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特開2024-177082加熱手段および化学線源を含むシステム、ならびにこれを使用する方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024177082
(43)【公開日】2024-12-19
(54)【発明の名称】加熱手段および化学線源を含むシステム、ならびにこれを使用する方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/027 20060101AFI20241212BHJP
B29C 59/02 20060101ALI20241212BHJP
【ＦＩ】
H01L21/30 502D
B29C59/02 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】22
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024079507
(22)【出願日】2024-05-15
(31)【優先権主張番号】18/332,010
(32)【優先日】2023-06-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100094112
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 讓
(74)【代理人】
【識別番号】100101498
【弁理士】
【氏名又は名称】越智 隆夫
(74)【代理人】
【識別番号】100106183
【弁理士】
【氏名又は名称】吉澤 弘司
(74)【代理人】
【識別番号】100136799
【弁理士】
【氏名又は名称】本田 亜希
(72)【発明者】
【氏名】ティモシー ブライアン スタコウィアック
(72)【発明者】
【氏名】フェン ワン
(72)【発明者】
【氏名】ウェイジュン リウ
【テーマコード（参考）】
4F209
5F146
【Ｆターム（参考）】
4F209AA44
4F209AR06
4F209AR12
4F209PA02
4F209PB01
4F209PC16
4F209PN09
5F146AA31
5F146AA33
5F146KA01
(57)【要約】
【課題】表面の両端間で高度差を有しない、または少なくとも高度差の少ない平坦化層を提供すること。
【解決手段】システムは、基材上の光硬化性組成物を加熱するための加熱手段；７００ｎｍ未満の波長で化学線を放出するように構成された化学線源；および光硬化性組成物が化学線源に曝露されるとき、光硬化性組成物の光硬化温度を達成するように、第１の加熱手段によって生じる標的温度を決定するように構成された制御装置であって、光硬化温度が周囲温度よりも高い、制御装置を含んでもよい。方法は、光硬化性組成物を基材上に供給すること；周囲温度よりも高い光硬化温度において、光硬化性組成物の層を光硬化させて、硬化層を形成すること；および硬化層を焼成して焼成層を形成することを含んでもよい。システムおよび方法は、層の厚さ変化を０％または０％近くにすることができる。
【選択図】図３
【解決手段】システムは、基材上の光硬化性組成物を加熱するための加熱手段；７００ｎｍ未満の波長で化学線を放出するように構成された化学線源；および光硬化性組成物が化学線源に曝露されるとき、光硬化性組成物の光硬化温度を達成するように、第１の加熱手段によって生じる標的温度を決定するように構成された制御装置であって、光硬化温度が周囲温度よりも高い、制御装置を含んでもよい。方法は、光硬化性組成物を基材上に供給すること；周囲温度よりも高い光硬化温度において、光硬化性組成物の層を光硬化させて、硬化層を形成すること；および硬化層を焼成して焼成層を形成することを含んでもよい。システムおよび方法は、層の厚さ変化を０％または０％近くにすることができる。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材上の光硬化性組成物を加熱するための第１の加熱手段；
７００ｎｍ未満の波長で化学線を放出するように構成された化学線源；および
光硬化性組成物が化学線源に曝露されるとき、光硬化性組成物の光硬化温度を達成するように、第１の加熱手段によって生じる標的温度を決定するように構成された制御装置であって、光硬化温度が周囲温度よりも高い、制御装置
を含む、システム。
７００ｎｍ未満の波長で化学線を放出するように構成された化学線源；および
光硬化性組成物が化学線源に曝露されるとき、光硬化性組成物の光硬化温度を達成するように、第１の加熱手段によって生じる標的温度を決定するように構成された制御装置であって、光硬化温度が周囲温度よりも高い、制御装置
を含む、システム。
【請求項2】
システムが機械を含み、第１の加熱手段と化学線源とが、機械内の同じステーション内にある、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
光硬化性組成物が光硬化温度にあり、化学線に曝露されているとき、基材を保持するように構成された第１の基材チャック
をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
光硬化性組成物が第１の加熱手段に曝露されているとき、基材を保持するように構成された第２の基材チャック；および
光硬化性組成物を有する基材を、第１の基材チャックと第２の基材チャックとの間で搬送するように構成された基材搬送ツール
をさらに含む、請求項３に記載のシステム。
光硬化性組成物を有する基材を、第１の基材チャックと第２の基材チャックとの間で搬送するように構成された基材搬送ツール
をさらに含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項5】
光硬化性組成物を基材上に供給するように構成された供給ヘッド
をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項6】
上材を、基材に重なった光硬化性組成物と接触させて載置するように構成されたステーション
をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項7】
光硬化性組成物に対応する硬化層を加熱して、焼成層を形成するように構成された第２の加熱手段であって、基材と硬化層とを、光硬化温度よりも高い焼成温度に加熱するように構成されている、第２の加熱手段
をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項8】
光硬化性組成物の温度に対応する第１の信号を発生させるように構成された温度センサ
をさらに含み、
制御装置が、第１の信号を受信し、前記温度が光硬化温度±５℃である場合に、化学線源を活性化するための第２の信号を伝送するようにさらに構成されている、
請求項１に記載のシステム。
をさらに含み、
制御装置が、第１の信号を受信し、前記温度が光硬化温度±５℃である場合に、化学線源を活性化するための第２の信号を伝送するようにさらに構成されている、
請求項１に記載のシステム。
【請求項9】
光硬化性組成物を基材上に供給することであって、光硬化性組成物が多官能性モノマーを含む、供給すること；
光硬化性組成物が、周囲温度よりも高い光硬化温度にある間に、光硬化性組成物を光硬化することであって、基材上に硬化層を形成する、光硬化すること；および
硬化層を焼成して焼成層を形成することであって、光硬化温度よりも高い焼成温度で行われる、焼成すること
を含む方法。
光硬化性組成物が、周囲温度よりも高い光硬化温度にある間に、光硬化性組成物を光硬化することであって、基材上に硬化層を形成する、光硬化すること；および
硬化層を焼成して焼成層を形成することであって、光硬化温度よりも高い焼成温度で行われる、焼成すること
を含む方法。
【請求項10】
光硬化温度が２５℃よりも高い、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
焼成温度が最高５００℃である、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
光硬化性組成物が基材および上材と接触している間、光硬化性組成物が光硬化温度にある、請求項９に記載の方法。
【請求項13】
硬化厚さが、焼成前の光硬化性組成物の硬化層の厚さであり、
焼成厚さが焼成層の厚さであり、
厚さ変化が、
（（Ｔ２－Ｔ１）／Ｔ１）×１００％
（式中、Ｔ１が硬化厚さであり、
Ｔ２が焼成厚さであり、
厚さ変化が、－２．０％～２．０％の範囲内である）である、
請求項９に記載の方法。
焼成厚さが焼成層の厚さであり、
厚さ変化が、
（（Ｔ２－Ｔ１）／Ｔ１）×１００％
（式中、Ｔ１が硬化厚さであり、
Ｔ２が焼成厚さであり、
厚さ変化が、－２．０％～２．０％の範囲内である）である、
請求項９に記載の方法。
【請求項14】
多官能性モノマーが、二官能性モノマー、三官能性モノマーまたは四官能性モノマーを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項15】
多官能性モノマーが２つ以上のビニル基を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項16】
多官能性モノマーが少なくとも１つの芳香環構造を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
多官能性モノマーがアクリレート基を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項18】
光硬化性組成物において、多官能性モノマーの含有量は、少なくとも光硬化性組成物の９０重量％である、請求項９に記載の方法。
【請求項19】
硬化層を焼成すべき焼成温度を受信すること；および
焼成温度に基づいて光硬化温度を決定すること
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
焼成温度に基づいて光硬化温度を決定すること
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項20】
光硬化温度において、基材上に硬化層を形成するように構成された光硬化ステーションであって、光硬化温度が周囲温度よりも高い、光硬化ステーション；
焼成温度において、硬化層を焼成して焼成層を形成するように構成された焼成ステーション；および
少なくとも部分的に焼成温度に基づいて、光硬化温度を決定するように構成された制御装置
を含む、システム。
焼成温度において、硬化層を焼成して焼成層を形成するように構成された焼成ステーション；および
少なくとも部分的に焼成温度に基づいて、光硬化温度を決定するように構成された制御装置
を含む、システム。
【請求項21】
光硬化ステーションが、
基材上の光硬化性組成物を、光硬化温度である、または周囲温度よりも光硬化温度に近い温度に加熱するように構成された加熱手段；および
７００ｎｍ未満の波長の放射を放出するように構成された化学線源
を含む、請求項２０に記載のシステム。
基材上の光硬化性組成物を、光硬化温度である、または周囲温度よりも光硬化温度に近い温度に加熱するように構成された加熱手段；および
７００ｎｍ未満の波長の放射を放出するように構成された化学線源
を含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項22】
硬化層を有する基材を、光硬化ステーションから焼成ステーションに移動するように構成されたロボットアーム
をさらに含む、請求項２０に記載のシステム。
をさらに含む、請求項２０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、加熱手段および化学線源を含むシステム、ならびにシステムを使用する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
