KR101422298B1 - 마스크, 노광 장치, 노광 방법 및 그 노광 장치 또는 노광 방법을 이용한 디바이스 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

마스크는 투영 광학계를 통해 기판 위에 패턴의 상(像)을 형성하기 위한 원통 형상의 마스크이다. 마스크는, 패턴이 형성되며, 정해진 축 주위에 배치된 패턴 형성면을 갖고, 기판의 적어도 정해진 일차원 방향으로의 이동에 동기하여, 정해진 축을 회전축으로 해서 회전 가능하며, 패턴 형성면에 있어서의 마스크의 직경을 D, 일차원 방향에 있어서의 기판의 최대의 길이를 L, 투영 광학계의 투영 배율을 β, 원주율을 π로 했을 때, D≥(β×L)/π의 조건을 만족한다.

Description

마스크, 노광 장치, 노광 방법 및 그 노광 장치 또는 노광 방법을 이용한 디바이스 제조 방법{MASK, EXPOSURE APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 마스크, 기판을 노광하는 노광 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
본원은, 2006년 9월 8일에 출원된 일본 특허 출원 제2006-244269호에 기초하여 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다.
포토리소그래피 공정에서 이용되는 노광 장치에 있어서, 하기 특허 문헌에 개시되어 있는 바와 같은, 원통 형상 또는 원기둥 형상의 마스크를 이용하여 기판을 노광하는 노광 장치가 알려져 있다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 평성 제7-153672호 공보
특허 문헌 2: 일본 특허 공개 평성 제8-213305호 공보
특허 문헌 3: 일본 특허 공개 제2006-093318호 공보
판 형상의 마스크를 이용하는 경우뿐만 아니라, 원통 형상 또는 원기둥 형상의 마스크를 이용하여 기판을 노광하는 경우에 있어서도, 마스크와 기판의 위치 관계를 정확(精確)하게 조정할 필요가 있다. 마스크와 기판의 위치 관계를 정확하게 조정할 수 없거나, 진동 등에 의해 마스크와 기판의 위치 관계가 변동하면, 마스크의 패턴의 상(像)으로 기판을 양호하게 노광할 수 없게 될 가능성이 높아진다.
또한, 예컨대 마스크의 이동과 동기(同期)하여 기판을 이동하면서 그 기판을 노광하는 경우, 기판을 양호하게 노광하기 위해서, 마스크 및/또는 기판의 가속 종료 후, 발생된 진동이 수속되어, 속도가 일정하게 될 때까지의 대기 시간[정정(靜定) 시간]을 마련할 필요가 생기는 경우가 있다. 이러한 경우에 있어서, 마스크의 이동 방향 및/또는 기판의 이동 방향이 빈번히 변화하면, 그만큼 가속 동작이 증가하기 때문에, 정정 시간을 많이 마련하지 않으면 안 되게 된다. 그 경우, 노광에 기여하지 않는 시간이 늘어나게 되어, 작업 처리량이 저하될 가능성이 있다. 작업 처리량의 열화를 억제하기 위해서는, 마스크 및/또는 기판의 이동 방향의 변화의 횟수를 억제하고, 발생된 진동을 신속하게 수속하는 것이 바람직하다.
본 발명은, 작업 처리량의 저하를 억제하며, 기판 위에 패턴의 상(像)을 양호하게 형성할 수 있는 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은, 작업 처리량의 저하를 억제하며, 패턴의 상으로 기판을 양호하게 노광할 수 있는 노광 장치 및 그 노광 장치를 이용하는 디바이스 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 실시형태에 나타내는 각 도면에 대응시킨 이하의 구성을 채용하고 있다. 단, 각 요소에 붙인 괄호 안의 부호는 그 요소의 예시에 불과하며, 각 요소를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 제1 형태에 따르면, 투영 광학계(PL)를 통해 기판(P) 위에 패턴(MP)의 상을 형성하기 위한 마스크로서, 패턴(MP)이 형성되며, 정해진 축(J) 주위에 배치된 패턴 형성면(MF)과, 패턴 형성면을 가지며, 기판(P)의 적어도 정해진 일차원 방향으로의 이동과 동기(同期)하여, 정해진 축(J)을 회전축으로 해서 회전 가능한 원통체를 구비하고, 패턴 형성면(MF)에 있어서의 마스크(M)의 직경을 D, 일차원 방향에 있어서의 기판(P)의 최대의 길이를 L, 투영 광학계(PL)의 투영 배율을 β, 원주율을 π로 했을 때,
D≥(β×L)/π의 조건을 만족하는 마스크(M)가 제공된다.
본 발명의 제1 형태에 따르면, 작업 처리량의 저하를 억제하며, 기판 위에 패턴의 상을 양호하게 형성할 수 있다.
본 발명의 제2 형태에 따르면, 투영 광학계(PL)를 통해 기판(P) 위에 패턴(MP)의 상을 형성하기 위한 마스크로서, 패턴(MP)이 형성되며, 정해진 축(J) 주위에 배치된 패턴 형성면(MF)과, 패턴 형성면을 가지며, 기판(P)의 적어도 정해진 일차원 방향으로의 이동에 동기하여, 정해진 축(J)을 회전축으로 해서 회전 가능한 원통체를 구비하고, 패턴 형성면(MF)에 있어서의 마스크(M)의 직경을 D, 일차원 방향에 있어서의 기판(P)의 최대의 길이를 L, 투영 광학계(PL)의 투영 배율을 β, 원주율을 π로 했을 때,
(β×L)/π＞D≥(β×L)/(2×π)의 조건을 만족하는 마스크(M)가 제공된다.
본 발명의 제2 형태에 따르면, 작업 처리량의 저하를 억제하며, 기판 위에 패턴의 상을 양호하게 형성할 수 있다.
본 발명의 제3 형태에 따르면, 상기 형태의 마스크(M)를 이용하여, 마스크(M) 위에 형성된 패턴(MP)의 상으로 기판(P)을 노광하는 노광 장치로서, 정해진 축(J)을 회전축으로 해서 마스크(M)를 회전시킬 수 있는 마스크 구동 장치(2)와, 마스크(M)의 회전에 동기하여, 기판(P)을 적어도 정해진 일차원 방향으로 이동시킬 수 있는 기판 구동 장치(4)와, 마스크(M)의 패턴(MP)의 상을 기판(P) 위에 투영하는 투영 광학계(PL)를 구비한 노광 장치(EX)가 제공된다.
본 발명의 제3 형태에 따르면, 작업 처리량의 저하를 억제하며, 패턴의 상으로 기판을 양호하게 노광할 수 있다.
본 발명의 제4 형태에 따르면, 패턴(MP)의 상으로 기판(P)을 노광하는 노광 장치에 있어서, 패턴(MP)이 형성되며, 정해진 축(J) 주위에 배치된 패턴 형성면(MF)을 갖는 원통 형상의 마스크(M)의 측면(MS)을 착탈 가능하게 유지하는 유지 부재(1)를 구비한 노광 장치(EX)가 제공된다.
본 발명의 제4 형태에 따르면, 작업 처리량의 저하를 억제하며, 패턴의 상으로 기판을 양호하게 노광할 수 있다.
본 발명의 제5 형태에 따르면, 패턴(MP)의 상으로 기판(P)을 노광하는 노광 장치에 있어서, 패턴(MP)이 형성되며, 정해진 축(J) 주위에 배치된 패턴 형성면(MF)을 갖는 원통 형상의 마스크(M)를 유지하는 유지 부재(1)와, 마스크(M)를 유지한 유지 부재(1)를 6자유도의 방향으로 이동시킬 수 있는 마스크 구동 장치(2)를 구비한 노광 장치(EX)가 제공된다.
본 발명의 제5 형태에 따르면, 작업 처리량의 저하를 억제하며, 패턴의 상으로 기판을 양호하게 노광할 수 있다.
본 발명의 제6 형태에 따르면, 패턴(MP)의 상으로 기판(P)을 노광하는 노광 장치에 있어서, 패턴(MP)이 형성되며, 정해진 축(J) 주위에 배치된 패턴 형성면(MF)을 갖는 원통 형상의 마스크(M)를, 정해진 축(J)을 회전축으로 해서 회전시킬 수 있는 마스크 구동 장치(2)와, 마스크(M)의 회전에 따르는 반력(反力)을 흡수하는 카운터 매스(counter mass; 46)를 구비한 노광 장치(EX)가 제공된다.
본 발명의 제6 형태에 따르면, 작업 처리량의 저하를 억제하며, 패턴의 상으로 기판을 양호하게 노광할 수 있다.
본 발명의 제7 형태에 따르면, 패턴(MP)의 상으로 기판(P)을 노광하는 노광 장치에 있어서, 패턴(MP)이 형성되며, 정해진 축(J) 주위에 배치된 패턴 형성면(MF)을 갖는 원통 형상의 마스크(M)를 유지하는 유지 부재(1)와, 유지 부재(1)를 정해진 축(J)을 회전축으로 해서 회전 가능하게 지지하는 축 부재(20)이며, 그 일단측에 유지 부재(1)가 배치되는 상기 축 부재와, 축 부재(20)를 회전 가능하게 지지하는 지지 부재(21)와, 축 부재(20)의 타단측에 배치된 추 부재(weight member; 22)이며, 유지 부재(1)와의 사이에 지지 부재(21)가 배치되는 상기 추 부재를 구비하는 노광 장치(EX)가 제공된다.
본 발명의 제7 형태에 따르면, 작업 처리량의 저하를 억제하며, 패턴의 상으로 기판을 양호하게 노광할 수 있다.
본 발명의 제8 형태에 따르면, 상기 형태의 노광 장치(EX)를 이용하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제8 형태에 따르면, 작업 처리량의 저하를 억제하며, 패턴의 상으로 기판을 양호하게 노광할 수 있는 노광 장치를 이용하여 디바이스를 제조할 수 있다.
<발명의 효과>
본 발명에 따르면, 작업 처리량의 저하를 억제하며, 패턴의 상으로 기판을 양호하게 노광할 수 있다. 따라서, 원하는 성능을 갖는 디바이스를 높은 생산성으로 제조할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 노광 장치를 도시하는 개략적인 구성도이다.
도 2는 제1 실시형태의 노광 장치(EX)를 도시하는 모식도이다.
도 3은 제1 실시형태에 따른 마스크를 도시하는 사시도이다.
도 4a는 제1 실시형태에 따른 마스크를 설명하기 위한 도면으로서, 마스크의 측면의 모식도이다.
도 4b는 제1 실시형태에 따른 마스크를 설명하기 위한 도면으로서, 마스크의 패턴 형성면을 XY 평면 위에 전개한 도면이다.
도 5는 제1 실시형태에 따른 기판을 유지한 기판 유지 부재를 도시하는 평면도이다.
도 6은 제1 실시형태에 따른 마스크 유지 부재 및 마스크 구동 장치의 근방을 도시하는 측단면도이다.
도 7a는 제1 실시형태에 따른 마스크 유지 부재를 도시하는 도면으로서, 마스크 유지 부재의 XZ 평면과 평행한 단면도이다.
도 7b는 제1 실시형태에 따른 마스크 유지 부재를 도시하는 도면으로서, 마스크 유지 부재를 +X측에서 본 도면이다.
도 8a는 제1 실시형태에 따른 마스크를 교환하는 교환 시스템을 설명하기 위한 도면으로서, 반송 장치가 마스크를 반송하고 있는 상태를 도시하는 도면이다.
도 8b는 제1 실시형태에 따른 마스크를 교환하는 교환 시스템을 설명하기 위한 도면으로서, 마스크 유지 부재에 마스크가 유지된 상태를 도시하는 도면이다.
도 9는 제1 실시형태에 따른 마스크의 위치 정보를 취득할 수 있는 제1 검출 시스템을 설명하기 위한 모식도이다.
도 10a는 제1 실시형태에 따른 마스크의 마크 형성 영역을 설명하기 위한 모식도로서, 마스크의 패턴 형성면의 일부를 XY 평면 위에 전개한 도면이다.
도 10b는 제1 실시형태에 따른 마스크의 마크 형성 영역을 설명하기 위한 모식도로서, 도 10a의 마크 형성 영역의 일부를 확대한 도면이다.
도 11은 제1 실시형태에 따른 인코더 시스템의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 12는 제1 실시형태에 따른 회전 개시 위치 마크가 형성되어 있는 마스크 패턴 형성면의 근방을 XY 평면 위에 전개한 도면이다.
도 13은 제1 실시형태에 따른 기판의 위치 정보를 취득할 수 있는 제2 검출 시스템을 설명하기 위한 모식도이다.
도 14는 제1 실시형태에 따른 노광 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 15는 제1 실시형태에 따른 노광 장치의 동작의 일례를 설명하기 위한 모 식도이다.
도 16은 제1 실시형태에 따른 노광 장치의 동작의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 17은 제1 실시형태에 따른 노광 장치의 동작의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 18은 마이크로 디바이스의 제조 공정의 일례를 도시하는 흐름도이다.
<부호의 설명>
1: 마스크 유지 부재 2: 마스크 구동 장치
3: 기판 유지 부재 4: 기판 구동 장치
5: 검출 시스템 5A: 제1 검출 시스템
5B: 제2 검출 시스템 6: 제어 장치
20: 축 부재 21: 지지 부재
22: 추 부재 24: 방진 장치
25: 흡착 기구 46: 카운터 매스
47: 유지 기구 61: 제1 구동 기구
61A: 가동자 61B: 고정자
62: 제2 구동 기구 100: 펠리클(pellicle)
101: 지지 부재 EL: 노광광
EX: 노광 장치 IL: 조명계
J: 중심축 M: 마스크
MA: 패턴 형성 영역 MB: 마크 형성 영역
MF: 패턴 형성면 MP: 패턴
P: 기판 PL: 투영 광학계
S(S1∼S26): 샷(shot) 영역
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 또한, 이하의 설명에서는, XYZ 직교 좌표계를 설정하고, 이 XYZ 직교 좌표계를 참조하면서 각 부재의 위치 관계에 대해서 설명한다. 수평면 내에서의 정해진 방향을 X축 방향, 수평면 내에서 X축 방향과 직교하는 방향을 Y축 방향, X축 방향 및 Y축 방향의 각각에 직교하는 방향(즉 연직 방향)을 Z축 방향으로 한다. 또한, X축, Y축 및 Z축 둘레의 회전(경사) 방향을 각각, θX, θY 및 θZ 방향으로 한다.
<제1 실시형태>
제1 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1은 제1 실시형태에 따른 노광 장치(EX)를 도시하는 개략적인 구성도이다. 도 1에 있어서, 노광 장치(EX)는, 패턴(MP)을 갖는 마스크(M)를 유지하는 마스크 유지 부재(1)와, 마스크(M)를 유지한 마스크 유지 부재(1)를 이동시킬 수 있는 마스크 구동 장치(2)와, 기판(P)을 유지하는 기판 유지 부재(3)와, 기판(P)을 유지한 기판 유지 부재(3)를 이동시킬 수 있는 기판 구동 장치(4)와, 마스크(M)의 위치 정보 및 기판(P)의 위치 정보를 취득할 수 있는 검출 시스템(5)과, 마스크(M)의 패턴(MP)을 노광광(EL)으로 조명하는 조명계(IL)와, 노광광(EL)으로 조명된 마스크(M)의 패턴(MP)의 상을 기판(P) 위에 투영하는 투영 광학계(PL)와, 노광 장치(EX) 전체의 동작을 제어하는 제어 장치(6)를 구비하고 있다.
마스크(M)는, 기판(P) 위에 투영되는 디바이스 패턴이 형성된 레티클을 포함한다. 본 실시형태에서는, 마스크(M)는 원통 형상이다. 원통 형상의 마스크(M)는, 중심축(J)과, 중심축(J) 주위에 배치된 외주면(MF)과, 외주면(MF)의 양측의 각각에 배치된 측면(MS)을 갖고 있다. 본 실시형태에서는, 패턴(MP)은, 마스크(M)의 외주면(MF)에 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 패턴(MP)은, 마스크(M)의 외주면(MF)의 둘레 방향을 따라서 복수 형성되어 있다. 마스크(M)의 외주면(MF)에는, 그 외주면(MF)의 둘레 방향을 따라서, 패턴(MP)이 형성된 패턴 형성 영역(MA)이 설정되어 있다. 이하의 설명에서는, 마스크(M) 중, 패턴(MP)이 형성되며, 중심축(J) 주위에 배치된 외주면(MF)의 적어도 일부를 적절히, 패턴 형성면(MF)이라고 칭한다. 또한, 본 실시형태에서는, 마스크(M)로서 반사형의 마스크를 이용한다.
기판(P)은, 예컨대 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 웨이퍼 등의 기재(基材) 위에 감광재(포토레지스트)의 막이 형성된 것, 또는 감광재에 더하여 보호막(톱코트막) 등의 각종의 막을 도포한 것을 포함한다. 본 실시형태에서는, 기판(P)은 대략 원판 형상이다. 기판(P)은 그 표면(노광면)과 XY 평면이 거의 평행하게 되도록, 기판 유지 부재(3)에 유지된다. 기판 유지 부재(3)에 유지된 기판(P)은, XY 평면 내에서 대략 원형 형상이다. 기판(P) 위에는, 패턴(MP)의 상이 형성되는 노광 대상 영역인 복수의 샷 영역[S(S1∼S26)]이 매트릭스 형상으로 마련되어 있다.
본 실시형태에서는, 마스크 구동 장치(2)는, 예컨대 보이스 코일 모터 및 리니어 모터 등, 로렌츠힘에 의해 구동 가능한 액츄에이터를 포함하며, 마스크(M)를 유지한 마스크 유지 부재(1)를, X축, Y축, Z축, θX, θY 및 θZ 방향의 6자유도의 방향으로 이동시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 기판 구동 장치(4)는, 예컨대 보이스 코일 모터 및 리니어 모터 등, 로렌츠힘에 의해 구동 가능한 액츄에이터를 포함하며, 기판(P)을 유지한 기판 유지 부재(3)를, X축, Y축, Z축, θX, θY 및 θZ 방향의 6자유도의 방향으로 이동시킬 수 있다.
본 실시형태에서는, 검출 시스템(5)은, 마스크(M)의 위치 정보, 나아가서는 패턴(MP)[패턴 형성 영역(MA)]에 관한 위치 정보를 취득할 수 있는 제1 검출 시스템(5A)과, 기판(P)의 위치 정보, 나아가서는 샷 영역(S)의 위치 정보를 취득할 수 있는 제2 검출 시스템(5B)을 포함한다. 제1 검출 시스템(5A)은 인코더 시스템(51)와 포커스 레벨링 검출 시스템(52)을 포함한다. 제2 검출 시스템(5B)은 레이저 간섭계 시스템(53), 포커스 레벨링 검출 시스템(54) 및 얼라이먼트 시스템(55)을 포함한다.
본 실시형태에서는, 인코더 시스템(51) 및 포커스 레벨링 검출 시스템(52)을 포함하는 제1 검출 시스템(5A)은, 마스크(M)[패턴(MP)]의 X축, Y축, Z축, θX, θY 및 θZ 방향의 6자유도의 방향의 위치 정보를 취득할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 레이저 간섭계 시스템(53), 포커스 레벨링 검출 시스템(54) 및 얼라이먼트 시스템(55)을 포함하는 제2 검출 시스템(5B)은, 기판(P)[샷 영역(S)]의 X축, Y축, Z축, θX, θY 및 θZ 방향의 6자유도의 방향의 위치 정보를 취득할 수 있다.
노광 장치(EX)는, 예컨대 클린룸(clean room) 내의 바닥면(FL) 상에 마련된 제1 칼럼(CL1) 및 제1 칼럼(CL1) 위에 마련된 제2 칼럼(CL2)을 포함하는 바디(BD)를 구비하고 있다. 제1 칼럼(CL1)은, 복수의 제1 받침대(11)와, 이들 제1 받침대(11)에 방진 장치(10)를 통해 지지된 제1 정반(定盤; 7)을 구비하고 있다. 제2 칼럼(CL2)은, 제1 정반(7) 위에 마련된 복수의 제2 받침대(12)와, 이들 제2 받침대(12)에 방진 장치(13)를 통해 지지된 제2 정반(8)을 구비하고 있다.
조명계(IL)는, 패턴(MP)이 형성된 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)을 노광광(EL)으로 조명한다. 조명계(IL)는, 마스크(M)의 패턴 형성면(MF) 위에 정해진 조명 영역(IA)을 설정할 수 있고, 그 조명 영역(IA)에 균일한 조도 분포로 노광광(EL)을 조사할 수 있다. 조명계(IL)는, 광원 장치로부터 사출된 노광광(EL)의 조도를 균일화하는 옵티컬 인테그레이터(optical integrator), 옵티컬 인테그레이터로부터의 노광광(EL)을 집광하는 콘덴서 렌즈, 릴레이 렌즈계 및 조명 영역(IA)을 설정하는 시야 조리개(블라인드 기구) 등을 포함하고 있다. 조명계(IL)로부터 사출되는 노광광(EL)으로서는, 예컨대 수은 램프로부터 사출되는 휘선(g선, h선, i선) 및 KrF 엑시머 레이저광(파장 248 ㎚) 등의 원자외광(DUV광), ArF 엑시머 레이저광(파장 193 ㎚) 및 F2 레이저광(파장 157 ㎚) 등의 진공 자외광(VUV광) 등이 이용된다. 본 실시형태에서는 ArF 엑시머 레이저광이 이용된다.
마스크 유지 부재(1)는, 패턴(MP)이 형성되고, 중심축(J) 주위에 배치된 패턴 형성면(MF)을 갖는 원통 형상의 마스크(M)를 유지한다. 마스크 구동 장치(2)는, 마스크(M)를 유지한 마스크 유지 부재(1)를, X축, Y축, Z축, θX, θY 및 θZ 방향의 6자유도의 방향으로 이동시킬 수 있다. 마스크 유지 부재(1)와, 그 마스크 유지 부재(1)를 이동시킬 수 있는 마스크 구동 장치(2)의 적어도 일부는, 제2 정반(8)의 윗면에 지지되어 있다. 마스크 유지 부재(1)는, 마스크(M)를 유지한 상태에서, 제2 정반(8) 위에서, 6자유도의 방향으로 이동 가능하다.
