TW202305986A - 成型裝置，成型方法，及物品製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種成型裝置，其使用模具使在基板上的組合物成型，成型裝置包括排出單元，配置來排出組合物的液滴，以將液滴布置在基板上；測量單元，配置來測量藉由使用模具使被布置在基板上的組合物的液滴成型而被形成在基板上的組合物的膜的膜厚度；以及控制單元，配置來基於由測量單元所測量的膜厚度而獲得已從排出單元被排出的組合物的液滴的體積，以及基於此體積控制排出單元，使得從排出單元被排出的組合物的液滴的體積的波動落在允許範圍內。

Description

成型裝置，成型方法，及物品製造方法
本發明關於成型裝置、成型方法及物品製造方法。
已知藉由壓印處理在基板上形成圖案的微加工技術(microfabrication technique)，在壓印處理中，使用模具使在基板上的壓印材料(組合物)成型。這種技術也被稱為壓印技術，且可在基板上形成奈米級的圖案(結構)。
在壓印技術中，使壓印材料固化的方法的一個範例為光固化方法。在運用光固化方法的壓印裝置中，壓印材料被布置(供給)在基板上，且在壓印材料與模具接觸的狀態下施加光來使壓印材料固化。接著，使模具從基板上的固化壓印材料分離，以在基板上形成壓印材料的圖案。應注意的是，使壓印材料固化的方法的另一個範例為熱固化方法，其藉由熱使壓印材料固化。
在壓印裝置中，分配器通常被使用來將壓印材料布置在基板上。分配器為液體排出裝置的一個部件，且為，例如，用於藉由噴墨方法排出壓印材料的液滴的機構。分配器的具體配置類似於噴墨印表機中通常所使用的那些噴墨頭。
在壓印裝置中，為了準確地在基板上形成圖案，必須使從分配器被排出的壓印材料的液滴的體積保持恆定。然而，在分配器中，由於分配器中的壓力的改變、像是壓電元件等的驅動單元的劣化、外來物的黏附等，排出壓印材料的部分的狀態可能改變，且從分配器被排出的壓印材料的液滴的體積可能波動。為了防止這樣的情況，日本專利公開第2002-31895號提出了一種測量基板上的光敏劑的膜厚度的技術，其為與曝光裝置相關但被認為可應用於壓印裝置的一種技術。
然而，日本專利公開第2002-31895號中所揭露的技術藉由曝光裝置外部的測量裝置(外部裝置)來測量光敏劑的膜厚度，使得其需要時間來將測量結果回饋(反映)到曝光條件，例如，累積曝光量。上面所描述的問題同樣發生在當日本專利公開第2002-31895號中所揭露的技術被應用於壓印裝置時，例如，當壓印裝置外部的測量裝置測量壓印材料的膜厚度並將測量結果回饋到分配器的控制時。
本發明提供一種成型裝置，其有利於對朝向基板被排出的壓印材料的液滴的體積進行回饋控制(feedback control)。
根據本發明的一個面向，提供一種成型裝置，其使用模具使在基板上的組合物成型，此成型裝置包括排出單元，配置來排出組合物的液滴，以將液滴布置在基板上；測量單元，配置來測量藉由使用模具使被布置在基板上的組合物的液滴成型而被形成在基板上的組合物的膜的膜厚度；以及控制單元，配置來基於由測量單元所測量的膜厚度而獲得已從排出單元被排出的組合物的液滴的體積，以及基於此體積控制排出單元，使得從排出單元被排出的組合物的液滴的體積的波動落在允許範圍內。
從參照所附圖式的例示性實施例的以下描述，本發明的更多面向將變得清楚明瞭。
在下文中，將參照所附圖式詳細描述實施例。應注意的是，以下實施例並非意圖限制所請求發明的範疇。實施例中描述了多個特徵，但並非限制發明需要所有這樣的特徵，且多個這樣的特徵可適當地組合。此外，在所附圖式中，賦予相同或相似的配置相同的標號，且省略其多餘的描述。
圖1為顯示根據本發明的面向之壓印裝置100的配置的示意圖。壓印裝置100為在微影步驟中被運用的微影裝置，微影步驟是作為物品之像是半導體設備、液晶顯示設備、磁性儲存媒體(magnetic storage medium)等的設備之製造步驟，且在基板上形成圖案。壓印裝置100作用為成型裝置，其使用模具使在基板上之作為組合物的壓印材料成型。在本實施例中，壓印裝置100使被布置(供給)在基板上的未固化壓印材料與模具接觸，並對壓印材料施加固化能量，從而形成固化產物的圖案，模具的圖案已被轉印到固化產物。
作為壓印材料，使用藉由接收固化能量而被固化的材料(可固化組合物)。所使用的固化能量的範例為電磁波、熱等。例如，作為電磁波，使用選自10 nm(含)到1 mm(含)的波長範圍的紅外光、可見光、紫外光等。
