KR101497862B1 - 노광 장치, 이동체 구동 시스템, 패턴 형성 장치 및 노광 방법, 그리고 디바이스 제조 방법 - Google Patents

노광 장치, 이동체 구동 시스템, 패턴 형성 장치 및 노광 방법, 그리고 디바이스 제조 방법 Download PDF

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Abstract

웨이퍼 스테이지 (WST) 가 Y 축 방향으로 직선적으로 이동하는 동안에, 다점 AF 계 (90) 에 의해 X 축 방향으로 소정 간격으로 설정된 복수의 검출점에 있어서의 웨이퍼 (W) 표면의 면위치 정보가 검출되고, X 축 방향을 따라 일렬로 배열된 복수의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 에 의해 웨이퍼 상의 서로 상이한 위치의 마크가 각각 검출되고, 주변 노광 시스템 (51) 에 의해 웨이퍼의 결손 쇼트의 일부가 노광된다. 이로써, 마크의 검출 동작과 면위치 정보 (포커스 정보) 의 검출 동작과 주변 노광 동작을 무관계로 실시하는 경우에 비해 스루풋을 향상시킬 수 있다.

Description

노광 장치, 이동체 구동 시스템, 패턴 형성 장치 및 노광 방법, 그리고 디바이스 제조 방법{EXPOSURE APPARATUS, MOVING BODY DRIVING SYSTEM, PATTERN FORMING APPARATUS, EXPOSURE METHOD AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 노광 장치, 이동체 구동 시스템, 패턴 형성 장치 및 노광 방법, 그리고 디바이스 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 반도체 소자, 액정 표시 소자 등의 전자 디바이스를 제조할 때에 리소그래피 공정에서 사용되는 노광 장치, 그 노광 장치에 바람직하게 사용할 수 있고, 인코더 시스템을 사용하여 이동체의 위치를 계측하는 이동체 구동 시스템, 그 이동체 구동 시스템을 구비하는 패턴 형성 장치, 및 리소그래피 공정에서 사용되는 노광 방법, 그리고 상기 노광 장치 또는 노광 방법을 이용하는 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 반도체 소자 (집적 회로 등), 액정 표시 소자 등의 전자 디바이스 (마이크로 디바이스) 를 제조하는 리소그래피 공정에서는, 스텝·앤드·리피트 방식의 투영 노광 장치 (이른바 스테퍼), 스텝·앤드·스캔 방식의 투영 노광 장치 (이른바 스캐닝·스테퍼 (스캐너라고도 한다)) 등이 주로 사용되고 있다.
이런 종류의 노광 장치로 웨이퍼의 노광을 실시하면, 웨이퍼의 주변부에 노광되지 않는 부분 (즉, 제품 (칩) 으로서 사용할 수 없는 영역) 이 발생한다. 그런데, 이러한 노광되지 않는 부분 (영역) 의 존재는, 패턴이 형성된 웨이퍼의 표면을 평탄화하기 위해서 적용되는 화학 기계적 연마 (CMP) 공정에 있어서 문제가 된다. 그래서, 종래에도 웨이퍼의 주변부에서 유효 노광 영역으로부터 일부가 비어져 나오는 쇼트 영역 (이하 「주변 쇼트」라고 한다) 중 디바이스로서 사용할 수 없는 부분을 노광하는 주변 노광을 실시하는 것이 이루어지고 있다 (예를 들어 특허 문헌 1 참조).
그러나, 레티클의 패턴을 웨이퍼 상에 전사 형성하는 노광과는 별도로 주변 노광을 실시하는 경우, 그 주변 노광에 필요로 하는 시간만큼 스루풋이 저하되어 버린다.
한편, 스루풋을 향상시키는 수법으로서, 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 스테이지를 복수, 예를 들어 2 개 형성하고, 그 2 개의 웨이퍼 스테이지에서 상이한 동작을 동시 병행적으로 처리하는 수법을 채용하는 트윈 웨이퍼 스테이지 타입의 노광 장치가 여러 가지 제안되어 있다. 최근에는, 액침 노광법을 채용한 트윈 웨이퍼 스테이지 타입의 노광 장치가 제안되어 있다 (예를 들어 특허 문헌 2 참조).
그런데, 디바이스 룰 (실용 최소 선폭) 은 점차 미세화되고, 이에 따라 노광 장치에는 보다 고정밀한 중첩 성능이 요구된다. 이 때문에, 웨이퍼 얼라이먼트의 주류인 인헨스드·글로벌·얼라이먼트 (EGA) 의 샘플 쇼트 수도 한층 더 증가가 예상되어, 트윈 웨이퍼 스테이지 타입의 노광 장치라도 스루풋의 저하가 우려된다.
또한, 스테퍼, 스캐너 등의 노광 장치에서는, 예를 들어 웨이퍼를 유지하는 스테이지의 위치 계측은 레이저 간섭계를 사용하여 실시되는 것이 일반적이었다. 그런데, 반도체 소자의 고집적화에 따른 패턴의 미세화에 의해, 요구되는 성능이 엄격해져, 현재, 레이저 간섭계의 빔로 상의 분위기의 온도 변화 및/또는 온도 구배의 영향으로 발생하는 공기 흔들림에서 기인되는 계측값의 단기적인 변동을 무시할 수 없게 되었다.
그래서, 최근에는 간섭계에 비해 공기 흔들림의 영향을 잘 받지 않는 고분해능의 인코더가 주목되게 되었고, 그 인코더를 웨이퍼 스테이지 등의 위치 계측에 사용하는 노광 장치가 발명자들에 의해 제안되었다 (예를 들어 특허 문헌 3 등 참조).
그러나, 상기 특허 문헌 3 의 실시형태 중에 기재된 노광 장치와 동일하게 웨이퍼 스테이지 상면에 스케일 (그레이팅) 을 형성하는 경우, 인코더 헤드의 수가 많기 때문에, 그 배치에 자유도가 거의 없고, 또한 레이아웃이 곤란했다.
특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 2006-278820호
특허 문헌 2 : 미국 특허 제7,161,659호 명세서
특허 문헌 3 : 국제 공개 제2007/097379호 팜플렛
본 발명은, 제 1 관점에서 보면, 노광 빔으로 물체를 노광하는 노광 장치로서, 상기 물체를 유지하여 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축을 포함하는 소정 평면을 따라 이동하는 이동체와 ; 상기 노광이 실시되는 노광 위치로부터 상기 제 1 축과 평행한 방향으로 떨어져 배치되고, 상기 물체에 대한 소정의 계측을 실시하는 계측 시스템과 ; 상기 계측 시스템으로부터 상기 제 1 축과 평행한 방향으로 떨어져 배치되고, 상기 물체 주변의 쇼트 영역의 적어도 일부를 노광하는 주변 노광 시스템을 구비하는 제 1 노광 장치이다.
이것에 의하면, 소정 평면 내의 제 1 축과 평행한 방향을 따라 물체를 유지하는 이동체가 이동하는 동안에, 물체 주변의 쇼트 영역의 적어도 일부가 주변 노광 시스템에 의해 노광된다. 이로써, 계측 시스템으로부터 노광 위치를 향한 물체 (이동체) 의 이동, 또는 그 반대 방향으로의 물체 (이동체) 의 이동 (예를 들어 노광 위치로부터 물체의 교환 위치로의 이동체의 이동) 과 병행하여 주변 노광을 실시할 수 있어, 주변 노광을 독립적으로 실시하는 경우와 달리 스루풋을 거의 저하시키는 경우가 없다.
본 발명은, 제 2 관점에서 보면, 노광 빔으로 물체를 노광하는 노광 장치로서, 상기 물체를 유지하여 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축을 포함하는 소정 평면 내를 이동할 수 있는 이동체와 ; 상기 노광이 실시되는 노광 위치와, 상기 제 1 축과 평행한 방향에 관하여 상기 노광 위치로부터 떨어져 배치되는 상기 물체의 교환 위치 사이에 형성되고, 상기 물체 상에서 상기 노광이 실시되는 영역과 상이한 주변 영역의 적어도 일부를 노광하는 주변 노광 시스템을 구비하고, 상기 노광 위치 및 상기 교환 위치 중 일방으로부터 타방으로의 상기 이동체의 이동 동작과 병행하여, 상기 주변 영역의 노광 동작의 적어도 일부가 실시되는 제 2 노광 장치이다.
이것에 의하면, 노광 위치 및 상기 교환 위치 중 일방으로부터 타방으로의 상기 이동체의 이동 동작과 병행하여, 주변 노광 시스템에 의한 주변 영역의 노광 동작의 적어도 일부가 실시된다. 따라서, 주변 노광을 독립적으로 실시하는 경우와 달리 스루풋을 거의 저하시키는 경우가 없다.
본 발명은, 제 3 관점에서 보면, 에너지 빔으로 물체를 노광하여 상기 물체 상에 패턴을 형성하는 노광 장치로서, 물체를 유지하여 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축을 포함하는 소정의 평면 내에서 이동하는 제 1 이동체와 ; 물체를 유지하여 상기 평면 내에서 상기 제 1 이동체와는 독립적으로 이동하는 제 2 이동체와 ; 상기 제 2 축과 평행한 방향에 관하여 위치가 상이한 복수의 검출 영역을 갖고, 상기 제 1 이동체 및 제 2 이동체 상에 각각 탑재된 상기 물체 상의 마크를 검출하는 마크 검출계와 ; 상기 제 1 이동체 및 제 2 이동체 중 일방에 유지된 물체에 대한 노광이 실시되는 것과 병행하여, 상기 제 1 이동체 및 제 2 이동체 중 타방을 상기 제 1 축과 평행한 방향으로 이동시키면서, 그 타방의 이동체에 유지된 물체 상의 상이한 복수의 마크를 상기 마크 검출계에 의해 검출하여 그 위치 정보를 계측하는 제어 장치를 구비하는 제 3 노광 장치이다.
이것에 의하면, 제어 장치에 의해, 제 1 이동체 및 제 2 이동체 중 일방에 유지된 물체에 대한 노광이 실시되는 것과 병행하여, 제 1 이동체 및 제 2 이동체 중 타방이 제 1 축과 평행한 방향으로 이동되면서, 그 타방의 이동체에 유지된 물체 상의 상이한 복수의 마크가 마크 검출계에 의해 검출되어 그 위치 정보가 계측된다. 따라서, 일방의 이동체에 유지된 물체의 노광이 실시되는 것과 병행하여, 타방의 이동체가 마크 검출계의 복수의 검출 영역 근방의 위치 (예를 들어 이동체에 유지된 물체의 교환이 실시되는 위치의 근방) 로부터 노광 위치를 향해 제 1 축 방향에 관하여 이동하는 동안에, 그 타방의 이동체에 유지된 물체 상의 복수의 마크, 예를 들어 모든 마크의 위치 정보를 검출할 수 있게 된다. 이 결과, 스루풋의 향상과 중첩 정밀도의 향상을 실현할 수 있게 된다.
본 발명은, 제 4 관점에서 보면, 에너지 빔으로 물체를 노광하여 상기 물체 상에 패턴을 형성하는 노광 장치로서, 물체를 유지하여 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축을 포함하는 소정의 평면 내에서 이동하는 제 1 이동체와 ; 물체를 유지하여 상기 평면 내에서 상기 제 1 이동체와는 독립적으로 이동하는 제 2 이동체와 ; 상기 제 1 이동체, 제 2 이동체를 상기 평면 내에서 구동하는 평면 모터와 ; 상기 평면 모터를 제어함과 함께, 상기 제 1 이동체에 유지된 물체의 노광이 종료되었을 때에, 상기 제 1 이동체를 상기 노광이 실시되는 노광 위치의 상기 제 2 축과 평행한 방향의 일측에 위치하는 제 1 귀환 경로를 따라 상기 제 1 이동체 상의 물체의 교환이 실시되는 제 1 교환 위치로 이동시키고, 또한 상기 제 2 이동체에 유지된 물체의 노광이 종료되었을 때에, 상기 제 2 이동체를 상기 노광 위치의 상기 제 2 축과 평행한 방향의 타측에 위치하는 제 2 귀환 경로를 따라 상기 제 2 이동체 상의 물체의 교환이 실시되는 제 2 교환 위치로 이동시키는 제어 장치를 구비하는 제 4 노광 장치이다.
이 경우에서, 제 1 교환 위치와 제 2 교환 위치는 동일해도 되고 상이해도 된다.
이것에 의하면, 제어 장치에 의해, 제 1 이동체, 제 2 이동체를 평면 내에서 구동하는 평면 모터가 제어됨과 함께, 제 1 이동체에 유지된 물체의 노광이 종료되었을 때에, 제 1 이동체가 노광 위치의 제 2 축과 평행한 방향의 일측에 위치하는 제 1 귀환 경로를 따라 제 1 이동체 상의 물체의 교환이 실시되는 제 1 교환 위치로 이동되고, 또한 제 2 이동체에 유지된 물체의 노광이 종료되었을 때에, 제 2 이동체가 노광 위치의 제 2 축과 평행한 방향의 타측에 위치하는 제 2 귀환 경로를 따라 제 2 이동체 상의 물체의 교환이 실시되는 제 2 교환 위치로 이동된다. 따라서, 제 1 이동체에는 제 2 축과 평행한 방향의 일측으로부터, 제 2 이동체에는 제 2 축과 평행한 방향의 타측으로부터, 각각 배선·배관용 케이블을 장착함으로써, 그들 케이블의 얽힘을 방지할 수 있음과 함께, 그 길이를 최대한 짧게 할 수 있다.
본 발명은, 제 5 관점에서 보면, 에너지 빔으로 물체를 노광하여 상기 물체 상에 패턴을 형성하는 노광 장치로서, 물체를 유지하여 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축을 포함하는 소정의 평면 내에서 이동하는 제 1 이동체와 ; 물체를 유지하여 상기 평면 내에서 상기 제 1 이동체와는 독립적으로 이동하는 제 2 이동체와 ; 상기 제 1 이동체 및 제 2 이동체를 상기 평면 내에서 구동하는 평면 모터와 ; 상기 에너지 빔을 사출하는 광학 부재와 ; 상기 광학 부재와 상기 제 1 이동체, 제 2 이동체 중 일방 사이에 액체를 공급하여 액침 영역을 형성하는 액침 장치와 ; 상기 일방의 이동체에 유지된 물체의 노광 종료 후, 상기 일방의 이동체로부터 타방의 이동체로 상기 액침 영역을 건네주기 위해서, 상기 제 1 이동체와 상기 제 2 이동체를 상기 제 1 축과 평행한 방향에 관하여 소정 거리 이하로 근접시키는 근접 상태와, 양 이동체를 이간시키는 이간 상태의 전환을 실시시킴과 함께, 상기 타방의 이동체로부터 이간된 상기 일방의 이동체를, 상기 제 2 축과 평행한 방향에 관하여 노광 위치의 일측에 위치하는 귀환 경로를 따라 상기 제 1 이동체, 제 2 이동체 상의 물체의 교환이 실시되는 교환 위치로 이동시키도록 상기 평면 모터를 제어하는 제어 장치를 구비하는 제 5 노광 장치이다.
여기서, 소정 거리 이하로 근접시키는 근접 상태에는, 제 1 이동체와 제 2 이동체를 제 1 축과 평행한 방향에 관하여 접촉시키는 상태, 즉 제 1 이동체와 제 2 이동체의 이간 거리가 0 인 상태를 포함한다. 본 명세서에서는, 접촉 상태라고 명시가 있는 경우는 물론, 특별히 명시가 없는 경우라도, 상기 이간 거리가 0 인 상태, 즉 접촉 상태도 포함하는 개념으로서 근접 상태라는 용어를 사용하고 있다.
이것에 의하면, 제어 장치에 의해, 일방의 이동체에 유지된 물체의 노광 종료 후, 일방의 이동체로부터 타방의 이동체로 액침 영역을 건네주기 위해서, 양 이동체를 제 1 축과 평행한 방향에 관하여 소정 거리 이하로 근접시키는 근접 상태와, 양 이동체를 이간시키는 이간 상태의 전환을 실시시킴과 함께, 타방의 이동체로부터 이간된 일방의 이동체를, 제 2 축과 평행한 방향에 관하여 노광 위치의 일측에 위치하는 귀환 경로를 따라 제 1 이동체, 제 2 이동체 상의 물체의 교환이 실시되는 교환 위치로 이동시키도록 평면 모터가 제어된다. 이 때문에, 일방의 이동체를 제 2 축과 평행한 방향에 관하여 노광 위치의 일측에 위치하는 귀환 경로를 따라 교환 위치로 이동시키고, 타방의 이동체를 제 2 축과 평행한 방향에 관하여 노광 위치의 타측에 위치하는 귀환 경로를 따라 교환 위치로 이동시키는 경우 등에 비해, 양 이동체의 제 2 축과 평행한 방향에 관한 이동 범위를 좁게 설정할 수 있다.
본 발명은, 제 6 관점에서 보면, 실질적으로 소정 평면을 따라 이동체를 구동하는 이동체 구동 시스템으로서, 상기 소정 평면과 평행한 면 내에서 서로 직교하는 제 1, 제 2 방향을 주기 방향으로 하는 2 차원 격자를 갖는 스케일에 검출광을 조사하고, 상기 스케일로부터의 광을 수광하는 헤드를 갖고, 상기 헤드의 계측값에 기초하여, 상기 제 1, 제 2 방향을 포함하는 상기 소정 평면 내의 적어도 2 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 인코더 시스템과 ; 상기 인코더 시스템의 계측 정보에 기초하여, 상기 이동체를 상기 소정 평면을 따라 구동하는 구동 장치를 구비하는 이동체 구동 시스템이다.
이것에 의하면, 2 차원 격자를 갖는 스케일에 검출광을 조사하고, 스케일로부터의 반사광을 수광하는 헤드를 갖고, 헤드의 계측값에 기초하여, 제 1, 제 2 방향을 포함하는 상기 소정 평면 내의 적어도 2 자유도 방향에 관한 이동체의 위치 정보를 계측하는 인코더 시스템의 계측 정보에 기초하여, 구동 장치에 의해 이동체가 소정 평면을 따라 구동된다. 따라서, 제 1, 제 2 방향에 관한 이동체의 위치 정보를 각각 계측하는 1 차원 헤드를 복수 포함하는 인코더 시스템을 사용하는 경우에 비해, 헤드의 배치 자유도가 현격히 향상되고, 레이아웃이 용이해진다. 예를 들어, 스케일을 1 개만 사용함으로써, 소정 평면과 평행한 면 내의 2 자유도 방향에 관한 이동체의 위치를 계측할 수 있게 된다.
본 발명은, 제 7 관점에서 보면, 물체가 탑재되고, 그 물체를 유지하여 실질적으로 이동면을 따라 이동할 수 있는 이동체와 ; 상기 물체 상에 패턴을 생성하는 패터닝 장치와 ; 상기 물체에 대한 패턴 형성을 위해서, 상기 이동체를 구동하는 본 발명의 이동체 구동 시스템을 구비하는 패턴 형성 장치이다.
이것에 의하면, 본 발명의 이동체 구동 시스템에 의해 양호한 정밀도로 구동되는 이동체 상의 물체에 패터닝 장치에 의해 패턴을 생성함으로써, 물체 상에 양호한 정밀도로 패턴을 형성할 수 있게 된다.
본 발명은, 제 8 관점에서 보면, 에너지 빔의 조사에 의해 물체에 패턴을 형성하는 노광 장치로서, 상기 물체에 상기 에너지 빔을 조사하는 패터닝 장치와 ; 본 발명의 이동체 구동 시스템을 구비하고, 상기 에너지 빔과 상기 물체의 상대 이동을 위해서, 상기 이동체 구동 시스템에 의한 상기 물체를 탑재하는 이동체의 구동을 실시하는 제 6 노광 장치이다.
이것에 의하면, 패터닝 장치로부터 물체에 조사되는 에너지 빔과 상기 물체의 상대 이동을 위해서, 본 발명의 이동체 구동 시스템에 의해 상기 물체를 탑재하는 이동체가 양호한 정밀도로 구동된다. 따라서, 주사 노광에 의해, 물체 상에 양호한 정밀도로 패턴을 형성할 수 있게 된다.
본 발명은, 제 9 관점에서 보면, 에너지 빔으로 물체를 노광하는 노광 장치로서, 상기 물체를 유지할 수 있고 또한 실질적으로 소정 평면을 따라 가동 (可動) 인 이동체와 ; 상기 소정 평면 내에서 제 1 방향에 관하여 상기 에너지 빔이 조사되는 노광 위치와 떨어져 계측 빔이 조사되는 계측 위치가 배치되고, 상기 물체의 위치 정보를 계측하는 계측 장치와 ; 상기 소정 평면 내에서 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향에 관하여 상기 이동체의 양측에 각각 상기 제 1 방향을 길이 방향으로 하고 또한 2 차원 격자를 갖는 스케일이 배치됨과 함께, 상기 2 개의 스케일에 각각 적어도 하나의 헤드가 대향 가능하고 또한 상기 제 2 방향에 관하여 위치가 상이한 복수의 헤드를 갖는 1 쌍의 헤드 유닛이 상기 이동체와 대향 가능하게 배치되고, 상기 1 쌍의 스케일과 동시에 대향하는 2 개의 헤드의 출력에 기초하여, 상기 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 인코더 시스템과 ; 상기 계측 장치에 의해 계측된 상기 물체의 위치 정보와, 상기 인코더 시스템에 의해 계측된 상기 이동체의 위치 정보에 기초하여 상기 이동체를 구동하는 구동 장치를 구비하는 제 7 노광 장치이다.
이것에 의하면, 계측 장치에 의해, 소정 평면 내에서 제 1 방향에 관하여 노광 위치와 떨어져 배치되는, 계측 빔이 조사되는 계측 위치에서, 이동체 상의 물체의 위치 정보가 계측되고, 인코더 시스템에 의해, 2 개 (1 쌍) 의 스케일과 동시에 대향하는 2 개의 헤드의 출력에 기초하여, 상기 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보가 계측되고, 구동 장치에 의해, 계측 장치에 의해 계측된 물체의 위치 정보와, 인코더 시스템에 의해 계측된 이동체의 위치 정보에 기초하여, 이동체가 양호한 정밀도로 구동된다. 따라서, 이동체에 유지된 물체를 고정밀도로 노광할 수 있게 된다. 또한, 제 1, 제 2 방향에 관한 이동체의 위치 정보를 각각 계측하는 1 차원 헤드를 복수 포함하는 인코더 시스템을 사용하는 경우에 비해, 헤드 등의 레이아웃이 용이해진다.
본 발명은, 제 10 관점에서 보면, 에너지 빔으로 물체를 노광하는 노광 장치로서, 상기 물체를 유지할 수 있고 또한 실질적으로 소정 평면을 따라 가동인 이동체와 ; 상기 소정 평면 내에서 제 1 방향에 관하여 상기 에너지 빔이 조사되는 노광 위치와 떨어져 계측 빔이 조사되는 계측 위치가 배치되고, 상기 물체의 위치 정보를 계측하는 계측 장치와 ; 상기 소정 평면 내에서 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향을 길이 방향으로 하고 또한 2 차원 격자를 갖는 1 쌍의 스케일이 상기 이동체와 대향 가능하게 배치됨과 함께, 상기 1 쌍의 스케일에 각각 적어도 하나의 헤드가 대향 가능하고 또한 상기 제 1 방향에 관하여 위치가 상이한 복수의 헤드가, 상기 이동체의 양측에 각각 배치되고, 상기 1 쌍의 스케일과 동시에 대향하는 2 개의 헤드의 출력에 기초하여, 상기 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 인코더 시스템과 ; 상기 계측 장치에 의해 계측된 상기 물체의 위치 정보와, 상기 인코더 시스템에 의해 계측된 상기 이동체의 위치 정보에 기초하여 상기 이동체를 구동하는 구동 장치를 구비하는 제 8 노광 장치이다.
이것에 의하면, 계측 장치에 의해, 소정 평면 내에서 제 1 방향에 관하여 노광 위치와 떨어져 배치되는, 계측 빔이 조사되는 계측 위치에서, 이동체 상의 물체의 위치 정보가 계측되고, 인코더 시스템에 의해, 1 쌍의 스케일과 동시에 대향하는 2 개의 헤드의 출력에 기초하여, 상기 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보가 계측되고, 구동 장치에 의해, 계측 장치에 의해 계측된 물체의 위치 정보와, 인코더 시스템에 의해 계측된 이동체의 위치 정보에 기초하여, 이동체가 양호한 정밀도로 구동된다. 따라서, 이동체에 유지된 물체를 고정밀도로 노광할 수 있게 된다. 또한, 제 1, 제 2 방향에 관한 이동체의 위치 정보를 각각 계측하는 1 차원 헤드를 복수 포함하는 인코더 시스템을 사용하는 경우에 비해, 이동체 상의 헤드의 배치가 용이해진다.
본 발명은, 제 11 관점에서 보면, 본 발명의 제 1 내지 제 8 노광 장치 중 어느 하나를 사용하여 물체를 노광하는 것과, 상기 노광된 물체를 현상하는 것을 포함하는 제 1 디바이스 제조 방법이다.
본 발명은, 제 12 관점에서 보면, 노광 빔으로 물체를 노광하는 노광 방법으로서, 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축을 포함하는 소정 평면을 따라 이동하는 이동체 상에 상기 물체를 탑재하는 공정과 ; 상기 노광이 실시되는 노광 위치로부터 상기 소정 평면 내의 상기 제 1 축과 평행한 방향으로 떨어져 배치됨과 함께 상기 물체에 대한 소정의 계측을 실시하는 계측 시스템의, 상기 제 1 축과 평행한 방향으로 떨어져 배치된 주변 노광 시스템을 사용하여, 상기 제 1 축과 평행한 방향을 따라 상기 물체가 탑재된 이동체를 이동시키는 동안에, 상기 물체 주변의 쇼트 영역의 적어도 일부를 노광하는 공정을 포함하는 제 1 노광 방법이다.
이것에 의하면, 소정 평면 내의 제 1 축과 평행한 방향을 따라 물체가 탑재된 이동체가 이동하는 동안에, 물체 주변의 쇼트 영역의 적어도 일부가 주변 노광 시스템에 의해 노광된다. 이로써, 계측 시스템으로부터 노광 위치를 향한 물체 (이동체) 의 이동, 또는 그 반대 방향으로의 물체 (이동체) 의 이동 (예를 들어 노광 위치로부터 물체의 교환 위치로의 이동체의 이동) 과 병행하여 주변 노광을 실시할 수 있어, 주변 노광을 독립적으로 실시하는 경우와 달리 스루풋을 거의 저하시키는 경우가 없다.
본 발명은, 제 13 관점에서 보면, 노광 빔으로 물체를 노광하는 노광 방법으로서, 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축을 포함하는 소정 평면 내를 이동할 수 있는 이동체에 물체를 유지시키는 공정과 ; 상기 노광이 실시되는 노광 위치와, 상기 제 1 축과 평행한 방향에 관하여 상기 노광 위치로부터 떨어져 배치되는 상기 물체의 교환 위치 사이에 형성되고, 상기 물체 상에서 상기 노광이 실시되는 영역과 상이한 주변 영역의 적어도 일부를 노광하는 주변 노광 시스템을 사용하여, 상기 노광 위치 및 상기 교환 위치 중 일방으로부터 타방으로의 상기 이동체의 이동 동작과 병행하여, 상기 주변 영역의 노광 동작의 적어도 일부를 실시하는 공정을 포함하는 제 2 노광 방법이다.
이것에 의하면, 노광 위치 및 상기 교환 위치 중 일방으로부터 타방으로의 상기 이동체의 이동 동작과 병행하여, 주변 노광 시스템에 의한 주변 영역의 노광 동작의 적어도 일부가 실시된다. 따라서, 주변 노광을 독립적으로 실시하는 경우와 달리 스루풋을 거의 저하시키는 경우가 없다.
본 발명은, 제 14 관점에서 보면, 에너지 빔으로 물체를 노광하여 상기 물체 상에 패턴을 형성하는 노광 방법으로서, 물체를 각각 유지하여 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축을 포함하는 소정의 평면 내에서 독립적으로 이동하는 제 1 이동체 및 제 2 이동체 중 일방에 유지된 상기 물체에 대한 노광이 실시되는 것과 병행하여, 상기 제 1 이동체 및 제 2 이동체 중 타방을 상기 제 1 축과 평행한 방향으로 이동시키면서, 그 타방의 이동체에 유지된 물체 상의 상이한 복수의 마크를, 상기 제 2 축과 평행한 방향에 관하여 위치가 상이한 복수의 검출 영역을 갖는 마크 검출계에 의해 검출하여 그 위치 정보를 계측하는 공정을 포함하는 제 3 노광 방법이다.
이것에 의하면, 제 1 이동체 및 제 2 이동체 중 일방에 유지된 물체에 대한 노광이 실시되는 것과 병행하여, 제 1 이동체 및 제 2 이동체 중 타방을 제 1 축과 평행한 방향으로 이동시키면서, 그 타방의 이동체에 유지된 물체 상의 상이한 복수의 마크를, 제 2 축과 평행한 방향에 관하여 위치가 상이한 복수의 검출 영역을 갖는 마크 검출계에 의해 검출하여 그 위치 정보를 계측한다. 따라서, 일방의 이동체에 유지된 피노광 물체의 노광이 실시되는 것과 병행하여, 타방의 이동체가 마크 검출계의 복수의 검출 영역 근방의 위치 (예를 들어 이동체에 유지된 물체의 교환이 실시되는 위치의 근방) 로부터 노광 위치를 향해 제 1 축 방향에 관하여 이동하는 동안에, 그 타방의 이동체에 유지된 물체 상의 복수의 마크, 예를 들어 모든 마크의 위치 정보를 검출할 수 있게 된다. 이 결과, 스루풋의 향상과 중첩 정밀도의 향상을 실현할 수 있게 된다.
본 발명은, 제 15 관점에서 보면, 에너지 빔으로 물체를 노광하여 상기 물체 상에 패턴을 형성하는 노광 방법으로서, 물체를 각각 유지하여 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축을 포함하는 소정의 평면 내에서 독립적으로 이동하는 제 1 이동체 및 제 2 이동체를 구동하는 평면 모터를 제어함으로써, 상기 제 1 이동체에 유지된 물체의 노광이 종료되었을 때에, 상기 제 1 이동체를 상기 노광이 실시되는 노광 위치의 상기 제 2 축과 평행한 방향의 일측에 위치하는 제 1 귀환 경로를 따라 상기 제 1 이동체 상의 물체의 교환이 실시되는 제 1 교환 위치로 이동시키고, 또한 상기 제 2 이동체에 유지된 물체의 노광이 종료되었을 때에, 상기 제 2 이동체를 상기 노광 위치의 상기 제 2 축과 평행한 방향의 타측에 위치하는 제 2 귀환 경로를 따라 상기 제 2 이동체 상의 물체의 교환이 실시되는 제 2 교환 위치로 이동시키는 공정을 포함하는 제 4 노광 방법이다.
이것에 의하면, 제 1 이동체 및 제 2 이동체를 평면 내에서 구동하는 평면 모터를 제어함으로써, 제 1 이동체에 유지된 물체의 노광이 종료되었을 때에, 제 1 이동체를 노광 위치의 제 2 축과 평행한 방향의 일측에 위치하는 제 1 귀환 경로를 따라 제 1 이동체 상의 물체의 교환이 실시되는 제 1 교환 위치로 이동시키고, 또한 제 2 이동체에 유지된 물체의 노광이 종료되었을 때에, 제 2 이동체를 노광 위치의 제 2 축과 평행한 방향의 타측에 위치하는 제 2 귀환 경로를 따라 제 2 이동체 상의 물체의 교환이 실시되는 제 2 교환 위치로 이동시킨다. 따라서, 제 1 이동체에는 제 2 축과 평행한 방향의 일측으로부터, 제 2 이동체에는 제 2 축과 평행한 방향의 타측으로부터, 각각 배선·배관용 케이블을 장착함으로써, 그들 케이블의 얽힘을 방지할 수 있음과 함께, 그 길이를 최대한 짧게 할 수 있다.
본 발명은, 제 16 관점에서 보면, 에너지 빔으로 물체를 노광하는 노광 방법으로서, 상기 물체를 이동체에 의해 유지하는 것과 ; 본 발명의 이동체 구동 시스템에 의해 상기 이동체를 구동하고, 상기 물체를 상기 에너지 빔으로 노광하는 것을 포함하는 제 5 노광 방법이다.
이것에 의하면, 본 발명의 이동체 구동 시스템에 의해 물체를 유지하는 이동체를 양호한 정밀도로 구동하고, 물체를 에너지 빔으로 노광하기 때문에, 물체에 대한 고정밀한 노광이 가능해진다.
본 발명은, 제 17 관점에서 보면, 에너지 빔으로 물체를 노광하는 노광 방법으로서, 실질적으로 소정 평면을 따라 가동인 이동체에 의해 물체를 유지하는 것과 ; 상기 소정 평면 내에서 제 1 방향에 관하여 상기 에너지 빔이 조사되는 노광 위치와 떨어져 배치되는, 계측 빔이 조사되는 계측 위치에서, 상기 이동체 상의 물체의 위치 정보를 계측하는 것과 ; 상기 소정 평면 내에서 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 떨어져 상기 이동체 상에 상기 제 1 방향을 길이 방향으로 하고 또한 2 차원 격자를 갖는 1 쌍의 스케일이 배치됨과 함께, 상기 1 쌍의 스케일의 각각에 적어도 하나의 헤드가 대향 가능하고 또한 상기 제 2 방향에 관하여 위치가 상이한 복수의 헤드를 갖는 1 쌍의 헤드 유닛이 상기 이동체와 대향 가능하게 배치되는 인코더 시스템에 의해, 상기 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 것과 ; 상기 계측된 위치 정보와 상기 인코더 시스템의 계측 정보에 기초하여 상기 이동체를 구동하고, 상기 물체를 상기 에너지 빔으로 노광하는 것을 포함하는 제 6 노광 방법이다.
이것에 의하면, 소정 평면 내에서 제 1 방향에 관하여 노광 위치와 떨어져 배치되는, 계측 빔이 조사되는 계측 위치에서, 이동체 상의 물체의 위치 정보를 계측하고, 인코더 시스템에 의해 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 이동체의 위치 정보를 계측한다. 그리고, 계측된 위치 정보와 인코더 시스템의 계측 정보에 기초하여 이동체를 구동하고, 물체를 에너지 빔으로 노광한다. 따라서, 물체를 고정밀도로 노광할 수 있게 된다.
본 발명은, 제 18 관점에서 보면, 에너지 빔으로 물체를 노광하는 노광 방법으로서, 실질적으로 소정 평면을 따라 가동인 이동체에 의해 물체를 유지하는 것과 ; 상기 소정 평면 내에서 제 1 방향에 관하여 상기 에너지 빔이 조사되는 노광 위치와 떨어져 배치되는, 계측 빔이 조사되는 계측 위치에서, 상기 이동체 상의 물체의 위치 정보를 계측하는 것과 ; 상기 소정 평면 내에서 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향을 길이 방향으로 하고 또한 2 차원 격자를 갖는 1 쌍의 스케일이 상기 이동체와 대향 가능하게 배치됨과 함께, 상기 1 쌍의 스케일에 각각 적어도 하나의 헤드가 대향 가능하고 또한 상기 제 1 방향에 관하여 위치가 상이한 복수의 헤드가, 상기 이동체의 양측에 각각 배치되는 인코더 시스템에 의해, 상기 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 것과 ; 상기 계측된 위치 정보와 상기 인코더 시스템의 계측 정보에 기초하여 상기 이동체를 구동하고, 상기 물체를 상기 에너지 빔으로 노광하는 것을 포함하는 제 7 노광 방법이다.
이것에 의하면, 소정 평면 내에서 제 1 방향에 관하여 노광 위치와 떨어져 배치되는, 계측 빔이 조사되는 계측 위치에서, 이동체 상의 물체의 위치 정보를 계측하고, 인코더 시스템에 의해 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 이동체의 위치 정보를 계측한다. 그리고, 계측된 위치 정보와 인코더 시스템의 계측 정보에 기초하여 이동체를 구동하고, 물체를 에너지 빔으로 노광한다. 따라서, 물체를 고정밀도로 노광할 수 있게 된다.
본 발명은, 제 19 관점에서 보면, 본 발명의 제 1 내지 제 7 노광 방법 중 어느 것에 의해 물체를 노광하여 패턴을 형성하는 것과 ; 상기 패턴이 형성된 물체를 현상하는 것을 포함하는 제 2 디바이스 제조 방법이다.
도 1 은, 제 1 실시형태에 관련된 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 는, 웨이퍼 스테이지를 나타내는 평면도이다.
도 3 은, 계측 스테이지를 나타내는 평면도이다.
도 4 는, 간섭계 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 는, 스테이지 장치 및 각종 계측 장치를 나타내는 평면도이다.
도 6 은, 인코더 시스템의 헤드, 얼라이먼트계 및 주변 노광 유닛 등의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 은, 다점 AF 계, 및 면위치 계측 시스템의 Z 헤드의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 은, 주변 노광용 액티브 마스크를 설명하기 위한 도면이다.
도 9(A) 및 도 9(B) 는, 각각 마이크로 미러의 온 상태 및 오프 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 10 은, 도 1 의 노광 장치에 있어서의 제어계의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 11 은, 웨이퍼의 쇼트 맵을 설명하기 위한 도면이다.
도 12 는, 웨이퍼의 얼라이먼트 쇼트 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 13 은, 주변 노광의 대상이 되는 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 14 는, 웨이퍼 스테이지 상의 웨이퍼에 대한 스텝·앤드·스캔 방식의 노광이 실시되고 있는 상태의 웨이퍼 스테이지 및 계측 스테이지의 상태를 나타내는 도면이다.
도 15 는, 웨이퍼의 언로딩시 (계측 스테이지가 Sec-BCHK (인터벌) 를 실시하는 위치에 도달하였을 때) 에 있어서의 양 스테이지의 상태를 나타내는 도면이다.
도 16 은, 웨이퍼의 로딩시에 있어서의 양 스테이지의 상태를 나타내는 도면이다.
도 17 은, 간섭계에 의한 스테이지 서보 제어로부터 인코더에 의한 스테이지 서보 제어로의 전환시 (웨이퍼 스테이지가 Pri-BCHK 의 전반(前半) 처리를 실시하는 위치로 이동하였을 때) 에 있어서의 양 스테이지의 상태를 나타내는 도면이다.
도 18 은, 얼라이먼트계 (AL1, AL22, AL23) 를 사용하여, 3 개의 퍼스트 얼라이먼트 쇼트 영역에 부설된 얼라이먼트 마크를 동시 검출하고 있을 때의 웨이퍼 스테이지와 계측 스테이지의 상태를 나타내는 도면이다.
도 19 는, 포커스 캘리브레이션 전반 처리를 하고 있을 때의 웨이퍼 스테이지와 계측 스테이지의 상태를 나타내는 도면이다.
도 20 은, 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 를 사용하여, 5 개의 세컨드 얼라이먼트 쇼트 영역에 부설된 얼라이먼트 마크를 동시 검출하고 있을 때의 웨이퍼 스테이지와 계측 스테이지의 상태를 나타내는 도면이다.
도 21 은, Pri-BCHK 후반 처리 및 포커스 캘리브레이션 후반 처리 중 적어도 일방이 실시되고 있을 때의 웨이퍼 스테이지와 계측 스테이지의 상태를 나타내는 도면이다.
도 22 는, 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 를 사용하여, 5 개의 서드 얼라이먼트 쇼트 영역에 부설된 얼라이먼트 마크를 동시 검출하고 있을 때의 웨이퍼 스테이지와 계측 스테이지의 상태를 나타내는 도면이다.
도 23 은, 얼라이먼트계 (AL1, AL22, AL23) 를 사용하여, 3 개의 포스 얼라이먼트 쇼트 영역에 부설된 얼라이먼트 마크를 동시 검출하고 있을 때의 웨이퍼 스테이지와 계측 스테이지의 상태를 나타내는 도면이다.
도 24 는, 포커스 매핑이 종료되었을 때의 웨이퍼 스테이지와 계측 스테이지의 상태를 나타내는 도면이다.
도 25(A) ∼ 도 25(F) 는, 각각 주변 노광의 진행 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 26 은, 주변 노광에 의해 노광된 모든 영역을 나타내는 도면이다.
도 27 은, 제 2 실시형태에 관련된 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 28 은, 웨이퍼 스테이지를 나타내는 평면도이다.
도 29 는, 도 27 의 노광 장치가 구비하는 스테이지 장치 및 간섭계의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 30 은, 도 27 의 노광 장치가 구비하는 스테이지 장치 및 센서 유닛의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 31 은, 인코더 헤드와 얼라이먼트계의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 32 는, 제 2 실시형태에 관련된 노광 장치의 제어계의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 33 은, 복수의 헤드를 각각 포함하는 복수의 인코더에 의한 웨이퍼 테이블의 XY 평면 내의 위치 계측 및 헤드의 전환 (연결) 에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 34 는, 인코더 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 35 는, 웨이퍼에 대한 스텝·앤드·스캔 방식의 노광이 실시되고 있을 때의 웨이퍼 스테이지 및 계측 스테이지의 상태를 나타내는 도면이다.
도 36 은, 웨이퍼의 언로딩시에 있어서의 웨이퍼 스테이지 및 계측 스테이지의 상태를 나타내는 도면이다.
도 37 은, 웨이퍼의 로딩시에 있어서의 웨이퍼 스테이지 및 계측 스테이지의 상태를 나타내는 도면이다.
도 38 은, 간섭계에 의한 스테이지 서보 제어로부터 인코더에 의한 스테이지 서보 제어로의 전환시에 있어서의 웨이퍼 스테이지 및 계측 스테이지의 상태, 그리고 인코더 헤드의 배치를 나타내는 도면이다.
도 39 는, 웨이퍼 얼라이먼트시에 있어서의 웨이퍼 스테이지 및 계측 스테이지의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 40 은, 제 3 실시형태의 노광 장치가 구비하는 스테이지 장치 및 센서 유닛의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 41 은, 제 3 실시형태에 관련된 노광 장치의 제어계의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 42 는, 제 4 실시형태의 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 43(A) 는 도 42 의 웨이퍼 스테이지 (WST1) 를 나타내는 측면도, 도 43(B) 는 웨이퍼 스테이지 (WST1) 를 나타내는 평면도이다.
도 44(A) 는 도 42 의 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 나타내는 측면도, 도 44(B) 는 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 나타내는 평면도이다.
도 45 는, 도 42 의 웨이퍼 스테이지 장치가 구비하는 계측 시스템을 구성하는 인코더 시스템 및 면위치 계측 시스템 등의 헤드의 배치 등을 설명하기 위한 도면이다.
도 46 은, 계측 시스템을 구성하는 간섭계 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 47 은, 제 2 실시형태의 노광 장치의 제어계의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 48 은, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 1 도면이다.
도 49 는, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 2 도면이다.
도 50 은, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 3 도면이다.
도 51 은, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 4 도면이다.
도 52 는, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 5 도면이다.
도 53 은, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 6 도면이다.
도 54 는, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 7 도면이다.
도 55 는, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 8 도면이다.
도 56 은, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 9 도면이다.
도 57 은, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 10 도면이다.
도 58 은, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 11 도면이다.
도 59 는, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 12 도면이다.
도 60 은, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 13 도면이다.
도 61 은, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 14 도면이다.
도 62 는, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 15 도면이다.
도 63 은, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 16 도면이다.
도 64 는, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 17 도면이다.
도 65 는, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 18 도면이다.
도 66 은, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 19 도면이다.
도 67 은, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 20 도면이다.
도 68 은, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 21 도면이다.
도 69 는, 웨이퍼 스테이지 W(ST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 22 도면이다.
도 70 은, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 23 도면이다.
도 71 은, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 24 도면이다.
도 72 는, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 25 도면이다.
도 73 은, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 26 도면이다.
도 74 는, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 27 도면이다.
도 75 는, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작인 대하여 설명하기 위한 제 28 도면이다.
도 76 은, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명하기 위한 제 29 도면이다.
《제 1 실시형태》
이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 대하여 도 1 ∼ 도 26 에 기초하여 설명한다.
