CN105301894A - 压印装置及物品制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压印装置及物品制造方法。该压印装置包括：分配器，其被构造为将压印材料分配到所述压印区域；以及控制器，其被构造为控制压印处理，使得先于第二压印区域，在第一压印区域中形成图案，所述第一压印区域相对于所述分配器与所述基板之间的气流位于所述第二压印区域的上游。

Description

压印装置及物品制造方法

技术领域

本发明涉及一种压印装置及物品制造方法。

背景技术

随着对半导体器件的微图案化的需求增加，除了传统的光刻技术之外，使用模具将基板上的未固化树脂(未固化材料)成型以在基板上形成树脂图案的精细加工技术也受到关注。该技术还被称为压印技术，并且能够在基板上形成约数纳米级的精细结构。光固化法是压印技术的一个示例。在采用光固化法的压印装置中，首先，将紫外线固化树脂(UV固化树脂)(下文中简称为“树脂”)分配到基板(晶片)上的注射区域(压印区域)。例如，使用喷墨法等，作为分配方法。接下来，使用模具将该树脂(未固化树脂)模塑。然后，在用紫外线照射固化树脂之后使模具脱离，从而在基板上形成树脂图案。

在该压印装置中，以从邻近的压印区域起依次对多个压印区域形成(下文中称为“压印”)图案。然而，下一邻近压印区域受到来自刚经受了压印处理的压印区域的热等的影响。可能存在如下情况：例如，由于在图案形成处理期间的紫外线照射的热以及模具的温度的影响，刚经受了压印处理的压印区域及其周边基板热膨胀或收缩，因此无法正确地进行下一邻近压印区域的缩放率校正。为了解决该问题，例如，日本特开2009-065135号公报公开了如下方法：使连续进行压印处理的两个压印区域不彼此邻近，从而减少热影响。

在压印装置中，当通过喷墨方法将树脂分配到基板上的压印区域时，树脂的一部分可能变成雾状微滴(薄雾)并且散布(scatter)到邻近的压印区域中。在这种情况下，在之前进行了压印处理的压印区域中可能发生图案缺陷。

发明内容

本发明提供一种例如有利于减少图案缺陷的压印装置。

本发明在其第一方面提供一种压印装置，该压印装置用于进行在基板上的压印区域中形成图案的压印处理，所述压印装置包括：分配器，其被构造为向所述压印区域分配压印材料；以及控制器，其被构造为控制所述压印处理，使得先于第二压印区域在第一压印区域中形成所述图案，所述第一压印区域相对于所述分配器与所述基板之间的气流位于所述第二压印区域的上游。

本发明在其第二方面提供一种压印装置，该压印装置用于进行在基板上的压印区域中形成图案的压印处理，所述压印装置包括：分配器，其被构造为向所述压印区域分配压印材料；以及控制器，其被构造为控制所述压印处理，使得先于第一压印区域在第二压印区域中不形成所述图案，所述第二压印区域相对于所述分配器与所述基板之间的气流位于所述第一压印区域的下游。

本发明在其第三方面提供一种压印装置，该压印装置用于进行在基板上的压印区域中形成图案的压印处理，所述压印装置包括：分配器，其被构造为向所述压印区域分配压印材料；以及控制器，其被构造为控制所述压印处理，使得针对所述压印区域的各列，先于第一压印区域在第二压印区域中不形成所述图案，所述第二压印区域相对于气流位于所述第一压印区域的下游。

本发明在其第四方面提供一种压印装置，该压印装置用于进行在基板上的压印区域中形成图案的压印处理，所述压印装置包括：供给口，其被构造为供给沿所述基板的气流；分配器，其被构造为向所述压印区域分配压印材料；以及控制器，其被构造为控制所述压印处理，使得针对沿所述气流的所述压印区域的各列，先于第一压印区域在第二压印区域中不形成所述图案，所述第二压印区域距离所述供给口比所述第一压印区域远。

