MEMS手冊的第19部分，由Mohamed Gad-EI-Hak編輯，CRC Press，2002。
(9)Microfabrication-Rapid Prototyping’s KillerApplication”，Rapid Prototyping報(bào)告的1-5頁，CAD/CAMPublishing，Inc.1999年6月。
在此通過參考將這九項(xiàng)公開的內(nèi)容并入本文，如在此全文列出一樣。
可以以多種不同方式實(shí)施電化學(xué)沉積工藝，如上面的專利和公開中所列舉的。在一種形式中，該工藝包括在將形成的結(jié)構(gòu)的每一層的形成期間，執(zhí)行三個(gè)分離的操作，該操作包括通過在襯底的一個(gè)或多個(gè)希望的區(qū)域上的電沉積選擇性沉積至少一種材料。
然后，通過電沉積來毯覆式沉積至少一種其它材料，以使該其它沉積物覆蓋之前在其上選擇性沉積的區(qū)域和沒有接受到任何之前施加的選擇性沉積的襯底區(qū)域。
最后，平坦化在第一和第二操作期間沉積的材料，以產(chǎn)生希望厚度的第一層的變光滑的表面，該變光滑的表面具有包含了至少一種材料的至少一個(gè)區(qū)域和包含了至少一種其它材料的至少一個(gè)區(qū)域。
在形成第一層之后，與在先的層相鄰或在其附近并且與該在先層的變光滑的表面相粘附地形成一層或多層其它層。這些其它層通過重復(fù)第一至第三操作一次或多次來形成，其中，每一個(gè)隨后層的形成將在先形成的層和初始襯底處理為新的且加厚的襯底。
通常，一旦完成了所有層的形成，就通過蝕刻工藝移除所沉積的至少一種材料的至少一部分，以暴露或釋放將要形成的三維結(jié)構(gòu)。
通過順形接觸掩模電鍍進(jìn)行包括在第一操作中的選擇性電沉積的優(yōu)選方法。在該類型的電鍍中，首先形成一個(gè)或多個(gè)順形接觸(CC)掩模。CC掩模包括其上粘附或形成圖案化的順形介電材料的支撐結(jié)構(gòu)。根據(jù)將電鍍材料的特定截面來定形每個(gè)掩模的順形材料。將電鍍的每個(gè)唯一截面圖案需要至少一個(gè)CC掩模。
CC掩模的支撐通常是由將選擇性電鍍的金屬形成的板狀結(jié)構(gòu)，且將電鍍的材料由該金屬溶解。在該典型方式中，支撐將用作電鍍工藝中的陽極。在可選方式中，支撐可取代為多孔或反之為穿孔的材料，在其從遠(yuǎn)陽極到沉積表面的路徑中的電鍍操作期間，沉積材料將穿過該支撐。在二者中的任一方式中，CC掩?？梢怨灿霉餐闹?，即，電鍍多層材料的順形介電材料圖案可位于單個(gè)支撐結(jié)構(gòu)的不同區(qū)域中。當(dāng)單個(gè)支撐結(jié)構(gòu)含有多個(gè)電鍍圖案時(shí)，整個(gè)結(jié)構(gòu)稱作CC掩模，而單個(gè)電鍍掩模稱作“子掩?！?。在本申請中，這種差別只有當(dāng)發(fā)生特定點(diǎn)的相關(guān)性時(shí)才會(huì)發(fā)生。
在用于進(jìn)行第一操作的選擇性沉積的預(yù)備中，將CC掩模的順形部分設(shè)置成與襯底的選擇部分相對準(zhǔn)且將該順形部分壓向襯底選擇部分(或者設(shè)置于之前形成的層上或設(shè)置于層的之前沉積的部分上)，該襯底選擇部分上將發(fā)生沉積。以在CC掩模的順形部分中的所有開口都含有電鍍?nèi)芤旱姆绞?，將CC掩模和襯底壓到一起。當(dāng)施加適合的電勢和/或電流時(shí)，與襯底接觸的CC掩模的順形材料用作電沉積的阻擋，而填充有電鍍?nèi)芤旱腃C掩模中的開口用作從陽極(即CC掩模支撐)向襯底的非接觸部分(其在電鍍操作期間用作陰極)轉(zhuǎn)移材料的路徑。
CC掩模和CC掩模電鍍的一個(gè)實(shí)例在圖1A-1C中示出。圖1A示出了由在陽極12上圖案化的順形或可變形(例如橡膠)絕緣體10構(gòu)成的CC掩模8的側(cè)視圖。陽極具有兩個(gè)功能。圖1A也描述出了與掩模8相分離的襯底6。一個(gè)功能是用作圖案化的絕緣體10的支撐材料以保持其整體性和對準(zhǔn)，這是由于該圖案可以為拓?fù)鋸?fù)形(topologically complex)(例如，包括絕緣體材料的絕緣“島”)。另一功能是用作電鍍操作的陽極。CC掩模電鍍通過簡單地將絕緣體壓向襯底然后穿過在絕緣體中的孔26a和26b壓向電沉積材料，將材料22選擇性地沉積到襯底6上，如圖1B中所示。在沉積之后，優(yōu)選非破壞性地自襯底6分離CC掩模，如圖1C中所示。CC掩模電鍍工藝與“貫穿掩模(through mask)”電鍍工藝的不同在于，在貫穿掩模電鍍工藝中，掩模材料自襯底的分離是破壞性發(fā)生的。與貫穿掩模電鍍一樣，CC掩模電鍍在整個(gè)層上方選擇性地且同時(shí)地沉積材料。電鍍的區(qū)域可由一個(gè)或多個(gè)隔離的電鍍區(qū)域構(gòu)成，這些隔離的電鍍區(qū)域可屬于形成的單個(gè)結(jié)構(gòu)或可屬于同時(shí)形成的多個(gè)結(jié)構(gòu)。在CC掩模電鍍中，由于在移除工藝中并非有意損壞單個(gè)掩模，因此它們在多個(gè)電鍍操作中都可使用。
CC掩模和CC掩模電鍍的另一實(shí)例在圖1D-1F中示出。圖1D示出了自包括圖案化的順形材料10’和支撐結(jié)構(gòu)20的掩模8’分離的陽極12’。圖1D也描述了自掩模8’分離的襯底6。圖1E說明了與襯底6接觸的掩模8’。圖1F說明了由自陽極12’向襯底6傳導(dǎo)電流導(dǎo)致的沉積22’。圖1G說明了在自掩模8’分離之后在襯底6上的沉積22’。在該實(shí)例中，將適合的電解液設(shè)置在襯底6和陽極12’之間，且來自溶液和陽極中的一個(gè)或兩個(gè)的離子電流穿過掩模中的開口傳導(dǎo)向沉積材料的襯底。這種類型的掩模稱作無陽極INSTANT MASKTM(AIM)或稱作無陽極順形接觸(ACC)掩模。
與貫穿掩模電鍍不同，CC掩模電鍍允許將形成的CC掩模與其上將發(fā)生電鍍的襯底的制造完全地分離(如，與形成的三維(3D)結(jié)構(gòu)分離)。CC掩?？梢砸远喾N方式形成，例如，可使用光刻工藝?？稍诮Y(jié)構(gòu)制造之前而非期間，同時(shí)產(chǎn)生所有掩模。該分離可以制造簡單、低成本、自動(dòng)、自持(self-contained)且內(nèi)部清潔的“桌面制造”，該“桌面制造”幾乎可裝配在任何位置，以制造3D結(jié)構(gòu)，留下任何需要的超凈室處理，如將由維修部等進(jìn)行的光刻。
上面討論的電化學(xué)制造工藝的實(shí)例在圖2A-2F中說明。這些圖示出了該工藝包括第一材料2和第二材料4的沉積，該第一材料2是犧牲材料，第二材料4是結(jié)構(gòu)材料。該實(shí)例中，CC掩模8包括圖案化的順形材料(如橡膠介電材料)10和由沉積材料2制成的支撐12。用位于順形材料10中的開口16內(nèi)部的電鍍?nèi)芤?4將CC掩模的順形部分壓向襯底6。然后，來自電源18的電流經(jīng)由(a)支撐12和(b)襯底6穿過電鍍?nèi)芤?4，該支撐12兼任陽極，該襯底6兼任陰極。圖2A說明了電流流動(dòng)導(dǎo)致在電鍍?nèi)芤簝?nèi)部的材料2和自陽極12被選擇性地轉(zhuǎn)移到陰極6或電鍍到陰極6上的材料2。在使用CC掩模8將第一沉積材料2電鍍到襯底6上之后，移除CC掩模8，如圖2B中所示。圖2C描述了已經(jīng)在之前沉積的第一沉積材料上方以及在襯底6的其它部分上方毯覆式沉積(即非選擇性沉積)的第二沉積材料4。毯覆式沉積通過自由第二材料構(gòu)成的陽極(未示出)、通過適合的電鍍?nèi)芤?未示出)并向著陰極/襯底6的電鍍來進(jìn)行。然后平坦化整個(gè)兩種材料的層以實(shí)現(xiàn)精確的厚度和平坦度，如圖2D中所示。在對于所有層重復(fù)了該工藝之后，由第二材料4(即結(jié)構(gòu)材料)形成的多層結(jié)構(gòu)20嵌入到第一材料2(即犧牲材料)中，如圖2E中所示。蝕刻嵌入的結(jié)構(gòu)以生產(chǎn)需要的器件即結(jié)構(gòu)20，如圖2F中所示。
示范性的人工電化學(xué)制造系統(tǒng)32的各個(gè)部件在圖3A-3C中示出。系統(tǒng)32由幾個(gè)子系統(tǒng)34、36、38和40構(gòu)成。描述了在圖3A至3C中每一個(gè)的上部中的襯底保持子系統(tǒng)34，且該襯底保持子系統(tǒng)包括幾個(gè)部件(1)載體48，(2)在其上沉積層的金屬襯底6，和(3)能夠響應(yīng)于來自激勵(lì)器44的驅(qū)動(dòng)力，相對于載體48向上或向下移動(dòng)襯底6的線性滑座42。子系統(tǒng)34還包括指示器46，其用于測量用于設(shè)置或確定層厚度和/或沉積厚度的襯底垂直位置中的差。子系統(tǒng)34還包括載體48的腳68，其精確地安裝在子系統(tǒng)36上。
在圖3A的下部中示出的CC掩模子系統(tǒng)36包括幾個(gè)部件(1)事實(shí)上由公用共同的支撐/陽極12的多個(gè)CC掩模(即子掩模)制成的CC掩模8，(2)精準(zhǔn)X-臺(tái)54，(3)精準(zhǔn)Y-臺(tái)56，(4)其上可安裝子系統(tǒng)34的腳68的架72，和(5)用于容納電解液16的槽58。子系統(tǒng)34和36還包括用于連接至適合的電源的適合電連接(未示出)，以驅(qū)動(dòng)CC掩模工藝。
示出了在圖3B的下部中的毯覆式沉積子系統(tǒng)38，且該子系統(tǒng)包括幾個(gè)部件(1)陽極62，(2)用于保持電鍍?nèi)芤?6的電解液槽64，和(3)其上安裝了子系統(tǒng)34的腳68的架74。子系統(tǒng)38還包括用于將陽極連接至適合電源的適合電連接(未示出)，以驅(qū)動(dòng)毯覆式沉積工藝。
示出了在圖3C的下部中的平坦化子系統(tǒng)40，且該子系統(tǒng)包括精研板52和相關(guān)的移動(dòng)及控制系統(tǒng)(未示出)，以平坦化沉積。
在名稱為“Formation of Microstructures by Multiple Level Deep X-rayLithography with Sacrificial Metal layers”、Henry Guckel的美國專利No.5,190,637中教導(dǎo)了用于由電鍍金屬(即，使用電化學(xué)制造技術(shù))形成微結(jié)構(gòu)的另一種方法。該專利教導(dǎo)了利用掩模曝光形成金屬結(jié)構(gòu)。將第一層初始金屬電鍍到暴露的電鍍基座上，以填充在光致抗蝕劑中的孔洞，然后移除光致抗蝕劑，并在第一層上方和電鍍基座上方電鍍第二金屬。然后，機(jī)器下行第二金屬的暴露表面至暴露出第一金屬的高度，以產(chǎn)生橫跨初始和第二金屬延伸的平坦均勻的表面。然后，可通過在第一層上方涂敷光致抗蝕劑層開始第二層的形成，且然后，重復(fù)用于產(chǎn)生第一層的工藝。然后，重復(fù)該工藝直到形成整個(gè)結(jié)構(gòu)，且通過蝕刻移除該第二金屬。在電鍍基座或先前的層上方通過鑄件形成光致抗蝕劑，且通過穿過圖案化的掩模經(jīng)由X-射線或UV輻射的光致抗蝕劑的暴光來形成光致抗蝕劑中的孔洞。
