KR20080114681A - 리소그래피 임프린팅 시스템 - Google Patents

리소그래피 임프린팅 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 나노-임프린트 몰드를 유지하는 템플릿에서 채널 또는 구멍을 사용하는 부분적인 진공의 조장에 의해 나노-임프린트 리소그래피 템플릿의 부근에서 원하는 환경을 조장 및 유지하기 위한 방법 및 시스템에 관련된다.
Figure 112008051723055-PCT00001
임프린트 리소그래피, 나노 제작, 템플릿, 몰드, 기판.

Description

리소그래피 임프린팅 시스템{LITHOGRAPHY IMPRINTING SYSTEM}
본 발명은 나노리소그래피 임프린팅 시스템에 관한 것이다.
나노-제작은, 예를 들어 나노미터 이하 정도의 특징부(feature)를 갖는, 아주 소형 구조의 제작을 포함한다. 나노-제작이 상당한 충격을 주었던 한 분야가 집적 회로의 프로세싱이다. 기판 위에 형성되는 단위 면적당 회로 수가 증가하면서 반도체 프로세싱 산업이 더 높은 생산율을 위해 노력을 계속함에 따라, 나노-제작은 더욱 더 중요하게 되고 있다. 나노-제작은 더 큰 공정 제어를 제공하는 동시에 형성된 구조의 최소 특징부 치수를 더욱 감소시킬 수 있다. 나노-제작이 사용되고 있는 다른 개발 분야는 생물공학, 광학기술, 기계 시스템 등을 포함한다.
전형적인 나노-제작 기술을 보통 임프린트 리소그래피(imprint lithography)라고 한다. 전형적인 임프린트 리소그래피 공정은 미국 특허 출원 제10/264,960호로서 출원된 미국 특허 출원 공개 제2004/0065976호, 발명의 명칭 "최소의 치수 변화성을 갖는 특징부를 복사하기 위하여 기판 위에 특징부를 배열하기 위한 방법 및 몰드"; 미국 특허 출원 제10/264,926호로서 출원된 미국 특허 출원 공개 제2004/0065252호, 발명의 명칭 "계측 표준의 제작을 용이하게 하기 위하여 기판 위에 층을 형성하는 방법"; 및 미국 특허 제6,936,194호, 발명의 명칭 "임프린트 리 소그래피 공정을 위한 기능적 패턴화 재료" 등의 많은 공보에 설명되어 있으며, 이들은 모두 본 발명의 출원인에게 양도된 것이다.
전술한 미국 특허 출원 공개 및 미국 특허의 각각에 개시된 기본적인 임프린트 리소그래피 기술은 중합성 층에 릴리프 패턴(relief pattern)을 형성하는 것과 이 릴리프 패턴에 상응하는 패턴을 아래놓이는 기판에 전사하는 것을 포함한다. 기판은 모션 스테이지 위에 위치되어 그것의 패턴화를 용이하게 하는 원하는 위치를 얻을 수 있다. 기판으로부터 이격되어 위치하는 템플릿이 사용되며, 템플릿과 기판 사이에는 형성가능한 액체가 존재한다. 액체는 고화되어, 액체와 접촉하고 있는 템플릿의 표면 모양과 일치하는 패턴이 기록된 고화된 층을 형성한다. 다음에, 템플릿은 고화된 층으로부터 분리되어 템플릿과 기판이 이격되어 위치한다. 다음에, 기판과 고화된 층을 고화된 층에 있는 패턴에 상응하는 릴리프 이미지(relief image)를 기판으로 전사하기 위한 공정을 시킨다.
더 효율적이고 매력적인 임프린트 리소그래피를 만들기 위한 시스템에 대한 필요가 있다.
이것은 본원 청구항 1의 시스템에 의해 달성된다. 임프린트 리소그래피는 나노리소그래피 임프린팅 공정의 동안에 템플릿과 기판 사이에 특이적 환경을 조장함으로써, 특히 부분적인 진공 환경 임프린팅에 의해 보다 효율적으로 만들어진다.
본 발명의 바람직한 구체예들은 종속 청구항들에 특징지었다.
이제, 본 발명의 바람직한 구체예를 도면을 참조하여 개시한다.
도 1은 템플릿과 기판이 이격되어 위치하는 리소그래피 시스템의 단순화한 측면도이다.
도 2는 템플릿을 통한 부분적인 진공 환경을 예시하는데, a)는 구멍들을 갖는 템플릿의 측면도이고; b)는 다수의 구멍들을 갖는 a)의 템플릿의 윗면도이고; c)는 채널을 갖는 템플릿의 측면도이고; d) c)의 템플릿의 윗면도이다.
도 3은 추가의 덧 판을 예시한다.
도 4는 템플릿 둘레에 반-밀봉(semi-sealing)으로서 작용하는 상향 공기 베어링을 사용하는 부분적인 진공 환경을 예시한다.
도 5는 본 발명의 대안의 구체예를 예시한다.
