KR102353875B1 - 잉크제트 좌표계에 대한 기판 좌표계의 정밀 정렬 - Google Patents

Abstract

맞춤형 두께의 막의 증착시 오차를 최소화하기 위한 방법 및 정렬 시스템이 개시된다. 스테이지 상의 제1 위치는 하향 현미경(DLM)과 상향 현미경(ULM)의 최적의 위치를 위해서 DLM과 ULM 상의 정렬 마크가 정렬될 때 확인되고, 이 때 DLM은 브리지에 부착되고 ULM은 스테이지에 부착된다. 스테이지 상의 제2 위치는 스테이지 상의 ULM이 계측 툴 상의 정렬 마크와 정렬될 때 확인된다. 다음에 스테이지에 부착된 처킹된 기판의 표면이 계측된다. 다음에 기판 좌표계와 계측 좌표계 간의 맵이 제1 및 제2 위치로 처킹된 기판의 계측 표면을 이용하여 취득된다.

Description

잉크제트 좌표계에 대한 기판 좌표계의 정밀 정렬

관련 출원과의 상호 참조

본 출원은 그 전문이 본원에 참고로 포함되는, 2016년 5월 20일자로 출원된 미국 특허 가출원 제62/339,454호 (발명의 명칭: "잉크제트 좌표계에 대한 기판 좌표계의 정밀 정렬")의 우선권을 주장한다.

정부 관심사

본 발명은 국립 과학 재단(National Science Foundation)이 수여하는 보조금 번호 ECCS1120823에 따른 정부 지원으로 이루어졌다. 미국 정부는 본 발명에 대해 특정 권리를 가지고 있다.

기술분야

본 발명은 일반적으로 좌표 프레임의 불일치로 인한 원치 않는 기생적 시그내쳐(parasitic signatures)에 관한 것으로, 특히 잉크제트 좌표계에 대한 기판 좌표계의 정밀 정렬을 설정하는 것에 관한 것이다.

나노스케일의 박막의 프로그램 가능한 적응성 잉크제팅 (Programmable Adaptive Inkjetting of Nanoscale Thin-Films(PAINT)) 공정과 같은 공정은 제로에 가까운 재료 낭비율로 맞춤형 두께의 막을 증착하기 위해서 사용된다. PAINT는 기판 유형, 두께 또는 재료의 선택에 대해 실질적으로 불가지론적이며 넓은 영역에 걸쳐 막을 증착할 수 있다. 또한 PAINT는 표면 토포그래피(topography), 잉크제트 방울 부피 변화 등과 같은 체계적인 기생의 영향을 실질적으로 제거하여 최종적인 막의 두께를 손상시키지 않도록 설계되었다.

그러나, 이러한 공정에서, 평탄화에서와 같이, 기판의 표면이 가장 중요할 때, 기판 상에 공칭 및 기생적 토포그래피의 맵을 얻으려면 표면 프로파일 계측이 필요하다. 표면 프로파일 계측은 PAINT 공정 실행 직전에 (잉크제트에 의해 분배된 액체 유기 물질 방울이 기판에 걸쳐 측면으로 합쳐지게 하기 위해 이용되는) "수퍼스트레이트(superstrate)"에 가장 가까운 최종 표면의 토포그래피를 계측할 필요가 있다.

기판과 기준 표면 사이, 그리고 기판과 슈퍼스트레이트 사이, 또는 기판과 잉크제트 사이의 좌표 프레임의 불일치는 원하지 않는 기생적 시그내쳐를 초래할 수 있다. 이 전반적인 정렬은 일반적으로 방울 증착과 이어지는 PAINT가 올바른 위치에서 수행되는 것을 보장해 준다. 정렬의 허용 가능 오차는 단일 PAINT 단계에서 요구되는 정량도 및 기판 공칭 수치의 특성에 의존한다. 일반적으로 이러한 오류는 <100 ㎛, <50 ㎛, <10 ㎛, 또는 <1 ㎛일 필요가 있다.

결과적으로, 특히 잉크제트 좌표계에 대한 기판 좌표계의 적절한 정렬을 확립하는 것이 필요하게 된다. 기판 좌표계, 계측 좌표계, 및 잉크제트 좌표계와 같은 모든 좌표계의 위치와 방향은 전체적인 스테이지 좌표계와 상대적인 미크론 스케일의 정밀도 (응용 분야에 따라 다르며 <100 ㎛, <50 ㎛, <10 ㎛. 또는 <1 ㎛)로 알려질 필요가 있다. 실제 기판 토포그래피와 잉크제트로 보정된 토포그래피 간의 오정렬로 인한 기생적 토포그래피 오차의 도입을 최소화하는 것이 중요한다.

그러나 현재까지 이런 기생적 토포그래피 오차의 도입을 최소화하는 기술은 존재하지 않는다.

본 발명의 일 실시예에서, 기판의 바람직하지 않은 표면 토포그래피를 보상하기 위해 맞춤형 박막을 증착하는 방법은 고정 브리지에 대하여 계측 툴을 정밀하게 위치 선정하는 단계를 포함하고, 여기서 고정 브리지는 잉크제트와 슈퍼스트레이트 척(chuck)을 지지하고 있다. 이 방법은 계측 툴에 대해 기판을 정밀하게 위치 선정하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 부가적으로 브리지에 대해 잉크제트를 정밀하게 위치 선정하는 단계를 포함한다. 또한, 이 방법은 계측 툴상에 기판 토포그래피를 계측하는 단계를 포함한다. 또한, 이 방법은 프로세서에 의해, 계측 툴 좌표계에서 계측된 기판 토포그래피를 브리지에 의해 지지되는 잉크제트에 부착된 좌표계에 매핑하는 단계를 포함한다. 또한, 이 방법은 기판의 바람직하지 않은 표면 토포그래피를 보상하는데 필요한 원하는 막 두께를 확인하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 기판 토포그래피의 맵 및 원하는 막 두께에 기초하는 최적의 잉크제트 방울 위치 및 부피를 획득하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 기판의 바람직하지 않은 표면 토포그래피를 보상하는데 필요한 원하는 막 두께를 얻기 위해 나노스케일 박막의 프로그램 가능한 적응적 잉크제팅 (Programmable Adaptive Inkjetting of Nanoscale Thin-Films (PAINT)) 공정을 실행하는 단계를 더 포함한다.

전술한 방법의 다른 형태의 실시예는 시스템 및 컴퓨터 프로그램 제품에 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 정렬 시스템은 계측 툴에 부착된 정렬 마크를 갖는 플레이트를 포함한다. 정렬 시스템은 잉크제트, 하향 현미경 및 수퍼스트레이트 척이 부착되어 있는 브릿지를 더 포함하며, 여기서 슈퍼스트레이트는 슈퍼스트레이트 척에 부착된다. 정렬 시스템은 상향 현미경을 갖춘 스테이지를 추가로 포함한다. 또한, 정렬 시스템은 스테이지 상에 처킹되어 장착된 확인 가능한 피쳐(feature)를 갖는 기판을 포함한다.

전술한 내용은 후술하는 본 발명의 상세한 설명이 보다 잘 이해될 수 있도록 하기 위해 본 발명의 하나 이상의 실시예의 특징 및 기술적 장점을 다소 개괄적으로 설명하였다. 본 발명의 청구 범위의 주제를 형성할 수 있는 본 발명의 추가적인 특징 및 이점이 이하에서 설명될 것이다.

본 발명의 더 나은 이해는 다음의 상세한 설명이 다음의 도면과 관련하여 고려될 때 얻어질 수 있다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 스케일 박막의 프로그램 가능한 적응적 잉크제팅 (PAINT)을 사용하여 소정의 두께 변화를 갖는 막들을 증착하는 방법의 흐름도이다.
도 2a-2f는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 1에 기술된 제조 단계 동안 기판 상에 박막을 증착하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수퍼스트레이트의 재장전 가능한 롤-롤(roll-roll) 구성을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기생적 토포그래피 오차를 최소화하기 위한 원위치 정렬 시스템을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4의 원위치 정렬 시스템을 사용하여 기생 토포그래피 오차를 최소화하는 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 나노토포그래피의 존재시 패턴의 평탄화를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 토포그래피의 상이한 스케일을 도시한다.

본 발명은 공칭 평면인 기판에 대한 두 종류의 정밀 표면 토포그래피 최적화, 즉 연마와 평탄화를 위한 다목적의 공정을 제공한다. 연마에 관해서는, 이것은 원하는 값으로부터 실제 표면의 저, 중 또는 고 공간 주파수 기생을 원하는 만큼 보정하는 것을 포함하며, 여기서 주파수 특성은 이하에서 더 설명된다. 평탄화와 관련하여, 이것은 고 공간 주파수 피쳐를 평탄화하면서, 경우에 따라서는 저 및 중간 공간 주파수 기판 토포그래피에 따라, 평탄한 상부 막을 획득하는 것을 포함한다.

상기 공정은 본 명세서에서 나노 스케일 박막의 프로그램 가능한 적응적 잉크제팅 (PAINT)으로 언급된다. 본 발명은 이전에 사용된 PAINT 방법을 활용하여 상당히 향상시킨다.

도 1 및 도 2와 관련하여, PAINT를 사용하는 소정의 막 두께 변화 방법을 이하 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 PAINT를 사용하여 소정의 두께 변화를 갖는 막들을 증착하기 위한 방법(100)의 흐름도이다. 도 1은 도 2a 내지 도 2f와 관련하여 설명되며, 본 발명의 일 실시예에 따라서 도 1에서 설명된 제조 단계 동안 기판 상에 박막을 증착하는 단면도를 도시한다.

본원에서 논의된 바와 같이, "수퍼스트레이트"는 "최적의 유연성"을 지녀야하고 이 때 그 강성은: (1) 개별적인 방울을 수퍼스트레이트가 그들 주위를 감싸서 아일랜드 처럼 끌어모으기 보다는 액체의 유기 물질 방울이 측면으로 합쳐지게 할만큼 높고; (2) 그 변형으로 인해 수퍼스트레이트에 저장된 변형 에너지가 단량체의 경화 또는 가교 결합 이전에 박막 유체 동적 행동에 큰 영향을 미치지 않을 정도로 충분히 낮다. 이러한 특성은 또한 수퍼스트레이트가 기판 상의 저 및 때로는 중간 공간 주파수 토포그래피 피쳐들에 대해 선택적으로 민감하지 않게 할 수 있다.