도 1 에는, 제 1 실시형태의 노광 장치 (100) 의 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 노광 장치 (100) 는, 스텝·앤드·스캔 방식의 투영 노광 장치, 이른바 스캐너이다. 후술하는 바와 같이 본 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 가 형성되어 있고, 이하에서는, 이 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 과 평행한 방향을 Z 축 방향, 이것과 직교하는 면 내에서 레티클과 웨이퍼가 상대 주사되는 방향을 Y 축 방향, Z 축 및 Y 축과 직교하는 방향을 X 축 방향으로 하고, X 축, Y 축 및 Z 축 둘레의 회전 (경사) 방향을 각각 θx, θy 및 θz 방향으로 하여 설명한다.
노광 장치 (100) 는, 조명계 (10), 레티클 스테이지 (RST), 투영 유닛 (PU), 웨이퍼 스테이지 (WST) 및 계측 스테이지 (MST) 를 갖는 스테이지 장치 (50), 및 이들의 제어계 등을 구비하고 있다. 도 1 에 있어서, 웨이퍼 스테이지 (WST) 상에는 웨이퍼 (W) 가 탑재되어 있다.
조명계 (10) 는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2003/0025890호 명세서 등에 개시된 바와 같이, 광원과, 옵티컬 인터그레이터를 갖는 조도 균일화 광학계, 및 레티클 블라인드 (모두 도시 생략) 를 갖는 조명 광학계를 포함한다. 조명계 (10) 는, 레티클 블라인드 (마스킹 시스템) 에 의해 규정된 레티클 (R) 상의 슬릿 형상의 조명 영역 (IAR) 을 조명광 (노광광) (IL) 에 의해 거의 균일한 조도로 조명한다. 여기서, 조명광 (IL) 으로서, 예를 들어 ArF 엑시머 레이저광 (파장 193 ㎚) 이 사용된다.
레티클 스테이지 (RST) 상에는, 회로 패턴 등이 그 패턴면 (도 1 에 있어서의 하면) 에 형성된 레티클 (R) 이 예를 들어 진공 흡착에 의해 고정되어 있다. 레티클 스테이지 (RST) 는, 예를 들어 리니어 모터 등을 포함하는 레티클 스테이지 구동계 (11) (도 1 에서는 도시 생략, 도 10 참조) 에 의해 XY 평면 내에서 미소 구동할 수 있음과 함께, 주사 방향 (도 1 에 있어서의 지면 내 좌우 방향인 Y 축 방향) 으로 소정의 주사 속도로 구동할 수 있도록 되어 있다.
레티클 스테이지 (RST) 의 XY 평면 내의 위치 정보 (θz 방향의 위치 (이하에서는, 적절히 θz 회전 (혹은 θz 회전량) 또는 요잉 (혹은 요잉량) 이라고도 기술한다) 의 정보를 포함한다) 는, 레티클 레이저 간섭계 (이하 「레티클 간섭계」라고 한다) (116) 에 의해, 이동경 (15) (실제로는, Y 축 방향과 직교하는 반사면을 갖는 Y 이동경 (혹은, 레트로 리플렉터) 과 X 축 방향과 직교하는 반사면을 갖는 X 이동경이 형성되어 있다) 을 통해, 예를 들어 0.25 ㎚ 정도의 분해능으로 항상 검출된다. 레티클 간섭계 (116) 의 계측값은 주제어 장치 (20) (도 1 에서는 도시 생략, 도 10 참조) 로 보내진다.
투영 유닛 (PU) 은, 레티클 스테이지 (RST) 의 도 1 에 있어서의 하방에 배치되어 있다. 투영 유닛 (PU) 은, 경통 (40) 과, 경통 (40) 내에 저장된 투영 광학계 (PL) 를 포함한다. 투영 광학계 (PL) 로서, 예를 들어 Z 축 방향과 평행한 광축 (AX) 을 따라 배열되는 복수의 광학 소자 (렌즈 엘리먼트) 로 이루어지는 굴절 광학계가 사용되고 있다. 투영 광학계 (PL) 는, 예를 들어 양측 텔레센트릭이고, 소정의 투영 배율 (예를 들어 1/4, 1/5 또는 1/8 등) 을 갖는다. 이 때문에, 조명계 (10) 에 의해 레티클 (R) 상의 조명 영역 (IAR) 이 조명되면, 투영 광학계 (PL) 의 제 1 면 (물체면) 과 패턴면이 거의 일치하여 배치되는 레티클 (R) 을 통과한 조명광 (IL) 에 의해, 투영 광학계 (PL) (투영 유닛 (PU)) 를 통해 그 조명 영역 (IAR) 내의 레티클 (R) 의 회로 패턴의 축소 이미지 (회로 패턴 일부의 축소 이미지) 가, 투영 광학계 (PL) 의 제 2 면 (이미지면) 측에 배치되는, 표면에 레지스트 (감응제) 가 도포된 웨이퍼 (W) 상의 상기 조명 영역 (IAR) 에 공액인 영역 (이하, 노광 영역이라고도 한다) (IA) 에 형성된다. 그리고, 레티클 스테이지 (RST) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 동기 구동에 의해, 조명 영역 (IAR) (조명광 (IL)) 에 대하여 레티클 (R) 을 주사 방향 (Y 축 방향) 으로 상대 이동시킴과 함께, 노광 영역 (IA) (조명광 (IL)) 에 대하여 웨이퍼 (W) 를 주사 방향 (Y 축 방향) 으로 상대 이동시킴으로써, 웨이퍼 (W) 상의 1 개의 쇼트 영역 (구획 영역) 의 주사 노광이 실시되어, 그 쇼트 영역에 레티클 (R) 의 패턴이 전사된다. 즉, 본 실시형태에서는 조명계 (10), 레티클 (R) 및 투영 광학계 (PL) 에 의해 웨이퍼 (W) 상에 패턴이 생성되고, 조명광 (IL) 에 의한 웨이퍼 (W) 상의 감응층 (레지스트층) 의 노광에 의해 웨이퍼 (W) 상에 그 패턴이 형성된다.
본 실시형태의 노광 장치 (100) 에는, 액침 방식의 노광을 실시하기 위해서 국소 액침 장치 (8) 가 형성되어 있다. 국소 액침 장치 (8) 는, 예를 들어 액체 공급 장치 (5), 액체 회수 장치 (6) (모두 도 1 에서는 도시 생략, 도 10 참조), 액체 공급관 (31A), 액체 회수관 (31B) 및 노즐 유닛 (32) 등을 포함한다. 노즐 유닛 (32) 은, 도 1 에 도시된 바와 같이, 투영 광학계 (PL) 를 구성하는 가장 이미지면측 (웨이퍼 (W) 측) 에 가까운 광학 소자, 여기서는 렌즈 (이하 「선단 렌즈」라고도 한다) (191) 를 유지하는 경통 (40) 의 하단부 주위를 둘러싸도록, 투영 유닛 (PU) 을 유지하는 도시가 생략된 메인 프레임에 매달려 지지되어 있다. 본 실시형태에서는, 노즐 유닛 (32) 은, 도 1 에 도시된 바와 같이, 그 하단면이 선단 (先端) 렌즈 (191) 의 하단면과 거의 동일한 면으로 설정되어 있다. 또한, 노즐 유닛 (32) 은, 액체 (Lq) 의 공급구 및 회수구와, 웨이퍼 (W) 가 대향하여 배치되고, 또한 회수구가 형성되는 하면과, 액체 공급관 (31A) 및 액체 회수관 (31B) 과 각각 접속되는 공급 유로 및 회수 유로를 구비하고 있다. 액체 공급관 (31A) 과 액체 회수관 (31B) 은, 도 5 에 도시된 바와 같이, 평면에서 볼 때 (상방에서 볼 때) X 축 방향 및 Y 축 방향에 대하여 대략 45°경사지고, 투영 유닛 (PU) 의 중심 (투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX), 본 실시형태에서는 전술한 노광 영역 (IA) 의 중심과도 일치) 을 통과하고 또한 Y 축과 평행한 직선 (기준축) (LV0) 에 관하여 대칭인 배치로 되어 있다.
액체 공급관 (31A) 은 액체 공급 장치 (5) (도 1 에서는 도시 생략, 도 10 참조) 에, 액체 회수관 (31B) 은 액체 회수 장치 (6) (도 1 에서는 도시 생략, 도 10 참조) 에 접속되어 있다. 여기서, 액체 공급 장치 (5) 에는, 액체를 저장하는 탱크, 가압 펌프, 온도 제어 장치, 액체의 유량을 제어하기 위한 밸브 등이 구비되어 있다. 액체 회수 장치 (6) 에는, 회수한 액체를 저장하는 탱크, 흡인 펌프, 액체의 유량을 제어하기 위한 밸브 등이 구비되어 있다.
주제어 장치 (20) (도 10 참조) 는, 액체 공급 장치 (5) 를 제어하여, 액체 공급관 (31A) 을 통해 선단 렌즈 (191) 와 웨이퍼 (W) 사이에 액체 (Lq) 를 공급함과 함께, 액체 회수 장치 (6) 를 제어하여, 액체 회수관 (31B) 을 통해 선단 렌즈 (191) 와 웨이퍼 (W) 사이로부터 액체 (Lq) 를 회수한다. 이 때, 주제어 장치 (20) 는, 공급되는 액체 (Lq) 의 양과 회수되는 액체 (Lq) 의 양이 항상 동일해지도록 액체 공급 장치 (5) 와 액체 회수 장치 (6) 를 제어한다. 따라서, 선단 렌즈 (191) 와 웨이퍼 (W) 사이에는, 일정량의 액체 (Lq) (도 1 참조) 가 항상 교체되어 유지되고, 그것에 의해 액침 영역 (14) (도 14 등 참조) 이 형성된다. 또한, 투영 유닛 (PU) 의 하방에 후술하는 계측 스테이지 (MST) 가 위치하는 경우에도, 동일하게 선단 렌즈 (191) 와 계측 테이블 사이에 액침 영역 (14) 을 형성할 수 있다.
본 실시형태에서는, 상기 액체로서 ArF 엑시머 레이저광 (파장 193 ㎚ 의 광) 이 투과하는 순수 (이하, 특별히 필요한 경우를 제외하고 단순히 「물」이라고 기술한다) 를 사용하는 것으로 한다. 또한, ArF 엑시머 레이저광에 대한 물의 굴절률 n 은 대략 1.44 이고, 물 속에서는, 조명광 (IL) 의 파장은 193 ㎚ × 1/n = 약 134 ㎚ 로 단파장화된다.
스테이지 장치 (50) 는, 도 1 에 도시된 바와 같이, 베이스반 (12) 의 상방에 배치된 웨이퍼 스테이지 (WST) 와 계측 스테이지 (MST), 이들 스테이지 (WST, MST) 의 위치 정보를 계측하는 계측 시스템 (200) (도 10 참조), 및 스테이지 (WST, MST) 를 구동하는 스테이지 구동계 (124) (도 10 참조) 등을 구비하고 있다. 계측 시스템 (200) 은, 도 10 에 도시된 바와 같이, 간섭계 시스템 (118), 인코더 시스템 (150) 및 면위치 계측 시스템 (180) 등을 포함한다.
웨이퍼 스테이지 (WST) 및 계측 스테이지 (MST) 는, 각각의 저면에 고정된 도시가 생략된 비접촉 베어링, 예를 들어 에어 베어링에 의해, 수 ㎛ 정도의 클리어런스를 사이에 두고 베이스반 (12) 상에 지지되어 있다. 또한, 스테이지 (WST, MST) 는, 예를 들어 리니어 모터 등을 포함하는 스테이지 구동계 (124) (도 10 참조) 에 의해 XY 평면 내에서 독립적으로 구동할 수 있다.
웨이퍼 스테이지 (WST) 는, 스테이지 본체 (91) 와, 그 스테이지 본체 (91) 상에 탑재된 웨이퍼 테이블 (WTB) 을 포함한다. 웨이퍼 테이블 (WTB) 및 스테이지 본체 (91) 는, 예를 들어 리니어 모터 및 Z·레벨링 기구 (보이스 코일 모터 등을 포함한다) (모두 도시 생략) 를 포함하는 구동계에 의해, 베이스반 (12) 에 대하여 6 자유도 방향 (X, Y, Z, θx, θy, θz) 으로 구동할 수 있게 구성되어 있다.
웨이퍼 테이블 (WTB) 상면의 중앙에는, 웨이퍼 (W) 를 진공 흡착 등에 의해 유지하는 웨이퍼 홀더 (도시 생략) 가 형성되어 있다. 웨이퍼 홀더 (웨이퍼의 탑재 영역) 의 외측에는, 도 2 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 홀더보다 한층 더 큰 원형 개구가 중앙에 형성되고, 또한 직사각형 형상의 외형 (윤곽) 을 갖는 플레이트 (발액판) (28) 가 형성되어 있다. 이 플레이트 (28) 의 표면은, 액체 (Lq) 에 대하여 발액화 처리되어 있다. 또한 플레이트 (28) 는, 그 표면의 전부 (혹은 일부) 가 웨이퍼 (W) 의 표면과 동일한 면이 되도록 설치되어 있다.
플레이트 (28) 는, 중앙에 상기 개구가 형성된 직사각형의 외형 (윤곽) 을 갖는 제 1 발액 영역 (28a) 과, 그 제 1 발액 영역 (28a) 의 주위에 형성된 직사각형 프레임 형상의 제 2 발액 영역 (28b) 을 갖고 있다. 또한 본 실시형태에서는, 전술한 바와 같이 액체 (Lq) 로서 물을 사용하기 때문에, 이하에서는 제 1 및 제 2 발액 영역 (28a, 28b) 을 각각 제 1 및 제 2 발수판 (28a, 28b) 이라고도 한다.
제 1 발수판 (28a) 의 +Y 측 단부에는 계측 플레이트 (30) 가 형성되어 있다. 이 계측 플레이트 (30) 에는, 중앙에 기준 마크 (FM) 가 형성되고, 그 기준 마크 (FM) 를 사이에 두도록 1 쌍의 공간 이미지 계측 슬릿 패턴 (슬릿 형상의 계측용 패턴) (SL) 이 형성되어 있다. 그리고, 각 공간 이미지 계측 슬릿 패턴 (SL) 에 대응하여, 그들을 투과한 조명광 (IL) 을 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 외부 (후술하는 계측 스테이지 (MST) 에 형성되는 수광계) 로 유도하기 위한 송광계 (도시 생략) 가 형성되어 있다.
제 2 발수판 (28b) 에는, 그 상면의 X 축 방향 (도 2 에 있어서의 지면 내 좌우 방향) 의 일측과 타측의 영역에 Y 스케일 (39Y1, 39Y2) 이 각각 형성되어 있다. Y 스케일 (39Y1, 39Y2) 은 각각, 예를 들어 X 축 방향을 길이 방향으로 하는 격자선 (38) 이 소정 피치로 Y 축과 평행한 방향 (Y 축 방향) 을 따라 배치되는, Y 축 방향을 주기 방향으로 하는 반사형 격자 (예를 들어 회절 격자) 에 의해 구성되어 있다.
동일하게, 제 2 발수판 (28b) 의 상면에 있어서의 Y 축 방향 (도 2 에 있어서의 지면 내 상하 방향) 의 일측과 타측의 영역에는 X 스케일 (39X1, 39X2) 이 각각 형성되어 있다. X 스케일 (39X1, 39X2) 은 각각, 예를 들어 Y 축 방향을 길이 방향으로 하는 격자선 (37) 이 소정 피치로 X 축과 평행한 방향 (X 축 방향) 을 따라 배치되는, X 축 방향을 주기 방향으로 하는 반사형 격자 (예를 들어 회절 격자) 에 의해 구성되어 있다. 각 스케일은, 예를 들어 박판 형상의 유리에 상기 회절 격자 눈금이, 예를 들어 138 ㎚ ∼ 4 ㎛ 사이의 피치, 예를 들어 1 ㎛ 피치 간격으로 제조되어 있다. 이들 스케일은 전술한 발액막 (발수막) 으로 덮여 있다. 또한 도 2 에서는, 도시의 편의상, 격자의 피치는 실제 피치에 비해 현격히 넓게 도시되어 있다. 그 밖의 도면에서도 동일하다. 또한, 회절 격자를 보호하기 위해서, 발수성을 구비한 저열팽창률의 유리판에 의해, 그 표면이 웨이퍼의 표면과 동일한 높이 (면위치) 가 되도록 하여 회절 격자를 커버해도 된다. 여기서 유리판으로는, 두께가 웨이퍼와 동일한 정도, 예를 들어 두께 1 ㎜ 의 것을 사용할 수 있다.
또한, 각 스케일의 끝 부근에는, 후술하는 인코더 헤드와 스케일 사이의 상대 위치를 결정하기 위한, 도시가 생략된 위치 맞춤 패턴이 각각 형성되어 있다. 이 위치 맞춤 패턴은, 예를 들어 반사율이 상이한 격자선으로 구성되고, 이 위치 맞춤 패턴 상을 인코더 헤드가 주사하면, 인코더 출력 신호의 강도가 변화된다. 그래서, 미리 임계값을 정해 두고, 출력 신호의 강도가 그 임계값을 초과하는 위치를 검출한다. 이 검출된 위치를 기준으로 인코더 헤드와 스케일 사이의 상대 위치를 설정한다.
웨이퍼 테이블 (WTB) 의 -Y 단면 (端面), -X 단면에는, 도 2 및 도 4 등에 도시된 바와 같이, 후술하는 간섭계 시스템에서 사용되는 반사면 (17a), 반사면 (17b) 이 형성되어 있다.
계측 스테이지 (MST) 는, 도 1 에 도시된 바와 같이, 도시가 생략된 리니어 모터 등에 의해 XY 평면 내에서 구동되는 스테이지 본체 (92) 와, 스테이지 본체 (92) 상에 탑재된 계측 테이블 (MTB) 을 갖고 있다. 계측 스테이지 (MST) 는, 도시가 생략된 구동계에 의해 베이스반 (12) 에 대하여 적어도 3 자유도 방향 (X, Y, θz) 으로 구동할 수 있게 구성되어 있다.
또한 도 10 에서는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동계와 계측 스테이지 (MST) 의 구동계를 포함하여 스테이지 구동계 (124) 로서 도시되어 있다.
계측 테이블 (MTB) (및 스테이지 본체 (92)) 에는 각종 계측용 부재가 형성되어 있다. 이 계측용 부재로는, 예를 들어 도 3 에 도시된 바와 같이, 조도 불균일 센서 (94), 공간 이미지 계측기 (96), 파면 수차 계측기 (98), 조도 모니터 (도시 생략) 등이 형성되어 있다. 또한 스테이지 본체 (92) 에는, 전술한 1 쌍의 송광계 (도시 생략) 에 대향하는 배치로 1 쌍의 수광계 (도시 생략) 가 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 와 계측 스테이지 (MST) 가 Y 축 방향에 관하여 소정 거리 이내로 근접한 상태 (접촉 상태를 포함한다) 에서, 웨이퍼 스테이지 (WST) 상의 계측 플레이트 (30) 의 각 공간 이미지 계측 슬릿 패턴 (SL) 을 투과한 조명광 (IL) 을 각 송광계 (도시 생략) 에 의해 안내하고, 계측 스테이지 (MST) 내의 각 수광계 (도시 생략) 의 수광 소자에 의해 수광하는 공간 이미지 계측 장치 (45) (도 10 참조) 가 구성된다.
계측 테이블 (MTB) 의 -Y 측 단면에는, 도 3 에 도시된 바와 같이, 피듀셜 바 (이하 「FD 바」라고 약기한다) (46) 가 X 축 방향으로 연장되어 있다. 이 FD 바 (46) 는, 풀 키네마틱 마운트 구조에 의해, 계측 스테이지 (MST) 상에 키네마틱으로 지지되어 있다. FD 바 (46) 는 원기(原器) (계측 기준) 가 되기 때문에, 저열팽창률의 광학 유리 세라믹스, 예를 들어 쇼트사의 제로듀아 (상품명) 등이 그 소재로서 채용되고 있다. FD 바 (46) 의 길이 방향의 일측과 타측의 단부 근방에는, 센터 라인 (CL) 에 관하여 대칭인 배치로 Y 축 방향을 주기 방향으로 하는 기준 격자 (예를 들어 회절 격자) (52) 가 각각 형성되어 있다. 또한, FD 바 (46) 의 상면에는 복수의 기준 마크 (M) 가 형성되어 있다. 각 기준 마크 (M) 로는, 후술하는 프라이머리 얼라이먼트계, 세컨더리 얼라이먼트계에 의해 검출할 수 있는 치수의 2 차원 마크가 사용되고 있다. 또한, FD 바 (46) 의 표면 및 계측 테이블 (MTB) 의 표면도 발액막 (발수막) 으로 덮여 있다.
계측 테이블 (MTB) 의 +Y 측 단면 및 -X 측 단면에는, 웨이퍼 테이블 (WTB) 과 동일한 반사면 (19a) 및 반사면 (19b) 이 형성되어 있다 (도 3 참조).
본 실시형태의 노광 장치 (100) 에서는, 도 6 에 도시된 바와 같이, 전술한 기준축 (LV0) 상에서, 투영 유닛 (PU) 의 중심 (투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX)) 으로부터 -Y 측으로 소정 거리 떨어진 위치에 검출 중심을 갖는 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 가 형성되어 있다. 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 는, 도시가 생략된 메인 프레임의 하면에 고정되어 있다. 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 를 사이에 두고 X 축 방향의 일측과 타측에는, 기준축 (LV0) 에 관하여 거의 대칭으로 검출 중심이 배치되는 세컨더리 얼라이먼트계 (AL21, AL22 와 AL23, AL24) 가 각각 형성되어 있다. 세컨더리 얼라이먼트계 (AL21 ∼ AL24) 는, 도시가 생략된 가동식 지지 부재를 통해 메인 프레임 (도시 생략) 의 하면에 고정되어 있고, 구동 기구 (601 ∼ 604) (도 10 참조) 를 사용하여, X 축 방향에 관하여 그들 검출 영역의 상대 위치가 조정 가능하게 되어 있다. 또한, 도 6 등에 도시된 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 의 검출 중심을 통과하는 X 축과 평행한 직선 (기준축) (LA) 은, 후술하는 간섭계 (127) 로부터의 측장 빔 (B6) 의 광축과 일치한다.
본 실시형태에서는, 각 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 로서, 예를 들어 화상 처리 방식의 FIA (Field Image Alig㎚ent) 계가 사용되고 있다. 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 의 각각으로부터의 촬상 신호는, 도시가 생략된 신호 처리계를 통해 주제어 장치 (20) 에 공급된다.
다음으로, 웨이퍼 스테이지 (WST) 및 계측 스테이지 (MST) 의 위치 정보를 계측하는 간섭계 시스템 (118) (도 10 참조) 의 구성 등에 대하여 설명한다.
간섭계 시스템 (118) 은, 도 4 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 계측용 Y 간섭계 (16), X 간섭계 (126, 127, 128) 및 Z 간섭계 (43A, 43B), 그리고 계측 스테이지 (MST) 의 위치 계측용 Y 간섭계 (18) 및 X 간섭계 (130) 등을 포함한다. Y 간섭계 (16) 및 3 개의 X 간섭계 (126, 127, 128) 는, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 반사면 (17a, 17b) 에 각각 간섭계 빔 (측장 빔) (B4 (B41, B42), B5 (B51, B52), B6, B7) 을 조사한다. 그리고, Y 간섭계 (16) 및 3 개의 X 간섭계 (126, 127, 128) 는 각각의 반사광을 수광하고, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 XY 평면 내의 위치 정보를 계측하여, 이 계측한 위치 정보를 주제어 장치 (20) 에 공급한다.
여기서, 예를 들어 X 간섭계 (126) 는, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) (본 실시형태에서는 전술한 노광 영역 (IA) 의 중심과도 일치) 을 통과하고 또한 X 축과 평행한 직선 (기준축 (LH) (도 5 등 참조)) 에 관하여 대칭인 1 쌍의 측장 빔 (B51, B52) 을 포함하는 적어도 3 개의 X 축과 평행한 측장 빔을 반사면 (17b) 에 조사한다. 또한 Y 간섭계 (16) 는, 전술한 기준축 (LV0) 에 관하여 대칭인 1 쌍의 측장 빔 (B41, B42 및 B3) (도 1 참조) 을 포함하는 적어도 3 개의 Y 축과 평행한 측장 빔을 반사면 (17a), 및 후술하는 이동경 (41) 에 조사한다. 이와 같이 본 실시형태에서는, 상기 각 간섭계로서, 일부 (예를 들어 간섭계 (128)) 를 제외하고 측장축을 복수 갖는 다축 간섭계가 사용되고 있다. 그래서, 주제어 장치 (20) 는, Y 간섭계 (16) 와 X 간섭계 (126 또는 127) 의 계측 결과에 기초하여, 웨이퍼 테이블 (WTB) (웨이퍼 스테이지 (WST)) 의 X, Y 위치에 추가하여, θx 방향의 위치 (이하, 적절히 θx 회전 (혹은 θx 회전량) 또는 피칭 (혹은 피칭량) 이라고도 기술한다), θy 방향의 위치 (이하, 적절히 θy 회전 (혹은 θy 회전량) 또는 롤링 (혹은 롤링량) 이라고도 기술한다) 및 θz 회전 (즉 요잉량) 도 산출할 수 있다.
또한 도 1 에 도시된 바와 같이, 스테이지 본체 (91) 의 -Y 측 측면에, 오목 형상의 반사면을 갖는 이동경 (41) 이 장착되어 있다. 이동경 (41) 은, 도 2 에서 알 수 있는 바와 같이, X 축 방향의 길이가 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 반사면 (17a) 보다 길게 설정되어 있다.
이동경 (41) 에 대향하여 1 쌍의 Z 간섭계 (43A, 43B) 가 형성되어 있다 (도 1 및 도 4 참조). Z 간섭계 (43A, 43B) 는, 이동경 (41) 을 통해, 예를 들어 투영 유닛 (PU) 을 지지하는 메인 프레임 (도시 생략) 에 고정된 고정경 (47A, 47B) 에 각각 2 개의 측장 빔 (B1, B2) 을 조사한다. 그리고, 각각의 반사광을 수광하여, 측장 빔 (B1, B2) 의 광로 길이를 계측한다. 그 결과로부터, 주제어 장치 (20) 는 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 4 자유도 (Y, Z, θy, θz) 방향의 위치를 산출한다.
본 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 테이블 (WTB)) 의 XY 평면 내의 위치 (θz 방향의 회전 정보를 포함한다) 는, 주로 후술하는 인코더 시스템을 사용하여 계측된다. 간섭계 시스템 (118) 은, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 인코더 시스템의 계측 영역 밖 (예를 들어 도 5 등에 도시된 언로딩 포지션 (UP) 및 로딩 포지션 (LP) 부근) 에 위치할 때에 사용된다. 또한, 인코더 시스템의 계측 결과의 장기적 변동 (예를 들어 스케일의 시간 경과적인 변형 등에 의한다) 을 보정 (교정) 하는 경우, 혹은 인코더 시스템의 출력 이상시의 백업용 등으로서 보조적으로 사용된다. 물론, 간섭계 시스템 (118) 과 인코더 시스템을 병용하여 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 테이블 (WTB)) 의 위치를 제어하기로 해도 된다.
간섭계 시스템 (118) 의 Y 간섭계 (18), X 간섭계 (130) 는, 도 4 에 도시된 바와 같이, 계측 테이블 (MTB) 의 반사면 (19a, 19b) 에 간섭계 빔 (측장 빔) 을 조사하고, 각각의 반사광을 수광함으로써, 계측 스테이지 (MST) 의 위치 정보 (예를 들어 적어도 X 축 및 Y 축 방향의 위치와 θz 방향의 회전 정보를 포함한다) 를 계측하고, 그 계측 결과를 주제어 장치 (20) 에 공급한다.
다음으로, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 XY 평면 내의 위치 정보 (θz 방향의 회전 정보를 포함한다) 를 계측하는 인코더 시스템 (150) (도 10 참조) 의 구성 등에 대하여 설명한다. 인코더 시스템 (150) 의 주된 구성은, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2008/0088843호 명세서 등에 개시되어 있다.
노광 장치 (100) 에서는, 도 5 에 도시된 바와 같이, 노즐 유닛 (32) 의 +X 측, +Y 측, -X 측, 및 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 의 -Y 측에, 4 개의 헤드 유닛 (62A, 62B, 62C 및 62D) 이 각각 배치되어 있다. 또한, 헤드 유닛 (62C, 62A) 각각의 -Y 측이고 또한 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 와 거의 동일한 Y 위치에, 헤드 유닛 (62E, 62F) 이 각각 형성되어 있다. 헤드 유닛 (62A ∼ 62F) 은, 지지 부재를 통해, 투영 유닛 (PU) 을 유지하는 메인 프레임 (도시 생략) 에 매달린 상태로 고정되어 있다.
헤드 유닛 (62A) 은, 도 6 에 도시된 바와 같이 노즐 유닛 (32) 의 +X 측에 배치되고, X 축 방향을 따라 전술한 기준축 (LH) 상에 간격 (WD) 으로 배치된 복수 (여기서는 4 개) 의 Y 헤드 (652 ∼ 655) 와, 기준축 (LH) 으로부터 -Y 방향으로 소정 거리 떨어진 노즐 유닛 (32) 의 -Y 측의 위치에 배치된 Y 헤드 (651) 를 구비하고 있다. 여기서, Y 헤드 (651, 652) 의 X 축 방향의 간격도 WD 와 거의 동일하게 설정되어 있다. 헤드 유닛 (62C) 은, 도 6 에 도시된 바와 같이, 헤드 유닛 (62A) 과 좌우 대칭으로 구성되고, 전술한 기준축 (LV0) 에 관하여 대칭으로 배치되어 있다. 헤드 유닛 (62C) 은, Y 헤드 (655 ∼ 651) 와, 기준축 (LV0) 에 관하여 대칭으로 배치된 5 개의 Y 헤드 (641 ∼ 645) 를 구비하고 있다. 이하에서는, 적절히 Y 헤드 (651 ∼ 655, 641 ∼ 645) 를 각각 Y 헤드 (65, 64) 라고도 기술한다.
헤드 유닛 (62A) 은, 전술한 Y 스케일 (39Y1) 을 사용하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 테이블 (WTB)) 의 Y 축 방향의 위치 (Y 위치) 를 계측하는 다안 (多眼) (여기서는 5 안) 의 Y 리니어 인코더 (이하, 적절히 「Y 인코더」 또는 「인코더」라고 약기한다) (70A) (도 10 참조) 를 구성한다. 동일하게, 헤드 유닛 (62C) 은, 전술한 Y 스케일 (39Y2) 을 사용하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 테이블 (WTB)) 의 Y 위치를 계측하는 다안 (여기서는 5 안) 의 Y 인코더 (70C) (도 10 참조) 를 구성한다. 여기서, 헤드 유닛 (62C, 62A) 이 각각 구비하는 5 개의 Y 헤드 (64i, 65j ; i, j = 1 ∼ 5) 중 인접하는 Y 헤드 (보다 정확하게는, 각 Y 헤드가 발하는 계측 빔의 스케일 상의 조사점) 의 X 축 방향의 간격 (WD) 은, Y 스케일 (39Y2, 39Y1) 의 X 축 방향의 폭 (보다 정확하게는, 격자선 (38) 의 길이) 보다 약간 좁게 설정되어 있다. 따라서, 노광시 등에는, 각각 5 개의 Y 헤드 (65j, 64i) 중 적어도 각 1 개의 헤드가 항상 대응하는 Y 스케일 (39Y1, 39Y2) 에 대향한다.
헤드 유닛 (62B) 은, 도 6 에 도시된 바와 같이, 노즐 유닛 (32) (투영 유닛 (PU)) 의 +Y 측에 배치되고, 전술한 기준축 (LV0) 상에 Y 축 방향을 따라 간격 (WD) 으로 배치된 복수, 여기서는 4 개의 X 헤드 (665 ∼ 668) 를 구비하고 있다. 또한 헤드 유닛 (62D) 은, 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 의 -Y 측에 배치되고, 기준축 (LV0) 상에 간격 (WD) 으로 배치된 복수, 여기서는 4 개의 X 헤드 (661 ∼ 664) 를 구비하고 있다. 이하에서는, 적절히 X 헤드 (661 ∼ 668) 를 X 헤드 (66) 라고도 기술한다.
헤드 유닛 (62B) 은, 전술한 X 스케일 (39X1) 을 사용하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 테이블 (WTB)) 의 X 축 방향의 위치 (X 위치) 를 계측하는, 다안 (여기서는 4 안) 의 X 리니어 인코더 (이하, 적절히 「X 인코더」 또는 「인코더」라고 약기한다) (70B) (도 10 참조) 를 구성한다. 또한 헤드 유닛 (62D) 은, 전술한 X 스케일 (39X2) 을 사용하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 테이블 (WTB)) 의 X 위치를 계측하는 다안 (여기서는 4 안) 의 X 리니어 인코더 (70D) (도 10 참조) 를 구성한다.
여기서 헤드 유닛 (62B, 62D) 이 각각 구비하는 4 개 X 헤드 (661 ∼ 664, 665 ∼ 668) 중 인접하는 X 헤드 (66) (보다 정확하게는, X 헤드가 발하는 계측 빔의 스케일 상의 조사점) 의 Y 축 방향의 간격 (WD) 은, 전술한 X 스케일 (39X1, 39X2) 의 Y 축 방향의 폭 (보다 정확하게는, 격자선 (37) 의 길이) 보다 좁게 설정되어 있다. 따라서, 노광시 또는 웨이퍼 얼라이먼트시 등에는, 헤드 유닛 (62B, 62D) 이 각각 구비하는 각 4 개의 X 헤드 (66), 즉 8 개의 X 헤드 (66) 중 적어도 하나의 헤드가 항상 대응하는 X 스케일 (39X1 또는 39X2) 에 대향한다. 또한, 헤드 유닛 (62B) 의 가장 -Y 측에 가까운 X 헤드 (665) 와 헤드 유닛 (62D) 의 가장 +Y 측에 가까운 X 헤드 (664) 의 간격은, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 축 방향의 이동에 의해 그 2 개의 X 헤드 사이에서 전환 (연결) 이 가능해지도록, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 Y 축 방향의 폭보다 좁게 설정되어 있다.
헤드 유닛 (62E) 은, 도 6 에 도시된 바와 같이, 세컨더리 얼라이먼트계 (AL21) 의 -X 측에 배치되고, 전술한 기준축 (LA) 상에 간격 (WD) 과 거의 동일한 간격으로 배치된 3 개의 Y 헤드 (671 ∼ 673) 와, 기준축 (LA) 으로부터 +Y 방향으로 소정 거리 떨어진 세컨더리 얼라이먼트계 (AL21) 의 +Y 측에 배치된 Y 헤드 (674) 를 구비하고 있다. 여기서, Y 헤드 (673, 674) 사이의 X 축 방향의 간격도 WD 로 설정되어 있다. 이하에서는, Y 헤드 (671 ∼ 674) 를 적절히 Y 헤드 (67) 라고도 기술한다.
헤드 유닛 (62F) 은, 전술한 기준축 (LV0) 에 관하여 헤드 유닛 (62E) 과 대칭이고, 상기 4 개의 Y 헤드 (674 ∼ 671) 와 기준축 (LV0) 에 관하여 대칭으로 배치된 4 개의 Y 헤드 (681 ∼ 684) 를 구비하고 있다. 이하에서는, Y 헤드 (681 ∼ 684) 를 적절히 Y 헤드 (68) 라고도 기술한다.
후술하는 얼라이먼트 동작시 등에는, Y 스케일 (39Y2, 39Y1) 에 Y 헤드 (67p, 68q ; p, q = 1 ∼ 4) 중 적어도 각 1 개가 각각 대향한다. 이 Y 헤드 (67p, 68q) (즉, 이들 Y 헤드 (67p, 68q) 에 의해 구성되는 Y 인코더 (70E, 70F)) 에 의해 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 위치 (및 θz 회전) 가 계측된다.
또한 본 실시형태에서는, 후술하는 세컨더리 얼라이먼트계의 베이스 라인 계측시 등에, 세컨더리 얼라이먼트계 (AL21, AL24) 에 X 축 방향에서 인접하는 Y 헤드 (673, 682) 가 FD 바 (46) 의 1 쌍의 기준 격자 (52) 와 각각 대향하고, 그 1 쌍의 기준 격자 (52) 와 대향하는 Y 헤드 (673, 682) 에 의해, FD 바 (46) 의 Y 위치가 각각의 기준 격자 (52) 의 위치에서 계측된다. 이하에서는, 1 쌍의 기준 격자 (52) 에 각각 대향하는 Y 헤드 (673, 682) 에 의해 구성되는 인코더를 Y 인코더 (70E2, 70F2) 라고 하며, 이것과의 식별을 위해서 전술한 Y 스케일 (39Y2, 39Y1) 에 대향하는 Y 헤드 (67, 68) 에 의해 구성되는 Y 인코더 (70E, 70F) 를 Y 인코더 (70E1, 70F1) 라고 한다.
상기 서술한 인코더 (70A ∼ 70F) 의 계측값은 주제어 장치 (20) 에 공급되고, 주제어 장치 (20) 는, 인코더 (70A ∼ 70D) 중 3 개, 또는 인코더 (70B, 70D, 70E1, 70F1) 중 3 개의 계측값에 기초하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 XY 평면 내의 위치를 제어함과 함께, 인코더 (70E2, 70F2) 의 계측값에 기초하여 FD 바 (46) (계측 스테이지 (MST)) 의 θz 방향의 회전 (요잉) 을 제어한다.
또한 도 5 에서는, 계측 스테이지 (MST) 의 도시가 생략됨과 함께, 그 계측 스테이지 (MST) 와 선단 렌즈 (191) 사이에 유지되는 물 (Lq) 로 형성되는 액침 영역이 부호 14 로 도시되어 있다. 또한 도 5 에 있어서, 부호 UP, LP 는, 기준축 (LV0) 에 관하여 대칭으로 설정된, 웨이퍼 테이블 (WTB) 상의 웨이퍼의 언로드가 실시되는 언로딩 포지션, 웨이퍼 테이블 (WTB) 상에 대한 웨이퍼의 로딩이 실시되는 로딩 포지션을 각각 나타낸다. 또한, 언로딩 포지션 (UP) 과 로딩 포지션 (LP) 을 동일 위치로 해도 된다.
본 실시형태의 노광 장치 (100) 에서는, 도 5 및 도 7 에 도시된 바와 같이, 예를 들어 미국 특허 제5,448,332호 명세서 등에 개시된 것과 동일한 구성의 조사계 (90a) 및 수광계 (90b) 로 이루어지는 사입사 (斜入射) 방식의 다점 초점 위치 검출계 (이하 「다점 AF 계」라고 약기한다) (90) 가 형성되어 있다. 본 실시형태에서는 일례로서, 전술한 헤드 유닛 (62E) 의 -X 단부의 +Y 측에 조사계 (90a) 가 배치되고, 이것에 대치되는 상태로, 전술한 헤드 유닛 (62F) 의 +X 단부의 +Y 측에 수광계 (90b) 가 배치되어 있다. 또한, 다점 AF 계 (90) 는, 전술한 투영 유닛 (PU) 을 유지하는 메인 프레임의 하면에 고정되어 있다.
이 다점 AF 계 (90) (90a, 90b) 의 복수의 검출점은, 피검면 상에서 X 축 방향을 따라 소정 간격으로 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 복수의 검출점은, 예를 들어 1 행 M 열 (M 은 검출점의 총수) 또는 2 행 N 열 (N = M/2) 의 매트릭스 형상으로 배치된다. 도 5 및 도 7 에서는, 각각 검출 빔이 조사되는 복수의 검출점이 개별적으로 도시되지 않고, 조사계 (90a) 및 수광계 (90b) 사이에서 X 축 방향으로 연장되는 가늘고 긴 검출 영역 (빔 영역) (AF) 으로서 도시되어 있다. 이 검출 영역 (AF) 은, X 축 방향의 길이가 웨이퍼 (W) 의 직경과 동일한 정도로 설정되어 있기 때문에, 웨이퍼 (W) 를 Y 축 방향으로 1 회 스캔하는 것만으로, 웨이퍼 (W) 의 거의 전체면에서 Z 축 방향의 위치 정보 (면위치 정보) 를 계측할 수 있다.
도 7 에 도시된 바와 같이, 다점 AF 계 (90) (90a, 90b) 의 검출 영역 (AF) 의 양 단부 근방에, 기준축 (LV0) 에 관하여 대칭 배치로 각 1 쌍의 Z 위치 계측용 면위치 센서의 헤드 (이하 「Z 헤드」라고 약기한다) (72a, 72b 및 72c, 72d) 가 형성되어 있다. Z 헤드 (72a ∼ 72d) 는, 도시가 생략된 메인 프레임의 하면에 고정되어 있다.
Z 헤드 (72a ∼ 72d) 로는, 예를 들어 CD 드라이브 장치 등으로 사용되는 광 픽업과 동일한 광학식 변위 센서의 헤드가 사용된다. Z 헤드 (72a ∼ 72d) 는, 웨이퍼 테이블 (WTB) 에 대하여 상방으로부터 계측 빔을 조사하고, 그 반사광을 수광하여, 조사점에 있어서의 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 면위치를 계측한다. 또한 본 실시형태에서는, Z 헤드의 계측 빔은, 전술한 Y 스케일 (39Y1, 39Y2) 을 구성하는 반사형 회절 격자에 의해 반사되는 구성을 채용하고 있다.
또한, 전술한 헤드 유닛 (62A, 62C) 은, 도 6 및 도 7 에 도시된 바와 같이, 각각이 구비하는 5 개의 Y 헤드 (65j, 64i ; i, j = 1 ∼ 5) 와 동일한 X 위치에, 단 Y 위치를 어긋나게 하여, 각각 5 개의 Z 헤드 (76j, 74i ; i, j = 1 ∼ 5) 를 구비하고 있다. 여기서, 헤드 유닛 (62A, 62C) 의 각각에 속하는 외측의 3 개의 Z 헤드 (763 ∼ 765, 741 ∼ 743) 는, 기준축 (LH) 으로부터 +Y 방향으로 소정 거리 떨어져 기준축 (LH) 과 평행으로 배치되어 있다. 또한, 헤드 유닛 (62A, 62C) 의 각각에 속하는 가장 내측의 Z 헤드 (761, 745) 는 투영 유닛 (PU) 의 +Y 측에, 나머지 Z 헤드 (762, 744) 는 각각 Y 헤드 (652, 644) 의 -Y 측에 배치되어 있다. 그리고, 헤드 유닛 (62A, 62C) 의 각각에 속하는 5 개의 Z 헤드 (76j, 74i) 는, 서로 기준축 (LV0) 에 관하여 대칭으로 배치되어 있다. 또한, 각 Z 헤드 (76j, 74i) 로는, 전술한 Z 헤드 (72a ∼ 72d) 와 동일한 광학식 변위 센서의 헤드가 채용된다.
헤드 유닛 (62A, 62C) 이 각각 구비하는 5 개의 Z 헤드 (76j, 74i) 중 인접하는 Z 헤드 (보다 정확하게는, 각 Z 헤드가 발하는 계측 빔의 스케일 상의 조사점) 의 X 축 방향의 간격은, Y 헤드 (65, 64) 의 X 축 방향의 간격 (WD) 과 동일하게 설정되어 있다. 따라서, 노광시 등에는, Y 헤드 (65j, 64i) 와 동일하게, 각각 5 개의 Z 헤드 (76j, 74i) 중 적어도 각 1 개가 항상 대응하는 Y 스케일 (39Y1, 39Y2) 에 대향한다.
상기 서술한 Z 헤드 (72a ∼ 72d, 741 ∼ 745, 761 ∼ 765) 는, 도 10 에 도시된 바와 같이, 신호 처리·선택 장치 (160) 를 통해 주제어 장치 (20) 에 접속되어 있다. 주제어 장치 (20) 는, 신호 처리·선택 장치 (160) 를 통해 Z 헤드 (72a ∼ 72d, 741 ∼ 745, 761 ∼ 765) 중에서 임의의 Z 헤드를 선택하여 작동 상태로 하고, 그 작동 상태로 한 Z 헤드에서 검출한 면위치 정보를 신호 처리·선택 장치 (160) 를 통해 수취한다. 본 실시형태에서는, Z 헤드 (72a ∼ 72d, 741 ∼ 745, 761 ∼ 765) 와, 신호 처리·선택 장치 (160) 를 포함하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Z 축 방향 및 XY 평면에 대한 경사 방향의 위치 정보를 계측하는 면위치 계측 시스템 (180) 이 구성되어 있다.
