KR102355144B1

KR102355144B1 - 6 자유도의 임프린트 헤드 모듈을 갖는 나노임프린트 리소그래피

Info

Publication number: KR102355144B1
Application number: KR1020180166874A
Authority: KR
Inventors: 세스 제이 베임스버거; 제레미 세비르; 병진 최; 필립 디 슈메이커; 마리오 요하네스 메이슬
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2022-01-26
Also published as: JP2019117927A; JP6723332B2; US20190196324A1; KR20190078520A; US10996561B2

Abstract

임프린트 리소그래피 시스템의 헤드 모듈은 베이스, 상기 베이스에 커플링되는 제어 본체, 제1 축을 따라 상기 베이스에 대해 상기 제어 본체를 병진운동시키고 상기 제1 축에 수직인 제2 축 및 상기 제1 축 및 상기 제2 축에 수직인 제3 축 주위로 상기 베이스에 대해 상기 제어 본체를 회전시키는 제1 힘을 발생시키도록 구성되는 제1 세트의 액추에이터, 상기 제2 축 및 상기 제3 축에 의해 형성되는 평면에서 상기 베이스에 대해 상기 제어 본체를 병진운동시키고 상기 제1 축 주위로 상기 베이스에 대해 상기 제어 본체를 회전시키는 제2 힘을 발생시키도록 구성되는 제2 세트의 액추에이터, 및 상기 베이스 및 상기 제어 본체를 커플링하고 상기 베이스에 대한 상기 제어 본체의 병진운동 및 회전을 제한하는 굴곡부를 포함한다.

Description

6 자유도의 임프린트 헤드 모듈을 갖는 나노임프린트 리소그래피{NANOIMPRINT LITHOGRAPHY WITH A SIX DEGREES-OF-FREEDOM IMPRINT HEAD MODULE}

본 개시내용은 나노임프린트 리소그래피에 관한 것이며, 더 구체적으로는 6 자유도를 갖는 임프린트 헤드 모듈에 관한 것이다.

나노임프린트 리소그래피에서, 필드 대 필드 정렬을 위한 기술이 나노미터 수준 오버레이 정밀도를 달성하기 위해서 사용되고 있다. 일부 예에서, 임프린트 템플릿과 기판 상의 대응하는 필드 사이의 정렬 에러가 템플릿을 보유하는 임프린트 헤드 모듈에 대해 기판을 보유하는 스테이지를 이동시킴으로써 보정될 수 있다. 나노임프린트 리소그래피를 위한 정렬 방법이 미국 특허 번호 8,387,482, 7,027,156, 및 6,916,584 같은 다수의 공보에 상세하게 기재되어 있으며, 이들 모두는 본원에 참조로 통합된다. 종래 기술에 있어서의 정렬 속도 및 정밀도는 스테이지의 컴플라이언스, 및 템플릿과 상부에 액체 임프린트 레지스트를 갖는 기판 사이의 비선형 역학에 의해 제한된다. 예를 들어, 액체 임프린트 레지스트는 필드 대 필드 정렬 동안 스테이지에 작용하는 전단력을 유발할 수 있고, 스테이지의 컴플라이언스로 인해 기판에 대한 템플릿의 목표 변위와 실제 변위 사이의 불일치를 초래할 수 있다.

본 출원에 개시된 주제의 일 양태에 따르면, 임프린트 리소그래피 시스템의 헤드 모듈은 베이스, 상기 베이스에 커플링되고 상기 베이스에 대해 병진운동 및 회전되도록 구성되는 제어 본체, 상기 베이스 및 상기 제어 본체에 동작가능하게 커플링되는 제1 세트의 액추에이터, 상기 베이스 및 상기 제어 본체에 동작가능하게 커플링되는 제2 세트의 액추에이터, 및 상기 베이스 및 상기 제어 본체를 커플링하는 굴곡부를 포함한다. 제1 세트의 액추에이터는 제1 축을 따라 베이스에 대해 제어 본체를 병진운동시키고 제1 축에 수직인 제2 축 주위로 그리고 제1 축 및 제2 축에 수직인 제3 축 주위로 상기 베이스에 대해 상기 제어 본체를 회전시키는 제1 힘을 발생시키도록 구성된다. 제2 세트의 액추에이터는 제2 축 및 제3 축에 의해 형성된 평면에서 베이스에 대해 제어 본체를 병진운동시키고 제1 축 주위로 베이스에 대해 제어 본체를 회전시키는 제2 힘을 발생시키도록 구성된다. 굴곡부의 컴플라이언스는 제1 힘 및 제2 힘 중 적어도 하나에 응답한 베이스에 대한 제어 본체의 변위에 대응하고, 굴곡부는 베이스에 대한 제어 본체의 병진운동 및 회전을 제한하도록 구성된다.

본 양태에 따른 구현예는 이하의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 굴곡부의 컴플라이언스는 제1 힘에 응답한 제1 축을 따른 베이스에 대한 제어 본체의 변위에 대응하는 제1 성분, 및 제2 힘에 응답한 제2 축 및 제3 축에 의해 형성된 평면에서의 베이스에 대한 제어 본체의 변위에 대응하는 제2 성분을 포함한다. 컴플라이언스의 제1 성분은 컴플라이언스의 제2 성분을 초과한다.

일부 구현예에서, 굴곡부는 제1 축에 수직인 평면에 배열되고, 베이스의 표면에 커플링된 단부 부분, 단부 부분 사이에 위치되고 제어 본체의 표면에 커플링된 중간 부분, 및 연결 부분으로서, 각각의 연결 부분은 중간 부분 및 단부 부분 중 하나에 커플링되는 연결 부분을 포함한다. 이 경우, 각각의 연결 부분의 폭은 각각의 단부 부분의 폭보다 작고 제1 축에 수직인 평면에서 중간 부분의 폭보다 작다.

일부 예에서, 굴곡부의 각각의 단부 부분은 컴플라이언스의 적어도 일부를 제공하도록 구성된 개구를 형성한다. 예를 들어, 각각의 단부 부분은 베이스의 표면에 커플링된 제1 부분, 및 연결 부분 중 하나와 제1 부분 사이에 위치되는 제2 부분을 포함한다. 제2 부분은 개구를 형성하고, 제2 부분의 두께는 제1 축에 평행한 방향의 제1 부분의 두께보다 작다. 중간 부분은 오목부 사이에서 제1 축에 평행하게 연장되는 돌출부를 포함하고, 돌출부는 제어 본체의 표면에 커플링된다.

일부 구현예에서, 제1 세트의 액추에이터는 베이스의 중심축 주위에 배열된 3개의 제1 액추에이터를 포함하고, 중심축은 제1 축에 평행하다. 일부 예에서, 3개의 제1 액추에이터는 베이스의 중심축 주위에 균등하게 이격되고, 베이스에 대해 제어 본체를 독립적으로 병진운동 및 회전시키도록 구성된다. 유사하게, 일부 구현예에서, 제2 세트의 액추에이터는 베이스의 중심축 주위에 배열된 3개의 제2 액추에이터를 포함하고, 중심축은 제1 축에 평행하다. 일부 예에서, 3개의 제2 액추에이터는 베이스의 중심축 주위에 균등하게 이격되고, 베이스에 대해 제어 본체를 독립적으로 병진운동 및 회전시키도록 구성된다.

일부 구현예에서, 각각의 쌍이 제1 세트의 액추에이터의 액추에이터 및 제2 세트의 액추에이터의 액추에이터를 포함하는 액추에이터 쌍은 베이스의 중심축 주위에 배열되고, 중심축은 제1 축에 평행하다. 액추에이터 쌍의 각각의 액추에이터는 독립적으로 제어 본체를 베이스에 대해 병진운동시키고 제어 본체를 베이스에 대해 회전시키도록 구성된다.

일부 예에서, 제1 및 제2 세트의 액추에이터의 각각의 액추에이터는 각각의 액추에이터에 공급된 전류에 기초하여 힘을 발생시키도록 구성된 보이스 코일을 포함한다. 예를 들어, 보이스 코일은 제어 본체와 베이스 중 하나에 커플링된 이동 코일, 및 제어 본체와 베이스 중 다른 것에 커플링된 자석을 포함한다.

