将材料图样连续沉积在基底上的设备和方法转让专利
申请号 : CN200680025659.6
文献号 : CN100596256C
文献日 : 2010-03-24
发明人 : 唐纳德·J·穆克卢尔 , 杰弗里·H·托其 , 丹尼尔·H·卡尔森 , 詹姆斯·N·多布斯 , 约翰·T·斯特兰德 , 罗纳德·P·斯万松
申请人 : 3M创新有限公司
摘要 :
材料图样被连续沉积到基底上。基底和掩模在圆筒的一部分上被连续地带到一起，在那里沉积源放出材料。掩模包括形成图样的孔，并且来自沉积源的材料穿过掩模的图样并且聚集到基底上以形成材料图样。基底的和掩模的伸长和横向位置可以被控制。基底的图样元件和掩模的图样元件能够被感测到以便调节基底和/或掩模的伸长和/或横向位置以保持精确的对准。此外，孔可能具有在100微米或者更小量级上的最小尺寸，从而在基底上建立具有在100微米或者更小量级上的最小尺寸的特征。
权利要求 :
1.一种用于在基底上连续地沉积材料图样的设备，包括：
基底递送辊，从所述基底递送辊递送所述基底；
第一基底接收辊，在所述第一基底接收辊上接收所述基底，使得 所述基底从所述基底递送辊延伸至所述基底接收辊，所述基底从所述 基底递送辊连续地通至所述基底接收辊；
第一掩模，所述第一掩模含有形成第一图样的孔，其中所述第一 掩模中的所述孔中的一个或多个具有100微米或更小的最小尺寸；
第一掩模递送辊，从所述第一掩模递送辊递送第一掩模；
第一掩模接收辊，在所述第一掩模接收辊上接收所述第一掩模， 使得所述掩模从所述掩模递送辊延伸至所述掩模接收辊，所述第一掩 模从所述第一掩模递送辊连续地通至所述第一掩模接收辊；
第一圆筒，在所述第一圆筒上，在从所述基底及掩模递送辊的递 送和所述基底及掩模接收辊上的接收之间，所述基底和所述第一掩模 在所述第一圆筒的圆周部分上发生接触，所述第一圆筒连续地旋转； 以及第一沉积源，所述第一沉积源被设置成朝着所述第一掩模的部分 连续地引导第一沉积材料，所述部分位于所述第一圆筒的所述圆周部 分上，使得所述第一沉积材料的至少一部分穿过所述第一掩模的所述 孔，以在所述基底上连续地沉积所述第一材料的所述第一图样。
2.根据权利要求1的设备，其中所述第一掩模是聚合物掩模。
3.根据权利要求1的设备，还包括：
第一基底伸长控制系统，当所述基底在所述第一圆筒的圆周部分 上相接触时，所述第一基底伸长控制系统沿着从所述基底递送辊至所 述第一圆筒的递送方向，保持所述基底的预定伸长；和第一掩模伸长控制系统，当所述第一掩模在所述第一圆筒的圆周 部分上相接触时，所述第一掩模伸长控制系统沿着从所述第一掩模递 送辊至所述第一圆筒的递送方向，保持所述第一掩模的预定伸长。
4.根据权利要求1的设备，还包括：
第一基底横向位置控制系统，所述第一基底横向位置控制系统包 括将所述基底的横向位置调节到位于所述第一圆筒上的预定横向地点 的卷材引导装置；和第一掩模横向位置控制系统，所述第一掩模横向位置控制系统包 括将所述第一掩模的横向位置调节到位于所述第一圆筒上的预定横向 地点的卷材引导装置。
5.根据权利要求4的设备，还包括：
第一基底横向位置控制系统，所述第一基底横向位置控制系统包 括将所述基底的横向位置调节到位于所述第一圆筒上的预定横向地点 的卷材引导装置；和第一掩模横向位置控制系统，所述第一掩模横向位置控制系统包 括将所述第一掩模的横向位置调节到位于所述第一圆筒上的预定横向 地点的卷材引导装置，其中所述第一掩模还包括图样元件，所述设备还包括至少一个掩 模传感器，所述至少一个掩模传感器根据感测所述第一掩模的所述图 样元件来产生信号，所述至少一个掩模传感器被所述第一掩模伸长控 制系统和所述第一掩模横向位置控制系统所使用。
6.根据权利要求1、3、4或5的设备，其中所述基底包括图样元 件，所述设备还包括至少一个基底传感器，所述至少一个基底传感器 根据感测所述基底的所述图样元件来产生信号，所述至少一个基底传 感器被所述基底伸长控制系统和所述基底横向位置控制系统所使用。
7.根据权利要求1的设备，还包括：
第二掩模，所述第二掩模具有形成第二图样的孔，其中所述第二 掩模中的所述孔中的至少一个或多个含有100微米或更小的最小尺寸；
第二掩模递送辊，从所述第二掩模递送辊递送第二掩模；
第二掩模接收辊，在所述第二掩模接收辊上接收所述第二掩模， 使得所述第二聚合物掩模从所述掩模递送辊延伸至所述掩模接收辊， 所述第二掩模从所述第二掩模递送辊连续地通至所述第二掩模接收 辊；
第二基底接收辊，在所述第二基底接收辊上接收所述基底，所述 基底从所述第一基底接收辊连续地通至所述第二基底接收辊；
第二圆筒，在所述第二圆筒上，所述基底和所述第二掩模在所述 第二圆筒的圆周部分上相接触，所述第二圆筒在所述基底接收辊和所 述第二基底接收辊之间接收所述基底，所述第二圆筒连续旋转；以及第二沉积源，所述第二沉积源被设置成朝着在所述第二圆筒的圆 周部分上的所述第二掩模的部分连续地引导第二沉积材料，使得所述 第二沉积材料的至少一部分穿过所述第二掩模的孔，以将所述第二材 料的所述第二图样沉积在所述基底上。
8.一种用于在基底上连续地沉积材料图样的设备，包括：
基底递送辊，从所述基底递送辊递送基底；
第一基底接收辊，在所述第一基底接收辊上接收所述基底，使得 所述基底从所述基底递送辊延伸至所述基底接收辊，所述基底从所述 基底递送辊连续地通至所述基底接收辊；
第一掩模，所述第一掩模含有形成第一图样的孔；
第一掩模递送辊，从所述第一掩模递送辊递送第一掩模；
第一掩模接收辊，在所述第一掩模接收辊上接收所述第一掩模， 使得所述掩模从所述掩模递送辊延伸至掩模接收辊，所述第一掩模从 所述第一掩模递送辊连续地通至第一掩模接收辊；
第一圆筒，在所述第一圆筒上，在从所述基底及掩模递送辊的递 送和所述基底及掩模接收辊上的接收之间，所述基底和所述第一聚合 物掩模在所述第一圆筒的圆周表面部分上相接触，所述第一圆筒连续 地旋转；
第一沉积源，所述第一沉积源被设置成朝着在所述第一圆筒的圆 周部分上的所述第一掩模的部分连续地引导第一沉积材料，使得所述 第一沉积材料的至少一部分穿过所述第一掩模的孔，以在所述基底上 连续地沉积所述第一材料的所述第一图样；
第一基底伸长控制系统，当所述基底在所述第一圆筒的圆周部分 上相接触时，所述第一基底伸长控制系统沿着从所述基底递送辊至所 述第一圆筒的递送方向，保持所述基底的预定伸长；
第一掩模伸长控制系统，当所述第一掩模在所述第一圆筒的圆周 部分上相接触时，所述第一掩模伸长控制系统沿着从所述第一掩模递 送辊至所述第一圆筒的递送方向，保持所述第一掩模的预定伸长；
第一基底横向位置控制系统，所述第一基底横向位置控制系统包 括将所述基底的横向位置调节到位于所述第一圆筒上的预定横向地点 的卷材引导装置；和第一掩模横向位置控制系统，所述第一掩模横向位置控制系统包 括将所述第一掩模的横向位置调节到位于所述第一圆筒上的预定横向 地点的卷材引导装置。
9.根据权利要求8的设备，其中所述第一掩模是聚合物的。
10.一种连续地沉积材料的方法，包括：
从基底递送辊连续递送基底，同时将基底连续地接收在接收辊， 其中，当在所述基底递送辊和所述基底接收辊之间时，所述基底在第 一圆筒的圆周部分上通过；
在连续递送和接收所述基底的同时，从第一掩模递送辊连续地递送 第一掩模，同时将所述第一掩模连续地接收到第一掩模接收辊上，其中 当在第一掩模递送辊和第一掩模接收辊之间时，所述第一掩模在所述第 一圆筒的圆周部分上通过，并且其中所述第一掩模具有多个形成第一图 样的孔，并且所述孔的至少一部分具有100微米或更小的最小尺寸；
在连续递送和接收所述基底和第一掩模的同时，朝着在所述第一 圆筒的圆周部分上的第一掩模的部分，连续地引导来自第一沉积源的 第一沉积材料，使得在所述基底上沉积所述第一材料的所述第一图样。
说明书 :
技术领域
本发明涉及将材料图样沉积到基底上。更具体地说，本发明涉及 借助于连续移动基底和定义图样的掩模穿过沉积区来沉积材料图样。
背景技术
通过从沉积源沿着向基底的方向放出材料，可以在基底上形成材 料图样。通过在沉积源和基底之间设置掩模，将材料以特定的图样沉 积在基底上。掩模包括定义图样的孔，并且只有穿过该孔的沉积材料 到达基底，以便该材料以图样的形式沉积。
这样的图样可以因为各种目的沉积在基底上。作为一个例子，通 过以各种图样的方式沉积材料可以在基底上形成电路图。例如，像金 属化图样的导电径迹可以形成在柔性电介质上以用于各种用途，包括 用于在安装在热油墨喷头上的柔性制表电路上编码信息。
常规的穿过掩模到基底上的材料图样沉积以分步重复的方式进 行。基底向前移动预定的量并且停止，而掩模位于固定且已知的相对 于基底的位置上。然后沉积源放出材料穿过掩模以形成图样。该基底 然后再移动预定的量并且停止，并且再一次发生沉积。重复这个过程， 以在一卷基底材料上形成给定图样的多个实例。基底上的每个材料图 样可以暴露给另一个下游掩模和沉积源以形成另外的图样材料层。
该分步重复过程虽然在精确地制造具有比较精细的特征尺寸的图 样的多个实例方面是有效的，但是具有相对效率低的缺点。移动基底 和精确地对准掩模和基底所花费的时间(相对于沉积该层的总的时间 而言，这个时间量相当大)是不沉积材料所花费的时间。因此该分步 重复过程不能实现所希望的生产率。
这样的图样可以因为各种目的沉积在基底上。作为一个例子，通 过以各种图样的方式沉积材料可以在基底上形成电路图。例如，像金 属化图样的导电径迹可以形成在柔性电介质上以用于各种用途，包括 用于在安装在热油墨喷头上的柔性制表电路上编码信息。
常规的穿过掩模到基底上的材料图样沉积以分步重复的方式进 行。基底向前移动预定的量并且停止，而掩模位于固定且已知的相对 于基底的位置上。然后沉积源放出材料穿过掩模以形成图样。该基底 然后再移动预定的量并且停止，并且再一次发生沉积。重复这个过程， 以在一卷基底材料上形成给定图样的多个实例。基底上的每个材料图 样可以暴露给另一个下游掩模和沉积源以形成另外的图样材料层。
该分步重复过程虽然在精确地制造具有比较精细的特征尺寸的图 样的多个实例方面是有效的，但是具有相对效率低的缺点。移动基底 和精确地对准掩模和基底所花费的时间(相对于沉积该层的总的时间 而言，这个时间量相当大)是不沉积材料所花费的时间。因此该分步 重复过程不能实现所希望的生产率。