또한, 본 실시형태의 노광 장치 (100) 에서는, 도 5 에 도시된 바와 같이, 다점 AF 계의 검출 영역 (빔 영역) (AF) 과 헤드 유닛 (62C, 62A) 사이에, X 축 방향으로 연장되는 주변 노광 유닛 (51) 이 배치되어 있다. 주변 노광 유닛 (51) 은, 도시가 생략된 메인 프레임의 하면에 도시가 생략된 지지 부재를 통해 매달린 상태로 지지되어 있다.
주변 노광 유닛 (51) 은, 조명광 (IL) 과 거의 동일한 파장의 광을 사출하는 도시가 생략된 광원과, 그 광원으로부터의 광이 입사되는 주변 노광용 액티브 마스크 (이하, 적절히 액티브 마스크라고 약기한다) (51a) (도 8 참조) 를 갖고 있다. 또한, 광원으로부터의 광를 대신하여, 예를 들어 광 파이버를 사용하여 조명광 (IL) 을 액티브 마스크 (51a) 로 유도해도 된다.
주변 노광 유닛 (51) (액티브 마스크 (51a)) 은, 도 5 에 도시된 바와 같이, 그 길이가 웨이퍼 (W) 의 직경보다 약간 길게 설정되어 있다. 액티브 마스크 (51a) 는 일례로서, 도 8 에 도시된 바와 같이, X 축 방향의 양 끝에 1 쌍의 가변 성형 마스크 (VM1, VM2) 를 갖고 있다.
가변 성형 마스크 (VM1, VM2) 의 각각으로는, 일례로서, XY 평면 내에 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 마이크로 미러 (Mij) (도 9(A), 도 9(B) 참조) 를 포함하는 마이크로 미러·어레이가 사용되고 있다. 이 마이크로 미러·어레이는, CMOS 프로세스로 제조된 집적 회로 상에 MEMS 기술로 가동식 마이크로 미러를 형성한 것이다. 각 마이크로 미러 (Mij) 는 경면 (반사면) 을 소정의 축 (예를 들어 마이크로 미러의 대각선과 일치하는 축) 둘레로 소정 각도 범위, ±θ (θ 는, 예를 들어 3 도 (또는 12 도)) 로 경사시킬 수 있고, 경면 하부에 형성한 전극을 구동함으로써 「온 (ON)」 (-θ) 과 「오프 (OFF)」 (+θ) 의 2 개 상태를 갖게 할 수 있다. 즉, 각 가변 성형 마스크는, 베이스부가 되는 기판과, 그 기판 상에 형성된 가동식 마이크로 미러 (Mij) 와, 각 마이크로 미러를 온·오프하는 전극을 구비하고 있다.
각 마이크로 미러 (Mij) 는, 전극에 공급되는 구동 신호에 의해, 일례로서, 도 9(A) 에 도시된 광원으로부터의 광을 웨이퍼 (W) 를 향해 반사하는 상태 (또는 자세) 와 도 9(B) 에 도시된 광원으로부터의 광을 웨이퍼 (W) 에 입사시키지 않는 소정의 방향을 향해 반사하는 상태 (또는 자세) 중 어느 하나로 설정된다. 이하에서는, 전자를 마이크로 미러 (Mij) 의 온 상태 (또는 온 자세) 라고 하고, 후자를 마이크로 미러 (Mij) 의 오프 상태 (또는 오프 자세) 라고 한다.
주제어 장치 (20) 는, 각 마이크로 미러 (Mij) 를 개별적으로 온 상태 (또는 온 자세) 및 오프 상태 (또는 오프 자세) 중 어느 하나로 제어한다. 따라서, 본 실시형태의 주변 노광 유닛 (51) 에 의하면, 웨이퍼 (W) 의 X 축 방향의 중심과 주변 노광 유닛 (51) 의 길이 방향의 중심이 거의 일치한 상태에서 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 Y 축 방향으로 이동시킴으로써, 웨이퍼 (W) 의 X 축 방향의 양 단부 근방의 임의의 위치를 노광하여 임의의 패턴을 형성할 수 있다. 즉, 주변 노광 유닛 (51) 은, X 축 방향에 관하여 떨어진 주변 노광을 위한 2 개의 조사 영역을 형성할 수 있음과 함께, 적어도 X 축 방향에 관하여 그 위치가 가변이다.
도 10 에는, 노광 장치 (100) 의 제어계의 주요한 구성이 도시되어 있다. 이 제어계는, 장치 전체를 통괄적으로 제어하는 마이크로 컴퓨터 (또는 워크스테이션) 로 이루어지는 주제어 장치 (20) 를 중심으로 구성되어 있다. 또한, 도 10 에 있어서는, 전술한 조도 불균일 센서 (94), 공간 이미지 계측기 (96) 및 파면 수차 계측기 (98) 등, 계측 스테이지 (MST) 에 형성된 각종 센서가 종합하여 센서군 (99) 으로서 도시되어 있다.
다음으로, 본 실시형태의 노광 장치 (100) 에 있어서의 웨이퍼 스테이지 (WST) 와 계측 스테이지 (MST) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여, 도 14 ∼ 도 24 에 기초하여 설명한다. 또한, 이하의 동작 중, 주제어 장치 (20) 에 의해 국소 액침 장치 (8) 의 액체 공급 장치 (5) 및 액체 회수 장치 (6) 의 각 밸브의 개폐 제어가 전술한 바와 같이 실시되고, 투영 광학계 (PL) 의 선단 렌즈 (191) 의 사출면측에는 항상 물이 채워져 있다. 그러나, 이하에서는, 설명을 알기 쉽게 하기 위해서, 액체 공급 장치 (5) 및 액체 회수 장치 (6) 의 제어에 관한 설명은 생략한다. 또한, 이후의 동작 설명은 다수의 도면을 사용하여 실시하는데, 도면마다 동일한 부재에 부호가 부여되어 있거나, 부여되어 있지 않다. 즉, 도면마다 기재되어 있는 부호가 상이하지만, 그들 도면은 부호의 유무에 관계없이 동일 구성이다. 지금까지 설명에 사용한 각 도면에 대해서도 동일하다.
여기서, 병행 처리 동작의 설명에 앞서, 노광 대상이 되는 웨이퍼 (W) 상에 형성되는 쇼트 영역의 사이즈 및 배열, 즉 웨이퍼 (W) 의 쇼트 맵 등에 대하여 설명한다. 도 11 에는 웨이퍼 (W) 의 평면도가 도시되어 있다. 웨이퍼 (W) 의 레지스트가 도포된 유효 노광 영역 (도 11 에서는 원형 외형의 내부 영역에 대응하고 있다) 은, 다수의 쇼트 영역 (Sj) (도 11 에서는 j = 1 ∼ 76) 으로 구획되어 있다. 그리고, 일례로서 쇼트 영역 (Sj) 은, 각각 동일한 디바이스 (칩) 가 2 개 형성되는 2 개 취득의 쇼트 영역인 것으로 한다.
본 실시형태에서는, 도 12 에서 검정색으로 칠해져 있는 16 개의 쇼트 영역 (S2, S4, S6, S18, S20, S22, S24, S26, S51, S53, S55, S57, S59, S71, S73, S75) 이, 웨이퍼 얼라이먼트 (EGA ; Enhanced Global Alig㎚ent) 의 샘플 쇼트 영역 (얼라이먼트 쇼트 영역) 으로서 오퍼레이터에 의해 지정되어 있는 것으로 한다. 상기 16 개의 샘플 쇼트 영역 중 3 개의 쇼트 영역 (S71, S73, S75) 이 퍼스트 얼라이먼트 쇼트 영역, 5 개의 쇼트 영역 (S51, S53, S55, S57, S59) 이 세컨드 얼라이먼트 쇼트 영역, 5 개의 쇼트 영역 (S18, S20, S22, S24, S26) 이 서드 얼라이먼트 쇼트 영역, 3 개의 쇼트 영역 (S2, S4, S6) 이 포스 얼라이먼트 쇼트 영역이다.
또한 본 실시형태에서는, 도 13 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 (W) 의 12 개의 주변 쇼트 (S1, S7, S8, S16, S17, S27, S50, S60, S61, S69, S70, S76) 에 있어서의 웨이퍼 (W) 의 에지측의 절반 영역 (S1a, S7a, S8a, S16a, S17a, S27a, S50a, S60a, S61a, S69a, S70a, S76a) 이 각각 주변 노광의 대상 영역 (이하, 주변 노광 영역이라고 한다) 으로 되어 있다.
이하에서 설명하는 양 스테이지 (WST, MST) 를 사용한 병행 처리 동작은, 주변 노광에 관한 부분을 제외하고, 전체적으로는, 예를 들어 국제 공개 제2007/0 97379호 팜플렛 (및 이것에 대응하는 미국 특허 출원 공개 제2008/0088843호 명세서) 에 개시된 병행 처리 동작과 동일한 순서로 실시된다.
도 14 에는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 상에 탑재된 웨이퍼 (W) 에 대한 스텝·앤드·스캔 방식의 노광이 실시되고 있는 상태가 도시되어 있다. 이 노광은, 개시 전에 실시되는 웨이퍼 얼라이먼트 (EGA ; Enhanced Global Alig㎚ent) 등의 결과에 기초하여, 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트 영역의 노광을 위한 주사 개시 위치 (가속 개시 위치) 로 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 이동하는 쇼트간 이동과, 각 쇼트 영역에 대하여 레티클 (R) 에 형성된 패턴을 주사 노광 방식으로 전사하는 주사 노광을 반복함으로써 실시된다. 또한, 노광은 웨이퍼 (W) 상의 -Y 측에 위치하는 쇼트 영역으로부터 +Y 측에 위치하는 쇼트 영역의 순서로 실시된다. 또한, 투영 유닛 (PU) 과 웨이퍼 (W) 사이에 액침 영역 (14) 이 형성된 상태에서 실시된다.
상기 서술한 노광 중, 주제어 장치 (20) 에 의해, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 XY 평면 내의 위치 (θz 방향의 위치 (θz 회전) 를 포함한다) 는, 2 개의 Y 인코더 (70A, 70C) 와, 2 개의 X 인코더 (70B, 70D) 중 일방의 합계 3 개 인코더의 계측 결과에 기초하여 제어되고 있다. 여기서, 2 개의 X 인코더 (70B, 70D) 는, X 스케일 (39X1, 39X2) 의 각각에 대향하는 2 개의 X 헤드 (66) 에 의해 구성되고, 2 개의 Y 인코더 (70A, 70C) 는, Y 스케일 (39Y1, 39Y2) 의 각각에 대향하는 Y 헤드 (65, 64) 에 의해 구성된다. 또한, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Z 위치와 θy 회전 (롤링) 은, 웨이퍼 테이블 (WTB) 표면의 X 축 방향 일측과 타측의 단부에 각각 대향하는, 헤드 유닛 (62C, 62A) 에 각각 속하는 Z 헤드 (74i, 76j) 의 계측값에 기초하여 제어되고 있다. 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 θx 회전 (피칭) 은, Y 간섭계 (16) 의 계측값에 기초하여 제어되고 있다. 또한, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 제 2 발수판 (28b) 의 표면에 Z 헤드 (74i, 76j) 를 포함하는 3 개 이상의 Z 헤드가 대향하는 경우에는, Z 헤드 (74i, 76j) 및 그 밖의 1 개의 Z 헤드의 계측값에 기초하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Z 축 방향의 위치, θy 회전 (롤링) 및 θx 회전 (피칭) 을 제어할 수도 있다. 어떻게 하더라도, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Z 축 방향의 위치, θy 회전 및 θx 회전의 제어 (즉 웨이퍼 (W) 의 포커스·레벨링 제어) 는, 사전에 실시되는 포커스 매핑의 결과에 기초하여 실시되고 있다.
도 14 에 도시된 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치에서는, X 스케일 (39X1) 에는 X 헤드 (665) (도 14 중에 원으로 둘러싸여 도시되어 있다) 가 대향하지만, X 스케일 (39X2) 에 대향하는 X 헤드 (66) 는 없다. 그 때문에, 주제어 장치 (20) 는, 1 개의 X 인코더 (70B) 와 2 개의 Y 인코더 (70A, 70C) 를 사용하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 (X, Y, θz) 제어를 실행하고 있다. 여기서, 도 14 에 도시된 위치로부터 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 -Y 방향으로 이동하면, X 헤드 (665) 는 X 스케일 (39X1) 로부터 벗어나고 (대향하지 않게 되고), 대신에 X 헤드 (664) (도 14 중에 파선의 원으로 둘러싸여 도시되어 있다) 가 X 스케일 (39X2) 에 대향한다. 그래서, 주제어 장치 (20) 는, 1 개의 X 인코더 (70D) 와 2 개의 Y 인코더 (70A, 70C) 를 사용하는 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 (및 속도) 의 제어 (이하, 적절히 스테이지 제어라고 약기한다) 로 전환한다.
또한, 도 14 에 도시된 위치에 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 있을 때, Z 헤드 (743, 763) (도 14 중에 원으로 둘러싸여 도시되어 있다) 가 각각 Y 스케일 (39Y2, 39Y1) 에 대향하고 있다. 그 때문에, 주제어 장치 (20) 는, Z 헤드 (743, 763) 를 사용하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 (Z, θy) 제어를 실행하고 있다. 여기서, 도 14 에 도시된 위치로부터 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 +X 방향으로 이동하면, Z 헤드 (743, 763) 는 대응하는 Y 스케일로부터 벗어나고, 대신에 Z 헤드 (744, 764) (도면 중에 파선의 원으로 둘러싸여 도시되어 있다) 가 각각 Y 스케일 (39Y2, 39Y1) 에 대향한다. 그래서, 주제어 장치 (20) 는, Z 헤드 (744, 764) 를 사용하는 스테이지 제어로 전환한다.
이와 같이, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 좌표에 따라, 사용하는 인코더와 Z 헤드를 끊임없이 전환하여 스테이지 제어를 실행하고 있다.
또한, 상기 서술한 계측기류를 사용한 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 계측과 독립적으로, 간섭계 시스템 (118) 을 사용한 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 (X, Y, Z, θx, θy, θz) 계측이 항상 실시되고 있다. 여기서, 간섭계 시스템 (118) 을 구성하는 X 간섭계 (126, 127 또는 128) 를 사용하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 X 위치와 θz 회전량 (요잉량) 이, Y 간섭계 (16) 를 사용하여 Y 위치, θx 회전량 및 θz 회전량이, Z 간섭계 (43A, 43B) 를 사용하여 Y 위치, Z 위치, θy 회전량 및 θz 회전량이 계측된다. X 간섭계 (126, 127 및 128) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 위치에 따라 어느 1 개가 사용된다. 노광 중에는, 도 14 에 도시된 바와 같이 X 간섭계 (126) 가 사용된다. 간섭계 시스템 (118) 의 계측 결과는, 피칭량 (θx 회전량) 을 제외하고, 보조적으로 또는 후술하는 백업시, 혹은 인코더 시스템 (150) 및/또는 면위치 계측 시스템 (180) 에 의한 계측을 할 수 없을 때 등에 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 제어에 이용된다.
웨이퍼 (W) 의 노광이 종료되면, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 언로드 포지션 (UP) 을 향해 구동한다. 그 때, 노광 중에는 서로 떨어져 있던 웨이퍼 스테이지 (WST) 와 계측 스테이지 (MST) 가 접촉 혹은 300 ㎛ 정도의 이간 거리를 두고 근접하여 스크럼 상태로 이행한다. 여기서, 계측 테이블 (MTB) 상의 FD 바 (46) 의 -Y 측면과 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 +Y 측면이 접촉 혹은 근접한다. 이 스크럼 상태를 유지하여 양 스테이지 (WST, MST) 가 -Y 방향으로 이동함으로써, 투영 유닛 (PU) 하에 형성되는 액침 영역 (14) 은 계측 스테이지 (MST) 상으로 이동한다. 예를 들어, 도 15, 도 16 에는 이동 후의 상태가 도시되어 있다.
웨이퍼 스테이지 (WST) 가, 더욱 -Y 방향으로 이동하여 유효 스트로크 영역 (웨이퍼 스테이지 (WST) 가 노광시 및 웨이퍼 얼라이먼트시에 이동하는 영역) 으로부터 벗어나면, 인코더 시스템 (150) 을 구성하는 모든 X 헤드, Y 헤드 및 면위치 계측 시스템 (180) 의 모든 Z 헤드가 웨이퍼 테이블 (WTB) 상의 대응하는 스케일로부터 벗어난다. 그 때문에, 인코더 시스템 (150) 및 면위치 계측 시스템 (180) 의 계측 결과에 기초한 스테이지 제어가 불가능해진다. 그래서, 주제어 장치 (20) 는, 인코더 시스템 (150) 및 면위치 계측 시스템 (180) 의 계측 결과에 기초한 스테이지 제어가 불가능해지기 직전에, 양 시스템 (150, 180) 의 계측 결과에 기초한 스테이지 제어로부터 간섭계 시스템 (118) 의 계측 결과에 기초한 스테이지 제어로 전환한다. 여기서는, 3 개의 X 간섭계 (126, 127, 128) 중 X 간섭계 (128) 가 사용된다.
그 후, 도 15 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 (WST) 는, 계측 스테이지 (MST) 와의 스크럼 상태를 해제하고, 언로딩 포지션 (UP) 으로 이동한다. 이동 후, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 테이블 (WTB) 상의 웨이퍼 (W) 를 언로딩한다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는, 도 16 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 +X 방향으로 구동하여 로딩 포지션 (LP) 으로 이동시켜, 웨이퍼 테이블 (WTB) 상에 다음의 웨이퍼 (W) 를 로딩한다.
이들 동작과 병행하여, 주제어 장치 (20) 는, 계측 스테이지 (MST) 에 지지된 FD 바 (46) 의 XY 평면 내에서의 위치 조정과, 4 개의 세컨더리 얼라이먼트계 (AL21 ∼ AL24) 의 베이스 라인 계측을 실시하는 Sec-BCHK (세컨더리·베이스 라인·체크) 를 실행한다. Sec-BCHK 는 웨이퍼 교환마다 인터벌적으로 실시된다. 여기서, FD 바 (46) 의 θz 회전량을 계측하기 위해서 전술한 Y 인코더 (70E2, 70F2) 가 사용된다.
다음으로, 주제어 장치 (20) 는, 도 17 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 구동하여, 계측 플레이트 (30) 상의 기준 마크 (FM) 를 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 의 검출 시야 내에 위치 결정하고, 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 의 베이스 라인 계측의 기준 위치를 결정하는 Pri-BCHK (프라이머리·베이스 라인·체크) 의 전반 처리를 실시한다.
이 때, 도 17 에 도시된 바와 같이, 2 개의 Y 헤드 (682, 673) 와 1 개의 X 헤드 (661) (도면 중에 원으로 둘러싸여 도시되어 있다) 가, 각각 Y 스케일 (39Y1, 39Y2) 과 X 스케일 (39X2) 에 대향하게 된다. 그래서, 주제어 장치 (20) 는, 간섭계 시스템 (118) 으로부터 인코더 시스템 (150) (인코더 (70E1, 70F1, 70D)) 을 사용한 스테이지 제어로 전환한다. 간섭계 시스템 (118) 은, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 θx 회전량의 계측을 제외하고, 다시 보조적으로 사용된다. 또한, 3 개의 X 간섭계 (126, 127, 128) 중 X 간섭계 (127) 가 사용된다.
다음으로, 주제어 장치 (20) 는, 상기 서술한 3 개의 인코더의 계측값에 기초하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치를 관리하면서, 3 개의 퍼스트 얼라이먼트 쇼트 영역에 부설된 얼라이먼트 마크를 검출하는 위치를 향한 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 +Y 방향으로의 이동을 개시한다.
그리고, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 도 18 에 도시된 위치에 도달하면, 주제어 장치 (20) 는 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 정지시킨다. 이에 앞서, 주제어 장치 (20) 는, Z 헤드 (72a ∼ 72d) 의 전부 또는 일부가 웨이퍼 테이블 (WTB) 과 대향한 시점 또는 그 전의 시점에서 그들 Z 헤드 (72a ∼ 72d) 를 작동시켜 (온으로 하여), 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Z 위치 및 경사량 (θy 회전량) 의 계측을 개시한다.
웨이퍼 스테이지 (WST) 의 정지 후, 주제어 장치 (20) 는, 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1), 세컨더리 얼라이먼트계 (AL22, AL23) 를 사용하여, 3 개의 퍼스트 얼라이먼트 쇼트 영역에 부설된 얼라이먼트 마크를 거의 동시에 또한 개별적으로 검출하고 (도 18 중의 별 마크 참조), 상기 3 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL22, AL23) 의 검출 결과와 그 검출시의 상기 3 개의 인코더의 계측값을 관련시켜 도시가 생략된 메모리에 저장한다.
상기 서술한 바와 같이 본 실시형태에서는, 퍼스트 얼라이먼트 쇼트 영역의 얼라이먼트 마크의 검출을 실시하는 위치에서, 계측 스테이지 (MST) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 접촉 상태 (또는 근접 상태) 로의 이행이 완료되고, 그 위치로부터, 주제어 장치 (20) 에 의해, 그 접촉 상태 (또는 근접 상태) 에서의 양 스테이지 (WST, MST) 의 +Y 방향으로의 이동 (5 개의 세컨드 얼라이먼트 쇼트 영역에 부설된 얼라이먼트 마크를 검출하는 위치를 향한 스텝 이동) 이 개시된다. 이 양 스테이지 (WST, MST) 의 +Y 방향으로의 이동 개시에 앞서, 주제어 장치 (20) 는, 도 18 에 도시된 바와 같이, 다점 AF 계 (90a, 90b) 의 검출 빔의 웨이퍼 테이블 (WTB) 에 대한 조사를 개시한다. 이로써, 웨이퍼 테이블 (WTB) 상에 다점 AF 계의 검출 영역이 형성된다.
그리고, 상기 양 스테이지 (WST, MST) 의 +Y 방향으로의 이동 중에 도 19 에 도시된 위치에 양 스테이지 (WST, MST) 가 도달하면, 주제어 장치 (20) 는, 기준축 (LV0) 에 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 센터 라인이 일치된 상태에서의 Z 헤드 (72a, 72b, 72c, 72d) 의 계측값 (웨이퍼 테이블 (WTB) 의 X 축 방향의 일측과 타측의 단부에 있어서의 면위치 정보) 과, 다점 AF 계 (90a, 90b) 에 의한 계측 플레이트 (30) 표면의 검출 결과 (면위치 정보) 의 관계를 구하는 포커스 캘리브레이션 전반 처리를 실시한다. 이 때, 액침 영역 (14) 은 FD 바 (46) 상면에 형성되어 있다.
그리고, 양 스테이지 (WST, MST) 가 접촉 상태 (또는 근접 상태) 를 유지한 채로 +Y 방향으로 더욱 이동하여 도 20 에 도시된 위치에 도달하면, 5 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 를 사용하여, 5 개의 세컨드 얼라이먼트 쇼트 영역에 부설된 얼라이먼트 마크를 거의 동시에 또한 개별적으로 검출하고 (도 20 중의 별 마크 참조), 상기 5 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 의 검출 결과와 그 검출시의 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 XY 평면 내의 위치를 계측하고 있는 3 개의 인코더의 계측값을 관련시켜 도시가 생략된 메모리에 저장한다. 이 때, 주제어 장치 (20) 는, X 스케일 (39X2) 에 대향하는 X 헤드 (662) (X 리니어 인코더 (70D)) 및 Y 리니어 인코더 (70E1, 70F1) 의 계측값에 기초하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 XY 평면 내의 위치를 제어하고 있다.
또한 주제어 장치 (20) 는, 상기 5 개의 세컨드 얼라이먼트 쇼트 영역에 부설된 얼라이먼트 마크의 검출 종료 후, 접촉 상태 (또는 근접 상태) 에서의 양 스테이지 (WST, MST) 의 +Y 방향으로의 이동을 다시 개시함과 동시에, 도 20 에 도시된 바와 같이, Z 헤드 (72a ∼ 72d) 와 다점 AF 계 (90a, 90b) 를 사용하여, 웨이퍼 (W) 표면의 Z 축 방향에 관한 위치 정보 (면위치 정보) 를 검출하는 포커스 매핑을 개시한다.
그리고, 이 포커스 매핑의 개시 후, 도 21 에 도시된 위치에 양 스테이지 (WST, MST) 가 도달할 때까지의 동안에, 주제어 장치 (20) 는, Y 리니어 인코더 (70E1, 70F1) 에 의해 계측되는 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 위치에 따라, 주변 노광 유닛 (51) 의 2 개의 가변 성형 마스크 (VM1, VM2) 를 구성하는 각 마이크로 미러 (Mij) 의 온·오프를 개별적으로 제어함으로써, 도 25(A), 도 25(B), 도 25(C) 에 도시된 바와 같이, 주변 노광 영역 (S70a 및 S76a, S61a 및 S69a, S50a 및 S60a) 을 순차 노광한다. 이 경우, 주제어 장치 (20) 는, 주변 노광 유닛 (51) 을 사용하여 각 주변 노광 영역을 전면적으로 노광해도 되고, 소정의 패턴을 형성해도 된다.
그리고, 양 스테이지 (WST, MST) 가, 도 21 에 도시된 계측 플레이트 (30) 가 투영 광학계 (PL) 의 바로 아래에 배치되는 위치에 도달하면, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 투영 광학계 (PL) 의 광축 방향에 관한 위치 (Z 위치) 의 제어에 사용하는 Z 헤드를 Z 헤드 (74i, 76j) 로 전환하지 않고, Z 헤드 (72a, 72b, 72c, 72d) 에 의해 계측되는 면위치 정보를 기준으로 하는 웨이퍼 스테이지 (WST) (계측 플레이트 (30)) 의 Z 위치 제어를 계속한 상태에서, 다음과 같은 포커스 캘리브레이션 후반 처리를 실시한다. 즉, 주제어 장치 (20) 는, Z 헤드 (72a ∼ 72d) 에 의해 계측되는 면위치 정보를 기준으로 하여, 계측 플레이트 (30) (웨이퍼 스테이지 (WST)) 의 투영 광학계 (PL) 의 광축 방향에 관한 위치 (Z 위치) 를 제어하면서, 공간 이미지 계측 장치 (45) 를 사용하여, 레티클 (R) 또는 레티클 스테이지 (RST) 상의 도시가 생략된 마크판에 형성된 계측 마크의 공간 이미지를, 예를 들어 국제 공개 제2005/124834호 팜플렛 (및 이것에 대응하는 미국 특허 출원 공개 제2008/030715호 명세서) 등에 개시된 Z 방향 스캔 계측으로 계측하고, 그 계측 결과에 기초하여 투영 광학계 (PL) 의 베스트 포커스 위치를 측정한다. 주제어 장치 (20) 는, 상기 Z 방향 스캔 계측 중, 공간 이미지 계측 장치 (45) 로부터의 출력 신호의 읽어들임과 동기하여, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 X 축 방향의 일측과 타측의 단부에 있어서의 면위치 정보를 계측하는 1 쌍의 Z 헤드 (743, 763) 의 계측값을 읽어들인다. 그리고, 투영 광학계 (PL) 의 베스트 포커스 위치에 대응하는 Z 헤드 (743, 763) 의 값을 도시가 생략된 메모리에 기억한다. 또한, 포커스 캘리브레이션의 후반 처리에서, Z 헤드 (72a ∼ 72d) 에 의해 계측되는 면위치 정보를 기준으로 하여 계측 플레이트 (30) (웨이퍼 스테이지 (WST)) 의 투영 광학계 (PL) 의 광축 방향에 관한 위치 (Z 위치) 를 제어하는 것은, 이 포커스 캘리브레이션의 후반 처리는 전술한 포커스 매핑의 도중에 실시되기 때문이다.
또한 주제어 장치 (20) 는, 상기 포커스 캘리브레이션 후반 처리와 전후하여, 다음과 같은 Pri-BCHK 의 후반 처리를 실시한다. 즉, 주제어 장치 (20) 는, 투영 광학계 (PL) 에 의해 투영된 레티클 (R) 상의 1 쌍의 계측 마크의 투영 이미지 (공간 이미지) 를, 공간 이미지 계측 장치 (45) 를 사용하여, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2002/0041377호 명세서 등에 개시된 방법과 동일하게, 1 쌍의 공간 이미지 계측 슬릿 패턴 (SL) 을 사용한 슬릿 스캔 방식의 공간 이미지 계측 동작으로 각각 계측하고, 그 계측 결과 (웨이퍼 테이블 (WTB) 의 XY 위치에 따른 공간 이미지 강도) 를 메모리에 기억한다. 이 Pri-BCHK 의 후반 처리시에는, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 XY 평면 내의 위치는 X 스케일 (39X2) 에 대향하는 X 헤드 (664) (인코더 (70D)) 와, Y 스케일 (39Y1, 39Y2) 에 대향하는 2 개의 Y 헤드 (673, 682) (인코더 (70E1, 70F1) (또는 Y 헤드 (65j, 64i) (인코더 (70A, 70C)) 에 기초하여 제어된다.
그리고, 주제어 장치 (20) 는, 전술한 Pri-BCHK 의 전반 처리의 결과와 Pri-BCHK 의 후반 처리의 결과에 기초하여, 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 의 베이스 라인을 산출한다. 이와 함께, 주제어 장치 (20) 는, 전술한 포커스 캘리브레이션 전반 처리 및 후반 처리의 결과에 기초하여, 다점 AF 계 (90a, 90b) 의 대표적인 검출점에 있어서의 오프셋을 구하여 내부 메모리에 저장한다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는, 노광시에, 포커스 매핑의 결과 얻어진 매핑 정보를 판독 출력할 때에, 그 매핑 정보에 오프셋분을 가산하기로 하였다.
또한 도 21 의 상태에서는, 전술한 포커스 매핑은 속행되고 있다.
상기 접촉 상태 (또는 근접 상태) 에서의 양 스테이지 (WST, MST) 의 +Y 방향으로의 이동에 의해, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 도 22 에 도시된 위치에 도달하면, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 그 위치에서 정지시킴과 함께, 계측 스테이지 (MST) 에 대해서는 그대로 +Y 방향으로의 이동을 속행시킨다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는, 5 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 를 사용하여, 5 개의 서드 얼라이먼트 쇼트 영역에 부설된 얼라이먼트 마크를 거의 동시에 또한 개별적으로 검출하고 (도 22 중의 별 마크 참조), 상기 5 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 의 검출 결과와 그 검출시의 상기 3 개 인코더의 계측값을 관련시켜 내부 메모리에 저장한다. 또한, 이 시점에서도 포커스 매핑은 속행되고 있다.
한편, 상기 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 정지로부터 소정 시간 후에, 계측 스테이지 (MST) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 는 접촉 (또는 근접 상태) 으로부터 이간 상태로 이행된다. 이 이간 상태로 이행 후, 주제어 장치 (20) 는, 계측 스테이지 (MST) 가 노광 개시까지 대기하는 노광 개시 대기 위치에 도달하면, 그 위치에서 정지시킨다.
다음으로, 주제어 장치 (20) 는, 3 개의 포스 얼라이먼트 쇼트 영역에 부설된 얼라이먼트 마크를 검출하는 위치를 향한 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 +Y 방향으로의 이동을 개시한다. 이 때, 포커스 매핑은 속행되고 있다. 한편, 계측 스테이지 (MST) 는, 상기 노광 개시 대기 위치에서 대기하고 있다.
전술한 포커스 캘리브레이션의 종료 후, 양 스테이지 (WST, MST) 가 +Y 방향으로 이동을 개시하여 도 23 에 도시된 위치에 도달할 때까지의 동안에, 주제어 장치 (20) 는, Y 리니어 인코더 (70E1, 70F1) 에 의해 계측되는 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 위치에 따라, 주변 노광 유닛 (51) 의 2 개의 가변 성형 마스크 (VM1, VM2) 를 구성하는 각 마이크로 미러 (Mij) 의 온·오프를 개별적으로 제어함으로써, 도 25(D), 도 25(E) 에 도시된 바와 같이, 주변 노광 영역 (S17a 및 S27a, S8a 및 S16a) 을 순차 노광한다. 이 경우에도, 주제어 장치 (20) 는, 주변 노광 유닛 (51) 을 사용하여 각 주변 노광 영역을 전면적으로 노광해도 되고, 소정의 패턴을 형성해도 된다.
그리고, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 도 23 에 도시된 위치에 도달하면, 주제어 장치 (20) 는, 즉시 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 정지시키고, 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1), 세컨더리 얼라이먼트계 (AL22, AL23) 를 사용하여, 웨이퍼 (W) 상의 3 개의 포스 얼라이먼트 쇼트 영역에 부설된 얼라이먼트 마크를 거의 동시에 또한 개별적으로 검출하고 (도 23 중의 별 마크 참조), 상기 3 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL22, AL23) 의 검출 결과와 그 검출시의 4 개의 인코더 (예를 들어 70E1, 70E2, 70B, 70D) 중 3 개의 인코더의 계측값을 관련시켜 도시가 생략된 메모리에 저장한다. 이 시점에서도, 포커스 매핑은 속행되고, 계측 스테이지 (MST) 는 상기 노광 개시 대기 위치에서 대기한 채이다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는, 이와 같이 하여 얻은 합계 16 개의 얼라이먼트 마크의 검출 결과와 대응하는 인코더의 계측값을 사용하여, 예를 들어 일본 공개특허공보 소61-044429호 등에 개시된 통계 연산을 실시하여, 인코더 시스템의 상기 4 개의 인코더 (70E1, 70E2, 70B, 70D) 의 계측 축에 의해 규정되는 좌표계 상에서의 웨이퍼 (W) 상의 모든 쇼트 영역의 배열 정보 (좌표값) 를 산출한다.
다음으로, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 다시 +Y 방향으로 이동시키면서 포커스 매핑을 속행한다. 이 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 +Y 방향의 이동 중에, 주제어 장치 (20) 는, Y 리니어 인코더 (70E1, 70F1) 에 의해 계측되는 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 위치에 따라, 주변 노광 유닛 (51) 의 2 개의 가변 성형 마스크 (VM1, VM2) 를 구성하는 각 마이크로 미러 (Mij) 의 온·오프를 개별적으로 제어함으로써, 도 25(F) 에 도시된 바와 같이, 주변 노광 영역 (S1a 및 S7a) 을 순차 노광한다. 이 경우에도, 주제어 장치 (20) 는, 주변 노광 유닛 (51) 을 사용하여 각 주변 노광 영역을 전면적으로 노광해도 되고, 소정의 패턴을 형성해도 된다. 이로써, 웨이퍼 (W) 의 주변 노광이 종료되고, 도 26 에 도시된 바와 같이, 주변 노광 영역 (S1a, S7a, S8a, S16a, S17a, S27a, S50a, S60a, S61a, S69a, S70a, S76a) 은 각각 노광이 완료된 영역이 된다.
그리고, 더욱 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 +Y 방향으로 이동하여, 도 24 에 도시된 바와 같이, 다점 AF 계 (90a, 90b) 로부터의 검출 빔이 웨이퍼 (W) 표면으로부터 벗어나면, 포커스 매핑을 종료한다.
그 후, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 웨이퍼 (W) 상의 퍼스트 쇼트의 노광을 위한 주사 개시 위치 (노광 개시 위치) 로 이동시키는데, 그 이동 도중에, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Z 위치, θy 회전 및 θx 회전을 유지한 채로, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Z 위치, θy 회전의 제어에 사용하는 Z 헤드를 Z 헤드 (72a ∼ 72d) 로부터 Z 헤드 (74i, 74j) 로 전환한다. 그 전환 후 즉시 주제어 장치 (20) 는, 전술한 웨이퍼 얼라이먼트 (EGA) 의 결과 및 최신의 5 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 의 베이스 라인 등에 기초하여, 스텝·앤드·스캔 방식의 노광을 액침 노광으로 실시하여, 웨이퍼 (W) 상의 복수의 쇼트 영역에 레티클 패턴을 순차 전사한다. 이후, 동일한 동작이 반복하여 실시된다.
이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 노광 장치 (100) 에 의하면, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 Y 축 방향으로 직선적으로 이동하는 동안에, 복수의 검출점이 X 축 방향으로 소정 간격으로 설정되는 다점 AF 계 (90a, 90b) 에 의해 웨이퍼 (W) 표면의 면위치 정보가 검출되고, X 축 방향을 따라 일렬로 검출 영역이 배열되는 복수의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 에 의해 웨이퍼 (W) 상에서 서로 위치가 상이한 얼라이먼트 마크가 검출되고, 또한 주변 노광 유닛 (51) 에 의해 웨이퍼 (W) 의 주변 노광이 실시된다. 즉, 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 (W)) 가, 다점 AF 계 (90a, 90b) 의 복수의 검출점 (검출 영역 (AF)) 과, 복수의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 의 검출 영역과, 주변 노광 유닛 (51) 의 하방을 직선적으로 통과하는 것만으로, 웨이퍼 (W) 의 거의 전체면의 면위치 정보의 검출과, 웨이퍼 (W) 상에서 검출할 모든 얼라이먼트 마크 (예를 들어 EGA 에 있어서의 얼라이먼트 쇼트 영역의 얼라이먼트 마크) 의 검출과, 웨이퍼 (W) 의 주변 노광의 3 개의 동작이 종료된다. 따라서, 얼라이먼트 마크의 검출 동작과, 면위치 정보 (포커스 정보) 의 검출 동작과, 주변 노광 동작을 무관계로 (따로 따로) 실시하는 경우에 비해 현격히 스루풋을 향상시킬 수 있다. 즉, 주변 노광 동작에 필요로 하는 시간을 웨이퍼 얼라이먼트 동작 시간에 거의 오버랩시킬 수 있기 때문에, 주변 노광 동작이 스루풋을 거의 저하시키는 경우가 없다.
또한 본 실시형태에 의하면, 계측의 단기 안정성이 양호한 인코더 (70A ∼ 70F) 등을 포함하는 인코더 시스템 (150) 에 의해 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 XY 평면 내의 위치 정보가 공기 흔들림 등의 영향을 받지 않고 고정밀도로 계측됨과 함께, Z 헤드 (72a ∼ 72d, 741 ∼ 745 및 761 ∼ 765) 등을 포함하는 면위치 계측 시스템 (180) 에 의해 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 XY 평면과 직교하는 Z 축 방향에 있어서의 위치 정보가 공기 흔들림 등의 영향을 받지 않고 고정밀도로 계측된다. 이 경우, 인코더 시스템 (150) 및 상기 면위치 계측 시스템 (180) 의 양자 모두 웨이퍼 테이블 (WTB) 상면을 직접적으로 계측하고 있기 때문에, 심플하고 또한 직접적인 웨이퍼 테이블 (WTB), 나아가서는 웨이퍼 (W) 의 위치 제어가 가능해진다.
또한 본 실시형태에 의하면, 전술한 포커스 매핑시에, 주제어 장치 (20) 에 의해 면위치 계측 시스템 (180) 과 다점 AF 계 (90a, 90b) 가 동시에 작동되고, 다점 AF 계 (90a, 90b) 의 검출 결과가, 면위치 계측 시스템 (180) 의 계측 결과를 기준으로 한 데이터로 환산된다. 따라서, 미리 이 환산 데이터를 취득해 둠으로써, 그 후에, 면위치 계측 시스템 (180) 에 의해 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 Z 축 방향의 위치 정보, 및 XY 평면에 대한 경사 방향의 위치 정보를 계측하는 것만으로, 웨이퍼 (W) 의 면위치 정보를 취득하지 않고 웨이퍼 (W) 의 면위치 제어가 가능해진다. 따라서, 본 실시형태에서는, 선단 렌즈 (191) 와 웨이퍼 (W) 표면 사이의 워킹 디스턴스가 좁아져 있음에도 불구하고, 특별히 지장없이 노광시의 웨이퍼 (W) 의 포커스·레벨링 제어를 양호한 정밀도로 실행할 수 있다.
또한 본 실시형태에 의하면, 상기 서술한 바와 같이, 웨이퍼 테이블 (WTB), 나아가서는 웨이퍼 (W) 의 면위치를 고정밀도로 제어할 수 있기 때문에, 면위치 제어 오차에서 기인되는 노광 불량이 거의 없는 고정밀한 노광이 가능해지고, 이로써 패턴의 이미지를 디포커스에 의한 이미지의 흐림을 수반하지 않고 웨이퍼 (W) 상에 형성할 수 있게 된다.
또한 본 실시형태에 의하면, Y 축 방향을 계측 방향으로 하는 복수의 Y 헤드 (64, 65) 의 X 축 방향의 배치 간격은 Y 스케일 (39Y1, 39Y2) 의 X 축 방향의 폭보다 좁고, X 축 방향을 계측 방향으로 하는 복수의 X 헤드 (66) 의 Y 축 방향의 배치 간격은 X 스케일 (39X1, 39X2) 의 Y 축 방향의 폭보다 좁다. 이 때문에, 웨이퍼 테이블 (WTB) (웨이퍼 스테이지 (WST)) 을 이동시킬 때에, 복수의 Y 헤드 (64, 65) 를 순차 전환하면서, Y 스케일 (39Y1 또는 39Y2) 에 검출광 (빔) 을 조사하는 Y 리니어 인코더 (70A 또는 70C) 의 계측값에 기초하여 웨이퍼 테이블 (WTB) (웨이퍼 스테이지 (WST)) 의 Y 위치를 계측할 수 있고, 이것과 병행하여 복수의 X 헤드 (66) 를 순차 전환하면서, X 스케일 (39X1 또는 39X2) 에 검출광 (빔) 을 조사하는 X 리니어 인코더 (70B 또는 70D) 의 계측값에 기초하여 웨이퍼 테이블 (WTB) (웨이퍼 스테이지 (WST)) 의 X 위치를 계측할 수 있다.
또한 상기 실시형태에서는, 웨이퍼 (W) 의 노광이 실시되는 노광 위치 (투영 유닛 (PU) 하방의 액침 영역 (14) 이 형성되는 위치) 로부터 Y 축 방향으로 떨어져 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 및 다점 AF 계 (90), 그리고 주변 노광 유닛 (51) 이 배치된 경우에 대하여 예시했지만, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 및 다점 AF 계 (90) 중 일방은 상기 위치에 배치되어 있지 않아도 된다. 이러한 경우라도, 그 타방의 계측 장치에 의한 웨이퍼의 계측을 위해서, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 노광 위치를 향해 Y 축 방향으로 이동시키는 것과 병행하여, 웨이퍼의 주변 노광을 실시할 수 있다. 따라서, 주변 노광에 필요로 하는 시간을 다른 처리 시간과 오버랩시킬 수 있기 때문에, 스루풋의 향상이 가능하다.
혹은, 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 및 다점 AF 계 (90a, 90b) 의 양방이 상기 위치에 배치되어 있지 않아도 된다. 단, 이 경우에는, 웨이퍼에 대하여 어떠한 계측을 실시하는 계측 장치를 상기 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 및 다점 AF 계 (90a, 90b) 와 동일한 위치에 배치한다.
또한 상기 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 축 방향 위치의 계측에 사용되는 1 쌍의 Y 스케일 (39Y1, 39Y2) 과, X 축 방향 위치의 계측에 사용되는 1 쌍의 X 스케일 (39X1, 39X2) 이, 웨이퍼 테이블 (WTB) 상에 형성되고, 이것에 대응하여, 1 쌍의 헤드 유닛 (62A, 62C) 이 투영 광학계 (PL) 를 사이에 두고 X 축 방향의 일측과 타측에 배치되고, 2 개의 헤드 유닛 (62B, 62D) 이 투영 광학계 (PL) 를 사이에 두고 Y 축 방향의 일측과 타측에 배치되는 경우에 대하여 예시했다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, Y 축 방향 위치의 계측용 Y 스케일 (39Y1, 39Y2) 및 X 축 방향 위치의 계측용 X 스케일 (39X1, 39X2) 중 적어도 일방이 1 쌍이 아니라 1 개만 웨이퍼 테이블 (WTB) 상에 형성되어 있어도 되고, 혹은, 1 쌍의 헤드 유닛 (62A, 62C) 및 2 개의 헤드 유닛 (62B, 62D) 중 적어도 일방이 1 개만 형성되어 있어도 된다. 또한, 스케일의 연장 방향 및 헤드 유닛의 연장 방향은, 상기 실시형태의 X 축 방향, Y 축 방향과 같은 직교 방향에 한정되지 않고, 서로 교차하는 방향이면 된다.