일부 예에서, 헤드 모듈은 베이스 또는 제어 본체 중 적어도 하나에 커플링된 복수의 인코더 유닛을 더 포함한다. 이 예에서, 각각의 인코더 유닛은 제1 축을 따른 베이스에 대한 제어 본체의 제1 변위 및 제2 축 및 제3 축에 의해 형성된 평면에서의 베이스에 대한 제어 본체의 제2 변위를 평가하도록 구성된다. 각각의 인코더 유닛은 베이스에 커플링되고, 제1 축에 평행한 평면에 배열되며, 제1 축에 대해 경사진 인코더를 포함한다. 각각의 인코더 유닛은 제어 본체에 커플링된 인코더 스케일을 더 포함할 수 있고, 인코더는 인코더 스케일을 향해 광을 방출하도록 그리고 인코더 스케일로부터 회절된 광을 수취하도록 구성된다. 인코더 스케일은 광학 격자의 주기 및 광의 파장에 기초하여 인코더 유닛에 의해 방출된 광을 회절하도록 구성된 광학 격자를 포함한다. 각각의 인코더 유닛은 광학 격자로부터의 회절된 광에 기초하여 베이스에 대한 제어 본체의 제1 변위 및 제2 변위를 평가하도록 구성된다.

일부 구현예에서, 제어 본체는 임프린트 리소그래피 템플릿을 보유하도록 구성된다. 제1 세트의 액추에이터는, 임프린트 리소그래피 템플릿이 기판에 접촉하게 하기 위해 제어 본체를 베이스에 대해 병진운동 및 회전시키도록 더 구성되며, 제2 세트의 액추에이터는 임프린트 리소그래피 템플릿을 기판에 정렬시키기 위해 제어 본체를 베이스에 대해 병진운동 및 회전시키도록 더 구성된다. 일부 예에서, 헤드 모듈은 제어 본체에 대한 임프린트 리소그래피 템플릿의 템플릿 배치 에러를 평가하도록 구성된 하나 이상의 변위 센서를 더 포함한다. 제1 및 제2 세트의 액추에이터는 제어 본체에 대한 템플릿의 템플릿 배치 에러에 기초하여 제어 본체를 병진운동 및 회전시키도록 더 구성된다.

주제의 다른 양태에 따르면, 임프린트 리소그래피 시스템은 기판을 보유하도록 구성된 기판 스테이지, 템플릿을 보유하고 기판에 대해 템플릿을 병진운동시키도록 구성된 임프린트 헤드 모듈을 포함한다. 임프린트 헤드 모듈은 베이스, 베이스에 커플링되고 베이스에 대해 병진운동 및 회전하도록 구성되는 제어 본체, 베이스 및 제어 본체에 동작가능하게 커플링되는 제1 세트의 액추에이터, 베이스 및 제어 본체에 동작가능하게 커플링되는 제2 세트의 액추에이터, 및 베이스 및 제어 본체를 커플링하는 굴곡부를 포함한다. 제1 세트의 액추에이터는 제1 축을 따라 베이스에 대해 제어 본체를 병진운동시키고 제1 축에 수직인 제2 축 주위로 그리고 제1 축 및 제2 축에 수직인 제3 축 주위로 상기 베이스에 대해 상기 제어 본체를 회전시키는 제1 힘을 발생시키도록 구성된다. 제2 세트의 액추에이터는 제2 축 및 제3 축에 의해 형성된 평면에서 베이스에 대해 제어 본체를 병진운동시키고 제1 축 주위로 베이스에 대해 제어 본체를 회전시키는 제2 힘을 발생시키도록 구성된다. 굴곡부의 컴플라이언스는 제1 힘 및 제2 힘 중 적어도 하나에 응답한 베이스에 대한 제어 본체의 변위에 대응하고, 굴곡부는 베이스에 대한 제어 본체의 병진운동 및 회전을 제한하도록 구성된다.

주제의 다른 양태에 따르면, 임프린트 리소그래피 정렬 방법은 기판 상에 임프린트 레지스트를 분배하는 단계, 임프린트 레지스트를 임프린트 헤드 모듈에 장착되는 템플릿에 접촉시키는 단계, 템플릿과 기판 사이의 정렬 에러를 평가하는 단계, 및 병진운동 에러 및 각도 에러에 대응하는 기판에 대한 임프린트 헤드 모듈의 6 자유도 이동에 기초하여 정렬 에러를 조정하는 단계를 포함한다. 임프린트 레지스트는 액체이고, 정렬 에러는 3개의 직교 축 중 적어도 하나를 따른 방향의 병진운동 에러 및 3개의 직교 축 중 적어도 하나 주위의 각도 에러를 포함한다.

본 양태에 따른 구현예는 이하의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 정렬 에러를 조정하는 단계는 템플릿에 대한 기판의 이동 및 기판에 대한 임프린트 헤드 모듈의 6 자유도 이동 중 적어도 하나에 기초하여 정렬 에러를 조정하는 단계를 포함한다. 일부 예에서, 정렬 에러를 조정하는 단계는 각도 에러에 대응하는 3개의 직교 축의 축을 결정하는 단계, 및 결정된 축 주위로 임프린트 헤드를 회전시켜 각도 에러를 조정하는 단계를 포함한다. 정렬 에러를 조정하는 단계는 3개의 직교 축 중 제1 축에 평행한 템플릿의 중심축 주위로 임프린트 헤드를 회전시킴으로써 각도 에러를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 예에서, 방법은 템플릿과 임프린트 헤드 모듈 사이의 템플릿 배치 에러를 평가하는 단계를 더 포함하고, 정렬 에러를 조정하는 단계는 템플릿 배치 에러를 조정하는 단계를 포함한다.

일부 구현예에서, 방법은 임프린트 레지스트를 템플릿에 접촉시키기 전에 임프린트 헤드 모듈 또는 기판의 이동에 기초하여 기판에 대해 템플릿을 배향시키는 단계를 더 포함한다. 배향 단계는 3개의 직교 축 중에서 제1 축을 따라 거리를 조정하는 단계, 제1 축에 각각 직교하는 제2 축 또는 제3 축 주위로 기판에 대해 템플릿을 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.

본 명세서에 설명된 주제의 하나 이상의 구현예의 상세는 첨부 도면 및 이하의 설명에서 설명된다. 주제 다른 잠재적인 특징, 양태, 및 장점이 설명, 도면, 및 청구항으로부터 명확해질 것이다.

도 1은 나노임프린트 리소그래피 시스템의 측면도이다.
도 2는 기판 스테이지의 개념적 스테이지 스택을 나타내며, 스테이지 스택에 존재할 수 있는 컴플라이언스를 나타낸다.
도 3은 임프린트 헤드 모듈의 사시도이다.
도 4는 임프린트 헤드 모듈의 베이스의 중심축 주위에 이격되어 있는 3 쌍의 액추에이터를 나타내는, 도 3의 임프린트 헤드 모듈의 저면도이다.
도 5는 인코더 브래킷을 나타내지 않는, 도 3의 임프린트 헤드 모듈의 측면도이다.
도 6은 축에 대해 경사진, 도 5의 인코더의 배열을 나타낸다.
도 7a는 도 4의 임프린트 헤드 모듈의 굴곡부의 평면도이다.
도 7b은 도 4의 임프린트 헤드 모듈의 굴곡부의 측면도이다.
도 8은 6 자유도 이동이 가능한 임프린트 헤드 모듈을 이용하여 기판과 템플릿 사이의 정렬 에러를 보정하는 프로세스를 위한 흐름도이다.

도 1은 기판(102) 상에 릴리프(relief) 패턴을 형성하는 임프린트 리소그래피 시스템(100)을 도시한다. 기판(102)은 기판 척(104)에 커플링될 수 있다. 일부 예에서, 기판 척(104)은 진공 척, 핀-타입 척, 홈-타입 척, 전자기 척 또는 다른 적절한 척을 포함한다. 예시적인 척이 본원에 참조로 통합되는 미국 특허 번호 6,873,087에 기재되어 있다. 기판(102) 및 기판 척(104)은 스테이지(106)에 의해 더 지지될 수 있다. 스테이지(106)는 x 및 y 축 주위의 운동뿐만 아니라 z 축 주위의 회전(예를 들어, Θ)도 제공한다. 스테이지(106), 기판(102) 및 기판 척(104)은 또한 베이스(도시되지 않음)에 위치될 수 있다.

임프린트 리소그래피 시스템(100)은 기판(102)으로부터 이격되어 있는 임프린트 리소그래피 템플릿(108)을 포함한다. 일부 예에서, 템플릿(108)은 템플릿(108)으로부터 기판(102)을 향해 연장되는 메사(110)(몰드(110))를 포함한다. 일부 예에서, 몰드(110)는 패턴면(112)을 포함한다. 대안적으로, 템플릿(108)은 메사(110)가 없는 상태로 그리고/또는 블랭크(미패턴)면을 갖는 상태로 형성될 수 있다. 템플릿(108) 및/또는 몰드(110)는, 이것으로 제한되는 것은 아니지만, 용융-실리카, 석영, 규소, 유기 중합체, 실록산 중합체, 붕규산염 유리, 플루오로카본 중합체, 금속, 경화 사파이어, 또는 기타 적절한 재료를 포함하는 재료로 형성될 수 있다. 도시된 예에서, 패턴면(112)은 이격된 오목부(124) 및 돌출부(126)에 의해 형성되는 복수의 피처를 포함한다. 그러나, 일부 예에서, 다른 피처 구성이 가능하다. 패턴면(112)은 기판(102)에 형성될 패턴의 기초를 형성하는 임의의 패턴을 형성할 수 있다.

