KR101729791B1 - 노광 장치, 노광 방법, 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

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

Info

Publication number
KR101729791B1
KR101729791B1 KR1020117016918A KR20117016918A KR101729791B1 KR 101729791 B1 KR101729791 B1 KR 101729791B1 KR 1020117016918 A KR1020117016918 A KR 1020117016918A KR 20117016918 A KR20117016918 A KR 20117016918A KR 101729791 B1 KR101729791 B1 KR 101729791B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
stage
measurement
wafer
movement stage
exposure
Prior art date
Application number
KR1020117016918A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110106890A (ko
Inventor
유이치 시바자키
Original Assignee
가부시키가이샤 니콘
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 니콘 filed Critical 가부시키가이샤 니콘
Publication of KR20110106890A publication Critical patent/KR20110106890A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101729791B1 publication Critical patent/KR101729791B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70341—Details of immersion lithography aspects, e.g. exposure media or control of immersion liquid supply
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70733—Handling masks and workpieces, e.g. exchange of workpiece or mask, transport of workpiece or mask
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70775—Position control, e.g. interferometers or encoders for determining the stage position
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

노광 스테이션 (200) 으로, 조동 스테이지 (WCS1) 에 의해 지지되는 미동 스테이지 (WFS1) 상의 웨이퍼 (W) 가 조명광 (IL) 로 투영 광학계 (PL) 를 통해 노광될 때에, 계측계 (70A) 에 의해 미동 스테이지 (WFS1) 의 XY평면 내의 위치를 양호한 정밀도로 계측한다. 또한, 계측 스테이션 (300) 으로, 조동 스테이지 (WCS2) 에 의해 지지되는 미동 스테이지 (WFS2) 상의 웨이퍼 (W) 에 대한 얼라인먼트를 할 때에, 계측계 (70B) 에 의해 미동 스테이지 (WFS2) 의 XY평면 내의 위치를 양호한 정밀도로 계측한다.

Description

노광 장치, 노광 방법, 및 디바이스 제조 방법{EXPOSURE APPARATUS, EXPOSURE METHOD, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 노광 장치, 노광 방법, 및 디바이스 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 반도체 소자와 같은 전자 디바이스를 제조하는 리소그래피 공정에 이용되는 노광 장치, 노광 방법, 및 노광 장치 또는 노광 방법을 이용하는 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 반도체 소자 (이를테면, 집적회로) 및 액정 표시 소자와 같은 전자 디바이스 (마이크로 디바이스) 를 제조하는 리소그래피 공정에서는, 주로, 스텝-앤드-리피트 (step-and-repeat) 방식의 투영 노광 장치 (이른바 스테퍼), 혹은 스텝-앤드-스캔 (step-and-scan) 방식의 투영 노광 장치 (이른바 스캐닝 스테퍼 (스캐너로도 지칭됨)) 가 이용되고 있다.
이러한 유형의 노광 장치에서 이용되는, 노광 대상이 되는 웨이퍼 또는 유리판과 같은 기판은, 점차적으로 (예를 들어, 웨이퍼의 경우, 매 10년마다) 대형화되고 있다. 현재는, 직경 300mm 를 갖는 300mm 웨이퍼가 주류이지만, 직경 450mm 를 갖는 450mm 웨이퍼 시대의 도래가 가까워지고 있다. 450mm 웨이퍼로의 천이가 일어나는 경우, 단일의 웨이퍼로부터 출력되는 다이 (칩) 들의 수가 현재의 300mm 웨이퍼의 2배 이상이 되어, 비용 절감에 기여하게 된다. 또한, 에너지, 물, 그 밖의 자원의 효율적인 이용을 통해, 모든 자원 사용에 대한 비용이 절감될 것이다.
반도체 소자는, 점차 미세화되고 있으므로, 노광 장치에는 고분해능이 요청되고 있다. 분해능 향상을 위한 수단으로서, 노광광의 파장의 단파장화뿐만 아니라 투영 광학계의 개구 수의 증대화 (고 NA 화) 가 고려될 수 있다. 투영 광학계의 실질적인 개구 수를 가능한 한 증가시키기 위해, 투영 광학계와 액체를 통해 웨이퍼를 노광하는 액침 노광 장치가 여러 가지 제안되고 있다 (예컨대, 특허문헌 1, 특허문헌 2 등 참조).
그런데, 특허문헌 1, 특허문헌 2 등에 개시된 국소 액침형의 노광 장치에서는, 스루풋을 최대화하기 위해, 투영 광학계 하부에 형성되는 액침 공간을 상시 유지하는 경우, 투영 광학계의 바로 아래에, 복수의 스테이지들 (예를 들어, 2개의 웨이퍼 스테이지들, 또는 웨이퍼 스테이지와 계측 스테이지) 이 교환적으로 배치되어야 한다.
웨이퍼의 크기가 450mm 와 같이 크게 되면, 단일의 웨이퍼로부터 출력되는 다이 (칩) 의 수가 증가하는 반면, 단일의 웨이퍼에 대한 노광 처리를 수행하는 데 필요한 시간이 증가함으로 인해, 스루풋이 저하될 우려도 있다. 그러므로, 스루풋을 향상시키는 방법으로서, 하나의 웨이퍼 스테이지 상에서 웨이퍼에 대한 노광 처리가 수행되고, 다른 웨이퍼 스테이지 상에서 웨이퍼 교환, 얼라인먼트 등과 같은 처리가 병행하여 수행되는, 트윈 스테이지 방식 (예컨대, 특허문헌 3 내지 특허문헌 5 등 참조) 의 채용이 고려될 수 있다. 그러나, 종래의 트윈 스테이지 방식을 이용하여 노광 장치를 450mm 웨이퍼의 처리에 적용하는 것은, 웨이퍼 스테이지의 크기뿐만 아니라 중량을 증가시키며, 결과적으로, 위치 제어성, 및 웨이퍼 상에 이미 형성된 패턴 (샷 (shot) 영역) 과 그 다음 레이어의 패턴 사이에서의 오버레이 (overlay) 정밀도를 감소시킬 우려가 있었다.
[특허문헌 1] 미국 특허출원 공개 제 2005/0259234 호 [특허문헌 2] 미국 특허출원 공개 제 2008/0088843 호 [특허문헌 3] 미국 특허 제 6,590,634 호 [특허문헌 4] 미국 특허 제 5,969,441 호 [특허문헌 5] 미국 특허 제 6,208,407 호
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 에너지 빔에 의해 물체를 노광하는 노광 장치로서, 물체를 유지하고, 적어도 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축을 포함하는 2차원 평면 내에서 이동가능한 유지 부재; 유지 부재가 제 1 영역에 있을 때, 유지 부재에 적어도 하나의 제 1 계측 빔을 하부로부터 조사하고 제 1 계측 빔의 귀환광을 수광하여, 유지 부재의 2차원 평면 내의 위치 정보를 계측하는 제 1 계측계를 가지며, 물체에 에너지 빔을 조사하는 노광 처리가 수행되는 노광 스테이션; 및 노광 스테이션으로부터 제 1 축에 평행한 방향에서의 일 측에 이격되어 배치되고 유지 부재가 제 2 영역에 있을 때 유지 부재에 적어도 하나의 제 2 계측 빔을 하부로부터 조사하고 제 2 계측 빔의 귀환광을 수광하여 유지 부재의 2차원 평면 내의 위치 정보를 계측하는 제 2 계측계를 가지며, 물체에 대한 계측 처리가 수행되는 계측 스테이션을 포함하는, 제 1 노광 장치가 제공된다.
이 장치에 따르면, 노광 스테이션에서, 유지 부재에 유지된 물체에 에너지 빔을 조사하는 노광 처리를 할 때, 제 1 계측계에 의해 유지 부재의 2차원 평면 내의 위치 정보가 양호한 정밀도로 계측될 수 있다. 또한, 계측 스테이션에서, 유지 부재에 유지된 물체에 대한 소정의 계측 처리를 할 때, 제 2 계측계에 의해 유지 부재의 2차원 평면 내의 위치 정보가 양호한 정밀도로 계측될 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 물체 상의 복수의 구획 영역들을 에너지 빔으로 노광하여 패턴을 형성하는 노광 장치로서, 적어도 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축을 포함하는 2차원 평면을 따라 이동가능한 이동체; 이동체에 의해 지지되고, 물체를 유지하여 적어도 2차원 평면에 평행한 면 내에서 이동체에 대해 상대 이동가능하고, 2차원 평면에 실질적으로 평행한 일면에 계측면이 설치된 유지 부재; 물체 상의 마크를 검출하는 마크 검출계; 계측면에 적어도 하나의 제 1 계측 빔을 조사하고 제 1 계측 빔의 계측면으로부터의 광을 수광하는 헤드부를 가지며, 헤드부의 출력에 기초하여 유지 부재의 적어도 2차원 평면 내의 위치 정보를 계측하는 제 1 계측계; 유지 부재를 단독으로 및 이동체와 일체로 구동하는 구동계; 및 구동계를 통해 유지 부재를 구동하면서, 마크 검출계를 이용하여 물체 상에 복수의 구획 영역들에 대응하여 배치된 복수의 마크들을 각각 검출하고, 검출 결과와 각 마크 검출시에 제 1 계측계에 의해 계측된 위치 정보에 기초하여, 물체 상의 복수의 구획 영역들을 소정의 점에 정렬하기 위한 목표 위치 정보를 획득하는 제어기를 포함하는, 제 2 노광 장치가 제공된다.
이 장치에 따르면, 제어기에 의해, 구동계를 통해 유지 부재를 구동하면서, 마크 검출계를 이용하여, 물체 상에 복수의 구획 영역에 대응하여 배치된 복수의 마크들 각각이 검출되고, 검출 결과와 각 마크 검출시에 제 1 계측계에 의해 계측된 위치 정보에 기초하여, 물체 상의 복수의 구획 영역들을 소정의 점에 정렬하기 위한 목표 위치 정보가 획득된다. 따라서, 목표 위치 정보에 기초하여, 물체를 유지하는 유지 부재를 구동함으로써, 복수의 구획 영역을 소정의 점에 고 정밀도로 정렬하는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, 소정의 점이 패턴의 생성 위치로서 기능하는 경우, 복수의 구획 영역들의 각각과 패턴 사이에서 고 정밀도의 오버레이를 수행하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 본 발명의 제 2 노광 장치에 의해 물체 상의 복수의 구획 영역들에 패턴을 형성하는 단계; 및 패턴이 형성된 물체를 현상하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제 4 양태에 따르면, 에너지 빔으로 물체를 노광하는 노광 장치로서, 물체를 유지하는 유지 부재를 이동가능하게 지지하는 이동체; 물체에 광학 빔을 조사하고 물체의 얼라인먼트 정보를 검출하는 검출계; 이동체를 구동하고, 검출계의 광학 빔에 대해 물체를 상대적으로 구동하는 구동계; 유지 부재의 하부에 배치되는 계측 부재에 계 중 적어도 일부를 가지며, 얼라인먼트 정보의 검출시에 유지 부재의 계측면에 계측 빔을 조사함으로써 유지 부재의 위치 정보를 계측하는 제 1 계측계; 및 제 1 계측계에 의해 계측되는 유지 부재의 위치 정보에 기초하여, 검출계에 의한 얼라인먼트 정보의 검출을 실행하는 제어기를 포함하는, 제 3 노광 장치가 제공된다.
이 장치에 따르면, 구동계는, 물체를 유지하는 유지 부재를 이동가능하게 지지하는 이동체를 구동하고, 검출계의 광학 빔에 대해 물체가 상대 이동되고, 물체의 얼라인먼트 정보가 검출계에 의해 검출된다. 얼라인먼트 정보의 검출시에, 유지 부재의 하부에 배치되는 계측 부재에 계 중 적어도 일부가 설치된 제 1 계측계로부터 유지 부재의 계측면에 계측 빔이 조사되고, 유지 부재의 위치 정보가 계측된다. 그리고, 제어기는, 제 1 계측계에 의해 계측되는 유지 부재의 위치 정보에 기초하여, 검출계에 의한 얼라인먼트 정보의 검출을 실행한다. 그러므로, 얼라인먼트 정보를 양호한 정밀도로 획득하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 제 5 양태에 따르면, 본 발명의 제 1 노광 장치 및 제 3 노광 장치 중 하나에 의해 물체를 노광하는 단계; 및 노광된 물체를 현상하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제 6 의 양태에 따르면, 에너지 빔으로 물체를 노광하는 노광 방법으로서, 물체를 유지하는 유지 부재를 이동가능하게 지지하는 이동체를 구동하고, 검출계의 광학 빔에 대해 물체를 상대적으로 이동시킴으로써, 검출계를 이용하여, 물체의 얼라인먼트 정보를 검출하는 단계; 유지 부재의 하부에 배치되는 계측 부재에 계 중 적어도 일부가 설치된 제 1 계측계로부터, 얼라인먼트 정보의 검출시에, 유지 부재의 계측면에 계측 빔을 조사함으로써, 유지 부재의 위치 정보를 계측하는 단계; 및 제 1 계측계에 의해 계측되는 유지 부재의 위치 정보에 기초하여, 검출계에 의한 얼라인먼트 정보의 검출을 실행하는 단계를 포함하는, 노광 방법이 제공된다.
이 방법에 따르면, 얼라인먼트 정보를 양호한 정밀도로 획득하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 제 7 의 양태에 따르면, 본 발명의 노광 방법에 의해 물체를 노광하는 단계; 및 노광된 물체를 현상하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법이 제공된다.
도 1 은 제 1 실시형태의 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 의 (a) 는 도 1 의 노광 장치가 구비한 웨이퍼 스테이지를 -Y방향에서 본 측면도를 나타내고, 도 2 의 (b) 는 평면도로 나타낸 웨이퍼 스테이지이다.
도 3 은 도 1 의 노광 장치가 구비한 얼라인먼트계와 투영 유닛 (PU) 의 배치를, 웨이퍼 스테이지와 함께 나타내는 평면도이다.
도 4 는 도 1 의 노광 장치가 구비한 가동 블레이드를 설명하는 데 이용되는 도면이다.
도 5 는 조동 스테이지의 분리 구조를 설명하는 데 이용되는 도면이다.
도 6 은 미동 스테이지 구동계를 구성하는 자석 유닛 및 코일 유닛의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 7 의 (a) 는 미동 스테이지 구동계를 구성하는 자석 유닛 및 코일 유닛의 배치를 나타내는 -Y방향에서 본 측면도이고, 도 7 의 (b) 는 미동 스테이지 구동계를 구성하는 자석 유닛 및 코일 유닛의 배치를 나타내는 +X방향에서 본 측면도이다.
도 8 의 (a) 는 미동 스테이지를 Y축 방향으로 구동할 때의 구동 원리를 설명하는 데 이용되는 도면이고, 도 8 의 (b) 는 미동 스테이지를 Z축 방향으로 구동할 때의 구동 원리를 설명하는 데 이용되는 도면이고, 도 8 의 (c) 는 미동 스테이지를 X축 방향으로 구동할 때의 구동 원리를 설명하는 데 이용되는 도면이다.
도 9 의 (a) 는 미동 스테이지를 조동 스테이지에 대해 Z축 회전으로 회전시킬 때의 동작을 설명하는 데 이용되는 도면이고, 도 9 의 (b) 는 미동 스테이지를 조동 스테이지에 대해 Y축 회전으로 회전시킬 때의 동작을 설명하는 데 이용되는 도면이고, 도 9 의 (c) 는 미동 스테이지를 조동 스테이지에 대해 X축 회전으로 회전시킬 때의 동작을 설명하는 데 이용되는 도면이다.
도 10 은 미동 스테이지의 중앙부를 +Z방향으로 휘게 할 때의 동작을 설명하는 데 이용되는 도면이다.
도 11 은 얼라이너를 나타내는 사시도이다.
도 12 의 (a) 는 X헤드 (77x) 의 개략 구성을 나타내는 도면이고, 도 12 의 (b) 는 X헤드 (77x), Y헤드 (77ya 및 77yb) 각각의 계측 아암 내에서의 배치를 설명하는 데 이용되는 도면이다.
도 13 의 (a) 는 계측 아암의 선단부를 나타내는 사시도이고, 도 13 의 (b) 는 계측 아암의 선단부의 상면을 +Z방향에서 본 평면도이다.
도 14 는 제 1 실시형태의 노광 장치 (도 1 에서의 노광 장치) 에 구비된 주 제어기의 입/출력 관계를 설명하는 데 이용되는 블록도이다.
도 15 의 (a) 는 스캔 노광시의 웨이퍼의 구동 방법을 설명하는 데 이용되는 도면이고, 도 15 의 (b) 는 스텝시의 웨이퍼의 구동 방법을 설명하는 데 이용되는 도면이다.
도 16 은 제 1 실시형태의 노광 장치에서 수행되는 웨이퍼 얼라인먼트의 순서를 설명하는 데 이용되는 제 1 도면이다.
도 17 의 (a) 및 도 17 의 (b) 는 제 1 실시형태의 노광 장치에서 수행되는 웨이퍼 얼라인먼트의 순서를 설명하는 데 이용되는 제 2 도면이다.
도 18 의 (a) 및 도 18 의 (b) 는 제 1 실시형태의 노광 장치에서 수행되는 웨이퍼 얼라인먼트의 순서를 설명하는 데 이용되는 제 3 도면이다.
도 19 의 (a) 및 도 19 의 (b) 는 제 1 실시형태의 노광 장치에서 수행되는 웨이퍼 얼라인먼트의 순서를 설명하는 데 이용되는 제 4 도면이다.
도 20 의 (a) 내지 도 20 의 (d) 는 제 1 실시형태의 노광 장치에서 수행되는 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) 를 이용하여 행해지는 병행 처리를 설명하는 데 이용되는 제 1 도면이다.
도 21 은 미동 스테이지와 가동 블레이드 사이에서 수행되는 액침 공간 (액체 (Lq)) 의 전달을 설명하는 데 이용되는 제 1 도면이다.
도 22 는 미동 스테이지와 가동 블레이드 사이에서 수행되는 액침 공간 (액체 (Lq)) 의 전달을 설명하는 데 이용되는 제 2 도면이다.
도 23 은 미동 스테이지와 가동 블레이드 사이에서 수행되는 액침 공간 (액체 (Lq)) 의 전달을 설명하는 데 이용되는 제 3 도면이다.
도 24 는 미동 스테이지와 가동 블레이드 사이에서 수행되는 액침 공간 (액체 (Lq)) 의 전달을 설명하는 데 이용되는 제 4 도면이다.
도 25 의 (a) 내지 도 25 의 (f) 는, 제 1 실시형태의 노광 장치에서, 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) 를 이용하여 수행되는 병행 처리를 설명하는 데 이용되는 제 2 도면이다.
도 26 은 제 2 실시형태의 노광 장치의 개략적인 구성을 나타내는 평면도이다.
도 27 은 도 26 에서의 노광 장치의 측면도를 개략적으로 나타낸다.
도 28 은 도 27 에서의 센터 테이블에 미동 스테이지가 탑재된 상태를 나타내는 확대도이다.
도 29 의 (a) 는 도 27 에서의 노광 장치가 구비한 웨이퍼 스테이지를 -Y방향에서 본 도면 (정면도) 이고, 도 29 의 (b) 는 평면도로 나타낸 웨이퍼 스테이지이다.
도 30 의 (a) 는 조동 스테이지의 추출된 평면도이고, 도 30 의 (b) 는 조동 스테이지가 2 개의 부분으로 분리된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 31 은 도 26 의 노광 장치가 구비한 얼라인먼트계 (얼라이너) 근방을 나타내는 확대 평면도이다.
도 32 는 제 2 실시형태의 노광 장치 (도 26 에서의 노광 장치) 에 구비된 주 제어기의 입/출력 관계를 설명하는 데 이용되는 블록도이다.
도 33 은 제 2 실시형태의 노광 장치에서 수행되는 제 1 웨이퍼 얼라인먼트 (정밀도 우선 모드) 및 제 2 웨이퍼 얼라인먼트 (스루풋 우선 모드) 의 순서를 설명하는 데 이용되는 제 1 도면이다.
도 34 의 (a) 및 도 34 의 (b) 는 제 2 실시형태의 노광 장치에서 수행되는 제 1 웨이퍼 얼라인먼트의 순서를 설명하는 데 이용되는 제 2 도면이다.
도 35 의 (a) 및 도 35 의 (b) 는 제 2 실시형태의 노광 장치에서 수행되는 제 1 웨이퍼 얼라인먼트의 순서를 설명하는 데 이용되는 제 3 도면이다.
도 36 의 (a) 및 도 36 의 (b) 는 제 2 실시형태의 노광 장치에서 수행되는 제 1 웨이퍼 얼라인먼트의 순서를 설명하는 데 이용되는 제 4 도면이다.
도 37 의 (a) 및 도 37 의 (b) 는 제 2 실시형태의 노광 장치에서 얼라인먼트계의 검출 중심을 교정하는 순서를 설명하는 데 이용되는 도면이다.
도 38 의 (a) 및 도 38 의 (b) 는 제 2 실시형태의 노광 장치에서 수행되는 제 2 웨이퍼 얼라인먼트의 순서를 설명하는 데 이용되는 제 2 도면이다.
도 39 의 (a) 및 도 39 의 (b) 는 제 2 실시형태의 노광 장치에서 수행되는 제 2 웨이퍼 얼라인먼트의 순서를 설명하는 데 이용되는 제 3 도면이다.
도 40 의 (a) 및 도 40 의 (b) 는 제 2 실시형태의 노광 장치에서 수행되는 제 2 웨이퍼 얼라인먼트의 순서를 설명하는 데 이용되는 제 4 도면이다.
도 41 은 제 2 실시형태의 노광 장치에서 노광이 완료된 직후의 상태를 나타내는 도면으로서, 미동 스테이지와 가동 블레이드 사이에서 액침 공간 (액체 (Lq)) 의 전달이 개시될 때의 상태를 설명하는 데 이용되는 도면이다.
도 42 는 제 2 실시형태의 노광 장치에서 미동 스테이지와 가동 블레이드 사이에서 액침 공간 (액체 (Lq)) 의 전달이 완료되었을 때의 상태를 설명하는 데 이용되는 도면이다.
도 43 은 제 2 실시형태의 노광 장치에서 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) 를 이용하여 수행되는 병행 처리를 설명하는 데 이용되는 제 1 도면이다.
도 44 는 제 2 실시형태의 노광 장치에서 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) 를 이용하여 수행되는 병행 처리를 설명하는 데 이용되는 제 2 도면이다.
도 45 는 제 2 실시형태의 노광 장치에서 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) 를 이용하여 수행되는 병행 처리를 설명하는 데 이용되는 제 3 도면이다.
도 46 은 인코더 시스템의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 47 은 미동 스테이지 위치 계측계의 변형예를 나타내는 도면이다.
- 제 1 실시형태
본 발명의 제 1 실시형태는 이하에서 도 1 내지 도 25 의 (f) 를 참조하여 설명하기로 한다.
도 1 은 제 1 실시형태의 노광 장치 (100) 의 구성을 개략적으로 나타낸다. 이 노광 장치 (100) 는 스텝-앤드-스캔 방식에 의한 투영 노광 장치, 또는 이른바 스캐너이다. 후술되는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 가 배열되고, 이하의 설명에서는, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 평행한 방향을 Z축 방향, Z축 방향에 직교하는 면 내에서 레티클 및 웨이퍼가 상대적으로 주사되는 방향을 Y축 방향, Z축 방향 및 Y축 방향에 직교하는 방향을 X축 방향으로 하고, X축, Y축 및 Z축 둘레의 회전 (경사) 방향을 각각 θx, θy 및 θz 방향으로 하여 설명한다. 후술되는 제 2 실시형태에 대해서도 동일하다.
도 1 에 나타낸 바와 같이, 노광 장치 (100) 는, 베이스 보드 (12) 의 -Y측 단부 근방에 배치된 노광 스테이션 (200) (노광 처리부), 베이스 보드 (12) 의 +Y측 단부 근방에 배치된 계측 스테이션 (300) (계측 처리부), 2 개의 웨이퍼 스테이지 (WST1 및 WST2), 릴레이 스테이지 (DRST), 및 이들 부분에 대한 제어계 등을 구비하고 있다. 여기서, 베이스 보드 (12) 는 바닥면 (floor surface) 상에 방진 기구 (도시 생략) 에 의해 거의 수평 (XY 평면에 평행) 으로 지지된다. 베이스 보드 (12) 는 판상 (tabular) 형태를 갖는 부재로 이루어지고, 그 상면의 평탄도가 매우 높아, 전술한 3 개의 스테이지 (WST1, WST2 및 DRST) 가 이동할 때의 가이드면의 역할을 한다. 그런데, 도 1 에서, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 는 노광 스테이션 (200) 에 위치되고, 웨이퍼 (W) 는 웨이퍼 스테이지 (WST1) (보다 구체적으로는, 웨이퍼 미동 스테이지 (이하 미동 스테이지로 약기) (WFS1)) 상에 유지된다. 또한, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 는 계측 스테이션 (300) 에 위치되고, 다른 웨이퍼 (W) 가 웨이퍼 스테이지 (WST2) (보다 구체적으로는, 미동 스테이지 (WFS2)) 상에 유지된다.
노광 스테이션 (200) 은, 조명계 (10), 레티클 스테이지 (RST), 투영 유닛 (PU), 국소 액침 디바이스 (8) 등을 포함한다.
조명계 (10) 는 예를 들어 미국 특허출원 공개 제 2003/0025890 호 등에 개시된 바와 같이, 광원, 광학 적분기 등을 포함하는 조도 균일화 광학계, 및 레티클 블라인드 등 (어느 것도 미도시) 을 갖는 조명 광학계를 포함한다. 조명계 (10) 는, 레티클 블라인드 (마스킹 시스템으로도 지칭) 에 의해 레티클 (R) 상에 설정된 슬릿 형상의 조명 영역 (IAR) 을, 조명광 (노광광) (IL) 에 의해 실질적으로 균일한 조도로 조명한다. 이 경우에, 조명광 (IL) 으로서, 예를 들어, ArF 엑시머 레이저 빔 (파장 193nm) 이 이용된다.
레티클 스테이지 (RST) 상에는, 그 패턴면 (도 1 에서의 하면) 에 회로 패턴 등이 형성된 레티클 (R) 이 예를 들어 진공 흡착에 의해 고정된다. 레티클 스테이지 (RST) 는 예를 들어, 리니어 모터 등을 포함하는 레티클 스테이지 구동부 (11) (도 1 에는 미도시, 도 14 참조) 에 의해, XY 평면 내에서 미소 구동가능하고, 레티클 스테이지 (RST) 는 또한 주사 방향 (이 경우에는, 도 1 에서의 지면의 좌우 (lateral) 방향인 Y축 방향) 으로 소정의 주사 속도로 구동가능하다.
레티클 스테이지 (RST) 의 XY 평면 내의 위치 정보 (θz 방향의 회전 정보를 포함) 는, 레티클 레이저 간섭계 (이하, "레티클 간섭계" 로 지칭) (13) 에 의해, 레티클 스테이지 (RST) 에 고정된 가동 미러 (15) (실제로 배열된 미러는 Y축 방향에 직교하는 반사면을 갖는 Y 가동 미러 (또는 레트로 리플렉터) 및 X축 방향에 직교하는 반사면을 갖는 X 가동 미러이다) 를 통해, 예를 들어, 0.25nm 정도의 분해능으로 계속 검출된다. 레티클 간섭계 (13) 의 계측값은, 주 제어기 (20) (도 1 에는 미도시, 도 14 참조) 로 전송된다. 그런데, 예를 들어, 미국 특허출원 공개 제 2007/0288121 호 등에 개시된 바와 같이, 레티클 스테이지 (RST) 의 위치 정보는 인코더 시스템에 의해 계측될 수 있다.
투영 유닛 (PU) 은 도 1 에서 레티클 스테이지 (RST) 의 하방에 배치된다. 투영 유닛 (PU) 은, 지지 부재 (미도시) 에 의해 수평으로 지지된 메인 프레임 (메트롤로지 프레임으로도 지칭됨) (BD) 에 의해, 투영 유닛의 외주부 (outer periphery) 에 제공된 플랜지부 (FLG) 를 통해 지지된다. 투영 유닛 (PU) 은 배럴 (40) 및 배럴 (40) 내에 유지된 투영 광학계 (PL) 를 포함한다. 투영 광학계 (PL) 로서는, 예를 들어, Z축 방향에 평행한 광축 (AX) 을 따라 배치되는 복수의 렌즈 (렌즈 소자) 로 이루어지는 굴절 광학계가 이용된다. 투영 광학계 (PL) 는, 예를 들어 소정의 투영 배율 (이를 테면, 1/4 배, 1/5 배 또는 1/8 배) 을 갖는 양측 텔레센트릭 (telecentric) 굴절 광학계이다. 그러므로, 조명계 (10) 가 조명 영역 (IL) 에 의해 레티클 (R) 상의 조명 영역 (IAR) 을 조명하면, 투영 광학계 (PL) 의 제 1 면 (물체면) 과 패턴면이 실질적으로 일치하도록 배치된 레티클 (R) 을 통과한 조명광 (IL) 에 의해, 투영 광학계 (PL) (투영 유닛 (PU)) 를 통하여 조명 영역 (IAR) 내의 레티클 (R) 의 회로 패턴의 축소 이미지가, 투영 광학계 (PL) 의 제 2 면 (이미지면) 측에 배치되고, 표면에 레지스트 (감응제) 가 도포된 웨이퍼 (W) 상에서 조명 영역 (IAR) 과 켤레인 영역 (이하 노광 영역으로도 지칭) (IA) 에 형성된다. 그리고, 레티클 (R) 을 유지하는 레티클 스테이지 (RST) 및 웨이퍼 (W) 를 유지하는 미동 스테이지 (WFS1) (또는 미동 스테이지 (WFS2)) 가 동기 구동되는 것에 의해, 레티클 (R) 은 조명 영역 (IAR) (조명광 (IL)) 에 대하여 주사 방향 (Y축 방향) 으로 상대 이동되는 동시에, 웨이퍼 (W) 는 노광 영역 (IA) (조명광 (IL)) 에 대하여 주사 방향 (Y축 방향) 으로 상대 이동되어, 웨이퍼 (W) 상의 한개의 샷 영역 (구획 영역) 의 주사 노광이 수행되고, 그 샷 영역에 레티클 (R) 의 패턴이 전사된다. 즉, 본 실시형태에서는, 레티클 (R) 의 패턴은 조명계 (10) 및 투영 광학계 (PL) 에 따라 웨이퍼 (W) 상에 생성된 후, 조명광 (IL) 에 의한 웨이퍼 (W) 상의 감응층 (레지스트층) 의 노광에 의해, 웨이퍼 (W) 상에 그 패턴이 형성된다. 본 실시형태에서는, 메인 프레임 (BD) 이 방진 기구를 통해 설치면 (바닥면) 상에 각각 배치되는 복수 (예를 들어, 3 개 또는 4 개) 의 지지 부재에 의해 거의 수평으로 지지된다. 그런데, 방진 기구는 각 지지 부재와 메인 프레임 (BD) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 예를 들어, PCT 국제 공개 제 2006/038952 호에 개시된 바와 같이, 메인 프레임 (BD) (투영 유닛 (PU)) 은 투영 유닛 (PU) 상방에 배치된 메인 프레임 부재, 또는 레티클 베이스 (미도시) 에 대하여 매달림 (suspension) 지지될 수 있다.
국소 액침 디바이스 (8) 는 본 실시형태의 노광 장치 (100) 가 액침 방식에 의해 노광을 수행한다는 점에 대응하여 제공된다. 국소 액침 디바이스 (8) 는 액체 공급 디바이스 (5), 액체 회수 디바이스 (6) (이들 양자는 도 1 에 미도시, 도 14 참조), 노즐 유닛 (32) 등을 포함한다. 도 1 에 나타낸 바와 같이, 노즐 유닛 (32) 은, 투영 광학계 (PL) 를 구성하는 이미지면 측 (웨이퍼 (W) 측) 에 가장 근접한 광학 소자, 이 경우에는, 렌즈 (이하 "선단 렌즈" 로도 지칭) (191) 를 유지하는 배럴 (40) 의 하단부 주변이 동봉되도록 지지 부재 (미도시) 를 통하여 투영 유닛 (PU) 등을 지지하는 메인 프레임 (BD) 에 의해 매달린 상태로 지지된다. 노즐 유닛 (32) 에는 액체 (Lq) 의 공급구 및 회수구, 웨이퍼 (W) 가 대향하여 배치되고, 또한 회수구가 배열되는 하면, 및 액체 공급관 (31A) 및 액체 회수관 (31B) (이들 양자는 도 1 에 미도시, 도 3 참조) 에 각각 접속되는 공급 유로 및 회수 유로가 구비되어 있다. 액체 공급관 (31A) 에는 공급관 (미도시) 의 일단이 접속되는 동시에, 액체 공급 유닛 (5) (도 1 에는 미도시, 도 3 참조) 에는 공급관의 타단이 접속되며, 액체 회수관 (31B) 에는 회수관 (미도시) 의 일단이 접속되는 동시에, 액체 회수 디바이스 (6) (도 1 에는 미도시, 도 14 참조) 에는 회수관의 타단이 접속된다. 본 실시형태에서는, 주 제어기 (20) 가 액체 공급 디바이스 (5) (도 14 참조) 를 제어하여, 액체 공급관 (31A) 및 노즐 유닛 (32) 을 통하여 선단 렌즈 (191) 와 웨이퍼 (W) 사이에 액체를 공급할 뿐만 아니라, 액체 회수 디바이스 (6) (도 14 참조) 를 제어하여, 노즐 유닛 (32) 및 액체 회수관 (31B) 을 통하여 선단 렌즈 (191) 와 웨이퍼 (W) 사이로부터 액체를 회수한다. 이 동작 동안, 주 제어기 (20) 는, 공급된 액체의 양이 회수된 액체의 양과 계속 동일하도록 액체 공급 디바이스 (5) 및 액체 회수 디바이스 (6) 를 제어한다. 따라서, 선단 렌즈 (191) 와 웨이퍼 (W) 사이의 공간에는, 일정량의 액체 (Lq) (도 1 참조) 가 계속 교체되어 유지된다. 본 실시형태에서는, 상기의 액체로서, ArF 엑시머 레이저 빔 (파장 193nm 의 광) 이 투과하는 순수가 이용될 것이다. 그런데, ArF 엑시머 레이저 빔에 대한 순수의 굴절률 n 은, 1.44 정도이며, 순수 중에서는, 조명광 (IL) 의 파장은 193nm×1/n=134nm 정도로 단파장화된다.
이 외에, 노광 스테이션 (200) 에는, 메인 프레임 (BD) 에 의해 지지 부재 (72A) 를 통하여 거의 캔틸레버 (cantilevered) 상태로 지지된 (일단부 근방이 지지된) 계측 아암 (71A) 을 포함하는 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 가 제공된다. 그러나, 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 는, 설명의 편의상, 후술되는 미동 스테이지의 설명 후에 설명될 것이다.
계측 스테이션 (300) 에는, 메인 프레임 (BD) 에 매달린 상태로 고정된 얼라인먼트 디바이스 (99), 및 메인 프레임 (BD) 에 의해 지지 부재 (72B) 를 통하여 캔틸레버 상태로 지지된 (일단부 근방이 지지된) 계측 아암 (71B) 을 포함하는 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 가 구비되어 있다. 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 는 전술된 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 와 좌우 대칭 (반대 배향) 이지만 유사한 구성을 갖는다.
얼라이너 (99) 는, 예를 들어, 미국 특허출원 공개 제 2008/0088843 호 등에 개시된 바와 같이, 도 3 에 도시된 5 개의 얼라인먼트계 (AL1 및 AL21 내지 AL24) 를 포함한다. 보다 구체적으로는, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 투영 유닛 (PU) 의 중심 (투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX), 본 실시형태에서 전술된 노광 영역 (IA) 의 중심과도 일치) 을 통과하고, 또한 Y축에 평행한 직선 (이하, 기준축으로 지칭) (LV) 상에서, 광축 (AX) 으로부터 -Y측으로 소정 거리 이격된 위치에 검출 중심이 위치하는 상태에서, 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 가 배치된다. 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 를 개재하여, X축 방향의 일측 및 타측에는, 기준축 (LV) 에 대하여 검출 중심이 실질적으로 대칭으로 배치되는 세컨더리 얼라인먼트계 (AL21 및 AL22, 및 AL23 및 AL24) 가 각각 배열된다. 즉, 5 개의 얼라인먼트계 (AL1 및 AL21 내지 AL24) 는, 그들의 검출 중심이 X축 방향을 따라 배치되도록 배치된다. 그런데, 도 1 에서는, 5 개의 얼라인먼트계 (AL1 및 AL21 내지 AL24) 는, 이들을 유지하는 유지 장치 (슬라이더) 를 포함하여, 얼라이너 (99) 로서 도시된다. 그런데, 얼라이너 (99) 의 구체적인 구성 등은 나중에 더욱 설명될 것이다.
