CN111758147B - 压印方法、压印装置、模具的制造方法以及物品制造方法 - Google Patents

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Abstract

该压印方法包括执行用于在基板的压射区域上的压印材料与模具的图案部彼此接触的状态下固化压印材料的压印处理。该压印方法包括调整步骤，在该调整步骤中，根据指示在上述状态下的图案部的厚度方向上的压射区域和图案部中的至少一个的表面的形状的形状信息，压射区域在与厚度方向正交的平面方向上的畸变和图案部在平面方向上的畸变中的至少一个被调整。

Description

压印方法、压印装置、模具的制造方法以及物品制造方法
技术领域
本发明涉及压印技术，并且更具体而言，涉及压印方法、压印装置、模具的制造方法以及物品制造方法。
背景技术
压印技术是实现纳米级精细图案的转印的技术，并且作为用于诸如磁存储介质和半导体器件之类的物品的大量生产的光刻技术之一，吸引了注意。在这种技术的最常见形式中，使具有形成在其上的精细凹凸图案的模具与布置在基板上的压印材料接触，在这个状态下压印材料被固化，并且然后固化的压印材料被从模具分离。
在使用压印技术的光刻步骤中，与在使用曝光装置的光刻步骤中一样，通常将要新形成的图案覆盖在预先在基板上形成的图案或结构上。提高覆盖精确度对于提高使用压印技术制造的物品的性能和成品率是重要的。
PTL 1描述了获得在通过基板卡盘保持翘曲的基板时的基板的压射区域的畸变分量，并且根据畸变分量来控制模具和基板中的至少一个的形状或位置。PTL 2描述了通过用光照射基板以使基板变形来提高覆盖精确度。
如果基板的表面上存在凹凸，那么当使基板上的压印材料与模具的图案部接触时，模具的图案部或面对它的基板的压射区域可能被变形，以便具有与基板的表面上的凹凸对应的挠曲。这种挠曲可能导致在模具的图案部上形成的图案和在基板的压射区域上形成的图案从设计的位置关系(在平面方向上的位置关系)移位。此外，如果模具的图案部的表面上存在凹凸，那么当使基板上的压印材料与图案部接触时，图案部或面对它的基板的压射区域可能被变形。这种变形也可能导致在模具的图案部上形成的图案和在基板的压射区域上形成的图案从设计的位置关系(在平面方向上的位置关系)移位。
图16示例性地示出了基板的压射区域1600。压射区域1600可以包括至少一个芯片区域1602、划线1603和多个对准标记1601。多个对准标记1601可以布置在划线1603上。模具的图案部可以包括至少一个芯片区域、划线和多个对准标记，以便与压射区域1600对应。
在模具的图案部与布置在基板的压射区域1600上的压印材料接触之后压印材料被固化以形成由压印材料的固化产物制成的图案的压印处理中，执行对准处理。在对准处理中，检测基板的压射区域1600上的对准标记与模具的图案部上的对准标记之间的相对位置。基于检测结果，调整基板与模具之间的相对位置、相对形状和相对旋转，并且调整压射区域和图案部中的至少一个的形状。
在如上所述的对准处理中，即使由于基板上的压印材料与模具的图案部之间的接触而发生在平面方向上的图案移位，也可以在对准标记存在的区域的附近获得相对高的覆盖精确度。但是，在远离对准标记的区域中，由于由基板上的压印材料与模具的图案部之间的接触导致的图案部的局部畸变而引起的在平面方向上的图案移位不能被补偿。
注意的是，在PTL 1中，考虑了由通过基板卡盘校正基板而导致的畸变，但是没有考虑由基板上的压印材料与模具的图案部之间的接触而导致的图案移位。
引文列表
专利文献
PTL 1：日本专利公开No.2017-50428
PTL 2：日本专利No.5932286
发明内容
本发明提供了一种有利于提高覆盖精确度的技术。
本发明的第一方面涉及一种压印方法，该压印方法执行用于在基板的压射区域上的压印材料与模具的图案部彼此接触的状态下固化压印材料的压印处理，并且该压印方法包括调整步骤，该调整步骤根据指示在该状态下的图案部的厚度方向上的压射区域和图案部中的至少一个的表面的形状的形状信息来调整压射区域在与厚度方向正交的平面方向上的畸变和图案部在平面方向上的畸变中的至少一个。
本发明的第二方面涉及一种物品制造方法，并且该方法包括使用如第一方面所定义的压印方法在基板上形成图案的步骤；以及对在形成的步骤中在其上形成有图案的基板执行处理的步骤，其中，物品从经历了该处理的基板制造。
本发明的第三方面涉及一种压印装置，该压印装置执行用于在基板的压射区域上的压印材料与模具的图案部彼此接触的状态下固化压印材料的压印处理，并且该装置包括畸变调整单元，该畸变调整单元被配置成根据指示在该状态下的图案部的厚度方向上的压射区域和图案部中的至少一个的表面的形状的形状信息来调整压射区域在与厚度方向正交的平面方向上的畸变和图案部在平面方向上的畸变中的至少一个。
本发明的第四方面涉及一种模具的制造方法，其中，该模具被配置成被用在用于在基板的压射区域上的压印材料与模具的图案部彼此接触的状态下固化压印材料的压印处理中，以及该制造方法包括在图案部中形成图案的步骤，在该图案中，根据指示在该状态下的图案部的厚度方向上的压射区域和图案部中的至少一个的表面的形状的形状信息调整了在与厚度方向正交的平面方向上的畸变。
通过以下结合附图的描述，本发明的其它特征和优点将变得清楚。注意的是，在整个附图中，相同的附图标记表示相同或相似的组件。
附图说明
图1是示出根据第一实施例的压印装置的框图；
图2是示出根据第一实施例的压印方法的过程的流程图；
图3A是示例性地示出基板的布置的视图；
图3B是示例性地示出基板的布置的视图；
图3C是示例性地示出基板的布置的视图；
图4A是示意性地示出在压印材料与图案部之间的接触之前图案部在厚度方向上的形状的视图；
