TWI505925B - 壓印方法及壓印系統 - Google Patents

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Description

壓印方法及壓印系統
本文中所描述之實施例大體而言係關於壓印方法及壓印系統。
本申請案基於且主張2011年7月21日申請之日本專利申請案第2011-159746號之優先權的權益，該案之全部內容以引用之方式併入本文中。
作為用於以低成本形成精細圖案之技術，已知光學奈米壓印方法。就光學奈米壓印方法而言，具有對應於待形成於基板上之圖案之不均勻性的模板壓在塗佈於該基板之一表面上的光可固化有機材料層上，且該有機材料層藉由光照射而固化。自該有機材料層釋放該模板以轉錄圖案。
當該模板壓在該光可固化有機材料上時，使用該基板上之對準標記及該模板之對準標記執行該模板與該基板之間的對準。亦已知藉由自左至右對該模板加壓及校正該模板之形狀來減小待形成轉錄圖案之位置之對準不良的方法。然而，即使使用同一光可固化有機材料，該光可固化有機材料之流動性仍取決於處理條件而變化。因此，存在難以在不在該模板上執行最佳形狀校正的情況下改良轉錄圖案之對準準確度的問題。
根據一項實施例，一種壓印方法包括：將一光可固化有機材料塗佈於一待處理之膜上；使一模板之一凹凸圖案與 該光可固化有機材料接觸；按照使得該模板與該光可固化有機材料接觸之一狀態將一力施加至該模板；藉由將光照射至該光可固化有機材料上，按照使得該模板與該光可固化有機材料接觸之一狀態來使該光可固化有機材料固化；及在該光照射之後自該光可固化有機材料釋放該模板。施加至該模板之該力對應於該待處理之膜之一表面與該模板之間的一間隙。
現將參看隨附圖式來解釋實施例。
首先，將描述一壓印方法。如圖1A中所說明，該壓印方法將壓印材料12塗佈於基板11上。此後，如圖1B中所說明，使具有對應於待形成之圖案之不均勻性的模板13與所塗佈之壓印材料12接觸。壓印材料12為(例如)諸如丙烯酸單體或其類似者之液體光可固化有機材料。分別在基板11及模板13中形成用於位置調整之對準標記，且藉由關於對準標記來掃描基板11或模板13而執行對準。
如圖1C中所說明，液體壓印材料12沿著模板13之不均勻(凹凸)圖案流入。在此狀況下，使用加壓機構(未說明)來對模板13加壓，且校正模板13之形狀。
圖2為與壓印材料12接觸之模板13的俯視圖。該加壓機構可分別自該模板之四個方向(圖中之向上方向、向下方向、向左方向及向右方向)施加適當力。
如圖3A中所說明，在壓印材料12填充模板13之不均勻圖案之後，照射出光以固化壓印材料12。可使用任何照射 光，只要該照射光使壓印材料12固化即可。舉例而言，可使用紫外線光。模板13由例如石英玻璃之光透射材料構成。
如圖3B中所說明，使模板13與壓印材料12分離。在此狀態下，壓印材料12已固化。因此，壓印材料12維持於在接觸模板13時之狀態(形狀)下。以此方式，可藉由壓印處理形成轉錄圖案。
藉由重複圖1A至圖1C及圖3A及圖3B中所說明之製程，可在基板11上形成複數個轉錄圖案。
另外，藉由經由圖1C中所說明之製程來執行模板13之形狀校正，可精細地調整待形成轉錄圖案之位置。此(例如)可減小藉由壓印處理形成之轉錄圖案與先前形成於基板11中之基底圖案之間的對準不良。
為了防止模板13直接接觸基板11，如圖3B中所說明，藉由壓印處理形成一殘餘膜14。在以下描述中，殘餘膜14之厚度L將被稱作殘餘膜厚度。當使模板13與壓印材料12接觸時，殘餘膜厚度對應於基板11之表面與模板13之間的間隙。
隨著殘餘膜厚度變薄，壓印材料12之流動性在圖1C中所說明之製程中減小。為了在所要位置處形成轉錄圖案，有必要取決於壓印材料12之流動性將適當力施加至模板13。在本發明之一實施例中，藉由適當地對模板13加壓而使轉錄圖案形成於所要位置處。
