KR101413891B1 - 노광 장치 및 노광 방법, 그리고 디바이스 제조 방법 - Google Patents

노광 장치 및 노광 방법, 그리고 디바이스 제조 방법 Download PDF

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Abstract

노광 장치는, 노광 빔이 사출되는 제 1 광학 부재; 제 1 광학 부재의 광사출측에서 이동가능한 제 1 물체; 제 1 광학 부재의 광사출측에서, 제 1 물체와는 독립적으로 이동가능한 제 2 물체; 및 제 1 물체와 제 2 물체를 제 1 광학 부재와 대향하는 제 1 위치를 포함하는 소정 평면 내의 제 1 방향으로, 제 1 물체와 제 2 물체의 위치들을 상기 소정 평면 내의 제 2 방향으로 시프트시킨 상태에서, 제 1 물체와 제 2 물체를 서로 접근 또는 접촉시킨 상태에서 이동시키는 구동 유닛을 포함한다.
Figure R1020097008782
노광 장치, 노광 방법, 디바이스 제조 방법, 액침 노광, 계측 시스템

Description

노광 장치 및 노광 방법, 그리고 디바이스 제조 방법{EXPOSURE APPARATUS, EXPOSURE METHOD, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
배경
기술 분야
본 발명은 기판을 노광하는 노광 장치 및 노광 방법, 그리고 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
2006년 9월 29일 출원된 일본 특허출원 제 2006-267323 호에 기초하여 우선권을 주장하며, 그 내용은 참조에 의해 본원에 통합된다.
관련 기술
포토리소그래피 프로세스에서 사용되는 노광 장치에서, 기판을 유지하기 위한 복수의 (2 개의) 기판 스테이지가 제공된 멀티-스테이지형 (트윈-스테이지형) 노광 장치가, 예를 들어, PCT 국제공개의 일본 공표특허공보 제 2000-511704 호, 일본 공개특허공보 제 2000-323404 호, PCT 국제공개의 일본 공표특허공보 제 2001-513267 호, 일본 공개특허공보 제 2002-158168 호, 및 PCT 국제공개공보 WO2005/074014 호에 설명된 바와 같이 알려져 있다.
노광 장치에 있어서는, 스루풋 (단위 시간 당 처리하는 기판의 수) 의 향상이 요구된다. 멀티-스테이지형 노광 장치는, 복수의 기판 스테이지를 노광 스테이션에 순차 배치하는 동작을 실행한다. 멀티-스테이지형 노광 장치의 스루 풋을 향상시키기 위해서는, 예를 들어, 제 1 기판 스테이지에 유지된 기판의 노광 종료 후, 제 2 기판 스테이지에 유지된 기판의 노광 개시까지의 시간을 가능한 한 짧게 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 몇몇 양태들의 목적은, 스루풋을 향상시킬 수 있는 노광 장치 및 노광 방법, 그리고 디바이스 제조방법을 제공하는 것이다.
요약
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 노광 빔으로 기판을 노광하는 노광 장치가 제공된다. 본 노광 장치는: 노광 빔이 사출 (emit) 되는 제 1 광학 부재; 제 1 광학 부재의 광사출측에서 이동가능한 제 1 물체 (object); 제 1 광학 부재의 광사출측에서, 제 1 물체와는 독립적으로 이동가능한 제 2 물체; 및 제 1 물체와 제 2 물체를 제 1 광학 부재와 대향하는 제 1 위치를 포함하는 소정 평면 내의 제 1 방향으로, 제 1 물체와 제 2 물체의 위치를 상기 소정 평면 내의 제 2 방향으로 시프트시킨 상태에서, 또한, 제 1 물체와 제 2 물체를 서로 접근 또는 접촉시킨 상태에서 이동시키는 구동 유닛을 포함한다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 전술한 양태에 따른 노광 장치의 이용에 의해 기판을 노광하는 단계; 및 노광된 기판을 현상하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 스루풋이 향상된 노광 장치를 이용하여 디바이스를 제조할 수 있다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 노광 빔을 이용하여 기판을 노광하는 노광 방법이 제공된다. 본 방법은: 노광 빔을 사출하는 제 1 광학 부재의 광사출측에서 이동가능한 제 1 물체 및 제 2 물체를, 제 1 광학 부재와 대향하는 제 1 위치를 포함하는 소정 평면 내의 제 1 방향으로 서로 접근 또는 접촉시키는 단계; 및 제 1 물체 및 제 2 물체를 제 1 방향으로, 제 1 물체와 제 2 물체의 위치를 상기 소정 평면 내의 제 2 방향으로 시프트시킨 상태에서, 또한, 제 1 물체와 제 2 물체를 서로 접근 또는 접촉시킨 상태에서 이동시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제 4 양태에 따르면, 전술한 양태에 다른 노광 방법의 이용에 의해 기판을 노광하는 단계; 및 노광된 기판을 현상하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제 4 양태에 따르면, 스루풋을 향상시킬 수 있는 노광 방법에 기초하여 디바이스를 제조할 수 있다.
본 발명의 몇몇 양태들에 따르면, 스루풋을 향상시킬 수 있고, 따라서, 디바이스의 생산성을 향상시킬 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 제 1 실시형태에 따른 노광 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2a 는 제 1 실시형태에 따른 제 1 기판 스테이지를 나타내는 도면이다.
도 2b 는 제 1 실시형태에 따른 제 2 기판 스테이지를 나타내는 도면이다.
도 3 은 제 1 실시형태에 따른 제 1 및 제 2 기판 스테이지의 사시도이다.
도 4 는 제 1 실시형태에 따른 제 1 및 제 2 기판 스테이지 및 기판-스테이지 구동 시스템의 사시도이다.
도 5 는 제 1 실시형태에 따른 제 1 및 제 2 기판 스테이지 및 기판-스테이지 구동 시스템의 평면도이다.
도 6 은 제 1 실시형태에 따른 계측 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 은 제 1 실시형태에 따른 계측 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 은 제 1 실시형태에 따른 노광 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 9 는 제 1 실시형태에 따른 노광 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 10 은 제 1 실시형태에 따른 노광 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 11 은 제 1 실시형태에 따른 노광 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 12 는 제 1 실시형태에 따른 노광 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 13 은 제 1 실시형태에 따른 노광 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 14 는 제 1 실시형태에 따른 노광 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 15 는 제 1 실시형태에 따른 노광 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 16 은 제 1 실시형태에 따른 노광 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 17 은 제 2 실시형태에 따른 노광 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 18 은 제 2 실시형태에 따른 노광 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 19 는 마이크로-디바이스 제조 프로세스의 일예를 설명하는 플로우차트이다.
참조부호의 설명
1...제 1 기판 스테이지, 1M...슬라이더, 1Rz...계측 미러, 2...제 2 기판 스테이지, 2M...슬라이더, 2Rz...계측 미러, 5...기판-스테이지 구동 시스템, 6...계측 시스템, 8...제 1 광학 소자, 12...제 2 광학 소자, 13...제 1 가이드 부재, 13F...고정자, 14...제 2 가이드 부재, 14F...고정자, 15F...고정자, 15M...슬라이더, 16F...고정자, 16M...슬라이더, 17F...고정자, 17M...슬라이더, 18F...고정자, 18M...슬라이더, 19F...고정자, 19M...슬라이더, 20F...고정자, 20M...슬라이더, 30...노즐 부재, 31...제 1 리니어 모터, 32...제 2 리니어 모터, 33...제 3 리니어 모터, 34...제 4 리니어 모터, 35...제 5 리니어 모터, 36...제 6 리니어 모터, 37...제 7 리니어 모터, 38...제 8 리니어 모터, 61Z...계측 미러, 62Z...계측 미러, 67...제 1 반사면, 68...제 2 반사면, 69...제 3 반사면, EL...노광 광, EX...노광 장치, LQ...액체, LS...액침 공간, P...기판, S1 내지 S9...쇼트 (shot) 영역
실시형태들의 설명
이하, 본 발명의 실시형태들을 도면을 참조하여 설명한다. 하지만, 본 발명은 이러한 설명에 한정되는 것은 아니다. 이하의 설명에서, XYZ 직교 좌표계를 설정하여, 이 XYZ 직교 좌표계를 참조하여 각 부재의 위치 관계를 설명한다. 수평면 내의 소정 방향을 X 축 방향으로 정의하고, 그 수평면 내에서 X 축 방향과 직교하는 방향을 Y 축 방향으로 정의하며, X 축 방향 및 Y 축 방향 양자 모두에 직교하는 방향, 즉, 연직 방향을 Z 축 방향으로 정의한다. 또한, X 축, Y 축, 및 Z 축에 관한 회전 (경사) 방향을 각각 θX 방향, θY 방향, 및 θZ 방향으로 정의한다.
<제 1 실시형태>
제 1 실시형태에 대해 이하 설명한다. 도 1 은 제 1 실시형태에 따른 노광 장치 (EX) 를 나타내는 개략도이다. 본 실시형태에서는 노광 장치 (EX) 가, 예를 들어, 일본 공개특허공보 평10-163099 호, 일본 공개특허공보 평10-214783 호, PCT 국제공개의 일본 공표특허공보 제 2000-505958 호, PCT 국제공개의 일본 공표특허공보 제 2000-511704 호, 일본 공개특허공보 제 2000-323404 호, 일본 공개특허공보 제 2000-505958 호, PCT 국제공개의 일본 공표특허공보 제 2001-513267 호, 및 일본 공개특허공보 제 2002-158168 호에 설명된 바와 같은, 기판 (P) 을 유지하면서 이동가능한 복수 (2 개) 의 기판 스테이지 (1 및 2) 가 제공된 멀티-스테지형 (트윈-스테이지형) 노광 장치인 경우를 예로서 설명한다. 바꿔 말하면, 본 실시형태에서, 노광 장치 (EX) 는 기판 (P) 을 유지하면서 이동가능한 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 1 기판 스테이지 (1) 와는 독립적으로 기판 (P) 을 유지하면서 이동가능한 제 2 기판 스테이지 (2) 를 포함한다.
도 1 을 참조하면, 노광 장치 (EX) 는, 마스크 (M) 를 유지하면서 이동가능한 마스크 스테이지 (3) ; 기판 (P) 을 유지하면서 이동가능한 제 1 기판 스테이지 (1); 제 1 기판 스테이지 (1) 와는 독립적으로 기판 (P) 을 유지하면서 이동가능한 제 2 기판 스테이지 (2); 마스크 스테이지 (3) 를 이동시키는 마스크-스테이지 구동 시스템 (4); 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 를 이동시키는 기판-스테이지 구동 시스템 (5); 스테이지 (1, 2, 3) 각각의 위치 정보를 계측하는 레이저 간섭계를 포함하는 계측 시스템 (6); 노광 광 (EL) 으로 마스크 (M) 를 조 명하는 조명계 (IL); 노광 광 (EL) 으로 조명된 마스크 (M) 의 패턴의 이미지를 기판 (P) 상으로 투영하는 투영 광학계 (PL); 및 노광 장치 (EX) 전체의 동작을 제어하는 제어 장치 (7) 를 포함한다.
여기서 기판 (P) 은 디바이스를 제조하기 위한 기판이고, 반도체 웨이퍼 등의 기재 (base material) 상에 감광재 (포토레지스트) 등의 막이 형성된 것을 포함한다. 마스크 (M) 는 기판 (P) 상으로 투영되는 디바이스 패턴이 형성된 레티클을 포함한다. 또한, 본 실시형태에서 마스크 (M) 로서는 투과형의 마스크를 이용하고 있지만, 반사형의 마스크를 이용할 수도 있다. 투과형 마스크로는 차광막에 의해 패턴이 형성되는 바이너리 마스크에 한정되지 아니하고, 예를 들어, 하프 톤 (half tone) 형 또는 공간 주파수 변조형 등의 위상 시프트 마스크를 포함한다.
노광 장치 (EX) 는 기판 (P) 상으로 노광 광 (EL) 을 조사하는 노광 스테이션 (ST1) 및 노광 관련 소정 계측 및 기판 (P) 의 교환을 수행하는 계측 스테이션 (ST2) 을 포함한다. 노광 장치 (EX) 는 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 의 각각을 이동가능하게 지지하는 가이드면 (10) 을 갖는 베이스 플레이트 (11) 를 포함한다. 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 는 기판 (P) 을 유지하면서 노광 스테이션 (ST1) 과 계측 스테이션 (ST2) 사이에서 가이드면 (10) 상을 이동할 수 있다. 본 실시형태에서, 가이드면 (10) 은 XY 평면과 대략 평행하고, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 는 가이드면 (10) 을 따라 XY 방향 (2차원 방향) 으로 이동할 수 있다.
조명 시스템 (IL), 마스크 스테이지 (3), 투영 광학계 (PL) 등이 노광 스테이션 (ST1) 에 배치된다. 투영 광학계 (PL) 는 복수의 광학 소자를 포함한다. 투영 광학계 (PL) 의 복수의 광학 소자 중, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 가장 가까운 종단 광학 소자 (8) 는 노광 광 (EL) 을 사출하는 광사출면 (하면) 을 포함한다. 제 1 기판 스테이지 (1) 는 투영 광학계 (PL) 의 종단 광학 소자 (8) 의 광사출측 (투영 광학계 (PL) 의 이미지면측), 즉, 노광 광 (EL) 이 사출되는 광사출측에 인접하게 이동할 수 있다. 제 2 기판 스테이지 (2) 는 제 1 기판 스테이지 (1) 와는 독립적으로, 투영 광학계 (PL) 의 종단 광학 소자 (8) 의 광사출측 (투영 광학계 (PL) 의 이미지면측) 에 인접하게 이동할 수 있다.
계측 스테이션 (ST2) 에는, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 중 적어도 일방 상에 유지된 기판 (P) 의 위치 정보를 획득하기 위한 얼라인먼트 (alignment) 계 (9) 및 포커스 레벨링 검출계 (미도시) 를 포함하여, 기판 (P) 의 노광에 관련된 계측을 수행할 수 있는 다양한 계측 장치들이 배치된다. 얼라인먼트계 (9) 는 복수의 광학 소자를 가지며, 이들 광학 소자를 이용하여 기판 (P) 의 위치 정보를 획득한다. 포커스 레벨링 검출계는 복수의 광학 소자를 또한 포함하고, 이들 광학 소자를 이용하여 기판 (P) 의 위치 정보를 획득한다.
계측 스테이션 (ST2) 근방에는 기판 (P) 을 교환하기 위한 반송 시스템 (H) 이 제공된다. 제어 장치 (7) 는, 반송 시스템 (H) 을 이용하여, 계측 스테이션 (ST2) 의 기판 교환 위치 (로드 위치) 로 이동된 제 1 기판 스테이지 (1) (또는 제 2 기판 스테이지 (2)) 로부터 노광된 기판 (P) 을 언로드 (unload) (반출) 하고, 또한, 제 1 기판 스테이지 (1) (또는 제 2 기판 스테이지 (2)) 상으로 노광될 기판 (P) 을 로드 (반입) 하는 기판 교환 동작을 수행할 수 있다.
본 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 노광 파장을 실질적으로 짧게 하여 해상도를 향상시키고, 또한, 초점 심도를 실질적으로 확장하기 위한 액침 (immersion) 방법을 적용가능한 액침 노광 장치이다. 노광 장치 (EX) 는, 노광 광 (EL) 의 광로 공간을 액체 (LQ) 로 채우도록 액체 (LQ) 의 액침 공간 (LS) 을 형성할 수 있는 노즐 부재 (30) 를 포함한다. 노광 광 (EL) 의 광로 공간은 노광 광 (EL) 이 진행하는 광로를 포함하는 공간이다. 액침 공간 (LS) 은 액체 (LQ) 로 채워진 공간이다. 노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 와 액체 (LQ) 를 통해 기판 (P) 상으로 노광 광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광한다.
노즐 부재 (30) 는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 제 2004-289126 호 및 일본 공개특허공보 제 2004-289128 호에 개시된 바와 같은 실링 (sealing) 부재를 포함하고, 노광 광 (EL) 의 광로 공간에 대해 액체 (LQ) 를 공급 및 회수하는 유로가 제공된다. 노즐 부재는, 노광 광 (EL) 에 대한 광로가 액체 (LQ) 로 채워지도록 공간에 액체 (LQ) 를 한정하는 한정 부재로서 또한 기능한다. 이 유로는 도면에 도시하지 않았다. 유로는, 그 유로를 통해 노광 광 (EL) 의 광로 공간에 액체 (LQ) 를 공급하는 액체 공급 장치, 및 그 유로를 통해 액체 (LQ) 를 회수하는 액체 회수 장치에 접속된다. 액체 공급 장치는 액침 공간 (LS) 을 형성하기 위한 액체 (LQ) 를 유로를 통해 노광 광 (EL) 의 광로 공간에 공급할 수 있고, 액체 회수 장치는 액체 (LQ) 를 유로를 통해 액침 공간 (LS) 으로부터 회수할 수 있다. 본 실시형태에서, 액체 (LQ) 로서 물 (순수) 을 이용한다.
노즐 부재 (30) 로서, 예를 들어, PCT 국제공개공보 WO2004/086468 호 또는 PCT 국제공개공보 WO2005/024517 호에 개시된 바와 같은 구조를 갖는 부재를 이용할 수 있다.
노즐 부재 (30) 는, 그 노즐 부재 (30) 와 대향하는 물체와의 사이에 액침 공간 (LS) 을 형성할 수 있다. 본 실시형태에서, 노즐 부재 (30) 는 투영 광학계 (PL) 의 종단 광학 소자 (8) 근방에 배치된다. 종단 광학 소자 (8) 의 광사출측 (투영 광학계 (PL) 의 이미지면측) 에서, 노즐 부재 (30) 는 노광 광 (EL) 으로 조사될 수 있는 위치, 즉, 종단 광학 소자 (8) 의 광사출면에 대향하는 위치에 배치된 물체와 그 노즐 부재 (30) 사이에 액침 공간 (LS) 을 형성할 수 있다. 물체와 노즐 부재 (30) 사이에 액체 (LQ) 를 유지함으로써, 노즐 부재 (30) 는, 종단 광학 소자 (8) 의 광사출측의 노광 광 (EL) 의 광로 공간, 더욱 구체적으로는, 종단 광학 소자 (8) 와 물체 사이의 노광 광 (EL) 의 광로 공간을 액체 (LQ) 로 채우도록, 액체 (LQ) 의 액침 공간 (LS) 을 형성한다.
노즐 부재 (30) 및 종단 광학 소자 (8) 와 대향할 수 있는 물체들로는, 종단 광학 소자 (8) 의 광사출측에서 이동가능한 물체들을 포함한다. 본 실시형태에서, 노즐 부재 (30) 및 종단 광학 소자 (8) 와 대향 가능한 물체들로는, 종단 광학 소자 (8) 의 광사출측에서 이동가능한 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 중 적어도 일방을 포함한다. 또한, 노즐 부재 (30) 및 종단 광학 소자 (8) 와 대향 가능한 물체들로는, 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 상에 유 지된 기판 (P) 을 포한한다. 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 의 각각은 노즐 부재 (30) 및 종단 광학 소자 (8) 와 대향하는 위치로 이동가능하다. 노즐 부재 (30) 와 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 사이에 액체 ((LQ) 를 유지함으로써, 노즐 부재 (30) 는, 종단 광학 소자 (8) 의 광사출측의 노광 광 (EL) 의 광로 공간을 액체 (LQ) 로 채우도록, 그 노즐 부재 (30) 및 종단 광학 소자 (8) 와 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 사이에 액체 (LQ) 의 액침 공간 (LS) 을 형성할 수 있다.