可固化組合物為藉由光照射或加熱被固化的組合物。藉由光照射被固化的光固化組合物至少包含聚合性化合物及光聚合引發劑，且若需要的話可包含非聚合性化合物及溶劑。非聚合性化合物是選自包含敏化劑、氫供體、內部脫模劑、表面活性劑、抗氧化劑、聚合物成分等的群組中的至少一種類型的材料。
壓印材料可能以液滴形狀、或以藉由使用液態噴射頭連接複數個液滴所形成之島或膜的形狀被施加到基板上。壓印材料的黏性(於25℃的黏性)為，例如，1 mPa∙s (含)到100 mPa∙s (含)。
使用玻璃、陶瓷、金屬、半導體、樹脂等作為基板，且由不同於基板的材料之材料所製成的構件可在需要時被形成在基板的表面上。更具體地，基板的範例包括矽晶圓、半導體化合物晶圓、矽玻璃等。
在本實施例中，壓印裝置100運用光固化方法作為使壓印材料固化的方法。應注意的是，壓印裝置100也可運用藉由另一種能量(例如，熱)使壓印材料固化的固化方法。
在說明書及所附圖式中，將在XYZ座標系統上指示方向，其中，平行於基板的表面的方向被界定為XY平面。平行於XYZ座標系統的X軸、Y軸及Z軸的方向分別為X方向、Y方向及Z方向。繞著X軸的旋轉、繞著Y軸的旋轉及繞著Z軸的旋轉分別為θX、θY、及θZ。
壓印裝置100包括照射單元7、模具保持單元2、基板台6、分配器11、測量單元13、以及控制單元20。壓印裝置100還包括輸送機構(未顯示)，其具有將基板4裝載到基板台6的功能、以及將基板4從基板台6卸載的功能。
照射單元7將從光源(未顯示)被發出的光9(例如，紫外光)調整為適用於壓印處理的狀態，並將透過模具1其施加到基板上的壓印材料8。光源包括，例如，產生i-線或g-線的汞燈。然而，光源並不限於此，且可為任何的光源，只要其發出具有通過模具1並固化壓印材料8的波長的光即可。應注意的是，當壓印裝置100運用熱固化方法時，取代照射單元7，例如，在基板台6的附近設置用於固化壓印材料8的加熱單元。
模具1亦被稱為模，且具有矩形平面形狀。模具1包括在面向基板4的表面的中央部分三維地形成的精細凹凸圖案。例如，模具1由石英等的材料所製成，其能夠透射從照射單元7被發出的光9。
模具保持單元2藉由結構3被支撐。模具保持單元2包括，例如，保持模具1的模具卡盤、以及支撐並驅動模具卡盤的模具驅動機構。模具卡盤藉由以真空吸力或靜電力夾持模具1的入射表面的外周圍區域來保持模具1，來自照射單元7的光9進入此模具1的入射表面的外周圍區域。模具驅動機構在Z方向上驅動模具1(保持模具1的模具卡盤)，以使基板上的壓印材料8與模具1相互接觸，或使模具1從基板上的壓印材料8分離。應注意的是，使基板上的壓印材料8與模具1相互接觸的操作、及使模具1從基板上的壓印材料8分離的操作可藉由在Z方向上驅動基板4(保持基板4的基板台6)來實施。或者，使基板上的壓印材料8與模具1相互接觸的操作、及使模具1從基板上的壓印材料8分離的操作可藉由在Z方向上相對地驅動模具1和基板4兩者來實施。
在本實施例中，基板4為由單晶矽所製成的基板。應注意的是，對於製造除了半導體設備以外的物品的應用，例如，用於製造光學元件，基板4運用光學玻璃(例如，石英)，以及用於製造發光元件，基板4運用GaN、SiC等。
基板台6為在保持基板4的同時可在XY平面中於台底座5上驅動的台。基板台6被使用來相對於模具1定位基板4，亦即，在使基板上的壓印材料8與模具1相互接觸時，用於模具1與基板4之間的對準。
分配器11藉由結構3被支撐，且將壓印材料8供給到基板上。分配器11具有作為排出單元的功能，排出單元排出壓印材料8的液滴並將壓印材料8的液滴以所欲的液滴圖案布置在基板上的投射區域(要形成圖案的部分區域)中。壓印材料8在被填充於模具1和基板4之間時需要具有流動性，並在使用模具1被成型之後是固態(保持形狀)。在本實施例中，壓印材料8為可光固化的，且藉由照射光9而被固化，但根據物品製造步驟等的各種類型的條件，壓印材料8為可熱固化的或熱塑性塑膠。
測量單元13被設置在壓印裝置100內部(在下文中被稱為“在裝置中”)。測量單元13測量藉由使用模具1使從分配器11被排出並布置在基板上的壓印材料8的液滴成型而被形成在基板上的壓印材料8的膜的膜厚度。在本實施例中，在壓印材料8的膜被形成在由基板台6所保持的基板上之後且在基板4被從基板台6卸載之前的期間，測量單元13在裝置中測量壓印材料8的膜的膜厚度。將在後面詳細描述測量單元13的配置和功能。
