CN104730860B - 压印装置、异物去除方法及物品制造方法 - Google Patents

压印装置、异物去除方法及物品制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供压印装置、异物去除方法及物品制造方法。该压印装置进行利用模具使基板上的压印材料成型并且在所述基板上形成图案的压印处理，该压印装置包括：基板卡盘，其被构造为保持所述基板；保护板，其被构造为围绕所述基板卡盘；以及抽吸机构，其被构造为对所述基板卡盘与所述保护板之间的间隙的至少一部分进行抽吸，其中，在所述抽吸机构对所述间隙的至少一部分进行抽吸时，所述基板卡盘保持与要形成所述图案的所述基板不同的板。

Description

压印装置、异物去除方法及物品制造方法
技术领域
本发明涉及压印装置、异物去除方法及物品制造方法。
背景技术
压印技术能够形成纳米级精细图案，并且作为用于批量生产磁性存储介质和半导体设备的光刻技术之一正逐渐投入实际使用。采用压印技术的压印装置利用形成有精细图案(凹凸)的模具(模)作为原版，在诸如硅晶片或玻璃板的基板上形成图案。压印装置在基板上例如施用光固化树脂(例如，紫外线固化树脂)，并且利用模具使该树脂成型。树脂被光(例如，紫外光)照射以进行固化，然后将模具与固化的树脂分离，由此在基板上形成树脂的图案。
在压印装置中，由于模具以及基板(上的树脂)彼此直接接触，因此，如果在处理空间中存在异物，则在要在基板上形成的图案中发生缺陷(转印错误)，或者模板损坏。
日本特开2010-176080号公报以及日本特开平8-181096号公报提出了去除基板上存在的异物的技术。日本特开2010-176080号公报公开了如下结构：配设有对基板上的空间进行抽吸(suction)以去除基板上存在的异物的抽吸机构。另一方面，日本特开平8-181096号公报公开了如下结构：除了对基板上的空间进行抽吸的抽吸机构外，还配设有将流体(气体)吹到基板上以容易地将异物与基板分离的喷吹(blow)机构。
然而，在传统技术中，从基板上分离的异物可能再次附着在基板或基板卡盘(chuck)上。由此，传统技术不足以去除处理空间中存在的异物。尤其是在日本特开平8-181096号公报中，流体被吹到基板上，导致从基板分离的异物散布在处理空间中。
在压印装置中，异物易于留在保持基板的基板卡盘与基板卡盘周围的保护板(平端板)之间的间隙中。由于意在通过限制基板台的可移动范围来实现压印装置的小型化，因此装置中的抽吸机构和喷吹机构的结构的自由度低。因此，传统技术无法有效去除基板卡盘与保护板之间的间隙中存在的异物。
发明内容
本发明提供一种优势在于去除基板卡盘与保护板之间的间隙中存在的异物的技术。
根据本发明的第一方面，提供一种压印装置，其进行利用模具使基板上的压印材料成型并且在所述基板上形成图案的压印处理，该压印装置包括：基板卡盘，其被构造为保持所述基板；保护板，其被构造为围绕所述基板卡盘；以及抽吸机构，其被构造为对所述基板卡盘与所述保护板之间的间隙的至少一部分进行抽吸，其中，在所述抽吸机构对所述间隙的至少一部分进行抽吸时，所述基板卡盘保持与要形成所述图案的所述基板不同的板。
根据本发明的第二方面，提供一种异物去除方法，其从利用模具使基板上的压印材料成型并且在所述基板上形成图案的压印装置中去除异物，所述异物去除方法包括：对被构造为保持所述基板的基板卡盘与被构造为围绕所述基板卡盘的保护板之间的间隙的一部分进行抽吸，其中，在所述抽吸步骤中，所述基板卡盘保持与要形成所述图案的基板不同的板。