インクジェット適応平坦化（ＩＡＰ）は、超小型電子製造に使用される。超小型電子部品の寸法は小さくなり続けているため、ＩＡＰを含むプロセスはより困難になっている。ＩＡＰプロセスは、光硬化性組成物を基材上に供給すること、および基材を光硬化性組成物と接触させて載置することを含むこともある。ＩＡＰプロセスは、光硬化性組成物を化学線に曝露することによって、光硬化性組成物の層を光硬化させて、硬化層を形成することをさらに含んでもよい。光硬化は、室温、例えば２０℃で行われる。次いで、硬化層を焼成して、焼成層を形成する。焼成層の厚さは、光硬化性組成物の厚さよりも薄い。厚さ変化は、上に記載したＩＡＰプロセスによって形成された焼成層の平坦化性能を低減する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
得られた焼成層の表面は、局所的に低い高度の領域もあれば局所的に高い高度の領域もある、一様でない地形を有することがある。このような表面の両端間で高度差を有しない、または少なくとも高度差の少ない平坦化層が所望される。
【課題を解決するための手段】
【0004】
態様では、システムは、基材上の光硬化性組成物を加熱するための第１の加熱手段；７００ｎｍ未満の波長で化学線を放出するように構成された化学線源；および光硬化性組成物が化学線源に曝露されるとき、光硬化性組成物の光硬化温度を達成するように、第１の加熱手段によって生じる標的温度を決定するように構成された制御装置であって、光硬化温度が周囲温度よりも高い、制御装置を含む。
【0005】
実施形態では、システムは機械を含み、第１の加熱手段と化学線源とは、機械内の同じステーション内にある。
【0006】
別の実施形態では、システムは、光硬化性組成物が光硬化温度にあり、化学線に曝露されているとき、基材を保持するように構成された第１の基材チャックをさらに含む。
【0007】
特定の実施形態では、システムは、光硬化性組成物が第１の加熱手段に曝露されているとき、基材を保持するように構成された第２の基材チャック；および光硬化性組成物を有する基材を、第１の基材チャックと第２の基材チャックとの間で搬送するように構成された基材搬送ツールをさらに含む。
【0008】
なおも別の実施形態では、システムは、光硬化性組成物を基材上に供給するように構成された供給ヘッドをさらに含む。
【0009】
またなお別の実施形態では、システムは、上材を、基材に重なった光硬化性組成物と接触させて載置するように構成されたステーションをさらに含む。
【0010】
さらなる実施形態では、システムは、光硬化性組成物に対応する硬化層を加熱して、焼成層を形成するように構成された第２の加熱手段であって、基材と硬化層とを、光硬化温度よりも高い焼成温度に加熱するように構成されている、第２の加熱手段をさらに含む。
【0011】
別の実施形態では、システムは、光硬化性組成物の温度に対応する第１の信号を発生させるように構成された温度センサをさらに含み、制御装置は、第１の信号を受信し、温度が光硬化温度±５℃である場合に、化学線源を活性化するための第２の信号を伝送するようにさらに構成されている。
【0012】
別の態様では、方法は、光硬化性組成物を基材上に供給することであって、光硬化性組成物が多官能性モノマーを含む、供給すること；光硬化性組成物が、周囲温度よりも高い光硬化温度にある間に、光硬化性組成物を光硬化することであって、基材上に硬化層を形成する、光硬化すること；および硬化層を焼成して焼成層を形成することであって、光硬化温度よりも高い焼成温度で行われる、焼成することを含む。
【0013】
実施形態では、光硬化温度は２５℃よりも高い。
【0014】
特定の実施形態では、焼成温度は最高５００℃である。
【0015】
別の実施形態では、光硬化性組成物が基材および上材と接触している間、光硬化性組成物は光硬化温度にある。
【0016】
なおも別の実施形態では、硬化厚さは、焼成前の光硬化性組成物の硬化層の厚さであり、焼成厚さは焼成層の厚さであり、厚さ変化は、
【0017】
（（Ｔ２－Ｔ１）／Ｔ１）×１００％
【0018】
（式中、Ｔ１は硬化厚さであり、
【0019】
Ｔ２は焼成厚さであり、
【0020】
厚さ変化は、－２．０％～２．０％の範囲内である）である。
【0021】
さらなる実施形態では、多官能性モノマーは、二官能性モノマー、三官能性モノマーまたは四官能性モノマーを含む。
【0022】
別の実施形態では、多官能性モノマーは２つ以上のビニル基を含む。
【0023】
特定の実施形態では、多官能性モノマーは少なくとも１つの芳香環構造を含む。
【0024】
なおも別の実施形態では、多官能性モノマーはアクリレート基を含む。
【0025】
またなお別の実施形態では、光硬化性組成物は、多官能性モノマーの含有量は、少なくとも光硬化性組成物の９０重量％である。
【0026】
さらなる実施形態では、方法は、硬化層を焼成すべき焼成温度を受信すること；および焼成温度に基づいて光硬化温度を決定することをさらに含む。
【0027】
さらなる態様では、システムは、光硬化温度において、基材上に硬化層を形成するように構成された光硬化ステーションであって、光硬化温度が周囲温度よりも高い、光硬化ステーション；焼成温度において、硬化層を焼成して焼成層を形成するように構成された焼成ステーション；および少なくとも部分的に焼成温度に基づいて、光硬化温度を決定するように構成された制御装置を含む。
【0028】
実施形態では、光硬化ステーションは、基材上の光硬化性組成物を、光硬化温度である、または周囲温度よりも光硬化温度に近い温度に加熱するように構成された加熱手段；および７００ｎｍ未満の波長の放射を放出するように構成された化学線源を含む。
【0029】
別の実施形態では、システムは、硬化層を有する基材を、光硬化ステーションから焼成ステーションに移動するように構成されたロボットアームをさらに含む。
【0030】
実施例によって実施態様を図示するが、実施態様は添付図面に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】光硬化性組成物を光硬化する前の、基材、光硬化性組成物の層および上材の一部の断面図の図示である。
【図3】光硬化性組成物からの層の形成に使用できる機械の概念図である。
【図4】光硬化性組成物からの層の形成に使用できる別の機械の概念図である。
【図5】光硬化性組成物からの層の形成に使用できる機械を含む、システムの概念図である。
【図6】光硬化性組成物から層を形成するためのプロセスフロー図である。
【図7】基材上に光硬化性組成物の液滴を供給する際の、基材チャックおよび基材の一部の断面図の図示である。
【図13】光硬化操作によって起こる厚さ変化を、異なるサイズの基材特徴部について、光硬化温度の関数として示したグラフである。
【図14】焼成操作によって起こる厚さ変化を、異なる焼成温度について、光硬化温度の関数として示したグラフである。
【図15】焼成操作によって起こる厚さ変化を、異なる光硬化性組成物について、光硬化温度の関数として示したグラフである。
【図16】焼成操作によって起こる厚さ変化を、異なる光硬化温度について、化学線の線量の関数として示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0032】
図中の要素は、単純かつ明瞭にするために図示されており、必ずしも縮尺通りに描かれていないことを、当業者は理解する。例えば、本発明の実施態様のよりよい理解に資するように、図中の要素の一部の寸法を、他の要素に対して誇張することがある。
【0033】
以下の記載は、図面と組み合わせて、ここに開示する教示を理解することを支援するために提供される。以下の議論では、教示の特定の実施態様に焦点を合わせる。この焦点は、教示を記載することを支援するために提供され、教示の範囲または適用可能性に対する限定として解釈されるべきではない。
【0034】
別段定義されない限り、ここで使用するすべての技術用語および科学用語は、この発明が属する分野における当業者に通例理解されるものと同じ意味を有する。材料、方法および例は説明のためのものに過ぎず、限定的であることを意図するものではない。ここに記載しない限り、特定の材料および加工の作用に関する多くの詳細は従来通りであり、当技術分野における教科書および他の情報源に見出すことができる。
【0035】
ここに記載する利益を達成するために使用することができるシステムおよび方法の詳細を述べる前に、加工および平坦化性能に起因する厚さ変化を述べ、光硬化性組成物の層の形状が、加工中にどのように変化しうるかを図示した図１および２について記載する。特定の例を説明するために、特定の厚さおよび深さを提供するが、添付の特許請求の範囲において規定される本発明の範囲を限定するものではない。
【0036】
図１は、基材１０、光硬化前の光硬化性組成物の層２０（以後、「硬化前層」）、および平らな底面を有する上材３０の一部の断面図を含む。基材１０は、特徴部１２と、特徴部１２同士の間の溝１４とを含む。寸法１６は溝１４の深さに相当し、この特定の例については、２００ｎｍである。
【0037】
光硬化性組成物が流体であり、上材３０の平らな底面と接触するため、光硬化性組成物の硬化前層２０の上面は平らである。寸法２２は、特徴部１２と上材３０の底面との間の、硬化前層２０の厚さに相当する。この特定の例では、寸法２２は４０ｎｍである。寸法２４は、溝１４の底部と上材３０の底面との間の、硬化前層２０の厚さに相当する。寸法２４は、寸法１６（溝１４の深さ）と、寸法２２（特徴部１２よりも上の硬化前層の厚さ）との和である。寸法２４は、下の等式１を使用して決定することができる。
【0038】
Ｄ２４＝Ｄ１６＋Ｄ２２ （等式１）
【0039】
式中、
【0040】
Ｄ２４は寸法２４であり、
【0041】
Ｄ１６は寸法１６であり、
【0042】
Ｄ２２は寸法２２である。
【0043】
以前に説明した深さを寸法１６に、以前に説明した厚さを寸法２２に使用する場合、
【0044】
Ｄ２４＝２００ｎｍ＋４０ｎｍ＝２４０ｎｍである。
【0045】
硬化前層２０を光硬化させると、光硬化性組成物中のモノマーが重合し、硬化層を形成する。重合中、光硬化性組成物中のモノマー同士の間に共有結合が形成され、原子同士が互いに近くに引きつけ合い、光硬化性組成物が収縮する。光硬化後、硬化層を焼成して、図２における焼成層４０を形成する。焼成中に追加の架橋が生じ、重合材料がさらに収縮する。加えて、焼成中に、いくらかのポリマーの再配置および緩和が起こることもある。高温では、材料の酸化、分解、劣化などの反応、またはこれらの組み合わせが起こることもある。
【0046】
重合および以前に記載したあらゆる反応が、熱収縮に寄与しうる。図２は、上材３０を取り外した後の基材１０および焼成層４０を含む。特定の例では、焼成層４０は、硬化前層２０と比較して５％収縮している（－５％の厚さ変化）。寸法４２は、特徴部１２よりも上の焼成層４０の厚さに相当し、寸法４４は、溝１４内およびそれよりも上の焼成層４０の厚さに相当する。－５％の厚さ変化であるため、寸法４２は寸法２２の９５％であり、寸法４４は寸法２４の９５％である。したがって、寸法４２は３８ｎｍであり、寸法４４は２２８ｎｍである。
【0047】
硬化前層の上面は同じ高度であったが、焼成層４０は、異なる領域が異なる高さにある上面を有する。寸法４８は、焼成層４０の上面に沿った、（１）基材１０の特徴部１２に重なった、焼成層４０の部分と、（２）溝１４よりも上の焼成層４０の部分との間の高度差に相当する。寸法４８は、下の等式２を使用して決定することができる。
【0048】
Ｄ４８＝Ｄ４２－（Ｄ４４－Ｄ１６） （等式２）
【0049】
式中、
【0050】
Ｄ４８は寸法４８であり、
【0051】
Ｄ４２は寸法４２であり、
【0052】
Ｄ４４は寸法４４である。
【0053】
これらの寸法の値を使用する場合、
【0054】
Ｄ４８＝３８ｎｍ－（２２８ｎｍ－２００ｎｍ）＝１０ｎｍである。
【0055】
光硬化および焼成に起因する厚さ変化を低減することによって、寸法４８を低減することができ、平坦化性能に資することができる。厚さ変化が－１％である場合、寸法４８を１．６ｎｍに低減することができ、厚さ変化が０％である場合、寸法４８を０ｎｍにすることができる。
【0056】
ここに記載されるように、周囲温度よりも高い温度で光硬化性組成物を光硬化することによって、厚さ変化の量を低減することができる。周囲温度とは、機械の中で光硬化を行うステーションが位置する部屋の温度である。例えば、周囲温度は２０℃～２５℃の範囲内でありうる。光硬化温度における光硬化は、光硬化に関係する厚さ変化の低減に資することができ、焼成によって、硬化前層を周囲温度で光硬化させ、続いて焼成した、同じ光硬化性組成物から作製された異なる焼成層と比較して、上面に沿った高度差が少ない上面を有する焼成層を生成することができる。厚さ変化の量が低減したことで、より良好な平坦化性能が得られる。
