KR20170129062A

KR20170129062A - 위치결정 장치, 리소그래피 장치 및 물품 제조 방법

Info

Publication number: KR20170129062A
Application number: KR1020170059734A
Authority: KR
Inventors: 겐타로 스즈키; 노부시게 고레나가; 사토시 이와타니
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2016-05-16
Filing date: 2017-05-15
Publication date: 2017-11-24
Also published as: SG10201703694SA; JP6761279B2; TWI638246B; TW201805737A; US20170329237A1; JP2017208386A; KR102205676B1; CN107390473B; CN107390473A; US9977347B2

Abstract

제1 및 제2 방향에 평행한 면 위에서 가동부를 이동시키는 장치는 제2 방향에 있어서의 가동부의 위치를 구속하는 단일 가이드 및 가동부를 구동하는 구동 기구를 구비한다. 가동부는 가이드에 의해 안내되면서 제1 방향으로 이동가능한 제1 가동체, 제1 및 제2 단을 갖는 제2 가동체로서, 제1 단은 회전 베어링을 개재하여 제1 가동체에 접속되고 상기 면 위에서 이동하는, 제2 가동체, 및 제2 가동체에 의해 안내되면서 제1 및 제2 단 사이의 범위 내에서 이동가능한 제3 가동체를 구비한다. 구동 기구는 제2 가동체의 제1 단부를 제1 방향으로 구동하는 제1 구동부, 및 제2 가동체의 제2 단을 제1 방향으로 구동하는 제2 구동부를 구비한다.

Description

위치결정 장치, 리소그래피 장치 및 물품 제조 방법{POSITIONING APPARATUS, LITHOGRAPHY APPARATUS, AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}

본 발명은, 위치결정 장치, 리소그래피 장치 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.

본 명세서에서는, 수평면이 X-Y 평면을 형성하는 X-Y-Z 좌표계에 방향을 나타낸다. X-Y-Z 좌표계에 있어서 X축, Y축, 및 Z축에 각각 평행한 방향을 X 방향, Y 방향, 및 Z 방향으로 한다. X축 둘레의 회전, Y축 둘레의 회전, 및 Z축 둘레의 회전을 각각 θX, θY, 및 θZ으로 한다. X축, Y 축, 및 Z축에 관한 제어 또는 구동은, 각각 X축에 평행한 방향, Y 축에 평행한 방향, 및 Z축에 평행한 방향에 관한 제어 또는 구동을 의미한다. 또한, θX축, θY축, 및 θZ축에 관한 제어 또는 구동은, 각각 X축에 평행한 축 둘레의 회전, Y축에 평행한 축 둘레의 회전, 및 Z 축에 평행한 축 둘레의 회전에 관한 제어 또는 구동을 의미한다. 위치는 X축, Y축, 및 Z축 좌표에 기초하여 특정될 수 있는 정보이다. 자세는 θX축, θY축, 및 θZ축의 값에 의해 특정될 수 있는 정보이다. 위치결정은 위치 및/또는 자세를 제어하는 것을 의미한다.

원판 패턴을 기판에 전사하는 리소그래피 장치의 예로서 노광 장치 및 임프린트 장치를 들 수 있다. 노광 장치는, 감광제가 도포된 기판에 투영 광학계를 개재하여 원판 패턴을 투영함으로써 원판 패턴에 대응하는 잠상 패턴을 형성한다. 임프린트 장치는, 기판의 상에 배치된 임프린트재에 원판(몰드)을 접촉시킨 상태에서 임프린트재를 경화시킴으로써 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성한다.

리소그래피 장치는, 기판을 위치결정하도록 구성되는 위치결정 장치를 구비하고 있다. 노광 장치에 내장되는 기판 위치결정 장치에는, 투영 광학계에 의해 형성되는 상에 대한 얼라인먼트가 요구된다. 따라서, 노광 장치에 내장되는 기판 위치결정 장치는, 전형적으로는, 투영 광학계에 의해 형성되는 상에 대한 얼라인먼트를 위해서, X축, Y축, Z축, θX축, θY축, 및 θZ축의 6축에 대해서 기판을 위치결정하는 기구를 포함할 수 있다. 임프린트 장치에서는, 기판과 원판 사이의 상대적인 정렬을 실행할 수 있으면 충분하다. 따라서, 임프린트 장치에 내장되는 기판 위치결정 장치는, X축, Y축, 및 θZ축에 관해 기판을 위치결정하는 기구를 포함하는 것만이 필요할 수 있다. 임프린트 장치에서, 원판 구동 기구는 다른 축을 조정할 수 있다.

일본 특허 제3145355호는, Y 방향으로 이동하는 Y 스테이지와 Y 스테이지 위에서 X 방향으로 이동하는 X 스테이지를 갖는 이동 안내 장치를 기재하고 있다. Y 스테이지의 양 단부 중 일 단부만이 고정 가이드에 의해 안내된다는 것을 유의하라. 이러한 XY 스테이지 구성의 이동 안내 장치를 이용하는 경우, X축 및 Y축 이외의 축의 제어, 예를 들어 θZ 축의 제어는 X 스테이지에 탑재되는 기구에 의해 이루어질 수 있다.

θZ축의 제어를 X 스테이지 또는 Y 스테이지를 회동시킴으로써 달성하는 위치결정 장치도 있다. 일본 특허 공개 제 S62-152633호에는, Y 방향으로 이동하는 중간 스테이지 요소와, 중간 스테이지 요소에 대하여 X 방향으로 이동하는 X-Y-θ 스테이지를 갖고, 중간 스테이지 요소의 양 단부의 X 방향의 위치가 구속된 기체 베어링식 다축 스테이지 조립체가 기재되어 있다. 이 스테이지 조립체에서는, 중간 스테이지 요소를 Z축 둘레로 회동시킴으로써 X-Y-θ 스테이지를 회동시킬 수 있다. 이러한 구성을 갖는 위치결정 장치는, 단순한 구성에서 X축, Y축 및 θZ축에 관한 위치결정이 가능한 점에서 우수하다.