템플릿(108)은 템플릿 척(128)에 커플링될 수 있다. 일부 예에서, 템플릿 척(128)은 진공 척, 핀-타입 척, 홈-타입 척, 전자기 척 또는 임의의 적절한 척을 포함한다. 예시적인 척이 미국 특허 번호 6,873,087에 기재되어 있다. 또한, 템플릿 척(128)은, 템플릿 척(128), 임프린트 헤드(130) 또는 양자 모두가 템플릿(108)의 이동을 용이하게 하도록 구성되도록 임프린트 헤드(130)에 커플링될 수 있다. 템플릿(108)의 이동은 템플릿에 대한 템플릿의 평면 내의 이동(평면내 이동) 및 템플릿의 평면 외로의 이동(평면외 이동)을 포함한다. 평면내 이동은 템플릿의 평면 내에서의(예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 X-Y 평면 내에서의) 템플릿(108)의 병진운동 및 템플릿의 평면 내에서의(예를 들어, X-Y 평면 내에서의 그리고 Z 축 주위로의) 템플릿의 회전을 포함한다. 다른 예에서, 기판(102)에 대한 템플릿(108)의 병진운동 또는 회전은 기판(102) 또는 템플릿(108)과 기판(102) 양자 모두의 병진운동 또는 회전에 의해 달성될 수도 있다.

템플릿(108)의 평면내 이동은 또한 템플릿의 X-Y 평면 내에서 템플릿의 치수를 증가 또는 감소시키기 위한 (예를 들어, 배율 액추에이터에 의한) 템플릿의 대향 측면에 대한 압축력의 증대 또는 저감을 포함한다. 템플릿(108)의 평면외 이동은 (예를 들어, 템플릿과 기판 사이의 거리를 증대 또는 저감시킴으로써 템플릿을 통해 기판에 가해지는 힘을 증대 또는 저감하기 위한) Z 축을 따른 템플릿의 병진운동 및 템플릿의 X-Y 평면 내의 축 주위로의 템플릿의 회전을 포함한다. 템플릿의 X-Y 평면 내의 축 주위로의 템플릿(108)의 회전은 템플릿(108)의 X-Y 평면과 기판(102)의 X-Y 평면 사이의 각도를 변화시키며, 본원에서는 기판에 대해 템플릿을 "경사지게 한다" 또는 "기판에 대한 템플릿의 "경사" 또는 "경사 각도"를 변화시킨다라고 칭한다. 미국 특허 번호 8,387,482는 임프린트 리소그래피 시스템에 있어서의 임프린트 헤드를 통한 템플릿의 이동을 개시하며, 본원에 참조로 통합된다.

임프린트 리소그래피 시스템(100)은 유체 분배 시스템(132)을 더 포함할 수 있다. 유체 분배 시스템(132)은 기판(102) 상에 중합성 재료(134)를 퇴적시키기 위해 사용될 수 있다. 중합성 재료(134)는 드롭 분배, 스핀-코팅, 딥 코팅, 화학 기상 증착(CVD), 물리 기상 증착(PVD), 박막 퇴적, 후막 퇴적, 또는 다른 적절한 방법과 같은 기술을 사용하여 기판(102) 상에 배치될 수 있다. 일부 예에서, 중합성 재료(134)는 원하는 체적이 몰드(110)와 기판(102) 사이에 형성되기 전 또는 후에 기판(102) 상에 배치된다. 중합성 재료(134)는 본원에 참조로서 통합되는 미국 특허 번호 7,157,036 및 미국 특허 출원 공개 번호 2005/0187339에 기재된 바와 같은 단량체를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 중합성 재료(134)는 복수의 액적(136)으로서 기판(102) 상에 배치된다.

도 1을 참조하면, 임프린트 리소그래피 시스템(100)은 에너지(140)를 경로(142)를 따라 지향시키도록 커플링되는 에너지 공급원(138)을 더 포함할 수 있다. 일부 예에서, 임프린트 헤드(130) 및 스테이지(106)는 템플릿(108) 및 기판(102)을 경로(142)와 중첩되게 위치시키도록 구성된다. 임프린트 리소그래피 시스템(100)은 스테이지(106), 임프린트 헤드(130), 유체 분배 시스템(132), 에너지 공급원(138), 또는 이들의 임의의 조합과 통신하는 제어기(144)에 의해 조절될 수 있고, 메모리(146) 내에 저장된 컴퓨터 판독가능 프로그램 상에서 동작할 수 있다.

일부 예에서, 임프린트 헤드(130), 스테이지(106), 또는 양자 모두는 몰드(110)와 기판(102) 사이의 거리를 변화시켜 중합성 재료(134)에 의해 충전되는 원하는 체적을 그 사이에 형성한다. 예를 들어, 몰드(110)가 중합성 재료(134)와 접촉하도록, 임프린트 헤드(130)가 템플릿(108)에 힘을 가할 수 있다. 원하는 체적이 중합성 재료(134)에 의해 충전된 후에, 에너지 공급원(138)은 광대역 자외선 방사와 같은 에너지(140)를 생성하고, 중합성 재료(134)가 중합되게 하고 기판(102)의 표면(148) 및 템플릿(108)의 패턴면(112)의 형상에 합치되게 하여, 기판(102) 상의 중합체 층을 형성한다.

전술한 시스템 및 프로세스는 모두 본원에 참조로 통합되는 미국 특허 번호 6,932,934, 미국 특허 출원 공개 번호 2004/0124566, 미국 특허 출원 공개 번호 2004/0188381, 및 미국 특허 출원 공개 번호 2004/0211754에 언급된 임프린트 리소그래피 프로세스 및 시스템에서 추가로 구현될 수 있다.

임프린트 리소그래피 기판 및 템플릿은 템플릿 및 기판의 실시간 정렬을 허용하는 대응하는 정렬 마크 쌍을 포함할 수 있다. 패턴화된 템플릿이 기판 위에 위치된 후(예를 들어, 기판 위에 중첩됨), 기판 정렬 마크에 대한 템플릿 정렬 마크의 정렬이 결정된다. 정렬 계획은 대응하는 정렬 마크 쌍과 연관된 정렬 에러의 "스루 더 마스크(through the mask)"(TTM) 측정을 포함할 수 있으며, 이후 모두 본원에 참조로 통합되는 미국 특허 번호 6,916,585; 7,170,589; 7,298,456; 및 7,420,654에 개시된 바와 같이 기판 상의 원하는 임프린트 위치와 템플릿의 정확한 정렬을 달성하기 위해 이들 에러를 보상한다. 정렬 에러는 기판과 템플릿의 상대 위치설정, 기판 또는 템플릿의 변형, 또는 이들의 조합에 의해 유발될 수 있다.

도 2는 예시적인 스테이지(106)의 개념적 스테이지 스택을 도시하고, 스테이지 스택의 구성요소 사이에 존재할 수 있는 예시적인 컴플라이언스를 시각화한다. 스테이지(106)는 테이블(302) 상에 구축된 하나 이상의 선형 캐리지(304, 306) 및 회전 스테이지(308)를 포함한다. 예를 들어, 테이블(302)은 안정성 및 내구성을 갖는 기준 블록으로서 기능할 수 있는 화강암 테이블이다. 테이블(302)은 선형 캐리지(304, 306) 및 회전 스테이지(308)를 지지하고, 선형 캐리지(304, 306) 및 회전 스테이지(308)의 이동의 기준 프레임으로서의 역할을 한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 선형 캐리지(304)("X-캐리지")는 테이블(302)에 대해 X 축을 따라 병진운동할 수 있고, 선형 캐리지(306)(" Y-캐리지")는 테이블(302)에 대해 Y 축을 따라 병진운동할 수 있으며, 회전 스테이지(308)("쎄타 스테이지")는 테이블(302)에 대해 Z 축 주위로 회전할 수 있다. 스테이지(106)는 기준 프레임(예를 들어, 인코더 스케일)에 대한 선형 캐리지(304, 306)의 이들 병진운동을 평가하도록 구성된 스테이지 인코더(310)와 같은 측정 디바이스를 더 포함할 수 있다.

