JP4918518B2 - 基板をインプリントおよび／または型押しするための装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板（７）、特に半導体基板またはウェーハをインプリントおよび／または型押しするための装置であって、
−作業空間（１３）内で基板（７）を収容するための収容ユニット（５）と、
−基板（７）を、型押し用および／または印刷用パンチ（１０）に対して調整するための調整装置（２，３，４）と
を有する装置に関する。

例えばマイクロコンタクトプリンティング（μＣＰ）など、基板上へのパンチ転写を伴う確立したプロセスにおいて、また半導体基板を製作するための型押しプロセスおよび／または印刷プロセスにおいても、多くの場合、パンチング動作が、例えば遮蔽ガス雰囲気などの定められた雰囲気中で、あるいは真空または部分真空中で行われることが必要とされている。半導体基板をパンチに対して調整／位置決めすることが求められるので、これまで調整装置は、定められた雰囲気が施されることが可能なチャンバ内に配置されてきた。

例えばステップアンドリピートプロセスにおいてパンチングされる半導体基板の、場合によっては非常に大きな直径のため、場合によっては、そうした調整装置はかなりの寸法を呈する。というのも、場合によっては半導体基板のかなりの変位を伴って、３方向全ての正確な調整／位置決めが求められるためである。チャンバの容積が大きいほど、時にかなり大きいことがある圧力差に耐えるために、装置がより安定して、またかなりの壁面の厚さを有して構築されなければならない。

さらに、調整装置に必要な制御ラインが、チャンバから外に導かれなければならず、これに関して、チャンバに対する遮蔽が保証されなければならないという問題がある。さらに、調整装置は、さまざまな雰囲気中で、またさまざまな圧力下で非常に正確に動作しなければならないという問題がある。

したがって、本発明の根底にある目的は、可能な限り汚染のない形で動作し、安価に製作することができる装置を提案することである。

この目的は、請求項１に記載の特徴を用いて達成される。

本発明の有利なさらなる発展が、従属請求項に明記される。

本発明の基本概念は、作業空間を定めるチャンバの外側から、パンチに対する基板の変位／位置決め／調整を生じさせることである。これにより、調整装置がチャンバの外側で、したがってチャンバ内の雰囲気とは無関係に動作することができるという利点がもたらされる。したがって、チャンバの寸法が著しくより小さくなることが可能である。

この基本概念は、例えばチャンバの下部が、基板用の収容装置として設計され、パンチユニットを含むチャンバの上部に対して支持する形で作動することによって、またチャンバのこの２つの部分が、調整装置によって平面内で互いに変位可能であることによって実現することができる。

チャンバのパンチを収容する部分は、好ましくは、Ｘ方向またはＹ方向に変位可能ではないが、パンチはチャンバのその部分に対してＺ方向に変位可能である。パンチは、特定の用途に応じて、回転してもよく、Ｘ方向および／またはＹ方向に変位可能なように支持されてもよい。一方、チャンバの基板を収容する部分は、Ｘ方向およびＹ方向に変位可能であるが、Ｚ方向には変位可能ではなく、どうしても必要な場合には、例えば以下にさらに説明する流体軸受けの係合解除または作動による、チャンバの２つの部分の相互に対するわずかな変位分だけ変位可能である。

「Ｘ方向およびＹ方向」という表現は、互いに直交方向に向けられ、基板の表面と平行な平面に広がる２方向を意味する。Ｚ方向は、その平面と直交する。

収容ユニットは、その最も一般的な実施形態では、環境から作業空間を分離させるように設計されている。これに関して、「分離させるように」という表現は、作業空間内にある流体が、意図せずに漏れることができないことを意味する。どんな流動可能な媒体も、すなわち、例えば真空を含むガス媒体および／または液体媒体も、本発明の意味においては「流体」という語に組み込まれる。