图4B是示意性地示出在接触之后图案部在厚度方向上的形状的视图；
图5A是示意性地示出在压印材料与图案部之间的接触之前图案部在平面方向上的畸变的视图；
图5B是示意性地示出在接触之后图案部在平面方向上的畸变的视图；
图5C是示意地示出对准标记的布置的视图；
图6A是示意性地示出在压印材料与图案部之间的接触之前图案部在平面方向上的畸变的视图；
图6B是示意性地示出在接触之后图案部在平面方向上的畸变的视图；
图7A是示意性地示出在压印材料与图案部之间的接触之前图案部中的图案移位的视图；
图7B是示意性地示出在接触之后图案部在平面方向上的图案移位的视图；
图7C是示意地示出对准标记的布置的视图；
图8A是示意性地示出在压印材料与图案部之间的接触之前图案部在平面方向上的图案移位的视图；
图8B是示意性地示出在接触之后图案部在平面方向上的图案移位的视图；
图9是示出根据第二实施例的压印装置的框图；
图10是示出根据第二实施例的压印方法的过程的流程图；
图11A是示意性地示出在压印材料与图案部之间的接触之前图案部在平面方向上的畸变的视图；
图11B是示意性地示出在接触之后图案部在平面方向上的畸变的视图；
图12A是示意性地示出在压印材料与图案部之间的接触之前图案部在平面方向上的图案移位的视图；
图12B是示意性地示出在接触之后图案部在平面方向上的图案移位的视图；
图13A是通过渐变示出基板表面的凹凸的视图；
图13B是通过渐变示出模具的图案部或压印材料的表面的凹凸的视图；
图14A是示意性地示出在压印材料与图案部之间的接触之前图案部在平面方向上的畸变的视图；
图14B是示意性地示出在接触之后图案部在平面方向上的畸变的视图；
图15A是示意性地示出在压印材料与图案部之间的接触之前图案部在平面方向上的图案移位的视图；
图15B是示意性地示出在接触之后图案部在平面方向上的图案移位的视图；
图16是示例性地示出基板的压射区域的视图；
图17A是示例性地示出物品制造方法的视图；
图17B是示例性地示出物品制造方法的视图；
图17C是示例性地示出物品制造方法的视图；
图17D是示例性地示出物品制造方法的视图；
图17E是示例性地示出物品制造方法的视图；
图17F是示例性地示出物品制造方法的视图；
图18A是示例性地示出物品制造方法的视图；
图18B是示例性地示出物品制造方法的视图；
图18C是示例性地示出物品制造方法的视图；以及
图18D是示例性地示出物品制造方法的视图。
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明的示例性实施例。图1示出了根据本发明的第一实施例的压印装置100的布置。压印装置100执行用于在基板106的压射区域上的压印材料105与模具103的图案部104彼此接触的状态下固化压印材料105的压印处理。通过固化压印材料105，形成由压印材料105的固化产物制成的图案。
作为压印材料，使用通过接收固化能量而固化的可固化组合物(下文中也被称为未固化状态的树脂)。作为固化能量，可以使用电磁波、热等。电磁波例如可以是选自10nm(包括10nm)至1mm(包括1mm)的波长范围的光，例如，红外光、可见光束或紫外光。可固化组合物可以是通过光照射而固化的光可固化组合物。可替代地，可固化组合物可以是通过加热而固化的热固性组合物或通过冷却而固化的热塑性组合物。在组合物当中，光可固化组合物至少包含可聚合化合物和光聚合引发剂，并且根据需要还可以包含不可聚合化合物或溶剂。不可聚合化合物是选自包括敏化剂、氢供体、内部脱模剂、表面活性剂、抗氧化剂和聚合物组分的组的至少一种材料。
压印材料可以以液滴的形式或以通过连接多个液滴而形成的岛或膜的形式布置在基板上。可替代地，压印材料可以通过诸如旋涂法、狭缝涂覆法或丝网印刷法之类的方法被施加或布置在基板上。压印材料的粘度(在25℃的粘度)例如可以是1mPa·s(包括1mPa·s)至100mPa·s(包括100mPa·s)。作为基板的材料，例如可以使用玻璃、陶瓷、金属、半导体、树脂等。根据需要，由与基板不同的材料制成的构件可以设置在基板的表面上。基板例如是硅晶片、化合物半导体(GaN或SiC)晶片或石英玻璃。
在说明书和附图中，将在XYZ坐标系上指示方向，其中与基板106的表面平行的方向被定义为XY平面，并且基板106和模具103中每个的厚度方向被定义为Z方向。与XYZ坐标系的X轴、Y轴和Z轴平行的方向分别是X方向、Y方向和Z方向。绕X轴的旋转、绕Y轴的旋转和绕Z轴的旋转分别为θX、θY和θZ。关于X轴、Y轴和Z轴的控制或驱动分别是指关于与X轴平行的方向、与Y轴平行的方向和与Z轴平行的方向的控制或驱动。此外，关于θX轴、θY轴和θZ轴的控制或驱动分别是指关于绕与X轴平行的轴的旋转、绕与Y轴平行的轴的旋转和绕与Z轴平行的轴的旋转的控制或驱动。此外，位置是可以基于X轴、Y轴和Z轴上的坐标指定的信息，并且姿态是可以通过θX轴、θY轴和θZ轴上的值指定的信息。定位是指控制位置和/或姿态。对准可以包括控制基板和模具中的至少一个的位置和/或姿态。
压印装置100可以包括基板卡盘107、基板驱动机构109、基板背压调整器111、分配器112、控制单元113、模具卡盘102、模具驱动机构115、模具背压调整器110、固化单元108和测量设备116。基板卡盘107保持(夹持)基板106。基板驱动机构109驱动基板卡盘107，使得基板106绕多个轴(例如，X轴、Y轴和θZ轴的三个轴，并且优选地，X轴、Y轴、Z轴、θX轴、θY轴和θZ轴的六个轴)被驱动。基板背压调整器111为基板卡盘107供应压力(负压力)以将基板106保持(夹持)到基板卡盘107。基板卡盘107可以包括多个被划分的抽吸区域，并且基板背压调整器111可以针对多个区中的每个区单独地调整压力。