即使如迄今為止所教導(dǎo)和實(shí)踐的電化學(xué)制造已經(jīng)極大地增強(qiáng)了微制造的能力，且尤其極大地增加了能夠結(jié)合到結(jié)構(gòu)中的金屬層數(shù)目并增加了可制造這種結(jié)構(gòu)的速度和簡單性，但是仍存在增強(qiáng)電化學(xué)制造的狀態(tài)的空間(room)。尤其，存在對增強(qiáng)的技術(shù)的需要，以確定平坦化操作(即終點(diǎn)檢測)的完成和在希望容限內(nèi)層厚度或者是與添加具有等于層厚度的厚度的層相關(guān)的目標(biāo)結(jié)構(gòu)高度的相關(guān)實(shí)現(xiàn)。還存在對于增強(qiáng)技術(shù)的需要，以確定沉積的層相對于之前沉積的層或襯底的平行度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的目的是提供一種襯底修整技術(shù)，其包括改進(jìn)的終點(diǎn)檢測方法和裝置。
本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的目的是提供一種襯底修整技術(shù)，其包括改進(jìn)的平行度保持方法和裝置。
本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的目的是提供一種使用改進(jìn)的終點(diǎn)檢測方法和裝置的多層電化學(xué)制造技術(shù)。
本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的目的是提供一種使用改進(jìn)的平行度保持方法和裝置的多層電化學(xué)制造技術(shù)。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員，通過考察在此教導(dǎo)的內(nèi)容，本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。在此明確列舉出的或反之根據(jù)在此教導(dǎo)的內(nèi)容所確定的本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例以及方面可單獨(dú)或組合地得出上述目的中的一個(gè)或多個(gè)，或可選地，可得出根據(jù)在此教導(dǎo)的內(nèi)容所確定的一些其它目的。盡管通過本發(fā)明的任一單個(gè)實(shí)施例和方面得出所有目的是關(guān)于一些方面的情況，但是不必意指所有的目的都通過本發(fā)明的任一單個(gè)實(shí)施例或方面得出。
在本發(fā)明的第一方面中，用于形成多層三維結(jié)構(gòu)的制造工藝包括(a)形成并粘附材料層至事先形成的層和/或襯底，其中該層包括希望圖案的至少一種材料，其中一個(gè)或多個(gè)接觸墊存在于襯底上或事先形成的層上；(b)對該至少一種材料進(jìn)行平坦化操作；(c)將測試探針設(shè)置成與一個(gè)或多個(gè)接觸墊接觸并與進(jìn)行了平坦化操作的材料接觸，并自固定設(shè)備取出數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)涉及到在至少一點(diǎn)處相對于希望的參考點(diǎn)或平面的平坦化材料的測量高度；(d)將材料的測量高度與材料的希望高度相對比；(e)如果測量的和希望的高度不在希望的容差范圍內(nèi)的話，則重復(fù)操作(b)-(d)，直到測量的和希望的高度在希望的容差范圍內(nèi)；(f)重復(fù)操作(a)的形成及粘附一次或多次，以由多個(gè)粘附的層形成三維結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的第二方面中，用于形成多層三維結(jié)構(gòu)的制造工藝包括(a)形成并粘附材料層至事先形成的層和/或襯底，其中該層包括希望圖案的至少一種材料；(b)對該至少一種材料進(jìn)行平坦化操作，包括(i)經(jīng)由多孔真空吸盤將襯底安裝到精研固定設(shè)備；(ii)當(dāng)將襯底安裝到固定設(shè)備上時(shí)，對沉積的材料進(jìn)行精研操作以平坦化材料表面并使得沉積材料的高度達(dá)到希望值；(c)重復(fù)操作(a)的形成及粘附一次或多次，以由多個(gè)粘附的層形成三維結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的第三方面中，用于形成多層三維結(jié)構(gòu)的制造工藝包括(a)形成并粘附材料至事先形成的層和/或襯底，其中該層包括希望圖案的至少一種材料，其中一個(gè)或多個(gè)接觸墊存在于襯底上或事先形成的層上；(b)對該至少一種材料進(jìn)行平坦化操作，包括(i)經(jīng)由多孔真空吸盤將襯底安裝至精研固定設(shè)備；(ii)當(dāng)將襯底安裝至固定設(shè)備時(shí)，對沉積的材料進(jìn)行精研操作以平坦化材料表面并使得沉積材料的高度達(dá)到希望值；(c)設(shè)置固定設(shè)備以與一個(gè)或多個(gè)接觸墊接觸并與進(jìn)行平坦化操作的材料接觸，并且從固定設(shè)備取出數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)涉及到相對于希望參考點(diǎn)或平面在至少一點(diǎn)處的平坦化材料的測量高度；(d)將材料的測量高度和材料的希望高度相比較；(e)如果測量的和希望的高度不在希望的容差之內(nèi)的話，則重復(fù)操作(b)-(d)直到測量的和希望的高度在希望的容差之內(nèi)；(f)重復(fù)操作(a)的形成及粘附一次或多次，以由多個(gè)粘附的層形成三維結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的第四方面中，用于形成多層三維結(jié)構(gòu)的制造工藝包括(a)形成并粘附材料層至事先形成的層和/或襯底，其中該層包括希望圖案的至少一種材料，其中一個(gè)或多個(gè)接觸墊存在于襯底上或事先形成的層上；(b)對該至少一種材料進(jìn)行平坦化操作，包括(i)經(jīng)由多孔真空吸盤將襯底安裝至精研固定設(shè)備；(ii)當(dāng)將襯底安裝置固定設(shè)備上時(shí)，對沉積的材料進(jìn)行精研操作以平坦化材料表面并使得沉積材料的高度達(dá)到希望值；(c)重復(fù)操作(a)的形成及粘附一次或多次，以由多個(gè)粘附的層形成三維結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的第五方面中，用于形成多層三維結(jié)構(gòu)的制造工藝包括(a)形成并粘附材料層至事先形成的層和/或襯底，其中該層包括希望圖案的至少一種材料，其中一個(gè)或多個(gè)接觸墊存在于襯底上或事先形成的層上；(b)對該至少一種材料進(jìn)行平坦化操作；(c)對至少一種材料進(jìn)行檢查以確定相對于希望參考的沉積物高度、沉積物的平坦度和相對于希望參考的沉積物取向中的至少兩個(gè)；(d)重復(fù)操作(a)的形成及粘附一次或多次以由多個(gè)粘附的層形成三維結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的第六方面中，用于形成多層三維結(jié)構(gòu)的制造工藝包括(a)形成并粘附材料層至事先形成的層和/或襯底，其中該層包括希望圖案的至少一種材料，其中一個(gè)或多個(gè)參考墊存在于襯底上或事先形成的層上，該參考墊可用于確定平坦化的沉積材料的沉積高度、平坦化的材料的平坦度和/或平坦化的材料的取向中的至少一個(gè)；(b)重復(fù)操作(a)的形成及粘附一次或多次，以由多個(gè)粘附的層形成三維結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的第七方面中，用于形成多層三維結(jié)構(gòu)的制造工藝包括(a)形成并粘附材料層至事先形成的層和/或襯底，其中該層包括希望圖案的至少一種材料(b)對該至少一種材料進(jìn)行平坦化操作，包括(i)將襯底安裝至飛刀切削機(jī)器中的固定設(shè)備；(ii)當(dāng)將襯底安裝至固定設(shè)備時(shí)，將沉積的材料置于旋轉(zhuǎn)切削工具中以平坦化材料表面并使得沉積材料的高度達(dá)到希望值；(c)重復(fù)操作(a)的形成及粘附一次或多次，以由多個(gè)粘附的層形成三維結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的第八方面中，用于形成多層三維結(jié)構(gòu)的制造工藝包括(a)形成并粘附材料層至事先形成的層和/或襯底，其中該層包括希望圖案的至少一種材料，其中一個(gè)或多個(gè)接觸墊存在于襯底上或事先形成的層上；(b)對該至少一種材料進(jìn)行平坦化操作，包括(i)將襯底安裝至在飛刀切削機(jī)器中的固定設(shè)備；(ii)當(dāng)將襯底安裝至固定設(shè)備時(shí)，將沉積材料置于旋轉(zhuǎn)切削工具中以平坦化材料表面，并使得沉積材料的高度達(dá)到希望值；(c)設(shè)置固定設(shè)備以與一個(gè)或多個(gè)接觸墊接觸并與對其進(jìn)行平坦化操作的材料接觸，且從固定設(shè)備取出數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)涉及到在至少一點(diǎn)處相對于希望的參考點(diǎn)或平面的平坦化材料的測量高度；(d)將材料的測量高度與材料的希望高度相對比；(e)如果測量的和希望的高度不在希望的容差內(nèi)，則重復(fù)操作(b)-(d)，直到測量的和希望的高度在希望的容差內(nèi)；(f)重復(fù)操作(a)的形成及粘附一次或多次，以由多個(gè)粘附的層形成三維結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的第九方面中，用于形成多層三維結(jié)構(gòu)的制造工藝包括(a)形成并粘附材料層至事先形成的層和/或襯底，其中該層包括希望圖案的至少一種材料，其中一個(gè)或多個(gè)接觸墊存在于襯底上或事先形成的層上；(b)對該至少一種材料進(jìn)行平坦化操作，包括(i)將襯底安裝至飛刀切削機(jī)器中的固定設(shè)備，其中該固定設(shè)備具有相對于飛刀切削機(jī)器的切削平面調(diào)整襯底平面的能力；(ii)調(diào)整襯底平面以與飛刀切削機(jī)器上的切削平面相匹配；和然后(iii)當(dāng)將襯底安裝至固定設(shè)備時(shí)，將沉積的材料置于旋轉(zhuǎn)切削工具中以平坦化材料表面，使得沉積材料的高度達(dá)到希望值；(c)重復(fù)操作(a)的形成及粘附一次或多次，以由多個(gè)粘附的層形成三維結(jié)構(gòu)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員通過考察在此教導(dǎo)的內(nèi)容可理解本發(fā)明的其它方面。本發(fā)明的其它方面包括可用于實(shí)施本發(fā)明上述方法方面中的一個(gè)或多個(gè)的裝置。本發(fā)明的其它方面可提供前述方面的各種組合并提供以上沒有特別列舉出的其它構(gòu)造、結(jié)構(gòu)、功能關(guān)系以及工藝。本發(fā)明更進(jìn)一步的方面可提供用于平坦化位于襯底上的沉積材料的裝置，而再進(jìn)一步的方面可提供用在這種裝置中的固定設(shè)備。


圖1A-1C概略地描述了CC掩模電鍍工藝的各個(gè)步驟的側(cè)視圖，而圖1D-G概略地描述了使用不同類型CC掩模的CC掩模電鍍工藝的各個(gè)步驟的側(cè)視圖。
圖2A-2F概略地描述了當(dāng)用于形成選擇性沉積犧牲材料同時(shí)毯覆式沉積結(jié)構(gòu)材料的特定結(jié)構(gòu)時(shí)，電化學(xué)制造工藝的各個(gè)步驟的側(cè)視圖。
