KR20210116637A - 가스 투과성 슈퍼스트레이트 및 그 사용 방법 - Google Patents
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Abstract
가스 투과성 슈퍼스트레이트(superstrate) 및 그의 사용 방법이 개시된다. 슈퍼스트레이트는 본체, 및 본체 상의 무정형 플루오로중합체 층을 포함할 수 있다. 평탄화 방법은, 기판 위에 평탄화 전구체 재료를 분배하는 단계, 및 평탄화 전구체 재료를 슈퍼스트레이트의 본체와 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 기판은 비-균일 표면 토포그래피(topography)를 포함한다. 상기 방법은 또한, 평탄화 전구체 재료를 경화시켜 기판 위에 평탄화 층을 형성하는 단계이며, 여기서 경화는 슈퍼스트레이트가 평탄화 전구체 재료와 접촉하는 동안 수행될 수 있는 것인 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 개시내용은 기판 가공에 관한 것이고, 보다 특히 반도체 제조에서의 표면의 평탄화에 관한 것이다.
평탄화 기술은 반도체 웨이퍼 상에 전자 디바이스를 제조하는데 유용하다. 이러한 기술은 성형가능 재료를 웨이퍼 상에 증착시키기 위한 유체 분배 시스템의 사용을 포함할 수 있다. 슈퍼스트레이트(superstrate)는 분배된 재료가 웨이퍼 상에서 고화되기 전에 분배된 재료를 평탄화 및/또는 패턴화한다.
그러나, 슈퍼스트레이트가 기판 상의 분배 재료로부터 분리될 때 결함이 발생할 수 있다. 평탄화 기술에서의 개선은 전체 웨이퍼 가공을 고려하는 것이 바람직하다.
일 측면에서 슈퍼스트레이트는, 접촉 표면을 갖는 본체, 및 본체의 접촉 표면 상의 무정형 플루오로중합체 층을 포함할 수 있다. 무정형 플루오로중합체 층은 4 초과의 원자 질량을 갖는 가스에 대해 투과성일 수 있다.
또 다른 측면에서, 무정형 플루오로중합체는 디옥솔란 고리를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 무정형 플루오로중합체는 퍼플루오로디옥솔 테트라플루오로에틸렌 공중합체를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 무정형 플루오로중합체는 퍼플루오로(3-부테닐 비닐 에테르)의 공중합체를 포함할 수 있다.
추가 측면에서, 본체는 접촉 표면과 무정형 플루오로중합체 층 사이에 탄화수소 중합체 층을 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 탄화수소 중합체 층은 폴리트리메틸실릴 프로핀, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리카르보네이트 중합체, 폴리이미드, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 무정형 플루오로중합체 층은 20 mN/m 이상 40 mN/m 이하의 임계 표면 장력을 가질 수 있다.
또 다른 측면에서, 무정형 플루오로중합체 층은 -(CXY-CF2-)a-(-Z-)b-를 포함할 수 있으며, 여기서 X 및 Y는 F, Cl 또는 H를 포함할 수 있고, Z는 적어도 1개의 C-O-C 연결부를 함유하는 사(4), 오(5) 또는 육(6)원 플루오로탄소 고리 구조를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 무정형 플루오로중합체 층은 질소, 산소 및 아르곤에 대해 투과성이다.
추가 측면에서, 무정형 플루오로중합체 층은 1.0×10-10 cm3*cm/cm2*S*cmHg 초과의 산소 투과 계수를 포함한다.
또 다른 측면에서, 평탄화 방법이 개시된다. 상기 방법은, 기판 위에 평탄화 전구체 재료를 분배하는 단계이며, 여기서 기판은 비-균일 표면 토포그래피(topography)를 포함하는 것인 단계; 및 평탄화 전구체 재료를 슈퍼스트레이트와 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 슈퍼스트레이트는 추가로, 접촉 표면을 갖는 본체, 및 본체의 접촉 표면 상의 무정형 플루오로중합체 층을 포함할 수 있다. 무정형 플루오로중합체 층은 4 초과의 원자 질량을 갖는 가스에 대해 투과성일 수 있다. 상기 방법은 또한, 평탄화 전구체 재료를 경화시켜 기판 위에 평탄화 층을 형성하는 단계이며, 여기서 경화는 슈퍼스트레이트가 평탄화 전구체 재료와 접촉하는 동안 수행될 수 있는 것인 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 방법은, 평탄화 전구체 재료를 슈퍼스트레이트의 본체와 접촉시키기 전에 불활성 가스를 유동시키는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 불활성 가스는 산소, 질소, 아르곤, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
추가 측면에서, 불활성 가스는 헬륨을 포함하지 않는다.
