CN1831645A - 精细图案的制作装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种精细图案的制作装置。它包括带有一定处理空间的箱体；设置于所述箱体内部，用于支撑涂覆有感光有机膜的衬底的支撑台；与所述支撑台相隔一段距离，用于在衬底的有机膜上印刻预处理图案，以区分蚀刻及非蚀刻区域的模板；用于驱动所述支撑台，使所述支撑台与模板相接触的驱动装置。

Description

精细图案的制作装置
技术领域
本发明涉及一种精细图案的制作装置，特别是涉及一种将衬底设置于填充有液体的支撑台上，保证对衬底进行印刻(Imprint)时能够形成均匀的压力，从而可稳定地制作精细图案的精细图案制作装置。
背景技术
一般情况下，薄膜晶体管是由栅极布线层、半导体层、抗接触层、导电层等多层薄膜层叠而成的薄膜结构。
特别是，所述布线层主要是通过利用感光树脂的蚀刻工艺而制成的。即，将所述感光树脂以一定的厚度涂覆于衬底的布线膜上，通过区分蚀刻和非蚀刻区域的掩模，对感光树脂层进行曝光，从而形成预定的精细图案。
但是，这种布线层的制作工艺复杂，不仅需要涂覆感光树脂来形成感光有机膜、对感光有机膜进行曝光、和对曝光的部分进行蚀刻等工艺流程，而且上述曝光工艺必须使用掩模，致使操作困难，具体操作工艺繁琐，从而难以达到理想的工作效率和工艺效率。
因此，近年，不再采用利用掩模的曝光工艺，而采用例如，以物理方式与涂覆在衬底上的一定厚度的感光树脂层接触，并直接印刻预处理图案等方法。但是，利用这种印刻方法在衬底上印刻预处理图案时，随其印刻姿势或印刻位置，以及所受压力的分布情况等因素的变化，可能会产生大量的不合格产品，因此，存在难以制造和安装印刻设备等缺陷。
特别是，以物理方式进行接触并印刻预处理图案时，易在相对的接触面之间产生小气泡，而这种小气泡又在感光树脂层形成气泡孔，从而使产品的质量大大降低。如果这些问题得不到解决，就很难获得理想的优质产品及工作效率。
美国发明专利第5,772,905号公开了“纳米蚀刻印刷法(nanoimprintlithography)”。该发明公开了一个固定支撑台和一个移动支撑台，但是没有涉及可解决上述问题的技术方法。
发明内容
本发明的目的在于解决上述存在的问题，提供一种在印刻工艺过程中，可以稳定地形成精细图案的精细图案的制作装置。
本发明的另一目的在于提供一种通过实现印刻工艺的自动化，可有效提高精细图案制作效率的精细图案的制作装置。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：本发明包括带有一定处理空间的真空箱体(Case)；设置于所述真空箱体内部，带有用于均匀分配压力的压力分配装置的支撑台(Stage)；与所述支撑台相隔一定距离，用于在设置于所述支撑台上的衬底的有机膜上印刻用以区分蚀刻及非蚀刻区域的预处理图案的模板(Template)；以及用于移动所述支撑台，使其与所述模板相接触的驱动装置。
由于本发明的精细图案的制作装置是利用液体支撑台，借助浮力支撑衬底的，因而可以在均匀受力的状态下，将模板印刻在衬底上的感光液上，从而可确保稳定地形成精细图案。
此外，本发明的精细图案的制作装置还可实现印刻工艺的自动化，进而可有效提高形成精细图案的效率。
附图说明
图1是本发明精细图案的制作装置优选实施方式的结构示意图；
图2是图1所示的精细图案的制作装置的内部结构的简要示意图；
图3是图2中支撑台结构的放大图；
图4是图1所示的本发明精细图案的制作装置的液体支撑台上升，并对衬底进行印刻工艺的状态示意图；
图5是图4中印刻动作状态的放大图；
图6(a)是在进行印刻工艺之前形成于衬底上的布线膜、有机膜的剖视图；
图6(b)是在进行印刻工艺后的衬底结构剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和优选实施方式对本发明的精细图案的制作装置进行详细说明。
