KR20210031381A - 임프린트 장치 및 임프린트 장치를 제어하는 방법 - Google Patents
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Abstract
임프린트 장치는, 이동가능한 하우징 유닛; 하우징 유닛에 제공되고 토출재를 토출하도록 구성되는 토출 헤드; 하우징 유닛에 제공되며, 하우징 유닛을, 토출 헤드와 연통하고 토출재를 수용하는 제1 수용 공간과, 유압액을 수용하는 제2 수용 공간으로 분리하는 가요성 부재; 제2 수용 공간과 연통하는 제1 유로 및 제2 유로; 유로를 통해 제2 수용 공간의 압력을 제어하도록 구성되는 압력 제어 유닛; 및 유로 내의 기포를 검출하도록 구성되는 기포 검출 유닛을 포함한다.
Description
본 발명은 임프린트 장치 및 임프린트 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
임프린트 장치에서는, 잉크젯 방식 토출 장치에 의해 레지스트 등의 토출재를 기판 상에 토출한다. 일본 특허 공개 공보 제2016-196128호(이하, 특허문헌 1)는, 임프린트 장치에 사용되는 액체 토출 장치를 개시하고 있다. 특허문헌 1의 액체 토출 장치는 헤드 및 하우징을 포함하고, 하우징은 가요성 부재에 의해 제1 챔버와 제2 챔버로 분할된다. 제1 챔버는 토출되는 액체를 수용한다. 제2 챔버는 유압액을 수용하고 있다. 유로에 의해 제2 챔버에 연결된 압력 제어 유닛은 헤드 내의 압력을 제어한다. 유로는 유압액으로 충전된다. 특허문헌 1은 유로 내의 기포를 제거하는 구성을 기재하고 있다.
유압액이 충전되어 있는 유로 내에 기포가 발생하면, 압력 제어가 적절하게 행해지지 않고, 헤드로부터 토출재가 누출된다. 헤드가 기판 스테이지 상에 위치하고 있는 동안 토출재가 누출되는 경우, 기판 스테이지는 토출재에 의해 오염되며, 장치의 동작을 재개하는데 상당한 시간이 걸린다.
본 발명의 일 양태에 따른 임프린트 장치는, 이동가능한 하우징 유닛; 상기 하우징 유닛에 제공되고 토출재를 토출하도록 구성되는 토출 헤드; 상기 하우징 유닛에 제공되며, 상기 하우징 유닛을, 상기 토출 헤드와 연통하고 토출재를 수용하는 제1 수용 공간과, 유압액을 수용하는 제2 수용 공간으로 분리하는 가요성 부재; 상기 제2 수용 공간과 연통하는 유로; 및 상기 유로를 통해서 상기 제2 수용 공간의 압력을 제어하도록 구성되는 압력 제어 유닛을 포함한다. 임프린트 장치는 유로 내의 기포를 검출하도록 구성되는 검출 유닛을 포함한다.
본 발명의 추가의 특징은 첨부된 도면을 참고한 예시적인 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 임프린트 장치의 개략도이다.
도 2는 토출 장치의 개략도이다.
도 3a 및 도 3b는 임프린트 장치에서의 하우징 유닛의 이동을 설명하는 도면이다.
도 4는 하우징 유닛의 위치의 제어를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 토출 장치의 개략도이다.
도 6은 하우징 유닛의 위치의 제어를 나타내는 흐름도이다.
도 2는 토출 장치의 개략도이다.
도 3a 및 도 3b는 임프린트 장치에서의 하우징 유닛의 이동을 설명하는 도면이다.
도 4는 하우징 유닛의 위치의 제어를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 토출 장치의 개략도이다.
도 6은 하우징 유닛의 위치의 제어를 나타내는 흐름도이다.
이하, 도면을 참조하여 실시형태를 설명한다. 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여해서 설명한다. 실시형태에 기재되어 있는 구성 요소의 상대 배치, 형상 등은 어디까지나 예시이다.
<<제1 실시형태>>
<임프린트 장치>
도 1은 본 실시형태에 적용 가능한 임프린트 장치(101)의 구성을 도시하는 개략도이다. 임프린트 장치(101)는 반도체 디바이스를 포함하는 각종 디바이스의 제조에 사용된다. 임프린트 장치(101)는 토출 장치(10)를 포함한다. 토출 장치(10)는 토출재(114)(레지스트)를 기판(111) 상으로 토출한다. 토출재(114)는, 자외선(108)을 수광함으로써 경화하는 성질을 갖는 광경화성 수지이다. 토출재(114)는 반도체 디바이스 제조 단계 등의 각종 조건에 따라 적절히 선택된다. 광경화성의 것 이외에도, 예를 들어, 열경화성 레지스트가 토출재로서 사용될 수 있으며, 임프린트 장치는 열에 의해 레지스트를 경화시켜서 임프린트 처리를 행하는 장치일 수 있다. 토출재(114)는 임프린트재라고 칭해질 수 있다.
임프린트 장치(101)는 다음 일련의 처리를 포함하는 임프린트 처리를 행한다. 구체적으로는, 임프린트 장치(101)는 토출 장치(10)가 토출재(114)를 기판(111) 상으로 토출하게 한다. 그리고, 기판(111) 상으로 토출된 토출재(114)에 성형용의 패턴을 포함하는 몰드(107)를 압박하고, 몰드(107)가 압박된 상태에서 광(자외선)을 조사하여 토출재(114)를 경화시킨다. 그 후, 경화된 토출재(114)로부터 몰드(107)를 분리하여, 몰드(107)의 패턴을 기판(111) 상에 전사한다.
임프린트 장치(101)는, 광 조사 유닛(102), 몰드 보유지지 기구(103), 기판 스테이지(104), 토출 장치(10), 제어 유닛(106), 계측 유닛(122), 및 하우징(123)을 포함한다.
