(57)【要約】【課題】【解決手段】  プログラム化された材料圧密化装置は、少なくとも１つの製造箇所と、該少なくとも１つの製造箇所と関係付けられた材料圧密化システムとを有している。該少なくとも１つの製造箇所は、半導体基板のような１つ以上の製造基板を受け入れ得る形態とすることができる。平行移動可能又は局所的に固定されたカメラを有する機械視認システムを少なくとも１つの製造箇所及び材料圧密化システムと関係付けることができる。清浄化構成要素はまた、少なくとも１つの製造箇所と関係付けることもできる。清浄化構成要素は、１つ以上の要素を少なくとも１つの製造箇所と共通にし又は該少なくとも１つの製造箇所から分離したものとすることができる。プログラム化された材料圧密化装置は、製造基板をプログラム化された材料圧密化装置の適宜な位置に配置する基板の取り扱いシステムを有することもできる。
2006506249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プログラマブルな材料圧密化システム（ｍａｔｅｒｉａｌ  ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）において、
１つ以上の物品を製造する手段と、
１つ以上の基板を取り扱う手段であって、１つ以上の基板を製造手段内に導入し且つ、１つ以上の基板を製造手段から除去する形態とされた前記取り扱う手段とを備える、プログラマブルな材料圧密化システム。
【請求項２】
請求項２のプログラマブルな材料圧密化システムにおいて、
複数の製造手段を備える、プログラマブルな材料圧密化システム。
【請求項３】
物品を製造するためのプログラム化した材料圧密化方法において、
少なくとも１つの第一の基板を選ぶステップと、
少なくとも１つの第一の基板を該基板と関係付けられた基板の取り扱いシステムによって第一の製造箇所に導入するステップと、
少なくとも１つの第二の基板を選ぶステップと、
少なくとも第二の基板を基板の取り扱いシステムによって第二の製造箇所に導入するステップとを備える、物品を製造するためのプログラム化した材料圧密化方法。
【請求項４】
請求項３の方法において、
少なくとも１つの第二の基板を導入するステップが、１つ以上の物品が少なくとも１つの第一の基板上にて製造される間に行われる、方法。
【請求項５】
請求項３の方法において、
１つ以上の物品が少なくとも１つの第二の基板上にて製造される間、少なくとも１つの第一の基板を基板の取り扱いシステムにより第一の製造箇所から除去するステップを更に備える、方法。
【請求項６】
プログラマブルな材料圧密化システムにおいて、
製造箇所と、
製造箇所と関係付けられた清浄化構成要素であって、
プログラマブルな材料圧密化過程がその上で行われた基板から未圧密化材料を除去する材料の除去構成要素を有する前記清浄化構成要素とを備える、プログラマブルな材料圧密化システム。
【請求項７】
請求項６のプログラマブルな材料圧密化システムにおいて、
材料の除去構成要素が、製造箇所内に配置可能な支持体を備える、プログラマブルな材料圧密化システム。
【請求項８】
請求項６のプログラマブルな材料圧密化システムにおいて、
材料の除去構成要素が製造箇所の外部にある、プログラマブルな材料圧密化システム。
【請求項９】
請求項６のプログラマブルな材料圧密化システムにおいて、
清浄化構成要素が、
その内部に基板を位置決めすることのできる清浄化領域と、
少なくとも１つの清浄化剤の供給源と、
清浄化領域と関係付けられた施工器（ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ）であって、少なくとも１つの供給源と連通し且つ、少なくとも１つの清浄化剤を基板の表面に導入し、残留する未圧密化材料を基板の少なくとも１つの面から除去するのを容易にする形態とされた前記施工器とを更に備える、プログラマブルな材料圧密化システム。
【請求項１０】
プログラマブルな材料圧密化システムにおいて、
少なくとも１つの造作構造体（ｆｅａｔｕｒｅ）が製造箇所内で基板上にて圧密的に製造されるプログラマブルな材料である間、選択的に圧密化すべきある量の未圧密化材料を保持する形態とされた製造箇所と、
その上にて少なくとも１つの造作構造体をプログラマブルな材料圧密化により製造した後、基板から回収された未圧密化材料を製造箇所及び製造箇所と少なくとも選択的に連通したリザーバとの少なくとも一方に戻すべく、製造箇所と関係付けられた材料の再生利用（ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ）システムとを備える、プログラマブルな材料圧密化システム。
【請求項１１】
プログラマブルな材料を圧密化することにより製造された少なくとも１つの造作構造体を有する基板から未圧密化材料を除去する方法において、
圧力を未圧密化材料に向けて導くステップを備える、方法。
【請求項１２】
請求項１１の方法において、圧力を導くステップが正圧を導くステップを備える、方法。
【請求項１３】
請求項１１の方法において、圧力を導くステップが負圧を導くステップを備える、方法。
【請求項１４】
プログラマブルな材料を圧密化することにより製造された少なくとも１つの造作構造体を有する基板から未圧密化材料を除去する方法において、
力を未圧密化材料に加えるステップを備える、方法。
【請求項１５】
請求項１４の方法において、力を加えるステップが、遠心力を未圧密化材料に加えるステップを備える、方法。
【請求項１６】
プログラマブルな材料を圧密化することにより製造された少なくとも１つの造作構造体を有する基板から未圧密化材料を清浄化する方法において、
少なくとも１つの清浄化剤を、少なくとも１つの基板及びプログラマブルな材料を圧密化することにより製造された少なくとも１つの造作構造体に加えるステップを備える、方法。
【請求項１７】
請求項１６の方法において、
少なくとも１つの清浄化剤を、少なくとも１つの基板及びプログラマブルな材料を圧密化することにより製造された少なくとも１つの造作構造体から除去するステップを更に備える、方法。
【請求項１８】
プログラマブルな材料を圧密化することにより製造された少なくとも１つの造作構造体を有する基板から未圧密化材料を回収する方法において、
未圧密化材料を基板から収集するステップと、
未圧密化材料を製造箇所及び該製造箇所と連通したリザーバの少なくとも一方に戻すステップとを備える、方法。
【請求項１９】
請求項１８の方法において、未圧密化材料を収集するステップが、負圧を基板に加えて未圧密化材料を該基板から除去するステップを備える、方法。
【請求項２０】
請求項１８の方法において、
未圧密化材料を戻す前又は戻す間、未圧密化材料をろ過するステップを更に備える、方法。
【請求項２１】
プログラマブルな材料圧密化装置において、
１つ以上の物品を形成すべき箇所に又は該箇所に隣接して少なくとも１つの基板を支持し且つ、少なくとも１つの基板の側方向への動きを阻止する形態とされた支持面を有する保持システム（ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）を備える、プログラマブルな材料圧密化装置。
【請求項２２】
請求項２１のプログラマブルな材料圧密化装置において、
物品を形成する形態とされた選択的な材料圧密化システムを更に備える、プログラマブルな材料圧密化装置。
【請求項２３】
請求項２１のプログラマブルな材料圧密化装置において、保持システムが、
支持面の周縁の少なくとも一部分の周りに少なくとも１つの盛上がった要素を有する、プログラマブルな材料圧密化装置。
【請求項２４】
請求項２３のプログラマブルな材料圧密化装置において、
少なくとも１つの盛上がった要素が、該要素により画成された周縁の内部に、ある容積の未圧密化材料を実質的に封じ込める形態とされる、プログラマブルな材料圧密化装置。
【請求項２５】
請求項２４のプログラマブルな材料圧密化装置において、
少なくとも１つの基板の少なくとも一部分の上に且つ、少なくとも１つの盛上がった要素により画成された周縁の内部に配置された未圧密化材料の面を横切って引張られる形態とされた平坦化要素を更に備える、プログラマブルな材料圧密化装置。
【請求項２６】
請求項２１のプログラマブルな材料圧密化装置において、噴出要素（ｅｊｅｃｔｉｏｎｅｌｅｍｅｎｔ）を更に備える、プログラマブルな材料圧密化装置。
【請求項２７】
プログラマブルな材料圧密化装置において、
その上にて未圧密化材料のプログラム化した圧密化が行われる少なくとも１つの基板を受け入れ得る形態とされた支持面と、
プログラム化された圧密化を行い、少なくとも１つの基板上にて又は該少なくとも１つの基板に隣接して少なくとも１つの物品を形成し得るように支持面に向けられた選択的な材料圧密化システムと、
プログラム化した圧密化の後、少なくとも１つの基板を支持面から除去するのを容易にし得るように支持面と関係付けられた噴出要素とを備える、プログラマブルな材料圧密化装置。
【請求項２８】
請求項２７のプログラマブルな材料圧密化装置において、噴出要素が、
支持面に形成された少なくとも１つの圧力ポートと、
該少なくとも１つの圧力ポートと連通した正圧源とを備える、プログラマブルな材料圧密化装置。
【請求項２９】
請求項２８のプログラマブルな材料圧密化装置において、
少なくとも１つの圧力ポートが、支持面上を循環する空気の流れを促進し得るような形態とされ且つ、向き決めされる、プログラマブルな材料圧密化装置。
【請求項３０】
基板上にて又は該基板に隣接して１つ以上の物品のプログラム化された材料圧密化を行う間、基板を支持する方法において、
基板を支持面の上方の所要位置に固着するステップと、
未圧密化材料が基板の底面に接触するのを阻止するステップとを備える、方法。
【請求項３１】
請求項３０の方法において、
基板を支持面の上方の所要位置に固着するステップが、負圧を基板の底面に加えるステップを含む、方法。
【請求項３２】
プログラム化した材料圧密化方法において、
少なくとも１つの基板を側方向に取り巻く盛上がった周縁を有する保持システムの受け部内に少なくとも１つの基板を位置決めするステップと、
未圧密化材料を少なくとも１つの基板の面上に導入するステップと、
未圧密化材料の少なくとも一部分をプログラム化可能に圧密化するステップとを備える、プログラム化した材料圧密化方法。
【請求項３３】
プログラマブルな材料圧密化装置において、
支持要素と、
支持要素及び該支持要素上に配置された基板の少なくとも１方上に１つの物品を形成し得る形態とされた選択的な材料圧密化システムと、
支持要素及び製造中の物品を視認し得るように向き決めされた機械視認システムであって、選択的な材料圧密化システムの露出場と少なくとも実質的に同程度の広さの視界を含む前記機械視認システムと、
選択的な材料圧密化システム及び機械視認システムと連通した少なくとも１つの制御要素とを備える、プログラマブルな材料圧密化装置。
【請求項３４】
請求項３３のプログラマブルな材料圧密化装置において、
機械視認システムが、選択的な材料圧密化システムに対する干渉を回避し得るように配置された局所的に静止したカメラを有する、プログラマブルな材料圧密化装置。
【請求項３５】
請求項３３のプログラマブルな材料圧密化装置において、
機械視認システムが、
スキャン要素と、
露出場の一部分を視認し得るような形態とされ且つ、スキャン要素により担持されたカメラとを備え、
スキャン要素が、該カメラを露出場における複数の位置に動かし得る形態とされる、プログラマブルな材料圧密化装置。
【請求項３６】
プログラム化された材料の圧密化方法において、
露出場内の少なくとも１つの造作構造体の位置を識別すべくプログラマブルな材料圧密化装置の選択的圧密化システムの露出場の一部分を視認するステップと、
少なくとも１つの造作構造体の位置に基づいて少なくとも１つの基板上にて又は該少なくとも１つの基板に隣接して材料を選択的に圧密化するステップとを備える、プログラム化された材料の圧密化方法。
【請求項３７】
請求項３６の方法において、
露出場を視認するステップが、カメラが露出場上をスキャンするときに行われる、方法。
【請求項３８】
請求項３６の方法において、
露出場の一部分を視認するステップが、固定の位置に配置されたカメラを露出場の部分に向けて回転可能に向き決めするステップを含む、方法。
【請求項３９】
プログラム化された材料の圧密化方法において、
露出場内の少なくとも１つの造作構造体の位置を識別すべくプログラマブルな材料圧密化装置の選択的圧密化システムの全体的な露出場を瞬間的に視認するステップと、
少なくとも１つの造作構造体の位置に基づいて、少なくとも１つの基板上にて又は該少なくとも１つの基板に近接して材料を選択的に圧密化するステップとを備える、プログラム化された材料の圧密化方法。
【請求項４０】
プログラマブルな材料圧密化装置を較正する方法において、
プログラマブルな材料圧密化装置の製造箇所の実質的に圧密化高さ位置にて少なくとも１つの位置を視認するステップと、
少なくとも１つの位置を視認することで得られたデータを評価するステップと、
プログラマブルな材料圧密化装置の少なくとも１つの構成要素に対して行われる調節量を決定するステップとを備える、プログラマブルな材料圧密化装置を較正する方法。
【請求項４１】
請求項４０の方法において、
少なくとも１つの造作構造体を実質的に圧密化高さ位置にて製造するステップを更に備える、方法。
【請求項４２】
請求項４１の方法において、
露出フィールドの一部分を視認するステップが、少なくとも１つの造作構造体を視認するステップを備える、方法。
【請求項４３】
請求項４２の方法において、
