TW201630042A - 壓印設備、壓印方法以及製造物品的方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種壓印設備，其使用模具執行在基板上形成壓印材料的圖案的壓印處理，壓印設備包括被配置來感測模具和基板中的至少一個並獲得圖像的圖像感測單元、以及被配置來判斷壓印處理的正常/異常的判斷單元，其中，壓印處理包括將壓印材料供給到基板上的第一步驟、以及使模具和基板上的壓印材料彼此接觸的第二步驟，並且判斷單元針對壓印處理的每個步驟改變判斷壓印處理的正常/異常的基準並基於由圖像感測單元所感測到的圖像來判斷壓印處理的正常/異常。

Description

壓印設備、壓印方法以及製造物品的方法
本發明關於壓印設備、壓印方法以及製造物品的方法。
壓印技術是能夠形成奈米級微細圖案的技術，且作為用於半導體裝置及磁性儲存介質(magnetic storage media)的一種大規模生產奈米微影(nanolithography)技術而受到關注。藉由在其上有圖案被形成的模具與在基板上的樹脂彼此接觸的狀態下固化樹脂(壓印材料)、並接著從固化的樹脂釋放模具，使用壓印技術的壓印設備在基板上形成圖案。
在壓印設備中，基於來自被佈置在基板的上方的圖像感測單元的圖像感測資訊，判斷在基板上形成的圖案的正常/異常(亦即，壓印處理的正常/異常)是有效的(參見日本專利公開第2011-3616號)。日本專利公開第2011-3616號揭露出藉由比較由感測經由壓印處理形成在基板上的圖案所獲得的圖像以及藉由事先感測正常地 形成在基板上的圖案所準備的基準圖像來判斷壓印處理的正常/異常的技術。
若壓印處理的正常/異常不是在於基板上形成圖案之後而是在壓印處理期間(例如，在產生異常時)被判斷，則異常的影響可以被抑制，從而提高生產率。然而，在壓印處理期間基板的狀態改變為，例如，壓印材料被供給(施加)的狀態、模具和壓印材料彼此接觸的狀態、以及模具被釋放以形成圖案的狀態。若壓印處理的正常/異常的判斷基準是恆定的，則依據基板狀態，基準將變得不適當，並且基板狀態不能被準確地掌握。亦即，壓印處理的正常/異常在一些情況下無法被準確地判斷出來。例如，當模具的圖案被基板上的壓印材料填充時，基板狀態根據物理現象(毛細現象)依序地改變，且難以指定判斷壓印處理的正常/異常的時間點。
本發明提供了對於判斷壓印處理的正常/異常有利的壓印設備。
根據本發明的一個態樣，提供了執行使用模具在基板上形成壓印材料的圖案的壓印處理的壓印設備，壓印設備包括：被配置來感測模具和基板中的至少一個並獲得圖像的圖像感測單元，以及被配置來判斷壓印處理的正常/異常的判斷單元，其中，壓印處理包括將壓印材料供給到基板上的第一步驟、以及使模具和基板上的壓印材 料彼此接觸的第二步驟，並且判斷單元針對壓印處理的每個步驟改變判斷壓印處理的正常/異常的基準、並基於由圖像感測單元所感測到的圖像來判斷壓印處理的正常/異常。
從例示性實施例的以下描述參照所附圖式，本發明的更多態樣將變得清楚明瞭。
1‧‧‧基板卡盤
2‧‧‧基板台
3‧‧‧模具卡盤
4‧‧‧模具台
5‧‧‧對準示波器
6‧‧‧對準標記(基板側標記)
7‧‧‧對準標記(模具側標記)
8‧‧‧光源
9‧‧‧觀察單元
9a‧‧‧觀察光源
9b‧‧‧圖像感測器
10‧‧‧鏡
11‧‧‧分配器
12‧‧‧控制單元
13‧‧‧控制台單元
14‧‧‧顯示單元
15‧‧‧輸入裝置
16‧‧‧力感測器
61‧‧‧孔口
62‧‧‧掃描方向
63‧‧‧孔口
64‧‧‧區域
65‧‧‧虛線
71‧‧‧部分
72‧‧‧部分
100‧‧‧壓印設備
121‧‧‧區域
122‧‧‧區域
131‧‧‧邊界
G‧‧‧粒子
G’‧‧‧部分
M‧‧‧模具
P‧‧‧圖案
R‧‧‧樹脂
W‧‧‧基板
AP‧‧‧週期
PP‧‧‧預設週期
PS‧‧‧預定尺寸
RL‧‧‧反射光
S101~S104‧‧‧步驟
S201~S207‧‧‧步驟
圖1是顯示作為本發明一個態樣之壓印設備的佈置的示意圖。
圖2A和2B是顯示由圖1中所顯示的壓印設備的觀察單元所觀察到的干涉條紋(interference fringe)的例子的視圖。
圖3是用於說明一般的壓印處理的流程圖。
圖4A至4F是用於說明一般的壓印處理的視圖。
圖5是用於說明根據實施例的壓印處理的流程圖。
圖6A至6F是用於說明圖5中所顯示的壓印處理的正常/異常的判斷(步驟S202)的視圖。
圖7A至7D是用於說明圖5中所顯示的壓印處理的正常/異常的判斷(步驟S203)的視圖。
圖8是用於說明執行圖5中所顯示的壓印處理的正常/異常的判斷(步驟S203)的時間點的圖。
圖9是用於說明執行圖5中所顯示的壓印處理的正常/異常的判斷(步驟S204)的時間點的圖。
圖10A至10C是用於說明執行圖5中所顯示的壓印處理的正常/異常的判斷(步驟S204)的時間點的視圖。
圖11A和11B是用於說明圖5中所顯示的壓印處理的正常/異常的判斷(步驟S206)的視圖。
圖12A至12C是用於說明執行圖5中所顯示的壓印處理的正常/異常的判斷(步驟S206)的時間點的視圖。
圖13A至13D是用於說明圖5中所顯示的壓印處理的正常/異常的判斷(步驟S207)的視圖。
圖14A至14D是用於說明圖5中所顯示的壓印處理的正常/異常的判斷(步驟S205)的視圖。