또한 상기 실시형태에서는, 헤드 유닛 (62A ∼ 62D) 은, 소정 간격으로 배치된 복수의 헤드를 갖는 것으로 했지만 이것에 한정되지 않고, Y 스케일 또는 X 스케일의 피치 방향으로 가늘고 길게 연장되는 영역에 광 빔을 사출하는 광원과, 광 빔의 Y 스케일 또는 X 스케일 (회절 격자) 로부터의 반사광 (회절광) 을 수광하는, Y 스케일 또는 X 스케일의 피치 방향으로 간극없이 배열된 다수의 수광 소자를 구비한 단일 헤드를 채용해도 된다.
또한 상기 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지 (WST), 계측 스테이지 (MST), 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24), 다점 AF 계 (90a, 90b), Z 센서, 간섭계 시스템 (118) 및 인코더 시스템 (70A ∼ 70F) 등의 전부를 구비한 노광 장치에 본 발명이 적용된 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 계측 스테이지 (MST) 등이 형성되어 있지 않은 노광 장치에도 본 발명은 적용할 수 있다. 본 발명은, 상기 각 구성 부분 중, 웨이퍼 스테이지 (이동체) 와 이것 이외의 일부 구성 부분을 구비하고 있으면 적용할 수 있다. 즉, 웨이퍼 (W) 의 노광이 실시되는 노광 위치로부터 떨어진 상기 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 및 다점 AF 계 (90a, 90b) 와 동일한 위치에, 웨이퍼에 대하여 어떠한 계측을 실시하는 계측 장치가 형성되어 있는 것이면 본 발명을 적용할 수 있다.
또한 상기 실시형태에서는, 주변 노광 유닛 (51) 이, 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) (및 다점 AF 계 (90a, 90b)) 의 투영 유닛 (PU) 측에 배치된 경우에 대하여 예시했지만 이것에 한정되지 않고, 주변 노광 유닛은, 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) (및 다점 AF 계 (90a, 90b)) 의 언로딩 포지션 (UP) 및 로딩 포지션 (LP) 측에 배치되어 있어도 된다.
또한 상기 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 로딩 포지션 (LP) 으로부터 노광 위치 (투영 유닛 (PU)) 를 향해 진행하는 왕로에서, 웨이퍼 (W) 의 주변 노광이 실시되는 경우를 예시했지만 이것에 한정되지 않고, 노광 위치 (투영 유닛 (PU)) 로부터 언로딩 포지션 (UP) 을 향한 복로에서 주변 노광이 실시되어도 되고, 혹은 왕로와 복로의 양방에서 1 장의 웨이퍼의 주변 노광이 실시되어도 된다.
또한 상기 실시형태에서는, X 축 방향에 관하여 떨어진 2 개의 주변 노광을 위한 조사 영역을 조사할 수 있는 주변 노광 유닛 (51) 을 사용하는 경우를 예시했지만, 주변 노광 유닛의 구성은 이것에 한정되지 않는다. 단, 주변 노광 유닛은, 복수의 조사 영역이 상기 주변 노광 유닛 (51) 과 동일하게 적어도 X 축 방향에 관하여 그 위치가 가변인 것이 바람직하다.
또한 상기 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 (W)) 가, 다점 AF 계 (90a, 90b) 의 복수의 검출점 (검출 영역 (AF)) 과, 복수의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 의 검출 영역과, 주변 노광 유닛 (51) 의 하방을 직선적으로 통과하는 것만으로, 웨이퍼 (W) 의 거의 전체면의 면위치 정보의 검출과, 웨이퍼 (W) 상에서 검출할 모든 얼라이먼트 마크의 검출과, 웨이퍼 (W) 의 주변 노광의 3 개의 동작이 종료되는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 (W)) 의 로딩 포지션으로부터 노광 위치까지의 이동과 병행하여 주변 노광 동작의 적어도 일부가 실시되는 것만이어도 된다. 이 경우에 있어서, 또한 계측 동작 (마크 검출 등을 포함한다) 의 적어도 일부가 병행되어 실시되는 경우에는, 추가적인 스루풋의 향상을 도모할 수 있다. 즉, 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 (W)) 의 로딩 포지션으로부터 노광 위치까지의 이동 중에 주변 노광 동작의 적어도 일부가 실시되면 충분하고, 그 밖의 것은 필수는 아니다.
또한 상기 실시형태에서는, 계측 시스템 (200) 이 간섭계 시스템 (118) 과 인코더 시스템 (150) 의 양방을 포함하는 것으로 했지만 이것에 한정되지 않고, 계측 시스템은, 간섭계 시스템 (118) 과 인코더 시스템 (150) 중 일방만을 포함하고 있어도 된다.
《제 2 실시형태》
이하, 본 발명의 제 2 실시형태에 대하여, 도 27 ∼ 도 39 에 기초하여 설명한다.
도 27 에는, 제 2 실시형태의 노광 장치 (500) 의 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 노광 장치 (500) 는, 스텝·앤드·스캔 방식의 투영 노광 장치, 이른바 스캐너이다.
노광 장치 (500) 는, 조명계 (10), 레티클 스테이지 (RST), 투영 유닛 (PU), 웨이퍼 스테이지 (WST) 및 계측 스테이지 (MST) 를 갖는 스테이지 장치 (50), 및 이들의 제어계 등을 구비하고 있다. 도 27 에 있어서, 웨이퍼 스테이지 (WST) 상에는 웨이퍼 (W) 가 탑재되어 있다. 노광 장치 (500) 는, 전술한 제 1 실시형태의 노광 장치 (100) 와 비교하여, 전술한 웨이퍼 테이블 (WTB) 대신에 웨이퍼 테이블 (WTB') 이 사용됨과 함께, 인코더 시스템 (150) 의 구성이 상이한 점을 제외하고, 제 1 실시형태의 노광 장치 (100) 와 동일하게 구성되어 있다. 이하에서는, 상이점을 중심으로 설명을 함과 함께, 전술한 제 1 실시형태와 동일 혹은 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 사용함과 함께, 설명을 간략하게 혹은 생략한다. 또한 설명의 간략화를 위해서, 웨이퍼 (W) 의 주변 노광 및 포커스·레벨링 제어에 관련된 구성 등에 대해서는 그 설명을 생략한다.
스테이지 장치 (50) 는, 전술한 제 1 실시형태와 동일하게, 도 27 에 도시된 바와 같이, 베이스반 (12) 상에 배치된 웨이퍼 스테이지 (WST) 및 계측 스테이지 (MST) 를 구비하고 있다. 스테이지 장치 (50) 는, 또한 양 스테이지 (WST, MST) 의 위치 정보를 계측하는 계측 시스템 (200) 및 양 스테이지 (WST, MST) 를 구동하는 스테이지 구동계 (124) 등 (도 27 에서는 모두 도시 생략, 도 32 참조) 을 구비하고 있다. 계측 시스템 (200) 은, 도 32 에 도시된 바와 같이, 간섭계 시스템 (118) 및 인코더 시스템 (150) 등을 포함한다.
웨이퍼 스테이지 (WST) 는, 스테이지 본체 (91) 와, 그 스테이지 본체 (91) 상에 탑재된 웨이퍼 테이블 (WTB') 을 포함한다. 웨이퍼 테이블 (WTB') 및 스테이지 본체 (91) 는, 예를 들어 리니어 모터 및 Z·레벨링 기구 (보이스 코일 모터 등을 포함한다) 를 포함하는 구동계에 의해, 베이스반 (12) 에 대하여 6 자유도 방향 (X, Y, Z, θx, θy, θz) 으로 구동 가능하게 구성되어 있다.
웨이퍼 테이블 (WTB') 의 상면 중앙에는, 웨이퍼 (W) 를 진공 흡착 등에 의해 유지하는 웨이퍼 홀더 (도시 생략) 가 형성되어 있다. 웨이퍼 홀더 (웨이퍼의 탑재 영역) 의 외측에는, 도 28 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 홀더보다 한층 더 큰 원형 개구가 중앙에 형성되고, 또한 직사각형 형상의 외형 (윤곽) 을 갖는 플레이트 (발액판) (28') 가 형성되어 있다. 플레이트 (28') 의 표면은, 액체 (Lq) 에 대하여 발액화 처리되어 있다. 또한 플레이트 (28') 는, 그 표면의 전부 혹은 일부가 웨이퍼 (W) 의 표면과 동일한 면이 되도록 설치되어 있다.
플레이트 (28') 는, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 X 축 방향의 중앙에 위치하고, 그 중앙에 상기 서술한 원형 개구가 형성된 직사각형의 외형 (윤곽) 을 갖는 제 1 발액 영역 (28a') 과, 그 제 1 발액 영역 (28a') 을 X 축 방향으로 사이에 두고 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 +X 측 단부, -X 측 단부에 위치하는 직사각형의 1 쌍의 제 2 발액 영역 (28b') 을 갖는다. 또한, 본 제 2 실시형태에서는, 액침용 액체 (Lq) 로서 물을 사용하기 때문에, 이하에서는 제 1 및 제 2 발액 영역 (28a', 28b') 을 각각 제 1 및 제 2 발수판 (28a', 28b') 이라고도 한다.
제 1 발수판 (28a') 의 +Y 측 단부 근방에는, 기준 마크 (FM) 와, 그 기준 마크 (FM) 를 사이에 두는 1 쌍의 공간 이미지 계측 슬릿 패턴 (슬릿 형상의 계측 용 패턴) (SL) 이 형성된 계측 플레이트 (30) 가 형성되어 있다. 각 공간 이미지 계측 슬릿 패턴 (SL) 에 대응하여, 그것들을 투과하는 조명광 (IL) 을 웨이퍼 스테이지 (WST) 외부, 구체적으로는 계측 테이블 (MTB) (및 스테이지 본체 (92)) 에 형성된 전술한 수광계 (도시 생략) 로 유도하는 송광계 (도시 생략) 가 형성되어 있다. 즉, 본 제 2 실시형태에 있어서도, 웨이퍼 스테이지 (WST) 와 계측 스테이지 (MST) 가 Y 축 방향에 관하여 소정 거리 이내로 근접한 상태 (접촉 상태를 포함한다) 에서, 웨이퍼 스테이지 (WST) 상의 계측 플레이트 (30) 의 각 공간 이미지 계측 슬릿 패턴 (SL) 을 투과한 조명광 (IL) 을 각 송광계 (도시 생략) 에 의해 안내하고, 계측 스테이지 (MST) 내의 각 수광계 (도시 생략) 의 수광 소자에 의해 수광하는 공간 이미지 계측 장치 (45) (도 32 참조) 가 구성된다.
1 쌍의 제 2 발수판 (28b') 에는, 후술하는 인코더 시스템을 위한 이동 스케일이 형성되어 있다. 상세히 서술하면, 1 쌍의 제 2 발수판 (28b') 에는 각각 이동 스케일 (39A, 39B) 이 형성되어 있다. 이동 스케일 (39A, 39B) 은 각각 예를 들어 Y 축 방향을 주기 방향으로 하는 회절 격자와 X 축 방향을 주기 방향으로 하는 회절 격자가 조합된 반사형 2 차원 회절 격자에 의해 구성되어 있다. 2 차원 회절 격자의 격자선의 피치는, Y 축 방향 및 X 축 방향의 어느 방향에 대해서도, 예를 들어 1 ㎛ 로 설정되어 있다. 또한 도 28 에서는, 도시의 편의상, 격자의 피치는 실제의 피치보다 크게 도시되어 있다. 그 밖의 도면에 있어서도 동일하다.
또한 이 경우에도, 회절 격자를 보호하기 위해서, 전술한 바와 같이 발수성을 구비한, 예를 들어 저열팽창률의 유리판으로 커버하는 것도 유효하다.
또한, 각 제 2 발수판 (28b') 의 이동 스케일의 끝 부근에는, 후술하는 인코더 헤드와 이동 스케일 사이의 상대 위치를 결정하기 위한, 전술과 동일하게 구성된 도시가 생략된 위치 맞춤 패턴이 각각 형성되어 있다.
도 28 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 테이블 (WTB') 의 -Y 단면, -X 단면에는 반사면 (17a), 반사면 (17b) 이 형성되어 있다. 도 29 에 도시된 바와 같이, 간섭계 시스템 (118) (도 32 참조) 의 Y 간섭계 (16), 그리고 3 개의 X 간섭계 (126 ∼ 128) 는, 이들 반사면 (17a, 17b) 에 각각 간섭계 빔 (측장 빔) (B41, B42, B51, B52, B6, B7) 등을 조사한다. 그리고, Y 간섭계 (16), 그리고 3 개의 X 간섭계 (126 ∼ 128) 는 각각의 반사광을 수광하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 XY 평면 내의 위치 정보를 계측하고, 이 계측한 위치 정보를 주제어 장치 (20) 에 공급한다. 본 제 2 실시형태에서도, 주제어 장치 (20) 는, Y 간섭계 (16) 및 X 간섭계 (126 또는 127) 의 계측 결과에 기초하여, 웨이퍼 테이블 (WTB') (웨이퍼 스테이지 (WST)) 의 X, Y 위치에 추가하여, θx 방향의 회전 정보 (즉 피칭), θy 방향의 회전 정보 (즉 롤링) 및 θz 방향의 회전 정보 (즉 요잉) 도 산출할 수 있다.
또한 도 27 에 도시된 바와 같이, 스테이지 본체 (91) 의 -Y 측 측면에 오목 형상의 반사면을 갖는 이동경 (41) 이 장착되어 있다.
간섭계 시스템 (118) 의 일부를 구성하는 1 쌍의 Z 간섭계 (43A, 43B) 는, 이동경 (41) 을 통해 고정경 (47A, 47B) 에 각각 2 개의 측장 빔 (B1, B2) 을 조사하고, 각각의 반사광을 수광하여, 측장 빔 (B1, B2) 의 광로 길이를 계측한다. 그 결과로부터, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 4 자유도 (Y, Z, θy, θz) 방향의 위치를 산출한다.
본 제 2 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 테이블 (WTB')) 의 XY 평면 내의 위치 정보 (θz 방향의 회전 정보를 포함한다) 는, 주로 후술하는 인코더 시스템 (150) (도 32 참조) 을 사용하여 계측된다. 간섭계 시스템 (118) 은, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 인코더 시스템의 계측 영역 밖 (예를 들어 도 30 에 도시된 언로딩 포지션 (UP) 또는 로딩 포지션 (LP) 부근) 에 위치할 때에 사용된다. 또한, 인코더 시스템의 계측 결과의 장기적 변동 (예를 들어 스케일의 시간 경과적인 변형 등에 의함) 을 보정 (교정) 하는 경우, 혹은 인코더 시스템의 출력 이상시의 백업용 등으로서 보조적으로 사용된다. 물론, 간섭계 시스템 (118) 과 인코더 시스템을 병용하여 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 테이블 (WTB')) 의 위치를 제어하는 것으로 해도 된다.
또한 도 32 에 있어서도, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동계와 계측 스테이지 (MST) 의 구동계를 포함하여 스테이지 구동계 (124) 로서 도시되어 있다.
본 제 2 실시형태의 노광 장치 (500) 에서는, 도 30 및 도 31 에 도시된 바와 같이, 기준축 (LV0) 상에서 광축 (AX) 으로부터 -Y 측으로 소정 거리 떨어진 위치에 검출 중심을 갖는 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 가 배치되어 있다. 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 를 사이에 두고 X 축 방향의 일측과 타측에는, 기준축 (LV0) 에 관하여 거의 대칭으로 검출 중심이 배치되는 세컨더리 얼라이먼트계 (AL21, AL22 와 AL23, AL24) 가 각각 형성되어 있다.
다음으로, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 XY 평면 내의 위치 정보 (θz 방향의 회전 정보를 포함한다) 를 계측하는 인코더 시스템 (150) (도 32 참조) 의 구성 등 에 대하여 설명한다.
노광 장치 (500) 에서는, 도 30 에 도시된 바와 같이, 노즐 유닛 (32) 의 +X 측, -X 측에, 1 쌍의 헤드 유닛 (62A', 62B') 이 배치되어 있다. 이들 헤드 유닛 (62A', 62B') 은, 지지 부재를 통해, 투영 유닛 (PU) 을 유지하는 메인 프레임 (도시 생략) 에 매달린 상태로 고정되어 있다.
헤드 유닛 (62A' 및 62B') 은, 도 31 에 도시된 바와 같이, 각각 기준축 (LH) 상에 간격 (WD) 으로 배치된 복수 (여기서는 4 개) 의 2 차원 헤드 (이하 「헤드」 또는 「2D 헤드」라고 약기한다) (1652 ∼ 1655 및 1641 ∼ 1644) 와, 기준축 (LH) 으로부터 -Y 방향으로 소정 거리 떨어진 노즐 유닛 (32) 의 -Y 측의 위치에 배치된 헤드 (1651 및 1645) 를 구비하고 있다. 또한, 헤드 (1651, 1652) 사이, 및 헤드 (1644, 1645) 사이의 X 축 방향의 간격도 WD 로 설정되어 있다. 이하에서는, 필요에 따라 헤드 (1651 ∼ 1655) 및 헤드 (1641 ∼ 1645) 를 각각 헤드 (165) 및 헤드 (164) 라고도 기술한다.
헤드 유닛 (62A') 은, 전술한 이동 스케일 (39A) 을 사용하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 테이블 (WTB')) 의 X 축 방향의 위치 (X 위치) 및 Y 축 방향의 위치 (Y 위치) 를 계측하는 다안 (여기서는 5 안) 의 XY 리니어 인코더 (이하, 적절히 「XY 인코더」 또는 「인코더」라고 약기한다) (170A) (도 32 참조) 를 구성한다. 동일하게, 헤드 유닛 (62B') 은, 전술한 이동 스케일 (39B) 을 사용하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 테이블 (WTB')) 의 X 위치 및 Y 위치를 계측하는 다안 (여기서는 5 안) 의 XY 인코더 (170B) (도 32 참조) 를 구성한다. 여기서, 헤드 유닛 (62A', 62B') 이 각각 구비하는 5 개의 헤드 (165, 164) (보다 정확하게는, 헤드 (165, 164) 가 발하는 계측 빔 (인코더 빔) 의 이동 스케일 상의 조사점) 의 X 축 방향의 간격 (WD) 은, 이동 스케일 (39A, 39B) 의 X 축 방향의 폭보다 약간 좁게 설정되어 있다. 여기서 이동 스케일의 폭이란, 회절 격자 (또는 그 형성 영역) 의 폭, 보다 정확하게는 헤드에 의한 위치 계측이 가능한 범위를 가리킨다.
본 제 2 실시형태에서는, 또한 도 30 에 도시된 바와 같이, 헤드 유닛 (62B', 62A') 의 -Y 측으로 소정 거리 떨어져 헤드 유닛 (62C', 62D') 이 각각 형성되어 있다. 헤드 유닛 (62C' 및 62D') 은, 지지 부재를 통해, 투영 유닛 (PU) 을 유지하는 메인 프레임 (도시 생략) 에 매달린 상태로 고정되어 있다.
헤드 유닛 (62C') 은, 도 31 에 도시된 바와 같이, 세컨더리 얼라이먼트계 (AL21) 의 -X 측으로 기준축 (LA) 상에 간격 (WD) 과 거의 동일한 간격으로 배치된 3 개의 헤드 (1671 ∼ 1673) 와, 기준축 (LA) 으로부터 +Y 방향으로 소정 거리 떨어진 세컨더리 얼라이먼트계 (AL21) 의 +Y 측에 배치된 헤드 (1674) 를 구비하고 있다. 또한, 헤드 (1673, 1674) 사이의 X 축 방향의 간격은 WD 보다 약간 좁게 설정되어 있다.
헤드 유닛 (62D') 은, 전술한 기준축 (LV0) 에 관하여 헤드 유닛 (62C') 과 대칭이고, 상기 4 개의 헤드 (1674 ∼ 1671) 와 기준축 (LV0) 에 관하여 대칭으로 배치된 4 개의 헤드 (1681 ∼ 1684) 를 구비하고 있다. 이하에서는, 필요에 따라 헤드 (1671 ∼ 1674) 및 헤드 (1681 ∼ 1684) 를 각각 헤드 (167) 및 헤드 (168) 라고도 기술한다.
얼라이먼트 동작시 등에는, 이동 스케일 (39B, 39A) 에 헤드 (167, 168) 가 적어도 각 1 개 각각 대향한다. 즉, 헤드 (167, 168) 가 발하는 계측 빔 (인코더 빔) 중 적어도 각 1 개의 계측 빔이 항상 이동 스케일 (39B, 39A) 에 조사된다. 헤드 (167, 168) (즉, 이들 헤드 (167, 168) 에 의해 구성되는 XY 인코더 (170C, 170D)) 에 의해 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 X 위치, Y 위치 및 θz 회전이 계측된다.
또한 본 제 2 실시형태에서는, 세컨더리 얼라이먼트계의 베이스 라인 계측시 등에, 세컨더리 얼라이먼트계 (AL21, AL24) 에 X 축 방향에서 인접하는 헤드 (1673, 1682) 가 FD 바 (46) 의 1 쌍의 기준 격자 (52) 와 각각 대향하고, 그 1 쌍의 기준 격자 (52) 와 대향하는 헤드 (1673, 1682) 에 의해 FD 바 (46) 의 Y 위치가 각각의 기준 격자 (52) 의 위치에서 계측된다. 이하에서는, 1 쌍의 기준 격자 (52) 에 각각 대향하는 헤드 (1673, 1682) 에 의해 구성되는 인코더를 Y 리니어 인코더 (적절히 「Y 인코더」 또는 「인코더」라고도 약기한다) (170G, 170H) (도 32 참조) 라고 한다. 또한 Y 인코더 (170G, 170H) 는, 인코더 (170C, 170D) 를 구성하는 일부의 헤드 (1673, 1682) 가 1 쌍의 기준 격자 (52) 에 대향함으로써, 2D 헤드가 아니라 Y 헤드로서 기능하는 것에 주목하여 이와 같이 칭하는 것이다. 이하에서도 편의상, XY 인코더 (170C, 170D) 외에 Y 인코더 (170G, 170H) 가 존재하는 것으로 하여 설명한다.
상기 서술한 각 인코더는, 그 계측값을 주제어 장치 (20) 에 공급한다. 주제어 장치 (20) 는, XY 인코더 (170A, 170B 또는 170C, 170D) 의 계측값에 기초하여, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 XY 평면 내의 위치 (θz 방향의 회전 (요잉) 을 포함한다) 를 제어함과 함께, Y 인코더 (170G, 170H) 의 계측값에 기초하여, FD 바 (46) (계측 스테이지 (MST)) 의 θz 방향의 회전을 제어한다.
도 32 에는, 노광 장치 (500) 의 제어계의 주요한 구성이 도시되어 있다. 이 제어계는, 장치 전체를 통괄적으로 제어하는 마이크로 컴퓨터 (또는 워크스테이션) 로 이루어지는 주제어 장치 (20) 를 중심으로 구성되어 있다.
본 제 2 실시형태의 노광 장치 (500) 에서는, 전술한 웨이퍼 테이블 (WTB') 상의 이동 스케일의 배치 및 전술한 헤드의 배치를 채용하였기 때문에, 도 33 등에 예시된 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 유효 스트로크 범위 (즉, 얼라이먼트 및 노광 동작을 위해서 이동하는 범위) 에서는, 반드시 이동 스케일 (39A, 39B) 과 헤드 (165, 164) (헤드 유닛 (62A', 62B')) 또는 헤드 (168, 167) (헤드 유닛 (62D', 62C')) 가 각각 대향하도록 되어 있다. 또한 도 33 중에서는, 대응하는 이동 스케일에 대향한 헤드로서 위치 계측에 사용되고 있는 헤드가 실선의 원으로 둘러싸여 도시되어 있다.
이것을 더욱 상세히 서술하면, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 (W) 상에 레티클 (R) 의 패턴을 전사하는 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 동작 중에는, 헤드 유닛 (62A', 62B') 의 각 5 개의 헤드 (165, 164) 중에서 이동 스케일 (39A, 39B) 에 각각 대향하는 각 1 개의 헤드 (165, 164) 의 계측값을 사용하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 XY 평면 내의 위치 및 회전 (θz 방향의 회전) 을 제어한다.
또한 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 얼라이먼트시에는, 이동 스케일 (39A, 39B) 에 각각 대향하는 헤드 유닛 (62D', 62C') 의 헤드 (168, 167) (인코더 (170D, 170C)) 의 계측값을 사용하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 XY 평면 내의 위치 및 회전 (θz 방향의 회전) 을 제어한다.
또한 주제어 장치 (20) 는, 도 33 중에 흰색 화살표로 도시된 바와 같이 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 X 축 방향으로 구동할 때, 그 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 X 위치 및 Y 위치를 계측하는 헤드 (165, 164) 를, 도 33 중에 화살표 (e1) 로 도시된 바와 같이, 근처의 헤드 (165, 164) 로 순차 전환한다. 예를 들어 실선의 원으로 둘러싸인 헤드 (1642) 로부터 점선의 원으로 둘러싸인 헤드 (1643) 로 (및 실선의 원으로 둘러싸인 헤드 (1652) 로부터 점선의 원으로 둘러싸인 헤드 (1653) 로) 전환한다. 즉, 본 제 2 실시형태에서는, 이 헤드 (165, 164) 의 전환 (연결) 을 원활히 실시하기 위해서, 전술한 바와 같이, 헤드 유닛 (62A', 62C') 이 구비하는 인접하는 헤드 (165, 164) 의 간격 (WD) 을 이동 스케일 (39A, 39B) 의 X 축 방향의 폭보다 좁게 설정한 것이다.
다음으로, 인코더 (170A ∼ 170D) 의 구성 등에 대하여, 도 34 에 확대하여 도시된 인코더 (170B) 를 대표적으로 채택하여 설명한다. 도 34 에서는, 이동 스케일 (39B) 에 검출광 (계측 빔) 을 조사하는 헤드 유닛 (62B') 중 1 개의 2D 헤드 (164) 가 도시되어 있다.
헤드 (164) 는, 도 34 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 테이블 (WTB') 상면의 -X 측 단부에 형성된 이동 스케일 (이동 격자) (39B) 에 대하여 레이저광을 조사하는 광원 (164a) 과, 광원 (164a) 사이의 위치 관계가 고정이고, 이동 스케일 (39B) 에서 발생하는 회절광을 집광시키는 고정 스케일 (164b1, 164b2 및 164b3, 164b4) 과, 고정 스케일 (164b1, 164b2) 및 고정 스케일 (164b3, 164b4) 의 각각에서 집광된 회절광을 간섭시키는 인덱스 스케일 (164c) 과, 인덱스 스케일 (164c) 에서 간섭된 광을 검출하는 검출기 (164d) 를 포함하고 있다. 또한, 광원 (164a) 으로부터 사출되는 레이저광의 광축이 XY 평면과 수직이 되도록 광원 (164a) 의 자세가 설계상으로는 설정되어 있다.
고정 스케일 (164b1, 164b2) 은, Y 축 방향을 주기 방향으로 하는 회절 격자가 형성된 플레이트로 이루어지는 투과형 위상 격자이다. 한편, 고정 스케일 (164b3, 164b4) 은, X 축 방향을 주기 방향으로 하는 회절 격자가 형성된 플레이트로 이루어지는 투과형 위상 격자이다. 인덱스 스케일 (164c) 은, Y 축 방향을 주기 방향으로 하는 회절 격자 및 X 축 방향을 주기 방향으로 하는 회절 격자가 형성된 투과형 2 차원 격자이다. 또한 검출기 (164d) 는, 예를 들어 4 분할 검출기 또는 CCD 를 포함하고 있다.
고정 스케일 (164b1) 은, 이동 스케일 (39B) 의 Y 축 방향을 주기 방향으로 하는 회절 격자에서 발생한 -1 차 회절광을 회절하여 +1 차 회절광을 생성하고, 이 +1 차 회절광은 인덱스 스케일 (164c) 을 향한다. 또한, 고정 스케일 (164b2) 은, 이동 스케일 (39B) 의 Y 축 방향을 주기 방향으로 하는 회절 격자에서 발생한 +1 차 회절광을 회절하여 -1 차 회절광을 생성하고, 이 -1 차 회절광은 인덱스 스케일 (164c) 을 향한다.
여기서, 고정 스케일 (164b1, 164b2) 에서 생성된 +1 차 회절광, -1 차 회절광은, 인덱스 스케일 (164c) 상의 동일 위치에서 서로 중첩된다. 즉, +1 차 회절광과 -1 차 회절광이 인덱스 스케일 (164c) 상에서 간섭한다.
한편, 고정 스케일 (164b3) 은, 이동 스케일 (39B) 의 X 축 방향을 주기 방향으로 하는 회절 격자에서 발생한 -1 차 회절광을 회절하여 +1 차 회절광을 생성하고, 이 +1 차 회절광은 인덱스 스케일 (164c) 을 향한다. 또한 고정 스케일 (164b4) 은, 이동 스케일 (39B) 의 X 축 방향을 주기 방향으로 하는 회절 격자에서 발생한 +1 차 회절광을 회절하여 -1 차 회절광을 생성하고, 이 -1 차 회절광은 인덱스 스케일 (164c) 을 향한다.
여기서, 고정 스케일 (164b3, 164b4) 에서 생성된 +1 차 회절광, -1 차 회절광은, 인덱스 스케일 (164c) 상의 동일 위치에서 서로 중첩된다. 즉, +1 차 회절광과 -1 차 회절광이 인덱스 스케일 (164c) 상에서 간섭한다.
이 경우에 있어서, 광원 (164a) 으로부터 사출되는 레이저광의 파장과 이동 스케일 (이동 격자) (39B) 의 피치에 기초하여, 이동 스케일의 각 격자에서 발생하는 회절광의 회절 각도가 결정되고, 또한, 레이저광의 파장과 고정 스케일 (164b1 ∼ 164b4) 의 피치를 적절히 결정함으로써 이동 스케일 (이동 격자) (39B) 에서 발생한 ±1 차 회절광의 외관상의 절곡 (折曲) 각도가 결정된다.
여기서, 헤드 (164) (인코더 (170B)) 에 있어서는, 검출기 (164d) 상에 2 차원적인 모양 (체크 모양) 이 나타난다. 이 2 차원적인 모양은, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 축 방향 위치 및 X 축 방향 위치에 따라 변화되기 때문에, 이 변화를 검출기 (164d) 의 적어도 일부를 구성하는 4 분할 소자 또는 CCD 등에 의해 측정함으로써, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 축 방향 및 X 축 방향의 위치를 계측할 수 있다.
또한, 인덱스 스케일 (164c) 을 Z 축을 중심으로 미소량 회전시켜 무아레 무늬를 발생시키고, 그 무아레 무늬를 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 계측에 사용하는 것으로 해도 된다.
상기 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 인코더 (170B) 에서는, 간섭계 시스템 (118) 의 각 간섭계와 달리, 간섭시키는 2 개의 빔의 광로 길이가 극히 짧고 또한 거의 동일하기 때문에, 공기 흔들림의 영향을 거의 무시할 수 있다. 그 밖의 인코더 (170A, 170C, 170D) 도 인코더 (170B) 와 동일하게 구성되어 있다. 각 인코더로는, 분해능이, 예를 들어 0.1 ㎚ 정도인 것이 사용되고 있다.
본 제 2 실시형태의 노광 장치 (500) 에서는, 후술하는 노광 동작시 등에, 주제어 장치 (20) 에 의해, 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 테이블 (WTB')) 의 XY 평면 내의 위치 (θz 방향의 회전을 포함한다) 는, 이동 스케일 (39A, 39B) 의 각각에 대향하는 2 개의 헤드 (165, 164) 에 의해 구성되는 2 개의 인코더 (170A, 170B) 의 계측값과, 각종 보정 정보 (이 보정 정보는, 간섭계 시스템 (118) 에 의해 계측되는, 인코더의 비계측 방향에 관한 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 정보 (경사 정보를 포함한다) 에 따른 각 인코더의 스테이지 위치 기인 오차 보정 정보, 이동 스케일의 특성 정보 (예를 들어 격자면의 평면도 (平面度) 및/또는 격자 형성 오차 등), 및 이동 스케일의 아베 벗어남량 (아베 오차 보정 정보) 등을 포함한다) 에 기초하여 제어된다.
여기서, 스테이지 위치 기인 오차 보정 정보란, 인코더 헤드에 대한 그 비계측 방향 (본 제 2 실시형태에서는, X 축 방향 및 Y 축 방향 이외의 방향, 예를 들어 θx 방향, θy 방향, θz 방향 및 Z 축 방향 등) 에 관한 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 (피칭량, 롤링량, 요잉량 및 Z 위치 등) 가 인코더의 계측값에 영향을 주는 정도를 나타내는 정보이다. 또한, 스테이지 위치 기인 오차 보정 정보는, 대략 다음과 같이 하여 미리 취득되고 있다.
즉, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 상이한 복수의 자세로 변화시키고, 각 자세에 대하여 간섭계 시스템 (118) 의 계측 결과에 기초하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 자세를 유지한 상태에서, 헤드 (165, 164) 로부터 이동 스케일 (39A, 39B) 의 특정 영역에 검출광을 조사하면서, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 Z 축 방향으로 소정 스트로크 범위에서 이동시키고, 그 이동 중에 인코더의 계측 결과를 샘플링한다. 이로써, 각 자세에 대한 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 이동면과 직교하는 방향 (Z 축 방향) 의 위치에 따른 인코더의 계측값의 변화 정보 (오차 특성 곡선) 가 얻어진다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는, 이 샘플링 결과, 즉 각 자세에 대한 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Z 축 방향의 위치에 따른 인코더의 계측값의 변화 정보에 기초하여 소정의 연산을 실시함으로써, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 비계측 방향의 위치 정보에 따른 인코더의 계측값의 보정 정보를 구한다. 따라서, 간단한 방법으로 비계측 방향에 관한 헤드와 이동 스케일의 상대 변화에서 기인되는 인코더의 계측 오차를 보정하는 스테이지 위치 기인 오차 보정 정보를 결정할 수 있다.
또한 본 제 2 실시형태에서는, 동일한 헤드 유닛을 구성하는 복수의 헤드, 예를 들어 헤드 유닛 (62B) 을 구성하는 복수의 헤드 (164) 에 대하여 상기 보정 정보를 결정하는 경우에, 대응하는 스케일 (39B) 의 동일한 특정 영역에 각 헤드 (164) 로부터 검출광을 조사하여, 상기 서술한 인코더의 계측 결과의 샘플링을 실시하고, 그 샘플링 결과에 기초하여 이동 스케일 (39B) 에 대향하는 각 헤드 (164) (각 인코더) 의 보정 정보를 결정하고 있기 때문에, 결과적으로, 이 보정 정보를 사용함으로써, 헤드의 넘어짐에 의해 발생하는 기하학적인 오차도 보정된다. 바꿔 말하면, 주제어 장치 (20) 는, 동일한 이동 스케일에 대응하는 복수의 인코더를 대상으로 하여 상기 보정 정보를 구할 때에, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 Z 축 방향으로 이동시켰을 때에 대상으로 하는 인코더 헤드의 넘어짐에 의해 발생하는 기하학적인 오차를 고려하여 상기 대상으로 하는 인코더의 보정 정보를 구하고 있다. 따라서, 본 제 2 실시형태에서는, 복수 헤드의 넘어짐각이 상이한 것에서 기인되는 코사인 오차도 발생하는 경우가 없다. 또한, 헤드 (164) 에 넘어짐이 발생되어 있지 않아도, 예를 들어 헤드의 광학 특성 (텔레센트리시티 등) 등에서 기인하여 인코더에 계측 오차가 발생하는 경우, 동일하게 상기 보정 정보를 구함으로써, 계측 오차의 발생, 나아가서는 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 제어 정밀도의 저하를 방지할 수 있다. 즉 본 제 2 실시형태에서는, 헤드 유닛에서 기인하여 발생하는 인코더 시스템의 계측 오차 (이하, 헤드 기인 오차라고도 한다) 를 보상하도록 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 구동된다. 또한, 헤드 유닛의 특성 정보 (예를 들어 헤드의 넘어짐 및/또는 광학 특성 등을 포함한다) 에 기초하여, 예를 들어 인코더 시스템의 계측값의 보정 정보를 산출하도록 해도 된다.
또한, 이동 스케일의 특성 정보는, 스케일의 면 (정확하게는, 회절 격자 표면 및 회절 격자가 커버 유리로 덮여 있는 경우에는 그 커버 유리의 면을 포함한다) 의 요철 (경사를 포함한다), 및/또는 격자 형성 오차 (격자 피치 및/또는 격자선의 굽힘) 등의 정보로서, 미리 계측되어 있다.
또한, 아베 벗어남량이란, 웨이퍼 테이블 (WTB') 상의 각 이동 스케일의 면 (회절 격자 표면) 의 높이 (Z 위치) 와, 노광 중심 (전술한 노광 영역 (IA) 의 중심이고, 본 제 2 실시형태에서는 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 과 일치) 을 포함하는 기준면의 높이의 차를 가리킨다. 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 기준면의 높이와 각 이동 스케일의 면 (회절 격자 표면) 의 높이에 오차 (또는 갭) 가 있으면, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 XY 평면과 평행한 축 (X 축 또는 Y 축) 둘레의 회전 (피칭 또는 롤링) 시에 인코더의 계측값에 이른바 아베 오차가 발생한다. 여기서 기준면이란, 간섭계 시스템 (118) 에서 계측되는 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Z 축 방향의 변위의 기준이 되는 면으로서, Z 축 방향에 관한 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트 영역의 위치 맞춤 (위치 제어) 의 기준이 되는 면 (본 제 2 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면과 일치) 을 가리킨다. 또한 아베 벗어남량은, 대략 다음과 같이 하여 미리 취득되고 있다.
즉, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동이 실시되는 로트 처리의 개시에 앞서, 예를 들어 장치의 기동시 등에, XY 평면 내에 있어서의 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 정보를 계측하는 인코더 시스템의 일련의 캘리브레이션의 하나로서, 전술한 각 이동 스케일 (회절 격자) 표면의 아베 벗어남량을 취득하기 위한 캘리브레이션 처리가 실시된다. 즉, 주제어 장치 (20) 는, 인코더 시스템의 이동 스케일마다, 회절 격자의 주기 방향에 관한 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 XY 평면에 대한 경사각을 계측하는 간섭계 시스템 (118) 의 계측값에 기초하여, 회절 격자의 주기 방향에 관하여 XY 평면에 대하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 각도
Figure 112013075958327-pat00001
경사시키고, 그 경사 전후의 인코더 시스템의 계측값과 간섭계 시스템 (118) 에서 계측되는 상기 각도
Figure 112013075958327-pat00002
의 정보에 기초하여, 회절 격자 표면의 아베 벗어남량을 산출한다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는 그 산출한 정보를 메모리 내에 기억한다.
다음으로, 본 제 2 실시형태의 노광 장치 (500) 에 있어서의 웨이퍼 스테이지 (WST) 와 계측 스테이지 (MST) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여, 도 35 ∼ 도 39 에 기초하여 설명한다. 또한, 이하의 동작 중, 주제어 장치 (20) 에 의해 국소 액침 장치 (8) 의 액체 공급 장치 (5) 및 액체 회수 장치 (6) 의 각 밸브의 개폐 제어가 전술한 바와 같이 하여 실시되고, 투영 광학계 (PL) 의 선단 렌즈 (191) 의 바로 아래에는 항상 물이 채워져 있다. 그러나, 이하에서는, 설명을 알기 쉽게 하기 위해서, 액체 공급 장치 (5) 및 액체 회수 장치 (6) 의 제어에 관한 설명은 생략한다. 또한, 이후의 동작 설명은 다수의 도면을 사용하여 실시하는데, 도면마다 동일한 부재에 부호가 부여되어 있거나, 부여되어 있지 않다. 즉, 도면마다 기재되어 있는 부호가 상이하지만, 그들 도면은 부호의 유무에 관계없이 동일 구성이다. 지금까지 설명에 사용한 각 도면에 대해서도 동일하다.
도 35 에는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 상에 탑재된 웨이퍼 (W) 에 대한 스텝·앤드·스캔 방식의 노광이 실시되고 있는 상태가 도시되어 있다. 이 노광은, 개시 전에 실시되는 웨이퍼 얼라이먼트 (예를 들어 EGA) 등의 결과에 기초하여, 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트 영역의 노광을 위한 주사 개시 위치 (가속 개시 위치) 로 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 이동하는 쇼트간 이동과, 각 쇼트 영역에 대하여 레티클 (R) 에 형성된 패턴을 주사 노광 방식으로 전사하는 주사 노광을 반복함으로써 실시된다. 또한 노광은, 웨이퍼 (W) 상의 -Y 측에 위치하는 쇼트 영역으로부터 +Y 측에 위치하는 쇼트 영역의 순서로 실시된다.
상기 서술한 노광 동작 중, 주제어 장치 (20) 에 의해, 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 테이블 (WTB')) 의 XY 평면 내의 위치 (θz 방향의 회전을 포함한다) 는, 이동 스케일 (39A, 39B) 의 각각에 대향하는 2 개의 헤드 (165, 164) 에 의해 구성되는 2 개의 인코더 (170A, 170B) 의 계측값과, 인코더 계측값을 보정하기 위한 전술한 각종 보정 정보 (스테이지 위치 기인 오차 보정 정보, 이동 스케일의 특성 정보 및 아베 오차 보정 정보 등) 에 기초하여 제어되고 있다. 또한, 상기 서술한 노광 동작 중, 주제어 장치 (20) 에 의해, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의θy 회전 (롤링) 및 θx 회전 (피칭) 은, 전술한 X 간섭계 (126) (또는 Z 간섭계 (43A, 43B)) 및 Y 간섭계 (16) 의 계측값에 기초하여 관리되고 있다. 또한, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Z 축 방향의 위치 (Z 위치), θy 회전 (롤링) 및 θx 회전 (피칭) 의 적어도 하나, 예를 들어 Z 위치 및 θy 회전을 그 밖의 센서, 예를 들어 웨이퍼 테이블 (WTB') 의 상면의 Z 위치를 검출하는 센서, 예를 들어 CD 드라이브 장치 등에서 사용되는 광 픽업과 동일한 광학식 변위 센서의 헤드 등에 의해 계측해도 된다. 어떻게 하더라도, 이 노광 중의 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 테이블 (WTB')) 의 Z 축 방향의 위치, θy 회전 및 θx 회전의 제어 (웨이퍼 (W) 의 포커스·레벨링 제어) 는, 주제어 장치 (20) 에 의해, 사전에 계측한 웨이퍼의 면위치 정보의 계측 결과와 인코더 시스템 (150) 및/또는 간섭계 시스템 (118) 의 계측 결과에 기초하여 실시된다.
상기 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 동작 중, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 X 축 방향으로 이동하면, 그 이동에 수반하여 전술한 헤드의 전환이 실시된다. 이와 같이, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 좌표에 따라, 사용하는 인코더를 적절히 전환하여 스테이지 제어를 실행하고 있다.
또한, 상기 서술한 인코더 시스템을 사용한 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 계측과 독립적으로, 간섭계 시스템 (118) 을 사용한 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 (X, Y, Z, θx, θy, θz) 계측이 항상 실시되고 있다. 예를 들어 X 간섭계 (126, 127 및 128) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 위치에 따라 어느 1 개가 사용된다. 예를 들어 노광 중에는, 도 35 에 도시된 바와 같이, X 간섭계 (126) 가 보조적으로 사용된다.
웨이퍼 (W) 의 노광이 종료되면, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 언로드 포지션 (UP) 을 향해 구동한다. 그 때, 노광 중에는 서로 떨어져 있던 웨이퍼 스테이지 (WST) 와 계측 스테이지 (MST) 가, 접촉, 혹은, 예를 들어 300 ㎛ 정도의 이간 거리를 사이에 두고 근접하여 스크럼 상태로 이행한다. 여기서, 계측 테이블 (MTB) 상의 FD 바 (46) 의 -Y 측 단면과 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 +Y 측 단면이 접촉 혹은 근접한다. 이 스크럼 상태를 유지하여 양 스테이지 (WST, MST) 가 -Y 방향으로 이동함으로써, 투영 유닛 (PU) 하에 형성되는 액침 영역 (14) 은 계측 스테이지 (MST) 상으로 이동한다.
