本發明大體涉及微型結構的制造并且更具體地,涉及在柔性基板上的微型結構的制造。
背景技術:
技術結構的微型化在包括但不限于電子、生物技術和電光學的廣泛領域中呈不斷增長的趨勢。在本領域中,當用于制造以微米(10-6米)測量的結構時,微型化的技術結構的制造通常被稱為微米制造,并且當用于制造以納米(10-9米)或更小單位測量的結構時,微型化的技術結構的制造通常被稱為納米制造。如能夠理解,已經發現所得的微型化結構的尺寸通常由與用于構造此類結構的具體制造工藝相關聯的約束條件限制。
諸如集成電路的微型電氣裝置的制造大部分通常使用其中圖案化層連續以疊置關系形成到共同基板上的多步驟的光刻工藝實現。具體地,作為所述制造工藝的部分,均勻的光阻層通常沉積到平坦化基板的頂表面上。此后,每個微型化的圖案被轉移到光阻層,例如通過曝露到通過圖案化的掩模(即光刻法)或通過直接機械變形(即壓印光刻)引導的光。
在光刻法中,光學曝露區域反應,并且然后通過在溶池中沖洗而產生光刻膠。當利用正性光刻膠時,反應區域變得可溶解并且被沖走。當利用負性光刻膠時,未曝露區域被沖走。有效地,通過上述曝露和形成工藝產生正性或負性模板,所述模板留在基板的表面上。在隨后的步驟中,全部以通過光刻膠模板的圖案化方式,處理整個表面,例如通過蝕刻所述表面,反應所述表面(例如,通過摻雜形成半導體),蒸發所述表面或者沉積到所述表面上。在期望的圖案在基板上形成后,然后移除任何剩余的光刻膠。以這種方式,多個微型結構能夠有效地構造到共同基板上。
半導體晶片(例如,硅晶片)大部分通常用作所述基板,其中微型電氣裝置使用如上所述類型的制造技術構造。如能夠理解,半導體晶片在本質上是相對剛性和穩定的,并且因此用作在其上執行裝置制造工藝的各種步驟的合適構造。
然而,在本領域,在薄的柔性基板上制造微型結構已經變得越來越期望。較薄的更柔性基板的使用引入半導體晶片的若干顯著優點,包括但不限于,裝置尺寸比例(例如,在厚度方面)顯著減小、基于裝置的柔性構造的潛在應用范圍擴展以及通過并入所述基板作為連續網狀物或輥的部分的制造能力增強。
雖然為了上述理由是可取的,但是在其上制造微型結構的薄的柔性基板的使用引入若干顯著制造挑戰。具體地,已經發現,諸如環境條件等某些外部因素能夠大大地影響基板的幾何形態。例如,由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)構造的柔性基板(i)具有比硅大約30倍的熱膨脹系數,(ii)具有約為硅剛度的50分之一的剛度,并且(iii)曝露于水分時可能經歷大到0.5%的體積變化,然而在類似條件下,硅不會經歷體積變化。
因此,響應于對熱、水分或張力的直接曝露,薄的柔性基板易于在一個或更多個維度上伸展、收縮、歪斜或以其他方式變形。基板的結構形式的這些類型的變化的產生能夠影響通過其每個圖案形成的精度水平,所述產生大部分由于基板在整個各種制造階段正確對準中的問題導致。在制造工藝中引入這種精度的缺少繼而能夠顯著地損害所得產品的質量,尤其是當其涉及納米級特征和設計的制造時。
用于在微型結構中確定性地生成非常精確的特征的低成本、已知的解決方案是通過本領域已知的工藝制造結構,如嵌段共聚物(BCP)自組裝。BCP自組裝允許通過根據在平滑的或凸狀表面上的分子量和應力偏差將分子鏈接在一起(例如,通過施加涂層,隨后在熱或其他錒系元素能量下蒸發或形成),在微米至納米特征尺寸的各種形狀中制造柔性結構。前述工藝由此允許所述結構以自相容但不連接到任何宏觀特征(即未布線到外部世界)的方式經歷自組裝。然而,它們可以相對于它們在其上形成或生長的凸狀表面對準和取向。