したがって、パンチおよび基板には、真空および／または定められた雰囲気が、分離作業空間内で施されることが可能である。

分離作業空間が、パンチを収容する上部構造、調整プレート、および基板を収容する収容ユニットによって構成されるので、作業空間は可能な限りわずかの構成要素で形成され、それにより可能な限り小さく形成され、また安定した構造設計を保証することができる。

本発明の意味において、「作業空間」という語は、重要なプロセス、すなわちパンチによる基板の型押しまたはインプリントが行われる空間を意味すると理解される。

調整装置は、有利には少なくとも部分的に、好ましくは完全に、作業空間の外側に配置される。例えば一方向の移動だけが、したがって例えばＸ方向またはＹ方向に動作する１つの調整装置だけが、作業空間の外側で構成され、基板を収容する収容ユニットがパンチを収容する上部構造に対して、例えば歯車システムまたは目違い継ぎによって、上部構造に対する収容ユニットの変位が一方向にだけ可能であるように誘導される一実施形態も、本発明の範囲内に含まれる。

収容ユニット、特にトラフ状の収容ユニットと、調整プレートとの間に、流体、特に空気、好ましくは清浄な空気が、少なくとも１つの流体供給ラインによって供給される流体軸受けを設けることが特に有利である。そのような流体軸受けにより、非常に正確な調整が可能な限りわずかな力の消費で実現される結果、収容ユニットが上部構造の調整プレートに対して実質的に摩擦なしで変位することが可能になる。

収容ユニットと調整プレートの間の接触誘導型接続と比較して、さらに作業空間内の研磨された粒子、したがって汚染が回避されるという利点がある。作業空間内の雰囲気に汚染があればそれは、型押しまたは印刷プロセスに障害を生じさせる。

収容ユニットが、特に１つの部片として、収容床部および周囲肩部から形成され、周囲肩部が、収容床部から突き出す正面を呈し、前記正面が、調整プレートの平坦な接触面と対向して位置付けられるので、パンチに対する基板の互いに平行に導かれる誘導を、接触面が収容床部と平行に、また正面とも平行に向けられた、または向けられることが可能な状態で、驚くほど容易に実現することができる。

本発明の特に有利な構成では、作業空間に、定められた真空が真空装置によって真空ラインを経由して施されることが可能であり、作業空間内にある流体、ならびに流体供給ラインから作業空間に入る流体が、真空ラインを経由して排出されることが可能である。したがって、定められた圧力を作業空間内に設定することができる。

作業空間内に定められた真空が設定された後、真空ラインを経由して排出される流体Ｆｖおよび流体Ｆｚの排流量Ａは、流体供給ラインを経由して供給される供給量に実質的に一致するので、流体の排出される量および供給される量は、定められた真空が設定され、真空が一定となった後は、平衡状態になる。

流体軸受けから作業空間内に漏れる空気は、真空システムのポンプ出力に対して、容積の面で小さく、したがって一定の真空を維持することができる。

本発明のさらなる利点および好都合な実施形態は、残りの特許請求の範囲、図、説明、および図面内で再現される。

唯一の図では、本発明による、半導体基板７をインプリントおよび／または型押しするための装置が、下部構造１を伴って、また半導体基板７をパンチ１０に対して調整するための調整装置２、３、４も伴って示されている。

下部構造１は、開放されても閉鎖されてもよく、調整プレート８を安定して支持または固定するという仕事を基本的に実施する。調整装置２、３、４は、下部構造１によって定められる空間１６内に配置され、図１に示す実施形態では、前記装置は下部構造１に固定される。

調整装置２、３、４は、Ｘ方向の再配置ユニット２、およびＹ方向の再配置ユニット３、また回転ユニット４からなる。Ｘ方向の再配置ユニット２は、調整装置２、３、４の上方に配置された収容ユニット５をＸ方向に、すなわち図面の平面内で左および右へ再配置する役割を果たす。Ｙ方向の再配置ユニット３は、収容ユニット５をＹ方向に、すなわち図１では、図面の平面の中へ、また図面の平面から外に再配置するのに役立つ。回転ユニット４は、収容ユニット５を、Ｘ方向およびＹ方向によって広がる平面Ｅ内で回転させる。

