加工多光子可固化光活性组合物的方法及装置制造方法及图纸

一种方法，所述方法包括提供其上具有包含多光子可固化光活性组合物的层的基底，用光束照射所述层的至少一个区域，其中所述光束可固化或引发固化所述多光子可固化光反应组合物；以及处理所述基底反射的光束的一部分，以获得每个区域所述层与所述基底之间界面的位置信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在过程中检测多光子可固化光活性组合物与基底之间 界面的方法及装置。
技术介绍
在多光子引发固化工艺(例如，在美国专利No. 6,855,478中描 述的工艺，该专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组合物的层，并使用聚焦光源(例 如激光束)进行固化。所施加层中的多光子可固化光活性组合物包括 至少一种能够经受酸或基引发的化学反应的活性物质和一个多光子引 发剂系统。利用具有适当波长和足够强度的光对该层进行成像曝光， 会在多光子引发剂系统中导致双光子吸收，从而在层的曝光区域中诱 导活性物质中酸或基引发的化学反应。该化学反应会导致曝光区域中 形成交联、聚合或溶解度特性发生变化(在本文中将其称为固化)，从 而形成固化物。在固化步骤之后，可以通过以下方式可选地形成层 移除该层的非固化部分以获得固化物，或从该层上移除固化物本身。包含多光子可固化光活性组合物的层通常具有约10-500/mi的相 对均匀的厚度，并且该层的任何位置都可发生固化以形成固化物。然 而，要确保固化物附连到基底上，应在固化组合物与基底之间的界面 上开始固化工艺。该界面应处于位置的准确度变化很大，取决于要形成的具体固化结构，但通常界面应位于约100nm至1/rni的范围内。常规多光子固化工艺利用表面映射技术，该技术在固化步骤之前 映射整个基底表面，使界面位于基底与包含多光子可固化光活性组合 物的层之间。在可供选择的技术中，使用第二光束来跟踪基底表面的 变化并定位该界面，所述第二光束不同于用于在包含多光子可固化光 活性组合物的层中进行固化或引发固化的光束。然而，这些技术没有 考虑表面测量的用时与固化工艺引发阶段之间或固化工艺进行过程中 的环境变化和工艺变化。因此，这些方法提供的界面位置信息不够准 确，尤其是在制造尺寸大于约lcm2的大型固化物的工艺中。
技术实现思路
参见图1A，图中示出了结构体10，其包括基底12，所述基底 上具有多光子可固化光活性组合物的层14。如果引发固化反应的光束 瞄准深度高于层14与基底12之间界面17的层14的区域，所得 的固化物16的位置将过高，并且固化物16将在形成过程中被冲洗 掉。如图1B所示，如果引发固化反应的光束瞄准深度低于层24与 基底22之间界面27的层24的区域，那么光束会聚焦在不可光聚 合的材料上，并且将不会形成所得固化物26的部分28。参见图1C， 如果引发固化反应的光束瞄准具有合适深度的层34的区域，那么将 在邻近基底32与组合物层34之间界面37的地方形成所得的结构 体36。假定多光子聚合结构体的尺寸可小至几微米，并且结构体应该 只与基底相交，沿其总高度的一小部分有效附连在基底上，图1C中 定位界面37的工艺窗口非常小。此外，施加了组合物层的基底表面的不规则性进一步加大了定位 多光子可固化光活性组合物与基底之间界面的难度。例如，基底的表 面粗糙度在不同区域可能不同，基底可能是倾斜或弯曲的，基底可能 在固化过程中轻微移动，或者固化过程中的温度变化可能会引起热漂 移。在制造尺寸大于约lcm2的固化物的工艺中，这些基底不规则性变得更加麻烦，因为基底表面的特性在这样大的区域内可能大不相同。在一个方面，本专利技术涉及就地定位和/或跟踪多光子可固化光活性 组合物与基底之间界面的方法，所述方法可以使固化工艺更加准确。 在一个实施例中，该方法包括提供其上具有包含多光子可固化光活 性组合物的层的基底，用光束照射该层的至少一个区域，其中光束可 固化或引发固化多光子可固化光活性组合物；以及处理基底反射的光 束的一部分，以获得在每个区域所述层与所述基底之间界面的位置信 号。在另一方面，本专利技术涉及一种方法，该方法包括提供其上具有 包含多光子可固化光活性组合物的层的基底；通过第一光学系统将光 束照射在该层的至少第一区域上；在每个第一区域从基底反射光束的 一部分，以形成反射光束；在第二光学系统中处理每个第一区域的反 射光束，第二光学系统包括光学检测器，其中光学检测器的输出包括 在每个第一区域所述层与所述基底之间界面的位置信号；响应位置信 号调整第一光学系统；以及通过第一光学系统用光束固化固化区域中 的组合物。在另一方面，本专利技术涉及一种方法，该方法包括在基底上提供 层，所述层包含多光子可固化光活性组合物，并且其中基底在可调平 台上；通过第一光学系统将光束照射在所述层的至少第一区域上；在 第二光学系统中处理每个第一区域的反射光束，第二光学系统包括光 学检测器，其中光学检测器的输出包括在每个第一区域所述层与所述 基底之间界面的位置信号；响应信号调整第一光学系统和平台中的至 少一个；以及用光束固化固化区域中的组合物。在又一方面，本专利技术涉及计算机可读介质，该介质包括能使处理 器接收基底与层的至少一个区域之间界面的位置信号的指令，所述层 包含多光子可固化光活性组合物，其中位置信号是由通过第一光学系统用聚焦光束照射所述层，并在光学检测器中处理基底反射的光束的 一部分而生成的；基于每个区域所生成的位置信号生成复合位置信号； 以及基于复合位置信号调整第一光学系统和支撑基底的平台中的至少 一个。在另一方面，本专利技术涉及固化包含多光子可固化光活性组合物的 层的区域的装置，其中装置包括第一光学系统和第二光学系统，第一 光学系统将聚焦激光束的第一部分射入所述层，第二光学系统处理基 底反射的光束的第二部分以生成所述基底与所述层之间界面的输出信 号。