CN104160477A - 压印方法、压印装置、以及使用其的物品制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种压印方法包括：使形成在模具M上的图案与被供给基板W上的压射区的压印材料R接触；并且在接触时，在根据压印材料R填充到形成在模具M上的图案中的进展改变用于检测形成在基板W上的压射区上的多个对准标记AMM和AMW的检测器的位置的同时，检测所述多个对准标记AMM和AMW。

Description

压印方法、压印装置、以及使用其的物品制造方法
技术领域
本发明涉及一种压印方法、压印装置、以及使用其的物品制造方法。
背景技术
随着对于半导体器件或MEMS的精密加工的需求增加，不仅常规的光刻技术，而且精密加工技术也受到了关注，在精密加工技术中，用模具对基板(晶圆)上的树脂(压印材料)进行模制，从而在基板上形成树脂图案。该技术也被称为“压印技术”，通过该技术，可以在基板上形成尺寸为几纳米的细小结构。压印技术的一个例子包括光固化方法。利用光固化方法的压印装置首先将紫外可固化的树脂(压印材料)施加到基板上的压射区(shot)区域(压印区域)。接着，用模具对压印材料进行模制。在用紫外光照射紫外可固化的树脂以使其固化之后，从模具释放固化的树脂，由此在基板上形成树脂图案。
这里，当用模具对被施加到压射区的树脂进行模制时，需要将压射区的位置和模具的位置彼此高精度叠加。专利文献1公开了一种压印方法，在该压印方法中，通过不同的检测单元检测形成在模具上的对准标记和形成在基板上的对准标记，从而基于它们之间的相对位置信息来执行定位。
【引文列表】
【专利文献】
【专利文献1】日本专利公开No.2007-281072
这里，压射区的形状(更具体地，压射区上的基板侧图案的形状，该图案预先在压射区被输送到压印装置的前面的步骤中形成)可能变形，因此，优选的是，在模具的模制之前，对变形形状与未变形形状之间的偏移进行校正。换句话讲，即使在专利文献1中所公开的压印装置中，为了适当地校正变形分量，特别是压射区的高程度分量(high-degree component)，需要使用多个检测单元、然后进行统计处理来在压射区上的多个位置(对准标记)处执行对准测量。然而，在专利文献1中所公开的压印装置中，由于诸如空间约束的限制，难以布置校正压射区分量所需数量的检测单元(例如，对准镜)。因此，可以被校正的压射区变形分量仅仅是线性分量，诸如移位分量、旋转分量、放大分量等，但是难以校正以弓形分量、筒形分量、针垫分量等为代表的高程度分量。
发明内容
本发明提供一种对于改进压印处理期间的叠加精度有利的压印方法。
根据本发明的一方面，提供一种用于通过使基板上的压印材料与形成在模具上的图案接触来将图案转印到压印材料的压印方法，该压印方法包括：使形成在模具上的图案与被供给基板上的压射区的压印材料R接触；并且在接触时，在根据压印材料R填充到形成在模具上的图案中的进展改变用于检测形成在基板上的压射区上的多个对准标记的检测器的位置的同时，检测所述多个对准标记。
根据本发明，可以提供一种对于改进压印处理期间的叠加精度有利的压印方法。
从以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的进一步的特征将变得清楚。
附图说明
图1是例示根据本发明的一个实施例的压印装置的构造的示图。
图2A是例示对准镜的布置的示图。
图2B是例示对准镜的布置的示图。
图2C是例示对准镜的布置的示图。
图3是例示晶圆上的***压射区的对准的示图。
图4是例示压印处理期间的操作序列的流程图。
图5A是例示晶圆上的压射区的布置的示图。
图5B是例示晶圆上的压射区的布置的示图。
图5C是例示晶圆上的压射区的布置的示图。
图5D是例示晶圆上的压射区的布置的示图。
具体实施方式
以下，将参照附图描述本发明的优选实施例。
