加工多光子可固化光活性組合物的方法及裝置制造方法及圖紙

一種方法，所述方法包括提供其上具有包含多光子可固化光活性組合物的層的基底，用光束照射所述層的至少一個區域，其中所述光束可固化或引發固化所述多光子可固化光反應組合物；以及處理所述基底反射的光束的一部分，以獲得每個區域所述層與所述基底之間界面的位置信號。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及在過程中檢測多光子可固化光活性組合物與基底之間 界面的方法及裝置。
技術介紹
在多光子引發固化工藝(例如，在美國專利No. 6,855,478中描 述的工藝，該專利以引用的方式并入本文)中，在基底上(例如硅晶 片)施加包含多光子可固化光活性組合物的層，并使用聚焦光源(例 如激光束)進行固化。所施加層中的多光子可固化光活性組合物包括 至少一種能夠經受酸或基引發的化學反應的活性物質和一個多光子引 發劑系統。利用具有適當波長和足夠強度的光對該層進行成像曝光， 會在多光子引發劑系統中導致雙光子吸收，從而在層的曝光區域中誘 導活性物質中酸或基引發的化學反應。該化學反應會導致曝光區域中 形成交聯、聚合或溶解度特性發生變化(在本文中將其稱為固化)，從 而形成固化物。在固化步驟之后，可以通過以下方式可選地形成層 移除該層的非固化部分以獲得固化物，或從該層上移除固化物本身。包含多光子可固化光活性組合物的層通常具有約10-500/mi的相 對均勻的厚度，并且該層的任何位置都可發生固化以形成固化物。然 而，要確保固化物附連到基底上，應在固化組合物與基底之間的界面 上開始固化工藝。該界面應處于位置的準確度變化很大，取決于要形成的具體固化結構，但通常界面應位于約100nm至1/rni的范圍內。常規多光子固化工藝利用表面映射技術，該技術在固化步驟之前 映射整個基底表面，使界面位于基底與包含多光子可固化光活性組合 物的層之間。在可供選擇的技術中，使用第二光束來跟蹤基底表面的 變化并定位該界面，所述第二光束不同于用于在包含多光子可固化光 活性組合物的層中進行固化或引發固化的光束。然而，這些技術沒有 考慮表面測量的用時與固化工藝引發階段之間或固化工藝進行過程中 的環境變化和工藝變化。因此，這些方法提供的界面位置信息不夠準 確，尤其是在制造尺寸大于約lcm2的大型固化物的工藝中。
技術實現思路
參見圖1A，圖中示出了結構體10，其包括基底12，所述基底 上具有多光子可固化光活性組合物的層14。如果引發固化反應的光束 瞄準深度高于層14與基底12之間界面17的層14的區域，所得 的固化物16的位置將過高，并且固化物16將在形成過程中被沖洗 掉。如圖1B所示，如果引發固化反應的光束瞄準深度低于層24與 基底22之間界面27的層24的區域，那么光束會聚焦在不可光聚 合的材料上，并且將不會形成所得固化物26的部分28。參見圖1C， 如果引發固化反應的光束瞄準具有合適深度的層34的區域，那么將 在鄰近基底32與組合物層34之間界面37的地方形成所得的結構 體36。假定多光子聚合結構體的尺寸可小至幾微米，并且結構體應該 只與基底相交，沿其總高度的一小部分有效附連在基底上，圖1C中 定位界面37的工藝窗口非常小。此外，施加了組合物層的基底表面的不規則性進一步加大了定位 多光子可固化光活性組合物與基底之間界面的難度。例如，基底的表 面粗糙度在不同區域可能不同，基底可能是傾斜或彎曲的，基底可能 在固化過程中輕微移動，或者固化過程中的溫度變化可能會引起熱漂 移。在制造尺寸大于約lcm2的固化物的工藝中，這些基底不規則性變得更加麻煩，因為基底表面的特性在這樣大的區域內可能大不相同。在一個方面，本專利技術涉及就地定位和/或跟蹤多光子可固化光活性 組合物與基底之間界面的方法，所述方法可以使固化工藝更加準確。 