CN105584030A - 压印方法、压印设备、模具和产品制造方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种压印方法，其通过形成在模具上的图案部分模制施加到基板的未固化的树脂并且固化未固化的树脂，以便形成固化在基板上的树脂的图案。压印方法包括从树脂释放图案部分的步骤，使得基于图案部分被从树脂剥离的边界是直线的假设，两条相对的边界相互靠近以使剥离进展同时在树脂固化之后保持平行状态。

Description

压印方法、压印设备、模具和产品制造方法

技术领域

本发明涉及一种压印方法、压印设备、模具和产品制造方法。

背景技术

微细加工技术用于通过压印处理在基板上形成压印材料的图案，所述压印处理用于利用模具模制施加到基板上的压印材料。这种技术还称作“压印技术”，通过所述压印技术能够在基板上形成具有几纳米尺寸的微细图案(结构)。压印技术的一个示例包括光固化方法。首先，采用光固化方法的压印设备将作为压印材料的树脂(光固化树脂)供应到基板上的喷射区域中的一个喷射区域上。接下来，利用模具模制基板上的光固化树脂。在为了固化而用光照射光固化树脂之后，从模具释放固化的树脂，由此在基板上形成树脂图案。压印技术不仅仅包括光固化方法，而且还包括热固化方法，用于利用例如热量固化树脂。

然而，在这种压印技术中，模具与树脂直接接触，这可能导致在从固化树脂释放模具(模具释放)时发生诸如转印失败的图案缺陷。例如，缺陷的发生通常在制造半导体装置或类似装置期间直接影响装置性能，可接受的缺陷密度是非常严格的。

因此，日本专利特开No.2011-77529公开了一种压印设备，所述压印设备通过在模具释放时将基板或模具的后表面加压成凸状而将应力施加到界面并且通过减小模具释放力来抑制缺陷的产生。日本专利特开No.2007-296683公开了一种图案形成方法，所述图案形成方法通过使得直线方向与特定范围内的剥离方向对准来抑制缺陷发生。日本专利特开No.2013-207180公开了一种压印方法，所述压印方法通过在启动模具释放时将模具保持件和基板保持件之间的分离速度设定为零来减少缺陷的发生。

结合缺陷抑制技术的发展，近年来已经阐明的是缺陷密度往往在模制区域的中央部分中特别地增加。造成这种情况的一个原因是缺陷密度增加的区域是这样的区域，在所述区域中，模具与树脂接触，直到模具释放步骤的后期阶段为止，并且剥离进展速度在这个区域中变得非常高，从而导致容易发生超过所需的应力被施加到树脂图案或者模具。特别地，在日本专利特开No.2011-77529和日本专利特开No.2013-207180中公开的技术中，还可以设想的是在模具释放时剥离各向同性地(基本圆形地)从模制区域的外周部分朝中央部分进展，并且剥离进展速度随着剥离边界长度的减小而增大，从而导致在中央区域中经常发生缺陷。另一方面，在日本专利特开No.2007-296683中公开的技术的应用范围局限于定向图案并且尚不清楚该技术是否可以抑制模制区域的中央部分中的缺陷的出现。另外，在在日本专利特开No.2013-207180中公开的技术中，通过由模具或者基板的弹性变形产生的弹簧力实施模具释放开始之后的模具释放操作，根据模具释放力较大的情况、模具结构等直到完成模具释放操作才开始剥离。

发明内容

本发明例如提供了一种压印方法，其有利地用于抑制图案缺陷的发生。

根据本发明的一个方面，提供了一种利用模具在施加到基板的压印材料上形成图案的压印方法，所述方法包括以下步骤：将模具从压印材料释放，使得基于模具从压印材料剥离的边界是直线的假设，两条相对的边界相互靠近同时在压印材料固化之后保持直线状态。

参照附图，根据示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得显而易见。

附图说明

图1是图解了根据本发明的第一实施例的压印设备的构造的简图；

图2是以时间序列方式图解了压印处理期间部件等的状态的简图；

图3A是图解了在模具与树脂接触之前的状态的简图；

图3B是图解了模具与树脂接触的状态的简图；

图3C是图解了通过使得模具与树脂接触而使模具完全填充有树脂的状态的简图；

图3D是图解了在开始模具释放步骤时模具与树脂接触的状态的简图；

图4A是图解了根据本发明的第二实施例的压印设备的构造的横截面图；

图4B是图解了根据本发明的第二实施例的压印设备的构造的透视图；

图4C是图解了根据本发明的第二实施例的压印设备的构造的横截面图；

图5是图解了根据本发明的第三实施例的压印设备的构造的简图；

图6A是图解了比较示例中的模具释放步骤中剥离如何发展的平面图；

图6B是图解了比较示例中的模具释放步骤中剥离如何发展的横截面图；

图6C是图解了比较示例中的模具释放步骤中剥离如何发展的横截面图；

图7A是图解了剥离边界的长度的曲线图；

图7B是图解了剥离发展速度的曲线图；

图8是以相同的时间序列的方式图解了比较示例和本实施例中树脂剥离的发展的简图；

图9是图解了基板卡盘的简图；

图10是图解了在根据本发明的第四实施例的压印设备中使用的模具卡盘的简图；

图11A是图解了在模具与树脂接触之前的状态的简图；

图11B是图解了模具与树脂接触的状态的简图；

图11C是图解了通过使模具与树脂接触而使模具完全填充有树脂的状态的简图；

图11D是图解了在开始模具释放步骤时模具与树脂接触的状态的简图；

图11E是图解了完成模具释放步骤的状态的简图；

图12是以时间序列方式图解了在压印处理期间部件等的状态的简图；

图13A是图解了在模具与树脂接触之前的状态的简图；

图13B是图解了模具与树脂接触的状态的简图；

图13C是图解了通过使得模具与树脂接触而使模具完全填充有树脂的状态的简图；

图13D是图解了在开始模具释放步骤时模具与树脂接触的状态的简图；

图13E是图解了完成模具释放步骤的状态的简图；

图14是以时间序列的方式图解了在压印处理期间部件等的状态的简图；

图15是图解基板卡盘的简图；

图16A是图解了在模具与树脂接触之前的状态的简图；

图16B是图解了模具与树脂接触的状态的简图；

图16C是图解了通过使得模具与树脂接触而使模具完全填充有树脂的状态的简图；

图16D是图解了在开始模具释放步骤时模具与树脂接触的状态的简图；

图16E是图解了完成模具释放步骤的状态的简图；

图17是以时间序列的方式图解了在压印处理期间部件等的状态的简图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的优选实施例。