控制單元20藉由包括CPU、記憶體等的電腦來形成，並根據被儲存在記憶體中的程式控制壓印裝置100的各個單元。控制單元20控制壓印裝置100的各個單元的操作和調整，以執行使用模具1在基板上形成壓印材料8的圖案的壓印處理。此外，在本實施例中，控制單元20計算已從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積(每液滴體積)。接著，基於壓印材料8的液滴的所計算體積，控制單元20控制(回饋控制)分配器11，使得從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的波動落在允許範圍內。控制單元20可與壓印裝置100的其餘部分一體地形成(在共用外殼內)，或可與壓印裝置100的其餘部分分開地形成(在另一個外殼內)。
將示意性地描述壓印裝置100的一般操作，亦即，壓印處理。首先，控制單元20透過輸送機構將基板4裝載到壓印裝置100，並使基板台6保持基板4。接著，控制單元20驅動基板台6，使得基板4的投射區域(作用為壓印處理的目標之投射區域)被定位在面對分配器11的位置處。在此處，控制單元20使分配器11排出壓印材料8的液滴，每一個液滴具有預定的量，同時驅動分配器11下方的基板台6，從而將壓印材料8的液滴布置在基板4的投射區域上(布置步驟)。
接下來，控制單元20驅動基板台6，使得基板4的投射區域(壓印材料8的液滴被布置的投射區域)被定位在面對模具1(其圖案)的位置處。接著，控制單元20在Z方向上(向下)驅動模具保持單元2，以使模具1與基板4相互靠近。在此狀態下，控制單元20藉由對準示波器(未顯示)偵測分別設置在模具1和基板4中的標記。基於對準示波器的偵測結果，控制單元20在X方向和Y方向上驅動基板台6，以調整模具1和基板4之間的相對位置(使模具1與基板4對準)。
接下來，控制單元20在Z方向上驅動模具保持單元2，以減少模具1與基板4之間的空間，並使基板上的壓印材料8(其液滴)與模具1(其圖案)相互接觸(接觸步驟)。接著，在基板上的壓印材料8與模具1相互接觸的狀態下，控制單元20以來自照射單元7的光9照射壓印材料8，以固化壓印材料8(固化步驟)。接下來，控制單元20在Z方向上(向上)驅動模具保持單元2，以增加模具1與基板4之間的空間，從而使模具1從基板上之被固化的壓印材料8分離(分離步驟)。藉此，對應於模具1的圖案之圖案被形成(轉印)到基板上的壓印材料8。在這之後，控制單元20透過輸送機構使基板4從基板台6(壓印裝置100)卸載，並終止壓印處理。
圖2A至2C為用來描述測量單元13的詳細配置及功能的視圖。例如，如圖2A至2C所示，藉由距離測量感測器(例如，光譜干涉計(spectroscopic interferometer))來形成測量單元13。在此情況下，較佳的是，從距離測量感測器(測量單元13)的光源朝向基板4和壓印材料8所發出的光的波長並非使壓印材料8固化的波長。
參照圖2A至2C，將描述藉由測量單元13測量被形成在基板上的壓印材料8的膜的膜厚度之測量處理的範例，測量單元13由距離測量感測器所形成。應注意的是，從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的排出量根據液滴圖案而改變。因此，被形成在基板上的壓印材料8的膜的膜厚度較佳地針對每一個液滴圖案進行測量，或在設定作為參考之液滴圖案的同時進行測量。
首先，如圖2A所示，測量單元13測量測量單元13與壓印處理之前的基板4的表面4a(亦即，在布置壓印材料8的液滴之前的基板4的表面4a)之間的距離(第一距離)。接著，如圖2B所示，測量單元13測量測量單元13與壓印處理之後的基板上的壓印材料8的上表面8a(亦即，被形成在基板上的壓印材料8的膜的上表面8a)之間的距離(第二距離)。接下來，壓印處理之前的基板4的表面4a的測量結果與壓印處理之後的基板上的壓印材料8的上表面8a的測量結果之間的差(亦即，第一距離和第二距離之間的差)被使用來作為被形成在基板上的壓印材料8的膜的膜厚度。
此外，如圖2C所示，測量單元13可藉由同時地偵測來自壓印處理之後的基板上的壓印材料8的上表面8a的反射光和來自其下表面8b的反射光來測量被形成在基板上的壓印材料8的膜的膜厚度。更具體地，測量單元13首先測量測量單元13與被形成在基板上的壓印材料8的膜的下表面8b(第一表面)之間的距離(第一距離)，下表面8b為基板側表面。接著，測量單元13測量測量單元13與被形成在基板上的壓印材料8的膜的上表面8a(第二表面)之間的距離(第二距離)，上表面8a為基板側表面的相反側上的表面。因此，壓印材料8的膜的下表面8b的測量結果和壓印材料8的膜的上表面8a的測量結果之間的差(亦即，第一距離和第二距離之間的差)可被使用來作為壓印材料8的膜的膜厚度。然而，當同時地偵測來自壓印材料8的上表面8a的反射光和來自壓印材料8的下表面8b的反射光時，由於光路長度因為壓印材料8的折射率而變得比空氣中的長，考慮到壓印材料8的折射率來校正壓印材料8的膜的膜厚度。據此，基於第一距離(其為壓印材料8的膜的下表面8b與測量單元13之間的距離)、第二距離(其為壓印材料8的膜的上表面8a與測量單元13之間的距離)、以及壓印材料8的折射率來獲得壓印材料8的膜的膜厚度。應注意的是，必須事先取得壓印材料8的折射率，例如，對於每一種類型的壓印材料8，以作為指示壓印材料8的類型與壓印材料8的折射率之間的關係的折射率資訊。
