KR20070102723A - 기판 위에 배치된 고형화된 층으로부터 주형을 분리하는방법 - Google Patents

기판 위에 배치된 고형화된 층으로부터 주형을 분리하는방법 Download PDF

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영준 최
마리오 제이. 메이슬
시들가타 브이. 스리니바산
노만 이. 슈마커
차오밍 루
이안 엠. 맥마킨
다니엘 에이. 밥스
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Abstract

본 발명은 형판에 포함된 주형을 기판 위에 배치된 층으로 부터 분리하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 그 중에서도 특히 형판을 층으로부터 분리하기 위해 이탈력을 형판에 가하는 단계; 및 분리를 달성하기 위해 필요한 이탈력을 줄이기 위해 기판 상의 국부적인 변형을 촉진하는 단계를 포함한다.
Figure 112007063646354-PCT00001
각인 리소그래피, 주형, 분리, 변형

Description

기판 위에 배치된 고형화된 층으로부터 주형을 분리하는 방법{METHOD FOR SEPARATING A MOLD FROM A SOLIDIFIED LAYER DISPOSED ON A SUBSTRATE}
관련 특허 출원의 상호 참조
본 출원은 발명의 명칭이 "나노-제조용 처킹 장치(chucking system)"이고, 발명자는 다니엘 에이 밥스(Daniel, A. Babs), 최 병진(Byung-Jin Choi) 및 앤쉬맨 체라라(Anshuman Cherala)인 2005년 1월 31일에 출원된 미합중국 특허 출원 번호 11/047,428의 분할출원이며, 발명의 명칭이 "기판을 웨이퍼 척(wafer chuck)에 유지시키는 방법"이고, 발명자는 최 병진(Byung-Jin Choi), 앤쉬맨 체라라(Anshuman Cherala) 및 다니엘 에이 밥스(Daniel, A. Babs)인 2005년 1월 31일에 출원된 미합중국 특허 출원 번호 11/047,499의 분할출원으로서, 상기 출원 전부는 참고로서 본원에 편입된다.
연방정부에 의해 후원 된 연구 또는 개발에 관한 언급
미합중국 정부는 본 발명의 기불입된 실시권을 가지며 제한된 조건 하에서 특허권자가 타인에게 미국 국방성 고등연구 계획국(DARPA, Defense Advanced Research Project Agency)이 제공하는 N66001-01-1-8964 및 N66001-02-C-8011의 조건에 의해 제공되는 바와 같은 합리적인 조건으로 실시권을 허여하도록 요구하는 권리를 갖는다.
본 발명의 분야는 구조물의 나노-제작과 전반적으로 관련이 있다. 더 구체적으로, 본 발명은 각인 리소그래피 공정에 있어서 주형을 기판 위에 배치된 고형화된 층으로부터 분리하는 방법에 관한 것이다. 나노-구조물은 매우 작은, 즉 나노 미터 또는 그보다 작은 수준의 형상을 갖는 구조의 제작을 포함한다. 나노-구조물이 꽤 많은 영향을 미친 하나의 분야는 집적 회로(intergrated circuit)의 제조이다. 반도체 제조 산업이 생산물의 더 큰 수율을 위해 분투함에 따라 기판위에 배치되는 단위 면적당 회로가 증가하여 나노-구조물은 더욱 중요해졌다. 나노-구조물은 형성된 구조의 최소 형상 크기(minimum feature dimension)의 감소를 증가시켜 더 현저한 공정 조절을 제공한다. 나노-구조물을 차용한 다른 개발 분야는 생물공학, 광학 기술, 기계 시스템 및 그와 유사한 것을 포함한다.
전형적 나노-구조물 기술은 일반적으로 각인 리소그래피(imprint rithography)라고 한다. 전형적 각인 리소그래피 공정은 미합중국 특허 출원 10/264,960으로 출원된 "최소 크기 다양성을 가지는 형상을 복제하기 위한 기판상에 형상을 배열하는 주형 및 방법"이라는 발명의 명칭의 미합중국 공개 특허 출원 2004/0065976; 미합중국 특허 출원 10/264,926으로 출원된 "측정 표준의 제조를 촉진하기 위해 기판 위에 층을 형성하는 방법"라는 발명의 명칭의 미합중국 공개 특허 출원 2004/0065252; 및 미합중국 특허 출원 10/235,314로 출원된 "각인 리소그래피 공정용 기능성 패턴 물질"이라는 발명의 명칭의 미합중국 공개 특허 출원 2004/0046271과 같은 본원 발명의 출원인에게 양도된 많은 간행물에 개시되어 있 다.
상술한 미합중국 공개 특허 출원 각각에 개시된 기본적인 각인 리소그래피 기술은 중합가능한 층에 부조 패턴(relief pattern)의 형성 및 부조 패턴에 대응하는 패턴을 기저 기판으로 전이하는 것을 포함한다. 이 때문에 기판으로부터 공간 분리된 형판이 형판과 기판 사이에 존재하고 그들에 접촉하고 있는 형체를 이룰 수 있는 액체와 함께 채용된다. 액체는 고형화되어 액체에 접촉하고 있는 형판 표면의 모양과 같은 모양의 패턴이 기록된 고형화된 층을 형성한다. 형판 및 기판이 공간 분리될 수 있도록 형판은 고형화된 층으로부터 분리된다. 그리고나서 기판 및 고형화된 층은 고형화된 층의 패턴에 대응하는 부조 이미지를 기판으로 전이하는 공정을 거치게 된다. 형판을 고형화된 층으로부터 분리하는 동안, 기록된 패턴은 손상될 수 있다.