일본 특허 공개 제S62-152633호 공보에 기재된 구성에서는, Y 방향으로 이동하는 중간 스테이지 요소의 양 단부의 X 방향 위치가 모두 구속되므로, θZ축(Z축 둘레의 회전)의 스트로크가 극단적으로 제한된다. 따라서, 이와 같은 구성을 갖는 기판 위치결정 장치에서는, θZ축에 관한 조정가능 범위가 극단적으로 작다.

본 발명은, 단순한 구성으로 회전에 관한 스트로크를 크게 하는데 유리한 기술을 제공한다.

본 발명의 제1 양태는, 서로 직교하는 제1 방향 및 제2 방향에 평행한 면 위에서 가동부를 이동시키도록 구성되고, 상기 제2 방향에 있어서의 상기 가동부의 위치를 구속하도록 구성되는 가이드로서의 역할을 하는 단일 가이드와, 상기 가동부를 구동하도록 구성되는 구동 기구를 포함하는 위치결정 장치를 제공하며, 상기 가동부는, 상기 가이드에 의해 안내되면서 제1 방향으로 이동가능한 제1 가동체와, 제1 단 및 제2 단을 갖는 제2 가동체로서, 상기 제1 단이 회전 베어링을 개재하여 상기 제1 가동체에 접속되고, 상기 면 위에서 이동하는, 제2 가동체와, 상기 제2 가동체에 의해 안내되면서 상기 제1 단과 상기 제2 단 사이의 미리결정된 범위 내에서 이동가능한 제3 가동체를 포함하고, 상기 구동 기구는, 상기 제2 가동체의 상기 제1 단을 상기 제1 방향으로 구동하도록 구성되는 제1 구동부와, 상기 제2 가동체의 상기 제2 단을 상기 제1 방향으로 구동하도록 구성되는 제2 구동부를 포함한다.

본 발명의 제2 양태는, 본 발명의 제1 양태로서 정의된 바와 같은 위치결정 장치, 및 상기 위치결정 장치의 제3 가동체에 탑재되는 기판 척을 포함하는 리소그래피 장치를 제공하며, 상기 장치는 원판 패턴을 상기 기판 척에 의해 보유지지되는 기판에 전사하도록 구성된다.

본 발명의 제3 양태는 물품 제조 방법으로서, 본 발명의 제2 양태로서 정의된 바와 같은 리소그래피 장치를 사용하여 패턴을 기판에 전사하는 단계; 및 패턴이 전사된 기판을 처리하여 물품을 얻는 단계를 포함하는, 물품 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 추가적인 특징은 첨부된 도면과 관련한 예시적인 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 1개의 실시형태에 따른 임프린트 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 임프린트 장치에 내장될 수 있는 위치결정 장치의 제어계의 구성을 예시하는 블록도이다.
도 3은 임프린트 장치에서의 기판, 기준축, 및 몰드의 자세 사이의 관계를 예시하는 도면이다.
도 4는 위치결정 장치의 구체적인 구성을 예시하는 도면이다.
도 5는 위치결정 장치의 가동부의 저부를 도시하는 도면이다.
도 6은 위치결정 장치의 가동부의 단면을 도시하는 도면이다.
도 7은 위치결정 장치의 가동부의 경사를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 8은 위치결정 장치의 회전 베어링 및 그 주변 구조를 예시하는 도면이다.
도 9는 변형예를 도시하는 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명한다.

본 발명에 따른 위치결정 장치는, 임프린트 장치 및 노광 장치 등의 리소그래피 장치에 있어서의 기판 위치결정 장치에 적용될 수 있다. 그러나, 처리 장치, 검사 장치, 또는 현미경 등의 다른 장치에 적용될 수 있다. 이하에서는, 본 발명에 따른 위치결정 장치가 임프린트 장치에 적용된 예를 설명한다.

임프린트 장치는 몰드 및 기판 상에 배치된 임프린트재를 서로 접촉시키는 장치이며 임프린트재에 경화 에너지를 적용하여 기판 상에 경화물의 패턴을 형성한다. 임프린트재는, 경화 에너지가 부여되는 것에 의해 경화되는 경화성 조성물(미경화 수지라고도 불릴 수 있다)일 수 있다. 경화 에너지는 전자기파, 열 등일 수 있다. 전자기파는, 예를 들어 그 파장이 10nm(포함) 내지 1mm(포함)의 범위로부터 선택되는 광(적외선, 가시광선, 또는 자외선 등)일 수 있다.

경화성 조성물은, 전자기파 또는 열 등의 경화 에너지가 부여됨으로써 경화되는 조성물이다. 이들 조성물 중, 광에 의해 경화되는 광경화성 조성물은, 적어도 중합성 화합물과 광중합 개시제를 함유하고, 필요에 따라 비중합성 화합물 또는 용제를 더 함유할 수 있다. 비중합성 화합물은, 증감제, 수소공여체, 내부 몰드 이형제, 계면활성제, 산화방지제, 중합체 성분 등으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 재료일 수 있다.

임프린트재는, 스핀 코터나 슬릿 코터에 의해 기판 상에 막 형태로 부여될 수 있다. 대안적으로, 임프린트재는, 액체 분사 헤드에 의해, 액적 형태 또는 복수의 액적이 서로 연결되어 형성되는 아일랜드(island) 또는 막 형태로 기판 상에 공급될 수 있다. 임프린트재의 점도(25℃ 있어서의 점도)는, 예를 들어 1mPa·s(포함) 내지 100mPa·s(포함)로 설정될 수 있다.

