CN106502048B - 压印装置以及物品制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种压印装置以及物品制造方法。所述压印装置包括：供给设备，其被构造为将压印材料供给到基板上的压印区域；驱动设备，其被构造为进行用于使模具与供给到所述压印区域的压印材料接触的驱动；以及密封设备，其被构造为通过形成气体的流动来密封所述压印区域，其中，所述供给设备包括具有面对所述基板的面的构件，在所述面中形成有气体流入所述构件的流入口和气体流出所述构件的流出口，并且在所述构件中形成有用于将所述流入口与所述流出口连接的流动路径。

Description

压印装置以及物品制造方法
技术领域
本发明涉及一种压印装置以及物品制造方法。
背景技术
存在对基板上的压印材料进行成型以在基板上形成图案的压印技术。这种压印技术的一个示例包括光固化法。使用该方法的压印装置使模具与基板上的压印材料接触，以便将压印材料填充入模具。通过光的照射使压印材料固化，然后使模具从固化后的压印材料脱模，从而在基板上形成图案。在此，如果异物沉积在基板或模具上，则可能在图案上发生缺陷或者可能造成对模具的损坏。
日本特开2014-56854号公报公开了一种通过用气帘围绕(密封)压印区域来减少压印区域内的异物的压印装置。
然而，如果在压印材料供给设备的下面发生由气帘引起的气流，则在日本特开2014-56854号公报中公开的压印装置对于将压印材料准确地供给到压印区域可能是不利的。
发明内容
本发明提供例如一种有利于将压印材料准确地供给在压印区域中的压印装置。
本发明提供一种压印装置，其特征在于所述压印装置包括：供给设备，其被构造为将压印材料供给到基板上的压印区域；驱动设备，其被构造为进行用于使模具与供给到所述压印区域的压印材料接触的驱动；以及密封设备，其被构造为通过形成气体的流动来密封所述压印区域；其中，所述供给设备包括具有面对所述基板的面的构件，在所述面中形成有气体流入所述构件的流入口和气体流出所述构件的流出口，并且在所述构件中形成有用于将所述流入口与所述流出口连接的流动路径。
通过以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的进一步特征将变得清楚。
附图说明
图1A是例示根据第一实施例的压印装置的构造的图。
图1B是例示根据第一实施例的压印装置的构造的图。
图2是例示从Z轴方向的正方向侧观看的、在根据第一实施例的压印装置内的气体的流动的图。
图3是例示根据第一实施例的当未配设凹槽结构时的气体的流动的图。
图4是例示凹槽结构以及供给设备的结构的详情的图。
图5是例示根据第二实施例的凹槽结构的构造的图。
图6A是例示气体如何容易流入凹槽结构的图。
图6B是例示气体如何容易流入凹槽结构的图。
图7A是例示从+Z方向观看的凹槽结构的形状的图。
图7B是例示从+Z方向观看的凹槽结构的形状的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本发明的优选实施例。
(第一实施例)
图1A和图1B各自是例示根据本发明的第一实施例的压印装置的构造的图。压印装置1包括光照射单元20、基板台3、模具保持器6、供给设备7以及密封设备13。图1A示出了基板2位于供给设备7下方的状态。图1B示出了基板2位于模具4下方的状态。在本实施例中，紫外线固化型压印装置被用作采用光固化法的压印装置。用于使压印材料固化的方法不限于使用紫外光固化，而可以通过照射其他波长的光来固化压印材料，或者也可以通过曝光于其他能源(例如，热)来固化压印材料。在以下附图中，将给出如下的描述，其中，Z轴与用紫外光照射基板上的树脂的照射系统的光轴平行地对准，并且使相互正交的轴X和Y在垂直于Z轴的平面中对准。
光照射单元20用紫外光21照射基板2(模具4)。模具4由能够使紫外光21透过的材料(如石英)构成，并且具有图案部5，使得电路图案等的凹凸图案三维地形成在面对基板2的面上。
基板台3保持基板2，并且在使模具4与树脂(压印材料)8接触时，在模具4与树脂8(基板2)之间进行对准。通过能够在各个轴方向上移动基板台3的台驱动机构(未示出)来进行对准。基板2是单晶硅基板、SOI(Silicon on Insulator，绝缘体上硅)基板等。
