壓印方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壓印光刻法(imprint lithography)和使氣體在壓印層周圍流動(dòng)的壓印方法。
【背景技術(shù)】
[0002]壓印是已知的用于制造電子器件(諸如半導(dǎo)體IC器件和液晶顯示器件等)的光刻技術(shù)。在壓印方法中，在諸如晶圓或玻璃板等的工件基板上的光固化性組合物和微細(xì)圖案模具彼此接觸，光固化性組合物在與模具接觸的過(guò)程中固化，使得圖案將會(huì)被轉(zhuǎn)印至工件基板。
[0003]壓印設(shè)備一般通過(guò)晶片間對(duì)準(zhǔn)(die-by-die alignment)來(lái)使模具和工件基板對(duì)準(zhǔn)。晶片間對(duì)準(zhǔn)是如下對(duì)準(zhǔn)模式:設(shè)置在工件基板上限定出的單獨(dú)的目標(biāo)區(qū)域(shotreg1n)中的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記被光學(xué)地檢測(cè)并且用于校正模具和工件基板相對(duì)于彼此的位置偏移。
[0004]專利文獻(xiàn)I記載了如下技術(shù):在壓印溫度和壓力下冷凝的氣體環(huán)境下執(zhí)行包括將模具上的形狀轉(zhuǎn)印至抗蝕件(resist)的壓印，使得即使在大氣壓下也能夠完成精確的壓印。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特許第3700001號(hào)
[0008]非專利文獻(xiàn)
[0009]非專利文獻(xiàn)1:Japanese Journal of Applied Physics, Vol.51, 2012, 06FJ05
[0010]壓印方法可以包括使工件基板上的光固化性組合物的膜厚度最小化，使得目標(biāo)區(qū)域之間的平面內(nèi)變化能夠減小并且能夠以提高的精度(分辨率)轉(zhuǎn)印圖案。
[0011]但是，專利文獻(xiàn)I中記載的方法要求大的力，以在基板上的光固化性組合物的膜厚度小、特別是20nm或更小時(shí)，使光固化性組合物和模具在接觸后在剪切方向上相對(duì)彼此遠(yuǎn)離地移動(dòng)。
[0012]在晶片間對(duì)準(zhǔn)期間施加的大剪切應(yīng)力引起在模具和工件基板中的大應(yīng)變(strain)，使得難以精確地對(duì)準(zhǔn)模具和基板并且增加在對(duì)準(zhǔn)上花費(fèi)的時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的一方面提供如下壓印方法:包括將冷凝性氣體溶解在光固化性組合物中，以使對(duì)準(zhǔn)期間的光固化性組合物的膜厚度比最終制造的光固化性組合物的膜厚度厚20%或更多，使得能夠減小光固化性組合物和模具接觸后在剪切方向上使光固化性組合物相對(duì)于模具移位需要的力。
[0014]因此，本發(fā)明的一方面提供一種壓印方法，其包括:將光固化性組合物布置在工件基板上(布置)；在冷凝性氣體環(huán)境中使所述光固化性組合物和模具彼此接觸(接觸)；對(duì)準(zhǔn)所述模具和所述工件基板(對(duì)準(zhǔn))；用光照射所述光固化性組合物以獲得光固化了的組合物(照射)；以及在照射后，使所述光固化了的組合物和所述模具彼此分離(脫模)。所述冷凝性氣體為如下氣體:該氣體在所述接觸期間發(fā)生的溫度條件和在所述光固化性組合物滲入所述工件基板和所述模具之間的間隙或滲入所述模具的凹部?jī)?nèi)時(shí)產(chǎn)生的壓力條件下冷凝。在所述對(duì)準(zhǔn)期間所述光固化性組合物的膜厚度比脫模后的所述光固化了的組合物的膜厚度厚20%或更多。
[0015]從以下參照附圖對(duì)示例性實(shí)施方式的說(shuō)明，本發(fā)明的其他特征將變得明顯。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一方面的壓印方法的流程圖。
[0017]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一方面的壓印設(shè)備的示意圖。
[0018]圖3A至圖3L是根據(jù)本發(fā)明的一方面的制造工序的截面不意圖，該制造工序包括模具和工件基板的對(duì)準(zhǔn)精度；以及出于比較的目的而提供的截面圖，這些截面圖包括在沒(méi)有冷凝性氣體的情況下模具和工件基板的對(duì)準(zhǔn)精度。