도 2a-2f와 관련하여, 도 1을 참조하면, 단계 101에서, 물질의 방울(201)은도 2a에 도시된 바와 같이 멀티 제트(203)에 의해 기판(202)상의 원하는 위치에 분배된다. 멀티 제트(203)는 멀티 제트 어레이가 도 2a의 평면으로 연장됨에 따라 단일 제트로 표현된다. 방울의 원하는 위치는 역 최적화 프레임 워크로부터 유도된다. 일 실시예에서, 분배된 방울(201)의 최소 부피는 피에조 제트 또는 전기 하이드로 다이나믹 제트를 사용하여 5 피코리터 이하이다. 다른 실시예에서, 분배된 방울(201)의 최소 부피는 피에조 제트 또는 일렉트로 하이드로 다이나믹 제트를 사용하여 1 피코리터 이하이다. 일 실시예에서, 기판(202)은 1 GPa보다 큰 영률(Young;s modulus)을 갖는 물질로 구성된다. 일 실시예에서, 기판(202)은 실리콘, 이산화 규소 및 질화 갈륨 중 하나 이상의 물질로 구성된 강성 웨이퍼이다.

단계(102)에서, 최적의 가요성 수퍼스트레이트(204)는 도 2b에 도시된 바와 같이 분배된 방울(201) 위에 내려뜨린다.

단계(103)에서, 유체 선단(205)은 도 2c에 도시된 바와 같이 수퍼스트레이트(204)가 분배된 방울(201) 위에 내려진 것에 응답하여 생긴다. 수퍼스트레이트(204)의 형태 및 그것이 내려오는 속도는 방울(201)이 측면으로 합쳐져서 기포가 모아져 연속되는 막을 형성하는 것을 최소화하도록 선택될 수 있다. 대부분의 기판(202) 및/또는 수퍼스트레이트(204)로 용이하게 확산되는 유기 액체 또는 He에 가용성인 CO₂와 같은 가스의 국소적 대기가 기판-수퍼스트레이트 샌드위치 영역에서 사용되어 이 공정에서 기포가 모아지는 것을 방지하는 데에 도움을 준다. 수퍼스트레이트(204)의 물질은 중합체의 박막을 가진 세라믹을 포함하여 유리 (예: 석영, 용융 실리카 등), 플라스틱 (예: PMMA, 폴리카보네이트, PET, PEN 등) 또는 세라믹 (예를 들어, Zerodur®)을 포함하는 다수의 선택으로 이루어질 수 있지만, 이에만 제한되는 것은 아니다. 플라스틱 및 세라믹 물질은 또한 가스 투과를 돕고 기포가 모아지는 것을 방지하는 고유한 다공성을 가지고 있다. 수퍼스트레이트(204)는 전형적으로 국부적으로 매끄럽도록 연마되고, 즉, 낮은 표면 거칠기 (거칠기는 미크론스케일 공간 파장에 걸친 진폭 변화로 정의된다)를 갖는다. 수퍼스트레이트(204)의 표면은 FOTS 또는 테플론과 같은 저 표면 에너지 코팅으로 코팅될 수 있는 반면, 기판(202)의 표면은 BARC, ValMat 또는 TranSpin과 같은 접착 촉진제로 코팅될 수 있다. 수퍼스트레이트 및/또는 기판 코팅의 사용은 이 공정의 끝에서 기판(202) 상에 경화된 물질을 남기는 능력을 향상시킬 것이다. 잉크 제트된 재료는 몰큘러 임프린츠 사(Molecular Imprints, Inc.)에서 제공하는 MonoMat® 및 SilMat® 물질 또는 마이크로-레지스트 테크놀로지(Micro-resist technologies)에서 제공하는 mr-UVcur^**와 같은 UV 경화 재료를 포함할 수 있다.

단계(104)에서, 수퍼스트레이트-유체-기판 샌드위치는 일정 시간의 경과 후에 비평형 과도 상태로 진화되게 되어, 방울(201)은 도 2d에 도시된 바와 같이 인접 막(206)을 형성하고 이 인접 막(206)의 상부에 수퍼스트레이트 층(204)이 놓이게 된다.

단계(105)에서, 도 2e에 도시된 바와 같이 인접 막(206)을 중합체로 가교 결합시키기 위해 수퍼스트레이트-유체-기판 샌드위치는 UV 노출부(207)로부터 경화된다.

단계(106)에서, 도 2f에 도시된 바와 같이, 수퍼스트레이트(204)가 중합체로부터 분리되어, 기판(202) 상에 중합체 막(208)을 남긴다. 기판(202)은 연마되거나 평탄화될 필요가 있는 토포그래피를 갖는 것으로 가정되지만, 수퍼스트레이트(204)는 본질적으로 PAINT 공정을 달성하기 위한 용기이다. 일 실시예에서, 중합체 막(208)은 에칭되어 아래에서 논의되는 바와 같이 막 두께 프로파일을 하부의 기능성 막 또는 기판(202)으로 전달할 수 있도록 한다.

일부 구현 예에서, 방법(100)은 명료하게 하기 위해 도시되지 않은 다른 및/또는 추가 단계들을 포함할 수 있다. 또한, 일부 구현 예에서, 방법(100)은 제시된 순서와 다른 순서로 실행될 수 있다. 또한, 일부 구현 예에서, 방법(100)의 특정 단계는 실질적으로 동시적인 방식으로 실행될 수도 있고 생략될 수도 있다.

위에서 설명한 PAINT 공정에는 다음과 같은 추가 이점이 있다. 이러한 공정을 통해 높은 공정 속도에서 나노미터 스케일의 정밀도로 사용자 정의된 맞춤형 막 두께 프로파일을 구현할 수 있다. 맞춤형을 제공하는 대부분의 제조 공정은 낮은 공정 속도로 인해 어려움을 겪으므로, 비용 효율적인 맞춤형은 여전히 달성하기 어렵다. PAINT에서 최적의 수퍼스트레이트와 함께 프로그램 가능한 잉크제트를 사용하게 되면 맞춤형과 고속을 둘 다 실현할 수 있다 (따라서 저비용 프로세싱의 가능성도 있다).

또한, 그러한 공정은 제로에 가깝거나 낮은 재료 낭비를 가지므로 매우 낮은 비용 소모를 가능하게 한다. 저 비용 소모와 낮은 자본 비용 (고속 처리로 인한)으로 PAINT는 다양한 응용 분야에 대해 잠재적으로 비용 효율적인 공정이 된다.

또한, 소프트웨어 및 저 비용에 기반하여 성능과 맞춤화를 조합하게 되면 반도체 평탄화 분야의 표면 토포그래피의 수정 영역에서 상당한 이점을 가질 가능성이 있다. 이것은 또한 상이한 길이 스케일에서 추가적인 기생을 도입하지 않고 원하는 값으로 실제 표면의 저, 중간 및 고 공간 주파수 기생의 원하는 교정을 포함한다. 따라서 이 방법은 추가적인 소프트 또는 하드 래핑 및 연마 도구 또는 초정밀 사전 성형 금형을 사용할 필요 없이 표면 "연마"를 기본적으로 가능하게 한다. 흔히 원하지 않는 기생 성분의 평탄화, 연마 및 교정이 동시에 달성될 수 있고, 동일한 카테고리에서의 다른 공정은 달성하기가 어려운 점도 있다.

PAINT는 또한 기판 유형, 두께 또는 물질의 선택에 실질적으로 민감하지 않으며 넓은 영역에 걸쳐 막을 증착할 수 있다. 설계 상 표면 토포그래피, 체계적인 잉크제트 방울 부피 변화 등과 같은 체계적인 기생의 영향을 실질적으로 분리하여 최종 막 두께를 손상시키지 않도록 할 수 있다.

공정이 박막을 형성하기 위해 물질 증착에 의존한다는 것을 감안할 때, 오늘날 이러한 박막 증착이 어떻게 산업에서 수행되는지를 아는 것이 중요하다. 반도체, 광자 및 광전자 소자, 마이크로 전자 기계 시스템/나노 전자 기계 시스템(MEMS/NEMS), 전자 디스플레이 (액정 디스플레이(LCD)) 등을 비롯한 대부분의 마이크로 및 나노 소자의 제조에는 많은 박막의 증착을 필요로 한다. 오늘날 몇 가지 증착 옵션이 업계에 존재한다. 액상에서의 증착은 전형적으로 원하는 박막을 얻기 위해 액체를 응고시키는 후속 반응의 전구체로서 종종 사용되는 스핀 코팅과 같은 공정에 의해 수행된다. 증기 단계에서 가장 일반적으로 사용되는 기술은 화학적 기상 증착(CVD)이다. 통상적인 CVD 공정에서, 기판은 반응 또는 분해되어 기판의 표면 상에 원하는 막을 형성하는 기체 상태의 전구체에 노출된다. CVD 공정에는 여러 가지 유형이 있다. 사용되는 압력에 따라, 이들은 대기압 CVD(APCVD), 저압 CVD(LPCVD) 또는 초고 진공 CVD(UHVCVD)으로 분류될 수 있다. 낮은 압력은 원하지 않는 반응을 감소시키고 막 두께의 균일성을 향상시키는 경향이 있다. 플라즈마 강화 CVD(PECVD) 및 원격 PECVD와 같이, 화학 반응을 향상시키는 플라즈마 기반의 방법은 또한 반도체 산업에서 증착 온도를 낮추고 고온 효과로부터 기판을 보호하기위해 박막의 증착에 사용된다. 원자층 증착(Atomic Layer Deposition; ALD)라고 하는 기술은 또한 하나 또는 여러 재료의 등각의 단일 층을 생성하는 데 종종 사용된다. 물리적 기상 증착(PVD) 방법은 역시 중요한 박막 증착 기술이다. 이름에서 알 수 있듯이, 이것은 화학 반응에 의존하지 않고 진공 환경에서 기화된 물질의 응축된 형태를 기판 위에 증착한다. 증발 증착 및 스퍼터링은 PVD의 두 가지 일반적인 예이다. 전자는 증착될 물질을 높은 증기압으로 가열하는 반면, 후자는 증착될 물질의 원자로 기판 표면에 충격을 가하기 위해 플라즈마 방전을 이용한다.

전술한 모든 공정은 단위 면적당 증착되는 물질의 양이 실질적으로 동일한 방식으로 박막을 증착한다. 의도적으로 비균일한 막을 형성하기 위해 재료를 맞춤화하는 능력은 일반적으로 이러한 공정에서 가능하지 않거나, 기판의 기하학적 구조 및 원하는 막 두께 프로파일의 변화를 수용하기 위해 하드웨어 또는 툴링을 빈번하게 변경해야 한다. 또한, 스핀 코팅과 같은 공정은 상당한 재료의 낭비를 수반하고, 프로세싱이 수행되는 챔버를 펌핑 다운할 필요성으로 인해 진공 공정은 값비싼 공정이 될 수 있다. PAINT는 이러한 공정에 비해 고유한 성능 및 비용 이점을 제공한다.

