專利名稱：保持器、性能測試裝置及性能測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測試光固化性樹脂的性能的測試裝置、用于這樣的測試裝置的 保持器和用于測試光固化性樹脂的性能的方法。
背景技術(shù)：
迄今，已經(jīng)研究了以剝離力表示的光固化性樹脂在釋放時的性能。公開在 “在刻印技術(shù)中模和光固化性樹脂之間的粘附力的測量(MeasurementofAdhesive force
Between Mold and photocurable resin in ImprintTechnology) (Jpn.Appl.Phys.第 41 卷(2002) 第4194-4197頁)(以下，參考文獻1)中的光固化性樹脂性能的測量通過以下程序進行(a)通過滴落光固化性樹脂的裝置將光固化性樹脂滴落在一個矩形玻璃基板(以 下，“第一基板”)上，并將另一個矩形玻璃基板(以下，“第二基板”)的邊緣放置在 所述第一基板上，以使得所述第二基板垂直地粘合到第一基板。(b)將用所述光固化性樹脂粘合的一對玻璃基板轉(zhuǎn)移到測試裝置并置于其中，由 此將所述第一基板的兩端固定。(c)使紫外光穿過所述玻璃基板照射到所述光固化性樹脂上，以使該光固化性樹 脂固化。(d)之后，在偏離所述第一基板的方向上將測試力施加在所述第二基板的兩個邊 緣上，并測量該固化的光固化性樹脂的剝離力。公開在“在步進光感刻印中的定量釋放(Quantifying release instep-and-flash imprint lithography) J.Vac.Sci.Technol.B 24(6), 2006 年^^一月 / 十二月”(以下，參考
文獻2)中的性能測量方法通過使用如下所述的測試裝置和夾具進行。此測試裝置包括 保持光固化性樹脂滴落在其表面上的模板的臺；紫外光照射裝置，所述紫外光照射裝置 使紫外光從臺下面穿過所述模板照射到光固化性樹脂；半球形的按壓夾具(半球形的覆 蓋物(superstrate))，所述半球形的按壓夾具接觸滴落在所述臺上的模板表面上的光固化 性樹脂；和通過測壓元件將按壓夾具上下移動的升降機。公開在參考文獻2中的性能測量方法的程序如下(a)在臺上固定的模板(其為對應(yīng)于壓模(stamper)的元件)的表面上滴落光固 化性樹脂。(b)通過升降機將半球形按壓夾具向下移動，以使直徑約2mm的由樹脂制成的 半球體與光固化性樹脂接觸，并使紫外光照射在其上。(c)光固化性樹脂固化后，通過升降裝置將所述半球形按壓夾具向上移動，以將 所述半球體從所述模板移開。在此情況下，已經(jīng)在所述模板和所述半球體之間固化的光固化性樹脂從模板剝離，并隨著所述半球體的移動而轉(zhuǎn)印至所述半球體。

發(fā)明內(nèi)容
當(dāng)將矩形玻璃基板從滴落光固化性樹脂的位置轉(zhuǎn)移到測試裝置時，在公開于參 考文獻1中的測試裝置難以將矩形的玻璃基板置于其中而不使矩形玻璃基板傾斜。艮口， 兩個矩形玻璃基板的傾斜角和測試裝置的負荷軸的傾斜角不可避免地具有誤差，因此難 以在垂直于2個矩形玻璃基板的方向上施加力。此外，當(dāng)施加力以使得一個矩形基板與 另一個矩形基板分開時，玻璃基板發(fā)生撓曲(deflection)。作為結(jié)果，產(chǎn)生關(guān)于測試的重 復(fù)性和所得數(shù)據(jù)的可靠性的問題。公開在參考文獻2中的測試裝置使用由具有低楊氏模量的樹脂制成的半球體作 為按壓夾具。這不是如實際程序中的石英和樹脂的組合。所述夾具的上下與在實際方法 中夾具的上下相反。因此加到光固化性樹脂中的釋放劑(releaser)的表面離析(segregate) 的效果沒有反映到測量數(shù)據(jù)中。此外，半球體的半徑為2mm，這與實際方法中使用的條 件非常不同，因此將有關(guān)于數(shù)據(jù)準確性的問題。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，用于通過檢測器測量在光固化性樹脂和按壓構(gòu)件之間 產(chǎn)生的力的保持器包括按壓構(gòu)件，所述按壓構(gòu)件具有光透射特性并且被按壓在所述光 固化性樹脂上；和光照射部件(block)，所述光照射部件被安置在所述檢測器和所述按壓 構(gòu)件之間，并且在不接觸光源和包括光纖的光傳輸線的狀態(tài)下，將從外部光源發(fā)射的光 照射到所述按壓構(gòu)件上。