首先，将给出根据本发明的一个实施例的压印装置的构造的描述。图1是例示本实施例的压印装置1的构造的示意图。压印装置1是在将诸如半导体器件等的器件制造为物品时所使用的装置，并且使用模具在作为将被处理的基板的晶圆上(在基板上)的树脂(压印材料)上形成图案。这里，本实施例的压印装置是利用光固化方法来通过紫外光的照射固化树脂的压印装置。压印装置1通过重复压印周期来在存在于晶圆上的多个压射区(图案形成区域)上顺序地形成图案。这里，压印周期是指通过在使模具压靠晶圆上的树脂(与晶圆上的树脂接触)的同时固化树脂来在晶圆上的一个压射区上形成图案的周期。在以下附图中，将给出Z轴与照射***的光轴平行排列并且互相正交的轴X和Y排列在垂直于Z轴的平面中的描述，所述照射***用紫外光照射晶圆上的树脂。压印装置1包括光照射单元2、模具保持机构3、晶圆台架4、分配器5、对准检测***6、以及控制单元7。
光照射单元2经由模具M用紫外光10照射树脂R，从而使树脂R固化。本实施例中的树脂R是紫外可固化的树脂。光照射单元2包括光源单元8和光学***9。光源单元8包括光源(未示出)和椭圆反射镜(未示出)，光源用于发射紫外光10(例如，i射线、g射线)，诸如卤素灯，椭圆反射镜用于收集从光源发射的光。光学***9包括用于用紫外光10照射压射区上的树脂R的透镜或孔径、以及半反射镜11。孔径用于视场角控制和***遮光控制。通过视场角控制，只有目标压射区可以被紫外光10照射。通过***遮光控制的帮助，可以使紫外光10在照射中受到限制，以便不超过晶圆W的外部形状。光学***9还可以包括用于均匀地照射模具M的光学积分器。其范围由孔径限定的紫外光10经由模具M入射在晶圆W上的树脂R上。此外，在本实施例中，压印装置1包括经由半反射镜11观察整个压射区的观察镜12。观察镜12用于确认压印处理(按压操作和填充的进展状态)的状态。
模具M的***形状是多边形(优选地，矩形或正方形)，并且模具M包括在面对晶圆W的表面上的图案部分，在该图案部分上，例如，三维地形成将被转印的电路图案等的凹形和凸形图案。为了穿过紫外光10以使树脂R固化，模具M由对于紫外光10的波长透明的任何材料(例如，石英)形成。
模具保持机构3包括模具卡盘13和模具驱动机构14，模具卡盘13保持模具M，模具驱动机构14移动模具卡盘13(模具M)。模具驱动机构14在桥面板15上受到支撑。模具驱动机构14包括定位机构、以及使模具压靠晶圆W上的树脂R并且从固化的树脂R释放模具M的机构，该定位机构控制模具M在六个轴的方向上的位置。这里，六个轴是指XYZ坐标系中的X轴、Y轴、Z轴以及每个轴的旋转方向，在XYZ坐标系中，模具卡盘13的支撑平面(用于支撑晶圆W的平面)与XY平面对准，并且与XY平面正交的方向与Z轴对准。此外，模具保持机构3包括安装在模具卡盘13上的倍率校正机构(形状校正机构)16。倍率校正机构16通过使用例如用流体(诸如空气或油)进行操作的汽缸从***方向向模具M施加压力来校正模具M的形状。或者，倍率校正机构16通过使用控制模具M的温度的温度控制单元控制模具M的温度来校正模具M的形状。通过进行诸如热处理的处理来使晶圆W变形(通常，膨胀或收缩)。因此，倍率校正机构16根据晶圆W的上述变形来校正模具M的形状，以使得叠对误差落在容许范围内。
晶圆W例如是单晶硅基板、SOI(绝缘体上硅)基板或玻璃基板。通过图案部分在晶圆W的多个压射区上形成树脂R的图案(包括图案的层)。图案(下称为“基板侧图案”)在晶圆W被输送到压印装置1之前已经在前面的步骤中形成在多个压射区上。
晶圆台架(基板保持单元)4包括晶圆卡盘17和台架驱动机构18，晶圆卡盘17通过以真空抽吸等方式吸附晶圆W来保持晶圆W，台架驱动机构18移动晶圆卡盘17(晶圆W)。如模具驱动机构14中那样，台架驱动机构18包括定位机构，该定位机构通过控制晶圆卡盘17在六个轴的方向上的位置来控制晶圆W的位置。
