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KR101193918B1 - 나노-스케일 제조공정을 위한 유체 배분방법과 필요에 따른액적 배분방법 - Google Patents

나노-스케일 제조공정을 위한 유체 배분방법과 필요에 따른액적 배분방법 Download PDF

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KR101193918B1
KR101193918B1 KR1020067027787A KR20067027787A KR101193918B1 KR 101193918 B1 KR101193918 B1 KR 101193918B1 KR 1020067027787 A KR1020067027787 A KR 1020067027787A KR 20067027787 A KR20067027787 A KR 20067027787A KR 101193918 B1 KR101193918 B1 KR 101193918B1
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판카지 비 래드
이안 엠 맥매킨
밴 엔 트러스켓
노만 이 슈메이커
시들가타 브이 스리니바산
듀애인 보쓰
필립 디 슈메이커
에드워드 비 플레쳐
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몰레큘러 임프린츠 인코퍼레이티드
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Abstract

본 발명은 기판상에 유체의 전체 체적을 배분하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은, 그 중에서도 기판 상에 서로 이격된 복수 개의 액적을 배분하는 것을 포함하며, 상기 액적은 각각 단위 체적을 가지고 복수의 액적의 전체 체적은 그곳에서 형성되는 패턴의 체적에 대한 함수이다.
Figure 112006098012673-pct00002
임프린트, 액적, 기판, 전사, 템플릿, 방사선원

Description

나노-스케일 제조공정을 위한 유체 배분방법과 필요에 따른 액적 배분방법{FLUID DISPENSING AND DROP-ON-DEMAND DISPENSING FOR NANO-SCALE MENUFACTURING}
본 발명은 일반적으로 임프린트 리소그래피에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 임프린트 리소그래피 과정 중에 템플릿 피쳐를 채우기 위해 필요한 시간을 감소시키기 위해 기판상에 일정 체적의 유체를 배분하는 방법에 관한 것이다.
마이크로-제조는, 예를 들면 마이크로미터 이하 정도의 피쳐(feature)를 가진 매우 작은 구조물의 제조에 관한 것이다. 마이크로-제조가 상당한 영향력을 미치는 한 분야는 집적 회로의 가공이다. 반도체 가공 산업이 더 큰 생산 수율을 얻는 한편, 기판 상에 형성되는 단위 면적당 회로를 증가시키려 노력하기 때문에, 마이크로-제조는 더욱 중요하게 되고 있다. 마이크로-제조는 더 나은 공정 제어를 제공하는 한편, 형성된 구조물의 최소 피쳐 치수를 감소시킨다. 마이크로-제조가 사용되는 다른 개발 분야로는 생물공학, 광학기술, 기계 시스템 등이 있다.
예시적인 마이크로-제조기술은 미국 특허 제6,334,960호에서 찾아볼 수 있다. 상기 특허에는 구조물 내 릴리프 이미지를 형성하는 방법이 개시되어 있다. 상 기 방법은 전사층을 가진 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 전사층은 중합성 유체 조성물로 피복된다. 몰드는 중합성 유체와 기계적 접촉을 한다. 몰드는 릴리프 구조물을 포함하고, 중합성 유체 조성물은 릴리프 구조물을 채운다. 그 다음, 중합성 유체 조성물은 이를 고화 및 중화시키는 조건에 두어, 몰드에 상보적인 릴리프 구조물을 함유하는 전사층 상에 고화된 중합성 재료를 형성한다. 그 다음, 몰드를 고형 중합성 재료로부터 분리하여 몰드 내 릴리프 구조물의 복제가 고화된 중합성 재료에 형성되도록 한다. 전사층 및 고화된 중합성 재료는 고화된 중합성 재료에 대하여 전사층을 선택적으로 에칭하는 환경에 두어 릴리프 이미지가 전사층에 형성되도록 한다. 소요 시간 및 이 기술에 의해 제공되는 최소 피쳐 치수는, 그 중에서도 특히, 중합성 재료의 조성에 따른다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 시스템(10)을 보여주고 있는데, 여기에는 브릿지(14)를 가지며 서로 이격되어 있는 한 쌍의 브릿지 지지체(12)와 그 사이에 뻗어있는 스테이지 지지체(16)가 구비되어 있다. 브릿지(14)와 스테이지 지지체(16)는 이격되어 있다. 브릿지(14)에는 임프린트 헤드(18)가 결합되어 브릿지(14)로부터 스테이지 지지체(16)를 향해서 뻗어서 Z 축으로의 이동을 제공한다. 동작 스테이지(20)는 스테이지 지지체(16) 위에 배치되어 임프린트 헤드(18)와 마주본다. 동작 스테이지(20)는 스테이지 지지체(16)에 대한 관계에서 X 축 및 Y 축을 따라서 움직일 수 있다. 임프린트 헤드(18)는 Z 축뿐만 아니라 X 축과 Y 축으로의 움직임을 제공하며, 동작 스테이지(20)은 X 축과 Y 축뿐만 아니라 Z 축으로의 움직임을 제공한다. 모션 스테이지의 하나의 예가 본원출원의 출원인이 2002년 7월 11일 출원한 미국 특허출원번호 10/194,404에 개시되어 있다. 방사선원(22)은 리소그래피 시스템(10)에 결합되어 동작 스테이지(20) 상에 화학 방사선을 조사한다. 도시된 바와 같이, 방사선원(22)은 브리지(14)에 결합되어 있고, 방사선원(22)에 연결된 동력 발생기(23)를 포함한다. 통상적으로, 리소그래피 시스템(10)의 작동은 이와 데이타 통신 관계에 있는 프로세서(25)에 의해 제어된다.