製造するステップが、実質的に圧密化高さ位置にて複数の基準画素を製造するステップを含む、方法。
【請求項４４】
請求項４３の方法において、
データを評価するステップが、複数の基準画素の実際の位置を複数の基準画素に対して予測される位置と比較するステップを備える、方法。
【請求項４５】
請求項４０の方法において、
視認するステップが、視認が行われる視点を、各々が共通の既知の寸法を有する複数の隔たった基準画素の経路に沿って動かすステップを備える、方法。
【請求項４６】
請求項４０の方法において、
選択的な圧密化エネルギを圧密化高さ位置の複数の位置に向けて導くステップを更に備える、方法。
【請求項４７】
請求項４６の方法において、
圧密化エネルギを導くステップが、選択的な圧密化エネルギを圧密化高さ位置にて矩形の露出場の隅部又は縁部に近接する少なくとも１つの位置に向けて導くステップを含む、方法。
【請求項４８】
請求項４６の方法において、
複数の位置の少なくとも幾つかが実質的に直線状に整合している、方法。
【請求項４９】
プログラマブルな材料圧密化装置と共に使用される較正システムにおいて、
少なくとも１つの画像化要素と、
少なくとも１つの画像化要素と連通し且つ、プログラマブルな材料圧密化装置の少なくとも１つの造作構造体の調節を容易にし、該装置を較正する少なくとも１つの較正プログラムを実行し得るようプログラム化可能なコントローラとを備える、プログラマブルな材料圧密化装置と共に使用される較正システム。
【請求項５０】
プログラム化された材料圧密化システムにおいて、
複数の製造箇所と、
複数の製造箇所の１つ以上と共に使用可能な少なくとも１つの共通の構成要素とを備える、プログラム化された材料圧密化システム。
【請求項５１】
請求項５０のプログラム化された材料圧密化システムにおいて、
少なくとも１つの共通の構成要素が材料圧密化システムを備える、プログラム化された材料圧密化システム。
【請求項５２】
請求項５０のプログラム化された材料圧密化システムにおいて、
少なくとも１つの共通の構成要素が、複数の製造箇所の１つ以上と関係付けられた基板の取り扱いシステムを備える、プログラム化された材料圧密化システム。
【請求項５３】
プログラム化された材料の圧密方法において、
第一の製造箇所にてそれ以前の未圧密化材料を圧密化すべくプログラム化された材料圧密化システムの第一の製造箇所に向けて圧密化エネルギを導くステップと、次に、
第二の製造箇所にてそれ以前の未圧密化材料を圧密化すべく圧密化エネルギをプログラム化された材料圧密化システムの別個の第二の製造箇所に向けて導くステップとを備える、プログラム化された材料の圧密化方法。
【請求項５４】
ステレオリソグラフィ装置において、
その内部に、ある容積の液体材料が保持される製造チャンバと、
該製造チャンバと関係付けられ且つ、該容積の液体材料から気泡を除去することを容易にし得る形態とされた泡削除（ｂｕｂｂｌｅ  ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ）システムとを備える、ステレオリソグラフィ装置。
【請求項５５】
請求項５４のステレオリソグラフィ装置において、
液体材料の容積の表面に対し負圧を加える負圧源を更に備える、ステレオリソグラフィ装置。
【請求項５６】
ステレオリソグラフィ装置の製造チャンバ内にて、ある容積の液体材料から泡を除去する方法において、
液体材料の容積を振動させるステップを備える、方法。
【請求項５７】
請求項５６の方法において、
液体材料の容積の表面に対し負圧を加えるステップを更に備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【先行出願】
【０００１】
本出願は、プログラマブルな材料圧密化システムと共に使用される取り扱いシステム及び関係する方法（ＨＡＮＤＬＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＵＳＥ  ＷＩＴＨ  ＰＲＯＧＲＡＭＭＡＢＬＥ  ＭＡＴＥＲＩＡＬ  ＣＯＮＳＯＬＩＤＡＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＡＳＳＯＣＩＡＴＥＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ）について、２００２年１１月１１日付けで出願された、米国仮特許出願第６０／４２５，５６７号の出願日の利益を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、全体として、ステレオリソグラフィ法のようなプログラム化された材料の圧密化を行う装置、より具体的には、半導体デバイス及び関係した構成要素上に造作構造体を製造する形態とされた装置に関する。本発明は、また、かかる装置を使用することを含む、プログラム化された材料の圧密化方法にも関する。
【背景技術】
【０００３】
過去１０年間等に亙って、「ステレオリソグラフィ法」として知られるようになり、また、「層状化製造法（ｌａｙｅｒｅｄ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）」としても知られる製造技術が多くの工業分野にて採用される程度にまで進展している。
【０００４】
基本的に、従来から実施されているステレオリソグラフィ法は、典型的に、三次元（３−Ｄ）コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアの制御の下、コンピュータを利用して、製造すべき物品の三次元的数学シミュレーション又はモデルを生成させることを含む。コンピュータは、シミュレーション又はモデルを数学的に分離し又は「薄切り」して、比較的薄く平行な、通常、垂直に重ね合わせた多数の層にする。層の各々は、シミュレーション又はモデル、従って、製造すべき実際の物品の実質的に平坦な断面に相応する境界及びその他の造作構造体を画成している。全ての層の完全な組立体すなわち積重ね体は、全体的なシミュレーション又はモデルを画成する。このようにして操作されたシミュレーション又はモデルは、典型的に、保存され且つ、従って、ＣＡＤコンピュータファイルとして具体化される。次に、シミュレーション又はモデルを採用して、重ね合わせた層毎に、物品を構築することにより実際の物理的な物品を製造する。製造した物品の表面解像度は、一部分、層の厚さに依存する。
【０００５】
異なる会社による、ステレオリソグラフィ法に対する多岐に亙る方策の結果、各種型式の材料にて物品を製造する技術に至っている。ある物品を製造するために採用される材料に関係なく、ステレオリソグラフィック技術は、通常、シミュレーション又はモデルの各層に相応する未圧密化材料の層すなわち固定されない材料の層を堆積させることを含む。次に、１つの層の材料を選択的に圧密化し又は固定して、シミュレーション又はモデルの相応する断面の中実な領域に相応する、所定の層の領域内にて、少なくとも部分的に、圧密化され、部分的に固定された相すなわち半固相となるようにする。また、１つの層の材料は、圧密化され又は固定される一方、該層は、製造される物品の下方層に接着させることができる。
【０００６】
１つの物品を構築するために採用される未圧密化材料は、微粒子又は液体の形態にて供給することができる。材料自体が圧密化し又は固定することができる。これと代替的に、未圧密化材料が粒子を備えるとき、その内部に混合された別個の接着剤材料を使用し又は粒子を被覆することで、粒子を互いに且つ、それ以前に形成された層の粒子に接着することが容易となるようにしてもよい。
【０００７】
製造した物品の造作構造体の表面解像度は、少なくとも一部分、使用される材料に依存する。例えば、微粒子材料が採用されるとき、物品表面の解像度は、粒子の寸法に極めて依存する一方、液体が採用されるとき、表面の解像度は、圧密化し又は固定することのできる液体の最小の表面積及び生成可能である材料層の最小厚さに極めて依存する。勿論、何れの場合でも、シミュレーション又はモデルから製造される１つの物品の造作構造体の解像度及び正確さは、材料を圧密化し又は固定するために使用される装置が材料の各層に対する中実な領域及び境界を指示する数学的命令を正確に追跡する能力に依存する。
【０００８】
その目的のため、また、固定すべき材料の型式及び形態に依存して、ステレオリソグラフィック製造法は、色々な固定化の方策を採用してきた。例えば、粒子の衝撃（例えば、電子ビームによる）、インクジェット印刷技術と類似した方法にて接着剤又はその他の固定剤を堆積させる方法、及び熱又は特定の波長範囲を使用することにより集中的に照射する方法によって粒子を選択的に圧密化させている。幾つかの場合、予め製造した薄いシート材料を重ね合わせて、１つの物品を構築することができ、シートの各々は、次の下側のシートに固定され、各シートの望ましくない部分は除去し、かかるシートの積重ね体が完成した物品を画成する。
【０００９】
その開発の初期にて、ステレオリソグラフィ法は、物品の原型をＣＡＤファイルから迅速に製造するために使用していた。物品の原型は、物品（例えば、機械加工すべき物品又は鋳型の負型）を画成するＣＡＤファイルの正確さを確認し且つ、設計を大規模な製造に委ねる前に、設計上の全ての不良及び潜在的な製造上の問題点を検出するために構築することができよう。また、ステレオリソグラフィック技術は、鋳型を製造するときにも使用してきた。ステレオリソグラフィック技術を使用すれば、鋳型材料がその上に堆積されるであろう雄型又は雌型の型の何れかを迅速に生成することができる。
【００１０】
より近年、ステレオリソグラフィ法は、物品のデザインを比較的低廉な材料にて開発し且つ精緻化するために採用されている。ステレオリソグラフィ法は、従来、射出成形技術によって製造されていたプラスチック物品の場合のように、従来の製造技術のコストのため採用できない、少量の物品を製造するためにも使用されてきた。また、全体として少量にて構築される製品の注文製造のとき、すなわち製品のデザインが１回限りとされる場合、ステレオリソグラフィ法を採用することも知られている。最後に、一部の工業分野においては、ステレオリソグラフィ法は、従来の製造技術を使用して満足し得るように製造することのできない閉じた内部チャンバ又は渦巻き通路を含むもののような、製品を製造する能力を提供するものと理解されていた。また、一部の工業分野において、ステレオリソグラフィック物品又は構成要素は、既存の別の物品又は構成要素の周りで形成し又は構築し、大型の物品を製造することができることも認識されていた。
【００１１】
従来、自立構造体を製造するためにステレオリソグラフィック装置が使用されてきた。かかる構造体は、ステレオリソグラフィック装置の製造タンク内に配置されたステレオリソグラフィック製造装置のプラテン又はその他の支持システムに直接、形成されている。自立の構造体が支持システム上に直接、製造されるため、典型的に、ステレオリソグラフィック法によって製造された構造体の造作構造体を正確に且つ精密に位置決めする必要はない。従って、従来のステレオリソグラフィック装置には、構造体が特定の位置にて製造されることを保証するための機械視認システムが無い。
【００１２】
更に、従来のステレオリソグラフィック装置には、半導体基板及び該半導体基板上に製造された半導体デバイスのような、相対的に傷付き易い構造体に適した支持システム、取り扱いシステム及び清浄化装置が無い。
【００１３】
従って、半導体基板及び半導体デバイスの構成要素のような、構造体を製造基板上に形成する形態とされ、また、製造した構造体を正確に位置決めし、製造基板を支持し且つ取り扱い、且つ残留する余剰な材料を製造基板から清浄化するシステムを有するステレオリソグラフィ装置が必要とされている。
【発明の開示】
【００１４】
本発明は、半導体デバイス上に又は、半導体デバイスと共に使用し得る形態とされた構成要素上に造作構造体を製造する形態とされた、ステレオリソグラフィ装置及びその他のプログラマブルな材料圧密化装置及びシステムを含む。更に、本発明は、ステレオリソグラフィック法及びその他のプログラム化した材料圧密化法（例えば、ステレオリソグラフィ法、層状化物品製造法（ＬＯＭ）、選択的レーザ焼結法（ＳＬＳ）、フォトポリマージェット法、選択的粒子噴霧及び圧密化法（レーザエンジニアドネットシェーピング、すなわち「ＬＥＮＳ」）、及び本発明による装置を使用することを含む、いわゆる「急速原型製造（ｒａｐｉｄ  ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ）技術」）を含む。本明細書で使用するように、「ステレオリソグラフィ」及びその変更例という語は、適用可能な場合、あらゆる型式のプログラム化した材料の圧密化技術を意味することを意図するものであり、「プログラム化した材料の圧密化」及びその変更例という表現と同一の意味にて使用するものである。
【００１５】
本発明によるプログラム化された材料圧密化装置又は「ステレオリソグラフィ装置」は、簡略化のため、本明細書にて「製造チャンバ」又はより広く「製造箇所」とも称する製造タンクを含む。製造タンクは、ステレオリソグラフィ法によってその上に構造体を製造すべき基板（「製造基板」と称することもできる）を担持するのに適したプラテン又はその他の支持システムを含む。単に一例としてのみ、製造タンク及びその内部の支持システムは、その各々が複数の半導体デバイスを担持する１つ以上の半導体基板を受け入れ得るような寸法及び形態とすることができる。これと代替的に、又はこれに加えて、プラテン又はその他の支持システムは、自立構造体が製造されるとき、これらの自立構造体を支持し得る形態とすることができる。更に、製造タンクは、液体ポリマーのようなある容積の未圧密化材料を保持する形態とされたリザーバを含むことができる。