发明内容
本发明的实施例通过提供设备和方法解决这些和其他问题，所述 设备和方法连续地向基底沉积材料，而不是按照分步重复的例程来沉 积材料。由于在基底处于移动的同时，材料被连续地沉积，因此没有 浪费花费在移动基底上的时间。
一个实施例是用于在基底上连续地沉积材料图样的设备。该设备 包括递送基底的基底递送辊和在其上接收基底的第一基底接收辊，使 得基底从该基底递送辊向基底接收辊延伸，并且基底从该基底递送辊 向基底接收辊连续地通过。该设备还包括包含定义第一图样的孔的第 一掩模，其中一个或多个孔具有至少100微米或更小的尺寸。该设备 还包括从其递送第一掩模的第一掩模递送辊和其上接收该第一掩模的 第一掩模接收辊，使得该掩模从该掩模递送辊向掩模接收辊延伸，并 且该第一掩模从该第一掩模递送辊向第一掩模接收辊连续地通过。第 一圆筒被包括，在其上，基底和第一掩模在从所述基底和掩模递送辊 被递送与在所述基底和掩模接收辊上被接收之间，在所述第一圆筒的 圆周的部分上方接触，并且该第一圆筒连续地旋转。第一沉积源被定 位成朝着该第一圆筒圆周部分上的第一掩模的部分连续地引导第一沉 积材料，使得该第一沉积材料的至少一部分通过该第一掩模的孔，以 在该基底上连续地沉积该第一材料的第一图样。
另一个实施例是用于在基底上连续地沉积材料图样的设备，该设 备包括递送基底的基底递送辊和在其上接收基底的第一基底接收辊， 使得基底从该基底递送辊向基底接收辊延伸，其中基底从该基底递送 辊向基底接收辊连续地通过。该设备还包括包含定义第一图样的孔的 第一掩模，递送第一掩模的第一掩模递送辊，和其上接收该第一掩模 的第一掩模接收辊，使得该掩模从该掩模递送辊向掩模接收辊延伸， 其中该第一掩模从该第一掩模递送辊向第一掩模接收辊连续地通过。 该设备还包括第一圆筒，在其上，该基底和该第一聚合物掩模在来自 该基底和掩模递送辊的递送与基底和掩模接收辊上的接收之间、在所 述第一圆筒的圆周表面部分上接触，其中该第一圆筒连续地旋转。此 外，该设备还包括第一沉积源，其被定位成：朝着该第一圆筒圆周部 分上的第一掩模的部分连续地引导第一沉积材料，使得该第一沉积材 料的至少一部分通过该第一掩模的孔，以在该基底上连续地沉积该第 一材料的第一图样。当基底在第一圆筒的圆周部分上进入接触时，第 一基底伸长控制系统沿着从基底递送辊向第一圆筒的递送方向保持该 基底预定的伸长，而当第一掩模在第一圆筒的圆周部分上进入接触时， 第一掩模伸长控制系统沿着从第一掩模递送辊向第一圆筒的方向保持 第一掩模的预定的伸长。第一基底横向位置控制系统包括将基底的横 向位置调节到在该第一圆筒上的预定横向地点的卷材引导装置，并且 第一掩模横向位置控制系统包括将第一掩模的横向位置调节到在该第 一圆筒上的预定横向地点的卷材引导装置。
又一个实施例是连续地沉积材料的方法，其包括从基底递送辊连 续地基底，同时在基底接收辊上连续地接收该基底，其中当在该基底 递送辊和基底接收辊之间时，基底从上方通过第一圆筒的圆周部分。 该方法还包括在连续地递送和接收基底的同时，连续地从第一掩模递 送辊递送掩模、同时在第一掩模接收辊上连续地接收该第一掩模，其 中当在第一掩模递送辊和第一掩模接收辊之间时，该第一掩模通过第 一圆筒的圆周部分，并且其中该第一掩模具有形成第一图样的多个孔， 并且至少一部分所述孔具有至少100微米或更小的尺寸。此外，该方 法包括在连续递送和接收该基底和第一掩模的同时，从第一沉积源向 在该第一圆筒圆周部分上的该第一掩模部分连续地引导第一沉积材 料，使得该第一材料的第一图样沉积在基底上。
一个实施例是用于在基底上连续地沉积材料图样的设备。该设备 包括递送基底的基底递送辊和在其上接收基底的第一基底接收辊，使 得基底从该基底递送辊向基底接收辊延伸，并且基底从该基底递送辊 向基底接收辊连续地通过。该设备还包括包含定义第一图样的孔的第 一掩模，其中一个或多个孔具有至少100微米或更小的尺寸。该设备 还包括从其递送第一掩模的第一掩模递送辊和其上接收该第一掩模的 第一掩模接收辊，使得该掩模从该掩模递送辊向掩模接收辊延伸，并 且该第一掩模从该第一掩模递送辊向第一掩模接收辊连续地通过。第 一圆筒被包括，在其上，基底和第一掩模在从所述基底和掩模递送辊 被递送与在所述基底和掩模接收辊上被接收之间，在所述第一圆筒的 圆周的部分上方接触，并且该第一圆筒连续地旋转。第一沉积源被定 位成朝着该第一圆筒圆周部分上的第一掩模的部分连续地引导第一沉 积材料，使得该第一沉积材料的至少一部分通过该第一掩模的孔，以 在该基底上连续地沉积该第一材料的第一图样。
另一个实施例是用于在基底上连续地沉积材料图样的设备，该设 备包括递送基底的基底递送辊和在其上接收基底的第一基底接收辊， 使得基底从该基底递送辊向基底接收辊延伸，其中基底从该基底递送 辊向基底接收辊连续地通过。该设备还包括包含定义第一图样的孔的 第一掩模，递送第一掩模的第一掩模递送辊，和其上接收该第一掩模 的第一掩模接收辊，使得该掩模从该掩模递送辊向掩模接收辊延伸， 其中该第一掩模从该第一掩模递送辊向第一掩模接收辊连续地通过。 该设备还包括第一圆筒，在其上，该基底和该第一聚合物掩模在来自 该基底和掩模递送辊的递送与基底和掩模接收辊上的接收之间、在所 述第一圆筒的圆周表面部分上接触，其中该第一圆筒连续地旋转。此 外，该设备还包括第一沉积源，其被定位成：朝着该第一圆筒圆周部 分上的第一掩模的部分连续地引导第一沉积材料，使得该第一沉积材 料的至少一部分通过该第一掩模的孔，以在该基底上连续地沉积该第 一材料的第一图样。当基底在第一圆筒的圆周部分上进入接触时，第 一基底伸长控制系统沿着从基底递送辊向第一圆筒的递送方向保持该 基底预定的伸长，而当第一掩模在第一圆筒的圆周部分上进入接触时， 第一掩模伸长控制系统沿着从第一掩模递送辊向第一圆筒的方向保持 第一掩模的预定的伸长。第一基底横向位置控制系统包括将基底的横 向位置调节到在该第一圆筒上的预定横向地点的卷材引导装置，并且 第一掩模横向位置控制系统包括将第一掩模的横向位置调节到在该第 一圆筒上的预定横向地点的卷材引导装置。
又一个实施例是连续地沉积材料的方法，其包括从基底递送辊连 续地基底，同时在基底接收辊上连续地接收该基底，其中当在该基底 递送辊和基底接收辊之间时，基底从上方通过第一圆筒的圆周部分。 该方法还包括在连续地递送和接收基底的同时，连续地从第一掩模递 送辊递送掩模、同时在第一掩模接收辊上连续地接收该第一掩模，其 中当在第一掩模递送辊和第一掩模接收辊之间时，该第一掩模通过第 一圆筒的圆周部分，并且其中该第一掩模具有形成第一图样的多个孔， 并且至少一部分所述孔具有至少100微米或更小的尺寸。此外，该方 法包括在连续递送和接收该基底和第一掩模的同时，从第一沉积源向 在该第一圆筒圆周部分上的该第一掩模部分连续地引导第一沉积材 料，使得该第一材料的第一图样沉积在基底上。
附图说明
图1示出设备的实施例，所述设备利用内部圆筒沉积和辊到辊的 掩模提供沉积工艺的第一阶段，而不使用预先形成图样的基准元件；
图2示出设备的实施例，所述设备利用内部圆筒沉积和连续循环 回路掩模提供沉积工艺的第一阶段，而不使用预先形成图样的基准元 件；
图3示出设备的实施例，所述设备利用外部圆筒沉积和辊到辊的 掩模提供沉积工艺的第一阶段，而不使用预先形成图样的基准元件；
图4示出设备的实施例，所述设备利用内部圆筒沉积、使用预先 形成图样的基准元件，并且利用辊到辊的掩模提供沉积工艺的第一阶 段；
图5示出设备的实施例，所述设备利用外部圆筒沉积、不使用预 先形成图样的基准元件，而是用在该外部圆筒沉积之前产生的基准图 样，和辊到辊的掩模提供沉积工艺的第一阶段；
图6示出设备的实施例，所述设备利用内部沉积和辊到辊的掩模 提供沉积工艺的第二阶段；
图7示出用于控制各种实施例的纵向卷材位置的说明性的旋转马 达和速度/位置控制系统的示意图；
图8示出用于控制各种实施例的横向卷材位置的说明性的引导马 达控制系统的示意图；
图9示出卷材基准对准控制系统的示意图，用于保持各种实施例 的两种卷材的正确对准；
图10示出说明性的控制系统接口，用于设备实施例的基准对准传 感器，所述设备实施例提供沉积工艺的第二阶段；
图11示出图10的说明性的控制系统接口所用的控制回路；
图12示出在掩模和/或基底上使用的基准元件的说明性图样，用 于同时感测各个掩模和/或基底的相对横向和纵向位置；
图13示出用于同时感测横向和纵向卷材位置的说明性的感测系 统的视图；
图14示出用于同时感测横向和纵向卷材位置的说明性的感测系 统的视图。
图2示出设备的实施例，所述设备利用内部圆筒沉积和连续循环 回路掩模提供沉积工艺的第一阶段，而不使用预先形成图样的基准元 件；
图3示出设备的实施例，所述设备利用外部圆筒沉积和辊到辊的 掩模提供沉积工艺的第一阶段，而不使用预先形成图样的基准元件；
图4示出设备的实施例，所述设备利用内部圆筒沉积、使用预先 形成图样的基准元件，并且利用辊到辊的掩模提供沉积工艺的第一阶 段；
图5示出设备的实施例，所述设备利用外部圆筒沉积、不使用预 先形成图样的基准元件，而是用在该外部圆筒沉积之前产生的基准图 样，和辊到辊的掩模提供沉积工艺的第一阶段；
图6示出设备的实施例，所述设备利用内部沉积和辊到辊的掩模 提供沉积工艺的第二阶段；
图7示出用于控制各种实施例的纵向卷材位置的说明性的旋转马 达和速度/位置控制系统的示意图；
图8示出用于控制各种实施例的横向卷材位置的说明性的引导马 达控制系统的示意图；
图9示出卷材基准对准控制系统的示意图，用于保持各种实施例 的两种卷材的正确对准；
图10示出说明性的控制系统接口，用于设备实施例的基准对准传 感器，所述设备实施例提供沉积工艺的第二阶段；
图11示出图10的说明性的控制系统接口所用的控制回路；
图12示出在掩模和/或基底上使用的基准元件的说明性图样，用 于同时感测各个掩模和/或基底的相对横向和纵向位置；
图13示出用于同时感测横向和纵向卷材位置的说明性的感测系 统的视图；
图14示出用于同时感测横向和纵向卷材位置的说明性的感测系 统的视图。
具体实施方式
本发明的实施例以由掩模定义图样的方式在基底上提供连续的材 料沉积。该连续的沉积通过连续地移动基底和掩模穿过由沉积源和圆 筒提供的沉积区来提供。