일부 예에서, 선형 캐리지(304, 306) 및 회전 스테이지(308)가 서로에 대해서 구축된다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 회전 스테이지(308)가 Y-캐리지(306) 상에 구축될 수 있고, Y 축을 따라서 Y-캐리지(306)와 함께 병진운동할 수 있다. 다른 예에서, Y-캐리지(306)는 X-캐리지(304) 상에 구축되고, 테이블(302)에 대해 X 축을 따라 X-캐리지(304)와 함께 병진운동한다. 기판을 보유하도록 구성된 기판 척(104)이 회전 스테이지(308) 또는 선형 캐리지(304, 306) 중 하나에 커플링 수 있다. 일 예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판 척(104)은 회전 스테이지(308)에 커플링되고, 선형 캐리지(304, 306)의 병진운동 및 테이블(302)에 대한 회전 스테이지(308)의 회전의 결과로서 템플릿 척(128)에 대해 병진운동 및 회전할 수 있다.

일부 예에서, 선형 캐리지(304, 306) 및 회전 스테이지(308)는, 선형 캐리지(304, 306) 및 회전 스테이지(308)의 이동을 안내하고 이동 중에 마찰을 감소시키기 위해서, 공기 베어링에 의해서 또는 다른 기계적인 요소(예를 들어, 베어링, 선형 안내부, 및 기계적인 비임 등)에 의해서 지지 및 연결된다. 예를 들어, 스테이지(106)는 선형 캐리지(304, 306)와 테이블(302) 사이에 제공되는 제1 공기 베어링, 및 선형 캐리지(304, 306) 사이에 제공되는 제2 공기 베어링을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 공기 베어링은 테이블(302)에 대한 선형 캐리지(304, 306)의 병진운동을 안내하고 병진운동 중에 마찰을 감소시킬 수 있다. 일부 예에서, 회전 스테이지(308)는 선형 캐리지(306)와 회전 스테이지(308) 사이에 제공된 제3 공기 베어링에 의해 지지된다. 회전 스테이지(308)는 축(예를 들어, Z 축)을 주위로의 회전 스테이지(308)의 회전을 용이하게 하고 회전 중에 마찰을 감소시키도록 구성된 기계적인 베어링에 의해서 추가로 지지될 수 있다.

일부 구현예에서, 스테이지(106)의 구성요소(예를 들어, 선형 캐리지(304, 306), 및 회전 스테이지(308))의 이동의 결과로서의 스테이지(106)의 이동은 구성요소, 구성요소를 연결하는 연결 요소(예를 들어, 공기 베어링, 베어링, 스프링, 댐퍼, 및 다른 기계적인 요소), 및 기판(102)과 템플릿(108) 사이의 액체 인터페이스의 컴플라이언스에 의해서 영향을 받는다. 구성요소의 컴플라이언스는 변위를 유발하는 구성요소에 가해지는 힘에 응답한 구성요소의 변위에 대응할 수 있다. 예를 들어, 컴플라이언스는 입력 힘에 대한 변위의 비율일 수 있고, 1뉴턴 당 미터의 단위로 측정될 수 있다. 일부 경우에, 컴플라이언스는 입력 힘의 방향 및 그 방향으로의 구성요소의 변위에 따라 규정된다. 예를 들어, 스테이지(106)의 x-컴플라이언스는 X 축에 평행한 방향으로 X-캐리지(304)에 가해지는 입력 힘(Fx)(314)에 응답한 테이블(302)에 대한 X 축을 따른 기판 척(104)의 변위에 대응할 수 있다.

일부 예에서, 입력 힘(Fx)(314)은, 템플릿 척(128)에 대한 목표 변위에 의해 기판 척(104)의 병진운동을 유발하기 위해 (예를 들어, 기계적인 비임을 통해) X-캐리지(304)에 연결되는 스테이지 액추에이터(312)에 의해 가해진다. 이 경우에, 기판 척(104)에서의 결과적인 힘(Ft)(316)은 전술한 바와 같이 공기 베어링 및 기계적인 요소의 컴플라이언스 때문에 입력 힘(Fx)(314)보다 작을 수 있다. 따라서, 결과적인 힘(Ft)(316)에 기초한 기판 척(104)의 결과적인 변위는 목표 변위보다 작을 수 있다. 일부 예에서, 기판 척(104)의 결과적인 변위는 입력 힘(Fx)(314)이 X-캐리지(304)에 가해진 시간으로부터 지연된다.

목표 변위로부터의 결과적인 변위와 허용가능한 시간 지연에 걸친 지연된 변위 사이의 불일치는 스테이지(106)의 정밀한 제어 및 정렬 처리량 또는 속도를 제한할 수 있다. 예를 들어, 기판(102)과 템플릿(108) 사이의 정렬 에러가 X 또는 Y 방향으로의 병진운동 에러(50 nm) 및 Z 축 주위의 각도 에러(1 mrad)를 포함하면, 스테이지(106)는 스테이지 컴플라이언스를 고려하기 위해 정렬 에러보다 더 많이 이동해야 할 수 있다. 통상적으로, 정렬 에러를 보정하기 위해 스테이지(106)가 얼마나 더 이동할 필요가 있는지는 반복적이지 않고, 기판(102) 내의 필드 위치 같은 다른 변수에 의존할 수 있다. 일부 예에서, 스테이지 인코더(310)는 스테이지(106)의 변위를 평가하기 위해 스테이지 액추에이터(312)를 갖는 평면 내의 소정 위치에 위치된다. 이 경우에, 스테이지 인코더(310)는 기판/템플릿 인터페이스로부터 먼 위치에서 스테이지(106)의 변위를 평가하기 때문에, 스테이지 컴플라이언스로 인한 정렬 에러를 신속하게 보정하기 위한 정확한 측정을 제공하는 것이 어려울 수 있다.

일부 구현예에서, 임프린트 헤드(130)는 템플릿 척(128)에 의해 보유되는 템플릿(108)을 기판(102)에 대해 이동시키기 위해 6 자유도로 템플릿 척(128)을 제어한다. 예를 들어, 임프린트 헤드(130)의 6 자유도 이동은 기판(102)에 대한 X 축을 따른 병진운동, Y 축을 따른 병진운동, Z 축을 따른 병진운동, X 축 주위의 회전(Rx), Y 축 주위의 회전(Ry), 및 Z 축 주위의 회전(Rz)을 포함할 수 있다. 임프린트 헤드(130)가 기판(102)에 대해 6 자유도로 템플릿(108)을 이동시킬 수 있는 예에서, 템플릿(108)과 기판(102) 사이의 정렬 에러는 임프린트 헤드(130)를 이동시킴으로써 보정될 수 있고, 이는 전술한 스테이지 컴플라이언스로 인한 정렬 정밀도 및 속도의 한계를 회피할 수 있다. 일부 예에서, 임프린트 헤드(130)는 기판/템플릿 인터페이스에 가까운 위치에서 템플릿(108)의 변위를 평가할 수 있는 측정 디바이스(예를 들어, 광학 인코더)를 포함한다. 6 자유도로 임프린트 헤드(130)를 제어하는 것은 높은 정렬 속도 및 높은 처리량(예를 들어, >20 웨이퍼/시간)을 촉진한다.

도 3 및 도 4는 예시적인 임프린트 헤드(130)의 사시도 및 저면도를 각각 도시한다. 임프린트 헤드 모듈(130)은 베이스(402), 베이스(402)에 커플링되고 베이스(402)에 대해 병진운동 및 회전하도록 구성되는 제어 본체(404), 베이스(402) 및 제어 본체(404)에 동작가능하게 커플링되는 제1 세트의 액추에이터(406), 베이스(402) 및 제어 본체(404)에 동작가능하게 커플링되는 제2 세트의 액추에이터(408), 및 베이스(402)와 제어 본체(404)를 커플링하는 굴곡부(410)를 포함한다. 템플릿 척(128)(도 1 참조)이 제어 본체(404)에 커플링될 수 있고 제어 본체와 함께 이동할 수 있다. 예를 들어, 템플릿 척(128)은 베이스(402)에 대한 제어 본체(404)의 병진운동에 기초하여 베이스(402)에 대해 병진운동하고, 템플릿 척(128)은 베이스(402)에 대한 제어 본체(404)의 회전에 기초하여 베이스(402)에 대해 회전한다. 일부 예에서, 템플릿 척(128) 및 제어 본체(404)는 동일한 구성요소이거나, 하나의 구성요소에 일체화된다.