(第一实施例)

首先，将给出根据本发明的第一实施例的压印方法和压印设备的描述。图1是图解了根据本实施例的压印设备100的构造的示意图。压印设备100用于制造作为产品的诸如半导体装置或类似物的装置。施加到晶片(基板)105的未固化树脂(压印材料)104与模具103接触，以便模制树脂104，从而在晶片105上形成树脂104的图案。注意的是，压印设备100以示例的方式采用光固化方法。在以下附图中，将描述Z轴在垂直方向(竖直方向)上排列并且相互正交的X轴和Y轴在垂直于Z轴的平面中排列的情况。压印设备100包括照明系统107、模具保持机构(模具保持件)117、基板平台(基板保持件)108、分配器118和控制器119。

照明系统107是树脂固化单元，所述树脂固化单元107通过将由光源(未示出)发射的紫外光调节成适于固化树脂104的光而用光(例如，紫外光)照射模具103。光源可以是任何光源，只要其不仅仅发射紫外光而且还发射具有穿透模具103并且固化树脂104的波长的光即可。例如，当采用热固化方法时，替代作为树脂固化单元的照明系统107，将用于固化热固树脂的加热单元布置在基板平台108附近。另一方面，当替代热固树脂使用热塑树脂时，树脂固化单元例如是冷却单元，所述冷却单元布置在基板平台附近。

模具103包括图案部分103a，在所述图案部分103a上，待转印的三维凹凸图案(诸如电路图案或类似物)形成在与晶片105相对的表面上。模具103在与设置有图案部分103a的表面相对的侧部处在表面的中央区域中包括凹陷部分103b。作为模具103的材料，在采用光固化方法的情况中可以使用诸如石英玻璃、蓝宝石玻璃或类似物的任何透光材料，但是在采用热固化方法或者热塑化方法的情况中可以选择种类广泛的材料，诸如，金属、硅、陶瓷等。

模具保持机构117具有用于保持模具103的模具卡盘102、用于支撑并使得磨具卡盘102运动的模具驱动机构(未示出)和模具形状可变机构(模具形状可变单元)114，其能够使得模具103变形。模具卡盘102能够通过使用真空吸力或者静电力抽吸或者吸引模具103的待用紫外光照射的表面的外周区域来保持模具103。另外，模具卡盘102和模具驱动机构中的每一个均在中央部分(其内侧)处具有孔区域，使得从照明系统107发射出的紫外光通过穿过模具103而被引导向晶片105。孔区域与形成在模具103中的凹陷部分103b连通。模具驱动机构使得模具103沿着Z轴方向移动，以便选择性地使得模具103与晶片105上的树脂104接触或者从树脂104释放模具103。注意的是，可以通过使得模具103沿着Z轴方向移动实施压印处理期间执行的接触和释放操作。还可以通过使得晶片105在基板平台108的驱动下沿着Z轴方向移动或者通过相对地、同时地或者顺序地使模具103和晶片105二者移动来实施同样的操作。通过将力(变形力)施加到由模具卡盘102保持的模具103，模具形状可变机构114使得模具103的形状发生变化。

在此，本实施例中的模具形状可变机构114是流体压力施加单元，所述流体压力施加单元采用施加流体压力的方法，所述流体压力是气体或者液体的压力，并且在本实施例中，流体压力施加单元特别地采用通过施加空气压力使得模具103的形状发生变化的方法。注意的是，例如，在使用光固化树脂的情况中或者在需要添加多种光学传感器、成像系统或类似物来进行微细流程管理的情况中，施加流体压力的方法是有利的，原因在于这种方法易于在压印设备100中产生紫外光的传递路径。模具形状可变机构114还具有：窗口板101，所述窗口板101用于密封包含凹陷部分103b和上述孔区域的空间；模具形状控制器109；和管120，所述管120用于使得模具形状控制器109与密封空间连通。由于如在模具103中需要传递紫外光通过其中，因此窗口板101的材料例如是石英玻璃。模具形状控制器109基于由控制器119给出的命令调节由凹陷部分103b作为一部分而形成的密封空间内的压力并且模具形状控制器109例如是泵，所述泵实施增压或者减压。尽管模具形状可变机构114在本实施例中使用空气压力，但是模具形状可变机构114可以使用诸如氮气或者氦气的气体提供压力控制或者还可以使用诸如水或者油的液体提供液体压力控制。

晶片(基板)105是待处理的基板，所述基板由例如单晶硅构成。为了在制造除了作为基板的材料的半导体装置之外的产品中使用，对于光学元件可以采用诸如石英的光学玻璃，对于发光元件可以采用GaN、SiC等。

基板平台108保持晶片105并且当模具103与晶片105上的树脂104接触时执行模具103和晶片105的位置对准。基板平台108具有：基板卡盘106，其用于保持晶片105；平台驱动机构(未示出)，用于支撑基板卡盘106，以便使其沿着X-Y-Z轴向方向运动；和晶片形状可变机构(基板形状可变单元)115，其能够使得晶片105变形。在本实施例中，在晶片形状可变机构115中，基板卡盘106例如是真空卡盘。基板卡盘106采用了这样的方法，即，将吸附区域分成多个吸附区域并且通过增加/减小施加到每个单个吸附区域的吸附压力来改变晶片105的形状。在此，为了在模具释放步骤(将在下文中详细描述)期间使得晶片105的形状变形成为与传统晶片不同的形状，多个吸附区域可以在X轴方向上以恒定宽度分隔开但在Y轴方向上在整个吸附区域上连通。注意的是，当在模具形状控制器109中时，每个吸附区域中的压力调节单元均可以包括作为实施增压和减压的泵的晶片形状控制器110和管121，以便调节空气压力。