제2 정반(8)은, 노광광(EL)을 통과시키기 위한 개구(8K)를 갖고 있다. 조명계(IL)로부터 사출되어, 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)을 조명한 노광광(EL)은, 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)에서 반사되어, 제2 정반(8)의 개구(8K)를 통과한 후, 투영 광학계(PL)에 입사한다.
본 실시형태에서는, 마스크 유지 부재(1)는, 마스크(M)의 중심축(J)과 X축이 거의 평행하게 되도록, 마스크(M)를 유지한다. 따라서, 마스크(M)가 마스크 유지 부재(1)에 유지된 상태에서는, 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)은, X축과 거의 평행한 축 주위에 배치된다. 마스크 구동 장치(2)는, 마스크(M)를 유지한 마스크 유지 부재(1)를, 중심축(J)을 회전축으로 해서 θX 방향으로 회전시킬 수 있고, 마스크(M)를 유지한 마스크 유지 부재(1)를, 6자유도의 방향으로 이동시킬 수 있다. 마스크 유지 부재(1)에 유지된 마스크(M)는, 마스크 구동 장치(2)에 의해, 중심축(J)을 회전축으로 해서, 적어도 θX 방향으로 회전 가능하다.
검출 시스템(5)의 제1 검출 시스템(5A)은, 패턴 형성면(MF)의 둘레 방향(θX 방향)에 있어서의 마스크(M)의 패턴(MP)의 위치 정보 및 중심축(J) 방향(X축 방향)에 있어서의 마스크(M)의 패턴(MP)의 위치 정보 중 적어도 한쪽을 취득할 수 있는 인코더 시스템(51)과, 중심축(J)과 수직인 방향(Z축 방향)에 있어서의 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)의 위치 정보를 취득할 수 있는 포커스 레벨링 검출 시스템(52)을 포함한다. 제어 장치(6)는, 인코더 시스템(51) 및 포커스 레벨링 검출 시스템(52)을 포함하는 제1 검출 시스템(5A)의 검출 결과에 기초하여, 마스크 구동 장치(2)를 구동시켜, 마스크 유지 부재(1)에 유지되어 있는 마스크(M)의 위치를 제어한다.
투영 광학계(PL)는, 마스크(M)의 패턴(MP)의 상을 정해진 투영 배율(β)로 기판(P)에 투영한다. 투영 광학계(PL)는, 복수의 광학 소자를 갖고 있으며, 이들 광학 소자는 경통(鏡筒; 15)으로 유지되어 있다. 경통(15)은 플랜지(15F)를 갖고 있으며, 투영 광학계(PL)는, 플랜지(15F)를 통해, 제1 정반(7)에 지지되어 있다. 또한, 제1 정반(7)과 경통(15) 사이에 방진 장치를 마련할 수 있다 . 본 실시형태의 투영 광학계(PL)는, 그 투영 배율이 예컨대 1/4, 1/5, 1/8 등의 축소계이다. 또한, 본 실시형태의 투영 광학계(PL)는, 마스크(M)의 패턴(MP)의 도립상(倒立像)을 기판(P) 위에 투영한다.
또한, 투영 광학계(PL)는, 축소계, 등배계 및 확대계의 어떠한 것이어도 좋다. 또한, 투영 광학계(PL)는, 도립상과 정립상(正立像) 중 어떠한 것을 형성해도 좋다. 또한, 투영 광학계(PL)는, 반사 광학 소자를 포함하지 않는 굴절계, 굴절 광학 소자를 포함하지 않는 반사계, 반사 광학 소자와 굴절 광학 소자를 포함하는 반사 굴절계의 어떠한 것이어도 좋다.
기판 유지 부재(3)는, 감광재의 막을 갖는 원판 형상의 기판(P)을 유지한다. 기판 유지 부재(3)는, 기판(P)을 흡착하여 유지하는 흡착 기구를 갖고 있다. 본 실시형태에서는, 기판 유지 부재(3)에는 오목부(3C)가 형성되어 있다. 기판(P)을 흡착하여 유지하는 흡착 기구의 적어도 일부 및 기판(P)의 이면을 유지하는 유지면은, 그 오목부(3C)에 배치되어 있다. 또한, 오목부(3C) 이외의 기판 유지 부재(3)의 윗면(3F)은, 유지면(흡착 기구)에 유지된 기판(P)의 표면과 거의 동일한 높이(동일면)로 되는 평탄면이다.
기판 구동 장치(4)는, 기판(P)을 유지한 기판 유지 부재(3)를, X축, Y축, Z축, θX, θY 및 θZ 방향의 6자유도의 방향으로 이동시킬 수 있다. 기판 유지 부재(3)와, 그 기판 유지 부재(3)를 이동시킬 수 있는 기판 구동 장치(4)의 적어도 일부는, 제3 정반(9)의 윗면에 지지되어 있다. 제3 정반(9)은, 바닥면(FL) 위에 방진 장치(14)를 통해 지지되어 있다. 기판 유지 부재(3)는, 기판(P)을 유지한 상태에서, 제3 정반(9) 위에서, 6자유도의 방향으로 이동 가능하다.
본 실시형태에서는, 기판 유지 부재(3)는, 기판(P)의 표면(노광면)과 XY 평면이 거의 평행하게 되도록, 기판(P)을 유지한다. 기판 구동 장치(4)는, 기판(P)을 유지한 기판 유지 부재(3)를, 적어도 정해진 일차원 방향으로 이동시킬 수 있다. 기판 유지 부재(3)에 유지된 기판(P)은, 기판 구동 장치(4)에 의해, 적어도 정해진 일차원 방향으로 이동 가능하다.
검출 시스템(5)의 제2 검출 시스템(5B)은, X축, Y축 및 θZ 방향에 있어서의 기판(P)을 유지한 기판 유지 부재(3)[나아가서는 기판(P)]의 위치 정보를 취득할 수 있는 레이저 간섭계 시스템(53)과, Z축, θX 및 θY 방향에 있어서의 기판 유지 부재(3)에 유지되어 있는 기판(P)의 표면의 면 위치 정보를 취득할 수 있는 포커스 레벨링 검출 시스템(54)을 포함한다. 제어 장치(6)는, 레이저 간섭계 시스템(53) 및 포커스 레벨링 검출 시스템(54)을 포함하는 제2 검출 시스템(5B)의 검출 결과에 기초하여, 기판 구동 장치(4)를 구동시켜, 기판 유지 부재(3)에 유지되어 있는 기판(P)의 위치를 제어한다.
또한, 본 실시형태에서는, 노광 장치(EX)는, 기판(P) 위에 형성된 얼라이먼트 마크(AM) 등을 검출하는 오프 액시스(off-axis) 방식의 얼라이먼트 시스템(55)을 구비하고 있다. 얼라이먼트 시스템(55)의 적어도 일부는, 투영 광학계(PL)의 선단 근방에 배치되어 있다. 본 실시형태의 얼라이먼트 시스템(55)은, 예컨대 일본 특허 공개 평성 제4-65603호 공보(대응하는 미국 특허 제5,493,403호)에 개시되어 있는 바와 같은, 기판(P) 위의 감광재를 감광시키지 않는 광대역의 검출광을 대상 마크[기판(P) 위에 형성된 얼라이먼트 마크(AM) 등]에 조사하고, 그 대상 마크로부터의 반사광에 의해 수광면에 결상(結像)된 대상 마크의 상과 지표[얼라이먼트 시스템(55) 내에 마련된 지표판 위의 지표 마크]의 상을 CCD 등의 촬상 소자를 이용해서 촬상하며, 이들의 촬상 신호를 화상 처리함으로써 마크의 위치를 계측하는 FIA(Field Image Alignment) 방식의 얼라이먼트 시스템을 채용한다.
도 2는, 본 실시형태의 노광 장치(EX)를 도시하는 모식도이다. 본 실시형태의 노광 장치(EX)는, 마스크(M)와 기판(P)을 각각 정해진 주사 방향으로 동기 이동시키면서, 마스크(M)의 패턴(MP)의 상을 기판(P) 위에 투영하는 주사형 노광 장치(소위 스캐닝 스테퍼)이다. 본 실시형태에서는, 기판(P)의 주사 방향(동기 이동 방향)을 Y축 방향으로 하고, 마스크(M)의 주사 방향(동기 이동 방향)을 θX 방향으로 한다.
노광 장치(EX)는, 마스크 구동 장치(2) 및 기판 구동 장치(4)의 각각을 이용해서, 마스크(M)의 θX 방향으로의 이동(회전)에 동기하여, 기판(P)을 Y축 방향으로 이동시키면서, 마스크(M)의 패턴(MP)의 상을 투영 광학계(PL)를 통해 기판(P) 위에 투영한다. 노광 장치(EX)는, 기판(P)의 샷 영역(S)을 투영 광학계(PL)의 투영 영역(AR)에 대하여 Y축 방향으로 이동시키고, 그 기판(P)의 Y축 방향으로의 이동에 동기하여, 조명계(IL)의 조명 영역(IA)에 대해서 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)을 중심축(J)을 회전축으로 해서 θX 방향으로 이동(회전)시키면서, 조명 영역(IA)을 노광광(EL)으로 조명하며, 투영 광학계(PL)를 통해 투영 영역(AR)에 노광광(EL)을 조사함으로써, 투영 영역(AR)에 형성되는 패턴(MP)의 상으로 기판(P) 위의 샷 영역(S)을 노광한다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 투영 광학계(PL)는, 마스크(M)의 패턴(MP)의 도립상을 기판(P) 위에 투영한다. 기판(P)의 샷 영역(S)에 마스크(M)의 패턴(MP)의 상을 투영할 때, 도 2의 화살표로 나타내는 바와 같이, 제어 장치(6)는, 예컨대 기판(P)의 -Y 방향으로의 이동에 동기하여, 마스크(M)를 Y축으로부터 Z축을 향하는 방향[+X 방향에서 마스크(M)를 본 경우, 반시계 방향]으로 회전시킨다. 이하의 설명에서, Y축으로부터 Z축을 향하는 방향[+X 방향에서 마스크(M)를 본 경우, 반시계 방향]으로의 회전 방향을 적절히, +θX 방향이라고 칭하고, 그 반대 방향을 적절히, -θX 방향이라고 칭한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 조명계(IL)는, 마스크(M)와 투영 광학계(PL) 사이에 배치된 반사 광학 소자(18)를 구비하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 조명계(IL)는, 반사 광학 소자(18)에 대하여 광원 장치측에 배치되며, 노광광(EL)을 반사 광학 소자(18)에 유도하는 제1 원통형 렌즈(cylindrical lens; 17)와, 제1 원통형 렌즈(17)에 의해 반사 광학 소자(18)에 유도되어, 그 반사 광학 소자(18)에서 반사된 노광광(EL)이 입사되며, 그 노광광(EL)을 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)에 유도하는 제2 원통형 렌즈(19)를 구비하고 있다.
제1 원통형 렌즈(17)는, 조명계(IL)의 시야 조리개 등에 의해 설정된 노광광(EL)의 단면 형상을 보정한다. 반사 광학 소자(18)는, 제1 원통형 렌즈(17)로부터의 노광광(EL)을 반사하여, 노광광(EL)의 광로의 방향을 변경시킨다. 제2 원통형 렌즈(19)는, 반사 광학 소자(18)로부터의 노광광(EL)의 단면 형상을 보정한다.
본 실시형태에서는, 제1 원통형 렌즈(17) 및 제2 원통형 렌즈(19)를 포함하는 조명계(IL)는, 마스크(M)의 패턴 형성면(MF) 위에 있어서의 조명 영역(IA)을, X축 방향을 길이 방향으로 하는 슬릿 형상(직사각형 형상)으로 설정한다. 또한 본 실시형태에서는, 조명계(IL)는, 원통 형상의 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)의 최하부(BT)를 노광광(EL)으로 조명한다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 마스크(M)로서 반사형의 마스크를 이용한다. 조명계(IL)에 의해 패턴 형성면(MF)에 조사되어, 그 패턴 형성면(MF)에서 반사된 노광광(EL)이, 투영 광학계(PL)를 통해 기판(P) 위에 조사된다. 마스 크(M)의 패턴(MP)의 상은, 투영 광학계(PL)를 통해 기판(P) 위에 형성된다. 제어 장치(6)는, 마스크(M)의 패턴(MP)의 상을 기판(P) 위에 투영하여 그 기판(P)을 노광하기 위해서, 마스크 구동 장치(2)를 이용하여, 마스크(M)를 중심축(J)을 회전축으로 해서 회전시키면서, 조명계(IL)를 이용하여, 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)에 노광광(EL)을 조사한다.
다음으로, 마스크(M)에 대해서 설명한다. 도 3은 마스크(M)를 도시하는 사시도, 도 4a는 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)의 모식도, 도 4b는 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)을 XY 평면 위에 전개한 도면이다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 마스크(M)는 원통 형상이다. 마스크(M)는, 패턴(MP)이 형성되며, 중심축(J) 주위에 배치된 패턴 형성면(MF)을 갖는다. 도 3에 있어서, 중심축(J)은 X축과 평행하다. 마스크(M)는, 마스크 구동 장치(2)의 구동에 의해, 중심축(J)을 회전축으로 해서, θX 방향으로 회전 가능하다.
원통 형상의 마스크(M)는, 내부 공간(MK)과, 그 내부 공간(MK)과 외부 공간을 접속하도록 내부 공간(MK)의 양측(+X측 및 -X측)에 형성된 개구(MKa)를 구비하고 있다. 원통 형상의 마스크(M)는, 패턴 형성면(MF)의 양측의 각각에 측면(MS)을 갖고 있다. 마스크(M)의 측면(MS)은, YZ 평면 내에서 대략 원환(圓環) 형상이며, 개구(MKa)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 도 3에 있어서, 마스크(M)의 측면(MS)은, YZ 평면과 거의 평행하다. 본 실시형태에서는, 마스크(M)는, 내부 공간(MK)을 가진 중공(中空) 구조이기 때문에, 마스크(M)의 경량화를 도모할 수 있다.
패턴(MP)은, 패턴 형성면(MF)의 둘레 방향을 따라서 복수 형성되어 있다. 마 스크(M)의 패턴 형성면(MF)에는, 그 패턴 형성면(MF)의 둘레 방향을 따라서, 패턴(MP)이 형성되는 패턴 형성 영역(MA)이 복수 마련되어 있다. 복수의 패턴 형성 영역(MA)의 각각에, 기판(P)에 투영되어야 할 패턴(MP)이 형성되어 있다.
패턴 형성면(MF)을 XY 평면 위에 전개했을 때의, 그 패턴 형성면(MF)에 형성되어 있는 패턴(MP)의 형상은, 투영 광학계(PL)를 통해 기판(P) 위에 형성되는 패턴(MP)의 상의 형상과 서로 닮은 꼴이다. 본 실시형태에서는, 패턴 형성 영역(MA)에는, 일례로서, 문자 「F」의 형상을 갖는 패턴(MP)이 형성되어 있다.
또한, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 조명계(IL)의 조명 영역(IA)은, X축 방향을 길이 방향으로 하는 슬릿 형상으로 설정되어 있다.
마스크(M)는, 석영 등의 유리 재료, 또는 세라믹스(저팽창 세라믹스) 등에 의해 형성된 원통 형상의 기재 위에, 예컨대 크롬(Cr) 등으로 이루어지는 금속막을 이용하여 정해진 패턴(MP)을 형성한 것이다.
또한, 본 실시형태에서는, 마스크(M)의 외주면(MF)의 중심축(J) 방향(X축 방향)의 일단측(+X측) 및 타단측(-X측)의 각각에서의 패턴 형성 영역(MA)의 외측에는, 검출 시스템(5)에 의해 검출되는 마크가 형성된 마크 형성 영역(MB)이 배치되어 있다. 또한, 도면을 보기 쉽게 하기 위해서, 도 3 및 도 4a 및 도 4b에는 마크를 도시하고 있지 않다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 마스크(M)는, 패턴 형성면(MF)을 덮도록 원통 형상으로 형성된 펠리클(100)과, 펠리클(100)을 지지하는 지지 부재[펠리클 프레임](101)를 구비하고 있다. 지지 부재(101)는, 마스크(M)의 패턴 형성면[외주면](MF)의 중심축(J) 방향(X축 방향)의 일단측 및 타단측의 각각에 있어서의 마크 형성 영역(MB)의 외측의 정해진 영역에서, 중심축(J)을 둘러싸도록 패턴 형성면[외주면](MF)의 둘레 방향을 따라서 형성되어 있다. 지지 부재(101)에 지지된 펠리클(100)과, 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)은 떨어져 있다.
본 실시형태에서는, 지지 부재(101)는 원환 형상의 부재이다. 지지 부재(101)는, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌 등, 유연성(가요성)을 갖는 재료로 형성되어 있으며, 곡면인 패턴 형성면(MF)에 양호하게 접속할 수 있다. 지지 부재(101)는, 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)의 중심축(J) 방향(X축 방향)의 일단측 및 타단측의 각각에 있어서의 마크 형성 영역(MB)의 외측의 정해진 영역에 있어서, 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)에 접속되어 있다.
본 실시형태에서는, 패턴 형성면(MF)을 덮도록 펠리클(100)이 마련되어 있기 때문에, 패턴 형성면(MF)에 대한 이물의 부착을 억제하여, 패턴 형성면(MF)을 보호할 수 있다.
도 5는, 기판 유지 부재(3)의 평면도이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 기판(P) 위에는, 노광 대상 영역인 복수의 샷 영역[S(S1∼S26)]이 매트릭스 형상으로 마련되어 있고, 각 샷 영역(S1∼S26)의 각각에 대응하도록 복수의 얼라이먼트 마크(AM)가 마련되어 있다. 또한, 도 5에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 투영 광학계(PL)의 투영 영역(AR)은, X축 방향을 길이 방향으로 하는 슬릿 형상으로 설정되어 있다. 또한, 기판(P)은 XY 평면 내에서, 대략 원형 형상이다.
기판(P)의 샷 영역(S1∼S26)의 각각을 노광할 때, 제어 장치(6)는, 도 5 중, 예컨대 화살표 y1으로 나타내는 바와 같이, 투영 광학계(PL)의 투영 영역(AR)과 기판(P)을 상대적으로 이동시키면서, 투영 영역(AR)에 노광광(EL)을 조사함으로써, 기판(P) 위에 노광광(EL)을 조사한다. 제어 장치(6)는, 투영 영역(AR)이 기판(P)에 대하여 화살표 y1을 따라서 이동하도록, 기판 구동 장치(4)를 이용하여, 기판 유지 부재(3)의 동작을 제어한다.
또한, 기판 유지 부재(3)의 윗면의 정해진 위치에는, 상술한 얼라이먼트 시스템(55)으로 검출되는 기준 마크(FM)가 형성되어 있다. 또한, 투영 광학계(PL)의 상면측(像面側)[빛 사출면측]에 배치 가능한 기판 유지 부재(3)의 윗면에 있어서, 기준 마크(FM)에 대하여 정해진 위치에는, 개구(56K)가 형성되어 있다. 그리고, 이 개구(56K)의 하방(-Z 방향)에는, 투영 광학계(PL) 및 개구(56K)를 통과한 빛을 수광할 수 있는 수광 장치(56)의 적어도 일부가 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 수광 장치(56)는, 예컨대 일본 특허 공개 제2002-14005호 공보(대응하는 미국 특허 출원 공개 제2002/0041377호 명세서) 등에 개시되어 있는 바와 같은, 공간상 계측기를 포함한다.
본 실시형태에서는, 패턴 형성면(MF)에 있어서의 마스크(M)의 직경을 D, 기판(P)의 주사 방향(본 실시형태에서는 Y축 방향)에 있어서의 기판(P)의 최대의 길이를 L, 투영 광학계(PL)의 투영 배율을 β, 원주율을 π로 했을 때,
D≥(β×L)/π …(1)
의 조건이 만족되고 있다. 본 실시형태에서는, (1)식의 조건을 만족하도록, 기판(P)의 최대의 길이(L) 및 투영 광학계(PL)의 투영 배율(β)에 따라서, 패턴 형성 면(MF)에 있어서의 마스크(M)의 직경(D)이 정해지고 있다.
여기서, 상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 기판(P)은 XY 평면 내에서, 대략 원형 형상이다. 본 실시형태에서는, 기판(P)의 주사 방향(Y축 방향)에 있어서의 기판(P)의 최대의 길이(L)는, 기판(P)의 직경이다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 기판(P) 위에는, 마스크(M)의 패턴(MP)의 상이 투영되는 샷 영역(S)이, 적어도 기판(P)의 주사 방향(Y축 방향)을 따라서 복수 마련되어 있다. 그리고, 마스크(M)의 패턴(MP)은, 패턴 형성면(MF)의 둘레 방향을 따라서, 적어도 기판(P)의 주사 방향(Y축 방향)에 있어서의 샷 영역(S)의 최대 수만큼 형성되어 있다.
본 실시형태에서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 4개의 샷 영역(S1∼S4)이 Y축 방향을 따라서 마련되고, 6개의 샷 영역(S5∼S10)이 Y축 방향을 따라서 마련되며, 6개의 샷 영역(S11∼S16)이 Y축 방향을 따라서 마련되고, 6개의 샷 영역(S17∼S22)이 Y축 방향을 따라서 마련되며, 4개의 샷 영역(S23∼S26)이 Y축 방향을 따라서 마련되어 있다. 따라서, 본 실시형태에서는, Y축 방향에 있어서의 샷 영역(S)의 최대수는 6이다. 마스크(M)의 패턴(MP)이 형성된 패턴 형성 영역(MA)은, 패턴 형성면(MF)의 둘레 방향을 따라서, 6개 형성되어 있다.
다음으로, 마스크 유지 부재(1) 및 마스크 구동 장치(2)에 대해서 설명한다. 도 6은, 마스크 유지 부재(1) 및 마스크 구동 장치(2)의 근방의 측단면도이다. 도 6에 있어서, 노광 장치(EX)는, 마스크(M)를 유지하는 마스크 유지 부재(1)와, 마스크(M)를 유지하는 마스크 유지 부재(1)를 이동시킬 수 있는 마스크 구동 장치(2)를 구비하고 있다. 마스크 유지 부재(1) 및 마스크 구동 장치(2)의 적어도 일부는 제2 정반(8) 위에 마련되어 있다.
또한, 노광 장치(EX)는, 마스크(M)를 유지하는 마스크 유지 부재(1)를, 중심축(J)을 회전축으로 해서 회전 가능하게 지지하는 축 부재(20)와, 축 부재(20)를 회전 가능하게 지지하는 지지 부재(21)를 구비하고 있다. 지지 부재(21)는, 대략 통 형상의 부재이다.
