模具、模具製造工藝、處理裝置和處理方法

2023-08-04 22:13:21 2

專利名稱：模具、模具製造工藝、處理裝置和處理方法
技術領域：
本發明涉及模具(mold)、模具製造工藝、處理裝置和處理方法。
背景技術：
近年來，用於將設置在模具上的微細結構轉印到諸如樹脂材料、 金屬材料等的待處理部件上的微細處理技術已得到開發並受到關注。 該^支術淨皮稱為納米壓印(nanoimpriiit)或納米壓糹丈(nanoembossing )， 並提供幾納米的量級的處理分辨能力。為此原因，該技術可望替代諸 如步進器(stepper)、掃描儀(scanner)等的曝光設備被應用於下一 代半導體製造技術。並且，該技術能夠在晶片級上實現三維結構的同
時處理。為此原因，該技術可望作為用於諸如光子晶體等的光學器件、 諸如一TAS (微全分析系統)的生物晶片等的製造技術等被應用於廣 泛的各種領域。
在使用壓印的這種處理被應用於半導體製造技術的情況下，例如， 如Stephan Y. Chou等在Appl. Phys. Lett.， Vol. 67，第21期，pp. 3114-3316 ( 1995)中描述的那樣，以下述方式執行處理。
即，對於包含作為待處理部件的基板(例如，半導體晶片)和設 置在待處理部件上的可光致固化(photocurable)樹脂材料的工件(加 工件)，具有希望的壓印圖案的模具與可光致固化樹脂材料鄰接並被 壓到其上面(press against)，然後進行紫外線照射以使可光致固化樹 脂材料固化。結果，壓印圖案被轉印到樹脂材料層上。通過以樹脂材 料層作為掩模層執行蝕刻等以將圖案形成於基板上。
關於用於這種壓印的模具，在一些情況下在模具體的表面上由與 模具體的材料不同的材料形成塗層是已知的。
在美國專利No. 6916511中，如圖9所示，在才莫具體90的表面上
4塗層卯2由碳化矽、氮化矽等形成，以構成模具。
該塗層用作用於保證模具表面的強度的保護層。
但是，具有為了保證模具表面的強度而形成的塗層的模具伴有由 於在模具和塗層之間的界面處施加的應力而損失平坦性的這種問題。 更具體而言，如圖IO所示，由於用於模具體901和塗層902的不同的 材料，因此應力作用於模具體901和塗層902之間的界面上，以導致 在一些情況下模具被彎曲和變形的這種現象。結果，模具損失平坦性 並因此不能獲得壓印的面內均勻性。
為了解決平坦性的損失的問題，當在模具的整個後表面上形成塗 層時，平坦性得到保持，但是在通過光學觀察進行對準期間出現以下 問題。
例如，即使當使用能夠在其中透過特定波長範圍中的光學可觀察 光的透明材料時，在對於塗層使用不能光學觀察的不透明材料的情況 下，對準標記的觀察也受到妨礙。並且，即使在對於模具和塗層兩者 均使用光學可觀察的透明材料的情況下，用於光學觀察的光也可在才莫 具和形成於模具的後表面處的塗層之間的界面處被反射。在這種情況 下，當塗層的厚度接近觀察光的相干長度時，導致出現不必要的幹涉， 由此在一些情況下妨礙光學觀察。

發明內容
鑑於上述的問題，實現本發明。
本發明的主要目的是，提供具有能夠在對準期間進行光學觀察而 不損失其平坦性的塗層的模具。
本發明的另一目的是，提供所述模具的製造工藝、使用所述模具 的處理裝置和使用所述模具的處理方法。
根據本發明的一個方面，提供一種用於將圖案壓印到待處理部件 上的模具，該模具包括
具有前表面和後表面的模具體，在所述前表面處形成所述圖案， 所述後表面與所述前表面相對；用於覆蓋模具體的前表面和後表面的塗層；和 用於覆蓋模具體的後表面的塗層，