보다 지속 가능한 공정의 필요성으로, 잉크제팅은 직접 쓰기, "무마스크(maskless)" 특성으로 인해 재료 증착 및 저렴한 패터닝에 매력적인 기술이 되었다. 그러나, 분배된 방울 내에 실질적인 증기-액체 계면이 존재하기 때문에, 표면 장력의 증발 및 구배는 국부적인 막 두께의 불균일성을 야기할 수 있으며, 이는 악명 높은 "커피링(coffee-ring) 효과"로 이어질 수 있다. 또한, 막 두께의 균일성은 개별 방울의 부피, 분배된 유채와 기판 둘 다의 표면 특성, 및 연속적인 방울 사이의 공간에 의해, 또는 방울이 퍼지면서 합쳐질만큼 충분히 적어야 하는 방울 피치에 의해 크게 영향을 받는다. 따라서, 재료 소비가 현저히 낮은 데에도 불구하고, 상기 요인들은 큰 면적의 나노스케일의 두께 막의 잉크제트 기반 증착에 대한 공정 제어를 어렵게 만든다.

유동 코팅은 미국 표준 기술 연구소(National Institute of Standards and Technology (NIST))에서 속도 구배 나이프 에지 코팅 공정으로 개발되었다. 일정한 가속도로 움직이는 기판 상에 중합체 용액의 방울이 증착된다. 기판의 속도 구배 작용의 결과로서의 마찰 드래그와 기판 운동 동안 기판 위 ∼200㎛ 위에 놓인 고정 나이프 에지로 인한 모세관 힘 간의 경쟁은 막의 두께 구배를 생성한다. 연속 증발은 서브 미크론 두께 막의 실현을 가져온다. 100 nm 이하 영역에서도 범위를 갖는 얇은 폴리스티렌 막이 이 장치를 사용하여 시연되었지만, 변화 있는 프로파일의 막이 이것을 사용하여 취득될 수 있는지 여부는 불분명하다.

다양한 두께의 폴리 전해질 막이 공간적으로 조정 가능한 전기장 구배를 사용하여 증착되는, 다양한 전기 화학적 증착법이 또한 사용되어 왔다. 또한, 제거된 물질의 양이 박막 두께 구배를 실현하기 위해 공간적으로 제어되는 고분자 전해질 막의 가변 식염 에칭이 실례로서 보여주었다. 그러나, 그러한 기술은 넓은 스펙트럼의 영역에 적용하는 데에 필요한 막 두께 범위 및 해상도를 갖지 않는다.

기능적인 구배를 갖는 초박막의 증착은 조직 공학과 관련된 다양한 요인을 연구하는 것과 관련된 생물 의학 분야에서 활발한 연구 영역이다. 이를 위해, 생체 모방 막은 층대층 (layer-by-layer; LBL) 조립 공정에 의해 제조되었으며, 여기에서 분자 수준 이상의 기능적 구배를 단백질 흡착 및 세포 접착과 같은 스크린 현상에 부여할 수 있다. LBL 기술은 주로 정전기력, 반 데르발스 힘, 수소 결합 등 다양한 표면 상호 작용의 조합으로 진행된다. 온도 구배가 있는 기능화된 기판에 중합체 분자를 접목하게 되면 두께 구배가 생긴다.

위에서 언급한 방법 외에도, 일차적으로 다양한 두께의 무기 막을 증착하기 위해 주로 증기 기반 기술을 또한 사용할 수 있다. 이러한 기술은 주로 모션 제어 마스크를 사용하여 필요한 두께 프로파일을 생성하거나 각 샤워 유닛에 대한 제어로 이산화된 샤워 헤드를 사용한다. 이러한 방법은 달성할 수 있는 막 두께 변화를 제한하고 있으며 때로는 다양한 프로파일을 생성하기 위해서 하드웨어의 변경을 필요로 하므로, 다양한 용도에 대한 다양성을 제한하게 된다.

전술한 바와 같이, PAINT는 잉크제트를 사용하여 기판 상에 전구체 단량체의 방울을 분배한다. 기판 표면은 단량체의 퍼짐을 향상시키고 및/또는 중합된 물질의 접착을 위해서 사전 처리될 수 있다. 잉크제트가 다수의 노즐을 갖는 경우, 각각의 분배된 방울의 부피 및 위치에 대한 제어를 유지하면서, 기판에 대해 잉크제트를 구동하는 스캐닝 스테이지로 원하는 기판 면적을 몇 초 이내에 필요한 방울로 덮을 수 있다. 각각의 원하는 막 두께 프로파일에 대해, 최적의 방울 부피와 위치는 단순화되거나 선형화된 박막 윤활 모델로 둘러진 역 최적화 루틴으로부터 얻어진다. 방울 분배 이후, 배면 압력 또는 중력의 도움을 받아 절곡된 최적으로 유연한 수퍼스트레이트를 내려뜨려 방울데 대한 최초의 접촉이 선단측에 의해 이루어지게 된다. 이것은 방울과 바깥쪽으로 빠르게 퍼지는 액체 선단을이 생기게 하여 방울과 합쳐지고 이에 의해 연속되는 막을 형성하게 된다. 이 기판-유체-수퍼스트레이트 "샌드위치"는 원하는 지속 시간 동안 진화되고 그 다음에 광자 또는 열 에너지에 의해 단량체가 광 또는 열 에너지로 경화되어 이를 중합체로 가교 결합시킨다. 수퍼스트레이트는 샌드위치로부터 분리되어 기판 상에 얇은 중합체 막을 남긴다.

수퍼스트레이트가 기판 표면 상에서 공정이 진행되는 동안 기판 위에 위치한다고 가정하였지만, 본 발명의 원리는 2개의 표면의 상대적인 위치가 반전될 수 있는 실시예, 즉 기판이 슈퍼스트레이트 위에 위치하는 실시예에도 적용된다. 유사하게, 잉크제트 단계에서, 이것은 이들 표면의 상대적 위치에 따라 방울이 분배되는 기판 또는 슈퍼스트레이트일 수 있다. 또한, 분리 단계에서, 공정의 특성을 변화시키지 않고, 슈퍼스트레이트 또는 기판 중 어느 하나가 다른 것으로부터 떨어지게 할 수도 있다. 하기에서는 기판을 "페인트 칠해야"하는 표면을 갖는 것으로 설명하지만, 본 발명의 원리는 이에 한정되지 않고 "페인트 칠"할 필요가 있는 다른 표면을 포함할 수 있다.

(아래에 나열된) 몇 가지 주요 개념이 있으며, 이들 일부 또는 전부를 통합하여 실행 가능한 PAINT 공정을 이루어야 한다. 이러한 형태는 간단한 설명과 함께 다음과 같다.

(1) 기판, 수퍼스트레이트 및 잉크제트 유체 재료의 물질의 특성을 포함하는 유동 구조의 상호 작용을 갖는 동적 박막 윤활 모델. 원하는 증착 영역, 수퍼스트레이트-유체 계면 및 유체-기판 계면에서의 표면 특성, 및 이들의 두께 함수 및 이들의 표면 토포그래피의 특성을 포함하는 기판과 수퍼스트레이트막의 기하학적 구조.

(2) 기판, 잉크제트 및 유체 물질 특성에 기반한 수퍼스트레이트 기하학의 모델 기반 설계.

(3) 기판과 수퍼스트레이트 토포그래피의 계측 및 이것과 모델 기반 해법과의 통합.

(4) 토포그래피 정보를 포함하는 향상된 윤활 이론 모델의 선형화.

(5) 개별 방울 부피와 및 때로는 방울 위치에서 오는 정수 제약 조건으로 선형화된 모델로 방울 위치 및 부피를 얻기 위한 역 최적화 루틴의 해법.

(6) 막 두께 프로파일이 PAINT 사후 프로세싱에 문제를 일으키지 않는 것을 확실하게 하기 위해 상기 역 공정 최적화로 둘러진 기능 최적화.

(7) 원하는 부피 및 이들의 원하는 위치와 관련한 분배된 방울의 정밀도.

(8) 액상 자유 표면으로부터의 증발 손실을 막을 수 있고 또한 에어 포켓의 끌어모음을 방지하면서, 인접한 막의 형성을 가능하게 하기 위해 수퍼스트레이트와 기판의 최적의 가요성 조합의 사용.

(9) 기판-액체-수퍼스트레이트 샌드위치가 역 최적화 루틴에 의해 결정된 바와 같이, UV 경화 전에 소정의 미리 정해진 시간으로 진화되도록 허용.

(10) 응고를 위한 액체 경화.

(11) 기판 상에 원하는 박막을 얻기 위해 수퍼스트레이트와 기판을 서로 분리.

적절한 수퍼스트레이트와 기판 조합의 사용이 중요하다. 일반적으로, 기판의 특성은 변하지 않으며 공정에 맞게 변경될 수 없다. 따라서 일반적으로 수퍼스트레이트 속성만 수정될 수 있다. 그러나 일반적으로 공정 동역학에 영향을 주는 것은 기판과 수퍼스트레이트 모두이며, 따라서 이들은 조합하여 제시될 수 있으며, 실제로는 둘 중 하나가 다른 것에 비해 수정이 자유롭기는 하다. 수퍼스트레이트와 기판의 이런 조합은 "최적의 유연성"을 지니고 있어야 하며, 이 때 강성은 개별적인 방울들이 이들 주위를 둘러싸는 수퍼스트레이트/기판을 가지는 아일랜드처럼 끌어모으는 것 보다는 단량체 방울들이 측면으로 합쳐지게 할만큼 충분히 크며 이들의 변형으로 인해 수퍼스트레이트와 기판에 저장된 스트레인 에너지가 단량체의 경화나 가교 결합 이전에 박막 유체 동적 거동에 크게 영향을 미치지 않을 정도로 낮다. 또한 기생적 또는 바람직하지 않은 토포그래피 시그래쳐의 존재를 실질적으로 완화하고 이에 대해 민감하지 않도록 충분히 낮아야 한다.

일반적으로, 애플리케이션에 따라 수퍼스트레이트 또는 기판, 또는 둘 모두 강성이지 않을 수 있다. 그러나, 본 발명을 설명하기 위해, 기판은 강성이고 척에 대해 유지되는 반면, 수퍼스트레이트는 구부려지거나 유연할 수 있다고 가정한다. 기판은 PAINT 공정의 기본 개념을 위반하지 않고 구부리거나 유연한 것이 가능할 수도 있다.

수퍼스트레이트는 평탄한 표면을 가질 수 있고 원하는 유연성을 제공하기 위해 적절한 두께를 갖는 유리, 세라믹 또는 중합체와 같은 재료로 구성될 수 있다. 다른 실시예는 가공된 또는 자연적으로 발생하는 공극 (예: 양극 산화 알루미늄(AAO))을 갖는 더욱 단단한 배킹(backing)에 부착된 얇은 가요성 막을 이용하는 것이다. 상기 배킹은 2개의 진공 구역을 갖는 수퍼스트레이트 척에 부착되는데, 하나는 예를 들어 외륜(outer annulus)을 따르고 다른 하나는 내부를 향한다. 진공 제어는 다공성 배킹을 통해 이에 부착된 박막으로 전달된다. 수퍼스트레이트가 퍼짐 단계에서 사용될 때, 모든 진공 구역이 결합되므로 박막이 강성 배킹에 부착될 수 있게 한다. 퍼짐이 이뤄진 후에, 내부 진공 구역은 맞물림이 해제되어 (심지어는 양압을 가할 수 있게 됨), 박막이 외부 진공 구역에 의해서만 지지될 수 있게 한다. 이것은 예비 평형 과도 현상 (pre-equilibrium transients)(후술됨)의 진화 및 포착에 바람직한 효과적인 수퍼스트레이트 두께 (및 그에 따른 강성)를 실질적으로 감소시키는데 도움을 준다. 박막 수퍼스트레이트의 두께는 중합체, 유리, 세라믹 등과 같은 재료에 대해 100 nm 정도로 작고 100 ㎛ 정도로 클 수 있다. 다공성 배킹은 100 ㎛ 내지 5 mm의 두께를 가질 수 있다.

