TWI429531B - 壓印設備及使用該壓印設備之物品製造方法 - Google Patents

Description

壓印設備及使用該壓印設備之物品製造方法

本發明係關於壓印設備及使用該壓印設備之物品製造方法。

光壓印技術(photo imprint technology)係一種將模對著基板壓印之技術，藉由電子束或類似方法將精細的凹與凸圖案形成在該模上，紫外線可固化樹脂被施加在基板上。例如，於利用光固化型壓印技術且將模的凹與凸圖案形成至晶圓上，亦即，處理目標基板，影像通常被形成在而後受到蝕刻處理之紫外線可固化樹脂上，藉此精細處理被實施在晶圓上。然而，當模而後自晶圓脫離時，紫外線可固化樹脂可能留在模的凹與凸圖案上。於此例中，在下一操作期間，模的凹與凸圖案不可能在留有紫外線可固化樹脂之部分轉移至晶圓上。因此，經由該處理所製造之裝置可能有瑕疵。

因此，近年來，各種用於檢測留在模的凹與凸圖案上之紫外線可固化樹脂的模檢查設備已被提議。日本專利先行公開案第2008-194838號揭示一種模檢查方法，其使用原子力微顯鏡(AFM)檢測附著於模之剩餘樹脂。日本專利先行公開案第2007-296823號揭示揭示一種脫模處理方法，其中標示物質被附著至脫模劑，作為用於確認模的表面是否塗有足夠量的脫模劑之方法，以便快速且簡單地給予脫模能力。更者，日本專利先行公開案第2007-081048號揭示一種壓印設備，其藉由將應力發光材料混入樹脂中以檢測在脫模後應力變化所立即產生之光，以及檢測脫模起始點及脫模起始時序，藉此控制脫模操作。

然而，於日本專利先行公開案第2008-194838號所揭示之模檢查方法中，因為，用於原子力顯微鏡之探針係如此小(探針的直徑等於或小於大約20nm)，模的整個表面的檢查係耗時的。而且，於日本專利先行公開案第2007-296823號所揭示之脫模處理方法中，模的表面上之脫模劑可被檢測，然而難以檢測留在模上之紫外線可固化樹脂。更者，於日本專利先行公開案第2007-081048號所揭示之壓印設備中，樹脂的應力可自合於樹脂中之應力發光材料檢測出，然而難以檢測留在模上之紫外線可固化樹脂。

本發明已考慮到上述情況而發展，且提供壓印設備及使用壓印設備之物品製造方法，該壓印設備能夠在短時間內檢查紫外線可固化樹脂，該紫外線可固化樹脂留在形成於模的圖案表面上的凹與凸部分中。

依據本發明的態樣，提供一種壓印設備，其使用模來模製且固化基板上的樹脂，藉此形成被固化樹脂的圖案在該基板上。該壓印設備包括發光檢測單元，配置來檢測發自發光材料的光，其中該樹脂係紫外線可固化樹脂與該發光材料的混合物，該紫外線可固化樹脂係藉由接收紫外線光而固化，該發光材料係藉由接收紫外線光而發出螢光或磷光，以及在該模自該基板上之與該發光材料混合的該紫外線可固化樹脂脫離之後，該發光檢測單元檢測發自剩餘樹脂的光，該剩餘樹脂留於形成在該模上之該圖案的凹與凸部分中。

依據本發明，因為發光材料係與紫外線可固化樹脂混合以及發自發光材料的光係藉由發光檢測單元予以檢測，在短時間內，可實施模的檢查以決定剩餘樹脂是否存在於模的凹與凸部分中。

自參照附圖之示範例的以下說明，本發明的其它特徵將更為清楚。

以下，現將參照附圖說明本發明的實施例。

(第一實施例)

首先，將說明本發明的壓印設備的組態。圖1係解說依據本發明的第一實施例之壓印設備的組態之示意圖。依據本實施例之壓印設備係將模的凹與凸圖案轉移至晶圓上(至基板上)，亦即，處理目標基板，其被使用於半導體裝置製程，且係利用壓印技術中的光固化方法之設備。因為依據本實施例之模檢查係在壓印處理後予以實施，圖1顯示壓印設備在處理後之狀態。於以下圖式中，將說明的是，Z軸被定向平行於模之紫外線光的照射軸線，X軸被定向於與Z軸垂直的平面中晶圓台相對於以下所述之分配器14而移動之方向，以及Y軸被定向於與X軸垂直之方向。壓印設備1包括光源2、發光單元3、半鏡4、模台6、模台驅動區段7及晶圓台9。