마스크 유지 부재(1)는, 축 부재(20)의 적어도 일부를 배치하기 위한 구멍(16)을 갖고 있다. 구멍(16)은, 적어도 -X측에 개구(16Ka)를 갖고 있다. 본 실시형태에서는, 구멍(16)은, 마스크 유지 부재(1)의 일부를 X축 방향으로 관통하도록 형성되고, 구멍(16)의 양측(+X측 및 -X측)의 각각에 개구(16Ka, 16Kb)가 형성되어 있다.
마스크 유지 부재(1)는, 축 부재(20)의 일단측(+X측)에 배치되어 있다. 또한, 노광 장치(EX)는, 축 부재(20)의 타단측(-X측)에 배치된 추 부재(22)를 갖고 있다. 추 부재(22)는, 축 부재(20)의 타단에 접속되어 있다. 축 부재(20)와 추 부재(22)는 일체이다. 축 부재(20)를 회전 가능하게 지지하는 지지 부재(21)는, 마스크 유지 부재(1)와 추 부재(22) 사이에 배치되어 있다. 지지 부재(21)는, 베이스 부재(23)의 윗면에 지지되어 있다. 지지 부재(21)는, 베이스 부재(23)의 윗면에 접속되어 있다. 지지 부재(21)와 베이스 부재(23)는 일체이다. 지지 부재(21)를 지지하는 베이스 부재(23)는, 방진 장치(24)를 통해, 제2 정반(8)의 윗면에 지지되어 있다. 방진 장치(24)는, 마스크 유지 부재(1)의 이동에 따르는 진동을 억제할 수 있다. 방진 장치(24)는, 로렌츠힘에 의해 구동 가능한 액츄에이터와, 에어마운트 등의 댐퍼 기구를 포함한다.
마스크 유지 부재(1)는, 패턴(MP)이 형성되며, 중심축(J) 주위에 배치된 패턴 형성면(MF)을 갖는 원통 형상의 마스크(M)의 측면(MS)을 착탈 가능하게 유지한다. 마스크 유지 부재(1)는, 마스크(M)의 측면(MS)을 흡착할 수 있는 흡착 기구(25)를 갖는다.
마스크 유지 부재(1)는, -X측의 마스크(M)의 측면(MS)과 대향하도록 배치되며, 그 마스크(M)의 -X측의 측면(MS)을 착탈 가능하게 유지하는 유지면(26)을 구비하고 있다. 흡착 기구(25)는, 마스크(M)의 측면(MS)을 유지면(26)에 흡착할 수 있다. 마스크 유지 부재(1)의 유지면(26)은, 후술하는 기재(27)의 제1 면(27A), 핀 부재(29)의 단부면, 제1 주벽(周壁) 부재(30)의 단부면 및 제2 주벽 부재(31)의 단부면을 포함한다.
도 7a 및 도 7b는, 마스크 유지 부재(1)를 도시하는 도면으로서, 도 7a는 마스크 유지 부재(1)의 XZ 평면과 평행한 단면도, 도 7b는 마스크 유지 부재(1)를 +X측에서 본 도면이다. 마스크 유지 부재(1)는, 기재(27)와, 기재(27) 위에 형성되며, 마스크(M)의 측면(MS)을 지지할 수 있는 핀 부재(29)와, 기재(27) 위에 형성되며, 마스크(M)의 측면(MS)의 외측 가장자리 영역과 대향 가능한 제1 주벽 부재(30)와, 기재(27) 위에 형성되며, 마스크(M)의 측면(MS)의 내측 가장자리 영역[개구(MKa) 근방의 영역]과 대향 가능한 제2 주벽 부재(31)와, 기재(27) 위에 형성되며, 기체를 흡인할 수 있는 흡인구(32)를 구비하고 있다.
마스크 유지 부재(1)의 기재(27)는, 마스크(M)에 따른 형상을 갖고 있다. 상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 마스크(M)의 측면(MS)은, YZ 평면 내에서 대략 원환 형상이다. 마스크(M)의 측면(MS)과 대향 가능한 기재(27)의 제1 면(27A)은, 마스크(M)의 측면(MS)에 대응하도록, YZ 평면 내에서 대략 원환 형상으로 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기재(27)의 제1 면(27A)은 +X측을 향하고 있다. 유지면(26)은 기재(27)의 제1 면(27A)측에 배치되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 마스크 유지 부재(1)는, 유지면(26)보다도 +X측으로 돌출되도록 형성된 돌출부(28)를 갖고 있다. 돌출부(28)는, 기재(27)의 YZ 평면 내에서의 중앙 부분과 접속되어 있다. 축 부재(20)를 배치하기 위한 구멍(16)은, 기재(27) 및 돌출부(28)를 X축 방향으로 관통하도록 형성되어 있다. 돌출부(28)의 적어도 일부는, 유지면(26)에 유지된 마스크(M)의 내부 공간(MK)에 배치 가능하다.
제1 주벽 부재(30)는, 기재(27)의 제1 면(27A)의 외측 가장자리 영역에 형성되어 있다. 제1 주벽 부재(30)는, 마스크(M)의 측면(MS)의 외형에 따라서 대략 원환 형상으로 형성되어 있다. 제1 주벽 부재(30)는, 마스크(M)의 측면(MS)의 외부 직경보다도 약간 작은 외부 직경을 갖고 있다. 제1 주벽 부재(30)는, 마스크 유지 부재(1)에 유지되는 마스크(M)의 측면(MS)의 외측 가장자리 영역과 대향 가능한 단부면을 갖고 있다. 제1 주벽 부재(30)의 단부면은, 평탄하며, 정해진 폭을 갖고 있다.
제2 주벽 부재(31)는, 기재(27)의 제1 면(27A)의 내측 가장자리 영역에 형성되어 있다. 제2 주벽 부재(31)는, 마스크(M)의 측면(MS)의 개구(MKa)에 따라서 대략 원환 형상으로 형성되어 있다. 제2 주벽 부재(31)는, 마스크(M)의 측면(MS)에 둘러싸인 개구(MKa)의 외부 직경보다도 약간 큰 외부 직경을 갖고 있다. 제2 주벽 부재(31)는, 마스크 유지 부재(1)에 유지되는 마스크(M)의 측면(MS)의 내측 가장자리 영역과 대향 가능한 단부면을 갖고 있다. 제2 주벽 부재(31)의 단부면은, 평탄하며, 정해진 폭을 갖고 있다.
핀 부재(29)는, 기재(27)의 제1 면(27A)에 복수로 형성되어 있다. 제1 주벽 부재(30)는, 제2 주벽 부재(31)를 둘러싸도록 배치되어 있으며, 핀 부재(29)는, 제1 주벽 부재(30)와 제2 주벽 부재(31) 사이에 있어서의 기재(27)의 제1 면(27A)에 있어서, 똑같이 복수 개 배치되어 있다. 핀 부재(29)의 각각은, 마스크(M)의 측면(MS)과 대향 가능한 단부면을 갖고 있다. 핀 부재(29)의 단부면은 평탄하다. 복수의 핀 부재(29)의 단부면의 각각은, X축 방향에 있어서 거의 동일한 위치에 마련되어 있다.
본 실시형태에서는, 핀 부재(29)의 단부면과 제1 주벽 부재(30)의 단부면과 제2 주벽 부재(31)의 단부면은, X축 방향에 있어서 거의 동일한 위치에 마련되어 있다. 즉, 복수의 핀 부재(29)의 단부면, 제1 주벽 부재(30)의 단부면 및 제2 주벽 부재(31)의 단부면은, 거의 동일 평면상(YZ 평면상)에 위치하고 있으며, 동일면으로 되어 있다. 핀 부재(29)의 단부면, 제1 주벽 부재(30)의 단부면 및 제2 주벽 부재(31)의 단부면은, 마스크(M)의 측면(MS)에 접촉 가능하다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 핀 부재(29)의 단부면, 제1 주벽 부재(30)의 단부면 및 제2 주벽 부재(31)의 단부면의 각각과 마스크(M)의 측면(MS)이 접촉함으로써, 마스크(M)의 -X측에는, 마 스크(M)의 측면(MS)과 제1 주벽 부재(30)와 제2 주벽 부재(31)와 기재(27)로 둘러싸인 공간(33)이 형성된다.
흡인구(32)는 마스크(M)를 흡착하여 유지하기 위한 것이다. 흡인구(32)는 제1 주벽 부재(30)와 제2 주벽 부재(31) 사이에 있어서의 기재(27)의 제1 면(27A)에 있어서, 복수의 정해진 위치의 각각에 형성되어 있다. 흡인구(32)는 기재(27)의 제1 면(27A) 중, 핀 부재(29) 이외의 복수의 정해진 위치에 각각 마련되어 있다.
마스크(M)의 측면(MS)을 흡착할 수 있는 흡착 기구(25)는, 기재(27)의 제1 면(27A)에 형성된 흡인구(32)와, 그 흡인구(32)를 통해 기체를 흡인할 수 있는 진공계 등을 포함하는 흡인 장치(34)를 포함한다. 도 7a에 도시하는 바와 같이, 흡인 장치(34)는, 마스크 유지 부재(1)의 외부에 마련되어 있으며, 흡인구(32)의 각각은, 유로(35)를 통해 흡인 장치(34)와 접속되어 있다. 흡인구(32)의 각각과 흡인 장치(34)를 접속하는 유로(35)의 적어도 일부는, 기재(27)의 내부에 형성되어 있다.
흡인 장치(34)는, 마스크(M)의 측면(MS)과 제1 주벽 부재(30)와 제2 주벽 부재(31)와 기재(27)로 둘러싸인 공간(33)을 부압화(負壓化)할 수 있다. 즉, 흡인 장치(34)는, 흡인구(32)를 통해 공간(33)의 기체를 흡인함으로써, 공간(33)의 압력을, 공간(33)의 외측의 공간의 압력(예컨대 대기압)보다도 저하시킬 수 있다. 본 실시형태에서는, 마스크 유지 부재(1)는, 핀 부재(29)를 갖고 있으며, 소위 핀 척 기구를 갖는다.
제어 장치(6)는, 흡착 기구(25)의 흡인 장치(34)를 구동시켜, 공간(33)의 기체를 흡인하여, 이 공간(33)을 부압으로 함으로써, 마스크(M)를, 핀 부재(29)의 단 부면, 제1 주벽 부재(30)의 단부면 및 제2 주벽 부재(31)의 단부면을 포함하는 유지면(26)으로 흡착하여 유지한다.
또한, 제어 장치(6)는, 흡인 장치(34)를 포함하는 흡착 기구(25)를 제어하여, 흡착 기구(25)에 의한 마스크(M)의 흡착을 해제함으로써, 마스크(M)를 유지면(26)으로부터 분리할 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 제어 장치(6)는, 마스크 유지 부재(1)에 마련된 흡착 기구(25)를 제어함으로써, 마스크(M)를 마스크 유지 부재(1)의 유지면(26)에 부착하거나, 마스크(M)를 마스크 유지 부재(1)의 유지면(26)으로부터 떼어낼 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 흡착 기구(25)는, 마스크(M)를 진공 흡착하는 진공 흡착 기구를 구비하고 있으나, 정전기의 힘을 이용한 정전 흡착 기구를 구비하고 있어도 좋다. 정전 흡착 기구에 의해서도, 마스크 유지 부재(1)는, 마스크(M)를 착탈 가능하게 유지할 수 있다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 축 부재(20)의 적어도 일부를 마스크 유지 부재(1)의 구멍[내부 공간](16)에 배치시킬 수 있다. 축 부재(20)의 +X측의 단(端)은, 마스크 유지 부재(1)의 유지면(26)보다도 +X측에 배치된다. 또한, 축 부재(20)의 외면과, 마스크 유지 부재(1)[돌출부(28)]의 구멍(16)의 내면은 대향한다. 마스크 유지 부재(1) 중, 유지면(26)보다도 +X측에 배치된 축 부재(20) 및 마스크 유지 부재(1)[돌출부(28)]의 적어도 일부는, 유지면(26)에 유지된 마스크(M)의 내부 공간(MK)에 배치 가능하다.
또한, 본 실시형태에서는, 마스크 유지 부재(1)의 유지면(26)에 유지된 마스크(M)와, 그 마스크(M)의 내부 공간(MK)에 배치된 마스크 유지 부재(1)[돌출부(28)] 및 축 부재(20)와 떨어져 있다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 노광 장치(EX)는, 마스크 유지 부재(1)와 축 부재(20) 사이에 형성된 제1 기체 베어링(36)과, 축 부재(20)와 지지 부재(21) 사이에 형성된 제2 기체 베어링(37) 및 제3 기체 베어링(38)을 갖는다.
상술한 바와 같이, 돌출부(28)를 포함하는 마스크 유지 부재(1)는, 축 부재(20)의 외면과 대향하는 내면을 갖고 있다. 구멍(16)은 XY 평면 내에서 원형 형상이다. 축 부재(20) 중, 적어도 구멍(16)의 내측에 배치되는 부분도, XY 평면 내에서 원형 형상이다. 축 부재(20) 중, 구멍(16)의 내측에 배치되는 부분의 외부 직경은, 구멍(16)의 내부 직경보다도 약간 작다. 마스크 유지 부재(1)의 내면과 축 부재(20)의 외면 사이에는, 정해진 간격[제1 갭](G1)이 형성된다.
제1 기체 베어링(36)은, 마스크 유지 부재(1)의 내면과, 축 부재(20)의 외면 사이에 형성되어 있다. 마스크 유지 부재(1)는, 제1 기체 베어링(36)에 의해, 축 부재(20)에 대하여 비접촉 지지된다. 제1 기체 베어링(36)에 의해, 마스크 유지 부재(1)의 내면과 축 부재(20)의 외면의 간격[제1 갭](G1)이 거의 일정하게 유지된다. 축 부재(20)는, 마스크 유지 부재(1)를, 중심축(J)을 회전축으로 해서 회전 가능하게 지지한다.
본 실시형태에서는, 제1 기체 베어링(36)에 의해, 제1 갭(G1)이 거의 일정하게 유지되어 있으며, 축 부재(20)에 대한 마스크 유지 부재(1)의 Y축, Z축, θY 및 θZ 방향에 관한 이동이 규제된다. 마스크 유지 부재(1)는, 축 부재(20)에 대하여, X축 및 θX 방향으로만 이동 가능하다.
지지 부재(21)는 대략 통 형상의 부재이다. 지지 부재(21)는, 축 부재(20)의 적어도 일부를 배치할 수 있는 구멍[내부 공간](39)을 갖고 있다. 구멍(39)은, 지지 부재(21)를 X축 방향으로 관통하도록 형성되어 있다. 축 부재(20)의 적어도 일부는, 통 형상의 지지 부재(21)의 구멍(39)의 내측에 배치된다.
지지 부재(21)는, 축 부재(20)의 외면과 대향하는 내면을 갖고 있다. 구멍(39)은, XY 평면 내에서 원형 형상이며, 축 부재(20) 중, 적어도 구멍(39)의 내측에 배치되는 부분도 XY 평면 내에서 원형 형상이다. 그리고, 축 부재(20) 중, 구멍(39)의 내측에 배치되는 부분의 외부 직경은, 구멍(39)의 내부 직경보다도 약간 작다. 지지 부재(21)의 내면과 축 부재(20)의 외면 사이에는, 정해진 간격[제2 갭](G2)이 형성된다.
제2 기체 베어링(37)은, 지지 부재(21)의 내면과, 축 부재(20)의 외면 사이에 형성되어 있다. 축 부재(20)는, 제2 기체 베어링(37)에 의해, 지지 부재(21)에 대하여 비접촉 지지된다. 제2 기체 베어링(37)에 의해, 지지 부재(21)의 내면과 축 부재(20)의 외면의 간격[제2 갭](G2)이 거의 일정하게 유지된다. 지지 부재(21)는 중심축(J)을 회전축으로 해서 축 부재(20)를 회전 가능하게 지지한다.
지지 부재(21)는, +X측을 향하는 제1 측면(21A)과, -X측을 향하는 제2 측면(21B)을 갖고 있다. 제1 측면(21A) 및 제2 측면(21B)의 각각은 평탄하다. 축 부재(20)는, 지지 부재(21)의 +X측의 제1 측면(21A)과 대향하는 대향면(41A)을 갖는 제1 플랜지(41)와, 지지 부재(21)의 -X측의 제2 측면(21B)과 대향하는 대향면(42A)을 갖는 제2 플랜지(42)를 갖고 있다. 제1 측면(21A), 제2 측면(21B), 대향면(41A), 대향면(42A)의 각각은, YZ 평면과 거의 평행하다. 제1 측면(21A)과 제2 측면(21B)의 X축 방향에 있어서의 거리는, 제1 플랜지(41)의 대향면(41A)과 제2 플랜지(42)의 대향면(42A)의 X축 방향에 있어서의 거리보다도 약간 작다. 제1 측면(21A)과 대향면(41A) 사이에는, 정해진 간격[제3 갭](G3)이 형성되고, 제2 측면(21B)과 대향면(42A) 사이에는, 정해진 간격[제4 갭](G4)이 형성된다.
제3 기체 베어링(38)은, 지지 부재(21)의 제1 측면(21A)과 제1 플랜지(41)의 대향면(41A) 사이 및 지지 부재(21)의 제2 측면(21B)과 제2 플랜지(42)의 대향면(42A) 사이에 각각 형성되어 있다. 제3 기체 베어링(38)에 의해, 지지 부재(21)의 제1 측면(21A)과 제1 플랜지(41)의 대향면(41A)의 간격[제3 갭](G3)이 거의 일정하게 유지되고, 지지 부재(21)의 제2 측면(21B)과 제2 플랜지(42)의 대향면(42A)의 간격[제4 갭](G4)이 거의 일정하게 유지된다.
본 실시형태에서는, 제2 기체 베어링(37) 및 제3 기체 베어링(38)에 의해, 제2 갭(G2), 제3 갭(G3) 및 제4 갭(G4) 각각이 거의 일정하게 유지된다. 본 실시형태에서는, 제2 기체 베어링(37) 및 제3 기체 베어링(38)에 의해, 지지 부재(21)에 대한 축 부재(20)의 X축, Y축, Z축, θY 및 θZ 방향에 관한 이동이 규제된다. 축 부재(20)는, 지지 부재(21)에 대하여, θX 방향으로만 이동 가능(회전 가능)하다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 노광 장치(EX)는, 마스크(M)를 유지한 마스크 유지 부재(1)를 중심축(J)을 회전축으로 해서 θX 방향으로 회전시킬 수 있고, 마스크(M)를 유지한 마스크 유지 부재(1)를 6자유도의 방향으로 이동시킬 수 있는 마스크 구동 장치(2)를 구비하고 있다. 마스크 구동 장치(2)는, 마스크 유지 부재(1)를 적어도 회전 방향(θX 방향)으로 이동시킬 수 있는 제1 구동 기구(61)와, 축 부재(20)를 정해진 방향으로 이동시킬 수 있는 제2 구동 기구(62)를 포함한다.
제1 구동 기구(61)는 마스크 유지 부재(1)측에 부착된 가동자(61A)와, 축 부재(20)측에 부착된 고정자(61B)를 가지며, 마스크 유지 부재(1)를 적어도 회전 방향(θX 방향)으로 이동시킨다. 제1 구동 기구(61)는 로렌츠힘으로 구동하는 회전 모터를 포함한다. 본 실시형태에서는, 제1 구동 기구(61)의 가동자(61A)는, 마그넷 유닛을 가지며, 고정자(61B)는 코일 유닛을 갖는다.
본 실시형태에서는, 가동자(61A)는 마스크 유지 부재(1)의 기재(27)의 제2 면(27B)에 부착되어 있다. 기재(27)의 제2 면(27B)은, 제1 면(27A)과는 반대측의 면이며, -X측을 향하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 축 부재(20)는 기재(27)의 제2 면(27B)과 대향하는 대향면(43A)을 갖는 제3 플랜지(43)를 갖고 있으며, 고정자(61B)는, 제3 플랜지(43)의 대향면(43A)에 부착되어 있다. 제2 면(27B) 및 대향면(43A)의 각각은 YZ 평면과 거의 평행하다. 제2 면(27B)과 대향면(43A) 사이에는, 정해진 간격[제5 갭](G5)이 형성된다.
고정자(61B)는, 중심축(J)을 둘러싸도록 대향면(43A)에 배치된 복수의 코일(코일열)을 포함한다. 가동자(61A)는, 코일의 배열 방향과 동일한 방향으로 극성이 번갈아 변화하도록, 중심축(J)을 둘러싸도록 제2 면(27B)에 배치된 복수의 자석(자석열)을 포함한다.
제어 장치(6)는, 고정자(61B)의 복수의 코일에 정현파 형상의 3상 교류를 공급한다. 이에 따라, 코일의 배열 방향, 즉, 중심축(J) 둘레의 회전 방향(θX 방향)으로 추력(推力)이 발생한다. 제어 장치(6)는, 코일열과 자석열의 상대 위치에 따라서 3상 교류를 공급하는 코일을 전환함으로써, 코일의 배열 방향을 따라서 코일열과 자석열의 상대 위치를 연속적으로 변화시킬 수 있다. 가동자(61A)의 자석열에 의해 형성되는 자계가 코일의 배열 방향을 따라서 코일의 배열 주기로 정현파 형상으로 변화함으로써, 코일열에 3상 교류를 인가하면 코일의 배열 방향으로 일정한 추력이 발생한다.
제어 장치(6)는, 가동자(61A) 및 고정자(61B)를 포함하는 제1 구동 기구(61)를 제어함으로써, 마스크 유지 부재(1)를, 중심축(J) 둘레의 회전 방향(θX 방향)으로 회전시킬 수 있다. 또한, 제어 장치(6)는, 제1 구동 기구(61)를 제어함으로써, 가동자(61A)와 고정자(61B)의 X축 방향에 있어서의 거리를 조정할 수 있다. 제어 장치(6)는, 예컨대 고정자(61B)의 코일에 공급하는 전력을 조정함으로써, 축 부재(20)의 제3 플랜지(43)의 대향면(43A)과 마스크 유지 부재(1)의 기재(27)의 제2 면(27B)과의 X축 방향에 있어서의 간격[제5 갭](G5)을 조정할 수 있다.