根据本发明的第三方面，提供一种物品的制造方法，该制造方法包括：利用上述压印装置在基板上形成图案；以及对形成有所述图案的所述基板进行处理。
通过以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其他方面将变得清楚。
附图说明
图1是示出根据本发明的一方面的压印装置的结构的示意图。
图2A到图2C是用于说明压印处理的图。
图3是示出在抽吸机构的操作时压印装置的状态的图。
图4是示出模具、树脂供给机构以及抽吸机构之间的位置关系的图。
图5是示出向基板卡盘与保护板之间的间隙中吹气的喷吹机构的结构的示例的图。
具体实施方式
以下将参照附图来描述本发明的优选实施例。注意，在整个附图中相同的附图标记表示相同的部件，并且不给出其重复描述。
图1是示出根据本发明的一方面的压印装置100的结构的示意图。压印装置100例如是用于制造诸如半导体设备的设备的光刻装置，并且进行利用模具(模)使压印材料(未固化的树脂)在基板上成型并且在基板上形成图案的压印处理。
压印装置100如图1中所示包括模具卡盘4、气体供给机构5、基板台8、照射单元10、树脂供给机构11、控制单元14以及抽吸机构30。压印装置100还包括如图2A到图2C中所示的各个部件，如稍后将描述的。
照射单元10包括光源以及光学元件，并且发射用于固化基板1上的树脂7的光。作为照射单元10的光源，能够使用例如高压汞灯、各种准分子灯、准分子激光器、或发光二极管。当利用例如通过光照射固化的光固化树脂作为树脂7时，照射单元10的光源发射紫外光。注意，根据树脂7的类型来确定照射单元10的光源发射的光(其波长)。
基板台8是保持基板1的可移动台，树脂7经由基板卡盘2被供给(应用)给基板1。基板卡盘2通过真空吸力或静电力保持基板1。基板台8的位置通过诸如激光干涉仪或线性编码器的测量设备测量。保护板(平端板)9被布置在基板8上以围绕基板卡盘2。保护板9使由基板卡盘2保持的基板1的面与基板1外的区域相互平齐。
模具3具有对应于应当形成在基板1上的图案的凹凸图案，并且通过模具卡盘3保持。模具卡盘4通过真空吸力或静电力保持模具3，并且被布置在模具台上。从照射单元10通过光的孔被形成在模具卡盘4中，使得基板1上的树脂7可以利用通过模具3的光被照射。
树脂供给机构11包括形成未固化树脂的液滴并排出所述液滴的分配器，并且将树脂7供给到基板1上。例如，在通过树脂供给机构11供给树脂7的同时通过移动基板台8，能够在基板1上应用树脂。
气体供给机构5被布置在模具3的附近，向模具3与基板1之间的空间供给特殊流体(特殊气体)，并且利用特殊气体6来清除模具3与基板1之间的空间。二氧化碳、氦、氮、碳、氢、氙等等被用作特殊气体6。
抽吸机构30包括喷嘴12以及连接到喷嘴12的抽吸泵13，并且对基板卡盘2与保护板9之间的间隙的至少一部分进行抽吸。在该实施例中，抽吸机构30被形成为将喷嘴12定位在基板卡盘2与保护板9之间的间隙上方。然而，抽吸机构30可以被构造为从基板台侧对基板卡盘2与保护板9之间的间隙进行抽吸。
控制单元14包括CPU和存储器，并且控制整个压印装置100。控制单元14控制压印装置100的各单元以进行在基板上形成图案的压印处理。另外，控制单元14控制压印装置100的各个单元来进行诸如从压印装置100去除异物的异物去除处理的压印装置100的维护处理。
