TW571087B - Method and system for monitoring the mold strain in nanoimprint lithography technique - Google Patents

Description

571087 五、發明說明（1) 發明所屬之技術領域 本發明係關於奈米壓印微影（nanoimprint lithography)之領域，特別係為在奈米壓印微影製程中， 於模具本體製作監測記號，並利用發射源與監測裝置偵測 該記號之變形情況，以作為奈米壓印微影製程是否該停止 或令機台發出警報訊號之依據。 先前技術

隨著奈米技術之進展，使得在不同材料上，以奈米甚 或以原子尺度之準破度，製成各種奈米結構的需求日益殷 切。奈米製作技術可分為微接觸印刷（micr〇-c〇ntact printing)、掃描探針技術（scanning pr〇be — based technique)、以及奈米壓印微影技術等。 而上述之技術’以奈米壓印微影技術被視為在公開可 用以製作各種奈米尺度極大型集成系統（ULSI system)2 技術中，最具低成本與尚產出率潛在優勢之技術。該技術 之優點為=需使用單次之微影步驟即可在大面積的晶片基 板上，以單一模具重複進行相同奈米圖樣轉移與奈米結構 之製作。且該技術之應用範圍相當廣泛，包含奈米電子、 光學元件、高密度儲存裝置、奈米電磁裝置、生物裝置、 傳感器、以及奈米機電元件等之製作。

第5頁 571087 五、發明說明（2) 然而，奈米昼印微影技術雖有上述倍駐斑番 勢，但該技術目前仍停留於實驗室雛形機或少數研 品機之階段，未有真正符合產業界需求之實用商品 器出現。其原因為該技術現正面臨下流片往短沐 如何提高製作多層元件能力所伴隨4=決： 製程產出率所衍生之大尺寸模具、高圖樣紋路密度 模具沾枯、高分子聚合物固化、壓印溫度與壓力和 命等問題’以及與最終產品品質與產品有效性判斷 標準訂定問題等。而在上述奈米壓印微影技術之尚 的問題中，又以如何提昇製程產出率決定該技術是 品化之關鍵因素。 奈米麼印微影製程中，高製程產出率需相當快 印速度，而在如此快速的壓印速度下，使用之模具 變形，則會造成所壓製之奈米結構與元件之均勻性 甚且在相當快速的壓印速度下，若模具產生變形而 作人員又未即時察覺，無法即時停機處理時，則會 量有瑕疵之產品，導致製程產出率大幅下降。 先前技術判斷模具的變形，為利用力學計算方 微小元件的理論預測模型，以此模型模擬出模具微 之情形。但由於該模擬受理想與實際邊界條件差異 制，會有較大之偏差，無法提供真正值得參考的資 在優 究用商 化的機 問題： 何提昇 模具、 模具壽 有關之 待解決 否可商 速之壓 若發生 不佳； 製程操 產出大 法建立 量變形 的限 訊。甚 571087 五、發明說明（3) 法提供協助 且，當需要線上即時之模具變形資訊，作為製程控管自 化判斷依據時，此種藉由模擬手段求得之模具變形資 發明内容 本發明之目的為精確測量奈米壓印模具之變形，以獲 得模具變形量之即時資訊，發展一種可直接定量測試和直 觀顯不測量奈米壓印模具變形結果之線上即時偵測方法。 如此，使得模具的變形量維持在奈米級之内的高精確度， 以作為製程控管自動化之基礎，讓製程保有固定快速之 準，提高製程產出率。 一在奈米壓印微影製程中，其後續壓印製作所需之圏樣 70件的過程，因模具承受壓印所施加之外力、模具重複使 用、或因其他外在因素，而造成模具整體產生變形時會 連帶使得製作於模具上之記號亦隨之改變。因此，為達到 本發明之目的，本發明提供一種原位式奈米壓印微影技術 之模具變形監測方法，其中該方法使用一資料庫，記錄暫 時性資料，以進行下列步驟：（。在奈米壓印所使用的模 具本體之較易觀測的位置，製作監測模具變形所需之記 =，（B)裝設發射源與監測裴置，以偵測模具之監測記號 $量變形量，（C)將上述偵測之變形量，轉換為輪出信 入至個人電腦處理，而個人電腦處理之暫時性資料則 571087 五、發明說明（4) 藉由資料庫加以記錄；（D)憑藉步驟（C)個人電腦處理之信 號，發出控制訊號，以控制模具是否停止或令機台發出警 報訊號。 茲配合下列圖示和實施方式之說明，將本發明描述為 更加清楚。 實施方式 第 系統將 圍，該 並於模 該發射 得監測 會將接 理，而 以記錄 電磁學 一圖為本發明之系統方塊示意圖。參考第一圖，該 監測裝置12 0裝設在奈米壓印微影機台之模具11 Q周 模具上製作有可偵測模具變形量之監測記號1U, 具110之周圍裝設發射源14 0與監測裝置120，其中 源140發射之訊號會因監測記號π丨之變形量，而使 裝置1 2 0^收不等程度之訊號；之後，監測裝置120 收之訊號轉換為輸出信號，輸入至個人電腦15 0處 個人電腦150處理之暫時性資料則藉由資料庫160加 。上述之發射源1 4 0可利用光學、電學、磁學、或 方式所構成。 第二圓為本發明第一較佳實施方式之方塊示意圖。參 考第二圖’該系統將監測裝置2 2〇裝設在奈米壓印微影機 台之模具210周圍，該模具上製作有至少一個可偵測模具 變形量之監測記號211，並於模具21〇之周園裝設光源240

