压印方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及压印光刻法(imprint lithography)和使气体在压印层周围流动的压印方法。
【背景技术】
[0002]压印是已知的用于制造电子器件(诸如半导体IC器件和液晶显示器件等)的光刻技术。在压印方法中，在诸如晶圆或玻璃板等的工件基板上的光固化性组合物和微细图案模具彼此接触，光固化性组合物在与模具接触的过程中固化，使得图案将会被转印至工件基板。
[0003]压印设备一般通过晶片间对准(die-by-die alignment)来使模具和工件基板对准。晶片间对准是如下对准模式:设置在工件基板上限定出的单独的目标区域(shotreg1n)中的对准标记被光学地检测并且用于校正模具和工件基板相对于彼此的位置偏移。
[0004]专利文献I记载了如下技术:在压印温度和压力下冷凝的气体环境下执行包括将模具上的形状转印至抗蚀件(resist)的压印，使得即使在大气压下也能够完成精确的压印。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特许第3700001号
[0008]非专利文献
[0009]非专利文献1:Japanese Journal of Applied Physics, Vol.51, 2012, 06FJ05
[0010]压印方法可以包括使工件基板上的光固化性组合物的膜厚度最小化，使得目标区域之间的平面内变化能够减小并且能够以提高的精度(分辨率)转印图案。
[0011]但是，专利文献I中记载的方法要求大的力，以在基板上的光固化性组合物的膜厚度小、特别是20nm或更小时，使光固化性组合物和模具在接触后在剪切方向上相对彼此远离地移动。
[0012]在晶片间对准期间施加的大剪切应力引起在模具和工件基板中的大应变(strain)，使得难以精确地对准模具和基板并且增加在对准上花费的时间。
【发明内容】
[0013]本发明的一方面提供如下压印方法:包括将冷凝性气体溶解在光固化性组合物中，以使对准期间的光固化性组合物的膜厚度比最终制造的光固化性组合物的膜厚度厚20%或更多，使得能够减小光固化性组合物和模具接触后在剪切方向上使光固化性组合物相对于模具移位需要的力。
[0014]因此，本发明的一方面提供一种压印方法，其包括:将光固化性组合物布置在工件基板上(布置)；在冷凝性气体环境中使所述光固化性组合物和模具彼此接触(接触)；对准所述模具和所述工件基板(对准)；用光照射所述光固化性组合物以获得光固化了的组合物(照射)；以及在照射后，使所述光固化了的组合物和所述模具彼此分离(脱模)。所述冷凝性气体为如下气体:该气体在所述接触期间发生的温度条件和在所述光固化性组合物渗入所述工件基板和所述模具之间的间隙或渗入所述模具的凹部内时产生的压力条件下冷凝。在所述对准期间所述光固化性组合物的膜厚度比脱模后的所述光固化了的组合物的膜厚度厚20%或更多。
[0015]从以下参照附图对示例性实施方式的说明，本发明的其他特征将变得明显。
【附图说明】
[0016]图1是根据本发明的一方面的压印方法的流程图。
[0017]图2是根据本发明的一方面的压印设备的示意图。
[0018]图3A至图3L是根据本发明的一方面的制造工序的截面不意图，该制造工序包括模具和工件基板的对准精度；以及出于比较的目的而提供的截面图，这些截面图包括在没有冷凝性气体的情况下模具和工件基板的对准精度。
[0019]图4表示在作为本发明的实施例的压印方法中获得的实验结果和在比较例中获得的实验结果，示出了在模具和工件基板对准期间的剪切力。
【具体实施方式】
[0020]本发明的实施方式是包括对准、即在冷凝性气体环境下使工件基板和模具对准的压印方法。对准跟随接触、即跟随使得光固化性组合物和模具彼此接触的接触，并且在对准期间光固化性组合物的膜厚度比脱模后光固化了的组合物的膜厚度厚20%或更多。
[0021]在对准期间光固化性组合物的厚的膜厚度的可能原因包括但不限于冷凝性气体的溶解。例如，非专利文献I提到了冷凝性气体溶解在光固化性组合物中。
[0022]根据本发明的实施方式的压印方法可以包括接触前的溶解、即将冷凝性气体溶解在光固化性组合物中。溶解可以包括对冷凝性气体能够容易地溶解在光固化性组合物中的温度条件和压力条件的调节。溶解还可以是简单地等待直到冷凝性气体已经溶解。
[0023]溶解是用于帮助冷凝性气体溶解在光固化性组合物中的操作。省略该操作并不意味着冷凝性气体不溶解。
[0024]以下参照【附图说明】本发明的特定实施方式。在图中，相同的附图标记表示相同的元件，并省略其重复说明。
[0025]在本发明的实施方式中，在等于或高于冷凝性气体的沸点的温度下，优选地在20°C至25 °C下，更优选地在23 ± 0.2 °C下执行所有操作。
[0026]根据本发明的实施方式的压印方法能够例如在图2示出的压印设备中使用。根据本实施方式的压印设备具有:气体导入器，其构造为导入冷凝性气体；对准器，其用于模具和工件基板；以及甚至在模具和工件基板之间的间隙为20nm或更小时都能够控制模具和工件基板之间的间隙的机构。
