TWI283340B - A method and system for correcting web deformation during a roll-to-roll process - Google Patents

Description

1283340 九、發明說明： L發明所屬^^技術領域】 發明領域 5 本發明概括有關半導體處理且更特別有_ 裝進出製程中校正網狀物變形之方法及系％ 用於在捲

L· mT U 發明背景

在半導體處理業中，目前的強烈趨勢係為縮小既有的 結構及製造更小的結構。此過程I 10 15 '^為微製造 (microfabrication)。微製造已發揮可觀影變一 於微電子領域。特定言之，微電子結構的縮小種== 構能夠更為便宜、具有更高效能、表現出降低的功率消耗、 及對於-給定尺寸包含更多組件。_微製造⑼廣乏使 用於電子業中，其亦已經施用至諸如生物科技、：二機 械系統、感應裝置及反應器等其他應用。 子 -般而言’-電子裝置的製造係需要常須以趨近或甚 至超過最小特性尺寸的精確度程度彼此對準之數項圖案化 步驟。目前’電子裝置係利用光微影術製造在諸如^系& 或玻璃等扁平、無撓性、不可變形的基材上。然而，遠為 2〇更便宜之-種用於生產此等裝置之構件係以壓印微影=為 -般採用壓印微影術利用—具有受製造結構的特性之 母片—㈣與-受圖案化的基材㈣之間的接觸以高解 析度來圖案化該基材材料上之薄膜。被圖案化的薄膜係可 1283340 為介電質、半導體、金屬或有機物且可圖案化成為薄膜或 個別層。壓印微影術因為具有較高產出且可處理較廣泛的 基材，所以在捲裝進出製程中特別有用。此捲裝進出基材 在後文討論中將稱為一網狀物。 5 習知的光微影術中，利用光學對準標記來保障連續的 圖案化步驟之間的對準。雖然捲裝進出製程中可能使用光 學對準標記，但卻基於數項原因而不切實際。首先，因為 基本的壓印微影術並非光學性，其增添了額外的複雜度。 再者，因為在一捲裝進出環境中缺乏基材的平面度，將造 10成由於場限制的深度及其他光學像差使得用來達成光學對 準之精確度方面具有困難。最後，捲裝進出處理中所使用 之撓1*生基材可成由於溫度、濕度、或機械應力而經歷尺寸 變化。因為一個經圖案化層相對於下一個圖案化層之這些 變形及/或擴張，可能無法在一大面積上具有精柄對準。 15 為此萬要一用於在捲裝進出製程中校正網狀物變形 之方法及系、、先。此方法及系統應為簡單、便宜且能夠容易 適應於既有技術。本發明係針對這些需求。 【發明内容】 發明概要 20 本發明包括一用於在捲裝進出製程中校正網狀物變形 之方法及系統。本發明包括能夠在捲裝進出製程中動態地 調整網狀物的平面度及尺寸之可控制式機械組件。藉由在 捲裝進出製裎中調整網狀物尺寸，連續的圖案化步驟之層 對層對準的精確度係大幅提高，藉以能夠產生具有較低重 1283340 疊電容及較高解析度之複雜的電子結構。 本發明的第一態樣係為一用於在捲裝進出製程中校正 網狀物變形之方法。此方法包括啟動一包含一撓性網狀物 基材之捲裝進出製程，偵測捲裳進出製程中之撓性網狀物 5基材中的變形及以偵測得的變形為基礎來動態地對準撓性 網狀物基材。 本發明的第二態樣係為一捲裝進出處理系統。此處理 系統係包括一網狀物捲滾機構；一撓性網狀物基材，其耦 合至網狀物捲滾機構；複數個感應器，其構成為可動態地 10债測撓性網狀物基材中的變形；至少—可㈣式機械組 件，其搞合至撓性網狀物基材；及一電腦系統，其耗合至 複數個感應器及至少一可控制式機械組件，其中電腦系統 包括用於偵測撓性網狀物基材中的變形及以制得的變形 為基礎來動悲地對準撓性網狀物基材之邏輯。 