压印装置以及物品制造方法与流程

本发明涉及一种压印装置以及一种物品制造方法。

背景技术：

因为对于半导体装置或MEMS的微制造的需求增加，不仅普通的光刻技术而且微制造技术也受到关注，在微制造技术中，供给在基片(晶片)上的未固化树脂通过模具来模制，从而在基片上形成树脂图形。这种技术也称为“压印技术”，通过该技术，能够在基片上形成尺寸为几纳米的精细结构。压印技术的一个实例包括光固化方法。使用光固化方法的压印装置首先将未固化的树脂(可光固化树脂)施加在基片的图形形成用区域上。然后，使基片上的树脂与其上带有图形的模具接触(抵靠模制)。当树脂与模具接触的同时，树脂通过光照射而固化。通过扩大基片和模具之间的空间(通过从固化的树脂上释放模具)，树脂图形形成于基片上。

当使用这样的压印装置来制造例如半导体装置时，每次在每个投射区域上形成图形时(即，每次使模具压靠树脂时)，树脂通常在喷墨系统中施加于(滴在)投射区域上。这里，当施加给基片的树脂包括颗粒时，由于颗粒保持存在于图形部分中，因此阻止形成正常图形，从而导致产生图形缺陷。日本专利公开No.H8-244250公开了一种喷墨记录装置，其中，在墨流入喷墨头的(向前线路)一侧和在墨从喷墨头流出的(返回线路)一侧上，用于限制直径大于10μm的异物等通过的过滤器布置在流动通路中。还有，日本专利公开No.H8-244250公开了通过回收操作致动布置在返回线路侧的过滤器与墨储罐之间的泵，以便通过保证流量等于向前线路侧的流量来除去在过滤器中积累的气泡。日本专利公开No.2010-098310公开了一种喷墨记录装置，其 中，直径为5μm或更大的过滤器部件提供于用于喷墨头的元件基片的后侧，在向前线路侧和返回线路侧中的每一侧上在墨储罐与喷墨头之间提供泵。还有，日本专利公开No.2010-098310公开了比所述过滤器部件更疏松的过滤器提供在喷墨头的进口处。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，提供了一种压印装置，用于使模具与施加在基片上的树脂接触，以便执行在基片上形成图形，所述压印装置包括：分配器，所述分配器构造成将树脂施加在基片上；以及树脂供给单元，所述树脂供给单元构造成将树脂供给至分配器，其中，所述树脂供给单元包括：树脂储存储罐，所述树脂储存储罐构造成储存树脂；泵，所述泵构造成使树脂在所述树脂储存储罐和分配器之间连续循环；以及过滤器，所述过滤器布置在被循环的树脂的流动通路处，并构造成除去异物或金属离子。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施例的压印装置的构造的示意图。

图2是示出根据本发明第一实施例的树脂供给单元的构造的示意图。

图3是示出根据本发明第二实施例的树脂供给单元的构造的示意图。

图4是示出提供于普通压印装置中的树脂供给单元的构造的示意图。

图5A至图5D是示出可能在普通压印过程中产生的图形缺陷的视图。

具体实施方式

下面将(参考附图)介绍本发明的优选实施例。

(第一实施例)