模具103包括图案部104，并且图案部104可以包括由凸部和凹部形成的图案。图案部104可以形成比周边部突出的台面。在基板106上的压印材料与图案部104彼此接触的状态下，表面张力可以抑制未固化的压印材料105突出到图案部104的外部。模具103的材料不受特别限制，但是可以由例如金属、硅、树脂或陶瓷形成。当光可固化组合物被用作压印材料105时，模具103可以由诸如石英、蓝宝石或透明树脂之类的透光材料制成。
模具卡盘102保持(夹持)模具103。模具驱动机构115驱动模具卡盘102，使得模具103绕多个轴(例如，Z轴、θX轴和θY轴的三个轴，并且优选地，X轴、Y轴、Z轴、θX轴、θY轴和θZ轴的六个轴)被驱动。模具卡盘102可以设置有用于限定封闭空间SP的窗构件101，该封闭空间SP被用于将压力施加到模具103的背表面(与形成了要被转印到基板106或压印材料的图案的表面相对的表面)上。模具背压调整器110调整封闭空间SP中的压力。例如，当模具背压调整器110增大封闭空间SP中的压力时，图案部104可以被变形，以便具有向下凸的形状。此外，当模具背压调整器110减小封闭空间SP中的压力时，图案部104可以被变形为具有凹形。
固化单元108在基板106的压射区域上的压印材料105和模具103的图案部104彼此接触并且图案部104的凹部被压印材料105充分填充的状态下将固化能量施加到压印材料105。因此，压印材料105被固化。
测量设备116测量设置在基板106的压射区域上的对准标记与设置在模具103的图案部104上的对准标记之间的相对位置。多个对准标记设置在压射区域上，并且多个对准标记设置在图案部104上以便与压射区域上的对准标记对应。通过利用这些对准标记，可以获得指示压射区域与图案部104之间的相对位置和相对旋转以及进一步的相对形状差异的信息。基于该信息，压射区域和图案部104可以被对准。基板驱动机构109、模具驱动机构115、用于使压射区域变形的基板变形机构(未示出)以及用于使图案部104变形的模具变形机构(未示出)中的至少一个可以被用于对准。
压印材料105可以在压印装置100的外部通过诸如旋涂法、狭缝涂覆法或丝网印刷法之类的方法被施加或布置在基板106上。可替代地，压印材料105可以通过设置在压印装置100中的分配器112被供应或布置在基板106上。分配器112可以通过诸如例如气动方法、机械方法或喷墨方法之类的方法将压印材料105供应或排出到基板106上。这些方法在根据要在基板106上形成的图案的密度来调整被供应到基板106上的压印材料105的分布方面是有利的。通过在压射时间内将压印材料105供应到基板106上并使压印材料105与模具103的图案部104接触，可以使用具有高挥发性和低粘度的压印材料105。因此，可以缩短填充时间(压印材料105到图案部104的图案的填充时间)。
下面将示例性地描述压印装置100的操作。这个操作由控制单元113控制。首先，其上施加有压印材料105的基板106被供应到压印装置100，或者分配器112将压印材料105布置在基板106的一个或多个压射区域上。然后，通过基板驱动机构109将要形成图案的压射区域定位在模具103的图案部104的正下方。
接下来，通过由模具背压调整器110增大封闭空间SP中的压力使图案部104变形，以便具有向下凸的形状。然后，在这个状态下，模具驱动机构115驱动模具103，以便使压射区域上的压印材料105与图案部104接触。可以通过由基板驱动机构109驱动基板106来执行这个操作。之后，模具背压调整器110减小封闭空间SP中的压力，使得图案部104恢复为平坦，并且压印材料105和图案部104之间的接触区域被扩大。
在图案部104的整个区域与压印材料105接触并且图案部104的凹部被压印材料105充分填充之后，固化单元108将固化能量供应到压印材料105以固化压印材料105。当压印材料105是光可固化性组合物时，诸如紫外光之类的光可以被用作固化能量。当压印材料105是热固性组合物时，热可以被用作固化能量。当压印材料105是热塑性组合物时，用于冷却压印材料105的能量可以被使用。
图2示出了根据本发明的第一实施例的压印方法S210的过程。步骤S201至S205被包括在信息处理步骤中，并且通常可以由安装有程序的信息处理装置(计算机)200执行。下面将描述由信息处理装置200执行信息处理步骤的示例。信息处理装置200可以包括CPU和存储用于执行步骤S201至S205的程序的存储器。程序可以经由电信线传送，或者经由诸如半导体存储器或光盘之类的存储器介质提供。注意的是，本发明不排除通过手工计算来执行全部或部分信息处理步骤的情况。
在步骤S201中，信息处理装置200获取构件信息，该构件信息是关于模具103和基板106的信息。构件信息可以包括例如关于模具103在厚度方向上的形状(在厚度方向上的位置(高度)分布)和模具103在平面方向(与厚度方向正交的方向)上的形状的信息。此外，构件信息可以包括关于基板106在厚度方向上的形状和基板106在平面方向上的形状的信息。模具103和基板106中的每个的关于在厚度方向上的形状的信息和关于在平面方向上的形状的信息中的至少一些可以通过由诸如光学测量装置或触针式测量装置之类的测量装置进行的测量来准备。模具103和基板106中的每个的关于在厚度方向上的形状的信息和关于在平面方向上的形状的信息可以包括关于模具103和基板106中的每个中包括的图案的信息。构件信息还可以包括关于模具103和基板106中的每个的材料、杨氏模量、泊松比等的信息。物体(诸如模具或基板)在厚度方向上的形状是物体在与厚度方向平行的截面中的形状，并且物体在平面方向上的形状是物体在与平面方向平行的截面中的形状。