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，優(yōu)選的是第一方面所述的保持器中的光照射部件優(yōu)選 包括其上可拆卸地安裝所述按壓構(gòu)件的安裝部(attachmentunit)，所述安裝部被設(shè)置在 所述光照射部件的下表面上。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，根據(jù)第二方面所述的保持器中的安裝部可以被構(gòu)造成 使得所述按壓構(gòu)件可根據(jù)伴隨所述光固化性樹脂的固化的收縮在預(yù)定的間隙內(nèi)移動。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，根據(jù)第二方面所述的保持器中的光照射部件優(yōu)選包 括光引入窗口，通過所述光引入窗口引入從所述外部光源發(fā)射的光；和反射鏡，所述 反射鏡使得通過所述光引入窗口引入的來自于所述外部光源的光穿過所述按壓構(gòu)件被導(dǎo) 向所述光固化性樹脂。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，優(yōu)選的是根據(jù)第一至第四方面中的任何一項所述的保 持器中的按壓構(gòu)件優(yōu)選具有樹脂接觸表面，所述樹脂接觸表面為球形表面。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，用于測量在光固化性樹脂和按壓構(gòu)件之間產(chǎn)生的力的 測試裝置包括根據(jù)第一至第四方面中的任何一項所述的保持器；測量所述力的檢測 器；基板保持機構(gòu)，所述基板保持機構(gòu)保持其上滴落所述光固化性樹脂的基板；和移動 機構(gòu)，所述移動機構(gòu)使所述光固化性樹脂和所述按壓構(gòu)件相對地移動。根據(jù)本發(fā)明的第七方面，根據(jù)第六方面所述的測試裝置可以是這樣的當(dāng)來自 于所述外部光源的光穿過所述按壓構(gòu)件照射到所述光固化性樹脂上時，所述檢測器測量 表示所述光固化性樹脂的收縮力的力，所述力是在所述光固化性樹脂和所述按壓構(gòu)件之 間產(chǎn)生的。根據(jù)本發(fā)明的第八方面，根據(jù)第六方面所述的測試裝置可以為這樣的在終止
5使來自于所述外部光源的光穿過所述按壓構(gòu)件照射到所述光固化性樹脂上之后，所述移 動機構(gòu)使所述基板和所述按壓構(gòu)件以預(yù)定的恒定速率相對地移動，并且所述檢測器測量 表示所述光固化性樹脂的剝離力的力，所述力是在使所述基板和所述按壓構(gòu)件以所述預(yù) 定的恒定速率移動的過程中在所述光固化性樹脂和所述按壓構(gòu)件之間產(chǎn)生的。根據(jù)本發(fā)明的第九方面，根據(jù)第六方面所述的測試裝置還可以包括噴射惰性氣 體的氣體供給構(gòu)件，其中由所述基板、所述按壓構(gòu)件和所述氣體供給構(gòu)件包圍的空間被 惰性氣體置換(substitute)。根據(jù)本發(fā)明的第十方面，一種通過測量光固化性樹脂和按壓構(gòu)件之間產(chǎn)生的力 而測試所述光固化性樹脂的性能的方法，所述方法包括將所述光固化性樹脂滴落在基 板上；用具有光透射特性的按壓構(gòu)件按壓滴落的光固化性樹脂；在不接觸光源和包括光 纖的光傳輸線的狀態(tài)下，使從外部光源發(fā)射的光穿過所述按壓構(gòu)件照射到所述光固化性 樹脂上；和檢測在所述按壓構(gòu)件和所述光固化性樹脂之間產(chǎn)生的力。根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，根據(jù)第十方面所述的性能測試方法可以為這樣的 在固定所述按壓構(gòu)件和所述基板之間的位置關(guān)系的情況下檢測所產(chǎn)生的力。


圖1是顯示用于評價光固化性樹脂的各種性能的測試裝置的構(gòu)造的示意圖；圖2是顯示收縮應(yīng)力測量結(jié)果的圖；圖3是顯示剝離力測量結(jié)果的圖；圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的性能測試裝置的構(gòu)造的圖；圖5是顯示上夾具的細節(jié)的圖；圖6是顯示下夾具的細節(jié)的正視圖；圖7是顯示下夾具的細節(jié)的側(cè)視圖；和圖8是顯示在按壓半球體可以以一定容許量(allowance)移動的情況下的上夾具 的細節(jié)的圖。