다른 수퍼스트레이트 실시예는 수퍼스트레이트의 어느 부분이 유체 및 기판과의 샌드위치를 형성하는데에 관련되는지에 따라 상이한 수퍼스트레이트 단면에서의 다양한 두께를 가지는 것으로 실현될 수 있다.

또 다른 바람직한 수퍼스트레이트 접근법은 롤 대 롤 수퍼스트레이트를 사용하는 것인데, 이 롤 대 롤 수퍼스트레이트는 상당히 유연하며, 방울들이 강하게 합쳐지는 것을 보장할 만큼 큰 유효 굽힘 강성을 갖는 인장력으로 유지된다. 예비 평형 과도 현상을 포착하는 능력을 향상시키기 위해 굽힘 강성을 최소화하도록 일단 방울이 합쳐지면 장력은 감소될 수 있다. 롤 대 롤 가요성 수퍼스트레이트는 미립자 오염으로 인한 반복된 결함을 방지하기 위해 신속한 재로딩이 가능하다는 추가의 이점을 갖는다. 수퍼스트레이트 실시예가 플라스틱의 롤에 대한 것이기 때문에, 상대적으로 저렴하여 공정 비용을 현저하게 감소시킨다. 이것은 도 3에 도시되어 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수퍼스트레이트(204)의 재장전 가능한 롤-롤 구성을 도시한다. 도 2a-2f와 관련하여 도 3을 참조하면, 이 실시예에서, 수퍼스트레이트(204)는 장력 하에 유지되는 플라스틱 롤(301)이다(화살표 302 참조). 롤(301)의 일부만이 수퍼스트레이트(204)로서 사용된다. PAINT 공정을 반복함에 따라, 사용된 부품은 미립자 물질 뿐만 아니라 공정 결함으로 인해 오염될 수 있다. 일단 확인되면, 롤(301)은 보다 깨끗한 수퍼스트레이트 영역을 가져오기 위해 회전될 수 있다. 전체 롤이 이렇게 사용된 후에는 폐기될 수 있으며 신속한 공정 턴어라운드를 위해 새로운 롤이 적재된다.

그러나, 면내 장력의 추가는 수퍼스트레이트-유체-기판 샌드위치의 진화 역학을 변화시킨다. 일반적으로 100 ㎛ 이하의 플라스틱 수퍼스트레이트 두께로는 면내 응력이 높을 수 있으므로 임계 장력 또는 심지어 버클링 손상의 가능성이 발생할 수 있다. 따라서 얇은 수퍼스트레이트는 슈퍼스트레이트를 보다 유연하게 만들고 높은 공정 시간 스케일을 갖는 것이 바람직하지만, 장력이 떨어질 정도로 너무 얇아서는 안된다.

수퍼스트레이트(204)의 또 다른 중요한 특징은 경화 이전에 가스 방출된 물질의 확산과 용해 및 경화 후 분리를 촉진하는 것을 포함한다. 이는 수퍼스트레이트(204)가 전구체 액체에 양호하게 젖는 성질과, 이어서 사후 경화된 중합체에 의한 디웨팅(dewetting) 특성을 가질 것을 요구한다. 이러한 특성은 수퍼스트레이트(204)를 금속 산화물 또는 금속의 박막으로 코팅함으로써 획득될 수 있다. 수퍼스트레이트(204)의 표면 또한 처리될 수 있다.

공정의 또 다른 단계는 이하 논의되게 될 정렬이다.

수퍼스트레이트(204)의 토포그래피는 기판(202) 상의 토포그래피에 비해 무시할 만하다고 가정된다. 이것이 사실이 아니라면, 수퍼스트레이트(204)의 토포그래피를 독립적으로 포착하여 이를 모델링 프레임워크에 포함시키는 것이 또한 중요 할 것이다.

일반적으로, 평탄화에서와 같이, 기판(202)의 표면만이 중요할 때, 표면 프로파일링은 기판(202)상의 공칭 및 기생적 토포그래피의 맵을 얻기 위해 수행된다. 이 맵은 그 시그내쳐의 최소화를 위한 역 최적화 프레임 워크에의 입력으로 작용하기 때문에 중요하다. 일 실시예에서, 표면 프로파일링 방법은 고도로 평평한 기준 표면을 사용하는 광학 간섭계이다. 평탄화되는 기판(202)은 연마 기생으로부터 오는 토포그래피, 또는 이전의 리소그래피 단계 이전에 존재하는 패턴으로부터 오는 토포그래피, 또는 이 둘의 조합으로부터 오는 토포그래피를 가질 수 있다. 기존 패턴의 경우, PAINT 공정을 수행하기 전에 패턴에 추가 막이 (CVD, PVD, 스핀 코팅, 딥 코팅, 슬롯 다이 코팅, ALD 등을 통해) 증착될 수 있다. 표면 프로필 계측은 PAINT 공정 실행 직전에 수퍼스트레이트(204)에 가장 가까운 최종 표면의 토포그래피를 계측하는 것을 필요로 한다.

기판(202)과 기준면 사이, 그리고 후속하여 기판(202)과 수퍼스트레이트(204) 또는 기판(202)과 잉크제트 사이의 좌표 프레임의 불일치는 원치 않는 기생적 시그내쳐를 초래할 수 있다. 이 전체 정렬은 일반적으로 방울 증착 및 후속의 PAINT가 올바른 위치에서 수행되는 것을 확실하게 해준다. 정렬에서 허용 가능한 오차는 단일 PAINT 단계에서 요구되는 정량도 및 기판 공칭 수치의 특성에 의존한다. 일반적으로 이러한 오류는 <100 ㎛, <50 ㎛, <10 ㎛ 또는 <1 ㎛일 필요가 있다.

PAINT 공정이 반도체 평탄화와 같은 고 정밀도 프로파일링 애플리케이션에 적용되는 경우, 이 공정은 증착 단계 이전의 계측 단계로 이루어지고, 여기에서 기판(202)의 토포그래피가 광학 간섭계, 표면 프로파일러, 또는 그 외 유사한 기구를 사용하여 나노 스케일 수직 해상도로 계측된다. 일부 경우, 이 기구는 잉크제트 증착을 수행하기 전에 장착된(처킹된) 기판(202)상에 토포그래피가 계측되도록 원 위치에 위치될 수 있다. 계측 동안 기판(202)의 장착은 이들 정밀 표면의 기능적(사용중) 장착과 실질적으로 동일해야 한다. 장착은 계측 및 기능적 사용 중에 최소한의 왜곡 (또는 유사 왜곡)을 야기하는 것이 바람직하다. 운동학적 마운트와 같은 접근 방식을 기반으로 할 수 있고, 여기에서 유일한 왜곡은 모델링 및 보상이 비교적 쉬운 중력 저하로 인한 것이다. 기판(202)의 왜곡이 기판(202)의 국부적인 기울기에 현저한 변화를 일으키지 않는 한 (기판의 기울기의 변화는 약 0.25라디안 보다 작음), PAINT 공정은 기판(202)의 왜곡을 허용하기 때문에, 계측 장착 방식과 왜곡을 매칭시키는 이러한 제약은 PAINT 공정의 실행 동안에 그다지 중요하지 않다.

이를 위해, 잉크제트 좌표계에 대한 기판 좌표계의 적절한 정렬을 설정하는 것이 필요하다. 기판 좌표계(SCS), 계측 좌표계(MCS) 및 잉크제트 좌표계(ICS)와 같은 모든 좌표계의 위치(x, y)와 방향(세타)은 글로벌 스테이지 좌표계(GSCS)에 비해 미크론 스케일 정밀도를 갖는 것을 알 필요가 있다 (적용시마다 다르며 <100㎛, <50 ㎛, <10 ㎛ 또는 <1 ㎛일 필요가 있음). 실제 기판 토포그래피와 잉크제트으로 보정된 토프그래피 간의 오정렬로 인한 기생적 토포그래피 오차의 도입을 최소화하는 것이 중요하다. 이러한 기생적 토포그래피 오차를 최소화하기 위한 전략은 도 4의 원위치 정렬 시스템을 사용하여 아래에서 논의된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기생적 토포그래피 오차를 최소화하기 위한 원 위치 정렬 시스템(400)을 도시한다.

도 4를 참조하면, 정렬 마크(도 4의 "+" 참조)를 갖는 환형 플레이트(401)가 계측 툴(402)에 부착된다. 도 4는 양호한 방향(세타) 교정을 이루기 위해서 정렬 마크가 플레이트(401)의 상이한 영역에 걸쳐 오프셋될 수 있음을 입증하는 평면도를 도시한다. 노치(413) 또는 다른 확인 가능한 피쳐를 갖는 기판(202)은 상향 현미경(ULM)(405)이 장착된 x-y-쎄타 스테이지(404) 상에 쳐킹(403)되어 장착된다. 브리지(406)는 잉크제트(407), 하향 현미경(DLM)(408) 및 수퍼스트레이트(204)가 부착된 수퍼스트레이트 척(409)를 구비한다. ULM(405) 및 DLM(408)의 유사한 평면도가 방향 교정과 보정을 가능하게 하기 위한 이중 구성인 것을 나타내기 위해 도시된다. 일 실시예에서, 스테이지(404)는 두 개의 개별적인 스테이지를 포함하는데, 스테이지들 중 하나는 기판(202)을 수퍼스트레이트 척(409)으로 이동시키는데 사용되며, 다른 스테이지는 기판(202)을 계측 툴(402)로 이동시키는데 사용된다.

원위치 정렬 시스템(400)을 사용하여 기생적 토포그래피 오차를 최소화하기위한 공정이 도 5와 관련하여 아래에서 설명된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원위치 정렬 시스템(400)을 사용하여 기생적 토포그래피 오차를 최소화하는 방법(500)의 흐름도이다.