本发明在其第五方面提供一种压印装置，该压印装置用于进行在基板上的压印区域中形成图案的压印处理，所述压印装置包括：排气口，其被构造为排出沿所述基板的气流；分配器，其被构造为向所述压印区域分配压印材料；以及控制器，其被构造为控制所述压印处理，使得针对沿所述气流的所述压印区域的各列，先于第一压印区域在第二压印区域中不形成所述图案，所述第二压印区域距离所述排气口比所述第一压印区域更近。

本发明在其第六方面提供一种压印装置，该压印装置用于针对基板上的多个压印区域中的各个依次进行在所述基板上的所述压印区域中形成图案的压印处理，所述压印装置包括：分配器，其被构造为向所述压印区域分配压印材料；以及控制器，其被构造为控制所述压印处理，使得先于第一压印区域在第二压印区域中不形成所述图案，所述第二压印区域相对于所述分配器与所述基板之间的气流位于所述第一压印区域的下游。

根据以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的压印装置的图；

图2是示出压印区域和压印处理的顺序的图；

图3是示出根据第二实施例的压印装置的图；以及

图4A和图4B是示出根据第三实施例的压印区域和压印处理的顺序的图。

具体实施方式

现在，下面将参照附图详细说明本发明的实施例。

[第一实施例]

图1示出了根据本发明的第一实施例的压印装置。压印装置1将模具10的凹凸图案转印到充当半导体器件制造处理中使用的目标基板的基板(晶片)2上。当转印模具10的凹凸图案时，根据第一实施例的压印装置采用利用光固化树脂的方法。如图1所示，将与利用紫外线照射模具10的方向平行的轴设置为Z轴，并且将X轴和Y轴定义在与Z轴正交的方向上。

压印装置1包括保持基板2的基板台3、保持模具10的模具保持单元11、控制器20、分配器12及生成气流30的生成器31。基板2是待处理的基板。例如，对于基板2，使用单晶硅晶片、绝缘体上硅结构(SOI)晶片等。分配器12将充当成型部件的压印材料分配在待处理的基板2的表面。可以使用紫外线固化树脂，作为压印材料。在具有矩形外围部并且面对基板2的模具10的表面上形成具有三维形状的、要转印到压印材料上的凹凸图案。对于模具10，使用诸如石英等的透射紫外线的材料。

模具保持单元11保持并固定模具10，并且将模具10的凹凸图案压印到基板2上。模具保持单元11包括模具保持机构、模具形状校正机构及模具台(均未示出)。模具保持机构通过真空吸盘保持并固定模具10。模具保持机构被模具台机械地保持。模具台是驱动系统，其被构造为当将模具10的凹凸图案转印到基板2上时，定位基板2与模具10的间隔，并且在Z轴方向上被驱动。当转印三维图案时，要求模具台进行高精度定位。因此，可以通过诸如粗动驱动系统(设备)和微动驱动系统(设备)的多个驱动系统来形成模具台。此外，模具台可以不仅在Z轴方向上而且在X轴方向、Y轴方向或θ方向(绕Z轴旋转的方向)上具有位置调整功能，并且具有校正模具10的倾斜的倾斜功能。模具形状校正机构能够通过向模具10的侧面施加力或变形来校正模具10的形状。

基板台3是在X轴方向和Y轴方向上被驱动以校正(对准)基板2与模具10之间的平移位移的驱动系统。基板台在X轴方向和Y轴方向上的驱动系统可以通过诸如粗动驱动系统和微动驱动系统的多个驱动系统形成。此外，基板台3可以具有被构造为在Z轴方向上进行位置调整的驱动系统、在基板2的θ(绕Z轴旋转的方向)方向上的位置调整功能、以及用于校正基板2的倾斜的倾斜功能。基板台3通过真空吸盘机械地保持基板2。