或者，可從藉由測量單元13所獲得之基板4的複數個部分(兩個或更多個點)和壓印材料8的測量結果獲得被形成在基板上的壓印材料8的膜的膜厚度。例如，測量單元13首先針對基板4的表面4a上的複數個部分(第一複數個部分)中的每一個部分測量基板4的表面4a和測量單元13之間的第一距離。接著，測量單元13針對基板4的表面4a的第一複數個部分上方的壓印材料8的膜的複數個部分(第二複數個部分)中的每一個部分測量壓印材料8的膜的上表面8a和測量單元13之間的第二距離。在基板4的表面4a的第一複數個部分處的第一距離的平均值與在壓印材料8的膜的第二複數個部分處的第二距離的平均值之間的差可被使用來作為被形成在基板上的壓印材料8的膜的膜厚度。藉此，即使當基板4上存在不均勻性(底層圖案等)時，可能在根據位置抑制(平均)距離變化的同時測量第一距離和第二距離。應注意的是，基板4的表面4a的第一複數個部分包括，例如，投射區域的中央部分、在投射區域的外周圍上的外周圍部分、以及在中央部分和外周圍部分之間的部分。
另一方面，這也適用於同時檢測來自壓印材料8的上表面8a的反射光和來自其下表面8b的反射光的情況。首先，測量單元13針對被形成在基板上的壓印材料8的膜的下表面8b的複數個部分(第一複數個部分)中的每一個部分測量壓印材料8的膜的下表面8b和測量單元13之間的第一距離。接著，測量單元13針對在壓印材料8的膜的下表面8b的第一複數個部分上方之上表面8a的複數個部分(第二複數個部分)中的每一個部分測量壓印材料8的膜的上表面8a和測量單元13之間的第二距離。接下來，基於在壓印材料8的膜的下表面8b的第一複數個部分處的第一距離的平均值、在壓印材料8的膜的上表面8a的第二複數個部分處的第二距離的平均值、以及壓印材料8的折射率，獲得壓印材料8的膜的膜厚度。
一旦如上所述地測量被形成在基板上的壓印材料8的膜的膜厚度，控制單元20基於藉由測量單元13所測量的壓印材料8的膜的膜厚度而獲得已從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積。可從已從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的數量、藉由測量單元13所測量的壓印材料8的膜的膜厚度、以及投射區域(壓印材料8的膜被形成的區域之面積)的面積來計算壓印材料8的液滴的體積。例如，令N[pcs]為已從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的數量，t[m]為藉由測量單元13所測量的壓印材料8的膜的膜厚度，以及S[m 2]為投射區域的面積。在此情況下，從t[m]×S[m 2]/N[pcs]所表示的計算公式計算出壓印材料8的液滴的體積。
控制單元20儲存從藉由測量單元13所測量之壓印材料8的膜的膜厚度所計算出壓印材料8的液滴的體積，以掌握從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積的波動(其轉變)。接著，控制單元20控制(回饋控制)分配器11，使得從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積的波動落在允許範圍內。例如，關於壓印材料8的液滴的最佳體積，若從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的波動量超過±5%，控制單元20控制(調整)從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積。更具體地，關於壓印材料8的液滴的最佳體積，若從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積減少5%或更多，控制單元20以被減少的量來增加從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積。另一方面，關於壓印材料8的液滴的最佳體積，若從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積增加5%或更多，控制單元20以被增加的量來減少從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積。應注意的是，數字“5%”僅為範例，且可根據壓印裝置100的操作狀態來設定任意數字。控制從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積的方法的範例為改變對壓電元件(未顯示)(其在從分配器11排出壓印材料8的液滴時被驅動)所施加的電壓的方法。