其中，用於覆蓋模具體的後表面的塗層在模具體的後表面處部分 地具有開口。
模具的模具體可由對於可見光或至少光學可觀察光的波長範圍的 一部分中的光透明的材料形成，並且，塗層中的每一個可由具有與才莫 具體不同的光學特性的透明材料或不透明材料形成。當塗層中的每一 個由透明材料形成時，所述透明材料可具有能夠至少對於紫外線的波 長範圍的一部分使構成待處理部件的可光致固化樹脂材料固化的光學 透射率。透明材料和可光致固化樹脂材料可對於光學可觀察光的波長 範圍的所述部分在其間具有折射率差。塗層中的每一個可由導電材料 形成。模具體的後表面處的塗層可具有與模具體的前表面處的圖案的 密度對應的應力調整圖案。模具體的前表面處的塗層和模具體的後表 面處的塗層可相互成整體(integral)。
根據本發明的另 一方面，提供一種當將圖案壓印到待處理部件上 時使用的模具製造工藝，該模具製造工藝包括以下步驟
在基板的前表面處形成塗層並在基板的後表面處形成塗層；
通過在基板的前表面處形成的塗層上形成抗蝕劑及對抗蝕劑構圖 (pattern)、並然後通過作為掩模的被構圖的抗蝕劑蝕刻在基板的前 表面處形成的塗層，來形成模具，所述模具在所述模具的前表面處具 有塗敷有塗層的壓印圖案；和
通過在模具的後表面處形成的塗層上形成抗蝕劑及對抗蝕劑構 圖、並然後通過作為掩模的被構圖的抗蝕劑蝕刻在模具的後表面處形 成的塗層，在塗層的後表面處形成開口。
根據本發明的再一方面，提供一種模具製造工藝，該模具製造工 藝包括以下步驟
通過在基板上形成抗蝕劑及對抗蝕劑構圖、並然後通過作為掩才莫 的被構圖的抗蝕劑蝕刻基板，形成具有壓印圖案的模具；
在包含壓印圖案的模具的前表面處形成塗層並在模具的後表面處形成塗層；和
通過在模具的後表面處形成的塗層上形成抗蝕劑及對抗蝕劑構 圖、並然後通過作為掩模的被構圖的抗蝕劑蝕刻在模具的後表面處形 成的塗層，在塗層的後表面處形成開口。
在以上的模具製造工藝中，在所述的在塗層的後表面處形成開口 的步驟中，開口可以是在塗層的後表面的一部分處形成的用於觀察對 準標記的孔，可以是所述孔和與模具的圖案的密度對應的應力調整圖 案。
根據本發明的又一方面，提供一種包含上述模具的用於在待處理 部件上形成模具的圖案的處理裝置。
根據本發明的再一方面，提供一種用於在待處理部件上形成模具 的圖案的處理方法，該方法包括使用上述模具。在該處理方法中，當 在待處理部件上形成模具的圖案時，可通過對於模具體的後表面處的 塗層設置的開口來光學觀察待處理部件和模具的對準標記，以實現對 準。
當結合附圖考慮本發明的優選實施例的以下描述時，本發明的這 些和其它目的、特徵以及優點將變得更加明顯。


圖1 (a) 1 (d)是用於示出本發明實施例1中當模具被提供有 設置在模具的後表面處形成的塗層中的用於觀察的孔時的塗敷形式的 示意圖。
圖2是用於示出本發明實施例1中具有用於觀察的孔的模具的構 成實施例的示意性截面圖。
圖3是用於示出本發明實施例1中用模具進行光學觀察的方法的 示意性截面圖。
圖4是用於示出在用模具進行光學觀察期間本發明實施例1中的
模具的塗層具有等於或接近可光致固化樹脂材料的折射率的情況下的 問題的示意性截面圖。圖5是用於示出本發明實施例1中具有根據模具前表面處的圖案 密度而在模具後表面處形成的塗層的模具的構成實施例的示意性截面 圖。
圖6(a) 6(e)、圖7(a) 7(c)和圖8(a) 8(c)是用 於示出本發明實施例2中模具的製造工藝的示意性截面圖。 圖9是用於示出常規模具的示意性截面圖。 圖IO是用於示出常規模具的問題的示意性截面圖。
