TW201741114A - 壓印設備及物品製造方法 - Google Patents

Abstract

根據本發明的第一面向，提供了一種壓印設備，用於使模具與被施加在基板上的樹脂接觸，以執行在基板上的圖案化，壓印設備包括：分配器，構造成將樹脂施加到基板；以及樹脂供給單元，構造成將樹脂供給到分配器，其中，樹脂供給單元包括：樹脂儲存槽，構造成儲存樹脂；泵，構造成使樹脂在樹脂儲存槽和分配器之間連續地循環；以及過濾器，佈置在被循環的樹脂的流動路徑處，且構造成移除異物或金屬離子。

Description

壓印設備及物品製造方法

本發明關於一種壓印設備以及一種物品製造方法。

隨著對於半導體裝置或MEMS的微製造的需求增加，已受到關注的不僅是傳統的光刻技術且還有微製造技術，在微製造技術中，被供給到基板(晶圓)的未固化樹脂藉由模具來模製，從而在基板上形成樹脂圖案。此技術亦稱為“壓印技術”，藉由壓印技術，可在基板上形成具有數奈米的尺寸之精細結構。壓印技術的一個例子包括光固化方法。採用光固化方法的壓印設備首先將未固化的樹脂(光固化樹脂)施加到基板上的圖案化區域。接著，使基板上的樹脂與其上帶有圖案的模具接觸(抵靠模製)。當樹脂與模具接觸的同時，樹脂藉由光照射而被固化。藉由擴大基板和模具之間的空間(藉由從固化的樹脂上釋放模具)，樹脂圖案被形成在基板上。

當使用這種壓印設備來製造，例如，半導體 裝置時，每次在每個拍攝區域上形成圖案時(亦即，每次使模具壓靠樹脂時)，樹脂通常在噴墨系統中被施加到(滴在)拍攝區域上。在此，若樹脂在將樹脂施加到基板的同時包括顆粒，由於顆粒保持存在於圖案部分中，因此阻止正常圖案形成，導致圖案缺陷的發生。日本專利公開第H8-244250號揭露了一種噴墨記錄設備，其中，在墨水流入噴墨頭的一側(向前路線)上以及在墨水從噴墨頭流出的一側(返回路線)上的流動路徑中，佈置有用於限制具有大於10μm的直徑之異物等的通過的過濾器。同樣地，日本專利公開第H8-244250號揭露了在回收操作時啟動被佈置在返回路線側上的過濾器與墨水槽之間的泵，以藉由確保流量相當於向前路線側上的流量來移除在過濾器中所累積的氣泡。日本專利公開第2010-098310號揭露了一種噴墨記錄設備，其中，具有5μm或更大的直徑之過濾器構件被設置在噴墨頭的元件基板的後側，且泵在向前路線側以及返回路線側中的每一側上被設置在墨水槽與噴墨頭之間。此外，日本專利公開第2010-098310號揭露了在噴墨頭的入口處設置比過濾器構件更疏鬆的過濾器。

根據本發明的第一面向，提供了一種壓印設備，用於使模具與被施加到基板的樹脂接觸，以執行在基板上的圖案化，壓印設備包括：分配器，構造成將樹脂施加到基板；以及樹脂供給單元，構造成將樹脂供給到分配 器，其中，樹脂供給單元包括：樹脂儲存槽，構造成儲存樹脂；泵，構造成使樹脂在樹脂儲存槽和分配器之間連續地循環；以及過濾器，佈置在被循環的樹脂的流動路徑處，且構造成移除異物或金屬離子。

1‧‧‧樹脂儲存主槽

2‧‧‧負壓泵

3‧‧‧正壓泵

5‧‧‧金屬離子移除過濾器

6‧‧‧顆粒移除過濾器

6’‧‧‧顆粒移除過濾器

7A‧‧‧壓力感測器

7B‧‧‧壓力感測器

8‧‧‧樹脂供給管線

9‧‧‧樹脂回收管線

10‧‧‧熱交換器

11‧‧‧溫度調節介質

12‧‧‧樹脂供給槽

13‧‧‧三通閥(開閉閥)

