KR20210109452A - 균일한 광 강도를 위한 노광 장치 및 이를 이용하는 방법 - Google Patents

균일한 광 강도를 위한 노광 장치 및 이를 이용하는 방법 Download PDF

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KR20210109452A
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닐라브 케이. 로이
마리오 요한네스 마이슬
마사키 사이토
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

기판 상에 평탄화층을 형성하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 상판을 기판과 정렬시키는 단계 - 상판을 기판과 정렬시키는 단계는 확산 요소를 제1 동작 상태로 조정하는 단계를 포함함 - , 성형가능 재료를 기판 위에 도포하는 단계, 기판 위의 성형가능 재료를 상판과 접촉시키는 단계, 확산 요소를 제2 동작 상태로 조정하는 단계 - 제1 동작 상태는 제2 동작 상태와 상이함 - , 및 상판이 성형가능 재료와 접촉하고 있는 동안 기판 위에 층을 형성하기 위해 기판 위의 성형가능 재료를 경화시키는 단계 - 성형가능 재료를 경화시키는 단계는 진입 상태에서 확산 요소에 진입하고 빠져나옴 상태에서 확산 요소를 빠져나오도록 화학 방사선 빔의 세트를 지향시키는 단계를 포함하고 진입 상태는 빠져나옴 상태와 상이함 - 를 포함할 수 있다.

Description

균일한 광 강도를 위한 노광 장치 및 이를 이용하는 방법{EXPOSURE APPARATUS FOR UNIFORM LIGHT INTENSITY AND METHODS OF USING THE SAME}
본 개시내용은 기판 처리에 관한 것으로, 더 구체적으로는 반도체 제조에서의 전체 웨이퍼 유체 퇴적에 관한 것이다.
유체 퇴적 기술은 반도체 웨이퍼 상에 전자 디바이스를 제조하는 데 유용하다. 이러한 기술은 성형가능 재료를 웨이퍼 상에 퇴적시키기 위한 유체 도포 시스템의 사용을 포함할 수 있다. 도포된 재료가 웨이퍼 상에서 응고되기 전에 도포된 재료를 상판(superstrate)이 평탄화 및/또는 패터닝한다. 평탄화 기술은 반도체 디바이스를 제조하는데 유용하다. 예를 들어, 반도체 디바이스를 생성하기 위한 공정은 기판으로 그리고 기판으로부터 재료를 반복적으로 추가 및 제거하는 것을 포함한다. 이러한 공정은 불규칙한 높이 변화(즉, 토포그래피)를 갖는 적층된 기판을 생산할 수 있고, 추가되는 층이 많을 수록, 기판 높이 변화가 증가될 수 있다. 높이 변화는 적층된 기판에 추가적인 층을 추가하는 능력에 대해 부정적인 영향을 준다. 별개로, 반도체 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 자체가 항상 완벽하게 편평하지는 않고, 초기 표면 높이 변화(즉, 토포그래피)를 포함할 수 있다. 이러한 문제를 해결하는 하나의 방법은 적층 단계 사이에서 기판을 평탄화하는 것이다. 다양한 리소그래피 패터닝 방법은 평면 표면에 대한 패터닝으로부터 이익을 얻는다. ArFi 레이저-기반 리소그래피에서, 평탄화는 초점 심도(DOF), 임계 치수(CD) 및 임계 치수 균일성을 향상시킨다. 극자외선 리소그래피(EUV)에서, 평탄화는 피처 배치(feature placement) 및 DOF를 향상시킨다. 나노임프린트 리소그래피(NIL)에서, 평탄화는 패턴 전사 후의 피처 충전 및 CD 제어를 향상시킨다.
때때로 잉크젯-기반 적응성 평탄화(IAP)로 지칭되는 평탄화 기술은 기판과 상판 사이에 중합성 재료의 가변 적하물 패턴을 도포하는 것을 포함하고, 여기서 적하물 패턴은 기판 토포그래피에 따라 달라진다. 이어서, 상판이 중합성 재료와 접촉하고, 이후 재료는 기판 상에서 중합되며, 상판은 제거된다.
그러나, 시준된 광이 중합성 재료에 도달하기 전에 상판 척에 의해 편향될 때 결함이 발생할 수 있다. 이와 같이, 전체 웨이퍼 처리를 고려하기 위해 유체 처리 기술의 개선이 요구된다.
일 양태에서, 기판 상에 평탄화층을 형성하는 방법이 개시된다. 상기 방법은, 상판을 기판과 정렬시키는 단계 - 상판을 기판과 정렬시키는 단계는 확산 요소를 제1 동작 상태로 조정하는 단계를 포함함 - , 성형가능 재료를 기판 위에 도포하는 단계, 기판 위의 성형가능 재료를 상판과 접촉시키는 단계, 확산 요소를 제2 동작 상태로 조정하는 단계 - 제1 동작 상태는 제2 동작 상태와 상이함 - , 및 상판이 성형가능 재료와 접촉하고 있는 동안 기판 위에 층을 형성하기 위해 기판 위의 성형가능 재료를 경화시키는 단계 - 성형가능 재료를 경화시키는 단계는 진입 상태에서 확산 요소에 진입하고 빠져나옴 상태에서 확산 요소를 빠져나오도록 화학 방사선 빔의 세트를 지향시키는 단계를 포함하며, 진입 상태는 빠져나옴 상태와 상이함 - 를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 진입 상태(entering state)는 시준된 빔일 수 있다.
또 다른 양태에서, 빠져나옴 상태(exiting state)는 확산된 빔일 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 방법은 상판을 기판과 정렬시키는 동안 확산 요소를 통해 광 빔의 세트를 지향(directing)시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 광 빔의 세트가 시준된 빔으로서 확산 요소에 진입하고 시준된 빔으로서 확산 요소를 빠져나온다.
