用于在柔性基板上制造微型结构的系统和方法与流程

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用于在柔性基板上制造微型结构的系统和方法与制造工艺

本发明大体涉及微型结构的制造并且更具体地,涉及在柔性基板上的微型结构的制造。



背景技术:

技术结构的微型化在包括但不限于电子、生物技术和电光学的广泛领域中呈不断增长的趋势。在本领域中,当用于制造以微米(10-6米)测量的结构时,微型化的技术结构的制造通常被称为微米制造,并且当用于制造以纳米(10-9米)或更小单位测量的结构时,微型化的技术结构的制造通常被称为纳米制造。如能够理解,已经发现所得的微型化结构的尺寸通常由与用于构造此类结构的具体制造工艺相关联的约束条件限制。

诸如集成电路的微型电气装置的制造大部分通常使用其中图案化层连续以叠置关系形成到共同基板上的多步骤的光刻工艺实现。具体地,作为所述制造工艺的部分,均匀的光阻层通常沉积到平坦化基板的顶表面上。此后,每个微型化的图案被转移到光阻层,例如通过曝露到通过图案化的掩模(即光刻法)或通过直接机械变形(即压印光刻)引导的光。

在光刻法中,光学曝露区域反应,并且然后通过在溶池中冲洗而产生光刻胶。当利用正性光刻胶时,反应区域变得可溶解并且被冲走。当利用负性光刻胶时,未曝露区域被冲走。有效地,通过上述曝露和形成工艺产生正性或负性模板,所述模板留在基板的表面上。在随后的步骤中,全部以通过光刻胶模板的图案化方式,处理整个表面,例如通过蚀刻所述表面,反应所述表面(例如,通过掺杂形成半导体),蒸发所述表面或者沉积到所述表面上。在期望的图案在基板上形成后,然后移除任何剩余的光刻胶。以这种方式,多个微型结构能够有效地构造到共同基板上。

半导体晶片(例如,硅晶片)大部分通常用作所述基板,其中微型电气装置使用如上所述类型的制造技术构造。如能够理解,半导体晶片在本质上是相对刚性和稳定的,并且因此用作在其上执行装置制造工艺的各种步骤的合适构造。

然而,在本领域,在薄的柔性基板上制造微型结构已经变得越来越期望。较薄的更柔性基板的使用引入半导体晶片的若干显著优点,包括但不限于,装置尺寸比例(例如,在厚度方面)显著减小、基于装置的柔性构造的潜在应用范围扩展以及通过并入所述基板作为连续网状物或辊的部分的制造能力增强。

虽然为了上述理由是可取的,但是在其上制造微型结构的薄的柔性基板的使用引入若干显著制造挑战。具体地,已经发现,诸如环境条件等某些外部因素能够大大地影响基板的几何形态。例如,由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)构造的柔性基板(i)具有比硅大约30倍的热膨胀系数,(ii)具有约为硅刚度的50分之一的刚度,并且(iii)曝露于水分时可能经历大到0.5%的体积变化,然而在类似条件下,硅不会经历体积变化。

因此,响应于对热、水分或张力的直接曝露,薄的柔性基板易于在一个或更多个维度上伸展、收缩、歪斜或以其他方式变形。基板的结构形式的这些类型的变化的产生能够影响通过其每个图案形成的精度水平,所述产生大部分由于基板在整个各种制造阶段正确对准中的问题导致。在制造工艺中引入这种精度的缺少继而能够显著地损害所得产品的质量,尤其是当其涉及纳米级特征和设计的制造时。

用于在微型结构中确定性地生成非常精确的特征的低成本、已知的解决方案是通过本领域已知的工艺制造结构,如嵌段共聚物(BCP)自组装。BCP自组装允许通过根据在平滑的或凸状表面上的分子量和应力偏差将分子链接在一起(例如,通过施加涂层,随后在热或其他锕系元素能量下蒸发或形成),在微米至纳米特征尺寸的各种形状中制造柔性结构。前述工艺由此允许所述结构以自相容但不连接到任何宏观特征(即未布线到外部世界)的方式经历自组装。然而,它们可以相对于它们在其上形成或生长的凸状表面对准和取向。

