KR20130105648A - 임프린트 리소그래피에 사용하는 증기 전달 시스템 - Google Patents
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Abstract
임프린트 리소그래피 공정 동안 접착 촉진제 재료의 전달을 가능하게 하는 증기 전달 시스템의 사용 방법 및 시스템이 설명된다.
Description
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2010년 9월 8일자 출원된 미국 출원 제61/380,760호의 우선권을 주장하며, 이것은 본원에 참고자료로 포함된다.
나노-제작은 100 나노미터 이하 정도의 특징부를 가진 매우 소형 구조의 제작을 포함한다. 나노-제작이 상당한 영향을 미치는 한 용도는 집적회로의 가공 분야이다. 반도체 가공 산업은 생산성을 높이기 위해 계속 박차를 가하고 있는 한편, 기판 위에 형성되는 단위 면적당 회로의 수는 증가하고 있다. 따라서, 나노-제작은 점점 중요해지고 있다. 나노-제작은 형성되는 구조의 최소 특징부 치수를 계속 줄이면서 동시에 더욱 큰 공정 제어를 제공한다. 나노-제작이 사용되었던 다른 개발 분야들은 생물공학, 광학기술, 기계시스템 등을 포함한다.
요즘 사용되고 있는 전형적인 나노-제작 기술은 흔히 임프린트 리소그래피라고 불린다. 전형적인 임프린트 리소그래피 공정은 미국 특허공개 제2004/0065976호, 미국 특허공개 제2004/0065252호 및 미국 특허 제6,936,194호 등의 많은 공보들에 상세히 설명되며, 이들은 모두 본원에 참고자료로 포함된다.
상기 언급된 미국 특허공개 및 특허에 각각 개시된 임프린트 리소그래피 기술은 성형가능한(중합성) 층에 릴리프 패턴을 형성하는 것과 릴리프 패턴에 상응하는 패턴을 하부 기판에 전사하는 것을 포함한다. 기판은 모션 스테이지에 연결되며, 이로써 원하는 위치를 얻음으로써 패턴형성 공정을 용이하게 할 수 있다. 패턴형성 공정은 기판과 이격되어 있는 주형 및 주형과 기판 사이에 적용되는 성형가능한 액체를 사용한다. 성형가능한 액체는 고화되어서 이 성형가능한 액체와 접촉된 주형의 표면의 형상과 일치하는 패턴을 가진 단단한 층을 형성한다. 고화 후, 주형이 단단한 층으로부터 분리되어 주형과 기판이 이격된다. 다음에, 기판과 고화된 층에 추가의 공정을 행하여 고화된 층에 있는 패턴에 대응하는 릴리프 이미지를 기판에 전사한다.
본원에서는 하드 디스크 드라이브와 반도체 기판을 포함하는 기판을 코팅하기 위하여, 접착성 재료를 기화하고 기화된 접착성 재료를 전달하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 이러한 접착제-코팅된 기판은 기판에 이러한 기판을 패턴형성하기 위해 사용되는 중합성 재료를 접착하기 위한 임프린트 리소그래피 공정에서 유용하다. 본원에서 제공된 시스템 및 방법은, 본원에서 추가로 설명한 바와 같이, 특히 Valmat®(Molecular Imprints, Inc., Austin, Texas, USA) 또는 다른 비슷한 화합물과 같은 접착성 재료 또는 접착 촉진제를 기화하는데 특히 유용하다.
발명의 한 양태에서, 임프린트 리소그래피 공정에서 사용되는 기판에 기화된 접착성 재료를 전달하기 위한 증기 전달 시스템이 제공되고, 시스템은 하나 이상의 기판을 보유하도록 구성된 반응기 챔버 및 접착성 재료(Valmat® 또는 다른 비슷한 화합물과 같은 것)를 보유하도록 구성된 유체 보유 저장소를 가진다. 저장소는 접착성 재료의 초기 증발을 제공하기 위해 가열될 수 있다. 인라인 기화기는 저장소를 반응기 챔버에 하나 이상의 입구에서 챔버에 연결하는 전달 라인을 따라 위치된다. 인라인 기화기는 재료의 더 철저하고 효율적인 기화를 위해 하나 이상의 작은 직경(0.18-0.55 인치 OD) 코일 튜브를 포함할 수 있다. 다수의 인라인 기화기가 또한 제공될 수 있다. 반응기 챔버 및/또는 전달 라인은 또한 진공원과 유체 연통할 수 있다.