第8頁 571087 發明說明（5) 與監測裝置220，其中監測裝置22 0偵測到之變形量會轉換 為輸出信號，輸入至個人電腦250處理，而個人電腦250處 理之暫時性資料則藉由資料庫260加以記錄。上述之系統 可在光源240與模具210間更進一步加入光調整器230，調 整光源23 0至模具210的入射光。上述之監測裝置可為光學 監測裝置。

第三圖為本發明第二較佳實施方式之系統示意圖。參 考第三圖，該系統將監測裝置320裝設在奈米壓印微影機 台之模具310周圍，該模具310上製作有至少一個可偵測模 具變形量之監測記號311，並於模具310之周圍裝設雷射光 源3 40，其中監測裝置32 (H貞測到之變形量會轉換為輸出信 號，輪入至個人電腦35 0處理，而個人電腦3 5 0處理之暫時 性資料則藉由資料庫36 0加以記錄。上述之系統可在雷射 光源340與模具310間，更進一步加入分光鏡330，以調整 光源34 0至模具310的入射光特性。該分光鏡33 0的鏡面可 由鍍鋁薄膜或其他適當薄膜構成。 第四圖為本發明第三較佳實施方式之系統示意圓。參 考第四圖’該系統將CCD監測襄置420裝設在奈米壓印微影 機台之模具410周圍，該模具410上製作有至少一個可偵測 模具變形量之監測記號411，並於模具410之周圍裝設光源 440,其中CCD監測裝置420镇測到之變形量會轉換為輪出 信號’輸入至個人電聪450處理，而個人電腦450處理之暫

第9頁 571087 五、發明說明（6) 時性資料則藉由資料庫460加以記錄。上 與模具謂更進一步加入衰減器43〇與==光 435’以調整光源44〇至模具41〇的入射光特性。上 f裝置435可由具高反射率之鏡面構成，㉟鏡面可由鍍鋁 溥膜或其他適當薄膜所構成。 又 本發明使用一資料庫，用以記錄暫時性資料，第五圖 係本發明方法之流程圖，參考第五圖，說明下列步驟·（Α) 設置一模具，並於該模具本體上製作至少一個監測記號·， (Β)於模具外圍設置至少一監測裝置與至少一發射源 於奈米壓印微影製程前，進行發射源對監測記號<投射， 並以監測裝置獲得至少一條干涉條紋，將該干涉條紋轉換 為輪出信號，輪入至個人電腦處理，並由資料庫記錄為參 考條紋；（D)於壓印模具開始與壓印材料接觸至完成整>體 堡印過程，進行複數次光源對監測記號之投射，將投射後 偵測到之複數條干涉條紋轉換為輪出信號，輪入至個人電 聪處理，並由資料庫記錄·，（E)將資料庫内之干涉條紋與 參考條紋做比較；以及（F)將步驟（E)之比較結果，經由判 斷步驟，發出控制訊號，以控制模具是否停止，或令機台 發出警報訊號，亦或者繼續偵測。 σ 上述之具監測記號之模具，不僅可用於壓印製程，更 可直接用於模具變形之監測。

571087 五、發明說明（7) 第六圖係本發明之具變形監測記號之壓印模具 第六圖’該模具610上製作有至少一個變形監測記s 且該監測記號可製作於模具本體之任一處。 然’以上所述者，僅為本發明之較佳實施方式 當不能以此限定本發明實施之範圍。即大凡依本發 專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明 蓋之範圍内。 。參考 ‘ 611， 而已， 明申請 專利涵