在本實施例中，藉由被設置在裝置中的測量單元13測量被形成在基板上的壓印材料8的膜的膜厚度，且基於膜厚度獲得已從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積，以對分配器11進行回饋控制。因此，不需要從壓印裝置100卸載壓印材料8的膜已被形成於其上的基板4以及藉由壓印裝置外部的測量裝置(外部裝置)測量壓印材料8的膜的膜厚度。據此，測量單元13的測量結果可在短時間內被回饋到分配器11(控制從其被排出的壓印材料8的液滴的體積)。換言之，相較於先前技術，本實施例可顯著地縮短分配器11的回饋控制所需的時間。此外，可能使從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積保持恆定，且其可抑制(防止)壓印材料8的液滴的體積的波動無法在基板4上形成良好的圖案的情況。
應注意的是，隨著時間經過，從分配器11被排出且布置在基板4上的壓印材料8的液滴的一部分揮發，且其體積減少。因此，較佳的是，還基於壓印材料8的從將壓印材料8的液滴布置在基板上到形成壓印材料8的膜的揮發量來使從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積的波動落在允許範圍內。尤其是，從將壓印材料8的液滴布置在基板上到形成壓印材料8的膜的時間上的改變與被形成在基板上的壓印材料8的膜厚度的改變為高度相關的。因此，在考慮到壓印材料8的揮發量的情況下去控制(校正)從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積是有效的。更具體地，例如，事先取得指示從藉由分配器11將壓印材料8的液滴布置在基板上到形成壓印材料8的膜的時間與被形成在基板上的壓印材料8的膜的膜厚度之間的關係的資料。當對分配器11進行回饋控制時，還基於此資料控制從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積。應注意的是，亦可考慮除了從將壓印材料8的液滴布置在基板上到形成壓印材料8的膜的時間以外的因子。
下面將參照圖3描述本實施例中包括分配器11的回饋控制之壓印處理的範例。在此處，以藉由測量壓印處理之前的基板4的表面4a與測量單元13之間的第一距離和在壓印處理之後的基板上的壓印材料8的上表面8a與測量單元13之間的第二距離來獲得壓印材料8的膜的膜厚度的順序作為範例來進行說明。
在步驟S1中，基板4被輸送到基板台6，且基板台6保持基板4。在步驟S2中，對於由基板台6所保持的基板4，測量單元13測量測量單元13與布置壓印材料8的液滴之前的基板4的表面4a之間的第一距離。
在步驟S3中，從分配器11排出壓印材料8的液滴，以將壓印材料8的液滴布置在基板上(布置步驟)。在步驟S4中，使基板上的壓印材料8與模具1相互接觸(接觸步驟)，基板上的壓印材料8在此狀態下被固化(固化步驟)，且模具1被從基板上之被固化的壓印材料8分離(分離步驟)。藉此，壓印材料8的圖案(膜)被形成在基板上。在基板上的投射區域上執行事先被設定之包括布置步驟、接觸步驟、固化步驟及分離步驟的壓印處理，且壓印材料8的圖案被形成在這些投射區域中的每一個投射區域上。
在步驟S5中，對於其上已形成有壓印材料8的圖案的基板4，測量單元13測量測量單元13與被形成在基板上的壓印材料8的膜的上表面8a之間的第二距離。
在步驟S6中，計算被形成在基板上的壓印材料8的膜的膜厚度。更具體地，在步驟S2中所測量到的第一距離和在步驟S5中所測量到的第二距離之間的差被計算來作為被形成在基板上的壓印材料8的膜的膜厚度。
在步驟S7中，基於在步驟S6中所計算的壓印材料8的膜的膜厚度，計算已從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積。更具體地，從在步驟S3中已從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的數量、在步驟S6中所計算之壓印材料8的膜的膜厚度、以及壓印材料8的圖案已在步驟S4中被形成於其上的投射區域的面積來計算壓印材料8的液滴的體積。