일부 구현예에서, 베이스(402)는 웨이퍼 스테이지 브리지(도시되지 않음)와 같은 임프린트 리소그래피 시스템(100)의 다른 본체에 커플링된다. 베이스(402)는 제어 본체(404)의 병진운동 및 회전을 위한 기준 구조체로서의 역할을 하고, 베이스(402)에 커플링되는 구성요소에 대한 구조적 지지를 제공한다. 베이스(402)는 중간에 개구를 형성하는 각이 진(예컨대, 삼각형) 프레임 형상을 가질 수 있다. 일부 예에서, 베이스(402) 내에 형성된 개구는 템플릿 조정 기구(도시되지 않음)와 같은 다른 구성요소를 수용한다. 베이스(402)는 제어 본체(404)의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 오목부(416)를 추가로 형성할 수 있다.

제어 본체(404)는 베이스(402)로부터 이격된 원형 부분(502) 및 원형 부분(502)으로부터 반경방향으로 연장되고 베이스(402)에 커플링되는 연장부(504)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 베이스(402)는 삼각형 프레임 형상을 가질 수 있고 베이스(402)의 코너 영역에 오목부(416)를 형성할 수 있다. 제어 본체(404)는, 각각이 오목부(416) 중 하나를 향해서 연장되고 코너 영역에서 굴곡부(410)에 의해서 베이스(402)에 커플링되는 3개의 연장부(504)를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 베이스(402)의 표면(예를 들어, 저부 표면) 및 제어 본체(404)의 표면(예를 들어, 저부 표면)은 X-Y 평면에 실질적으로 평행한 평면에 정렬되고, 굴곡부(410)는 베이스(402)와 제어 본체(404)가 굴곡부(410)에 의해 서로 커플링되는 상태에서 베이스(402) 및 제어 본체(404)의 각각의 표면에 대면할 수 있다.

제1 세트의 액추에이터(406)는, 제어 본체(404)를 베이스(402)에 대해 제1 축(예를 들어, 도 1의 Z 축)을 따라서 병진운동시키고 그리고 제1 축에 수직인 제2 축(예를 들어, 도 1에서 X 축) 주위 및 제1 축 및 제2 축에 수직인 제3 축(예를 들어, Y 축) 주위로 베이스(402)에 대해서 제어 본체(404)를 회전시키도록 제1 힘을 발생시키도록 구성되는 임의의 유형의 액추에이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 세트의 액추에이터(406)는 전자기 액추에이터(예를 들어, 보이스 코일), 압전 액추에이터, 전기 모터, 공압식 또는 유압식 액추에이터, 및 기계적인 기어 등을 포함할 수 있다.

일부 구현예에서, 제1 세트의 액추에이터(406)는 도 3에 도시된 바와 같이 원통형 유형의 보이스 코일을 포함한다. 이러한 예에서, 이동 요소(418)(예를 들어, 이동 코일)가 제어 본체(404)에 커플링되고, 자석(420)이 베이스(402)에 고정된다. 다른 경우에, 이동 요소(418)는 베이스(402)에 커플링될 수 있고, 자석(420)은 제어 본체(404)에 커플링될 수 있다. 이동 요소(418)에 제공된 전류에 기초하여, 자기장이 발생된다. 이 자기장은 이동 요소(418)가 자석(420)의 자기장에 반응하게 한다. 자석(420)의 자기장에 대한 이동 요소(418)의 이러한 반응은, 예를 들어 제어 본체(404)가 Z 축에 평행한 방향으로 베이스(402)에 대해 병진운동하게 하는 힘을 발생시킬 수 있다.

제1 세트의 액추에이터(406)는 각각의 액추에이터의 병진운동에 기초하여 베이스(402)에 대한 Z 축을 따른 병진뿐만 아니라 X 축 또는 Y 축 주위의 제어 본체(404)의 회전을 유발할 수 있다. 예를 들어, 제1 세트의 액추에이터(406)는 각각 베이스(402)에 대해 Z 축 방향으로 변위 벡터(Z1, Z2, Z3)에 의해 연장부(504)를 병진운동시키기 위해 제어 본체(404)의 연장부(504)의 각각에 힘을 가할 수 있다는 것을 가정한다. 전형적인 경우에, 서로 상이한 값(예를 들어, 크기 또는 방향)을 갖는 Z1, Z2, 및 Z3(예를 들어, Z1≠Z2, Z2≠Z3 및 Z1≠Z3)에 기초하여, 제어 본체(404)는 Z 축 방향으로 병진운동할 수 있을 뿐만 아니라, 베이스(402)에 대해 X 축 및/또는 Y 축 주위로 회전(예컨대, 기울임/경사지게 함)할 수 있다. Z1, Z2, 및 Z3가 동일한 크기 및 동일한 방향을 갖는 경우, 제어 본체(404)는 Z 축 방향으로의 순수 병진운동을 달성할 수 있다. 다른 경우에, 제어 본체(404)의 순수 기울임/경사지게 함 운동은 제어 본체(404)의 중심이 베이스(402)에 대한 소정의 위치에 머무르도록 벡터(Z1, Z2, Z3)를 제어함으로써 달성될 수 있다.

일부 구현예에서, 제1 세트의 액추에이터(406)는 중심축이 Z 축에 평행한 베이스의 중심축 주위에 배열되는 3개의 제1 액추에이터를 포함한다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 3개의 제1 액추에이터는 베이스(402)의 중심축 주위에 균등하게 이격되고, 베이스(402)에 대해 제어 본체(404)를 독립적으로 병진운동 및 회전시키도록 구성된다. 이 경우, 중심축으로부터 3개의 제1 액추에이터로 연장되는 연장선(L)은 서로 120 도만큼 이격된다(즉, Θ1=Θ2=Θ3=120°). 유사하게, 일부 예에서, 제2 세트의 액추에이터(408)는 중심축이 Z 축에 평행한 베이스(402)의 중심축 주위에 배열되는 3개의 제2 액추에이터를 포함한다. 3개의 제2 액추에이터는 베이스(402)의 중심축 주위에 균등하게 이격되고, 베이스(402)에 대해 제어 본체(404)를 독립적으로 병진운동 및 회전시키도록 구성된다. 이 경우, 중심축으로부터 3개의 제2 액추에이터로 연장되는 연장선(L)은 서로 120 도만큼 이격된다.

일부 구현예에서, 각각의 쌍이 제1 세트의 액추에이터(406)의 액추에이터 및 제2 세트의 액추에이터(408)의 액추에이터를 포함하는 액추에이터 쌍이 중심축이 Z 축에 평행한 베이스(402)의 중심축 주위에 배열된다. 액추에이터 쌍의 각각의 액추에이터는 제어 본체(404)를 베이스(402)에 대해 독립적으로 병진운동시키고 제어 본체(404)를 베이스(402)에 대해 회전시키도록 구성된다. 예를 들어, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 3개의 액추에이터 쌍이 서로 120 도의 간격으로 Z 축 주위에 배열된다. 이 경우에, 6개의 액추에이터(즉, 제1 세트의 액추에이터(406)의 3개의 액추에이터 및 제2 세트의 액추에이터(408)의 3개의 액추에이터)는 각각 베이스(402)에 대해 제어 본체(404)를 독립적으로 병진운동시키고, 각각 베이스(402)에 대해 제어 본체(404)를 독립적으로 회전시킨다.

도 5와 관련하여, 제2 세트의 액추에이터(408)는 제2 축(예를 들어, X 축) 및 제3 축(예를 들어, Y 축)에 의해 형성되는 평면(예를 들어, X-Y 평면) 내에서 베이스(402)에 대해 제어 본체(404)를 병진운동시키고 제1 축(예를 들어, Z 축) 주위로 베이스에 대해 제어 본체를 회전시키도록 제2 힘을 발생시키도록 구성되는 임의의 유형의 액추에이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 세트의 액추에이터(408)는 제어 본체(404)에 커플링된 평탄한 이동 코일(610) 및 베이스(402)에 커플링된 편평한 자석(608)을 포함하는 편평형 보이스 코일을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 편평한 이동 코일(610)은 베이스(402)에 커플링되고, 편평한 자석(608)은 제어 본체(404)에 커플링될 수 있다. 편평한 자석(608)은 편평한 이동 코일(610)이 편평한 이동 코일(610)에 공급되는 전류에 기초하여 편평한 자석(608)의 표면에 평행한 방향으로 병진운동할 수 있는 공간을 형성할 수 있다. 편평한 자석(608)에 대한 편평한 이동 코일(610)의 이러한 병진운동은 제어 본체(404)가 X-Y 평면에서 병진운동하고 베이스(402)에 대해 Z 축 주위로 회전하게 할 수 있다.

