压印装置及物品的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种压印装置及物品的制造方法。该压印装置进行通过使用模具对基板上的压印材料形成图案的压印处理，所述压印装置包括：检测单元，其被构造为在进行所述压印处理期间检测错误的发生；以及控制单元，其被构造为在所述检测单元在所述基板上的压印材料被固化之前检测到所述错误的发生的情况下，进行如下错误处理：停止所述压印处理，并在固化所述基板上的压印材料的情况下从所述压印装置卸载所述基板。
【专利说明】
压印装置及物品的制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及压印装置及物品的制造方法。
【背景技术】
[0002]随着半导体器件小型化的需求逐渐提高，除了传统的光刻技术之外，通过使用模具对基板上的压印材料(树脂)形成图案的压印装置引起关注。该压印装置能够在基板上形成几纳米级的精细图案(结构)。
[0003]作为在压印装置中固化压印材料的一种方法，存在如下可用的光固化方法:通过利用诸如紫外线等的光进行照射，来固化压印材料。使用光固化方法的压印装置在压印材料与模具接触的情况下，通过利用光照射压印材料来固化基板的投射(shot)区域(压印区域)上的压印材料，并将模具从固化后的压印材料脱模，由此形成图案。
[0004]另外，压印装置有时遭受由各种因素引起的错误，这会导致在进行在基板上形成图案的压印处理期间，无法继续(连续)进行压印处理。日本特开2011-49405号公报公开了如下技术:在半导体曝光装置中进行控制，以具有与在主体单元中发生的错误有关的恢复方法的信息、以及与恢复方法相对应的多种类型的评价值的信息，并基于优先顺序恢复主体单元。
[0005]如上所述，压印装置将压印材料供给(涂敷)到基板(投射区域)上，并在压印材料与模具接触的情况下，通过利用光进行照射来固化压印材料。因此，在某些情况下，在压印装置中发生导致无法继续进行压印处理的错误，并且在压印材料未固化的情况下使基板从装置卸载。从未固化的压印材料挥发的化学物质污染了运送基板的装置、和从压印装置卸载的基板装载到的外部装置等。日本特开2011-49405号公报中公开的技术的优势在于恢复半导体曝光装置，但是并未解决压印装置特有的上述问题。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种压印装置，其优势在于减小由基板上未固化的压印材料引起的污染。
[0007]根据本发明的第一方面，提供了一种压印装置，其进行通过使用模具对基板上的压印材料形成图案的压印处理，所述压印装置包括:检测单元，其被构造为在进行所述压印处理期间检测错误的发生；以及控制单元，其被构造为在所述检测单元在所述基板上的压印材料被固化之前检测到所述错误的发生的情况下，进行如下错误处理:停止所述压印处理，并在固化所述基板上的压印材料的情况下从所述压印装置卸载所述基板。
[0008]根据本发明的第二方面，提供了一种物品的制造方法，所述制造方法包括:使用压印装置在基板上形成图案；以及对形成有所述图案的所述基板进行处理，以制造所述物品，其中，所述压印装置进行通过使用模具对所述基板上的压印材料形成图案的压印处理，并且所述压印装置包括:检测单元，其被构造为在进行所述压印处理期间检测错误的发生；以及控制单元，其被构造为在所述检测单元在所述基板上的压印材料被固化之前检测到所述错误的发生的情况下，进行如下错误处理:停止所述压印处理，并在固化所述基板上的压印材料的情况下从所述压印装置卸载所述基板。
[0009]通过以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。
【附图说明】
[0010]图1是示出根据本发明的一方面的压印装置的构造的示意图。
[0011]图2是用于说明图1中示出的压印装置中的压印处理和错误处理的流程图。
[0012]图3是示出图2中示出的错误处理的详情的流程图。
[0013]图4是示出图2中示出的错误处理的详情的流程图。
[0014]图5是示出图2中示出的错误处理的详情的流程图。
【具体实施方式】
[0015]下面将参照附图描述本发明的优选实施例。请注意，针对所有附图，相同的附图标记表示相同的部件，因此将不给出重复的描述。