在步驟S8中，基於在步驟S7中所計算之壓印材料8的液滴的體積，判斷已從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積的波動是否落在允許範圍內。若已從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積的波動落在允許範圍內，在不改變從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積的情況下終止處理。另一方面，若已從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積的波動未落在允許範圍內，處理轉變到步驟S9。
在步驟S9中，基於在步驟S7中所計算之壓印材料8的液滴的體積，控制(改變)從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積，使得從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積的波動落在允許範圍內。例如，當分配器11為壓電類型時，可藉由改變對壓電元件所施加的電壓來控制從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積。應注意的是，控制從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積的時間點可為批次基準或基板基準。
應注意的是，如同已參照圖2C所描述的，可藉由同時地偵測來自壓印材料8的上表面8a的反射光和來自其下表面8b的反射光而獲得被形成在基板上的壓印材料8的膜厚度。在此情況下，如圖4所示，取代圖3中的步驟S2、S5及S6，執行步驟S10和S11。在步驟S10中，對於由基板台6所保持且其上形成有壓印材料8的膜的基板4，測量單元13測量壓印材料8的膜的下表面8b與測量單元13之間的第一距離、以及壓印材料8的上表面8a與測量單元13之間的第二距離。在步驟S11中，計算被形成在基板上的壓印材料8的膜的膜厚度。更具體地，從在步驟S10中所計算之第一距離和第二距離之間的差以及壓印材料8的折射率而計算出被形成在基板上的壓印材料8的膜的膜厚度。
如同上面已經描述的，根據本實施例，由於設置在裝置內的測量裝置13的測量結果在短時間內被回饋到分配器11，可顯著地縮短對分配器11進行回饋控制所需的時間。此外，在壓印處理中，可能使從分配器11被排出的壓印材料8的液滴的體積保持恆定，且其可抑制壓印材料8的液滴的體積的波動無法在基板4上形成良好的圖案的情況。
使用壓印裝置100所形成之固化產物的圖案被永久地使用於各種類型的物品中的至少一些物品，或在製造各種類型的物品時被暫時地使用。物品為電路元件、光學元件、MEMS、記錄元件、感測器、模具等。電路元件的範例為揮發性和非揮發性半導體記憶體，例如，DRAM、SRAM、快閃記憶體和MRAM；以及半導體元件，例如，LSI、CCD、圖像感測器和FPGA。模具的範例為用於壓印的模具。
固化產物的圖案被直接地使用來作為至少一些上述物品的組成構件、或被暫時地使用來作為抗蝕劑遮罩。在基板處理步驟中執行蝕刻或離子注入之後，移除抗蝕劑遮罩。
接下來將描述詳細的物品製造方法。如圖5A所示，準備像是矽晶圓的基板，其具有形成於表面上的像是絕緣體的工作材料，且藉由噴墨法等將壓印材料施加到工作材料的表面。在此處顯示被形成為連續地覆蓋基板的表面的膜之壓印材料被施加到基板上的狀態。
如圖5B所示，用於壓印之模具之具有突起和凹槽圖案的側被形成在基板上的壓印材料上，並使其面對基板上的壓印材料。如圖5C所示，使被施加有壓印材料的基板與模具接觸，並施加壓力。模具和處理材料之間的間隙被以壓印材料填充。在此狀態下，當以作為固化能量的光經由模具照射壓印材料時，壓印材料被固化。
如圖5D所示，在壓印材料被固化後，從基板釋放模具。因此，在基板上形成壓印材料之固化產物的圖案。在固化產物的圖案中，模具的凹槽對應到固化產物的突起，且模具的突起對應到固化產物的凹槽。亦即，模具的突起和凹槽圖案被轉印到壓印材料。
如圖5E所示，當使用固化產物的圖案作為抗蝕劑遮罩來執行蝕刻時，移除處理材料的表面的一部分(在此處，固化產物不存在或保持為薄的)，以形成凹槽。如圖5F所示，當移除固化產物的圖案時，可獲得在處理材料的表面中形成有凹槽的物品。固化產物的圖案在此處被移除，但是，例如，圖案可被使用來作為用於被包含在半導體元件等中的層之間的絕緣膜，而無須在處理之後被移除，換言之，作為物品的組成構件。
