KR20240035568A - 임프린팅 장치 - Google Patents

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KR20240035568A
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디디에르 마티스 마리아 유스티나 페티트
마르쿠스 안토니우스 페르슈렌
요한네스 발타사르 마리아 소에텐스
마우리세 레오나르두스 요한네스 얀센
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코닌클리케 필립스 엔.브이.
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Abstract

임프린팅 장치는 가요성 스탬프를 지지하기 위한 제1 캐리어, 제1 캐리어의 평면에 평행한 방향으로 제1 캐리어를 병진시키기 위한 캐리어 액추에이터의 세트, 및 제1 캐리어에 대해 이동가능하고 레지스트 층을 갖는 기판을 지지하도록 구성되는 제2 캐리어를 포함한다. 제2 캐리어는 척 및 제2 캐리어의 평면에 수직인 방향으로 척의 일부분을 병진시키기 위한 척 액추에이터의 세트를 포함한다. 이러한 임프린팅 장치는 제1 캐리어의 평면내 위치를 제어하고(따라서 X, Y 및 Rz 위치 제어를 가능하게 함) 제2 캐리어의 Z 축 위치를 제어함으로써(따라서 Rx, Ry 및 Z 위치 제어를 가능하게 함) 가요성 스탬프와 기판 사이의 정렬을 제공한다. 따라서, 6 DOF 위치 조정이 간단한 구조로 가능하게 된다. 따라서, 기판 및/또는 스탬프의 로딩을 또한 가능하게 하면서 X, Y 및 Z 병진 및 회전의 정밀한 제어가 가능하게 된다.

Description

임프린팅 장치
본 발명은 가요성 스탬프(flexible stamp) 상의 임프린팅 패턴(imprinting pattern)으로 레지스트 층(resist layer)을 임프린팅하기 위한 장치에 관한 것이다.
EP 3126909A호에 개시된 유형의 임프린트 리소그래피(imprint lithography)는 더 전통적인 마스크-기반 광학 리소그래피 기법에 대한 실행가능한 대안으로서 관심을 얻고 있는데, 이는 임프린트 리소그래피가 큰 영역에 걸쳐 반도체 디바이스의 기판과 같은 기판 상으로 전사될 패턴에 (더) 작은 특징부 크기를 제공할 수 있는 가능성이 있기 때문이다. SCIL, 즉 기판 컨포멀 임프린팅 리소그래피(substrate conformal imprinting lithography)와 같은 임프린트 리소그래피 기법에서, 그의 표면 상에 특징부 릴리프 패턴을 포함하는 가요성 스탬프가 그러한 기판과 접촉하게 되고, 이러한 기판은 전형적으로 레지스트 재료를 지지한다. 레지스트 재료는 특징부 패턴에 의해 임프린팅된다. 레지스트 재료는 후속하여 현상, 예컨대 경화되고, 그 후에 특징부 패턴은 기판 상에 패턴화된 레지스트 층을 남기도록 레지스트 재료로부터 해제된다.
이러한 프로세스에서, 경화성이지만 유체인 레지스트 층이 척(chuck) 상에 지지된 기판(예컨대, 웨이퍼)에 적용된다. 가요성 스탬프는 예를 들어 고무이고, 레지스트 층은 레지스트로부터의 스탬프의 제거 후에 스탬프 릴리프 층의 그것과 상보적인 레지스트 층 내의 고화된 릴리프를 남기도록 임프린팅되는 동안 경화(고화)될 수 있다. 임프린트 프로세스는 예컨대 금속 플레이트 또는 유리 플레이트와 같은 얇은 가요성 플레이트에 부착된, 예를 들어 PDMS 고무 층으로 형성된 얇은 가요성 스탬프를, 유리 플레이트 면 반대편에 PDMS 층의 릴리프 표면이 있는 상태로, 스탬프 조작기 상에 배열하는 것을 수반한다. 이러한 스탬프 조작기는 때때로 홈 플레이트(groove plate)로도 지칭된다. 이는 유리 플레이트가 스탬프 조작기에 대항하고 스탬프의 릴리프 표면이 척 상의 웨이퍼의 레지스트 층에 대향하는 것을 제공한다.
스탬프는 필수적이지는 않지만 일반적으로 웨이퍼 위에서 뒤집혀 유지되고, 이때 2개의 부분은 X-Y 평면 내에서 서로 평행하고 유체 레지스트 층의 표면으로부터 Z-축 방향을 따라 작은 거리에 있다. 이러한 작은 거리는 Z-축 방향을 따른 스탬프의 릴리프 표면과 레지스트 층 사이의 소위 임프린트 간극(imprint gap)을 한정한다.
스탬프는 국소적으로 조작되는데, 예를 들어 국소적으로 그리고 순차적으로 스탬프 조작기에 의해 스탬프 조작기로부터 해제되고 스탬프 조작기에 부착될 수 있다. 스탬프 조작기는 과압(overpressure) 또는 저압(underpressure)과 같은 설정된 압력에서 개별적으로 작동되어 스탬프의 부분들을 유지(저압)하거나 스탬프의 부분들을 해제(과압)할 수 있는, 흔히 스탬프 조작기의 표면(X-Y 평면)을 따라 연장되는 홈의 형태인 개구를 갖고, 따라서 홈 플레이트로 명명된다. 따라서, 임프린트 프로세스 동안, 하나의 X-Y 위치에서(예컨대, 에지에서) 스탬프를 해제함으로써, 그러한 위치에서 릴리프 표면과 레지스트 사이의 제1 접촉이 이루어진다. 스탬프는 이어서 스탬프 조작기로부터 점진적으로 해제되어 약간 일시적으로 변형되고(예컨대, 국소적으로 굽혀짐) 레지스트 층과 점진적으로 접촉한다. 이로써, 접촉은 해제 방식에 따라 X-축 및/또는 Y-축 방향을 따라 제1 접촉 위치로부터 성장한다.
스탬프를 조작기에 부착할 수 있도록 하기 위해, 그것은 조작기 아래에서 뒤집혀 위치될 필요가 있다. 이를 수행하기 위해, 스탬프는 (릴리프 표면이 하향으로 향하는 상태로 뒤집혀) 스탬프 홀더 상에 내려놓인다. 스탬프 조작기는 스탬프의 유리 플레이트의 배면을 향해 내려놓인 스탬프 위로 이동되고, 그 후에 스탬프의 유리 플레이트 표면은 조작기 개구의 작동에 의해 조작기에 부착된다.
기판은 이어서 척 상에 로딩되고, 릴리프 층 표면에 대해 원하는 대로 위치된다.
프로세스의 시작 시에 임프린트 간극을 설정하기 위해, (Z-축 방향으로의) 거리는 원하는 값으로(예컨대, 50 μm 내지 150 μm의 범위로) 설정되어, 임프린팅 프로세스 동안 엄밀한 허용오차 내에서(예컨대, 5 μm 내지 10 μm 범위 내의 간극 변동을 갖고서) 유지될 필요가 있다. 임프린트 간극은 웨이퍼와 스탬프 사이의 간극이다.
임프린팅 단계 동안, 조작기 개구는 특징부 패턴이 모세관력에 의해 레지스트 층 내로 당겨지도록 스탬프를 스탬프 조작기로부터 점진적으로 해제하기 위해 저압으로부터 약간의 과압으로 전환되는데, 이는 그러한 패턴의 이웃하는 돌출부들 사이의 간격이 전형적으로 모세관으로서 작용하기 때문이며, 따라서 이는 레지스트에 의한 스탬프의 습윤 속도를 높인다. 스탬프와 접촉하는 동안 레지스트 층의 현상(예컨대, 고화) 시에 그리고 그 후에, 가요성 스탬프의 특징부 패턴은 개별 조작기 개구가 저압으로 전환되어 현상된 레지스트 층으로부터 특징부 패턴을 점진적으로 해제하는 반대 프로세스에 의해 레지스트 층으로부터 해제된다. 해제 프로세스는 전형적으로 스탬프 재료와 현상된(고화된) 레지스트 사이의 상호작용에 의해 방해되며, 이는 해제 프로세스를 늦춘다. 이는 스탬프와 경화된 레지스트 사이의 늘어난 표면적으로 인한 것이며, 이는 단위 면적당 반 데르 발스 힘을 증가시킨다. 따라서, WO 2008/068701 A2호에 개시된 장치와 같은 임프린팅 장치 상에서 임프린팅 또는 해제 단계의 속도를 설정하는 것이 가능하다.
현재의 SCIL 임프린트 기계에서, 100 내지 200 mm 직경 웨이퍼가 사용될 수 있다. 웨이퍼를 로딩 및 언로딩하고 임프린트 간극을 조정하기 위한 척의 수직 이동을 위해 단일 선형 Z-스테이지가 사용된다. 척과 홈 플레이트 사이의 틸트(tilt)(X-축을 중심으로 한 회전(RX) 및 Y-축을 중심으로 한 회전(RY))의 조정은 예를 들어 3개의 마이크로미터 조정 스크류에 의해 수동으로 구현된다.
기존의 기계에서 스탬프 랜딩 링(stamp landing ring)의 높이는 고정된다. 그것은 단지 스탬프 랜딩 링을 상이한 높이로 교체함으로써 맞춰질 수 있다.
300 mm 웨이퍼와 같은, 더 큰 웨이퍼의 프린팅을 가능하게 하도록 설계를 확장하려는 요구가 있다. 이는 Z-축 방향을 따른 필요한 프로세스 힘의 증가(예컨대, 2배만큼 높음) 및 더 큰 스팬 폭(예컨대, 200 mm 대신에 300 mm 직경)을 야기한다. 프로세스 부하 동안 5 내지 10 μm와 같은 필요한 임프린트 간극 변동을 유지하기 위해, 기존 설계를 단순히 바로 확장하는 것은 가능하지 않다. 특히, 웨이퍼를 위한 지지체는 충분한 강성을 갖지 않을 것이다.
예를 들어 웨이퍼를 위한 지지체는 예를 들어 척 및 지지체의 C-프레임 설계와 같은 지지체의 프레임을 포함한다. 지지 프레임은 프로세스 부하 때문에 또는 가열 동안 뒤틀림으로 인해 굽혀질 수 있다. 굽힘 또는 뒤틀림은 임프린트 간극의 더 큰 변동을 야기한다. 이는 임프린트 프로세스의 품질을 상당히 감소시킨다. 더 큰 척은 또한 큰 열 질량(thermal mass)을 갖는데, 이는 긴 가열 및 냉각 시간을 야기한다.
따라서, 하나의 문제는 스탬프 및 웨이퍼의 간단한 로딩을 여전히 허용하면서, 더 큰 면적의 웨이퍼 지지체, 예컨대 척 및 홈 플레이트(예컨대, 300 mm 직경)로 매우 정밀하게 임프린트 간극을 제어할 필요성이다. 이러한 로딩은 예를 들어 홈 플레이트에 대한 척의 더 긴 거리의 조작을 필요로 한다. 본 발명자들은, 더 큰 척을 이용하면, 기존 설계들이 전체 척 영역에 걸친 임프린트 간극 제어를 보장하기에 충분한 강성을 가능하게 하는 허용오차들로 제조하는 것이 어렵다는 것을 밝혀냈다.
다른 문제는 (척으로서 알려진) 웨이퍼 지지체의 위치의 정밀하고 안정적인 제어를 가능하게 하는 것이다.
다른 문제는 스탬프의 외부 영역 주위의 스탬프 랜딩 링의 위치를 포함하여, 스탬프와 기판 사이에서 균일한 프로세스 간극을 보장하는 것이다.
또 다른 문제는 스탬프와 기판 사이, 즉 제1 캐리어(carrier)와 척 사이의 XY 평면 내에서의 (수십 나노미터 정도의) 매우 정밀한 정렬을 구현하면서, 더 큰 면적의 웨이퍼 지지체로 임프린트 간극을 매우 정확하게 제어하는 것이다.
본 발명은 이러한 문제들 중 하나 이상을 해결하는 것을 목표로 한다.
본 발명에 따르면, 청구항 1에 한정된 바와 같은 임프린팅 장치가 제공된다.
가요성 스탬프는 임프린팅 패턴을 갖고, 제1 캐리어는 가요성 스탬프의 부분들을 제1 캐리어를 향해 개별적으로 당기는 데 사용하기 위한 그리고 가요성 스탬프의 부분들을 제1 캐리어로부터 멀어지게 개별적으로 미는 데 사용하기 위한 액추에이터들(actuators)의 어레이를 포함한다. 이러한 임프린팅 장치는 기판 컨포멀 임프린팅 리소그래피 장치이거나 그것을 포함할 수 있다. 액추에이터들은 압력 작동식 조작기 개구들(openings) 또는 개구부들(apertures)이거나 그것을 포함할 수 있지만, 예를 들어 금속 지지 층을 갖는 가요성 스탬프들과 조합되는, 예를 들어 전기 또는 전자기 액추에이터들과 같은 다른 유형들이 또한 사용될 수 있다.
척 액추에이터들은 Z-축 방향으로의 그리고 X-축 및 Y-축(척/기판의 평면내)을 중심으로 한 척의 회전의 제어를 가능하게 한다. 따라서, 틸트 및 웨지 보상이 가능하게 되고, 이는 국소 위치 감지에 기초하여 수동 및/또는 자동일 수 있다. 이로써 임프린트 간극의 엄밀한 제어가 가능하게 된다.
또한, 이러한 임프린팅 장치는 제1 캐리어의 평면내 위치를 제어하고(따라서 X-축, Y-축 및 RZ 위치 제어를 가능하게 함, 여기서 X-축 및 Y-축은 평면내이고 Z-축은 수직임) 제2 캐리어의 Z-축 위치들을 제어함으로써(따라서 RX, RY 및 Z-축 위치 제어를 가능하게 함) (제1 캐리어에 의해 지지되는) 가요성 스탬프와 (제2 캐리어에 의해 지지되는) 기판 사이의 정렬을 제공한다. 따라서, 이러한 임프린트 장치는 캐리어들의 원하는 강성을 유지하는 간단한 구조로 가능하게 되는 6 자유도(degree of freedom, "DOF") 위치 조정을 제공하고, Z-축 방향을 따른 증가된 힘을 견디면서 XY 평면 정렬에서 안정적이다.
제1 캐리어는 홈 플레이트 및 홈 플레이트 주위의 프레임을 포함할 수 있고, 캐리어 액추에이터들은 프레임을 병진시키기 위한 것이다.
따라서, 홈 플레이트가 프레임 내에 장착되고, 프레임의 평면내 위치가 조정된다. 홈 플레이트는 X-축 및/또는 Y-축 방향을 따라 연장되는 홈들의 형태인 압력 작동식 개구부들을 포함한다.
각각의 캐리어 액추에이터는 선형 액추에이터 및 선형 액추에이터와 프레임 사이의 플렉셔(flexure)를 포함할 수 있다.
선형 액추에이터는 구현하기에 간단하다. 플렉셔는 위치가 조정될 때 프레임 또는 홈 플레이트에서의 응력의 축적을 방지한다.
예를 들어, 세트에 3개의 캐리어 액추에이터들이 있다. 3개의 위치설정 지점들의 사용은 고정된 평면이 한정될 수 있게 한다.
각각의 캐리어 액추에이터는 예를 들어 공기 베어링 장치에 의해 프레임에 커플링된다. 이는 0 마찰 조정을 제공한다.
각각의 공기 베어링 장치는 예를 들어 상부 공기 베어링 및 하부 공기 베어링을 포함하고, 프레임의 일부분이 상부 공기 베어링과 하부 공기 베어링 사이에 개재된다.
이러한 방식으로, 2개의 공기 베어링에 의해 인가되는 압력들이 균형을 이룬다.
장치는 메인 프레임(main frame); 제2 캐리어의 평면에 수직인 방향으로 메인 프레임을 병진시키기 위한 메인 프레임 액추에이터를 추가로 포함할 수 있고, 척 액추에이터들은 메인 프레임에 대해 척의 일부분을 병진시키기 위한 것이고 메인 프레임 액추에이터는 상기 척 액추에이터들보다 큰 스트로크(stroke)를 갖는다.
척의 (척/기판의 평면에 수직인) Z-축 이동은 별개의 롱 스트로크(long stroke) 및 쇼트 스트로크(short stroke) 구동기들로, 2개의 스테이지들로 분할된다. 이는 매우 강성인 지지체를 생성한다. 척 액추에이터들은 Z-축 방향으로의 그리고 X-축 및 Y-축(척/기판의 평면내)을 중심으로 한 척의 회전의 제어를 가능하게 한다. 따라서, 틸트 및 웨지 보상이 가능하게 되고, 이는 국소 위치 감지에 기초하여 수동 및/또는 자동일 수 있다. 임프린트 간극의 엄밀한 제어가 가능하게 된다.