추가의 양태에서, 시스템은 기화기와 반응기 챔버 사이의 전달 라인을 따라 위치된 배플을 포함할 수 있다. 다른 양태에서, 유동 제한기가 전달 라인을 따라 제공될 수 있다. 또 다른 양태에서, 시스템은 전달 라인을 따라 위치된 하나 이상의 퍼지 밸브를 포함할 수 있다. 어떤 양태에서, 시스템은 유체 보유 저장소와 기화기 사이의 전달 라인에 연결된 질소 퍼지 라인 및/또는 기화기와 반응기 사이의 전달 라인에 연결된 진공 우회 라인을 포함할 수 있다. 추가의 양태에서, 기화기, 전달 라인, 배플, 및/또는 반응기는 기화를 향상시키기 위하여 가열될 수 있다. 또 추가의 양태에서, 전달 시스템은 유체 보유 저장소와 유체 연통하는 대용량 저장 저장소를 포함할 수 있다. 대용량 저장 저장소로부터 유체 보유 저장소로 접착성 재료의 유동은 예를 들어, 배압, 및/또는 유동 조절기 또는 유동 조절 시스템에 의해 조절될 수 있다.
다른 양태에서, 임프린트 리소그래피 공정에 사용하는 기판에 기화된 접착성 재료(Valmat® 또는 다른 비슷한 화합물과 같은 것)를 기화 및 전달하는 방법이 제공된다. 이러한 방법은 액체 접착성 재료를 저장소에 제공하는 단계, 기체 접착성 재료를 생성하기 위해 저장소를 가열하는 단계; 기화된 접착성 재료를 생성하기 위해 하나 이상의 작은 직경 코일 튜브를 통해 기체 접착성 재료를 보내는 단계, 하나 이상의 기판을 함유하는 반응기 챔버에 기화된 접착성 재료를 보내는 단계, 및 기화된 접착성 재료를 하나 이상의 기판에 부착하도록 허용하는 단계를 포함한다. 추가의 양태에서, 이러한 방법은 기화된 접착성 재료를 배플을 통해 보내고 및/또는 유동 속도를 제한하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 또 다른 양태에서, 방법은 선택적으로 주위 온도에서 유지될 수 있는 대용량 저장 저장소에 저장된 접착성 재료를 저장소에 공급하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 특징들 및 이점들이 상세히 이해될 수 있도록, 첨부된 도면에 예시된 구체예들을 참조하여 본 발명의 구체예들의 더욱 구체적인 설명을 할 수 있다. 그러나, 첨부된 도면은 단지 본 발명의 전형적인 구체예를 예시할 뿐이며, 따라서 본 발명의 범위를 제한하는 것으로는 생각되지 않고, 본 발명은 다른 동등하게 효과적인 구체예들에 수용할 수 있다.
도 1은 리소그래피 시스템의 간략한 측면도를 예시한다.
도 2는 패턴형성된 층이 위에 있는 도 1에 예시된 기판의 간략한 측면도를 예시한다.
도 3은 단일 저장소 및 단일 기화기 코일 시스템을 가지는 증기 전달 시스템의 예시적인 구체예를 예시한다.
도 4는 단일 저장소 및 다중 기화기 코일 시스템을 가지는 증기 전달 시스템의 예시적인 구체예를 예시한다.
도 5는 다중 저장소 및 단일 기화기 코일 시스템을 가지는 증기 전달 시스템의 예시적인 구체예를 예시한다.
도 6은 다중 저장소 및 다중 기화기 코일 시스템을 가지는 증기 전달 시스템의 예시적인 구체예를 예시한다.
도 7은 단일 저장소 및 유체의 전달을 위한 운반기체를 제공하는 기체 라인을 가지는 증기 전달 시스템의 예시적인 구체예를 예시한다.
도 1은 리소그래피 시스템의 간략한 측면도를 예시한다.
도 2는 패턴형성된 층이 위에 있는 도 1에 예시된 기판의 간략한 측면도를 예시한다.
도 3은 단일 저장소 및 단일 기화기 코일 시스템을 가지는 증기 전달 시스템의 예시적인 구체예를 예시한다.
도 4는 단일 저장소 및 다중 기화기 코일 시스템을 가지는 증기 전달 시스템의 예시적인 구체예를 예시한다.