15 彳由下文抽描述參照藉由範例示範本發明原理的圖 式來得知本發明之其他態樣及優點。 圖式簡單說明 此處所述的圖式係構成說明書的一部分。圖中顯示的 特I·生/、用來不範本發明的部分實施例而非本發明的全部實 20施例，除非另行明確指示，否則不作相反暗示。 第1A圖為根據本發明的一實施例之_方法的高階流程 圖； 第1B圖為根據本發明的一實施例之用來偵測一挽性網 狀物基材上的變形之步驟的較詳細流程圖； 1283340 第2A圖為根據本發明的一實施例之一系統的圖示； 第2B圖顯示根據本發明的一實施例之用於決定所需要 的變形校正之一可能的實施例； 第3圖為可與本發明的一實施例一同使用之一電腦系 5 統的方塊圖； 第4圖為根據本發明的一實施例之一方法的較詳細流 程圖； 第5圖為可與本發明的一實施例一同使用之一可轉向 碟（steerable disk)組態的圖示； 10 第6圖為可與本發明的一實施例一同使用之一球形軋 縫組態的圖不； 第7圖為可與本發明的一實施例一同使用之一機械橫 向滾子的圖示。 【實施方式；1 15 較佳實施例之詳細說明 本發明有關一用於在捲裝進出製程中校正網狀物變形 之方法及系統。下文描述能夠使一般熟習該技術者製造及 使用本發明且以專利申請案及其要件的方式提供。熟習該 技術者易於瞭解此處所述的實施例及一般原理及特性之各 20種不同修改。因此，本發明滅受限於圖示實施例而是被 賦予與此處所述的原理及特性一致之最寬廣範圍。 如示乾用的圖式所顯示’本發明係為一用於在捲裝進 出製程中校正網狀物變形之方法及系統。本發明包括能夠 在捲裝進出製程中動態地調整網狀物的平面度之可控制式 1283340 機械組件。藉由在捲裝進出製程中調整網狀物，連續的圖 案化V驟之層對層對準的精石雀度係大幅地提高，藉以能夠 產生具有較低重疊電容及較高解析度之電子結構。 第1A圖為一用於校正網狀物變形之示範性方法之高階 5流程圖。第—步驟110包括啟動一包含-撓性網狀物基材之 捲裝進出製程。第二步驟12〇包括制捲裝進出製程中之撓 性網狀物基材中的變形。最後步驟13〇包括以制得的變形 為基礎來動態地對準撓性網狀物基材。因為對準製程會影 響網狀物變形狀態，對準製程的效果會影響步驟^⑽測得 之網狀物艾形。因此，網狀物變形狀態係由一封閉回饋系 統加以校正。 貫施例中，步驟120包含將光學標記實行在撓性網狀 物基材上以偵測變形。偵測得的網狀物變形狀態隨後可與 所而要的變形狀態進行比較。以此比較作為基礎，產生 15 一誤差訊號。從此誤差訊號及有關致動器對於網狀物變形 狀態所產生的效果之知識，可產生一變形狀態訊號並用來 動態地對準撓性網狀物基材。 第1B圖為根據本發明的一實施例之用來偵測一撓性網 狀物基材上的變形之步驟的較詳細流程圖。第一步驟121包 20括在撓性網狀物基材上使用光學標記來偵測變形。第二步 驟122包括比杈偵測得的變形與一所需要的變形。下個步驟 123包含以此比較作為基礎來產生一誤差訊號。最後步驟 124包括產生一用來動態地對準撓性網狀物基材之校正訊 號0 1283340 式指可利用操作—電腦系統來執行—連串的機器讀取 =曰:藉以實行本發明的上述實施例。特定言之，變形摘 二所提供之變形測量值的轉換、該變形與所需要狀辕之比 幸交、盡；Φ 心 5 10 生—適當誤差訊號以校正誤差、及變形校正訊號轉 實=對於變形調整的適當訊舰可㈣地在該電腦系統内 只仃。指令可駐留在各種不同類型的電腦讀取式媒體中。 