도 1은 본 발명에 따른 리소그래피 시스템의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 리소그래피 시스템의 간략 입면도이다.
도 3은 중합 및 가교되기 전의, 도 2에 도시된, 임프린트층을 구성하는 재료의 간략 도면이다.
도 4는 조사를 수행한 후 도 3에 도시된 재료가 변형되어 가교된 폴리머 재료의 간략 도면이다.
도 5는 임프린트층의 패턴 형성 후 도 1에 도시된 임프린트층으로부터 이격된 몰드의 간략 입면도이다.
도 6은 본 발명의 첫 실시예에 따라서 도 2에 도시된 기판의 영역에 분포된 임프린팅 재료의 액적의 배열을 보여주는 평면도이다.
도 7은 템플릿 디자인 함수로 기판 영역에 액적을 배분하는 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 몰드(28)를 가지고 있는 템플릿(26)이 임프린트 헤드(18)에 연결되어 있다. 몰드(28)는 다수의 이격된 오목부(28a)와 돌출부(28b)에 의해 이루어진 다수의 피쳐를 포함한다. 다수의 피쳐는 동작 스테이지(20) 상에 위치된 기판(30)으로 전사하고자 하는 원래의 패턴을 규정한다. 이를 위하여, 임프린트 헤드(18) 및/또는 동작 스테이지(20)는 몰드(28)와 기판(30) 간의 거리 "d"를 변경시킬 수 있다. 이 방식으로, 몰드(28) 상의 피쳐는 기판(30)의 유동성 영역으로 임프린트될 수 있으며, 이하에서 보다 상세하게 논의할 것이다. 몰드(28)가 방사선원(22)과 기판(30) 사이에 놓이도록 방사선원(22)을 위치한다. 그 결과, 몰드(28)는 방사선원(22)에 의해 생성되는 방사선에 실질적으로 투명하게 되는 재료로부터 제조된다. 이를 위해서, 몰드(28)은 석영, 용융-실리카, 실리콘, 사파이어 유기 중합체 또는 이들의 조합 등의 재료로부터 만들어진다. 또한 템플릿(26)는 금속 또는 위에 언급한 재료로부터 형성된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 임프린트층(34)과 같은 유동성 영역은 실질적인 편평 형태인 표면(32)의 부분에 배치된다. 유동성 영역의 한 예는 기판(30) 상에 이격되어 분산된, 재료(36a)의 복수의 액적(36)으로 침착되어 있는 임프린트층(34)으로 이루어지며, 이에 대해서는 이하에서 상세히 설명한다. 복수의 액적(36)을 침착시키기 위한 예시적인 시스템은 본 발명의 출원인의 미국 특허 출원 제10/191,749호(2002년 7월 9일 출원, 발명의 명칭 "액체 배분 시스템 및 방법")에 개시되어 있다. 임프린트층(34)은 선택적으로 중합 및 가교되는 재료(36a)로부터 형성되어 원래의 패턴을 그 안에 기록하여 기록된 패턴을 형성한다. 재료(36a)에 대한 예시적인 조성물이 2004년 2월 27일 출원된 미국 특허출원번호 10/789,319호 (발명의 명칭 "실리콘을 함유한 재료를 포함하는 에칭 마스크를 위한 조성물")에 개시되어 있다. 도 4에는 재료(36a)가 보이는데, 지점(36b)에서 가교되어 중합재료(36c)를 형성한다.