圖3A-3C概略地描述了可用于人工實(shí)施圖2A-2F中描述的電化學(xué)制造方法的各實(shí)例子組件的側(cè)視圖。
圖4A-4I概略地描述了使用粘附掩模電鍍的結(jié)構(gòu)第一層的形成，其中第二材料的毯覆式沉積覆蓋了第一材料沉積位置之間的開口和第一材料本身。
圖5A提供了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例用于形成多層三維結(jié)構(gòu)的方法的流程圖，該第一實(shí)施例使用了終點(diǎn)固定設(shè)備和分離的平坦化固定設(shè)備。
圖5B-5G提供了與圖5A的工藝結(jié)合或與其它工藝結(jié)合使用的操作機(jī)組的實(shí)例。
圖6和7提供了適合于用在本發(fā)明第一實(shí)施例中的精研固定設(shè)備的不同透視圖。
圖8提供了從穿過固定設(shè)備中心垂直延伸的切割平面取得的圖6的精研固定設(shè)備的截面圖。
圖9和10提供了適合于用在本發(fā)明第一實(shí)施例中的終點(diǎn)固定設(shè)備的不同透視圖。
圖11概略地描述了具有三個(gè)終點(diǎn)測試墊的襯底的頂視圖。
圖12提供了安裝到圖11的襯底上的圖9和12的終點(diǎn)裝置的透視圖。
圖13提供了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的飛刀切削機(jī)器布局的透視圖。
圖14提供了圖12的機(jī)器布局的測量固定設(shè)備和襯底保持及平面調(diào)整固定設(shè)備的放大透視圖。
圖15提供了聚焦到圖14的測量固定設(shè)備上的透視圖。
圖16提供了聚焦到圖14的襯底保持及平面調(diào)整固定設(shè)備上的透視圖。
圖17提供了聚焦到圖14的平面調(diào)整固定設(shè)備上的透視圖，其中移除了襯底保持固定設(shè)備的移動(dòng)板以及襯底本身。
圖18提供了聚焦到平面設(shè)定固定設(shè)備的特定部件上的透視圖，包括截頂球體元件、調(diào)整臂彎曲點(diǎn)、真空吸盤連接支架以及用于在張力下保持真空吸盤的彈簧探棒。
圖19提供了圖14的平面設(shè)定固定設(shè)備的背面的透視圖。
圖20提供了列舉出樣品操作的框圖，該樣品操作可用于使測量固定設(shè)備及圖13-15的探針的零平面與由飛刀切削工具切削的平面相匹配。
圖21提供了列舉出樣品操作的框圖，該樣品操作可用于設(shè)定襯底前表面(其上已沉積了或?qū)⒊练e材料層)或沉積材料本身相對于通過金剛石刀工具切削的平面的平行度。
圖22提供了列舉出可用于通過使用圖13的裝置修整襯底上的沉積材料至希望高度的操作的框圖。
具體實(shí)施例方式
圖1A-1G、2A-2F和3A-3C說明了公知電化學(xué)制造的一種形式的各個(gè)部件。在上面參考的‘630專利中、在各個(gè)前面結(jié)合的公開中、在在此通過參考并入本文的各個(gè)其它專利和專利申請中都列舉了其它電化學(xué)制造技術(shù)，從這些公開、專利和申請中描述的各種方式的組合可得出其它的電化學(xué)制造方式，或反之這些其它方式是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)在此教導(dǎo)的內(nèi)容得知或確定的。所有這些技術(shù)都可以與本發(fā)明各個(gè)方面的各個(gè)實(shí)施例的那些相組合，以產(chǎn)生增強(qiáng)的實(shí)施例。再有其它的實(shí)施例可以從在此明確列舉處的各個(gè)實(shí)施例的組合得出。
圖4A-4I說明了在多層制造工藝的單層形成中的各個(gè)步驟，其中第二金屬沉積在第一金屬上以及第一金屬的開口中，第二金屬的沉積形成了部分該層。在圖4A中，示出了襯底82的側(cè)視圖，在襯底82上鑄件可圖案化的光致抗蝕劑84，如圖4B中所示。在圖4C中，示出了由固化、曝光和顯影光致抗蝕劑導(dǎo)致的抗蝕劑圖案。光致抗蝕劑84的圖案化導(dǎo)致自光致抗蝕劑的表面86穿過光致抗蝕劑的厚度向襯底82的表面88延伸的開口或孔92(a)-(c)。在圖4D中，示出了已經(jīng)電鍍到開口92(a)-(c)中的金屬94(如鎳)。在圖4E中，光致抗蝕劑已經(jīng)從襯底移除(即化學(xué)剝離)，以暴露出未被第一金屬94覆蓋的襯底82的區(qū)域。在圖4F中，示出已經(jīng)在襯底82(其導(dǎo)電)的整個(gè)暴露部分上方和第一金屬94(其也導(dǎo)電)上方毯覆式電鍍的第二金屬96(如銀)。圖4G描述了由將第一和第二金屬平坦化至暴露出第一金屬高度的結(jié)構(gòu)的完成的第一層，并為第一層設(shè)定厚度。在圖4H中，示出了重復(fù)圖4B-4G中示出的工藝步驟幾次以形成多層結(jié)構(gòu)的結(jié)果，其中每一層都由兩種材料構(gòu)成。對于大多數(shù)應(yīng)用來講，移除這些材料中的一種，如圖4I中所示，以制造希望的3-D結(jié)構(gòu)98(如部件或器件)。
各種實(shí)施例、可選方案以及在此公開的技術(shù)可使用在所有層上的單次圖案化的技術(shù)或使用在不同層上不同圖案化技術(shù)來形成多層結(jié)構(gòu)。例如，可使用不同類型的圖案化掩模和掩模技術(shù)，甚至是進(jìn)行直接選擇性沉積而不需要掩模的技術(shù)。例如，可將順形接觸掩?；蚍琼樞谓佑|掩模用在不同的層上。可使用接近掩模以及掩模操作(即，即使沒有制作接觸，也使用通過使其接近襯底來至少部分地選擇性遮蔽襯底的掩模的操作)，也可以使用粘附掩模和掩模操作(當(dāng)掩模與襯底相對以僅與其接觸時(shí)，使用粘附到襯底的掩模的掩模和操作，其中該襯底上將發(fā)生選擇性沉積或蝕刻)。
本發(fā)明的一些實(shí)施例提供了用于通過使用材料(如層)的改進(jìn)的終點(diǎn)檢測和平行度保持來電化學(xué)制造多層結(jié)構(gòu)(如，中尺度或微尺度結(jié)構(gòu))的工藝和裝置，該材料在電化學(xué)制造工藝期間被平坦化。一些方法包括在平坦化期間使用固定設(shè)備，該平坦化確保了材料的平坦化平面在給定容限內(nèi)平行于其它平坦化的沉積材料。一些方法包括使用終點(diǎn)檢測固定設(shè)備，該固定設(shè)備確保沉積材料相對于襯底初始表面、相對于第一沉積層或相對于在制造工藝期間形成的一些其它層的精確高度。在一些實(shí)施例中，平坦化可通過精研來進(jìn)行，和平坦化固定設(shè)備可包括多孔石墨真空吸盤，該吸盤安裝在可垂直于由磨損墊限定的平面移動(dòng)的臺(tái)上，在精研操作期間固定設(shè)備位于該磨損墊上。在一些實(shí)施例中，終點(diǎn)固定設(shè)備可包括三個(gè)或多個(gè)固定長度的腿以及一個(gè)或多個(gè)高度測量探針(如3-4)。使用固定設(shè)備可包括接觸靠在襯底表面上的暴露墊上的腿，并然后調(diào)整高度測量探針的接觸元件位置直到與將被測量的沉積物接觸。由零量度或校準(zhǔn)量度與沉積量度之間的探針記錄的高度差由沉積物高度和沉積物平面的可能取向和/或沉積物的可能平坦度來表示。在一些實(shí)施例中，如果平坦化高度、平坦度和/或取向超出了希望的容限范圍，則要采取修正措施。
圖5提供了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例用于形成多層三維結(jié)構(gòu)的方法流程，該實(shí)施例使用終點(diǎn)固定設(shè)備和平坦化固定設(shè)備。
圖5的框102要求提供可用于保持襯底和平坦化操作期間位于其上的任意沉積材料的平坦化固定設(shè)備。框104要求制備使用的平坦化固定設(shè)備。該制備包括用于保持襯底的吸盤的平坦化，以使其實(shí)現(xiàn)平行于在平坦化(即精研)操作期間其上設(shè)置固定設(shè)備的定位墊表面的表面。
框106要求提供終點(diǎn)檢測固定設(shè)備，而框108要求制備固定設(shè)備，以使其可投入使用。該制備可包括在平坦表面上設(shè)置固定設(shè)備，且然后，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)檢測探針接觸裝置的固定長度支架(standoff)位于其上的相同平坦表面時(shí)，將這些探針的輸出歸零。
該制備操作104和108可發(fā)生在建立工藝的初始階段，或者可選地，可貫穿建立工藝周期性地發(fā)生。例如，歸零在終點(diǎn)檢測裝置上的探針可在每次使用終點(diǎn)檢測固定設(shè)備之前發(fā)生。
建立工藝始于框112，并然后向前移動(dòng)至框114，該框114要求限定一對變量和參數(shù)。尤其，限定了當(dāng)前層數(shù)的變量“n”；限定了最終層數(shù)參數(shù)“N”；限定了層n的操作數(shù)變量“on”；限定了層N的最終操作數(shù)參數(shù)“On”。在限定了變量和參數(shù)之后，工藝向前移動(dòng)到框116，該框116要求提供其上將形成結(jié)構(gòu)的襯底。
接下來，該工藝向前移動(dòng)至框118，該框118設(shè)定當(dāng)前層數(shù)變量n等于一(n＝1)，然后向前移動(dòng)至框120，該框120設(shè)定了層n的當(dāng)前操作數(shù)變量等于一(on＝1)。
接下來，工藝向前移動(dòng)至框124，該框124問詢當(dāng)前操作(關(guān)于on)是否是平坦化操作。如果答案是“否”，則工藝向前移動(dòng)至框126，該框126要求進(jìn)行操作on，且之后工藝向前移動(dòng)至框148，在此該框148將稍后討論。
如果對判定框124的答案是“是”，則工藝向前移動(dòng)至框128，該框128要求將襯底安裝到平坦化固定設(shè)備上，制備該固定設(shè)備用于框104中的操作。
接下來，工藝向前移動(dòng)至框130，該框130要求進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)平坦化操作。這些操作例如可以是使用不同類型磨料和/或接觸壓力、精研板速度等的精研操作。在進(jìn)行希望的平坦化操作之后，工藝向前移動(dòng)至框132，該框132要求使用終點(diǎn)檢測固定設(shè)備進(jìn)行終點(diǎn)檢測測量。在本發(fā)明的變形中，可使用不同的平坦化固定設(shè)備，且可進(jìn)行除了精研以外的平坦化操作，例如，在一些可選實(shí)施例中，可進(jìn)行粗加工和/或可進(jìn)行精確的金剛石加工(金剛石翻轉(zhuǎn)或飛刀切削)。
接下來，工藝向前移動(dòng)至框134，該框134要求分析由終點(diǎn)檢測測量得到的數(shù)據(jù)。該分析可簡單地包括將測量的值與目標(biāo)值相對比，然后基于該對比結(jié)果作出關(guān)于隨后操作的決定。
可選地，該分析可包括多個(gè)測量數(shù)據(jù)點(diǎn)的更加復(fù)雜的數(shù)學(xué)分析，該測量的數(shù)據(jù)點(diǎn)例如是可從該數(shù)據(jù)的最小面積吻合得出平面的那些。該分析隨后可包括將得到的平面與想要的平面高度相對比，以確定是否實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)高度。該分析還可包括確定的平面對希望平面的平行度的確定，以確定是否達(dá)到了希望的平行度規(guī)格。進(jìn)一步的分析可包括確定表面平整度是否符合限定的規(guī)格。