메인 프레임 액추에이터는 스탬프 및 기판의 로딩을 용이하게 하도록 큰 스트로크(예컨대, 50 mm 이상)를 갖고, 척 액추에이터들은 예컨대 5 mm의 스트로크에서 예컨대 +- 1 μm까지, 미세 조정을 위한 작은 스트로크를 갖는다.
제2 캐리어는 서브-프레임(sub-frame)을 추가로 포함할 수 있고, 서브-프레임은 메인 프레임에 연결되고 척은 서브-프레임에 장착되고, 서브-프레임은 임프린팅 동안 운동학적 커플링(kinematic coupling)을 통해 제1 캐리어에 대해 서브-프레임을 편향시키기 위한 스프링 장치에 의해 메인 프레임에 장착된다.
척은 이어서 강성 서브-프레임에 의해 지지된다. 이러한 서브-프레임은 이어서 메인 프레임 및 메인 프레임 액추에이터로부터 커플링해제될 수 있다. 서브-프레임은 예를 들어 스프링 장치에 의해 메인 프레임에 장착된다. 스프링 장치는 서브-프레임과 메인 프레임 사이에 커플링해제를 제공한다. 서브-프레임은 강체(rigid body)로서 거동하고, 메인 프레임 및/또는 메인 액추에이터의 변형은 임프린트 간극에 영향을 미치지 않을 것이다. 특히, 힘 경로와 위치 경로의 분리가 구현된다.
스프링 장치는 바람직하게는 임프린팅 동안 운동학적 커플링을 통해 제1 캐리어에 대해 서브-프레임을 편향시키기 위한 것이다. 스프링 장치는 가압력을 제공할 뿐만 아니라 정렬 오차를 보상한다. 운동학적 커플링의 가압은 서브-프레임과 제1 홀더(즉, 홈 플레이트)가 단일 강성 부품으로서 기능한다는 것을 의미한다.
척은 척의 표면으로부터 제1 캐리어까지의 거리를 측정하기 위한 위치 센서들의 세트를 포함할 수 있다. 이들은 척 액추에이터들의 자동화된 제어를 가능하게 한다.
위치 센서들의 세트는 각각 척으로부터 제1 캐리어까지의 거리를 측정하기 위한 3개의 위치 센서들을 포함할 수 있고, 각각의 위치 센서는 각각의 제1 액추에이터에 근접해 있다.
각각의 척 액추에이터는 액추에이터 출력부 및 액추에이터 출력부와 척 구동 부재 사이의 레버 장치를 포함할 수 있다. 레버 장치는 위치설정 정확도의 증가 및 증가된 강성을 가능하게 한다.
레버 장치는 고정된 레버 부분과 이동가능한 레버 부분 사이의 제1 피봇부(pivot)를 포함할 수 있고, 레버 장치는 액추에이터 출력부와 척 구동기 부재 사이의 변위의 감소를 제공한다.
장치는 예를 들어 척의 외측 주위의 스탬프 랜딩 링을 추가로 포함하고, 스탬프 랜딩 링은 가요성 스탬프의 영역 외측에서 제1 캐리어를 향하기 위한 것이고, 제2 캐리어는 스탬프 랜딩 링으로부터 제1 캐리어까지의 거리를 측정하기 위한 위치 센서들의 세트를 포함한다.
제2 캐리어의 평면에 수직인 방향으로 스탬프 랜딩 링의 일부분을 병진시키기 위한 랜딩 링 액추에이터들의 세트가 제공될 수 있다.
본 발명은 시스템(및 그에 따라 시스템을 포함하는 경우 장치)을 구동하는 방법을 추가로 제공하고, 방법은,
- 제1 스트로크로 메인 프레임 액추에이터를 구동하는 단계, 및
- 3개의 척 액추에이터들의 세트 중 하나 이상을 구동하는 단계를 포함한다.
본 발명은, 프로세서 상에서 실행될 때, 구동 시스템으로 하여금 방법의 단계들을 수행하게 하는 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 추가로 제공한다.
메인 프레임 액추에이터의 구동은 스탬프의 기판의 로딩 및/또는 제거가 가능하게 되도록 구동하는 것을 포함할 수 있다.
3개의 척 액추에이터들의 세트 중 하나 이상의 구동은 임프린트 간극이 척 영역의 하나의 위치에서 국소적으로 또는 모든 척 영역에 걸쳐 전반적으로 조정되도록 구동하는 것을 포함할 수 있다.
컴퓨터 프로그램은 네트워크로부터 다운로드가능하거나 비일시적 매체와 같은 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장될 수 있다.
본 발명의 실시예는 개략적인 첨부 도면을 참조하여 비제한적인 예로서 더 상세히 기술된다.
도 1은 가요성 스탬프를 위한 임프린팅 장치를 도시한 도면.
도 2는 도 1의 임프린팅 장치의 일부의 예를 도시한 도면.
도 3은 도 1의 임프린팅 장치를 사용한 임프린팅 사이클을 도시한 도면.
도 4는 도 1의 임프린팅 장치를 사용한 해제 사이클을 도시한 도면.
도 5는 척 조작기의 설계를 도시한 도면.
도 6은 다양한 설계 특징부를 통합한 임프린팅 장치를 도시한 도면.
도 7은 평면도로 (메인 프레임 상에 장착된) 서브-프레임을 도시한 도면.
도 8은 척의 예를 도시한 도면.
도 9는 척의 상부 면과 저부 면 및 상부 면과 저부 면 내의 가열수 또는 냉각수 채널 장치를 도시하는, 척의 부분들의 2개의 단면을 도시한 도면.
도 10은 전체 척의 단면을 도시한 도면.
도 11은 채널 장치를 한정하기 위한 상부 면 또는 하부 면 내의 리지(ridge)의 세트를 도시한 도면.
도 12는 척의 저부 면의 밑면을 도시한 도면.
도 13은 척과 함께 사용하기 위한 인터페이스 플레이트(interface plate)를 도시한 도면.
도 14는 홈 플레이트를 위한 구동 장치를 도시한 도면.
도 15는 척 액추에이터로서 사용하기 위한 쇼트 스트로크 액추에이터의 설계를 도시한 도면.
도 16은 상이한 시점으로부터 도 15의 액추에이터에 사용되는 구동 요소를 도시한 도면.
도 17은 스탬프 랜딩 링이 사용되는 방법을 도시한 도면.
도 18은 스탬프 랜딩 링 어댑터의 제1 사용을 도시한 도면.
도 19는 스탬프 랜딩 링 어댑터의 제2 사용을 도시한 도면.
도 20은 제2 스탬프 랜딩 링을 사용하는 예를 도시한 도면.
도 21은 2개의 두께를 가진 스탬프 랜딩 링을 사용하여 비교적 두꺼운 200 mm 웨이퍼를 임프린팅하기에 적합한 예를 도시한 도면.
도 22는 반-자동화된 스탬프 로딩 프로세스를 설명하는 데 사용되는 도면.
도면은 축척에 맞게 도시된 것은 아니다. 동일한 도면 부호가 도면 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분을 나타내도록 사용된다.
본 발명은 가요성 스탬프와 함께 사용하기 위한 임프린팅 장치를 제공하며, 이러한 장치는 가요성 스탬프를 지지하기 위한 제1 캐리어, 제1 캐리어의 평면에 평행한 방향으로 제1 캐리어를 병진시키기 위한 캐리어 액추에이터의 세트, 및 제1 캐리어에 대해 이동가능하고 레지스트 층을 갖는 기판을 지지하도록 구성되는 제2 캐리어를 포함한다. 제2 캐리어는 척 및 제2 캐리어의 평면에 수직인 방향으로 척의 일부분을 병진시키기 위한 척 액추에이터의 세트를 포함한다. 이러한 임프린팅 장치는 제1 캐리어의 평면내 위치를 제어하고(따라서 X-축, Y-축 및 Rz 위치 제어를 가능하게 함) 제2 캐리어의 Z-축 위치를 제어함으로써(따라서 Rx, Ry 및 Z-축 위치 제어를 가능하게 함) 가요성 스탬프와 기판 사이의 X-Y 평면 내에서의 정렬을 제공한다. 따라서, 6 DOF 위치 조정이 간단한 구조로 가능하게 된다. 따라서, 기판 및/또는 스탬프의 로딩을 또한 가능하게 하면서 X, Y 및 Z 병진 및 회전의 정밀한 제어가 가능하게 된다.
본 발명을 기술하기 전에, EP 3126909A호 및 WO 2020/0099265호에 개시된 장치 및 방법이 도 1 내지 도 4를 참조하여 먼저 기술될 것이고, 이어서 본 발명을 구현하는 이러한 장치의 변형이 기술될 것이다.
도 1은 가요성 스탬프와 함께 사용하기 위한 임프린팅 장치(100)를 도시한다. 임프린팅 장치(100)는 가요성 스탬프로부터 기판으로 임프린팅 패턴을 전사하는 데 사용될 수 있는 기판 컨포멀 임프린프 리소그래피("SCIL") 임프린팅 장치 또는 임의의 다른 적합한 임프린팅 장치일 수 있다.
임프린팅 장치(100)는 전형적으로 돌출부들(106) 사이의 리세스에 의해 한정된 임프린팅 패턴을 포함하는 가요성 스탬프(104)를 유지하기 위한 (예컨대, 홈 플레이트의 형태인) 캐리어(102)를 포함한다. 제1 캐리어는 (도시되지 않은) 프레임 내에 장착된 제1 홀더를 포함한다. 가요성 스탬프(104) 및 임프린팅 패턴(106)은 임의의 적합한 재료, 예컨대 폴리실록산계 재료, 예컨대 폴리다이메틸실록산(PDMS)과 같은 적합한 (합성) 고무 재료로 실현될 수 있다. 고무 층은 예컨대 유리, 플라스틱 또는 금속으로 제조된 (별도로 도시되지 않은) 가요성 스탬프 플레이트에 적용될 수 있다. 임프린팅 패턴의 특징부 크기는 임의의 적합한 크기일 수 있고, 바람직하게는 마이크로미터 스케일 또는 나노미터 스케일 패턴, 즉 최저 10 nm에서 최대 1 mm를 초과하는 특징부 크기를 갖는 패턴이고, 이때 특징부의 종횡비(수직 치수를 측방향 치수로 나눈 것)가 8 이상일 수 있다. 그러나, 다른 특징부 크기가 또한 고려될 수 있고, 본 발명이 더 작은 종횡비를 갖는 패턴을 전사하기 위해 동일하게 적용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명의 적어도 일부 실시예는 0.001 내지 10의 범위인 종횡비를 가진 임프린팅 패턴을 전사하는 데 적합하다.
이를 위해, 제1 캐리어(102)는 전형적으로 어레이 또는 그리드로 배열될 수 있는 복수의 스탬프 결합 요소(112)를 포함한다. 그러한 스탬프 결합 요소(112)는 전형적으로 제1 구성에서 제1 캐리어(102)를 향해 가요성 스탬프(106)의 일부분을 당기도록 그리고 이어서 제2 구성에서 제1 캐리어(102)로부터 멀어지게 가요성 스탬프의 그러한 부분을 밀도록 배열된다. 그러한 요소는 스탬프 액추에이터로 지칭될 수 있다. 하기 상세한 설명에서, 스탬프 결합 요소(112)는 각각 제1 및 제2 구성을 제공하기 위해 저압(진공)과 과압 사이에서 전환될 수 있는 개구부에 의해 구현된다. 예를 들어 전자기와 같은 다른 액추에이터가 사용될 수 있다.
개구부(112)는 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 개구부(112)는 홈-형상일 수 있고, 이때 홈은 제1 캐리어(102)의 실질적으로 전체 길이에 걸쳐 연장되거나; 개구부(112)는 원-형상일 수 있고, 이때 개구부(112)는 도 2에 도시된 바와 같이 2차원 그리드를 한정한다. 다른 적합한 형상이 당업자에게 명백할 것이다. 홈-형상의 개구부(112)는 예를 들어 가요성 스탬프의 임프린팅 방향과 해제 방향이 동일하거나 서로 반대인 경우에 적합하다. 더 상세히 후술될 바와 같이, 도 2에 도시된 바와 같은 원형 개구부(112)의 2차원 그리드는 예를 들어 가요성 스탬프(104)의 임프린팅 방향과 해제 방향이 서로 상이한 경우에 특히 적합하다.
각각의 개구부(112)는 ("과압 채널"로도 지칭되는) 제1 채널(140)을 통해 제공되는 과압 공급원과 ("저압 채널"로도 지칭되는) 제2 채널(150)을 통해 제공되는 저압 공급원, 예컨대 진공 펌프 또는 낮은 압력의 공기 저장소 사이에서 개구부(112)를 전환할 수 있는 밸브(114)를 포함한다. 각각의 밸브(114)와 저압 채널(150) 사이의 연결은 실선에 의해 도시되어 있고, 각각의 밸브(114)와 과압 채널(140) 사이의 연결은 파선에 의해 도시되어 있다. 저압은 주위 압력보다 약 500 mBar 내지 900 mBar 낮게, 더 바람직하게는 주위 압력보다 약 0.7 내지 0.8 Bar 낮게, 즉 약 200 내지 300 mBar의 절대 압력으로 공급될 수 있다.
각각의 밸브(114)는 전형적으로 임의의 적합한 형상 또는 형태를 취할 수 있는 처리 요소(프로세서)(160)에 의해 제어된다. 더 상세히 후술될 바와 같이, 처리 요소(160)는 전형적으로 임프린팅 프로세스 동안 밸브(114) 및 제1 캐리어(102)를 제어하는 방법에 대해 처리 요소(160)에 지시하는 컴퓨터 프로그램 코드를 실행한다.
가요성 스탬프(104)는 개구부(112)를 저압으로 전환함으로써 제1 캐리어(102)에 부착될 수 있다. 추가 부착 수단이 예를 들어 가요성 스탬프(104)의 에지 부분 주위에 제공될 수 있다. 그러한 부착 수단은 예를 들어 가요성 스탬프(104)의 에지를 제1 캐리어(102)에 클램핑하는 클램프를 포함할 수 있지만, 적어도 일부 예에서 추가 부착 수단은 사용되지 않는다.
임프린팅 장치(100)는 임프린팅될 기판(180)을 지지하기 위한 제2 캐리어(170)를 추가로 포함한다.
제2 홀더(170)는 예를 들어 알루미늄 또는 스테인리스강 척을 포함한다. 척은 마이크로미터 스핀들을 사용하여 개략 정렬(coarse alignment)을 위해 작동된다. 척은 본 명세서에 후술될 바와 같이 기능하는 스탬프 랜딩 디바이스 또는 링으로서 기능하는 플레이트에 의해 둘러싸인다. 디바이스는 알루미늄, 스테인리스강 또는 다른 중실 재료로 제조될 수 있다.
척 내측의 물 채널은 레지스트 층의 열-기반 경화를 제어하기 위한, 척의 가열 및 냉각을 위해 사용된다.
임의의 적합한 기판(180), 예컨대 실리콘 기판, 실리콘-온-인슐레이터(silicon-on-insulator) 기판, 실리콘 게르마늄 기판 등과 같은 임의의 적합한 반도체 기판이 사용될 수 있다. 이를 위해, 기판(180)은 임의의 적합한 재료일 수 있는 레지스트 층(182)을 지지할 수 있다. 예를 들어, 레지스트 층(182)은 레지스트 층(182) 내에 임프린팅 패턴(106)을 고정화하도록 고화(경화)될 수 있는 경화성 재료를 포함할 수 있다. 예에서, 레지스트 층(182)은 졸-겔(sol-gel) 재료를 포함한다. 그러한 재료의 적합한 예가 WO 2009/141774 A1호에 개시되어 있지만, 임의의 적합한 레지스트 재료가 사용될 수 있다. 적합한 레지스트 재료의 추가 예가 예를 들어 US 2004/0261981 A1호, WO 2005/101466 A2호, US 2005/0230882 A1호, US 2004/0264019호에서 그리고 비-특허 간행물[Advanced Materials, 1998, Vol. 10(8), page 571]에서 확인될 수 있다.