在一個實施例中，該方法包括提供其上具有包含多光子可固化光活 性組合物的層的基底，用光束照射該層的至少一個區域，其中光束可 固化或引發固化多光子可固化光活性組合物；以及處理基底反射的光 束的一部分，以獲得在每個區域所述層與所述基底之間界面的位置信 號。在另一方面，本專利技術涉及一種方法，該方法包括提供其上具有 包含多光子可固化光活性組合物的層的基底；通過第一光學系統將光 束照射在該層的至少第一區域上；在每個第一區域從基底反射光束的 一部分，以形成反射光束；在第二光學系統中處理每個第一區域的反 射光束，第二光學系統包括光學檢測器，其中光學檢測器的輸出包括 在每個第一區域所述層與所述基底之間界面的位置信號；響應位置信 號調整第一光學系統；以及通過第一光學系統用光束固化固化區域中 的組合物。在另一方面，本專利技術涉及一種方法，該方法包括在基底上提供 層，所述層包含多光子可固化光活性組合物，并且其中基底在可調平 臺上；通過第一光學系統將光束照射在所述層的至少第一區域上；在 第二光學系統中處理每個第一區域的反射光束，第二光學系統包括光 學檢測器，其中光學檢測器的輸出包括在每個第一區域所述層與所述 基底之間界面的位置信號；響應信號調整第一光學系統和平臺中的至 少一個；以及用光束固化固化區域中的組合物。在又一方面，本專利技術涉及計算機可讀介質，該介質包括能使處理 器接收基底與層的至少一個區域之間界面的位置信號的指令，所述層 包含多光子可固化光活性組合物，其中位置信號是由通過第一光學系統用聚焦光束照射所述層，并在光學檢測器中處理基底反射的光束的 一部分而生成的；基于每個區域所生成的位置信號生成復合位置信號； 以及基于復合位置信號調整第一光學系統和支撐基底的平臺中的至少 一個。在另一方面，本專利技術涉及固化包含多光子可固化光活性組合物的 層的區域的裝置，其中裝置包括第一光學系統和第二光學系統，第一 光學系統將聚焦激光束的第一部分射入所述層，第二光學系統處理基 底反射的光束的第二部分以生成所述基底與所述層之間界面的輸出信 號。當多光子可固化光活性物質層的區域被固化以形成第一固化物 時，可以使用界面位置信號來調整光束，當制造了多個固化物時，可 以使用該信號來連續調整固化光束；或者可以使用該信號來制造緊鄰 第一固化物的第二固化物。由于是通過該裝置是在剛剛引發固化之前 或之時獲得并使用該位置信號的，因此與界面位置信息生成與固化步 驟之間存在明顯時間滯后的常規測量技術相比，環境和基底表面變化 基本上很少影響固化工藝。附圖和以下具體實施方式給出了本專利技術的一個或多個實施例的詳 細說明。從具體實施方式、附圖以及從權利要求書中，本專利技術的其它 特征、對象和優點將顯而易見。附圖說明圖1A-1C是通過固化緊鄰基底的包含多光子可固化光活性組合物的層而形成的固化物的示意性剖視圖。圖2是用于固化多光子可固化光活性物質的裝置的示意圖。圖3是圖2中熒光強度與到基底106與層104之間界面的距離之間的圖線。圖4是可以在圖2的裝置中使用的共焦界面定位器系統的示意圖。圖5是使用圖4中系統和檢測器的圖2中裝置沿Z方向位移 與PMT輸出之間的圖線。圖6是用于固化多光子可固化光活性物質的裝置的示意圖，該裝 置包括干涉測量檢測器(interferometric detector)。圖7是用于固化多光子可固化光活性物質的裝置的示意圖，該裝 置包括分光檢測器焦點測量系統(split detector focus measurement system)。圖8是用于固化多光子可固化光活性物質的裝置的示意圖，該裝 置包括靜態或動態可調正透鏡和工作臺。圖9是圖8中裝置的計算機處理器的工作流程圖。在這些附圖中，類似的符號表示類似的元件。