KR101119939B1 - 임프린트 리소그래피 장치 - Google Patents

임프린트 리소그래피 장치 Download PDF

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요한네스 페트루스 마르티누스 베르나르두스 베르뮬렌
안드레 베르나르두스 요닌크
이본느 벤델라 크루이요트-슈테게만
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

임프린트 리소그래피 장치가 개시된다. 상기 장치는 임프린트 템플레이트 구성부를 이동시키도록 구성된 전자기 로렌츠 액추에이터 구성부를 포함하고, 상기 전자기 로렌츠 액추에이터 구성부는: 자석들의 어레이; 및 도체들의 어레이- 각각의 도체는 전류를 전달하도록 구성됨 -를 포함하며, 자석들의 어레이 또는 도체들의 어레이 중 하나는 이동가능하고 임프린트 템플레이트 구성부에 연결되며, 자석들의 어레이 또는 도체들의 어레이 중 다른 하나는 전체 또는 부분적으로 기판 홀더 주위로 연장되거나 기판 홀더의 일부분을 형성하며, 자석들의 어레이 및 도체들의 어레이는 함께 6 자유도에서 자석들의 어레이 또는 도체들의 어레이 중 이동가능한 하나를 이동시키기 용이하게 하도록 배치되어, 임프린트 템플레이트 구성부도 6 자유도에서 이동가능하게 한다.

Description

임프린트 리소그래피 장치{IMPRINT LITHOGRAPHY APPARATUS}
본 발명은 임프린트(imprint) 리소그래피 장치에 관한 것이다.
리소그래피에서, 주어진 기판 영역 상에서 피처들의 밀도를 증가시키기 위하여, 리소그래피 패턴 내의 피처들의 크기를 감소시키려는 계속적인 요구가 존재한다. 포토리소그래피에서, 보다 작은 피처들을 위한 노력은 침지 리소그래피 및 극자외(EUV) 리소그래피와 같은 기술들의 개발을 유도하였지만, 이는 다소 고가이다.
증가하는 욕구를 달성한 보다 작은 피처들이 덜 고가일 수 있는 길은 소위 임프린트 리소그래피이며, 이는 일반적으로 기판 상에 패턴을 전사(transfer)하는데 "스탬프(stamp)"(흔히, 임프린트 템플레이트라 칭함)의 사용을 수반한다. 임프린트 리소그래피의 이점은, 예를 들어 투영 시스템의 개구수(numerical aperture) 또는 방사선 소스의 방출 파장에 의해 피처들의 분해능이 제한되지 않는다는 것이다. 그 대신, 분해능은 주로 임프린트 템플레이트 상의 패턴 밀도에 제한된다.
임프린트 리소그래피는 패터닝될 기판의 표면 상에서의 임프린트가능한 매질의 패터닝을 수반한다. 상기 패터닝은, 임프린트가능한 매질이 패터닝된 표면 내의 후퇴부들 내로 흐르고 패터닝된 표면 상의 돌출부들에 의해 옆으로 밀리도록 임프린트가능한 매질 층과 임프린트 템플레이트의 패터닝된 표면을 접촉시키는 단계를 수반할 수 있다. 후퇴부들은 임프린트 템플레이트의 패터닝된 표면의 패턴 피처들을 정의한다. 전형적으로, 임프린트가능한 매질은 패터닝된 표면이 임프린트가능한 매질과 접촉할 때 유동가능하다. 임프린트가능한 매질의 패터닝에 이어서, 임프린트가능한 매질은 적절하게 유동가능하지 않거나 응고된 상태에 이르게 되며, 임프린트 템플레이트의 패터닝된 표면과 패터닝된 임프린트가능한 매질이 분리된다. 그 후, 기판을 패터닝하거나 더 패터닝하기 위하여, 전형적으로 기판 및 패터닝된 임프린트가능한 매질이 더 처리된다. 임프린트가능한 매질은, 전형적으로 패터닝될 기판의 표면 상에서 임프린트가능한 매질의 액적(droplet)들로부터 형성된다.
임프린트가능한 매질 내에 정확하고 일관성 있게 패턴을 적용하기 위하여, 기판의 타겟부(즉, 패턴이 임프린트될 기판의 일부분)에 대해 임프린트 템플레이트 구성부를 정확히 위치시킬 수 있는 것이 바람직하다. 임프린트 템플레이트 구성부는 임프린트 템플레이트, (임프린트 템플레이트를 유지할 수 있는) 임프린트 템플레이트 홀더, 또는 임프린트 템플레이트를 유지하고 있는 임프린트 템플레이트 홀더일 수 있다.
임프린트가능한 매질 내에 정확하고 일관성 있게 패턴을 적용하기 위하여, 6 자유도에서, 또는 6 자유도로 임프린트 템플레이트 구성부를 정확히 위치시킬 수 있는 것이 바람직하며, 상기 6 자유도는: 제 1 축선을 따른 이동; 제 2 축선을 따른 이동; 및 제 3 축선을 따른 이동- 상기 제 1, 제 2 및 제 3 축선들은 서로 직교임 -; 제 1 축선에 대한 회전; 제 2 축선에 대한 회전; 및 제 3 축선에 대한 회전이다. 데카르트 좌표에서, 제 1, 제 2 및 제 3 축선들은 예를 들어 각각 x-축, y-축 및 z-축일 수 있다. x-방향 및 y-방향은 패턴이 임프린트될 기판의 표면에 실질적으로 평행하게 연장될 수 있다. z-축은 기판 표면에 실질적으로 수직으로 연장될 수 있다. z-축을 따른 템플레이트의 위치설정과 x 및 y-축에 대한 회전은, 패턴이 임프린트될 기판에 대해 임프린트 템플레이트 구성부의 맞은편에(즉, 임프린트 템플레이트 구성부 위에) 위치된 액추에이터 구성부를 이용하여 착수될 수 있다. x 및/또는 y-축들을 따른 임프린트 템플레이트 구성부의 위치설정과 z-축에 대한 회전은, 임프린트 템플레이트 구성부 주위에(예를 들어, 이와 동일한 평면 내에) 위치되는 1 이상의 액추에이터 구성부들에 의해 착수될 수 있다.
6 자유도에서, 또는 6 자유도로 임프린트 템플레이트 구성부를 위치시키는 기존 액추에이터 구성부들은 [예를 들어, 액추에이터들의 스태킹(stacking)으로 인해] 번거로우며, 공간을 상당히 차지한다. 덜 번거롭고, 더 적은 공간을 차지하는 액추에이터 구성부를 제공하는 것이 바람직하다. 덜 번거로운 구성부는 더 빠르게 가속되고 감속되어, 임프린트 템플레이트 구성부로 하여금 더 빠르게 가속되고 감속되게 할 수 있다. 이는 주어진 시간 내에 더 많은 임프린트들이 착수되게 함으로써 스루풋을 증가시킬 수 있다. 더 적은 공간을 차지하는 액추에이터 구성부는 그 공간 내에 더 유용한 장치를 위치되게 할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 더 적은 공간을 차지하는 액추에이터 구성부는, 기판 상에 패턴들을 임프린트 하기 위해 1 이상의 임프린트 템플레이트 구성부가 사용되는 다수 임프린트 템플레이트 구성부들의 배치를 구현가능하게 하거나 더 쉽게 구현하게 할 수 있다. 다수 임프린트 템플레이트 구성부의 배치를 사용하는 것은, 기판 상에 임프린트된 패턴들의 스루풋을 개선하는 장점을 갖는다.
예를 들어, 본 명세서 또는 다른 곳에서 확인되는 적어도 1 이상의 문제를 제거하거나 완화하고, 또는 기존 임프린트 리소그래피 장치에 대한 대안을 제공하는 임프린트 리소그래피 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
일 실시형태에 따르면, 기판 상에 제공된 임프린트가능한 매질 내에 패턴을 임프린트하는데 사용되는 임프린트 템플레이트 구성부; 기판을 유지하도록 구성된 기판 홀더; 임프린트 템플레이트 구성부를 이동시키도록 구성된 전자기 로렌츠 액추에이터 구성부를 포함한 임프린트 리소그래피 장치가 제공되고, 상기 전자기 로렌츠 액추에이터 구성부는 자석들의 어레이 및 도체들의 어레이를 포함하며, 각각의 도체는 전류를 전달하도록 구성되고, 자석들의 어레이 또는 도체들의 어레이 중 하나는 이동가능하며 임프린트 템플레이트 구성부에 연결되고, 자석들의 어레이 또는 도체들의 어레이 중 다른 하나는 전체 또는 부분적으로 기판 홀더 주위로 연장되거나 기판 홀더의 일부분을 형성하며, 자석들의 어레이 및 도체들의 어레이는 함께 6 자유도에서 자석들의 어레이 또는 도체들의 어레이 중 이동가능한 하나를 이동시키는 것을 용이하게 하도록 배치되어, 임프린트 템플레이트 구성부도 6 자유도에서 이동가능하게 한다.