具體實施例方式參考圖1說明根據(jù)本發(fā)明用于測量光固化性樹脂的性能的性能測試裝置，該圖1 顯示了該設(shè)備的示意性構(gòu)造。將預(yù)定量的光固化性樹脂CR從微量分配器MD滴落在硅晶片SW上，所述硅晶 片被真空抽吸在轉(zhuǎn)臺TB上。旋轉(zhuǎn)所述轉(zhuǎn)臺TB以使得所滴落的光固化性樹脂CR與保持 器JG的軸AX對準。將氣體供給環(huán)GL與所述軸AX共軸安置。在保持器JG的下側(cè)上 安裝按壓構(gòu)件SP，所述按壓構(gòu)件SP具有與光固化性樹脂接觸的半球形的按壓表面。通 過升降裝置(未顯示)將所述保持器JG下放至預(yù)定的固定位置，以將在硅晶片SW和按 壓構(gòu)件SP之間的間隙設(shè)置為預(yù)定的值，并且將按壓構(gòu)件按壓在光固化性樹脂CR上以與 其接觸。在硅晶片SW和按壓構(gòu)件SP之間的間隙或間距是固定的。當(dāng)從氣體供給環(huán)GL噴射惰性氣體(例如，氮或氦)時，由硅晶片SW、氣體供 給環(huán)GL和按壓構(gòu)件SP包圍的空間變?yōu)槎栊詺怏w氣氛。然后，停止氣體噴射，打開斬波 器(Chopper)CH,并將紫外光(或UV光)從外部紫外光源(或UV源)UR引入保持器JG中。入射到保持器JG的紫外光通過全反射鏡FM向下反射，透過按壓構(gòu)件SP，并照 射在光固化性樹脂CR上。已經(jīng)接受紫外光的光固化性樹脂CR開始固化并且收縮。作 為結(jié)果，取決于在所述按壓構(gòu)件SP和光固化性樹脂CR之間的粘附力和光固化性樹脂CR 的收縮力，所述保持器JG被向下拉。因為該保持器JG安裝到測壓元件LC，所以可以通 過使用測壓元件LC檢測拉力。所述保持器JG被安置在測壓元件LC和按壓構(gòu)件SP之間，并且起光照射部件 (block)的作用，該光照射部件在不接觸光傳輸線比如光纖的狀態(tài)下將從外部光源UR發(fā) 射的紫外光照射到按壓構(gòu)件SP。之所以在光固化性樹脂固化時使用惰性氣體氣氛的原因如下。S卩，當(dāng)可光致自 由基聚合的樹脂被用作所述光固化性樹脂時，優(yōu)選的是移除抑制所述聚合的氧。因此， 在此實施方案中，通過由氣體供給環(huán)GL包圍滴落在硅晶片SW上的光固化性樹脂形成準 密封的(quasi-sealed)空間，并且在照射用于固化光固化性樹脂的紫外光之前，用惰性氣 體置換所述空間。在可光致陽離子聚合的樹脂作為所述光固化性樹脂使用的情況下，優(yōu)選的是在 已經(jīng)除去水分的氣氛中用光照射該光固化性樹脂。為了這個目的，提供惰性氣體以便干 燥上述空間。在圖1中，提供傾斜機構(gòu)TL，所述機構(gòu)被設(shè)計為調(diào)整硅晶片SW的傾斜并使所 述硅晶片SW垂直于軸AX定位。X-Y軸調(diào)整臺(X-Y臺)SM是相對于軸AX在X軸和 Y軸方向調(diào)整轉(zhuǎn)臺TB的位置的裝置。圖2是顯示當(dāng)在不改變保持器JG在軸方向上的位置的條件下用紫外光照射光固 化性樹脂CR時測試力的測量結(jié)果的圖。這意在測量光固化性樹脂CR的收縮應(yīng)力。降低保持器JG，并且將按壓構(gòu)件SP和硅晶片SW之間的距離設(shè)置為預(yù)定的值。 在此情況下，按壓構(gòu)件SP與該光固化性樹脂CR接觸。在開始測試后約5秒，開始紫外 光照射(或UV照射)(其被稱為“現(xiàn)象P1”)。將測試力從0增加至約IlN的最大值 (其被稱為“現(xiàn)象P2”)，然后突然減少至約IN(其被稱為“現(xiàn)象P3”)。其后，終止 紫外光照射。約22秒后，保持器JG開始以恒定速率向上移動。在按壓構(gòu)件SP和光固 化性樹脂之間發(fā)生剝離，并且測試力變?yōu)?(其被稱為“現(xiàn)象P4”)。在現(xiàn)象Pl和現(xiàn)象P2之間，已經(jīng)獲得紫外光照射的光固化性樹脂CR迅速固化而 開始收縮。在此情況下，保持器JG對在按壓構(gòu)件SP和光固化性樹脂CR之間的粘附力 和光固化性樹脂CR的收縮力響應(yīng)而被向下拉。當(dāng)所述收縮力接近所述粘附力時，已固 化的光固化性樹脂CR開始從按壓構(gòu)件SP剝離，并且測試力減小至約1N。其后，從現(xiàn) 象P3至現(xiàn)象P4，在收縮力和粘附力之間的關(guān)系沒有顯著的變化。在現(xiàn)象P4，配置有保 持器JG的按壓構(gòu)件SP開始以恒定速率向上移動，由此在約IN的力下與按壓構(gòu)件SP接 觸的光固化性樹脂CR完全地從所述按壓構(gòu)件SP剝離。圖2中的最大測試力除以按壓構(gòu)件與光固化性樹脂接觸的表面積的結(jié)果給出光 固化性樹脂的每單位面積的收縮力。圖3顯示在以下情況下的測試力的測量結(jié)果的圖為了消除在紫外光的照射下 伴隨光固化性樹脂收縮而產(chǎn)生的測試力，以一定容許量設(shè)置按壓構(gòu)件SP的安裝位置。這 意在測量光固化性樹脂CR的剝離力。