본 실시형태에서, 노즐 부재 (30) 는, 물체의 표면의 일부 영역 (국소적인 영역) 이 액침 공간 (LS) 의 액체 (LQ) 로 덮이도록, 종단 광학 소자 (8) 및 노즐 부재 (30)와 물체 (제 1 기판 스테이지 (1), 제 2 기판 스테이지 (2), 및 기판 (P) 중 적어도 하나) 사이에 액침 공간 (LS) 을 형성한다. 더욱 구체적으로, 본 실시형태에서, 노광 장치 (EX) 는, 적어도 기판 (P) 의 노광 동안 액침 공간 (LS) 의 액체 (LQ) 로 기판 (P) 의 일부 영역이 덮이도록, 종단 광학 소자 (8) 및 노즐 부재 (30) 와 기판 (P) 사이에 액침 공간 (LS) 을 형성하는 국소 액침 방법을 채용한다.
계측 스테이션 (ST2) 의 얼라인먼트 시스템 (9) 은 물체 (제 1 기판 스테이지 (1), 제 2 기판 스테이지 (2), 및 기판 (P) 중 적어도 하나) 와 대향할 수 있는 광학 소자 (12) 를 포함한다. 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 의 각각은 얼라인먼트 시스템 (9) 의 광학 소자 (12) 와 대향하는 위치로 이동가능하다. 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 중 적어도 일방 상에 유지된 기판 (P) 의 위치 정보를 획득하기 위해, 얼라인먼트 시스템 (9) 은 광학 소자 (12) 를 통해, 예를 들어, 기판 (P) 상의 얼라인먼트 마크 및 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 상의 기준 마크들을 검출한다.
이하의 설명에서, 노광 스테이션 (ST1) 에 배치된 투영 광학 시스템 (PL) 의 종단 광학 소자 (8), 즉, 노광 광 (EL) 이 사출되는 종단 광학 소자 (8) 를 적절하게 제 1 소자라 칭한다. 또한, 계측 스테이션 (ST2) 에 배치된, 기판 (P) 의 위치 정보를 획득하기 위한 얼라인먼트 시스템 (9) 의 광학 소자 (12) 를 적절하게 제 2 광학 소자 (12) 라 칭한다. 또한, 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하는 위치를 적절하게 제 1 위치라 칭하고, 제 2 광학 소자 (12) 와 대향하는 위치를 적절하게 제 2 위치라 칭한다.
따라서, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 는 각각, 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하는 제 1 위치 및 제 2 광학 소자 (12) 와 대향하는 제 2 위치를 포함하는, 가이드면 (10) 상의 소정 영역들을, 기판 (P) 을 유지하면서 이동할 수 있다.
본 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 마스크 (M) 및 기판 (P) 을 소정의 주사 방향으로 동기 이동시키면서, 마스크 (M) 의 패턴의 이미지를 기판 (P) 상으로 노광하는 주사형 노광 장치 (소위 스캐닝 스테퍼)이다. 본 실시형태에서, 기판 (P) 의 주사 방향 (동기 이동 방향) 은 Y 축 방향으로 정의되고, 마스크 (M) 의 주사 방향 (동기 이동 방향) 또한 Y 축 방향으로 정의된다. 노광 장치 (EX) 는, 기판 (P) 을 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역에 대해 Y 축 방향으로 이동시키고, 또 한, 그 기판 (P) 의 Y 축 방향으로의 이동과 동기시켜 조명계 (IL) 의 조명 영역에 대해 마스크 (M) 를 Y 축 방향으로 이동시키면서, 투영 광학계 (PL) 와 액체 (LQ) 를 통해 기판 (P) 에 노광 광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광한다. 이렇게 함으로써, 마스크 (M) 의 패턴의 이미지가 기판 (P) 상으로 투영된다.
조명계 (IL) 는 마스크 (M) 상의 소정의 조명 영역을 균일한 조도 분포의 노광 광 (EL) 으로 조명한다. 조명계 (IL) 로부터 사출된 노광 광 (EL) 으로서는, 수은 램프로부터 사출되는 휘선 (g-선, h-선, i-선) 및 KrF 엑시머 레이저 빔 (파장 248nm) 등의 원자외선 빔 (DUV 광 빔), ArF 엑시머 레이저 빔 (파장 193nm) 및 F2 레이저 빔 (파장 157nm) 등의 진공 자외선 광 빔 (VUV 광 빔) 등이 이용될 수도 있다. 본 실시형태에서는, ArF 엑시머 레이저 빔이 노광 광 (EL) 으로서 사용되었다.
마스크 스테이지 (3) 는 리니어 모터 등의 액츄에이터를 포함하는 마스크-스테이지 구동 시스템 (4) 에 의해, 마스크 (M) 를 유지하면서 X 축, Y 축, 및 θZ 방향으로 이동할 수 있다. 마스크 스테이지 (3) (마스크 (M)) 의 위치 정보는 계측 시스템 (6) 의 레이저 간섭계 (6M) 에 의해 계측된다. 레이저 간섭계 (6M) 는 마스크 스테이지 (3) 상에 설치된 계측 미러 (3R) 를 이용하여 마스크 스테이지 (3) 의 X 축, Y 축, 및 θZ 방향에 관한 위치 정보를 계측한다. 제어 장치 (7) 는 계측 시스템 (6) 의 계측 결과에 기초하여 마스크-스테이지 구동 시스템 (4) 을 구동하고, 마스크 스테이지 (3) 상에 유지된 마스크 (M) 의 위치를 제어 한다.
투영 광학계 (PL) 는 마스크 (M) 의 패턴의 이미지를 소정의 투영 배율로 기판 (P) 상으로 투영한다. 투영 광학계 (PL) 는 복수의 광학 소자를 갖고, 이들 광학 소자는 경통 (PK) 에 의해 지지된다. 본 실시형태에서, 투영 광학계 (PL) 는 투영 배율이 예를 들어 1/4, 1/5, 또는 1/8 의 축소계이다. 투영 광학계 (PL) 는 축소계일 수도 있고, 등배계일 수도 있으며, 또는 확대계일 수도 있다. 본 실시형태에서, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 은 Z 축 방향에 대해 평행하다. 또한, 투영 광학계 (PL) 는, 반사 광학 소자를 포함하지 않는 굴절계; 굴절 광학 소자를 포함하지 않는 반사계; 및 반사 광학계 및 굴절 광학계를 포함하는 반사굴절계 중 임의의 것일 수도 있다. 또한, 투영 광학계 (PL) 는 도립 이미지 또는 정립 이미지 중 어느 하나를 형성할 수도 있다.
조명계 (IL) 로부터 사출되어, 마스크 (M) 를 통과한 노광 광 (EL) 은 투영 광학계 (PL) 의 물체면측으로부터 그 투영 광학계 (PL) 에 입사한다. 투영 광학계 (PL) 는 물체면측을 통해 수신한 노광 광 (EL) 을 제 1 광학 소자 (8) 의 광사출면 (하면) 으로부터 사출하여 기판 (P) 에 조명할 수 있다.
도 2a, 도 2b, 도 3, 도 4, 및 도 5 를 참조하여 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 및 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 을 설명한다. 도 2a 는 제 1 기판 스테이지 (1) 의 측면도이다. 도 2b 는 제 2 기판 스테이지 (2) 의 측면도이다. 도 3 은 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 2 기판 스테이지 (2) 가 소정의 위치 관계로 배치된 것을 나타내는 사시도이다. 도 4 는 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 와 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 의 사시도이다. 도 5 는 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 와 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 의 평면도이다. 도 5 의 일부 (후술하는 슬라이딩 부재 (15, 17, 16, 및 19) 근방) 는 단면도로 나타내었다.
제 1 기판 스테이지 (1) 는 기판 (P) 을 탈착가능하게 지지하는 기판 홀더를 갖고, 기판 (P) 을 지지하면서 가이드면 (10) 상을 이동가능하다. 도 2a 에 나타낸 바와 같이, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 하면에는, 예를 들어, PCT 국제공개공보 WO2006/009254 호에 개시된 바와 같은 공기정압 베어링 (aerostatic bearing; 23) 을 포함하는 지지 디바이스 (24) 가 설치되어 있다. 제 1 기판 스테이지 (1) 와 가이드면 (10) 사이에는 지지 디바이스 (24) 에 의해 제 1 가스 베어링이 형성된다. 제 1 기판 스테이지 (1) 는 가이드면 (10) 을 접촉함이 없이 제 1 가스 베어링 (25) 에 의해 지지된다.
제 1 기판 스테이지 (1) 는 오목부 (1P) 를 갖고, 기판 홀더는 그 오목부 (1P) 에 배치된다. 제 1 기판 스테이지 (1) 의 오목부 (1P) 주위의 상면 (1T) 은 대략 평탄하고, 기판 홀더에 의해 유지된 기판 (P) 의 표면과 대략 정렬되어 있다 (공면 (flush)). 간단하게 말해, 제 1 기판 스테이지 (1) 는, 그 제 1 기판 스테이지 (1) 의 기판 홀더에 의해 유지된 기판 (P) 의 표면과 대략 공면인 상면 (1T) 을 갖는다. 본 실시형태에서, 상부면 (1T) 과 XY 평면은 대략 평행하다. 제 1 기판 스테이지 (1) 는, 기판 홀더에 의해 기판 (P) 을 유지하면서, 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 을 이용하여 가이드면 (10) 상을 X 축, Y 축, Z 축, θ X, θY, 및 θZ 방향의 6 자유도의 방향으로 이동가능하다.
제 2 기판 스테이지 (2) 는 기판 (P) 을 탈착가능하게 지지하는 기판 홀더를 가지며, 기판 (P) 을 유지하면서 가이드면 (10) 상을 이동가능하다. 도 2b 에 나타낸 바와 같이, 지지 디바이스 (27) 는, 예를 들어, PCT 국제공개공보 WO2006/009254 호에 개시된 바와 같은 공기정압 베어링 (26) 이 제 2 기판 스테이지 (2) 의 하면에 제공된다. 제 2 가스 베어링 (28) 은 제 2 기판 스테이지 (2) 와 가이드면 (10) 사이에 지지 디바이스 (27) 에 의해 형성된다. 제 2 기판 스테이지 (2) 는 가이드면 (10) 과 접촉하지 않고 제 2 가스 베어링 (28) 에 의해 지지된다.
제 2 기판 스테이지 (2) 는 오목부 (2P) 를 가지고, 기판 홀더는 그 오목부 (2P) 내에 배치된다. 제 2 기판 스테이지 (2) 의 오목부 (2P) 주위의 상면 (2T) 은 대략 평탄하고, 기판 홀더에 의해 유지된 기판 (P) 의 표면과 대략 정렬된다 (공면이다). 간단히 말해서, 제 2 기판 스테이지 (2) 는, 그 제 2 기판 스테이지 (2) 의 기판 홀더에 의해 유지된 기판 (P) 의 표면과 대략 공면인 상면 (2T) 을 갖는다. 이 실시형태에서, 상면 (2T) 과 XY 평면은 대략 평행하다. 제 2 기판 스테이지 (2) 는, 기판 홀더에 의해 기판 (P) 을 유지하면서, 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 을 이용하여 가이드면 (10) 상에서 X 축, Y 축, Z 축, θX, θY, 및 θZ 방향의 6 자유도의 방향으로 이동가능하다.
이 실시형태에서, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 는 형상 및 크기 면에서 대략 동일하고, 실질적으로 동일한 구조를 갖는다. 이 실시 형태에서, 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 는 XY 평면에서 대략 직사각형이다.
기판-스테이지 구동 시스템 (5) 은, 리니어 모터와 같은 액츄에이터를 포함하며, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 의 각각을 가이드면 (10) 상에서 이동시킬 수 있다.
도 4 및 도 5 에서 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에서, 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 은, 제 1 기판 스테이지 (1) 를 가이드면 (10) 의 Y 축 방향으로 이동시키기 위한 제 1 리니어 모터 (31); 제 2 기판 스테이지 (2) 를 가이드면 (10) 의 Y 축 방향으로 이동시키기 위한 제 2 리니어 모터 (32); 제 1 기판 스테이지 (1) 를 가이드면 (10) 의 X 축 방향으로 이동시키기 위한 제 3 리니어 모터 (33), 제 5 리니어 모터 (35), 및 제 6 리니어 모터 (36); 및 제 2 기판 스테이지 (2) 를 가이드면 (10) 의 X 축 방향으로 이동시키기 위한 제 4 리니어 모터 (34), 제 7 리니어 모터 (37), 및 제 8 리니어 모터 (38) 를 포함한다.
또한, 본 실시형태에서, 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 은, Y 축 방향 길이의 제 1 가이드 부재 (13) 및 제 2 가이드 부재 (14); 제 1 가이드 부재 (13) 에 의해 Y 축 방향으로 이동가능하도록 지지된 제 1 슬라이딩 부재 (15); 제 2 가이드 부재 (14) 에 의해 Y 축 방향으로 이동가능하도록 지지된 제 2 슬라이딩 부재 (16); 제 1 슬라이딩 부재 (15) 에 의해 X 축 방향으로 이동가능하도록 지지된 제 3 슬라이딩 부재 (17); 제 3 슬라이딩 부재 (17) 에 의해 X 축 방향으로 이동가능하도록 지지된 제 4 슬라이딩 부재 (18); 제 6 슬라이딩 부재 (16) 에 의해 X 축 방향으로 이동가능하도록 지지된 제 5 슬라이딩 부재 (19); 및 제 5 슬라이딩 부재 (19) 에 의해 X 축 방향으로 이동가능하도록 지지된 제 6 슬라이딩 부재 (20) 를 포함한다. 제 4 슬라이딩 부재 (18) 는 제 1 기판 스테이지 (1) 를 X 축 방향으로 이동가능하도록 지지한다. 제 6 슬라이딩 부재 (20) 는 제 2 기판 스테이지를 X 축 방향으로 이동가능하도록 지지한다.
제 1 가이드 부재 (13) 및 제 2 가이드 부재 (14) 의 각각은 Y 축 방향으로 연장된 부재이고, 제 1 가이드 부재 (13) 및 제 2 가이드 부재 (14) 는 X 축 방향으로 소정 간격으로 서로 이격된다. Y 축 방향의 제 1 가이드 부재 (13) 의 양단은 제 1 지지 메커니즘 (13S) 에 의해 지지된다. Y 축 방향의 제 2 가이드 부재 (14) 의 양단은 제 2 지지 메커니즘 (14S) 에 의해 지지된다. 제 1 지지 메커니즘 (13S) 및 제 2 지지 메커니즘 (14S) 의 각각은 Y 축 방향에 대해 베이스 플레이트 (11) 의 외측에 배치된다.
도 5 에서 나타낸 바와 같이, 제 1 기판 스테이지 (1) 를 Y 축 방향으로 이동시키기 위한 제 1 리니어 모터 (31) 는 고정자 (stator; 13F) 및 그 고정자 (13F) 와 협력하여 동작하는 슬라이더 (15M) 를 갖는다. 제 2 기판 스테이지 (2) 를 Y 축 방향으로 이동시키기 위한 제 2 리니어 모터 (32) 는 고정자 (14F) 및 그 고정자 (14F) 와 협력하여 동작하는 슬라이더 (16M) 를 갖는다.
고정자 (13F) 는 제 1 가이드 부재 (13) 상에 제공된다. 제 1 가이드 부재 (13) 는 제 1 기판 스테이지 (1) 의 일단을 제 1, 제 3, 및 제 4 슬라이딩 부재 (15, 17, 및 18) 를 통해 이동가능하게 지지한다. 고정자 (14F) 는 제 2 가이 드 부재 (14) 상에 제공된다. 제 2 가이드 부재 (14) 는 제 2 기판 스테이지 (2) 의 일단을 제 2, 제 5, 및 제 6 슬라이딩 부재 (16, 19, 및 20) 를 통해 이동가능하게 지지한다.
고정자 (13F) 는, 예를 들어, 마그넷 유닛을 포함하며, 제 1 가이드 부재 (13) 의 표면 상에, 더욱 구체적으로는, 제 1 슬라이딩 부재 (15) 에 대향하는 면에 배치된다. 슬라이더 (15M) 는, 예를 들어, 코일 유닛을 포함하며, 제 1 슬라이딩 부재 (15) 의 표면 상에, 더욱 구체적으로는, 제 1 가이드 부재 (13) 에 대향하는 면에 배치된다. 고정자 (13F) 및 슬라이더 (15M) 를 포함하는 제 1 리니어 모터 (31) 는, 제 1 슬라이딩 부재 (15) 를 제 1 가이드 부재 (13) 를 따라 Y 축 방향으로 이동시킬 수 있다.
고정자 (14F) 는, 예를 들어, 마그넷 유닛을 포함하며, 제 2 가이드 부재 (14) 의 표면 상에, 더욱 구체적으로는, 제 2 슬라이딩 부재 (16) 에 대향하는 면에 배치된다. 슬라이더 (16M) 는, 예를 들어, 코일 유닛을 포함하며, 제 2 슬라이딩 부재 (16) 의 표면 상에, 더욱 구체적으로는, 제 2 가이드 부재 (14) 에 대향하는 면에 배치된다. 고정자 (14F) 및 슬라이더 (16M) 를 포함하는 제 2 리니어 모터 (32) 는, 제 2 슬라이딩 부재 (16) 를 제 2 가이드 부재 (14) 를 따라 Y 축 방향으로 이동시킬 수 있다.
제 1 기판 스테이지 (1) 를 X 축 방향으로 이동시키기 위한 제 3 리니어 모터 (33) 는, 제 1 슬라이딩 부재 (15) 를 통해 슬라이더 (15M) 에 접속된 고정자 (15F) 및 그 고정자 (15F) 와 협력하여 동작하는 슬라이더 (17M) 를 가지며, 제 1 기판 스테이지 (1) 를 제 3 및 제 4 슬라이딩 부재 (17 및 18) 를 통해 X 축 방향으로 이동시킬 수 있다.
고정자 (15F) 는, 예를 들어, 마그넷 유닛을 포함하며, 제 1 슬라이딩 부재 (15) 의 표면 상에, 더욱 구체적으로는, 제 3 슬라이딩 부재 (17) 에 대향하는 면에 배치된다. 슬라이더 (17M) 는, 예를 들어, 코일 유닛을 포함하며, 제 3 슬라이딩 부재 (17) 의 표면 상에, 더욱 구체적으로는, 제 1 슬라이딩 부재 (15) 에 대향하는 면에 배치된다. 고정자 (15F) 및 슬라이더 (17M) 를 포함하는 제 3 리니어 모터 (33) 는, 제 3 슬라이딩 부재 (17) 를 제 1 슬라이딩 부재 (15) 에 대하여 X 축 방향으로 이동시킬 수 있다. 본 실시형태에서, 제 3 슬라이딩 부재 (17) 의 X 축 방향으로의 이동을 안내하기 위한 가이드부 (15C) 가 제 1 슬라이딩 부재 (15) 상에 제공되고, 제 3 슬라이딩 부재 (17) 는 가이드부 (15C) 에 의해 안내되면서 X 축 방향으로 이동한다.