광 조사 유닛(102)은, 광원(109), 및 광원(109)으로부터 조사된 자외선(108)을 보정하는 광학 소자(110)를 포함한다. 광원(109)은, 예를 들어 i선 또는 g선을 발생시키는 할로겐 램프이다. 자외선(108)은 몰드(107)를 통해서 토출재(114)에 조사된다. 자외선(108)의 파장은 경화되는 토출재(114)에 따른 파장이다. 임프린트 장치가 레지스트로서 열경화성 레지스트를 사용하는 경우에는, 광 조사 유닛(102)을 대신하여, 열경화성 레지스트를 경화시키기 위한 열원 유닛이 제공된다.
몰드 보유지지 기구(103)는 몰드 척(115) 및 몰드 구동 기구(116)를 포함한다. 몰드 보유지지 기구(103)에 의해 보유지지되는 몰드(107)는 직사각형 외주를 가지며, 기판(111)에 대향하는 면이 전사해야 할 회로 패턴 등의 3차원의 요철 패턴이 형성된 패턴부(107a)를 포함한다. 본 실시형태에서의 몰드(107)의 재료는 자외선(108)이 투과하는 것을 허용하는 재료이며, 예를 들어 석영이 사용될 수 있다.
몰드 척(115)은, 진공 흡착 또는 정전기력에 의해 몰드(107)를 보유지지한다. 몰드 구동 기구(116)는, 몰드 척(115)을 보유지지하면서 이동함으로써 몰드(107)를 이동시킨다. 몰드 구동 기구(116)는, 몰드(107)를 -Z 방향으로 이동시켜서 몰드(107)를 토출재(114)에 압박할 수 있다. 또한, 몰드 구동 기구(116)는, 몰드(107)를 +Z 방향으로 이동시켜서 몰드(107)를 토출재(114)로부터 분리할 수 있다. 몰드 구동 기구(116)에 채용 가능한 액추에이터로서는, 예를 들어 리니어 모터 또는 에어 실린더가 사용될 수 있다.
몰드 척(115) 및 몰드 구동 기구(116)는 중심부에 개구 영역(117)을 각각 포함한다. 몰드(107)는, 자외선(108)이 조사되는 면에, 오목형 캐비티(107b)를 포함한다. 몰드 구동 기구(116)의 개구 영역(117)에는 광 투과 부재(113)가 제공되며, 광 투과 부재(113), 캐비티(107b), 및 개구 영역(117)에 의해 둘러싸이는 밀폐 공간(112)이 형성된다. 공간(112) 내의 압력은 압력 보정 장치(도시되지 않음)에 의해 제어된다. 압력 보정 장치는 공간(112) 내의 압력을 외부의 압력보다 높게 설정함으로써, 패턴부(107a)가 기판(111)을 향해서 볼록하게 휘게 한다. 이에 의해, 패턴부(107a)의 중심부가 토출재(114)에 접촉하게 된다. 따라서, 몰드(107)가 토출재(114)에 압박되는 동안 패턴부(107a)와 토출재(114) 사이에 기체(공기)가 갇히는 것을 억제하고, 패턴부(107a)의 요철부를 토출재(114)로 완전히 충전시킬 수 있다. 공간(112)의 사이즈를 결정하는 캐비티(107b)의 깊이는, 몰드(107)의 사이즈 또는 재료에 따라 적절히 변경된다.
기판 스테이지(104)는, 기판 척(119), 기판 스테이지 하우징(120), 및 스테이지 기준 마크(121)를 포함한다. 기판 스테이지에 의해 보유지지되는 기판(111)은, 단결정 실리콘 기판 또는 SOI(silicon on insulator) 기판이며, 기판(111)의 피처리면에는 토출재(114)가 토출되어 패턴이 형성된다.
기판 척(119)은 기판(111)을 진공 흡착에 의해 보유지지한다. 기판 스테이지 하우징(120)은, 기판 척(119)을 기계적 유닛에 의해 보유지지하면서 X 방향 및 Y 방향으로 이동함으로써 기판(111)을 이동시킨다. 스테이지 기준 마크(121)는, 기판(111)과 몰드(107)의 얼라인먼트 시에, 기판(111)의 기준 위치를 설정하기 위해서 사용된다.
기판 스테이지 하우징(120)의 액추에이터로서는, 예를 들어 리니어 모터가 사용된다. 그 밖에도, 기판 스테이지 하우징(120)의 액추에이터는, 조동 구동계 및 미동 구동계 등의 다수의 구동계를 포함하는 구성을 가질 수 있다.
토출 장치(10)는, 미경화 토출재(114)를 액체 형태로 노즐로부터 토출하여 토출재(114)를 기판(111) 상에 도포한다. 본 실시형태에서는, 압전 소자의 압전 효과를 이용해서 토출재(114)를 토출구로부터 압출하는 방식을 채용한다. 후술하는 제어 유닛(106)은, 압전 소자를 구동시키는 구동 파형을 생성하고 구동 파형을 압전 소자에 인가하여, 압전 소자가 토출에 적합한 형상으로 변형되도록 압전 소자를 구동시킨다. 독립적으로 제어될 수 있는 다수의 노즐이 제공된다. 토출 장치(10)의 노즐로부터 토출되는 토출재(114)의 양은, 기판(111) 상에 형성되는 토출재(114)의 원하는 두께 또는 형성되는 패턴의 밀도에 따라 적절히 결정된다.
계측 유닛(122)은 얼라인먼트 계측기(127) 및 관찰 계측기(128)를 포함한다. 얼라인먼트 계측기(127)는, 기판(111) 상에 형성된 얼라인먼트 마크와, 몰드(107) 상에 형성된 얼라인먼트 마크 사이의 X 방향 및 Y 방향의 위치 어긋남을 계측한다. 관찰 계측기(128)는, 예를 들어 CCD 카메라 등의 촬상 장치이며, 관찰 계측기(128)는 기판(111) 상에 토출된 토출재(114)의 패턴을 촬상하고, 그 화상을 화상 정보로서 제어 유닛(106)에 출력한다.