圖4說明根據本發明之一實施例之壓印系統的示意性組 態。壓印系統100包括一壓印裝置110、一對準不良量測裝置120、一殘餘膜厚度量測裝置130及一校正量計算裝置140。
壓印裝置110為執行圖1至圖3中所說明之壓印處理的裝置，且包括經組態以塗佈壓印材料之一塗佈單元、經組態以使模板移位之一移位單元、經組態以照射出光以便使壓印材料固化之一光照射單元，及經組態以藉由將力施加至模板而校正模板之形狀的一加壓單元。
對準不良量測裝置120為量測基板上之轉錄圖案與形成於基板中之基底圖案之間的對準不良的裝置。
舉例而言，如圖5中所說明，用於檢測對準不良的虛設圖案51a至51d先前形成於基板中。另外，用於檢測對準不良的虛設圖案處理於模板中，且虛設圖案52a至52d藉由壓印處理形成於基板中。
對準不良量測裝置120計算虛設圖案51a至51d之中心座標及虛設圖案52a至52d之中心座標，且基於該等中心座標之間的位移來計算基底圖案與轉錄圖案之間的對準不良。
使用此等上覆標記之方法為例示性的，且對準不良量測裝置120可使用其他方法計算對準不良。
殘餘膜厚度量測裝置130為量測殘餘膜厚度(圖3B之殘餘膜14的厚度L)之裝置。舉例而言，殘餘膜厚度量測裝置130為橢偏儀，其將光照射至殘餘膜上、量測入射光及反射光之偏光狀態的變化，且自量測結果計算膜厚度。殘餘膜厚度量測裝置130在藉由單發壓印處理形成之單一轉錄 圖案之複數個位點處量測殘餘膜厚度。
校正量計算裝置140向壓印裝置110指示在壓印處理時施加至模板之力(形狀校正量)。另外，校正量計算裝置140自對準不良量測裝置120獲得對準不良量測結果，且自殘餘膜厚度量測裝置130獲得殘餘膜厚度量測結果。在殘餘膜厚度之變化落入預定範圍內且對準不良為預定值或小於預定值的狀況下，校正量計算裝置140判定在用於形成轉錄圖案之壓印處理時施加至模板的力(形狀校正量)為一適當值，將力與殘餘膜厚度之組合儲存於儲存單元141中，且建立一資料庫。
將參看圖6中所說明之流程圖來描述用於在儲存單元141中建立一資料庫之方法，該資料庫定義在壓印處理時之殘餘膜厚度與施加至模板之適當力之間的對應關係。
在步驟S101中，製備執行不均勻圖案處理之模板。
在步驟S102中，設定在壓印處理時之殘餘膜厚度。
在步驟S103中，執行壓印處理以便具有在步驟S102中設定之殘餘膜厚度，且在基板上形成轉錄圖案。該壓印處理類似於圖1A至圖1C及圖3A及圖3B中所說明之製程，且一預定力被施加至模板。
在步驟S104中，殘餘膜厚度量測裝置130在步驟103中所形成之轉錄圖案之複數個位點處量測殘餘膜厚度。若量測值之變化、平均值及中心值落入一預定範圍內，則程序進行至步驟S106。若非如此，則程序進行至步驟S105。
在步驟S105中，改變由壓印裝置110之塗佈單元塗佈於 基板上之壓印材料的塗佈量或塗佈位置。程序返回至步驟S103，且再次執行壓印處理。
在步驟S106中，對準不良量測裝置120量測步驟S103中所形成之轉錄圖案與形成於基板中之基底圖案之間的對準不良。若對準不良量為一預定值或小於該預定值，則程序進行至步驟S108。若大於該預定值，則程序進行至步驟S107。
在步驟S107中，改變在步驟S103之壓印處理中施加至模板之力。此後，程序返回至步驟S103，且再次執行壓印處理。
在步驟S108中，將步驟S102中所設定之殘餘膜厚度與在步驟S103之壓印處理時施加至該模板之力儲存於儲存單元141中。在此狀況下，亦可將壓印材料之塗佈量、塗佈位置及其類似者之組合儲存於儲存單元141中。
在步驟S109中，若繼續資料庫建立處理，則程序返回至步驟S102，且殘餘膜厚度改變。此後，執行步驟S103至S108之處理。
以此方式，如圖7中所說明，可建立資料庫，該資料庫定義在壓印處理時之殘餘膜厚度與施加至模板之適當力的組合(對應關係)以便減小轉錄圖案與基底圖案之間的對準不良。自圖7可見，隨著殘餘膜厚度變薄，施加至模板之力增大。此係因為隨著殘餘膜厚度變薄，壓印材料之流動性減小。