제1 캐리어(102)는 처리 요소(160)에 의해 제어된다. 이를 위해, 임프린팅 장치(100)는 처리 요소(160)의 제어 하에서 3개의 직교 좌표 X, Y, Z에 의해 표현되는 3개의 차원을 포함하여 제2 캐리어(170)에 대해 제1 캐리어(102)를 위치설정 및 재위치설정하기 위한 수단을 추가로 포함한다. 또한, 상대 위치를 측방향으로(제2 캐리어(170)에 평행한 방향으로), 수직으로(제2 캐리어(170)에 수직인 방향으로), 둘 모두 병진 및 배향(회전)을 사용하여 조정하기 위한 수단이 제공될 수 있다. 이러한 예에서, 장치는 처리 요소(160)의 제어 하의 자동화된 변위 수단을 포함한다. 자동화된 변위 수단은 예를 들어 제2 캐리어(170)에 대한 제1 캐리어(102)의 상대 XYZ 위치 및 배향을 정밀하게 제어하기 위한 기계적 또는 전기적 피드백 메커니즘을 제공하는 기계 또는 전기 유닛을 포함할 수 있다. 그러한 변위 수단은 그 자체가 알려져 있고, 따라서 단지 간결함을 위해 더 이상 상세하게 기술되지는 않는다.
제2 캐리어(170)는 선택적으로 또한 임프린팅 장치(100)의 자유도를 증가시키기 위해 제1 캐리어(102)에 대한 위의 제어 수단과 유사한 방식으로 처리 요소(160)에 의해 제어될 수 있다. 그러나, 정지식 또는 고정식 제2 캐리어(170)를 갖는 임프린팅 장치(100)를 제공하는 것이 동일하게 실현가능하다.
제1 캐리어(102)는 간극(190)에 의해 제2 캐리어(170)로부터 분리되고, 이러한 간극의 크기는 예컨대 제2 캐리어(170)에 대해 제1 캐리어(102)를 위치설정 및 재위치설정하기 위한 수단을 결합하게 함으로써 처리 요소(160)에 의해 제어될 수 있다. 특정 예에서, 처리 요소(160)는 임프린팅 단계와 해제 단계 사이에서 간극 크기를 변경하도록 프로그래밍될 수 있다. 구체적으로, 처리 요소(160)는 임프린팅 단계의 완료 시에(그리고 레지스트 층(182)을 현상한 후에) 간극 크기를 증가시키도록 프로그래밍될 수 있는데, 이는 간극 크기를 증가시키는 것이 현상된 레지스트 층(182)으로부터의 임프린팅 패턴(106)의 해제에 도움이 될 수 있기 때문이다.
과압 채널(140)은 처리 요소(160)의 제어 하의 압력 조절기(192)를 포함할 수 있다. 이는 예를 들어 임프린팅 또는 해제 단계 동안 과압을 변화시키는 것을 용이하게 한다.
임프린팅 장치(100)는 사용자가 임프린팅 장치(100)를 원하는 임프린팅 프로세스에 따라 구성하도록 허용하기 위한 사용자 인터페이스, 예컨대 키보드, 마우스, 트랙볼 등과 같은 적어도 하나의 명령어 입력 디바이스를 포함하는 사용자 단말기를 가질 수 있다. 임의의 적합한 사용자 인터페이스가 사용될 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 처리 요소(160)는 제1 캐리어(102), 밸브(114) 및/또는 압력 조절기(142)를 제어하도록 배열된다. 이를 위해, 임프린팅 장치(100)는 메모리 디바이스, 예컨대 플래시 메모리, RAM 또는 ROM, 솔리드 스테이트 디스크, 자기 디스크 등과 같은 컴퓨터-판독가능 데이터 저장 매체(도시되지 않음)를 추가로 포함한다. 데이터 저장 매체는 처리 요소(160)에 의한 실행을 위한 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하고, 이러한 컴퓨터 프로그램 코드는 처리 요소(160)로 하여금 임프린팅 방법의 다양한 단계를 구현하게 한다. 데이터 저장 매체는 임프린팅 장치(100)의 임의의 적합한 위치에 위치될 수 있고; 데이터 저장 매체는 처리 요소(160)에 통합될 수 있거나, 임의의 적합한 방식으로, 예컨대 처리 요소(160)와 데이터 저장 매체 사이의 데이터 통신 버스 또는 점대점 접속을 통해 처리 요소(160)에 의해 액세스가능한 별개의 구성요소일 수 있다.
임프린팅 장치(100)를 사용하는 전형적인 임프린팅 프로세스는 하기와 같다. 임프린팅 패턴(106)을 포함하는 가요성 스탬프(104)는 예를 들어 개구부(112)가 저압 채널(150)에 연결되도록 밸브(114)를 전환함으로써 제1 캐리어(102)에 부착되고, 이러한 채널은 진공 펌프와 같은 저압-제공 공급원에 연결될 수 있다. 제1 캐리어(102)는 후속하여 레지스트 층(182)으로 코팅된 기판(180)을 지지하는 제2 캐리어(170) 위에 위치되어, 임프린팅 패턴(106)은 레지스트 층(182)을 향한다. 제1 캐리어(102)는 전형적으로 제1 캐리어(102)와 제2 캐리어(170) 사이에 간극(190)이 존재하도록 제2 캐리어(170)에 대해 위치되고, 이러한 간극(190)은 임프린팅 동안 가요성 스탬프(104)와 기판(180) 사이의 양호한 컨포멀 접촉을 보장하기 위해 임프린팅 장치(100)의 사용자에 의해 한정될 수 있다. 간극(190)은 임의의 적합한 범위에서 선택될 수 있고; 예를 들어 임프린팅 패턴(106)이 나노스케일 패턴인 전형적인 SCIL 프로세스에서, 간극(190)은 10 내지 500 μm의 범위, 바람직하게는 20 내지 200 μm의 범위, 더 바람직하게는 10 내지 100 μm의 범위에서 선택된다.
제2 캐리어(170)에 대해 제1 캐리어(102)를 위치시킬 때, 임프린팅 프로세스는 가요성 스탬프(104)와 기판(180) 사이에 접촉 영역이 생성되는 임프린팅 단계로 진행하고, 이러한 접촉 영역은 기판(180)과 접촉하도록 의도된 전체 임프린팅 패턴(106)이 이러한 기판과 접촉하게 될 때까지 점진적으로 팽창된다.
도 3은 임프린팅 프로세스를 도시한다. 도 3에서, 단지 명확함을 위해 임프린팅 패턴(106)은 생략되었다.
도 3의 상부 구역에서 볼 수 있는 바와 같이, 초기 접촉 영역(194)은 선택된 개구부(112)를 과압 채널(140) 위의 수평 화살표(200)의 방향으로 저압으로부터 과압으로 개별적으로 전환함으로써 가요성 스탬프(104)와 기판(180) 사이에 생성된다. 도 3에서, 명확함을 이유로, 밸브(114)와 각각의 채널(140, 150) 사이의 선택된 연결만이 도시되어 있다. 이는 가요성 스탬프(104)의 일부를 제1 캐리어(102)로부터 멀어지게 제2 캐리어(170)를 향해 벌징시켜(bulge) 가요성 스탬프(104)와 레지스트 층(182)을 지지하는 기판(180)을 포함하는 제2 캐리어(170) 사이의 접촉 영역(194)을 확립한다. 공간(196)이 제1 캐리어(102)와 가요성 스탬프(104) 사이에 형성된다.
도 3의 저부 구역에 도시된 바와 같이, 접촉 영역(194)은 전형적으로 다음 개구부(112)를 그의 밸브(114)를 제어함으로써 저압으로부터 과압으로 주기적으로 전환하는 것에 의해 위에서 언급된 화살표의 방향으로 접촉 영역(194)의 접촉 전면을 이동시킴으로써 팽창된다. 이러한 프로세스는 접촉 영역(194)이 기판(180)의 전체 원하는 영역에 걸쳐 확립될 때까지, 즉 임프린팅 패턴(106)의 원하는 부분이 레지스트 층(182)과 접촉하게 된 때까지 반복된다. 접촉 영역(194)의 팽창 속도는 전형적으로 다음 개구부(112)가 과압으로 전환되는 속도에 의해 그리고 간극(190)에 의해 결정된다. 스탬프가 제1 캐리어(102) 또는 기판(180)에 의해 접촉되지 않는 연관된 브리지 폭(bridge width)(W)은 예를 들어 10 mm 내지 50 mm로 선택될 수 있다.
일단 임프린팅 패턴(106)과 기판(180) 사이의 원하는 접촉 영역(194)이 확립되었으면, 레지스트 층(182)은 후속하여 임의의 적합한 방식으로, 예를 들어 UV 또는 가시 광, 열 등과 같은 외부 자극에 대한 노출에 의해 현상, 예컨대 경화된다. 이는 레지스트 층(182)을 고화시키고, 이는 현상된 레지스트 층(182) 내에 임프린팅 패턴(106)을 고정화한다.
이러한 스테이지에서, 간극(190)은 임프린팅 패턴(106)이 현상된 레지스트 층(182)으로부터 해제되는 해제 단계의 지속기간을 감소시키기 위해 조정, 즉 증가될 수 있다. 모든 간극 설정이 스탬프의 자동 해제를 용이하게 하는 것은 아니다. 임프린팅 패턴(106) 및 레지스트 층(182)의 유형에 따라, 스탬프(104)는 비교적 큰 접촉 영역(194) 및 그에 따른 힘에 의해 임프린팅된 현상된 레지스트 층(182)에 부착될 수 있다. 생성될 수 있는 해제력은 더 큰 간극(190)에 대해 더 높다. 예를 들어, 간극(190)이 50 마이크로미터로 설정된 경우 스탬프(104)가 현상된 레지스트 층(182)으로부터 해제될 수 없지만, 이러한 간극이 100 마이크로미터인 경우 해제될 수 있는 것이 가능하다.
도 4는 스탬프가 해제되는 방법을 보여주기 위해 사용된다. 해제 단계 동안, 개별 개구부(112)는 각각의 밸브(114)를 제어하는 처리 요소(160)에 의해 과압 채널(140)로부터 저압 채널(진공)(150)로 전환되고, 이는 가요성 스탬프(104)가 상향으로 이동하게 하는데, 즉 가요성 스탬프(104)는 현상된 레지스트 층(182)으로부터 떨어져 박리되어, 진공을 밀봉하고 브리지 길이(W)를 하나의 개구부 피치만큼 단축시킨다. 이는 접촉 표면(194)에 대한 힘을 증가시키고, 도 4의 저부 구역에 도시된 바와 같이, 수평 화살표(210)의 방향으로 접촉 영역(194)의 접촉 전면을 변위시키기 위해 더 많은 개구부(112)가 저압으로 전환됨에 따라, 브리지는 이러한 힘이 제2 캐리어(170)에 의해 지지되는 기판(180) 상의 현상된 레지스트 층(182)으로부터의 가요성 스탬프(104)의 임프린팅 패턴(106)의 해제력과 동일할 때까지 추가로 단축된다. 이는 이어서 스탬프의 해제에 의해 이완된다. 더 큰 간극(190)에 의해, 기판 웨이퍼에 수직인 힘은 더 높아서, 스탬프 해제를 용이하게 한다. 또한, 이러한 더 큰 간극(190)에 의해 유발되는 더 긴 브리지 길이는 스탬프(104)의 부분과 가요성 스탬프(104)를 제위치로 유지하는 제1 캐리어(102)의 개구부(112), 예컨대 가요성 스탬프(104)의 외부 에지와 접촉하는 개구부(112) 사이의 진공 밀봉이 상실되기 전에 더 많은 힘이 인가되도록 허용한다.
스탬프 해제 동안, 가요성 스탬프(104)는 스탬프를 해제시키는 데 필요한 힘과 평형을 이루고 있다는 것에 유의한다. 다음 개구부(112)는 단지, 개구부간 거리와 비슷한 크기를 갖는 가요성 스탬프(104)의 일부분(평균하여)이 해제된 후에 저압, 예컨대 진공으로 전환될 수 있다. 결과적으로, 기판(180)으로부터의 가요성 스탬프(104)의 해제 속도는 또한 간극 설정에 의해 결정될 것이다. 예를 들어, 가요성 스탬프(104)가 50 및 100 마이크로미터의 간극을 사용하여 해제될 수 있는 경우, 100 마이크로미터의 간극에 대한 해제 속도는 50 마이크로미터 간극의 그것보다 높을 것이고, 따라서 더 높은 해제 속도, 즉 개별 개구부(112)가 수평 라인에 의해 표시된 방향을 따라 저압으로 전환되는 속도는 처리 요소(160)에 의해, 즉 대응하는 밸브(114)를 저압 채널(150)로 주기적으로 전환함으로써 적용될 수 있다. 전체 임프린팅 프로세스의 최고 처리량을 위해, 임프린팅 단계를 위한 간극(190) 설정은 도 4에 도시된 해제 단계 동안 최적 스탬프 해제에 필요한 간극(190)과 상이할 수 있다.
따라서, 이들 도면 및 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 장치 및 프로세스는 하나의 임프린팅 사이클로 완전한 기판 영역을 패턴화하는 데 적합한데, 이는 스탬프 및 척이 실질적으로 동일한 크기의 표면적을 가질 수 있기 때문이다.
알려진 프린팅 프로세스의 추가 상세 사항은 EP 3126909A호 및 WO2020/0099265호에 개시되어 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 300 mm 웨이퍼와 같은, 더 큰 웨이퍼의 프린팅을 가능하게 하도록 설계를 확장하려는 요구가 있다. 이는 필요한 프로세스 힘의 증가(예컨대, 2배만큼 높음) 및 더 큰 스팬 폭(예컨대, 200 mm 대신에 300 mm 직경)을 야기하고, 이는 임프린팅 동안 임프린트 간극 유지 및 XY 정렬 유지를 복잡하게 한다. 프로세스 부하 동안 5 내지 10 μm와 같은 필요한 임프린트 간극 변동을 유지하기 위해, 기존 설계를 단순히 확장하는 것은 가능하지 않다. 특히, (척 및 지지 척 프레임을 포함하는) 제2 캐리어(170)는 충분한 강성을 갖지 않을 것이다.
특히, 척 프레임과 홈 플레이트 사이의 커플링에 의해 구현되는 종래의 C-프레임 설계는 프로세스 부하로 인해 굽혀질 것이다. 굽힘은 임프린트 간극의 더 큰 변동을 야기한다. 이는 임프린트 프로세스의 품질을 상당히 감소시킨다.
척 프레임은 또한 가열 동안 뒤틀릴 수 있다. 일부 뒤틀림이 작은 정도로 허용되지만, 실온으로 냉각한 후에 뒤틀림은 허용되지 않는다.
척 프레임은 또한 큰 열 질량을 갖는데, 이는 긴 가열 및 냉각 시간을 야기한다. 척을 가로지르는 열 온도 구배는 또한 크기가 확장될 때 너무 높을 수 있다.
따라서, 스탬프 및 웨이퍼의 간단한 로딩을 여전히 허용하면서 더 큰 면적의 척 및 홈 플레이트(예컨대, 300 mm 직경)로 임프린트 간극을 제어할 필요가 있다. 이는 예를 들어 홈 플레이트(즉, 제1 홀더)에 대한 척의 더 긴 거리의 조작을 필요로 한다. 더 큰 척을 이용하면, 기존 설계는 전체 척 영역에 걸친 간극 제어를 보장하기에 충분한 강성을 가능하게 하는 허용오차로 제조하는 것이 어렵다.
본 개시의 제1 태양은 척 조작기에 관한 것이다.
도 5는 척 조작기의 알려진 설계를 도시한다.
그것은 스탬프 랜딩 링(502)에 의해 둘러싸인 척(500)을 도시한다. 척(500)은 척 프레임(504)을 포함한다. 척 프레임의 위치는 마이크로미터 조정 스크류(506)에 의해 조정가능하다.
척의 Z-축 위치 제어는 단일 Z-스테이지 액추에이터(510)에 의해 제어된다.
이러한 제1 태양은 2-구성요소 프레임 척 조작기를 제공한다.
도 6은 척(500) 및 스탬프 랜딩 링(502)이 그 상에 장착되는 서브-프레임(600)을 포함하는 전체 시스템을 도시한다. 척(500)은 서브-프레임(600)에 의해 유지되고, 아래에서 추가로 논의되는 3개의 쇼트 스트로크 조작기(620)의 세트를 사용하여 이러한 서브-프레임(600)에 대해 조작된다. 3개의 쇼트 스트로크 조작기(620)(본 명세서의 여러 곳에서 척 액추에이터로 명명됨)는 척(500) 주위에서 각도적으로 이격되어 있다.
서브-프레임(600)은 제2 캐리어의 주요 구조 부품일 수 있고, 따라서 도 1의 지지체(170)와 동등한 것으로 고려될 수 있다.
척은 이러한 예에서 200 mm 웨이퍼 또는 300 mm 웨이퍼를 유지하도록 설계된다. 척은 예를 들어 200 mm 직경의 외측 주위의 유출물 채널 및 300 mm 직경의 외측 주위의 다른 유출물 채널을 갖는다.