圖15A和15B是用於說明圖5中所顯示的壓印處理的正常/異常的判斷(步驟S205)的視圖。
圖16是用於說明圖5中所顯示的壓印處理的正常/異常的判斷(步驟S205)的視圖。
本發明的較佳實施例將在下面參照附圖來描述。注意，相同的標號在整個圖式中表示相同的構件，且將不給予其重複的描述。
圖1是顯示作為本發明一態樣的壓印設備100 的佈置的示意圖。壓印設備100是使用模具在基板上的壓印材料上形成圖案的微影設備。此實施例將說明藉由用紫外線的照射來固化的紫外線固化樹脂被使用來作為壓印材料的情況。然而，壓印材料可以是熱塑性或熱固性樹脂。
壓印設備100包括保持基板W的基板卡盤1、支撐基板卡盤1並移動的基板台2、保持圖案P被形成於其上的模具M的模具卡盤3、以及支撐模具卡盤3並移動的模具台4。壓印設備100還包括將樹脂R供給到基板上的分配器11、以及控制整個壓印設備100的控制單元12。另外，壓印設備100包括產生操作畫面的控制台單元13、顯示操作畫面的顯示單元14、包括鍵盤和滑鼠的輸入裝置15、以及檢測由模具M和基板上的樹脂R之間的接觸所產生的力的力感測器16。當已經藉由與壓印設備100不同的外部裝置被供給樹脂R的基板W被載入到壓印設備100中時，壓印設備100可能不包括分配器11。
在模具M和已從分配器11被供應之基板W上的樹脂R彼此接觸的狀態下，壓印設備100執行藉由固化樹脂R來在基板上形成圖案的壓印處理，且接著，從固化的樹脂R釋放模具M。壓印處理包括供給程序、壓印程序、固化程序和釋放程序。供給程序是將樹脂R供給到基板上的程序(第一步驟)。壓印程序是使模具M與基板上的樹脂R彼此接觸的程序(第二步驟)。藉由使模具M與基板上的樹脂R彼此接觸，亦即，將模具M壓向樹脂 R，模具M的圖案P被以樹脂R填充。固化程序是在模具M和基板上的樹脂R彼此接觸的狀態下固化樹脂R的程序。釋放程序是從基板上固化的樹脂R釋放模具M的程序(第三步驟)。
比圖案P面積大的凹陷部分在模具卡盤3的與模具M的圖案表面相對的表面上形成。凹陷部分被模具M和密封玻璃(未顯示)封住以定義封閉的空間(腔體)。壓力控制單元(未顯示)連接到腔體，且可控制腔體的壓力。當使模具M和基板上的樹脂R彼此接觸時，腔體的壓力升高，以使模具M變形為朝基板突出的形狀，由此抑制模具M與基板上的樹脂R之間氣泡的滯留。當模具M與基板上的樹脂R彼此接觸時，腔體的壓力回復，使得模具M變得與基板W平行(完全接觸基板上的樹脂R)。
壓印設備100還包括檢測設置在基板W上的對準標記(基板側標記)6和設置在模具M上的對準標記(模具側標記)7的對準示波器5。對準示波器5作用為對準檢測單元，其檢測形成在基板W上的拍攝區域(shot region)中的基板側標記6以及形成在模具M的圖案P上的模具側標記7，並產生對準信號。作為檢測基板側標記6和模具側標記7的方法，例如，可以使用檢測反映出兩個標記的相對位置的疊紋(moire fringe)(干涉條紋)的方法。也可以檢測基板側標記6和模具側標記7的圖像並獲得兩個標記的相對位置。
控制單元12包括CPU和記憶體，且控制壓印設備100的每一個單元以執行壓印處理。例如，控制單元12基於藉由對準示波器5之基板側標記6和模具側標記7的檢測結果來獲得模具M與基板W的相對位置(位置偏差)。控制單元12移動基板台2和模具台4，從而基於模具M與基板W的相對位置來校正模具M與基板W之間的位置偏差。模具M與基板W之間的位置偏差包含偏移分量、放大分量、旋轉分量等等。另外，藉由使用，例如，佈置在模具M周圍的壓指(pressure finger)(未顯示)，控制單元12可以根據基板W上的拍攝區域的形狀來校正模具M的圖案P的形狀。在此實施例中，控制單元12作用為判斷壓印處理的正常/異常的判斷單元，這將在隨後描述。
壓印設備100還包括發射紫外線的光源8、觀察模具M和基板W中的至少任一個的觀察單元9、以及鏡10。鏡10包括分光鏡(dichroic mirror)，且具有鏡10反射來自光源8的紫外線並透射來自觀察單元9的光(觀察光)的特性。來自光源8的紫外線被鏡10反射，以經由模具M照射基板上的樹脂R並固化樹脂R，藉此在基板上形成模具M的圖案P。
觀察單元9包括觀察光源9a和圖像感測器9b，且作用為感測模具M和基板W中的至少任一個以獲得圖像的圖像感測單元。來自觀察光源9a的觀察光穿過鏡10和模具M，並照射基板W(拍攝區域)。圖像感測 器9b檢測作為觀察光的由基板W的表面所反射的光和由模具M的圖案表面所反射的光。如上所述，當使模具M與基板上的樹脂R彼此接觸時，模具M變形為朝基板突出的形狀。因此，模具M與基板W之間的間隙從模具M與基板W彼此接觸的部分連續地變化。圖像感測器9b感測由基板W的表面所反射的光與由模具M的圖案表面所反射的光之間的干涉條紋，即所謂的牛頓環(Newton ring)。圖2A和2B是顯示由觀察單元9所觀察到的干涉條紋的例子的視圖。圖2A顯示模具M與基板W之間的間隙，且圖2B顯示由圖像感測器9b所感測到的圖像。
一般的壓印處理將參照圖3和圖4A至4F來說明。如圖3所示，壓印處理包括供給程序(步驟S101)、壓印程序(步驟S102)、固化程序(步驟S103)、以及釋放程序(步驟S104)。圖4A至4F是顯示在壓印處理中之基板W的狀態的變化的視圖。
圖4A顯示在壓印處理開始之前的基板W的狀態。如圖4A所示，基板W未被處理。
