KR101236043B1 - 스테이지 장치, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

Abstract

강성, 강도, 또는 평면도(平面度) 등의 특성을 거의 저하시키지 않고, 한층 더 경량화를 달성할 수 있는 스테이지 장치이다. 웨이퍼(W)를 웨이퍼 홀더(25)를 통해 보지(保持)하는 웨이퍼 스테이지(WST)를 웨이퍼 베이스(BS)에 따라 구동하는 웨이퍼 스테이지계로서, 웨이퍼 홀더(25)를, 위치 계측용의 측장빔(LWY)을 반사하는 반사면(56Y)을 포함하는 부분을 고밀도부(25a), 그 이외의 부분을 저밀도부(25b)로 한 밀도 분포가 균일하지 않은 재료로 형성하고, 웨이퍼 스테이지(WST)를, 기체 축받이(gas bearing)를 구성하는 면을 포함하는 부분을 고밀도부(WSTa), 그 이외의 부분을 저밀도부(WSTb)로 한 밀도 분포가 균일하지 않은 재료로 형성한다.

Description

스테이지 장치, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법{STAGE APPARATUS, EXPOSURE APPARATUS, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 물체를 구동하기 위한 스테이지 장치, 이 스테이지 장치를 이용하는 노광 장치, 및 이 노광 장치를 이용하는 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 소자 또는 액정 표시 소자 등의 디바이스(전자디바이스, 마이크로디바이스 등)를 제조하기 위한 포토리소그래피 공정에서는, 레티클(또는 포토마스크 등)에 형성된 회로 패턴을 투영 광학계를 통해 감광 재료(포토레지스트 등)가 도포된 웨이퍼(또는 유리 플레이트 등) 상에 투영 노광하기 위해, 스텝앤드리피트(step-and-repeat) 방식의 정지 노광형(일괄 노광형)의 투영 노광 장치(이른바 스텝퍼 등), 및 스텝앤드스캔(step-and-scan) 방식의 주사 노광형의 투영 노광 장치(이른바 스캐닝 스텝퍼 등) 등의 노광 장치가 사용되고 있다. 이들의 노광 장치에 있어서는, 레티클 및 웨이퍼의 위치 결정 및 이동을 하기 위해서 각각 레티클 스테이지계 및 웨이퍼 스테이지계가 구비되어 있다.

이들 스테이지계에서, 높은 위치 결정 정밀도를 얻기 위해서는 될 수 있는 한 강성(구부림 강성 등)을 높게 해야 한다. 한편, 특히 주사 노광형의 투영 노광 장치의 레티클 스테이지계에서, 노광 공정의 스루풋을 높이기 위해서 가동부의 고속 구동을 가능하게 하기 위해서는, 가동부를 될 수 있는 한 경량화해야 한다. 또한, 노광 장치의 운반을 쉽게 하여, 노광 장치가 설치되는 공장의 부하를 가볍게 하기 위해서도, 스테이지계는 전체로서 될 수 있는 한 경량화하는 것이 바람직하다.

그래서, 스테이지계를 경량화하기 위해, 예컨대, 스테이지계 중의 가동 부재를 얇게 한 경우, 제조기술 상의 난이도가 상승하여, 제조 비용이 증가하는 경우가 있고, 또한 그 부재 자체의 구부림 강성이나 좌굴 강도(buckling strength)는 두께의 3승에 반비례하여 대폭 저하되어 버린다. 따라서, 강성이나 강도를 어떤 레벨 이상으로 유지하여 경량화를 도모하기 위해서는, 스테이지계의 가동 부재의 재료로서는, 비강성(=강성(탄성율)/단위 부피의 중량)이 같으면, 밀도가 작은 재료가 유리하다. 실제로는, 스테이지계의 가동 부재는, 비용이 소정의 범위 내이고, 될 수 있는 한 비강성이 높고 밀도가 작은 재료를 이용하고, 또한, 경량화를 더 도모하기 위해서 성긴 구조(thinned structure)나 립 구조(ribbed structure)의 채용 등이 행해지고 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

[특허문헌 1] 국제 공개 제2005/036618호 팜플렛

발명이 해결하고자 하는 과제

상기과 같이 비강성이 높고 밀도가 작은 재료를 이용함으로써 스테이지계의 강성 및 강도의 유지와 경량화가 도모되고 있다. 그러나 최근에는, 스테이지계 및 노광 장치로서 가일층의 경량화가 요구되고 있다. 이를 위해, 스테이지계의 가동 부재를 더 얇게 하는 것은, 구부림 강성 등의 대폭적인 저하를 초래하기 때문에 곤란하다.

또한, 최근에는, 노광 장치의 투영 광학계로서 대형이고 무거운 미러가 사용되는 적이 있지만, 노광 장치의 경량화를 도모하기 위해서는, 이러한 미러에 관해서도 반사면의 평면도(平面度)를 높게 유지한 뒤에 경량화하는 것이 요망되고 있다.

본 발명은 이러한 과제를 감안하여, 강성, 강도, 또는 평면도 등의 특성을 거의 저하시키지 않고, 가일층의 경량화를 달성하는 것이 가능한 스테이지 장치 및 노광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 그 노광 장치를 이용하는 디바이스 제조 기술을 제공하는 것도 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명에 의한 스테이지 장치는, 물체(R;W)가 탑재되는 가동부(RST;WST)를 구동하는 스테이지 장치로서, 그 가동부가, 밀도 분포가 균일하지 않은 재료로 형성된 소정 부재(22;25)를 구비한 것이다.

또한, 본 발명에 의한 제 1 노광 장치는, 노광광으로 패턴을 조명하고, 그 노광광으로 그 패턴을 통해 기판(W)을 노광하는 노광 장치로서, 그 패턴이 형성된 마스크(R) 및 그 기판의 적어도 한편을 구동하기 위해, 본 발명의 스테이지 장치를 이용하는 것이다.

또한, 본 발명에 의한 제 2 노광 장치는, 조명 광학계(IOP)를 통해 노광광을 패턴에 조사하고, 투영 광학계(PL)를 통해 그 패턴의 이미지를 기판(W)에 노광하는 노광 장치로서, 그 조명 광학계 또는 그 투영 광학계의 어느 한쪽은 반사 부재(50)를 갖고, 그 반사 부재는, 반사면(50c)이 형성된 부분(50a)의 밀도가 다른 부분의 밀도보다 높은 것이다.

또, 이상의 본 발명의 소정 요소에 붙인 괄호부여 부호는, 본 발명의 일 실시예를 나타내는 도면중의 부재에 대응하고 있지만, 각 부호는 본 발명을 이해하기 쉽게 하기 위해 본 발명의 요소를 예시한 것에 지나지 않고, 본 발명을 그 실시예의 구성에 한정하는 것이 아니다.

발명의 효과

본 발명의 스테이지 장치 및 제 1 노광 장치에 의하면, 그 소정 부재 중에 비교적 높은 강성, 강도, 또는 평면도 등의 특성이 요구되는 부분에서는 재료의 밀도를 높게 하고, 그 이외의 부분에서는 재료의 밀도를 낮게 하는 것으로, 필요한 특성을 거의 저하시키지 않고, 가일층의 경량화를 달성할 수 있다.

본 발명의 제 2 노광 장치에 의하면, 반사면의 평면도를 높게 유지한 뒤에, 미러를 경량화할 수 있고, 나아가서는 노광 장치를 경량화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예의 일례의 투영 노광 장치의 개략 구성을 나타내는 일부를 잘라낸 도면,

도 2는 도 1의 프레임 형상 부재(18) 및 레티클 스테이지 RST의 구성을 나타내는 사시도,

도 3은 도 1의 레티클 스테이지 RST, 프레임 형상 부재(18), 및 레티클 베이스(16)의 구성을 나타내는 분해 사시도,

도 4(a)는 도 1의 레티클 스테이지 RST를 나타내는 사시도, 도 4(b)는 레티클 스테이지 RST를 Y 방향에서 본 단면도,

도 5는 도 1의 조명계측 플레이트(14), 레티클 스테이지 RST, 및 레티클 베이스(16)를 Y 방향에서 본 단면도,

도 6은 도 1의 레티클 스테이지 RST의 주요부를 나타내는 평면도,

도 7은 도 4(a)의 레티클 스테이지 본체(22)를 나타내는 평면도,

도 8은 도 1의 웨이퍼 홀더(25)의 제조 공정의 설명도,

도 9는 마이크로디바이스의 제조 공정의 일례를 나타내는 흐름도이다.

부호의 설명

R : 레티클 PL : 투영 광학계

W : 웨이퍼 RST : 레티클 스테이지

WST : 웨이퍼 스테이지 BS : 웨이퍼 베이스

MX : 고정거울 MXa : 고밀도부

MXb : 저밀도부 16 : 레티클 베이스

22 : 레티클 스테이지 본체 22e1~22e4, 22f1~22f4 : 고밀도부

25 : 웨이퍼 홀더 25F : 프레임 테두리부

44 : 오목부 45 : 나사부시(screw bush)

50 : 오목면경

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 일례에 관하여 도면을 참조하여 설명한다. 본 예는 스캐닝 스텝퍼로 되는 주사 노광형의 투영 노광 장치(노광 장치)에 본 발명을 적용한 것이다.

도 1은 본 예의 투영 노광 장치(10)의 개략 구성을 나타내고, 이 도 1에서, 투영 노광 장치(10)에 구비되어 있는 투영 광학계 PL의 물체면(이미지면에 평행)에 수직으로 Z축을 취하고, Z축에 수직인 평면 내에서 주사 노광시의 레티클 R 및 웨이퍼 W의 주사 방향으로 Y축을 취하고, 그 주사 방향으로 직교하는 비주사 방향(도 1의 지면에 수직 방향)에 X축을 취하여 설명한다.

우선, 투영 노광 장치(10)는, 조명 광학계 유닛 IOP, 회로 패턴이 형성된 레티클 R(마스크)를 Y 방향으로 소정 스트로크로 구동하고, 또한, X 방향, Y 방향, 및 θz 방향(Z축 주위의 회전 방향)으로 미소 구동하는 레티클 스테이지계(12)(스테이지 장치), 투영 광학계 PL, 레지스트가 도포된 웨이퍼 W(기판)을 XY 평면 내에 서 2차원 방향으로 구동하는 웨이퍼 스테이지계(스테이지 장치), 및 이들의 제어계 등을 구비하고 있다.

조명 광학계 유닛 IOP은, 노광 광원 및 조명 광학계를 포함하고, 그 내부에 배치된 시야 조리개(레티클 블라인드)로 규정되는 레티클 R의 패턴면의 직사각형 또는 원호 형상의 조명 영역 IAR를 노광광 IL로 균일한 조도 분포로 조명한다. 그 조명 광학계와 같은 조명계는, 예컨대, 일본 특허 공개 평성 제6-349701호 공보 등에 개시되어 있다. 본 예의 노광광 IL로서는, ArF 엑시머 레이저광(파장 193nm) 혹 F 레이저광(파장 157nm) 등의 진공 자외광이 사용된다. 또, 노광광 IL로서, KrF 엑시머 레이저광(파장 248nm)인 어떤 원(遠) 자외광, 또는 초고압 수은램프로부터의 자외영역의 휘선(g선, i선 등) 등을 이용하는 것도 가능하다.