기판은, 유리, 세라믹스, 금속, 반도체 또는 수지 등으로 구성되는 부재일 수 있다. 필요에 따라, 해당 부재의 표면에 해당 부재와 상이한 재료로 이루어지는 층이 형성되어 있어도 된다. 기판으로서는, 예를 들어 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼 또는 석영 유리 플레이트 등이 사용된다.

도 1에는, 본 발명의 1개의 실시형태에 따른 임프린트 장치(IMP)의 구성이 모식적으로 도시되어 있다. 임프린트 장치(IMP)의 본체 구조체(1)는 복수(전형적으로는 3 또는 4)의 진동억제 유닛(2)을 개재하여 바닥 위에 설치된다. 기판(3)은, 위치결정 장치(14)의 기판 척(도시하지 않음) 위에 놓인다. 기판(3)은, 그 표면이 수평면(X-Y 평면)에 평행하게 배치되도록 기판 척 위에 놓인다. 위치결정 장치(14)는, 기판(3)의 로드 및 언로드를 행하기 위한 기판 교환 위치나, 기판(3) 위에 임프린트재를 배치하기 위한 낙하 위치에 기판(3)을 이동시키기에 충분한 스트로크 크기를 X축 및 Y축에 관해서 가질 수 있다.

위치결정 장치(14)는, 베이스 판(13)과, 베이스 판(13) 상에 배치되고 X 방향(제1 방향)으로 이동하는 X 빔(12)과, X 빔(12)에 의해 안내되면서 Y 방향으로 이동가능한 Y 슬라이더(4)와, Y 슬라이더(4) 상에 탑재된 상부 판(XYθ 스테이지)(28)을 포함할 수 있다. 상부 판(28)에는, 기판(3)을 보유지지하는 기판 척(도시하지 않음)이 탑재될 수 있다. X 빔(12)의 위치는, 예를 들어 X 빔(12)과 함께 이동하는 검출 헤드(15)와, 베이스 판(13) 상에 제공된 스케일(16)을 포함하는 리니어 인코더와 같은 계측기(MD)에 의해 계측된다. 마찬가지로, Y슬라이더(4)의 위치는, 예를 들어 Y 슬라이더(4)와 함께 이동하는 검출 헤드와, X 빔에 제공된 스케일을 포함하는 리니어 인코더와 같은 계측기에 의해 계측될 수 있다. 이들 리니어 인코더 대신에, 레이저 헤드와 위치결정 장치(14)의 가동체 (예를 들어, Y 슬라이더(4))에 제공된 미러에 의해 형성될 수 있는 레이저 간섭계가 제공될 수 있다.

임프린트재는, 공급 유닛(디스펜서)(7)에 의해 기판(3)의 샷 영역 위에 공급 혹은 도포될 수 있다. 임프린트재는, 임프린트 장치(IMP)의 외부 장치에 의해 기판(3)의 샷 영역 위에 공급 혹은 도포될 수 있다. 샷 영역은, 임프린트 장치(IMP)에서, 1회의 임프린트 처리에 의해 패턴이 형성되는 영역이다. 임프린트 처리는, 기판 위 임프린트재에 몰드(8)를 접촉시키는 동작 및 경화된 임프린트재로부터 몰드(원판)(8)를 분리하는 동작을 포함할 수 있다.

임프린트 장치(IMP)는, 몰드(8)를 구동하는 임프린트 헤드(9)를 구비할 수 있다. 임프린트 헤드(9)는, 몰드(8)를 보유지지하고, 몰드(8)를 복수의 축(예를 들어, X축, Y축, Z축, θX축, θY 축, 및 θZ축의 6축)에 대해서 구동하도록 구성될 수 있다. 임프린트 헤드(9)는, 몰드(8)를 Z축에 관해서 구동함으로써, 기판(3) 위의 임프린트재에의 몰드(8)의 접촉 및 기판(3) 위의 경화된 임프린트재로부터의 몰드(8)의 분리를 제어할 수 있다.

임프린트 장치(IMP)는, 임프린트 헤드(9)의 근방에, X 및 Y 방향에서의 몰드(8)의 변위를 검출하는 센서(6)를 구비할 수 있다. 임프린트 장치(IMP)는, 몰드(8)와 기판(3)의 샷 영역의 X 방향 및 Y 방향의 상대적인 위치를 검출하는 얼라인먼트 검출기(10)를 구비할 수도 있다. 리소그래피 장치에 의해 층이 형성된 기판(3)은 얼라인먼트 마크를 갖는다. 얼라인먼트 검출기(10)는, 기판(3)의 얼라인먼트 마크와 몰드(8)의 얼라인먼트 마크를 사용하여 기판(3)의 샷 영역과 몰드(8)의 상대적인 위치를 검출하도록 구성될 수 있다.

임프린트 장치(IMP)는, 임프린트재를 경화시키는 에너지를 임프린트재에 공급하는 경화 유닛(11)을 구비할 수 있다. 경화 유닛(11)은, 기판(3) 위 임프린트재에 몰드(8)를 접촉시키고, 몰드(8)의 요철 패턴의 오목부에 임프린트재를 충분히 충전한 후에, 인프린트재를 경화시키는 에너지를 임프린트재에 공급한다.