[0019]圖4表示在作為本發(fā)明的實(shí)施例的壓印方法中獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和在比較例中獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，示出了在模具和工件基板對(duì)準(zhǔn)期間的剪切力。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明的實(shí)施方式是包括對(duì)準(zhǔn)、即在冷凝性氣體環(huán)境下使工件基板和模具對(duì)準(zhǔn)的壓印方法。對(duì)準(zhǔn)跟隨接觸、即跟隨使得光固化性組合物和模具彼此接觸的接觸，并且在對(duì)準(zhǔn)期間光固化性組合物的膜厚度比脫模后光固化了的組合物的膜厚度厚20%或更多。
[0021]在對(duì)準(zhǔn)期間光固化性組合物的厚的膜厚度的可能原因包括但不限于冷凝性氣體的溶解。例如，非專利文獻(xiàn)I提到了冷凝性氣體溶解在光固化性組合物中。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的壓印方法可以包括接觸前的溶解、即將冷凝性氣體溶解在光固化性組合物中。溶解可以包括對(duì)冷凝性氣體能夠容易地溶解在光固化性組合物中的溫度條件和壓力條件的調(diào)節(jié)。溶解還可以是簡(jiǎn)單地等待直到冷凝性氣體已經(jīng)溶解。
[0023]溶解是用于幫助冷凝性氣體溶解在光固化性組合物中的操作。省略該操作并不意味著冷凝性氣體不溶解。
[0024]以下參照【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的特定實(shí)施方式。在圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并省略其重復(fù)說(shuō)明。
[0025]在本發(fā)明的實(shí)施方式中，在等于或高于冷凝性氣體的沸點(diǎn)的溫度下，優(yōu)選地在20°C至25 °C下，更優(yōu)選地在23 ± 0.2 °C下執(zhí)行所有操作。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的壓印方法能夠例如在圖2示出的壓印設(shè)備中使用。根據(jù)本實(shí)施方式的壓印設(shè)備具有:氣體導(dǎo)入器，其構(gòu)造為導(dǎo)入冷凝性氣體；對(duì)準(zhǔn)器，其用于模具和工件基板；以及甚至在模具和工件基板之間的間隙為20nm或更小時(shí)都能夠控制模具和工件基板之間的間隙的機(jī)構(gòu)。
[0027]圖2是根據(jù)本實(shí)施方式的壓印設(shè)備的截面示意圖。在圖2中，與模具M(jìn)上的圖案垂直的方向?yàn)閆軸，與Z軸正交的兩個(gè)軸為X軸和Y軸。典型地，Z軸與豎直方向平行。
[0028]在圖2中，工件基板W位于能夠相對(duì)于模具M(jìn)移動(dòng)的基板臺(tái)6?；迮_(tái)6具有吸引機(jī)構(gòu)(未示出)，基板臺(tái)能夠通過(guò)吸引機(jī)構(gòu)吸引和保持工件基板W。
[0029]基板臺(tái)6的移動(dòng)形式能夠是如下形式:基板臺(tái)6能夠在XY平面內(nèi)移動(dòng)或基板臺(tái)6還能夠在Z軸方向上移動(dòng)。
[0030]壓印設(shè)備I具有涂布器5，涂布器5將光固化性組合物R涂布于工件基板W，使得設(shè)備能夠?qū)⒐夤袒越M合物涂布于工件基板(步驟I)。能夠用于涂布光固化性組合物的技術(shù)的示例包括但不限于噴墨、浸涂(dip coating)、氣刀涂布、簾式涂布、線棒涂布(wire_barcoating)、凹版涂布(gravure coating)、擠出涂布(extrus1n coating)、旋涂和狹縫掃描(slit scanning)。特別地，優(yōu)選噴墨。
[0031]能夠通過(guò)工件基板相對(duì)于涂布器的移動(dòng)或涂布器相對(duì)于工件基板的移動(dòng)來(lái)涂布光固化性組合物。
[0032]根據(jù)本實(shí)施方式的壓印設(shè)備具有用于供給冷凝性氣體的氣體供給器4。能夠在模具和光固化性組合物接觸之前在壓印期間的任何操作中供給冷凝性氣體。例如，可以在步驟I后供給冷凝性氣體(步驟2)。