在步骤S202中，信息处理装置200获取关于在压印装置100中执行的处理的处理信息。处理信息可以包括例如压印材料105的材料、供应量、在基板106上的分布、粘度、表面能量以及与模具103和基板106中的每个的接触角。此外，处理信息可以包括模具103对压印材料105的按压力、按压时间、施加到模具103的背压、施加到基板106的背压等。
在步骤S203中，基于在步骤S201和S202中的每个中获取的信息，信息处理装置200计算形状信息，该形状信息指示在基板106的压射区域上的压印材料105与模具103的图案部104彼此接触的状态(下文中被称为“接触状态”)下的图案部104的厚度方向上的图案部104的表面的形状。在这个示例中，在接触状态下的压印材料105的表面的形状被可替代地计算作为形状信息。这里，在接触状态下的压印材料105的表面的形状可以被认为与在接触状态下的图案部104的表面的形状一致。
图3A至图3C示例性地示出了基板106的结构。图3A示例性地示出了基板106的整个区域。基板106可以包括多个压射区域301。图3B示例性地示出了一个压射区域301。图3C示例性地示出了沿图3B中的线A-A'截取的截面。每个压射区域301可以包括一个或多个芯片区域303。此外，每个压射区域301可以包括凸部302。在这个示例中，凸部302由划线形成。由于各种原因，压射区域301可以具有凹凸。在一个示例中，基板106的压射区域包括图案化层，并且在接触状态下的压射区域在厚度方向上的形状具有由图案化层形成的凹凸。形状信息可以包括指示凹凸的信息。凹凸可以是其一个空间周期由压射区域301或芯片区域303的尺寸限定的局部凹凸。
图案部104包括对准标记，并且形状信息可以包括指示位于图案部104的不存在对准标记的区域中的多个部中的每个在厚度方向上的位置(高度)的信息。因此，在不存在对准标记的区域中，也可以提高基板106上的图案与要通过压印处理形成在其上的图案(或图案部104的图案)之间的覆盖精确度。这在图案部104在接触状态下具有局部畸变的情况下是有利的。因此，即使覆盖检查的数值与常规方法中的数值相同，也可以提高成品率和设备性能。
图4A示意性地示出了一种状态，在该状态下在压印装置100中，压印材料105由分配器112布置在如图3B和图3C中示例性地示出的具有凹凸的基板106的压射区域301上。图4B示意性地示出了图4A中所示的压印材料105与模具103的图案部104接触的状态(接触状态)。在接触状态下，图案部104具有与基板106的表面的形状对应的形状。但是，由于压印材料105存在于基板106和图案部104之间，并且图案部104具有适当的刚性，因此图案部104的表面的形状与基板106的表面的形状不一致。在图4B所示的示例中，图案部104包括斜面401。图案部104的表面的形状可以与和图案部104的表面接触的压印材料105的表面的形状一致。图13A通过渐变示出了图4A和图4B中的每个中所示的基板106的表面的凹凸。图13B通过渐变示出了模具103的图案部104或压印材料105的表面的凹凸。
可以利用诸如流体分析工具或结构分析工具之类的仿真工具来执行步骤S203中的计算。可替代地，可以基于根据过去制造的样品中的基板的表面形状与布置在其上的固化的压印材料的表面形状之间的关系获得的预测公式来执行步骤S203中的计算。
在步骤S204中，信息处理装置200基于在步骤S201中获取的构件信息和在步骤S203中获得的压印材料105的表面形状来计算模具103的图案部104在平面方向上的畸变。这种计算可以利用诸如结构分析工具等的仿真工具来执行。可替代地，这种计算可以基于预测公式来执行，该预测公式基于过去制造的样品的评估结果而获得。
图5A和图5B是分别与图4A和图4B对应的图案部104的平面图。图5C是每个对准标记的布置由X标记指示的平面图。在图5A中，每个黑圆圈例示了在图案部104不与基板106上的压印材料105接触的状态(非接触状态)下图案部104中的感兴趣的点。在图5B中，每个箭头的长度和方向例示了在图案部104与基板106上的压印材料105接触的状态(接触状态)下图案部104中的感兴趣的点的移位，即，图案部104的畸变。在这个示例中，由于图案部104与基板106上的压印材料105的接触(按压)，感兴趣的点一般向外移位。图6A和图6B分别示例性地示出了图5A和图5B中所示的X方向上的位置与畸变之间的关系。横坐标表示X方向上的位置，并且纵坐标示例性地示出每个位置处的畸变的大小和方向。
在步骤S205中，信息处理装置200生成用于减小并优选地消除在步骤S204中计算出的图案部104的畸变的图案部数据。这里，图案部数据可以包括例如指示图案部104的形状和布置在图案部104中的每个图案(例如，线图案或接触图案)的位置的数据。图7A示出了用于减小或消除图5B中所示的图案部104的畸变的可视化图案部数据。图7B示出了基于图7A所示的图案部数据使用在随后的步骤S206中在其上创建有图案部104的模具103在步骤S207中要在基板106的压射区域上形成的每个图案的移位。在图7C中，每个对准标记的布置由X标记指示。
在图7A中，每个箭头的长度和方向表示要被有意地施加到图案部104的感兴趣的点的移位，即，要被有意地施加到图案部104的畸变。如图7B中所示，通过使用基于图5B中所示的图案部数据创建的模具103，可以减小由压印材料105和图案部104之间的接触导致的图案移位。图8A和图8B分别示出了图7A和7B中所示的X方向上的位置与畸变之间的关系。横坐标表示X方向上的位置，并且纵坐标表示每个位置处的图案移位的大小和方向。
在步骤S205中，信息处理装置200基于设计的图案信息和在步骤S204中获得的模具103(图案部104)在平面方向上的畸变来生成用于减小畸变的数据。例如，信息处理装置200可以通过将在步骤S204中获得的模具103(图案部104)在平面方向上的畸变乘以-1并将其加到设计的图案信息来生成用于减小畸变的图案部数据。