将参照图2A到图2C来描述压印装置100中的压印处理。首先，如图2A中所示，树脂供给机构11将树脂7供给到基板1上。接着，如图2B中所示，模具3被朝着基板1上的树脂7按压(模具3与树脂7被使得彼此接触)。通过将模具3朝着树脂7按压，树脂7沿模具3的凹凸图案流动并充满该凹凸图案。在模具3与树脂7彼此接触的同时，基板1上的树脂7被利用经由模具3的来自照射单元10的光照射，然后被固化。然后，如图2C中所示，模具3被从基板1上的固化树脂7分离(释放)。因此，对应于模具3的凹凸图案的树脂7的图案被形成在基板1上。
在本实施例中，通过沿垂直方向移动模具3(模具台)来实现朝着基板1上的树脂7按压模具3并将模具3从树脂7分离的操作。然而，可以通过沿垂直方向移动基板1(基板台8)或者沿垂直方向移动模具3和基板1二者来实现将模具3朝着基板1上的树脂7按压以及将模具3从树脂7分离的操作。
当朝着树脂7按压模具3时，模具3的凹凸图案需要被完全充满树脂7。如果在其中通过树脂7困有诸如模具3与基板1之间的空气的气泡的状态下固化树脂7，则在要形成在基板1上的树脂7的图案中发生缺陷，由此引起半导体设备中的缺陷。为了满意地利用树脂7来填充模具3的整个凹凸图案，优选利用特殊气体6来清除模具3与基板1之间的空间。为此，在本实施例中，气体供给机构5向模具3与基板1之间的空间供给特殊气体6。
保护板9如上所述被布置在基板8上从而保持模具3与基板1之间的空间中的特殊气体6的高浓度。如果基板台8在树脂供给机构11正下移动从而将树脂7供给到用作基板1的压印处理的目标的拍摄区域，则基板1可以从模具3下的位置偏移。在这种情况下，模具3与基板1之间的空间中的特殊气体6的浓度大大降低。为了避免这一点，保护板9被布置，使得在向基板1上的任意拍摄区域(基板1上的任意位置)供给树脂7时，基板1外的区域可以保持与基板1几乎相同的高度。这使得能够总是保持模具3与基板1之间的空间中的特殊气体6的高浓度。
由于基板1和基板卡盘2的各个一般具有圆形形状，因此保护板9由具有略大于基板1和基板卡盘2的孔的环形板部件组成。因此，如图1中所示，异物可能附着到基板卡盘2与保护板9之间的间隙，并且通过基板台8的操作(移动)被扩散，导致异物附着到基板1上。
在基板1上形成纳米级图案的压印装置100中，如果异物存在于(附着到)基板1上，则要在基板1上形成的树脂7上的图案中发生缺陷，或者当模具3被朝着树脂7按压时被损坏。为了避免这一点，在本实施例中，抽吸机构30对基板卡盘2与保护板9之间的间隙的至少一部分进行抽吸，由此去除基板卡盘2与保护板9之间的间隙中存在的异物(即，进行异物去除处理)。
图3是示出在抽吸机构30的操作时(即，在抽吸机构30对基板卡盘2与保护板9之间的间隙的至少一部分进行抽吸时)压印装置100的状态的图。在抽吸机构30对基板卡盘2与保护板9之间的间隙的至少一部分进行抽吸(如图3中所示)时，基板卡盘2保持与基板1不同的维护基板(板)15，图案要被形成在该基板1上。这使得即使异物从基板卡盘2与保护板9之间的间隙扩散，也能够避免抽吸机构30无法抽吸的异物附着到基板卡盘2和基板1上。包括用于捕捉异物的粗糙面或粘着面的捕捉面15a被形成在维护基板15的表面上。这使得能够抑制附着到维护基板15上的异物被再次扩散到压印装置100内。
