TWI411523B - 壓印設備和製造產品的方法 - Google Patents

Description

壓印設備和製造產品的方法

本發明有關當原件被壓抵靠著該樹脂時藉由使樹脂硬化而形成一圖案之壓印設備，及一使用該壓印設備製造產品的方法。

一光微影技術傳統上已被採用，以製造諸如半導體裝置之裝置。於該光微影技術中，原件之圖案係藉由曝光設備轉印至一施加在基板上之抗蝕層上，且該抗蝕層被顯影，藉此在該基板上形成一抗蝕層圖案。使用該抗蝕層圖案當作罩幕，在此圖案下方之層被蝕刻，或離子被植入該基板。

製造諸如半導體裝置之裝置的另一習知技術係一壓印技術，其將樹脂施加至基板上，且當原件被壓抵靠著該樹脂時使該樹脂硬化(日本專利特許公開案第2007-165400號)。該壓印技術不需要一顯影製程，因為對應於抗蝕層圖案之圖案係藉由使該樹脂硬化而形成在該基板上。

因為壓印設備將原件壓抵靠著基板或一施加在該基板上之樹脂，一形成在該基板上之圖案的位置可由一目標圖案移位或由於該原件及基板之變形而變形。因此，該基板上之給定層上所形成的圖案及新近形成在該給定層上或該給定層上方之一層上的圖案間之移位、亦即一覆蓋誤差係極可能發生。由於此，對於使用一測量覆蓋誤差之方法的壓印技術，如為一光微影技術所採用者，亦即，一曝光基板上之所有拍攝區域、藉由顯影設備顯影該基板、及此後執行覆蓋測量的方法可為不想要的。亦即，當一於光微影技術中測量覆蓋誤差之方法係應用至一壓印技術時，由當一覆蓋誤差發生時直至其被修正之時滯係如此長，致使具有落在一容差之外的覆蓋誤差之基板可被大量地生產。

根據另一態樣，緊接在該原件被替換之後或於批量基板之第一個基板中迅速地檢測一覆蓋誤差之發生可為有用的，該批量基板之每一批量包括複數基板。

本發明已考慮藉由本發明之發明家所認知的上述問題被製成，且提供一可用於迅速地檢測落在容差之外的覆蓋誤差之發生的技術。

本發明的一態樣提供一壓印設備，其藉由重複一壓印循環在基板上之複數拍攝區域中形成圖案，其中當一原件與該樹脂彼此接觸時，一圖案係藉由使樹脂硬化而形成在該基板上之一拍攝區域中，該壓印設備包括一檢測器，其被組構成檢測該基板上所形成之記號；及一控制器，其被組構成執行覆蓋測量，其中該控制器造成該檢測器檢測該記號，與在連續的壓印循環之間獲得一覆蓋誤差，該覆蓋誤差係該基板上之給定層上所形成的圖案及該給定層上或上方之層上所新近形成的圖案間之移位。

本發明之進一步特色將參考所附圖面由示範具體實施例之以下敘述變得明顯。

根據本發明之示範具體實施例的壓印設備將參考圖1被敘述。一情況將在此中舉為一範例，其中本發明係應用至一藉由以UV光線照射樹脂而使樹脂硬化之UV(紫外線)光硬化型壓印設備。然而，本發明係亦適用於一藉由以另一波長範圍中之光線照射樹脂而使樹脂硬化之壓印設備，及一使用另一能量(譬如熱量)使樹脂硬化之壓印設備。

根據本發明之示範具體實施例的壓印設備100被組構，以在基板上之複數拍攝區域中藉由重複一壓印循環形成圖案。一壓印循環在此中意指該循環，其中當樹脂及一原件係互相接觸時，一圖案係藉由使樹脂硬化而形成在基板上之一拍攝區域中。該壓印設備100可包括譬如一硬化單元120、原件操作機件130、原件形狀修正機件140、基板驅動單元160、對齊機件170、及控制器CNT。

