TWI564936B - 壓印設備及製造物品的方法 - Google Patents

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Description

壓印設備及製造物品的方法
本發明關於壓印設備及製造物品的方法。
隨著半導體裝置的小型化的需求增加，除了傳統的光刻技術之外，藉由使用模具對基板上的壓印材料(樹脂)形成圖案的壓印設備已引起關注。壓印設備能夠在基板上形成數個奈米級的精細圖案(結構)。
作為在壓印設備中固化壓印材料的一種方法，存在藉由以像是紫外光的光之照射來固化壓印材料的光固化方法。使用光固化方法的壓印設備在壓印材料與模具接觸的同時，藉由以光照射壓印材料來固化基板上的照射(shot)區域(壓印區域)上的壓印材料，並將模具從固化的壓印材料釋放，由此形成圖案。
此外，壓印設備有時遭受由各種因素引起的錯誤，這會導致在執行在基板上形成圖案的壓印處理的同時，無法繼續(連續)執行壓印處理。日本專利公開第2011-49405號揭露了在半導體曝光設備中執行控制，以得 到與在主體單元中發生的錯誤有關的復原方法的資訊、以及對應到復原方法的多種類型的評估值的資訊，並基於優先順序復原主體單元。
如上所述，壓印設備將壓印材料供給(塗佈)到基板(照射區域)上，並在壓印材料與模具接觸的同時，藉由以光進行照射來固化壓印材料。因此，在某些情況下，在壓印設備中發生導致無法繼續執行壓印處理的錯誤，並且在壓印材料未固化的情況下從設備卸載基板。從未固化的壓印材料發出的化學物質污染了運送基板的設備、從壓印設備卸載的基板被裝載到其中的外部設備等。在日本專利公開第2011-49405號中所揭露的技術在復原半導體曝光設備上具有優勢，但是並未解決上述壓印設備特有的問題。
本發明提供一種壓印設備，其優勢在於減少由基板上的未固化的壓印材料所引起的污染。
根據本發明的第一面向，提供了一種壓印設備，其藉由使用模具執行對基板上的壓印材料形成圖案的壓印處理，壓印設備包括檢測單元，其被構造為在執行壓印處理的同時檢測錯誤的發生；以及控制單元，其被構造為當檢測單元在基板上的壓印材料被固化之前檢測到錯誤的發生時，執行停止壓印處理以及在固化基板上的壓印材料時從壓印設備卸載基板的錯誤處理。
從參照所附圖式之例示性實施例的以下說明，本發明的更多面向將變得清楚明瞭。
1‧‧‧壓印設備
2‧‧‧基板保持單元
3‧‧‧模具保持單元
4‧‧‧對準測量系統
5‧‧‧照射單元
6‧‧‧控制單元
7‧‧‧樹脂供給單元
8‧‧‧基板
9‧‧‧基板卡盤
10‧‧‧基板台
11‧‧‧模具
12‧‧‧模具卡盤
13‧‧‧形狀調整單元
14‧‧‧跨接板
15‧‧‧柱形支撐件
16‧‧‧光源
17‧‧‧光學系統
18‧‧‧鏡
19‧‧‧模具台
20‧‧‧底板
21‧‧‧第二檢測單元
22‧‧‧第一檢測單元
30‧‧‧檢測單元
S1~S11‧‧‧步驟
S31‧‧‧步驟
S41‧‧‧步驟
S42‧‧‧步驟
S51‧‧‧步驟
S52‧‧‧步驟
圖1是顯示根據本發明的一個面向的壓印設備的配置的示意圖。
圖2是用於說明圖1中顯示的壓印設備中的壓印處理和錯誤處理的流程圖。
圖3是顯示圖2中顯示的錯誤處理的詳情的流程圖。
圖4是顯示圖2中顯示的錯誤處理的詳情的流程圖。
圖5是顯示圖2中顯示的錯誤處理的詳情的流程圖。
下面將參照所附圖式說明本發明的較佳實施例。注意，針對所有圖式，相同的標號表示相同的構件，且將不會給出其重複說明。