分配器5将树脂R(压印材料)施加到晶圆W上的压射区。分配器5包括箱体、喷嘴、阀门、以及供给量控制单元，箱体中容纳树脂R，喷嘴排出经由供给通路从箱体供给的树脂R，阀门设置在供给通路上，所有这些都未示出。供给量控制单元控制阀门，以使得树脂R被施加到一个压射区，从而调整树脂R到晶圆W的供给量。
对准检测***6包括多个(在这种情况下，四个)对准镜(检测器)19和对准台架机构20。对准镜19检测形成在模具M上的对准标记AMM、以及经由模具M形成在晶圆W上的对准标记AMW，以便执行模具M与晶圆W之间的定位。对准台架机构20安装在桥面板15上，并且可以独立地移动多个对准镜19，以便改变每个对准镜19将检测的检测位置。
图2A至图2C是例示对准镜19、形成在模具M上的模具M侧对准标记AMM、以及形成在晶圆W上的晶圆W侧对准标记AMW的布置的示图。具体地，图2A是例示对准镜19、模具M、树脂R和晶圆W的布置的示意性截面图。图2B是例示从紫外光入射侧看到的对准标记AMM和AMW的放大图。在图2A中所示的状态下，对准标记AMM和对准标记AMW被布置为从紫外光入射侧到模具M侧来看彼此不重叠。此外，图2C是例示从紫外光入射侧到模具M侧看到的多个对准标记AMM和AMW的布置的示意性平面图。具体地，在模具M的四个角处的区域19a至19d是这样的区域，它们是将被对准镜19(具体)检测的位置(检测位置)。另一方面，图3是例示晶圆W上的压射区的布置的平面图。晶圆W包括在其表面上的多个压射区，并且在每个压射区S中形成多个对准标记AMW。
控制单元7可以控制压印装置1的组件的操作、调整等。控制单元7由计算机等构成，并且通过线路连接到压印装置1的组件，以便通过程序等执行这些组件的控制。本实施例的控制单元7至少控制对准检测***6和晶圆台架4的操作。注意，控制单元7可以与压印装置1的其余部分集成(设置在共享的壳体中)，或者可以与压印装置1的其余部分分开提供(设置在单独的壳体中)。
此外，压印装置1包括表面板(未示出)、桥面板15和柱体，表面板用于形成在其上放置晶圆台架4的参考平面，桥面板15固定模具保持机构3，柱体从表面板延伸并且经由振动隔离体支撑桥面板15，振动隔离体隔离来自底板的振动。此外，压印装置1包括模具输送机构和基板输送机构等，模具输送机构在装置的外部与模具保持机构3之间送入/送出模具M，基板输送机构在装置的外部与晶圆台架4之间送入/送出晶圆W，所有这些都未示出。
接着，将给出压印装置1执行的压印方法的描述。图4是例示压印装置1执行的一系列压印处理的操作序列的流程图。首先，控制单元7使模具输送机构将模具M输送到模具卡盘13，并且使模具卡盘13在定位之后保持模具M(步骤S100)。这里，在安装模具M之后，控制单元7使对准台架机构20移动对准镜19。具体地，在本实施例中，控制单元7操作对准镜19，以使得对准镜19的检测位置定位在如图2C中所示的、存在于压射区的四个角(区域19a至19d)处的对准标记AMW处。
接着，控制单元7使基板输送机构将晶圆W输送到晶圆卡盘17，然后使晶圆卡盘17保持晶圆W(步骤S101)。应注意，至少一个层图案已经与对准标记AMW一起形成在晶圆W上。控制单元7使对准镜19通过透射通过模具M上的对准标记AMM来测量晶圆W上的对准标记AMW与模具M上的对准标记AMM之间的相对位置。
接着，控制单元7使对准台架机构20开始移动对准镜19(步骤S102)。接着，控制单元7驱动晶圆台架4，以便与对准镜19的移动同步地使此时要被处理的压射区定位在分配器5的涂布位置处，并且使分配器5将树脂R施加到晶圆W(步骤S103：涂布步骤)。此外，控制单元7使台架驱动机构18驱动晶圆台架4，以使得压射区定位在晶圆W压靠模具M的位置处。
接着，控制单元7用逐模片对准方法来执行对准测量(步骤S104)。此时，控制单元7使对准镜19捕捉模具M上的对准标记AMM的图像以及晶圆W上的对准标记AMW的图像，并且使图像处理装置(未示出)测量对准标记AMM与AMW之间的相对位置。然后，控制单元7基于与区域19a至19d相应的四个位置处的检测结果来测量模具M与晶圆W之间的压射区形状的差异(坐标分量、旋转分量、倍率分量、梯形分量等)。
