TWI539232B - 形成圖案化薄膜之方法、製造光學元件之方法、製造電路板之方法及製造電子元件之方法 - Google Patents

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TWI539232B
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Description

形成圖案化薄膜之方法、製造光學元件之方法、製造電路板之方法及製造電子元件之方法
本發明係關於形成圖案化薄膜之方法、製造光學元件之方法、製造電路板之方法及製造電子元件之方法。
壓印(imprinting)方法係微影技術之一，用於製造例如半導體積體電路構件與液晶顯示構件之裝置。此係將圖案轉移至例如晶圓或玻璃板之工作基板(work substrate)上的方法，其係藉由令工作基板上之光可固化組成物與具有細微圖案之模具接觸，並且固化與該模具接觸的該光可固化組成物。
PTL 1係揭示用於對準模具與基板之壓印方法。此方法係使用染料對染料對準(dye-by-dye alignment)，其中用光照射形成於射出區域(shot region)中的對準標記，並且根據所偵測到的光(反射光或是繞射光)之性質，補 償該模具與該基板之間的位移。在PTL 1所揭示的方法中，在該對準標記上，形成Cr膜，以增加對準的準確性(即使在模具與光可固化組成物間之介面處的反射係低的)。
PTL 2係揭示使用可凝性氣體(condensable gas)的壓印方法。
〔引證案表列〕 〔專利文獻〕
[PTL 1]
美國專利第7136150號
[PTL 2]
日本專利第3700001號
然而，在PTL 1的方法中，每隔預定次數的壓印操作，重複使用並清洗該模具。因此，對準標記的Cr膜因該清洗而縮減，因而使對準變得困難。
PTL 2未描述對準或是對準準確性的改良。
根據本發明之一態樣，係提供形成圖案化薄膜之方法。該方法包含：在具有對準標記B之基板上的光可固化組成物R與具有對準標記A的模具之間，提供氣體；使 該光可固化組成物R接觸該模具，因而使該光可固化組成物R成為光可固化組成物R’，其中該氣體係經溶解；用光a照射該模具與該基板，而偵測來自該對準標記A與該對準標記B的光；根據所偵測的光，將該對準標記A與該對準標記B對準；用波長不同於該光a的光b照射該可固化組成物R’，將該光可固化組成物R’固化成為固化薄膜；以及，將該固化薄膜從該模具分離。該氣體滿足以下不等式(1)：
在不等式(1)中，nR代表該光可固化組成物R於該光a之波長的折射率，nR’代表該光可固化組成物R’於該光a之波長的折射率，以及nM代表該模具於該光a之波長的折射率。
根據本發明之另一態樣，係提供形成圖案化薄膜的方法。該方法包含：光可固化組成物施加步驟，提供與施加來自光可固化組成物施用機構的光可固化組成物至具有對準標記B之基板上；平台(stage)移動步驟，將其上放置該基板之基板平台(substrate stage)從光可固化組成物施用機構移開使得該基板以數微米至數百奈米之準確性而置放於具有對準標記A的模具下；高溶解度與低折射率之氣體之提供步驟，在該基板與該模具之間提供含有高溶解度與低折射率之氣體的氣體；接觸步驟，令該光可固化 組成物接觸該模具；對準步驟，操作該基板平台使得該對準標記A與該對準標記B於位置Y對準；照射步驟，用光照射該光可固化組成物；以及，脫模步驟，在照射步驟之後將該光可固化組成物從該模具分離。該高溶解度與低折射率之氣體在該光可固化組成物中的溶解度為10體積百分比(percent by volume)或更高，以及該氣體於液體形式之折射率係低於該光可固化組成物者。
本發明可準確地偵測模具與基板的對準標記，因而提供具有高產量之形成圖案化薄膜的方法、縮短控制模具與基板間之相對位移的時間。再者，本發明提供製造光學元件的方法、製造電路板的方法以及製造電子元件的方法。
由以下例示性具體實例之說明與所附圖式可瞭解本發明之其他特徵。
1‧‧‧用以形成圖案化薄膜的設備
2‧‧‧光源
3‧‧‧對準攝影機
4‧‧‧氣體提供機構
5‧‧‧施用機構
6‧‧‧基板平台
7‧‧‧凹槽
8‧‧‧模具固持機構
9‧‧‧基板
10‧‧‧塗覆薄膜
11‧‧‧模具
12‧‧‧固化組成物
13‧‧‧圖案化薄膜
14‧‧‧模具的對準標記A
15‧‧‧基板的對準標記B
16‧‧‧氣體
17‧‧‧塗覆薄膜
18‧‧‧光a
19‧‧‧光
20‧‧‧光
21‧‧‧光b
22‧‧‧蒸發氣體
102‧‧‧基板
110‧‧‧固化圖案
111‧‧‧待移除的固化圖案化薄膜之區域
