CN102890404A - 压印方法和压印系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及压印方法和压印系统。根据一个实施例，一种压印方法包括：在要处理的膜上涂敷光固性有机材料，使模板的凹凸图形接触所述光固性有机材料，在使所述模板接触所述光固性有机材料的状态下向所述模板施加力，通过在使所述模板接触所述光固性有机材料的状态下将光辐射到所述光固性有机材料来固化所述光固性有机材料，以及在光辐射之后将所述模板撤离所述光固性有机材料。施加到所述模板的力对应于在所述要处理的膜的表面和所述模板之间的间隙。

Description

压印方法和压印系统
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求2011年7月21日提交的日本专利申请No.2011-159746的优先权，该日本专利申请的整个内容在此被结合作为参考。
技术领域
本发明的实施例通常涉及一种压印（imprint）方法和压印系统。
背景技术
作为以低成本形成精细图形的技术，公知光学纳米压印方法。在光学纳米压印方法中，具有对应于要在基底上形成的图形的不平坦度的模板被压抵基底表面上涂敷的光固性有机材料层，然后通过光辐射来固化该有机材料层。接着将该模板撤离有机材料层，从而转写图形。
当该模板压抵光固性有机材料时，利用基底上的对准标记和模板上的对准标记来对准模板和基底。还存在一种可以降低要形成转写图形的位置的失准度的公知方法，即从左右对模板加压并校正模板形状。然而，即使采用相同的光固性有机材料，光固性有机材料的流动性也会依赖于处理环境而变化。因此，存在如果不对模板进行光学形状校正则难以改进转写图形的对准精度的问题。
发明内容
根据一个实施例，一种压印方法包括：在要处理的膜上涂敷光固性有机材料，使模板的凹凸图形接触所述光固性有机材料，在使所述模板接触所述光固性有机材料的状态下向所述模板施加力，通过在使所述模板接触所述光固性有机材料的状态下将光辐射到所述光固性有机材料来固化所述光固性有机材料，以及在光辐射之后将所述模板撤离所述光固性有机材料。施加到所述模板的力对应于在所述要处理的膜的表面和所述模板之间的间隙。
附图说明
图1A至1C是示出压印方法的过程截面图；
图2是示出对模板施压的视图；
图3A和3B是示出压印方法的过程截面图；
图4是示出根据本发明实施例的压印系统的示意性配置图；
图5是示出用于测量图形失准度的实例的图；
图6是根据实施例的用于创建数据库的方法的流程图；
图7是示出施加到模板的力和剩余膜厚度之间关系的实例的图；以及
图8是示出根据实施例的压印方法的流程图。
具体实施方式
下面参照附图来说明实施例。
首先，说明本发明的压印方法。图1A所示的压印方法将压印材料12涂敷到基底11上。之后，如图1B所示，使具有对应于要形成的图形的不平坦度的模板13接触涂敷的压印材料12。该压印材料12例如是液体光固性有机材料，例如丙烯酸单体等等。在基底11和模板13中分别形成用于位置调整的对准标记，然后参照对准标记来扫描基底11或模板13，从而执行对准。
如图1C所示，液体压印材料12沿模板13的不平坦（凹凸）图形流动。在这种情况下，利用加压机构（未示出）对模板13进行加压，从而校正模板13的形状。
图2是从与压印材料12接触的模板13上方示出的图。加压机构可以从模板的四个方向（图中的上下左右方向）分别施加适宜的力。
如图3A所示，在压印材料12填充到模板13的不平坦图形之后，执行光辐射以固化压印材料12。可以采用任何辐射光，只要该辐射光可以固化压印材料12即可。例如，可以采用紫外光。模板13由光透射材料例如石英玻璃制成。