該硬化單元120藉著經由一原件(模子)M以紫外線照射樹脂而使該樹脂(抗蝕層)R硬化。於此具體實施例中，該樹脂R係一可用紫外線硬化之樹脂，該硬化單元120包括譬如一光源單元110及光學系統112。該光源單元110可包括一光源、諸如放射紫外線(譬如i-或g-線)之鹵素燈，及一會聚藉由該光源所放射之光線的橢圓形鏡片。該光學系統112可包括譬如一透鏡及孔徑，用於將硬化該樹 脂用之光線引導至拍攝區域內之樹脂R。該孔徑被用於視野控制之角度、及周邊之光屏蔽。該視野控制之角度允許僅只一目標拍攝區域之照明，且該周邊之光屏蔽允許預防紫外線進入落在基板(晶圓)W的外部形狀之外的部份。該光學系統112可包括一光學積分器，以均勻地照明該原件M。藉由該孔徑界定其範圍之光線經由一成像系統及該原件M撞擊該基板W上之樹脂R。

一待轉印之微結構圖案係形成在該原件M上。為傳送用於硬化該樹脂R之紫外線，該原件M係由一可被紫外線之波長穿透的材料(諸如石英)所製成。該原件M能被一原件運送機件(未示出)所運送。該原件運送機件包括譬如一具有夾頭(諸如真空夾頭)之運送機器手臂。

該原件操作機件130可包括譬如一固持該原件M之原件夾頭132、一藉由驅動該原件夾頭132來驅動該原件M之原件驅動機件134、及一支撐該原件驅動機件134之原件基座136。該原件驅動機件134包括一在六軸線上控制該原件M之位置的定位機件，及一將該原件M壓抵靠著該基板W或該基板上之樹脂R、或分開該原件M與該被硬化樹脂R之機件。在此中該六軸線意指X-Y-Z坐標系中之X、Y、及Z軸，其使用該原件夾頭132之支撐表面(其係平行於一支撐該基板W之表面)當作該X-Y平面，及一垂直於該X-Y平面當作Z軸之方向；與繞著該等個別軸線之轉軸。

該原件形狀修正機件140可被安裝在該原件夾頭132上。藉由譬如從該圓周方向使用一藉由諸如空氣或油之流體所作動的氣缸來加壓該原件M，該原件形狀修正機件140可修正該原件M之形狀。另一選擇係，該原件形狀修正機件140包括一溫度控制器，其控制該原件M之溫度，及藉由控制該原件M之溫度來修正該原件M之形狀。該基板W可經過諸如退火之製程而變形(通常是膨脹或收縮)。該原件形狀修正機件140按照該基板W之此變形的特性修正該原件M之形狀，以致該覆蓋誤差落在一容差內。

該樹脂R係藉由一分配機件180施加至該基板W上。樹脂係藉由該分配機件180施加至形成一圖案之目標拍攝區域。該原件M被壓抵靠著該樹脂，且於此狀態中，當以紫外線照射該樹脂時，該樹脂硬化。對於該下一個拍攝區域執行該相同之製程。該分配機件180可包括譬如一儲存樹脂之儲槽、一排出由該儲槽經過一供給通道供給至該基板的樹脂之噴嘴、一放置於該供給通道中之閥門、及一供給量控制器。該供給量控制器典型藉由控制該閥門來控制將供給至該基板W的樹脂之數量，以致該樹脂係藉由一樹脂排出操作施加至一拍攝區域。該基板驅動單元160可包括譬如一固持該基板W之基板夾頭162、一藉由驅動該基板夾頭162來驅動該基板W之基板架台164、及一架台驅動機件(未示出)。該架台驅動機件可包括一定位機件，其藉由在上面論及之六軸線上控制該基板架台164之位置來控制該基板W之位置。

該對齊機件170可包括譬如一對齊示波器172、一對齊架台機件174、一離軸示波器(OAS)176、及一安裝參考記號178a之參考記號架台178。該對齊示波器172可包括一AAS(自動調整示波器)，其對齊該原件M及該基板W上之每一拍攝區域。該對齊示波器172經由該原件M檢測該原件M上所形成之對齊記號的位置、及該參考記號178a之位置。該對齊架台機件174被安裝在該原件基座136上，且定位該對齊示波器172。一基線長度能藉由用該離軸示波器176檢測該參考記號178a之位置所獲得。形成在該基板W上之對齊記號的位置係參考該參考記號178a基於該基線長度所檢測。該參考記號178a被使用於測量該離軸示波器176、基板架台164、及原件M之中的位置關係。