상기 스크럼 상태로 이행 후, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 더욱 -Y 방향으로 이동하여 유효 스트로크 영역 (웨이퍼 스테이지 (WST) 가 노광 및 웨이퍼 얼라이먼트시에 이동하는 영역) 으로부터 벗어나면, 인코더 시스템 (150) 을 구성하는 모든 헤드가 웨이퍼 테이블 (WTB') 상의 대응하는 이동 스케일로부터 벗어난다. 그 때문에, 인코더 시스템 (150) 의 계측 결과에 기초한 스테이지 제어가 불가능해진다. 그 직전에, 주제어 장치 (20) 는, 간섭계 시스템 (118) 의 계측 결과에 기초한 스테이지 제어로 전환한다. 여기서, 3 개의 X 간섭계 (126, 127, 128) 중 X 간섭계 (128) 가 사용된다.
그 후, 도 36 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 (WST) 는, 계측 스테이지 (MST) 와의 스크럼 상태를 해제하고, 언로드 포지션 (UP) 으로 이동한다. 이동 후, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 테이블 (WTB') 상의 웨이퍼 (W) 를 언로딩한다. 그리고, 도 37 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 +X 방향으로 구동하여 로딩 포지션 (LP) 으로 이동시키고, 웨이퍼 테이블 (WTB') 상에 다음의 웨이퍼 (W) 를 로딩한다.
이들 동작과 평행하여, 주제어 장치 (20) 는, 계측 스테이지 (MST) 에 지지된 FD 바 (46) 의 XY 평면 내에서의 위치 조정과, 4 개의 세컨더리 얼라이먼트계 (AL21 ∼ AL24) 의 베이스 라인 계측을 실시하는 Sec-BCHK (세컨더리·베이스 라인 체크) 를 실행한다. 여기서, FD 바 (46) 의 θz 방향의 회전 정보를 계측하기 위해서 전술한 Y 인코더 (170G, 170H) 가 사용된다.
다음으로, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 구동하여, 도 38 에 도시된 바와 같이, 계측 플레이트 (30) 상의 기준 마크 (FM) 를 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 의 검출 시야 내에 위치 결정하고, 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 의 베이스 라인 계측의 기준 위치를 결정하는 Pri-BCHK 의 전반 처리를 실시한다.
이 때, 도 38 에 도시된 바와 같이, 2 개의 헤드 (1683, 1672) (도면 중에 원으로 둘러싸여 도시되어 있다) 가 각각 이동 스케일 (39A, 39B) 에 대향하게 된다. 그래서, 주제어 장치 (20) 는, 간섭계 시스템 (118) 으로부터 인코더 시스템 (150) (인코더 (170D, 170C)) 을 사용한 스테이지 제어로 전환한다. 간섭계 시스템 (118) 은 다시 보조적으로 사용된다. 또한, 3 개의 X 간섭계 (126, 127, 128) 중 X 간섭계 (127) 가 사용된다.
그 후, 주제어 장치 (20) 는, 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 와 세컨더리 얼라이먼트계 (AL21 ∼ AL24) 를 사용하여 웨이퍼 얼라이먼트 (EGA) 를 실행한다 (도 39 중의 별 마크 참조).
또한, 본 제 2 실시형태에서는, 도 39 에 도시된 웨이퍼 얼라이먼트를 개시하기까지, 웨이퍼 스테이지 (WST) 와 계측 스테이지 (MST) 는 스크럼 상태로 이행하고 있다. 주제어 장치 (20) 는 스크럼 상태를 유지하면서, 양 스테이지 (WST, MST) 를 +Y 방향으로 구동한다. 그 후, 액침 영역 (14) 의 물은, 계측 테이블 (MTB) 상으로부터 웨이퍼 테이블 (WTB') 상으로 이동한다.
웨이퍼 얼라이먼트 (EGA) 와 병행하여, 주제어 장치 (20) 는, 공간 이미지 계측 장치 (45) 를 사용한 웨이퍼 테이블 (WTB') 의 XY 위치에 대한 레티클 상 마크의 투영 이미지의 강도 분포를 계측하는 Pri-BCHK 후반 처리를 실행한다.
이상의 작업이 종료되면, 주제어 장치 (20) 는, 양 스테이지 (WST, MST) 의 스크럼 상태를 해제한다. 그리고, 도 35 에 도시된 바와 같이, 스텝·앤드·스캔 방식의 노광을 실시하여, 새로운 웨이퍼 (W) 상에 레티클 패턴을 전사한다. 이후, 동일한 동작이 반복 실행된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 제 2 실시형태에 관련된 노광 장치 (500) 에 의하면, 웨이퍼 스테이지 (WST) 상면의 X 축 방향의 양 단부에 2 차원 격자를 갖는 1 쌍의 이동 스케일 (39A, 39B) 이 형성되고, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 노광 동작을 실시하기 위한 이동 범위에 있을 때, 이동 스케일 (39A, 39B) 에 항상 적어도 하나의 헤드 (165, 164) 가 대향 가능해지는 1 쌍의 헤드 유닛 (62A', 62B') 이 투영 유닛 (PU) (노즐 유닛 (32)) 의 X 축 방향의 양측에 배치되어 있다. 이로써, 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 동작 중의 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 XY 평면 내의 위치 정보 (θz 방향의 회전 정보를 포함한다) 를, 주제어 장치 (20) 는, 그들 헤드 (165, 164), 즉 인코더 (170A, 170B) 를 사용하여 고정밀도로 계측할 수 있게 된다. 따라서, 본 제 2 실시형태에 의하면, 국제 공개 제2007/097379호 팜플렛에 실시형태로서 개시된 노광 장치에 비해 인코더 헤드의 레이아웃이 용이하다.
또한, 본 제 2 실시형태의 웨이퍼 테이블 (WTB') 상면의 +Y 측 단부의 영역, 즉 액침 영역 (14) 이 빈번하게 통과하는 영역에는, 스케일을 배치하지 않아도 되기 때문에, 그 영역에 대한 액체의 잔존, 혹은 티끌의 부착 등이 있어도, 인코더 시스템의 계측 정밀도의 저하가 발생할 우려가 없다.
또한, 본 제 2 실시형태에 관련된 노광 장치 (500) 에 의하면, 노광시에, 이동 스케일 (39A, 39B) 의 각각에 대향하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 X 축 방향 및 Y 축 방향, 그리고 θz 방향의 위치 계측에 사용되는, 헤드 유닛 (62A', 62B') 에 각각 속하는 각 5 개의 헤드 (1651 ∼ 1655, 1641 ∼ 1645) 는, X 축 방향에 관해서는, 인접하는 헤드의 간격 (WD) 을 이동 스케일 (39A, 39B) 의 X 축 방향의 폭 (예를 들어 76 ㎜) 을 고려한 원하는 간격, 예를 들어 70 ㎜ 로 설정하고, 또한 빈 스페이스 (본 제 2 실시형태에서는, 노즐 유닛 (32) 주위의 빈 스페이스) 에 따라 가장 투영 유닛 (PU) 의 중심 근처에 위치하는 헤드 (1651, 1645) 의 Y 위치를 다른 (나머지 4 개의) 헤드와 상이하게 하여 배치하고 있다. 이로써, 헤드 유닛 (62A', 62B') 의 각 5 개의 헤드 (165, 164) 의 빈 스페이스에 따른 배치가 가능함과 함께, 스페이스 효율의 향상에 의해 장치 전체의 소형화가 가능해진다. 이것에 추가하여, 헤드 유닛 (62A', 62B') 의 각 5 개의 헤드 (165, 164) 각각의 사이에서 연결 (사용 헤드의 전환) 을 지장없이 실시할 수 있게 된다. 따라서, 헤드 유닛 (62A', 62B') 을 각각 갖는 XY 인코더 (170A, 170B) 를 포함하는 인코더 시스템 (150) 에 의해, 노광시, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 XY 평면 내의 위치를 공기 흔들림의 영향을 받지 않고 고정밀도로 계측할 수 있게 된다.
또한, 본 제 2 실시형태의 노광 장치 (500) 에 의하면, 주제어 장치 (20) 는, 노광시 등에 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 구동할 때에, 인코더 시스템 (150) (인코더 (170A, 170B)) 의 계측값과, 각 인코더의 계측값을 보정하는 보정 정보 (스테이지 위치 기인 오차 보정 정보 (헤드 기인 오차의 보정 정보를 포함한다), 이동 스케일의 특성 정보 및 아베 오차 보정 정보 등의 적어도 하나) 에 기초하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 XY 평면 내의 위치 (θz 방향의 회전을 포함한다) 를 고정밀도로 제어한다.
또한, 본 제 2 실시형태에 관련된 노광 장치 (500) 에 의하면, 웨이퍼 교환시에 실시되는 전술한 얼라이먼트계의 베이스 라인 계측에 의해 얻어진 최신 베이스 라인과, 웨이퍼 얼라이먼트 (EGA) 의 결과에 기초하여, 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트 영역의 노광을 위한 주사 개시 위치 (가속 개시 위치) 로 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 이동되는 쇼트간 이동 동작과, 레티클 (R) 에 형성된 패턴을 주사 노광 방식으로 각 쇼트 영역에 전사하는 주사 노광 동작을 반복함으로써, 레티클 (R) 의 패턴을 웨이퍼 (W) 상의 복수의 쇼트 영역에 양호한 정밀도 (중첩 정밀도) 로 전사할 수 있게 된다. 또한 본 제 2 실시형태에서는, 액침 노광에 의해 고해상도의 노광을 실현할 수 있기 때문에, 이 점에 있어서도 미세 패턴을 양호한 정밀도로 웨이퍼 (W) 상에 전사할 수 있게 된다.
또한 본 제 2 실시형태에 관련된 노광 장치 (500) 에서는, 실제로는, 전술한 제 1 실시형태와 동일한 위치에 주변 노광 유닛 (51), 다점 AF 계 (90a, 90b) 등이 형성되어 있다. 이 때문에, 노광 장치 (500) 에 의하면, 제 1 실시형태의 노광 장치 (100) 와 동일하게, 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 (W)) 가, 다점 AF 계 (90a, 90b) 의 복수의 검출점 (검출 영역 (AF)) 과, 복수의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 의 검출 영역과, 주변 노광 유닛 (51) 의 하방을 직선적으로 통과하는 것만으로, 웨이퍼 (W) 의 거의 전체면의 면위치 정보의 검출과, 웨이퍼 (W) 상에서 검출할 모든 얼라이먼트 마크 (예를 들어 EGA 에 있어서의 얼라이먼트 쇼트 영역의 얼라이먼트 마크) 의 검출과, 웨이퍼 (W) 의 주변 노광의 3 개의 동작이 종료된다. 따라서, 얼라이먼트 마크의 검출 동작과, 면위치 정보 (포커스 정보) 의 검출 동작과, 주변 노광 동작을 무관계로 (따로 따로) 실시하는 경우에 비해 현격히 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 제 2 실시형태에 관련된 노광 장치 (500) 에서는, 전술한 제 1 실시형태와 동일한 면위치 계측 시스템을 형성할 수 있다. 따라서, 전술한 제 1 실시형태와 동일한 포커스 매핑, 및 그 포커스 매핑의 결과를 사용한 웨이퍼 (W) 의 면위치 제어가 가능해진다. 따라서, 본 실시형태에서는, 선단 렌즈 (191) 와 웨이퍼 (W) 표면 사이의 워킹 디스턴스가 좁아져 있음에도 불구하고, 특별히 지장없이 노광 시의 웨이퍼 (W) 의 포커스·레벨링 제어를 양호한 정밀도로 실행할 수 있다.
또한 상기 제 2 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 상에 이동 스케일 (39A, 39B) (스케일 부재) 이 배치되고, 이것에 대향하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 외부, 즉 투영 유닛 (PU) 을 유지하는 메인 프레임 (도시 생략) 의 하방에 헤드 유닛 (62A' ∼ 62D') 이 배치되는 구성의 인코더 시스템을 노광 장치 (500) 가 구비하고 있는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 다음의 제 3 실시형태와 같이, 웨이퍼 스테이지 (WST) 상에 인코더 헤드를 형성하고, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 외부에 스케일 부재를 형성해도 된다.
《제 3 실시형태》
도 40 에는, 제 3 실시형태의 노광 장치가 구비하는 스테이지 장치 및 센서 유닛의 배치를 나타내는 평면도가 도시되어 있다. 이 제 3 실시형태의 노광 장치는, 전술한 제 2 실시형태의 노광 장치와 비교하여, 인코더 시스템의 구성이 상이할 뿐, 그 밖의 부분의 구성은 동일하다. 따라서, 이하에서는 상이점인 인코더 시스템을 중심으로 설명한다. 또한, 전술한 제 2 실시형태와 동일 혹은 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 사용함과 함께 설명을 생략한다.
도 40 에 도시된 바와 같이, 본 제 3 실시형태에서는, 웨이퍼 테이블 (WTB') 상면의 1 쌍의 제 2 발수판 (28b') 상에, 이동 스케일 (39A, 39B) 대신에, 2D 헤드 (1721 ∼ 1726, 1741 ∼ 1746) 가, 반사면 (17b) 과 평행한 방향에 관하여 일정 간격 (WD) 으로 각각 형성되어 있다. 2D 헤드 (1721 ∼ 1726, 1741 ∼ 1746) 의 각각으로는, 전술한 2D 헤드 (164, 165, 167, 168) 와 동일한 구성의 것이 사용되고 있다. 2D 헤드 (1721 ∼ 1726) 와 2D 헤드 (1741 ∼ 1746) 는, 웨이퍼 테이블 (WTB') 의 센터 라인에 관하여 대칭의 배치로 되어 있다. 이하에서는, 적절히 2D 헤드 (1721 ∼ 1726), 2D 헤드 (1741 ∼ 1746) 를 각각 헤드 (172, 174) 라고도 기술한다.
한편, 노즐 유닛 (32) 의 +X 측, -X 측에 각각 근접하여, 1 쌍의 고정 스케일 (39A', 39B') 이 각각 X 축 방향을 길이 방향으로 하여 배치되어 있다. 고정 스케일 (39A', 39B') 은, 도 40 에 도시된 바와 같이, 각각 직사각형의 길이 방향의 일 단부의 일측의 일부에 직사각형 형상의 절결부가 형성되고, 그 절결부와 동일한 형상의 연장부가 일단부의 타측에 형성된 형상을 갖고 있다. 이 경우, 고정 스케일 (39A') 은, X 축 방향을 길이 방향으로 하여 노즐 유닛 (32) 의 +X 측의 면에 거의 접한 상태로 배치되고, 그 -X 단부의 +Y 측의 일부에 직사각형 형상의 절결부가 형성되고, 그 절결부와 동일한 형상의 연장부가 -X 단부의 -Y 측에 형성된 형상을 갖고 있다. 연장부는, 노즐 유닛 (32) 으로부터 Y 측으로 약간 돌출되어 있다. 고정 스케일 (39B') 은, 고정 스케일 (39A') 과 좌우 대칭인 형상을 갖고, 기준선 (LV0) 에 관하여 대칭으로 배치되어 있다. 고정 스케일 (39A', 39B') 은, 투영 유닛 (PU) 을 유지하는 메인 프레임 (도시 생략) 의 이면에 XY 평면과 평행으로 고정되어 있다. 고정 스케일 (39A', 39B') 은, 그 길이가 전술한 이동 스케일 (39A, 39B) 에 비해 약간 짧고, 그 하면 (-Z 측의 면) 에는, 전술한 반사형 2 차원 회절 격자가 형성되어 있다.
본 제 3 실시형태에서는, 또한 도 40 에 도시된 바와 같이, 고정 스케일 (39A', 39B') 의 -Y 측으로 소정 거리 (예를 들어 고정 스케일 (39A') 의 폭과 거의 동일한 치수) 떨어져, 직사각형의 고정 스케일 (39D', 39C') 이 각각 X 축 방향을 길이 방향으로 하여 배치되어 있다. 고정 스케일 (39D', 39C') 은, 전술한 기준선 (LV0) 에 관하여 대칭인 배치로 되어 있다. 또한, 고정 스케일 (39D', 39C') 은, 각각 세컨더리 얼라이먼트계 (AL24, AL21) 에 근접하여 배치되어 있다. 고정 스케일 (39D', 39C') 은, 투영 유닛 (PU) 을 유지하는 메인 프레임 (도시 생략) 의 이면에 XY 평면과 평행으로 고정되어 있다. 고정 스케일 (39D', 39C') 은, 그 길이가 전술한 고정 스케일 (39A', 39B') 에 비해 약간 짧고, 그 하면 (-Z 측의 면) 에는, 전술한 반사형 2 차원 회절 격자가 형성되어 있다.
또한, FD 바 (46) 의 상면에는 전술한 1 쌍의 기준 격자 (52) 대신에, 1 쌍의 2D 헤드 (176) 가 형성되어 있다.
2D 헤드 (1721 ∼ 1726) 는, 전술한 고정 스케일 (39A' 또는 39D') 을 사용하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 테이블 (WTB')) 의 X 위치 및 Y 위치를 계측하는 다안 (여기서는 6 안) 의 XY 인코더 (170A') (도 41 참조) 를 구성한다. 동일하게, 2D 헤드 (1741 ∼ 1746) 는, 전술한 고정 스케일 (39B' 또는 39C') 을 사용하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 테이블 (WTB')) 의 X 위치 및 Y 위치를 계측하는 다안 (여기서는 5 안) 의 XY 인코더 (170B') (도 41 참조) 를 구성한다.
노광 동작시 등에는, 고정 스케일 (39A', 39B') 에 헤드 (172, 174) 가 적어도 각 1 개 각각 대향한다. 즉, 헤드 (172, 174) 가 발하는 계측 빔 (인코더 빔) 중 적어도 각 1 개의 계측 빔이 항상 고정 스케일 (39A', 39B') 에 조사된다. 이 헤드 (172, 174) (즉, 이들 헤드 (172, 174) 에 의해 구성되는 인코더 (170A', 170B')) 에 의해 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 X 위치, Y 위치 및 θz 회전이 계측된다.
또한 얼라이먼트 동작시 등에는, 고정 스케일 (39C', 39D') 에 헤드 (174, 172) 가 적어도 각 1 개 각각 대향한다. 즉, 헤드 (174, 172) 가 발하는 계측 빔 (인코더 빔) 중 적어도 각 1 개의 계측 빔이 항상 고정 스케일 (39C', 39D') 에 조사된다. 이 헤드 (174, 172) (즉, 이들 헤드 (174, 172) 에 의해 구성되는 인코더 (170B', 170A')) 에 의해 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 X 위치, Y 위치 및 θz 회전이 계측된다.
또한 본 제 3 실시형태에서는, 세컨더리 얼라이먼트계의 베이스 라인 계측시 등에, 고정 스케일 (39C', 39D') 에 FD 바 (46) 상의 1 쌍의 2D 헤드 (176) 가 대향하고, 그 1 쌍의 2D 헤드 (176) 에 의해, FD 바 (46) 의 X, Y 위치 및 θz 회전이 계측된다. 이하에서는, 고정 스케일 (39C', 39D') 에 각각 대향하는 1 쌍의 2D 헤드 (176) 에 의해 구성되는 인코더를 인코더 (170C', 170D') (도 41 참조) 라고 한다.
상기 서술한 4 개의 인코더 (170A' ∼ 170D') 는, 그 계측값을 주제어 장치 (20) 에 공급한다. 주제어 장치 (20) 는, 인코더 (170A', 170B') 의 계측값에 기초하여, 웨이퍼 테이블 (WTB') 의 XY 평면 내의 위치 (θz 방향의 회전 (요잉) 을 포함한다) 를 제어함과 함께, 인코더 (170C', 170D') 의 계측값에 기초하여 FD 바 (46) 의 X, Y, θz 방향의 위치를 제어한다.
그 밖의 부분의 구성은 전술한 제 2 실시형태와 동일하게 되어 있다.
이와 같이 하여 구성된 본 제 3 실시형태의 노광 장치에 의하면, 전술한 제 2 실시형태의 노광 장치 (500) 와 동일한 각 부의 제어 동작이 주제어 장치 (20) 에 의해 실시되고, 그것에 의해 제 1 실시형태와 동등한 효과를 얻을 수 있게 된다.
또한 상기 제 2, 제 3 실시형태에서는, 인코더 헤드로서, 일례로서 도 34 에 도시된 구성의 2D 헤드를 사용하는 경우에 대하여 예시했지만 이것에 한정되지 않고, 2 개의 1 차원 헤드를 조합하여 2 차원 헤드를 구성해도 된다. 즉, 본 명세서에서 말하는 2 차원 헤드는, 2 개의 1 차원 헤드를 조합한 것도 포함한다.
상기 제 1 ∼ 제 3 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지와 계측 스테이지를 구비한 노광 장치에 본 발명이 적용된 경우에 대하여 설명했지만 이것에 한정되지 않고, 단일 웨이퍼 스테이지만을 구비한 노광 장치, 혹은, 예를 들어 미국 특허 제6,590,634호 명세서, 미국 특허 제5,969,441호 명세서, 미국 특허 제6,208,407호 명세서 등에 개시되어 있는 바와 같이, 복수의 웨이퍼 스테이지를 구비한 멀티 스테이지형, 예를 들어 트윈 스테이지형 노광 장치 등에도 본 발명을 적용할 수 있다. 이 경우, 노광 장치의 제어 장치는, 2 개의 웨이퍼 스테이지 중 일방에 유지된 웨이퍼에 대한 노광이 실시되는 것과 병행하여, 타방의 웨이퍼 스테이지를 적어도 Y 축 방향으로 이동시키면서, 웨이퍼에 대한 얼라이먼트 계측 등의 계측이 실시되는 영역 (계측 스테이션) 과 웨이퍼에 대한 노광이 실시되는 영역 (노광 스테이션) 사이의 이동 경로에 배치된 주변 노광 유닛을 제어하여, 노광 위치를 향해 이동하는 도중에 주변 노광 유닛의 하방을 통과하는 타방의 웨이퍼 스테이지에 유지된 웨이퍼 주변부의 쇼트 영역의 적어도 일부의 주변 노광을 실시하게 할 수 있다.
또한, 계측 스테이션에서의 계측 동작 중에 주변 노광 동작을 개시해도 된다. 이 경우, 주변 노광 동작은 계측 동작 종료 후 또한 노광 개시 전에 종료한다.
또한, 주변 노광 유닛을 계측 스테이션에 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL25) 등과 함께 배치하여 계측 동작 중에 주변 노광 동작을 실시해도 된다.
또한, 계측 스테이션과 노광 스테이션 사이에서의 웨이퍼 스테이지의 위치 제어 (주변 노광 동작의 적어도 일부가 실시되는 기간 중을 포함한다) 는, 어떠한 계측 장치를 사용하여 실시해도 되지만, 상기 인코더 시스템 또는 간섭계 시스템을 사용하여 실시하는 것이 바람직하다.
또한 트윈 스테이지형 노광 장치에서는, 주변 노광 동작을 왕로 (즉, 계측 스테이션으로부터 노광 스테이션으로의 웨이퍼 스테이지의 이동 경로) 에서 실시해도 되고, 복로 (즉, 노광 스테이션으로부터 계측 스테이션 (언로딩 포지션) 으로의 웨이퍼 스테이지의 이동 경로) 에서 실시해도 되고, 1 장의 웨이퍼의 주변 노광 동작을 왕로와 복로로 나누어 실시해도 된다.
또한, 상기 제 2, 제 3 실시형태를 트윈 스테이지형 노광 장치에 적용하는 경우, 주변 노광 유닛을 형성하지 않고, 전술한 2D 헤드 (2D 인코더) 를 갖는 인코더 시스템을 적어도 일방의 웨이퍼 스테이지의 위치 계측 장치로서 채용하는 것만이어도 된다. 즉, 상기 제 2, 제 3 실시형태에서는, 전술한 2D 헤드를 갖는 인코더 시스템이 있으면 되고, 그 인코더 시스템 이외의 구성, 시퀀스 (스테이지 이동과 계측 동작을 병행하여 실시하는 등) 는 임의로 조합하여 채용해도 되는데, 필수는 아니다.
또한 상기 제 2, 제 3 실시형태에서는, 계측 시스템 (200) 이 간섭계 시스템 (118) 과 인코더 시스템 (150) 의 양방을 포함하는 것으로 했지만 이것에 한정되지 않고, 계측 시스템은, 간섭계 시스템 (118) 과 인코더 시스템 (150) 중 일방만을 포함하고 있어도 된다.
다음으로, 트윈 스테이지형 노광 장치에 관한 본 발명의 제 4 실시형태에 대하여 설명한다.
《제 4 실시형태》
이하, 본 발명의 제 4 실시형태를 도 42 ∼ 도 76 에 기초하여 설명한다. 여기서, 전술한 제 1 실시형태 및/또는 제 2 실시형태와 동일 혹은 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 사용함과 함께, 그 설명을 간략화하거나 생략한다.
도 42 에는, 제 4 실시형태의 노광 장치 (1000) 의 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 노광 장치 (1000) 는, 스텝·앤드·스캔 방식의 투영 노광 장치, 이른바 스캐너이다. 후술하는 바와 같이, 본 제 4 실시형태에서도 투영 광학계 (PL) 가 형성되어 있기 때문에, 이하에서는, 이 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 과 평행한 방향을 Z 축 방향, 이것과 직교하는 면 내에서 레티클과 웨이퍼가 상대 주사되는 방향을 Y 축 방향, Z 축 및 Y 축과 직교하는 방향을 X 축 방향으로 하고, X 축, Y 축 및 Z 축 둘레의 회전 (경사) 방향을 각각 θx, θy 및 θz 방향으로 하여 설명한다.
노광 장치 (1000) 는, 조명계 (10), 조명계 (10) 로부터의 조명광 (IL) 에 의해 조명되는 레티클 (R) 을 유지하는 레티클 스테이지 (RST), 레티클 (R) 로부터 사출된 조명광 (IL) 을 웨이퍼 상에 조사하는 투영 광학계 (PL) 를 포함하는 투영 유닛 (PU), 2 개의 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 포함하는 스테이지 장치 (1050), 국소 액침 장치 (8), 및 이들의 제어계 등을 구비하고 있다. 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 상에는 웨이퍼 (W1, W2) 가 각각 유지되어 있다.
스테이지 장치 (1050) 는, 도 42 에 도시된 바와 같이, 베이스반 (12) 상에 배치된 2 개의 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2), 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 위치 정보를 계측하는 계측 시스템 (200) (도 47 참조), 및 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 구동하는 스테이지 구동계 (124) (도 47 참조) 등을 구비하고 있다. 계측 시스템 (200) 은, 도 47 에 도시된 바와 같이, 간섭계 시스템 (118), 인코더 시스템 (150) 및 면위치 계측 시스템 (180) 등을 포함한다.
웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 는, 각각이 구비하는, 예를 들어 에어 슬라이더 (후술) 에 의해, 수 ㎛ 정도의 클리어런스를 사이에 두고 베이스반 (12) 상에 부상 지지되어 있다. 그리고, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 는, 스테이지 구동계 (124) 를 구성하는 후술하는 평면 모터에 의해, 독립적으로 베이스반 (12) 의 상면 (이동 가이드면) 을 따라 XY 평면 내에서 구동할 수 있게 되어 있다.
웨이퍼 스테이지 (WST1) 는, 도 42 및 도 43(A) 에 도시된 바와 같이, 스테이지 본체 (91A) 와, 스테이지 본체 (91A) 상에 탑재된 웨이퍼 테이블 (WTB1) 을 포함한다. 스테이지 본체 (91A) 는, 도 43(A) 에 도시된 바와 같이, 베이스반 (12) 의 내부에 매립된 고정자 (152) 와 함께 평면 모터 (151) 를 구성하는 가동자 (56) 와, 그 가동자 (56) 의 하반부 주위에 일체적으로 형성되고, 복수의 에어 베어링을 갖는 에어 슬라이더 (54) 를 갖고 있다.
가동자 (56) 는, 예를 들어 이웃하는 자극면 (磁極面) 의 극성이 서로 상이하도록 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 평판 자석으로 구성된 평판 형상 발자체 (發磁體) 를 포함하는 자석 유닛에 의해 구성되어 있다. 가동자 (56) 는, 두께가 얇은 직육면체 형상을 갖고 있다.
한편, 고정자 (152) 는, 베이스반 (12) 의 내부에 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 전기자 코일 (구동 코일) (57) 을 갖는 전기자 유닛에 의해 구성되어 있다. 전기자 코일 (57) 로서, 본 제 4 실시형태에서는 X 구동 코일 및 Y 구동 코일이 형성되어 있다. 그리고, 복수의 X 구동 코일 및 Y 구동 코일을 포함하는 전기자 유닛으로 이루어지는 고정자 (152) 와, 전술한 자석 유닛으로 이루어지는 가동자 (56) 에 의해, 전자력 구동 방식 (로렌츠력 구동 방식) 의 무빙 마그넷형 평면 모터 (151) 가 구성되어 있다.
복수의 전기자 코일 (57) 은, 베이스반 (12) 의 상면을 구성하는 비자성체로 이루어지는 평판 형상 부재 (58) 에 의해 커버된다. 평판 형상 부재 (58) 의 상면은, 웨이퍼 스테이지 (WST1 및 WST2) 의 이동 가이드면 또한 에어 슬라이더 (54) 가 구비하는 에어 베어링으로부터의 가압 공기의 수압면 (受壓面) 을 구성한다.
웨이퍼 테이블 (WTB1) 은, 육후 (肉厚) 가 얇은 직육면체 (두꺼운 판형상) 의 부재로 이루어지는 테이블 본체 (34) 와, 그 테이블 본체 (34) 의 +Y 측 측면에 장착된 (정확하게는, 풀 키네마틱 마운트 구조에 의해 테이블 본체 (34) 에 키네마틱하게 지지된) FD 바 (46) 와, 테이블 본체 (34) 의 -Y 측 측면에 고정된 계측부 (138) 의 3 부분을 갖고 있다. 이하에서는, 특별히 필요한 경우를 제외하고, 테이블 본체 (34) 와, FD 바 (46) 와, 계측부 (138) 를 전체로서 웨이퍼 테이블 (WTB1) 이라고 한다. 여기서, 테이블 본체 (34) 는, 상방에서 볼 때 가동자 (56) 와 동일한 형상 및 크기의 외형을 갖고 있다.
웨이퍼 테이블 (WTB1) 은, 스테이지 본체 (91A) 상에, 스테이지 구동계 (124) 의 일부를 구성하는 도시가 생략된 Z·레벨링 기구 (예를 들어 보이스 코일 모터 등을 포함한다) 를 통해 탑재되어 있다. 웨이퍼 테이블 (WTB1) 은, Z·레벨링 기구에 의해, 스테이지 본체 (91A) 에 대하여 Z 축 방향, θx 방향 및 θy 방향으로 미소 구동된다. 따라서, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 은, 평면 모터 (151) 와 Z·레벨링 기구를 포함하는 스테이지 구동계 (124) (도 47 참조) 에 의해, 베이스반 (12) 에 대하여 6 자유도 방향 (X, Y, Z, θx, θy, θz) 으로 구동할 수 있다.
웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 상면 중앙에는, 웨이퍼를 진공 흡착 등에 의해 유지하는 웨이퍼 홀더 (도시 생략) 가 형성되어 있다. 웨이퍼 홀더 (웨이퍼의 탑재 영역) 의 외측에는, 도 43(B) 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 홀더보다 한층 더 큰 원형 개구가 중앙에 형성되고, 또한 직사각형 형상의 외형 (윤곽) 을 갖는 플레이트 (28) 가 형성되어 있다. 플레이트 (28) 의 표면은, 액체 (Lq) 에 대하여 발액화 처리되어 있다. 또한 플레이트 (28) 는, 그 표면의 거의 전부가 웨이퍼 (W1) 의 표면과 거의 동일한 면이 되도록 설정되어 있다. 또한, FD 바 (46) 및 계측부 (138) 는, 각각의 표면이 플레이트 (28) 의 표면과 거의 동일한 면이 되도록 테이블 본체 (34) 에 장착되어 있다.
또한, 플레이트 (28) 의 +Y 측 단부 근방의 X 축 방향의 거의 중앙에는, 직사각형의 개구가 형성되고, 이 개구의 내부에 계측 플레이트 (30) 가 매립되어 있다. 그리고, 계측 플레이트 (30) 의 1 쌍의 공간 이미지 계측 슬릿 패턴 (SL) 각각의 하방의 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 내부에는, 대물 렌즈 등을 포함하는 광학계와 수광 소자 (예를 들어 포토멀티플라이어 튜브 등) 를 포함하는 공간 이미지 계측 장치 (45A) (도 47 참조) 가 상기 1 쌍의 공간 이미지 계측 슬릿 패턴 (SL) 에 대응하여 1 쌍 형성되어 있다. 공간 이미지 계측 장치 (45A) 로는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2002/0041377호 명세서 등에 개시된 것과 동일한 구성의 것이 사용되고 있다. 계측 플레이트 (30) 는, 그 표면이 플레이트 (28) 와 거의 동일한 면으로 되어 있다.
또한, 플레이트 (28) 상면의 X 축 방향 일측과 타측 (도 43(B) 에 있어서의 좌우 양측) 의 영역에는 이동 스케일 (39A, 39B) 이 형성되어 있다. 이동 스케일 (39A, 39B) 은 각각 예를 들어 Y 축 방향을 주기 방향으로 하는 격자와 X 축 방향을 주기 방향으로 하는 격자가 조합된, 반사형 2 차원 격자 (예를 들어 회절 격자) 에 의해 구성되어 있다. 2 차원 격자의 격자선의 피치는, Y 축 방향 및 X 축 방향의 어느 방향에 대해서도, 예를 들어 1 ㎛ 이다. 또한 도 43(B) 에서는, 도시의 편의상, 격자의 피치는 실제의 피치보다 크게 도시되어 있다. 그 밖의 도면에 있어서도 동일하다. 이동 스케일 (39A, 39B) 은 발액막 (발수막) 으로 덮여 있다.
또한, 회절 격자를 보호하기 위해서, 발수성을 구비한 저열팽창률의 유리판으로 커버하는 것도 유효하다. 여기서, 유리판으로는, 두께가 웨이퍼와 동일한 정도, 예를 들어 두께 1 ㎜ 의 것을 사용할 수 있고, 그 유리판의 표면이 웨이퍼면과 동일한 높이 (면위치) 가 되도록 테이블 본체 (34) (웨이퍼 테이블 (WTB1)) 상면에 설치된다.
또한, 플레이트 (28) 의 각 이동 스케일의 끝 부근에는, 후술하는 인코더 헤드와 스케일 사이의 상대 위치를 결정하기 위한, 도시가 생략된 위치 맞춤 패턴이 각각 형성되어 있다. 이 위치 맞춤 패턴은, 예를 들어 반사율이 상이한 격자선으로 구성되고, 이 위치 맞춤 패턴 상을 인코더 헤드가 주사하면, 인코더의 출력 신호의 강도가 변화된다. 그래서, 미리 임계값을 정해 두고, 출력 신호의 강도가 그 임계값을 초과하는 위치를 검출한다. 이 검출된 위치를 기준으로 인코더 헤드와 스케일 사이의 상대 위치를 설정한다.
상기 서술한 바와 같이, 본 제 4 실시형태에서는, 플레이트 (28) 자체가 스케일을 구성하기 때문에, 플레이트 (28) 로서 저열팽창률의 유리판을 사용하기로 해도 된다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 격자가 형성된 예를 들어 저열팽창률의 유리판 등으로 이루어지는 스케일 부재를, 국소적인 신축이 발생하지 않도록, 예를 들어 판 스프링 (또는 진공 흡착) 등에 의해 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 상면에 고정해도 된다. 혹은, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 을 저열팽창률의 재료로 형성할 수도 있고, 이러한 경우에는, 이동 스케일은, 그 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 상면에 직접 형성해도 된다.
FD 바 (46) 는, 도 43(B) 에 도시된 바와 같이, 전술한 제 1 실시형태와 동일하게 구성되어 있다. FD 바 (46) 에 형성된 1 쌍의 기준 격자 (52) 의 간격은 거리 (L) 로 되어 있다.
계측부 (138) 는, X 축 방향을 길이 방향으로 하는 직육면체 형상이다. 계측부 (138) 에는, 후술하는 각종 계측용 부재가 형성되어 있다.
웨이퍼 스테이지 (WST2) 는, 도 42, 도 44(A) 및 도 44(B) 등에 도시된 바와 같이, 스테이지 본체 (91B) 와 웨이퍼 테이블 (WTB2) 을 포함하고, 상기 서술한 웨이퍼 스테이지 (WST1) 와 동일하게 구성되어 있다. 웨이퍼 스테이지 (WST2) 는, 가동자 (56) 와 고정자 (152) 로 이루어지는 평면 모터 (151) 에 의해 구동된다.
웨이퍼 테이블 (WTB2) 은, 도 44(A) 및 도 44(B) 에 도시된 바와 같이, 전술한 웨이퍼 테이블 (WTB1) 과 동일하게, 테이블 본체 (34) 와, 그 테이블 본체 (34) 의 +Y 측 측면, -Y 측 측면에 각각 장착된 FD 바 (46) 와, 계측부 (138) 의 3 부분을 갖고 있다. 단, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 계측부 (138) 가 구비하는 각종 계측용 부재는, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 계측부 (138) 가 구비하는 각종 계측용 부재와 상이하다. 즉, 본 제 4 실시형태에서는, 복수 종류의 계측용 부재가, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 가 각각 구비하는 계측부 (138) 에 분산되어 배치되어 있다. 또한, 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 계측 플레이트 (30) 를 포함하여 구성되는 1 쌍의 공간 이미지 계측 장치를 이하에서는 공간 이미지 계측 장치 (45B) 라고 기술한다.
상기 계측용 부재로는, 예를 들어 도 43(B) 에 도시된 전술과 동일한 조도 불균일 센서 (94), 투영 광학계 (PL) 의 이미지면 상에서 조명광 (IL) 을 수광하는 소정 면적의 수광부를 갖는 조도 모니터 (97), 및 도 44(B) 에 도시된 파면 수차 계측기 (98), 그리고 공간 이미지 계측기 등을 사용할 수 있다.
본 제 4 실시형태에 있어서도, 계측용 부재로서 예를 들어 투영 광학계 (PL) 의 투과율을 계측하는 투과율 계측기, 및/또는, 전술한 국소 액침 장치 (8), 예를 들어 노즐 유닛 (32) (혹은 선단 렌즈 (191)) 등을 관찰하는 계측기 등을 사용해도 된다. 또한, 계측용 부재와 상이한 부재, 예를 들어 노즐 유닛 (32), 선단 렌즈 (191) 등을 청소하는 청소 부재 등을 어느 웨이퍼 스테이지에 탑재해도 된다.
또한 본 제 4 실시형태에 있어서도, 투영 광학계 (PL) 와 액체 (물) (Lq) 를 통해 노광광 (조명광) (IL) 에 의해 웨이퍼 (W) 를 노광하는 액침 노광이 실시되는 것에 대응하여, 조명광 (IL) 을 사용하는 계측에 사용되는 상기 조도 불균일 센서 (94), 조도 모니터 (97) 및 파면 수차 계측기 (98) 그리고 공간 이미지 계측기에서는, 투영 광학계 (PL) 및 물을 통해 조명광 (IL) 을 수광하게 된다. 또한, 각 센서는, 예를 들어 광학계 등의 일부만이 웨이퍼 테이블에 탑재되어 있어도 되고, 센서 전체를 웨이퍼 테이블에 배치하도록 해도 된다. 전술한 공간 이미지 계측 장치 (45A, 45B) 에 대해서도 동일하다.
또한 도시는 생략되어 있지만, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 -X 측 단부로부터, 베이스반 (12) 의 -X 측에 설치된 Y 축 방향으로 이동할 수 있는 제 1 케이블 셔틀 (도시 생략) 에, 도시가 생략된 배선·배관용 케이블이 접속되어 있다. 동일하게, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 +X 측 단부로부터, 베이스반 (12) 의 +X 측에 설치된 Y 축 방향으로 이동할 수 있는 제 2 케이블 셔틀 (도시 생략) 에, 도시가 생략된 배선·배관용 케이블이 접속되어 있다. 이들 케이블에 의해, 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 에 형성된 Z·레벨링 기구 및 계측용 부재 등에 대한 전력 공급, 및 에어 슬라이더에 대한 가압 공기의 공급 등이 실시된다.
본 제 4 실시형태의 노광 장치 (1000) 에서는, 도 42 에서는 도면의 착종을 피하는 관점에서 도시가 생략되어 있지만, 실제로는, 도 45 에 도시된 바와 같이, 투영 유닛 (PU) 의 중심 (투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX), 본 제 4 실시형태에서는 전술한 노광 영역 (IA) 의 중심과도 일치) 을 통과하고 또한 Y 축과 평행한 직선, 즉 기준축 (LV0) 상에서, 광축 (AX) 으로부터 -Y 측으로 소정 거리 떨어진 위치에 검출 중심을 갖는 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 가 배치되어 있다. 또한, 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 를 사이에 두고 X 축 방향의 일측과 타측에는, 기준축 (LV0) 에 관하여 거의 대칭으로 검출 중심이 배치되는 세컨더리 얼라이먼트계 (AL21, AL22 와 AL23, AL24) 가 각각 형성되어 있다. 즉, 5 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 는 그 검출 중심이 X 축 방향에 관하여 상이한 위치에, 즉 X 축 방향을 따라 배치되어 있다.
프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 및 4 개의 세컨더리 얼라이먼트계 (AL21 ∼ AL24) 의 각각으로서, 예를 들어 화상 처리 방식의 FIA (Field Image Alig㎚ent) 계가 사용되고 있다. 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 및 4 개의 세컨더리 얼라이먼트계 (AL21 ∼ AL24) 의 각각으로부터의 촬상 신호는, 도시가 생략된 얼라이먼트 신호 처리계를 통해 도 47 의 주제어 장치 (20) 에 공급되도록 되어 있다.
다음으로, 웨이퍼 스테이지 (WST1 및 WST2) 의 위치 정보를 계측하는 간섭계 시스템 (118) 의 구성 등에 대하여 설명한다.
웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 +X 측의 면 (+X 단면) 및 -X 측의 면 (-X 단면) 에는 각각 경면 가공이 실시되고, 도 43(B) 에 도시된 반사면 (27a, 27c) 이 형성되어 있다. 또한, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 +Y 측의 면 (+Y 단면), 즉 FD 바 (46) 의 +Y 단면, 및 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 -Y 측의 면 (-Y 단면), 즉 계측부 (138) 의 -Y 단면에는, 각각 반사면 (27b, 27d) 이 형성되어 있다.
동일하게, 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 +X 단면, -X 단면, +Y 단면 (FD 바의 +Y 단면) 및 -Y 단면 (즉 계측부의 -Y 단면) 에는, 각각 경면 가공이 실시되고, 도 44(B) 에 도시된 반사면 (27e, 27g, 27f, 27h) 이 형성되어 있다.
간섭계 시스템 (118) 은, 도 46 에 도시된 바와 같이, 4 개의 Y 간섭계 (206, 207, 208, 209) 와 6 개의 X 간섭계 (217, 218, 226, 227, 228, 229) 를 포함한다. Y 간섭계 (206, 207, 208) 는, 베이스반 (12) 의 +Y 측에, X 축 방향에 관하여 상이한 위치에 배치되어 있다. Y 간섭계 (209) 는, 베이스반 (12) 의 -Y 측에, Y 간섭계 (207) 에 대향하여 배치되어 있다. X 간섭계 (217, 218) 는, 베이스반 (12) 의 -X 측에, Y 축 방향으로 소정 간격으로 배치되어 있다. 또한, X 간섭계 (226, 227, 228, 229) 는 베이스반 (12) 의 +X 측에, Y 축 방향에 관하여 상이한 위치에 배치되어 있다. 이 중 X 간섭계 (227, 228) 는, X 간섭계 (217, 218) 에 각각 대향하여 배치되어 있다.