도체들의 어레이 또는 자석들의 어레이 중 이동가능한 하나는 기판 측면을 따라, 및/또는 기판 주위에서(즉, 기판에 걸치거나, 기판 위에 있거나, 또는 기판을 가로지르지 않음) 도체들의 어레이 또는 자석들의 어레이 중 (고정된) 다른 하나에 대해 이동가능하다.
상기 장치는 1 이상의 추가 임프린트 템플레이트 구성부들을 더 포함할 수 있으며, 추가 임프린트 템플레이트 구성부는 각각 추가적인 자석들의 어레이 또는 도체들의 어레이 중 이동가능한 하나에 연결되고, 자석들의 어레이 또는 도체들의 어레이 중 다른 하나는 전체 또는 부분적으로 기판 홀더 주위에서 연장되거나 기판 홀더의 일부분을 형성한다.
상기 장치는 임프린트 템플레이트 구성부를 변형시키거나 유지하도록 구성된 액추에이터를 더 포함할 수 있다.
상기 장치는 기판 홀더로부터 떨어져 위치되고 기판 홀더를 가로질러 연장되는 구조체를 더 포함할 수 있으며, 상기 구조체는 임프린트 템플레이트 구성부가 사용시 구조체와 기판 홀더 사이에 위치되게 하고, 구조체는 라인들의 1 이상의 어레이를 가지며, 임프린트 템플레이트 구성부는 라인들의 1 이상의 어레이 중 1 이상을 향하여 마주하는 1 이상의 인코더를 갖는다.
라인들의 1 이상의 어레이의 수 및/또는 구성, 및 1 이상의 인코더들의 수 및/또는 구성은 함께 4 자유도에서 임프린트 템플레이트 구성부와 구조체 간의 상대 배치를 결정할 수 있도록 충분할 수 있으며, 상기 4 자유도는: 제 1 방향으로의 병진; 제 2 방향으로의 병진; 회전; 및 팽창 또는 수축이다.
상대 배치는 상대 병진 위치, 상대 회전 위치 또는 상대 팽창 정도(예를 들어, 상대 위치 또는 방위) 중 1 이상일 수 있다.
라인들의 1 이상의 어레이의 수 및/또는 구성, 및 1 이상의 인코더들의 수 및/또는 구성은 함께 6 자유도에서 임프린트 템플레이트 구성부와 구조체 간의 상대 배치를 결정할 수 있도록 충분할 수 있으며, 상기 6 자유도는: (예를 들어, 3 개의 직교 방향들에서) 제 1 방향으로의 병진; 제 2 방향으로의 병진; 제 3 방향으로의 병진; 및 제 1, 제 2 및 제 3 방향에 대한 회전들이다.
라인들의 어레이는 제 1 방향으로 연장되는 라인들 및 제 2 방향으로 연장되는 라인들을 포함할 수 있으며, 이때 인코더들은: 적어도 4 이상의 인코더- 상기 적어도 4 이상의 인코더 중 2 이상은 각각 제 1 방향에 대한 방향으로의 이동을 결정하도록 구성되고, 상기 적어도 4 이상의 인코더 중 다른 2 이상은 각각 제 2 방향에 대한 방향으로의 이동을 결정하도록 구성되며, 상기 적어도 4 이상의 인코더들은 임프린트 템플레이트 구성부 주위에 위치됨 -; 또는 적어도 2 이상의 인코더- 상기 적어도 2 이상의 인코더 각각은 제 1 방향에 대한 방향 및 제 2 방향에 대한 방향으로의 이동을 결정하도록 구성되며, 상기 적어도 2 이상의 인코더는 임프린트 템플레이트 구성부 주위에 위치됨 -을 포함할 수 있다.
제 1 방향에 대한 방향은 제 1 방향에 실질적으로 수직일 수 있으며, 제 2 방향에 대한 방향은 제 2 방향에 실질적으로 수직일 수 있다.
제 1 방향은 제 2 방향에 실질적으로 수직일 수 있다.
자석들의 어레이에는 자석들의 어레이 외부의 자속을 향상시키도록 구성되는 (예를 들어, 상기 어레이의 자석들 사이에 위치된) 할바흐(Hallbach) 요소들이 제공될 수 있다.
상기 장치는 자석들의 어레이 또는 도체들의 어레이 중 이동가능한 하나를 이동시키기 위해 도체들의 어레이의 도체로 전류를 통과시키도록 구성된 제어 구성부를 더 포함할 수 있다.
자석들의 어레이의 자석들은 북극 및 남극을 가질 수 있으며, 자석들의 어레이의 1 이상의 자석들의 북극 및 남극은 제 1 방향으로 정렬되고, 자석들의 어레이의 1 이상의 다른 자석들의 북극 및 남극은 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 정렬되며, 상기 제 1 방향 및 제 2 방향은 실질적으로 평행하고 서로 반대 방향이다.
도체들의 어레이의 1 이상의 도체는, 전류가 제 1 방향 및/또는 제 2 방향으로 전달될 수 있도록 구성될 수 있다. 제 1 및 제 2 방향들은 서로 실질적으로 수직일 수 있다.
자석들의 어레이 또는 도체들의 어레이의 이동가능한 하나는, 사용 시 도체들의 어레이 또는 자석들의 어레이 중 다른 하나 위에 부양하도록(즉, 자유롭게 떠 있도록) 구성된다. 이는 도체들의 어레이의 1 이상의 도체로 적절한 전류를 통과시킴으로써, 1 이상의 (로렌츠) 힘의 발생에 의해 달성될 수 있다.
도체들의 어레이는 이동가능하고, 임프린트 템플레이트 구성부에 연결될 수 있거나(자석들의 어레이는 제 위치에 고정됨); 또는 자석들의 어레이는 이동가능하고, 임프린트 템플레이트 구성부에 연결될 수 있다(도체들의 어레이는 제 위치에 고정됨).
6 자유도는: 제 1 축선을 따른 이동; 제 2 축선을 따른 이동; 제 3 축선을 따른 이동- 상기 제 1, 제 2 및 제 3 축선들은 서로 직교임 -; 제 1 축선에 대한 회전; 제 2 축선에 대한 회전; 및 제 3 축선에 대한 회전이다.
임프린트 템플레이트 구성부는 임프린트 템플레이트, (임프린트 템플레이트를 유지할 수 있는) 임프린트 템플레이트 홀더, 또는 임프린트 템플레이트를 유지하고 있는 임프린트 템플레이트 홀더일 수 있다.
첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 특정 실시예들을 설명할 것이다:
도 1a 및 도 1b는 각각 고온 임프린트(hot imprint) 및 UV 임프린트 리소그래피의 예시들을 개략적으로 도시하는 도면;
도 2는 임프린트 템플레이트 구성부, 및 임프린트 템플레이트 구성부를 위치시키도록 구성된 액추에이터 구성부의 일 실시예를 개략적으로 도시하는 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 로렌츠 액추에이터 구성부를 포함한 임프린트 장치의 평면도를 개략적으로 도시하는 도면;
도 4는 도 3에 나타내고 이를 참조하여 설명된 장치의 측면도를 개략적으로 도시하는 도면;
도 5는 도 3에 나타내고 이를 참조하여 설명된 장치의 끝단면도를 개략적으로 도시하는 도면;
도 6은 도 3에 나타내고 이를 참조하여 설명된 장치의 상이한 끝단면도를 개략적으로 도시하는 도면;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 로렌츠 액추에이터와 연계된 작동 원리들을 개략적으로 도시하는 도면;
도 8은 자석들의 어레이의 평면도를 개략적으로 도시하는 도면;
도 9는 도 8에 나타내고 이를 참조하여 설명된 자석들의 어레이를, 자석들의 어레이에 대해 이동가능한 도체들의 어레이와 함께 개략적으로 도시하는 도면;
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 로렌츠 액추에이터 구성부를 이동하여 각각 위치가능한 복수의 임프린트 템플레이트 구성부들이 제공된 임프린트 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하는 도면;
도 11은 임프린트 템플레이트 구성부의 위치를 결정하는데 함께 사용될 수 있는 라인들의 어레이가 제공된 구조체 및 복수의 인코더들과 함께, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 로렌츠 액추에이터 구성부를 이용하여 임프린트 템플레이트 구성부가 이동가능한 임프린트 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하는 도면;
도 12는 도 11에 나타내고 이를 참조하여 설명된 장치의 일부분의 평면도를 개략적으로 도시하는 도면; 및
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 로렌츠 액추에이터 구성부를 이용하여 상기 장치의 임프린트 템플레이트 구성부가 위치가능한 임프린트 리소그래피 장치의 측면도를 개략적으로 도시하는 도면이다.