圖4B顯示已經歷供給程序的基板W的狀態。在供給程序中，藉由從分配器11將樹脂R的液滴排出到基板上，樹脂R被供給基板W。如圖4B所示，樹脂R的液滴被供給到基板上的預定位置，從而在基板上形成樹脂R的液滴的佈局。
圖4C顯示在壓印程序中之基板W的狀態。在壓印程序中，如圖4C所示，在模具M被變形為朝基板 側突出的形狀的狀態下，使模具M接近基板W，從而使模具M從模具M的中心到周邊逐漸地與基板上的樹脂R接觸。在壓印程序中，在模具M與基板W之間產生間隙，且觀察到如圖2B所示的干涉條紋。
圖4D顯示在固化程序中之基板W的狀態。在固化步驟中，樹脂R被以來自光源8的紫外線照射且在模具M與基板上的樹脂R彼此接觸的狀態下被固化。在固化步驟中，如圖4D所示，模具M與基板上的樹脂R彼此完全地接觸，且模具M的圖案P被以樹脂R填充。
圖4E顯示在釋放程序中基板W的狀態。在釋放程序中，如圖4E所示，在使模具M變形為朝基板突出的形狀的同時，模具M被從基板W釋放，以降低釋放力(release force)，釋放力是用於從基板上之固化的樹脂R釋放模具M的力。在釋放程序中，就像在壓印程序中一樣，在模具M與基板W之間產生間隙，且觀察到如圖2B所示的干涉條紋。
圖4F顯示在壓印處理結束時之基板W的狀態。如圖4F所示，形成對應於模具M的圖案P之樹脂R的圖案。
以這種方式，在壓印處理期間之基板W的狀態係根據壓印處理中的每一個處理而改變。在習知技術中，壓印處理的正常/異常是在對應於模具M的圖案P之樹脂R的圖案在基板W上被形成(圖4F所示之基板W的狀態)之後來加以判斷的。換言之，習知技術被限定為 在釋放程序之後才判斷壓印處理的正常/異常，且壓印處理的正常/異常不能在壓印處理的其他處理中被準確地判斷。
在此實施例中，壓印處理的正常/異常是在壓印處理期間被判斷的，亦即，是在壓印處理的每一個處理中被判斷的。此時，壓印處理的正常/異常的判斷基準針對壓印處理的每一個處理而改變，這將在隨後描述。換言之，壓印處理的正常/異常的判斷被切換成適用於如圖3所示的供給程序(步驟S101)、壓印程序(步驟S102)、固化程序(步驟S103)和釋放程序(步驟S104)中的每一個程序的判斷，亦即，適用於基板W的每一個狀態的判斷。
圖5是用於說明根據此實施例的壓印處理的流程圖。根據此實施例的壓印處理類似地包括供給程序(步驟S101)、壓印程序(步驟S102)、固化程序(步驟S103)和釋放程序(步驟S104)。這些程序已經在上面描述過，且將不再重覆其詳細描述。在圖5中，壓印程序(步驟S102)被分成壓印程序的開始(步驟S102-1)和壓印程序的結束(步驟S102-2)，在壓印程序的開始(步驟S102-1)中，開始相對地靠近彼此之移動模具M和基板W的操作，且在壓印程序的結束(步驟S102-2)中，結束此操作。類似地，釋放程序(步驟S104)被分成釋放程序的開始(步驟S104-1)和釋放程序的結束(步驟S104-2)，在釋放程序的開始(步驟S104-1)中，開 始相對地彼此分開之移動模具M和基板W的操作，且在釋放程序的結束(步驟S104-2)中，結束此操作。
在步驟S201中，檢查在壓印處理開始之前的基板W的狀態。例如，使用觀察單元9等來檢查是否有粒子(異物或灰塵)等附著到基板W。
在步驟S202中，基於由觀察單元9(圖像感測器9b)在供給程序(步驟S101)中所感測到的圖像來判斷壓印處理的正常/異常。在壓印設備100中，如圖6A和6D所示，分配器11具有用於排出樹脂R的液滴的多個孔口61被佈置成一行的佈置，以縮短對基板W供給樹脂R所花費的時間。在供給程序(步驟S101)中，如圖6B和6E所示，藉由在掃描方向62上移動基板台2的同時從分配器11的多個孔口61排出樹脂R的液滴，樹脂R被供給到基板W。
圖6B顯示當樹脂R對基板W的供給被正常地執行時，由圖像感測器9b所感測到的圖像，並顯示分配器11已向其供給樹脂R的基板上之樹脂R的液滴的佈局。參照圖6B，可以確認樹脂R的液滴已均勻地被形成在基板上，且應當供給到基板的樹脂R的液滴未被遺漏。
相反地，圖6E顯示當樹脂R對基板W的供給未被正常地執行時，例如，當灰塵附著到分配器11的多個孔口61中的孔口63且樹脂R的液滴不能排出時，由圖像感測器9b所感測到的圖像。參照圖6E，可以確認樹脂R的液滴在基板上之對應於分配器11的孔口63的區域 64中被遺漏。
在步驟S202中的壓印處理的正常/異常的判斷中，判斷應當被供給到基板的樹脂R的液滴是否被遺漏。作為用於判斷壓印處理的正常/異常的基準，使用從分配器11正常地排出的樹脂R的液滴的圖像。此時，在供給程序中由圖像感測器9b所感測到的圖像(其中的樹脂R的液滴的佈局)與當分配器11正常地排出樹脂R的液滴時所獲得的基準圖像(其中的樹脂R的液滴的基準佈局)進行比較。
在步驟S202中的壓印處理的正常/異常的判斷將藉由以由圖像感測器9b所感測到的圖像中之亮度的變化被使用的情況為例來詳細地說明。圖6C是顯示圖6B中所顯示之圖像沿虛線65的亮度的圖。在圖6C中，縱坐標代表圖像中的亮度，且橫坐標代表圖像中的位置。當樹脂R對基板W的供給被正常地執行時，由圖像感測器9b所感測到的圖像中的亮度較沒有變化，如圖6C所示。圖6F是顯示圖6E所顯示之圖像(基準圖像)沿虛線65的亮度的圖。在圖6F中，縱坐標代表圖像中的亮度，且橫坐標代表圖像中的位置。當樹脂R對基板W的供給未被正常地執行時，在對應於分配器11的孔口63的部分處之亮度與在剩餘部分處的亮度不同，如圖6F所示。在供給程序中由圖像感測器9b所感測到的圖像被與基準圖像進行比較，且當圖像中的亮度的變化超過預定範圍時，可以判斷出應當供給到基板上的樹脂R的液滴被遺漏，亦即， 壓印處理為異常的。