전술한 바와 같이, 슬라이더 (15M) 는 제 1 슬라이딩 부재 (15) 의 표면 상에, 더욱 구체적으로는, 제 1 가이드 부재 (13) 에 대향하는 면에 배치되며, 고정자 (15F) 는 제 1 슬라이딩 부재 (15) 의 표면 상에, 더욱 구체적으로는, 제 3 슬라이딩 부재 (17) 에 대향하는 면에 배치된다. 간단히 말해, 본 실시형태에서, 슬라이더 (15M) 및 고정자 (15F) 는 제 1 슬라이딩 부재 (15) 를 통해 접속된다.
제 2 기판 스테이지 (2) 를 X 축 방향으로 이동시키기 위한 제 4 리니어 모터 (34) 는, 제 2 슬라이딩 부재 (16) 를 통해 슬라이더 (16M) 에 접속된 고정자 (16F), 및 그 고정자 (16F) 와 협력하여 동작하는 슬라이더 (19M) 를 가지며, 제 2 기판 스테이지 (2) 를 제 5 및 제 6 슬라이딩 부재 (19 및 20) 를 통해 X 축 방향으로 이동시킬 수 있다.
고정자 (16F) 는, 예를 들어, 마그넷 유닛을 포함하며, 제 2 슬라이딩 부재 (16) 의 표면 상에, 더욱 구체적으로는, 제 5 슬라이딩 부재 (19) 에 대향하는 면에 배치된다. 슬라이더 (19M) 는, 예를 들어, 코일 유닛을 포함하며, 제 5 슬라이딩 부재 (19) 의 표면 상에, 더욱 구체적으로는, 제 2 슬라이딩 부재 (16) 에 대향하는 면에 배치된다. 고정자 (16F) 및 슬라이더 (19M) 를 포함하는 제 4 리니어 모터 (34) 는, 제 5 슬라이딩 부재 (19) 를 제 2 슬라이딩 부재 (16) 에 대하여 X 축 방향으로 이동시킬 수 있다. 본 실시형태에서, 제 5 슬라이딩 부재 (19) 의 X 축 방향으로의 이동을 안내하기 위한 가이드부 (16C) 가 제 2 슬라이딩 부재 (16) 상에 제공되고, 제 5 슬라이딩 부재 (19) 는 가이드부 (16C) 에 의해 안내되면서 X 축 방향으로 이동한다.
전술한 바와 같이, 슬라이더 (16M) 는 제 2 슬라이딩 부재 (16) 의 표면 상에, 더욱 구체적으로는, 제 2 가이드 부재 (14) 에 대향하는 면에 배치되며, 고정자 (16F) 는 제 2 슬라이딩 부재 (16) 의 표면 상에, 더욱 구체적으로는, 제 5 슬라이딩 부재 (19) 에 대향하는 면에 배치된다. 간단히 말해, 본 실시형태에서, 슬라이더 (16M) 및 고정자 (16F) 는 제 2 슬라이딩 부재 (16) 를 통해 접속된다.
제 1 기판 스테이지 (1) 를 X 축 방향으로 이동시키기 위한 제 5 리니어 모터 (35) 는, 제 3 슬라이딩 부재 (17) 를 통해 슬라이더 (17M) 에 접속된 고정자 (17F) 및 그 고정자 (17F) 와 협력하여 동작하는 슬라이더 (18M) 를 가지며, 제 1 기판 스테이지 (1) 를 제 4 슬라이딩 부재 (18) 를 통해 X 축 방향으로 이동시킬 수 있다.
고정자 (17F) 는, 예를 들어, 마그넷 유닛을 포함하며, 제 3 슬라이딩 부재 (17) 의 표면 상에, 더욱 구체적으로는, 제 5 슬라이딩 부재 (18) 에 대향하는 면에 배치된다. 슬라이더 (18M) 는, 예를 들어, 코일 유닛을 포함하며, 제 4 슬라이딩 부재 (18) 의 표면 상에, 더욱 구체적으로는, 제 3 슬라이딩 부재 (17) 에 대향하는 면에 배치된다. 고정자 (17F) 및 슬라이더 (18M) 를 포함하는 제 5 리니어 모터 (35) 는, 제 4 슬라이딩 부재 (18) 를 제 3 슬라이딩 부재 (17) 에 대하여 X 축 방향으로 이동시킬 수 있다. 본 실시형태에서, 제 4 슬라이딩 부재 (18) 의 X 축 방향으로의 이동을 안내하기 위한 가이드부 (17C) 가 제 3 슬라이딩 부재 (17) 상에 제공되고, 제 4 슬라이딩 부재 (18) 는 가이드부 (17C) 에 의해 안내되면서 X 축 방향으로 이동한다.
전술한 바와 같이, 슬라이더 (17M) 는 제 3 슬라이딩 부재 (17) 의 표면 상에, 더욱 구체적으로는, 제 1 슬라이딩 부재 (15) 에 대향하는 면에 배치되며, 고정자 (17F) 는 제 3 슬라이딩 부재 (17) 의 표면 상에, 더욱 구체적으로는, 제 4 슬라이딩 부재 (18) 에 대향하는 면에 배치된다. 간단히 말해, 본 실시형태에서, 슬라이더 (17M) 및 고정자 (17F) 는 제 3 슬라이딩 부재 (17) 를 통해 접속된다.
제 1 기판 스테이지 (1) 를 X 축 방향으로 이동시키기 위한 제 6 리니어 모터 (36) 는, 제 4 슬라이딩 부재 (18) 를 통해 슬라이더 (18M) 에 접속된 고정자 (18F), 및 그 고정자 (18F) 와 협력하여 동작하는 슬라이더 (1M) 를 가지며, 제 1 기판 스테이지 (1) 를 X 축 방향으로 이동시킬 수 있다.
고정자 (18F) 는, 예를 들어, 마그넷 유닛을 포함하며, 제 4 슬라이딩 부재 (18) 의 표면 상에, 더욱 구체적으로는, 제 1 기판 스테이지 (1) 에 형성된 개구 (1C) 의 내면과 대향하는 면에 배치된다. 제 1 기판 스테이지 (1) 의 개구 (1C) 는 X 축 방향으로 관통하도록 형성되고, 제 4 슬라이딩 부재 (18) 를 수용할 수 있다. 슬라이더 (1M) 는, 예를 들어, 코일 유닛을 포함하며, 제 1 기판 스테이지 (1) 상에, 더욱 구체적으로는, 제 4 슬라이딩 부재 (18) 에 대향하는 개구 (1C) 의 내면에 배치된다. 고정자 (18F) 및 슬라이더 (1M) 를 포함하는 제 6 리니어 모터 (36) 는, 제 1 기판 스테이지 (1) 를 제 4 슬라이딩 부재 (18) 에 대하여 X 축 방향으로 이동시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 슬라이더 (18M) 는 제 4 슬라이딩 부재 (18) 의 표면 상에, 더욱 구체적으로는, 제 3 슬라이딩 부재 (17) 에 대향하는 면에 배치되며, 고정자 (18F) 는 제 4 슬라이딩 부재 (18) 의 표면 상에, 더욱 구체적으로는, 제 1 기판 스테이지 (1) 에 형성된 개구 (1C) 의 내면에 대향하는 면에 배치된다. 간단히 말해, 본 실시형태에서, 슬라이더 (18M) 및 고정자 (18F) 는 제 4 슬라이딩 부재 (18) 를 통해 접속된다.
본 실시형태에서, 제 6 리니어 모터 (36) 의 고정자 (18F) 는 제 4 슬라이딩 부재 (18) 의 X 축 방향으로 대략 중앙 지점으로부터 -X 측으로의 일 영역에 배치된다. 제 5 리니어 모터 (35) 의 슬라이더 (18M) 는 제 4 슬라이딩 부재 (18) 상의 고정자 (18F) 로부터 +X 측으로의 일 영역에 배치된다. 고정자 (18F) 및 슬라이더 (1M) 를 포함하는 제 6 리니어 모터 (36) 는 제 4 슬라이딩 부재 (18) 의 -X 측 상의 단부 근방에 있어서 X 축 방향으로 제 1 기판 스테이지 (1) 를 미동 (微動) 시킨다.
제 2 기판 스테이지 (2) 를 X 축 방향으로 이동시키기 위한 제 7 리니어 모터 (37) 는, 제 5 슬라이딩 부재 (19) 를 통해 슬라이더 (19M) 에 접속된 고정자 (19F), 및 그 고정자 (19F) 와 협력하여 동작하는 슬라이더 (20M) 를 가지며, 제 2 기판 스테이지 (2) 를 슬라이딩 부재 (20) 를 통해 X 축 방향으로 이동시킬 수 있다.
고정자 (19F) 는, 예를 들어, 마그넷 유닛을 포함하며, 제 5 슬라이딩 부재 (19) 의 표면 상에, 더욱 구체적으로는, 제 6 슬라이딩 부재 (20) 에 대향하는 면에 배치된다. 슬라이더 (20M) 는, 예를 들어, 코일 유닛을 포함하며, 제 6 슬라이딩 부재 (20) 의 표면 상에, 더욱 구체적으로는, 제 5 슬라이딩 부재 (19) 에 대향하는 면에 배치된다. 고정자 (19F) 및 슬라이더 (20M) 를 포함하는 제 7 리니어 모터 (37) 는, 제 6 슬라이딩 부재 (20) 를 제 5 슬라이딩 부재 (19) 에 대하여 X 축 방향으로 이동시킬 수 있다. 본 실시형태에서, 제 6 슬라이딩 부재 (20) 의 X 축 방향으로의 이동을 안내하기 위한 가이드부 (19C) 가 제 5 슬라이딩 부재 (19) 상에 제공되며, 제 6 슬라이딩 부재 (20) 는 가이드부 (19C) 에 의해 안내되면서 X 축 방향으로 이동한다.
전술한 바와 같이, 슬라이더 (18M) 는 제 5 슬라이딩 부재 (19) 의 표면 상 에, 더욱 구체적으로는, 제 2 슬라이딩 부재 (16) 에 대향하는 면에 배치되며, 고정자 (19F) 는 제 5 슬라이딩 부재 (19) 의 표면 상에, 더욱 구체적으로는, 제 6 슬라이딩 부재 (20) 에 대향하는 면에 배치된다. 간단히 말해, 본 실시형태에서, 슬라이더 (19M) 및 고정자 (19F) 는 제 5 슬라이딩 부재 (19) 를 통해 접속된다.
제 2 기판 스테이지 (2) 를 X 축 방향으로 이동시키기 위한 제 8 리니어 모터 (38) 는, 제 6 슬라이딩 부재 (20) 를 통해 슬라이더 (20M) 에 접속된 고정자 (20F), 및 그 고정자 (20F) 와 협력하여 동작하는 슬라이더 (2M) 를 가지며, 제 2 기판 스테이지 (2) 를 X 축 방향으로 이동시킬 수 있다.
고정자 (20F) 는, 예를 들어, 마그넷 유닛을 포함하며, 제 6 슬라이딩 부재 (20) 상에, 더욱 구체적으로는, 제 2 기판 스테이지 (2) 에 형성된 개구 (2C) 의 내면과 대향하는 면에 배치된다. 제 2 기판 스테이지 (2) 의 개구 (2C) 는 X 축 방향으로 관통하도록 형성되고, 제 6 슬라이딩 부재 (20) 를 수용할 수 있다. 슬라이더 (2M) 는, 예를 들어, 코일 유닛을 포함하며, 제 2 기판 스테이지 (2) 상에, 더욱 구체적으로는, 제 6 슬라이딩 부재 (20) 에 대향하는 개구 (2C) 의 내면에 배치된다. 고정자 (20F) 및 슬라이더 (2M) 를 포함하는 제 8 리니어 모터 (38) 는, 제 2 기판 스테이지 (2) 를 제 6 슬라이딩 부재 (20) 에 대하여 X 축 방향으로 이동시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 슬라이더 (20M) 는 제 6 슬라이딩 부재 (20) 의 표면 상에, 더욱 구체적으로는, 제 5 슬라이딩 부재 (19) 에 대향하는 면에 배치되며, 고 정자 (20F) 는 제 6 슬라이딩 부재 (20) 상에, 더욱 구체적으로는, 제 2 기판 스테이지 (2) 에 형성된 개구 (2C) 의 내면에 대향하는 면에 배치된다. 간단히 말해, 본 실시형태에서, 슬라이더 (20M) 및 고정자 (20F) 는 제 6 슬라이딩 부재 (20) 를 통해 접속된다.
본 실시형태에서, 제 8 리니어 모터 (38) 의 고정자 (20F) 는 제 6 슬라이딩 부재 (20) 의 X 축 방향으로 대략 중앙 지점으로부터 +X 측으로의 일 영역에 배치된다. 제 7 리니어 모터 (37) 의 슬라이더 (20M) 는 제 6 슬라이딩 부재 (20) 상의 고정자 (20F) 로부터 -X 측으로의 일 영역에 배치된다. 고정자 (20F) 및 슬라이더 (2M) 를 포함하는 제 8 리니어 모터 (38) 는 제 6 슬라이딩 부재 (20) 의 +X 측 상의 단부 근방에 있어서 X 축 방향으로 제 2 기판 스테이지 (2) 를 미동시킨다.
기판-스테이지 구동 시스템 (5) 은 제 1 리니어 모터 (31) 를 이용하여 제 1 슬라이딩 부재 (15) 를 Y 축 방향으로 이동시킴으로써, 제 1 슬라이딩 부재 (15) 와 함께, 제 3 및 제 4 슬라이딩 부재 (17 및 18) 와 제 1 기판 스테이지 (1) 를 Y 축 방향으로 이동시킨다. 또한, 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 은 제 3, 제 4, 및 제 6 리니어 모터 (33, 35, 및 36) 를 이용하여 제 1 기판 스테이지 (1) 를 X 축 방향으로 이동시킨다. 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 은 이들 리니어 모터 (31, 33, 35, 및 36) 를 이용하여 제 1 기판 스테이지 (1) 를 노광 스테이션 (ST1) 과 계측 스테이션 (ST2) 사이에서 이동시킬 수 있다.
기판-스테이지 구동 시스템 (5) 은 제 2 리니어 모터 (32) 를 이용하여 제 2 슬라이딩 부재 (16) 를 Y 축 방향으로 이동시킴으로써, 제 2 슬라이딩 부재 (16) 와 함께, 제 5 및 제 6 슬라이딩 부재 (19 및 20) 와 제 2 기판 스테이지 (2) 를 Y 축 방향으로 이동시킨다. 또한, 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 은 제 4, 제 7, 및 제 8 리니어 모터 (34, 37, 및 38) 를 이용하여 제 2 기판 스테이지 (2) 를 X 축 방향으로 이동시킨다. 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 은 이들 리니어 모터 (32, 34, 37, 및 38) 를 이용하여 제 2 기판 스테이지 (2) 를 노광 스테이션 (ST1) 과 계측 스테이션 (ST2) 사이에서 이동시킬 수 있다.
또한, 도 2a 에 나타낸 바와 같이, 제 1 기판 스테이지 (1) 에서, 제 4 슬라이딩 부재 (18) 의 Y 축 방향의 각 단부 근방에 홈 (1E) 이 형성되어 있다. 로렌츠 힘에 의해 구동되는, 보이스 코일 모터와 같은, 액츄에이터 (21) 가 각 홈 (1E) 에 배치되어 있다. 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 은 액츄에이터 (21) (예를 들어, VCM) 를 이용하여 제 1 기판 스테이지 (1) 를 제 4 슬라이딩 부재 (18) 에 대해 Z 축 및 θY 방향으로 이동 (미동) 시킬 수 있다.
또한, 도 2b 에 나타낸 바와 같이, 제 2 기판 스테이지 (2) 에서, 제 6 슬라이딩 부재 (20) 의 Y 축 방향의 각 단부 근방에 홈 (2E) 이 형성되어 있다. 로렌츠 힘에 의해 구동되는, 보이스 코일 모터와 같은, 액츄에이터 (22) 가 각 홈 (2E) 에 배치되어 있다. 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 은 액츄에이터 (22) 를 이용하여 제 2 기판 스테이지 (2) 를 제 6 슬라이딩 부재 (20) 에 대해 Z 축 및 θY 방향으로 이동 (미동) 시킬 수 있다.
이러한 방식으로, 본 실시형태에 따르면, 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 은 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 의 각각을 X 축, Y 축, Z 축, θX, θY, 및 θZ 방향의 6 자유도의 방향으로 이동시킬 수 있다.
제 1 가이드 부재 (13) 를 제 1 지지 메커니즘 (13S) 을 이용하여 XY 방향으로 이동가능하도록 지지하여, 그 제 1 가이드 부재 (13) 에 의해 제 1 기판 스테이지 (1) 의 XY 방향으로의 이동으로부터 초래되는 반력 (reaction force) 이 경감되도록 할 수도 있다. 다른 말로, 제 1 가이드 부재 (13) 는, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 이동으로부터 초래되는 반력을 경감시키는 카운터매스 (countermass) 로서 기능하도록 허용될 수도 있다. 또한, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 이동으로부터 초래되는 반력을 경감시킴으로써 카운터매스로서 기능하는 제 1 가이드 부재 (13) 의 위치가 바뀌기 때문에, 제 1 가이드 부재 (13) 의 위치를 제어하기 위한 소위 트림 모터 (trim motor) 를 설치할 수 있다. 유사하게, 제 2 가이드 부재 (14) 를 제 2 지지 메커니즘 (14S) 을 이용하여 XY 방향으로 이동가능하도록 지지하여, 그 제 2 가이드 부재 (14) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 의 XY 방향으로의 이동으로부터 초래되는 반력을 경감시키는 카운터매스로서 기능하는 것이 허용될 수 있도록 할 수도 있다. 또한, 카운터매스로서 기능하는 제 2 가이드 부재 (14) 의 위치를 제어하기 위한 트림 모터를 설치할 수 있다.
제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 를 구동하기 위한 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 으로서, 예를 들어, 일본 공개특허공보 제 2003-17404 호 또는 일본 공개특허공보 제 2005-32812 호에 개시된 구조를 갖는 시스템을 이용할 수 있다.