由此觀之，本發明的另一態樣係有關—經程式化的產品， 其包含電腦讀取式媒體藉以具體實施機器讀取式指令之一 秩式，該程式可由一數位資料處理器執行以進行根據本發 明的一實施例之方法。 此電腦讀取式媒體可譬如具有包含在系統内之ram。 或者，指令可包含在另一電腦讀取式媒體内而由電腦系統 直接或間接地存取。不論包含在電腦系統中或他處，指令 可儲存在各種不同的機器讀取式儲存媒體上，諸如直接存 15取儲存裝置(DASD)(譬如一習知的“硬碟，，或RAID陣列）、磁 性資料儲存碟片、磁帶、電子非揮發性記憶體、一光學儲 存裝置（譬如0〇11〇^4；^〇11]\4,〇¥〇)、或其他適當的電腦讀 取式媒體上且包括傳輸媒體諸如數位、類比及無線通信連 結等。本發明的一示範性實施例中，機器讀取式指令可包 20含經編纂的C、C++、或熟習此類型應用技術的程式化者所 常用之類似語言碼的條列内容。 第2A圖為一用於校正網狀物變形之系統2〇〇的高階圖 示。系統200包括網狀物滾子205、一撓性基材或網狀物 210、網狀物位置感應器220及可控制式機械組件230。撓性 1283340 網狀物基材係為-聚合材料，諸如聚酸胺、聚對苯二甲酸 乙-日來_石風來石厌酸3旨、聚芳g旨（p〇lyarylafe)、聚乙稀 蔡二甲酸鹽或-無機材料諸如报薄的玻璃或是兩或更多種 t*專材料之且層虽隹然揭露了這些材料，一般熟習該技術 5者將易於瞭解能夠實行各種不同的材料。 第2B圖顯示用於決定變形校正之一實施例。第沈圖顯 示、’周狀物240。項目250代表網狀物240上之光學點的實際 位置而項目26〇代表光學點之理想位置。為此，項目謂代 表將光學標記的實際位置25G帶到理想位置所需要之位 1〇私為此如果此等位移加諸於網狀物240上，則網狀物240 的其他特性亦應幾近對準。 再參照第2ASI，網狀物位置感應H22G及可控制式機械 組件230電子式輕合至一電腦系統225。有關此電腦系統的 -範例請參照第3圖。第3圖中顯現出—電腦祕225的方塊 I5圖。電腦225可能為諸如筆記型電腦、桌上型電腦、工業用 個人電腦、嵌入式電腦等廣泛不同類型之任一者。此實施 例中，如實線所示的資料係傳送於處理器312與系統225的 組件之間此外，使用一模組化熱單元314來從處理器312 移除熱量。電腦225亦包括一電源供應器316以如虛線所示 20將電力供應至電腦系統225的組件。此外，電源供應器316 可包括一電池。 電腦系統225可依據電腦225的所需要功能而包含各不 同其他組件。圖示實施例中，一使用者介面318係搞合至處 理器312。一使用者介面318的範例係包括一鍵盤、一滑鼠、 1283340 及/或一聲音辨識系統。此外’一輸出裝置320耦合至處理 器312以對於一使用者提供視覺資訊。一輸出裝置320的範 例係包括-電腦監漏、—電視螢幕、—印表機或類似物。 此貫施例中，一通璋322係麵合至處理器312以使電腦系 5統225能夠與—諸如—印表機、另—部電腦或—網路等外部 裝置或系統溝通。 ‘ 處理器312利用軟體程式來控制電腦225的操作。電子 記憶體係耦合至處理器312以儲存並利於執行程式。圖示實 施例中，處理器312耦合至一揮發性記憶體324及非揮發性 響 1〇記憶體326。可使用諸如DRAMs，SRDAMs，SRAMs等各種不 同的記憶體類型作為揮發性記憶體324。非揮發性記憶體 · 326可包括一硬碟、一光學儲存裝置、或另一類型的碟片或 卷帶驅動記憶體。非揮發性記憶體326可包括一諸如 EPR〇M等唯讀記憶體(ROM)以與揮發性記憶體324 —同使 15 用。 