KR20190090339A - 슈퍼스트레이트 및 그 사용 방법 - Google Patents

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Abstract

슈퍼스트레이트는 표면을 갖는 본체; 표면 위에 놓이는 버퍼층; 및 버퍼층 위에 놓이는 보호층을 포함할 수 있고, 보호층은 본체의 표면의 표면 조도 이하인 표면 조도를 갖는다. 보호층은 버퍼층에 대해 선택적으로 제거될 수 있는 재료를 포함할 수 있고, 버퍼층은 슈퍼스트레이트의 본체에 대해 선택적으로 제거될 수 있는 재료를 포함할 수 있다. 슈퍼스트레이트는, 결함이 보호층 또는 버퍼층 내로 연장되고 본체에 도달하지 않기 때문에, 본체가 교체될 필요가 있기 전까지 더 많은 평탄화 또는 다른 처리 시퀀스를 위해 사용될 수 있다. 층들은 본체에 그다지 부정적인 영향을 미치지 않고 제거되고 상응하는 새로운 층들로 교체될 수 있다.

Description

슈퍼스트레이트 및 그 사용 방법{SUPERSTRATE AND A METHOD OF USING THE SAME}
본 개시내용은 슈퍼스트레이트(superstrate)에 관한 것이다.
적응성 임프린트 평탄화 프로세스가 US 8394282에 개시되어 있다. 적응성 임프린트 평탄화는 원하는 형상 특성을 갖는 표면을 제공한다. 일반적으로, 제1 표면의 토포그래피(topography)가 맵핑되어 밀도 맵을 제공한다. 밀도 맵은 제1 표면 상에 중합성 재료를 분배하기 위한 드롭 패턴을 제공하도록 평가된다. 중합성 재료는 템플릿의 제2 표면을 제공하도록 고화 및 에칭되며, 여기서 제2 표면은 원하는 형상 특성을 갖는다. 또한, 적응성 임프린트 평탄화는 임프린트 프로세스의 기생 효과를 보상한다. 본 발명자들은 US 8394282의 템플릿과 같은 슈퍼스트레이트의 유효 수명을 연장하는 방법을 발견하였다.
일 양태에서, 슈퍼스트레이트는 표면을 갖는 본체; 상기 표면 위에 놓이는 버퍼층; 및 상기 버퍼층 위에 놓이는 보호층으로서, 상기 보호층은 상기 본체의 상기 표면의 표면 조도 이하인 표면 조도를 갖는 표면을 갖는, 보호층을 포함하며, 상기 보호층은 상기 버퍼층에 대해 선택적으로 제거될 수 있는 재료를 포함한다.
일 실시예에서, 보호층의 표면 조도는 슈퍼스트레이트의 접촉 영역에 걸쳐 1 nm 미만이다.
다른 실시예에서, 본체는 평탄화 전구체 재료를 경화시키는데 사용되는 방사선에 대해 적어도 70%의 투과율을 갖는다.
또 다른 실시예에서, 보호층은 투명한 산화물, 질화물, 또는 산화질화물을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 버퍼층은 유기 화합물을 포함한다.
추가 실시예에서, 버퍼층은 스핀-온 카본, 포토레지스트, 화학 기상 증착 또는 물리적으로 퇴적된 카본 막을 포함한다.
다른 실시예에서, 버퍼층, 보호층, 또는 이들 양자 모두는 본체에 비해 프로세스 가스에 더 투과성이다.
특정 실시예에서, 프로세스 가스는 헬륨이다.
또 다른 실시예에서, 버퍼층 또는 보호층은 퇴적된 산화물, 양극산화된 알루미나, 유기-실란, 유기실리케이트 재료, 유기 폴리머, 무기 폴리머, 및 이들의 임의의 조합을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 본체는 소다 석회 유리, 석영, 보로실리케이트 유리, 알칼리-바륨 실리케이트 유리, 알루미노실리케이트 유리, 또는 합성 융합 실리카를 포함한다.
추가의 실시예에서, 보호층은 슈퍼스트레이트를 사용하여 형성된 층으로부터의 슈퍼스트레이트의 분리를 용이하게 하기 위해 분리 화합물(release compound)로 처리된다.
다른 양태에서, 슈퍼스트레이트를 형성하는 방법은 본체의 표면 위에 놓이는 제1 버퍼층을 형성하는 단계와; 제1 버퍼층 위에 놓이는 제1 보호층을 형성하는 단계를 포함하고, 제1 보호층은 본체의 표면의 표면 조도 이하인 표면 조도를 갖고; 보호층은 버퍼층에 대해 선택적으로 에칭될 수 있는 재료를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 방법은 상기 슈퍼스트레이트를 검사하여 상기 표면을 따라 상기 제1 보호층 내의 결함 밀도를 결정하는 단계; 및 상기 결함 밀도가 보호층 결함 임계치보다 높을 때 상기 제1 보호층을 제거하는 단계를 더 포함한다.
특정 실시예에서, 보호층을 제거하는 단계는 건식 에칭, 진공 자외선 클리닝, 또는 보호층의 습식 에칭을 포함한다.
다른 특정 실시예에서, 상기 방법은 슈퍼스트레이트 위에 놓이는 제2 보호층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
추가의 특정 실시예에서, 상기 방법은 상기 슈퍼스트레이트를 검사하여 상기 표면을 따라 상기 제1 버퍼층 내의 결함 밀도를 결정하는 단계; 및 상기 결함 밀도가 버퍼층 결함 임계치보다 높을 때 상기 제1 버퍼층을 제거하는 단계를 더 포함한다.