112‧‧‧基於固化圖案之輪廓而形成的電路結構
[圖1]圖1係根據本發明一具體實例之形成圖案化薄膜之方法的流程圖。
[圖2]圖2係圖示本發明一具體實例之形成圖案化薄膜之方法中所使用的壓印設備。
[圖3A]圖3A係說明根據本發明一具體實例之形成圖案化薄膜之方法的製程之橫切面圖。
[圖3B]圖3B係說明根據本發明一具體實例之形成圖案化薄膜之方法的製程之橫切面圖。
[圖3C]圖3C係說明根據本發明一具體實例之形成 圖案化薄膜之方法的製程之橫切面圖。
[圖3D]圖3D係說明根據本發明一具體實例之形成圖案化薄膜之方法的製程之橫切面圖。
[圖3E]圖3E係說明根據本發明一具體實例之形成圖案化薄膜之方法的製程之橫切面圖。
[圖3F]圖3F係說明根據本發明一具體實例之形成圖案化薄膜之方法的製程之橫切面圖。
[圖4A]圖4A係說明根據本發明一具體實例之製造光學元件、電路板或電子元件之方法的橫切面圖。
[圖4B]圖4B係說明根據本發明一具體實例之製造光學元件、電路板或是電子元件之方法的橫切面圖。
參照圖1至圖4B以說明本發明之具體實例。在圖式中，相同的部分係以相同的元件符號表示，因而省略其說明。
根據本發明之一具體實例，形成圖案化薄膜之方法包括：在具有對準標記B之基板上的光可固化組成物R與具有對準標記A的模具之間提供氣體，以製備光可固化組成物R’，其中該氣體係經溶解；使該光可固化組成物R’接觸該模具；用光a照射該模具與該基板以及偵測來自該對準標記A與該對準標記B的光；基於所偵側的光，將該對準標記A與該對準標記B對準；用波長不同於該光a的光b照射該光可固化組成物R’，將該光可固化組成物 R’固化成為固化薄膜；以及，將該固化薄膜從該模具分離。在此方法中，該氣體滿足以下不等式(1)：
在不等式(1)中，nR代表該光可固化組成物R於該光a之波長的折射率，nR’代表該光可固化組成物R’於該光a之波長的折射率，以及nM代表該模具於該光a之波長的折射率。
圖2係圖示本具體實施之方法中所使用的設備。
在圖2中，模具11的主要表面或圖案化表面係設置為與Z軸平行，而垂直於Z軸的其他兩軸係X與Y方向。該Z軸係典型延伸於垂直方向。
以下將描述本具體實施之形成圖案化薄膜之方法的製程步驟。
(1.光可固化組成物施加步驟)
首先，在基板9上，施加光可固化組成物R，形成塗覆薄膜(coating film)10，如圖2所示(圖1的步驟1)。
為了施加該光可固化組成物至該基板9的表面上，將支撐該基板9的基板平台(substrate stage)6移動至施用機構(application mechanism)5(光可固化組成物R係由其施加)下方的位置，而後該施用機構5將該光可固化組成物R施加至該基板9的表面。
例如，可藉由噴墨方法、浸塗、氣刀塗覆、簾塗(curtain coating)、線條碼方法(wire barcode method)、凹版塗覆(gravure coating)、擠壓塗覆(extrusion coating)、旋塗(spin coating)或狹縫掃描方法(slit scan method)，進行該光可固化組成物R的施加。施用機構5可選自於可進行這些塗覆方法的設備。
文中，該光可固化組成物係指可藉光照射所造成的聚合反應而固化之組成物。
基板9可為例如矽晶圓或是玻璃板。
光可固化組成物R含有藉由光聚合反應能轉成丙烯酸系樹脂(acrylic resin)之(甲基)丙烯酸酯((meth)acrylate)單體，以及光聚合反應起始劑。
在本具體實例之方法中，係將光可固化組成物R施加至基板9的表面。基板9的表面可於其上具有黏著層或其類似物。
用於本具體實例中的光可固化組成物R係可自由基聚合(radically polymerizable)的組成物，其主要含有藉由光聚合反應能轉成丙烯酸系樹脂之(甲基)丙烯酸系單體，以及光聚合反應起始劑。然而，在另一具體實例中，光可固化組成物R可為可陽離子聚合之組成物(cationically polymerizable composition)，其主要含有環氧化合物單體(epoxy monomer)、氧雜環丁烷單體(oxetane monomer)、乙烯基醚單體(vinyl ether monomer)或類似物。文中所述之「主要含有」係指該材 料占所有組成分之總量的90%或更多。
(2.第一對準步驟)
接著，關於第一對準，藉由基板平台(substrate stage)6而移動基板9(於其表面上具有含該光可固化組成物R的塗覆薄膜10)，以經由對準攝影機(alignment camera)3觀察對準標記A與對準標記B而從上俯視時，使得該模具11之元件符號為14的對準標記A與基板9之元件符號為15的對準標記B重疊，如圖3A所示(圖1的步驟2)。