当多光子可固化光活性物质层的区域被固化以形成第一固化物 时，可以使用界面位置信号来调整光束，当制造了多个固化物时，可 以使用该信号来连续调整固化光束；或者可以使用该信号来制造紧邻 第一固化物的第二固化物。由于是通过该装置是在刚刚引发固化之前 或之时获得并使用该位置信号的，因此与界面位置信息生成与固化步 骤之间存在明显时间滞后的常规测量技术相比，环境和基底表面变化 基本上很少影响固化工艺。附图和以下具体实施方式给出了本专利技术的一个或多个实施例的详 细说明。从具体实施方式、附图以及从权利要求书中，本专利技术的其它 特征、对象和优点将显而易见。附图说明图1A-1C是通过固化紧邻基底的包含多光子可固化光活性组合物的层而形成的固化物的示意性剖视图。图2是用于固化多光子可固化光活性物质的装置的示意图。图3是图2中荧光强度与到基底106与层104之间界面的距离之间的图线。图4是可以在图2的装置中使用的共焦界面定位器系统的示意图。图5是使用图4中系统和检测器的图2中装置沿Z方向位移 与PMT输出之间的图线。图6是用于固化多光子可固化光活性物质的装置的示意图，该装 置包括干涉测量检测器(interferometric detector)。图7是用于固化多光子可固化光活性物质的装置的示意图，该装 置包括分光检测器焦点测量系统(split detector focus measurement system)。图8是用于固化多光子可固化光活性物质的装置的示意图，该装 置包括静态或动态可调正透镜和工作台。图9是图8中装置的计算机处理器的工作流程图。在这些附图中，类似的符号表示类似的元件。具体实施例方式参见图2，图中示出了可以用于精确固化施加在基底106上的层 104的所选区域102的装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：　提供基底，所述基底上具有包含多光子可固化光活性组合物的层；　用光束照射所述层的至少一个区域，其中所述光束固化或引发固化所述多光子可固化光活性组合物；以及　处理所述基底反射的所述光束的一部分，以获得每个区域所述层与所述基底之间界面的位置信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-12-21 60/752,5291.一种方法，包括提供基底，所述基底上具有包含多光子可固化光活性组合物的层；用光束照射所述层的至少一个区域，其中所述光束固化或引发固化所述多光子可固化光活性组合物；以及处理所述基底反射的所述光束的一部分，以获得每个区域所述层与所述基底之间界面的位置信号。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述光束在所述处理步骤 之后固化所述区域的所述多光子可固化活性组合物，以形成固化物。3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述光束在所述处理步骤 之前或之时固化所述区域的所述组合物，以形成固化物。4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述光束在照射所述层的 至少一个区域时被聚焦。5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述区域紧邻所述基底。6. 根据权利要求1所述的方法，其中每个区域中的所述界面位 置被确定在100nm至1/mi的范围内。7. 根据权利要求1所述的方法，其中所述位置信号是从光学装 置中获取的，所述光学装置包括共焦界面定位器系统、干涉测量检测 器和分光检测器焦点测量系统中的至少一个。8. 根据权利要求7所述的方法，其中所述光学装置包括共焦界 面定位器系统。9. 根据权利要求1所述的方法，其中所述基底是硅晶片。10. 根据权利要求2所述的方法，还包括从所述基底上移除已固化材料的至少一部分。11. 根据权利要求3所述的方法，还包括从所述基底上移除所述已固化材料的至少一部分。12. —种方法，包括提供基底，所述基底上具有包含多光子可固化光活性组合物的层； 通过第一光学系统将光束照射在所述层的至少第一区域上； 在每个第一区域从所述基底反射所述光束的一部分，以提供反射光束；在第二光学系统中处理每个第一区域的所述反射光束，所述第二 光学系统包括光学检测器，其中所述光学检测器的输出包括每个第一 区域所述基底与所述层之间界面的位置信号；响应所述位置信号调整所述第一光学系统；以及 通过所述第一光学系统用所述光束固化固化区域内的所述组合物。13. 根据权利要求12所述的方法，其中所述固化区域不同于所 述第一区域。14. 根据权利要求12所述的方法，其中所述第一区域内的所述 组合物在所述处理步骤之前或之时被固化。15. 根据权利要求12所述的方法，其中所述信号在所述光束照 射所述固化区域时连续施加在所述第一光学系统上。16. 根据权利要求12所述的方法，其中在所述第一区域的所述 界面的所述位置被确定在lOOnm至lMm的范围内。17. 根据权利要求12所述的方法，其中所述光学检测器包括共 焦界面定位器系统、干涉测量检测器和分光检测器焦点测量系统中的 至少一个。18. 根据权利要求17所述的方法，其中所述光学装置是共焦界 面定位器系统。19. 根据权利要求12所述的方法，其中所述光束是聚焦激光束。20. 根据权利要求12所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：克雷格R斯克拉，史蒂文C理德，瑟奇韦策尔斯，凯瑟琳A莱瑟达勒，马修RC阿特金森，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]