본 예에서는, 조명 광학계 IOP의 내부 및 투영 광학계 PL의 내부의 노광광 IL의 광로 상의 공간에, 진공 자외영역의 광에 대하여 고투과율의 기체로서, 예컨대, 질소 또는 희가스(헬륨 등)로 이루어지는 퍼지가스를 채우고 있다. 또한, 후술하는 바와 같이 레티클 R가 배치되는 공간 및 웨이퍼 W가 배치되는 공간에도 퍼지가스가 공급되어 있다.

다음으로, 레티클 스테이지계(12)는, 조명 광학계 IOP의 하단부의 외주에 실링 부재(99)를 통해 연결된 고리 형상의 부착부(101)를 갖는 조명계측 플레이트(캡 플레이트)(14)의 아래쪽에 배치되어 있다. 조명계측 플레이트(14)의 대략 중앙부에는 노광광 IL의 광로(통로)로 되는 직사각형의 개구(14a)가 형성되어 있다.

도 2는 도 1의 레티클 스테이지계(12)의 사시도이며, 도 1 및 도 2로부터 알 수 있듯이, 레티클 스테이지계(12)는, 정반(定盤)으로서의 레티클 베이스(16)(가이드부), 이 레티클 베이스(16)와 조명계측 플레이트(14)의 사이에 배치된 레티클 스테이지 RST(가동부), 이 레티클 스테이지 RST를 둘러싸는 상태로 레티클 베이스(16)와 조명계측 플레이트(14) 사이에 배치된 프레임 형상 부재(18), 및 레티클 스테이지 RST를 구동하는 레티클 스테이지 구동계 등을 구비하고 있다. 그 레티클 베이스(16)는 도시하지 않는 지지 부재에 의해 대략 수평으로 지지되어 있다.

도 3은 도 2의 분해 사시도이며, 이 도 3에 나타낸 바와 같이, 대략 판 형상의 레티클 베이스(16)의 중앙부에는, 볼록한 가이드부(16a)가 형성되어 있다. 이 가이드부(16a)의 상면(가이드면) GP은 매우 높은 평면도로 마무리되고, 가이드부(16a)의 거의 중앙에는, 노광광 IL을 Z 방향으로 통과시키기 위한 개구(16b)가 형성되어 있다. 레티클 베이스(16)의 하면측에는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 개구(16b)의 주위를 둘러싸는 상태로, 실링 부재(98)를 통해 투영 광학계 PL의 경통부의 상단이 연결되어 있다.

레티클 스테이지 RST는, 도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 특수한 형상의 레티클 스테이지 본체(22) 및 이 레티클 스테이지 본체(22)에 고정된 각종 자석 유닛(상세후술) 등을 구비하고 있다. 레티클 스테이지 본체(22)는, 위쪽으로부터 보아 개략직사각형의 판상부(24A)와, 이 판상부(24A)의 -X 방향의 단부에 마련된 특정 부분으로서의 2개의 광학 부재 지지부(24B1, 24B2)와, 판상부(24A)의 Y 방향의 한쪽 및 다른 쪽의 단부로부터 각각 Y 방향으로 돌출된 각 한 쌍의 연장부(24C1, 24C2, 24D1, 24D2)를 구비하고 있다.

상기 판상부(24A)의 거의 중앙부에는, 노광광 IL을 통과시키기 위한 개구(22a1)(도 4(b) 참조)가 그 중앙에 형성된 계단형 개구(22a)가 형성되고, 이 계단형 개구(22a)의 단부에는, 레티클 R를 아래쪽으로부터 복수점(예컨대, 3점)에서 지지하는 복수(예컨대, 3개)의 레티클 지지 부재(34)가 마련되어 있다. 또한, 각 레티클 지지 부재(34)에 각각 대응하여, 레티클 R를 사이에 두고 고정하기 위해, 판상부(24A)에는 복수(예컨대, 3개)의 레티클 고정 기구(34P)가 마련되어 있다.

그리고, 도 4(b)는 도 4(a)의 레티클 스테이지 RST의 XZ면에 평행한 면에서의 단면도이며, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 레티클 R는, 그 패턴면(하면)이 레티클 스테이지 본체(22)(레티클 스테이지 RST)의 중립면 CT(구부림 모멘트를 받은 경우에 신축하지 않는 면)에 대략 일치하는 상태에서, 복수의 지지 부재(34)에 의해 지지되어 있다. 또, 레티클 지지 부재(34) 및 레티클 고정 기구(34P) 대신에, 혹은 이와 함께, 진공척이나 정전척 등의 레티클의 흡착 고정 기구를 이용하는 것은 가능하다.

또한, 도 4(a), (b)로부터 알 수 있듯이, 광학 부재 지지부(24B1, 24B2) 상에 각각 레티클 스테이지 RST의 위치 계측용의 제 1 광학계(31) 및 제 2 광학계(32)가 고정되어 있다. 광학 부재 지지부(24B1, 24B2)와 판상부(24A)의 사이는, 일종의 프레셔로서 작용하는 힌지부(도시하지 않음)에 의해 각각 2개소에서 국소적으로 연결되어 있고, 판상부(24A)의 변형의 영향이 광학 부재 지지부(24B1, 24B2)에 못 미치도록 구성되어 있다. 또, 실제로는, 판상부(24A), 광학 부재 지지부(24B1, 24B2), 및 힌지부(도시하지 않음)를 포함하는 레티클 스테이지 본체(22) 는, 밀도 분포가 다른 다공질 세라믹에 의해 일체 성형(예컨대, 하나의 부재를 깎아내는 것에 의해 성형)되어 있지만(상세 후술), 본 예에서는, 설명을 이해하기 쉽게 하기 위해, 필요에 따라 각부가 별도 부재일 수도 있는 표현도 이용하고 있다. 물론, 상기 각부의 어느 하나를 다른 것과 별도 부재로 구성하더라도 좋다.

레티클 스테이지 RST를, 도 2의 레티클 베이스(16)의 가이드부(16a)의 상면 GP에 탑재한 상태에서, 도 4(a)에 2점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 광학계(31, 32)의 -X 방향의 측면에 Y축에 평행하게 로드 형상의 X축의 고정거울 MX(기준거울)이 배치된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 고정거울 MX는 레티클 베이스(16)상의 가이드부(16a)의 근방의 영역에, Y축을 따라 가늘고 긴 지지 부재(29)를 통해 고정된다. 고정거울 MX는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 밀도가 3~4g/㎤ 정도의 고밀도부 MXa와, 고밀도부 MXa의 1/10인 0.3~0.4g/㎤의 정도의 밀도의 저밀도부 MXb로 이루어지는 다공질 세라믹으로 형성되고, 그 고밀도부 MXa(국소적으로 다른 부분보다 높은 평면도가 필요로 되는 부분)의 +X 방향이 실질적으로 ZY 평면에 평행한 측면이, 매우 높은 평면도로 마무리되고, 또한, 예컨대, 크로뮴 등의 고반사율의 막이 부착된 반사면 MXc로 되어 있다.

또, 본 예에서, 저밀도부 MXb의 밀도가 1/10 정도란, 일례로서 고밀도부 MXa의 밀도의 1/20~1/5, 즉 고밀도부 MXa의 밀도가 3~4g/㎤이면, 0.15~O.2g/㎤로부터 O.6~O.8g/㎤(전체로서 O.15~O.8g/㎤)인 것을 말한다(이하 동일). 이와 같이 고밀도부 MXa에 반사면 MXc을 형성하는 것으로, 고정거울 MX를 충분히 경량화하고, 또한 반사면의 평면도를 높게 유지할 수 있다. 또, 고밀도부의 밀도는 3~4g/㎤ 이외라도 좋고, 저밀도부의 밀도는 단순히 고밀도부보다 낮은 것만이라도 좋다. 이 경우에도,필요한 부분의 평면도 또는 강성 등을 높게 유지하여, 전체로서 상기 부재(여기서는 고정거울 MX)를 경량화한다고 하는 효과는 얻어진다.

또한, 고정거울 MX는, 일례로서 구멍의 비율이 적은 고밀도부 MXa와 구멍의 비율이 많은 저밀도부 MXb를 밀착시키고 나서 구워서 굳히는 것으로 제조할 수 있다. 본 예의 다른 밀도가 균일하지 않은 재료로 형성되어 있는 부재도 마찬가지로 제조할 수 있다. 또한, 고정거울 MX의 밀도는 반사면 MXc을 포함하는 부분에서 높고, 그 이외에서는 낮으면 좋기 때문에, 밀도가 반사면 MXc의 부분으로부터 그 반대쪽의 측면에 걸쳐 연속적으로 낮아지도록 할 수도 있다. 또한, 고정거울 MX 및 이하에서 설명하는 밀도 분포가 균일하지 않은 재료로 형성된 부재의 재료로서는, 다공질 세라믹의 그 외에 소결 금속도 사용할 수 있다. 본 발명의 소결 금속의 재료로서는, 예컨대, 알루미늄, 마그네슘, 철, 구리, 텅스텐, 스테인레스 등, 또는 이들의 합금 등을 사용할 수 있다.

또한, 레티클 스테이지 RST를, 도 2의 레티클 베이스(16)의 가이드부(16a)의 상면 GP에 탑재한 상태에서, 도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 레티클 스테이지 RST 상의 제 1 광학계(31)에 대하여 +Y 방향으로 대향하도록 레이저 광원(69XL), 및 광전 센서로 되는 X축의 제 1 리시버(69XA)가 배치되고, 레티클 스테이지 RST 상의 제 2 광학계(32)에 -Y 방향으로 대향하도록 광전 센서로 되는 X축의 제 2 리시버(69XB)가 배치된다. 그리고, 레이저 광원(69XL)에서 Y축에 거의 평행하게, 예컨대, 파장 633nm(He-Ne 레이저)로 소정의 주파수차를 갖고 편광 방향이 서로 직교하는 2개의 레이저빔을 포함하는 계측용의 레이저빔 LX가 제 1 광학계(31)에 조사된다. 제 1 광학계(31)는 입사한 레이저빔 LX를 제 1 및 제 2 레이저빔으로 분할하고, 또한 전자의 제 1 레이저빔을 편광 상태에 따라 2개의 X축의 제 1 계측빔 및 제 1 참조빔으로 분할한다. 그리고, 제 1 광학계(31)는, 그 제 1 계측빔을 X축에 평행하게 더블패스 방식으로 고정거울 MX의 반사면에 조사하고, 반사된 제 1 계측빔과 그 제 1 참조빔의 간섭광을 거의 Y축에 평행하게 제 1 리시버(69XA)에 조사한다.