图1示出设备的一个说明性实施例和得到的方法，其形成用于在 基底上连续地沉积材料图样的一个阶段。在这个特定的实施例中，这 个第一阶段被用于在基底100上沉积称为基准的图样元件，其中这些 基准然后可以用于随后的阶段，以将基底与随后阶段的掩模正确地对 准，其中正如下面参考图4所讨论的，这种对准精度在微米级。这种 基准借助于穿过掩模101沉积材料而被应用，该掩模101包括提供基 准的图样的孔。除了基准之外，也可以沉积电路图的第一层，其中该 第一层的材料与用于沉积该基准的材料是相同的。
该基底100在用作为基底100的递送辊的一卷基底展开卷筒102 上开始，到这个第一沉积阶段的设备的其余部分。由精确驱动辊108 从卷筒102连续地拉动该基底100通过调节辊104、从张力载荷传感装 置106上经过。基底100紧紧地从旋转的圆筒124的圆周部分上拉过， 并且到基底100的另一个接收辊110。该基底100离开该接收辊110， 或者被拉入到在下面参考图6所讨论的、随后的沉积状态中，或者重 新卷绕在基底重卷卷筒上。
该调节辊104和张力载荷传感装置106用于实现该基底100的、 在以给定的基底100的速度递送到圆筒124的方向上的、预定的并且 被控制的伸长，或拉伸。基底100的速度由精确驱动辊108的速度支 配，该精确驱动辊108的速度与圆筒124的速度精密地同步，该圆筒 124本身具有精确驱动。速度的选取是设计选择的问题，其基于是否可 以实现预定的伸长和正确的沉积厚度。
正如本领域所熟知的，当张力通过调节辊104的执行机构施加于 基底100时，调节辊104利用旋转传感器提供反馈以控制该展开卷筒 102的速度。该张力载荷传感装置106提供力读出，其能够用于修整通 过调节辊104的执行机构施加的力。控制系统根据来自张力载荷传感 装置106的读出和圆筒124的速度施加逻辑控制，以使驱动辊108的 速度稍稍改变，从而按照希望控制基底100的伸长。
掩模101在掩模展开卷筒112的卷上开始，该卷筒112用作为将 掩模101递送到这个第一沉积阶段的设备的其余部分的递送辊。该掩 模101由精确驱动辊118从卷筒112、通过调节辊114、经过张力载荷 传感装置116连续地拉动。掩模101紧紧地从旋转的圆筒124的圆周 部分上拉过，在那里该基底也拉过，因而使掩模101与基底100接触， 并且进一步拉到掩模101的接收辊120上。该掩模101离开该接收辊 120，并且重新卷绕在基底重卷卷筒上122上。
正如基底100一样，调节辊114和张力载荷传感装置116用于实 现该掩模101的、在以给定的掩模101速度递送到圆筒124方向上的、 预定的并且被控制的伸长，或拉伸。掩模101的速度进一步由精确驱 动辊118的速度支配，该精确驱动辊118的速度也与圆筒124的速度 精密地同步。正如上面的关于基底100的讨论一样，速度的选取是设 计选择的问题，其基于是否可以实现预定的伸长和正确的沉积厚度。
正如调节辊104一样，当张力通过调节辊114的执行机构施加于 该掩模101时，调节辊114利用旋转传感器提供反馈到展开卷筒112。 张力载荷传感装置116提供力读出，其能够用于修整通过调节辊114 的执行机构施加的力。控制系统根据来自张力测力传感器116的读出 和圆筒124的速度施加逻辑控制，以使驱动辊118的速度稍稍改变， 从而根据希望控制基底的伸长。
这个具体的实施例包括设置在圆筒124里面的沉积源126。因此， 需要使掩模101直接与圆筒124接触，而基底100直接与掩模101接 触、并且被掩模101与圆筒124分开。该圆筒124具有构造在滚筒上 的大孔130，以几乎没有限制地向掩模供应材料流量，并且所述大孔围 绕着圆筒圆周间隔开，以使从沉积源126放出的沉积材料128能够通 过圆筒124并且到达掩模101。于是掩模中的孔使该沉积材料128能够 到达基底100，因而在基底100上形成图样。
根据希望的沉积类型和沉积材料类型，沉积源126可以是各种类 型沉积源之一。例如，沉积源126可以是用于以沉积金属或导电金属 氧化材料为目的的溅射阴极或磁控管溅射阴极。作为另一个例子，沉 积源126可以是用于以沉积金属或导电金属氧化材料为目的的蒸发源。
圆筒124、沉积源126、掩模101和基底100的布局可以是这样的， 使得掩模101和基底100在圆筒的底部通过，而沉积源126向下放出 沉积材料。但是，可以理解，该掩模101和基底100可以用另一种方 法设置，以便在该沉积源126向上放出沉积材料时，经过该圆筒124 的顶部。这种选择方案特别适于使用蒸发源的情况。
基底100和掩模101也可以是各种类型材料中的一种。例子包括 诸如聚酯(PET和PEN两者)、聚酰亚胺、聚碳酸酯、或聚苯乙烯之 类的聚合物材料，诸如不锈钢、其他钢、铝、铜之类的金属箔材料， 或者纸或纺织的或无纺的纤维材料，上述所有的材料具有或不具有涂 覆的表面。但是，利用诸如聚合物材料的具有高弹性的材料用于基底 和掩模，考虑到精确控制伸长和精确对准，正如在下面参考图4所讨 论的，使得特征尺寸能够做成非常小。在聚合物掩模中的孔的最小尺 寸可以在微米的量级上，在从100微米下至10微米的范围。因此，沉 积在基底上的相应的特征可以具有也在微米的量级上的最小的尺寸， 也在从100微米下至10微米的范围。因此，例如，考虑到高分辨率、 小的覆盖区导电径迹，电路图的密度可以做成很高，通过这种连续的 沉积工艺以高生产率生成。应当理解，如果径迹的长宽比很大，由于 要在影响聚合物掩模中的孔的尺寸稳定性之前、在开口的长度上限制 掩模孔的长宽比，因此可能有必要使该卷材通过两个或更多个沉积操 作台以沉积该径迹，该沉积操作台具有经过偏移阴影掩模的两个或更 多个连续的沉积。与这个实施例相关的、关于制造聚合物孔掩模的另 外的细节进一步在美国专利No.6,879,164(Baude等人)中被描述。
图2示出和图1同类的实施例，除了掩模不是辊对辊布局而是代 之以连续循环回路之外。在这里，基底200从卷筒202展开，通过调 节辊204，经过载荷传感装置206并且被驱动辊208拉动。基底200在 圆筒224的圆周部分上通过并且拉过接收辊210，并且然后行进到下一 个沉积阶段或重新卷绕在重卷卷筒上。因此，基底200的伸长和速度 如图1中那样被控制。此外，如在图1发生的一样，沉积源226放出 材料228穿过圆筒224的孔240，并且该材料到达掩模201并且穿过 该掩模201上的孔到达基底200。
但是，掩模201是从作为卷材引导装置232的辊的张力载荷传感 装置234上通过的连续循环回路，并且当它通过传感器238时被驱动 辊218拉动。掩模201在圆筒224的圆周部分上通过，并且从接收辊 220上被拉离。该掩模201然后到达作为张紧装置223的辊的另一个接 收辊222，并且把掩模201引送到随后的接收辊230，该接收辊230接 着把掩模201引送回到卷材引导装置232的的辊236。在这种布局中， 掩模201的伸长和速度连续地通过，调节由张紧装置223的执行机构 施加的力、和驱动辊218的速度，根据来自张力载荷传感装置234的 读出，而被控制，并且掩模201的横向校正也被卷材引导装置232控 制，其中这种卷材引导装置在下面结合图4更详细地讨论。但是，掩 模201连续循环以便再使用。最终，由于沉积材料228堆集在掩模上， 掩模201必需更换。
除了连续循环的掩模201之外，图2示出和图1相同的布局，可 以理解，如图2所示连续循环的掩模201同样可以应用于下面在图3 至图6中所讨论的其他布局。
图3示出和图1同类的实施例，除了沉积源326设置在圆筒324 的外面之外。在这里，基底300从卷筒302展开，通过调节辊304，经 过载荷传感装置306并且被驱动辊308拉动。基底300在圆筒324的 圆周部分上通过并且被进一步引向接收辊310，并且然后行进到下一个 沉积阶段或重新卷绕在重卷卷筒上。因此，基底300的伸长和速度如 在图1中一样被控制。此外，如在图1发生的一样，掩模301从卷筒 312展开，通过调节辊314，并经过载荷传感装置316，并且被驱动辊 318拉动。掩模301在圆筒324的圆周部分上通过，并且进一步引导经 过另一个接收辊320，并且然后重新卷绕在重卷卷筒322上。因此，掩 模301的伸长和速度也如图1中一样被控制。
但是，该沉积源326设置在圆筒324的外面，使得沉积材料328 在到达掩模301和基底300之前不需要穿过圆筒324。因此，圆筒324 不必包括孔。此外，基底300直接与圆筒324接触，而掩模301直接 与基底300接触，而基底300设置在掩模301和圆筒324之间。
虽然除了沉积源326设置在圆筒324外面之外，图3示出与图1 相同的布局，但是应当理解，如图3所示的该沉积源326的外部位置 同样可以应用于包括图2、以及图4至图6的其他结构。
除了基底400已经具有在其上已沉积的或以其它方式已形成的图 样元件之外，图4示出和图1类似的实施例。由于图样元件已经就位， 如下面讨论的精确对准可以保持在基底400和掩模401之间，并且在 这个阶段可以沉积电路图的特征而不需要同时沉积相同材料的基准。
该图样元件可以以各种方式之一预先形成在基底上，这些方式也 可以用于将这些图样沉积在掩模上，如在图1至图6的这些例子的任 何中的那样。图样元件如何预先形成在基底和掩模上的例子包括溅射、 汽相沉积、激光烧蚀、激光标刻、化学铣刻、化学蚀刻、压纹、刻痕 以及打印。
在图4的实施例中，基底400从卷筒402展开，通过调节辊404 并经过载荷传感装置406并且被驱动辊408拉动。该基底400在圆筒 424的圆周部分上经过、并且进一步被引向接收辊410、并且然后行进 到下一个沉积阶段或者重新卷绕在重卷卷筒上。因此，基底400的伸 长和速度如图1中一样被控制。此外，正如图1中发生的一样，掩模 401从卷筒412展开，通过调节辊414、经过载荷传感装置416并且被 驱动辊418拉动。该掩模401在圆筒424的圆周部分上经过并且进一 步引导到接收辊420上，并且然后重新卷绕在重卷卷筒422上。因此， 掩模401的伸长和速度也如图1中一样被控制。