도 2에는, 위치결정 장치(14)의 제어계(CS)가 예시되어 있다. 임프린트 장치(IMP)의 동작과 함께 제어계(CS)의 동작을 설명한다. 상부 판(28)의 위치(Y 슬라이더(4) 또는 기판(3)의 위치로서 생각될 수도 있다)의 제어는, 스테이지 제어부(20)에 의해 행하여 질 수 있다. 스테이지 제어부(20)는, 주제어부(19)로부터 보내져 오는 스테이지 위치(상부 판(28)의 위치)의 명령값과 계측기(MD)에 의한 스테이지 위치의 계측 결과 사이의 편차에 기초하여 위치결정 장치(14)를 제어하는 피드백 제어계를 구성할 수 있다.

먼저, 주제어부(19)는, 기판 교환 위치를 나타내는 스테이지 위치의 명령값을 스테이지 제어부(20)에 공급하고, 스테이지 제어부(20)는, 이 명령값 및 계측기(MD)로부터 공급되는 스테이지 위치의 계측 결과에 기초하여 상부 판(28)을 이동시킨다. 기판 교환 위치에서는, 반송 기구(도시하지 않음)에 의해 기판(3)이 상부 판(28) 위의 기판 척에 탑재된다. 이때, 반송 기구의 위치 결정 정밀도에 따라, 기판(3)은 기판 척의 상에 X 축, Y축 및 θZ축에 관해서 오차를 갖고서 배치될 수 있다. 이 오차는, 상부 판(28) 상에 제공된 기준 마크(도시하지 않음)와 기판(3)의 얼라인먼트 마크의 상대적인 위치를 얼라인먼트 검출기(10)에 의해 검출함으로써 계측될 수 있다.

얼라인먼트 검출기(10)에 의해 계측된 오차는 스테이지 위치 보정 유닛(17)에 보내진다. 스테이지 위치 보정 유닛(17)은 이 오차를 오프셋값으로서 스테이지 제어부(20)에 제공한다. 스테이지 제어부(20)가, 주제어부(19)로부터의 스테이지 위치의 명령값을 오프셋값에 의해 보정함으로써, 전술한 오차가 상쇄될 수 있다. 이러한 동작을 대신하여, 얼라인먼트 검출기(10)에 의해 계측된 오차에 기초하여 임프린트 헤드(9)가 몰드(8)의 위치를 조정할 수 있다. 대안적으로, 얼라인먼트 검출기(10)에 의해 계측된 오차에 기초하여, 스테이지 제어부(20)에 의한 상부 판(28)의 제어와 임프린트 헤드(9)에 의한 몰드(8)의 제어 양자 모두에 의해 해당 오차가 상쇄되어도 된다.

그리고, 주제어부(19)는, 스테이지 제어부(20)를 개재하여, 기판(3)의 샷 영역이 공급 유닛(7) 아래 위치하도록 위치결정 장치(14)를 제어하고, 샷 영역 위에 임프린트재가 공급되도록 공급 유닛(7)을 제어한다. 계속해서, 주제어부(19)는, 스테이지 제어부(20)를 개재하여, 샷 영역이 몰드(8)의 바로 아래에 위치하도록 위치결정 장치(14)를 제어하고, 샷 영역 상의 임프린트재에 몰드(8)가 접촉하도록 임프린트 헤드(9)를 제어한다. 일례에서는, 기판(3)의 상면과 몰드(8)의 패턴면 사이의 간극을 1㎛ 이하로 설정함으로써, 기판(3) 위의 임프린트재와 몰드(8)가 서로 접촉하게 하고, 패턴면의 요철 패턴의 오목부에 임프린트재를 충전한다는 것을 유의하라.

기판(3) 위의 임프린트재와 몰드(8)의 패턴면이 서로 접촉한 직후에는, 몰드(8)와 기판(3)의 샷 영역 사이의 상대적인 위치 어긋남이 크다는 것을 유의하라. 이 위치 어긋남을 얼라인먼트 검출기(10)로 계측한다. 그 계측 결과에 기초하여, 스테이지 위치 보정 유닛(17) 및 스테이지 제어부(20)를 개재하여 위치결정 장치(14)를 제어한다. 이러한 동작을 반복함으로써, 몰드(8)와 기판(3)의 샷 영역 사이의 상대적인 위치 어긋남이 허용 범위 내에 들어올 수 있다. 이러한 동작 대신에, 얼라인먼트 검출기(10)에 의해 계측된 오차에 기초하여, 상대적인 위치 어긋남이 작아지도록, 임프린트 헤드(9)에 의해 몰드(8)의 위치를 조정해도 된다. 대안적으로, 얼라인먼트 검출기(10)에 의해 계측된 오차에 기초하여, 스테이지 제어부(20)에 의한 상부 판(28)의 제어와 임프린트 헤드(9)에 의한 몰드(8)의 제어 양자 모두에 의해 상대적인 위치 어긋남이 제어되어도 된다.

몰드(8)와 기판(3)의 샷 영역 사이의 상대적인 위치 어긋남이 허용 범위 내에 들어온 후, 주제어부(19)는, 경화 에너지가 임프린트재에 공급되도록 경화 유닛(11)을 제어하여, 임프린트재를 경화시킨다. 그 후, 주제어부(19)는, 경화된 임프린트재로부터 몰드(8)가 분리되도록 임프린트 헤드(9)를 제어한다.

도 3에는, 임프린트 장치(IMP)에서의 기판(3), 기준축(45), 및 몰드(8)의 자세 사이의 관계가 예시되어 있다. 기판(3)은, 반송 기구(도시하지 않음)에 의해, 위치결정 장치(14)의 상부 판(28) 상에 탑재된 기판 척 위에 반송된다. 이때, 기판(3)은, 상부 판(28) 상에 탑재된 기판 척 위에 자세 α로 배치될 수 있다. 자세 α는, 기준축(45)에 대한 기판(3)의 방향(37)의 회전각을 나타내고 있다. 기준축(45)은, 공급 유닛(디스펜서)(7)에 의해 기판(3) 위에 임프린트재를 공급할 때에 상부 판(28)(기판(3))을 이동시키는 방향을 나타낸다. 기판(3)의 샷 영역에 임프린트재를 배치할 때는, 기판(3)의 방향(37)을 기준축(45)에 일치시킬 필요가 있다.