虽然在本领域中已知,使用嵌段共聚物自组装的微型结构的制造通常要求用于物理地将所述结构连接至较大确定性电路以便允许在其间传输动力和/或通信信号的装置。由于此连接要求,整个制造工艺被视为非常复杂且可能表现为无用的微制造,除非实现一些装置布线自组装部件并将其对准宏观世界。



技术实现要素:

本发明的一个目的是提供一种用于在柔性基板上制造微型结构的新的且改进的系统和方法。

本发明的另一目的是提供一种用于用高精度水平在柔性基板上制造微型结构的系统和方法。

本发明的又一目的是提供一种如上所述的允许制造微米级或纳米级的微型结构的系统和方法。

本发明的另一目的是提供一种如上所述的检测并补偿由诸如环境条件等外部因素引起的基板的几何形态的变化的系统和方法。

本发明的另一目的是提供一种如上所述的具有有限数量的部件、廉价实施且易于使用的系统。

因此,作为本发明的一个特征,提供一种用于制造微型结构的系统,所述系统包括(a)在其上制造微型结构的柔性基板,所述柔性基板包括顶表面、底表面和基准点,所述基准点具有位于与顶表面不同的平面中的参考表面,和(b)用于用光源照射柔性基板以干涉测量地检测与基准点相关的信息的光学装置,所述光源具有第一波长和第一波幅。

根据下列描述,各种其他特征和优点将是明显的。在本描述中,对形成说明书的部分的附图进行参考,并且在附图中,通过示例方式示出实践本发明的各种实施例。所述实施例将被充分详细地描述,以使得本领域的那些技术人员能够实践本发明,并且应当理解,可以利用其它实施例并且可以做出结构变化,而不脱离本发明的范围。因此下列具体实施方式不应认为具有限制意义,并且本发明的范围由随附权利要求最好地限定。

附图说明

在附图中,其中相似的附图标记表示相似部件:

图1是用于在柔性基板上制造微型结构的一种系统的前视图,所述系统根据本发明的启示构造;

图2是图1中所示的柔性基板的样品段的放大分段剖视图;

图3是在理想条件下干涉测量观看时的图1中所示的柔性基板的样品节段的顶视图;

图4是其中光学装置的选定组件以节段示出的图1中所示的光学装置的其中一个的放大透视图,光学装置经示出与如由滚柱输送的网状物相关,网状物的后表面经示出由平面构件支撑;

图5是图1中所示的基板的样品节段的简化顶平面图,基板经示出提供基准点的布置;

图6是图5中所示的基板的样品节段的简化顶平面图,基板经示出在高于利用张力校正总的几何变化的网状物调整元件的位置中,所述网状物调整元件以虚线形式示出;以及

图7是图5中所示的基板的样品节段的简化顶平面图,所述基板经示出在高于利用热校正总的几何变化的网状物调整元件的位置中,所述网状物调整元件以虚线形式示出。

具体实施方式

用于制造微型结构的系统11

现在参照图1,示出用于在柔性基板上制造微型结构的系统的第一实施例,所述系统根据本发明的启示构造并且通常由附图标记11识别。如将在下面进一步详细解释的,系统11经具体设计以检测并补偿由诸如环境条件等外部因素引起的柔性基板的几何形态的变化,从而确保柔性基板在整个制造工艺的各种阶段正确对准。

系统11包括由滚柱15-1至15-3连续输送至一系列处理站17-1至17-6的连续基板或网状物13。站17一起负责,尤其是,以产生期望的微型结构的此类方式在基板13上图案化材料层。

如本文定义的,微型结构表示通过依赖于尤其是压印、光学掩模和/或图像投射的一序列图案化步骤在基板上制造的有限尺寸(例如,微米级、纳米级或更小)的任何装置或特征。例如,微型结构包括但不限于诸如晶体管或微处理器等半导体器件的集成电路。

如将在下面进一步解释,处理站17-1至17-4中的每一个提供有光学装置19,所述光学装置19能够不仅将具体图案的光引导到基板13上(即作为光刻图案化步骤的部分),而且检测基板13上提供的一个或更多个基准点(即固定的比较基础或标记)。通过在制造路径的各种阶段检测基板13上的基准点,能够确保在一系列处理站17中基板13的正确对准,从而允许非常精确的小尺寸结构的制造,这是本发明的一个主要目的。