다른 양태에서, 방법은 상판을 기판과 정렬시키기 위해 카메라 및 조명 시스템을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
추가적인 양태에서, 확산 요소는 카메라 및 조명 시스템과 기판 사이에 위치된다.
다른 양태에서, 확산 요소는 제1 층, 제2 층, 및 제3 층을 포함한다.
다른 양태에서, 제1 층은 실리콘, 석회석, 소다회, 석영, 실리카, 실리케이트, 이산화규소, 산화나트륨, 탄산나트륨, 산화칼슘 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함한다.
또 다른 양태에서, 제2 층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 인듐 주석 산화물, 중합체 분산형 액정, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
다른 양태에서, 제3 층은 실리콘, 석회석, 소다회, 석영, 실리카, 실리케이트, 이산화규소, 산화나트륨, 탄산나트륨, 산화칼슘 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함한다.
또 다른 양태에서, 제1 층은 적어도 2개의 섹션으로 이격되고, 제2 층은 연속층이고, 제3 층은 적어도 2개의 섹션으로 분리된다.
추가적인 양태에서, 확산 요소는 3개의 구역을 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 화학 방사선 빔의 세트는 제2 구역을 빠져나오는 빔과는 상이한 상태에서 제1 구역을 빠져나온다.
다른 양태에서, 화학 방사선 빔의 세트는 제3 구역을 빠져나오는 빔과는 상이한 상태에서 제1 구역을 빠져 나간다.
다른 양태에서, 제조 방법이 개시된다. 상기 제조 방법은, 상판을 기판과 정렬시키는 단계 - 상판을 기판과 정렬시키는 단계는 확산 요소를 제1 동작 상태로 조정하는 단계를 포함함 - , 성형가능 재료를 기판 위에 도포하는 단계, 기판 위의 성형가능 재료를 상판과 접촉시키는 단계, 확산 요소를 제2 동작 상태로 조정하는 단계 - 제1 동작 상태는 제2 동작 상태와 상이함 - , 상판이 성형가능 재료와 접촉하고 있는 동안 기판 위에 층을 형성하기 위해 기판 위의 성형가능 재료를 경화시키는 단계 - 성형가능 재료를 경화시키는 단계는 진입 상태에서 확산 요소에 진입하고 빠져나옴 상태에서 확산 요소를 빠져나오도록 화학 방사선 빔의 세트를 지향시키는 단계를 포함하며, 진입 상태는 빠져나옴 상태와 상이함 - , 상판과 기판 상의 층을 분리하는 단계, 층이 형성된 기판을 처리하는 단계, 및 처리된 기판으로부터 물품을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 기판을 평탄화하는 시스템이 개시된다. 상기 시스템은 기판을 보유지지하는 기판 척, 상판을 보유지지하는 상판 척 - 상판은 기판과 대면함 - , 조정가능한 확산기 - 조정가능한 확산기는 제1 동작 상태 및 제2 동작 상태를 포함하고, 제2 동작 상태는 에너지 빔을 확산시킴 - , 조정가능한 확산기, 상판 척, 및 상판을 통해, 기판을 검사하는 카메라 - 조정가능한 확산기는 카메라와 상판 척 사이에 있음 - , 및 조정가능한 확산기, 상판 척 및 상판을 통해, 화학 방사선 빔을 기판에 제공하는 방사선 소스 - 조정가능한 확산기는 방사선 소스와 상판 척 사이에 있음 - 를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 조정가능한 확산기는 제1 층, 제2 층, 및 제3 층을 포함한다.
또 다른 양태에서, 제2 층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 인듐 주석 산화물, 중합체 분산형 액정, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
추가적인 양태에서, 제1 층은 적어도 2개의 섹션으로 이격되고, 제2 층은 연속층이며, 제3 층은 적어도 2개의 섹션으로 분리된다.
실시예는 예로서 도시되며 첨부 도면으로 한정되지 않는다.
도 1a 및 도 1b는 예시적인 시스템의 측면도의 예시를 포함한다.
도 2a 내지 도 2d는 평탄화 공정의 예시를 포함한다.
도 3은 일 실시예에 따른 본 개시내용의 방법(200)의 예시를 포함한다.
도 4a 및 도 4b는 도 3의 방법의 하나의 구현예에 따른 확산 요소의 실시예를 포함한다.
도 5는 다른 실시예에 따른 확산 요소의 실시예를 포함한다.
통상의 기술자는 도면의 요소가 단순성 및 명료성을 위해 예시되고 반드시 일정한 축척에 따라 그려지는 것은 아님을 인식한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예의 이해를 개선하기 위해서, 도면 내의 요소의 일부의 치수는 다른 요소에 대해 과장될 수 있다.
도면과 조합되는 이하의 설명은 본원에 개시된 교시의 이해를 돕기 위해 제공된다. 이하의 논의는 특정 구현예 및 교시의 실시예에 집중할 것이다. 이러한 집중은 교시의 설명을 돕기 위해 제공되며 교시의 범위 또는 적용가능성에 대한 제한으로서 해석되어서는 안 된다.
달리 규정되지 않는 한, 본원에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 일반적으로 이해하는 바와 동일한 의미를 갖는다. 재료, 방법, 및 예는 단지 예시적인 것이며 제한하려는 것은 아니다. 본원에서 설명되지 않는 한, 특정 재료 및 처리 행위에 관한 많은 세부 사항은 통상적이며 본 기술분야의 교재 및 다른 출처에서 확인될 수 있다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본원에 설명된 실시예에 따른 장치(100)는 기판(102) 상의 막을 평탄화하는 데 사용될 수 있다. 기판(102)은 기판 척(104)에 결합될 수 있다. 기판 척(104)은 진공 척, 핀-타입 척, 홈-타입 척, 정전식 척, 전자기식 척, 및/또는 기타 등등일 수 있지만 이것으로 한정되지 않는다.