몰드(8)의 패턴 영역(21)의 방향(46)은 기준축(45)에 대하여 기울기(θ)를 갖질 수 있다. 기울기(θ)는, 몰드(8)에 대한 패턴의 묘화 오차 또는 임프린트 헤드(9)에 대한 몰드(8)의 설치 오차에 기인할 수 있다.

도 4에는, 위치결정 장치(14)의 구체적인 구성예가 나타나 있다. 도 5에는, 도 4의 가동부(MP)가 나타나 있다. 도 6에는, 가동부(MP)의 단면이 나타나 있다. 위치결정 장치(14)는, 기판(3)을 위치결정하는 기판 위치결정 장치(기판 스테이지 장치)로서 구성되어 있다. 위치결정 장치(14)는, 베이스 판(13)의 안내면(BPGS) 위에서 가동부(MP)를 이동시키도록 구성된다. 안내면(BPGS)은, 서로 직교하는 X 방향(제1 방향) 및 Y 방향(제2 방향)에 평행한 면(X-Y면에 평행한 면)이다. 베이스 판(13)은, 예를 들어 밀봉된 그래나이트(granite) 베이스 판 또는 규소 강판에 세라믹 용사나 도금을 실시하여 구성된 베이스 판일 수 있다.

위치결정 장치(14)는, Y 방향(제2 방향)에 있어서의 가동부(MP)의 위치를 구속하는 가이드로서 단일 가이드(G)를 구비하고 있다. 이것은, 위치결정 장치(14)가, Y 방향(제2 방향)에 있어서의 가동부(MP)의 위치를 구속하는 가이드로서 1개의 가이드(G)만을 구비하고 있는 것을 의미한다. 가이드(G)는, X 방향(제1 방향)에 평행한 안내면(26)을 포함할 수 있다. 안내면(26)은, 베이스 판(13)의 안내면(BPGS)에 대해 수직인 면일 수 있다. 가이드(G)는 베이스 판(13)에 고정될 수 있다. 대안적으로, 베이스 판(13)에 가이드(G)가 제공되어도 된다.

위치결정 장치(14)는 가동부(MP)를 구동하는 구동 기구(DP)를 또한 구비하고 있다. 도 4에 도시된 예에서는, 베이스 판(13)의 상면이 안내면(BPGS)을 형성한다. 그러나, 베이스 판(13)의 상면은 안내면으로서 사용되지 않아도 된다. 이 경우, 가동부(MP)는 구동부(DP) 또는 다른 기구에 의해 지지될 수 있다.

가동부(MP)는, X 가동체(제1 가동체)(22)와, X 빔(제2 가동체)(12)과, Y 슬라이더(제3 가동체)(4)를 포함한다. X 가동체(22)는, 가이드(G)(안내면(26))에 의해 안내되면서 X 방향(제1 방향)으로 이동가능하다. X 빔(12)은, 정압 패드(정압 바닥 패드)(30a, 30b, 30c, 30d)에 의해 형성된 정압 베어링을 개재하여 베이스 판(13)의 안내면(BPGS)에 의해 지지 및 안내될 수 있다. X 빔(12)은 제1 단 및 제2 단을 갖고 있다. 제1 단이 회전 베어링(23)을 개재하여 X 가동체(22)에 접속되고, 베이스 판(13)의 안내면(BPGS) 위에서 이동한다. Y 슬라이더(4)는, X 빔(12)에 의해 안내되면서 제1 단과 제2 단과 사이의 미리결정된 범위 내에서 이동가능하다. X 가동체(22)는, 정압 패드(X 요(yaw) 정압 패드)(31a, 31b 및 31c)에 의해 형성되는 정압 베어링을 개재하여 가이드(G)(안내면(26))에 의해 안내될 수 있다. 즉, X 가동체(22)는, 가이드(G)(안내면(26))에 대하여 접촉하지 않고 가이드(G)(안내면(26))에 의해 안내될 수 있다.

구동 기구(DP)는, X 빔(제2 가동체)(12)의 제1 단(+Y 방향의 단부)을 X 방향(제1 방향)으로 구동하는 제1 구동부(DP1)와, X 빔(12)의 제2 단(-Y 방향의 단부)을 X 방향으로 구동하는 제2 구동부(DP2)를 포함한다. 제1 구동부(DP1)는, 예를 들어 리니어 모터로 형성될 수 있다. 더 구체적으로는, 제1 구동부(DP1)는, 가동자(제1 가동자)(24R) 및 고정자(제1 고정자)(25R)를 포함하는 리니어 모터로 형성될 수 있다. 가동자(24R)는, X 빔(12)의 제1 단에 접속된다. 고정자(25R)는, 베이스 판(13)의 측면에 접속될 수 있다. 가이드(G)의 안내면(26)은, 고정자(25R)와 X 가동체(22) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 고정자(25R)는, 가동부(MP)로부터 볼 때 안내면(26)의 외측에 배치된다. 이러한 구성은, 열원이 될 수 있는 고정자(25R)를 가동부(MP), 특히 기판(3)을 보유지지하는 Y 슬라이더(4)(상부 판(28))로부터 이동시키고 기판(3)에의 열의 영향을 저감하는데 유리하다.