最显著地,由每个光学装置19通过基准点的检测接收的信息能够用于识别由诸如热、水分等外部因素引起的基板13的较大几何变化(例如,失真或非均匀缩放)。为了补偿基板13的几何变化的存在,网状物调整元件21优选地沿制造路径设置,以选择性地处理基板13,以此类方式,消除所述变化(即将基板13恢复至其原始几何结构),如将在下面进一步解释。以此方式,系统11经充分设计不仅相对于每个处理站17调整基板13的不期望的空间变化(即位置或取向变化),而且校正基板13本身由于暴露到某些外部因素引起的不期望的几何变化(即整体几何结构的变化)。因此,系统11经构造有效地补偿通过使用薄且在本质上柔性的基板13产生的共同对准挑战。

基板13的构造

基板13优选地构造为薄的柔性材料的连续网状物,如聚合物材料带状物。如上面所述,基板13的薄且柔性构造使制造工艺简单化并允许生产尺寸受限且可用于广泛潜在应用中的结构,这是高度可取的。

如图2中所见,基板13包括被一起形成以产生单个连续条板的基本层23和高度反射参考层25。如能够看到的,参考层25包括大致平的底表面27和大致平的顶表面29。作为本发明的一个特征,至少一个基准点31设置在参考层25中在整个制造工艺上用作可容易识别的固定参考或比较基础。

基准点31在本文表示为在横截面中通常是梯形的浮雕结构,其升高高于顶表面29一定高度,定义为高度H。如此形成的基准点31限定具有固定宽度W的曝露的大致平面参考表面33。

应当理解,可以使用已知的纳米印刷光刻技术在参考层25中形成基准点31。因此,每个基准点31的相对尺寸可以被构造为微米或甚至亚微米水平,从而限制其对基板13的整体封装的影响。

如能够看到的,基准点31的参考表面33位于与顶表面29不同的平面中。作为本发明的一个主要特征,参考层25的多平面构造将空间相位延迟引入照射在基板13上的光源LS。此相位延迟继而能够用于最大化表面29和表面33之间的光学对比度并由此使光刻型光学装置19能够有效用作网状物对准仪器。

具体地,照明到参考层25上的具有波长λ和波幅A的光源LS以取决于表面29和表面33之间的高度差的相位延迟从参考层25反射。因此,通过限定高度H为光源LS的波长四分之一(即λ/4),从表面33反射的光L′与从表面29反射的光L″的关系是相位相差180度(即相差λ/2或π),要求高度H减小1/2π,因为光必须从光学装置19行进到基板13继而回到光学装置19。

通过组合来自相同光源(即装置19)的反射的光L′和L″与未改变的参考光LR,能够使用相长干涉和相消干涉的原理最大化光L′和L″之间的对比度。换句话说,相长干涉将使得参考光LR将与其同相的任何反射光的波幅或亮度加倍。同时,相消干涉将使得参考光LR将与其相位相差180度的任何反射光的亮度抵消(即有效消除)。

因此,当干涉测量地(即通过光学装置19)观看时,能够检测到对准基准点31相对于顶部表面29具有最大光学对比度。因此,当相对于参考波形或光束LR观看时,当表面33呈现白色时基板背景(即表面29)呈现黑色,且反之亦然。附加地,通过利用具有至少与λ/2A一样大的宽度W的基准点31,光学装置19检测的白光的最大波幅或亮度考虑其物镜光学器件的分辨度是可能的。因此,应当理解所得网状物13的独特拓扑使光学装置19能够容易地识别基准点19并继而协助校正基板13的任何空间或几何变化,从而确保基板13在每个处理站17处正确对准。

应该注意,参考层25不必由高度反射材料构造(或施加反射涂层),以实现基准点31和顶表面或背景29之间的期望的干涉测量对比度。当然,应当理解,可以类似地使用不是高度反射的参考层25实现表面29和33之间的期望干涉测量对比度。在这种情况下,光源LS可以反射基本层23的顶表面23-1而不是参考层25。

为了在使用非反射参考层25时实现基准点31和顶表面29之间的相同水平的对比度,参考层25的折射率N需要并入基准点31的几何形态中。具体地,基准点31的高度H被计算为λ/(4*N)并且宽度W优选地被计算为至少λ/(2*NA),其中参考层25的折射率N优选落入1.3至2.0的范围内。此外,应当理解,光学装置19中的参考镜的反射率优选匹配参考层25的反射率,以确保与反射的光源具有最大相长干涉和相消干涉。