分配器12将压印材料分配在基板2上。分配器12包括分配压印材料的喷嘴(未示出)，并且将压印材料从喷嘴分配到基板2上。已知当分配器12分配压印材料时，由分配的压印材料生成落到基板2上的液滴和从液滴分离的雾状微滴(薄雾)。可以基于例如必需的压印材料的厚度或待转印的图案的密度确定压印材料的分配量。分配目的地区域是充当紧接分配之后的压印处理的目标的注射区域(压印区域)。控制器20控制压印装置1的各组件的操作、调整等。在第一实施例中，控制器20特别地控制分配器12对压印材料的分配、以及基板台3的驱动。

清洁室7收纳压印装置1。清洁室7包括生成气流30的生成器31、化学过滤器(未示出)以及颗粒过滤器(未示出)。风扇(供给设备)31a吸入置有清洁室7的大气中的空气，利用化学过滤器和颗粒过滤器去除吸入的空气中微量含有的化学物质和灰尘，然后将清洁的空气从送风口(未示出)供给到清洁室7的内部。

生成器31在压印装置1的内部生成气流30，以排出从压印装置1生成的热、灰尘等。生成器31的目的可以是在分配器12与基板台3之间生成气流30。生成器31可以包括回收气体的回收设备(真空生成机构)31b以及供给气体的供给设备(风扇)31a。可以使用真空泵，作为真空生成机构31b。可以将真空生成机构31b布置在清洁室7的内部。如果真空生成机构31b被布置在清洁室7的外部，则可以将排气口布置在清洁室7的内部，并且使用导管等将排气口连接到布置在清洁室7的外部的真空生成机构31b。注意，真空生成机构31b的布置位置不限于图1所示的位置，而可以布置在分配器12与模具10之间。气流30不改变其方向，但是能够被固定在预定方向上，从而不妨碍从分配器12分配的压印材料被均一地分配在基板2上。

此外，压印装置1包括被构造为将基板2运输到基板台3的基板运输单元(设备)、被构造为将模具10输送到模具保持单元11的模具输送单元、以及被构造为在压印处理时利用紫外线照射模具10的照射单元(设备)。压印装置1还包括被构造为保持基板台3的基平板4、被构造为保持模具保持单元11的桥平板6、以及被构造为支持桥平板6的支柱5。

现在，下面将参照图2描述根据第一实施例的压印方法。图2示出了图1示出的压印装置1对基板2上布置的多个压印区域进行压印处理的顺序。如图2所示，将与基板2的表面正交的轴定义为Z轴，将与基板2的表面平行的轴定义为X轴和Y轴。各压印区域50表示单位区域，其中，压印材料被分配到基板2上，使模具10与分配的压印材料接触，从而进行形成图案的压印处理。如图2所示，将压印区域50以多行和多列规则地布置在基板2上。在第一实施例中，将压印区域以多行和多列布置在基板2上。然而，也可以仅在多行的方向上布置压印区域。

气流30朝向X轴方向，如箭头所示。假定在图2中，气流30的上游(上风侧)在左侧并且下游(下风侧)在右侧。根据第一实施例，针对各行进行压印处理。即，在属于一行并且沿气流30布置的多个压印区域中，依次形成图案。在各行的多个压印区域中，以从气流30的上风侧(图2的左侧)的压印区域到下风侧(图2的右侧)的压印区域的顺序，在X轴方向上依次进行压印处理，如同一虚线的箭头所示。一旦到达同一行的最下风侧(图2的最右侧)的压印区域完成压印处理，则在Y轴方向上改变行，并且对改变后的行的多个压印区域从上风侧(图2的左侧)到下风侧(图2的右侧)再次依次进行压印处理。前述图1所示的控制器20基于关于气流30的方向的信息，来确定压印处理的顺序。

[第二实施例]

现在，将参照图3描述根据本发明的第二实施例的压印装置1。在图3中，将省略与图1类似的部分的描述。根据第二实施例的压印装置1的控制器20包括对生成器31生成的气流30的速度改变进行控制的气流速度控制器22。气流速度控制器32向能够改变气流30的速度的生成器31中的改变机构(未示出)输出用于确定气流30的速度的命令值。改变机构能够使用阻塞气流30的流的蝶阀、被构造为控制蝶阀的开度的脉冲电动机等。可选地，如果使用风扇作为生成器31，则改变机构可以使用例如被构造为改变风扇的旋转速度的转换器。