如图3B所示，将模板13与压印材料12分离。在这种状态下，压印材料12已经固化。因此，压印材料12保持在接触模板13时的状态（形状）。通过这种方式，经压印处理过程形成转写图形。
通过重复图1A至1C以及图3A和3B所示的过程，可以在基底11上形成多个转写图形。
同样，通过图1C所示过程进行模板13的形状校正，可以精确调整要形成转写图形的位置。例如，这可以降低通过压印过程所形成转写图形和在基底11中预先形成的基础图形之间的失准度。
为了防止模板13直接接触到基底11，如图3B所示，通过压印处理形成剩余膜14。在下面的内容中，剩余膜14的厚度L被称为剩余膜厚度。当模板13接触压印材料12时，该剩余膜厚度对应于基底11的表面和模板13之间的间隙。
当剩余膜厚度变得较薄时，压印材料12的流动性在图1C所示过程中减小。为了在希望的位置形成转写图形，需要依赖于压印材料12的流动性向模板13施加适宜的力。在本发明的实施例中，通过适当地加压模板13，在希望的位置形成转写图形。
图4示出根据本发明实施例的压印系统的示意性配置图。压印系统100包括压印装置110、失准度测量装置120、剩余膜厚度测量装置130和校正量计算装置140。
压印装置110是用于执行图1至3所示压印处理的装置，并包括：配置为涂敷压印材料的涂敷单元、配置为移动模板的移动单元、配置为辐射光以固化压印材料的光辐射单元以及配置为向模板施加力以校正模板形状的加压单元。
失准度测量装置120是测量基底上的转写图形和基底中形成的基础图形之间的失准度的装置。
例如，如图5所示，在基底中预先形成用于检查失准度的虚（dummy）图形51a至51d。此外，在模板中处理用于检查失准度的虚图形，以及通过压印处理在基底中形成虚图形52a至52d。
失准度测量装置120计算虚图形51a至51d的中心坐标和虚图形52a至52d的中心坐标，以及基于该中心坐标之间的偏移，计算基础图形和转写图形之间的失准度。
这种利用覆盖标记的方法是示例性的，失准度测量装置120也可以采用其他方法来计算失准度。
剩余膜厚度测量装置130是测量剩余膜厚度（图3B的剩余膜14的厚度L）的装置。例如，剩余膜厚度测量装置130是一种椭率计，其向剩余膜辐射光，测量入射光和反射光的偏振状态的变化，从测量结果计算膜厚度。剩余膜厚度测量装置130测量由单次压印处理形成的单个转写图形的多个位置处的剩余膜厚度。
校正量计算装置140向压印装置110指示在压印处理时施加到模板的力（形状校正量）。此外，校正量计算装置140从失准度测量装置120获得失准度测量结果，以及从剩余膜厚度测量装置130获得剩余膜厚度测量结果。在剩余膜厚度的变化落入预定范围内以及失准度为预定值或更小的情况下，校正量计算装置140确定在用于形成转写图形的压印处理时施加到模板的力（形状校正量）为适宜值，将该力和剩余膜厚度的组合存储到存储单元141中并创建数据库。
下面参照图6的流程图，说明用于在存储单元141中创建数据库的方法，该数据库限定剩余膜厚度和在压印处理时施加到模板的适宜力之间的对应关系。
在步骤S101中，制备在其上进行不平坦图形处理的模板。
在步骤S102中，设定在压印处理时的剩余膜厚度。
在步骤S103中，进行压印处理，以具有在步骤102中设定的剩余膜厚度，以及在基底上形成转写图形。该压印处理过程类似于图1A至1C以及图3A和3B的过程，以及向模板施加预定力。
在步骤S104中，剩余膜厚度测量装置130测量在步骤S103中形成的转写图形的多个位置处的剩余膜厚度。如果测量值的变化、平均值和中心值都落入预定范围内，则该过程进行到步骤S106。如果不是，则该过程进行到步骤S105。
在步骤S105中，通过压印装置110的涂敷单元涂敷到基底上的压印材料的涂敷量或涂敷位置被改变。该过程回到步骤S103，再次执行压印处理。