임프린트 리소그래피에 대해 알려진 2 개의 접근법의 예시들이 도 1a 및 도 1b에 개략적으로 도시된다.
도 1a는 소위 고온 임프린트 리소그래피[또는 고온 엠보싱(hot embossing)]의 일 예시를 나타낸다. 전형적인 고온 임프린트 공정에서는, 기판(6)의 표면 상에 주조된 열경화성 또는 열가소성 임프린트가능한 매질(4) 내로 템플레이트(2)가 임프린트된다. 임프린트가능한 매질(4)은, 예를 들어 수지일 수 있다. 수지는, 예를 들어 기판 표면 상에, 또는 예시된 바와 같이 기판(6)의 평탄화 및 전사 층(8) 상에 스핀 코팅되고 베이크(bake)될 수 있다. 열경화성 폴리머 수지가 사용되는 경우, 상기 수지는 템플레이트와의 접촉 시 상기 수지가 템플레이트 상에 정의된 패턴 피처들 내로 흐르기에 충분히 유동가능하게 하는 온도로 가열된다. 그 후, 상기 수지의 온도가 상기 수지를 열적으로 경화(교차결합)시키도록 증가되어, 원하는 패턴을 고체화하고 비가역적으로 취하게 한다. 그 후, 템플레이트(2)가 제거될 수 있으며, 패터닝된 수지가 냉각될 수 있다. 열가소성 폴리머 수지 층을 채택하는 고온 임프린트 리소그래피에서는, 열가소성 수지가 템플레이트(2)로 임프린트하기 바로 전에 자유롭게 유동가능한 상태로 있도록 가열된다. 상기 수지의 유리 전이 온도(glass transition temperature)보다 상당히 높은 온도로 열가소성 수지를 가열해야 할 수 있다. 템플레이트가 유동가능한 수지와 접촉한 후, 이는 패턴을 경화시키는 대신에 템플레이트(2)와 함께 수지의 유리 전이 온도 아래로 냉각된다. 이후, 템플레이트(2)가 제거된다. 패턴은, 이후 패턴 피처들만을 남기도록 적절한 에칭 공정에 의해 제거될 수 있는 임프린트가능한 매질의 잔여층으로부터 양각(relief)인 피처들로 구성될 것이다. 고온 임프린트 리소그래피 공정들에서 사용된 열가소성 폴리머 수지들의 예시들은 폴리 (메틸 메타크릴레이트), 폴리스티렌, 폴리 (벤질 메타크릴레이트), 또는 폴리 (사이클로헥실 메타크릴레이트)이다. 고온 임프린트에 대한 더 많은 정보에 대해서는, 예를 들어 미국 특허 제 4,731,155호 및 미국 특허 제 5,772,905호를 참조한다.
도 1b는 UV 임프린트 리소그래피의 일 예시를 나타내며, 이는 UV에 대해 투과성인 투명하거나 반투명한 템플레이트 및 임프린트가능한 매질로서 UV-경화 액체의 사용을 수반한다(본 명세서에서, "UV"라는 용어는 편의를 위해 사용되는 것이며, 임프린트가능한 매질을 경화시키는 여하한의 적절한 화학 방사선을 포함하는 것으로 해석되어야 한다). UV-경화 액체는 흔히 고온 임프린트 리소그래피에서 사용되는 열경화성 및 열가소성 수지보다 점성이 덜하며, 결과적으로 템플레이트 패턴 피처들을 채우는데 훨씬 더 빠르게 이동할 수 있다. 도 1a의 공정과 유사한 방식으로 UV-경화 임프린트가능한 매질(12)에 석영 템플레이트(10)가 적용된다. 하지만, 고온 임프린트에서와 같이 순환하는 열 또는 온도를 이용하는 대신에, 패턴은 석영 템플레이트를 통해 임프린트가능한 매질 상에 적용되는 UV 방사선(14)으로 임프린트가능한 매질을 경화시킴으로써 응고된다. 템플레이트의 제거 후, 패턴은 이후 패턴 피처들만을 남기도록 적절한 에칭 공정에 의해 제거될 수 있는 임프린트가능한 매질의 잔여층으로부터 양각인 피처들로 구성될 것이다. UV 임프린트 리소그래피를 통해 기판을 패터닝하는 특수한 방식은 소위 SFIL(step and flash imprint lithography)이며, 이는 IC 제조에 통상적으로 사용되는 광학 스테퍼들과 유사한 방식으로 작은 스텝들에서 기판을 패터닝하는데 사용될 수 있다. UV 임프린트에 대한 더 많은 정보에 대해서는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개공보 2004-0124566호, 미국 특허 제 6,334,960호, PCT 특허 출원 공개공보 WO 02/067055호, 및 J. Haisma의 논문 "Mold-assisted nanolithography: A process for reliable pattern replication"(J. Vac. Sci. Technol. B14(6), Nov/Dec 1996)을 참조한다.
또한, 앞선 임프린트 기술들의 조합들이 가능하다. 예를 들어, 미국 특허 출원 공개공보 2005-0274693호를 참조하며, 이는 임프린트가능한 매질의 가열 및 UV 경화의 조합을 언급한다.
도 2는 기판(20)을 개략적으로 도시한다. 기판(20) 상에는 임프린트가능한 매질(22) 층이 제공된다. 임프린트가능한 매질(22) 내로 임프린트 템플레이트(24)를 임프린트함으로써, 임프린트가능한 매질(22) 내로 1 이상의 패턴들이 임프린트될 수 있다.
임프린트 템플레이트(24)는 임프린트 템플레이트 홀더(26)에 의해 유지된다. 임프린트 템플레이트 홀더(26)는 액추에이터 구성부(28)에 연결된다.
액추에이터 구성부(28)는 임프린트 템플레이트 홀더(26)를 위치시키고, 이에 따라 임프린트 템플레이트 홀더(26)에 의해 유지되는 임프린트 템플레이트(24)를 위치시키는데 사용된다. 액추에이터 구성부(28)는 임프린트 템플레이트 홀더(26) 및 이에 따른 임프린트 템플레이트(24)를 6 자유도: 제 1 방향(예를 들어, x-방향)으로의 이동, 제 2 방향(예를 들어, y-방향)으로의 이동, 제 3 방향(예를 들어, z-방향)으로의 이동, 및 제 1 방향에 대한 회전(예를 들어, x-방향에 대한 회전), 제 2 방향에 대한 회전(예를 들어, y-방향에 대한 회전), 및 제 3 방향에 대한 회전(예를 들어, z-방향에 대한 회전)으로, 또는 6 자유도에서 위치시킬 수 있다. 이러한 이동은 액추에이터 구성부(28)의 적절한 이동, 또는 액추에이터 구성부(28)의 일부분을 형성하거나 이에 부착되는 액추에이터 등의 활동화에 의해 달성될 수 있다.
알려진 액추에이터 구성부들은 번거로우며, 공간을 상당히 차지한다. 알려진 액추에이터 구성부들의 번거로운 성질은 액추에이터 구성부들, 및 액추에이터 구성부에 부착된 임프린트 템플레이트 홀더 및 임프린트 템플레이트를 쉽게 가속하고 감속하기 어렵게 한다. 이는 각각의 임프린트에 대해 걸리는 시간을 증가시킬 수 있으므로, 스루풋의 감소를 야기한다. 액추에이터 구성부가 차지한 상당한 공간은, 그렇지 않은 경우 임프린트 리소그래피 장치의 다른 구성요소들에 의해 차지될 수도 있는 공간이다. 또한, 액추에이터 구성부가 차지한 상당한 공간은, 동시에 또는 신속히 연이어 1 이상의 기판들의 상이한 영역들 상으로 패턴들을 임프린트하기 위해 복수의 임프린트 템플레이트 구성부들이 병행하여 사용되는 다수 임프린트 템플레이트 구성부의 배치를 실제로 구현하기 어렵거나 불가능하게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 임프린트 리소그래피 장치가 제공된다. 임프린트 리소그래피 장치는 기판 상에 제공된 임프린트가능한 매질 내로 패턴을 임프린트하는데 사용되는 임프린트 템플레이트 구성부를 포함한다. 임프린트 템플레이트 구성부는 임프린트 템플레이트, 임프린트 템플레이트를 유지하도록 구성된 임프린트 템플레이트 홀더, 또는 임프린트 템플레이트를 유지하고 있는 임프린트 템플레이트 홀더이거나, 이를 포함할 수 있다. 임프린트 리소그래피 장치는 기판을 유지하도록 구성된 기판 홀더를 더 포함한다. 또한, 임프린트 템플레이트 구성부를 이동시키기 위해 전자기 로렌츠 액추에이터 구성부가 제공된다. 전자기 로렌츠 액추에이터 구성부는 자석들의 어레이 및 도체들의 어레이를 포함한다. 도체들의 어레이의 각 도체는 전류를 전달하도록 구성된다(즉, 도체들은 전기 도체임). 자석들의 어레이 또는 도체들의 어레이 중 하나는 이동가능하고, 임프린트 템플레이트 구성부에 연결된다. 자석들의 어레이 또는 도체들의 어레이 중 다른 하나(즉, 이동가능하지 않음)는 전체 또는 부분적으로 기판 홀더 주위로 연장되고, 및/또는 기판 홀더의 일부분을 형성한다. 자석들의 어레이 및 도체들의 어레이는 함께 6 자유도에서, 또는 6 자유도로 자석들의 어레이 또는 도체들의 어레이 중 이동가능한 하나를 이동시키는 것을 용이하게 하도록 배치된다. 자석들의 어레이 또는 도체들의 어레이 중 이동가능한 하나가 임프린트 템플레이트 구성부에 연결되기 때문에, 상기 배치는 임프린트 템플레이트 구성부도 6 자유도에서 이동가능하게 한다.