降低保持器JG并且將按壓構(gòu)件SP和硅晶片SW之間的距離設(shè)置為預(yù)定的 值。在此情況下，所述按壓構(gòu)件SP與光固化性樹脂CR接觸。測試開始后，測試力為 約-0.13N。這個值對應(yīng)于按壓構(gòu)件SP的自重。測試開始后約5秒，打開斬波器CH以 開始照射紫外光(其被稱為“現(xiàn)象Pl 1”)。約9秒后，終止紫外光的照射。用光照射 后，保持器JG開始以恒定速率向上移動。注意的是光固化性樹脂CR的固化伴隨紫外光的照射開始。響應(yīng)于光固化性樹脂 CR由安裝機構(gòu)的容許量引起的收縮，粘附到光固化性樹脂CR的按壓構(gòu)件SP相對于保持 器JG的主體相對移動。如圖3的上面部分所示，按壓構(gòu)件SP具有按壓構(gòu)件SP在保持 器JG內(nèi)在軸向方向AX上移動的容許量。對之所以如圖3所示在測試開始時測壓元件的輸出為-0.13N的原因進行說明。 即，當(dāng)使用包括按壓構(gòu)件SP的自重的保持器的自重時，通過將測壓元件的輸出值進行零 位復(fù)位，進行測壓元件輸出的調(diào)零。因此，當(dāng)保持器JG與光固化性樹脂接觸時，由于樹 脂的粘性，按壓構(gòu)件SP相對于保持器JG的主體相對向上移動，所以該按壓構(gòu)件SP的自 重沒有作用在測壓元件LC上。作為結(jié)果，測壓元件LC顯示出-0.13N的輸出值。開始測試后約40秒，按壓構(gòu)件SP的容許量損失并且測試力變?yōu)榧s0N(其被稱 為“現(xiàn)象P12”)。這是因為伴隨按壓構(gòu)件SP的容許量損失，對應(yīng)于按壓構(gòu)件SP的自 重的力施加到保持器JG。之后，保持器JG也以恒定速率向上移動，所以當(dāng)與光固化性 樹脂CR粘附的按壓構(gòu)件SP從所述光固化性樹脂CR剝離(其被稱為“現(xiàn)象P13” )時， 測試力突然地增加至約0.3N(其被稱為“現(xiàn)象P14”)。其后，當(dāng)該光固化性樹脂CR從 所述按壓構(gòu)件SP剝離時，測試力變?yōu)榧sON(其被稱為“現(xiàn)象P15”)。在現(xiàn)象P14中測試力顯示最大值后，測試力沒有突然地朝ON減小。這估計是 由于以下事實在按壓構(gòu)件SP和光固化性樹脂CR之間的所有的接觸點不是同時發(fā)生剝 離，而是逐漸地發(fā)生剝離。注意的是圖3中顯示的現(xiàn)象P14中的測試力可以被稱為剝離 力或者粘附力。如上所述，將按壓構(gòu)件SP的按壓表面形成為球形表面。其原因說明如下。在半導(dǎo)體器件的微電路通過納米刻印方法制造的情況下，所述微電路包括具有 約20至30nm的線寬度的微細結(jié)構(gòu)和壓模具有納米級的不均勻的重復(fù)結(jié)構(gòu)。因此，當(dāng)所 述壓模按壓在光固化性樹脂上時，基板的表面撓曲約1弧度，因而沒有空氣被捕獲在能 夠防止樹脂的流入的不均勻結(jié)構(gòu)中的空間內(nèi)。因此，同樣當(dāng)進行用于評價光固化性樹脂 的剝離性能等的測試時，優(yōu)選的是對按壓構(gòu)件提供一定曲度。參考圖4至8說明實際測量上述光固化性樹脂的性能的測試裝置圖4顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案用于光固化性樹脂的性能測試裝置。所述 性能測試裝置包括主體10 ；控制裝置30 ；光源40，所述光源40發(fā)射將照射到光固化 性樹脂的紫外光；斬波器45，所述斬波器45在任意時間將從光源40發(fā)射的紫外光UV引 導(dǎo)至光固化性樹脂CR ；以及提供惰性氣體的氣體供給裝置50。所述測試裝置的主體10構(gòu)造如下。一對水平螺旋桿12和13被垂直安置在固定臺11上。軛14在螺旋桿12和13 的上端架橋。一對螺母(未顯示)被安置在橫梁15的兩側(cè)并且與螺旋桿12和13擰在一 起。這使得橫梁15可上下移動地被支撐。通過安置在固定臺11處的伺服電動機16驅(qū)動所述螺旋桿12和13。