서브-프레임(600)은 볼트식 조립체일 수 있지만, 그것은 또한 용접되거나 3D-프린팅된 구조물일 수 있다. 척을 포함하는 서브-프레임(600)은 메인 프레임(610)에 장착된 서브-조립체로서 조작된다. 메인 프레임(610)은 롱 스트로크 구동기(640)를 사용하여 고정된 세계(fixed world), 즉 기준 프레임(630)에 대해 조작된다. 이는 본 명세서의 여러 곳에서 메인 액추에이터로 기술된다. 메인 액추에이터(640)를 사용하는 조작은 스탬프 및/또는 웨이퍼의 로딩 또는 척의 부품의 서비싱을 위해 긴 거리 척 조작(예컨대, 50 mm 이상, 예를 들어 50 mm 내지 250 mm)을 허용한다. 또한, 메인 액추에이터(640)는 서브-프레임(600)을 홈 플레이트(즉, 제1 홀더(102))에, 특히 홈 플레이트(102)(및 그의 프레임(103))를 유지하는 홈 플레이트 홀더(612)에 대해 강하게 고정(가압)하고, 따라서 척은 임프린트 간극을 제어하기 위해 홈 플레이트(102)에 대해 쇼트-스트로크 조작될 수 있다. 쇼트 스트로크는 예를 들어 50 μm 이하와 같이, 대략 5 mm 이하일 수 있다.
동시에, 서브-프레임(600)과 척(500)의 서브-조립체는 아래에서 논의되는 버퍼 스프링 장치(662)를 통해 홈 플레이트를 향해 편향된다. 이는 홈 플레이트에 대한 서브-프레임(600)의 상대 배향의 오차로 이어지는 부품의 설계 결함을 허용한다. 이동으로부터 기인하는 오차가 또한 보상될 수 있다.
도 6은 서브-프레임(600)이 접촉 버퍼(670)의 세트를 갖고, 이를 통해 서브-프레임(600)이 홈 플레이트 홀더(612)에 대해 가압되는 것을 도시한다. 이들은 아래에서 추가로 논의된다. 3개의 척 액추에이터(620)가 또한 아래에서 더 상세히 논의된다. 그들은 삼각형(바람직하게는 정삼각형)의 코너에 위치되고, 삼각형 프레임은 척(500)을 지지하는 서브-프레임(600)을 한정한다. 척 액추에이터는 각각 아래에서 논의되는 레버 장치(621)를 포함한다.
서브-프레임(600) 내측의 3개의 독립적인 액추에이터 및 연관된 레버 장치가 척을 지지한다. 이러한 방식으로, 임프린트 간극은 Z-축 방향으로 그리고 X-축 및 Y-축 방향을 중심으로 한 회전에 대해 (예컨대, +/- 1 μm까지) 자동으로 조정가능하다. 아래에 나타낼 바와 같이, 척을 위한 지지체는 유극 및 마찰이 없는 플렉셔 메커니즘(flexure mechanism)을 사용하여 형성된다.
또한, 스탬프 랜딩 링을 지지하기 위해 서브-프레임 내측에 3개의 독립적인 액추에이터 및 레버가 있다. 이들은 본 명세서의 여러 곳에서 랜딩 링 액추에이터로 지칭될 것이다. 그들은 Z-축 방향으로 스탬프 랜딩 링의 일부분을 병진시키기 위한 것이다.
따라서, 척에 대한 스탬프 랜딩 링의 위치는 또한 Z-축 방향으로 그리고 X-축 및 Y-축 방향을 중심으로 한 회전(RX, RY)에 대해 (+/- 1 μm까지) 자동으로 조정가능하다. 이는 스탬프의 두께 및/또는 스탬프 두께의 임의의 테이퍼에 대한 조정을 가능하게 하는데, 이는 스탬프 랜딩 링이 스탬프의 유리 캐리어 플레이트에 의해 접촉되기 때문이다.
전술된 구성은 척의 롱 스트로크 조작이 여전히 가능한 상태에서, 로딩 동안 척 표면에 대한 스탬프 표면의 임프린트 간극 및 연관된 웨지 배향의 엄밀한 제어를 허용한다.
평면내(XY) 정렬, 즉 척 표면에 대한 스탬프 표면의 병진 및 Z-축 회전(RZ)이 그의 홀더(612)에 대한 홈 플레이트(102)의 조작을 통해 구현된다는 것에 유의한다. 홈 플레이트(102)는 3개의 선형 액추에이터(아래에서 추가로 도시됨)에 의해 구동되는 홈 플레이트 프레임(103)을 갖고, 홈 플레이트 프레임은 공기 베어링(884)에 의해 홈 플레이트 홀더(621)에 의해 지지된다. 이는 추가로 후술된다. 홈 플레이트 정렬은 X-Y 평면 내에서 작동되는 임프린팅 프로세스로 인해 Z-축 방향을 따라 작동하는 더 큰 힘을 방지하도록 간극 (Z-축 방향) 정렬과 별개이다.
별개의 롱 스트로크 (메인) 및 쇼트 스트로크 (척) 액추에이터의 사용은 Z-축 방향으로 척을 위한 매우 강성인 지지체를 생성한다.
3개의 거리 센서가 척의 상부와 스탬프의 유리 플레이트, 즉 홈 플레이트 사이의 거리를 측정하기 위해(그리고 교정하기 위해) 사용된다. 3개의 거리(및 그에 따라 위치) 센서가 또한 스탬프 랜딩 링의 상부와 스탬프의 유리 플레이트 사이의 거리를 측정하기 위해(그리고 교정하기 위해) 사용된다. 따라서, 이들 센서는, 수동 조정을 필요로 하는 대신에, 척 액추에이터 및 랜딩 링 액추에이터의 자동화된 제어를 가능하게 한다.
도 7은 서브-프레임(600)의 평면도를 도시한다.
서브-프레임(600)은 프로세스 힘을 내부적으로 처리하는 강체로서 거동한다. 서브-프레임(600)은 링(602)과 같은, 척 주위로 연장되는 구조물이지만, 그것은 다각형일 수 있다.
서브-프레임(600)은 강성이고, 척(500) 및 스탬프 랜딩 링(502)을 유지한다. 랜딩 링 액추에이터(620a)는 스탬프 랜딩 링(502)과 서브-프레임(600) 사이에 있고, 척 액추에이터(620b)는 척과 서브-프레임 사이에 있다. 액추에이터는 척/스탬프 랜딩 링의 3개의 에지를 서브-프레임(600)에 대해 (척 상부 표면에 수직인) Z-축 방향으로 독립적으로 병진시킬 수 있다. 이들은 전체 척 영역에 걸친 그리고 스탬프 랜딩 링에 걸친 궁극적인 간극 제어를 허용한다.
균질한 팽창 동안 척의 열 중심과 서브-프레임이 제위치에 유지되는 것을 보장하기 위해 고정 장치가 또한 사용된다. 고정 장치는 척과 서브-프레임 사이의 커플링을 한정한다. 그들은 2개의 부품들 사이의 차동 열 팽창을 허용하기에 충분한 유극을 갖지만, 일단 위에서 논의된 운동학적 커플링이 형성되면, 이러한 유극은 임의의 상대 이동을 허용하지 않는다.
도 6으로 돌아가면, 서브 프레임은 메인 프레임(610)에 부착된다(이러한 경우에 메인 프레임 상에 놓임). 메인 프레임(610)은 기준 프레임(630)(외측 세계) 상에 활주가능하게 지지된다. 따라서, 메인 액추에이터(640)는 메인 프레임(및 그에 따라 또한 서브-프레임과 척)을 기준 프레임(630)에 대해 조작하기 위해 메인 프레임(610)과 기준 프레임(630) 사이에 있다.
홈 플레이트 홀더(612)와 홈 플레이트(102)는 또한 기준 프레임(630)에 부착된다.
메인 프레임(610)에 대한 서브-프레임(600)의 부착은 3개의 위치에서 스프링 버퍼링된다(spring buffered). 2개의 스프링 장치(662)가 도 6에 도시되어 있다. 도시되지 않지만, 스프링 장치는 외부의 더 큰 직경의 버퍼 스프링 및 내부의 더 작은 직경의 버퍼 스프링(보이지 않음)을 포함할 수 있다. 버퍼 스프링은 가압력을 제공하면서 정렬 오차를 보상하는 역할을 한다. 그들은 서브-프레임(600)과 홈 플레이트(102) 사이의 강직한 커플링을 생성한다.
위에서 언급된 바와 같이, 서브-프레임(600)은 (메인 프레임(610) 상에 놓인 면 반대편의) 그의 상부 표면에 3개의 (원형 기부를 가진 구형 상부 반부) 접촉 버퍼(670)를 갖는다. 접촉 버퍼는 원형 기부를 가진 구형이다. 이들 접촉 버퍼는 임프린트 기계가 임프린팅 스테이지에 있을 때 (운동학적 커플링 위치에서) 홈 플레이트 홀더에 대해 서브-프레임(600)을 가압하기 위한 것이다.
버퍼(670)는 웨이퍼 또는 스탬프를 로딩하고 이어서 서브-프레임(600)이 메인 액추에이터(640)를 사용한 메인 프레임(610)의 조작에 의해 홈 플레이트로부터 하강될 때 분리된다. 가압은 강하여 홈 플레이트 홀더와 서브-프레임(600)은 효과적으로 하나의 강성 부품이 되었다. 서브-프레임(600)과 메인 프레임(610) 사이의 스프링-로딩식 커넥터(662)는 홈 플레이트와 서브-프레임(600) 사이의 (임의의 원인에 의한) 임의의 정렬 오차가 이들 연결부에 의해 보상되는 것을 보장한다. 스프링 장치(662)는 서브-프레임(600)을 홈 플레이트 홀더에 대해 민다.
이러한 방식으로, 간극 제어가 단일 부품으로서 기능하는 홈 플레이트와 서브-프레임의 앙상블에만 의존하므로 간극 제어는 메인 프레임(610)과 기준 프레임(630)의 불안정성과 무관하다.
서브-프레임(600)과 홈 플레이트 홀더 사이의 운동학적 커플링은 대신에, 편평한 표면을 가진 돌출부 대신, 볼 및 홈에 기초할 수 있다.
서브-프레임(600)은 영역(666) 내에서 3개의 핀 및 3개의 슬롯에 의해 메인 프레임(610)에 장착된다.
슬롯은 0°, 120° 및 240° 각도로 배향된다. 핀과 슬롯은 수 마이크로미터의 유극을 갖는다. 그러나, 이러한 유극은 버퍼(670)에 의해 제공되는 운동학적 커플링 내의 높은 마찰력으로 인해 임프린트 프로세스 동안 임의의 이동을 유발하지 않을 것이다. 정렬 모터가 생성할 수 있는 힘은 운동학적 커플링 내의 마찰보다 훨씬 더 낮다.
위에서 언급된 바와 같이, 스프링 장치들(662) 각각은 자동적인 기계적 과부하 보호를 위해 더 큰 직경의 스프링들(662) 각각 내에 더 작은 직경의 내부 스프링(664)을 갖는다. 2-스프링 설계는 선택적이다. 정상 처리 동안, 메인 액추에이터(롱 스트로크 구동기)는 고속으로 작동한다. 충돌의 영향은 홈 플레이트를 심각하게 손상시킬 수 있다. 충돌은 척 상에 그에 속하지 않는 물질이 있는 경우, 또는 예를 들어 너무 두꺼운 웨이퍼가 사용되고 있는 경우 발생할 수 있다.
스프링 장치는 서브-프레임(600)이 서브-프레임의 각각의 코너에서 직렬인 2개의 스프링에 의해 운동학적 커플링까지 가압되는 것을 의미한다. 2개의 스프링은 상이한 힘 특성을 갖는다. 먼저, 서브-프레임을 리프팅하기(lift) 위해 더 약한 스프링만이 사용된다. 운동학적 마운트와 접촉한 후에, 더 강성인 스프링이 서브-프레임(600)을 운동학적 마운트에 대해 민다. 이러한 2-단계 접근법은 메인 액추에이터의 스핀들 구동 모터를 늦추는 데 필요한 시간을 제공한다.
전술된 바와 같이, 척 액추에이터(620)는 Z-축 위치(즉, 기판 및 스탬프의 평면에 수직)를 제공한다. 3개의 위치에서의 Z-축 위치설정은 Z-축 병진 및 X-축과 Y-축을 중심으로 한 회전이 제어될 수 있다는 점에서 3 DOF를 제공한다.
홈 플레이트는 평면내 위치설정 제어를 갖고, 따라서 X-축 및 Y-축 병진을 제공하며, 따라서 Z-축을 중심으로 한 회전을 제공할 수 있다. 따라서, 6 DOF 위치 조정이 캐리어의 원하는 강성을 유지하는 간단한 구조에 의해 가능하게 된다. 위치 제어는 홈 플레이트와 척 사이에서 분할된다.
전술된 설계에서, 기준 프레임(630) 및/또는 메인 (롱 스트로크) 액추에이터의 편향은 임프린트 간극에 어떠한 영향도 미치지 않을 것이다. 특히, 서브-프레임(600)은 접촉 버퍼(670)에 의해 메인 액추에이터로부터 커플링해제된다. 이러한 방식으로, 힘 경로와 위치 경로의 분리가 확립되었다.
위의 예는 서브-프레임(600)에 대해 척을 이동시키기 위한 별개의 척 액추에이터와 홈 플레이트를 이동시키기 위한 액추에이터를 사용한다. 대안으로서, 척은 서브-프레임 내측의 헥사포드(hexapod)에 의해 지지될 수 있다. 헥사포드는 척의 3개의 척 액추에이터(620)를 대체할 것이다. 헥사포드는 6-축으로 이동할 수 있다. (스탬프 대 웨이퍼 조정을 위한) X-축 및 Y-축 병진과 Z-축을 중심으로 한 회전에 대한 소위 오버레이 정렬은 정렬 스테이션으로서 기능하는 도 14의 홈 플레이트 홀더(612 또는 888) 내측의 홈 플레이트(102, 103)를 이동시킴으로써 위에 나타낸 설계에서 구현된다(도 14 참조). 그러면, 헥사포드를 이용하여, 이는 또한 척을 6 DOF로 이동시킴으로써 수행될 수 있다. 그러나, 이는 척 지지체의 충분한 Z-축 강성뿐만 아니라 충분히 정확한 오버레이 정렬을 가능하게 하는 데 추가적인 어려움을 도입할 수 있다. 헥사포드는 또한 더 낮은 강성 및 덜 정확한 정렬 능력을 야기할 것이지만, 그것은 제조 및 현상 비용이 낮아질 수 있도록 모듈을 단순화할 수 있다. 그러면, 선형 액추에이터, 공기 베어링, 쇼트 스트로크 조작기, 또는 홈을 위한 가요성 호스가 필요하지 않을 것이다.
서브-프레임(600)을 장착하기 위해 사용되는 핀 및 슬롯(666)에 대한 대안으로서, 절첩식 시트 플렉셔(folded sheet flexure)와 같은 플렉셔가 또한 사용될 수 있다.
도시된 장치는 X 및 Y 축을 중심으로 한 회전에 대한 척의 자동 틸트 조정을 가능하게 한다. 일부 설계에서, 척에 대한 스탬프 랜딩 링의 위치는 또한 위치 감지를 사용하여 자동으로 조정될 수 있다. 웨지 보상이 또한 가능하다(즉, 스탬프의 평행도 오차).
본 발명의 제2 태양은 역시 위에서 논의된 치수 증가를 가능하게 하기 위한 척의 설계에 관한 것이다.
도 8은 척(500)을 도시한다. 상부 이미지는 상부를 보여주는 사시도를 도시하고, 저부 이미지는 내부 구조를 보여주기 위한 부분 절결 사시도를 도시한다. 척은 웨이퍼를 수용하기 위한 편평한 상부 면을 갖는다. 그것은 200 mm 직경 웨이퍼 또는 300 mm 직경 웨이퍼를 수용하도록 설계된다. 진공 개구(800)가 웨이퍼의 외주연부에 근접한 위치에 위치된다. 이들 진공 개구는 웨이퍼를 클램핑하기 위한 것이다. 진공 개구(800)의 반경방향 외측에, 과잉 유출물을 포집하기 위한 환형 유출물 홈(801)이 있다. 과잉 유출물 홈(801)은 척이 웨이퍼의 상부의 습윤 레지스트에 의해 오염되는 것을 방지한다. 레지스트가 척과 접촉하지 않는 경우, 그것은 척에 고착되지 않을 것이다.