如图1至图4所示，本发明精细图案的制作装置包括：内部带有一定空间的箱体1；设置于所述箱体1内部，并带有用于均匀地分配施加于衬底G上的压力的压力分配装置的支撑台2；相隔一定距离而设置于支撑台2上部，并且当支撑台2上升时，用于在衬底G的有机膜T1上印刻预处理图案P1的模板4。
本发明精细图案的制作装置还包括：设置于所述箱体1内，用于使所述支撑台2上下往复移动如汽缸等的驱动装置6；驱动支撑台2沿X方向(左右方向)和Y方向(前后方向)移动，从而调节支撑台位置的X-Y驱动台8；以及设置于所述模板4的上部，用于使光照射到所述模板4和衬底G的发光装置10。
由上述结构构成的精细图案的制作装置中，所述箱体1的内部形成具有一定容积的空间，并且最好呈六面体结构。此外，可将箱体1内部空间设计成必要时可保持真空状态的结构。
即，在所述箱体1的一侧连接有用于向箱体1内注入空气等气体的进气部12，所述箱体1的另一侧连接有用于排出箱体1内空气等气体，使其形成真空状态的排气部14。
因此，对衬底G进行印刻时，可适时启用所述进气部12和排气部14，从而使箱体1内部保持真空状态。当箱体1处于真空状态时进行印刻，可以最大限度地防止在衬底的有机膜上产生气泡。
所述进气部12的一侧还可以设置过滤器，通过该过滤器可以过滤随着注入气体一同流入的细小灰尘。
另外，所述箱体1的上面设有透光窗16，由所述发光装置10，即紫外线灯发射的光可穿过透光窗16。所述透光窗16优选由石英构成。
因此，所透射的光通过在后叙述的模板4，照射在带有有机膜T1的衬底G上，从而硬化有机膜，进一步形成精细图案。
所述箱体1上设有用于向箱体内部插入衬底的门(图中未表示)，通过该门，并利用输送装置、自动装置等，将所述衬底G安装于支撑台2上。此时，可以采用通用结构。
在箱体1的上部，与箱体1保持一段距离安装有摄像机(Videocamera)20，用该摄像机拍摄到的衬底安装位置信号将被输入到控制部(图中未表示)，在需要校正衬底的位置时，可根据所输入的信号，所述控制部通过控制X-Y驱动台8移动衬底，并进行校正。
所述箱体1的下部设有多个具有一定长度的支架13。通过调节支架13的长度，可以确定适当的操作高度。所述支架13上分别设有减震器等缓冲器18，用以吸收精细图案形成过程中所产生的震动。
为了使施加到设置于支撑台2上的衬底G上的压力得到均匀分布，所述支撑台2的内部填充有油等液体，从而这些液体的浮力支撑衬底。
为此，如图2和图3所示，所述支撑台2内部设有足以容纳液体的空间S，其上部设有开口15，通过开口15，所述液体可与衬底G的底面相接触，所述开口15的周围设有用于固定衬底G的夹具17。
为了避免填充于支撑台2内部空间的液体与衬底G直接接触，可在所述开口15处，另设浮在液体上的垫板(图中未表示)。
所述支撑台2不仅限于上述结构，只要是能利用液体的浮力支撑衬底的结构均可以使用。比如，也可以把基座(base)本身设计成可容纳液体，并可支撑衬底的结构。
所述模板4可以是由带有精细图案的印模和用于固定印模的固定板构成的常规结构体。所述模板4固定于夹具22且与设置于箱体1内部的夹条(Jig bar)24相连接。所述夹条24上凸设有固定销26，因此可以随意插入到夹具22，或从中拆卸。模板4通过上述方法固定后，便不会前后左右移动。
所述印模可由软质透明或半透明的液体合成树脂材料制成。特别是可以使用PDDP等水性氨基甲酸乙酯、或者PDMS等材料，因此具有可以非常牢固地粘附在板上的特点。所述板可以选用玻璃板、塑料材质板等多种板，只要能固定所述印模即可使用。
所述印模具有一定的厚度，其大小以能覆盖住衬底G上有机膜T1的整个表面为宜。在与衬底G相对的印模一侧，形成用以区分蚀刻和非蚀刻区域的精细图案P1。