【００１６】
材料圧密化システムは、圧密化エネルギ（例えば、レーザビーム又は非収束放射線のような放射線の形態をしている）を製造タンクのリザーバ内の、ある量の未圧密化材料の表面に導き得るような仕方にて製造タンクと関係付けられる。選択的圧密化が望まれるとき、圧密化エネルギを収束させ且つ、未圧密化材料の量の表面及び圧密化エネルギの焦点が互いに実質的に交差するとき、高水準の精密度を実現することができる。
【００１７】
選択的に、本発明の教示内容を具体化するステレオリソグラフィ装置は、機械視認システムを有することができる。機械視認システムは、カメラのような光学検出要素と、光学検出要素と関係したコンピュータプロセッサ又はコンピュータプロセッサの集合体のような、コントローラ又は処理要素とを有している。光学検出要素は、製造タンクに対して固定の位置に配置するか又は、製造タンクに対して動くような形態とすることができる。
【００１８】
本発明の教示内容を具体化するステレオリソグラフィック装置の一部として含められるとき、機械視認システムの光学検出要素は、非限定的に、製造箇所における製造基板上の造作構造体又は基準マークのような、造作構造体を含む認識可能な造作構造体の位置を識別するのに有用である。例えば、光学検出要素は、製造基板における半導体デバイスの位置の如き、肉眼で見ることのできるもののような、比較的大きい構造体（すなわち、肉眼で見ることのできる構造体）を視認できるような形態及び（又は）配置とすることができる。これと代替的に、又はこれに加えて、光学検出要素は、極めて小さい顕微鏡的構造体さえも視認できるような形態及び（又は）配置としてもよい。
【００１９】
本発明のステレオリソグラフィック装置の別の選択可能な特徴は、清浄化構成要素である。清浄化構成要素は、製造基板が製造タンクと関係した支持システム上に配置されている間に、余剰な液体ポリマーを製造基板から除去するような配置及び形態とすることができる。かかる清浄化構成要素は、製造タンクの少なくとも一部分を備え、従って、別の製造基板を製造タンク内に導入する前に作動する。これと代替的に、余剰な液体ポリマーは、製造タンクから除去する間に又は除去した後に製造基板から除去するようにしてもよい。
【００２０】
更に、本発明の教示内容を具体化するステレオリソグラフィック装置は、材料の回収システムを有することができる。材料の回収システムは、ステレオリソグラフィック装置が清浄化構成要素を有するならば、製造タンク及び清浄化構成要素の一方と又はその双方と関係付けることができる。一例として、材料の回収システムは、材料を清浄化構成要素から収集し且つ、その材料を製造タンク内にリサイクルすることができる。
【００２１】
本発明の教示内容を具体化するプログラム化された材料圧密化システムは、複数の製造箇所を有し、また、共通の材料圧密化システム、機械視認システム、取り扱いシステム、清浄化構成要素又は材料の回収システムを共用することができる。
【００２２】
本発明は、また、本発明の教示内容を具体化するステレオリソグラフィック装置を較正する方法も含む。例えば、未圧密化材料を選択的に圧密化することのできる位置は、機械視認システムにより較正することができる。別の例として、機械視認システムの倍率を較正することができる。また、本発明によるステレオリソグラフィック装置の材料圧密化システムは、選択的に圧密化する材料が未圧密化材料の表面に衝突するときの直線性を最適化し得るように較正することができる。
【００２３】
本発明に記載した造作構造体の各々を使用する方法を含む、プログラム化された材料の圧密化製造方法も本発明の範囲に属する。特に、本発明の教示内容を具体化するステレオリソグラフィック製造方法は、半導体基板又は半導体デバイス構成要素（例えば、リードフレーム、回路板等）のような造作構造体を別の構造体、すなわち製造基板上にて製造するためステレオリソグラフィック技術を使用することを含む。
【００２４】
本発明のその他の特徴及び有利な効果は、以下の説明、添付図面及び特許請求の範囲を検討することにより、当該技術分野の当業者に明らかになるであろう。
【実施例】
【００２５】
半導体基板５２上にて、半導体デバイス５４又は関係した構成要素（例えば、リードフレーム、回路板等）（図示せず）のような造作構造体を製造し又はその他の製造基板５０を製造する、一例としてのステレオリソグラフィック装置１０が図１に概略図的に図示されている。図示するように、ステレオリソグラフィック装置１０は、製造タンク１００と、該製造タンク１００と関係付けられた材料圧密化システム２００と、機械視認システム３００と、清浄化構成要素４００と、材料の回収システム５００とを有している。図示したステレオリソグラフィック装置１０は、また、製造基板５０をステレオリソグラフィック装置の１つのシステムから別のシステムに動かす、カリフォルニア州、サニーヴェールのゼンマルク・オートメーション（Ｇｅｎｍａｒｋ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）インコーポレーテッドから販売さている回転送り込みシステム又は直線状送り込みシステムのような、基板の取り扱いシステム６００も有している。上記システムの１つ以上の造作構造体は、その作用を望ましい仕方にて発揮させ得るような仕方にて１つ以上のコントローラ７００又はコンピュータプロセッサ又はより小さいグループの論理回路のような、処理要素と関係付けることができる。
【００２６】
コントローラ７００は、コンピュータ又は多数の異なる機能を果たし得るようにプログラム化することのできる、いわゆる「マイクロプロセッサ」のような、コンピュータプロセッサを備えることができる。これと代替的に、コントローラ７００は、特定組みの関連する機能又は１つの機能のみを果たすようにプログラム化してもよい。ステレオリソグラフィック装置１０のコントローラ７００の各々は、かかるシステムの作用を互いに調和させ得るようにその単一のシステム又は複数のシステムと関係付けることができる。
【００２７】
製造タンク１００は、支持システム１３０を保持する形態とされたチャンバ１１０を有している。一方、支持システム１３０は、１つ以上の製造基板５０を担持する形態とされている。単に一例としてのみ、支持システム１３０が担持し得る形態とされた製造基板５０の型式は、非限定的に、その上に複数の半導体デバイス５４を有するバルク半導体基板５２（例えば、ケイ素、ヒ化ガリウム、リン化インジウムのような半導体材料の完全又は部分的ウェハ、ケイ素・オン・セラミック（ＳＯＣ）のようなケイ素オン・インシュレータ（ＳＯＩ）型基板、ケイ素・オン・ガラス（ＳＯＧ）又はケイ素・オン・サファイア（ＳＯＳ）等）を含むことができる。
【００２８】
製造タンク１００はまた、該製造タンクと関係付けられたリザーバ１２０を有することもできる。リザーバ１２０は、チャンバ１１０と連続したものとすることができる。これと代替的に、リザーバ１２０は、チャンバ１１０から分離しているが、チャンバに対し未圧密化材料１２６を提供し得るような仕方にてチャンバ１１０と連通したものとしてもよい。リザーバ１２０は、光画像化可能なポリマーすなわち「フォトポリマー」、熱可塑性ポリマーの粒子、樹脂被覆粒子等のような、ある容積１２４の未圧密化材料１２６を少なくとも部分的に保持する形態とされている。
【００２９】
本発明によるステレオリソグラフィ装置１０と共に使用するのに適したものと考えられるフォトポリマーは、非限定的に、アキュラ（ＡＣＣＵＲＡ）（登録商標名）ＳＩ  ４０  Ｈｃ及びＡＲ材料、アキュラ（ＡＣＣＵＲＡ）（登録商標名）ＳＩ  ４０  ＮＤ材料、チバツール（ＣＩＢＡＴＯＯＬ）ＳＬ  ５１７０、ＳＬ  ５２１０、ＳＬ  ５５３０、ＳＬ  ７５１０樹脂を含む。アキュラ（ＡＣＣＵＲＡ）（登録商標名）材料は、カリフォルニア州、バレンシアの３Ｄシステムズ（３Ｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）インコーポレーテッドから販売されている一方、チバツール（ＣＩＢＡＴＯＯＬ）樹脂は、スイス国、バーゼルのチバスペシャリティケミカルズカンパニー（Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から販売されている。
【００３０】
リザーバ１２０又は製造タンク１００及びリザーバ１２０の一方又はその双方と関係付けられた別の構成要素は、チャンバ１１０内に配置された容積１２４の一部分の表面１２８をチャンバ１１０に対し実質的に一定の高さ位置に維持し得る形態とすることができる。
【００３１】
材料圧密化システム２００は、製造基板５０の上方に配置されたリザーバ１２０内への未圧密化材料１２６の容積１２４の面１２８の少なくとも領域に向けて圧密化エネルギ２２０をそのチャンバ１１０内に導き得るような仕方にて、製造タンク１００と関係付けられている。圧密化エネルギ２００は、例えば、選択した波長又はある波長範囲の電磁放射線、電子ビーム又は未圧密化材料１２６を圧密化するその他の適宜なエネルギを備えることができる。材料圧密化システム２００は、圧密化エネルギ２２０の供給源２１０を有している。圧密化エネルギ２２０が収束されるならば、源２１０又は該源と関係付けられた位置制御要素２１２（例えば、ｘ軸線方向に動くためのものと、ｙ軸線方向に動くための別のものとを含む１組みの検流計）は、圧密化エネルギ２２０を面１２８の複数の所望の領域に導き又は配置し得る形態とすることができる。これと代替的に、圧密化エネルギ２２０が相対的に非収束状態のままであるならば、該圧密化エネルギは単一の固定の位置又は複数の異なる位置から面１２８に全体として向けるようにしてよい。その何れの場合でも、源２１０の作用及びその動きは（少しでも動くならば）、コントローラ７００の指令に基づいて行わけるようにすることができる。
【００３２】
材料圧密化システム２００が収束された圧密化エネルギ２２０を未圧密化材料１２６の容積１２４の面１２８に向けるとき、ステレオリソグラフィック装置１０は、機械視認システム３００を有することができる。機械視認システム３００は、収束した圧密化エネルギ２２０を製造基板５０における造作構造体の所望の位置に向けて導くことを容易にする。材料圧密化システム２００の場合と同様に、機械視認システム３００の作用はコントローラ７００によって規定することができる。そのカメラ３１０のような、機械視認システム３００の任意の部分が製造タンク１００のチャンバ１１０に対して動くならば、その機械視認システム３００の部分は、チャンバ１１０内で製造基板５０の各々の上方に配置された面１２８の位置の全てに対し障害無しの経路を提供し得るように配置することができる。
【００３３】
選択的に、図２に概略図的に図示するように、材料圧密化システム２００（複数のミラー２１４を有することができる）及びステレオリソグラフィック装置１０の機械視認システム３００の一方又はその双方は、複数の製造タンク１００と関係して作用するように向き決めし且つそのような形態とすることができる。勿論、複数の製造タンク１００に対する材料圧密化システム２００、機械視認システム３００及び基板の取り扱いシステム６００の作用を調和させるため１つ以上のコントローラ７００が使用されよう。
【００３４】
図１を再度参照すると、ステレオリソグラフィック装置１０の清浄化構成要素４００はまた、コントローラ７００の指令に基づいて作用可能である。ステレオリソグラフィック装置１０の清浄化構成要素４００は、製造タンク１００のチャンバ１１０と連続的なものとし又は製造タンク１００に隣接する位置に配置することができる。清浄化構成要素４００がチャンバ１１０と連続的であるならば、製造基板５０に残る全ての未圧密化材料１２６は、別の製造基板５０をチャンバ１１０内に導入する前に、基板から除去することができる。
【００３５】
清浄化構成要素４００が製造タンク１００に隣接する位置に配置されるならば、残留する未圧密化材料１２６は、製造基板５０がチャンバ１１０から除去されるとき、製造基板５０から除去することができる。これと代替的に、製造基板５０に残る全ての未圧密化材料１２６は、製造基板５０がチャンバ１１０から除去された後、製造基板から除去してもよく、この場合、別の製造基板５０がチャンバ１１０内に配置されるときに、清浄化過程を行うことができる。
【００３６】
材料の回収システム５００は、清浄化構成要素４００により製造基板５０から除去された余剰な未圧密化材料１２６を収集し、次に、その余剰な未圧密化材料１２６を製造タンク１００と関係したリザーバ１２０に戻す。
【００３７】
製造箇所
次に、図３から図５を参照すると、本発明の教示内容を具体化するステレオリソグラフィック装置１０（図１）又はその他のプログラマブルな材料圧密化装置又はシステムにて使用可能である製造箇所、チャンバ又はタンクの色々な一例としての実施の形態が図示されている。
【００３８】
図３には、リザーバ１２０´と連続的なチャンバ１１０´を有する製造タンク１００´が図示されている。プラテンすなわち支持要素１３２´と、位置決め要素１４０´と、作動要素１４６´とを有する支持システム１３０´がチャンバ１１０´の下方にてリザーバ１２０´内に配置されており、また、該シテテムは、その内部の複数の異なる垂直位置又は高さ位置に動かすことができる。
【００３９】
本明細書にて、簡略化のため、支持面１３４´とも称する支持要素１３２´の基板支持面は、図３Ａに図示するように、実質的に平坦面とすることができる。これと代替的に、図３Ｂに図示するように、支持面１３４´は、該面に形成された１つ以上の凹所１３６´を有し、凹所１３６´の各々が製造基板５０の少なくとも一部分を受け入れ得るような形態とされるようにしてもよい。更に、凹所１３６´の各々は、製造基板を導入したとき、該製造基板５０を所望の向きに位置決めし得る形態とすることができる。支持面１３４´は、単一の製造基板５０又は複数の製造基板５０を担持し得る形態とすることができる。