기록된 패턴의 손상을 최소화하는 발전된 분리 기술의 제공이 요구된다.
발명의 개요
본 발명은 형판에 포함된 주형을 기판 위에 배치된 층으로부터 분리하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 그중에서도 특히, 형판에 이탈력을 가하여 형판을 층으로부터 분리하고, 기판의 국부적 변형을 촉진하여, 분리를 달성하기 위해 요구되는 이탈력의 크기를 줄이는 것을 포함한다. 이탈력을 최소화함으로써 기록된 층의 손상이 최소화될 수 있다고 믿어진다. 이러한 양태 및 다른 양태는 이하에서 더 상세히 설명된다.
도 1은 각인 층에 접촉하고 있으며 종래 기술에 따라 그로부터의 분리가 진행 중인 형판의 단면도이다;
도 2는 본 발명의 첫 번째 양태에 따라 기판 위에 배치된 각인 층으로부터 분리가 진행중인 형판의 단면도이다;
도 3은 본 발명의 두 번째 양태에 따라 기판 위에 배치된 각인 층으로부터 분리가 진행중인 형판의 단면도이다;
도 4는 본 발명에 따라 형판 홀더(template holder)에 장착된 형판의 단면도이다;
도 5는 본 발명에 따라 제공될 수 있는 다양한 진공 부분에 대한 첫 번째 양태를 실지로 해보고 있는 웨이퍼 척(wafer chuck)의 평면도이다;
도 6은 본 발명에 따라 제공될 수 있는 다양한 진공 부분에 대한 두 번째 양태를 실지로 해보고 있는 웨이퍼 척의 평면도이다;
도 7은 본 발명에 따라 제공될 수 있는 다양한 진공 부분의 세 번째 양태를 실지로 해보고 있는 웨이퍼 척의 평면도이다;
도 8은 대체가능한 양태에 따라 분리 계획을 겪고 있는 도 3에 나타난 웨이퍼 척 및 기판의 측면도이다;
도 9는 도 2에 나타난 웨이퍼 척의 첫 번째 양태에 따른 평면도이다;
도 10은 도 9에 나타난 10 - 10 라인(line)에 따른 웨이퍼 척의 단면도이다;
도 11은 그 위에 기판이 배치된 도 10에 나타난 웨이퍼 척의 단면도이다;
도 12는 도 2에 나타난 기판이 그 위에 배치된 웨이퍼 척의 두 번째 양태의 단면도이다;
도 13은 기판 위에 배치된 각인 층에 접촉한 압출력을 겪게 되는 형판의 단면도이다;
도 14는 압출력을 내기 위해 국부적으로 배열된 다수의 공기 노즐을 가지고 있는 형판을 나타낸 간략화한 평면도이다;
도 15는 압출력을 내기 위해 정렬되어 배열된 다수의 공기 노즐을 가지고 있는 형판을 나타낸 간략화한 평면도이다;
도 16은 형판과 각인 층 사이에 위치하는 공기의 방출을 촉진하기위해 형판 위에 배치된 다수의 홈을 가지고 있는 형판을 나타낸 간략화한 평면도이다;
도 17은 도 16에 나타낸 형판의 측면도이다;
도 18은 형판과 각인 층 사이에 존재하는 공기의 방출을 촉진하기 위해 형판 위에 배치된 다수의 구멍을 가지고 있는 형판을 나타낸 간략화한 평면도 이다; 및
도 19는 도 17에 나타낸 형판의 측면도이다.
도 1을 참조하면, 형판 (10)이 각인 층(imprinting layer) (12)에 접촉하여 나타나있다. 전형적으로, 형판 (10)은 용융 실리카를 포함할 수 있고 각인 층은 종래 기술로 알려진 여하의 물질로 형성될 수 있다. 각인 층 (12)을 위한 전형적인 조성이 2003년 1월 24일 출원된 발명의 명칭이 "각인 리소그래피를 위한 방법 및 물질"인 미합중국 특허 출원 번호 10/763,885에 개시되어 있으며 이는 참고로서 본 발명에 포함된다. 각인 층 (12)은 두께 't'의 기판 (14)위에 위치할 수 있다. 기판 (14)은 실질적으로 실리콘, 용융 실리카, 금속 또는 집적 회로의 제작에 관련된 화합물을 포함하는 여하의 물질로 형성될 수 있다. 형판 (10)은 그 위에 형성된 다수의 돌출부 (18) 및 퇴거부 (20)를 포함하는 다수의 형상(feature)이 배치된 표면 (16)을 포함한다. 다수의 돌출부 (18) 및 퇴거부 (20)는 부조 이미지를 형성하여 각인 층 (12)에 전이될 패턴을 형성한다. 더욱 구체적으로, 형판 (10)은 각인 층 (12)과 접촉하여 각인 층 (12)의 물질이 다수의 퇴거부 (20)에 진입되고 채워 넣어져, 형판 (10)의 표면 (16)을 가로질러 접촉하는 구조를 가지는 각인 층 (12)을 형성하며, 전형적으로 형판 (10) 및 각인 층 (12)을 둘러싼 분위기는 헬륨과 같은 기체로 포화될 수 있다. 형판 (10)은 각인 헤드(imprint head) (11)에 연결될 수 있다. 각인 헤드 (11)는 X-, Y- 및/또는 Z-축을 따라 움직이게 할 수 있고, 이에 따라 형판 (10)을 Z-축을 따라 기판 (14)으로부터 멀어지도록 움직이게 함으로써 이탈력(seperation forece) FS를 발생시킨다. 그 때문에 각인 헤드 (11)이 이동함에 반하여 기판 (14)은 전형적으로 Z-축에 대하여 고정된 위치에 남아 있다.