在進(jìn)行分析之后，工藝向前移動(dòng)至框136，該框136問詢是否已經(jīng)達(dá)到了希望的一個(gè)目的或多個(gè)目的。如果該問詢產(chǎn)生了否定的答復(fù)，則工藝向前移動(dòng)至框138，該框138問詢進(jìn)一步的平坦化是否將實(shí)現(xiàn)希望的目的。如果框138對該問詢的答案是“是”，則工藝返回到框130，以進(jìn)行其它的平坦化操作。在該實(shí)施例的一些實(shí)施中，在貫穿平坦化工藝的這一刻或隨后的循環(huán)中，平坦化參數(shù)以及甚至平坦化工藝本身可基于框134的分析而改變。如果框138產(chǎn)生否定的答復(fù)，則工藝向前移動(dòng)至框140，該框140要求采取以下三個(gè)措施中的一個(gè)(1)設(shè)立矯正措施并然后跳至該工藝中任一適合的點(diǎn)，以繼續(xù)該建立，(2)忽略失誤并繼續(xù)該工藝，或(3)縮短建立工藝且如果需要的話重新開始該建立。如果框136的問詢產(chǎn)生肯定的答復(fù)，或如果選擇了框140的第二選擇，則該工藝向前移動(dòng)至框142。
框142問詢是否將進(jìn)行另一平坦化操作。如果對于該問詢的答復(fù)是“否”，則工藝向前移動(dòng)至框146，該框146要求從平坦化固定設(shè)備移除襯底。在從平坦化固定設(shè)備移除襯底之后，該工藝向前移動(dòng)至框148。
在一些實(shí)施例中，可要求多個(gè)平坦化操作以實(shí)現(xiàn)希望的目的(例如，最初用粗漿料進(jìn)行精研，并然后，在達(dá)到初步的目標(biāo)之后，用較細(xì)的漿料進(jìn)行另外的精研)。在這種實(shí)施中，框142的問詢一次或多次產(chǎn)生肯定答復(fù)。在這種情況下，工藝向前移動(dòng)至框144，該框144要求增加一個(gè)操作數(shù)(on＝on+1)，并然后工藝返回至框130，該框130要求進(jìn)行其它的平坦化操作。在該第二或隨后的循環(huán)中，貫穿平坦化工藝，平坦化變量、參數(shù)以及甚至作為一個(gè)整體的平坦化工藝可改變。
一旦對于框142的問詢得到了否定答復(fù)，就移除襯底，如框146中所要求的(如上所述)，并然后工藝向前移動(dòng)至框148。也如上所述，在進(jìn)行了框126中要求的操作n之后，還進(jìn)入框148，在那種情況下，操作on不是平坦化操作。
框148要求增加一個(gè)操作數(shù)變量(on＝on+1)，并然后工藝向前移動(dòng)至框150，該框150問詢當(dāng)前操作數(shù)變量是否大于與層n相關(guān)的最終操作數(shù)參數(shù)。如果該問詢產(chǎn)生否定答復(fù)，則該工藝返回至框124，以進(jìn)行與層n有關(guān)的另一操作。如果框150的問詢產(chǎn)生肯定答復(fù)，則層數(shù)變量n增加一個(gè)(n＝n+1)，且然后，工藝向前移動(dòng)至框154。
框154問詢當(dāng)前層數(shù)變量n是否大于最終層數(shù)參數(shù)N(n＞N？)。如果對于該問詢的答案是“是”，則已經(jīng)完成了所有層的形成，且工藝向前移動(dòng)至框156并結(jié)束。如果答案是“否”，則工藝返回至框120，并開始進(jìn)行下一層的操作。
框156要求結(jié)束結(jié)構(gòu)的層形成工藝，但是不必結(jié)束形成該結(jié)構(gòu)的所有工藝?？蛇M(jìn)行各種后工藝操作，已完成希望結(jié)構(gòu)的形成，就如此文中別處和在各個(gè)專利申請中更充分地談?wù)摰囊粯樱渲性诖艘呀?jīng)通過參考將各專利申請并入本文。
圖5B-5G提供了可用在結(jié)構(gòu)的單獨(dú)層形成中的各個(gè)操作組。在一些實(shí)施例中，可重復(fù)單個(gè)圖的操作，以形成結(jié)構(gòu)的每一層，而在其它實(shí)施例中，不同層的形成可包括在不同圖中概述的操作。在其它實(shí)施例中，可使用其它層形成操作和/或可使用附加層形成操作。
可以以多種不同方式修改圖5A中概述的工藝，且可使用不同裝置部件實(shí)施該工藝?？稍趩蝹€(gè)自動(dòng)控制的機(jī)器中實(shí)施該工藝，或者可使用不同機(jī)器實(shí)施該工藝，在不同機(jī)器中，使用部分形成結(jié)構(gòu)的人工控制，以在機(jī)器之間轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)，從而分析實(shí)施的工藝等的可接受性。
在一些實(shí)施例中，本發(fā)明采取用于修整襯底或產(chǎn)生多層三維結(jié)構(gòu)的裝置(例如，全部自動(dòng)化或半自動(dòng)化的裝置)的形式，該多層三維結(jié)構(gòu)例如包括(a)其上已經(jīng)發(fā)生或?qū)l(fā)生一種或多種材料的一次或多次連續(xù)沉積的襯底；(b)包括至少一個(gè)孔洞和至少一個(gè)周圍突起的材料的掩模；(c)臺(tái)，用于使得至少一個(gè)掩模突起接近或接觸襯底，以便于形成關(guān)于任一先前沉積具有希望配準(zhǔn)并在至少一個(gè)電化學(xué)工藝容器內(nèi)部提供希望電解液的至少一個(gè)電化學(xué)工藝容器(processpocket)，；(d)電源，用于在至少一個(gè)電極和襯底之間提供希望的電激勵(lì)，以產(chǎn)生襯底希望的修整，其中該至少一個(gè)電極可以是部分掩?；蛘咦栽撗谀７蛛x；(e)平坦化系統(tǒng)(例如，精研、飛刀切削或其它加工或化學(xué)加工系統(tǒng))，用于修整掉多余的材料，和檢測系統(tǒng)，用于當(dāng)已經(jīng)移除了足夠的材料時(shí)進(jìn)行檢測；和在一些實(shí)施例中的(f)至少一個(gè)控制器，用于控制臺(tái)和電源。
在可選實(shí)施例中，可用粘附掩模設(shè)置(如，用于干燥膜片材或涂敷器的層壓機(jī)和用于液體基抗蝕劑的旋轉(zhuǎn)器)、圖案化系統(tǒng)(如，可使用圖案化的光掩模或掃描激光束的選擇性曝光系統(tǒng)和可能的顯影器)和移除系統(tǒng)(如，剝離溶液、槽和/或噴霧器等)來代替元件的掩模(b)和元件的臺(tái)(c)。
襯底可以是例如導(dǎo)電材料(如，選擇的金屬等)、適度導(dǎo)電材料(如摻雜的硅等)、電介質(zhì)的或混合的電介質(zhì)/導(dǎo)體/半導(dǎo)體的形式，已經(jīng)基于該襯底形成了導(dǎo)電籽晶層。臺(tái)可包括通過線性發(fā)動(dòng)機(jī)、或步進(jìn)式發(fā)動(dòng)機(jī)、或驅(qū)動(dòng)滾珠螺桿的其它旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)、或其它用于將旋轉(zhuǎn)移動(dòng)轉(zhuǎn)變成線性移動(dòng)的其它機(jī)械來驅(qū)動(dòng)的線性臺(tái)，可選地其可附加地包括壓力驅(qū)動(dòng)膨脹或收縮的風(fēng)箱機(jī)械(bellows mechanism)。該臺(tái)可包括用于定位的編碼器，且其可包括多個(gè)臺(tái)如過程移動(dòng)臺(tái)和精確移動(dòng)臺(tái)。臺(tái)可移動(dòng)到氣浮軸承等上以平滑移動(dòng)。其可允許在三個(gè)方向上的線性移動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。尤其，臺(tái)可提供傾斜襯底或接觸掩模中任一個(gè)的能力，以實(shí)現(xiàn)掩模配合表面和襯底配合表面之間希望數(shù)量的非平行度或非平坦度?？梢砸则?qū)動(dòng)給定反應(yīng)所需要的任意適當(dāng)形式采用電源。例如，其可以是DC或脈沖DC電源；可以控制其以輸出固定電流或固定電壓或變化的電流或變化的電壓。其可包括用于精確控制的反饋?？刂破骺刹扇《喾N形式。例如，其可以是以一方式編程的計(jì)算機(jī)，從而以希望的方式(例如，重復(fù)操作多次，以建立多層結(jié)構(gòu))控制其它部件，或其可以是單獨(dú)的控制元件，用于不同的裝置部件，其每一個(gè)都通過操作者來控制。計(jì)算機(jī)可包括用于將信息提供給操作者或用戶的檢測器或其它顯示器和/或印刷器、用于存儲(chǔ)記錄的參數(shù)和測量結(jié)果的存儲(chǔ)器、用于從操作者接收輸入的鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸屏等。計(jì)算機(jī)可連接至網(wǎng)絡(luò)以允許由或通過單個(gè)計(jì)算機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制或多個(gè)系統(tǒng)的控制。
很多其它的裝置部件還可結(jié)合到一些實(shí)施例中(1)剛性架，用于以適合的精確度保持系統(tǒng)部件，和遮蔽板，以允許被控制的環(huán)境存在，(2)被控制的空氣或氣體系統(tǒng)，(3)溫度控制系統(tǒng)，(4)襯底清潔系統(tǒng)，(5)襯底激活系統(tǒng)，(6)電鍍系統(tǒng)和電解液設(shè)置或清潔系統(tǒng)，(7)空氣過濾器和循環(huán)系統(tǒng)，(8)工藝檢測儀器如照相機(jī)、數(shù)據(jù)采集器和存儲(chǔ)系統(tǒng)，(9)通道門和面板，(10)觀測窗或照相機(jī)和檢測器，(11)操作者報(bào)警系統(tǒng)，包括光和聽覺信號，(12)加熱系統(tǒng)，用于進(jìn)行擴(kuò)散結(jié)合、熔融或選擇的建立材料等的流動(dòng)等。
可借助于精研固定設(shè)備202來保持層相對于襯底的平行度或連續(xù)層之間的平行度，如圖6-8中所示。固定設(shè)備包括多孔石墨真空吸盤204(圖7和8)，該吸盤用于將襯底(其上將形成結(jié)構(gòu))夾緊在適合的位置，其通過最小化在襯底背面上真空的非均性分布來最小化襯底變形(distortion)。在使用精研固定設(shè)備用于結(jié)構(gòu)制造之前，將真空吸盤精研平坦，同時(shí)將真空吸盤貼附到精研固定設(shè)備上，以實(shí)現(xiàn)平坦化操作期間位于精研板上且安裝于磨損環(huán)208上的磨損墊(wear pad)206的平面之間的共面性。該精研固定設(shè)備的制備附加地除去了真空吸盤204表面中的任何變形，該變形可能已經(jīng)由將真空吸盤保持到滑軌214的固定器212引起?；?14能夠相對于安裝到磨損環(huán)208上的滑座殼216向上和向下移動(dòng)?；?14向上或向下的移動(dòng)以及由此真空吸盤204的向上或向下的移動(dòng)歸因于向上導(dǎo)向的彈簧力(如，來自可調(diào)整張力類型的彈簧)與作用在軌道、吸盤和襯底上的重力的向下導(dǎo)向的力的平衡。張力彈簧類型平衡塊228允許操作者設(shè)定被平坦化的表面和精研板之間的有效接觸壓力。文氏類型真空產(chǎn)生器218提供將襯底保持到吸盤204上所需要的真空。真空閥222允許操作者開啟或關(guān)閉真空，從而安裝或移除襯底。