또 다른 측면에서, 무정형 플루오로중합체는 디옥솔란 고리를 포함한다.
추가 측면에서, 무정형 플루오로중합체는 퍼플루오로디옥솔 테트라플루오로에틸렌 공중합체를 포함한다.
또 다른 측면에서, 무정형 플루오로중합체는 퍼플루오로(3-부테닐 비닐 에테르)의 중합체 또는 공중합체이다.
또 다른 측면에서, 무정형 플루오로중합체 층은 질소, 산소 및 아르곤, 또는 이들의 임의의 조합에 대해 투과성이다.
또 다른 측면에서, 제조 방법이 개시된다. 제조 방법은, 기판 상에 성형가능 재료를 분배하는 단계; 및 기판 상의 성형가능 재료를 슈퍼스트레이트와 접촉시켜 평면 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 슈퍼스트레이트는 추가로, 접촉 표면을 갖는 본체, 및 본체의 접촉 표면 상의 무정형 플루오로중합체 층을 포함할 수 있다. 무정형 플루오로중합체 층은 4 초과의 원자 질량을 갖는 가스에 대해 투과성일 수 있다. 상기 방법은 또한, 평탄화 전구체 재료를 경화시켜 기판 위에 평탄화 층을 형성하는 단계이며, 여기서 경화는 슈퍼스트레이트가 평탄화 전구체 재료와 접촉하는 동안 수행되는 것인 단계를 포함할 수 있다. 제조 방법은 또한, 기판 상의 평면 층과 슈퍼스트레이트를 분리하는 단계, 상부에 평면 층이 형성된 기판을 가공하는 단계, 및 가공된 기판으로부터 물품을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
실시양태를 예로서 도해하며, 이는 첨부 도면으로 제한되지 않는다.
도 1은 예시적인 시스템의 측면도의 도해를 포함한다.
도 2는 한 실시양태에 따른 슈퍼스트레이트의 측면도의 도해를 포함한다.
도 3a는 한 실시양태에 따른 도 1의 시스템의 슈퍼스트레이트에서 사용된 일반 구조의 도해를 포함한다.
도 3b는 한 실시양태에 따른 도 1의 시스템의 슈퍼스트레이트에서 사용된 일반 구조의 도해를 포함한다.
도 4는 본 개시내용의 방법의 도해를 포함한다.
도 5는 다양한 조성에 대한 운동학적 직경(kinetic diameter)에 따른 투과성 계수의 도해를 포함한다.
통상의 기술자라면 도면 내 요소가 단순성 및 명확성을 위해 도해되며 반드시 제 척도로 도시된 것은 아님을 인지할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시양태에 대한 이해를 개선하는데 도움이 되도록 도면 내 요소들 중 일부의 치수가 다른 요소에 비해 과장되었을 수 있다.
도 1은 예시적인 시스템의 측면도의 도해를 포함한다.
도 2는 한 실시양태에 따른 슈퍼스트레이트의 측면도의 도해를 포함한다.
도 3a는 한 실시양태에 따른 도 1의 시스템의 슈퍼스트레이트에서 사용된 일반 구조의 도해를 포함한다.
도 3b는 한 실시양태에 따른 도 1의 시스템의 슈퍼스트레이트에서 사용된 일반 구조의 도해를 포함한다.
도 4는 본 개시내용의 방법의 도해를 포함한다.
도 5는 다양한 조성에 대한 운동학적 직경(kinetic diameter)에 따른 투과성 계수의 도해를 포함한다.
통상의 기술자라면 도면 내 요소가 단순성 및 명확성을 위해 도해되며 반드시 제 척도로 도시된 것은 아님을 인지할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시양태에 대한 이해를 개선하는데 도움이 되도록 도면 내 요소들 중 일부의 치수가 다른 요소에 비해 과장되었을 수 있다.
본원에 개시된 교시내용의 이해를 돕기 위해 도면과 함께 하기 설명이 제공된다. 하기 논의는 교시내용의 특정 구현양태 및 실시양태에 초점을 맞출 것이다. 이 초점은 교시내용의 설명을 돕기 위해 제공되며, 교시내용의 범주 또는 적용가능성에 대한 제한으로서 해석되어서는 안된다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 보편적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 재료, 방법 및 예는 단지 예시적인 것이며, 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 본원에 설명되지 않은 정도로 특정 재료 및 가공 행위에 관한 많은 세부사항은 통상적이며, 관련 기술분야 내의 교재 및 다른 출처에서 찾아볼 수 있다.