該控制器CNT執行連續壓印循環間之覆蓋測量。於此覆蓋測量中，形成在該基板W上之對齊記號係藉由該離軸示波器(檢測器)176所檢測，且一覆蓋誤差係基於該檢測結果所獲得。該覆蓋誤差係該基板W上之給定層上所形成的圖案及新近形成在該給定層上或上方的一層間之移位。於此具體實施例中，該控制器CNT另外控制壓印操作(樹脂施加、原件壓抵靠著該樹脂、及樹脂硬化)。

雖然未示出，該壓印設備100另外包括一表面板件及一防震裝置(阻尼器)。該表面板件支撐該整個壓印設備100，且當該基板架台164運動時形成一參考平面。該防震裝置藉由從該地板移除震動來支撐該表面板件。

該壓印設備100之操作將在下面參考圖4敘述。於此具體實施例中，該控制器CNT控制此操作。首先，於步驟S1002中，原件M被運送至該原件夾頭132上、藉由該原件夾頭132被定位、及固持。此外，於步驟S1002中，基線修正(基線測量)被執行。該基線修正能夠以下列方式被執行。首先，安裝在該參考記號架台178上之參考記號178a及該原件M上的對齊記號間之位置關係被經由該原件M使用該對齊示波器172所測量。其次，該參考記號178a藉由驅動該基板架台164被移至在該離軸示波器176下方之位置，且該參考記號178a之位置係藉由該離軸示波器176所測量。一基線長度係基於這些測量結果所獲得。

於步驟S1004中，該基板W係藉由一運送機件(未示出)載入至該基板夾頭162上，且藉由該基板夾頭162所固持。於此案例中，該基板W具有業已隨同對齊記號形成在其上之至少一圖案。圖2說明形成在該基板W上之對齊記號。複數拍攝區域S係形成在該基板W上，且一對齊記號A係形成在每一拍攝區域S中。雖然在圖2中未示出，如在圖3所說明，用於測量一覆蓋誤差之記號係亦形成在該基板W上之每一層上。參考數字3a標示一藉由壓印至給定層上所形成之記號；3b標示藉由壓印至一在該給定層下方之層上所形成的記號；及3c標示一合成記號(亦即，一重疊記號)。由該基板載入(步驟S1004)至該基板卸載(步驟S1032)之順序能被界定為一壓印順序。該記號3b可在該最後或先前之壓印順序中被形成於該基板上之給定層上，且該新的記號3a可在該目前壓印順序中被形成於該給定層上之一層上。該合成記號3c係如此形成。該合成記號3c中的記號3a及3b間之移位可被測量當作一覆蓋誤差。包括記 號3a及3b的複數記號3c之每一個較佳地係配置在一拍攝區域中。

於步驟S1006中，對齊測量係按照該總體對齊方案執行。更特別地是，該基板W上之預設對齊記號A的位置係使用該離軸示波器176來測量，且該基板W上之每一拍攝區域S的配置資訊組(譬如，該等坐標、旋轉、及放大率)係基於該測量結果所決定。於步驟S1008中，預設對齊偏置(這些係在步驟S1026中更新)譬如被反映在一拍攝區域之坐標、旋轉、及放大率上，以遭受一壓印循環(樹脂施加、原件壓按、及樹脂硬化)。該等上面論及之對齊偏置可包括譬如該原件M之放大、移位、及旋轉，與該整個基板或一拍攝區域之放大、移位、及旋轉，與這些特性之高階分量。該反映在此中意指一拍攝區域之坐標、旋轉、及放大的修正。於步驟S1010中，該原件M之形狀係藉由該原件形狀修正機件140所修正，以如所需地修正其放大率。