전자기 로렌츠 액추에이터 구성부의 사용은 많은 이유들로 유리하다. 한가지 이유는, 전자기 로렌츠 액추에이터가 매끄럽고 거의 마찰력이 없는 이동을 제공한다는 것이다. 또 다른 장점은, 단일 전자기 로렌츠 액추에이터 구성부가 6 자유도에서 또는 6 자유도로 임프린트 템플레이트 구성부의 이동을 제공할 수 있다는 것이다(즉, 그 상이한 평면들에 대해 임프린트 템플레이트를 이동시키기 위하여, 임프린트 템플레이트에 대해 상이한 평면들에서의 액추에이터들을 필요로 하지 않음). 6 자유도에서 또는 6 자유도로 임프린트 템플레이트 구성부를 이동시킬 수 있도록 요구되는 전자기 로렌츠 액추에이터 구성부의 부분들이 단일 평면 내에서 단일 액추에이터 유닛에 위치되어, 기존 액추에이터들에 비해 액추에이터의 크기 또는 복잡성을 감소시킬 수 있다. 임프린트 템플레이트 구성부를 이동시키는데 사용되는 로렌츠 힘은, 상기 힘이 작용하고 있는 도체에 의해 전달되는 전류에 비례한다. 따라서, 전류의 정확한 제어가 도체 상의 힘, 및 이에 따른 임프린트 템플레이트 구성부의 이동의 정확한 제어를 산출할 수 있다.
단일 구성부만이 사용되기 때문에, 기존 액추에이터 구성부들을 이용하는 것보다 더 적은 공간이 차지된다. 이는, 이 공간이 다른 장치를 위해 사용될 수 있으며, 여분의 공간이 다수 임프린트 템플레이트 구성부의 배치를 구성가능하거나 더 쉽게 구성하게 할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 자석들 또는 도체들의 어레이는 정의된 방위, 위치, 배치, 또는 레이아웃을 갖는 1 이상의 자석들 또는 도체들이다(즉, 구성, 배치, 위치, 또는 레이아웃이 무작위가 아니라, 사전설정됨). 어레이는 자석들 또는 도체들의 라인, 또는 예를 들어 행이나 열로 배치된 복수의 라인들일 수 있다. 예를 들어, 상기 어레이는 바둑판 모양의 패턴 등을 가질 수 있다.
이제 도 3 내지 도 13을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 특정 실시예들을 설명할 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 장치의 평면도를 개략적으로 도시한다. 기판(30)이 기판 홀더(32)에 의해 제 위치 내에 유지된다. 자석들의 어레이(34)가 기판 홀더(32)를 둘러싼다. 또한, 상기 장치는 도체들의 어레이(36)를 포함한다. 어레이 내의 각 도체는 전류를 전달하도록 구성된다. 도체들의 어레이(36)는 기판 측면을 따라, 및/또는 기판 주위에서 자석들의 어레이(34)에 대해 이동가능하다(즉, 기판에 걸치거나, 기판 위에 있거나, 또는 기판을 가로지르지 않음). 도체들의 어레이(36)는 임프린트 템플레이트 구성부(38)에 연결된다. 도체들의 어레이(36)와 임프린트 템플레이트 구성부(38)의 연결은 연결 부재(40)에 의해 이루어진다. 연결 부재는, 예를 들어 프레임, 지지체, 지주부(strut) 또는 여하한의 다른 적절한 연결 부재일 수 있다.
사용 시, 이동가능한 도체들의 어레이(36)는 자석들의 어레이(34)에 대해(예를 들어, 그 위로) 부양하도록(즉, 자유롭게 떠있도록) 구성된다. 이러한 부양은 자석들의 어레이(34)로부터 멀리 z-방향으로 도체 상에 로렌츠 힘을 발생시키기 위해 도체들의 어레이(36)의 1 이상의 도체들을 통과하는 전류를 제어함으로써 달성될 수 있다. 도체들의 어레이(36)의 1 이상의 도체들을 통과하는 전류의 이러한 제어는, 자석들의 어레이(34)의 적절한 배치와 조합하여, 6 자유도: 제 1 축선을 따른 이동(예를 들어, x-방향), 제 2 축선을 따른 이동(예를 들어, y-방향), 제 3 축선을 따른 이동(예를 들어, z-방향)- 제 1, 제 2 및 제 3 방향들은 서로 직교임 -, 제 1 축선에 대한 회전(예를 들어, x-방향에 대한 회전), 제 2 축선에 대한 회전(예를 들어, y-방향에 대한 회전) 및 제 3 축선에 대한 회전(예를 들어, z-방향에 대한 회전)에서 도체들의 어레이(36)의 이동(즉, 위치)이 제어될 수 있는 상황을 초래한다. 도체들의 어레이(36)가 연결 부재(40)에 의해 임프린트 템플레이트 구성부(38)에 연결되기 때문에, 도체들의 어레이(36)의 이동(즉, 위치설정)은 [연결 부재(40)의 유연성 및 다른 기계적 특성들에 따라] 유사하거나 실질적으로 동일한 임프린트 템플레이트 구성부(38)의 이동(즉, 위치설정)도 초래한다. 도체들의 어레이(36)의 1 이상의 도체들을 통과하는 전류를 제어하기 위해, 제어 구성부(도시되지 않음)가 제공될 수 있다.
도 3은 y-방향 및 x-방향, 및 z-방향에 대한 회전으로의 도체들의 어레이(36)의 이동을 도시하는 화살표들을 포함한다. 또한, 도 3은 x-방향, y-방향 또는 z-방향에 대한 회전으로의 임프린트 템플레이트 구성부(38)의 대응하는 이동을 도시하는 화살표들을 포함한다.
도 4는 도 3에서 나타내고 이를 참조하여 설명된 장치의 측면도이다. 도 4는 자석들의 어레이(34) 위에 부양하는 도체들의 어레이(36)를 개략적으로 도시한다. 도 4에서의 화살표들은 z-방향, 및 대안적으로 또는 추가적으로 y-방향에 대한 회전으로의 도체들의 어레이(36)의 가능한 이동을 개략적으로 도시한다. 또한, 임프린트 템플레이트 구성부(38)의 대응하는 이동이 화살표들에 의해 도시된다.
도 5는 도 3에 나타내고 이를 참조하여 설명된 장치의 끝단면도이다. 도 5에서의 화살표들은 x-방향을 중심으로 하는 도체들의 어레이(36)의 가능한 회전을 개략적으로 도시한다. 도 6은 도 5에 나타낸 장치의 맞은편 끝단면도이며, 이때 화살표들은 x-방향을 중심으로 하는 임프린트 템플레이트 구성부(38)의 대응하는 회전을 개략적으로 도시한다.