도 1을 참조하면, 본원에 설명된 실시양태에 따른 장치(10)는 기판(12)을 평탄화하는데 사용될 수 있다. 기판(12)은 반도체 베이스 재료, 예컨대 실리콘 웨이퍼일 수 있으나, 절연 베이스 재료, 예컨대 유리, 사파이어, 스피넬 등을 포함할 수 있다. 기판(12)은 기판 홀더(14)에 커플링될 수 있다. 기판 홀더(14)는 진공 척(chuck)일 수 있으나; 다른 실시양태에서 기판 홀더(14)는 진공, 핀-유형, 홈(groove)-유형, 정전기, 전자기 등을 포함한 임의의 척일 수 있다. 기판(12) 및 기판 홀더(14)는 스테이지(stage)(16)에 의해 추가로 지지될 수 있다. 스테이지(16)는 X-, Y- 또는 Z-방향을 따라 병진 또는 회전 운동을 제공할 수 있다. 스테이지(16), 기판(12), 및 기판 홀더(14)는 또한 베이스 (도해되지 않음) 상에 위치할 수 있다.
슈퍼스트레이트(18)는 기판(12)으로부터 이격되어 있을 수 있다. 슈퍼스트레이트(18)는 기판(12)을 향하는 제1 측면 및 제2 측면을 갖는 본체를 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 제2 측면 (나타내지 않음)으로부터 메사(mesa)가 연장될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 슈퍼스트레이트(18)는 도 1에서 알 수 있는 바와 같이 메사 없이 형성될 수 있다. 슈퍼스트레이트(18)는 유리-기반 재료, 실리콘, 스피넬, 융합-실리카, 석영, 실리콘, 유기 중합체, 실록산 중합체, 플루오로탄소 중합체, 금속, 경화 사파이어, 기타 유사한 재료, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한 재료들로부터 형성될 수 있다. 유리-기반 재료는 소다 석회 유리, 붕규산 유리, 알칼리-바륨 실리케이트 유리, 알루미노실리케이트 유리, 석영, 합성 융합-실리카 등을 포함할 수 있다. 슈퍼스트레이트(18)는 증착된 산화물, 양극산화된 알루미나, 유기-실란, 유기실리케이트 재료, 유기 중합체, 무기 중합체, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 하기에서 보다 상세히 설명된 바와 같이, 슈퍼스트레이트(18)는 층(210)을 포함할 수 있다. 슈퍼스트레이트(18)의 본체는 30 마이크로미터 내지 2000 마이크로미터의 범위의 두께를 가질 수 있다.
슈퍼스트레이트(18)는 단편형 또는 다편형 구성을 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 슈퍼스트레이트 또는 그의 메사의 표면은 평면 접촉 표면을 포함할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 접촉 표면은 기판(12) 상에 형성될 패턴의 기초를 형성하는 임의의 원래 패턴을 정의하는 특징부를 포함할 수 있다.
무엇보다도, 슈퍼스트레이트(18)는 기판(12) 상에 증착된 성형가능 재료를 평탄화하는데 사용될 수 있다. 슈퍼스트레이트(18)는 슈퍼스트레이트 홀더(28)에 커플링될 수 있다. 슈퍼스트레이트(18)는 슈퍼스트레이트 홀더(28)에 의해 고정될 수 있는 동시에 그 형상이 조정될 수 있다. 슈퍼스트레이트 홀더(28)는 슈퍼스트레이트(18)를 척킹(chucking) 영역 내에 고정하도록 구성될 수 있다. 슈퍼스트레이트 홀더(28)는 진공, 핀-유형, 홈-유형, 정전기, 전자기, 또는 또 다른 유사한 홀더 유형으로서 구성될 수 있다. 한 실시양태에서, 슈퍼스트레이트 홀더(28)는 슈퍼스트레이트(18)의 형상을 조정하기 위해 홀더(28)의 다양한 대역에 압력 (양압 또는 진공)을 가함으로써 슈퍼스트레이트(18)의 형상을 조정하는데 사용될 수 있다. 한 실시양태에서, 슈퍼스트레이트 홀더(28)는 슈퍼스트레이트 홀더(28)의 본체 내에 투명 창을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 슈퍼스트레이트 홀더(28)는, 슈퍼스트레이트 홀더(28) 또는 헤드(26)가 X-, Y- 또는 Z-방향을 따라 슈퍼스트레이트(18)의 병진 또는 회전 운동을 용이하게 할 수 있도록, 헤드(26)에 커플링될 수 있다. 한 실시양태에서, 슈퍼스트레이트(18)는 기판(12)과 대략 동일한 표면적을 가질 수 있다. 한 실시양태에서, 기판(12) 및 슈퍼스트레이트(18)는 300 mm의 직경을 가질 수 있다. 한 실시양태에서, 기판(12) 및 슈퍼스트레이트(18)는 300 mm 내지 600 mm의 직경을 가질 수 있다. 한 실시양태에서, 기판(12) 및 슈퍼스트레이트(18)는 300 mm 내지 450 mm의 직경을 가질 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 기판(12) 및 슈퍼스트레이트(18)는 450 mm 내지 600 mm의 직경을 가질 수 있다.