도 4와 관련하여 도 5를 참조하면, 단계 501에서, 상대적 배치 및 방향 오차는 DLM(408) 및 ULM(405)상의 이중 정렬 마크를 이용하여 결정된다 (박스 인 박스(box-in-box) 및/ 크로스-인-크로스 타입의 특성). 특히, 이러한 에러는 잉크제트(407)과 동일한 브릿지(406)에 부착된 DLM(408) 및 스테이지(404)에 부착된 ULM(405)을 보기 위한 수퍼스트레이트 척(204)을 사용함으로써 발견된다. 이들 피처의 크기, 이중 마크 간의 거리, 및 XY-세타 스테이지 정밀도는 달성될 수 있는 위치 결정 정밀도의 수준을 결정한다.

단계(502)에서, 두 현미경의 최적 배치(보정 후)를 위한 스테이지(404)상의 위치("d₁")는 이중 정렬 마크가 정렬될 때 스테이지 위치 센서 (예를 들어, 엔코더)에 의해서와 같이 확인되고, 여기에서 위치 "d₁"는 x, y 및 세타 위치를 포함한다.

이어서, 단계(503)에서 스테이지(404)는 원위치에 있는 것으로 가정하고, ULM(405)을 사용하여 계측 툴(402)을 보기 위해 이동된다. 일 실시예에서, 계측 툴(402)은 도 4에 도시된 바와 같이 기준면(410)과 고정된 상대적 위치에 있는 환형 표면으로 수정 및 재조정되고, 이 때 환형(401)은 DLM/ULM(408/405)와 유사한 정렬 마크를 갖는다.

단계(504)에서, 다시, 최적의 스테이지 배치 및 방향이 보정 후에 취득되고 스테이지(404) 상의 ULM(405)이 계측 툴(402) 상의 정렬 마크 (계측 툴(402)에 부착된 환형 플레이트(401)의 정렬 마크)와 정렬될 때 기록된다. 이 스테이지 위치는 "d₂" (x, y, 세타 위치)로 표시된다. 다시 말해, 스테이지(404) 상의 위치("d₂")는 ULM(405)이 계측 공구(402) 상의 정렬 마크와 정렬될 때 (환형 플레이트(401)의 정렬 마크와 정렬됨) 확인된다.

단계(505)에서, 계측 좌표계와 잉크제트 좌표계의 상대적 위치를 제공하기 위해 "d₁"와 "d₂"사이의 차이가 취득된다.

그 후, 통상적으로 플랫 또는 노치(413) 또는 이전 패터닝 단계로부터 이미 존재하는 정렬 마크와 같은 하나 이상의 확인 가능한 피쳐를 갖는 처킹된 기판(202)의 표면이 단계(506)에서 계측 툴(402) 상에서 계측된다. 계측 툴(402)의 측면 정밀도는 현미경의 측면 정밀도와 유사할 수 있다. 이것이 충분히 정밀하지 않으면, 노치(413)를 정밀하게 위치시키고 잉크제트 좌표계와 관련하여 기판 좌표계를 알기 위해서 DLM(408)이 사용될 수 있다. 그 다음, 잉크제트 좌표계에 관한 계측 좌표계에 대한 지식으로, 기판(202)은 토포그래피 계측을 위해 정밀하게 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 잉크제트(407)은 특히 잉크제트(407)이 정밀하게 위치되고 장착될 때마다 척(403) 상에 기판(202)을 적재하는 데 상당한 오류가 있는 경우 정밀한 기판 위치 및 정렬의 오류를 극복하기 위해 이용될 수 있다. 잉크제트(407)은 방울들이 맞춤형 막을 증착하는 PAINT 공정을 방해하지 않도록, 맞춤형 막이 증착될 필요가 있는 영역으로부터 실질적으로 제거된 영역의 기판(202) 상에 방울들을 분배(이후 경화 됨)하는데 사용될 수 있다. 이러한 방울은 기판 노치(413)를 확인하는데 사용되는 동일한 DLM(408) 하에서 분석될 수 있으며, 이에 의해 기판(202)의 상대적 위치 및 방향을 제공할 수 있다. 이러한 영역이 이용 가능하지 않은 경우, 방울은 기판(202)에 대해 정밀하고 반복적으로 위치될 수 있도록 기판 척에 구조적으로 연결되며, 실질적으로 기판(202)과 동일한 레벨에 있는 작은 이차 표면 상에 분배될 수 있다. 이런 접근은 정밀 기판 위치 및 정렬의 에러를 극복하는 것을 도울 수 있다.

단계(507)에서, "d₁" 및 "d₂"를 갖는 처킹된 기판(202)의 계측된 표면을 사용하여, 기판 좌표계와 계측 좌표계 사이의 맵을 미크론 스케일 정밀도로 취득한다.

이 절차는 기판(202)이 계측 툴(402)과 잉크제트(407) 사이에서 미크론 스케일 정밀도로 위치될 수 있게 한다. 잉크제트(407) 자체의 위치 및 방향은 스테이지(404)에 대해 "제로" 기준을 설정하기 위해서 DLM(408) 내지 DLM(408)을 먼저 위치 설정하여 일 회 교정될 수 있다. 다음에, 방울의 어레이/매트릭스는 더미 기판(202) 상에서 잉크제트 및 경화될 수 있다. 이 방울의 어레이/매트릭스는 DLM(408) 하에서 검사될 수 있다. 각 방울의 위치는 각 노즐의 위치를 미세하게 교정하는 데에 이용될 수 있다. 조악한 위치 설정 및 방향 교정은 어레이 또는 매트릭스의 중앙 및 끝에 있는 방울들로 행해질 수 있다. 일 회 교정의 목적을 위해, 방울은 더 낮은 주파수 또는 더 낮은 스테이지 속도로 분배될 수 있다. 잉크제트 높이도 또한 줄일 수 있다. 이러한 조치는 분배된 잉크 방울 위치가 이상적인 잉크 방울 위치와 실질적으로 일치하도록 잉크제트 방울의 위치 정밀도를 높이는데 도움이 될 수 있다. 다시 말하면, 잉크제트 헤드 작동 뿐만 아니라 잉크제트 헤드 동작과 스테이지 이동의 동기화로 인한 기판(202) 상에서의 방울 위치의 오차가 감소될 것이다. 방울 위치 정밀도의 변화 때문에 방울이 충분한 정밀도를 제공하지 않으면, ULM(405)를 사용하여 잉크제트 헤드와 노즐들의 최적의 맞춤 라인을 위치 선정할 수 있다. 일 실시예에서, ULM(405)은 최상의 맞춤 라인을 결정하기 위해 잉크제트 노즐의 이미지를 형성한다. 이러한 방식으로, 스테이지(404)상의 위치는 ULM(405)이 최적의 라인을 결정하는 것에 응답하여 확인될 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 위치는 x, y 및 세타 위치를 포함한다. 이 라인의 위치와 방향은 잉크제트 좌표계에서 사용할 수 있다. 일반적으로 스테이지 정밀도는 잉크제트 방울 배치 정밀도보다 훨씬 양호하다. 따라서 이 접근법은 잉크제트 및 계측 툴의 위치를 보다 정밀하게 정할 수 있다.

또한, 계측 툴(402)이 원위치에(in-situ) 위치될 수 없다면, 기판(202)의 토포그래피 계측은 오프라인으로 행해질 수 있다. 현지외(ex-situ) 계측은 정렬 마크를 갖는 동일/유사한 환형 링(401)이 장착된 동일하거나 유사한 계측 툴로 수행될 수 있다. DLM(408)은 계측 툴(402)에 부착될 수 있으며 동일하거나 유사한 기판 처리 척은 ULM(405)을 갖춘 x-y-세타 스테이지 상에 장착될 수 있다. 먼저, DLM(408) 및 ULM(405)은 글로벌 척 위치 결정 에러를 보정하기 위해 정렬될 수 있다. 그 후, ULM(405) 및 환형 플레이트(401)는 계측 툴(402)과 DLM(408) 사이의 오프셋을 교정하는데 사용될 수 있다. 이 때 기판(202)은 계측 툴(402)상에서 계측될 수 있다. 계측 툴(402)과 처킹된 기판(202) 간의 정렬 오차는 계측 툴(402)에 고정된 DLM(408) 아래에서 노치/평면을 정밀하게 위치 설정하여 보정될 수 있다. 계측 툴(402)과 DLM(408) 사이에서 교정된 오프셋을 사용하여, 노치(413)의 정밀한 위치 (결과적으로 전체 기판(202))는 계측 툴(402)에서 보았을 때 취득될 수 있다. 이 절차는 계측 툴(402)의 측면 해상도가 미크론 스케일 정밀도를 갖는 노치(413)를 위치 선정하는 데에 충분하지 않다고 가정한다. 그러나 역이 사실이라면 이 절차는 필요하지 않을 수 있다. 유사하게, PAINT 툴상에서, 스테이지(404)상의 ULM(405) 및 브리지(406)상의 DLM(408)은 상기한 원위치 계측 절차에서 설명한 바와 같이, 기판(202) 상에 잉크제트(407) 및 노치(413)를 위치 설정하는 데에 사용된다. 계측 공구(402)상에서 노치(413)의 현장외 정밀한 위치와 결합될 때, 이것은 현장외 계측 툴과 관련하여 PAINT 툴 상의 기판(202)의 정밀한 위치를 제공한다.

현장외(ex-situ) 및 원위치(in-situ) 계측 설정 모두에서, 계측 툴(402)에 고정된 환형 정렬 판(401)이 이용된다. 따라서, 계측 툴(402)을 갖는 이 플레이트(401)의 정밀한 조립이 요구될 수 있으며, 이는 정밀한 조립 기술의 사용을 필요로 한다.

일 실시예에서, 방법(500)의 단계들은 프로세서(412)에 의해 명령들이 실행되는 메모리(411)에 저장된 프로그램을 통해 자동화된다.

본 발명은 시스템, 방법 및/또는 컴퓨터 프로그램 제품일 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 프로세서로 하여금 본 발명의 양태들을 수행하게 하기 위한 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령어들을 갖는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 (또는 매체)를 포함할 수 있다.

컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 명령 실행 장치에 의해 사용하기 위한 명령을 보유하고 저장할 수 있는 유형의 장치일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 예를 들어, 전자 저장 장치, 자기 저장 장치, 광학 저장 장치, 전자기 저장 장치, 반도체 저장 장치, 또는 이들의 임의의 적절한 조합일 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체의 보다 구체적인 예의 비제한적인 리스트는 휴대용 컴퓨터 디스켓, 하드 디스크, RAM, ROM, 소거 가능한 프로그램 가능 판독 전용 메모리 (EPROM 또는 플래시 메모리), 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAMA), 휴대용 컴팩티 디스크 판독 전용 메모리(CD-ROM), 디지털 버서타일 디스크(DVD), 메모리 스틱, 플로피 디스크, 명령어가 기록된 그루브 내의 펀치 카드나 융기 구조와 같은 기계적으로 인코드된 장치, 및 전술한 것들의 임의의 적절한 조합을 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 전파 또는 다른 자유롭게 전파하는 전자기파, 도파관 또는 다른 전송 매체를 통해 전파하는 전자기파 (예를 들어,광 섬유를 통과하는 광 펄스), 또는 전선을 통해 전송되는 전기 신호와 같이, 그 자체가 일시적인 신호인 것으로 해석되어서는 안된다.