組成這些的各個構(gòu)件具有使按壓構(gòu)件104和基板SW彼此相對 移動的作用。通過編碼器17檢測螺旋桿12的旋轉(zhuǎn)，并且結(jié)果被輸入到控制裝置30中。 橫梁15的位置可以由來自于編碼器17的輸出值計算。在橫梁15的下側(cè)經(jīng)由測壓元件19安裝上夾具100，并且下夾具200安裝在固定 臺11的下側(cè)，使得上夾具100和下夾具200彼此相反，在所述上夾具100和下夾具200 之間測量光固化性樹脂CR的性能。圖4中，當(dāng)用光照射光固化性樹脂時，氣體供給環(huán) 300被用于使該光固化性樹脂暴露于惰性氣體氣氛。如圖5中所示，所述上夾具100包括安裝到測壓元件19的軸101 ；安置在軸 101下端的反射鏡部件102 ；安置在反射鏡部件102的下端、其上可以可拆除地安裝按壓 構(gòu)件104的安裝環(huán)103 ；以及用于將按壓構(gòu)件104安裝到安裝環(huán)103的按壓球體支持框架 105。所述按壓構(gòu)件104是具有光透射特性并且由石英玻璃制成的球形構(gòu)件，其具有 約16SR(球體半徑)的與光固化性樹脂的接觸表面。即，將按壓構(gòu)件104形成為具有透 鏡的形狀。所述反射鏡部件102包括部件主體102a，所述部件主體102a由用于紫外光的 引入窗口 102W和光路102L形成；以及圓柱形玻璃102b，所述圓柱形玻璃102b安裝在 部件主體102a上，具有45°切斷面(cut surface)，在所述45°切斷面上通過氣相沉積而 沉積反射膜，以形成反射面102R。已經(jīng)經(jīng)由所述引入窗口 102W從所述反射鏡部件102 的右側(cè)入射的紫外光UV在圓柱形玻璃102b的反射面102R上被向下反射而進入按壓構(gòu)件 104。按壓球體支持框架105包括具有陽螺紋的按壓球體支持器105a，所述按壓球 體支持器105a通過螺紋安裝在安裝環(huán)103上；和具有陰螺紋的保持器環(huán)105b，所述保持 器環(huán)105b通過螺紋安裝在按壓球體支持器105a上，并且可更換地(interchangeably)保持 所述按壓構(gòu)件104。所述保持器環(huán)105b通過螺紋安裝在按壓球體支持器105a上以使得按 壓構(gòu)件104安裝到按壓球體支持器105a。在圖5中，氣體供給環(huán)300包圍保持器環(huán)105b的外圍，并且按壓球體支持器 105a的凸緣被安置為與所述氣體供給環(huán)300的上表面接觸。在氣體供給環(huán)300的內(nèi)部外 圍表面上安置六個氣體噴嘴，通過所述噴嘴噴射惰性氣體，例如氮或氦。作為結(jié)果，光 固化性樹脂CR周圍的環(huán)境被惰性氣體置換，在所述環(huán)境中照射紫外光。當(dāng)從所述氣體供給環(huán)300噴射惰性氣體時，由硅晶片SW、氣體供給環(huán)300和按 壓構(gòu)件104包圍的空間轉(zhuǎn)變?yōu)槎栊詺怏w氣氛。然后停止氣體噴射，打開斬波器45，將從 外部紫外光源UR發(fā)射的紫外光引入上夾具100。入射到所述上夾具100的紫外光在反射 面102R上被向下反射并透過按壓構(gòu)件104以照射光固化性樹脂CR。已經(jīng)接收紫外光的 光固化性樹脂CR開始固化并收縮。作為結(jié)果，取決于在按壓構(gòu)件104和光固化性樹脂 CR之間的粘附力以及光固化性樹脂的收縮力，所述上夾具100被向下拉到一定的程度。 其上安裝上夾具100的測壓元件19檢測向下拉上夾具100的拉力。氣體供給環(huán)300被安置在安裝在臺11上的平臺(未顯示)上以使其能夠水平地 旋轉(zhuǎn)(swing)。即，所述氣體供給環(huán)300被安置在可旋轉(zhuǎn)地安裝于所述平臺的臂端。預(yù) 先設(shè)置所述臂安裝到平臺的位置，以使得氣體供給環(huán)300可以被保持在高于轉(zhuǎn)臺TB的預(yù)定高度。此外，該臂被構(gòu)造為其相對于水平面傾斜約1°至2°。圖6顯示示出性能測試裝置的正視圖以及圖7顯示其側(cè)視圖，舉例說明下夾具 200。所述下夾具200包括安裝到固定臺11的底座201、安置在所述底座201上的XY 臺202以及置于所述XY臺202上的圓形轉(zhuǎn)臺203。所述轉(zhuǎn)臺203配置有真空抽吸裝置， 用所述真空抽吸裝置將硅晶片SW抽吸并固定在轉(zhuǎn)臺203的上表面上。