장치(10)는 기판(12)의 표면 상에 성형가능 재료(34)를 증착시키는데 사용되는 유체 분배 시스템(32)을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 성형가능 재료(34)는 중합성 재료, 예컨대 레지스트 또는 수지를 포함할 수 있다. 성형가능 재료(34)는 액적 분배, 스핀-코팅, 딥 코팅, 화학적 증착 (CVD), 물리적 증착 (PVD), 박막 증착, 후막 증착, 또는 이들의 조합과 같은 기술을 사용하여 1개 이상의 층으로 기판(12) 상에 위치할 수 있다. 성형가능 재료(34)는 슈퍼스트레이트(18)와 기판(12) 사이에 요망되는 부피가 정의되기 전 또는 후에 기판(12) 상에 분배될 수 있다. 성형가능 재료(34)는 자외선, 열 등을 사용하여 경화될 수 있는 단량체 또는 올리고머 혼합물을 포함할 수 있다.
시스템(10)은 경로(42)를 따라 직접 에너지(40)에 커플링된 에너지원(38)을 추가로 포함할 수 있다. 헤드(26) 및 스테이지(16)는 경로(42)와 중첩하여 슈퍼스트레이트(18) 및 기판(12)을 위치시키도록 구성될 수 있다. 시스템(10)은 스테이지(16), 헤드(26), 유체 분배 시스템(32), 또는 에너지원(38)과 소통하는 논리 요소(54)에 의해 조절될 수 있으며, 메모리(56)에 임의로 저장된 컴퓨터 판독가능 프로그램 상에서 작동될 수 있다. 논리 요소(54)는 프로세서 (예를 들어, 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러의 중앙 프로세싱 유닛), 필드-프로그램가능 게이트 어레이(field-programmable gate array, FPGA), 애플리케이션 특정 집적 회로(application specific integrated circuit, ASIC) 등일 수 있다. 프로세서, FPGA 또는 ASIC는 장치 내에 있을 수 있다. 또 다른 실시양태 (도해되지 않음)에서, 논리 요소는 장치(10) 외부의 컴퓨터일 수 있으며, 장치(10)에 양방향 커플링된다.
도 2는 한 실시양태에 따른 슈퍼스트레이트(18)의 측면도의 도해를 포함한다. 슈퍼스트레이트(18)는 본체(220) 및 층(210)을 포함할 수 있다. 슈퍼스트레이트(18)의 본체(220)는 유리-기반 재료, 실리콘, 스피넬, 융합-실리카, 석영, 실리콘, 유기 중합체, 실록산 중합체, 플루오로탄소 중합체, 금속, 경화 사파이어, 기타 유사한 재료, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한 재료들로부터 형성될 수 있다. 유리-기반 재료는 소다 석회 유리, 붕규산 유리, 알칼리-바륨 실리케이트 유리, 알루미노실리케이트 유리, 석영, 합성 융합-실리카 등을 포함할 수 있다. 층(210)은 무정형 플루오로중합체 층일 수 있다. 한 실시양태에서, 층(210)은 퍼플루오로디옥솔 테트라플루오로에틸렌 공중합체를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 층(210)은 디옥솔란 고리를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 층(210)은 -(CXY-CF2-)a-(-Z-)b-를 포함하는 화학 구조를 포함할 수 있으며, 여기서 X 및 Y는 F, Cl 또는 H일 수 있고, Z는 적어도 1개의 C-O-C 연결부를 함유하는 사(4), 오(5) 또는 육(6)원 플루오로탄소 고리 구조일 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 층(210)은 도 3a에서 알 수 있는 바와 같이 2,2 비스트리플루오로메틸-4,5-디플루오로-1,3-디옥솔 (PDD)의 공중합체를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 층(210)은 -(CF2-Z-CF2-)-를 포함하는 화학 구조를 포함할 수 있으며, 여기서 X 및 Y는 F, Cl 또는 H일 수 있고, Z는 도 3b에서 알 수 있는 바와 같이 적어도 1개의 C-O-C 연결부를 함유하는 사(4), 오(5) 또는 육(6)원 플루오로탄소 고리 구조일 수 있다. 한 실시양태에서, 층(210)은 하기에 나타낸 화학식 1의 단량체를 포함할 수 있다.