[0016]图1是示出根据本发明的一个方面的压印装置I的构造的示意图。压印装置I是用于制造诸如半导体器件等的设备作为物品的光刻装置。压印装置I进行如下压印处理:通过使用模具，对基板上的压印材料形成图案。压印装置I通过在基板上的压印材料与模具接触的情况下固化压印材料、并将固化后的压印材料从模具脱模，来将在模具上形成的图案转印到基板上。该实施例使用树脂作为压印材料，并采用通过利用紫外线进行照射来固化树脂的光固化方法，作为树脂固化方法。在下面的描述中，将与利用紫外线照射基板上的树脂的照射系统的光轴平行的方向(使模具上的图案与基板上的压印材料接触的方向)定义为Z轴，并将与Z轴垂直的平面内的相互正交的两个方向分别定义为X轴和Y轴。
[0017]压印装置I容纳在用于维持洁净环境的空气的洁净室(未示出)中。如图1所示，压印装置I包括基板保持单元2、模具保持单元3、对准测量系统4、照射单元5、控制单元6、树脂供给单元7、气体供给单元(未示出)和检测单元30。压印装置I还包括用于保持模具保持单元3的架接板14、用于支撑架接板14的支柱15、以及用于保持基板保持单元2的基座20。
[0018]基板保持单元2用于保持基板8，并进行基板8与模具11之间的对准(平移移位校正)。基板保持单元2包括基板卡盘9和基板台10。基板卡盘9利用真空吸力或静电力保持基板8。基板卡盘9通过真空吸垫支撑在基板台10上。基板台10包括诸如粗动驱动系统和微动驱动系统的多个驱动系统，并在X轴方向和Y轴方向上移动基板卡盘9上保持的基板8。基板台10还可以具有调整基板8在Z轴方向上的位置的功能、调整基板8在Θ(绕Z轴的旋转)方向上的位置的功能、以及调整基板8的倾斜的功能。
[0019]基板8例如包括单晶硅基板、SOI(绝缘体上硅)基板、以及玻璃基板。要由模具11成型的树脂被供给(涂敷)到基板8。
[0020]模具11具有矩形外形，并包括在面向基板8的表面上三维形成的图案(要转印到基板8上的凹凸图案，例如电路图案)。模具11由透射紫外线的材料形成，例如石英。
[0021]模具保持单元3是用于保持模具11并使基板上的树脂与模具11接触的单元。模具保持单元3包括模具卡盘12、形状调整单元13以及模具台19。模具卡盘12利用真空吸力或静电力保持模具11。模具卡盘12通过真空吸垫支撑在模具台19上。模具台19包括诸如粗动驱动系统和微动驱动系统的多个驱动系统，并在Z轴方向上移动模具卡盘12上保持的模具11。为了使基板上的树脂与模具11上的图案接触，进行控制以减小模具11与基板8之间的间隔。另选地，模具保持单元3和基板保持单元2可以相对移动或依次移动。另外，模具保持单元3和基板保持单元2中的至少一个可以移动。模具台19还可以具有调整模具11在X轴方向、Y轴方向和Θ (绕Z轴的旋转)方向上的位置的功能、以及调整基板11的倾斜的功能等。形状调整单元13布置在模具卡盘12上，并且例如通过对由模具卡盘12保持的模具11的侧面施加力(移位)，来调整(校正)模具11(其图案)的形状。
[0022]对准测量系统4检测基板8上形成的对准标记和模具11上形成的对准标记，并测量基板8与模具11之间在X轴和Y轴方向上的位置移位、以及基板8与模具11之间的形状差(例如倍率)。
[0023]照射单元5利用紫外线(S卩，用于固化基板上的树脂的光)照射基板上的树脂。照射单元5包括光源16、用于将来自光源16的紫外线调整为合适光的光学系统17、以及将来自光源16的紫外线向基板上的树脂反射的镜18。
[0024]树脂供给单元7将树脂供给(涂敷)到基板8上。根据本实施例，树脂供给单元7包括树脂排出喷嘴(未示出)，并将树脂从树脂排出喷嘴排出到基板8。例如根据基板8上形成的树脂的图案的厚度(残留膜厚度)或密度，来设置从树脂供给单元7供给的树脂的供给量。
[0025]气体供给单元通过在模具11附近布置的气体供给喷嘴，向基板上的树脂与模具11之间的空间供给气体。换句话说，气体供给单元利用期望的气体来替换基板上的树脂与模具11之间的空间中的空气。这种气体包括具有高扩散性的氦气。
[0026]检测单元30在进行压印处理期间检测错误。这种错误例如是导致无法继续(连续)进行压印处理的错误，尤其是使得需要立即从压印装置I卸载经历压印处理的基板8的错误。另外，这种错误由压印装置I内部和外部的异常引起。