具體實施例方式
在本發明的實施例中，通過應用本發明的上述特徵構成模具，使 得通過在模具的前表面和後表面處均形成塗層來消除應力。另外，在 模具的後表面處形成的塗層的一部分具有用於觀察的孔，以允許在從 模具的後表面執行對準時進行光學觀察。在對準期間，模具的主體由 對於可見光或至少光學可觀察光的一部分的波長範圍中的光透明的材 料構成，並且，塗層由具有與模具體不同的光學特性的透明材料或不 透明材料構成。通過對於用於在待處理部件上形成模具的圖案的處理 裝置應用這種模具，能夠改善對準精度。並且，通過從上述用於觀察 的孔光學觀察待處理部件和模具的對準標記而使用模具執行對準，可 以實現能夠精確對準的處理方法。
以下，將描述本發明的具體實施例。 (實施例1)
在本實施例中，將描述具有能夠在對準期間進行光學觀察而不損
失模具的平坦性的塗層的模具。
圖1 (a) ~1 (d)是用於示出當構成模具時可用的塗敷形式的示 意性截面圖，所述模具在模具的後表面處具有設置有用於觀察的孔的 塗層。
圖2是用於示出在模具的後表面處具有用於觀察的孔的模具的結 構的示意性截面圖。
在圖1和圖2中，模具203包含模具體101、塗層102、塗層103、
8塗層104、待觀察對象201和用於光學觀察的孔202。
參照圖1 U) 1 (d)，將描述具有塗層的模具的可用塗敷形式。 作為塗敷形式中的一種，如圖l(a)所示，可以採用這樣的形式，
即，通過不僅在模具的前表面和後表面處形成塗層102和103、而且
在模具的側表面處形成塗層104，用塗層102 104塗敷模具體101的
所有表面。
作為另一塗敷形式，如圖l(b)所示，可以採用這樣的形式，即， 用塗層塗敷模具的前表面和後表面，但露出即不用塗層塗敷模具的側 表面。
作為另一塗敷形式，如圖l(c)所示，可以採用這樣的形式，即， 用塗層102塗敷模具的前表面的圖案的凸部(projection )或其一部分。
作為另一塗敷形式，如圖l(d)所示，可以採用這樣的形式，即， 用塗層塗敷模具的前表面，以形成壓印圖案。
用於模具體101的材料是透明材料，在該透明材料上，至少在模 具的前表面和後表面處形成塗層102和103。塗層102和103選自光 學特性與不透明材料和用於模具體101的材料不同的材料。
這裡，"透明"意味著材料能夠在其中透過可見光或至少光學可 觀察光的波長範圍的一部分中的光。
用於塗層102、 103和104的材料可彼此相同或不同，並且選自能 夠消除前表面和後表面處的應力的適當材料及其厚度。通過採用這種 構成，可以以希望的厚度形成前表面處的塗層。
下面，將參照圖2描述本實施例中對於模具後表面處的塗層設置 用於觀察的孔的模具的構成實施例。
在圖2的構成實施例中，通過採用圖1 (b)所示的塗敷形式，在 模具的前表面處形成待觀察對象201，並且，在模具的前表面處形成 用於XC察的孔202。
參照圖2，在區域202中沒有塗敷材料。例如，在如圖3所示的 那樣通過從模具203的後表面觀察來執行基板201與模具203的對準 的情況下，所得到的模具203是有效的。更具體而言，在用於壓印的對準期間，作為對準標記，使用基板側的圖案302和待觀察的模具側 的圖案201。通過作為在模具體的後表面處的塗層中形成的開口的用 於觀察的孔202光學觀察這些對準標記，來執行對準，使得能夠將模 具圖案壓印到作為待處理部件而壓印的樹脂材料303上。如上所述， 當使用本發明的圖2所示的構成實施例中的模具時，能夠通過用於觀 察的孔202和透明模具體101從模具的後表面觀察模具的前表面處的 標記。