도 1, 도 2 의 (a) 등으로부터 알 수 있는 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 는 그 저면 상에 제공된, 예를 들어, 에어 베어링과 같은 복수의 비접촉 베어링에 의해 베이스 보드 (12) 상에 부상 (levitation) 지지되고, 조동 스테이지 구동계 (51A) (도 14 참조) 에 의해 XY 2차원 방향으로 구동되는 웨이퍼 조동 스테이지 (이하, 조동 스테이지로 약기) (WCS1), 및 조동 스테이지 (WCS1) 에 의해 비접촉식으로 지지되고, 조동 스테이지 (WCS1) 에 대하여 상대 이동가능한 웨이퍼 미동 스테이지 (이하, 미동 스테이지로 약기) (WFS1) 를 갖는다. 미동 스테이지 (WFS1) 는, 미동 스테이지 구동계 (52A) (도 14 참조) 에 의해 조동 스테이지 (WCS1) 에 대하여, X축 방향, Y축 방향, Z축 방향, θx 방향, θy 방향 및 θz 방향 (이하, 6 자유도 방향 또는 6 자유도 방향 (X, Y, Z, θx, θy, θz) 으로 표현) 으로 구동된다.
웨이퍼 스테이지 (WST1) (조동 스테이지 (WCS1)) 의 XY 평면 내의 위치 정보 (θz 방향의 회전 정보도 포함) 는 웨이퍼 스테이지 위치 계측계 (16A) 에 의해 계측된다. 또한, 노광 스테이션 (200) 에서 조동 스테이지 (WCS1) 에 의해 지지된 미동 스테이지 (WFS1) (또는 미동 스테이지 (WFS2)) 의 6 자유도 방향 (X, Y, Z, θx, θy 및 θz) 의 위치 정보는 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 에 의해 계측된다. 웨이퍼 스테이지 위치 계측계 (16A) 및 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 의 계측 결과 (계측 정보) 는 조동 스테이지 (WCS1) 및 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 의 위치 제어를 위해 주 제어기 (20) (도 14 참조) 로 공급된다.
웨이퍼 스테이지 (WST1) 와 유사하게, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 는 그 저면 상에 제공된 복수의 비접촉 베어링 (예를 들어, 에어 베어링 (도시 생략)) 에 의해 베이스 보드 (12) 위에 부상 지지되고, 또한 조동 스테이지 구동계 (51B) (도 14 참조) 에 의해 XY 2차원 방향으로 구동되는 웨이퍼 조동 스테이지 (WCS2), 및 조동 스테이지 (WCS2) 에 의해 비접촉식으로 지지되고, 조동 스테이지 (WCS2) 에 대하여 상대 이동가능한 웨이퍼 미동 스테이지 (WFS2) 를 갖는다. 미동 스테이지 (WFS2) 는 미동 스테이지 구동계 (52B) (도 14 참조) 에 의해 조동 스테이지 (WCS2) 에 대하여 6 자유도 방향 (X, Y, Z, θx, θy, θz) 으로 구동된다.
웨이퍼 스테이지 (WST2) (조동 스테이지 (WCS2)) 의 XY 평면 내의 위치 정보 (θz 방향의 회전 정보도 포함) 는 웨이퍼 스테이지 위치 계측계 (16B) 에 의해 계측된다. 또한, 계측 스테이션 (300) 에서 조동 스테이지 (WCS2) 에 의해 지지된 미동 스테이지 (WFS2) (또는 미동 스테이지 (WFS1)) 의 6 자유도 방향 (X, Y, Z, θx, θy 및 θz) 의 위치 정보는 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 에 의해 계측된다. 웨이퍼 스테이지 위치 계측계 (16B) 및 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 의 계측 결과는 조동 스테이지 (WCS2) 및 미동 스테이지 (WFS2 (또는 WFS1)) 의 위치 제어를 위해 주 제어기 (20) (도 14 참조) 로 공급된다.
조동 스테이지 (WCS1 및 WCS2) 와 같이, 릴레이 스테이지 (DRST) 는 그 저면 상에 제공된 복수의 비접촉 베어링 (예를 들어, 에어 베어링 (도시 생략)) 에 의해 베이스 보드 (12) 상에 부상 지지되고, 또한 릴레이 스테이지 구동계 (53) (도 14 참조) 에 의해 XY 2차원 방향으로 구동된다.
릴레이 스테이지 (DRST) 의 XY 평면 내의 위치 정보 (θz 방향의 회전 정보도 포함) 는, 예를 들어, 간섭계 및/또는 인코더 등을 포함하는 위치 계측계 (미도시) 에 의해 계측된다. 위치 계측계의 계측 결과는 릴레이 스테이지 (DRST) 의 위치 제어를 위해 주 제어기 (20) 로 공급된다.
조동 스테이지 (WCS1) 에 의해 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 가 지지를 받았을 때, 그 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 와 조동 스테이지 (WCS1) 사이에서 X, Y, 및 θz 의 3 자유도 방향에서의 상대 위치 정보는, 조동 스테이지 (WCS1) 와 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 사이에 설치된 상대 위치 계측기 (22A) (도 14 참조) 에 의해 계측될 수 있다.
유사하게, 조동 스테이지 (WCS2) 에 미동 스테이지 (WFS2 (또는 WFS1)) 가 지지를 받았을 때, 그 미동 스테이지 (WFS2 (또는 WFS1)) 와 조동 스테이지 (WCS2) 와의 X, Y, θz 의 3 자유도 방향에서의 상대 위치 정보는, 조동 스테이지 (WCS2) 와 미동 스테이지 (WFS2 (또는 WFS1)) 사이에 설치된 상대 위치 계측기 (22B) (도 14 참조) 에 의해 계측될 수 있다.
상대 위치 계측기 (22A 및 22B) 로서는, 예를 들어 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) 에 설치된 격자를 계측 대상으로 하는, 조동 스테이지 (WCS1 및 WCS2) 에 각각 설치된 적어도 2개의 헤드를 포함하며, 그 헤드의 출력에 기초하여 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) 의 X축 방향, Y축 방향 및 θz 방향의 위치를 계측하는 인코더가 이용될 수 있다. 상대 위치 계측기 (22A 및 22B) 의 계측 결과는, 주 제어기 (20) (도 14 참조) 에 공급된다.
전술한 다양한 계측계를 포함하는 스테이지계를 구성하는 구성 각부 등은 나중에 상세하게 설명될 것이다.
또한, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 노광 장치 (100) 에서는, 투영 유닛 (PU) 의 근방에 가동 블레이드 (BL) 가 제공된다. 가동 블레이드 (BL) 는 블레이드 구동계 (58) (도 4 에는 미도시, 도 14 참조) 에 의해, Z축 방향 및 Y축 방향으로 구동될 수 있다. 가동 블레이드 (BL) 는 +Y측의 상단부에 다른 부분보다 더 많이 돌출한 돌출부가 형성되어 있는 판상 부재로 이루어진다.
본 실시형태에서, 가동 블레이드 (BL) 의 상면은 액체 (Lq) 에 대하여 발액성 (liquid repellency) 을 갖는다. 본 실시형태에서, 가동 블레이드 (BL) 는 예를 들어, 스테인리스강 등의 금속제 기재, 및 그 기재의 표면 상에 형성된 발액성 재료의 필름을 포함한다. 발액성 재료는 예를 들어, PFA (테트라 플루오로 에틸렌 퍼플루오로 알킬비닐 에테르 코폴리머), PTFE (폴리 테트라 플루오로 에틸렌), 테플론 (등록 상표) 등을 포함한다. 그런데, 필름을 형성하는 재료는 아크릴계 수지 또는 실리콘계 수지일 수 있다. 또한, 가동 블레이드 (BL) 전체가 PFA, PTFE, 테플론 (등록 상표), 아크릴계 수지 및 실리콘계 수지 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 본 실시형태에서, 액체 (Lq) 에 대한 가동 블레이드 (BL) 의 상면의 접촉각은 예를 들어 90 도 이상이다.
가동 블레이드 (BL) 는, 조동 스테이지 (WCS1) 에 의해 지지되는 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 와 -Y측으로부터 계합하고, 그 계합 상태에서 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 의 상면에는, 외관상 완전히 평탄한 면 (예를 들어, 도 22 참조) 이 형성된다. 가동 블레이드 (BD) 는 주 제어기 (20) 에 의해 블레이드 구동계 (58) 를 통하여 구동되고, 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 와의 사이에서 액침 공간 (액체 (Lq)) 의 전달을 수행한다. 그런데, 가동 블레이드 (BL) 와 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 사이의 액침 공간 (액체 (Lq)) 의 전달은 나중에 더욱 설명될 것이다.
또한, 본 실시형태의 노광 장치 (100) 에는, 투영 유닛 (PU) 의 근방에, 예를 들어, 미국 특허 제 5,448,332 호 등에 개시된 것과 유사한 구성을 갖는 경사 입사 방식에 의한 다점 집점 위치 검출계 (이하 다점 AF 계로 약기) (AF) (도 1 에는 미도시, 도 14 참조) 가 배열된다. 다점 AF 계 (AF) 의 검출 신호는 AF 신호 처리계 (미도시) 를 통하여 주 제어기 (20) (도 14 참조) 로 공급된다. 주 제어기 (20) 는 다점 AF 계 (AF) 의 검출 신호에 기초하여 다점 AF 계 (AF) 의 복수의 검출점에서 웨이퍼 (W) 표면의 Z축 방향의 위치 정보 (면 위치 정보) 를 검출하고, 그 검출 결과에 기초하여 주사 노광 동안 웨이퍼 (W) 의 이른바 포커스 레벨링 (focus leveling) 제어를 수행한다. 그런데, 얼라이너 (99) (얼라인먼트계 (AL1 및 AL21 내지 AL24)) 의 근방에 다점 AF 계를 배열함에 의한 웨이퍼 얼라인먼트 (EGA) 시에, 웨이퍼 (W) 표면의 위치 정보 (요철 정보) 가 사전에 획득될 수 있으며, 노광 시에는, 그 면 위치 정보, 및 나중에 설명되는 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 의 일부를 구성하는 레이저 간섭계 시스템 (75) (도 14 참조) 의 계측값을 이용하여, 웨이퍼 (W) 의 이른바 포커스 레벨링 제어가 수행될 수 있다. 이 경우에, 투영 유닛 (PU) 의 근방에 다점 AF 계가 제공될 필요는 없다. 그런데, 레이저 간섭계 시스템 (75) 보다는, 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 를 구성하는 후술되는 인코더 시스템 (73) 의 계측값이 또한 포커스 레벨링 제어에서 이용될 수 있다.
또한, 본 실시형태의 노광 장치 (100) 에서는, 레티클 스테이지 (RST) 의 상방에, 예를 들어, 미국 특허 제 5,646,413 호 등에 상세하게 개시된 바와 같이, CCD 등과 같은 촬상 소자를 갖고, 노광 파장의 광 (본 실시형태에서는, 조명광 (IL)) 을 얼라인먼트용 조명광으로서 이용하는 이미지 처리 방식의 한 쌍의 레티클 얼라인먼트계 (RA1 및 RA2) (레티클 얼라인먼트계 (RA2) 는 도 1 의 지면의 깊이에서 레티클 얼라인먼트계 (RA1) 의 이면에 숨겨지게 된다) 가 배치된다. 한 쌍의 레티클 얼라인먼트계 (RA1 및 RA2) 는, 투영 광학계 (PL) 바로 아래에 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 상의 후술될 계측 플레이트가 위치하는 상태에서, 주 제어기 (20) 에 의해, 레티클 (R) 에 형성된 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 마크 (도시 생략) 의 투영 이미지 및 대응하는 계측 플레이트 상의 한 쌍의 제 1 기준 마크를 투영 광학계 (PL) 를 통하여 검출하는 것으로, 투영 광학계 (PL) 를 이용한 레티클 (R) 의 패턴의 투영 영역의 검출 중심 및 계측 플레이트 상의 기준 위치를 검출, 즉, 한 쌍의 제 1 기준 마크의 중심과의 위치 관계를 검출하는데 이용된다. 레티클 얼라인먼트 검출계 (RA1 및 RA2) 의 검출 신호는 신호 처리계 (미도시) 를 통하여 주 제어기 (20) 로 공급된다 (도 14 참조). 그런데, 레티클 얼라인먼트계 (RA1 및 RA2) 는 제공될 필요가 없다. 이 경우에, 예를 들어, 미국 특허출원 공개 제 2002/0041377 호 등에 개시된 바와 같이, 미동 스테이지 (WFS1) 는, 광 투과부 (수광부) 가 설치되는 검출계를 가져, 레티클 얼라인먼트 마크의 투영 이미지를 검출하는 것이 바람직하다.
여기서, 스테이지계의 각 부의 구성 등이 상세하게 설명될 것이다. 먼저, 웨이퍼 스테이지 (WST1 및 WST2) 가 설명될 것이다. 본 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 및 웨이퍼 스테이지 (WST2) 는 구동계, 위치 계측계 등을 포함하여, 동일하게 구성된다. 따라서, 다음의 설명에서는, 대표적으로 웨이퍼 스테이지 (WST1) 를 채택하여 설명한다.
도 2 의 (a) 및 (b) 에 나타낸 바와 같이, 조동 스테이지 (WCS1) 에는, 평면도에서 (+Z 방향으로부터 볼 때) X축 방향을 길이 방향으로 하는 직사각형 플레이트 형상의 조동 슬라이드부 (91), 조동 슬라이더부 (91) 의 길이 방향의 일 단부와 타단부의 상면에 YZ 평면에 평행한 상태에서 각각 고정되고, Y축 방향을 길이 방향으로 하는 직사각형 플레이트 형상의 한 쌍의 측벽부 (92a 및 92b), 및 측벽부 (92a 및 92b) 의 상면에 각각 고정되는 한 쌍의 고정자부 (93a 및 93b) 가 구비되어 있다. 전체로서, 조동 스테이지 (WCS1) 는, 상면의 X축 방향의 중앙부 및 Y축 방향의 양측의 면이 개방된 높이가 낮은 박스형 형상을 갖는다. 보다 구체적으로는, 조동 스테이지 (WCS1) 에는, 그 내부에 Y축 방향으로 관통된 공간부가 형성된다.
도 5 에 나타낸 바와 같이, 조동 스테이지 (WSC1) 는, 조동 슬라이더부 (91) 의 길이 방향의 중앙의 분리선을 경계로 하여, 제 1 부분 (WCS1a) 과 제 2 부분 (WCS1b) 의 2 부분으로 분리가능하게 구성된다. 따라서, 조동 슬라이더부 (91) 는, 제 1 부분 (WCS1a) 의 일부를 구성하는 제 1 슬라이더부 (91a), 및 제 2 부분 (WCS1b) 의 일부를 구성하는 제 2 슬라이더부 (91b) 로 구성된다.
베이스 (12) 의 내부에는, 도 1 에 나타낸 바와 같이, XY 2차원 방향을 행방향과 열방향으로 하여 매트릭스의 형상으로 배치된 복수의 코일 (14) 을 포함하는, 코일 유닛이 수용된다.
코일 유닛에 대응하여, 조동 스테이지 (WCS1) 의 저면, 보다 구체적으로는, 제 1 슬라이더부 (91a) 및 제 2 슬라이더부 (91b) 의 저면에는, 도 2 의 (a) 에 나타낸 바와 같이, XY 2차원 방향을 행방향과 열방향으로 하여 매트릭스의 형상으로 배치된 복수의 영구 자석 (18) 으로 이루어진 자석 유닛이 제공된다. 자석 유닛은 베이스 보드 (12) 의 코일 유닛과 함께, 예를 들어, 미국 특허 제 5,196,745호에 개시된 바와 같이 로렌츠 전자기력 구동 방식을 이용하는 평면 모터로 이루어진 조동 스테이지 구동계 (51Aa 및 51Ab) (도 14 참조) 를 구성한다. 코일 유닛을 구성하는 코일 (14) 각각에 공급된 전류의 크기 및 방향은, 주 제어기 (20) 에 의해 제어된다 (도 14 참조).
제 1 슬라이더부 (91a) 및 제 2 슬라이더부 (91b) 각각의 저면에는, 전술한 자석 유닛의 주위에 복수의 에어 베어링 (94) 이 고정된다. 조동 스테이지 (WCS1) 의 제 1 부분 (WCS1a) 및 제 2 부분 (WCS1b) 은 각각 에어 베어링 (94) 에 의해, 베이스 보드 (12) 상에 소정의 간극, 이를 테면 수 ㎛ 정도의 간극에 의해 부상 지지되며, 조동 스테이지 구동계 (51Aa 및 51Ab) 에 의해 X축 방향, Y축 방향 및 θz 방향으로 구동된다.
통상은, 제 1 부분 (WCS1a) 및 제 2 부분 (WCS1b) 은, 잠금 (lock) 기구 (미도시) 를 통하여 일체로 잠긴다. 보다 구체적으로는, 통상은, 제 1 부분 (WCS1a) 및 제 2 부분 (WCS1b) 은 일체로 동작한다. 따라서, 다음의 설명에서는, 제 1 부분 (WCS1a) 및 제 2 부분 (WCS1b) 이 일체로 형성되도록 행해지는, 조동 스테이지 (WCS1) 를 구동하는 평면 모터로 이루어진 구동계가 조동 스테이지 구동계 (51A) 로 지칭될 것이다 (도 14 참조).
그런데, 조동 스테이지 구동계 (51A) 로서, 구동 방법은 로렌츠 전자기력 구동 방식을 이용한 평면 모터로 한정되지 않고, 예를 들어, 가변 자기저항 구동 방식에 의한 평면 모터가 또한 이용될 수 있다. 이 외에, 조동 스테이지 구동계 (51A) 는 자기 부상형의 평면 모터에 의해 구성될 수 있다. 이 경우에, 에어 베어링이 조동 슬라이더부 (91) 의 저면에 배열될 필요는 없다.
도 2 의 (a) 및 (b) 에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 고정자부 (93a 및 93b) 는, 각각 외형이 판상인 부재로 제조되며, 그 내부에, 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 를 구동하기 위한 복수의 코일로 이루어진 코일 유닛 (CUa 및 CUb) 이 수용된다. 코일 유닛 (CUa 및 CUb) 을 구성하는 코일 각각에 공급된 전류의 크기 및 방향은 주 제어기 (20) 에 의해 제어된다 (도 3 참조). 코일 유닛 (CUa 및 CUb) 의 구성은 다음의 설명에서 더욱 설명될 것이다. 미동 스테이지 (WFS1) 와 미동 스테이지 (WFS2) 는 동일하게 구성되고, 이 경우에는 조동 스테이지 (WCS1) 에 의해 비접촉식으로 유사하게 지지 및 구동되지만, 미동 스테이지 (WFS1) 를 대표적으로 채택하여 설명할 것이다.
도 2 의 (a) 및 (b) 에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 고정자부 (93a 및 93b) 각각은 Y축 방향을 길이 방향으로 하는 직사각형 판상의 형상을 갖는다. 고정자부 (93a) 는 +X측의 단부가 측벽부 (92a) 의 상면에 고정되어 있고, 고정자부 (93b) 는 -X측의 단부가 측벽부 (92b) 의 상면에 고정되어 있다.
도 2 의 (a) 및 (b) 에 나타낸 바와 같이, 미동 스테이지 (WFS1) 에는 평면도에서 X축 방향을 길이 방향으로 하는 8 각형의 플레이트 형상 부재로 이루어지는 본체부 (81), 및 본체부 (81) 의 길이 방향의 일단 및 타단에 각각 고정되는 한 쌍의 가동자부 (82a 및 82b) 가 구비되어 있다.
본체부 (81) 는, 본체부의 내부를 후술되는 인코더 시스템의 계측 빔 (레이저 빔) 이 진행할 수 있도록, 광이 투과가능한 투명 재료로 형성된다. 또한, 본체부 (81) 는 본체부의 내부에서의 레이저 빔에 대한 공기 요동 (air fluctuation) 의 영향을 저감시키기 위하여 (내부에 어떤 공간도 갖지 않는) 중실 (solid) 로 형성된다. 그런데, 투명 재료는, 저열팽창률을 갖는 것이 바람직하고, 본 실시형태의 일 예로서는, 합성 석영 (유리) 이 이용된다. 그런데, 본체부 (81) 는, 전부 투명 재료에 의해 구성될 수 있고, 또는 인코더 시스템의 계측 빔이 투과하는 부분만이 투명 재료에 의해 구성될 수 있으며, 이 계측 빔이 투과하는 부분만이 중실로 형성될 수 있다.
미동 스테이지 (WFS1) 의 본체부 (81) (보다 구체적으로는, 후술되는 커버 유리) 의 상면 중앙에는, 웨이퍼 (W) 를 진공 흡착 등에 의해 유지하는 웨이퍼 홀더 (미도시) 가 배열된다. 본 실시형태에서는, 예를 들어, 루프 형상의 돌출부 (림 (rim) 부) 내에 웨이퍼 (W) 를 지지하는 복수의 지지부 (핀 부재) 가 형성되는 이른바 핀 척 방식의 웨이퍼 홀더가 이용되며, 일면 (표면) 이 웨이퍼 탑재면이 되는 웨이퍼 홀더의 타면 (이면) 에는 후술되는 격자 (RG) 가 제공된다. 그런데, 웨이퍼 홀더는 미동 스테이지 (WFS1) 와 일체로 형성될 수 있고, 또는 본체부 (81) 에 대하여, 예를 들어, 정전척 기구, 클램핑 기구를 통하여, 또는 접착 등에 의해 고정될 수 있다. 전자의 경우에서는, 격자 (RG) 는 미동 스테이지 (WFS1) 의 이면 측에 제공될 것이다.
또한, 본체부 (81) 의 상면에는, 웨이퍼 홀더 (웨이퍼 (W) 의 탑재 영역) 의 외측에, 도 2 의 (a) 및 (b) 에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 (W) (웨이퍼 홀더) 보다 한 사이즈 더 큰 원형의 개구가 중앙에 형성되어 있고, 또한 본체부 (81) 에 대응하는 8 각형의 외형 (윤곽) 을 갖는 플레이트 (발액 플레이트) (83) 가 부착된다. 플레이트 (83) 의 표면은, 액체 (Lq) 에 대하여 발액화 처리된다 (발액면이 형성된다). 플레이트 (83) 는, 그의 전체 표면 (또는 그 표면의 일부) 이 웨이퍼 (W) 의 표면과 실질적으로 동일면이 되도록 본체부 (81) 의 상면에 고정된다. 또한, 플레이트 (83) 에서, 플레이트 (83) 의 -Y측 단부에는, 도 2 의 (b) 에 나타낸 바와 같이, 그 표면이 플레이트 (83) 의 표면, 보다 구체적으로는, 웨이퍼 (W) 의 표면과 실질적으로 동일면이 되는 상태에서 X축 방향으로 협소한 직사각형 형상을 갖는 계측 플레이트 (86) 가 설치된다. 계측 플레이트 (86) 의 표면에는, 적어도, 한 쌍의 레티클 얼라인먼트계 (RA1 및 RA2) 각각에 의해 검출된 한 쌍의 제 1 기준 마크, 및 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 에 의해 검출된 제 2 기준 마크가 형성된다 (제 1 기준 마크와 제 2 기준 마크 양자는 도시 생략된다). 그런데, 플레이트 (83) 를 본체부 (81) 에 부착하는 대신에, 예를 들어, 웨이퍼 홀더는 미동 스테이지 (WFS1) 와 일체로 형성될 수 있고, 미동 스테이지 (WFS1) 의 웨이퍼 홀더를 둘러싸는 주변 영역 (플레이트 (83) 와 동일한 영역 (계측 플레이트 (86) 의 표면을 포함할 수 있다)) 의 상면에 발액화 처리가 실시될 수 있다.
도 2 의 (a) 에 나타낸 바와 같이, 본체부 (81) 의 상면에는, 2차원 격자 (이하, 단지 격자로 지칭) (RG) 가 수평 (웨이퍼 (W) 표면에 평행) 으로 배치된다. 격자 (RG) 는, 투명 재료로 이루어진 본체부 (81) 의 상면에 고정 (또는 형성) 된다. 격자 (RG) 는 X축 방향을 주기 방향으로 하는 반사형 회절 격자 (X 회절 격자) 및 Y축 방향을 주기 방향으로 하는 반사형 회절 격자 (Y 회절 격자) 를 포함한다. 본 실시형태에서는, 본체부 (81) 상에서 2차원 격자가 고정 또는 형성되는 영역 (이하, 형성 영역) 은 일 예로서 웨이퍼 (W) 보다 한 사이즈 더 큰 원형 형상이 된다. 또한, 격자 (RG) 에 이용되는 회절 격자의 종류는, 기계적으로 그루브 (groove) 등으로 이루어진 회절 격자에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 감광성 수지에 간섭 무늬를 새겨 작성한 격자일 수도 있다.
격자 (RG) 는 예를 들어, 커버 유리 (84) 와 같은 보호 부재에 의해 커버 및 보호된다. 본 실시형태에서는, 커버 유리 (84) 의 상면에, 웨이퍼 홀더를 흡착에 의해 유지하는 전술된 유지 기구 (정전척 기구 등) 가 제공된다. 그런데, 본 실시형태에서는, 커버 유리 (84) 가 본체부 (81) 의 상면의 거의 전체면을 커버하도록 제공되지만, 커버 유리 (84) 는 격자 (RG) 를 포함하는 본체부 (81) 의 상면의 일부만을 커버하도록 배열될 수 있다. 또한, 보호 부재 (커버 유리 (84)) 는 본체부 (81) 와 동일한 재료로 형성될 수 있지만, 이 외에, 보호 부재는 예를 들어, 금속 또는 세라믹으로 형성될 수 있다. 또한, 격자 (RG) 를 보호하기에 충분한 두께가 요구되기 때문에 플레이트 형상의 보호 부재가 바람직하지만, 재료에 따라, 박막 보호 부재가 또한 이용될 수 있다.
그런데, 격자 (RG) 의 형성 영역 중, 그 형성 영역이 웨이퍼 홀더의 주변으로 퍼지는 영역에 대응하는 커버 유리 (84) 의 일면에는, 격자 (RG) 에 조사된 인코더 시스템의 계측 빔이 커버 유리 (84) 를 투과하지 않도록, 보다 구체적으로는, 웨이퍼 홀더의 이면의 영역의 내외에서 계측 빔의 강도가 크게 변동하지 않도록, 예를 들어, 형성 영역을 커버하는 반사 부재 (예를 들어, 박막 등) 를 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 일면에 격자 (RG) 가 고정 또는 형성되어 있는 투명 플레이트의 타면은 웨이퍼 홀더의 이면에 접촉 또는 근접하여 배치될 수 있고, 또한 그 투명 플레이트의 일면 측에는 보호 부재 (커버 유리 (84)) 가 제공될 수 있고, 또는 격자 (RG) 가 고정 또는 형성되어 있는 투명 플레이트의 일면은, 보호 부재 (커버 유리 (84)) 의 배열 없이, 웨이퍼 홀더의 이면에 접촉 또는 근접하여 배치될 수 있다. 특히, 전자의 경우에서는, 투명 플레이트 대신에 세라믹과 같은 불투명 부재에 격자 (RG) 가 고정 또는 형성될 수 있으며, 또는 웨이퍼 홀더의 이면에 격자 (RG) 가 고정 또는 형성될 수 있다. 또는, 종래의 미동 스테이지에 의해 홀드 웨이퍼 홀더와 격자 (RG) 가 단순히 유지될 수 있다. 또한, 웨이퍼 홀더는 중실의 유리 부재로 제조될 수 있으며, 그 유리 부재의 상면 (웨이퍼 탑재면) 에 격자 (RG) 가 배치될 수 있다.
또한, 도 2 의 (a) 로부터 알 수 있는 바와 같이, 본체부 (81) 는 길이 방향의 일단부와 타단부의 외측으로 연장하는 연장부를 갖는 전체 8 각형의 플레이트 형상 부재로 이루어지며, 그 저면에는, 격자 (RG) 에 대향하는 부분에 오목부가 형성된다. 본체부 (81) 는, 격자 (RG) 가 배열된 중앙 영역이, 두께가 실질적으로 균일한 플레이트 형상으로 형성되도록 형성된다.
본체부 (81) 의 +X측 및 -X측의 연장부 각각의 상면에는, 구획 시 돌출 형상을 갖는 스페이서 (85a 및 85b) 가 제공되며, 돌출부 (89a 및 89b) 각각은 외측으로 향하여 Y축 방향으로 연장된다.
도 2 의 (a) 및 (b) 에 나타낸 바와 같이, 가동자부 (82a) 는, Y축 방향의 사이즈 (길이) 및 X축 방향의 사이즈 (폭) 양자가 고정자부 (93a) 보다 (절반 정도) 짧은, 평면도에서 직사각형 형상을 갖는 2 개의 플레이트형 부재 (82a1 및 82a2) 를 포함한다. 2 개의 플레이트형 부재 (82a1 및 82a2) 양자는, 본체부 (81) 의 +X측의 단부에 대하여, 전술된 스페이서 (85a) 의 돌출부 (89a) 를 통하여, Z축 방향 (연직) 으로 소정 거리만큼만 이격된 상태에서, XY 평면에 평행하게 고정된다. 이 경우에, 플레이트형 부재 (82a2) 의 -X측 단부는 스페이서 (85a) 와, 본체부 (81) 의 +X측의 연장부에 의해 클램핑된다. 2 개의 플레이트형 부재 (82a1 및 82a2) 사이에는, 조동 스테이지 (WCS1) 의 고정자부 (93a) 의 -X측의 단부가 비접촉식으로 삽입된다. 플레이트형 부재 (82a1 및 82a2) 의 내부에는, 후술되는 자석 유닛 (MUa1 및 MUa2) 이 수용된다.
가동자부 (82b) 는, Z축 방향 (연직) 으로 소정 거리 유지된 2 개의 플레이트형 부재 (82b1 및 82b2) 를 포함하며, 가동자부 (82a) 와 좌우 대칭이지만 유사하게 구성된다. 2 개의 플레이트형 부재 (82b1 및 82b2) 사이에는, 조동 스테이지 (WCS1) 의 고정자부 (93b) 의 +X측의 단부가 비접촉식으로 삽입된다. 플레이트형 부재 (82b1 및 82b2) 의 내부에는, 자석 유닛 (MUa1 및 MUa2) 과 유사하게 구성되는 자석 유닛 (MUb1 및 MUb2) 이 수용된다.
여기서, 전술한 바와 같이, 조동 스테이지 (WCS1) 는, Y축 방향으로 양측면이 개방되기 때문에, 미동 스테이지 (WFS1) 를 조동 스테이지 (WCS1) 에 부착할 때에는, 플레이트형 부재 (82a1 및 82a2, 및 82b1 및 82b2) 사이에 고정자부 (93a 및 93b) 가 각각 위치하도록, 미동 스테이지 (WFS1) 의 Z축 방향의 위치가 위치결정되어야 하며, 그 후에 미동 스테이지 (WFS1) 가 Y축 방향으로 이동 (슬라이드) 될 수 있다.
다음으로, 미동 스테이지 (WFS1) 를 조동 스테이지 (WCS1) 에 대하여 상대 구동하기 위한 미동 스테이지 구동계 (52A) 의 구성이 설명될 것이다.
미동 스테이지 구동계 (52A) 는 전술된 가동자부 (82a) 가 갖는 한 쌍의 자석 유닛 (MUa1 및 MUa2), 고정자부 (93a) 가 갖는 코일 유닛 (CUa), 가동자부 (82b) 가 갖는 한 쌍의 자석 유닛 (MUb1 및 MUb2), 및 고정자부 (93b) 가 갖는 코일 유닛 (CUb) 을 포함한다.
이것은 더욱 상세하게 설명될 것이다. 도 6, 도 7 의 (a) 및 도 7 의 (b) 로부터 알 수 있는 바와 같이, 고정자부 (93a) 의 내부의 -X측의 단부에는, 평면도에서 직사각형 형상을 갖고, Y축 방향으로 등간격으로 배치되는 복수 (이 경우에는, 12 개) 의 YZ 코일 (이하, 적절히 "코일" 로 지칭) (55 및 57) 인 2 라인의 코일 열이 X축 방향으로 소정 거리 이격되어 배치된다. YZ 코일 (55) 은 연직 방향 (Z축 방향) 으로 중첩하도록 배치되는 평면도에서 직사각형 형상의 상부 권선 (55a) 및 하부 권선 (55b) 을 갖는다. 또한, 고정자부 (93a) 의 내부의 전술한 2 라인의 코일 열 사이에는, Y축 방향을 길이 방향으로 하는, 협소하고 평면도에서 직사각형 형상을 갖는 X 코일 (이하, 적절히 "코일" 로 약기) (56) 이 배치된다. 이 경우에, 2 라인의 코일 열과 및 X 코일 (56) 은 X축 방향으로 등간격으로 배치된다. 코일 유닛 (CUa) 은 2 라인의 코일 열 및 X 코일 (56) 을 포함하여 구성된다.
그런데, 이하의 설명에서는, 한 쌍의 고정자부 (93a 및 93b) 중 일방의 고정자부 (93a), 및 이 고정자부 (93a) 에 의해 지지된 가동자부 (82a) 가 도 6 내지 도 8 의 (c) 를 이용하여 설명되지만, 타방 (-X측) 의 고정자부 (93b) 및 가동자부 (82b) 는 이들 부분과 유사하게 구성되고, 유사하게 기능한다. 따라서, 코일 유닛 (CUb), 및 자석 유닛 (MUb1 및 MUb2) 은 코일 유닛 (CUa), 및 자석 유닛 (MUa1 및 MUa2) 과 유사하게 구성된다.
미동 스테이지 (WFS1) 의 가동부 (82a) 의 일부를 구성하는 +Z측의 플레이트형 부재 (82a1) 의 내부에는, 도 6, 도 7 의 (a) 및 도 7 의 (b) 를 참조할 때 알 수 있는 바와 같이, X축 방향을 길이 방향으로 하고 평면도에서 직사각형 형상을 갖는 복수 (이 경우에는, 10 개) 의 영구 자석 (65a 및 67a) 인 2 라인의 자석 열이 X축 방향으로 소정 거리 이격되어 배치된다. 2 라인 자석 열은 각각 코일 (55 및 57) 에 대향하여 배치된다.
도 7 의 (b) 에 나타낸 바와 같이, 복수의 영구 자석 (65a) 은, 상면 측 (+Z측) 이 N 극이고 하면 측 (-Z측) 이 S 극인 영구 자석, 및 상면 측 (+Z측) 이 S 극이고 하면 측 (-Z측) 이 N 극인 영구 자석이 Y축 방향으로 교대로 배열되도록 구성된다. 복수의 영구 자석 (67a) 으로 이루어진 자석 열은 복수의 영구 자석 (65a) 으로 이루어진 자석 열과 유사하게 구성된다.
또한, 플레이트형 부재 (82a1) 내부의 전술한 2 라인 자석 열 사이에는, X축 방향으로 이간하여 배치된 Y축 방향을 길이 방향으로 하는 한 쌍 (2 개) 의 영구 자석 (66a1 및 66a2) 이 코일 (56) 에 대향하여 배치된다. 도 7 의 (a) 에 나타낸 바와 같이, 영구 자석 (66a1) 은, 그 상면 측 (+Z측) 이 N 극이고 그 하면 측 (-Z측) 이 S 극이 되도록 구성되는데 반하여, 영구 자석 (66a2) 의 경우에는, 그 상면 측 (+Z측) 이 S 극이고, 그 하면 측 (-Z측) 이 N 극이다.
전술한 복수의 영구 자석 (65a 및 67a, 및 66a1 및 66a2) 에 의해 자석 유닛 (MUa1) 이 구성된다.