【0057】
この明細書において、厚さ変化は、（１）光硬化性組成物の硬化前層、（２）硬化前層に対応する硬化層、または（３）硬化前層に対応する焼成層のいずれか２つの間であってもよい。明示的な反対の記述がない限り、厚さ変化は百分率として表現する。
【0058】
厚さ変化は、下の等式３：
【0059】
（（Ｔ２－Ｔ１）／Ｔ１）×１００％ （等式３）
【0060】
（式中、
【0061】
Ｔ１は、プロセスの相対的に早期時点における層の厚さであり、
【0062】
Ｔ２は、プロセスの相対的に後期時点における層の厚さである）を使用して決定することができる。
【0063】
例えば、Ｔ１は、硬化前層の厚さとすることができ、Ｔ２は、硬化層の厚さまたは焼成層の厚さであってもよい。代替的には、Ｔ１は、硬化層の厚さとすることができ、Ｔ２は、焼成層の厚さであってもよい。負の値は収縮に相当し、正の値は膨張に相当する。厚さ変化は、厚さ変化が０％からどれくらい遠いかの観点で記載される。したがって、文字通りには－４．０％は－１．０％よりも小さいが、－４．０％の厚さ変化は－１．０％に減少することがある。
【0064】
厚さ変化を決定するための厚さ測定は、実質的に同じ位置および表面特徴部、例えば、突起の上、窪み内、ダイの間のけがきレーン内等とするべきである。厚さ測定は、外縁端部から基材の中央に向かって１ｍｍ～９ｍｍ、例えば３ｍｍの範囲内の距離に広がる、除外ゾーンによって囲まれた基材の領域内とするべきである。厚さ測定は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）；干渉計；楕円偏光計；プロフィルメータ；または層の厚さもしくは層の表面プロファイルを測定するための任意の好適な機器を使用して行うことができる。厚さ測定の代替選択肢として、平坦化層の平坦性の標本となりうるため、２つの位置における相対的な高さの差を測定してもよい。実施態様では、層の上面から等高線マップを作成して、このような表面に沿った高度変化を図示してもよい。
【0065】
厚さ変化は、単一の厚さ変化、または厚さ測定値の対の間の複数の厚さ変化の平均、または硬化前層、硬化層もしくは焼成層の上面に対応する等高線マップからの平均であってもよい。
【0066】
システムは、光硬化性組成物についての供給操作、曝露前加熱操作、光硬化操作および焼成操作を行うように構成することができる。システムについて以前に列挙した操作は、単一の機械内、例えば図３における機械３００内もしくは図４における機械４００内で行ってもよく、または２つ以上の機械、例えば図５における機械５０１および５０３の間に分配してもよい。システムは、ＩＡＰプロセスに相当に好適である。システムは、光硬化性組成物からのパターン化層の形成にも使用することができる。
【0067】
【0068】
図３は、基材に重なった層を光硬化性組成物から形成するために使用できる、機械３００の形態のシステムの平面図の概念図を含む。
【0069】
機械３００は、基材搬送ツール３１０、基材ポッド３２１、供給ステーション３２３、曝露前加熱および光硬化ステーション３２６、曝露後焼成ステーション３２９、制御装置３５０ならびにメモリ３５２を含む。供給ステーション３２３は、基材チャック３３３を含むことができ、曝露後焼成ステーション３２９は、基材チャック３３９および供給ヘッド３４６を含んでもよい。基材チャック３３３が、ステーション３２３と３２６との間で移動することができるように、基材チャック３３３をステージ（図示せず）と連結することができる。曝露前加熱および光硬化ステーション３２６は、曝露前加熱操作および光硬化操作を行うように構成することができる。図４について後に記載する通り、曝露前加熱操作をあるステーションで行い、光硬化操作を異なるステーションで行ってもよい。
【0070】
以前に言及した部品の多くを、各々が果たす機能について下に記載する。部品、ならびに特にステーション３２３、３２６および３２９の動作に関するさらなる詳細は、この明細書において、機械３００を使用する方法について後により詳細に記載する。
【0071】
基材搬送ツール３１０は、１つまたは複数の基材を、基材ポッド３２１、供給ステーション３２３、曝露前加熱および光硬化ステーション３２６ならびに曝露後焼成ステーション３２９のいずれかへ、またはいずれかから搬送するように構成することができる。基材搬送ツール３１０は、機器フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）の１つまたは複数の部品であってもよく、この部品を含んでもよい。ＥＦＥＭの部品は、以下の各々の１つまたは複数：ロボットアーム、ウエハを保持するために適応したロボットハンド、センサ、ロボットアームを動かすためのモータ、このロボットアームを動かすための別のモータ等を含んでもよい。ロボットアームは、硬化層を有する基材をステーション間で、例えば、曝露前加熱および光硬化ステーション３２６から曝露後焼成ステーション３２９へ移動させるように構成することができる。実施態様では、特定の基材と上材とが、同様の形状およびサイズを有してもよい。
【0072】
基材ポッド３２１は、複数の基材を保持することができる。基材は、基材ポッド３２１から取り外し、機械３００のステーション、例えば、ステーション３２３、３２６、３２９またはこれらの組み合わせにおいて加工し、機械３００内での加工が部分的にまたは完全に行われたら、基材ポッド３２１に戻すことができる。
【0073】
供給ステーション３２３は、基材を受け入れ、光硬化性組成物を基材上に供給できるように、構成することができる。基材が基材チャック３３３の上にある場合、供給ヘッド３４６を使用して、基材上に光硬化性組成物を供給することができる。供給ヘッド３４６は、光硬化性組成物を供給する１つまたは複数のノズルを含んでもよい。供給ヘッド３４６内の点線は、光硬化性組成物が、供給ヘッド３４６の底部側に沿って供給されることを示すために使用している。供給ヘッド３４６は、光硬化性組成物を供給する際に、静止または移動しているように構成することができる。光硬化性組成物、ならびに光硬化性組成物を供給および加工する方法に関するさらなる詳細は、この明細書において後に記載する。基材チャック３３３と連結したステージは、基材と基材に重なった光硬化性組成物とを、供給ステーション３２３から曝露前加熱および光硬化ステーション３２６へ搬送することができる。
【0074】
曝露前加熱および光硬化ステーション３２６は、２つの操作を行うように構成することができる。曝露前加熱および光硬化ステーション３２６は、化学線に曝露する前に、光硬化性組成物を加熱するように構成することができる。曝露前加熱および光硬化ステーション３２６は、光硬化性組成物を化学線に曝露することによって、光硬化性組成物を光硬化するように構成することができる。別の実施態様では、曝露前加熱および光硬化ステーション３２６によって行われる操作を、２つの異なるステーションに分けることができる。図４は、機械４００を有するシステムを含む。曝露前加熱および光硬化ステーション３２６は、曝露前加熱ステーション４２５と光硬化ステーション４２７とによって置き換えられる。
【0075】
図３に図示した曝露前加熱および光硬化ステーション３２６に関係する加熱手段を作動させて、光硬化性組成物を加熱することができる。曝露前加熱および光硬化ステーション３２６のための加熱手段に関するさらなる詳細は、この明細書において後に記載する。光硬化性組成物の温度測定値を直接得るのは、困難でありうる。したがって、光硬化性組成物の温度は、曝露前加熱および光硬化ステーション３２６内の異なる温度に対応しうる。光硬化性組成物の温度は、液滴の形態であっても、その後に形成される硬化前層であっても、基材チャック３３３、基材チャック３３３に重なった基材、または上材が存在する場合、光硬化性組成物と接触した上材の温度に相関がありうる。光硬化性組成物の温度は、基材チャック３３３、基材チャック３３３に重なった基材、または存在する場合、上材の温度を使用して決定することができる。光硬化性組成物の直接温度測定は実際的ではないことがあるため、システムの使用者は、基材チャック３３３、基材、または存在する場合、上材の温度を使用して、操作を制御してもよい。
【0076】
基材チャック３３３、基材または上材の温度が、標的温度である、またはこのような温度の許容範囲内にある場合、加熱手段の作動を停止する、または基材チャック３３３もしくは基材を標的光硬化温度に、もしくはこのような温度の許容範囲内に保つための保持状態にすることができる。このような温度の許容範囲は、標的温度±５℃、２℃、１℃または０．５℃でありうる。光硬化性組成物を光硬化する場合、標的温度は所望される光硬化温度と同じであっても、異なってもよい。標的温度は、所望される光硬化温度がわかった後に決定することができる。標的温度に関するさらなる詳細は、機械３００を使用する方法について記載する。
【0077】
曝露前加熱および光硬化ステーション３２６を使用して、基材に重なった光硬化性組成物から硬化層を形成することができる。上材が光硬化性組成物とまだ接触していない場合、上材を光硬化性組成物の液滴と接触させて載置して、光硬化性組成物の液滴を合体させ、光硬化性組成物の硬化前層を形成することができる。硬化前層が光硬化温度である場合、光硬化性組成物の硬化前層を化学線に曝露することによって、硬化前層を光硬化させることができる。化学線は、光硬化性組成物内の重合性材料に重合をもたらす。硬化層は、化学線を使用して光硬化性組成物の硬化前層が光硬化した後、かつ曝露後焼成操作の間に重合した光硬化性組成物の層がさらに加工される前の、重合した光硬化性組成物の層を指す。光硬化操作が完了したら、上材を取り外すことができる。基材搬送ツール３１０は、基材および硬化層を、曝露前加熱および光硬化ステーション３２６から曝露後焼成ステーション３２９へ搬送することができる。
【0078】
曝露後焼成ステーション３２９は、硬化層内の光硬化性組成物をさらに重合または架橋させること、光硬化性組成物内の成分の異なる反応を生じること、光硬化性組成物内の揮発性成分を追い出すこと等ができる。曝露後焼成ステーション３２９は、加熱手段を含む、曝露前加熱および光硬化ステーション３２６について記載した設計のいずれかを有することができる。曝露後焼成ステーション３２９のための加熱手段は、曝露前加熱および光硬化ステーション３２６のための加熱手段と同じであっても、異なってもよい。実施態様では、曝露後焼成ステーション３２９は、曝露前加熱および光硬化ステーション３２６と比較して、より高い温度で動作するように構成された加熱手段を含んでもよい。曝露後焼成に使用する温度は、少なくとも１５０℃でありうる。曝露後焼成ステーション３２９に関係する最高加工温度は、５００℃もの高温でありうる。曝露後焼成ステーション３２９からの熱が、機械３００の別の部分の動作に悪影響を及ぼさないことに資するように、十分な加熱遮蔽を使用してもよい。
【0079】
基材チャック３３３および３３９の各々は、真空チャック、ピン型チャック、グルーブ型チャック、静電チャック、電磁チャック等であってもよい。基材チャック３３３および３３９は、同じタイプ、例えば真空チャックであってもよく、異なるタイプであってもよい。例えば、基材チャックの一方を真空チャックとすることができ、基材チャックの他方を静電チャックまたは電磁チャックであってもよい。基材チャック３３３および３３９の各々は、基材および層、ならびに存在する場合、基材に重なった上材を加熱または冷却するために使用できる、加熱要素、冷却要素、または両方を有することも、有しないこともある。
【0080】