雖然在本領域中已知,使用嵌段共聚物自組裝的微型結構的制造通常要求用于物理地將所述結構連接至較大確定性電路以便允許在其間傳輸動力和/或通信信號的裝置。由于此連接要求,整個制造工藝被視為非常復雜且可能表現為無用的微制造,除非實現一些裝置布線自組裝部件并將其對準宏觀世界。
技術實現要素:
本發明的一個目的是提供一種用于在柔性基板上制造微型結構的新的且改進的系統和方法。
本發明的另一目的是提供一種用于用高精度水平在柔性基板上制造微型結構的系統和方法。
本發明的又一目的是提供一種如上所述的允許制造微米級或納米級的微型結構的系統和方法。
本發明的另一目的是提供一種如上所述的檢測并補償由諸如環境條件等外部因素引起的基板的幾何形態的變化的系統和方法。
本發明的另一目的是提供一種如上所述的具有有限數量的部件、廉價實施且易于使用的系統。
因此,作為本發明的一個特征,提供一種用于制造微型結構的系統,所述系統包括(a)在其上制造微型結構的柔性基板,所述柔性基板包括頂表面、底表面和基準點,所述基準點具有位于與頂表面不同的平面中的參考表面,和(b)用于用光源照射柔性基板以干涉測量地檢測與基準點相關的信息的光學裝置,所述光源具有第一波長和第一波幅。
根據下列描述,各種其他特征和優點將是明顯的。在本描述中,對形成說明書的部分的附圖進行參考,并且在附圖中,通過示例方式示出實踐本發明的各種實施例。所述實施例將被充分詳細地描述,以使得本領域的那些技術人員能夠實踐本發明,并且應當理解,可以利用其它實施例并且可以做出結構變化,而不脫離本發明的范圍。因此下列具體實施方式不應認為具有限制意義,并且本發明的范圍由隨附權利要求最好地限定。
附圖說明
在附圖中,其中相似的附圖標記表示相似部件:
圖1是用于在柔性基板上制造微型結構的一種系統的前視圖,所述系統根據本發明的啟示構造;
圖2是圖1中所示的柔性基板的樣品段的放大分段剖視圖;
圖3是在理想條件下干涉測量觀看時的圖1中所示的柔性基板的樣品節段的頂視圖;
圖4是其中光學裝置的選定組件以節段示出的圖1中所示的光學裝置的其中一個的放大透視圖,光學裝置經示出與如由滾柱輸送的網狀物相關,網狀物的后表面經示出由平面構件支撐;
圖5是圖1中所示的基板的樣品節段的簡化頂平面圖,基板經示出提供基準點的布置;
圖6是圖5中所示的基板的樣品節段的簡化頂平面圖,基板經示出在高于利用張力校正總的幾何變化的網狀物調整元件的位置中,所述網狀物調整元件以虛線形式示出;以及
圖7是圖5中所示的基板的樣品節段的簡化頂平面圖,所述基板經示出在高于利用熱校正總的幾何變化的網狀物調整元件的位置中,所述網狀物調整元件以虛線形式示出。
具體實施方式
用于制造微型結構的系統11
現在參照圖1,示出用于在柔性基板上制造微型結構的系統的第一實施例,所述系統根據本發明的啟示構造并且通常由附圖標記11識別。如將在下面進一步詳細解釋的,系統11經具體設計以檢測并補償由諸如環境條件等外部因素引起的柔性基板的幾何形態的變化,從而確保柔性基板在整個制造工藝的各種階段正確對準。
系統11包括由滾柱15-1至15-3連續輸送至一系列處理站17-1至17-6的連續基板或網狀物13。站17一起負責,尤其是,以產生期望的微型結構的此類方式在基板13上圖案化材料層。
如本文定義的,微型結構表示通過依賴于尤其是壓印、光學掩模和/或圖像投射的一序列圖案化步驟在基板上制造的有限尺寸(例如,微米級、納米級或更小)的任何裝置或特征。例如,微型結構包括但不限于諸如晶體管或微處理器等半導體器件的集成電路。