對準標記A與對應的對準標記B具有凹-凸結構(concavo-convex structure)。理想的是該凹-凸結構具有規律性(periodicity)。
此時，在該第一對準中，模具11的對準標記A與基板9的對準標記B之間的對準並不需要準確至奈米等級，而是在1微米至900微米的範圍。
理想的是該基板平台6具有吸附(suction)或是黏性表面，以便於轉移該基板9而不會移動該基板平台6上的基板。如果該基板平台6具有此吸附或是黏性表面，則該基板平台6的整體可由黏性材料的吸附材料(sucking material)製成，或是該基板平台的表面可具有吸附或是黏性層。
模具11係由可傳送來自光源2之光的材料製成，該光源2係如石英、矽、聚合物或是這些材料的組合。特別 地，有利的是至少模具11之欲與該光可固化組成物R接觸的部分係由石英製成，更有利的是該模具的整體係由石英製成。由於石英具有低熱膨脹係數，因此即使受到光曝照的熱也不會輕易降低對準的準確性。
模具11係由模具固持機構(mold holding mechanism)8固持，並且理想地於其中間處在與欲和光可固化組成物R接觸的表面相對之表面具有凹槽(空氣室(air chamber))7，其厚度小於其他部分。該凹槽7有助於縮短導入該光可固化組成物R的時間或是減少移動該模具11所需要的力(脫模力(demolding force))。
在步驟(1)之後，在步驟(2)之前，將於其表面上具有含該光可固化組成物R之塗覆薄膜10的基板9從對應於該施用機構5的位置(在該施用機構5下方)移動至對應於該模具11的位置(在該模具11下方)。
在本具體實例的方法中，雖然係使用對準攝影機3而將模具11之元件符號為14的對準標記A與基板9之元件符號為15的對準標記B彼此對準，然而在其他具體實例中，可藉由除了使用對準攝影機之外的任何方式以進行該對準標記A與B的對準。
並且，在本具體實例中，雖然對準標記A與B具有規律性的凹-凸結構，然而對準標記A與B的結構並不限於規律的凹-凸結構。
(3.氣體提供步驟)
接著，將氣體16從氣體提供機構4導至該基板9上方，以於該基板9上的塗覆薄膜10周邊形成該氣體的氛圍(atmosphere)。在此步驟中，氣體16於液體形式的折射率係小於步驟(1)中施加之光可固化組成物R的折射率nR，且係在低於其蒸氣壓的壓力下或是在高於其沸點之溫度，提供氣體16(圖1的步驟3，如圖3B所示)。
理想的是氣體16(其於液體形式，具有低於光可固化組成物R的折射率)係以1或更高之體積百分比而溶解在光可固化組成物R中。
此氣體的例子包含氟氯碳化物(chlorofluorocarbon，CFC)、氟碳化合物(fluorocarbon，FC)、氫氯氟碳化物(hydrochlorofluorocarbon，HCFC)、氫氟碳化合物(hydrofluorocarbon，HFC)以及氫氟醚(hydrofluoroether，HFE)。
更特別地，該氣體的例子包含HFC-245fa(1,1,1,3,3-五氟丙烷(1,1,1,3,3-pentafluoropropane，CHF2CH2CF3))、HFE-245mc(五氟乙基甲基醚(pentafluoroethyl methyl ether,CF3CF2OCH3))以及HFO-1233zd(1-氯-3,3,3-三氟丙烯(1-chloro-3,3,3-trifluoropropene,CHCl=CHCF3))。
在主要含有丙烯酸系單體的光可固化組成物R中，HFC-245fa與HFE-245mc的溶解度高達約40體積百分比，其液體的折射率小於作為光可固化組成物R主成分的丙烯酸系單體之折射率。在本文中，為了比較丙烯酸系單 體折射率與該氣體於液體形式之折射率，由於該丙烯酸系單體係該光可固化組成物R的主要成分，因而該丙烯酸系單體之折射率可被視為實質等於光可固化組成物R的折射率。
就不燃性(incombustibility)、低毒性與低反應性(因此，為安全的)而言，HFC-245fa與HFE-245mc亦具有優勢。氣體16可由單一氣體組成，或是可含有多種氣體。因此，可單獨使用上述氣體或是將其結合使用。
氣體16可為任何上述氣體與空氣、氮氣、二氧化碳、氦氣、氬氣或類似物的任何混合物。如果使用上述氣體的混合物，則氦氣適合作為被混合的氣體。這是由於氦氣穩定且易於導入用於壓印(imprinting)。
(4.接觸步驟)
接著，使該模具11與光可固化組成物R的塗覆薄膜10接觸(圖1的步驟4)。
塗覆薄膜10中的光可固化組成物R係填充基板9與模具11之間的空隙以及模具11中的凹處，並且其中溶解有存在那裡的氣體16，因而形成光可固化組成物R’的塗覆薄膜17。