도 7 의 (a) 에 나타낸 바와 같이, 또한 -Z측의 플레이트형 부재 (82a2) 의 내부에는, 전술한 +Z측의 플레이트형 부재 (82a1) 와 유사한 배치로, 영구 자석 (65b, 66b1, 66b2 및 67b) 이 배치된다. 이들 영구 자석 (65b, 66b1, 66b2 및 67b) 에 의해 자석 유닛 (MUa2) 이 구성된다. 그런데, 도 6 에서, -Z측의 플레이트형 부재 (82a2) 내부의 영구 자석 (65b, 66b1, 66b2 및 67b) 은, 지면의 깊이에서, 자석 (65a, 66a1, 66a2 및 67a) 이 위에 배치된 채 배치된다.
여기서, 미동 스테이지 구동계 (52A) 에서는, 도 7 의 (b) 에 나타낸 바와 같이, Y축 방향으로 인접하게 배치된 복수의 영구 자석 (도 7 의 (b) 에서, Y축 방향을 따라 순차적으로 배열된 영구 자석 (65a1 내지 65a5)) 에서, 2 개의 인접한 영구 자석 (65a1 및 65a2) 이 YZ 코일 (551) 의 권선부에 각각 대향할 때, 이들 영구 자석에 인접한 영구 자석 (65a3) 이 전술한 YZ 코일 (551) 에 인접한 YZ 코일 (552) 의 권선부에 대향하지 않도록 (영구 자석 (65a3) 이 코일 중앙의 중공 (hollow) 부, 또는 코일이 휘감기게 되는 코어, 이를 테면 철심에 대향하도록), 복수의 영구 자석 (65) 과 복수의 YZ 코일 (55) 사이의 Y축 방향의 위치 관계 (각각의 거리) 가 설정된다. 그런데, 도 7 의 (b) 에 나타낸 바와 같이, 영구 자석 (65a4 및 65a5) 각각은 YZ 코일 (552) 에 인접하는 YZ 코일 (553) 의 권선부에 대향한다. 영구 자석 (65b, 67a 및 67b) 의 Y축 방향의 거리도 유사하다 (도 7 의 (b) 참조).
따라서, 미동 스테이지 구동계 (52A) 에서는, 일 예로서, 도 7 의 (b) 에 도시된 상태에서, 도 8 의 (a) 에 나타낸 바와 같이, 코일 (551 및 553) 의 상부 권선 및 하부 권선 각각에, +Z 방향으로부터 봤을 때 시계방향의 전류가 공급되면, 코일 (551 및 553) 에는 -Y 방향의 힘 (로렌츠의 힘) 이 작용하고, 그 반작용으로서, 영구 자석 (65a 및 65b) 에는 +Y 방향의 힘이 작용한다. 이들 힘의 작용에 의해, 미동 스테이지 (WFS1) 는 조동 스테이지 (WCS1) 에 대하여 +Y 방향으로 이동한다. 전술한 경우와 반대로, 코일 (551 및 553) 각각에, +Z 방향으로부터 봤을 때 반시계방향의 전류가 공급되면, 미동 스테이지 (WFS1) 는 조동 스테이지 (WCS1) 에 대하여 -Y 방향으로 이동한다.
코일 (57) 에 전류를 공급함으로써, 영구 자석 (67 (67a, 67b)) 사이에서 전자 상호작용이 수행되며, 미동 스테이지 (WFS1) 는 Y축 방향으로 구동될 수 있다. 주 제어기 (20) 는, 각 코일에 공급된 전류를 제어함으로써, 미동 스테이지 (WFS1) 의 Y축 방향의 위치를 제어한다.
또한, 미동 스테이지 구동계 (52A) 에서는, 일 예로서, 도 7 의 (b) 에 도시된 상태에서, 도 8 의 (b) 에 나타낸 바와 같이, 코일 (552) 의 상부 권선에 +Z 방향으로부터 봤을 때 반시계방향의 전류가 공급되고, 하부 권선에 +Z 방향으로부터 봤을 때 시계방향의 전류가 공급되면, 각각, 코일 (552) 과 영구 자석 (65a3) 사이에 흡인력, 코일 (552) 과 영구 자석 (65b3) 사이에 반발력 (척력) 이 생성되며, 이들 흡인력과 반발력에 의해, 미동 스테이지 (WFS1) 는 조동 스테이지 (WSC1) 에 대하여 하방 (-Z 방향) 으로 이동되고, 보다 구체적으로는, 강하하는 방향으로 이동된다. 전술한 경우와 반대 방향의 전류가 코일 (552) 의 상부 권선 및 하부 권선에 각각 공급되면, 미동 스테이지 (WFS1) 는 조동 스테이지 (WCS1) 에 대하여 상방 (+Z 방향) 으로 이동하며, 보다 구체적으로는 상승하는 방향으로 이동한다. 주 제어기 (20) 는 각 코일에 공급된 전류를 제어함으로써 부상 상태에 있는 미동 스테이지 (WFS1) 의 Z축 방향의 위치를 제어한다.
또한, 도 7 의 (a) 에 도시된 상태에서, 도 8 의 (c) 에 나타낸 바와 같이, 코일 (56) 에 +Z 방향으로부터 봤을 때 시계방향의 전류가 공급되면, 코일 (56) 에 +X 방향의 힘이 작용하고, 그 반작용으로서, 영구 자석 (66a1 및 66a2, 및 66b1 및 66b2) 각각에는 -X 방향의 힘이 작용하며, 미동 스테이지 (WFS1) 는 조동 스테이지 (WSC1) 에 대하여 -X 방향으로 이동된다. 또한, 전술한 경우와 반대로, 코일 (56) 에 +Z 방향으로부터 봤을 때 반시계방향의 전류가 공급되면, 영구 자석 (66a1 및 66a2, 및 66b1 및 66b2) 에 +X 방향의 힘이 작용하고, 미동 스테이지 (WFS1) 는 조동 스테이지 (WCS1) 에 대하여 +X 방향으로 이동된다. 주 제어기 (20) 는 각 코일에 공급된 전류를 제어함으로써 미동 스테이지 (WFS1) 의 X축 방향의 위치를 제어한다.
상기 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 주 제어기 (20) 는, Y축 방향으로 배열되는 복수의 YZ 코일 (55 및 57) 에 전류를 교대로 공급함으로써 미동 스테이지 (WFS1) 를 Y축 방향으로 구동한다. 또한, 이것에 덧붙여, YZ 코일 (55 및 57) 중, 미동 스테이지 (WFS1) 를 Y축 방향으로 구동하는데 이용되지 않은 코일에 전류를 공급함으로써, 주 제어기 (20) 는 Z축 방향의 구동력을 Y축 방향의 구동력과는 별개로 생성하고, 미동 스테이지 (WFS1) 를 조동 스테이지 (WCS1) 로부터 부상시킨다. 그리고, 주 제어기 (20) 는, 미동 스테이지 (WFS1) 의 Y축 방향의 위치에 따라, 전류 공급 대상의 코일을 순차적으로 스위칭함으로써, 미동 스테이지 (WFS1) 의 조동 스테이지 (WCS1) 에 대한 부상 상태, 즉 비접촉 상태를 유지하면서, 미동 스테이지 (WFS1) 를 Y축 방향으로 구동한다. 또한, 주 제어기 (20) 는 미동 스테이지 (WFS1) 를 조동 스테이지 (WCS1) 로부터 부상시킨 상태에서, 미동 스테이지 (WFS1) 를 Y축 방향과 함께 독립하여 X축 방향으로도 구동할 수 있다.
또한, 도 9 의 (a) 에 나타낸 바와 같이, 예를 들어, 주 제어기 (20) 는, 미동 스테이지 (WFS1) 의 +X측의 가동자부 (82a) 와 -X측의 가동자부 (82b) 양자에 서로 상이한 크기를 갖는 구동력 (추력) 을 Y축 방향으로 인가함으로써 (도 9 의 (a) 의 검은색 화살표 참조), 미동 스테이지 (WFS1) 를 Z축 둘레로 회전 (θz 회전) 시킬 수 있다 (도 9 의 (a) 의 흰색 화살표 참조). 그런데, 도 9 의 (a) 와는 반대로, +X측의 가동자부 (82a) 에 인가된 구동력을 -X측보다 크게 함으로써, 미동 스테이지 (WFS1) 는 Z축에 대하여 반시계방향으로 회전될 수 있다.
또한, 도 9 의 (b) 에 나타낸 바와 같이, 주 제어기 (20) 는, 미동 스테이지 (WFS1) 의 +X측의 가동자부 (82a) 와 -X측의 가동자부 (82b) 양자에 서로 상이한 부상력 (도 9 의 (b) 의 검은색 화살표 참조) 을 인가함으로써, 미동 스테이지 (WFS1) 를 Y축 둘레로 회전 (θy 구동) 시킬 수 있다 (도 9 의 (b) 의 흰색 화살표 참조). 그런데, 도 9 의 (b) 와는 반대로, +X측의 가동자부 (82a) 에 인가된 부상력을 -X측보다 크게 함으로써, 미동 스테이지 (WFS1) 는 Y축에 대하여 반시계방향으로 회전될 수 있다.
또한, 도 9 의 (c) 에 나타낸 바와 같이, 예를 들어, 주 제어기 (20) 는, 미동 스테이지 (WFS1) 의 Y축 방향의 + 측과 - 측 양자의 가동자부 (82a 및 82b) 에 서로 상이한 부상력 (도 9 의 (c) 의 검은색 화살표 참조) 을 인가함으로써, 미동 스테이지 (WFS1) 를 X축 둘레로 회전 (θx 구동) 시킬 수 있다 (도 9 의 (c) 의 흰색 화살표 참조). 그런데, 도 9 의 (c) 와는 반대로, -Y측의 가동자부 (82a) (및 82b) 에 인가된 부상력을 +Y측의 부상력보다 작게 함으로써, 미동 스테이지 (WFS1) 는 X축에 대하여 반시계방향으로 회전될 수 있다.
상기 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 미동 스테이지 구동계 (52A) 는 미동 스테이지 (WFS1) 를 조동 스테이지 (WCS1) 에 대하여 비접촉 상태로 부상 지지하고, 또한, 미동 스테이지 (WFS1) 를 조동 스테이지 (WCS1) 에 대하여, 비접촉식으로, 6 자유도 방향 (X, Y, Z, θx, θy, θz) 으로 구동할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 미동 스테이지 (WFS1) 에 부상력을 인가할 때, 고정자부 (93a) 내부에 배치된 2 라인의 코일 (55 및 57) (도 6 참조) 에 서로 반대 방향으로 전류를 공급함으로써, 예를 들어, 주 제어기 (20) 는 도 10 에 나타낸 바와 같이, 가동자부 (82a) 에 대하여, 부상력 (도 10 의 검은색 화살표 참조) 과 동시에 Y축 둘레의 회전력 (도 10 의 흰색 화살표 참조) 을 인가할 수 있다. 또한, 한 쌍의 가동자부 (82a 및 82b) 각각에 서로 반대 방향으로 Y축 둘레의 회전력을 인가함으로써, 주 제어기 (20) 는 미동 스테이지 (WFS1) 의 중앙부를 +Z 방향 또는 -Z 방향으로 편향시킬 수 있다 (도 10 의 빗금친 화살표 참조). 따라서, 도 10 에 나타낸 바와 같이, 미동 스테이지 (WFS1) 의 중앙부를 +Z 방향으로 굽힘으로써, 웨이퍼 (W) 및 본체부 (81) 의 자중 (own weight) 으로 인한 미동 스테이지 (WFS1) (본체부 (81)) 의 X축 방향의 중간 부분의 편향이 상쇄될 수 있고, 웨이퍼 (W) 표면의 XY 평면 (수평면) 에 대한 평행도가 확보될 수 있다. 이는 웨이퍼 (W) 가 대직경화되고 미동 스테이지 (WFS1) 가 또한 대형화되는 경우에 특히 효과적이다.
또한, 웨이퍼 (W) 가 자중 등에 의해 변형되면, 조명광 (IL) 의 조명 영역 (노광 영역 (IA)) 내에서, 미동 스테이지 (WFS1) 상에 탑재된 웨이퍼 (W) 의 표면이 더 이상 투영 광학계 (PL) 의 초점 심도의 범위 내에 있지 않을 위험이 있다. 따라서, 주 제어기 (20) 가 미동 스테이지 (WFS1) 의 X축 방향의 중앙부를 +Z 방향으로 편향시키는 전술한 경우와 유사하게, 한 쌍의 가동자부 (82a 및 82b) 각각에 서로 반대 방향의 Y축 둘레의 회전력을 인가함으로써, 웨이퍼 (W) 는 실질적으로 평탄하게 변형되고, 노광 영역 (IA) 내의 웨이퍼 (W) 의 표면은 투영 광학계 (PL) 의 초점 심도의 범위 내에 들어갈 수 있다. 그런데, 도 10 은, 미동 스테이지 (WFS1) 가 +Z 방향 (볼록 형상) 으로 구부러지게 되는 예를 도시하지만, 코일에 공급된 전류의 방향을 제어함으로써, 이것과 반대 방향 (오목 형상) 으로 미동 스테이지 (WFS1) 가 또한 구부러지게 될 수 있다.
그런데, 자중에 의해 야기된 편향의 보정 및/또는 포커스 레벨링 제어의 경우는 물론, 웨이퍼 (W) 의 샷 영역 내의 소정 점이 노광 영역 (IA) 을 횡단하는 동안에, 초점 심도의 범위 내에서 그 소정 점의 Z축 방향의 위치를 변화시킴으로써 실질적으로 초점 심도를 증대시키는 초해상 (super-resolution) 기술을 채용하는 경우에도, 미동 스테이지 (WFS1) (및 이 스테이지에 의해 유지된 웨이퍼 (W)) 를 Y축에 수직인 면 (XZ 면) 내에서 오목 형상 또는 볼록 형상으로 변형시키는 수법이 적용될 수 있다.
본 실시형태의 노광 장치 (100) 에서는, 웨이퍼 (W) 에 대한 스텝-앤드-스캔 방식의 노광 동작 시에, 미동 스테이지 (WFS1) 의 XY 평면 내의 위치 정보 (θz 방향의 위치 정보를 포함) 는 주 제어기 (20) 에 의해, 후술되는 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 의 인코더 시스템 (73) (도 14 참조) 을 이용하여 계측된다. 미동 스테이지 (WFS1) 의 위치 정보는 주 제어기 (20) 로 전송되며, 주 제어기 (20) 는 그 위치 정보에 기초하여 미동 스테이지 (WFS1) 의 위치를 제어한다.
한편, 웨이퍼 스테이지 (WST1) (미동 스테이지 (WFS1)) 가 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 의 계측 영역 밖에 위치하는 경우에는, 웨이퍼 스테이지 (WST1) (미동 스테이지 (WFS1)) 의 위치 정보는 주 제어기 (20) 에 의해, 웨이퍼 스테이지 위치 계측계 (16A) (도 1 및 도 14 참조) 를 이용하여 계측된다. 도 1 에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 위치 계측계 (16A) 는 조동 스테이지 (WCS1) 측면에 경면 가공 (mirror-polishing) 에 의해 형성된 반사면에 계측 빔을 조사하고 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 XY 평면 내의 위치 정보를 계측하는 레이저 간섭계를 포함한다. 그런데, 도 1 에는 도시가 생략되지만, 실제로는, 조동 스테이지 (WCS1) 에는, Y축에 수직인 Y 반사면과 X축에 수직인 X 반사면이 형성되고, 이들 면에 대응하여, X 반사면과 Y 반사면에 각각 계측 빔을 조사하는 X 간섭계 및 Y 간섭계가 제공된다. 그런데, 웨이퍼 스테이지 위치 계측계 (16A) 에서는, 예를 들어, Y 간섭계는 복수의 계측 축을 갖고, 그 계측 축 각각의 출력에 기초하여, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 θz 방향의 위치 정보 (회전 정보) 가 또한 계측될 수 있다. 그런데, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 XY 평면 내의 위치 정보는, 전술한 웨이퍼 스테이지 위치 계측계 (16A) 대신에, 다른 계측 디바이스, 이를 테면 인코더 시스템을 이용하여 계측될 수 있다. 이 경우에는, 예를 들어, 베이스 보드 (12) 의 상면 상에 2차원 스케일이 배치될 수 있고, 조동 스테이지 (WCS1) 의 저면에 인코더 헤드가 배열될 수 있다.
전술한 바와 같이, 미동 스테이지 (WFS2) 는 전술한 미동 스테이지 (WFS1) 와 동일하게 구성되며, 미동 스테이지 (WFS1) 대신에 조동 스테이지 (WCS1) 에 의해 비접촉식으로 지지될 수 있다. 이 경우에, 조동 스테이지 (WCS1), 및 조동 스테이지 (WCS1) 에 의해 지지된 미동 스테이지 (WFS2) 는 웨이퍼 스테이지 (WST1) 를 구성하며, 미동 스테이지 (WFS2) 에 구비된 한 쌍의 가동자부 (각 한 쌍의 자석 유닛 (MUa1 및 MUa2, 및 MUb1 및 MUb2)) 및 조동 스테이지 (WCS1) 의 한 쌍의 고정자부 (93a 및 93b) (코일 유닛 (CUa 및 CUb)) 는 미동 스테이지 구동계 (52A) 를 구성한다. 그리고, 이 미동 스테이지 구동계 (52A) 에 의해, 미동 스테이지 (WFS2) 는 조동 스테이지 (WCS1) 에 대하여 비접촉식으로 6 자유도 방향으로 구동된다.
또한, 미동 스테이지 (WFS2 및 WFS1) 는 각각 그들을 조동 스테이지 (WCS2) 가 비접촉식으로 지지하게 할 수 있으며, 조동 스테이지 (WCS2), 및 조동 스테이지 (WCS2) 에 의해 지지된 미동 스테이지 (WFS2 또는 WFS1) 는 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 구성한다. 이 경우에, 미동 스테이지 (WFS2 또는 WFS1) 에 구비된 한 쌍의 가동자부 (각 한 쌍의 자석 유닛 (MUa1 및 MUa2, 및 MUb1 및 MUb2)) 및 조동 스테이지 (WCS2) 의 한 쌍의 고정자부 (93a 및 93b) (코일 유닛 (CUa 및 CUb)) 는 미동 스테이지 구동계 (52B) (도 14 참조) 를 구성한다. 그리고, 이 미동 스테이지 구동계 (52B) 에 의해, 미동 스테이지 (WFS2 또는 WFS1) 는 조동 스테이지 (WCS2) 에 대하여 비접촉식으로 6 자유도 방향으로 구동된다.
다시 도 1 을 참조하면, 릴레이 스테이지 (DRST) 에는, 조동 스테이지 (WCS1 및 WCS2) 와 유사 (그러나, 제 1 부분과 제 2 부분으로 분리될 수 있도록 구성되는 것은 아니다) 하게 구성된 스테이지 본체 (44), 및 스테이지 본체 (44) 의 내부에 제공된 반송 장치 (46) (도 14 참조) 가 구비되어 있다. 따라서, 스테이지 본체 (44) 는 조동 스테이지 (WCS1 및 WCS2) 에서처럼 미동 스테이지 (WFS1 또는 WFS2) 를 비접촉식으로 지지 (유지) 할 수 있으며, 릴레이 스테이지 (DRST) 에 의해 지지된 미동 스테이지는 미동 스테이지 구동계 (52C) (도 14 참조) 에 의해, 릴레이 스테이지 (DRST) 에 대하여 6 자유도 방향 (X, Y, Z, θx, θy 및 θz) 으로 구동될 수 있다. 그러나, 미동 스테이지는 릴레이 스테이지 (DRST) 에 대하여 적어도 Y축 방향으로 슬라이드가능해야 한다.
반송 장치 (46) 에는, 릴레이 스테이지 (DRST) 의 스테이지 본체 (44) 의 X축 방향의 양 측벽을 따라 Y축 방향으로 소정 스트로크로 왕복 이동가능하고, 또한 Z축 방향으로 소정 스트로크로 연직 이동가능한 반송 부재 본체, 미동 스테이지 (WFS1 또는 WFS2) 를 유지하면서 반송 부재 본체에 대하여 Y축 방향으로 상대 이동할 수 있는 가동 부재를 포함하는 반송 부재 (48), 및 반송 부재 (48) 를 구성하는 반송 부재 본체 및 가동 부재를 개별적으로 구동할 수 있는 반송 부재 구동계 (54) (도 14 참조) 가 구비되어 있다.
다음으로, 도 1 에 도시된 얼라이너 (99) 의 구체적인 구성 등이 도 11 을 참조하여 설명될 것이다.
도 11 은, 메인 프레임 (BD) 이 일부 파단된 상태에서, 얼라이너 (99) 의 사시도를 도시한다. 상술한 바와 같이, 얼라이너 (99) 에는, 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 및 4 개의 세컨더리 얼라인먼트계 (AL21, AL22, AL23 및 AL24) 가 구비되어 있다. 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 의 +X측에 배치된 한 쌍의 세컨더리 얼라인먼트계 (AL21 및 AL22) 및 -X측에 배치된 한 쌍의 세컨더리 얼라인먼트계 (AL23 및 AL24) 는 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 를 중심으로 하여 좌우 대칭 구성을 갖는다. 또한, 예를 들어, PCT 국제 공개 제 2008/056735 호 (대응하는 미국 특허출원 공개 제 2009/0233234 호) 에 개시된 바와 같이, 세컨더리 얼라인먼트계 (AL21 내지 AL24) 는 후술되는 슬라이더, 구동 기구 등을 포함하는 구동계에 의해 독립적으로 이동가능하다.
프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 는 지지 부재 (202) 를 통하여, 메인 프레임 (BD) 의 하면에 매달린 상태로 지지된다. 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 로서는, 예를 들어, 웨이퍼 상의 레지스트를 노광시키지 않는 브로드밴드 검출 빔을 대상 마크에 조사하고, 그 대상 마크로부터의 반사 광에 의해 수광면 상에 형성된 대상 마크의 이미지 및 지표 (각 얼라인먼트계 내에 배열된 지표 플레이트 상의 지표 패턴) (미도시) 의 이미지를 촬상 소자 (이를 테면 CCD) 를 이용하여 촬상한 후, 그들의 이미징 신호를 출력하는 이미지 처리 방식에 의한 FIA (Field Image Alignment) 계가 이용된다. 이 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 로부터의 이미징 신호는 주 제어기 (20) 로 공급된다 (도 14 참조).
세컨더리 얼라인먼트계 (AL21 및 AL22) 의 상면에는 각각 슬라이더 (SL1 및 SL2) 가 고정된다. 슬라이더 (SL1 및 SL2) 의 +Z측에는, 메인 프레임 (BD) 의 하면에 고정된 FIA 정반 (302) 이 제공된다. 또한, 세컨더리 얼라인먼트계 (AL23 및 AL24) 의 상면에는 각각 슬라이더 (SL3 및 SL4) 가 고정된다. 슬라이더 (SL3 및 SL4) 의 +Z측에는, 메인 프레임 (BD) 의 하면에 고정된 FIA 정반 (102) 이 제공된다.
세컨더리 얼라인먼트계 (AL24) 는 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 처럼 FIA 계이며, 내부에 렌즈와 같은 광학 부재가 배열된 대략 L 자 형상의 배럴 (109) 을 포함한다. 배럴 (109) 의 Y축 방향으로 연장하는 부분의 상면 (+Z측의 면) 에는, 전술된 슬라이더 (SL4) 가 고정되고, 이 슬라이더 (SL4) 는 전술된 FIA 정반 (102) 에 대향하여 배열된다.
FIA 정반 (102) 은 저열팽창률을 또한 갖는 자성체인 부재 (예를 들어, 인바 (Invar) 등) 로 제조되며, 그 정반의 일부 (+Y측의 단부 근방) 에 복수의 전기자 코일을 포함하는 전기자 유닛이 배열된다. 일 예로서, 전기자 유닛은 2 개의 Y 구동용 코일 및 한 쌍의 X 구동용 코일그룹을 포함한다. 또한, FIA 정반 (102) 의 내부에는, 액체 유로 (미도시) 가 형성되며, 그 액체 유로를 통하여 흐르는 냉각용 액체에 의해, FIA 정반 (102) 의 온도가 소정 온도로 제어 (냉각) 된다.
슬라이더 (SL4) 는 슬라이더 본체, 그 슬라이더 본체에 제공된 복수의 기체 정압 베어링, 복수의 영구 자석, 및 자석 유닛을 포함한다. 기체 정압 베어링으로서는, FIA 정반 (102) 내의 기체 유로를 통하여 기체를 공급하는 이른바 그라운드 급기형의 기체 정압 베어링이 이용된다. 복수의 영구 자석은 전술된 자성체로 제조된 FIA 정반 (102) 에 대향하고, 복수의 영구 자석과 FIA 정반 (102) 사이에는, 자기적 흡인력이 계속 작용한다. 따라서, 복수의 기체 정압 베어링에 기체가 공급되지 않는 동안은, 자기적 흡인력에 의해, 슬라이더 (SL4) 가 FIA 정반 (102) 의 하면에 최근접 이동 (접촉) 한다. 복수의 기체 정압 베어링에 기체가 공급되면, 기체의 정압으로 인해, FIA 정반 (102) 과 슬라이더 (SL4) 사이에 척력이 발생한다. 자기적 흡인력과 기체의 정압 (척력) 사이의 밸런스에 의해, 슬라이더 (SL4) 는, 그 상면과 FIA 정반 (102) 의 하면 사이에 소정의 간극이 형성된 상태에서 보유 (유지) 된다. 이하에서는, 전자는 "착지 상태" 로 지칭되고, 후자는 "부상 상태" 로 지칭된다.
자석 유닛은 전술된 전기자 유닛에 대응하여 제공되고, 본 실시형태에서는, 자석 유닛과 전기자 유닛 (2 개의 Y 구동용 코일 및 한 쌍의 X 구동용 코일그룹) 사이의 전자 상호작용에 의해, 슬라이더 (SL4) 에, X축 방향의 구동력, Y축 방향의 구동력, 및 Z축 둘레의 회전 (θz) 방향의 구동력이 인가될 수 있다. 그런데, 이하의 설명에서는, 전술한 자석 유닛 및 전기자 유닛에 의해 구성된 구동 기구 (액추에이터) 가 "얼라인먼트계 모터" 로 지칭된다.
세컨더리 얼라인먼트계 (AL24) 의 +X측에 배치된 세컨더리 얼라인먼트계 (AL23) 는 전술한 세컨더리 얼라인먼트계 (AL24) 와 유사하게 구성되며, 슬라이더 (SL3) 는 슬라이더 (SL4) 와 거의 동일하게 구성된다. 또한, 슬라이더 (SL3) 와 FIA 정반 (102) 사이에는, 전술된 구동 기구에서와 같은 구동 기구 (얼라인먼트계 모터) 가 제공된다.
세컨더리 얼라인먼트계 (AL24 및 AL23) 를 구동 (위치를 조정) 할 때, 주 제어기 (20) 는 전술된 기체 정압 베어링에 기체를 공급하고, 슬라이더 (SL4 및 SL3) 와 FIA 정반 (102) 사이에 소정의 간극을 형성함으로써, 슬라이더 (SL4 및 SL3) 를 전술한 부상 상태로 이동시킨다. 그 후, 부상 상태를 유지한 상태에서, 계측 디바이스 (미도시) 의 계측값에 기초하여, 얼라인먼트계 모터 각각을 구성하는 전기자 유닛에 공급된 전류를 제어함으로써, 주 제어기 (20) 는 슬라이더 (SL4) (세컨더리 얼라인먼트계 (AL24)) 및 슬라이더 (SL3) (세컨더리 얼라인먼트계 (AL23)) 를 X축, Y축 및 θz 방향으로 미소 구동한다.
다시 도 11 을 참조하면, 세컨더리 얼라인먼트계 (AL21 및 AL22) 는 또한, 전술한 세컨더리 얼라인먼트계 (AL23 및 AL24) 와 같은 구성을 갖지만, 슬라이더 (SL2) 는 전술한 슬라이더 (SL3) 와 좌우 대칭의 구성을 갖고, 슬라이더 (SL1) 는 전술한 슬라이더 (SL4) 와 좌우 대칭의 구성을 갖는다. 또한, FIA 정반 (302) 의 구성은 전술한 FIA 정반 (102) 의 구성과 좌우 대칭이다.
다음으로, 노광 스테이션 (200) 에서 조동 스테이지 (WCS1) 에 의해 이동가능하게 유지되는 (웨이퍼 스테이지 (WST1) 를 구성하는) 미동 스테이지 (WFS1 또는 WFS2) 의 위치 정보를 계측하는데 이용되는 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) (도 14 참조) 의 구성이 설명된다. 이 경우에는, 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 가 미동 스테이지 (WFS1) 의 위치 정보를 계측하는 경우가 설명된다.
도 1 에 나타낸 바와 같이, 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 에는, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 투영 광학계 (PL) 하방에 배치된 상태에서, 조동 스테이지 (WCS1) 내부의 공간부 내에 삽입되는 아암 부재 (계측 아암 (71A)) 가 구비된다. 계측 아암 (71A) 은 노광 장치 (100) 의 메인 프레임 (BD) 으로부터 지지 부재 (72A) 를 통하여 캔틸레버 지지된다 (일 단부 근방이 지지된다). 따라서, 계측 아암 (71A) 은 조동 스테이지 (WCS1) 의 이동에 따라, 조동 스테이지 (WCS1) 내의 공간부 내로 -Y측으로부터 삽입된다. 그런데, 아암 부재가 웨이퍼 스테이지의 이동을 방해하지 않는 구성이 채용되는 경우에는, 이 구성은 캔틸레버 지지로 한정되지 않고, 그 길이 방향의 양 단부가 지지될 수 있다. 또한, 아암 부재는 전술된 격자 (RG) (XY 평면과 실질적으로 평행한 그 배치면) 보다 하방 (-Z측) 에 또한 위치되어야 하며, 예를 들어, 베이스 보드 (12) 의 상면보다 하방에 배치될 수 있다. 또한, 아암 부재는 메인 프레임 (BD) 에 의해 지지될 것이지만, 예를 들어, 아암 부재는 방진 기구를 통하여 설치면 (이를 테면, 바닥면) 상에 설치될 수 있다. 이 경우, 메인 프레임 (BD) 과 아암 부재 사이의 상대 위치 관계를 계측하는 계측 디바이스를 배열하는 것이 바람직하다. 아암 부재는 또한 메트롤로지 아암 또는 계측 부재로 지칭될 수 있다.
계측 아암 (71A) 은 Y축 방향을 길이 방향으로 하고, 폭 방향 (X축 방향) 의 사이즈보다 높이 방향 (Z축 방향) 의 사이즈가 더 큰 세로의 직사각형 단면을 갖는 사각주상 (즉, 직방체상) 부재이며, 광을 투과하는 동일한 재료, 이를 테면 유리 부재가 복수 첨부되어 제조된다. 계측 아암 (71A) 은 후술되는 인코더 헤드 (광학계) 가 수용되는 부분을 제외하고는 중실로 형성된다. 전술한 바와 같이 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 투영 광학계 (PL) 하방에 배치되는 상태에서는, 계측 아암 (71A) 의 선단부는 조동 스테이지 (WCS1) 의 공간부 내로 삽입되며, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 그 상면은 미동 스테이지 (WFS1) 의 하면 (더 정확하게는 본체부 (81) 의 하면 (도 1 에는 미도시, 도 2 의 (a) 참조)) 에 대향한다. 계측 아암 (71A) 의 상면은 미동 스테이지 (WFS1) 의 하면과의 사이에 소정의 간극, 예를 들어, 수 mm 정도의 간극이 형성되는 상태에서, 미동 스테이지 (WFS1) 의 하면과 거의 평행하게 배치된다. 그런데, 계측 아암 (71A) 의 상면과 미동 스테이지 (WFS) 의 하면 사이의 간극은 수 mm 를 초과할 수 있고 또는 수 mm 미만일 수 있다.
도 14 에 나타낸 바와 같이, 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 에는 미동 스테이지 (WFS1) 의 X축 방향, Y축 방향 및 θz 방향의 위치를 계측하는 인코더 시스템 (73), 및 미동 스테이지 (WFS1) 의 Z축 방향, θx 방향 및 θy 방향의 위치를 계측하는 레이저 간섭계 시스템 (75) 이 구비되어 있다. 인코더 시스템 (73) 은 미동 스테이지 (WFS1) 의 X축 방향의 위치를 계측하는 X 리니어 인코더 (73x) 및 미동 스테이지 (WFS1) 의 Y축 방향의 위치를 계측하는 한 쌍의 Y 리니어 인코더 (73ya 및 73yb) (이하, 적절히 Y 리니어 인코더 (73y) 로 통칭된다) 를 포함한다. 인코더 시스템 (73) 에서는, 예를 들어, 미국 특허 제 7,238,931호, 및 PCT 국제 공개 제 2007/083758 호 (대응하는 미국 특허출원 공개 제 2007/0288121 호) 등에 개시된 인코더 헤드 (이하, 헤드로 약기) 와 유사한 구성을 갖는 회절 간섭형의 헤드가 이용된다. 그러나, 본 실시형태에서는, 후술되는 바와 같이, 헤드의 광원 및 광검출계 (광검출기를 포함) 가 계측 아암 (71A) 의 외부에 배치되며, 광학계만이 계측 아암 (71A) 의 내부, 보다 구체적으로는, 격자 (RG) 에 대향하여 배치된다. 이하, 명시가 특별히 필요한 경우를 제외하고는, 계측 아암 (71A) 내부에 배치된 광학계는 헤드로 지칭된다.
인코더 시스템 (73) 은 미동 스테이지 (WFS1) 의 X축 방향의 위치를 1 개의 X 헤드 (77x) (도 12 의 (a) 및 (b) 참조) 를 이용하여 계측하고, Y축 방향의 위치를 한 쌍의 Y 헤드 (77ya 및 77yb) (도 12 의 (b) 참조) 를 이용하여 계측한다. 보다 구체적으로는, 격자 (RG) 의 X 회절 격자를 이용하여, 미동 스테이지 (WFS1) 의 X축 방향의 위치를 계측하는 X 헤드 (77x) 에 의해 전술된 X 리니어 인코더 (73x) 가 구성되고, 격자 (RG) 의 Y 회절 격자를 이용하여, 미동 스테이지 (WFS1) 의 Y축 방향의 위치를 계측하는 한 쌍의 Y 헤드 (77ya 및 77yb) 에 의해 한 쌍의 Y 리니어 인코더 (73ya 및 73yb) 가 구성된다.
여기서, 인코더 시스템 (73) 을 구성하는 3 개의 헤드 (77x, 77ya 및 7yb) 의 구성이 설명된다. 도 12 의 (a) 는, 3 개의 헤드 (77x, 77ya 및 77yb) 를 대표하는, X 헤드 (77x) 의 개략 구성을 대표적으로 도시한다. 또한, 도 12 의 (b) 는, 계측 아암 (71A) 내의 X 헤드 (77x) 및 Y 헤드 (77ya 및 77yb) 각각의 배치를 도시한다.
도 12 의 (a) 에 나타낸 바와 같이, X 헤드 (77x) 에는 그 분리면이 YZ 평면에 평행한 편광학 빔 스플리터 (PBS), 한 쌍의 반사 미러 (R1a 및 R1b), 렌즈 (L2a 및 L2b), 1/4 파장판 (이하, λ/4 판으로 표기) (WP1a 및 WP1b), 반사 미러 (R2a 및 R2b), 및 반사 미러 (R3a 및 R3b) 등이 구비되어 있으며, 이들 광학 소자는 소정의 위치 관계로 배치된다. Y 헤드 (77ya 및 77yb) 도 유사한 구성을 가진 광학계를 갖는다. 도 12 의 (a) 및 (b) 에 나타낸 바와 같이, X 헤드 (77x), Y 헤드 (77ya 및 77yb) 는 유닛화되어, 계측 아암 (71A) 의 내부에 각각 고정된다.
