[发明专利]压印装置和物品制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及压印装置，更具体地，涉及其中在其上形成图案的模具和布置在基板表面上的压印材料相互压靠，从而模具的图案被转印到压印材料上的压印装置。

背景技术

纳米压印作为在半导体设备或微机电系统（MEMS）等中形成精细图案的方法是已知的。纳米压印是用于使得在其上由电子束曝光等形成精细图案的模具与由在其上施加压印材料（诸如抗蚀剂之类的树脂材料）的晶片或玻璃等形成的基板接触，从而将图案转印到作为压印材料的树脂上的技术。

当执行纳米压印时，必须使得形成在晶片上的图案的倍率（大小）与要被转印到模具上的图案的倍率一致。但是，整个晶片在诸如膜形成或溅射之类的加热处理的过程中扩大或缩小，结果图案的倍率可能在X方向和Y方向之间不同。在实际的半导体处理中，发生±10ppm的数量级的整个晶片的可变倍率，并且发生10ppm的数量级的X方向和Y方向之间的倍率差。

在诸如步进器或扫描仪之类的传统平版印刷中，通过在曝光期间依照晶片的变形改变每个曝光场（shot）大小来解决可变倍率。例如，在扫描仪的情况下，依照晶片的倍率以几ppm的数量级改变投影光学系统的缩小倍率，此外依照晶片的倍率以几ppm的数量级改变扫描速度。以这种方式，甚至当在X方向和Y方向之间发生倍率差时，也通过校正倍率来实现高覆盖精度。

但是，由于在纳米压印中不像在传统的平版印刷中那样存在投影光学系统，并且模具和晶片经由树脂彼此直接接触，因此不能进行这样的校正。

因而，在纳米压印中，另一种方法用于校正如上所述的在半导体处理期间产生的图案的可变倍率。为了使形成在模具上的图案与晶片的图案的倍率一致，采用用于在物理上使模具变形的倍率校正机构。作为用于在物理上使模具变形的方法，采用用于通过从模具的外周边施加外力来变形的方法或用于通过加热模具来扩大模具的方法。

作为压印装置的应用示例，考虑以半节距32nm的数量级的半导体设备的平版印刷。此时，根据半导体的国际技术路线图（ITRS），覆盖精度是6.4nm。因此，还必须以几纳米或更小的精度控制倍率校正。

在使用如上所述的压印装置的平版印刷中，必须校正要被转印的图案的形状。例如，在要被转印的图案上可能发生失真。原因包括以下几点。例如，图案侧在制造期间面向上，而图案侧在使用期间（在按压期间）面向下，即模具具有不同的朝向。因此，图案通过重力的影响等而变形。此外，当图案通过电子束等形成在模具上时，由于电子束再现设备的光学系统的失真像差，在模具上可能发生图案图像的失真。此外，甚至假定能够在没有失真的情况下制造模具的图案，如果基板上的图案发生失真，则覆盖精度也将变得更坏。已经形成在基板上的图案和形成在模具上的图案之间的形状的差别被称为失真（像差），其将导致覆盖精度的这样的恶化。

在压印装置中，安装倍率校正机构以校正这些失真。在倍率校正机构中，在X-Y平面之内使模具在物理上变形以便以目标形状校正模具。但是，当如图5A所示校正模具的形状时，图案区域通过它的自重等也在按压方向（Z方向）变形。此外，在Z方向的变形量根据模具的要被校正的形状而变化。模具的这样的在Z方向的变形在按压期间引起图案失真的发生，并且覆盖精度变得更坏。

日本专利申请公开No.2010-080714讨论用于抑制模具的这样的变形的控制方法。根据日本专利申请公开No.2010-080714，模具夹具（chuck）包括用于保持模具的多个周边部分的保持部分和基本部分以及用于相对于基本部分定位保持部分的驱动机构，并且通过驱动保持部分来校正模具的形状以便遵循晶片的形状，从而提高覆盖精度。

但是，为了获得如上所述的甚至在倍率校正中也需要几纳米或更小的精度的压印，存在另外的问题。该问题包括在压印装置中当形成在模具上的图案通过压靠基板而被转印时图案将变形的事实。当如图5B所示压靠基板模具时，如果使模具和基板之间的间隔变得太小，则在模具的图案外部发生大的失真。此外，如果使模具和基板之间的间隔变得太大，则类似地在模具的图案外部发生大的失真。结果，甚至当在通过倍率校正机构校正以使得失真变小之后被按压时，当模具被按压时通过变形导致发生失真。在这种情况下，覆盖精度变得显著地更坏，特别是在图案的外周边部分附近。因此，必须适当地确定当图案被转印时模具和基板之间的距离，以使得在模具的图案的外周边部分中失真变小。

发明内容