다른 특정 실시예에서, 상기 방법은 상기 슈퍼스트레이트 위에 놓이는 제2 버퍼층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
추가 실시예에서, 보호층을 형성하는 단계는 화학 기상 증착, 원자 층 퇴적, 물리 기상 증착, 또는 보호층 또는 보호층의 전구체의 코팅에 의해 보호층을 퇴적시키는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 버퍼층을 형성하는 단계는 유기 화합물을 코팅하는 단계 및 유기 화합물을 경화시키는 단계를 포함한다.
추가 양태에서, 슈퍼스트레이트가 기판 위에 평탄화층을 형성하기 위해서 사용될 수 있다. 슈퍼스트레이트는 표면을 갖는 본체; 및 표면 위에 놓이는 층을 포함할 수 있으며, 여기서 층은 본체에 대해 선택적으로 에칭 가능한 재료를 포함한다.
일 실시예에서, 슈퍼스트레이트의 면적은 기판의 면적보다 크다.
또 다른 양태에서, 방법은 기판 위에 평탄화층을 형성하기 위한 슈퍼스트레이트를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 슈퍼스트레이트의 본체의 표면 위에 놓이는 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 여기서 상기 층은 버퍼층에 대해 선택적으로 에칭가능한 재료를 포함한다.
일 실시예에서, 슈퍼스트레이트의 면적은 기판의 면적보다 크다.
실시예는 예로서 예시되며 첨부 도면들에 제한되지 않는다.
도 1은 예시적인 장치의 측면도의 예시를 포함한다.
도 2는 도 1의 장치 내의 슈퍼스트레이트의 일부의 단면도의 예시를 포함한다.
도 3은 기판 위에 놓이는 다양한 토포그래피 및 패턴화된 층을 갖는 기판의 단면도의 예시를 포함한다.
도 4는 평탄화 전구체 재료를 분배한 후의 도 3의 기판 및 패턴화된 층의 단면도의 예시를 포함한다.
도 5는 도 2의 슈퍼스트레이트가 평탄화 전구체 재료와 접촉할 때의 도 4의 기판, 패턴화된 층, 및 평탄화 전구체 재료의 단면도의 예시를 포함한다.
도 6은 적응성 평탄화층을 형성한 후의 도 5의 기판, 패턴화된 층 및 슈퍼스트레이트의 단면도의 예시를 포함한다.
도 7은 보호층 내로 연장되는 결함을 형성한 후의 도 2의 슈퍼스트레이트의 일부의 단면도의 예시를 포함한다.
도 8은 보호층을 제거한 후의 도 7의 슈퍼스트레이트의 일부의 단면도의 예시를 포함한다.
도 9는 보호층을 통해 버퍼층 내로 연장되는 결함을 형성한 후의 도 2의 슈퍼스트레이트의 일부의 단면도의 예시를 포함한다.
도 10은 보호층을 제거한 후의 도 9의 슈퍼스트레이트의 일부의 단면도의 예시를 포함한다.
도 11은 버퍼층을 제거한 후의 도 10의 슈퍼스트레이트의 일부의 단면도의 예시를 포함한다.
통상의 기술자는 도면들에서의 요소들이 간략화 및 명확성을 위해 도시되어 있고 반드시 축척대로 그려지지 않았다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 도면들의 일부 요소들의 치수들은 본 발명의 실시예의 이해의 향상을 돕기 위해 다른 요소들에 대해 과장될 수 있다.
도면과 조합된 하기 설명은 본원에 개시된 교시를 이해하는 것을 돕기 위해 제공된다. 이하의 논의는 교시의 특정 구현예 및 실시예에 초점을 맞출 것이다. 이러한 초점은 교시의 설명을 돕기 위해 제공되며, 교시의 범위 또는 적용 가능성에 대한 제한으로서 해석되어서는 안 된다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 재료, 방법 및 예는 단지 예시적인 것이고, 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 본 명세서에 설명되지 않는 한은, 특정 재료 및 처리 행위에 관한 많은 세부 사항은 전통적인 것이며, 임프린트 및 리소그래피 기술 내의 텍스트북 및 다른 소스에서 발견될 수 있다.
슈퍼스트레이트는 최대 제1 임계치인 표면에 걸친 표면 조도를 갖는 표면을 갖는 본체; 표면 위에 놓이는 버퍼층; 및 버퍼층 위에 놓이는 보호층을 포함할 수 있으며, 보호층은 최대 제1 임계치인 표면 조도를 갖는다. 보호층은 버퍼층에 대해 선택적으로 제거될 수 있는 재료를 포함할 수 있고, 버퍼층은 슈퍼스트레이트의 본체에 대해 선택적으로 제거될 수 있는 재료를 포함할 수 있다. 슈퍼스트레이트는, 보호층 또는 버퍼층 내로 연장되고 본체에 도달하지 않는 결함이 형성될 수 있기 때문에 본체가 교체될 필요가 있기 전까지는 더 많은 평탄화 또는 다른 처리 시퀀스를 위해 사용될 수 있다. 층들은 본체에 그다지 부정적인 영향을 미치지 않고 제거되고 상응하는 새로운 층들로 교체될 수 있다.