제어 유닛(106)은, 임프린트 장치(101)의 구성 요소의 동작을 제어한다. 제어 유닛(106)은, 예를 들어 CPU, ROM 및 RAM을 포함하는 컴퓨터를 포함한다. 제어 유닛(106)은 임프린트 장치(101)의 구성 요소에 회선을 통해서 연결되고, CPU는 ROM에 저장된 제어 프로그램에 따라서 구성 요소를 제어한다.
제어 유닛(106)은, 계측 유닛(122)에 의해 계측된 정보에 기초하여, 몰드 보유지지 기구(103), 기판 스테이지(104) 및 토출 장치(10)의 동작을 제어한다. 제어 유닛(106)은, 임프린트 장치(101)의 다른 부분과 일체로 형성될 수 있거나, 또는 임프린트 장치와는 별개의 다른 장치로서 실현될 수 있다. 제어 유닛(106)은, 1대의 컴퓨터가 아니라 다수대의 컴퓨터로 형성될 수 있다.
하우징(123)은, 기판 스테이지(104)가 적재되는 베이스 정반(124), 몰드 보유지지 기구(103)가 고정되는 브리지 정반(125), 및 베이스 정반(124)으로부터 연장되어 브리지 정반(125)을 지지하는 지주(126)를 포함한다.
임프린트 장치(101)는, 몰드(107)를 장치의 외부로부터 몰드 보유지지 기구(103)에 반송하는 몰드 반송 기구(도시되지 않음), 및 기판(111)을 장치 외부로부터 기판 스테이지(104)에 반송하는 기판 반송 기구(도시되지 않음)를 포함한다.
<토출 장치>
도 2는 토출 장치(10)의 개요를 도시하는 도면이다. 도 1 및 도 2를 참고해서 토출 장치(10)의 상세를 설명한다. 먼저, 도 2를 참고해서 토출 장치(10)의 개략을 설명한다. 토출 장치(10)는 하우징 유닛(74) 및 압력 제어 유닛(306)을 포함한다. 압력 제어 유닛(306)은 서브 탱크(12) 및 메인 탱크(19)를 포함한다. 하우징 유닛(74)은, 착탈 가능하고, 하우징 유닛(74) 내의 토출재(114)가 소비되는 경우, 하우징 유닛(74)은 커플링(71A 및 71B)에서 분리되며, 토출재(114)가 충전된 새로운 하우징 유닛(74)이 토출 장치(10)에 부착 및 제공된다.
이어서, 도 1을 참고해서 토출 장치(10)의 설명을 계속한다. 하우징 유닛(74)은 토출 장치 스테이지(301)에 의해 보유지지된다. 하우징 유닛(74)은 대기 위치(74B)에서 토출 장치(10)에 부착된다. 하우징 유닛(74)은 로크 기구(304)에 의해 대기 위치(74B)에 고정되어 있다. 대기 위치(74B)의 중력 방향 하방에는 수용부(302)가 배치되어 있고, 대기 위치(74B)에서 토출재(114)가 누출되는 경우에도 수용부(302)는 토출재(114)를 회수할 수 있다. 토출 장치 스테이지(301)는 제어 유닛(106)에 의해 제어된다. 제어 유닛(106)은 토출 시에 토출 위치(74A)에 하우징 유닛(74)을 이동시킨다.
도 3a 및 도 3b는, 임프린트 장치(101)에서의 하우징 유닛(74)의 이동을 설명하는 도면이다. 도 3a는 기판(111)의 평면도이며, 기판(111) 상의 직사각형은 각각의 샷에서 사용되는 영역을 각각 나타낸다. 샷은, 기판(111) 상의 각각의 임프린트 영역에 패턴을 전사하는 1회의 동작이다. 하우징 유닛(74)이 X 방향에서 샷을 변경하면서 토출 동작을 행하는 예를 나타내고 있다. 도 3b는 임프린트 단계의 일례를 나타내는 흐름도이다. 하우징 유닛(74)은, 임프린트 단계 전에는, 대기 위치(74B)(도 1 참조)에 위치되어 있다. S31에서, 제어 유닛(106)은 하우징 유닛(74)을 토출 위치(74A)(도 1 참조)로 이동시킨다. S32에서, 제어 유닛(106)은, 기판(111)을 포함하는 기판 스테이지(104)를 처리 대상으로서의 토출 위치로 이동시킨다. S33에서, 제어 유닛(106)은 하우징 유닛(74)에 토출 동작을 행하게 한다. S34에서, 제어 유닛(106)은 기판 스테이지(104)를 처리 대상으로서의 임프린트 위치로 이동시킨다. S35에서, 제어 유닛(106)은 전사 동작을 행한다. S36에서, 모든 샷이 종료되었는지를 판정하고, 모든 샷이 종료되지 않은 경우, 처리는 S32로 되돌아가고 처리를 반복한다. 모든 샷이 종료된 경우, S37에서 제어 유닛(106)은 하우징 유닛(74)을 대기 위치(74B)로 이동시킨다.
이어서, 도 2를 다시 참고하여, 토출 장치(10)의 상세를 설명한다. 하우징 유닛(74)은, 밀폐된 수용 용기(7), 수용 용기(7)의 내부에 제공된 가요성 부재(8), 토출재(114)를 토출하는 토출 헤드(3), 및 토출 헤드(3)를 제어하는 제어 기판(75)을 포함한다. 제어 기판(75)은 임프린트 장치(101)의 제어 유닛(106)에 의해 제어된다. 제어 기판(75)은 저장 유닛(77)을 포함하며, 토출재(114)의 잔량은 저장되어 있는 정보 중 하나이다.