【００４０】
位置決め要素１４０´は、支持要素１３２´の底面１３８´に結合するか又は、その他の方法で支持要素１３２´と作用可能に関係付けることができる。位置決め要素１４０´は、底面１３８´に固着された結合端部１４２´と、反対側の作動端部１４４´とを有する細長い構造体として図示されている。しかし、その他の形態の位置決め要素１４０´も本発明の範囲に属する。単に一例として、位置決め要素１４０´は、液圧作動又は空気圧作動ピストン、スクリュー、線形アクチュエータ又はステッパ要素、一連の歯車等を備えることができる。
【００４１】
作動要素１４６´は、勿論、位置決め要素１４０´と関係付けられ且つ、位置決め要素１４０´を動かし得るような形態とされている。従って、支持システム１３０´の一部として使用可能な作動要素１４６´の例は、非限定的に、支持要素１３２´が実質的に垂直方向に向けて１つの高さ位置から別の高さ位置まで動き且つ、より高い寸法精度にて動くような仕方にて、位置決め要素１４０´の動きを制御する、液圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、スクリュー駆動モータ、ステッパモータ、及びその他の既知の作動手段を含む。更に、位置決め要素１４０´及び作動要素１４６´は、支持要素１３２´、従って該支持要素における製造基板５０の各々をチャンバ１１０´外に上昇させて、基板の取り扱いシステム６００（図１及び図２）による製造基板５０の各々の動きを容易にすることが望ましい。これと代替的に、未圧密化材料１２６の容積１２４の面１２８が配置される高さ位置は、支持面１３４´の下方に下降させてもよい。
【００４２】
作動要素１４６´の作用、従って、位置決め要素１４０´の動き及び支持要素１３２´の上昇に関する制御は、製造タンク１００´の一部として又はより全体的に、ステレオリソグラフィック装置の一部として、連通した支持システム１３０´又は製造タンク１００´に専用のものとすることのできるコントローラ７００又は別の処理要素１０５´（例えば、プロセッサ又はより小さい論理回路の集合体）によって提供することができる。
【００４３】
リザーバ１２０´は、未圧密化材料１２６の容積１２４の面１２８を実質的に一定の高さ位置に維持する形態とされた面の水準制御要素１５０´を有することができる。面の液位制御要素１５０´は、面の水準センサ１５２´と、本明細書にて「容積調節要素」１５４´と称する、未圧密化材料１２６の容積１２４を調節する要素とを有することができる。面の水準センサ１５２´及び容積調節要素１５４´の双方は、面の水準センサ１５２´により発生され且つ伝送された信号によって表示されるように、面１２８の水準を監視し且つ、容積調節要素１５４´を介して行われる容積１２４の調節又は変位を容易にして、これにより面１２８を実質的に一定の高さ位置に維持する、コントローラ７００又は処理要素１０５´と連通することができる。
【００４４】
単に一例としてのみ、面の水準センサ１５２´は、レーザセンサと、反射したレーザビームとを備えることができ、該レーザビームは、１つ以上の電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ又は相補的な金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）カメラと関係して使用することができる。かかる素子に対して三角法技術を使用して、不動点からの面１２８の距離、従って、面１２８が配置される高さ位置すなわち水準を決定することができる。
【００４５】
容積調節要素１５４´がリザーバ１２０´内の未圧密化材料１２６の容積１２４を変化させ得る形態とされているならば、容積調節要素１５４´は、未圧密化材料１２６をリザーバ１２０´から除去し且つ、その材料を外部のリザーバ１５８´に搬送し、更に、図３Ｃに示すように、外部リザーバ１５８´からの未圧密化材料１２６をリザーバ１２０´に追加することのできるポンプ１５６´又は一連のポンプ１５６´を備えることができる。
【００４６】
これに代えて、容積調節要素１５４´がリザーバ１２０´内に配置された容積１２４の一部分を排除し得る形態とされるならば、容積調節要素１５４´は、例えば、図３Ｄに図示するように、リザーバ１２０´内に増分的に導入し且つ、リザーバ１２０´から押し出すことのできるピストン又はその他の排除部材１６０´を備えることができる。勿論、かかる排除部材１６０´の動きは、液圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、スクリュー駆動モータ、ステッパモータ等のようなそのアクチュエータ１６２´により行うことができる。これと代替的に、例えば、ピストン面、隔膜等によって振動を未圧密化材料１２６に直接、伝達してもよい。
【００４７】
これと代替的に、図３Ｅに示すように、容積調節要素１５４´´は、製造タンク１００´内の高さ位置に配置される下縁部１０３を有する製造タンク１００´の側壁１０１に１つ以上の開口又はその他の開口部１０２を有することができ、この高さ位置は、未圧密化材料１２６の容積１２４の面１２８を維持すべき位置である。更に、面の水準制御要素１５４´´は、１つ以上の受け部１０４を有しており、該受け部は、支持要素１３２´及び基板又は基板上のその他の加工物、並びにステレオリソグラフィ法によって製造された任意の物品が製造タンク１００´内に下降し、その内部の未圧密化材料１２６を排除するとき、開口部１０２と連通して溢れ出る未圧密化材料１２６を受け取る。圧送システム又はその他の材料リサイクル要素１０５は、支持要素１３２´が上昇したとき、溢れ出た未圧密化材料１２６をタンク１００´に戻し、１つ以上の他の物品のステレオリソグラフィック製造を容易し得るような仕方にて受け部１０４の各々と連通することができる。
【００４８】
支持要素１３２´又は１つ以上の製造基板５０をリザーバ１２０´内に保持された未圧密化材料１２６の容積１２４内に導入する結果、気体すなわち気泡が未圧密化材料１２６内に導入されることになる。従って、図３を再度参照すると、製造タンク１００´は、リザーバ１２０´の境界又は壁１１４´又は支持システム１３０´と関係付けられて、未圧密化材料１２６からの空気すなわち気泡（図示せず）の除去を容易にする泡削除システム１６５´を選択的に有することができる。単に一例として、泡削除システム１６５´は、製造タンク１００´又はその支持システム１３０´を振動させる既知の型式の超音波変換器（例えば、圧電変換器）を備えることができる。製造タンク１００´又は支持システム１３０´内の振動は、リザーバ１２０´内の未圧密化材料１２６に伝達され、その内部の全ての泡が、これらの泡が付着した構造体から遊離して、面１２８まで浮上し、この面１２８にて、負圧を使用する等によって泡を押し出しすなわち除去することができる。
【００４９】
次に、図４を参照すると、製造タンク１００´´の別の一例としての実施の形態が図示されている。製造タンク１００´´は、その基部におけるリザーバ１２０´´と、リザーバ１２０´´の上方に配置され且つ、リザーバ１２０´´と連続的なチャンバ１１０´´とを有している。更に、製造タンク１００´´のチャンバ１１０´´は、材料の回収領域１７０´´と、材料の回収領域１７０´´の上方に配置された清浄化領域１８０´´とを有している。
【００５０】
図示するように、リザーバ１２０´´は、未圧密化材料１２６と、ステレオリソグラフィック法が開始されたならば、圧密化材料１２６´（図１４）とを含む、実質的に一定の容積１２４の材料を保持する形態とすることができる。従って、リザーバ１２０´´は、図３、図３Ｃ及び図３Ｄに関して上述したもののような、面の水準制御要素１５０´を有することができる。
【００５１】
製造タンク１００´´の支持システム１３０´は、リザーバ１２０´内で且つ選択的に、チャンバ１１０´´内で複数の別個の正確な高さ位置に位置決め可能である支持要素１３２´´を有している。支持要素１３２´´の動きは位置決め要素１４０´´によって行われる。一方、位置決め要素１４０´´は、位置決め要素１４０´´が動いて支持要素１３２´´をリザーバ１２０´´又はチャンバ１１０´´内の所望の高さ位置に位置決めし得るように作動させることのできる作動要素１４６´´と関係付けられている。更に、位置決め要素１４０´´は、支持要素１３２´´、従って、その任意の製造基板５０をチャンバ１１０´´外に上昇させて、基板の取り扱いシステム６００（図１及び図２）による製造基板５０の取り扱いを容易にすることができる。作動要素１４６´´は、コントローラ７００が作動要素１４６´´の作動を指令するような仕方にてコントローラ７００又は処理要素１０５´と連通したものとすることができる。
【００５２】
更に、作動要素１４６´´は、その軸線Ａの周りで且つ、支持要素１３２´´が配置される平面Ｐ内で支持要素１３２´´を回転させるような形態とすることができる。これと代替的に、製造タンク１００´´は、作動要素１４６´´から独立し且つ、支持要素１３２´´を回転させる形態とされた回転要素１４８´´を有するようにしてもよい。かかる回転は、コントローラ７００又は処理要素１０５´からの信号又は伝搬波の形態による命令の下、行うことができる。一例として且つ、非限定的に、スクリューを動かし、次に、スクリューが１つ以上の特定の位置（例えば、材料の回収領域１７０´´又は清浄化領域１８０´´）に達したとき、スクリューを実質的に一定の位置に保つように改変されたステッパモータ又はスクリュー駆動モータを作動要素１４６´´又は回転要素１４８´´の何れかとして使用することができる。
【００５３】
支持要素１３２´´がチャンバ１１０´´の材料の回収領域１７０´´又は清浄化領域１８０´´内に動いたとき、作動要素１４６´´又は回転要素１４８´´は、支持要素１３２´´が次のようにするのに十分な速度、すなわち、遠心力によって余剰な未圧密化材料１２６及び（又は）水のような清浄化剤１２７、未圧密化材料１２６に対する溶剤、洗剤、その組み合わせ等をこれにより担持された製造基板５０から除去しつつ、支持要素１３２´´が配置される平面と同一の平面内に実質的に止まるようにするのに十分な速度に加速し且つ、回転するようにすることができる。
【００５４】
材料の回収領域１７０´´及び清浄化領域１８０´´には、各々、リザーバ１２０´´の内側境界又は壁１１４´´の周縁の周りを実質的に伸びる受け部１７２´´、１８２´´をそれぞれ設けることができる。受け部１７２´´、１８２´´の各々は、その回収領域１７０´´及び清浄化領域１８０´´内にそれぞれ配置されたときに支持要素１３２´´が配置される位置とほぼ同一の高さ位置にてリザーバ１２０´´内に配置されている。従って、余剰な未圧密化材料１２６及び（又は）清浄化剤１２７が旋回することにより、支持要素１３２´´より担持された各製造基板５０から除去されるとき、受け部１７２´´、１８２´´は、除去された余剰な未圧密化材料１２６又は清浄化剤１２７の実質的に全てを受け取る。
【００５５】
製造タンク１００´´の支持要素１３２´´は、比較的高速度にて回転し又は旋回する形態とされているから、支持要素１３２´´は、かかる回転又は旋回する間、１つ以上の製造基板５０を保持する形態とすることができる。図４Ａ及び図４Ｂには、特に、支持要素１３２´´が速い回転速度にて旋回するように加速されたとき、製造基板５０をその上の所要位置に固着するため支持要素１３２´´上にて使用できる保持システム１９０の一例が図示されている。
【００５６】
図示した保持システム１９０は、その内部にて製造基板５０を実質的に側方向に保持することのできる受け部１９２を形成する盛上がった周縁１９１を有している。このように、支持要素１３２´´が回転し又は旋回したとき、盛上がった周縁１９１は、支持要素１３２´´により担持された製造基板５０が支持要素から側方向に放り出されるのを防止する。製造基板５０が受け部１９２内で適正に位置決めされ且つ、向き決めされることを保証する１つ以上の整合造作構造体１９３を盛上がった周縁１９１の内側境界により形成することもできる。更に、保持システム１９０は、受け部１９２内に配置された製造基板５０の外周縁５５の一部分にアクセスするための１つ以上のアクセス要素１９４を有し、これにより、受け部１９２からの製造基板５０の除去及びその内部への別の製造基板５０の配置を容易にすることができる。
【００５７】
選択的に、盛上がった周縁１９１は、ステレオリソグラフィック法で製造された物品（図示せず）が上面５６から突き出す最大の距離を備える距離だけ製造基板５０の上面５６の上方に突き出すようにしてもよい。製造基板５０の上面５６上に導入される未圧密化材料１２６は、盛上がった周縁１９１により側方向に保持することができる。盛上がった周縁１９１の狭小部分内の未圧密化材料１２６の最上層２２´の上面２２Ｕ´は、メニスカスブレード（その後縁にメニスカスを有する）又はエアナイフのような平坦化要素１９５を横断方向に平行移動させ、未圧密化材料１２６及び（又は）平滑な上面２２Ｕ´を除去することにより、平坦化することができる。盛上がった周縁１９１の最上面は、平坦化要素１９５が未圧密化材料１２６を亙って平行移動可能な高さ位置を画成する。
【００５８】
盛上がった周縁１９１は、支持要素１３２´´の支持面１３４´´の一体部分とし、保持システム１９０の大部分は、支持面１３４´´に形成される。これと代替的に、保持システム１９０は、支持要素１３２´´の製造とは別個に形成し且つ、その支持面１３４´´に固着してもよい。単に一例としてのみ、ステレオリソグラフィ装置１０を使用する等によって、支持面１３４´´上にて保持システム１９０を製造するため、ステレオリソグラフィック法を採用することができる。