6 자유도에서의 임프린트 템플레이트 구성부의 이동(즉, 위치설정)은 다수의 방식들 중 어느 하나로 사용될 수 있다. 예를 들어, (예를 들어, 기판의 표면에 평행인) x 또는 y-방향으로의 이동, 또는 z-방향에 대한 회전(예를 들어, 기판에 평행인 회전)은 기판 상의 임프린트가능한 매질 내로 패턴이 임프린트되기 전에 임프린트 템플레이트 구성부를 위치 및/또는 정렬시키기 위해 사용될 수 있다. z-방향으로의 이동은 임프린트가능한 매질 내로 임프린트 템플레이트 구성부를 임프린트하기 위해, 또는 임프린트가능한 매질 내로 임프린트된 후 임프린트 템플레이트 구성부를 방출(release)하기 위해 사용될 수 있다. x, y 또는 z-방향들 중 1 이상으로의 회전은, 예를 들어 임프린트가능한 매질 또는 임프린트가능한 매질이 제공된 기판의 토포그래피를 고려하기 위해, 또는 가열 등으로 인한 기판의 변형을 고려하기 위해 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, x, y 또는 z-방향들 중 1 이상으로의 회전은, 예를 들어 임프린트 이전에 기판과 임프린트 템플레이트(또는 이것의 패터닝 표면)의 정확한 레벨링(leveling)을 착수하기 위해 사용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들과 연계된 작동 원리들을 개략적으로 도시한다. 지지 구조체(50)가 제공된다. 상기 지지 구조체 내에 복수의 자석들(52)이 고정된다. 복수의 자석들(52)은 자석들의 어레이를 형성한다.
자석들의 어레이의 자석들(52)은 북극 및 남극을 갖는다. 자석들의 어레이의 1 이상의 자석들의 남극 및 북극은 제 1 방향으로 정렬된다. 자석들의 어레이의 1 이상의 다른 자석들(52)의 남극 및 북극은 상이한 제 2 방향으로 정렬된다. 제 1 방향 및 제 2 방향은 실질적으로 평행하고 서로 반대 방향이며, 예를 들어 도면에 나타낸 바와 같이 양의 z-방향 및 음의 z-방향일 수 있다. 도면 내의 각각의 자석(52)에는 각각의 자석(52)의 북극 및 남극의 정렬 방향을 나타내는 기준 화살표가 제공된다. 인접한 자석들(52)은, 인접한 자석들(52)의 북극 및 남극이 상이한 방향들, 예를 들어 각각 양의 z-방향 및 음의 z-방향으로 정렬되도록 방위될 수 있다. 자석들(52)에 대해 자기장 라인들(54)이 도시되고, 이 자기장 라인들(54)은 종래의 방식으로 자석들(52)의 북극으로부터 자석들(52)의 남극으로 연장되는 것으로 도시된다.
제 1 도체(56)는 자기장 라인들(54) 내에 위치되는 것으로 도시된다. 전류(I)가 y-방향으로, 또한 도면이 도시되는 평면 외부로 제 1 도체(56)를 통과한다. 전류(I)가 통과하는 도체(56) 내의 위치에서, 자기장 라인(54)은 x-방향으로 연장된다.
(설명된 액추에이터가 일 예시인 전기 모터들에 대해) 플레밍의 왼손 법칙에 따르면, 전류(I) 및 자기장(B)의 방향은 자석들(52)의 어레이로부터 멀리 z-방향으로 제 1 도체(56) 상에 작용하는 힘(F)(로렌츠 액추에이터라는 용어에 따라, 로렌츠 힘)을 발생시킨다. 따라서, 이 방식으로 제 1 도체(56) 상에 작용하는 힘(F)이 자석들(52)의 어레이 위에 제 1 도체를 부양할 수 있다.
또한, 제 2 도체(58)가 도시된다. y-방향으로, 또한 도면이 도시되는 평면 내로 제 2 도체(58)를 통과하는 전류(I')가 도시된다. 전류(I')가 통과하는 위치에서, 자기장(B')은 자석들(52)의 어레이를 향하여 z-방향으로 작용한다. (설명된 액추에이터가 일 예시인 전기 모터들에 대해) 플레밍의 왼손 법칙에 따르면, 이는 x-방향으로 제 2 도체(58) 상에 작용하는 힘(F')(로렌츠 힘)을 발생시킨다. 따라서, 이러한 힘(F')은 x-방향으로 제 2 도체(58)를 이동시키는데 사용될 수 있다.
제 1 도체(56) 및 제 2 도체(58)는 도체들의 어레이로 조합될 수 있으며, 각각의 도체(56 및 58)는 자석들(52)의 어레이의 상이한 부분(예를 들어, 상이한 자석들)을 걸쳐 연장된다. 각각의 도체(56 및 58)를 통과하는 전류의 적절한 제어에 의해, 상이한 힘들이 조합된 도체들(56 및 58)의 상이한 부분들 상에 그대로 부여될 수 있다. 이 조합된 힘들은, 예를 들어 조합된 도체(56 및 58)를 부양하고(즉, 도체들을 z-방향으로 이동/위치시키고), 조합된 도체들(56 및 58)을 x 또는 y-방향으로 이동시키는 등에 사용될 수 있다.
일반적으로 말하면, 도체의 어레이가 제공될 수 있다. 도체들의 어레이의 1 이상의 도체들은 전류가 제 1 방향 및 제 2 방향 중 1 이상으로 전달될 수 있도록 구성될 수 있으며, 상기 제 1 방향 및 제 2 방향은 서로 실질적으로 수직이다. (설명된 로렌츠 액추에이터들이 일 예시인 전기 모터들에 대해) 플레밍의 왼손 법칙에 따르면, 소정 배치들이 힘들로 하여금 연계된 이동(즉, 전체적으로 어레이의 위치설정)을 갖는, 예를 들어 제 1 방향, 제 2 방향 또는 제 3 방향에 수직인 1 이상의 방향들로 도체들 중 1 이상에 선택적으로 부여되게 할 것이다. 물론, 이 힘들의 크기 및 방향은 자석들의 어레이에 의해 생성된 자기장에 대한 도체들의 어레이의 도체 또는 도체들의 위치에 의존할 것이다.
도 7은 자석들의 어레이 및 2 개의 도체들을 1 차원으로 개략적으로 도시한다. 도 8은 본 발명의 일 실시예의 더 사실적인 구현의 평면도를 개략적으로 도시한다. 도 8은 지지 구조체(62) 내에 위치된 자석들(60)의 2 차원 어레이를 개략적으로 도시한다. 상기 어레이의 자석들(60)은 북극 및 남극을 갖는다. 자석들(60)의 어레이의 1 이상의 자석들(60)의 북극 및 남극은 제 1 방향으로 정렬되고, 자석들(60)의 어레이의 1 이상의 상이한(즉, 다른) 자석들(60)의 북극 및 남극은 상이한 제 2 방향으로 정렬된다. 제 1 방향 및 제 2 방향은 실질적으로 평행하고 서로 반대 방향이다. 도면을 참조하면, 제 1 및 제 2 방향들은 각각 양의 z-방향 및 음의 z-방향이다.
자석들(60)은 행 및 열로 배치되어, 2 차원 어레이를 형성한다. 여하한의 행 또는 열에서의 인접한 자석들의 북극 및 남극의 방위는 서로 반대이다. 각각의 자석(60) 내에 표시된 원은, 자석의 남극으로부터 북극으로 그려진 라인이 도면이 도시되는 평면으로부터 수직으로 나가도록 방위되는 자석을 식별한다. 반대로, 표시된 가위표는, 남극으로부터 북극으로 연장되는 라인이 도면이 도시되는 평면 내로 연장되도록 방위되는 자석들을 나타낸다. 화살표들(64)은 인접한 자석들(60)의 극들 사이에 연장되는 자기장 라인들을 개략적으로 도시한다.
도 9는 도 8에 나타내고 이를 참조하여 설명된 것과 동일한 자석들의 어레이를 개략적으로 도시한다. 자석들(60)의 어레이에 관하여 도체들의 어레이(70)가 도시된다. 도체들의 어레이(70)는 (움직일 수 없는) 자석들(60)의 어레이에 대해 이동가능하다. 도체들의 어레이(70)는 복수의 도체들(72)을 포함한다. 도체(72)는 코일 등일 수 있다. 도체들(72)은 앞서 설명된 바와 같이 6 자유도로 전체적인 도체들의 어레이(70)의 이동(즉, 위치설정)을 제어하게 하는 여하한의 적절한 방식으로 방위될 수 있다. 도체들(72)은 제어기(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 제어기는 도체들의 어레이(70)의 하나, 그 이상, 또는 모든 도체들(72)로 통과하는 전류의 크기 및/또는 방향을 제어하도록 구성된다.
도 8 및 도 9에서, 도체들은 x 또는 y-방향들로(예를 들어, 자석들의 열 또는 행에 평행하게) 연장되는 것으로 설명되었다. 다른 실시예들에서, 도체들은 상이한 방향으로, 예를 들어 x 또는 y-방향들에 대해 45 °로(예를 들어, 자석들의 열 또는 행에 대해 45 °로) 연장될 수 있다.
