TWI532074B

TWI532074B - 模具，壓印方法，及物品製造方法

Info

Publication number: TWI532074B
Application number: TW101103783A
Authority: TW
Inventors: 佐藤浩司
Original assignee: 佳能股份有限公司
Priority date: 2011-02-07
Filing date: 2012-02-06
Publication date: 2016-05-01
Also published as: US20140070455A1; TW201236854A; KR101435250B1; US8609008B2; JP5759195B2; KR20120090804A; US20120200005A1; JP2012164832A

Description

模具，壓印方法，及物品製造方法

本發明係有關模具，壓印方法，及物品製造方法。

相關技術之說明

壓印技術使得轉印奈米尺度之精細圖案可行，且被實際用來作為意圖用於磁性儲存媒體及半導體裝置之奈米光微刻技術。壓印技術運用諸如電子束曝光設備之設備，使用具有形成於其上作為原模之模具，形成精細圖案於諸如矽基板或玻璃板之基板上。該精細圖案藉由塗覆(施配)樹脂於基板上，以及當模具之圖案經由樹脂壓抵於基板時，固化樹脂來形成。業已付諸實際使用之壓印技術包含熱循環方法及光固化方法。

於熱循環方法中，藉由將熱塑樹脂加熱至等於或高於玻璃轉移溫度之溫度、經由具有改進之流動性質之樹脂將模具壓抵基板、冷卻模具以及使模具與樹脂分離，形成圖案。於光固化方法中，藉由當經由樹脂將模具壓抵基板時，以紫外線照射紫外線固化樹脂，以固化樹脂，並使模具與已固化之樹脂分離，形成圖案。熱循環方法因溫度控制而延長轉印時間，以及因溫度變化而在大小精確度上變差，蒙受不利，惟光固化方法則無此種問題。因此，目前，光固化方法在奈米尺度半導體裝置之大量製造中更為有利。

直至今日，各種壓印設備已根據樹脂固化方法及用途實現。作為意圖用於例如半導體裝置之大量生產之裝置，利用及快閃式壓印光微刻(SFIL)之壓印設備有效。日本特許早期公開2008-509825號揭示一種可與SFIL共容之壓印設備。此種壓印設備包含基板載台、樹脂塗佈機構、壓印頭、光照射系統以及定位標記偵測機構。上述壓印設備採用所謂染料對染料(dye-by-dye)方案於措施中，以對齊基板與模具。於染料對染料方案中，在壓抵模具於基板時，就各鏡頭區域，同時光學觀察模具側標記及基板側標記，校正位移量，並固化樹脂。

於染料對染料方案中，模具側標記在壓印程序時充填樹脂。由於用以形成模具之石英具有幾乎與樹脂相同的折射率，因此，當模具充填樹脂時，無法在偵測中獲得充份對比。因此，日本特許早期公開2008-509825號設計一種即使於壓印程序時，仍防止模具側標記充填樹脂之測量。

即使當於壓印程序中使模具與基板相互緊密接觸而彼此壓抵時，其間仍有極小間隙。樹脂進入此間隙，因此，不僅圖案且樹脂薄膜形成於不管有無圖案，均已進行壓印程序之基板的整個表面上。此薄膜有時候稱為殘餘薄膜。然而，如於日本特許早期公開2008-509825號所說明，在具有未充填樹脂之標記部之結構中，無樹脂薄膜形成於標記部，因此，在壓印程序後的例如蝕刻程序時，蝕刻狀態中的差異發生在實際元件圖案部與標記部間。

有鑑於此，本發明提供一種在順利地進行各鏡頭區域與模具間的對齊及壓印程序後的蝕刻程序方面有利的技術。

本發明提供一種用於壓印設備之模具，在其上形成圖案，且其被用來藉由壓印程序，將該圖案轉印於塗佈在基板上之樹脂，其中，位於基板一側上之模具的表面包含具有該圖案之中央區域，以及一對第一周邊區域，該中央區域包含一對平行於第一方向之邊界，該對第一周邊區域位在平行於第一方向之此對邊界的外側，該對第一周邊區域包含：第一區域，於其中形成模具側標記；以及第二區域，於其中未形成該等模具側標記，在壓印程序中，第一區域與基板間之間隙未充填樹脂，在壓印程序中，第二區域與基板間之間隙充填樹脂，且第一區域與第二區域在中央區域之相對側彼此相對。