후술하는 바와 같이, 본 실시형태에서, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 는, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 -X 측의 단면 (end face) 의 일부분이 제 2 기판 스테이지 (2) 의 +X 측의 단면의 일부와 접근 또는 접촉된 상태에서, X 축 방향으로 동기 이동된다. 예를 들어, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 -X 측 단면에는 단차부 (1D) 가 형성되어 있다. 또한, 예를 들어 도 3 에 나타낸 바와 같이, 제 2 기판 스테이지 (2) 의 +X 측 단면에는 제 1 기판 스테이지 (1) 의 단차부 (1D) 에 대응하는 (맞추어진) 단차부 (2D) 가 형성되어 있다. 이하의 설명에서, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 가, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 접근 또는 접촉한 상태에서, X 축 방향으로 동기 이동될 때, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 -X 측의 단면, 즉, 제 2 기판 스테이지 (2) 와 대향하는 단면을 적절하게 제 1 대향면 (1J) 이라 칭하고, 제 2 기판 스테이지 (2) 의 +X 측의 단면, 즉, 제 1 기판 스테이지 (1) 와 대향하는 단면을 적절하게 제 2 대향면 (2J) 이라 칭한다.
본 실시형태에서, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 상면 (1T) 의 소정의 위치에서, 노광 광 (EL) 을 계측할 수 있는 광센서가 배치된 계측 영역 (1S) 이 제공되어 있다. 계측 영역 (1S) 은 제 1 기판 스테이지 (1) 의 상면 (1T) 의 제 1 대향면 (1J) 에 인접한 2 개소에 제공되어 있다. 더욱 구체적으로는, 계측 영역 (1S) 은 제 1 기판 스테이지 (1) 의 상면 (1T) 의 -X 측, +Y 측 코너 및 -X 측, -Y 측 코너에 제공되어 있다.
유사하게, 제 2 기판 스테이지 (2) 의 상면 (2T) 의 소정의 위치에서, 노광 광 (EL) 을 계측할 수 있는 광센서가 배치된 계측 영역 (2S) 이 제공되어 있다. 계측 영역 (2S) 은 제 2 기판 스테이지 (2) 의 상면 (2T) 의 제 2 대향면 (2J) 에 인접한 2 개소에 제공되어 있다. 더욱 구체적으로는, 계측 영역 (2S) 은 제 2 기판 스테이지 (2) 의 상면 (2T) 의 +X 측, +Y 측 코너 및 +X 측, -Y 측 코너에 제공되어 있다.
다음으로, 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 의 위치 정보를 계측하는 계측 시스템 (6) 의 일예를 도 2a, 도 2b, 도 3, 도 6, 및 도 7 을 참조하여 설명할 것이다. 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 는, 그 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 의 위치를 계측하기 위한 계측 시스템 (6) 으로부터의 계측 광으로 조사되는 계측 미러 (61X, 61Y, 61Z, 62X, 62Y, 및 62Z) 를 포함한다.
계측 시스템 (6) 은, 위치 계측용의 계측 광으로 계측 미러 (61X, 61Y, 61Z, 62X, 62Y, 및 62Z) 를 조사할 수 있는 레이저 간섭계 (63, 64, 및 65) 를 포함한다. 계측 시스템 (6) 은, 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 의 위치 정보를 계측하기 위해 위치 계측용 계측 광으로 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 상의 소정 위치에 제공된 계측 미러 (61X, 61Y, 61Z, 62X, 62Y, 및 62Z) 의 각각을 조사할 수 있다.
레이저 간섭계 (63) 는 계측 광으로 계측 미러 (61X, 61Z, 62X, 및 62Z) 를조사할 수 있고, 레이저 간섭계 (64) 는 계측 광으로 계측 미러 (61Y, 61Z, 62Y, 및 62Z) 를 조사할 수 있으며, 레이저 간섭계 (65) 는 계측 광으로 계측 미러 (61Z 및 62Z) 를 조사할 수 있다. 이하의 설명에서, 레이저 간섭계 (63) 를 적절하게 X 간섭계 (63) 라 칭하고, 레이저 간섭계 (64) 를 적절하게 Y 간섭계 (64) 라 칭하며, 레이저 간섭계 (65) 를 적절하게 Z 간섭계 (65) 라 칭한다.
X, Y, 및 Z 간섭계 (63, 64, 및 65) 가 각각 복수개 설치되어 있다. X, Y, 및 Z 간섭계 (63, 64, 및 65) 는 노광 스테이션 (ST1) 과 계측 스테이션 (ST2) 의 각각에 설치되어 있다. 노광 스테이션 (ST1) 에 제공된 X, Y, 및 Z 간섭계 (63, 64, 및 65) 는, 노광 스테이션 (ST1) 에 존재하는 제 1 기판 스테이지 (1) (또는 제 2 기판 스테이지 (2)) 의 위치 정보를 계측한다. 계측 스테이션 (ST2) 에 제공된 X, Y, 및 Z 간섭계 (63, 64, 및 65) 는, 계측 스테이션 (ST2) 에 존재하는 제 2 기판 스테이지 (2) (또는 제 1 기판 스테이지 (1)) 의 위치 정보를 계측한다.
계측 미러 (61X) 는 제 1 기판 스테이지 (1) 의 +X 측 면 (단면) 및 -X 측 면 (단면) 에 배치되어 있다. 계측 미러 (61X) 의 반사면은 YZ 평면과 대략 평행하다. 계측 미러 (61Y) 는 제 1 기판 스테이지 (1) 의 +Y 측 면 (단면) 및 -Y 측 면 (단면) 에 배치되어 있다. 계측 미러 (61Y) 의 반사면은 XZ 평면과 대략 평행하다.
계측 미러 (62X) 는 제 2 기판 스테이지 (2) 의 +X 측 면 (단면) 및 -X 측 면 (단면) 에 배치되어 있다. 계측 미러 (62X) 의 반사면은 YZ 평면과 대략 평행하다. 계측 미러 (62Y) 는 제 2 기판 스테이지 (2) 의 +Y 측 면 (단면) 및 -Y 측 면 (단면) 에 배치되어 있다. 계측 미러 (62Y) 의 반사면은 XZ 평면과 대략 평행하다.
계측 미러 (61Z) 는 제 1 기판 스테이지 (1) 의 +X 측 면, -X 측 면, +Y 측 면, 및 -Y 측 면의 각각의 소정 위치에 배치되어 있다. 계측 미러 (62Z) 는 제 2 기판 스테이지 (2) 의 +X 측 면, -X 측 면, +Y 측 면, 및 -Y 측 면의 각각의 소정 위치에 배치되어 있다.
도 6 및 도 7 에 나타낸 바와 같이, 계측 미러 (61Z) 는 Z 축 방향의 성분을 포함하는 제 1 반사면 (67); Z 축 방향의 성분을 포함하고, 제 1 반사면 (67) 에 대해 대략 대칭인 제 2 반사면 (68); 및 X 축 방향 (또는 Y 축 방향) 과 대략 직교하는 제 3 반사면 (69) 을 갖는다. 계측 미러 (62Z) 는 계측 미러 (61Z) 의 형상과 유사한 형상을 갖는다.
이하, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 +X 측 면에 제공된 반사면 (61Z) 이 이용되는 경우의 계측 동작을 도 6 및 도 7 을 참조하면서 설명한다. 이 설명은, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 -X 측, -Y 측, 및 +Y 측 면에 제공된 반사 미러 (61Z) 가 이용되는 경우의 계측 동작, 및 제 2 기판 스테이지 (2) 상에 제공된 반사 미러 (62Z) 가 이용되는 경우의 계측 동작에도 또한 적용 가능하다.
도 6 및 도 7 을 참조하면, 계측 시스템 (6) 은, Z 간섭계 (65); 제 1 기판 스테이지 (1) 상에 제공된 반사 미러 (61Z); 및 반사 미러 (61Z) 에 대향하는 위치에 배치된 고정 미러 (66A 및 66B) 를 포함한다. 본 실시형태에서, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 에 대한 계측이 2 개의 상이한 지점에서 동시에 수행될 수 있도록, 적어도 2 개의 Z 간섭계 (65) 가 Y 축 방향으로 제공된 다.
반사 미러 (61Z) 는 제 1, 제 2, 및 제 3 반사면 (67, 68, 및 69) 을 갖는다. 제 1, 제 2, 및 제 3 반사면 (67, 68, 및 69) 의 Y 축 방향으로의 길이는 반사 미러 (61X) 의 Y 축 방향으로의 길이보다 길다.
제 1 반사면 (67) 은 YZ 평면을 θY 방향으로 소정 각도 만큼 틀어서 생기는 면과 평행하고, Z 축 방향의 성분을 포함한다. 제 2 반사면 (68) 은 XY 평면에 대해 평행한 평면에 관하여 제 1 반사면 (67) 과 대략 대칭이고, Z 축 방향의 성분을 포함한다. 제 3 반사면 (69) 은 YZ 평면과 평행하고, 제 1 반사면 (67) 과 제 2 반사면 (68) 사이에 배치된다.
Z 간섭계 (65) 는 X 축 방향과 대략 평행한 계측 빔 (B1) 을 제 1 반사면 (67) 상으로 조사하고, X 축 방향과 대략 평행한 계측 빔 (B2) 을 제 2 반사면 (68) 상으로 조사하며, 제 1 및 제 2 반사면 (67 및 68) 에서 반사된 계측 빔 (B1 및 B2) 을 수광하여, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 Z 축 방향의 위치를 계측한다.
고정 미러 (66A) 는 계측 미러 (61Z) 의 제 1 반사면 (67) 과 광학적으로 커플링 (coupling) 되고, 제 1 반사면 (67) 으로부터 고정 미러 (66A) 에 입사하는 계측 빔 (B1) 에 대해 직교하도록 배치된 반사면을 갖는다. 고정 미러 (66A) 의 반사면은 YZ 평면에 대해 경사져 있다. 고정 미러 (66A) 의 반사면은, 제 1 반사면 (67) 으로부터 고정 미러 (66A) 에 입사된 계측 빔 (B1) 을, 제 1 반사면 (67) 을 향하여 반사시킨다. 마찬가지로, 고정 미러 (66B) 는 계측 미러 (61Z) 의 제 2 반사면 (68) 과 광학적으로 커플링되고, 제 2 반사면 (68) 으로부터 고정 미러 (66B) 에 입사하는 계측 빔 (B2) 에 대해 직교하도록 배치된 반사면을 갖는다. 고정 미러 (66B) 의 반사면은 YZ 평면에 대해 경사져 있다. 고정 미러 (66B) 의 반사면은, 제 2 반사면 (68) 으로부터 고정 미러 (66B) 에 입사된 계측 빔 (B2) 을, 제 2 반사면 (68) 을 향하여 반사시킨다.
X 간섭계 (63) 는 계측 빔 (B4) 을 계측 미러 (61X) 상으로 조사하고, 그 반사된 빔을 수광하여, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 X 축 방향으로의 위치를 계측한다. 또한, X 간섭계 (63) 는 X 축 방향에 대해 대략 평행한 계측 빔 (B3) 을 제 3 반사면 (69) 상으로 조사하고, 그 제 3 반사면 (69) 에서 반사된 계측 빔 (B3) 을 수광하여 계측 미러 (61Z) (제 1 기판 스테이지 (1)) 의 X 축 방향으로의 위치를 계측한다. 계측 빔 (B3) 과 계측 빔 (B4) 은 Z 축 방향에 대해 소정 거리 만큼 이격되어 있다. 또한, X 간섭계 (63) 는, 계측 미러 (61X) 의 반사면 및 계측 미러 (61Z) 의 제 3 반사면 (69) 의 각각의 X 축 방향으로의 위치에 기초하여, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 θY 방향의 변위 (피칭 (pitching) 량) 을 계측할 수 있다.
계측 미러 (61Z) 가 Z 간섭계 (65) 로부터의 계측 빔 (B1 및 B2) 으로 조명될 때, 계측 빔 (B1 및 B2) 은 제 1 및 제 2 반사면 (67 및 68) 에서 입사 빔에 대해 각도 θ 로 반사된다. 제 1 및 제 2 반사면 (67 및 68) 에서 반사된 계측 빔 (B1 및 B2) 은 고정 미러 (66A 및 66B) 에 입사되고, 고정 미러 (66A 및 66B) 의 반사면에서 반사되어, 계측 미러 (61Z) 의 제 1 및 제 2 반사면 (67 및 68) 을 통해 Z 간섭계 (65) 에 의해 수광된다.
제 1 기판 스테이지 (1) (계측 미러 (61Z)) 의 X 축 방향으로의 변위가 ΔX0 이고, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 Z 축 방향으로의 변위가 ΔZ0 이면, Z 간섭계 (65) 에서 수광된 계측 빔 (B1) 의 광로 길이 변화 ΔL1 및 계측 빔 (B2) 의 광로 길이 변화 ΔL2 는 각각
ΔL1
Figure 112009025913193-pct00001
ΔX0×cosθ-ΔZ0×sinθ ... (1)
ΔL2
Figure 112009025913193-pct00002
ΔX0×cosθ+ΔZ0×sinθ ... (2)
를 이용하여 표현된다. 따라서, ΔZ0 및 ΔX0 는 식 (1) 및 식 (2) 에 기초하여 다음 식을 이용하여 구해진다.
ΔZ0 = (ΔL2-ΔL1)/2sinθ ... (3)
ΔX0 = (ΔL1+ΔL2)/2cosθ ... (4)
이때, 구해진 변위 ΔZ0 및 ΔX0 는, 도 7 에 나타낸 바와 같이, 계측 빔 (B1 및 B2) 와 제 1 및 제 2 반사면 (67 및 68) 간에 교차하는 지점에서의 법선들의 교차점인 계측 지점 (VP) 에서 계측된 변위를 나타낸다.
전술한 바와 같이, 기판 스테이지 (1) 또는 기판 스테이지 (2) 에 대한 계측이 2 개의 상이한 지점에서 수행될 수 있도록, 적어도 2 개의 Z 간섭계 (65) 가 Y 축 방향으로 제공된다. 전술한 변위 ΔZ0 및 ΔX0 는 2 개의 Z 간섭계 (65) 의 각각을 이용하여 얻어진다. Z 간섭계들 (65) 중 일방을 이용하여 구해진 변위 가 ΔZ0L 및 ΔX0L 이고, Z 간섭계들 (65) 중 타방을 이용하여 구해진 변위가 ΔZ0R 및 ΔX0R 이며, Z 간섭계들 (65) 에 의해 조사된 계측 빔들 (B1 및 B2) 의 Y 축 방향으로의 거리가 D 라면, 계측 미러 (61Z) (제 1 기판 스테이지 (1)) 의 θZ 방향으로의 변위 (요잉 (yawing) 량) ΔθZ 및 계측 미러 (61Z) (제 1 기판 스테이지 (1)) 의 θX 방향으로의 변위 (롤링 (rolling) 량) ΔθX 는 다음 식에 의해 구해진다.
ΔθZ = (ΔX0R-ΔX0L)/D ... (5)
ΔθX = (ΔZ0L-ΔZ0R)/D ... (6)
이러한 방식으로, 제어 장치 (7) 는 Z 간섭계들 (65 및 65) 의 계측 결과에 기초하여 ΔZ0, ΔX0, ΔθZ, 및 ΔθX 의 4 자유도의 방향으로의 제 1 기판 스테이지 (1) 의 변위를 획득할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 제어 장치 (7) 는, 계측 빔 (B3 및 B4) 을 이용하여 X 간섭계 (63) 에 의한 계측 결과에 기초하여, 즉, 계측 미러 (61X) 의 반사면의 X 축 방향으로의 변위 및 계측 미러 (61Z) 의 제 3 반사면 (69) 의 X 축 방향으로의 변위에 기초하여, 제 1 기판 스테이지의 θY 방향으로의 변위 (피칭량) ΔθY 을 획득할 수 있다.
또한, 제어 장치 (7) 는 Y 간섭계 (64) 의 계측 결과에 기초하여 제 1 기판 스테이지 (1) 의 Y 축 방향으로의 변위 ΔY 를 획득할 수 있다.
이러한 방식으로, 제어 장치 (7) 는 계측 시스템 (6) 을 이용하여 제 1 기판 스테이지 (1) 의 X 축, Y 축, Z 축, θX, θY, 및 θZ 방향의 6 자유도의 방향에 관한 위치 정보를 계측할 수 있다. 유사하게, 제어 장치 (7) 는 계측 시스템 (6) 을 이용하여 제 2 기판 스테이지 (2) 의 6 자유도의 방향에 관한 위치 정보를 계측할 수 있다.
본 실시형태에서, 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 의 각각은 XY 평면 내에서 대략 직사각형이다. 제 1 기판 스테이지 (1) 는 그 제 1 기판 스테이지 (1) 에 의해 유지된 기판 (P) 주위로 4 개의 단면 (end face) 을 갖는다. 제 2 기판 스테이지 (2) 는 제 2 기판 스테이지 (2) 에 의해 유지된 기판 (P) 주위에 4 개의 단면을 갖는다. 계측 미러 (61X, 61Y, 62X, 및 62Y) 는 이들 단면의 각각에 배치된다. 본 실시형태에서, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 의 각 단면은 계측 미러 (61Z) 보다도 외측으로 돌출되어 있다 (나와 있다).
또한, 계측 시스템 (6) 은 전술한 제 2 광학 소자 (12) 를 포함하는 얼라인먼트 시스템 (9) 을 갖는다. 얼라인먼트 시스템 (9) 은 계측 스테이션 (ST2) 에 배치되고, 기판 (P) 의 얼라인먼트 마크, 또는 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 의 상면 (1T 및 2T) 상의 기준 마크를 검출할 수 있다.
또한, 계측 시스템 (6) 은 전술한 포커스 레벨링 검출계를 갖는다. 포커스 레벨링 검출계는 계측 스테이션 (ST2) 에 배치되어 있고, 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 에 의해 지지되는 기판 (P) 의 표면들의 면위치 정보 (Z 축, θX, 및 θY 방향에 관한 면위치 정보) 를 검출한다. 계측 스테이션 (ST2) 에서, 포커스 레벨링 검출계는 제 1 기판 스테이지 (1) 에 의해 지지된 기판 (P) 의 표면에 관한 면위치 정보와 제 2 기판 스테이지 (2) 에 의해 지지된 기판 (P) 의 면에 관한 면위치 정보를 교대로 검출한다.
계측 시스템 (6) 의 계측 결과에 기초하여, 제어 장치 (7) 는, 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 을 구동하여 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 의 위치를 제어함으로써, 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 에 의해 지지된 기판 (P) 의 위치를 제어한다.
다음으로, 전술한 구조를 갖는 노광 장치의 동작의 일예를 도 8 내지 도 13 의 개략도 및 도 14 의 사시도를 참조하여 설명한다.
본 실시형태에서, 노광 장치 (EX) 는, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 의 일방을, 노광 스테이션 (ST1) 에 배치된 제 1 광학 소자 (8) 에 대향하는 제 1 위치에 셋팅하여 그 일방의 기판 스테이지 상에 유지된 기판 (P) 을 노광하는 동작과, 타방의 기판 스테이지를 , 계측 스테이션 (ST2) 에 배치된 제 2 광학 소자 (12) 에 대향하는 제 2 위치에 셋팅하여 그 타방의 기판 스테이지 상에 유지된 기판 (P) 을 계측하는 동작을 동시에 수행한다.