제2 구동부(DP2)는, 예를 들어 리니어 모터로 형성될 수 있다. 더 구체적으로는, 제2 구동부(DP2)는, 가동자(제2 가동자)(24L) 및 고정자(제2 고정자)(25L)를 포함하는 리니어 모터로 형성될 수 있다. 가동자(24L)는 X 빔(12)의 제2 단에 접속될 수 있다. 고정자(25L)는 베이스 판(13)의 측면에 접속될 수 있다. X 빔(12)의 제2 단의 측에는, 해당 제2 단의 Y 방향의 위치를 구속하는 가이드가 존재하지 않는다. 따라서, 고정자(25L)와 X 빔(제2 가동체)(12)의 제2 단 사이의 거리는, 회전 베어링(23)의 회전축을 중심으로 한 X 빔(12)의 회동에 따라서 변화한다. 이러한 구성은, 예를 들어 Y 슬라이더(4) 위에 θZ 스테이지를 배치하는 구성에 비하여 단순하며, θZ축에 관한 스트로크를 크게하는데 유리하다.

X 방향(제1 방향)에서의 X 빔(12)의 제1 단의 위치는, 제1 계측기(MD1)에 의해 계측될 수 있다. 제1 계측기(MD1)는, 예를 들어 X 빔(12)의 제1 단과 함께 이동하는 검출 헤드(15R)와, 베이스 판(13)에 설치된 스케일(16R)로 구성되는 리니어 인코더(제1 리니어 인코더)일 수 있다. X 방향(제1 방향)에서의 X 빔(12)의 제2 단의 위치는, 제2 계측기(MD2)에 의해 계측될 수 있다. 제2 계측기(MD2)는, 예를 들어 X 빔(12)의 제2 단과 함께 이동하는 검출 헤드(15L)와, 베이스 판(13)에 제공된 스케일(16L)로 구성되는 리니어 인코더(제2 리니어 인코더)일 수 있다.

X 빔(12)은, 회전 베어링(23)의 회전축을 중심으로 하여 베이스 판(13)의 안내면(BPGS) 위에서 회동할 수 있다. X 빔(12)의 회동량은, 제1 계측기(MD1) 및 제2 계측기(MD2)에 의한 계측 결과에 기초하여 계산될 수 있다. Y 슬라이더(4)는, X 빔(12)에 제공된 안내면에 의해 안내되면서 Y 방향으로 이동할 수 있다. Y 슬라이더(4)는, 리니어 모터의 액추에이터에 의해 Y 방향으로 구동될 수 있다. Y 슬라이더(4), 상부 판(28) 및, 상부 판(28) 상의 기판 척(도시하지 않음)에 의해 보유지지된 기판(3)은 X축, Y 축, 및 θZ축에 관해서 위치결정될 수 있다.

도 6에 예시된 바와 같이, Y 슬라이더(4)는 X 빔(12)을 부분적으로 둘러싸도록 배치된다. 즉, X 빔(12)은 Y 슬라이더(4)를 통해 연장되도록 배치된다. Y 슬라이더(4)의 측벽 내면에는, 정압 패드(Y 요 정압 패드)(36a 및 36c)가 서로 대면하여 배치되어 있고, X 빔(12)의 측면으로 형성되는 안내면에 따라 비접촉식으로 안내된다. Y 슬라이더(4)의 저부에는, 도 5에 예시된 바와 같이, 정압 패드(Y 슬라이더의 저부의 정압 패드)(29a, 29b, 29c, 및 29d)가 배치되고, 베이스 판(13)의 안내면(BPGS)에 의해 비접촉식으로 지지 및 안내된다.

따라서, 기판(3)은, 베이스 판(13)에 의해 상부 판(28), Y 슬라이더(4), 및 정압 패드(29a, 29b, 29c, 및 29d)를 개재하여 지지된다. 도 5에 예시된 바와 같이, Y 슬라이더(4)의 저면에는, 예압 마그네트(32a, 32b, 32c, 및 32d)가 배치된다. 예압 마그네트(32a, 32b, 32c, 및 32d)는, 정압 패드(29a, 29b, 29c, 및 29d)를 사이에 두도록 배치되어 있다. 예압 마그네트(32a, 32b, 32c, 및 32d)에 의한 흡착력은, 안내면(BPGS)과 Y 슬라이더(4)의 저면 사이에 미리결정된 갭이 확보되도록 결정되어 있다. 베이스 판(13)의 안내면(BPGS) 및 가이드(G)의 안내면(26)은, 이 실시형태와 같이, 예압 마그네트에 의해 예압을 발생시키는 경우에는, 예를 들어 규소 강에 의해 구성될 수 있다. 예압 기구로서는, 예압 마그네트 대신에, 진공 흡착이 채용되어도 된다.

X 빔(12)의 상면에는, Y 방향의 리니어 인코더의 스케일(40)이 배치된다. Y 슬라이더(4)에는 리니어 인코더의 검출 헤드(41)가 배치된다. 리니어 인코더에 의해 Y 슬라이더(4)의 위치가 계측된다. X 빔(12)에는, Y 슬라이더(4)를 Y 방향으로 구동하는 추력을 발생시키는 리니어 모터 코일(39)이 제공된다. Y 슬라이더(4)의 내부에는 가동 마그네트(42)가 배치된다.