도 3은 단일 임프린트 템플레이트 구성부, 및 상기 임프린트 템플레이트 구성부와 이동가능한 도체들의 어레이의 연결을 개략적으로 도시한다. 이제 도 10을 참조하면, 복수(즉, 이 실시예에서는 4 개)의 임프린트 템플레이트 구성부들(80)을 포함하는 임프린트 리소그래피 장치가 도시된다. 각각의 임프린트 템플레이트 구성부(80)는, 도 3에 관하여 앞서 설명된 것과 유사한 방식으로 각각의 연결 부재들(84)에 의해 이동가능한 도체들의 어레이(82)에 연결된다. 다시 도 10을 참조하면, 도체들의 각 어레이(82)는 자석들의 단일 어레이(86)에 대해 이동될 수 있다. 대안적으로, 자석들의 1 이상의 어레이들이 제공되어, 이에 대해 도체들의 개별적인 각 어레이(82)가 이동가능할 수 있다.
각각의 임프린트 템플레이트 구성부(80)는 단일 임프린트 템플레이트 구성부의 실시예에 관하여 앞서 설명된 바와 같이 이동가능할 수 있다. 각각의 임프린트 템플레이트 구성부(80)는 도체들의 특정한 어레이(82)에 의해 기판(30)의 특정한 사분면(quadrant: 88) 내에서 이동(즉, 위치)될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이 전자기 로렌츠 액추에이터들을 이용하면, 각각의 임프린트 템플레이트 구성부(80) 위에 액추에이터 구성부를 제공할 필요가 없다. 그 대신에, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 로렌츠 액추에이터 구성부의 이동가능한 부분[이 예시에서는, 도체들의 어레이(82)]이 기판 옆으로 및/또는 기판 주위에서 이동가능하다. 그러므로, 도면에 나타낸 바와 같이 다수 임프린트 템플레이트 구성부의 배치를 구현하기가 더 쉬울 수 있다. 이는, 부피가 크고 번거로운 많은 장비들이 임프린트 템플레이트 구성부 또는 구성부들 위에 제공되지 않아도 되기 때문이다. 상기 장치는 전체적으로, 도체들의 어레이가 평면 형상을 가질 것을 보장함으로써 (z-방향으로) 비교적 평탄할 수 있다. 바로 그 성질로 인해, 로렌츠 액추에이터들이 실질적으로 평면이다.
임프린트 리소그래피 장치는 임프린트 템플레이트 구성부의 위치를 결정하기 위해 간섭계들을 사용할 수 있다. 하지만, 복수의 임프린트 템플레이트 구성부들이 사용되는 경우, 모든 임프린트 템플레이트 구성부들의 위치(또는 각각의 임프린트 템플레이트 구성부의 회전 또는 팽창 정도)를 결정하기 어렵거나 불가능할 수 있다. 이는, 임프린트 템플레이트들의 존재 자체가 임프린트 템플레이트 구성부들의 위치, 회전 정도 및/또는 팽창 정도를 결정하도록 간섭계에 의해 사용되어야 하는 1 이상의 방사선 빔을 차단할 수 있기 때문이다.
도 11은 이 문제를 극복할 수 있는 임프린트 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 도 11은 도 4에 나타내고 이를 참조하여 설명되었던 것과 실질적으로 동일한 임프린트 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 따라서, 도 4 및 도 11에 나타나는 동일한 특징부들에는 동일한 참조 번호들이 주어진다. 도 4에 나타낸 장치와 비교하여, 도 11의 장치에는 1 이상의 기준점에 대해 임프린트 템플레이트 구성부(38)의 배치를 결정하도록 구성된 배치 결정 구성부(configuration determination arrangement)가 제공된다. 상대 배치는, 예를 들어 상대 병진 위치, 상대 회전 위치 및/또는 상대 팽창 정도(예를 들어, 위치 또는 방위)일 수 있다. 일 예시에서, 배치 결정 구성부는 기판 홀더로부터 멀리 위치되고 기판 홀더(32)를 가로질러(즉, 이와 실질적으로 평행하게) 연장되는 구조체(90)를 포함한다. 구조체(90)는, 사용 시 임프린트 템플레이트 구성부(38)가 구조체(90)와 기판 홀더(32) 사이에 위치되도록 위치된다. 구조체(90)에는 라인들의 1 이상의 어레이(이는 서로 인접한 라인들 또는 하나의 그리드 등일 수 있음)가 제공되며, 이는 앞서 언급된 고정된 기준점 또는 기준점들을 제공한다. 구조체(90)는 실질적으로 평면 형상일 수 있다. 구조체(90)는 플레이트와 같은 형상 등일 수 있다. 임프린트 템플레이트 구성부(38)에는, 구조체(90)에 제공되는 라인들의 1 이상의 어레이 중 1 이상을 향하여 마주하는 1 이상의 인코더(92)가 제공된다.
인코더들(92) 및 라인들의 어레이들은 함께 배치 결정 구성부를 이룬다. 도 11에서의 화살표들은, 인코더들(92)과 구조체(90) 사이의 경로가 가로막히지 않아 임프린트 템플레이트 구성부(38)의 배치가 쉽게 결정될 수 있음을 나타낸다. 또한, 1 이상(예를 들어, 4 개)의 임프린트 템플레이트 구성부의 존재는 구조체(90)에 제공되는 라인들의 어레이와 인코더들(92) 사이의 경로를 가로막지 않는다. 이는, 상기 장치에서 사용되는 하나, 그 이상 또는 모든 임프린트 템플레이트 구성부들의 배치가 쉽게 결정될 수 있다는 것을 의미한다.
라인들의 1 이상의 어레이들의 수 및/또는 구성, 및 인코더들의 수 및/또는 구성은 함께 4 자유도에서 임프린트 템플레이트 구성부와 구조체 간의 상대 배치를 결정할 수 있도록 충분할 수 있다. 상기 4 자유도는: 제 1 방향으로의 이동 또는 병진, 제 2 방향으로의 이동 또는 병진, 회전, 및 팽창 또는 수축일 수 있다. 임프린트 템플레이트 구성부의 팽창을 결정하는 것은 임프린트 리소그래피에서 중요한데, 이는 임프린트 템플레이트 구성부의 여하한의 팽창 또는 수축이 설명되지 않는 경우 기판 상에 제공된 임프린트가능한 매질에 적용되는 패턴들에 있어서 변형 또는 오버레이 문제들을 야기할 것이기 때문이다. 4 자유도에서 상대 배치를 결정할 수 있기 위하여, 라인들의 어레이는 제 1 방향으로 연장되는 라인들 및 제 2 방향으로 연장되는 라인들을 (예를 들어, 그리드의 형태로) 포함할 수 있다. 인코더들은 적어도 4 이상의 인코더를 포함할 수 있으며, 상기 적어도 4 이상의 인코더 중 2 이상은 각각 제 1 방향에 대한 방향으로의 이동을 결정하도록 구성되고, 상기 적어도 4 이상의 인코더 중 다른 2 이상은 각각 제 2 방향에 대한 방향으로의 이동을 결정하도록 구성되며, 상기 적어도 4 이상의 인코더들은 임프린트 템플레이트 구성부 주위에 위치된다. 대안적으로, 적어도 2 이상의 인코더들이 제공될 수 있으며, 적어도 2 이상의 인코더 각각은 제 1 방향에 대한 방향 및 제 2 방향에 대한 방향으로의 이동을 결정하도록 구성되며, 상기 적어도 2 이상의 인코더는 임프린트 템플레이트 구성부 주위에 위치된다. 제 1 방향에 대한 방향은 제 1 방향에 실질적으로 수직일 수 있으며, 제 2 방향에 대한 방향은 제 2 방향에 실질적으로 수직일 수 있다. 제 1 방향은 제 2 방향에 실질적으로 수직일 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 라인들의 1 이상의 어레이들의 수 및/또는 구성, 및 인코더들의 수 및/또는 구성은 함께 6 자유도에서 임프린트 템플레이트 구성부와 구조체 간의 상대 배치를 결정할 수 있도록 충분할 수 있으며, 상기 6 자유도는: (예를 들어, 3 개의 직교 방향들에서) 제 1 방향으로의 병진; 제 2 방향으로의 병진; 제 3 방향으로의 병진; 제 1, 제 2 및 제 3 방향에 대한 회전들이다. 인코더들은 적어도 6 이상의 인코더를 포함할 수 있으며, 상기 적어도 6 이상의 인코더 중 3 이상은 각각 제 1 방향에 대한 방향으로의 이동을 결정하도록 구성되고, 상기 적어도 6 이상의 인코더 중 다른 3 이상은 각각 제 2 방향에 대한 방향으로의 이동을 결정하도록 구성되며, 상기 적어도 6 이상의 인코더들은 임프린트 템플레이트 구성부 주위에 위치된다. 대안적으로, 적어도 3 이상의 인코더들이 제공될 수 있으며, 적어도 3 이상의 인코더 각각은 제 1 방향에 대한 방향 및 제 2 방향에 대한 방향으로의 이동을 결정하도록 구성되며, 상기 적어도 3 이상의 인코더는 임프린트 템플레이트 구성부 주위에 위치된다. 제 1 방향에 대한 방향은 제 1 방향에 실질적으로 수직일 수 있으며, 제 2 방향에 대한 방향은 제 2 방향에 실질적으로 수직일 수 있다. 제 1 방향은 제 2 방향에 실질적으로 수직일 수 있다. 대안적으로, 적어도 3 이상의 인코더들이 제공될 수 있으며, 이는 함께 z-방향(즉, 제 3 방향)으로의 3 개의 상이한 측정, 및 2 개는 평행하고 3 번째는 다른 2 개에 직교인 3 개의 접선방향(tangential) 자유도를 취하도록 배치된다. 접선방향 자유도는 제 1 및 제 2 방향들로, 또는 이 방향들에 대해 45 °로 구성될 수 있다.