所述轉(zhuǎn)臺203配 置有標記(indexing)機構(gòu)，并且當(dāng)手動旋轉(zhuǎn)該轉(zhuǎn)臺203時，對于每個預(yù)定的角度，旋轉(zhuǎn)位 置被限定?？梢詫⑺鲛D(zhuǎn)臺203的旋轉(zhuǎn)操作與測試裝置聯(lián)合以實現(xiàn)自動化。通過使用如圖4中所示的性能測試裝置，說明用于測量光固化性樹脂的收縮應(yīng) 力和剝離力的程序。-收縮應(yīng)力的測量_從微量分配器(未顯示)向被真空抽吸在轉(zhuǎn)臺203上的硅晶片SW滴落預(yù)定量 的光固化性樹脂CR。手動旋轉(zhuǎn)所述轉(zhuǎn)臺203以使得所滴落的光固化性樹脂CR與上夾具 100的軸(負荷軸)AX對準。氣體供給環(huán)300也被安置為與軸AX共軸。將所述上夾具 100降低至預(yù)定的位置，以使得在所述硅晶片SW和按壓構(gòu)件104之間的距離可以被設(shè)置 為預(yù)定值。在此情況下，在夾具末端的按壓構(gòu)件104與光固化性樹脂CR接觸。在硅晶 片SW和壓結(jié)構(gòu)104之間的距離保持為已預(yù)先設(shè)置的預(yù)定值。在以上條件下，對測試裝 置本身的位置控制和測試力控制都不進行調(diào)整。當(dāng)打開斬波器45并將紫外光引入反射鏡箱102時，所引入的紫外光在反射面 102R上被向下反射并且穿過所述按壓構(gòu)件104照射到光固化性樹脂CR。這導(dǎo)致光固化 性樹脂CR開始固化。因為該按壓構(gòu)件104相對于硅晶片SW的位置沒有改變，所以由 于光固化性樹脂的收縮力，在拉伸方向的測試力作用在上夾具100上。通過測壓元件19 檢測拉伸測試力。當(dāng)光固化性樹脂CR從按壓構(gòu)件104剝離時，該測試力變?yōu)?。在此情況下，按壓構(gòu)件104的壓痕在光固化性樹脂的表面形成。所述壓痕的形 狀基本上為圓形并且測量該圓的最大直徑，用所述最大直徑計算該壓痕的表面積。通過 將由測壓元件19測量的測試力的最大值除以所述壓痕的表面積獲得的值被定義為光固化 性樹脂每單位表面積的收縮力。_剝離力的測量_圖8顯示舉例說明按壓球體支持器被設(shè)置為對按壓構(gòu)件104在軸AX方向的移動 給定容許量的狀態(tài)的圖。這在當(dāng)進行意在精確測量剝離力的測量(圖3中顯示)時使用。如圖8中所示，按壓球體支持框架105被構(gòu)造為在保持器環(huán)105b和按壓球體支 持器105a的凸緣之間插入隔體110。S卩，當(dāng)用保持器環(huán)105b將按壓構(gòu)件104安裝到按壓 球體支持器105a時，插入環(huán)形的隔體110。這允許按壓構(gòu)件104以一定間隙GP上下移 動。在如圖8中所示的上夾具100中，當(dāng)降低橫梁15以使按壓構(gòu)件104與光固化性 樹脂CR接觸時，可以通過該光固化性樹脂CR的排斥力使所述按壓構(gòu)件104向上移動。 在該條件下，當(dāng)光固化性樹脂CR被紫外光照射而固化并收縮時，已經(jīng)向上移動的按壓構(gòu) 件104向下移動該光固化性樹脂CR的收縮量。在此情況下，測壓元件19的輸出顯示如 已參考圖3說明的對應(yīng)于按壓構(gòu)件103的自重的負值。在從已經(jīng)進行了預(yù)定時間的紫外
10光照射開始經(jīng)過幾十秒后的時間點，按壓構(gòu)件104以恒定速率向上移動。作為結(jié)果，以 與參考圖3所描述的現(xiàn)象P12相同的方式，從測壓元件19輸出的測試力顯示0。其后，所述按壓構(gòu)件104趨向于以恒定速率離開光固化性樹脂CR。然而，直至 經(jīng)過預(yù)定的時間，該按壓構(gòu)件104才從所述光固化性樹脂剝離，并且測試力減小而消除 光固化性樹脂的撓曲(圖3中的現(xiàn)象P12至P13)。當(dāng)按壓裝置104進一步向上移動時， 在某個時間點光固化性樹脂CR開始從按壓構(gòu)件104的表面剝離(現(xiàn)象P13)。然后在現(xiàn) 象P14中其顯示最大測試力后10秒的時間點，該測試力變化并且剝離完成(現(xiàn)象P15)。具有上述構(gòu)造的用于光固化性樹脂的性能測試裝置可以顯示下列有利的效果。(1)在通過光纜引入紫外光的情況下，所述光纜的自重影響測量結(jié)果。在本實施 方案中，從與測試裝置的主體10分開安置的光源40發(fā)射的紫外光在非接觸狀態(tài)下被引入 反射鏡箱102中，并且在反射面102R上被向下反射以便照射到光固化性樹脂CR上。