首先将介绍根据本发明第一实施例的包括树脂供给单元的压印装置。图1是示出根据本发明的压印装置100的构造的示意图。压印装置100用于制造物品例如半导体装置等。压印装置100是使在原件(模具)101的表面上形成的凹凸图形与施加于基片(晶片)104上的未固化树脂(抗蚀剂)120接触，从而将图形的逆像转印至基片104上的装置。在本发明实施例中，压印装置100使用通过紫外光照射来固化树脂的光固化方法作为树脂固化方法。压印装置100包括：原件头部102，用于保持原件101；紫外光辐射单元103；台架105，用于保持基片104；分配器110，用于将树脂施加在基片104上；树脂供给单元111；控制器130；以及施加图形储存单元131。原件101具有图形部分(凹陷部分)101A，要转印至供给到基片104的树脂上的图形形成于图形部分101A上，图形部分101A处在与基片104相对的表面上。原件101具有例如矩形外形，并由紫外光能够透射的材料(例如石英)构成。原件头部102通过真空吸力或静电力来保持(固定)原件101。原件头部102包括驱动机构，驱动机构沿Z轴线方向驱动原件101。驱动机构使原件101以合适的力压靠在施加于基片104上的树脂(未固化树脂)120上(模具按压操作)，然后从基片104上的树脂(固化树脂)上释放原件101(模具释放操作)。基片104是原件101的图形要转印于其上的基片，包括例如单晶硅晶片、SOI(绝缘体上的硅)晶片等。台架105包括：基片夹盘，用于保持基片104；以及驱动机构，驱动机构执行原件101和基片104之间的对齐。驱动机构由例如粗驱动系统和精细驱动系统构成，并沿X轴线方向和Y轴线方向来驱动基片104。不仅沿X轴线方向和Y轴线方向，驱动机构还可以包括沿Z轴线方向和θ(绕Z轴线旋转)方向驱动基片104的功能以及校正基片104的倾斜的倾斜功能。树脂供给单元111包括储罐，用于在其中储存未固化树脂，其中，未固化树脂通过管道(流动通路)而供给至分配器110。分配器110是用于施加树脂120的机构，具有例如多个喷嘴，用于将树脂120施加给基片104。树脂120从分配器110施加的量的单位是“滴”，一滴树脂120的量是大约几皮升。树脂能够 以大约几mm的每预定宽度滴出。树脂120由分配器110施加，同时通过台架105的运动(扫描运动或步进运动)从树脂供给单元111供给树脂120，从而在基片104(它的投射区域)上形成树脂层。控制器130包括CPU、存储器等，并控制压印装置100的整体(操作)。控制器130用作处理单元，构造成通过控制压印装置100的各个单元来执行压印处理。

下面将介绍压印步骤。首先，准备所需的原件101并将其安装在压印装置100上。原件101是根据设计数据而在用于例如普通光掩模中的透明石英基片上形成的凹凸图形(多个槽)。然后，准备分配器110并将其安装在压印装置100上。然后，将基片104安装在台架105上，并固定于台架上。然后，指定还没有压印的区域作为压印位置。一次要压印的区域称为“投射区域”。压印的顺序能够以连续投射区域的顺序施加于基片104上。压印顺序并不局限于上述顺序，而是可以设置成交错顺序、随机顺序等。然后，使用喷墨系统的分配器110将可光固化树脂120施加给基片104。这时，台架105根据树脂施加图形而运动，分配器110顺序地将树脂120滴在基片104上。在树脂120已经施加于基片104上之后，使原件101接近基片104，然后，将原件101压靠在树脂120上持续预定时间，使得滴状树脂120填充在原件101的凹凸部中。原件101保持该状态，直到树脂渗透至原件101的精细图形中。在树脂充分填充至原件101的凹凸部中之后，通过使用紫外光辐射单元103的紫外光灯从原件101的背侧辐射紫外光持续预定时间，树脂120将固化。例如，卤素灯、LED等可以用作紫外光灯。然后，原件101从固化的树脂120上剥离和释放。这样，凸出的树脂图形区域121形成于树脂120上。在树脂图形已经完全形成于基片的整个区域上之后，排出形成的基片。

下面将介绍构造成将树脂供给至分配器的树脂供给单元。首先将介绍作为对比的普通压印装置的树脂供给单元的构造。图4是示出普通树脂供给单元的构造的示意图。树脂120从树脂供给储罐12供给，以便将树脂120补充给树脂储存主储罐(树脂储存储罐)1。这时，通 过打开三通阀13以便允许树脂120从树脂供给储罐12通向树脂储存主储罐1)来使得树脂120补充给树脂储存主储罐1。三通阀13用于提供从树脂供给储罐12至树脂储存主储罐1的流动，同时关闭从分配器110至树脂储存主储罐1的流动，或者提供从分配器110至树脂储存主储罐1的流动，同时关闭来自树脂供给储罐12的流动。一旦树脂储存主储罐1充分装有树脂120，就调节三通阀13以关闭来自树脂供给储罐12的流动，并打开从分配器110至树脂储存主储罐1的流动。通过负压泵(压力产生单元)2和正压泵(压力产生单元)3的操作，树脂120从树脂供给管线8供给至分配器110。此外，从分配器110排出的剩余树脂120通过树脂回收管线9而(循环)返回至树脂储存主储罐1。在这种构造中，树脂120的温度变化、颗粒异物和金属离子引入至树脂120内等可能在压印过程中对图形精度产生不利影响。