[0027]图2是根据本实施方式的压印设备的截面示意图。在图2中，与模具M上的图案垂直的方向为Z轴，与Z轴正交的两个轴为X轴和Y轴。典型地，Z轴与竖直方向平行。
[0028]在图2中，工件基板W位于能够相对于模具M移动的基板台6。基板台6具有吸引机构(未示出)，基板台能够通过吸引机构吸引和保持工件基板W。
[0029]基板台6的移动形式能够是如下形式:基板台6能够在XY平面内移动或基板台6还能够在Z轴方向上移动。
[0030]压印设备I具有涂布器5，涂布器5将光固化性组合物R涂布于工件基板W，使得设备能够将光固化性组合物涂布于工件基板(步骤I)。能够用于涂布光固化性组合物的技术的示例包括但不限于喷墨、浸涂(dip coating)、气刀涂布、帘式涂布、线棒涂布(wire_barcoating)、凹版涂布(gravure coating)、挤出涂布(extrus1n coating)、旋涂和狭缝扫描(slit scanning)。特别地，优选喷墨。
[0031]能够通过工件基板相对于涂布器的移动或涂布器相对于工件基板的移动来涂布光固化性组合物。
[0032]根据本实施方式的压印设备具有用于供给冷凝性气体的气体供给器4。能够在模具和光固化性组合物接触之前在压印期间的任何操作中供给冷凝性气体。例如，可以在步骤I后供给冷凝性气体(步骤2)。
[0033]工件基板W上的光固化性组合物R和微细图案模具M对准(步骤3)。通过使用模具侧的对准标记AMM和工件基板W上的工件侧的对准标记AMff来进行该对准操作。
[0034]对准包括在利用对准照相机3观察基板台6时操作基板台6。能够通过基板台的移动、模具的移动或两者的移动完成对准。
[0035]在对准后，执行接触，S卩、使得模具M和光固化性组合物R彼此接触(步骤4)。该接触对模具和光固化性组合物施加压力，使模具和光固化性组合物从它们在前面的操作中所处的位置移位。
[0036]通过使用AMM和AMff的对准来校正在接触后发生的该移位(步骤5)。
[0037]然后，在光固化性组合物R与模具接触时利用来自光源2的光照射光固化性组合物R，这使得光固化性组合物固化为与模具对应的形状，获得光固化了的组合物(步骤6)。通过此照射操作，将图案转印于工件基板W。
[0038]用于固化光固化性组合物的光能够是例如紫外光。能够使用的光的波长不限于此。
[0039]在照射后，模具与光固化性组合物分离(步骤7)。此脱模操作可以以能够减小脱模力的方式完成，即、能够减小使模具移开需要的力。
[0040]在接触对准后的光固化性组合物的膜厚度能够比脱模后光固化了的组合物的膜厚度厚。更具体地，在接触对准后的光固化性组合物的膜厚度能够比脱模后光固化了的组合物的膜厚度厚20%或更多。
[0041]模具在模具的背面(图案侧的相反侧)的中央部具有腔7(气室)，在腔7处模具比周边部分薄，使得用光固化性组合物填充模具所需的时间能够缩短并且能够减小脱模力。保持模具的模具保持件8具有软部件(在保持着模具的一侧)，使得能够跟随工件基板的倾斜。
[0042]根据本发明的实施方式的压印方法可以包括使工件基板W上的光固化性组合物R的膜厚度最小化，使得目标区域之间的平面内变化能够减小并且能够以提高的精度(分辨率)转印图案。
[0043]根据本实施方式的压印设备能够用于例如制造诸如半导体IC器件和液晶显示器件等的电子器件。
[0044]能够用作工件基板W的材料的示例包括硅晶圆和玻璃板。光源2发射的光能够透过模具M并且模具M能够通过例如石英、硅、树脂或这些材料的组合形成。
[0045]根据本实施方式的模具M具有凸部，凸部的表面具有微细凹凸的图案(图案部)。
[0046]本实施方式中的冷凝性气体涉及如下气体:在压印设备中在常温常压条件下以气态存在，并且在暴露于模具和光固化性组合物接触期间光固化性组合物利用毛细作用力渗入基板和模具之间的间隙或模具的凹部内时发生的温度和压力条件下冷凝。
[0047]换言之，冷凝性气体是如下气体:在接触期间发生的温度条件和光固化性组合物渗入工件基板和模具之间的间隙或在模具中产生的凹部内时冷凝性气体受到的压力条件下冷凝的气体。
[0048]在本发明的本实施方式和其它实施方式中，冷凝性气体被限定为沸点为-10°C至23°C或在23°C时的蒸气压为0.1MPa至0.4MPa的气体。特别地，沸点为10°C至23°C的冷凝性气体比落入以上范围的其它气体更好。
[0049]在23°C时的蒸气压为0.1MPa至0.4MPa的气体在暴露于如下的毛细压力时容易冷凝为不留气泡的液体:在光固化性组合物R渗入基板W和模具M之间的间隙或在模具M中产生的凹部内时发生该毛细压力。
[0050]在常温下超过0.4MPa的蒸气压使得气泡消减效果不充分。在常温下低于0.1MPa的蒸气压由于必须降压而使得设备复杂化。
[0051]冷凝性气体的示例包括氯氟烃(CFC)、氟碳