[0027]检测单元30包括通过检测压印装置I的内部环境的变化来检测错误的发生的第一检测单元22、以及通过检测压印装置I的外部环境的变化来检测错误的发生的第二检测单元21。另外，在本实施例中，检测单元30可以检测压印装置I的内部环境的变化和压印装置I的外部环境的变化二者。然而，检测单元30可以检测压印装置I的内部环境的变化和压印装置I的外部环境的变化中的至少一个。
[0028]第一检测单元22例如包括温度传感器、压力传感器、流量传感器、位移传感器和光量传感器，并且检测进行压印处理的空间中的温度、压力和气体的成分浓度中的至少一个。第二检测单元21例如包括从压印装置I的外部接收异常信号的接收单元，并检测传递到压印装置I的振动。作为来自外部的异常信号，可以使用通过使用诸如在传递来自地震震中的振动(摇动)之前的地震预警等的信息，来将压印装置I转变到安全状态的信号。另外，作为由第二检测单元21接收的外部异常信号，可以使用通知停电或火灾的信号。请注意，这些外部异常信号可以不经由第二检测单元21而输入到控制单元6。
[0029]控制单元6包括CPU和存储器，并且控制压印装置I的整体操作。控制单元6通过控制压印装置I的各单元的操作、调整等来进行压印处理。另外，当在基板上的树脂固化之前，检测单元30检测到发生错误时，控制单元6停止压印处理，并在固化基板上的树脂的情况下，进行从压印装置I卸载基板8的错误处理。
[0030]将参照图2描述压印装置I中的压印处理和错误处理。如上所述，控制单元6通过全面控制压印装置I的各单元，来进行压印处理和错误处理。
[0031]在步骤SI中，控制单元6使基板运送机构(未示出)将基板8加载到压印装置I中，并使基板保持单元2保持基板8。在步骤S2中，控制单元6使树脂供给单元7向基板8上的目标投射区域(要进行压印处理的投射区域)供给树脂。
[0032]在步骤S3中，控制单元6使基板8上的目标投射区域与模具11接触(压处理)。在步骤S4中，控制单元6将基板8与模具11对准，以基于由对准测量系统4获得的测量结果，将基板8上形成的对准标记与模具11上形成的对准标记相匹配。然而，请注意，如果采用全局对准方案作为基板8与模具11的对准方案，则可以省略基板8与模具11之间的对准(步骤S4)。另外，在本实施例中，尽管在压处理之后进行对准，但是可以基于由对准测量系统4获得的测量结果，在步骤S2中将树脂供给到基板上之后、步骤S3中的压处理之前，进行对准。此外，可以在步骤S3的压处理期间进行对准。
[0033]在步骤S5中，在利用树脂填充模具11上的图案后，控制单元6使照射单元5经由模具11通过利用紫外线照射树脂，来固化基板8的目标投射区域上的树脂(固化处理)。在步骤S6中，控制单元6将模具11从基板8的目标投射区域上的固化后的树脂脱模(脱模处理)。通过该处理，在基板8的目标投射区域上形成与模具11上的图案相对应的树脂图案。
[0034]在步骤S7中，控制单元6确定是否针对基板8上的所有投射区域进行了压印处理。如果未针对基板8上的所有投射区域进行压印处理，则处理进行到步骤S2，以将未进行压印处理的投射区域设置为目标投射区域。请注意，如果已将树脂供给到基板8上的多个投射区域，则可以省略步骤S2中的供给树脂的步骤。反复进行步骤S2至步骤S7的处理，将树脂图案形成在基板8的所有投射区域上。与此相对，如果已针对基板8上的所有投射区域进行了压印处理，则处理进行到步骤S8。在步骤S8中，控制单元6使基板运送机构从压印装置I卸载已对所有投射区域进行压印处理的基板8。
[0035]假设在这种情况下，在固化基板上的树脂之前，更具体地说，在从树脂被供给到基板上的瞬间到固化树脂的瞬间的间隔(从步骤S2到开始步骤S5)期间，检测单元30检测到发生错误，即导致无法继续进行压印处理的错误。在这种情况下，控制单元6如上所述停止压印处理并进行错误处理。
[0036]更具体地说，在步骤S9中，控制单元6从检测单元30获得错误检测信息。错误检测信息不仅包括指示检测到错误发生的信息，而且包括指示在错误发生时压印处理的状态的信息，例如指示是在基板上的树脂与模具11接触之前还是之后发生了错误的信息。
[0037]在步骤SlO中，控制单元6基于在步骤S9中获得的错误检测信息，使照射单元5通过利用紫外光照射基板8的目标投射区域上的树脂，来固化树脂(错误处理)。在这种情况下，如稍后所描述，控制单元6根据发生错误时压印处理的状态，来固化基板8的目标投射区域上的树脂(即，根据压印处理的状态来进行错误处理)。