각인 층 (12)은 광감성 물질로 형성될 수 있어 화학선 요소에 노출되면 상기 물질은 중합 및 가교되어 고형화된 물질을 형성한다. 화학선 요소는 자외선 파장, 열 에너지, 전자기 에너지, 가시광선 및 그와 유사한 것을 포함할 수 있다. 채용될 수 있는 화학선 요소는 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자에게 알려져 있으며, 전형적으로 각인 층 (12)을 형성하는 물질에 의존한다.
각인 층 (12)의 고형화는 형판 (10)이 그와 접촉하고 각인 층 (12)이 다수의 퇴거부 (20)를 채워넣은 뒤에 일어난다. 그리고나서 형판 (10)은 각인 층 (12)으로부터 분리된다. 이와 같은 방식으로 부조 이미지는 형판 (10)에 대응하는 패턴으로 각인 층 (12)에 기록된다.
형판 (10)의 고형화된 각인 층 (12)으로부터의 분리는 힘 FS를 형판 (10)에 가함으로써 달성된다. 이탈력 FS은 형판 (10)과 고형화된 각인 층 (12) 사이의 응착력(adhesion force) 및 기판 (14)의 스트레인(변형)에 대한 저항을 극복할 수 있을 정도로 충분한 양이다. 기판 (14)의 일부분의 변형은 형판 (10)의 고형화된 층 (12)으로부터의 분리를 촉진한다고 믿어진다. 웨이퍼 척(waffer chuck) (22)은 분리하는 동안 여하의 잘 알려진 변형력(strainig force) FC, 즉 정전기력, 자기력, 진공력 등을 사용하여 기판 (14)을 지탱할 수 있다. 이에 따라, 이탈력 FS의 방향은 전형적으로 변형력 FC의 방향과 반대이다. 전형적으로, 웨이퍼 척 (22)은 스테이지(stage) (23)에 의해 지지 되어 X, Y 및/또는 Z축에 따른 이동을 촉진한다. 전형적인 각인 리소그래피 시스템이 텍사스 오스틴의 몰레큘러 임프린츠 인코퍼레이티드에 의해 제공되어 상표 IMPRIOTM으로 유통되고 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 기판 (14)의 스트레인(변형)의 크기는 이탈력 FS의 함수이며, 전형적으로 기판 (14)이 웨이퍼 척 (22)으로부터 거리 d의 간격을 둔 스트레인 구역(strained region) (24)이 결과적으로 발생된다. 스트레인 구역 (24)은 처리 구역(processing region)이라고 불리는 형판 (10)에 접촉하고 있는 각인 층 (12)의 구역에 인접하여 전형적으로 형성된다.
그러나 형판 (10)과 고형화된 각인 층 (12)의 분리를 달성하기 위해 필요한 이탈력 FS의 크기를 최소화하는 것이 요구된다. 예를 들어, 이탈력 FS 크기의 최소화는 배열 공정을 촉진시켜 형판 (10) 및 기판 (14)이 적절히 배열될 수 있고, 또한 총 형판 부분에 대한 형판 패터닝 부분의 비율을 증가시킨다. 또한 형판 (10)과 고형화된 각인 층 (12)의 분리를 달성하는데 필요한 이탈력 FS의 최소화는 형판 (10), 기판 (14) 및 고형화된 각인 물질 (12)의 구조적 손상의 가능성을 감소시킨다.
또한, 기판 (14)의 변형은 형판 (10)을 고형화된 각인 층 (12)으로부터의 분리에 가해지는 운동 에너지로 전환되는 위치에너지를 스트레인 구역 (24)에 조장한다. 구체적으로 형판 (10)의 고형화된 각인 층 (12)으로부터의 분리 후, 기판 (14)에 가해지는 이탈력 FS은 영(0)에 가까워진다. 변형력과 기판 (14)을 형성하는 물질 탄성은 스트레인 구역 (24)을 척 (22)을 향해 가속화하여 스트레인 구역 (24)은 전형적으로 웨이퍼 척 (22)과 충돌한다. 웨이퍼 척 (22)과 스트레인 구역 (24)의 충돌은 기판 (14) 및 그 위에 형성된 고형화된 각인 층 (12)의 구조적 일체성을 손상하는 악영향을 미친다고 알려져 있다. 이것이 그중에서도 특히 기판 (14)과 형판 (10) 사이의 문제시되는 배열을 야기한다.
도 2에 따르면, 본 발명은 형판 (10)의 고형화된 각인 층 (12)으로부터의 분리와 관련된 상술한 악영향을 방지하지는 못하지만 약화시킨다. 이는 주어진 기판 (14), 형판 (10) 및 고형화된 층 (12)에 대한 형판 (10) 및 고형화된 각인 층 (12) 사이의 분리를 달성하는데 필요한 이탈력 FS의 크기를 줄임으로써 달성된다. 이 목적으로, 특히 분리하는 동안 기판 (14)이 겪게 되는 스트레인(변형)의 크기를 조절하기 위해 웨이퍼 척 (122)이 배열된다. 웨이퍼 척 (122)은 다수의 독립적으로 발생된 힘 F1 및 F2로부터 변형력 FC를 발생시킨다. 이는 기판 (14)에 가해지는 방향 및 크기가 변할 수 있는 변형력 FC의 제공을 촉진한다. 예를 들면, 가변력 F2의 크기는 처킹력(chucking force) F1의 크기보다 실질적으로 작다. 그 결과, 형판 (10)이 이탈력을 겪을 때, 처킹력 F1은 기판 (14)의 비-변형 구역 (26)과 관련이 있을 수 있고, 가변력 F2는 기판 (14)의 변형 구역 (24)과 관련이 있을 수 있다.