도 2, 도 3 및 도 5를 참조하면, 임프린트층(34)에 기록된 패턴은, 부분적으로 몰드(28)와의 기계적 접촉에 의하여 생성된다. 이를 위하여, 거리 "d"를 감소시켜서 복수의 액적(36)을 몰드(28)와 기계적 접촉시키고, 복수의 액적(36)을 확산시켜서 표면(32) 위에 재료(36a)가 인접 형성된 임프린트층(34)을 형성한다. 한 구체예에서, 거리 "d"를 감소시켜 임프린트층(34)의 하위부분(34a)이 오목부(28a)에 진입하여 충전되게 한다.
오목부(28a)의 충전을 촉진하기 위하여, 재료(36a)는 오목부(28a)를 완전히 충전시키면서, 재료(36a)의 접촉 형성으로 표면(32)을 피복하는 필수 성질을 가진다. 본 구체예에서, 돌출부(28b)와 중첩하는 임프린트층(34)의 하위부분(34b)은 바람직한 통상의 최소 거리 "d"에 도달한 후, 두께 t1인 하위부분(34a)과 두께 t2인 하위부분(34b)을 남긴다. 두께 "t1" 및 "t2"는 용도에 따라서 소정의 임의의 두께일 수 있다. 통상적으로, t1 - t2 ≤ 3u 로 선택되며 도 5에서 보다 명확하게 도시되어 있다. 하위부분(34b)는 통상적으로 잔류층으로 부른다.
도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 소정의 거리 "d"에 도달한 후, 방사선원(22)은 화학 방사선을 생성하여 재료(36a)를 중합 및 가교시켜서 가교된 폴리머 재료(36c)를 형성한다. 그 결과, 임프린트층(34)의 조성은 재료(36a)에서 고형물인 가교된 폴리머 재료(36c)로 변형된다. 구체적으로, 가교된 폴리머 재료(36c)는 가교되어 몰드(28)의 표면(28c)의 피쳐에 정합하는 피쳐를 가진 임프린트층(34)의 면(34c)을 제공하며, 도 5에 보다 명백하게 도시되어 있다. 임프린트층(34)이 도 4에 도시된 가교 폴리머 재료(36c)로 구성되도록 변형된 후, 도 2에 도시된 임프린트 헤드(18)는 몰드(28)와 임프린트층(34)이 이격되도록 이동하여 거리 "d"를 증가시킨다.
도 5를 참조하면, 추가 공정을 사용하여 기판(30)의 패턴을 완성할 수 있다. 예를 들면, 임프린트층(34)과 기판(30)을 에칭하여 임프린트층(34)의 패턴을 기판(30)으로 전사하여 패턴이 형성된 표면(34c)을 제공한다. 에칭을 촉진하기 위하여, 임프린트층(34)을 형성하는 재료는 필요에 따라 기판(30)에 관하여 상대적인 에칭율을 이루도록 변경될 수 있다.
도 2, 3 및 6을 참고하면, 오목부(28a)와 돌출부(28b)가 나모미터의 단위와 같이 매우 세밀한 피쳐를 가지는 몰드의 경우, 복수의 액적(36)이 몰드(28)와 중첩된 기판(30)의 영역(40)에 퍼져서 오목부(28a)를 채우는 데는 많은 시간을 요하게 되고, 따라서 임프린팅 과정을 지연시키게 된다. 임프린팅 과정 촉진을 위해서, 복수의 액적(36)은 기판(30) 위에 퍼지는 시간을 최소화하여 오목부(28a)를 채우도록 배분된다. 이것은 복수의 액적(36)을 2 차원의 메트릭스 배열(42)로 배분하여, 인접하는 복수의 액적(36) 사이의 간격(S1, S2로 표시됨)을 최소화함으로써 이루어 진다. 매트릭스 배열(42)의 액적(36)은 6개의 횡(m1 - m6)과 열(n1 - n6 )로 배열되어 있다. 그러나 액적(36)은 기판(30) 위에서 실제로는 어떠한 2 차원의 배열로 배열될 수도 있다. 바람직한 것은 임프린트층(34)을 형성하기 위해 필요한 재료(36a)의 주어진 전체 체적(Vt)에 대하여 매트릭스 배열(42)의 액적(36) 수를 최대로 하는 것이다. 이것은 인접하는 액적(36) 사이의 간격(S1, S2)을 최소화한다. 또한, 액적(36)의 각각은 재료(36a)의 실질적으로 동일한 양(Vu로 표시)을 가지는 것이 바람직하다. 이러한 기준에 의해서 매트릭스 배열(42)에 있는 액적(36)의 전체 숫자 n이 다음과 같이 결정된다.