슈퍼스트레이트 및 슈퍼스트레이트를 사용하는 방법에 관한 세부 사항은 도면과 함께 본 명세서를 읽은 후에 더 잘 이해된다. 이하의 설명은 실시예를 예시하는 것을 의미하며, 첨부된 청구항들에 정의되는 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 본 명세서에 기술된 실시예에 따른 장치(10)는 기판(12) 위에 액체 전구체를 포함하는 층을 형성하는 것을 돕기 위해 사용될 수 있다. 기판(12)은 기판 척(14)에 결합될 수 있다. 도시된 바와 같이, 기판 척(14)은 진공 척이지만, 다른 실시예에서, 기판 척(14)은 진공, 핀-타입, 홈-타입, 정전식, 전자기식 등을 포함하는 임의의 척일 수 있다. 기판(12) 및 기판 척(14)은 스테이지(16)에 의해 더 지지될 수 있다. 스테이지(16)는 X-, Y- 또는 Z-방향을 따른 병진 또는 회전 운동을 제공할 수 있다. 스테이지(16), 기판(12), 및 기판 척(14)은 또한 베이스(도시되지 않음) 상에 위치될 수 있다.
적응성 평탄화를 형성하는데 사용되는 슈퍼스트레이트(18)가 기판(12)으로부터 이격되어 있다. 슈퍼스트레이트(18)에 관한 더 상세한 사항은 본 명세서에서 후술된다. 슈퍼스트레이트(18)는 척(28)에 결합될 수 있다. 척(28)은 진공식, 핀-타입, 홈-타입, 정전식, 전자기식 또는 다른 유사한 척 타입으로서 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 척(28)은 척(28) 또는 헤드(26)가 슈퍼스트레이트(18)의 이동을 용이하게 할 수 있도록 헤드(26)에 결합될 수 있다.
장치(10)는 기판(12) 상에 평탄화 전구체 재료(34)를 퇴적시키는데 사용되는 유체 분배 시스템(32)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 평탄화 전구체 재료(34)는 수지 등의 중합성 재료를 포함할 수 있다. 평탄화 전구체 재료(34)는 액적 분배, 스핀-코팅, 딥 코팅, 압출 코팅, 또는 이들의 조합과 같은 기술을 사용하여 하나 이상의 층으로 기판(12) 상에 위치될 수 있다. 평탄화 전구체 재료(34)는 설계 고려 사항에 따라 슈퍼스트레이트(18)와 기판(12) 사이에 원하는 체적이 형성되기 전 또는 후에 기판(12) 상에 분배될 수 있다. 예를 들어, 평탄화 전구체 재료(34)는 자외선, 열 등을 사용하여 경화될 수 있는 단량체 혼합물을 포함할 수 있다.
장치(10)는 경로(42)를 따라 에너지(40)를 따라 지향시키도록 결합된 에너지 공급원(38)을 더 포함할 수 있다. 헤드(26) 및 스테이지(16)는 슈퍼스트레이트(18) 및 기판(12)을 경로(42)와 중첩하여 위치시키도록 구성될 수 있다. 슈퍼스트레이트(18)는 에너지(40)가 투과될 수 있는 멤브레인 부분(21)을 포함한다. 장치(10)는 스테이지(16), 헤드(26), 유체 분배 시스템(32), 또는 공급원(38)과 통신하는 논리 소자(54)에 의해 조절될 수 있고, 선택적으로 메모리(56)에 저장된 컴퓨터 판독 가능 프로그램 상에서 동작할 수 있다. 논리 소자(54)는 프로세서(예를 들어, 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러의 중앙 처리 유닛), 필드-프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 주문형 집적 회로(ASIC) 등일 수 있다. 프로세서, FPGA 또는 ASIC은 장치 내에 있을 수 있다. 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 논리 소자는 장치(10)의 외부의 컴퓨터일 수 있고, 장치(10)에 양방향으로 결합된다.
슈퍼스트레이트(18)에 관한 세부 사항은 도 2와 관련하여 설명된다. 슈퍼스트레이트(18)는 평면형인 표면(22)을 갖는 본체(20)를 포함할 수 있다. 표면(22)은 함몰부 및 돌출부를 갖지 않고, 블랭크로 지칭될 수 있다. 표면(22)은 기판(12)의 면적의 적어도 90%인 면적을 가질 수 있고, 기판(12)과 동일하거나 또는 그보다 큰 면적을 가져도 된다. 일 실시예에서, 표면적은 적어도 280 cm2, 적어도 700 cm2, 적어도 1100 cm2 또는 그 이상이고, 다른 실시예에서 표면적은 최대 31,500 cm2일 수 있다. 표면(22)은 원형, 타원형, 직사각형(정사각형 포함), 육각형 등을 포함하는 2차원 형상을 가질 수 있다. 표면(22)은 원자력 현미경을 사용하여 결정될 수 있는 표면 조도를 가질 수 있다. 주연부에 지나치게 가까운 판독치로서 3 mm의 에지 배제가 이용될 수 있다. 표면 조도는 판독치의 중간 값일 수 있다. 일 실시예에서, 중심을 포함하는 영역의 대표량이 판독치를 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 300 mm 직경 기판(12)에 대해, 표면(22)에 대한 판독치는 중심과 에지 배제 영역 사이의 임의의 위치에서 취해질 수 있지만, 450 mm 직경 기판(18)에 대해, 슈퍼스트레이트에 대한 판독치는 슈퍼스트레이트(18)가 300 mm 웨이퍼에만 사용되는 경우 슈퍼스트레이트(18)의 중심의 150 mm 내에서 취해질 수 있다. 일 실시예에서, 표면 조도는 표면(22)의 접촉 영역에 대한 것일 수 있고, 여기서 접촉 영역은 접촉 동작 동안 슈퍼스트레이트(18)가 평탄화 전구체 재료(34)와 접촉하는 영역이다. 일 실시예에서, 본체(20)의 표면(22)의 표면 조도는 최대 1 nm, 최대 0.5 nm, 또는 최대 0.2 nm이고, 다른 실시예에서 임계치는 적어도 0.1 nm이다.