(5.第二對準步驟)
接著，在維持步驟(4)中發生的模具11與光可固化組成物R’之塗覆薄膜17之間接觸的狀態中，用元件符號 為18的光a(由光源2發出)照射模具之元件符號為14的對準標記A與基板之元件符號為15的對準標記B，以及移動基板平台6以調整基板9的位置，以縮小來自對準標記A的光19與來自對準標記B的光20之間的位置間隙(position gap)(藉由對準攝影機3偵測光19與光20)(圖1的步驟5，如圖3C所示)。
光19與光20可為反射的光或是繞射的光(或是反射的光與繞射的光)，光19與光20之間的位置間隙係在X-Y平面上的間隙。
對準標記A與對準標記B係與步驟(2)所使用者相同。
模具11與基板9之間的光可固化組成物R’的塗覆薄膜17於光a之波長的折射率(有效折射率)為nR’係由以下Maxwell-Garnett公式(5)計算而得：
Vp代表氣體在光可固化組成物R中的溶解度，ng代表氣體於液體形式在光a之波長的折射率，以及nR代表光可固化組成物R於光a之波長的折射率。
關於文中使用公式(5)的計算，係假設在高於或等於其沸點之溫度溶解於液體之氣體的折射率實質等於在該溫度被壓縮之液體形式氣體的折射率。
藉由將氣體溶解於光可固化組成物R的塗覆薄膜中，於光a之波長，該塗覆薄膜的折射率係降低nR-nR’。
因此，藉由將氣體16溶解於光可固化組成物中，模具11與光可固化組成物間之折射率差係增加，如以下不等式(1)所示：
其中nR代表該光可固化組成物R於光a之波長的折射率，nR’代表該光可固化組成物R’於光a之波長的折射率，以及nM代表該模具於光a之波長的折射率。
因此，相較於來自對準標記A與光可固化組成物R之間介面的光之反射或繞射效率，來自模具11的對準標記A與光可固化組成物R’之間介面的光之反射或繞射效率增加，因而增加對準的準確性。
一般而言，模具11的折射率nM係大於光可固化組成物R的折射率nR，因而適用不等式(2)：
在不等式(2)中，nR代表光可固化組成物R於光a之波長的折射率，nR’代表光可固化組成物R’於光a之波長的折射率，以及nM代表模具於光a之波長的折射率。
理想的是nR與nR’間的差較大並且滿足以下的不等式(3)。
在不等式(3)中，nR代表光可固化組成物R於光a之波長的折射率，以及nR’代表光可固化組成物R’於光a之波長的折射率。
特別係當模具11的折射率nM與光可固化組成物R的折射率nR之間的差小時，例如，當適用以下不等式(4)時，很容易偵測對準標記。
在不等式(4)中，nR代表光可固化組成物R於光a之波長的折射率，以及nM代表模具於光a之波長的折射率。
在本具體實例的方法中，係移動基板平台6以調整基板9的位置，因而縮小來自模具11之對準標記A的光19與來自基板9之對準標記B的光20之間的位置間隙(position gap)。然而，在本發明的另一具體實例中，可移動模具以調整光19與光20之間的位置間隙。
光a的波長較佳係500nm或更長。這是由於用於壓印(imprinting)的光可固化組成物通常係在400nm或更短的波長被固化。
以下舉例計算該光可固化組成物R’的折射率nR’。在此例子中，光的波長為632.8nm，光可固化組成物R主 要含有丙烯酸系單體，HFC-245fa係作為氣體，以及石英模具係作為該模具。
液體HFC-245fa在光波長為632.8nm的折射率ng係1.26，以及約40體積百分比的HFC-245fa可溶解於光可固化組成物R中。因此，氣體在光可固化組成物R中的溶解度Vp係0.4，以及光可固化組成物R在波長632.8nm的折射率nR係1.45。石英模具在波長632.8nm的折射率nM係1.46。
當這些值取代不等式(5)中的ng、nR與Vp時，溶解該氣體的該光可固化組成物R’的折射率nR’係1.38。
因此，nM-nR=0.01，以及nM-nR’=0.08
反射係數(reflectance)RM-R，亦即該模具的對準標記A與光可固化組成物R間之介面的有效反射係數(reflectance)，係使用模具的折射率nM與光可固化組成物R之折射率nR獲得，如以下之方程式(6)所示：
如上所述，模具在光波長632.8nm的折射率nM係1.46，以及光可固化組成物R在光波長632.8nm的折射率nR係1.45；因此，反射係數RM-R係0.118×10-4。
模具的對準標記A與溶解氣體的光可固化組成物R’ 間之介面的反射係數RM-R’，係使用模具的折射率nM與光可固化組成物R’的折射率nR’獲得，如以下方程式(7)所示：