在步骤S206中，通过基于在步骤S205中生成的数据在图案部104中形成图案来创建模具103。在步骤S207中，在压印装置100中使用在步骤S206中创建的模具103，通过压印处理在基板106的每个压射区域上形成图案。这里，通过根据上述方法创建模具103，可以在步骤S207中的压印处理中消除、减小或最小化由于基板和/或模具的变形机构引起的压射区域和/或图案部104的变形。此外，简化的压印装置可以不包括这种变形机构。在这种压印装置中，可以基于多个对准标记的测量结果来调整压射区域与图案部104之间的相对位置和旋转，并且不考虑压射区域与图案部104之间的形状差异。
步骤S201至S207被包括在调整步骤的示例中，该调整步骤根据指示在接触状态下的图案部104的厚度方向上的图案部104的表面的形状的形状信息来调整图案部104在平面方向上的畸变。
到目前为止，已经基于以下假设进行了描述：基板106被基板卡盘107以足够的强度保持，使得基板106在压印材料105和图案部104彼此接触的状态下的变形可以被忽略。但是，由于例如相对于在用压印材料105填充图案部104的图案时的毛细力，基板背压调整器111的能力小，基板106可能从基板卡盘107浮起。由于这种浮起，类似于模具103，基板106在厚度方向上局部变形。在这种情况下，除了在接触状态下的模具103在平面方向上的畸变之外，还期望计算基板106在平面方向上的畸变，并且基于这些畸变之间的差异来调整图案部104的畸变和基板106的畸变中的至少一个。
与在接触状态下的图案部104在平面方向上的畸变的计算类似，可以基于在接触状态下的厚度方向上的基板106的压射区域的表面的形状来计算在接触状态下的基板106的压射区域在平面方向上的畸变。
综上所述，根据第一实施例的调整步骤，首先，获取指示在接触状态下的图案部的厚度方向上的压射区域和图案部中的至少一个的表面的形状的形状信息。根据第一实施例的调整步骤，然后，根据形状信息，调整压射区域在平面方向上的畸变和图案部在平面方向上的畸变中的至少一个。
下面将描述第一示例的压印方法，在该压印方法中更具体地执行上述第一实施例。作为用于制造模具103的毛坯模具，准备由合成石英制成并且包括厚度为1mm并且X方向和Y方向上的外部尺寸分别为26mm和33mm的图案部104的毛坯模具。
作为基板106，准备符合SEMI标准的直径为300mm的Si晶片。压射区域301的X方向和Y方向上的尺寸分别是26mm和33mm。这些尺寸与图案部104的尺寸一致。基板106包括图案化层，并且该层形成凸部302。凸部302的高度为25nm，并且在整个圆周上的宽度为100μm。
作为压印材料105，使用粘度为5cP的UV可固化组合物。压印材料105被布置在压射区域301上，使得残留膜部分(在接触状态下图案部104的凸部和面对它的基板106的表面之间的部分)的厚度为20nm。喷墨型分配器被用作分配器112，以将压印材料105离散地布置在压射区域301上。压印材料105以均匀的密度被布置在压射区域301的整个区域上，以便在接触状态下均匀地分散。
关于用于使图案部104与压印材料105接触的处理条件，按压力为3N，按压时间为5秒，模具103的背压为+5kPa，并且基板106的背压为-90kPa。已确认当基板106的背压被设定为-90kPa时，基板106不会从基板卡盘107浮起。
通过将上述信息应用于基于过去的处理结果的预测公式，计算出在接触状态下的压印材料105在厚度方向上的表面形状。更具体而言，基板106的凸部302上的压印材料105的膜厚度为5nm，斜面401的宽度每侧为1.2mm，并且在其它部分中的膜厚度为20nm。图13A通过渐变示出了基板106的表面的凹凸。图13B通过渐变示出了模具103的图案部104或压印材料105的表面的凹凸。
然后，基于通过计算获得的压印材料105在厚度方向上的表面形状以及关于模具103的形状和材料的信息，使用结构分析工具计算出模具103在平面方向上的畸变。具体而言，基于模具103的外形和材料在计算机上创建三维模型，并且在使用压印材料105的表面的形状的垂直方向分量(Z方向坐标)作为强制位移的同时执行有限元方法分析，以计算图案部104的表面上的每个点在平面方向上的移动量。更具体而言，由Dassault Systèmes制造的Abaqus被用作有限元方法分析软件，并且根据图13B中所示的图案部104在厚度方向上的表面形状计算出图5B和图6B中所示的图案部104的表面上的每个点在平面方向上的移位量。可以看出，发生了复杂的变形，这难以通过使用如图16中示例性所示布置的对准标记的对准测量的结果来预测。
接下来，基于通过计算获得的模具103在平面方向上的畸变和设计的图案信息，计算出用于消除畸变的图案部数据。更具体而言，通过从设计的图案的每个点的X坐标和Y坐标中减去图案部104的表面上的每个点在平面方向上的移位量而获得的坐标被设定为校正的图案的每个点的X坐标和Y坐标。
接下来，使用通过计算获得的图案部数据形成模具103的图案部104。当形成图案部104时，如在制造用于半导体制造的一般光掩模中那样，使用电子束光刻和刻蚀步骤。
使用如上所述创建的模具103，使用压印装置100在基板106的每个压射区域301上形成由压印材料105的固化产物制成的图案。使用覆盖检查装置检查获得的由压印材料105的固化产物制成的图案与基板106上的底层图案之间的覆盖精确度(覆盖误差)。因此，当使用其上形成有完整设计图案的模具103时，覆盖精确度为15.8nm，而当使用在这个示例中创建的模具103时，覆盖精确度为8.2nm，示出了显著的提高。成品率从92.7％提高到96.9％。