應注意的是，在本實施例中，已經描述了其上形成有不均勻圖案的電路圖案轉印模具作為模具1。模具1可為具有未形成不均勻圖案的平面部分的模具(平面模板)。平面模板被使用在執行平面化處理(成型處理)的平面化裝置(成型裝置)中，平面化處理(成型處理)藉由平面部分對要被平面化之基板上的組合物進行成型。平面化處理包括在平面模板的平面部分與被施加到基板上的可固化組合物接觸的狀態下，藉由光照射或加熱使可固化組合物固化的步驟。如上所述，本實施例可被應用於成型裝置，其配置為使用平面模板使在基板上的組合物成型。
基板上的底層圖案具有源自在先前步驟中所形成的圖案之不均勻輪廓。尤其是，隨著最近的記憶體元件的多層結構化，基板(處理晶圓)可以具有大約100nm的階級。源自整個基板的適度起伏之階級可藉由在光刻步驟中所使用的曝光裝置(掃描器)的焦點跟踪(focus following)功能而被校正。然而，具有被裝配到曝光裝置的曝光狹縫區域內的小節距(pitch)之不均勻部直接地消耗曝光裝置的DOF(焦點深度，Depth Of Focus)。作為使基板的底層圖案平面化的傳統技術，使用，例如，SOC(旋塗碳，Spin On Carbon)或CMP(化學機械拋光，Chemical Mechanical Polishing)之形成平面化層的技術。然而，在傳統技術中，如圖6A所示，在孤立的圖案區域A和重複密集(線條和空間圖案的集中)的圖案區域B之間的邊界部分僅獲得40%到70%的不均勻抑制率，且無法獲得足夠的平面化性能。由多層結構所造成之底層圖案的不均勻差在未來有進一步增加的趨勢。
作為此問題的解決方式，美國專利第9415418號提出了一種藉由噴墨分配器施加作為平面化層的抗蝕劑並藉由平面模板壓制來形成連續膜的技術。又，美國專利第8394282號提出了一種將基板側上的形貌測量結果反映在每一個位置的密度資訊上以指示藉由噴墨分配器的施加的技術。壓印裝置100尤其可被應用來作為平面化處理(平面化)裝置，用於藉由將平面模板而非模具1壓向事先施加的未固化抗蝕劑來執行基板表面中的局部平面化。
圖6A顯示平面化處理之前的基板。在孤立的圖案區域A中，圖案凸部的面積為小的。在重複密集的圖案區域B中，圖案凸部的面積對圖案凹部的面積的比率為1：1。孤立的圖案區域A和重複密集的圖案區域B之平均高度依據圖案凸部的比率而改變。
圖6B顯示形成平面化層的抗蝕劑被施加到基板的狀態。圖6B顯示基於美國專利第9415418號中所提出的技術藉由噴墨分配器施加抗蝕劑的狀態。然而，可使用旋塗器(spin coater)來施加抗蝕劑。換言之，若包括將​​平面模板壓向事先施加的未固化抗蝕劑以使抗蝕劑平面化的步驟，可應用壓印裝置100。
如圖6C所示，平面模板由供紫外線通過的玻璃或石英所製成，且抗蝕劑藉由從光源照射紫外線而被固化。對於整個基板的適度不均勻，平面模板符合基板表面的輪廓。在使抗蝕劑固化之後，平面模板被從抗蝕劑分離，如圖6D所示。
應注意的是，本發明不限於包括壓印裝置和平面化裝置的成型裝置，而是可廣泛地應用於每一個設置有排出液滴的機構的裝置，此裝置包括像是用於製造半導體元件、液晶顯示元件等的製造設備之工業設備以及像是印表機的消費性產品。
雖然已參照例示性實施例描述本發明，應理解的是，本揭露內容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，以使其涵蓋所有這種修改及等效結構和功能。
1:模具 2:模具保持單元 3:結構 4:基板 4a:表面 5:台底座 6:基板台 7:照射單元 8:壓印材料 8a:上表面 8b:下表面 9:光 11:分配器 13:測量單元 20:控制單元 100:壓印裝置 A:孤立的圖案區域 B:重複密集的圖案區域 S1:步驟 S2:步驟 S3:步驟 S4:步驟 S5:步驟 S6:步驟 S7:步驟 S8:步驟 S9:步驟 S10:步驟 S11:步驟
[圖1]為顯示根據本發明的面向之壓印裝置的配置的示意圖。
[圖2A至2C]為用來描述測量單元的詳細配置及功能的視圖。
[圖3]為用來描述實施例中的壓印處理的範例的流程圖。
[圖4]為用來描述實施例中的壓印處理的另一個範例的流程圖。
[圖5A至5F]為用來描述物品製造方法的視圖。
[圖6A至6D]為用來描述圖1所顯示的壓印裝置被使用來作為平面化裝置的情況的視圖。
1:模具
2:模具保持單元
3:結構
4:基板
5:台底座
6:基板台
7:照射單元
8:壓印材料
9:光