상기 실시예에서, 힘 F1 및 F2 양자 모두는 이탈력 FS의 방향과 실질적으로 반대 방향이다. 이탈력 FS은 상기 도 1과 관련하여 논의된 바와 같이, 형판이 연결되어 있는 각인 헤드 (11)의 운동에 의해 발생될 수 있다. 또한 상기 도 1과 관련하여 논의된 바와 같이, 도 2에 나타낸 웨이퍼 척 (122)은 스테이지 (23)에 의해 지지될 수 있다. 그러나 이탈력 FS은, 형판 (10)의 위치는 Z-축에 대해 고정해 두고, 기판 (14)이 스테이지 (23)를 채용하여 Z-축을 따라 형판 (10)으로부터 멀어지도록 움직임으로써 발생될 수 있음을 유의해야 한다. 선택적으로, 이탈력 Fs은 Z-축을 따라 반대 방향으로 운동하는 형판 (10) 및 기판 (14)의 조합으로부터 결과로서 얻어질 수 있다. 그러나 본 논의의 목적에 있어, 본 발명은 운동하는 각인 헤드 (11)와 관련하여 논의되어, 형판 (10)은 Z-축을 따라 기판 (14)으로부터 멀어지도록 운동하고, 반면 기판은 Z-축에 대해 고정되도록 유지된다.
힘 F1 및 F2의 크기는, 스트레인 구역 (24) 밖의 기판 (14)의 일부가 이탈력 FS를 겪을 때 이것이 웨이퍼 척 (122) 위에 유지되는 한, 실질적으로 원하는 여하의 값을 가질 수 있음을 유의해야 한다. 예를 들면, 가변력 F2는 영(0)에 접근하는 값을 가질 수 있다. 가변력 F2의 크기가 처킹력 F1의 크기보다 작은 결과, 형판 (10)을 고형화된 각인 층 (12)으로부터 분리하는데 필요한 이탈력 FS의 크기는 감소 될 수 있다. 더욱 구체적으로, 가변력 F2의 크기는 스트레인 구역 (24)이라 불리는 형판 (10)에 중첩된 기판 (14)의 일부분의 이탈력 FS에 대응하는 스트레인(변형)이 촉진되도록 형성된다.
도 3을 참고하면, 선택적으로 변형력 FC는 기판 (14)을 가로질러 변할 수 있어, 가변력 F2의 방향은 처킹력 F1의 방향과 반대이고 이탈력 FS의 방향에 상응할 수 있다. 가변력 F2의 크기는 처킹력 F1과 같거나, 크거나 또는 작을 수 있다. 이러한 방식으로 가변력 F2가 스트레인 구역 (24)을 웨이퍼 척 (122)으로부터 밀어냄으로써 기판 (14)의 국부화된 변형이 촉진된다. 이는 이탈력 FS의 존재에 의존하거나 또는 의존하지 않을 수 있다.
상술한바 본 양태에 있어 처킹력 F1은 이탈력 FS를 겪을 때, 웨이퍼 척 (122) 상의 기판 (14)을 지탱하도록 작용한다. 가변력 F2의 방향이 실질적으로 이탈력 FS의 방향과 동일한 결과, 형판 (10)을 고형화된 각인 층 (12)으로부터 분리하는데 필요한 이탈력 FS의 크기는 줄어들 수 있다.
또한, 가변력 F2가 실질적으로 이탈력 FS의 방향과 동일한 결과, 가변력 F2는 스트레인 구역 (24)에서 형판 (10)과의 충돌을 피할 수는 없지만 줄일 수 있다. 더 구체적으로 두 번째 가변력 F2는 속도를 줄이고, 그에 따라 형판 (10)의 고형화된 각인 층 (12)으로부터 분리 후 스트레인 구역 (24)의 운동 에너지가 이것이 웨이퍼 척 (122)을 향해 전파됨에 따라 감소된다. 이러한 방식으로, 스트레인 구역 (24)은 웨이퍼 척 (122)에 대해 이의 구조적 동일성의 부적절한 포기 없이 정지한다.
형판 (10)의 고형화된 각인 층 (12)으로부터의 분리 후, 가변력 F2의 크기 및 방향은 변할 수 있다. 예를 들면, 가변력 F2는 처킹력 F1과 동일한 크기 및 방향을 가지도록 제공될 수 있다. 또한 가변력 F2의 크기 및 방향의 변화는 처킹력 F1에 대해 반대 방향인 가변력 F2의 크기가 영(0)에 접근하는 동안 선형적으로 변할 수 있다. 영(0)에 근접함에 따라 가변력 F2는 방향을 바꾸고 처킹력 F1의 크기 및 방향과 같아지도록 천천히 증가한다. 그 결과, 기판 (14)은 스트레인 구역 (24)을 천천히 감속하고 점차적으로 고정적으로 안정된 기판 (14)을 웨이퍼 척 (122)에 대해 증가시키는 가변력 F2의 그래디언트에 종속될 수 있다. 그러므로, 웨이퍼 척 (122)과의 접촉에 따른 기판 (14)의 급작스런 감속, 즉 충돌은 웨이퍼 척 (122)과의 충돌력을 최소화하는 동안 피할 수 있다.