도 5는 다중 저장소 및 단일 기화기 코일 시스템을 가지는 증기 전달 시스템의 예시적인 구체예를 예시한다.
도 6은 다중 저장소 및 다중 기화기 코일 시스템을 가지는 증기 전달 시스템의 예시적인 구체예를 예시한다.
도 7은 단일 저장소 및 유체의 전달을 위한 운반기체를 제공하는 기체 라인을 가지는 증기 전달 시스템의 예시적인 구체예를 예시한다.
도면, 특히 도 1과 관련하여, 기판(12) 위에 릴리프 패턴을 형성하는데 사용되는 리소그래피 시스템(10)이 예시된다. 기판(12)은 기판 척(14)과 연결될 수 있다. 예시된 대로 기판 척(14)은 진공 척이다. 그러나, 기판 척(14)은 제한은 아니지만 진공, 핀-타입, 홈-타입, 정전기, 전자기 척 등을 포함하는 어떤 척일 수 있다. 예시적인 척들이 본원에 참고자료로 포함되는 미국특허 제6,873,087호에 설명된다.
기판(12)과 기판 척(14)은 스테이지(16)에 의해 더 지지될 수 있다. 스테이지(16)는 x, y 및 z-축을 따라 병진 및/또는 회전 동작을 제공할 수 있다. 스테이지(16), 기판(12) 및 기판 척(14)은 또한 베이스(미도시) 위에 위치될 수 있다.
주형(18)이 기판(12)으로부터 이격되어 위치된다. 주형(18)은 제1 면과 제2 면을 갖는 보디를 포함할 수 있으며, 한쪽 면에 기판(12)을 향해 연장된 메사(20)가 있다. 메사(20)는 상부에 패턴 형성 표면(22)을 가진다. 또한, 메사(20)는 몰드(20)라고도 할 수 있다. 또는 달리, 주형(18)은 메사(20) 없이 형성될 수 있다.
주형(18) 및/또는 몰드(20)는 제한은 아니지만 용융 실리카, 석영, 규소, 유기 중합체, 실록산 중합체, 붕규산염 유리, 플루오로카본 중합체, 금속, 강화 사파이어 등을 포함하는 재료로부터 형성될 수 있다. 예시된 대로 패터닝 표면(22)은 복수의 이격된 홈(24) 및/또는 돌출부(26)에 의해서 한정된 특징부들을 포함하지만, 본 발명의 구체예들은 이러한 형태에만 제한되지는 않는다(예를 들어, 평면 표면). 패터닝 표면(22)은 기판(12) 위에 형성될 패턴의 기초를 형성하는 어떤 모 패턴도 한정할 수 있다.
주형(18)은 척(28)과 연결될 수 있다. 척(28)은 제한은 아니지만 진공, 핀-타입, 홈-타입, 정전기, 전자기 및/또는 다른 유사한 척 타입으로 구성될 수 있다. 예시적인 척들은 본원에 참고자료로 포함되는 미국특허 제6,873,087호에 설명된다. 또한, 척(28)은 임프린트 헤드(30)에 연결될 수 있으며, 이로써 척(28) 및/또는 임프린트 헤드(30)가 주형(18)의 움직임을 용이하게 하도록 구성될 수 있다.
시스템(10)은 유체 디스펜스 시스템(32)을 더 포함할 수 있다. 유체 디스펜스 시스템(32)을 사용하여 기판(12) 위에 성형가능한 재료(34)(예를 들어, 중합성 재료)를 부착할 수 있다. 성형가능한 재료(34)는 드롭 디스펜스, 스핀 코팅, 딥 코팅, 화학증착(CVD), 물리증착(PVD), 박막부착, 후막부착 등과 같은 기술을 사용하여 기판(12) 위에 배치될 수 있다. 성형가능한 재료(34)는 설계 고려사항에 따라서 소정의 부피가 몰드(22)와 기판(12) 사이에 한정되기 전에 및/또는 후에 기판(12) 위에 배치될 수 있다. 성형가능한 재료(34)는 바이오 도메인, 태양전지 산업, 배터리 산업, 및/또는 기능적 나노입자가 필요한 다른 산업 분야에 용도를 가진 기능적 나노입자일 수 있다. 예를 들어, 성형가능한 재료(34)는 본원에 참고자료로 포함되는 미국특허 제7,157,036호 및 미국 특허출원 공개 제2005/0187339호에 설명된 모노머 혼합물을 포함할 수 있다. 또는 달리, 성형가능한 재료(34)는 제한은 아니지만 바이오물질(예를 들어, PEG), 태양전지 재료(예를 들어, N-타입, P-타입 재료) 등을 포함할 수 있다.