더욱 구체적으로, 노광 광 (EL) 의 광로 공간이 액체 (LQ) 로 채워진 상태에서, 제어 장치 (7) 는, 노광 스테이션 (ST1) 에 존재하는 제 1 기판 스테이지 (1) 또는 제 2 기판 스테이지 (2) 상에 유지된 기판 (P) 을, 그 기판 스테이지의 이동을 제어하면서, 투영 광학계 (PL) 및 액체 (LQ) 를 통해 노광한다. 한편, 제어 장치 (7) 는 계측 스테이션 (ST2) 에 존재하는 기판 스테이지 상에 유지된 노광되지 않은 기판 (P) 에 관한 위치 정보를 계측한다. 여기서, 기판 (P) 에 관한 위치 정보는, 소정의 기준면에 대한 기판 (P) 에 관한 면위치 정보 (Z, θX, 및 θY 방향의 위치 정보), 및 소정의 기준 위치에 대한 기판 (P) 에 관한 얼라인먼트 정보 (기판 (P) 상의 복수의 쇼트 영역의 X, Y, 및 θZ 방향의 위치 정보) 중 적어도 일방을 포함한다.
제어 장치 (7) 는 계측 스테이션 (ST2) 에서 기판 (P) 의 교환 (로드 및/또는 언로드) 및 소정의 계측 프로세싱을 시작한다. 예를 들어, 제어 장치 (7) 는 계측 스테이션 (ST2) 의 기판 교환 위치에 제 2 기판 스테이지 (2) 를 셋팅하고, 반송 시스템 (H) 을 이용하여 노광 프로세싱될 기판 (P) 을 제 2 기판 스테이지 (2) 상으로 로드한다. 그 다음, 계측 스테이션 (ST2) 에서, 제어 장치 (7) 는 기판 (P) 을 유지하는 제 2 기판 스테이지 (2) 에 관한 계측 프로세싱을 시작한다. 한편, 이미 로드된 기판 (P) 을 유지하는 제 1 기판 스테이지 (1) 는 노광 스테이션 (ST1) 에 배치된다. 따라서, 계측 스테이션 (ST2) 에서 계측 프로세싱된 기판 (P) 의 노광이 시작된다.
도 8 에 나타낸 바와 같이, 노광 스테이션 (ST1) 에서, 제어 장치 (7) 는 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 을 이용하여 제 1 기판 스테이지 (1) 를 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하는 제 1 위치로 이동시켜, 제 1 기판 스테이지 (1) 상에 유지된 기판 (P) 의 노광 프로세싱을 수행한다. 또한, 계측 스테이션 (ST2) 에서, 제어 장치 (7) 는 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 을 이용하여 제 2 기판 스테이지 (2) 를 제 2 광학 소자 (12) 와 대향하는 제 2 위치로 이동시켜, 제 1 기판 스테이지 (1) 상에 유지된 기판 (P) 의 노광 프로세싱의 적어도 일부와 병행하여 제 2 기판 스테이지 (2) 상에 유지된 기판 (P) 의 계측 프로세싱을 수행한다.
노광 스테이션 (ST1) 에서, 제어 장치 (7) 는 제 1 기판 스테이지 (1) 상에 유지된 기판 (P) 의 액침 노광을 수행한다. 기판 (P) 을 유지하는 제 1 기판 스테이지 (1) 가 투영 광학계 (PL) 의 제 1 광학 소자 (8) 와 대향되도록 되고, 제 1 광학 소자 (8) 의 광사출측 상의 노광 광 (EL) 의 광로 공간이 액체 (LQ) 로 채워진 상태에서, 제어 장치 (7) 는 기판 (P) 을 노광한다.
노광 스테이션 (ST1) 에서 제 1 기판 스테이지 (1) 를 이용하여 노광 프로세싱이 수행되는 동안, 계측 스테이션 (ST2) 에서 제 2 기판 스테이지 (2) 를 이용하는 계측 프로세싱과 같은 프로세싱이 수행된다. 본 실시형태에서, 계측 스테이션 (ST2) 에서의 계측 동작은, 전술한 얼라인먼트 시스템 (9) 을 이용하는 검출 동작 및 포커스 레벨링 검출계를 이용하는 검출 동작을 포함한다.
예를 들어, 포커스 레벨링 검출계를 이용하는 검출 동작에서, 제어 장치 (7) 는 계측 스테이션 (ST2) 에서 액침 상태를 달성함이 없이, Z 간섭계 (65) 를 이용하여 Z 축 방향의 제 2 기판 스테이지 (2) 에 관한 위치 정보를 계측하면서, 포커스 레벨링 검출계를 이용하여 소정의 기준면 및 기판 (P) 의 표면에 관한 표면 위치 정보를 검출한다. 이후, 제어 장치 (7) 는 기준면에 대해 기판 (P) 의 표면 상의 각 쇼트 영역의 근사 평면 (근사 표면) 을 획득한다.
또한, 얼라인먼트 시스템 (9) 을 이용한 검출 동작에서, 제어 장치 (7) 는, 계측 스테이션 (ST2) 에서 X 간섭계 (63) 및 Y 간섭계 (64) 를 이용하여, 기판 (P) 을 유지하는 제 2 기판 스테이지 (2) 의 X 축 방향 및 Y 축 방향의 위치 정보를 계측하면서, 얼라인먼트 시스템을 이용하여, 제 2 기판 스테이지 (2) 의 일부 상에 형성된 기준 마크, 및 기판 (P) 상의 각 쇼트 영역에 대응하도록 기판 (P) 상에 제공된 얼라인먼트 마크를 검출한다. 그 다음, 제어 장치 (7) 는 연산 처리에 의해 소정의 기준 위치에 대한 기판 (P) 상의 복수의 쇼트 영역의 각각에 관한 위치 정보를 획득한다.
노광 스테이션 (ST1) 에서 제 1 기판 스테이지 (1) 상에 유지된 기판 (P) 의 노광 프로세싱이 완료되고, 계측 스테이션 (ST2) 에서 제 2 기판 스테이지 (2) 상에 유지된 기판 (P) 의 계측 프로세싱이 완료된 후, 제어 장치 (7) 는 제 2 기판 스테이지 (2) 를 계측 스테이션 (ST2) 으로부터 노광 스테이션 (ST1) 으로 이동시키기 시작한다.
본 실시형태에서, 제어 장치 (7) 는, 제 2 기판 스테이지 (2) 를 계측 스테이션 (ST2) 으로부터 노광 스테이션 (ST1) 으로 이동시키는 동안에도, 제 1 기판 스테이지 (1) 를 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하는 제 1 위치에 셋팅한다. 이렇게 함으로써, 제 2 기판 스테이지 (2) 가 계측 스테이션 (ST2) 으로부터 노광 스테이션 (ST1) 으로 이동하고 있는 동안에도, 액침 공간 (LS) 내의 액체 (LQ) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 제 1 기판 스테이지 (1) (기판 (P)) 사이에 유지된 상태로 유지된다. 이후, 제어 장치 (7) 는 제 2 기판 스테이지 (2) 를 노광 스테이션 (ST1) 으로 이동시켜, 도 9 및 도 14 에 나타낸 바와 같이, 노광 스테이션 (ST1) 에 제 1 기판 스테이지 (1) 제 2 기판 스테이지 (2) 양자 모두를 셋팅한다.
본 실시형태에서, 제어 장치 (7) 는 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 을 이용하여, 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 2 기판 스테이지 (2) 의 각각을, 제 2 기판 스테이지 (2) 가 제 1 기판 스테이지 (1) 의 -X 측에 인접하여 위치되도록 이동시킨다. 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 는, 제 1 대향면 (1J) 이 제 2 대향면 (2J) 에 대향하도록 위치된다.
다음으로, 제 2 기판 스테이지 (2) 상의 기판 (P) 이 액침 노광되도록 하기 위해, 제어 장치 (7) 는, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하는 상태 (액체 (LQ) 가 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태) 로부터, 제 2 기판 스테이지 (2) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하는 상태 (액체 (LQ) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태) 로 변화시킨다.
본 실시형태에서, 예를 들어, PCT 국제공개공보 WO2005/074014 호에 개시된 바와 같이, 제어 장치 (7) 는, 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 2 기판 스테이지 (2) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 액체 (LQ) 가 유지될 수 있는 공간을 계속 형성할 수 있도록, 제 1 광학 소자 (8) 에 대향하는 제 1 위치를 포함하는 가이드면 (10) 의 소정 영역에서, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 상면 (1T) 이 제 2 기판 스테이지 (2) 의 상면 (2T) 과 접근 또는 접촉한 상태에서, 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 을 이용하여 제 1 광학 소자 (8) 에 대해 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 를 X 축 방향으로 동기 이동시킨다.
본 실시형태에서, 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 은, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 를, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 의 Y 축 방향에 대한 위치들이 시프트 (바이어스) 된 상태에서, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 접근 또는 접촉된 상태에서, 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하는 제 1 위치를 포함하는 가이드면 (10) 의 X 축 방향으로 이동시킨다. 다르게 표현하면, 제어 장치 (7) 는 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 을 이용하여 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 를, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 접근 또는 접촉된 상태에서, 제 1 위치를 포함하는 가이드면 (10) 의 소정 영역에서 X 축 방향으로 이동시킬 때, 제어 장치 (7) 는 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 의 위치들이 Y 축 방향에 대해 시프트되도록 한다. 즉, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 가 서로 접근 또는 접촉된 상태에서, 그리고, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 의 Y 축 방향으로의 위치들이 서로 시프트 (정렬된 관계에서 벗어난) 된 상태에서, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 는 X 축 방향으로 이동한다.
여기서, "시프트" 는 소정의 기준 위치 (예를 들어, 제 1 광학 소자 (8) 가 배치된 위치) 에 대한 제 1 기판 스테이지 (1) 의 위치 (중심 위치) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 의 위치 (중심 위치) 를 시프트시키는 것을 포함한다. 하지만, 기준 위치와 비교되는 위치는 각 스테이지의 중심 위치에 한정되는 것은 아니다.
복수의 쇼트 영역들 (S1 내지 S9) 이 기판 (P) 상에 설정되고, 복수의 쇼트 영역들 (S1 내지 S9) 이 광에 순차적으로 노광된다. 본 실시형태에서, 제어 장치 (7) 는 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 을 이용하여, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 단면, 즉, 제 1 기판 스테이지 (1) 에 의해 유지된 기판 (P) 상의 마지막으로 노광되었던 쇼트 영역 (S9) 에 인접한 단면 (제 1 대향면 (1J)) 의 일부분이, 제 2 기판 스테이지 (2) 의 단면, 즉, 제 2 기판 스테이지 (2) 에 의해 유지된 기판 (P) 상의 제일 먼저 노광되는 쇼트 영역 (S1) 에 인접한 단면 (제 2 대향면 (2J)) 의 일부분과 접근 또는 접촉하도록, 동기 이동시킨다.
본 실시형태에서, 제 1 기판 스테이지 (1) 에 의해 유지된 기판 (P) 상의, 마지막으로 노광된 쇼트 영역 (S9) 은 제 1 기판 스테이지 (1) 의 상면 (1T) 상의 -X 측, +Y 측 코너 근방에 배치되는 반면, 제 2 기판 스테이지 (2) 에 의해 유지된 기판 (P) 상의, 제일 먼저 노광되는 쇼트 영역 (S1) 은 제 2 기판 스테이지 (2) 의 상면 (2T) 상의 +X 측, -Y 측 코너 근방에 배치된다.
따라서, 본 실시형태에서, 제어 장치 (7) 는, 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 을 제어하여, 노광되지 않은 기판 (P) 을 유지한 제 2 기판 스테이지 (2) 를 노광된 기판 (P) 을 유지한 제 1 기판 스테이지 (1) 에 대해 +Y 측으로 (계측 스테이션 (ST2) 으로부터 멀리) 시프트 (바이어스) 시키고, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 -X 측 단면 (제 1 대향면 (1J)) 상의 +Y 측 일부분이 제 2 기판 스테이지 (2) 의 +X 측 단면 (제 2 대향면 (2J)) 상의 -Y 측 일부분과 접근 또는 접촉된 상태로 되도록, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 를 X 축 방향으로 동기 이동시킨다.
다르게 표현하면, 제 1 기판 스테이지 (1) 상에 유지된 기판 (P) 의 노광이 완료된 후, 그리고, 제 1 기판 스테이지 (1) 상에 유지된 기판 (P) 의 노광 전에, 제어 장치 (7) 가, 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 을 이용하여, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 접근 또는 접촉하도록 X 축 방향으로의 동기 이동을 수행할 때, 제어 장치 (7) 는, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 접근 또는 접촉되고, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 보다도 제 2 광학 소자 (12) (계측 스테이션 (ST2)) 에 더 가까운 위치에 셋팅된 상태로, X 축 방향의 (+X 방향의) 이러한 동기 이동을 수행한다.
이렇게 함으로써, 제어 장치 (7) 는, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하고, 액체 (LQ) 가 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태에서, 도 10 에서 나타낸 바와 같이, 제 2 기판 스테이지 (2) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하고, 액체 (LQ) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태로 변화시킬 수 있다.
제 2 기판 스테이지 (2) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 액체 (LQ) (액침 공간 (LS)) 는, 제 2 기판 스테이지 (2) 상에 유지된 기판 (P) 상의, 제일 먼저 노광될 쇼트 영역 (S1) 에 인접하게 셋팅된다. 따라서, 제 2 기판 스테이지 (2) 상에 유지된 기판 (P) 의 노광은 제 1 기판 스테이지 (1) 상에 유지된 기판 (P) 의 노광이 완료된 후에 즉시 시작될 수 있다.
제 2 기판 스테이지 (2) 상에 유지된 기판 (P) 의 노광이 시작되기 전에, 노광 광 (EL) 의 계측이 제 2 기판 스테이지 (2) 의 상면 (2T) 에 배치된 계측 영역 (2S) 을 이용하여 수행될 수 있다. 본 실시형태에서, 제 2 기판 스테이지 (2) 의 상면 (2T) 상에서, 계측 영역 (2S) 은, 제 2 기판 스테이지 (2) 상에 유지된 기판 (P) 상의, 제일 먼저 노광될 쇼트 영역 (S1) (+X 측, -Y 측 코너) 에 인접한 영역에 배치된다. 따라서, 노광 광 (EL) 의 계측이 계측 영역 (2S) 을 이용하여 수행될 경우에도, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하는 상태 (액체 (LQ) 가 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태) 가, 제 1 기판 스테이지 (1) 상에 유지된 기판 (P) 의 노광이 완료된 직후에, 제 1 광학 소자 (8) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 의 계측 영역 (2S) 과 대향하는 상태 (액체 (LQ) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 계측 영역 (2S) 사이에 유지된 상태) 로 전환될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제 1 실시형태에서, 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 에는, 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 의 Z 축 방향으로의 위치들을 계측하기 위한 계측 미러 (61Z 및 62Z) 이 제공되고, 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 의 각각은 계측 미러 (61Z 및 62Z) 보다 외측으로 돌출한 단면을 갖는다. 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 은, 계측 미러 (61Z) 보다 외측으로 돌출한 제 1 기판 스테이지 (1) 의 -X 측 단면 (제 1 대향면 (1J)) 의 일부분이, 계측 미러 (62Z) 보다 외측으로 돌출한 제 2 기판 스테이지 (2) 의 +X 측 단면 (제 2 대향면 (2J)) 의 일부분과 접근 또는 접촉시킨 상태에서, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 를 X 축 방향으로 동기 이동시킨다. 이렇게 함으로써, 예를 들어, 계측 미러 (61Z) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 의 일부분과 접촉하게 되는 것 을 방지하고, 계측 미러 (62Z) 가 제 1 기판 스테이지 (1) 의 일부분과 접촉하게 되는 것을 방지하면서, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 상면 (1T) 이 제 2 기판 스테이지 (2) 의 상면 (2T) 의 적어도 일부분과 접근 또는 접촉하게 될 수 있다. 따라서, 액체 (LQ) 의 액침 공간 (LS) 을 유지하고, 액체 (LQ) 의 누설을 방지하면서, 노광 장치 (EX) 는, 액체 (LQ) 가 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태에서, 액체 (LQ) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태로 원활하게 변화시킬 수 있다. 간단히 말해, 노광 장치 (EX) 는, 제 1 광학 소자 (8) 의 광사출측 상의 노광 광 (EL) 의 광로 공간이 액체 (LQ) 로 채워진 상태로 유지하면서, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 대향한 상태에서, 제 2 기판 스테이지 (2) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하는 상태로 변화시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서, 단차부 (1D) 는 제 1 기판 스테이지 (1) 의 제 1 대향면 (1J) 상에 형성되고, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 단차부 (1D) 와 맞추어진 단차부 (2D) 는 제 2 기판 스테이지 (2) 의 제 2 대향면 (2J) 상에 형성된다. 따라서, 액체 (LQ) 의 액침 공간 (LS) 을 유지하고, 액체 (LQ) 가 누설되는 것을 방지하면서, 노광 장치 (EX) 는, 액체 (LQ) 가 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태로부터, 액체 (LQ) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지되는 상태로 원활하게 변화시킬 수 있다.
또한, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 접근 또는 접촉된 상태에서 Y 축 방향에 대한 시프트의 폭 (HL) (도 10 참조) 은, 제 1 기판 스 테이지 (1) 와 제 2 기판 스테이지 (2) 가 그 자신과 제 1 광학 소자 (8) (노즐 부재 (30)) 사이에 액체 (LQ) 를 유지하도록 허용하는 최소 가능값을 갖는다. 더욱 구체적으로, 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 2 기판 스테이지 (2) 사이의 위치 관계는, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 제 1 대향면 (1J) 이 제 2 기판 스테이지 (2) 의 대향면 (2J) 과 접근 또는 접촉한 상태에서 Y 축 방향에 대한 시프트의 폭 (HL) 이, XY 평면의 액침 공간 (LS) 의 Y 축 방향에 대한 최대 폭보다 약간 더 크도록 조정된다. 이렇게 함으로써, 액체 (LQ) 의 액침 공간 (LS) 을 유지하고, 액체 (LQ) 가 누설되는 것을 방지하면서, 노광 장치 (EX) 는, 액체 (LQ) 가 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 1 광학 소자 (8) (노즐 부재 (30)) 사이에 유지된 상태로부터, 액체 (LQ) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 제 1 광학 소자 (노즐 부재 (30)) 사이에 유지된 상태로 원활하게 변화시킬 수 있다. 폭 (HL) 은 액침 공간 (LS) 의 폭과 무관하게 설정될 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, "시프트" 는 소정의 기준 위치 (예를 들어, 제 1 광학 소자 (8) 가 배치된 위치) 에 대한 제 1 기판 스테이지 (1) 의 위치 (중심 위치) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 의 위치 (중심 위치) 를 시프트시키는 것을 포함한다. 예를 들어, 양 기판 스테이지들 (1 및 2) 의 위치는 기판 (P) 의 반경보다 더 시프트될 수도 있고, 시프트 값 (시프트 량) 그 자체는 최소 폭 HL 이 달성될 수 있다면 근소할 수도 있다. 시프트 값은, 제 1 기판 스테이지 (1) 상의 기판 (P) 의 노광이 완료된 때로부터, 제 2 기판 스테이지 (2) 상의 기판 (P) 의 노광이 시작될 때까지의 기간 (노광이 빨리 시작될 수 있는지 여부), 또는 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 에 대한 기계적 제약을 고려 하여 적절하게 설정될 수도 있다.