接着，控制单元7使倍率校正机构16校正模具M的形状，以便视情况与定位同步地使形成在模具M上的图案部分的形状与晶圆W上的压射区的形状(基板侧图案的形状)匹配(步骤S105)。接着，因为由于倍率校正机构16的驱动误差而导致可能发生误差，所以控制单元7执行形状差异限度确定(步骤S106)。这里，当控制单元7确定形状差异大于限度(NO)时，所述处理返回到步骤S104，并且控制单元7再次执行对准测量，并且使倍率校正机构16校正模具M的形状，直到形状差异等于或小于预先确定的限度为止。另一方面，当控制单元7在步骤S106中确定形状差异等于或小于限度(“是”)时，控制单元7开始按压操作(步骤S107：模具按压步骤)。
接着，为了执行高精度形状校正，控制单元7在按压操作期间(即，在树脂R填充到模具M中期间)顺序地执行对准测量(步骤S108)。图5A至图5D是以时间系列的方式例示按压时树脂R的填充状态以及与填充状态相关联的对准测量的检测位置的平面图。此时，对准测量的检测位置可以改变，并且图5A至图5D中所示的检测位置仅仅是个例子。首先，控制单元7对测量值执行统计处理，并且计算压射区的变形部分的校正值，从而如下所述那样执行定位。如图5A至图5D中所示，可以看出，当树脂R与模具M开始接触时，将被填充的树脂R的接触区域从中心向外径向延伸。此时，由于树脂R的填充已经完成的部分与树脂R的填充尚未完成的部分之间的颜色差异、它们之间的树脂R的折射率差异等，测量条件不是恒定的。因此，树脂R的填充已经完成的部分与树脂R的填充尚未完成的部分之间的边界上的对准标记AMM和AMW上的测量数据不能用于校正。因此，控制单元7使对准镜19根据树脂R的填充，从区域19e起按径向向外地顺序移动，从而测量区域19f至19q，区域19e位于树脂R的填充已经完成的压射区的中心的附近(步骤S110)。此时，控制单元7利用观察镜12来观察整个压射区，以便确定树脂R的填充已经完成的位置。
首先，在如图5A中所示那样填充树脂R的状态下，对准镜19执行区域19e的对准测量，区域19e位于树脂R的填充已经完成的压射区的中心。接着，在如图5B和图5C中所示那样填充树脂R的状态下，对准镜19与树脂R的填充已完成的状态相关联地按顺序执行区域19f至19m的对准测量。在如图5D中所示树脂R的填充最后完成的状态下，对准镜19执行区域19n至19q的对准测量，区域19n至19q位于压射区的最外侧。如上所述，压印装置1在多个(四个或更多个)位置(在本实施例中，区域19e至19q)处执行对准测量，以使得压印装置1可以获取高精度的校正量。此外，控制单元7使观察镜12预先测量在其期间将树脂R铺展在第一压射区上的时间，以使得能够确定要在下一个压射区和后面的压射区处测量的对准标记AMM和AMW的位置。因此，可以省略用于通过观察镜12确认树脂IRC的填充完成的操作。可以在每次测量对准标记AMM和AMW时执行树脂R填充期间的校正，或者可以在所有对准标记AMM和AMW的测量完成之后执行树脂R填充期间的校正。然后，控制单元7使倍率校正机构16校正模具M的形状，以便视情况使形成在模具M上的图案部分的形状与晶圆W上的压射区的形状匹配(步骤S111)。
接着，控制单元7确定将被检测的所有对准标记AMM和AMW的测量是否已经完成，这些对准标记AMM和AMW存在于被树脂R填充的范围内(步骤S112)。这里，当控制单元7确定将被检测的所有对准标记AMM和AMW的测量已经完成(“是”)时，控制单元7结束树脂R填充期间的对准测量，并且所述处理移至步骤S114。另一方面，当控制单元7确定将被检测的所有对准标记AMM和AMW的测量尚未完成(“否”)时，所述处理返回到步骤S109，并且控制单元7重复地执行对准测量，直到将被检测的所有对准标记AMM和AMW的测量都已经完成为止。