본 명세서에 설명된 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령어는 네트워크, 예를 들어 인터넷, 근거리 통신망, 광역 통신망 및/또는 무선망을 통해 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 또는 외부 컴퓨터 또는 외부 저장 장치로부터 각각의 컴퓨팅/처리 장치에 다운로드될 수 있다. 네트워크는 구리 전송 케이블, 광 전송 광섬유, 무선 전송, 라우터, 방화벽, 스위치, 게이트웨이 컴퓨터 및/또는 에지 서버를 포함할 수 있다. 각각의 컴퓨팅/처리 장치 내의 네트워크 어댑터 카드 또는 네트워크 인터페이스는 네트워크로부터 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령을 수신하고 각각의 컴퓨팅/프로세싱 장치 내의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장하기 위해 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령을 전송한다.

본 발명의 동작을 수행하기 위한 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령은 어셈블러 명령, 명령 세트 아키텍처(ISA) 명령, 기계 명령, 기계 의존 명령, 마이크로코드, 펌웨어 명령, 상태 설정 데이터, 또는 스몰 토크, C++ 등과 같은 객체 지향 프로그래밍 언어 및 "C" 프로그래밍 언어나 유사한 프로그래밍 언어와 같은 종래의 절차형 프로그래밍 언어를 포함하는, 하나 이상의 프로그래밍 언어의 임의의 조합으로 작성된 소스 코드 또는 객체 코드를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령어는 사용자의 컴퓨터에서 전체적으로, 사용자의 컴퓨터에서 부분적으로 실행하고, 독립형 소프트웨어 패키지는 부분적으로 사용자의 컴퓨터에서, 그리고 부분적으로 원격 컴퓨터에서 또는 전체적으로 원격 컴퓨터에서 실행할 수 있다. 후자의 시나리오에서, 원격 컴퓨터는 근거리 통신망(LAN) 또는 광역 통신망(WAN)을 포함하는 임의의 유형의 네트워크를 통해 사용자의 컴퓨터에 연결될 수 있거나, (예를 들어, 인터넷 서비스 제공자를 사용하는 인터넷을 통해) 외부 컴퓨터에 대한 연결이 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 프로그램 가능 논리 회로, 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 프로그램 가능 논리 어레이(PLA)를 포함하는 전자 회로는 본 발명의 양태를 실행하기 위해서, 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령의 상태 정보를 이용하여 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령을 실행하여 전자 회로에 맞춘다.

본 발명의 양태들은 본 발명의 실시예에 따른 방법, 장치 (시스템) 및 컴퓨터 프로그램 제품의 흐름 설명도 및/또는 블록도를 참조하여 본 명세서에서 설명된다. 흐름 설명도 및/또는 블록도에서의 각각의 블록, 및 흐름 설명도 및/또는 블록도에서의 블록들의 조합은 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령에 의해 구현될 수 있음이 이해될 것이다.

이들 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령은 기계어를 생성하기 위해 범용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능 데이터 처리 장치의 프로세서에 제공되어, 컴퓨터의 프로세서 또는 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치를 통해 실행되는 명령이 흐름도 및/또는 블록도의 블록 또는 블록들에서 특정된 기능들/작용들을 구현하기 위한 수단을 생성한다. 이들 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령은 또한 컴퓨터, 프로그램 가능 데이터 처리 장치 및/또는 다른 장치가 특정 방식으로 기능하도록 지시할 수 있는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장될 수 있으므로, 명령어를 내부에 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 흐름도 및/또는 블럭도의 블럭이나 블럭들에서 특정된 기능/작용의 양상들을 구현하는 명령들을 포함하는 제조 물품을 포함한다.

컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령은 또한 컴퓨터, 다른 프로그램 가능 데이터 처리 장치 또는 다른 장치 상에 로딩되어 컴퓨터 구현 공정을 생성하도록 일련의 동작 단계가 컴퓨터, 다른 프로그램 가능 장치 또는 다른 장치상에서 실행되게 하므로, 컴퓨터, 다른 프로그램 가능 장치 또는 그 외 장치에서 실행되는 명령들이 흐름도 및/또는 블록도의 블록 또는 블록들에서 특정된 기능들/작용들을 구현한다는 것을 이해해야 한다.

도면의 흐름도 및 블록도는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품의 가능한 구현의 구조, 기능 및 동작을 도시한다. 이와 관련하여, 흐름도 또는 블록도의 각 블록은 특정 논리 기능(들)을 구현하기 위한 하나 이상의 실행 가능 명령어를 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 명령어 부분을 나타낼 수 있다. 일부 다른 구현 예에서, 블록에서 언급된 기능은 도면에서 언급된 순서를 벗어나 발생할 수 있다. 예를 들어, 연속적으로 도시된 두 개의 블록은 사실상 실질적으로 동시에 실행될 수 있거나, 이 블럭들은 관련된 기능에 따라 때때로 역순으로 실행될 수 있다. 또한, 블록도 및/또는 흐름도의 각각의 블록, 및 블록도 및/또는 흐름도의 블록의 조합은 특정 기능 또는 작용을 수행하거나 특수 목적의 하드웨어와 컴퓨터 명령어의 조합을 수행하는 특수 목적의 하드웨어 기반 시스템에 의해 구현될 수 있다는 것을 유의해야 한다.

슈퍼스트레이트(204)의 분리 및 기판(202)으로부터의 박리는 또한 본 발명의 중요한 양상이다. 기판(202)은 정지 상태로 유지되고 수퍼스트레이트(204)는 그로부터 분리된다고 가정한다. UV 경화 후, 수퍼스트레이트(204)는 수퍼스트레이트(204)의 굽힘 프로파일을 조정하여 가장자리로부터 중심으로 균열 선단을 생성함으로써, PAINT에서에 기판(202)으로부터 분리된다. 다른 실시예에서, 수퍼스트레이트(204)는 희생 박막의 물질로 코팅될 수 있다. 박리 공정의 시작 이전에, 희생 막은 희생 막을 승화시킬 수 있는 주변 환경에 수퍼스트레이트(204)를 노출시킴으로써 수퍼스트레이트-중합체-기판 샌드위치의 에지로부터 제거될 수 있다. 막을 제거하면 균열 선단이 생기고, 이것은 다음에 적절한 수퍼스트레이트 굽힘 프로파일을 사용하여 전파될 수 있다. 분리 과정에서 언제든지 국부적인 피크 또는 골짜기가 균열 선단을 일시적으로 중단시키는 경우, 위의 접근법을 사용하여 균열 선단을 개방하고 전파할 수 있다. 광 화학적 레이저 제거는 상술한 중합체 막의 승화를 달성하기 위한 잠재적 기술로서 사용될 수 있다. 이는 증착된 막 및 수퍼스트레이트/기판(204/202) 물질에 대한 것과 비교하여 실질적으로 상이한 삭마 임계 강도 및/또는 레이저 파장을 갖는 중합체의 박막으로 수퍼스트레이트(204)를 코팅함으로써 행해질 수 있다. 예를 들어, 증착된 물질이 355 nm의 파장에서 경화되는 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA) 또는 비교가능한 아크릴레이트인 경우, 희생 막은 다른 파장인 248 nm에서 40mJ/cm²의 레이저 절삭 임계 값을 갖는 폴리이미드(PI)일 수 있다. 반면에 PMMA는 248 nm에서 500 mJ/cm²의 매우 높은 임계 값을 가지고 있다. 따라서 적은 양 (~50 mJ/cm²)의 248 nm 레이저에의 노출은 PI를 제거시키지만 증착된 막(PMMA)은 손상되지 않고 유지된다. 이 때 수퍼스트레이트(204)는 소모품으로서 취급되고, 희생 막이 다시 증착되도록 폐기 또는 재처리될 수 있다. "R2R" 구성은 R2R 수퍼스트레이트(204)의 임의의 영역이 단 한번 사용되게 하여 상기 공정이 자동화되게 하고 이어서 사용된 수퍼스트레이트(204)를 재처리 또는 폐기한다는 점에서 추가의 이점을 제공할 수 있다.

또 다른 접근법은 수퍼스트레이트(204)에서 핸들 또는 플랜지의 사용일 수 있다. 이들은 수퍼스트레이트 척(204)에 의해 기계적으로 유지된 다음, 기판(202)으로부터 수퍼스트레이트(204)를 박리할 수 있게 당겨질 수 있다. 이는 수퍼스트레이트(204) (또는 기판(202)) 척의 수직 변환과 결합된 수퍼스트레이트(204)(또는 기판(202))의 기존의 진공 및 정압 기반의 프로파일 제어에 부가될 수 있다.

증착된 막으로서 사용될 수 있는 일부 대표적인 재료는 에치 배리어 용액, 마이크로레지스트 테크놀로지(Microresist Technologies)의 mv-Cur, 캐논 나노테크놀러지(Canon Nanotechnologies)의 Monomat®과 같은 잉크제트 가능한 조성물을 포함한다. 기판(202)은 또한 습윤 특성에 맞추기 위해 사전 처리될 필요가 있다. 기판(202)과 증착된 막 사이의 접착을 촉진시키는데 사용될 수 있는 일부 물질은 캐논 나노테크놀러지스(Canon Nanotechnologies)의 ValMat® 및 Transpin®을 포함한다. 폴리 카보네이트와 같은 일부 기판 재료는 그들이 원하는 습윤 및 접착 특성을 자연적으로 가지기 때문에 사전 처리를 필요로 하지 않는다. 계면 특성을 개선하기 위해 수퍼스트레이트(204)의 표면을 처리하는데 사용될 수 있는 물질은 위에서 논의되었다.

박막 윤활 모델의 개발 및 수퍼스트레이트(204)의 기하학적 구조의 상응하는 재설계에 관한 논의가 이하 적절할 것으로 생각된다.

높이(박막)에 비해 훨씬 큰 측면 길이 스케일을 갖는 영역에서의 유체 유동은 유동이 주로 표면에 대해 평행하고 수직 압력 구배가 제로라고 가정하는 윤활 근사를 사용하여 해결될 수 있다. 일반적으로 이것은 비선형 모델로 이어지며, 비선형 모델은 보다 적은 연산 비용과 보다 나은 공정 역학에 대한 이해를 위해 선형화될 수 있다. 선형화는 다음과 같이 얻어진 특징적인 공정 시간 스케일을 유도한다.