如將在下面進一步解釋,處理站17-1至17-4中的每一個提供有光學裝置19,所述光學裝置19能夠不僅將具體圖案的光引導到基板13上(即作為光刻圖案化步驟的部分),而且檢測基板13上提供的一個或更多個基準點(即固定的比較基礎或標記)。通過在制造路徑的各種階段檢測基板13上的基準點,能夠確保在一系列處理站17中基板13的正確對準,從而允許非常精確的小尺寸結構的制造,這是本發明的一個主要目的。
最顯著地,由每個光學裝置19通過基準點的檢測接收的信息能夠用于識別由諸如熱、水分等外部因素引起的基板13的較大幾何變化(例如,失真或非均勻縮放)。為了補償基板13的幾何變化的存在,網狀物調整元件21優選地沿制造路徑設置,以選擇性地處理基板13,以此類方式,消除所述變化(即將基板13恢復至其原始幾何結構),如將在下面進一步解釋。以此方式,系統11經充分設計不僅相對于每個處理站17調整基板13的不期望的空間變化(即位置或取向變化),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幾何變化(即整體幾何結構的變化)。因此,系統11經構造有效地補償通過使用薄且在本質上柔性的基板13產生的共同對準挑戰。
基板13的構造
基板13優選地構造為薄的柔性材料的連續網狀物,如聚合物材料帶狀物。如上面所述,基板13的薄且柔性構造使制造工藝簡單化并允許生產尺寸受限且可用于廣泛潛在應用中的結構,這是高度可取的。
如圖2中所見,基板13包括被一起形成以產生單個連續條板的基本層23和高度反射參考層25。如能夠看到的,參考層25包括大致平的底表面27和大致平的頂表面29。作為本發明的一個特征,至少一個基準點31設置在參考層25中在整個制造工藝上用作可容易識別的固定參考或比較基礎。
基準點31在本文表示為在橫截面中通常是梯形的浮雕結構,其升高高于頂表面29一定高度,定義為高度H。如此形成的基準點31限定具有固定寬度W的曝露的大致平面參考表面33。
應當理解,可以使用已知的納米印刷光刻技術在參考層25中形成基準點31。因此,每個基準點31的相對尺寸可以被構造為微米或甚至亞微米水平,從而限制其對基板13的整體封裝的影響。
如能夠看到的,基準點31的參考表面33位于與頂表面29不同的平面中。作為本發明的一個主要特征,參考層25的多平面構造將空間相位延遲引入照射在基板13上的光源LS。此相位延遲繼而能夠用于最大化表面29和表面33之間的光學對比度并由此使光刻型光學裝置19能夠有效用作網狀物對準儀器。
具體地,照明到參考層25上的具有波長λ和波幅A的光源LS以取決于表面29和表面33之間的高度差的相位延遲從參考層25反射。因此,通過限定高度H為光源LS的波長四分之一(即λ/4),從表面33反射的光L′與從表面29反射的光L″的關系是相位相差180度(即相差λ/2或π),要求高度H減小1/2π,因為光必須從光學裝置19行進到基板13繼而回到光學裝置19。
通過組合來自相同光源(即裝置19)的反射的光L′和L″與未改變的參考光LR,能夠使用相長干涉和相消干涉的原理最大化光L′和L″之間的對比度。換句話說,相長干涉將使得參考光LR將與其同相的任何反射光的波幅或亮度加倍。同時,相消干涉將使得參考光LR將與其相位相差180度的任何反射光的亮度抵消(即有效消除)。