如上所述，模具在光波長632.8nm的折射率nM係1.46，以及光可固化組成物R’在光波長632.8nm的折射率nR’係1.38；因此，反射係數RM-R’係7.93×10-4。
因此，藉由將氣體溶解在光可固化組成物R中，模具的對準標記A與光可固化組成物R’間之介面的反射係數係增加至對準標記A與光可固化組成物R間之介面的反射係數的約67倍。
(6.照射步驟)
接著，用來自光源2之元件符號為21的光b照射光可固化組成物R’，以將光可固化組成物R’固化成為經固化組成物12(圖1的步驟6，如圖3D所示)。
關於此操作，光b的波長不同於步驟(5)所使用的光之波長。這是由於光a需要的波長係難以固化光可固化組成物R’的波長，然而光b需要的波長係能固化光可固化組成物R’的波長。
例如，光b可為但不限於紫外光。
(7.脫模步驟)
接著，將經固化組成物12從模具11分離，以產生圖案化薄膜13。
在脫模步驟中，係將經固化組成物12從模具11分離，以產生經固化組成物或是固化薄膜12的圖案，如圖3F所示。此得到的圖案係步驟(6)(照射步驟)中形成於模具11上的模具11之細微圖案(fine pattern)的相反圖案(counter pattern)。
如何將經固化組成物或是固化薄膜12從模具11分離，包含脫模條件，並不特別受限，只要部份的固化膜12未受物理性破壞即可。例如，可移動模具11以離開固定的基板9，或是可移動基板9以離開固定的模具11。或者，可朝相反方向拉開模具與基板而使其彼此分離。
在此步驟中，如圖3F所示，雖然氣體22從圖案化薄膜13蒸發，但部分氣體可保留在該薄膜中。
在包含步驟(1)至(7)的上述製程中，可在所欲之位置，形成具有基於模具11之起伏圖案(relief pattern)而形成的所欲之圖案的固化薄膜。例如，所得到的固化薄膜可作為光學物件，例如非涅爾透鏡(Fresnel lens)或是繞射光柵(diffraction grating)或是光學物件中的物件。在此例子中，該光學物件包含至少基板11以及該基板11上的圖案化薄膜13。
在本具體實例的方法中，可對於相同基板，重複數次 一連串的步驟(1)至(7)或是重複單元(射出(shot))。藉由數次重複包含步驟(1)至(7)之重複單元(射出)，可形成固化薄膜，其在複數個所欲之位置具有基於該模具11之起伏圖案(relief pattern)的所欲之圖案。從降低射出區域(shot region)間之同平面變異(in-plane variation)以增加轉移圖案的準確性(解析度)之觀點而言，步驟(8)中描述之保留在基板9上的光可固化組成物R的理想厚度係盡可能小。
在本具體實例的修飾中，形成圖案化薄膜的方法可包含：光可固化組成物施加步驟，提供與施加來自光可固化組成物施用機構的光可固化組成物至具有對準標記B之基板上；平台(stage)移動步驟，將其上放置該基板之基板平台從該光可固化組成物施用機構移開使得該基板以1微米至900微米之準確性而置放於具有對準標記A的模具下；高溶解度與低折射率之氣體之提供步驟，在該基板與該模具之間提供含有高溶解度與低折射率之氣體的氣體；接觸步驟，令該光可固化組成物接觸該模具；對準步驟，操作該基板平台使得該對準標記A與該對準標記B於位置Y對準；照射步驟，用光照射該光可固化組成物；以及，脫模步驟，在該照射步驟之後將該光可固化組成物從該模具分離。該高溶解度與低折射率之氣體在該光可固化組成物中的溶解度為10體積百分比(percent by volume)或更高，以及該氣體於液體形式之折射率係低於該光可固化組成物者。該模具可為奈米壓印模具，於其表面具有奈 米起伏圖案(nanometer-relief pattern)。
本發明之一具體實例的方法可作為藉由光奈米壓印以形成起伏圖案的方法。在此例子中，形成起伏圖案的方法包含：置放光可固化組成物的步驟，該光可固化組成物含有在具有對準標記B的基板與於其表面具有起伏圖案且具有對準標記A的模具之間的氣體；藉由用無法固化該光可固化組成物的光照射該對準標記A與B以估計該模具之該對準標記A與該基板之該對準標記B之間的相對位置關係的步驟；以及，藉由在平行於該基板之表面的方向以相對於該模具而移動該基板，而將該對準標記A與該對準標記B對準的步驟。該氣體、該光可固化組成物以及該模具係滿足以下不等式(1)：
在不等式(1)中，nR代表不含該氣體的光可固化組成物在無法固化該光可固化組成物的光之波長的折射率，nR’代表含有該氣體的光可固化組成物在無法固化該光可固化組成物的光之波長的折射率，以及nM代表該模具在無法固化該光可固化組成物的光之波長的折射率。
(8.殘留薄膜移除步驟)