즉, 제어 장치(6)는, 제1 구동 기구(61)를 제어함으로써, 축 부재(20)[제3 플랜지(43)]에 대하여 마스크 유지 부재(1)[기재(27)]를 X축 방향으로 이동시킬 수 있으며, 축 부재(20)에 대한 마스크 유지 부재(1)의 X축 방향에 있어서의 위치를 조정할 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 마스크 구동 장치(2)의 제1 구동 기구(61)는, 마스크(M)를 유지하는 마스크 유지 부재(1)를 중심축(J) 둘레의 회전 방향(θX 방향)으로 이동시킬 수 있고, 중심축(J) 방향(X축 방향)으로 이동시킬 수 있다.
제2 구동 기구(62)는, 베이스 부재(23)[지지 부재(21)]측에 부착된 가동자(62A)와, 제2 정반(8)측에 부착된 고정자(62B)를 가지며, 베이스 부재(23) 및 그 베이스 부재(23)와 일체인 지지 부재(21)를, 정해진 방향으로 이동시킬 수 있다. 제2 구동 기구(62)는, 로렌츠힘으로 구동하는 보이스 코일 모터를 포함한다. 본 실시형태에서는, 제2 구동 기구(62)의 가동자(62A)는 마그넷 유닛을 가지며, 고정자(62B)는 코일 유닛을 갖는다.
본 실시형태에서는, 가동자(62A)는, 베이스 부재(23)의 복수의 정해진 위치의 각각에 부착되어 있다. 고정자(62B)는, 제2 정반(8)의 복수의 정해진 위치의 각각에, 가동자(62A)와 대응하도록 부착되어 있다. 본 실시형태에서는, 가동자(62A)는, 베이스 부재(23)의 적어도 6 개소의 각각에 부착되고, 고정자(62B)는, 가동자(62A)의 각각에 대응하도록, 제2 정반(8)의 6 개소의 각각에 부착되어 있다. 또한, 도 6에서는, 가동자(62A) 및 그 가동자(62A)에 대응하는 고정자(62B)가 2개씩 도시되어 있으며, 나머지 가동자(62A) 및 고정자(62B)의 도시는 생략하고 있다.
제어 장치(6)는, 복수의 가동자(62A) 및 고정자(62B)를 포함하는 제2 구동 기구(62)를 제어함으로써, 베이스 부재(23) 및 그 베이스 부재(23)와 일체인 지지 부재(21)를, X축, Y축, Z축, θX, θY 및 θZ 방향의 6자유도의 방향으로 이동시킬 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 축 부재(20)는, 지지 부재(21)에 대하여, θZ 방향 으로만 이동 가능(회전 가능)하다. 제2 기체 베어링(37) 및 제3 기체 베어링(38)에 의해, 지지 부재(21)에 대한 축 부재(20)의 X축, Y축, Z축, θY 및 θZ 방향에 관한 이동은 규제된다. 따라서, 베이스 부재(23) 및 지지 부재(21)의 X축, Y축, Z축, θY 및 θZ 방향으로의 이동에 따라, 축 부재(20)도, X축, Y축, Z축, θY 및 θZ 방향으로 이동한다. 바꿔 말하면, 축 부재(20)와 지지 부재(21)[베이스 부재(23)]는, X축, Y축, Z축, θY 및 θZ 방향에 관련해서 함께 이동한다.
제2 구동 기구(62)는, 지지 부재(21)를 정해진 방향으로 이동시킴으로써, 지지 부재(21)를 축 부재(20)와 함께 정해진 방향으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 제어 장치(6)는, 제2 구동 기구(62)를 제어하여, 지지 부재(21)를 이동시킴으로써, 축 부재(20)를 지지 부재(21)와 함께, θX 방향 이외의 방향, 즉 X축, Y축, Z축, θY 및 θZ 방향으로 이동시킬 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 마스크 유지 부재(1)는, 축 부재(20)에 대하여, X축 및 θX 방향으로만 이동 가능하다. 제1 기체 베어링(36)에 의해, 축 부재(20)에 대한 마스크 유지 부재(1)의 Y축, Z축, θY 및 θZ 방향에 관한 이동은 규제된다. 따라서, 축 부재(20)의 Y축, Z축, θY 및 θZ 방향으로의 이동에 따라, 마스크 유지 부재(1)도, Y축, Z축, θY 및 θZ 방향으로 이동한다. 바꿔 말하면, 마스크 유지 부재(1)와 축 부재(20)는, Y축, Z축, θY 및 θZ 방향에 관련해서 함께 이동한다.
따라서, 제2 구동 기구(62)는, 지지 부재(21)를 축 부재(20)와 함께 Y축, Z축, θY 및 θZ 방향으로 이동시킴으로써, 마스크 유지 부재(1)를 축 부재(20)와 함께 Y축, Z축, θY 및 θZ 방향으로 이동시킬 수 있다. 또한, 제어 장치(6)는, 제1 구동 기구(61)를 이용하여 제5 갭(G5)을 조정하면서(예컨대 일정값으로 유지하면서), 제2 구동 기구(62)를 이용하여 지지 부재(21)를 축 부재(20)와 함께 이동시킴으로써, 마스크 유지 부재(1)와 축 부재(20)를, X축, Y축, Z축, θY 및 θZ 방향에 관련해서 함께 이동시킬 수 있다.
그리고, 제어 장치(6)는, 제1 구동 기구(61) 및 제2 구동 기구(62)를 포함하는 마스크 구동 장치(2)를 제어함으로써, 마스크(M)를 유지하는 마스크 유지 부재(1)를 X축, Y축, Z축, θX, θY 및 θZ 방향의 6자유도의 방향으로 이동시킬 수 있다. 제어 장치(6)는, 마스크 구동 장치(2)를 제어함으로써, 마스크 유지 부재(1)의 6자유도의 방향의 위치를 조정할 수 있고, 그 마스크 유지 부재(1)에 유지된 마스크(M), 나아가서는 패턴(MP)의 6자유도의 방향의 위치를 조정할 수 있다.
본 실시형태에서는, 마스크 구동 장치(2)는, 로렌츠힘으로 구동하는 코일 유닛과 마그넷 유닛을 가지며, 이들 코일 유닛과 마그넷 유닛은 비접촉 상태로 구동한다. 이에 따라, 마스크 유지 부재(1)를 이동시키는 마스크 구동 장치(2)에 의한 진동의 발생이 억제되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 노광 장치(EX)는, 마스크 유지 부재(1)의 이동에 따르는 진동을 억제하는 방진 장치(24)를 구비하고 있다. 마스크 유지 부재(1)의 이동에 따르는 진동은, 방진 장치(24)에 의해 억제된다. 본 실시형태에서는, 방진 장치(24)는, 로렌츠힘에 의해 구동 가능한 액츄에이터를 갖는 제2 구동 기구(62)의 적어도 일부와, 에어마운트 등의 댐퍼 기구를 포함한다. 상술한 바와 같이, 제2 구동 기구(62)는, 베이스 부재(23)[지지 부재(21)]의 6자유도의 방향에 관한 위치를 조정할 수 있는 복수의 액츄에이터를 구비하고 있다. 도시하지 않은 가속도 센서(또는 변위 센서)의 검출 결과에 기초하여, 액츄에이터를 구동함으로써, 마스크 유지 부재(1)의 정해진 방향(6자유도의 방향)의 이동에 따르는 진동을 억제할 수 있다. 예컨대, 제어 장치(6)는, 가속도 센서(또는 변위 센서)로 제2 정반(8)의 가속도(또는 변위)를 검출하고, 그 검출 결과에 기초하여, 마스크 유지 부재(1)의 이동에 따르는 제2 정반(8)의 진동을 억제하도록, 방진 장치(24)를 제어한다. 이에 따라, 제어 장치(6)는, 바디(BD), 투영 광학계(PL) 등의 고유 진동수의 여기(勵起)를 억제하여, 진동을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 방진 장치(24)는, 마스크 유지 부재(1)의 θX 방향으로의 회전에 따르는 관성력의 반력을 흡수하는 카운터 매스(46)를 포함한다. 본 실시형태에서는, 카운터 매스(46)는, 축 부재(20) 및 그 축 부재(20)에 접속된 추 부재(22)를 포함한다. 이 추 부재(22)는, 마스크 유지 부재(1)에 마스크(M)가 유지되었을 때에, 중량 밸런스를 유지하는 기능을 갖는 것이다.
축 부재(20)를 포함하는 카운터 매스(46)는, 마스크(M)의 회전에 따르는 관성력의 반력에 의해, 운동량 보존 법칙에 따라서, 그 마스크(M)와는 반대 방향으로 회전한다. 예컨대, 마스크(M)를 유지한 마스크 유지 부재(1)가, 마스크 구동 장치(2)의 제1 구동 기구(61)에 의한 구동에 의해, +θX 방향으로 회전한 경우, 그 마스크 유지 부재(1)에 대하여 비접촉 상태의 축 부재(20)를 포함하는 카운터 매스(46)는, -θX 방향으로 회전한다. 이에 따라, 마스크 유지 부재(1) 및 마스크(M) 의 회전 시에 여기되는 진동을 억제할 수 있다.
예컨대, 마스크(M)를 유지한 마스크 유지 부재(1)를 회전시키기 위해서, 제1 구동 기구(61)를 구동했을 때, 그 부여한 충격량을 카운터 매스(46)의 질량으로 나눈 양만큼, 카운터 매스(46)가, 마스크(M) 및 마스크 유지 부재(1)의 회전 방향과는 반대 방향으로 회전한다. 이 카운터 매스(46)의 이동(회전)에 의해, 마스크(M)를 유지한 마스크 유지 부재(1)를 이동(회전)시키기 위한, 또는 마스크(M)를 유지한 마스크 유지 부재(1)의 이동 후(회전 후)의 자세를 유지하기 위한 구동에 따르는 반력이 상쇄된다. 카운터 매스(46)의 작용에 의해, 마스크(M)를 유지한 마스크 유지 부재(1)를 회전시킨 것에 의해 발생하는 진동이 흡수되어, 그 진동이 제2 정반(8)에 전해지는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 제1 구동 기구(61)의 가동자(61A)와 고정자(61B)의 물리적 상호 작용(전자 상호 작용)에 의해 구동력이 발생하고, 그 가동자(61A)와 고정자(61B)가 협동하여 구동력을 발생한다. 본 실시형태에서는, 로렌츠힘(전자력)에 의해, 고정자(61B)는 가동자(61A)와 반대 방향으로 약간 이동한다. 본 실시형태에서는, 상대적으로 이동량이 많은 쪽의 부재를 가동자라고 칭하고, 상대적인 이동량이 적은 쪽의 부재를 고정자라고 칭한다.
또한, 본 실시형태에서는, 노광 장치(EX)는, 카운터 매스(46)를 정해진 양만큼 변위 가능하게 유지하는 유지 기구(47)를 구비하고 있다. 유지 기구(47)는, 카운터 매스(46)를 정해진 양만큼 변위 가능(회전 가능)하게 유지하며, 카운터 매스(46)의 정해진 양 이상의 회전을 억제한다. 또한, 액츄에이터를 포함하는 유지 기구(47)는 카운터 매스(46)의 위치를 조정할 수 있다.
본 실시형태에서는, 유지 기구(47)는, 로렌츠힘에 의해 구동하는 보이스 코일 모터 등의 액츄에이터를 포함한다. 구체적으로는, 유지 기구(47)는, 축 부재(20)측에 부착된 마그넷 유닛을 포함하는 가동자(47A)와, 제2 정반(8)측에 부착된 코일 유닛을 포함하는 고정자(47B)를 갖는다. 유지 기구(47)는, 소위 트림 모터를 포함한다.
본 실시형태에서는, 축 부재(20)는, 제2 플랜지(42)와 추 부재(22) 사이에 형성된 제4 플랜지(44)를 갖고 있다. 가동자(47A)는, 제2 정반(8)의 윗면과 대향하는 제4 플랜지(44)의 하면에 부착되어 있다. 고정자(47B)는, 가동자(47A)에 대응하도록, 제2 정반(8)의 윗면의 정해진 위치에 부착되어 있다. 가동자(47A) 및 고정자(47B)를 갖는 보이스 코일 모터를 포함하는 유지 기구(47)는, 축 부재(20)를 포함하는 카운터 매스(46)를 θX 방향으로 이동시킬 수 있다(회전시킬 수 있다). 즉, 고정자(47B)의 코일 유닛에 전력이 공급되면, 제4 플랜지(44)에 부착되어 있는 가동자(47A)에는, θX 방향으로의 구동력이 작용한다.
상술한 바와 같이, 카운터 매스(46)는, 마스크(M)를 유지한 마스크 유지 부재(1)의 회전에 따르는 반력에 의해, 그 마스크 유지 부재(1)와는 θX 방향에 관련해서 반대 방향으로 이동(회전)한다. 여기서, 예컨대 주사 노광 조건에 따라서는, 마스크 유지 부재(1)가 +θX 방향으로만 계속 이동할 가능성이 있으며, 그 경우, 카운터 매스(46)가, 기준 위치(초기 위치, 중립 위치)로부터 -θX 방향으로 크게 회전하여, 그 위치가 크게 어긋날 가능성이 있다.
카운터 매스(46)의 축 부재(20)의 θX 방향의 위치가 크게 어긋나면, 예컨대, 그 축 부재(20)의 일부에 부착되어 있는 제1 구동 기구(61)의 액츄에이터(보이스 코일 모터)의 제어성이 열화하는 등, 제어성에 영향을 줄 가능성이 있다.
그래서, 제어 장치(6)는, 카운터 매스(46)가 기준 위치로부터 정해진 양 이상으로 회전했을 때, 바꿔 말하면, 카운터 매스(46)와 지지 부재(21)[또는 마스크 유지 부재(1)]의 θX 방향의 상대 위치가 허용값 이상으로 어긋났을 때, 유지 기구(47)의 보이스 코일 모터를 구동하여, 축 부재(20)를 포함하는 카운터 매스(46)의 θX 방향의 위치를, 예컨대 기준 위치로 되돌리도록 조정(보정)한다. 여기서, 유지 기구(47)의 보이스 코일 모터의 구동은, 예컨대 기판 교환 시, 제1 샷 영역을 노광한 후와 그 다음의 제2 샷 영역을 노광하기 전 사이 등, 노광 동작 중 이외의 정해진 타이밍에서 실행 가능하다.
또한, 본 실시형태에서는, 유지 기구(47)는, 주사 노광 중[제1 구동 기구(61)에 의한 마스크 유지 부재(1)의 회전 중]에 있어서도, 카운터 매스(46)를 정해진 양만큼 변위 가능하도록, 구동력을 발생시켜, 카운터 매스(46)를 유연하게 유지하고 있다. 바꿔 말하면, 유지 기구(47)는, 제1 구동 기구(61)에 의한 마스크 유지 부재(1)의 회전 중에 있어서도, 카운터 매스(46)의 정해진 양 이상의 회전을 억제할 수 있는 범위 내에서, 카운터 매스(46)를 유연하게 유지하도록, 구동력을 발생하고 있다.
유지 기구(47)를 마련하지 않고, 카운터 매스(46)가 θX 방향으로 회전 가능한 경우, 제1 구동 기구(61)의 액츄에이터에 의한 마스크 유지 부재(1)의 θX 방향 으로의 추력 제어를 양호하게 행할 수 없게 될 가능성이 있다.
그래서, 본 실시형태에서는, 주사 노광 중[제1 구동 기구(61)에 의한 마스크 유지 부재(1)의 회전 중]에 있어서도, 유지 기구(47)가 카운터 매스(46)를 정해진 양만큼 변위 가능한 범위 내에서 유연하게 유지함으로써, 상술한 문제점의 발생을 억제한다.
또한, 주사 노광 개시 시, 또는 캘리브레이션 동작 시 등에 있어서, 축 부재(20)를 포함하는 카운터 매스(46)의 θX 방향의 위치를 기준 위치에 배치하고 싶은 경우가 있다. 그러한 경우, 제어 장치(6)는, 유지 기구(47)의 액츄에이터를 이용하여, 카운터 매스(46)의 θX 방향의 위치를 조정할 수 있다.
다음으로, 마스크(M)를 교환하는 교환 시스템(64)에 대해서 설명한다. 도 8a 및 도 8b는, 마스크(M)를 교환하는 교환 시스템(64)을 도시하는 도면이다. 도 8a 및 도 8b에 있어서, 노광 장치(EX)는, 마스크 유지 부재(1)에 대하여 마스크(M)를 교환하는 교환 시스템(64)을 구비하고 있다. 상술한 바와 같이, 마스크 유지 부재(1)는, 마스크(M)를 착탈 가능하게 유지하고, 제어 장치(6)는 교환 시스템(64)을 이용해서, 마스크 유지 부재(1)에 대하여 마스크(M)를 교환할 수 있다.
교환 시스템(64)은, 마스크 유지 부재(1)에 마련되며, 마스크(M)를 유지면(26)에 대하여 착탈 가능하게 흡착하는 흡착 기구(25)와, 마스크(M)를 마스크 유지 부재(1)와 정해진 위치[예컨대 마스크(M)를 수용할 수 있는 수용 장치] 사이에서 반송하는 반송 장치(65)를 포함한다.
본 실시형태에서는, 반송 장치(65)는, 마스크(M) 중, 마스크 유지 부재(1)의 유지면(26)과 대향하는 -X측의 측면(MS)과는 반대측의 +X측의 측면(MS)을 흡착하여 유지하는 유지면을 갖는 아암 부재(66)를 구비하고 있다. 반송 장치(65)는, 아암 부재(66)로 마스크(M)의 측면(MS)을 유지하여 이동 가능하다.
도 8a는, 반송 장치(65)가 마스크(M)를 마스크 유지 부재(1)에 부착하고 있는 상태(로드하고 있는 상태)를 도시하는 도면이다. 도 8a에 도시하는 바와 같이, 반송 장치(65)는, 아암 부재(66)를 이용하여, 마스크(M)의 +X측의 측면(MS)을 유지한 상태에서, 축 부재(20)의 일단측(+X측)으로부터, 축 부재(20) 및 마스크 유지 부재(1)의 돌출부(28)에 삽입하도록, 마스크 유지 부재(1)에 대하여 마스크(M)를 로드(반입)한다. 도 8b에 도시하는 바와 같이, 마스크 유지 부재(1)는, 유지면(26)으로, 마스크(M)의 -X측의 측면(MS)을 흡착하여 유지한다. 마스크 유지 부재(1)가 마스크(M)를 유지한 후, 반송 장치(65)의 아암 부재(66)는, 마스크 유지 부재(1)에 유지된 마스크(M)로부터 퇴피한다.
또한, 마스크 유지 부재(1)에 유지되어 있는 마스크(M)를 마스크 유지 부재(1)로부터 언로드(반출)하는 경우에는, 반송 장치(65)의 아암 부재(66)가, 축 부재(20)의 일단측(+X측)으로부터, 마스크 유지 부재(1)에 유지되어 있는 마스크(M)의 +X측의 측면(MS)에 접근해서, 마스크(M)의 +X측의 측면(MS)을 흡착하여 유지한다. 아암 부재(66)가 마스크(M)를 유지하면, 마스크 유지 부재(1)에 의한 마스크(M)의 유지가 해제된다. 반송 장치(65)의 아암 부재(66)는, 마스크(M)를 유지한 상태에서, 축 부재(20) 및 마스크 유지 부재(1)의 돌출부(28)로부터 마스크(M)를 빼내도록, +X측으로 이동한다. 이에 따라, 마스크(M)는, 반송 장치(65)에 의해, 마 스크 유지 부재(1)로부터 제거된다.
이와 같이, 반송 장치(65) 및 흡착 기구(25)를 포함하는 교환 시스템(64)은, 축 부재(20)의 일단측(+X측)으로부터, 축 부재(20) 및 마스크 유지 부재(1)의 적어도 일부에 탈착시키도록, 마스크 유지 부재(1)로의 마스크(M)의 반입 및 마스크 유지 부재(1)로부터의 마스크(M)의 반출 중 적어도 한쪽을 실행할 수 있다.
다음으로, 마스크(M)의 위치 정보를 취득할 수 있는 제1 검출 시스템(5A)에 대해서 설명한다. 도 9는 제1 검출 시스템(5A)을 설명하기 위한 모식도이다. 제1 검출 시스템(5A)은, 마스크(M)를 통과한 빛을 검출하고, 그 검출 결과에 기초하여, 마스크(M)의 위치 정보, 나아가서는 패턴(MP)에 관한 위치 정보를 취득한다. 본 실시형태에서는, 제1 검출 시스템(5A)은, 인코더 시스템(51) 및 포커스 레벨링 검출 시스템(52)을 포함한다. 인코더 시스템(51) 및 포커스 레벨링 검출 시스템(52)을 포함하는 제1 검출 시스템(5A)은, 마스크(M)[패턴(MP)]의 X축, Y축, Z축, θX, θY 및 θZ 방향의 6자유도의 방향의 위치 정보를 취득할 수 있다.
인코더 시스템(51)은, 외주면[패턴 형성면](MF)의 둘레 방향에 있어서의 마스크(M)의 패턴(MP)의 위치 정보 및 중심축(J) 방향(X축 방향)에 있어서의 마스크(M)의 패턴(MP)의 위치 정보 중 적어도 한쪽을 취득할 수 있다. 인코더 시스템(51)은, 마스크(M)의 회전량(회전 각도)을 검출할 수 있다. 포커스 레벨링 검출 시스템(52)은, 중심축(J)과 수직인 방향(Z축 방향)에 있어서의 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)의 위치 정보를 적어도 취득할 수 있다.
제1 검출 시스템(5A)의 인코더 시스템(51)은, 외주면(MF)의 마크 형성 영역(MB)에, 패턴(MP)에 대하여 정해진 위치 관계로 형성된 위치 검출용 마크(EM)를 통과한 빛을 검출하고, 그 검출 결과에 기초하여, 패턴(MP)에 관한 위치 정보를 취득한다. 인코더 시스템(51)은 광학식 인코더를 포함한다.
도 10a는, 마스크(M)의 외주면(MF)의 일부를 XY 평면 위에 전개한 도면이고, 도 10b는 도 10a의 마크 형성 영역(MB)의 일부를 확대한 도면이다. 도 10a 및 도 10b에 도시하는 바와 같이, 마스크(M)는, 외주면(MF)의 마크 형성 영역(MB)에 패턴(MP)에 대하여 정해진 위치 관계로 형성되고, 패턴(MP)에 관한 위치 정보를 취득하기 위한 마크(EM, RM)를 구비하고 있다.