因此,當干涉測量地(即通過光學裝置19)觀看時,能夠檢測到對準基準點31相對于頂部表面29具有最大光學對比度。因此,當相對于參考波形或光束LR觀看時,當表面33呈現白色時基板背景(即表面29)呈現黑色,且反之亦然。附加地,通過利用具有至少與λ/2A一樣大的寬度W的基準點31,光學裝置19檢測的白光的最大波幅或亮度考慮其物鏡光學器件的分辨度是可能的。因此,應當理解所得網狀物13的獨特拓撲使光學裝置19能夠容易地識別基準點19并繼而協助校正基板13的任何空間或幾何變化,從而確保基板13在每個處理站17處正確對準。
應該注意,參考層25不必由高度反射材料構造(或施加反射涂層),以實現基準點31和頂表面或背景29之間的期望的干涉測量對比度。當然,應當理解,可以類似地使用不是高度反射的參考層25實現表面29和33之間的期望干涉測量對比度。在這種情況下,光源LS可以反射基本層23的頂表面23-1而不是參考層25。
為了在使用非反射參考層25時實現基準點31和頂表面29之間的相同水平的對比度,參考層25的折射率N需要并入基準點31的幾何形態中。具體地,基準點31的高度H被計算為λ/(4*N)并且寬度W優選地被計算為至少λ/(2*NA),其中參考層25的折射率N優選落入1.3至2.0的范圍內。此外,應當理解,光學裝置19中的參考鏡的反射率優選匹配參考層25的反射率,以確保與反射的光源具有最大相長干涉和相消干涉。
還應該注意,基準點31不需要升高高于頂表面29來實現最大光學對比度。相反,應當理解,當利用高度反射的參考層25時,基準點31可以凹陷低于頂表面29達λ/4的深度,以實現180度的類似相位變化。
在本發明中,基板13上的基準點31的具體數量、形狀和布置可以經修改以適合于制造工藝的具體需要。現在參照圖3,示出在理想條件下(例如,其中不存在傾斜)干涉測量地觀看時的樣本基板113的截面的頂視圖。如能夠看到的,基板113提供有多個基準點131,每個基準點131以實現最大對比度的高度升高高于背景表面,如上面詳細描述的。
如能夠看到的,示出各種不同配置的基準點131。例如,提供伸長的線性桿狀基準點131-1,其沿基板113的一個側邊緣113-1優選地連續平行延伸。因此,基準點131-1可以用作引導標記,其能夠用于確保網狀物113沿連續線性軌跡行進。
一對十字型基準點131-2和一對平坦圓形或質心型基準點131-3附加地設置在基板113上。一對互補基準點(例如,基準點131-2、131-3)的使用允許橫穿較大或全局比例或較小或局部比例的對準校正,其中基準點對中的一個與已知坐標比較以評估在X和Y方向上的不對準,并且所述基準點對中的另一個與第一基準點比較以評估偏轉、俯仰和偏斜型不對準。
應該注意,質心型基準點131-3選于大多數基準點配置,因為質心型基準點131-3的360度對稱本質使得此類基準點131-3對光學裝置19的取向不敏感(更具體地,裝置19中的攝像機的像素的取向),從而提供連續較高的分辨率定位數據。顯著地,質心基準點131-3提供1/SQRT(N)子像素分辨率,其中N是圓周像素的總數目。通過比較,直線型基準點(例如,基準點131-1)將具有1像素的相對大的離散像素分辨率,因為將采取1全像素寬度的轉化,直到另一像素的狀態改變。然而,應該注意直線型基準點的像素分辨率可以簡單地通過有意地將傾斜納入光學裝置19中得到改進,其中具有1/n的傾斜的線型基準點將引起每1/n轉化的像素變化狀態。
最后,條形碼型基準點131-4設置在基板113上,其中每條(或在可替代方案中,連續條之間的空間)升高高于基板113的背景期望高度,以確保最大光學對比度(例如,針對全反射參考層,為λ/4)。如能夠理解,以條形碼形式的基準點131-4的設計允許獨特的代碼與基板113相關聯,這繼而能夠用于識別尤其是,正在構造的微型結構或與視場相關的一些其他有用方面。