【００５９】
更に、保持システム１９０は、その上方に配置された製造基板５０の少なくとも周縁の下方となるように支持面１３４´´上に位置決めすることのできる封止要素１９８を有することができる。単に一例としてのみ、封止要素１９８は、製造基板５０の外周縁５５及び外周縁５５に隣接して配置された製造基板５０の底面５１の領域に対し封止する形態とされた、多少平坦なリングを備えることができる。かかる封止要素１９８は、未圧密化材料１２６が製造基板５０の底面５１及び支持要素１３２´´の支持面１３４´´に接触するのを阻止することができる。封止要素１９８を製造することのできる一例としての材料は、非限定的に、シリコーン、ポリウレタン、エチレン塩化ビニル（ＥＶＡ）等のような、可圧縮性の弾性材料を含む。
【００６０】
また、製造基板５０を支持面１３４´´に対する所要位置に固着するため、保持システム１９０は、圧力源１９７（例えば、真空又は空気圧縮機）と連通するような形態とされた、１つ以上の圧力ポート１９６を有することができる。支持要素１３２´´は、回転可能な形態とされているため、圧力ポート１９６の各々には、圧力源１９７が連通していないとき、圧力ポート１９６を封止する弁１９９を設けることができる。勿論、かかる弁１９９は、支持要素１３２´´が製造タンク１００´内におけるように回転しないとき、不要である。負圧が１つ以上の圧力ポート１９６を通して製造基板５０の底面５１に加えられるため、その負圧は、製造基板５０を封止要素１９８に対し引き付け、底面５１を封止要素１９８に対し封止する。上述したように、製造基板５０を支持面１３４´´上に固着し且つ、多分、製造基板５０に対するクッションを提供することに加えて、封止要素１９８は、未圧密化材料が底面５１及び支持面１３４´´に接触するのを阻止することができる。圧力源１９７の作用、及び必要であるならば、圧力源と圧力ポート１９６との連通は、コントローラ７００、処理要素１０５´又は保持システム１９０に専用とされる別の処理要素の制御下におかれるようにすることができる。
【００６１】
図４Ｃ及び図４Ｄには、製造タンク１００´´の支持要素１３２´´と共に使用可能な保持システム１９０´の１つの変形例が図示されている。保持システム１９０´は、１つ以上の噴出要素１９６´を有している。噴出要素１９６´は、製造基板５０を受け部１９２から除去し且つ、その底面５１の少なくとも一部分に加えられる、製造基板５０の下方における負圧の存在に起因してシールを破断させるためにも有用である。噴出要素１９６´の作用は、該噴出要素と連通するコントローラ７００を介して制御することができる。単に一例としてのみ、噴出要素１９６´の各々は、機械式ピストンを備えることができ、該ピストンは、作動要素１９７´（例えば、空気圧、液圧又は機械的な作動要素）によって支持面１３４´´内に引き込ませ、製造基板５０の配置を容易にし、また、該ピストンは、作動要素によって上昇させ、支持面１３４´´から突き出し且つ、製造基板５０を凹所１９２から突き出し且つ製造基板５０を上昇させて、基板の取り扱いシステム６００によるその把持を容易にすることができる。この例において、コントローラ７００、処理要素１０５´又は別の処理要素と連通し且つ、コントローラ７００、処理要素１０５´又はその他の処理要素からの命令信号、又は搬送波に従って作用するのは作動要素１９７´である。
【００６２】
これと代替的に、図４Ａ及び図４Ｂを再度参照すると、噴出要素１９６´の各々は、上記に説明したように、１つ以上の圧力源１９７と連通する圧力ポート１９６を備えることができる。圧力ポート１９６を通じて製造基板５０の底面５１に負の空気圧力を加えて製造基板を支持面１３４´´に対し固着することができる。これと逆に、ポート１９６を通じて底面５１に正の空気圧力を加えて製造基板５０を支持面１３４´´から突き出すことができる。図示するように、圧力源１９７の各々は、コントローラ７００、処理要素１０５´又は既知の手段により圧力源１９７の作用を指令する別の処理要素（図４）と連通することができる。また、正の空気圧力を製造基板５０の底面５１に加えるため噴出要素１９６´を使用することは、存在するならば、底面５１と支持要素１３２´´の封止要素１９８のような造作構造体との間のシールを破断するために使用することもできる。
【００６３】
選択的に、圧力ポート１９６は、正圧力が加えられるとき、底面５１の下方に循環する空気流を発生させ、ベルヌーイの法則に従ってその上を浮動するような仕方にて製造基板５０が支持面１３４´´から持ち上げられるように圧力ポート１９６の形態を設定し且つ圧力源１９７の出力を調節することができる。このため、かかる噴出要素１９６´は、ステレオリソグラフィ装置１０、１０´の基板の取り扱いシステム６００（図１及び図２）により製造基板５０を把持し易くし且つ、全ての未圧密化材料１２６を支持面１３４´´から除去するために使用可能である。
【００６４】
本発明によるステレオリソグラフィック装置１０、１０´の製造タンク１００、１００´、１００´´内にて使用可能な支持システム１３０´´´の別の実施の形態が図４Ｅ及び図４Ｆに図示されている。支持システム１３０´´´は、支持要素１３２´´´と、製造基板５０の外周縁５５の少なくとも一部分を取り巻き、製造基板を支持要素１３２´´´に固着する係止リング１９１´´´とを有している。係止リング１９１´´´は、その内部にて製造基板５０が側方向に保持される受け部１９２´´´を形成する。しかし、製造基板５０の上面５６は、実質的に露出されたままである。
【００６５】
係止リング１９１´´´は、製造基板５０の上面５６と接触するような形態とされた側方向内方に伸びる上側張出し部１９３´´´を有している。係止リング１９１´´´はまた、支持面１３４´´´と張出し部１９３´´´との間に一定の距離を画成し、該距離は、その間に配置すべき製造基板５０の厚さと等しくなくてよく、１つ以上のスペーサ１９４´´´を支持面１３４´´上にて製造し（例えば、ステレオリソグラフィ法により）又は配置し、支持システム１３０´´´をより薄い製造基板５０を受け入れ得るように注文製造することができる。スペーサ１９４´´はまた、製造基板５０の底面５１が支持要素１３２´´´の支持面１３４´´´に接着するのを阻止するためにも有用である。ステレオリソグラフィ法により製造された支持要素１３２´´を含む、この型式の支持要素１３２´´´は再使用可能である。
【００６６】
張出し部１９３´´´の厚さは、ステレオリソグラフィ法により製造された物品（図示せず）が製造基板５０の上面５６から突き出す最大の距離を規定することができる。張出し部１９３´´´の厚さは、伸長リング２０２´´´をその上に配置し又は形成する（例えば、ステレオリソグラフィ法により）ことにより増大させることができる。製造基板５０の上面５６に導入される未圧密化材料１２６は、張出し部１９３´´により側方向に保持することができる。単に一例としてのみ、未圧密化材料１２６は、支持システム１３０´´を未圧密化材料１２６の容積１２４の面１２８（図４）の下方にて下降させて、未圧密化材料１２６がその内部で流れるのを許容し、次に、支持システム１３０´´を上昇させ、張出し部１９３´´´の上縁部又は伸長リング２０２´´´が面１２８と実質的に面一となるようにすることによって、未圧密化材料１２６を張出し部１９３´´及び任意の伸長リング２０２´´の封込め部分内に導入することができる。
【００６７】
張出し部１９３´´´及びその任意の伸長リング２０２´´´の封込め部分内の未圧密化材料１２６の最上層２２´の上面２２Ｕ´は、メニスカスブレード又はエアナイフのような平坦化要素１９５を横断するように平行移動させることにより（図４Ｂ）、平坦化することができる。張出し部１９３´´´又はその伸長リング２０２´´´の最上面は、平坦化要素１９５を未圧密化材料１２６を亙って平行移動させることのできる高さ位置を規定する。
【００６８】
選択可能であるが、図４を再度参照すると、製造タンク１００´´は、図３に関して説明したような泡削除システム１６５´を有することもできる。これと代替的に、比較的小さい容積（例えば、単一の半導体基板５２のみを保持するのに十分な容積）を有するチャンバ１１０のようなステレオリソグラフィック製造タンク１００は、そのチャンバ内に負圧又は真空を形成する泡削除システムを有するものとすることができる。かかる泡削除システムは、例えば、ステレオリソグラフィック装置１０（図１）のチャンバ１１０を実質的に封止する１つ以上の封止要素と、その内部に負圧を発生させ易くするため少なくともチャンバ１１０と連通する負圧源とを有することができる。
【００６９】
次に、図５を参照すると、本発明によるステレオリソグラフィック装置１０、１０´（図１及び図２）内で使用可能な製造タンク１００´´´の更に別の実施の形態が図示されている。製造タンク１００´´´は、リザーバ１２０´´を除いて図４に関して説明した製造タンク１００´´´の実施の形態と同一の要素の実質的に全てを有する。リザーバ１２０´´のような一体的なリザーバに代えて、製造タンク１００´´´は、外部リザーバ１５９´´´から吸引された未圧密化材料１２６を製造基板５０に施すディスペンサ１２０´´´を有している。単に一例としてのみ、ディスペンサ１２０´´´は、既知の型式の層状流れディスペンサ又は噴霧ノズルを備えることができる。層状流れディスペンサは、現在、材料ディスペンサ１２０´´´として使用するために好ましく、それは、層状流れの結果、未圧密化材料１２６が製造基板５０に噴霧されたならば、存在するであろう未圧密化材料１２６内の気泡の存在が少なくなり、このため、かかる気泡を除去することが不要となるからである。更に、層状流れディスペンサにて分与したとき、未圧密化材料１２６は、突出する全ての構造体（例えば、半導体デバイス５４から突出するはんだボールのような）を覆わずに製造基板５０の上面５６に施すことができ、これにより、その後に、圧密化した材料又は未圧密化材料１２６をかかる構造体から除去することを不要にする。ディスペンサ１２０´´´は、所定の量又は計測量の未圧密化材料１２６を製造基板５０に施し、その上に単一の層２２又は多数の層２２ａ、２２ｂ等の未圧密化材料１２６を形成することができ、これら未圧密化材料は、順序に分与され又は多分、順序に圧密化されよう。
【００７０】
勿論、ディスペンサ１２０´´´の作用は、製造タンク１００´´´と関係付けられたコントローラ７００又は処理要素１０５´´´（例えば、小さい論理回路のプロセッサのグループ）により制御することができる。
【００７１】
材料圧密化システム
本発明によるステレオリソグラフィック装置１０（図１及び図２）にて使用できる材料圧密化システム２００の色々な一例としての実施の形態が図６及び図７に図示されている。
【００７２】
図１及び図６を参照すると、本発明の教示内容を具体化するステレオリソグラフィック装置１０は、レーザビーム２２０´のような圧密化エネルギの収束したビームを製造タンク１００のチャンバ１１０内に導き且つ、チャンバ１１０に対し露出される未圧密化材１２６の容積１２４の面１２８における選んだ位置に導く形態とされた材料圧密化システム２００´を有することができる。
【００７３】
レーザビーム２２０´が圧密化エネルギとして採用されるとき、材料圧密化システム２００´は、レーザビーム２２０´を発生させる既知の型式のレーザ２１０´を有している。単に一例としてのみ、レーザ２１０´は、電磁放射線の紫外線（ＵＶ）波長範囲の光を発生させる形態とされた源２１１´を有することができる。レーザ２１０´は、また、源２１１´により放出されたレーザビーム２２０´を所望の解像度に収束させる１つ以上のレンズ２１６を有することもできる。源２１１´から放出されたレーザビーム２２０´の経路を制御し、従って、レーザビーム２２０´を動かし得るような仕方にて既知の型式のスキャンコントローラ（例えば、検流計）のような位置制御要素２１２´をレーザ２１０´の源２１１´と関係付けることができる。位置制御要素２１２´の作用、従って、レーザビーム２２０´の動きは、ＣＡＤプログラム及び製造すべき物品に対する付随的なＣＡＤファイルに従って、レーザ２１０´に専用とされるコントローラ７００又は処理要素２０５´（例えば、プロセッサ又は小さい論理回路グループ）によって制御することができる。
【００７４】
動かすべきレーザビーム２２０´の解像度は、レーザビーム２２０´の経路を可能な限り一定に（この場合、垂直に）維持することにより、実質的に保つことが可能であることは周知である。このことは、そのレーザビーム２２０´の経路長さを増す（例えば、約３．５６８ｍ（１２フィート）にする）ことにより行うことができる。しかし、本発明の教示内容を具体化するステレオリソグラフィック装置１０（図１）にとって、レーザビーム２２０´によって選択的に圧密化すべき未圧密化材料１２６の容積１２４の面１２８から十分な距離に配置された源２１１´を有するレーザ２１０´を備えることは実際的でない。従って、レーザ２１０´は、適宜なミラー２１４´又は一連のミラー２１４´を有することもでき、その結果、レーザ２１０´に対して非直線状の経路となり、一定の大きさの利用可能な空間内にてレーザビーム２２０´に対する所望の経路長さを提供する。図示するように、ミラー２１４´の面積は、レーザビーム２２０´を位置制御要素２１２´により導くことができ、従ってレーサビーム２２０´を可能な各方向から面１２８の相応する位置まで反射させることのできる可能な角度の円錐体の全体を実質的に覆うのに十分に大きくすることができる。
【００７５】