본체(20)는 평탄화 전구체 재료를 경화시키는데 사용되는 방사선에 대해 적어도 70%, 적어도 80%, 적어도 85%, 또는 적어도 90%의 투과율을 갖는다. 본체(20)는 유리계 재료, 실리콘, 유기 폴리머, 실록산 폴리머, 플루오로카본 폴리머, 사파이어, 스피넬, 다른 유사한 재료, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 유리계 재료는 소다 석회 유리, 보로실리케이트 유리, 알칼리-바륨 실리케이트 유리, 알루미노실리케이트 유리, 석영, 합성 용융 실리카 등을 포함할 수 있다. 본체는 30 미크론 내지 2000 미크론 범위의 두께를 가질 수 있다.
본체(20)의 표면(22)은 버퍼층(25) 및 보호층(27)에 의해 커버될 수 있다. 본 명세서에서 이하에 예시되고 설명되는 바와 같이, 버퍼층 및 보호층(25 및 27)은 슈퍼스트레이트(18)와 기판 사이에 갖혀서 본체(20)의 표면(22)을 스크래치할 수 있는 입자의 가능성을 감소시키는 것을 돕는다. 보호층(27) 또는 보호층(27)과 버퍼층(25) 양자 모두는 제거될 수 있고, 새로운 버퍼층 및 새로운 보호층이 본체(20)의 표면(22) 위에 형성될 수 있다. 버퍼층(25) 및 보호층(27)은 슈퍼스트레이트(18)의 본체(20)의 수명을 연장하는 것을 도울 수 있다.
버퍼층(25)은 본체(20)의 표면(22) 위에 형성될 수 있고, 보호층(27)은 버퍼층(25) 위에 형성될 수 있다. 버퍼층(25)은 본체(20)와 비교하여 상이한 조성을 가질 수 있고, 보호층(27)은 버퍼층(25)와 비교하여 상이한 조성을 가질 수 있다. 따라서, 버퍼층(25)은 본체(20)에 대해 선택적으로 제거될 수 있고, 보호층(27)은 버퍼층(25)에 대해 선택적으로 제거될 수 있다.
일 실시예에서, 버퍼층(25)은 슈퍼스트레이트(18)의 본체(20)와 비교하여 상대적으로 낮은 영률을 가질 수 있고, 유기 화합물을 포함한다. 특정 실시예에서, 버퍼층(25)은 스핀-온 카본, 포토레지스트, 화학 기상 증착 또는 물리적으로 퇴적된 카본 막 등을 포함한다. 버퍼층(25)은 코팅 및 경화(예를 들어, 방사선 또는 열) 시퀀스에 의해 도포될 수 있다. 일 실시예에서, 보호층(27)은 투명한 산화물, 질화물, 또는 산화질화물을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 보호층(27)은 실리콘 이산화물, 알루미늄 산화물 등을 포함하고, (플라즈마 보조가 있거나 없는) 화학 기상 증착, 원자층 퇴적, 물리 기상 증착(예를 들어, 스퍼터링), 스핀 코팅 등에 의해 형성될 수 있다.
다른 실시예에서, 버퍼층(25), 보호층(27), 또는 양자 모두는 프로세스 가스에 투과성이다. 투과성은 슈퍼스트레이트(18)가 평탄화 전구체 재료와 접촉할 때 달리 갖힐 수 있는 가스를 제거하는 것을 도울 수 있다. 버퍼층(25), 보호층(27) 또는 양자 모두는 본체(20)와 비교하여 프로세스 가스에 더 투과성이다. 일 실시예에서, 프로세스 가스는 헬륨일 수 있다. 일 실시예에서, 버퍼층(25) 및 보호층(27) 각각은 다공성 재료를 포함할 수 있고, 예시적인 다공성 재료가 US 8541053 및 US 9063409에 기재되어 있으며, 이들 양자 모두는 다공성 재료에 관한 그들의 교시를 위해 본원에 참조로 포함된다. 버퍼층(25) 및 보호층(27) 각각은 퇴적된 산화물, 양극산화된 알루미나, 유기-실란, 유기실리케이트 재료, 유기 폴리머, 무기 폴리머, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 버퍼층(25) 및 보호층(27)에 대해 많은 동일한 재료가 열거되지만, 임의의 특정 슈퍼스트레이트를 위한 보호층(27) 및 버퍼층(25)은 상이한 조성을 갖는다.
버퍼층(25), 보호층(27) 또는 양자 모두의 두께는 적어도 슈퍼스트레이트(18)와 슈퍼스트레이트(18)를 사용하여 평탄화층이 위에 형성되는 기판(12) 사이에 배치될 수 있는 입자만큼 두꺼울 수 있다. 그러나, 버퍼층(25) 및 보호층(27) 중 어느 하나 또는 양자 모두의 두께가 증가함에 따라, 노출된 표면은 과도하게 조면화될 수 있다. 일 실시예에서 버퍼층(25) 및 보호층(27) 각각은 적어도 11 nm, 적어도 50 nm, 또는 적어도 200 nm의 두께를 가질 수 있고, 다른 실시예에서 최대 10000 nm, 최대 5000 nm, 최대 3000 nm, 또는 최대 950 nm의 두께를 가질 수 있다.