生成器31生成的气流30的超速造成问题。即，如果气流30的速度太高，甚至液滴也与从分配器12分配的压印材料的薄雾一起流入气流30，使得难以将液滴落在基板2的期望位置上，并且使得无法实现均一地分配。结果，在压印装置1中，可能会阻碍正确图案形成。

根据第二实施例，气流速度控制器32控制气流30的速度，从而使得能够尽可能抑制压印材料的液滴流入气流30中，并且调节压印材料的薄雾散布的范围。薄雾散布的范围可以限于压印处理目标的压印区域和在其邻近的下风侧压印区域。基于在配方中限定的例如分配时滴下的压印材料的量、当将压印材料分配到基板2时的均一性、以及在气流30的下风侧方向上压印材料的薄雾的散布距离，来根据需要调整和改变气流30的速度。

[第三实施例]

现在，将参照图4A和图4B描述根据本发明的第三实施例的压印方法。图4A和图4B示出了在基板2的多个压印区域上进行压印处理的顺序。图4A和图4B中的顺序是从图2所示的顺序改变的。在图2所示的第一实施例中，在气流30的方向上针对各行进行压印处理，并且在一行的多个压印区域中，以从上风侧的压印区域到下风侧的压印区域的顺序进行压印处理。另一方面，在第三实施例中，如图4A和图4B所示，在与气流30的方向正交的方向(Y方向)上，针对压印区域的各列进行压印处理。在第三实施例中，在多个列当中以从上风侧的列到下风侧的列的顺序，进行压印处理。如图4A所示，在一列的Y方向上布置的多个压印区域的行进方向可以总是沿Y轴的同一方向(例如，+方向)。可选地，如图4B所示，在邻近的两列之间，依次形成图案的压印区域的行进方向可以彼此相反。当将压印材料分配在要经受压印处理的压印区域上时生成的压印材料的薄雾散布在未经受压印处理的压印区域中，但是未散布在已经受压印处理的压印区域中。因此，能够防止由于薄雾粘附到在经受压印处理之后形成的图案上而发生的图案缺陷。

[其他实施例]

在第一至第三实施例中，气流30的方向不被改变，而是固定的。然而，气流30的方向也可以被改变。然而，在这种情况下，控制器20需要根据气流30的方向的改变，来改变压印处理的顺序。控制器20也能够根据经受压印处理的压印区域的顺序的改变，来改变气流30的方向。

[物品制造方法]

根据本发明的实施例的物品制造方法适于制造例如诸如半导体器件的微型器件或具有微结构的元件的物品。制造方法包括使用压印装置1在基板上形成图案的步骤。该制造方法还可以包括处理形成有图案的基板的其他公知步骤(氧化、沉积、气相沉积、掺杂、平整、蚀刻、抗蚀剂剥离、切割、键合、封装等)。与传统方法相比，根据本实施例的物品制造方法在物品的性能、品质、生产率及生成成本中的至少一者上有优势。

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 (16)

1.一种压印装置，该压印装置用于进行在基板上的压印区域中形成图案的压印处理，所述压印装置包括：

分配器，其被构造为向所述压印区域分配压印材料；以及

控制器，其被构造为控制所述压印处理，使得先于第二压印区域在第一压印区域中形成所述图案，所述第一压印区域相对于所述分配器与所述基板之间的气流位于所述第二压印区域的上游。

2.根据权利要求1所述的压印装置，其中，所述控制器控制所述压印处理，使得在所述基板上沿所述气流布置的多个压印区域中的各个中依次形成所述图案。

3.根据权利要求2所述的压印装置，其中，所述控制器控制所述压印处理，使得先于第二列的多个压印区域中的各个，在第一列的多个压印区域中的各个中依次形成所述图案，所述第一列的多个压印区域相对于所述气流位于所述第二列的多个压印区域的上游。