도 1 및 2와 관련하여, 시스템(10)은 경로(42)를 따라 에너지(40)를 보내도록 연결된 에너지원(38)을 더 포함할 수 있다. 임프린트 헤드(30)와 스테이지(16)는 주형(18)과 기판(12)을 경로(42)와 겹쳐지게 위치하도록 구성될 수 있다. 시스템(10)은 스테이지(16), 임프린트 헤드(30), 유체 디스펜스 시스템(32) 및/또는 에너지원(38)과 통신하는 프로세서(54)에 의해 조절될 수 있으며, 메모리(56)에 저장된 컴퓨터 판독가능한 프로그램상에서 작동할 수 있다.
임프린트 헤드(30), 스테이지(16), 또는 이 둘 다는 몰드(20)와 기판(12) 사이의 거리를 변경하여 이들 사이에 소정의 부피를 한정하고, 이것은 성형가능한 재료(34)로 채워진다. 예를 들어, 임프린트 헤드(30)는 주형(18)에 힘을 가하여 몰드(20)를 성형가능한 재료(34)와 접촉시킬 수 있다. 소정의 부피가 성형가능한 재료(34)로 채워진 후, 에너지원(38)이 에너지(40), 예를 들어 자외선을 생성하여 성형가능한 재료(34)를 기판(12)의 표면(44)과 패턴 형성(22)의 모양에 일치하도록 고화 및/또는 가교 결합시켜서 기판(12) 위에 패턴 형성된 층(46)을 한정한다. 패턴 형성된 층(46)은 잔류층(48)과 돌출부(50) 및 홈(52)으로 나타낸 복수의 특징부를 포함할 수 있으며, 돌출부(50)는 두께 t1을, 잔류층은 두께 t2를 가진다.
상기 언급된 시스템 및 공정은 모두 본원에 그 전체가 참고자료로 포함되는 미국특허 제6,932,934호, 미국특허 제7,077,992호, 미국특허 제7,179,396호 및 미국특허 제7,396,475호에 언급된 임프린트 리소그래피 공정 및 시스템에도 또한 사용될 수 있다.
액상 전구체 접착 촉진제는 도 1 및 2와 관련하여 설명한 방법을 가능하게 하기 위하여 증기 상태로 기판(12)에 부착될 것이다. 예를 들어, ValMat®(Molecular Imprints, Inc., Austin, Texas, USA)은 액상 전구체 접착 촉진제이다. ValMat®은 임프린트 리소그래피 공정에 전형적으로 사용되는 중합성 재료에 공유 결합할 수 있는 기능기, 링커기(-CH2-와 같은 것), 및 가수분해 할 수 있는 이탈기를 갖는 Si 원자를 가지는 실레인 화합물을 포함한다. 아크릴옥시메틸트리메톡시실레인은 그런 화합물의 예시이다. 그런 화합물은 그 전체가 본원에서 참고 자료로 포함되는 US 2007/0212494 A1에서 상세히 설명되었다. 이런 화합물은 반응성이 높고 그러므로 접착 촉진제로서 유용하지만, 그 결과 특히 습기 및/또는 열에 노출되었을 때 제한된 저장 수명 및/또는 안정성을 가질 수 있다. 예를 들어, ValMat®의 점성은 45℃에서 2주 후에 거의 두 배가 되고, 그것의 재료 특성의 변화를 나타내었다. 이러한 이유로, 본원에서 제공된 증기 전달 시스템은 기판(12)에 ValMat®과 같은 접착 촉진제 또는 접착성 재료의 증기 전달을 가능하게 한다. 비록 본원에서는 ValMat®과 함께 사용하기 위한 시스템(60a-60d)(도3-7)을 설명하였지만, 다른 접착 촉진제 및/또는 재료도 증기 전달 시스템(60a-60d)을 사용함으로써 ValMat®과 분리 또는 결합하여 전달될 수 있을 것이다. 본원에서 ValMat®의 언급은 US 2007/0212494 A1에서 설명되고 개시된 화합물을 일반적으로 언급하는 것으로 이해되어야 할 것이다. 추가로, ValMat®을 언급하여 시스템 및 방법이 이하에서 설명되지만, 이러한 언급은 예시적인 것을 의도하고, 설명된 시스템 및 방법은 다른 비슷한 접착성 재료 및/또는 접착 촉진제와 함께 사용될 수 있다.