在步驟S202中，判斷壓印處理的正常/異常。如果判斷出壓印處理為異常的，則壓印處理停止，且可防止產生，例如，基板上的部分圖案缺失，的缺陷。如果應當被供給到基板上的樹脂R的液滴的遺漏作為壓印處理的異常在步驟S202中被檢測出來，則自動地執行針對被附著到分配器11(孔口)的灰塵的去除程序，且壓印處理可以繼續。
在步驟S203中，壓印處理的正常/異常是基於在壓印程序的開始(步驟S102-1)之後由觀察單元9(圖像感測器9b)所感測到的圖像來判斷的。在步驟S203中的壓印處理的正常/異常的判斷中，判斷是否有粒子被附著到基板W。
在步驟S203中的壓印處理的正常/異常的判斷將被詳細地說明。在此，粒子是否被附著到基板W是使用表示在基準圖像與壓印程序的開始(步驟S102-1)之後由圖像感測器9b所感測到的圖像之間於相同位置處的各像素的亮度差異的差異圖像來判斷的。作為用於判斷壓印處理的正常/異常的基準，使用當壓印處理被正常地執行時所獲得的圖像。基準圖像是當壓印處理為正常的時在壓印程序的開始(步驟S102-1)之後由圖像感測器9b所感測到的圖像。
圖7B顯示當沒有粒子被附著到基板W(如圖7A所示)時所獲得的差異圖像。圖7B所顯示的差異圖像 是沒有大幅改變且僅包括低亮度值的差異圖像。這是因為正常圖像被相互比較。圖7D顯示當粒子G被附著到基板W(如圖7C所示)時所獲得的差異圖像。圖7D所顯示的差異圖像是甚至包括高亮度值的差異圖像，這是因為在被附著到基板W的粒子G存在的部分G’處在圖像與基準圖像之間產生了大的差異。當基準圖像與在壓印程序的開始之後由圖像感測器9b所感測到的圖像之間的差異圖像包括超過預定亮度值的亮度值時，可以判斷出粒子G被附著到基板W，亦即，壓印處理為異常的。
如果壓印程序在粒子G被附著到基板W的狀態下繼續，則模具M和粒子G可能彼此接觸，從而損壞模具M的圖案P。因此，粒子G是否被附著到基板W的判斷(步驟S203)較佳地在當模具M和基板上的樹脂R彼此接觸的時間點執行。因此，可以較早地判斷出粒子G被附著到基板W(壓印處理的異常)。當粒子G被附著到基板W時，壓印程序被停止且可避免模具M的損壞。不僅可判斷出粒子G被附著到基板W，且還可判斷出粒子被附著到模具M。以這種方式，可以判斷出(檢測出)模具M與基板W之間粒子的存在/不存在。
為了檢測當模具M和基板上的樹脂R彼此接觸的時間點，使用力感測器16。圖8是用於說明執行壓印處理的正常/異常的判斷(步驟S203)的時間點的圖。在圖8中，縱坐標代表佈置在基板卡盤1上的力感測器16的輸出(由力感測器16所檢測到的力)，且橫坐標 代表從壓印程序的開始到壓印程序的結束的時間。圖8顯示在壓印程序中藉由模具M與基板上的樹脂R之間的接觸所產生的力(壓印力)的變化。參照圖8，模具M和基板上的樹脂R在壓印程序的開始時彼此是分開的，因此力感測器16的輸出為0。隨著壓印程序的進行，且模具M和基板上的樹脂R開始彼此接觸，力感測器16的輸出逐漸增加。在當力感測器16檢測到藉由模具M與基板上的樹脂R之間的接觸所產生的力時的時間點，判斷粒子G是否被附著到基板W。在一些情況下，在模具M和基板上的樹脂R彼此接觸之後，在模具M和附著到基板W的粒子G彼此接觸之前，存在時間寬放(time allowance)。在這種情況下，可以在當力感測器16的輸出超過閾值Th時的時間點T1判斷粒子G是否被附著到基板W。注意，當模具M和基板上的樹脂R彼此接觸時的時間點也可以不使用力感測器16而是使用由觀察單元9(圖像感測器9b)所感測到的圖像來檢測。例如，模具M與基板W之間粒子的存在/不存在是在當由圖像感測器9b所感測到的干涉條紋的尺寸(直徑)變得大於預定尺寸PS時的時間點被判斷的。
在與步驟S203並行的步驟S204中，壓印處理的正常/異常是基於在壓印程序的開始(步驟S102-1)之後由觀察單元9(圖像感測器9b)所感測到的圖像來判斷的。作為用於判斷壓印處理的正常/異常的基準，使用由圖像感測器9b所感測到的干涉條紋的圖像。在步驟 S204中的壓印處理的正常/異常的判斷中，模具M和基板上的樹脂R之間的接觸狀態、以及模具M與樹脂R的相互姿態是基於如圖2B所示的干涉條紋來判斷的。例如，關於如圖2B所示之感測到的干涉條紋的位置和圓度(roundness)中的至少任一個的資訊被獲得。基於此資訊，判斷模具M是否在傾斜狀態下接觸基板上的樹脂R。可以藉由比較在壓印程序的開始之後由圖像感測器9b所感測到的干涉條紋與當模具M和基板上的樹脂R彼此正常地接觸時所獲得的基準干涉條紋來獲得關於干涉條紋的位置和圓度中的至少任一個的資訊。注意，步驟S204中的壓印處理的正常/異常的判斷與(隨後要描述的)釋放程序的開始(步驟S104-1)之後所執行的壓印處理的正常/異常的判斷(步驟S205)為相同的，且將不再重覆其詳細的描述。
執行壓印處理的正常/異常的判斷(步驟S204)的時間點將參照圖9和圖10A至10C來說明。圖9顯示由對準示波器5所產生的對準信號。在圖9中，縱坐標代表對準信號的強度，且橫坐標代表從壓印程序的開始到壓印程序的結束的時間。