圖1是顯示根據本發明的一個面向的壓印設備1的配置的示意圖。壓印設備1是用於製造像是半導體裝置的裝置作為物品的光刻設備。壓印設備1執行藉由使用模具對基板上的壓印材料形成圖案的壓印處理。壓印設備1藉由在基板上的壓印材料與模具接觸的同時固化壓印 材料、並將固化後的壓印材料從模具釋放，來將形成在模具上的圖案轉印到基板上。此實施例使用樹脂作為壓印材料，並採用藉由以紫外光進行照射來固化樹脂的光固化方法作為樹脂固化方法。在下面的說明中，將與利用紫外光照射基板上的樹脂的照射系統的光軸平行的方向(使模具上的圖案與基板上的壓印材料接觸的方向)定義為Z軸，並將在與Z軸垂直的平面內相互垂直的兩個方向分別定義為X軸和Y軸。
壓印設備1被容納在用於將大氣維持在潔淨環境的潔淨室(未示)中。如圖1所示，壓印設備1包括基板保持單元2、模具保持單元3、對準測量系統4、照射單元5、控制單元6、樹脂供給單元7、氣體供給單元(未示)和檢測單元30。壓印設備1還包括用於保持模具保持單元3的跨接板(bridge plate)14、用於支撐跨接板14的柱形支撐件15、以及用於保持基板保持單元2的底板20。
基板保持單元2為用於保持基板8並執行基板8與模具11之間的對準(平移位移校正)的單元。基板保持單元2包括基板卡盤9和基板台10。基板卡盤9利用真空吸力或靜電力保持基板8。基板卡盤9藉由真空吸墊被支撐在基板台10上。基板台10包括例如粗動驅動系統(coarse motion driving system)和微動驅動系統(fine motion driving system)的複數個驅動系統，並在X軸方向和Y軸方向上移動被保持在基板卡盤9上的基板 8。基板台10還可以具有調整基板8在Z軸方向上的位置的功能、調整基板8在θ(繞Z軸的旋轉)方向上的位置的功能、以及調整基板8的傾斜的功能。
基板8包括，例如，單晶矽基板、SOI(絕緣體上矽)基板、以及玻璃基板。要由模具11成型的樹脂被供給(塗佈)到基板8。
模具11具有矩形外形，並包括三維地形成在面向基板8的表面上的圖案(要被轉印到基板8上的凹凸圖案，例如，電路圖案)。模具11由透射紫外光的材料所形成，例如，石英。
模具保持單元3是用於保持模具11並使基板上的樹脂與模具11接觸的單元。模具保持單元3包括模具卡盤12、形狀調整單元13以及模具台19。模具卡盤12利用真空吸力或靜電力保持模具11。模具卡盤12藉由真空吸墊被支撐在模具台19上。模具台19包括例如粗動驅動系統和微動驅動系統的複數個驅動系統，並在Z軸方向上移動被保持在模具卡盤12上的模具11。為了使基板上的樹脂與模具11上的圖案接觸，執行控制以減少模具11與基板8之間的間隔。或者，模具保持單元3和基板保持單元2可以相對地移動或依次地移動。另外，模具保持單元3和基板保持單元2中的至少一者可以被移動。模具台19還可以具有調整模具11在X軸方向、Y軸方向和θ(繞Z軸的旋轉)方向上的位置的功能、調整模具11的傾斜的功能等。形狀調整單元13被佈置在模具卡盤12 上，並藉由將力(位移)施加到由模具卡盤12所保持的模具11的側面，來調整(校正)，例如，模具11(其圖案)的形狀。
對準測量系統4檢測形成在基板8上的對準標記和形成在模具11上的對準標記，並測量基板8與模具11之間在X軸方向和Y軸方向上的位置位移、以及基板8與模具11之間的形狀差(例如，倍率)。
照射單元5以紫外光(亦即，用於固化基板上的樹脂的光)照射基板上的樹脂。照射單元5包括光源16、用於將來自光源16的紫外光調整為適合的光的光學系統17、以及將來自光源16的紫外光朝向基板上的樹脂反射的鏡18。