양호한 코팅 성능을 달성시키고 기판 코팅을 위한 생산에 사용되기 위해, 전달 시스템은 일정한 조건을 충족시키는 것이 필요하다. 첫째, 액상 형태의 ValMat®은 충분히 기화되어(즉, 분자 레벨에서 ValMat®의 미세 분산된 가스이고 ValMat® 분자의 클러스터나 미스트가 아님) 가교 결합된 ValMat®의 단일층이 기판에서 형성될 수 있도록 하는 것이 필요하다. ValMat®이 ValMat® 증기의 미스트나 클러스터로서 존재하는 경우, 불량한 ValMat® 가교 결합으로 더 두꺼운 기판 코팅 영역을 형성할 가능성을 크게 증가시키고 접착 문제로 이어진다. 둘째, 반응기 챔버를 채우는 시간은 처리량 요건을 충족시키기 위해 총 공정 시간의 최소화를 위하여 수 분보다 작은 시간일 것이 요구되고, 특히 도구당 시간당 천 개 이상의 디스크 코팅을 요구하는 하드 디스크 드라이브 제조에서 그러하다. 셋째, 전달/저장소 시스템은 쉬운 리필 능력 및 낮은 전달 시스템 유지 요건을 가져야 한다.
도 3-7은 접착 촉진제의 전달을 가능하게 하기 위한 증기 전달 시스템(60a-60d)의 예시 구체예를 예시한다. 특히, 증기 전달 시스템(60a-60d)은 충분히 기화된 접착성 재료(예를 들어, ValMat® 또는 비슷한 재료)의 전달을 가능하게 한다. 이러한 디자인에 따른 예시 증기 전달 시스템은 다음을 포함한다. (1) ValMat®이 실온에서 90℃까지 범위의 온도에서 액체 상태를 유지하는 저장소, (2) ValMat®을 충분히 기화하고 기화된 ValMat®을 반응기 챔버에 방출하기 전에 저장하기 위해 가열된 저장소, 코일 기화기 및 배플로 구성되는 기화기, 그리고 (3) ValMat® 및 유사 재료의 높은 반응성 성질 때문에 중요한 어떤 유지 작업 전에 기화기 라인을 퍼지하고 잔여 ValMat® 증기를 제거하기 위한 질소 퍼지 라인.
일반적으로, 증기 전달 시스템(60a-60d)은 전달 라인(68) 및 밸브(66)에 의해 연결되지만 분리된 반응기(62) 및 저장소(64)를 포함하는 단일 진공 환경일 수 있다. 한 구체예에서, 밸브(66)는 유체를 반응기(62)에 들어가도록 제공할 수 있는 뉴매틱 밸브일 것이다.
저장소(64) 및 진공 챔버 또는 반응기(62)는 전달할 유체(예를 들어, ValMat®)의 증기압보다 낮은 압력에서 유지될 수 있다. 유체의 증기압보다 낮은 압력에서 저장소(64) 및 진공 챔버를 제공하는 것은 유체가 액체/증기 상태에서 저장소(64)를 나가고 증기 상태에서 반응기(62)에 들어가도록 제공할 것이다. 예를 들어, 저장소(64)의 압력은 약 70 mTor 미만으로 초기 설정될 수 있다. ValMat®의 증기압은 기화기 온도에 의존하여 몇 Torr 내지 26 Torr의 범위일 수 있다. 유체와 접촉하는 전달 라인(68) 및 밸브(66)는 높은 온도로 유지될 것이다. 예를 들어, 전달 라인(68) 및 밸브(66)는 약 90℃의 온도에서 유지될 것이다. 이러한 구조를 이용함으로써, ValMat® 증기는 저장소(64)에서 액체 ValMat®로부터 방출되고, 하나 이상의 기화기(70 또는 80)에서 충분히 기화되고, Torr 이하 압력으로 유지되는 반응기 챔버(62)에 주입될 수 있다. 이러한 시스템에서 ValMat® 증기의 완전한 기화를 달성하는 것에 더하여 증기 응축 또는 재응축이 실질적으로 방지될 수 있다.