예를 들어, 제2 세트의 액추에이터(408)가 벡터(X1, X2, X3)의 크기 및 방향에 기초하여 베이스(402)에 대해 각각 X-Y 평면 내의 변위 벡터(X1, X2, X3)에 의해 연장부(504)를 병진운동시키기 위해 제어 본체(404)의 연장부(504)(도 4 참조)의 각각에 힘을 가하면, 제어 본체(404)는 X-Y 평면 내에서 병진운동할 수 있고 베이스(402)에 대해 Z 축(Rz) 주위로 회전할 수 있다. 변위 벡터(X1, X2, X3)의 결과적인 벡터에 기초하여, 제어 본체(404)는 X-Y 평면에서 임의의 방향으로 병진운동할 수 있고, 베이스(402)에 대해 Z 축 주위로 회전할 수 있다. 일부 예에서, 제어 본체(404)의 순수 회전 운동은 제어 본체(404)의 중심이 소정 위치에 머물고 베이스(402)에 대한 제어 본체(404)의 순수 회전 운동의 축으로서의 역할을 하도록 변위 벡터(X1, X2, X3)를 제어함으로써 달성된다.

일부 구현예에서, 임프린트 헤드(130)는, 베이스(402) 및 제어 본체(404)에 커플링된 복수의 인코더 유닛(414)(도 3 참조)을 더 포함한다. 일부 예에서, 인코더 유닛(414)은 베이스(402)에 커플링된 인코더 브래킷(412)에 커플링된다. 각각의 인코더 유닛은 Z 축을 따른 베이스(402)에 대한 제어 본체(404)의 제1 변위 및 X 축 및 Y 축에 의해 형성된 평면(예를 들어, X-Y 평면) 내의 베이스(402)에 대한 제어 본체(404)의 제2 변위를 평가하도록 구성된다.

일부 구현예에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 인코더 유닛(414)은 베이스(402)(예를 들어, 인코더 브래킷(412))에 각각 커플링된 복수의 인코더(602, 604), 및 제어 본체(404)에 커플링된 인코더 스케일(606)을 포함한다. 인코더(602, 604)는 인코더 스케일(606)을 향해 광을 방출하고 인코더 스케일(606)로부터 회절된 광을 수취하도록 구성된다. 예를 들어, 인코더 스케일(606)은 광학 격자의 주기 및 광의 파장에 기초하여 인코더(602, 604)에 의해 방출된 광을 회절하도록 구성된 광학 격자를 포함할 수 있다. 인코더(602, 604)는 Z 축을 따른 베이스(402)에 대한 제어 본체(404)의 제1 변위 및 X-Y 평면 내의 베이스(402)에 대한 제어 본체(404)의 제2 변위를 평가하기 위해 광기전 셀과 같은 광학 센서를 통해 회절된 광을 검출할 수 있다.

도 6은, 축에 대해서 경사지고 인코더 스케일(606)에 걸쳐서 배치되는 인코더(602, 604)를 도시하는, 도 5의 인코더(602, 604)의 예시적인 배열을 도시한다. 이러한 예에서, 2개의 인코더(602 및 604)는 각각 각도(Φ1 및 Φ2)만큼 Z 축에 대해서 경사진다. 예를 들어, 각각의 각도(Φ1 및 Φ2)는 Z 축에 대해 45 도일 수 있다. 경사진 배열은 오직 하나의 인코더 스케일(606)을 사용하여 구현될 수 있으며, 이는 인코더 유닛의 조립 크기를 감소시키는 것을 도울 수 있다. 인코더 스케일(606)은 인코더(602, 604) 각각을 위한 광학 격자를 포함할 수 있고, 광학 격자는 인코더(602, 604)의 배향에 대응하여 각각 Z 축에 대해 각도(Φ1 및 Φ2)만큼 경사질 수 있다. 또한, 경사진 배열은 Z 축에 평행한 방향의 큰 수직 검출 범위 및 X-Y 평면에 평행한 방향의 큰 수평 검출 범위를 제공할 수 있다. 경사진 배열은 Z 방향의 인코더 스케일(606)의 길이 내의 수직 검출 범위 및 ± 1 mm 내의 수평 검출 범위를 제공할 수 있다. 예를 들어, 수직 검출 범위는 인코더 스케일(606)의 길이에서 인코더(602 및 604) 사이의(예를 들어, 인코더 광학 센서 위치 사이의) 수직 중심간 거리를 감산한 값에 대응할 수 있다. 일부 경우에, 2개의 인코더(602, 604)는 서로 직교하여 배향된 2개의 개별 인코더 스케일로 구현된다.

도 7a 및 도 7b는 제어 본체(404)를 베이스(402)에 커플링하는 도 4의 예시적인 굴곡부(410)를 도시한다. 도 7a는 굴곡부(410)의 평면도이고, 도 7b는 굴곡부(410)의 측면도이다. 굴곡부(410)의 컴플라이언스는 제1 세트의 액추에이터(406)로부터의 제1 힘 및 제2 세트의 액추에이터(408)로부터의 제2 힘 중 적어도 하나에 응답하는 베이스(402)에 대한 제어 본체(404)의 변위에 대응할 수 있다. 굴곡부(410)는 베이스(402)에 대한 제어 본체의 병진운동 및 회전을 제한할 수 있다. 일부 예에서, 굴곡부(410)는 병진운동 및 회전의 방향에 따라 베이스(402)에 대한 제어 본체의 병진운동 및 회전을 선택적으로 제한한다. 예를 들어, 굴곡부(410)는 X-Y 평면에 평행한 방향으로 덜 유연하고(더 강성적이고) Z 축에 평행한 방향으로 더 유연할 수 있다.

굴곡부(410)는 Z 축에 수직인 평면 내에 배열될 수 있고 Z 축에 수직인 평면에 평행하고 베이스(402) 및 제어 본체(404)와 대면하는 표면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 굴곡부(410)는, 베이스(402)의 표면에 커플링되는 단부 부분(702), 단부 부분(702) 사이에 위치되고 제어 본체(404)의 표면에 커플링되는 중간 부분(704), 및 중간 부분(704)과 단부 부분(702) 중 하나에 각각 커플링되는 연결 부분(706)을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 각각의 연결 부분의 폭(W2)은 Z 축에 수직인 평면에서 각각의 단부 부분의 폭(W1)보다 작고 중간 부분의 폭(W3)보다 작다.

일부 구현예에서, 굴곡부(410)의 각각의 단부 부분(702)은 컴플라이언스의 적어도 일부를 제공하도록 구성되는 하나 이상의 개구(708)(예를 들어, 슬릿)를 형성한다. 각각의 단부 부분(702)은 베이스(402)의 표면에 커플링된 제1 부분(7022) 및 연결 부분(706) 중 하나와 제1 부분(7022) 사이에 위치된 제2 부분(7024)을 포함할 수 있다. 개구(708)는 단부 부분(702)의 제2 부분(7024)에 형성될 수 있다. 제2 부분(7024)의 두께(T2)는 Z 축에 평행한 방향에서 제1 부분(7022)의 두께(T1)보다 작다. 중간 부분(704)은 오목부(7044) 사이에서 Z 축에 평행하게 연장되고 제어 본체(404)의 표면에 커플링되는 돌출부(7042)를 포함한다. 오목부(7044)가 형성되는 위치에서의 중간 부분(704)의 두께(T3)는 Z 축에 평행한 방향의 돌출부(7042)의 두께(T4)보다 작다.

굴곡부(410)는 굴곡부(410)의 구조적 설계(예를 들어, 다양한 폭 및 두께, 개구, 오목부, 돌출부), 굴곡부(410)의 배열, 및 굴곡부(410)의 재료 특성에 기초하여 임프린트 헤드(130)에 선택적인 컴플라이언스를 제공할 수 있다. 예를 들어, 굴곡부(410)는 Z 방향으로 제1 세트의 액추에이터(406)에 의해 가해진 제1 힘에 응답한 Z 축을 따른 베이스(402)에 대한 제어 본체(404)의 변위에 대응하는 컴플라이언스의 제1 성분와, 제2 세트의 액추에이터(408)에 의해 가해진 제2 힘에 응답한 X 축 및 Y 축에 의해 형성된 평면 내의 베이스(402)에 대한 제어 본체의 변위에 대응하는 제2 성분을 포함할 수 있다.