由以下參考附圖所作之例示性實施例之說明，本發明之進一步特點自可瞭然。

[實施例1]

如於第1圖中所示，在壓印設備中，偵測器(陰極射線管)5固定於支承模具3之支承本體(頭)4上，以對齊模具3與基板載台1所支承之基板2上之各鏡頭區域。陰極射線管5被用來觀察形成於基板2上之各鏡頭區域中並用來作為對齊之標記之各基板側標記6，以及形成於模具3上之模具側標記7，同時它們保持彼此相鄰，藉以測量基板2與模具3之相對位置。若塗佈機構8使用具有高揮發性之樹脂，其即塗佈(施配)樹脂於鏡頭區域，以對各鏡頭區域及各組若干鏡頭區域進行壓印程序。然而，若塗佈機構8使用具有低揮發性之樹脂，其可在其塗佈樹脂於基板2之整個表面上之後，進行壓印程序。當就基板2上之各鏡頭區域，將模具3壓抵於已塗佈之樹脂時，壓印設備實施塗佈樹脂於基板2上並將其固化之壓印操作。

茲參考第2A至2D圖，說明測量使用波紋圖案之模具側標記與基板側標記間之相對位置之方法。第2A及第2B圖中所示具有不同間距之兩種格柵標記7及6分別形成於模具3及基板2上。如於第2C圖中所示，當模具側標記7與基板側標記6相互重疊時，產生明暗緣飾圖案。此緣飾圖案係波紋圖案。此緣飾圖案之明暗位置依模具側標記7與基板側標記6間之相對位置關係改變。例如當標記7及6之一略微向右位移時，第2C圖中所示波紋圖案改變成如第2D圖所示之圖案。此波紋圖案在二標記7與6間之實際位移量增加時產生而成為明暗緣飾，從而使用即使當陰極射線管5具有低分辨能力時，仍可精確地測量標記7與6間之相對位置關係。藉由利用該事實，計算模具3與基板2間之相對位置。須知，模具側標記7與基板側標記6間之相對位置亦可例如使用成像光學系統，以替代使用波紋訊號，同時測量。

就染料對染料測量而言，當經由樹脂保持模具3之實際元件區域與基板2之壓印位置接觸時，測量基板側標記6與模具側標記7間之相對位置。接著，使用所計得之值校正模具3與基板2間之相對位置，且當此相對位置與正確的重疊位置一致時，樹脂藉紫外線或熱固化，藉以轉印模具3之圖案至基板2。

第3圖顯示根據相關技術之技術之壓印部之放大示意圖。對齊標記(基板側標記)6形成於基板2上相鄰鏡頭區域間之劃線區域9上。形成於模具3之中央區域11之圖案被轉印於基板2上之所欲實際元件區域10。圖案意指形成於實際裝置中之圖案。此時，使用陰極射線管5觀察基板側標記6及模具側標記7，以獲得其相對位置。須知，為使中央區域11及模具側標記7與樹脂12接觸，中央區域11及模具側標記7被形成為小量突出於模具3中之突起14。第3圖中所示之突起14於後文被稱為高台14。

根據所獲得之相對位置資訊，校正模具3或基板2之位置，且中央區域11處之模具3之圖案藉由壓印，以良好重疊精確度，被轉印至實際元件區域10。此時，若未實施任何特別測量，即如第3圖之第3b圖所示，在壓印程序中，模具側標記7充填樹脂12。當基板側標記6及模具側標記7同時經由模具3測量時，模具3使用諸如石英之光透射物質。於此情況下，由於模具3及樹脂12具有幾乎相同折射率，因此，模具側標記7無法被觀察到，且其對比顯著下降，從而，使得在模具3與樹脂12保持彼此接觸時，無法測量標記6及7間之相對位置。

因此，即使在壓印程序時，仍提供三個測量，以防止模具側標記7充填樹脂12。

(1)於第4圖之第4a圖所示模具3中，溝槽13形成於模具側標記7附近，且樹脂12僅塗佈於實際元件區域10上，藉以防止樹脂12流入模具側標記7。因此，在壓印程序時，如於第4圖之第4b圖中所示，樹脂12擴散於基板2上，惟為溝槽13所阻擋，藉以防止其流入模具側標記7。

(2)於第4圖之第4c圖所示模具3中，模具側標記7與高台14完全相互分離。由於相較於第4圖之第4a圖所示之例子，模具側標記7與高台14更分離，因此，如於第4圖中之第4d圖所示，塗佈於實際元件區域10上之樹脂12不會流入模具側標記7。