ステージは、基材チャックの１つまたは複数と連結することができ、機械３００内で基材チャックを移動させるために使用することができる。異なるステージを異なる基材チャックと連結することができ、またはこのような基材チャックの組み合わせを同じステージと連結することができる。ステージによって、より少数の基材チャックの使用も可能となりうる。基材チャックを、異なるステーションの少なくとも２つの間で移動させることができるステージと連結してもよい。したがって、各ステーションは、専用の基材チャックを有することを要しない。非限定例では、基材は、供給ステーション３２３内に配置されたステージと連結している基材チャック３３３に載せることができ、光硬化性組成物を供給した後、ステージは、基材チャック３３３、基材および光硬化性組成物を、曝露前加熱および光硬化ステーション３２６へ移動させることができる。曝露前加熱および光硬化ステーション３２６における操作が完了し、基材および硬化層を取り外した後、別の後続の基材を受け入れるために、ステージは、基材チャック３３３を供給ステーション３２３へ戻すことができる。図４について後に記載する別の実施態様では、各ステーションが専用の基材チャックを有してもよい。
【0081】
制御装置３５０は、図３における機械３００、図４における機械４００または図５における機械５０１を制御することができる。下の制御装置３５０の記載は、図３における機械３００に焦点を合わせている。制御装置３５０の記載は、機械４００および５０１の特異的な詳細を述べる場合を除いて、図４における機械４００および図５における機械５０１にも当てはまる。
【0082】
制御装置３５０は、以前に記載した機械３００のあらゆる部品、および機械３００内または機械３００外の潜在的な他の部品と通信状態にあってもよい。制御装置３５０は、任意選択でメモリ３５２に格納された、コンピュータ可読プログラムを使用して動作することができる。制御装置３５０としては、プロセッサ（例えば、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラの中央処理装置）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等を挙げることができる。制御装置３５０は機械３００内にあってもよい。システムの別の実施態様（図示せず）では、制御装置３５０は、機械３００外のコンピュータの少なくとも一部とすることができ、このようなコンピュータは、機械３００と双方向的に連結している。メモリ３５２としては、搬送操作に関係する、または搬送操作の間の行為を行うための指示を含む、非一時的コンピュータ可読媒体を挙げることができる。メモリ３５２は、制御装置３５０がアクセスして、操作パラメータ、例えば、光硬化性組成物を供給する局所面密度、標的温度、光硬化温度、化学線の線量、曝露後焼成温度または下記の方法に使用される別のパラメータの決定を支援することができる、データテーブルをさらに含んでもよい。制御装置３５０と同様に、メモリ３５２をシステムの一部とすることができ、機械３００内にあっても機械３００外にあってもよい。別の実施態様では、あらゆる部品は、そうでなければ制御装置３５０によって提供される機能のいくつかを提供する、局所制御装置を含んでもよい。
【0083】
任意の特定のステーションによって行われる以前に記載した操作は、別のステーションに移動させても、または別のステーションと組み合わせてもよい。例えば、供給と曝露前加熱と光硬化とを同じステーション内で行うことができ、曝露前加熱と光硬化とを同じステーション内で行うことができる等である。別の構成では、１つステーションによって行われる複数の操作を、別個のステーションで行ってもよい。図４は、焼成層を基材上に形成するために使用できる、機械４００の形態の別のシステムの平面図の概念図を含む。機械４００は、下記を除いて、機械３００と同じである。
【0084】
図３における曝露前加熱および光硬化ステーション３２６は、図４では、曝露前加熱ステーション４２５と光硬化ステーション４２７とによって置き換えられている。ステーション４２５および４２７の各々についての設計は、曝露前加熱操作と光硬化操作との両方を行う曝露前加熱および光硬化ステーション３２６と比較して、より容易に最適化されうる。別個のステーション４２５および４２７は、部品がより多いことに起因して、機械３００と比較して、機械４００へのコストを上乗せすることがあり、機械４００の設置面積は、機械３００の設置面積よりも大きいことがある。
【0085】
図３における供給ヘッド３４６は、図４では供給モジュール４４０によって置き換えられている。供給モジュール４４０は、基材が供給ステーション４２３にあるとき、光硬化性組成物を基材上に供給するように構成される。供給ステーション４２３は、供給ステーション３２３について以前に記載した機能を提供する。供給モジュール４４０は、レール（図示せず）と連結した末端４４２を含み、供給モジュール４４０が、図４の上下に対応する方向に移動することができる、ガントリーベースのシステムであってもよい。供給モジュール４４０は、末端４４２と連結したブリッジ４４４を含み、基材チャック４３３の上を通過することができる。供給ヘッド４４６はブリッジ４４４と連結しており、ブリッジ４４４に沿って、図４の左手側と右手側との間を移動するように構成される。供給ヘッド４４６は、光硬化性組成物を供給する１つまたは複数のノズルを含んでもよい。供給ヘッド４４６内の点線は、光硬化性組成物が、供給ヘッド４４６の底部側に沿って供給されることを示すために使用している。供給モジュール４４０は、供給ヘッド３４６について下に記載する異なる面密度で、光硬化性組成物を供給するように構成される。
【0086】
基材チャック４３３、４３５および４３７は、基材チャック３３３および３３９について以前に記載した構成のいずれかを有する。図４において、各ステーションは専用の基材チャックを有する。基材チャック４３３、４３５および４３７のいずれか１つは、基材チャックの移動に資することができるステージと連結していてもよい。基材チャック４３３は、光硬化性組成物の供給中、促進するように移動してもよい。基材チャック４３３と比較して、基材チャック４３５および４３７は、移動する必要がない場合があり、ステージと連結している必要がない。別の実施態様では、図４における基材チャックのいずれか１つまたは複数を、図４に図示されるステーション４２３、４２５および４２７のいずれか２つ以上の間の移動を可能にするステージと連結した、基材チャック３３３と同様の基材チャックで置き換えることができる。
【0087】
【0088】
機械３００または機械４００におけるステーションのすべてが、単一の機械内に存在しなくてもよい。ステーション３２３、３２６、３２９、４２３、４２５および４２７のいずれか１つまたは複数は、異なる機械内に位置してもよい。非限定例として、曝露後焼成ステーション３２９が動作する温度は、機械の１つまたは複数の他のステーションには高すぎることがある。図３におけるステーション３２６または図４におけるステーション４２７内での光硬化の間、曝露後焼成ステーション３２９が、光硬化性組成物の硬化前層の適切な温度制御に干渉することがある。
【0089】
図５は、機械５０１および５０３を含むシステム５００を含む。機械５０１は、曝露後焼成ステーション３２９および基材チャック３３９を機械５０３に移動させたことを除いて、図３における機械３００と同じである。機械５０３は、基材搬送ツール５１０、基材ポッド５２１、制御装置５５０およびメモリ５５２をさらに含んでもよい。基材搬送ツール５１０は、基材搬送ツール３１０について記載したものと同じ機能を提供し、基材ポッド５２１は、基材ポッド３２１について記載したものと同じ機能を提供する。
【0090】
制御装置５５０およびメモリ５５２は、基材搬送ツール５１０、基材ポッド５２１、曝露後焼成ステーション３２９および基材チャック３３９を補助する機能を提供するために使用することができる。制御装置５５０は、制御装置３５０について記載した構成および部品のいずれかを有することができ、メモリ５５２は、メモリ３５２について記載した構成および部品のいずれかを有することができる。
【0091】
制御装置３５０と５５０とは、互いに通信することができる。例えば、制御装置３５０と５５０との一方または両方を使用して、機械５０３内の曝露後焼成ステーション３２９において基材と硬化層とを焼成する前に、基材ポッド５２１における、硬化層を有する特定のロットの基材が、機械５０１内での加工を完了していることを確認することができる。別の実施形態では、機械５０１および５０３は、機械５０１および５０３内に別々の制御装置または別々のメモリを有するのではなく、共通の制御装置、共通のメモリ、または共通の制御装置と共通のメモリとの両方を共有することができる。
【0092】
機械３００を使用して基材上に焼成層を形成する方法に注意を向ける。図６は、図３および７～１２について記載した方法のプロセスフロー図を含む。特定のプロセスフローを図とともに下に記載するが、この図はＩＡＰプロセスを対象とする。多くの異なるプロセスフローを使用することができ、やはりここに記載する概念を使用した利益を達成することができる。例えば、プロセスは、パターン化レジスト層が、パターン化上材を使用して作製された光硬化性組成物である、インプリントリソグラフィに使用してもよい。以降に使用する場合、非パターン化上材をブランクと称し、パターン化上材をテンプレートと称する。プロセスフローからの他の変形形態は、後にこの明細書に記載する。機械３００についての方法を記載した後、他の代替選択肢、例えば、図４における機械４００または図５におけるシステム５００を使用する場合、加工がどのように変化しうるかを記載する。図７～９、１１、１２における基材チャック３３３は、例えば図１０に図示される、加熱手段、温度センサまたは両方を含んでもよい。図７～９、１１および１２とともに行われる操作の理解を単純化するため、図１０における基材チャック３３３内の加熱手段および温度センサは、図７～９、１１および１２には図示していない。
【0093】
図３を参照すると、この方法は、基材ポッド３２１から供給ステーション３２３へ基材を搬送することを含んでもよい。制御装置３５０または局所制御装置は、基材搬送ツール３１０が基材ポッド３２１から基材を取り外し、基材を供給ステーション３２３へ移動するための信号を伝送することができる。基材搬送ツール３１０は、供給ステーション３２３内の基材チャック３３３に、基材を載置することができる。
【0094】
この方法は、図６のブロック２２２における、基材上に光硬化性組成物を供給することを含んでもよい。光硬化性組成物は、重合性材料および光開始剤を含んでもよい。光硬化性組成物は、溶媒を含むことも含まないこともある。さらなる実施態様では、光硬化性組成物は、別の添加剤を含有することができる。他の添加剤の非限定例は、界面活性剤、分散剤、安定剤、阻害剤、染料またはこれらの組み合わせでありうる。
【0095】
重合性材料は、単一のモノマー化合物、またはモノマー化合物の混合物を含んでもよい。実施形態では、重合性材料は、多官能性モノマーを含んでもよい。光硬化性組成物中の多官能性モノマーは、重量パーセント基準で、光硬化性組成物の大部分を占めることができる。一実施形態では、光硬化性組成物中の多官能性モノマーの含有量は、光硬化性組成物の総重量を基準として少なくとも６０重量％、または光硬化性組成物の総重量を基準として、少なくとも７０重量％、または少なくとも８０重量％、または少なくとも９０重量％、または少なくとも９２重量％、または少なくとも９５重量％であってもよい。別の実施態様では、多官能性モノマーの含有量は、光硬化性組成物の総重量を基準として最大９９．５重量％、光硬化性組成物の総重量を基準として、例えば最大９９重量％、または最大９８重量％、または最大９７重量％、または最大９５重量％、または最大９３重量％、または最大９０重量％でありうる。さらに、多官能性モノマーの含有量は、上に述べた最小値および最大値のいずれかを含有する範囲内、例えば、光硬化性組成物の総重量を基準として、６０重量％～９９．５重量％、７０重量％～９９重量％、８０重量％～９８重量％、または９０重量％～９７重量％の範囲内であってもよい。
【0096】
一実施態様では、多官能性モノマーは、二官能性モノマー、三官能性モノマーまたは四官能性モノマーであってもよい。官能基は、数ある中でも特に、ビニル基、アクリレート基、アクリルアミド基、メタクリレート基、マレイミド基、エポキシ基、ラクトン基、アセタール基、環状エーテル基、ラクタム基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、スルフィド基またはアミン基であってもよい。多官能性モノマー化合物は、同じタイプの官能基を含むこともでき（例えば、多官能性モノマー化合物内のすべての官能基がビニル基である）、異なるタイプの官能基を含むこともできる。実施態様では、多官能性モノマーは、多官能性アクリレートモノマー、多官能性ビニルモノマーまたはこれらの組み合わせを含んでもよい。