기판(102) 및 기판 척(104)은 기판 위치설정 스테이지(106)에 의해 추가로 지지될 수 있다. 기판 위치설정 스테이지(106)는 x, y, z, θ, Ψ, 및 φ축 중 하나 이상을 따라 병진 및/또는 회전 운동을 제공할 수 있다. 기판 위치설정 스테이지(106), 기판(102), 및 기판 척(104)은 또한 베이스(도시되지 않음) 상에 위치설정될 수 있다. 기판 위치설정 스테이지는 위치설정 시스템의 일부일 수 있다.
상판(108)이 기판(102)으로부터 이격되어 있다. 상판(108)은, 용융 실리카, 석영, 실리콘, 유기 중합체, 실록산 중합체, 붕규산 유리, 플루오로카본 중합체, 금속, 경화 사파이어 및/또는 기타 등등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 재료로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 상판(108)은 UV 광을 쉽게 투과시킨다. 상판(108)은 도 2a에 도시되는 바와 같이 기판(102)에 대면하는 작업 표면(112)을 가질 수 있다. 표면(112)은 일반적으로 기판(102)의 표면과 동일한 면적 크기이거나 또는 그보다 약간 더 작다. 상판(108)의 표면(112)은 평면 접촉 표면을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상판(108)의 접촉 표면은 기판(102) 상에 형성될 패턴의 기초를 형성하는 임의의 원본 패턴을 형성하는 피처를 포함할 수 있다.
상판(108)은 상판 척(118)에 의해 결합 또는 보유될 수 있다. 상판 척(118)은, 진공 척, 핀-타입 척, 홈-타입 척, 정전식 척, 전자기식 척, 및/또는 다른 유사한 척 타입일 수 있지만 이것으로 한정되지 않는다. 상판 척(118)은 상판(108)에 걸쳐 달라지는 응력, 압력 및/또는 변형을 상판(108)에 적용하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 상판 척은 마찬가지로 UV 광을 쉽게 투과시킨다. 상판 척(118)은 상판(108)의 배면에 압력차를 인가하여 상판(108)이 굴곡 및 변형되게 할 수 있는 구역 기반 진공 척, 액추에이터 어레이, 압력 블래더 등과 같은 시스템을 포함할 수 있다.
상판 척(118)은 위치설정 시스템의 일부인 평탄화 헤드(120)에 결합될 수 있다. 평탄화 헤드(120)는 브리지에 이동가능하게 결합될 수 있다. 평탄화 헤드(120)는, 적어도 z축 방향 및 잠재적으로는 다른 방향(예를 들어, x, y, θ, Ψ, 및 φ축)으로 기판(102)에 대해 상판 척(118)을 이동시키도록 구성되는 보이스 코일 모터, 압전형 모터, 리니어 모터, 너트 및 스크류 모터 등과 같은 하나 이상의 액추에이터를 포함할 수 있다.
장치(100)는 유체 도포기(122)를 더 포함할 수 있다. 유체 도포기(122)는 또한 브리지에 이동가능하게 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 유체 도포기(122) 및 평탄화 헤드(120)는 모든 위치설정 구성요소 중 하나 이상을 공유한다. 대안적인 실시예에서, 유체 도포기(122) 및 평탄화 헤드는 서로 독립적으로 이동한다. 유체 도포기(122)는 기판(102) 상에 액체 성형가능 재료(124)(예를 들어, 광경화성 중합성 재료)의 액적을 퇴적시키는 데 사용될 수 있고, 퇴적된 재료의 체적은 그 토포그래피 프로파일에 적어도 부분적으로 기초하여 기판(102)의 영역에 걸쳐 달라진다. 상이한 유체 도포기(122)는 성형가능 재료(124)를 도포하기 위해 상이한 기술을 사용할 수 있다. 성형가능 재료(124)가 분사가능할 때, 잉크젯 타입 도포기가 성형가능 재료를 도포하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 열 잉크 분사, 마이크로전기기계 시스템(MEMS) 기반 잉크 분사, 밸브 분사 및 압전형 잉크 분사가 분사가능 액체를 도포하기 위한 일반적인 기술이다.
장치(100)는, 상판(108)이 평탄화 공정 중에 성형가능 재료(124)와 접촉할 때 성형가능 재료(124)의 확산을 관찰하도록 위치설정된 카메라(136)를 더 포함할 수 있다. 도 1은 필드 카메라의 촬상 필드(imaging field)의 광축 경로(138)를 도시한다. 도 1a 및 도 1b에 도시되는 바와 같이, 장치(100)는 카메라(136)에 의해 검출될 광과 화학 방사선을 조합하는 하나 이상의 광학 구성요소(다이크로익 미러, 빔 결합기, 프리즘, 렌즈, 미러 등)를 포함할 수 있다. 카메라(136)는 상판(108) 아래에 있으며 성형가능 재료(124)와 접촉하는 영역과 상판(108) 아래에 있지만 성형가능 재료(124)와 접촉하지 않는 영역 사이의 대비를 나타내는 파장의 광을 모으도록 구성되는 CCD, 센서 어레이, 라인 카메라 및 광검출기 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 카메라(136)는 상판(108) 아래의 성형가능 재료(124)의 확산 및/또는 경화된 성형가능 재료(124)로부터의 상판(108)의 분리의 화상을 제공하도록 구성될 수 있다. 카메라(136)는 또한 성형가능 재료(124)가 표면(112)과 기판 표면 사이의 간극 사이에서 확산될 때 변화되는 간섭 줄무늬를 측정하도록 구성될 수 있다.