마크 형성 영역(MB)은, 마스크(M)의 외주면(MF)의 중심축(J) 방향(X축 방향)의 일단측(+X측) 및 타단측(-X측)의 각각에 있어서의 패턴 형성 영역(MA)의 외측에 배치되어 있다. 패턴(MP)이 형성된 패턴 형성 영역(MA)은, 중심축(J)을 둘러싸도록, 외주면(MF)의 둘레 방향으로 연속적으로 배치되어 있다. 마크 형성 영역(MB)은, 패턴 형성 영역(MA)에 대응하도록, 중심축(J)을 둘러싸도록, 외주면(MF)의 둘레 방향으로 연속적으로 배치되어 있다.
마크 형성 영역(MB)에 형성되어 있는 마크는, 인코더 시스템(51)에 의해 검출되는 위치 검출용 마크(EM)와, 투영 광학계(PL)의 상면측(像面側)[빛 사출면측]에 배치되는 수광 장치(56)에 의해 검출되는 얼라이먼트 마크(RM)를 포함한다. 본 실시형태에서는, 검출 시스템(5)은 수광 장치(56)도 포함한다.
인코더 시스템(51)에 의해 검출되는 위치 검출용 마크(EM)는, 외주면(MF)의 둘레 방향(θX 방향)에 있어서의 패턴(MP)의 위치 정보 및 중심축(J) 방향(X축 방향)에 있어서의 패턴(MP)의 위치 정보 중 적어도 한쪽을 취득하기 위한 마크이다. 제어 장치(6)는, 인코더 시스템(51)을 이용하여, 위치 검출용 마크(EM)를 통과한 빛을 검출하고, 외주면(MF)의 둘레 방향에 있어서의 패턴(MP)의 위치 정보 및 중심축(J) 방향에 있어서의 패턴(MP)의 위치 정보 중 적어도 한쪽을 취득할 수 있다.
수광 장치(56)에 의해 검출되는 얼라이먼트 마크(RM)는, 투영 광학계(PL)를 통과한 패턴(MP)의 상과, 투영 광학계(PL)의 상면측(빛 사출면측)에 배치되는 기판(P) 위의 샷 영역(S)의 위치 관계에 관한 정보를 취득하기 위한 마크이다. 제어 장치(6)는, 수광 장치(56)를 이용하여, 얼라이먼트 마크(RM)를 통과한 빛을 검출하고, 패턴(MP)의 상과 샷 영역(S)의 위치 관계에 관한 정보를 취득할 수 있다.
인코더 시스템(51)에 의해 검출되는 위치 검출용 마크(EM)는, 외주면(MF)의 둘레 방향으로 연속적으로 형성되어 있다. 수광 장치(56)에 의해 검출되는 얼라이먼트 마크(RM)는, 외주면(MF)의 둘레 방향으로 단속적(斷續的)으로 형성되어 있다. 마크(EM, RM)는 각각 복수 형성되어 있다. 마크(EM, RM)는, 복수의 패턴(MP)에 각각 대응하도록 형성되어 있다.
인코더 시스템(51)에 의해 검출되는 위치 검출용 마크(EM)는, 정해진 방향을 따라서 복수 형성된 라인 패턴(라인 앤드 스페이스 패턴)을 포함한다. 도 10b에 도시하는 바와 같이, 위치 검출용 마크(EM)는, X축 방향을 길이 방향으로 하고, 외주면(MF)의 둘레 방향(θX 방향)을 따라서 정해진 피치로 복수 형성된 라인 패턴과, θX 방향(도 10a 및 도 10b의 전개도에 있어서는 Y축 방향)을 길이 방향으로 하고, X축 방향을 따라서 정해진 피치로 복수 형성된 라인 패턴을 포함한다. 이들 라인 패턴은, 인코더 시스템(51)에 의해 검출되는 스케일(회절 격자)로서 기능한다.
이하의 설명에서는, X축 방향을 길이 방향으로 하고, 외주면(MF)의 둘레 방향(θX 방향)을 따라서 정해진 피치로 복수 형성된 라인 패턴을 포함하는 마크군(라인군)을 적절히, 제1 마크(EM1)라고 칭하고, θX 방향을 길이 방향으로 하고, X축 방향을 따라서 정해진 피치로 복수 형성된 라인 패턴을 포함하는 마크군(라인군)을 적절히, 제2 마크(EM2)라고 칭한다.
제1 마크(EM1)는, 중심축(J)을 둘러싸도록, 외주면(MF)의 둘레 방향으로 정해진 피치로 배치된 복수의 라인 패턴을 포함한다. 제2 마크(EM2)는, X축 방향으로 정해진 피치로 배치되며, 중심축(J)을 둘러싸도록 외주면(MF)의 둘레 방향을 따라서 형성된 복수의 라인 패턴을 포함한다. 이들 제1 마크(EM1) 및 제2 마크(EM2)는, 패턴 형성 영역(MA)의 양측의 2개의 마크 형성 영역(MB)에 각각 형성되어 있다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 인코더 시스템(51)은, 제1 마크(EM1) 및 제2 마크(EM2)에 각각 대응하도록 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 인코더 시스템(51)은, +X측의 마크 형성 영역(MB)의 제2 마크(EM2)를 검출하는 제1 인코더(51A)와, +X측의 마크 형성 영역(MB)의 제1 마크(EM1)를 검출하는 제2 인코더(51B)와, -X측의 마크 형성 영역(MB)의 제1 마크(EM1)를 검출하는 제3 인코더(51C)와, -X측의 마크 형성 영역(MB)의 제2 마크(EM2)를 검출하는 제4 인코더(51D)를 구비하고 있다. 이들 제1, 제2, 제3, 제4 인코더(51A, 51B, 51C, 51D)는 광학식 인코더이다.
제1 인코더(51A) 및 제4 인코더(51D)의 각각은, 제2 마크(EM2)를 검출함으로써, 중심축(J) 방향(X축 방향)에 있어서의 마스크(M)의 위치 정보, 나아가서는 패 턴(MP)의 위치 정보를 검출할 수 있다. 제2 인코더(51B) 및 제3 인코더(51C)의 각각은, 제1 마크(EM1)를 검출함으로써, 외주면(MF)의 둘레 방향(θX 방향)에 있어서의 마스크(M)의 위치 정보를 검출할 수 있다.
제1, 제2, 제3, 제4 인코더(51A, 51B, 51C, 51D) 각각의 검출 결과는, 제어 장치(6)에 출력된다. 제어 장치(6)는, 각 인코더(51A, 51B, 51C, 51D)의 검출 결과에 기초하여, 마스크(M)의 패턴(MP)의 위치 정보를 취득할 수 있다. 본 실시형태에서는, 제어 장치(6)는, 제1 인코더(51A) 및 제4 인코더(51D) 중 적어도 한쪽의 검출 결과에 기초하여, 외주면(MF)을 XY 평면 위에 전개한 상태에 있어서의 패턴(MP)의 X축 방향에 있어서의 위치 정보를 취득할 수 있다. 또한, 제어 장치(6)는, 제2 인코더(51B) 및 제3 인코더(51C) 중 적어도 한쪽의 검출 결과에 기초하여, 외주면(MF)을 XY 평면 위에 전개한 상태에 있어서의 패턴(MP)의 Y축 방향[즉 외주면(MF)의 둘레 방향]에 있어서의 위치 정보를 취득할 수 있다. 또한, 제어 장치(6)는, 제2 인코더(51B) 및 제3 인코더(51C)의 양방의 검출 결과에 기초하여, 외주면(MF)을 XY 평면 위에 전개한 상태에 있어서의 패턴(MP)의 θZ 방향에 있어서의 위치 정보를 취득할 수 있다.
도 11은 제2 인코더(51B)를 도시하는 모식도이다. 제2 인코더(51B)는, 제1 마크(EM1)가 형성된 마크 형성 영역(MB)에 검출광을 투사하는 투광 장치(501)와, 마스크(M)의 마크 형성 영역(MB)에 투사되며, 그 마스크(M)의 마크 형성 영역(MB)을 통과한 검출광을 수광할 수 있는 수광 장치(502)를 구비하고 있다. 본 실시형태에서는, 제2 인코더(51B)는, 투광 장치(501)로부터 마크 형성 영역(MB)에 투사되며, 그 마크 형성 영역(MB)에서 반사된 검출광을 수광 장치(502)에서 수광한다. 제2 인코더(51B)는, 투광 장치(501)로부터 레이저광을 제1 마크(EM1)[회절 격자]에 투사하고, 이 레이저광을 이용한 간섭 현상에 의해, 제1 마크(EM1)를 검출한다.
제1 마크(EM1)의 각 라인 패턴은 정해진 피치로 형성되어 있으며, 마스크(M)가 회전하면, 투광 장치(501)로부터 투사되는 검출광의 조사 영역에는, 라인 부분과 비라인 부분이 교대로 배치되어, 수광 장치(502)의 수광 상태가 변동한다. 이에 따라, 제2 인코더(51B)는, 수광 장치(502)의 수광 결과에 기초하여, 마스크(M)의 회전 방향의 위치(회전량, 회전 각도)를 구할 수 있다.
또한, 투광 장치(501)의 발광 소자를 복수 마련하고, 이들 각 발광 소자에 의한 검출광의 조사 영역을, 마크 형성 영역(MB)의 둘레 방향에 있어서 정해진 간격(예컨대 각 라인 패턴의 피치의 1/4 정도)으로 형성하며, 각 발광 소자(조사 영역)에 대응하도록, 수광 장치(502)의 수광 소자를 복수 마련함으로써, 제2 인코더(51B)는, 각 수광 소자의 수광 결과에 기초하여, 마스크(M)의 회전 방향을 검출할 수 있다.
또한, 제2 인코더(51B)는, 단위 시간당으로 검출한 각 라인 패턴의 수와, 이미 알고 있는 라인 패턴의 피치에 기초하여, 마스크(M)의 회전 속도를 검출할 수 있다.
또한, 도 11을 이용한 설명에서는, 제2 인코더(51B) 및 그 제2 인코더(51B)에 대응하는 제1 마크(EM1)를 예로 해서 설명하였으나, 제2 인코더(51B) 이외의 다른 인코더(51A, 51C, 51D) 및 이들 인코더(51A, 51C, 51D)에 대응하는 각 마 크(EM1, EM2)도 동등한 구성을 갖는다.
또한, 본 실시형태에서는, 기판(P)의 정해진 일차원 방향(Y축 방향)으로의 이동에 동기하여, 마스크(M)의 외주면(MF)이 중심축(J)을 회전축으로 해서 회전하면서, 복수의 패턴(MP)의 상이 기판(P) 위에 순차적으로 형성된다. 그리고, 본 실시형태에서는, 마스크(M)는, 기판(P)의 이동에 동기하여 외주면(MF)이 회전할 때의 회전 개시 위치에 관한 정보를 취득하기 위한 마크(EMS)를 구비하고 있다. 이하의 설명에서는, 기판(P)의 이동에 동기하여 외주면(MF)이 회전할 때의 회전 개시 위치에 관한 정보를 취득하기 위한 마크(EMS)를 적절히, 회전 개시 위치 마크(EMS)라고 칭한다.
도 12는, 회전 개시 위치 마크(EMS)가 형성되어 있는 마스크(M)의 외주면(MF) 근방을 XY 평면 위에 전개한 도면이다. 도 12 및 도 10b에 도시하는 바와 같이, 회전 개시 위치 마크(EMS)는, 마스크(M)의 마크 형성 영역(MB)에 형성되어 있다. 회전 개시 위치 마크(EMS)는, 마스크(M)의 외주면(MF)의 둘레 방향에 있어서 1개소에 형성되어 있다.
도 12 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 제1 검출 시스템(5A)의 인코더 시스템(51)은, 회전 개시 위치 마크(EMS)를 검출하는 제5 인코더(51S)를 구비하고 있다. 제5 인코더(51S)는, 제1∼제4 인코더(51A∼51D)와 동등한 구성을 가지며, 회전 개시 위치 마크(EMS)가 형성된 마크 형성 영역(MB)에 검출광을 투사하는 투광 장치와, 마스크(M)의 마크 형성 영역(MB)에 투사되며, 그 마스크(M)의 마크 형성 영역(MB)을 통과한 검출광을 수광할 수 있는 수광 장치를 구비하고 있다.
마스크(M)가 회전하여, 제5 인코더(51S)의 투광 장치로부터 투사되는 검출광의 조사 영역에 회전 개시 위치 마크가 배치되면, 수광 장치의 수광 상태가 변동한다. 이에 의해, 제5 인코더(51S)는, 수광 장치의 수광 결과에 기초해서, 기판(P)의 이동에 동기하여 마스크(M)가 회전할 때의 마스크(M)의 회전 개시 위치를 검출할 수 있다.
이와 같이, 제1 검출 시스템(5A)은, 회전 개시 위치 마크(EMS)를 통과한 검출광을 검출하고, 기판(P)의 이동에 동기하여 마스크(M)가 회전할 때의 회전 개시 위치에 관한 정보를 취득할 수 있다. 제어 장치(6)는, 제5 인코더(51S)를 포함하는 제1 검출 시스템(5A)의 검출 결과에 기초하여, 마스크 구동 장치(2)를 제어해서, 마스크 유지 부재(1)에 유지되어 있는 마스크(M)의 위치를, 기판(P)의 이동에 동기하여 회전할 때의 회전 개시 위치에 설정할 수 있다.
본 실시형태에서는, 회전 개시 위치 마크(EMS)는, 인코더 시스템(51)이 마스크(M)의 회전 방향에 있어서의 위치를 검출할 때의 기준 위치(기준 마크)로서 기능한다.
제1 검출 시스템(5A)의 포커스 레벨링 검출 시스템(52)은, 중심축(J)과 수직인 방향(Z축 방향)에 있어서의 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)의 위치 정보를 취득할 수 있다. 포커스 레벨링 검출 시스템(52)은, 마스크(M)의 패턴 형성면(MF) 중, 조명계(IL)에 의해 노광광(EL)이 조사되는 영역[즉 조명 영역(IA)]에 있어서의 위치 정보를 취득할 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)의 최하부(BT)가 노광광(EL)으로 조명되고, 포커스 레벨링 검출 시스템(52)은, 그 최하부(BT)의 위치 정보를 취득한다.
본 실시형태에서는, 마스크(M)의 위치 정보를 취득하기 위한 포커스 레벨링 검출 시스템(52)은, 사입사(斜入射) 방식의 포커스 레벨링 검출 시스템을 포함한다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 포커스 레벨링 검출 시스템(52)은, 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)에 비스듬한 방향으로부터 검출광을 투사하는 투광 장치(52A)와, 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)에 투사되며, 그 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)에서 반사된 검출광을 수광할 수 있는 수광 장치(52B)를 갖고 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 포커스 레벨링 검출 시스템(52)은, 예컨대 일본 특허 공개 평성 제11-045846호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 복수의 검출광[광속(光束)]을 투사할 수 있는 투광 장치(52A)를 가지며, 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)의 복수의 정해진 위치의 각각에 검출광을 조사할 수 있다. 본 실시형태에서는, 포커스 레벨링 검출 시스템(52)은, 투광 장치(52A)를 이용하여, 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)의 최하부(BT) 근방의 복수의 정해진 위치의 각각에 검출광을 조사한다.
포커스 레벨링 검출 시스템(52)은, 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)에 투광 장치(52A)로부터 사출한 검출광을 조사하고, 그 패턴 형성면(MF)을 통과한 검출광을 수광 장치(52B)에서 검출하며, 그 검출 결과에 기초하여, 패턴 형성면(MF)의 면 위치 정보를 취득한다.
포커스 레벨링 검출 시스템(52)의 검출 결과[수광 장치(52B)의 수광 결과]는, 제어 장치(6)에 출력된다. 제어 장치(6)는, 수광 장치(52B)의 수광 결과에 기초하여, 마스크(M)의 패턴(MP)의 위치 정보[패턴(MP)이 형성된 패턴 형성면(MF)의 위치 정보]를 취득할 수 있다. 본 실시형태에서는, 제어 장치(6)는, 패턴 형성면(MF)의 최하부(BT)[또는 그 근방]에 조사된 검출광을 수광한 수광 장치(52B)의 수광 결과에 기초하여, 패턴 형성면(MF)을 XY 평면 위에 전개한 상태에 있어서의 패턴(MP)의 Z축 방향에 있어서의 위치 정보를 취득할 수 있다. 또한, 제어 장치(6)는, 패턴 형성면(MF)의 최하부(BT)[또는 그 근방]를 포함하는 정해진 영역의 복수의 정해진 위치의 각각에 조사된 복수의 검출광의 각각을 수광한 수광 장치(52B)의 수광 결과에 기초하여, 패턴 형성면(MF)을 XY 평면 위에 전개한 상태에 있어서의 패턴(MP)의 θX 방향에 있어서의 위치 정보 및 θY 방향에 있어서의 위치 정보를 취득할 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 제어 장치(6)는, 인코더 시스템(51)의 검출 결과에 기초하여, 패턴 형성면(MF)을 XY 평면 위에 전개한 상태에 있어서의 패턴(MP)의 X축, Y축 및 θZ 방향에 있어서의 위치 정보를 취득할 수 있고, 포커스 레벨링 검출 시스템(52)의 검출 결과에 기초하여, 패턴 형성면(MF)을 XY 평면 위에 전개한 상태에 있어서의 패턴(MP)의 Z축, θX 및 θY 방향에 있어서의 위치 정보를 취득할 수 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 인코더 시스템(51) 및 포커스 레벨링 검출 시스템(52)을 포함하는 제1 검출 시스템(5A)은, 패턴(MP)의 X축, Y축, Z축, θX, θY 및 θZ 방향의 6자유도의 방향의 위치 정보를 취득할 수 있다.
다음으로, 기판 유지 부재(3) 및 기판 구동 장치(4)에 대해서 설명한다. 도 13은, 기판 유지 부재(3) 및 기판 구동 장치(4)의 근방을 도시하는 도면이다. 기판 구동 장치(4)는, 에어 베어링에 의해 제3 정반(9)의 윗면에 대하여 비접촉으로 지지되어 있는 베이스 부재(4B)를 제3 정반(9) 위에서 X축, Y축 및 θZ 방향으로 이동시킴으로써, 그 베이스 부재(4B) 위에 탑재되어 있는 기판 유지 부재(3)를 X축, Y축 및 θZ 방향으로 이동시킬 수 있는 제1 구동계(4H)와, 베이스 부재(4B)에 대하여 기판 유지 부재(3)를 Z축, θX 및 θY 방향으로 이동시킬 수 있는 제2 구동계(4V)를 구비하고 있다.
제1 구동계(4H)는, 예컨대 리니어 모터 등의 액츄에이터를 포함하며, 제3 정반(9)에 비접촉으로 지지되어 있는 베이스 부재(4B)를 X축, Y축 및 θZ 방향으로 구동시킬 수 있다. 제2 구동계(4V)는, 베이스 부재(4B)와 기판 유지 부재(3) 사이에 마련된, 예컨대 보이스 코일 모터 등의 액츄에이터와, 각 액츄에이터의 구동량을 계측하는 도시하지 않은 계측 장치(인코더 등)를 포함한다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 기판 유지 부재(3)는, 적어도 3개의 액츄에이터에 의해 베이스 부재(4B) 위에 지지되어 있다. 액츄에이터의 각각은, 베이스 부재(4B)에 대하여 기판 유지 부재(3)를 Z축 방향으로 독립적으로 구동시킬 수 있다. 제어 장치(6)는, 3개의 액츄에이터 각각의 구동량을 조정함으로써, 베이스 부재(4B)에 대하여 기판 유지 부재(3)를, Z축, θX 및 θY 방향으로 구동한다.
이와 같이, 제1, 제2 구동계(4H, 4V)를 포함하는 기판 구동 장치(4)는, 기판 유지 부재(3)를, X축, Y축, Z축, θX, θY 및 θZ 방향의 6자유도의 방향으로 이동시킬 수 있다. 제어 장치(6)는, 기판 구동 장치(4)를 제어함으로써, 기판 유지 부재(3)에 유지된 기판(P)의 표면의 X축, Y축, Z축, θX, θY 및 θZ 방향의 6자유도의 방향에 관한 위치를 제어할 수 있다.
다음으로, 기판(P)의 위치 정보를 취득할 수 있는 제2 검출 시스템(5B)에 대해서 설명한다. 도 13에 있어서, 제2 검출 시스템(5B)은, 기판 유지 부재(3)에 마련된 계측 미러를 이용하여 기판 유지 부재(3)[나아가서는 기판(P)]의 X축, Y축 및 θZ 방향에 관한 위치 정보를 취득할 수 있는 레이저 간섭계 시스템(53)과, 기판 유지 부재(3)에 유지되어 있는 기판(P)의 표면의 면 위치 정보(Z축, θX 및 θY 방향에 관한 위치 정보)를 취득할 수 있는 포커스 레벨링 검출 시스템(54)을 포함한다. 포커스 레벨링 검출 시스템(54)은, 예컨대 일본 특허 공개 평성 제8-37149호 공보(대응하는 미국 특허 제6,327,025호)에 개시되어 있는 바와 같은, 사입사 방식의 포커스 레벨링 검출 시스템을 포함하며, 기판(P)의 표면에 비스듬한 방향으로부터 검출광을 투사하는 투광 장치(54A)와, 기판(P)의 표면에 투사되며, 그 기판(P)의 표면에서 반사된 검출광을 수광할 수 있는 수광 장치(54B)를 갖고 있다. 또한, 포커스 레벨링 검출 시스템(54)은, 정전 용량형 센서를 이용한 방식의 것을 채용해도 좋다. 제어 장치(6)는, 레이저 간섭계 시스템(53) 및 포커스 레벨링 검출 시스템(54)을 포함하는 제2 검출 시스템(5B)의 검출 결과에 기초하여, 기판 구동 장치(4)를 구동시켜, 기판 유지 부재(3)에 유지되어 있는 기판(P)의 위치를 제어한다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 제어 장치(6)는, 레이저 간섭계 시스템(53)의 검출 결과에 기초하여, 기판(P)의 표면의 X축, Y축 및 θZ 방향에 있어서의 위치 정보를 취득할 수 있고, 포커스 레벨링 검출 시스템(52)의 검출 결과에 기초하여, 기판(P)의 표면의 Z축, θX 및 θY 방향에 있어서의 위치 정보를 취득할 수 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 레이저 간섭계 시스템(53) 및 포커스 레벨링 검출 시스템(54)을 포함하는 제2 검출 시스템(5B)은, 기판(P)의 X축, Y축, Z축, θX, θY 및 θZ 방향의 6자유도의 방향의 위치 정보를 취득할 수 있다.