下面将描述根据本发明的第二实施例的压印装置和压印方法。注意的是，未作为第二实施例提及的事项可以遵循第一实施例。图9示出了根据第二实施例的压印装置100'的布置。根据第二实施例的压印装置100'可以包括调整模具103(其图案部104)的畸变的模具畸变调整单元901，以及调整基板106(其压射区域)的畸变的基板畸变调整单元902。模具畸变调整单元901和基板畸变调整单元902可以被理解为形成畸变调整单元，该畸变调整单元减小或调整模具103的图案部104的畸变与基板106的压射区域的畸变之间的差异。注意的是，通过调整这些畸变，还可以同时执行模具103(其图案部104)和基板106(其压射区域)之间的大小差异的调整(倍率校正)。
例如，模具畸变调整单元901通过对模具103的侧面施加平面方向上的力使模具103变形来调整图案部104的畸变。例如，如PTL 2中所公开的，基板畸变调整单元902使用DMD(数字镜器件)用受控的强度分布的光照射基板106，从而通过这样形成的温度分布来调整基板106的压射区域的畸变。在图9所示的示例中，固化单元108被配置成用光作为固化能量来照射压印材料105，并且来自固化单元108的光和来自基板畸变调整单元902的光被半反射镜组合。
压印装置100'可以包括表面形状获取单元906、畸变计算单元905和畸变控制单元904。表面形状获取单元906获取模具103和基板106在厚度方向上的表面形状。畸变计算单元905计算模具103和基板106在平面方向上的畸变。畸变控制单元904基于由畸变计算单元905计算出的畸变来控制模具畸变调整单元901和基板畸变调整单元902。表面形状获取单元906、畸变计算单元905和畸变控制单元904可以被结合在控制单元113中。
图10示出了根据本发明的第二实施例的压印方法S1010的过程。步骤S1002至S1005被包括在信息处理步骤中，并且通常可以由控制单元113执行，该控制单元113可以由安装有程序的计算机形成。下面将描述由控制单元113执行信息处理步骤的示例。控制单元113可以包括CPU和存储用于执行步骤S1002至S1005的程序的存储器。程序可以经由电信线被传送，或者经由诸如半导体存储器或光盘之类的存储器介质提供。注意的是，本发明不排除通过手工计算来执行全部或部分信息处理步骤的情况。
在步骤S1001中，执行测试压印步骤，在该测试压印步骤中压印装置100'使用模具103以在测试基板的压射区域上执行压印处理并形成压印材料的固化产物。测试基板可以是与在步骤S1005中执行压印处理的基板106相同的基板，或者可以是与基板106不同的基板。在测试压印步骤中，可以使用设置在测试基板的压射区域上的对准标记和设置在模具103上的对准标记来执行对准测量。另外，基于对准测量结果，可以分别通过模具畸变调整单元901和基板畸变调整单元902来调整模具103的图案部104的畸变和基板106的压射区域的畸变。因此，基板106的压射区域和模具103的图案部104彼此覆盖。
在步骤S1002中，控制单元113(表面形状获取单元906)从测量装置获取指示由在步骤S1001(测试压印步骤)中在测试基板上形成的压印材料105的固化产物制成的图案的表面的形状的信息。这个信息可以通过测量在测试基板上形成的图案来获取。作为测量方法，除了使用诸如光学测量装置或触针式测量装置之类的测量装置的方法以外，通过诸如椭偏仪之类的膜厚度测量装置来测量压印材料105的固化产物的膜厚度并将结果加到测试基板的表面高度分布的方法是有用的。表面形状获取单元906可以是如上所述的测量装置，并且在这种情况下，表面形状获取单元906可以与控制单元113分离。
在步骤S1003中，控制单元113获取构件信息，该构件信息是关于模具103和基板106的信息。构件信息可以包括例如关于模具103在厚度方向上的形状、模具103在平面方向上的形状、基板106在厚度方向上的形状以及基板106在平面方向上的形状的信息。构件信息还可以包括关于模具103和基板106中的每个的材料、杨氏模量、泊松比等的信息。
在步骤S1004中，控制单元113(畸变计算单元905)基于在步骤S1003中获取的构件信息和在步骤S1002中获得的压印材料105的表面形状来计算平面方向上的模具103的图案部104的畸变。这里，将描述厚度方向上的图案部104的表面的形状对平面方向上的图案部104的畸变的影响。
图11A示例性地示出了在图案部104不与基板106上的压印材料105接触的状态(非接触状态)下图案部104的X方向上的位置与畸变之间的关系。图11B示例性地示出了在图案部104与基板106上的压印材料105接触的状态(接触状态)下图案部104的X方向上的位置与畸变之间的关系。在图11A和图11B中，横坐标表示X方向上的位置，并且纵坐标示例性地示出每个位置处的畸变的大小和方向。在这个示例中，在测试压印步骤中，分别通过模具畸变调整单元901和基板畸变调整单元902调整了模具103的图案部104的畸变和基板106的压射区域的畸变。因此，在图案部104的左端和右端处畸变被校正为零。另一方面，在除了图案部104的左端和右端以外的区域中，存在高阶空间频率畸变。可以通过与第一实施例中的方法类似的方法来计算这个畸变。
图14A和图14B是分别与图4A和图4B对应的图案部104的平面图。在图14A中，每个黑圆圈例示了在图案部104不与基板106上的压印材料105接触的状态(非接触状态)下图案部104中的感兴趣的点。在图14B中，每个箭头的长度和方向例示了在图案部104与基板106上的压印材料105接触的状态(接触状态)下图案部104中的感兴趣的点的移位，即，图案部104的畸变。可以看出，发生了复杂的变形，这难以通过使用如图16示例性所示布置的对准标记的对准测量的结果来预测。