압력 제어 유닛(306)은, 서브 탱크(12), 메인 탱크(19), 수용 용기(7)의 내부와 서브 탱크(12) 사이의 연통을 허용하는 제1 유로(13A) 및 제2 유로(13B), 및 서브 탱크(12)와 메인 탱크(19) 사이의 연통을 허용하는 제3 유로(17)를 포함한다. 제1 유로(13A)에는 펌프(72)가 배치된다. 제3 유로(17)에는 펌프(18)가 배치된다.
토출 헤드(3)에는, 1인치당 500 내지 1000개의 토출구(31) 및 토출 기구가 배치된다. 토출 기구는, 예를 들어 압전 소자에 의해 각각 형성되고, 토출재(114)에 압력 또는 진동 등의 에너지를 가함으로써 토출 헤드(3)에 제공된 토출구(31)로부터 토출재(114)가 토출된다. 토출 기구는, 토출 기구가 토출재를 예를 들어, 1pL의 액적 등의 미세 액적 형태로 토출시킬 수 있는 에너지를 발생할 수 있는 한 어떠한 구성도 가질 수 있다. 토출 헤드(3)는 토출 헤드(3)와 수용 용기(7) 사이에 제어 밸브를 포함하지 않는다. 그 때문에, 수용 용기(7)의 내압은, 토출 헤드(3)의 토출구(31)의 외부의 대기압(외기압)보다 약간 부압이 되도록 제어된다. 이 부압 제어에 의해, 토출구(31) 내의 토출재는 외기와의 계면에서 메니스커스를 형성하며, 의도하지 않는 타이밍에서의 토출구로부터의 토출재의 누출(적하)이 방지된다. 본 예에서는, 수용 용기(7)의 내압은 외기압보다 0.40 ± 0.04 kPa만큼 부압이 되도록 제어된다. 수용 용기(7) 내의 압력은, 대기압에 대하여 부압으로 설정됨으로써, 메니스커스의 오목 상태를 깊게 하고, 메니스커스가 불안정해지는 것을 방지한다.
수용 용기(7)의 내부는 가요성 부재(8)에 의해 분리된 밀폐 공간이고, 토출재(114) 및 유압액(11)이 분리된 2개의 액실에 각각 충전된다. 더 상세하게는, 수용 용기(7)는 가요성 부재(8)에 의해 제1 수용 공간(21) 측과 제2 수용 공간(22) 측으로 분리된다. 토출재(114)가 충전되어 있는 제1 수용 공간(21)은 토출 헤드(3)와 연통한다. 유압액(11)이 충전되어 있는 제2 수용 공간(22)은 토출 헤드(3)와 연통하지 않는다. 가요성 부재(8)는, 수용 용기(7)의 제1 수용 공간(21) 측의 부재와 제2 수용 공간(22) 측의 부재에 의해 끼워진 상태로 체결되어 있고, 내부의 액체가 누출되는 것을 방지하도록 O 링(9)으로 시일되어 있다.
유압액(11)은, 기체에 비하여, 외적인 온도 및 압력에 의한 밀도(체적)의 변화가 무시할 수 있을 만큼 작은, 비압축성을 갖는 물질이다. 따라서, 토출 장치(10)의 주위 온도 또는 압력이 변화해도, 유압액(11)의 체적은 거의 변화하지 않는다. 유압액(11)으로서, 예를 들어 물과 같은 액체 또는 겔 물질로부터 선택되는 물질을 사용할 수 있다.
제2 수용 공간(22)은, 튜브 등으로 형성되는 제1 유로(13A) 및 제2 유로(13B)를 통해서 서브 탱크(12)에 연결되어 있다. 제2 수용 공간(22) 및 서브 탱크(12)는, 제2 유로(13B)를 통해서 서로 연통되며, 펌프(72)를 포함하는 제1 유로(13A)를 통해서 연통될 수도 있다. 펌프(72)는 통상적으로 개방되어 있어 압력을 전달한다. 펌프(72)는 제2 유로(13B), 제2 수용 공간(22) 및 제1 유로(13A)를 통해서 유압액(11)을 순환시키도록 동작한다. 즉, 제2 수용 공간(22)에 충전되어 있는 유압액(11)은 서브 탱크(12)에 회수되며, 서브 탱크(12)에 충전되어 있는 유압액(11)은 제2 수용 공간(22)에 공급된다.
서브 탱크 공기 연통 구멍(16)이 서브 탱크(12)에 제공되어 대기로 해방되며, 서브 탱크(12) 내의 유압액(11)의 액면은 대기압을 갖는다. 따라서, 연직 방향에서의 서브 탱크(12) 내의 유압액(11)의 액면과 토출 헤드(3)의 높이 사이의 차이에 의한 압력이 토출 헤드(3)에 인가된다. 예를 들어, 서브 탱크(12) 내의 유압액(11)의 액면을 토출 헤드(3)보다 4 cm만큼 낮게 하면, 토출 헤드에는 -0.4 KPa의 압력이 인가된다. 따라서, 이러한 구성은 서브 탱크(12) 내의 유압액(11)의 액면의 위치를 제어함으로써 하우징 유닛(74) 내의 토출 헤드(3)에 인가되는 압력의 제어를 허용한다.