光源2與發光單元3為發光光學系統，其在壓印處理期間以紫外線光照射模5。發光單元3係由複數光學元件組成，該等光學元件將自光源2射出的紫外線光調整成為適於壓印的光。這裡，於本實施例的壓印設備1中，成像元件16被配置在模5的紫外線光照射面上方，其將在以下予以說明。因此，光源2與發光單元3被配置在模5的紫外線光照射面的上側，且使用配置於模5與成像元件16間的半鏡4將已被照射於水平方向(X軸方向)之紫外線光折射在90度角，藉此以紫外線光照射模5。

模5係模材料，其中預定的凹與凸圖案10(例如，電路圖案)係三維地形成在晶圓8的相對表面上。凹與凸圖案10的表面被處理成高平度以保持凹與凸圖案10與晶圓8的表面間之附著性。注意到的是，模5的材料係諸如石英或類似物之材料，紫外線光可通過該材料。

模台6係固持模5的側部且固定模5之台裝置。而且，模台驅動區段7具有致動器(未顯示)，且係驅動裝置，其驅動模台6於Z軸方向以使模5壓靠形成在晶圓8上之紫外線可固化樹脂使用於模台驅動區段7之致動器未特別限制，假如該致動器可驅動至少於Z方向。線性馬達、氣缸及類似物可被使用。替代的是，為了要以高精確度實施脫模操作以防止當用於使模5自紫外線可固化樹脂之脫模操作被實施時已固化的紫外線可固化樹脂受損，致動器可被使用來以分開方式完成粗操作及微操作。

晶圓8係由例如單晶矽組成之處理目標基板，以及紫外線可固化樹脂11被塗在處理表面上。作為配置來將紫外線可固化樹脂11塗在處理表面上之單元，壓印設備1包括樹脂容器12、發光材料容器13及分配器14。樹脂容器12係儲存紫外線可固化樹脂11之容器。而且，發光材料容器13係儲存將與紫外線可固化樹脂11混合之發光材料15的容器。發光材料15係本發明的特徵。發光材料15係供作當檢查留在模5上的樹脂時之指數的材料，且具有藉由接收紫外線光以使其發出螢光或發出磷光之特性。例如，鉑鋇氰化物、鋅硫化物、鎘硫化物、鐳化合物、鉅化合物及類似物可被使用作為發光材料15。注意到的是，將被使用的紫外線可固化樹脂11可大致依用於將被製造的裝置之電路圖案的類型予以改變。為了回應上述例子，複數容器12與13可被設置以分別儲存複數類型的紫外線可固化樹脂11及發光材料15，以使將被混合之發光材料15可大致依紫外線可固化樹脂11的類型予以改變。更者，分配器14係塗覆裝置，其混合紫外線可固化樹脂11及發光材料15，且將合成混合物塗在晶圓8上。雖然於本實施例中分配器14係配置來混合紫外線可固化樹脂11與發光材料15之混合單元，與分配器14分開的裝置(混合單元)可實施混合處理。再者，混合單元不需被設置於該設備中，以及已在該設備外部混合之紫外線可固化樹脂11與發光材料15可被供應至分配器14。

晶圓台9係基板台，其藉由真空抽取來固持晶圓8，且移動於XY平面中。作為用以驅動晶圓台9之致動器，線性馬達可被使用，然而未特別限制。

壓印設備1另包括成像單元16，其係配置在將被照射至模5上之紫外線光的照射軸線(Z軸)上方。成像元件16係發光檢測單元，其配置來檢測留在模5上之紫外線可固化樹脂(剩餘樹脂22)。於本實施例中，CCD相機被使用，然而CMOS相機或類似相機亦可被使用。為了要檢測小量的剩餘樹脂22，放大透鏡17可與成像元件16一起設置，如圖1所示。更者，壓印設備1包括控制單元18，其基於成像元件16所獲得的影像，依模5的檢查結果來控制模5的處理操作。用於模5的處理操作包括例如檢查結果的顯示、模5的交換、或模5的清洗之至少一者。控制單元18係由經由線路連接至壓印設備1之電腦、定序器、及類似物所構成，且藉由程式或順序執行以下將說明的檢查方法。注意的是，控制單元18可與壓印設備1整合，或可被安裝在分開的位置，在該位置，壓印設備1係安裝成藉此被遙控。