於步驟S1012中，該基板架台164被驅動，以致遭受一壓印循環之拍攝區域被定位在該分配機件180下方，且樹脂係施加至該拍攝區域。該基板架台164被進一步驅動，以致該拍攝區域被定位在該原件M下方。於步驟S1014中，該原件操作機件130降低該原件M，以將該原件M壓抵靠著該基板W或該樹脂。在此時，代替驅動該原件M，該基板W可被驅動，以將該原件M壓抵靠著該樹脂。該壓按負載能使用一內建在該原件驅動機件134中之負載感測器被控制。於步驟S1016中，該樹脂係使用該硬化單元120藉由以紫外線經由該原件M照射而硬化。於步驟S1018中，該原件操作機件130將該原件M舉升，以使該原件M與該硬化的樹脂分開。在此時，代替驅動該原件M，該基板W可被驅動。

於步驟S1020中，該基板架台164被驅動，以致圖3所說明之合成記號3c被定位在該離軸示波器(檢測器)176下方。於步驟S1022中，該控制器CNT執行覆蓋測量。更明確地說，該控制器CNT造成該離軸示波器176在該記號3c中的記號3a及3b之間獲得一移位當作覆蓋誤差。

於步驟S1024中，其係決定該覆蓋誤差是否落在一容差內。如果該覆蓋誤差落在該容差之外，該基板係在步驟S1028中卸載(取回)及重做。於對比中，如果該覆蓋誤差落在該容差內，該前述之對齊偏置係基於該覆蓋誤差更新。注意當該整個基板之放大及旋轉如對齊偏置被更新時，這些對齊偏置係基於複數拍攝區域中所測量之覆蓋誤差來更新。

於步驟S1030中，其係決定是否該基板上之所有拍攝區域已遭受壓印。如果一遭受壓印之拍攝區域待處理，該製程返回至步驟S1008，其中上面論及之製程被重複用於該下一拍攝區域。於對比中，如果所有拍攝區域已遭受壓印，該基板W係藉由一運送機件(未示出)於步驟S1032中自該基板夾頭162卸載。

以此方式，緊接在此案例之後，覆蓋誤差之發生能藉由在連續的壓印循環之間執行覆蓋測量而被迅速地檢測。在將該原件壓抵靠著該基板時，這對於一產生覆蓋誤差之壓印設備是很有用的，該覆蓋誤差可對於每一壓印循環由於譬如該原件之變形、損壞、或惡化而變動。

於該上述具體實施例中，拍攝區域係藉由總體對齊所定位。然而，於該壓按製程(步驟S1014)中，可執行壓模之逐一對齊，其中對於每一拍攝區域執行對齊測量及定位修正。

亦於上述具體實施例所顯示之一範例中，對於每一拍攝區域施行樹脂施加、原件壓按、及樹脂硬化，亦即，一壓印循環包括樹脂施加、原件壓按、及樹脂硬化。然而，對於複數區域，原件壓按及樹脂硬化可在樹脂被施加至該複數拍攝區域之後連續地施行。於此案例中，每一壓印循環包括原件壓按及樹脂硬化，但不包括樹脂施加。

再者，於該上述具體實施例中，覆蓋測量係使用該離軸示波器176施行。然而，覆蓋測量可使用該對齊示波器172或另一測量裝置被施行。

於該上述具體實施例中，對於每一壓印循環(壓印至一拍攝區域)執行覆蓋測量及對齊偏置更新(步驟S1020、S1022、與S1024)，如於上述具體實施例中所顯示。然而，為改善該產量，在該原件被替換之後，該控制器CNT可僅只緊接在該第一壓印循環之後執行覆蓋測量。於此控制中，超過一可容許值之覆蓋誤差的發生不能在取消覆蓋測量之後被檢測。然而，在該原件被替換之後，覆蓋誤差之發生能在對該基板上之所有拍攝區域完成壓印之前被檢測。

另一選擇係，該控制器CNT可在包括複數基板之批量中僅只對於該第一基板執行覆蓋測量。於此控制中，超過一可容許值的覆蓋誤差之發生不能在取消覆蓋測量之後被檢測。然而，覆蓋誤差之發生能在對該批量中的第一基板上之所有拍攝區域完成壓印之前被檢測。