화학식 1
한 실시양태에서, 층(210)은 퍼플루오로(3-부테닐 비닐 에테르) CF2=CF-O-CF2CF2CF=CF2를 사용하여 제조된 중합체를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 층(210)은 100 nm 초과, 예컨대 300 nm 초과, 또는 500 nm 초과, 또는 1 마이크로미터 초과, 또는 2 마이크로미터 초과의 두께를 가질 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 층(210)은 5 마이크로미터 미만, 예컨대 4 마이크로미터 미만, 또는 3 마이크로미터 미만의 두께를 가질 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 층(210)은 100 nm 내지 5 마이크로미터인 두께를 가질 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 층(210)은 질소, 산소, 헬륨 및 아르곤에 대해 투과성인 것과 같이 가스에 대해 투과성일 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 층(210)은 1.0×10-10cm3*cm/cm2*S*cmHg 초과의 산소 투과 계수를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 층(210)은 슈퍼스트레이트(18)의 본체(220) 상에 있다. 또 다른 실시양태에서, 슈퍼스트레이트는 본체(220)와 층(210) 사이에 다수의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 슈퍼스트레이트는 본체(220), 층(210), 및 본체(220)와 층(210) 사이의 탄화수소 중합체 층을 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 탄화수소 중합체 층은 폴리트리메틸실릴 프로핀 (PTMSP), 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA), 폴리카르보네이트 중합체, 폴리이미드, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
무엇보다도, 슈퍼스트레이트(18)는 기판(12) 상의 성형가능 재료를 평탄화시키는데 사용될 수 있다. 시간 경과에 따라, 계속된 사용은 슈퍼스트레이트(18)의 표면을 마모시킬 수 있다. 종래, 슈퍼스트레이트(18)는 손상이 발생한 후 교체된다. 그러나, 본 발명자들은 평탄화, 특히 레지스트 재료를 기판 상에 액적으로서 분배하는 평탄화 기술, 예를 들어 잉크젯-적응형 평탄화 (IAP 공정)를 가능케 하는데 필요한 다양한 요건을 증진시키는 동시에 기판(18)의 표면을 보호할 수 있는 코팅 층을 발견하였다. IAP 공정은 특히 평탄화 동안 기판으로 전달되는 결함을 줄이기 위해 가스를 사용할 수 있으므로, 사용된 임의의 층은 사용 중인 가스에 대해 투과성이어야 한다. 많은 공정은, 수요가 많고 공급이 적어 고가인 가스를 사용한다. 이와 같이, IAP를 가능케하는데 필요한 모든 요건을 충족시킬 수 있는 재료에 대한 필요성이 크게 존재한다. 층(210)은 우수한 기계적 강도, 비-응축성 가스 수송 특성, 비-응축성 가스와 응축성 유기 가스 간의 높은 수송 선택성, UV 투명성, 및 평탄화 프로세스에 도움이 되도록 레지스트 재료, 예컨대 아크릴, 비닐 및 에폭시-기반 중합체들 간의 낮은 접착력을 갖는다. 접촉 동안 성형가능 재료로 층(210)의 습윤성을 개선시키기 위해, 층(210)은 예를 들어 플라즈마 처리로 화학적으로 처리하여 층(210)의 표면 에너지를 증가시킬 수 있다. 층(210)을 처리하면 중합체의 수송 또는 선택성에 실질적으로 영향을 미치지 않으면서 성형가능 재료와 접촉하는 표면 상의 중합체의 화학적 성질을 변화시킬 수 있다. 한 실시양태에서, 층(210)은 20 mN/m 이상 45 mN/m 이하의 임계 표면 장력을 갖는다.