選択的に、又は位置制御要素２１２´を使用することの代替例として、アクチュエータ２１５´（例えば、モータ）による等によって、１つ以上のミラー２１４´の位置及び（又は）向きを動かすことができる。アクチュエータ２１５´の作用、従って、該アクチュエータを関係付けられたミラー２１４´の動きは、コントローラ７００によって制御することが可能である。
【００７６】
未圧密化材料を圧密化する（硬化させる）ため未圧密化材料１２６の面１２８に衝突するレーザビーム２２０´の「スポット」２２２´の寸法は、約０．０２５４ｍｍ（０．００１インチ）から約０．２０３ｍｍ（０．００８インチ）程度とすることができる。現在、レーザビーム２２０´が面を横断して（すなわち、Ｘ−Ｙ平面内で）動くとき、レーザビーム２２０´の解像度は、面１２８における所定の中心点Ｃから少なくとも１２．７ｍｍ（０．５インチ）×６．３５ｍｍ（０．２５インチ）の場に亙って±０．００７６２ｍｍ（０．０００３インチ）であり、これにより、少なくとも２５．４ｍｍ（１．０インチ）×１２．７ｍｍ（０．５インチ）の面積に亙って高い解像度スキャンを提供するようにすることが好ましい。勿論、「露出場」と称される、レーザビーム２２０´によりスキャンすべき面１２８の全体に亙って実質的にこの高解像度を有するようにすることが望ましい。
【００７７】
図７には、電磁放射線（例えば、光又は光ビーム）の形態により非収束のすなわちブランケット圧密化エネルギ２２０´´を製造タンク１００のチャンバ１１０内に、及びチャンバ１１０に対し露出すべき未圧密化材料１２６の容積１２４の面１２８に導き得る形態とされた材料圧密化システム２００´´の別の一例としての実施の形態が図示されている。
【００７８】
圧密化エネルギ２２０´´の源２１０´´は、圧密化エネルギ２２０´´がチャンバ１１０内に導入されるとき、一定の位置に止まったままであり、又は、源２１０´´は、その作動システム２１７´´による等によって動かすことができる。単に一例としてのみ、かかる作動システム２１７´´は、機械圧密化システム２００´´の作用を制御するコントローラ７００又は処理要素２０５´´（例えば、プロセッサ又は小さい論理回路グループ）によって伝送された信号又は伝搬波の命令の下、作動し、従って、源２１０´´を動かすことのできる既知の型式のＸ−Ｙプロッタを備えることができる。源２１０´の作用は、コントローラ又は処理要素２０５´´の制御に基づくものとすることができる。
【００７９】
勿論、未圧密化材料１２６が源２１０´´からの圧密化エネルギ２２０´´によって非選択的に圧密化されるとき、その時点にて機械視認システム３００（図１及び図２）は採用されない。
【００８０】
機械視認システム
図１を再度参照すると、材料１２６を選択的に圧密化する材料圧密化システム２００（例えば、図６に示した材料圧密化システム２００´）を採用する本発明によるステレオリソグラフィック装置１０は、また、機械視認システム３００を有することもできる。機械視認システム３００の視野は、機械視認システム３００と共に使用すべき材料圧密化システム２００により採用されるレーザビーム２２０´（図６）又はその他の圧密化エネルギ２２０の露出場と実質的に同一程度に広いことが現在、好ましい。
【００８１】
本発明の教示内容に従って使用可能である異なる型式の機械視認システム３００の例は、図８及び図９に図示されている。
図８において、機械視認システム３００´のスキャン型実施の形態、すなわち該視認システムが使用される製造タンク１００（図１及び図２）のチャンバ１１０に対して動くような形態とされたものが図示されている。機械視認システム３００´は、スキャン要素３１２´により製造基板５０上を運び且つ動かすことのできるカメラ３１０´を有している。スキャン要素３１２´は、カメラ３１０´を未圧密化材料１２６（図１）の容積１２４の面１２８（図１）に近接して（例えば、数インチ）配置し、カメラ３１０´が面１２８付近に配置された製造基板５０上の極小の造作構造体（例えば、接着パッド、ヒューズ、又は半導体デバイスのその他の回路要素）を視認することを可能にする。製造基板５０を視認したとき、カメラ３１０´は、かかる造作構造体の正確な位置（例えば、約±０．１ミル以内（すなわち、０．００２５４ｍｍ（０．０００１インチ））の精度）に関する情報を機械視認システム３００´のコンピュータ３２０´に伝達する。
【００８２】
カメラ３１０´は、多数の販売業者から販売されているＣＣＤカメラ又はＣＭＯＳカメラのような多数の市販のカメラの任意のものを備えることができる。勿論、カメラ３１０´の像解像度は、カメラ３１０´が製造基板５０の所望の造作構造体を視認することを可能にし、従って、コンピュータ３２０´がかかる造作構造体の位置を正確に決定することを可能にするのに十分、高くなければならない。カメラ３１０´が視認する造作構造体に対する１つ以上の基準点を提供するため、カメラ３１０´は、また、機械視認システム３００´が使用される製造タンク１００（図１）のチャンバ１１０（図１）内に１つ以上の基準マーク１１２を「視る」こともできる。
【００８３】
カメラ３１０´により出力された信号又は搬送波に適応し又はこれらを変換させるのに必要な適宜な電子構成要素を、コンピュータ３２０´内に取り付けられたボード３２２´内に内蔵させることができる。かかる電子構成要素は、１つ以上のプロセッサ３２４´、別の小さい論理回路のグループ又はカメラ３１０´と共に専用的に使用されるその他の処理又は制御要素とを有することができる。プロセッサ３２４´、論理回路の別の小さいグループ、又はカメラ３１０´と共に専用的に使用されるその他の制御要素を有することのできる少なくとも１つの処理要素３２４´は、当該技術分野にて既知であるようにプログラム化されて、カメラ３１０´が「視た」像を表現する信号を処理し且つ、かかる信号に応答する。
【００８４】
かかる装置の商業的販売業者から販売されている自己充足型機械視認システムは、機械視認システム３００´として採用可能である。かかる機械視認システム及びその色々な造作構造体の例は、非限定的に、米国特許第４，５２６，６４６号、米国特許第４，５４３，６５９号、米国特許第４，７３６，４３７号、米国特許第４，８９９，９２１号、米国特許第５，０５９，５５９号、米国特許第５，１１３，５６５号、米国特許第５，１４５，０９９号、米国特許第５，２３８，１７４号、米国特許第５，４６３，２２７号、米国特許第５，２８８，６９８号、米国特許第５，４７１，３１０号、米国特許第５，５０６，６８４号、米国特許第５，５１６，０２３号、米国特許第５，５１６，０２６号、米国特許第５，６４４，２４５号に記載されている。上記に掲げた特許の各々の開示内容は、その全体を参考として引用し本明細書に含めてある。かかるシステムは、例えば、マサチューセッツ州、ナティックのコグネッスクコーポレーション（Ｃｏｇｎｅｘ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から販売されている。一例として且つ本発明の範囲を限定するものではなくて、コグネックスＢＧＡ検査パッケージ（Ｃｏｇｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）（登録商標名）の装置は、本発明の教示内容を具体化するステレオリソグラフィック装置１０（図１）にて使用し得るようにすることができるが、ＭＶＳ−８０００（登録商標名）商品群及びチェックポイント（Ｃｈｅｃｋｐｏｉｎｔ）（登録商標名）製品群（これらの製品は、コグネックスパットマックス（Ｃｏｇｎｅｘ  ＰａｔＭａｘ）（登録商標名）ソフトウェアと組み合わせて採用される）は、本発明にて使用するのに特に適していると現在、考えられている。
【００８５】
コンピュータ３２０´による応答は、図６に示した選択的な材料圧密化システム２００´のような、材料圧密化システム２００（図１及び図２）の作用に関する命令の形態とすることができる。これらの命令は、信号又は搬送波として具体化することができる。単に一例としてのみ、かかる応答的命令は、ステレオリソグラフィック装置１０、１０´（それぞれ図１及び図２）のコントローラ７００に伝達するか又は機械視認システム３００´が使用される材料圧密化システム２００（図１及び図２）（例えば、図６に示した材料圧密化システム２００´）と関係付けられたプロセッサ又はプロセッサグループのような処理要素２０５´（図６）に直接伝達することができる。一方、コントローラ７００又は制御要素２０５´は、その所望の位置にて正確に製造基板５０の上で１つ以上の物品をステレオリソグラフィック製造を行い得るような仕方にて材料圧密化システム２００´が作用するようにすることができる。
【００８６】
カメラ３１０´が面１２８（図１）に近接しているから、カメラ３１０´の視野は比較的狭い。カメラ３１０´が視認カメラ３１０´の視野により「覆われる」又は該視野内に配置されたものよりも大きい面１２８の面積を視認することを可能にするため、既知の型式のスキャン要素３１２´は、カメラ３１０´を面１２８の面積の少なくとも一部を横断させ得るような形態とされている。スキャンシステム３１２´は、面１２８に向けて導かれる任意の選択的な圧密化エネルギの経路外にカメラ３１０´を動かすのにも有用である。単に一例としてのみ、スキャン要素３１２´は、既知の型式のＸ−Ｙプロッタ又はスキャナを備えることができる。全体として、Ｘ−Ｙプロッタ又はスキャナは、互いに交差するｘ軸要素３１３´と、ｙ軸要素３１５´とを有している。図示するように、カメラ３１０´は、ｘ軸要素３１３´及びｙ軸要素３１５´の双方によって担持され、従って、ｘ軸要素３１３´及びｙ軸要素３１５´が互いに交差する位置付近に配置されている。
【００８７】
ｘ軸要素３１３´及びｙ軸要素３１５´の双方は、製造基板５０の上方で複数の位置に対し動き、従ってカメラ３１０´をかかる複数の位置に配置し得る形態とされている。ｘ軸要素３１３´の動きは、作用可能に結合されたアクチュエータ３１４´（例えば、ｘ軸要素３１３´を軌道に沿って動かす歯車又はホイールのようなステッパモータ及び作動システム）により行われ、アクチュエータ３１４´は、ｘ軸要素３１３´をｙ軸に沿って側方向に（すなわち、その長さに対して垂直に）動かすような形態とされている。ｙ軸要素３１５´がそのアクチュエータ３１６´に作用可能に結合されており、該アクチュエータ２１６´は、ｙ軸要素３１５´をｘ軸線に沿って側方向に動かすような形態とされている。アクチュエータ３１４´、３１６´は、そのそれぞれのｘ軸要素３１３´及びｙ軸要素３１５´を実質的に直線状に又は増分的な仕方にて動かすような形態とすることができる。アクチュエータ３１４´、３１６´の動きは、コンピュータ３２０´のような処理要素により又は、スキャン要素３１２´の作用に対し専用的とされ且つ、面１２８（図１）に対するカメラ３１０´の特定の位置に関する情報をコンピュータ３２０´に提供し得るような仕方にてコンピュータ３２０´と連通することのできるプロセッサ又は小さい論理回路のグループのような、スキャン型コントローラ３２６´により制御することができる。
【００８８】
図９には、面１２８に対し一定の位置に取り付けられ又はその他の方法にて固着されるカメラ３１０´´を有し、また、該カメラ３１０´´を機械視認システム３００´´が使用される製造タンク１００（図１及び図２）のチャンバ１１０に対し固定の位置に維持することのできる機械視認システム３００´´の１つの実施の形態が図示されている。単に一例としてのみ、カメラ３１０´´は、材料圧密化システム２００´（図６）のミラー２１４´に近接する位置に配置するか又は製造基板５０をその内部に配置することのできる面積を覆う実質的に妨害されない視野をカメラ３１０´´に提供するその他の位置に配置することができる。
【００８９】
図８に関して説明したカメラ３１０´´と同様に、カメラ３１０´´は、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ、又はその他の任意の適宜な型式のカメラを備えることができる。しかし、カメラ３１０´´は、該カメラで視認すべき製造基板５０から更に離れた位置に配置されるから、カメラ３１０´´は、カメラ３１０´よりも効果的により大きい視野を有することができる。勿論、所望の水準の解像度を提供し得るように、適宜な光及び（又は）デジタル拡大技術をカメラ３１０´´と関係付けることができる。更に、カメラ３１０´´は局所的に静止させることができるが、回転アクチュエータを有する適宜なジンバル構造体を採用して、実際の回転動作を殆ど伴わずに、カメラ３１０´´を露出場内の特定の位置に方向決めすることができる。このように、カメラ３１０´´は、広い視認なわち「肉眼による」視認のために及び極小造作構造体を視認し且つ検査するための双方に使用することができる。
【００９０】
機械視認システム３００´´はスキャン要素を欠くが、その残りの造作構造体は、図８に関して説明した機械視認システム３００´の相応する造作構造体と同一であり且つ、同一又は同様の仕方にて作用するようにすることができる。
【００９１】
清浄化構成要素
本発明の教示内容を具体化する、図１に示したステレオリソグラフィック装置１０と共に使用することのできる清浄化構成要素４００の一例としての実施の形態が図４、図１０及び図１１に図示されている。
【００９２】
図４に示した清浄化構成要素４００´の実施の形態は、図４に示したものと同様の形態とされた製造タンク１００´´と共に使用し得るような形態とされている。清浄化要素４００´は、余剰な未圧密化材料１２６を製造基板５０から除去する形態とされた第一の材料除去構成要素４１０´と、１つ以上の清浄化剤１２７（例えば、水、溶剤、洗剤等）を製造基板５０の露出した面に導入し得る形態とされた施工器４２０´と、清浄化剤１２７及び全ての残留する未圧密化材料１２６を製造基板５０から除去する二次的材料除去構成要素４３０´とを有することができる。