(3)第4圖之第4e圖所示模具3提供將模具側標記7形成為高台之突起構造形成較中央區域11更深，藉以防止樹脂12與模具側標記7相互接觸之例子。由於樹脂12與模具側標記7不相互接觸，因此，如於第4圖中之第4f圖所示，模具側標記7不充填樹脂12。

如以上所述，可設計一種測量來於壓印程序中防止模具側標記7充填樹脂12。除非模具側標記7充填樹脂12，否則，它們恆能被偵測到。然而，再者，除非模具側標記7充填樹脂12，否則，基板側標記6保持不覆蓋樹脂12。

第5圖顯示使用第4圖之4a、4c或4e圖所示模具3之壓印程序之結果。第5圖中之參考符號5a標示藉由於基板2上之下層中形成基板側標記6之圖案以進行壓印程序而獲得之基板。第5圖中之參考符號5b標示模具3。第5圖中之參考符號5c標示沿第5圖之5b圖中的線X-X’所取橫剖面結構。於此情況下，舉第4圖之第4e圖所示模具結構作為例子。第5圖中之參考符號5d標示在參考符號5b所標示之模具3之圖案壓印於參考符號5a所標示之基板2上之後的基板2。當然，由於係在壓印程序時，模具側標記7未充填樹脂12之結構，因此，樹脂12出現在基板2上之影線部，惟不在基板側標記6之部分。於此狀態下，在次一步驟中均勻地蝕刻基板2之整個表面時，蝕刻特徵之差異發生在無樹脂12之部分及有樹脂12之部分(影線部)。這發生與產品品質相關聯之因素所造成的問題。

因此，本發明運用以下模具3作為用於壓印設備之模具。第6圖中之參考符號6b顯示模具3之俯視圖，而第6圖中之參考符號6c標示沿第6圖之線X-X’所取橫剖面結構。又，第6圖中之參考符號6a顯示基板2上一個鏡頭區域附近。基板2之表面包含實際元件區域10，模具3之圖案轉印於其上，以及劃線區域9，其如第6圖中之參考符號6a標示，圍繞實際元件區域10。劃線區域9形成複數個基板側標記區域，形成在鏡頭區域外側。劃線區域9包含：第一劃線區域9a，沿平行於x-y-z座標系統中y軸之方向延伸；以及第二劃線區域9b，沿平行於x-y-z座標系統中x軸之方向延伸。

基板側上模具3之表面具有中央區域11、一對第一周邊區域15以及一對第二周邊區域16，該中央區域11具有待轉印至實際元件區域10之圖案。中央區域11具有邊界，其包含平行於x軸之一對邊，以及平行於y軸之一對邊。此對第一周邊區域15位於一對直線的外側，其包含中央區域11之該對邊，平行於y軸，使得它們對應於平行於y軸之方向延伸之第一劃線區域9a，在中央區域11之相對側彼此相對。各第一周邊區域15包含第一區域15a及第二區域15b。於第一區域15a中形成模具側標記7，因此，在壓印程序時，模具3與形成於第一劃線區域9a中之基板側標記6間之間隙不充填樹脂12。於第二區域15b中未形成模具側標記7，因此，在壓印程序時，模具3與形成於第一劃線區域9a中之基板側標記6間之間隙充填樹脂12。

此對第二周邊區域16位於一對直線的外側，其包含中央區域11之該對邊，平行於x軸，使得它們對應於平行於x軸之方向延伸之第二劃線區域9b，在中央區域11之相對側彼此相對。各第二周邊區域16包含第三區域16a及第四區域16b。於第三區域16a中形成模具側標記7，因此，在壓印程序時，模具3與形成於第二劃線區域9b中之基板側標記6間之間隙不充填樹脂12。於第四區域16b中未形成模具側標記7，因此，在壓印程序時，模具3與形成於第二劃線區域9b中之基板側標記6間之間隙充填樹脂12。