100‧‧‧壓印設備

101‧‧‧原件

102‧‧‧原件頭部

103‧‧‧紫外線放射單元

104‧‧‧基板

105‧‧‧台

110‧‧‧分配器

111‧‧‧樹脂供給單元

120‧‧‧樹脂

120a‧‧‧異物

121‧‧‧樹脂圖案

130‧‧‧控制器

131‧‧‧施加圖案儲存單元

圖1是示出根據本發明第一實施例的壓印設備的構造的示意圖。

圖2是示出根據本發明第一實施例的樹脂供給單元的構造的示意圖。

圖3是示出根據本發明第二實施例的樹脂供給單元的構造的示意圖。

圖4是示出被設置在傳統的壓印設備中的樹脂供給單元的構造的示意圖。

圖5A至圖5D是示出在傳統的壓印過程中可能發生的圖案缺陷的視圖。

在下文中，將(參考附圖)說明本發明的較佳實施例。

<第一實施例>

首先，將介紹根據本發明第一實施例之包括樹脂供給單元的壓印設備。圖1是示出根據本發明的壓印設備100 的構造的示意圖。壓印設備100被使用於製造像是半導體裝置等的物品。壓印設備100是使被形成在原件(模具)101的表面上的凹凸圖案與被施加到基板(晶圓)104上的未固化樹脂(抗蝕劑)120接觸，從而將圖案的逆像(inverse image)轉印到基板104上的設備。在本實施例中，壓印設備100採用藉由紫外光的照射來固化樹脂的光固化方法作為樹脂固化方法。壓印設備100包括用於保持原件101的原件頭部102、紫外光放射單元103、用於保持基板104的台105、用於將樹脂施加到基板104上的分配器110、樹脂供給單元111、控制器130、以及施加圖案儲存單元131。原件101在相對於基板104的表面上具有圖案部分(凹陷部分)101A，圖案部分101A上形成有要被轉印至被供給到基板104的樹脂上的圖案。原件101具有，例如，矩形外形，且由紫外光能夠透射的材料(例如，石英)所構成。原件頭部102藉由真空吸力或靜電力來保持(固定)原件101。原件頭部102包括驅動機構，其在Z軸方向上驅動原件101。驅動機構使原件101以適當的力量壓靠在被施加到基板104上的樹脂(未固化樹脂)120(模具按壓操作)，且接著從基板104上的樹脂(固化樹脂)120釋放原件101(模具釋放操作)。基板104是原件101的圖案要被轉印於其上的基板，且包括，例如，單晶矽晶圓、SOI(絕緣體上矽)晶圓等。台105包括用於保持基板104的基板夾具以及驅動機構，驅動機構執行原件101和基板104之間的對齊。驅動機構藉由， 例如，粗驅動系統和精細驅動系統所構成，且在X軸方向和Y軸方向上驅動基板104。不僅在X軸方向和Y軸方向上，驅動機構還可以包括在Z軸方向和θ(繞Z軸旋轉)方向上驅動基板104的功能以及校正基板104的傾斜的傾斜功能。樹脂供給單元111包括儲槽，用於在其中儲存未固化樹脂，其中，未固化樹脂經由管路(流動路徑)而被供給到分配器110。分配器110是用於施加樹脂120的機構，且具有，例如，複數個噴嘴，用於將樹脂120施加到基板104。樹脂120從分配器110被施加的量的單位是“滴”，且一滴樹脂120的量為大約數皮升(picoliter)。樹脂能夠以大約幾mm的每預定寬度被滴出。樹脂120藉由分配器110來施加，同時藉由台105的運動(掃描運動或步進運動)而從樹脂供給單元111供給樹脂120，使得樹脂層被形成在基板104(其拍攝區域)上。控制器130包括CPU、記憶體等，並控制壓印設備100的整體(操作)。控制器130作用為處理單元，其構造成藉由控制壓印設備100的各個單元來執行壓印處理。