상세히 서술하면, Y 간섭계 (207) 는 도 46 에 도시된 바와 같이, 전술한 기준축 (LV0) 을 Y 축 방향에 관한 실질적인 측장축으로 하는 다축 간섭계이다. Y 간섭계 (207) 는, Y 축과 평행한 적어도 3 개의 측장 빔을 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 반사면 (27b) (또는 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 반사면 (27f)) 에 조사하고, 그들의 반사광을 수광하여, 각 측장 빔의 조사점에 있어서의 반사면 (27b) (또는 27f) 의 Y 축 방향의 위치 정보를 계측한다. 이들 위치 정보는, 주제어 장치 (20) (도 47 참조) 로 보내진다. 주제어 장치 (20) 는, Y 간섭계 (207) 에서 계측된 위치 정보에 기초하여, 웨이퍼 테이블 (WTB1) (또는 WTB2) 의 Y 축 방향에 관한 위치 (Y 위치), θz 회전량 (요잉량) 및 θx 회전량 (피칭량) 을 산출한다.
Y 간섭계 (206, 208, 209) 는, Y 간섭계 (207) 와 동일하게, 웨이퍼 테이블 (WTB1) (또는 WTB2) 의 Y 위치, 피칭량 및 요잉량을 계측하기 위해서 사용된다. Y 간섭계 (206, 208) 는, 각각 기준축 (LV0) 과 평행한 Y 축 방향의 실질적인 측장축 (LV1, LV2) 을 갖는다. 또한 Y 간섭계 (209) 는, 실질적인 측장축을 기준축 (LV0) 으로 하고, 적어도 3 개의 측장 빔을 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 반사면 (27d) 또는 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 반사면 (27h) 에 조사한다.
X 간섭계 (217, 227) 는, 전술한 기준축 (LH) 을 X 축 방향에 관한 실질적인 측장축으로 하는 다축 간섭계이다. 즉, X 간섭계 (217) 는, X 축과 평행한 복수의 측장 빔을 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 반사면 (27c) 에 조사하고, 각각의 반사광을 수광하여, 각 측장 빔의 조사점에 있어서의 반사면 (27c) 의 X 축 방향의 위치 정보를 계측한다. 동일하게, X 간섭계 (227) 는, X 축과 평행한 복수의 측장 빔을 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 반사면 (27e) 에 조사하고, 각각의 반사광을 수광하여, 측장 빔의 조사점에 있어서의 반사면 (27e) 의 X 축 방향의 위치 정보를 계측한다. 이들 위치 정보는 주제어 장치 (20) 로 보내진다. 주제어 장치 (20) 는, X 간섭계 (217, 227) 로 계측된 위치 정보에 기초하여, 각각 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 의 X 위치 및 θy 회전량 (롤링량) 을 산출한다.
X 간섭계 (218, 228) 는, X 간섭계 (217, 227) 와 동일한 다축 간섭계로 이루어지고, 각각 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 의 X 위치 및 θy 회전량 (롤링량) 을 계측하기 위해서 사용된다.
나머지 X 간섭계 (226, 229) 는, X 간섭계 (217, 227) 와 동일한 다축 간섭계로 이루어지고, 모두 웨이퍼 테이블 (WTB1 및 WTB2) 의 X 위치 및 θy 회전량 (롤링량) 을 계측하기 위해서 사용된다. 또한 X 간섭계 (229) 는, 전술한 기준축 (LA) 을 측장축으로 한다.
이와 같이, Y 간섭계 (206, 207, 208, 209) 및 X 간섭계 (217, 218, 226, 227, 228, 229) 를 포함하는 간섭계 시스템 (118) 을 사용함으로써, 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 의 5 자유도 (X, Y, θx, θy, θz) 방향의 위치 정보를 계측할 수 있다. 또한 다축 간섭계, 예를 들어 각 X 간섭계는, 45°경사져 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 에 설치되는 반사면을 통해, 투영 유닛 (PU) 을 유지하는 메인 프레임의 일부에 설치되는 도시가 생략된 반사면에 레이저 빔을 조사하고, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 Z 위치를 검출하도록 해도 된다.
다음으로, 웨이퍼 스테이지 (WST1 및 WST2) 의 XY 평면 내의 위치 정보 (θz 회전의 정보를 포함한다) 를 계측하는 인코더 시스템 (150) 의 구성 등에 대하여 설명한다.
본 제 4 실시형태의 노광 장치 (1000) 에서는, 도 45 에 도시된 바와 같이, 전술한 액침 영역 (14) (노즐 유닛 (32)) 의 +X 측, -X 측에, X 축 방향을 길이 방향으로 하여 인코더 시스템 (150) 의 2 개의 헤드 유닛 (162A, 162B) 이 배치되어 있다. 이들 헤드 유닛 (162A, 162B) 은, 도 45 등에서는 도면의 착종을 피하는 관점에서 도시가 생략되어 있지만, 실제로는, 지지 부재를 통해, 전술한 투영 유닛 (PU) 을 유지하는 메인 프레임에 매달린 상태로 고정되어 있다.
헤드 유닛 (162B, 162A) 은, X 축 방향에 관하여 간격 (WD) 으로 배치된 복수 (여기서는 5 개) 의 2 차원 인코더 헤드 (이하, 2D 헤드라고 약기한다) (164i, 165j ; i, j = 1 ∼ 5) 를 각각 구비하고 있다. 보다 상세하게는, 헤드 유닛 (162B 및 162A) 은 각각, 투영 유닛 (PU) 의 주변을 제외하고, 전술한 기준축 (LH) 상에 간격 (WD) 으로 배치된 복수 (여기서는 4 개) 의 2D 헤드 (1641 ∼ 1644 또는 1652 ∼ 1655) 와, 투영 유닛 (PU) 의 주변에 있어서, 기준축 (LH) 으로부터 -Y 방향으로 소정 거리 떨어진 위치, 즉 노즐 유닛 (32) 의 -Y 측 위치에 배치된 1 개의 2D 헤드 (1645 또는 1651) 를 구비하고 있다. 헤드 유닛 (162A, 162B) 은, 후술하는 5 개의 Z 헤드도 각각 구비하고 있다. 여기서 2D 헤드란, 서로 직교하는 2 축 방향, 여기서는 X 축 방향 및 Y 축 방향에 감도를 갖는, 즉 직교 2 축 방향 (X 축 방향 및 Y 축 방향) 을 계측 방향으로 하는 인코더 헤드이다. 2D 헤드로는, 예를 들어 전술한 제 2, 제 3 실시형태 중에서 채용한 2D 헤드와 동일한 구성의 2D 헤드 (예를 들어 도 34 에 도시된 것) 를 사용할 수 있다.
헤드 유닛 (162A) 은, 전술한 이동 스케일 (39A) 을 사용하여, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 X 축 방향의 위치 (X 위치) 및 Y 축 방향의 위치 (Y 위치) 를 계측하는 다안 (여기서는 5 안) 의 2 차원 인코더 (이하, 적절히 「인코더」라고 약기한다) (170A) (도 47 참조) 를 구성한다. 동일하게, 헤드 유닛 (162B) 은, 전술한 이동 스케일 (39B) 을 사용하여, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 X 위치 및 Y 위치를 계측하는 다안 (여기서는 5 안) 의 2 차원 인코더 (170B) (도 47 참조) 를 구성한다. 여기서, 헤드 유닛 (162A 및 162B) 이 각각 구비하는 5 개의 2D 헤드 (164i 또는 165j) (즉, 계측 빔) 의 X 축 방향의 간격 (WD) 은, 이동 스케일 (39A, 39B) (보다 정확하게는 2 차원 격자) 의 X 축 방향의 폭보다 약간 좁게 설정되어 있다.
또한, 2D 헤드 (1643, 1653) 로부터 -Y 방향으로 소정 거리 떨어진 위치에 2D 헤드 (1661, 1662) 가 배치되어 있다. 2D 헤드 (1661, 1662) 는, 서로 기준축 (LV0) 에 관하여 대칭 배치로 형성되어 있다. 2D 헤드 (1661, 1662) 는, 실제로는 지지 부재를 통해, 전술한 투영 유닛 (PU) 을 유지하는 메인 프레임에 매달린 상태로 고정되어 있다.
2D 헤드 (1662, 1661) 는, 전술한 이동 스케일 (39A, 39B) 을 각각 사용하여, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 X 위치 및 Y 위치를 계측하는 2 차원 인코더 (170E, 170F) (도 47 참조) 를 구성한다. 후술하는 주변 노광 동작시 등에, 이동 스케일 (39B, 39A) 에 2D 헤드 (1661, 1662) 가 각각 대향하고, 이 2D 헤드 (1661, 1662) (즉, 2 차원 인코더 (170E, 170F)) 에 의해 웨이퍼 스테이지 (WST1 또는 WST2) 의 X, Y 위치 및 θz 회전량이 계측된다.
본 제 4 실시형태에서는, 2D 헤드 (1662, 1661) 로부터 더욱 -Y 측으로 소정 거리 떨어져 헤드 유닛 (162C, 162D) 이 각각 형성되어 있다. 헤드 유닛 (162C 및 162D) 은, 도 45 등에서는 도면의 착종을 피하는 관점에서 도시가 생략되어 있지만, 실제로는 지지 부재를 통해 메인 프레임에 매달린 상태로 고정되어 있다.
헤드 유닛 (162D) 은, 헤드 유닛 (162B) 에 속하는 5 개의 2D 헤드 (641 ∼ 645) 와 동일한 X 위치에 각각 배치된 5 개의 2D 헤드 (1671 ∼ 1675) 를 구비하고 있다. 보다 상세하게는, 헤드 유닛 (162D) 은, 세컨더리 얼라이먼트계 (AL21) 의 -X 측에 배치되고, 전술한 기준축 (LA) 상에 간격 (WD) 으로 배치된 4 개의 2D 헤드 (1671 ∼ 1674) 와, 가장 내측 (+X 측) 의 2D 헤드 (1674) 로부터 +X 측으로 거리 (WD) 떨어지고, 또한 기준축 (LA) 으로부터 -Y 측으로 소정 거리 떨어진 세컨더리 얼라이먼트계 (AL21) 의 -Y 측의 위치에 배치된 1 개의 2D 헤드 (1675) 를 구비하고 있다.
헤드 유닛 (162C) 은, 기준축 (LV0) 에 관하여 헤드 유닛 (162D) 과 대칭이고, 상기 5 개의 2D 헤드 (1675 ∼ 1671) 와 기준축 (LV0) 에 관하여 대칭으로 배치된 5 개의 2D 헤드 (1681 ∼ 1685) 를 구비하고 있다. 후술하는 얼라이먼트 동작시 등에는, 이동 스케일 (39B, 39A) 에 2D 헤드 (167p, 168q ; p, q = 1 ∼ 5) 가 적어도 각 1 개 각각 대향하고, 이 2D 헤드 (167, 168) (즉, 이들 2D 헤드 (167, 168) 에 의해 구성되는 2 차원 인코더 (170D, 170C) (도 47 참조)) 에 의해 웨이퍼 스테이지 (WST1 또는 WST2) 의 X, Y 위치 및 θz 회전량이 계측된다. 여기서, 세컨더리 얼라이먼트계 (AL21, AL24) 에 X 축 방향에서 인접하는 2D 헤드 (1674, 1682) 의 X 축 방향의 간격은, 전술한 거리 (L) 와 거의 동일하게 설정되어 있다.
또한 본 제 4 실시형태에서는, 예를 들어 국제 공개 제2007/097379호 팜플렛 등에 개시되어 있는 Sec-BCHK (인터벌) 와 동일한 순서로, 정기적으로 세컨더리 얼라이먼트계 (AL21 ∼ AL24) 의 베이스 라인 계측이 실시된다. 이 세컨더리 얼라이먼트계 (AL21 ∼ AL24) 의 베이스 라인 계측시에, 상기 2 개의 2D 헤드 (1674, 1682) 가 FD 바 (46) 의 1 쌍의 기준 격자 (52) 와 각각 대향하고, 그 1 쌍의 기준 격자 (52) 와 대향하는 2D 헤드 (1674, 1682) 에 의해, FD 바 (46) 의 Y 위치가 각각의 기준 격자 (52) 의 위치에서 계측된다. 이하에서는, 1 쌍의 기준 격자 (52) 에 각각 대향하는 2D 헤드 (1674, 1682) 에 의해 구성되는 인코더를 Y 리니어 인코더 (적절히, 「Y 인코더」 또는 「인코더」라고도 약기한다) (170G, 170H) (도 47 참조) 라고 한다.
상기 서술한 인코더 (170A ∼ 170H) 는, 예를 들어 0.1 ㎚ 정도의 분해능으로 웨이퍼 스테이지 (WST1) (또는 WST2) 의 위치 좌표를 계측하고, 그 계측값을 주제어 장치 (20) 에 공급한다. 주제어 장치 (20) 는, 인코더 (170A 및 170B, 또는 170C 및 170D, 또는 170E 및 170F) 의 계측값에 기초하여 웨이퍼 스테이지 (WST1) (또는 WST2) 의 XY 평면 내의 위치 (θz 회전을 포함한다) 를 제어함과 함께, Y 인코더 (170G, 170H) 의 계측값에 기초하여 FD 바 (46) (웨이퍼 스테이지) 의 θz 회전을 제어한다.
본 제 4 실시형태에서는, 상기 서술한 2D 헤드 (164i, 165j, 1661, 1662, 167p, 168q) 로는, 예를 들어 X 축 방향 및 Y 축 방향에 배치된 2 쌍의 고정 스케일을 갖고, 각 쌍의 고정 스케일에서 2 차원 격자 (이동 스케일 (39A, 39B)) 로부터 발생하는 직교 2 축 방향의 동일 차수의 회절광을 각각 공통의 인덱스 스케일에 집광하는 3 격자 회절 간섭 방식의 인코더가 사용되고 있다. 단, 이것에 한정되지 않고, 단일 헤드로 웨이퍼 테이블의 XY 2 차원 방향의 위치를 계측할 수 있다면, 어떤 구성의 2D 헤드를 사용해도 된다.
본 제 4 실시형태의 노광 장치 (1000) 에서는, 도 45 에 도시된 바와 같이, 조사계 (90a) 및 수광계 (90b) 로 이루어지는 다점 AF 계가 형성되어 있다. 여기서는 일례로서, 전술한 헤드 유닛 (162D) 의 +Y 측에 조사계 (90a) 가 배치되고, 이것에 대치되는 상태로, 전술한 헤드 유닛 (162C) 의 +Y 측에 수광계 (90b) 가 배치되어 있다. 조사계 (90a) 와 수광계 (90b) 는, 기준축 (LV0) 에 관하여 대칭의 배치로 되어 있다.
도 45 중에서는, 각각 검출 빔이 조사되는 복수의 검출점이 개별적으로 도 시되지 않고, 조사계 (90a) 및 수광계 (90b) 사이에서 X 축 방향으로 연장되는 가늘고 긴 검출 영역 (빔 영역) (AF) 으로서 도시되어 있다. 이 검출 영역 (AF) 은, X 축 방향의 길이가 웨이퍼 (W1, W2) 의 직경보다 약간 길게 설정되어 있기 때문에, 웨이퍼를 Y 축 방향으로 1 회 스캔하는 것만으로, 웨이퍼의 거의 전체면에서 Z 축 방향의 위치 정보 (면위치 정보) 를 계측할 수 있다. 또한, 검출 영역 (AF) 은, Y 축 방향에 관하여, 액침 영역 (14) (노광 영역 (IA)) 과 얼라이먼트계 (AL1, AL21, AL22, AL23, AL24) 의 검출 영역 사이에 배치되어 있기 때문에, 다점 AF 계와 얼라이먼트계에서 그 검출 동작을 병행하여 실시할 수 있도록 되어 있다. 다점 AF 계는, 투영 유닛 (PU) 을 유지하는 메인 프레임 등에 형성되어 있다.
다점 AF 계 (90a, 90b) 의 검출 영역 (AF) 의 Y 축 방향의 중심을 통과하는 X 축 방향의 직선 (LF) 에 관하여, 전술한 1 쌍의 헤드 유닛 (162C, 162D) 과 거의 대칭인 배치로 1 쌍의 헤드 유닛 (162E, 162F) 이 배치되어 있다. 헤드 유닛 (162E, 162F) 은, 도시가 생략된 메인 프레임의 하면에 고정되어 있다. 헤드 유닛 (162E, 162F) 은, 기준축 (LV0) 에 관하여 대칭인 배치로 되어 있다. 헤드 유닛 (162F) 은, 전술한 헤드 유닛 (162D) 에 속하는 2D 헤드 (1671 ∼ 1675) 와, 직선 (LF) 에 관하여 대칭으로 배치된 5 개의 Z 헤드 (1711 ∼ 1715) 를 갖고 있다. 또한 헤드 유닛 (162E) 은, 전술한 헤드 유닛 (162C) 에 속하는 2D 헤드 (1681 ∼ 1685) 와, 직선 (LF) 에 관하여 대칭으로 배치된 5 개의 Z 헤드 (1731 ∼ 1735) 를 갖고 있다. 이 경우, Z 헤드 (1711 ∼ 1715) 와 Z 헤드 (1735 ∼ 1731) 는, 기준선 (LV0) 에 관하여 대칭이다.
Z 헤드 (1711 ∼ 1715) 및 Z 헤드 (1731 ∼ 1735) 로는, 웨이퍼 테이블 (WTB1 또는 WTB2), 구체적으로는 이동 스케일 (39A, 39B) 에 대하여 상방으로부터 광을 조사하고, 그 반사광을 수광하여 그 광의 조사점에 있어서의 웨이퍼 테이블 (WTB1 또는 WTB2) 표면의 Z 축 방향의 위치 정보를 계측하는 센서 헤드, 일례로서 CD 드라이브 장치 등으로 사용되는 광 픽업과 같은 구성의 광학식 변위 센서의 헤드가 사용되고 있다.
또한 전술한 헤드 유닛 (162B, 162A) 은, 각각이 구비하는 5 개의 Y 헤드 (164i, 165j ; i, j = 1 ∼ 5) 와 동일한 X 위치에, 단 Y 위치를 어긋나게 하여, 각각 5 개의 Z 헤드 (74i, 76j ; i, j = 1 ∼ 5) 를 구비하고 있다. 여기서, 헤드 유닛 (162A, 162B) 의 각각에 속하는 외측의 4 개의 Z 헤드 (762 ∼ 765, 741 ∼ 744) 는, 기준축 (LH) 으로부터 +Y 방향으로 소정 거리 떨어져 기준축 (LH) 과 평행으로 배치되어 있다. 또한, 헤드 유닛 (162A, 162B) 의 각각에 속하는 가장 내측의 Z 헤드 (761, 745) 는, 투영 유닛 (PU) 의 +Y 측에 배치되어 있다. 그리고, 헤드 유닛 (162B, 162A) 의 각각에 속하는 5 개의 Z 헤드 (74i, 76j ; i, j = 1 ∼ 5) 는, 서로 기준축 (LV0) 에 관하여 대칭으로 배치되어 있다.
상기 서술한 Z 헤드 (1711 ∼ 1715), Z 헤드 (1731 ∼ 1735), Z 헤드 (741 ∼ 745) 및 Z 헤드 (761 ∼ 765) 는, 도 47 에 도시된 바와 같이, 신호 처리·선택 장치 (160) 를 통해 주제어 장치 (20) 에 접속되어 있다. 주제어 장치 (20) 는, 신호 처리·선택 장치 (160) 를 통해 Z 헤드 (1711 ∼ 1715), Z 헤드 (1731 ∼ 1735), Z 헤드 (741 ∼ 745) 및 Z 헤드 (761 ∼ 765) 중에서 임의의 Z 헤드를 선택하여 작동 상태로 하고, 그 작동 상태로 한 Z 헤드에서 검출한 면위치 정보를 신호 처리·선택 장치 (160) 를 통해 수취한다. 본 제 4 실시형태에서는, Z 헤드 (1711 ∼1715), Z 헤드 (1731 ∼ 1735), Z 헤드 (741 ∼ 745) 및 Z 헤드 (761 ∼ 765) 와, 신호 처리·선택 장치 (160) 를 포함하여 웨이퍼 테이블 (WTB1) (또는 WTB2) 의 Z 축 방향 및 XY 평면에 대한 경사 방향의 위치 정보를 계측하는 면위치 계측 시스템 (180) 이 구성되어 있다.
또한 본 제 4 실시형태의 노광 장치 (1000) 에서는, 도 45 에 도시된 바와 같이, 전술한 2D 헤드 (1661, 1662) 상호간에, X 축 방향으로 연장되는 주변 노광용 액티브 마스크 (51a) 를 갖는 주변 노광 유닛 (51) (도 8 참조) 이 배치되어 있다. 주변 노광 유닛 (51) 은, 도시가 생략된 메인 프레임의 하면에 도시가 생략된 지지 부재를 통해 매달린 상태로 지지되어 있다. 이 주변 노광 유닛 (51) 에서는, 주변 노광용 액티브 마스크의 1 쌍의 가변 성형 마스크 (VM1, VM2) 를 구성하는 각 마이크로 미러를 ON 상태와 OFF 상태로 전환함으로써, 주변 노광 유닛 (51) 의 하방에 위치하는 웨이퍼 (W1) (또는 W2) 상의 주변 쇼트의 임의의 영역을 노광할 수 있다. 또한, 주변 노광 유닛 (51) 의 주변 노광용 액티브 마스크 (51a) 를 X 방향으로 연장되는 단일 가변 성형 마스크에 의해 구성해도 된다. 또한, 광원으로부터의 광 대신에, 예를 들어 광 파이버를 사용하여 조명광 (IL) 을 주변 노광용 액티브 마스크로 유도해도 된다.
주변 노광 유닛 (51) 에 의하면, 웨이퍼 (W1 또는 W2) 의 X 축 방향의 중심과 주변 노광 유닛 (51) 의 길이 방향의 중심이 거의 일치한 상태로, 웨이퍼 스테이지 (WST1 또는 WST2) 를 Y 축 방향으로 이동시킴으로써, 웨이퍼 (W1 또는 W2) 의 임의의 주변 노광 영역 (예를 들어 도 13 의 영역 (S1a, S7a, S8a, S16a, S17a, S27a, S50a, S60a, S61a, S69a, S70a, S76a) 참조) 을 노광하여 임의의 패턴을 형성할 수 있다.
도 47 에는, 노광 장치 (1000) 의 제어계의 주요한 구성이 도시되어 있다. 이 제어계는, 장치 전체를 통괄적으로 제어하는 마이크로 컴퓨터 (또는 워크스테이션) 로 이루어지는 주제어 장치 (20) 를 중심으로 구성되어 있다. 또한, 도 47 에 있어서는, 전술한 조도 불균일 센서 (94), 조도 모니터 (97) 및 파면 수차 계측기 (98) 등의 각종 센서가 종합하여 센서군 (99) 으로서 도시되어 있다.
다음으로, 도 48 ∼ 도 76 에 기초하여, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 처리 동작에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 동작 중, 주제어 장치 (20) 에 의해 액체 공급 장치 (5) 와 액체 회수 장치 (6) 가 제어되고, 액체 (Lq) 가 투영 광학계 (PL) 의 선단 렌즈 (191) 의 바로 아래에 공급됨과 함께, 선단 렌즈 (191) 의 바로 아래로부터 회수되어, 일정량의 액체 (Lq) 가 선단 렌즈 (191) 와 웨이퍼 테이블 (WTB1 및/또는 WTB2) 사이에 유지됨으로써, 항상 액침 영역 (14) 이 형성되어 있다. 그러나, 이하에서는 설명을 알기 쉽게 하기 위해서, 액체 공급 장치 (5) 및 액체 회수 장치 (6) 의 제어에 관한 설명은 생략한다. 또한, 이후의 동작 설명은 다수의 도면을 사용하여 실시하는데, 도면마다 동일한 부재에 부호가 부여되어 있거나, 부여되어 있지 않다. 즉, 도면마다 기재되어 있는 부호가 상이하지만, 그들 도면은 부호의 유무에 관계없이 동일 구성이다. 지금까지 설명에 사용한 각 도면에 대해서도 동일하다. 또한, 도 48 ∼ 도 76 에 있어서, 도시의 편의상, 액침 영역 (14) 만을 도시하고, 투영 유닛 (PU) (투영 광학계 (PL)) 및 국소 액침 장치 (8) (노즐 유닛 (32)) 등의 도시는 생략되어 있다.
도 48 에는, 액침 영역 (14) (투영 유닛 (PU)) 의 하방에 있어서, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 상에 유지된 웨이퍼 (W2) 에 대하여 스텝·앤드·스캔 방식의 노광이 실시되고, 이것과 병행하여, 좌측 로딩 포지션에 있어서, 웨이퍼 반송 기구 (도시 생략) 와 웨이퍼 스테이지 (WST1) 사이에서 웨이퍼 교환, 및 웨이퍼 홀더의 냉각 그 밖의 노광을 위한 준비 작업 (이하, Pit 작업이라고 한다) 이 완료되었을 때의 상태가 도시되어 있다. 이 때, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 위치는, Y 간섭계 (208) 와 X 간섭계 (229) 의 계측값에 기초하여 주제어 장치 (20) 에 의해 관리되고 있다. 또한 이 때, 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 XY 평면 내의 위치 (θz 방향의 회전량을 포함한다) 는, 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 이동 스케일 (39A, 39B) 에 각각 대향하는 헤드 유닛 (162A, 162B) 에 속하는 2D 헤드 (165j, 164i) (즉 2 차원 인코더 (170A, 170B)) 의 계측값에 기초하여 주제어 장치 (20) 에 의해 제어되고 있다.
또한, 노광 중의 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 Z 축 방향의 위치, 및 θy 방향의 회전 (롤링) 은, 웨이퍼 테이블 (WTB2) 표면의 X 축 방향 일측과 타측의 단부 (이동 스케일 (39B, 39A)) 에 각각 대향하는 1 쌍의 Z 헤드 (74i, 76j) 의 계측값에 기초하여 주제어 장치 (20) 에 의해 제어되고 있다. 또한, 노광 중의 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 θx 방향의 회전 (피칭) 은, Y 간섭계 (207) 의 계측값에 기초하여 주제어 장치 (20) 에 의해 제어되고 있다. 이 노광 중의 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 Z 축 방향의 위치, θy 회전 및 θx 회전의 제어 (웨이퍼 (W) 의 포커스·레벨링 제어) 는, 사전에 실시된 포커스 매핑의 결과에 기초하여 실시된다. 또한, 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 Z 축 방향을 제외한 5 자유도 방향의 위치는 간섭계 (207, 227) 에 의해서도 계측되고 있다.
상기 노광 동작은, 주제어 장치 (20) 에 의해, 사전에 실시된 웨이퍼 얼라이먼트 (예를 들어 EGA) 의 결과 및 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 의 최신 베이스 라인 등에 기초하여, 웨이퍼 (W2) 상의 각 쇼트 영역의 노광을 위한 주사 개시 위치 (가속 개시 위치) 로 웨이퍼 스테이지 (WST2) 가 이동되는 쇼트간 이동 동작과, 레티클 (R) 에 형성된 패턴을 주사 노광 방식으로 각 쇼트 영역에 전사하는 주사 노광 동작을 반복함으로써 실시된다. 또한, 웨이퍼 (W2) 상의 노광 대상 쇼트 영역의 행수가 짝수 행이고, 상기 노광은, 이른바 완전 교호 스캔에 의해, 도 48 에 있어서의 좌측 위에 위치하는 쇼트 영역으로부터 좌측 아래에 위치하는 쇼트 영역의 순서로 실시된다.
상기 서술한 바와 같이, 웨이퍼 테이블 (WTB2) 상의 웨이퍼 (W2) 에 대한 스텝·앤드·스캔 방식의 노광이 속행되고 있는 동안에, 주제어 장치 (20) 에 의해, 도 49 에 도시된 바와 같이 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 +X 방향으로의 구동이 개시된다. 그리고, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 는, 도 50 에 도시된 계측 플레이트 (30) 상의 기준 마크 (FM) 가 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 의 시야 (검출 영역) 내에 위치 결정되는 위치로 이동된다. 이 이동 도중에, 주제어 장치 (20) 에 의해, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 XY 평면 내의 위치 제어가, 전술한 간섭계 (208, 229) 의 계측값에 기초한 제어로부터, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 이동 스케일 (39B, 39A) 에 대향하는 헤드 유닛 (162D, 162C) 에 각각 속하는 2D 헤드 (167p, 168q ; p, q = 1 ∼ 5), 즉 2 차원 인코더 (170D, 170C) 의 계측값에 기초한 제어로 전환된다.
그리고, 도 50 에 도시된 위치로 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 이동하면, 주제어 장치 (20) 는, 새로운 웨이퍼 (W1) 에 대한 웨이퍼 얼라이먼트 (및 그 밖의 전처리 계측) 의 개시에 앞서, Y 간섭계 (209) 및 X 간섭계 (229), 그리고 2 차원 인코더 (170D, 170C) 의 리셋 (원점의 재설정) 을 실행한다.
간섭계 (209, 229), 및 2 차원 인코더 (170D, 170C) 의 리셋이 종료되면, 주제어 장치 (20) 는, 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 를 사용하여 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 계측 플레이트 (30) 상의 기준 마크 (FM) 를 검출한다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는, 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 의 지표 중심을 기준으로 하는 기준 마크 (FM) 의 위치를 검출하고, 그 검출 결과와, 검출시에 있어서의 인코더 (170C, 170D) 의 계측값을 대응시켜 메모리에 기억한다.
다음으로, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 +Y 방향에 대한 주사 (스캔) 를 개시하고, 도 51 에 도시된 바와 같이, 얼라이먼트 영역으로 이동시킨다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는, 인코더 (170C, 170D) (및 간섭계 (209, 229)) 를 사용하여 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 위치 좌표를 계측하면서, 인헨스드·글로벌·얼라이먼트 (EGA) 를 개시한다. 상세히 서술하면, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 를 X 축 방향으로 이동시킴과 함께, Y 축 방향에 관하여 스텝 이동시키면서, 스텝 위치마다, 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 를 포함하는 적어도 하나의 얼라이먼트계를 사용하여, 웨이퍼 (W1) 상의 특정 복수의 쇼트 영역 (샘플 쇼트 영역) 에 부설된 복수의 얼라이먼트 마크의 일부를 검출하고, 그 검출 결과와 검출시에 있어서의 인코더 (170C, 170D) 의 계측값을 관련시켜 도시가 생략된 메모리에 저장한다.
도 51 에는, 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1), 세컨더리 얼라이먼트계 (AL22, AL23, AL24) 를 사용하여, 4 개의 샘플 쇼트 영역에 부설된 얼라이먼트 마크를 거의 동시에 또한 개별적으로 검출하고 있는 모습이 도시되어 있다 (도 51 중의 별 마크 참조). 이 때, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 상에 유지된 웨이퍼 (W2) 에 대한 스텝·앤드·스캔 방식의 노광은 속행되고 있다.
주제어 장치 (20) 는, 상기 서술한 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 +Y 방향에 대한 주사 (스캔) 개시 후, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 +Y 방향으로 이동하여, 다점 AF 계 (90a, 90b) 의 검출 빔이 웨이퍼 (W1) 상에 걸쳐지기 시작하기까지의 동안에, 이동 스케일 (39B, 39A) 에 각각 대향하는 2 개 Z 헤드 (171p, 173q) (예를 들어 1713, 1733) 와 다점 AF 계 (90a, 90b) 를 함께 작동시켜 (ON 으로 하여) 포커스 매핑을 개시한다.
여기서, 본 제 4 실시형태에 있어서의 포커스 매핑이란, Z 헤드 (171p, 173q) 와 다점 AF 계 (90a, 90b) 가 동시에 작동하고 있는 상태에서, 웨이퍼 스테이지 (WST1) (또는 WST2) 가 +Y 방향으로 진행되고 있는 동안에 (도 51 ∼ 도 55 참조), 소정의 샘플링 간격으로 Z 헤드 (171p, 173q) 에서 계측되는 웨이퍼 테이블 (WTB1) (또는 WTB2) 표면 (플레이트 (28) 의 표면, 구체적으로는 이동 스케일 (39B, 39A) 의 표면) 의 Z 축 방향에 관한 위치 정보 (면위치 정보) 와, 다점 AF 계 (90a, 90b) 에서 검출되는 복수의 검출점에 있어서의 웨이퍼 (W1) (또는 W2) 표면의 Z 축 방향에 관한 위치 정보 (면위치 정보) 를 읽어들이고, 그 읽어들인 각 면위치 정보와 각 샘플링시의 인코더 (170C, 170D) 의 계측값의 3자를 서로 대응시켜 도시가 생략된 메모리에 순서대로 저장하는 처리를 가리킨다.
포커스 매핑의 개시 후, 주제어 장치 (20) 는, 인코더 (170C, 170D) 의 계측값에 기초하여, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 를 +Y 방향으로 소정 거리 이동시키고, 또한 -X 방향으로 소정 거리 이동시켜, 도 52 에 도시된 5 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 가 웨이퍼 (W) 상의 5 개의 샘플 쇼트 영역에 부설된 얼라이먼트 마크를 거의 동시에 또한 개별적으로 검출 가능해지는 위치에 위치 결정한다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는, 5 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 를 사용하여, 5 개의 얼라이먼트 마크를 거의 동시에 또한 개별적으로 검출하고 (도 52 중의 별 마크 참조), 상기 5 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 의 검출 결과와 그 검출시의 인코더 (170C, 170D) 의 계측값을 관련시켜 도시가 생략된 메모리에 저장한다. 이 때, 전술한 웨이퍼 스테이지 (WST1) 측의 포커스 매핑, 및 웨이퍼 스테이지 (WST2) 상의 웨이퍼 (W2) 에 대한 스텝·앤드·스캔 방식의 노광은 속행되고 있다.
다음으로, 주제어 장치 (20) 는, 인코더 (170C, 170D) 의 계측값에 기초하여, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 를 +Y 방향으로 소정 거리 이동시키고, 또한 +X 방향으로 소정 거리 이동시켜, 도 53 에 도시된 5 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 가 웨이퍼 (W) 상의 5 개의 샘플 쇼트 영역에 부설된 얼라이먼트 마크를 거의 동시에 또한 개별적으로 검출 가능해지는 위치에 위치 결정한다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는, 5 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 를 사용하여, 5 개의 얼라이먼트 마크를 거의 동시에 또한 개별적으로 검출하고 (도 53 중의 별 마크 참조), 상기 5 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 의 검출 결과와 그 검출시의 인코더 (170C, 170D) 의 계측값을 관련시켜 도시가 생략된 메모리에 저장한다. 이 때, 전술한 웨이퍼 스테이지 (WST1) 측의 포커스 매핑, 및 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 웨이퍼 (W2) 에 대한 스텝·앤드·스캔 방식의 노광은 속행되고 있다.
다음으로, 주제어 장치 (20) 는, 인코더 (170C, 170D) 의 계측값에 기초하여, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 를 +Y 방향으로 소정 거리 이동시키고, 또한 -X 방향으로 소정 거리 이동시켜, 도 54 에 도시된 5 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 가 웨이퍼 (W) 상의 5 개의 샘플 쇼트 영역에 부설된 얼라이먼트 마크를 거의 동시에 또한 개별적으로 검출 가능해지는 위치에 위치 결정한다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는, 5 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 를 사용하여, 5 개의 얼라이먼트 마크를 거의 동시에 또한 개별적으로 검출하고 (도 54 중의 별 마크 참조), 상기 5 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 의 검출 결과와 그 검출시의 인코더 (170C, 170D) 의 계측값을 관련시켜 도시가 생략된 메모리에 저장한다. 이 때, X 간섭계 (218) 로부터의 측장 빔이 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 반사면 (27c) 에 닿기 시작하므로, 주제어 장치 (20) 는, 이 때의 X 간섭계 (229) 의 계측값 (또는 인코더 (170C, 170D) 의 계측값) 에 기초하여 X 간섭계 (218) 를 프리셋한다. 이로써, 이후, X 간섭계 (218) 에 의해서도 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 X 위치 및 θy 방향의 회전량 (롤링량) 의 계측이 가능해진다. 이 때, 전술한 웨이퍼 스테이지 (WST1) 측의 포커스 매핑, 및 웨이퍼 스테이지 (WST2) 상의 웨이퍼 (W2) 에 대한 스텝·앤드·스캔 방식의 노광은 속행되고 있다.
다음으로, 주제어 장치 (20) 는, 인코더 (170C, 170D) 의 계측값에 기초하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 +Y 방향으로 소정 거리 이동시키고, 또한 +X 방향으로 소정 거리 이동시켜, 도 55 에 도시된 얼라이먼트계 (AL1, AL23) 가 웨이퍼 (W) 상의 마지막 2 개의 샘플 쇼트 영역에 부설된 얼라이먼트 마크를 거의 동시에 또한 개별적으로 검출 가능해지는 위치에 위치 결정한다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는, 2 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL23) 를 사용하여, 2 개의 얼라이먼트 마크를 거의 동시에 또한 개별적으로 검출하고 (도 55 중의 별 마크 참조), 상기 2 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL23) 의 검출 결과와 그 검출시의 인코더 (170C, 170D) 의 계측값을 관련시켜 도시가 생략된 메모리에 저장한다. 이 때, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 상의 웨이퍼 (W2) 에 대한 스텝·앤드·스캔 방식의 노광이 종료된다. 단, 이 시점에서는, 전술한 웨이퍼 스테이지 (WST1) 측의 포커스 매핑은 속행되고 있다. 웨이퍼 (W2) 에 대한 노광 종료 위치에 웨이퍼 스테이지 (WST2) 가 도달하기 전에, X 간섭계 (226) 로부터의 측장 빔이 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 반사면 (27e) 에 닿기 시작하므로 주제어 장치 (20) 는, X 간섭계 (227) 의 계측값 (또는 인코더 (170A, 170B) 의 계측값) 에 기초하여 X 간섭계 (226) 를 프리셋한다.
상기 노광이 종료되는 것에 앞서, 주제어 장치 (20) 는, 주변 노광 유닛 (51) 을 사용하여, 웨이퍼 (W1) 에 대한 주사 노광 방식의 주변 노광 (주변 스캔 노광) 을 개시한다 (도 55 참조). 이 주변 노광이 개시되는 시점에서는, 도 55 에서 알 수 있는 바와 같이, 2D 헤드 (1662, 1661) 가 이동 스케일 (39A, 39B) 에 대향하고 있기 때문에, 이후, 주제어 장치 (20) 는, 2D 헤드 (1662, 1661), 즉, 인코더 (170E, 170F) 의 계측값에 기초한 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 XY 평면 내의 위치 정보의 계측도 개시한다.
이어서, 주제어 장치 (20) 는, 주변 스캔 노광을 속행하면서, 도 56 에 개시된 제 1 스크럼 개시 위치에 웨이퍼 스테이지 (WST2) 및 웨이퍼 스테이지 (WST1) 를 이동시킨다. 이에 앞서, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 XY 평면 내의 위치 정보의 계측에 사용되는 인코더는, 인코더 (170C, 170D) 로부터 인코더 (170E, 170F) 로 전환되어 있다.
그리고, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 가 제 1 스크럼 개시 위치에 도달하면, 주제어 장치 (20) 는, 다점 AF 계 (90a, 90b) (및 Z 헤드 (171p, 173q)) 의 작동을 정지하여 (OFF 로 하여) 포커스 매핑을 종료하고, 다점 AF 계 (90a, 90b) 의 각 검출점에 대한 면위치 정보를 동시에 읽어들인 Z 헤드 (171p, 173q) 에 의한 면위치 정보를 기준으로 하는 데이터로 환산한다. 이 경우의 환산은, 예를 들어 국제 공개 제2007/097379호 팜플렛에 개시된 방법과 동일한 방법으로 실시된다.
이와 같이 하여, 미리 상기 환산 데이터를 취득해 둠으로써, 예를 들어 노광시 등에는, 전술한 Z 헤드 (74i, 76j) 에서 웨이퍼 테이블 (WTB1) 표면 (스케일 (39B, 39A) 이 각각 형성된 영역 상의 점) 을 계측하여, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 Z 위치와 XY 평면에 대한 경사량 (주로 θy 회전량) 을 산출한다. 이 산출한 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 Z 위치와 XY 평면에 대한 경사와 전술한 환산 데이터를 사용함으로써, 웨이퍼 표면의 면위치 정보를 실제로 취득하지 않고, 웨이퍼 (W) 상면의 면위치 제어가 가능해진다.
상기 포커스 매핑이 종료된 시점에서는 EGA 도 종료되어 있기 때문에, 주제어 장치 (20) 는, 그때까지 얻은 복수의 얼라이먼트 마크의 검출 결과와 대응하는 상기 2 개의 인코더 (170C, 170D) 의 계측값과, 미리 계측한 세컨더리 얼라이먼트계 (AL2n) 의 베이스 라인을 사용하여, 예를 들어 미국 특허 제4,780,617호 명세서 등에 개시된 EGA 방식으로 통계 연산을 실시하여, 상기 2 개의 인코더 (170C, 170D) (2 개의 헤드 유닛 (162C, 162D)) 의 계측 축에 의해 규정되는 좌표계 (예를 들어 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 의 검출 중심을 원점으로 하는 XY 좌표계 (얼라이먼트 좌표계)) 상에 있어서의 웨이퍼 (W1) 상의 모든 쇼트 영역의 배열 (위치 좌표) 을 산출한다.
이와 같이, 본 제 4 실시형태에서는, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 를 +Y 방향으로 이동시키면서, X 축 방향으로 지그재그 형상으로 왕복 이동시켜, 그 이동 경로 상에 있어서의 복수 지점에 웨이퍼 스테이지 (WST1) 를 위치 결정하고, 위치 결정시마다 5 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 중 적어도 2 개를 동시에 사용하여 얼라이먼트 마크를 검출한다. 따라서, 본 제 4 실시형태에 의하면, 웨이퍼 (W1) 상의 복수의 샘플 쇼트 영역에 있어서의 얼라이먼트 마크의 위치 정보를 단일 얼라이먼트계에 의해 얼라이먼트 마크를 순차 검출하는 경우 등에 비해, 현격히 단시간에 얻을 수 있다. 따라서, 웨이퍼 (W1) 상의 모든 쇼트 영역을 샘플 쇼트 영역으로 하는 경우라도, 단시간의 계측이 가능하다.
그리고, 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 가 제 1 스크럼 개시 위치로 이동한 상태에서는, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 센터 라인이 기준축 (LV0) 과 거의 일치하고, 또한 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 센터 라인이 기준축 (LV0) 으로부터 소정 거리 (제 1 오프셋량) +X 측으로 어긋난 상태에서, 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 -Y 단면 (계측부 (138) 의 -Y 단면) 과 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 +Y 단면 (FD 바 (46) 의 +Y 단면) 이 접촉 (혹은, 예를 들어 300 ㎛ 정도의 클리어런스를 사이에 두고 근접) 하는 스크럼 상태가 된다. 즉, 이 스크럼 상태에서는, 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 일부를 구성하는 계측부 (138) 의 -Y 측 가장자리와 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 일부를 구성하는 FD 바 (46) 의 +Y 측 가장자리가 접촉 (또는 근접) 함으로써, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 +Y 측의 면과 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 -Y 측의 면이 일부 대향한 상태로, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 와 웨이퍼 스테이지 (WST2) 가 FD 바 (46) 및 계측부 (138) 를 통해 Y 축 방향에 관하여 접촉 (또는 근접) 할 수 있도록 되어 있다.
웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 계측부 (138) 의 Y 축 방향의 길이와, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 FD 바 (46) 의 Y 축 방향의 길이의 합계는, 계측부 (138) 와 FD 바 (46) 가 접촉한 상태에서, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 와 웨이퍼 스테이지 (WST2) 가 접촉하는 (보다 정확하게는, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 에어 슬라이더 (54) 의 +Y 측 가장자리와 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 에어 슬라이더 (54) 의 -Y 측 가장자리가 접촉하는) 것을 저지할 수 있는 정도의 길이로 설정되어 있다.