得自於步驟(7)或脫模步驟之具有特定圖案之部分的固化薄膜可留在應形成圖案之區域以外的區域中(下文中，薄膜之此部分可稱為殘留薄膜(residual film))。 在此例子中，移除在區域111(該區域不需要薄膜)中之具有所得圖案之固化薄膜之該部分(殘留薄膜)，以產生具有所欲之起伏圖案(其係基於模具11的起伏圖案而形成)的固化圖案110。
在此步驟中，該殘留薄膜之移除可藉由，例如，蝕刻圖案化薄膜13的凹陷部分(殘留薄膜)以暴露於圖案化薄膜13之凹陷中的基板表面，如圖4A所示。
關於藉由蝕刻移除凹陷部分中的薄膜13，可使用任何技術而無特定限制，並且可使用已知的技術，例如乾式蝕刻。關於乾式蝕刻，可使用已知的乾式蝕刻設備。可根據所要蝕刻的固化薄膜之元素組成，選擇用於此乾式蝕刻的來源氣體。來源氣體的例子包括含鹵素氣體，例如CF4、C2F6、C3F8、CCl2F2、CCl4、CBrF3、BCl3、PCl3、SF6以及Cl2；含氧氣體，例如O2、CO以及CO2；鈍氣，例如He、N2以及Ar；以及，其他氣體，例如H2與NH3。可使用這些氣體的混合氣體。
在包含步驟(1)至(8)的上述製程中，可在所欲之位置形成具有所欲之起伏圖案(其係基於該模具11之起伏圖案而形成)的固化圖案，並且可製造具有該固化圖案的物體。
如果使用該固化圖案操作該基板，則基板操作步驟(substrate working step)(步驟(9))之進行如下所述。
或者，所得到的固化圖案110可作為光學物件，例如 繞射光柵或是偏光板，或是作為光學物件中的物件以製造光學元件。在此例子中，該光學元件包含至少基板102以及在該基板102上的固化圖案110。
(9.基板操作步驟(substrate working step))
藉由本發明一具體實例之形成圖案化薄膜之方法而得到的具有起伏圖案之固化圖案110，係可作為半導體裝置(例如LSI、系統LSI、DRAM、SDRAM、RDRAM或是D-RDRAM)的中介層絕緣薄膜(interlayer insulating film)，或是作為用於半導體製程中的光阻膜(resist film)。
如果該固化圖案110係作為用於製作電子元件的光阻膜，則藉步驟(8)蝕刻步驟所暴露的基板之部分(圖4A中元件符號111所指之區域)係進行蝕刻或是離子植入(ion implantation)。在此例子中，該固化圖案110的功能係作為蝕刻遮罩。因此，根據固化圖案110的輪廓(profile)，而在基板102上形成電路結構112(圖4B)。因此，製作出用於半導體裝置等中的電路板。藉由將所得到的電路板連接至用於該電路板的控制機構，能製作出用於顯示器、攝影機、醫療儀器或任何其他設備的電子元件。
同樣地，該固化圖案110可作為用於製造光學元件之製程中之蝕刻或離子植入的光阻膜。
在製造包含電路的基板或電子元件的製程中，該固化 圖案110可最終自該基板移除，但亦可留下作為裝置的部件。
雖然已參照例示之具體實例說明本發明，然而應理解本發明並不限於所揭示的例示之具體實例。將以下申請專利範圍之範疇作最廣義解讀，以含括所有的修飾以及均等結構與功能。
3‧‧‧對準攝影機
9‧‧‧基板
10‧‧‧塗覆薄膜
11‧‧‧模具
12‧‧‧固化組成物
13‧‧‧圖案化薄膜
14‧‧‧模具的對準標記A
15‧‧‧基板的對準標記B
16‧‧‧氣體
17‧‧‧塗覆薄膜
18‧‧‧光a
19‧‧‧光
20‧‧‧光
21‧‧‧光b
22‧‧‧蒸發氣體

Claims (19)

  1. 一種形成圖案化薄膜的方法，該方法包括：在於具有對準標記B之基板上的光可固化組成物R與具有對準標記A的模具之間提供氣體；使該光可固化組成物R接觸該模具，因而使該光可固化組成物R成為光可固化組成物R’，其中該氣體係經溶解；藉由用光a照射該模具與該基板，而偵測來自該對準標記A與該對準標記B的光；根據所偵測的光，將該對準標記A與該對準標記B對準；用波長不同於該光a的光b照射該光可固化組成物R’，將該光可固化組成物R’固化成為固化薄膜；以及將該固化薄膜從該模具分離，其中，該氣體滿足以下不等式(1)： 其中，nR代表該光可固化組成物R於該光a之波長的折射率，nR’代表該光可固化組成物R’於該光a之波長的折射率，以及nM代表該模具於該光a之波長的折射率。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該氣體滿足以下不等式(2)： 其中，nR代表該光可固化組成物R於該光a之波長的折射率，nR’代表該光可固化組成物R’於該光a之波長的折射率，以及nM代表模具於該光a之波長的折射率。