(1) n = Vt/Vu
여기서 Vt와 Vu는 위에서 정의되었다. 액적(36)의 사각형 배열을 가정하면 액적(36)의 전체 숫자 n은 다음과 같다.
(2) n = n1 x n2
여기서 n1 은 제 1 방향으로의 액적의 수이며, n2는 제 2 방향으로의 액적의 수이다. 제 1 방향으로 인접한 액적(36) 사이의 간격(S1)은 다음과 같이 결정된다.
(3) S1 = L1/n1
여기서 L1은 영역(40)의 제 1 방향으로의 길이이다. 유사한 방법으로, 제 1 방향에 대해서 횡방향으로 뻗어있는 제 2 방향으로 인접한 액적(36) 사이의 간격(S2)은 다음과 같이 표현된다.
(4) S1 = L2/n2
여기서 L2는 영역(40)의 제 2 방향으로의 길이이다.
액적(36)과 관련된 재료(36a)의 단위 체적이 배분 장치에 의존한다는 것을 고려하면, 간격(S1, S2)은 액적(36)을 형성하기 위해 채택된 액적 배분 장치(미도시)의 작동 제어에 의존한다는 것이 명확해진다. 구체적으로, 배분 장치(미도시)는 각각의 액적(36)에 최소 양의 재료(36a)가 제공되어 정확하게 제어되는 것이 바람직하다. 이런 방식에 의해서, 각각의 액적(36)에서 재료(36a)가 이동하는 영역(40)의 면적은 최소로 된다. 이것은 오목부(28)을 채우고 재료(36a)의 접촉 층으로 기판을 덮는데 필요한 시간을 줄여준다.
액적(36)의 배분은 기판(30) 전체에 한번에 배분하거나 또는 일정 범위에서 범위로 배분하는 것에 의해서 이루어질 수 있으며, 이에 대해서는 미국특허출원번호 10/194,414호에 개시되어 있으며 또한 그것은 미국특허공개번호 2004/0008334호의 내용이다. 상기 목적을 위해, 사용된 배분 장치는 피에조 잉크 젯에 기초한 기술이거나 마이크로 솔레노이드에 기초한 기술일 수 있다. 결과적으로, 배분 장치는 재료(36a)를 배분하기 위해 채택된, 단일의 노즐이거나 선형의 노즐 배열일 수 있고 또는 사각형태로 배열된 노즐일 수도 있고, 상기 선형 또는 사각형태로 배열된 노즐은 100 개 보다 많은 개별 노즐을 포함한다. 상기 노즐 배열 젯은 상한이 4kHz의 주파수로 배분한다. 노즐 배열 젯은 온-오프식의 체적 또는 가변 체적 제어 방식이 가능하며, 가변 체적 제어는 1 - 42 pL(피코리터) 범위 내의 체적을 배 분할 수 있다. 일정 범위에서 일정 범위로 배분하는 기술을 채택하는 경우, 노즐 배열의 각 노즐은 실질적으로 재료(36a)의 동일한 조성물을 배분할 수 있으나, 다른 실시예에서는 노즐 배열의 각 노즐은 재료(36a)의 다른 조성물을 배분할 수 있다.
잉크젯의 예로는 옴니도트 및 스펙트라 등의 상품이 있다. 노즐 배열의 한 예로는 126 개의 노즐을 포함하는 멀티-젯 노즐 시스템이 있다. 또한 액적(36)을 배분하기 위하여 초음파 스프레이 헤드를 이용하는 분무 과정이 채택될 수도 있다. 추가적으로, 예를 들면 20 센티포즈 이상의 높은 점성의 재료(36a)에 대해서는 레오파드 상품이 사용될 수 있고, 재료(36a)는 가열되어 분출가능할 정도의 점성으로 감소될 수 있다.
얇고 균일한 잔류층을 얻고, 임프린트를 위해 필요한 시간을 최소화하기 위해서 본 발명에 따라서 다양한 시도가 있을 수 있다.