接下來，將參看圖8中所說明之流程圖來描述參考此資 料庫之壓印方法(在大量生產中)。
在步驟S201中，校正量計算裝置140獲得包括於設定至壓印裝置110之處理條件中的殘餘膜厚度。壓印裝置110可將關於殘餘膜厚度之資訊傳輸至校正量計算裝置140，且使用者可將關於殘餘膜厚度之資訊輸入至校正量計算裝置140。
此後，校正量計算裝置140擷取對應於藉由搜尋儲存單元141之資料庫而獲得之殘餘膜厚度的形狀校正量(施加至模板之力)。校正量計算裝置140向壓印裝置110指示所擷取之形狀校正量。
校正量計算裝置140亦可自資料庫獲得塗佈位置或塗佈量，且向壓印裝置110指示所獲得之塗佈位置或塗佈量。
在步驟S202中，壓印裝置110之塗佈單元將壓印材料塗佈於待處理之基板(待處理之膜)上(參見圖1A)。
在步驟S203中，使模板與塗佈於基板上之壓印材料接觸。此後，關於基板及模板之對準標記來執行對準(參見圖1B)。
在步驟S204中，壓印裝置110之加壓單元基於步驟S201中所指示之形狀校正量(施加至模板之力)將一力施加至模板(參見圖1C)。
在步驟S205中，在將壓印材料填充於模板之不均勻圖案內之後，壓印裝置110之光照射單元照射出光以使壓印材料固化(參見圖3A)。
在步驟S206中，自壓印材料釋放模板(參見圖3B)。
藉由改變擊發位置及重複步驟S201至S206，可在待處理之基板上形成複數個轉錄圖案。
此實施例關注於根據殘餘膜厚度而發生之壓印材料之流動性的變化，且建立殘餘膜厚度與施加至模板之適當力之間的對應關係之資料庫。在大量生產或其類似者中，參考該資料庫而將對應於殘餘膜厚度之適當力施加至模板。因此，可減小先前形成於待處理之基板中的基底圖案與藉由壓印處理而形成之轉錄圖案之間的對準不良。
因此，根據此實施例，可改良轉錄圖案之對準準確度。
在以上所描述之實施例中，儘管模板之形狀校正量(施加至模板之力)取決於殘餘膜厚度而改變，但合適之形狀校正量亦取決於在模板中處理之不均勻圖案之密度或縱橫比而改變。因此，藉由考慮此等條件來建立儲存單元141之資料庫，可進一步改良轉錄圖案之對準準確度。
在以上所描述之實施例中，如圖6中所說明，儘管使用單一模板來建立儲存單元141之資料庫，但可製備複數個模板且可關於每一模板建立一資料庫。此外，藉由改變待塗佈之壓印材料的類型及執行圖6中所說明之處理，可關於每一壓印材料來建立一資料庫。
雖然已描述了特定實施例，但僅藉助於實例呈現了此等實施例，且此等實施例並不意欲限制本發明之範疇。實情為，本文中所描述之新穎方法及系統可按多種其他形式體現；另外，可在不脫離本發明之精神的情況下對本文中所描述之方法及系統之形式進行各種省略、替代及改變。隨 附申請專利範圍及其等效物意欲涵蓋落入本發明之範疇及精神內的此等形式或修改。
11‧‧‧基板
12‧‧‧壓印材料/液體壓印材料
13‧‧‧模板
14‧‧‧殘餘膜
51a‧‧‧虛設圖案
51b‧‧‧虛設圖案
51c‧‧‧虛設圖案
51d‧‧‧虛設圖案
52a‧‧‧虛設圖案
52b‧‧‧虛設圖案
52c‧‧‧虛設圖案
52d‧‧‧虛設圖案
100‧‧‧壓印系統
110‧‧‧壓印裝置
120‧‧‧對準不良量測裝置
130‧‧‧殘餘膜厚度量測裝置
140‧‧‧校正量計算裝置
141‧‧‧儲存單元
圖1A至圖1C為說明壓印方法之製程橫截面圖；圖2為說明模板之加壓的圖示；圖3A及圖3B為說明壓印方法之製程橫截面圖；圖4為說明根據本發明之一實施例之壓印系統的示意性組態圖；圖5為說明用於量測圖案之對準不良之方法的實例的圖示；圖6為說明根據實施例之用於建立資料庫之方法的流程圖；圖7為說明施加於模板上之力與殘餘膜厚度之間的關係之實例的曲線圖；及圖8為說明根據實施例之壓印方法的流程圖。
11‧‧‧基板
12‧‧‧壓印材料/液體壓印材料
13‧‧‧模板

Claims (14)