接下來，將介紹壓印步驟。首先，準備所需的原件101並將其安裝在壓印設備100上。原件101是根據設計資料而被形成在用於，例如，一般的光罩中的透明石英基板上的凹凸圖案(槽)。接著，準備分配器110並將其安裝在壓印設備100上。接著，將基板104安裝並固定在台105上。然後，指定尚未被壓印的區域作為壓印位置。在同一時間要被壓印的區域稱為“拍攝區域”。壓印的 順序能夠以連續拍攝區域的順序而作成於基板104上。壓印順序並不限於上述順序，而是可被設置成交錯順序、隨機順序等。接下來，使用噴墨系統的分配器110將光固化樹脂120施加到基板104。在此時，台105根據樹脂施加圖案而運動，且分配器110依序地將樹脂120滴在基板104上。在樹脂120已被施加到基板104上之後，使原件101接近基板104，且接著將原件101壓靠在樹脂120上持續預定時間，使得滴狀樹脂120被填入到原件101的凹凸部分中。原件101保持此狀態，直到樹脂已滲透至原件101的精細圖案中。在樹脂已充分地填入到原件101的凹凸部分中之後，藉由使用紫外光放射單元103的紫外光燈從原件101的背側放射紫外光持續預定時間來固化樹脂120。例如，鹵素燈、LED等可以被用來作為紫外光燈。接著，原件101從固化的樹脂120上剝離和釋放。以此方式，凸出的樹脂圖案區域121被形成在樹脂120上。在樹脂圖案已經完全地形成在基板上的整個區域之後，將所形成的基板排出。

接著將介紹構造成將樹脂供給到分配器的樹脂供給單元。首先，將介紹用於比較的傳統的壓印設備的樹脂供給單元的構造。圖4是示出傳統的樹脂供給單元的構造的示意圖。樹脂120從樹脂供給槽12被供給，以將樹脂120再填充(refill)到樹脂儲存主槽(樹脂儲存槽)1。此時，藉由打開三通閥(three-way valve)13以允許樹脂120從樹脂供給槽12到樹脂儲存主槽1的通過來將 樹脂120再填充到樹脂儲存主槽1。三通閥13可操作來提供從樹脂供給槽12至樹脂儲存主槽1的流動，同時關閉從分配器110至樹脂儲存主槽1的流動，或者提供從分配器110至樹脂儲存主槽1的流動，同時關閉來自樹脂供給槽12的流動。一旦以樹脂120充分地填滿樹脂儲存主槽1，接著調節三通閥13以關閉來自樹脂供給槽12的流動，並打開從分配器110至樹脂儲存主槽1的流動。藉由負壓泵(壓力產生單元)2和正壓泵(壓力產生單元)3的操作，樹脂120從樹脂供給管線8被供給到分配器110。此外，從分配器110排出的剩餘樹脂120經由樹脂回收管線9而被返回(循環)至樹脂儲存主槽1。在這種構造中，樹脂120的溫度變化、摻入樹脂120中的顆粒異物和金屬離子等可能在壓印過程中對圖案精度造成不利影響。

在此，將介紹如上述的傳統結構在壓印過程中對圖案精度的不利影響。如圖5A至圖5D中所示，當異物120A(例如，微細顆粒或金屬離子)被摻入到樹脂120中時，這些異物120A在原件101的轉印時與樹脂120一起被壓印在圖案部分上。此時，異物120A在固化樹脂120時被固定，如圖5C所示，且異物120A最後會保留為樹脂圖案121上的異物，如圖5D所示，導致圖案缺陷的發生。