도 1 내지 3, 7을 참고하면, 복수의 액적(36)이 템플릿(26)의 디자인의 기능으로 배분되고 적절한 주위의 가스(예를 들면 헬륨)를 이용하여, 임프린트층(34)에 갇힌 가스를 제거할 수 있다. 템플릿(26)의 디자인의 작용으로 액적(36)을 배분하기 위한 하나의 실시예가 이하에서 설명된다. 액적(36)은 예를 들어 1 내지 1000 피코리터의 단위로 된 매우 작은 체적을 포함한다. 우선, 템플릿(26)의 피쳐가 없는 경우를 고려한다. 기판(30) 위에서 주어진 잔류층의 두께를 얻기 위해서, 템플릿(26)이 재료(36a) 전체를 템플릿(26)의 액티브 영역에 제한한다는 가정하에 단 계(100)에서는 필요한 재료(36a)의 전체 체적(V1)을 계산한다. 'm'의 횡과 'n'의 열로 된 그리드를 가정하여, 단계(102)에서는 m × n × Vs = V1에 의해서 'm'과 'n'을 계산한다. 일단 'm'과 'n'이 정해지면, 단계(104)에서는 제어 영역(Ac)을 나타내는 각 그리드 지점 주위의 다각형의 면적을 결정하며, 제어 영역(Ac)은 (m × n)으로 나누어진 템플릿(26)의 액티브 필드의 대략 전체 면적을 가진다. 단계(106)에서는 제어 영역(Ac) 상에서 템플릿(26)이 오목부가 없는(피쳐가 없는) 각 그리드 포인트에 체적(Vs)를 배분한다. 단계(108)에서는 제어 영역(Ac)이 템플릿(26)에서 완전히 오목한 그리드 포인트에서 체적=(Vs + Ac × d)을 배분한다, 여기서 d는 템플릿(26)의 에칭 깊이이다. 단계(110)에서는, 제어 영역(Ac)의 일부분(예를 들어 J%)이 템플릿(26)에서 오목한 그리드 포인트에서, 체적=(Vs + Ac × d × J/100)을 배분한다, 여기서 d는 템플릿(26)의 에칭 깊이이다.
도 2와 도 7을 참조하면, 임프린트 헤드(18)를 조작하는 것과 액적(60)을 배분하는 것은 그들 사이에 데이타 통신 관계에 있는 프로세서(21)에 의해서 제어될 수 있다. 메모리(23)는 프로세서(23)와 데이타 통신 관계에 있다. 메모리(23)는 컴퓨터-판독 가능한 프로그램이 내장된 컴퓨터-판독 가능한 매체를 포함하고 있다. 컴퓨터-판독 가능한 프로그램은 도 7에 보인 알고리즘을 채택하기 위한 지시나 또는 각 그리드 포인트에서 배분되는 체적을 계산하기 위해서 그와 유사한 것을 포함한다. 그러한 소프트웨어 프로그램은 템플릿(26)를 제조하기 위해 사용될 수 있는 템플릿 설계 파일(GDS II파일과 같은)을 처리할 수 있다.
도 2, 3 그리고 7을 참고하면, 각 제어 영역(Ac)에 배분될 체적은 다음과 같이 하여, 즉 복수의 액적(36) 중 단위 액적당 주어진 체적에 대하여 각 제어 영역(Ac) 내부에서 복수의 액적(36)의 패턴을 변화시키는 방법에 의해서, 또는 복수의 액적(36)의 주어진 패턴에 대해서 각 제어 영역(Ac) 내부에서 복수의 액적(36) 중의 단위 액적당 체적을 변화시키는 방법에 의해서 또는 그 두 가지 방법의 조합에 의해서 얻을 수 있다. 더욱이, 인접한 제어 영역(Ac) 사이에 형성된 전사 영역이 바람직한 특성을 얻기 위해서 패턴이나 액적당 체적에 대해서 경험적인 결정에 의하기도 한다.
위와 같은 접근은 기판(30)의 영역에서 필수적인 재료(36a)를 제공하며, 복수의 액적(36)의 재료(36a)가 인접한 복수의 액적(36)의 재료(36a)와 융합되기 전에, 액적(36) 내부에서 재료(36a)가 이동하는 거리를 최소화하여, 액적(36)이 오목부(28a)를 채우는 시간을 감소시킨다. 두 개 이상의 액적(36)이 융합되는 경우, 융합되는 재료(36a)의 경계선에 인접한 임프린트층(34)에는 가스 포켓이 발생할 수도 있다.
액적(36)이, 임프린트층(34)에 실질적으로 빈 공간이 없게 하면서, "충전시간"이라고 정의되는 오목부(28a)를 채우는 시간은 최소화하는 것이 바람직하다. 탬플릿(26)의 충전시간을 최소화하기 위해서, 위에서 언급한 융합되는 재료(36a) 사이의 가스 포켓을 재료(36a)가 대체하는데 필요한 시간은 최소화된다. 이를 위해서 각각의 액적(36)은 실질적으로 동일한 체적을 가진다고 가정하면, 가스 포켓 체적의 평균 및 편차가 최소화된다. 결과적으로, 가스 포켓은 융합재료(36a)에 의 해서 빠른 속도로 대체된다. 상기 가스 포켓 체적의 평균 및 편차를 최소화하기 위한 액적(36)의 패턴의 한가지 예는 육각형이나 삼각형일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 또한, 30 - 40 nm 또는 그 이하의 잔류층 두께에 대하여 템플릿(26)의 충전시간은 만족하다는 것이 밝혀졌다.