分配器118将树脂104施加(供应)到作为预设在晶片105上的图案形成区域的喷射区域，所述图案形成区域具有所需的施加图案。作为压印材料的树脂104需要在其填充在模具103和晶片105之间时具有流动性而在模制之后成固体以便保持其形状。特别地，在本实施例中，树脂104是紫外光可固化树脂(光固化树脂)，所述树脂104在暴露于紫外光时呈现这样的固化性能，但是根据诸如产品制造处理的多种条件，还可以替代光固化树脂使用热固树脂、热塑树脂或类似物。

由例如计算机或类似物构成控制器119并且控制器119通过线路连接到压印设备100的部件，以便通过程序或类似物控制部件的操作和调节。特别地，在本实施例中，控制器119包括驱动控制电路111和树脂固化控制电路112。驱动控制电路111控制模具形状可变机构114的操作。驱动控制电路111特别是在接触操作或者释放操作期间控制模具保持机构117、基板平台108、模具形状控制器109和晶片形状控制器110的操作。树脂固化控制电路112控制来自照明系统107的光。注意的是，控制器119可以与压印设备100的其余部分设置成为一体(设置在公共壳体中)或者可以与压印设备100的其余部分设置成分离(设置在单独壳体中)。

接下来，将描述由压印设备100实施的压印处理(压印方法)。首先，控制器119将晶片105放置并且附接到基板卡盘106。接下来，控制器119驱动基板平台108，以致使其适当改变晶片105的位置并且致使对准测量系统(未示出)测量晶片105上的对准标记，以便以高准确度检测晶片105的位置。然后，控制器119基于检测结果确定形成在基板上的喷射区域的阵列。在此，作为在一个喷射区域上形成图案的流程，控制器119首先致使基板平台108执行将晶片105上的施加位置定位在分配器118的树脂喷射口下方。然后，分配器118将树脂104施加到喷射区域(施加步骤)。接下来，控制器119致使基板平台108移动晶片105，使得喷射区域位于图案部分103a正下方的接触位置中，以便实现定位。接下来，控制器119实施图案部分103a和基板上的喷射区域之间的位置对准、图案部分103a的形状校正等，然后驱动模具保持机构117，以便使得图案部分103a与施加到喷射区域的树脂104接触，以便将树脂104填充在图案部分103a中(填充步骤)。在这种状态中，作为固化步骤，控制器119致使照明系统107从模具103的后表面(上表面)发射紫外光一预定时间，并且由已经传递通过模具103的紫外光固化树脂104。然后，树脂104固化之后，控制器119驱动模具保持机构117，以便通过扩大模具103和晶片105之间的间隔从已经固化的树脂104释放图案部分103a(模具释放步骤)。通过上述步骤，在喷射区域上形成符合图案部分103a的三维状树脂图案。在在基板平台108的驱动下改变喷射区域的同时执行这一系列压印操作两次或者更多次，使得压印设备100能够在一片晶片105上形成多个树脂图案。

图2是以时间序列的方式图解了在上述压印处理的一系列步骤中模具103、晶片105、和晶片105上的树脂104的状态(形状)的示意性横截面图。在图2中，穿过模具103的重心位置的沿着X轴方向的横截面图(X横截面图)和沿着Y轴方向的横截面图(Y横截面图)以时间序列的方式平行布置。另外，在图2中，箭头表示施加压力的方向。图3A至图3D是图解了由于模具103和晶片105上的树脂104之间的接触而造成树脂104的状态以一定时间间隔发生变化的示意性平面图。首先，在启动压印处理时，模具103和具有施加到其表面的树脂104的晶片105布置成彼此相对。

接下来，如图2中的分图(i)所示，模具形状可变机构114使得模具103的形状改变为大体球形凸状，使得模具103的图案部分103a的中央部分更加靠近树脂104侧。此时，因为模具103和树脂104处于接触之前的状态中，所以如图3A所示树脂104的状态没有发生变化。

接下来，如图2的分图(ii)所示，模具103和晶片105随着填充步骤而逐渐靠近彼此，然后，模具103(图案部分103a)开始与树脂104接触。此时，模具形状可变机构114保持模具103的形状为凸状。以这种方式，如图3B所示，接触区域201成为圆形并且树脂104的填充从图案部分103的中央区域朝向外周区域扩展，同时置换其中的空气，从抑制气泡卷入的角度来看这是理想的。在图3B至图3D中，用阴影区域表示在其中模具103与树脂104接触的区域(接触区域201)。

接下来，如图2中的分图(iii)所示，在树脂104完全填充在整个图案部分103a上之后(见图3C)，在固化步骤中照明系统107通过用例如100mJ/cm²的紫外光照射树脂104来固化树脂104。在此，控制模具形状可变机构114，使得随着树脂104的填充的进展(填充操作的进展)逐渐释放模具103的变形，以便使得模具103的形状在完成树脂104的填充时回复成其原始形状。尽管从抑制树脂图案因模具103变形而产生应变的角度来看理想的是模具形状可变机构114释放模具103的变形，但是如果应变的程度是可接受的，那么可以保持将变形力施加到模具103的状态。

接下来，如图2的分图(iv)所示，晶片形状可变机构115使得晶片105的形状沿着圆柱状变形为凸状，使得晶片105在平面内平行于一个方向(在下文中，称作“变形基准方向”)变得更靠近模具103(基板变形步骤)。注意的是，本实施例中的术语“圆柱状”不仅指严格的圆柱状而且还指所谓的“大体圆柱状”。另一方面，模具形状可变机构114使得模具103的形状变形为凹状，使得模具103的中央部分各向同性地远离树脂104。在这个情况中，模具103的形状是圆柱状，以便符合晶片105的形状(模具变形步骤)。在此，因为Y轴方向定义为变形基准方向(圆柱形状的轴线延伸所沿的方向)，所以在X横截面视图中晶片105的仅中央部分浮出基板卡盘106，而在Y横截面视图中整个晶片105浮出基板卡盘106。

接下来，如图2中的分图(v)所示，在模具释放步骤中，模具103和晶片105上的树脂104逐渐从彼此释放。此时，模具103和晶片105皆为圆柱变形形状。因此，如图3D所示，从固化的树脂104剥离模具103时的边界是沿着变形基准方向的两条直线。剥离发展，使得两相对的剥离边界在保持直线状态的同时变得更靠近彼此(垂直于变形基准方向的方向)。注意的是，从启动模具释放至模具释放结束均保持这样状态。