【0097】
特定の実施態様では、多官能性モノマーは、少なくとも２つのアクリレート基、または少なくとも３つもしくは少なくとも４つのアクリレート基を含んでもよい。ここで使用する場合、アクリレートモノマーという用語は、置換または非置換アクリレートモノマーを指す。置換アクリレートモノマーの非限定例は、Ｃ１～Ｃ８アルキルアクリレート、例えば、メタクリレートまたはエチルアクリレートでありうる。
【0098】
別の実施態様では、多官能性モノマーは、少なくとも２つ、または少なくとも３つ、または少なくとも４つのビニル基を含んでもよい。
【0099】
実施態様では、多官能性モノマーは、アクリレート基とビニル基との両方を含んでもよい。別の実施態様では、多官能性モノマーは、１つまたは複数の芳香環構造をさらに含んでもよい。
【0100】
別の多官能性モノマーは、２つ以上のビニル基と、少なくとも１つの芳香環構造、例えば１つまたは複数のベンゼン環とを含んでもよい。実施態様では、多官能性モノマーは、ビニルベンゼンまたはジビニルベンゼン化合物を含んでもよい。特定の実施態様では、多官能性モノマーは、２つ、３つまたは４つのビニル基を含む、ビフェニルまたはジフェニルメタン化合物であってもよい。
【0101】
下の表１は、光硬化性組成物中の重合性材料として使用できる、例示的な多官能性モノマー化合物の一覧を含む。一覧は、包括的ではなく、説明のためのものであることが意図され、使用できる重合性材料化合物を限定することを意図するものではない。
【0102】
【表1-1】
【表1-2】
【0103】
光開始剤は、単一の光開始剤化合物、または光開始剤化合物の混合物を含んでもよい。同じまたは別の実施態様において、光開始剤化合物は、オキシムエステル化合物であってもよい。オキシムエステル化合物は、式（１）の構造：
【0104】
【化1】
【0105】
［式中、
【0106】
Ｒ１は、芳香環系または複素環系であり、
【0107】
Ｒ２は、ＨまたはＣ１～Ｃ８アルキルであり、
【0108】
Ｒ３は、ＨまたはＣ１～Ｃ８アルキルである］
を有することができる。
を有することができる。
【0109】
特定の実施態様では、光硬化性組成物の光開始剤は、オキシムエステル化合物ではない光開始剤化合物をさらに含んでもよい。
【0110】
下の表２は、光硬化性組成物中に使用できる、例示的な光開始剤化合物の一覧を含む。一覧は、包括的ではなく、説明のためのものであることが意図され、使用できる光開始剤化合物を限定することを意図するものではない。
【0111】
【表2】
【0112】
Ｉｒｇａｃｕｒｅ化合物は、独国、Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ ａｍ ＲｈｅｉｎのＢＡＳＦ ＳＥから入手可能である。Ｏｍｎｉｒａｄは、オランダ、ＷａａｌｗｉｊｋのＩＧＭグループから入手可能である。
【0113】
光硬化性組成物中の光開始剤の量は、光硬化性組成物の総重量を基準として少なくとも１．０重量％、光硬化性組成物の総重量を基準として、少なくとも１．５重量％、少なくとも２．０重量％、少なくとも２．５重量％、少なくとも３．０重量％、少なくとも３．５重量％、または少なくとも４．０重量％であってもよい。別の態様では、光硬化性組成物中の光開始剤の量は、光硬化性組成物の総重量を基準として最大１０．０重量％、光硬化性組成物の総重量を基準として、最大８．０重量％、最大７．０重量％、最大６．０重量％、最大５．０重量％、または最大４．０重量％でありうる。光硬化性組成物中の光開始剤の量は、上に述べた最小数および最大数のいずれかの間の値、例えば、光硬化性組成物の総重量を基準として、１．０重量％～１０．０重量％、１．５重量％～８．０重量％、または２．０重量％～７．０重量％の範囲内であってもよい。
【0114】
実施態様では、光硬化性組成物は、本質的に溶媒不含であってもよい。ここで使用する場合、別段の指示がない限り、溶媒という用語は、重合性材料を溶解または分散させることができるが、それ自体は光硬化性組成物の光硬化中に重合しない化合物に関する。「本質的に溶媒不含」という用語は、ここでは、光硬化性組成物の総重量を基準として、溶媒の量が最大５重量％であることを意味する。特定の実施態様では、溶媒の量は、光硬化性組成物の総重量を基準として、最大３重量％、最大２重量％、最大１重量％とすることができ、または光硬化性組成物は、避けられない不純物を除いて溶媒不含であってもよい。
【0115】
別の態様では、光硬化性組成物は、光硬化性組成物の総重量を基準として５重量％超の量で、溶媒を含んでもよい。特定の態様では、溶媒の量は、光硬化性組成物の総重量を基準として少なくとも１０重量％、または光硬化性組成物の総重量を基準として、少なくとも１５重量％、少なくとも２０重量％、または少なくとも２５重量％であってもよい。別の態様では、溶媒の量は、光硬化性組成物の総重量を基準として、最大４０重量％、最大３０重量％、最大２０重量％、または最大１０重量％でありうる。特定の実施態様では、光硬化性組成物中の溶媒の量は、上に述べた最小数および最大数のいずれかの間の値、例えば、光硬化性組成物の総重量を基準として、５重量％～４０重量％、１０重量％～３０重量％、または１５重量％～２０重量％の範囲内であってもよい。
【0116】
界面活性剤は、単一の界面活性剤化合物、または界面活性剤の混合物を含んでもよい。界面活性剤化合物はフッ素含有化合物とすることもでき、実施態様では、界面活性剤はフルオロ有機化合物とすることもできる。下の表３は、光硬化性組成物中に使用できる、例示的な界面活性剤化合物の一覧を含む。一覧は、包括的ではなく、説明のためのものであることが意図され、使用できる界面活性剤化合物を限定することを意図するものではない。
【0117】
【表3】
【0118】
Ｃａｐｓｔｏｎｅ（商標） ＦＳ－３１００は、Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、ＤＥ、ＵＳＡのＴｈｅ Ｃｈｅｍｏｕｒｓ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能である。
【0119】
界面活性剤は、光硬化性組成物の総重量を基準として、最大５．０重量％であってもよい。特定の実施態様では、界面活性剤の量は、光硬化性組成物の総重量を基準として、最大３．０重量％、最大２．０重量％、または最大０．９重量％であってもよい。
【0120】
図３および７の方法に戻ると、図７に図示されるように、供給ヘッド３４６は、光硬化性組成物の液滴３２２を、基材３０２の露出した表面上に供給する。供給操作の間、基材チャック３３３を、基材チャック３３３を移動させる（図７において、基材３０２に隣接する矢印によって図示される）ように構成されたステージと連結させることができる。別の実施態様では、供給ヘッド３４６が移動し、基材チャック３３３は静止している。したがって、基材３０２が移動することができ、供給ヘッド３４６は静止していても、やはり移動してもよい。
【0121】
基材３０２は、隣接する窪みと比較して、相対的に高い高度にある隆起を有する、露出した表面を有することができる。図７において、基材３０２の露出した表面は、突起３０２２および窪み３０２４を有する。基材３０２は、窪み３０２４と比較して相対的に高い面密度で突起３０２２を有する局所領域、および突起３０２２と比較して相対的に高い面密度で窪み３０２４を有する別の局所領域を有する。突起３０２２が局所領域の相対的に大きな割合を占めるところには、低い面密度で光硬化性組成物が供給され、窪み３０２４が異なる局所領域の相対的に大きな割合を占めるところには、高い面密度で光硬化性組成物が供給される。実際には、基材３０２の露出した表面は、図７に図示されるよりも大幅に複雑であり、２種の高度のみに限定されない。図７における基材３０２の露出した表面は、ここに記載する概念の理解を支援するために、単純化している。
【0122】
基材３０２の露出した表面に沿って、光硬化性組成物の適切な局所面密度を達成するために、制御装置３５０または局所制御装置は、供給ヘッド３４６、基材チャック３３３と連結したステージ（基材チャック３３３をステージと連結させる場合）または両方が、所望の方向に所望の速度で移動し、供給ヘッド３４６が、光硬化性組成物の液滴３２２を所望の速度で供給するように、信号を伝送することができる。
【0123】
図３、７および８を参照すると、基材チャック３３３と連結したステージは、基材３０２と光硬化性組成物の液滴３２２とを、供給ステーション３２３から曝露前加熱および光硬化ステーション３２６へ搬送することができる。制御装置３５０または局所制御装置は、ステージが基材チャック３３３、基材３０２および光硬化性組成物の液滴３２２を、供給ステーション３２３から曝露前加熱および光硬化ステーション３２６へ移動させるための信号を伝送することができる。
【0124】
このプロセスは、図６のブロック２２４における、光硬化性組成物を上材と接触させることをさらに含む。上材４２２を使用して、光硬化性組成物の液滴３２２から硬化層を形成することを支援することができる。実施態様では、上材４２２は、平坦な底面が基材３０２および液滴３２２と面する、ブランクであってもよい。機械３００、４００および５０１の各々は、上材４２２を移動させ、配置するために使用することができる、上材ハンドラーを含んでもよい。同じまたは異なる実施態様では、上材４２２は、曝露前加熱および光硬化ステーション３２６内の平坦化ヘッドによって保持することができる。
【0125】
上材４２２は、光硬化性組成物を光硬化するのに使用する化学線について、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、または少なくとも９０％の透過率を有する。上材４２２は、ガラス系材料、ケイ素、有機ポリマー、シロキサンポリマー、フルオロカーボンポリマー、サファイア、スピネル、別の同様の材料またはこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。ガラス系材料としては、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルカリ－ケイ酸バリウムガラス、アルミノケイ酸ガラス、石英、ヒューズドシリカ等を挙げることができる。実施態様では、化学線は紫外線とすることができ、ガラス系材料を上材４２２に使用することができる。上材４２２は、３０ミクロン～２０００ミクロンの範囲内の厚さを有することができる。上材４２２の接触表面は、基材３０２の面積の少なくとも９０％の表面積を有することがあり、基材３０２と同じまたはより大きな表面積を有してもよい。
【0126】
上材４２２の接触表面は、円形、楕円形、長方形（正方形を含む）、六角形等を含む２次元形状を有する。図８に図示される実施態様では、接触表面は、一切の窪みおよび突起を有せず、ブランクと称することができる。代替的な実施態様では、上材が窪みおよび突起を有し、このとき、光硬化性組成物に転写される。
【0127】
図３、８および９を参照すると、制御装置３５０または局所制御装置は、上材４２２と液滴３２２とを互いに近づけ、接触させるための信号を伝送することができる。上材４２２を移動させてもよく、基材チャック３３３を移動させてもよく、上材４２２と基材チャック３３３との両方を移動させることもできる。上材４２２が光硬化性組成物の液滴３２２と接触しているため、液滴３２２が合体して、光硬化性組成物の硬化前層５０２を形成することができる。硬化前層５０２の上面５１２は、上材４２２の底部の接触面に合致する。
【0128】
このプロセスは、図６のブロック２２６における、光硬化性組成物の硬化前層を加熱することをさらに含む。ブロック２２６は、光硬化性組成物が、基材３０２と上材４２２との間にあるときに行ってもよく、および／またはブロック２２４の前、もしくはブロック２２４中に開始してもよい。光硬化操作または後続の焼成操作の間に、硬化前層５０２、または硬化前層５０２から形成された硬化層は、光硬化後、後続の焼成操作後、または両方で厚さ変化を有することがある。硬化前層５０２を化学線に曝露する場合、曝露前加熱についての標的温度は、所望される光硬化温度に依存しうる。所望される光硬化温度は、硬化前層５０２と光硬化および焼成後の対応する焼成層との間の厚さ変化、または硬化層と対応する焼成層との間の厚さ変化に依存しうる。