該控制器CNT可控制該系列製程，以便不會在藉由該最近的覆蓋測量所獲得之覆蓋誤差及藉由該下一個最近的覆蓋測量所獲得的覆蓋誤差間之差值掉落低於一臨界值之後執行覆蓋測量。圖5顯示此控制之範例。注意與圖4相同之參考數字標示圖5中之相同的步驟。與圖4所示控制不同之細節將在下面被敘述。

注意以下之敘述假設一不需要更新之旗標係在該最初之狀態中重新設定。在步驟S1018之後，在步驟S1019中決定是否設定該不需要更新之旗標。如果該不需要更新之旗標被設定，則該製程推進至步驟S1030；否則，該製程推進至步驟S1029。

於步驟S1029中，決定該最近的對齊偏置及該下一個最近的對齊偏置間之差值是否掉落低於一臨界值。如果該差值掉落低於該臨界值，則該不需要更新之旗標係在步驟S1034中被設定。該最近的對齊偏置及該下一個最近的對齊偏置間之差值掉落低於一臨界值的事實，意指藉由該最近的覆蓋測量所獲得之覆蓋誤差及藉由該下一個最近的覆蓋測量所獲得的覆蓋誤差間之差值掉落低於一可容許值。設定該不需要更新之旗標的狀態意指對齊偏置更新係不需要的，亦即，覆蓋測量係不需要的。

如果在步驟S1029中決定該差值不會掉落低於該臨界值，這意指對齊偏置更新係需要的，亦即，覆蓋測量係需要的。於此案例中，上面所論及之步驟S1020(用於覆蓋測量之基板運動)、S1022(覆蓋測量)、及S1026(對齊偏置更新)被執行。

當該不需要更新之旗標被設定時，步驟S1020(用於覆蓋測量之基板運動)、S1022(覆蓋測量)、及S1026(對齊偏置更新)被跳過。亦即，覆蓋測量係於連續的壓印循環之間執行，直至藉由該最近的覆蓋測量所獲得之覆蓋誤差及藉由該下一個最近的覆蓋測量所獲得的覆蓋誤差間之差值掉落低於該可容許值。在此之後，覆蓋測量被跳過。

雖然本發明之一具體實施例已在上面被敘述，本發明不被限制於該具體實施例，且各種修改及變化可被作成，而不會由本發明之範圍脫離。

[產品製造方法]

製造一裝置(半導體積體電路裝置、液晶顯示器裝置、或MEMS)當作一產品之方法包括使用該前述之壓印設備將圖案轉印(形成)至一基板(譬如晶圓、玻璃板、或像薄膜的基板)上之步驟。該製造方法亦可包括蝕刻該基板之步驟，而該圖案被轉印至該基板上。注意如果其他產品、諸如一佈圖媒體(記錄媒體)或一光學元件被製成，該製造方法可包括處理該基板之其它步驟，而代替該蝕刻之步驟，且該圖案被轉印至該基板上。

雖然本發明已參考示範具體實施例作敘述，應了解本發明不被限制於所揭示之示範具體實施例。以下申請專利之範圍將被給與最寬廣之解釋，以便涵括所有此等修改及同等結構與功能。