如图2中的分图(vi)所示，在完成模具释放步骤之后，模具形状可变机构114和晶片形状可变机构115停止施加变形力，然后模具103和晶片105的形状分别回复成其原始形状，使得完成压印处理。

接下来，将通过使用数值举比较示例来给出具体描述，以便特别地阐明实施如上所述的模具释放步骤的效果。对于比较示例中的模具释放步骤，对于构造与根据本实施例的压印设备100中的元件相同的元件用相同的附图标记来描述。首先，作为本实施例和比较示例之间的共同情况，模具103由具有5mm厚度(在Z轴方向上的尺寸)的合成石英石构成并且包括凹陷部分，所述凹陷部分的外尺寸(平面尺寸)的直径φ为65mm并且在与设置有图案部分103a的表面相对的一侧的表面处的深度为4mm。图案部分103a是凸出部分，所述凸出部分的外尺寸在X轴方向上的长度为33mm、在Y轴方向上的长度为26mm并且在其表面的中央部分处的高度(在Z轴方向上的尺寸)为0.1mm。图案部分103a具有由形成在其整个表面上的凹凸图案构成的微结构，并且具有平均宽度为50nm而平均深度(在Z轴方向上)的尺寸为100nm的尺寸。形成在用作晶片形状可变机构115的基板卡盘106上的多个吸附区域在面向如图9中的阴影部分所示的图案部分103a的部分周围被X轴方向上的70mm的宽度分隔，但在Y轴方向上在整个吸附区域上连通。

图6A至图6C是图解了比较示例中的模具释放步骤中树脂104剥离如何发展的示意图。在这些附图中，图6A是平面图。图6B是X横截面图，其中，在图2中示出的本实施例中的压印处理期间的状态中，此时的状态特别地对应于(v)的X横截面图。另一方面，图6C是Y横截面图，其中，在图2中示出的本实施例中的压印处理期间的状态中，此时的状态特别地对应于(v)的Y横截面图。在在固化步骤之后模具释放步骤之前实施的变形步骤中，模具形状可变机构114和晶片形状可变机构115二者施加+10kPa的空气压力，以便使得模具103和晶片105围绕面向图案部分103a的部分变形。应当注意的是，在比较示例的情况中，模具形状可变机构114使得模具103的形状变形为凸状，从而使得模具103的中央部分各向同性地变得更靠近晶片105侧。在这种状态中，模具103和晶片105上的树脂104在模具释放步骤中以100μm/s的速度从彼此释放。以这种方式，模具103如图6B和6C所示各向同性地变形，以便不遵循晶片105的圆柱状。因此，接触区域201在模具释放步骤期间如图6A所示成为圆形(大体圆形)，使得剥离从图案部分103a的外周朝向中心各向同性地进展。

相比而言，在本实施例中，在变形步骤中，例如，模具形状可变机构114施加-10kPa的空气压力，以便使得模具103变形。另一方面，晶片形状可变机构115施加+10kPa的空气压力，以便使得晶片105变形。在此，晶片形状可变机构115使得晶片105的形状变形为如上所述的圆柱状。此时，如图2中的分图(iv)的X横截面图所示，晶片形状可变机构115使得包括沿着X轴方向面向图案部分103a的部分的吸附区域增压，但是吸附(减压)另一个吸附区域。另一方面，如图2中的分图(iv)的Y横截面图所示，包括沿着Y轴方向面向图案部分103a的部分的Y轴方向上的整个区域处于增压状态。相反，在X轴方向上的两端处的Y轴方向上的不包括面向图案部分103a的部分的整个区域(未示出)处于吸附状态。由此状态，假设在模具释放步骤中，模具103和晶片105上的树脂104如在比较示例中那样以速度100μm/s从彼此释放。以这种方式，如已经参照图2中的分图(v)和图3D在上文描述的那样，模具103从晶片105的剥离进展。

图7A和7B是分别图解了分别对于比较示例中的树脂104的剥离进展以及本实施例的剥离进展而言剥离边界的长度和相对于模具释放时间的剥离进展速度的曲线图，通过在上述条件下由高速照相机拍摄剥离状态的照片并且实施图像分析获得所述长度和所述进展速度。在它们中，图7A示出了剥离边界的长度，图7B示出了剥离进展速度。在图7A和图7B中，实线表示本实施例中的值而虚线表示比较示例中的值。

首先，当通过根据本实施例的压印方法实施模具释放步骤时，形成两条直线边界，并且因此，图7A中示出的边界长度保持在大约52mm的基本恒定水平，其为图案部分103a的短侧边长度(26mm)的两倍。另一方面，图7B中示出的剥离进展速度在模具释放步骤的前期和后期阶段中略微升高，但是保持30mm/s或者更小的大体恒定速度水平。在使用这种压印方法形成在晶片105上的树脂图案中，与其它部分相比，在形成在图案部分103a的中央部分上的部分中不存在缺陷密度的特别变化。

接下来，当在比较示例中由压印方法实施模具释放步骤时，图7A中示出的边界长度随着接触区域201的半径减小而快速减小。另一方面，图7B中示出的剥离进展速度在模具释放步骤的早期阶段中略微减小，而在中期阶段中增加且在后期阶段中急剧升高，并且最终显示大约120mm/s或者更高的高值。在比较示例中使用压印方法在晶片105上形成的树脂图案中，形成在图案部分103a的中央部分上的部分中的缺陷密度是外周部分的缺陷密度的三倍。另外，在其它部分中，形成在图案部分103a的中央部分中的部分中的缺陷密度是本实施例的情况的1.2倍。在模具释放步骤期间在仅仅晶片形状可变机构115处于大气压力的情况中以及仅仅模具形状可变机构114处于大气压力的情况中获得与比较示例相同的结果。

图8是图解了以相同时间序列的方式在比较示例和本实施例中树脂104剥离的进展(接触区域201中的变化)的示意性平面图。图8中的分图(i)对应于比较示例中的情况，而图8中的分图(ii)对应于本实施例的情况。参照图7A和7B中示出的与模具释放时间的关系，首先，在比较示例中，在模具释放步骤的后期阶段中接触区域201急剧减少。相反，在本实施例的情况中，如图7A和7B的曲线图所示，在模具释放步骤期间基本保持剥离边界长度的同时剥离进展速度发生很小变化。