如將在下面進一步解釋,大量的基準點131在基板113上的各種位置處的利用能夠幫助識別由諸如熱和水分等外部因素引起的全局或局部失真。還重要的是注意,基準點131能夠由光學裝置19檢測,從而消除對分離的對準攝像機的需要,甚至如果基板113和每個光學裝置19之間存在一定傾斜度(即如果照射路徑未完美地垂直于基板113的表面)。
光學裝置19的構造
如上所述,每個光學裝置19優選地構造為下列的混合:(i)光刻儀器,其能夠將具體圖案的光引導至基板13上,和(ii)干涉儀,其光學地檢測基板13上升高的基準點31或其他表面圖案,以確保在整個制造工藝的適當網狀物對準。通過將兩個特征部并入單個儀器中,系統11所需的組件的總數量減小并且同時,在基板13上制造多層結構的速率和精度得到改進。因此,光學裝置19的具體構造及其在系統11內的使用作為本發明的主要新穎特征。
現在參照圖4,示出部分以節段表示的光學裝置19的前透視圖,光學裝置19被示出與由一對滾柱15在標稱張力下輸送的網狀物13相關,網狀物13的后表面被示出由平面構件211支撐,所述平面構件211維持網狀物13平坦并相對于裝置19使其處于合適平面中。優選地,構件211由多孔性材料構造,或者提供有橫向孔以允許輸送下列項中的任一者(i)增壓空氣,以確保在網狀物推進期間構件211和基板13的后表面之間的無摩擦接觸,或者(ii)真空力,以保持基板13牢固地緊貼構件211,從而防止網狀物移動(例如,在圖案化步驟期間)。
光學裝置19包括馬達驅動的可移動安裝板或臺213,其上設置了用于供給光源(例如,白光)的照明裝置或燈215、用于從光源產生測試光束和參考光束的干涉測量物鏡217和用于在重新組合時檢測測試光束和參考光束的成像裝置或攝像機219,這繼而能夠用于產生表面圖或以其他方式提取基板13的表面測量參數。以這種方式,燈215、物鏡217和攝像機219一起用作干涉儀,所述干涉儀能夠用于尤其是針對對準目的識別基準點19,如下面將進一步解釋。
附加地,光學裝置19包括空間光調制器(SLM)221,其能夠用于空間調制燈215產生的光。以這種方式,調制器221能夠相對于基準點19將具體圖案的光投射或曝露到基板13上的光敏感層,作為光刻工藝的部分,如下面將進一步解釋。
照明裝置215優選地是能夠提供照明能量的類型,所述照明能量能夠用于干涉測量工藝和光刻工藝。適合于用作照明裝置215的光源的示例包括但不限于汞球管、激光源或紫外線(UV)發光二極管(LED)(例如,型號CBT12-UV下的由朗明納斯公司(Luminus Devices,Inc.)出售的類型)。
如能夠看到,干涉測量物鏡217包括集中由照明裝置215(在由SLM 221限定的圖案化區域中)產生的光源的聚光透鏡223和分束器225,所述分束器225反射大部分集中的光源作為(i)在SLM限定區域內朝向測試表面(即基板13)投射的測試光束,和(ii)強度等于測試光束的參考光束,參考光束在光學路徑內朝向部分反射的參考鏡227投射。測試光束反射離開測試表面并在參考光束類似地反射離開參考鏡228之后與參考光束重新組合。
重新組合的光束的一部分穿過分光器225并由管狀透鏡229收集以成像到攝像機219的平面像素陣列上。然后利用合適相位偏移軟件使用像素化信息繪制并測量具有亞納米垂直精度的表面。