액체 (LQ) 가 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 1 광학 소자 (8) (노즐 부재 (30)) 사이에 유지된 상태로부터, 액체 (LQ) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 제 1 광학 소자 (8) (노즐 부재 (30)) 사이에 유지된 상태로 전환된 후에, 제어 장치 (7) 는, 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 을 제어하여, 제 2 기판 스테이지 (2) 가 제 1 광학 소자 (8) 에 대향된 상태를 유지하면서 제 1 기판 스테이지 (1) 를 계측 스테이션 (ST2) 으로 이동시킬 수 있다.
그 다음, 도 11 에 나타낸 바와 같이, 제 2 기판 스테이지 (2) 는 노광 스테이션 (ST1) 에 위치되고, 또한, 제 1 기판 스테이지 (1) 는 계측 스테이션 (ST2) 에 위치된다. 그 후, 반송 시스템 (H) 을 이용하여, 제어 장치 (7) 는, 계측 스테이션 (ST2) 으로 이동된 제 1 기판 스테이지 (1) 상에 유지된 기판 (P) 을, 기판 교환 위치에서 언로드하고, 그 다음, 제 1 기판 스테이지 (1) 상으로 노광될 새로운 기판 (P) 을 로드한다. 계측 스테이션 (ST2) 에서, 제어 장치 (7) 는, 예를 들어, 제 1 기판 스테이지 (1) 상으로 로드된 기판 (P) 의 계측 프로세싱을 시작한다.
제 1 기판 스테이지 (1) 로부터 기판 (P) 을 언로드 및 로드하는 동안, 제어 장치 (7) 는, 노광 스테이션 (ST1) 의 제 2 기판 스테이지 (2) 상에 유지된 기판 (P) 의 액침 노광을 수행한다. 제어 장치 (7) 는, 기판 (P) 을 유지한 제 2 기판 스테이지 (2) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하고, 제 1 광학 소자 (8) 의 광사출측 상의 노광 광 (EL) 의 광로 공간이 액체 (LQ) 로 채워진 상태에서, 기판 (P) 을 노광한다.
기판 (P) 이 노광될 때, 제어 장치 (7) 는, 계측 스테이션 (ST2) 에서의 계측 결과를 이용하여 노광 스테이션 (ST1) 에서 제 2 기판 스테이지 (2) 에 유지된 기판 (P) 의 위치를 조정하면서 기판 (P) 을 노광한다.
노광 스테이션 (ST1) 에서 제 2 기판 스테이지 (2) 상에 유지된 기판 (P) 의 노광 프로세싱이 완료되고, 계측 스테이션 (ST2) 에서 제 1 기판 스테이지 (1) 상에 유지된 기판 (P) 의 계측 프로세싱이 완료된 후, 제어 장치 (7) 는 제 1 기판 스테이지 (1) 를 계측 스테이션 (ST2) 으로부터 노광 스테이션 (ST1) 으로 이동시키기 시작한다.
제 1 기판 스테이지 (1) 가 계측 스테이션 (ST2) 으로부터 노광 스테이션 (ST1) 으로 이동되고 있는 동안에도, 제어 장치 (7) 는, 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하는 제 1 위치에서 제 2 기판 스테이지 (2) 를 셋팅한다. 그 다음, 제어 장치 (7) 는 제 1 기판 스테이지 (1) 를 노광 스테이션 (ST1) 으로 이동시키고, 도 12 에 나타낸 바와 같이, 노광 스테이션 (ST1) 에 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 양자 모두를 셋팅한다.
제어 장치 (7) 는 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 을 이용하여, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 의 +X 측 상에 위치되도록, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 의 각각을 이동시킨다. 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 는, 제 1 대향면 (1J) 이 제 2 대향면 (2J) 과 대향하도록 위치된다.
다음으로, 제 1 기판 스테이지 (1) 상의 기판 (P) 이 액침 노광되도록 하기 위해, 제어 장치 (7) 는, 제 2 기판 스테이지 (2) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하는 상태 (액체 (LQ) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태) 로부터, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하는 상태 (액체 (LQ) 가 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지되는 상태) 로 변화시킨다.
제어 장치 (7) 는, 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 2 기판 스테이지 (2) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 액체 (LQ) 가 유지될 수 있는 공간을 계속 형성할 수 있도록, 제 1 광학 소자 (8) 에 대향하는 제 1 위치를 포함하는 가이드면 (10) 의 소정 영역에서, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 상면 (1T) 이 제 2 기판 스테이지 (2) 의 상면 (2T) 과 접근 또는 접촉한 상태에서, 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 을 이용하여 제 1 광학 소자 (8) 에 대해 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 를 X 축 방향 (-X 방향) 으로 동기 이동시킨다.
이 경우에도, 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 은, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 를, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 의 Y 축 방향에 대한 위치들이 시프트 (바이어스) 된 상태에서, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 접근 또는 접촉된 상태에서, 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하는 제 1 위치를 포함하는 가이드면 (10) 의 X 축 방향으로 이동시킨다.
제어 장치 (7) 는, 제 2 기판 스테이지 (2) 에 의해 유지된 기판 (P) 상의 마지막으로 노광된, 제 2 기판 스테이지 (2) 상의, 쇼트 영역의 위치, 및 제 1 기판 스테이지 (1) 에 의해 유지된 기판 (P) 상의 제일 먼저 노광될, 제 1 기판 스테이지 (1) 상의 쇼트 영역의 위치에 따라, 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 2 기판 스테이지 (2) 사이의 위치 관계를 설정한다.
본 실시형태에서, 제 2 기판 스테이지 (2) 상에 유지된 기판 (P) 의 노광이 완료된 후에, 그리고, 제 1 기판 스테이지 (1) 상에 유지된 기판 (P) 의 노광이 시작되기 전에, 제어 장치 (7) 가, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 접근 또는 접촉되도록 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 을 이용하여 X 축 방향으로의 동기 이등을 수행할 때, 제어 장치 (7) 는, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 접근 또는 접촉되고, 제 2 기판 스테이지 (2) 가 제 1 기판 스테이지 (1) 보다 더 제 2 광학 소자 (12) (계측 스테이션 (ST2)) 에 가까운 위치에 설정된 상태에서, X 축 방향으로의 이러한 동기 이동을 수행한다.
이렇게 함으로써, 제어 장치 (7) 는, 제 2 기판 스테이지 (2) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하고, 액체 (LQ) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태에서, 도 13 에서 나타낸 바와 같이, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하고, 액체 (LQ) 가 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태로 변화시킬 수 있다.
제 1 기판 스테이지 (1) 상에 유지된 기판 (P) 의 노광이 시작되기 전에, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 상면 (1T) 에 배치된 계측 영역 (1S) 을 이용하여 노광 광 (EL) 의 계측이 수행될 수 있다. 본 실시형태에서, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 상면 (1T) 에서, 제 1 기판 스테이지 (1) 에 의해 유지된 기판 (P) 상의 제일 먼저 노광될 쇼트 영역에 인접한 영역에 계측 영역 (1S) 이 배치되고, 이 계측 영역 (1S) 을 이용하여 노광 광 (EL) 의 계측이 수행될 수 있다.
이 경우에도 또한, 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 의 제 1 및 제 2 대향면 (1J 및 2J) 이 계측 미러 (61Z 및 62Z) 보다 더 외측으로 돌출되기 때문에, 노광 장치 (EX) 는, 액체 (LQ) 가 누설되는 것을 방지하면서, 액체 (LQ) 가 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태로부터, 액체 (LQ) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태로 원활하게 변화시킬 수 있다.
이 경우에도 또한, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 접근 또는 접촉된 상태에서 Y 축 방향에 대한 시프트의 폭 (HL) 은, 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 2 기판 스테이지 (2) 가 그 자신과 제 1 광학 소자 (8) (노즐 부재 (30)) 사이에 액체 (LQ) 를 유지하도록 허용하는 최소 가능값을 갖는다.
액체 (LQ) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 제 1 광학 소자 (8) (노즐 부재 (30)) 사이에 유지된 상태로부터, 액체 (LQ) 가 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 1 광학 소자 (8) (노즐 부재 (30)) 사이에 유지된 상태로 전환된 후에, 제어 장치 (7) 는, 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 을 제어하여, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 1 광학 소자 (8) 에 대향된 상태를 유지하면서 제 2 기판 스테이지 (2) 를 계측 스테이션 (ST2) 으로 이동시킨다.
기판 (P) 이 제 2 기판 스테이지 (2) 로부터 언로드 및 로드되는 동안, 제 1 기판 스테이지 (1) 는 노광 스테이션 (ST1) 에 위치되고, 또한, 제 2 기판 스테이지 (1) 는 계측 스테이션 (ST2) 에 위치된다. 그 후, 반송 시스템 (H) 을 이용하여, 제어 장치 (7) 는, 계측 스테이션 (ST2) 으로 이동된 제 2 기판 스테이지 (2) 상에 유지된 기판 (P) 을, 기판 교환 위치에서 언로드하고, 그 다음, 제 2 기판 스테이지 (2) 상으로 노광될 새로운 기판 (P) 을 로드한다. 계측 스테이션 (ST2) 에서, 제어 장치 (7) 는, 예를 들어, 제 2 기판 스테이지 (2) 상으로 로드된 기판 (P) 의 계측 프로세싱을 시작한다.
노광 스테이션 (ST1) 에서, 제어 장치 (7) 는 제 1 기판 스테이지 (1) 상에 유지된 기판 (P) 의 액침 노광을 수행한다. 기판 (P) 을 유지하는 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 대향되도록 되고, 제 1 광학 소자 (8) 의 광사출측 상의 노광 광 (EL) 의 광로 공간이 액체 (LQ) 로 채워진 상태에서, 제어 장치 (7) 는 기판 (P) 을 노광한다.
기판 (P) 이 노광될 때, 제어 장치 (7) 는, 계측 스테이션 (ST2) 에서의 계측 결과를 이용하여, 노광 스테이션 (ST1) 에서 제 1 기판 스테이지 (1) 상에 유지된 기판 (P) 의 위치를 조정하면서, 기판 (P) 을 노광한다.
후속하여, 도 8 내지 도 14 를 참조하여 설명한 동작이 반복된다.
전술한 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 제 1 가이드면 (10) 의 Y 축 방향에 대한 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 의 위치들이 시프트된 상태에서, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 접근 또는 접촉한 상태로, 제 1 광학 소자 (8) 에 대향하는 제 1 위치를 포함하는 가이드면 (10) 의 X 축 방향으로의 이동이 실행된다. 따라서, 예를 들어, 제 1 기판 스테이지 (1) (또는 제 2 기판 스테이지 (2) ) 상에 유지된 기판 (P) 의 노광이 완료되는 때로부터, 제 2 기판 스테이지 (2) (또는 제 1 기판 스테이지 (1)) 상에 유지된 기판 (P) 의 노광이 시작되는 때까지의 기간, 또는 제 1 기판 스테이지 (1) (또는 제 2 기판 스테이지 (2)) 상에 유지된 기판 (P) 의 노광이 완료된 때로부터, 제 2 기판 스테이지 (2) (또는 제 1 기판 스테이지 (1)) 상의 계측 영역 (2S) (또는 계측 영역 (1S)) 을 이용한 계측이 시작될 때까지의 기간이 감소될 수 있다. 따라서, 노광 장치 (EX) 의 스루풋이 증가될 수 있다.
본 실시형태에서, 제 1 기판 스테이지 (1) (또는 제 2 기판 스테이지 (2)) 상에 유지된 기판 (P) 의 노광이 완료된 후, 그리고, 제 2 기판 스테이지 (2) (또는 제 1 기판 스테이지 (1)) 상에 유지된 기판 (P) 의 노광이 시작되기 전에, 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 이, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 접근 또는 접촉한 상태에서 동기 이동을 수행할 때, 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 은, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 접근 또는 접촉되고, 제 1 기판 스테이지 (1) (또는 제 2 기판 스테이지 (2)) 가 제 2 기판 스테이지 (2) (또는 제 1 기판 스테이지 (1)) 보다도 제 2 광학 소자 (12) (계측 스테이션 (ST2)) 에 더 가까운 위치에 셋팅된 상태로, 이러한 동기 이동을 수행한다.
하지만, 제 1 기판 스테이지 (1) (또는 제 2 기판 스테이지 (2)) 상에 유지된 기판 (P) 의 노광이 완료된 후, 그리고, 제 2 기판 스테이지 (2) (또는 제 1 기판 스테이지 (1)) 상에 유지된 기판 (P) 의 노광이 시작되기 전에, 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 이, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 접근 또는 접촉한 상태에서 동기 이동을 수행할 때, 예를 들어, 노광 시퀀스에 따라, 도 15 및 도 16 에 나타낸 바와 같이, 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 은, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 접근 또는 접촉되고, 제 1 기판 스테이지 (1) (또는 제 2 기판 스테이지 (2)) 가 제 2 기판 스테이지 (2) (또는 제 1 기판 스테이지 (1)) 보다도 제 2 광학 소자 (12) (계측 스테이션 (ST2)) 에 더 먼 위치에 셋팅된 상태로, 이러한 동기 이동을 수행할 수도 있다. 도 15 는, 노광된 기판 (P) 을 유지한 제 1 기판 스테이지 (1) 를 노광되지 않은 기판 (P) 을 유지한 제 2 기판 스테이지 (2) 보다 제 2 광학 소자 (12) (계측 스테이션 (ST2)) 로부터 더 먼 위치에 셋팅하는 프로세스와, 제 1 광학 소자 (8) 가 제 1 기판 스테이지 (1) 와 대향하는 상태로부터, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 를, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 접근 또는 접촉한 상태로 X 축 방향으로 동기 이동시킴으로써, 제 1 광학 소자 (8) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 대향하는 상태로 변화시키는 프로세스로부터 초래되는 상태를 나타낸다. 도 16 은, 노광된 기판 (P) 을 유지한 제 2 기판 스테이지 (2) 를 노광되지 않은 기판 (P) 을 유지한 제 1 기판 스테이지 (1) 보다 제 2 광학 소자 (12) (계측 스테이션 (ST2)) 로부터 더 먼 위치에 셋팅하는 프로세스와, 제 1 광학 소자 (8) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 대향하는 상태로부터, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 를, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 접근 또는 접촉한 상태로 X 축 방향으로 동기 이동시킴으로써, 제 1 광학 소자 (8) 가 제 1 기판 스테이지 (1) 와 대향하는 상태로 변화시키는 프로세스로부터 초래되는 상태를 나타낸다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 노광 시퀀스에 따라, 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 2 기판 스테이지 (2) 간의 Y 축 방향의 위치 관계를 적절하게 조정함으로써, 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 2 기판 스테이지 (2) 가 X 축 방향으로 동기 이동될 수 있다.
본 실시형태에서, 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 2 기판 스테이지 (2) 는, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 -X 측 단면이 제 2 기판 스테이지 (2) 의 +X 측 단면과 접근 또는 접촉되도록 동기 이동된다. 하지만, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 +Y 측 (또는 -Y 측) 단면이 제 2 기판 스테이지 (2) 의 -Y 측 (또는 +Y 측) 단면과 접근 또는 접촉된 상태로, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 를 X 축 방향으로 동기 이동시킴으로써 또한, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하는 상태 (액체 (LQ) 가 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태) 가, 제 2 기판 스테이지 (2) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하는 상태 (액체 (LQ) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태) 로 전환될 수 있다. 유사하게, 제 2 기판 스테이지 (2) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하는 상태 (액체 (LQ) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태) 가, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하는 상태 (액체 (LQ) 가 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태) 로 전환될 수 있다.
<제 2 실시형태>
다음으로, 제 2 실시형태를 설명한다. 도 17 은 제 2 실시형태에 따른 노광 장치 (EX) 를 나타내는 개략도이다. 도 18 은 제 2 실시형태에 따른, 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 와 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 의 평면도이다.
본 실시형태는, 제 1 기판 스테이지 (1) 가, 그 제 1 기판 스테이지 (1) 에 의해 유지된 기판 (P) 주위에 4 개의 단면, 및 위치 계측을 위해 계측 광으로 조사되는, 그 4 개의 단면 중 3 개의 단면 상에 제공된 계측 미러들을 갖는다는 것과, 제 2 기판 스테이지 (2) 가, 그 제 2 기판 스테이지 (2) 에 의해 유지된 기판 (P) 주위에 4 개의 단면, 및 위치 계측을 위해 계측 광으로 조사되는, 그 4 개의 단면 중 3 개의 단면 상에 제공된 계측 미러들을 갖는다는 것에 특징이 있다. 본 실시형태는 또한, 제 1 기판 스테이지 (1) 의, 계측 미러가 제공되지 않은, 단면의 일부분이, 제 2 기판 스테이지 (2) 의, 계측 미러가 제공되지 않은, 단면의 일부분과 접근 또는 접촉된 상태에서, 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 이 구동을 수행한다는 것에 특징이 있다. 이하의 설명에서, 전술한 제 1 실시형태에서 설명된 것과 동일 또는 동등한 구성요소들은 동일한 참조 부호에 의해 표시되며, 따라서, 그 설명은 간단하게 주어지거나 생략될 것이다.
도 17 내지 도 18 을 참조하면, 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (2) 는, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 의 위치들을 계측하기 위해 계측 시스템 (6) 으로부터의 계측 광으로 조사되는 계측 미러들 (1Rx, 1Ry, 1Rz, 2Rx, 2Ry, 및 2Rz) 을 포함한다.
전술한 제 1 실시형태에서와 같이, 본 실시형태의 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (2) 는 XY 평면에서 대략 직사각형이다. 제 1 기판 스테이지 (1) 는, 그 제 1 기판 스테이지 (1) 에 의해 유지된 기판 (P) 주위에 4 개의 단면을 갖는다. 제 2 기판 스테이지 (2) 는, 그 제 2 기판 스테이지 (2) 에 의해 유지된 기판 (P) 주위에 4 개의 단면을 갖는다.
계측 미러 (1Rx) 는 제 1 기판 스테이지 (1) 의 +X 측 면 (단면) 및 -X 측 면 (단면) 상에 제공된다. 계측 미러들 (1Rx) 은 YZ 평면에 대해 대략 평행하다. 계측 미러 (1Ry) 는 제 1 기판 스테이지 (1) 의 +Y 측 면 (단면) 및 -Y 측 면 (단면) 상에 제공된다. 계측 미러들 (1Ry) 은 XZ 평면에 대해 대략 평행하다. 계측 미러 (1Rz) 는 제 1 기판 스테이지 (1) 의 4 개의 단면 중 3 개의 단면 상에 제공된다. 본 실시형태에서, 계측 미러 (1Rz) 는 제 1 기판 스테이지 (1) 의 +X 측, +Y 측, 및 -Y 측 단면 상에 배치된다. 계측 미러들 (1Rz) 의 반사면들은 상방을 향하여 소정 각도 (예를 들어, 45 도) 만큼 경사져 있다. 또한, 계측 미러들 (1Rz) 은 제 1 기판 스테이지 (1) 의 측면들 (단면들) 상에 배치된 계측 미러들 (1Rx 및 1Ry) 로부터 외측으로 돌출해 있다.