樹脂供給單元7將樹脂供給(塗佈)到基板8上。根據本實施例，樹脂供給單元7包括樹脂排出噴嘴(未示)，並將樹脂從樹脂排出噴嘴排出到基板8。根據，例如，形成在基板8上的樹脂的圖案的厚度(殘留膜厚度)或密度，來設定從樹脂供給單元7供給的樹脂的供給量。
氣體供給單元經由被佈置在模具11附近的氣體供給噴嘴對基板上的樹脂與模具11之間的空間供給氣體。換言之，氣體供給單元以所欲的氣體來替換基板上的樹脂與模具11之間的空間中的大氣。這種氣體包括具有高擴散性的氦氣。
檢測單元30在執行壓印處理的同時檢測錯 誤。這種錯誤為，例如，使得無法繼續(連續)執行壓印處理的錯誤，且尤其是使得需要立即從壓印設備1卸載已經受壓印處理的基板8的錯誤。另外，這種錯誤由壓印設備1內部和外部的異常所引起。
檢測單元30包括藉由檢測壓印設備1的內部環境的變化來檢測錯誤的發生的第一檢測單元22、以及藉由壓印設備1的外部環境的變化來檢測錯誤的發生的第二檢測單元21。另外，在本實施例中，檢測單元30可能檢測壓印設備1的內部環境的變化和壓印設備1的外部環境的變化二者。然而，檢測單元30可能檢測壓印設備1的內部環境的變化和壓印設備1的外部環境的變化中的至少一個。
第一檢測單元22包括，例如，溫度感測器、壓力感測器、流量感測器、位移感測器和光量感測器，並檢測壓印處理被執行的空間中的溫度、壓力和氣體的成分濃度中的至少一個。第二檢測單元21包括，例如，從壓印設備1的外部接收異常信號的接收單元，並檢測傳遞到壓印設備1的振動。作為來自外部的異常信號，可能使用藉由使用像是在傳遞來自地震震中的振動(搖動)之前的地震預警(early warning)等的資訊來將壓印設備1轉變到安全狀態的信號。另外，作為由第二檢測單元21接收的外部異常信號，可以使用通知停電(power failure)或火災的信號。注意，這些外部異常信號可以不經由第二檢測單元21而輸入到控制單元6。
控制單元6包括CPU和記憶體，且控制壓印設備1的整體操作。控制單元6藉由控制壓印設備1的各單元的操作、調整等來執行壓印處理。另外，當在基板上的樹脂被固化之前，檢測單元30檢測到錯誤的發生時，控制單元6停止壓印處理，並在固化基板上的樹脂時，執行從壓印設備1卸載基板8的錯誤處理。
將參照圖2說明壓印設備1中的壓印處理和錯誤處理。如上所述，控制單元6藉由全面地控制壓印設備1的各單元來執行壓印處理和錯誤處理。
在步驟S1中，控制單元6使基板運送機構(未示)將基板8裝載到壓印設備1中，並使基板保持單元2保持基板8。在步驟S2中，控制單元6使樹脂供給單元7對基板8上的目標照射區域(要執行壓印處理的照射區域)供給樹脂。
在步驟S3中，控制單元6使基板8上的目標照射區域與模具11接觸(壓製處理)。在步驟S4中，控制單元6將基板8與模具11對準，以基於由對準測量系統4獲得的測量結果，將形成在基板8上的對準標記與形成在模具11上的對準標記相匹配。然而，注意，如果採用全域對準(global alignment)方案作為基板8與模具11的對準方案，則可能省略基板8與模具11之間的對準(步驟S4)。另外，在本實施例中，雖然對準在壓製處理之後被執行，但基於由對準測量系統4所獲得的測量結果，對準也可以在步驟S2中將樹脂供給到基板上之後、 步驟S3中的壓製處理之前被執行。此外，對準可以在步驟S3的壓製處理期間被執行。
