JP2013119254A - ローラー式インプリントシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のローラー式インプリントシステムは、ローラーモジュール、伝動モジュール、固定モジュール、固化モジュール、電子制御モジュールを含み、ローラーを利用して加圧することでソフトモールド上のパターンを基板上に円滑に転写することができる。
【選択図】図6A
Description
現在、ナノサイズを達成できるリソグラフィ(Lithography)には、ステップアンドリピートリソグラフィ(Step and Repeat Lithography)、電子線リソグラフィ(E−beam Lithography)、イオンビームリソグラフィ(Ion−beam Lithography) 、ナノインプリントリソグラフィ(Nanoimprint Lithography)等がある。そのうち、ナノインプリントリソグラフィは回折限界の制限を受けず、且つ解像度が高く、速度が速く、コストが低い等の特色があるため、応用分野が非常に広い。
電子制御モジュールがローラーモジュールと伝動モジュールに接続され、ローラーを第1方向に移動させ、且つ積載台を第2方向にインプリント位置まで移動させるよう制御するために用いられる。そのうち電子制御モジュールはローラーがソフトモールドに対して加える圧力を制御し、パターン層を基板上に転写する。本発明のローラーモジュールはさらにローラー自転モーターを含み、且つ前記ローラー自転モーターが前記ローラーに接続され、前記ローラーに一定の回転速度を具備させる。
本発明の別の一実施例において、ローラー式インプリントシステムはソフトモールドのパターンを基板に転写するために適用でき、このシステムはローラーモジュール、伝動モジュール、固定モジュール、固化モジュール、電子制御モジュールを含む。
ローラーモジュールはローラーを含み、伝動モジュールは移動可能な積載台を含み、且つ積載台上に前記基板が設置される。ベルトモジュールが前記ソフトモールドを積載して前記基板と前記ローラーの間に配置させ、前記ソフトモールド上のパターン層が前記基板に面し、且つ前記パターンが前記パターン層上に位置する。電子制御モジュールはローラーモジュールと伝動モジュールに接続され、ローラーを制御して第1方向に移動させ、且つ積載台を第2方向にインプリント位置まで移動させるために用いられる。そのうち電子制御モジュールはローラーのソフトモールドに対する加圧力を制御し、パターン層を基板上に転写させる。本発明のローラーモジュールはさらにローラー自転モーターを含み、且つ前記ローラー自転モーターは前記ローラーに接続され、前記ローラーに回転速度を具備させるために用いられる。
伝動モジュール300は、固定モジュール400及び電子制御モジュール500と電気的に接続されるか、連動機構を通して接続され、固定モジュール400を動かしてローラー式インプリントシステム内で移動させ、かつ電子制御モジュール500により固定モジュール400の位置を制御するために用いられる。そのうち、転写プロセスを行いたい基板は固定モジュール400上に固定される。ローラーモジュール200は電子制御モジュール500に接続され、電子制御モジュール500を利用してローラーモジュール200のローラーの位置を調整し、固定モジュール400上の基板に対して垂直に加圧するために用いられる。
固化モジュール600はローラー式インプリントシステム内の伝動モジュール300近隣に配置され、伝動モジュール300により固定モジュール400及びその上の基板を固化モジュール600内に送り、固化のプロセスを行うために用いられる。固化モジュール600はローラーモジュール200から独立していても、ローラーモジュール200と相互に統合してプロセスを簡略化してもよい。ローラーモジュール200中に統合することを選択した場合、固化位置はインプリント後に面の固化を行うか、透明のローラー屈折方式を通した線形固化を選択してもよい。
(1)測定システム(例:デジタル式マイクロメーター、リニアスケール等)を利用して移動長さを制御し、インプリント位置を得る。
(2)モーター電気制御システム(例:ステップモーター、サーボモーター等)を利用して移動長さを制御し、インプリント位置を得る。或いは、
(3)定圧力システムを利用してインプリント位置を制御し、例えば油圧シリンダに油圧コントローラまたは制御モーター(例:ステップモーター、サーボモーター等を使用)を組み合わせ、電流を出力して定圧力出力の目的を達する。
また、油圧式緩衝器を利用して適時に昇降機構の出力と相反する緩衝作用力を提供し、各部品の衝撃力過大による損耗と摩損の増加を減少するようにしてもよい。
ローラー225はローラー固定座体220を介してローラー台205に固定され、且つローラー自転モーター210に連結される。そのうち、ローラーは透明なローラーとすることができ、且つローラーの材質はガラスまたは石英、或いは不透明の材質としてもよい。ローラー225に不透明な材質を採用する場合、インプリントの完了後に固化の手順を行うことができる。