如上述所述，根据本实施例的压印方法和压印设备100具有以下优势。首先，在模具释放步骤期间抑制用于支持剥离力的剥离边界长度的减小，使得能够抑制剥离进展速度增加。特别地，在上述示例中，在保持两个相对的侧部相互平行的同时形成平面形状是矩形的模制区域的边界，使得边界的长度保持为恒定长度。以这种方式，模制区域中缺陷密度增加的区域(剥离进展速度较高的区域)的数量减小，从而尽可能抑制图案缺陷的出现。即使模制区域呈现其它形状(例如，圆形、多边形或类似形状)或者具有不同的边界角度，虽然边界长度发生变化，但是边界的长度没有如比较示例中描述的那样过度减小，由此提供了与上述描述相同的效果。这导致消除了复杂以及高速度的速度控制，从而导致有助于因简化设备控制而削减成本。如图2中的分图(iv)所示，剥离在具有尺寸彼此接近的曲率半径的模具103和晶片105沿着相同的方向在边界附近弯曲的状态中进展，使得与比较示例相比，几乎不会发生图案形状因弯曲度不匹配而造成的干涉。因此，抑制了因上述原因沿着模制表面方向施加到树脂图案的应力。在本实施例中，剥离沿着两条边界对称地进展，抵消了沿着模制表面方向施加到两条边界的力，与比较示例中剥离从一侧进展的情况相比，抑制了沿着模制表面方向施加到树脂图案的应力。这可以导致有助于因简化设备刚度而削减成本。另外，易于由传统结构的压印设备修改得到根据本实施例的压印方法和压印设备100，并且因此，根据本实施例的压印方法和压印设备100具有广泛应用。

如上所述，根据本实施例，可以提供有利于抑制出现图案缺陷的压印方法。

(第二实施例)

接下来，将描述根据本发明的第二实施例的压印方法和压印设备。在第一实施例中，已经描述了通过使用空气压力(流体压力)和模具形状可变机构114以及晶片形状可变机构115使得模具103或者晶片105变形的情况。与此相比，本实施例在于以下事实，即，模具形状可变机构和晶片形状可变机构采用这样的方法，所述方法致使驱动机构与待移动的物体接触，以便将机械外力施加到所述物体。

图4A至图4C是图解了根据本实施例的压印设备中的模具形状可变机构214和晶片形状可变机构215的构造的示意图。在图4A至图4C中，图4A是X横截面图，图4B是透视图，图4C是图解了又一个示例的X横截面图。在本实施例中，对应于第一实施例中的部件或者与第一实施例中的部件类似的部件用相同的附图标记表示，并且因此将省略其描述。

模具形状可变机构214是由例如石英玻璃制成的柱形物，所述石英玻璃的直径为5mm并且粘附固定到模具103的图案部分103a的中央部分的相对侧(后表面侧)，其中，柱形物的中央轴线平行于Z轴。在这种情况中，模具形状控制器209是驱动单元，所述驱动单元能够使得柱形物沿着Z轴方向移动(直线移动)。可以采用线性电动机、空气压力致动器或类似物作为驱动机构。

晶片形状可变机构215是上推构件，所述上推构件能够通过从晶片105的后表面接触而向上推被保持在基板卡盘106上的晶片105。如果Y轴方向被定义为变形基准方向，则上推构件是大体长方体构件，其在X轴方向上的宽度为5mm而在Y轴方向上的长度大于晶片105的长度。为了防止晶片105在接触(上推)时受到损坏，上推构件的与晶片105的后表面接触的部分的横截面以弧形形状磨圆。在这种情况中，晶片形状控制器210是驱动单元，所述驱动单元能够使得上推构件沿着Z轴方向移动。作为驱动机构，可以采用线性电动机、空气压力致动器或类似物。为了使得晶片形状可变机构215实施这种上推操作，基板卡盘106具有开口106a，所述开口106a的在X轴方向上的宽度为70mm但围绕面向图案部分103a的部分跨Y轴方向延伸。晶片形状可变机构215可以以非接触方式通过穿过开口106a运动。

利用上述构造，在本实施例的模具释放步骤中，模具形状可变机构214通过使得模具103沿着远离晶片105上的树脂104的方向移动20μm而使得模具103变形。另一方面，晶片形状可变机构215通过使得晶片105朝向模具103移动20μm而使得晶片105变形。以这种方式，在本实施例中，树脂104的剥离如在第一实施例中那样进展，并且因此，能够获得与第一实施例的效果相同的效果。特别地，根据本实施例，由于机械约束，模具释放步骤中模具103和晶片105的变形量被唯一地限定，当模具释放的行为的变化因树脂104的材料、转印图案的状态或类似物而较大时这尤为有效。另外，形状可变机构214和215二者都是实心构件，当在真空中实施压印处理时这尤为有效。

在本发明中，在模具释放步骤中施加因接触产生的机械外力的方法并不局限于上述方法。例如，晶片形状可变机构215可以构造成，使得基板卡盘106自身弯曲成大体圆柱状，如图4C中的X横截面图所示。换言之，在这种情况中，基板卡盘106还用作晶片形状可变机构215。

(第三实施例)

接下来，将描述根据本发明的第三实施例的压印方法和压印设备。在第一实施例中，已经描述了模具形状可变机构114使用空气压力(流体压力)使得模具103变形的情况。相比之下，本实施例的特征在于以下事实，即，模具形状可变机构或者晶片形状可变机构采用这样的方法，所述方法通过产生电场或者磁场施加远程力。在下文中，将通过示例的方式描述模具形状可变机构是远程力施加单元的情况，所述远程力施加单元采用通过产生电场施加远程力的方法。

图5是图解了根据本实施例的压印设备的构造中的模具形状可变机构314和晶片形状可变机构115的构造的示意图(X横截面图)。在本实施例中，对应于第一实施例中的部件或者与第一实施例中的部件类似的部件用相同的附图标记表示，并且因此将省略其解释。模具形状可变机构314是圆形金属板，其具有例如50mm的直径，所述模具形状可变机构314布置成面向模具103的发光侧上的图案部分103a。另一方面，作为透明电极的ITO层沉积在模具103的面向金属板的后表面上。在这种情况中，模具形状控制器309是电压源(电压施加单元)，所述电压源经由电线连接到作为模具形状可变机构314的金属板和模具103的后表面上的ITO层。注意的是，晶片形状可变机构115与第一实施例中的晶片形状可变机构相同。