다음으로, 상술한 구성을 갖는 노광 장치(EX)를 이용하여 기판(P)을 노광하는 방법에 대해서, 도 14의 흐름도 및 도 15, 도 16, 도 17의 모식도를 참조하여 설명한다.
노광 시퀀스가 개시되어, 마스크(M)가 마스크 유지 부재(1)에 로드되고, 기판(P)이 기판 유지 부재(3)에 로드되면(단계 SA1), 제어 장치(6)는, 정해진 계측 처리를 개시한다. 예컨대, 제어 장치(6)는, 기판(P)을 유지한 기판 유지 부재(3)에 관한 계측 처리를 개시한다.
본 실시형태에서는, 계측 처리에는, 얼라이먼트 시스템(55)을 이용한 검출 동작이 포함된다. 제어 장치(6)는, 기판 구동 장치(4)를 이용하여 기판(P)을 유지한 기판 유지 부재(3)를 XY 방향으로 이동시켜, 도 15에 도시하는 바와 같이, 얼라이먼트 시스템(55)의 검출 영역에, 기판 유지 부재(3) 위의 기준 마크(FM)를 배치한다. 그리고, 제어 장치(6)는, 레이저 간섭계 시스템(53)을 이용하여, 기판 유지 부재(3)의 X축 방향 및 Y축 방향의 위치 정보를 계측하면서, 얼라이먼트 시스템(55)을 이용하여, 기판 유지 부재(3) 위에 마련된 기준 마크(FM)를 검출한다(단계 SA2).
이에 따라, 제어 장치(6)는, 레이저 간섭계 시스템(53)에서 규정되는 좌표계 내에서의 기판 유지 부재(3) 위의 기준 마크(FM)의 X축 방향 및 Y축 방향에 관한 위치 정보를 구할 수 있다.
또한, 제어 장치(6)는, 레이저 간섭계 시스템(53)을 이용하여, 기판(P)을 유지한 기판 유지 부재(3)의 X축 방향 및 Y축 방향의 위치 정보를 계측하면서, 도 16에 도시하는 바와 같이, 얼라이먼트 시스템(55)을 이용하여, 기판(P) 위에 마련된 정해진 수의 얼라이먼트 마크(AM)를 검출한다(단계 SA3).
이에 따라, 제어 장치(6)는, 레이저 간섭계 시스템(53)에 의해 규정되는 좌표계 내에서의 각 얼라이먼트 마크(AM)의 X축 방향 및 Y축 방향에 관한 위치 정보를 구할 수 있다.
제어 장치(6)는, 단계 SA3에서 구한, 기판(P) 위의 각 얼라이먼트 마크(AM)의 위치 정보에 기초하여, 얼라이먼트 시스템(55)의 검출 기준 위치에 대한, 기판(P) 위의 복수의 샷 영역(S1∼S26)의 각각의 위치 정보를 연산 처리에 의해 구한다(단계 SA4). 기판(P) 위의 복수의 샷 영역(S1∼S26)의 각각의 위치 정보를 연산 처리에 의해 구할 때에는, 예컨대 일본 특허 공개 소화 제61-44429호 공보에 개시되어 있는 바와 같은, 소위 EGA[인핸스드 글로벌 얼라이먼트(enhanced global alignment)] 방식을 이용하여 구할 수 있다.
이에 따라, 제어 장치(6)는, 얼라이먼트 시스템(55)을 이용하여, 기판(P) 위의 얼라이먼트 마크(AM)의 검출을 행하고, 레이저 간섭계 시스템(53)에 의해 규정되는 XY 좌표계 내에서의 기판(P) 위에 마련된 복수의 샷 영역(S1∼S26) 각각의 위치 좌표(배열 좌표)를 결정할 수 있다. 즉, 제어 장치(6)는, 레이저 간섭계 시스템(53)에 의해 규정되는 XY 좌표계 내에서, 얼라이먼트 시스템(55)의 검출 기준 위치에 대하여, 기판(P) 위의 각 샷 영역(S1∼S26)이 어디에 위치하고 있는지를 알 수 있다.
제어 장치(6)는, 인코더 시스템(51)을 이용하여, 마스크 유지 부재(1)에 유지된 마스크(M)의 위치 정보를 검출하고, 레이저 간섭계 시스템(53)을 이용하여, 기판(P)을 유지한 기판 유지 부재(3)의 위치 정보를 계측하면서, 기판 유지 부재(3)에 마련된 수광 장치(56)를 이용하여, 마스크(M)에 마련되어 있는 얼라이먼트 마크(RM)의 상(투영상, 공간상)을 검출한다(단계 SA5).
즉, 제어 장치(6)는, 도 17에 도시하는 바와 같이, 투영 광학계(PL)와 기판 유지 부재(3) 위의 개구(56K)를 대향시킨 상태에서, 마스크(M)에 마련되어 있는 얼라이먼트 마크(RM)를 노광광(EL)으로 조명한다. 이에 따라, 마스크(M)에 마련되어 있는 얼라이먼트 마크(RM)의 공간상은, 투영 광학계(PL)를 통해 개구(56K)를 포함하는 기판 유지 부재(3)의 윗면(3F)에 투영되고, 기판 유지 부재(3)에 마련되어 있는 수광 장치(56)는, 마스크(M)에 마련되어 있는 얼라이먼트 마크(RM)의 공간상을 검출할 수 있다.
이에 따라, 제어 장치(6)는, 레이저 간섭계 시스템(53)에 의해 규정되는 좌표계 내에서의 공간상(투영상)의 X축 방향 및 Y축 방향의 위치를, 기판 유지 부재(3)에 마련된 수광 장치(56)[개구(56K)]를 이용하여 구할 수 있다.
또한, 수광 장치(56)에서 얼라이먼트 마크(RM)의 공간상을 계측하고 있을 때의 마스크(M)의 위치 정보는, 인코더 시스템(51)에 의해 검출된다. 인코더 시스템(51)은, 위치 검출용 마크(EM)[제1 마크(EM1)]를 검출함으로써, 기준 마크[회전 개시 위치 마크](RMS)를 기준으로 한 얼라이먼트 마크(RM)의 위치 정보, 나아가서 는 패턴(MP)의 위치 정보를 검출한다. 즉, 제어 장치(6)는, 인코더 시스템(51)의 검출 결과에 기초하여, 기준 마크[회전 개시 위치 마크](RMS)에 대해서, 마스크(M) 위의 각 패턴(MP)이 어디에 위치하고 있는지를 알 수 있다.
마스크(M)의 패턴(MP)과 얼라이먼트 마크(RM)는, 정해진 위치 관계로 형성되어 있으며, 기판 유지 부재(3) 위의 기준 마크(FM)와 개구(56K)[수광 장치(56)]의 위치 관계도 이미 알고 있다. 또한, 검출 시스템(5)의 인코더 시스템(51)의 검출값과 레이저 간섭계 시스템(53)의 검출값은 대응되어 있다. 따라서, 제어 장치(6)는, 단계 SA5의 검출 결과에 기초하여, 레이저 간섭계 시스템(53)에 의해 규정되는 좌표계 내에서의 정해진 기준 위치와 마스크(M)의 패턴(MP)의 상의 투영 위치와의 관계를 도출할 수 있다(단계 SA6).
제어 장치(6)는, 단계 SA4에서 구한, 레이저 간섭계 시스템(53)에 의해 규정되는 좌표계 내에서의 정해진 기준 위치와 기판(P) 위의 각 샷 영역(S1∼S26)과의 위치 관계[정해진 기준 위치에 대한 샷 영역(S1∼S26)의 배열 정보] 및 단계 SA6에서 구한, 레이저 간섭계 시스템(53)에 의해 규정되는 좌표계 내에서의 정해진 기준 위치와 마스크(M)의 패턴(MP)의 상의 투영 위치와의 관계에 기초하여, 레이저 간섭계 시스템(53)에 의해 규정되는 좌표계 내에서의 마스크(M)의 패턴(MP)의 상의 투영 위치와, 기판(P) 위의 각 샷 영역(S1∼S26)과의 관계를 도출한다(단계 SA7).
이와 같이, 본 실시형태에서는, 제어 장치(6)는, 마스크(M)의 얼라이먼트 마크(RM)를 통과한 빛을 수광 장치(56)로 검출하고, 마스크(M)의 패턴(MP)의 상과 기판(P) 위의 샷 영역(S1∼S26)과의 위치 관계에 관한 정보를 취득할 수 있다.
제어 장치(6)는, 기판(P)의 노광을 개시하기 위해서, 레이저 간섭계 시스템(53)을 이용하여, 기판(P)을 유지한 기판 유지 부재(3)의 위치 정보[나아가서는 기판(P) 위의 샷 영역(S)의 위치 정보]를 계측하면서, 기판 구동 장치(4)를 이용하여, 기판 유지 부재(3)에 유지되어 있는 기판(P)을 최초의 노광 개시 위치로 이동시킨다. 본 실시형태에서는, 제어 장치(6)는, 복수의 샷 영역(S1∼S26) 중, 제1 샷 영역(S1)이 투영 영역(AR)의 -Y측 근방에 배치되도록, 기판 유지 부재(3)에 유지되어 있는 기판(P)을 이동시킨다.
또한, 제어 장치(6)는, 기판(P)의 노광을 개시하기 위해서, 인코더 시스템(51)을 이용하여, 마스크 유지 부재(1)에 유지된 마스크(M)의 위치 정보[나아가서는 마스크(M)의 패턴(MP)의 위치 정보]를 계측하면서, 마스크 구동 장치(2)를 이용하여, 마스크 유지 부재(1)에 유지되어 있는 마스크(M)를 노광 개시 위치(회전 개시 위치)로 이동시킨다. 제어 장치(6)는, 제1 검출 시스템(5A)의 제5 인코더(51S)를 이용하여, 회전 개시 위치 마크(EMS)를 통과한 검출광을 검출하고, 기판(P)의 이동에 동기하여 마스크(M)를 회전시킬 때의 회전 개시 위치로, 마스크(M)를 이동(회전)시킨다. 본 실시형태에서는, 제어 장치(6)는, 복수(6개)의 패턴 형성 영역(MA) 중, 제1 패턴 형성 영역(MA)이 조명 영역(IA)의 +Y측 근방에 배치되도록, 마스크 유지 부재(1)에 유지되어 있는 마스크(M)를 이동시킨다(단계 SA8).
또한, 제어 장치(6)는, 포커스 레벨링 검출 시스템(54)의 검출 결과에 기초하여, 기판(P)의 표면(노광면)과 투영 광학계(PL)의 상면이 정해진 위치 관계가 되도록 조정한다.
또한, 제어 장치(6)는, 포커스 레벨링 검출 시스템(52)의 검출 결과에 기초하여, 마스크(M)의 최하부(BT)와 투영 광학계(PL)의 물체면이 정해진 위치 관계가 되도록 조정한다. 마스크(M)의 최하부(BT)는, 투영 광학계(PL)에 관련해서, 기판(P)의 표면과 광학적으로 공역(共役)인 위치에 배치된다.
제어 장치(6)는, 기판 구동 장치(4)를 제어하여, 기판(P)의 +Y 방향으로의 이동을 개시하고, 마스크 구동 장치(2)를 제어하여, 마스크(M)의 -θX 방향으로의 이동(회전)을 개시한다.
기판(P)의 +Y 방향으로의 이동 속도 및 마스크(M)의 -θX 방향으로의 회전 속도(각속도)의 각각이 일정하게 되고, 제1 샷 영역(S1)의 +Y측의 단부가 투영 영역(AR)에 도달하면, 제어 장치(6)는, 조명계(IL)로부터 노광광(EL)을 사출한다. 제어 장치(6)는, 마스크 구동 장치(2) 및 기판 구동 장치(4)의 각각을 이용해서, 마스크(M)의 -θX 방향으로의 이동(회전)에 동기하여, 기판(P)을 +Y 방향으로 이동시키면서, 마스크(M)의 패턴(MP)을 노광광(EL)으로 조명하며, 마스크(M)의 패턴(MP)의 상을 투영 광학계(PL)를 통해 기판(P) 위에 투영한다. 제어 장치(6)는, 마스크(M)를 중심축(J)을 회전축으로 해서 회전시키면서, 마스크(M)의 패턴(MP)을 노광광(EL)으로 조명한다.
주사 노광 시에는, 투영 영역(AR)에 마스크(M)의 일부의 패턴(MP)의 상이 투영되어 있는 상태에서, 투영 광학계(PL)에 대하여, 마스크(M)의 최하부(BT)에 있어서의 패턴(MP)이 대략 -Y 방향으로 속도 V로 이동하는 것에 동기하여, 기판(P)이 +Y 방향으로 속도 β·V(β는 투영 배율)로 이동한다.
패턴(MP)은, 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)의 둘레 방향을 따라서 복수 형성되어 있다. 제어 장치(6)는, 기판(P)의 샷 영역(S)을 투영 광학계(PL)의 투영 영역(AR)에 대하여 Y축 방향으로 이동시키고, 그 기판(P)의 Y축 방향으로의 이동에 동기하여, 조명계(IL)의 조명 영역(IA)에 대해서 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)을 θX 방향으로 이동(회전)시키면서, 노광광(EL)을 조사함으로써, 투영 영역(AR)에 형성되는 패턴(MP)의 상으로 기판(P) 위의 샷 영역(S)을 노광한다. 기판(P)의 Y축 방향으로의 이동에 동기하여, 중심축(J)을 회전축으로 해서 마스크(M)를 회전시키면서, 마스크(M)의 패턴(MP)을 노광광(EL)으로 조명함으로써, 복수의 마스크(M)의 패턴(MP)의 상이, 기판(P) 위에 순차적으로 형성된다(단계 SA9).
제어 장치(6)는, 검출 시스템(5)의 제1 검출 시스템(5A)을 이용하여, 마스크(M)[패턴(MP)]의 위치 정보를 모니터하고, 제2 검출 시스템(5B)을 이용하여, 기판(P)[샷 영역(S)]의 위치 정보를 모니터하면서, 마스크(M) 및 기판(P)을 구동시켜, 마스크(M)의 패턴(MP)의 상으로 기판(P)을 노광한다. 즉, 제어 장치(6)는, 검출 시스템(5)의 검출 결과에 기초하여, 마스크 구동 장치(2) 및 기판 구동 장치(4)를 제어하여, 마스크(M)의 패턴(MP)의 상을 기판(P) 위에 형성할 때의 마스크(M) 및 기판(P)의 구동을 제어한다.
구체적으로는, 제1 검출 시스템(5A)은, 마스크(M)가 회전하고 있는 상태에서, 인코더 시스템(51)의 각 인코더(51A∼51D)의 각 투광 장치(501)로부터 마스크(M)의 마크 형성 영역(MB)에 검출광을 투사하고, 그 마스크(M)의 마크 형성 영역(MB)을 통과한 검출광을 각 수광 장치(502)에서 검출한다. 또한, 제1 검출 시스 템(5A)은, 마스크(M)가 회전하고 있는 상태에서, 포커스 레벨링 검출 시스템(52)의 투광 장치(52A)로부터 마스크(M)의 패턴 형성 영역(MA)에 검출광을 투사하고, 그 마스크(M)의 패턴 형성 영역(MA)을 통과한 검출광을 수광 장치(52B)에서 검출한다. 즉, 제1 검출 시스템(5A)은, 마스크(M)가 회전하고 있는 상태에서, 마스크(M)를 통과한 검출광을 검출하고, 그 검출 결과에 기초하여, 마스크(M)의 패턴(MP)의 6자유도의 방향에 관한 위치 정보를 취득한다.
또한, 제2 검출 시스템(5B)은, 기판(P)이 이동하고 있는 상태에서, 레이저 간섭계 시스템(53)으로부터 기판(P)을 유지한 기판 유지 부재(3)의 계측 미러에 검출광을 투사하고, 그 계측 미러를 통과한 검출광을 검출한다. 또한, 제2 검출 시스템(5B)은, 기판(P)이 이동하고 있는 상태에서, 포커스 레벨링 검출 시스템(54)의 투광 장치(54A)로부터 기판(P)의 표면에 검출광을 투사하고, 그 기판(P)의 표면을 통과한 검출광을 수광 장치(54B)에서 검출한다. 즉, 제2 검출 시스템(5B)은, 기판(P)이 이동하고 있는 상태에서, 기판(P)을 통과한 검출광을 검출하고, 그 검출 결과에 기초하여, 기판(P)의 샷 영역(S)의 6자유도의 방향에 관한 위치 정보를 취득한다.
제어 장치(6)는, 제1 검출 시스템(5A)을 이용하여 취득한, 패턴 형성면(MF)의 둘레 방향(θX 방향)을 포함하는 마스크(M)의 패턴(MP)의 6자유도에 관한 위치 정보에 기초하여, 마스크(M)의 패턴(MP)의 상을 기판(P) 위에 형성할 때의 마스크(M)의 중심축(J) 둘레(θX 방향)를 포함하는 6자유도의 방향에 관한 구동을 제어한다.
또한, 제어 장치(6)는, 제2 검출 시스템(5B)을 이용하여 취득한, 기판(P)의 샷 영역(S)의 6자유도에 관한 위치 정보에 기초하여, 마스크(M)의 패턴(MP)을 기판(P) 위에 형성할 때의 기판(P)의 6자유도의 방향에 관한 구동을 제어한다.
이와 같이, 제어 장치(6)는, 검출 시스템(5)을 이용하여 취득한 마스크(M) 및 기판(P)의 6자유도의 방향에 관한 위치 정보에 기초하여, 마스크(M) 및 기판(P)의 6자유도의 방향에 관한 위치[마스크(M)와 기판(P)의 상대 위치 관계]를 조정하면서, 기판(P) 위에 마스크(M)를 통과한 노광광(EL)을 조사한다.
본 실시형태에서는, 마스크(M)에는, 패턴 형성면(MF)의 둘레 방향을 따라서 6개의 패턴(MP)이 형성되어 있기 때문에, 마스크(M)가 대략 60도 회전하면, 제1 샷 영역(S1)의 노광이 종료된다.
최초에 노광해야 할 제1 샷 영역(S1)에 대한 주사 노광이 종료되면, 제어 장치(6)는, 마스크(M)를 유지한 마스크 유지 부재(1) 및 기판(P)을 유지한 기판 유지 부재(3) 각각의 감속을 행하지 않고서, 마스크(M)의 -θX 방향으로의 회전을 계속하고, 기판(P)의 +Y 방향으로의 이동을 계속한다. 제어 장치(6)는, 제1 샷 영역(S1)의 -Y측에 배치되어 있는 제2 샷 영역(S2)의 노광을, 제1 샷 영역(S1)과 동일하게 행한다.
제어 장치(6)는, 마스크(M)를 유지한 마스크 유지 부재(1) 및 기판(P)을 유지한 기판 유지 부재(3) 각각의 감속을 행하지 않고서, 마스크(M)의 -θX 방향으로의 회전을 계속하고, 기판(P)의 +Y 방향으로의 이동을 계속하여, 제3 샷 영역(S3) 및 제4 샷 영역(S4)을 각각 연속적으로 노광한다. 이와 같이, 본 실시형태에서는, 제어 장치(6)는, 한 번의 주사로, Y축 방향으로 배열된 1열분의 샷 영역(S1∼S4)의 노광을 계속해서 실행한다.
제4 샷 영역(S4)의 노광이 종료되면, 제어 장치(6)는, 기판 유지 부재(3)를 감속한다. 제어 장치(6)는, 1장의 기판(P)의 노광이 종료되었는지의 여부, 다시 말하면 기판(P) 위의 모든 노광을 끝냈는지의 여부를 판단한다(단계 SA10). 여기서는, 제1∼제4 샷 영역(S1∼S4)의 노광만을 막 끝냈으며, 그 외에 노광해야 할 샷 영역은 남아 있다.
단계 SA10에서, 기판(P) 위의 모든 노광을 아직 끝내지 않았다고 판단한 경우, 제어 장치(6)는, 레이저 간섭계 시스템(53)을 이용하여, 기판(P)을 유지한 기판 유지 부재(3)의 위치 정보[나아가서는 기판(P) 위의 샷 영역(S)의 위치 정보]를 계측하면서, 기판 구동 장치(4)를 이용하여, 기판 유지 부재(3)에 유지되어 있는 기판(P)을 다음의 노광 개시 위치로 이동시킨다. 본 실시형태에서는, 제어 장치(6)는, 복수의 샷 영역(S1∼S26) 중, 제5 샷 영역(S5)이 투영 영역(AR)의 +Y측 근방에 배치되도록, 기판 유지 부재(3)에 유지되어 있는 기판(P)을 이동시킨다.
또한, 제어 장치(6)는, 기판(P)의 노광을 개시하기 위해서, 인코더 시스템(51)을 이용하여, 마스크 유지 부재(1)에 유지된 마스크(M)의 위치 정보[나아가서는 마스크(M)의 패턴(MP)의 위치 정보]를 계측하면서, 마스크 구동 장치(2)를 이용하여, 마스크 유지 부재(1)에 유지되어 있는 마스크(M)를 노광 개시 위치(회전 개시 위치)로 이동시킨다. 제어 장치(6)는, 제1 검출 시스템(5A)의 제5 인코더(51S)를 이용하여, 회전 개시 위치 마크(EMS)를 통과한 검출광을 검출하고, 기 판(P)의 이동에 동기하여 마스크(M)를 회전시킬 때의 회전 개시 위치로, 마스크(M)를 이동(회전)시킨다. 본 실시형태에서는, 제어 장치(6)는, 복수(6개)의 패턴 형성 영역(MA) 중, 제1 패턴 형성 영역(MA)이 조명 영역(IA)의 -Y측 근방에 배치되도록, 마스크 유지 부재(1)에 유지되어 있는 마스크(M)를 이동시킨다(단계 SA11).