기화 속도를 증가시고 고도로 분산된 가스를 유지하여 더 많은 ValMat® 증기를 기화기에 공급하며, 반응기 챔버에 ValMat® 증기 주입 시간을 줄이고, 처리량을 증가시키기 위해 저장소(64) 벽에 열이 가해질 수도 있다. 예를 들어, 유체의 증기압이 유체가 증발하는 속도로 증가하도록 열이 가해질 수 있다. 만약 40℃ 이상에서 가열되면, 증기압은 20℃의 실온과 비교하여 증기압이 거의 두 배일 수 있다. 인라인 코일 기화기(70), 배플(72), N2 퍼지, 및 진공 퍼지도 또한 전달 라인(68)에 함유될 수 있다. 기화기(70), 배플(72), 뿐만 아니라 반응기(62) 자체도 또한 기화 속도를 증가시키기 위하여 가열될 수 있다.
한 구체예에서, 기화기(70)은 작은 직경 코일 튜브 또는 튜브(들)(예를 들어, 내부 직경이 약 0.055"에서 0.18"인 것)일 수 있다. 예를 들어, 기화기(70)은 작은 직경 코일 스테인레스 강 튜브일 수 있다. 일반적으로, 증기 전달 시스템의 기화기는 직접 주입 기화기이다. 그러나, 이러한 집적 주입 기화기는 직접 주입 노즐을 막는 경향이 있는 화합물의 높은 반응성으로 인해 ValMat® 및 유사 화합물과 함께 이용되기에 부적합하다. 여기에서, 기화기(70)는 ValMat® 증기 미스트가 그러한 직접 주입 기화기와 비교해서 코일을 통해 이동하면서 기화할 기회를 더 많이 가지게 되는 사실로 인해 높은 효율의 액체 기화를 제공할 수 있고, 기화기의 높은 효율은 기판 코팅 균일성의 증명을 통해 확인되었다. 이러한 디자인의 한 교환은 증기 유동 속도의 잠재적인 제한이고 긴 공정 시간을 야기한다. 다중 기화기 코일 시스템(80)은 유동 속도 감소를 보충하기 위해 사용될 것이다.
한 구체예에서, 배플(72)은 전달 라인(68)의 직접 라인에 위치될 수 있다. 직접 라인에 배플(72)이 위치하는 것은 유체가 반응기(62)에 들어가기 전에 추가적인 기화 효율 및/또는 증기 저장 부피를 제공할 수 있다. 다시 말하면, 배플(72)은 액체의 기화 조건에의 노출을 연장하고 더 양호한 더 균일한 기화로 이어지도록 작용할 수 있고, 또한 기화된 재료의 추가적인 저장소 또는 보관소로서 작용할 수 있다. 후자의 능력에서, 이것은 반응기 챔버(62)의 충전 시간을 최소화하는데 유리하다.
또한, N2 퍼지 라인이 전달 라인(68)의 직접 라인에 위치될 수 있다. 직접 라인에서 N2 퍼지 라인으로, 증기는 시스템(60a-60d)이 가동되지 않거나 또는 유지 작업 전일 때, 전달 라인(68)에서 상당히 비워질 것이다. 이러한 이유로, 전달 라인(68)에서 막힘이 예방될 수 있다.
한 구체예에서, 진공 우회 라인(67)은 전달 라인(68)에서 직접 라인에 위치될 수 있다. 진공 우회 라인(67)은 반응기(62)를 통한 유동 없이 유체 및 N2 의 비워짐을 제공할 것이고, 이것은 시스템 유지 후 기구를 가져오는 동안 반응기 챔버에 들어가는 잠재적인 입자 또는 오염물 유입을 최소화한다.
도 3은 증기 전달 시스템(60a)의 예시적인 구체예를 예시한다. 증기 전달 시스템(60a)은 단일 저장소(64) 및 단일 기화기(70)를 포함한다. 단일 기화기(70)는 시스템(60a)의 바람직한 증기 유동 속도에 기초하여 선택될 수 있다. 기화기(70)는 전달 라인(68)에 유동 저항을 부가할 수도 있다. 증가된 저항으로, 기화 효율은 증가할 수 있고, 증기가 기화기(70)에서 더 길게 머물게 될 것이고, 재료의 더 양호한 더 많은 균일한 기화로 이어질 것이다.