因 此，無需用于引入紫外光的光纖，所以不對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。即，因為將要照射到光 固化性樹脂上的紫外光可以在其不接觸按壓構(gòu)件104的狀態(tài)下被引入，所以提高了測量 數(shù)據(jù)的可靠性。(2)選擇其接觸表面具有半徑約16SR的球形形狀的石英玻璃作為接觸光固化性 樹脂的構(gòu)件。因此，即使當(dāng)在上夾具100的軸和硅晶片SW之間的角偏離90°時，艮口， 當(dāng)受到傾斜的測試力時，對測量結(jié)果也不產(chǎn)生影響。另外，因為壓痕的輪廓為圓形，所 以可以毫無困難地計算壓痕的表面積。(3)為了改善光固化性樹脂的可釋放性(releasability)，向其加入添加劑比如表面 活性劑。當(dāng)所述添加劑離析在所述光固化性樹脂的表面上時，在按壓構(gòu)件和樹脂之間的 粘附力為較小的值。反之，當(dāng)光固化性樹脂的表面上沒有離析添加劑時，在按壓構(gòu)件和 樹脂之間的粘附力為較大的值。在根據(jù)本實施方案的性能測試裝置中，與參考文獻2中 的技術(shù)不同，如上述測量伴隨樹脂表面(添加劑離析在其上)和按壓構(gòu)件之間的剝離的測 試力，由此也可以評價在樹脂表面上離析的影響。上述性能測試裝置可以如下改進。(1)在上夾具100中的反射鏡箱102可以被改變?yōu)榫哂幸韵聵?gòu)造。S卩，在測壓 元件和按壓球體之間提供光纖引入空間，并且所述空間被安置在垂直于軸AX的方向上。 所述光纖的光發(fā)射端被設(shè)置在垂直于硅晶片SW的方向上，并且將光纜在不接觸的狀態(tài) 下插到夾具中。(2)可以將其中對球體SP和按壓構(gòu)件10給予容許量的構(gòu)造改變?yōu)榫哂幸韵聵?gòu) 造。即，控制夾具的位置以使得當(dāng)光固化性樹脂在紫外光照射下收縮時產(chǎn)生的測試力消 除，并且控制夾具100使其自收縮幾乎完成時的某個時間點以后以恒定速率離開光固化 性樹脂CR。用這樣的改進構(gòu)造，可以類似于圖3中所示的情況測量當(dāng)光固化性樹脂CR 從按壓構(gòu)件SP剝離時的測試力。(3)在上述實施方案中，所述光固化性樹脂是滴落在硅晶片上的。然而，可以使 用玻璃片、石英片、聚合物膜、陶瓷片等代替硅晶片。(4)在上述實施方案中，所述按壓構(gòu)件的樹脂接觸表面是球形的。然而，該按壓 構(gòu)件的接觸表面的曲度不限于該實施方案中使用的曲度。所述按壓構(gòu)件的樹脂接觸表面 可以為例如平面的或凹(hollow)表面。
(5)在上述實施方案中，所述按壓構(gòu)件由石英玻璃制成。然而，其可以由含氟透 明樹脂或者環(huán)烯烴基聚合物制成。(6)在上述實施方案中，所述硅晶片SW被真空抽吸在所述轉(zhuǎn)臺203上以將其支 撐和固定。然而，可以將各種其它方法用于支撐和固定所述硅晶片。(7)雖然以上已說明用紫外光固化的光固化性樹脂的使用，但是本發(fā)明不限于用 于測量這種類型樹脂的性能的性能測試裝置。此外，本發(fā)明不限于上述實施方案，除非本發(fā)明的特性被損害。因此，用于 測量力的夾具可以體現(xiàn)為各種形式，只要其涉及用于性能測試裝置的測量力的夾具，所 述性能測試裝置通過檢測器測量在所滴落的光固化性樹脂和按壓構(gòu)件之間產(chǎn)生的力，并 且測試所述光固化性樹脂的性能，所述夾具包括具有光透射特性的按壓構(gòu)件和光照射部 件，所述具有光透射特性的按壓構(gòu)件被按壓在滴落在基板上的光固化性樹脂上，所述光 照射部件被安置在檢測器和按壓構(gòu)件之間，并且在不接觸光源和光傳輸線比如光纖的狀 態(tài)下，使從外部光源發(fā)射的光朝按壓構(gòu)件照射。以上描述的實施方案為實例，以及可以在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下進行各 種改進。
1權(quán)利要求