도 1a에서 알 수 있는 바와 같이, 광축 경로(138)는 상판(108)을 보유지지하는 상판 척(118)에 도달하기 전에 확산 요소(114)를 통과할 수 있다. 도 1a는 확산 요소(113)가 높은 카메라 촬상 해상도를 제공하는 최소 확산으로 촬상 광(imaging light)이 확산 요소(114)를 통과할 수 있는 제1 동작 상태일 수 있다는 것을 도시한다. 확산기(114)는 빔이 확산 요소(114)를 통과한 후에 제1 동작 상태에서 0도 이상 및 5도 미만의 - 빠져나옴 각도 변화, 즉 빔이 확산 요소(114)를 빠져나올 때의 최소 각도와 최대 각도 사이의 각도 차이에 의해 형성되는 - 산란 범위를 가질 수 있다. 도 1a는 노광 경로(128)가 확산 요소(114)에 도달하기 전에 시준된 광일 수 있는 것을 도시하며 노광 경로(121)가 확산 요소(114)를 통과한 후에 시준된 광일 수 있는 것을 도시한다. 일 실시예에서, 확산 요소(114)를 빠져나오는 광은 확산 요소(114)에 진입하는 광의 5도 이내일 수 있다. 따라서, 통상의 기술자는, 확산 요소(114)가 제1 동작 상태에 있을 때, 확산 요소(114)를 통과한 후에 노광 경로(128)가 실질적으로 변화되지 않을 것이라는 것을 이해할 것이다.
장치(100)는 화학 에너지, 예를 들어 UV 방사선을 노광 경로(128)를 따라 지향시키는 방사선 소스(126)를 포함하는 경화 시스템을 더 포함할 수 있다. 평탄화 헤드(120) 및 기판 위치설정 스테이지(106)는 상판(108) 및 기판(102)을 노광 경로(128)와 중첩하여 위치설정하도록 구성될 수 있다. 방사선 소스(126)는 상판(108)이 성형가능 재료(124)와 접촉한 후에 노광 경로(128)를 따라 화학 에너지를 전송한다. 방사선 소스(126)는 상판 척(118)을 통해 노광 경로(128)를 따라 화학 에너지를 지향시킨다. 상판 척(118)은 프레넬 회절을 초래하는 날카로운 에지를 갖는 오목한 랜드(land) 또는 캐비티와 같은 여러 상이한 기하학적 피처를 포함할 수 있기 때문에, 시준된 또는 지향된 빔이 이들 피처를 통과할 때 기하학적 피처 또는 날카로운 에지를 통한 광 투과율은 상판 척(118)의 평면 영역을 통한 광 투과율과는 상이하다. 따라서, 광 투과율의 변화는 레지스트의 불균일한 경화 및 불량한 평탄화로 이어진다. 그러나, 이러한 피처에서 나타나는 효과는 투명한 척에 도달하는 에너지를 사실상 확산시킴으로써 감소될 수 있다.
도 1b에서 알 수 있는 바와 같이, 노광 경로(128)는 상판(108)을 보유지지하는 상판 척(118)에 도달하기 전에 확산 요소(114)를 통과할 수 있다. 도 1b는 노광 경로(128)가 확산 요소(114)에 도달하기 전에 시준된 광일 수 있고 그후 노광 경로(121)가 확산 요소(114)를 통과한 후에 확산된 광이 될 수 있는 것을 도시한다. 일 실시예에서, 확산 요소(114)는 전극을 가로지르는 전위가 변화될 때 산란 각도를 변화시킴으로써 확산의 범위를 변화시킬 수 있는 조정가능한 확산기일 수 있다. 확산 요소는, 상판(108)이 성형가능 재료(124)와 접촉할 때 중합 재료에 도달하기 전에 화학 에너지를 확산시킴으로써 레지스트에 더 균일한 경화 광 분포를 제공하는 제2 동작 상태를 가질 수 있다. 따라서, 확산기(114)는 빔이 확산 요소(114)를 통과한 후에 제2 동작 상태에서 5도 초과 및 180도 미만의 - 빠져나옴 각도 변화, 즉 빔이 확산 요소(114)를 빠져나올 때의 최소 각도와 최대 각도 사이의 각도 차이에 의해서 형성되는 - 산란 범위를 가질 수 있다. 도 1b는 상판(108)이 성형가능 재료(124)와 접촉하는 것을 도시하지 않지만, 이는 개별 구성요소의 상대 위치가 용이하게 식별될 수 있도록 예시 목적을 위해 그렇게 하는 것이며, 상판(108)이 성형가능 재료(124)와 접촉할 때 확산 요소(114)가 제2 동작 상태에 있을 수 있고 이에 의해 확산 요소(114)를 통과한 후에 화학 에너지를 확산시킬 수 있다는 것을 이해해야 한다.
확산 요소(114)는 조정가능한 요소(tunable element)일 수 있다. 즉, 확산 요소(114)는 동작 중에 제1 동작 상태로부터 제2 동작 상태로 산란 각도를 변화시킴으로써 확산의 범위를 변화시킬 수 있다. 일 실시예에서, 확산 요소(114)가 제1 동작 상태에 있을 때, 촬상 에너지는 확산 요소(114)를 통과한 후에 시준된 에너지로서 유지될 수 있고, 이에 의해 필드 카메라의 촬상 필드의 광축(138)이 기판(102)을 관찰할 수 있는 명확한 경로(clear path)를 제공할 수 있다. 다른 실시예에서, 확산 요소(114)가 제2 동작 상태에 있을 때, 화학 에너지는 확산 요소(114)를 통과한 후에 확산될 수 있고, 이에 의해 상이한 각도에서 성형가능 재료에 도달할 수 있고 이에 의해 더 균일한 패턴으로 성형가능 재료를 경화시킬 수 있다. 따라서, 동작 중에, 확산 요소(114)를 통과하는 에너지는 처리의 단계에 따라 유리하게 시준되거나 확산될 수 있다. 상판(108) 및 기판(102)을 정렬시키는 동안, 확산 요소(114)를 통과하는 에너지는 정확한 관찰을 제공하도록 시준될 수 있다. 그러나, 개별 처리 단계에서, 상판(108)이 기판(102)과 접촉하는 동안, 확산 요소(114)를 통과하는 에너지가 확산되어 더 균일한 경화 공정을 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 확산 요소(114)는 광학 요소와 상판 척(118) 사이에 있을 수 있다. 일 실시예에서, 확산 요소(114)는 카메라(136)와 기판(102) 사이에 있을 수 있다. 다른 실시예에서, 확산 요소(114)는 평탄화 헤드(120)에 인접할 수 있다. 확산 요소(114)는 상판(108)을 통해 하나 이상의 광 빔을 지향시킬 수 있다. 일 실시예에서, 확산 요소는 상판 척(118)의 길이보다 더 넓은 길이를 가질 수 있다.