系統225亦可與一其中利用經由一通信網路所連結的 遂端處理裝置來進行任務之分配式記憶環境一同使用。一 馨 分配式計算環境中，程式模組可設置於局部及遠端記憶儲 存裝置中。程式模組的執行可以獨立方式局部地發生或以 20用戶/饲服器方式遠端地發生。此等分配式計算環境的範例 係匕括辦公室的局部區域網路(local area networks)、企業 1已圍的電腦網路、及網際網路。此外，網路可經由無線裝 置或任何不同的通信裝置進行溝通同時仍位於本發明的精 神與範圍内。 12 1283340 再度茶照第圖2A，光學標記215係放置在撓性網狀物基 材210上且用以決定捲裝進出製程中之網狀物變形及偏 斜。標記215可為簡#的追縱標記或複雜的圖案，譬如一人 形紋圖案。網狀物位置感應器33係追蹤出現在撓性基材210 5上之光學標記215並以光學標記215的偵測得位置為基礎將 電訊號送到電腦系統225。 第2A圖的實施例中，感應器22〇包括成對之光學照明源 /憤測器組合。自網狀物反射離開之光係受到人形紋圖案的 出現加以調變並藉由一光學偵測器轉換成電訊號。以電子 10調整的頻率為基礎，可決定出網狀物的速度及位置，且藉 由兩感應器追縱值之間的相位差，可決定出網狀物標記相 對於感應器之側向位置。由於具有許多感應器對220及網狀 物標記追蹤，可決定出網狀物在多重部位上之位置及定 位。可從此資訊決定出網狀物對相較於理想壓縮狀態之相 15 對拉伸或壓縮。 電腦系統225内的電腦軟體係接收電子訊號並決定撓 性網狀物基材215的變形及偏斜。因此，電腦系統225將重 新對準訊號送到可控制式機械組件230,在該點，可控制式 機械組件230以偵測得之撓性網狀物基材320的變形及偏斜 20 為基礎來重新對準撓性網狀物基材210。 第4圖為根據本發明的一實施例之一方法的較詳細流 程圖。第一步驟410包括利用感應器來偵測光學標記在撓性 網狀物基材上之位置。第二步驟420包括讓感應器以偵測得 的光學標記位置為基礎將電訊號送到一電腦系統。第三步 13 1283340 驟43 0包括讓電腦糸統以偵測得的光學標記位置為基礎來 決定撓性網狀物基材的變形及偏斜。 弟四步驟440包括讓電細糸統以決定出之撓性網狀物 基材的變形及偏斜為基礎將重新對準訊號送到耗合至繞性 5網狀物基材之可控制式機械組件。最後步驟450包括讓可控 制式機械組件以決定出之撓性網狀物基材的變形及偏斜為 基礎來重新對準撓性網狀物基材。 經由網狀物的機械回應，隨後藉由變形狀態偵測器來 感應網狀物變形的變化而完成此製程。藉由適當地決定誤 10差與所送的重新對準訊號之間的關係，此製程使得網狀物 對準收斂至特定誤差極限内之理想的變形狀態。 再度參照第2Α圖，將可控制式機械組件230構成為藉由 在撓性網狀物基材上引發應力及壓力藉此造成撓性網狀物 基材210改變位置來重新對準撓性網狀物基材21()。這可盡 15量降低由於溫度、濕度、機械應力等所造成之撓性網狀物 基材210的變形及偏斜、誤差偏離。 本發明的一實施例中，可控制式機械組件為可轉向 碟。第5圖為一可轉向碟組態500的圖示。此組態5〇〇顯示與 一撓性網狀物基材520呈接觸之複數個可轉向碟51〇。可轉 20向碟510的角度及速度係由可改變碟的方向及加速度之馬 達加以控制。角度改變係造成各種不同的側向力傳遞至網 狀物。這些側向力轉而可用來更改網狀物52〇的變形狀態。 可利用一電腦系統530來控制馬達。 電腦系統530將重新對準訊號送到可轉向碟51〇，藉以 1283340 造成可轉向碟51〇將一補償性應力施加在撓性網狀物基材 520上以顧及任何_得的變形及偏斜。