전술한 바와 같이, 제1 수용 공간(21) 및 제2 수용 공간(22)은 가요성 부재(8)에 의해 분리된다. 이 경우, 제1 수용 공간(21)과 제2 수용 공간(22) 사이의 내압의 차가 발생하면, 가요성 부재(8)는 내압이 낮은 측으로 이동하고, 내압 차가 없어지면 이동을 정지하는 동작을 반복한다. 그 때문에, 제1 수용 공간(21) 및 제2 수용 공간(22)의 내압을 서로 동일하게 유지할 수 있다. 유압액(11)이 수용된 공간은 서브 탱크(12)의 내부와 연통하며, 서브 탱크(12) 내의 액면은 토출 헤드(3)의 토출면보다 낮은 위치로 설정되어 있다. 그 때문에, 토출재(114)가 토출 헤드(3)로부터 누출되는 것을 억제할 수 있다.
토출 헤드(3)로부터 토출재(114)가 토출되면, 토출된 토출재의 양만큼 제1 수용 공간(21) 내의 토출재(114)의 내부 체적이 줄어들고, 제1 수용 공간(21)의 내압이 내려간다. 이 과정에서, 제2 수용 공간(22)의 내압은 제1 수용 공간(21)의 내압보다 상대적으로 높다. 따라서, 가요성 부재(8)는 토출재(114)가 충전되어 있는 제1 수용 공간(21)을 향해 이동된다. 동시에, 서브 탱크(12)로부터 제1 유로(13A)를 통해서 유압액(11)이 제2 수용 공간(22) 내에 흡인된다. 이에 의해, 수용 용기(7)의 제1 수용 공간(21) 및 제2 수용 공간(22)의 내압은 다시 동등해지고, 평형 상태가 된다.
토출 장치(10)가 토출 동작을 행하면, 당연히 토출재가 소비된다. 하우징 유닛(74) 내의 토출재(114)가 소비되는 경우, 소비된 체적만큼 서브 탱크(12)로부터 유압액(11)이 펌핑되고 서브 탱크(12) 내의 액면이 하강한다. 서브 탱크(12)의 액면이 하강하면, 서브 탱크(12)의 액면과 토출 헤드(3) 사이의 수두차가 증가하고, 수용 용기(7)의 내압은 과도하게 많이 부압이 되고, 토출구(31)로부터 외기를 흡인한다. 이러한 상황을 회피하기 위해서, 서브 탱크(12) 내의 액면을 서브 탱크 액면 위치 검출 센서(14)로 검출한다. 액면이 목표값보다 낮은 것이 검출되면, 펌프(18)는 메인 탱크(19)로부터 제3 유로(17)를 통해서 서브 탱크(12)에 유압액(11)을 송액하는 제어를 행한다. 이러한 제어에 의해, 서브 탱크(12)의 액면 위치가 제어된다.
<기포 검출>
이어서, 기포 검출을 설명한다. 하우징 유닛(74)은, 커플링(71A 및 71B)에 의해 제1 유로(13A) 및 제2 유로(13B)에 연결된다. 커플링(71A 및 71B)을 하우징 유닛(74)과 제1 및 제2 유로(13A 및 13B)에 연결하는 경우, 커플링 내에 공기가 있으면, 압력 제어에 사용되는 제1 유로(13A) 또는 제2 유로(13B) 내에 기포가 들어간다. 제1 유로(13A) 및 제2 유로(13B)가 수지 튜브일 경우, 기체가 적지 않게 수지 튜브를 투과한다. 따라서, 제1 유로(13A) 또는 제2 유로(13B) 내에 기포가 들어갈 수 있다.
제1 유로(13A) 또는 제2 유로(13B)에 기포가 있을 경우, 서브 탱크(12)와 제2 수용 공간(22) 사이의 유압액(11)이 연속적이 되지 않고, 압력이 정상적으로 제어될 수 없다. 제2 수용 공간(22)이 정압이 되면, 토출 헤드(3)로부터 토출재(114)가 천천히 누출된다.
본 실시형태에서는, 서브 탱크(12)와 제2 수용 공간(22) 사이의 유로 내의 기포를 검출하는 기포 검출 유닛(303)이 배치된다. 도 2에 도시되는 예에서는, 기포 검출 유닛(303)은 제2 유로(13B) 위에 배치되어 있지만, 기포 검출 유닛(303)은 제1 유로(13A) 상에 배치될 수 있거나 또는 제1 유로(13A) 및 제2 유로(13B) 상에 배치될 수 있다.
기포를 검출할 때에, 펌프(72)는, 유압액(11)을 제1 유로(13A)를 통해 서브 탱크(12)로부터 제2 수용 공간으로 펌핑하고, 펌핑된 유압액(11)이 제2 유로(13B)를 통해서 서브 탱크(12)로 복귀하도록 유압액(11)을 순환시킨다. 이렇게 유압액(11)을 순환시킴으로써, 유압액(11) 중의 기포가 서브 탱크(12)까지 운반되어서 제거될 수 있다. 이러한 기포 제거 순환 동작을 미리결정된 시간 동안 행하고, 이 동작 동안 기포 검출 유닛(303)에 의해 기포를 검출할 수 없으면, 제1 유로(13A) 및 제2 유로(13B)에는 기포가 없다고 확인할 수 있다.
기포 검출 유닛(303)으로서 다양한 유형의 장치가 사용될 수 있다. 예를 들어, 기포 검출 유닛(303)은, 초음파를 사용하여, 기포로부터 반사되는 초음파를 검출함으로써 기포를 검출할 수 있다. 혹은, 기포 검출 유닛(303)으로서, 광을 사용해서 기포로부터 반사되는 반사광을 검출하는 광학식 검출 센서를 사용할 수 있다.