压印装置100一般包括储藏用于维护保持压印装置100的装置状态最佳的管理基板的储藏器19。在该实施例中，除了诸如用于测量基板卡盘2的平坦性的基板和用于去除附着到基板卡盘2上的异物的基板的多种类型的管理基板外，储藏器19还储藏维护基板15(用作第一储藏器)。压印装置100还包括在储藏器19与基板卡盘2之间输送维护基板15和储藏器19中储藏的管理基板的输送系统(第一输送系统)18。
同样，当抽吸机构30对基板卡盘2与保护板9之间的间隙的至少一部分进行抽吸时，如图3中所示，模具卡盘4优选保持不同于模具3的假代(dummy)模具16。这使得即使异物从基板卡盘2与保护板9之间的间隙扩散，也能够避免抽吸机构30无法抽吸的异物附着到模具卡盘4和模具3上。包括用于捕捉异物的粗糙面或粘着面的捕捉面16a被形成在假代模具16的表面上。这使得能够限制附着到假代模具16上的异物被再次扩散到压印装置100内。
压印装置100一般包括储藏用于维护保持压印装置100的装置状态最佳的管理模具的储藏器21。在该实施例中，除了多种类型的管理模具外，储藏器21储藏假代模具16(用作第二储藏器)。输送系统18在储藏器21与模具卡盘4之间输送假代模具16以及储藏器21中储藏的管理模具(用作第二输送系统)。然而，可以提供被设计用于在储藏器21与模具卡盘4之间输送假代模具16以及储藏器21中储藏的管理模具的专用输送系统。
在压印装置100中，形成抽吸机构30的一部分的喷嘴12是能够真空抽吸的喷嘴。喷嘴12被优选布置为靠近基板卡盘2与保护板9之间的间隙，从而改善通过喷嘴12的抽吸效果。作为选择，通过提供沿与基板卡盘2的保持面垂直的方向移动喷嘴12的移动机构，喷嘴12可以在去除基板卡盘2与保护板9之间的间隙中的异物时被布置在靠近基板卡盘2与保护板9(基板台侧)之间的间隙。
考虑到其中抽吸机构30被形成为使得在与基板卡盘2的保持面平行的面内喷嘴12对基板卡盘2与保护板9之间的间隙的一部分进行抽吸的情况。在这种情况下，基板台8在抽吸机构30的操作期间移动，以在与基板卡盘2的保持面平行的面内依次将基板卡盘2与保护板9之间的间隙中的全部区域定位在喷嘴12之下。例如，由于基板卡盘2与保护板9之间的间隙一般是圆弧状的槽，因此沿圆弧来移动基板台8，以总是将基板卡盘2与保护板9之间的间隙定位在喷嘴12之下。
作为选择，抽吸机构30可以被形成为使得，在与基板卡盘2的保持面平行的面内，喷嘴12对基板卡盘2与保护板9之间的间隙中的全部区域进行抽吸。在这种情况下，基板台8不需要在抽吸机构30的操作期间移动。
异物可能不仅附着在基板卡盘2与保护板9之间的间隙，而且附着在基板台8和基板卡盘2上的各种部分。抽吸机构30还可以去除附着到基板台8上异物。例如，由于已经历处理的基板1的外围部分容易变脏，因此异物可能经由基板1附着到基板卡盘2上。在这种情况下，优选以小于基板卡盘2的保持面的大小来形成维护基板15并且通过抽吸机构30来抽吸当基板卡盘2保持维护基板15时暴露的保持面。传感器等被布置在保护板9中，并且异物也容易附着到其外围部分。当去除附着到保护板9的异物时也可以使用抽吸机构30。
在压印装置100按照每个拍摄区域将树脂7供给到基板1上时，树脂供给机构11一般被布置在模具3附近以将基板台8的可移动范围最小化。图1例示了要被布置在模具3与树脂供给机构11之间以简化压印装置100的结构的抽吸机构30(喷嘴12)。然而，实际上，如上所述，树脂供给机构11被优选布置在最靠近模具3的位置中。因此，如图4中所示，抽吸机构30被优选布置为使得，模具3与抽吸机构30之间的距离变得等于模具3与树脂提供机构11之间的距离。图4是示出模具3、树脂供给机构11、以及抽吸机构30之间的位置关系的图。如图4中所示，抽吸机构30被形成为使得，模具3跟树脂供给机构11之间的距离与模具3跟喷嘴12之间的距离相对其中当在基板1上供给树脂7时基板8移动的方向变得几乎彼此相等。抽吸机构30还被形成为将喷嘴12定位于相对与基板台8的移动方向正交的位置靠近树脂机构11的位置。这使得能够将基板台8的可移动范围最小化。