需特別小心之此實 施例的:態樣係在於:應該唯有在網狀物如果移動時轉向 角才改變·㈣將導致非平面性變形。因此， 5的計算來求出可具有最小變雜差之最佳化轉向而標準協 定。 -替代性實施例中，可控制式機械組件係為赤道驅動 式球體，且其稱為球形軋縫。球形軋縫的實行方式係避免 先前實施例之部分較複雜計算。第6圖為可與本發明的一實 H)施例-同使用之-球形軋縫組態_的—圖示。組態刪顯 示-與-撓性網狀物基材62G呈接觸之球形軋縫⑽。球形 札縫610包括機動化赤道驅動器⑴如，機動化赤道驅動器 611,6i2在所需要的動射向中轉動球形礼縫⑽以將任意 點位移傳遞至撓性網狀物基材620。組態6〇〇中亦顯示一彈 15 黃負載式反向滚子630。 彈簧負載式反向滾子630對於球形軋縫61〇提供一垂直 力並设计成可防止球形軋縫610滑移且增加可傳遞至網狀 物的力。球形軋縫610電子式搞合至一電腦系統64〇。為此， 電腦系統640將重新對準訊號送到球形軋縫61〇藉以造成球 20形軋縫6及彈簧負載式反向滾子630將一補償性鹿力施加 至撓性網狀物基材620上以顧及任何偵測得的變形及偏斜。 另一替代性實施例中，可控制式機械組件包括成對的 機械滾子（一驅動滾子及反向滾子）且其旋轉軸線可相對於 該等其他滾子對改變。第7圖為可與本發明的一實施例一同 15 1283340 使用之一機械橫向滾子組態7〇〇的圖示。組態7〇〇顯示用以 驅動一挽性網狀物基材73〇之機械橫向滾子71〇,72()。滾子 對710的旋轉軸線可相對於滾子對72〇的旋轉轴線改變。機 ’ 械檢向滾子71〇,720可以滾子對71〇相對於滚子對72〇的角 5度、位置及相對速度為基礎來傳遞撓性網狀物基材730的側 . 向位移及拉張。用於控制機械橫向滾子710,72〇的速度、位 置及角度之馬達係電子式輕合至—電腦系統74〇 。為此，電 腦系統74G將重新料訊號送到機械橫向滾子·，72〇，藉 以造成機械橫向滾子710,72〇將一補償性應力施加在撓隹 Φ 10網狀物基材730上以顧及任何偵測得的變形及偏斜。 已I揭路了 一用於在捲裝進出製程中校正網狀物變形 之方法及系統之各種不同實施例。這些實施例包括能夠在 捲裝進出IU王中動態地調整複數個網狀物之可控制式機械 組件。藉由在捲裳進出製程中調整網狀物，連續的圖案化 15步驟之層對層對準的精確度係大幅提高，藉以能夠產生具 有較低重疊電容及較高解析度之電子結構。 雖然已經根據圖示實施例來描述本發明，一般熟習該 · 技術者易於瞭解該等實施例可具有變化且該等變化仍倾 本發明的精神及範圍内。為此，一般熟習該技術者可作出 2〇許多修改㈣脫射請專概圍的精神錢圍。 . 【圖式簡單説明】 第1A圖為根據本發明的—實施例之一方法的高階流程 圖； 第_為根據本發明的-實施例之用來侦測一挽性網 16 1283340 狀物基材上的變形之步驟的較詳細流程圖； 第2A圖為根據本發明的一實施例之一系統的圖示； 第2B圖顯示根據本發明的一實施例之用於決定所需要 的變形校正之一可能的實施例； 5 第3圖為可與本發明的一實施例一同使用之一電腦系 統的方塊圖； 第4圖為根據本發明的一實施例之一方法的較詳細流 程圖； 第5圖為可與本發明的一實施例一同使用之一可轉向 10 碟（steerable disk)組態的圖示； 第6圖為可與本發明的一實施例一同使用之一球形軋 縫組悲的圖不， 第7圖為可與本發明的一實施例一同使用之一機械橫 向滾子的圖示。 15 【主要元件符號說明】 225,530,640,740···電腦系統 230··.