상기 도 2와 관련하여 설명된바, 형판 (10)의 고형화된 각인 층 (12)으로부터의 분리 전의 가변력 F2의 방향은 실질적으로 이탈력 FS의 방향의 반대일 수 있다. 그러나 상기 도 3과 관련하여 설명된바, 형판 (10)의 고형화된 각인 층 (12)으로부터의 분리에 있어 가변력 F2의 방향은 실질적으로 이탈력 FS와 같을 수 있다.
도 1 및 4를 참조하면, 형판 (10)의 각인 층 (12)으로부터의 분리를 더 촉진하기 위해, 형판 (10)에 만곡력(bowing force) FB를 가하게 된다. 더 구체적으로 만곡력 FB는 형판 (10)의 중앙 구역 (28)을 따라, 그리고 도 1에 나타난 이탈력 Fs 방향의 반대 방향을 따라 가해질 수 있다. 만곡력 FB는 상술한바, 변형력 FC의 다양한 크기 및 방향과 함께 또는 이에 의존하지 않고 가해질 수 있다. 이 때문에 형판 (10)은, 2004년 11월 30일에 출원되고 체라라(Cherala) 등이 발명자이며, 본원 특허출원인에게 양도되었으며 본원에 참고로서 편입된 미합중국 특허 출원 번호 10/999,898에 개시된 형판 척(template chuck)에 부착될 수 있다.
형판 척은 일면이 용융 규산염 판(fused silicate plate) (35) 및 개스킷 (36)으로 봉인된, 중앙에 위치하는 스루웨이(throughway) (33)를 가지는 본체 (31)를 포함한다. 스루웨이 (33)의 주변은 리세스(recess) (37) 및 개스킷 (38)이다. 본체 (31) 상에 적절히 위치하는 형판 (10)은 챔버를 형성하여 스루웨이 (33)를 봉인하고, 동시에 중앙 챔버 주변의 두 번째 챔버를 형성하는 리세스를 봉인한다. 중앙 챔버와 두 번째 챔버는 마주보는 출구 (40 및 41)가 각각 원하는 가압(pressurization)을 구비할 수 있다. 두 번째 챔버를 비우고 중앙 챔버를 가압함으로써, 만곡력 FB는 형판 (10)에 이를 본체 (31)로부터 제거하지 않고도 가해질 수 있다.
도 1, 5 및 6을 참조하면, 기판 (14)을 가로지르는 이탈력 FC의 방향 및 크기를 변화시키기 위해, 상술한 웨이퍼 척 (122)을 사용할 수 있다. 또한 후술하는 양태를 단계적으로 그리고 반복 공정으로 채용할 수 있으며, 상기 전형적인 단계 및 반복 공정은 본 발명에 참고로서 편입된, 본 발명의 출원인에게 양도되고 미합중국 특허 출원 번호 10/194,414로 출원된 미합중국 공개 특허 출원 번호 2004/0008334에 개시되어 있다.
이 때문에, 웨이퍼 척 (122)은 다수의 불연속적인 진공 부분 30A - 30Z를 제공할 수 있도록 배열된다. 본 발명의 목적을 위해, 각각의 다수의 진공 부분 30A - 30Z는 하나 또는 그 이상의 공동의 크기 및 방향의 처킹력, 즉 불연속적인 진공 부분 30A - 30Z중 하나와 관련 있는 하나의 변형력 FC 또는 실질적으로 방향 및 크기가 동일한 다수의 처킹력을 제공하는 것으로 정의된다. 진공 부분 30A - 30Z의 갯수, 크기 및 모양은 몇 가지 요소에 의존하여 변할 수 있다. 또한 여하의 다수의 진공 부분 30A - 30Z의 크기 및 모양은 남아있는 다수의 진공 부분 30A - 30Z와 다를 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 진공 부분의 크기 및/또는 모양은 구역 (24)의 크기 및/또는 모양과 상응할 수 있다. 그 결과, 각각의 다수의 진공 구역 30A - 30Z는 나타낸 바와 같은 사각형 모양과 같은 여하의 다각형 모양, 또한 도 6에 130으로 표시한 원형 또는 230으로 표시한 고리 모양을 포함하는 여러 가지 모양 중 하나로 제공될 수 있다. 또한 진공 부분은 도 7에 나타낸 하나 또는 그 이상의 불규칙 모양 (330)을 포함할 수 있다.
도 5 - 7을 참고하여, 공동의 웨이퍼 척 (122) 상에 정의된 각각의 다수의 진공 부분이 공동의 모양 및 크기를 갖는 것이 가능함에도 불구하고, 이는 필요하지 않다. 따라서 웨이퍼 척 (222)은 육각형의 진공 부분 (430), 직사각형의 진공 부분 (530), 원형 진공 부분 (130) 및 고리형 진공 부분 (230)과 함께, 불규칙한 진공 부분 (330)을 정의할 수 있다.