第6圖中之參考符號6d顯示在第6圖之參考符號6a所示既定鏡頭區域中進行壓印程序後基板之俯視圖。樹脂層形成於實際元件區域10，以及在業已進行壓印程序之鏡頭區域中，落在劃線區域9內，並位在模具3之第二區域15b及第四區域16b正下方之區域。另一方面，在壓印程序時，樹脂12未塗佈於落在劃線區域9內，並位在第一區域15a及第三區域16a正下方。參考第6圖中的參考符號6b，第一區域15a與第二區域15b具有繞平行於y軸之直線之軸對稱關係，且第三區域16a與第四區域16b具有繞平行於x軸之直線之軸對稱關係。然而，第二區域15b無須具有繞平行於y軸之直線整體與第一區域15a軸對稱之關係，且僅須包含具有與第一區域15a軸對稱之關係的區域。又，只要第二區域15b包含具有與第一區域15a軸對稱之關係的區域，第四區域16b即恆無須包含具有與第三區域16a軸對稱之關係的區域。

參考第6圖中之參考符號6b及6c，模具側標記7具有即使在壓印時仍不充填樹脂12之構造。第二區域15b形成(第6圖中之參考符號6b所示影線部分所指第二區域)其等與第一區域15a對稱，其中模具側標記7繞y軸，越過鏡頭區域之中心形成。第二區域15b形成平坦而與界定供在中央區域11形成模具3之圖案之突起的表面平齊。同樣地，第四區域16b形成(第6圖中之參考符號6b所示影線部分所指第四區域)其等與第三區域16a對稱，其中模具側標記7繞x軸，越過鏡頭區域之中心形成。第四區域16b形成平坦而與界定供在中央區域11形成模具3之圖案之突起的表面平齊。無模具側標記7形成於模具3之第二區域15b及第四區域16b，它們與對應於影線部分之第6圖之參考符號6d中之劃線區域9所界定之區域相對，僅薄樹脂層形成於此等區域中，因此，可容易觀察薄樹脂層下方之基板側標記6。為加速充填樹脂12，可於第二區域15b及第四區域16b形成虛擬圖案。若虛擬圖案負面影響標記觀察，其即可形成在異於標記部分之部分。

在顯示根據鏡頭佈局反覆實施之壓印程序之示意圖中，第7A至7E圖顯示基板2之俯視圖，第8A至8E圖顯示沿線X-X’所取基板2及模具3之剖視圖。第7A至7E圖及第8A至8E圖顯示按A至D之鏡頭區域順序，於第7A圖中四個鏡頭區域進行之壓印程序。須知，壓印程序在到達鏡頭區域A之前按第7A圖所指出順序進行。壓印設備使用塗佈機構8塗佈樹脂於待壓印於鏡頭區域A之區域上(第8A圖)。壓印設備於鏡頭區域A(第7B及8B圖)中進行壓印程序。基板側標記6A₂及6A₃可直接觀察，且在壓印程序中待與基板側標記6A₂及6A₃對齊之模具側標記7不充填樹脂。因此，基板側標記6A₂及6A₃與模具側標記7間之相對位置可以高精確度及對比測量。如稍早說明，基板側標記6A₁及6A₄具有業已進行壓印程序之上表面，惟僅具有形成於其上之上表面。因此，基板側標記6A₁及6A₄可透過薄樹脂層觀察。若因塗佈樹脂以致於樹脂之透射太低而無法觀察基板側標記6A₁及6A₄，即使用未進行壓印程序之基板側標記6A₂及6A₃，進行對齊。

其次，壓印設備使用塗佈機構8塗佈樹脂於待壓印於相鄰鏡頭區域B之區域上(第8C圖)。壓印設備於鏡頭區域B(第7C及8D圖)中進行壓印程序。基板側標記6B₂及6B₃因未塗佈樹脂而可直接觀察，且於壓印程序中待與基板側標記6B₂及6B₃對齊之模具側標記7未充填樹脂。因此，基板側標記6B₂與6B₃與模具側標記7間之相對位置可以高精確度及對比測量。如稍早說明，於此情況下，基板側標記6B₁及6B₄業已進行壓印程序，惟僅具有形成於其上之薄樹脂層。因此，基板側標記6B₁及6B₄可透過薄樹脂層觀察，且薄樹脂層業已固化，因此，模具側標記7未充填樹脂。當於相鄰鏡頭區域B(第7C圖)中進行壓印程序時，在壓印程序時未於鏡頭區域A壓印之基板側標記6A₂覆蓋樹脂。