【0129】
高い光硬化温度では、硬化前層５０２と対応する焼成層との間、または硬化層と対応する焼成層との間で、０％の、または０％に近い厚さ変化が可能となりうる。所望される光硬化温度は、光硬化性組成物中の材料に依存しうる。光硬化性組成物中の材料のうち、重合性材料が、選択される温度に対して最も大きな影響を有する。光開始剤としては、単一の光開始剤化合物、または光開始剤化合物の混合物を挙げることができるが、選択される温度に対してより小さな影響を有することがある。光硬化性組成物中の他の材料は、曝露前加熱のために選択される温度に対して、影響を有しない、または有意な影響を有しないことがある。
【0130】
所望される光硬化温度を決定するための、経験的データを生成することができる。光硬化および焼成の後、焼成層の厚さは、硬化前層５０２または硬化層の厚さよりも厚いことも、薄いことも、ほぼ同じであることもある。経験的データからグラフを生成して、厚さ変化を決定することができる。グラフについての重要な変数としては、（１）特定の光硬化性組成物、（２）曝露後焼成温度、（３）光硬化温度、および（４）光硬化中の化学線の線量を挙げることができる。厚さ変化および４つの変数についてのデータは、メモリ３５２内の表に格納してもよい。グラフ中の各線のために、４つの変数のうちの３つを一定に保つことができ、３つまたは４つの変数のうちの最後のものを変化させて、厚さ変化に対する影響を決定する。例えば、特定の光硬化性組成物について、焼成温度および線量を一定に保ち、光硬化温度を変動させる。経験的データに関するさらなる詳細は、この明細書の実施例セクションで後に見出すことができる。
【0131】
硬化前層５０２と対応する焼成層との間の厚さ変化は、標的厚さ変化の許容範囲内であってもよい。標的厚さ変化は０％とすることができ、許容範囲は、良好な平坦化性能を提供する値の範囲内でありうる。許容範囲は、±２．０％（－２．０％～２．０％）、±１．０％－１．０％～１．０％または±０．５％－０．５％～０．５％でありうる。例えば、製品仕様は０％±１．０％の厚さ変化を有することがあり、したがって、厚さ変化は－１．０％～１．０％の範囲内であってもよい。特定の光硬化性組成物と特定の焼成温度との特定の組み合わせについて、０％の厚さ変化は達成可能ではないこともある。例えば、このような組み合わせでは、最良でも－１％の厚さ変化が達成されるにすぎないこともある。－１％またはその付近の厚さ変化に対応する、所望される光硬化温度が選択されうる。
【0132】
経験的データは、メモリ３５２内の表に、または機械３００外のデータベースに格納することができる。制御装置３５０は、焼成層を形成するのに使用される、光硬化性組成物、化学線の線量、焼成温度またはこれらの組み合わせに関する情報を受信し、使用される所望の光硬化温度を決定することができる。
【0133】
所望される光硬化温度が決定した後、制御装置３５０または局所制御装置によって、曝露前加熱中の標的温度を決定することができる。標的温度は、所望される光硬化温度と同じであってもよく、異なってもよい。例えば、硬化前層５０２の曝露前加熱と光硬化との間に、基材３０２、硬化前層５０２および上材４２２を、冷却することもしないこともある。硬化前層の曝露前加熱および光硬化は、曝露前加熱および光硬化ステーション３２６において行うことができ、標的温度と所望される光硬化温度とは、同じであってもよい。図４を簡潔に参照すると、基材３０２、硬化前層５０２および上材４２２を、曝露前加熱ステーション４２５から光硬化ステーション４２７へ移動させるとき、硬化前層５０２が冷却されうる。硬化前層５０２が光硬化ステーション４２７にあると、所望される光硬化温度まで冷却されるため、標的温度は、所望される光硬化温度よりも高くてもよい。この明細書を読んだ後、当業者は、特定の機器設定、および硬化前層５０２の曝露前加熱と光硬化との間の潜在的な温度変化について、標的温度を決定することができる。
【0134】
加熱手段は、基材３０２、硬化前層５０２および上材４２２を標的温度まで加熱するために使用される。図１０を参照すると、加熱手段は、基材チャック３３３内の抵抗加熱要素６２２、または基材チャック３３３上に配置された放射加熱要素６２４を含んでもよい。放射加熱要素６２４としては、加熱ランプ、赤外ランプ等を挙げることができる。図示していないが、加熱手段としては、電磁誘導を使用した加熱を支援するための電磁石、マイクロ波を発生させるためのマイクロ波発生装置、加熱流体が基材チャック３３３内のチャネルを通って流れることを支援するためのポンプ、または基材３０２、および硬化前層５０２、および上材４２２の上を加熱ガスが通過することによる対流を支援するためのファンを挙げることができる。加熱手段は、１つのタイプの加熱手段（例えば、抵抗加熱要素、電磁誘導加熱のための電磁石、放射加熱要素、マイクロ波発生装置、基材チャック３３３内に加熱流体を流動させるためのポンプ、または対流加熱を支援するためのファン）のみを有してもよく、異なるタイプの加熱手段の組み合わせ（前述のいずれか２つ以上の組み合わせ）を有してもよい。
【0135】
加熱手段は、基材３０２、硬化前層５０２および上材４２２が、周囲温度よりも高い標的温度に達するように、熱を提供する。機械３００が位置する部屋は、２０℃の周囲温度であってもよい。このような部屋では、加熱することによって硬化前層５０２の温度を上昇させ、化学線に曝露される時点で、硬化前層５０２を２１℃以上であってもよい。部屋は、機械３００を操作する間に２４℃の周囲温度に達することがあり、加熱することによって硬化前層５０２の温度を上昇させ、化学線に曝露される時点で、硬化前層５０２を２５℃以上であってもよい。周囲温度に応じて、標的温度は、少なくとも２１℃、少なくとも２５℃、少なくとも３０℃、少なくとも３５℃、または少なくとも４０℃であってもよい。
【0136】
硬化前層５０２内の光硬化性組成物が、十分に高い温度に曝露されると、光硬化性組成物が化学線に曝露されることなく、実質的に重合することがある。したがって、標的温度は、曝露前加熱の間に光硬化性組成物が実質的に重合するほど高くするべきではない。実施態様では、標的温度は最高１５０℃でありうる。この事例では、１５０℃において、実質的ではない量の重合が生じることもある。別の実施態様では、曝露前加熱の標的温度は、最高１００℃、最高８０℃、または最高７０℃であってもよい。曝露前加熱の標的温度は、上に述べた最小数および最大数のいずれかの間の値、例えば、２１℃～１５０℃、２５℃～１００℃、３０℃～８０℃、または３５℃～７０℃の範囲内であってもよい。
【0137】
曝露前加熱の間、制御装置３５０または局所制御装置は、温度センサ６３２または６３４から温度データを受信し、加熱手段、例えば抵抗加熱要素６２２または放射加熱要素６２４が、基材３０２、硬化前層５０２および上材４２２を標的温度まで加熱するように、信号を伝送することができる。
【0138】
この方法は、図６のブロック２２８における、光硬化性組成物を光硬化して、硬化層を形成することを含んでもよい。図３を参照すると、特定の光硬化性組成物について、メモリ３５２は、化学線についての標的波長もしくは波長の標的範囲、光硬化性組成物のために使用する標的線量もしくは線量の標的範囲、または光硬化性組成物の光硬化に関する他のデータに関する情報を含んでもよい。このような情報を使用して、制御装置３５０または局所制御装置は、光硬化性組成物を化学線に曝露するためのパラメータを決定することができる。制御装置３５０は、特定の光硬化性組成物について所望される光硬化温度、曝露後焼成中に使用される焼成温度、硬化前層５０２を光硬化させるために使用される化学線の線量、またはこれらの組み合わせを提供することができる、以前に記載された経験的データにアクセスすることができる。光硬化の時点における温度を、ここでは、実際の光硬化温度と称する。実際の光硬化温度は、所望される光硬化温度またはその付近であってもよい。実際の光硬化温度は、以前に記載した標的温度および許容範囲のいずれかであってもよい。
【0139】
図３、１０および１１を参照すると、制御装置３５０および局所制御装置は、温度センサからの信号またはこのような信号からの派生物を受信し、温度が、所望される光硬化温度であるか、またはその許容範囲内（例えば、±５℃、±２℃、±１℃もしくは±０．５℃）であるかを決定することができる。温度が、所望される光硬化温度である、またはその許容範囲内である場合、図１１に図示されるように、制御装置３５０または局所制御装置は、化学線源７３２を活性化させるための信号を伝送することができる。
【0140】
化学線は、化学線源７３２から放出される。上材４２２に到達する化学線の少なくとも７０％は、上材４２２を通って透過する。上材４２２を通って透過した化学線は、硬化前層５０２中の光硬化性組成物内の光開始剤を活性化させて、光硬化性組成物内の重合性材料の重合を支援する。化学線は、少なくとも１０ｎｍかつ７００ｎｍ未満の波長を有することができる。化学線は、１０ｎｍ～４００ｎｍの範囲内、より特定的には１００ｎｍ～３６０ｎｍの範囲内の波長を有する紫外線であってもよい。光硬化性組成物の供給業者が、光硬化性組成物を光硬化するのに使用する標的波長または波長の標的範囲を提供してもよい。
【0141】
化学線への曝露からのエネルギーによって、硬化前層５０２（図１０）から硬化層７０２（図１１）を形成する。硬化層７０２は上面７１２を有する。エネルギーによって重合性材料が実質的に重合して、ポリマー材料を形成する。ポリマー材料は、単一のポリマー化合物とすることもでき、コポリマーであってもよい。化学線への曝露によって実質的に重合するが、硬化前層５０２内の重合性材料が十分に重合しないこともある。硬化層７０２の曝露後焼成の間に、さらなる重合が起こりうる。光硬化性組成物の供給業者が、光硬化性組成物のために使用する標的線量または線量の標的範囲を提供してもよい。代替的には、当業者が、経験的データを生成して、特定の光硬化性組成物のために使用してもよい線量または線量の範囲を決定してもよい。
【0142】
この方法は、上材４２２を硬化層７０２から取り外すことをさらに含んでもよい。光硬化性組成物は、重合後の硬化層７０２に残存する内部離型剤を含んでもよい。内部離型剤は、上材４２２を取り外す際に、硬化層７０２を損傷する可能性、または硬化層７０２の一部もしくはすべてを取り外す可能性の低減に資することができる。
【0143】
この方法は、図６のブロック２２９における、硬化層を焼成して焼成層を形成することを含んでもよい。焼成操作の間、硬化層７０２内の材料を、さらに重合させる、架橋させる、または両方を行うことができる。図１２における焼成層８０２を形成する場合、焼成操作は、存在する場合、相対的に揮発性の成分を、硬化層７０２から除去するのにも資することができる。焼成層８０２は上面８１２を有する。焼成操作は、硬化層７０２と焼成層８０２との間にさらなる厚さ変化を生じることも、生じないこともある。
【0144】
図３、１１および１２を参照すると、制御装置３５０または局所制御装置は、基材搬送ツール３１０が、基材３０２および硬化層７０２を、曝露前加熱および光硬化ステーション３２６から取り外し、基材３０２および硬化層７０２を、曝露後焼成ステーション３２９へ移動させるための信号を伝送することができる。基材搬送ツール３１０は、曝露後焼成ステーション３２９内の基材チャック３３９に、基材３０２を載置することができる。
【0145】
曝露後焼成ステーション３２９内の加熱手段を使用して、硬化層７０２（図１１）を加熱して焼成層８０２（図１２）を形成する。曝露前加熱操作について以前に記載した加熱手段のいずれかを、焼成操作のために使用することができる。加熱手段は、曝露前加熱操作のために使用する温度よりも高い温度で、熱を提供する。焼成温度は、光硬化温度よりも少なくとも１００℃高くてもよい。焼成温度は、少なくとも１００℃、少なくとも１５０℃、または少なくとも２００℃であってもよい。焼成温度は、焼成層８０２に対する有意な分解または別の有害な効果が生じるほど高くするべきではない。焼成温度は、最高５００℃、最高４５０℃、または最高４００℃であってもよい。焼成温度は、上に述べた最小数および最大数のいずれかの間の値、例えば、１００℃～５００℃、１５０℃～４５０℃、または２００℃～４００℃の範囲内であってもよい。特定の実施態様では、焼成温度は３５０℃～４００℃の範囲内であってもよい。