유압액(11)으로서 도전성 액체를 사용하는 경우, 제1 유로(13A) 및 제2 유로(13B) 중의 2개의 점의 전기 저항을 계측함으로써 2개의 점 사이에 기포가 존재하는지를 계측할 수 있다. 즉, 기포 검출 유닛(303)은 전기 저항을 계측함으로써 기포가 존재하는지를 검출할 수 있다. 이러한 방법의 장점은 2개의 점 사이의 기포가 계측될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 제2 유로(13B)의 서브 탱크(12) 측의 단부를 서브 탱크(12) 내의 유압액(11)의 외측에 설정한다. 그리고, 하나의 전극을 서브 탱크(12)에 배치하고, 다른 전극을 제2 유로(13B)에 배치한다. 이 상태에서 유압액(11)의 전기 저항을 계측함으로써, 서브 탱크(12), 제1 유로(13A) 및 제2 수용 공간(22)이 기포로 인해 불연속적이지 않은 것을 확인할 수 있다.
또한, 제1 유로(13A) 및 제2 유로(13B) 중 적어도 어느 하나의 소정 구간에 광원 및 포토 센서를 배치하고, 코어재로서 광투과성이 우수한 액체를 봉입한 액체 광 파이버를 사용함으로써, 그 구간에 기포가 존재하는지를 계측할 수 있다. 예를 들어, 제2 수용 공간(22)에 토출재(114)에 대해 비감수성인 파장의 광원을 배치하고, 서브 탱크(12) 내에 포토 센서를 배치한다. 액체 광 파이버를 통과하는 광에 의해 기포를 검출한다. 이에 의해, 서브 탱크(12), 제1 유로(13A), 제2 유로(13B) 및 제2 수용 공간(22)이 기포에 의해 불연속적이지 않은 것을 확인할 수 있다.
이 경우, 전술한 바와 같이, 하우징 유닛(74)은 토출 위치(74A) 및 대기 위치(74B)로 이동될 수 있다. 하우징 유닛(74)이 대기 위치(74B)에 위치되어 있을 경우, 도 1에서 설명되는 바와 같이, 토출재(114)가 기포의 영향에 의해 누출되는 경우에도 토출재(114)를 수용부(302)에 의해 회수할 수 있다. 그러나, 기포가 검출된 상태에서 토출 위치(74A)까지 하우징 유닛(74)을 이동시키는 경우, 토출재(114)는 기판 스테이지 하우징(120) 및 기판 척(119)까지 누출될 수 있고, 이러한 누출을 복구하는데 상당한 시간이 걸린다. 따라서, 제어 유닛(106)은 토출 위치(74A)에 하우징 유닛(74)을 이동시키기 전에 기포가 없는 것을 확인한다.
도 4는, 기포 검출 동안 및 후의 하우징 유닛(74)의 위치의 제어를 나타내는 흐름도이다. 도 4의 흐름도는 제어 유닛(106)에 의해 제어된다. S401에서, 제어 유닛(106)은 하우징 유닛(74)을 대기 위치(74B)에 탑재한다. 예를 들어, 토출재(114)가 다 사용된 하우징 유닛(74)을 교환하고, 새로운 하우징 유닛(74)을 탑재한다. S402에서, 제어 유닛(106)은 기포 제거 순환을 실행한다. 전술한 바와 같이, 하우징 유닛(74)의 탑재 동안 기포는 커플링(71)으로 들어갈 수 있다. 혹은, 수송 중에 제1 유로(13A) 또는 제2 유로(13B)의 튜브를 공기가 투과하기 때문에, 기포는 제1 유로(13A) 또는 제2 유로(13B)로 들어갈 수 있다. 기포를 제거하기 위해서 펌프(72)를 사용해서 기포 제거 순환을 행한다. 즉, 제어 유닛(106)은 대기 위치(74B)에서 기포 제거 순환을 행한다.
S403에서, 제어 유닛(106)은, S402의 기포 제거 순환 동안 또는 기포 제거 순환 후에, 기포 검출 유닛(303)을 사용해서 기포를 검출한다. S404에서 기포가 없는 것을 확인한 경우, 처리는 S405로 진행되고, 기포가 존재하는 것을 검출한 경우, 다시 S402의 기포 제거 순환이 행해진다.
기포 검출 유닛(303)에서 기포가 검출되지 않은 경우, 제1 유로(13A) 및 제2 유로(13B) 내에 기포가 않음을 의미한다. 즉, 하우징 유닛(74)의 압력을 정상적으로 제어할 수 있기 때문에, 기포에 의해 하우징 유닛(74)의 내부가 정압이 되는 것이 억제되고, 그 결과 토출재(114)의 누출이 억제된다. 따라서, S405에서 제어 유닛(106)은, 대기 위치(74B)에 하우징 유닛(74)을 고정하고 있는 로크 기구(304)를 로크해제한다. S406에서, 제어 유닛(106)은 하우징 유닛(74)을 토출 위치(74A)로 이동시킨다. S407에서, 제어 유닛(106)은 임프린트 동작을 행한다.
이러한 제어에 의해, 제1 유로(13A) 또는 제2 유로(13B) 내에 기포가 포함되어 있는 상태에서 하우징 유닛(74)이 토출 위치(74A)로 이동되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 토출재(114)가 기판 스테이지 하우징(120) 또는 기판 척(119)에 누출되는 것을 억제할 수 있다.
장치는, 전원이 OFF인 경우에는 로크 기구(304)가 로크해제될 수 없고, 하우징 유닛(74)은 수동으로 토출 위치(74A)로 이동될 수 없도록 구성될 수 있다.
위에서는 하우징 유닛(74)을 토출 장치(10)에 탑재하는 경우의 제어를 설명했다. 이어서, 하우징 유닛(74)을 탑재한 후에 제1 유로(13A) 또는 제2 유로(13B) 내에 기포가 존재하는지를 검출하는 예를 설명한다. 펌프(72)에 의해 기포 제거 순환을 행하는 경우에, 펌프(72)의 맥동에 의해 토출 헤드(3)로부터 토출재(114)가 누출되는 경우가 있을 수 있다. 이와 관련하여, 토출 위치(74A)의 위치에서 기포 제거 순환을 행하는 것은 바람직하지 않다. 따라서, 제어 유닛(106)은, 미리결정된 시간 간격으로 하우징 유닛(74)을 대기 위치(74B)로 이동시키며, 전술한 S402로부터 동작을 개시한다. 이에 의해, 제1 유로(13A) 또는 제2 유로(13B) 내에 기포가 존재하지 않는 상태를 유지할 수 있다.