여기서, h₀는 평균 막 두께이고, R은 수평 길이 스케일, 통상 증착된 영역의 반경이고, a 및 b는 공정의 정밀한 특성에 따른 지수이며, D_eff는 수퍼스트레이트(204)의 유효 굽힘 강성이고 (기판(202)이 강성이고, 그 반대인 경우에), 이것은 영률 E, 수퍼스트레이트 두께 b, 및 푸아송 비 v에 따라 달라진다. 기판(202)이 또한 가요성이라면, 유효 굽힘 강성은 이들의 조합을 포함할 것이다. 일반적으로 τ_paint의 값이 더 큰 것이 사전 평형 과도 현상을 포착하는 데에 더 긴 시간이 걸리므로 바람직하다. 수학식 1 인 경우 D_eff가 작으면 τ_paint가 더 커지게 된다. 따라서 적절한 공정 조건 (τ_paint 값이 높은 것을 의미함)은 낮은 수퍼스트레이트 강성을 필요로 한다.

이 항(τ_paint)는 무차원 공정 시간(t^*)을 실제 공정 유체 퍼짐 시간(τ)과 τ_paint 사이의 비율로 정의하는 데 다음과 같이 사용될 수 있다.

상기 목적은 최종 막 두께가 초기 재료 분포와 강한 상관 관계를 갖도록 상기 재분포를 최소화하여 PAINT의 "프로그램 가능" 성질이 잉크제트 유체 방울의 사전 정의된 위치 및 부피에 의해 달성될 수 있도록 하는 것이다. 즉, 이 동적 모델은 평형 상태가 일반적으로 바람직하지 않고 (도 2에서는 도시하지 않은) 기판(102)의 기생적 토포그래피에 의해 손상된 단 하나의 가능한 정상 상태 솔루션 만 허용하기 때문에 샌드위치의 진화에서 사전 평형 과도 상태를 포착하는 것이 필수적이라는 사실을 보여준다. 이것은 박막의 프로그램 가능한 증착의 목적에 어긋난다. 상이한 공간 길이 스케일에서 기판 및 수퍼스트레이트 토포그래피의 영향을 최소화하면서 "잉크제트 액체 방울과 실질적으로 상관되는 사전 평형 과도 현상을 포착한다는" 개념은 PAINT 공정의 핵심이다.

평형을 지연시키는 관점에서, 수퍼스트레이트(204)를 가능한 한 얇게 만드는 것이 바람직하다. 그러나, 수퍼스트레이트(204)를 임의적으로 얇게 만드는 것은 최적의 유연성의 관점에서 전술한 바와 같이 실현 가능하지가 않다. 또한, 얇은 수퍼스트레이트(204)는 자동화, 로딩 등을 위한 취급이 어려울 수 있다.

평탄화 분야에서, 나노 스케일 패턴과 같은 고주파수 공간 토포그래피가 존재할 때, 평균 막 두께 h₀의 적절한 정의가 중요해진다. 이는 중간 및 낮은 공간 주파수 토포그래피로 인해 유체 분포를 최소화하면서 이 고주파수 토포그래피를 극복하는 것이 요구되기 때문이다. 따라서, 평균 막 두께는 국소 최대 및 최소 막 두께 값 사이의 적절한 평균으로서 선택될 수 있다. 예를 들어, 최소 막 두께는 잔류 층 두께일 수 있지만 최대 막 두께는 잔여층 두께와 최대 피쳐 높이의 합보다 약간 더 클 수 있다. 적절한 평균은 면적 가중 평균 또는 심지어 가장 보수적인 바운드와 같은 중앙 집중 경향의 통계적 척도일 수 있으며, 이것은 이 경우 국부적인 최대 막 두께가 된다.

전술한 바와 같이, 모델의 1차 특성은

로 선형적인 분석을 실행하여 분석적으로 취득될 수 있으며, 이 때

이고 r은 공칭의 기판 표면 좌표계에 있다. 이 영향력은 PAINT에 대해 작용된다. 모델의 선형화를 혼랍스럽게 하지 않도록 기판 토포그래피의 존재를 고려하는 것이 중요하다. 그러나, 기판 토포그래피를 고려하는 적당한 기판 좌표계를 설정하는 것은 선형화가 실현 가능 결과를 보장하는 데에 필요하다. 이 선형화된 모델은 분석적으로 해결될 수 있으므로 연산의 복잡성을 급격하게 감소시키고 PAINT의 주요 측면, 즉 원하는 막 두께 프로파일에 대한 유체 방울의 최적의 위치와 부피가 해결될 수 있게 한다. 일 실시예에서, 원하는 막 두께는 다음의 특성들, 즉 광학, 광양자, 습윤성, 기계적, 구조적, 열적, 자기적, 전자적, 생물학적 및 화학적 성질 중 하나 이상을 갖도록 조정된다.

공정 메카닉에 기초한 최적의 막 두께 프로파일에 대한 역 최적화에 더하여, PAINT 공정의 중요한 양상은 기능적 최적화 방식을 포함한다. 기능적 최적화 방식의 목적은 원하는 막 두께를 공정 및 기판(202)의 원하는 기능적 성능과 상관시키는 것이다. 예를 들어, 반도체 평탄화에서, 평탄화 막이 결국 반사 방지가 되지 않거나 몇가지 다른 원하는 광학적 특성을 갖는 것을 확실히 하는 것이 중요할 수 있다. 또한 평탄화 막의 두께가 후속하는 에치백과 간섭하지 않는 것을 보장하는 것이 중요할 수 있다. 이것은 평탄화 막이 도 6에 도시된 바와 같이 최대 피쳐 높이를 초과하여 연장되기 때문이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 나노포토그래피의 존재시 패턴 (예를 들어, 마이크로 스케일 또는 나노 스케일 패턴)의 평탄화를 도시한다.

도 6을 참조하면, 평탄한 상부 층(601)은 표면 나노토포그래피의 시그내쳐를 포함하기 때문에 바람직하지 않다. 평탄화 층(602)은 패턴의 토포그래피를 극복하지만 기판 나노토포그래피에 적합하기 때문에 바람직하다. 평탄화 이전에, 패턴 (예를 들어, 마이크로 스케일 또는 나노 스케일 패턴)은 고주파 패턴(603)의 일부를 극복할 수 있는 다른 재료 (도시되지 않음)로 스핀 코팅될 수 있지만, 중간 및 낮은 공간 주파수 기생적 시그내쳐(604)를 유도할 수 있다.

이러한 상위 레벨 제약의 연산 비용은 역 최적화 방식을 느리게 할 수 있고, 연산 비용이 얼마나 높은지를 토대로, 최적화를 실행하는 동안 취득되는 각각의 차선의 막 두께 프로파일에 대해서 보다는 연산적으로 비용 소모적이지 않은 주파수에서, 광학 성능 연산이 간헐적으로 수행되는 접근법이 취해질 수 있다.

이 공정의 또 다른 새로운 양태는 원하는 프로파일을 갖는 다층 막 - 동일한 재료 또는 다른 재료로 이루어짐 - 이 증착될 수 있게 하는 상대적인 용이성이다. 박막 모델로부터, 평균 막 두께(h₀)를 작게 유지하는 것이 비평형 과도 현상(수학식 2)을 포착하는 데 바람직한 시간 스케일을 크게 유지하는 데 도움이 된다는 것이 분명하다. 따라서, 단일 단계에서 두꺼운 균일한 막 또는 큰 두께 변화를 갖는 막을 증착하는 것이 문제가 될 수 있다. 이것은 원하는 프로파일을 더 작은 증분의 합으로 분해함으로써 완화될 수 있으며, 이는 시간 스케일이 바람직하게 각각의 단위 단계에 대해 높은 것을 보장하고, 이에 따라 단일 단계 공정에 대해 설정된 정밀도를 보존시킨다.

잉크제팅이 증착을 위해 사용되는 경우, 스택의 각 층이 소정의 프로파일을 갖도록, 상이한 잉크제트 가능한 물질을 사용함으로써 다단계 공정이 다중 재료 스택의 증착으로 확장될 수 있다. 가능성이 있는 여러 물질들은 몰리큘러 임프린츠 사(Molecular Imprints, Inc.)의 Monomat 385, Monomat 353 및 Silmat 레지스트 뿐만 아니라, 마이크로 레지스터 테크놀러지(Micro Resist Technologies)의 mr-UVCur06, mr-UVCur21 및 mr-NIL 6000E 레지스트도 포함할 수 있다. 이것은 물질로의 막의 증착 뿐만 아니라 깊이 방향에서의 두께 구배, 즉 현재의 최첨단 기술에서 쉽게 얻을 수 없는 피쳐를 가능하게 한다. 이 공정은 멀티 제트의 각각에 개별적인 물질을 가지는 멀티 제트 세트를 갖추는 것으로 달성될 수 있다. 전체 공정은 다양한 개별적인 PAINT 단계 사이에서 기판이 툴로부터 제거되지 않고 수행될 수 있다.

기판(202) 및 수퍼스트레이트(204)의 토포그래피는 도 7에 도시된 바와 같이 평탄화 및 연마 동안 기생적 오차를 유도할 수 있다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 표면 토포그래피의 상이한 스케일을 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 임의의 표면의 토포그래피는 이것의 진폭과 공간 파장에 따라서, 세 개의 광범위한 카테고리로 분류될 수 있다: (i) 공칭 형상 (낮은 공간 주파수), (ii) 나노토포그래피 (중간 공간 주파수 ) 및 (iii) 거칠기 또는 나노스케일 피쳐 (높은 공간 주파수). 공칭 형상은 가장 큰 공간 파장 (일반적으로 20mm 이상)으로 주어지며 높이 변화는 일반적으로 0-10mm이다. ~0.2-20 mm의 공간 길이 스케일의 경우, 이 공간 파장 범위에서 일반적으로 ~100 nm-1 미크론인, 높이 변화는 나노포토그래피로 분류된다. 거칠기는 높이 변화가 더 작은 낮은 공간 파장으로 분류된다. 나노스케일 패턴의 존재는 통상 거칠기로만 대표되는 고 공간 주파수 토포그래피를 더욱 악화시킬 수 있다. 그러나 임의의 공간 주파수 스케일에서 토포그래피를 보상하면서 (반도체 평탄화 및 연마에서 볼 수 있듯이) 다른 스케일에서 토포그래피의 기생 영향을 최소화하는 것은 어려울 수 있다. 이것이 바로 PAINT 공정의 모델 기반 설계가 유용한 경우로서, 전체 표면 토포그래피에 의한 기생의 영향을 최소화하면서, 다른 길이 스케일에서 토포그래피의 보완을 적응적으로 처리할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 대한 설명은 설명의 목적으로 제시되었지만, 개시된 실시예에 한정적이거나 제한하려는 것은 아니다. 기술된 실시예의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 당업자에게 많은 변형 및 변화가 명백할 것이다. 여기에 사용된 용어는 실시예들의 원리, 시장에서 발견된 기술에 대한 실제 적용 또는 기술적 개선을 가장 잘 설명하거나 당업자가 여기에 개시된 실시예들을 이해할 수 있도록 선택되었다.