利用上述构造，在本实施例的模具释放步骤中，晶片形状可变机构115如在第一实施例中那样通过施加+10kPa的空气压力而使得晶片105变形。然后，模具形状控制器309将相反极性的电压施加到模具形状可变机构314和ITO层，以便使得模具103如第一实施例中那样以20μm的最大位移变形，以符合晶片105的形状。以这种方式，在本实施例中，树脂104的剥离如第一实施例中那样进展，并且因此，能够获得与第一实施例的效果相同的效果。特别地，根据本实施例，通过电信号和物理场来实施模具103的变形，当在快速循环压印处理的情况中需要高速响应时这是有效的。模具形状可变机构314与作为待变形的物体的模具103不接触，取决于压印处理方法这尤为有效，尤其在在真空中实施压印处理时。

在上述实施例中，在模具释放步骤中，晶片形状可变机构使得晶片105的形状沿着圆柱状变形为凸状，而模具形状可变机构使得模具103变形，以便符合晶片105的形状。然而，本发明并不局限于这样的方法或者结构构造，只要剥离能够进展使得两条相对的剥离边界变得更靠近彼此同时基于剥离边界是直线的假设使直线状态保持在平行状态即可。换言之，与上文相反，本发明还可以应用于这样方法或者结构构造，使得在模具释放步骤中，模具形状可变机构可以使得模具103的形状沿着圆柱状变形为凸状，而晶片形状可变机构可以使得晶片105变形，以便符合模具103的形状。晶片105还可以在模具保持机构117的控制下变形。

(第四实施例)

接下来，将描述根据本发明的第四实施例的压印方法和压印设备。在第一至第三实施例中，已经描述了通过使用空气压力(第一实施例)、机械外力(第二实施例)或者远程力(第三实施例)使得模具103的形状和晶片105的形状变形额情况。相比之下，本实施例的特征在于以下事实，即，因模具103的外周的X方向和Y方向之间的刚度差实施模具103的形状改变。在以下实施例中，对应于上述实施例中的部件或者与上述实施例中的部件类似的部件用相同的附图标记表示，并且因此将省略其解释。

图10是图解应用在根据本实施例的压印方法和压印设备中的模具卡盘102的构造的简图。模具卡盘102与上述实施例的不同之处在于第一模具保持单元1021和第二模具保持单元1022设置在与模具103接触的接触表面上的围绕孔区域的位置处。第一模具保持单元1021具有沿着图10中的Y方向的长形形状，第二模具保持单元1022具有沿着图10中的X方向的长形形状。第一模具保持单元1021和第二模具保持单元1022是真空卡盘，所述真空卡盘独立地能够关于模具103切换抽吸和释放。注意的是，为了应用在本实施例中，模具103由厚度为1mm的合成石英石构成并且当从上方观察时在纵向方向和横向方向上具有100mm²的方形。

图11是图解了因模具103与晶片105上的树脂104之间接触而造成树脂104的状态以一时间间隔变化的示意性平面图。图12是以时间序列的方式图解了在上述压印处理的一系列步骤中模具103、晶片105和晶片105上的树脂104的状态(形状)的示意性横截面图。坐标轴和箭头方向的意义与第一实施例的坐标轴和箭头的意义相同。图11A是图解了模具103与树脂104接触之前的状态的简图。此时，如图12A所示，模具103的后表面通过第一模具保持单元1021和第二模具保持单元1022被吸到到模具卡盘102。模具形状可变机构114使得图案部分103a的中央部分变形为大体圆球凸状，以便更接近树脂104侧。

图11B和12B是图解了这样状态的简图，在所述状态中，图案部分103a开始与树脂104接触。如在上述实施例中，接触区域201为大体圆形，使得树脂填充从图案部分103a的中央区域朝向外周区域各向同性地进展。图11C和12C是图解了树脂104完全填充在整个图案部分103a上的状态的简图。如在第一实施例中，树脂104在模具形状可变机构114的控制下固化。继而，模具103的后表面仅通过第一模具保持单元1021被吸到到模具卡盘102。这致使模具103的沿着Y方向的外周刚度大于沿着X方向的刚度。

图11D和12D是图解了模具释放步骤在进行的状态的简图。与上述实施例不同，未使用晶片形状可变机构115和模具形状可变机构114。如图12D所示，在图案部分103a变形为沿着图11D中的Y方向延伸的大体圆柱状的同时，模具释放步骤进行。此时，在图案部分103a和树脂104之间产生如图11D所示形成在两条直线中并且沿着Y轴相互平行的剥离界面，然后，剥离进展，使得剥离界面变得更靠近彼此，图11E和12E是图解了模具释放步骤完成的状态的简图。失去用于使得模具103变形而施加的模具释放力，使得模具103的形状回复成其原始状态。具有上述构造的压印设备也提供了与上述实施例相同的效果。

在本实施例中，具有平面形状的普通物体可以用作模具103。因此，本实施例尤其适于需要削减模具103的制造成本的情况、将难以机械加工的材料(诸如蓝宝石)用作模具的情况或类似情况。

(第五实施例)

接下来，将描述根据本发明的第五实施例的压印方法和压印设备。在第四实施例中，由于模具卡盘102的构造，模具103的外周的X方向和Y方向之间的刚度不同。相比之下，本实施例的特征在于，由于模具103自身的构造，刚度有所差异。

图13是图解了因模具103与晶片105上的树脂104之间接触而造成树脂104的状态以一时间间隔变化的示意性平面图。图14是以时间序列的方式图解了在上述压印处理的一系列步骤中模具103、晶片105和晶片105上的树脂104呈现的状态(形状)的示意性横截面图。坐标轴和箭头方向的意义与第一实施例的坐标轴和箭头的意义相同。图13A是图解了模具103与树脂104接触之前的状态的简图。此时，如图14A所示，模具形状可变机构114使得图案部分103a的中央部分变形为大体圆球凸状，以便更加靠近树脂104侧。晶片形状可变机构115使得晶片105变形为沿着图14A中的X方向延伸的圆柱凸状，以便更靠近树脂104侧。