在步驟S5中，在以樹脂填充模具11上的圖案後，控制單元6使照射單元5經由模具11藉由以紫外光照射樹脂來固化基板8的目標照射區域上的樹脂(固化處理)。在步驟S6中，控制單元6將模具11從基板8的目標照射區域上的被固化的樹脂釋放(釋放處理)。藉由此處理，在基板8的目標照射區域上形成與模具11上的圖案相對應的樹脂圖案。
在步驟S7中，控制單元6確定是否已針對基板8上的所有照射區域執行壓印處理。如果尚未針對基板8上的所有照射區域執行壓印處理，則處理進行到步驟S2，以將未執行壓印處理的照射區域設置為目標照射區域。注意，如果已將樹脂供給到基板8上的複數個照射區域，則可能省略步驟S2中的供給樹脂的步驟。重覆步驟S2至步驟S7的處理，將樹脂圖案形成在基板8的所有照射區域上。相反於此，如果已針對基板8上的所有照射區域執行了壓印處理，則處理進行到步驟S8。在步驟S8中，控制單元6使基板運送機構從壓印設備1卸載已在所有照射區域上經受壓印處理的基板8。
假設在這種情況下，在固化基板上的樹脂之前，更具體地說，在從樹脂被供給到基板上的瞬間到樹脂被固化的瞬間的間隔(從步驟S2到步驟S5的開始)期間，檢測單元30檢測到錯誤的發生，亦即，使得無法繼 續執行壓印處理的錯誤。在這種情況下，控制單元6停止壓印處理並執行錯誤處理，如同上面所說明的。
更具體地說，在步驟S9中，控制單元6從檢測單元30獲得錯誤檢測資訊。錯誤檢測資訊不僅包括指示檢測到錯誤的發生的資訊，而且還包括指示在錯誤的發生之時的壓印處理的狀態的資訊，例如，指示錯誤是發生在基板上的樹脂與模具11接觸之前或之後的資訊。
在步驟S10中，控制單元6基於在步驟S9中所獲得的錯誤檢測資訊，使照射單元5藉由以紫外光照射樹脂來固化基板8的目標照射區域上的樹脂(錯誤處理)。在此情況下，如稍後所說明的，控制單元6根據在錯誤的發生之時的壓印處理的狀態來固化基板8的目標照射區域上的樹脂(亦即，根據壓印處理的狀態來執行錯誤處理)。
在步驟S11中，控制單元6確定是否針對基板8的下一個目標照射區域執行壓印處理。如果要針對基板8的下一個目標照射區域執行壓印處理，則處理進行到步驟S7。如果不針對基板8的下一個目標照射區域執行壓印處理，則處理進行到步驟S8。
下面將說明錯誤處理(步驟S10)的詳情。圖3是顯示檢測單元30在供給到基板上的樹脂與模具11接觸之前檢測到錯誤的發生的情況下之錯誤處理的詳情的流程圖。如果在供給到基板上的樹脂與模具11接觸之前(亦即，在從步驟S2到步驟S3的開始的間隔期間)，檢 測單元30已檢測到錯誤的發生，控制單元6執行步驟S31作為錯誤處理。在這種情況下發生的錯誤包括樹脂供給單元7中的異常、基板保持單元2中的異常、模具保持單元3中的異常、以及外部異常信號。藉由第一檢測單元22和第二檢測單元21中的至少一個，這種異常可作為錯誤被檢測出來。
在步驟S31中，控制單元6使照射單元5藉由以紫外光照射樹脂來固化樹脂，而不使基板8的目標照射區域上的樹脂與模具11接觸。在此情況下，錯誤處理(步驟S31)中的紫外光的照度可能不同於固化處理(步驟S5)中的紫外光的照度。
如上所述，當在供給到基板上的樹脂與模具11接觸之前檢測到錯誤的發生時，固化樹脂而不使基板上的樹脂與模具11接觸，且從壓印設備1卸載其上的樹脂正被固化的基板8。這能夠減少(防止)由來自基板上的未固化的樹脂的化學物質所引起的污染。
