台阶仪在Micro LED巨量转移中的应用 | 测量PDMS微柱尺寸提升良率

微型发光二极管Micro-LED显示技术是一种新兴技术。它在可穿戴设备、虚拟现实、手机，微投影显示器等便携式应用中具有巨大的潜力。本研究聚焦Micro-LED巨量转印技术中弹性印章（PDMS材质）的关键制程参数优化。

半导体制造中表面粗糙度测量非常重要，Flexfilm费曼仪器作为国内领先的薄膜材料检测解决方案提供商，其提供的Flexfilm探针式台阶仪可以用于量化微柱结构的尺寸偏差（如宽度、高度），作为核心检测的表面轮廓仪其数据直接支撑印章制造工艺的稳定性评估，为高精度转印提供关键尺寸控制依据。

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样品制备

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弹性印章示意图

通过光刻工艺（清洗烘干、旋涂、软烤、曝光、后烘、显影、冲洗烘干、硬烤）制作弹性印章模板，再采用注模成型方法，将PDMS与固化剂按比例混合、除气泡后浇铸到模板上，经烘烤固化制成弹性印章。

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台阶仪测量微柱宽度

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台阶仪测量微柱尺寸示意图

台阶仪是探针式表面形貌测量仪器，使用台阶仪对弹性印章的微柱宽度等进行测量：当探针在待测物体表面轻轻滑过时，由于待测物体表面不平整，表面微小的峰谷使探针在滑动的同时，还沿着峰谷上下运动。探针的运动轨迹，就是待测物体表面轮廓的体现。

台阶仪测量光刻胶模板实物图

从测量结果可知，微柱尺寸大于模板尺寸，推测与 PDMS 烘烤时的热胀冷缩有关(热膨胀系数约 0.0006 / K )。微柱顶面宽度偏差为正，底面为负，这是由于 PDMS 倒入模板时可能溢出（顶面），而模板较深时显影液蚀刻难保证竖直面垂直（底面）。且偏差值相对稳定，基本与尺寸无关，因同一硅片光刻胶厚度均匀，曝光角度一致。

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微柱尺寸精度控制

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微柱宽度与掩模图案设计宽度之间的平均偏差

所制造的弹性印章微柱顶面和底面的宽度误差能控制在 5% 以内，高度约40μm且标准偏差小。这表明通过现有制程可较好控制微柱尺寸，而台阶仪的测量为这种精度控制提供了数据依据，有助于后续根据需求调整制程参数。

台阶仪精准量化了PDMS弹性印章微柱的尺寸偏差规律（顶面+5%、底面-5%），揭示了光刻工艺中液体溢出与显影深度不足的核心问题。该数据支撑了显影时间、曝光剂量等关键参数的优化，保障微柱高宽比稳定于0.5–5的可靠区间，最终为半导体领域Micro LED 巨量转印的良率提升提供尺寸控制基准。

Flexfilm探针式台阶仪

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在半导体、光伏、LED、MEMS器件、材料等领域，表面台阶高度、膜厚的准确测量具有十分重要的价值，尤其是台阶高度是一个重要的参数，对各种薄膜台阶参数的精确、快速测定和控制，是保证材料质量、提高生产效率的重要手段。

• 配备500W像素高分辨率彩色摄像机
• 亚埃级分辨率，台阶高度重复性1nm
• 360°旋转θ平台结合Z轴升降平台
• 超微力恒力传感器保证无接触损伤精准测量

Flexfilm费曼仪器作为国内领先的薄膜厚度测量技术解决方案提供商，研发的Flexfilm探针式台阶仪覆盖纳米至微米级薄膜的精准检测需求，为Micro-LED巨量转印工艺提供了可靠的几何校准闭环。

原文参考：《Micro-LED巨量转印技术中弹性印章的关键制程参数研究》

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