ローラー台205は、ローラー昇降シリンダ235(またはローラー昇降油圧シリンダ)と相互に連結され、ローラー昇降シリンダ235(またはローラー昇降油圧シリンダ)により駆動されてローラー台205上のローラー225がガイドロッド240に沿って垂直方向に移動される。そのうち、ローラー昇降シリンダ235(またはローラー昇降油圧シリンダ)はシリンダ台230上に取り付けられ、且つローラー昇降シリンダ235(またはローラー昇降油圧シリンダ)は空気圧源(図示しない)に連結される。
ローラー昇降シリンダ235(またはローラー昇降油圧シリンダ)が連結される空気圧源は、エアコンプレッサとすることができ、且つエアコンプレッサが提供する空気圧はろ過減圧弁(図示しない)を通して異物の濾過が行われると同時に出力圧力が調節され、これによりローラー昇降シリンダ235(またはローラー昇降油圧シリンダ)の出力圧力を制御して、ローラーインプリント圧力設定値を変更することができる。製品設計の違いに合わせ、ローラー昇降シリンダ235は空気圧電磁弁または油圧電磁弁のオン/オフスイッチを通してローラー225に上昇または下降をさせる目的を達することもできるが、これは本発明の範囲を限定しない。
ローラー自転モーターのモーターカウンターウエイト215とローラー自転モーター210はそれぞれローラー台205の左右両側の相対する位置に設置され、ローラー台205の重量が平均的になるよう確約し、ローラー台205が上昇または下降する過程で、重量が不均等なために円滑に動作しない欠陥の発生を防止する。ねじマイクロメーター245はローラー台205の対角の相対する位置に設置される。ねじマイクロメーターの位置決めと基準面の相対的位置を利用し、ローラー台の高さを確認でき、ローラー台に傾斜の欠陥が発生することを回避する。
緩衝器250はローラー台205の移動方向と反対の緩衝作用力を提供し、ローラー台205上の各部品が定位置まで下降するとき動作が円滑になるよう確約し、かつ各部品の衝撃力の過大による損耗と摩損の増加を減少するために用いられる。ローラー自転モーター210は電子制御モジュール500に連結され、電子制御モジュール500を利用してローラー225の回転速度を制御し、基板が伝動モジュール300により動かされる移動速度とローラー225の基板上の切線速度が同じになるよう確約し、基板とソフトモールドの間に摺動の現象が発生しないようにする。
伝動モーター305はさらに電子制御モジュール500と相互に接続され、電子制御モジュール500を利用して伝動モーター305の速度が制御される。積載台320は固定モジュール400を取り付けるために用いられる。スクリュー310は主に線形移動装置であり、ボールスクリューとしてもよく、且つカップリング325を利用して伝動モーター305と同期運転させ、積載台320を動かして水平方向に移動させることができ、そのうち、積載台の移動方向はローラーの移動方向に垂直である。
スクリュー310は、本発明においてガイドレール、ガイドロッド、軌道等の各種凹凸構造を使用して線形往復運動をさせるようにしてもよい。ガイドレール315は例えばリニアガイドなどのガイドレールとしてもよく、積載台320が移動中に転倒が発生する欠点を防止するために用い、且つスクリュー310の直線運動及び負荷の平衡を補助し、そのうち製品のニーズの違いに合わせ、ガイドレールの数量は複数本のガイドレールを採用することができるが、これは本発明の範囲を限定しない。
伝動モジュール300はさらに積載台の原点ポジショニングセンサー及び積載台の終点ポジショニングセンサー(図示しない)を含み、積載台の位置を検出するために用いられ、且つこれら2つのセンサーはいずれも電子制御モジュール500と相互に接続される。電子制御モジュール500は伝動モーター305を制御してスクリュー310を動かし、ガイドレール315の補助により積載台320に直線前進動作を行わせることができる。
積載台320が積載台320の終点ポジショニングセンサーをトリガーし、かつこのトリガー信号が電子制御モジュール500に伝達されると、電子制御モジュール500が伝動モーター305を制御して運転方向を転換させる。積載台320は同様にガイドレール315の補助により直線後退動作を行い、積載台が積載台の原点ポジショニングセンサーをトリガーし、かつこのトリガー信号が電子制御モジュール500に伝達されると、電子制御モジュール500が伝動モジュールの運転を停止させる。
固定モジュール400は複数の吸気孔410または吸気通路(図示しない)を含み、且つ例えば抽気モーター(図示しない)などの真空源に連結され、抽気モーターを通して吸気孔410から抽気を行い、固定モジュール400の表面に吸引力を形成し、この吸引力によってインプリントプロセスを行いたい基版を固定モジュール400上に固定するために用いられ、そのうち抽気モーターは真空ポンプとすることができる。固定モジュール400は固定部材により伝動モジュール300の積載台320上に固定されるため、固定モジュールは積載台320と共に移動する。