도 12는 도 11에 나타내고 이를 참조하여 설명된 장치의 평면도이다. 하지만, 도 12에서는 상기 장치의 잔여부가 더 명확하게 보일 수 있도록 라인들의 1 이상의 어레이가 제공된 구조체(90)가 제거되었다. 평면도에서, 임프린트 템플레이트 구성부(38)에 4 개의 인코더(92)가 제공되며, 4 개의 인코더들(92) 중 2 개는 x-방향으로의 이동을 결정하도록 구성되고, 4 개의 인코더들(92) 중 다른 2 개는 (라인 격자들의 다른 방위에 의해 나타낸) y-방향으로의 이동을 결정하도록 구성된다는 것을 알 수 있다. 인코더들의 이러한 배치는 위치, 회전 및/또는 팽창의 변화가 결정되게 한다. 앞서 설명된 전자기 로렌츠 액추에이터는 도 11 및 도 12에 나타내고 이를 참조하여 설명된 실시예들에 특히 적절하다.
전자기 로렌츠 액추에이터들은, 바로 그 성질에 의해 실질적으로 평면 형상이다. 평면 형상은 액추에이터로 하여금, 예를 들어 1 이상의 스택된 액추에이터들을 포함하여 액추에이터가 평면이 아닌 경우보다, 라인들의 어레이가 제공된 구조체와 기판 홀더 사이에 더 쉽게 위치되게 한다. 따라서, 로렌츠 액추에이터의 평면 형상은 라인들의 어레이가 제공된 구조체로 하여금 기판 홀더 및 임프린트 템플레이트 구성부에 더 가까이 위치되게 하여, 임프린트 템플레이트 구성부의 배치가 인코더들을 이용하여 더 쉽거나 더 정확하게 결정되게 한다.
앞선 실시예들에서, 전자기 로렌츠 액추에이터 구성부는 6 자유도에서, 또는 6 자유도로 임프린트 템플레이트 구성부를 이동(즉, 위치)시키는 것으로 설명되었다. 때로는, 임프린트 템플레이트 구성부를 유지(예를 들어, 클램핑)하거나 변형시킬 수 있는 것이 바람직하다. 그러므로, 임프린트 리소그래피 장치는 임프린트 템플레이트 구성부를 변형시키거나 유지하도록 구성된 1 이상의 액추에이터를 포함할 수 있다. 1 이상의 액추에이터들은, 예를 들어 임프린트 템플레이트 구성부 주위로 연장되거나 임프린트 템플레이트 구성부의 일부분을 형성할 수 있다. 1 이상의 액추에이터는, 예를 들어 1 이상의 압전 액추에이터, 음성 코일 액추에이터, 나사산 구성부 등일 수 있다.
이제까지 설명된 본 발명의 실시예들에서, 도체들의 어레이는 자석들의 어레이에 대해 이동가능한 것으로 설명되었다. 대안적인 구성에서, 제 위치에 고정되는 도체들의 1 이상의 어레이에 대해 이동가능한(부양될 수 있는) 자석들의 1 이상의 어레이가 제공될 수 있다. 이동가능한 자석들의 어레이는 이동가능한 임프린트 템플레이트 구성부에 연결될 것이다. 도 13은 이러한 대안적인 실시예를 개략적으로 도시한다. 기판(30)을 유지하는 기판 홀더(32)가 도시된다. 기판(30) 위에 임프린트 템플레이트 구성부(38)가 위치된다. 임프린트 템플레이트 구성부(38)는 연결 부재(100)에 의해 자석들의 어레이(104)(예를 들어, 본 발명의 다른 실시예들에 관하여 앞서 설명된 자석들의 어레이)를 지지하는 몸체(102)에 연결된다. 자석들의 어레이(104)는 도체들의 어레이(106)(예를 들어, 다른 실시예들에 관하여 앞서 설명된 도체들의 어레이) 위에, 또한 이에 대해 부양하는 것으로 도시된다. 자석들의 어레이(104), 및 자석들의 어레이(104)에 연결된 이에 따른 임프린트 템플레이트 구성부(38)는 다른 실시예들에 관하여 앞서 설명된 것과 동일한 방식으로 이동(즉, 위치)될 수 있다. 이 실시예와 앞선 실시예들 간의 차이는, 이 실시예에서는 전류가 이동가능한 자석들의 어레이를 이동시키기 위해 제 위치에 고정되는 도체들을 통과한다는 것이다. 앞선 실시예들에서, 전류는 고정된 자석들의 어레이에 대해 도체들을 이동시키도록 도체들의 어레이의 도체들을 통과하였다.
요약하면, 도체들의 어레이는 이동가능하고 임프린트 템플레이트 구성부에 연결될 수 있으며, 상기 도체들의 어레이는 고정된 자석들의 어레이(또는 1 이상의 어레이들)에 대해 이동가능하다. 대안적인 실시예에서는, 자석들의 어레이가 이동가능하고 임프린트 템플레이트 구성부에 연결될 수 있으며, 상기 자석들의 어레이는 고정된 도체들의 어레이(또는 1 이상의 어레이들)에 대해 이동가능하다. 각각의 대안적인 실시예는 이와 연계된 장점 및 단점을 갖는다. 도체들의 어레이가 이동가능한 실시예에서는 더 적은 도체들 및 연계된 회로 소자가 필요할 수 있다. 이는 전체적으로 더 저가의 도체들의 어레이 및 전자기 로렌츠 액추에이터를 초래할 수 있으며, 임프린트 템플레이트의 바람직하지 않은 팽창을 초래할 수 있는 열을 더 적게 발생시킨다. 하지만, 이동가능한 도체들의 어레이를 제공할 수 있기 위해서는 이동가능한 커넥터가 제공되어야 할 것이다. 이 커넥터는 이 도체들 중 1 이상을 통과하는 전류를 제어할 수 있도록 이동가능한 도체들에 연결되어야 하는 전선 또는 케이블을 포함할 수 있다. 또한, 이 커넥터는 도체들의 어레이의 1 이상의 도체들에 냉각 매질을 제공하는 1 이상의 도관을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 전체적인 상기 장치의 비용에 추가하여 무선 전력 전달 구성부들이 사용될 수 있다. 하지만, 대안적으로 코일들이 제 위치에 고정되고 자석들이 이동가능한 경우, 이동하게 하는 전선들은 존재하지 않는다. 하지만, 이동가능한 자석들의 어레이를 이동시킬 수 있기 위해 도체들의 더 많은 어레이가 필요할 것이며, 이는 더 고가로 구현될 수 있고 더 많은 열을 발생시킬 수 있다.
원하는 방식으로 자기장을 조작하기 위해 자석들의 어레이의 자석들 사이에 1 이상의 요소들이 위치될 수 있다. 예를 들어, (예를 들어, 부양을 용이하게 하도록) 자석들의 어레이의 외부 자속들을 향상시키기 위해 할바흐 요소들이 사용될 수 있다. 이러한 요소들은 로렌츠 액추에이터들의 성능(예를 들어, 모터 성능 - K-인자)을 개선하는데 사용될 수 있다.