소위 비-응축성 가스 (예컨대, 산소 및 질소)와 응축성 유기 가스 (예컨대, 메탄, 에탄 및 프로판) 간의 가스 수송 선택성은 통상적 조건에서의 필름을 통한 가스 투과 계수의 비로서 설명될 수 있다. 층(210)에 가장 유용한 중합체의 고도로 플루오린화된 성질로 인해, 유기 가스의 화학적 수착은 낮은 반면, 유기 증기의 주로 탄화수소 중합체에 대한 수착은 높을 수 있다. 플루오로탄소 중합체의 경우, 이는 비-응축성 가스와 응축성 유기 가스 간의 개선된 선택성으로 이어진다. 층(210)에 가장 유용한 중합체는 3.0 초과의 질소/프로판 선택성을 가질 것이다. 중합체 필름에서의 성형가능 재료 (단량체)의 매우 낮은 용해도와 함께 이와 같은 선택성은 필름 열화 없이 수차례 IAP에서 사용될 수 있는 견고한 층을 제공한다. 필름 열화는 탄화수소 중합체가 사용될 때 가스 투과 및/또는 보호 층의 내구성에 영향을 미치는 심각한 문제일 수 있다. 이는 대게 PMMA, PTMSP, 폴리이미드 등과 같은 탄화수소 중합체에서의 전형적인 탄화수소 성형가능 재료의 고유 용해도 때문이다. 투과 보호 층으로서만 사용되거나 탄화수소 중합체의 상단에서 사용되는 현행 실시양태의 플루오로탄소 중합체는 탄화수소-기반 성형가능 재료에서 가용성이 아니다. 따라서, 이들 플루오로탄소 중합체 필름은 IAP에서 가스 투과-보호 층으로서 사용될 때 상당히 더 견고하고 내구성이 있다. 층(210)은 1 초과의 원자 질량, 예컨대 4 초과의 원자 질량, 또는 5 초과의 원자 질량, 또는 12 초과의 원자 질량, 또는 39 초과의 원자 질량을 갖는 분자에 대해 투과성일 수 있다.
도 4는 본 개시내용의 방법(400)의 도해를 포함한다. 상기 방법은 작업(410)에서 기판(12) 위에 평탄화 전구체 재료(34)를 분배함으로써 시작된다. 기판(12)은 비-균일 표면 토포그래피를 포함할 수 있다. 다시 말해서, 기판(12)의 표면은 비-균일할 수 있다. 성형가능 재료(34)는 중합성 재료, 예컨대 레지스트를 포함할 수 있다. 성형가능 재료(34)는 액적 분배, 스핀-코팅, 딥 코팅, 화학적 증착 (CVD), 물리적 증착 (PVD), 박막 증착, 후막 증착, 또는 이들의 조합과 같은 기술을 사용하여 1개 이상의 층으로 기판(12) 상에 위치할 수 있다. 성형가능 재료(34)는 슈퍼스트레이트(18)와 기판(12) 사이에 요망되는 부피가 정의되기 전 또는 후에 기판(12) 상에 분배될 수 있다. 요망되는 부피는 가스를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 예를 들어, 평탄화 전구체 재료가 분배된 후에, 그러나 슈퍼스트레이트(18)와 접촉하기 전에 가스를 유동시키는 단계를 포함할 수 있다. 가스는 산소, 질소, 아르곤, 헬륨, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 유동되는 가스는 헬륨을 포함하지 않는다. 한 실시양태에서, 유동되는 분자의 원자 질량은 1 초과, 예컨대 4 초과의 원자 질량, 또는 5 초과의 원자 질량, 또는 12 초과의 원자 질량, 또는 39 초과의 원자 질량이다.
슈퍼스트레이트(18)는, 작업(420)에서, 평탄화 전구체 재료(34)와 접촉할 수 있다. 슈퍼스트레이트(18)가 평탄화 전구체 재료(34)와 접촉함에 따라, 임의의 포획된 가스 입자가 층(220)을 통해 소산될 수 있다. 한 실시양태에서, 슈퍼스트레이트(18)는, 상기 기재된 바와 같이, 본체 및 무정형 플루오로중합체 층을 가질 수 있다.
상기 방법은 작업(430)에서 평탄화 전구체 재료(34)를 경화시켜 기판(12) 위에 평탄화 층을 형성함으로써 계속될 수 있다. 성형가능 재료(34)는 자외선, 열 등을 사용하여 경화될 수 있는 단량체 또는 올리고머 혼합물을 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 경화는 슈퍼스트레이트(18)가 평탄화 전구체 재료(34)와 접촉하는 동안 수행된다. 경화 후, 슈퍼스트레이트(18)는 기판(12) 상에 형성된 새롭게 형성된 층으로부터 분리될 수 있다. 층(210)은, 슈퍼스트레이트(18)가 후속 평탄화 작업에서 사용될 수 있도록, 슈퍼스트레이트(18)의 본체(220)를 보호할 수 있다.