도 4는 증기 전달 시스템(60b)의 예시적인 구체예를 예시한다. 증기 전달 시스템(60b)은 단일 저장소(64) 및 다중 기화기 시스템(80)을 포함한다. 증기 전달 시스템(60b)는 증기 전달 시스템(60a)과 디자인이 유사할 수 있다. 다중 기화기 시스템(80)의 부가는 총 증기 전달 속도를 증가시킬 수 있고 시스템(60b)의 처리량을 향상시킬 것이다.
앞서 언급했듯이, 현존하는 직접 액체 주입 기화기는 재료의 높은 반응성과 열 및/또는 습기의 존재하에 그것의 겔 상태로 전환하는 경향으로 인해 ValMat®과 함께 사용될 때 신뢰성 문제를 경험한다. 반응기 챔버를 채우는 시간 요건을 만족시키기 위해서, 액체 ValMat®을 저장하는 저장소는 ValMat®의 증기압이 온도가 증가함에 따라 증가한다는 사실로 인해 예를 들어 90℃의 높은 고온을 유지하는 것이 필요하다. 예를 들어, ValMat® 증기압은 실온보다 90℃에서 네 배 더 높다. 높은 온도는 ValMat® 증발 속도를 또한 증가시키고, 그 때문에 코팅 공정을 완료하기 위하여 반응기 챔버에 충분한 ValMat® 증기를 축적하는데 필요한 시간을 감소시킨다. 그런데, 연구는 45℃에서 유지되는 저장소 사용 2주 후에 ValMat® 액체의 점성이 120% 증가되는 것을 나타내며, 이것은 증발 속도를 감소시킬 것이고 일단 ValMat® 액체의 액상이 완전히 고화하면 ValMat® 공급을 중지할 수 있다. FTIR 연구는 ValMat®의 특징의 변화를 또한 확인시킨다. 게다가, 기화기와 저장소 사이 연결부의 막힘이 또한 관찰되었고 이것은 고온에서 전달 시스템에서 ValMat®과 잔여 습기 사이의 반응으로 인한 것일 수 있다.
도 5 및 6은 사용되는 증기 전달 시스템(60c 및 60d)를 예시한다. 여기서 대용량 저장 저장소(82)(예를 들어, ValMat® 함유)는 실온에서 유지될 수 있고 정밀하게 계량된 액체 ValMat®이 증가된 증기압을 위해 높은 온도로 가열되는 가열된 저장소(64)에 주입될 수 있다. 이러한 이유로, 저장소(82)의 대용량 ValMat®은 12개월 이상의 긴 수명을 가질 수 있고 시스템(60c 및 60d)은 저장소 온도 설정값에서 유체의 압력에 의해 제한되지 않을 수 있다. 일반적으로, 그 다음, 2개의 저장소 시스템(64 및 82)이 사용될 수 있다. 대용량 저장 저장소(82)는 주위 온도에서 대용량 액체 저장을 위해 함유될 수 있다. 그런 다음에 대용량 저장 저장소(82)는 저장소(64)에 공급할 것이고, 이것은 유체 보유 저장소라고 불릴 수 있다. 저장소(64)는 유체(예를 들어, ValMat®)의 사용시점 기화를 위해 높은 온도(예를 들어, 약 90℃ 이상)로 유지될 수 있다. 액체 형태의 유체는 질소 배압 및/또는 액체 유동 콘트롤러(84)를 사용하여 저장소(82)로부터 운반될 수 있다. 질소 배압 및 액체 유동 콘트롤러(84)는 저장소(64)에 정밀 액체 주입을 제공할 수 있다. 시스템(60c 및 60d)은 단일 기화기 시스템(70)(도 5에 도시됨) 또는 다중 기화기 시스템(80)(도 6에 도시됨)을 함유할 수 있다. 단일 또는 다중 기화기 시스템(70 또는 80)은 지지된 시스템의 처리량 요건에 기초하여 선택될 수 있다.
도 7은 증기 전달 시스템(60e)의 다른 예시적인 구체예를 예시한다. 증기 전달 시스템(60e)는 저장소(82a)를 포함한다. 저장소(82a)는 일정한 온도(예를 들어, 실온)로 유지될 것이다. 가스 라인은 캐리어 가스(예를 들어, N2)를 저장소(82a)에 운반하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 작동 동안, N2 가스는 저장소(82a)를 거쳐 기화기 코일(70) 및 배플(72)로 향해 통과될 수 있고 유체(예를 들어, ValMat®)를 반응기(62)에 전달한다. 두 번째 N2 라인은 시스템(60e)이 작동하지 않을 때 유체가 반응하는 것을 막기 위해 사용될 수 있다.