장치(100)는 기판 척(104), 기판 위치설정 스테이지(106), 상판 척(118), 평탄화 헤드(120), 유체 도포기(122), 방사선 소스(126), 및/또는 카메라(136)와 같은 하나 이상의 구성요소 및/또는 서브시스템과 통신하는 하나 이상의 프로세서(140)(제어기)에 의해 조절, 제어 및/또는 지시될 수 있다. 프로세서(140)는 비일시적 컴퓨터 메모리(142)에 저장된 컴퓨터 판독가능 프로그램 내의 명령어에 기초하여 동작될 수 있다. 프로세서(140)는 CPU, MPU, GPU, ASIC, FPGA, DSP, 및 범용 컴퓨터 중 하나 이상이거나 이를 포함할 수 있다. 프로세서(140)는 전용 제어기일 수 있거나 또는 제어기가 되도록 개조된 범용 컴퓨팅 디바이스일 수 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 메모리의 예는 RAM, ROM, CD, DVD, 블루-레이, 하드 드라이브, 네트워크 결합 스토리지(NAS), 인트라넷 연결형 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 디바이스, 및 인터넷 연결형 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 디바이스를 포함하지만 이것으로 제한되지 않는다.
동작 시에, 평탄화 헤드(120), 기판 위치설정 스테이지(106) 중 어느 하나 또는 양자 모두는 성형가능 재료(124)로 충전되는 원하는 공간(3차원의 한정된 물리적 범위)을 형성하기 위해 상판(108)과 기판(102) 사이의 거리를 변화시킨다. 예를 들어, 평탄화 헤드(120)는, 본원에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 상판(108)이 성형가능 재료(124)의 액적과 접촉하여 이를 확산시키도록 기판을 향해 이동될 수 있고 상판(108)에 힘을 가할 수 있다.
평탄화 공정은 도 2a 내지 도 2d에 개략적으로 도시되는 단계를 포함한다. 도 2a에 도시되는 바와 같이, 성형가능 재료(124)는 기판(102) 상으로 액적의 형태로 도포된다. 앞서 설명된 바와 같이, 기판 표면은 이전의 처리 동작에 기초하여 알 수 있거나 Zygo NewView 8200 같은 광학 간섭 효과에 기초한 프로파일로미터, AFM, SEM, 또는 광학 표면 프로파일러를 사용하여 측정될 수 있는 어떤 토포그래피를 갖는다. 퇴적된 성형가능 재료(124)의 국소 체적 밀도는 기판 토포그래피에 따라 달라진다. 확산 요소(114)는 상판(108)이 성형가능 재료(124)와 접촉하여 위치설정될 수 있도록 시준된 광이 시스템을 통과하는 것을 허용하기 위해 제1 동작 상태로 전환된다. 도 2a에서 볼 수 있는 바와 같이, 에너지는 시준된 빔으로서 확산 요소(114)에 진입하고 확산 요소(114)를 통과하여 시준된 빔으로서 빠져나온다. 일 실시예에서, 필드 카메라의 촬상 필드의 광축(138)은 기판(102)과 함께 상판(108)을 위치설정하는 것을 돕기 위해 시준된 빔으로서 확산 요소를 통과할 수 있다.
도 2b는 상판(108)이 성형가능 재료(124)와 완전히 접촉한 후이지만 중합 공정이 시작되기 전의 접촉 단계 이후를 도시한다. 상판(108)이 성형가능 재료(124)와 접촉할 때, 액적은 병합되어 상판(108)과 기판(102) 사이의 공간을 충전하는 성형가능 재료 막(144)을 형성한다. 바람직하게는, 충전 공정은 미충전 결함을 최소화하기 위해 상판(108)과 기판(102) 사이에 임의의 공기 또는 가스 기포가 포획되지 않는 균일한 방식으로 발생한다. 중합 공정 또는 성형가능 재료(124)의 경화는 화학 방사선(예를 들어, UV 방사선)으로 개시될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 방사선 소스(126)는 성형가능 재료 막(144)이 경화, 응고, 및/또는 교차-결합하여 기판(102) 상에 경화된 평탄화된 층(146)을 형성하게 하는 화학 방사선을 제공할 수 있다. 대안적으로, 성형가능 재료 막(144)의 경화는 또한 열, 압력, 화학 반응, 다른 유형의 방사선 또는 이들의 임의의 조합을 사용하여 개시될 수 있다. 도 2b에서 확인되는 바와 같이, 확산 요소(114)는, 화학 빔(121)이 다양한 상이한 각도로 확산 요소(114)를 빠져나오도록, 확산 요소(114)를 통해서 진입하는 화학 빔(128)이 산란될 수 있게, 제2 동작 상태로 조정될 수 있다. 경화 공정 중에 빔을 산란시키는 것에 의해서, 확산 요소(114)는 더 균일한 중합 공정을 제공한다. 중합 공정 이후에, 도 2c에서 확인되는 바와 같이, 빔이 대략적으로 동일한 각도로 확산 요소(114)에 진입하고 빠져나오도록, 확산 요소(114)는 다시 한번 제1 동작 상태로 조정되어 확산 요소(114)를 통한 투과를 제공할 수 있다. 따라서, 다시 한번, 필드 카메라의 촬상 필드의 광축(138)은 중합 공정이 완료되는 것을 보장하기 위해 시준된 빔으로서 확산 요소를 통과할 수 있다.