도 2, 5, 7 및 8을 참조하면, 각각의 다수의 진공 부분 30A - 30Z는 독립적으로 지정되어, 다양한 처킹력이 다수의 진공 부분 30A - 30Z와 관련 있을 수 있다. 이러한 방식으로 원하는 처킹력, 즉 F1 및/또는 F2의 자취는 매우 정확하게 성립될 수 있다. 그러나 다수의 진공 부분 30A - 30Z와 관련이 있는 변형력 FC가 변하여, 기판 (14)은 기판 (14)의 전체 면적을 가로질러 펼쳐진 축을 따를 수 있다. 이에 따라 상기 다수의 진공 부분 30A - 30Z에 인접한 열(row)은 변형력 차이 △FC를 정의한다. 예를 들어, 진공 부분 30D, 30I, 30O, 30U, 30Z, 30J, 30P, 30V는, 나머지 진공 부분 30A, 30B, 30C, 30E, 30F, 30G, 30H, 30K, 30L, 30M, 30N, 30Q, 30R, 30S, 30T, 30W, 30X 및 30Y에 의해 발생된 처킹력보다 작은 변형력 F2를 발생시킬 수 있다. 이는 기판 (14)이 축 A 근처에서 구부러질 수 있게 할 것이고, 이는 진공 부분 30D, 30I, 30O, 30U 및 30Z를 포함하는 첫 번째 열과 진공 부분 30C, 30H, 30N, 30T 및 30Y를 포함하는 두 번째 열 사이에 정의되는 힘 차이 △FC에 의해 촉진된다.
도 9 및 10을 참조하면, 웨이퍼 척 (122) 및/또는 (222)에 상술한 진공 특성을 부여하기 위해, 웨이퍼 척 (122) 및 (222)는 공간 분리된 핀 (32) 및 (33) 사이의 다수의 채널 (36)을 정의하는 다수의 핀을 가진 스텐리스 스틸 또는 알루미늄으로부터 일체형으로 형성된다. 원형의 단면을 가지는 것으로 나타냈음에도 불구하고 각각의 다수의 핀 (32) 및 (33)은 실질적으로 다각형 모양을 포함하는 요구되는 여하의 모양일 수 있으며, 전형적으로 3 미리미터의 피치를 갖는다. 도 11에 나타낸바, 출구 (35)로부터 뻗어나와 면접하고 있는 기판 (14)의 출구에서 끝나는 스로우웨이 (34)를 정의하는 하나 또는 그 이상의 다수의 핀은 속이 비어있다. 이는 기판의 부분 (124)의 만곡을 방지하기 위해 전형적으로 약 1 미리미터의 지름을 가지는 핀에 중첩된 스로우웨이를 가진 핀 (32)으로 나타낸다.
각각의 핀 (32)은 공동의 출구 (35)와 유체로 연통된 것으로 나타냈음에도 불구하고, 이는 필요하지 않다. 오히려 각각의 다수의 핀의 스로우웨이는 독립적으로 접근 할 수 있어, 단위 시간당 이를 통과하는 유체의 부피 및 방향은 나머지 핀 (32)과 관련해 스로우웨이 (34)를 통과하는 유체의 흐름에 의존하지 않는다. 이는 나머지 핀 (32)과 유체 연통된 하나 또는 그 이상의 핀 (32)을 배치함으로써 달성될 수 있다. 추가적인 양태에 있어, 스로우웨이 (34)는 단계적인 구조를 포함할 수 있다. 다수의 핀 (32)은 기판 (14)이 안착하고 있는 랜드(land) (37)로 둘러싸여 있을 수 있다. 채널 (36)은 전형적으로 천공(aperture) (40)을 통해 공동의 출구 (39)와 유체로 연통되어 있다.
도 10 및 도 11을 참조하여, 기판 (14)은 채널 (36) 및/또는 스로우웨이 (34)를 통한 유체 흐름에 의해 발생된 변형력 FC에 의해 웨이퍼 척 (122) 상에 유지된다. 이 때문에, 출구 (35)는 압력 조절 시스템 (41)과 유체 연통되어 있고, 출구 (39)는 압력 조절 시스템 (43)과 유체 연통되어 있다. 압력 조절 시스템 (41) 및 (43) 양자 모두는 이들을 데이터로 연결하는 프로세서(processor) (45)의 조절 하에서 작동된다. 이 때문에, 프로세서는 도 2 - 11과 관련하여 언급된 유체 흐름을 수행하기 위해 프로세서에 의해 작동되는 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 웨이퍼 척 (122) 상에 배치되어 웨이퍼 척 (122)에 면접한 기판 (14)의 한 표면 (47)은 핀 (32 및 33)에 반대 방향으로 위치한다. 변형력 FC의 존재 및 이탈력 FS의 부존재 하에서, 기판 (14)에 면접하는 스로우웨이 (34)의 한쪽 끝은 표면 (47)이 핀 (32 및 34)에 반대하여 위치함으로써 실질적으로 밀봉 봉인된다. 스로우웨이 (34)와 채널 (36) 사이에는 표면 (47)에 의한 밀봉의 결과 유체의 흐름이 전혀 없다.
이탈력을 가함과 동시에 고형화된 각인 층과 중첩된 표면 (47)의 부분은 핀 (32 및/또는 33)으로부터 분리된다. 상기 분리를 달성하기 위해 필요한 이탈력 FS 크기의 감소에 의한 분리를 촉진하기 위해, 핀 (32)은 웨이퍼 척 면적의 전체에 배치된다. 스로우웨이 (34)를 통한 유체 흐름이 선별되어 가변력 F2는 처킹력 F1보다 작다. 전형적으로 처킹력 F1은 압력 조절 시스템 (43)이 완전 진공으로 작동함으로써 발생된다. 가변력 F2가 압력 상태에서 작동될 때 스트레인 구역 (24)과 웨이퍼 척 (122) 사이에 배치되는 부피에서 약 200 킬로 파스칼(kPa)의 압력을 발생할 정도로 충분하다. 이는 일반적으로 스트레인 구역 (24)에서 기판 (14)의 운동의 약 10 마이크론을 조장한다. 밀봉이 깨진 결과, 스로우웨이 (34)는 채널 (36)와 천공 (40)을 통해 출구 (39)와 유체 연통하게 놓인다. 이는 스트레인 구역 (24)과 중첩된 변형력 FC의 크기를 더 감소시키고, 이에 따라 구역 (24)에서 기판 (14)의 스트레인/변형이 촉진되기 때문에 형판 (10)을 각인 층으로부터 분리하는데 필요한 이탈력 FS가 감소된다.