정압 패드(X 요 정압 패드)(31a, 31b, 및 31c)를 위한 예압 기구로서는, 예압 마그네트(35a, 35b, 35c, 및 35d)가 채용될 수 있다. 정압 패드(X 요 정압 패드)(31a, 31b, 및 31c)에 의해 발생되는 압력은, 예를 들어 0.3 내지 0.4MPa의 고압이 되는 경우가 많다. 그로 인해, 예압 마그네트(35a, 35b, 35c, 및 35d)를 정압 패드(31a, 31b, 및 31c)의 내측에 배치하는 경우, X 가동체(22)에 휨이 발생하고, 단부에서 안내면(26)과 X 가동체(22) 사이의 갭이 넓어지며, 패드면이 불균일한 압력 분포를 가질 수 있다. 결과적으로, 압력이 불안정해져서 진동을 야기하고 위치결정 정밀도를 저하시킬 수 있다. 그러므로, X 가동체(22)의 정압 패드(X 요 정압 패드)(31a, 31b, 및 31c)의 외측에 예압 마그네트(35a, 35b, 35c, 및 35d)를 배치하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 안내면(26)과 X 가동체(22) 사이의 갭을 균일하게 할 수 있으므로, 진동이 저감되어, 위치결정 정밀도가 향상될 수 있다.

도 7에는, 기판(3)의 샷 영역에 배치된 임프린트재(IM)에 몰드(8)를 접촉시켰을 때의 Y 슬라이더(4)의 기울기가 모식적으로 도시되어 있다. Y 슬라이더(4)는, 몰드(8)를 임프린트재(IM)에 접촉시키기 위해서 힘 F로 기판(3)의 샷 영역에 배치된 임프린트재(IM)에 몰드(8)를 가압하는 경우 기울어질 수 있다. 이 기울어짐의 영향은 X 방향의 어긋남량(dx)으로서 나타난다. Y 슬라이더(4)의 높이를 r, Y 슬라이더(4)의 저면 중앙을 중심으로 하는 기울기를 φ로 하면, 어긋남량 dx는, dx=r×φ로 표현된다. 이러한 어긋남량은, 정압 패드(Y 슬라이더의 저부의 정압 패드)(29a, 29b, 29c, 및 29d)의 배치 간격(도 7에서는, 정합 패드(29a 및 29c) 사이의 간격)을 크게 하는 것에 의해 저감될 수 있다.

도 8에는, 회전 베어링(23) 및 그 주변의 구조가 예시되어 있다. 회전 베어링(23)의 내륜은 주축(50)에 고정된다. 주축(50)은, 상판(51) 및 하판(52)을 개재하여 X 빔(12)에 접속되어 있다. 회전 베어링(23)의 외륜은, 하우징(54)에 수납되고, 하우징(54)으로부터 연장되는 체결부(53)를 개재하여 X 가동체(22)에 접속되어 있다. 베이스 판(13)의 안내면(BPGS)을 기준으로 하는 X 가동체(22)와 회전 베어링(23) 사이의 체결부(53)의 높이는, 안내면(BPGS)을 기준으로 하는 정압 패드(31)(31a, 31b, 및 31c)의 하단 및 상단의 각각의 높이 사이에 있는 것이 바람직하다. 나아가, 베이스 판(13)의 안내면(BPGS)을 기준으로 하는 X 가동체(22)와 회전 베어링(23) 사이의 체결부(53)의 높이는, 안내면(BPGS)을 기준으로 하는 정압 패드(31)(31a, 31b, 31c)의 높이 방향의 중심과 일치하는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 예를 들어 큰 가/감속으로 Y 슬라이더(4)가 Y 방향으로 구동된 경우에서, X 가동체(22)가 기울고, 정압 패드(31)와 안내면(26) 사이의 갭이 불균일해지는 현상이 저감된다.

회전 베어링(23)은, θX축에 관해서 X 가동체(22)를 지지할 수 있다. 따라서, 회전 베어링(23)은, 예를 들어 롤러 베어링(예를 들어, 원뿔 롤러 베어링) 또는 앵귤러 콘택트 볼 베어링인 것이 바람직하다. 정압 패드(31a, 31b, 및 31c) 등의 정압 패드는, 예를 들어 다공질 패드 또는 고유 제한기 패드일 수 있다.

도 9에는, 위치결정 장치(14)의 변형예가 기재되어 있다. 도 9에 나타난 예에서는, 안내면(26)이 베이스 판(13)의 측면에 의해 형성된다. 이 예에서도, 회전 베어링(23)의 내륜은 주축(50)에 고정되며, 주축(50)은 X 빔(12)에 접속되어 있다. 회전 베어링(23)의 외륜은, 하우징(54)에 수납되고, 하우징(54)으로부터 연장되는 체결부(53)를 개재하여 X 가동체(22)에 접속되어 있다.

베이스 판(13)의 안내면(BPGS)을 기준으로 하는 X 가동체(22)와 회전 베어링(23) 사이의 체결부(53)의 높이는, 안내면(BPGS)을 기준으로 하는 정압 패드(31)(31a, 31b, 및 31c)의 하단 및 상단의 각각의 높이 사이에 있는 것이 바람직하다. 나아가, 베이스 판(13)의 안내면(BPGS)을 기준으로 하는 X 가동체(22)와 회전 베어링(23) 사이의 체결부(53)의 높이는, 안내면(BPGS)을 기준으로 하는 정압 패드(31)(31a, 31b, 및 31c)의 높이 방향의 중심과 일치하는 것이 바람직하다.

이하, 물품 제조 방법에 대해서 설명한다. 여기에서는, 일례로서, 물품으로서 디바이스(반도체 집적 회로 디바이스, 액정 표시 디바이스 등)를 제조하는 물품 제조 방법을 설명한다. 물품 제조 방법은, 상술한 임프린트 장치 등의 리소그래피 장치를 사용하여 기판(웨이퍼, 유리 플레이트, 필름 상 기판)에 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. 제조 방법은, 패턴이 형성된 기판을 처리(예를 들어, 에칭)하는 단계를 더 포함할 수 있다. 패턴드 미디어(저장 매체)나 광학 소자 등의 다른 물품을 제조하는 경우에는, 해당 제조 방법은, 에칭 대신에 패턴이 형성된 기판을 처리하는 다른 처리를 포함할 수 있다는 것을 유의하라.