接着，控制单元7确定按压理操作是否完成(树脂R到模具M的填充是否完成了)(步骤S113)。这里，在树脂R的填充未完成时，即，当控制单元7确定树脂R到模具M的填充没有完成(“否”)时，控制单元7重复地执行确定，直到树脂R到模具M中的填充完成为止。另一方面，当控制单元7确定树脂R到模具M的填充完成(“是”)时，控制单元7使光照射单元2经由模具M用紫外光10照射晶圆W上的树脂R，从而使树脂R固化(步骤S114：固化步骤)。在树脂R固化之后，控制单元7使模具驱动机构14升高模具M，从而从固化的树脂R释放模具(步骤S115：模具释放步骤)。
接着，控制单元7确定压印处理(图案形成步骤)是否对于晶圆W上的所有压射区都已经完成了(步骤S116)。这里，当控制单元7确定仍存在尚未进行压印处理的压射区(“否”)时，所述处理返回到步骤S102，并且控制单元7对下一个压射区重复压印处理。另一方面，当控制单元7确定压印处理对于晶圆W上的所有压射区都已经完成(“是”)时，控制单元7使基板输送机构从晶圆卡盘17收集晶圆W(步骤S117)，并且所有处理结束。
如上所述，控制单元7使对准镜19与树脂R的填充状态相关联地驱动，从而在按压操作期间(在树脂R填充到模具M中期间)在多个(四个或更多个)检测位置处执行对准测量。这里，在树脂R填充到模具M的图案部分(凹形和凸形图案)期间，在树脂R的填充已经完成的部分与树脂R的填充尚未完成的部分之间，测量条件不同，因此，测量值不能用于校正。相反，在本实施例中，不仅线性分量，而且高程度分量也可以通过在许多更多的位置处执行对准测量来进行校正，导致叠加精度得到改进。此外，在本实施例中，控制单元7从树脂R的填充已经完成的位置起，即，从模具M的中心起，朝着径向向外的方向执行对准测量，同时使用观察镜12来确认树脂R的填充已经完成的事实。因此，可以省略通过观察镜12确认树脂R的填充完成的操作。此外，对准测量和校正所需的时间与按压时间(树脂R的填充时间)重叠，即，隐藏在按压时间内，导致不增加整个压印处理所需的时间。因此，可以在不改变整个压印处理所需的时间的情况下改进叠加精度。
如上所述，根据本实施例，可以提供对于改进压印处理期间的叠加精度有利的压印方法。
虽然在实施例中，在将被检测的所有对准标记AMM和AMW的测量已经完成之后，控制单元7等待树脂R的填充完成，然后使树脂R固化，但是控制单元7可以在等待树脂R的填充完成的同时继续进行对准测量，从而继续进行定位和形状校正。虽然在实施例中，控制单元7使对准镜19根据树脂R填充的进展移动，但是当压射区的形状和模具M的形状稳定时，可以仅测量在压射区的中心附近的对准标记AMM和AMW以用于进行校正。
此外，在实施例中，当控制单元7按顺序测量对准标记AMM和AMW，以使得在当填充树脂R时测量对准标记AMM和AMW期间，对准镜19的行进距离变得最短时，可以进一步缩短整个压印处理所需的时间。此外，当在填充树脂R期间进行对准测量时，通过使用观察镜12代替对准镜19来去除对准镜19行进所需的时间，导致进一步缩短时间。
(物品制造方法)
用于将器件(半导体集成电路元件、液晶元件等)制造为物品的方法可以包括使用上述压印装置在基板(晶圆、玻璃板、膜状基板等)上形成图案的步骤。此外，该制造方法可以包括对在其上已经形成图案的基板进行蚀刻的步骤。当制造其他物品，诸如图案化介质(存储介质)、光学元件等时，该制造方法可以包括对在其上已经形成图案的基板进行处理的其他步骤，而不是蚀刻步骤。与常规的物品制造方法相比，本实施例的物品制造方法在物品的性能、质量、产率和生产成本中的至少一个上具有优点。
虽然已经参照示例性实施例描述了本发明的实施例，但是要理解本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释，以便包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。