本発明の固定モジュール400上に固定された基板710はインプリント材料720を含み、パターン層740を含むソフトモールド730を利用してパターン層740上の凹凸構造から構成されるパターンがインプリント材料720に転写され、固定モジュール400が前記積載台320に配置されると、ソフトモールド730のパターン層740が基板710に対面する。
インプリント材料720は基板710とソフトモールドの間に配置され、且つ製品にニーズに応じて、インプリント材料720と基板710の間にはさらに基板とインプリント材料の間の付着力を増加するための介面層750を含み、そのうち介面層の材質はヘキサメチルジシラザン(Hexamethyl Disilazane;HDMS)とすることができる。ソフトモールド730の材質は、ポリジメチルシロキサン(Polydimethylsiloxane;PDMS)とすることができる。
インプリント材料720は、予め基板710上に塗布しておき、ローラー225のインプリントのプロセスを経た後、ソフトモールド730上のパターンがインプリント材料720上に複製されるようにすることができる。製品のニーズの違いに応じて、インプリント材料はソフトモールド730上に予め塗布しておき、ソフトモールド730のパターン層に充填した後、ローラー225のインプリントのプロセスを経てインプリント材料720で直接基板710上を覆い、パターン転写の目的を達することもできる。プロセスのニーズの違いに応じて、ソフトモールド730はインプリント材料720上に予め貼付しておくか、または漸進的に貼付してから、ローラー225のインプリントのプロセスを行うか、或いはソフトモールド730をローラー225表面上に先に貼付するか漸進的に貼付した後、ローラーインプリントのプロセスを行うことができる。
また、ローラー225は積載台と共に開始位置まで移動することができる。積載台320が基板710を動かして移動させる過程において、ローラー225がソフトモールド730と接触し、且つ電子制御モジュール500により伝動モーター305とローラー自転モーター210の回転速度を制御して、同期移動の効果を達すると共に、インプリントのプロセスを完了する。そのうち、ソフトモールド730はローラー225と基板710の間に位置し、且つローラーが同時にソフトモールド730及び基板710に圧力を加え、円滑にソフトモールド730上のパターン層740を基板710に転写することができる。
そのうち、固化モジュール600の光源は、紫外光源とすることができ、且つ固化したい対象はインプリントを行った後のインプリント材料720である。積載台320が積載台の終点ポジショニングセンサーをトリガーした後、ローラー225は自転を停止し、ローラー225の元の位置まで上昇する。且つローラー225が元の位置に戻った後、伝動モジュール300の伝動モーター305が復帰の動作を開始し、スクリュー310により回転運動を直線運動に変換して積載台320を動かして移動させ、積載台320が積載台の原点ポジショニングセンサーをトリガーした後、伝動モーター305が動作を停止する。積載台320が積載台の原点ポジショニングセンサーをトリガーした後、電子制御モジュール500が抽気モーター420をオフにして基板710を固定モジュール400上から取り出すことができる。
光源の光の射出角度が異なるとき、ローラー225の断面は円形であるため、光線がローラー225を通って屈折する結果も異なり、固化の効率にも違いが生じる。図8Cにおいて、紫外光の照射面積は比較的大きく、図8Aにおいては集中の効果がある。本発明の紫外光源の固化モジュール600は、光学シミュレーションソフトウェアLightTool(登録商標)で照明具カバーのシミュレーションを行い、紫外光の照度及び照射範囲に対し詳細な分析を行った後、実際にカバー部610を製作してモジュール照明具上に取り付けた。
シミュレーション結果によると、光線の照射と法線の挟角が大きいほど、その照射の集中の中心線がインプリント接触線からより遠くなり、集中エネルギーが減少し、集中面積と挟角は反比例を成すことが示された。以上の結果からカバーの角度と光線がローラーを通過して屈折する関係に対してシミュレーションを行った。シミュレーションの結果によると、カバー610が70°で反射してローラー225を通過しローラー225とチップのインプリント接触線上に集中する効果が最良であり、光の照射範囲はローラーがウエハをインプリントする接触線の後ろに制御され、且つ平均照度はいずれも要求を達することが示された。
フレームアセンブリは2つの平行に設置されたメインフレーム830、メインフレーム830を支持する複数の脚フレーム840a、840bから構成される。歯車モーターアセンブリのモーター810a、歯車810bと軸受け、ベルト吸着ストリップアセンブリのベルト820a等はいずれも直接または間接的にフレームアセンブリのメインフレーム830上に取り付けられる。
