[发明专利]加工多光子可固化光活性组合物的方法及装置

说明书

优先权声明

本专利申请要求对2005年12月21日提交的美国临时申请No.60/752,529的优先权，该临时申请的内容在此以引用的方式并入本文。 

技术领域

本发明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。 

背景技术

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10-500μm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1μm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1cm²的大型固化物的工艺中。 

发明内容

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1cm²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，本发明涉及就地定位和/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，本发明涉及一种用于加工多光子可固化光活性组合物的方法，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。