일단 경화되면, 평탄화된 층(146)이 형성되고, 상판(108)은 그로부터 분리될 수 있다. 도 2d는 상판(108)의 분리 후의 기판(102) 상의 경화된 평탄화된 층(146)을 도시하고 있다. 이어서, 기판 및 경화된 층은, 예를 들어 패터닝, 경화, 산화, 층 형성, 퇴적, 도핑, 평탄화, 에칭, 성형가능 재료 제거, 다이싱, 본딩, 및 패키징 등을 포함하는 디바이스(물품) 제조를 위한 추가적인 공지된 단계 및 공정을 거칠 수 있다. 기판은 복수의 물품(디바이스)을 생산하도록 처리될 수 있다.
다양한 양태의 추가의 변형예 및 대안적인 실시예가 본 설명의 견지에서 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 설명은 단지 예시로서 해석되어야 한다. 본원에 도시되고 설명된 형태는 실시예의 예로서 간주되어야 한다는 것을 이해해야 한다. 요소 및 재료는 본원에 도시되고 설명된 것에 대해 대체될 수 있고, 부품 및 공정은 반대로 될 수 있으며, 소정의 특징은 독립적으로 이용될 수 있으며, 이들 모두는 본 설명의 도움을 받은 후에 통상의 기술자에게 명확할 것이다.
도 3은 일 실시예에 따른 본 개시내용의 방법(200)의 예시를 포함한다. 방법은 상판(108)을 기판(102)과 정렬시킴으로써 동작(210)에서 시작될 수 있다. 일 실시예에서, 상판(108)은 카메라(136)를 사용하여 기판(102)과 정렬된다. 정렬 공정은 시준된 빔으로서 확산 요소(114)에 진입하는 에너지가 시준된 빔으로서 확산 요소(114)를 빠져나오는 제1 동작 상태로 확산 요소(114)를 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 에너지가 하나의 방식으로 확산 요소(114)에 진입할 수 있고 제2 방식으로 확산 요소(114)를 빠져나올 수 있으며, 제1 및 제2 방식은 실질적으로 동일하다.
방법은 기판(102) 위에 성형가능 재료(124)를 도포함으로써 동작(220)에서 계속된다. 기판(102)은 불균일한 표면 토포그래피를 포함할 수 있다. 즉, 기판(102)의 표면은 불균일할 수 있다. 성형가능 재료(124)는 레지스트와 같은 중합성 재료를 포함할 수 있다. 성형가능 재료(124)는 액적 도포, 스핀-코팅, 딥 코팅, 화학 증착(CVD), 물리 증착(PVD), 박막 퇴적, 후막 퇴적, 또는 이들의 조합과 같은 기술을 이용하여 하나 이상의 층으로 기판(102) 상에 위치설정될 수 있다. 성형가능 재료(124)는 상판(108)과 기판(102) 사이에 원하는 체적이 형성되기 전 또는 후에 기판(102) 상에 도포될 수 있다.
동작(230)에서, 상판(108)은 성형가능 재료(124)에 접촉할 수 있다. 상판(108)이 성형가능 재료(124)와 접촉할 때, 임의의 포획된 가스 입자가 경화층, 기판 또는 상판(108)을 통해 소산될 수 있다. 일 실시예에서, 상판(108)은 상술한 바와 같이 본체 및 비정질 플루오로중합체 층을 가질 수 있다.
동작(240)에서, 확산 요소는 화학 방사선이 진입 상태에서 확산 요소(114)에 진입할 수 있고 빠져나옴 상태에서 확산 요소(114)를 빠져나올 수 있도록 제2 동작 상태로 조정될 수 있는데, 이때 진입 상태는 빠져나옴 상태와 상이하다. 일 실시예에서, 진입 상태는 시준된 빔과 같고, 빠져나옴 상태는 확산된 빔과 같다. 일 실시예에서, 화학 방사선은 하나 이상의 광 빔일 수 있다. 하나 이상의 광원은 빔 형성 광학체를 갖는 레이저 다이오드와 같은 프로브형 광일 수 있다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 광원은 DMD를 구비한 LED일 수 있다.
방법은 기판(102) 위에 층을 형성하기 위해 성형가능 재료(124)를 경화시킴으로써 동작(250)에서 계속될 수 있다. 성형가능 재료(124)는 자외선, 열 등을 사용하여 경화될 수 있는 단량체 또는 올리고머 혼합물을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상판(108)이 성형가능 재료(124)와 접촉하고 있는 동안 경화가 수행된다. 경화 이후에, 중합 공정이 완료되는 것을 보장하기 위해서, 확산 요소(114)가 제1 동작 상태로 다시 조정될 수 있다. 일 실시예에서, 확산 요소(114)는 에너지가 진입 상태에서 확산 요소에 진입하고 빠져나옴 상태에서 확산 요소를 빠져나오며 진입 상태와 빠져나옴 상태는 동일한 제1 동작 상태로 조정된다. 일 실시예에서, 진입 상태 및 빠져나옴 상태는 시준된 빔일 수 있다. 경화 후에, 상판(108)은 기판(102) 상에 형성된 새롭게 형성된 층으로부터 분리될 수 있다.