4.根据权利要求3所述的压印装置，其中，所述压印处理的行进方向在彼此邻近的所述第一列和所述第二列之间彼此相反。

5.根据权利要求1所述的压印装置，所述压印装置还包括：

生成器，其被构造称生成所述气流，

其中，所述控制器控制所述生成器，使得所述气流的方向针对包括多个压印区域的各行改变，其中，针对所述多个压印区域中的各个依次进行所述压印处理。

6.根据权利要求1所述的压印装置，所述压印装置还包括：

生成器，其被构造为生成所述气流，

其中，所述生成器包括被构造为供给与所述气流相关的气体的供给设备。

7.根据权利要求1所述的压印装置，所述压印装置还包括：

生成器，其被构造为生成所述气流，

其中，所述生成器包括被构造为回收与所述气流相关的气体的回收设备。

8.根据权利要求1所述的压印装置，所述压印装置还包括：

生成器，其被构造称生成所述气流，

其中，所述控制器控制所述生成器，使得改变所述气流的速度。

9.根据权利要求8所述的压印装置，其中，所述控制器控制所述生成器，使得基于所述压印处理的配方来改变所述速度。

10.一种物品制造方法，所述物品制造方法包括：

形成步骤，使用根据权利要求1至9中任一项的压印装置，在基板上形成图案；以及

处理步骤，对形成有所述图案的所述基板进行处理。

11.一种压印装置，该压印装置用于进行在基板上的压印区域中形成图案的压印处理，所述压印装置包括：

分配器，其被构造为向所述压印区域分配压印材料；以及

控制器，其被构造为控制所述压印处理，使得先于第一压印区域在第二压印区域中不形成所述图案，所述第二压印区域相对于所述分配器与所述基板之间的气流位于所述第一压印区域的下游。

12.一种压印装置，该压印装置用于进行在基板上的压印区域中形成图案的压印处理，所述压印装置包括：

分配器，其被构造为向所述压印区域分配压印材料；以及

控制器，其被构造为控制所述压印处理，使得针对所述压印区域的各列，先于第一压印区域在第二压印区域中不形成所述图案，所述第二压印区域相对于气流位于所述第一压印区域的下游。

13.一种压印装置，该压印装置用于进行在基板上的压印区域中形成图案的压印处理，所述压印装置包括：

供给口，其被构供给沿所述基板的气流；

分配器，其被构造为向所述压印区域分配压印材料；以及

控制器，其被构造为控制所述压印处理，使得针对沿所述气流的所述压印区域的各列，先于第一压印区域在第二压印区域中不形成所述图案，所述第二压印区域距离所述供给口比所述第一压印区域远。

14.一种压印装置，该压印装置用于进行在基板上的压印区域中形成图案的压印处理，所述压印装置包括：

排气口，其被构造为排出沿所述基板的气流；

分配器，其被构造为向所述压印区域分配压印材料；以及

控制器，其被构造为控制所述压印处理，使得针对沿所述气流的所述压印区域的各列，先于第一压印区域在第二压印区域中不形成所述图案，所述第二压印区域距离所述排气口比所述第一压印区域近。

15.一种压印装置，该压印装置用于针对基板上的多个压印区域中的各个依次进行在所述基板上的所述压印区域中形成图案的压印处理，所述压印装置包括：

分配器，其被构造为向所述压印区域分配压印材料；以及

控制器，其被构造为控制所述压印处理，使得先于第一压印区域在第二压印区域中不形成所述图案，所述第二压印区域相对于所述分配器与所述基板之间的气流位于所述第一压印区域的下游。

16.一种物品制造方法，所述物品制造方法包括：

形成步骤，使用根据权利要求11至15中任一项的压印装置在基板上形成图案；以及

处理步骤，对形成有所述图案的所述基板进行处理。