下面将介绍如上述的普通结构在压印过程中对图形精度的不利影响。如图5A至图5D中所示，当异物120A(例如细颗粒或金属离子)包含至树脂120中时，这些异物120A通过原件101的转印而与树脂120一起压印在图形部分上。这时，异物120A通过树脂120固化而固定，如图5C中所示，且异物120A最终保留为树脂图形121上的异物，如图5D中所示，导致产生图形缺陷。

与之相比，通过使用根据本发明实施例的树脂供给单元111，将减少如上所述的这种情况的产生。下面将详细介绍根据本发明实施例的树脂供给单元111的具体构造和操作。图2是示出根据本发明实施例的树脂供给单元111的构造的示意图。树脂120从树脂供给储罐12供给，以便使得树脂120补充给树脂储存主储罐1。这时，金属离子去除过滤器(使用离子交换树脂和尼龙纤维的过滤器)5提供于树脂供给储罐12和开关阀13之间。这样，当通过打开开关阀13而使树脂120补充给树脂储存主储罐1时，树脂120能够在从中除去金属离子的情况下补充给树脂储存主储罐1。金属离子去除过滤器5以多个平行地布置，如图2中所示，并能够降低泵上的压力负载增加。此外，金属离子去除过滤器5和颗粒去除过滤器(异物去除过滤器)6以多 个平行地布置在泵3的排出侧。颗粒去除过滤器6是用于除去直径为10nm或更大的异物的过滤器，并使用这样的过滤器，该过滤器具有能够通过泵进行循环的最小网目尺寸。因为颗粒去除过滤器6是具有细网目尺寸的过滤器，因此它引起较大的压力损失。颗粒去除过滤器6以多个平行地布置，如图2中所示，从而减小泵上的压力负载增加。此外，用于从树脂储存主储罐1除去异物(例如颗粒)的颗粒去除过滤器6’也布置在树脂储存主储罐1和泵3(供给管线)之间。颗粒去除过滤器6’是用于除去直径为10nm或更大的异物的过滤器，并使用这样的过滤器，该过滤器具有能够通过泵进行循环的最小网目尺寸。因为颗粒去除过滤器6’是具有细网目尺寸的过滤器，因此它引起较大的压力损失。如图2中所示，颗粒去除过滤器以多个平行地布置在排出侧和吸入侧两者处，从而广泛减小在整个树脂供给单元111的泵3上的压力负载增加。根据本实施例的构造，通过使用在吸入侧的颗粒去除过滤器6’来除去(减少)在树脂储存主储罐1中的树脂的颗粒，且除去(减少)了颗粒的树脂能够供给至泵3。特别地，例如在颗粒有可能粘附于树脂储存主储罐1内的情况下，本实施例的这种构造为优选的。此外，在泵3中产生的颗粒通过使用在排出侧的颗粒去除过滤器6来除去(减少)，且除去(减少)了颗粒的树脂能够供给至分配器110。通过在这样的构造中操作泵2和泵3，树脂120从树脂供给管线8供给至分配器110。此外，从分配器110排出的剩余树脂120通过树脂回收管线9而返回至树脂储存主储罐1(树脂流动并循环)。

用于监测供给压力的压力传感器7A提供于树脂供给管线8的供给出口上，用于监测回收压力的压力传感器7B提供于树脂回收管线9的回收进口上。这样，树脂120被控制成在供给侧出口处以正压状态供给，并被控制成在回收侧进口处以负压状态来回收，这样，分配器110的压力为零。