일 실시예에서, 물품을 제조하는 방법은 상판(108)을 기판(102)과 정렬시키기 위해 확산 요소를 제1 동작 상태로 조정하는 단계 및 기판(102) 위에 성형가능 재료(124)를 도포하는 단계를 포함할 수 있다. 기판(102)은 불균일한 표면 토포그래피를 포함할 수 있다. 물품을 제조하는 방법은 또한 성형가능 재료(124)를 상판(108)과 접촉시키는 단계, 제1 세트의 빔이 진입 상태(128)에서 확산 요소(114)에 진입하고 빠져나옴 상태(121)에서 확산 요소를 빠져나오며 진입 상태는 빠져나옴 상태와 상이한 제2 동작 상태로 확산 요소를 조정하는 단계, 기판(102) 위에 층을 형성하기 위해 성형가능 재료(124)를 경화시키는 단계로서, 경화는 상판(108)이 성형가능 재료(124)와 접촉하고 있는 동안 수행되는, 경화 단계, 상판(108)과 기판(102) 상의 평면층을 분리하는 단계, 평면층이 형성된 기판(102)을 처리하는 단계, 및 처리된 기판(102)으로부터 물품을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 일 실시예에 따른 확산 요소(114)와 유사한 확산 요소(414)의 더 근접한 예시를 포함한다. 확산 요소(414)는 제1 층(460), 제2 층(462), 및 제3 층(464)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 층(460)은 실리콘, 석회석, 소다회, 석영, 실리카, 실리케이트, 이산화규소, 산화나트륨, 탄산나트륨, 산화칼슘, 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 층(462)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 인듐 주석 산화물, 중합체 분산형 액정, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 제3 층(464)은 실리콘, 석회석, 소다회, 석영, 실리카, 실리케이트, 이산화규소, 산화나트륨, 탄산나트륨, 산화칼슘, 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함할 수 있다.
도 4a에서, 확산 요소(414)는 제2 동작 상태에 있다. 따라서, 제2 층(462) 내의 요소는 빔이 확산 요소(414)를 빠져나올 때 산란되도록 확산 요소(414)에 진입하는 빔(128)의 경로를 변경할 수 있다. 도 4b에서, 확산 요소(414)는 제1 동작 상태에 있다. 따라서, 제2 층(462) 내의 요소는 확산 요소(414)에 진입하는 빔이 변경되지 않고 따라서 시준된 빔으로서 확산 요소(414)를 빠져나오도록 정렬된다.
도 5는 다른 실시예에 따른 확산 요소(514)의 실시예를 포함한다. 확산 요소(514)는 하나 초과의 섹션으로 패터닝될 수 있는 제1 층, 공통 제2 층, 및 하나 초과의 섹션으로 분리될 수 있는 제3 층을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 층은 3개의 섹션으로 분리될 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 층은 원하는 만큼의 섹션으로 분리될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 층은 적어도 2개의 섹션으로 분리될 수 있다. 예를 들어, 제1 층은 1개 초과 및 50개 미만의 섹션으로 분리될 수 있다. 제1 층은 전극층일 수 있다. 전극층은 상판 척 상의 다양한 지리적 특징에 대응하도록 패터닝될 수 있다. 따라서, 각각의 섹션은 빔이 상판 척 상의 지리적 특징에 부딪칠 때 보이는 반사에 대응하는 각도의 특정 변화 내에서 또는 매우 특별한 패턴으로 화학 광을 산란시키도록 패터닝될 수 있다. 일 실시예에서, 제3 층은 적어도 2개의 섹션으로 분리될 수 있다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 확산 요소(514)는 3개의 구역, 즉 제1 구역(570), 제2 구역(571), 및 제3 구역(572)을 포함할 수 있다. 각각의 구역(570, 571, 및 572)은 상이한 양으로 광을 확산시킬 수 있다. 일 실시예에서, 확산 요소(514)는 광을 선택적으로 확산시키도록 패터닝될 수 있다. 일 실시예에서, 선택적 확산은 상판 척 상의 지리적 특징에 대응하는 구역 내에 있다. 일 실시예에서, 제1 구역(570)은 확산 요소(514)에 진입하는 빔을 부분적으로 확산시킬 수 있고, 제2 구역(571)은 빔이 변경 없이 통과할 수 있게 하고, 제3 구역(572)은 확산 요소(514)에 진입하는 빔을 완전히 확산시킬 수 있다. 일 실시예에서, 제1 구역(570)에 진입하는 빔은 진입 상태에 있고, 제2 구역(571)에 진입하는 빔은 제2 상태에 있고, 제3 구역(572)에 진입하는 빔은 제3 상태에 있고, 제1 구역(570)을 빠져나오는 빔은 제4 상태에 있고, 제2 구역(571)을 빠져나오는 빔은 제5 상태에 있으며, 제3 구역(572)을 빠져가나는 빔은 제6 상태에 있다. 일 실시예에서, 도 5에 도시된 바와 같이 진입 상태는 제2 상태 및 제3 상태와 동일하고, 제4 상태는 제5 상태와 상이하며, 제5 상태는 제6 상태와 상이하다. 다른 실시예에서, 진입 상태는 제2 상태 및 제3 상태와 동일하고, 제4 상태는 제5 상태와 상이하며, 제5 상태는 제6 상태와 동일하다. 다른 실시예에서, 진입 상태는 제2 상태 및 제3 상태와 동일하고, 제4 상태는 제5 상태와 동일하며, 제5 상태는 제6 상태와 상이하다.
일반적인 설명 또는 예에서 상술된 모든 활동이 요구되는 것은 아니며, 특정 활동의 일부는 요구되지 않을 수 있고, 설명된 것에 추가로 하나 이상의 추가 활동이 수행될 수 있다는 것에 유의한다. 또한, 활동이 나열된 순서가 반드시 이들이 수행되는 순서는 아니다.
이점, 다른 장점, 및 문제에 대한 해결책이 특정 실시예와 관련하여 상술되었다. 그러나, 이점, 장점, 문제에 대한 해결책, 및 임의의 이점, 장점, 또는 해결책이 발생하게 하거나 더욱 두드러지게 할 수 있는 임의의 특징(들)이 임의의 또는 모든 청구항의 중요한, 요구되는, 또는 필수의 특징으로서 해석되어서는 안 된다.