在步骤S106中，失准度测量装置120测量在步骤S103中形成的转写图形和在基底中形成的基础图形之间的失准度。如果失准度量为预定值或更小，则该过程进行到步骤S108。如果大于预定值，则该过程进行到步骤S107。
在步骤S107中，在步骤S103的压印处理中施加到模板的力被改变。之后，该过程回到步骤S103，再次执行压印处理。
在步骤S108中，将步骤S102中设置的剩余膜厚度和步骤S103中进行压印处理时施加到模板的力的组合存储到存储单元141中。在这种情况下，还可以将压印材料的涂敷量、涂敷位置等等的组合存储到存储单元141中。
步骤S109中，如果继续进行数据库创建处理，则该过程进行到步骤S102，以及改变剩余膜厚度。之后，执行步骤S103和S108的处理步骤。
通过这种方式，如图7所示，可以创建出这样的数据库，该数据库限定压印处理时的剩余膜厚度和施加到模板以减小转写图形和基础图形之间失准度的适宜力的组合（对应关系）。通过图7可以看到，随着剩余膜厚度变薄，施加到模板的力会增加。这是因为当剩余膜厚度变薄时，压印材料的流动性会减小。
下面，参照图8的流程图来说明涉及这种数据库的压印方法（批量制造）。
在步骤S201中，校正量计算装置140获得剩余膜厚度信息，剩余膜厚度信息包含在设定到压印装置110的处理条件中。压印装置110可以将剩余膜厚度信息传输到校正量计算装置140，或者用户可以输入剩余膜厚度信息至校正量计算装置140。
之后，校正量计算装置140提取通过搜索存储单元141的数据库而获得的对应于剩余膜厚度的形状校正量（施加到模板的力）。校正量计算装置140向压印装置100指示提取的形状校正量。
此外，校正量计算装置140还可以从数据库获得涂敷位置或涂敷量，然后向压印装置100指示所获得的涂敷位置或涂敷量。
在步骤S202中，压印装置100的涂敷单元将压印材料涂敷到要处理的基底（要处理的膜）上（参见图1A）。
在步骤S203中，使模板接触涂敷在基底上的压印材料。之后，参照基底和模板的对准标记进行对准（参见图1B）。
在步骤S204中，基于步骤S201中指示的形状校正量（施加到模板的力），压印装置100的加压单元向模板施力（参见图1C）。
在步骤S205中，在压印材料填充在模板的不平坦图形内之后，压印装置100的光辐射单元辐射光以固化压印材料（参见图3A）。
在步骤S206中，模板从压印材料撤离（参见图3B）。
通过改变加料（shot）位置以及重复步骤S201至S206，可以在要处理的基底上形成多个转写图形。
本实施例关注压印材料流动性随剩余膜厚度变化情况，以及创建了剩余膜厚度和施加到模板的适宜力之间的对应关系数据库。在批量制造等等中，参照该数据库，向模板施加对应于剩余膜厚度的适宜力。因此，可以减小预先形成在要处理的基底中的基础图形和通过压印处理形成的转写图形之间的失准度。
因此，根据本实施例，可以改善转写图形的对准精度。
在上述实施例中，虽然模板的形状校正量（施加到模板的力）依赖于剩余膜厚度而变化，但是适当的形状校正量也可以依赖模板中处理的不平坦图形的密度或纵横比而变化。因此，通过考虑这些条件创建存储单元141的数据库，可以进一步改善转写图形的对准精度。
在上述实施例中，如图6所示，虽然是利用单个模板创建存储单元141的数据库，但是也可以制备多个模板，并且也可以关于每个模板来创建数据库。此外，通过改变要涂敷的压印材料的类型以及进行图6所示的处理，可以关于每种压印材料来创建数据库。
虽然已经说明了若干实施例，但是这些实施例仅仅只是示例，而不用于限制本发明的范围。实际上，本发明的方法和系统可以实现为多种其他形式；而且，可以在不脱离本发明的范围的情况下，对本发明的方法和系统进行多种省略、替换和改变等变型。权利要求书及其等价权物将覆盖落入本发明范围和精神内的所有这些形式或变型。

Claims (14)

1.一种压印方法，包括：