台驱动机构(未示出)可以由在X轴方向和Y轴方向上的多个驱动系统(例如粗动驱动系统、微动驱动系统等)构成。另外，台驱动机构也可以具有用于调整基板2在Z轴方向上的位置的驱动系统、用于调整基板2在θ方向上的位置的位置调整功能、用于校正基板2的倾斜的倾斜功能等。
模具保持器6通过使用真空抽吸力或静电力抽吸或吸附模具4的要用紫外光21照射的面的外周区域，来保持模具4。在完成模具4与基板2之间的对准时，在模具保持器6中配设的驱动设备(未示出)使模具4与基板2上的压印材料8接触，以便在压印材料8的固化之后，移动模具4使得压印材料8从模具4脱模。以这种方式，使与图案部5相对应的图案形成在基板2上。如同在台驱动机构中，模具保持器6也可以包括多个驱动系统等。应当注意的是，通过移动模具4或基板2中的至少一个，来进行模具4与压印材料8之间的接触和脱模。
供给设备7包括具有面对基板2的面的构件11(面对部)。供给设备7设置在模具保持器6的附近，以便将压印材料8供给到基板2上的压印区域。压印材料8是由紫外光21固化的光可固化树脂，并且通过诸如半导体器件制造步骤等的各种条件来选择。通过要在基板2上形成的压印材料8的期望厚度、要形成的图案的密度等，来确定要由供给设备7供给的压印材料8的量。
图2是例示从Z轴方向的正方向侧观看的、气体10的流动的图。如图1A、图1B和图2中所示，密封设备13经由第一喷嘴9形成由气体10引起的流动(气帘)，以便密封压印区域。这使得能够减少压印区域内的异物。第一喷嘴9配设在模具保持器6中，以便围绕模具4的周围。
构件11包括具有开口宽度w1的开口12a和包括流动路径12b的凹槽结构12。开口12a用作气体10流入的流入口或气体10流出的流出口。开口宽度w1、和基板2与构件11之间的距离h1具有一定的大小关系。下面将描述其细节。流动路径12b以将流入口与流出口连接的方式而在构件11内形成。
图3是例示当构件11不具有凹槽结构12时的气体10的流动的图。如图2中所示，在夹在基板2与构件11之间的空间中，气体10形成在X轴正方向上流动的气流。气流使已由供给设备7滴下、要被供给在基板2上的压印材料8在X轴正方向上流动，导致难以将压印材料8准确地供给到基板2上的目标区域。
根据在本实施例的构件11中配设的凹槽结构12，在夹在基板2与构件11之间的空间中沿X轴正方向流动的气流，优先流入凹槽结构12，而非直接在供给设备7下方。这使得能够抑制气流被直接形成在供给设备7下方。
如在图1A、图1B和图2中所示，流入口和流出口经由流动路径12b连接，因而从流入口流入的气体10从流出口流出。因此，能够维持为减少压印区域内的异物而所需的气体10的流量。应当注意的是，凹槽结构12的开口12a的开口宽度w1可以是例如等于或小于基板2与构件11之间的距离(间隙)h1的2倍的值，并且具有气流的绕流(diversion)或旁路(bypass)效果。
图4是例示凹槽结构12和供给设备7的结构的详情的图。开口12a具有朝与其邻近的流动路径12b(朝开口12a的内侧)凸出的曲面14。流动路径12b被构造为随曲面14面对内侧而弯曲。曲面14可以是方形的或圆形的。这使得流入的气体10能够被更容易地引入凹槽结构12，并且流出的气体10能够被更容易地朝供给设备7的外部排出。
如上所述，根据本实施例，可以提供有利于将压印材料精确地供给到压印区域的压印装置。
(第二实施例)
接下来，将给出对根据本发明的第二实施例的压印装置的描述。本实施例的特征在于：在流动路径12b中形成有供给口15。图5是例示本实施例的凹槽结构12的图。本实施例的凹槽结构12具有气体供给设备16和供给口15。由于凹槽结构12的形状与围绕它的构件11相比是复杂的，因此异物可以容易地残留在凹槽结构12的内部(流动路径12b)。残留的异物被流入流动路径12b的气体10推出，因而可以附着到基板2。能够通过从气体供给设备16经由供给口15由流入口或流出口流出气体，来去除残留的异物。
由于在基板2不位于凹槽结构12下方的状态下没有气帘形成，因此异物可能进入凹槽结构12的内部。在这种情况下，通过从气体供给设备16经由供给口15由流入口或流出口流出气体，能够防止异物进入凹槽结构12的内部。虽然在本实施例中，已经通过以供给口15被设置在构件11的上表面为例而给出了描述，但是供给口15也可以被设置在构件11的侧面。还可以被构造为使得通过使用从密封设备13供给的气流，来防止异物进入凹槽结构12的内部。根据本实施例，也可以提供有利于将压印材料精确地供给到压印区域的压印装置。