도 12를 참고하면, 대체가능한 양태로서 웨이퍼 척 (322)은 상술한 진공 특성을 핀 (32 및 33)을 사용하지 않고 제공할 수 있다. 이에 따라 웨이퍼웨이퍼(322)의 표면 (49)은 이를 통과하는 유체 흐름을 가지도록 배열될 수 있는 다수의 천공 (50 및 52)를 포함하며, 상기 천공의 크기 및 방향은 나머지 천공 (50 및 52)를 통한 유체의 흐름에 의존하지 않을 수 있다. 천공은 전형적으로 기판 (14)과 중첩된 기판 (14) 부분의 만곡 가능성을 줄이기에 충분한 3 미리미터 피치와 2 미리미터의 지름을 가진다.
본 실시예에 있어, 천공 (50)은 공동의 출구 (53)와 유체로 연통되어 있고, 천공 (52)은 공동의 출구 (55)와 유체로 연통되어 있다. 유체의 흐름에 의해 발생된 변형력 FC는 하나 또는 그 이상의 다수의 공간 분리된 천공 (50 및 52)을 통해 흐른다. 분리 전에, 다수의 공간 분리된 천공 (50 및 52)의 부분은 초기 유속 0 sccm 또는 그 이상의 유체 통과를 가질 수 있다. 이탈력 FS가 존재하는 경우, 유체는 천공 (50 및 52)를 초기 유속과 다른 유속으로 통과할 수 있다. 전형적으로, 상술한 유속의 변화는 스트레인 구역 (24)에 중첩된 천공 (50 및 52)에 국부화된다. 유속의 변화는 전형적으로 변형력 FC의 크기를 줄이는데 충분하다. 이와 같이 유속의 변화는 전형적으로 천공 (52) 또는 천공 (50) 중 단지 어느 하나를 통과하는 유체에 영향을 미친다. 예를 들면, 스트레인 구역 (24)에 중첩된 천공 (52)을 통과하는 유속이 변화하여 이에 의해 발생되는 변형력 FC가 감소된다. 천공 (50)을 통과하는 유속은 실질적으로 일정하게 유지된다.
도 2를 참고하면, 각인 층 (12)으로부터 형판 (10)의 분리를 촉진하기 위해, 각인 층은 본 발명에 참고로서 편입된 미합중국 특허 번호 6,218,316에 개시된 바와 같이 미리 설정된 파장에 노출되었을 때 기체상태의 부산물을 생성하는 물질을 포함할 수 있다. 기체상태의 부산물은 각인 층 (12)과 주형의 평평한 표면 경계면에서 국부화된 압력을 생성할 수 있다. 국부화된 압력은 형판 (10)의 각인 층 (12)으로부터의 분리를 촉진할 수 있다. 기체상태의 부산물의 발생을 촉진하는 방사선의 파장은 157nm, 248nm, 257nm 및 308nm, 또는 이들의 조합과 같은 파장을 포함할 수 있다. 기체상태의 부산물의 발생 후, 즉각적으로 형판 (10)의 분리가 시작되어 각인 층 (12)의 손상을 최소화하는 것이 요구된다. 또한 형판 (10)과 각인 층 (12) 사이에 위치하는 기체상태의 부산물은 형판 (10)과 각인 층 (12)의 사이에서 새어나갈 수 있으며, 이는 바람직하지 못하다. 더욱이 각인 층 (12)으로부터 형판 (10)의 분리는 각인 층 (12)의 변형을 최소화하기 위해 각인 층 (12)에 대해 직각이어야 한다.
도 13을 참고하면, 각인 층 (12)으로부터 형판 (10)의 분리를 더욱 돕기 위해 압출력(pushing force) FP를 형판 (10)과 기판 (14) 사이에 적용할 수 있다. 구체적으로 압출력 FP는 기판 (14)의 형판 (10)과 중첩되지 않은 부분인 기판 (14)의 근접한 부분에 적용될 수 있다. 압출력 FP는 기판 (14)을 형판 (10)으로부터 멀리 이동시킴으로써 형판 (10)의 분리를 촉진한다. 이 때문에 압출력 FP는 이탈력 FS의 반대 방향을 향하고; 그럼으로써 분리를 달성하기 위해 필요한 이탈력 FS의 크기는 감소될 수 있다. 압출력 FP는 도 14에 나타난 바와 같은 국부적으로 배열된 다수의 공기 노즐 (62) 또는 도 15에 나타난 바와 같은 어레이(array) (162)에 의해 적용될 수 있다. 다수의 공기 노즐 내에 적용되는 기체는 이에 제한되는 것은 아니지만 질소(N2)를 포함한다. 압출력 FP는 상기 도 2-12와 관련하여 설명된 바와 같이, 변하는 변형력 FC에 비의존적으로 또는 그와 관련하여 적용될 수 있다.