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該氣體滿足以下不等式(3)： 其中，nR代表該光可固化的組成物R於該光a之波長的折射率，以及nR’代表該光可固化組成物R’於該光a之波長的折射率。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該光可固化組成物R與該模具滿足以下不等式(4)： 其中，nR代表該光可固化組成物R於該光a之波長的折射率，以及nM代表該模具於該光a之波長的折射率。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該光可固化組成物R主要含有(甲基)丙烯酸酯((meth)acrylate)。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該氣體 包含1,1,1,3,3-五氟丙烷(1,1,1,3,3-pentafluoropropane)。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該氣體係1,1,1,3,3-五氟丙烷與氦氣的混合物。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該氣體係1,1,1,3,3-五氟丙烷。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中與該光可固化組成物R接觸的該模具之表面係由石英製成。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該模具的整體係由石英製成。
  11. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該對準標記A與該對準標記B具有規律性凹-凸結構(periodic concavo-convex structure)。
  12. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中來自該對準標記A與該對準標記B的光係反射光或繞射光。
  13. 一種製造光學元件的方法，該方法包括藉由如申請專利範圍第1至12項中任一項之方法形成圖案化薄膜。
  14. 一種製造光學元件的方法，該方法包括：藉由如申請專利範圍第1至12項中任一項之方法，形成圖案化薄膜；以及藉由使用該圖案化薄膜作為遮罩而蝕刻或是離子植入以操作(work)該基板。
  15. 一種製造電路板的方法，該方法包括： 藉由如申請專利範圍第1至12項中任一項之方法，形成圖案化薄膜；藉由使用該圖案化薄膜作為遮罩而蝕刻或是離子植入以操作(work)該基板；以及製備電子元件。
  16. 一種製造電子元件的方法，該方法包括：藉由如申請專利範圍第15項之方法，製造電路板；以及將該電路板連接至用以控制該電路板之控制機構。
  17. 一種形成圖案化薄膜的方法，該方法包括：光可固化組成物施加步驟，提供與施加來自光可固化組成物施用機構的光可固化組成物至具有對準標記B之基板上；平台(stage)移動步驟，將其上放置該基板之基板平台(substrate stage)從該光可固化組成物施用機構移開而以1微米至900微米的準確性使得該基板置放於具有對準標記A的模具下且該對準標記A係對準該對準標記B；高溶解度與低折射率之氣體之提供步驟，在該基板與該模具之間提供含有高溶解度與低折射率之氣體的氣體；接觸步驟，令該光可固化組成物接觸該模具；對準步驟，操作該基板平台使得該對準標記A與該對準標記B於位置Y對準；照射步驟，用光照射該光可固化組成物；以及 脫模步驟，在該照射步驟之後將該光可固化組成物從該模具分離，其中該高溶解度與低折射率之氣體在該光可固化組成物中的溶解度為10體積百分比(percent by volume)或更高，以及，該氣體於液體形式之折射率係低於該光可固化組成物。
  18. 如申請專利範圍第1、2或17項之方法，其中該模具係奈米壓印模具(nanoimprinting mold)，於其表面具有奈米起伏圖案(nanometer-relief pattern)。