리소그래피 장치로서의 역할을 하는 임프린트 장치를 사용하여 형성한 경화물의 패턴은, 각종 물품의 적어도 일부에 영구적으로 혹은 각종 물품을 제조할 때에 일시적으로 사용된다. 물품은, 전기 회로 소자, 광학 소자, MEMS, 기록 소자, 센서, 몰드 등을 포함한다. 전기 회로 소자는, DRAM, SRAM, 플래시 메모리, 또는 MRAM과 같은 휘발성 혹은 불휘발성 반도체 메모리 또는 LSI, CCD, 이미지 센서, 또는 FPGA 같은 반도체 소자를 포함한다. 몰드는 예를 들어 임프린트용 몰드를 포함한다.

경화물의 패턴은, 상기 물품의 적어도 일부의 구성 부재로서, 그대로 사용되거나, 레지스트 마스크로서 일시적으로 사용된다. 기판의 처리 단계에서 에칭, 이온 주입 등이 행하여진 후, 레지스트 마스크는 제거된다.

본 발명을 예시적인 실시형태를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형 및 동등한 구조와 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims

서로 직교하는 제1 방향 및 제2 방향에 평행한 면 위에서 가동부를 이동시키도록 구성되고, 상기 제2 방향에 있어서의 상기 가동부의 위치를 구속하도록 구성되는 가이드로서의 역할을 하는 단일 가이드와, 상기 가동부를 구동하도록 구성되는 구동 기구를 포함하는 위치결정 장치이며,
상기 가동부는,
상기 가이드에 의해 안내되면서 상기 제1 방향으로 이동가능한 제1 가동체와,
제1 단 및 제2 단을 갖는 제2 가동체로서, 상기 제1 단이 회전 베어링을 개재하여 상기 제1 가동체에 접속되고, 상기 면 위에서 이동하는, 제2 가동체와,
상기 제2 가동체에 의해 안내되면서 상기 제1 단과 상기 제2 단 사이의 미리결정된 범위 내에서 이동가능한 제3 가동체를 포함하고,
상기 구동 기구는,
상기 제2 가동체의 상기 제1 단을 상기 제1 방향으로 구동하도록 구성되는 제1 구동부와,
상기 제2 가동체의 상기 제2 단을 상기 제1 방향으로 구동하도록 구성되는 제2 구동부를 포함하는, 위치결정 장치.
제1항에 있어서,
상기 가이드는 상기 제1 방향에 평행한 안내면을 갖고, 상기 제1 가동체는 제1 정압 베어링을 개재하여 상기 안내면에 의해 안내되고,
상기 제1 구동부는, 제1 고정자와, 상기 제2 가동체와 함께 이동하도록 구성되는 제1 가동자를 포함하고,
상기 안내면은, 상기 제1 고정자와 상기 제1 가동체 사이에 배치되어 있는, 위치결정 장치.
제2항에 있어서, 상기 제1 가동자의 위치를 계측하도록 구성되는 제1 리니어 인코더를 더 포함하며,
상기 제1 리니어 인코더는 상기 제1 가동자와 함께 이동하도록 구성되는 검출 헤드를 포함하는, 위치결정 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 구동부는, 제2 고정자와, 상기 제2 가동체와 함께 이동하도록 구성되는 제2 가동자를 포함하고,
상기 제2 고정자와 상기 제2 가동체의 상기 제2 단 사이의 거리는, 상기 회전 베어링의 회전축을 중심으로 한 상기 제2 가동체의 회동 이동에 따라 변화하는, 위치결정 장치.
제4항에 있어서, 상기 제2 가동자의 위치를 계측하도록 구성되는 제2 리니어 인코더를 더 포함하고,
상기 제2 리니어 인코더는, 상기 제2 가동자와 함께 이동하도록 구성되는 검출 헤드를 포함하는, 위치결정 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 가동체는 제2 정압 베어링을 개재하여 상기 면에 의해 안내되는, 위치결정 장치.
제1항에 있어서, 제3 가동체는 제3 정압 베어링을 개재하여 상기 면에 의해 안내되는, 위치결정 장치.
제2항에 있어서, 상기 안내면은 상기 면에 대하여 수직인, 위치결정 장치.
제2항에 있어서, 상기 면을 기준으로 하는 상기 제1 가동체와 상기 회전 베어링 사이의 체결부의 높이는, 상기 면을 기준으로 하는 상기 제1 정압 베어링의 하단 및 상단의 각각의 높이 사이에 있는, 위치결정 장치.
제2항에 있어서, 상기 면은 베이스 판의 상면에 의해 구성되며, 상기 안내면은 상기 베이스 판의 측면에 의해 형성되는, 위치결정 장치.
리소그래피 장치이며,
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에서 정의된 위치결정 장치와;
상기 위치결정 장치의 상기 제3 가동체에 탑재된 기판 척을 포함하고,
상기 리소그래피 장치는 상기 기판 척에 의해 보유지지된 기판에 원판 패턴을 전사하도록 구성되어 있는, 리소그래피 장치.
제11항에 있어서, 상기 리소그래피 장치는 임프린트 장치와 노광 장치 중 하나로서 구성되어 있는, 리소그래피 장치.
물품 제조 방법이며,
제11항에 규정된 리소그래피 장치를 사용하여 기판에 패턴을 전사하는 단계; 및
상기 패턴이 전사된 기판을 처리하여 물품을 얻는 단계를 포함하는, 물품 제조 방법.