可控制式機械組件 240…網狀物 250···網狀物上之光學點的實 際位置 260.··光學點之理想位置 270…將光學標記的實際位置 帶到理想位置所需要之位移 312…處理器 110、120、121、122、123、124、 130、410、420、430、440、450 ...步驟 200…用於校正網狀物變形之 系統 205…網狀物滾子 210· · ·撓性基材或網狀物 215···光學標記 220···網狀物位置感應器 17 1283340 314·.·模組化熱單元 316.. .電源供應器 318.. .使用者介面 320.. .輸出裝置 322.. .通信埠 324···揮發性記憶體 326…非揮發性記憶體 500.··可轉向碟組態 510…可轉向碟 520.620.730.. .撓性網狀物基材 600.. .球形軋縫組態 610.. .球形軋缝 611，612...機動化赤道驅動器 630.. .彈簧負載式反向滾子 700.. .機械橫向滾子組態 710.720.. .機械橫向滾子

18

Claims (1)

1283340 十、申請專利範圍： i 一種用於在捲裝進出製程中校正網狀物變形之方法，其 包含： 啟動一包含一撓性網狀物基材之捲裝進出製程； 偵測該捲裝進出製程中之該撓性網狀物基材中的 變形； 以該偵測得的變形為基礎來動態地對準該撓性網 狀物基材。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該偵測撓性網狀物 基材中的變形係包括： 利用該撓性網狀物基材上之光學標記來偵測該變 形； 比較該偵測得的變形與一所需要的變形； 以該比較為基礎產生一誤差訊號；及 產生一用來動態地對準該撓性網狀物基材之校正 訊號。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該動態地對準該撓 性網狀物基材係包括： 利用可控制式機械組件以該偵測得的變形為基礎 來對準該撓性網狀物基材。 4·如申請專利範圍第3項之方法，其中該等可控制式機械 組件包括可轉向碟。 5·如申請專利範圍第3項之方法，其巾該等可控制式機械 組件包括球形軋縫。 19 1283340 6·如申請專利範圍第5項之方法，其中各該等球形軋縫係 包括一彈簧負載式反向滾子。 7· —種捲裝進出處理系統，其包含： 一網狀物捲滾機構； 一撓性網狀物基材，其耦合至該網狀物捲滾機構； 複數個感應器，其構成為動態地偵測該撓性網狀物 基材中的變形； 至少一可控制式機械組件，其耦合至該撓性網狀物 基材；及 一電腦系統，其耦合至該等複數個感應器及該至少 一可控制式機械組件其中該電腦系統包括具有下列作 用之邏輯： 用於偵測該撓性網狀物基材中的變形；及 用於以該偵測得的變形為基礎來動態地對準該撓 性網狀物基材。 8·如申請專利範圍第7項之系統，其中該用於偵測該撓性 網狀物基材中的變形之邏輯係包括具有下列作用之邏 輯： 用於利用該撓性網狀物基材上的光學標記來偵測 該變形； 用於比較該偵測得的變形與一所需要的變形； 用於以該比較為基礎產生一誤差訊號；及 用於產生一用來動態地對準該撓性網狀物基材之 校正訊號。 20 1283340 9.如申請專利範圍第7項之系統，其中該用於動態地對準 該撓性網狀物基材之邏輯係包括具有下列作用之邏輯： 用於利用至少一可控制式機械組件以該偵測得的 變形為基礎來對準該撓性網狀物。 5 10.如申請專利範圍第9項之系統，其中該至少一可控制式 機械組件包括球形軋縫。

21