[0038]在步骤Sll中，控制单元6确定是否针对基板8的下一目标投射区域进行压印处理。如果要针对基板8的下一目标投射区域进行压印处理，则处理进行到步骤S7。如果不针对基板8的下一目标投射区域进行压印处理，则处理进行到步骤S8。
[0039]下面将描述错误处理(步骤S10)的详情。图3是示出在供给到基板上的树脂与模具11接触之前、检测单元30检测到发生错误的情况下的错误处理的详情的流程图。如果在供给到基板上的树脂与模具11接触之前(即，在从步骤S2到开始步骤S5的间隔期间)，检测单元30检测到发生错误，则控制单元6进行步骤S31作为错误处理。在这种情况下发生的错误包括树脂供给单元7中的异常、基板保持单元2中的异常、模具保持单元3中的异常、以及外部异常信号。通过第一检测单元22和第一检测单元21中的至少一个，能够将这种异常检测为错误。
[0040]在步骤S31中，控制单元6在不使基板8的目标投射区域上的树脂与模具11接触的情况下，使照射单元5通过利用紫外光照射树脂来固化树脂。在这种情况下，错误处理(步骤S31)中的紫外光的照度可以不同于固化处理(步骤S5)中的紫外光的照度。
[0041]如上所述，当在供给到基板上的树脂与模具11接触之前检测到发生错误时，固化树脂而不使基板上的树脂与模具11接触，并且从压印装置I卸载其上正被固化的树脂的基板8。这样能够减小(防止)由来自基板上未固化的树脂的化学物质引起的污染。
[0042]图4是示出在供给到基板上的树脂与模具11接触之后、检测单元30检测到发生错误的情况下的错误处理的详情的流程图。当在供给到基板上的树脂与模具11接触之后(即，在从步骤S3到开始步骤S5的间隔期间)，检测单元30检测到发生错误时，进行步骤S41和S42作为错误处理。在这种情况下发生的错误包括基板保持单元2中的异常、模具保持单元3中的异常、对准测量系统4中的异常、以及外部异常信号。通过第一检测单元22和第一检测单元21中的至少一个，能够将这种异常检测为错误。
[0043]在步骤S41中，控制单元6在维持基板8的目标投射区域上的树脂与模具11接触的情况下(即，在模具11从基板上的树脂脱模之前)，使照射单元5通过利用紫外光照射树脂来固化树脂。在这种情况下，错误处理(步骤S41)中的紫外光的照度可以不同于固化处理(步骤S5)中的紫外光的照度。在步骤S42中，将模具11从基板8的目标投射区域上的固化后的树脂脱模。
[0044]如上所述，如果在基板上的树脂与模具11接触并被固化之前检测到发生错误，则在维持树脂与模具11接触的情况下固化树脂，并且在基板上的树脂被固化的情况下从压印装置I卸载基板8。这样能够减小(防止)由来自基板上未固化的树脂的化学物质引起的污染。
[0045]图5是示出在树脂被供给到基板上、并且检测单元30在树脂与模具11接触之后检测到发生错误的情况下的错误处理的其他示例的详情的流程图。如果在供给到基板上的树脂与模具11接触之后(即，在从步骤S3到开始步骤S5的间隔期间)，检测单元30检测到发生错误，则进行步骤S51和S52作为错误处理。在这种情况下发生的错误包括基板保持单元2中的异常、模具保持单元3中的异常、对准测量系统4中的异常、以及外部异常信号。通过第一检测单元22和第一检测单元21中的至少一个，能够将这种异常检测为错误。
[0046]在步骤S51中，将模具11从基板8的目标投射区域上的未固化树脂脱模。在步骤S52中，控制单元6在模具11从基板8的目标投射区域上的未固化树脂脱模的情况下，使照射单元5通过利用紫外光照射树脂来固化树脂。在这种情况下，错误处理(步骤S52)中的紫外光的照度可以不同于固化处理(步骤S5)中的紫外光的照度。
[0047]如上所述，如果在基板上的树脂与模具11接触并固化之前检测到发生错误，则在模具11从基板上的未固化树脂脱模之后固化树脂，并且在基板上的树脂被固化的情况下从压印装置I卸载基板8。这样能够减小(防止)由来自基板上未固化的树脂的化学物质引起对装置(运送机构和外部装置)的污染。