11:分配器
13:測量單元
20:控制單元
100:壓印裝置

Claims (14)

  1. 一種成型裝置，其使用模具使在基板上的組合物成型，該成型裝置包括： 排出單元，配置來排出該組合物的液滴，以將該液滴布置在該基板上； 測量單元，配置來測量藉由使用該模具使被布置在該基板上的該組合物的該液滴成型而被形成在該基板上的該組合物的膜的膜厚度；以及 控制單元，配置來基於由該測量單元所測量的該膜厚度而獲得已從該排出單元被排出的該組合物的該液滴的體積，以及基於該體積控制該排出單元，使得從該排出單元被排出的該組合物的該液滴的該體積的波動落在允許範圍內。
  2. 如請求項1的成型裝置，其中， 該測量單元測量該測量單元與在布置該組合物的該液滴之前的該基板的表面之間的第一距離、以及該測量單元與被形成在該基板上的該組合物的該膜的上表面之間的第二距離，並使用該第一距離與該第二距離之間的差作為該膜厚度。
  3. 如請求項2的成型裝置，其中， 該測量單元針對該基板的該表面上的第一複數個部分中的每一者測量該第一距離， 針對該第一複數個部分上方之該組合物的該膜的第二複數個部分中的每一者測量該第二距離，並且 使用在該第一複數個部分處之該等第一距離的平均值和在該第二複數個部分處之該等第二距離的平均值之間的差作為該膜厚度。
  4. 如請求項1的成型裝置，其中， 該測量單元測量該測量單元與被形成在該基板上之該組合物的該膜之在該基板的一側上的第一表面之間的第一距離、以及該測量單元與在該組合物的該膜的該第一表面的相反側上的第二表面之間的第二距離，並基於該第一距離、該第二距離及該組合物的折射率獲得該膜厚度。
  5. 如請求項4的成型裝置，其中， 該測量單元 針對該第一表面的第一複數個部分中的每一者測量該第一距離， 針對該第一複數個部分上方之該第二表面的第二複數個部分中的每一者測量該第二距離，並且 基於在該第一複數個部分處之該等第一距離的平均值、在該第二複數個部分處之該等第二距離的平均值、以及該組合物的該折射率獲得該膜厚度。
  6. 如請求項1的成型裝置，其中， 該控制單元控制從該排出單元被排出的該組合物的該液滴的該體積，使得從該排出單元被排出的該組合物的該液滴的該體積的該波動落在該允許範圍內。
  7. 如請求項1的成型裝置，其中， 該控制單元還基於從在該基板上布置該組合物的該液滴到在該基板上形成該組合物的該膜之該組合物的揮發量來控制從該排出單元被排出的該組合物的該液滴的該體積，使得從該排出單元被排出的該組合物的該液滴的該體積的該波動落在該允許範圍內。
  8. 如請求項1的成型裝置，其中， 該控制單元事先取得指示從在該基板上布置該組合物的該液滴到在該基板上形成該組合物的該膜的時間與被形成在該基板上的該組合物的該膜的該膜厚度之間的關係的資料，並還基於該資料控制從該排出單元被排出的該組合物的該液滴的該體積，使得從該排出單元被排出的該組合物的該液滴的該體積的該波動落在該允許範圍內。
  9. 如請求項1的成型裝置，還包括 台，配置來保持該基板以及相對於該模具定位該基板， 其中，該測量單元在該基板由該台所保持的狀態下測量被形成在該基板上的該組合物的該膜的該膜厚度。
  10. 如請求項9的成型裝置，其中， 該測量單元在該組合物的該膜被形成在由該台所保持的該基板上之後且在該基板被從該台卸載之前的時期測量該組合物的該膜的該膜厚度。
  11. 如請求項1的成型裝置，其中， 該模具包括圖案，並且 該成型裝置藉由使該模具的該圖案與該基板上的該組合物的該液滴接觸來在該基板上的該組合物的該膜中形成圖案。
  12. 如請求項1的成型裝置，其中， 該模具包括平面部分，並且 該成型裝置藉由使該模具的該平面部分與該基板上的該組合物的該液滴接觸來使該基板上的該組合物的該膜平面化。
  13. 一種成型方法，其使用模具使在基板上的組合物成型，該成型方法包括： 從排出單元排出該組合物的液滴，以將該液滴布置在該基板上； 測量藉由使用該模具使被布置在該基板上的該組合物的該液滴成型而被形成在該基板上的該組合物的膜的膜厚度；以及 基於在該測量中所測量的該膜厚度而獲得已在該排出中從該排出單元被排出的該組合物的該液滴的體積，以及基於該體積控制該排出單元，使得從該排出單元被排出的該組合物的該液滴的該體積的波動落在允許範圍內。
  14. 一種物品製造方法，包括： 使用如請求項11的成型裝置使被布置在基板上的未固化組合物成型； 處理該組合物已在該成型中被成型於其上的該基板；以及 從被處理過的該基板製造出物品。
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