如將在下面進一步解釋,臺213優選地經設計在多個方向上移動,以調整基板13和裝置19之間的對準的總的嚴重誤差。具體地,臺213優選地能夠在馬達控制下移動(i)相對于基板13的前進路徑呈橫向關系、(ii)垂直于聚集方向以及(iii)在多個軸線中旋轉,使得干涉紋不存在且圖案化到基板13上的圖像是均勻并清楚地焦點對準(即不失真或以其他方式焦點未對準)。
如上面簡潔地描述,光學裝置19包括空間光調制器221,其能夠用于空間地調制燈215產生的光的強度。SLM 221能夠經設計為(i)光透射或光反射的,且(ii)可控制或靜止的(例如,以光掩模的形式)。優選地,SLM 221是可控種類(例如,空間光調制器的DISCOVERY線下,Texas儀器公司出售的SLM類型),以便允許(i)比調制器的視場更大的連續光圖案的照射和(ii)無曝露的表面探測。因此,SLM 221可以用于照射視場的非常小的部分(即其中通常定位基準點19),從而阻止光曝露到基板13上的光刻膠層,直到完成正確對準。另外,可控SLM 221實現視場的小的子節段的表面映射(其與由于光學誤差或基板13的下層拓撲造成的焦點未對準無關),以便產生均勻焦點對準的復合曝露。
用于在柔性基板上圖案化的對準方法
系統11能夠以下列方式用于將多個層圖案化到柔性基板13上,其中圖案化精度通過依賴于在基板13上的對準基準點31的對齊的新穎對準方法確保。具體地,參照圖1,連續網狀物基板13經示出由滾柱15-1至15-3推進到一系列處理站17-1至17-6。站17一起負責,尤其是,以此類方式使材料層圖案化在基板13上,以便產生期望的微型結構。
如上所述,每個光學裝置19經設計出于對準目的而干涉測量地檢測基板13上的基準點31。因此,作為新穎制造工藝中的第一步驟,想到,滾柱15推進基板13到至少一個光學裝置19以進行全局檢查,以便檢測由于外部因素(例如,張力、水分、熱等)造成的基板13的整體幾何結構的任何總的大尺寸的變化。一旦相對于光學裝置19處于適當位置,基板13由滾柱15止動并以正常張力保持穩定,優選地向其施加真空(例如,通過平面支撐構件211),以確保基板13維持在固定的大致平面取向中。此后,與其對準的光學裝置19能夠用于全局掃描基板13并檢測其整體幾何結構的任何總的變化。
現在參照圖5,示出包括在總的幾何變化的檢測中有用的全局基準點331的布置的基板313的樣本節段的簡化頂平面圖。具體地,基板313提供有沿基板313的相對側延伸的一對縱向側構件基準點331-1和333-2、在基準點331-1和331-2之間橫向延伸的多個十字形構件基準點331-3至331-10和縱向延伸跨越基準點331-6至331-10的大約中點的分割構件基準點331-11。
僅為了簡便目的,每個基準點331在這里表示為桿狀基準點(例如,在圖4中示為基準點131-1的基準點)的形式。然而,應當理解每個基準點331不需要限于桿狀配置,而是可以包括以相同大致對準布置的一個或更多個替代形狀的基準點。例如,優選的是質心狀基準點(例如,在圖4示為基準點131-3的類型的基準點),其位于橫切基準點331的接合處并且附加地位于每個桿狀基準點331的中點處以檢測任何網狀物變窄。
基準點331一起限定或設計一系列較大曝露區域333-1至333-3和一系列較小曝露區域335-1至335-8。如能夠理解,次全局基準點(未示出)可以放置在較小曝露區域335內,以提供良好瞄準的對準(即在基板313的一個具體較小區域335而不是較大節段內的對準)。
在本示例中,側構件基準點331-1和331-2以非平行關系延伸(例如,由于由外部因素施加至基板313的非均勻橫向應變)。如能夠理解,基板313的這個總的失真能夠顯著地損害隨后圖案化步驟的精度。