也可對於使用紫外線照射的光學壓印和端子壓印(terminal imprint)兩者都4吏用上述的方法。
用於模具體101的材料可選自諸如氧化矽、氟化鈣、氮化矽、氧
化鈦、氧化銦錫(ITO)、氧化鋅等的透明材料。
用於塗層102、 103和104的材料可選自諸如金屬、矽、碳化矽等 的不透明材料，但也可選自光學特性與用於模具體101的材料不同的 材料。
在使用透明物質作為用於塗層的材料的情況下，存在可清楚地觀 察基板側的標記的這種優點。用於塗層的透明材料可選自諸如氧化矽、 氧化鋁、氟化鈣、氮化矽、氧化鈦、ITO、氧化鋅等的透明材料中的 與用於模具體IOI的材料不同的材料。
即使在選擇不透明材料作為用於塗層的材料的情況下，在圖2的 構成實施例中的模具中，也存在至少在模具前表面處的待觀察對象 201的前表面處塗層102的切割部分，使得能夠通過用於觀察的孔202 實現光學觀察。
在選擇透明材料作為用於塗層的材料的情況下，能夠實現光學觀 察，但是，當後表面處的塗層103的厚度接近觀察光的相干長度時， 所述厚度可導致不必要的幹涉，從而妨礙觀察。但是，在圖2的構成 實施例的模具中，存在用於觀察的孔202,使得不導致出現這種妨礙， 其結果是可實現用於壓印的對準。可對於熱壓印和光學壓印兩者都使 用具有這種構成的模具。特別地，在對於光學壓印使用該模具的情況 下，可能希望用於塗層的材料為這樣的透明材料，其具有能夠至少對於紫外線(光)的波長範圍的一部分中的光使可光致固化樹脂材料固化的光學透射率。
並且，雖然如上所述用於模具體和塗層的材料選自光學特性彼此不同的材料，但是，在實現光學壓印的情況下，希望用於塗層的材料選自折射率與可光致固化樹脂材料不同的材料。
在可光致固化樹脂材料和用於塗層的材料具有相同或相近的折射
率值的情況下，如圖4所示，當可光致固化樹脂材料接觸模具的前表面時，模具側的對準標記是較不可見的。通過使用在觀察光的波長範圍中折射率與可光致固化樹脂材料不同的材料，能夠觀察模具上的對準標記。
一般地，可光致固化樹脂材料具有約1.5的折射率，並且，作為用於塗層的材料，是折射率相對於可光致固化樹脂材料的折射率提供0.2或更大的差的透明材料。透明材料可選自例如氧化鋁(n(折射率) 1.78 )、氮化矽(n 2.0 )、氧化鈥(nw2.4 ) 、 ITO ( n 1.78 )、氧化鋅U 2.0)等。只要可相對於可光致固化樹脂材料的折射率提供足夠的折射率差，就還能夠在本實施例的模具中使用具有較低的折射率的另一透明材料。
以上的描述是基於以均勾的膜形成後表面處的塗層的前提而作出的，但是存在由於前表面處的圖案的疏/密程度導致在模具上施加的應力差的可能性。在這種情況下，例如，如圖5所示，與前表面圖案的密度對應地在後表面處形成圖案501是有效的。結果，可以進一步嚴格地校正面內應力差。(實施例2 )
在本實施例中，將參照圖6 8描述具有能夠在實現對準時進行光學觀察而不損失平坦性的塗層的模具的製造工藝的構成例子。
(1)參照圖6 (a)，在模具體101上，在模具體101的前表面處形成塗層102，並在模具體101的後表面處形成塗層103。
可通過例如通過LP-CVD在才莫具體的兩個表面處一次性(at atime)形成這些層的這種方法和通過P-CVD、濺射等逐層地在模具體的一個表面處形成這些層的這種方法，形成塗層102和103。用於塗層102和103的材料可以是相同的材料或不同的材料。