3a．．．記號

3b．．．記號

3c．．．記號

100．．．壓印設備

110．．．光源單元

112．．．光學系統

120．．．硬化單元

130．．．原件操作機件

132．．．原件夾頭

134．．．原件驅動機件

136．．．原件基座

140．．．原件形狀修正機件

160．．．基板驅動單元

162．．．基板夾頭

164．．．基板架台

170．．．對齊機件

172．．．對齊示波器

174．．．對齊架台機件

176．．．離軸示波器

178．．．參考記號架台

178a．．．參考記號

180．．．分配機件

A．．．對齊記號

CNT．．．控制器

M．．．原件

R．．．樹脂

S．．．拍攝區域

W．．．基板

圖1係一視圖，顯示根據本發明之示範具體實施例的壓印設備之概要配置；

圖2係一視圖，說明拍攝區域之配置；

圖3係一視圖，說明用於覆蓋測量之記號；

圖4係一流程圖，說明一壓印順序；及

圖5係一流程圖，說明另一壓印順序。

100．．．壓印設備

110．．．光源單元

112．．．光學系統

120．．．硬化單元

130．．．原件操作機件

132．．．原件夾頭

134．．．原件驅動機件

136．．．原件基座

140．．．原件形狀修正機件

160．．．基板驅動單元

162．．．基板夾頭

164．．．基板架台

170．．．對齊機件

172．．．對齊示波器

174．．．對齊架台機件

176．．．離軸示波器

178．．．參考記號架台

178a．．．參考記號

180．．．分配機件

CNT．．．控制器

M．．．原件

R．．．樹脂

W．．．基板

Claims (8)

1. 一種壓印設備，其藉由執行複數壓印循環而在基板上之複數拍攝區域中形成圖案，其中在該等壓印循環之每一者中，當一原件與樹脂彼此接觸時，藉由使該樹脂硬化而使一圖案形成在該複數拍攝區域之一拍攝區域中，該壓印設備包括：一離軸示波器，其被組構成檢測該基板上所形成之記號；及一控制器，其被組構成執行覆蓋測量和對齊測量，該覆蓋測量在一壓印循環之後被執行，其中，在該覆蓋測量中，該控制器使得該離軸示波器檢測形成在該基板上之給定層中的記號和藉由一壓印循環而新近形成在該給定層上面或上方之新的層中的記號，並獲得一覆蓋誤差，該覆蓋誤差係該給定層的圖案及該新的層的圖案間之移位；和其中，在該對齊測量中，該控制器使得該離軸示波器檢測在該基板上的記號，並獲得用於對齊該基板的資訊。
2. 如申請專利範圍第1項之壓印設備，另包括一基板夾頭，其被組構成固持該基板，其中該控制器於一時期間執行該等連續的壓印循環間之覆蓋測量，該時期係在當該基板被載入至該基板夾頭上時直至該基板係由該基板夾頭卸載的期間。
3. 如申請專利範圍第1項之壓印設備，其中該控制器僅只緊接在該原件被交換之後的第一壓印循環之後執行該 覆蓋測量。
4. 如申請專利範圍第1項之壓印設備，其中該控制器僅只對於包括複數基板的批量中之第一基板執行該覆蓋測量。
5. 如申請專利範圍第1項之壓印設備，其中該控制器在該等連續的壓印循環之間執行該覆蓋測量，直至藉由最新覆蓋測量所獲得之覆蓋誤差及藉由次新覆蓋測量所獲得的覆蓋誤差間之差值掉落低於一可容許值。
6. 如申請專利範圍第1項之壓印設備，其中該控制器使得該離軸示波器檢測該基板上之不同層上所形成的記號。
7. 一種產品製造方法，包括以下步驟：使用申請專利範圍第1至6項的任一項中所界定之壓印設備，在基板上形成一樹脂的圖案；及處理於該形成步驟中有該圖案形成在其上的該基板，其中該處理包含蝕刻。
8. 一種壓印設備，其藉由執行複數壓印循環而在基板上之複數拍攝區域中形成圖案，其中在該等壓印循環之每一者中，當一原件與樹脂彼此接觸時，藉由使該樹脂硬化而使一圖案形成在複數拍攝區域之一拍攝區域中，該壓印設備包括：一檢測器，其被組構用於檢測形成在該基板上的記號；及一控制器，其被組構用於執行在連續的壓印循環之間 的覆蓋測量，其中在該覆蓋測量中，該控制器使得該檢測器檢測該記號、獲得一覆蓋誤差、和基於該覆蓋誤差更新對齊偏置，該覆蓋誤差係該基板上之給定層上的圖案及新近形成在該給定層上面或上方之新的層的圖案間之移位，該對齊偏置被用於對齊該複數拍攝區域之每一者於對應的壓印循環，其中，如果由最新之覆蓋測量所獲得的最新對齊偏置和由次新之覆蓋測量所獲得的次新對齊偏置落在一臨界值之下，則該控制器停止該對齊偏置的該更新。