相反地，藉由使用根據本實施例的樹脂供給單元111，如上所述的這種情況的發生將被減到最少。在 下文中，將詳細介紹根據本實施例的樹脂供給單元111的具體構造和操作。圖2是示出根據本實施例的樹脂供給單元111的構造的示意圖。樹脂120從樹脂供給槽12被供給，以將樹脂120再填充到樹脂儲存主槽1。此時，金屬離子移除過濾器(使用離子交換樹脂和尼龍纖維的過濾器)5被設置在樹脂供給槽12和開閉閥(opening and closing valve)13之間。以此方式，當藉由打開開閉閥13而使樹脂120再填充到樹脂儲存主槽1時，樹脂120能夠在從中移除金屬離子的情況下再填充到樹脂儲存主槽1。金屬離子移除過濾器5被並聯地佈置成複數個，如圖2所示，且能夠降低泵上的壓力負載(pressure load)中的增加。此外，金屬離子移除過濾器5和顆粒移除過濾器(異物移除過濾器)6在泵3的排出側處被並聯地佈置成複數個。顆粒移除過濾器6是用於移除具有10nm或更大的直徑的異物的過濾器，且使用具有能夠藉由泵而進行循環的最小篩孔尺寸(mesh size)的過濾器。由於顆粒移除過濾器6是具有精細篩孔尺寸的過濾器，其造成大的壓力損失。顆粒移除過濾器6被並聯地佈置成複數個，如圖2所示，導致泵上的壓力負載的增加之減少。此外，用於從樹脂儲存主槽1移除異物(例如，顆粒)的顆粒移除過濾器6’亦被佈置在樹脂儲存主槽1和泵3(供給管線)之間。顆粒移除過濾器6’是用於移除具有10nm或更大的直徑的異物的過濾器，且使用具有能夠藉由泵而進行循環的最小篩孔尺寸的過濾器。由於顆粒移除過濾器6’是具有精細篩 孔尺寸的過濾器，其造成大的壓力損失。如圖2所示，顆粒移除過濾器6’在排出側和吸入側兩者處被並聯地佈置成複數個，導致整個樹脂供給單元111的泵3上的壓力負載的增加之全面性的減少。根據本實施例的構造，藉由使用在吸入側處的顆粒移除過濾器6’來移除(減少)在樹脂儲存主槽1中的樹脂的顆粒，且可將移除(減少)了顆粒的樹脂供給到泵3。尤其是，例如，在顆粒有可能黏附於樹脂儲存主槽1內的情況下，本實施例的這種構造為較佳的。此外，在泵3中產生的顆粒藉由使用在排出側處的顆粒移除過濾器6而被移除(減少)，且可將移除(減少)了顆粒的樹脂供給到分配器110。藉由在這樣的構造中之泵2和泵3的操作，樹脂120從樹脂供給管線8被供給至分配器110。此外，從分配器110被排出的剩餘樹脂120經由樹脂回收管線9而返回至樹脂儲存主槽1(樹脂流動並循環)。

用於監測供給壓力的壓力感測器7A被設置在樹脂供給管線8的供給出口上，且用於監測回收壓力的壓力感測器7B被設置在樹脂回收管線9的回收入口上。以此方式，樹脂120被控制成在供給側出口處以正壓狀態被供給，且被控制成在回收側入口處以負壓狀態被回收，使得分配器110的壓力變為零。

此外，用於調節管路和流經管路的樹脂120的溫度的熱交換器10被設置為靠近樹脂供給管線8的出口和樹脂回收管線9的入口，且溫度調節介質11流經熱 交換器10。樹脂供給管線8被佈置在要供給至熱交換器10的溫度調節介質11的上游側上，且樹脂回收管線9被佈置在要供給至熱交換器10的溫度調節介質11的下游側上。以此方式，溫度調節介質11能夠在樹脂120供給時執行樹脂120的高精度溫度調節。例如，雖然樹脂120的溫度可能會因為壓印頭部的不利作用而升高，但根據本實施例的樹脂120的溫度亦可在其回收時來調節。如上所述，要供給和要回收的樹脂120的溫度將在樹脂儲存主槽1經由其而被連接到分配器110以循環樹脂120的流動路徑中被調節至少兩次，使得樹脂120的溫度能夠被更有效率地調節。用於使壓印設備100內的溫度保持恆定的溫度調節氣體或溫度調節液體的製冷劑(refrigerant)被使用來作為溫度調節介質11，且藉由使溫度調節氣體或溫度調節液體的製冷劑流經分配器110來調節樹脂120的溫度。

如上所述，根據本實施例，可以提供一種壓印設備，其能夠移除金屬離子和具有10nm或更大的直徑的顆粒，同時減少泵上的壓力負載的增加，以及抑制圖案缺陷的發生並提高圖案轉印精度。

(第二實施例)

下面將介紹根據本發明第二實施例的樹脂供給單元。圖3是示出根據本發明第二實施例的樹脂供給單元的構造的示意圖。第二實施例的樹脂供給單元111在樹脂儲存主 槽1和泵3(供給管線)之間不具有顆粒移除過濾器，但是，顆粒移除過濾器6’被佈置在泵2和樹脂儲存主槽1(回收管線)之間。在這點上，第二實施例的樹脂供給單元111不同於第一實施例的樹脂供給單元。根據第二實施例，當相較於第一實施例時，泵3上的壓力負載可被變為更小的。在替代方式中，過濾器6’還能夠被定位在閥13和泵2之間。要採用第一實施例或第二實施例也可以根據顆粒在樹脂儲存主槽1內之黏附的程度來決定。