[0048]根据本实施例，如果发生导致无法继续进行压印处理的错误，则进行错误处理，以在从压印装置I卸载基板8之前对基板8上的未固化的树脂进行固化。本实施例描述了如下情况:通过向一个投射区域供给树脂来反复进行压印处理。然而，可以通过在预先向多个投射区域供给树脂之后反复进行压处理和固化处理，来在基板上形成图案。在这种情况下，进行错误处理，以不仅固化作为压印处理目标的投射区域上的树脂，而且固化预先供给的全部未固化树脂(压印材料)。因此，压印装置I不卸载具有未固化树脂的基板8。这样能够防止从未固化的树脂挥发的化学物质污染装置，例如运送基板8的装置和装载基板8的装置。
[0049]另外，在本实施例中，每当检测到发生错误时，对基板8的目标投射区域上的树脂进行固化。然而，请注意，可以预先存储错误检测信息，并且可以在完成预定次数的压印处理之后，集体进行错误处理(即，可以集体固化各自检测到发生错误的多个投射区域上的树脂)。
[0050]将描述作为物品的设备(半导体器件、磁存储介质、液晶显示设备等)的制造方法。该制造方法包括通过使用压印装置I在基板(晶片、玻璃板、膜状基板等)上形成图案的过程。该制造方法还包括对形成有图案的基板进行处理的过程。该过程中的步骤可以包括去除图案的残留膜的步骤。另外，这些步骤可以包括其他已知步骤，例如通过使用图案作为掩模来刻蚀基板的步骤。在物品的性能和质量、生产率、生产成本中至少一个方面，根据本实施例的物品的制造方法比现有技术更有优势。
[0051]虽然参照示例性实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不限于所公开的示例性实施例。应当对所附权利要求的范围给予最宽的解释，以使其涵盖所有这些变型例以及等同的结构和功能。
【主权项】
1.一种压印装置，其进行通过使用模具对基板上的压印材料形成图案的压印处理，所述压印装置包括: 检测单元，其被构造为在进行所述压印处理期间检测错误的发生；以及 控制单元，其被构造为在所述检测单元在所述基板上的压印材料被固化之前检测到所述错误的发生的情况下，进行如下错误处理:停止所述压印处理，并在固化所述基板上的压印材料之后从所述压印装置卸载所述基板。2.根据权利要求1所述的压印装置，其中，在压印材料被供给到所述基板上、并且所述检测单元在所述压印材料与所述模具接触之前检测到所述错误的发生的情况下，所述控制单元不使所述基板上的压印材料与所述模具接触而固化所述压印材料。3.根据权利要求1所述的压印装置，其中，在压印材料被供给到所述基板上、并且所述检测单元在所述压印材料与所述模具接触之后检测到所述错误的发生的情况下，所述控制单元在维持所述基板上的压印材料与所述模具之间的接触的同时，固化所述压印材料。4.根据权利要求1所述的压印装置，其中，在压印材料被供给到所述基板上、并且所述检测单元在所述压印材料与所述模具接触之后检测到所述错误的发生的情况下，所述控制单元在将所述模具从所述基板上的压印材料脱模之后，固化所述压印材料。5.根据权利要求1所述的压印装置，其中，在压印材料被供给到所述基板的多个投射区域上的情况下，所述控制单元在对当所述检测单元检测到所述错误的发生时进行了所述压印处理的投射区域上的压印材料进行固化之后，对与进行了所述压印处理的投射区域不同的投射区域上的压印材料进行固化。6.根据权利要求1所述的压印装置，其中，所述检测单元通过检测所述压印装置的内部环境的变化和所述压印装置的外部环境的变化中的至少一个，来检测所述错误的发生。7.根据权利要求6所述的压印装置，其中，所述内部环境包括进行所述压印处理的空间中的温度、压力和气体的成分浓度中的至少一个。8.根据权利要求6所述的压印装置，其中，所述外部环境包括传递到所述压印装置的振动。9.一种物品的制造方法，所述制造方法包括: 使用压印装置在基板上形成图案；以及 对形成有所述图案的所述基板进行处理，以制造所述物品， 其中，所述压印装置进行通过使用模具对所述基板上的压印材料形成图案的压印处理，并且所述压印装置包括: 检测单元，其被构造为在进行所述压印处理期间检测错误的发生；以及 控制单元，其被构造为在所述检测单元在所述基板上的压印材料被固化之前检测到所述错误的发生的情况下，进行如下错误处理:停止所述压印处理，并在固化所述基板上的压印材料的情况下从所述压印装置卸载所述基板。
【文档编号】B82Y40/00GK105892228SQ201610076426
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年2月3日
【发明人】竹村瞬
【申请人】佳能株式会社