또한, 제 1 광학계(31)는 상기 분할 후의 제 2 레이저빔을 제 2 광학계(32)에 조사한다. 제 2 광학계(32)는 입사한 제 2 레이저빔을 편광 상태에 따라 2개의 X축의 제 2 계측빔 및 제 2 참조빔으로 분할한다. 그리고, 제 2 광학계(32)는, 그 제 2 계측빔을 X축에 평행하게 더블패스 방식으로 고정거울 MX의 반사면에 조사하고, 반사된 제 2 계측빔과 그 제 2 참조빔의 간섭광을 거의 Y축에 평행하게 제 2 리시버(69XB)에 조사한다. 상기의 제 1 및 제 2 계측빔의 Z 방향의 위치는, 중립면 CT(레티클면)에 거의 일치하고 있다. 또, 광학계(31, 32)에 의해 각각 간섭광을 생성하기 위한 구체적인 구성예는 후술한다. 리시버(69XA, 69XB)는, 각각 입사하는 간섭광을 광전 변환함으로써, 고정거울 MX(즉 레티클 베이스(16))를 기준으로 하여 광학계(31, 32)의(즉 레티클 스테이지 RST의 Y 방향으로 떨어진 2개소의 위치에서) X 방향의 좌표(변위)를 예컨대, 0.1nm 정도의 분해능으로 상시 계측한다. 그 계측값으로부터, 레티클 스테이지 RST의 X 방향의 위치 XR 및 Z축 주위의 회전각(요잉(yawing)) θzR가 구해지고, 이들 위치 정보 XR, θzR는 도 1의 스테이지 제어계(90)에 공급된다. 본 예와 같이 레티클 스테이지 RST 상에는 광학계(31, 32)를 설치하고, 외부에 로드 형상의 고정거울 MX를 배치함으로써, 레티클 스테이지 RST를 경량화할 수 있고, 레티클 스테이지 RST를 보다 고속으로 안정되게 구동할 수 있다.

도 5는 도 1의 레티클 스테이지계(12)를 Y 방향에서 본 단면도이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 투영 광학계 PL의 경통의 상단부 근방의 -X 방향의 측면에는, 고정거울 Mrx가 설치 부재(92)를 거쳐 마련되고, 고정거울 Mrx에 대향하도록 투영 광학계 PL용의 X축의 레이저 간섭계(69XR)가 도시하지 않는 컬럼에 지지되어 있다. 그리고, 레이저 간섭계(69XR)에서의 계측빔은 레티클 베이스(16)에 형성된 관통 구멍(광로)(71)을 통해, 고정거울 Mrx에 대하여 투사되고, 그 반사광이 레이저 간섭계(69XR) 내에 되돌아간다. 레이저 간섭계(69XR)에서는, 내부에서 생성한 참조빔과 그 반사광의 간섭광을 내부의 광전 센서로 수광한다. 그리고, 그 광전 센서의 검출 신호에 근거하여, 레이저 간섭계(69XR)는, 투영 광학계 PL의 X 방향의 위치를, 내부의 참조면을 기준으로 하여, 예컨대, 0.1nm 정도의 분해능으로 상시 계측하고, 계측 결과를 도 1의 스테이지 제어계(90)에 공급한다. 스테이지 제어계(90)에서는, 예컨대, 레티클 스테이지 RST의 X 방향의 위치와 투영 광학계 PL의 X 방향의 위치의 차분을 구하는 것에 따라, 투영 광학계 PL을 기준으로 한 레티클 스테이지 RST의 X 방향의 위치를 구할 수 있다.

또, 도 4(a)의 광학계(31, 32)의 고정거울 MX에 대한 X 방향의 위치를 계측할 때에, 도 5의 투영 광학계 PL의 측면의 고정거울 Mrx에서 반사된 레이저빔을 참조빔으로서 사용할 수도 있다. 그리고, 그 참조빔과 고정거울 MX에서 반사된 계측 빔의 간섭광을 각각 리시버(69XA, 69XB)에서 검출할 수도 있다. 이것에 의해, 레티클 스테이지 RST의 X 방향의 위치를, 투영 광학계 PL을 기준으로서 직접 계측할 수 있다.

또한, 도 4(a)에서, 레티클 스테이지 본체(22)의 판상부(24A)의 -Y 방향의 단부에는 오목부(24g)가 형성되고, 이 오목부(24g)에는, Y축의 이동거울로서의 코너미러로 되는 레트로 리플렉터(retro-reflector) MY가 마련되어 있다. 레티클 스테이지 RST를, 도 2의 레티클 베이스(16)의 가이드부(16a)의 상면 GP에 탑재한 상태로, 도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 레트로 리플렉터 MY에 대하여 -Y 방향으로 대향하도록 Y축의 레이저 간섭계(69Y)가 배치된다. 레이저 간섭계(69Y)에서의 계측빔 LY는 Y축에 평행하게 레트로 리플렉터 MY의 반사면에 투사되고, 그 반사광이 레이저 간섭계(69Y) 내에 되돌아간다. 이 경우도, 계측빔 LY의 조사점의 Z 방향의 위치는 중립면 CT의 위치(레티클면)에 거의 일치하고 있다. 레이저 간섭계(69Y)는, 그 계측빔 LY와 내부에서 생성되는 참조빔과의 간섭광을 광전 검출함으로써, 레티클 스테이지 RST(레티클 스테이지 본체(22))의 Y 방향의 위치 YR를, 내부의 참조면을 기준으로 하여 예컨대, 0.1nm 정도의 분해능으로 상시 계측하고, 계측 결과를 도 1의 스테이지 제어계(90)에 공급한다.

또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 투영 광학계 PL의 경통의 상단부 근방의 +Y 방향의 측면에는, 고정거울 Mry가 설치 부재를 거쳐 마련되고, 고정거울 Mry에 대향하도록 투영 광학계 PL용의 Y축의 레이저 간섭계(69YR)가 배치되어 있다. 레이저 간섭계(69YR)에서의 계측빔은 레티클 베이스(16)에 형성된 관통 구멍(광로)을 통해 서, 고정거울 Mry에 대하여 투사되고, 그 반사광이 레이저 간섭계(69YR) 내에 되돌아간다. 레이저 간섭계(69YR)에서는, 내부에서 생성한 참조빔과 그 반사광의 간섭광을 내부의 광전 센서로 수광한다. 그리고, 그 광전 센서의 검출 신호에 근거하여, 레이저 간섭계(69YR)는, 투영 광학계 PL의 Y 방향의 위치를, 내부의 참조면을 기준으로 하여, 예컨대, 0.1nm 정도의 분해능으로 상시 계측한다. 그리고, 그 계측 결과를 스테이지 제어계(90)에 공급한다. 스테이지 제어계(90)에서는, 예컨대, 레티클 스테이지 RST의 Y 방향의 위치와 투영 광학계 PL의 Y 방향의 위치의 차분을 구하는 것에 따라, 투영 광학계 PL을 기준으로 한 레티클 스테이지 RST의 Y 방향의 위치를 구할 수 있다.

또, 도 4(a)의 레티클 스테이지 RST의 Y 방향의 위치를 계측할 때에, 도 1의 투영 광학계 PL의 측면의 고정거울 Mry에서 반사된 레이저빔을 참조빔으로서 사용하고, 그 참조빔과 레트로 리플렉터 MY에서 반사된 계측빔의 간섭광을 레이저 간섭계(69Y)에서 검출할 수도 있다. 이것에 의해, 레티클 스테이지 RST의 Y 방향의 위치를, 투영 광학계 PL을 기준으로 하여 직접 계측할 수 있다.

본 예에서는, 도 4(a)의 상기 4개의 연장부(24C1, 24C2, 24D1, 24D2)는, 대략 판형상의 형상을 갖고, 각 연장부에는 강도 향상을 위한 단면 삼각형상의 보강부(립)가 마련되어 있다. 레티클 스테이지 본체(22)의 저면에는, 연장부(24C1)로부터 연장부(24D1)에 이르는 Y 방향의 전역에 걸친 제 1 차동 배기형의 기체 정압 축받이가 형성되고, 연장부(24C2)로부터 연장부(24D2)에 이르는 Y 방향의 전역에 걸친 제 2 차동 배기형의 기체 정압 축받이가 형성되어 있다.

즉, 레티클 스테이지 본체(22)의 저면의 연장부(24C1)로부터 연장부(24D1)에 이르는 영역, 및 연장부(24C2)로부터 연장부(24D2)에 이르는 영역에, 각각 도 5에 나타낸 바와 같이, 차동 배기형의 에어패드(33A, 33B)가 배치되어 있다. 에어패드(33A, 33B)로부터 레티클 베이스(16)의 가이드부(16a)의 상면(가이드면) GP에 뿜어지는 가압 기체의 정압과, 레티클 스테이지 RST 전체의 자체 무게의 밸런스에 의해, 그 상면 GP의 위쪽에 수 ㎛ 정도의 틈을 통해, 레티클 스테이지 RST가 비접촉으로 부상 지지되어 있다.

도 2에 되돌아가서, 상기 프레임 형상 부재(18)의 상면에는, 대략 고리 형상의 오목한 홈(18d, 18e)이 2중으로 형성되어 있다. 이 중 안쪽의 오목한 홈(급기구)(18d)에는 그 내부에 복수의 급기구(도시하지 않음)가 형성되고, 바깥쪽의 오목한 홈(배기구)(18e)에는 복수의 배기구(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 급기구(18d)의 내부에 형성된 급기구는 도시하지 않는 급기관로 및 급기관을 통해 퍼지가스를 공급하는 도시하지 않는 가스 공급 장치에 접속되어 있다. 또한, 배기구(18e)의 내부에 형성된 배기구는 도시하지 않는 배기관로 및 배기관을 통해 도시하지 않는 진공 펌프에 접속되어 있다. 프레임 형상 부재(18)의 상면의 급기구(18d) 및 배기구(18e)를 포함하여, 실질적으로, 프레임 형상 부재(18)의 상면에 수㎛ 정도의 틈을 통해 도 1의 조명계측 플레이트(14)를 부상 지지하는 차동 배기형의 기체 정압 축받이가 구성되어 있다.

또한, 프레임 형상 부재(18)의 저면에도, 상면의 급기구(18d) 및 배기구(18e)에 대응하도록 대략 고리 형상의 오목한 홈으로 이루어지는 급기구 및 배기 구(도시하지 않음)가 형성되고, 이들의 급기구 및 배기구도 각각 도시하지 않는 퍼지가스용의 가스 공급 장치 및 진공 펌프에 접속되어 있다. 그 급기구 및 배기구를 포함하여, 실질적으로, 레티클 베이스(16)의 상면에 프레임 형상 부재(18)를 수㎛ 정도의 틈을 통해 부상 지지하는 차동 배기형의 기체 정압 축받이가 구성되어 있다. 이들의 경우, 급기구(18d) 등으로부터 배기구(18e) 등을 향하는 기체의 흐름이 생겨 있기 때문에, 그들의 틈을 통해 프레임 형상 부재(18)의 내부에 외기가 혼입하는 것이 효과적으로 저지되고 있다.

이와 같이, 도 1의 프레임 형상 부재(18)와 조명계측 플레이트(14) 사이의 틈, 및 레티클 베이스(16)와 프레임 형상 부재(18) 사이의 틈이 상술한 퍼지가스의 흐름에 의해 기밀화된다. 또한, 투영 광학계 PL의 상단부와 레티클 베이스(16)의 사이가 상술한 실링 부재(98)에 의해 덮여 있다. 따라서, 프레임 형상 부재(18)에 의해 둘러싸인 공간내는 매우 기밀도가 높은 공간으로 되어 있다. 이하, 프레임 형상 부재(18)에 의해 둘러싸인 공간을, 편의상, 기밀 공간이라고 부르는 것으로 한다.