계측 미러 (2Rx) 는 제 2 기판 스테이지 (2) 의 +X 측 면 (단면) 및 -X 측 면 (단면) 상에 제공된다. 계측 미러들 (2Rx) 은 YZ 평면에 대해 대략 평행하다. 계측 미러 (2Ry) 는 제 2 기판 스테이지 (2) 의 +Y 측 면 (단면) 및 -Y 측 면 (단면) 상에 제공된다. 계측 미러들 (2Ry) 은 XZ 평면에 대해 대략 평행하다. 계측 미러 (2Rz) 는 제 2 기판 스테이지 (2) 의 4 개의 단면 중 3 개의 단 면 상에 제공된다. 본 실시형태에서, 계측 미러 (2Rz) 는 제 2 기판 스테이지 (2) 의 -X 측, +Y 측, 및 -Y 측 단면 상에 제공된다. 계측 미러들 (2Rz) 의 반사면들은 상방을 향하여 소정 각도 (예를 들어, 45 도) 만큼 경사져 있다. 또한, 계측 미러들 (2Rz) 은 제 2 기판 스테이지 (2) 의 측면들 (단면들) 상에 배치된 계측 미러들 (2Rx 및 2Ry) 로부터 외측으로 돌출해 있다.
본 실시형태의 계측 시스템 (6) 은, 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 의 소정의 위치들에 제공된 계측 미러들 (1Rx, 1Ry, 1Rz, 2Rx, 2Ry, 및 2Rz) 을 위치 계측을 위한 계측 광으로 조사하여 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 의 위치 정보를 계측할 수 있는 X 간섭계 (6Px), Y 간섭계 (6Py), 및 Z 간섭계 (6Pz) 를 포함한다. 계측 미러들 (1Rx, 1Ry, 1Rz, 2Rx, 2Ry, 및 2Rz) 의 각각은 X, Y, 및 Z 간섭계 (6Px, 6Py, 및 6Pz) 에 의해 위치 계측용 계측 광으로 조사된다.
X, Y, 및 Z 간섭계 (6Px, 6Py, 및 6Pz) 는 각각 복수 설치되어 있다. X, Y, 및 Z 간섭계 (6Px, 6Py, 및 6Pz) 는 노광 스테이션 (ST1) 및 계측 스테이션 (ST2) 에 각각 설치되어 있다. 노광 스테이션 (ST1) 에 제공된 X, Y, 및 Z 간섭계 (6Px, 6Py, 및 6Pz) 는 노광 스테이션 (ST1) 에 존재하는 제 1 기판 스테이지 (1) (또는 제 2 기판 스테이지 (2)) 의 위치 정보를 계측한다. 계측 스테이션 (ST2) 에 제공된 X, Y, 및 Z 간섭계 (6Px, 6Py, 및 6Pz) 는 계측 스테이션 (ST2) 에 존재하는 제 2 기판 스테이지 (2) (또는 제 1 기판 스테이지 (1)) 의 위치 정보를 계측한다.
X 간섭계들 (6Px) 은 X 축 방향을 따른 계측 축으로 계측 광을 계측 미러 (1Rx 및 2Rx) 상으로 조사하여 X 축 방향에 대한 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 의 위치들을 계측할 수 있다. Y 간섭계들 (6Py) 은 Y 축 방향을 따른 계측 축으로 계측 광을 계측 미러 (1Ry 및 2Ry) 상으로 조사하여 Y 축 방향에 대한 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 의 위치들을 계측할 수 있다. Z 간섭계들 (6Pz) 은 Z 축 방향을 따른 계측 축으로 계측 광을 계측 미러 (1Rz 및 2Rz) 상으로 조사하여 Z 축 방향에 대한 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 의 위치들을 계측할 수 있다.
계측 미러들 (1Rz 및 2Rz) 의 반사면들은 상방을 향하여 소정 각도 (예를 들어, 45 도) 만큼 경사져 있다. Z 간섭계 (6Pz) 로부터 계측 미러들 (1Rz 및 2Rz) 상으로 조사된 계측 광은 계측 미러들 (1Rz 및 2Rz) 의 반사면들에서 반사되어, 소정의 지지 부재들에 의해 지지되는 계측 미러들 (1K 및 2K) 상으로 입사한다. 그 후, 계측 미러들 (1K 및 2K) 에서 반사된 계측 광은 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 의 계측 미러들 (1Rz 및 2Rz) 을 통해 Z 간섭계 (6Pz) 에 의해 수광된다. 수광된 계측 광을 이용하여, Z 간섭계 (6Pz) 는 Z 축 방향의 제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 의 위치 정보를 계측할 수 있다.
제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 의 Z 축 방향으로의 위치 정보를 계측할 수 있는 Z 간섭계들에 관련된 기술은, 예를 들어, 일본 공개특허공보 제 2000-323404 호 및 PCT 국제공개의 일본 공표특허공보 제 2001-513267 호에 설명되어 있다.
다음으로, 제 2 실시형태에 따른 노광 장치 (EX) 의 동작의 일예를 설명할 것이다.
전술한 제 1 실시형태에서와 같이, 계측 스테이션 (ST2) 에서, 제어 장치 (7) 는, 예를 들어, 제 2 기판 스테이지 (2) 로부터 및 상으로 기판 (P) 을 언로드 및 로드하는 것을 포함하는, 기판 (P) 의 교환 동작, 및 로드된 기판 (P) 을 유지하는 제 2 기판 스테이지 (2) 에 관련된 계측 프로세싱을 시작한다. 한편, 이미 로드된 기판 (P) 을 유지하는 제 1 기판 스테이지 (1) 는 노광 스테이션 (ST1) 에 배치된다. 따라서, 계측 스테이션 (ST2) 에서 계측 프로세싱된 기판 (P) 의 노광이 시작된다.
노광 스테이션 (ST1) 에서, 제어 장치 (7) 는 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 을 이용하여 제 1 기판 스테이지 (1) 를 이동시켜, 제 1 기판 스테이지 (1) 상에 유지된 기판 (P) 의 노광 프로세싱을 수행한다. 또한, 계측 스테이션 (ST2) 에서, 제어 장치 (7) 는 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 을 이용하여 제 2 기판 스테이지 (2) 를 이동시켜, 제 1 기판 스테이지 (1) 상에 유지된 기판 (P) 의 노광 프로세싱의 적어도 일부와 병행하여 제 2 기판 스테이지 (2) 상에 유지된 기판 (P) 의 계측 프로세싱을 수행한다.
계측 스테이션 (ST2) 에서의 계측 동작은 전술한 얼라인먼트 시스템 (9) 을 이용한 검출 동작 및 포커스 레벨링 검출 시스템을 이용한 검출 동작을 포함한다. 예를 들어, 포커스 레벨링 검출 시스템을 이용한 검출 동작에서, 제어 장치 (7) 는, Z 간섭계 (6Pz) 를 이용하여 제 2 기판 스테이지 (2) 의 Z 축 방향으로의 위치 정보를 계측하면서, 계측 스테이션 (ST2) 에서 포커스 레벨링 검출계를 이용하여 소정의 기준면 및 기판 (P) 의 표면에 관한 면위치 정보를 검출한다. Z 간섭계 (6Pz) 를 이용하여, 계측 시스템 (6) 은 제 2 기판 스테이지 (2) 의 4 개의 단면들 중 3 개의 단면들 (-X 측, +Y 측, 및 -Y 측 단면들) 의 각각에 배치된 계측 미러 (2Rz) 상으로 계측 광을 조사하여, 제 2 기판 스테이지 (2) 의 Z 축 방향으로의 위치 정보를 계측한다.
노광 스테이션 (ST1) 에서의 제 1 기판 스테이지 (1) 상에 유지된 기판 (P) 의 노광 프로세싱이 완료되고, 계측 스테이션 (ST2) 에서 제 2 기판 스테이지 (2) 상에 유지된 기판 (P) 의 계측 프로세싱이 완료된 후, 제어 장치 (7) 는 제 2 기판 스테이지 (2) 를 계측 스테이션 (ST2) 으로부터 노광 스테이션 (ST1) 으로 이동시키기 시작한다. 제 2 기판 스테이지 (2) 가 노광 스테이션 (ST1) 으로 이동할 때, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 양자 모두가 노광 스테이션 (ST1) 에 위치된다.
다음으로, 제 2 기판 스테이지 (2) 상의 기판 (P) 이 액침 노광되도록 하기 위해, 제어 장치 (7) 는, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하는 상태 (액체 (LQ) 가 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태) 로부터, 제 2 기판 스테이지 (2) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하는 상태 (액체 (LQ) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태) 로 변화시킨다.
본 실시형태에서, 액체 (LQ) 가 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태로부터, 액체 (LQ) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 제 1 광 학 소자 (8) 사이에 유지된 상태로 변화시키기 위해, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 상면 (1T) 이 제 2 기판 스테이지 (2) 의 상면 (2T) 에 접근 또는 접촉할 때, 제어 장치 (7) 는, 도 18 에 나타낸 바와 같이, 제 1 기판 스테이지 (1) 의, 계측 미러 (1Rz) 가 제공되지 않은 -X 측 단면 (제 1 대향면 (1J)) 이 제 2 기판 스테이지 (2) 의, 계측 미러 (2Rz) 가 제공되지 않은 +X 측 단면 (제 2 대향면 (2J)) 과 접근 또는 접촉된 상태로, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 를, 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하는 제 1 위치를 포함하는 가이드면 (10) 의 소정 영역에서 -X 방향으로 동기 이동시킨다. 또한, 제 1 실시형태에서 전술한 바와 같이, 제어 장치 (7) 는 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 을 이용하여, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 의 Y 축 방향에 대한 위치들이 시프트된 상태에서, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 제 1 대향면 (1J) 이 제 2 기판 스테이지 (2) 의 제 2 대향면 (2J) 과 접근 또는 접촉한 상태에서, 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하는 제 1 위치를 포함하는 가이드면 (10) 의 X 축 방향으로 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 를 이동시킨다.
제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 의, 계측 미러들 (1Rz 및 2Rz) 이 설치되지 않은 단면들 (제 1 및 제 2 대향면 (1J 및 2J)) 을 서로 접근 또는 접촉시킴으로써, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 상면 (1T) 은 제 2 기판 스테이지 (2) 의 상면 (2T) 과 만족스럽게 접근 또는 접촉하게 되도록 할 수 있다. 이렇게 함으로써, 액체 (LQ) 의 액침 공간 (LS) 을 유지하고, 액체 (LQ) 의 누설을 방지하면서, 액체 (LQ) 가 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태에서, 액체 (LQ) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태로 원활하게 변화시킬 수 있다. 간단히 말해, 제 1 광학 소자 (8) 의 광사출측 상의 노광 광 (EL) 의 광로 공간이 액체 (LQ) 로 채워진 상태로 유지하면서, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 대향한 상태에서, 제 2 기판 스테이지 (2) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하는 상태로 변화시킬 수 있다.
그 후, 제어 장치 (7) 는, 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 을 제어하여, 제 2 기판 스테이지 (2) 가 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하는 상태로 유지하면서, 제 1 기판 스테이지 (1) 를 계측 스테이션 (ST2) 으로 이동시킨다. 그 다음, 제 2 기판 스테이지 (2) 가 노광 스테이션 (ST1) 에 위치되고, 제 1 기판 스테이지 (1) 가 계측 스테이션 (ST2) 에 위치된 후, 제어 장치 (7) 는, 예를 들어, 제 1 기판 스테이지 (1) 에 대한 기판 (P) 의 언로드 및 로드를 포함하는 기판 교환 동작, 및 제 1 기판 스테이지 (1) 상으로 로드된 기판 (P) 의 계측 프로세싱을 시작한다. 또한, 노광 스테이션 (ST1) 에서, 제어 장치 (7) 는 제 2 기판 스테이지 (2) 상에 유지된 기판 (P) 의 액침 노광을 수행한다. 후속하여, 전술한 동작이 반복된다.
또한, 본 실시형태에서, 액체 (LQ) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태로부터, 액체 (LQ) 가 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태로 변화시키기 위해, 제 1 기판 스테이지 (1) 의 상면 (1T) 이 제 2 기판 스테이지 (2) 의 상면 (2T) 에 접근 또는 접촉하게 될 때, 제어 장치 (7) 는, 제 1 기판 스테이지 (1) 의, 계측 미러 (1Rz) 가 제공되지 않은 -X 측 단면 (제 1 대향면 (1J)) 이 제 2 기판 스테이지 (2) 의, 계측 미러 (2Rz) 가 제공되지 않은 +X 측 단면 (제 2 대향면 (2J)) 과 접근 또는 접촉된 상태로, 제 1 기판 스테이지 (1) 및 제 2 기판 스테이지 (2) 를, 제 1 광학 소자 (8) 와 대향하는 제 1 위치를 포함하는 가이드면 (10) 의 소정 영역에서 +X 방향으로 동기 이동시킨다. 이렇게 함으로써, 액체 (LQ) 의 액침 공간 (LS) 을 유지하고, 액체 (LQ) 의 누설을 방지하면서, 액체 (LQ) 가 제 1 기판 스테이지 (1) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태에서, 액체 (LQ) 가 제 2 기판 스테이지 (2) 와 제 1 광학 소자 (8) 사이에 유지된 상태로 원활하게 변화시킬 수 있다.
제 1 및 제 2 기판 스테이지 (1 및 2) 의 구조 및 기판-스테이지 구동 시스템 (5) 의 구조는 본 실시형태에서 설명된 것들에 한정되는 것은 아니다. 본 실시형태는, 기판 스테이지 (1 및 2) 의 각각이 가이드면 (10) 의 일 단부로부터 X 축 방향으로 구동되는 부재를 통해 구동되도록 구성되어 있지만, 예를 들어, 일본 공개특허공보 제 2000-323404 호에 설명된 바와 같이, 기판 스테이지 (1 및 2) 의 각각이 가이드면의 양 단부를 접속하는 빔-형상 부재를 통해 구동될 수도 있다.
전술한 실시형태들의 각각에 따른 투영 광학계에서 전단 광학 소자의 이미지면 측 (사출면) 에 인접한 광로 공간은 액체로 채워지지만, PCT 국제공개공보 WO2004/019128 호에서 설명된 바와 같이, 전단 광학 소자의 물체면 (입사면) 에 인접한 광로 공간이 액체로 채워지는 투영 광학계가 채용될 수도 있다.
본 실시형태의 액체 (LQ) 는 물이지만, 물 이외의 다른 액체일 수도 있다는 것에 유의한다. 예를 들어, 노광 광 (EL) 의 광원이 F2 레이저인 경우, 이 F2 레이저는 물을 투과하지 않을 것이고, 따라서, 액체 (LQ) 는, 예를 들어, F2 레이저가 투과할 수 있는 퍼플루오로폴리에테르 (PFPE) 또는 플루오로카본 오일과 같은 플루오로카본 유체일 수도 있다. 또한, 액체 (LQ) 로서, 노광 광 (EL) 에 대해 투과성을 갖고, 그 굴절률이 가능한 한 높으며, 투영 광학계 (PL) 및기판 (P) 의 표면 상에 코팅된 포토레지스트에 대해 안정적인 액체들 (예를 들어, 세다유 (cedar oil)) 을 이용하는 것 또한 가능하다.
또한, 액체 (LQ) 로서, 굴절률이 약 1.6 내지 1.8 인 액체가 이용될 수도 있다. 액체 (LQ) 와 접촉하는 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (예를 들어, 종단 광학 소자 (FL)) 는, 칼슘 플루오라이드 (플루오라이트), 바륨 플루오라이드, 스트론튬 플루오라이드, 리튬 플루오라이드, 및 소듐 플루오라이드 등과 같은 플루오라이드 화합물의 단일 결정 물질 또는 석영 (실리카) 로부터 형성될 수도 있다. 또한, 종단 광학 소자 (FL) 는 석영 또는 플루오라이트의 굴절률보다 더 높은 굴절률 (예를 들어, 1.6 이상의 굴절률) 을 갖는 물질로부터 형성될 수도 있다. 1.6 의 굴절률을 갖는 물질로서, PCT 국제공개공보 WO2005/059618 호에 개시된 염화 캄륨 (대략 1.75 의 굴절률), 및 PCT 국제공개공보 WO2005/059617 호에 개시된 사파이어 및 게르마늄 이산화물을 이용할 수 있다. 또한, 친액성 및/또는 용해 방지 메커니즘을 갖는 박막이 종단 광학 소자의 표면의 일부 (적어도 액체와의 접촉 표면을 포함) 또는 그 전부 상에 형성될 수도 있다. 실리카는 액체와의 높 은 친화력을 갖고, 용해 방지 메커니즘이 필요하지 않지만, 플루오라이트의 경우에는 적어도 용해 방지막을 형성하는 것이 바람직하다는 것에 유의한다. 액체 (LQ) 로서, 각종 액체들 (예를 들어, 초임계 액체) 이 이용될 수 있다. 여기서, 순수의 굴절률보다 더 높은 굴절률 (예를 들어, 1.5 이상의 굴절률) 을 갖는 액체로는, 예를 들어, 대략 1.5 의 굴절률을 갖는 이소프로판올 및 대략 1.61 의 굴절률을 갖는 글리세롤 (글리세린) 과 같은 C-H 결합 및 O-H 결합을 갖는 소정의 액체; 헥산, 헵탄, 데칸과 같은 소정의 액체 (유기 용매); 및 대략 1.60 의 굴절률을 갖는 데칼린 (데카하이드로나프탈렌) 을 포함한다. 다르게는, 액체는, 이들 소정의 액체들 중에서 2 이상의 종류의 선택적 액체들의 혼합물인 것일 수도 있고, 이들 액체들 중 적어도 하나를 순수에 첨가하거나 순수와 혼합하여 만들어진 것일 수도 있다. 다르게는, 액체로서, H+, Cs+, 및 K+, 또는, Cl-, SO4 2-, 및 PO4 2- 등과 같은 산 또는 염기가 순수에 첨가되거나 순수와 혼합된 것이 이용될 수 있고, 예를 들어, Al 산화물의 미세 입자들이 순수에 첨가되거나 순수와 혼합된 액체가 이용될 수 있다. 또한, 액체는, 광 흡수 계수가 작고, 온도 종속성이 작으며, 투영 광학계 및/또는 기판의 표면 상에 도포된 감광성 재료 (또는 상부 코팅막 또는 반반사막 등) 에 대해 안정적인 것이 바람직하다. 또한, 감광성 재료 및 기판을 액체로부터 보호하는 상부 코팅막 등이 기판 상에 제공될 수 있다.
전술한 실시형태에서, 마스크 스테이지 및 기판 스테이지에 대한 위치 정보는 간섭 시스템을 이용하여 계측된다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니 하며, 예를 들어, 각 스테이지에 제공된 스케일 (회절격자) 을 검출하는 인코더 시스템이 이용될 수도 있다. 이 경우에, 간섭 시스템 및 인코더 시스템 양자를 구비한 하이브리드 시스템이 제공되고, 간섭 시스템의 계측 결과를 이용하여 인코더 시스템의 계측 결과의 교정이 수행되는 것이 바람직하다. 또한, 간섭 시스템과 인코더 시스템을 교대로 이용하거나 양자 모두를 이용하여 스테이지들의 위치 제어가 수행될 수도 있다.