在要处理的膜上涂敷光固性有机材料；
使模板的凹凸图形接触所述光固性有机材料；
在使所述模板接触所述光固性有机材料的状态下，基于对应于所述要处理的膜的表面和所述模板之间的间隙的剩余膜厚度，向所述模板施加力；
在使所述模板接触所述光固性有机材料的状态下，通过将光辐射到所述光固性有机材料上，来固化所述光固性有机材料；以及
在光辐射之后将所述模板撤离所述光固性有机材料。
2.根据权利要求1所述的压印方法，其中当所述剩余膜厚度变小时，增加施加到所述模板的力。
3.根据权利要求1所述的压印方法，其中在使所述模板接触所述光固性有机材料之后且在所述力被施加到所述模板之前，使用在所述模板中形成的对准标记和在所述要处理的膜上形成的对准标记，进行所述模板和所述要处理的膜的对准。
4.根据权利要求1所述的压印方法，其中依赖于所述剩余膜厚度和施加到所述模板的力，将所述光固性有机材料以一涂敷量涂敷到所述要处理的膜上的涂敷位置。
5.根据权利要求1所述的压印方法，其中从所述模板的四个方向施加力。
6.一种压印系统，包括：
压印装置，包括被配置为在要处理的膜上涂敷光固性有机材料的涂敷单元、被配置为移动其中形成有不平坦图形的模板的移动单元、被配置为辐射光以固化所述光固性有机材料的光辐射单元以及被配置为向所述模板施加力以校正形状的加压单元，所述压印装置被配置为通过压印处理在所述要处理的膜上形成转写图形；
失准度测量装置，被配置为测量所述转写图形和在所述要处理的膜中形成的基础图形之间的失准度；
剩余膜厚度测量装置，被配置为测量所述转写图形的多个位置处的剩余膜厚度；以及
包括存储单元的校正量计算装置，被配置为如果所述转写图形的失准度为预定值或更小且所述剩余膜厚度的变化落入预定范围内，存储在形成所述转写图形时施加到所述模板的所述力和所述转写图形的剩余膜厚度的组合。
7.根据权利要求6所述的压印系统，其中所述校正量计算装置获得包含在所述压印装置中设定的处理条件中的剩余膜厚度，从所述存储单元提取对应于所述剩余膜厚度的施加到所述模板的所述力，以及向所述压印装置指示提取的力，以及
当所述压印装置进行处理条件下的压印处理时，所述加压单元向所述模板施加被指示到所述校正量计算装置的力。
8.根据权利要求6所述的压印系统，其中所述剩余膜厚度测量装置向剩余膜辐射光，测量入射光和反射光的偏振状态的变化，以及基于测量结果计算剩余膜厚度。
9.根据权利要求6所述的压印系统，其中所述加压单元从所述模板的四个方向施加力。
10.根据权利要求6所述的压印系统，其中如果所述转写图形的失准度为预定值或更小并且所述剩余膜厚度的变化落入预定范围内，则所述存储单元存储在形成所述转写图形时施加到所述模板的力、所述转写图形的剩余膜厚度以及在形成所述转写图形时在要处理的膜上涂敷的光固性有机材料的涂敷位置和涂敷量的组合。
11.根据权利要求6所述的压印系统，其中如果所述转写图形的失准度为预定值或更小并且所述剩余膜厚度的变化落入预定范围内，则所述存储单元存储：在形成所述转写图形时施加到所述模板的力、所述转写图形的剩余膜厚度以及不平坦图形的密度或纵横比的组合。
12.根据权利要求6所述的压印系统，其中所述存储单元根据形成所述转写图形时涂敷在要处理的膜上的光固性有机材料的类型来存储在形成所述转写图形时施加到所述模板的力和所述转写图形的剩余膜厚度的组合。
13.根据权利要求6所述的压印系统，其中如果所述转写图形的失准度大于预定值，则所述校正量计算装置指示所述压印装置改变施加到所述模板的所述力。
14.根据权利要求6所述的压印系统，其中如果所述剩余膜厚度的变化没有落入所述预定范围内，则所述校正量计算装置指示所述压印装置改变所述光固性有机材料的涂敷位置或涂敷量。
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