본 예의 프레임 형상 부재(18)에 의해 둘러싸인 레티클 R를 포함하는 기밀 공간 내에도, 노광광에 대한 투과율을 높게 유지하기 위해, 도시하지 않는 가스 공급 장치 및 진공 펌프를 통해 노광광을 투과하는 상술의 퍼지가스가 공급되어 있다. 그리고, 프레임 형상 부재(18)의 +Y 방향측의 측벽의 단부에는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 직사각형 개구(18a)가 형성되고, 이 직사각형 개구(18a) 내에는 창유리(g1)가 끼워넣어져 있다. 또한, 프레임 형상 부재(18)의 -Y 방향측의 측벽의 단 부 및 중앙부에는, 직사각형 개구(18b, 18c)가 형성되고, 직사각형 개구(18b, 18c) 내에는 각각 창유리(g2, g3)가 끼워넣어져 있다. 도 4(a)의 레이저 간섭계의 배치에 있어서, 실제로는 레이저 광원(69XL) 및 리시버(69XA)는, 도 3의 직사각형 개구(18a)의 바깥쪽에 배치되고, 리시버(69XB) 및 레이저 간섭계(69Y)는 각각 도 3의 직사각형 개구(18b, 18c)의 바깥쪽에 배치되어 있다. 이 경우, 창유리(g1, g2, g3)가 마련되어 있기 때문에, 프레임 형상 부재(18)내의 기밀 공간의 기밀성을 손상하지 않고, 레이저 간섭계에 의해 레티클 스테이지 RST의 위치를 계측할 수 있다.

다음으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 레티클 스테이지 구동계는, 레티클 스테이지 RST를 Y 방향으로 구동하고, 또한 θz 방향(Z축 주위의 회전 방향)으로 미소 구동하는 한 쌍의 제 1 구동 기구(36, 38)와, 레티클 스테이지 RST를 X 방향으로 미소 구동하는 제 2 구동 기구(40)를 구비하고 있다. 도 1의 스테이지 제어계(90)가, 상기의 레이저 간섭계에 의해 계측되는 레티클 스테이지 RST의 X 방향, Y 방향의 위치 XR, YR, 및 Z축 주위의 회전각 θzR의 정보와, 주 제어 장치(70)로부터의 제어 정보에 근거하여, 그들의 제 1 및 제 2 구동 기구의 동작을 제어한다. 전자의 제 1 구동 기구(36, 38)는 프레임 형상 부재(18)의 내부에 Y 방향을 따라 서로 평행하게 가설(架設)되고, 후자의 제 2 구동 기구(40)는 프레임 형상 부재(18)의 내부에 가설된 제 1 구동 기구(38)의 +X 방향측에, Y 방향을 따라 가설되어 있다.

상기 한쪽의 제 1 구동 기구(36)는, 도 3의 분해 사시도에 나타낸 바와 같이, Y 방향을 긴쪽 방향으로 하는 한 쌍의 각각 코일 유닛이 배치된 고정자 유 닛(136A, 136B)과, 이들의 고정자 유닛(136A, 136B)을 Y 방향(긴쪽 방향)의 일단부와 타단부에서 보지(保持)하는 한 쌍의 고정 부재(152)를 구비하고 있다. 이 경우, 한 쌍의 고정 부재(152)에 의해, 고정자 유닛(136A, 136B)은, Z 방향(상하 방향)으로 소정 간격을 두고 서로 대향하고 또한 XY 평면에 각각 평행하게 보지되어 있다. 한 쌍의 고정 부재(152)의 각각은 상술한 프레임 형상 부재(18)의 내벽면에 고정되어 있다.

상기 고정자 유닛(136A, 136B)은, 도 3 및 도 1의 레티클 스테이지 본체(22)부근의 단면도인 도 5로부터도 알 수 있듯이, 단면 직사각형(장방형)의 비자성 재료로 이루어지는 프레임을 갖고, 그 내부에는, Y 방향으로 소정 간격으로 복수의 코일이 배치되어 있다.

상기 +X 방향측의 제 1 구동 기구(38)도 상기 한쪽의 제 1 구동 기구(36)와 마찬가지로 구성되어 있다. 즉, 제 1 구동 기구(38)는, Y 방향을 긴쪽 방향으로 하는 상하 한 쌍의 각각 코일 유닛이 배치된 고정자 유닛(138A, 138B)과, 이들의 고정자 유닛(138A, 138B)을 Z 방향으로 소정 간격을 유지한 상태로 양 단부에서 고정하는 한 쌍의 고정 부재(154)를 구비하고 있다. 한 쌍의 고정 부재(154)의 각각은, 상술한 프레임 형상 부재(18)의 내벽면에 고정되어 있다. 고정자 유닛(138A, 138B)은 상술한 고정자 유닛(136A, 136B)과 마찬가지로 구성되어 있다(도 5 참조).

또한, 위쪽의 고정자 유닛(136A, 138A)과, 아래쪽의 고정자 유닛(136B, 138B)의 사이에는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 각각 소정의 틈을 통해, 레티클 스테이지 RST가 설치되어 있다. 이 경우, 고정자 유닛(136A, 136B)에 각각 대향하여, 레티클 스테이지 RST의 상면, 하면에는, 한 쌍의 각각 자석 유닛(자극 유닛)이 배치된 가동자 유닛(26A, 26B)이 고정된다. 그리고, 고정자 유닛(138A, 138B)에 대향하여, 레티클 스테이지 RST의 상면, 하면에는, 한 쌍의 각각 자석 유닛이 배치된 가동자유닛(28A, 28B)이 고정되어 있다. 본 예에서는, 가동자 유닛(26A, 26B 및 28A, 28B)의 자석 유닛으로서, 각각 Z 방향으로 자계를 발생하는 복수의 영구 자석을 소정 피치로 극성을 반전하면서 Y 방향으로 배치한 유닛이 사용되고 있다. 또, 그 영구 자석의 대신에 전자석 등도 사용할 수 있다.

가동자 유닛(26A, 26B)의 각각은, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 상술한 레티클 스테이지 본체(22)의 판상부(24A)의 계단형 개구(22a)의 -X 방향측에, 레티클 스테이지 본체(22)의 중립면 CT에 대하여 대칭으로 상하면측에 각각 형성된 오목부(24e1, 24e2) 내에 배치되어 있다. 이 경우, 도 5의 고정자 유닛(136A, 136B)은, 상기 중립면 CT을 기준으로 하여 거의 대칭인 위치에 위치하고 있다. 가동자 유닛(26A)의 위쪽의 공간 및 가동자 유닛(26B)의 아래쪽의 공간에는 각각 Y 방향을 따라 교번(交番) 자계가 형성되어 있다.

또한, 도 4(b)의 다공질 세라믹으로 되는 레티클 스테이지 본체(22)의 오목부(24e1, 24e2)의 양 단부가 고밀도부(22e1, 22e2)로 되고, 고밀도부(22e1, 22e2)에 각각 오목부(44)가 형성되어 있다. 이들의 오목부(44)에 금속제의 나사부시(45)가 매립되고 예컨대, 접착에 의해 고정되고, 볼트(46)를 가동자 유닛(26A)을 통해 나사부시(45)의 나사구멍에 조이는 것에 따라, 가동자 유닛(26A)이 오목부(24e1)에 고정되어 있다. 도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 가동자 유닛(26A)은 4개소에서 볼 트(46)에 의해 오목부(24e1)에 고정되어 있다. 따라서, 고밀도부는 2개소 더 마련되어 있다(도 7 참조). 또한 고밀도부(22e1, 22e2)의 저면에도 나사부시(도시하지 않음)가 설치되고, 가동자 유닛(26B)은 4개소에서 볼트에 의해 오목부(24e2)에 고정되어 있다. 또, 나사부시 대신에 예컨대, 헬리서트(helisert)를 사용할 수 있다.

마찬가지로, 상기 한 쌍의 가동자 유닛(28A, 28B)의 각각은, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 상술한 레티클 스테이지 본체(22)의 판상부(24A)의 계단형 개구(22a)의 +X 방향측에, 레티클 스테이지 본체(22)의 중립면 CT에 관하여 대칭으로 상하면측에 각각 형성된 오목부(24f1, 24f2)내에 배치되어 있다. 또한, 도 5의 제 1 고정자 유닛(138A, 138B)은, 중립면 CT을 기준으로 하여 거의 대칭인 위치에 위치하고 있다. 한 쌍의 가동자 유닛(28A, 28B)의 구성은, 가동자 유닛(26A, 26B)과 마찬가지고, 가동자 유닛(28A)의 위쪽의 공간 및 가동자 유닛(28B)의 아래쪽의 공간에도 각각 Y 방향을 따라 교번 자계가 형성되어 있다.

또한, 도 4(b)의 레티클 스테이지 본체(22)의 오목부(24f1, 24f2)의 양 단부가 고밀도부(22f1, 22f2)(실제로는 2개소의 고밀도부가 더 있음)로 되고, 고밀도부(22f1, 22f2)에 각각 오목부(44)가 형성되어 있다. 이들의 오목부(44)에 금속제의 나사부시(45)가 매립되어 고정되고, 저면측에도 나사부시(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 그리고, 4개소의 볼트(46) 등을 가동자 유닛(28A, 28B)을 통해 나사부시(45) 등의 나사구멍에 조이는 것에 따라, 가동자 유닛(28A, 28B)이 오목부(24f1, 24f2)에 고정되어 있다.

도 7은 레티클 스테이지 본체(22)를 나타내고, 이 도 7에서, 레티클 스테이 지 본체(22)의 한쪽 오목부(24e1, 24e2)는 뚫린 부분으로 되어 있고, 그 중에 3개소의 립(22g1, 22g2, 22g3)이 가설되어 있다. 그리고, 양측의 립(22g1, 22g3)의 양 단부에 각각 오목부(44)를 갖는 고밀도부(22e1, 22e2 및 22e3, 22e4)가 마련되어 있다. 이것과 대칭으로 레티클 스테이지 본체(22)의 다른 쪽의 오목부(24f1, 24f2)도 뚫린 부분으로 되어 있고, 그 중에 3개소의 립(22h1, 22h2, 22h3)이 가설되고, 양측의 립(22h1, 22h3)의 양 단부에 각각 오목부(44)를 갖는 고밀도부(22f1, 22f2 및 22f3, 22f4)가 마련되어 있다. 이 경우, 고밀도부(22e1~22e4 및 22f1~22f4)의 밀도는 예컨대, 3~4g/㎤로, 레티클 스테이지 본체(22)의 다른 부분(저밀도부)의 밀도는 그 고밀도부의 1/10 정도로 되어 있다. 이 구성에 의해, 나사부시(45)가 매립되는 오목부(44)를 갖는 고밀도부(22e1~22e4 및 22f1~22f4)(국소적으로 다른 부분보다 높은 강도가 필요로 되는 부분)에서는 충분한 강도를 얻을 수 있다. 또한, 립(22g1~22g3 및 22f1~22f3)은, 저밀도 부재이기 때문에, 구부림 강성 및 좌굴 강도를 증가시키기 위해 그 두께를 두껍게 하더라도, 중량은 그다지 증가하지 않는다. 따라서, 레티클 스테이지 본체(22) 전체로서 경량화를 도모할 수 있다.