주제어 장치 (20) 는, 상기 스크럼 상태를 유지한 채로, 인코더 (170E, 170F) 의 계측값에 기초하여, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 를 +Y 방향으로 구동함과 동시에 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 간섭계 (207, 226) 의 계측값에 기초하여, 도 57 중의 흰색 큰 화살표로 도시된 바와 같이 +Y 방향 또한 +X 방향으로 구동한다. 이 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 이동 중에도 주변 스캔 노광은 속행되고 있다.
웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 가 스크럼 상태를 유지한 채로 상기 서술한 각각의 이동 방향으로 이동함에 따라, 선단 렌즈 (191) 와 웨이퍼 테이블 (WTB2) 사이에 형성되어 있던 액침 영역 (14) 은, 웨이퍼 테이블 (WTB2) 상으로부터 웨이퍼 테이블 (WTB1) 상으로 이동한다. 도 57 에는, 이 이동 도중에, 액침 영역 (14) 이 웨이퍼 테이블 (WTB2) 상으로부터 그 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 계측부 (138), 및 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 FD 바 (46) 를 통해, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 테이블 본체 (34) 상에 건네지기 직전의 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 상태가 도시되어 있다.
액침 영역 (14) 의 웨이퍼 테이블 (WTB1) (테이블 본체 (34)) 상으로의 이동이 완료되고, 도 58 에 도시된 위치 (계측 플레이트 (30) 가 투영 광학계 (PL) 의 바로 아래에 위치하는 위치) 에 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 도달하면, 주제어 장치 (20) 는, 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 +Y 방향에 관한 구동력을 제로로 한다. 이로써, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 는 정지되고, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 는 도 58 중의 흰색 큰 화살표로 도시된 바와 같이 +X 방향에 대한 구동이 개시되게 된다.
다음으로, 주제어 장치 (20) 는, 투영 광학계 (PL) 에 의해 투영된 레티클 (R) 상의 1 쌍의 계측 마크의 투영 이미지 (공간 이미지) 를, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 계측 플레이트 (30) 를 포함하는 전술한 공간 이미지 계측 장치 (45A) 를 사용하여 계측한다. 예를 들어 전술한 미국 특허 출원 공개 제2002/0041377호 명세서 등에 개시된 방법과 동일하게, 1 쌍의 공간 이미지 계측 슬릿 패턴 (SL) 을 사용한 슬릿 스캔 방식의 공간 이미지 계측 동작으로 1 쌍의 계측 마크의 공간 이미지를 각각 계측하고, 그 계측 결과 (웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 XY 위치에 따른 공간 이미지 강도) 를 메모리에 기억한다. 이 레티클 (R) 상의 1 쌍의 계측 마크의 공간 이미지의 계측 처리시에는, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 XY 평면 내의 위치는, X 스케일 (39B, 39A) 에 대향하는 2 개의 2D 헤드 (164i, 165j) (인코더 (170B, 170A)) 에 기초하여 제어되고 있다.
그런데, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 +X 방향에 대한 구동 개시에 앞서, 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 반사면 (27f) 에 Y 간섭계 (207) 로부터의 측장 빔이 닿아 있는 단계에서, Y 간섭계 (206) 로부터의 측장 빔도 반사면 (27f) 에 닿기 시작한다. 그래서, 주제어 장치 (20) 는, Y 간섭계 (206) 로부터의 측장 빔이 반사면 (27f) 에 닿기 시작한 직후에, Y 간섭계 (207) 의 계측값에 기초하여 Y 간섭계 (206) 를 프리셋하고 있다. 이 프리셋이 실시된 시점 이후, 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 위치는, 도 58 에 도시된 바와 같이, 간섭계 (206, 226) 의 계측값에 기초하여 주제어 장치 (20) 에 의해 제어된다.
한편, 도 58 에 도시된 위치에 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 가 이동한 단계에서는, X 간섭계 (217) 로부터의 측장 빔이 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 반사면 (27c) 에 닿음과 함께, Y 간섭계 (207) 로부터의 측장 빔이 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 반사면 (27b) 에 닿게 된다. 그래서, 주제어 장치 (20) 는, X 간섭계 (218) 의 계측값에 기초하여 X 간섭계 (217) 를 프리셋함과 함께, Y 간섭계 (209) 의 계측값에 기초하여 Y 간섭계 (207) 를 프리셋한다. 혹은, 주제어 장치 (20) 는, 인코더 (170B, 170A) 의 계측값에 기초하여 간섭계 (207, 217) 를 프리셋한다. 어떻게 하더라도, 이 시점 이후, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 위치 정보를 간섭계 (207, 217) 를 사용하여 계측한다. 물론, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 XY 평면 내의 위치 제어는, 인코더 (170B, 170A) 의 계측값에 기초하여 실시된다.
그리고, 주제어 장치 (20) 는, 상기 서술한 공간 이미지 계측 동작을 실시하는 것과 병행하여, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 도 59 에 도시된 위치까지 이동시킨다.
그리고, 공간 이미지 계측 동작이 종료되면, 주제어 장치 (20) 는, 전술한 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 를 사용하여 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 계측 플레이트 (30) 상의 기준 마크 (FM) 를 검출하였을 때의 검출 결과와 상기 공간 이미지의 계측 결과에 기초하여, 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 의 베이스 라인을 산출한다. 이 때, 전술한 웨이퍼 (W1) 의 주변 노광은 속행되고 있다.
다음으로, 주제어 장치 (20) 는, 도 60 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 (W1) 의 주변 노광을 속행하면서, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 를 웨이퍼 (W1) 에 대한 노광 개시 위치로 이동시킴과 함께, 도 61 에 도시된 우측 로딩 포지션을 향한 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 -Y 방향의 이동을 개시한다. 웨이퍼 (W1) 의 노광이 개시된 시점에서는 주변 노광은 종료되어 있다.
상기 웨이퍼 (W1) 의 노광 동작은, 주제어 장치 (20) 에 의해, 사전에 실시된 웨이퍼 얼라이먼트 (전술한 EGA) 의 결과 및 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 의 최신 베이스 라인 등에 기초하여, 웨이퍼 (W1) 상의 각 쇼트 영역의 노광을 위한 주사 개시 위치 (가속 개시 위치) 로 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 이동되는 쇼트간 이동 동작과, 레티클 (R) 에 형성된 패턴을 주사 노광 방식으로 각 쇼트 영역에 전사하는 주사 노광 동작을 반복함으로써 실시된다. 또한, 웨이퍼 (W1) 상의 노광 대상의 쇼트 영역의 행수가 짝수 행이고, 상기 노광은, 이른바 완전 교호 스캔에 의해, 도 60 에 있어서의 우측 위에 위치하는 쇼트 영역으로부터 우측 아래에 위치하는 쇼트 영역의 순서로 실시된다.
또한, 웨이퍼 (W1) 의 노광 동작 중, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 XY 평면 내의 위치 (θz 방향의 회전을 포함한다) 는, 이동 스케일 (39A, 39B) 에 각각 대향하는 헤드 유닛 (162A, 162B) 에 속하는 2D 헤드 (165j, 164i) (즉 2 차원 인코더 (170A, 170B)) 의 계측값에 기초하여 주제어 장치 (20) 에 의해 제어되고 있다. 또한, 노광 중의 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 Z 축 방향의 위치 및 θy 회전 (롤링) 은, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 표면의 X 축 방향 일측과 타측의 단부 (이동 스케일 (39B, 39A)) 에 각각 대향하는 1 쌍의 Z 헤드 (74i, 76j) 의 계측값에 기초하여 주제어 장치 (20) 에 의해 제어되고 있다. 또한, 노광 중의 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 θx 방향의 회전 (피칭) 은, Y 간섭계 (207) 의 계측값에 기초하여 주제어 장치 (20) 에 의해 제어되고 있다. 이 노광 중의 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 Z 축 방향의 위치, θy 회전 및 θx 회전의 제어 (웨이퍼 (W) 의 포커스·레벨링 제어) 는, 전술한 포커스 매핑의 결과에 기초하여 실시된다. 또한, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 Z 축 방향을 제외한 5 자유도 방향의 위치는, 간섭계 (207, 217) 에 의해서도 계측되고 있다.
도 60 에서도 명확한 바와 같이, 우측 로딩 포지션을 향한 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 이동 도중에, X 간섭계 (226) 로부터의 측장 빔이 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 반사면 (27e) 에 닿지 않게 되지만, 그것에 앞서, X 간섭계 (226) 로부터의 측장 빔이 반사면 (27e) 에 닿아 있을 때, X 간섭계 (227) 로부터의 측장 빔이 반사면 (27e) 에 닿기 시작한다. 그래서, 주제어 장치 (20) 는, X 간섭계 (226) 의 계측값에 기초하여 X 간섭계 (227) 의 계측값을 프리셋하고 있다.
도 60 에 도시된 위치로부터 더욱 -Y 방향으로 웨이퍼 스테이지 (WST2) 가 이동하면, X 간섭계 (228) 로부터의 측장 빔이 반사면 (27e) 에 닿기 시작한다. 그래서, 주제어 장치 (20) 는, X 간섭계 (227) 로부터의 측장 빔이 반사면 (27e) 에 닿아 있는 동안에, X 간섭계 (227) 의 계측값에 기초하여 X 간섭계 (228) 의 계측값을 프리셋한다.
또한 -Y 방향으로 웨이퍼 스테이지 (WST2) 가 이동하면, X 간섭계 (229) 로부터의 측장 빔이 반사면 (27e) 에 닿기 시작한다. 그래서, 주제어 장치 (20) 는, X 간섭계 (228) 로부터의 측장 빔이 반사면 (27e) 에 닿아 있는 동안에, X 간섭계 (228) 의 계측값에 기초하여 X 간섭계 (229) 의 계측값을 프리셋한다.
주제어 장치 (20) 는, 상기 서술한 바와 같이, 위치 제어에 사용하는 X 간섭계를 전환하면서, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 우측 로딩 포지션을 향해 구동하는 것과 병행하여, 웨이퍼 (W1) 에 대한 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 동작을 속행하고 있다.
그리고, 도 61 에 도시된 우측 로딩 포지션에 웨이퍼 스테이지 (WST2) 가 도달하면, 주제어 장치 (20) 는, 우측 로딩 포지션에 있어서 Pit 작업을 개시한다.
도 62 에는, 우측 로딩 포지션에 있어서, Pit 작업 (웨이퍼 반송 기구 (도시 생략) 와 웨이퍼 스테이지 (WST2) 사이에서 웨이퍼 교환, 및 웨이퍼 홀더의 냉각 그 밖의 노광을 위한 준비 작업) 이 실시되고, 이것과 병행하여, 투영 유닛 (PU) 의 하방에 있어서, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 상에 유지된 웨이퍼 (W1) 에 대하여, 스텝·앤드·스캔 방식의 노광이 실시되고 있는 상태가 도시되어 있다. 이 때, 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 위치는, Y 간섭계 (206) 와 X 간섭계 (229) 의 계측값에 기초하여 주제어 장치 (20) 에 의해 관리되고 있다.
상기 서술한 바와 같이, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 상의 웨이퍼 (W1) 에 대한 스텝·앤드·스캔 방식의 노광이 속행되고 있는 동안에, 주제어 장치 (20) 에 의해, 도 63 에 도시된 바와 같이, Pit 작업이 완료된 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 -X 방향에 대한 구동이 개시된다. 그리고, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 는, 도 64 에 도시된 계측 플레이트 (30) 상의 기준 마크 (FM) 가 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 의 시야 (검출 영역) 내에 위치 결정되는 위치로 이동된다. 이 이동 도중에, 주제어 장치 (20) 에 의해, 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 XY 평면 내의 위치의 제어가, 전술한 간섭계 (206, 229) 의 계측값에 기초한 제어로부터, 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 이동 스케일 (39B, 39A) 에 대향하는 헤드 유닛 (162D, 162C) 에 각각 속하는 2D 헤드 (167p, 168q), 즉 2 차원 인코더 (170D, 170C) 의 계측값에 기초한 제어로 전환된다.
그리고, 도 64 에 도시된 위치로 웨이퍼 스테이지 (WST2) 가 이동하면, 주제어 장치 (20) 는, 새로운 웨이퍼 (W2) 에 대한 웨이퍼 얼라이먼트 (및 그 밖의 전처리 계측) 의 개시에 앞서, Y 간섭계 (209) 및 X 간섭계 (229), 그리고 2 차원 인코더 (170D, 170C) 의 리셋 (원점의 재설정) 을 실행한다.
간섭계 (209, 229) 의 리셋이 종료되면, 주제어 장치 (20) 는, 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 를 사용하여 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 계측 플레이트 (30) 상의 기준 마크 (FM) 를 검출한다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는, 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 의 지표 중심을 기준으로 하는 기준 마크 (FM) 의 위치를 검출하고, 그 검출 결과와 검출시에 있어서의 인코더 (170C, 170D) 의 계측값을 대응시켜 메모리에 기억한다.
다음으로, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 +Y 방향에 대한 주사 (스캔) 를 개시하고, 도 65 에 도시된 바와 같이, 얼라이먼트 영역으로 이동시킨다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는, 인코더 (170C, 170D) (및 간섭계 (209, 229)) 를 사용하여, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 위치 좌표를 계측하면서, 전술과 동일한 EGA 를 개시한다.
도 65 에는, 주제어 장치 (20) 에 의해, 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1), 세컨더리 얼라이먼트계 (AL22, AL23) 를 사용하여, 3 개의 샘플 쇼트 영역에 부설된 얼라이먼트 마크가 거의 동시에 또한 개별적으로 검출되고 있는 모습이 도시되어 있다 (도 65 중의 별 마크 참조). 이 때, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 상에 유지된 웨이퍼 (W1) 에 대한 스텝·앤드·스캔 방식의 노광은 속행되고 있다.
주제어 장치 (20) 는, 상기 서술한 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 +Y 방향에 대한 주사 (스캔) 개시 후, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 가 +Y 방향으로 이동하고, 다점 AF 계 (90a, 90b) 의 검출 빔이 웨이퍼 (W1) 상에 걸쳐지기 시작하기까지의 동안에, Z 헤드 (171p, 173q) 와 다점 AF 계 (90a, 90b) 를 함께 작동시켜 (ON 으로 하여), 전술과 동일한 포커스 매핑을 개시한다.
포커스 매핑의 개시 후, 주제어 장치 (20) 는, 인코더 (170C, 170D) 의 계측값에 기초하여, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 +Y 방향으로 소정 거리 이동시키고, 또한 +X 방향으로 소정 거리 이동시켜, 도 66 에 도시된 위치에 위치 결정한다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는, 5 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 를 사용하여, 5 개의 얼라이먼트 마크를 거의 동시에 또한 개별적으로 검출하고 (도 66 중의 별 마크 참조), 상기 5 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 의 검출 결과와 그 검출시의 인코더 (170C, 170D) 의 계측값을 관련시켜 도시가 생략된 메모리에 저장한다. 이 때, 전술한 웨이퍼 스테이지 (WST2) 측의 포커스 매핑, 및 웨이퍼 스테이지 (WST1) 상의 웨이퍼 (W1) 에 대한 스텝·앤드·스캔 방식의 노광은 속행되고 있다.
다음으로, 주제어 장치 (20) 는, 인코더 (170C, 170D) 의 계측값에 기초하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 +Y 방향으로 소정 거리 이동시키고, 또한 -X 방향으로 소정 거리 이동시켜, 도 67 에 도시된 위치에 위치 결정한다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는, 5 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 를 사용하여, 5 개의 얼라이먼트 마크를 거의 동시에 또한 개별적으로 검출하고 (도 67 중의 별 마크 참조), 상기 5 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 의 검출 결과와 그 검출시의 인코더 (170C, 170D) 의 계측값을 관련시켜 도시가 생략된 메모리에 저장한다. 이 때, 전술한 웨이퍼 스테이지 (WST2) 측의 포커스 매핑, 및 웨이퍼 스테이지 (WST1) 상의 웨이퍼 (W1) 에 대한 스텝·앤드·스캔 방식의 노광은 속행되고 있다.
다음으로, 주제어 장치 (20) 는, 인코더 (170C, 170D) 의 계측값에 기초하여, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 + Y 방향으로 소정 거리 이동시키고, 또한 +X 방향으로 소정 거리 이동시켜, 도 68 에 도시된 위치에 위치 결정한다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는, 5 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 를 사용하여, 5 개의 얼라이먼트 마크를 거의 동시에 또한 개별적으로 검출하고 (도 68 중의 별 마크 참조), 상기 5 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 의 검출 결과와 그 검출시의 인코더 (170C, 170D) 의 계측값을 관련시켜 도시가 생략된 메모리에 저장한다. 이 때, X 간섭계 (228) 로부터의 측장 빔이 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 반사면 (27e) 에 닿기 시작하므로, 주제어 장치 (20) 는, 이 때의 X 간섭계 (229) 의 계측값에 기초하여 X 간섭계 (228) 를 프리셋한다. 이로써, 이후 X 간섭계 (228) 에 의해서도 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 X 위치 및 θy 방향의 회전량 (롤링량) 의 계측이 가능해진다. 이 때, 전술한 웨이퍼 스테이지 (WST2) 측의 포커스 매핑, 및 웨이퍼 스테이지 (WST1) 상의 웨이퍼 (W1) 에 대한 스텝·앤드·스캔 방식의 노광은 속행되고 있다.
다음으로, 주제어 장치 (20) 는, 인코더 (170C, 170D) 의 계측값에 기초하여 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 +Y 방향으로 소정 거리 이동시키고, 또한 -X 방향으로 소정 거리 이동시켜, 도 69 에 도시된 위치에 위치 결정한다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는, 2 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL22) 를 사용하여, 2 개의 얼라이먼트 마크를 거의 동시에 또한 개별적으로 검출하고 (도 69 중의 별 마크 참조), 상기 2 개의 얼라이먼트계 (AL1, AL22) 의 검출 결과와 그 검출시의 인코더 (170C, 170D) 의 계측값을 관련시켜 도시가 생략된 메모리에 저장한다. 이 때, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 상의 웨이퍼 (W1) 에 대한 스텝·앤드·스캔 방식의 노광이 종료된다. 단, 이 시점에서는, 전술한 웨이퍼 스테이지 (WST2) 측의 포커스 매핑은 속행되고 있다. 웨이퍼 (W1) 에 대한 노광 종료 위치에 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 도달하기 전에, X 간섭계 (226) 로부터의 측장 빔이 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 반사면 (27a) 에 닿기 시작하므로 주제어 장치 (20) 는, X 간섭계 (217) 의 계측값 (또는 인코더 (170A, 170B) 의 계측값) 에 기초하여 X 간섭계 (226) 를 프리셋한다.
상기 노광 종료에 앞서, 주제어 장치 (20) 는, 주변 노광 유닛 (51) 을 사용하여 웨이퍼 (W2) 에 대한 주변 스캔 노광을 개시한다 (도 69 참조). 이 주변 노광이 개시되는 시점에서는, 도 69 에서 알 수 있는 바와 같이, 2D 헤드 (1662, 1661) 가 이동 스케일 (39A, 39B) 에 대향하고 있기 때문에, 이후, 주제어 장치 (20) 는, 2D 헤드 (1662, 1661), 즉, 인코더 (170E, 170F) 의 계측값에 기초한 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 XY 평면 내의 위치 정보의 계측도 개시한다.
이어서 주제어 장치 (20) 는, 주변 스캔 노광을 속행하면서, 도 70 에 개시된 제 2 스크럼 개시 위치로 웨이퍼 스테이지 (WST1) 및 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 이동시킨다. 이에 앞서, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 XY 평면 내의 위치 정보의 계측에 사용되는 인코더는, 인코더 (170C, 170D) 로부터 인코더 (170E, 170F) 로 전환되어 있다.
그리고, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 가 제 2 스크럼 개시 위치에 도달하면, 주제어 장치 (20) 는 포커스 매핑을 종료하고, 다점 AF 계 (90a, 90b) 의 각 검출점에 대한 면위치 정보를 동시에 읽어들인 Z 헤드 (171p, 173q) 에 의한 면위치 정보를 기준으로 하는 데이터로 전술과 동일하게 하여 환산한다.
상기 포커스 매핑이 종료된 시점에서는 EGA 도 종료되어 있기 때문에, 주제어 장치 (20) 는, 그것까지 얻은 복수의 얼라이먼트 마크의 검출 결과와 대응하는 상기 2 개의 인코더 (170C, 170D) 의 계측값과, 미리 계측한 세컨더리 얼라이먼트계 (AL2n) 의 베이스 라인을 사용하여, EGA 방식으로 통계 연산을 실시하여, 상기 2 개의 인코더 (2 개의 헤드 유닛) 의 계측 축에 의해 규정되는 좌표계 (예를 들어 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 의 검출 중심을 원점으로 하는 XY 좌표계 (얼라이먼트 좌표계)) 상에 있어서의 웨이퍼 (W1) 상의 모든 쇼트 영역의 배열 (위치 좌표) 을 산출한다.
여기서, 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 가 제 2 스크럼 개시 위치로 이동한 상태에서는, 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 센터 라인이 기준축 (LV0) 에 거의 일치하고, 또한 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 센터 라인이 기준축 (LV0) 으로부터 소정 거리 (제 2 오프셋량) -X 측으로 어긋난 상태에서, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 -Y 단면 (계측부 (138) 의 -Y 단면) 과 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 +Y 단면 (FD 바 (46) 의 +Y 단면) 이 접촉 (혹은, 예를 들어 300 ㎛ 정도의 클리어런스를 사이에 두고 근접) 하는 스크럼 상태가 된다. 즉, 이 스크럼 상태에서는, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 일부를 구성하는 계측부 (138) 의 -Y 측 가장자리와 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 일부를 구성하는 FD 바 (46) 의 +Y 측 가장자리가 접촉 (또는 근접) 함으로써, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 +Y 측의 면과 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 -Y 측의 면이 일부 대향한 상태로, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 와 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 FD 바 (46) 및 계측부 (138) 를 통해 Y 축 방향에 관하여 접촉 (또는 근접) 할 수 있도록 되어 있다. 여기서 제 2 오프셋량은, 전술한 제 1 오프셋량과 동일한 거리로 결정되어 있다.
웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 계측부 (138) 의 Y 축 방향의 길이와, 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 FD 바 (46) 의 Y 축 방향의 길이의 합계는, 계측부 (138) 와 FD 바 (46) 가 접촉한 상태에서, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 와 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 접촉하는 (보다 정확하게는, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 에어 슬라이더 (54) 의 +Y 측 가장자리와 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 에어 슬라이더 (54) 의 -Y 측 가장자리가 접촉하는) 것을 저지할 수 있는 정도의 길이로 설정되어 있다.
주제어 장치 (20) 는, 상기 스크럼 상태를 유지한 채로, 인코더 (170E, 170F) 의 계측값에 기초하여, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 +Y 방향으로 구동함과 동시에 웨이퍼 스테이지 (WST1) 를 간섭계 (207, 226) 의 계측값에 기초하여, 도 71 중의 흰색 큰 화살표로 도시된 바와 같이 +Y 방향 또한 -X 방향으로 구동한다. 이 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 이동 중에도 주변 스캔 노광은 속행되고 있다.
웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 가 스크럼 상태를 유지한 채로 상기 서술한 각각의 이동 방향으로 이동함에 따라, 선단 렌즈 (191) 와 웨이퍼 테이블 (WTB1) 사이에 형성되어 있던 액침 영역 (14) 은, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 상으로부터 웨이퍼 테이블 (WTB2) 상으로 이동한다. 도 71 에는, 이 이동 도중에, 액침 영역 (14) 이 웨이퍼 테이블 (WTB1) 상으로부터 그 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 계측부 (138), 및 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 FD 바 (46) 를 통해, 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 테이블 본체 (34) 상에 건네받기 직전의 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 상태가 도시되어 있다.
액침 영역 (14) 의 웨이퍼 테이블 (WTB2) (테이블 본체 (34)) 상으로의 이동이 완료되고, 도 72 에 도시된 위치 (계측 플레이트 (30) 가 투영 광학계 (PL) 의 바로 아래에 위치하는 위치) 에 웨이퍼 스테이지 (WST2) 가 도달하면, 주제어 장치 (20) 는, 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 +Y 방향에 관한 구동력을 제로로 한다. 이로써, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 는 정지되고, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 는, 도 72 중의 흰색 큰 화살표로 도시된 바와 같이 -X 방향에 대한 구동이 개시 되게 된다.
다음으로, 주제어 장치 (20) 는, 투영 광학계 (PL) 에 의해 투영된 레티클 (R) 상의 1 쌍의 계측 마크의 투영 이미지 (공간 이미지) 를, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 계측 플레이트 (30) 를 포함하는 전술한 공간 이미지 계측 장치 (45B) 를 사용하여 전술과 동일하게 하여 계측한다. 이 공간 이미지의 계측 처리시에는, 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 XY 평면 내의 위치는, X 스케일 (39A, 39B) 에 대향하는 2 개의 2D 헤드 (165j, 164i) (인코더 (170B, 170A)) 에 기초하여 제어되고 있다.
그런데, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 -X 방향에 대한 구동 개시에 앞서, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 반사면 (27b) 에 Y 간섭계 (207) 로부터의 측장 빔이 닿아 있는 단계에서, Y 간섭계 (208) 로부터의 측장 빔도 반사면 (27b) 에 닿기 시작한다. 그래서, 주제어 장치 (20) 는, Y 간섭계 (208) 로부터의 측장 빔이 반사면 (27b) 에 닿기 시작한 직후에, Y 간섭계 (207) 의 계측값에 기초하여 Y 간섭계 (208) 를 프리셋하고 있다. 이 프리셋이 실시된 시점 이후, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 위치는, 도 72 에 도시된 바와 같이, 간섭계 (208, 226) 의 계측값에 기초하여 주제어 장치 (20) 에 의해 제어된다.
한편, 도 72 에 도시된 위치로 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 가 이동한 단계에서는, X 간섭계 (227) 로부터의 측장 빔이 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 반사면 (27e) 에 닿음과 함께, Y 간섭계 (207) 로부터의 측장 빔이 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 반사면 (27f) 에 해당되게 된다. 그래서, 주제어 장치 (20) 는, X 간섭계 (228) 의 계측값에 기초하여, X 간섭계 (227) 을 프리셋함과 함께, Y 간섭계 (209) 의 계측값에 기초하여 Y 간섭계 (207) 를 프리셋한다. 혹은, 주제어 장치 (20) 는, 인코더 (170B, 170A) 의 계측값에 기초하여 간섭계 (207, 227) 를 프리셋한다. 어떻게 하더라도, 이 시점 이후, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 위치 정보를 간섭계 (207, 227) 를 사용하여 계측한다. 물론, 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 XY 평면 내의 위치의 제어는 인코더 (170B, 170A) 의 계측값에 기초하여 실시된다.
그리고, 주제어 장치 (20) 는, 상기 서술한 공간 이미지 계측 동작을 실시하는 것과 병행하여, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 를 도 73 에 도시된 위치까지 이동시킨다.
그리고, 공간 이미지 계측이 종료되면, 주제어 장치 (20) 는, 전술한 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 를 사용하여 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 계측 플레이트 (30) 상의 기준 마크 (FM) 를 검출하였을 때의 검출 결과와 상기 공간 이미지의 계측 결과에 기초하여, 프라이머리 얼라이먼트계 (AL1) 의 베이스 라인을 산출한다. 이 때, 전술한 웨이퍼 (W2) 의 주변 노광은 속행되고 있다.
다음으로, 주제어 장치 (20) 는, 도 73 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 (W2) 의 주변 노광을 속행하면서, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 웨이퍼 (W2) 에 대한 노광 개시 위치에 이동시킴과 함께, 도 75 에 도시된 좌측 로딩 포지션을 향한 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 -Y 방향의 이동을 개시한다.
그리고, 주제어 장치 (20) 는, 전술과 동일하게 하여 웨이퍼 (W2) 에 대한 노광을 개시한다. 이 웨이퍼 (W2) 의 노광이 개시된 시점에서는 주변 노광은 종료되어 있다.
도 74 에서도 명확한 바와 같이, 좌측 로딩 포지션을 향한 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 이동 도중에, X 간섭계 (226) 로부터의 측장 빔이 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 반사면 (27a) 닿지 않게 되지만, 그것에 앞서, X 간섭계 (226) 로부터의 측장 빔이 반사면 (27a) 에 닿아 있을 때, X 간섭계 (217) 로부터의 측장 빔이 반사면 (27c) 에 닿기 시작한다. 그래서, X 간섭계 (226) 의 계측값에 기초하여 X 간섭계 (217) 의 계측값을 프리셋하고 있다.
도 74 에 도시된 위치로부터 더욱 -Y 방향으로 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 이동하면, X 간섭계 (218) 로부터의 측장 빔이 반사면 (27c) 에 닿기 시작한다. 그래서, 주제어 장치 (20) 는, X 간섭계 (217) 로부터의 측장 빔이 반사면 (27c) 에 닿아 있는 동안에, X 간섭계 (217) 의 계측값에 기초하여 X 간섭계 (218) 의 계측값을 프리셋한다.
또한 -Y 방향으로 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 이동하면, X 간섭계 (229) 로부터의 측장 빔이 반사면 (27a) 에 닿기 시작한다. 그래서, 주제어 장치 (20) 는, X 간섭계 (218) 로부터의 측장 빔이 반사면 (27c) 에 닿아 있는 동안에, X 간섭계 (218) 의 계측값에 기초하여 X 간섭계 (229) 의 계측값을 프리셋한다.
주제어 장치 (20) 는, 상기 서술한 바와 같이, 위치 제어에 사용하는 X 간섭계를 전환하면서, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 를 좌측 로딩 포지션을 향해 구동하는 것과 병행하여, 웨이퍼 (W2) 에 대한 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 동작을 속행하고 있다.
그리고, 도 75 에 도시된 좌측 로딩 포지션에 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 도달하면, 주제어 장치 (20) 는, 좌측 로딩 포지션에 있어서 Pit 작업을 개시한다.
도 76 에는, 좌측 로딩 포지션에 있어서, Pit 작업의 일부로서 웨이퍼 반송 기구 (도시 생략) 와 웨이퍼 스테이지 (WST1) 사이에서 웨이퍼 교환이 실시되고, 이것과 병행하여, 투영 유닛 (PU) 의 하방에 있어서, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 상에 유지된 웨이퍼 (W2) 에 대하여 스텝·앤드·스캔 방식의 노광이 실시되고 있는 상태가 도시되어 있다.
이후, 주제어 장치 (20) 에 의해, 상기 서술한 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 사용한 병행 동작이 반복 실행된다.
이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 제 4 실시형태의 노광 장치 (1000) 에 의하면, 주제어 장치 (20) 에 의해, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 중 일방에 유지된 웨이퍼 (W1 또는 W2) 에 대한 노광이 실시되는 것과 병행하여, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 중 타방이 Y 축 방향으로 이동되면서 X 축 방향으로도 이동되고, 그 타방의 웨이퍼 스테이지에 유지된 웨이퍼 상의 상이한 복수의 얼라이먼트 마크가 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 의 검출 영역 (복수의 검출 영역) 에 순차 위치 결정되고, 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 의 검출 영역 내에 위치하는 얼라이먼트 마크의 위치 정보가 순차 검출된다. 따라서, 일방의 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 유지된 웨이퍼의 노광이 실시되는 것과 병행하여, 타방의 웨이퍼 스테이지가 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 의 검출 영역 근방의 위치 (예를 들어 웨이퍼 스테이지에 유지된 웨이퍼의 교환이 실시되는 위치의 근방) 로부터 노광 위치 (투영 유닛 (PU) 의 바로 아래, 노광 영역 (IA)) 를 향해 Y 축 방향에 관하여 이동하는 동안에, 그 타방의 웨이퍼 스테이지에 유지된 웨이퍼 상의 복수의 얼라이먼트 마크, 예를 들어 모든 얼라이먼트 마크의 위치 정보를 검출할 수 있게 된다. 이 결과, 스루풋의 향상과 중첩 정밀도의 향상을 실현할 수 있게 된다. 또한, 주제어 장치 (20) 에 의해 주변 노광 유닛 (51) 이 제어되고, 노광 위치를 향해 이동하는 도중에 주변 노광 유닛 (51) 의 하방을 통과하는 타방의 웨이퍼 스테이지에 유지된 웨이퍼 주변부의 쇼트 영역의 적어도 일부에 조명광 (IL) 과 거의 동일한 파장의 에너지 빔이 조사된다. 따라서, 스루풋을 저하시키지 않고 수율의 향상을 실현할 수 있게 된다.
또한, 본 제 4 실시형태의 노광 장치 (1000) 에서는, 주제어 장치 (20) 에 의해, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 중 일방에 유지된 웨이퍼 (W1 또는 W2) 에 대한 노광이 실시되는 것과 병행하여, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 중 타방의 로딩 포지션에 있어서, Pit 작업, 즉 웨이퍼 반송 기구 (도시 생략) 와 그 타방의 웨이퍼 스테이지 사이에서 웨이퍼 교환, 및 웨이퍼 홀더의 냉각 그 밖의 노광을 위한 준비 작업이 실시된다. 따라서, 웨이퍼 홀더의 냉각 등의 작업을 스루풋을 저하시키지 않고 실시할 수 있다.
또한 본 제 4 실시형태에 의하면, 주제어 장치 (20) 에 의해, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 XY 평면 내에서 구동하는 평면 모터 (151) 가 제어됨과 함께, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 에 유지된 웨이퍼 (W1) 의 노광이 종료되었을 때에, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 노광 위치의 X 축 방향의 일측 (-X 측) 에 위치하는 제 1 귀환 경로에 따라 웨이퍼 스테이지 (WST1) 상의 웨이퍼 (W1) 의 교환이 실시되는 좌측 로딩 포지션으로 이동되고, 또한 웨이퍼 스테이지 (WST2) 에 유지된 웨이퍼 (W2) 의 노광이 종료되었을 때에, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 가 노광 위치의 X 축 방향의 타측 (+X 측) 에 위치하는 제 2 귀환 경로를 따라 웨이퍼 스테이지 (WST2) 상의 웨이퍼 (W2) 의 교환이 실시되는 우측 로딩 포지션으로 이동된다. 따라서, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 에는 X 축 방향의 일측으로부터, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 에는 X 축 방향의 타측으로부터, 각각 배선·배관용 케이블을 장착함으로써, 그들 케이블의 얽힘을 방지할 수 있음과 함께, 그 길이를 최대한 짧게 할 수 있다.
또한 본 제 4 실시형태의 노광 장치 (1000) 에서는, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 (W1) 의 노광이 종료되면, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 계측부 (138) 와 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 FD 바 (46) 를 근접 또는 접촉시킨 스크럼 상태를 유지하여, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 +Y 방향으로 구동함과 동시에 웨이퍼 스테이지 (WST1) 를 +Y 방향 또한 -X 방향으로 구동하여, 액침 영역 (14) 을 웨이퍼 스테이지 (WST1) 상으로부터 웨이퍼 스테이지 (WST2) 상으로 건네준다. 액침 영역 (14) 을 건네준 직후, 주제어 장치 (20) 는, 투영 광학계 (PL) 의 바로 아래에 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 계측 플레이트 (30) 가 위치하는 위치에서, 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 +Y 방향에 관한 구동력을 제로로 한다. 이로써, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 는 정지되고, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 는, 도 72 중의 흰색 큰 화살표로 도시된 바와 같이, -X 방향으로의 이동을 개시하여, 상기 서술한 제 1 귀환 경로를 따라 좌측 로딩 포지션을 향해 이동한다. 이 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 제 1 귀환 경로를 따른 이동을 효율적으로 개시할 수 있도록, 제 2 스크럼 개시 위치에서는, 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 센터 라인이 기준축 (LV0) 과 거의 일치하고, 또한 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 센터 라인이 기준축 (LV0) 으로부터 소정 거리 (제 2 오프셋량) -X 측으로 어긋난 상태에서, 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 스크럼 상태가 개시되도록 되어 있다.
한편, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 (W2) 의 노광이 종료되면, 전술과 동일하게, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 계측부 (138) 와 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 FD 바 (46) 를 근접 또는 접촉시킨 스크럼 상태를 유지하여, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 를 +Y 방향으로 구동함과 동시에 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 +Y 방향 또한 +X 방향으로 구동하여, 액침 영역 (14) 을 웨이퍼 스테이지 (WST2) 상으로부터 웨이퍼 스테이지 (WST1) 상으로 건네준다. 액침 영역 (14) 을 건네준 직후, 주제어 장치 (20) 는, 투영 광학계 (PL) 의 바로 아래에 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 계측 플레이트 (30) 가 위치하는 위치에서, 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 +Y 방향에 관한 구동력을 제로로 한다. 이로써, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 는 정지되고, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 는, 도 58 중의 흰색 큰 화살표로 도시된 바와 같이, +X 방향으로의 이동을 개시하여, 상기 서술한 제 2 귀환 경로를 따라 우측 로딩 포지션을 향해 이동한다. 이 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 제 2 귀환 경로를 따른 이동을 효율적으로 개시할 수 있도록, 제 1 스크럼 개시 위치에서는, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 센터 라인이 기준축 (LV0) 과 거의 일치하고, 또한 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 센터 라인이 기준축 (LV0) 로부터 소정 거리 (제 1 오프셋량) +X 측으로 어긋난 상태에서, 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 스크럼 상태가 개시되도록 되어 있다.
상기 서술한 설명에서도 알 수 있는 바와 같이, 본 제 4 실시형태의 노광 장치 (1000) 에서는, 일방의 웨이퍼 스테이지 상의 웨이퍼의 노광 종료 후, 그 일방의 웨이퍼 스테이지의 대응하는 로딩 포지션을 향한 귀환 경로를 따른 이동을 가장 효율적으로 개시할 수 있도록, 즉, 그 일방의 웨이퍼 스테이지의 이동 경로를 가장 짧게, 또한 소요 시간이 가장 짧아지도록, 웨이퍼 스테이지 (WS1, WST2) 의 스크럼 개시시의 X 축 방향의 오프셋량이 결정되어 있다.
또한, 상기 제 4 실시형태에서는, 노광이 완료된 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 스테이지의 대응하는 로딩 포지션을 향한 귀환 경로를 따른 이동을 가장 효율적으로 개시할 수 있도록, 웨이퍼 스테이지 (WS1, WST2) 의 스크럼 개시시의 X 축 방향의 오프셋량이 결정되어 있는 것으로 했지만, 이것 대신에, 혹은 이것과 함께, 다음의 노광 대상인 웨이퍼의 노광의 개시를 가장 효율적으로 실시할 수 있도록, 웨이퍼 스테이지 (WS1, WST2) 의 스크럼 개시시의 X 축 방향의 오프셋량이 결정되어 있어도 된다.
일방의 웨이퍼 스테이지 상의 웨이퍼의 노광 종료 후, 그 일방의 웨이퍼 스테이지의 대응하는 로딩 포지션을 향한 귀환 경로를 따른 이동을 가장 효율적으로 개시할 수 있게 하는 양 웨이퍼 스테이지의 스크럼, 또는 다음의 노광 대상인 웨이퍼의 노광의 개시를 가장 효율적으로 실시할 수 있게 하는 양 웨이퍼 스테이지의 스크럼을 가장 효율이 양호한 스크럼이라고 할 수 있다.
또한, 상기 제 4 실시형태에서는, 액침 영역 (14) 을 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 간에 주고 받기 위해서, 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 가, Y 축 방향에 관하여 접촉 또는 근접하는 Y 방향 스크럼을 채용하는 경우에 대하여 설명했지만 이것에 한정되지 않고, 액침 영역 (14) 을 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 간에 주고 받기 위해서, 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 가 X 축 방향에 관하여 접촉 또는 근접하는 X 방향 스크럼을 채용해도 된다. 이 경우, 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 스크럼 개시시에 Y 축 방향에 관하여 오프셋시켜도 된다.
또한, 상기 제 4 실시형태와 동일하게 Y 방향 스크럼을 채용하는 경우라도, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 Y 축 방향의 측면으로부터 기구부의 일부가 다른 부분보다 외측으로 돌출되는 경우도 생각할 수 있다. 이와 같은 경우에는, 그들의 돌출부가 또다른 일방의 웨이퍼 스테이지의 일부와 접촉하지 않을 정도의 길이로, 계측부 및 FD 바의 Y 축 방향의 치수, 및/또는 스크럼시의 오프셋량 등을 설정하는 것이 바람직하다.
또한 상기 제 4 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지 (WST1 및 WST2) 에 고정의 계측부 및 FD 바 등의 테이블 본체 (34) 에 대한 돌출부가 형성되는 경우에 대하여 설명했지만 이것에 한정되지 않고, 돌출부가 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 사이에서의 액침 영역의 수수를 주목적으로 하는 경우에는, 이 돌출부는 가동이어도 된다. 이 경우, 예를 들어 돌출부는, 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 스크럼시에만 대략 수평 상태로 하고, 스크럼시 이외에, 즉 비사용시에는, 접어 두는 것으로 해도 된다. 또한 상기 제 4 실시형태에서는, 계측부 및 FD 바가 돌출부를 겸용하는 것으로 했지만 이것에 한정되지 않고, 전용의 고정 돌출부를 웨이퍼 스테이지 (WST1 및 WST2) 에 형성해도 된다.
또한 상기 제 4 실시형태에서는, 노광 종료 후, 일방의 웨이퍼 스테이지로부터 타방의 웨이퍼 스테이지로 액침 영역 (14) 을 건네주기 위해서, 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 Y 축 방향에 관하여 소정 거리 이하로 근접시키는 근접 상태 (스크럼 상태) 와, 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 이간시키는 이간 상태 (스크럼 해제 상태) 의 전환을 실시한 후, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 노광 위치의 -X 측에 위치하는 제 1 귀환 경로를 따라 웨이퍼 스테이지 (WST1) 상의 웨이퍼 (W1) 의 교환이 실시되는 제 1 교환 위치로 이동되고, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 가 노광 위치의 +X 측에 위치하는 제 2 귀환 경로를 따라 웨이퍼 스테이지 (WST2) 상의 웨이퍼 (W2) 의 교환이 실시되는 제 2 교환 위치로 이동되는 경우에 대하여 설명하였다. 즉, 제 1 교환 위치와 제 2 교환 위치가 따로 따로인 경우에 대하여 설명하였다. 그러나 이것에 한정되지 않고, 제 1 교환 위치와 제 2 교환 위치가 동일해도 된다. 이러한 경우에는, 주제어 장치 (20) 는, 노광 위치에 있는 일방의 웨이퍼 스테이지에 유지된 웨이퍼의 노광 종료 후, 일방의 웨이퍼 스테이지로부터 타방의 웨이퍼 스테이지로 액침 영역 (14) 을 건네주기 위해서, 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 Y 축 방향에 관하여 소정 거리 이하로 근접시키는 근접 상태 (스크럼 상태) 와 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 이간시키는 이간 상태 (스크럼 해제 상태) 의 전환을 실시시킴과 함께, 타방의 웨이퍼 스테이지로부터 이간된 일방의 웨이퍼 스테이지를, X 축 방향에 관하여 노광 위치의 일측에 위치하는 귀환 경로를 따라 양 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 상의 웨이퍼의 교환이 실시되는 교환 위치로 이동시키도록 평면 모터를 제어하는 구성을 채용하는 것으로 해도 된다. 이러한 경우에는, 일방의 웨이퍼 스테이지를 X 축 방향에 관하여 노광 위치의 일측에 위치하는 귀환 경로를 따라 교환 위치로 이동시키고, 타방의 웨이퍼 스테이지를 X 축 방향에 관하여 노광 위치의 타측에 위치하는 귀환 경로를 따라 교환 위치로 이동시키는 경우 등에 비해, 양 웨이퍼 스테이지의 X 축 방향에 관한 이동 범위를 좁게 설정할 수 있다.
또한 상기 제 4 실시형태에서는, 전술한 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 이동 경로를 전제로, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 가, 평면 모터에 의해 XY 평면을 따라 독립적으로 구동되는 것으로 하였다. 그러나, 반드시 평면 모터를 사용할 필요는 없고, 이동 경로에 따라서는 리니어 모터 등을 사용해도 된다.
또한 상기 제 4 실시형태에서는, 주변 노광 유닛 (51) 은 반드시 형성하지 않아도 된다. 이러한 경우라도 상기 서술한 여러 가지 효과를 얻을 수 있다.