但是，还有根据感测基底400和掩模401两者的基准的附加的控 制，以沿着到圆筒424的递送方向、在最小特征尺寸(小于100微米， 小于50微米，或甚至小于25微米)的1/2容差内，保持基底400和掩 模401的正确的对准。传感器438感测在基底400上的基准，而传感 448感测在掩模401上的基准。基底400和掩模401之间的相对速度可 以分别经由驱动辊408和418调节，以补偿基底400朝前或滞后于掩 模401。
而且，在用于基底400的载荷传感装置406和驱动辊408之间， 精确卷材引导装置430接收基底400并且根据感测所述基准以确定横 向位置的传感器438来控制基底的横向位置。移动的卷材具有在辊上 横向移动的趋势，但是在大多数情况下，在圆筒424处的横向位置必 需保持在最小特征尺寸(小于100微米，小于50微米，或甚至小于25 微米)的1/2精确容差内，因此卷材引导装置430调节基底400的横向 位置。该卷材引导装置430包括第一辊432、框架434和第二辊436。 该框架434在第一辊432边缘的枢转点处，可以如所示的那样、转动 地进出纸面，以便引导基底400并改变其在驱动辊408上的横向位置， 并且因此改变其在圆筒424上的横向位置。更多的关于适合于这种目 的的精确卷材引导装置的细节可以在美国专利申请公开NO. 2005/0109811(Swanson等人)中找到。
类似地，对于掩模401，在载荷传感装置416和驱动辊418之间， 精确卷材引导装置440接收掩模401，并且根据感测所述基准以确定横 向位置的传感器448来控制该掩模401的横向位置。掩模401在圆筒 424上的横向位置也必需在精确的容差内，因此卷材引导装置440调节 掩模401的横向位置。卷材引导装置440包括第一辊442、框架444和 第二辊446。该框架444可以在第一辊442边缘的枢转点处，如所示的 那样，转动地进出纸面，以便引导掩模401并改变其在驱动辊418上 的横向位置，并且因此改变其在圆筒424上的横向位置。
横向位置控制系统可以与伸长控制系统一起使用、或者独立于伸 长控制系统地使用。类似地，伸长控制系统可以与横向位置控制系统 一起使用，或者独立于横向位置控制系统地使用。
如图1所示，在圆筒424内的沉积源426放出沉积材料428，穿 过圆筒424上的孔450以到达在圆筒424的圆周部分上的掩模401和 基底400。虽然图4与图1在用作为初始沉积阶段的布局上有关系，但 是应当理解，图4的布局也可以用作这种情况的随后的阶段，即基底 400不直接从前面的沉积阶段向前行进，而是代之以从前面的阶段被重 新卷绕、并且然后从展开卷筒402引向随后的阶段。
图5示出与图3实施例相似的实施例，除了基底500具有图样元 件、或利用基准沉积工艺540的基准之外。该基准沉积工艺540在基 底500已经与圆筒524的圆周接触的点处、但在掩模501到达该圆筒 的点之前，将基准施加到基底500。由于图样元件已经在圆筒524上就 位，在基底500和掩模501之间可以保持精确对准，并且在这个阶段 可以沉积电路图特征而不需要同时沉积相同材料的基准。如何通过基 准沉积工艺540将图样元件预先形成在基底上的例子包括溅射、汽相 沉积、激光烧蚀、激光标刻、化学铣刻、化学蚀刻、压纹、刻痕以及 打印。
在图5的实施例中，基底500从卷筒502展开，通过调节辊504 并经过载荷传感装置506并且被驱动辊508拉动。基底500在包括基 准工艺540所瞄准的部分的圆筒524的圆周部分上通过，并进一步引 导到接收辊510上，然后行进到下一个沉积阶段，或重新卷绕在重卷 卷筒上。因此，基底500的伸长和速度如图3中一样被控制。此外正 如在图3中所发生的一样，掩模501从卷筒512展开，通过调节辊514， 并经过载荷传感装置516，并且被驱动辊518拉动。掩模501在圆筒 524的圆周部分上通过，并且进一步引导经过接收辊520，并且然后重 新卷绕在重卷卷筒上522上。因此，掩模501的伸长和速度也如图3 中一样被控制。
但是，还有根据利用传感器538感测掩模501的基准的、伸长和 速度的附加的控制，以沿着到具有基准图样形成工艺540的圆筒524 的递送方向、将掩模501保持在正确的对准中。掩模501的相对速度 可以经由驱动辊518进行调节，以补偿掩模501朝前或滞后于该基准 图样形成工艺540
而且，在载荷传感装置516和驱动辊518之间，精确卷材引导装 置530根据感测掩模501上的基准以确定横向位置的传感器538，将掩 模501的横向位置控制在精确容差内。该卷材引导装置530包括第一 辊532、框架534和第二辊536。该框架534在第一辊532边缘的枢转 点处，可以如所示那样，转动地进出纸面，以便引导该掩模501并改 变其在驱动辊518上的横向位置，并且因此改变其在圆筒524上的横 向位置。
如图3所示，设置在圆筒524外面的沉积源526放出沉积材料528 以到达在该圆筒524的圆周部分上的该掩模501和基底500。
图6示出与图4的实施例相似的实施例，除了与从展开卷筒递送 相反、基底600直接从前面的阶段被递送之外。如图4所示，由于基 准图样元件已经就位，在该基底600和掩模601之间能够保持精确对 准，并且在这个阶段能够沉积电路特征而不需要同时沉积相同材料的 基准。
在图6的实施例中，基底600从前面的阶段直接接收在张力载荷 传感装置602上并且被驱动辊608拉动。该基底600通过圆筒624的 圆周部分，并且被进一步引导经过接收辊610、并且然后行进到下一个 沉积阶段或重新卷绕在重卷卷筒上。没有用于这个阶段的基底600的 调节辊，所以基底600的伸长和速度通过在载荷传感装置602处感测 基底600的张力、并稍稍改变驱动辊608和圆筒624的速度来控制。 而且对基底600的伸长的微小调节能够通过调节该驱动辊608和圆筒 624之间的相对速度来进行。此外，正如在图4中所发生的，掩模601 从卷筒612展开，通过调节辊614，并经过载荷传感装置616，并且被 驱动辊618拉动。该掩模601在圆筒624的圆周部分上通过，并且进 一步引导经过接收辊620，并且然后重新卷绕在重卷卷筒上622上。因 此，掩模601的伸长和速度也如图4中一样被控制。
还有根据感测基底600和掩模601两者的基准的伸长和速度的附 加的控制，以沿着到圆筒624的递送方向、将基底600和掩模601保 持在正确的对准中。传感器638感测基底600上的基准，而传感器648 感测在掩模601上的基准。基底600和掩模601之间的相对速度可以 经由驱动辊608和618分别进行调节，以补偿基底600超前或滞后于 掩模601。
而且，在用于基底600的载荷传感装置602和驱动辊608之间， 精确卷材引导装置630接收基底600并根据感测基准以确定横向位置 的传感器638控制该基底的横向位置。该卷材引导装置630包括第一 辊632、框架634和第二辊636。该框架634在第一辊632边缘的枢转 点处，可以如所示的那样，转动地进出纸面，以便引导该基底600并 改变其在驱动辊608上的横向位置，并且因此改变其在圆筒624上的 横向位置。
类似地，对于掩模601，在载荷传感装置616和驱动辊618之间， 精确卷材引导装置640接收掩模601并且根据感测基准以确定横向位 置的传感器648控制该掩模601的横向位置。卷材引导装置640包括 第一辊642、框架644和第二辊646。该框架644可以在第一辊642边 缘的枢转点处，如所示的那样，转动地进出纸面，以便引导该掩模601 并改变其在驱动辊618上的横向位置，并且因此改变其在圆筒624上 的横向位置。
如在图4中一样，在圆筒624内的沉积源626放出沉积材料628， 穿过圆筒624上的孔650以到达在该圆筒624的圆周部分上的掩模601 和基底600。
图7示出说明性的旋转马达位置和速度控制系统700，其中系统 700之一可以用于控制位置、速度和施加在每个驱动辊和圆筒上的转 矩。该控制系统700接收位置指令701作为输入，并且该指令源自运 动控制领域的技术人员能够理解的轨迹发生器。这个指令被提供给位 置前馈运算702，其然后输出位置前馈信号给前馈增益控制运算712。
位置指令701与基于载荷位置反馈信号703的另一个信号相加， 该反馈信号703被提供给低通滤波器运算704。载荷位置反馈信号703 根据直接安装在驱动辊或圆筒上的高精度旋转传感器接收。低通滤波 器运算704提供输出给观察器706，所述观察器706使用其他内部信号 以生成输出，该输出被施加给反馈滤波运算708、以提供信号，该信号 与位置指令701负相加。这个信号然后输送给位置控制器710，该位置 控制器710输出与两个附加信号相加的信号。
在前馈增益控制运算712处的前馈增益信号输出，与与电机位置 前馈反馈信号一起的位置控制器710的输出信号相加，所述电机位置 前馈反馈信号由位置前馈微分运算714输出、并且通过低通滤波器715， 并且所述电机位置前馈反馈信号基于接收的电机位置反馈信号705。这 个信号705从安装在驱动驱动辊或圆筒的电机的电枢上的高精度旋转 传感器处被接收。这个和的输出然后提供给低通滤波器720，然后它的 输出提供给速度控制器722。
在前馈增益运算712处的前馈增益信号输出然后提供给速度前馈 运算716，其提供输出给前馈增益运算718，以产生第二前馈增益信号。 这个第二前馈增益信号提供给电流前馈运算724，其将输出提供给前馈 增益运算726。此外，该第二前馈增益信号与速度控制器722的输出相 加并且形成指示卷材的速度前馈信号707，其来自轨迹发生器。该轨迹 发生器生成用于每个辊子的控制系统的位置基准，包括以合适的单位 表示的位置和速度。将速度前馈信号707和速度控制器722的输出相 加的结果通过陷波和其他滤波器728，并且与被前馈增益运算726输出 的前馈增益信号相加，并且与实际电机电流测量值709相加，以向电 流控制器730提供输入。然后，该电流控制器730向驱动驱动辊或圆 筒的电机输出电流。
图8示出说明性的引导电机位置和速度控制系统800，其中该系 统800之一可以用于控制基底的横向位置，而该系统800的第二个其 中之一可以用于控制掩模的横向位置。控制系统800接收位置指令801 作为输入，并且这个指令源自检测表示卷材横向位置的基准的感测系 统。这个指令提供给位置前馈运算802，其然后向前馈增益控制运算 810输出位置前馈信号。