【0146】
均熱時間とは、基材３０２および重なったポリマー層が焼成温度にある時間である。均熱時間は、必要なまたは所望される量のさらなる重合を達成するのに、もしくはポリマー層内の揮発性成分の量を所望される量まで低減するのに、または両方に十分である必要がある。均熱時間は、少なくとも０．２５分、少なくとも１分、または少なくとも３分であってもよい。十分に長い時間の後は、焼成温度へさらに曝露しても、ポリマー層を十分に改善しないことがあり（十分な量の重合が起こっており、揮発性成分の残存量は十分に少なく、後続の加工中に問題を生じない等）、または例えば、焼成層８０２の上面８１２が荒れる、基材３０２から焼成層８０２が場合により層間剥離する等、有害な効果の発生が開始することがある。均熱時間は、最大６０分、最大３０分、または最大１５分であってもよい。均熱時間は、上に述べた最小数および最大数のいずれかの間の値、例えば、０．２５分～６０分、１分～３０分、または３分～１５分の範囲内であってもよい。
【0147】
焼成操作は、ガスを使用して行うことができる。ガスは、硬化層７０２および焼成層８０２に対して比較的不活性な材料を含んでもよい。材料としては、Ｎ２、ＣＯ２、貴ガス（Ａｒ、Ｈｅ等）またはこれらの混合物を挙げることができる。ガスは、酸化性材料、例えばＯ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ等を含まないこともあり、１０ｍｏｌ％以下、または０．５ｍｏｌ％以下の酸化性材料を含むこともある。
【0148】
図示される通り、曝露後焼成ステーション３２９は、一度に単一の基材を加工するように構成される。別の実施態様では、曝露後焼成ステーション３２９は、同じ焼成操作の間に、複数の基材を加工するように構成することができる。曝露後焼成ステーション３２９は、カセットもしくは別の好適な基材容器を含んでもよく、またはカセットもしくは他の好適な基材容器を受け入れ、カセットもしくは他の好適な基材容器が複数の基材を保持することができてもよい。曝露後焼成ステーション３２９は、機械３００内にあってもよく、機械３００外にあってもよい。
【0149】
図３を参照すると、制御装置３５０または局所制御装置は、曝露後焼成ステーション３２９が、不活性ガスを曝露後焼成ステーション３２９内に流すための信号を伝送し、加熱手段が、基材３０２および硬化層７０２を、均熱時間の間、所望される温度に維持するように制御することができる。均熱時間の後、制御装置３５０または局所制御装置は、基材搬送ツール３１０が基材３０２および焼成層８０２を、曝露後焼成ステーション３２９から取り外すための信号を伝送することができる。基材３０２および焼成層８０２を基材ポッド３２１へ戻す前に、基材３０２および焼成層８０２を基材搬送ツール３１０によって低温プレートへ移動させて、基材３０２および焼成層８０２の温度を低下させることができる。低温化が完了した後、制御装置３５０または局所制御装置は、基材３０２および焼成層８０２を、基材ポッド３２１へ移動させるための信号を伝送することができる。
【0150】
この方法は、主として、図３における機械３００について記載している。図４における機械４００、および図５における機械５０１と５０３とを含むシステム５００についての方法は、以下に記載することを除いて実質的に同じであってもよい。
【0151】
図５を参照すると、曝露後焼成は、供給、曝露前加熱および光硬化を行う機械５０１とは異なる、機械５０３において行うことができる。ヒト、ロボット、トラム等が、機械５０１から機械５０３へ、基材と硬化層とを有する基材ポッドを搬送することもでき、硬化層を焼成して焼成層を形成することができる。
【0152】
図４における機械４００では、専用のステーションによって、この方法における重要な操作を行う。曝露前加熱を曝露前加熱ステーション４２５において行い、光硬化を光硬化ステーション４２７において行うが、これを曝露前加熱と光硬化との両方を行う曝露前加熱および光硬化ステーション３２６と比較する。ステーション４２５と４２７との各々は、それぞれの操作に最適化することができるが、加工はより複雑となりうる。加熱された光硬化性組成物の硬化前層を有する基材が曝露前加熱ステーション４２５から光硬化ステーション４２７へ搬送されるとき、光硬化が行われる前に、加熱された硬化前層のいくらかの冷却が起こりうる。曝露前加熱の間の標的温度は、ステーション４２５と４２７との間の搬送の間の冷却を補償するために、所望される光硬化温度よりも高くてもよい。非限定例として、所望される光硬化温度は６０℃であってもよい。標的温度は、曝露前加熱の終点と加熱された硬化前層の光硬化との間で３℃の温度低下を可能にするために、６３℃であってもよい。プロセス制御は、より困難なこともある。
【0153】
機械４００は、ガントリーベースの供給モジュール４４０を有する。ガントリーベースの設計は、供給モジュール４４０を共有する複数の供給ステーションを機械が有する場合に、有用でありうる。別の代替選択肢として、供給モジュール４４０は、供給ステーション４２３内に適合するように再設計することもできる。別の代替選択肢として、図３における供給ステーション３２３で、図４における供給ステーション４２３および供給モジュール４４０を置き換えることもできる。
【0154】
機械４００は、ステージが必要でないため機械４００の設計を単純化することができる、静止型基材チャックを有することもできる。機械３００（図３）および機械５０１（図５）は、各ステーションが静止型基材チャックを有するように改変してもよい。
【0155】
しかしながら、静止型基材チャックを用いる場合、基材搬送ツール３１０は、基材、硬化前層および上材を、異なる基材チャック同士の間で搬送することがあり、基材に対する上材の配置を、搬送中にシフトさせることがある。静止型基材チャックを用いる場合、基材搬送ツール３１０を使用したステーション間の搬送操作を遅くして、基材に対して上材をシフトさせる可能性を低減させてもよい。別の実施態様では、図４における基材チャック４３３、４３５および４３７のいずれか２つ以上を、図３における、ステージと連結した基材チャック３３３によって置き換えて、図４における基材チャック４３３、４３５および４３７の間で基材を移動させるのではなく、基材チャック３３３を移動させることができる。
【0156】
図３～５に図示されるシステムのいずれか１つまたは複数の場合、さらなる加工選択肢が利用可能である。図１０において、基材３０２、硬化前層５０２および上材４２２は、曝露前加熱の間に一緒に加熱される。基材３０２、光硬化性組成物（液滴３２２として）または上材４２２は、曝露前加熱操作の一部として、別々に加熱してもよい。光硬化性組成物の液滴３２２を供給する前または供給中に、基材３０２を加熱してもよく、光硬化性組成物を基材３０２上に供給する前に、光硬化性組成物を加熱してもよく、上材４２２を、光硬化性組成物の液滴３２２と接触する前に、加熱してもよい。別々に加熱することは、曝露前加熱操作を複雑化しうる。例えば、液滴３２２を有するまたは有しない基材３０２と、上材４２２とは、上材４２２が液滴３２２と接触する前に、別々に加熱することができる。基材３０２と上材４２２との温度は、温度が同じであることが意図される場合であってさえ、異なってもよい。液滴３２２を有するもしくは有しない基材３０２と、上材４２２との一方または両方が、所望される光硬化温度よりも高い標的温度まで加熱されうる。上材４２２との接触によって硬化前層５０２が形成された後、硬化前層５０２を光硬化させる時点で、基材３０２、硬化前層５０２および上材４２２の組み合わせを、所望される光硬化温度またはその付近の温度まで冷却することができる。
【0157】
基材３０２および液滴３２２が供給ステーション３２３、曝露前加熱および光硬化ステーション３２６（図３および５）、または曝露前加熱ステーション４２５、または光硬化ステーション４２７（図４）にある場合、上材４２２は、液滴３２２と接触させて載置することができる。上材４２２は、基材３０２と同様のサイズおよび形状を有することができる。基材搬送ツール３１０を使用して、上材４２２を液滴３２２と接触させて載置することができる。
【0158】
この明細書を読んだ後、当業者は、ここに記載する概念から逸脱することなく、多くのシステム構成および加工選択肢が利用可能であることを理解する。当業者は、特定の用途のための必要性または要求を満足するために使用する、特定のシステム構成および特定の方法を決定することができる。
【0159】
上に記載したプロセスは、光硬化性組成物から平坦化層またはパターン化レジスト層を形成するのに使用することができる。上に記載したプロセスは、物品を作製する製造方法の一部として組み込むことができる。物品は、電気回路素子、光学素子、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）、記録要素、センサ、型枠、集積回路等でありうる。集積回路は、ソリッドステートメモリ（例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、フラッシュメモリおよび磁気抵抗メモリ（ＭＲＡＭ））、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、グラフィックスプロセシングユニット、デジタル信号プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または半導体素子、パワートランジスタ、電荷結合素子（ＣＣＤ）、画像センサ等でありうる。
【0160】
この方法は、焼成層または焼成層の下にあるパターン化層の一方または両方におけるパターンに対応する、画像を基材に転写するエッチングプロセスをさらに含んでもよい。基材は、例えば、硬化、酸化、層形成、堆積、ドーピング、平坦化、リソグラフィ、エッチング、形成性材料の除去、ダイシング、結合および包装等を含む、装置（物品）製造のための他のプロセスにさらに供することができる。基材を加工して複数の物品（装置）を生成してもよく、例えば、基材は半導体ウエハであってもよい。
【0161】
実施例
下に記載する実施例は、光硬化性組成物から形成される層の厚さ変化が、光硬化の間の光硬化性組成物の温度によって影響を受けうることを実証するために提供する。実施例は、ここに記載する概念の理解を支援するためのものであり、添付の特許請求の範囲において規定される、本発明の範囲を限定するためのものではない。実施例において、厚さ変化についての値は、パーセントの小数第２位で四捨五入する。
下に記載する実施例は、光硬化性組成物から形成される層の厚さ変化が、光硬化の間の光硬化性組成物の温度によって影響を受けうることを実証するために提供する。実施例は、ここに記載する概念の理解を支援するためのものであり、添付の特許請求の範囲において規定される、本発明の範囲を限定するためのものではない。実施例において、厚さ変化についての値は、パーセントの小数第２位で四捨五入する。
【0162】
下の表４は、実施例に使用する光硬化性組成物Ａ、Ｂ、ＣおよびＤを含む。表中の値は、光硬化性組成物内の成分の各々についての重量部である。
【0163】
【表4】
【0164】
１．基材内の特徴部の外形による影響を受けない、光硬化によって生じる厚さ変化
【0165】
実施例１は、光硬化によって生じる厚さ変化が、異なるライン／空白の寸法によって有意には影響を受けないことを実証する。実施例１におけるすべての試料について、光硬化性組成物Ｄを基材上に堆積させた。基材のいくつかについて、２００ｎｍのラインおよび２００ｎｍの空白のパターンを有する領域と、２μｍのラインおよび２μｍの空白のパターンを有する別の領域とを有するテンプレートを使用して、光硬化性組成物Ｄをパターン化した。これら２種の領域におけるテンプレートのエッチング深さ（５０ｎｍ）を測定し、そのため、光硬化前の光硬化性組成物Ｄから作製した特徴部の初期高さは既知である。実施例１におけるすべての試料について、光硬化の間、光硬化性組成物Ｄを１５Ｊ／ｃｍ２の線量で化学線に曝露した。２２℃～７０℃の光硬化温度について、データを収集した。上の等式３によって厚さ変化を決定するが、ここで、Ｔ１はテンプレートのエッチング深さであり、Ｔ２は対応する硬化層の厚さである。図１３は、異なるパターンについてのデータを含み、厚さ変化を比較している。Ｙ軸は、硬化層（化学線への曝露後かつ曝露後焼成前）と、光硬化性組成物の当初パターン化した層との間の厚さ変化である。