본원에서 설명되는 실시예의 상세한 설명 및 도면은 다양한 실시예의 구조의 일반적인 이해를 제공하도록 의도된다. 상세한 설명 및 도면은 본원에 설명된 구조 또는 방법을 사용하는 장치 및 시스템의 모든 요소 및 특징의 철저한 그리고 포괄적인 설명으로서 기능하도록 의도되지 않는다. 개별 실시예는 또한 단일 실시예에 조합되어 제공될 수 있고, 반대로, 간략화를 위해 단일 실시예의 맥락에서 설명되는 다양한 특징은 또한 개별적으로 또는 임의의 서브조합으로 제공될 수 있다. 또한, 범위로 기재된 값에 대한 언급은 그 범위 내의 각각 및 모든 값을 포함한다. 본 명세서를 읽는 것 만으로도 많은 다른 실시예가 통상의 기술자에게 명확해질 수 있다. 본 개시내용으로부터 다른 실시예가 사용되고 유도될 수 있으며, 따라서 본 개시내용의 범위 내에서 구조적 치환, 논리적 치환, 또는 다른 변경이 이루어질 수 있다. 따라서, 개시내용은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

Claims (12)

  1. 기판 상에 평탄화층을 형성하는 방법이며,
    상판(superstrate)을 기판과 정렬시키는 단계 - 상기 상판을 상기 기판과 정렬시키는 단계는 확산 요소를 제1 동작 상태로 조정하는 단계를 포함함 - ;
    성형가능 재료를 상기 기판 위에 도포하는 단계;
    상기 기판 위의 상기 성형가능 재료를 상기 상판과 접촉시키는 단계;
    상기 확산 요소를 제2 동작 상태로 조정하는 단계 - 상기 제1 동작 상태는 상기 제2 동작 상태와 상이함 - ; 및
    상기 상판이 상기 성형가능 재료와 접촉하고 있는 동안 상기 기판 위에 층을 형성하기 위해 상기 확산 요소를 통해 화학 방사선 빔을 상기 성형가능 재료에 조사함으로써 상기 기판 위의 상기 성형가능 재료를 경화시키는 단계 - 상기 성형가능 재료를 경화시키는 단계는 진입 상태에서 상기 확산 요소에 진입하고 빠져나옴 상태(exiting state)에서 상기 확산 요소를 빠져나오도록 화학 방사선 빔의 세트를 지향시키는 단계를 포함하며, 상기 진입 상태는 상기 빠져나옴 상태와 상이함 - 를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진입 상태는 시준된 빔인, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 빠져나옴 상태는 확산된 빔인, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상판을 상기 기판과 정렬시키는 동안 상기 확산 요소를 통해 광 빔의 세트를 지향시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광 빔의 세트는 시준된 빔으로서 상기 확산 요소에 진입하고 시준된 빔으로서 상기 확산 요소를 빠져나오는, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상판을 상기 기판과 정렬시키기 위해 카메라 및 조명 시스템을 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 확산 요소는 상기 카메라 및 조명 시스템과 상기 기판 사이에 있는, 방법.
  8. 물품 제조 방법이며,
    상판을 기판과 정렬시키는 단계 - 상기 상판을 상기 기판과 정렬시키는 단계는 확산 요소를 제1 동작 상태로 조정하는 단계를 포함함 - ;
    성형가능 재료를 상기 기판 위에 도포하는 단계;
    상기 기판 위의 상기 성형가능 재료를 상기 상판과 접촉시키는 단계;
    상기 확산 요소를 제2 동작 상태로 조정하는 단계 - 상기 제1 동작 상태는 상기 제2 동작 상태와 상이함 - ;
    상기 상판이 상기 성형가능 재료와 접촉하고 있는 동안 상기 기판 위에 층을 형성하기 위해 상기 기판 위의 상기 성형가능 재료를 경화시키는 단계 - 상기 성형가능 재료를 경화시키는 단계는 진입 상태에서 상기 확산 요소에 진입하고 빠져나옴 상태에서 상기 확산 요소를 빠져나오도록 화학 방사선 빔의 세트를 지향시키는 단계를 포함하며, 상기 진입 상태는 상기 빠져나옴 상태와 상이함 - ;
    상기 상판과 상기 기판 상의 상기 층을 분리하는 단계;
    상기 층이 형성된 상기 기판을 처리하는 단계; 및
    처리된 상기 기판으로부터 상기 물품을 제조하는 단계를 포함하는, 물품 제조 방법.
  9. 기판을 평탄화하는 시스템이며,
    상기 기판을 보유지지하는 기판 척;
    상판을 보유지지하는 상판 척 - 상기 상판은 상기 기판과 대면함 - ;
    조정가능한 확산기 - 상기 조정가능한 확산기는 제1 동작 상태 및 제2 동작 상태를 포함하고, 상기 제2 동작 상태는 에너지 빔을 확산시킴 - ;
    상기 조정가능한 확산기, 상기 상판 척, 및 상기 상판을 통해, 상기 기판을 검사하는 카메라 - 상기 조정가능한 확산기는 상기 카메라와 상기 상판 척 사이에 있음 - ; 및
    상기 조정가능한 확산기, 상기 상판 척 및 상기 상판을 통해, 화학 방사선 빔을 상기 기판에 제공하는 방사선 소스 - 상기 조정가능한 확산기는 상기 방사선 소스와 상기 상판 척 사이에 있음 - 를 포함하는, 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 조정가능한 확산기는 제1 층, 제2 층, 및 제3 층을 포함하는, 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 인듐 주석 산화물, 중합체 분산형 액정, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 층은 적어도 2개의 섹션으로 이격되고, 상기 제2 층은 연속층이며, 상기 제3 층은 적어도 2개의 섹션으로 분리되는, 시스템.
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