상부 면은 또한, 웨이퍼를 척 상으로 하강시키고 웨이퍼를 척에서 떨어져 상승시키기 위해 리프팅 핀(lifting pin)의 통과를 가능하게 하는 개구(802)를 갖는다.
척은 중공 구조물로서 형성된다. 이는 그것이 낮은 열 질량을 갖는 동시에 또한 필요한 강성을 제공하도록 큰 두께를 가질 수 있게 한다. 척은 대체로 원통형이다. 장착 지점(810)은 외주연부 주위에 형성되고, 이들은 척 액추에이터(620)와 결합한다. 이들 장착 지점들 각각에, 또한 홈 플레이트에 대한 간격을 측정하기 위한 센서(812)가 있다.
상부 면과 저부 면 사이에 중공 격자 구조물이 한정된다. 이들 상부 및 저부 면은 온도 제어를 위한 물 채널 장치를 포함한다. 동일한 온도 제어가 상부 및 저부 면에 제공되어 대칭성을 제공하고 좌굴을 방지한다. 예를 들어, 구조물과 물 채널 레이아웃이 동일할 수 있다.
예를 들어, 물 채널 장치는 척의 전체 영역을 커버한다. 상부 면의 온도 제어는 웨이퍼 및 그에 따른 웨이퍼 위에 제공된 레지스트 층의 가열 및 냉각을 위한 것이다.
상부 면과 저부 면 사이의 중공 영역 내에, 강성 및 강직성을 제공하기 위해 격자 구조물(814)이 있다. 따라서, 원하는 강성을 제공하기 위해 내측에 격자 구조물을 가진 샌드위치 설계가 있다. 격자 구조물은 예를 들어 입방 격자(단순하거나, 본체 중심설정되거나 면 중심설정됨) 또는 육각형 격자이다. 셀 크기 및 빔 크기는 필요한 강성을 제공하도록 선택된다.
물 채널에 대한 연결부(예를 들어, 물 진입 포트의 세트 및 단일 물 배출 포트)뿐만 아니라 진공 연결부는 모두 척의 저부 면에 배치된다.
척은 예를 들어 금속 3D 프린팅을 위한 분말 베드 융합(powder bed fusion)에 의해 제조되도록 설계된다. 그것은 스테인리스강으로 제조된다. 분말의 3D-프린팅 및 제거 후에, 마무리를 밀링 기계로 수행한다. 종료 시의 래핑 프로세스에 의해, 상부 표면에 대한 5 μm의 필요한 편평도가 충족된다.
도 9는 내부 구조를 더 상세히 도시한다. 도 9의 상부 부분은 각각 채널 장치를 둘러싸는 상부 면(820)과 저부 면(830)을 보여주는 단면이다. 면들 각각의 두께는 예를 들어 2 mm 물 층 위와 아래의 1.5 mm 스킨을 갖고서 5 mm이다.
척의 총 두께는 예를 들어 40 mm 내지 100 mm 두께의 범위이다.
2개의 진공 개구(800)뿐만 아니라 과잉 유출물 채널(801)이 도시되어 있다. 2개의 정렬 핀 슬롯(802)이 또한 도시되어 있다.
도 9의 저부 부분은 (예컨대, 60 내지 70도의) 가열수 또는 (예컨대, 20도의) 냉각수가 상부 및 저부 면 내의 채널 장치에 공급되는 방법을 보여주기 위한 다른 단면이다. 하나의 물 공급 덕트(840)가 도시되어 있다. 예를 들어, 척의 외주연부 주위에 6개의 그러한 공급 덕트가 있다.
공급 덕트(840)는 그의 기부에서 저부 면(830) 내의 채널 장치로 개방되고, 또한 저부 면과 상부 면 사이의 도관(842)을 갖는데, 이는 상부 면(820) 내의 채널 장치에서 종단된다.
상부 및 저부 면은 그들 각각의 채널 장치를 둘러싼다. 척의 중심 격자 영역은 물 공급부로부터 밀봉된다.
도관(842)은 도관 내의 축방향 응력이 편평도의 손실로 이어질 수 있는 척의 주변 부분의 변형을 유도하기보다는 도관의 변형에 의해 보상될 수 있도록 벨로우즈 구조를 갖는다. 그러나, 도관의 벨로우즈는 척의 구조의 일체형 부분이다.
척은 예를 들어 채널 장치를 통과한 후에 물을 수집하기 위해 척의 중심에 단일 물 배출 덕트를 갖는다.
도 10은 전체 척의 단면을 도시한다. 그것은 중심의 물 배출 덕트(844)가 또한 도 9에 도시된 바와 동일한 벨로우즈 설계를 갖는 것을 보여준다.
도 11은 채널 장치를 한정하기 위한 상부 면 또는 하부 면 내의 리지(850)의 세트를 도시한다. 따라서, 그것은 상부 또는 저부 채널 장치의 개방 영역을 보여준다. 상부 이미지는 평면도이고, 저부 이미지는 리지 및 돌출부의 3개의 치수 특성을 보여주기 위한 사시도이다. 6개의 유체 진입 덕트(840)는 주연부 주위에 이격되어 있고, 이들 중 2개의 위치는 도 11에 도시되어 있으며, 단일 유체 배출 덕트(844)가 중심에 도시되어 있다. 리지(850)는 물이 원주방향 경로 섹션 및 반경방향 경로 섹션을 가진, 유체 진입 덕트의 위치로부터 유체 배출 덕트까지의 사행 경로를 따라야 한다는 것을 의미한다. 리지(850)는 불연속적인 환형 경로의 세트를 형성하고, 하나의 환형 경로 내의 간극은 사행 경로를 한정하기 위해 인접한 경로 내의 간극에 대해 엇갈려 있다. 댐(dam)으로서 기능하는 리지에 더하여, 스킨을 편평하게 유지하도록 지지하는 역할을 하고, 추가적으로 또는 대안적으로 난류를 증가시킬 수 있는 환형 경로 주위의 필러(pillar)(852)가 있다.
이러한 설계는 물에 대한 다수의 혼합 위치에 의해 유발되는, 척의 전체 영역을 커버하는 균질한 물 온도 분포를 제공한다.
물의 공급, 물의 제거를 위한 연결부 및 전공 연결부는 모두 척의 저부 면에(아래에) 배치된다. 이는 척 주위에 이동가능한 스탬프 랜딩 링을 위한 공간을 확보하게 한다.
열 센서가 추가적으로 저부 면에 장착될 수 있다. 따라서, 상부 및 저부 표면 내에 온도를 측정하기 위한 센서가 있을 수 있다.
도 12는 저부 면의 밑면을 도시하고, 주연부 주위의 물 입구 연결부(860), 중심 물 출구 연결부(862), 진공 연결부(VAC1, VAC2), 및 공동 연결부(CAV1 내지 CAV6)를 도시한다.
이들 공동 연결부는 척 표면의 상이한 위치에서 개구로 이어지고, 그들은 저압 또는 과압을 인가하기 위해 압력 공급원에 연결된다.
공동은 웨이퍼의 양면 상의 프린팅을 가능하게 하는 데 사용된다. 제1 면이 프린팅된 후에, 패턴은 터치되지 않아야 하고, 특히 일단 뒤집어지면 편평한 표면 위로 가압되지 않아야 한다.
양면 프린팅을 가능하게 하기 위해, 도 13에 도시된 바와 같은 인터페이스 플레이트(870)가 척 위에 제공될 수 있다. 인터페이스 플레이트는 척의 상부에 위치된 금속 또는 알루미늄 플레이트이다. 도 13은 사시도로 그리고 척(500) 위의 단면으로 인터페이스 플레이트를 도시한다.
인터페이스 플레이트(870)는 개구(872)의 그리드를 갖고, 따라서 프린팅된 웨이퍼(180)가 (제1 사전-프린팅된 면이 아래로 향한 상태로) 인터페이스 플레이트(870) 위에 배치될 때, (별개의 제품을 형성하도록 다이싱될) 웨이퍼의 프린팅된 영역은 개구와 정렬되고, 그리드 라인(874)은 웨이퍼의 패턴화되지 않은 영역 위에 있다.
개구는 플레이트(870)를 통해 직선으로 연장될 수 있거나, 그들은 도 13의 단면에서 볼 수 있는 바와 같이 오프셋 형상을 가질 수 있다. 표면이 접촉되지 않도록 프린팅된 기판 층을 수용하기 위해 충분한 깊이가 필요하다.
척(500)을 통해 개구로의 압력 라인(873)을 제공함으로써, 공동 내의 압력은 프린팅 프로세스와 동시에 제어될 수 있다. 특히, 프린팅 벌지가 존재할 때 양압을 제공함으로써, 중실 척 표면을 사용하는 대신에, 프린팅 프로세스의 압력에 대해 웨이퍼를 지지하기 위해 역압이 사용된다. 프린팅 벌지가 화살표(876)의 방향으로 진행하는 경우, 지지 압력이 개구(872)의 제1 내지 제4 컬럼(C1 내지 C4)에 순차적으로 인가될 수 있다. 따라서, 도 16의 인터페이스 플레이트는 4개의 공동 연결부를 사용한다. 그러나, 독립적으로 작동가능한 공동의 더 많은 컬럼이 있을 수 있고, 도 12는 실제로 6개의 공동 연결부(CAV1 내지 CAV6)를 도시한다. 공동 연결부는 저압이 (웨이퍼에 의해 위에서 폐쇄되는) 그러한 개구에 인가되도록 개구(872) 내에 위치된 척 내의 개구로 이어진다.
인터페이스 플레이트(870)는 예를 들어 바람직하게는 화학적 에칭에 의해 형성된 절결부의 세트를 가진 1 mm 두께의 스테인리스강 플레이트이다. 인터페이스 플레이트를 척 위에 장착하기 위해, 인터페이스 플레이트는 예를 들어 척의 수용 핀 위에서 활주하는, 예컨대 3개의 개구의 세트를 갖는다. 인터페이스 플레이트는 또한 개구들(872) 사이의 영역을 위한 진공 홈(878)을 갖는다. 공동들 사이의 그리고 그 주위의 이들 진공 홈은 웨이퍼를 공동 플레이트에 클램핑한다.
인터페이스 플레이트는 대신에 척의 일체형 부분일 수 있다는 것에 유의한다.
개구(872)는 위에서 언급된 바와 같이 웨이퍼 지지체와의 사전 임프린팅된 구조물의 접촉을 방지한다. 인터페이스 플레이트는 또한 임의의 원하는 위치에서 웨이퍼를 지지하거나 클램핑하는 것을 가능하게 한다. 개구는 척을 통해 가압 공기 및/또는 진공에 연결된다. 인터페이스 플레이트의 저부 내의 개구 및 채널은 척의 공급부를 공동에 연결한다.
인터페이스 플레이트는 낮은 열 질량 및 높은 열 전도율을 갖고, 따라서 그것은 프린팅 프로세스를 가능한 한 적게 늦춘다. 플레이트는 바람직하게는 알루미늄으로 제조되지만, 스테인리스강과 같은 다른 재료가 또한 사용될 수 있다. 스테인리스강은 (덜 바람직한) 알루미늄보다 낮은 열 전도율을 갖지만, 플레이트가 얇기 때문에, 그러한 더 낮은 열 전도율이 사용될 수 있다. 당업자는 해당 재료의 열적 특성과 유용한 플레이트에 도달하기 위한 기하학적 설계의 균형을 맞추는 방법을 알 것이다.
공동 플레이트의 필요한 편평도 및 평행도는 대략 +/- 5 μm이다. 스테인리스강 플레이트의 경우, 이는 공동을 생성하기 위한 에칭 프로세스를 사용함으로써 달성될 수 있다. 밀링은 불수의적 변형으로 이어질 수 있는 재료의 응력을 유발한다.
인터페이스 플레이트는 추가 설계를 구현하기 위한 더 많은 유연성을 제공한다. 척 자체는 상이한 설계를 임프린팅하기 위해 교환될 수 없다. 그러나, 각각의 스탬프 설계에 대해, 별개의 인터페이스 플레이트가 설계되고 제조될 수 있다.
따라서, 인터페이스 플레이트와 척 사이의 핀 및 슬롯 커플링(예컨대, 2개 이상, 바람직하게는 3개 이상의 핀 및 슬롯 조합)의 사용은 열 팽창으로 인한 시프트를 방지하고 추가적으로 뒤틀림을 방지하거나 감소시킬 수 있다.
이제 일부 설계 옵션이 설명될 것이다.
스테인리스강 플레이트가 바람직하다. 스테인리스강 플레이트의 경우, 플레이트는 바람직하게는 2 mm보다 얇다. 얇은 플레이트는 더 두꺼운 플레이트에 비해 낮은 열 질량 및 높은 열 전도율을 갖는다. 얇은 플레이트는 또한 낮은 강성을 갖고, 따라서 용이하게 굽혀질 수 있다. 플레이트는 진공력 하에서 척의 평탄화된 상부와 자체적으로 정렬될 것이다. 얇은 플레이트는 또한 척으로부터 공동 플레이트로의 양호한 열 전이를 제공한다. 임프린트 간극에 중요한 편평도 요건이 또한 충족된다. 2 mm와 같은, 척의 쇼트 스트로크 조작기의 범위로 인해, 얇은 플레이트가 또한 바람직하다.
그러나, 플레이트가 또한 너무 얇아서는 안 된다. 그러면, 진공 채널은 충분히 깊게 제조될 수 없어서, 너무 많은 유동 손실 및 불충분하게 강한 진공을 야기한다. 그러면, 웨이퍼를 공동 플레이트 상에 유지하기 위한 힘이 너무 작을 것이다. 공동 및 홈은 화학적 에칭 프로세스에 의해 제조된다.
스테인리스강은 알루미늄보다 훨씬 더 낮은 열 전도율을 갖는다. 그럼에도 불구하고, 스테인리스강 플레이트는 대략 2초 미만의 가열 시간 및 2초 미만의 냉각 시간을 추가할 것이다.
알루미늄 플레이트가 가능하지만 덜 바람직한 옵션이다. 알루미늄 인터페이스 플레이트의 경우, 알루미늄은 스테인리스강보다 양호한 열 전도율 및 낮은 열 질량을 갖는다. 따라서, 그것은 더 양호한 제조성을 위해 더 두껍게 제조될 수 있다. 무응력 캐스팅된 알루미늄은 10 mm 두께 이상으로부터만 입수가능하다. 보통의 알루미늄 시트 재료는 원재료의 롤링 프로세스로 인해 이미 너무 많은 내부 응력을 갖는다.
더 두꺼운 플레이트를 이용하면, 진공 채널은 충분히 깊게 제조되어, 웨이퍼를 유지하기 위한 충분한 유동 및 충분히 강한 진공을 생성할 수 있다. 이러한 경우에, 공동 및 홈은 화학적 에칭 프로세스에 의해 제조될 수 없다. 알루미늄을 사용하는 화학적 에칭은 가능하지 않다. 대안적인 밀링은 재료에 응력을 유발한다. 이는 불수의적 변형으로 이어진다. 무장력 어닐링이 사용될 수 있다.
더 두꺼운 알루미늄 플레이트는 얇은 스테인리스강 플레이트보다 강성일 것이다. 그러나, 그것은 척의 평탄화된 상부와 자체적으로 정렬하지 않을 것이다. 이는 척과 공동 플레이트 사이의 간극 및 그에 따른 진공의 누출로 이어져, 공동 플레이트를 척에 유지하기 위한 진공이 없게 될 수 있다. 또한, 그러한 간극은 플레이트와 척 사이의 열 전달을 감소시켜, 장치의 사용 동안 가열 및 냉각 속도를 감소시킬 수 있다.
그러나, 알루미늄 플레이트를 이용하여 척으로부터 공동 플레이트로의 원하는 열 전이를 제공하는 것 및 임프린트 간극을 제어하는 데 중요한 편평도 요건을 충족시키는 것은 어렵다. 더 두꺼운 플레이트는 또한 척의 쇼트 스트로크 조작기로 인해 바람직하지 않다. 그러나, 단지 하나의 Z-스테이지를 가진 프린팅 기계에서, 더 두꺼운 플레이트가 사용될 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 쇼트 스트로크 조작기(척 액추에이터(620))는 본 발명의 설계의 다른 태양이다.
쇼트 스트로크 조작기의 동일한 설계가 척을 위한 그리고 스탬프 랜딩 링을 위한 강성 지지체 및 구동 장치로서 사용될 수 있다. 쇼트 스트로크 조작기는 전술된 바와 같이 홈 플레이트의 위치설정과 조합될 때 척 및 스탬프 랜딩 링을 6 자유도(즉, 3개의 병진 및 3개의 회전)로 위치시키는 데 사용된다.