보호층(27)은 슈퍼스트레이트(18)를 사용하여 형성된 평탄화층으로부터의 슈퍼스트레이트(18)의 분리를 용이하게 하기 위해 분리 화합물로 처리될 수 있다. 일 실시예에서, 예시적인 분리 화합물이 US 2010/0109195에 기재되어 있으며, 이는 분리 화합물에 관한 그의 교시를 위해 본원에 참조로 포함된다. 분리 화합물은 보호층(27)의 두께에 그리 크게 추가되지 않는데, 예를 들어 10 nm 미만이다.
보호층(27)은 본체(20)의 표면(22)의 표면 조도 이하의 표면 조도를 갖는 표면(29)을 갖는다. 표면 조도는 원자력 현미경을 사용하여 결정될 수 있다. 주연부에 지나치게 가까운 판독치로서 3 mm의 에지 배제가 이용될 수 있다. 표면 조도는 판독치의 중간 값일 수 있다. 일 실시예에서, 중심을 포함하는 영역의 대표량이 판독치를 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 300 mm 직경 기판(12)에 대해, 보호층(27)의 표면 조도에 대한 판독치는 중심과 에지 배제 영역 사이의 임의의 위치에서 취해질 수 있지만, 450 mm 직경 슈퍼스트레이트(18)에 대해, 표면(29)에 대한 판독치는 슈퍼스트레이트(18)가 300 mm 웨이퍼에만 사용되는 경우 슈퍼스트레이트(18)의 중심의 150 mm 내에서 취해질 수 있다. 일 실시예에서, 표면 조도는 표면(29)의 접촉 영역에 대한 것일 수 있고, 여기서 접촉 영역은 접촉 동작 동안 슈퍼스트레이트(18)가 평탄화 전구체 재료(34)와 접촉하는 영역이다. 일 실시예에서, 보호층(27)의 표면(29)의 표면 조도는 최대 1 nm, 최대 0.5 nm, 또는 최대 0.2 nm이고, 다른 실시예에서 임계치는 적어도 0.1 nm이다.
추가의 실시예에서, 층(25 및 27)은 단일 층으로 대체될 수 있다. 단일 층은 슈퍼스트레이트(18)의 본체보다 경질일 수 있다. 단일 층은 다이아몬드, 사파이어, 스피넬(MgAl2O4), 알루미늄 산화질화물, B4C, 큐빅 또는 우르차이트(wurtzite) BN, 붕소-탄소-질소 화합물(예를 들어, BC2N) 등을 포함할 수 있다.
도 3 내지 도 6은 슈퍼스트레이트(18)가 기판 위에 적응성 평탄화층을 형성하는데 사용될 수 있는 프로세스를 도시한다. 도 3 내지 도 6의 특징은 이해를 단순화하도록 과장되어 있다. 도 3은 표면(31)을 갖는 반도체 웨이퍼와 같은 기판(30)의 단면도를 포함하고, 패턴화된 층(33)은 기판(30)의 표면(31) 위에 놓인다. 패턴화된 층(33)은 이전에 형성된 디바이스 층 또는 레지스트 층일 수 있다.
도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 기판(30)은 완벽하게 편평하지 않고 표면(31)을 가로질러 변화한다. 적응성 평탄화와 달리, 평면 노출 표면을 갖는 평탄화층은 더 낮은 높이에 놓이는 표면(31)의 부분 위에 현저히 더 두꺼운 두께를 갖는 부분 및 높은 높이에 놓이는 표면(31)의 다른 부분에 비해 현저히 더 얇은 두께를 갖는 다른 부분을 가질 것이다. 적응성 평탄화는 층의 상부 표면이 표면(31)의 토포그래피와 더 밀접하게 일치하는 층이 형성될 수 있게 한다. 층은 전체적으로 등각이고 국부적으로 평면이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 평탄화 전구체 재료(34)는 장치(10)를 사용하여 패턴화된 층(33) 위에 형성된다. 평탄화 전구체 재료(34)를 위한 액적 분배 방법을 사용할 때, 기판(30) 및 유체 분배 시스템(32)의 유체 분배구는 패턴화된 층(33) 위에 소정의 유체 액적 패턴으로 평탄화 전구체 재료(34)의 유체 액적을 분배하면서 서로에 대해 이동한다.
도 1, 도 5, 및 도 6을 참조하면, 슈퍼스트레이트(18)는 평탄화 전구체 재료(34)와 접촉하게 되고(도 5), 평탄화 전구체 재료(34)는 슈퍼스트레이트(18)와 패턴화된 층(33) 사이의 공간을 확산 및 충전한다. 평탄화 전구체 재료(34)는 경화(예를 들어, 광경화 또는 열적으로)되어 평탄화층(64)을 형성한다(도 6). 평탄화층(64)이 형성된 후에, 슈퍼스트레이트(18)는 기판(30) 및 패턴화된 층(33)으로부터 분리된다.
이론적으로, 슈퍼스트레이트(18)는 수백 회 또는 수천 회 재사용될 수 있다. 실제로, 슈퍼스트레이트(18)의 본체(20)는 도 3 내지 도 6과 관련하여 설명되고 도시된 평탄화 방법 동안 손상될 수 있다. 일 실시예에서, 입자가 기판(30) 상으로 낙하할 수 있거나, 입자가 슈퍼스트레이트(18)의 표면을 따라 놓일 수 있다. 버퍼층 및 보호층(25 및 27)이 없으면, 입자는 본체(20)의 표면을 스크래치할 수 있거나 또는 표면에 다른 결함을 발생시킬 수 있고, 스크래치 또는 다른 결함은 기판(12)과 유사한 다른 기판을 위한 후속하여 형성되는 평탄화층에 복제될 수 있다. 따라서, 슈퍼스트레이트(18)는 더 이상 사용될 수 없다.