본 실시형태에서는, 제어 장치(6)는, 기판(P)의 노광 개시 위치로의 이동의 적어도 일부와 병행하여, 마스크(M)의 회전 개시 위치로의 이동을 실행한다. 또한, 제어 장치(6)는, 마스크(M)의 회전 개시 위치로의 이동 중에는, 마스크(M)에 대한 노광광(EL)의 조사를 정지한다[기판(P)의 노광을 일단 정지한다].
또한, 여기서는, 제1∼제4 샷 영역(S1∼S4)을 노광하기 위해서, 마스크(M)는, -θX 방향으로 회전되고 있고, 제4 샷 영역(S4)의 노광이 종료된 후, 제1∼제4 샷 영역(S1∼S4)의 노광 시와 동일한 방향, 즉, -θX 방향으로의 회전을 계속하는 쪽이, 반대 방향, 즉 +θX 방향으로 회전한 경우와 비교해서, 회전 개시 위치에 신속하게 도달할 수 있다.
마스크(M) 및 기판(P)의 각각의 노광 개시 위치로의 이동이 완료되면, 제어 장치(6)는, 마스크(M)를 유지한 마스크 유지 부재(1)의 이동 방향(회전 방향)을 반대 방향으로 설정하고, 기판(P)을 유지한 기판 유지 부재(3)의 이동 방향을 반대 방향으로 설정한다(단계 SA12).
제어 장치(6)는, 기판 구동 장치(4)를 제어하여, 기판(P)의 -Y 방향으로의 이동을 개시하고, 마스크 구동 장치(2)를 제어하여, 마스크(M)의 +θX 방향으로의 이동(회전)을 개시한다.
기판(P)의 -Y 방향으로의 이동 속도 및 마스크(M)의 +θX 방향으로의 회전 속도의 각각이 일정해지고, 제5 샷 영역(S5)의 -Y측의 단부가 투영 영역(AR)에 도달하면, 제어 장치(6)는, 조명계(IL)로부터 노광광(EL)을 사출한다. 제어 장치(6)는, 마스크(M)의 +θX 방향으로의 이동(회전)에 동기하여, 기판(P)을 -Y 방향으로 이동시키면서, 마스크(M)의 패턴(MP)을 노광광(EL)으로 조명하고, 마스크(M)의 패턴(MP)의 상을 투영 광학계(PL)를 통해 기판(P) 위에 투영한다. 제어 장치(6)는, 마스크(M)를 중심축(J)을 회전축으로 해서 회전시키면서, 마스크(M)의 패턴(MP)을 노광광(EL)으로 조명한다. 기판(P)의 Y축 방향으로의 이동에 동기하여, 중심축(J)을 회전축으로 해서 마스크(M)를 회전시키면서, 마스크(M)의 패턴(MP)을 노광광(EL)으로 조명함으로써, 복수의 마스크(M)의 패턴(MP)의 상이, 기판(P) 위에 순차적으로 형성된다(단계 SA9).
이 경우에 있어서도, 제어 장치(6)는, 검출 시스템(5)을 이용하여 취득한 마스크(M) 및 기판(P)의 6자유도의 방향에 관한 위치 정보에 기초하여, 마스크(M) 및 기판(P)의 6자유도의 방향에 관한 위치[마스크(M)와 기판(P)의 상대 위치 관계]를 조정하면서, 기판(P) 위에 마스크(M)를 통한 노광광(EL)을 조사한다.
제5 샷 영역(S5)에 대한 주사 노광이 종료되면, 제어 장치(6)는, 마스크(M)를 유지한 마스크 유지 부재(1) 및 기판(P)을 유지한 기판 유지 부재(3) 각각의 감속을 행하지 않고서, 마스크(M)의 +θX 방향으로의 회전을 계속하고, 기판(P)의 -Y 방향으로의 이동을 계속한다. 제어 장치(6)는, 제5 샷 영역(S5)의 +Y측에 배치되어 있는 제6 샷 영역(S6)의 노광을, 제5 샷 영역(S5)과 동일하게 행한다.
제어 장치(6)는, 마스크(M)를 유지한 마스크 유지 부재(1) 및 기판(P)을 유지한 기판 유지 부재(3) 각각의 감속을 행하지 않고서, 마스크(M)의 +θX 방향으로의 회전을 계속하고, 기판(P)의 -Y 방향으로의 이동을 계속하여, 제7, 제8, 제9, 제10 샷 영역(S7, S8, S9, S10)의 각각을 연속적으로 노광한다. 이와 같이, 본 실시형태에서는, 제어 장치(6)는, 한 번의 주사로, Y축 방향으로 배열된 1열분의 샷 영역(S5∼S10)의 노광을 계속하여 실행한다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 마스크(M)의 패턴(MP)은, 패턴 형성면(MF)의 둘레 방향을 따라서, 적어도 기판(P)의 주사 방향(Y축 방향)에 있어서의 샷 영역(S)의 최대 수(본 실시형태에서는 6개)만큼 형성되어 있다. 따라서, 제어 장치(6)는, 마스크(M)를 360도 회전(1회전)시킴으로써, Y축 방향으로 배열된 1열분의 샷 영역(S5∼S10)의 노광을 실행할 수 있다.
이하 마찬가지로, 제어 장치(6)는, Y축 방향으로 배열된 1열의 샷 영역[S(S11∼S16, S17∼S22, S23∼S26)]의 노광을 끝낼 때마다, 마스크(M)의 회전 방향을 반대 방향으로 설정하고(반전하고), 기판(P)의 이동 방향을 반대 방향으로 설정하여, 열 단위로의 노광 처리를 실행한다(단계 SA9∼SA12).
이상의 동작을 반복하여, 단계 SA10에서, 기판(P) 위의 모든 노광을 끝냈다고 판단한 경우, 제어 장치(6)는, 기판 유지 부재(3)에 유지되어 있는 기판(P)을 언로드한다(단계 SA13). 그리고, 제어 장치(6)는, 다음에 노광해야 할 기판(P)이 있는지의 여부를 판단한다(단계 SA14). 단계 SA14에서, 노광해야 할 기판(P)이 있다고 판단한 경우, 제어 장치(6)는, 단계 SA1 이후의 처리를 반복한다. 한편, 단계 SA14에서, 노광해야 할 기판(P)이 없다고 판단한 경우, 제어 장치(6)는, 노광 시퀀스를 종료한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 상술한 (1)식의 조건을 만족하도록, 마스크(M)가 형성되어 있기 때문에, 작업 처리량의 저하를 억제하며, 기판(P) 위에 패턴(MP)의 상을 양호하게 형성할 수 있다.
즉, 예컨대 마스크(M)의 직경(D)이 매우 작고, 마스크(M)의 둘레 방향의 길이[(π×D)]가 기판(P)의 최대의 길이(L)에 비해서 매우 작은 경우, 기판(P) 위의 복수의 샷 영역(S)을 노광하기 위해서, 예컨대 마스크(M)를 복수 회전시키거나, 또는 마스크(M)의 회전 방향을 빈번하게 변화시킬 필요가 생길 가능성이 있다.
예컨대, 마스크(M)의 둘레 방향의 길이[(π×D)]가 작고, 패턴(MP)을 패턴 형성면(MF)의 둘레 방향을 따라서 하나밖에 형성할 수 없는 경우, 예컨대, 샷 영역(S5∼S10)을 노광하기 위해서, 마스크(M)를 6회전시킬 필요가 있다. 또한, 패턴(MP)이 패턴 형성면(MF)의 둘레 방향을 따라서 하나밖에 형성되어 있지 않은 경우에 있어서, 예컨대, 제5, 제16, 제17 샷 영역(S5, S16, S17)의 순서로 노광하기 위하여, 제5 샷 영역(S5)을 노광하기 위해서, 마스크(M)를 +θX 방향으로 회전시킨 후, 제16 샷 영역(S16)을 노광하기 위해서, 마스크(M)를 -θX 방향으로 회전시키고, 이어서 제17 샷 영역(S17)을 노광하기 위해서, 마스크(M)를 +θX 방향으로 회전시킬 필요가 생길 가능성이 있다.
마스크(M)를 복수 회전시키거나, 또는 마스크의 이동 방향 및/또는 기판의 이동 방향을 빈번하게 변화시킴으로써, 진동이 발생하여, 노광 정밀도가 열화될 가 능성이 있다. 마스크(M)의 이동에 동기하여 기판(P)을 이동시키면서 그 기판(P)을 정밀도 좋게 노광하기 위해서는, 마스크 및/또는 기판의 가속 종료 후, 발생된 진동이 수속되어, 속도가 일정하게 될 때까지의 대기 시간[정정(靜定) 시간]을 많이 확보하지 않으면 안 된다. 그 경우, 노광에 기여하지 않는 시간이 늘어나게 되어, 작업 처리량이 저하될 가능성이 있다.
또한, 샷 영역(S)의 크기는, 제조하고자 하는 디바이스에 따라서 변화하지만, 예컨대 마스크(M)의 직경(D)이 매우 작고, 마스크(M)의 둘레 방향의 길이[(π×D)]가 기판(P)의 최대의 길이(L)에 비해서 매우 작은 경우, 마스크(M)에 형성되는 패턴(MP)의 크기(둘레 방향의 크기)가 제약을 받아, 예컨대 Y축 방향에 있어서 원하는 크기를 갖는 샷 영역(S)을 양호하게 형성할 수 없게 될 가능성이 있다. 또한, 진동 억제 등을 목적으로 해서, 마스크(M)의 회전 방향이 빈번하게 변화하는 것을 억제하거나, 또는 마스크(M)를 가능한 한 등속으로 회전시키면서 샷 영역(S)을 노광하고자 하는 경우, 마스크(M)의 둘레 방향의 길이[(π×D)]가 작고, 마스크(M)의 둘레 방향에 있어서의 패턴(MP)의 크기 및 배치 등이 제약을 받으면, 기판(P) 위에서의 샷 영역(S)의 배치도 제약을 받아, 예컨대 기판(P) 위의 Y축 방향에 있어서의 샷 영역(S)끼리의 간격이 커져 버리거나, 형성 가능한 샷 영역(S)의 수가 저감하는 등, 기판(P) 위에 쓸데없는 영역이 많이 형성되어 버리는 문제점이 생길 가능성도 있다.
한편, 제조하고자 하는 디바이스[샷 영역(S)의 크기]에 따라서, 마스크(M)의 크기[직경(D)]를 변경하는 것은, 노광 정밀도를 유지하기 위한 처리가 번잡해지거 나, 복수 종류의 크기의 마스크(M)를 제조하지 않으면 안 되는 것에 따르는 제조 비용의 상승을 초래할 가능성이 있다. 예컨대, 마스크(M)의 회전축[중심축(J)]의 위치를 변경하지 않고, 마스크(M)의 직경(D)을 변경한 경우, 투영 광학계(PL)와 마스크(M)의 위치 관계, 구체적으로는 투영 광학계(PL)의 물체면과 노광광(EL)이 조사되는 마스크(M)의 최하부(BT)의 위치 관계가 변동되기 때문에, 마스크(M)의 크기가 변할 때마다, 투영 광학계(PL)의 광학 특성을 변경하지 않으면 안 될 가능성이 생긴다. 또한, 마스크(M)의 크기[직경(D)]를 변경하고, 마스크(M)의 회전축[중심축(J)]의 위치를 변경함으로써, 투영 광학계(PL)의 물체면과 노광광(EL)이 조사되는 마스크(M)의 최하부(BT)의 위치 관계를 유지한 경우라도, 마스크(M)의 곡률이 변하게 되기 때문에, 그 경우도, 투영 광학계(PL)의 광학 특성을 보정하지 않으면 안 될 가능성이 생긴다.
본 실시형태에서는, (1)식의 조건을 만족하도록, 마스크(M)가 형성되어 있기 때문에, 상술한 문제점의 발생을 억제하고, 작업 처리량의 저하를 억제하며, 기판(P) 위에 패턴(MP)의 상을 양호하게 형성할 수 있다. 즉, 마스크(M)를 1회전(360도 회전)시키는 것만으로, 기판(P)의 최대의 길이(L)의 부분에 배열되어 있는 복수(6개)의 샷 영역을 원활하게 노광할 수 있다. 또한, 기판(P)의 최대의 길이(L) 부분 이외의 부분에 배열되어 있는 샷 영역[예컨대 제1∼제4 샷 영역(S1∼S4)]을 노광하는 경우에 있어서도, 마스크(M)는, 1회전하지 않고서, 즉 약 240도 회전하는 것만으로, 진동 등의 발생을 억제하면서, 제1∼제4 샷 영역(S1∼S4)을 원활하게 노광할 수 있다. 제4 샷 영역(S4)을 노광한 후에는, 상술한 바와 같이, 기판(P)의 노 광 개시 위치로의 이동의 적어도 일부와 병행하여, 마스크(M)의 회전 개시 위치로의 이동을 실행함으로써, 작업 처리량의 저하를 억제할 수 있다.
또한, (1)식의 조건을 만족하도록, 마스크(M)를 형성함으로써, 마스크(M)의 곡률 반경을 크게 할 수 있으며, 패턴(MP)의 만곡을 저감시킬 수 있다. 또한, (1)식의 조건을 만족하도록, 마스크(M)를 형성함으로써, 마스크(M)의 관성 모멘트를 크게 할 수 있으며, 마스크(M)의 회전을 안정시킬 수 있다.
또한, 패턴(MP)은, 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)을 따라서 복수 형성되어 있기 때문에, 마스크(M)의 이동 방향의 변화(전환)의 횟수 및 그 마스크의 이동 방향의 변화에 따르는 기판(P)의 이동 방향의 변화(전환)의 횟수를 억제하면서, 한 번의 주사로, 복수의 패턴(MP)의 상을 기판(P) 위에 형성할 수 있다.
또한, 패턴(MP)은, 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)의 둘레 방향을 따라서, Y축 방향에 있어서의 기판(P) 위의 샷 영역(S)의 최대 수만큼 형성되어 있기 때문에, 마스크(M)를 1회전시킴으로써, Y축 방향으로 배열된 1열분의 샷 영역(S)의 노광을 실행할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 마스크 유지 부재(1)는, 마스크(M)의 측면(MS)을 착탈 가능하게 유지하기 때문에, 예컨대 작업 처리량의 저하를 초래하지 않고서, 마스크(M)를 원활하게 교환할 수 있다.
또한, 마스크 유지 부재(1)는, 그 마스크 유지 부재(1)를 회전 가능하게 지지하는 축 부재(20)의 일단측(+X측)에 배치되어 있기 때문에, 그 축 부재(20)의 일단측으로부터 마스크 유지 부재(1)에 마스크(M)를 원활하게 로드할 수 있으며, 마 스크 유지 부재(1)에 유지되어 있는 마스크(M)를 그 축 부재(20)의 일단측으로부터 원활하게 언로드할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 마스크(M)를 유지한 마스크 유지 부재(1)를 6자유도의 방향으로 이동시킬 수 있는 마스크 구동 장치(2)가 마련되어 있기 때문에, 마스크(M)의 위치를 조정할 수 있으며, 마스크(M)와 기판(P)의 위치 관계를 정확(精確)하게 조정하여, 마스크(M)의 패턴(MP)의 상으로 기판(P)을 양호하게 노광할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 마스크(M)를 유지한 마스크 유지 부재(1)의 이동(회전)에 따르는 진동을 억제하기 위한 카운터 매스(46)를 포함하는 방진 장치(24)가 마련되어 있다. 따라서, 진동에 기인하여 마스크(M)와 기판(P)의 위치 관계가 변동하는 것을 억제할 수 있으며, 진동에 기인하는 노광 정밀도의 열화를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 마스크(M)를 유지하는 마스크 유지 부재(1)는, 축 부재(20)의 일단측(+X측)에 배치되고, 그 축 부재(20)의 타단측(-X측)에는, 추 부재(22)가 배치되어 있다. 축 부재(20)를 회전 가능하게 지지하는 지지 부재(21)는, 마스크 유지 부재(1)와 추 부재(22) 사이에 배치되어 있다. 추 부재(22)는, 소위 밸런스 웨이트로서 기능하며, 축 부재(20)의 일단측에만 하중이 가해지는 것을 억제하고 있다. 따라서, 편하중에 기인하여, 제2 갭(G2), 제3 갭(G3) 및 제4 갭(G4) 등이 변동하거나, 축 부재(20)와 지지 부재(21)가 접촉하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 진동의 발생을 억제하면서, 축 부재(20)를 원활하게 회전시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 축 부재(20)와 추 부재(22)는 일체이지만, 축 부재(20)의 타단측에, 추 부재(22)를 착탈 가능하게 유지하는 유지 기구를 마련하고, 추 부재(22)를 교환 가능하게 해도 좋다. 추 부재(22)는 밸런스 웨이트로서 기능하기 때문에, 서로 다른 무게의 추 부재(22)를 복수 준비해 두고, 사용하는 마스크(M)의 크기(무게)에 따라서, 최적의 무게의 추 부재(22)를 축 부재(20)의 타단측에 부착하도록 해도 좋다. 또한, 마스크(M)의 무게에 따라서, 추 부재(22)를 생략해도 좋다.
<제2 실시형태>
다음으로, 제2 실시형태에 대해서 설명한다. 이하의 설명에서, 상술한 실시형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 간략화 또는 생략한다.
상술한 제1 실시형태에서는, (1)식의 조건을 만족하도록, 마스크(M)가 형성되어 있으나, 패턴 형성면(MF)에서의 마스크(M)의 직경을 D, 기판(P)의 주사 방향(본 실시형태에서는 Y축 방향)에 있어서의 기판(P)의 최대의 길이를 L, 투영 광학계(PL)의 투영 배율을 β, 원주율을 π로 했을 때,
(β×L)/π＞D≥(β×L)/(2×π) …(2)의 조건을 만족하도록, 마스크(M)가 형성되어 있어도 좋다.
예컨대, 상술한 (1)식의 조건을 만족하도록 마스크(M)를 형성하여, 마스크(M)가 대형화되는 경우에는, (2)식의 조건을 만족하도록 마스크(M)를 형성함으로써, 작업 처리량의 저하의 억제와, 노광 정밀도의 저하의 억제를 양립시킬 수 있 다.
(2)식의 조건을 만족하도록 마스크(M)를 형성한 경우, 예컨대 기판(P)의 최대의 길이(L)의 부분의 샷 영역(S)을 노광하기 위해서, 마스크(M)를 1회전 이상(단 2회전 이하)시킬 필요가 생길 가능성이 있으나, (2)식의 조건을 만족하도록 마스크(M)를 형성함으로써, 마스크(M)의 대형화에 따라 발생하는 문제점의 억제와, 작업 처리량의 저하의 억제와, 노광 정밀도의 저하의 억제를 각각 실현할 수 있다.
또한, D≥(β×L)/(2×π)의 조건을 만족함으로써, 원하는 작업 처리량을 유지하면서, 마스크(M)의 소형화에 따르는 문제점의 발생을 억제할 수 있다. 즉, 마스크(M)가 지나치게 소형화된 경우, 원하는 작업 처리량이 얻어지지 않거나, 마스크(M)의 곡률반경이 작아져서 패턴(MP)의 만곡이 증대하거나, 마스크(M)의 관성 모멘트가 작아져서 마스크(M)의 회전이 불안정하게 될 가능성이 있으나, (2)식을 만족함으로써, 그러한 문제점의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 상술한 각 실시형태에서는, 기판(P)이 XY 평면 내에서 대략 원형 형상인 경우를 예로 해서 설명하였으나, 기판(P)은 예컨대 직사각형 형상(장방형 형상) 등, 원형 형상 이외의 형상이어도 좋다. 기판(P)의 XY 평면 내에서의 형상이 원형 형상 이외의 형상이어도, 기판(P)의 주사 방향(Y축 방향)에 있어서의 기판(P)의 최대의 길이(L)에 기초하여, (1)식 또는 (2)식의 조건을 만족하도록, 마스크(M)를 형성함으로써, 작업 처리량의 저하를 억제하며, 기판 위에 패턴의 상을 양호하게 형성할 수 있다.
또한, 상술한 각 실시형태에서는, 마스크로서 반사형의 마스크를 이용하고 있으나, 투과형의 마스크를 이용해도 좋다. 그 경우, 조명계(IL)는, 예컨대 마스크(M)의 최상부에 노광광(EL)을 조명한다. 그리고, 마스크(M)를 통과하여, 마스크(M)의 최하부(BT)를 통과한 노광광(EL)이, 투영 광학계(PL)에 입사한다.
또한, 상술한 각 실시형태에서는, 마스크(M)는 원통 형상이지만, 원기둥 형상이어도 좋다. 이 경우, 마스크 유지 부재(1) 중, 유지면(26)보다도 +X측으로 돌출하는 돌출부(28) 및 축 부재(20)의 일부가 생략된다.
또한, 상술한 각 실시형태에서는, 패턴(MP)은, 마스크(M)의 패턴 형성면(MF)의 둘레 방향을 따라서 복수 형성되어 있으나, 예컨대 제조하고자 하는 디바이스[샷 영역(S)]의 크기 등에 따라서, 반드시 마스크(M)의 둘레 방향을 따라서 복수 형성되어 있지 않아도 좋다. 예컨대 패턴(MP)이 하나여도, (1)식 또는 (2)식의 조건을 만족하도록, 마스크(M)를 형성함으로써, 작업 처리량의 저하를 억제하며, 기판(P) 위에 패턴(MP)의 상을 양호하게 형성할 수 있다.
또한, 상술한 각 실시형태에 있어서, 패턴(MP)은, 마스크(M)의 중심축(J) 방향(X축 방향)을 따라서 복수 형성되어 있어도 좋다.
또한, 상술한 각 실시형태에 있어서, 예컨대 국제 공개 제99/49504호 팜플렛에 개시되어 있는 바와 같은, 액침법을 적용해도 좋다. 즉, 투영 광학계(PL)와 기판(P) 사이의 노광광(EL)의 광로 공간, 바꿔 말하면, 투영 광학계(PL)의 선단의 광학 소자의 상면(사출면)측의 광로 공간을 액체로 채운 상태에서, 기판(P) 위에, 마스크(M), 투영 광학계(PL) 및 액체를 통과한 노광광(EL)을 조사하여, 마스크(M)의 패턴(MP)의 상을 기판(P) 위에 투영하도록 해도 좋다. 또한, 액침법을 적용하는 경 우에는, 예컨대 국제 공개 제99/49504호 팜플렛에 개시되어 있는 바와 같은, 기판(P) 위의 일부의 영역에, 투영 영역(AR)을 덮도록, 투영 영역(AR)보다도 크고 또한 기판(P)보다도 작은 액체의 액침 영역을 형성하는 국소 액침 방식을 채용해도 좋고, 예컨대 일본 특허 공개 평성 제6-124873호 공보, 일본 특허 공개 평성 제10-303114호 공보, 미국 특허 제5,825,043호 등에 개시되어 있는 바와 같은 노광 대상의 기판의 표면 전체가 액체 내에 잠겨 있는 상태에서 노광을 행하는 글로벌 액침 방식을 채용해도 좋다. 또한, 액체로서는, 물(순수)이어도 좋고, 과플루오르폴리에테르(PFPE), 불소계 오일 등의 불소계 유체, 시더유 등, 물 이외의 것이어도 좋다. 또한, 액침법을 적용하는 경우에는, 예컨대 국제 공개 제2004/019128호 팜플렛에 개시되어 있는 바와 같이, 선단의 광학 소자의 물체면(입사면)측의 광로 공간도 액체로 채우도록 해도 좋다.