도 2, 16 및 17을 참조하면, 형판 (10)의 각인 층 (12)으로부터의 분리를 더욱더 돕기 위해, 형판 (10)은 형판 (10)과 각인 층 (12) 사이의 진공 밀봉 효과를 감소시키기 위한 다수의 홈(trench) (38)을 포함한다. 홈 (66)은 형판 (10)과 각인 층 (12)이 접촉했을 때, 형판 (10)과 각인 층 (12) 사이에 위치하는 공기의 방출을 촉진하고, 그리하여 형판 (10)과 각인 층 (12) 사이의 진공 밀봉 효과를 감소시킨다. 결과적으로 이탈력 FS의 크기는 감소될 수 있으며 이는 바람직하다.
도 18 및 19를 참조하여 추가적인 양태로서, 형판 (10)은 다수의 구멍 (68)을 포함할 수 있으며 다수의 구멍 (68)은 홈(66)과 유사하게 기능하여 구멍 (68)은 형판 (10)과 각인 층 (12) 사이의 진공 밀봉 효과를 감소시키는 기능을 한다.
상술한 본 발명의 양태는 예시적인 것이다. 본 발명의 범위 내에 속하면서도 다양한 변경 및 수정이 상술한 개시내용에 가해질 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 상술한 발명의 상세한 설명을 참조하지 않고 결정되어야 하는 것이 아니라, 오히려 후술하는 청구항을 이들의 균등물 전체와 함께 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (20)

  1. 형판에 포함된 주형을 기판 위에 배치된 층으로부터 분리하는 방법으로서, 상기 방법은:
    상기 형판을 상기 층으로부터 분리하기 위해 이탈력을 상기 형판에 가하는 단계; 및
    상기 기판의 국부적인 변형을 촉진하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 촉진하는 단계는 상기 이탈력에 대응한 국부적인 변형을 촉진하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 촉진하는 단계는 상기 이탈력에 비의존적인 상기 기판의 국부적인 변형을 촉진하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 촉진하는 단계는 상기 주형과 중첩된 구역에서의 상기 기판의 국부적인 변형을 촉진하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 촉진하는 단계는 상기 기판의 상기 주형과 중첩된 구역에서의 상기 국부적인 변형을 촉진하는 것을 더 포함하는 반면, 상기 기판의 상기 구역 외의 부분의 변형은 피하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 주형은 응착력에 의해 상기 층에 부착되어 있고 가하는 단계는 상기 응착력을 극복할 수 있는 크기의 상기 이탈력을 가하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 촉진하는 단계는 상기 기판에 다수의 공간 분리된 구역에 진공을 가하는 것을 더 포함하고, 상기 구역의 서브세트는 상기 다수의 분리된 구역의 나머지 구역과 관련된 진공보다 작은 그와 관련된 진공을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 촉진하는 단계는 상기 기판을 상기 형판으로부터 멀어지는 방향으로 이동시키기 위해 상기 기판의 반대 방향으로 압출력을 가하는 것을 더 포 함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 촉진하는 단계는 상기 기판의 첫 번째 구역에 양의 압력을 가하고 상기 기판의 두 번째 구역에 진공을 가하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 촉진하는 단계는 상기 기판의 상기 주형과 중첩된 첫 번째 구역에 양의 압력을 가하고 상기 기판의 상기 첫 번째 구역 외부의 두 번째 구역에 진공을 가하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 기판 위에 적용된 응착력에 의해 형판에 포함되고 층에 배치된 주형을 분리하는 방법으로서, 상기 방법은:
    이와 관련된 크기를 가지는 이탈력을 상기 형판에 가하는 단계; 및
    상기 이탈력으로 상기 응착력을 극복하는 것을 촉진하기 위해 상기 기판에서 충분한 국부화된 변형을 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 발생시키는 단계는 상기 기판의 상기 주형과 중첩된 구역에서의 국부적인 변형을 촉진하는 것을 더 포함하면서도 상기 기판의 상기 구역 외의 부분의 변형은 피하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제11항에 있어서, 발생시키는 단계는 상기 기판의 다수의 공간 분리된 구역에 진공을 가하는 것을 더 포함하고, 상기 구역의 서브세트는 나머지 상기 다수의 공간 분리된 구역과 관련된 진공보다 작은 관련된 진공을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제11항에 있어서, 발생시키는 단계는 상기 기판의 첫 번째 구역에 양의 압력을 가하고 상기 기판의 두 번째 구역에 진공을 가하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제11항에 있어서, 촉진하는 단계는 상기 이탈력에 반응하여 국부적인 변형을 발생시키는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제11항에 있어서, 촉진하는 단계는 상기 이탈력에 비의존적인 상기 기판의 국부적인 변형을 발생시키는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 형판에 포함되고 기판에 가해진 응착력에 의해 층에 배치된 주형을 분리하는 방법으로서, 상기 방법은:
    이와 관련된 크기의 이탈력을 상기 형판에 가하는 단계;
    상기 이탈력으로 상기 응착력을 극복하는 것을 촉진 하기위해 상기 기판에서 충분한 국부화된 변형을 발생시키는 단계; 및
    상기 기판을 상기 형판으로부터 멀어지게 이동시키기 위해 상기 기판의 반대방향으로 압출력을 가하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  18. 제17항에 있어서, 압출하는 단계는 상기 기판상의 주형과 중첩된 지역 외의 상기 기판의 구역의 반대 방향으로 기체 흐름의 방향을 설정하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제17항에 있어서, 발생시키는 단계는 다수의 공간 분리된 구역에 진공을 가하는 것을 더 포함하고, 상기 구역의 서브세트는 나머지 상기 다수의 공간 분리된 구역과 관련된 진공보다 작은 진공을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제17항에 있어서, 발생시키는 단계는 상기 기판의 첫 번째 구역에 양의 압력을 가하고 상기 기판의 두 번째 구역에 진공을 가하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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