滑軌214和滑座殼216包括氣浮型機(jī)械，該機(jī)械確保了以極不易彎曲且筆直的行進(jìn)路徑無摩擦移動(dòng)。在操作期間，這兩個(gè)部件通過穿過旋轉(zhuǎn)組合部件224提供壓縮空氣的膜來分離，該旋轉(zhuǎn)組合部件224通過支架226來保持并允許精研固定設(shè)備旋轉(zhuǎn)而不干擾空氣流動(dòng)。在一些實(shí)施例中，滑軌可以是具有穿過其中心的圓形孔的方形管?；壍耐獠糠叫纬叽缤ㄟ^滑座殼與內(nèi)部方形孔非常精確地匹配。該殼或滑軌可包括在其壁上的多孔石墨墊等，尤其是當(dāng)提供穿過這些多孔墊的空氣膜時(shí)，該多孔石墨墊有助于滑座相對于殼的平滑移動(dòng)。
為了精研固定設(shè)備在固定的軸附近旋轉(zhuǎn)的目的，磨損環(huán)208提供磨損墊安裝于其上且與在精研機(jī)器上的阻擋器等相接合的不易彎曲的并且穩(wěn)定的柱面。磨損墊(如多晶金剛石)裝配到磨損環(huán)的下側(cè)，且限定了精研固定設(shè)備在其上旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定平面。磨損墊相對于在將被平坦化的襯底上的材料磨損得非常慢，且該磨損墊確保了由精研固定設(shè)備限定的平面在結(jié)構(gòu)制造的整個(gè)過程中保持穩(wěn)定。
還提供了確保在正常操作期間漿料不污染氣浮并且在襯底清洗操作期間保護(hù)浮動(dòng)的漿料封層232(例如，如當(dāng)固定設(shè)備在進(jìn)行測量的制備中倒置時(shí)，在清洗期間推壓磨損環(huán)表面的O型環(huán))。漿料防護(hù)罩234和滑座頂部236起固定設(shè)備的頂部側(cè)的相似功能。
精研固定設(shè)備可容納位移傳感器，以測量滑座殼216和滑軌214之間的相對移動(dòng)。在精研操作期間，控制該位移可提供用于根據(jù)建立(Build)來移除的材料的實(shí)時(shí)檢測的裝置。來自位移傳感器的信號可借助于安裝到精研固定設(shè)備上的無線射頻或紅外器件來傳輸?？蛇x地，電滑動(dòng)環(huán)可用于相同的目的。在一些實(shí)施例中，其可以將校準(zhǔn)或絕對位置與來自位移傳感器的測量結(jié)果相聯(lián)系，以使得在一些實(shí)施例中，位移傳感器能夠提供絕對終點(diǎn)檢測或?qū)π拚に嚑顟B(tài)的評估。
還可提供用于安裝手柄的多個(gè)孔242，操作者可使用該多個(gè)孔以在操作期間操縱精研固定設(shè)備。
在使用的固定設(shè)備的制備期間，可使用例如微米金剛石精研漿料來精研真空吸盤，其后，必定加壓密封真空吸盤，且異丙醇等可用于沖洗多孔材料清洗碎片。
該精研固定設(shè)備可用于實(shí)現(xiàn)平坦化表面非常高等級的平坦度(例如，橫跨100mm表面，＜0.5微米)，同時(shí)保持建立的所有層之間的非常高等級的平行度(例如，橫跨100mm表面，在0.5微米范圍內(nèi))。固定設(shè)備的設(shè)計(jì)允許自固定設(shè)備移除部分形成的結(jié)構(gòu)，并且允許進(jìn)行其它工藝操作，之后，重新安裝并平坦化襯底，同時(shí)保持高等級的平坦度和平行度。
使用上述的多孔真空吸盤在最小化襯底變形方面可提供一些顯著的優(yōu)點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，真空吸盤具有稍小于襯底直徑的不中斷的表面。在一些實(shí)施例中，優(yōu)選石墨吸盤能夠容易地被精研至98mm表面上方好于0.3微米的平整度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對于使用激光干涉儀測量平坦度足夠的鏡面反射(specularity)。多孔材料的使用均勻地橫跨表面分布真空并且允許將污染物拉到多孔材料中以避免成為變形源。其它類型的真空吸盤如環(huán)形槽可用在一些實(shí)施例中。在一些實(shí)施例中，多孔石墨材料可裝入到支撐并密封多孔材料的殼(如，鋁殼)中?？芍圃於嗫撞牧弦陨詽M意于殼材料，從而允許精研表面并允許發(fā)生至襯底的安裝，而沒有由于存在殼而導(dǎo)致的干擾，也沒有自其泄漏真空的明顯的表面區(qū)域。
可以是各種可選固定設(shè)備。例如，一些可選固定設(shè)備可使用可調(diào)整的裝配，用于將真空吸盤安裝到滑座殼上。這些可調(diào)整的裝配可具有校準(zhǔn)調(diào)整機(jī)械，其允許相對于磨損墊平面對吸盤平面進(jìn)行調(diào)整。這些可調(diào)整裝配可用在設(shè)定真空吸盤的平面中，以使得襯底的外部面對表面與磨損墊的平面平行。可在初始沉積材料位于襯底上之后進(jìn)行這種調(diào)整，精研沉積物以與磨損墊表面平行，進(jìn)行襯底平面相對于平坦化的沉積物的平面的測量。一個(gè)或多個(gè)其它的平坦化操作和可能的一個(gè)或多個(gè)其它沉積操作可用于確定或調(diào)整襯底表面相對于磨損墊平面的平行度。
在一些實(shí)施例中，在開始建立之前，精研襯底的前和后表面以在約2微米之內(nèi)相互平行。在這些實(shí)施例中，初始襯底表面(即前表面)與由支架限定的平面不平行超出差不多2微米。該誤差可吸收到該部分的第一層中，該第一層可有意制作得較厚(如果必要的話)，且隨后的層和襯底表面之間的平行度可基于對平行性初始誤差的考慮。在其它實(shí)施例中，在第一層的平面和隨后層的平面之間對比平行度。在一些這種實(shí)施例中，可用平坦面或凹口來標(biāo)記襯底，該平坦面或凹口與在精研固定設(shè)備上或在終點(diǎn)檢測固定設(shè)備上的標(biāo)記相對準(zhǔn)，以使有角度的對準(zhǔn)保持適度的固定。
在一些可選實(shí)施例中，代替精研將平行于磨損墊平面的吸盤，可精研安裝的襯底以具有平行于磨損墊表面平面的表面。在這些實(shí)施例中，希望或者甚至需要每次平坦化都以相同取向?qū)⒁r底安裝至真空吸盤或者將進(jìn)行測量操作。
在一些實(shí)施例中，希望平坦化真空吸盤且然后平坦化襯底，以使每一個(gè)都平行于磨損墊平面，在這種情況下，通過每次精研操作或所進(jìn)行的精研操作的設(shè)定來以相同取向安裝襯底和真空吸盤是必要的。
圖9-12說明了本發(fā)明一些實(shí)施例的實(shí)例終點(diǎn)裝置的透視圖?？稍谄教够僮髦械闹芷谛灾袛嗥陂g使用終點(diǎn)裝置或固定設(shè)備，以測量相對于其上制造結(jié)構(gòu)的襯底的初始表面的沉積物平面化高度。圖11概略地描述了在其表面上具有三個(gè)(3)墊274、276和278的襯底272，貫穿制造工藝該表面將保持沒有沉積物。這些墊將用作需要的參考，其中沉積物高度測量基于該參考。
在一些實(shí)施例中(如，舉例為圖9-12中所例示的)，可使用三個(gè)終點(diǎn)檢測墊，且貫穿建立工藝優(yōu)選將該三個(gè)終點(diǎn)檢測墊保持在未被沉積的狀態(tài)，貫穿該工藝，其任一個(gè)都保持在暴露的狀態(tài)，或者可使得其任一個(gè)當(dāng)必須進(jìn)行測量時(shí)將被暴露出。在一些實(shí)施例中，該墊可位于晶片邊緣附近，并相對于位于襯底中心的坐標(biāo)軸相隔120°。
可使用各種方法來防止在終點(diǎn)檢測墊上的沉積，例如，當(dāng)使用具有涂敷了粘附層和籽晶層的介電襯底時(shí)，在用金屬層涂敷之前，該墊可覆蓋有抗蝕劑、蠟、漆、粘著帶等，然后移除覆蓋物以暴露墊，從而進(jìn)行測量。如果一層或多層金屬層已經(jīng)沉積在墊區(qū)域中，則可通過選擇性蝕刻來將其移除。在一些實(shí)施例中，墊區(qū)域可被結(jié)構(gòu)材料的“絕緣墊圈”包圍，該“絕緣墊圈”具有限定了墊直徑的內(nèi)部直徑；然后在絕緣墊圈內(nèi)部進(jìn)行選擇性蝕刻(例如，使用蝕刻劑浸濕的抹布)，以如所需要地暴露出墊。如果襯底是可電鍍的金屬，則在沉積之前且在進(jìn)行測量之前，墊可涂敷有抗蝕劑、蠟、漆、粘著帶、沉積的電介質(zhì)(如聚對二甲苯基、二氧化硅、氮化硅)等，可移除涂敷材料。另一方面，如果涂敷材料是電介質(zhì)，且如果其足夠薄(以避免被平坦化)且足夠堅(jiān)硬，則貫穿整個(gè)建立，可將其留在適合的位置?？蛇x地，可在電鍍之前增加這種電介質(zhì)涂敷，且在測量之前將其移除。在再一其它實(shí)施例中，電介質(zhì)(例如氧化鋁)插入物可提供于在墊附近的晶片中。該插入物可具有盤的形式，其嵌入到晶片中，并粘合在適合的位置(盡管在晶片熱循環(huán)期間其必須穩(wěn)定，但也可以是壓配合)。該插入物可以與晶片共面，或者否則的話與其平接，可關(guān)于一般晶片表面來測量并記錄它們的位置，并且將該位置用于確定稍后將沉積的層的高度和平行度。
圖9示出了終點(diǎn)裝置300的透視圖，該裝置300包括與襯底上的終點(diǎn)測量墊274、276和278相連接的三個(gè)固定的支架284、286和288。在一些實(shí)施例中，需要支架與墊的相關(guān)性是固定的(例如，支架284必須總是安裝在墊274上，支架286必須總是安裝在墊276上等)，這取決于來自終點(diǎn)測量固定設(shè)備的數(shù)據(jù)怎樣付諸使用以及襯底的前表面是否平行于磨損墊的平面。支架的尖端優(yōu)選由堅(jiān)硬的材料制成，該材料在測量工藝期間不會(huì)明顯變形，以便于避免引入潛在的測量誤差的源。
終點(diǎn)裝置300還包括控制環(huán)304和固定設(shè)備夾持板，其中固定的支架貼附到該夾持板上。也貼附到固定設(shè)備夾持板上的是一個(gè)或多個(gè)測量探針(描述了如圖9、10和12中所描述的四個(gè)探針292-298，包括尖端292’-298’)，該一個(gè)或多個(gè)探針具有可控制且可測量地延伸以接觸在襯底表面上的平坦化沉積物的可伸縮測量探針尖端。在一些實(shí)施例中，通過空氣壓力來延伸探針尖端，且精確的空氣壓力調(diào)節(jié)器用于確保將可重復(fù)且相等的壓力施加到所有四個(gè)探針。固定設(shè)備的重量優(yōu)選(但不是必須的)明顯高于通過四個(gè)探針施加的合力，以不影響精確度。閥門用于延伸和收縮探針尖端。該尖端通常向外收縮和延伸以取得零讀數(shù)或取得測量結(jié)果。在一些實(shí)施例中，可使用Heidenhain Metro MT 1287長度計(jì)，而在其它實(shí)施例中，可使用具有增加測量精確度的可能益處的LVDT型傳感器。在一些實(shí)施例中，通過結(jié)合減小的延伸壓力來使用彈簧會(huì)發(fā)生探針收縮。在其它實(shí)施例中，可以使用提供沉積高度的非接觸測量的探針。在另外的其它實(shí)施例中，固定長度探針(即支架)可接觸沉積的材料，并且可調(diào)整長度的探針或非接觸探針可使用終點(diǎn)墊來接觸或進(jìn)行測量。
固定設(shè)備夾持板306具有確保精確測量的適當(dāng)硬度和夾持力。在一些實(shí)施例中，操作環(huán)由傳導(dǎo)極少熱量的材料制成，以確保來自操作者的手的熱量不會(huì)引起測量固定設(shè)備中的尺寸變化。在其它實(shí)施例中，固定設(shè)備具有較少或較多支架和/或較少或較多探針。
當(dāng)探針接觸在校準(zhǔn)工藝期間支架位于其上的平板時(shí)以及當(dāng)它們接觸將測量的表面時(shí)的測量位移值中的差導(dǎo)致了平坦化的材料厚度，并潛在地導(dǎo)致了相對于之前檢測的平面或襯底表面確定表面平面的能力，并且潛在地導(dǎo)致了確定表面自身整個(gè)平坦度的能力。
圖12提供了位于將被檢測的襯底上的終點(diǎn)測量裝置或固定設(shè)備300的透視圖，其中三個(gè)支架已經(jīng)設(shè)置在測量墊上。