圖10A顯示在圖9所顯示的時間點TA之模具M和基板W的狀態。對準示波器5藉由檢測反射光RL來檢測模具側標記7和基板側標記6。當模具側標記7與基板側標記6彼此分開時，如圖10A所示，它們不能被檢測，且不會產生如圖9所示之對準信號。
圖10B顯示在圖9所顯示的時間點TB之模具M和基板W的狀態。如圖10B所示，在時間點TB，模具M和基板上的樹脂R彼此接觸，且樹脂R開始填充模具M的圖案P。隨著模具側標記7和基板側標記6彼此靠近，模具側標記7和基板側標記6被檢測到。然而，在模具M的圖案P被樹脂R的填充繼續進行的同時，反射光RL依據樹脂R的動作而波動。由此，由對準示波器5所產生的對準信號變化，如圖9所示。
圖10C顯示在圖9所顯示的時間點TC之模具M和基板W的狀態。如圖10C所示，在時間點TC，模具M的圖案P被基板上的樹脂R充分填充，因此樹脂R不再移動且反射光RL被穩定。因此，由對準示波器5所產生的對準信號亦被穩定，如圖9所示。
由此，模具M是否在傾斜狀態下接觸基板上的樹脂R是在當由對準示波器5所產生的對準信號在預設週期PP中被穩定時的時間點TD被判斷的，如圖9所示。藉由使用對準示波器5，執行壓印處理的正常/異常的判斷(步驟S204)的時間點可以被指定。然而，本發明不限於此，且執行壓印處理的正常/異常的判斷(步驟S204)的時間點可以使用如上所述的力感測器16來指定，取代對準示波器5。在這種情況下，模具M是否在傾斜狀態下接觸基板上的樹脂R是在當力感測器16的輸出超過閾值時的時間點、或者在當力感測器16檢測到藉由模具M與基板上的樹脂R之間的接觸所產生的力時的時 間點被判斷的。
在壓印程序中，模具M與基板W之間的對準是基於在圖9所顯示的週期AP中之對準示波器5的檢測結果來執行的。壓印處理的正常/異常是在時間點TC被判斷的。如果判斷壓印處理為異常的，則壓印處理停止，且可以防止模具M與基板W之間的不必要對準。
在與步驟S203和S204並行的步驟S205中，壓印處理的正常/異常是基於在壓印程序的開始(步驟S102-1)之後由觀察單元9(圖像感測器9b)所感測到的圖像被判斷的。在步驟S205中的壓印處理的正常/異常的判斷中，判斷應當從分配器11供給到基板上的樹脂R的液滴是否被遺漏。
在壓印設備100中，如圖14A和14C所示，分配器11具有用於排出樹脂R的液滴的多個孔口61被佈置成一行的佈置，以縮短對基板W供給樹脂R所花費的時間。在供給程序(步驟S101)中，如圖14B和14D所示，藉由在掃描方向62上移動基板台2的同時從分配器11的多個孔口61排出樹脂R的液滴，樹脂R被供給到基板W。
圖14B顯示當樹脂R對基板W的供給被正常地執行時，在壓印程序期間由圖像感測器9b所感測到的圖像，並顯示模具M的圖案P藉由壓印程序被以樹脂P填充的狀態。圖14B顯示在壓印程序繼續進行之後的時間點的干涉條紋，且在壓印程序中所觀察到的干涉條紋(圖 2A和2B)中，在干涉條紋的中心的圓圈擴展到模具M(圖案P)的整個表面。參照圖11B，可以確認像素的亮度在對應於模具M(圖案P)的區域中不會改變，且應當被供給到基板上的樹脂R的液滴沒有被遺漏。
相反地，圖14D顯示當樹脂R對基板W的供給未被正常地執行時，在壓印程序期間由圖像感測器9b所感測到的圖像。樹脂R對基板W的供給未被正常地執行的情況為，例如，灰塵被附著到分配器11的多個孔口61中的孔口63且樹脂R的液滴不能從孔口63排出的情況。參照圖14D，可以確認在基板上對應於分配器11的孔口63的區域64中的像素亮度與在剩餘區域中的像素亮度不同。
圖15A和15B是用於說明在圖14D中所觀察到的干涉條紋的視圖。圖15A顯示在壓印程序被執行的同時模具M與基板W之間的間隙，以及利用樹脂R填充模具M的圖案P的狀態。圖15B顯示由圖像感測器9b所感測到的圖像的部分。參照圖15B，折射率接近的模具M和樹脂R在樹脂R的液滴未被遺漏的區域121中彼此接觸，因此在位於模具M與樹脂R之間的介面處的反射率非常低。因此，在樹脂R的液滴未被遺漏的區域121中的反射光變弱，且在圖像感測器9b中獲得暗的圖像。
在樹脂R的液滴被遺漏的區域122中，在模具M與樹脂R之間存在間隙。由模具M所反射的光與由樹脂R所反射的光彼此干涉，且在圖像感測器9b中獲得 亮的圖像。換言之，在模具M與樹脂R之間存在間隙的區域產生亮的圖像。由於樹脂R的液滴的遺漏可以在尺寸大於實際樹脂R的一個液滴的區域中被檢測到，具有比檢測樹脂R的一個液滴所必需的解析度還低的解析度的觀察單元9(圖像感測器9b)可以檢測出樹脂R的液滴的遺漏。
以此方式，應當從分配器11被供給到基板上的樹脂R的液滴是否被遺漏可以從由圖像感測器9b所獲得的圖14D中的圖像被判斷。注意，干涉條紋包括由於液滴在一個部分的遺漏而具有一個亮的條痕(streak)的情況，如圖11D所示，以及由於液滴在多個部分的遺漏而造成的多個可變密度的條痕被重複的情況。
如上所述，在步驟S205中壓印處理的正常/異常的判斷中，判斷應當從分配器11被供給到基板上的樹脂R的液滴是否被遺漏。此時，壓印程序中由圖像感測器9b所感測到的圖像與當分配器11正常地排出樹脂R的液滴時所獲得的基準圖像進行比較。藉由舉出使用由圖像感測器9b所感測到的圖像中在掃描方向(移動方向)上的垂直條痕(亮/暗線)之存在/不存在的情況為例，步驟S205中壓印處理的正常/異常的判斷將被詳細地說明。