【００９３】
清浄化構成要素４００´の第一の材料除去構成要素４１０´は、製造タンク１００´´の支持システム１３０´´と、チャンバ１１０´´の材料回収領域１７０´´と、製造タンク１００´´の受け部１７２´´とを備えている。支持システム１３０´´、特に、その作動要素１４６´´又は回転要素１４８´´は、該システムにより担持された製造基板５０の回転を比較的高速度（例えば、約５０から約６，０００ｒｐｍ）に加速する形態とされており、その加速は、その上の全ての未圧密化材料１２６がその内部に製造基板５０が配置される平面と実質的に同一の平面内で遠心力により受け部１７２´´内に付勢され且つ、リザーバ１２０´´内に落下するのを阻止する仕方で行われるようにする。
【００９４】
選択的に、保護カバー１７５は、支持要素１３２´´の下方で且つ、未圧密化材料１２６の容積１２４の面１２８の上方に配置することができる。勿論、保護カバー１７５は、位置決め要素１４０´´との接触を回避し得るような仕方にて適正な位置に配置する形態とされている。従って、保護カバー１７５は、２つ以上の部分１７５ａ、１７５ｂを有することができ、該部分の１つ以上は、所要位置に動かされたとき、位置決め要素１４０´´を受け入れ得るような形態とされている。保護カバー１７５の部分１７５ａ、１７５ｂの各々は、例えば、図示するように、ヒンジ止めの仕方（すなわち、ヒンジ１７７の周りにて）所要位置に動かすことができ、又は、部分１７５ａ、１７５ｂの各々を所要位置に水平方向に摺動させることにより動かすことができる。保護カバー１７５を所要位置に動かすため、保護カバーは、アクチュエータ１７６（例えば、モータ）に作用可能に結合することができる。アクチュエータ１７６の作用、従って、保護カバー１７５の動きは、コントローラ７００により、又は清浄化構成要素４００´に対し専用的に使用されるプロセッサ又はより小さい論理回路のグループのような処理要素１７８によって指令することができる。
【００９５】
回転又は旋回させることにより、製造基板５０から除去された余剰な未圧密化材料１２６を受け部１７２´´内に付勢する１つの代替例として、未圧密化材料１２６は、リザーバ１２０´´内に落下させ、該リザーバにより直接、捕集されるようにしてもよい。
【００９６】
余剰な未圧密化材料１２６が製造基板５０から実質的に除去されたならば、位置決め要素１４０´´を動かして、支持要素１３２´´を材料回収領域１７０´´から清浄化領域１８０´´まで上昇させる。
【００９７】
単に一例としてのみ、施工器４２０´は、清浄化剤１２７（例えば、水、未圧密化材料１２６に対する溶剤、洗剤等）の供給源４２２´と流れ連通した噴霧ヘッド部４２１´を形成する、不動又は可動の高圧噴霧ノズル又はノズル群を備えることができる。施工器４２０´は、１つ以上の清浄化剤１２７を製造タンク１００´´のチャンバ１１０´´内に且つ、製造基板５０の露出面に向け得るように向き決めされるような形態とされており、該製造基板５０は、支持システム１３０´´により担持され且つ、チャンバ１１０´´の清浄化領域１８０´´内に配置されている。
【００９８】
施工器４２０´は、製造タンク１００´´に対し固定の位置に配置するか又は、ロボット式アームのような可動の要素４２４´により担持することができ、該ロボット式アームは、図４に図示するように、施工器４２０´を製造基板５０に向けて向き決めし得るように施工器を位置決めする形態とされている。
【００９９】
コントローラ７００又は、コントローラ７００と連通する１つ以上の専用の処理要素４２６´（例えば、プロセッサ又は小さい論理回路のグループ等）は、施工器４２０´及びその関係した可動の要素４２４´（存在するならば）と連通することができる。従って、非限定的に、噴霧ヘッド部４２１´を向き決めすること、及び清浄化剤１２７を製造基板５０の面に施すことを含む、施工器４２０´の作用は、コントローラ７００又は専用の処理要素４２６´の何れからの指令の下に行うことができる。
【０１００】
第一の材料除去構成要素４１０´と同様に、清浄化構成要素４００´の第二の材料除去構成要素４３０´は、製造タンク１００´´の支持システム１３０´´を有している。更に、第二の材料除去構成要素４３０´は、清浄化領域１８０´´と、チャンバ１１０´´のその受け部１８２とを有している。支持システム１３０´´、特に、その作動要素１４６´´又は回転要素１４８´´は、該支持システムによって担持された製造基板５０の回転を十分な高速度（例えば、約５０から約６，０００ｒｐｍ）まで加速し、その上の全ての清浄化剤１２７又は未圧密化材料１２６がその内部に製造基板５０が配置される平面と実質的に同一の平面に沿って受け部１７２´´内に付勢され且つ、リザーバ１２０´´内に落下するのが阻止されるような形態とされている。
【０１０１】
選択的に、図１１に関して図示し且つ説明したような、いわゆる「エアナイフ」を使用することにより供給できる正の空気圧力は、清浄化過程の後、製造基板５０の各々に配置し、該製造基板から全ての残留清浄化剤１２７を乾燥させるようにしてもよい。
【０１０２】
清浄化構成要素４００´の１つの変形例は、製造タンク１００´´の一部を備えないが、清浄化剤１２７と共に製造基板５０から除去される余剰な未圧密化材料１２６によってリザーバ１２０´´内の未圧密化材料１２６が汚染される可能性を完全に回避し得るように、製造タンクから分離されている。
【０１０３】
次に、図１０を参照すると、清浄化構成要素４００´´の別の一例としての実施の形態が図示されている。清浄化構成要素４００´´は、材料除去構成要素４１０´´と、洗浄要素４２０´´と、支持要素４３０´´とを有しており、材料除去構成要素４１０´´及び洗浄要素４２０´´がその所期の作業を果たす間、１つ以上の製造基板５０が該支持要素上に支持される。
【０１０４】
製造タンク１００´´の外部に配置された材料除去構成要素４１０´´は、１つ以上の除去ヘッド部４１２´´を備えることができ、負圧（例えば、真空）又は正圧（例えば、約３０ｐｓｉ（これは、典型的に、ステレオリソグラフィック装置１０、１０´´のオペレータの皮膚を傷付けるのに十分な大きくない）或いはより高圧を該除去ヘッド部を通じて使用し、且つ、英国、ミドルセックスのセコマック（Ｓｅｃｏｍａｋ）リミテッドが製造するような、いわゆる「エアナイフ」によって、製造基板５０から未圧密化材料１２６の接着力を上廻り、従って、未圧密化材料１２６を製造基板５０から除去するのに十分な速度にて供給することができる圧力）を製造基板５０に付与することができる。除去ヘッド部４１２´´の各々は、ロボット式アームのような位置決め要素４１４´´によって支持することができる。位置決め要素４１４´´は、除去ヘッド部４１２´´を製造基板５０の１つ以上の面に十分に近接する位置に配置し、除去ヘッド部４１２´´により製造基板５０に加えられた負圧（例えば、真空）又は正圧が、それぞれ、製造基板５０における全ての余剰な未圧密化材料１２６を除去ヘッド部４１２´´内に吸引し、又は、全ての余剰な未圧密化材料１２６を製造基板５０から吹き飛ばすことができる。これと代替的に、製造基板５０を１つ以上の除去ヘッド部４１２´´に近接して動かし得るように支持要素４３０´´を搬送してもよい。製造基板５０を傾動させ又は反転させるといったような、大量除去過程と組み合わせて材料除去構成要素４１０´´を使用し、未圧密化材料１２６が製造基板から流れるのを許容することができる。
【０１０５】
製造基板５０を洗浄要素４２０´´に近接させ又は洗浄要素４２０´を製造基板５０に近接させたとき、支持要素４３０´´は、製造基板５０に固着されたままである。図示するように、洗浄要素４２０´´は、１つ以上の噴霧ヘッド部４２１´´を有することができ、該１つ以上の噴霧ヘッド部４２１´´は、清浄化剤１２７の供給源４２２´´と連通し且つ、清浄化剤１２７を製造基板５０に導くように向き決めすることができる。
【０１０６】
余剰な未圧密化材料１２６を製造基板５０又は異なる除去ヘッド部４１２´´から除去するために使用した少なくとも１つの除去ヘッド部４１２´´を有することのできる１つ以上の除去ヘッド部４１２´´によって、製造基板５０上に残る全ての清浄化剤１２７を製造基板から除去することができる。
【０１０７】
本発明に従ってステレオリソグラフィ装置１０、１０´（それぞれ図１及び図２）内にて使用することのできる清浄化構成要素４００´´´の別の実施の形態が図１１に図示されている。清浄化構成要素４００´´´は、１つ以上の清浄化剤１２７にて少なくとも部分的に充填され且つ、図示したウェハボード４５０´´´等によって１つ以上の製造基板５０をその内部に導入することのできるタンク４４０´´´を有している。更に、清浄化構成要素４００´´´は、残留する未圧密化材料を製造基板５０から除去することを容易にする攪拌システム４６０´´´を有することができる。単に一例としてのみ、攪拌システム４６０´´´は、ウェハボート４５０´´´がその上に担持される支持体４５２´´´を反復的に上下に動かす垂直方向攪拌システムを有することができる。
【０１０８】
別の代替例として、モンタナ州、カリスペルのセミツール（Ｓｅｍｉｔｏｏｌ）から販売されているもののような、回転洗浄システム（図示せず）を使用して全ての残留する未圧密化材料を１つ以上の製造基板から除去することができる。
【０１０９】
材料回収システム
図４及び図１０を再度、参照すると、図１に示した材料回収システム５００の一例としての実施の形態が図示されている。
【０１１０】
図４に図示するように、材料回収システム５００は、受け部１７２´´により収集された余剰な未圧密化材料１２６を除去し得るように清浄化構成要素４００´の受け部１７２´´´と連通する第一の端部５１２を有する収集導管５１０を有している。図１０に示した清浄化構成要素４００´´の実施の形態と共に使用されるとき、収集導管５１０の第一の端部５１２は、負圧ヘッド部のような材料除去構成要素４１０´´と連通し、材料除去構成要素４１０´´内に吸引された余剰な未圧密化材料１２６を収集することができる。
【０１１１】
収集導管５１０の他端である第二の端部５１４は、図示するようにリザーバ１２０´、１２０´´の何れかと連通するか又は該他端と連通した外部リザーバ１５８´（図３Ｃ）と連通している。従って、収集導管５１０を通じて未圧密化材料１２６を、リザーバ１２０´、１２０´´又は１５８´に戻すことができる。
【０１１２】
選んだ寸法よりも大きい微粒子汚染物質を捕集しつつ、未圧密化材料１２６が貫通して通るのを許容する形態とされた１つ以上のフィルタ５３０を、収集導管５１０の長さに沿って又はその一端５１２、５１４に配置することもできる。
【０１１３】
１つ以上のポンプ５２０（例えば、蠕動ポンプ）は、収集導管５１０と連通することができ、該ポンプの各々は、該導管に正圧又は負圧の何れかを加えて、未圧密化材料１２６を貫通して搬送し且つ、未圧密化材料１２６を導管５１０を通じてリザーバ１２０´、１２０´´、１５８´に戻すことを容易にする。
【０１１４】
プログラム化された材料圧密化装置の較正
図１、図２及び図６を再度、参照し且つ、図１２を参照すると、機械視認システム３００（例えば、図８に示したもののような、可動型機械視認システム３００´又は図９に示したもののような静止型機械視認システム３００´´）を使用して、ステレオリソグラフィック装置１０、１０´、より特定的には、その材料圧密化システム２００（例えば、図６に示した選択的材料圧密化システム２００´）を較正することができる。レーザビーム２２０´のような選択的な圧密化エネルギが未圧密化材料１２６の容積１２４の面１２８に衝突する位置（Ｘ−Ｙ）の較正、機械視認システム３００の倍率及び所望の寸法の構造体を製造するために選択的な圧密化エネルギを必要なように動かすことの較正、選択的な圧密化エネルギが面１２８に衝突する位置の格子の「直角度」の較正を含む、各種型式の較正を行うことができる。
【０１１５】
選択的な圧密化エネルギが面１２８に衝突するときの位置は、単に一例としてのみ、その各々を本明細書にて面１２８における「基準画素」７５０と称する１つ以上の較正位置にて未圧密化材料１２６を選択的に圧密化することにより、較正することができる。次に、基準画素７５０の各々を機械視認システム３００によって「視認して」、コンピュータ３２０´（図８）又はコントローラ７００（図１）の何れかのメモリに保存することのできる基準格子（図示せず）に対して該画素を位置決めすることができる。次に、基準画素７５０の各々が実際に現れる位置を、基準画素７５０に対して予想される位置７５０´と比較する。次に、材料圧密化システム２００、基準格子、又はその双方の組み合わせ体は、当該技術にて既知であるように調節し、予想される位置７５０´と基準画素７５０の実際の位置との間の全ての差を補正することができる。
【０１１６】
図８に示したもののような、可動の機械視認システム３００´がチャンバ１１０内に配置され又はチャンバ１１０に対し露出される物品を視認するときの倍率は、カメラ３１０´を一定の距離だけ動かし且つ、カメラ３１０´が動くとき、「視認される」基準画素７５０の数（例えば、カメラ３１０´により感知されるコントラストの変化）を決定することにより、決定することができる。例えば、カメラ３１０´が１０ミル（すなわち、０．２５４ｍｍ（０．０１０インチ））の直線距離だけ動き、２０画素幅（例えば、各々が互いに１画素幅だけ隔てて配置された１０画素）が検出されるならば（例えば、１９回のコントラストの変化すなわち転移として）カメラ３１０´は、２０対１の画素対１ミルの比に等しい値によって視認した像を拡大する。次に、この過程を少なくとも１回、反復してカメラ３１０´により測定された倍率を点検することができる。画素対ミルの比を知ることは、レーザビーム２２０´（図６）を動かす位置制御要素２１２´の制御作用等によって（例えば、検流計を動かすステッパモータを博動させる等により）選択的な圧密化エネルギの動きを制御するのに有用である。