(2) 在模具的前表面處的塗層102上，形成抗蝕劑601的掩模(圖6(b))。構圖方法可例如包含使用步進器、掃描儀等的曝光和使用電子束的平版印刷(lithography)。
(3) 通過作為掩模的抗蝕劑601，蝕刻前表面處的塗層102 (圖6(c))。繼續該蝕刻，直到露出中間部分或模具體101的前表面。然後，通過作為掩模的抗蝕劑601和/或塗層102,可蝕刻模具體101。在蝕刻之後，去除抗蝕劑601。
(4) 在模具的後表面處的塗層103上，形成抗蝕劑602的掩模(圖6(d))。除了用於觀察的孔以外，所得到的圖案還可包含用於應力調整的圖案。
(5) 蝕刻後表面處的塗層103 (圖6 (e))。然後，也可通過抗蝕劑602和/或塗層103蝕刻才莫具體101。
圖7 (a) ~7 (c)示出在蝕刻模具的前表面之後形成塗層102和103的方法。
(1 )在用於構成模具體101的基板上，形成抗蝕劑701的掩模(圖7 (a))。作為替代方案，能夠在抗蝕劑701和用於構成模具體的基板之間插入硬掩模層702 。
(2 )通過作為掩模的抗蝕劑701,蝕刻用於模具體101的基板(圖7(b))。在使用硬掩模層702的情況下，也可通過抗蝕劑701和硬掩模層702的組合或在去除抗蝕劑701之後通過硬掩模層702執行模具體的蝕刻。
(3)在模具體101上，在模具體101的前表面處形成塗層102，並且，在模具體101的後表面處形成塗層103 (圖7 ( c))。
可通過例如通過LP-CVD在模具體的兩個表面處一次性形成這些層的這種方法和通過P-CVD、濺射等逐層地在模具體的一個表面處形成這些層的這種方法，形成塗層102和103。用於、凃層102和103的材料可以是相同的材料或不同的材料。(4)以與圖6 (d)和圖6 (e)的情況中相同的方式執行模具體101的後表面處的塗層103的構圖。
也可在不執行蝕刻的情況下通過剝離方法執行塗層102的構圖。在圖8 (a) 8 (c)中示出剝離方法。(1)在模具體101上，在模具體101的前表面處形成抗蝕劑801的掩模，並且，在模具體101的後表面處形成抗蝕劑802的掩模(圖8 "))。
(2 )在模具體101上，在前表面處形成塗層102並在後表面處形成塗層103 (圖8 ( b ))。
(3)通過剝離方法，在模具體101的前表面和後表面處形成圖案(圖8 (c))。
還能夠對於模具體101的前表面和後表面獨立地執行上述步驟。並且，能夠對於表面中的一個採用剝離方法，並對於另一個表面採用蝕刻。
塗層可如上面描述的那樣用作用於光學測量的層，但也可被用於保證所得到的模具的強度以抑制如在常規模具製造工藝中那樣出現疤痕和破損的目的。
並且，當塗層由具有導電性的材料構成時，能夠抑制出現靜電以抑制周圍灰塵或汙染物的沉積。
[工業適用性
如上所述，根據本發明，能夠實現具有能夠在對準期間進行光學觀察而不損失模具的平坦性的塗層的模具。還能夠實現所述模具的製造工藝、使用所述模具的處理裝置和使用所述模具的處理方法。
雖然參照這裡公開的結構描述了本發明，但是它不限於闡述的細節，並且，本申請意圖在於覆蓋進入以下權利要求的改進目的或範圍內的這些修改或變化。
權利要求
1.一種用於將圖案壓印到待處理部件上的模具，包括具有前表面和後表面的模具體，在所述前表面處形成所述圖案，所述後表面與所述前表面相對；用於覆蓋所述模具體的前表面的塗層；和用於覆蓋所述模具體的後表面的塗層，其中，所述用於覆蓋所述模具體的後表面的塗層在所述模具體的後表面處部分地具有開口。