한 실시양태에서, 물품의 제조 방법은, 기판(12) 상에 성형가능 재료(34)를 증착시키는 단계, 및 기판(12) 상의 성형가능 재료(34)와 슈퍼스트레이트(18)를 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 슈퍼스트레이트는 본체 및 층을 포함할 수 있다. 층은 무정형 플루오로중합체를 포함할 수 있다. 물품의 제조 방법은, 성형가능 재료(34)를 경화시켜 평면 층을 형성하는 단계, 기판(12) 상의 성형가능 재료(34)와 슈퍼스트레이트(18)를 분리하는 단계, 상부에 평면 층이 형성된 기판(12)을 가공하는 단계, 가공된 기판(12)으로부터 물품을 제조하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
도 5는 다양한 조성에 대한 운동학적 직경에 따른 투과성 계수의 도해를 포함한다. 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, (510)은 폴리카보네이트를 포함한 층의 투과성 계수일 수 있고, (520)은 층(210)과 같은 무정형 플루오로중합체를 포함한 층의 투과성 계수일 수 있고, (530)은 폴리트리메틸실릴프로핀을 포함한 층의 투과성 계수일 수 있다. 층(210)은 1.0×10-10 cm3*cm/cm2*S*cmHg 초과, 예컨대 3.4 x 10-10 cm3*cm/cm2*S*cmHg 초과, 예컨대 3.4 x 10-8 cm3*cm/cm2*S*cmHg 초과, 예컨대 3.4 x 10-7 cm3*cm/cm2*S*cmHg 초과, 또는 예컨대 3.4 x 10-6 cm3*cm/cm2*S*cmHg 초과의 산소 투과 계수를 가질 수 있다. 층(210)은 2.5 x 10-8 cm3*cm/cm2*S*cmHg 초과, 예컨대 2.5 x 10-7 cm3*cm/cm2*S*cmHg, 또는 2.5 x 10-6 cm3*cm/cm2*S*cmHg의 헬륨 투과성 계수를 가질 수 있다. 층(210)은 2.9 x 10-8 cm3*cm/cm2*S*cmHg 초과, 예컨대 2.9 x 10-7 cm3*cm/cm2*S*cmHg, 또는 2.9 x 10-6 cm3*cm/cm2*S*cmHg의 수소 투과 계수를 가질 수 있다.
일반적인 설명 또는 예에서 상술된 모든 활동이 요구되는 것은 아니며, 특정 활동의 일부는 요구되지 않을 수 있고, 설명된 것들에 추가로 하나 이상의 추가의 활동이 수행될 수 있음을 주지하기 바란다. 또한 추가로, 활동이 열거되어 있는 순서가 반드시 활동이 수행되는 순서는 아니다.
유익, 기타 이점, 및 문제에 대한 해결책이 특정 실시양태에 관해 상술되었다. 그러나, 유익, 이점, 문제에 대한 해결책, 및 임의의 유익, 이점, 또는 발생하거나 더욱 두드러질 수 있는 해결책을 발생시킬 수 있는 임의의 특징(들)은 임의의 또는 모든 청구항의 중요한, 요구되는, 또는 필수적인 특징으로서 해석되어서는 안된다.
본원에 설명된 실시양태의 명세서 및 도해는 다양한 실시양태의 구조에 대한 일반적인 이해를 제공하도록 의도된다. 명세서 및 도해는 본원에 설명된 구조 또는 방법을 사용하는 장치 및 시스템의 모든 요소 및 특징에 대한 총괄적이고 포괄적인 설명으로서 기능하도록 의도되지 않는다. 별도의 실시양태가 또한 단일 실시양태와 조합하여 제공될 수 있으며, 반대로, 간단명료함을 위해, 단일 실시양태의 맥락에서 설명되는 다양한 특징이 또한 별도로 또는 임의의 서브조합으로 제공될 수 있다. 추가로, 범위로 적시된 값들에 대한 언급은 해당 범위 내의 각각의 및 모든 값을 포함한다. 본 명세서를 읽는 것 만으로도 통상의 기술자에게 많은 다른 실시양태가 자명할 수 있다. 개시내용의 범주로부터 벗어나지 않고 구조적 치환, 논리적 치환, 또는 또 다른 변화가 이루어질 수 있도록, 본 개시내용으로부터 다른 실시양태가 사용 및 파생될 수 있다. 따라서, 개시내용은 제한적이기 보다는 예시적인 것으로서 간주되어야 한다.
Claims (20)
- 접촉 표면을 포함하는 본체; 및
상기 본체의 접촉 표면 상의 무정형 플루오로중합체 층으로서, 4 초과의 원자 질량을 갖는 가스에 대해 투과성인 무정형 플루오로중합체 층
을 포함하는 슈퍼스트레이트(superstrate). - 제1항에 있어서, 상기 무정형 플루오로중합체가 디옥솔란 고리를 포함하는 것인 슈퍼스트레이트.
- 제1항에 있어서, 상기 무정형 플루오로중합체가 퍼플루오로디옥솔 테트라플루오로에틸렌 공중합체를 포함하는 것인 슈퍼스트레이트.