전술한 실시형태들의 각각의 기판 (P) 으로서는, 반도체 디바이스를 제조하기 위한 반도체 웨이퍼뿐만 아니라, 디스플레이 디바이스용 유리 기판, 박막 자기 헤드용 세라믹 웨이퍼, 노광 장치에서 사용되는 마스터 마스크 또는 레티클 (합성 석영 또는 실리콘 웨이퍼), 또는 막 부재 등도 사용될 수 있다. 또한, 기판의 형상은 원에 한정되지 아니하며, 직사각형과 같은 다른 형성일 수도 있다.
노광 장치 (EX) 로서, 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 동기 이동시키면서 마스크 (M) 의 패턴이 주사 노광되는 스텝-앤드-스캔형 (step-and-scan type) 주사 노광 장치 (스캐닝 스테퍼) 외에도, 마스크 (M) 와 기판 (P) 이 정지한 상태에서 마스크 (M) 의 패턴이 일괄 노광되고, 기판 (P) 이 순차 스텝 이동되는 스텝-앤드-리피트형 (step-and-repeat type) 투영 노광 장치 (스테퍼) 가 이용될 수 있다.
또한, 제 1 패턴 및 기판 (P) 이 실질적으로 정지 상태에서, 스텝-앤드-리피트형 노광 동안 투영 광학계를 이용하여 기판 (P) 상으로 제 1 패턴의 축소 이미지가 전사된 후에, 제 2 패턴과 기판 (P) 이 실질적으로 정지 상태에 있는 상태에서, 투영 광학계를 이용하여, 제 2 패턴의 축소 이미지가 제 1 패턴과 부분 중첩하여 기판 (P) 상에 일괄 노광될 수도 있다(스티치형 (stitch type) 일괄 노광 장치). 또한, 스티치형 노광 장치로서, 적어도 2 개의 패턴들이 부분적으로 중첩하는 방식으로 기판 (P) 상으로 전사되고, 기판 (P) 이 순차 이동되는 스텝-앤드-스티치형 (step-and-stitch type) 노광 장치가 이용될 수 있다.
또한, 본 발명은, 예를 들어, 일본 공개특허공보 평11-135400 호 및 일본 공개특허공보 제 2000-164504 호 (미국 특허 제 6,897,963 호에 대응) 에 개시된 바와 같이, 기판을 유지하기 위한 기판 스테이지, 및 기준 마크가 형성된 기준 부재 및/또는 각종 광전 센서들이 탑재된 계측 스테이지가 제공된 노광 장치에도 또한 적용될 수 있다. 액침 공간 (LS) 이 기판 스테이지와 계측 스테이지 사잉에서 이동될 때에도 또한, 예를 들어, 노광 시퀀스에 따라 기판 스테이지 및 계측 스테이지의 소정 방향의 위치들이 시프트되도록, 기판 스테이지가 계측 스테이지와 접근 또는 접촉한 상태에서, 소정 방향과 교차하는 방향으로 동기 이동시킴으로써, 만족스럽게 액체 (LQ) 를 유지하면서, 노광 장치 (EX) 의 스루풋이 증가될 수 있다.
또한, 전술한 실시형태들에서, 투영 광학계 (PL) 가 제공된 노광 장치가 일예로서 설명되었지만, 본 발명은 투영 광학계 (PL) 를 이용하지 않는 노광 장치 및 노광 방법에도 또한 적용될 수 있다. 투영 광학계 (PL) 가 이러한 방식으로 이용되지 않는 경우에도, 노광 광은 렌즈와 같은 광학 부재를 통해 기판 상으로 조사될 수 있으며, 이들 광학 소자들과 기판 사이의 소정 공간에 액침 공간이 형성된다.
노광 광 (EL) 의 광로 공간이 액체 (LQ) 로 채워진 상태에서 기판 (P) 이노광되는 액침법 (liquid immersion method) 의 예로서 전술한 실시형태들이 설명되었지만, 본 발명은 노광 광 (EL) 의 광로 공간이 액체 (LQ) 로 채워지지 않고, 가스로만 채워진 통상의 건식 노광 장치에도 또한 적용될 수 있다. 건식 노광 장치에서도 또한, 예를 들어, 노광 시퀀스에 따라 2 개의 스테이지들의 소정 방향의 위치들이 시프트되도록, 2 개의 스테이지들이 서로 접근 또는 접촉한 상태에서, 소정 방향과 교차하는 방향으로 2 개의 스테이지들을 동기 이동시킴으로써, 노광 장치 (EX) 의 스루풋이 증가될 수 있다.
노광 장치 (EX) 의 종류는 반도체 디바이스의 패턴을 기판 (P) 상에 노광하는 반도체 디바이스 제조 노광 장치에 한정되지 아니하고, 예를 들어, 액정 디스플레이 디바이스 또는 디스플레이를 제조하기 위한 노광 장치, 또는 박막 자기 헤드, 촬상 디바이스 (CCD), 마이크로머신, MEMS, DNA 칩, 또는 레티클 및 마스크를 제조하기 위한 노광 장치에도 또한 넓게 적용될 수 있다.
전술한 실시형태들에서, 광투과성 기판 상에 소정의 차광 패턴 (또는 위상 패턴 또는 감광 패턴) 이 형성된 광투과형 마스크가 이용된다. 하지만, 이러한 마스크 대신에, 예를 들어, 미국 특허 제 6,778,257 호에 개시된 바와 같이, 노광될 패턴의 전자 데이터에 기초하여, 투과 패턴 또는 반사 패턴, 또는 발광 패턴을 형성하는 전자 마스크 (가변 성형 마스크로도 불림; 예를 들어, 이는 비발광형 화상 표시 소자 (공간 광 변조기 (SLM) 이라고도 불림) 의 일종으로서 DMD (Digital Micro-mirror Device) 를 포함한다) 가 이용될 수도 있다. DMD 를 이용하는 노 광 장치는, 예를 들어, 미국 특허 제 6,778,257 호에 개시되어 있다.
또한, 본 발명은, 예를 들어, PCT 국제공개공보 WO2001/035168 호에 개시된 바와 같이, 기판 (P) 상에 간섭 무늬를 형성함으로써 기판 상에 라인-앤드-스페이스 (line-and-space) 패턴을 노광하는 노광 장치 (리소그래피 시스템) 에도 또한 적용될 수 있다.
또한, 예를 들어, 일본 공표특허공보 제 2004-519850 호 (미국 특허 제 6,611,316 호에 대응) 에 개시된 바와 같이, 2 개의 마스크의 패턴을 투영 광학계를 통해 기판 상에서 합성하고, 단일 주사 노광 동작을 이용하여, 기판 상의 단일 쇼트 영역을 실질적으로 동시에 이중 노광하는 노광 장치에도 또한 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은, 프록시미티 (proximity) 방식의 노광 장치, 미러 프로젝션 얼라이너 (mirror projection aligner) 등에도 적용될 수 있다.
허용되는 한, 상기 각 실시형태들 및 변형된 예들에서 인용된 노광 장치 등에 관련된 일본 공개특허공보 및 미국 특허 모두의 개시는 참조로 본원에 통합된다.
전술한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 노광 장치 (EX) 는, 소정의 기계적, 전기적, 및 광학적 정도가 유지되도록, 각 구성 요소를 포함하는 각종 서브시스템들을 조립하여 제조된다. 이들 각종 정도를 확보하기 위해, 이 조립 전후에는, 각종 광학계에 대해 광학 정도를 달성하기 위한 조정, 각종 기계계에 대해 기계적 정도를 달성하기 위한 조정, 및 각종 전기계에 대해 전기적 정도를 달성하기 위한 조정을 포함하는 조정이 수행된다. 각종 서브시스템으로부터 노광 장치를 조립 하는 프로세스는, 예를 들어, 각종 서브시스템들의, 기계적 상호접속, 전기 회로의 배선 및 상호접속, 및 기압 회로의 배관 및 상호접속을 포함한다. 분명히, 이들 각종 서브시스템들의 노광 장치로의 조립 프로세스 전에, 각 서브시스템들의 개별 조립 프로세스가 존재한다. 각종 서브시스템들로부터 노광 장치를 조립하는 프로세스가 종료되면, 노광 장치 전체로서 각종 정도를 확보하기 위해 포괄적인 조정이 수행된다. 또한, 노광 장치를, 예를 들어, 온도 및 청정도가 제어되는 클린룸에서 제조하는 것이 바람직하다.
도 19 에 나타낸 바와 같이, 반도체 디바이스와 같은 마이크로-디바이스는, 예를 들어, 마이크로-디바이스의 기능 및 성능을 설계하는 단계 (201); 이 설계 단계에 기초하여 마스크 (레티클) 를 제작하는 단계 (202); 디바이스의 기재인 기판을 제조하는 단계 (203); 전술한 실시형태들에 따라 기판 상으로 마스크의 패턴을 노광하고, 그 노광된 기판을 현상하는 기판 처리 (노광 프로세스) 를 포함하는 기판-처리 단계 (204); (다이싱 프로세스, 본딩 프로세스, 및 패키징 프로세스와 같은 제조 프로세스를 포함하는) 디바이스 조립 단계 (205); 및 검사 단계 (206) 에 의해 제조된다.

Claims (16)

  1. 노광 빔으로 기판을 노광하는 노광 장치로서,
    상기 노광 빔이 사출되는 제 1 광학 부재;
    상기 제 1 광학 부재의 광사출측에서 이동가능한 제 1 물체 (object);
    상기 제 1 광학 부재의 광사출측에서, 상기 제 1 물체와는 독립적으로 이동가능한 제 2 물체; 및
    상기 제 1 물체와 상기 제 2 물체를, 상기 제 1 광학 부재와 대향하는 제 1 위치를 포함하는 소정 평면 내의 제 1 방향으로, 상기 제 1 물체와 상기 제 2 물체의 위치들을 상기 소정 평면 내의 제 2 방향으로 시프트시킨 상태에서 또한 상기 제 1 물체와 상기 제 2 물체를 서로 접근 또는 접촉시킨 상태에서 이동시키는 구동 유닛을 포함하는, 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 물체 및 상기 제 2 물체는 서로 동일한 형상 및 크기를 갖는, 노광 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 물체 및 상기 제 2 물체의 각각은 기판을 유지하면서 이동 가능한, 노광 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동 유닛은, 상기 제 1 물체 및 상기 제 2 물체 중 적어도 일방과 상기 제 1 광학 부재 사이에 액체가 유지되도록, 상기 제 1 물체와 상기 제 2 물체를 서로 접근 또는 접촉하도록 하는, 노광 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    제 2 광학 부재를 가지며, 상기 제 1 물체 및 상기 제 2 물체 중 적어도 일방 상에 유지된 기판의 위치 정보를 획득하는 디바이스를 포함하며,
    상기 제 1 물체 및 상기 제 2 물체의 각각은 상기 제 2 광학 부재에 대향하는 제 2 위치로 이동할 수 있고,
    상기 제 1 물체를 상기 제 1 위치에 셋팅하고 상기 제 1 물체 상에 유지된 기판을 노광하는 동작이, 상기 제 2 물체를 상기 제 2 위치에 셋팅하고 상기 제 2 물체 상에 유지된 기판의 위치 정보를 획득하는 동작의 적어도 일부와 병행하여 수행되며,
    상기 구동 유닛은, 상기 제 1 물체 상에 유지된 상기 기판의 노광 후, 상기 제 2 물체 상에 유지된 상기 기판의 노광 전에, 상기 제 1 물체 및 상기 제 2 물체를 서로 접근 또는 접촉시킨 상태에서 상기 제 1 물체 및 상기 제 2 물체를 이동시키는, 노광 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 물체 상에 유지된 상기 기판의 노광 후, 상기 제 2 물체 상에 유지된 상기 기판의 노광 전에, 상기 제 1 물체 및 상기 제 2 물체가 서로 접근 또는 접촉된 상태에서 상기 제 1 물체 및 상기 제 2 물체가 이동될 때, 상기 구동 유닛은, 상기 제 1 물체가 상기 제 2 물체보다도 상기 제 2 광학 부재에 더 가까운 위치에 셋팅되도록, 상기 제 1 물체 및 상기 제 2 물체를 상기 제 2 방향으로 시프트시키는, 노광 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 물체는 상기 제 1 물체 상에 유지된 기판 주위에 4 개의 단면 (end face) 을 가지고,
    상기 제 2 물체는 상기 제 2 물체 상에 유지된 기판 주위에 4 개의 단면을 가지며,
    상기 기판들 상에 복수의 쇼트 (shot) 영역들이 설정되고, 상기 복수의 쇼트 영역들은 순차로 노광되며,
    상기 구동 유닛은, 상기 제 1 물체 상에 유지된 상기 기판의 노광 후, 상기 제 2 물체 상에 유지된 상기 기판의 노광 전에, 상기 제 1 물체 및 상기 제 2 물체가 서로 접근 또는 접촉된 상태에서 상기 제 1 물체 및 상기 제 2 물체가 이동될 때, 상기 제 1 물체의 단면으로서, 상기 제 1 물체 상에 유지된 상기 기판 상의 마지막으로 노광되는 상기 쇼트 영역에 가까운 상기 단면의 일부분이, 상기 제 2 물체의 단면으로서, 상기 제 2 물체 상에 유지된 상기 기판 상의 제일 먼저 노광되는 상기 쇼트 영역에 가까운 상기 단면의 일부분과 접근 또는 접촉되도록, 상기 제 1 물체 및 상기 제 2 물체를 상기 제 2 방향으로 시프트시키는, 노광 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 물체는, 상기 제 1 물체 상에 유지된 기판 주위에 4 개의 단면, 및 위치 계측용 계측 빔으로 조사되는, 상기 4 개의 단면 중 3 개의 단면 상에 제공되는 제 3 광학 부재를 가지고,
    상기 제 2 물체는, 상기 제 2 물체 상에 유지된 기판 주위에 4 개의 단면, 및 위치 계측용 계측 빔으로 조사되는, 상기 4 개의 단면 중 3 개의 단면 상에 제공되는 제 4 광학 부재를 가지며,
    상기 구동 유닛은, 상기 제 1 물체 상에 유지된 상기 기판의 노광 후, 상기 제 2 물체 상에 유지된 상기 기판의 노광 전에, 상기 제 1 물체 및 상기 제 2 물체가 서로 접근 또는 접촉된 상태에서 상기 제 1 물체 및 상기 제 2 물체가 이동될 때, 상기 제 1 물체의 단면으로서, 상기 제 3 광학 부재가 제공되지 않은 상기 단면의 일부분과, 상기 제 2 물체의 단면으로서, 상기 제 4 광학 부재가 제공되지 않는 상기 단면의 일부분을 상기 제 1 방향으로 서로 접근 또는 접촉시키는, 노광 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 물체 및 상기 제 2 물체의 각각은, 위치 계측용 계측 빔이 조사되는 반사 부재로서, 상기 소정 평면과 직교하는 제 3 방향의 성분을 포함하는 제 1 반사면, 상기 제 3 방향 성분을 포함하며, 상기 제 1 반사면에 대해 대칭인 제 2 반사면, 및 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향의 적어도 일방과 직교하는 제 3 반사면을 갖는 상기 반사 부재; 및 상기 반사 부재보다도 외측으로 돌출하는 단면을 가지며,
    상기 구동 유닛은, 상기 제 1 물체의 단면으로서, 상기 반사 부재보다도 외측으로 돌출한 상기 제 1 물체의 단면의 일부분을, 상기 제 2 물체의 단면으로서, 상기 반사 부재보다도 외측으로 돌출한 상기 제 2 물체의 단면의 일부분과 접근 또는 접촉시킨 상태에서 상기 제 1 물체 및 상기 제 2 물체를 이동시키는, 노광 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 유닛은,
    제 1 고정자 (stator), 및 상기 제 1 고정자와 협력하여 동작하는 제 1 가동자 (mover) 를 가지며, 상기 제 1 물체를 상기 소정 평면 내의 소정 방향으로 이동시키는 제 1 구동 유닛;
    제 2 고정자, 및 상기 제 2 고정자와 협력하여 동작하는 제 2 가동자를 가지며, 상기 제 2 물체를 상기 소정 방향으로 이동시키는 제 2 구동 유닛;
    상기 제 1 고정자가 제공되고, 상기 제 1 물체의 일단을 이동가능하게 지지하는 제 1 지지 부재; 및
    상기 제 2 고정자가 제공되고, 상기 제 2 물체의 일단을 이동가능하게 지지하는 제 2 지지 부재를 포함하며,
    상기 제 1 지지 부재는 상기 소정 방향에 대해 직교하는 방향으로 소정 간격으로 상기 제 2 지지 부재로부터 이격되는, 노광 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 구동 유닛은,
    상기 제 1 가동자에 접속된 제 3 고정자, 및 상기 제 3 고정자와 협력하여 동작하는 제 3 가동자를 가지며, 상기 제 1 물체를 상기 소정 방향에 대해 직교하는 방향으로 이동시키는 제 3 구동 유닛; 및
    상기 제 2 가동자에 접속된 제 4 고정자, 및 상기 제 4 고정자와 협력하여 동작하는 제 4 가동자를 가지며, 상기 제 2 물체를 상기 소정 방향에 대해 직교하는 방향으로 이동시키는 제 4 구동 유닛을 포함하는, 노광 장치.
  12. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 물체 및 상기 제 2 물체가 서로 접근 또는 접촉된 상태에서 상기 제 2 방향에 대해 상기 시프트된 폭은, 액체가 상기 제 1 광학 부재와의 사이에 유지되도록 허용하는 최소 가능 값을 갖는, 노광 장치.
  13. 삭제
  14. 노광 빔으로 기판을 노광하는 노광 방법으로서,
    노광 빔을 사출하는 제 1 광학 부재의 광사출측에서 이동가능한 제 1 물체 (object) 및 제 2 물체를, 상기 제 1 광학 부재와 대향하는 제 1 위치를 포함하는 소정 평면 내의 제 1 방향으로 서로 접근 또는 접촉시키는 단계; 및
    상기 제 1 물체 및 상기 제 2 물체를, 제 1 방향으로, 상기 제 1 물체와 상기 제 2 물체의 위치들을 상기 소정 평면 내의 제 2 방향으로 시프트시킨 상태에서 또한 상기 제 1 물체와 상기 제 2 물체를 서로 접근 또는 접촉시킨 상태에서 이동시키는 단계를 포함하는, 노광 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 물체 및 상기 제 2 물체가 상기 제 1 방향으로 이동하는 동안, 상기 제 1 물체 및 상기 제 2 물체 중 적어도 일방과 상기 제 1 광학 부재 사이에 액체가 유지되는, 노광 방법.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 기재된 노광 방법을 이용하여 기판을 노광하는 단계; 및
    상기 노광된 기판을 현상하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법.
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