2. 根據權利要求l的模具，其中，所述模具體由對於可見光或至 少光學可觀察光的波長範圍的一部分中的光透明的材料形成，並且， 所述塗層中的每一個由光學特性與所述模具體不同的透明材料或由不 透明材料形成。
3. 根據權利要求2的模具，其中，當所述塗層中的每一個由所述 透明材料形成時，所述透明材料具有能夠至少對於紫外線的波長範圍 的一部分使構成所述待處理部件的可光致固化樹脂材料固化的光學透 射率。
4. 根據權利要求3的模具，其中，所述透明材料和所迷可光致固 化樹脂材料對於光學可觀察光的波長範圍的所述部分在其間具有折射 率差。
5. 根據權利要求l的模具，其中，所迷塗層中的每一個由導電材 料形成。
6. 根據權利要求l的模具，其中，所述模具體的後表面處的所述 塗層具有與所述模具體的前表面處的圖案的密度對應的應力調整圖 案。
7. —種當將圖案壓印到待處理部件上時使用的模具製造工藝，包 括以下步驟在基板的前表面處形成塗層並在所述基板的後表面處形成塗層； 通過在所述基板的前表面處形成的塗層上形成抗蝕劑及對所述抗蝕劑構圖、並然後通過作為掩模的被構圖的抗蝕劑蝕刻所述基板的前 表面處形成的所述塗層，來形成模具，所述模具在所述模具的前表面處具有塗敷有塗層的壓印圖案；以及通過在所述模具的後表面處形成的塗層上形成抗蝕劑及對所述抗 蝕劑構圖、並然後通過作為掩模的被構圖的抗蝕劑蝕刻所述模具的後 表面處形成的塗層，在所述塗層的後表面處形成開口。
8. —種模具製造工藝，包括以下步驟通過在基板上形成抗蝕劑及對所述抗蝕劑構圖、並然後通過作為 掩模的被構圖的抗蝕劑蝕刻所述基板，形成具有壓印圖案的模具；在包含所述壓印圖案的所述模具的前表面處形成塗層，並在所述 模具的後表面處形成塗層；以及通過在所述模具的後表面處形成的塗層上形成抗蝕劑及對所述抗 蝕劑構圖、並然後通過作為掩模的被構圖的抗蝕劑蝕刻所述模具的後 表面處形成的塗層，在所述塗層的後表面處形成開口。
9. 根據權利要求7或8的工藝，其中，在所述的在所述塗層的後 表面處形成開口的步驟中，所述開口是在所述塗層的後表面的一部分 處形成的用於觀察對準標記的孔，或者是所述孔和與所述模具的圖案 的密度對應的應力調整圖案。
10. —種在待處理部件上形成模具的圖案的處理裝置，包括 作為模具的根據權利要求1的模具。
11. 一種在待處理部件上形成模具的圖案的處理方法，包括 使用根據權利要求1的模具作為模具。
12. 根據權利要求ll的方法，其中，當在所述待處理部件上形成 所述模具的圖案時，通過對於所述模具體的後表面處的塗層設置的開口來光學觀察所述待處理部件和所述模具的對準標記，以實現對準。
13. —種通過使用根據權利要求10的處理裝置而處理的結構。
14. 一種通過使用根據權利要求11的處理方法處理的結構。
15. 根據權利要求l的模具，其中，所述模具體的前表面處的所 述塗層和所述模具體的後表面處的所述塗層相互成整體。
全文摘要
一種用於將圖案壓印到待處理部件上的模具由以下構成具有前表面和後表面的模具體，在所述前表面處形成所述圖案，所述後表面與所述前表面相對；用於覆蓋所述模具體的前表面的塗層；和用於覆蓋所述模具體的後表面的塗層。所述用於覆蓋所述模具體的後表面的塗層在所述模具體的後表面處部分地具有開口。
文檔編號B81C1/00GK101641281SQ20088000768
公開日2010年2月3日 申請日期2008年3月14日 優先權日2007年3月14日
發明者關淳一, 寺崎敦則 申請人:佳能株式會社