圖16顯示圖14B所顯示的圖像與圖14D所顯示的圖像之間的差異圖像。參照圖16，在差異圖像中，具有差異的像素變白，且不具有差異的像素變暗。從差異 圖像提取出像素亮度在此處改變的邊界131。掃描方向中的垂直條痕的存在/不存在是基於邊界131是否與掃描方向62平行(亦即，邊界131是否近似於指示出掃描方向62的直線)被判斷的。
在此實施例中，樹脂R的液滴是否被遺漏的判斷甚至在步驟S202中亦被執行。在步驟S202中，直接觀察在基板上的樹脂R的液滴，因此每個像素的亮度依據由圖像感測器9b所獲得的圖像中之液滴的存在/不存在而改變，如圖6B所示。相反地，在步驟S205中，開始壓印程序，觀察到當模具M的圖案P被以樹脂R填充時的干涉條紋，且各像素的亮度幾乎不變，如圖14B和14D所示。在步驟S205中，與步驟S202相比，圖像感測器9b的低解析度被允許，且作為更清楚的垂直條痕，樹脂R的液滴的遺漏可被檢測出來。
注意，執行壓印處理的正常/異常的判斷(步驟S205)的時間點可以是當模具M的圖案P被以樹脂R填充時的時間點，像是圖9所顯示的時間點TD。當樹脂R的液滴被遺漏時所檢測到的區域64(垂直條痕)甚至可以在用樹脂R進行填充期間被檢測，在此期間，獲得圖2A和2B所顯示的干涉條紋。因此，執行壓印處理的正常/異常的判斷(步驟S205)的時間點不限於圖9所示的時間點TD，且亦可以是當可以檢測到圖14D所示的區域64時的任意時間點。
在步驟S205中，判斷壓印處理的正常/異 常。如果判斷壓印處理為異常的，則壓印處理停止，且可防止產生，例如，基板上的部分圖案缺失，的缺陷。如果應當被供給到基板上的樹脂R的液滴的遺漏在步驟S205中作為壓印處理的異常被檢測到，則自動地執行針對被附著到分配器11(孔口)的灰塵的去除程序，且壓印處理可以繼續。
在步驟S206中，壓印處理的正常/異常是基於在釋放程序的開始(步驟S104-1)之後由觀察單元9(圖像感測器9b)所感測到的圖像被判斷的。在釋放程序中，如果模具M在傾斜狀態下從基板上固化的樹脂R被釋放，如圖11A所示，則在基板上所形成的樹脂R的圖案可能倒塌或損壞。
在步驟S206中之壓印處理的正常/異常的判斷中，模具M是否在傾斜狀態下從基板上固化的樹脂R被釋放是基於如圖2B或11B所示的干涉條紋被判斷的。作為判斷壓印處理的正常/異常的基準，使用由圖像感測器9b所感測到的干涉條紋的圖像。更具體而言，首先獲得干涉條紋的位置Pos X和Pos Y以及圓度(寬度與高度之比)，如圖11B所示。藉由比較在釋放程序的開始之後由圖像感測器9b所感測到的干涉條紋與當模具M被從基板上的樹脂R正常地釋放時所獲得的基準干涉條紋，可獲得干涉條紋的位置和圓度。當干涉條紋的位置和圓度超過閾值時，判斷模具M在傾斜狀態下從基板上固化的樹脂R被釋放，亦即，壓印處理為異常的。以這種方式，即使當 基板W的狀態在短時間段內大幅改變，也可以藉由使用由圖像感測器9b所感測到的干涉條紋來以高精確度判斷壓印處理的正常/異常。
執行壓印處理的正常/異常的判斷(步驟S206)的時間點將參照圖12A至12C來說明。圖12A至12C顯示隨著釋放程序的時間推移，由圖像感測器9b所感測到的圖像(干涉條紋)。在釋放程序中，模具M被變形為朝基板突出的形狀以減少釋放力，釋放力是用於從基板上固化的樹脂R釋放模具M的力，如上所述。從模具M的周邊開始，模具M從基板上固化的樹脂R被釋放，且可以防止樹脂R從基板W的剝離。在釋放程序中，就像在壓印程序中一樣，在模具M與基板W之間產生間隙，且觀察到如圖12A至12C所示的干涉條紋。參照圖12A至12C，隨著模具M與基板上固化的樹脂R之間的接觸面積減少，干涉條紋的尺寸逐漸地減少。在當干涉條紋的尺寸(直徑)變得小於預定尺寸PS時的時間點，判斷模具M是否在傾斜狀態下從基板上固化的樹脂R被釋放。
由於釋放程序一般在短時間內被執行，難以指定判斷模具M是否在傾斜狀態下從基板上固化的樹脂R被釋放的時間點。然而，藉由使用由圖像感測器9b所感測到的干涉條紋(的尺寸)，此實施例可以指定判斷模具M是否在傾斜狀態下從基板上固化的樹脂R被釋放的時間點。
在步驟S207中，壓印處理的正常/異常是基於在釋放程序之後由觀察單元9(圖像感測器9b)所感測到的圖像被判斷的。作為用於判斷壓印處理的正常/異常的基準，使用由圖像感測器9b所感測到的干涉條紋的圖像。在步驟S207中的壓印處理的正常/異常的判斷中，判斷圖案是否已在基板W上正常地被形成，例如，樹脂R是否已從基板W剝離。
藉由從基板上固化的樹脂R釋放模具M，具有對應於模具M的圖案P之圖案的樹脂R被形成在基板W上。圖13A顯示當釋放步驟已被正常地執行時，由圖像感測器9b所感測到的圖像。如果模具M的圖案P是週期性的線和空間(line-and-space)圖案，獲得亮度在樹脂R被形成在基板W上的部分處為低的且在剩餘部分處為高的之圖像，如圖13A所示。圖13C顯示當釋放步驟未被正常地執行時，例如，當樹脂R已從基板W剝離且附著到模具M時，由圖像感測器9b所感測到的圖像。在這種情況下，獲得亮度在樹脂R的剝離發生的部分71處為高的之圖像，如圖13C所示。
由此，樹脂R是否從基板W剝離是使用差異圖像被判斷的，差異圖像代表在基準圖像與在釋放程序之後由圖像感測器9b所感測到的圖像之間在相同位置的各像素的亮度差異。基準圖像是當壓印處理為正常的時，在釋放程序之後由圖像感測器9b所感測到的圖像。