또, 도 5에 나타낸 바와 같이, 레티클 스테이지 본체(22)의 중앙부의 저면은, 레티클베이스(16)의 가이드부(16a)와 기체 축받이(gas bearing)를 구성하도록 압축기체층을 사이에 두고 대향 배치된다. 따라서, 보다 높은 평면도(平面度)가 얻어지도록, 레티클 스테이지 본체(22)의 중앙부의 저면을 포함하는 부분을 고밀도부로 해도 좋다. 마찬가지로, 레티클 베이스(16)의 가이드부(16a)를 포함하는 부분을 고밀도부로 하고, 그 밖의 부분을 저밀도부로 하여, 레티클 베이스(16)를 밀도 분 포가 균일하지 않은 재료로 형성할 수도 있다.

본 예에서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상술한 위쪽 고정자 유닛(136A, 138A)과, 레티클 스테이지 본체(22)측에 대향하여 배치된 가동자 유닛(26A, 28A)으로, 각각 제 1 Y축 리니어 모터(76A) 및 제 2 Y축 리니어 모터(78A)가 구성되어 있다. 그리고, 아래쪽의 고정자 유닛(136B, 138B)과, 레티클 스테이지 본체(22)측의 대응하는 가동자 유닛(26B, 28B)으로, 각각 제 3 Y축 리니어 모터(76B) 및 제 4 Y축 리니어 모터(78B)가 구성되어 있다. 즉, 각각 1축의 구동 장치로서의 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 Y축 리니어 모터(76A, 78A, 76B, 78B)로 상기의 제 1 구동 기구(36, 38)이 구성되어 있다.

이 경우, Y축 리니어 모터(76A, 78A, 76B, 78B)에서는, 각각 고정자 유닛(136A, 138A, 136B, 138B)(고정자)에 대하여 상대적으로 가동자 유닛(26A, 28A, 26B, 28B)(가동자)을 Y 방향으로 구동하는 추진력을 발생시킨다. 실제로는 그 추진력의 반작용에 의해 고정자도 가동자와는 반대 방향으로 약간 이동한다. 그 때문에, 본 명세서에서는, 상대적인 이동량이 많은 쪽의 부재를 가동자 또는 가동자 유닛이라고 부르고, 상대적인 이동량이 적은 쪽의 부재를 고정자 또는 고정자 유닛이라고 부르고 있다.

상술한 바와 같이, 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 Y축 리니어 모터(76A, 78A, 76B, 78B)의 고정자 유닛(136A, 138A, 136B, 138B)(고정자)은 각각 도 2의 프레임 형상 부재(18)에 연결되어 있다. 또한, 가동자 유닛(26A, 28A, 26B, 28B)은 각각 도 2의 가동 스테이지로서의 레티클 스테이지 RST(레티클 스테이지 본체(22))에 고 정되어 있다. 또한, 제 1 및 제 2 Y축 리니어 모터(76A, 78A)는, 레티클 R를 사이에 끼우도록 거의 대칭으로 X 방향으로 떨어져 배치되고, 각각 프레임 형상 부재(18)에 대하여 상대적으로 레티클 스테이지 RST를 Y 방향으로 구동한다. 또한, 제 3 및 제 4 Y축 리니어 모터(76B, 78B)는, 제 1 및 제 2 Y축 리니어 모터(76A, 78A)에 대향하도록 배치되고, 각각 프레임 형상 부재(18)에 대하여 상대적으로 레티클 스테이지 RST를 Y 방향으로 구동한다.

또한, 본 예에서는 도 2의 제 1 구동 기구(36, 38)가 안쪽에 고정된 프레임 형상 부재(18)는, 저면측의 레티클 베이스(16) 및 상면측의 조명계측 플레이트(14)와의 사이에서 기체 축받이를 거쳐 비접촉으로 지지되어 있다. 그 때문에, Y축 리니어 모터(76A, 78A, 76B, 78B)에 의해 레티클 스테이지 RST를 Y 방향으로 구동할 때에, 반발력을 상쇄하도록 프레임 형상 부재(18)가 역방향으로 약간 이동한다. 이것에 의해 레티클 스테이지 RST를 구동할 때의 진동의 발생이 억제된다. 단, 레티클 스테이지 RST의 질량에 대하여 프레임 형상 부재(18)의 질량은 상당히 크기 때문에, 프레임 형상 부재(18)의 이동량은 조금이다.

본 예에서는, 레티클 스테이지 RST(레티클 R)를 Y 방향으로 등속 구동하는 경우에는, 제 1 및 제 3 Y축 리니어 모터(76A, 76B)와, 제 2 및 제 4 Y축 리니어 모터(78A, 78B)가 동기하여 거의 같은 추진력으로 프레임 형상 부재(18)에 대하여 레티클 스테이지 RST를 Y 방향으로 구동한다. 또한, 레티클 스테이지 RST의 회전각 θz(요잉)을 보정할 필요가 있는 경우에는, 제 1 및 제 3 Y축 리니어 모터(76A, 76B)가 발생하는 추진력과, 제 2 및 제 4 Y축 리니어 모터(78A, 78B)가 발생하는 추진력과의 크기의 비가 제어된다.

다음으로, 제 2 구동 기구(40)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, Y 방향을 긴쪽 방향으로 하는 한 쌍의 고정자로서의 고정자 유닛(140A, 140B)과, 이들의 고정자 유닛(140A, 140B)을 Y 방향(긴쪽 방향)의 일단부와 타단부에서 보지하는 한 쌍의 고정 부재(156)를 구비하고 있다. 이 경우, 한 쌍의 고정 부재(156)에 의해, 고정자 유닛(140A, 140B)은, Z 방향(상하 방향)으로 소정 간격을 두고 서로 대향하고 또한 XY 평면에 각각 평행하게 보지되어 있다. 한 쌍의 고정 부재(156)의 각각은, 상술한 프레임 형상 부재(18)의 내벽면에 고정되어 있다.

고정자 유닛(140A, 140B)은, 도 5로부터도 알 수 있듯이, 단면 직사각형(장방형)의 비자성 재료로 이루어지는 프레임을 갖고, 그 내부에는 코일이 배치되어 있다. 고정자 유닛(140A, 140B)의 사이에는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 각각 소정의 틈을 통해, 레티클 스테이지 RST의 +X 방향의 단부에 고정된 가동자로서의 단면직사각형(장방형)의 판상의 Z 방향으로 자계를 발생하는 영구 자석(30)이 배치되어 있다. 영구 자석(30) 대신에, 자성체 부재와 그 상하면에 각각 고정된 한 쌍의 평판상의 영구 자석으로 이루어지는 자석 유닛을 이용하더라도 좋다.

이 경우, 영구 자석(30) 및 고정자 유닛(140A, 140B)은, 중립면 CT을 기준으로 하여 거의 대칭인 형상 및 배치로 되어 있다(도 4(b) 및 도 5 참조). 따라서, 영구 자석(30)에 의해 형성되는 Z 방향의 자계와 고정자 유닛(140A, 140B)을 각각 구성하는 코일을 Y 방향으로 흐르는 전류 사이의 전자(電磁) 상호 작용에 의해, 그 코일에 X 방향의 전자력(로렌츠 힘)이 발생하고, 이 전자력의 반발력이 영구 자 석(30)(레티클 스테이지 RST)을 X 방향으로 구동하는 추진력으로 된다. 또한, 이 경우에도, 레티클 스테이지 RST를 X 방향으로 구동할 때의 반발력을 상쇄하도록, 역방향으로 프레임 형상 부재(18)가 약간 이동한다. 따라서, 레티클 스테이지 RST를 X 방향으로 구동할 때의 진동의 발생도 억제되어 있다.

상술한 바와 같이, 고정자 유닛(140A, 140B)과 영구 자석(30)에 의해, 레티클 스테이지 RST를 X 방향으로 미소 구동 가능한 무빙마그네트형의 X축 보이스코일 모터(79)가 구성되어 있다. 이 구동 장치로서의 X축 보이스코일 모터(79)에 의해, 제 2 구동 기구(40)가 구성되어 있다.

따라서, 도 2의 본 예의 레티클 스테이지 RST는, 프레임 형상 부재(18)에 대하여 가이드리스 방식으로 X 방향, Y 방향, θz 방향의 3자유도로 상대적으로 변위할 수 있도록 지지되게 되어 있다. 그리고, 프레임 형상 부재(18)에 대하여 레티클 스테이지 RST를 상대적으로 구동하기 위해, Y 방향으로 추진력을 발생하는 4축의 Y축 리니어 모터(76A, 78A, 76B, 78B)와 X 방향으로 추진력을 발생하는 1축의 X축 보이스코일 모터(79)로 이루어지는 5축의 구동 장치가 마련된다.

본 예에서는, 또한, 상술한 프레임 형상 부재(18)의 +X 방향의 측면 및 +Y 방향의 측면에는, 도 3에 나타낸 바와 같이, Z 방향의 자계를 형성하는 자석 유닛을 포함하는 가동자(60A, 60B, 60C)가 마련되어 있다. 이들 가동자(60A, 60B, 60C)에 대응하여 레티클 베이스(16)에는, 지지대(64A, 64B, 64C)를 통해서, Y 방향으로 전류를 공급하는 코일을 포함하는 고정자(62A, 62B) 및 X 방향으로 전류를 공급하는 코일을 포함하는 고정자(62C)가 마련되어 있다. 따라서, 고정자(62A, 62B) 내의 코일에 Y 방향의 전류가 공급되는 것에 의해, 가동자(60A, 60B)에는 X 방향으로의 구동력(로렌츠 힘의 반발력)이 작용한다. 즉, 가동자(60A)와 고정자(62A)에 의해, 및 가동자(60B)와 고정자(62B)에 의해, 각각 무빙마그네트형의 보이스코일 모터로 이루어지는 X 방향 구동용의 트림 모터(trim motor)가 구성되어 있다. 또한, 고정자(62C) 내의 코일에 Y 방향의 전류가 공급되는 것에 의해, 가동자(60C)에는 X 방향으로의 구동력(로렌츠 힘의 반발력)이 작용한다. 즉, 가동자(60C)와 고정자(62C)에 의해 무빙마그네트형의 보이스코일 모터로 이루어지는 Y 방향 구동용의 트림 모터가 구성되어 있다. 이들 3개의 트림 모터를 이용하는 것에 의해, 레티클 베이스(16)에 대하여 프레임 형상 부재(18)를 X 방향, Y 방향, 및 θz 방향의 3자유도방향으로 구동하는 것이 가능하다.

상술한 바와 같이 레티클 스테이지 RST를 X 방향, Y 방향, θz 방향으로 구동할 때는, 그 작용을 상쇄하도록 프레임 형상 부재(18)가 약간 이동하기 때문에, 프레임 형상 부재(18)의 XY 평면 내의 위치가 점차 어긋날 우려가 있다. 그래서, 가동자(60A~60C) 및 고정자(62A~62C)로 이루어지는 트림 모터를 이용하여, 예컨대, 정기적으로 프레임 형상 부재(18)의 위치를 중앙에 되돌림으로써 프레임 형상 부재(18)의 위치가 레티클 베이스(16)로부터 벗어나는 것을 방지할 수 있다.