  1. 一種壓印方法，其包含：將一光可固化有機材料塗佈於一待處理之膜上；使一模板之一凹凸圖案與該光可固化有機材料接觸；基於對應於該待處理之膜之一表面與該模板之間的一間隙之一殘餘膜厚度，按照使得該模板與該光可固化有機材料接觸之一狀態將一力施加至該模板之側面，且校正上述模板之形狀；藉由將光照射至該光可固化有機材料上，按照使得該模板與該光可固化有機材料接觸之一狀態使該光可固化有機材料固化；及在該光照射之後自該光可固化有機材料釋放該模板。
  2. 如請求項1之壓印方法，其中隨著該殘餘膜厚度變小，施加至該模板之該力增大。
  3. 如請求項1之壓印方法，其中在使該模板與該光可固化有機材料接觸之後且在將該力施加至該模板之前，使用形成於該模板中之一對準標記及形成於該待處理之膜中之一對準標記來執行該模板與該待處理之膜的對準。
  4. 如請求項1之壓印方法，其中取決於該殘餘膜厚度及施加至該模板之該力，該光可固化有機材料在一塗佈位置處且以一塗佈量塗佈於該待處理之膜上。
  5. 如請求項1之壓印方法，其中一力係自該模板之四個方向施加。
  6. 一種壓印系統，其包含：一壓印裝置，其包括經組態以將一光可固化有機材料塗佈於一待處理之膜上的一塗佈單元、經組態以使形成一不均勻圖案之一模板移位之一移位單元、經組態以照射出光以便使該光可固化有機材料固化之一光照射單元，及經組態以藉由將一力施加至該模板而校正一形狀的一加壓單元，該壓印裝置經組態以藉由一壓印處理在該待處理之膜上形成一轉錄圖案；一對準不良量測裝置，其經組態以量測該轉錄圖案與形成於該待處理之膜中之一基底圖案之間的一對準不良；一殘餘膜厚度量測裝置，其經組態以在該轉錄圖案之複數個位點處量測一殘餘膜厚度；及一校正量計算裝置，其包括一儲存單元，該儲存單元經組態以在該轉錄圖案之一對準不良為一預定值或小於該預定值且該殘餘膜厚度之一變化落入一預定範圍內時儲存在形成該轉錄圖案時施加至該模板之該力與該轉錄圖案之一殘餘膜厚度的一組合。
  7. 如請求項6之壓印系統，其中該校正量計算裝置獲得包括於在該壓印裝置中設定之一處理條件中的一殘餘膜厚度、自該儲存單元擷取對應於該殘餘膜厚度的施加至該模板之該力，且向該壓 印裝置指示該所擷取之力，且當該壓印裝置在該處理條件下執行一壓印處理時，該加壓單元將向該校正量計算裝置指示之該力施加至該模板。
  8. 如請求項6之壓印系統，其中該殘餘膜厚度量測裝置將光照射至一殘餘膜上、量測入射光及反射光之一偏光狀態的一改變，且基於一量測結果來計算一殘餘膜厚度。
  9. 如請求項6之壓印系統，其中該加壓單元自該模板之四個方向施加一力。
  10. 如請求項6之壓印系統，其中若該轉錄圖案之一對準不良為一預定值或小於該預定值且該殘餘膜厚度之一變化落入一預定範圍內，則該儲存單元儲存在形成該轉錄圖案時施加至該模板之一力、該轉錄圖案之一殘餘膜厚度，及在形成該轉錄圖案時塗佈於一待處理之膜上之一光可固化有機材料的一塗佈位置及一塗佈量的一組合。
  11. 如請求項6之壓印系統，其中若該轉錄圖案之一對準不良為一預定值或小於該預定值且該殘餘膜厚度之一變化落入一預定範圍內，則該儲存單元儲存在形成該轉錄圖案時施加至該模板之一力、該轉錄圖案之一殘餘膜厚度及該不均勻圖案之一密度或一縱橫比的一組合。
  12. 如請求項6之壓印系統， 其中該儲存單元根據在形成該轉錄圖案時塗佈於一待處理之膜上之一光可固化有機材料的一類型來儲存在形成該轉錄圖案時施加至該模板之一力與該轉錄圖案之一殘餘膜厚度的一組合。
  13. 如請求項6之壓印系統，其中若該轉錄圖案之一對準不良大於一預定值，則該校正量計算裝置指示該壓印裝置改變施加至該模板之該力。
  14. 如請求項6之壓印系統，其中若該殘餘膜厚度之該變化不落入該預定範圍內，則該校正量計算裝置指示該壓印裝置改變該光可固化有機材料之一塗佈位置或一塗佈量。
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