还应该注意,基准点31不需要升高高于顶表面29来实现最大光学对比度。相反,应当理解,当利用高度反射的参考层25时,基准点31可以凹陷低于顶表面29达λ/4的深度,以实现180度的类似相位变化。

在本发明中,基板13上的基准点31的具体数量、形状和布置可以经修改以适合于制造工艺的具体需要。现在参照图3,示出在理想条件下(例如,其中不存在倾斜)干涉测量地观看时的样本基板113的截面的顶视图。如能够看到的,基板113提供有多个基准点131,每个基准点131以实现最大对比度的高度升高高于背景表面,如上面详细描述的。

如能够看到的,示出各种不同配置的基准点131。例如,提供伸长的线性杆状基准点131-1,其沿基板113的一个侧边缘113-1优选地连续平行延伸。因此,基准点131-1可以用作引导标记,其能够用于确保网状物113沿连续线性轨迹行进。

一对十字型基准点131-2和一对平坦圆形或质心型基准点131-3附加地设置在基板113上。一对互补基准点(例如,基准点131-2、131-3)的使用允许横穿较大或全局比例或较小或局部比例的对准校正,其中基准点对中的一个与已知坐标比较以评估在X和Y方向上的不对准,并且所述基准点对中的另一个与第一基准点比较以评估偏转、俯仰和偏斜型不对准。

应该注意,质心型基准点131-3选于大多数基准点配置,因为质心型基准点131-3的360度对称本质使得此类基准点131-3对光学装置19的取向不敏感(更具体地,装置19中的摄像机的像素的取向),从而提供连续较高的分辨率定位数据。显著地,质心基准点131-3提供1/SQRT(N)子像素分辨率,其中N是圆周像素的总数目。通过比较,直线型基准点(例如,基准点131-1)将具有1像素的相对大的离散像素分辨率,因为将采取1全像素宽度的转化,直到另一像素的状态改变。然而,应该注意直线型基准点的像素分辨率可以简单地通过有意地将倾斜纳入光学装置19中得到改进,其中具有1/n的倾斜的线型基准点将引起每1/n转化的像素变化状态。

最后,条形码型基准点131-4设置在基板113上,其中每条(或在可替代方案中,连续条之间的空间)升高高于基板113的背景期望高度,以确保最大光学对比度(例如,针对全反射参考层,为λ/4)。如能够理解,以条形码形式的基准点131-4的设计允许独特的代码与基板113相关联,这继而能够用于识别尤其是,正在构造的微型结构或与视场相关的一些其他有用方面。

如将在下面进一步解释,大量的基准点131在基板113上的各种位置处的利用能够帮助识别由诸如热和水分等外部因素引起的全局或局部失真。还重要的是注意,基准点131能够由光学装置19检测,从而消除对分离的对准摄像机的需要,甚至如果基板113和每个光学装置19之间存在一定倾斜度(即如果照射路径未完美地垂直于基板113的表面)。

光学装置19的构造

如上所述,每个光学装置19优选地构造为下列的混合:(i)光刻仪器,其能够将具体图案的光引导至基板13上,和(ii)干涉仪,其光学地检测基板13上升高的基准点31或其他表面图案,以确保在整个制造工艺的适当网状物对准。通过将两个特征部并入单个仪器中,系统11所需的组件的总数量减小并且同时,在基板13上制造多层结构的速率和精度得到改进。因此,光学装置19的具体构造及其在系统11内的使用作为本发明的主要新颖特征。

现在参照图4,示出部分以节段表示的光学装置19的前透视图,光学装置19被示出与由一对滚柱15在标称张力下输送的网状物13相关,网状物13的后表面被示出由平面构件211支撑,所述平面构件211维持网状物13平坦并相对于装置19使其处于合适平面中。优选地,构件211由多孔性材料构造,或者提供有横向孔以允许输送下列项中的任一者(i)增压空气,以确保在网状物推进期间构件211和基板13的后表面之间的无摩擦接触,或者(ii)真空力,以保持基板13牢固地紧贴构件211,从而防止网状物移动(例如,在图案化步骤期间)。