圖13B顯示當樹脂R未從基板W被剝離時所 獲得的差異圖像，如圖13A所示。圖13B所顯示的差異圖像是沒有大幅改變且僅包括低亮度值的差異圖像。這是因為正常圖像被相互比較。圖13D顯示當樹脂R從基板W被剝離時所獲得的差異圖像，如圖13A所示。圖13D所顯示的差異圖像是包括甚至高亮度值的差異圖像，這是因為在樹脂R的剝離已發生的部分72處，在圖像與基準圖像之間產生大的差異。當基準圖像與在釋放程序開始之後由圖像感測器9b所感測到的圖像之間的差異圖像包括超過預定亮度值的亮度值時，可以判斷樹脂R已經從基板W被剝離，亦即，壓印處理為異常的。
即使當在判斷具有已有圖案形成於其上的底層(underlayer)之基板上的壓印處理的正常/異常時，使用這種差異圖像之壓印處理的正常/異常的判斷亦為有效的。在這種情況下，需要為每個底層準備基準圖像。
根據此實施例的壓印設備100可以藉由在壓印處理的每個處理中以高的精確度掌握基板W的狀態來準確地判斷壓印處理的正常/異常。壓印設備100可抑制壓印處理的異常的影響並提高生產率。
根據此實施例的壓印設備100使用來自對準示波器5、力感測器16以及觀察單元9的多份資訊來指定判斷壓印處理的正常/異常的時間點。並非在壓印處理的每個處理被切換的時間點，而是適於判斷壓印處理的正常/異常的時間點可以被指定。在壓印程序等等當中，壓印處理的正常/異常可以在對應於基板W的狀態的不同 時間點被判斷。
雖然，根據此實施例，壓印處理的正常/異常是在供給程序、壓印程序和釋放程序中被判斷的，然而本發明不限於此。例如，壓印處理的正常/異常可以在供給程序、壓印程序和釋放程序中的至少兩個程序中、或者在供給步驟和壓印步驟中的至少任一個步驟中被判斷。壓印處理的正常/異常甚至可以在壓印步驟和固化步驟之間的間隔、或者在固化步驟和釋放步驟之間的間隔被判斷。
當判斷壓印處理為異常時，執行對應於異常的錯誤程序。例如，當在步驟S203中判斷粒子G被附著到基板W時，可以執行去除粒子G的程序、或者可以執行儲存粒子G被附著於其上之基板上的位置的程序。當粒子G不能被去除時，壓印處理可以停止、或者可以防止模具M與粒子G接觸(防止形成圖案)。
此實施例已藉由將通過用紫外線(光)照射來固化樹脂的光固化方法作為樹脂固化方法的例子進行了說明。然而，樹脂固化方法不限於光固化方法，且可為熱循環法(heat cycle method)。在熱循環法中，熱塑性樹脂被加熱至等於或高於玻璃轉化溫度(glass transition temperature)的溫度以增強流動性。在這種狀態下，使模具和樹脂彼此接觸，且樹脂被冷卻並固化。模具從基板上固化的樹脂被釋放，由此在基板上形成圖案。
將說明製造作為物品的裝置(例如，半導體裝置、磁性儲存介質、或液晶顯示元件)的方法。這種製 造方法包括使用壓印設備100在基板(例如，晶圓、玻璃板、或膜基板)上形成圖案的步驟。這種製造方法還包括處理圖案已被形成於其上的基板的步驟。處理步驟可以包括去除圖案的殘留膜的步驟。此外，方法可以包括其它已知的步驟，例如，使用圖案作為遮罩之蝕刻基板的步驟。就物品的性能、品質、生產率和生產成本中的至少一個而言，根據此實施例的製造物品的方法相對於習知技術是有利的。
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‧‧‧基板卡盤
2‧‧‧基板台
3‧‧‧模具卡盤
4‧‧‧模具台
5‧‧‧對準示波器
6‧‧‧對準標記(基板側標記)
7‧‧‧對準標記(模具側標記)
8‧‧‧光源
9‧‧‧觀察單元
9a‧‧‧觀察光源
9b‧‧‧圖像感測器
10‧‧‧鏡
11‧‧‧分配器
12‧‧‧控制單元
13‧‧‧控制台單元
14‧‧‧顯示單元
15‧‧‧輸入裝置
16‧‧‧力感測器
100‧‧‧壓印設備
M‧‧‧模具
P‧‧‧圖案
R‧‧‧樹脂
W‧‧‧基板

Claims (20)

  1. 一種執行使用模具在基板上形成壓印材料的圖案的壓印處理之壓印設備，該壓印設備包含：圖像感測單元，被配置來感測該模具和該基板中的至少一個並獲得圖像；以及判斷單元，被配置來判斷該壓印處理的正常/異常，其中，該壓印處理包括將該壓印材料供給到該基板上的第一步驟、以及使該模具和該基板上的該壓印材料彼此接觸的第二步驟，並且其中，該判斷單元針對該壓印處理的每個步驟改變判斷該壓印處理的該正常/異常的基準，並基於由該圖像感測單元所感測到的該圖像來判斷該壓印處理的該正常/異常。
  2. 如申請專利範圍第1項的壓印設備，其中，該壓印處理包括從在該基板上被固化的該壓印材料釋放該模具的第三步驟，並且在該第三步驟中，該判斷單元基於由該圖像感測單元所感測到的該圖像來判斷該壓印處理的該正常/異常。
  3. 如申請專利範圍第1項的壓印設備，還包含被配置來將該壓印材料的液滴供給到該基板上的分配器，其中，該圖像感測單元感測該分配器已經供給該壓印材料的該基板上的該等液滴的佈局，並且在該第一步驟中，該判斷單元基於由該圖像感測單元所感測到的該等液滴的該佈局來判斷該壓印處理的該正常 /異常。
  4. 如申請專利範圍第3項的壓印設備，其中，該判斷單元比較由該圖像感測單元所感測到的該等液滴的該佈局以及當該分配器正常供給該壓印材料時所獲得的該等液滴的基準佈局，並判斷是否遺漏應被供給到該基板上的該等液滴。