설명되고 예시된 실시예들은 예시적이고, 특성에 제한적이지 않은 것으로 간주되어야 하며, 단지 바람직한 실시예들만이 나타내어지고 설명되며, 청구항들에 정의된 본 발명들의 범위 내에 있는 모든 변형예 및 수정예가 보호되도록 요구된다는 것을 이해한다. 본 명세서에서 "바람직하다", "바람직하게", "바람직한" 또는 "더 바람직한"과 같은 단어들의 사용은 그렇게 설명되는 특징들이 바람직할 수 있다는 것을 제안하는 한편, 그럼에도 불구하고 이는 필수적이지 않으며 이러한 특징이 없는 실시예들이 첨부된 청구항들에 정의된 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 생각될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 청구항들에 관하여, "일", "하나", "적어도 1 이상" 또는 "적어도 1 이상의 부분"과 같은 단어들이 특징들 앞에서 사용되는 경우, 청구항에서 달리 특정하게 언급되지 않으면 단 하나의 이러한 특징에 청구항을 제한하려는 의도는 없는 것으로 의도된다. "적어도 일 부분" 및/또는 "일 부분"이라는 언어가 사용되는 경우, 아이템은 달리 특정하게 언급되지 않으면 일 부분 및/또는 전체 아이템을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 복수(예를 들어, 2, 3 또는 4 개)의 기판 홀더들을 포함하는 장치가 제공된다. 일 실시예에서, 복수(예를 들어, 2, 3 또는 4 개)의 임프린트 템플레이트 구성부들을 포함하는 장치가 제공된다. 일 실시예에서, 기판 홀더당 하나의 템플레이트 홀더 구성부를 사용하도록 구성된 장치가 제공된다. 일 실시예에서, 기판 홀더당 1 이상의 템플레이트 홀더 구성부를 사용하도록 구성된 장치가 제공된다. 일 실시예에서, 복수(예를 들어, 2, 3 또는 4 개)의 임프린트가능한 매질 디스펜서들을 포함하는 장치가 제공된다. 일 실시예에서, 기판 홀더당 하나의 디스펜서를 사용하도록 구성된 장치가 제공된다. 일 실시예에서, 임프린트 템플레이트 구성부당 하나의 디스펜서를 사용하도록 구성된 장치가 제공된다.
일 실시예에서, 복수의 기판 홀더들을 포함하는 장치가 제공되는 경우, 기판 홀더들은 상기 장치 내에서 기능들을 공유할 수 있다. 예를 들어, 기판 홀더들은 기판 핸들러, 기판 카세트, (예를 들어, 임프린팅 시 헬륨 환경을 생성하기 위한) 가스 공급 시스템, 임프린트가능한 매질 디스펜서, 및/또는 (임프린트가능한 매질을 경화시키는) 방사선 소스를 공유할 수 있다. 일 실시예에서, 기판 홀더들 중 2 이상(예를 들어, 3 또는 4 개)은 상기 장치의 1 이상의 기능(예를 들어, 1, 2, 3, 4 또는 5 가지 기능)을 공유한다. 일 실시예에서, 상기 장치의 1 이상의 기능(예를 들어, 1, 2, 3, 4 또는 5 가지)은 모든 기판 홀더들 사이에서 공유된다.

Claims (15)

  1. 임프린트 리소그래피 장치에 있어서:
    기판 상에 제공된 임프린트가능한 매질 내에 패턴을 임프린트하는데 사용되는 임프린트 템플레이트 구성부;
    상기 기판을 유지하도록 구성된 기판 홀더;
    상기 임프린트 템플레이트 구성부를 이동시키도록 구성된 전자기 로렌츠 액추에이터 구성부;
    를 포함하고, 상기 전자기 로렌츠 액추에이터 구성부는:
    자석들의 어레이, 및
    도체들의 어레이- 각각의 도체는 전류를 전달하도록 구성됨 -를 포함하며,
    상기 자석들의 어레이 또는 상기 도체들의 어레이 중 하나는 이동가능하고 상기 임프린트 템플레이트 구성부에 연결되며, 상기 자석들의 어레이 또는 상기 도체들의 어레이 중 다른 하나는 전체 또는 부분적으로 상기 기판 홀더 주위로 연장되거나 상기 기판 홀더의 일부분을 형성하며,
    상기 자석들의 어레이 및 상기 도체들의 어레이는 6 자유도에서 상기 자석들의 어레이 또는 상기 도체들의 어레이 중 이동가능한 하나를 이동시키기 용이한 배치에 있어, 상기 임프린트 템플레이트 구성부도 6 자유도에서 이동가능하게 하는 임프린트 리소그래피 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    1 이상의 추가 임프린트 템플레이트 구성부들을 더 포함하고, 각각의 추가 임프린트 템플레이트 구성부는 자석들의 어레이 또는 도체들의 어레이 중 추가적인 이동가능한 하나에 연결되며, 상기 자석들의 어레이 또는 상기 도체들의 어레이 중 다른 하나는 전체 또는 부분적으로 상기 기판 홀더 주위에서 연장되거나 상기 기판 홀더의 일부분을 형성하는 임프린트 리소그래피 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 임프린트 템플레이트 구성부의 위치를 변형시키거나 유지하도록 구성된 액추에이터를 더 포함하는 임프린트 리소그래피 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 홀더로부터 떨어져 위치되고 상기 기판 홀더를 가로질러 연장되는 구조체를 더 포함하여, 상기 임프린트 템플레이트 구성부가 사용 시 상기 구조체와 상기 기판 홀더 사이에 위치되며, 상기 구조체는 라인들의 1 이상의 어레이를 갖고, 상기 임프린트 템플레이트 구성부는 상기 라인들의 1 이상의 어레이 중 1 이상을 향하여 마주하는 1 이상의 인코더를 갖는 임프린트 리소그래피 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 라인들의 1 이상의 어레이의 수 및/또는 배치, 및 상기 1 이상의 인코더의 수 및/또는 배치는 모두 6 자유도에서 상기 임프린트 템플레이트 구성부와 상기 구조체 간의 상대 배치(relative configuration)를 결정할 수 있도록 충분하고, 상기 6 자유도는:
    제 1 방향으로의 병진;
    제 2 방향으로의 병진;
    제 3 방향으로의 병진;
    상기 제 1 방향에 대한 회전;
    상기 제 2 방향에 대한 회전; 및
    상기 제 3 방향에 대한 회전인 임프린트 리소그래피 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 라인들의 1 이상의 어레이의 수 및/또는 배치, 및 상기 1 이상의 인코더의 수 및/또는 배치는 모두 4 자유도에서 상기 임프린트 템플레이트 구성부와 상기 구조체 간의 상대 배치를 결정할 수 있도록 충분하고, 상기 4 자유도는:
    제 1 방향으로의 병진;
    제 2 방향으로의 병진;
    회전; 및
    팽창 또는 수축인 임프린트 리소그래피 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 상대 배치는 상대 병진 위치 및/또는 상대 회전 위치인 임프린트 리소그래피 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석들의 어레이에는 상기 자석들의 어레이 외부의 자속을 향상시키도록 구성된 할바흐(Hallbach) 요소들이 제공되는 임프린트 리소그래피 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석들의 어레이 또는 상기 도체들의 어레이 중 이동가능한 하나를 이동시키기 위해 상기 도체들의 어레이의 도체로 전류를 통과시키도록 구성된 제어 구성부를 더 포함하는 임프린트 리소그래피 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석들의 어레이의 자석들은 북극 및 남극을 갖고, 상기 자석들의 어레이의 1 이상의 자석들의 상기 북극 및 남극은 제 1 방향으로 정렬되고, 상기 자석들의 어레이의 1 이상의 다른 자석들의 상기 북극 및 남극은 상이한 제 2 방향으로 정렬되며, 상기 제 1 방향 및 제 2 방향은 실질적으로 평행하고 서로 반대인 임프린트 리소그래피 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도체들의 어레이의 1 이상의 도체는 전류가 제 1 방향 또는 제 2 방향으로 전달될 수 있도록 구성되고, 상기 제 1 방향 및 제 2 방향은 서로 실질적으로 수직인 임프린트 리소그래피 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석들의 어레이 또는 상기 도체들의 어레이의 이동가능한 하나는, 사용 시, 상기 자석들의 어레이 또는 상기 도체들의 어레이 중 다른 하나 위로 부양하도록 구성되는 임프린트 리소그래피 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도체들의 어레이는 이동가능하고, 상기 임프린트 템플레이트 구성부에 연결되는 임프린트 리소그래피 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석들의 어레이는 이동가능하고, 상기 임프린트 템플레이트 구성부에 연결되는 임프린트 리소그래피 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 6 자유도는:
    제 1 축선을 따른 이동;
    제 2 축선을 따른 이동;
    제 3 축선을 따른 이동- 상기 제 1, 제 2 및 제 3 축선들은 서로에 대해 직교임 -;
    상기 제 1 축선에 대한 회전;
    상기 제 2 축선에 대한 회전; 및
    상기 제 3 축선에 대한 회전인 임프린트 리소그래피 장치.
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