다음으로, 본 예의 도 4(a)의 제 1 및 제 2 광학계(31, 32)를 포함하는 레이저 간섭계의 구성예에 관하여 구체적으로 설명한다.

도 6은, 도 4(a)의 레티클 스테이지 RST를 도 1의 레티클 베이스(16)상에 탑재한 상태를 나타내는 주요부의 평면도이다. 도 6에서, 레티클 스테이지 RST(레티 클 스테이지 본체(22)의 -X 방향의 단부의 Y 방향으로 떨어진 광학 부재 지지부(24B1, 24B2)상에 각각 광학계(31, 32)가 고정되어 있다. 전자의 제 1 광학계(31)는, 하프미러면(31a)과, 편광빔 스플리터면(31b)과, 1/4 파장판이 마련된 입사출면(31c)과, 전반사면(31d)을 구비하는 5각형의 프리즘체이다. 후자의 제 2 광학계(32)는, 전반사면(32a)과, 편광빔 스플리터면(32b)과, 1/4 파장판이 마련된 입사출면(32c)과, 전반사면(32d)을 구비하는 5각형의 프리즘체이다. 또한, 제 1 광학계(31)에 대하여 +Y 방향으로 창유리 g1을 사이에 두고 레이저 광원(69XL)과 제 1 리시버(69XA)가 배치되고, 제 2 광학계(32)에 대하여 -Y 방향으로 창유리 g2를 사이에 두고 제 2 리시버(69XB)가 배치되어 있다. 또한, 광학계(31, 32)에 -X 방향으로 대향하도록, 레티클 베이스(16)상에 Y축에 평행하게 고정거울 MX가 배치되어 있다.

이 구성에서, 레이저 광원(69XL)에서 Y축에 평행하게 사출된 레이저빔 LX(상기한 바와 같이 소정 주파수차를 갖고 편광 방향이 직교하는 2개의 성분으로 된다)는, 제 1 광학계(31)의 하프미러면(31a)에서 반사광인 제 1 레이저빔과 투과광인 제 2 레이저빔으로 분할된다. 그리고, 전자의 제 1 레이저빔은 편광빔 스플리터면(31b)을 향하고, 후자의 제 2 레이저빔은 제 2 광학계(32)를 향한다. 그 제 1 레이저빔의 S 편광 성분은, 편광빔 스플리터면(31b)에서 제 1 참조빔 LX2로서 제 1 리시버(69XA) 측으로 반사된다. 또한, 그 제 1 레이저빔의 P 편광 성분은, 편광빔 스플리터면(31b)을 제 1 계측빔 LX1으로서 투과한 후, 입사출면(31c)(1/4 파장판)을 지나서 X축에 평행하게 고정거울 MX의 반사면으로 입사한다. 거기서 반사된 제 1 계측빔 LX1은, 입사출면(31c), 편광빔 스플리터면(31b), 전반사면(31d), 및 입사출면(31c)을 지나서 다시 X축에 평행하게 고정거울 MX의 반사면으로 입사한다. 거기서 다시 반사된 제 1 계측빔 LX1은, 입사출면(31c) 및 전반사면(31d)을 지나서 P 편광으로 되어 편광빔 스플리터면(31b)을 투과한다. 그리고, 그 후, 상기의 제 1 참조빔 LX2과 동축으로 합성되어 리시버(69XA)에 입사한다. 이 때에, 제 1 광학계(31)의 사출면 또는 리시버(69XA)의 입사면 등에 1/4 파장판을 마련해두는 것에 의해, 리시버(69XA)에서는 제 1 계측빔 LX1과 제 1 참조빔 LX2의 간섭광(비트광)을 검출할 수 있다. 따라서, 그 광전 변환 신호로부터 상술한 바와 같이 더블패스 간섭 방식으로, 고정거울 MX에 대한 제 1 광학계(31)(편광빔 스플리터면(31b))의 X 방향의 위치(변위)를 예컨대, 분해능 0.1nm 정도로 계측할 수 있다.

한편, 상기의 제 2 레이저빔은 제 2 광학계(32)의 전반사면(32a)에서 -X 방향으로 반사된다. 그 제 2 레이저빔의 S 편광 성분은 편광빔 스플리터면(32b)에서 제 2 참조빔 LX4로서 제 2 리시버(69XB) 측으로 반사된다. 또한, 그 제 2 레이저빔의 P 편광 성분은, 편광빔 스플리터면(32b)을 제 2 계측빔 LX3으로서 투과한 후, 입사출면(32c)(1/4 파장판)을 지나서 X축에 평행하게 고정거울 MX의 반사면으로 입사한다. 거기서 반사된 제 2 계측빔 LX3은, 입사출면(32c), 편광빔 스플리터면(32b), 전반사면(32d), 및 입사출면(32c)을 지나서 다시 X축에 평행하게 고정거울 MX의 반사면으로 입사한다. 거기서 다시 반사된 제 2 계측빔 LX3은, 입사출면(32c) 및 전반사면(32d)을 지나서 P 편광으로 되어 편광빔 스플리터면(32b)을 투과한 후, 상기의 제 2 참조빔 LX4과 동축으로 합성되어 리시버(69XB)로 입사한다. 이 때에, 제 2 광학계(32)의 사출면 또는 리시버(69XB)의 입사면 등에 1/4 파장판을 마련해 두는 것에 의해, 리시버(69XB)에서는 제 2 계측빔 LX3과 제 2 참조빔 LX4의 간섭광(비트광)을 검출할 수 있다. 따라서, 그 광전 변환 신호로부터 상술한 바와 같이 더블패스 간섭 방식으로, 고정거울 MX에 대한 제 2 광학계(32)(편광빔 스플리터면(32b))의 X 방향의 위치(변위)를 예컨대, 분해능 0.1nm 정도로 계측할 수 있다. 이것에 의해 레이저 간섭계 방식으로, 레티클 스테이지 RST(레티클 스테이지 본체(22))의 Y 방향으로 떨어진 2개소의 위치에서, 레티클 베이스(16)에 대한 X 방향의 위치(변위)를 고정밀도로 계측할 수 있다.

도 1에 되돌아가, 상기 투영 광학계 PL로서는, 양측 텔레센트릭으로 반사 굴절계로 되는 투영 배율이 1/4 또는 1/5 등의 축소계가 사용되고 있다. 주사 노광 중에는, 노광광 IL을 기초로, 레티클 R의 조명 영역 IAR 내의 패턴의 투영 광학계 PL을 통한 축소 이미지는, 투영 광학계 PL의 물체면 상에 배치되어 레지스트의 도포된 웨이퍼 W(기판)의 하나의 샷 영역 상의 가늘고 긴 노광 영역 IA 상에 전사된다.

투영 광학계 PL은, 경통부에 마련된 플랜지부 FLG을 통해, 도시하지 않는 보지 부재에 의해 보지되어 있다. 또한, 투영 광학계 PL의 경통내에는, 도시하지 않는 기체 공급 기구를 통해 노광광 IL을 투과하는 퍼지가스가 플로우 방식으로 공급되어 있다. 또한, 투영 광학계 PL은 반사 굴절계이며, 그 경통의 +Y 방향으로 돌출한 부분의 내부에 렌즈 프레임(51)을 통해서, 광축 AX 측으로부터 오는 노광광 IL을 광축 AX 측으로 반사하는 오목면경(50)(미러)이 보지되어 있다. 다공질 세라믹 으로 되는 오목면경(50)은, 반사면(50c)을 포함하는 고밀도부(50a)(국소적으로 다른 부분보다 높은 평면도가 필요로 되는 부분)의 밀도가 예컨대, 3~4g/㎤ 정도, 그 이외의 저밀도부(50b)의 밀도가 그 1/10이다. 따라서, 오목면경(50)을 경량화할 수 있고, 또한, 반사면(50c)의 평면도를 높게 할 수 있다.

또, 도 1의 투영 노광 장치(10)의 조명 광학계 유닛 IOP 내에는, 광로 구부림용의 평면거울 등의 복수의 미러가 구비되어 있다. 그래서, 이들의 미러에 관해서도, 반사면을 포함하는 부분의 밀도를 높고, 그 이외의 부분의 밀도를 낮게 하여, 밀도 분포가 균일하지 않은 재료로 형성할 수도 있다. 이것에 의해, 반사면의 평면도를 높게 유지하고, 노광 장치를 전체로서 경량화할 수 있다.

다음으로, 웨이퍼 스테이지계는 웨이퍼 스테이지 WST, 웨이퍼 베이스 BS, 웨이퍼 스테이지 WST의 구동 기구(도시하지 않음), 및 웨이퍼 스테이지 WST의 위치 계측 기구를 포함하여 구성되어 있다. 웨이퍼 스테이지 WST는, 웨이퍼실(80)내에 배치되어 있다. 이 웨이퍼실(80)은, 천장부의 대략 중앙부에 투영 광학계 PL의 하단부를 통과시키기 위한 원형 개구(71a)가 형성된 격벽(71)으로 덮여 있다. 이 격벽(71)은, 스테인레스(SUS) 등의 탈가스가 적은 재료로 형성되어 있다. 또한, 격벽(71)의 천장벽의 개구(71a)의 주위와 투영 광학계 PL의 플랜지부 FLG의 사이는, 가요성 벨로즈(97)에 의해 간극없이 밀폐되어 있다. 이렇게 하여, 웨이퍼실(80)의 내부가 외부와 격리되어 있다.

웨이퍼실(80)내에는, 정반으로 되는 웨이퍼 베이스 BS(가이드부)가, 복수의 방진 유닛(86)을 통해 거의 수평으로 지지되어 있다. 웨이퍼 스테이지 WST(가동부) 는, 웨이퍼 홀더(25)를 통해 웨이퍼 W를 진공 흡착 등에 의해 보지하고, 기체 정압 축받이를 통해 웨이퍼 베이스 BS 상에 탑재되어 있다. 웨이퍼 스테이지 WST는, 예컨대 리니어 모터 등을 포함하는 도시하지 않는 웨이퍼 구동계에 의해 웨이퍼 베이스 BS의 상면에 따라 XY 2차원 방향으로 구동된다. 웨이퍼실(80)의 격벽(71)에는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 급기관(41)의 일단부와, 배기관(43)의 일단부가 각각 접속되어 있다. 급기관(41)의 타단은 도시하지 않는 퍼지가스의 공급 장치에 접속되고, 배기관(43)의 타단은 외부의 가스 회수 장치에 접속되어 있다. 그리고, 상술한 바와 같이 하여, 웨이퍼실(80)내에 퍼지가스가 상시 플로우 방식으로 공급되고 있다.