该位置指令801还与提供给低通滤波运算804的、基于载荷位置 反馈信号803的另一个信号相加。该载荷位置反馈信号803根据直接 安装于卷材引导框架上的高精度线性传感器接收。该前馈运算804提 供输出给观察器806，该观察器利用其他内部信号生成输出，该输出被 施加于反馈滤波运算808以提供与位置指令801负相加的信号。然后， 这个信号被馈送给位置控制器812，其输出与在下面讨论的两个附加信 号相加的信号。
在前馈增益控制运算810处的前馈增益信号输出，与与电机位置 前馈反馈信号一起的位置控制器输出信号812相加，该电机位置前馈 反馈信号由位置前馈微分运算809输出、并且通过低通滤波器811，并 且该电机位置前馈反馈信号基于接收的电机位置反馈信号805。这个信 号805根据直接安装于驱动该卷材引导框架的电机的电枢上的高精度 旋转传感器接收。然后这个和的输出被提供给低通滤波器818，它的输 出然后提供给速度控制器820。
在前馈增益控制运算810处的前馈增益信号输出然后被提供给速 度前馈运算814，其提供输出给前馈增益运算816以产生第二前馈增益 信号。该第二前馈增益信号提供给电流前馈运算822，该电流前馈运算 822提供输出给前馈增益运算824。此外，第二前馈增益信号与速度控 制器820的输出相加。结果通过陷波和其它滤波器826，并且与被前馈 增益运算824输出的前馈增益信号和实际电机电流测量值807相加， 以向电流控制器828提供输入。然后，该电流控制器828向移动卷材 引导框架的电机输出电流。
图9示出说明性的卷材基准对准控制系统900，该系统在基准已 经存在于两种卷材之上的沉积阶段(例如如图6所示)中，保持掩模 基准与基底基准之间的正确对准。该控制系统900接收卷材位置指令 901作为输入，并且这个指令源自轨迹发生器。这个指令被提供给位置 前馈运算902，其然后输出位置前馈信号给前馈增益控制运算908。
位置指令901与基于卷材位置反馈信号903的另一个信号相加， 该卷材位置反馈信号903根据纵向卷材位置接收。这个信号能够表示 基底或掩模的位置，或它们之间的差。该卷材位置反馈信号903提供 给增强由传感器产生的位置信号的观察器904，并且它的输出施加于反 馈滤波运算905以提供与位置指令901相加的信号。从这个相加得到 的信号然后被馈送给位置控制器910，其输出与另外两另外信号相加的 信号，这两个另外的信号在下一段说明。
在前馈增益控制运算908处的前馈增益信号输出，与与卷材前馈 开环位置补偿信号912一起的、位置控制器910输出的信号相加，所 述位置补偿信号912来自轨迹发生器。该和的输出是引导位置指令， 其然后提供给图7所示的卷材位置控制器。电机位置和速度从电机916 获得，并且相应的反馈信号918被提供给电机位置和速度控制器914。 该电机位置和速度控制器914包括具有线速度控制的传感器位置偏移 补偿。
图10示出示出一个说明性实施例的一部分，其中考虑到100微米 或更小的所希望的特征尺寸，和小于100微米、小于50微米或者甚至 小于25微米的对准容差，在掩模和基底之间保持基准对准。基底1000 通过递送辊1002，然后通过具有安装在框架1044上的辊子1042和1046 的卷材引导装置1040。然后基底通过检测卷材纵向/横向位置的传感器 1048。当基底经过圆筒1024的圆周部分上时，驱动辊1018对该基底 1000的伸长和速度进行最后校正，然后出口棍子1020引导基底1000 到下一个目的地。
掩模1001进入具有安装在框架1034上的辊子1032和1036的卷 材引导装置1030。该掩模1001通过检测纵向/横向卷材位置的传感器 1038，并且当掩模1001在圆筒1024的圆周部分上经过时，驱动辊1008 对掩模1001的伸长和速度进行最终校正，同时出口辊1010引导掩模 1001离开该圆筒1024。
在运行期间，基底传感器1048和掩模传感器1038输出卷材位置 反馈信号给应力控制器1052。该应力控制器接着生成输出信号给虚拟 张力观察器1054。虚拟张力观察器是一种控制系统技术，其中一种变 量的值根据其他变量的已知值确定。观察器通过减少变量的测量滞后、 提高其精度，或提供很难或不可能直接测量的变量的值来提高控制系 统的性能。然后虚拟张力观察器1054根据提供给应力控制器1052的 位置反馈和用于基底及掩模的材料参数来计算卷材的张力，并且对上 游控制器生成正确的张力设置点，以及可以加给任何驱动辊的附加的 修正位置指令偏移。虚拟张力观察器能够实时估算变化的参数。这个 实施例的虚拟张力观察器的其他细节可以在公用的美国专利申请公开 2005/0137738A1中找到。然后虚拟张力观察器1054为驱动辊1008的 电机提供驱动信号。
图11示出由应力控制器1052与虚拟张力观察器1054一起使用的 控制回路。基底的位置在位置运算1102处从传感器输出读出，而掩模 的位置在位置运算1112处从传感器输出读出。基底的目标无拉伸长度 在计算运算1104处被计算，而掩模目标无拉伸长度在计算运算1114 处被计算。基底的目标时间在计算运算1106处为基底进行计算，而掩 模的目标时间在计算运算1116处被计算。目标时间，新的ε1值在计 算运算1108处被计算，其中这个值代表在卷材中的所希望的应力。根 据新的ε1，在计算运算1110处计算需要的时间TSP，其中这个值表 示为了建立应力级所需要的张力。
图12示出可以定位在基底和掩模上的、用于控制卷材横向和纵向 位置并保持两个卷材之间的正确的对准的目的的基准标记或图样元件 的例子。正如上面所讨论的，这些基准标记可以预先形成图样，或可 以在沉积工艺的第一阶段期间添加到卷材上。
正如这个例子所示，横向或交叉卷材基准可以是将被定位在基底 或掩模1200上的、到沉积图样为固定距离的直线1202。卷材1200的 边缘1201可以不被定位在与该交叉卷材基准线或卷材1200上的任何 沉积图样有精确的关系处。从横向地感测直线1202的地点，能够确定 该卷材1200是否处于正确的地点、或为了将卷材在横向上对准是否需 要卷材引导调节。
正如这个例子还显示的，纵向或机器方向基准可以是沿着机器方 向相互间隔开固定距离的一系列标记1204。从在该系列中感测标记 1204的位置，能够确定该卷材1200在给定的时间点上，是否位于相对 于该卷材1200上的沉积图样正确的纵向位置。
图13示出用于卷材的感测系统的说明性的实施例。在这个实施例 中，信号传感器被用于横向和纵向两个方向上。卷材1302具有纵向基 准标记1304和横向基准标记1306。当卷材1302在辊子1308和辊子 1310之间通过时，传感器1312感测该纵向基准标记1304和横向基准 标记1306两者。传感器1312可以是线扫描或面积摄像机。
传感器1312输出被引向实时图像数据采集处理1314。除了接收 传感器输出之外，这个实施例的实时图像数据采集处理1314还从被感 测的卷材的纵向控制系统接收位置参考1311，这同步基准标记图像的 位置的获取。该实时图像数据采集处理将数字图像的输出引向数字图 像处理系统1316。该数字图像处理系统1316分析该图像以确定该横向 或纵向标记距其期望的地点有多远。纵向或机器方向的位置误差1318 被输出到被感测的卷材的纵向控制系统，而横向或交叉卷材方向的位 置误差1320被输出给卷材引导控制系统。
图14示出卷材感测系统的另一个说明性的实施例。在这个实施例 中，一个传感器用于横向，而另一个传感器用于纵向。卷材1402具有 纵向基准标记1404和横向基准标记1406。当卷材1402在辊子1408和 辊子1410之间通过时，一个传感器1412感测纵向基准标记1404，而 另一个传感器1414感测横向基准标记1406。用于纵向感测的传感器 1412可以是标准发光二极管(LED)/具有有快速响应时间的光检测电 路的光电二极管。用于横向感测的传感器1414可以是摄像机，例如具 有内置式高速处理的Keyence LS-7500系列CCD摄像机。
来自传感器1412的输出提供给光检测电路1416，其中基准可以 被观察，并且其中可以确定该纵向基准标记的实际地点距离期望的地 点有多远。纵向或机器方向的位置误差1418输出给被感测的卷材的纵 向控制系统。
来自传感器1414的输出被提供给摄像机的图像处理1420，其中 可以确定该横向基准标记的实际地点距期望的地点有多远。横向或交 叉卷材方向位置误差被输出给卷材引导控制系统。
另一方面，提供一种利用上述设备的连续沉积材料的方法。该方 法包括：从基底递送辊连续递送基底，同时在第一基底接收辊上连续 地接收基底，其中，当基底在基底递送辊和第一基底接收辊之间递送 时，该基底在第一圆筒的圆周部分上通过。该方法还包括：在连续递 送和接收该基底的同时，从第一掩模递送辊连续地递送第一掩模，同 时在第一掩模接收辊上连续地接收该第一掩模，其中，当掩模在第一 掩模递送辊和第一掩模接收辊之间递送时，该第一掩模在第一圆筒的 圆周部分上通过，并且其中该掩模具有形成第一图样的多个孔，并且 所述孔的至少一部分具有100微米或更小的最小尺寸。此外，该方法 包括：在连续递送和接收基底及第一掩模的同时，朝着经过该第一圆 筒的圆周部分上的第一掩模部分连续地引导来自第一沉积源的第一沉 积材料，使得第一材料的第一图样沉积在基底上。
该方法还可以包括：从第一基底接收辊连续地递送基底，同时连 续地将该基底接收在第二接收辊上，其中该基底在该第一基底接收辊 和第二基底接收辊之间时，从第二圆筒的圆周部分上通过。该方法还 包括：从第二掩模递送辊连续地递送第二掩模，同时在第二掩模接收 辊上连续地接收该第二掩模，其中该第二掩模在该第二掩模递送辊和 第二掩模接收辊之间，从第二圆筒的圆周部分上通过，并且其中该第 二掩模具有形成第二图样的多个孔。此外，该方法还包括在连续递送 和接收该基底及该第二掩模的同时，朝着在第二圆筒的圆周部分上通 过的第二掩模连续地引导来自第二沉积源的第二沉积材料，使得第二 沉积材料的第二图样沉积在该基底上。
虽然已经参考本发明的各种实施例实践性地示出并描述了本发 明，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神实质和 范围的情况下，在形式和细节上可以进行各种其它变化。