버퍼층(25) 및 보호층(27)이 존재할 때, 스크래치 또는 다른 결함은 보호층(27) 또는 버퍼층(25) 내로 연장할 수 있고 슈퍼스트레이트(18)의 본체(20)에는 도달하지 않을 수 있다. 따라서, 슈퍼스트레이트(18)의 수명은 버퍼층(25) 및 보호층(27)을 사용할 때 현저히 연장될 수 있다.
도 6에서 슈퍼스트레이트(18)를 사용하여 평탄화층(64)을 형성한 후에, 슈퍼스트레이트(18)는 평탄화층(64)을 형성하는데 사용되는 표면을 따라 스크래치 또는 다른 결함에 대해 검사될 수 있다. 검사는 밝은 광, 암시야, 산란광, 위상 및 정반사 검출 방법 등을 사용하여 시각적 검사에 의해 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 보호층(27) 또는 보호층(27)과 버퍼층(25) 양자 모두는 결함 밀도가 임계치를 초과할 때 제거될 수 있고 새로운 층(들)으로 교체될 수 있다. 일 실시예에서, 결함 크기는 적어도 10 nm, 적어도 20 nm, 또는 적어도 50 nm일 수 있고, 다른 실시예에서 결함 크기는 최대 1000 nm, 최대 5000 nm, 또는 최대 10000 nm일 수 있다. 일 실시예에서, 결함 밀도는 적어도 0.00001 결함/cm2, 적어도 0.00002 결함/cm2, 또는 적어도 0.00005 결함/cm2이고, 다른 실시예에서, 결함 밀도는 최대 0.001 결함/cm2, 최대 0.1 결함/cm2, 또는 최대 1.0 결함/cm2이다.
도 7에 도시된 실시예를 참조하면, 전술한 평탄화 시퀀스 동안 결함(77)이 형성된다. 결함(77)은 보호층(27) 내로 연장되고, 버퍼층(25) 또는 슈퍼스트레이트(18)의 본체(20)까지 연장되지 않는다. 보호층(27)은 도 8에 도시된 바와 같이 제거된다. 필요하거나 원하는 경우, 사용된다면 분리 화합물을 확보하기 위해 보호층(27)의 노출된 표면을 제거 전에 클리닝할 수 있거나, 또는 노출된 표면을 따른 임의의 오염이 제거된다. 제거 프로세스는 건식 에칭, 진공 자외선 클리닝, 습식 에칭 등을 포함할 수 있다. 보호층(27) 및 버퍼층(25)의 조성은 보호층(27)이 버퍼층(25)에 대해 선택적으로 제거될 수 있도록 선택된다. 특정 실시예에서, 보호층(27)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 산화질화물을 포함하고, 버퍼층(25)은 유기 재료를 포함한다. 보호층(27)은 보호층(27)과 반응하고 보호층(27)을 제거하는 불소 함유 에칭제에 노출될 수 있다. 버퍼층(25)은 플루오린-함유 에칭제와 현저히 반응하지 않는다.
보호층(27)을 제거한 후에, 결함(77)이 버퍼층(25)에 도달하지 않은 것을 확인하기 위해 슈퍼스트레이트(18)가 검사될 수 있다. 상기 검사에 추가하여 또는 그 일부로서, 버퍼층(25)의 노출된 표면이 보호층(27)의 제거 동안 현저히 조면화되지 않았는지를 확인하기 위해 버퍼층(25)이 검사될 수 있다. 버퍼층(25)이 과도하게 조면화된 경우(표면 조도가 이전에 설명된 한계를 초과한 경우), 결함(77)이 버퍼층(25)까지 연장되지 않아도 버퍼층(25) 또한 교체될 수 있다. 특정 실시예에서, 결함(77)은 버퍼층(25)까지 연장되지 않고, 버퍼층(25)의 노출된 표면은 충분히 평활하다. 새로운 보호층(27)이 도 2에 도시된 바와 같이 슈퍼스트레이트(18)를 생성하기 위해 버퍼층(25) 위에 형성될 수 있다. 새로운 보호층(27)은 보호층(27)과 관련하여 앞서 설명된 임의의 재료를 가질 수 있다. 새로운 보호층(27)은 이전 보호층(27)과 비교하여 동일하거나 상이한 조성을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 새로운 보호층(27)은, 이전 보호층(27)과 마찬가지로, 버퍼층(25)과 상이한 조성을 갖는다.
새로운 보호층(27)을 갖는 슈퍼스트레이트(18)는 도 6에서 다른 평탄화층(64)을 형성하기 위해 사용된다. 전술한 바와 같이, 슈퍼스트레이트(18)는 평탄화층(64)을 형성하는데 사용되는 표면을 따라 스크래치 또는 다른 결함에 대해 검사될 수 있다. 도 9에 도시된 실시예를 참조하면, 전술한 평탄화 시퀀스 동안 결함(95)이 형성된다. 결함(95)은 보호층(27)을 통해서 버퍼층(25) 내로 연장되지만, 결함은 슈퍼스트레이트(18)의 본체(20)까지 연장되지 않는다.
