壓印方法和設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及壓印光刻法(imprint lithography)和使氣體在壓印層周圍流動的壓印方法。
【背景技術】
[0002]壓印是已知的用于制造電子器件(諸如半導體IC器件和液晶顯示器件等)的光刻技術。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圖案模具彼此接觸，光固化性組合物在與模具接觸的過程中固化，使得圖案將會被轉印至工件基板。
[0003]壓印設備一般通過晶片間對準(die-by-die alignment)來使模具和工件基板對準。晶片間對準是如下對準模式:設置在工件基板上限定出的單獨的目標區域(shotreg1n)中的對準標記被光學地檢測并且用于校正模具和工件基板相對于彼此的位置偏移。
[0004]專利文獻I記載了如下技術:在壓印溫度和壓力下冷凝的氣體環境下執行包括將模具上的形狀轉印至抗蝕件(resist)的壓印，使得即使在大氣壓下也能夠完成精確的壓印。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特許第3700001號
[0008]非專利文獻
[0009]非專利文獻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，使得目標區域之間的平面內變化能夠減小并且能夠以提高的精度(分辨率)轉印圖案。
[0011]但是，專利文獻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，使光固化性組合物和模具在接觸后在剪切方向上相對彼此遠離地移動。
[0012]在晶片間對準期間施加的大剪切應力引起在模具和工件基板中的大應變(strain)，使得難以精確地對準模具和基板并且增加在對準上花費的時間。
【發明內容】
[0013]本發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，以使對準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于模具移位需要的力。
[0014]因此，本發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)；在冷凝性氣體環境中使所述光固化性組合物和模具彼此接觸(接觸)；對準所述模具和所述工件基板(對準)；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內時產生的壓力條件下冷凝。在所述對準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]從以下參照附圖對示例性實施方式的說明，本發明的其他特征將變得明顯。
【附圖說明】
[0016]圖1是根據本發明的一方面的壓印方法的流程圖。
[0017]圖2是根據本發明的一方面的壓印設備的示意圖。
[0018]圖3A至圖3L是根據本發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準精度；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有冷凝性氣體的情況下模具和工件基板的對準精度。
[0019]圖4表示在作為本發明的實施例的壓印方法中獲得的實驗結果和在比較例中獲得的實驗結果，示出了在模具和工件基板對準期間的剪切力。
【具體實施方式】
[0020]本發明的實施方式是包括對準、即在冷凝性氣體環境下使工件基板和模具對準的壓印方法。對準跟隨接觸、即跟隨使得光固化性組合物和模具彼此接觸的接觸，并且在對準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]在對準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I提到了冷凝性氣體溶解在光固化性組合物中。
[0022]根據本發明的實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節。溶解還可以是簡單地等待直到冷凝性氣體已經溶解。
[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【附圖說明】本發明的特定實施方式。在圖中，相同的附圖標記表示相同的元件，并省略其重復說明。
[0025]在本發明的實施方式中，在等于或高于冷凝性氣體的沸點的溫度下，優選地在20°C至25 °C下，更優選地在23 ± 0.2 °C下執行所有操作。
[0026]根據本發明的實施方式的壓印方法能夠例如在圖2示出的壓印設備中使用。根據本實施方式的壓印設備具有:氣體導入器，其構造為導入冷凝性氣體；對準器，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或更小時都能夠控制模具和工件基板之間的間隙的機構。
[0027]圖2是根據本實施方式的壓印設備的截面示意圖。在圖2中，與模具M上的圖案垂直的方向為Z軸，與Z軸正交的兩個軸為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位于能夠相對于模具M移動的基板臺6。基板臺6具有吸引機構(未示出)，基板臺能夠通過吸引機構吸引和保持工件基板W。
[0029]基板臺6的移動形式能夠是如下形式:基板臺6能夠在XY平面內移動或基板臺6還能夠在Z軸方向上移動。
[0030]壓印設備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，使得設備能夠將光固化性組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，優選噴墨。
[0031]能夠通過工件基板相對于涂布器的移動或涂布器相對于工件基板的移動來涂布光固化性組合物。
[0032]根據本實施方式的壓印設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和微細圖案模具M對準(步驟3)。通過使用模具側的對準標記AMM和工件基板W上的工件側的對準標記AMff來進行該對準操作。
[0034]對準包括在利用對準照相機3觀察基板臺6時操作基板臺6。能夠通過基板臺的移動、模具的移動或兩者的移動完成對準。
[0035]在對準后，執行接觸，S卩、使得模具M和光固化性組合物R彼此接觸(步驟4)。該接觸對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在前面的操作中所處的位置移位。
[0036]通過使用AMM和AMff的對準來校正在接觸后發生的該移位(步驟5)。
[0037]然后，在光固化性組合物R與模具接觸時利用來自光源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應的形狀，獲得光固化了的組合物(步驟6)。通過此照射操作，將圖案轉印于工件基板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]在接觸對準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，在接觸對準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(圖案側的相反側)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)，使得能夠跟隨工件基板的傾斜。
[0042]根據本發明的實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，使得目標區域之間的平面內變化能夠減小并且能夠以提高的精度(分辨率)轉印圖案。
[0043]根據本實施方式的壓印設備能夠用于例如制造諸如半導體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發射的光能夠透過模具M并且模具M能夠通過例如石英、硅、樹脂或這些材料的組合形成。
[0045]根據本實施方式的模具M具有凸部，凸部的表面具有微細凹凸的圖案(圖案部)。
[0046]本實施方式中的冷凝性氣體涉及如下氣體:在壓印設備中在常溫常壓條件下以氣態存在，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作用力滲入基板和模具之間的間隙或模具的凹部內時發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生的凹部內時冷凝性氣體受到的壓力條件下冷凝的氣體。
[0048]在本發明的本實施方式和其它實施方式中，冷凝性氣體被限定為沸點為-10°C至23°C或在23°C時的蒸氣壓為0.1MPa至0.4MPa的氣體。特別地，沸點為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時的蒸氣壓為0.1MPa至0.4MPa的氣體在暴露于如下的毛細壓力時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之間的間隙或在模具M中產生的凹部內時發生該毛細壓力。
[0050]在常溫下超過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備復雜化。
[0051]冷凝性氣體的示例包括氯氟烴(CFC)、氟碳