[0033]工件基板W上的光固化性組合物R和微細(xì)圖案模具M(jìn)對(duì)準(zhǔn)(步驟3)。通過(guò)使用模具側(cè)的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記AMM和工件基板W上的工件側(cè)的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記AMff來(lái)進(jìn)行該對(duì)準(zhǔn)操作。
[0034]對(duì)準(zhǔn)包括在利用對(duì)準(zhǔn)照相機(jī)3觀察基板臺(tái)6時(shí)操作基板臺(tái)6。能夠通過(guò)基板臺(tái)的移動(dòng)、模具的移動(dòng)或兩者的移動(dòng)完成對(duì)準(zhǔn)。
[0035]在對(duì)準(zhǔn)后，執(zhí)行接觸，S卩、使得模具M(jìn)和光固化性組合物R彼此接觸(步驟4)。該接觸對(duì)模具和光固化性組合物施加壓力，使模具和光固化性組合物從它們?cè)谇懊娴牟僮髦兴幍奈恢靡莆弧?br>[0036]通過(guò)使用AMM和AMff的對(duì)準(zhǔn)來(lái)校正在接觸后發(fā)生的該移位(步驟5)。
[0037]然后，在光固化性組合物R與模具接觸時(shí)利用來(lái)自光源2的光照射光固化性組合物R，這使得光固化性組合物固化為與模具對(duì)應(yīng)的形狀，獲得光固化了的組合物(步驟6)。通過(guò)此照射操作，將圖案轉(zhuǎn)印于工件基板W。
[0038]用于固化光固化性組合物的光能夠是例如紫外光。能夠使用的光的波長(zhǎng)不限于此。
[0039]在照射后，模具與光固化性組合物分離(步驟7)。此脫模操作可以以能夠減小脫模力的方式完成，即、能夠減小使模具移開需要的力。
[0040]在接觸對(duì)準(zhǔn)后的光固化性組合物的膜厚度能夠比脫模后光固化了的組合物的膜厚度厚。更具體地，在接觸對(duì)準(zhǔn)后的光固化性組合物的膜厚度能夠比脫模后光固化了的組合物的膜厚度厚20%或更多。
[0041]模具在模具的背面(圖案?jìng)?cè)的相反側(cè))的中央部具有腔7(氣室)，在腔7處模具比周邊部分薄，使得用光固化性組合物填充模具所需的時(shí)間能夠縮短并且能夠減小脫模力。保持模具的模具保持件8具有軟部件(在保持著模具的一側(cè))，使得能夠跟隨工件基板的傾斜。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的壓印方法可以包括使工件基板W上的光固化性組合物R的膜厚度最小化，使得目標(biāo)區(qū)域之間的平面內(nèi)變化能夠減小并且能夠以提高的精度(分辨率)轉(zhuǎn)印圖案。
[0043]根據(jù)本實(shí)施方式的壓印設(shè)備能夠用于例如制造諸如半導(dǎo)體IC器件和液晶顯示器件等的電子器件。
[0044]能夠用作工件基板W的材料的示例包括硅晶圓和玻璃板。光源2發(fā)射的光能夠透過(guò)模具M(jìn)并且模具M(jìn)能夠通過(guò)例如石英、硅、樹脂或這些材料的組合形成。
[0045]根據(jù)本實(shí)施方式的模具M(jìn)具有凸部，凸部的表面具有微細(xì)凹凸的圖案(圖案部)。
[0046]本實(shí)施方式中的冷凝性氣體涉及如下氣體:在壓印設(shè)備中在常溫常壓條件下以氣態(tài)存在，并且在暴露于模具和光固化性組合物接觸期間光固化性組合物利用毛細(xì)作用力滲入基板和模具之間的間隙或模具的凹部?jī)?nèi)時(shí)發(fā)生的溫度和壓力條件下冷凝。
[0047]換言之，冷凝性氣體是如下氣體:在接觸期間發(fā)生的溫度條件和光固化性組合物滲入工件基板和模具之間的間隙或在模具中產(chǎn)生的凹部?jī)?nèi)時(shí)冷凝性氣體受到的壓力條件下冷凝的氣體。
[0048]在本發(fā)明的本實(shí)施方式和其它實(shí)施方式中，冷凝性氣體被限定為沸點(diǎn)為-10°C至23°C或在23°C時(shí)的蒸氣壓為0.1MPa至0.4MPa的氣體。特別地，沸點(diǎn)為10°C至23°C的冷凝性氣體比落入以上范圍的其它氣體更好。
[0049]在23°C時(shí)的蒸氣壓為0.1MPa至0.4MPa的氣體在暴露于如下的毛細(xì)壓力時(shí)容易冷凝為不留氣泡的液體:在光固化性組合物R滲入基板W和模具M(jìn)之間的間隙或在模具M(jìn)中產(chǎn)生的凹部?jī)?nèi)時(shí)發(fā)生該毛細(xì)壓力。
[0050]在常溫下超過(guò)0.4MPa的蒸氣壓使得氣泡消減效果不充分。在常溫下低于0.1MPa的蒸氣壓由于必須降壓而使得設(shè)備復(fù)雜化。
[0051]冷凝性氣體的示例包括氯氟烴(CFC)、氟碳