第7D及7E圖顯示分別於剩餘鏡頭區域C及D中進行壓印程序結果之基板2之狀態。如由第7D及7E圖可知，當於相鄰鏡頭區域D中進行壓印程序時，在壓印程序時未於鏡頭區域A壓印之基板側標記6A₃覆蓋樹脂。當注意鏡頭區域A時，於鏡頭區域A中進行之壓印步驟對應於壓印圍繞鏡頭區域A之劃線區域9以形成未充填樹脂之區域以及充填樹脂之區域之第一壓印步驟。又，於鄰近鏡頭區域A之例如鏡頭區域B進行之壓印步驟對應於壓印相鄰鏡頭區域以充填樹脂入圍繞鏡頭區域A之劃線區域9中未充填樹脂之區域之第二壓印步驟。

第一鏡頭區域及佈局邊緣部分上之鏡頭區域具有在上述一系列壓印程序中未覆蓋樹脂之部分。然而，除非如稍早所說明，整個表面遭遇相同狀況，否則位置依存性發生於後續蝕刻步驟中。因此，壓印程序可於作為不足鏡頭區域之晶圓邊緣上進行，且同樣於未充填樹脂之區域中進行。

如以上說明，本方法在使用實際元件圖案進行壓印程序時，不在用於對齊之基板側標記進行壓印程序，且在相鄰鏡頭區域進行壓印程序時，於基板側標記上進行壓印程序。這可實現高精確度之對齊與基板平面內樹脂之壓印狀態之均勻兩者。

須知，即使基板之整個表面塗覆具有低揮發性之樹脂，本發明仍可適用。又，於本實施例中，藉由觀察形成於各鏡頭區域之四個周邊上之基板側標記6，改進測量精確度，並測量此鏡頭區域之大小及翹曲。然而，若僅須偵測各鏡頭區域沿X與Y方向之位移，即亦僅須觀察形成於此鏡頭區域之一側上之基板側標記6，亦即，第9A至9E圖中圖框所示標記。參考第9A至9E圖，根據與第7A至7E圖中所示者相同之程序進行壓印，除了在前者中，壓印程序在僅測量各鏡頭區域之下側上之標記時進行，並因此可使用簡單模具形狀進行。

[物品製造方法]

製造作為物品之裝置(例如半導體積體電路裝置或液晶顯示裝置)之方法包含使用上述壓印設備轉印(形成)圖案至基板(晶圓、玻璃板或膜狀基板)。此方法亦可包含蝕刻有轉印於其上之圖案之基板的步驟。須知，當欲製造諸如圖案化媒體(記錄媒體)或光學元件之其他物品時，此方法可包含取代蝕刻，處理具有轉印於其上之圖案之基板的步驟。雖然以上業已說明本發明之實施例，本發明卻不限於此等實施例，且可進行各種修改和改變而不悖離本發明之範圍。

雖然已經參考例示性實施例說明本發明，惟須知，本發明不限於所揭示之例示性實施例。以下申請專利範圍之範疇須作最廣解釋以涵蓋所有此等修改和均等之結構及功能。

1．．．基板載台

2．．．基板

3．．．模具

4．．．支承本體(頭)

5．．．偵測器(陰極射線管)

5a．．．基板

5b．．．模具

5c．．．沿5b之線X-X’所取剖面結構

5d．．．基板

6、6A₁、6A₂、6A₃、6A₄、6B₁、6B₂、6B₃、6B₄．．．基板側標記

6a．．．既定鏡頭區域

6b．．．圍繞實際元件區域10之劃線區域9

6c．．．沿第6圖中線X-X’所取剖面結構

6d．．．基板之俯視圖

7．．．模具側標記

8．．．塗佈機構

9．．．劃線區域

9a．．．第一劃線區域

9b．．．第二劃線區域

10．．．實際元件區域

11．．．中央區域

12．．．樹脂

13．．．溝槽

14．．．突起(高台)

15．．．第一周邊區域

15a．．．第一區域

15b．．．第二區域

16．．．第二周邊區域

16a．．．第三區域

16b．．．第四區域

第1圖係顯示壓印設備之視圖；

第2A至2D圖係顯示模具側標記及基板側標記之視圖；

第3圖顯示習知壓印設備及壓印方法之視圖；

第4圖顯示習知壓印設備及壓印方法之修改之視圖；

第5圖顯示習知壓印方法之視圖；

第6圖顯示根據本發明之模具及壓印方法之視圖；

第7A至7E圖係顯示根據本發明之壓印方法之視圖；

第8A至8E圖係顯示根據本發明之壓印方法之視圖；以及

第9A至9E圖係顯示根據本發明之壓印方法之另一例子之視圖。