전술한 전기 저항 또는 액체 광 파이버에 의한 기포 검출에서는, 기포 제거 순환을 행하지 않고 제1 유로(13A) 또는 제2 유로(13B) 내의 기포를 검출할 수 있다. 따라서, 기포 검출 유닛(303)의 구성에 따라, 하우징 유닛(74)이 토출 위치(74A)에 위치되어 있는 상태에서도, 상시 기포를 검출할 수 있다. 토출 위치(74A)에서 제1 유로(13A) 또는 제2 유로(13B) 내에서 기포가 검출된 경우, 제어 유닛(106)은 하우징 유닛(74)을 대기 위치(74B)로 이동시키고 전술한 S402로부터 동작을 개시한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 기포 검출 유닛(303)을 제공함으로써, 토출재(114)가 누출되는 가능성을 사전에 검출할 수 있다. 대기 위치(74B)에서 기포가 존재하지 않는 것을 확인한 후에 하우징 유닛(74)을 토출 위치(74A)로 이동시킴으로써, 토출재(114)가 기판 스테이지 하우징(120) 또는 기판 척(119)에 누출되는 것을 억제할 수 있다. 제1 유로(13A) 또는 제2 유로(13B)에 탈기 장치가 제공될 수 있다. 이에 의해, 제1 유로(13A) 또는 제2 유로(13B)에 기포가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
<<제2 실시형태>>
제1 실시형태에서는, 제1 유로(13A) 또는 제2 유로(13B)에 검출 유닛으로서 기포 검출 유닛(303)을 제공하여, 기포 검출 유닛(303)에 의해 제1 유로(13A) 또는 제2 유로(13B) 내에 기포가 발생하는 지를 검출하는 예를 설명했다. 본 실시형태에서는, 하우징 유닛(74)의 제2 수용 공간(22)에 검출 유닛으로서 압력 센서를 배치하는 예를 설명한다. 즉, 압력 센서에 의해 압력을 계측함으로써 기포가 발생하고 있는지를 검출한다.
도 5는 본 실시형태의 토출 장치(10)를 도시하는 도면이다. 하우징 유닛(74)의 제2 수용 공간(22)에 압력 센서(305)가 제공되어 있고, 압력 센서(305)는 제2 수용 공간(22)의 압력을 계측한다. 다른 구성은 제1 실시형태와 마찬가지이며, 그에 대한 설명을 생략한다. 도 5는 기포 검출 유닛(303)을 포함하는 예를 나타내고 있지만, 토출 장치(10)는 기포 검출 유닛(303)을 포함하지 않을 수 있다.
도 6은 압력 센서(305)에 의한 압력 계측 동안 및 후의 하우징 유닛(74)의 위치의 제어를 나타내는 흐름도이다. 도 6의 흐름도는 제어 유닛(106)에 의해 실시된다.
S601에서, 제어 유닛(106)은 하우징 유닛(74)을 대기 위치(74B)에 탑재한다. 예를 들어, 토출재(114)가 다 사용된 하우징 유닛(74)을 교환하고, 새로운 하우징 유닛(74)을 탑재한다. S602에서 제어 유닛(106)은, 기포 제거 순환을 실시한다. 즉, 제어 유닛(106)은 대기 위치(74B)에서 기포 제거 순환을 행한다.
기포 제거 순환 후, S603에서, 제어 유닛(106)은 압력 센서(305)를 사용해서 제2 수용 공간(22)의 압력을 계측한다. S603에서 압력이 미리결정된 범위 내에 있지 않을 경우, 제어 유닛(106)은 기포가 존재한다고 판정하고, 처리는 S602로 되돌아가며, 기포 제거 순환이 다시 행해진다. 한편, 압력이 미리결정된 범위 내에 있는 경우, 처리는 S605로 진행된다. 하우징 유닛(74)의 압력이 정상적으로 제어되는 경우, 유로에는 기포가 존재하지 않고, 부압이 적절하게 제어된다. 즉, 기포에 의해 하우징 유닛(74)의 내부가 정압이 되지 않고, 토출재(114)의 누출이 억제된다. 따라서, S605에서, 제어 유닛(106)은, 대기 위치(74B)에 하우징 유닛(74)을 고정하는 로크 기구(304)를 로크해제한다. S606에서, 제어 유닛(106)은 하우징 유닛(74)을 토출 위치(74A)로 이동시킨다. 그리고, S607에서, 제어 유닛(106)은 임프린트 동작을 행한다.
이러한 제어에 의해, 압력 이상이 있는 상태에서, 하우징 유닛(74)을 토출 위치(74A)로 이동시키는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 토출재(114)가 기판 스테이지 하우징(120) 또는 기판 척(119)에 누출되는 것을 억제할 수 있다.
위에서는 하우징 유닛(74)을 토출 장치(10)에 탑재하는 경우의 제어를 설명했다. 이어서, 하우징 유닛(74)을 탑재한 후에 압력 계측을 행하는 예를 설명한다. 압력 센서(305)에 의한 압력 계측은, 하우징 유닛(74)을 토출 위치(74A)로 이동시킨 후에도 적절히 행해질 수 있다. 예를 들어, 압력 계측은 압력 센서(305)에 의해 상시 행해질 수 있다. 하우징 유닛(74)이 토출 위치(74A)에 위치되어 있는 동안 압력이 미리결정된 범위로부터 벗어난 것을 압력 센서(305)가 검출하는 경우, 제어 유닛(106)은 하우징 유닛(74)을 대기 위치(74B)로 이동시킨다. 그리고, 전술한 S602로부터 동작을 개시한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 압력 센서(305)를 제공함으로써 압력 제어가 정상적으로 행해지는지를 판정할 수 있다. 즉, 기포가 유로 내에 발생하는지를, 기포의 발생 결과로서 발생할 수 있는 압력 변동에 따라서 판정할 수 있고, 토출재(114)의 누출 가능성을 사전에 검출할 수 있다.