추가적으로, 액적(36)들 중 인접한 액적 속의 재료(36a)와 융합하기 전에 액적(36) 내부의 재료(36a)가 이동하는 위에서 언급한 거리를 최소로 하여 재료(36a)의 점성 저항을 감소시키고, 따라서 재료(36a)의 속도를 증가시키고 또한 가스 포켓을 대체하는 힘을 증가시겨서, 템플릿(26)의 충전시간을 최소화한다. 또한, 가스 포켓의 폭이 마이크론 차원이고 두께가 마이크론 미만의 미세한 체적인 경우, 가스 포켓은 빠르게 흩어져서 임프린트 과정이 빠르게 진행될 수 있다.
충전시간을 더 감소시키기 위해서, 가스 포켓의 대체 비율이 증가되어서 융합 재료(36a)가 빠르게 대체할 수 있다. 이를 위하여, 가스 포켓의 대체 비율은 가해지는 유압에 비례한다. 유압은 모세관 힘과 복수의 액적(36)에 작용하는 어떠한 외력의 함수일 수 있다. 유압을 증가시키기 위해서는 모세관 힘이 증가되고, 도 5에서 보이는 두께(t2)를 최소화함으로써 모세관 힘은 최대가 된다.
복수의 액적(36)에 배분된 체적은 온도의 함수로 변화한다. 예를 들어, 재료(36a)를 노즐 밖으로 내보내는 펌프를 작동시키는 압전세라믹(PZT) 재료의 치수뿐만 아니라 재료(36a)의 점성은 변할 수 있으며, 그것은 복수의 액적(36) 중의 주어진 액적의 체적을 변화시킨다. 압전 마이크로-제트는 내장 온도센서를 포함할 수 있고, 이것이 펌프의 온도를 연속적으로 제어한다. 온도와 전압과 관계되는 교정곡선이 특정 체적 출력을 유지하기 위해서 개발된다. 이 교정곡선은 실시간으로 이용되어 온도 변화를 관측하면서 전압 레벨을 조절한다.
추가적으로, 액적(36)의 누락을 초래하는 때때로 일어나는 오류를 피하기 위해, 액적(36)의 서브세트 또는 각각의 액적이 노즐을 통해서 공통 지역에 여러 번에 걸쳐서 배분되어 형성되고 전체적으로는 각각의 액적(36)은 바람직한 체적을 가지게 되는 기술을 이용할 수 있다. 특히, 복수의 액적(36) 중 주어진 액적의 체적은 공통 지역에서 노즐로부터 배분된 복수회의 체적의 평균이다.
그리고, 기판(30) 상에 주어진 영역에서, 복수회의 액적(36)은 합쳐져서 액적의 국부적인 막 두께는 N개의 복수의 액적(36)의 평균이고, 따라서 복수의 액적(36) 중의 1 액적이 배분되지 않는다면, 국부적인 막 두께는 (바람직한 막 두께/N) nm 만큼 이상적인 경우와 차이가 난다. 따라서 N 값이 충분히 큰 경우 (예를 들어 100), 복수의 액적(36) 중에서 누락된 액적의 영향은 무시할 수 있다. 예를 들어, X mm 와 X mm 크기의 필드에서 100 nm의 잔류층을 형성하기 위해서 필요한 최소한의 체적은 (0.1 × X2) nL 이며, 템플릿(26)은 그 내부에 어떠한 피쳐도 없다. 만약, 템플릿(26)이 피쳐를 포함한다면, 더 많은 재료(36a)가 필요하고, 따라서 N은 더 증가한다. 따라서 템플릿(26)이 피쳐를 갖지 않은 경우가 가장 나쁜 상황의 경우이다. 압전 제트가 1 pL만큼의 체적을 제공할 수 있다. 만약 기본적인 투입 단위를 80 pL 라고 가정한다면, nm 단위로 표시되는 RLT오류는 mm 단위로 표시되는 필드 크기의 특성길이(1f)(다각형의 필드 영역을 포함하기 위해 필드 면적(mm2)의 제곱근으로 정의됨)의 제곱에 반비례한다. 이것은 아래에 표시되어 있다.