1.一種保持器，所述保持器用于通過檢測器測量在光固化性樹脂和按壓構(gòu)件之間產(chǎn) 生的力，包括按壓構(gòu)件，所述按壓構(gòu)件具有光透射特性并且被按壓在所述光固化性樹脂上；和光照射部件，所述光照射部件被安置在所述檢測器和所述按壓構(gòu)件之間，并且在不 接觸光源和包括光纖的光傳輸線的狀態(tài)下，將從外部光源發(fā)射的光照射到所述按壓構(gòu)件 上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保持器，其中所述光照射部件包括其上可拆卸地安裝所 述按壓構(gòu)件的安裝部，所述安裝部被設(shè)置在所述光照射部件的下表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的保持器，其中所述安裝部被構(gòu)造成使得所述按壓構(gòu)件可根據(jù) 伴隨所述光固化性樹脂的固化的收縮在預(yù)定的間隙內(nèi)移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的保持器，其中所述光照射部件包括光引入窗口，通過所述光引入窗口引入從所述外部光源發(fā)射的光；和反射鏡，所述反射鏡使得通過所述光引入窗口引入的來自于所述外部光源的光穿過 所述按壓構(gòu)件被導(dǎo)向所述光固化性樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一項所述的保持器，其中所述按壓構(gòu)件具有樹脂接觸表 面，所述樹脂接觸表面為球形表面。
6.—種測試裝置，所述測試裝置測量在光固化性樹脂和按壓構(gòu)件之間產(chǎn)生的力，包括根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一項所述的保持器；測量所述力的檢測器；基板保持機構(gòu)，所述基板保持機構(gòu)保持其上滴落所述光固化性樹脂的基板；和移動機構(gòu)，所述移動機構(gòu)使所述光固化性樹脂和所述按壓構(gòu)件相對地移動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測試裝置，其中當(dāng)來自于所述外部光源的光穿過所述按壓 構(gòu)件照射到所述光固化性樹脂上時，所述檢測器測量表示所述光固化性樹脂的收縮力的 力，所述力是在所述光固化性樹脂和所述按壓構(gòu)件之間產(chǎn)生的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測試裝置，其中在終止使來自于所述外部光源的光穿過所述按壓構(gòu)件照射到所述光固化性樹脂上之 后，所述移動機構(gòu)使所述基板和所述按壓構(gòu)件以預(yù)定的恒定速率相對地移動，并且所述檢測器測量表示所述光固化性樹脂的剝離力的力，所述力是在使所述基板和所 述按壓構(gòu)件以所述預(yù)定的恒定速率移動的過程中在所述光固化性樹脂和所述按壓構(gòu)件之 間產(chǎn)生的。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測試裝置，其還包括噴射惰性氣體的氣體供給構(gòu)件，其中由所述基板、所述按壓構(gòu)件和所述氣體供給構(gòu) 件包圍的空間被所述惰性氣體置換。
10.一種通過測量光固化性樹脂和按壓構(gòu)件之間產(chǎn)生的力而測試所述光固化性樹脂的 性能的方法，所述方法包括將所述光固化性樹脂滴落在基板上；用具有光透射特性的按壓構(gòu)件按壓滴落的光固化性樹脂；在不接觸光源和包括光纖的光傳輸線的狀態(tài)下，使從外部光源發(fā)射的光穿過所述按壓構(gòu)件照射到所述光固化性樹脂上；和檢測在所述按壓構(gòu)件和所述光固化性樹脂之間產(chǎn)生的力。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的性能測試方法，其中在固定所述按壓構(gòu)件和所述基板之間 的位置關(guān)系的情況下檢測所產(chǎn)生的力。
全文摘要
本發(fā)明提供一種保持器、性能測試裝置及性能測試方法。用于通過檢測器測量在光固化性樹脂和按壓構(gòu)件之間產(chǎn)生的力的保持器包括按壓構(gòu)件，所述按壓構(gòu)件具有光透射特性并且被按壓在所述光固化性樹脂上；和光照射部件，所述光照射部件被安置在所述檢測器和所述按壓構(gòu)件之間，并且在不接觸光源和包括光纖的光傳輸線的狀態(tài)下，將從外部光源發(fā)射的光照射到所述按壓構(gòu)件上。
文檔編號G01N3/02GK102012335SQ20101026998
公開日2011年4月13日 申請日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月7日
發(fā)明者中川勝, 金田匡規(guī), 鴻野晃洋 申請人:國立大學(xué)法人東北大學(xué), 株式會社島津制作所