在步骤S1005中，控制单元113(畸变控制单元904)生成用于减小并优选地消除在步骤S1004中计算出的图案部104的畸变的校正数据。更具体而言，如图12A中示例性所示，控制单元113(畸变控制单元904)可以校正用于控制模具畸变调整单元901的校正数据，以便施加通过将步骤S1004中计算出的畸变乘以-1而获得的畸变。通过这个操作，如图12B中示例性所示，可以减小由压印材料105和图案部104之间的接触导致的图案移位，并且提高覆盖精确度。图15A示例性地示出了在图案部104不与基板106上的压印材料105接触的状态(非接触状态)下由模具畸变调整单元901施加到模具103的图案部104的畸变。图15B示例性地示出了在图案部104与基板106上的压印材料105接触的状态(接触状态)下模具103的图案部104的畸变。
为了提高覆盖精确度，没有必要根据设计的目标来调整压射区域和图案部104两者，但重要的是调整压射区域上的图案与图案部104的图案之间的相对位置。因此，代替通过模具畸变调整单元901来调整模具103的图案部104的畸变，可以通过基板畸变调整单元902来调整基板106的压射区域301的畸变。可替代地，可以通过模具畸变调整单元901来调整模具103的图案部104的畸变，并且可以通过基板畸变调整单元902来调整基板106的压射区域301的畸变。另外，可以通过模具畸变调整单元901来调整低阶(或高阶)空间频率畸变，并且可以通过基板畸变调整单元902来调整高阶(或低阶)空间频率畸变。
根据第二实施例，即使当底层基板106的局部凹凸改变时，也不必重新创建模具，并且可以通过控制压印装置100'来获得良好的覆盖精确度。因此，可以在减小制造成本的同时提高成品率和设备性能。
而且在第二实施例中，可以在不存在对准标记的区域中提高基板106上的图案与要通过压印处理在其上形成的图案(或图案部104的图案)之间的覆盖精确度。因此，即使覆盖检查的数值与常规方法中的数值相同，也可以提高成品率和设备性能。
第一实施例和第二实施例在获取厚度方向上的模具103的表面的形状的方法以及校正平面方向上的畸变的方法方面是不同的，但是它们可以相互改变。例如，可以如第一实施例中所示基于构件信息来计算厚度方向上的模具103的表面的形状，并且可以在压印装置上基于此来调整模具103和基板106中的至少一个的畸变。可替代地，可以如第二实施例中所示测量厚度方向上的模具103的表面的形状，并且可以基于此来制造图案部。
下面将描述第二示例的压印方法，在该压印方法中更具体地执行上述第二实施例。将省略第二示例中与第一示例相同的事项的描述，并且将描述第二示例特有的事项。
使用图9中所示的压印装置100'在与第一示例相同的条件下在测试基板上执行测试压印。第二示例在两个方面与第一示例不同。一个是使用通过对图案部104的表面进行处理以在其上形成完整的设计图案而获得的模具103。另一个是使用模具畸变调整单元901参考图案部104和压射区域301中的每个的四个角处的对准标记使模具畸变，并对模具进行调整，使得图案部104和压射区域301的外形彼此覆盖。
接下来，使用表面轮廓仪通过白色干涉法在压射区域301的整个区域上测量通过测试压印而获得的压印材料105的固化产物的表面，并且获取指示固化产物的表面形状的信息。然后，基于获取的表面形状和模具103的形状/材料信息，通过结构分析计算出模具103在平面方向上的畸变。与第一示例的不同之处在于在分析模型中图案部104的外周被固定。
接下来，基于通过计算获得的平面方向上的模具103的畸变，生成用于减小或消除畸变的校正数据。更具体而言，要被施加到图案部104的表面上的任意点的畸变被设定为与通过计算获得的模具103在平面方向上的畸变具有相同的大小但在平面方向上具有相反的方向。
接下来，在压印装置100'中通过压印处理在基板106上形成图案，同时根据校正数据校正畸变。基板畸变调整单元902被用于校正畸变。此时，由于校正数据是针对模具103侧的，因此针对基板106侧的校正量被设定为与该校正数据具有相同的大小，但在平面方向上具有相反的方向，即，被设定为与先前计算出的模具103的畸变具有相同的值。
使用覆盖检查装置检查获得的由压印材料105的固化产物制成的图案与基板106上的底层图案之间的覆盖精确度(覆盖误差)。结果，测试压印时的覆盖精确度为11.7nm，而对于第二示例中形成的图案为4.8nm，示出了显著的提高。成品率从94.8％提高到98.6％。
下面将描述作为上述压印装置或压印方法的应用例的物品制造方法。
使用压印装置形成的固化产物的图案被永久地用于各种物品中的至少一些，或者在制造各种物品时暂时地使用。物品是电路元件、光学元件、MEMS、记录元件、传感器、模具等。电路元件的示例是诸如DRAM、SRAM、闪存、MRAM之类的易失性和非易失性半导体存储器和诸如LSI、CCD、图像传感器和FPGA之类的半导体元件。光学元件的示例包括微透镜、光导、波导、抗反射膜、衍射光栅、偏振元件、滤色器、发光元件、显示器和太阳能电池。MEMS的示例包括DMD、微通道和机电转换元件。记录元件的示例包括诸如CD或DVD之类的光盘、磁盘、磁光盘和磁头。传感器的示例包括磁传感器、光学传感器和陀螺仪传感器。模具包括压印模具等。
固化产物的图案被直接地用作上述物品的组成构件中的至少一些，或暂时地用作抗蚀剂掩模。在基板处理步骤中执行刻蚀或离子注入之后，去除抗蚀剂掩模。
接下来将描述物品制造方法，在该物品制造方法中压印装置在基板上形成图案、处理其上形成有图案的基板，并从经处理的基板制造物品。如图17A中所示，准备诸如硅晶片之类的基板1z，其表面上形成有诸如绝缘体之类的经处理的材料2z。接下来，通过喷墨法等将压印材料3z施加到经处理的材料2z的表面。这里示出了压印材料3z作为多个液滴被施加到基板上的状态。