本申请要求2012年3月12日提交的日本专利申请No.2012-053993和2013年3月4日提交的日本专利申请No.2013-041424的权益，这些专利申请的全部内容特此通过引用并入本文。

Claims (13)

1.一种压印方法，用于通过使基板上的压印材料与形成在模具上的图案接触来将图案转印到压印材料，所述压印方法包括：
使形成在模具上的图案与被供给基板上的压射区的压印材料接触；和
在所述接触的步骤时，在根据压印材料填充到形成在模具上的图案中的进展改变用于检测形成在基板上的压射区上的多个对准标记的检测器的位置的同时，检测所述多个对准标记。
2.根据权利要求1所述的压印方法，还包括：
基于在所述检测的步骤中获得的检测结果来执行以下项中的至少一个：使形成在模具上的图案的形状与压射区的形状匹配、或者使模具与基板对准。
3.根据权利要求1所述的压印方法，其中，通过对根据压印材料的填充进展而改变的检测器的位置处的多个对准标记的检测结果进行统计处理来计算所述图案的形状相对于压射区的形状的校正量，并且基于所述校正量来使所述图案的形状与压射区的形状匹配。
4.根据权利要求1所述的压印方法，其中，所述检测的步骤检测形成在压印材料的填充完成了的区域中的对准标记，并且在改变检测器的位置时，检测当前最靠近前面检测的对准标记的位置的对准标记。
5.根据权利要求1所述的压印方法，其中，所述检测的步骤检测形成在压印材料的填充完成了的区域中的对准标记，并且在改变检测器的位置时，从压印材料的填充完成了的区域按顺序依次检测形成在区域中的对准标记。
6.根据权利要求1所述的压印方法，其中，每次检测所述多个对准标记时，依次使形成在模具上的图案的形状与压射区的形状匹配、或者使模具与基板对准。
7.根据权利要求4所述的压印方法，还包括：
通过观察整个压射区来确定压印材料的填充的完成。
8.根据权利要求7所述的压印方法，还包括：
在使形成在模具上的图案与压印材料接触之前，预先基于在所述接触期间从所述接触开始到其压印材料填充完成的时间来确定检测器改变的位置。
9.一种压印方法，用于通过使基板上的压印材料与形成在模具上的图案接触来将图案转印到压印材料，所述压印方法包括：
依次使形成在模具上的多个区域与被供给基板上的压射区的压印材料接触；和
在所述接触期间，在检测器检测了形成在模具上的多个区域之中的较早接触的区域中的对准标记之后，通过改变检测器的位置来检测形成在模具的所述多个区域之中的较晚接触的区域中的对准标记。
10.根据权利要求9所述的压印方法，其中，先与压印材料接触的区域是包括压射区区域的中心的区域，较晚与压印材料接触的区域是压射区区域的最外侧区域。
11.根据权利要求9所述的压印方法，其中，在所述接触期间，在使形成在模具上的图案与压印材料接触的同时，改变检测器的位置。
12.一种压印装置，通过使基板上的压印材料与形成在模具上的图案接触来将图案转印到压印材料，所述压印装置包括：
检测器，所述检测器被配置为检测对准标记，能够改变所述检测器的位置以用于检测形成在基板上的压射区上的多个对准标记之中的具体的对准标记；和
控制单元，当形成在模具上的图案与被供给基板上的压射区的压印材料接触时，所述控制单元在根据压印材料填充到形成在模具上的图案中的进展改变检测器的位置的同时，使检测器检测对准标记。
13.一种物品制造方法，包括：
使用压印方法在基板上形成压印材料图案；和
对已经在所述形成的步骤中形成了图案的基板进行处理，
其中，通过使基板上的压印材料与形成在模具上的图案接触来将图案转印到压印材料的压印方法包括：
使形成在模具上的图案与被供给基板上的压射区的压印材料接触；和
在所述接触时，在根据压印材料填充到形成在模具上的图案中的进展改变用于检测形成在基板上的压射区上的多个对准标记的检测器的位置的同时，检测所述多个对准标记。
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