단순함을 위하여, 기화기 코일(70) 및 배플(72)은 시스템(60e)에서 제거될 수 있다. 추가로, 입자 필터는 시스템(60e)의 사용 동안 청결을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
다양한 양태들의 추가 변형 및 대안적인 구체예들이 본 설명에 비추어 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 이 설명은 단지 예시로만 해석되어야 한다. 본원에 도시되고 설명된 형태들은 구체예들의 예들로서 해석된다는 것이 이해되어야 한다. 요소들 및 재료들은 본원에 예시되고 설명된 것들을 치환될 수 있고, 부품 및 공정들은 역전될 수 있으며, 특정한 특징들은 독립적으로 이용될 수 있는바, 이것은 모두 본 명세서의 이익을 알게 된 당업자에게 명백할 것이다. 이후 청구항들에 설명된 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 본원에 설명된 요소들에 있어서 변화가 행해질 수 있다.
Claims (19)
- 임프린트 리소그래피 공정에 사용되는 기판에 기화된 접착성 재료를 전달하기 위한 증기 전달 시스템으로서,
진공원과 유체 연통하고 또한 하나 이상의 입구를 추가로 포함하는, 하나 이상의 기판을 보유하도록 구성된 반응기 챔버;
액체 접착성 재료를 보유하도록 구성된 유체 보유 저장소;
유체 보유 저장소를 반응기 챔버의 하나 이상의 입구에 연결하는 전달 라인; 및
하나 이상의 작은 직경 코일 튜브를 추가로 포함하는 전달 라인을 따라 위치한 인라인 기화기
를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템. - 제 1항에 있어서, 기화기와 반응기 챔버 사이 전달 라인을 따라 위치한 배플을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 전달 라인을 따라 위치한 하나 이상의 퍼지 밸브를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 유체 보유 저장소와 기화기 사이의 전달 라인에 연결된 N2 퍼지 라인을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 기화기와 반응기 사이의 전달 라인에 연결된 진공 우회 라인을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 유체 보유 저장소, 기화기 및 반응기 중 한가지 이상을 가열하기 위한 가열 요소를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 다중 인라인 기화기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 보유 저장소와 유체 연통하는 대용량 저장 저장소를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 8항에 있어서, 대용량 저장 저장소로부터 보유 저장소로의 액체 접착성 재료의 유동을 조절하기 위하여 대용량 저장 저장소와 보유 저장소 사이에 위치한 유동 조절기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 임프린트 리소그래피 공정에 사용되는 기판에 기화된 접착성 재료를 전달하는 방법으로서,
액체 상태의 접착성 재료를 저장소에 제공하는 단계;
기체 접착성 재료를 생성하기 위해 저장소를 가열하는 단계;
기화된 접착성 재료를 생성하기 위해 기체 접착성 재료를 하나 이상의 작은 직경 코일 튜브를 통해 보내는 단계;
하나 이상의 기판을 함유하는 반응기 챔버에 기화된 접착성 재료를 보내는 단계;
기화된 접착성 재료를 하나 이상의 기판에 부착하도록 허용하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 10항에 있어서, 기화된 접착성 재료를 반응기 챔버에 보내기 전에 기화된 접착성 재료를 배플을 통해 보내는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 10항 또는 제 11항에 있어서, 기화 효율을 증가시키기 위하여 기화된 접착성 재료의 유동 속도를 제한하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 10항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 기화된 접착성 재료를 다중의 작은 직경 코일 튜브를 통해 보내는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 10항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 기화된 접착성 재료를 진공상태하에 놓이게 하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 10항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 액체 접착성 재료를 저장소에 제공하기 위하여 저장소와 유체 연통하는 대용량 저장 저장소를 제공하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 15항에 있어서, 대용량 저장 저장소는 주위 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 10항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 유체 보유 저장소, 기화기, 반응기 중 한 가지 이상을 가열하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 10항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서, 임프린트 리소그래피 공정에 일반적으로 사용되는 중합성 재료에 공유 결합할 수 있는 기능기, -CH2- 링커기, 및 가수분해할 수 있는 이탈기를 가지는 Si 원자를 가지는 실레인 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 전달 방법.
- 제 10항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서, 접착성 재료는 아크릴옥시메틸트리메톡시실레인을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 전달 방법.
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