도 12 의 (b) 에 나타낸 바와 같이, X 헤드 (77x) (X 리니어 인코더 (73x)) 에서는, 계측 아암 (71A) 의 -Y측의 단부의 상면 (또는 그 상방) 에 제공된 광원 (LDx) 으로부터 -Z 방향으로 레이저 빔 (LBx0) 이 사출되고, 계측 아암 (71A) 의 일부에 XY 평면에 대하여 45도 각도로 경사져 제공되는 반사면 (RP) 을 통하여 Y축 방향과 평행이 되도록 그 광로가 구부러지게 된다. 이 레이저 빔 (LBx0) 은 계측 아암 (71A) 의 내부의 중실 부분을, 계측 아암 (71A) 의 길이 방향 (Y축 방향) 에 평행하게 진행하며, 도 12 의 (a) 에 도시된 반사 미러 (R3a) 에 도달한다. 그 후, 레이저 빔 (LBx0) 의 광로는 반사 미러 (R3a) 에 의해 구부러지게 되고, 편광학 빔 스플리터 (PBS) 에 입사한다. 레이저 빔 (LBx0) 은 편광학 빔 스플리터 (PBS) 에 의해 2 개의 계측 빔 (LBx1 및 LBx2) 으로 편광 분리된다. 편광학 빔 스플리터 (PBS) 를 투과한 계측 빔 (LBx1) 은 반사 미러 (R1a) 를 통하여 미동 스테이지 (WFS1) 에 형성된 격자 (RG) 에 도달하고, 편광학 빔 스플리터 (PBS) 에서 반사된 계측 빔 (LBx2) 은 반사 미러 (R1b) 를 통하여 격자 (RG) 에 도달한다. 그런데, 이 경우의 "편광 분리" 는 입사 빔을 P 편광 성분과 S 편광 성분으로 분리하는 것을 의미한다.
계측 빔 (LBx1 및 LBx2) 의 조사로 인해 격자 (RG) 로부터 발생되는 소정 차수의 회절 빔, 예를 들어, 1 차 회절 빔 각각은 렌즈 (L2a 및 L2b) 를 통하여 λ/4 판 (WP1a 및 WP1b) 에 의해 원편광으로 변환되어, 반사 미러 (R2a 및 R2b) 에 의해 반사된 후, 그 빔은 다시 λ/4 판 (WP1a 및 WP1b) 을 통과하고, 동일한 광로를 역방향으로 트레이싱함으로써 편광학 빔 스플리터 (PBS) 에 도달한다.
편광학 빔 스플리터 (PBS) 에 도달한 2 개의 1 차 회절 빔의 편광 방향 각각은 원래의 방향에 대하여 90도 각도로 회전된다. 따라서, 먼저 편광학 빔 스플리터 (PBS) 를 투과한 계측 빔 (LBx1) 의 1 차 회절 빔은 편광학 빔 스플리터 (PBS) 에서 반사된다. 먼저 편광학 빔 스플리터 (PBS) 에서 반사된 계측 빔 (LBx2) 의 1 차 회절 빔은 편광학 빔 스플리터 (PBS) 를 투과한다. 따라서, 계측 빔 (LBx1 및 LBx2) 각각의 1 차 회절 빔은 합성 빔 (LBx12) 으로서 동축 합성된다. 합성 빔 (LBx12) 은 Y축에 평행해지도록 반사 미러 (R3b) 에 의해 구부러진 광로를 갖고, 계측 아암 (71A) 의 내부를 Y축에 평행하게 진행한 후, 전술된 반사면 (RP) 을 통하여, 도 12 의 (b) 에 도시된 계측 아암 (71A) 의 -Y측의 단부의 상면 (또는 그 상방) 에 제공된 X 광검출계 (74x) 로 전송된다.
X 광검출계 (74x) 에서는, 합성 빔 (LBx12) 으로서 합성된 빔 (LBx1 및 LBx2) 의 1 차 회절 빔의 편광 방향은 편광자 (검광자) (미도시) 에 의해 배열되고, 그 빔은 서로 중첩하여 간섭광을 형성하며, 이 간섭광은 광검출기에 의해 검출되고 간섭광의 강도에 따라 전기신호로 변환된다. 여기서, 미동 스테이지 (WFS1) 가 계측 방향 (이 경우에는, X축 방향) 으로 이동하면, 2 개의 빔 사이의 위상차가 변화하며, 이는 간섭광의 강도를 변화시킨다. 이런 간섭광의 강도의 변화는 미동 스테이지 (WFS1) 의 X축 방향에 관한 위치 정보로서 주 제어기 (20) (도 14 참조) 로 공급된다.
도 12 의 (b) 에 나타낸 바와 같이, 각각 광원 (LDya 및 LDyb) 으로부터 사출되고, 전술된 반사면 (RP) 에 의해 Y축에 평행하게 되도록 광로가 90도 각도만큼 구부러지게 되는 레이저 빔 (LBya0 및 LByb0) 이 Y 헤드 (77ya 및 77yb) 로 입사되고, 전술한 설명과 유사하게, 편광학 빔 스플리터에 의해 편광 분리된 계측 빔 각각의 격자 (RG) (Y 회절 격자) 에 의한 1 차 회절 빔의 합성 빔 (LBya12 및 LByb12) 이 각각 Y 헤드 (77ya 및 77yb) 로부터 출력되고, Y 광검출계 (74ya 및 74yb) 로 복귀한다. 여기서, 광원 (LDya 및 LDyb) 으로부터 사출된 레이저 빔 (LBya0 및 LByb0), 및 Y 광검출계 (74ya 및 74yb) 로 복귀하는 합성 빔 (LBya12 및 LByb12) 은 도 12 의 (b) 의 지면에 수직인 방향으로 중첩되는 광로를 각각 통과한다. 또한, 상술한 바와 같이, 광원으로부터 조사된 레이저 빔 (LBya0 및 LByb0) 과 Y 광검출계 (74ya 및 74yb) 로 복귀하는 합성 빔 (LBya12 및 LByb12) 이 Z축 방향으로 이격되고 평행한 광로를 통과하도록, Y 헤드 (77ya 및 77by) 에서는, 광로가 내부에서 적절히 구부러지게 된다 (도시 생략).
도 13 의 (a) 는 계측 아암 (71A) 의 선단부의 사시도를 도시하고, 도 13 의 (b) 는 계측 아암 (71A) 의 선단부의 상면을 +Z 방향으로부터 본 평면도이다. 도 13 의 (a) 및 (b) 에 나타낸 바와 같이, X 헤드 (77x) 는, X축에 평행한 직선 (LX) 상에서 계측 아암 (71A) 의 센터 라인 (CL) (X축 방향의 중점을 통과하는 Y축에 평행한 직선) 으로부터 등거리에 있는 2 점 (도 13 의 (b) 의 흰색 원 참조) 으로부터, 계측 빔 (LBx1 및 LBx2) (도 13 의 (a) 에 실선으로 표시) 을, 격자 (RG) 상의 동일한 조사점에 조사한다. 계측 빔 (LBx1 및 LBx2) 의 조사점, 즉, X 헤드 (77x) 의 검출점 (도 13 의 (b) 의 기준 코드 (DP) 참조) 은 웨이퍼 (W) 에 조사된 조명광 (IL) 의 조명 영역 (노광 영역) (IA) 의 중심인 노광 위치와 일치한다 (도 1 참조). 그런데, 계측 빔 (LBx1 및 LBx2) 은 실제로는 본체부 (81) 과 공기층의 경계면 등에서 굴절되지만, 도 12 의 (a) 등에는 간략화되어 도시된다.
도 12 의 (b) 에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 Y 헤드 (77ya 및 77yb) 각각은 계측 아암 (71A) 의 센터 라인 (CL) 의 +X측 및 -X측에 배치된다. 도 14 의 (a) 및 (b) 에 나타낸 바와 같이, Y 헤드 (77ya) 는 Y축에 평행한 직선 (LYa) 상에서 직선 (LX) 으로부터의 거리가 동일한 2 점 (도 14 의 (b) 의 흰색 원 참조) 으로부터, 격자 (RG) 상의 공통 조사점에 도 14 의 (a) 의 파선으로 각각 도시되는 계측 빔 (LBya1 및 LBya2) 을 조사한다. 계측 빔 (LBya1 및 LBya2) 의 조사점, 즉 Y 헤드 (77ya) 의 검출점은 도 13 의 (b) 의 기준 코드 (DPya) 에 의해 도시된다.
Y 헤드 (77yb) 는 센터 라인 (CL) 에 대하여 계측 빔 (LBya1 및 LBya2) 의 2 개의 사출점에 대칭인 2 점 (도 13 의 (b) 의 흰색 원 참조) 으로부터, 격자 (RG) 상의 공통 조사점 (DPyb) 에 계측 빔 (LByb1 및 LByb2) 을 조사한다. 도 13 의 (b) 에 나타낸 바와 같이, Y 헤드 (77ya 및 77yb) 의 검출점 (DPya 및 DPyb) 은 각각 X축에 평행한 직선 (LX) 상에 배치된다.
이제, 주 제어기 (20) 는 미동 스테이지 (WFS1) 의 Y축 방향의 위치를 2 개의 Y 헤드 (77ya 및 77yb) 의 계측값의 평균에 기초하여 결정한다. 따라서, 본 실시형태에서는, 미동 스테이지 (WFS1) 의 Y축 방향의 위치는, 검출점 (DPya 및 DPyb) 의 중점 (DP) 이 실질적인 계측점의 역할을 하여 계츨된다. 중점 (DP) 은 계측 빔 (LBx1 및 LBx2) 의 격자 (RG) 상의 조사점과 일치한다.
보다 구체적으로는, 본 실시형태에서는, 미동 스테이지 (WFS1) 의 X축 방향 및 Y축 방향의 위치 정보의 계측에 관한 공통 검출점이 있으며, 이 검출점은 웨이퍼 (W) 에 조사된 조명광 (IL) 의 조명 영역 (노광 영역) (IA) 의 중심인 노광 위치와 일치한다. 따라서, 본 실시형태에서는, 인코더 시스템 (73) 을 이용함으로써, 주 제어기 (20) 는 미동 스테이지 (WFS1) 상에 탑재된 웨이퍼 (W) 의 소정의 샷 영역에 레티클 (R) 의 패턴을 전사할 때, 미동 스테이지 (WFS1) 의 XY 평면 내의 위치 정보의 계측을, 계속 노광 위치의 바로 아래 (미동 스테이지 (WFS1) 의 이면) 에서 수행할 수 있다. 또한, 주 제어기 (20) 는 한 쌍의 Y 헤드 (77ya 및 77yb) 의 계측값의 차에 기초하여, 미동 스테이지 (WFS1) 의 θz 방향의 회전량을 계측한다.
도 13 의 (a) 에 나타낸 바와 같이, 레이저 간섭계 시스템 (75) 은 3 개의 계측 빔 (LBz1, LBz2 및 LBz3) 을, 계측 아암 (71) 의 선단부로부터, 미동 스테이지 (WFS1) 의 하면으로 입사시킨다. 레이저 간섭계 시스템 (75) 에는, 이들 3 개의 계측 빔 (LBz1, LBz2 및 LBz3) 을 각각 조사하는 3 개의 레이저 간섭계 (75a 내지 75c) (도 14 참조) 가 구비되어 있다.
레이저 간섭계 시스템 (75) 에서, 도 13 의 (a) 및 (b) 에 나타낸 바와 같이, 3 개의 계측 빔 (LBz1, LBz2 및 LBz3) 은, 중심이 조사 영역 (노광 영역) (IA) 의 중심인 노광 위치에 일치하는, 2 등변 삼각형 (또는 정삼각형) 의 각 정점에 대응하는 3 점 (계측 아암 (71A) 의 상면 상의 동일 직선 상에 없는 3 점) 으로부터, 각각 Z축에 평행하게 사출된다. 이 경우에, 계측 빔 (LBz3) 의 사출점 (조사점) 은 센터 라인 (CL) 상에 위치되고, 나머지 계측 빔 (LBz1 및 LBz2) 의 사출점 (조사점) 은 센터 라인 (CL) 으로부터 등거리에 있다. 본 실시형태에서는, 주 제어기 (20) 는 레이저 간섭계 시스템 (75) 을 이용하여, 미동 스테이지 (WFS1) 의 Z축 방향의 위치, θz 방향 및 θy 방향의 회전량을 계측한다. 그런데, 레이저 간섭계 (75a 내지 75c) 는 계측 아암 (71A) 의 -Y측의 단부의 상면 (또는 그 상방) 에 제공된다. 레이저 간섭계 (75a 내지 75c) 로부터 -Z 방향으로 사출된 계측 빔 (LBz1, LBz2 및 LBz3) 은 전술된 반사면 (RP) 통하여 계측 아암 (71) 내를 Y축 방향을 따라 진행하며, 그 광로가 각각 구부러져, 빔은 전술한 3 점으로부터 사출된다.
본 실시형태에서는, 미동 스테이지 (WFS1) 의 하면에, 인코더 시스템 (73) 으로부터의 각 계측 빔을 투과시키고, 레이저 간섭계 시스템 (75) 으로부터의 각 계측 빔의 투과를 저지하는, 파장 선택 필터 (도시 생략) 가 제공된다. 이 경우에, 파장 선택 필터는 또한 레이저 간섭계 시스템 (75) 으로부터의 각 계측 빔의 반사면의 역할을 한다. 파장 선택 필터로서, 파장 선택성을 갖는 박막 등이 이용되고, 본 실시형태에서는, 예를 들어, 투명 플레이트 (본체부 (81)) 의 일면에 필터가 제공되고, 격자 (RG) 는 그 일면에 대하여 웨이퍼 홀더 측에 배치된다.
이상의 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 주 제어기 (20) 는 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 의 인코더 시스템 (73) 및 레이저 간섭계 시스템 (75) 을 이용함으로써 미동 스테이지 (WFS1) 의 6 자유도 방향의 위치를 계측할 수 있다. 이 경우에, 인코더 시스템 (73) 에서는, 계측 빔의 광로 길이가 매우 짧고, 또한 서로 거의 동일하기 때문에, 공기 요동의 영향이 대부분 무시될 수 있다. 따라서, 인코더 시스템 (73) 에 의해, 미동 스테이지 (WFS1) 의 XY 평면 내의 위치 정보 (θz 방향을 포함) 가 고 정밀도로 계측될 수 있다. 또한, 인코더 시스템 (73) 에 의한 X축 방향 및 Y축 방향의 실질적인 격자 상의 검출점 및 레이저 간섭계 시스템 (75) 에 의한 Z축 방향의 미동 스테이지 (WFS1) 하면의 하면 상의 검출점은 각각 노광 영역 (IA) 의 중심 (노광 위치) 에 일치하기 때문에, 이른바 아베 오차 (Abbe error) 의 발생이 실질적으로 무시할 수 있는 정도로 억제된다. 따라서, 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 를 이용함으로써, 주 제어기 (20) 는 어떤 아베 오차도 없이, 미동 스테이지 (WFS1) 의 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향의 위치를 고 정밀도로 계측할 수 있다. 또한, 조동 스테이지 (WCS1) 가 투영 유닛 (PU) 의 하방에 있고, 미동 스테이지 (WFS2) 가 조동 스테이지 (WCS1) 에 의해 이동가능하게 지지되는 경우에는, 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 를 이용함으로써, 주 제어기 (20) 는, 미동 스테이지 (WFS2) 의 6 자유도 방향의 위치를 계측할 수 있고, 특히, 미동 스테이지 (WFS2) 의 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향의 위치가 어떤 아베 오차도 없이, 고 정밀도로 계측될 수 있다.
또한, 계측 스테이션 (300) 이 구비하는 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 는 도 1 에 나타낸 바와 같이, 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 와 유사하지만 좌우 대칭으로 구성된다. 따라서, 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 가 구비하는 계측 아암 (71B) 은 Y축 방향을 길이 방향으로 하고, 그 +Y측의 단부 근방이 지지 부재 (72B) 를 통하여 메인 프레임 (BD) 으로부터 거의 캔틸레버 지지된다. 계측 아암 (71B) 은 조동 스테이지 (WCS2) 의 이동과 함께, 조동 스테이지 (WCS2) 내의 공간부 내로 +Y측으로부터 삽입된다.
조동 스테이지 (WCS2) 가 얼라이너 (99) 하방에 있고, 미동 스테이지 (WFS2 또는 WFS1) 가 조동 스테이지 (WCS2) 에 의해 이동가능하게 지지되는 경우에, 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 를 이용함으로써, 주 제어기 (20) 는 미동 스테이지 (WFS2 (또는 WFS1)) 의 6 자유도 방향의 위치를 계측할 수 있으며, 특히, 미동 스테이지 (WFS2 (또는 WFS1)) 의 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향의 위치가 어떤 아베 오차도 없이, 고 정밀도로 계측될 수 있다.
도 14 는 노광 장치 (100) 의 제어계를 중심적으로 구성하고, 구성 각부를 전체 제어하는 주 제어기 (20) 의 입/출력 관계를 도시한 블록도를 도시한다. 주 제어기 (20) 는 워크스테이션 (또는 마이크로컴퓨터) 등을 포함하며, 전술된 국소 액침 디바이스 (8), 조동 스테이지 구동계 (51A 및 51B), 미동 스테이지 구동계 (52A 및 52B) 및 릴레이 스테이지 구동계 (53) 등과 같은 노광 장치 (100) 의 구성 각부를 전체 제어한다.
전술한 방식으로 구성된 본 실시형태의 노광 장치 (100) 에서는, 디바이스를 제조할 때, 노광 스테이션 (200) 에 위치한 조동 스테이지 (WCS1) 에 의해 유지된 미동 스테이지의 일방 (이 경우에는, 일 예로서 WFS1) 에 의해 유지된 웨이퍼 (W) 에 대해, 스텝-앤드-스캔 방식에 의한 노광이 수행되며, 웨이퍼 (W) 상의 복수의 샷 영역 각각에 레티클 (R) 의 패턴이 전사된다. 이 스텝-앤드-스캔 방식에 의한 노광 동작은 주 제어기 (20) 에 의해, 사전에 수행된 웨이퍼 얼라인먼트의 결과 (예를 들어, 제 2 기준 마크를 기준으로 하는 좌표로 변환된 EGA (Enhanced Global Alignment) 에 의해 획득된 웨이퍼 (W) 상의 각 샷 영역의 배열 좌표에 대한 정보), 및 레티클 얼라인먼트의 결과 등에 기초하여, 웨이퍼 (W) 상의 각 샷 영역의 노광을 위한 주사 개시 위치 (가속 개시 위치) 로 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 이동되는 샷 간의 이동 동작과, 레티클 (R) 에 형성된 패턴이 주사 노광 방식에 의해 샷 영역 각각으로 전사되는 주사 노광 동작을 반복함으로써 수행된다. 그런데, 전술한 노광 동작은, 선단 렌즈 (191) 와 웨이퍼 (W) 사이의 공간에 액체 (Lq) 가 유지되는 상태에서, 보다 구체적으로는, 액침 노광에 의해 수행된다. 또한, 노광은 +Y측에 위치하는 샷 영역으로부터 -Y측에 위치하는 샷 영역으로의 순으로 수행된다. 그런데, EGA 에 대한 상세는 예를 들어, 미국 특허 제 4,780,617호 등에 개시된다.
본 실시형태의 노광 장치 (100) 에서는, 전술한 일련의 노광 동작 동안, 주 제어기 (20) 는 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 를 이용하여 미동 스테이지 (WFS1) (웨이퍼 (W)) 의 위치를 계측하고, 그 계측 결과에 기초하여 웨이퍼 (W) 의 위치가 제어된다.
그런데, 전술한 주사 노광 동작 시에는 웨이퍼 (W) 가 Y축 방향으로 고 가속도로 구동될 필요가 있지만, 본 실시형태의 노광 장치 (100) 에서는, 주 제어기 (20) 가 도 15 의 (a) 에 나타낸 바와 같이, 주사 노광 동작 시에는, 원칙적으로 조동 스테이지 (WCS1) 를 구동시키지 않고, 미동 스테이지 (WFS1) 만을 Y축 방향으로 (필요하다면, 다른 5 자유도 방향으로) 구동시킴으로써 (도 15 의 (a) 의 검은색 화살표 참조) 웨이퍼 (W) 를 Y축 방향으로 주사한다. 이것은, 조동 스테이지 (WCS1) 가 구동되는 경우와 비교해 볼 때, 미동 스테이지 (WFS1) 만을 이동시키는 경우에는, 구동 대상의 중량이 가볍기 때문에, 웨이퍼 (W) 를 고 가속도로 구동시키는 것이 가능하다는 이점을 허용한다. 또한, 전술한 바와 같이, 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 의 위치 계측 정확도가 웨이퍼 스테이지 위치 계측계 (16A) 보다 높기 때문에, 주사 노광 시에 미동 스테이지 (WFS1) 를 구동시키는 것이 유리하다. 그런데, 이 주사 노광 시에는, 미동 스테이지 (WFS1) 의 구동에 의한 반력 (도 15 의 (a) 의 흰색 화살표 참조) 의 작용에 의해, 조동 스테이지 (WCS1) 가 미동 스테이지 (WFS1) 의 반대 측으로 구동된다. 보다 구체적으로는, 조동 스테이지 (WCS1) 가 카운터매스 (countermass) 로서 기능하기 때문에, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 전체로 이루어진 시스템의 운동량이 보존되고, 중심 이동이 발생하지 않으며, 미동 스테이지 (WFS1) 의 주사 구동에 의해 베이스 보드 (12) 에 작용하는 편하중 (unbalanced load) 과 같은 불리한 사정이 발생하지 않는다.
한편, X축 방향으로 샷 간의 이동 (스텝핑) 동작이 수행될 때에는, 미동 스테이지 (WFS1) 의 X축 방향으로의 이동가능량이 적기 때문에, 주 제어기 (20) 는 도 15 의 (b) 에 나타낸 바와 같이, 조동 스테이지 (WCS1) 를 X축 방향으로 구동시킴으로써, 웨이퍼 (W) 를 X축 방향으로 이동시킨다.
본 실시형태에서는, 전술한 미동 스테이지 (WFS1) 상의 웨이퍼 (W) 에 대한 노광과 병행하여, 다른 미동 스테이지 (WFS2) 상에서는, 웨이퍼 교환, 웨이퍼 얼라인먼트 등이 수행된다. 웨이퍼 교환은, 미동 스테이지 (WFS2) 를 지지하는 조동 스테이지 (WCS2) 가 계측 스테이션 (300) 또는 계측 스테이션 (300) 근방의 소정의 웨이퍼 교환 위치에 있을 때, 웨이퍼 반송계 (미도시) 의 언로드 아암 및 로드 아암 (이들 양자는 미도시) 에 의해 미동 스테이지 (WFS2) 상방으로부터 노광된 웨이퍼 (W) 를 언로드하고, 또한 미동 스테이지 (WFS2) 상에 새로운 웨이퍼 (W) 를 로드함으로써 수행된다. 이 경우, 웨이퍼 반송계는, 예를 들어 다관절 로봇의 아암으로 구성되는 웨이퍼 교환 아암 (미도시) 을 구비하고 있으며, 웨이퍼 교환 아암은 선단부에 원반 형상의 베르누이 척 (Bernoulli chuck) (또는 플로트 척 (float chuck) 으로 지칭됨) 을 갖는다. 공지된 바와 같이, 베르누이 척은 베르누이 효과를 활용하여 흡출되는 유체 (예컨대, 공기) 의 유속을 국소적으로 증가시킴으로써 대상물을 비접촉으로 고정 (흡착) 하는 척이다. 여기서, 베르누이 효과는 유체의 압력은 유속이 증가하는 것에 따라 감소한다고 하는 베르누이의 정리 (원리) 가 유체 기계에 미치는 효과를 지칭한다. 베르누이 척에서는, 흡착 (고정) 될 대상물의 무게, 및 척으로부터 흡출되는 유체의 유속에 따라 유지 상태 (흡착/부유 상태) 가 결정된다. 보다 구체적으로, 대상물의 크기가 기존의 경우, 척으로부터 흡출되는 유체의 유속에 따라, 유지시의 척과 유지 대상물 사이의 갭의 치수가 결정된다. 본 실시형태에서, 베르누이 척은 웨이퍼 (W) 의 흡착 (고정 또는 유지) 에 이용된다.
웨이퍼 얼라인먼트 시에, 주 제어기 (20) 는, 우선, 도 16 에 나타낸 바와 같이, 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 의 바로 아래에 미동 스테이지 (WFS2) 상의 계측 플레이트 (86) 를 위치결정할 수 있도록 미동 스테이지 (WFS2) 를 구동하고, 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 를 이용하여 제 2 기준 마크를 검출한다. 그 후, 주 제어기 (20) 는, 그 검출 결과, 즉, 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 의 검출 중심 (지표 중심) 을 기준으로 하는 제 2 기준 마크의 위치 좌표 (X, Y), 및 그 제 2 기준 마크 검출시에서의 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 의 계측값 사이를 연관시키고, 이를 메모리 (미도시) 에 저장한다.
그리고, 주 제어기 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 가 스텝 이동을 수행하게 하면서, 스텝 위치마다, 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 를 포함하는 적어도 하나의 얼라인먼트계를 이용하여, 웨이퍼 (W) 상의 특정의 복수의 샷 영역 (샘플 샷 영역) 들에 설치된, 또는 보다 구체적으로, 그 샷 영역을 구획하는 스트리트 (스크라이브라인 (scribe line) 으로도 지칭됨) 에 형성된 하나 또는 2개 이상의 얼라인먼트 마크를 검출한다. 그 후, 주 제어기 (20) 는, 검출할 때마다, 그 검출 결과, 즉 얼라인먼트계 (AL1 또는 AL2n) 의 검출 중심 (지표 중심) 을 기준으로 하는 얼라인먼트 마크의 위치 좌표 (X, Y), 및 그 얼라인먼트 마크 검출시에서의 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 의 계측값 사이를 연관시키고, 이를 메모리 (미도시) 에 저장한다.
이하의 설명에서는, 도 16 에 나타낸 43개의 샷 영역이 배열된 웨이퍼 (W) 를 예로서 들고, 웨이퍼 (W) 상의 모든 샷 영역을 샘플 샷 영역으로서 선택하고, 개개의 샘플 샷 영역에 설치된 1개 또는 2개의 특정의 얼라인먼트 마크 (이하, 샘플 마크로도 지칭됨) 를 검출하는 경우에, 웨이퍼 얼라인먼트의 순서를 설명한다. 여기서, 웨이퍼 (W) 상에는, 제 1 행 및 제 7 행에 각각 3개의 샷 영역이 형성되고, 제 2 행, 제 3 행, 제 5 행 및 제 6 행에 각각 7개의 샷 영역이 형성되고, 제 4 행에 9개의 샷 영역이 형성된다. 또한, 이하의 설명에서, 프라이머리 얼라인먼트계, 세컨더리 얼라인먼트계 양자 모두를 얼라인먼트계로 적절하게 간략히 설명하기로 한다. 또한, 웨이퍼 얼라인먼트 동안의 웨이퍼 스테이지 (WST2) (미동 스테이지 (WFS2)) 의 위치 정보는 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 에 의해 계측되지만, 이하의 웨이퍼 얼라인먼트의 순서의 설명에서는, 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 에 관한 설명을 생략하기로 한다.
제 2 기준 마크를 검출한 후, 주 제어기 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를, 도 16 에 나타낸 위치로부터 -Y방향으로의 소정 거리, 및 +X방향으로의 소정 거리의 위치로 스텝 구동하고, 도 17 의 (a) 에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 (W) 상의 제 1 행에서의 제 1 샷 영역 및 제 3 샷 영역에 각각 설치된 하나의 샘플 마크들을 위치결정하여, 샘플 마크들이 얼라인먼트계 (AL22 및 AL1) 의 검출 영역 내에 각각 있게 한다. 여기서, 주 제어기 (20) 는, 도 16 에 나타낸 위치로부터 도 17 의 (a) 에 나타낸 위치로, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 직접적으로 (비스듬하게) 이동시킬 수 있고, 또는 -Y방향 및 +X방향의 순서, 혹은 +X방향 후 -Y방향의 순서로, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 스텝 이동시킬 수 있다. 어쨌든, 주 제어기 (20) 는, 도 17 의 (a) 에 나타낸 위치에, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 위치결정한 후, 얼라인먼트계 (AL1 및 AL22) 를 이용하여 2개의 샘플 마크들을 동시에 그리고 개별적으로 검출한다.
다음으로, 주 제어기 (20) 는, 도 17 의 (a) 에 나타낸 위치에 있는 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 -X방향으로 스텝 구동하고, 도 17 의 (b) 에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 (W) 상의 제 1 행의 제 2 샷 영역 및 제 3 샷 영역에 각각 설치된 하나의 샘플 마크를, 얼라인먼트계 (AL1 및 AL23) 의 검출 영역 내에 각각 위치결정한다. 그리고, 주 제어기 (20) 는, 얼라인먼트계 (AL1 및 AL23) 를 이용하여 2개의 샘플 마크들을 동시에 그리고 개별적으로 검출한다. 이것에 의해, 제 1 행의 샷 영역에서의 샘플 마크들의 검출이 완료된다.
다음으로, 주 제어기 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를, 도 17 의 (b) 에 나타낸 위치로부터 -Y방향으로의 소정 거리, 및 +X방향으로의 소정 거리의 위치로 스텝 구동하고, 도 18 의 (a) 에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 (W) 상의 제 2 행의 제 1, 제 3, 제 5, 및 제 7 샷 영역에 각각 설치된 하나의 샘플 마크를, 얼라인먼트계 (AL21, AL22, AL1, 및 AL23) 의 검출 범위 내에 위치결정한다. 그리고, 주 제어기 (20) 는, 얼라인먼트계 (AL21, AL22, AL1, 및 AL23) 를 이용하여 4개의 샘플 마크를 동시에 그리고 개별적으로 검출한다. 다음으로, 주 제어기 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를, 도 18 의 (a) 에 나타낸 위치로부터 -X방향으로 스텝 구동하고, 도 18 의 (b) 에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 (W) 상의 제 2 행에서의 제 2, 제 4, 제 6, 및 제 7 샷 영역에 각각 설치된 하나의 샘플 마크를, 얼라인먼트계 (AL22, AL1, AL23, 및 AL24) 의 검출 범위 내에 위치결정한다. 그리고, 주 제어기 (20) 는, 얼라인먼트계 (AL22, AL1, AL23, 및 AL24) 를 이용하여 4개의 샘플 마크를 동시에 그리고 개별적으로 검출한다. 이것에 의해, 제 2 행의 샷 영역에 대한 샘플 마크의 검출이 완료된다.
다음으로, 주 제어기 (20) 는, 제 2 행의 샷 영역에 대한 샘플 마크의 검출과 유사한 순서로, 제 3 행의 샷 영역에 대한 샘플 마크의 검출을 수행한다.
그리고, 제 3 행의 샷 영역에서의 샘플 마크의 검출이 완료되면, 주 제어기 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를, 그 때에 설정된 위치로부터, -Y방향으로의 소정 거리, 및 +X방향으로의 소정 거리의 위치로 스텝 구동하고, 도 19 의 (a) 에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 (W) 상의 제 4 행의 제 1, 제 3, 제 5, 제 7, 및 제 9 샷 영역에 각각 설치된 하나의 샘플 마크를, 얼라인먼트계 (AL21, AL22, AL1, AL23, 및 AL24) 의 검출 범위 내에 위치결정한다. 그리고, 주 제어기 (20) 는, 얼라인먼트계 (AL21, AL22, AL1, AL23, 및 AL24) 를 이용하여 5개의 샘플 마크를 동시에 그리고 개별적으로 검출한다. 다음으로, 주 제어기 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를, 도 19 의 (a) 에 나타낸 위치로부터 -X방향으로 스텝 구동하고, 도 19 의 (b) 에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 (W) 상의 제 4 행의 제 2, 제 4, 제 6, 제 8, 및 제 9 샷 영역에 각각 설치된 하나의 샘플 마크를 위치결정하여, 샘플 마크들이 얼라인먼트계 (AL21, AL22, AL1, AL23, 및 AL24) 의 검출 범위 내에 각각 있게 한다. 그리고, 주 제어기 (20) 는, 얼라인먼트계 (AL21, AL22, AL1, AL23, 및 AL24) 를 이용하여 5개의 샘플 마크를 동시에 그리고 개별적으로 검출한다.
게다가, 주 제어기 (20) 는, 제 2 행의 샷 영역에 대한 샘플 마크의 검출과 유사하게 제 5 및 제 6 행의 샷 영역들에 대한 샘플 마크들의 검출을 수행한다. 마지막으로, 주 제어기 (20) 는, 제 1 행의 샷 영역에 대한 샘플 마크의 검출과 유사한 방식으로 제 7 행의 샷 영역들에 대한 샘플 마크들의 검출을 수행한다.
전술한 방식으로 모든 샷 영역에 대한 샘플 마크의 검출이 완료되면, 주 제어기 (20) 는, 샘플 마크의 검출 결과와 그 샘플 마크 검출시에서의 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 의 계측값들을 이용하여, 예를 들어 미국 특허 제 4,780,617 호 등에 개시되는 통계 연산을 수행함으로써, 웨이퍼 (W) 상의 모든 샷 영역의 배열 (위치 좌표) 을 산출한다. 보다 구체적으로, EGA (Enhanced Global Alignment) 가 수행된다. 그 후, 주 제어기 (20) 는, 그 연산 결과를, 제 2 기준 마크의 검출 결과와 그 검출시에서의 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 의 계측값들을 이용하여, 제 2 기준 마크의 위치를 기준으로 하여 배열 (위치 좌표) 로 변환한다.
전술한 바와 같이, 주 제어기 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를, Y축 방향에 관해서는 -Y방향으로 서서히 스텝 구동하면서, X축 방향에 관해서는 +X방향 및 -X방향으로 왕복 구동하여, 웨이퍼 (W) 상의 모든 샷 영역에 설치된 얼라인먼트 마크 (샘플 마크) 를 검출한다. 이 경우, 본 실시형태의 노광 장치 (100) 에서는, 5개의 얼라인먼트계 (AL1, 및 AL21 내지 AL24) 를 이용할 수 있기 때문에, X축 방향의 왕복 구동의 거리는 짧고, 1 회의 왕복 운동에서의 위치 설정 회수도 2회로서 적다. 그러므로, 단일의 얼라인먼트계를 이용하여 얼라인먼트 마크를 검출하는 경우와 비교할 때, 매우 단시간에 얼라인먼트 마크가 검출될 수 있다. 또한, 스루풋의 관점에서 문제가 발생되지 않는 경우에는, 샷 영역 전체가 샘플 샷들인 전술한 웨이퍼 얼라인먼트가, 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 만을 이용하여 수행될 수 있다. 이 경우, 세컨더리 얼라인먼트계 (AL21 내지 AL24) 의 베이스라인, 즉, 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 에 대한 세컨더리 얼라인먼트계 (AL21 내지 AL24) 의 상대 위치의 계측이 요구되지 않을 것이다.
본 실시형태에서는, 주 제어기 (20) 는, 제 2 기준 마크의 검출을 포함해, 웨이퍼 얼라인먼트 시에는, 계측 아암 (71B) 을 포함하는 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 를 이용하여 웨이퍼 얼라인먼트 시에서의 조동 스테이지 (WCS2) 에 의해 지지되는 미동 스테이지 (WFS2) 의 XY평면 내에서의 위치 계측을 수행한다. 그러나, 이 외에도, 주 제어기 (20) 는, 웨이퍼 얼라인먼트 시의 미동 스테이지 (WFS2) 의 이동을 조동 스테이지 (WCS2) 와 일체로 수행하는 경우에는, 전술한 웨이퍼 스테이지 위치 계측계 (16B) (및 상대 위치 계측기 (22B)) 를 통해 웨이퍼 (W) 의 위치를 계측하면서 웨이퍼 얼라인먼트를 수행할 수 있다. 혹은, 예를 들어, 웨이퍼 스테이지 위치 계측계 (16B) 및 상대 위치 계측기 (22B) 를 이용하여 웨이퍼 (W) (미동 스테이지 (WFS2)) 의 θz 회전을 계측하고, 미동 스테이지 (WFS2) 의 X위치 및 Y위치를, 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 를 이용하여 계측하면서 웨이퍼 얼라인먼트를 수행할 수 있다.
또한, 계측 스테이션 (300) 과 노광 스테이션 (200) 이 이격되어 배열되기 때문에, 웨이퍼 얼라인먼트 시와 노광 시에, 미동 스테이지 (WFS2) 의 위치는 상이한 좌표계 상에서 제어된다. 따라서, 주 제어기 (20) 는 웨이퍼 얼라인먼트로부터 획득된 웨이퍼 (W) 상의 각 샷 영역의 배열 좌표를 제 2 기준 마크에 기초하는 배열 좌표로 변환한다.
전술한 방식으로 미동 스테이지 (WFS2) 에 의해 유지된 웨이퍼 (W) 에 대한 웨이퍼 얼라인먼트가 종료되지만, 노광 스테이션 (200) 에서의 미동 스테이지 (WFS1) 에 의해 유지되는 웨이퍼 (W) 의 노광은 여전히 계속되고 있다. 도 20 의 (a) 는 웨이퍼 (W) 에 대한 웨이퍼 얼라인먼트가 종료된 스테이지에서, 조동 스테이지 (WCS1, WCS2) 및 릴레이 스테이지 (DRST) 의 위치 관계를 도시한다.