图1示出设备的一个说明性实施例和得到的方法，其形成用于在 基底上连续地沉积材料图样的一个阶段。在这个特定的实施例中，这 个第一阶段被用于在基底100上沉积称为基准的图样元件，其中这些 基准然后可以用于随后的阶段，以将基底与随后阶段的掩模正确地对 准，其中正如下面参考图4所讨论的，这种对准精度在微米级。这种 基准借助于穿过掩模101沉积材料而被应用，该掩模101包括提供基 准的图样的孔。除了基准之外，也可以沉积电路图的第一层，其中该 第一层的材料与用于沉积该基准的材料是相同的。
该基底100在用作为基底100的递送辊的一卷基底展开卷筒102 上开始，到这个第一沉积阶段的设备的其余部分。由精确驱动辊108 从卷筒102连续地拉动该基底100通过调节辊104、从张力载荷传感装 置106上经过。基底100紧紧地从旋转的圆筒124的圆周部分上拉过， 并且到基底100的另一个接收辊110。该基底100离开该接收辊110， 或者被拉入到在下面参考图6所讨论的、随后的沉积状态中，或者重 新卷绕在基底重卷卷筒上。
该调节辊104和张力载荷传感装置106用于实现该基底100的、 在以给定的基底100的速度递送到圆筒124的方向上的、预定的并且 被控制的伸长，或拉伸。基底100的速度由精确驱动辊108的速度支 配，该精确驱动辊108的速度与圆筒124的速度精密地同步，该圆筒 124本身具有精确驱动。速度的选取是设计选择的问题，其基于是否可 以实现预定的伸长和正确的沉积厚度。
正如本领域所熟知的，当张力通过调节辊104的执行机构施加于 基底100时，调节辊104利用旋转传感器提供反馈以控制该展开卷筒 102的速度。该张力载荷传感装置106提供力读出，其能够用于修整通 过调节辊104的执行机构施加的力。控制系统根据来自张力载荷传感 装置106的读出和圆筒124的速度施加逻辑控制，以使驱动辊108的 速度稍稍改变，从而按照希望控制基底100的伸长。
掩模101在掩模展开卷筒112的卷上开始，该卷筒112用作为将 掩模101递送到这个第一沉积阶段的设备的其余部分的递送辊。该掩 模101由精确驱动辊118从卷筒112、通过调节辊114、经过张力载荷 传感装置116连续地拉动。掩模101紧紧地从旋转的圆筒124的圆周 部分上拉过，在那里该基底也拉过，因而使掩模101与基底100接触， 并且进一步拉到掩模101的接收辊120上。该掩模101离开该接收辊 120，并且重新卷绕在基底重卷卷筒上122上。
正如基底100一样，调节辊114和张力载荷传感装置116用于实 现该掩模101的、在以给定的掩模101速度递送到圆筒124方向上的、 预定的并且被控制的伸长，或拉伸。掩模101的速度进一步由精确驱 动辊118的速度支配，该精确驱动辊118的速度也与圆筒124的速度 精密地同步。正如上面的关于基底100的讨论一样，速度的选取是设 计选择的问题，其基于是否可以实现预定的伸长和正确的沉积厚度。
正如调节辊104一样，当张力通过调节辊114的执行机构施加于 该掩模101时，调节辊114利用旋转传感器提供反馈到展开卷筒112。 张力载荷传感装置116提供力读出，其能够用于修整通过调节辊114 的执行机构施加的力。控制系统根据来自张力测力传感器116的读出 和圆筒124的速度施加逻辑控制，以使驱动辊118的速度稍稍改变， 从而根据希望控制基底的伸长。
这个具体的实施例包括设置在圆筒124里面的沉积源126。因此， 需要使掩模101直接与圆筒124接触，而基底100直接与掩模101接 触、并且被掩模101与圆筒124分开。该圆筒124具有构造在滚筒上 的大孔130，以几乎没有限制地向掩模供应材料流量，并且所述大孔围 绕着圆筒圆周间隔开，以使从沉积源126放出的沉积材料128能够通 过圆筒124并且到达掩模101。于是掩模中的孔使该沉积材料128能够 到达基底100，因而在基底100上形成图样。
根据希望的沉积类型和沉积材料类型，沉积源126可以是各种类 型沉积源之一。例如，沉积源126可以是用于以沉积金属或导电金属 氧化材料为目的的溅射阴极或磁控管溅射阴极。作为另一个例子，沉 积源126可以是用于以沉积金属或导电金属氧化材料为目的的蒸发源。
圆筒124、沉积源126、掩模101和基底100的布局可以是这样的， 使得掩模101和基底100在圆筒的底部通过，而沉积源126向下放出 沉积材料。但是，可以理解，该掩模101和基底100可以用另一种方 法设置，以便在该沉积源126向上放出沉积材料时，经过该圆筒124 的顶部。这种选择方案特别适于使用蒸发源的情况。
基底100和掩模101也可以是各种类型材料中的一种。例子包括 诸如聚酯(PET和PEN两者)、聚酰亚胺、聚碳酸酯、或聚苯乙烯之 类的聚合物材料，诸如不锈钢、其他钢、铝、铜之类的金属箔材料， 或者纸或纺织的或无纺的纤维材料，上述所有的材料具有或不具有涂 覆的表面。但是，利用诸如聚合物材料的具有高弹性的材料用于基底 和掩模，考虑到精确控制伸长和精确对准，正如在下面参考图4所讨 论的，使得特征尺寸能够做成非常小。在聚合物掩模中的孔的最小尺 寸可以在微米的量级上，在从100微米下至10微米的范围。因此，沉 积在基底上的相应的特征可以具有也在微米的量级上的最小的尺寸， 也在从100微米下至10微米的范围。因此，例如，考虑到高分辨率、 小的覆盖区导电径迹，电路图的密度可以做成很高，通过这种连续的 沉积工艺以高生产率生成。应当理解，如果径迹的长宽比很大，由于 要在影响聚合物掩模中的孔的尺寸稳定性之前、在开口的长度上限制 掩模孔的长宽比，因此可能有必要使该卷材通过两个或更多个沉积操 作台以沉积该径迹，该沉积操作台具有经过偏移阴影掩模的两个或更 多个连续的沉积。与这个实施例相关的、关于制造聚合物孔掩模的另 外的细节进一步在美国专利No.6,879,164(Baude等人)中被描述。
图2示出和图1同类的实施例，除了掩模不是辊对辊布局而是代 之以连续循环回路之外。在这里，基底200从卷筒202展开，通过调 节辊204，经过载荷传感装置206并且被驱动辊208拉动。基底200在 圆筒224的圆周部分上通过并且拉过接收辊210，并且然后行进到下一 个沉积阶段或重新卷绕在重卷卷筒上。因此，基底200的伸长和速度 如图1中那样被控制。此外，如在图1发生的一样，沉积源226放出 材料228穿过圆筒224的孔240，并且该材料到达掩模201并且穿过 该掩模201上的孔到达基底200。
但是，掩模201是从作为卷材引导装置232的辊的张力载荷传感 装置234上通过的连续循环回路，并且当它通过传感器238时被驱动 辊218拉动。掩模201在圆筒224的圆周部分上通过，并且从接收辊 220上被拉离。该掩模201然后到达作为张紧装置223的辊的另一个接 收辊222，并且把掩模201引送到随后的接收辊230，该接收辊230接 着把掩模201引送回到卷材引导装置232的的辊236。在这种布局中， 掩模201的伸长和速度连续地通过，调节由张紧装置223的执行机构 施加的力、和驱动辊218的速度，根据来自张力载荷传感装置234的 读出，而被控制，并且掩模201的横向校正也被卷材引导装置232控 制，其中这种卷材引导装置在下面结合图4更详细地讨论。但是，掩 模201连续循环以便再使用。最终，由于沉积材料228堆集在掩模上， 掩模201必需更换。
除了连续循环的掩模201之外，图2示出和图1相同的布局，可 以理解，如图2所示连续循环的掩模201同样可以应用于下面在图3 至图6中所讨论的其他布局。
图3示出和图1同类的实施例，除了沉积源326设置在圆筒324 的外面之外。在这里，基底300从卷筒302展开，通过调节辊304，经 过载荷传感装置306并且被驱动辊308拉动。基底300在圆筒324的 圆周部分上通过并且被进一步引向接收辊310，并且然后行进到下一个 沉积阶段或重新卷绕在重卷卷筒上。因此，基底300的伸长和速度如 在图1中一样被控制。此外，如在图1发生的一样，掩模301从卷筒 312展开，通过调节辊314，并经过载荷传感装置316，并且被驱动辊 318拉动。掩模301在圆筒324的圆周部分上通过，并且进一步引导经 过另一个接收辊320，并且然后重新卷绕在重卷卷筒322上。因此，掩 模301的伸长和速度也如图1中一样被控制。
但是，该沉积源326设置在圆筒324的外面，使得沉积材料328 在到达掩模301和基底300之前不需要穿过圆筒324。因此，圆筒324 不必包括孔。此外，基底300直接与圆筒324接触，而掩模301直接 与基底300接触，而基底300设置在掩模301和圆筒324之间。
虽然除了沉积源326设置在圆筒324外面之外，图3示出与图1 相同的布局，但是应当理解，如图3所示的该沉积源326的外部位置 同样可以应用于包括图2、以及图4至图6的其他结构。
除了基底400已经具有在其上已沉积的或以其它方式已形成的图 样元件之外，图4示出和图1类似的实施例。由于图样元件已经就位， 如下面讨论的精确对准可以保持在基底400和掩模401之间，并且在 这个阶段可以沉积电路图的特征而不需要同时沉积相同材料的基准。
该图样元件可以以各种方式之一预先形成在基底上，这些方式也 可以用于将这些图样沉积在掩模上，如在图1至图6的这些例子的任 何中的那样。图样元件如何预先形成在基底和掩模上的例子包括溅射、 汽相沉积、激光烧蚀、激光标刻、化学铣刻、化学蚀刻、压纹、刻痕 以及打印。
在图4的实施例中，基底400从卷筒402展开，通过调节辊404 并经过载荷传感装置406并且被驱动辊408拉动。该基底400在圆筒 424的圆周部分上经过、并且进一步被引向接收辊410、并且然后行进 到下一个沉积阶段或者重新卷绕在重卷卷筒上。因此，基底400的伸 长和速度如图1中一样被控制。此外，正如图1中发生的一样，掩模 401从卷筒412展开，通过调节辊414、经过载荷传感装置416并且被 驱动辊418拉动。该掩模401在圆筒424的圆周部分上经过并且进一 步引导到接收辊420上，并且然后重新卷绕在重卷卷筒422上。因此， 掩模401的伸长和速度也如图1中一样被控制。