또한 상기 제 4 실시형태에서는, 주제어 장치 (20) 에 의해, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 중 일방에 유지된 웨이퍼 (W1 또는 W2) 에 대한 노광이 실시되는 것과 병행하여, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 중 타방이 Y 축 방향으로 이동되면서, 그 타방의 웨이퍼 스테이지에 유지된 웨이퍼 상의 상이한 복수의 얼라이먼트 마크가 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24) 에 의해 검출되고, 그 위치 정보가 계측되는 것만이어도 된다. 즉, 노광 위치로부터 웨이퍼 교환 위치로의 이동 경로는, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 와 동일해도 된다. 또한, 상기 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 중 타방은, X 축 방향으로 이동되지 않고, Y 축 방향으로 이동 되면서, 그 타방의 웨이퍼 스테이지에 유지된 웨이퍼 상의 상이한 복수의 얼라이먼트 마크가 검출되면 된다. 또한, 타방의 웨이퍼 스테이지의 상기 Y 축 방향으로의 이동 중에 주변 노광을 실시할 필요도 없다. 또한, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 평면 모터로 구동할 필요도 없다.
한편, 상기 제 4 실시형태에서는, 주제어 장치 (20) 에 의해 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 XY 평면 내에서 구동하는 평면 모터 (151) 가 제어됨과 함께, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 에 유지된 웨이퍼 (W1) 의 노광이 종료되었을 때에, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 노광 위치의 X 축 방향의 일측 (-X 측) 에 위치하는 제 1 귀환 경로를 따라 웨이퍼 스테이지 (WST1) 상의 웨이퍼 (W1) 의 교환이 실시되는 좌측 로딩 포지션으로 이동되고, 또한 웨이퍼 스테이지 (WST2) 에 유지된 웨이퍼 (W2) 의 노광이 종료되었을 때에, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 가 노광 위치의 X 축 방향의 타측 (+X 측) 에 위치하는 제 2 귀환 경로를 따라 웨이퍼 스테이지 (WST2) 상의 웨이퍼 (W2) 의 교환이 실시되는 우측 로딩 포지션으로 이동되는 것만이어도 된다. 즉, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 중 일방에 유지된 웨이퍼 (W1 또는 W2) 에 대한 노광이 실시되는 것과 병행하여, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 중 타방에 유지된 웨이퍼의 주변 노광은 물론, 그 웨이퍼 상의 상이한 복수의 얼라이먼트 마크의 위치 정보의 계측이 실시되지 않아도 된다. 또한, 평면 모터는, 무빙 코일형이어도 된다.
또한 상기 제 4 실시형태에서는, 계측 시스템 (200) 이 간섭계 시스템 (118) 과 인코더 시스템 (150) 의 양방을 포함하는 것으로 했지만 이것에 한정되지 않고, 계측 시스템은 간섭계 시스템 (118) 과 인코더 시스템 (150) 중 일방만을 포함하고 있어도 된다. 특히, 인코더 시스템만을 포함하는 경우에는, 그 인코더 시스템은, 2D 헤드를 포함하는 2 차원 인코더가 아니어도 된다.
또한, 상기 제 1, 제 4 실시형태의 각각에서는, 마이크로 미러·어레이를 사용하여 주변 노광 유닛 (51) 을 구성한 경우를 예시했지만 이것에 한정되지 않고, 웨이퍼 상의 임의의 위치 (영역) 를 조명광 (IL) 과 거의 동일 파장의 광으로 자유롭게 노광을 할 수 있으면, 주변 노광 유닛의 구성은 특별히 상관없다. 예를 들어, 마이크로 미러·어레이 이외의 공간 광 변조기를 사용하여 주변 노광 유닛을 구성할 수 있다. 또한, 레티클과 투영 광학계 (PL) 를 사용하여, 주변 노광 유닛을 구성할 수도 있다. 또한 주변 노광에서는, 통상 노광에서 쇼트 영역에 전사되는 것과 동일한 패턴을 전사하게 해도 되고, 상이한 패턴을 전사하게 해도 된다. 이 경우, 예를 들어 전사 패턴 밀도 등은 동일하거나, 극단적으로 상이하지 않은 것이 바람직하다. 단, 선폭은 성겨도 된다.
또한, 상기 제 1 ∼ 제 4 실시형태에서 설명한 인코더 헤드, Z 헤드, 간섭계 등의 각 계측 장치의 배치, 구성 등은 일례에 불과하고, 본 발명이 이것에 한정되지 않는 것은 물론이다. 예를 들어, 헤드 유닛이 각각 구비하는 헤드의 수는 상기 서술한 수에 한정되지 않고, 복수의 마크 검출계 (상기 각 실시형태에서는, 얼라이먼트계 (AL1, AL21 ∼ AL24)) 의 양 외측에 헤드가 각각 있으면 충분하고, 그 수는 상관없다. 요점은, 복수의 마크 검출계의 각각에서, 웨이퍼 (W) 상의 특정 얼라이먼트 마크를 검출할 때에, 1 쌍의 스케일에 헤드가 적어도 각 1 개 대향할 수 있으면 된다. 또한 상기 각 실시형태에서는, 복수의 마크 검출계의 양 외측의 각각 복수의 헤드 중, 가장 내측에 위치하는 2 개의 헤드의 Y 위치를 다른 헤드와 상이하게 하는 경우에 대하여 설명했지만 이것에 한정되지 않고, 어느 헤드의 Y 위치를 상이하게 해도 된다. 요점은, 빈 스페이스에 따라, 임의 헤드의 Y 위치를 다른 헤드의 Y 위치와 상이하게 하면 된다. 혹은, 복수의 마크 검출계의 양 외측에 충분한 빈 스페이스가 있는 경우에는, 모든 헤드를 동일한 Y 위치에 배치해도 된다.
또한, 마크 검출계 (얼라이먼트계) 의 수도 5 개에 한정되지 않고, 제 2 방향 (상기 각 실시형태에서는 X 축 방향) 에 관하여 검출 영역의 위치가 상이한 마크 검출계가 2 개 이상 있는 것이 바람직하지만, 그 수는 특별히 상관없다.
또한, 상기 각 실시형태에 있어서, 간섭계 시스템을 형성하지 않고 인코더 시스템만을 형성하는 경우에는, Z 헤드에 의해 웨이퍼 테이블의 θx 방향의 위치 정보도 계측할 수 있게 해도 된다.
또한, 상기 제 1, 제 2 및 제 4 실시형태의 각각에 있어서, 제 3 실시형태, 혹은, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2006/0227309호 명세서 등에 개시되어 있는 바와 같이, 웨이퍼 테이블에 인코더 헤드가 형성되고, 또한 웨이퍼 테이블의 상방에 이것에 대향하여 1 차원 또는 2 차원의 격자 (예를 들어 회절 격자) 가 형성된 스케일이 배치되는 인코더 시스템을 사용해도 된다. 이 경우, Z 헤드도 웨이퍼 테이블 상에 배치하고, 상기 스케일의 표면을 Z 헤드로부터의 계측 빔이 조사되는 반사면으로서 겸용해도 된다. 또한, X 축 방향 및/또는 Y 축 방향에 추가하여, Z 축 방향도 계측 방향으로 하는, 이른바 인코더 헤드와 Z 헤드의 기능을 겸비한 헤드를 사용해도 된다. 이 경우, Z 헤드는 불필요해진다.
또한 상기 각 실시형태에서는, 노즐 유닛 (32) 의 하면과 투영 광학계 (PL) 의 선단 광학 소자의 하단면이 거의 동일한 면인 것으로 했지만 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 노즐 유닛 (32) 의 하면을, 선단 광학 소자의 사출면보다 투영 광학계 (PL) 의 이미지면 (즉 웨이퍼) 의 근처에 배치해도 된다. 즉, 국소 액침 장치 (8) 는 상기 서술한 구조에 한정되지 않고, 예를 들어 유럽 특허 출원 공개 제1420298호 명세서, 국제 공개 제2004/055803호 팜플렛, 국제 공개 제2004/057590호 팜플렛, 국제 공개 제2005/029559호 팜플렛 (대응 미국 특허 출원 공개 제2006/0231206호 명세서), 국제 공개 제2004/086468호 팜플렛 (대응 미국 특허 출원 공개 제2005/0280791호 명세서), 일본 공개특허공보 2004-289126호 (대응 미국 특허 제6,952,253호 명세서) 등에 기재되어 있는 것을 사용할 수 있다. 또한, 예를 들어 국제 공개 제2004/019128호 팜플렛 (대응 미국 특허 출원 공개 제2005/0248856호 명세서) 에 개시되어 있는 바와 같이, 선단 광학 소자의 이미지면측의 광로에 추가하여, 선단 광학 소자의 물체면측의 광로도 액체로 채우도록 해도 된다. 또한, 선단 광학 소자 표면의 일부 (적어도 액체와의 접촉면을 포함한다) 또는 전부에, 친액성 및/또는 용해 방지 기능을 갖는 박막을 형성해도 된다. 또한, 석영은 액체와의 친화성이 높고 또한 용해 방지막도 불필요하지만, 형석은 적어도 용해 방지막을 형성하는 것이 바람직하다.
또한 상기 각 실시형태에서는, 액체로서 순수 (물) 를 사용하는 것으로 했지만, 본 발명이 이것에 한정되지 않는 것은 물론이다. 액체로는, 화학적으로 안정되고, 조명광 (IL) 의 투과율이 높고 안전한 액체, 예를 들어 불소계 불활성 액체를 사용해도 된다. 이 불소계 불활성 액체로는, 예를 들어 플루오리너트 (미국 쓰리엠사의 상품명) 를 사용할 수 있다. 이 불소계 불활성 액체는 냉각 효과 면에서도 우수하다. 또한, 액체로서 조명광 (IL) 에 대한 굴절률이 순수 (굴절률은 1.44 정도) 보다 높은, 예를 들어 1.5 이상의 액체를 사용해도 된다. 이 액체로는, 예를 들어 굴절률이 약 1.50 인 이소프로판올, 굴절률이 약 1.61 인 글리세롤(글리세린) 과 같은 C-H 결합 혹은 O-H 결합을 갖는 소정 액체, 헥산, 헵탄, 데칸 등의 소정 액체 (유기 용제), 혹은 굴절률이 약 1.60 인 데칼린 (Decalin: Decahydronaphthalene) 등을 들 수 있다. 혹은, 이들 액체 중 임의의 2 종류 이상의 액체가 혼합된 것이어도 되고, 순수에 이들 액체의 적어도 하나가 첨가 (혼합) 된 것이어도 된다. 혹은, 액체로는, 순수에, H+, Cs+, K+, Cl-, SO4 2-, PO4 2- 등의 염기 또는 산을 첨가 (혼합) 한 것이어도 된다. 나아가서는, 순수에 Al 산화물 등의 미립자를 첨가 (혼합) 한 것이어도 된다. 이들 액체는, ArF 엑시머 레이저광을 투과할 수 있다. 또한 액체로는, 광의 흡수 계수가 작고, 온도 의존성이 적고, 투영 광학계 (선단의 광학 부재), 및/또는 웨이퍼의 표면에 도포되어 있는 감광재 (또는 보호막 (탑 코트막) 혹은 반사 방지막 등) 에 대하여 안정된 것이 바람직하다. 또한, F2 레이저를 광원으로 하는 경우에는, 폼블린 오일을 선택하면 된다. 또한 액체로는, 순수보다 조명광 (IL) 에 대한 굴절률이 높은 액체, 예를 들어 굴절률이 1.6 ∼ 1.8 정도인 것을 사용해도 된다. 액체로서 초임계 유체를 사용할 수도 있다. 또한, 투영 광학계 (PL) 의 선단 광학 소자를, 예를 들어 석영 (실리카) 혹은 불화칼슘 (형석), 불화바륨, 불화스트론튬, 불화리튬 및 불화나트륨 등의 불화 화합물의 단결정 재료로 형성해도 되고, 석영이나 형석보다 굴절률이 높은 (예를 들어 1.6 이상) 재료로 형성해도 된다. 굴절률이 1.6 이상인 재료로는, 예를 들어 국제 공개 제2005/059617호 팜플렛에 개시된 사파이어, 이산화게르마늄 등, 혹은 국제 공개 제2005/059618호 팜플렛에 개시된 염화칼륨 (굴절률은 약 1.75) 등을 사용할 수 있다.
또한 상기 각 실시형태에서, 회수된 액체를 재이용하도록 해도 되고, 이 경우에는 회수된 액체로부터 불순물을 제거하는 필터를 액체 회수 장치 또는 회수관 등에 설치해 두는 것이 바람직하다.
또한 상기 각 실시형태에서는, 노광 장치가 액침형 노광 장치인 경우에 대하여 설명했지만 이것에 한정되지 않고, 액체 (물) 를 개재하지 않고 웨이퍼 (W) 의 노광을 실시하는 드라이 타입의 노광 장치에도 채용할 수 있다.
또한 상기 각 실시형태에서는, 스텝·앤드·스캔 방식 등의 주사형 노광 장치에 본 발명이 적용된 경우에 대하여 설명했지만 이것에 한정되지 않고, 스테퍼 등의 정지형 노광 장치에 본 발명을 적용해도 된다. 또한, 쇼트 영역과 쇼트 영역을 합성하는 스텝·앤드·스티치 방식의 투영 노광 장치, 프록시미티 방식의 노광 장치, 또는 미러 프로젝션·얼라이너 등에도 본 발명은 적용할 수 있다.
또한, 상기 각 실시형태의 노광 장치에 있어서의 투영 광학계는 축소계뿐만 아니라 등배 및 확대계의 어느 것이어도 되고, 투영 광학계 (PL) 는 굴절계뿐만 아니라 반사계 및 반사 굴절계의 어느 것이어도 되며, 그 투영 이미지는 도립상 및 정립상의 어느 것이어도 된다. 또한, 투영 광학계 (PL) 를 통해 조명광 (IL) 이 조사되는 노광 영역 (IA) 은, 투영 광학계 (PL) 의 시야 내에서 광축 (AX) 을 포함하는 온 액시스 영역이지만, 예를 들어 국제 공개 제2004/107011호 팜플렛에 개시된 바와 같이, 복수의 반사면을 갖고 또한 중간 이미지를 적어도 1 회 형성하는 광학계 (반사계 또는 반굴계 (反屈系)) 가 그 일부에 형성되고, 또한 단일 광축을 갖는, 이른바 인라인형 반사 굴절계와 동일하게, 그 노광 영역은 광축 (AX) 을 포함하지 않는 오프 액시스 영역이어도 된다. 또한, 전술한 조명 영역 및 노광 영역은 그 형상이 직사각형인 것으로 했지만 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 원호, 사다리꼴 혹은 평행사변형 등이어도 된다.
또한 상기 각 실시형태의 노광 장치의 광원은 ArF 엑시머 레이저에 한정되지 않고, KrF 엑시머 레이저 (출력 파장 248 ㎚), F2 레이저 (출력 파장 157 ㎚), Ar2 레이저 (출력 파장 126 ㎚), Kr2 레이저 (출력 파장 146 ㎚) 등의 펄스 레이저 광원, 혹은 g 선 (파장 436 ㎚), i 선 (파장 365 ㎚) 등의 휘선을 발하는 초고압 수은 램프 등을 사용할 수도 있다. 또한, YAG 레이저의 고조파 발생 장치 등을 사용할 수도 있다. 이 밖에, 예를 들어 국제 공개 제1999/46835호 팜플렛 (대응 미국 특허 7,023,610호 명세서) 에 개시되어 있는 바와 같이, 진공 자외광으로서 DFB 반도체 레이저 또는 파이버 레이저로부터 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일 파장 레이저광을, 예를 들어 에르븀 (또는 에르븀과 이테르븀의 양방) 이 도핑된 파이버 앰프로 증폭시키고, 비선형 광학 결정을 사용하여 자외광으로 파장 변환한 고조파를 사용해도 된다.
또한 상기 각 실시형태에서는, 노광 장치의 조명광 (IL) 으로는 파장 100 ㎚ 이상의 광에 한정되지 않고, 파장 100 ㎚ 미만의 광을 사용해도 되는 것은 말할 필요도 없다. 예를 들어 노광 파장 5 ∼ 15 ㎚ 의 파장역, 예를 들어 13.5 ㎚ 하에서 설계된 전반사 축소 광학계, 및 반사형 마스크를 사용한 EUV 노광 장치에도 본 발명을 바람직하게 적용할 수 있다. 이 밖에, 전자선 또는 이온 빔 등의 하전 입자선을 사용하는 노광 장치에도 본 발명은 적용할 수 있다.
또한 상기 서술한 각 실시형태에 있어서는, 광투과성의 기판 상에 소정의 차광 패턴 (또는 위상 패턴·감광 패턴) 을 형성한 광 투과형 마스크 (레티클) 를 사용했지만, 이 레티클 대신에, 예를 들어 미국 특허 제6,778,257호 명세서에 개시되어 있는 바와 같이, 노광할 패턴의 전자 데이터에 기초하여, 투과 패턴 또는 반사 패턴 혹은 발광 패턴을 형성하는 전자 마스크 (가변 성형 마스크, 액티브 마스크, 혹은 이미지 제너레이터라고도 하며, 예를 들어 비발광형 화상 표시 소자 (공간 광 변조기) 의 일종인 DMD (Digital Micro-mirror Device) 등을 포함한다) 를 사용해도 된다.
또한, 예를 들어 국제 공개 제2001/035168호 팜플렛에 개시되어 있는 바와 같이, 간섭 무늬를 웨이퍼 상에 형성함으로써, 웨이퍼 상에 라인·앤드·스페이스 패턴을 형성하는 노광 장치 (리소그래피 시스템) 에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 예를 들어 일본 공표특허공보 2004-519850호 (대응 미국 특허 제6,611,316호 명세서) 에 개시되어 있는 바와 같이, 2 개의 레티클 패턴을 투영 광학계를 통해 웨이퍼 상에서 합성하고, 1 회의 스캔 노광에 의해 웨이퍼 상의 1 개의 쇼트 영역을 거의 동시에 이중 노광하는 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 물체 상에 패턴을 형성하는 장치는, 전술한 노광 장치 (리소그래피 시스템) 에 한정되지 않고, 예를 들어 잉크젯 방식으로 물체 상에 패턴을 형성하는 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 상기 각 실시형태에서 패턴을 형성할 물체 (에너지 빔이 조사되는 노광 대상 물체) 는 웨이퍼에 한정되지 않고, 유리 플레이트, 세라믹 기판, 필름 부재 혹은 마스크 블랭크스 등 다른 물체여도 된다.
노광 장치의 용도로는 반도체 제조용 노광 장치에 한정되지 않고, 예를 들어 각형 (角型) 의 유리 플레이트에 액정 표시 소자 패턴을 전사하는 액정용 노광 장치, 유기 EL, 박막 자기 헤드, 촬상 소자 (CCD 등), 마이크로 머신 및 DNA 칩 등을 제조하기 위한 노광 장치에도 널리 적용할 수 있다. 또한, 반도체 소자 등의 마이크로 디바이스뿐만 아니라, 광 노광 장치, EUV 노광 장치, X 선 노광 장치 및 전자선 노광 장치 등에서 사용되는 레티클 또는 마스크를 제조하기 위해서, 유리 기판 또는 실리콘 웨이퍼 등에 회로 패턴을 전사하는 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.
반도체 소자 등의 전자 디바이스는, 디바이스의 기능·성능 설계를 실시하는 단계, 이 설계 단계에 기초한 레티클을 제조하는 단계, 실리콘 재료로 웨이퍼를 제조하는 단계, 상기 각 실시형태의 노광 장치 (패턴 형성 장치) 에 의해 레티클의 패턴을 웨이퍼에 전사하는 리소그래피 단계, 노광된 웨이퍼를 현상하는 현상 단계, 레지스트가 잔존하고 있는 부분 이외의 부분의 노출 부재를 에칭에 의해 제거하는 에칭 단계, 에칭이 완료되어 불필요해진 레지스트를 제거하는 레지스트 제거 단계, 디바이스 조립 단계 (다이싱 공정, 본딩 공정, 패키징 공정을 포함한다), 검사 단계 등을 거쳐 제조된다. 이 경우, 리소그래피 단계에서, 상기 각 실시형태의 노광 장치를 사용하여 전술한 노광 방법이 실행되고, 웨이퍼 상에 디바이스 패턴이 형성되기 때문에, 고집적도의 디바이스를 양호한 생산성으로 제조할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 이동체 구동 시스템은, 소정 평면을 따라 이동체를 구동하기에 적합하다. 또한 본 발명의 패턴 형성 장치는, 웨이퍼 등의 물체 상에 패턴을 형성하기에 적합하다. 또한, 본 발명의 노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법은, 반도체 소자 및 액정 표시 소자 등의 전자 디바이스 등을 제조하기에 적합하다.

Claims (83)

  1. 에너지 빔으로 물체를 노광하는 노광 장치로서,
    상기 물체를 유지할 수 있고 또한 소정 평면을 따라 가동인 이동체와,
    상기 소정 평면 내의 제 1 방향에 관하여 상기 에너지 빔이 조사되는 노광 위치와 떨어져 계측 빔이 조사되는 계측 위치가 배치되고, 상기 물체의 위치 정보를 계측하는 계측 장치와,
    상기 소정 평면 내에서 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향에 관하여 상기 이동체의 양측에 각각 상기 제 1 방향을 길이 방향으로 하고 또한 2 차원 격자를 갖는 스케일이 배치됨과 함께, 상기 2 개의 스케일에 각각 적어도 하나의 헤드가 대향 가능하고 또한 상기 제 2 방향에 관하여 위치가 상이한 복수의 헤드를 갖는 1 쌍의 헤드 유닛이 상기 이동체와 대향 가능하게 배치되고, 상기 1 쌍의 스케일과 대향하는 2 개의 헤드의 출력에 기초하여, 상기 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 인코더 시스템과,
    상기 계측 장치에 의해 계측된 상기 물체의 위치 정보와, 상기 인코더 시스템에 의해 계측된 상기 이동체의 위치 정보에 기초하여 상기 이동체를 구동하는 구동 장치를 구비하는, 노광 장치.
  2. 에너지 빔으로 물체를 노광하는 노광 장치로서,
    상기 물체를 유지할 수 있고 또한 소정 평면을 따라 가동인 이동체와,
    상기 소정 평면 내의 제 1 방향에 관하여 상기 에너지 빔이 조사되는 노광 위치와 떨어져 계측 빔이 조사되는 계측 위치가 배치되고, 상기 물체의 위치 정보를 계측하는 계측 장치와,
    상기 소정 평면 내에서 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향을 길이 방향으로 하고 또한 2 차원 격자를 갖는 1 쌍의 스케일이 상기 이동체와 대향 가능하게 배치됨과 함께, 상기 1 쌍의 스케일에 각각 적어도 하나의 헤드가 대향 가능하고 또한 상기 제 1 방향에 관하여 위치가 상이한 복수의 헤드가, 상기 이동체의 양측에 각각 배치되고, 상기 1 쌍의 스케일과 동시에 대향하는 2 개의 헤드의 출력에 기초하여, 상기 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 인코더 시스템과,
    상기 계측 장치에 의해 계측된 상기 물체의 위치 정보와, 상기 인코더 시스템에 의해 계측된 상기 이동체의 위치 정보에 기초하여 상기 이동체를 구동하는 구동 장치를 구비하는, 노광 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 에너지 빔이 투과하는 광학 부재와 상기 물체 사이의 공간에 액침 영역을 형성할 수 있는 액침 부재와,
    상기 이동체와는 독립적으로 이동할 수 있는 가동 부재를 구비하고,
    상기 제 1 방향에 관하여 상기 이동체의 일측에 상기 가동 부재를 배치하고, 상기 제 1 방향으로의 상기 이동체 및 상기 가동 부재의 이동에 의해, 상기 액침 영역을 상기 광학 부재와의 사이에 유지하면서 상기 이동체와 상기 가동 부재 사이에서 이동하는, 노광 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 이동체와 상기 가동 부재 사이에서의 상기 액침 영역의 이동에 있어서, 상기 이동체 상에서 상기 액침 영역이 상기 스케일 또는 상기 헤드와 접촉하지 않도록 상기 이동체를 구동하는, 노광 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 액침 영역의 이동에 있어서, 상기 제 1 방향에 관하여 상기 이동체와 상기 가동 부재가 근접 또는 접촉하는, 노광 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가동 부재는, 계측 부재를 갖는 계측 스테이지, 또는 상기 이동체와는 독립적으로 가동이고 또한 물체를 유지할 수 있는 별도의 이동체를 포함하는, 노광 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 이동체는, 상기 3 자유도 방향, 상기 소정 평면과 직교하는 제 3 방향, 및 상기 소정 평면에 대한 경사 방향에 관한 위치 정보가 계측되는, 노광 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동 장치는, 상기 인코더 시스템의 계측 정보와 그 계측시의 상기 이동체의 상기 제 1 방향, 제 2 방향과는 상이한 방향의 위치 정보에 따른 보정 정보에 기초하여 상기 이동체를 구동하는, 노광 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동 장치는, 상기 인코더 시스템의 계측 오차의 발생 요인이 되는 상기 헤드 및 상기 스케일의 적어도 일방의 특성 정보에 기초하여 상기 이동체를 구동하는, 노광 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 특성 정보는, 상기 헤드의 광학 특성, 상기 헤드의 검출점의 위치 또는 변위, 상기 2 차원 격자의 형성 오차, 및 상기 스케일의 평면도 중 적어도 하나에 관한 정보를 포함하는, 노광 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동 장치는, 상기 헤드 및 상기 스케일의 적어도 일방에서 기인하여 발생하는 상기 인코더 시스템의 계측 오차를 보상하도록 상기 이동체를 구동하는, 노광 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동 장치는, 상기 제 3 방향에 관하여 상기 이동체의 위치 기준이 되는 기준면과 상기 스케일의 격자면의, 상기 제 3 방향 위치의 차에서 기인하여 발생하는 상기 인코더 시스템의 계측 오차를 보상하도록 상기 이동체를 구동하는, 노광 장치.
  13. 에너지 빔으로 물체를 노광하는 노광 방법으로서,
    소정 평면을 따라 가동인 이동체에 의해 물체를 유지하는 것과,
    상기 소정 평면 내의 제 1 방향에 관하여 상기 에너지 빔이 조사되는 노광 위치와 떨어져 배치되는, 계측 빔이 조사되는 계측 위치에서, 상기 이동체 상의 물체의 위치 정보를 계측하는 것과,
    상기 소정 평면 내에서 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 떨어져 상기 이동체 상에 상기 제 1 방향을 길이 방향으로 하고 또한 2 차원 격자를 갖는 1 쌍의 스케일이 배치됨과 함께, 상기 1 쌍의 스케일의 각각에 적어도 하나의 헤드가 대향 가능하고 또한 상기 제 2 방향에 관하여 위치가 상이한 복수의 헤드를 갖는 1 쌍의 헤드 유닛이 상기 이동체와 대향 가능하게 배치되는 인코더 시스템에 의해, 상기 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 것과,
    상기 계측된 위치 정보와 상기 인코더 시스템의 계측 정보에 기초하여 상기 이동체를 구동하고, 상기 물체를 상기 에너지 빔으로 노광하는 것을 포함하는, 노광 방법.
  14. 에너지 빔으로 물체를 노광하는 노광 방법으로서,
    소정 평면을 따라 가동인 이동체에 의해 물체를 유지하는 것과,
    상기 소정 평면 내에서 제 1 방향에 관하여 상기 에너지 빔이 조사되는 노광 위치와 떨어져 배치되는, 계측 빔이 조사되는 계측 위치에서, 상기 이동체 상의 물체의 위치 정보를 계측하는 것과,
    상기 소정 평면 내에서 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향을 길이 방향으로 하고 또한 2 차원 격자를 갖는 1 쌍의 스케일이 상기 이동체와 대향 가능하게 배치됨과 함께, 상기 1 쌍의 스케일에 각각 적어도 하나의 헤드가 대향 가능하고 또한 상기 제 1 방향에 관하여 위치가 상이한 복수의 헤드가, 상기 이동체의 양측에 각각 배치되는 인코더 시스템에 의해, 상기 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 것과,
    상기 계측된 위치 정보와 상기 인코더 시스템의 계측 정보에 기초하여 상기 이동체를 구동하고, 상기 물체를 상기 에너지 빔으로 노광하는 것을 포함하는, 노광 방법.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 에너지 빔이 투과하는 광학 부재와 상기 물체 사이의 공간에 형성되는 액침 영역을 통해 상기 물체의 노광이 실시되고,
    상기 제 1 방향에 관하여 상기 이동체의 일측에 가동 부재를 배치하고, 상기 제 1 방향으로의 상기 이동체 및 상기 가동 부재의 이동에 의해, 상기 액침 영역을 상기 광학 부재와의 사이에 유지하면서 상기 이동체와 상기 가동 부재 사이에서 이동하는, 노광 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 이동체와 상기 가동 부재 사이에서의 상기 액침 영역의 이동에 있어서, 상기 이동체 상에서 상기 액침 영역이 상기 스케일 또는 상기 헤드와 접촉하지 않도록 상기 이동체를 구동하는, 노광 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 액침 영역의 이동에 있어서, 상기 제 1 방향에 관하여 상기 이동체와 상기 가동 부재가 근접 또는 접촉하는, 노광 방법.
  18. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 이동체는, 상기 3 자유도 방향, 상기 소정 평면과 직교하는 제 3 방향, 및 상기 소정 평면에 대한 경사 방향에 관한 위치 정보가 계측되는, 노광 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 인코더 시스템의 계측 정보와 그 계측시의 상기 이동체의 상기 제 1 방향, 제 2 방향과는 상이한 방향의 위치 정보에 따른 보정 정보에 기초하여 상기 이동체를 구동하는, 노광 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 인코더 시스템의 계측 오차의 발생 요인이 되는 상기 헤드 및 상기 스케일의 적어도 일방의 특성 정보에 기초하여 상기 이동체를 구동하는, 노광 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 특성 정보는, 상기 헤드의 광학 특성, 상기 헤드의 검출점의 위치, 상기 2 차원 격자의 형성 오차, 및 상기 스케일의 평면도 중 적어도 하나에 관한 정보를 포함하는, 노광 방법.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 헤드 및 상기 스케일의 적어도 일방에서 기인하여 발생하는 상기 인코더 시스템의 계측 오차를 보상하도록 상기 이동체를 구동하는, 노광 방법.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 3 방향에 관하여 상기 이동체의 위치 기준이 되는 기준면과 상기 스케일의 격자면의, 상기 제 3 방향 위치의 차에서 기인하여 발생하는 상기 인코더 시스템의 계측 오차를 보상하도록 상기 이동체를 구동하는, 노광 방법.
  24. 투영 광학계를 통해 에너지 빔으로 물체를 노광하는 노광 장치로서,
    서로 직교하는 제 1 방향, 제 2 방향을 포함하는 소정 평면과 평행하게 표면이 배치되는 베이스반과,
    상기 베이스반에 배치되고, 상기 물체의 탑재 영역과, 상기 제 2 방향에 관하여 상기 탑재 영역의 양측에 각각 상기 제 1 방향을 길이 방향으로 하여 배치되는 2 차원 격자가 형성되는 스케일을 갖는 이동체와,
    상기 이동체가 대향하여 배치되는 하면측에 회수구를 갖는 노즐 유닛을 포함하고, 상기 노즐 유닛을 통해 상기 투영 광학계의 아래에 액체를 공급함과 함께, 상기 공급되는 액체에 의해 상기 투영 광학계의 아래에 형성되는 액침 영역으로부터 상기 회수구를 통해 액체를 회수하는 국소 액침 장치와,
    상기 이동체를, 상기 투영 광학계와 상기 액침 영역의 액체를 통해 상기 물체의 노광이 실시되는 노광 위치와, 상기 제 1 방향에 관하여 상기 노광 위치와 상이하고 상기 물체의 교환이 실시되는 교환 위치 중 일방에서 타방으로 이동시키는 구동 장치와,
    상기 제 2 방향에 관하여 서로 위치가 상이한 복수의 헤드를 갖고, 상기 복수의 헤드 중 상기 2 개의 스케일에 각각 대향하는 헤드를 통해 검출광을 상기 스케일에 조사하고, 상기 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 인코더 시스템을 구비하는, 노광 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 인코더 시스템은, 상기 소정 평면과 직교하는 제 3 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보도 계측하고, 상기 이동체는, 상기 소정 평면에 대한 경사 방향에 관한 위치 정보가 계측되는, 노광 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 복수의 헤드는, 상기 제 2 방향에 관하여 상기 노즐 유닛의 양측에 배치되는 헤드를 포함하고,
    상기 인코더 시스템은, 상기 노광에 있어서, 상기 노즐 유닛의 양측에 배치되는 헤드 중 상기 스케일과 대향하는 헤드를 사용하여 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는, 노광 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 제 1 방향에 관하여 상기 투영 광학계와 위치가 상이하고, 상기 물체의 마크를 검출하는 마크 검출계를 더 구비하고,
    상기 인코더 시스템은, 상기 마크 검출계의 검출 동작에 있어서, 상기 복수의 헤드 중, 상기 노즐 유닛의 양측에 배치되는 헤드와 상기 제 1 방향에 관하여 위치가 상이한 헤드를 사용하여 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는, 노광 장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 1 방향에 관하여 상기 투영 광학계와 위치가 상이하고, 상기 제 3 방향에 관한 상기 물체의 위치 정보를 검출하는 검출 장치를 더 구비하고,
    상기 인코더 시스템은, 상기 검출 장치의 검출 동작에 있어서, 상기 상이한 헤드를 사용하여 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는, 노광 장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 베이스반에 배치되는, 상기 이동체와는 별도의 이동체를 더 구비하고,
    일방이 상기 투영 광학계의 하방에 배치되고, 또한 상기 제 2 방향과 평행하게 서로 단부가 대향하여 배치되는 상기 2 개의 이동체는, 상기 노즐 유닛에 대하여 이동되고, 상기 일방의 이동체 대신에 상기 2 개의 이동체 중 타방이 상기 투영 광학계의 하방에 배치됨과 함께, 상기 액침 영역은, 상기 투영 광학계의 아래에 유지되면서, 상기 2 개의 스케일과 접촉하지 않도록 상기 대향하는 단부를 가로질러 상기 일방의 이동체에서 상기 타방의 이동체로 이동하는, 노광 장치.
  30. 제 24 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 장치는, 상기 위치 정보의 계측 방향과는 상이한 방향에 관한 상기 이동체의 위치에서 기인하여 발생하는, 상기 계측 방향에 관한 상기 인코더 시스템의 계측 오차, 상기 헤드 및 상기 스케일의 적어도 일방에서 기인하여 발생하는 상기 인코더 시스템의 계측 오차, 및 상기 소정 평면과 직교하는 제 3 방향에 관하여 상기 이동체의 위치 기준이 되는 기준면과 상기 스케일의 격자면의, 상기 제 3 방향 위치의 차에서 기인하여 발생하는 상기 인코더 시스템의 계측 오차 중 적어도 1 개를 보상하도록 상기 이동체를 구동하는, 노광 장치.
  31. 투영 광학계를 통해 에너지 빔으로 물체를 노광하는 노광 장치로서,
    표면이 소정 평면과 평행하게 배치되는 베이스반과,
    상기 베이스반에 배치되고, 적어도 일방이 상기 물체의 탑재 영역을 갖는 2 개의 이동체와,
    상기 2 개의 이동체가 각각 대향하여 배치되는 하면측에 회수구를 갖는 노즐 유닛을 포함하고, 상기 노즐 유닛을 통해 상기 투영 광학계의 아래에 액체를 공급함과 함께, 상기 공급되는 액체에 의해 상기 투영 광학계의 아래에 형성되는 액침 영역으로부터 상기 회수구를 통해 액체를 회수하는 국소 액침 장치와,
    상기 2 개의 이동체의 위치 정보를 계측하는 인코더 시스템을 포함하는 계측 시스템과,
    상기 2 개의 이동체를 각각 상기 투영 광학계의 하방에 위치시킴과 함께, 상기 노즐 유닛에 대하여, 일방이 상기 투영 광학계의 하방에 배치되는 상기 2 개의 이동체를 이동시키는 구동 장치를 구비하고,
    상기 적어도 일방의 이동체는, 상기 노즐 유닛에 대한 상기 2 개의 이동체의 이동에 있어서 대향하는 상기 2 개의 이동체의 단부가 평행하게 배치되는 소정 방향에 관하여 상기 탑재 영역의 양측에 각각 상기 소정 방향과 직교하는 방향을 길이 방향으로 하여 2 차원 격자를 갖는 스케일이 형성되고,
    상기 인코더 시스템은, 상기 소정 방향에 관하여 서로 위치가 상이한 복수의 헤드를 갖고, 상기 복수의 헤드 중 상기 2 개의 스케일에 각각 대향하는 헤드를 통해 검출광을 상기 스케일에 조사하고, 상기 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 적어도 일방의 이동체의 위치 정보를 계측하고,
    상기 노즐 유닛에 대한 상기 2 개의 이동체의 이동에 의해, 상기 일방의 이동체 대신에 상기 2 개의 이동체 중 타방이 상기 투영 광학계의 하방에 배치됨과 함께, 상기 액침 영역은, 상기 투영 광학계의 아래에 유지되면서, 상기 대향하는 단부를 가로질러 상기 일방의 이동체에서 상기 타방의 이동체로 이동하는, 노광 장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 2 개의 이동체는, 상기 액침 영역이 상기 이동체 상에서 상기 스케일과 접촉하지 않도록 상기 노즐 유닛에 대하여 이동되는, 노광 장치.
  33. 제 31 항 또는 제 32 항에 있어서,
    상기 인코더 시스템은, 상기 소정 평면과 직교하는 제 3 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보도 계측하고, 상기 이동체는, 상기 소정 평면에 대한 경사 방향에 관한 위치 정보가 계측되는, 노광 장치.
  34. 투영 광학계를 통해 에너지 빔으로 물체를 노광하는 노광 방법으로서,
    서로 직교하는 제 1 방향, 제 2 방향을 포함하는 소정 평면과 평행하게 표면이 형성되는 베이스반에 배치되고, 상기 제 2 방향에 관하여 상기 물체의 탑재 영역의 양측에 각각 상기 제 1 방향을 길이 방향으로 하여 2 차원 격자를 갖는 스케일이 형성되는 이동체를, 상기 투영 광학계와, 상기 이동체가 대향하여 배치되는 하면측에 회수구를 갖는 노즐 유닛을 통해 상기 투영 광학계의 아래에 공급되는 액체에 의해 형성되는 액침 영역을 통해 상기 물체의 노광이 실시되는 노광 위치와, 상기 제 1 방향에 관하여 상기 노광 위치와 상이하고 상기 물체의 교환이 실시되는 교환 위치 중 일방에서 타방으로 이동시키는 것과,
    상기 제 2 방향에 관하여 서로 위치가 상이한 복수의 헤드를 갖고, 상기 복수의 헤드 중 상기 2 개의 스케일에 각각 대향하는 헤드를 통해 검출광을 상기 스케일에 조사하는 인코더 시스템에 의해, 상기 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 것을 포함하고,
    상기 인코더 시스템으로 계측되는 위치 정보에 기초하여 상기 이동체를 구동하는 구동 장치가 제어되는, 노광 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 인코더 시스템에 의해, 상기 소정 평면과 직교하는 제 3 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보도 계측되고, 상기 이동체는, 상기 소정 평면에 대한 경사 방향에 관한 위치 정보가 계측되는, 노광 방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 복수의 헤드는, 상기 제 2 방향에 관하여 상기 노즐 유닛의 양측에 배치되는 헤드를 포함하고,
    상기 노광에 있어서, 상기 노즐 유닛의 양측에 배치되는 헤드 중 상기 스케일과 대향하는 헤드를 사용하여 상기 이동체의 위치 정보가 계측되는, 노광 방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 제 1 방향에 관하여 상기 투영 광학계와 위치가 상이한 마크 검출계에 의해 상기 물체의 마크가 검출되고, 상기 마크 검출계의 검출 동작에 있어서, 상기 복수의 헤드 중, 상기 노즐 유닛의 양측에 배치되는 헤드와 상기 제 1 방향에 관하여 위치가 상이한 헤드를 사용하여 상기 이동체의 위치 정보가 계측되는, 노광 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 제 1 방향에 관하여 상기 투영 광학계와 위치가 상이한 검출 장치에 의해, 상기 제 3 방향에 관한 상기 물체의 위치 정보가 검출되고, 상기 검출 장치의 검출 동작에 있어서, 상기 상이한 헤드를 사용하여 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는, 노광 방법.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 이동체와는 별도의 이동체가 상기 베이스반에 배치되고,
    일방이 상기 투영 광학계의 하방에 배치되고, 또한 상기 제 2 방향과 평행하게 서로 단부가 대향하여 배치되는 상기 2 개의 이동체는, 상기 노즐 유닛에 대하여 이동되고, 상기 일방의 이동체 대신에 상기 2 개의 이동체 중 타방이 상기 투영 광학계의 하방에 배치됨과 함께, 상기 액침 영역은, 상기 투영 광학계의 아래에 유지되면서, 상기 2 개의 스케일과 접촉하지 않도록 상기 대향하는 단부를 가로질러 상기 일방의 이동체에서 상기 타방의 이동체로 이동하는, 노광 방법.
  40. 제 34 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치 정보의 계측 방향과는 상이한 방향에 관한 상기 이동체의 위치에서 기인하여 발생하는, 상기 계측 방향에 관한 상기 인코더 시스템의 계측 오차, 상기 헤드 및 상기 스케일의 적어도 일방에서 기인하여 발생하는 상기 인코더 시스템의 계측 오차, 및 상기 소정 평면과 직교하는 제 3 방향에 관하여 상기 이동체의 위치 기준이 되는 기준면과 상기 스케일의 격자면의, 상기 제 3 방향 위치의 차에서 기인하여 발생하는 상기 인코더 시스템의 계측 오차 중 적어도 1 개를 보상하도록 상기 이동체가 구동되는, 노광 방법.
  41. 투영 광학계를 통해 에너지 빔으로 물체를 노광하는 노광 방법으로서,
    표면이 소정 평면과 평행하게 형성되는 베이스반 상에서, 일방이 상기 투영 광학계의 하방에 배치되고, 또한 서로 단부가 대향하여 배치되는 2 개의 이동체를, 상기 2 개의 이동체가 각각 대향하여 배치되는 하면측에 회수구를 갖는 노즐 유닛을 통해 이동시키는 것과, 이 이동에 의해, 상기 일방의 이동체 대신에 상기 2 개의 이동체 중 타방이 상기 투영 광학계의 하방에 배치됨과 함께, 상기 노즐 유닛을 통해 상기 투영 광학계의 아래에 공급되는 액체에 의해 형성되는 액침 영역은, 상기 투영 광학계의 아래에 유지되면서, 상기 대향하는 단부를 가로질러 상기 일방의 이동체에서 상기 타방의 이동체로 이동하고,
    상기 노즐 유닛에 대한 상기 2 개의 이동체의 이동에 있어서 상기 대향하는 단부가 평행하게 배치되는 소정 방향에 관하여 상기 물체의 탑재 영역의 양측에 각각 상기 소정 방향과 직교하는 방향을 길이 방향으로 하여 2 차원 격자를 갖는 스케일이 형성되는 상기 2 개의 이동체 중 적어도 일방의 상기 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 위치 정보를, 상기 소정 방향에 관하여 서로 위치가 상이한 복수의 헤드를 갖고, 상기 복수의 헤드 중 상기 2 개의 스케일에 각각 대향하는 헤드를 통해 검출광을 상기 스케일에 조사하는 인코더 시스템에 의해 계측하는 것을 포함하는, 노광 방법.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 2 개의 이동체는, 상기 액침 영역이 상기 이동체 상에서 상기 스케일과 접촉하지 않도록 상기 노즐 유닛에 대하여 이동되는, 노광 방법.
  43. 제 41 항 또는 제 42 항에 있어서,
    상기 인코더 시스템에 의해, 상기 소정 평면과 직교하는 제 3 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보도 계측되고, 상기 이동체는, 상기 소정 평면에 대한 경사 방향에 관한 위치 정보가 계측되는, 노광 방법.
  44. 제 13 항, 제 14 항, 제 34 항 내지 제 39 항, 제 41 항 및 제 42 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 방법에 의해 물체를 노광하는 것과,
    상기 노광된 물체를 현상하는 것을 포함하는, 디바이스 제조 방법.
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