일부 예에서, 컴플라이언스의 제1 성분은 컴플라이언스의 제2 성분을 초과한다. 즉, 굴곡부(410)는 X-Y 평면에서의 운동 범위(예를 들어, X 병진운동, Y 병진운동, 및 Rz)보다 더 큰 Z 방향에서의 운동 범위(예를 들어, Z 병진운동, Rx, 및 Ry)를 허용할 수 있다. 예를 들어, 굴곡부(410)는 ± 1 mm Z 병진운동, ± 1.4 mrad Rx 및 Ry, +/- 0.01 mm X 및 Y 병진운동, 및 ± 0.25 mrad Rz 이내의 베이스(402)에 대한 제어 본체(404)의 운동 범위를 허용한다. 이 예에서, Z 방향으로의 운동 범위는 X 및 Y 방향의 운동 범위보다 100배 크다. 선택적으로 유연한 굴곡부(410)에 기초하여, 임프린트 헤드(130)를 Z 방향으로 소정 거리로 이동시키는데 필요한 힘은 임프린트 헤드(130)를 X-Y 평면에서 동일한 거리 이동시키는데 필요한 힘보다 작을 수 있다. 즉, 굴곡부(410)의 Z 강성, Z 방향에서의 컴플라이언스의 역수는 XY 강성보다 작을 수 있다. 낮은 Z 강성은 운동 범위가 XY 방향에서보다 Z 방향으로 더 큰 것을 허용할 수 있다. 일부 예에서, Z, Rx, Ry 운동 범위는 임프린트 프로세스 운동 범위에 의해 결정되고, X, Y, 및 Rz 운동 범위는 정렬 보정 범위에 의해 결정된다. 임프린트 운동 프로세스는 템플릿(108)이 기판(102) 상의 임프린트 레지스트와 접촉하기 전에 수행될 수 있고, 정렬 프로세스는 템플릿(108)이 기판(102) 상의 임프린트 레지스트와 액체 접촉할 때 수행될 수 있다. 다른 예에서, 임프린트 프로세스는 템플릿(108)과 임프린트 레지스트 사이의 초기 접촉을 만들 수 있고, 이후 정렬 프로세스는 초기 접촉 후에 시작된다. 일부 경우에, X, Y 및 Rz 운동은 정렬 프로세스 중에만 요구되거나 필요할 수 있다. 굴곡부(410)의 높은 XY 강성은, 예를 들어 임프린트 헤드(130)가 전원 차단되거나 임프린트 헤드(130)가 미리정해진 기준 위치 또는 홈 위치로 이동하는 귀소 동작을 수행할 때, 인코더 유닛(414)이 제어 본체(404)를 검출할 수 있는 범위 내에 임프린트 헤드(130)(예를 들어, 제어 본체(404))를 유지시킬 수 있다. 부가적으로, 굴곡부(410)의 높은 XY 강성은 시스템(100) 또는 임프린트 헤드(130)의 대역폭과 같은 전체 시스템의 역학을 향상시킬 수 있다.

일부 구현예에서, 임프린트 리소그래피 시스템(100)은 제어 본체(404)에 대한 템플릿(108)의 템플릿 배치 에러를 평가하도록 구성되는 하나 이상의 추가적인 센서를 더 포함한다. 이 경우, 제1 및 제2 세트의 액추에이터(406, 408)는 제어 본체(404)에 대한 템플릿(108)의 템플릿 배치 에러에 기초하여 제어 본체(404)를 병진운동 및 회전시키도록 더 구성될 수 있다. 예를 들어, 추가적인 센서는 배율 액추에이터에 의해 유발될 수 있는 템플릿 척(128)에 대한 템플릿(108)의 이동(예를 들어, 미끄러짐)을 측정할 수 있다. 추가적인 센서에 의해 측정된 템플릿 척(128)(템플릿 배치 에러)에 대한 템플릿(108)의 이동은 액체-내 정렬 프로세스가 템플릿(108)과 기판(102) 사이의 초기 정렬 에러를 감소시키기 시작하기 전에 보정될 수 있다. 이 경우, 추가적인 센서는 정렬 시간을 감소시키고 처리량을 증가시킬 수 있다. 다른 예로서, 제조 동안 템플릿(108)과 템플릿 척(128) 사이에 이물질 또는 입자가 도입될 수 있으며, 이는 제어 본체(404)에 대한 템플릿(108)의 템플릿 배치 에러(예를 들어, 경사)를 야기할 수 있다. 추가적인 센서는 이러한 템플릿 배치 에러를 평가할 수 있고, 제1 및 제2 세트의 액추에이터(406, 408)는 템플릿 배치 에러를 보정할 수 있을 뿐만아니라 템플릿(108)과 기판(102) 사이의 정렬 에러를 조정할 수 있다.

도 8은 6 자유도 이동이 가능한 임프린트 헤드(130)를 이용하여 기판과 템플릿 사이의 정렬 에러를 보정하기 위한 예시적인 프로세스(800)의 흐름도이다. 802에서, 임프린트 레지스트가 기판(예를 들어, 기판의 임프린트 필드) 상에 분배된다. 804에서, 임프린트 레지스트는 임프린트 헤드 모듈에 장착된 템플릿과 접촉되고, 여기에서 임프린트 레지스트는 액체이다. 템플릿은 정렬 마크를 포함하고, 기판은 템플릿의 정렬 마크에 대응하는 정렬 마크를 포함한다. 806에서, 템플릿과 기판 사이의 정렬 에러가 정렬 마크 사이의 거리 또는 각도에 기초하여 평가된다. 예를 들어, 정렬 에러는 3개의 직교 축 중 적어도 하나를 따른 방향의 병진운동 에러 및 3개의 직교 축 중 적어도 하나 주위의 각도 에러를 포함할 수 있다. 808에서, 정렬 에러는, 병진운동 에러 및 각도 에러에 대응하는 기판에 대한 임프린트 헤드 모듈의 6 자유도 이동에 기초하여 조정된다.

일부 구현예에서, 조정은 XY 평면에서의 병진운동 에러 및 Z 축 주위의 회전 에러(Rz)를 교정하기 위한 면내 조정 및 Z 방향에서의 병진운동 에러 또는 X 및 Y 축 주위의 회전 에러(Rx 및 Ry)를 교정하기 위한 면외 조정을 포함한다. 면외 조정은 템플릿이 기판(102)에 대해 템플릿(108)을 배향하기 위해 기판 상의 임프린트 레지스트와 접촉하기 전에 수행될 수 있다. 제1 세트의 액추에이터는 이러한 면외 조정을 수행할 수 있다. 면내 조정은 면외 조정의 완료 후에 템플릿이 임프린트 레지스트와 액체 접촉할 때 수행될 수 있다. 제2 세트의 액추에이터는 이러한 면내 조정을 수행할 수 있다.

일부 예에서, 모든 정렬 조정은 스테이지 운동으로부터 정렬 조정을 디커플링하기 위해 임프린트 헤드에 의해 이루어질 수 있다. 다른 예에서, 정렬 에러는 템플릿에 대한 스테이지(106)의 이동, 기판에 대한 임프린트 헤드(130)의 6 자유도 이동 또는 양자 모두에 의해 조정될 수 있다. 예를 들어, 스테이지(106)는 비교적 큰 또는 초기 정렬 에러를 조정하기 위해 조대 정렬을 수행할 수 있고, 임프린트 헤드(130)는 조대 정렬 이후 나머지 정렬 에러를 조정하기 위해 미세 정렬을 수행할 수 있다. 일부 경우에, 스테이지(106) 및 임프린트 헤드(130)가 함께 구동되어 정렬 속도를 증가시킨다. 예를 들어, 정렬 에러가 100 nm만큼 병진운동 에러를 포함하는 경우, 스테이지(106)는 기판을 제1 방향으로 50 nm 이동시키도록 구동될 수 있고, 임프린트 헤드(130)는 정렬 조건을 신속하게 충족시키기 위해서 템플릿을 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 50 nm 이동시키도록 구동될 수 있다.

일부 구현예에서, 정렬 에러는 각도 에러에 대응하는 3개의 직교 축 중 하나의 축을 결정함으로써 그리고 결정된 축 주위로 임프린트 헤드를 회전시켜 각도 에러를 조정함으로써 조정된다. 예를 들어, 정렬 에러는 병진운동(X, Y, 및 Z) 및 회전(Rx, Ry, Rz)을 위한 성분을 포함하는 파라미터로 분해될 수 있다. 파라미터에 기초하여, 병진운동 에러 및 각도 에러는 임프린트 헤드(130)의 6 자유도 이동에 의해 조정될 수 있다.

임프린트 리소그래피 시스템(100)이 제어 본체에 대한 템플릿의 템플릿 배치 에러를 평가하도록 구성되는 하나 이상의 변위 센서를 더 포함하는 예에서, 템플릿 배치 에러는 템플릿과 기판 사이의 정렬 에러를 조정하기 전에 평가 및 조정될 수 있다. 다른 예에서, 템플릿 배치 에러는 템플릿 배치 에러를 조정하는 별개의 프로세스 없이 정렬 에러로서 조정될 수 있다.

다수의 구현예가 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 본 개시내용의 사상 및 범위 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 다른 구현예가 이하의 청구항의 범위 내에 있다.