척, 홈 플레이트 및 스탬프 랜딩 링은 각각 6 DOF로 지지되고 정확하게 정렬되어야 한다.
홈 플레이트는 3 DOF(X-축 병진, Y-축 병진 및 Z-축을 중심으로 한 회전)로 이동될 수 있고, 다른 3개(Z-축 병진 및 X-축과 Y-축을 중심으로 한 회전)는 고정된다.
척 및 스탬프 랜딩 링은 3 DOF(Z-축 병진, X-축과 Y-축을 중심으로 한 회전)로 이동될 수 있고, 다른 3개(X-축과 Y-축 병진 및 Z-축을 중심으로 한 회전)는 고정된다. 하나의 쇼트 스트로크 조작기는 2 DOF(Z-축 병진 및 고정된 X-축 병진)를 지원한다.
조작기는 Z 방향으로의 척 및 스탬프 랜딩 링의 미세 조정으로서 그리고 X-축과 Y-축을 중심으로 한 회전을 위해 사용된다. 추가로 후술될 바와 같이, 척 액추에이터는 또한 힘 측정을 위해 그리고 충격 흡수를 위해 사용된다.
따라서, 스탬프와 웨이퍼 사이의 6 DOF의 정렬 및 조작은 2개의 별개의 정렬 시스템에 의해 실현된다:
(i) 스탬프로부터 웨이퍼로의 오버레이 정렬; X-축과 Y-축을 따른 병진 및 Z-축을 중심으로 한 회전은 홈 플레이트 정렬(그에 따라 스탬프 정렬)에 의해 구현된다.
(ii) 임프린트 간극의 조정; Z-축을 따른 병진 및 X-축과 Y-축을 중심으로 한 회전은 (척의 지지를 제공하는) 3개의 쇼트 스트로크 조작기에 의해 구현된다.
(위에서 논의된 바와 같이) 웨이퍼의 양면 임프린팅을 위해, 임프린트 간극을 제어하는 것에 더하여, 오버레이 정렬이 필수적이다. 오버레이 정렬 사양은 매우 높은 위치 정확도를 필요로 한다. 마찰 및 히스테리시스가 없는 오버레이 정렬이 중요하다. 최대 5 mm 또는 심지어 최대 15 mm의 선형 이동과 같은, 큰 정렬 범위가 또한 수평 평면 내에서 커버될 필요가 있다. 압전 스테퍼(piezo stepper) 구동의 허용된 힘은 또한 예컨대 최대 50 N으로 제한된다.
임프린트 간극을 제어하는 것은 전술된 2-스테이지 척 지지체에 의해 달성된다. 오버레이 정렬을 위해, 스탬프 상의 2개의 마커 및 웨이퍼 상의 2개의 마커가 사용된다. 홈 플레이트의 상부의 카메라 시스템이 이들 4개의 마커의 좌표를 측정한다. 홈 플레이트는 이러한 목적을 위해 투명하다. 웨이퍼의 마커 및 스탬프 상의 마커 둘 모두는 카메라 시스템의 초점 내에(즉, 정확한 높이에) 있을 필요가 있다.
시스템은 4개의 마커의 좌표를 비교하고, 변환 행렬을 사용하여, 3개의 쇼트 스트로크 액추에이터에 대한 원하는 이동을 계산한다. 더 양호한 정확도에 도달하기 위해, 이러한 제어 루프는 여러 번 반복될 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 모든 6 DOF를 제어하기 위한 하나의 옵션은 척만의 조작에 의한 것이다. 전술된 바와 같이 이를 위해 헥사포드가 사용될 수 있다. 그러나, 요건을 충족하는 헥사포드는 구매가능하지 않다. 위에서 약술된 방식으로 정렬 기능을 분할하는 것은 요건을 충족하는 것을 가능하게 한다.
따라서, 본 발명의 일 태양은 이동가능한 홈 플레이트 홀더 또는 캐리어(612)를 포함하는 정렬 스테이지를 사용한다. 홈 플레이트 캐리어는 임의의 마찰 또는 백래시 없이 X-축 및 Y-축 방향으로의 병진 및 Rz 회전에 의해 위치될 수 있다. 원하는 5 mm(또는 심지어 15 mm) 선형 이동의 수평 평면 내의 큰 정렬 범위가 가능하다.
도 14는 홈 플레이트(102)(제1 캐리어)를 위한 구동 장치를 도시한다. 이는 정렬 스테이지로서 기능한다. 홈 플레이트(102)는 도 6에 또한 도시된 바와 같은 홈 플레이트 프레임(103)을 갖고, 이는 각각 플렉셔(886)를 통해 연관된 쌍의 공기 베어링(884)에 커플링된 3개의 선형 액추에이터(880)에 의해 구동된다. 이는 바람직한 구성이지만, 연관성 자체가 필요한 것은 아니다. 액추에이터는 또한 예를 들어 3회 서로에 대해 120도 회전되고 공기 베어링에 대해 60도 회전되는 것과 같이 상이한 위치 또는 각도에 배치될 수 있다. 이들은 척 액추에이터 및 스탬프 랜딩 링 액추에이터와 구별하기 위해 "캐리어 액추에이터"로 명명될 수 있다. 공압 밸브 터미널(882)이 전술된 프린팅 압력을 제공하기 위해 가요성 공기 튜브를 통해 홈 플레이트에 커플링된다.
홈 플레이트 프레임은 임의의 마찰 또는 백래시 없이 X, Y, 및 Rz로 위치될 수 있다.
X 및 Y로의 병진 및 Z를 중심으로 한 회전은 3개의 액추에이터(880)에 의해 확립된다. 선형 액추에이터에 필요한 힘은 예를 들어 50 N을 초과하지 않는다. 액추에이터는 고정된 세계(기부(888))에 장착되고, 3개의 플렉셔(886)를 통해 홈 플레이트 프레임(103)에 연결된다. 3개의 플렉셔는 액추에이터 이동에 직교하는 측방향 이동을 허용한다. 측방향 시프트는 홈 플레이트 프레임(103)이 과도하게 구속되는 것을 방지한다.
공기 베어링의 3개 쌍의 세트(884)는 정렬 스테이지 내측의 홈 플레이트 프레임의 Z, Rx 및 Ry 고정에 사용된다. 공기 베어링은 고정된 세계(888)에 장착된다. 3개의 코너들 각각에서, 2개의 공기 베어링의 세트(884)가 홈 플레이트 프레임을 클램핑한다. 하나의 공기 베어링은 홈 플레이트 프레임의 상부에 있고, 하나는 저부에 있다(도 6에서 볼 수 있지만 도 14에서 단일 유닛으로 도시된 바와 같음). 홈 플레이트 프레임(103)은 공기 베어링들 사이에서 위와 아래에 클램핑되어, 공기 압력은 (Z-축 방향으로) 균등화된다. 3개의 코너는 고정된 수평 프레임을 설정하고, 그러한 평면 내에서의 이동은 공기 베어링의 각각의 쌍에 의해 허용된다. 허용된 이동은 예를 들어 대략 10 mm이고, 주로 Rz 조정을 위해 필요하다.
각각의 쌍의 하나의 공기 베어링은 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이 스프링 메커니즘을 사용하여 사전-로딩될 수 있다. 이러한 사전-로드는 모든 상황 하에서 공기 간극을 일정하게 유지하는 것을 가능하게 한다. 공기 간극의 높이는 Z-방향으로의 홈 플레이트 지지체의 강성에 대한 지배적인 인자이다.
프레임의 변위 좌표는 병진 행렬로 계산된다.
사용 시에, 웨이퍼의 마커는 척 지지체를 작동시킴으로써 정확한 초점 깊이에 위치되고, 이는 Z-축 위치설정을 제공한다. 그런 다음, 수평 정렬이 구현될 수 있다.
6개의 공기 베어링에 대한 대안은 Z, Rx 및 Ry 고정을 위한 절첩식 판 스프링의 세트(예를 들어, 3개 또는 4개)라는 것에 유의한다. 공기 베어링에 비해 단점은 절첩식 판 스프링이 홈 플레이트를 이동시키기 위해 선형 액추에이터의 추가적인 힘을 필요로 한다는 것이다. 판 스프링(예컨대, 절첩식 판 스프링)은 X, Y, 및 Rz에 필요한 이동 및 홈 플레이트 프레임의 강성을 제공하기에 충분히 높고 길고 두꺼워야 하므로, (예컨대, 홈 플레이트) 액추에이터에 대한 더 큰 힘 요건을 야기한다.
도 15는 척 액추에이터로서 사용하기 위한 쇼트 스트로크 액추에이터(620)의 설계를 더 상세히 도시한다. 동일한 액추에이터가 스탬프 랜딩 링을 위해 사용될 수 있고, 역시 (후술되는) 센서가 기계 손상 보호를 위해 사용될 수 있다.
척 액추에이터는 액추에이터 팁(902)을 상하로 구동하는 피스톤과 같은 구동 요소(900)를 포함한다. 액추에이터 팁 위치는 연결부(903)에서 서브-프레임에 대해 고정되고, 이는 아래에서 논의되는 바와 같이 프린팅 동안 실세계(즉, 기준 프레임(630))에 강직하게 커플링되고, 따라서 액추에이터를 작동시키는 것은 구동 커플링의 형태인 액추에이터 출력부(904)를 상하로 이동하게 한다. 인장 스프링(906)이 쇼트 스트로크 액추에이터를 위로 당긴다. 인장 스프링의 상부는 핀(907)에 연결되고, 이는 또한 서브-프레임에 연결된다. 스프링 압축은 쇼트 스트로크 조작기의 스트로크와 동일한 거리에 걸쳐 변화한다.
인장 스프링(906)은 조정가능하고, 유극이 없는 사전-로딩된 조작기를 보장한다. 조정은 (핀(907) 반대편의) 스프링의 일 단부의 위치를 조정하는 나사형 튜브(908)에 의해 이루어질 수 있다. 인장 스프링(906)의 초기장력(pretension)은 허용된 스탬프 해재력을 한정한다. 스프링력이 높을수록, 해제력이 높을 수 있다. 스프링의 초기장력은 너무 높지 않을 수 있는데, 이는 아래에서 논의되는 통합형 힘 센서(920)에 대한 제한된 허용 부하 때문이다.
액추에이터(900)는 일 단부에 액추에이터 출력부(904) 및 다른 단부에 척 구동기(910)를 가진 레버 장치를 포함한다. 피봇 지점(912)은 레버 장치를 따르고, 이는 교차 플렉셔 피봇부로서 형성된다. 레버 장치의 고정된 부분(914)은 기준 프레임(예컨대, 서브 프레임(600))에 연결되고, 레버 장치의 주 본체(916)는 피봇 위치를 중심으로 로킹되는(rock) 피봇 지점의 이동가능한 부분이다. 레버 비(d2:d1)는 예를 들어 4:1이다.
예컨대 비가 4:1인 레버는 척 구동기(910)에서 제공되는 지지가 레버 장치가 없는 액추에이터(900)보다 Z 방향으로 4배 더 정확하고 16배 더 강성인 것을 보장한다. 따라서, 레버를 사용함으로써, 임프린트 간극이 더 양호하게 제어된다.
힘 센서(920)는 프로세스 부하를 측정하기 위한 것이고, 레버 내측에 통합된다. 이는 임프린트 프로세스의 더 양호한 모니터링을 가능하게 한다. 힘 센서(920)는 강성 루프의 일부이고, 힘 센서는 액추에이터와 직렬로 배치된다.
레버의 주 본체(916)는 예를 들어 0.2 mm의 홈(930)에 의해 분할된다. 액추에이터의 힘에 의해 레버 내측에 생성된 모멘트는 센서(920) 및 노치 플렉셔(932)를 통해 임의의 히스테리시스 없이 전달된다. 이러한 예에서 센서는 d1:d3의 비(예컨대, 30 mm 내지 67.71 mm)에 기초하여 부하의 0.443배의 힘을 측정한다. d3는 노치 플렉셔로부터 힘 센서까지의 회전 아암 길이이다.
연결부(903), 핀(907), 및 고정된 부분(914)은 모두 서브-프레임(600)에 연결된다. 그러나, 서브-프레임이 홈 플레이트에 대해 가압된 상태에서 사용하면, 서브-프레임은 (운동학적 커플링을 통해) 기준 프레임에 강직하게 커플링된다. 따라서, 서브 프레임(600)은 운동학적 커플링(670)을 통해 부분(612)에 대해 밀린다.
힘 센서(920)는 분할부(930) 위의 시트에 대해 압축 스프링(942)에 의해 편향되는 힘 센서 요소(940)를 포함한다.
시트는 센서에 대한 과부하 보호를 제공한다. 힘 센서 요소(940)는 사전-압축된 스프링(942)에 의해 시트에 대해 밀린다. 센서 상의 힘이 예를 들어 250 N을 초과하는 경우 시트는 단지 스프링의 편향에 대해 이동할 것이다.
과도한 힘이 없을 때 힘 센서 요소가 시트에 대해 밀리는 한, 과부하 보호는 강성 루프에 영향을 미치지 않을 것이다.
구동 요소(900)의 액추에이터 팁(902)은 기준 프레임에 대해 고정된 스토퍼(950)에 의해 제한된다.
스토퍼(950)는 스프링(952)에 의해 팁에 대해 밀리는 링을 포함한다. 링은 센서 상의 힘이 예를 들어 250 N을 초과하는 경우 스프링의 편향에 대해 이동할 수 있다. 스프링이 압축되지 않은 상태에서 팁이 스토퍼에 대항하는 한, 스프링은 강성 루프에 영향을 미치지 않을 것이다. 이는 액추에이터의 스핀들이 충격력에 의해 손상되는 것을 방지한다.
힘 센서 및 액추에이터는 이러한 방식으로 충격에 의한 과부하에 대해 보호되고, 예를 들어 힘 센서의 부하는 -30 내지 +300 N으로 제한되어야 하는데, 그렇지 않을 경우 센서 또는 액추에이터는 손상될 수 있다.
분할 홈 설계에 의해 센서에 대한 음의 힘이 방지된다. 레버 내측의 분할 홈은 음의 힘의 경우에 더 넓어질 것이고, 따라서 센서가 그의 접촉 지점으로부터 리프팅될 것이다. 따라서, 힘은 0일 것이다. 그러나, 충격으로 인해 양의 힘이 300 N보다 높을 수 있고, 따라서 전술된 힘 제한 장치가 사용된다.
힘 센서는 또한 고착되는 스탬프를 검출할 수 있고, 기계 손상을 방지하기 위해 사용될 수 있다.
스탬프 고착은 바람직하게는 검출되는 문제이다. 그것은 임프린트 프로세스 후의 스탬프 해제 시퀀스가 작동하지 않을 때 일어난다. 이러한 상황은 스탬프가 너무 많은 횟수로 사용되고 있을 때 발생할 수 있다. 스탬프의 고무 릴리프 부분은 더 이상 웨이퍼로부터 제거되지 않을 것이다.
임프린트 프로세스의 종료 시에, 스탬프의 지지체(예컨대, 유리 또는 금속 플레이트)는 홈 플레이트에 대해 진공에 의해 유지되고, 웨이퍼는 척에 대해 진공에 의해 유지된다. 홈 플레이트, 스탬프, 웨이퍼, 및 척은 이러한 시점에 하나의 모놀리식 본체로서 기능한다. 통상적으로, 임프린트 및 스탬프 해제 시퀀스 후에, 척은 이러한 경우에 척 액추에이터 및 메인 액추에이터에 의해 하강된다. 이러한 순간에, 척은 리프팅될 것이고 액추에이터는 접촉을 상실한다.
그러한 경우에, 액추에이터 팁(902)과 스토퍼(950) 사이의 간극은 예를 들어 2 mm 내지 8 mm의 치수로 될 수 있다. 척이 갑자기 낙하하는 경우, 그것은 대략 0.5 mm 내지 2 mm만큼 떨어질 수 있다. 이는 액추에이터 상에 대략 5000 N의 충격력으로 충격을 발생시킨다. 이러한 충격은 힘 센서를 파손시키고 액추에이터의 스핀들을 손상시킬 것이다.
척을 리프팅하는 것은 홈 플레이트를 과도하게 큰 부하로부터 보호하는 데 필요하다. 메인 액추에이터(640)는 홈 플레이트 상의 스탬프를 통해 너무 많은 당김력을 쉽게 유발할 수 있다. 따라서, 고착 스탬프를 검출함으로써, 메인 액추에이터가 정지될 수 있다. 홈 플레이트는 전형적으로 유리로부터 제조된 매우 고가인 부품이고 긴 전달 시간을 갖는다. 그것은 다른 재료로 제조될 수 있지만, 여전히 고가일 것이다. 따라서, 이를 방지하기 위해 손상 제어가 필요하다.
