[发明专利]压印装置和制造物品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及压印装置和使用该压印装置制造物品的方法。

背景技术

压印技术利用光学曝光装置，使用上面形成有微细图案的模具作为原版（original）在基板（诸如硅晶片或玻璃板）上形成微细图案。通过将树脂（压印材料）涂布/散布或涂敷到基板上并且在使模具的图案与树脂保持接触的同时使树脂硬化，形成微细图案。

压印技术包括热循环方法和光硬化方法。在热循环方法中，热塑性树脂被加热到等于或高于其玻璃转变温度的温度，并且，在树脂的流动性被保持为高的同时使模具与树脂接触。在树脂通过冷却而硬化之后，模具与硬化的树脂分离。在光硬化方法中，在由光学透明材料（诸如石英）制成的模具与树脂保持接触的同时，用紫外线照射树脂以使树脂硬化，并且，模具与硬化的树脂分离。热循环方法由于与温度控制相关联的因素而延长转印时间，并且，由于温度的变化而使尺寸精度或位置精度劣化。另一方面，光硬化方法没有这样的缺点，并因此有利地被应用于半导体器件的批量生产。

直到今天，根据树脂硬化方法和使用目的，各种压印装置已被投入实际使用。假定装置意图用于例如半导体器件的批量生产，则采用被称为喷射和闪光（jet-and-flash）压印光刻法（以下，简称为J-FIL）的方案的装置是有效的。在M.Colburn等人的″Step and flash imprint lithography:a new approach to high resolution patterning″,Proc.SPIE3676″Emerging Lithographic Technologies III″(1999)379（非专利文献1）中公开了适于J-FIL的压印装置。这种压印装置包括基板台架、树脂涂布器、压印头、光照射系统和定位对准标记检测机构。如在曝光装置中那样，通过分步重复（step-and-repeat）方案执行压印操作。

常规压印装置中的对准操作按照以下的方式执行。在基板和模具上形成对准标记。在对于基板上的各压射（shot）区域开始压印操作时，首先，使模具与树脂接触。通过显微镜系统，对于在模具上形成的对准标记与形成在要被处理的压射区域中的对准标记一起进行观察。基于检测到的偏移量使模具和基板对准，并且，使树脂硬化。在硬化操作之后，模具与基板分离，并且，处理转移到下一压射区域。

对于所有的压射区域执行上述的处理。对于各压射区域执行对准的方案一般被称为逐印模（die-by-die，DxD）对准方案，并被广泛用于压印装置中。作为实际的对准方法，莫尔条纹（moire）方案是可用的。由于开发了X射线曝光装置，因此莫尔条纹方案是已知的，并且在例如美国专利No.7,630,067（专利文献1）和E.E.Moon等人的″Application of interferometric broadband imaging alignment on an experimental x-ray stepper″,J.Vac.Sci.Technol.B16(6),Nov/Dec(1998)3631（非专利文献2）中被描述。

注意，在本说明书中，使模具的图案与树脂接触并且使树脂硬化由此将该图案转印到树脂上的操作在以下将被称为压印或压印操作。并且，在基板上限定的并且通过一个压印操作在其中形成图案的区域在以下将被称为压射区域。一个压射区域包括一个或多个芯片。芯片最终被封装以制造器件。

在常规的光学曝光装置中采用的对准方案被称为全局对准，其中，忠实于事先在基板上形成的格子执行对准。在全局对准方案中，相对于装置基准，通过激光干涉计或编码器监视标线片（reticle）和基板的位置，从而将它们对准。在这种情况下，在实际中难以直接监视薄的标线片和基板的位置。因此，监视分别保持标线片和基板的标线片夹具和基板夹具的位置。这需要系统分别将标线片和基板紧紧地固定于标线片夹具和基板夹具，以防止它们的位置偏移。

但是，在压印的情况下，不仅使模具与基板上的树脂接触，而且使模具与硬化的树脂分离，这在基板和模具之间给出相当大的力。关于基板，虽然通过例如真空吸附由基板夹具夹着基板，但是它会在模具从树脂分离的过程中被拉动，从而在纳米级别上导致基板夹具和基板之间的相对位置的改变。当在该分离的过程中基板夹具和基板之间的相对位置改变时，不能采用全局对准方案，因为它假设不存在相对位置变化。因此，由于在各压射区域中对准模具和基板以使得可以补偿基板夹具上的基板的移动，因此逐印模方案在压印中是有利的。