571087 圖式簡單說明 第一圖為本發明之方塊示意圖。 第二圖為本發明第一較佳實施方式之方塊示意圖。 第三圖為本發明第二較佳實施方式之系統示意圖。 第四圖為本發明第三較佳實施方式之系統示意圖。 第五圖係本發明方法之流程圖。 第六圖係本發明之具變形監測記號之壓印模具。 110 模具 111 監測記號 120 監測裝置 140 發射源 150 個人電腦 160資料庫 210 模具 211 監測記號 220 監測裝置 230 光調整器 240 光源 250 個人電腦 260 資料庫 310模具 311 監測記號 571087 圖式簡單說明 320 監測裝置 330 分光鏡 340 雷射光源 350 個人電腦 360 資料庫 410 模具 411 監測記號 420 CCD監測裝置 430 衰減器 435 反射裝置 440 光源 450 個人電腦 460 資料庫 610 模具 611 監測記號

Claims (1)

1. 571087 六、申請專利範圍 1·一種原位式奈米壓印微影技術之模具變形監測方法，其 中該方法使用一資料庫，用以記錄暫時性資料，以進行 下列步驟： (A) 設置一模具，並於該模具本體上製作至少一個監測 記號； (B) 於模具外圍設置至少一監測裝置與至少一發射源； (C) 於奈米壓印微影製程前，進行發射源對監測記號之 投射，並以監測裝置獲得至少一條干涉條紋，將該 干涉條紋轉換為輸出信號，並由資料庫記錄為參考 條紋； (D) 於壓印模具開始與壓印材料接觸至完成整體壓印過 程’進行複數次光源對監測記號之投射，並將投射 後镇測到之複數條干涉條紋轉換為輸出信號，輪入 資料庫記錄； (E )將資料庫内之干涉條紋與參考條紋做比較；以及 (F)將步驟（E)之比較結果，經由判斷步驟，發出控制訊 號。

   第14頁 571087 六、申請專利範圍 2·如申請專利範圍第1項所述之原位式奈米 之模具變形監測方法，其中該方法步驟 用來製作微型結構之模具。 3·如申請專利範圍第1項所述之原位式奈米 之模具變形監測方法，其中該方法步驟 用來製作微尺度圏樣之模具。 4·如申請專利範圍第1項所述之原位式奈米 之模具變形監測方法，其中該方法步驟 置為光學監測裝置。 壓印微影技術 (A)之模具為 壓印微影技術 (A)之模具為 壓印微影技術 (B)之監測裝 5·如申請專利範圍第4項所述之原位式奈米 之模具變形監測方法，其中該方法之光彳 CCD監測裝置。 壓印徵影技術 ^監測裝置為 6·如申請專利範圍第1項所述之原位式奈米 之模具變形監測方法，其中該方法步驟 利用光學方式所構成。 7·如申請專利範圍第6項所述之原位式奈3 之模具變形監測方法，其中該方法在利 成之發射源與模具間，加入光調整器。 壓印徵影技術 (B)之發射源 i壓印微影技術 用光學方式所構

   571087 六、申請專利範圍 *如申請專利範圍第7項所述之原位式奈米麼 之模具變形監測方法，其中該方法之光調） 鏡。 )·如申請專利範圍第7項所述之原位式奈米屬 之模具變形監測方法，其中該方法之先調 10·如申請專利範圍第6項所述之原伋式奈米 之模具變形監測方法，其中該方法利用^ 成之發射源為雷射光源。 11 ·如申請專利範圍第1項所述之原伎式奈 之模具變形監測方法，其中該方法/ 利用電學方式所構成。 # 12·如申請專利範圍第1項所述之原位灰， 之模具變形監測方法，其中該方法τ、求 利用磁學方式所構成。 ’味 13·如申請專利範圍第1項所述之原位式次 之模具變形監測方法，其中該方法π诗 利用電磁學方式所構成。 π称 印微影技術 卜器為分光 :印微影技術 整器為衰減 壓印微影技術 己學方式所構 壓印微影技術 (Β)之發射源 壓印微影技術 (Β)之發射源 壓印微影技術 (Β)之發射源 571087 六、申請專利範圍 14·如申請專利範 、 固累1項所达之原位式太止麻it杜你 之模具變形監測方 A由 Λ不未壓印微影技術 透過個人電腦處理。 驟（C)之資料庫 15.如申請專利範圍第述之位料 號用以停止模具運：。 步驟（F)之控制訊 16♦如：明專利乾圍帛1項所述之原位式奈米壓印微影技術 之模具變形監測方法，其中該方法步驟（F)之控制訊 號用以使機台發出警報訊號。 17·如申請專利範圍第i項所述之原位式奈米壓印微影技術 之模具變形監測方法，其中該方法步驟（F)之控制訊 號用以使監測裝置繼續偵測。 18· —種原位式奈米壓印微影技術之模具變形監測系統 該系統包括： 一模具，並於該模具本體上製作至少一個監測記號 至少一發射源，設置於該模具之外圍； 一監測裝置，設置於該模具之外圍；