圖4是顯示檢測單元30在供給到基板上的樹脂與模具11接觸之後檢測到錯誤的發生的情況下的錯誤處理的詳情的流程圖。當在供給到基板上的樹脂與模具11接觸之後(亦即，在從步驟S3到步驟S5的開始的間隔期間)，檢測單元30已檢測到錯誤的發生時，執行步驟S41和S42作為錯誤處理。在此情況下發生的錯誤包括基板保持單元2中的異常、模具保持單元3中的異常、對準測量系統4中的異常、以及外部異常信號。藉由第一檢 測單元22和第二檢測單元21中的至少一個，這種異常可作為錯誤被檢測出來。
在步驟S41中，控制單元6在維持基板8上的目標照射區域上的樹脂與模具11接觸的同時(亦即，在將模具11從基板上的樹脂釋放之前)，使照射單元5藉由以紫外光照射樹脂來固化樹脂。在此情況下，錯誤處理(步驟S41)中的紫外光的照度可能不同於固化處理(步驟S5)中的紫外光的照度。在步驟S42中，將模具11從基板8上的目標照射區域上的被固化的樹脂釋放。
如上所述，如果在基板上的樹脂與模具11接觸並被固化之前檢測到錯誤的發生，則在維持樹脂與模具11接觸的同時固化樹脂，且在基板上的樹脂被固化的同時從壓印設備1卸載基板8。這樣能夠減少(防止)由來自基板上的未固化的樹脂的化學物質所引起的污染。
圖5是顯示在樹脂被供給到基板上、且檢測單元30在樹脂與模具11接觸之後檢測到錯誤的發生的情況下的錯誤處理的另一例子的詳情的流程圖。如果在供給到基板上的樹脂與模具11接觸之後(亦即，在從步驟S3到步驟S5的開始的間隔期間)，檢測單元30已檢測到錯誤的發生，則執行步驟S51和S52作為錯誤處理。在這種情況下發生的錯誤包括基板保持單元2中的異常、模具保持單元3中的異常、對準測量系統4中的異常、以及外部異常信號。藉由第一檢測單元22和第二檢測單元21中的至少一個，這種異常可作為錯誤被檢測出來。
在步驟S51中，將模具11從基板8上的目標照射區域上的未固化的樹脂釋放。在步驟S52中，控制單元6在將模具11從基板8上的目標照射區域上的未固化的樹脂釋放的同時，使照射單元5藉由以紫外光照射樹脂來固化樹脂。在此情況下，錯誤處理(步驟S52)中的紫外光的照度可能不同於固化處理(步驟S5)中的紫外光的照度。
如上所述，如果在基板上的樹脂與模具11接觸並固化之前檢測到錯誤的發生，則在將模具11從基板上的未固化的樹脂釋放之後固化樹脂，且在基板上的樹脂被固化的同時從壓印設備1卸載基板8。這樣能夠減少(防止)由來自基板上未固化的樹脂的化學物質所引起的對設備(運送機構和外部設備)的污染。
根據本實施例，如果發生使得無法繼續壓印處理的錯誤，則執行錯誤處理以在從壓印設備1卸載基板8之前固化基板8上的未固化的樹脂。已舉例說明藉由將樹脂供給到一個照射區域來重覆壓印處理的情況的實施例。然而，可以藉由在事先對複數個照射區域供給樹脂之後重覆壓製處理和固化處理來在基板上形成圖案。在此情況下，錯誤處理被執行，以不僅固化作為壓印處理目標的照射區域上的樹脂，且亦固化事先被供給的所有未固化的樹脂(壓印材料)。因此，壓印設備1不會卸載具有未固化的樹脂的基板8。這能夠防止從未固化的樹脂發出的化學物質污染設備，例如，運送基板8的設備以及裝載有基 板8的設備。
另外，在本實施例中，每當檢測到錯誤的發生時，固化基板8上的目標照射區域上的樹脂。然而，注意，可以事先儲存錯誤檢測資訊，且可在完成預定次數的壓印處理之後，集體地執行錯誤處理(亦即，可以集體地固化各別被檢測出錯誤的發生的複數個照射區域上的樹脂)。
將描述製造作為物品的裝置(半導體裝置、磁性儲存媒體、液晶顯示裝置等)的方法。此製造方法包括藉由使用壓印設備1在基板(晶片、玻璃板、膜狀基板等)上形成圖案的過程。製造方法還包括對圖案已被形成於其上的基板進行處理的過程。此過程中的步驟可以包括去除圖案的殘留膜的步驟。此外，這些步驟可以包括其他的已知步驟，例如，藉由使用圖案作為遮罩來蝕刻基板的步驟。根據本實施例的製造物品的方法相較於相關技術在物品的性能和品質、生產率、以及生產成本中至少一個方面上更有優勢。