而且，壓印設備1包括實施晶圓8的校準之調正示波器19、量測晶圓台9的位置之雷射干涉儀20、及將晶圓8放置在晶圓台9之輸送機器人21。更者，壓印設備1包括保持該設備內部清潔且在恆溫之室、及隔離來自外部的振動之隔振裝置(該二者的任一者皆未被解說)。因為這些裝置並未直接與本發明有關，這裡將不再進一步說明。

接著，將說明藉由本發明的壓印設備1所實施之壓印處理。首先，壓印設備1將第一晶圓8放置且固定在晶圓台9上，且然後將晶圓台9移至分配器14的塗覆位置。次者，分配器14將含有發光材料15的紫外線可固化樹脂11塗至晶圓8的處理表面。於此例中，發光材料15的含量並未特別限制，然而，只要成像元件16可檢測到自發光材料15發出的螢光或磷光，可適當地予以設定。次者，壓印設備1將晶圓台9移至模5下方，且然後驅動模台驅動區段7，藉此將模5壓印入已被塗在晶圓8上之紫外線可固化樹脂11中。在此時，紫外線可固化樹脂11沿著藉由衝壓模5而形成在模5上之凹與凸圖案10流動。在此狀態下，光源2自模5的後側(上側)射出紫外線光，以及紫外線可固化樹脂11係藉由已透過模5傳輸之紫外線光所固化。在紫外線可固化樹脂11被固化後，壓印設備1再次驅動模台驅動區段7，藉此使模5自晶圓8脫離。藉由上述步驟，跟在模5的凹與凸圖案之後的三維成形的紫外線可固化樹脂11被形成在晶圓8的表面上。

接著，將說明本實施例壓印設備1所實施之模檢查處理。首先，輸送機器人21將第一晶圓8自晶圓台9載送出至下一步驟，紫外線可固化樹脂層被形成在該晶圓上。這裡，因為發光材料15被先含於塗在晶圓8上之紫外線可固化樹脂11，當非常小量的剩餘樹脂22留在模5的凹與凸部分(凹與凸圖案10)上時，剩餘樹脂22發出光。因此，成像元件16自模5的後表面量測發自剩餘樹脂22的光，且將檢查結果傳輸至控制單元18。然後，基於檢查結果，控制單元18決定發自剩餘樹脂22的光是否已被檢測。於本實施例中，CCD相機被使用作為成像元件16。因此，模5的凹與凸圖案10的整個區域之檢查結果可基於二維座標資料及影像輸出資料而輸出作為圖像。以此方式，剩餘樹脂22的位置及尺寸可被準確地抓取。CCD相機的位置被致使接近模5，藉此，甚至當發自剩餘樹脂22的光的量係低時，凹與凸圖案10的整個區域可被檢查。當CCD相機致使如此接近模5時，視野可能變緊，然而凹與凸圖案10的整個區域可藉由將CCD相機驅動至任意位置予以檢查。注意的是，上述模檢查處理可與塗覆操作並行實施，在該塗覆操作中，紫外線可固化樹脂11被塗在第二晶圓8上，亦即，下一處理目標基板。

接著，將說明在模檢查處理之後壓印設備1所實施之處理操作。圖2係解說在模檢查處理之後壓印設備1所實施之處理操作程序的流程圖。首先，壓印設備1實施上述的模檢查處理(步驟S100)。次者，控制單元18決定發自剩餘樹脂22的光是否已被檢測到(步驟S101)。這裡，當控制單元18檢測發自剩餘樹脂22的光時，控制單元18決定不可能繼續使用目前使用的模5，輸出誤差，且將該誤差報給壓印設備1的操作者(步驟S102)。然後，以操作者或預設轉移程式所給的指令，壓印設備1自模台6載送出目前使用的模5(步驟S103)。當實施模5的清洗之清洗裝置被配置在壓印設備1的內部或外部時，留有剩餘樹脂22在其上之模5被轉移用於實施清洗處理之清洗裝置。於此例中，將被清洗的部分藉由模檢查處理所獲得之檢查結果(二維座標的資料及剩餘樹脂22的影像輸出)而變清淨，藉此可有效率地實施模清洗。另一方面，於步驟S101中，當控制單元18未檢測到發自剩餘樹脂22的光時，目前使用的模5可被繼續使用。因此，壓印設備1前進至用於第二晶圓8的下一壓印處理。當下一處理目標基板不存在時，壓印設備1簡單地結束壓印處理(步驟S104)。