액침법을 적용한 노광 장치에 있어서, 투영 광학계(PL)의 광학 소자(최종 광학 소자 등)는, 예컨대 석영(실리카)으로 형성된다. 또는, 광학 소자는, 플루오르화칼슘(형석), 플루오르화바륨, 플루오르화스트론튬, 플루오르화리튬 및 플루오르화나트륨 등의 플루오르화 화합물의 단결정 재료로 형성되어도 좋다. 또는, 광학 소자는, 석영 및 형석보다도 굴절률이 높은(예컨대 1.6 이상) 재료로 형성해도 좋다. 굴절률이 1.6 이상인 재료로서는, 예컨대, 국제 공개 제2005/059617호 팜플렛에 개시되는 사파이어, 이산화게르마늄 등, 또는, 국제 공개 제2005/059618호 팜플렛에 개시되는 염화칼륨(굴절률은 약 1.75) 등을 이용할 수 있다. 또한, 광학 소자의 표면의 일부(적어도 액체와의 접촉면을 포함함) 또는 전부에, 친액성 및/또는 용해 방지 기능을 갖는 박막을 형성해도 좋다. 또한, 석영은 액체와의 친화성이 높고, 또한 용해 방지막도 불필요하지만, 형석은 적어도 용해 방지막을 형성할 수 있다. 순수보다도 굴절률이 높은(예컨대 1.5 이상의) 액침용의 액체로서는, 예컨대, 굴절률이 약 1.50인 이소프로판올, 굴절률이 약 1.61인 글리세롤(글리세린)과 같은 C-H 결합 또는 O-H 결합을 갖는 정해진 액체, 헥산, 헵탄, 데칸 등의 정해진 액체(유기 용제), 또는 굴절률이 약 1.60인 데카린(Decalin: Decahydronaphthalene) 등을 들 수 있다. 또한, 액체는, 이들 액체 중 임의의 2종류 이상의 액체를 혼합한 것이어도 좋고, 순수에 이들 액체 중 적어도 하나를 첨가(혼합)한 것이어도 좋다. 또한, 액체는, 순수에 H+, Cs+, K+, Cl-, SO4 2-, PO4 2- 등의 염기 또는 산을 첨가(혼합)한 것이어도 좋고, 순수에 Al 산화물 등의 미립자를 첨가(혼합)한 것이어도 좋다. 또한, 액침용 액체로서는, 빛의 흡수 계수가 작고, 온도 의존성이 적으며, 투영 광학계 및/또는 기판의 표면에 도포되어 있는 감광재(또는 톱코트막 또는 반사 방지막 등)에 대하여 안정적인 것이 바람직하다. 기판에는, 액체로부터 감광재나 기재를 보호하는 톱코트막 등을 마련할 수 있다.
또한, 상술한 각 실시형태에서는, 노광광(EL)으로서 ArF 엑시머 레이저광을 이용하고 있으나, 마스크(M)로서 반사형 마스크를 이용하는 경우, 노광광(EL)으로서 연X선(EUV)을 이용해도 좋다. 반사형 마스크의 패턴(MP)은, 예컨대 일본 특허 공개 평성 제7-153672호 공보에 개시되어 있는 바와 같은, EB 노광기를 이용한 EB 묘화법에 기초하여 형성 가능하다. 반사형 마스크는, 석영, 세라믹스 등의 기재 위 에, Mo, Si 등을 포함하는 다층막을 형성하고, 그 다층막 위에, Cr, W, Ta 등을 포함하는 EUV에 대하여 흡수성을 갖는 흡수체 패턴을 형성함으로써 형성 가능하다.
또한, 상기 각 실시형태의 기판(P)으로서는, 반도체 디바이스 제조용의 반도체 웨이퍼뿐만 아니라, 디스플레이 디바이스용의 유리 기판, 박막 자기 헤드용의 세라믹 웨이퍼, 또는 노광 장치에서 이용되는 마스크 또는 레티클의 원판(합성 석영, 실리콘 웨이퍼), 또는 필름 부재 등이 적용된다. 또한, 기판은 그 형상이 원형에 한정되는 것이 아니며, 직사각형 등 다른 형상이어도 좋다.
노광 장치(EX)로서는, 마스크(M)의 이동에 동기하여 기판(P)을 이동시키면서 마스크(M)의 패턴(MP)의 상으로 기판(P)을 주사 노광하는 스텝 앤드 스캔 방식의 주사형 노광 장치(스캐닝 스테퍼) 외에, 마스크(M)와 기판(P)을 정지(靜止)시킨 상태에서 마스크(M)의 패턴(MP)의 상으로 기판(P)을 일괄 노광하고, 기판(P)을 순차적으로 스텝 이동시키는 스텝 앤드 리피트 방식의 투영 노광 장치(스테퍼)에도 적용할 수 있다.
또한, 스텝 앤드 리피트 방식의 노광에 있어서, 제1 패턴과 기판(P)을 거의 정지시킨 상태에서, 투영 광학계를 이용하여 제1 패턴의 축소상을 기판(P) 위에 전사한 후, 제2 패턴과 기판(P)을 거의 정지시킨 상태에서, 투영 광학계를 이용하여 제2 패턴의 축소상을 제1 패턴과 부분적으로 겹쳐서 기판(P) 위에 일괄 노광해도 좋다(스티치 방식의 일괄 노광 장치). 또한, 스티치 방식의 노광 장치로서는, 기판(P) 위에서 적어도 2개의 패턴을 부분적으로 겹쳐서 전사하고, 기판(P)을 순차적으로 이동시키는 스텝 앤드 스티치 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은, 일본 특허 공개 평성 제10-163099호 공보, 일본 특허 공개 평성 제10-214783호 공보(대응 미국 특허 제6,341,007호, 제6,400,441호, 제6,549,269호 및 제6,590,634호), 일본 특허 공표 제2000-505958호 공보(대응 미국 특허 제5,969,441호) 등에 개시되어 있는 바와 같은 복수의 기판 스테이지를 구비한 멀티 스테이지형(트윈 스테이지형)의 노광 장치에도 적용할 수 있다.
또한, 예컨대 일본 특허 공개 평성 제11-135400호 공보(대응 국제 공개 제1999/23692호 팜플렛), 일본 특허 공개 제2000-164504호 공보(대응 미국 특허 제6,897,963호) 등에 개시되어 있는 바와 같이, 기판을 유지하는 기판 스테이지와 기준 마크가 형성된 기준 부재 및/또는 각종의 광전 센서를 탑재한 계측 스테이지를 구비한 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.
노광 장치(EX)의 종류로서는, 기판(P)에 반도체 소자 패턴을 노광하는 반도체 소자 제조용의 노광 장치에 한정되지 않으며, 액정 표시 소자 제조용 또는 디스플레이 제조용의 노광 장치, 박막 자기 헤드, 촬상 소자(CCD), 마이크로 머신, MEMS, DNA칩, 또는 레티클 또는 마스크 등을 제조하기 위한 노광 장치 등에도 널리 적용할 수 있다.
또한, 예컨대 일본 특허 공표 제2004-519850호 공보(대응 미국 특허 제6,611,316호)에 개시되어 있는 바와 같이, 2개의 마스크의 패턴을, 투영 광학계를 통해 기판 위에서 합성하고, 1회의 주사 노광에 의해 기판 위의 하나의 샷 영역을 거의 동시에 이중 노광하는 노광 장치 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 법령에서 허용되는 한에서, 상기 각 실시형태 및 변형예에서 인용한 노광 장치 등에 관한 모든 공개 공보 및 미국 특허 등의 개시를 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.
이상과 같이, 노광 장치(EX)는, 각 구성 요소를 포함하는 각종 서브 시스템을, 정해진 기계적 정밀도, 전기적 정밀도, 광학적 정밀도를 유지하도록, 조립함으로써 제조된다. 이들 각종 정밀도를 확보하기 위해서, 이 조립 전후에는, 각종 광학계에 대해서는 광학적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 기계계에 대해서는 기계적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 전기계에 대해서는 전기적 정밀도를 달성하기 위한 조정이 행해진다. 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치에의 조립 공정은, 각종 서브 시스템 상호의, 기계적 접속, 전기 회로의 배선 접속, 기압 회로의 배관 접속 등이 포함된다. 이 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치에의 조립 공정 앞에, 각 서브 시스템 개개의 조립 공정이 있는 것은 물론이다. 각종 서브 시스템의 노광 장치에의 조립 공정이 종료되면, 종합 조정이 행해져서, 노광 장치 전체로서의 각종 정밀도가 확보된다. 또한, 노광 장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린룸에서 행하는 것이 바람직하다.
반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스는, 도 18에 도시하는 바와 같이, 마이크로 디바이스의 기능·성능 설계를 행하는 단계(201), 이 설계 단계에 기초한 마스크(레티클)를 제작하는 단계(202), 디바이스의 기재인 기판을 제조하는 단계(203), 상술한 실시형태에 따라서, 마스크의 패턴의 상으로 기판에 노광하고, 노광한 기판을 현상하는 기판 처리(노광 처리)를 포함하는 기판 처리 단계(204), 디바이스 조립 단계(다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정 등의 가공 프로세스를 포 함함)(205), 검사 단계(206) 등을 거쳐서 제조된다.

Claims (32)

  1. 정해진 축 둘레에서 회전하면서, 이동하는 기판 상에 패턴의 상(像)을 전사하기 위한 원통 형상 또는 원기둥 형상의 마스크로서,
    상기 정해진 축으로부터 일정 반경의 원통 형상의 주면(周面)을 따르고, 그 주면의 상기 정해진 축의 방향의 양단으로부터 정해진 간격만큼 내측으로 상기 패턴이 형성되는 패턴 형성 영역과,
    상기 패턴 형성 영역의 양측의 영역의 각각에 상기 주면을 따라 설정되고, 인코더 계측을 위해서, 상기 주면의 전체 둘레에 걸쳐서 상기 패턴 형성 영역에 대하여 정해진 위치 관계로 연속적 또는 단속적으로 형성되는 스케일이 형성되는 마크 형성 영역
    을 포함하는 마스크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 마크 형성 영역에는, 상기 기판과의 상대 위치 맞춤을 위한 얼라인먼트 마크가, 상기 패턴 형성 영역 내의 상기 패턴에 대하여 규정된 위치 관계로, 상기 회전하는 방향을 따라 단속적으로 형성되어 있는 것인 마스크.
  3. 제2항에 있어서, 상기 패턴은, 상기 패턴 형성 영역 내에서 상기 회전하는 방향을 따라서 복수 형성되어 있고, 상기 얼라인먼트 마크는, 상기 복수의 패턴의 각각에 대응하도록 형성되어 있는 것인 마스크.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마크 형성 영역에는, 상기 패턴 형성 영역의 상기 주면의 회전 방향에 있어서의 개시 위치에 대응한 기준 마크가 형성되는 것인 마스크.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스케일은, 상기 패턴 형성 영역의 회전 방향에 있어서의 회전 정보를 검지하는 인코더용 제1 스케일과, 상기 패턴 형성 영역의 상기 정해진 축 방향에 있어서의 위치 정보를 검지하는 인코더용 제2 스케일 중 적어도 하나를 포함하는 것인 마스크.
  6. 제4항에 있어서, 상기 패턴 형성 영역에 형성되는 상기 패턴, 및 상기 마크 형성 영역에 형성되는 상기 스케일과 상기 기준 마크는, 광반사성을 가지는 것인 마스크.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 상에 설정되는 샷 영역에 상기 패턴의 상을 정해진 투영 배율 β로 투영하는 주사형 노광 장치에 장착되고, 상기 원통 형상 또는 원기둥 형상의 마스크의 패턴 형성 영역의 주면의 직경 D는, 상기 기판의 주사 노광의 이동에 의해 상기 기판 상에 형성되는 상기 샷 영역의 전체 길이에 대하여, π×D / β(π는 원주율)가 되도록 설정되는 것인 마스크.
  8. 제7항에 있어서, 상기 마스크는, 상기 기판에 반도체 소자 패턴을 노광하는 반도체 소자 제조용의 노광 장치, 액정 표시 소자 제조용 또는 디스플레이 제조용의 노광 장치, 박막 자기 헤드, 촬상 소자(CCD), 마이크로머신, MEMS, DNA 칩, 또는 레티클 또는 마스크를 제조하기 위한 노광 장치 중 어느 하나에 설치되는 것인 마스크.
  9. 정해진 방향으로 이동하는 기판 상에 마스크의 패턴의 상을 주사 노광 방식으로 전사하는 노광 장치에 있어서,
    정해진 축으로부터 일정 반경의 원통 형성의 주면을 따르고, 그 주면의 상기 정해진 축의 방향의 양단으로부터 정해진 간극만큼 내측으로 상기 패턴이 형성된 패턴 형성 영역과,
    상기 패턴 형성 영역의 양측의 영역의 각각에 상기 주면을 따라 배치되고, 인코더 계측을 위하여 상기 주면의 전체 둘레에 걸쳐서 상기 패턴 형성 영역에 대하여 정해진 위치 관계로 연속적 또는 단속적으로 형성되는 일조(一組)의 스케일을 가지는 원통 형상 또는 원기둥 형상의 마스크를, 상기 정해진 축을 회전축으로서 회전 가능한 마스크 구동 장치와,
    상기 원통 형상 또는 원기둥 형상의 마스크의 주면 상에, 상기 정해진 축의 방향을 길이 방향으로 하는 직사각형 형상의 노광 광을 조사하는 조명 장치와,
    상기 일조의 스케일 중 하나와 대향하여 배치되고, 그 하나의 스케일의 상기 정해진 축 둘레의 회전 방향의 위치를 계측하는 제1 인코더 시스템과, 상기 일조의 스케일 중 다른 하나와 대향하여 배치되고, 그 다른 하나의 스케일의 상기 정해진 축 둘레의 회전 방향의 위치를 계측하는 제2 인코더 시스템을 포함하고, 상기 패턴에 관한 위치 정보를 취득하는 검출 시스템
    을 포함하는 노광 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 인코더 시스템과 상기 제2 인코더 시스템의 각각은, 상기 스케일에 광을 투사하고, 그 반사광을 수광 소자에서 검출하는 광학식 인코더인 것인 노광 장치.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서, 상기 일조의 스케일의 각각은, 상기 원통 형상 또는 원기둥 형상의 마스크의 주면을 따라 형성되고, 상기 회전 방향과 상기 정해진 축 방향의 2차원의 위치 정보를 갖는 회절 격자로 구성되며,
    상기 제1 인코더 시스템과 상기 제2 인코더 시스템의 각각은, 상기 원통 형상의 마스크의 상기 회전 방향과 상기 정해진 축 방향의 2 차원의 위치를 계측하는 복수의 수광 소자를 포함하고, 상기 복수의 수광 소자로부터의 2 차원의 위치 정보에 기초하여, 상기 원통 형상 또는 원기둥 형상의 마스크 상의 상기 패턴의 3 자유도의 방향의 위치 정보를 취득하는 노광 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 검출 시스템은, 상기 조명 장치로부터의 노광광이 조사되는 상기 원통 형상 또는 원기둥 형상의 마스크의 주면 상의 조명 영역을 포함하는 정해진 영역의 3 자유도의 방향의 위치 변화를 검지하는 광학적인 포커스 레벨링 검지 시스템을 포함하고, 상기 제1 인코더 시스템과 상기 제2 인코더 시스템에 의해 취득되는 상기 3 자유도의 방향의 위치 정보와 함께, 상기 원통 형상 또는 원기둥 형상의 마스크 상의 상기 패턴의 6 자유도의 방향의 위치 정보를 취득하는 것인 노광 장치.
  14. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 제1 인코더 시스템과 상기 제2 인코더 시스템의 각각은, 상기 원통 형상 또는 원기둥 형상의 마스크의 회전 중심이 되는 상기 정해진 축과 평행한 선의 방향으로 떨어져 있고, 상기 일조의 스케일의 각각과 대향 배치되는 것인 노광 장치.
  15. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 원통 형상 또는 원기둥 형상의 마스크에는, 상기 패턴 형성 영역 내의 상기 패턴에 대하여 규정된 위치 관계이고, 상기 회전 방향으로 단속적으로 배치된 복수의 얼라인먼트 마크가 설치되고,
    상기 조명 장치로부터의 노광광에 의해 조사된 상기 원통 형상 또는 원기둥 형상의 마스크의 패턴 형성 영역 내의 패턴의 일부와 상기 얼라인먼트 마크를, 상기 기판을 향해 정해진 투영 배율로 투영 가능한 투영 광학계를 포함하는 노광 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 검출 시스템은, 상기 원통 형상 또는 원기둥 형상의 마스크에 형성된 상기 얼라인먼트 마크로부터의 광을, 상기 투영 광학계를 통하여 수광하는 수광 장치를 포함하는 것인 노광 장치.
  17. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 마스크 구동 장치는, 상기 제1 인코더 시스템과 상기 제2 인코더 시스템에 의해 취득되는 상기 회전 방향의 위치 정보에 기초하여, 상기 원통 형상 또는 원기둥 형상의 마스크의 패턴의 상(像)을 상기 기판 상에 주사 노광할 때의 상기 원통 형상의 마스크의 상기 정해진 축 둘레의 구동이 제어되는 것인 노광 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 기판 상의 주사 노광의 방향에 상기 패턴이 연속하여 노광되도록, 상기 기판을 정해진 속도로 이동시키는 기판 이동 장치를 포함하고,
    상기 마스크 구동 장치는, 상기 제1 인코더 시스템 또는 상기 제2 인코더 시스템에 의해 취득되는 상기 회전 방향의 위치 정보와 상기 스케일의 회전 방향의 피치에 기초하여 구해질 수 있는 상기 원통 형상 또는 원기둥 형상의 마스크의 주면의 속도가, 상기 기판의 속도와 동기하도록 제어되는 것인 노광 장치.
  19. 제15항에 있어서, 상기 기판의 복수장을 교환 가능하게 유지하는 기판 유지 부재와,
    상기 패턴이 각 기판 상에서 주사 노광의 방향으로 연속하여 노광되도록, 상기 기판 유지 부재를 정해진 속도로 구동하는 기판 구동 장치를 포함하고,
    상기 기판의 상기 주사 노광의 방향의 길이를 L, 상기 원통 형상 또는 원기둥 형상의 마스크의 주면의 직경을 D, 상기 투영 배율을 β, 원주율을 π로 한 경우, D≥(β×L)/π의 조건을 만족하는 것인 노광 장치.
  20. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 원통 형상 또는 원기둥 형상의 마스크는, 상기 패턴 형성 영역의 회전 방향에 있어서의 개시 위치에 대응한 기준 마크를 상기 회전 방향의 소정 위치에 가지고,
    상기 검출 시스템은, 상기 기판의 이동과 동기하여 상기 원통 형상 또는 원기둥 형상의 마스크가 회전할 때의 회전 개시 위치에 관한 정보를 취득하기 위하여, 상기 기준 마크를 광학적으로 검지하는 수광 장치를 포함하는 것인 노광 장치.
  21. 기판은, 유리 기판, 또는 필름 부재이고, 제9항 또는 제10항에 기재된 노광 장치를 이용하여, 상기 유리 기판 또는 필름 부재 상에 상기 원통 형상 또는 원기둥 형상의 마스크에 형성된 패턴을 노광하는 디바이스 제조 방법.
  22. 정해진 방향으로 이동하는 기판 상에 마스크의 패턴의 상을 주사 노광 방식으로 전사하는 노광 방법에 있어서,
    정해진 축으로부터 일정 반경의 주면을 따르고, 그 주면의 상기 정해진 축의 방향의 양단으로부터 정해진 간격만큼 내측으로 상기 패턴이 형성된 패턴 형성 영역과, 상기 패턴 형성 영역의 양측의 영역의 각각에 상기 주면을 따라 배치되고, 인코더 계측을 위하여 상기 주면의 전체 둘레에 걸쳐서 상기 패턴 형성 영역에 대하여 정해진 위치 관계로 연속적으로 또는 단속적으로 형성되는 일조의 스케일을 포함하는 원통 형상 또는 원기둥 형상의 마스크를, 상기 정해진 축을 중심으로 하여 회전하면서, 상기 패턴 형성 영역의 일부에, 상기 정해진 축의 방향을 길이 방향으로 한 직사각형 형상의 노광광을 조사하는 동작과,
    상기 일조의 스케일의 상기 정해진 축 둘레의 회전 방향의 각 위치 정보를, 상기 일조의 스케일의 각각과 대향하여 배치되는 개별의 인코더 시스템에 의해 취득하는 동작과,
    상기 취득한 위치 정보에 기초하여, 상기 원통 형상 또는 원기둥 형상의 마스크 및 상기 기판 중 적어도 하나의 위치를 조정하면서, 상기 기판 상에 상기 마스크의 패턴의 상을 연속적으로 노광하는 동작
    을 포함하는 노광 방법.
  23. 기판은, 유리 기판, 또는 필름 부재이고, 제22항에 기재된 노광 방법을 이용하여, 상기 유리 기판 또는 필름 부재 상에 상기 원통 형상 또는 원기둥 형상의 마스크에 형성된 패턴을 전사하는 디바이스 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 마스크의 상기 패턴 형성 영역에는, 반도체 소자, 액정 표시 소자, 디스플레이, 박막 자기 헤드, 촬상 소자(CCD), 마이크로머신, MEMS, 또는 DNA 칩을 제조하기 위한 패턴이 형성되는 것인 디바이스 제조 방법.
  25. 삭제
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