調整装置２、３、４の制御は、制御装置１２によって行われ、制御装置１２は、再配置ユニット２、３、および回転ユニット４に、制御ライン１９、１８および１７を経由して接続され、制御装置１２は、空間１６内または下部構造１の外側に配置されることが可能である。

収容ユニット５は、収容床部５ａと、また周囲肩部５ｕとからなり、周囲肩部５ｕは、調整プレート８の方向に突き出し、収容床部５ａの周囲全体にわたって延びる。その結果、収容ユニット５はトラフ（trough）状であり、これに関して、上面から見た周囲肩部５ｕは、円形または多角形の形状、特に長方形として構成されてよいが、好ましくは、半導体基板７の周囲と一致する形状になるように構成される。

周囲肩部５ｕは、調整プレート８の方向に向く正面５ｓを呈し、正面５ｓは、正面５ｓの方向に向く調整プレート８の平坦面に平面平行に、特に平面Ｅに平面平行に向けられる。正面５ｓの方向に向く調整プレート８の平坦面は、接触面８ｋを呈し、接触面８ｋに沿って、収容ユニット５およびその正面５ｓが変位可能であり、そこでは、正面５ｓと接触面８ｋとの接触が、接触面８ｋと正面５ｓの間に形成された流体軸受け２０によって回避され、その結果として、収容ユニット５が調整プレート８と平行に、実質的に摩擦なしで摺動することが可能になる。収容ユニット５は、半導体基板７の表面７ｏが調整プレート８と、または、より正確には平面Ｅと平行に向けられるように構成される。

調整プレート８は、加工すべき半導体基板７の表面７ｏの上方に構成されたパンチ開口８ｓを呈し、それを通ってパンチ１０を、半導体基板７上にＺ方向に下げることができる。

パンチ１０は、パンチ１０を保持する上部構造９内、および上部構造９によって形成される空間２１内で上下に移動することができ、この上方および下方の移動は、図示されておらず、また好ましくは上部構造９の外側に配置される作動装置によって引き起こされる。作動装置からの力が、パンチ軸１０ｓを経由して伝達され、パンチ軸１０ｓは、上部構造９内にあるパンチ軸開口９ｓ内のパンチパッキング１１によって誘導されて、前記開口を通過する。

パンチ１０の移動は、好ましくは制御装置１２によって、調整装置２、３、４と協調される。

パンチングプロセスが基本的に行われる作業空間１３は、収容装置５、流体軸受け２０、調整プレート８、および上部構造９によって定められる。したがって、調整装置２、３、４は、作業空間１３の外側に配置される。

例えば真空、または清浄な空気を伴う部分真空など、作業空間１３内で必要な定められた雰囲気が、流体供給ライン１４を経由して供給される適切な流体Ｆｚを、流体軸受け２０を経由して作業空間１３内に供給し、かつ流体Ｆｖと、また作業空間１３内にある流体Ｆｚを、真空ライン１５およびそこに接続された真空システム（図示せず）を経由して排出することによって発生され、それによって、作業空間１３内の定められた圧力が設定された後、流体Ｆｖおよび流体Ｆｚの排流量Ａが流体Ｆｚの供給量Ｚに等しくなる。この平衡状態が設定された後は、流体供給ライン１４を経由して供給される流体Ｆｚだけが、短時間の間作業空間１３内に存在することになる。

流体軸受け２０は、正面５ｓ全体にわたって可能な限り均一に分配された開口６によって、正面５ｓ全体にわたって可能な限り均一な供給された流体Ｆｚの圧力または容積流量を、流体軸受け２０が利用できるようにする形で構成される。開口６を用いて、周囲全体にわたって延びる溝を設け、その溝に、少なくとも１つの流体供給ライン１４を経由して、好ましくは収容ユニット５の周辺部上に均一に分配された複数の流体供給ライン１４を経由して供給することもできる。