  19. 一種藉由光奈米壓印(photo-nanoimprinting)以形成起伏圖案(relief pattern)的方法，該方法包括：置放光可固化組成物，該光可固化組成物含有在具有對準標記B的基板與於其表面上具有起伏圖案(relief pattern)且具有對準標記A的模具之間的氣體；藉由用無法固化該光可固化組成物的光照射該對準標記A與該對準標記B以估計該對準標記A與該對準標記B之間的相對位置關係；以及藉由在平行於該基板之表面的方向以相對於該模具而移動該基板，而將該對準標記A與該對準標記B對準，其中，該氣體、該光可固化組成物以及該模具滿足以下不等式(1)： 其中nR代表不含該氣體的該光可固化組成物在無法 固化該光可固化組成物的該光之波長的折射率，nR’代表含有該氣體的該光可固化組成物在無法固化該光可固化組成物的該光之波長的折射率，以及nM代表該模具在無法固化該光可固化組成物的該光之波長的折射率。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6403627B2 (ja) 2015-04-14 2018-10-10 キヤノン株式会社 インプリント装置、インプリント方法及び物品の製造方法
US10578965B2 (en) * 2016-03-31 2020-03-03 Canon Kabushiki Kaisha Pattern forming method
JP7149284B2 (ja) * 2017-03-16 2022-10-06 モレキュラー インプリンツ， インコーポレイテッド 光学ポリマーフィルムおよびそれを鋳造する方法
TWI728489B (zh) * 2019-10-04 2021-05-21 永嘉光電股份有限公司 利用可溶解性模仁的壓印方法及相關壓印系統
TWI758185B (zh) * 2021-05-12 2022-03-11 永嘉光電股份有限公司 提升脫模穩定性之壓印方法及相關壓印系統

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53104781A (en) 1977-02-24 1978-09-12 Fujisawa Mfg Apparatus for filling bread dough into mold
EP1309897A2 (en) 2000-08-01 2003-05-14 Board Of Regents, The University Of Texas System Methods for high-precision gap and orientation sensing between a transparent template and substrate for imprint lithography
JP2006516065A (ja) * 2002-08-01 2006-06-15 モレキュラー・インプリンツ・インコーポレーテッド インプリント・リソグラフィの散乱計測アラインメント
JP3700001B2 (ja) * 2002-09-10 2005-09-28 独立行政法人産業技術総合研究所 インプリント方法及び装置
US7136150B2 (en) 2003-09-25 2006-11-14 Molecular Imprints, Inc. Imprint lithography template having opaque alignment marks
JP4290177B2 (ja) 2005-06-08 2009-07-01 キヤノン株式会社 モールド、アライメント方法、パターン形成装置、パターン転写装置、及びチップの製造方法
KR100790899B1 (ko) * 2006-12-01 2008-01-03 삼성전자주식회사 얼라인 마크가 형성된 템플릿 및 그 제조 방법
NL2004932A (en) * 2009-07-27 2011-01-31 Asml Netherlands Bv Imprint lithography template.
NL2005266A (en) 2009-10-28 2011-05-02 Asml Netherlands Bv Imprint lithography.
JP5618588B2 (ja) * 2010-03-24 2014-11-05 キヤノン株式会社 インプリント方法
JP5679850B2 (ja) * 2011-02-07 2015-03-04 キヤノン株式会社 インプリント装置、および、物品の製造方法
TWI484536B (zh) * 2011-06-30 2015-05-11 Toshiba Kk 模板基板及其製造方法
JP2013070033A (ja) * 2011-09-05 2013-04-18 Canon Inc インプリント装置、インプリント方法及び物品の製造方法

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