モーター810aは電子制御モジュール500の制御を受けて運転され、歯車810bを動かすことができる。ベルト820a上の真空吸着ストリップ820bは吸気孔または吸気通路を備え、抽気モーター420に連結されてソフトモールド730を吸着し、真空吸着ストリップ820b上に固定することができる。
異なる実施形態において、ソフトモールド730はベルトモジュール800によって基板710とローラー225の間に送られるとき、前記ローラー225表面上に漸進的に貼付するか、或いは前記基板710上を漸進的に被覆するようにすることができる。ソフトモールド730上のパターン層740が基板710に対面していれば、そのパターンをローラーインプリントにより基板710上に転写することができる。
200 ローラーモジュール
205 ローラー台
210 ローラー自転モーター
215 ローラー自転モーターカウンターウエイト
220 ローラー固定座体
225 ローラー
230 シリンダ台
235 ローラー昇降シリンダ
240 ガイドロッド
245 ねじマイクロメーター
250 緩衝器
300 伝動モジュール
305 伝動モーター
310 スクリュー
315 ガイドレール
320 積載台
400 固定モジュール
420 抽気モーター
410 吸気孔
500 電子制御モジュール
600 固化モジュール
610 カバー部
710 基板
720 インプリント材料
730 ソフトモールド
735 支持構造
740 パターン層
750 介面層
800 ベルトモジュール
810a モーター
810b 歯車
820a ベルト
820b 真空吸着ストリップ
830 メインフレーム
840a 脚フレーム
840b 脚フレーム
Claims (10)
- ソフトモールドのパターンを基板に転写するために用いるローラー式インプリントシステムであって、ローラーモジュール、伝動モジュール、ベルトモジュール、電子制御モジュールを含み、
前記ローラーモジュールがローラーを含み、
前記伝動モジュールが移動可能な積載台を含み、且つ前記積載台上に前記基板が設置され、
前記ベルトモジュールが、前記ソフトモールドを積載して前記基板と前記ローラーの間に配置させ、前記ソフトモールド上のパターン層を前記基板に対面させ、且つ前記パターンが前記パターン層上に位置し、
前記電子制御モジュールが、前記ローラーモジュールと前記伝動モジュールに接続され、前記ローラーを制御して第1方向に移動させ、且つ前記積載台を第2方向にインプリント位置まで移動させ、そのうち前記電子制御モジュールが前記ローラーを制御して前記ソフトモールドに対し加圧させ、前記パターン層の前記パターンを前記基板上に転写させることを特徴とする、ローラー式インプリントシステム。 - 前記ローラーモジュールが、ローラー自転モーターを含み、且つ前記ローラー自転モーターが前記ローラーに連結され、前記ローラーに回転速度を具備させることを特徴とする、請求項1に記載のローラー式インプリントシステム。
- 前記回転速度が、前記積載台の移動速度と相互に組み合わされ、前記パターン層が前記基板に円滑に転写されることを特徴とする、請求項2に記載のローラー式インプリントシステム。
- 前記ローラーモジュールがさらにローラー昇降機構を含み、前記ローラーを動かして前記第1方向に移動させることを特徴とする、請求項1に記載のローラー式インプリントシステム。
- 前記ローラーモジュールが定位置に到達した後、前記積載台が移動を開始する、または前記ローラーモジュールと前記積載台がインプリント前に定位置に到達することを特徴とする、請求項1に記載のローラー式インプリントシステム。
- 前記ソフトモールドが、前記ベルトモジュールに積載されて前記ローラー表面上に漸進的に貼付される、または前記基板上を漸進的に被覆してから、ローラーインプリントのプロセスが開始されることを特徴とする、請求項1に記載のローラー式インプリントシステム。
- 前記ベルトモジュールが、歯車モーターアセンブリ、ベルト吸着ストリップアセンブリ、フレームアセンブリを含むことを特徴とする、請求項1に記載のローラー式インプリントシステム。
- 前記伝動モジュールがさらに、前記伝動モーターと相互に組み合わせて前記積載台を移動させる線形移動装置を含み、そのうち前記線形移動装置が、スクリュー、ガイドレール、ガイドロッド、軌道のいずれかであることを特徴とする、請求項1に記載のローラー式インプリントシステム。
- さらに固定モジュールを含み、前記固定モジュールが複数の吸気孔または吸気通路を備え、真空源に連結され、前記基板を前記固定モジュール上に固定することを特徴とする、請求項1に記載のローラー式インプリントシステム。
- 前記ローラー式インプリントシステムが、前記伝動モジュールの近隣に設置された固化モジュールを含み、前記固化モジュールのカバー部により前記固化モジュールの光線を前記ローラーと前記ソフトモールドの接触位置に導引するために用いられ、そのうち前記固化モジュールが紫外光源を含むことを特徴とする、請求項1に記載のローラー式インプリントシステム。
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