如图17B中所示，具有凹凸图案的用于压印的模具4z的一侧指向基板上的压印材料3z，并使其面对基板上的压印材料3z。如图17C中所示，施加有压印材料3z的基板1z与模具4z接触，并施加压力。模具4z与经处理的材料2z之间的间隙被压印材料3z填充。在这种状态下，当经由模具4z用光作为用于固化的能量照射压印材料3z时，压印材料3z被固化。
如图17D中所示，在压印材料3z被固化之后，模具4z与基板1z分离，并且压印材料3z的固化产物的图案形成在基板1z上。在固化产物的图案中，模具的凹部与固化产物的凸部对应，并且模具的凸部与固化产物的凹部对应。即，模具4z的凹凸图案被转印到压印材料3z。
如图17E中所示，当使用固化产物的图案作为抗蚀刻掩模执行刻蚀时，经处理的材料2z的固化产物不存在或保持薄的表面的一部分被去除以形成凹槽5z。如图17F中所示，当固化产物的图案被去除时，可以获得在经处理的材料2z的表面上形成有凹槽5z的物品。这里，固化产物的图案被去除。但是，代替在该处理之后去除固化产物的图案，固化产物的图案也可以被用作例如半导体元件等中包括的层间电介质膜，即，物品的组成构件。
接下来将描述另一种物品制造方法。如图18A中所示，准备诸如石英玻璃之类的基板1y。接下来，通过喷墨法等将压印材料3y施加到基板1y的表面。诸如金属或金属化合物之类的另一种材料的层可以被设置在基板1y的表面上。
如图18B中所示，具有凹凸图案的用于压印的模具4y的一侧指向基板上的压印材料3y，并使其面对基板上的压印材料3y。如图18C中所示，施加有压印材料3y的基板1y与模具4y接触，并施加压力。模具4y与基板1y之间的间隙被压印材料3y填充。在这种状态下，当压印材料3y经由模具4y用光照射时，压印材料3y被固化。
如图18D中所示，在压印材料3y被固化之后，模具4y与基板1y分离，并且压印材料3y的固化产物的图案形成在基板1y上。因此，可以获得包括固化产物的图案作为组成构件的物品。注意的是，当在图18D中所示的状态下使用固化产物的图案作为掩模刻蚀基板1y时，可以获得具有相对于模具4y反转的凹凸部的物品，例如，压印模具。
本发明不限于以上实施例，并且可以在本发明的精神和范围内进行各种改变和修改。因此，为了使公众知道本发明的范围，提出所附权利要求。
本申请要求于2018年2月26日提交的日本专利申请No.2018-032196的优先权，该日本专利申请通过引用并入本文。
附图标记列表
103：模具，104：图案部，106：基板，301：压射区域，302：凸部，401：斜面。

Claims (11)

1.一种执行用于在基板的压射区域上的压印材料与模具的图案部彼此接触的接触状态下固化压印材料的压印处理的压印方法，其特征在于，包括：
调整步骤，所述调整步骤根据指示在所述接触状态下的图案部的厚度方向上的压射区域和图案部中的至少一个的表面的形状的形状信息来调整压射区域在与厚度方向正交的平面方向上的畸变和图案部在平面方向上的畸变中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的压印方法，其特征在于，
在调整步骤中，基于在厚度方向上的压射区域的表面的形状来获取形状信息。
3.根据权利要求2所述的压印方法，其特征在于，
在所述接触状态下的厚度方向上的压射区域的表面的形状是在基板被基板卡盘保持的状态下的压射区域的表面的形状。
4.根据权利要求1所述的压印方法，其特征在于，还包括测试压印步骤，所述测试压印步骤通过压印处理在测试基板上形成压印材料的固化产物，
其中，在调整步骤中，基于在厚度方向上的固化产物的表面的形状来获取形状信息。
5.根据权利要求1所述的压印方法，其特征在于，
在调整步骤中，根据形状信息来制造模具，使得图案部包括减小所述接触状态下的平面方向上的畸变的图案。
6.根据权利要求1所述的压印方法，其特征在于，
在调整步骤中，在压印处理中根据形状信息来调整压射区域在平面方向上的形状和图案部在平面方向上的畸变中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的压印方法，其特征在于，
压射区域包括图案化层，并且在所述接触状态下的压射区域在厚度方向上的形状包括由所述图案化层引起的凹凸，以及
形状信息包括指示所述凹凸的信息。
8.根据权利要求1所述的压印方法，其特征在于，
图案部包括对准标记，并且形状信息包括指示多个部分在厚度方向上的位置的信息，所述部分位于图案部中不存在对准标记的区域中。
9.一种物品制造方法，其特征在于，包括：
使用在权利要求1至8中的任一项中定义的压印方法在基板上形成图案的步骤；以及
对在形成的步骤中在其上形成有图案的基板执行处理的步骤，
其中，物品从经历了所述处理的基板制造。
10.一种执行用于在基板的压射区域上的压印材料与模具的图案部彼此接触的接触状态下固化压印材料的压印处理的压印装置，其特征在于，包括：
畸变调整单元，被配置成根据指示在所述接触状态下的图案部的厚度方向上的压射区域和图案部中的至少一个的表面的形状的形状信息来调整压射区域在与厚度方向正交的平面方向上的畸变和图案部在平面方向上的畸变中的至少一个。
11.一种模具的制造方法，其特征在于，
所述模具被配置成被用在用于在基板的压射区域上的压印材料与模具的图案部彼此接触的接触状态下固化压印材料的压印处理中，以及
所述制造方法包括在图案部中形成图案的步骤，在所述图案中，根据指示在所述接触状态下的图案部的厚度方向上的压射区域和图案部中的至少一个的表面的形状的形状信息调整了在与厚度方向正交的平面方向上的畸变。
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