在一些實(shí)施例中，分別具有可移動(dòng)尖端292’-298’的每個(gè)測量探針292-298可以是編碼器基的測量器件，其具有允許符合適合容差標(biāo)準(zhǔn)的精確度(例如，它們可以在12mm的行程中，以0.01微米的分辨率和+/-0.05微米的可重復(fù)性以及+/-0.2微米精確度進(jìn)行操作)?？梢苿?dòng)探針尖端通常是收縮的，但是其可以通過空氣壓力使用可設(shè)定的接觸力或至少是適合于測量希望材料的力而延伸，這基于探針的接觸面積，且潛在地基于固定設(shè)備自身的重量。
優(yōu)選裝置的四個(gè)探針器件292-298在圖10中可以更加清楚地看見，而四個(gè)相關(guān)探針尖端292’-298’在圖9中可以更加清楚地看見。在一些實(shí)施例中，在進(jìn)行測量之前，將所有四個(gè)(4)探針都?xì)w零在延伸的位置處，而固定設(shè)備位于參考平面上(例如，光學(xué)平面)。在其它實(shí)施例中，可簡單地在延伸平板位置處記錄探針位置值，且這種值和當(dāng)測量平坦化的沉積物時(shí)取得的值之間的差用于確定的沉積物高度和可能的平行度及平坦度。
在一些實(shí)施例中，來自從平坦化的沉積物取得的四個(gè)探針的測量結(jié)果用于使用最小的面積吻合計(jì)算表面平面。計(jì)算X和Y斜率(沿著X和Y軸平面的斜率，假設(shè)X和Y軸是在襯底表面的平面中的兩個(gè)垂直軸)和z-截距。z-截距可用作平坦化沉積物相對于初始襯底表面的厚度(例如，所有沉積物的總厚度)的表示。X和Y斜率值可用與確定測量的平面是否與初始襯底表面或假定表面的平行度偏離得過遠(yuǎn)。X或Y斜率中的大值表示在平坦化裝置或污染(例如，被真空吸盤等上的適當(dāng)安裝所干擾的不均勻墊磨損、灰塵、漿液顆粒等)方面存在問題。事實(shí)上，如果不將襯底的前表面制作得如襯底背面表面一樣平坦，則會(huì)存在沉積的材料和襯底前表面的材料之間的平面取向中的顯著差別，且在這種情況下，比較該平面的取向和第一沉積材料層或者與沉積材料的一些其它層相關(guān)的或與假定平面相關(guān)的取向是有益的?？蛇x地，開始就可以用平坦化材料層涂敷襯底，使得該平坦化材料層具有限定于其上的測量墊區(qū)域，并且對該平坦化材料層測量隨后沉積物的厚度和平面取向。
在一些實(shí)施例中，平面斜率用于確定平行度控制是否充分地工作?？墒褂脟?yán)格的接收容差(例如0.01微米每毫米，其對應(yīng)于橫跨100mm表面擠進(jìn)1微米)在一些實(shí)施例中，如上所述，固定長度元件可接觸沉積的材料，同時(shí)使得可移動(dòng)探針接觸在襯底上或在與之前形成的層相關(guān)的材料上的接觸墊。
在一些實(shí)施例中，代替使用終點(diǎn)測量裝置的探針來確定平坦度，可使用激光干涉儀來檢驗(yàn)是否達(dá)到了適合的平坦度(例如，0.3微米)。如果該平坦度超出了規(guī)定，則是精研板需要再平坦化的表示。
在一些實(shí)施例中，基于精研的定時(shí)量來進(jìn)行測量，該定時(shí)量通過操作者來評估，其低于達(dá)到希望目的所需要的量。通過平坦化的重復(fù)步驟和落在正確值上的測量來達(dá)到最后的層厚度值。
在一些實(shí)施例中，如圖5B和5C的實(shí)例中所示出的，多個(gè)平坦化操作可用于實(shí)現(xiàn)希望的層厚度和部分形成的結(jié)構(gòu)厚度。粗略的精研步驟可包括使用粗磨料(例如9微米的磨料顆粒)，該步驟可使得精研的水平達(dá)到例如等于所有之前層厚度加上當(dāng)前層厚度加上4微米補(bǔ)償?shù)闹担?/-0.1微米容差之內(nèi)。然后使用細(xì)磨料(例如2微米磨料)，以使在最后表面希望位置上方的厚度達(dá)到例如0.1+/-0.05微米的值。進(jìn)行所有這些測量同時(shí)襯底保持夾緊到固定設(shè)備。在一些實(shí)施例中，可使用最后的拋光步驟，其中假設(shè)移除某些量的材料(例如0.1微米)。可進(jìn)行該操作而不使用精研固定設(shè)備。在一些實(shí)施例中，由于增加了襯底彎曲的危險(xiǎn)，因此一旦從固定設(shè)備移走襯底，就不希望進(jìn)行測量。在這些實(shí)施例中，可進(jìn)行或不進(jìn)行拋光之后的最后測量。
在一些實(shí)施例中，可進(jìn)行單個(gè)平坦化工藝，并如必要的話重復(fù)該單個(gè)平坦化工藝，直到達(dá)到希望的表面水平。
在一些實(shí)施例中，可使用厚的襯底，如對于100mm直徑具有10mm范圍內(nèi)厚度、對于150mm直徑具有15mm范圍內(nèi)厚度的晶片等。這種厚襯底可提供以下優(yōu)點(diǎn)(1)即使具有高應(yīng)力的金屬沉積于其上，它們也保持平坦，(2)在平坦化期間，它們較少地被真空吸盤或其它固定設(shè)備的平坦度影響，(3)它們較容易被平坦化至高水平的平坦度和與相對的面的平行度，和/或(4)對于在工藝期間的控制它們更加堅(jiān)固。在完成層制造之后可減薄這種晶片(例如，使用ID/圓鋸、金剛石線狀鋸等)。在其它實(shí)施例中，厚襯底可通過將厚的“載座”接合至較薄的襯底來獲得，以便于提供較厚晶片的效果。
對如上述討論的圖5A的方法實(shí)施例和對圖6-8的精研固定裝置以及圖9-12的終點(diǎn)檢測裝置的各種提高或可選方案都是可以的。例如，在一些可選實(shí)施例中，根據(jù)在精研固定設(shè)備中的測量器件確定的位移值可用于提供一些或所有層的終點(diǎn)檢測。在一些實(shí)施例中，在測量期間，襯底可保持安裝至精研固定設(shè)備，而在其它實(shí)施例中，在襯底以及固定設(shè)備被分離之后會(huì)進(jìn)行測量。在一些實(shí)施例中，可使用非多孔真空吸盤(例如，具有加工的孔等的真空吸盤)，而在其它實(shí)施例中，可使用除了石墨之外的材料制成的多孔真空吸盤。在一些實(shí)施例中，保持襯底至真空吸盤的真空源可以是文氏型產(chǎn)生器，該產(chǎn)生器以與提供滑軌和殼之間的浮動(dòng)力的相同空氣供給為源，如上面所討論的，而在其它實(shí)施例中，可使用其它類型的真空產(chǎn)生器，和/或可使用其它空氣壓力源。
存在本發(fā)明的各種其它實(shí)施例。這些實(shí)施例中的一些可基于在此教導(dǎo)的內(nèi)容和在此通過所結(jié)合的各種教導(dǎo)的內(nèi)容的組合。一些實(shí)施例不使用任何毯覆式沉積工藝和/或它們不使用平坦化工藝。一些實(shí)施例可包括在單個(gè)層或不同層上選擇性沉積多種不同材料。一些實(shí)施例可使用在一些層上的選擇性沉積工藝或毯覆式沉積工藝，而非電沉積工藝。一些實(shí)施例可使用鎳作為結(jié)構(gòu)材料，而其它實(shí)施例使用不同的材料。一些實(shí)施例可使用銅作為結(jié)構(gòu)材料，具有或不具有犧牲材料。一些實(shí)施例可移除犧牲材料而其它實(shí)施例不移除。在一些實(shí)施例中，陽極(在電沉積期間使用的)可不同于順形接觸掩模支撐，且該支撐可以是多孔結(jié)構(gòu)或其它穿孔的結(jié)構(gòu)。一些實(shí)施例可使用與毯覆式沉積操作相結(jié)合的掩?；x擇性蝕刻操作。一些實(shí)施例可在逐層的基座上形成結(jié)構(gòu)，但是通過有利于在層間交錯(cuò)材料的工藝的平坦層建立工藝而背離了嚴(yán)格的平坦層。在2003年5月7日申請的、名稱為“Methods of and Apparatus for Electrochemically Fabricating StructuresVia Interlaced Layers or Via Selective Etching and Filling of Voids”的美國申請No.10/434,519中公開了這種可選的建立工藝，在此通過參考將其并入本文，如全文列出一樣。
盡管上面列出的各個(gè)實(shí)施例集中將精研作為優(yōu)選的平坦化技術(shù)，但是在此公開的技術(shù)當(dāng)平坦化技術(shù)是除了精研之外的某些技術(shù)時(shí)也可應(yīng)用，其中的其它技術(shù)例如是化學(xué)機(jī)械平坦化、研磨、金剛石飛刀切削等。尤其，相信終點(diǎn)固定設(shè)備和方法在平坦化工藝是除了精研之外的某些工藝時(shí)也是可以應(yīng)用的。關(guān)于對于在電化學(xué)制造工藝期間的平坦化操作使用金剛石飛刀切削的教導(dǎo)可在美國專利申請No.60/534,159中發(fā)現(xiàn)，該申請通過Cohen等人同時(shí)申請，且名稱為“Electrochemical Fabrication Methods for Producing Multilayer StructuresIncluding the use of Diamond Machining in the Planarization of Depositsof Material”。在此通過參考將該申請并入本文，如全文列出一樣。
本發(fā)明的另一實(shí)施例涉及用于建立多層或單層結(jié)構(gòu)或器件的方法和裝置，其中用單個(gè)點(diǎn)的金剛石加工工藝在飛刀切削機(jī)器(例如，圖13的飛刀切削機(jī)器)上進(jìn)行平坦化。下面討論的該裝置和方法允許操作者測量并調(diào)整襯底的初始平面，以使在飛刀切削期間建立的新平面平行于襯底的初始平面。
相同的裝置也允許操作者測量沉積的單層或多層的大致的引入厚度。然后操作者可進(jìn)行初始飛刀切削步驟，以建立與襯底的初始襯底表面平行的平坦表面。在一些實(shí)施例中，通過測量該平行的表面的厚度，操作者可確定需要多移除多少材料以實(shí)現(xiàn)希望的層厚度，并且能命令機(jī)器確定地移除精確量的材料。在一些實(shí)施例中，可進(jìn)行一次或多次檢測以確保新限定的平面平行于初始襯底表面。根據(jù)初始沉積物的高度和平坦化層的希望高度的差，飛刀切削可以單次橫跨該表面的每個(gè)部分通過刀片來移除所有需要的材料，或者可進(jìn)行多次通過而進(jìn)行或不進(jìn)行中間測量步驟。可周期性地檢測切削平面，并進(jìn)行任何必要的襯底取向修整，以確保連續(xù)層保持相互平行并具有適合的厚度。一旦進(jìn)行了最后的飛刀切削步驟，就確定了層厚度以及新表面的平面。
關(guān)于上面討論的精研基平坦化實(shí)施例，測量和平坦化操作優(yōu)選基于襯底的初始表面(例如，要將材料層添加至其的襯底前表面)，如根據(jù)位于襯底上的三個(gè)測量墊(例如，檢測墊、接觸墊等)所確定的，如圖11中所示。在優(yōu)選實(shí)施例中，對于每個(gè)建立貫穿制造工藝都保持這些墊。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在一些可選實(shí)施例中，代替使用位于襯底前表面上的墊，墊可位于襯底的后表面上。在再一其它可選實(shí)施例中，代替在襯底表面上保持固定墊，在每個(gè)連續(xù)層上或一部分連續(xù)層上形成的墊可用于確定形成的一層或多層隨后層的平坦度和設(shè)定高度。