도 16은 단부도로서 레버와 척 사이에 장착된 척 구동기(910)를 도시한다. 그것은 그의 폭의 중간에(Z-축에 수직인) 교차 플렉셔(960)를 갖는다. 이는 척 구동기의 폭 방향으로의 일부 회전 이동, 예컨대 도시된 예의 경우 Y 축 방향을 중심으로 한 회전을 허용한다.
이러한 이동의 목적은 척의 틸트가 조정된 후에 척 구동기(910)가 정확한 위치를 채택하도록 허용하는 것이다.
척 구동기(910)는 단축 보상 판 스프링을 포함한다.
레버가 피봇부(912)를 중심으로 회전할 때, 레버의 우측(더 짧은 측)은 척의 중심으로부터 보이는 바와 같이 단축된다. 이러한 단축은 레버의 기생 이동이다. 척의 평면 상에 투영될 때의 길이는 단축되어 그것은 L (1-cos())가 되고, 여기서 는 레버의 회전 각도이다. 레버 장치는 이를 보상하여 X-축 및 Y-축 방향으로의 척의 위치가 Z-축 방향 위치의 조정에 응답하여 변경되지 않는다.
이러한 설계는 3개의 척 액추에이터가 레버의 완전한 스트로크에 걸쳐 개별적으로 이동하도록 허용한다. 이는 각각의 액추에이터의 영점 조정을 가능하게 하고, 척을 과도하게 구속하는 것을 방지한다.
(웨이퍼에 평행한) X-축 및 Y-축 방향으로의 척 상의 힘은 3개의 레버 및 척 구동기(910)의 교차 플렉셔(912, 960)를 통해 라우팅된다(routed). 이로써, 각각의 레버는 2 자유도를 제공한다; Z-축 및 X-축을 따른 병진.
쇼트 스트로크 조작기 설계는 척의 이동을 위한 척 액추에이터로서 그리고 스탬프 랜딩 링의 이동을 위한 랜딩 링 액추에이터로서 사용될 수 있다. 따라서, 2개의 쇼트 스트로크 조작기는 삼각형 서브-프레임(600)의 각각의 코너에 배치되어, 하나는 척 액추에이터를 구성하고 다른 하나는 랜딩 링 액추에이터를 구성할 수 있다. 이는 모듈형 설계를 제공한다.
이러한 설계에서, 인장 스프링(906)은 센서 팁을 레버로 당길 뿐만 아니라 액추에이터 팁을 스토퍼로 당긴다는 것에 유의한다. 그러나, 2개의 별개의 스프링이 사용될 수 있다. 이는 센서 상의 부하가 인장 스프링의 초기장력을 조정함으로써 그리고/또는 레버의 상이한 위치에 의해 영향을 받지 않을(또는 덜 영향을 받을) 것임을 의미할 것이다.
위에서 언급된 바와 같이, 본 발명의 다른 태양은 스탬프 랜딩 링의 위치를 제어하는 능력이다. 스탬프 랜딩 링에 관한 일부 추가적인 개선이 아래에서 논의된다.
전술된 바와 같이, 임프린트 프로세스를 시작하기 전에, 기판(웨이퍼)은 스탬프에 예컨대 25 내지 300 μm로 아주 근접하게 되어, 프로세스 간극을 제공한다. 홈 플레이트의 홈은 연속적으로 가압되고, 스탬프는 그것이 기판과 접촉할 때까지 프로세스 간극에 걸쳐 있는 기판을 향해 홈 플레이트로부터 벌징되고, 기판에 의해 지지된다. 기판의 레지스트 층은 접촉 동안 고화되고, 스탬프는 홈에 다시 진공을 공급함으로써 그러한 고화 후에 제거된다. 따라서, 기판에 대한 스탬프 적용의 프로세스는 홈 플레이트에 유지되는 스탬프의 영역과 기판을 향해 밀리는 영역 사이의 압력 차이를 사용한다. 그러한 차이는 스탬프의 에지에서 발생한다. 차이는 압력 누출의 원인이고, 제어되지 않은 스탬프 적용 및/또는 제거를 야기할 수 있다. 일반적으로, 홈 플레이트와 기판(또는 척) 사이의 프로세스 간극이 클수록, 누출이 커지고, 이와 함께 스탬프 아래의 압력의 손실이 커진다. 따라서, 프로세스 간극은 스탬프의 전체 영역에 걸쳐 정확하게 제어될 필요가 있다.
상이한 스탬프는 에지에서 서로 상이하다. 일반적으로, 에지에서 스탬프 재료에 의해 커버되지 않는 지지체(홈 플레이트)의 영역이 있을 것이다. 따라서, 스탬프만이 지지되는 웨이퍼와 접촉하고 있기 때문에, 이러한 영역은 스탬프 조작 동안 지지되지 않는다. 이러한 지지의 결여는 이들 영역에서 설정된 프로세스 간극을 넘어서는 스탬프의 벌징을 허용하고, 이는 추가적인 누출을 유도할 수 있다.
위에서 언급된 스탬프 랜딩 링은 벌징되는 전체 가요성 스탬프 영역이 설정된 프로세스 간극을 넘어 벌징되는 것이 방지될 수 있도록 이러한 에지 영역에서 스탬프 지지체를 제공하기 위해 척을 둘러싼다. 그러나, 상이한 스탬프 및 기판(웨이퍼) 조합은, 스탬프 외측의 상이한 영역 및 스탬프의 상이한 두께와 함께, 상이한 능동적으로 제어되는 두께 및 간극을 필요로 한다.
스탬프 랜딩 링은 추가적인 에지 지지 구조물이고, 이는 에지에서의 스탬프가 복합 스탬프의 그러한 부분을 지지함으로써 설정된 프로세스 간극을 넘어 벌징되는 것을 방지한다.
도 17은 스탬프 랜딩 링을 사용하는 프로세스를 도시한다.
상부 이미지는 웨이퍼 리프트 핀(1000)을 지지함으로써 척(500) 위로 상승된 기판(180) 및 스탬프(106)가 그 상에 장착된 홈 플레이트(102)로부터 이격된 척을 도시한다. 척(500)은 척 액추에이터(620a)에 의해, 서브-프레임(600)과 같은 척 조립체에 대해 구동된다.
스탬프 랜딩 링(502)은 랜딩 링 액추에이터(620b)에 의해 서브-프레임(600)에 대해 구동된다.
상부에서의 구성은 기판(180)과 스탬프(106)가 로딩되고 언로딩되도록 허용한다.
임프린트 위치는 저부에 도시되어 있다.
기판(180)과 스탬프(106) 사이의 프로세스 간극은 스탬프 재료가 존재하는 영역 외측에서 스탬프 랜딩 링(502)과 홈 플레이트(또는 더 구체적으로는 스탬프의 유리 지지 플레이트) 사이의 프로세스 간극과 동일하다.
별개의 척 액추에이터 및 랜딩 링 액추에이터의 사용은 기판(웨이퍼) 두께 및 스탬프 두께의 상이한 조합이 허용되는 것을 가능하게 한다.
또한, 아래에서 논의되는 추가의 개선은 다양한 (평면도에서의) 스탬프 크기와 (평면도에서의) 웨이퍼 크기 조합, 예컨대 200 mm 또는 300 mm 스탬프와의 200 mm 또는 300 mm 기판의 조합에 대한 상이한 임프린트 구성을 가능하게 한다.
도 18은 척(500) 상에 지지된 기판(180)을 도시한다. 스탬프 랜딩 링(502)은 실제 스탬핑 영역 외측의 영역을 지지한다. 도 18은 스탬프 랜딩 링 위의 스탬프 랜딩 링 어댑터(1002)를 도시한다. 어댑터 설계는 스탬프 랜딩 링과 동일한 형상 및 크기를 갖고, 따라서 그것은 두께 맞춤을 제공한다. 예를 들어, 도 18은 300 mm PDMS 스탬프(106)와 함께 300 mm 웨이퍼(180)를 도시한다. 프로세스 간극은 웨이퍼와 스탬프 및 어댑터(1002)와 스탬프의 얇은 유리 지지체 사이의 거리에 의해 한정될 것이다.
그러나, 스탬프 랜딩 링 어댑터는 또한 기판의 크기에 따라 스탬프 랜딩 링을 맞출 수 있다.
도 19는 스탬프 랜딩 링(502)이 제1 크기(예컨대, 300 mm)의 기판 주위에 피팅(fitting)하기 위한 것이고, 스탬프 랜딩 링 어댑터(1002)가 더 작은 제2 크기(예컨대, 200 mm)의 기판(180) 주위에 피팅하기 위해 스탬프 랜딩 링(502)의 크기를 연장시키기 위한 것인 예를 도시한다.
도 19에서, 스탬프 랜딩 링(502)은 제1 크기(예컨대, 300 mm)의 가요성 스탬프(106) 주위에 피팅하기 위한 것이고, 스탬프 랜딩 링 어댑터는 또한 더 작은 제2 크기(예컨대, 200 mm)의 가요성 스탬프(180) 주위에 피팅하기 위해 스탬프 랜딩 링의 크기를 연장시키기 위한 것이다.
따라서, 도 19는 200 mm PDMS 스탬프와 함께 200 mm 기판(웨이퍼)을 도시한다. 프로세스 간극은 웨이퍼와 스탬프 및 어댑터와 얇은 유리 사이의 거리에 의해 한정될 것이다. 어댑터는 웨이퍼 영역 외측의 PDMS 스탬프를 지지하기 위해 300 mm 척 위에서 그것을 넘어 연장되었다. 링이 비교적 얇기 때문에, 그것은 스탬프 아래의 압력으로 인해 굽혀질 수 있다. 이는 스탬프 랜딩 링을 척에 대해 위로 이동시킴으로써 보상될 수 있다.
도 20은 척(500)이 제1 크기(예컨대, 300 mm)의 가요성 스탬프(106) 주위에 피팅하기 위한 것이고, 더 작은 제2 크기의 기판(180) 주위에서 척 위에 피팅하기 위한 제2 스탬프 랜딩 링(1004)이 있는 예를 도시한다.
도 20은 300 mm PDMS 스탬프가 비교적 얇은 웨이퍼(예컨대, 200 내지 300 μm) 상에 사용되는 것을 도시한다. 돌출하는 스탬프 랜딩 링은 스탬프에 의해 가해지는 압력을 보상하기 위해 충분히 높은 굽힘 강성을 갖지 않을 수 있다. 그러한 스탬프 랜딩 링에 대한 최대 두께는 웨이퍼의 두께일 것이다.
스탬프는 자유롭게 매달린 부분을 너무 많이 아래로 굽힐 것이고, 따라서 스탬프는 웨이퍼 상에서 제대로 전이되지 않고 웨이퍼 에지에서 또는 그 주위에서 임프린트 결함, 및 오버레이 정렬을 악화시키는 스탬프/패턴 변형을 유발한다.
기판(웨이퍼)과 동일한 두께를 갖고서, 도시된 바와 같이 웨이퍼 주위에 정지식 제2 스탬프 랜딩 링을 가짐으로써, 이동가능한 스탬프 랜딩 링(502)은 척에 의한 스탬프 두께 및 웨지의 변동을 보상하는 데 사용될 수 있고, 전체 스탬프는 전체 영역에 걸쳐 여전히 적절하게 현수된다. 정지식 링(1004)은 웨이퍼 두께가 전형적으로 +/-10 μm 또는 심지어 +/-25 μm 이내이므로 변경될 필요가 없고, 이는 문제가 되지 않으며 스탬프는 정지식 링(1004)으로부터 웨이퍼로 원활하게 전이될 수 있다.
도 21은 비교적 두꺼운 200 mm 웨이퍼(예컨대, 0.5 내지 2 mm)를, 그에 따라 또한 상응하게 두꺼울 필요가 있는 300 mm 스탬프를 사용하여 임프린팅하기에 적합한 예를 도시한다. 스탬프 랜딩 링 어댑터(1002)는 돌출하는 부분 상의 스탬프로부터의 압력에 대응하기에 충분한 강성을 가질 수 있다. 또한 고무 외측의 스탬프의 영역은 스탬프가 프로세스 간극보다 더 벌징되지 않도록 지지될 필요가 있다. 이는 2개의 두께를 가진 스탬프 랜딩 링을 사용함으로써 달성될 수 있다. 제2 어댑터(1006)에 의해 제공되는 추가적인 외측 두께는 스탬프 두께를 보상한다.
랜딩 링 액추에이터에 의해 제공되는 조정가능한 구동은 상이한 스탬프 및 기판 조합을 수용하기 위해 스탬프 랜딩 링을 교체할 필요성을 감소시켰다. 이는 매우 다양한 웨이퍼 두께 및 스탬프 두께 및 웨지 각도에 대한 (즉각적인) 조정을 허용하고, 각각의 경우에 최적화된 임프린트 프로세스로 이어진다.
최적화된 프로세스 간극은 감소된 압력 손실 및 감소된 패턴 왜곡과 개선된 오버레이 정렬에 의한 임프린트 품질의 개선된 재현성으로 이어진다.
스탬프 및 웨이퍼 두께는 예를 들어 대략 10 μm 이내로 알려진 두께를 가질 필요가 있는데, 이는 프로세스 간극이 이러한 범위 내로 한정되는 것이 요구되기 때문이다. 동일한 도구 및 스탬프 하드웨어와 크기가 다양한 웨이퍼 및 스탬프 크기 조합을 취급하는 데 사용될 수 있다.
척 액추에이터 및 랜딩 링 액추에이터는 프로세스의 별개의 스테이지(예컨대, 정렬, 임프린트, 해제) 동안 스탬프와 기판 사이의 간극에 대한 동적 변경을 가능하게 한다.
프린팅 프로세스는 홈 플레이트 상의 스탬프의 로딩을 필요로 한다. 기존의 기계에서, 스탬프는 홈 플레이트를 지지하는 상부 커버를 피봇시켜 개방함으로써 로딩된다. 커버는 홈 플레이트가 뒤집혀 제공되도록 180°만큼 수동으로 회전될 수 있다. 스탬프는 이어서 홈 플레이트 상에 유리 플레이트 면으로 배치될 수 있다. 홈은 이러한 시간에 작은 과압을 갖고, 이는 스탬프를 위한 공기 베어링을 생성한다. 따라서, 스탬프는 쉽게 이동되고 수동으로 정렬될 수 있다.
위치는 이어서 홈을 진공으로 전환함으로써 고정된다. 그런 다음, 커버는 다시 폐쇄되고, 임프린팅 프로세스가 시작될 수 있다. 전력 차단 또는 진공 손실의 경우에, 스탬프는 척의 상부에서 낙하할 것이다. 스탬프를 제거하기 위해, 상부 커버는 동일한 방식으로 수동으로 쉽게 개방될 수 있다.
오버레이 정렬을 위한 홈 플레이트 정렬 스테이지뿐만 아니라 웨이퍼의 증가된 크기를 가진 전술된 설계는 피봇가능한 커버를 갖는 것이 바람직하지 않다는 것을 의미하는데, 이는 그것이 너무 크고 너무 무겁고 너무 취약하기 때문이다.
따라서, 다른 설계 태양은 스탬프 로딩이 홈 플레이트 아래로부터 발생하는 반-자동 스탬프 로딩 기능에 관한 것이다. 후술되는 설계 접근법은 또한 (전력 또는 진공 손실에 의해) 스탬프 상의 유지가 상실되는 경우, 기계가 개방될 필요가 없다는 것을 의미한다. 통합형 스탬프 낙하 방지 장치는 스탬프가 낙하하는 것을 방지하고, 스탬프는 정상 언로딩 시퀀스를 통해 언로딩될 수 있다.
도 22는 반-자동 스탬프 로딩을 가진 설계를 도시한다.
도 22는 스탬프(104) 위의 홈 플레이트(102)를 도시한다. 스탬프는 프레임, 특히 활주 삽통식 드로어(sliding telescopic drawer)(1102) 상에 위치된 스탬프 캐리어(1100) 상에 장착된다. 함께, 스탬프 캐리어와 드로어는 스탬프 로더(stamp loader)를 포함하는 것으로 고려될 수 있다. 스탬프 캐리어는 고무 스탬프 재료(PDMS)와의 접촉을 회피하기 위해 중심 개구를 가진 프레임을 포함한다. 따라서, 스탬프 캐리어는 스탬프의 유리 기판을 지지하고, 스탬프는 스탬프의 외측 림이 진공에 의해 유지되기 때문에 이동하거나 처지지 않는다. 삽통식 드로어(1102)는 스탬프 캐리어를 수평 방향으로 (모듈 외측의) 로드 위치로부터 파크 위치로 그리고 이어서 전사 위치로 전달한다.