如以上所述，依據本實施例的壓印設備1，當剩餘樹脂22存在於模5的凹與凸圖案上時，剩餘樹脂22可在短時間內被檢測出。因此，壓印設備1的停機時間可被抑制到最小程度。

(第二實施例)

接著，將說明依據本發明的第二實施例的壓印設備。圖3A係解說依據本發明的第二實施例之壓印設備的組態之示意圖，以及圖3B係解說其不同實例的示意圖。因為本實施例的模檢查係在壓印處理之後完成，圖3A與圖3B每一者顯示壓印設備在壓印處理之後的狀態。注意的是，於圖3A與圖3B中，與圖1中所示的元件相同之元件將以相同參照數字予以標示，這裡將不會進一步說明。本實施例的壓印設備30的特徵在於，配置在與模5的凹與凸圖案表面相對的位置之光接收感測器31被提供作為發光檢測單元，其配置來檢測發自剩餘樹脂22的光。

光接收感測器31包括直線CMOS感測32及使光照度均勻之陣列透鏡33。如圖3A所示，光接收感測器31可移動於XY方向，且係配置在雙軸驅動單元(驅動單元)34上，該單元改變與模5的相對位置。雙軸驅動單元34係由滾珠螺桿、導件、及配置在各別軸的伺服馬達所組成。當晶圓台9被移至分配器14的紫外線可固化樹脂11的塗覆位置時，雙軸驅動單元34將光接收感測器31移至模5的量測區。更者，如於第一實施例中，壓印設備30包括控制單元35，其配置基於光接收感測器31所獲得之光接收信號而依模5的檢查結果來控制關於模5的處理操作。

接者，將說明本實施例的壓印設備30所實施之模檢查處理。於第一實施例中，成像元件16觀察發自剩餘樹脂22的光。相比之下，於本實施例中，光接收感測器31檢測發自剩餘樹脂22的光。首先，在壓印處理之後，壓印設備30將晶圓台9移至分配器14的塗覆位置。次者，雙軸驅動單元34移動光接收感測器31於Y軸方向至模5的凹與凸部分的量測區，然後藉由掃描模5的凹與凸圖案的整個區域於X軸方向來檢查該區域。於本實施例中，光接收感測器31被使用，且因此，模5的凹與凸圖案10的整個區域之檢查結果可基於二維座標資料及影像輸出資料而輸出作為圖像。以此方式，剩餘樹脂22的位置及尺寸可被準確地抓取。

替代的是，如圖3B所示，光接收感測器31可被配置在晶圓台9的側作為圖3A所示之壓印設備30的不同實例。於此例中，為了要將紫外線可固化樹脂11塗在第二晶圓8上，亦即，下一處理目標基板，當晶圓台9被移至分配器14的塗覆位置時，壓印設備40可同時模檢查。以此方式，如圖3A所示之雙軸驅動單元34變成不需要，因此壓印設備可在低成本下製造。

如以上所述，依據本實施例的壓印設備30與壓印設備，除了第一實施例所獲得的功效之外，還可獲得附加功效。因為模檢查係藉由掃描光接收感測器31予以實施，具有如凹與凸圖案10的區域之相同區域的成像元件變成不需要。因此模檢查可在相當低的成本下予以實施。

(第三實施例)