具體實施例方式參見圖2，圖中示出了可以用于精確固化施加在基底106上的層 104的所選區域102的裝置本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種方法，包括：　提供基底，所述基底上具有包含多光子可固化光活性組合物的層；　用光束照射所述層的至少一個區域，其中所述光束固化或引發固化所述多光子可固化光活性組合物；以及　處理所述基底反射的所述光束的一部分，以獲得每個區域所述層與所述基底之間界面的位置信號。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】US 2005-12-21 60/752,5291.一種方法，包括提供基底，所述基底上具有包含多光子可固化光活性組合物的層；用光束照射所述層的至少一個區域，其中所述光束固化或引發固化所述多光子可固化光活性組合物；以及處理所述基底反射的所述光束的一部分，以獲得每個區域所述層與所述基底之間界面的位置信號。2. 根據權利要求1所述的方法，其中所述光束在所述處理步驟 之后固化所述區域的所述多光子可固化活性組合物，以形成固化物。3. 根據權利要求1所述的方法，其中所述光束在所述處理步驟 之前或之時固化所述區域的所述組合物，以形成固化物。4. 根據權利要求1所述的方法，其中所述光束在照射所述層的 至少一個區域時被聚焦。5. 根據權利要求1所述的方法，其中所述區域緊鄰所述基底。6. 根據權利要求1所述的方法，其中每個區域中的所述界面位 置被確定在100nm至1/mi的范圍內。7. 根據權利要求1所述的方法，其中所述位置信號是從光學裝 置中獲取的，所述光學裝置包括共焦界面定位器系統、干涉測量檢測 器和分光檢測器焦點測量系統中的至少一個。8. 根據權利要求7所述的方法，其中所述光學裝置包括共焦界 面定位器系統。9. 根據權利要求1所述的方法，其中所述基底是硅晶片。10. 根據權利要求2所述的方法，還包括從所述基底上移除已固化材料的至少一部分。11. 根據權利要求3所述的方法，還包括從所述基底上移除所述已固化材料的至少一部分。12. —種方法，包括提供基底，所述基底上具有包含多光子可固化光活性組合物的層； 通過第一光學系統將光束照射在所述層的至少第一區域上； 在每個第一區域從所述基底反射所述光束的一部分，以提供反射光束；在第二光學系統中處理每個第一區域的所述反射光束，所述第二 光學系統包括光學檢測器，其中所述光學檢測器的輸出包括每個第一 區域所述基底與所述層之間界面的位置信號；響應所述位置信號調整所述第一光學系統；以及 通過所述第一光學系統用所述光束固化固化區域內的所述組合物。13. 根據權利要求12所述的方法，其中所述固化區域不同于所 述第一區域。14. 根據權利要求12所述的方法，其中所述第一區域內的所述 組合物在所述處理步驟之前或之時被固化。15. 根據權利要求12所述的方法，其中所述信號在所述光束照 射所述固化區域時連續施加在所述第一光學系統上。16. 根據權利要求12所述的方法，其中在所述第一區域的所述 界面的所述位置被確定在lOOnm至lMm的范圍內。17. 根據權利要求12所述的方法，其中所述光學檢測器包括共 焦界面定位器系統、干涉測量檢測器和分光檢測器焦點測量系統中的 至少一個。18. 根據權利要求17所述的方法，其中所述光學裝置是共焦界 面定位器系統。19. 根據權利要求12所述的方法，其中所述光束是聚焦激光束。20. 根據權利要求12所述的方法，其中...

【專利技術屬性】
技術研發人員：克雷格R斯克拉，史蒂文C理德，瑟奇韋策爾斯，凱瑟琳A萊瑟達勒，馬修RC阿特金森，
申請(專利權)人：三M創新有限公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]