도 1을 참조하면, 기판(12) 위에 릴리프 패턴을 형성하기 위한 시스템(8)은 스테이지(10)을 포함하고, 그 위에 기판(12)이 지지되어 있고, 패턴화 표면(18)을 갖는 템플릿(14)이 그 위에 있다. 더 이상의 구체예에서, 기판(12)은 기판 척(도시 않음)에 결합될 수도 있고, 기판 척(도시 않음)은, 제한은 아니지만, 진공 및 전자기를 포함하는 어떤 척일 수도 있다.
템플릿(14) 및/또는 몰드(16)는, 제한은 아니지만, 용융-실리카, 석영, 규소, 유기 폴리머, 실록산 폴리머, 붕규산 유리, 플루오로카본 폴리머, 금속, 및 경화 사파이어를 포함하는 재료로부터 형성될 수 있다. 도시한 바와 같이, 패턴화 표면(18)은 복수 개의 이격되어 위치하는 홈(17)과 돌출부(19)에 의해 규정된 특징부를 포함한다. 그러나, 다른 구체예에서, 패턴화 표면(18)은 실질적으로 매끄럽고 및/또는 평면일 수 있다. 패턴화 표면(18)은 기판(12) 위에 형성될 패턴의 기초를 형성하는 원래의 패턴을 규정할 수 있다.
템플릿(14)은 임프린트 헤드(20)에 결합되어, 템플릿(14), 그리고 따라서 몰드(16)의 움직임을 용이하게 할 수 있다. 다른 구체예에서, 템플릿(14)은 템플릿 척(도시 않음)에 결합될 수도 있고, 템플릿 척(도시 않음)은, 제한은 아니지만, 진공 및 전자기를 포함하는 어떤 척일 수도 있다. 유체 디스펜스 시스템(22)은 기판(12)과 유체 연통하여 선택적으로 배치되도록 결합되어 그 위에 폴리머 재료(24)를 부착시키도록 한다. 폴리머 재료(24)는 어떤 공지의 기술, 예를 들어 드롭 디스펜스, 스핀-코팅, 딥-코팅, 화학 증착(CVD), 물리 증착(PVD), 등을 이용하여 기판(12) 위에 부착시킬 수 있음이 이해되어야 한다. 더욱이, 폴리머 재료(24)는 이하에서 더 기술되는 바, 몰드(16)와 기판(12) 사이에 환경을 확립하기 전에 기판(12) 위에 부착될 수도 있고, 또는 다른 구체예에서, 유체 디스펜스 시스템(22)이 기판(12)과 템플릿(14) 사이에 위치될 수도 있다.
에너지(28)의 공급원(26)은 통로(30)를 따라서 에너지(28)를 내보내도록 결합된다. 임프린트 헤드(20)와 스테이지(10)는 몰드(16)와 기판(12)이 각각 포개어 있고 통로(30) 안에 배치되도록 구성 배열된다. 임프린트 헤드(20), 스테이지(10) 또는 이들 양자가 몰드(16)와 기판(12) 사이의 거리를 변화시켜 그들 사이에 원하는 부피를 규정하고 이것이 폴리머 재료(24)로 충전된다.
도 1을 참조하면, 폴리머 재료(24)는 몰드(16)와 기판(12) 사이에 원하는 부피가 규정되기 전에 기판(12) 위에 배치된다. 그러나, 폴리머 재료(24)는 원하는 부피가 얻어진 후 부피를 충전할 수도 있다. 원하는 부피가 폴리머 재료(24)로 충전된 후, 공급원(26)은 에너지(28), 예를 들면 폴리머 재료(24)를 기판(12)의 표면(25) 및 패턴화 표면(18)의 모양에 일치하여 고화 및/또는 가교-결합시킬 수 있는 광폭 에너지를 내보내고, 기판(12) 위에 패턴화 층(50)을 규정한다.
광폭 에너지는 자외선 파장, 열 에너지, 전자기 에너지, 가시광 등을 포함하나 이들에 제한되지 않는 화학선 성분을 포함할 수도 있다. 사용된 화학선 성분들은 당업자에게 공지이고 전형적으로 임프린팅 층(12)이 형성되는 재료에 의존한다. 이 공정의 제어는 스테이지(10), 임프린트 헤드(20), 유체 디스펜스 시스템(22), 공급원(26)과 데이터 통신되어 있는 프로세서(32)에 의해 조정되며, 메모리(34)에 저장된 컴퓨터 판독가능 프로그램에서 작동한다.
다음의 세 가지 능력이 임프린트 리소그래피를 더 효율적이고 매력적으로 만드는데 조력하는 것으로 생각된다.
1. 순수한 헬륨 또는 CO2와 같은 다른 공정 기체 분위기의 조장 및 유지;
2. 부분적인 또는 전적인 진공 임프린팅(충전 시간, 결함 및 산소 독을 감소시키기 위함); 그리고
3. 분리력 감소 또는 제거.