웨이퍼실(80)의 격벽(71)의 -Y 방향측의 측벽에는 광 투과창(85)이 마련되어 있다. 이것과 마찬가지로, 도시는 생략되어 있지만, 격벽(71)의 +X 방향측의 측벽에도 광투과창이 마련되어 있다. 또한, 웨이퍼 홀더(25)의 -Y 방향측의 단부에는, Y축의 이동거울로서의 평면거울로 되는 반사면(56Y)이 형성되어 있다. 마찬가지로, 도시는 생략되어 있지만, 웨이퍼 홀더(25)의 +X 방향측의 단부에는, X축의 이동거울로서의 평면거울로 이루어지는 반사면(56X)(도 8 참조)이 형성되어 있다. 그리고, 웨이퍼실(80)의 외부의 Y축 레이저 간섭계(57Y) 및 X축 레이저 간섭계(도시하지 않음)로부터의 측장빔 LWY 등이, 각각 광 투과창(85) 및 도시하지 않는 투과창을 통해 Y축의 반사면(56Y) 및 도시하지 않는 X축의 반사면에 조사되어 있다. Y축 레이저 간섭계(57Y) 및 X축 레이저 간섭계는, 각각 예컨대, 내부의 참조거울을 기준으로 하여 대응하는 반사면의 위치 및 회전각, 즉 웨이퍼 W의 X 방향, Y 방향의 위치, 및 X축, Y축, Z축 주위의 회전각을 계측한다. Y축 레이저 간섭계(57Y) 및 X축 레이저 간섭계의 계측값은 스테이지 제어계(90) 및 주 제어 장치(70)에 공급되고, 스테이지 제어계(90)는, 그 계측값 및 주 제어 장치(70)로부터의 제어 정보에 근거하여, 도시하지 않는 구동계를 통해 웨이퍼 스테이지 WST의 위치 및 속도를 제어한다.

도 1에서, 웨이퍼 스테이지 WST에 장착된 웨이퍼 홀더(25)는, 밀도 분포가 균일하지 않은 다공질 세라믹으로 형성되어 있다. 웨이퍼 홀더(25)의 반사면(56Y, 56X)(도 8 참조)을 포함하는 고밀도부(25a)(국소적으로 다른 부분보다 높은 평면도가 필요로 되는 부분)의 밀도는 예컨대, 3~4g/㎤ 정도이며, 그 이외의 저밀도부(25b)의 밀도는 예컨대, 그 1/10 정도이다. 실제로는, 웨이퍼 홀더(25)중에, 웨이퍼 W가 탑재되는 부분은 강성 및 강도를 높이기 위해서, 밀도를 높이는 것이 바람직하다.

그와 같은 웨이퍼 홀더(25)를 제조하는 경우에는, 일례로서 도 8에 나타낸 바와 같이, 반사면(56X, 56Y)이 형성되는 테두리부(25Fa, 25Fb), 이들에 대향하는 테두리부(25Fc, 25Fd), 웨이퍼 W가 탑재되는 거의 원형의 평판부(25Fe), 및 이들을 연결하는 복수의 립(25Ff)으로 되는 프레임 테두리부(25F)를, 고밀도의 다공질 세라믹으로 형성한다. 그리고, 프레임 테두리부(25F)의 립(25Ff)의 사이의 공간 SP에 각각 저밀도의 다공질 세라믹을 충전하고, 그 상하에 고밀도의 다공질 세라믹으로 되는 얇은 평판으로 뚜껑을 덮은 후, 전체를 구워서 굳히면 된다. 이것에 의해, 필요한 강성, 강도, 및 평면도를 얻고, 또, 웨이퍼 홀더(25)를 전체로서 경량화할 수 있다.

또한, 도 1에서, 웨이퍼 스테이지 WST의 저면과 웨이퍼 베이스 BS의 상면은 기체 축받이의 압축기체를 사이에 두고 대향 배치되어 있다. 그래서, 웨이퍼 스테이지 WST의 프레임 및 웨이퍼 베이스 BS를 각각 밀도 분포가 균일하지 않은 재료(예컨대, 소결 금속 등)로 형성하고, 웨이퍼 스테이지 WST의 저면을 포함하는 부분을 고밀도부 WSTa, 그 이외의 부분을 저밀도부 WSTb로서, 웨이퍼 베이스 BS의 상면을 포함하는 부분을 고밀도부 BSa, 그 이외의 부분을 저밀도부 BSb로 해도 좋다. 이것에 의해, 웨이퍼 스테이지 WST 및 웨이퍼 베이스 BS를 전체로서 경량화한 뒤에, 기체 축받이를 구성하는 부분에서는 높은 평면도를 얻을 수 있다.

또, 본 실시예에 한정되지 않고, 웨이퍼 스테이지계의 구성 부재에 있어서도, 도 7의 레티클 스테이지 본체(22)와 마찬가지로, 나사부시 등이 설치되는 부분을 고밀도부로하고 그 밖의 부분을 저밀도부로 해도 좋다.

다음으로, 상술한 바와 같이 하여 구성된 도 1의 투영 노광 장치(10)에 의한 기본적인 노광 동작의 흐름에 대하여 간단히 설명한다.

우선, 주 제어 장치(70)의 관리 하에, 도시하지 않는 레티클 로더, 웨이퍼 로더에 의해, 레티클 적재, 웨이퍼 적재가 행하여진다. 그 후, 레티클 정렬계, 웨이퍼 스테이지 WST 상의 기준 마크판, 오프축 정렬 검출계(모두 도시 생략) 등을 이용하여, 레티클 정렬 및 웨이퍼 정렬이 실행된다. 다음으로, 우선, 웨이퍼 W의 위치가 웨이퍼 W 상의 최초의 샷 영역(퍼스트 샷)의 노광을 위한 주사 개시 위치가 되도록, 웨이퍼 스테이지 WST가 이동된다. 동시에, 레티클 R의 위치가 주사 개시 위치가 되도록, 레티클 스테이지 RST가 이동된다. 그리고, 주 제어 장치(70)로부터의 지시에 의해, 스테이지 제어계(90)가 레티클측의 레이저 간섭계(69Y, 69YR) 등에 의해 계측된 레티클 R의 위치 정보, 및 웨이퍼측의 Y축 레이저 간섭계(57Y) 및 X축 레이저 간섭계에 의해 계측된 웨이퍼 W의 위치 정보에 근거하여, 레티클 R(레티클 스테이지 RST)와 웨이퍼 W(웨이퍼 스테이지 WST)를 Y 방향(주사 방향)으로 동기 이동시켜, 노광광 IL을 조사함으로써 퍼스트 샷으로의 주사 노광이 행하여진다. 계속해서, 웨이퍼 스테이지 WST가 비주사 방향(X 방향) 또는 Y 방향으로 1샷 영역분만큼 스텝 이동한 후, 다음 샷 영역에 대한 주사 노광이 행하여진다. 이렇게하여, 샷 사이의 스텝 이동과 주사 노광이 순차적으로 반복되고, 웨이퍼 W 상의 각 샷 영역에 레티클 R의 패턴이 전사된다.

본 예에 의하면, 레티클 스테이지 RST 및 웨이퍼 스테이지 WST를 경량화할 수 있다. 그 때문에, 주사 노광시에 레티클 스테이지 RST 및 웨이퍼 스테이지 WST를 보다 고속으로 이동할 수 있게 되어, 노광 공정의 스루풋이 향상한다. 또한, 오목면경(50)의 경량화 등도 실시되고, 투영 노광 장치 전체로서의 경량화가 도모되어 있기 때문에, 투영 노광 장치의 운반, 설치, 조립 등이 용이하게 된다.

본 실시예의 작용 효과는 이하와 같다.

(1) 본 실시예의 레티클 스테이지계(12)(레티클용의 스테이지 장치)에 의하면, 레티클 R가 탑재된 상태에서 레티클 베이스(16)상에서 구동되는 레티클 스테이지 RST는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 나사부시(45)가 장착되는 부분이 고밀도부(22e1~22e4 및 22f1~22f4)로 된, 밀도 분포가 균일하지 않은 재료로 형성된 레티 클 스테이지 본체(22)를 구비하고 있다. 따라서, 강도 또는 강성의 특성을 거의 저하시키지 않고, 가일층의 경량화를 달성하는 것이 가능하다.

(2) 또한, 레티클 스테이지계(12)는, 레티클 스테이지 RST의 이동을 안내하기 위한 레티클 베이스(16) 및 이 지지 기구(도시하지 않음)로 되는 안내 기구를 구비한다. 그리고, 이 안내 기구 내의 레티클 베이스(16)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 가이드부(16a)를 포함하는 부분을 고밀도부로 한 밀도 분포가 균일하지 않은 재료로 형성할 수 있다. 이것에 의해, 안내 기구의 강도를 거의 저하시키지 않고, 레티클 스테이지계(12)의 가일층의 경량화를 도모할 수 있다.

(3) 또한, 본 실시예의 웨이퍼 스테이지계(웨이퍼용의 스테이지 장치)에 의하면, 웨이퍼 W가 탑재된 상태에서 웨이퍼 베이스 BS 상에서 구동되는 웨이퍼 스테이지 WST는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 반사면(56Y)이 형성된 부분이 고밀도부(25a)로 된, 밀도 분포가 균일하지 않은 재료로 형성된 웨이퍼 홀더(25)를 구비하고 있다. 따라서, 반사면의 평면도의 특성을 거의 저하시키지 않고, 가일층의 경량화를 달성하는 것이 가능하다.

(4) 또한, 웨이퍼 스테이지계는, 웨이퍼 스테이지 WST의 이동을 안내하기 위한 웨이퍼 베이스 BS 및 방진 유닛(86)을 포함하는 안내 기구를 구비한다. 그리고, 이 안내 기구내의 웨이퍼 베이스 BS는, 상면(가이드면)을 포함하는 부분이 고밀도부 BSa로 된 밀도 분포가 균일하지 않은 재료로 형성할 수 있다. 이것에 의해, 안내 기구의 강도를 거의 저하시키지 않고, 웨이퍼 스테이지계의 가일층의 경량화를 도모할 수 있다.

(5) 또한, 본 실시예의 투영 노광 장치(10)는, 노광광 IL에서 레티클 R의 패턴을 조명하고, 그 노광광으로 그 패턴을 통해 웨이퍼 W를 노광하는 노광 장치로서, 레티클 R 및 웨이퍼 W를 각각 구동하기 위해 본 실시예의 레티클 스테이지계(12) 및 웨이퍼 스테이지계를 이용하고 있다. 따라서, 레티클 스테이지 RST 및 웨이퍼 스테이지 WST가 경량화할 수 있기 때문에, 주사 노광시에 레티클 스테이지 RST 및 웨이퍼 스테이지 WST를 보다 고속으로 이동할 수 있게 되어, 노광 공정의 스루풋이 향상한다.

또, 상기의 실시예에서, 레티클 스테이지계(12) 및 웨이퍼 스테이지계의 한쪽을, 밀도 분포가 균일하지 않은 재료로 형성된 부재를 포함하지 않는 보통의 스테이지계로 해도 좋다.

(6) 또한, 본 실시예의 투영 노광 장치(10)는, 조명 광학계 IOP를 통해 노광광 IL을 레티클 R의 패턴에 조사하고, 투영 광학계 PL을 통해 그 패턴의 이미지를 웨이퍼 W에 노광하는 노광 장치로서, 투영 광학계 PL은 오목면경(50)(반사 부재, 미러)을 갖고, 오목면경(50)은, 반사면(50c)을 포함하는 고밀도부(50a)의 밀도가 그 밖의 부분의 밀도보다 높아지고 있다. 따라서, 반사면의 평면도를 거의 저하시키지 않고, 나아가서는, 투영 광학계 PL의 결상 성능을 거의 저하시키지 않고, 노광 장치의 가일층의 경량화를 달성하는 것이 가능하다.