构件11被设置为在基板台3的运动范围内面对基板2。另外，在基板台3的运动范围内面对基板2的构件11中配设有第一喷嘴9，使得即使基板台3从模具4周围设置的第一喷嘴9下方迂转(divert)，也能够利用构件11的第一喷嘴9对压印区域进行密封。
通过将凹槽结构12的开口12a的开口宽度w1设置为宽于基板2与构件11之间的距离(间隙)h1，变得更为可能的是，在夹在基板2与构件11之间的空间中流动的气流优先流入展现小的流体阻力(大流导(conductance))的凹槽结构12。
虽然对于气体如何容易流入凹槽结构12，上面的描述仅着重于开口宽度w1与间隙h1之间的关系，但是通过考虑气体10的流动路径的截面中的另一维度，可以做出以下内容。图6A和图6B是通过在图2和图4中附加流动路径截面在Y方向上的长度以及流入供给设备7下方的气体10，来例示气体10如何容易流入凹槽结构12的图。在此，流动路径截面在Y方向上的长度被定义为L1，并且流入供给设备7下方的气体10被定义为气体v1。
如图6B中所示，开口12a的平行于XY平面的截面面积为w1×L1。另外，所示的气流抑制区域(包括供给设备7下面的区域)平行于YZ平面的截面面积为h1×L1。在X方向上流动的气体10流入开口12a之后的流动路径以及气流抑制区域之后的流动路径当中的、具有更大截面面积的流动路径。与未配设凹槽结构12的情况相比，在配设有凹槽结构12的情况下，气体v1的流量能够减少50％或更多。如果将开口宽度w1扩大到间隙h1的2倍，则与未配设凹槽结构12的情况相比，气体v1的流量能够减少10％或更多。因此，从供给设备7供给(滴下)的压印材料8的区域从基板2上的目标区域偏离的量也能够减少10％或更多。
虽然随着开口宽度w1相对于间隙h1扩大，能够减少凹槽结构12内的流动路径的流体阻力，但是如果开口宽度w1相对于间隙h1过于扩大，则凹槽结构12内的体积变得太大。在这种情况下，本来为形成气帘而所需的气体10过多地流入凹槽结构12，这打乱气帘的流量的平衡，导致用于防止异物进入的气帘的效果降低。
如果开口宽度w1超过间隙h1的10倍，则对气帘的形成的扰动的有害影响可能变得比气流的旁路效果的提高的益处更为严重。因此，优选的是，开口宽度w1等于或小于间隙h1的10倍。更优选的是，从确保气流的旁路效果和气帘的效果二者的观点出发，开口宽度w1等于或小于间隙h1的2倍。
基于开口宽度w1与间隙h1之间的关系或者基于截面面积之间的关系的上述描述，能够利用基于流体阻力(流导)之间的关系的描述来替换。换言之，能够利用基于凹槽结构12内的流动路径的流导与贯穿供给设备7的下方(供给路径)的流动路径的流导之间的关系的描述，来替换上述描述。例如，凹槽结构12内的流动路径的流导需要大于贯穿供给设备7的下方(供给路径)的流动路径的流导。应当注意的是，从确保气流的旁路效果和气帘的效果二者的观点出发，前者的流导优选地等于或小于后者的流导的10倍，或者更优选地等于或小于后者的流导的2倍。
凹槽结构12如图2中所示围绕供给设备7而形成，使得气体10的流动能够在供给设备7下方旁通，其中，气体10的流动的方向依据第一喷嘴9的布置或基板台3在其运动范围内可移动的位置而改变。应当注意的是，凹槽结构12可以部分地中断，而不是完全围绕供给设备7。例如，如图7A和图7B中所示，凹槽结构12可以以部分地围绕供给设备7(供给路径)的方式被形成为“C”形，或者还可以以部分地围绕供给设备7(供给路径)的方式被形成为“L”形。换言之，如果仅对来自特定方向的气流进行充分旁路，则通过使凹槽结构12以部分地围绕供给设备7(供给路径)的方式而形成这样的形状，就能够获得足够的旁路效果。(设备制造方法)
一种作为物品的设备(半导体集成电路元件、液晶显示元件等)的制造方法可以包括使用上述的压印装置在基板(晶片、玻璃板、膜状基板等)上形成图案的步骤。此外，所述制造方法可以包括对已形成有图案的基板进行蚀刻的步骤。当制造诸如图案化的介质(存储介质)、光学元件等的其他物品时，所述制造方法可以包括对已形成有图案的基板进行处理的其他步骤，代替蚀刻步骤。与传统方法相比，本实施例的设备制造方法至少在物品的性能、质量、生产率和生产成本中的至少一个具有优点。
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。