光学装置19包括马达驱动的可移动安装板或台213,其上设置了用于供给光源(例如,白光)的照明装置或灯215、用于从光源产生测试光束和参考光束的干涉测量物镜217和用于在重新组合时检测测试光束和参考光束的成像装置或摄像机219,这继而能够用于产生表面图或以其他方式提取基板13的表面测量参数。以这种方式,灯215、物镜217和摄像机219一起用作干涉仪,所述干涉仪能够用于尤其是针对对准目的识别基准点19,如下面将进一步解释。

附加地,光学装置19包括空间光调制器(SLM)221,其能够用于空间调制灯215产生的光。以这种方式,调制器221能够相对于基准点19将具体图案的光投射或曝露到基板13上的光敏感层,作为光刻工艺的部分,如下面将进一步解释。

照明装置215优选地是能够提供照明能量的类型,所述照明能量能够用于干涉测量工艺和光刻工艺。适合于用作照明装置215的光源的示例包括但不限于汞球管、激光源或紫外线(UV)发光二极管(LED)(例如,型号CBT12-UV下的由朗明纳斯公司(Luminus Devices,Inc.)出售的类型)。

如能够看到,干涉测量物镜217包括集中由照明装置215(在由SLM 221限定的图案化区域中)产生的光源的聚光透镜223和分束器225,所述分束器225反射大部分集中的光源作为(i)在SLM限定区域内朝向测试表面(即基板13)投射的测试光束,和(ii)强度等于测试光束的参考光束,参考光束在光学路径内朝向部分反射的参考镜227投射。测试光束反射离开测试表面并在参考光束类似地反射离开参考镜228之后与参考光束重新组合。

重新组合的光束的一部分穿过分光器225并由管状透镜229收集以成像到摄像机219的平面像素阵列上。然后利用合适相位偏移软件使用像素化信息绘制并测量具有亚纳米垂直精度的表面。

如将在下面进一步解释,台213优选地经设计在多个方向上移动,以调整基板13和装置19之间的对准的总的严重误差。具体地,台213优选地能够在马达控制下移动(i)相对于基板13的前进路径呈横向关系、(ii)垂直于聚集方向以及(iii)在多个轴线中旋转,使得干涉纹不存在且图案化到基板13上的图像是均匀并清楚地焦点对准(即不失真或以其他方式焦点未对准)。

如上面简洁地描述,光学装置19包括空间光调制器221,其能够用于空间地调制灯215产生的光的强度。SLM 221能够经设计为(i)光透射或光反射的,且(ii)可控制或静止的(例如,以光掩模的形式)。优选地,SLM 221是可控种类(例如,空间光调制器的DISCOVERY线下,Texas仪器公司出售的SLM类型),以便允许(i)比调制器的视场更大的连续光图案的照射和(ii)无曝露的表面探测。因此,SLM 221可以用于照射视场的非常小的部分(即其中通常定位基准点19),从而阻止光曝露到基板13上的光刻胶层,直到完成正确对准。另外,可控SLM 221实现视场的小的子节段的表面映射(其与由于光学误差或基板13的下层拓扑造成的焦点未对准无关),以便产生均匀焦点对准的复合曝露。

用于在柔性基板上图案化的对准方法

系统11能够以下列方式用于将多个层图案化到柔性基板13上,其中图案化精度通过依赖于在基板13上的对准基准点31的对齐的新颖对准方法确保。具体地,参照图1,连续网状物基板13经示出由滚柱15-1至15-3推进到一系列处理站17-1至17-6。站17一起负责,尤其是,以此类方式使材料层图案化在基板13上,以便产生期望的微型结构。

如上所述,每个光学装置19经设计出于对准目的而干涉测量地检测基板13上的基准点31。因此,作为新颖制造工艺中的第一步骤,想到,滚柱15推进基板13到至少一个光学装置19以进行全局检查,以便检测由于外部因素(例如,张力、水分、热等)造成的基板13的整体几何结构的任何总的大尺寸的变化。一旦相对于光学装置19处于适当位置,基板13由滚柱15止动并以正常张力保持稳定,优选地向其施加真空(例如,通过平面支撑构件211),以确保基板13维持在固定的大致平面取向中。此后,与其对准的光学装置19能够用于全局扫描基板13并检测其整体几何结构的任何总的变化。

现在参照图5,示出包括在总的几何变化的检测中有用的全局基准点331的布置的基板313的样本节段的简化顶平面图。具体地,基板313提供有沿基板313的相对侧延伸的一对纵向侧构件基准点331-1和333-2、在基准点331-1和331-2之间横向延伸的多个十字形构件基准点331-3至331-10和纵向延伸跨越基准点331-6至331-10的大约中点的分割构件基准点331-11。