在模具103的四个侧部中，沿着图13A中的Y方向相互平行的两个对向的侧部是两个高刚度部分501，所述两个高刚度部分501的刚度随着厚度增加而增大。高刚度部分501中的每一个的尺寸均为厚度为10mm而宽度为20mm。这种结构使得模具103的在Y方向上的外周刚度高于在X方向上的刚度。模具卡盘102是机械卡盘，所述机械卡盘机械约束高刚度部分501。另外，橡胶波纹管(未示出)防止气体从模具103的薄部分的端部表面朝向图13A中的Y方向进入。基板卡盘106是真空卡盘。如图15所示，基板卡盘106具有这样的结构，在所述结构中，X轴和Y轴相对于图9中的X轴和Y轴颠倒。

图13B和14B是图解了图案部分103a开始与树脂104接触的状态的简图。如在上述实施例中，接触区域201变为大体圆形，使得树脂填充从图案部分103a的中央区域朝向外周区域各向同性地进展。图13C和图14C是图解了树脂104完全填充在整个图案部分103a上的状态的简图。如在上述实施例，在完成填充之后通过紫外光照射固化树脂104。继而，模具形状可变机构114停止由此施加在模具103上的力，然后，将晶片105的整个后表面吸到晶片卡盘106上。

图13D和图14D是图解了模具释放步骤处于进展过程中的状态的简图。如图14D所示，模具释放步骤进行，同时图案部分103a变形为沿着图14D中的Y方向延伸的大体圆柱状。此时，在图案部分103a和树脂104之间产生如图13D所示形成在两条直线中并且在Y轴上相互平行的剥离界面，然后，剥离进展，使得剥离界面变得更靠近彼此，图11E和12E是图解了模具释放步骤完成的状态的简图。失去了用于使得模具103变形而施加的模具释放力，使得模具103的形状回复成其原始状态。具有上述构造的压印设备还提供了与上述实施例相同的效果。

在本实施例中，模具103的高刚度部分501可以用作所谓的“夹紧边缘”。因此，本实施例尤其适于以下情况：真空卡盘或者静电卡盘因特别大的模具释放力而脱离接合的情况、在真空中进行模制的情况、或者需要实施强大的机械约束的情况。

(第六实施例)

接下来，将描述根据本发明的第六实施例的压印方法和压印设备，在第五实施例中，在模具103的四个侧部中，模具103在Y方向上的外周刚度被设定成高于在X方向上的外周刚度，其中，相互平行的两条相对侧部的厚度沿着Y方向逐渐增加。相比之下，本实施例在于以下事实，即，模具103的外周的在X方向和在Y方向的刚度之间的差较小，但是在X方向上模具103的外周确保一定的刚度。

图16是图解了因模具103与晶片105上的树脂104之间接触而造成树脂104的状态以一时间间隔变化的示意性平面图。图17是以时间序列的方式图解了在上述压印处理的一系列步骤中模具103、晶片105和晶片105上的树脂104呈现的状态(形状)的示意性横截面图。坐标轴和箭头方向的意义与第一实施例的坐标轴和箭头的意义相同。图16A图解了模具103与树脂104接触之前的状态。此时，如图17A所示，模具形状可变机构114使得模具103变形为大体椭圆状，所述大体椭圆状朝向树脂104凸出并且其主轴沿着图16A中的Y方向延伸。与上述实施例不同，模具103没有因其刚度差而变为圆柱状。

在本实施例中的模具103的四个侧部中，沿着图16A中的Y方向设置在两个相互平行的相对的侧部处的高刚度部分501中的每一个的尺寸均为厚度10mm而宽度30mm，而沿着图16A中的X方向设置在相互平行的两个相对侧部处的高刚度部分501中的每一个的厚度均为10mm而宽度为10mm。模具103在Y方向上的外周刚度因X方向上的高刚度部分501和Y方向上的高刚度部分501之间的宽度差而高于在X方向上的外周刚度。注意的是，不存在第五实施例中那样的刚度差。模具卡盘102是通过吸力保持高刚度部分501的真空卡盘。基板卡盘106是具有图9中示出的构造的真空卡盘。

图16B和17B是图解了图案部分103a开始与树脂104接触的状态的简图。接触区域201变为大体椭圆状，其主轴沿着图16B中的Y方向延伸，使得树脂填充从图案部分103a的中央区域朝向外周区域各向同性地进展。图16C和17C是图解了树脂104被完全填充在整个图案部分103a上的状态的简图。如上述实施例，在完成填充之后由紫外光照射固化树脂104。继而，模具形状可变机构114停止由此施加在模具103上的力。在迄今为止描述的步骤中，晶片105的整个后表面被吸到晶片卡盘106上。

图16D和17D是图解了模具释放步骤处于进展过程中的状态的简图。如图17D所示，模具103变形为大体椭圆状，当从树脂104观察时其凸出，并且模具释放步骤进行，同时晶片105变形为沿着图16D中的Y方向延伸的大体圆柱状。此时，晶片形状可变机构115沿着Z轴方向将力施加到晶片105。由于其刚度不同而造成的模具103的变形量差被晶片105的变形量补充，在图案部分103a和树脂104之间产生剥离界面，所述剥离界面形成在两条直线中并且沿着Y轴相互平行(如图16D所示)，然后剥离进展，使得剥离界面变得更靠近彼此。图16E和图17E是图解了模具释放步骤完成的状态的简图。失去了用于使得模具103变形而施加的模具释放力，使得模具103的形状回复成其原始状态。具有上述构造的压印设备也提供了与上述实施例相同的效果。

在本实施例中，因为模具103的整个外周由高刚度部分501构成，所以模具103整体呈现非常高的刚度。因此，当对于整个图案特别需要高位置精度时，本实施例尤其适于因模具卡盘102的强保持力而导致模具103中的应变而引发问题的情况。

注意的是，可以选择晶片105替代模具103作为具有刚度差异的构件，或者可以模具103和晶片105二者都具有刚度差异。当剥离界面不是足够直的线时，模具103和晶片105还可以辅助变形。作为使得刚度有所不同的方法，可以结合调节由模具卡盘102产生的吸力的方法使用调节模具103厚度的方法(提供模具103的厚度分布的方法)。