압력 센서(305) 및 기포 검출 유닛(303)의 모두가 제공되는 경우, 장치는 기포 검출 유닛(303)이 기포가 존재하지 않는 것을 검출하고 그리고 압력 센서에 의해 검출된 압력이 미리결정된 범위 내에 있는 것을 확인한 후에, 로크 기구(304)를 로크해제하도록 구성될 수 있다.
본 발명을 예시적인 실시형태를 참고하여 설명했지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.
Claims (16)
- 임프린트 장치이며,
이동가능한 하우징 유닛;
상기 하우징 유닛에 제공되고 토출재를 토출하도록 구성되는 토출 헤드;
상기 하우징 유닛에 제공되며, 상기 하우징 유닛을, 상기 토출 헤드와 연통하고 토출재를 수용하는 제1 수용 공간과, 유압액을 수용하는 제2 수용 공간으로 분리하는 가요성 부재;
상기 제2 수용 공간과 연통하는 유로; 및
상기 유로를 통해서 상기 제2 수용 공간의 압력을 제어하도록 구성되는 압력 제어 유닛을 포함하며,
상기 임프린트 장치는,
상기 유로 내의 기포를 검출하도록 구성되는 검출 유닛을 포함하는, 임프린트 장치. - 제1항에 있어서,
상기 유로는 펌프를 구비한 제1 유로 및 상기 검출 유닛을 구비한 제2 유로를 포함하는, 임프린트 장치. - 제2항에 있어서,
상기 검출 유닛에 의한 기포의 검출은, 상기 펌프를 동작시킴으로써 상기 유압액이 순환된 후에 행해지는, 임프린트 장치. - 제3항에 있어서,
상기 펌프에 의한 유압액의 순환과 상기 검출 유닛에 의한 기포의 검출은, 상기 하우징 유닛이 탑재된 경우에 행해지는, 임프린트 장치. - 제3항에 있어서,
상기 하우징 유닛은 미리결정된 시간 간격으로 대기 위치로 복귀하며,
상기 펌프에 의한 유압액의 순환 및 상기 검출 유닛에 의한 기포의 검출은 상기 대기 위치에서 행해지는, 임프린트 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 하우징 유닛이 대기 위치에 위치되는 경우에 상기 검출 유닛이 기포가 존재하지 않는 것을 검출하면, 상기 하우징 유닛은 상기 대기 위치로부터 토출이 행해지는 토출 위치로 이동되는, 임프린트 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 하우징 유닛이 토출이 행해지는 토출 위치에 위치되는 경우에 상기 검출 유닛이 기포를 검출하면, 상기 하우징 유닛은 대기 위치로 이동되는, 임프린트 장치. - 제6항에 있어서,
상기 대기 위치로부터 상기 토출 위치로의 상기 하우징 유닛의 이동을 로크하도록 구성되는 로크 기구를 더 포함하며,
상기 하우징 유닛이 상기 대기 위치에서 상기 로크 기구에 의해 로크되어 있는 상태에서 상기 검출 유닛이 기포가 존재하지 않는 것을 검출하면, 상기 로크 기구는 로크해제되는, 임프린트 장치. - 제6항에 있어서,
상기 하우징 유닛이 상기 대기 위치에 위치되는 상태에서, 상기 토출 헤드와 대향하는 위치에 토출재를 수용하도록 구성되는 수용부를 더 포함하는, 임프린트 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 검출 유닛은, 기포로부터 반사되는 초음파를 검출하거나 또는 기포로부터 반사되는 반사광을 검출하도록 구성되는, 임프린트 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유압액은 도전성 액체이며,
상기 검출 유닛은 상기 도전성 액체의 전기 저항을 계측함으로써 기포를 검출하도록 구성되는, 임프린트 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 검출 유닛은, 액체 광 파이버에 의해 상기 유로에 연결되고, 상기 액체 광 파이버를 통과하는 광을 사용하여 기포를 검출하도록 구성되는, 임프린트 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 검출 유닛은 상기 제2 수용 공간에 배치되는 압력 센서를 포함하도록 구성되는, 임프린트 장치. - 제13항에 있어서,
상기 검출 유닛은, 상기 압력 센서에 의해 계측된 상기 제2 수용 공간의 압력이 미리결정된 범위 내에 있지 않는 경우에, 기포가 발생하고 있는 것으로 검출하도록 구성되는, 임프린트 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유로에 제공되는 탈기 장치를 더 포함하는, 임프린트 장치. - 임프린트 장치를 제어하는 방법이며,
상기 임프린트 장치는,
이동가능한 하우징 유닛과,
상기 하우징 유닛에 제공되고 토출재를 토출하도록 구성되는 토출 헤드와,
상기 하우징 유닛에 제공되며, 상기 하우징 유닛을, 상기 토출 헤드와 연통하고 토출재를 수용하는 제1 수용 공간과, 유압액을 수용하는 제2 수용 공간으로 분리하는 가요성 부재와,
상기 제2 수용 공간과 연통하는 유로, 및
상기 유로를 통해서 상기 제2 수용 공간의 압력을 제어하도록 구성되는 압력 제어 유닛을 포함하며,
상기 임프린트 장치를 제어하는 방법은,
상기 유로 내의 기포를 검출하는 단계를 포함하는, 임프린트 장치를 제어하는 방법.
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