但是，还有根据感测基底400和掩模401两者的基准的附加的控 制，以沿着到圆筒424的递送方向、在最小特征尺寸(小于100微米， 小于50微米，或甚至小于25微米)的1/2容差内，保持基底400和掩 模401的正确的对准。传感器438感测在基底400上的基准，而传感 448感测在掩模401上的基准。基底400和掩模401之间的相对速度可 以分别经由驱动辊408和418调节，以补偿基底400朝前或滞后于掩 模401。
而且，在用于基底400的载荷传感装置406和驱动辊408之间， 精确卷材引导装置430接收基底400并且根据感测所述基准以确定横 向位置的传感器438来控制基底的横向位置。移动的卷材具有在辊上 横向移动的趋势，但是在大多数情况下，在圆筒424处的横向位置必 需保持在最小特征尺寸(小于100微米，小于50微米，或甚至小于25 微米)的1/2精确容差内，因此卷材引导装置430调节基底400的横向 位置。该卷材引导装置430包括第一辊432、框架434和第二辊436。 该框架434在第一辊432边缘的枢转点处，可以如所示的那样、转动 地进出纸面，以便引导基底400并改变其在驱动辊408上的横向位置， 并且因此改变其在圆筒424上的横向位置。更多的关于适合于这种目 的的精确卷材引导装置的细节可以在美国专利申请公开NO. 2005/0109811(Swanson等人)中找到。
类似地，对于掩模401，在载荷传感装置416和驱动辊418之间， 精确卷材引导装置440接收掩模401，并且根据感测所述基准以确定横 向位置的传感器448来控制该掩模401的横向位置。掩模401在圆筒 424上的横向位置也必需在精确的容差内，因此卷材引导装置440调节 掩模401的横向位置。卷材引导装置440包括第一辊442、框架444和 第二辊446。该框架444可以在第一辊442边缘的枢转点处，如所示的 那样，转动地进出纸面，以便引导掩模401并改变其在驱动辊418上 的横向位置，并且因此改变其在圆筒424上的横向位置。
横向位置控制系统可以与伸长控制系统一起使用、或者独立于伸 长控制系统地使用。类似地，伸长控制系统可以与横向位置控制系统 一起使用，或者独立于横向位置控制系统地使用。
如图1所示，在圆筒424内的沉积源426放出沉积材料428，穿 过圆筒424上的孔450以到达在圆筒424的圆周部分上的掩模401和 基底400。虽然图4与图1在用作为初始沉积阶段的布局上有关系，但 是应当理解，图4的布局也可以用作这种情况的随后的阶段，即基底 400不直接从前面的沉积阶段向前行进，而是代之以从前面的阶段被重 新卷绕、并且然后从展开卷筒402引向随后的阶段。
图5示出与图3实施例相似的实施例，除了基底500具有图样元 件、或利用基准沉积工艺540的基准之外。该基准沉积工艺540在基 底500已经与圆筒524的圆周接触的点处、但在掩模501到达该圆筒 的点之前，将基准施加到基底500。由于图样元件已经在圆筒524上就 位，在基底500和掩模501之间可以保持精确对准，并且在这个阶段 可以沉积电路图特征而不需要同时沉积相同材料的基准。如何通过基 准沉积工艺540将图样元件预先形成在基底上的例子包括溅射、汽相 沉积、激光烧蚀、激光标刻、化学铣刻、化学蚀刻、压纹、刻痕以及 打印。
在图5的实施例中，基底500从卷筒502展开，通过调节辊504 并经过载荷传感装置506并且被驱动辊508拉动。基底500在包括基 准工艺540所瞄准的部分的圆筒524的圆周部分上通过，并进一步引 导到接收辊510上，然后行进到下一个沉积阶段，或重新卷绕在重卷 卷筒上。因此，基底500的伸长和速度如图3中一样被控制。此外正 如在图3中所发生的一样，掩模501从卷筒512展开，通过调节辊514， 并经过载荷传感装置516，并且被驱动辊518拉动。掩模501在圆筒 524的圆周部分上通过，并且进一步引导经过接收辊520，并且然后重 新卷绕在重卷卷筒上522上。因此，掩模501的伸长和速度也如图3 中一样被控制。
但是，还有根据利用传感器538感测掩模501的基准的、伸长和 速度的附加的控制，以沿着到具有基准图样形成工艺540的圆筒524 的递送方向、将掩模501保持在正确的对准中。掩模501的相对速度 可以经由驱动辊518进行调节，以补偿掩模501朝前或滞后于该基准 图样形成工艺540
而且，在载荷传感装置516和驱动辊518之间，精确卷材引导装 置530根据感测掩模501上的基准以确定横向位置的传感器538，将掩 模501的横向位置控制在精确容差内。该卷材引导装置530包括第一 辊532、框架534和第二辊536。该框架534在第一辊532边缘的枢转 点处，可以如所示那样，转动地进出纸面，以便引导该掩模501并改 变其在驱动辊518上的横向位置，并且因此改变其在圆筒524上的横 向位置。
如图3所示，设置在圆筒524外面的沉积源526放出沉积材料528 以到达在该圆筒524的圆周部分上的该掩模501和基底500。
图6示出与图4的实施例相似的实施例，除了与从展开卷筒递送 相反、基底600直接从前面的阶段被递送之外。如图4所示，由于基 准图样元件已经就位，在该基底600和掩模601之间能够保持精确对 准，并且在这个阶段能够沉积电路特征而不需要同时沉积相同材料的 基准。
在图6的实施例中，基底600从前面的阶段直接接收在张力载荷 传感装置602上并且被驱动辊608拉动。该基底600通过圆筒624的 圆周部分，并且被进一步引导经过接收辊610、并且然后行进到下一个 沉积阶段或重新卷绕在重卷卷筒上。没有用于这个阶段的基底600的 调节辊，所以基底600的伸长和速度通过在载荷传感装置602处感测 基底600的张力、并稍稍改变驱动辊608和圆筒624的速度来控制。 而且对基底600的伸长的微小调节能够通过调节该驱动辊608和圆筒 624之间的相对速度来进行。此外，正如在图4中所发生的，掩模601 从卷筒612展开，通过调节辊614，并经过载荷传感装置616，并且被 驱动辊618拉动。该掩模601在圆筒624的圆周部分上通过，并且进 一步引导经过接收辊620，并且然后重新卷绕在重卷卷筒上622上。因 此，掩模601的伸长和速度也如图4中一样被控制。
还有根据感测基底600和掩模601两者的基准的伸长和速度的附 加的控制，以沿着到圆筒624的递送方向、将基底600和掩模601保 持在正确的对准中。传感器638感测基底600上的基准，而传感器648 感测在掩模601上的基准。基底600和掩模601之间的相对速度可以 经由驱动辊608和618分别进行调节，以补偿基底600超前或滞后于 掩模601。
而且，在用于基底600的载荷传感装置602和驱动辊608之间， 精确卷材引导装置630接收基底600并根据感测基准以确定横向位置 的传感器638控制该基底的横向位置。该卷材引导装置630包括第一 辊632、框架634和第二辊636。该框架634在第一辊632边缘的枢转 点处，可以如所示的那样，转动地进出纸面，以便引导该基底600并 改变其在驱动辊608上的横向位置，并且因此改变其在圆筒624上的 横向位置。
类似地，对于掩模601，在载荷传感装置616和驱动辊618之间， 精确卷材引导装置640接收掩模601并且根据感测基准以确定横向位 置的传感器648控制该掩模601的横向位置。卷材引导装置640包括 第一辊642、框架644和第二辊646。该框架644可以在第一辊642边 缘的枢转点处，如所示的那样，转动地进出纸面，以便引导该掩模601 并改变其在驱动辊618上的横向位置，并且因此改变其在圆筒624上 的横向位置。
如在图4中一样，在圆筒624内的沉积源626放出沉积材料628， 穿过圆筒624上的孔650以到达在该圆筒624的圆周部分上的掩模601 和基底600。
图7示出说明性的旋转马达位置和速度控制系统700，其中系统 700之一可以用于控制位置、速度和施加在每个驱动辊和圆筒上的转 矩。该控制系统700接收位置指令701作为输入，并且该指令源自运 动控制领域的技术人员能够理解的轨迹发生器。这个指令被提供给位 置前馈运算702，其然后输出位置前馈信号给前馈增益控制运算712。
位置指令701与基于载荷位置反馈信号703的另一个信号相加， 该反馈信号703被提供给低通滤波器运算704。载荷位置反馈信号703 根据直接安装在驱动辊或圆筒上的高精度旋转传感器接收。低通滤波 器运算704提供输出给观察器706，所述观察器706使用其他内部信号 以生成输出，该输出被施加给反馈滤波运算708、以提供信号，该信号 与位置指令701负相加。这个信号然后输送给位置控制器710，该位置 控制器710输出与两个附加信号相加的信号。
在前馈增益控制运算712处的前馈增益信号输出，与与电机位置 前馈反馈信号一起的位置控制器710的输出信号相加，所述电机位置 前馈反馈信号由位置前馈微分运算714输出、并且通过低通滤波器715， 并且所述电机位置前馈反馈信号基于接收的电机位置反馈信号705。这 个信号705从安装在驱动驱动辊或圆筒的电机的电枢上的高精度旋转 传感器处被接收。这个和的输出然后提供给低通滤波器720，然后它的 输出提供给速度控制器722。
在前馈增益运算712处的前馈增益信号输出然后提供给速度前馈 运算716，其提供输出给前馈增益运算718，以产生第二前馈增益信号。 这个第二前馈增益信号提供给电流前馈运算724，其将输出提供给前馈 增益运算726。此外，该第二前馈增益信号与速度控制器722的输出相 加并且形成指示卷材的速度前馈信号707，其来自轨迹发生器。该轨迹 发生器生成用于每个辊子的控制系统的位置基准，包括以合适的单位 表示的位置和速度。将速度前馈信号707和速度控制器722的输出相 加的结果通过陷波和其他滤波器728，并且与被前馈增益运算726输出 的前馈增益信号相加，并且与实际电机电流测量值709相加，以向电 流控制器730提供输入。然后，该电流控制器730向驱动驱动辊或圆 筒的电机输出电流。
图8示出说明性的引导电机位置和速度控制系统800，其中该系 统800之一可以用于控制基底的横向位置，而该系统800的第二个其 中之一可以用于控制掩模的横向位置。控制系统800接收位置指令801 作为输入，并且这个指令源自检测表示卷材横向位置的基准的感测系 统。这个指令提供给位置前馈运算802，其然后向前馈增益控制运算 810输出位置前馈信号。