如图5中所示，向基板卡盘2与保护板9之间的间隙中吹气的喷吹机构40可以被设在喷嘴12中。喷吹机构40包括喷吹喷嘴41以及调节器17。通过调节器17被调节到最佳流量的气体(例如，压缩的清洁空气)通过喷吹喷嘴41被吹入到基板卡盘2与保护板9之间的间隙中。在该实施例中，在喷吹机构40将气体吹入基板卡盘2与保护板9之间的间隙时，抽吸机构30对基板卡盘2与保护板9之间的间隙的至少一部分进行抽吸。这使得能够将附着到基板卡盘2与保护板9之间的间隙的异物分离，由此更有效地去除基板卡盘2与保护板9之间的间隙中存在的异物。
另外，如上所述，一般通过压印装置中的过滤器利用清洁的空气来进行处理空间的空调。如图3中所示，压印装置100包括向包括模具3(假代模具16)和基板卡盘2之间的空间的处理空间供给清洁空气(气体)51的空调50。在该实施例中，在空调50从维护基板15的中心向着通过抽吸机构30抽吸的部分的方向供给清洁的空气51时，抽吸机构30对基板卡盘2与保护板9之间的间隙的至少一部分进行抽吸。这使得能够避免基板卡盘2与保护板9之间的间隙中存在的移动的扩散并且有效去除异物。注意，在本实施例中，空调50向处理空间供给气体，使得在抽吸机构30操作时流入处理空间的气体的流量大于在进行压印处理时的流量。这使得能够更有效地去除基板卡盘2与保护板9之间的间隙中存在的异物。
根据本实施例的压印装置100能够通过抽吸机构30来去除基板卡盘2与保护板9之间的间隙中存在的异物。压印装置100由此能够避免要在基板1上形成的树脂7的图案中的缺陷的发生，或者当朝着树脂7按压模具3时引起的对模具3的损坏。因此，压印装置100能够在经济上高产量地提供诸如高质量半导体设备的物品。
将描述用作物品的设备(半导体设备、磁存储介质、液晶显示元件等)的制造方法。该制造方法包括利用压印装置100在基板(晶片、玻璃板、薄膜状基板等)上形成图案的步骤。该制造方法还包括对其上形成有图案的基板进行处理的步骤。该处理步骤可能包括去除图案的残留膜的步骤。该处理步骤还可以包括诸如利用作为掩膜的图案来蚀刻基板的步骤的其他已知步骤。与传统方法相比较，根据本实施例的物品的制造方法的优势在于性能、质量、生产率以及物品的生产成本的至少一者。
虽然参照示例性实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不限于所公开的示例性实施例。应当对所附权利要求的范围给予最宽的解释，以使其涵盖所有这些变型例以及等同的结构和功能。

Claims (14)

1.一种压印装置，其进行利用模具使基板上的压印材料成型并且在所述基板上形成图案的压印处理，该压印装置包括：
基板台，其被构造为在保持基板卡盘和保护板的同时可移动，所述基板卡盘被构造为保持所述基板，所述保护板被构造为围绕所述基板卡盘；以及
抽吸机构，其包括被布置为面向所述基板卡盘与所述保护板之间的间隙的喷嘴，所述抽吸机构被构造为通过所述喷嘴对所述间隙中包含的气体进行抽吸，
其中，所述抽吸机构和所述基板台可相对移动，并且