(产品制造方法)

用于将装置(半导体集成电路元件、液晶显示元件或类似物)制造为产品的方法可以包括以下步骤：使用上述压印设备在基板(晶片、玻璃板、膜状基板或类似物)上形成图案。另外，制造方法可以包括蚀刻其上已经形成有图案的基板的步骤。当制造诸如带图案介质(存储介质)、光学元件或类似物的产品时，制造方法可以替代蚀刻步骤包括处理其上已经形成有图案的基板的另外的步骤。与传统方法相比，本实施例的装置制造方法的优势在于产品的性能、质量、生产率和生产成本中的至少一项。

尽管已经参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解的是本发明并不局限于公开的示例性实施例。应当给予以下权利要求的范围以最宽泛的理解，以便涵盖所有修改以及等效结构和功能。

本申请要求在2014年11月11日提交的日本专利申请No.2014-229177以及在2015年9月1日提交的日本专利申请No.2015-172018的权益，其全部内容在此以援引的方式并入本发明。

Claims (22)

1.一种用于利用模具在施加到基板上的压印材料上形成图案的压印方法，所述压印方法包括以下步骤：

从所述压印材料释放所述模具，使得基于模具被从压印材料剥离的边界是直线的假设，两条相对的边界相互靠近同时在压印材料固化之后保持直线状态。

2.根据权利要求1所述的压印方法，其中，在步骤中，模具变形，使得当从所述边界中的轴线的方向观察时，模具沿着圆柱状并且朝向所述基板变形为凸状，所述圆柱状具有平行于模具的平面延伸的轴线。

3.根据权利要求2所述的压印方法，其中，在步骤中，基板变形，使得当从基板观察时，基板变形为从模具下凹成凹状，以便对应于模具的凸出的变形部分。

4.根据权利要求1所述的压印方法，其中，在步骤中，基板变形，使得当从所述边界中的轴线的方向观察时，基板沿着圆柱状并且朝向所述模具变形为凸状，所述圆柱状具有平行于基板的平面延伸的轴线。

5.根据权利要求4所述的压印方法，其中，在步骤中，模具变形，使得当从模具观察时，模具变形为从基板下凹成凹状，以便对应于模具的凸出的变形部分。

6.根据权利要求1所述的压印方法，其中，在步骤中，通过调节所述模具的刚度使得所述模具变形，以便从所述压印材料释放模具。

7.根据权利要求1所述的压印方法，其中，在步骤中，通过使用流体压力使得模具或者基板中的至少一个变形，以便将模具从压印材料释放。

8.根据权利要求1所述的压印方法，其中，在步骤中，通过使用由接触产生的外力而使得模具或者基板中的至少一个变形，以便将模具从压印材料释放。

9.根据权利要求1所述的压印方法，在步骤中，通过使用由电场或者磁场产生的远程力而使得模具或者基板中的至少一个变形，以便将模具从压印材料释放。

10.根据权利要求6所述的压印方法，其中，通过调节用于保持模具的模具保持件的吸力来调节模具的刚度。

11.根据权利要求6所述的压印方法，其中，通过调节模具的厚度来调节模具的刚度。

12.一种用于利用模具在施加到基板上的压印材料上形成图案的压印设备，所述压印设备包括：

模具保持件，所述模具保持件构造成保持模具；

基板保持件，所述基板保持件构造成保持基板；

模具形状可变单元，所述模具形状可变单元构造成使得由模具保持件保持的模具变形；

基板形状可变单元，所述基板形状可变单元构造成使得由基板保持件保持的基板变形；以及

控制器，所述控制器构造成事先控制模具保持件、模具形状可变单元或者基板形状可变单元中的至少一个，使得基于模具被从压印材料剥离的边界是直线的假设，两条相对的边界相互靠近同时在模具从压印材料释放时保持直线状态。

13.根据权利要求12所述的压印设备，其中，所述控制器控制模具保持件或者模具形状可变单元中的至少一个，使得在模具从压印材料释放时当从所述边界中的轴线方向观察时，模具沿着圆柱状并且朝向所述基板变形为凸状，所述圆柱状具有平行于模具的平面延伸的轴线。

14.根据权利要求13所述的压印设备，其中，控制器控制基板形状可变单元，使得当从基板观察时，基板变形为从模具下凹成凹状，以便对应于模具的凸出的变形部分。

15.根据权利要求12所述的压印设备，其中，控制器控制模具保持件或者基板形状可变单元中的至少一个，使得在将模具从压印材料释放时当从所述边界中的轴线方向观察时，基板沿着圆柱状并且朝向模具变形为凸状，所述圆柱状具有平行于基板的平面延伸的轴线。

16.根据权利要求15所述的压印设备，其中，控制器控制模具保持件或者模具形状可变单元中的至少一个，使得当从模具观察时，模具变形为从基板下凹成凹状，以便对应于模具的凸出的变形部分。

17.根据权利要求12所述的压印设备，其中，控制器通过调节用于保持模具的模具保持件的吸力而使得模具变形。

18.根据权利要求12所述的压印设备，其中，模具形状可变单元或者基板形状可变单元是流体压力施加单元，所述流体压力施加单元构造成使用流体压力使得模具或者基板变形。

19.根据权利要求12所述的压印设备，其中，模具形状可变单元或者基板形状可变单元是驱动单元，所述驱动单元构造成使用通过接触而产生的外力使得模具或者基板变形。

20.根据权利要求12所述的压印设备，其中，模具形状可变单元或者基板形状可变单元是远程力施加单元，所述远程力施加单元构造成使用由电场或者磁场产生的远程力而使得模具或者基板变形。

21.一种在压印设备中使用的模具，所述压印设备用于使用模具在施加到基板的压印材料上形成图案，

其中，所述模具所具有的厚度分布使得基于模具被从所述压印材料剥离的边界是直线的假设，两条相对的边界相互靠近同时在模具从压印材料释放时保持直线状态。

22.一种制造产品的方法，所述方法包括以下步骤：

使用根据权利要求1至11中的任意一项所述的压印方法或者使用根据权利要求12至20中的任意一项所述的压印设备或者使用根据权利要求21所述的模具在基板上形成图案；和

处理在成形过程中已经在其上实施了图案成形的所述基板。