템플릿의 부근에서 압력을 조장하고 유지하기 위한 챔버 컨셉은 템플릿의 활성 영역의 둘레에 누출 방지 부피를 조장하는데 이것은 그 다음 기체로 가압될 수 있거나 배기될 수 있다. 템플릿 기하형태로 인해, 활성 영역 둘레의 에칭된 뒷면 영역은 템플릿이 웨이퍼와 접촉해 있을 때, 편리하게 이러한 부피를 제공한다. 에칭된 뒷면 영역은 활성 영역보다 약 5-15㎛ 더 높기 때문에, 그것은 또한 어떤 기체/유체에 매우 높은 흐름 저항성을 제공한다.
도 2 a) - d)는 공기 흐름을 위한 채널(213) 또는 구멍(204)을 갖는 템플릿(203-211)을 사용하는 부분적인 진공 환경을 예시한다. 템플릿(205, 214)의 활성 영역(202-212) 아래에 균일한 부분적인 진공을 유발하기 위해 다수의 흐름 공급원(예를 들면 구멍(204)) 또는 둘러싸는 채널(213)을 갖는 것이 바람직하다. 개구들(204, 216)을 통한 진공 흐름은 존재하는 공기 또는 기체를 끌어낼 것이며, 이것은 작은 그러나 긴 틈으로 인한 상당한 압력 강하의 존재하에 활성 영역(202, 212)과 기판(201, 210) 간의 압력을 저하시킨다. 미국 특허 출원 10/677,639로서 출원된 미국 특허 출원 공개 2005/0072755, 발명의 명칭 "단일 상 유체 임프린트 리소그라피 방법"은 템플릿(203, 211)과 기판(201, 210) 사이에 흐름을 도입하는 방법을 기술하며, 이 공보는 여기에 참고로 포함된다.
도 3을 참조하면, 템플릿(302)을 드릴로 뚫을 수 없고 채널을 위해 가공처리될 수도 없을 때, 템플릿(302)의 외부에 추가의 판(304)을 부가하는 것이 가능하여 이 추가된 판(304)과 템플릿(302) 간의 작은 틈(305)이 활성 영역(306)과 기판(301) 간의 필요한 공기 압력 강하를 발생시킬 수 있다. 5-50 마이크론 범위의 작은 틈을 유지하기 위해 추가된 확장 부품들은 짝을 이루는 표면과 계면을 이루는 곳에 공기 베어링을 가질 수 있다.
도 4는 기판(402)과 템플릿(403)의 사이에 부분적인 압력을 조장하는 부분적인 압력 임프린팅 도구의 단면도를 예시한다. 진공이 사전 부하된 공기 베어링(410)은 실질적으로 미니 환경(405)을 밀봉할 수 있고 이것은 공기를 대체하는 적합한 공정 기체(예를 들면, He)로 충전될 수 있다. 공기 베어링 계면(410)은 판(406)에 인접하여 위치된다. 채널(도시 않음)은 환경(405)으로부터 배기(408)를 야기할 수 있는 한편, 가압된 기체(407)는 공기 베어링 기준 표면(406)과 대응하는 템플릿 스테이지(404)의 균형으로 공기 베어링 링(410)을 통해 채널형성될 수 있다. 일단 임프린팅이 웨이퍼에 대해 완결되면, 상향 공기 베어링은 웨이퍼 I/O 엔드-이펙터에 대한 접근을 제공하기 위해 낮출 수 있다.
도 5는 노즐들의 시스템을 이용하여 템플릿(502)과 기판(501)의 사이에 부분적인 He 환경을 조장하는 구체예를 예시한다.
상기한 본 발명의 구체예들은 예시이다. 많은 변화와 수정이 본 발명의 범위내에 있으면서 상기 열거된 명세서 내용에 행해질 수도 있다. 그러므로, 본 발명의 범위는 상기한 설명에 의해 제한되지 않아야 하고, 대신에 그 등가물의 전체 범위와 함께 첨부된 청구범위를 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (5)

  1. 나노리소그래피 임프린팅 공정의 동안에 템플릿과 기판의 사이에 특이적 환경을 조장하기 위한 시스템으로서,
    기판;
    템플릿 위의 나노-임프린트 몰드와 기판 위의 대응하는 위치 사이에 공간의 부피를 조장하는 기판에 근접하여 위치된 템플릿; 그리고
    나노-임프린트 몰드와 기판 사이의 공간의 부피에서 기체의 부분적인 배기를 조장하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 템플릿은 나노-임프린트 몰드의 둘레에 위치되고 템플릿을 통과하는 다수의 구멍들을 더 포함하고, 조장 수단은 다수의 구멍들을 이용하여 나노-임프린트 몰드와 기판 간의 공간의 부피에서 기체의 부분적인 배기를 조장하도록 하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 템플릿은 나노-임프린트 몰드의 둘레에 템플릿에서 형성된 채널을 더 포함하고, 채널은 조장 수단에 결합된 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 조장 수단은 템플릿의 둘레에 위치된 판을 더 포함하여 템플릿의 측면들과 판의 측면들 사이에 틈을 조장하는 구조로 하여 이로써 틈을 통 해 올라오는 공기 흐름이 템플릿과 기판 사이로부터 기체를 배기하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 나노-임프린트 몰드와 기판 사이에 디스펜스된 중합성 유체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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