<物品製造方法>

一種用於製造作為物品的裝置(半導體積體電路元件、液晶顯示元件等)的方法可以包括使用上述的壓印設備在基板(晶圓、玻璃板、膜狀基板等)上形成圖案的步驟。此外，製造方法可以包括蝕刻圖案已被形成於其上的基板的步驟。當製造像是圖案化的介質(儲存介質)、光學元件等的其他物品時，製造方法可以包括處理圖案已被形成於其上的基板的另外步驟，取代蝕刻步驟。相較於傳統的方法，本實施例的裝置製造方法在物品的性能、品質、生產率和生產成本中的至少一個為有利的。

在上述實施例中，雖然熱交換器10被佈置成使得樹脂120的溫度在樹脂120的供給和回收時被調節，但是本發明並不限於此。例如，熱交換器10還可以被佈置在沿樹脂120在樹脂供給管線8中流動的方向的上游側和下游側上，以在上游側執行粗溫度調節和在下游側執行 精細溫度調節。熱交換器10還可以被佈置來在樹脂120的供給時執行多次的溫度調節，使得樹脂120的溫度能夠被高效率地調節。

在上述實施例中，雖然金屬離子移除過濾器5被設置在用於連接樹脂供給槽12和開閉閥13的再填充路徑中，但是本發明並不限於此，而是也可以設置顆粒移除過濾器6。同樣地，在上述實施例中所設置的金屬離子移除過濾器5和顆粒移除過濾器6亦可被可互換地佈置在樹脂儲存主槽1經由其連接到分配器110以循環樹脂120的流動路徑中。

雖然已參照例示性實施例描述了本發明，但應理解的是，本發明不限於所揭露的例示性實施例。以下申請專利範圍的範疇應被賦予最寬廣的解釋，以包含所有這樣的修改以及相等的結構和功能。

本申請案主張2015年5月20日申請之美國專利申請案第14/717,044號的優先權，此申請案全文在此藉由參照被併入。

1‧‧‧樹脂儲存主槽

2‧‧‧負壓泵

3‧‧‧正壓泵

8‧‧‧樹脂供給管線

9‧‧‧樹脂回收管線

12‧‧‧樹脂供給槽

13‧‧‧三通閥(開閉閥)

111‧‧‧樹脂供給單元

120‧‧‧樹脂

Claims (8)

1. 一種壓印設備，用於使模具與被施加在基板上的樹脂接觸，以執行在該基板上的圖案化，該壓印設備包括：分配器，構造成將該樹脂施加到該基板；以及樹脂供給單元，構造成將該樹脂供給到該分配器，其中，該樹脂供給單元包括：樹脂儲存槽，構造成儲存該樹脂；泵，構造成使該樹脂在該樹脂儲存槽和該分配器之間連續地循環；以及過濾器，佈置在被循環的樹脂的流動路徑處，且構造成移除異物或金屬離子。
2. 如申請專利範圍第1項之壓印設備，其中，該過濾器構造成移除具有10nm或更大的直徑的異物。
3. 如申請專利範圍第1項之壓印設備，其中，該過濾器包括在該流動路徑處被並聯地佈置的複數個過濾器。
4. 如申請專利範圍第3項之壓印設備，其中，該泵係佈置在用於從該樹脂儲存槽將該樹脂供給到該分配器的供給管線處；以及其中，該複數個過濾器係佈置在該供給管線處。
5. 如申請專利範圍第1項之壓印設備，其中，該泵係佈置在用於從該樹脂儲存槽將該樹脂供 給到該分配器的供給管線處；以及其中，該過濾器包括第一過濾器和第二過濾器；以及其中，該第一過濾器係佈置在該泵和該分配器之間，且該第二過濾器係佈置在該泵和該樹脂儲存槽之間。
6. 如申請專利範圍第1項之壓印設備，其中，該過濾器包括第一過濾器和第二過濾器；以及其中，該第一過濾器係佈置在該泵和該分配器之間，且該第二過濾器係佈置在用於將該樹脂從該分配器回收到該樹脂儲存槽的回收管線處。
7. 如申請專利範圍第1項之壓印設備，還包括：佈置在用於將該樹脂再填充到該路徑之再填充路徑中的過濾器，該過濾器構造成移除異物或金屬離子。
8. 一種物品製造方法，包括：使用根據申請專利範圍第1至7項中的任一項之壓印設備在基板上形成樹脂的圖案；以及處理該圖案已在先前的步驟中被形成於其上的該基板。