圖13提供飛刀切削機(jī)器的主要部件的概略透視圖。其上建立電化學(xué)制造結(jié)構(gòu)的襯底404貼附到襯底平面調(diào)整器406，其反過來安裝至能夠在由箭頭410限定的z-方向上移動(dòng)的z-軸臺(tái)408。z-軸是在基本垂直于由飛刀切削工具掃過的平面的方向上延伸的軸。z-軸臺(tái)408和x-軸臺(tái)418安裝至振動(dòng)隔離系統(tǒng)(未示出)，該系統(tǒng)提供裝置整體的機(jī)械穩(wěn)定平臺(tái)。x-軸在垂直于z-軸的方向上延伸，并允許在由箭頭420表示的方向上向后或向前移動(dòng)。x-軸臺(tái)保持飛刀切削錠422，該錠422反過來保持飛刀切削工具保持器424，該保持器424反過來保持飛刀切削工具本身(未示出)。在一些實(shí)施例中，安裝到工具保持器上的工具是單晶金剛石，而在其它實(shí)施例中，可使用其它工具材料。測量固定設(shè)備426貼附至錠殼。
錠422使用非常堅(jiān)硬并穩(wěn)定的高速氣浮。x-軸和z-軸臺(tái)408和418非常精確并堅(jiān)硬，并且使用油流體靜壓軸承。裝置的錠、x-臺(tái)和z-臺(tái)部分(不包括襯底平面調(diào)整固定設(shè)備、襯底保持器和測量固定設(shè)備)與計(jì)算機(jī)控制硬件、軟件、振動(dòng)隔離系統(tǒng)、保護(hù)殼等一起都可以從例如Moore Nanotechnology Systems、Keene的LLC、型號為Nanotech 350UPL的New Hampshire購買。這些部件組合以提供具有10納米的位置分辨率和橫跨100mm直徑以100納米數(shù)量級的平坦度飛刀切削表面的能力的機(jī)械系統(tǒng)。
襯底可以通過z-軸臺(tái)來定位，而測量固定設(shè)備可通過x-軸臺(tái)來定位，以便允許一起將其引入，從而可以測量高度、平面取向等。通過使用x-軸臺(tái)和z-軸臺(tái)，可以使得襯底和飛刀切削工具的路徑相交叉。相對于錠的無輪飛刀切削工具保持器可允許飛刀切削工具在襯底的路徑中向后或向前旋轉(zhuǎn)，而增加了z-軸臺(tái)向前的移動(dòng)，以允許在計(jì)劃操作等期間在該工具和襯底之間發(fā)生接觸。
在圖14中，三個(gè)測量探針指端434-1、434-2和434-3形成計(jì)算機(jī)可控制且可讀的測量探針器件432-1、432-2和432-3的接觸部分。可沿著z-軸驅(qū)動(dòng)探針，且當(dāng)其接觸將被測量的表面時(shí)，該探針能夠給出位置的電讀出。當(dāng)希望位置的表面和/或取向相遭遇時(shí)，探針讀數(shù)可以是再歸零的，以便設(shè)置參考平面。在相同的使用期間，當(dāng)以預(yù)限定的取向?qū)⒁r底設(shè)置在保持器上并由保持器保持時(shí)，沿著x-軸設(shè)置探針指的尖端，以使它們可以與在襯底上的三個(gè)測量墊274、276和278對準(zhǔn)并與其接觸。在其它使用中，可限定探針的位置，以使尖端接觸在襯底上在測量墊附近或遠(yuǎn)離測量墊的區(qū)域。在再一其它使用中，可以以不標(biāo)準(zhǔn)的取向?qū)⒁r底設(shè)置到保持器上，以使尖端不與墊對準(zhǔn)。這種不標(biāo)準(zhǔn)的取向定位可用于產(chǎn)生關(guān)于襯底前和后表面的平行度的信息。
通過使用通過高精確的空氣壓力調(diào)節(jié)器提供的空氣壓力，探針尖端可延伸，以使所有探針以相同且重復(fù)的接觸力接觸。在典型操作中，將襯底和探針引入到x-軸位置中，同時(shí)收縮探針尖端。一旦處于適合的位置，探針尖端就延伸，且進(jìn)行三次測量。初始襯底表面的平面根據(jù)從三個(gè)測量墊取得的讀數(shù)來確定。如果測量的平面的取向不與希望平面的取向相匹配，則可調(diào)整襯底參考表面的平面至在可由平面調(diào)整固定設(shè)備所允許的范圍內(nèi)的任一平面。通常，調(diào)整參考表面的平面以相對于機(jī)器的X-Y平面具有零斜率，該機(jī)器的X-Y平面也是當(dāng)平坦化表面時(shí)飛刀切削工具產(chǎn)生的平面。實(shí)施中，在使用兩個(gè)線性激勵(lì)器446-1和446-2調(diào)整平面之后，探針尖端可失常態(tài)地再次接觸參考墊，以測量并確定襯底的平面已經(jīng)被適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。在一些情況下，重復(fù)的測量和調(diào)整可根據(jù)可在單次通過中完成什么來改進(jìn)對準(zhǔn)；然而，通常發(fā)現(xiàn)這是不必要的。在測量之后，探針尖端通常收縮，以不發(fā)生襯底的無意損傷。
圖15示出了測量固定設(shè)備的詳細(xì)圖。測量探針132-1-132-3由探針夾具133-1-133-3保持，該夾具反過來貼附到水平板135上，且水平板135反過來貼附到垂直板137上，該板137反過來貼附到錠殼422上，如圖13中所示。
圖5示出了使用多孔碳真空吸盤454安裝到襯底平面調(diào)整固定設(shè)備上的襯底。該多孔碳材料允許在將真空吸盤454安裝到固定設(shè)備上之后，在機(jī)器上將其飛刀切削，以使其具有與切削平面相同的斜率(例如，橫跨100mm表面在0.3微米之內(nèi)的平面)。該能力可用于移除在將真空吸盤安裝到移動(dòng)板456期間引進(jìn)的任何變形?？煽刂普婵瘴P連接到真空供給以及空氣壓力供給，以可控制襯底為貼附的、釋放的，且其相對于吸盤可容易地定位。
在真空吸盤下部側(cè)的底部，三個(gè)襯底定位支架458-1-458-2用于幫助定位襯底。底部支架458-2提供平坦表面，該表面允許在襯底邊緣上的平面(例如，18mm的平坦邊緣)位于平坦支架表面上，以便幫助在開啟真空之前提供旋轉(zhuǎn)對準(zhǔn)。移動(dòng)板提供穩(wěn)定基座，移動(dòng)部件可在背面?zhèn)壬腺N附至該穩(wěn)定基座。
圖17示出了移除了移動(dòng)板456的襯底平面調(diào)整固定設(shè)置406。三個(gè)截頂球體462-1-462-3貼附到移動(dòng)板上，以使其可旋轉(zhuǎn)地與三個(gè)帶槽的支架相匹配。在圖17中，示出了沒有與移動(dòng)板連接的三個(gè)球體。帶槽的支架中的一個(gè)位于固定的垂直板466上，該固定的垂直板466安裝至基座467上，該基座467反過來安裝至Z-臺(tái)，而其它兩個(gè)支架都位于兩個(gè)彎曲臂上，該彎曲臂能夠移動(dòng)，從而當(dāng)安裝到真空吸盤上時(shí)調(diào)整襯底平面。三個(gè)彈簧傾斜拉緊螺栓464-1-464-3通過固定的垂直板466延伸，貼附到移動(dòng)板以及相關(guān)的截頂球體，并以大的預(yù)加力(例如，500磅的預(yù)加力)將移動(dòng)板以及相關(guān)的截頂球體拉向槽，由此產(chǎn)生堅(jiān)硬的機(jī)械。
圖18示出了一部分運(yùn)動(dòng)部件的放大圖，其包括截頂球體462-1和462-3、相關(guān)的帶槽支架468-1和468-2、上緊的螺絲464-2、貼附的支架472-1，該支架將彎曲臂474-1貼附至固定的垂直板466。截頂球體和槽由加硬的鋼材構(gòu)成，以確保部件的幾何形狀保持穩(wěn)定。
圖19示出了襯底平面調(diào)整固定設(shè)備454的背面圖，其中移除了側(cè)板478-1以露出一些其它部件。存在三個(gè)上緊的壓縮彈簧465-1至465-3，其通過上緊的螺釘工作，以在移動(dòng)板上產(chǎn)生大的預(yù)加力。存在兩個(gè)彎曲杠桿臂474-1和474-2，其每一個(gè)都具有貼附的帶槽支架中的一個(gè)。當(dāng)將通過橫桿479分別安裝到側(cè)板478-1和478-2上的線性激勵(lì)器446-1和446-2驅(qū)動(dòng)至新的位置時(shí)，彎曲點(diǎn)473-1和473-2提供彎曲杠桿臂474-1和474-2的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)。也在圖18上示出的貼附支架將彎曲杠桿臂連接至圖19中示出的垂直板。每個(gè)線性激勵(lì)器都用于激勵(lì)每個(gè)彎曲臂。通過具有自槽和截頂球體的移動(dòng)接觸的激勵(lì)點(diǎn)偏移來實(shí)現(xiàn)的機(jī)械優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)目的(1)提供機(jī)械杠桿作用，否則的話，由于大的預(yù)加力，線性激勵(lì)器會(huì)具有很大的能量、很高的成本和/或較少的激勵(lì)；和(2)由于機(jī)械優(yōu)點(diǎn)，因此可提供增加的精確度。在本實(shí)施例中，該機(jī)械裝置提供10至1個(gè)機(jī)械優(yōu)點(diǎn)，但是在其它實(shí)施例中，可利用較少或較多的機(jī)械優(yōu)點(diǎn)。假設(shè)該系統(tǒng)對平面調(diào)整具有10納米的分辨率，則本激勵(lì)器(例如，金剛石移動(dòng)激勵(lì)器N100DC)具有0.1微米的分辨率。在圖19中還可看出的是在線性激勵(lì)器和彎曲杠桿臂之間的接觸點(diǎn)處使用的鎢碳觸擊電鍍膜(strikes)182-1。
圖20提供了列舉出樣品操作的流程，該樣品操作可用于匹配測量固定設(shè)備和圖13-15的探針的零平面和通過飛刀切削工具切削的平面。
圖21提供了列舉的樣品操作的流程，該樣品操作可用于設(shè)定襯底前表面(其上已經(jīng)沉積和/或?qū)⒊练e材料層)或沉積的材料自身相對于通過金剛石工具切削的平面的平行度。
圖22提供了列舉操作的流程，該操作可用于通過使用圖13的裝置將在襯底上的材料沉積調(diào)整至希望的高度。
根據(jù)對在此教導(dǎo)的內(nèi)容的觀察，圖20-22中列出的那些方法的可選方法對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。在一些這種可選工藝中，可省略各種操作，可添加其它操作，和/或可使用各種替換操作。
在2003年12月31日提交的多個(gè)專利申請中列舉出了關(guān)于在介電襯底上的結(jié)構(gòu)形成和/或?qū)⒔殡姴牧辖Y(jié)合到形成工藝中以及可能結(jié)合到所形成的最終結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)形成的教導(dǎo)。這些文件中的第一個(gè)是美國專利申請No.60/534,184，其名稱為“Electrochemical Fabrication Methods Incorporating DielectricMaterials and/or using Dielectric Substrates”。這些文件中的第二個(gè)是美國專利申請No.60/533,932，其名稱為“Electrochemical Fabrication Methods UsingDielectric Substrates”。這些文件中的第三個(gè)是美國專利申請No.60/534,157，其名稱為″Electrochemical Fabrication Methods Incorporating DielectricMaterials”。這些文件中的第四個(gè)是美國專利申請No.60/533,891，其名稱為“Methods for Electrochemically Fabricating Structures IncorporatingDielectric Sheets and/or Seed layers That Are Partially Removed ViaPlanarization”。這種文件中的第五個(gè)是美國專利申請No.60/533,895，其名稱為“Electrochemical Fabrication Method for Producing Multi-layerThree-Dimensional Structures on a Porous Dielectric”。在此通過參考將這些專利文件的每一個(gè)都并入本文，如在此全文列出一樣。