此外，用于调节管和流过管的树脂120的温度的换热器10提供在树脂供给管线8的出口和树脂回收管线9的进口附近，温度调节介质 11流过换热器10。树脂供给管线8布置在要供给至换热器10的温度调节介质11的上游侧，树脂回收管线9布置在要供给至换热器10的温度调节介质11的下游侧。这样，温度调节介质11能够在树脂120供给时执行树脂120的高精度温度调节。例如，尽管树脂120的温度可能由于压印头部的不利作用而升高，但是在本实施例中，树脂120的温度也能够通过它的回收来调节。如上所述，要供给和要回收的树脂120的温度将在流动通路中至少两次被调节从而树脂120的温度能够被更高效地调节，树脂储存主储罐1通过所述流动通路而与分配器110连接，以便使得树脂120循环。使用温度调节气体制冷剂或温度调节液体制冷剂作为温度调节介质11，用于使压印装置100内的温度保持恒定，树脂120的温度通过使温度调节气体制冷剂或温度调节液体制冷剂流过分配器110而进行调节。

如上所述，根据本发明实施例，可以提供一种压印装置，该压印装置能够除去金属离子和直径为10nm或更大的颗粒，同时减少泵上的压力负载增加，还抑制图形缺陷的产生并提高图形转印精度。

(第二实施例)

下面将介绍根据本发明第二实施例的树脂供给单元。图3是示出根据本发明第二实施例的树脂供给单元的构造的示意图。第二实施例的树脂供给单元111在树脂储存主储罐1和泵3(供给管线)之间没有颗粒去除过滤器，而是，颗粒去除过滤器6’布置在泵2和树脂储存主储罐1(回收管线)之间。在这一点上，第二实施例的树脂供给单元111与第一实施例的树脂供给单元不同。根据第二实施例，当与第一实施例相比时，泵3上的压力负载能够更小。在可选方式中，过滤器6’还能够定位在阀13和泵2之间。采用第一实施例还是采用第二实施例也可以根据颗粒在树脂储存主储罐1内粘附的程度来确定。

(物品制造方法)

一种用于制造作为物品的装置(半导体集成电路元件、液晶显示 元件等)的方法可以包括使用上述压印装置在基片(晶片、玻璃板、膜状基片等)上形成图形的步骤。而且，制造方法可以包括蚀刻基片的步骤，图形已经形成于该基片上。当制造其它物品例如有图形的介质(储存介质)、光学元件等时，制造方法可以包括代替蚀刻步骤的、处理基片的另外步骤，图形已经形成于该基片上。与普通方法相比，本发明的装置制造方法有利于物品的性能、质量、生产率和生产成本中的至少一个。

尽管在上述实施例中换热器10布置成使树脂120的温度通过树脂120的供给和回收来调节，但是本发明并不局限于此。例如，换热器10还可以布置在沿树脂120在树脂供给管线8中流动的方向的上游侧和下游侧，以便执行在上游侧的粗温度调节和在下游侧的精细温度调节。换热器10还可以布置为在树脂120供给时执行多次温度调节，从而能够高效地调节树脂120的温度。

尽管在上述实施例中金属离子去除过滤器5提供在用于连接树脂供给储罐12和开关阀13的补充通路中，但是本发明并不局限于此，而是也可以提供颗粒去除过滤器6。同样，在上述实施例中提供的金属离子去除过滤器5和颗粒去除过滤器6也可以是可互换地布置在流动通路(树脂储存主储罐1通过该流动通路而与分配器110连接以便使得树脂120循环)中。

尽管已经参考示例实施例介绍了本发明，但是应当知道，本发明并不局限于公开的示例实施例。下面的权利要求的范围将根据最广义地解释，以便包含所有这些变化形式以及等效的结构和功能。

本申请要求美国专利申请No.14/717,044的优先权，该美国专利申请的申请日为2015年5月20日，该文献整体被本文参引。