当所述支撑台2上升，衬底G与模板4接触时，印模被夹具22固定住，因而可保证衬底G与模板4稳固地接触。
另外，所述发光装置10优选包括紫外线灯。所述发光装置10照射被模板4压印状态下的衬底G，以硬化衬底G上的精细图案。
下面参照附图，根据本发明的优选实施方式，详细说明精细图案制作装置的工作原理。
如图1至图6(b)所示，为了对衬底G进行印刻，在衬底G的一侧涂覆有机膜T1。
即，如图6(a)所示，在衬底布线膜T2上涂覆感光聚合物树脂，形成感光有机膜T1。之后，将形成有感光有机膜T1的衬底G安装在设置于箱体1内的支撑台2上。
这时，所述模板4位于衬底G的上部，并与衬底G保持一定距离，而印模的一侧已形成精细图案P1。
当衬底G位于支撑台2的上部时，控制装置便前后左右移动支撑台2，以对齐衬底G与模板4。
将衬底对齐后，驱动装置6驱使支撑台2朝着模板4方向上升，以便进行印刻工艺。
所述驱动装置可以采用通用的活塞、发动机组等。
随着所述支撑台2的上升，安装于其上的衬底G与模板4接触，并进行印刻，并使模板上的图案形成于衬底。印刻工艺结束后，用所述发光装置10照射衬底，以硬化印刻的图案。
当所述支撑台2上升，使衬底G与模板4接触时，施加到衬底上的压力在填充于支撑台2内部的液体的作用下得到均匀分配。
这时，衬底G在均匀压力的作用下，与印模的底面进行弹性接触，使分布在衬底G的有机膜T1上的压力更加均匀，从而可使印模上的精细图案P1稳定地转移到衬底G。
特别是，上述印模的印刻工艺可最大限度地防止在衬底G的有机膜T1和印模的接触面之间产生或存在小气泡等，从而可大大降低图案的不合格率。

Claims (11)

1、一种精细图案的制作装置，其特征在于：它包括带有一定处理空间的箱体；利用液体浮力支撑涂覆有感光有机膜的衬底的支撑台；与所述支撑台相隔一定距离，在衬底的有机膜上印刻用于区分蚀刻及非蚀刻区域的预处理图案的模板；以及用于将所述支撑台移向所述模板，使该模板上的图案形成于所述衬底的有机膜上的驱动装置。
2、根据权利要求1所述的精细图案的制作装置，其特征在于：它进一步包括设置于所述模板的上部，用于把光照射于模板和衬底的发光装置。
3、根据权利要求1所述的精细图案的制作装置，其特征在于：所述支撑台上设有可容纳液体的空间，并且所述空间的上部呈开口状。
4、根据权利要求3所述的精细图案的制作装置，其特征在于：所述支撑台上面开口处的液面上浮设有垫板。
5、根据权利要求3所述的精细图案的制作装置，其特征在于：所述支撑台的开口处设有用于安装衬底的夹具。
6、根据权利要求1所述的精细图案的制作装置，其特征在于：所述箱体包括：设置于所述箱体的一侧，用于注入气体的进气部；设置于所述箱体的另一侧，用于排出箱体内部的气体，使其处于真空状态的排气部；设置于所述箱体的上部，用于使光穿透的透光窗；以及设置于所述箱体的下部，用于支撑箱体的至少两个支架。
7、根据权利要求1所述的精细图案的制作装置，其特征在于：它还包括用于调节所述支撑台上衬底位置的控制装置。
8、根据权利要求7所述的精细图案的制作装置，其特征在于：它还包括利用所述控制装置沿X，Y方向校正所述液体支撑台位置的校正装置。
9、根据权利要求1所述的精细图案的制作装置，其特征在于：所述模板包括形成有精细图案的印模和用于固定所述印模的固定板。
10、根据权利要求1所述的精细图案的制作装置，其特征在于：所述发光装置包括紫外线灯。
11、一种制作精细图案装置，其特征在于：它包括带有一定空间的箱体；设置于所述箱体内，利用液体浮力支撑涂覆有感光有机膜的衬底的支撑台；与所述支撑台相隔一定距离，在衬底的有机膜上印刻用于区分蚀刻及非蚀刻区域的预处理图案的模板；用于将所述支撑台移动到印刻位置的驱动装置；以及用于校正所述支撑台上衬底的印刻位置的X-Y驱动台。
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