接著，將說明依據本發明的第三實施例的壓印設備。圖4係解說依據本發明的第三實施例之壓印設備的組態之示意圖。因為本實施例的模檢查係在壓印處理之後完成，圖4顯示壓印設備在壓印處理之後的狀態。注意的是，於圖4中，與圖1中所示的元件相同之元件將以相同參照數字予以標示，這裡將不會進一步說明。本實施例的壓印設備50的特徵在於，第一實施例的壓印設備1的組態另包括波長濾波器51。波長濾波器51係光學濾波器，其係配置在成像元件16的成像表面附近，以及僅傳輸來自剩餘樹脂22的發光波長，且排除可能造成干擾之另一組件的發光波長。雖然波長濾波器51未顯於圖4，波長濾波器51可由複數元件所組成，或可由分開的切換機構所組成。

例如，取決於壓印設備的組態，脫模劑可被塗在模5的凹與凸部分上以加強模5的脫模性。在此時，作為用以檢測脫模劑的塗覆量，另一發光材料(脫模劑標示材料)可被混入紫外線可固化樹脂11中。因此，藉由設置波長濾波器51，壓印設備50僅可傳輸發自含於紫外線可固化樹脂11中之發光材料15的光的波長。因此，發自凹與凸部分上的脫模劑之光可與發自剩餘樹脂22的光分別出。以此方式，壓印設備50可獲得比第一實施例的壓印設備1更準確的檢查結果。

同樣的是，取決於壓印設備的組態，應力發光材料可在使模5脫離之後立即混入紫外線可固化樹脂11中，以檢測脫模起始時間。因此，可切換的波長濾波器51被設置以及發光材料15被選擇，以使發自應力發光材料的光的波長不同於發自發光材料15的光的波長。以此方式，藉由適當地切換波長濾波器51，壓印設備50可使用單一成像元件16在脫模及剩餘樹脂22的檢查之後立即實施時序檢測。

(物品製造方法)

製造裝置(半導體積體電路元件、液晶顯示元件及類似物)作為物品的方法包括使用上壓印設備將圖案轉移(形成)在基板(晶圓、玻璃板或膜狀基板)上之過程。更者，製造方法可包括用以蝕刻其上轉移有圖案的基板之過程。注意的是，在製造諸如圖案化媒體(記錄媒體)的其它物品或光學元件之後，製造方法可立即包括取代蝕刻之用以處理其上轉移有圖案的基板之其它過程。相較於習知的物品製造方法，此實施例的物品製造方法具有物品的性能、品質、生產率及生產成本的至少一者之優點。

(其它實施例)

雖然於上述實施例中，各別的壓印設備在壓印處理之後於模5被固持在模台6上之狀態中實施模檢查處理，本發明未受限於此。例如，於第一實施例的組態中，成像元件16可被配置在輸送路徑內之分開位置，藉此模5被輸送至模台6以實施模檢查處理。以此方式，例如，當模5為使用而自另一壓印設備轉移時，是否可使用模5可被預先決定，導致生產率的增加。

雖然於第一實施例中，成像元件16係配置模5的紫外線光照射面上方，配置成像元件16的位置不受此所限制，然而可依壓印設備的設計而自由地配置。

雖然本發明的實施例已參照示範性實施例予以說明，將瞭解到的是，本發明不受限於所揭示的示範性實施例。以下請求項的範圍將被給予最寬廣的詮釋，以涵蓋所有上述修改及等效的結構與功能。