通過考察在此的教導(dǎo)，很多其它實(shí)施例、設(shè)計(jì)中的可選方案以及本發(fā)明的直接使用對于本領(lǐng)域技術(shù)人員都是顯而易見的。同樣，不意指本發(fā)明限于特定的說明性實(shí)施例、可選方案以及上述的使用，而是用由以下列出的權(quán)利要求所單獨(dú)限定的內(nèi)容代替。
權(quán)利要求
1.一種用于形成多層三維結(jié)構(gòu)的制造工藝，包括(a)形成并粘附材料層至事先形成的層和/或襯底，其中該層包括希望圖案的至少一種材料，其中一個(gè)或多個(gè)接觸墊存在于襯底上或事先形成的層上；(b)對該至少一種材料進(jìn)行平坦化操作；(c)將測試探針設(shè)置成與一個(gè)或多個(gè)接觸墊接觸并與進(jìn)行了平坦化操作的材料接觸，并自固定設(shè)備取出數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)涉及到在至少一點(diǎn)處相對于希望的參考點(diǎn)或平面的平坦化材料的測量高度；(d)將材料的測量高度與材料的希望高度相對比；(e)如果測量的和希望的高度不在希望的容差范圍內(nèi)的話，則重復(fù)操作(b)-(d)，直到測量的和希望的高度在希望的容差范圍內(nèi)；(f)重復(fù)操作(a)的形成及粘附一次或多次，以由多個(gè)粘附的層形成三維結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中的工藝，其中一個(gè)或多個(gè)接觸墊包括至少三個(gè)接觸墊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的工藝，其中固定設(shè)備包括至少三個(gè)固定長度的支架以及至少一個(gè)可移動(dòng)探針。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的工藝，其中至少一個(gè)可移動(dòng)探針包括至少三個(gè)可移動(dòng)探針。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的工藝，其中至少一個(gè)可移動(dòng)探針包括至少四個(gè)可移動(dòng)探針。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的工藝，其中使得至少三個(gè)固定支架與所述墊接觸，并且使得至少一個(gè)可移動(dòng)探針與沉積材料接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的工藝，其中使得至少三個(gè)固定支架與沉積材料接觸，且使得至少一個(gè)可移動(dòng)探針與接觸墊中的一個(gè)接觸。
8.一種用于形成多層三維結(jié)構(gòu)的制造工藝，包括(a)形成并粘附材料層至事先形成的層和/或襯底，其中該層包括希望圖案的至少一種材料；(b)對該至少一種材料進(jìn)行平坦化操作，包括(i)經(jīng)由多孔真空吸盤將襯底安裝到精研固定設(shè)備；(ii)當(dāng)將襯底安裝到固定設(shè)備上時(shí)，對沉積的材料進(jìn)行精研操作以平坦化材料表面并使得沉積材料的高度達(dá)到希望值；(c)重復(fù)操作(a)的形成及粘附一次或多次，以由多個(gè)粘附的層形成三維結(jié)構(gòu)。
9.一種用于形成多層三維結(jié)構(gòu)的制造工藝，包括(a)形成并粘附材料至事先形成的層和/或襯底，其中該層包括希望圖案的至少一種材料，其中一個(gè)或多個(gè)接觸墊存在于襯底上或事先形成的層上；(b)對該至少一種材料進(jìn)行平坦化操作，包括(i)經(jīng)由多孔真空吸盤將襯底安裝至精研固定設(shè)備；(ii)當(dāng)將襯底安裝至固定設(shè)備時(shí)，對沉積的材料進(jìn)行精研操作以平坦化材料表面并使得沉積材料的高度達(dá)到希望值；(c)設(shè)置固定設(shè)備以與一個(gè)或多個(gè)接觸墊接觸并與進(jìn)行平坦化操作的材料接觸，并且從固定設(shè)備取出數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)涉及到相對于希望參考點(diǎn)或平面在至少一點(diǎn)處的平坦化材料的測量高度；(d)將材料的測量高度和材料的希望高度相比較；(e)如果測量的和希望的高度不在希望的容差之內(nèi)的話，則重復(fù)操作(b)-(d)直到測量的和希望的高度在希望的容差之內(nèi)；(f)重復(fù)操作(a)的形成及粘附一次或多次，以由多個(gè)粘附的層形成三維結(jié)構(gòu)。
10.一種用于形成多層三維結(jié)構(gòu)的制造工藝，包括(a)形成并粘附材料層至事先形成的層和/或襯底，其中該層包括希望圖案的至少一種材料，其中一個(gè)或多個(gè)接觸墊存在于襯底上或事先形成的層上；(b)對該至少一種材料進(jìn)行平坦化操作，包括(i)經(jīng)由多孔真空吸盤將襯底安裝至精研固定設(shè)備；(ii)當(dāng)將襯底安裝置固定設(shè)備上時(shí)，對沉積的材料進(jìn)行精研操作以平坦化材料表面并使得沉積材料的高度達(dá)到希望值；(c)重復(fù)操作(a)的形成及粘附一次或多次，以由多個(gè)粘附的層形成三維結(jié)構(gòu)。
11.一種用于形成多層三維結(jié)構(gòu)的制造工藝，包括(a)形成并粘附材料層至事先形成的層和/或襯底，其中該層包括希望圖案的至少一種材料，其中一個(gè)或多個(gè)接觸墊存在于襯底上或事先形成的層上；(b)對該至少一種材料進(jìn)行平坦化操作；(c)對該至少一種材料進(jìn)行檢查以確定相對于希望參考的沉積物高度、沉積物的平坦度和相對于希望參考的沉積物取向中的至少兩個(gè)；(d)重復(fù)操作(a)的形成及粘附一次或多次以由多個(gè)粘附的層形成三維結(jié)構(gòu)。
12.一種用于形成多層三維結(jié)構(gòu)的制造工藝，包括(a)形成并粘附材料層至事先形成的層和/或襯底，其中該層包括希望圖案的至少一種材料，其中一個(gè)或多個(gè)參考墊存在于襯底上或事先形成的層上，該參考墊可用于確定平坦化的沉積材料的沉積高度、平坦化的材料的平坦度和/或平坦化的材料的取向中的至少一個(gè)；(b)重復(fù)操作(a)的形成及粘附一次或多次，以由多個(gè)粘附的層形成三維結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的工藝，其中材料層的形成及粘附包括第一材料的選擇性沉積、第二材料的毯覆式沉積。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的工藝，其中材料層的形成及粘附包括第一材料的選擇性沉積、第二材料的毯覆式沉積，且其中第一和第二材料中的至少一個(gè)是通過電鍍操作沉積的。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的工藝，其中平坦化操作包括精研操作。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的工藝，其中平坦化操作包括金剛石加工操作。
17.一種用于形成多層三維結(jié)構(gòu)的制造工藝，包括(a)形成并粘附材料層至事先形成的層和/或襯底，其中該層包括希望圖案的至少一種材料(b)對該至少一種材料進(jìn)行平坦化操作，包括(i)將襯底安裝至飛刀切削機(jī)器中的固定設(shè)備；(ii)當(dāng)將襯底安裝至固定設(shè)備時(shí)，將沉積的材料置于旋轉(zhuǎn)切削工具中以平坦化材料表面并使得沉積材料的高度達(dá)到希望值；(c)重復(fù)操作(a)的形成及粘附一次或多次，以由多個(gè)粘附的層形成三維結(jié)構(gòu)。
18.一種用于形成多層三維結(jié)構(gòu)的制造工藝，包括(a)形成并粘附材料層至事先形成的層和/或襯底，其中該層包括希望圖案的至少一種材料，其中一個(gè)或多個(gè)接觸墊存在于襯底上或事先形成的層上；(b)對該至少一種材料進(jìn)行平坦化操作，包括(i)將襯底安裝至在飛刀切削機(jī)器中的固定設(shè)備；(ii)當(dāng)將襯底安裝至固定設(shè)備時(shí)，將沉積材料置于旋轉(zhuǎn)切削工具中以平坦化材料表面，并使得沉積材料的高度達(dá)到希望值；(c)設(shè)置固定設(shè)備以與一個(gè)或多個(gè)接觸墊接觸并與對其進(jìn)行平坦化操作的材料接觸，且從固定設(shè)備取出數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)涉及到在至少一點(diǎn)處相對于希望的參考點(diǎn)或平面的平坦化材料的測量高度；(d)將材料的測量高度與材料的希望高度相對比；(e)如果測量的和希望的高度不在希望的容差內(nèi)，則重復(fù)操作(b)-(d)，直到測量的和希望的高度在希望的容差內(nèi)；(f)重復(fù)操作(a)的形成及粘附一次或多次，以由多個(gè)粘附的層形成三維結(jié)構(gòu)。
19.一種用于形成多層三維結(jié)構(gòu)的制造工藝，包括(a)形成并粘附材料層至事先形成的層和/或襯底，其中該層包括希望圖案的至少一種材料，其中一個(gè)或多個(gè)接觸墊存在于襯底上或事先形成的層上；(b)對該至少一種材料進(jìn)行平坦化操作，包括(i)將襯底安裝至飛刀切削機(jī)器中的固定設(shè)備，其中該固定設(shè)備具有相對于飛刀切削機(jī)器的切削平面調(diào)整襯底平面的能力；(ii)調(diào)整襯底平面，以與在飛刀切削機(jī)器上的切削平面相匹配；和然后(iii)當(dāng)將襯底安裝至固定設(shè)備時(shí)，將沉積的材料置于旋轉(zhuǎn)切削工具中以平坦化材料表面，使得沉積材料的高度達(dá)到希望值；(c)重復(fù)操作(a)的形成及粘附一次或多次，以由多個(gè)粘附的層形成三維結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明的一些實(shí)施例提供了用于電化學(xué)制造多層結(jié)構(gòu)(98)(例如中尺寸或微尺寸結(jié)構(gòu))的工藝和裝置，對于在電化學(xué)制造工藝期間平坦化的材料(如層)具有改進(jìn)的終點(diǎn)檢測和平行度保持。一些方法包括在平坦化期間使用固定設(shè)備，其確保了材料的平坦化平面在給定的容差之內(nèi)平行于其它層。一些方法包括使用終點(diǎn)檢測固定設(shè)備(292、294、296、298)，其確保了沉積材料相對于襯底(82)的初始表面、相對于第一沉積的層或相對于在制造工藝期間形成的其它層的精確高度。在一些實(shí)施例中，可通過精研進(jìn)行平坦化，而其它實(shí)施例可使用金剛石飛刀切削機(jī)器(408)。
文檔編號B24B53/00GK1922723SQ200580005553
公開日2007年2月28日 申請日期2005年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月31日
發(fā)明者A·H·庫馬爾, A·L·科恩, M·S·洛卡德 申請人:微制造公司