주 제어기 (20) 는 조동 스테이지 구동계 (51B) 를 통하여 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 도 20 의 (b) 의 흰색 화살표로 도시한 바와 같이, -Y 방향으로 소정 거리만큼 구동시키고, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 소정의 대기 위치 (예를 들어, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 과 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 의 검출 중심 사이의 중앙 위치에 실질적으로 일치) 에 여전히 정지하고 있는 릴레이 스테이지 (DRST) 에 접촉 또는 500㎛ 정도 이격되어 근접시킨다.
다음으로, 주 제어기 (20) 는 미동 스테이지 구동계 (52B 및 52C) 의 Y 구동용 코일로 흘러 들어가는 전류를 제어하여, 로렌츠의 힘에 의해 미동 스테이지 (WFS2) 를 도 20 의 (c) 의 검은색 화살표에 의해 도시된 바와 같이, -Y 방향으로 구동시키고, 조동 스테이지 (WCS2) 로부터 릴레이 스테이지 (DRST) 로 미동 스테이지 (WFS2) 를 이동시킨다. 도 20 의 (d) 는 미동 스테이지 (WFS2) 가 릴레이 스테이지 (DRST) 로 이동 및 탑재된 상태를 도시한다.
주 제어기 (20) 는 도 20 의 (d) 에 도시된 위치에 릴레이 스테이지 (DRST) 및 조동 스테이지 (WCS2) 가 대기중인 상태에서, 미동 스테이지 (WFS1) 상의 웨이퍼 (W) 에 대한 노광이 완료되길 기다린다.
도 22 는 노광을 종료한 직후에 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 상태를 도시한다.
노광 종료에 앞서, 주 제어기 (20) 는 도 21 의 흰색 화살표에 의해 도시된 바와 같이, 블레이드 구동계 (58) 를 통하여 도 4 에 도시된 상태로부터 가동 블레이드 (BL) 를 소정량만큼 하방으로 구동시킨다. 이 구동에 의해, 가동 블레이드 (BL) 의 상면은 도 21 에 나타낸 바와 같이, 투영 광학계 (PL) 하방에 위치한 미동 스테이지 (WFS1) (및 웨이퍼 (W)) 의 상면과 동일면 상에 위치한다. 그 후, 주 제어기 (20) 는 이 상태에서 노광이 완료되길 기다린다.
그 후, 노광이 종료되면, 주 제어기 (20) 는 블레이드 구동계 (58) 를 통하여 가동 블레이드 (BL) 를 +Y 방향으로 소정량만큼 구동시켜 (도 22 의 흰색 화살표 참조), 가동 블레이드 (BL) 를 미동 스테이지 (WFS1) 에 접촉 또는 300㎛ 정도의 간극에 의해 근접시킨다. 보다 구체적으로는, 주 제어기 (20) 는 가동 블레이드 (BL) 및 미동 스테이지 (WFS1) 를 스크럼 (scrum) 상태로 설정한다.
다음으로, 도 23 에 나타낸 바와 같이, 주 제어기 (20) 는 가동 블레이드 (BL) 와 미동 스테이지 (WFS1) 사이의 스크럼 상태를 유지하면서, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 와 일체로 가동 블레이드 (BL) 를 +Y 방향으로 구동시킨다 (도 23 의 흰색 화살표 참조). 이 동작에 의해, 선단 렌즈 (191) 와 미동 스테이지 (WFS1) 사이에 유지된 액체 (Lq) 에 의해 형성된 액침 공간이 미동 스테이지 (WFS1) 로부터 가동 블레이드 (BL) 로 전달된다. 도 23 은 액체 (Lq) 에 의해 형성된 액침 공간이 미동 스테이지 (WFS1) 로부터 가동 블레이드 (BL) 로 전달되기 직전의 상태를 도시한다. 도 23 에 도시된 상태에서는, 선단 렌즈 (191) 와, 미동 스테이지 (WFS1) 및 블레이드 (BL) 와의 사이에 액체 (Lq) 가 유지된다. 그런데, 가동 블레이드 (BL) 와 미동 스테이지 (WFS1) 를 근접시켜 구동하는 경우에, 액체 (Lq) 의 누출을 방지 또는 억제하기 위해 가동 블레이드 (BL) 와 미동 스테이지 (WFS1) 사이에 갭 (간극) 을 설정하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 근접은, 가동 블레이드 (BL) 와 미동 스테이지 (WFS1) 사이의 갭 (간극) 이 0 인 경우, 즉, 가동 블레이드 (BL) 와 미동 스테이지 (WFS1) 양자가 접촉하는 경우를 포함한다.
그 후, 액침 공간이 미동 스테이지 (WFS1) 로부터 가동 블레이드 (BL) 로 전달되면, 도 24 에 나타낸 바와 같이, 주 제어기 (20) 는 미동 스테이지 (WFS1) 를 유지하는 조동 스테이지 (WCS1) 를, 전술된 대기 위치에서 미동 스테이지 (WFS2) 를 유지하여, 조동 스테이지 (WCS2) 와 근접한 상태에서 대기하고 있는 릴레이 스테이지 (DRST) 에 접촉 또는 300㎛ 정도의 간극에 의해 근접시킨다. 미동 스테이지 (WFS1) 를 유지하는 조동 스테이지 (WCS1) 가 +Y 방향으로 이동하는 스테이지 동안, 주 제어기 (20) 는 반송 부재 구동계 (54) 를 통하여, 반송 장치 (46) 의 반송 부재 (48) 를 조동 스테이지 (WCS1) 의 공간부 내로 삽입한다.
그리고, 미동 스테이지 (WFS1) 를 유지하는 조동 스테이지 (WCS1) 가 릴레이 스테이지 (DRST) 에 접촉 또는 근접한 시점에서, 주 제어기 (20) 는 반송 부재 (48) 를 상방으로 구동시켜, 하방으로부터 미동 스테이지 (WFS1) 를 지지한다.
그리고, 이 상태에서, 주 제어기 (20) 는 잠금 기구 (미도시) 를 해제하고, 조동 스테이지 (WCS1) 를 제 1 부분 (WCS1a) 및 제 2 부분 (WCS1b) 으로 분리한다. 이 동작에 의해, 미동 스테이지 (WFS1) 는 조동 스테이지 (WCS1) 로부터 이탈가능하다. 그 후, 주 제어기 (20) 는 도 25 의 (a) 의 흰색 화살표에 의해 도시된 바와 같이, 미동 스테이지 (WFS1) 를 지지하는 반송 부재 (48) 를 하방으로 구동시킨다.
그리고 그 후, 주 제어기 (20) 는, 제 1 부분 (WCS1a) 및 제 2 부분 (WCS1b) 이 합체된 후 잠금 기구 (미도시) 를 잠근다.
다음으로, 주 제어기 (20) 는 미동 스테이지 (WFS1) 를 지지하는 반송 부재 (48) 를 하방으로부터 릴레이 스테이지 (DRST) 의 스테이지 본체 (44) 내부로 이동시킨다. 도 25 의 (b) 는 반송 부재 (48) 가 이동되고 있는 상태를 도시한다. 또한, 반송 부재 (48) 의 이동과 병행하여, 주 제어기 (20) 는 미동 스테이지 구동계 (52C 및 52A) 의 Y 구동용 코일로 흘러 들어가는 전류를 제어하고, 로렌츠의 힘에 의해, 미동 스테이지 (WFS2) 를 도 25 의 (b) 의 검은색 화살표에 의해 도시된 바와 같이, -Y 방향으로 구동하며, 미동 스테이지 (WFS2) 를 릴레이 스테이지 (DRST) 로부터 조동 스테이지 (WCS1) 로 이동 (슬라이드 이동) 한다.
또한, 미동 스테이지 (WFS1) 가 릴레이 스테이지 (DRST) 의 공간에 완전히 수용되도록 반송 부재 (48) 의 반송 부재 본체를 릴레이 스테이지 (DRST) 의 공간 내에 수용한 후에, 주 제어기 (20) 는 미동 스테이지 (WFS1) 를 유지하는 가동 부재를 반송 부재 본체 상에서 +Y 방향으로 이동시킨다 (도 25 의 (c) 의 흰색 화살표 참조).
다음으로, 주 제어기 (20) 는 미동 스테이지 (WFS2) 를 유지하는 조동 스테이지 (WCS1) 를 -Y 방향으로 이동시키고, 가동 블레이드 (BL) 로부터 미동 스테이지 (WFS2) 로, 선단 렌즈 (191) 와의 사이에 유지된 액침 공간을 전달한다. 이 액침 공간 (액체 (Lq)) 의 전달은 전술된 미동 스테이지 (WFS1) 로부터 가동 블레이드 (BL) 로의 액침 영역의 전달의 절차를 역으로 행함으로써 수행된다.
그 후, 노광 개시에 앞서, 주 제어기 (20) 는 전술된 한 쌍의 레티클 얼라인먼트계 (RA1 및 RA2), 및 미동 스테이지 (WFS2) 의 계측 플레이트 (86) 상의 한 쌍의 제 1 기준 마크 등을 이용하여, 통상의 스캐닝 스텝퍼와 유사한 절차 (예를 들어, 미국 특허 제 5,646,413 호 등에 개시된 절차) 로 레티클 얼라인먼트를 수행한다. 도 25 의 (d) 는 레티클 얼라인먼트 중의 미동 스테이지 (WFS2) 를, 미동 스테이지를 유지하는 조동 스테이지 (WCS1) 와 함께 도시한다. 그 후, 주 제어기 (20) 는 레티클 얼라인먼트의 결과와 웨이퍼 얼라인먼트의 결과 (웨이퍼 (W) 상의 샷 영역 각각의 제 2 기준 마크를 이용하는 배열 좌표) 에 기초하여, 스텝-앤드-스캔 방식에 의해 노광 동작을 수행하며, 웨이퍼 (W) 상의 복수의 샷 영역 각각에 레티클 (R) 의 패턴을 전사한다. 도 25 의 (e) 및 (f) 로부터 명백한 바와 같이, 이 노광 시에는, 레티클 얼라인먼트 후에 미동 스테이지 (WFS2) 가 -Y측으로 복귀되고, 그 후, 웨이퍼 (W) 상의 +Y측의 샷 영역으로부터 -Y측의 샷 영역으로의 순으로 노광이 수행된다.
전술한 액침 공간의 전달, 레티클 얼라인먼트 및 노광과 병행하여, 다음의 동작이 수행된다.
보다 구체적으로는, 도 25 의 (d) 에 나타낸 바와 같이, 주 제어기 (20) 는 미동 스테이지 (WFS1) 를 유지하는 반송 부재 (48) 를 조동 스테이지 (WCS2) 의 공간 내로 이동시킨다. 이때, 반송 부재 (48) 의 이동과 함께, 주 제어기 (20) 는 미동 스테이지 (WFS1) 를 유지하는 가동 부재를 반송 부재 본체 상에서 +Y 방향으로 이동시킨다.
다음으로, 주 제어기 (20) 는 잠금 기구 (미도시) 를 해제하고, 조동 스테이지 (WCS2) 를 제 1 부분 (WCS2a) 과 제 2 부분 (WCS2b) 으로 분리하며, 또한 도 25 의 (e) 의 흰색 화살표에 의해 도시된 바와 같이, 미동 스테이지 (WFS1) 를 유지하는 반송 부재 (48) 를 상방으로 구동시켜, 미동 스테이지 (WFS1) 에 구비된 한 쌍의 가동자부 각각은, 그 한 쌍의 가동자부가 조동 스테이지 (WCS2) 의 한 쌍의 고정자부와 계합가능한 높이에 위치결정된다.
그리고 그 후, 주 제어기 (20) 는 조동 스테이지 (WCS2) 의 제 1 부분 (WCS2a) 과 제 2 부분 (WCS2b) 을 합체시킨다. 이것에 의해, 노광된 웨이퍼 (W) 를 유지하는 미동 스테이지 (WFS1) 가 조동 스테이지 (WCS2) 에 의해 지지된다. 따라서, 주 제어기 (20) 는 잠금 기구 (미도시) 를 잠근다.
다음으로, 주 제어기 (20) 는 미동 스테이지 (WFS1) 를 지지하는 조동 스테이지 (WCS2) 를, 도 25 의 (f) 의 흰색 화살표에 의해 도시된 바와 같이 +Y 방향으로 구동시키며, 조동 스테이지 (WCS2) 를 계측 스테이션 (300) 으로 이동시킨다.
그 후, 주 제어기 (20) 에 의해, 미동 스테이지 (WFS1) 상에서는, 웨이퍼 교환, 제 2 기준 마크의 검출, 웨이퍼 얼라인먼트 등이 전술된 절차와 유사한 절차로 수행된다.
그 후, 주 제어기 (20) 는 웨이퍼 얼라인먼트로부터 획득된 웨이퍼 (W) 상의 각각의 샷 영역의 배열 좌표를 제 2 기준 마크에 기초하는 배열 좌표로 변환한다. 이 경우에도, 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 를 이용하여, 얼라인먼트 시의 미동 스테이지 (WFS1) 의 위치 계측이 수행된다.
전술한 방식으로 미동 스테이지 (WFS1) 에 의해 유지된 웨이퍼 (W) 에 대한 웨이퍼 얼라인먼트는 종료되지만, 노광 스테이션 (200) 에서의 미동 스테이지 (WFS2) 에 의해 유지되는 웨이퍼 (W) 의 노광은 여전히 계속되고 있다.
그 후, 전술과 유사한 방식으로, 주 제어기 (20) 는 미동 스테이지 (WFS1) 를 릴레이 스테이지 (DRST) 로 이동시킨다. 주 제어기 (20) 는 릴레이 스테이지 (DRST) 및 조동 스테이지 (WCS2) 가 전술된 대기 위치에서 대기중인 상태에서, 미동 스테이지 (WFS2) 상의 웨이퍼 (W) 에 대한 노광이 완료되길 기다린다.
이하에, 유사한 처리가 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) 를 교대로 이용하여 반복적으로 수행되며, 복수의 웨이퍼 (W) 에 대한 노광 처리가 계속 수행된다.
이상 상세하게 설명한 것처럼, 본 실시형태의 노광 장치 (100) 에 따르면, 노광 스테이션 (200) 에서, 조동 스테이지 (WCS1) 에 의해 상대 이동가능하게 유지된 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 상에 탑재된 웨이퍼 (W) 가 레티클 (R) 및 투영 광학계 (PL) 를 통해 노광광 (IL) 으로 노광된다. 이렇게 할 때, 조동 스테이지 (WCS1) 에 의해 이동가능하게 유지되는 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 의 XY평면 내의 위치 정보는, 주 제어기 (20) 에 의해 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 에 배치된 격자 (RG) 에 대향하는 계측 아암 (71A) 을 갖는 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 의 인코더 시스템 (73) 을 이용하여 계측된다. 이 경우, 조동 스테이지 (WCS1) 의 내부에는 공간부가 형성되어 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 의 각 헤드가 이 공간부 내에 배치되기 때문에, 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 와 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 의 각 헤드들 사이에는 공간만이 존재할 뿐이다. 따라서, 각 헤드를 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) (격자 (RG)) 에 근접하게 배치할 수 있게 되어, 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 에 의한 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 의 위치 정보의 고 정밀도의 계측이 가능하게 된다. 또한, 그 결과, 주 제어기 (20) 에 의한 조동 스테이지 구동계 (51A) 및/또는 미동 스테이지 구동계 (52A) 를 통해 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 의 고 정밀도의 구동이 가능하게 된다.
또한, 이 경우, 계측 아암 (71A) 으로부터 사출되는, 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 를 구성하는 인코더 시스템 (73), 레이저 간섭계 시스템 (75) 의 각 헤드의 계측 빔의 격자 (RG) 상의 조사점은, 웨이퍼 (W) 에 조사되는 노광광 (IL) 의 조사 영역 (노광 영역) (IA) 의 중심 (노광 위치) 에 일치한다. 따라서, 주 제어기 (20) 는, 이른바 아베 오차에 의해 영향을 받지 않고도, 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 의 위치 정보를 고 정밀도로 계측할 수 있다. 또한, 계측 아암 (71A) 을 격자 (RG) 의 바로 아래에 배치함으로써, 인코더 시스템 (73) 의 각 헤드의 계측 빔의 대기중의 광로 길이를 극히 짧게 할 수 있기 때문에, 공기 요동의 영향이 저감되고, 이 점에서, 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 의 위치 정보가 고 정밀도로 계측될 수 있다.
또한, 본 실시형태에서, 계측 스테이션 (300) 에는, 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 와 좌우 대칭으로 구성된 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 가 설치되어 있다. 그리고, 계측 스테이션 (300) 에서, 조동 스테이지 (WCS2) 에 의해 유지된 미동 스테이지 (WFS2 (또는 WFS1)) 상의 웨이퍼 (W) 에 대한 웨이퍼 얼라인먼트가 얼라인먼트계 (AL1, 및 AL21 내지 AL24) 등에 의해 수행될 때, 조동 스테이지 (WCS2) 상에서 이동가능하게 유지되는 미동 스테이지 (WFS2 (또는 WFS1)) 의 XY평면 내의 위치 정보가 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 에 의해 고 정밀도로 계측된다. 그 결과, 주 제어기 (20) 에 의한 조동 스테이지 구동계 (51B) 및/또는 미동 스테이지 구동계 (52B) 를 통해 미동 스테이지 (WFS2 (또는 WFS1)) 의 고 정밀도의 구동이 가능하게 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 노광 스테이션 (200) 측의 계측 아암 (71A) 및 계측 스테이션 (300) 측의 계측 아암 (71B) 에서, 서로의 자유단 및 고정단이 반대 방향으로 설정되기 때문에, 계측 아암 (71A 및 71B) 에 의해 방해받지 않고도, 조동 스테이지 (WCS1) 를 계측 스테이션 (300) (보다 정확하게는, 릴레이 스테이지 (DRST)) 에 접근시킬 수 있고, 또한 조동 스테이지 (WCS2) 를 노광 스테이션 (200) (보다 정확하게는, 릴레이 스테이지 (DRST)) 에 접근시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 노광을 아직 실시하지 않은 웨이퍼를 유지하는 미동 스테이지 (WFS2 (또는 WFS1)) 의 조동 스테이지 (WCS2) 로부터 릴레이 스테이지 (DRST) 로의 전달 및 릴레이 스테이지 (DRST) 로부터 조동 스테이지 (WCS1) 로의 전달은, 조동 스테이지 (WCS2), 릴레이 스테이지 (DRST), 및 조동 스테이지 (WCS1) 의 상면 (한 벌의 고정자부 (93a 및 93b) 를 포함하는 XY평면에 평행한 면 (제 1 면)) 을 따라 미동 스테이지 (WFS2 (또는 WFS1)) 를 슬라이드 이동시킴으로써 수행된다. 또한, 노광된 웨이퍼를 유지하는 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 의 조동 스테이지 (WCS1) 로부터 릴레이 스테이지 (DRST) 로의 전달 및 릴레이 스테이지 (DRST) 로부터 조동 스테이지 (WCS2) 로의 전달은, 제 1 면의 -Z측에 위치하는 조동 스테이지 (WCS1), 릴레이 스테이지 (DRST), 및 조동 스테이지 (WCS2) 의 내부의 공간 내에서 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 를 이동시킴으로써 수행된다. 따라서, 조동 스테이지 (WCS1) 와 릴레이 스테이지 (DRST) 사이, 및 조동 스테이지 (WCS2) 와 릴레이 스테이지 (DRST) 사이에서의, 웨이퍼의 전달을, 장치의 풋프린트 (footprint) 의 증가를 가능한 한 억제함으로써 실현되는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 실시형태에서, 릴레이 스테이지 (DRST) 는, XY평면 내에서 이동가능한 구성이지만, 전술한 일련의 병행 처리 동작의 설명으로부터 분명한 바와 같게, 실제의 순서대로, 전술한 대기 위치에 대기한 채로 있게 된다. 이 점에 있어서도, 장치의 풋프린트의 증가가 억제된다.
또한, 상기 상세히 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 노광 장치 (100) 에 따르면, 주 제어기 (20) 에 의해 조동 스테이지 구동계 (51A) 를 통하여 조동 스테이지 (WCS1) 의 제 1 부분 (WCS1a) 및 제 2 부분 (WCS1b) 이 각각 구동되고, 제 1 부분 (WCS1a) 및 제 2 부분 (WCS1b) 이 분리되면, 분리 전의 조동 스테이지 (WCS1) 에 의해 유지된 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 는 노광된 웨이퍼 (W) 를 여전히 유지하면서, 조동 스테이지 (WCS1) 로부터 쉽게 이탈될 수 있다. 즉, 웨이퍼 (W) 는 미동 스테이지 (WFS1) 와 일체로, 조동 스테이지 (WCS1) 로부터 쉽게 이탈될 수 있다.
이 경우에, 본 실시형태에서는, 조동 스테이지 (WCS1) 내의 공간부 내에 선단부를 가진 캔틸레버 상태로 지지되는 계측 아암 (71A) 의 고정단으로부터 자유단으로의 방향 (+Y 방향) 으로 조동 스테이지 (WCS1) 와 일체로 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 를 이동시킨 후에, 조동 스테이지 (WCS1) 가 제 1 부분 (WCS1a) 과 제 2 부분 (WCS1b) 으로 분리되고, 노광된 웨이퍼 (W) 를 유지하는 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 가 조동 스테이지 (WCS1) 로부터 쉽게 이탈되기 때문에, 노광된 웨이퍼 (W) 를 유지하는 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 는, 계측 아암 (71A) 의 이탈 방해 없이, 조동 스테이지 (WCS1) 로부터 이탈될 수 있다.
또한, 노광된 웨이퍼 (W) 를 유지하는 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 가 조동 스테이지 (WCS1) 로부터 이탈된 후, 노광 전의 웨이퍼 (W) 를 유지하는 다른 미동 스테이지 (WFS2 (또는 WFS1)) 를 조동 스테이지 (WCS1) 가 유지하게 된다. 따라서, 각각 웨이퍼 (W) 를 유지한 상태에서, 노광된 웨이퍼 (W) 를 유지하는 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 를 조동 스테이지 (WCS1) 로부터 이탈시키는 것이 가능하게 되고, 또는 노광 전의 웨이퍼 (W) 를 유지하는 다른 미동 스테이지 (WFS2 (또는 WFS1)) 를 조동 스테이지 (WCS1) 에 유지시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 주 제어기 (20) 는 반송 부재 구동계 (54) 를 통하여 반송 부재 (48) 를 구동하고, 노광된 웨이퍼 (W) 를 여전히 유지하고 조동 스테이지 (WCS1) 로부터 이탈된 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 가 릴레이 스테이지 (DRST) 의 내부 공간에 수용된다.
또한, 주 제어기 (20) 는, 조동 스테이지 (WCS2) 의 제 1 부분 (WCS2a) 과 제 2 부분 (WCS2b) 이 조동 스테이지 구동계 (51B) 를 통하여 분리된 상태에서, 반송 부재 구동계 (54) 를 통하여 반송 부재 (48) 를 구동시켜, 노광된 웨이퍼 (W) 를 유지하는 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 의 위치가 소정의 높이로 설정된다. 그리고, 주 제어기 (20) 에 의해 조동 스테이지 구동계 (51B) 를 통하여 조동 스테이지 (WCS2) 의 제 1 부분 (WCS2a) 이 제 2 부분 (WCS2b) 과 일체화됨으로써, 노광된 웨이퍼 (W) 를 유지하는 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 는 릴레이 스테이지 (DRST) 로부터 조동 스테이지 (WCS2) 로 전달될 수 있다.
또한, 주 제어기 (20) 는 노광 전의 웨이퍼 (W) 를 유지하는 미동 스테이지 (WFS2 (또는 WFS1)) 를, 미동 스테이지 구동계 (52B 및 52C) 를 통하여, 조동 스테이지 (WCS2) 로부터 릴레이 스테이지 (DRST) 로, 그 후 또한 미동 스테이지 구동계 (52C 및 52A) 를 통하여, 릴레이 스테이지 (DRST) 로부터 조동 스테이지 (WCS1) 로 이동 및 탑재시킨다.
따라서, 본 실시형태의 노광 장치 (100) 에 따르면, 웨이퍼 (W) 가 대형화되는 경우라도, 특별히 어떤 문제 없이, 미동 스테이지 (WFS1 또는 WFS2) 와 일체로, 조동 스테이지 (WCS1), 릴레이 스테이지 (DRST) 및 조동 스테이지 (WCS2) 의 3 개 사이에서 웨이퍼 (W) 가 전달될 수 있다.
또한, 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 가 선단 렌즈 (191) (투영 광학계 (PL)) 와의 사이에서 액체 (Lq) 를 유지할 때, 가동 블레이드 (BL) 는, 그 가동 블레이드 (BL) 가 Y축 방향에서 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 에 접촉 또는 300㎛ 정도의 간극에 의해 근접한 스크럼 상태로 이동하고, 스크럼 상태를 유지하면서 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 와 함께 Y축 방향을 따라 계측 아암 (71A) 의 고정단 측으로부터 자유단 측으로 이동한 후, 이 이동 후에 선단 렌즈 (191) (투영 광학계 (PL)) 와의 사이에서 액체 (Lq) 를 유지한다. 따라서, 계측 아암 (71A) 의 전달을 방해하지 않고, 선단 렌즈 (191) (투영 광학계 (PL)) 와의 사이에 유지된 액체 (Lq) (액체 (Lq) 에 의해 형성된 액침 공간) 를 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 로부터 가동 블레이드 (BL) 로 전달하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시형태의 노광 장치 (100) 에 따르면, 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 가 양호한 정밀도로 구동될 수 있기 때문에, 이 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 에 탑재된 웨이퍼 (W) 를 레티클 스테이지 (RST) (레티클 (R)) 와 동기하여 양호한 정밀도로 구동시키고, 주사 노광에 의해 레티클 (R) 의 패턴을 웨이퍼 (W) 에 전사하는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 실시형태의 노광 장치 (100) 에서는, 노광 스테이션 (200) 에서 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 상에 탑재된 웨이퍼 (W) 에 대해 노광 동작이 수행되는 것과 병행하여, 계측 스테이션 (300) 에서 미동 스테이지 (WFS2 (또는 WFS1)) 상에서의 웨이퍼 교환, 웨이퍼 (W) 의 얼라인먼트 계측 등이 수행될 수 있기 때문에, 웨이퍼 교환, 얼라인먼트 계측 및 노광의 각 처리가 순차적으로 수행되는 경우와 비교하여 스루풋이 향상될 수 있다.
그런데, 상기 실시형태에서는, 도 25 의 (a) 내지 (c) 를 이용하여, 노광된 웨이퍼 (W) 를 유지하는 미동 스테이지 (WFS1) 는 먼저 릴레이 스테이지 (DRST) 의 반송 부재 (48) 로 전달되었고, 그 후 릴레이 스테이지 (DRST) 에 의해 유지된 미동 스테이지 (WFS2) 가 슬라이드되어 그 뒤에 조동 스테이지 (WCS1) 에 의해 유지되었다. 그러나, 이 외에, 미동 스테이지 (WFS2) 는 릴레이 스테이지 (DRST) 의 반송 부재 (48) 로 먼저 전달될 수 있고, 그 후 조동 스테이지 (WCS1) 에 의해 유지된 미동 스테이지 (WFS1) 가 슬라이드되어 그 뒤에 릴레이 스테이지 (DRST) 에 의해 유지될 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) 를 교체하기 위해, 조동 스테이지 (WCS1 및 WCS2) 를 릴레이 스테이지 (DRST) 에 각각 근접시키는 경우에, 릴레이 스테이지 (DRST) 와 조동 스테이지 (WCS1 및 WCS2) 사이의 갭 (간극) 이 300㎛ 정도로 설정되었지만, 이 갭은, 예를 들어, 블래드 (BL) 및 미동 스테이지 (WFS1) 가 근접하여 구동되는 경우에서처럼 반드시 협소하게 설정될 필요는 없다. 이 경우에, 릴레이 스테이지 (DRST) 와 조동 스테이지 사이의 미동 스테이지의 이동 시에, 미동 스테이지가 크게 기울지 않는 (즉, 리니어 모터의 고정자와 가동자가 접촉하지 않는) 범위 내에서, 릴레이 스테이지 (DRST) 와 조동 스테이지가 이격될 수 있다. 즉, 릴레이 스테이지 (DRST) 와 조동 스테이지 (WCS1 및 WCS2) 사이의 갭은 300㎛ 정도로 한정되지 않고, 매우 커질 수 있다.
또한, 상기 실시형태의 노광 장치 (100) 에서는, 웨이퍼 (W) 를 유지하는 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) 는, 웨이퍼 얼라인먼트 시에는 계측 스테이션 (300) 에 있는 조동 스테이지 (WCS2) 에 의해 지지되며, 노광시에는 노광 스테이션 (200) 에 있는 조동 스테이지 (WCS1) 에 의해 지지된다. 이때 문에, 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) (및 이것에 유지되는 웨이퍼 (W)) 의 자중 등에 기인하는 편향이, 노광시와 웨이퍼 얼라인먼트 시에 상이한 것으로 생각될 수 있다. 이러한 경우를 고려하면, 미리, 조동 스테이지 (WCS1) 에 의해 지지되는 상태에서의 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) 의 편향과 조동 스테이지 (WCS2) 에 의해 지지되는 상태에서의 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) 의 편향 사이의 차이가 미리 획득될 수 있으며, 그 차이로 인해 발생하는 웨이퍼 (W) 의 X, Y좌표치의 차이를, 휘어에 수반하는 얼라인먼트 마크의 검출 오차를 보정하기 위한 오프셋 정보로서 요구해 두어도 된다.
혹은, 조동 스테이지 (WCS1 및 WCS2) 에 의해 지지되고 있을 때의 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) 의 편향의 정도, 즉, 웨이퍼 (W) 의 면 위치를 통일하기 위해, 또한 휘어짐에 수반하는 얼라인먼트 마크의 검출 오차 (및 노광시의 포커스 오차 등) 를 회피하기 위해, 도 10 에 나타낸 바와 같이 +Z방향으로 (볼록 형상으로), 또는 -Z방향으로 (오목형상에), 미동 스테이지 (WFS2 (WFS1)) 가 휠 수 있다.
그러나, 본 실시형태에서는, 노광 스테이션 (200) 및 계측 스테이션 (300) 양방 모두에서, 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) 의 XY평면 내의 위치는 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) 에 배치된 격자 (RG) 를 이용하는 인코더 시스템에 의해 계측되며, 또한 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) 가 휘었을 때, 이에 수반하여 격자 (RG) 도 유사하게 휜다. 그러므로, 실제로는, 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) 의 편향의 정도가, 노광시와 얼라인먼트 시에 상이하더라도, 어떠한 효과도 발생하지 않는다. 특히, 웨이퍼 (W) 의 샷 영역 전체를 샘플 샷 영역으로 하는 웨이퍼 얼라인먼트 (EGA) 가 수행되는 경우에는, 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) 의 편향의 정도가, 노광시와 얼라인먼트 시에 상이하더라도 특별히 지장은 없다. 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 만을 이용하여 샷 영역 전체를 샘플 샷 영역으로 하는 웨이퍼 얼라인먼트 (EGA) 가 수행되는 경우에는, 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) 의 편향의 정도는 고려될 필요가 없다.
또한, 상기 실시형태에서는, 장치에 조동 스테이지 (WCS1 및 WCS2) 외에도 릴레이 스테이지 (DRST) 가 구비된 경우를 설명했지만, 이하의 제 2 실시형태에서 설명되는 바와 같이, 릴레이 스테이지 (DRST) 가 반드시 제공될 필요는 없다. 이 경우에, 예를 들어 미동 스테이지는 조동 스테이지 (WCS2) 와 조동 스테이지 (WCS1) 사이에서 직접 전달될 수 있고, 또는 예를 들어 로봇 아암 등을 이용하여 조동 스테이지 (WCS1 및 WCS2) 로 전달될 수 있다. 전자의 경우, 예를 들어, 미동 스테이지를 조동 스테이지 (WCS1) 로 전달한 후, 미동 스테이지를 수취하고, 미동 스테이지를 조동 스테이지 (WCS1) 로부터 외부 반송계 (미도시) 로 전달하는 반송 기구가 조동 스테이지 (WCS2) 에 제공될 수 있다. 후자의 경우, 조동 스테이지 (WCS1 및 WCS2) 중 일방이 지지하는 미동 스테이지가 지지 디바이스로 전달되는 한편, 타방의 조동 스테이지가 지지하는 미동 스테이지는 직접 일방의 조동 스테이지로 전달된 후, 마지막으로, 지지 디바이스에 의해 지지된 미동 스테이지가 타방의 조동 스테이지로 전달된다. 이 경우, 지지 디바이스로서는, 로봇 아암 외에, 평상시에는 바닥면으로부터 돌출하지 않도록 베이스 보드 (12) 내부에 끼워지고, 조동 스테이지 (WCS1 및 WCS2) 가 2 부분으로 분리될 때 상승하여 미동 스테이지를 지지한 후, 미동 스테이지를 여전히 지지하면서 하강하는 연직 이동가능한 테이블이 이용될 수 있다. 이와 달리, 조동 스테이지 (WCS1 및 WCS2) 의 조동 슬라이더부 (91) 에 Y축 방향으로 협소한 노치 (notch) 가 형성되는 경우에, 바닥면으로부터 샤프트부가 돌출하고 연직 이동가능한 테이블이 이용될 수 있다. 어느 경우나, 지지 디바이스는 미동 스테이지를 지지하는 부분이 적어도 하나의 방향으로 이동가능하고, 미동 스테이지를 지지한 상태에서 조동 스테이지 (WCS1 및 WCS2) 사이에서 미동 스테이지가 직접 전달될 때 방해하지 않는 한은 임의의 구조를 가질 수 있다. 어느 경우라도, 릴레이 스테이지가 배열되지 않는 경우에는, 이것은 장치의 풋프린트를 작게 할 수 있다.
- 제 2 실시형태
이하, 본 발명의 제 2 실시형태를 도 26 내지 도 45 에 기초하여 설명하기로 한다. 여기서, 전술한 제 1 실시형태와 동일 혹은 유사한 구성 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 이용하고, 그에 대한 상세한 설명을 간략화 혹은 생략하기로 한다.
도 26 은 본 제 2 실시형태의 노광 장치 (1100) 의 개략적인 구성을 평면도로 나타내며, 도 27 은 도 26 에서의 노광 장치 (1100) 의 측면도를 개략적으로 나타낸다. 또한, 도 29 의 (a) 는 노광 장치 (1100) 에 구비된 웨이퍼 스테이지를 나타내는 -Y방향에서 본 측면도를 나타내고, 도 29 의 (b) 는 웨이퍼 스테이지의 평면도를 나타낸다. 또한, 도 30 의 (a) 는 조동 스테이지의 추출된 평면도를 나타내며, 도 30 의 (b) 는 조동 스테이지가 2 부분으로 분리된 상태에서의 평면도이다.
노광 장치 (1100) 는 스텝-앤드-스캔 방식의 투영 노광 장치, 이른바 스캐너이다.
노광 장치 (1100) 는, 도 26 및 도 27 에 나타낸 바와 같이, 베이스보드 (12) 상의 계측 스테이션 (300) 과 노광 스테이션 (200) 사이에 배치된 센터 테이블 (130) 을, 전술한 릴레이 스테이지 대신에 구비하고 있다. 또한, 노광 장치 (1100) 에서는, 설치된 센터 테이블 (130) 에 대응하여, 조동 스테이지 (WCS1 및 WCS2) 의 조동 슬라이더부 (91) 에 U자 형상을 갖는 노치 (95) 가 형성된다 (도 30 의 (a) 참조).
노광 장치 (1100) 에서는, 미동 스테이지 위치 계측계 (70A 및 70B) 외에도, 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 가 적어도 θz 회전을 계측하는 미동 스테이지 위치 계측계 (70C) (도 32 참조) 가 설치된다.
노광 장치 (1100) 에서는, 그 밖의 부분의 구성은, 전술한 제 1 실시형태의 노광 장치 (100) 와 동일하다. 이하의 설명에서는, 중복을 피한다는 관점으로부터 노광 장치 (100) 와의 차이점에 대해 주로 초점을 맞추기로 한다.