  5. 如申請專利範圍第1項的壓印設備，其中，該圖像感測單元感測由該模具所反射的光與由該基板所反射的光之間的干涉條紋，並且在該第二步驟中，該判斷單元基於該等干涉條紋來判斷該壓印處理的該正常/異常。
  6. 如申請專利範圍第5項的壓印設備，其中，在該第二步驟中，該判斷單元基於該等干涉條紋來判斷該模具與該基板之間異物的存在/不存在。
  7. 如申請專利範圍第5項的壓印設備，其中，基於關於由該圖像感測單元所感測到的該等干涉條紋的位置和圓度中的至少一個的資訊，該判斷單元判斷該模具是否在傾斜狀態下接觸該基板上的該壓印材料。
  8. 如申請專利範圍第5項的壓印設備，還包含被配置來將該壓印材料的液滴供給到該基板上的分配器，其中，基於由該圖像感測單元所感測到的該等干涉條紋，該判斷單元判斷是否遺漏應從該分配器被供給到該基板上的該等液滴。
  9. 如申請專利範圍第8項的壓印設備，其中，該判斷 單元比較由該圖像感測單元所感測到的該等干涉條紋以及當應從該分配器被供給到該基板上的該等液滴未被遺漏時所獲得的基準干涉條紋、檢測在該分配器供給該等液滴時的該基板的移動方向上所產生的亮/暗線的存在/不存在、並判斷是否遺漏應被供給到該基板上的該等液滴。
  10. 如申請專利範圍第9項的壓印設備，其中，該判斷單元基於由該圖像感測單元所感測到的該等干涉條紋中的該等干涉條紋的邊界線是否近似於與該移動方向平行的直線來檢測該等干涉條紋中的該亮/暗線的該存在/不存在。
  11. 如申請專利範圍第5項的壓印設備，還包含被配置來檢測藉由該模具與該基板上的該壓印材料之間的接觸而產生的力的力感測器，其中，該判斷單元在由該力感測器所檢測到的該力超過閾值的時間點判斷該壓印處理的該正常/異常。
  12. 如申請專利範圍第5項的壓印設備，還包含被配置來檢測藉由該模具與該基板上的該壓印材料之間的接觸而產生的力的力感測器，其中，該判斷單元在該力感測器檢測到該力的時間點判斷該壓印處理的該正常/異常。
  13. 如申請專利範圍第5項的壓印設備，還包含被配置來檢測在該模具上形成的標記和在該基板上形成的標記並產生對準信號的對準檢測單元，其中，該判斷單元在由該對準檢測單元所產生的該對 準信號在預設週期內被穩定的時間點判斷該壓印處理的該正常/異常。
  14. 如申請專利範圍第5項的壓印設備，其中，該判斷單元在由該圖像感測單元所感測到的該等干涉條紋的尺寸變得大於預定尺寸的時間點判斷該壓印處理的該正常/異常。
  15. 如申請專利範圍第2項的壓印設備，其中，該圖像感測單元感測由該模具所反射的光與由該基板所反射的光之間的干涉條紋，並且在該第三步驟中，該判斷單元基於由該圖像感測單元感測到的該等干涉條紋來判斷該壓印處理的該正常/異常。
  16. 如申請專利範圍第15項的壓印設備，其中，該判斷單元在由該圖像感測單元所感測到的該等干涉條紋的尺寸變得小於預定尺寸的時間點判斷該壓印處理的該正常/異常。
  17. 一種執行使用模具在基板上形成壓印材料的圖案的壓印處理的壓印設備，該壓印設備包含：圖像感測單元，被配置來感測該模具和該基板中的至少一個並獲得圖像；以及判斷單元，被配置來判斷該壓印處理的正常/異常，其中，該壓印處理包括將該壓印材料供給到該基板上的第一步驟、使該模具和該基板上的該壓印材料彼此接觸的第二步驟、以及從固化在該基板上的該壓印材料釋放該 模具的第三步驟，並且在該第一步驟、該第二步驟和該第三步驟中的至少一個中，該判斷單元判斷該壓印處理的該正常/異常。
  18. 一種執行使用模具在基板上形成壓印材料的圖案的壓印處理的壓印方法，該壓印處理包括將該壓印材料供給到該基板上的第一步驟、以及使該模具和該基板上的該壓印材料彼此接觸的第二步驟，該壓印方法包含針對該壓印處理的每個步驟改變判斷該壓印處理的正常/異常的基準，並基於藉由感測該模具和該基板中的至少一個所獲得的圖像來判斷該壓印處理的該正常/異常。
  19. 一種製造物品的方法，該方法包含：使用壓印設備在基板上形成圖案；以及處理在其上已經形成有該圖案的該基板，以製造該物品，其中，該壓印設備使用模具執行在該基板上形成壓印材料的圖案的壓印處理，且該壓印設備包括：圖像感測單元，被配置來感測該模具和該基板中的至少一個並獲得圖像；以及判斷單元，被配置來判斷該壓印處理的正常/異常，其中，該壓印處理包括將該壓印材料供給到該基板上的第一步驟、以及使該模具和該基板上的該壓印材料彼此接觸的第二步驟，並且該判斷單元針對該壓印處理的每個步驟改變判斷該壓 印處理的該正常/異常的基準，並基於由該圖像感測單元所感測到的該圖像來判斷該壓印處理的該正常/異常。
  20. 一種製造物品的方法，該方法包含：使用壓印設備在基板上形成圖案；以及處理在其上已經形成有該圖案的該基板，以製造該物品，其中，該壓印設備使用模具執行在該基板上形成壓印材料的圖案的壓印處理，且該壓印設備包括：圖像感測單元，被配置來感測該模具和該基板中的至少一個並獲得圖像；以及判斷單元，被配置來判斷該壓印處理的正常/異常，其中，該壓印處理包括將該壓印材料供給到該基板上的第一步驟、使該模具和該基板上的該壓印材料彼此接觸的第二步驟、以及從固化在該基板上的該壓印材料釋放該模具的第三步驟，並且在該第一步驟、該第二步驟和該第三步驟中的至少一個中，該判斷單元判斷該壓印處理的該正常/異常。
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