전술된 모듈의 롱 스트로크 구동기(640)는 스탬프 캐리어(1100)의 수직 리프팅을 위해 사용된다.
스탬프(104)는 척(500) 및 스탬프 랜딩 링(502) 위에 도시되어 있다. 스탬프 랜딩 링은 스탬프 랜딩 액추에이터(620a)에 의해 위치되고, 척은 척 액추에이터(620b)에 의해 위치된다.
이러한 스탬프 로딩 메커니즘은 상부 커버를 개방하지 않고서, 아래로부터 자동으로 스탬프를 로딩하고 언로딩한다. 홈 플레이트(102)는 홈이 하향으로 향한 상태로 위치된다. 스탬프 낙하 방지 장치(1104)가 또한 홈 플레이트(102)의 프레임 내측에 통합된다.
스탬프(104)는 진공 채널(1101)에 의해 스탬프 캐리어(1100)의 외측 림 상에 진공에 의해 유지된다. 스탬프 캐리어(1100)는 예를 들어 2개의 별개의 진공 채널을 갖는다. 하나의 채널은 캐리어가 삽통식 드로어(1102) 상에 배치될 때 사용되고, 다른 하나의 채널은 스탬프 캐리어가 스탬프 랜딩 링(502) 상에 배치될 때 사용된다. 스탬프의 존재는 진공 압력을 측정함으로써 검출된다.
이제 스탬프 로딩 시퀀스가 기술될 것이다.
(i) 조작자는 모듈의 도어를 개방한다.
(ii) 조작자는 삽통식 드로어(1102)를 모듈 외측의 로드 위치로 당긴다.
(iii) 스탬프 캐리어(1100)는 드로어 메커니즘 상에 배치된다.
(iv) 조작자는 스탬프를 스탬프 캐리어(1100)의 상부에 수동으로 배치한다.
따라서, 단계 (i) 내지 (iv)는 임프린팅 위치 외측에 위치될 때 스탬프를 드로어(스탬프 로더)의 스탬프 캐리어 내로 로딩하는 것을 수반한다.
(v) 드로어(1102)를 통해 공급되는 진공 채널들(1101) 중 제1 진공 채널이 스탬프를 제위치로 유지한다. 따라서, 스탬프 캐리어의 흡인 채널이 스탬프를 스탬프 캐리어 상에 유지하는 데 사용된다.
(vi) 조작자는 수동으로 드로어를 파크 위치로 밀고 기계 도어를 폐쇄한다.
(vii) 공압 실린더 또는 다른 액추에이터가 드로어를 전사 위치로 당긴다. 전사 위치는 도 22에 도시된 바와 같이 스탬프 랜딩 링(502)과 척(500) 위 및 홈 플레이트(102) 아래이다. 따라서, 이는 스탬프 로더(드로어 및 스탬프 캐리어)를 제1 캐리어와 제2 캐리어 사이의 공간으로 이동시키는 것을 수반한다.
(viii) 척(500) 및 스탬프 랜딩 링(502)을 지지하는 롱 스트로크 구동기(640)는 스탬프 랜딩 링(502)이 스탬프 캐리어(1100)와 터치될 때까지 리프팅된다. 스탬프 캐리어(1100)의 3개의 지지 핀은 스탬프 랜딩 링의 3개의 구멍 또는 슬롯 내에서 중심설정된다(이들은 도 22에서 볼 수 있음). 이는 제2 캐리어를 제1 캐리어를 향해 이동시켜 스탬프 캐리어 및 유지된 스탬프를 제1 캐리어를 향해 이동시키는 것을 수반한다.
(xi) 스탬프 랜딩 링을 통해 공급되는 진공 채널들(1101) 중 제2 진공 채널이 스탬프의 클램핑을 담당하고, 제1 진공 채널은 꺼질 수 있다.
(x) 롱 스트로크 구동기(640)는 스탬프 캐리어(1100)를 드로어 메커니즘 바로 위로 수 mm만큼 리프팅시킨다. 스탬프 캐리어(1100)는 이로써 삽통식 드로어(1102)로부터 스탬프 랜딩 링(502)으로 전달된다.
(xi) 드로어 메커니즘은 공압 실린더 또는 다른 액추에이터에 의해 전사 위치로부터 파크 위치로 다시 이동되어, 롱 스트로크 구동기(640)와의 충돌을 방지한다.
(xii) 롱 스트로크 구동기(640)는 스탬프 캐리어를 홈 플레이트(102) 바로 아래로 리프팅시킨다. 스탬프 낙하 방지 장치(1104)는 이러한 시간에 활성화(개방)된다. 따라서, 유지된 스탬프는 제1 캐리어(홈 플레이트)로 이동된다.
(xiii) 홈 플레이트(102)의 홈은 스탬프(104)가 홈 플레이트(102)에 의해 유지되도록 진공으로 전환된다. 따라서, 유지된 스탬프가 홈 플레이트(제1 캐리어)로 전달된다.
(xiv) 스탬프 캐리어의 제2 진공 채널은 꺼진다.
(xv) 롱 스트로크 구동기(640)는 이어서 스탬프 캐리어(1100)를 전달 높이로 하강시킨다. 이는 제2 캐리어(척)를 제1 캐리어(홈 플레이트)로부터 멀어지게 이동시킨다.
(xvi) 스탬프 낙하 방지 장치(1104)는 이어서 활성화되어 유지되거나 비활성화된다(폐쇄됨). 그것은 활성화되어 유지될 수 있는데, 이는 그것이 이제 하강된 스탬프 캐리어(1100)와 간섭될 수 없기 때문이다.
(xvii) 드로어(1102)는 공압 실린더 또는 다른 액추에이터에 의해 스탬프 캐리어(1100) 아래로, 즉 전사 위치로 다시 이동된다.
(xviii) 롱 스트로크 구동기(640)는 캐리어(1100)가 드로어에 의해 지지될 때까지 하강된다. 수 mm 간격이 필요하다.
(xix) 드로어는 공압 실린더에 의해 그의 파크 위치로 다시 당겨진다. 따라서, 스탬프 로더는 파킹 위치일 수 있는 임프린팅 위치 외측의 위치로 다시 이동된다.
로딩된 스탬프는 이어서 사용될 준비가 된다. 스탬프는 반대 절차를 통해 언로딩된다.
통합형 스탬프 낙하 방지 장치는 스탬프가 척 상으로 제어되지 않게 낙하하는 것을 방지한다.
전형적으로, 3개 또는 4개의 클램프는 스탬프의 외측 림 또는 코너에서 스탬프를 지지한다. 스탬프 낙하 방지 장치는 예를 들어 전력, 진공 또는 공기 압력 손실 동안 스탬프를 클램핑된 상태로 유지하기 위해 스프링력 로딩식 메커니즘을 포함한다. 위에서 약술된 바와 같이, 스탬프 낙하 방지 장치는 스탬프를 로딩하고 언로딩하기 위해 개방될 필요가 있다. 폐쇄된(클램핑된) 위치에서, 그것은 스탬프 캐리어와 간섭될 것이다.
정상 생산 사이클링 동안(즉, 스탬프 로딩이 아님), 스탬프 낙하 방지 장치는 폐쇄되어 유지된다(즉, 클램핑됨). 그것은 정상 사이클링 동안 스탬프 랜딩 디바이스 링과 간섭되지 않도록 설계된다. 스탬프 랜딩 링 내측의 또는 그 주위의 개구는 클램프의 모든 이동(선형 및 회전)을 허용하기 위해 사용될 수 있다.
스탬프가 (사고 등으로 인해) 홈 플레이트에 고정되지 않고 단지 스탬프 낙하 방지 장치에 의해 클램핑되는 경우, 스탬프는 스탬프 캐리어로 정상 스탬프 언로드 시퀀스를 실행함으로써 제거될 수 있다. 조작자에 의한 수동 개입(과거와 같이 모듈을 개방함)이 필요하지 않다.
스탬프 로딩 프로세스는 스탬프가 드로어 내로 수동으로 로딩된다는 점에서 반-자동으로 기술된다. 그러나, 드로어 설계는 미래에 스탬프 로딩 및 언로딩의 완전 자동화를 향한 단계로서 사용될 수 있다. 현재 상황에서, 조작자가 스탬프를 수동으로 캐리어 상에 배치하고, 삽통식 드로어는 캐리어를 내외로 이동시킨다. 미래에, 이는 클러스터 도구의 로봇에 의해 수행될 수 있다. 이는 현재 웨이퍼를 로딩 및 언로딩하는 데 사용되는 로봇이거나 추가 로봇일 수 있다. 로봇의 엔드-이펙터는 스탬프 캐리어를 취급하도록 그리고 스탬프를 유지하기 위한 진공을 공급하도록 맞춰질 필요가 있다. 그러면 로봇은 드로어의 역할을 담당할 수 있다. 클러스터 도구 내측에, 새로운 스탬프가 로딩된 스탬프 캐리어 및 빈 스탬프 캐리어를 포함하는 스태킹 시스템(stacking system)이 이어서 설치될 수 있다.
전술된 다양한 설계 태양이 존재한다. 그들은 단독으로 또는 조합으로 사용될 수 있다. 특히, 이들 설계 태양은 다음과 같다:
- 별개의 롱 스트로크 및 쇼트 스트로크 구동기로, 척의 Z-축 이동을 2개의 스테이지로 분할하는 것. 이는 매우 강성인 지지체가 생성될 수 있게 한다.
- 척 액추에이터 및/또는 스탬프 랜딩 링 액추에이터를 위한 레버 장치의 사용. 레버 장치는 액추에이터 출력부를 사용하는 위치의 직접 제어와 비교하여, 위치설정 정확도의 증가 및 증가된 강성을 가능하게 한다.
- 상부 면과 저부 면을 갖는 중공 원통형 본체 및 상부 면과 저부 면 사이의 격자 장치를 포함하는 척. 척은 균일한 임프린트 간극을 유지하기 위해 필요한 강성을 유지하면서 감소된 열 질량을 갖는다.
- Z-축 방향으로 스탬프 랜딩 링의 일부분을 병진시키기 위한 랜딩 링 액추에이터의 사용. 척의 이동에 더하여 스탬프 랜딩 링의 이동은 장치가 상이한 스탬프 두께를 고려할 수 있게 한다.
- 양면 프린팅을 가능하게 하기 위해 가압된 공동으로 척 위에 장착하기 위한 인터페이스 플레이트.
- 반-자동(또는 실제로 완전 자동) 스탬프 로딩을 가능하게 하기 위한 스탬프 지지 시스템.
- 스탬프 캐리어와 홈 플레이트 캐리어 사이의 충분한 강성을 가능하게 하면서 전체 6 DOF 제어를 가능하게 하기 위한 스탬프 캐리어와 홈 플레이트 캐리어 사이의 위치 제어의 분할.
위의 예에서, 제1 캐리어는 가요성 스탬프를 제1 캐리어를 향해 당기는 데 사용하기 위한 그리고 가요성 스탬프를 제1 캐리어로부터 멀어지게 미는 데 사용하기 위한 개구부의 어레이를 포함한다. 개구부와 조합되는 압력 공급원이 액추에이터 기능을 제공한다. 그러나, 다른 액추에이터가 사용될 수 있는데, 예를 들어 전자기 액추에이터 또는 다른 액추에이터가 당기고 미는 기능을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
위에서 언급된 실시예는 본 발명을 제한하기보다는 예시하며, 당업자는 첨부된 청구범위의 범주로부터 벗어남이 없이 많은 대안적인 실시예를 설계할 수 있을 것임에 유의해야 한다. 청구범위에서, 괄호 안에 기재된 임의의 도면 부호는 청구항을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 단어 "포함하는"은 청구범위에 열거된 요소 또는 단계 이외의 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다. 요소에 선행하는 단수형 표현("a" 또는 "an")은 복수의 그러한 요소의 존재를 배제하지 않는다. 본 발명은 수개의 별개의 요소를 포함하는 하드웨어에 의해 구현될 수 있다. 수개의 수단을 열거하는 디바이스 청구항에서, 이들 수단 중 수개가 하드웨어의 하나의 동일한 항목에 의해 구현될 수 있다. 소정의 수단이 상호 상이한 종속항에 열거된다는 단순한 사실은 이들 수단의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다.

Claims (14)

  1. 가요성 스탬프(flexible stamp)와 함께 사용하기 위한 임프린팅 장치(imprinting apparatus)(100)로서,
    - 상기 가요성 스탬프(104)를 지지하기 위한 제1 캐리어(carrier)(102);
    - 상기 제1 캐리어의 평면에 평행한 방향으로 상기 제1 캐리어를 병진시키기 위한 캐리어 액추에이터들(carrier actuators)(880)의 세트; 및
    - 상기 제1 캐리어에 대해 이동가능한 제2 캐리어(600)를 포함하고,
    상기 제2 캐리어는,
    - 레지스트 층(resist layer)(182)을 갖는 기판(180)을 지지하도록 구성되는 척(chuck)(500); 및
    - 상기 제2 캐리어의 평면에 수직인 방향으로 상기 척의 일부분을 병진시키기 위한 척 액추에이터들(620)의 세트를 포함하는, 임프린팅 장치(100).
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 캐리어는 상기 가요성 스탬프를 상기 제1 캐리어를 향해 당기기 위한 그리고 상기 가요성 스탬프를 상기 제1 캐리어로부터 멀어지게 밀기 위한 액추에이터들의 어레이를 포함하는, 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 캐리어는,
    - 개구부 플레이트(aperture plate)(102); 및
    - 상기 개구부 플레이트 주위의 프레임(103)을 포함하고, 상기 캐리어 액추에이터들(880)은 상기 프레임을 병진시키기 위한 것인, 장치.
  4. 제3항에 있어서, 각각의 캐리어 액추에이터는,
    - 선형 액추에이터(880); 및
    - 상기 선형 액추에이터와 상기 프레임 사이의 플렉셔(flexure)(886)를 포함하는, 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 세트에 3개의 캐리어 액추에이터들이 있는, 장치.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 캐리어 액추에이터는 공기 베어링 장치(884)에 의해 상기 프레임(103)에 커플링되는, 장치.
  7. 제6항에 있어서, 각각의 공기 베어링 장치는 상부 공기 베어링 및 하부 공기 베어링을 포함하고, 상기 프레임(103)의 일부분이 상기 상부 공기 베어링과 하부 공기 베어링 사이에 개재되는, 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는,
    메인 프레임(main frame)(610);
    상기 제2 캐리어의 상기 평면에 수직인 방향으로 상기 메인 프레임을 병진시키기 위한 메인 프레임 액추에이터(640)를 포함하고, 상기 메인 프레임 액추에이터는 상기 척 액추에이터들보다 큰 스트로크(stroke)를 갖는, 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2 캐리어는 서브-프레임(sub-frame)(600)을 추가로 포함하고, 상기 서브-프레임은 상기 메인 프레임에 연결되고 상기 척은 상기 서브-프레임에 장착되고, 상기 서브-프레임은 임프린팅 동안 운동학적 커플링(kinematic coupling)을 통해 상기 제1 캐리어에 대해 상기 서브-프레임을 편향시키기 위한 스프링 장치에 의해 상기 메인 프레임에 장착되는, 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 척은 상기 척의 표면으로부터 상기 제1 캐리어까지의 거리를 측정하기 위한 위치 센서들의 세트를 포함하는, 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 척 액추에이터는 액추에이터 출력부 및 상기 액추에이터 출력부와 척 구동 부재 사이의 레버 장치를 포함하는, 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 레버 장치는 고정된 레버 부분과 이동가능한 레버 부분 사이의 제1 피봇부(pivot)를 포함하고, 상기 레버 장치는 상기 액추에이터 출력부와 상기 척 구동기 부재 사이의 변위의 감소를 제공하는, 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 상기 척의 외측 주위의 스탬프 랜딩 링(stamp landing ring)을 추가로 포함하고, 상기 스탬프 랜딩 링은 상기 가요성 스탬프의 영역 외측에서 상기 제1 캐리어를 향하기 위한 것이고, 상기 제2 캐리어는 상기 스탬프 랜딩 링으로부터 상기 제1 캐리어까지의 거리를 측정하기 위한 위치 센서들의 세트를 포함하는, 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제2 캐리어의 상기 평면에 수직인 방향으로 상기 스탬프 랜딩 링의 일부분을 병진시키기 위한 랜딩 링 액추에이터들의 세트를 추가로 포함하는, 장치.
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