Claims (35)

1. ◈청구항 1은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   기판의 바람직하지 않은 표면 포토그래피(topography)를 보상하기 위해 맞춤형 박막을 증착하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
   고정된 브리지에 관련하여 계측 툴을 정밀하게 위치 선정하는 단계, - 상기 고정된 브리지는 잉크제트와 수퍼스트레이트 척(superstrate chuck)을 지지하고 있음 - ;
   상기 기판을 상기 계측 툴에 관련하여 정밀하게 위치 선정하는 단계;
   상기 잉크제트를 상기 브리지에 관련하여 정밀하게 위치 선정하는 단계;
   상기 계측 툴에서 기판 토포그래피를 계측하는 단계;
   프로세서에 의해, 계측 툴 좌표계에서의 상기 계측된 기판 토포그래피를 상기 브리지에 의해 지지되는 상기 잉크제트에 부착된 좌표계에 매핑하는 단계;
   상기 기판의 상기 바람직하지 않은 표면 토포그래피를 보상하는 데에 필요한 원하는 막 두께를 확인하는 단계;
   상기 기판 토포그래피의 맵과 상기 원하는 막 두께에 기초하는 최적의 잉크제트 방울 위치 및 부피를 취득하는 단계; 및
   나노스케일 박막의 프로그램 가능한 적응적 잉크제팅 공정(Programmable Adaptive Inkjetting of Nanoscale Thin-Films; "PAINT 공정")을 실행하여 상기 기판의 상기 바람직하지 않은 표면 토포그래피를 보상하는 데에 필요한 상기 원하는 막 두께를 취득하는 단계,를 포함하는 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   제1항에 있어서,
   하향 현미경과 상향 현미경의 최적의 위치를 위한 스테이지 상에서 상기 하향 현미경 및 상기 상향 현미경에 대한 정렬 마크가 정렬된 것에 응답하여 제1 위치를 확인하는 단계 - 상기 하향 현미경은 상기 브리지에 부착되고 상기 상향 현미경은 상기 스테이지에 부착됨 - ;
   상기 스테이지 상의 상기 상향 현미경이 상기 계측 툴 상의 정렬 마크와 정렬된 것에 응답하여 상기 스테이지 상에서 제2 위치를 확인하는 단계;
   상기 상향 현미경이 최적의 맞춤 라인을 결정하도록 잉크제트 노즐의 이미지를 형성한 것에 응답하여 상기 스테이지 상에서 제3 위치를 확인하는 단계; 및
   상기 스테이지에 부착된 상기 기판의 표면을 계측하는 단계 - 상기 기판은 처킹(chucked)되어 있음 -
   를 포함하는 방법.
5. ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   제4항에 있어서, 상기 하향 현미경 및 상기 상향 현미경 상의 상기 정렬 마크는 박스-인-박스 및 크로스-인-크로스 유형 피쳐 중 하나 이상을 포함하는 방법.
6. ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   제4항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 위치는 x, y 및 세타 위치를 포함하는 방법.
7. ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   제4항에 있어서, 상기 계측 툴에 부착된 플레이트는 상기 계측 툴 상의 상기 정렬 마크를 포함하는 방법.
8. ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   제4항에 있어서, 상기 하향 현미경과 상기 상향 현미경 상의 상기 정렬 마크를 이용하여 상대적인 위치와 방향 오차를 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
9. ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   제4항에 있어서, 상기 처킹된 기판의 상기 표면은 다음의 확인 가능한 피쳐들: 플랫, 노치 및 기존의 정렬 마크 중 하나 이상을 포함하는 방법.
10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제1항에 있어서,
    상기 기판을 연마하는 단계를 더 포함하는 방법.
11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제1항에 있어서,
    상기 기판을 마이크로스케일 또는 나노스케일 패턴으로 평탄화하는 단계를 더 포함하는 방법.
12. 계측 툴에 부착된 정렬 마크를 갖는 플레이트;
    잉크제트, 하향 현미경 및 수퍼스트레이트 척이 부착되어 있는 브리지 - 상기 수퍼스트레이트 척에는 수퍼스트레이트가 부착됨 - ;
    상향 현미경이 갖추어진 스테이지; 및
    상기 스테이지 상에 처킹되고 장착된 확인 가능한 피쳐를 갖는 기판
    을 포함하는 정렬 시스템.
13. 제12항에 있어서, 상기 스테이지 상의 제1 위치는 상기 하향 현미경과 상기 상향 현미경 상의 정렬 마크가 정렬되어 있는 것에 응답하여 상기 하향 현미경과 상기 상향 현미경의 최적의 위치 선정을 위해 확인되는 정렬 시스템.
14. 제13항에 있어서, 상기 하향 현미경과 상기 상향 현미경 상의 상기 정렬 마크는 박스-인-박스 및 크로스-인-크로스 유형 피쳐 중 하나 이상을 포함하는 정렬 시스템.
15. 제13항에 있어서, 상기 스테이지 상의 제2 위치는 상기 스테이지 상의 상기 상향 현미경이 상기 플레이트 상의 상기 정렬 마크와 정렬되어 있는 것에 응답하여 확인되는 정렬 시스템.
16. 제15항에 있어서, 계측 좌표계와 잉크제트 좌표계의 상대적 위치는 상기 제1 및 제2 위치 간의 차이로 취득되는 정렬 시스템.
17. 제15항에 있어서, 상기 처킹된 기판의 표면이 계측되는 정렬 시스템.
18. 제17항에 있어서, 기판 좌표계와 계측 좌표계 간의 변환은 제1 및 제2 위치로 상기 처킹된 기판의 상기 계측된 표면을 이용하여 취득되는 정렬 시스템.
19. 제15항에 있어서, 상기 제1 및 제2 위치는 x, y 및 세타 위치를 포함하는 정렬 시스템.
20. 제12항에 있어서, 상기 스테이지 상의 상기 상향 현미경은 잉크제트 노즐의 이미지를 형성하는 데에 사용되는 정렬 시스템.
21. 제20항에 있어서, 상기 잉크제트 노즐의 정밀한 위치 및 방향은 상기 상향 현미경에 의해 보이는 바와 같이 상기 잉크제트 노즐의 상기 이미지를 이용하여 상기 잉크제트에 부착된 좌표계에서 확인되는 정렬 시스템
22. 제12항에 있어서, 상기 확인 가능한 피쳐는 플랫, 노치 및 기존의 정렬 마크 중 하나 이상을 포함하는 정렬 시스템.
23. 제12항에 있어서, 상기 스테이지는 상기 기판을 상기 계측 툴로 이동시키고 상기 기판을 상기 수퍼스트레이트 척으로 이동시키는 정렬 시스템.
24. 제12항에 있어서, 상기 상향 현미경이 갖추어진 상기 스테이지는 상기 기판을 상기 수퍼스트레이트 척으로 이동시키고, 제2 스테이지는 상기 기판을 상기 계측 툴로 이동시키고, 상기 상향 현미경이 갖추어진 상기 스테이지는 상기 제2 스테이지와는 별개인 정렬 시스템.
25. ◈청구항 25은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    기판의 바람직하지 않은 표면 토포그래피를 보상하기 위해 맞춤형 박막을 증착하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램 제품은 프로그램 코드가 구체화되어 있는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함하고, 상기 프로그램 코드는:
    고정된 브리지에 관련하여 계측 툴을 정밀하게 위치 선정하고, - 상기 고정된 브리지는 잉크제트와 수퍼스트레이트 척을 지지하고 있음 - ;
    상기 기판을 상기 계측 툴에 관련하여 정밀하게 위치 선정하고;
    상기 잉크제트를 상기 브리지에 관련하여 정밀하게 위치 선정하고;
    상기 계측 툴에서 기판 토포그래피를 계측하고;
    계측 툴 좌표계에서의 상기 계측된 기판 토포그래피를 상기 브리지에 의해 지지되는 상기 잉크제트에 부착된 좌표계에 매핑하고;
    상기 기판의 상기 바람직하지 않은 표면 토포그래피를 보상하는 데에 필요한 원하는 막 두께를 확인하고;
    상기 기판 토포그래피의 맵과 상기 원하는 막 두께에 기초하는 최적의 잉크제트 방울 위치 및 부피를 취득하고; 및
    나노스케일 박막의 프로그램 가능한 적응적 잉크제팅 공정(Programmable Adaptive Inkjetting of Nanoscale Thin-Films; "PAINT 공정")을 실행하여 상기 기판의 상기 바람직하지 않은 표면 토포그래피를 보상하는 데에 필요한 상기 원하는 막 두께를 취득하기 위한
    프로그래밍 명령들을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
26. 삭제
27. 삭제
28. ◈청구항 28은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제25항에 있어서,
    상기 프로그램 코드는:
    하향 현미경과 상향 현미경의 최적의 위치를 위한 스테이지 상에서 상기 하향 현미경 및 상기 상향 현미경에 대한 정렬 마크가 정렬된 것에 응답하여 제1 위치를 확인하고 - 상기 하향 현미경은 상기 브리지에 부착되고 상기 상향 현미경은 상기 스테이지에 부착됨 - ;
    상기 스테이지 상의 상기 상향 현미경이 상기 계측 툴 상의 정렬 마크와 정렬된 것에 응답하여 상기 스테이지 상에서 제2 위치를 확인하고;
    상기 상향 현미경이 최적의 맞춤 라인을 결정하도록 잉크제트 노즐의 이미지를 형성한 것에 응답하여 상기 스테이지 상에서 제3 위치를 확인하고; 및
    상기 스테이지에 부착된 상기 기판의 표면을 계측하기 위한 - 상기 기판은 처킹되어 있음 -
    프로그래밍 명령들을 더 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
29. ◈청구항 29은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제28항에 있어서, 상기 하향 현미경 및 상기 상향 현미경 상의 상기 정렬 마크는 박스-인-박스 및 크로스-인-크로스 유형 피쳐 중 하나 이상을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
30. ◈청구항 30은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제28항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 위치는 x, y 및 세타 위치를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
31. ◈청구항 31은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제28항에 있어서, 상기 계측 툴에 부착된 플레이트는 상기 계측 툴 상의 상기 정렬 마크를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
32. ◈청구항 32은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제28항에 있어서, 상기 프로그램 코드는 상기 하향 현미경과 상기 상향 현미경 상의 상기 정렬 마크를 이용하여 상대적인 위치와 방향 오차를 결정하기 위한 프로그래밍 명령을 더 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
33. ◈청구항 33은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제28항에 있어서, 상기 처킹된 기판의 상기 표면은 다음의 확인 가능한 피쳐들: 플랫, 노치 및 기존의 정렬 마크 중 하나 이상을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
34. ◈청구항 34은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제25항에 있어서, 상기 프로그램 코드는:
    상기 기판을 연마하기 위한 프로그래밍 명령을 더 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
35. ◈청구항 35은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제25항에 있어서, 상기 프로그램 코드는:
    상기 기판을 마이크로스케일 또는 나노스케일 패턴으로 평탄화하기 위한 프로그래밍 명령를 더 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.

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