보호층(27)은 도 10에 도시된 바와 같이 제거된다. 보호층(27)은 전술한 바와 같이 클리닝될 수 있고, 선택적으로 제거될 수 있다. 버퍼층(25) 및 본체(20)의 조성은 버퍼층(25)이 본체(20)에 대해 선택적으로 제거될 수 있도록 선택된다. 제거 프로세스는 건식 에칭, 진공 자외선 클리닝, 습식 에칭 등을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 버퍼층(25)은 유기 재료를 포함하고, 본체(20)는 실리카계 유리를 포함한다. 버퍼층(25)에 애싱(산소-함유 플라즈마를 사용함) 또는 버퍼층(25)과 반응하여 버퍼층(25)을 제거하는 피라나 클린(piranha clean)(100℃ 내지 150℃의 범위의 온도에서 H2SO4 및 H2O2)이 이루어질 수 있다. 본체(20)는 애싱 또는 피라나 클린 동안 현저히 반응하지 않는다.
버퍼층(25)을 제거한 후에, 슈퍼스트레이트(18)는 결함(95)이 본체(20)에 도달하지 않은 것을 확인하기 위해 검사될 수 있다. 상기 검사에 추가하여 또는 그 일부로, 본체(20)의 현재의 노출된 표면의 조도가 층(25 및 27)의 제거 동안 현저히 조면화되지 않았는지를 확인하기 위해 본체(20)가 검사될 수 있다. 본체(20)가 과도하게 조대하면(표면 조도가 이전에 설명된 한계를 초과하면), 슈퍼스트레이트(18)는 거부될 수 있고 더 이상 사용되지 않을 수 있다. 특정 실시예에서, 결함(95)은 본체(20)까지 연장되지 않고, 본체(20)의 노출된 표면은 충분히 평활하다. 도 2에 도시된 바와 같이 슈퍼스트레이트(18)를 생성하기 위해 본체(20) 위에 새로운 버퍼층 및 보호층(25 및 27)이 형성될 수 있다. 새로운 버퍼층 및 보호층(25 및 27) 각각은 각각 버퍼층 및 보호층(25 및 27)과 관련하여 전술한 재료 중 임의의 것을 가질 수 있다. 새로운 버퍼층(25)은 이전 버퍼층(25)과 비교하여 동일하거나 상이한 조성을 가질 수 있다. 새로운 보호층(27)은 이전 보호층(27)과 비교하여 동일하거나 상이한 조성을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 새로운 버퍼층(25)은 이전 버퍼층(25)과 마찬가지로 본체(20)와 상이한 조성을 가지며, 새로운 보호층(27)은 이전 보호층(27)과 마찬가지로 버퍼층(25)과 상이한 조성을 갖는다. 도 3 내지 도 6과 관련하여 전술한 바와 같은 다른 평탄화 시퀀스가 수행된다.
특정 실시예에서, 버퍼층 및 보호층(25 및 27)의 제거는 리프트-오프 프로세스를 사용하여 수행되지 않는다. 층(25 및 27)은 기판(12)과 거의 동일한 크기일 수 있는 슈퍼스트레이트(18)의 본체(20)의 실질적으로 전부 위에서 연장된다. 리프트-오프 프로세스가 사용될 경우, 제거 프로세스는 과도하게 오래 걸릴 것이다. 제거 기술은 고도로 선택적으로 이루어질 수 있지만, 본체(20)에 대한 버퍼층(25)의 에칭 선택성은 무한하지 않을 수 있기 때문에, 버퍼층(25)을 제거하기 위한 에칭제에의 수일 또는 수주 동안의 노출은 여전히 본체(20)에 영향을 줄 수 있다. 또한, 버퍼층(25)을 제거하기 위한 에칭제에의 장기간의 노출은 본체(20)의 표면(22)을 따라 조면화를 일으킬 수 있거나 오염물을 도입시킬 수 있다. 또한, 이러한 조면화 또는 오염물은 표면(22)을 따라 불균일할 수 있다. 또한, 리프트-오프 프로세스는 전형적으로 전술한 바와 같이 보호층(27) 및 이어서 버퍼층(25)을 순차적으로 에칭하는 것에 비해 층(25 및 27)의 제거 동안에 본체(20)를 손상시킬 위험을 현저히 높이는 많은 양의 입자를 초래한다.
본 명세서에 설명된 실시예는 슈퍼스트레이트의 수명을 연장시키는데 유용하다. 버퍼층(25) 및 보호층(27) 중 어느 하나 또는 양자 모두의 사용은 스크래치 또는 다른 결함이 슈퍼스트레이트(18)의 본체(20)까지 연장될 가능성을 감소시키는 것을 돕는다. 따라서, 슈퍼스트레이트는 버퍼층(25) 또는 보호층(27)을 사용하지 않는 슈퍼스트레이트와 비교하여 더 많은 평탄화 시퀀스에 사용될 수 있다. 버퍼층 및 보호층(25 및 27)을 위한 재료는 각각이 선택적으로 제거될 수 있도록 선택될 수 있다. 또한, 새로운 버퍼층 및 보호층을 퇴적시키는 것을 현저한 복잡성 없이 수행할 수 있다.
일반적인 설명 또는 예들에서 전술한 행위들 모두가 요구되지 않고, 특정 행위의 일부가 요구되지 않을 수 있으며, 하나 이상의 추가적인 행위가 전술한 것에 추가하여 수행될 수 있다는 것에 유의하자. 또한, 행위가 열거된 순서는 반드시 이들이 수행되는 순서는 아니다.
이점, 다른 장점, 및 문제에 대한 해결책이 특정 실시예와 관련하여 전술되었다. 그러나, 이점, 장점, 문제에 대한 해결책, 및 임의의 이익, 장점, 또는 해결책이 발생되거나 더 두드러지게 할 수 있는 임의의 특징(들)은 임의의 또는 모든 청구항의 중요하거나, 요구되거나, 필수적인 특징으로서 해석되지 않아야 한다.