仅为了简便目的,每个基准点331在这里表示为杆状基准点(例如,在图4中示为基准点131-1的基准点)的形式。然而,应当理解每个基准点331不需要限于杆状配置,而是可以包括以相同大致对准布置的一个或更多个替代形状的基准点。例如,优选的是质心状基准点(例如,在图4示为基准点131-3的类型的基准点),其位于横切基准点331的接合处并且附加地位于每个杆状基准点331的中点处以检测任何网状物变窄。

基准点331一起限定或设计一系列较大曝露区域333-1至333-3和一系列较小曝露区域335-1至335-8。如能够理解,次全局基准点(未示出)可以放置在较小曝露区域335内,以提供良好瞄准的对准(即在基板313的一个具体较小区域335而不是较大节段内的对准)。

在本示例中,侧构件基准点331-1和331-2以非平行关系延伸(例如,由于由外部因素施加至基板313的非均匀横向应变)。如能够理解,基板313的这个总的失真能够显著地损害随后图案化步骤的精度。

因此,由光学装置19进行的基准点331的粗糙扫描将检测基板313上的不期望的几何应变。响应于此,用必要的软件编程的处理器(未示出)将引起网状物调整元件21以此类方式处理基板313,以消除所述变化(即将基板13恢复至其原始几何结构,其中基准点331-1和331-2基本平行地布置)。

例如,网状物调整元件21可以利用张力校正基板313中的总几何变化。现在参照图6,基板313经示出与利用张力校正总几何变化的网状物调整元件421相关。网状物调整元件421优选地安装在抛光的平滑支撑元件423上并且包括一对横向张力杆425-1和425-2、一系列纵向张力杆425-3至425-5和单个相对的张力杆425-6。张力杆425一起围绕一个大曝露区域333-1的周边布置对准,并且因此能够用于恢复那个具体区域333-1(即而不是基板313的整体)的期望几何结构。

网状物处理可以通过用横向张力杆425-1和425-2(例如,使用夹紧力和/或真空力)夹持基板313执行。然后张力杆425-1和425-2根据需要位移,以校正通过侧基准点331-1和331-2的观察检测的全局(即大尺寸的)纵向误差(即与纵向轴线相关的区域333-1内的变化)。

此后,张力杆425-3至425-6类似地用于检查区域333-1的横向几何形态,因为区域333-1的宽度(如通过十字形基准点331-3和331-4的检验确定)与Poisson的定量成比例地受影响。使用张力杆425-6作为基准杆,张力杆425-3中的一个或更多个可以选择性地应用基板313的局部化位移,以校正任何弯曲或其他类似变化。

作为另一示例,网状物调整元件21可以利用热校正基板313中的总几何变化,其通过张力的使用是优选的,因为有较小累积应变施加至基板313。现在参照图7,示出了与利用热校正总几何变化的网状物调整元件521相关的基板313。

如能够看到,网状物调整元件521类似于网状物调整元件421,因为网状物调整元件521包括一对横向张力杆525-1和525-2以及围绕一个大曝露区域333-1的三个侧面的周边布置的纵向张力杆525-3。网状物调整元件521不同于网状物调整元件421在于,网状物调整元件521包括在曝露区域333-1内布置为三个不同区域的三个相等尺寸的加热板527-1至527-3。在使用中,每个板527能够被设置在指定温度下,板527之间的温度变化引起曝露区域333-1内的基板313的尺寸相应地变化。因此,如果热由板527不均匀地施加,则基板313的一侧将扩展到比另一个更大的程度,从而在基板313中导致弯曲。将弯曲施加给基板313能够有意地用于校正失真以及沿对应弯曲轨迹引导基板313。

随着基板313中的总几何变化以上面阐述的方式校正,每个光学装置19然后经调整补偿倾斜条纹的存在。如能够理解,当由光学装置19提供的测试光束相对于基板313以非正交关系投射时,在平面表面中干涉测量地观看倾斜条纹。测试光束的此角度偏移或倾斜引起相长干涉和相消干涉,这继而导致亮条纹和暗条纹的交替图案的产生。