因此,由光學裝置19進行的基準點331的粗糙掃描將檢測基板313上的不期望的幾何應變。響應于此,用必要的軟件編程的處理器(未示出)將引起網狀物調整元件21以此類方式處理基板313,以消除所述變化(即將基板13恢復至其原始幾何結構,其中基準點331-1和331-2基本平行地布置)。
例如,網狀物調整元件21可以利用張力校正基板313中的總幾何變化。現在參照圖6,基板313經示出與利用張力校正總幾何變化的網狀物調整元件421相關。網狀物調整元件421優選地安裝在拋光的平滑支撐元件423上并且包括一對橫向張力桿425-1和425-2、一系列縱向張力桿425-3至425-5和單個相對的張力桿425-6。張力桿425一起圍繞一個大曝露區域333-1的周邊布置對準,并且因此能夠用于恢復那個具體區域333-1(即而不是基板313的整體)的期望幾何結構。
網狀物處理可以通過用橫向張力桿425-1和425-2(例如,使用夾緊力和/或真空力)夾持基板313執行。然后張力桿425-1和425-2根據需要位移,以校正通過側基準點331-1和331-2的觀察檢測的全局(即大尺寸的)縱向誤差(即與縱向軸線相關的區域333-1內的變化)。
此后,張力桿425-3至425-6類似地用于檢查區域333-1的橫向幾何形態,因為區域333-1的寬度(如通過十字形基準點331-3和331-4的檢驗確定)與Poisson的定量成比例地受影響。使用張力桿425-6作為基準桿,張力桿425-3中的一個或更多個可以選擇性地應用基板313的局部化位移,以校正任何彎曲或其他類似變化。
作為另一示例,網狀物調整元件21可以利用熱校正基板313中的總幾何變化,其通過張力的使用是優選的,因為有較小累積應變施加至基板313。現在參照圖7,示出了與利用熱校正總幾何變化的網狀物調整元件521相關的基板313。
如能夠看到,網狀物調整元件521類似于網狀物調整元件421,因為網狀物調整元件521包括一對橫向張力桿525-1和525-2以及圍繞一個大曝露區域333-1的三個側面的周邊布置的縱向張力桿525-3。網狀物調整元件521不同于網狀物調整元件421在于,網狀物調整元件521包括在曝露區域333-1內布置為三個不同區域的三個相等尺寸的加熱板527-1至527-3。在使用中,每個板527能夠被設置在指定溫度下,板527之間的溫度變化引起曝露區域333-1內的基板313的尺寸相應地變化。因此,如果熱由板527不均勻地施加,則基板313的一側將擴展到比另一個更大的程度,從而在基板313中導致彎曲。將彎曲施加給基板313能夠有意地用于校正失真以及沿對應彎曲軌跡引導基板313。
隨著基板313中的總幾何變化以上面闡述的方式校正,每個光學裝置19然后經調整補償傾斜條紋的存在。如能夠理解,當由光學裝置19提供的測試光束相對于基板313以非正交關系投射時,在平面表面中干涉測量地觀看傾斜條紋。測試光束的此角度偏移或傾斜引起相長干涉和相消干涉,這繼而導致亮條紋和暗條紋的交替圖案的產生。
干涉圖案的周期(即連續的相長干涉條紋或連續的相消干涉條紋之間的距離)能夠由光學裝置19測量并且其被用于計算傾角θ,因為干涉周期P=λ/2sinθ。因此,所計算的信息能夠用于調整光學裝置19(經由臺213),以便移除傾斜的存在。隨著光學裝置19適當地相對于基板13取向,圖案化的圖像將由光學裝置19以相對于基板13上的曝露光刻膠層以直角投射并且因此均勻地焦點對準,這是高度可取的。