其中，通过在所述基板卡盘保持与要形成所述图案的所述基板不同的板的状态下使所述抽吸机构和所述基板台相对移动，所述抽吸机构通过面向所述间隙中的多个部分中的各个部分的所述喷嘴，来从所述多个部分对所述间隙中包含的气体进行抽吸。
2.根据权利要求1所述的压印装置，该压印装置还包括：
模具卡盘，其被构造为保持所述模具，
其中，在所述抽吸机构对所述间隙中包含的气体进行抽吸时，所述模具卡盘保持与包括凹凸图案的模具不同的假代模具，所述凹凸图案与应当在所述基板上形成的图案相对应。
3.根据权利要求1所述的压印装置，其中，在所述板的表面形成有包括用于捕捉异物的粗糙面或粘着面的捕捉面。
4.根据权利要求2所述的压印装置，其中，在所述假代模具的表面形成有包括用于捕捉异物的粗糙面或粘着面的捕捉面。
5.根据权利要求1所述的压印装置，该压印装置还包括：
喷吹机构，其被构造为向所述间隙喷吹气体，
其中，在所述喷吹机构向所述间隙喷吹气体时，所述抽吸机构对所述间隙中包含的气体进行抽吸。
6.根据权利要求1所述的压印装置，该压印装置还包括：
空调，其被构造为对所述模具与所述基板卡盘之间的空间供给气体，
其中，在所述空调沿从所述板的中心向着通过所述抽吸机构抽吸的所述间隙中的部分的方向供给气体时，所述抽吸机构对所述间隙中包含的气体进行抽吸。
7.根据权利要求6所述的压印装置，其中，所述空调向所述空间供给气体，使得在所述抽吸机构对所述间隙中包含的气体进行抽吸时流入所述空间的气体的流量，大于在进行所述压印处理时的流量。
8.根据权利要求1所述的压印装置，其中，在所述抽吸机构对所述间隙中包含的气体进行抽吸时，移动所述基板台，以在与所述基板卡盘的保持面平行的面内将所述间隙中的全部区域依次定位在所述喷嘴下方。
9.根据权利要求1所述的压印装置，其中，所述抽吸机构对所述间隙中的全部区域中包含的气体进行抽吸。
10.根据权利要求1所述的压印装置，该压印装置还包括：
供给机构，其被构造为将所述压印材料供给到所述基板上，
其中，所述抽吸机构被布置为，使得所述模具与所述抽吸机构之间的距离变得等于所述模具与所述供给机构之间的距离。
11.根据权利要求1所述的压印装置，该压印装置还包括：
第一储藏器，其被构造为储藏所述板；以及
第一输送系统，其被构造为在所述第一储藏器与所述基板卡盘之间输送在所述第一储藏器中储藏的所述板。
12.根据权利要求2所述的压印装置，该压印装置还包括：
第二储藏器，其被构造为储藏所述假代模具；以及
第一输送系统，其被构造为在所述第二储藏器与所述模具卡盘之间输送在所述第二储藏器中储藏的所述假代模具。
13.一种异物去除方法，其从利用模具使基板上的压印材料成型并且在所述基板上形成图案的压印装置中去除异物，所述异物去除方法包括：
通过被布置为面向被构造为保持所述基板的基板卡盘与被构造为围绕所述基板卡盘的保护板之间的间隙的喷嘴，对所述间隙中包含的气体进行抽吸，
其中，所述喷嘴与保持所述基板卡盘和所述保护板的基板台可相对移动，并且
其中，在所述抽吸步骤中，通过在所述基板卡盘保持与要形成所述图案的基板不同的板的状态下使所述喷嘴和所述基板台相对移动，来通过面向所述间隙中的多个部分中的各个部分的所述喷嘴，从所述多个部分对所述间隙中包含的气体进行抽吸。
14.一种物品制造方法，该物品制造方法包括：
利用根据权利要求1至12中的任意一项所述的压印装置，在基板上形成图案；以及
对形成有所述图案的所述基板进行处理。
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