Claims

임프린트 리소그래피 시스템의 헤드 모듈이며,
베이스;
상기 베이스에 커플링되고, 상기 베이스에 대해 병진운동 및 회전하도록 구성되는 제어 본체;
상기 베이스에 그리고 상기 제어 본체에 동작가능하게 커플링되는 제1 세트의 액추에이터로서, 상기 제1 세트의 액추에이터는 제1 축을 따라 상기 베이스에 대해 상기 제어 본체를 병진운동시키고, 상기 제1 축에 수직인 제2 축 주위로 그리고 상기 제1 축과 상기 제2 축에 수직인 제3 축 주위로 상기 베이스에 대해 상기 제어 본체를 회전시키는 제1 힘을 발생시키도록 구성되는, 제1 세트의 액추에이터;
상기 베이스에 대해 그리고 상기 제어 본체에 동작가능하게 커플링되는 제2 세트의 액추에이터로서, 상기 제2 세트의 액추에이터는 상기 제2 축과 상기 제3 축에 의해 형성되는 평면에서 상기 베이스에 대해 상기 제어 본체를 병진운동시키고 상기 제1 축 주위로 상기 베이스에 대해 상기 제어 본체를 회전시키는 제2 힘을 발생시키도록 구성되는, 제2 세트의 액추에이터; 및
상기 베이스와 상기 제어 본체를 커플링하는 굴곡부로서, 상기 굴곡부의 컴플라이언스가 상기 제1 힘과 상기 제2 힘 중 적어도 하나에 응답한 상기 베이스에 대한 상기 제어 본체의 변위에 대응하고, 상기 굴곡부는 상기 베이스에 대한 상기 제어 본체의 병진운동 및 회전을 제한하도록 구성되는, 굴곡부를 포함하는,, 헤드 모듈.
제1항에 있어서, 상기 굴곡부의 상기 컴플라이언스는,
상기 제1 힘에 응답한 상기 제1 축을 따른 상기 베이스에 대한 상기 제어 본체의 변위에 대응하는 제1 성분, 및
상기 제2 힘에 응답한 상기 제2 축과 상기 제3 축에 의해 형성된 상기 평면에서의 상기 베이스에 대한 상기 제어 본체의 변위에 대응하는 제2 성분을 포함하는, 헤드 모듈.
제2항에 있어서, 상기 컴플라이언스의 상기 제1 성분은 상기 컴플라이언스의 상기 제2 성분을 초과하는, 헤드 모듈.
제1항에 있어서, 상기 굴곡부는, 상기 제1 축에 수직인 평면 내에 배치되고,
상기 베이스의 표면에 커플링되는 단부 부분;
상기 단부 부분 사이에 위치되고 상기 제어 본체의 표면에 커플링되는 중간 부분; 및
연결 부분으로서, 각각의 연결 부분이 상기 단부 부분 중 하나와 상기 중간 부분에 커플링되는, 연결 부분을 포함하며,
각각의 연결 부분의 폭이 상기 제1 축에 수직인 상기 평면에서 각각의 단부 부분의 폭보다 작고 상기 중간 부분의 폭보다 작은, 헤드 모듈.
제4항에 있어서, 각각의 단부 부분은 상기 컴플라이언스의 적어도 일부를 제공하도록 구성된 개구를 형성하고,
각각의 단부 부분은,
상기 베이스의 상기 표면에 커플링되는 제1 부분; 및
상기 연결 부분 중 하나와 상기 제1 부분 사이에 위치되는 제2 부분으로서, 상기 제2 부분은 상기 개구를 형성하는, 제2 부분을 포함하고,
상기 제2 부분의 두께가 상기 제1 축에 평행한 방향의 상기 제1 부분의 두께보다 작으며,
상기 중간 부분은 오목부 사이에서 상기 제1 축에 평행하게 연장되는 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부는 상기 제어 본체의 상기 표면에 커플링되는, 헤드 모듈.
제1항에 있어서, 상기 제1 세트의 액추에이터의 액추에이터와 상기 제2 세트의 액추에이터의 액추에이터를 포함하는 각각의 액추에이터 쌍이 상기 베이스의 중심축 주위에 배열되고, 상기 중심축은 상기 제1 축에 평행하며,
상기 액추에이터 쌍의 각각의 액추에이터는 상기 베이스에 대해 상기 제어 본체를 독립적으로 병진운동시키고 상기 베이스에 대해 상기 제어 본체를 회전시키도록 구성되는, 헤드 모듈.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 세트의 액추에이터의 각각의 액추에이터는 각각의 액추에이터에 공급된 전류에 기초하여 힘을 발생시키도록 구성된 보이스 코일을 포함하고,
상기 보이스 코일은,
상기 제어 본체와 상기 베이스 중 하나에 커플링되는 이동 코일, 및
상기 제어 본체와 상기 베이스 중 나머지에 커플링되는 자석을 포함하는, 헤드 모듈.
제1항에 있어서, 상기 베이스 또는 상기 제어 본체 중 적어도 하나에 커플링되는 복수의 인코더 유닛을 더 포함하며,
각각의 인코더 유닛은, 상기 제1 축을 따른 상기 베이스에 대한 상기 제어 본체의 제1 변위 및 상기 제2 축과 상기 제3 축에 의해 형성된 상기 평면에서의 상기 베이스에 대한 상기 제어 본체의 제2 변위를 평가하도록 구성되는, 헤드 모듈.
제8항에 있어서, 각각의 인코더 유닛은, 상기 베이스에 커플링되고 상기 제1 축에 평행한 평면에 배열되고 상기 제1 축에 대해 경사져 있는 인코더를 포함하는, 헤드 모듈.
제1항에 있어서, 상기 제어 본체는 임프린트 리소그래피 템플릿을 보유하도록 구성되고,
상기 제1 세트의 액추에이터는, 상기 임프린트 리소그래피 템플릿이 기판과 접촉하게 하기 위해 상기 베이스에 대해 상기 제어 본체를 병진운동 및 회전시키도록 더 구성되며,
상기 제2 세트의 액추에이터는 상기 임프린트 리소그래피 템플릿을 상기 기판에 정렬시키기 위해 상기 베이스에 대해 상기 제어 본체를 병진운동 및 회전시키도록 더 구성되는, 헤드 모듈.
제10항에 있어서, 상기 제어 본체에 대한 상기 임프린트 리소그래피 템플릿의 템플릿 배치 에러를 평가하도록 구성되는 하나 이상의 변위 센서를 더 포함하며,
상기 제1 및 제2 세트의 액추에이터는, 상기 제어 본체에 대한 상기 임프린트 리소그래피 템플릿의 상기 템플릿 배치 에러에 기초하여 상기 제어 본체를 병진운동 및 회전시키도록 더 구성되는, 헤드 모듈.
임프린트 리소그래피 시스템이며,
기판을 보유하도록 구성된 기판 스테이지; 및
템플릿을 보유하고 상기 템플릿을 상기 기판에 대해 병진운동시키도록 구성된 임프린트 헤드 모듈을 포함하고,
상기 임프린트 헤드 모듈은,
베이스;
상기 베이스에 커플링되고, 상기 베이스에 대해 병진운동 및 회전하도록 구성되는 제어 본체;
상기 베이스에 그리고 상기 제어 본체에 동작가능하게 커플링되는 제1 세트의 액추에이터로서, 상기 제1 세트의 액추에이터는 제1 축을 따라 상기 베이스에 대해 상기 제어 본체를 병진운동시키고, 상기 제1 축에 수직인 제2 축 주위로 그리고 상기 제1 축과 상기 제2 축에 수직인 제3 축 주위로 상기 베이스에 대해 상기 제어 본체를 회전시키는 제1 힘을 발생시키도록 구성되는, 제1 세트의 액추에이터;
상기 베이스에 대해 그리고 상기 제어 본체에 동작가능하게 커플링되는 제2 세트의 액추에이터로서, 상기 제2 세트의 액추에이터는 상기 제2 축과 상기 제3 축에 의해 형성되는 평면에서 상기 베이스에 대해 상기 제어 본체를 병진운동시키고 상기 제1 축 주위로 상기 베이스에 대해 상기 제어 본체를 회전시키는 제2 힘을 발생시키도록 구성되는, 제2 세트의 액추에이터; 및
상기 베이스와 상기 제어 본체를 커플링하는 굴곡부로서, 상기 굴곡부의 컴플라이언스가 상기 제1 힘과 상기 제2 힘 중 적어도 하나에 응답한 상기 베이스에 대한 상기 제어 본체의 변위에 대응하고, 상기 굴곡부는 상기 베이스에 대한 상기 제어 본체의 병진운동 및 회전을 제한하도록 구성되는, 굴곡부를 포함하는, 임프린트 리소그래피 시스템.
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