도 26 에 나타낸 바와 같이, 센터 테이블 (130) 은 계측 스테이션 (300) 과 노광 스테이션 (200) 사이의 위치에 배치되며, 전술한 기준축 (LV) 상에 그 테이블의 중심이 실질적으로 일치하게 배치된다. 센터 테이블 (130) 은, 도 28 에 나타낸 바와 같이, 베이스보드 (12) 의 내부에 배치된 구동 디바이스 (132), 구동 디바이스 (132) 에 의해 상하로 구동되는 축 (134), 및 축 (134) 의 상단에 고정된 평면도에서의 X자 형상의 테이블 본체 (136) 를 구비하고 있다. 센터 테이블 (130) 의 구동 디바이스 (132) 는 주 제어기 (20) 에 의해 제어된다 (도 32 참조).
조동 스테이지 (WCS1) 를 대표적으로 채택하여 도 30 의 (a) 에 나타낸 바와 같이, 노광 장치 (1100) 에 구비된 조동 스테이지 (WCS1 및 WCS2) 는, 조동 슬라이더부 (91) 의 길이 방향 (X축 방향) 의 중앙에서의 Y축 방향의 일측 (+Y측) 에, 전술한 구동축 (134) 의 직경보다 큰 U자 형상의 노치 (95) 를 갖는다.
통상적으로, 제 1 부분 (WCS1a) 과 제 2 부분 (WCS1b) 은 일체로 잠금 기구를 통해 잠겨 있다. 보다 구체적으로, 통상은, 제 1 부분 (WCS1a) 과 제 2 부분 (WCS1b) 은 일체적으로 동작한다. 그리고, 일체로 형성된 제 1 부분 (WCS1a) 과 제 2 부분 (WCS1b) 으로 구성된 조동 스테이지 (WCS1) 가, 조동 스테이지 구동계 (51Aa 및 51Ab) 를 포함하는 조동 스테이지 구동계 (51A) 에 의해 구동된다 (도 32 참조).
조동 스테이지 (WCS2) 도 조동 스테이지 (WCS1) 와 유사하게, 제 1 부분 (WCS2a) 과 제 2 부분 (WCS2b) 인 2개의 부분으로 분리 가능하게 구성되며, 조동 스테이지 구동계 (51A) 와 유사하게 구성된 조동 스테이지 구동계 (51B) 에 의해 구동된다 (도 32 참조). 또한, 조동 스테이지 (WCS2) 는, 조동 스테이지 (WCS1) 와는 반대 방향으로, 또는 보다 구체적으로 조동 슬라이더부 (91) 의 노치 (95) 의 개구가 Y축 방향의 타측 (-Y측) 을 향하는 방향으로, 베이스보드 (12) 상에 배치된다.
도 26 에 나타낸 바와 같이, 미동 스테이지 위치 계측계 (70C) 는, 계측 스테이션 (300) 에 설치된 헤드 유닛 (98A 내지 98D) 를 포함해 구성되어 있다. 헤드 유닛 (98A 내지 98D) 는, 얼라인먼트계 (AL1, 및 AL21 내지 AL24) (얼라이너 (99)) 의 주위에 배치되며, 지지 부재 (미도시) 를 통해, 메인프레임 (BD) 에 매달림 상태로 고정된다.
헤드 유닛 (98A 및 98B) 은, 도 31 에서 확대하여 나타낸 바와 같이, 각각, 얼라인먼트계 (AL21 과 AL22, 및 AL23 과 AL24) 의 -Y측에, X축 방향으로 등간격으로 배열된 복수 (이 경우에는, 10개) 의 Y축 방향을 계측 방향으로 하는 인코더 헤드 (Y헤드) (96k 및 97k (k=1 내지 10)) 를 갖는다. 헤드 유닛 (98C 및 98D) 은, 각각, 얼라인먼트계 (AL21 과 AL22, 및 AL23 과 AL24) 의 +Y측에, X축 방향으로 등간격으로 배열된 복수 (이 경우에는, 8개) 의 Y헤드 (96k 및 97k (k=11 내지 18)) 를 구비하고 있다. 이하의 설명에서는, 필요에 따라, Y헤드 (96k 및 97k) 를 Y헤드 (96 및 97) 로도 표기하기로 한다. Y헤드 (96 및 97) 의 배치에 대해서는 후술한다.
도 29 의 (b) 에 나타낸 바와 같이, 플레이트 (83) 의 상면에서의 X축 방향 (도 29 의 (b) 에서의 지면 내 좌우 방향) 의 일측과 타측의 영역에는, Y헤드 (96 및 97) 에 의한 계측 대상인 Y스케일 (87y1 및 87y2) 이 각각 고정되고 있다. Y스케일 (87y1 및 87y2) 각각은, 예를 들어 X축 방향을 길이 방향으로 하는 격자선이 소정 피치로 Y축 방향을 따라 배열되는, Y축 방향을 주기 방향으로 하는 반사형의 격자 (예를 들어, 1 차원 회절 격자) 로 구성된다.
Y스케일 (87y1 및 87y2) 은, 예를 들어 얇은 판 형상의 유리에 회절 격자의 눈금을, 예를 들어 1㎛ 의 피치로 이루어진다. 또한, 도 29 의 (b) 에서는, 편의상, 격자의 피치는 실제의 피치에 비해 훨씬 넓게 나타나 있다. 그 밖의 도면에서도 동일하다. 또한, Y스케일 (87y1 및 87y2) 에 이용되는 회절 격자의 유형은 기계적으로 형성된 그루브 등으로 이루어진 회절 격자에만 한정된 것은 아니며, 예를 들어, 감광성 수지에 간섭 무늬를 노광함으로써 생성된 격자일 수도 있다. 또한, 회절 격자를 보호하기 위해, 발수성을 갖는 저열팽창율의 유리판을 이용하여, 유리판의 표면이 웨이퍼의 표면과 동일한 높이 (면 위치) 가 되도록 회절 격자가 커버될 수 있다.
Y헤드 (96 및 97) 는 후술하는 조건 a 내지 c 를 만족하도록 배치되어 있다.
a. 웨이퍼 얼라인먼트 시 등에 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 가 얼라이너 (99) 의 하부를 이동할 때에, 항상, 각 하나의 Y헤드 (96 및 97) 가 각각 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 상의 Y스케일 (87y1 및 87y2) 에 대향한다.
b. 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 가 얼라이너 (99) 의 하부에서 X축 방향으로 이동할 때, 및 인접하는 2개의 Y헤드 (96 및 97) 사이에서 연결 처리 (위치 계측 정보의 연속성을 보장하기 위한 처리) 가 수행되어야 할 위치에 있을 때의 경우에, 인접하는 각 2개의 Y헤드가, 각각, Y스케일 (87y1 및 87y2) 에 동시에 대향한다. 환언하면, Y헤드 (96 및 97) 의 X축 방향에서의 배열 간격은, 각각, Y스케일 (87y1 및 87y2) 의 X축 방향에서의 폭 (격자선의 길이) 보다 더 짧다 (작다).
c. 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 가 얼라이너 (99) 의 하부에서 Y축 방향으로 이동할 때, Y헤드 (961 내지 9610 및 9611 내지 9618) 사이 (헤드 유닛 (98A 및 98C) 사이) 에 연결 처리가 수행되어야 할 위치에 있을 때에는, 헤드 유닛 (98A 및 98C) 에 속하는 각 하나의 Y헤드가 동시에 Y스케일 (87y1) 에 대향한다. 유사하게, Y헤드 (971 내지 9710, 및 9711 내지 9718) 사이 (헤드 유닛 (98B 및 98D) 사이) 에 연결 처리가 수행되어야 할 위치에 있을 때에는, 헤드 유닛 (98B 및 98D) 에 속하는 각 하나의 Y헤드가 동시에 Y스케일 (87y2) 에 대향한다. 환언하면, 헤드 유닛 (98A 및 98C) 의 Y축 방향에서의 이간 거리와 헤드 유닛 (98B 및 98D) 의 Y축 방향에서의 이간 거리는, 각각, Y스케일 (87y1 및 87y2) 의 Y축 방향에서의 길이보다 더 길다.
또한, Y헤드 (96 및 97) 는, Y스케일 (87y1 및 87y2) 의 상면으로부터 수 mm 정도 위쪽의 위치에 배치되어 있다.
Y헤드 (96) 의 각각은, Y스케일 (87y1) 에 위쪽 (+Z측) 으로부터 계측 빔을 조사하고, Y스케일 (87y1) (회절 격자) 로부터 생성되는 회절광을 수광하고, Y스케일 (87y1) (즉, 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 의 +X단부) 의 Y위치를 계측한다. 유사하게, Y헤드 (97) 의 각각은, Y스케일 (87y2) 에 위쪽 (+Z측) 으로부터 계측 빔을 조사하고, Y스케일 (87y2) (회절 격자) 로부터 생성되는 회절광을 수광하고, Y스케일 (87y2) (즉, 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 의 -X단부) 의 Y위치를 계측한다.
전술한 바와 같이, 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 가 얼라이너 (99) 의 하부에서 이동할 때, 헤드 유닛 (98A 와 98C, 및 98B 와 98D) 에 속하는 적어도 각 하나의 Y헤드 (96 및 97) 가 Y스케일 (87y1 및 87y2) 에 각각 대향한다. 따라서, 헤드 유닛 (98A 와 98C, 및 98B 와 98D) 에 의해, 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 의 θz 회전 (및 Y위치) 이 계측된다. 이 경우, Y스케일 (87y1) 및 Y스케일 (87y2) 은 회절 격자의 주기 방향 (Y축 방향) 에 수직인 방향 (X축 방향) 으로 충분히 이간된다. 따라서, 미동 스테이지 위치 계측계 (70C) 는, 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 의 θz 회전 (θz 방향에서의 위치) 을 고 정밀도로 계측할 수 있다.
미동 스테이지 위치 계측계 (70C) 에 의해 계측된 정보 (위치 정보) 는, 전술한 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 에 의해 계측된 정보 (위치 정보) 등과 함께, 주 제어기 (20) 에 공급된다. 주 제어기 (20) 는 얼라이너 (99) 의 계측 스테이션 (300) 의 내부 및 그 근방의 영역에서, 미동 스테이지 위치 계측계 (70C) 로부터의 위치 정보에 기초하여 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) (웨이퍼 스테이지 (WST2)) 의 회전을 제어하면서, 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 로부터의 위치 정보에 기초하여 XY평면 내에서 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) (웨이퍼 스테이지 (WST2)) 를 구동 (위치 제어) 할 수 있다.
도 32 는 노광 장치 (1100) 의 제어계를 중심적으로 구성하고, 구성 각부를 통괄 제어하는 주 제어기 (20) 의 입/출력 관계를 나타내는 블록도를 나타낸다. 주 제어기 (20) 는 워크스테이션 (또는 마이크로 컴퓨터) 등을 포함하며, 노광 장치 (1100) 의 구성 각부를 통괄 제어한다.
제 2 실시형태에서는, 전술한 제 1 실시형태의 노광 장치 (100) 과 유사하게, 미동 스테이지 (WFS1) 상의 웨이퍼 (W) 에 대한 노광과 병행하여, 다른 미동 스테이지 (WFS2) 상에서는, 웨이퍼 교환, 웨이퍼 얼라인먼트 등이 수행된다. 웨이퍼 교환은, 전술한 제 1 실시형태의 노광 장치 (100) 와 유사한 방식으로 수행된다.
웨이퍼 얼라인먼트 시에, 주 제어기 (20) 는, 요구되는 얼라인먼트 정밀도, 스루풋 등에 따라, 이하의 2개의 모드 (각각, 정밀도 우선 모드 및 스루풋 우선 모드로 지칭됨) 중 적어도 하나를 선택한다.
웨이퍼 얼라인먼트의 정밀도 (얼라인먼트 정밀도) 가 중요시되는 경우, 정밀도 우선 모드가 선택된다. 정밀도 우선 모드에서는, 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 만을 이용하여 웨이퍼 얼라인먼트가 수행된다.
이하의 설명에서, 도 33 에 나타낸 바와 같이 43개의 샷 영역들이 배열된 웨이퍼 (W) 에 대해서, 정밀도 우선 모드의 경우에 수행되는 웨이퍼 얼라인먼트의 순서를 설명하기로 한다. 이하, 적절한 경우, 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 를 얼라인먼트계 (AL1) 로 약칭하기로 한다.
주 제어기 (20) 는, 우선, 도 33 에 나타낸 바와 같이, 미동 스테이지 위치 계측계 (70B 및 70C) 를 이용하여 미동 스테이지 (WFS2) 의 위치 (전체 6 자유도 방향에서의 위치) 를 계측하고, 그 계측 결과에 기초하여 미동 스테이지 (WFS2) 를 θz 회전 (θz 방향의 위치) 을 기준 상태로 유지하면서 XY방향으로 구동하고, 얼라인먼트계 (AL1) 의 바로 아래에 미동 스테이지 (WFS2) 상의 계측 플레이트 (86) 를 위치결정한다. 이때, 미동 스테이지 위치 계측계 (70C) 를 구성하는 Y헤드 (9615 및 9714) 가 미동 스테이지 (WFS2) 의 θz 회전의 계측에 이용되고 있다 (도 33 에서 검은색 원 참조). 위치결정 후, 주 제어기 (20) 는, 얼라인먼트계 (AL1) 를 이용하여 계측 플레이트 (86) 상의 제 2 기준 마크를 검출한다. 그 후, 주 제어기 (20) 는, 그 검출 결과, 즉, 얼라인먼트계 (AL1) 의 검출 중심 (지표 중심) 을 기준으로 이용하는 제 2 기준 마크의 위치 좌표 (X, Y), 및 제 2 기준 마크 검출시에서의 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 의 계측값 사이를 연결시키고, 이를 메모리 (미도시) 에 저장한다. 또한, 이하에서는, 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 를 이용한 웨이퍼 스테이지 (WST2) (미동 스테이지 (WFS2)) 의 위치 계측에 대한 설명은, 특별히 필요한 경우를 제외하고는 그 설명을 생략하기로 한다.
제 2 기준 마크를 검출한 후, 주 제어기 (20) 는, 도 34 의 (a) 에서 흰색 화살표에 의해 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 -Y방향으로 소정 거리 및 +X방향으로 소정 거리 스텝 구동하고, 웨이퍼 (W) 상의 제 1 행의 제 1 샷 영역에 설치된 하나의 샘플 마크를 얼라인먼트계 (AL1) 의 검출 범위 내에 위치결정한다. 또한, 얼라인먼트 마크는, 샷 영역들을 구획하는 스트리트 (스크라이브라인으로도 지칭됨) 에 형성된다. 이 경우, 주 제어기 (20) 는, 도 33 에 나타낸 위치로부터 도 34 의 (a) 에 나타낸 위치로, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 선형으로 이동시키거나, 또는 +X방향 후 -Y방향의 순서로 스텝 이동시킬 수 있다. 위치결정 후, 주 제어기 (20) 는, 얼라인먼트계 (AL1) 를 이용하여 샘플 마크를 검출한다. 이때, Y헤드 (9613 및 9713) 가 미동 스테이지 (WFS2) 의 θz 회전을 계측하는 데 이용된다 (도 34 의 (a) 에서의 검은색 원 참조).
다음으로, 주 제어기 (20) 는, 도 34 의 (b) 에서의 흰색 화살표에 의해 나타낸 바와 같이 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 -X방향으로 스텝 구동하고, 웨이퍼 (W) 상의 제 1 행에서의 제 2 및 제 3 샷 영역에 각각 설치된 각 하나의 샘플 마크를 순차적으로 위치결정하여, 샘플 마크들이 얼라인먼트계 (AL1) 의 검출 범위 내에 각각 있게 하고, 위치결정이 수행될 때마다 얼라인먼트계 (AL1) 를 이용하여 샘플 마크를 검출한다. 이 일련의 샘플 마크 검출에서, Y헤드 (9613 내지 9616, 및 9713 내지 9716) 는 순차적으로 스위칭되며, 미동 스테이지 (WFS2) 의 θz 회전을 계측하는 데 이용된다. 이것에 의해, 제 1 행의 샷 영역에 대한 샘플 마크의 검출이 완료된다.
다음으로, 주 제어기 (20) 는, 도 35 의 (a) 에서 흰색 화살표에 의해 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 -Y방향으로 소정 거리 및 -X방향으로 소정 거리 스텝 구동하고, 웨이퍼 (W) 상의 제 2 행의 제 1 샷 영역에 설치된 하나의 샘플 마크를 얼라인먼트계 (AL1) 의 검출 범위 내에 위치결정한다. 이 위치결정 후, 주 제어기 (20) 는, 얼라인먼트계 (AL1) 를 이용하여 샘플 마크를 검출한다. 이때, Y헤드 (9618 및 9718) 는 미동 스테이지 (WFS2) 의 θz 회전을 계측하는 데 이용된다 (도 35 의 (a) 에서 검은색 원 참조).
다음으로, 주 제어기 (20) 는, 도 35 의 (b) 에서 흰색 화살표에 의해 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 +X방향으로 스텝 구동하고, 웨이퍼 (W) 상의 제 2 행의 제 2 제 7 샷 영역에 각각 설치된 하나의 샘플 마크를 순차적으로 얼라인먼트계 (AL1) 의 검출 범위 내에 위치결정한다. 그 후, 주 제어기 (20) 는, 위치결정이 수행될 때마다, 얼라인먼트계 (AL1) 를 이용하여 샘플 마크를 검출한다. 이 일련의 샘플 마크의 검출에서, Y헤드 (9618 내지 9611, 및 9718 내지 9711) 는 순차적으로 스위칭되며, 미동 스테이지 (WFS2) 의 θz 회전을 계측하는 데 이용된다. 이것에 의해, 제 2 행의 샷 영역에 대한 샘플 마크들의 검출이 완료된다.
다음으로, 주 제어기 (20) 는, 제 2 행의 샷 영역에 대한 샘플 마크의 검출과 유사한 순서로, 제 3 행의 샷 영역에서의 샘플 마크의 검출을 수행한다. 그러나, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 스텝 구동의 방향이 거꾸로 된다. 또한, 마크 검출에 앞서 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 -Y방향으로 구동함으로써, Y헤드 (9611 내지 9618 에서 961 내지 9610) (헤드 유닛 (98C 내지 98A)) 에 사용되는 Y헤드 (헤드 유닛) 가 스위칭된다. 유사하게, Y헤드 (9711 내지 9718 에서 971 내지 9710) (헤드 유닛 (98D 내지 98B)) 에 사용되는 Y헤드 (헤드 유닛) 가 스위칭된다.
그리고, 제 3 행의 샷 영역에 대한 샘플 마크의 검출이 완료되면, 주 제어기 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를, 적시에 설정된 위치로부터, 도 36 의 (a) 에서 흰색 화살표에 의해 나타낸 바와 같이, -Y방향으로 소정 거리 및 -X방향으로 소정 거리 스텝 구동하고, 웨이퍼 (W) 상의 제 4 행의 제 1 샷 영역에 설치된 하나의 샘플 마크를 위치결정하여, 샘플 마크가 얼라인먼트계 (AL1) 의 검출 범위 내에 각각 있게 한다. 위치결정 후, 주 제어기 (20) 는, 얼라인먼트계 (AL1) 를 이용하여 샘플 마크를 검출한다. 이때, Y헤드 (9610 및 9710) 는 미동 스테이지 (WFS2) 의 θz 회전을 계측하는 데 이용된다 (도 36 의 (a) 에서 검은색 원 참조).
다음으로, 주 제어기 (20) 는, 도 36 의 (b) 에서 흰색 화살표에 의해 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 +X방향으로 스텝 구동하고, 웨이퍼 (W) 상의 제 4 행의 제 2 내지 제 9 샷 영역에 각각 설치된 하나의 샘플 마크를 순차적으로 위치결정하여, 샘플 마크들이 얼라인먼트계 (AL1) 의 검출 범위 내에 각각 있게 한다. 그 후, 주 제어기 (20) 는, 위치결정이 수행될 때마다, 얼라인먼트계 (AL1) 를 이용하여 샘플 마크를 검출한다. 이 일련의 샘플 마크의 검출에서, Y헤드 (9610 내지 961 및 9710 내지 971) 는 순차적으로 스위칭되며, 미동 스테이지 (WFS2) 의 θz 회전을 계측하는 데 이용된다. 이것에 의해, 제 4 행의 샷 영역에 대한 샘플 마크의 검출이 완료된다.
게다가, 주 제어기 (20) 는, 제 3 행 및 제 2 행의 샷 영역에 대한 샘플 마크들의 검출과 유사한 방식으로, 제 5 행 및 제 6 행의 샷 영역에서 샘플 마크들의 검출을 수행한다. 마지막으로, 주 제어기 (20) 는, 제 1 행의 샷 영역에 대한 샘플 마크의 검출과 유사한 방식으로, 제 7 행의 샷 영역에 대한 샘플 마크의 검출을 수행한다.
전술한 방식으로, 모든 샷 영역에서 샘플 마크의 검출이 완료되면, 주 제어기 (20) 는, 샘플 마크의 검출 결과와 그 샘플 마크 검출시에서의 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 의 계측값을 이용하여, 예를 들어 미국 특허 제 4,780,617 호 등에 개시된 통계 연산을 수행함으로써, 웨이퍼 (W) 상의 모든 샷 영역들의 배열 좌표 (위치 좌표) 를 연산한다. 보다 구체적으로, EGA (Enhanced Golbal Alignment) 가 수행된다. 그 후, 주 제어기 (20) 는, 그 산출 결과를, 제 2 기준 마크의 검출 결과와 그 검출시에서의 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 의 계측값을 이용하여, 제 2 기준 마크의 위치를 기준으로 하는 배열 좌표 (위치 좌표) 로 변환한다. 이 배열 좌표가, 노광의 경우에, 웨이퍼 (W) 상의 모든 샷 영역을 레티클 (R) 의 패턴의 투영 위치인 노광 위치에 정렬할 때의 목표 위치 정보로서 이용되게 된다.
전술한 바와 같이, 주 제어기 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를, Y축 방향에 관해서는, -Y방향으로 서서히 스텝 구동하면서, X축 방향에 관해서는, +X방향 및 -X방향으로 왕복 구동하여, 웨이퍼 (W) 상의 모든 샷 영역에 설치된 얼라인먼트 마크 (샘플 마크) 를 검출한다. 이 경우, 정밀도 우선 모드에서는, 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 에 의한 위치 계측의 기준점과 동일한 위치 (XY위치) 에 검출 중심을 갖는 얼라인먼트계 (AL1) 만이 이용되기 때문에, 웨이퍼 (W) 상의 모든 샷 영역들 (의 기준점, 예컨대 중심점) 및 격자 (RG) 의 각 점에 대해 각각 1 대 1 의 대응 관계가 획득될 수 있으므로, 웨이퍼 얼라인먼트의 최상의 정밀도 (최상의 얼라인먼트 정밀도) 를 얻을 수 있다. 이 경우, 격자 (RG) 가 경시적으로 (chronologically) 변형되더라도, 1 대 1 의 대응 관계를 얻을 수 있기 때문에, 웨이퍼 얼라인먼트의 결과에 기초하여, 웨이퍼 (W) 상의 샷 영역을 노광 영역 (IA) 에 대해 정렬할 때에 격자 (RG) 의 변형으로 인해 야기되는 얼라인먼트 오차 (레티클 패턴과 웨이퍼 (W) 상의 샷 영역 사이의 오버레이 오차) 가 발생하지 않게 된다.
한편, 스루풋을 중요하게 고려하는 경우, 스루풋 우선 모드가 선택된다. 스루풋 우선 모드에서는, 5개의 얼라인먼트계 (AL1, 및 AL21 내지 AL24) 를 이용하여 웨이퍼 얼라인먼트가 수행된다. 이 스루풋 우선 모드에서는, 전술한 제 1 실시형태와 유사한 웨이퍼 얼라인먼트가 수행된다.
이하, 도 33 에 나타낸 43개의 샷 영역이 배열된 웨이퍼 (W) 에 대해서, 스루풋 우선 모드의 경웨 수행되는 웨이퍼 얼라인먼트의 순서를 설명하기로 한다. 이하, 세컨더리 얼라인먼트계를 얼라인먼트계로 적절하게 약칭하기로 한다.
우선, 주 제어기 (20) 는, 얼라인먼트계 (AL1) 를 이용하여 계측 플레이트 (86) 상의 제 2 기준 마크를 검출한 후, 얼라인먼트계 (AL1) 의 검출 중심 (지표 중심) 을 기준으로 이용하는 제 2 기준 마크의 위치 좌표 (X, Y), 및 그 제 2 기준 마크 검출시에서의 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 의 계측값을 연관시키고, 이를 메모리 (미도시) 에 저장한다.
다음으로, 주 제어기 (20) 는, 도 37 의 (a) 에서 흰색 화살표에 의해 나타낸 바와 같이, 미동 스테이지 (WFS2) 를 +X방향으로 구동하고, 얼라인먼트계 (AL22) 의 바로 아래에 미동 스테이지 (WFS2) 상의 계측 플레이트 (86) 를 위치결정한다. 위치결정 후, 주 제어기 (20) 는, 얼라인먼트계 (AL22) 를 이용하여 계측 플레이트 (86) 상의 제 2 기준 마크를 검출한다. 이때, 미동 스테이지 위치 계측계 (70C) 의 Y헤드 (9612 및 9712) 가 미동 스테이지 (WFS2) 의 θz 회전을 계측하는 데 이용된다 (도 37 의 (a) 에서 검은색 원 참조). 유사하게, 주 제어기 (20) 는, 얼라인먼트계 (AL21) 를 이용하여 제 2 기준 마크를 검출한다. (또한, 제 2 기준 마크와의 위치 관계가 알려진 다른 마크가 검출될 수 있다.) 그 후, 주 제어기 (20) 는, 검출 결과, 즉 얼라인먼트계 (AL21 및 AL22) 의 검출 중심 (지표 중심) 을 기준으로 하는 제 2 기준 마크의 위치 좌표 (X, Y), 및 그 제 2 기준 마크 검출시에서의 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 의 계측값을 연관시키고, 이를 메모리 (미도시) 에 저장한다.
다음으로, 주 제어기 (20) 는, 도 37 의 (b) 에서 흰색 화살표에 의해 나타낸 바와 같이, 미동 스테이지 (WFS2) 를 -X방향으로 구동하고, 얼라인먼트계 (AL23) 의 바로 아래에 계측 플레이트 (86) 를 위치결정한다. 위치결정 후, 주 제어기 (20) 는, 얼라인먼트계 (AL23) 를 이용하여 제 2 기준 마크를 검출한다. 이때, 미동 스테이지 위치 계측계 (70C) 의 Y헤드 (9617 및 9717) 이 미동 스테이지 (WFS2) 의 θz 회전의 계측에 이용된다 (도 37 의 (b) 에서 검은색 원 참조). 유사하게, 주 제어기 (20) 는, 얼라인먼트계 (AL24) 를 이용하여 제 2 기준 마크를 검출한다. (또한, 제 2 기준 마크와의 위치 관계가 알려진 다른 마크가 검출될 수 있다.) 그 후, 주 제어기 (20) 는, 그 검출 결과, 즉 얼라인먼트계 (AL23 및 AL24) 의 검출 중심 (지표 중심) 을 기준으로 하는 제 2 기준 마크의 위치 좌표 (X, Y), 및 그 제 2 기준 마크 검출시에서의 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 의 계측값 사이를 연관시키고, 이를 메모리 (미도시) 에 저장한다.
주 제어기 (20) 는, 이상의 검출 결과를 이용하여, 세컨더리 얼라인먼트계 (AL21 내지 AL24) 의 베이스라인, 즉, 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 의 검출 중심에 대한 세컨더리 얼라인먼트계 (AL21 내지 AL24) 의 검출 중심의 상대 위치를 획득한다. 또한, 필요한 경우, 주 제어기 (20) 는, 전술한 유지 장치 (슬라이더) 를 구동 및 제어하고, 세컨더리 얼라인먼트계 (AL21 내지 AL24) 의 검출 중심의 상대 위치를 조정한다.
베이스라인 계측 후, 주 제어기 (20) 는, 도 38 의 (a) 에서 흰색 화살표에 의해 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 -Y방향으로 소정 거리 및 +X방향으로 소정 거리 스텝 구동하고, 웨이퍼 (W) 상의 제 1 행의 제 1 및 제 3 샷 영역에 각각 설치된 하나의 샘플 마크를 위치결정하여, 샘플 마크들이 얼라인먼트계 (AL22 및 AL1) 의 검출 범위 내에 각각 있게 한다. 주 제어기 (20) 는, 이 경우, 얼라인먼트계 (AL24) 를 이용하여 제 2 기준 마크를 검출했을 때의 위치로부터 도 38 의 (a) 에 나타낸 위치로, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 직접적으로 (비스듬하게) 이동시킬 수 있고, 또는 +X방향 및 -Y방향의 순서로 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 스텝 이동시킬 수 있다. 위치결정 후, 주 제어기 (20) 는, 얼라인먼트계 (AL1 및 AL22) 를 이용하여 2개의 샘플 마크를 동시에 그리고 개별적으로 검출한다. 이때, Y헤드 (9614 및 9714) 가, 미동 스테이지 (WFS2) 의 θz 회전을 계측하는 데 이용된다 (도 38 의 (a) 에서 검은색 원 참조).
다음으로, 주 제어기 (20) 는, 도 38 의 (b) 에서 흰색 화살표에 의해 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 -X방향으로 스텝 구동하고, 웨이퍼 (W) 상의 제 1 행의 제 2 및 제 3 샷 영역에 각각 설치된 하나의 샘플 마크를 위치결정하여, 샘플 마크들이 얼라인먼트계 (AL1 및 AL23) 의 검출 범위 내에 각각 있게 한다. 그리고, 주 제어기 (20) 는, 얼라인먼트계 (AL1 및 AL23) 를 이용하여 2개의 샘플 마크를 동시에 그리고 개별적으로 검출한다. 이때, Y헤드 (9615 및 9715) 는 미동 스테이지 (WFS2) 의 θz 회전을 계측하는 데 이용된다 (도 38 의 (b) 에서 검은색 원 참조). 이것에 의해, 제 1 행의 샷 영역에 대한 샘플 마크의 검출이 완료된다.
다음으로, 주 제어기 (20) 는, 도 39 의 (a) 에서 흰색 화살표에 의해 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 -Y방향으로 소정 거리, 및 +X방향으로 소정 거리 스텝 구동하고, 웨이퍼 (W) 상의 제 2 행의 제 1, 제 3, 제 5, 및 제 7 샷 영역에 각각 설치된 하나의 샘플 마크를 위치결정하여, 샘플 마크들이 얼라인먼트계 (AL21, AL22, AL1, 및 AL23) 의 검출 범위 내에 각각 있게 한다. 위치결정 후, 주 제어기 (20) 는, 얼라인먼트계 (AL21, AL22, AL1, 및 AL23) 를 이용하여 4개의 샘플 마크를 동시에 그리고 개별적으로 검출한다. 이때, Y헤드 (9614 및 9714) 는 미동 스테이지 (WFS2) 의 θz 회전을 계측하는 데 이용되고 있는 (도 39 의 (a) 에서 검은색 원 참조).
다음으로, 주 제어기 (20) 는, 도 39 의 (b) 에서 흰색 화살표에 의해 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 -X방향으로 스텝 구동하고, 웨이퍼 (W) 상의 제 2 행의 제 2, 제 4, 제 6, 및 제 7 샷 영역에 각각 설치된 하나의 샘플 마크를 위치결정하여, 샘플 마크들이 얼라인먼트계 (AL22, AL1, AL23, 및 AL24) 의 검출 범위 내에 각각 있게 한다. 위치결정 후, 주 제어기 (20) 는, 얼라인먼트계 (AL22, AL1, AL23, 및 AL24) 를 이용하여 4개의 샘플 마크를 동시에 그리고 개별적으로 검출한다. 이때, Y헤드 (9615 및 9715) 는 미동 스테이지 (WFS2) 의 θz 회전을 계측하는 데 이용된다 (도 39 의 (b) 에서 검은색 원 참조). 이것에 의해, 제 2 행의 샷 영역에 대한 샘플 마크의 검출이 완료된다.
다음으로, 주 제어기 (20) 는, 제 2 행의 샷 영역에 대한 샘플 마크의 검출과 유사한 순서로, 제 3 행의 샷 영역에 대한 샘플 마크의 검출을 수행한다. 그러나, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 의 스텝 구동의 방향은 거꾸로 될 것이다. 또한, 마크 검출에 앞서 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 -Y방향으로 구동함으로써, Y헤드 (9611 내지 9618 에서 961 내지 9610) (헤드 유닛 (98C 내지 98A)) 에 사용하는 Y헤드 (헤드 유닛) 가 변환된다. 유사하게, Y헤드 (9711 내지 9718 에서 971 내지 9710) (헤드 유닛 (98D 내지 98B)) 에 사용하는 Y헤드 (헤드 유닛) 가 스위칭된다.
그리고, 제 3 행의 샷 영역에 대한 샘플 마크의 검출이 완료되는 경우, 주 제어기 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를, 적시에 설정된 위치로부터, 도 40 의 (a) 에서 흰색 화살표에 의해 나타낸 바와 같이, -Y방향으로 소정 거리 및 +X방향으로 소정 거리의 위치에 스텝 구동하고, 웨이퍼 (W) 상의 제 4 행의 제 1, 제 3, 제 5, 제 7, 및 제 9 샷 영역에 각각 설치된 하나의 샘플 마크를 위치결정하여, 샘플 마크들이 얼라인먼트계 (AL21, AL22, AL1, AL23, 및 AL24) 의 검출 범위 내에 각각 있게 한다. 위치 설정 후, 주 제어기 (20) 는, 얼라인먼트계 (AL21, AL22, AL1, AL23, 및 AL24) 를 이용하여 5개의 샘플 마크를 동시에 그리고 개별적으로 검출한다. 이때, Y헤드 (965 및 975) 는 미동 스테이지 (WFS2) 의 θz 회전을 계측하는 데 이용된다 (도 40 의 (a) 에서 검은색 원 참조).
다음으로, 주 제어기 (20) 는, 도 40 의 (b) 에서 흰색 화살표에 의해 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 -X방향으로 스텝 구동하고, 웨이퍼 (W) 상의 제 4 행의 제 2, 제 4, 제 6, 제 8, 및 제 9 샷 영역에 각각 설치된 하나의 샘플 마크를 위치결정하여, 샘플 마크들이 얼라인먼트계 (AL21, AL22, AL1, AL23, 및 AL24) 의 검출 범위 내에 각각 있게 한다. 그리고, 주 제어기 (20) 는, 얼라인먼트계 (AL21, AL22, AL1, AL23, 및 AL24) 를 이용하여 5개의 샘플 마크를 동시에 그리고 개별적으로 검출한다. 이때, Y헤드 (966 및 976) 가 미동 스테이지 (WFS2) 의 θz 회전을 계측하는 데 이용된다 (도 40 의 (b) 에서 검은색 원 참조). 이것에 의해, 제 4 행의 샷 영역에 대한 샘플 마크의 검출이 완료된다.
게다가, 주 제어기 (20) 는, 제 3 및 제 2 행의 샷 영역에 대한 샘플 마크의 검출과 유사한 방식으로 제 5 및 제 6 행의 샷 영역에서의 샘플 마크의 검출을 수행한다. 마지막으로, 주 제어기 (20) 는, 제 1 행의 샷 영역에 대한 샘플 마크의 검출과 유사한 방식으로 제 7 행의 샷 영역에서의 샘플 마크의 검출을 수행한다.
전술한 방식으로, 모든 샷 영역에 대한 샘플 마크의 검출이 완료되는 경우, 주 제어기 (20) 는, 샘플 마크의 검출 결과, 샘플 마크 검출시에서의 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 의 계측값, 및 베이스라인 계측의 결과를 이용하여, 예를 들어 미국 특허 제 4,780,617 호 등에 개시된 통계 연산을 수행함으로써, 웨이퍼 (W) 상의 모든 샷 영역의 배열 좌표 (위치 좌표) 를 연산한다. 보다 구체적으로, EGA (Enhanced Global Alignment) 가 수행된다. 그 후, 주 제어기 (20) 는, 그 산출 결과를, 제 2 기준 마크의 검출 결과와 그 검출시에서의 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 의 계측값들을 이용하여, 제 2 기준 마크의 위치를 기준으로서 이용하는 배열 좌표 (위치 좌표) 로 변환한다.