1．．．壓印設備

2．．．光源

3．．．發光單元

4．．．半鏡

5．．．模

6．．．模台

7．．．模台驅動區段

8．．．晶圓

9．．．晶圓台

10．．．凹與凸圖案

11．．．紫外線可固化樹脂

12．．．樹脂容器

13．．．發光材料容器

14．．．分配器

15．．．發光材料

16．．．成像元件

17．．．放大透鏡

18．．．控制單元

19．．．調正示波器

20．．．雷射干涉儀

21．．．輸送機器人

22．．．剩餘樹脂

31．．．光接收感測器

32．．．直線CMOS感測器

33．．．陣列透鏡

34．．．雙軸驅動單元

35．．．控制單元

40．．．壓印設備

50．．．壓印設備

51．．．波長濾波器

圖1係解說依據本發明的第一實施例之壓印設備的組態之示意圖。

圖2係解說在模檢查處理後之設備的操作之流程圖。

圖3A係解說依據本發明的第二實施例之壓印設備的組態之示意圖。

圖3B係解說依據本發明的第二實施例之壓印設備的組態之示意圖。

圖4係解說依據本發明的第三實施例之壓印設備的組態之示意圖。

1．．．壓印設備

2．．．光源

3．．．發光單元

4．．．半鏡

5．．．模

6．．．模台

7．．．模台驅動區段

8．．．晶圓

9．．．晶圓台

10．．．凹與凸圖案

11．．．紫外線可固化樹脂

12．．．樹脂容器

13．．．發光材料容器

14．．．分配器

15．．．發光材料

16．．．成像元件

17．．．放大透鏡

18．．．控制單元

19．．．調正示波器

20．．．雷射干涉儀

21．．．輸送機器人

22．．．剩餘樹脂

Claims (13)

1. 一種壓印設備，其使用形成具有圖案的模來模製且固化基板上的樹脂，以形成固化的樹脂之圖案在該基板上，該壓印設備包含：塗覆裝置，配置來塗覆該樹脂，該樹脂包含紫外線可固化樹脂與發光材料的混合物，該紫外線可固化樹脂係藉由接收紫外線光而固化，該發光材料係藉由接收紫外線光而發出螢光或磷光；及發光檢測單元，配置來根據來自該混合物的螢光或磷光而檢測光，其中，在該模自該基板上的混合物脫離後，該發光檢測單元檢測發自剩餘的樹脂的光，剩餘的樹脂留在形成於該模上之圖案的凹與凸部分中。
2. 一種壓印設備，其使用形成具有圖案的模來模製且固化基板上的樹脂，以形成固化的樹脂之圖案在該基板上，該壓印設備包含：塗覆裝置，配置來塗覆該樹脂，該樹脂包含紫外線可固化樹脂與發光材料的混合物，該紫外線可固化樹脂係藉由接收紫外線光而固化，該發光材料係藉由接收紫外線光而發出螢光或磷光；及發光檢測單元，配置來根據來自該混合物的螢光或磷光而檢測光。
3. 如申請專利範圍第2項之壓印設備，另包含控制單元，配置來基於該發光檢測單元所作成的檢測結果而決 定剩餘的樹脂是否存在於形成在該模上的圖案的該凹與凸部分中。
4. 如申請專利範圍第3項之壓印設備，其中該控制單元基於該發光檢測單元所作成的檢測結果來控制處理操作，該處理操作包括顯示發光檢測單元所作成的檢測結果、交換該模或清洗該模之至少一者。
5. 如申請專利範圍第3項之壓印設備，其中該發光檢測單元係成像元件。
6. 如申請專利範圍第5項之壓印設備，其中該模有紫外線光透射特性，以及該成像元件係配置在紫外線光的照射軸線上方，該紫外線光被照射至該模上。
7. 如申請專利範圍3項之壓印設備，其中該發光檢測單元係光接收感測器。
8. 如申請專利範圍第7項之壓印設備，其中該光接收感測器係配置在與形成在該模上的圖案相對之位置。
9. 如申請專利範圍第7項之壓印設備，其中該光接收感測器係配置在驅動單元，其配置來改變相對於該模的位置。
10. 如申請專利範圍第7項之壓印設備，其中該光接收感測器係配置在可移動的基板台上，該基板台固持該基板。
11. 如申請專利範圍第2項之壓印設備，另包含：光學濾波器，配置來辨識發光波長，其中，當該紫外線可固化樹脂除了該發光材料之外還 與脫模劑標示材料或應力發光材料混合時，該發光材料具有與該脫模劑標示材料或該應力發光材料不同的發光波長之材料。
12. 如申請專利範圍第2項之壓印設備，另包含配置來混合該紫外線可固化樹脂與該發光材料的混合單元。
13. 一種物品製造方法，包含：圖案形成步驟，其係將固化的樹脂之圖案形成在基板上，且使用壓印設備來固化基板上的樹脂；及基板處理步驟，其係處理在圖案形成步驟中圖案已形成於上之該基板；其中該壓印設備包含：塗覆裝置，配置來塗覆該樹脂，該樹脂包含紫外線可固化樹脂與發光材料的混合物，該紫外線可固化樹脂係藉由接收紫外線光而固化，該發光材料係藉由接收紫外線光而發出螢光或磷光；及發光檢測單元，配置來根據來自該混合物的螢光或磷光而檢測光。