- 제1항에 있어서, 상기 무정형 플루오로중합체가 퍼플루오로(3-부테닐 비닐 에테르)를 포함하는 것인 슈퍼스트레이트.
- 제1항에 있어서, 상기 본체가 상기 접촉 표면과 상기 무정형 플루오로중합체 층 사이에 탄화수소 중합체 층을 포함하는 것인 슈퍼스트레이트.
- 제5항에 있어서, 상기 탄화수소 중합체 층이 폴리트리메틸실릴 프로핀, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리카르보네이트 중합체, 폴리이미드, 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 것인 슈퍼스트레이트.
- 제1항에 있어서, 상기 무정형 플루오로중합체 층이 20 mN/m 이상 40 mN/m 이하의 임계 표면 장력을 갖는 것인 슈퍼스트레이트.
- 제1항에 있어서, 상기 무정형 플루오로중합체 층이
-(CXY-CF2-)a-(-Z-)b-
를 포함하며; 여기서,
X 및 Y는 F, Cl 또는 H를 포함하고;
Z는 적어도 1개의 C-O-C 연결부를 함유하는 사(4), 오(5) 또는 육(6)원 플루오로탄소 고리 구조를 포함하는 것인,
슈퍼스트레이트. - 제1항에 있어서, 상기 무정형 플루오로중합체 층이 질소, 산소 및 아르곤에 대해 투과성인 슈퍼스트레이트.
- 제1항에 있어서, 상기 무정형 플루오로중합체 층이 1.0×10-10 cm3*cm/cm2*S*cmHg 초과의 산소 투과 계수를 포함하는 것인 슈퍼스트레이트.
- 평탄화 방법이며,
기판 위에 평탄화 전구체 재료를 분배하는 단계로서, 상기 기판은 비-균일 표면 토포그래피(topography)를 포함하는 것인 단계;
상기 평탄화 전구체 재료를 슈퍼스트레이트와 접촉시키는 단계로서, 상기 슈퍼스트레이트는,
접촉 표면을 포함하는 본체; 및
상기 본체의 접촉 표면 상의 무정형 플루오로중합체 층으로서, 4 초과의 원자 질량을 갖는 가스에 대해 투과성인 무정형 플루오로중합체 층
을 포함하는 것인, 단계; 및
상기 평탄화 전구체 재료를 경화하여 상기 기판 위에 평탄화 층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 슈퍼스트레이트가 상기 평탄화 전구체 재료와 접촉하는 동안 경화가 수행되는, 평탄화 방법. - 제11항에 있어서, 상기 평탄화 전구체 재료를 상기 슈퍼스트레이트의 본체와 접촉시키기 전에 불활성 가스를 유동시키는 단계를 추가로 포함하는, 평탄화 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 가스가 산소, 질소, 아르곤, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 평탄화 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 불활성 가스가 헬륨을 포함하지 않는 것인 평탄화 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 무정형 플루오로중합체가 디옥솔란 고리를 포함하는 것인 평탄화 방법.
- 제11항에 있어서, 상기무정형 플루오로중합체가 퍼플루오로디옥솔 테트라플루오로에틸렌 공중합체를 포함하는 것인 평탄화 방법.
- 제10항에 있어서, 상기무정형 플루오로중합체가 퍼플루오로(3-부테닐 비닐 에테르)의 중합체 또는 공중합체인 평탄화 방법.
- 제11항에 있어서, 상기무정형 플루오로중합체 층이 질소, 산소 및 아르곤에 대해 투과성인 평탄화 방법.
- 제11항에 있어서, 상기무정형 플루오로중합체 층이 1.0×10-10 cm3*cm/cm2*S*cmHg 초과의 산소 투과 계수를 포함하는 것인 평탄화 방법.
- 물품 제조 방법이며,
기판 상에 성형가능 재료를 증착하는 단계;
상기 기판 상의 성형가능 재료를 슈퍼스트레이트와 접촉시켜 평면 층을 형성하는 단계로서, 상기 슈퍼스트레이트는,
접촉 표면을 포함하는 본체; 및
상기 본체의 접촉 표면 상의 무정형 플루오로중합체 층으로서, 4 초과의 원자 질량을 갖는 가스에 대해 투과성인 무정형 플루오로중합체 층
을 포함하는 것인, 단계;
상기 기판 상의 평면 층과 상기 슈퍼스트레이트를 분리하는 단계;
상기 평면 층이 표면 상에 형성된 상기 기판을 가공하는 단계; 및
가공된 상기 기판으로부터 물품을 제조하는 단계
를 포함하는, 물품 제조 방법.
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