본 명세서 및 본 명세서에서 설명되는 실시예의 예시는 다양한 실시예의 구조의 일반적인 이해를 제공하도록 의도된다. 명세서 및 예시는 본 명세서에 설명된 구조 또는 방법을 사용하는 장치 및 시스템의 요소 및 특징 모두의 철저하고 포괄적인 설명으로서 역할을 하도록 의도되지 않는다. 별도의 실시예가 또한 단일 실시예에 조합되어 제공될 수 있고, 반대로, 간결함을 위해, 단일 실시예의 맥락에서 설명되는 다양한 특징들이 또한 별도로 또는 임의의 하위조합으로 제공될 수 있다. 또한, 범위로 설명된 값들에 대한 언급은 그러한 범위 내의 각각의 및 모든 값을 포함한다. 많은 다른 실시예는 본 명세서를 읽은 후에만 통상의 기술자에게 명백할 수 있다. 본 개시내용의 범위 내에서 구조적 치환, 논리적 치환, 또는 다른 변화가 이루어질 수 있도록, 본 개시내용으로부터 다른 실시예들이 사용될 수 있고 유도될 수 있다. 따라서, 본 개시내용은 제한적이라기보다는 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

Claims (18)

  1. 슈퍼스트레이트이며,
    표면을 갖는 본체;
    상기 표면 위에 놓이는 버퍼층; 및
    상기 버퍼층 위에 놓이는 보호층으로서, 상기 보호층은 상기 본체의 상기 표면의 표면 조도 이하인 표면 조도를 갖는 표면을 갖는, 보호층을 포함하며,
    상기 보호층은 상기 버퍼층에 대하여 선택적으로 제거될 수 있는 재료를 포함하는 슈퍼스트레이트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보호층의 상기 표면 조도는 상기 슈퍼스트레이트의 접촉 영역에 걸쳐 1 nm 미만인 슈퍼스트레이트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 본체는 평탄화 전구체 재료를 경화시키기 위해 사용되는 방사선에 대해 적어도 70%의 투과율을 갖는 슈퍼스트레이트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 보호층은 투명한 산화물, 질화물, 또는 산화질화물을 포함하는 슈퍼스트레이트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 버퍼층은 유기 화합물을 포함하는 슈퍼스트레이트.
  6. 제1항에 있어서, 상기 버퍼층은 스핀-온 카본, 포토레지스트, 화학 기상 증착 또는 물리적으로 퇴적된 카본 막을 포함하는 슈퍼스트레이트.
  7. 제1항에 있어서, 상기 버퍼층, 상기 보호층, 또는 양자 모두는 상기 본체와 비교하여 프로세스 가스에 대해 더 투과성인 슈퍼스트레이트.
  8. 제7항에 있어서, 상기 프로세스 가스는 헬륨인 슈퍼스트레이트.
  9. 제1항에 있어서, 상기 버퍼층 또는 상기 보호층은 퇴적된 산화물, 양극산화된 알루미나, 유기-실란, 유기실리케이트 재료, 유기 폴리머, 무기 폴리머, 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 슈퍼스트레이트.
  10. 제1항에 있어서, 상기 본체는 소다 석회 유리, 석영, 보로실리케이트 유리, 알칼리-바륨 실리케이트 유리, 알루미노실리케이트 유리, 또는 합성 융합 실리카를 포함하는 슈퍼스트레이트.
  11. 제1항에 있어서, 상기 보호층은 상기 슈퍼스트레이트를 사용하여 형성된 층으로부터 상기 슈퍼스트레이트의 분리를 용이하게 하기 위해 분리 화합물로 처리되는 슈퍼스트레이트.
  12. 슈퍼스트레이트를 형성하는 방법이며,
    본체의 표면 위에 놓이는 제1 버퍼층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 버퍼층 위에 놓이는 제1 보호층을 형성하는 단계로서, 상기 제1 보호층은 상기 본체의 상기 표면의 표면 조도 이하인 표면 조도를 갖는, 제1 보호층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 보호층은 상기 버퍼층에 대하여 선택적으로 에칭될 수 있는 재료를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 슈퍼스트레이트를 검사하여 상기 표면을 따라 상기 제1 보호층 내의 결함 밀도를 결정하는 단계; 및
    상기 결함 밀도가 상기 보호층 결함 임계치보다 높을 때 상기 제1 보호층을 제거하는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 슈퍼스트레이트 위에 놓이는 제2 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 슈퍼스트레이트를 검사하여 상기 표면을 따라 상기 제1 버퍼층 내의 결함 밀도를 결정하는 단계; 및
    상기 결함 밀도가 버퍼층 결함 임계치보다 높을 때 상기 제1 버퍼층을 제거하는 단계를 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 슈퍼스트레이트 위에 놓이는 제2 버퍼층을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  17. 기판 위에 평탄화층을 형성하기 위한 슈퍼스트레이트로서, 상기 슈퍼스트레이트는,
    표면을 갖는 본체; 및
    상기 표면 위에 놓이는 층을 포함하며,
    상기 층은 상기 본체에 대해 선택적으로 에칭될 수 있는 재료를 포함하는 슈퍼스트레이트.
  18. 기판 위에 평탄화층을 형성하기 위한 슈퍼스트레이트를 형성하는 방법이며, 상기 방법은,
    상기 슈퍼스트레이트의 본체의 표면 위에 놓이는 층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 층은 상기 버퍼층에 대하여 선택적으로 에칭될 수 있는 재료를 포함하는 방법.
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