Figure 112006098012673-pct00001
복수의 액적(36) 중 누락된 액적으로 인한 허용가능한 막 두께 변화가 5 nm 이면 1f 는 약 4 mm 이고 이것은 임프린트층(34)의 결과적인 두께에 무관하다.
복수의 액적(36)의 체적이 감소함에 따라 증발의 영향은 커진다는 점에 유의하여야 한다. 복수의 액적(36)에서 증발 정도를 교정하여, 증발을 보충하기 위해 배분 체적이 증가될 수 있다. 예를 들면, 마지막에 복수의 액적(36)이 배분되는 영역에 비해서 최초로 배분되는 기판(30) 상의 영역에서 더 많은 재료(36a)가 필요하다. 처음에 배분되는 복수의 액적(36)은, 템플릿(26)과 기판(30)이 그 사이에서 액적을 포획하는 시간이 많이 걸리기 때문에, 더 많은 증발이 일어난다.
도 3 및 도 5를 보면, 다른 실시예에서는, 복수의 액적(36)은 미리 처리된 계면활성 용액을 포함한다. 복수의 액적(36)이 템플릿(26)을 접촉하는 경우 미리 처리된 계면활성 용액 부분이 그곳에 부착되도록 하기 위해서, 미리 처리된 계면활성 용액을 사용한다. 상기 미리 처리된 계면활성 용액을 포함하는 복수의 액적(36)은, 위에서 설명한 방법을 채택하여, 템플릿(26)의 충전시간을 감소시키는 패턴으로 기판(30) 위에 배치된다. 다른 실시예에서는, 복수의 액적(36)은, 인접한 복수의 액적(36)이 융합하는 곳에서 나타날 수 있는 계면활성제의 응집을 방해하여서 복수의 액적(36)이 오목부(28a)를 채울 수 있도록 하는 패턴으로 기판(30) 위에서 배치된다.
다른 실시예에서는 기판(30)과 복수의 액적(36) 사이에 하층(미도시)을 배치할 수 있다. 하층(미도시)은 템플릿(26)과 낮은 표면 에너지의 상호작용을 가지고, 복수의 액적(36)과 높은 표면 에너지 상호작용을 가지는 구성을 포함할 수 있다. 상기 하층의 구성은 최소한의 증발율을 가지고 약 10 - 100 cps의 점성을 가져서 회전이 가능하다. 하층과 복수의 액적(36)은 혼화할 수 있고, 하층은 복수의 액적(36)의 용제일 수도 있다.
위에서 설명한 본 발명의 실시예는 하나의 예에 불과하며, 본 발명의 범위는 상기 실시예에 한정되지 않는다.
임프린트 리소그래피에 관한 본 발명인 기판상에 유체의 전체 체적을 배분하는 방법에 의하면, 임프린트 리소그래피 과정 중에 템플릿 피쳐를 채우기 위해 필요한 시간을 감소시키면서 기판상에 일정 체적의 유체를 배분할 수 있게 되어 반도체 집적회로 제조분야에서 산업상 이용될 수 있다.

Claims (28)

  1. 임프린트 리소그래피 공정 동안 기판 위에 유체의 전체 체적을 배분하는 방법에 있어서,
    상기 기판의 영역 위에 복수 개의 이격된 액적을 배치하는 단계를 포함하고, 각각의 액적은 그곳에 관련하여 단위 체적을 가지며, 상기 영역에서의 상기 액적들의 전체 체적은 그곳에서 형성되는 패턴의 체적의 함수이고, 상기 배치하는 단계는,
    상기 형성되는 패턴이 피쳐를 가지지 않는 영역에, 상기 영역에 형성되는 잔류층의 두께에 종속하는 전체 체적을 가진 액적을 배치하는 단계; 및
    상기 형성되는 패턴이 피쳐를 가지는 영역에, 상기 영역 상에 형성되는 잔류층의 두께 및 상기 영역에 형성되는 피쳐의 크기에 종속하는 전체 체적을 가진 액적을 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피 공정 동안 기판 위에 유체의 전체 체적을 배분하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 형성되는 패턴이 피쳐를 가지는 영역에 배치되는 상기 체적은 상기 피쳐를 포함하는 상기 영역의 백분율에도 종속하는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피 공정 동안 기판 위에 유체의 전체 체적을 배분하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 기판의 영역 위에 복수 개의 이격된 액적을 배치하는 단계는, 상기 복수 개의 이격된 액적의 하나를 형성하기 위해서 재료를 복수 개의 체적으로 배분하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피 공정 동안 기판 위에 유체의 전체 체적을 배분하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 기판의 영역 위에 복수 개의 이격된 액적을 배치하는 단계는, 상기 복수 개의 이격된 액적이 패턴 형성과정 중에 증발 손실되는 것을 보상하도록 상기 복수 개의 이격된 액적을 배분하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피 공정 동안 기판 위에 유체의 전체 체적을 배분하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 복수 개의 이격된 액적 중 하나의 액적과 상기 복수 개의 이격된 액적 중 인접한 액적 사이의 간격을 최소화 하는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피 공정 동안 기판 위에 유체의 전체 체적을 배분하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 복수 개의 이격된 액적은, 육각형 및 삼각형을 포함하는 그룹에서 선택된 패턴을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피 공정 동안 기판 위에 유체의 전체 체적을 배분하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 액적은 1-1000 피코리터(Pico-liters)의 오더의 체적을 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피 공정 동안 기판 위에 유체의 전체 체적을 배분하는 방법.