干涉图案的周期(即连续的相长干涉条纹或连续的相消干涉条纹之间的距离)能够由光学装置19测量并且其被用于计算倾角θ,因为干涉周期P=λ/2sinθ。因此,所计算的信息能够用于调整光学装置19(经由台213),以便移除倾斜的存在。随着光学装置19适当地相对于基板13取向,图案化的图像将由光学装置19以相对于基板13上的曝露光刻胶层以直角投射并且因此均匀地焦点对准,这是高度可取的。

在以上面阐述的方式调整每个光学装置19的倾角之后,光学装置19能够用于以下列方式在基板13上图案化光刻胶。首先,基板13上的全局基准点31由光学装置19定位并记录每个基准点31的X、Y和Z坐标。使用记录的每个基准点的坐标,能够根据需要计算并衡量每个光学装置19的坐标轴,以便适当地校准每个图案化仪器。在替代方案中,不是重新校准每个光学装置19的轴线的取向,应当理解,由光学装置19投射的期望图像可以失真以补偿相对于网状物13的任何不对准。

在完成每个光学装置19的总调整时,每个装置19的良好调整通过相对于一个或更多个基准点31投射测试图像(例如,点)实现。测试图像(相对于所指定的基准点31)在空间光调制器402上的位置与使用干涉测量法在基板13上测量的测试图像(相对于所述指定的基准点31)的位置相比较。记录测试图像的位置的任何偏移并将其用于根据其修改SLM 402上的图案。随着图案经调整补偿任何敏锐的对准不一致,能够执行基板13的光刻图案化。

应该注意,使用所投射的测试图像的光学装置19的敏锐调整开始要求Z轴线需要通过π/2或λ/4垂直地扫描,以便识别并记录最明亮的像素。要求最明亮的像素的记录是因为相消干涉将使图像的各部分清空。然而,通过以π偏移最明亮的像素,任何相消干涉将变成相长干涉并且相应地,将消除所述清空部分。明亮图像在网状物13上的实际位置应该随后与对应图像在SLM 402上的位置相比较,以计算严重偏移或重叠误差。装置19的光学柱应该相应地被转化且/或SLM像素偏移,直到实现最小误差。

参照图1,站17-1至17-4能够以上面详细阐述的方式使网状基板13光刻图案化。除了光刻图案化之外,系统11还能够刻印光刻图案,其中所有图案化的层通过基准点31的检测正确对准。

具体地,站17-5提供具有刻印光刻能力的系统11。具体地,站17-5包括压花辊601,其与压紧辊15-2配合以用限定的图案压印网状物13。使用由光学装置19收集的基准点信息,应变和/或热校正能够在由辊601压花之前应用于网状物13。

应该注意,与传统的刻印光刻系统的构造不同,网状物13部分地围绕夹紧辊15-2弯曲,但限于与压花辊601的接触处于线性区域。要求此构造,以便最小化在站17-5处施加到网状物13上的固位力,并且因此允许选择性的网状物几何结构校正,如上面详细阐述。

聚合物网状物13的传统浸湿和胶凝化在本构造中是不可能的,因为这个工艺引起网状物的粘合,这使随后的网状物校正非常困难或者甚至在所要求的分辨率下不可能。因此,为了浸湿压花辊601,可以使用喷绘机603或转印辊(未示出)将材料施加到辊601。用于施加材料至网状物13的另一策略是以仅稍微使网状物13上制造的特征部失真的速率缓慢地控制压花辊601,并且随后通过在正在压花的所述区域外部施加来自聚焦的光源605(例如,激光)的光固化此类失真。

在完成刻印光刻工艺之后,在站17-6处用泛光灯607泛光地固化网状物13。在泛光固化步骤之后,用于在柔性基板13上制造微型结构的工艺完成。

除了对准和图案化,位于后图案化站(例如,站17-4)的光学装置19可以附加地用作具有极度灵敏的纳米类垂直测量能力的检验装置。因此,使用z轴线在低强度照明下相位调制检验光束,装置19不仅能够用于测量网状物13上的某些特征部的高度(以确定并校正制造误差),而且检测灰尘或可能损害所制造的结构的合成的功能的其他污染物。

上面示出的实施例意在仅是示例性的,并且本领域的那些技术人员应该能够对其做出许多变化和修改而不背离本发明的精神。所有此类变化和修改在如随附权利要求中限定的本发明的范围内。

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