【0166】
２００ｎｍのラインと２００ｎｍの空白とを有するパターンに対応するライン（「中央２００ｎｍ」）について、曝露時の光硬化性組成物の温度が２２℃～４０℃の範囲内である場合、層についての厚さ変化はおよそ－０．１％である。光硬化の間の光硬化性組成物Ｄの温度を４０℃から７０℃に上昇させると、層についての厚さ変化は－０．１％から－０．６％に増加する。
【0167】
２μｍのラインと２μｍの空白とを有するパターンに対応するライン（「中央２μｍ」）について、曝露時の光硬化性組成物の温度が２２℃～３０℃の範囲内である場合、層についての厚さ変化はおよそ－０．１％である。光硬化の間の光硬化性組成物Ｄの温度を３０℃から７０℃に上昇させると、層についての厚さ変化は－０．１％から－０．８％に増加する。
【0168】
図１３は、両方のパターンについて、同じ全体的傾向を示している。同じ光硬化温度の場合、厚さ変化は、光硬化性組成物からラインおよび空白を形成するために使用した、異なるパターンによる有意な影響を受けなかった。したがって、厚さ変化は、百分率として表す場合、下にある基材の外形に有意には依存しない。
【0169】
２．曝露後焼成によって生じる厚さ変化
【0170】
実施例２は、硬化層と対応する焼成層との間の厚さ変化を実証しており、したがって、この厚さ変化は焼成操作に対応し、光硬化操作には対応しない。上の等式３によって厚さ変化を決定するが、ここで、Ｔ１は硬化層の厚さであり、Ｔ２は対応する焼成層の厚さである。実施例２におけるすべての試料について、光硬化の間、光硬化性組成物Ｄを１５Ｊ／ｃｍ２の線量で化学線に曝露した。２２℃～７０℃の光硬化温度について、データを収集した。データのあるサブセットは、３５０℃の焼成温度および２分間の均熱時間で生成し、データの別のサブセットは、４００℃の焼成温度および２分間の均熱時間で生成した。焼成は、Ｎ２周囲温度で行った。各基材について、基材の両端間の位置のアレイにおける、硬化層および焼成層の厚さを測定した。
【0171】
図１４はデータを含み、異なる焼成温度を比較している。両方の焼成温度についてのデータは、光硬化温度が２２℃から５０℃に上昇するにつれて、厚さ変化が直線的に増加している。３５０℃焼成の場合、２２℃の光硬化温度における厚さ変化は－０．７％であり、５０℃の光硬化温度における厚さ変化は０．９％である。４００℃焼成の場合、２２℃の光硬化温度における厚さ変化は－１．４％であり、５０℃の光硬化温度における厚さ変化は１．１％である。両方の焼成温度について、５０℃～７０℃の範囲内の光硬化温度について、厚さ変化はおよそ１．０％で実質的に一定である。３５０℃焼成の場合、およそ３３℃の光硬化温度における厚さ変化がおよそ０．０％である。４００℃焼成の場合、およそ３８℃の光硬化温度における厚さ変化がおよそ０．０％である。
【0172】
図１４におけるＹ軸は３．０％の範囲（－１．５％～１．５％）を有し、０．９％の範囲（９９．１％～１００．０％）を有する図１３におけるＹ軸の範囲よりも、およそ３．３倍大きい。したがって、光硬化性組成物Ｄの場合、焼成の間に起こる厚さ変化は、光硬化の間に起こる厚さ変化よりも有意に大きい。
【0173】
３．異なる光硬化性組成物についての、硬化層と対応する焼成層との間の厚さ変化
【0174】
実施例３は、光硬化性組成物Ａ、Ｂ、ＣおよびＤについて、硬化層と対応する焼成層との間の厚さ変化を実証する。上の等式３によって厚さ変化を決定するが、ここで、Ｔ１は硬化層の層の厚さであり、Ｔ２は対応する焼成層の厚さである。
【0175】
光硬化性組成物Ａを基材上に供給し、平らなブランクである上材を使用して平坦化した。光硬化性組成物Ａを１．２Ｊ／ｃｍ２の線量で化学線に曝露することによって、光硬化性組成物Ａを光硬化させて、硬化層を形成した。光硬化性組成物Ｂを基材上に供給し、平らなブランク使用して平坦化した。光硬化性組成物Ｂを２０Ｊ／ｃｍ２の線量で化学線に曝露することによって、光硬化性組成物Ｂを光硬化させて、硬化層を形成した。光硬化性組成物Ｃを基材上に供給し、平らなブランクを使用して平坦化した。光硬化性組成物Ｃを５Ｊ／ｃｍ２の線量で化学線に曝露することによって、光硬化性組成物Ｃを光硬化させて、硬化層を形成した。光硬化性組成物Ｄを基材上に供給し、平らなブランク使用して平坦化した。光硬化性組成物Ｄを１５Ｊ／ｃｍ２の線量で化学線に曝露することによって、光硬化性組成物Ｄを光硬化させて、硬化層を形成した。光硬化後、基材および硬化層を、Ｎ２環境において３５０℃の温度で、２分間の均熱時間にわたって焼成して、基材上に焼成層を形成した。厚さ変化測定は、焼成の前後に測定した膜厚に基づくものであった。
【0176】
図１５は、４種の光硬化性組成物について、光硬化温度の関数としての厚さ変化のグラフを含む。線の傾きの各々は、正の傾きを有する一次部分と、光硬化温度がさらに上昇しても厚さ変化が実質的に一定である（厚さ変化は０．２％の絶対値以下である）横這いの部分とを含む。転移温度とは、線の一次部分と、線の横這い部分とが合流する光硬化温度である。したがって、転移温度は、光硬化温度のさらなる上昇が厚さ変化に有意には影響を及ぼさない点を示す。
【0177】
光硬化性組成物Ａの場合、一次部分は、－４．８％の厚さ変化を有する２２℃から、－１．５％の厚さ変化を有する７０℃の転移温度までに及ぶ。線の横這い部分は、７０℃の転移温度で開始する。８０℃の光硬化温度における厚さ変化は、－１．６％である。
【0178】
光硬化性組成物Ｂの場合、一次部分は、－３．９％の厚さ変化を有する２２℃から、－０．６％の厚さ変化を有する８０℃の転移温度までに及ぶ。線の横這い部分は、８０℃の転移温度で開始する。９０℃の光硬化温度における厚さ変化は、－０．８％であり、１００℃の光硬化温度における厚さ変化は、－０．６％である。
【0179】
光硬化性組成物Ｃの場合、一次部分は、－０．４％の厚さ変化を有する２２℃から、０．４％の厚さ変化を有する４０℃の転移温度までに及ぶ。線の横這い部分は、４０℃の転移温度で開始する。５０℃の光硬化温度における厚さ変化は、０．４％であり、６０℃の光硬化温度における厚さ変化は、０．４％である。
【0180】
光硬化性組成物Ｄの場合、一次部分は、－０．７％の厚さ変化を有する２２℃から、０．９％の厚さ変化を有する５０℃の転移温度までに及ぶ。線の横這い部分は、５０℃の転移温度で開始する。６０℃の光硬化温度における厚さ変化は、１．０％であり、７０℃の光硬化温度における厚さ変化は、０．９％である。
【0181】
光硬化性組成物ＣおよびＤを加工し、焼成層および硬化層の厚さの間で、０％の厚さ変化を生じることができる。光硬化性組成物Ｃの場合、０％の厚さ変化は３１℃の光硬化温度で得ることができ、光硬化性組成物Ｄの場合、０％の厚さ変化は３５℃の光硬化温度で得ることができる。
【0182】
４．化学線の線量の関数としての、異なる光硬化温度についての厚さ変化
【0183】
実施例４は、光硬化性組成物を異なる光硬化温度で光硬化させた場合の、硬化層と対応する焼成層との間の厚さ変化を実証する。上の等式３によって厚さ変化を決定するが、ここで、Ｔ１は硬化層の厚さであり、Ｔ２は対応する焼成層の厚さである。
【0184】
実施例４において、光硬化性組成物Ｂを２２℃、６０℃および８０℃の光硬化温度で光硬化させ、対応する硬化層を、Ｎ２環境において３５０℃で、２分間の均熱時間にわたって焼成した。
【0185】
図１６は、試料についてのデータを含む。同じ光硬化温度の場合、線の各々は、線量の関数として、厚さ変化が漸近的に上昇する。線量が１Ｊ／ｃｍ２から２０Ｊ／ｃｍ２に増加するにつれて、厚さ変化が０％厚さ変化に近づく。著しく低い線量は、比較的高温で光硬化させる場合に使用することができる。２．５Ｊ／ｃｍ２の線量かつ６０℃の光硬化温度における厚さ変化は－３．８％であり、２０Ｊ／ｃｍ２の線量かつ２２℃の光硬化温度における厚さ変化は－３．９％である。２．５Ｊ／ｃｍ２の線量かつ８０℃の光硬化温度における厚さ変化は－１．６％であり、１５Ｊ／ｃｍ２の線量かつ６０℃の光硬化温度における厚さ変化は－１．９％である。したがって、比較的低い線量を比較的高い光硬化温度において使用して、同じまたはより良好な厚さ変化（０％に近い）を達成することができる。実施例４におけるデータは、低い線量を使用できるように、比較的高い温度を使用することを示唆している。
【0186】
いくつかの光硬化性組成物は、中程度の光硬化温度（例えば３０℃～５０℃の範囲内）を使用することができ、０％の厚さ変化を達成することができる。実施例３および図１５を参照すると、光硬化性組成物ＣおよびＤは、それぞれ３１℃および３５℃の光硬化温度において、０％の厚さ変化を達成することができる。したがって、光硬化性組成物ＣまたはＤについて高すぎる光硬化温度は、転移温度と比較して、０％から離れた厚さ変化をもたらしうる。
【0187】
代替的には、化学線の線量を低減してもよく、これによって、図１５における光硬化性組成物ＣおよびＤについての線を含めて、線が下向きにシフトする。光硬化温度が転移温度（線の一次部分と横這い部分との間の転移）である場合、光硬化性組成物Ｃについては４０℃、光硬化性組成物Ｄについては５０℃である場合に、経験的データを生成して、０％の厚さ変化を生じる線量を決定することができる。光硬化性組成物ＣおよびＤについて、線量をさらに低下させると０％をさらに離れた厚さ変化を生じるため、転移温度よりも高い温度は、スループットを有意には改善しない。したがって、５０℃以上の光硬化温度はエネルギーの浪費であり、０％の厚さ変化を達成する可能性を有意には改善しない。
【0188】
ここに記載する実施形態を使用して、光硬化性組成物の焼成層と硬化前層との間、または焼成層と硬化層との間の厚さ変化を、周囲温度よりも高い光硬化温度を比較する場合、周囲温度における光硬化と比較して、より０％に近く保つことができる。中程度の光硬化温度では、低すぎるまたは高すぎる光硬化温度と比較して、０％の厚さ変化が達成されうる。より良好な寸法安定性は、プロセスをより堅牢にし、基材毎および生産ロット毎の再現性をもたらすのに資する。本発明者らは、各材料について、光硬化温度に依存する光硬化厚さ変化があり、焼成温度に依存する焼成厚さ変化があることを見出した。本発明者らは、光硬化厚さ変化と焼成厚さ変化との一方が正、他方が負となるように選択し、できるだけゼロに近い最適な厚さ変化を与えられることを見出した。
【0189】
全体的な記載または実施例において上に記載した行為のすべてを要する訳ではないこと、特定の行為の一部を要しないこともあること、１つまたは複数のさらなる行為を、記載したものに加えて行うことができることに留意されたい。またさらに、行為を列挙した順序は、必ずしもこれらが行われる順序ではない。
【0190】
利益、他の利点および問題への解決を、特定の実施態様について上に記載してきた。しかしながら、利益、利点、問題への解決、および任意の利益、利点または解決を生じさせるまたはより顕著にすることができる任意の特徴部は、あらゆる特許請求の範囲の不可欠な、必須のまたは本質的な特徴部として解釈されるべきではない。
【0191】
本明細書およびここに記載する実施態様の説明は、様々な実施態様の構造の全体的な理解を提供することを意図している。本明細書および説明は、ここに記載する構造または方法を使用した機械およびシステムの要素および特徴部のすべてを、網羅的かつ包括的に記載する役割を果たすことを意図していない。別々の実施態様を、単一の実施態様に組み合わせて提供することもでき、反対に、簡潔にするために単一の実施態様の文脈で記載された様々な特徴部を、別々にまたは任意の部分的組み合わせ（ｓｕｂｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）で提供することもできる。さらに、範囲において述べられた値への言及は、その範囲内のあらゆる値を含む。この明細書を読んだ後にのみ、多くの他の実施態様が当業者に明らかとなりうる。他の実施態様を使用すること、および本開示から誘導することができ、本開示の範囲を逸脱することなく、構造置換、論理置換または別の変更を行うことができる。したがって、本開示は、制限ではなく説明と考えるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