该位置指令801还与提供给低通滤波运算804的、基于载荷位置 反馈信号803的另一个信号相加。该载荷位置反馈信号803根据直接 安装于卷材引导框架上的高精度线性传感器接收。该前馈运算804提 供输出给观察器806，该观察器利用其他内部信号生成输出，该输出被 施加于反馈滤波运算808以提供与位置指令801负相加的信号。然后， 这个信号被馈送给位置控制器812，其输出与在下面讨论的两个附加信 号相加的信号。
在前馈增益控制运算810处的前馈增益信号输出，与与电机位置 前馈反馈信号一起的位置控制器输出信号812相加，该电机位置前馈 反馈信号由位置前馈微分运算809输出、并且通过低通滤波器811，并 且该电机位置前馈反馈信号基于接收的电机位置反馈信号805。这个信 号805根据直接安装于驱动该卷材引导框架的电机的电枢上的高精度 旋转传感器接收。然后这个和的输出被提供给低通滤波器818，它的输 出然后提供给速度控制器820。
在前馈增益控制运算810处的前馈增益信号输出然后被提供给速 度前馈运算814，其提供输出给前馈增益运算816以产生第二前馈增益 信号。该第二前馈增益信号提供给电流前馈运算822，该电流前馈运算 822提供输出给前馈增益运算824。此外，第二前馈增益信号与速度控 制器820的输出相加。结果通过陷波和其它滤波器826，并且与被前馈 增益运算824输出的前馈增益信号和实际电机电流测量值807相加， 以向电流控制器828提供输入。然后，该电流控制器828向移动卷材 引导框架的电机输出电流。
图9示出说明性的卷材基准对准控制系统900，该系统在基准已 经存在于两种卷材之上的沉积阶段(例如如图6所示)中，保持掩模 基准与基底基准之间的正确对准。该控制系统900接收卷材位置指令 901作为输入，并且这个指令源自轨迹发生器。这个指令被提供给位置 前馈运算902，其然后输出位置前馈信号给前馈增益控制运算908。
位置指令901与基于卷材位置反馈信号903的另一个信号相加， 该卷材位置反馈信号903根据纵向卷材位置接收。这个信号能够表示 基底或掩模的位置，或它们之间的差。该卷材位置反馈信号903提供 给增强由传感器产生的位置信号的观察器904，并且它的输出施加于反 馈滤波运算905以提供与位置指令901相加的信号。从这个相加得到 的信号然后被馈送给位置控制器910，其输出与另外两另外信号相加的 信号，这两个另外的信号在下一段说明。
在前馈增益控制运算908处的前馈增益信号输出，与与卷材前馈 开环位置补偿信号912一起的、位置控制器910输出的信号相加，所 述位置补偿信号912来自轨迹发生器。该和的输出是引导位置指令， 其然后提供给图7所示的卷材位置控制器。电机位置和速度从电机916 获得，并且相应的反馈信号918被提供给电机位置和速度控制器914。 该电机位置和速度控制器914包括具有线速度控制的传感器位置偏移 补偿。
图10示出示出一个说明性实施例的一部分，其中考虑到100微米 或更小的所希望的特征尺寸，和小于100微米、小于50微米或者甚至 小于25微米的对准容差，在掩模和基底之间保持基准对准。基底1000 通过递送辊1002，然后通过具有安装在框架1044上的辊子1042和1046 的卷材引导装置1040。然后基底通过检测卷材纵向/横向位置的传感器 1048。当基底经过圆筒1024的圆周部分上时，驱动辊1018对该基底 1000的伸长和速度进行最后校正，然后出口棍子1020引导基底1000 到下一个目的地。
掩模1001进入具有安装在框架1034上的辊子1032和1036的卷 材引导装置1030。该掩模1001通过检测纵向/横向卷材位置的传感器 1038，并且当掩模1001在圆筒1024的圆周部分上经过时，驱动辊1008 对掩模1001的伸长和速度进行最终校正，同时出口辊1010引导掩模 1001离开该圆筒1024。
在运行期间，基底传感器1048和掩模传感器1038输出卷材位置 反馈信号给应力控制器1052。该应力控制器接着生成输出信号给虚拟 张力观察器1054。虚拟张力观察器是一种控制系统技术，其中一种变 量的值根据其他变量的已知值确定。观察器通过减少变量的测量滞后、 提高其精度，或提供很难或不可能直接测量的变量的值来提高控制系 统的性能。然后虚拟张力观察器1054根据提供给应力控制器1052的 位置反馈和用于基底及掩模的材料参数来计算卷材的张力，并且对上 游控制器生成正确的张力设置点，以及可以加给任何驱动辊的附加的 修正位置指令偏移。虚拟张力观察器能够实时估算变化的参数。这个 实施例的虚拟张力观察器的其他细节可以在公用的美国专利申请公开 2005/0137738A1中找到。然后虚拟张力观察器1054为驱动辊1008的 电机提供驱动信号。
图11示出由应力控制器1052与虚拟张力观察器1054一起使用的 控制回路。基底的位置在位置运算1102处从传感器输出读出，而掩模 的位置在位置运算1112处从传感器输出读出。基底的目标无拉伸长度 在计算运算1104处被计算，而掩模目标无拉伸长度在计算运算1114 处被计算。基底的目标时间在计算运算1106处为基底进行计算，而掩 模的目标时间在计算运算1116处被计算。目标时间，新的ε1值在计 算运算1108处被计算，其中这个值代表在卷材中的所希望的应力。根 据新的ε1，在计算运算1110处计算需要的时间TSP，其中这个值表 示为了建立应力级所需要的张力。
图12示出可以定位在基底和掩模上的、用于控制卷材横向和纵向 位置并保持两个卷材之间的正确的对准的目的的基准标记或图样元件 的例子。正如上面所讨论的，这些基准标记可以预先形成图样，或可 以在沉积工艺的第一阶段期间添加到卷材上。
正如这个例子所示，横向或交叉卷材基准可以是将被定位在基底 或掩模1200上的、到沉积图样为固定距离的直线1202。卷材1200的 边缘1201可以不被定位在与该交叉卷材基准线或卷材1200上的任何 沉积图样有精确的关系处。从横向地感测直线1202的地点，能够确定 该卷材1200是否处于正确的地点、或为了将卷材在横向上对准是否需 要卷材引导调节。
正如这个例子还显示的，纵向或机器方向基准可以是沿着机器方 向相互间隔开固定距离的一系列标记1204。从在该系列中感测标记 1204的位置，能够确定该卷材1200在给定的时间点上，是否位于相对 于该卷材1200上的沉积图样正确的纵向位置。
图13示出用于卷材的感测系统的说明性的实施例。在这个实施例 中，信号传感器被用于横向和纵向两个方向上。卷材1302具有纵向基 准标记1304和横向基准标记1306。当卷材1302在辊子1308和辊子 1310之间通过时，传感器1312感测该纵向基准标记1304和横向基准 标记1306两者。传感器1312可以是线扫描或面积摄像机。
传感器1312输出被引向实时图像数据采集处理1314。除了接收 传感器输出之外，这个实施例的实时图像数据采集处理1314还从被感 测的卷材的纵向控制系统接收位置参考1311，这同步基准标记图像的 位置的获取。该实时图像数据采集处理将数字图像的输出引向数字图 像处理系统1316。该数字图像处理系统1316分析该图像以确定该横向 或纵向标记距其期望的地点有多远。纵向或机器方向的位置误差1318 被输出到被感测的卷材的纵向控制系统，而横向或交叉卷材方向的位 置误差1320被输出给卷材引导控制系统。
图14示出卷材感测系统的另一个说明性的实施例。在这个实施例 中，一个传感器用于横向，而另一个传感器用于纵向。卷材1402具有 纵向基准标记1404和横向基准标记1406。当卷材1402在辊子1408和 辊子1410之间通过时，一个传感器1412感测纵向基准标记1404，而 另一个传感器1414感测横向基准标记1406。用于纵向感测的传感器 1412可以是标准发光二极管(LED)/具有有快速响应时间的光检测电 路的光电二极管。用于横向感测的传感器1414可以是摄像机，例如具 有内置式高速处理的Keyence LS-7500系列CCD摄像机。
来自传感器1412的输出提供给光检测电路1416，其中基准可以 被观察，并且其中可以确定该纵向基准标记的实际地点距离期望的地 点有多远。纵向或机器方向的位置误差1418输出给被感测的卷材的纵 向控制系统。
来自传感器1414的输出被提供给摄像机的图像处理1420，其中 可以确定该横向基准标记的实际地点距期望的地点有多远。横向或交 叉卷材方向位置误差被输出给卷材引导控制系统。
另一方面，提供一种利用上述设备的连续沉积材料的方法。该方 法包括：从基底递送辊连续递送基底，同时在第一基底接收辊上连续 地接收基底，其中，当基底在基底递送辊和第一基底接收辊之间递送 时，该基底在第一圆筒的圆周部分上通过。该方法还包括：在连续递 送和接收该基底的同时，从第一掩模递送辊连续地递送第一掩模，同 时在第一掩模接收辊上连续地接收该第一掩模，其中，当掩模在第一 掩模递送辊和第一掩模接收辊之间递送时，该第一掩模在第一圆筒的 圆周部分上通过，并且其中该掩模具有形成第一图样的多个孔，并且 所述孔的至少一部分具有100微米或更小的最小尺寸。此外，该方法 包括：在连续递送和接收基底及第一掩模的同时，朝着经过该第一圆 筒的圆周部分上的第一掩模部分连续地引导来自第一沉积源的第一沉 积材料，使得第一材料的第一图样沉积在基底上。
该方法还可以包括：从第一基底接收辊连续地递送基底，同时连 续地将该基底接收在第二接收辊上，其中该基底在该第一基底接收辊 和第二基底接收辊之间时，从第二圆筒的圆周部分上通过。该方法还 包括：从第二掩模递送辊连续地递送第二掩模，同时在第二掩模接收 辊上连续地接收该第二掩模，其中该第二掩模在该第二掩模递送辊和 第二掩模接收辊之间，从第二圆筒的圆周部分上通过，并且其中该第 二掩模具有形成第二图样的多个孔。此外，该方法还包括在连续递送 和接收该基底及该第二掩模的同时，朝着在第二圆筒的圆周部分上通 过的第二掩模连续地引导来自第二沉积源的第二沉积材料，使得第二 沉积材料的第二图样沉积在该基底上。
虽然已经参考本发明的各种实施例实践性地示出并描述了本发 明，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神实质和 范围的情况下，在形式和细节上可以进行各种其它变化。