전술한 바와 같이, 주 제어기 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를, Y축 방향에 관해서는 -Y방향으로 서서히 스텝 구동하면서, X축 방향에 관해서는 +X방향 및 -X방향으로 왕복 구동하여, 웨이퍼 (W) 상의 모든 샷 영역에 설치된 얼라인먼트 마크 (샘플 마크) 를 검출한다. 이 경우, 본 실시형태의 노광 장치 (1100) 에서는, 5개의 얼라인먼트계 (AL1, 및 AL21 내지 AL24) 가 이용될 수 있기 때문에, X축 방향의 왕복 구동의 거리는 짧고, 1 회의 왕복에서의 위치 설정 회수도 2회로 적다. 그러므로, 단일의 얼라인먼트계를 이용하여 얼라인먼트 마크들이 검출되는 경우와 비교하여, 매우 단시간에 얼라인먼트 마크를 검출할 수 있다. 이 경우, 웨이퍼 (W) 상의 모든 샷 영역에 설치된 얼라인먼트 마크가 검출되고, 얼라인먼트 마크의 검출에 이용되는 얼라인먼트계 (AL1, 및 AL21 내지 AL24) 의 위치 관계가 획득되기 때문에, 실질적으로, 웨이퍼 (W) 상의 모든 샷 영역들 (의 기준점, 예컨대 중심점) 및 격자 (RG) 의 각 점에 대해 1 대 1 의 대응 관계를 각각 획득할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 얼라인먼트의 결과에 기초하여, 웨이퍼 (W) 상의 샷 영역을 노광 영역 (IA) 에 대해서 정렬하는 경우에, 격자 (RG) 의 변형으로 인해 야기되는, 무시할 수 없는 레벨의 정렬 오차 (레티클 패턴과 웨이퍼 (W) 상의 샷 영역 사이의 오버레이 오차) 는 거의 발생하지 않는다.
또한, 전술한 스루풋 우선 모드에서의 웨이퍼 얼라인먼트에서는, 5개의 얼라인먼트계 (AL1, 및 AL21 내지 AL24) 가 이용되었지만, 이뿐만 아니라, 예를 들어 3개의 얼라인먼트계 (AL1, AL21, 및 AL22) 가 이용될 수 있다. 주 제어기 (20) 는, 요구되는 얼라인먼트 정밀도, 스루풋 등에 따라, 사용될 얼라인먼트계를 선택한다.
미동 스테이지 (WFS1) 에 의해 유지된 웨이퍼 (W) 에 대한 스텝-앤드-스캔 방식에 의한 노광 및 미동 스테이지 (WFS2) 상의 웨이퍼 (W) 에 대한 웨이퍼 얼라인먼트의 병행 처리에서는, 통상, 웨이퍼 얼라인먼트가 먼저 완료된다. 주 제어기 (20) 는, 소정의 대기 위치에 웨이퍼 스테이지 (WST2) 를 대기시킨 상태로, 미동 스테이지 (WFS1) 상의 웨이퍼 (W) 에 대한 노광이 완료되길 기다린다.
주 제어기 (20) 는, 노광의 완료에 앞서, 전술한 바와 같이, 가동 블레이드 (BL) 를 소정의 양만큼 하향 구동한다.
그 후, 노광이 완료되면, 도 41 에 나타낸 바와 같이, 주 제어기 (20) 는, 미동 스테이지 (WFS1) 로부터 가동 블레이드 (BL) 로의 액침 공간의 전달을 시작한다. 이 전달은, 제 1 실시형태에서 설명된 것과 유사한 순서로 수행된다.
그 후, 도 42 에 나타낸 바와 같이, 미동 스테이지 (WFS1) 로부터 가동 블레이드 (BL) 로의 액침 공간의 전달이 완료되면, 주 제어기 (20) 는, 미동 스테이지 (WFS1) 를 유지하는 조동 스테이지 (WCS1) 를 한층 더 +Y방향으로 구동하고, 전술한 대기 위치에서 미동 스테이지 (WFS2) 를 유지하면서 대기하고 있는 조동 스테이지 (WCS2) 의 근방까지 조동 스테이지 (WFS2) 를 이동시킨다. 이것에 의해, 조동 스테이지 (WCS1) 에 의해, 미동 스테이지 (WFS1) 가 센터 테이블 (130) 의 바로 위로 반송된다. 이때, 도 43 에 나타낸 바와 같이, 조동 스테이지 (WCS1) 가 내부 공간에 센터 테이블 (130) 을 하우징하고, 또한 센터 테이블 (130) 의 바로 위에서 미동 스테이지 (WFS1) 를 지지하는 상태가 된다. 도 44 는 이때의 노광 장치 (1100) 상태를 평면도를 평면도로 나타낸다. 그러나, 가동 블레이드 (BL) 의 도시는 생략된다. 다른 도면에서도 동일하다.
그 후, 주 제어기 (20) 는 센터 테이블 (130) 의 구동 디바이스 (132) 를 통해 테이블 본체 (136) 를 상향 구동하고, 하부로부터 미동 스테이지 (WFS1) 를 지지시킨다. 그리고, 이 상태에서, 주 제어기 (20) 는, 잠금 기구 (미도시) 를 해제하고, 조동 스테이지 구동계 (51Aa 및 51Ab) 를 통해 조동 스테이지 (WCS1) 를 제 1 부분 (WCS1a) 과 제 2 부분 (WCS1b) 으로 분리한다. 이 동작에 의해, 미동 스테이지 (WFS1) 가 조동 스테이지 (WCS1) 로부터 테이블 본체 (136) 로 전달된다. 따라서, 주 제어기 (20) 는, 미동 스테이지 (WFS1) 를 지지하고 있는 테이블 본체 (136) 를 구동 디바이스 (132) 를 통해 하향 구동한다.
그리고 그 후, 주 제어기 (20) 는, 조동 스테이지 (WCS1) 의 제 1 부분 (WCS1a) 과 제 2 부분 (WCS1b) 을 합체한 후, 잠금 기구 (미도시) 를 잠근다. 이것에 의해, 조동 스테이지 (WCS1) 가 분리 전 상태로 복귀한다 (일체화한다).
다음으로, 주 제어기 (20) 는, 조동 스테이지 (WCS2) 를, 일체화된 조동 스테이지 (WCS1) 에 거의 접촉시키고, 또한 미동 스테이지 구동계 (52A 및 52B) 를 통해 미동 스테이지 (WFS2) 를 -Y방향으로 구동하고, 미동 스테이지 (WFS2) 를 조동 스테이지 (WCS2) 로부터 조동 스테이지 (WCS1) 로 이동 및 탑재 (슬라이드 이동) 한다.
다음으로, 주 제어기 (20) 는, 미동 스테이지 (WFS2) 를 지지한 조동 스테이지 (WCS1) 를, 도 45 에서 흰색 화살표에 의해 나타낸 바와 같이, -Y방향으로 이동시키고, 가동 블레이드 (BL) 로부터 미동 스테이지 (WFS2) 로, 선단 렌즈 (191) 와의 사이에 유지되고 있는 액침 공간을 전달한다. 이 액침 공간 (액체 (Lq)) 의 전달은, 전술한 미동 스테이지 (WFS1) 로부터 가동 블레이드 (BL) 로의 액침 영역의 전달과 반대의 순서로 행해진다.
그 후, 주 제어기 (20) 는, 미동 스테이지 (WFS2) 를 유지한 조동 스테이지 (WCS1) 를 노광 스테이션 (200) 으로 구동한 후, 레티클 얼라인먼트, 그 레티클 얼라인먼트의 결과, 및 웨이퍼 얼라인먼트의 결과 (웨이퍼 (W) 상의 각 샷 영역의 제 2 기준 마크에 기초한 배열 좌표) 에 기초하여, 스텝-앤드-스캔 방식에 의한 노광 동작이 수행된다.
전술한 미동 스테이지 (WFS2) 상의 웨이퍼 (W) 에 대한 노광과 병행하여, 미동 스테이지 (WFS1) 상에서는, 웨이퍼 교환, 웨이퍼 얼라인먼트 등이 전술한 미동 스테이지 (WFS2) 측과 유사하게 수행된다. 이후, 전술한 바와 유사한 처리가 반복적으로 수행된다.
이상 상세히 설명한 바와 같이, 제 2 실시형태의 노광 장치 (1100) 에 따르면, 전술한 제 1 실시형태에서와 동등한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 제 2 실시형태의 노광 장치 (1100) 에 따르면, 주 제어기 (20) 가 웨이퍼 얼라인먼트에 대해 정밀도 우선 모드를 선택했을 경우, 주 제어기 (20) 는, 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 를 이용하여 미동 스테이지 (WFS2) 의 위치를 계측하면서, 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 에 의해 위치 계측상에 이용된 기준점과 동일한 위치 (XY위치) 에 검출 중심을 갖는 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 만을 이용하여, 미동 스테이지 (WFS2) 에 의해 유지되는 웨이퍼 (W) 상의 모든 샷 영역의 각각에 설치된 하나 이상의 얼라인먼트 마크를 검출한다. 주 제어기 (20) 는, 각 얼라인먼트 마크의 검출시에, 미동 스테이지 위치 계측계 (70C) 를 이용하여 미동 스테이지 (WFS2) 의 θz 회전을 계측하고, 그 결과를 이용하여 미동 스테이지 (WFS2) 의 회전 제어를 수행한다. 따라서, 이 정밀도 우선 모드에서의 웨이퍼 얼라인먼트의 결과에 기초하여, 노광의 경우에 미동 스테이지 (WFS2) 를 구동함으로써, 웨이퍼 (W) 상의 모든 샷 영역의 정렬이 노광 위치에 대한 고 정밀도로의 정렬이 가능하게 되며, 그 결과 모든 샷 영역 각각의 레티클 패턴과의 고 정밀도의 오버레이가 가능하게 된다.
또한, 주 제어기 (20) 가 웨이퍼 얼라인먼트에 대해 스루풋 우선 모드를 선택했을 경우에는, 주 제어기 (20) 는, 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 의 위치 계측의 기준점과 동일한 위치 (XY위치) 에 검출 중심을 갖는 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1), 및 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 의 검출 중심과 기존의 위치 관계에 있는 검출 중심을 갖는 세컨더리 얼라인먼트계 (AL21 내지 AL24) 를 이용하여, 미동 스테이지 (WFS2) 에 의해 유지되는 웨이퍼 (W) 상의 모든 샷 영역의 각각에 설치된 하나 이상의 얼라인먼트 마크를 검출한다. 이 스루풋 우선 모드에서의 웨이퍼 얼라인먼트의 결과에 기초하여, 노광의 경우에, 미동 스테이지 (WFS2) 를 구동함으로써, 충분한 스루풋으로 충분한 오버레이 정밀도를 달성하는 것이 가능하게 된다.
또한, 전술한 제 2 실시형태에서는, 얼라이너 (99) (얼라인먼트계 (AL1, 및 AL21 내지 AL24)) 의 주위에 배치된 Y헤드 (96 및 97) (헤드 유닛 (98A 내지 98D)), 및 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 상에 설치된 Y스케일 (87y1 및 87y2) 에 의해 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 의 θz 위치를 계측하는 미동 스테이지 위치 계측계 (70C) 가 구성되는 경우에 대해 예시했다. 그러나, 이뿐만 아니라, 예를 들어, Y스케일 (87y1 및 87y2) 대신에 격자 (RG) 를 이용하는 구성도 또한 채용될 수 있다. 도 46 은 미동 스테이지 위치 계측계에서 이러한 구성이 채용된 경우의 일례를 나타낸다. 도 46 에서는, 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 의 본체부 (81) 의 상면의 거의 전체 영역에 전술한 격자 (RG) 가 형성되며, Y스케일 (87y1 및 87y2) 의 배치 영역에 대응하는 본체부 (81) (플레이트 (83)) 상면의 영역에는, 발액 처리가 이루어지지 않았다 (발액면이 형성되지 않았다). 이 경우, Y헤드 (96 및 97) 의 각각은, 플레이트 (83) 및 커버 유리 (84) (도 29 의 (a) 참조) 를 통해 위쪽 (+Z측) 으로부터 계측 빔을 격자 (RG) 에 조사하고, 격자 (RG) 의 Y회절 격자로부터 발생하는 회절광을 수광하고, 격자 (RG) (보다 구체적으로, 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2))) 의 +X단부 및 -X단부에서의 Y위치를 계측한다. 따라서, Y헤드 (96 및 97) 의 계측 결과에 기초하여, 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 의 θz 회전이 획득될 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 가, 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 의 검출 중심과 같은 위치 (XY위치) 를 계측 기준점으로 하는 단일의 계측 아암 (71B) 을 구비하는 경우에 대해 예시했지만, 이뿐만 아니라, 도 47 에 나타낸 바와 같이, 계측 아암 (71B) 이 이용될 수 있는 외에도, 각각에 인코더 시스템 (적어도 X헤드와 Y헤드를 하나씩 포함하는 헤드부) 이 구비된 4개의 계측 아암 (71B1 내지 71B4) 이 더 구비된 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 가 이용될 수 있다. 4개의 계측 아암 (71B1 내지 71B4) 각각에 구비된 인코더 시스템은, 세컨더리 얼라인먼트계 (AL21 내지 AL24) 의 검출 중심과 동일한 위치 (XY위치) 를 각각 계측 기준점으로 이용한다. 계측 아암 (71B1 내지 71B4) 이 구비된 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 를 이용하여 (스루풋 우선 모드에서의) 웨이퍼 얼라인먼트를 수행함으로써, 정밀도 우선 모드와 동일한 레벨의 얼라인먼트 정밀도와 스루풋 우선 모드와 동일한 레벨의 고 스루풋이 동시에 달성될 수 있다.
또한, 전술한 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태의 각각 (이하, 각 실시형태로 약칭함) 에서는, 웨이퍼 얼라인먼트에 대해, 웨이퍼 (W) 상의 모든 샷 영역의 각각 설치된 각 하나의 얼라인먼트 마크를 검출하는 것으로 했지만, 이뿐만 아니라, 요구되는 얼라인먼트 정밀도, 스루풋 등에 따라, 검출될 얼라인먼트 마크의 수가 선택될 수 있다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 미동 스테이지 위치 계측계 (70A 및 70B) 가, 전체적으로, 예를 들어 유리로 이루어지고 내부를 광이 진행할 수 있는 계측 아암 (71A 및 71B) 이 구비된 경우를 설명했지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 계측 아암은, 적어도 전술한 각 레이저 빔이 진행하는 부분이 광을 투과시킬 수 있는 중실 부재로 이루어져야 하고, 그 외의 부분은, 예를 들어 광을 투과시키지 않는 부재일 수 있으며 중공 구조를 가질 수 있다. 또한, 계측 아암으로서는, 예를 들어 격자에 대향하는 부분으로부터 계측 빔이 조사될 수 있는 한, 예를 들어 계측 아암의 선단부에 광원 또는 광검출기 등이 내장될 수 있다. 이 경우, 계측 아암의 내부에 인코더의 계측 빔을 진행시킬 필요는 없다.
또한, 계측 아암에서, 각 레이저 빔이 진행하는 부분 (빔 광로 부분) 이 중공일 수 있다. 혹은, 인코더 시스템으로서 격자 간섭형의 인코더 시스템을 채용하는 경우, 회절 격자가 형성되는 광학 부재는 예를 들어 세라믹스, 인바 등과 같은 저열팽창성을 갖는 아암에 설치되기만 하면 된다. 이것은, 특히 인코더 시스템에서는, 가능한 한 공기 요동에 의한 영향을 받지 않도록, 빔이 분리하고 있는 공간이 극히 협소하기 (짧기) 때문이다. 게다가, 이 경우, 온도가 제어된 기체를, 미동 스테이지 (웨이퍼 홀더) 와 계측 아암 사이 (및 빔 광로) 에 공급함으로써, 온도가 안정화될 수 있다. 게다가, 계측 아암은 어떠한 형상을 갖더라도 상관없다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 계측 아암 (71A 및 71B) 은 메인프레임 (BD) 에 설치되어 있는 경우를 설명했지만, 이뿐만 아니라, 계측 아암 (71A 및 71B) 및 메인프레임 (BD) 은 상이한 지지 부재들에 설치될 수도 있다. 예를 들어, 투영계 (투영 유닛 (PU)) 및 얼라인먼트계 (얼라이너 (99)) 는 상이한 지지 디바이스들에 의해 지지될 수 있으며, 투영계의 지지 디바이스에 계측 아암 (71A) 이 설치될 수 있는 반면, 얼라인먼트계의 지지 디바이스에 계측 아암 (71B) 이 설치될 수 있다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 계측 아암 (71A 및 71B) 이 메인프레임 (BD) 에 일체적으로 고정되고 있기 때문에, 내부 응력 (열응력을 포함함) 으로 인해 계측 아암 (71A 및 71B) 에 비틀림 등이 발생할 수도 있으며, 이에 의해, 계측 아암 (71A 및 71B) 과 메인프레임 (BD) 사이의 상대 위치가 변화될 수도 있다. 그러므로, 이러한 경우의 대책으로서, 계측 아암 (71A 및 71B) 의 위치 (메인프레임 (BD) 에 대한 상대 위치, 또는 기준 위치에 대한 위치의 변화) 가 계측될 수 있으며, 액추에이터 등을 이용하여 계측 아암 (71A 및 71B) 의 위치가 미세하게 조정되거나, 혹은, 측정 결과들이 보정될 수 있다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 계측 아암 (71A 및 71B) 과 메인프레임 (BD) 이 일체인 경우에 대해 설명했지만, 이뿐만 아니라, 계측 아암 (71A 및 71B) 과 메인프레임 (BD) 이 분리될 수도 있다. 이 경우, 메인프레임 (BD) (혹은, 기준 위치) 에 대한 계측 아암 (71A 및 71B) 의 위치 (혹은 변위) 를 계측하는 계측 장치 (예를 들어, 인코더 및/또는 간섭계), 및 계측 아암 (71A 및 71B) 의 위치를 조정하는 액추에이터 등이 제공될 수 있으며, 주 제어기 (20) 뿐만 아니라 그 밖의 제어기들은, 계측 디바이스의 계측 결과들에 기초하여, 메인프레임 (BD) (및 투영 광학계 (PL)) 과 계측 아암 (71A 및 71B) 사이의 위치 관계를, 소정의 관계로 (예를 들어, 일정하게) 유지될 수 있다.
또한, 계측 아암 (71A 및 71B) 에 광학 기술에 의해 계측 아암 (71A 및 71B) 의 변동을 계측하도록, 계측 시스템 (센서), 온도 센서, 압력 센서, 진동계측용의 가속도 센서 등이 설치될 수 있다. 혹은, 계측 아암 (71A 및 71B) 에서의 변동을 측정하도록 왜곡 센서 (스트레인 게이지 (strain gauge)) 또는 변위 센서가 설치될 수 있다. 그리고, 이들 센서에 의해 획득된 값들을 사용함으로써, 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 및/또는 웨이퍼 스테이지 위치 계측계 (68A), 또는 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 및/또는 웨이퍼 스테이지 위치 계측계 (68B) 에 의해 획득된 위치 정보가 보정될 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 계측 아암 (71A) (또는 71B) 이 메인프레임 (BD) 으로부터 하나의 지지 부재 (72A (또는 72B)) 를 통해 캔틸레버 상태로 지지되는 경우에 대해 설명했지만, 이뿐만 아니라, 예를 들어, X축 방향으로 이격된 2개의 매달림 부재들을 포함하는 U자 형상의 매달림부를 통해 계측 아암 (71A) (또는 71B) 이 메인프레임 (BD) 에 의해 매달림 지지될 수 있다. 이 경우, 2개의 매달림 부재들의 사이를 미동 스테이지를 이동할 수 있도록, 그 2개의 매달림 부재들 사이의 간격을 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 미동 스테이지 위치 계측계 (70A 및 70B) 가 캔틸레버 상태로 지지되는 계측 아암 (71A 및 71B) 이 각각 구비된 경우에 대해 예시했지만, 미동 스테이지 위치 계측계 (70A 및 70B) 가 반드시 계측 아암에 구비될 필요는 없다. 환언하면, 미동 스테이지 위치 계측계 (70A 및 70B) 에 대응하는 제 1 계측계 및 제 2 계측계 중 적어도 일방은, 조동 스테이지 (WCS1 및 WCS2) 의 공간부 내에 격자 (RG) 에 대향하여 배치되어 격자 (RG) 에 조사된 적어도 하나의 계측 빔의 격자 (RG) 로부터의 회절광을 수광하는 헤드를 가지며, 헤드의 출력에 기초하여 적어도 XY평면 내의 미동 스테이지 (WFS1 (또는 WFS2)) 의 위치 정보를 계측할 수 있는 한, 충분하다. 환언하면, 제 1 계측계 (상기 실시형태의 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 가 이에 상당함) 는, 노광 스테이션에 유지 부재 (미동 스테이지) 가 왔을 때, 유지 부재에 적어도 하나의 제 1 계측 빔을 하부로부터 조사하고, 제 1 계측 빔의 귀환광을 수광하고, 유지 부재의 XY평면 내의 위치 정보를 계측할 수 있는 한, 어떠한 구성이라도 상관없다. 또한, 제 2 계측계 (상기 각 실시형태의 미동 스테이지 위치 계측계 (70B) 가 이에 상당함) 는, 계측 스테이션에 유지 부재 (미동 스테이지) 가 왔을 때, 유지 부재에 적어도 하나의 제 2 계측 빔을 하부로부터 조사하고, 제 2 계측 빔의 귀환광을 수광하고, 유지 부재의 XY평면 내의 위치 정보를 계측할 수 있는 한, 어떠한 구성이라도 상관없다.
또한, 상기 각 실시형태에서, 인코더 시스템 (73) 은, X헤드와 한 벌의 Y헤드가 구비된 경우에 대해 예시했지만, 이 외에도, 예를 들어 X축 방향 및 Y축 방향의 2개의 방향을 계측 방향으로 하는 1개 또는 2개의 2차원 헤드 (2D 헤드) 가 설치될 수 있다. 2개의 2D 헤드가 설치되는 경우, 2개의 검출점이 격자 상에서 노광 위치를 중심으로 하여 X축 방향으로 동일 거리 이격된 2개의 지점이 되도록 배열될 수 있다.
또한, 미동 스테이지 위치 계측계 (70A) 는, 레이저 간섭계 시스템 (75) 가 구비되지 않고도, 인코더 시스템 (73) 을 이용하는 것만으로, 미동 스테이지의 6 자유도 방향에 관한 위치 정보를 계측할 수 있다. 이 외에도, 예를 들어 X축 방향 및 Y축 방향 중 적어도 일 방향 및 Z축 방향에서의 위치 정보를 계측할 수 있는 인코더도 또한 이용될 수 있다. 예를 들어, 2차원의 격자 (RG) 상의 동일 직선상에 없는 3개의 계측점에, X축 방향과 Z축 방향에 관한 위치 정보를 계측할 수 있는 인코더와 Y축 방향과 Z축 방향에 관한 위치 정보를 계측할 수 있는 인코더를 포함하는 총 3개의 인코더로부터 계측 빔을 조사하고 귀환광들을 수광함으로써, 격자 (RG) 가 설치된 이동체의 6 자유도 방향의 위치 정보가 계측될 수 있다. 또한, 인코더 시스템 (73) 의 구성은 전술한 실시형태에 한정되지 않으며, 임의적이다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 미동 스테이지의 상면, 즉 웨이퍼에 대향하는 면에 격자가 배치되었지만, 이뿐만 아니라, 격자는 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 홀더에 형성될 수 있다. 이 경우, 노광중에 웨이퍼 홀더가 팽창하거나 미동 스테이지에 대한 장착 위치가 시프트하는 경우이더라도, 이에 추종하여 웨이퍼 홀더 (웨이퍼) 의 위치를 계측할 수 있다. 또한, 격자는 미동 스테이지의 저면에 배치될 수 있으며, 이 경우, 인코더 헤드로부터 조사되는 계측 빔이 미동 스테이지의 내부를 진행하지 않기 때문에, 미동 스테이지는 광이 투과할 수 있는 중실 부재일 필요가 없으며, 미동 스테이지가 내부에 배관, 배선 등을 갖는 중공 구조를 배치할 수 있으므로 미동 스테이지의 무게를 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 계측 빔이 계측 아암 (71A 및 71B) 의 내부를 진행하고 미동 스테이지의 격자 (RG) 에 하부로부터 조사되는 인코더 시스템을 이용했지만, 이뿐만 아니라, 계측 아암에 인코더 헤드의 광학계 (빔 스플리터 등) 를 가지며 광학계와 광원이 광섬유에 의해 접속되어 그 광섬유를 통해 광원으로부터 레이저광을 광학계로 전송하고, 및/또는 광학계와 수광부를 광섬유에 의해 접속하여 그 광섬유에 의해 격자 (RG) 로부터의 귀환광을 광학계로부터 수광부에 전송하는 인코더 시스템이 이용될 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 조동 스테이지 (WCS1 및 WCS2) 가, 제 1 부분과 제 2 부분으로 분리 가능하고 제 1 부분과 제 2 부분이 계합 가능한 경우에 대해 설명했지만, 이 외에도, 제 1 부분과 제 2 부분이 물리적으로는 계속 이격되어 있더라도, 서로 접근 및 이간 가능하고, 이간했을 때에는 유지 부재 (상기 실시형태의 미동 스테이지) 를 이탈 가능한 반면, 접근했을 때에는 유지 부재를 지지 가능하다면, 임의의 유형의 배열을 가질 수도 있다.
또한, 미동 스테이지를 조동 스테이지에 대해 구동하는 구동 기구는, 상기 각 실시형태에서 설명된 기구에 한정되지 않는다. 예를 들어, 실시형태에서는, 미동 스테이지를 Y축 방향으로 구동하는 코일이 미동 스테이지를 Z축 방향으로 구동하는 코일로서도 또한 기능했지만, 이 외에도, 미동 스테이지를 Y축 방향으로 구동하는 액추에이터 (리니어 모터), 및 미동 스테이지를 Z축 방향으로 구동하는, 또는 보다 구체적으로 미동 스테이지를 부상시키는 액추에이터가, 각각 독립적으로 설치될 수 있다. 이 경우, 미동 스테이지에 항상 일정한 부상력을 작용시키는 것이 가능하기 때문에, 미동 스테이지의 Z축 방향의 위치가 안정화된다. 또한, 상기 각 실시형태에서는, 미동 스테이지에 구비된 가동자부 (82a 및 82b) 가 측면도에서 U자 형상을 갖는 경우에 대해 설명했지만, 물론, 미동 스테이지를 구동하는 리니어 모터에 구비된 가동자부뿐만 아니라 고정자부도 U자 형상일 필요는 없다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) 는, 로렌츠의 힘 (전자기력) 의 작용에 의해 조동 스테이지 (WCS1 및 WCS2) 에 의해 비접촉 지지를 받았지만, 이 외에도, 예를 들어 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) 에 진공 예압형의 공기 정압 베어링 등이 설치되어, 조동 스테이지 (WCS1 및 WCS2) 에 대해 부상 지지될 수 있다. 또한, 상기 실시형태에서, 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) 는, 모든 6 자유도 방향으로 구동될 수 있었지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 적어도 XY평면에 평행한 2차원 평면 내를 이동할 수 있기만 하면 된다. 또한, 미동 스테이지 구동계 (52A 및 52B) 는, 전술한 무빙 마그넷 유형에 한정되지 않으며, 무빙 코일 유형일 수도 있다. 게다가, 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) 는, 조동 스테이지 (WCS1 또는 WCS2) 에 접촉 지지를 받고 있어도 된다. 따라서, 미동 스테이지 (WFS1 및 WFS2) 를 조동 스테이지 (WCS1 또는 WCS2) 에 대해 구동하는 미동 스테이지 구동계로서는, 예를 들어 회전 모터와 볼 나사 (또는 피드 나사) 가 이용을 위해 조합될 수도 있다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지의 총 이동 범위 내에서 그 위치 계측이 가능해지도록 미동 스테이지 위치 계측계를 구성될 수 있다. 이 경우, 웨이퍼 스테이지 위치 계측계가 필요하지 않게 될 것이다. 또한, 상기 실시형태에서, 베이스보드 (12) 는 웨이퍼 스테이지의 구동력의 반력의 작용에 의해 이동할 수 있는 카운터매스일 수 있다. 이 경우, 조동 스테이지가 카운터매스로서 사용될 필요는 없고, 조동 스테이지는 전술한 실시형태에서와 같이 카운터매스로서 사용될 때에도 조동 스테이지의 무게가 감소될 수 있다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 계측 스테이션 (300) 에서 웨이퍼 (W) 에 대한 계측의 일례로서 얼라인먼트 마크 계측 (웨이퍼 얼라인먼트) 이 수행되는 경우에 대해 설명했지만, 이뿐만 아니라 (혹은 이에 대신하여) 웨이퍼 (W) 표면의 투영 광학계 (PL) 의 광축 AX방향의 위치를 계측하는 면 위치 계측이 수행될 수 있다. 이 경우, 예를 들어 미국 특허출원 공개 제 2008/0088843 호 명세서에 개시된 바와 같이, 면 위치 계측과 동시에, 웨이퍼를 유지하는 미동 스테이지의 상면의 면 위치 계측이 수행되고, 그 결과를 이용하여, 노광시의 웨이퍼 (W) 의 포커스 레벨링 제어가 수행될 수 있다.
또한, 상기 각 실시형태의 노광 장치에서 이용되는 웨이퍼는, 450mm 웨이퍼에 한정되어 것이 아니고, 더 작은 크기의 웨이퍼 (300mm 웨이퍼 등) 일 수 있다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 노광 장치가 액침형의 노광 장치인 경우에 대해 설명했다. 그러나, 이에 한정되는 것이 아니며, 액체 (물) 없이도 웨이퍼 (W) 의 노광을 수행하는 건식 노광 장치에서도 본 발명이 적합하게 적용될 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 스캐닝 스테퍼에 본 발명이 적용되었을 경우에 대해 설명했지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 스테퍼 등의 정지형 노광 장치에 본 발명이 적용될 수도 있다. 스테퍼의 경우에서도, 인코더를 이용하여 노광 대상의 물체가 탑재된 스테이지의 위치를 계측함으로써, 간섭계를 이용하여 스테이지의 위치를 계측하는 경우와는 달리, 공기 요동에 의해 야기되는 위치 계측 오차는 실질적으로 영으로 할 수 있으며, 인코더의 계측값에 기초하여, 스테이지를 고 정밀도로 위치결정하는 것이 가능하게 되어, 결과적으로 레티클 패턴을 고 정밀도로 물체 상에 전사하는 것이 가능하게 된다. 또한, 샷 영역과 샷 영역을 합성하는 스텝-앤드-스티치 (step-and-stitch) 방식에 의한 축소 투영 노광 장치에도 본 발명이 적용될 수도 있다.
또한, 상기 실시형태의 노광 장치에서의 투영 광학계의 배율은 축소계 뿐만 아니라 등배계 또는 확대계 중 어느 일방일 수도 있으며, 투영 광학계 (PL) 는 굴절계 뿐만 아니라, 반사계 또는 반사 굴절계 중 어느 일방일 수도 있고, 이 투영 이미지는 도립상 또는 정립상 중 어느 일방일 수도 있다.
또한, 조명광 (IL) 은 ArF 엑시머 레이저빔 (파장 193nm) 에 한정되지 않지만, KrF 엑시머 레이저빔 (파장 248nm) 과 같은 자외광, 또는 F2 레이저빔 (파장 157nm) 과 같은 진공자외광일 수도 있다. 예를 들어, 미국 특허 제 7,023,610 호에 개시된 바와 같이, DFB 반도체 레이저 또는 섬유 레이저에 의해 사출되는 적외역 또는 가시역에 의해 단일 파장 레이저빔을, 예를 들어 에르븀 (또는 에르븀과 이테르븀 양방 모두) 이 도핑된 섬유 앰프로 증폭함으로써, 그리고 비선형 광학 결정을 이용하여 자외광에 파장 변환함으로써 획득되는 고조파가 진공자외광으로서 이용될 수도 있다.
또한, 전술한 실시형태에서는, 노광 장치 (10) 의 조명광 (IL) 이 파장 100nm 이상의 파장을 갖는 광에 한정되지 않으며, 물론, 파장 100nm 미만의 파장을 갖는 광이 이용될 수도 있다. 예를 들어, 본 발명은 연질 X선 영역 (예컨대, 5 내지 15nm 의 파장역) 의 EUV (Extreme Ultraviolet) 광을 이용하는 EUV 노광 장치에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 전자빔 또는 이온빔과 같은 하전 입자선을 이용하는 노광 장치에도 적용될 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서, 광투과성의 기판상에 소정의 차광 패턴 (또는 위상 패턴 혹은 감광 패턴 (light attenuation pattern)) 이 형성되는 광투과형 마스크 (레티클) 가 이용된다. 그러나, 이 레티클 대신에, 예를 들어 미국 특허 제 6,778,257 호에 개시된 바와 같이, 노광될 패턴의 전자 데이터에 따라, 투과 패턴, 반사 패턴, 또는 발광 패턴이 형성되는 전자 마스크 (가변 성형 마스크, 액티브 마스크, 혹은 이미지 생성기로도 지칭되며, 예를 들어 비발광형 화상 표시 소자 (공간 광 변조기) 의 일종인 DMD (Digital Micromirror Device) 등을 포함함) 가 또한 이용될 수 있다. 이러한 가변 성형 마스크를 이용하는 경우, 웨이퍼 또는 유리판 등이 탑재되는 스테이지가 가변 성형 마스크에 대해 주사되기 때문에, 이 스테이지의 위치를 인코더 시스템 및 레이저 간섭계 시스템을 이용하여 계측함으로써, 상기 실시형태와 동등한 효과가 획득될 수 있다.
또한, 예를 들어 국제공개 제 2001/035168 호에 개시된 바와 같이, 간섭 무늬를 웨이퍼 (W) 상에 형성함으로써, 웨이퍼 (W) 상에 라인-앤드-스페이스 (line-and-space) 패턴을 형성하는 노광 장치 (리소그래피 시스템) 에도 본 발명이 적용될 수 있다.
게다가, 예를 들어 미국 특허 제 6,611,316 호에 개시된 바와 같이, 본 발명은, 2 개의 레티클 패턴을 투영 광학계를 통해 합성하고 1 회의 스캔 노광에 의해 하나의 샷 영역을 거의 동시에 이중 노광하는 노광 장치에도 적용될 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서 패턴이 형성될 물체 (에너지 빔이 조사되는 노광 대상의 물체) 는 웨이퍼에 한정되는 것이 아니며, 유리판, 세라믹 기판, 필름 부재, 혹은 마스크 블랭크와 같은 다른 물체들일 수도 있다.
또한, 노광 장치의 용도로서는 반도체 소자를 제조하기 위한 노광 장치에 한정되지 않으며, 예를 들어 직사각형의 유리판에 액정 표시 소자 패턴이 전사되는 액정용의 노광 디바이스뿐만 아니라, 유기 전자발광식 표시장치, 박막 자기 헤드, 촬상 소자 (예컨대, CCD), 마이크로머신 및 DNA 칩을 제조하기 위한 노광 장치에도 광범위하게 적용될 수 있다. 본 발명은, 반도체 소자와 같은 마이크로 디바이스를 제조하는 것 외에도, 가시광 노광 장치, EUV 노광 장치, X선 노광 장치, 전자빔 노광 장치 등에 의해 사용되는 레티클 또는 마스크를 제조하기 위해, 유리 기판, 실리콘 웨이퍼 등에 회로 패턴을 전사하는 노광 장치에도 적용될 수 있다.
또한, 노광 장치 등에 관하여 어느 정도까지는 본 설명에서 인용된 모든 공개 게시물, PCT 국제출원공개, 미국 특허출원 및 미국 특허는, 본 명세서에 참조로써 각각 통합되어 있다.
반도체 소자와 같은 전자 디바이스는, 디바이스의 기능/성능 설계가 수행되는 단계, 이 설계 단계에 기초한 레티클을 제작하는 단계, 실리콘 재료로부터 웨이퍼를 제작하는 단계, 전술한 실시형태에서의 노광 장치 (패턴 형성 장치) 및 노광 방법에 의해 마스크 (레티클) 의 패턴이 웨이퍼에 전사되는 리소그래피 단계, 노광된 웨이퍼가 현상되는 현상 단계, 레지스트가 잔존하고 있는 부분 이외의 부분의 노출 부재가 에칭에 의해 제거되는 에칭 단계, 에칭이 완료되었을 때 불필요해진 레지스트가 제거되는 레지스트 제거 단계, 디바이스 조립 단계 (다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함함), 검사 단계 등을 거쳐 제조된다. 이 경우, 리소그래피 단계에서, 상기 실시형태의 노광 장치를 이용하여 전술한 노광 방법이 실행되어 웨이퍼 상에 디바이스 패턴이 형성되기 때문에, 고집적도의 디바이스가 양호한 생산성으로 제조될 수 있다.