【０１１７】
勿論、図９に示した機械視認システム３００´´の固定のカメラ３１０´´がチャンバ１１０内に配置され又はチャンバ１１０に対して露出される物品を視認するときの倍率を決定するために、較正すべき装置の型式に特に合った形態とされた既知の型式の較正板（図示せず）を使用することができる。「主標準」とも称される較正板は、既知の寸法及び位置の造作構造体を有している。これらの既知の寸法は、当該技術にて既知であるように、カメラ３１０´´により視認した像と比較し、これらの造作構造体の像をカメラ３１０´´にて拡大又は縮小する程度を決定することができる。
【０１１８】
選択的な圧密化エネルギが材料圧密化システム２００´の露出場を亙って面１２８に衝突するときの直線性は、レーザビーム２２０´のような選択的な圧密化エネルギが面１２８に衝突する実際の位置（図１３）、特に、矩形の露出場の隅部及び縁部（図１３）を決定することにより、決定し且つ、較正することができる。次に、選択的な圧密化エネルギが直線状の経路にて面１２８に衝突するならば、選択的な圧密化エネルギが面１２８に衝突する実際の位置７６０を、予測される位置７６０´（図１３）と比較することができる。この比較に応答して、選択的な圧密化エネルギが面１２８に衝突するときの経路の直線性及び選択的な圧密化エネルギが面１２８、特に、露出場の隅部及び縁部に衝突するときの精度を向上させ得るような仕方にて選択的な圧密化エネルギの動きを調節し又は較正することができる。レーザビーム２２０´の例において、その動きの調節は、１対の検流計のような位置制御要素２１２´（図６）が動く様子を調節することにより、行うことができる。
【０１１９】
図１３を参照すると、かかる直線性の較正は、その４つの隅部１１６及び２つの隅部１１６の中間にある、その縁部１１８に沿ったような、チャンバ１１０内の選んだ位置にフォトトランジスタ、ＣＣＤアレイ、又はＣＭＯＳアレイのような、感光性要素７７０を位置決めすることにより行うことができる。これと代替的に、ステレオリソグラフィック製造を行う間に面１２８（図６）を維持すべきものと実質的に同一の高さ位置にてチャンバ１１０内に既知の型式の感光性板（図示せず）（例えば、大型のフォトトランジスタ、ＣＣＤアレイ、又はＣＭＯＳアレイ）を配置してもよい。別の代替例として、材料圧密化システム２００´（図６）を使用することにより、基準画素７５０を形成し且つ、機械視認システム３００、３００´、３００´´（図１、図２、図８及び図９）によって視認するようにしてもよい。
【０１２０】
プログラム化された材料圧密化装置の使用
図１及び図２並びに図１４を再度参照して、本発明の教示内容を具体化するステレオリソグラフィック装置１０、１０´のような、プログラム化された材料圧密化装置を使用する場合の一例について説明する。
【０１２１】
１つ以上の物品２０をステレオリソグラフィック法により製造するためには、コントローラ７００と関係付けられたメモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））内にある３−Ｄ  ＣＡＤシミュレーション又はモデルを備える、．ｓｔｌファイルからの相応するデータをコントローラ７００によって処理する。製造すべき１つ以上の物品を数学的に表現するデータは、３つの副集合体に分割し、その副集合体の各々が物品２０の層２２又は「スライス」を表すようにすることができる。データの分割は、３−Ｄ  ＣＡＤモデルを少なくとも１つの層２２、物品２０を表す単一の層又はかかる層２２の「積重ね体」に区分化することで行うことができる。スライスの各々は、約０．００２５４ｍｍ（０．０００１インチ）から約０．４５７ｍｍ（０．０１８０インチ）の厚さとすることができる。より薄いスライスは、製造すべき１つ又は複数の物品の微細な垂直表面造作構造体を一層良く再現することを可能にすることでより高解像度を向上させる。
【０１２２】
物品２０の第一の層２２ａを製造し始める前に、装置１０、１０´に対する作動パラメータを設定し、圧密化エネルギを使用して未圧密化材料１２６を少なくとも部分的に圧密化するならば、その選択的な圧密化エネルギ（例えば、図６に示したレーザビーム２２０´）の寸法（円であるならば、直径）を調節することができる。
【０１２３】
更に、コントローラ７００は、レーザビーム２２０´に対する適宜な焦点距離に未圧密化材料１２６の容積１２４を維持すべく、その容積の面１２８の高さ位置すなわち水準を当該技術分野にて既知の手段により、自動的に点検し且つ、必要であれば、調節することができる。その内容の全体を参考として引用し本明細書に含めた、米国特許第５，１７４，９３１号には、適宜な水準制御システムの一例が開示されている。これと代替的に、レーザビーム２２０´を面１２８の適宜な位置に反射するミラー２１４´（図６）の高さを、面１２８の検出された高さ位置に応答して調節し、レーザビーム２２０´の焦点が面１２８に正確に配置されるようにしてもよいが、この方策はより複雑である。
【０１２４】
次に、１つ以上の製造基板５０（例えば、半導体基板５２）がその上に担持される支持システム１３０、１３０´、１３０´´、１３０´´´を、形成すべき物品２０の１つの層２２又はスライスの厚さに等しい深さにて、リザーバ１２０、１２０´、１２０´´内で未圧密化材料１２６内に没入させて、製造基板５０上にて未圧密化材料１２６の層２２´を形成することができる。その後、面１２８の高さ位置を、未圧密化材料１２６と圧密化材料１２６´との間の全ての差に対応し得るように必要なように、再調節することができる。これと代替的に、未圧密化材料１２６の層２２´を製造基板５０の露出した上面５６に堆積させてもよい。
【０１２５】
次に、機械視認システム３００、３００´、３００´´（それぞれ図１、図２、図８及び図９）を使用して、製造基板５０を視認し且つ、その上に物品２０を製造すべきその位置の各々を識別することができる。
【０１２６】
次に、レーザ２１０´（図６）を作動させ、レーザビーム２２０´が未圧密化材料１２６の容積１２４の面１２８をスキャンし、該材料を少なくとも部分的に圧密化し（例えば、少なくとも半固相に重合化し）、これにより物品２０の層２２の境界を画成し且つ、その固体部分を充填する。次に、支持システム１３０、１３０´、１３０´´をその上に製造すべき物品２０の次の層２２の所望の厚さに実質的に等しい距離だけ下降させて製造基板５０を下降させ、物品２０の各々が完成される迄、選択的な圧密化過程を層毎に必要な回数だけ反復する。勿論、物品２０を形成するのに要する層２２の数は、物品２０の高さ及びその層２２の各々に対する所望の厚さに依存する。ステレオリソグラフィック法により製造された物品２０の異なる層２２は、異なる厚さを有することができる。
【０１２７】
所望であるならば、例えば、図４Ｂに関して説明したような、平坦化要素１９５を使用することにより、未圧密化材料１２６の最上層２２Ｕ´を平坦化することができる。未圧密化材料１２６の１つ以上の層２２´が没入によってその上方に形成されるのではなくて、製造基板５０の上に配分されるとき、平坦化要素１９５は、特に有用である。
【０１２８】
図１４及び図７を続けて参照すると、層２２´の未圧密化材料１２６は、レーザ２１０´（図示せず）から放出されたレーザビーム２２０´に対して層２２´を露出させることにより、選択的でなく圧密化することができる。
【０１２９】
上記の説明は多数の特定値を含むが、これらは本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではなく、単に現在の好ましい実施の形態の幾つかの例を示すものに過ぎないと解釈されるべきである。同様に、本発明の精神又は範囲から逸脱しない本発明のその他の実施の形態も案出可能である。更に、本発明の異なる実施の形態の特徴を組み合わせて採用することができる。このため、本発明の範囲は、上記の説明ではなくて、特許請求の範囲及びその法的な等価物によって判断され且つ、限定されるものである。特許請求の範囲の意味及び範囲に属する、本明細書に開示された本発明に対する全ての追加、削除及び変更は、本発明に包含されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明に従って半導体ディバイス又は関係した構成要素上にて造作構造体を製造するステレオリソグラフィック装置の色々な可能な要素であって、製造タンクと、材料圧密化システムと、機械視認システムと、清浄化構成要素と、材料の回収システムとを含む上記要素の概略図である。
【図２】複数の製造タンクが単一の材料圧密化システム及び（又は）単一の機械視認システムを共用することのできる、一例としてのステレオリソグラフィック装置の概略図である。
【図３】本発明のステレオリソグラフィック装置と共に使用することができ、互いに連続的なキャビティ及びリザーバを含む、製造タンクの一例としての実施の形態の概略図である。３Ａは、支持要素が実質的に平坦な支持面を有する、図３の製造タンクの一例としての支持要素の図である。３Ｂは、支持要素がその支持表面に形成された凹所を有する、図３に示した製造タンクの別の一例としての支持要素の図である。３Ｃは、容積制御要素が未圧密化材料を製造タンクのリザーバに加え及び（又は）未圧密化材料を製造タンクのリザーバから除去する形態とされた、図３に示した製造タンクの一例としての容積制御要素の図である。３Ｄは、容積制御要素が製造タンクのリザーバ内に配置された未圧密化材料を排除し得る形態とされた、図３の製造タンクの別の一例としての容積制御要素を示す図である。３Ｅは、容積制御要素及び表面水準制御要素の別の変形例を含む、ステレオリソグラフィック製造タンクの概略図である。
【図４】回転可能な支持要素を有する製造タンクであって、図１及び図２に示すような、本発明によるステレオリソグラフィック装置内で使用することができ、また、清浄化構成要素と、材料の回収システムとを備える、上記製造タンクの別の実施の形態を示す概略図である。４Ａは、図４の製造タンクの支持システムと共に使用される保持システムの一例の頂面図である。４Ｂは、図４Ａの線４Ｂ−４Ｂに沿った断面図である。４Ｃは、図４の製造タンクの支持システムと共に使用される保持システムの別の例を示す頂面図である。４Ｄは、図４Ｃの線４Ｄ−４Ｄに沿った断面図である。４Ｅは、本発明による半導体製造装置の製造タンク内で使用することのできる支持システムの別の実施の形態を示す断面図である。４Ｆは、図４Ｅに図示した支持システムの頂面図である。
【図５】本発明の教示内容を具体化する製造タンクの更に別の一例としての実施の形態を示す概略図である。
【図６】製造基板上に配置された未圧密化材料を選択的に圧密化し得るように圧密化エネルギを収束させ得る形態とされた、本発明による材料圧密化システムの一例としての実施の形態を示す概略図である。
【図７】製造基板上に配置された未圧密化材料を全体的に圧密化し得る形態とされた、材料圧密化システムの別の一例としての実施の形態を示す概略図である。
【図８】機械視認システムがステレオリソグラフィック装置により圧密化すべき未圧密化材料の表面に対して動く形態とされた、本発明によるステレオリソグラフィック装置の製造タンクと共に使用することのできる機械視認システムの一例としての実施の形態を示す概略図である。
【図９】機械視認システムが使用されるステレオリソグラフィック装置により圧密化すべき未圧密化材料の表面に対し固定の位置に止まり得る形態とされた、機械視認システムの別の一例としての実施の形態を示す概略図である。
【図１０】清浄化構成要素の別の実施の形態及び材料の回収システムの一例としての実施の形態を示す概略図である。
【図１１】本発明によるステレオリソグラフィック装置の一部として使用することのできる清浄化構成要素の更に別の実施の形態を示す概略図である。
【図１２】本発明のステレオリソグラフィック装置の機械視認システムにより未圧密化材料の層が選択的に圧密化される位置を較正することができる方法を示す概略図である。
【図１３】直線性の較正を行うことのできる一例としての方法を示す、製造タンクの頂面図である。
【図１４】本発明の教示内容に従ってステレオリソグラフィ法により製造される製造基板及び物品の断面図である。
【図１】
2006506249.tif 000003
【図２】
2006506249.tif 000004
【図３】
2006506249.tif 000005
2006506249.tif 000006
【図４】
2006506249.tif 000007
2006506249.tif 000008
【図５】
2006506249.tif 000009
【図６】
2006506249.tif 000010
【図７】
2006506249.tif 000011
【図８】
2006506249.tif 000012
【図９】
2006506249.tif 000013
【図１０】
2006506249.tif 000014
【図１１】
2006506249.tif 000015
【図１２】
2006506249.tif 000016
【図１３】
2006506249.tif 000017
2006506249.tif 000018
【図１４】
2006506249.tif 000019
【国際調査報告】
2006506249.tif 000020
2006506249.tif 000021
2006506249.tif 000022
2006506249.tif 000023