在以上面闡述的方式調整每個光學裝置19的傾角之后,光學裝置19能夠用于以下列方式在基板13上圖案化光刻膠。首先,基板13上的全局基準點31由光學裝置19定位并記錄每個基準點31的X、Y和Z坐標。使用記錄的每個基準點的坐標,能夠根據需要計算并衡量每個光學裝置19的坐標軸,以便適當地校準每個圖案化儀器。在替代方案中,不是重新校準每個光學裝置19的軸線的取向,應當理解,由光學裝置19投射的期望圖像可以失真以補償相對于網狀物13的任何不對準。
在完成每個光學裝置19的總調整時,每個裝置19的良好調整通過相對于一個或更多個基準點31投射測試圖像(例如,點)實現。測試圖像(相對于所指定的基準點31)在空間光調制器402上的位置與使用干涉測量法在基板13上測量的測試圖像(相對于所述指定的基準點31)的位置相比較。記錄測試圖像的位置的任何偏移并將其用于根據其修改SLM 402上的圖案。隨著圖案經調整補償任何敏銳的對準不一致,能夠執行基板13的光刻圖案化。
應該注意,使用所投射的測試圖像的光學裝置19的敏銳調整開始要求Z軸線需要通過π/2或λ/4垂直地掃描,以便識別并記錄最明亮的像素。要求最明亮的像素的記錄是因為相消干涉將使圖像的各部分清空。然而,通過以π偏移最明亮的像素,任何相消干涉將變成相長干涉并且相應地,將消除所述清空部分。明亮圖像在網狀物13上的實際位置應該隨后與對應圖像在SLM 402上的位置相比較,以計算嚴重偏移或重疊誤差。裝置19的光學柱應該相應地被轉化且/或SLM像素偏移,直到實現最小誤差。
參照圖1,站17-1至17-4能夠以上面詳細闡述的方式使網狀基板13光刻圖案化。除了光刻圖案化之外,系統11還能夠刻印光刻圖案,其中所有圖案化的層通過基準點31的檢測正確對準。
具體地,站17-5提供具有刻印光刻能力的系統11。具體地,站17-5包括壓花輥601,其與壓緊輥15-2配合以用限定的圖案壓印網狀物13。使用由光學裝置19收集的基準點信息,應變和/或熱校正能夠在由輥601壓花之前應用于網狀物13。
應該注意,與傳統的刻印光刻系統的構造不同,網狀物13部分地圍繞夾緊輥15-2彎曲,但限于與壓花輥601的接觸處于線性區域。要求此構造,以便最小化在站17-5處施加到網狀物13上的固位力,并且因此允許選擇性的網狀物幾何結構校正,如上面詳細闡述。
聚合物網狀物13的傳統浸濕和膠凝化在本構造中是不可能的,因為這個工藝引起網狀物的粘合,這使隨后的網狀物校正非常困難或者甚至在所要求的分辨率下不可能。因此,為了浸濕壓花輥601,可以使用噴繪機603或轉印輥(未示出)將材料施加到輥601。用于施加材料至網狀物13的另一策略是以僅稍微使網狀物13上制造的特征部失真的速率緩慢地控制壓花輥601,并且隨后通過在正在壓花的所述區域外部施加來自聚焦的光源605(例如,激光)的光固化此類失真。
在完成刻印光刻工藝之后,在站17-6處用泛光燈607泛光地固化網狀物13。在泛光固化步驟之后,用于在柔性基板13上制造微型結構的工藝完成。
除了對準和圖案化,位于后圖案化站(例如,站17-4)的光學裝置19可以附加地用作具有極度靈敏的納米類垂直測量能力的檢驗裝置。因此,使用z軸線在低強度照明下相位調制檢驗光束,裝置19不僅能夠用于測量網狀物13上的某些特征部的高度(以確定并校正制造誤差),而且檢測灰塵或可能損害所制造的結構的合成的功能的其他污染物。
上面示出的實施例意在僅是示例性的,并且本領域的那些技術人員應該能夠對其做出許多變化和修改而不背離本發明的精神。所有此類變化和修改在如隨附權利要求中限定的本發明的范圍內。