산업상 이용가능성
본 발명의 노광 장치 및 노광 방법은, 에너지 빔을 물체 상에 조사함으로써 물체 상에 패턴을 형성하는 데 적합하다. 또한, 본 발명의 디바이스 제조 방법은, 전자 디바이스를 제조하는 데 적합하다.

Claims (60)

  1. 투영 광학계를 통하여 조명광으로 기판을 노광하는 노광 장치로서,
    상기 투영 광학계를 지지하는 프레임 부재와,
    상기 투영 광학계의 하방에 배치되고, 표면이 상기 투영 광학계의 광축과 직교하는 소정 평면과 평행하게 배치되는 베이스 부재와,
    상기 베이스 부재 상에 배치되고, 상기 기판의 탑재 영역과, 상기 탑재 영역보다 낮게 배치되고, 격자를 갖는 계측면을 갖는 유지 부재와,
    상기 프레임 부재에 지지되고, 일부가 상기 투영 광학계의 하방에 배치되는 제 1 계측 부재와, 상기 계측면과 상기 베이스 부재의 표면 사이에 배치되도록 상기 제 1 계측 부재에 형성되는 제 1 헤드부를 통해, 상기 계측면에 대하여 그 하방으로부터 제 1 계측 빔을 조사하여, 상기 유지 부재의 위치 정보를 계측하는 제 1 계측계를 가지며, 상기 투영 광학계를 통하여 상기 조명광을 상기 기판에 조사하는 노광 처리가 수행되는 노광 스테이션과,
    상기 투영 광학계로부터 이격되어 상기 프레임 부재에 지지되는 검출계와, 상기 프레임 부재에 지지되고, 일부가 상기 검출계의 하방에 배치되는 제 2 계측 부재와, 상기 계측면과 상기 베이스 부재의 표면 사이에 배치되도록 상기 제 2 계측 부재에 형성되는 제 2 헤드부를 통해, 상기 계측면에 대하여 그 하방으로부터 제 2 계측 빔을 조사하여, 상기 유지 부재의 위치 정보를 계측하는 제 2 계측계를 가지며, 상기 검출계에 의한 상기 기판의 계측 처리가 수행되는 계측 스테이션과,
    상기 노광 스테이션에서는 상기 제 1 계측계에 의해 계측되는 위치 정보에 기초하여 상기 유지 부재의 이동을 제어함과 함께, 상기 계측 스테이션에서는 상기 제 2 계측계에 의해 계측되는 위치 정보에 기초하여 상기 유지 부재의 이동을 제어하는 제어 장치를 구비하는, 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 계측계는 각각 제 1, 제 2 방향, 및 상기 제 1, 제 2 방향과 직교하는 제 3 방향을 포함하는 6 자유도 방향에 관해서 상기 유지 부재의 위치 정보를 계측하는, 노광 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 계측면은, 반사형의 2차원 격자가 형성되고,
    상기 제 1, 제 2 계측계는 각각 상기 제 1, 제 2 헤드부를 통해, 상기 계측면에서 반사되는 상기 제 1, 제 2 계측 빔을 검출하는, 노광 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 2차원 격자의 형성 영역은 그 사이즈가 상기 유지 부재에 유지되는 기판의 사이즈보다 큰, 노광 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유지 부재는, 상기 2차원 격자의 형성 영역을 커버하는 보호 부재를 가지며,
    상기 제 1, 제 2 계측 빔은 각각 상기 보호 부재를 통해 상기 2차원 격자에 조사되는, 노광 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 계측계는, 상기 소정 평면 내에서 서로 직교하는 제 1, 제 2 방향에 관해서, 상기 투영 광학계를 통하여 상기 조명광이 조사되는 노광 영역 내에 상기 제 1 계측 빔을 조사하는 검출점을 갖는, 노광 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 계측계는, 상기 제 1 계측 빔을 포함하는 복수의 제 1 계측 빔을 상기 계측면에 조사하고,
    상기 복수의 제 1 계측 빔은, 상기 노광 영역 내에서 상기 제 1, 제 2 방향 중 적어도 일방에 관해서 위치가 상이한, 상기 검출점을 포함하는 복수의 검출점에 각각 조사되는, 노광 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 검출점의 하나는, 상기 노광 영역 내에서 그 중심과 일치하는, 노광 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 검출점은, 상기 노광 영역 내에서 그 중심에 관해서 대칭으로 배치되는 1 쌍의 검출점을 포함하는, 노광 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 기판은, 상기 투영 광학계와 액체를 통하여 상기 조명광으로 노광되고,
    상기 액체와 접하는 상기 투영 광학계의 광학 부재를 둘러싸고 형성되는 노즐 부재를 가지며, 상기 노즐 부재를 통해 공급되는 액체에 의해 상기 투영 광학계의 아래에 액침 영역을 형성함과 함께, 상기 노즐 부재를 통해 상기 액침 영역의 액체를 회수하는 국소 액침 장치와,
    상기 노광 스테이션에 있어서 상기 베이스 부재 상에 배치되고, 상면을 갖는 가동 부재를 더 구비하고,
    상기 기판은, 상기 투영 광학계와 상기 액침 영역의 액체를 통해 상기 조명광으로 노광되고,
    상기 제어 장치는, 일방이 상기 투영 광학계와 대향하여 배치되는 상기 유지 부재와 상기 가동 부재가 서로 접근하도록, 상기 유지 부재와 상기 가동 부재 중 타방을 상기 유지 부재와 상기 가동 부재 중 일방에 대하여 상대 이동시킴과 함께, 상기 유지 부재와 상기 가동 부재 중 일방 대신에 상기 유지 부재와 상기 가동 부재 중 타방이 상기 투영 광학계와 대향하여 배치되도록, 상기 접근한 유지 부재와 가동 부재를 상기 노즐 부재에 대하여 상대 이동시키고, 상기 액침 영역을, 상기 투영 광학계의 아래에 유지하면서 상기 유지 부재와 상기 가동 부재 중 일방으로부터 타방으로 이동시키는, 노광 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 계측 부재는 각각 상기 제 1, 제 2 헤드부가 형성되고, 상기 투영 광학계의 하방에 배치되는 제 1 부재와, 상기 프레임 부재에 접속되고, 상기 제 1 부재를 지지하는 제 2 부재를 갖는, 노광 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 계측 부재는 각각 상기 제 1 부재가 제 1, 제 2 방향과 직교하는 제 3 방향에 관해서 상기 계측면과 상기 베이스 부재의 표면 사이에 배치되도록 상기 제 2 부재에 의해 지지되는, 노광 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 계측 부재는, 상기 투영 광학계의 아래에 상기 제 1 헤드부가 위치지어지도록, 상기 소정 평면 내에서 서로 직교하는 제 1, 제 2 방향 중 상기 제 1 방향에 관해서 상기 제 1 부재가 연장되어 형성되고,
    상기 제 2 계측 부재는, 상기 검출계의 아래에 상기 제 2 헤드부가 위치지어지도록, 상기 제 1 방향에 관해서 상기 제 1 부재가 연장되어 형성되는, 노광 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 노광 스테이션과 상기 계측 스테이션은, 상기 제 1 방향에 관해서 위치가 상이하도록 배치되는, 노광 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 계측 부재는, 상기 제 1 방향에 관해서 일측에 상기 제 1 헤드부가 형성되고, 상기 제 1 방향에 관해서 타측에서 상기 프레임 부재에 지지되고,
    상기 제 2 계측 부재는, 상기 제 1 방향에 관해서 타측에 상기 제 2 헤드부가 형성되고, 상기 제 1 방향에 관해서 일측에서 상기 프레임 부재에 지지되는, 노광 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 계측 부재는 각각 상기 제 1 방향에 관해서 일단측에서만 상기 프레임 부재에 지지되는, 노광 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 유지 부재는, 상기 제 1 부재가 상기 제 1 방향에 관해서 상기 일측으로부터 상기 계측면의 하방으로 진입하도록, 상기 투영 광학계의 아래로 이동되는, 노광 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 유지 부재는, 상기 제 1 부재가 상기 제 1 방향에 관해서 상기 타측으로부터 상기 계측면의 하방으로 진입하도록, 상기 검출계의 아래로 이동되는, 노광 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 계측계는, 상기 제 1 헤드부와 상기 제 1 계측 부재의 내부를 통해, 상기 계측면에서 반사되는 상기 제 1 계측 빔을 검출하고,
    상기 제 2 계측계는, 상기 제 2 헤드부와 상기 제 2 계측 부재의 내부를 통해, 상기 계측면에서 반사되는 상기 제 2 계측 빔을 검출하는, 노광 장치.
  20. 삭제
  21. 투영 광학계를 통하여 조명광으로 기판을 노광하는 노광 방법으로서,
    상기 기판의 탑재 영역과, 상기 탑재 영역보다 낮게 배치되는, 격자를 갖는 계측면을 갖는 유지 부재를, 표면이 상기 투영 광학계의 광축과 직교하는 소정 평면과 평행하게 배치되는 베이스 부재 상에서 이동시키는 것과,
    상기 투영 광학계를 지지하는 프레임 부재에 지지되고, 일부가 상기 투영 광학계의 하방에 배치되는 제 1 계측 부재를 가지며, 상기 투영 광학계를 통하여 상기 조명광을 상기 기판에 조사하는 노광 처리가 수행되는 노광 스테이션에 있어서, 상기 계측면과 상기 베이스 부재의 표면 사이에 배치되도록 상기 제 1 계측 부재에 형성되는 제 1 헤드부를 통해, 상기 계측면에 대하여 그 하방으로부터 제 1 계측 빔을 조사하는 제 1 계측계에 의해, 상기 유지 부재의 위치 정보를 계측하는 것과,
    상기 투영 광학계로부터 이격되어 상기 프레임 부재에 지지되는 검출계와, 상기 프레임 부재에 지지되고, 일부가 상기 검출계의 하방에 배치되는 제 2 계측 부재를 가지며, 상기 검출계에 의한 상기 기판의 계측 처리가 수행되는 계측 스테이션에 있어서, 상기 계측면과 상기 베이스 부재의 표면 사이에 배치되도록 상기 제 2 계측 부재에 형성되는 제 2 헤드부를 통해, 상기 계측면에 대하여 그 하방으로부터 제 2 계측 빔을 조사하는 제 2 계측계에 의해, 상기 유지 부재의 위치 정보를 계측하는 것과,
    상기 노광 스테이션에서는 상기 제 1 계측계에 의해 계측되는 위치 정보에 기초하여, 제 1 이동체에 의해 지지되는 상기 유지 부재의 이동을 제어함과 함께, 상기 계측 스테이션에서는 상기 제 2 계측계에 의해 계측되는 위치 정보에 기초하여, 제 2 이동체에 의해 지지되는 상기 유지 부재의 이동을 제어하는 것을 포함하는, 노광 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 계측계는 각각 제 1, 제 2 방향, 및 상기 제 1, 제 2 방향과 직교하는 제 3 방향을 포함하는 6 자유도 방향에 관해서 상기 유지 부재의 위치 정보를 계측하는, 노광 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 계측면은, 반사형의 2차원 격자가 형성되고,
    상기 계측면에서 반사되는 상기 제 1, 제 2 계측 빔은 각각 상기 제 1, 제 2 헤드부를 통해 검출되는, 노광 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 2차원 격자의 형성 영역은 그 사이즈가 상기 유지 부재에 유지되는 기판의 사이즈보다 큰, 노광 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 계측 빔은 각각 상기 2차원 격자의 형성 영역을 커버하는 보호 부재를 통해 상기 2차원 격자에 조사되는, 노광 방법.
  26. 제 21 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 계측 빔은, 상기 소정 평면 내에서 서로 직교하는 제 1, 제 2 방향에 관해서, 상기 투영 광학계를 통하여 상기 조명광이 조사되는 노광 영역 내의 검출점에 조사되는, 노광 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 제 1 계측계는, 상기 제 1 계측 빔을 포함하는 복수의 제 1 계측 빔을 상기 계측면에 조사하고,
    상기 복수의 제 1 계측 빔은, 상기 노광 영역 내에서 상기 제 1, 제 2 방향 중 적어도 일방에 관해서 위치가 상이한, 상기 검출점을 포함하는 복수의 검출점에 각각 조사되는, 노광 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 복수의 검출점의 하나는, 상기 노광 영역 내에서 그 중심과 일치하는, 노광 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 복수의 검출점은, 상기 노광 영역 내에서 그 중심에 관해서 대칭으로 배치되는 1 쌍의 검출점을 포함하는, 노광 방법.
  30. 제 26 항에 있어서,
    상기 기판은, 상기 투영 광학계와 액체를 통하여 상기 조명광으로 노광되고,
    상기 액체와 접하는 상기 투영 광학계의 광학 부재를 둘러싸고 형성되는 노즐 부재를 통해 공급되는 액체에 의해, 상기 투영 광학계의 아래에 액침 영역이 형성되고,
    일방이 상기 투영 광학계와 대향하여 배치되는 상기 제 1 이동체 상의 상기 유지 부재와 가동 부재가 서로 접근하도록, 상기 유지 부재와 상기 가동 부재 중 타방을 상기 유지 부재와 상기 가동 부재 중 일방에 대하여 상대 이동시키는 것과,
    상기 유지 부재와 상기 가동 부재 중 일방 대신에 상기 유지 부재와 상기 가동 부재 중 타방이 상기 투영 광학계와 대향하여 배치되도록, 상기 접근한 유지 부재와 가동 부재를 상기 노즐 부재에 대하여 상대 이동시키는 것을 포함하고,
    상기 액침 영역을, 상기 투영 광학계의 아래에 유지하면서 상기 유지 부재와 상기 가동 부재 중 일방으로부터 타방으로 이동시키는, 노광 방법.
  31. 디바이스 제조 방법으로서,
    제 21 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 방법을 사용하여 기판을 노광하는 것과,
    상기 노광된 기판을 현상하는 것을 포함하는, 디바이스 제조 방법.
  32. 삭제
  33. 삭제
  34. 삭제
  35. 삭제
  36. 삭제
  37. 삭제
  38. 삭제
  39. 삭제
  40. 삭제
  41. 삭제
  42. 삭제
  43. 삭제
  44. 삭제
  45. 삭제
  46. 삭제
  47. 삭제
  48. 삭제
  49. 삭제
  50. 삭제
  51. 삭제
  52. 삭제
  53. 삭제
  54. 삭제
  55. 삭제
  56. 삭제
  57. 삭제
  58. 삭제
  59. 삭제
  60. 삭제
KR1020117016918A 2008-12-19 2009-12-18 노광 장치, 노광 방법, 및 디바이스 제조 방법 KR101729791B1 (ko)

Applications Claiming Priority (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13931408P 2008-12-19 2008-12-19
US61/139,314 2008-12-19
JPJP-P-2009-122447 2009-05-20
JP2009122447 2009-05-20
JPJP-P-2009-211573 2009-09-14
JP2009211573 2009-09-14
US12/640,508 US8773635B2 (en) 2008-12-19 2009-12-17 Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
US12/640,508 2009-12-17
PCT/JP2009/071722 WO2010071239A1 (en) 2008-12-19 2009-12-18 Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110106890A KR20110106890A (ko) 2011-09-29
KR101729791B1 true KR101729791B1 (ko) 2017-05-11

Family

ID=42265564

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117016918A KR101729791B1 (ko) 2008-12-19 2009-12-18 노광 장치, 노광 방법, 및 디바이스 제조 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8773635B2 (ko)
JP (2) JP5625345B2 (ko)
KR (1) KR101729791B1 (ko)
TW (1) TWI497220B (ko)
WO (1) WO2010071239A1 (ko)

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007097466A1 (ja) 2006-02-21 2007-08-30 Nikon Corporation 測定装置及び方法、処理装置及び方法、パターン形成装置及び方法、露光装置及び方法、並びにデバイス製造方法
EP2003680B1 (en) 2006-02-21 2013-05-29 Nikon Corporation Exposure apparatus, exposure method and device manufacturing method
SG178791A1 (en) * 2006-02-21 2012-03-29 Nikon Corp Pattern forming apparatus, mark detecting apparatus, exposure apparatus, pattern forming method, exposure method and device manufacturing method
US8970820B2 (en) * 2009-05-20 2015-03-03 Nikon Corporation Object exchange method, exposure method, carrier system, exposure apparatus, and device manufacturing method
US8355116B2 (en) * 2009-06-19 2013-01-15 Nikon Corporation Exposure apparatus and device manufacturing method
US8294878B2 (en) * 2009-06-19 2012-10-23 Nikon Corporation Exposure apparatus and device manufacturing method
US8446569B2 (en) * 2009-06-19 2013-05-21 Nikon Corporation Exposure apparatus, exposure method and device manufacturing method
US8472008B2 (en) * 2009-06-19 2013-06-25 Nikon Corporation Movable body apparatus, exposure apparatus and device manufacturing method
US20110096306A1 (en) * 2009-09-28 2011-04-28 Nikon Corporation Stage apparatus, exposure apparatus, driving method, exposing method, and device fabricating method
US20110102761A1 (en) * 2009-09-28 2011-05-05 Nikon Corporation Stage apparatus, exposure apparatus, and device fabricating method
US20110096318A1 (en) * 2009-09-28 2011-04-28 Nikon Corporation Exposure apparatus and device fabricating method
US20110096312A1 (en) * 2009-09-28 2011-04-28 Nikon Corporation Exposure apparatus and device fabricating method
US20110123913A1 (en) * 2009-11-19 2011-05-26 Nikon Corporation Exposure apparatus, exposing method, and device fabricating method
US20110128523A1 (en) * 2009-11-19 2011-06-02 Nikon Corporation Stage apparatus, exposure apparatus, driving method, exposing method, and device fabricating method
US20110164238A1 (en) * 2009-12-02 2011-07-07 Nikon Corporation Exposure apparatus and device fabricating method
US8488106B2 (en) * 2009-12-28 2013-07-16 Nikon Corporation Movable body drive method, movable body apparatus, exposure method, exposure apparatus, and device manufacturing method
NL2006913A (en) 2010-07-16 2012-01-17 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and method.
NL2007155A (en) * 2010-08-25 2012-02-28 Asml Netherlands Bv Stage apparatus, lithographic apparatus and method of positioning an object table.
NL2008272A (en) * 2011-03-09 2012-09-11 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus.
JP5910982B2 (ja) * 2011-11-01 2016-04-27 株式会社ニコン 移動体装置及び露光装置、並びにデバイス製造方法
US9207549B2 (en) * 2011-12-29 2015-12-08 Nikon Corporation Exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method with encoder of higher reliability for position measurement
KR102203305B1 (ko) * 2012-10-02 2021-01-14 가부시키가이샤 니콘 노광 장치 및 노광 방법, 그리고 디바이스 제조 방법
US9772564B2 (en) 2012-11-12 2017-09-26 Nikon Corporation Exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method
KR102299921B1 (ko) * 2014-10-07 2021-09-09 삼성전자주식회사 광학 장치
JP6754771B2 (ja) * 2014-11-18 2020-09-16 パーシモン テクノロジーズ コーポレイションＰｅｒｓｉｍｍｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｃｏｒｐ． エンドエフェクタ位置推定を実行するロボット適応型配置システム
JP6386896B2 (ja) * 2014-12-02 2018-09-05 キヤノン株式会社 投影光学系、露光装置、および、デバイス製造方法
KR20180059812A (ko) * 2015-09-30 2018-06-05 가부시키가이샤 니콘 노광 장치 및 노광 방법, 그리고 플랫 패널 디스플레이 제조 방법
US10707107B2 (en) * 2015-12-16 2020-07-07 Kla-Tencor Corporation Adaptive alignment methods and systems
US10520835B2 (en) 2016-04-26 2019-12-31 Asml Netherlands B.V. Measurement system, calibration method, lithographic apparatus and positioner
JP6761281B2 (ja) * 2016-06-01 2020-09-23 キヤノン株式会社 走査露光装置および物品製造方法
US10580681B2 (en) * 2016-07-10 2020-03-03 Yaskawa America Inc. Robotic apparatus and method for transport of a workpiece
US10267988B2 (en) 2017-06-30 2019-04-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Photonic package and method forming same
NL2020620B1 (en) * 2018-01-16 2019-07-25 Illumina Inc Pattern angle spatial selection structured illumination imaging
JP7222660B2 (ja) * 2018-10-30 2023-02-15 キヤノン株式会社 ステージ装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法
US11874144B2 (en) * 2020-07-28 2024-01-16 Li Lin Displacement measurement system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005317916A (ja) 2004-03-30 2005-11-10 Canon Inc 露光装置及びデバイス製造方法
US20080094594A1 (en) 2006-09-29 2008-04-24 Nikon Corporation Movable body system, pattern formation apparatus, exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method

Family Cites Families (99)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2388249A1 (fr) 1977-04-20 1978-11-17 Thomson Csf Dispositif de positionnement d'un objet dans un systeme optique de projection et systeme optique de projection comportant un tel dispositif
JPS57117238A (en) 1981-01-14 1982-07-21 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Exposing and baking device for manufacturing integrated circuit with illuminometer
US4780617A (en) 1984-08-09 1988-10-25 Nippon Kogaku K.K. Method for successive alignment of chip patterns on a substrate
US5196745A (en) 1991-08-16 1993-03-23 Massachusetts Institute Of Technology Magnetic positioning device
KR100300618B1 (ko) 1992-12-25 2001-11-22 오노 시게오 노광방법,노광장치,및그장치를사용하는디바이스제조방법
JP3412704B2 (ja) 1993-02-26 2003-06-03 株式会社ニコン 投影露光方法及び装置、並びに露光装置
JP3082516B2 (ja) * 1993-05-31 2000-08-28 キヤノン株式会社 光学式変位センサおよび該光学式変位センサを用いた駆動システム
JPH07270122A (ja) 1994-03-30 1995-10-20 Canon Inc 変位検出装置、該変位検出装置を備えた露光装置およびデバイスの製造方法
CN1244018C (zh) 1996-11-28 2006-03-01 株式会社尼康 曝光方法和曝光装置
JP4029180B2 (ja) * 1996-11-28 2008-01-09 株式会社ニコン 投影露光装置及び投影露光方法
DE69717975T2 (de) 1996-12-24 2003-05-28 Asml Netherlands Bv In zwei richtungen ausgewogenes positioniergerät, sowie lithographisches gerät mit einem solchen positioniergerät
US6208407B1 (en) 1997-12-22 2001-03-27 Asm Lithography B.V. Method and apparatus for repetitively projecting a mask pattern on a substrate, using a time-saving height measurement
CN100578876C (zh) 1998-03-11 2010-01-06 株式会社尼康 紫外激光装置以及使用该紫外激光装置的曝光装置和曝光方法
TW490596B (en) * 1999-03-08 2002-06-11 Asm Lithography Bv Lithographic projection apparatus, method of manufacturing a device using the lithographic projection apparatus, device manufactured according to the method and method of calibrating the lithographic projection apparatus
WO2001035168A1 (en) 1999-11-10 2001-05-17 Massachusetts Institute Of Technology Interference lithography utilizing phase-locked scanning beams
SG107560A1 (en) 2000-02-25 2004-12-29 Nikon Corp Exposure apparatus and exposure method capable of controlling illumination distribution
US20020041377A1 (en) 2000-04-25 2002-04-11 Nikon Corporation Aerial image measurement method and unit, optical properties measurement method and unit, adjustment method of projection optical system, exposure method and apparatus, making method of exposure apparatus, and device manufacturing method
US7289212B2 (en) 2000-08-24 2007-10-30 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, device manufacturing method and device manufacturing thereby
TW527526B (en) 2000-08-24 2003-04-11 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus, device manufacturing method, and device manufactured thereby
US7561270B2 (en) 2000-08-24 2009-07-14 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, device manufacturing method and device manufactured thereby
JP4714403B2 (ja) 2001-02-27 2011-06-29 エーエスエムエル ユーエス，インコーポレイテッド デュアルレチクルイメージを露光する方法および装置
TW529172B (en) 2001-07-24 2003-04-21 Asml Netherlands Bv Imaging apparatus
KR100927560B1 (ko) 2002-01-29 2009-11-23 가부시키가이샤 니콘 이미지 형성 상태 조정 시스템, 노광 방법 및 노광 장치, 그리고 프로그램 및 정보 기록 매체
US6924896B2 (en) 2002-04-11 2005-08-02 Zygo Corporation Interferometry system error compensation in twin stage lithography tools
CN101424883B (zh) 2002-12-10 2013-05-15 株式会社尼康 曝光设备和器件制造法
JP4204964B2 (ja) 2002-12-23 2009-01-07 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． リソグラフィ装置
US7025498B2 (en) 2003-05-30 2006-04-11 Asml Holding N.V. System and method of measuring thermal expansion
KR101686762B1 (ko) 2003-06-19 2016-12-28 가부시키가이샤 니콘 노광 장치 및 디바이스 제조방법
WO2005015615A1 (ja) 2003-08-07 2005-02-17 Nikon Corporation 露光方法及び露光装置、ステージ装置、並びにデバイス製造方法
JP3870182B2 (ja) 2003-09-09 2007-01-17 キヤノン株式会社 露光装置及びデバイス製造方法
JP2005086093A (ja) * 2003-09-10 2005-03-31 Canon Inc 露光装置及びステージ装置の制御方法
TWI295408B (en) 2003-10-22 2008-04-01 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and device manufacturing method, and measurement system
US7589822B2 (en) 2004-02-02 2009-09-15 Nikon Corporation Stage drive method and stage unit, exposure apparatus, and device manufacturing method
US7102729B2 (en) 2004-02-03 2006-09-05 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, measurement system, and device manufacturing method
JP2005268608A (ja) 2004-03-19 2005-09-29 Sumitomo Heavy Ind Ltd ステージ装置
EP1746637B1 (en) 2004-04-09 2012-06-20 Nikon Corporation Drive method for mobile body, stage device, and exposure device
JP4751032B2 (ja) 2004-04-22 2011-08-17 株式会社森精機製作所 変位検出装置
US7256871B2 (en) 2004-07-27 2007-08-14 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and method for calibrating the same
EP1796144A4 (en) 2004-08-24 2010-01-06 Nikon Corp PLATINUM APPARATUS AND EXPOSURE APPARATUS
CN101052916B (zh) 2004-09-30 2010-05-12 株式会社尼康 投影光学设备和曝光装置
US7417714B2 (en) 2004-11-02 2008-08-26 Nikon Corporation Stage assembly with measurement system initialization, vibration compensation, low transmissibility, and lightweight fine stage
US20060139595A1 (en) 2004-12-27 2006-06-29 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and method for determining Z position errors/variations and substrate table flatness
US7515281B2 (en) 2005-04-08 2009-04-07 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US7161659B2 (en) 2005-04-08 2007-01-09 Asml Netherlands B.V. Dual stage lithographic apparatus and device manufacturing method
US7405811B2 (en) 2005-04-20 2008-07-29 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and positioning apparatus
US7349069B2 (en) 2005-04-20 2008-03-25 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and positioning apparatus
JP4410216B2 (ja) * 2005-05-24 2010-02-03 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． ２ステージ・リソグラフィ装置及びデバイス製造方法
US7348574B2 (en) 2005-09-02 2008-03-25 Asml Netherlands, B.V. Position measurement system and lithographic apparatus
US7362446B2 (en) 2005-09-15 2008-04-22 Asml Netherlands B.V. Position measurement unit, measurement system and lithographic apparatus comprising such position measurement unit
US7978339B2 (en) 2005-10-04 2011-07-12 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus temperature compensation
EP2752714B8 (en) 2006-01-19 2015-10-28 Nikon Corporation Exposure apparatus and exposure method
SG178791A1 (en) 2006-02-21 2012-03-29 Nikon Corp Pattern forming apparatus, mark detecting apparatus, exposure apparatus, pattern forming method, exposure method and device manufacturing method
WO2007097466A1 (ja) 2006-02-21 2007-08-30 Nikon Corporation 測定装置及び方法、処理装置及び方法、パターン形成装置及び方法、露光装置及び方法、並びにデバイス製造方法
EP2003680B1 (en) 2006-02-21 2013-05-29 Nikon Corporation Exposure apparatus, exposure method and device manufacturing method
US7602489B2 (en) 2006-02-22 2009-10-13 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US7253875B1 (en) 2006-03-03 2007-08-07 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US7760324B2 (en) 2006-03-20 2010-07-20 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US7636165B2 (en) 2006-03-21 2009-12-22 Asml Netherlands B.V. Displacement measurement systems lithographic apparatus and device manufacturing method
US7483120B2 (en) 2006-05-09 2009-01-27 Asml Netherlands B.V. Displacement measurement system, lithographic apparatus, displacement measurement method and device manufacturing method
US20070267995A1 (en) 2006-05-18 2007-11-22 Nikon Corporation Six Degree-of-Freedom Stage Apparatus
US7804582B2 (en) * 2006-07-28 2010-09-28 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, method of calibrating a lithographic apparatus and device manufacturing method
KR101824374B1 (ko) 2006-08-31 2018-01-31 가부시키가이샤 니콘 이동체 구동 방법 및 이동체 구동 시스템, 패턴 형성 방법 및 장치, 노광 방법 및 장치, 그리고 디바이스 제조 방법
TWI590005B (zh) 2006-08-31 2017-07-01 尼康股份有限公司 Exposure method and exposure apparatus, and device manufacturing method
KR101556493B1 (ko) 2006-08-31 2015-10-01 가부시키가이샤 니콘 이동체 구동 시스템 및 이동체 구동 방법, 패턴 형성 장치 및 방법, 노광 장치 및 방법, 디바이스 제조 방법, 그리고 결정 방법
TW201610608A (zh) 2006-09-01 2016-03-16 尼康股份有限公司 移動體驅動方法及移動體驅動系統、圖案形成方法及裝置、曝光方法及裝置、以及元件製造方法
CN102360169B (zh) 2006-09-01 2014-01-22 株式会社尼康 移动体驱动方法及移动体驱动系统、图案形成方法及装置、曝光方法及装置、组件制造方法、以及校正方法
CN100468212C (zh) 2006-09-22 2009-03-11 上海微电子装备有限公司 双台定位交换系统
US7619207B2 (en) 2006-11-08 2009-11-17 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
KR101549709B1 (ko) 2006-11-09 2015-09-11 가부시키가이샤 니콘 유지 장치, 위치 검출 장치 및 노광 장치, 이동 방법, 위치검출 방법, 노광 방법, 검출계의 조정 방법, 그리고 디바이스 제조 방법
US7812964B2 (en) 2006-11-15 2010-10-12 Zygo Corporation Distance measuring interferometer and encoder metrology systems for use in lithography tools
JP2008130854A (ja) * 2006-11-21 2008-06-05 Canon Inc 位置決め装置、露光装置及びデバイス製造方法
US7710540B2 (en) 2007-04-05 2010-05-04 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US8164736B2 (en) 2007-05-29 2012-04-24 Nikon Corporation Exposure method, exposure apparatus, and method for producing device
US8098362B2 (en) 2007-05-30 2012-01-17 Nikon Corporation Detection device, movable body apparatus, pattern formation apparatus and pattern formation method, exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method
US8547527B2 (en) 2007-07-24 2013-10-01 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and pattern formation apparatus, and device manufacturing method
EP2187430B1 (en) 2007-07-24 2018-10-03 Nikon Corporation Position measuring system, exposure apparatus, position measuring method, exposure method, and device manufacturing method
US8194232B2 (en) 2007-07-24 2012-06-05 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, position control method and position control system, and device manufacturing method
JP5177449B2 (ja) 2007-07-24 2013-04-03 株式会社ニコン 移動体駆動方法及び移動体駆動システム、パターン形成方法及び装置、露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法
US20090051895A1 (en) 2007-08-24 2009-02-26 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, device manufacturing method, and processing system
US8867022B2 (en) 2007-08-24 2014-10-21 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, and device manufacturing method
WO2009028157A1 (ja) 2007-08-24 2009-03-05 Nikon Corporation 移動体駆動方法及び移動体駆動システム、並びにパターン形成方法及びパターン形成装置
US8023106B2 (en) 2007-08-24 2011-09-20 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
US8237919B2 (en) 2007-08-24 2012-08-07 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method for continuous position measurement of movable body before and after switching between sensor heads
US9304412B2 (en) 2007-08-24 2016-04-05 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method, and measuring method
US8218129B2 (en) 2007-08-24 2012-07-10 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method, measuring method, and position measurement system
WO2009050675A2 (en) 2007-10-19 2009-04-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. Displacement device with precision position measurement
US9013681B2 (en) 2007-11-06 2015-04-21 Nikon Corporation Movable body apparatus, pattern formation apparatus and exposure apparatus, and device manufacturing method
KR101470671B1 (ko) 2007-11-07 2014-12-08 가부시키가이샤 니콘 노광 장치 및 노광 방법, 그리고 디바이스 제조 방법
US9256140B2 (en) 2007-11-07 2016-02-09 Nikon Corporation Movable body apparatus, pattern formation apparatus and exposure apparatus, and device manufacturing method with measurement device to measure movable body in Z direction
US8665455B2 (en) 2007-11-08 2014-03-04 Nikon Corporation Movable body apparatus, pattern formation apparatus and exposure apparatus, and device manufacturing method
US8422015B2 (en) 2007-11-09 2013-04-16 Nikon Corporation Movable body apparatus, pattern formation apparatus and exposure apparatus, and device manufacturing method
US8711327B2 (en) 2007-12-14 2014-04-29 Nikon Corporation Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
US8115906B2 (en) 2007-12-14 2012-02-14 Nikon Corporation Movable body system, pattern formation apparatus, exposure apparatus and measurement device, and device manufacturing method
US8237916B2 (en) 2007-12-28 2012-08-07 Nikon Corporation Movable body drive system, pattern formation apparatus, exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method
KR101670624B1 (ko) 2008-04-30 2016-11-09 가부시키가이샤 니콘 스테이지 장치, 패턴 형성 장치, 노광 장치, 스테이지 구동 방법, 노광 방법, 그리고 디바이스 제조 방법
US8228482B2 (en) 2008-05-13 2012-07-24 Nikon Corporation Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
US8817236B2 (en) 2008-05-13 2014-08-26 Nikon Corporation Movable body system, movable body drive method, pattern formation apparatus, pattern formation method, exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
US8786829B2 (en) 2008-05-13 2014-07-22 Nikon Corporation Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
US8902402B2 (en) * 2008-12-19 2014-12-02 Nikon Corporation Movable body apparatus, exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005317916A (ja) 2004-03-30 2005-11-10 Canon Inc 露光装置及びデバイス製造方法
US20080094594A1 (en) 2006-09-29 2008-04-24 Nikon Corporation Movable body system, pattern formation apparatus, exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011082474A (ja) 2011-04-21
JP5625345B2 (ja) 2014-11-19
US8773635B2 (en) 2014-07-08
US20100157275A1 (en) 2010-06-24
JP5804301B2 (ja) 2015-11-04
KR20110106890A (ko) 2011-09-29
WO2010071239A1 (en) 2010-06-24
TWI497220B (zh) 2015-08-21
JP2014220504A (ja) 2014-11-20
TW201033753A (en) 2010-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101729791B1 (ko) 노광 장치, 노광 방법, 및 디바이스 제조 방법
KR101716628B1 (ko) 노광 장치 및 노광 방법
KR101648234B1 (ko) 노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법
KR101634839B1 (ko) 노광 장치, 노광 방법, 및 디바이스 제조 방법
KR101699102B1 (ko) 물체 교환 방법, 반송 시스템, 노광 방법 및 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법
KR101493559B1 (ko) 이동체 장치, 노광 장치, 노광 방법, 및 디바이스 제조 방법
KR101648238B1 (ko) 노광 장치, 노광 방법, 및 디바이스 제조 방법
TWI503633B (zh) 曝光裝置及裝置製造方法
KR101698225B1 (ko) 이동체 장치, 노광 장치 및 방법, 및 디바이스 제조 방법
KR20130121999A (ko) 이동체 장치, 이동체 구동 방법, 노광 장치, 노광 방법, 및 디바이스 제조 방법
KR20130125837A (ko) 이동체 장치 및 이동체 구동 방법
JP2013506974A (ja) 露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法
KR102130964B1 (ko) 노광 장치 및 디바이스 제조 방법
KR20120031076A (ko) 이동체 장치, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법
JP5299638B2 (ja) 露光装置及びデバイス製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
GRNT Written decision to grant