本申请要求2015年9月8日提交的日本专利申请第2015-176277号和2016年6月20日提交的日本专利申请第2016-121509号的权益，这些申请的全部内容通过引用并入本文。

Claims (15)

1.一种压印装置，所述压印装置包括：
台，其被构造为保持基板并且能够移动；
材料供给设备，其被构造为将压印材料供给在所述基板上的压印区域中；
保持器，其被构造为以与供给在所述压印区域中的压印材料接触的方式保持模具；
构件，其至少设置在所述保持器和所述材料供给设备之间，并且包括面对所述台的面，
气体供给设备，其被构造为在从保持器朝材料供给设备的方向上在构件的面与台之间形成气体的流动，
其中，所述构件具有形成流动路径的流入口与流出口，以减小材料供给设备与压印区域之间的气流。
2.一种物品的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：
通过使用压印装置，在基板上形成图案；以及
对形成有图案的基板进行处理以用于制造物品，
其中，压印装置包括：
台，其被构造为保持基板并且能够移动；
材料供给设备，其被构造为将压印材料供给在所述基板上的压印区域中；
保持器，其被构造为以与供给在所述压印区域中的压印材料接触的方式保持模具；
构件，其至少设置在所述保持器和所述材料供给设备之间，并且包括面对所述台的面，以及
气体供给设备，其被构造为在从保持器朝材料供给设备的方向上在构件的面与台之间形成气体的流动，
其中，所述构件具有形成流动路径的流入口与流出口，以减小材料供给设备与压印区域之间的气流。
3.一种压印装置，所述压印装置包括：
材料供给设备，其被构造为将压印材料供给在基板上的压印区域中；
气体供给设备，其被构造为在从保持器朝材料供给设备的方向上在构件的表面与台之间形成气体的流动；以及
构件，其至少设置在所述保持器和所述材料供给设备之间，并且包括面对所述台的面，
其中，所述构件具有形成流动路径的流入口和流出口，以减小材料供给设备与压印区域之间的气流。
4.根据权利要求3所述的压印装置，其中，用于连接流入口与流出口的流动路径形成于所述构件中。
5.根据权利要求3所述的压印装置，其中，所述流入口或所述流出口或两者中的各个的开口宽度，不大于所述材料供给设备与所述基板之间的距离的2倍。
6.根据权利要求3所述的压印装置，其中，所述构件具有与所述流入口邻近的、朝所述流动路径凸出的曲面，并且所述构件被构造为使得所述流动路径随着曲面内侧而弯曲。
7.根据权利要求3所述的压印装置，其中，所述构件具有与所述流出口邻近的、朝所述流动路径凸出的曲面，并且所述构件被构造为使得所述流动路径随着曲面内侧而弯曲。
8.根据权利要求3所述的压印装置，其中，所述构件形成有连接到所述流动路径的供给口，并且所述构件被构造为使来自所述供给口的气体流出所述流入口。
9.根据权利要求3所述的压印装置，其中，所述流入口或所述流出口或两者中的各个的截面面积大于所述材料供给设备与所述基板之间的流动路径的截面面积。
10.根据权利要求3所述的压印装置，其中，所述流入口或所述流出口或两者中的各个的截面面积不大于所述材料供给设备与所述基板之间的流动路径的截面面积的10倍。
11.根据权利要求10所述的压印装置，其中，所述流入口或所述流出口或两者中的各个的截面面积不大于所述材料供给设备与所述基板之间的流动路径的截面面积的2倍。
12.根据权利要求3所述的压印装置，其中，所述压印装置被构造为在基板上形成压印材料的图案。
13.根据权利要求3所述的压印装置，其中，气体的流动用于密封压印区域。
14.根据权利要求3至13中任一项所述的压印装置，其中，流入口或流出口包括开口。
15.一种物品的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：
通过使用压印装置，在基板上形成图案；以及
对形成有图案的基板进行处理以用于制造物品，
其中，压印装置包括：
材料供给设备，其被构造为将压印材料供给在基板上的压印区域中；
气体供给设备，其被构造为在从保持器朝材料供给设备的方向上在构件的面与台之间形成气体的流动；以及
构件，其至少设置在保持器与材料供给设备之间，并且包括面对所述台的面，
其中，所述构件具有形成流动路径的流入口和流出口，以减小材料供给设备与压印区域之间的气流。
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