雖然已參照例示性實施例說明了本發明，但應理解的是，本發明不限於所揭露的例示性實施例。以下申請專利範圍的範疇應被賦予最寬廣的解釋，以包含所有這樣的修改以及相等的結構和功能。
1‧‧‧壓印設備
2‧‧‧基板保持單元
3‧‧‧模具保持單元
4‧‧‧對準測量系統
5‧‧‧照射單元
6‧‧‧控制單元
7‧‧‧樹脂供給單元
8‧‧‧基板
9‧‧‧基板卡盤
10‧‧‧基板台
11‧‧‧模具
12‧‧‧模具卡盤
13‧‧‧形狀調整單元
14‧‧‧跨接板
15‧‧‧柱形支撐件
16‧‧‧光源
17‧‧‧光學系統
18‧‧‧鏡
19‧‧‧模具台
20‧‧‧底板
21‧‧‧第二檢測單元
22‧‧‧第一檢測單元
30‧‧‧檢測單元

Claims (9)

  1. 一種壓印設備，其藉由使用模具執行對基板上的壓印材料形成圖案的壓印處理，該壓印設備包括：檢測單元，其被構造為在執行該壓印處理的同時檢測錯誤的發生；以及控制單元，其被構造為當該檢測單元在該基板上的該壓印材料被固化之前檢測到該錯誤的發生時，執行停止該壓印處理、以及在固化該基板上的該壓印材料時從該壓印設備卸載該基板的錯誤處理。
  2. 如申請專利範圍第1項之壓印設備，其中，在壓印材料被供給到該基板上、且該檢測單元在該壓印材料與該模具接觸之前檢測到該錯誤的發生時，該控制單元固化該壓印材料，而不使該基板上的該壓印材料與該模具接觸。
  3. 如申請專利範圍第1項之壓印設備，其中，在壓印材料被供給到該基板上、且該檢測單元在該壓印材料與該模具接觸之後檢測到該錯誤的發生時，該控制單元在維持該基板上的該壓印材料與該模具之間的接觸的同時固化該壓印材料。
  4. 如申請專利範圍第1項之壓印設備，其中，在壓印材料被供給到該基板上、且該檢測單元在該壓印材料與該模具接觸之後檢測到該錯誤的發生時，該控制單元在將該模具從該基板上的該壓印材料釋放之後固化該壓印材料。
  5. 如申請專利範圍第1項之壓印設備，其中，在壓印材料被供給到該基板的複數個照射區域上時，在當該檢測 單元已檢測到該錯誤的發生時，該控制單元在固化已執行該壓印處理的照射區域上的該壓印材料時，固化不同於已執行該壓印處理的該照射區域之照射區域上的該壓印材料。
  6. 如申請專利範圍第1項之壓印設備，其中，該檢測單元藉由檢測該壓印設備的內部環境的變化和該壓印設備的外部環境的變化中的至少一個來檢測該錯誤的發生。
  7. 如申請專利範圍第6項之壓印設備，其中，該內部環境包括該壓印處理在其中被執行的空間中的溫度、壓力和氣體的成分濃度中的至少一個。
  8. 如申請專利範圍第6項之壓印設備，其中，該外部環境包括傳遞到該壓印設備的振動。
  9. 一種製造物品的方法，該方法包括：使用壓印設備在基板上形成圖案；以及對該圖案已被形成於其上的該基板進行處理，以製造該物品，其中，該壓印設備藉由使用模具執行對該基板上的壓印材料形成圖案的壓印處理，且該壓印設備包括：檢測單元，其被構造為在執行該壓印處理的同時檢測錯誤的發生；以及控制單元，其被構造為當該檢測單元在該基板上的該壓印材料被固化之前檢測到該錯誤的發生時，執行停止該壓印處理、以及在固化該基板上的該壓印材料時從該壓印設備卸載該基板的錯誤處理。
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