この構造は、作業空間１３内の任意の不純物または汚染が、流体供給ライン１４から真空ライン１５への流体の一定の流れの中で、作業空間１３から外に輸送されるという特定の利点をもたらす。

本発明による装置の、断面の概略側面図である。

符号の説明

１ 下部構造
２ Ｘ方向の再配置ユニット
３ Ｙ方向の再配置ユニット
４ 回転ユニット
５ 収容ユニット
５ａ 収容床部
５ｕ 周囲肩部
５ｓ 正面
６ 開口
７ 基板
７ｏ 表面
８ 調整プレート
８ｋ 接触面
８ｓ パンチ開口
９ 上部構造
９ｓ パンチ軸開口
１０ パンチ
１０ｓ パンチ軸
１１ パンチパッキング
１２ 制御装置
１３ 作業空間
１４ 流体供給ライン
１５ 真空ライン
１６ 空間
１７ 制御ライン
１８ 制御ライン
１９ 制御ライン
２０ 流体軸受け
２１ 空間
Ｆｖ 流体
Ｆｚ 流体
Ａ 排流量
Ｚ 供給量

Claims (9)

1. 基板（７）、特に半導体基板またはウェーハをインプリントおよび／または型押しするための装置であって、
   作業空間（１３）内で前記基板（７）を収容するための収容ユニット（５）と、
   前記基板（７）を、型押し用および／または印刷用パンチ（１０）に対して調整するための調整装置（２，３，４）と
   を有し、
   前記収容ユニット（５）が、環境から前記作業空間（１３）を分離させるように設計され、
   流体軸受け（２０）が、前記作業空間（１３）を定めていることを特徴とする装置。
2. 前記分離作業空間（１３）内の前記基板（７）および前記パンチ（１０）に、定められた雰囲気、特に真空、または好ましくは清浄な空気を伴う部分真空が施されることが可能な、請求項１に記載の装置。
3. 前記分離作業空間（１３）が、前記パンチ（１０）を収容する上部構造（９）、調整プレート（８）、および前記収容ユニット（５）によって構成される、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記調整装置（２，３，４）が、少なくとも部分的に、好ましくは完全に、前記作業空間（１３）の外側に配置される、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 流体（Ｆｚ）、特に空気、好ましくは清浄な空気が、少なくとも１つの流体供給ライン（１４）によって供給される前記流体軸受け（２０）が、前記収容ユニット（５）、特にトラフ状の前記収容ユニット（５）と前記調整プレート（８）との間に設けられる、請求項３に記載の装置。
6. 前記収容ユニット（５）が、特に１つの部片として、収容床部（５ａ）および周囲肩部（５ｕ）から形成され、前記周囲肩部（５ｕ）が、前記収容床部（５ａ）から突き出す正面（５ｓ）を呈し、前記正面（５ｓ）が、前記調整プレート（８）の平坦な接触面（８ｋ）と対向して位置付けられる、請求項２から５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記接触面（８ｋ）が、前記収容床部（５ａ）と平行に、また前記正面（５ｓ）とも平行に向けられる、または向けられることが可能な、請求項６に記載の装置。
8. 前記作業空間（１３）に、定められた真空が真空装置によって真空ライン（１５）を経由して施されることが可能であり、前記作業空間（１３）内にある流体（Ｆｖ）と、前記流体供給ライン（１４）から前記作業空間に入る流体（Ｆｚ）もまた、前記真空ライン（１５）を経由して排出されることが可能な、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記作業空間（１３）内に定められた真空が設定された後、前記真空ライン（１５）を経由して排出される流体（Ｆｖ）および流体（Ｆｚ）の排流量（Ａ）が、前記流体供給ライン（１４）を経由して供給される供給量（Ｚ）に実質的に一致する、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。

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