   第17頁 571087 六、申請專利範圍 一資料庫，記錄暫時性的資料，該資料庫包含至少一 個處理即時偵測該模具之監測記號的程式碼其中該 程式碼執行下列步驟： 、 (A) 於奈米壓印微影製程前，進行發射源對監測記號之 投射’並以監測裝置獲得至少一條干涉條紋，將該 干涉條紋轉換為輸出信號輸入至個人電腦處理，並 由資料庫記錄為參考條紋； (B) 於麼印模具開始與壓印材料接觸至完成整體壓印過 程，進行複數次發射源對監測記號之投射，並將投 射後偵測到之複數條干涉條紋轉換為輪出信號，並 由資料i記錄； (C )將資料庫内之干涉條紋與參考條紋做比較；以及 (D )將步驟（c )之比較結果，經由判斷步驟，發出控制 訊號。 1 9 ·如申請專利範圍第18項所述之原位式奈米壓印微影技 術之模具變形監測系統，其中該系統之模具為用來製 作微型結構之模具。

   571087 一 ' 一 " 六、申請專利範圍 20·如申請專利範圍第ι8項所述之原位式奈米壓印微影技 術之模具變形監測系統，其中該系統之模具為用來製 作微尺度圖樣之模具。 原該 之中 述其 所’ 項統 8 系 第測 圍監 範形。 利變置 專具裝 請模測 之監 如術學 技光 影為 微置 印裝 壓測 米監 奈之 統 22·如申請專利範圍第21項所述之原位式奈米壓印微影技 術之模具變形監測系統，其中該系統之光學監測裝置 為CCD監測裝置。 23·如申請專利範圍第18項所述之原位式奈米壓印微影技 術之模具變形監測系統，其中該系统之發射源利用光 學方式所構成。 24·如申請專利範圍第23項所述之原位式奈米壓印微影技 術之模具變形監測系統，其中該系统在利用光學方式 所構成之發射源與模具間，加入光調整器。 25·如申請專利範圍第2傾所述之原位式奈米壓印微影技 術之模具變形監測系統，其中該系統之光調整器為分 光鏡。 ΙΗ 571087 六、申請專利範圍 26·如申請專利範圍第24項所述之原位式奈米壓印微影技 術之模具變形監測系統，其中該系統之光調整器為衰 減器。 27·如申請專利範圍第23項所述之原位式奈米壓印微影技 術之模具變形監測系統，其中該系統利用光學方式所 構成之發射源為雷射光源。 28·如申請專利範圍第ι8項所述之原位式奈米壓印微影技 術之模具變形監測系統，其中該系統之發射源利用電 學方式所構成。 29·如申請專利範圍第18項所述之原位式奈米壓印微影技 術之模具變形監測系統，其中該系統之發射源利用磁 學方式所構成。 3 〇·如申請專利範圍第18項所述之原位式奈米壓印微影技 術之模具變形監測系統，其中該系統之發射源利用電 磁學方式所構成。 31·如申請專利範圍第ι8項所述之原位式奈米壓印微影技 術之模具變形監測系統，其中該系統之資料庫透過個 人電聪處理。

   第20頁 571087 六、申請專利範圍 32·如申請專利範圍第1_所述之原位式奈米壓印微影技 術之模具變形監測系統，其中該系統資料庠之程式碼 所執行之步驟（D)的控制訊號，用以停止模具運作。 •如申清專利範圍第18項所述之原位式奈米壓印微影技 術之模具變形監測系統，其中該系统資料庫之程式碼 所執行之步驟（D)的控制訊號，用以使機台發出警報 訊镜。 34.如申請專利範 術之模具變形 所執行之步驟 偵測

   圍第18項所述之原位式奈米壓印微影技 監測系統，其中該系統資料庫之程式碼 (D)的控制訊號，用以使監測裝置繼續

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