  8. 임프린트 리소그래피 공정 동안 기판 위에 유체의 전체 체적을 배분하는 방법에 있어서,
    상기 기판의 제 1 영역 위에 제 1 세트의 복수 개의 이격된 액적을 배치하는 단계를 포함하고, 각각의 액적은 그곳에 관련하여 단위 체적을 가지고, 상기 제 1 영역의 상기 제 1 세트의 액적의 총 체적은 그곳에서 형성될 제 1 패턴의 체적의 함수이며,
    상기 기판의 제 2 영역 위에 제 2 세트의 복수 개의 이격된 액적을 배치하는 단계를 포함하고, 각각의 액적은 그곳에 관련하여 단위 체적을 가지고, 상기 제 2 영역의 상기 제 2 세트의 액적의 총 체적은 그곳에서 형성되고 제 1 패턴과는 상이한 제 2 패턴의 체적의 함수이고,
    상기 제1 영역은 상기 형성되는 패턴이 피쳐를 가지지 않는 곳이고,
    상기 제2 영역은 상기 형성되는 패턴이 피쳐를 가지는 곳이고,
    상기 제1 패턴의 상기 체적은 상기 제1 영역 상에 형성되는 잔류층의 두께에 종속하고,
    상기 제2 패턴의 상기 체적은 상기 제2 영역 상에 형성되는 잔류층의 두께 및 상기 영역에 형성되는 피쳐의 크기에 종속하는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피 공정 동안 기판 위에 유체의 전체 체적을 배분하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 형성되는 패턴이 피쳐를 가지는 영역에 배치되는 상기 체적은 상기 피쳐를 포함하는 상기 제2 영역의 백분율에도 종속하는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피 공정 동안 기판 위에 유체의 전체 체적을 배분하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 복수 개의 이격된 액적 중 하나를 형성하기 위해서 복수 개의 체적의 재료를 배분하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피 공정 동안 기판 위에 유체의 전체 체적을 배분하는 방법.
  11. 기판 위에 유체의 전체 체적을 배분하는 방법에 있어서,
    상기 기판에 복수 개의 이격된 액적의 패턴을 배치하는 것을 포함하고, 상기 복수 개의 액적은 복수 개의 가스 포켓을 인접한 액적들 사이에 형성하고, 상기 복수 개의 가스 포켓의 체적이 최소로 되도록 상기 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판상 액적 배분방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 복수 개의 가스 포켓 각각의 체적의 평균 또한 최소로 되도록 상기 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판상 액적 배분방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 복수 개의 가스 포켓 각각의 체적의 평균 및 편차 또한 최소로 되도록 상기 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판상 액적 배분방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 패턴 배치는 육각형 및 삼각형을 포함하는 그룹에서 선택된 패턴에 상기 복수 개의 이격된 액적을 배치하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상 액적 배분방법.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 복수 개의 이격된 액적의 각각은 동일한 체적을 가지는 것을 특징으로 하는 기판상 액적 배분방법.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 복수 개의 이격된 액적 중의 하나를 형성하기 위해서, 복수 개의 체적의 재료를 배분하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상 액적 배분방법.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 복수 개의 이격된 액적이 패턴 형성과정 중에 증발 손실되는 것을 보상하도록 상기 복수 개의 이격된 액적을 배분하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상 액적 배분방법.
  18. 제 11 항에 있어서, 상기 복수 개의 이격된 액적 중 하나의 액적과 상기 복수 개의 이격된 액적 중 인접한 액적 사이의 간격을 최소로 하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상 액적 배분방법.
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