또, 투영 광학계 PL 대신에, 또는 투영 광학계 PL과 동시에, 조명 광학계 IOP 내의 미러를, 반사면을 포함하는 부분의 밀도가 그 밖의 부분의 밀도보다 높아지도록 형성할 수도 있다. 이 경우에는, 조명 특성을 거의 저하시키지 않고, 노광 장치의 가일층의 경량화를 달성하는 것이 가능하다.

이와 같이 노광 장치 전체로서의 경량화가 도모되어 있기 때문에, 노광 장치(투영 노광 장치(10))의 운반, 설치, 조립 등이 용이하게 된다.

또, 상기 실시예의 투영 노광 장치(10)에서, 조명 광학계 IOP 또는 투영 광학계 PL 내의 미러를, 반사면을 포함하는 부분의 밀도가 그 밖의 부분의 밀도보다 높아지도록 형성한 경우에는, 레티클 스테이지계(12) 및 웨이퍼 스테이지계를, 밀도 분포가 균일하지 않은 재료로 형성된 부재를 포함하지 않는 보통의 스테이지계로 해도 좋다. 이 경우에도, 노광 장치 전체로서의 경량화의 효과는 얻어진다.

또, 상기의 실시예의 노광 장치를 이용하여 반도체디바이스 등의 마이크로디바이스를 제조하는 경우, 마이크로디바이스는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 마이크로디바이스의 기능·성능 설계를 하는 단계 201, 이 설계 단계에 근거한 마스크(레티클)를 제작하는 단계 202, 디바이스의 기재인 기판을 제조하는 단계 203, 상술한 실시예의 투영 노광 장치(10)(노광 장치)에 의해 마스크의 패턴을 기판에 노광하는 공정, 노광한 기판을 현상하는 공정, 현상한 기판의 가열(큐어) 및 에칭 공정 등을 포함하는 기판 처리 단계 204, 디바이스 조립 단계(다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정 등의 가공 프로세스를 포함한다) 205, 및 검사 단계 206 등을 거쳐 제조된다.

환언하면, 이 마이크로디바이스의 제조 방법은, 디바이스를 구성하는 회로 패턴의 형성 공정의 적어도 일부에서, 상기의 실시예의 투영 노광 장치(10)(노광 장치)를 이용하고 있다. 이 때에, 강성, 강도, 또는 평면도 등의 특성을 거의 저하 시키지 않고, 스테이지계 또는 노광 장치가 경량화되어 있기 때문에, 마이크로디바이스를 고정밀도로, 높은 스루풋으로 양산할 수 있다.

또, 본 발명은, 주사 노광형의 노광 장치뿐만 아니라, 일괄 노광형의 노광 장치의 스테이지계나 반도체 검사장치 등의 스테이지계에도 마찬가지로 적용할 수 있다. 이들 경우의 투영 광학계의 배율은 등배라도 좋고, 확대 배율이라도 좋다. 또한 본 발명은 투영 광학계를 사용하지 않는 프록시미티 방식 등의 노광 장치의 스테이지계에도 적용할 수 있다.

또한, 예컨대, 국제공개 제99/49504호 팜플렛 등에 개시되어 있듯이, 해상도 및 초점 심도를 향상시키기 위해, 노광중에 투영 광학계와 기판 사이에 노광광을 투과하는 액체를 공급하는 액침형 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 액침 노광에 필요한 구조는, 예컨대, 액체 공급부, 노즐부, 및 액체 회수부를 포함하여 구성된다. 그 액침 노광에 필요한 기구는, 상기 기구 외에, 예컨대, 유럽 특허공개 제1420298호 공보, 국제공개 제 2004/055803호 팜플렛, 국제공개 제2004/057590호 팜플렛, 국제공개 제2005/029559호 팜플렛(대응미국 특허공개 제2006/0231206호), 국제공개 제2004/086468호 팜플렛(대응미국 특허공개 제2005/0280791호), 일본 특허 공개 제2004-289126호 공보(대응미국 특허 제6,952,253호) 등에 기재되어 있는 것을 이용할 수 있다. 액침 노광 장치의 액침 기구 및 그 부속 기기에 대하여, 지정국 또는 선택국의 법령이 허용하는 범위에서 상기의 미국특허 또는 미국특허공개 등의 개시를 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.

이들의 경우, 웨이퍼 스테이지계나 레티클 스테이지계에 리니어 모터를 이용 하는 경우는, 에어 베어링을 이용한 에어 부상형, 또는 자기 부상형 등의 어느 방식으로 가동 스테이지를 보지할 수도 있다. 그리고, 가동 스테이지는, 가이드에 따라 이동하는 타입이라도 좋고, 가이드를 마련하지 않는 가이드리스 타입이더라도 좋다. 또한, 웨이퍼 스테이지, 또는 레티클 스테이지의 스텝 이동시나 주사 노광시 등의 가감속시에 발생하는 반발력은, 각각 예컨대, 미국특허(USP) 제5,528,118호, 또는 미국특허(USP) 제6,020,710호(일본 특허공개평성 제8-33022호 공보)에 개시되어 있듯이, 프레임 부재를 이용하여 기계적으로 그라운드(대지)로 빠져나가게 해도 좋다.

또, 상기의 실시예의 노광 장치의 용도로서는, 반도체 소자 제조용의 노광 장치에 한정되지 않고, 예컨대, 각형의 유리 플레이트에 형성되는 액정 표시 소자 혹은 플라즈마 디스플레이 등의 디스플레이 장치용의 노광 장치나, 촬상 소자(CCD 등), 마이크로머신, 박막자기헤드, MEMS(Microelectromechanical Systems:미소전기 기계시스템), 또는 DNA 칩 등의 각종 디바이스를 제조하기 위한 노광 장치에도 널리 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은, 각종 디바이스의 레티클 패턴이 형성된 레티클(포토마스크 등)을 포토리소그래피 공정을 이용하여 제조할 때의, 노광 공정(노광 장치)에도 적용할 수 있다.

이상과 같이, 상기의 실시예의 노광 장치(투영 노광 장치(10))는, 본원 청구의 범위에 들었던 각 구성 요소를 포함하는 각종 서브시스템을, 소정의 기계적 정밀도, 전기 적정 밀도, 광학적 정밀도를 유지하도록 조립하는 것으로 제조된다. 이들 각종 정밀도를 확보하기 위해, 이 조립의 전후에는, 각종 광학계에 관해서는 광 학적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 기계계에 관해서는 기계적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 전기계에 관해서는 전기적 정밀도를 달성하기 위한 조정이 행하여진다. 각종 서브시스템으로부터 노광 장치로의 조립 공정은, 각종 서브시스템 상호의, 기계적 접속, 전기 회로의 배선 접속, 기압 회로의 배관 접속 등이 포함된다. 이 각종 서브시스템으로부터 노광 장치로의 조립 공정의 앞에, 각 서브시스템 개개의 조립 공정이 있는 것은 물론이다. 각종 서브시스템의 노광 장치로의 조립 공정이 종료하면, 종합 조정이 행하여져, 노광 장치 전체로서의 각종 정밀도가 확보된다. 또, 노광 장치의 제조는 온도 및 청정도 등이 관리된 클린룸에서 행하는 것이 바람직하다.

본원 명세서에 언급한 여러가지의 미국특허 및 미국특허출원공개에 관해서는, 특히 원용 표시를 한 것 이외에 대해서도, 지정국 또는 선택국의 법령이 허용하는 범위에서 그들의 개시를 원용하여 본문의 일부로 한다.

또한, 본 발명은 상술의 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지의 구성을 취할 수 있는 것은 물론이다. 또한, 명세서, 특허청구의 범위, 도면, 및 요약을 포함하는 2006년 7월 14일부로 제출된 일본 특허출원 제2006-194890의 모든 개시 내용은, 모두 그대로 인용하여 본원에 포함되어 있다.

Claims (15)

1. 물체가 배치되는 가동부를 구동하는 스테이지 장치로서,

   상기 가동부의 가동을 안내하는 가이드 기구를 구비하되,

   상기 가동부는, 밀도 분포가 균일하지 않은 재료로 형성된 소정 부재를 구비하고,

   상기 가이드 기구는, 밀도 분포가 균일하지 않은 재료로 형성된 소정 부재를 구비하며,

   상기 가동부에 있어서의 상기 소정 부재 중 상대적으로 밀도가 높은 부위는, 상기 가이드 기구에 있어서의 상기 소정 부재 중 상대적으로 밀도가 높은 부위와 대향하고 있는

   스테이지 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 소정 부재는, 국소적으로 다른 부분보다 높은 강도가 필요로 되는 부분을 포함하고,

   상기 높은 강도가 필요로 되는 부분의 밀도가 다른 부분의 밀도보다 높은

   스테이지 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 소정 부재의 다른 부분보다 높은 강도가 필요로 되는 부분은, 나사고정용의 부시(screw bush) 또는 헬리서트(helisert)가 마련된 부분인 스테이지 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 소정 부재는, 국소적으로 다른 부분보다 높은 평면도(平面度)가 필요로 되는 부분을 포함하고,

   상기 높은 평면도가 필요로 되는 부분의 밀도가 다른 부분의 밀도보다 높은

   스테이지 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 소정 부재의 다른 부분보다 높은 평면도가 필요로 되는 부분은, 위치 계측용의 계측광을 반사하는 반사면이 형성되는 부분인 스테이지 장치.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 소정 부재의 다른 부분보다 높은 평면도가 필요로 되는 부분은, 기체 축받이(gas bearing)를 형성하도록 기체를 사이에 두고 대향 배치되는 부분의 적어도 일부인 스테이지 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 소정 부재는 다공질 세라믹 또는 소결 금속으로 형성되는 스테이지 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 소정 부재의 가장 밀도가 높은 부분의 밀도에 대하여 가장 밀도가 낮은 부분의 밀도는 1/20~1/5인 스테이지 장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 소정 부재는, 고밀도의 프레임의 간극에 저밀도의 재료를 충전한 후, 구워서 굳혀(bake hardening) 형성되는 스테이지 장치.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 밀도 분포가 균일하지 않은 재료는, 밀도가 연속적으로 변화하는 재료인 스테이지 장치.
12. 노광광으로 패턴을 조명하고, 상기 노광광으로 상기 패턴을 통해 기판을 노광하는 노광 장치로서,

    상기 패턴이 형성된 마스크 및 상기 기판의 적어도 한쪽을 구동하기 위해, 청구항 1에 기재된 스테이지 장치를 이용하는

    노광 장치.
13. 조명 광학계를 통해 노광광을 패턴에 조사하여, 투영 광학계를 통해 상기 패턴의 이미지를 기판에 노광하는 노광 장치로서,

    청구항 1에 기재된 스테이지 장치를 포함하되,

    상기 조명 광학계 또는 상기 투영 광학계의 어느 한쪽은 반사 부재를 갖고,

    상기 반사 부재는, 반사면이 형성된 부분의 밀도가 다른 부분의 밀도보다 높은

    노광 장치.
14. 디바이스를 구성하는 회로 패턴의 형성 공정의 적어도 일부에서, 청구항 12에 기재된 노광 장치를 이용하는 디바이스 제조 방법.
15. 삭제

Images