KR102342910B1 - 이동체 장치 및 노광 장치, 그리고 디바이스 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

슬라이더 (22) 상에 배치된 6 개의 로드 부재 (231 ∼ 233, 241 ∼ 243) 를 통해서, 웨이퍼 테이블 (WTB) 이 탑재된 지지 부재 (25) 를 실질적으로 키네마틱하게 지지한다. 또, 지지 부재 (25) 의 Y 축 방향 양단에 형성된 얇은 판상 (평판상) 의 가장자리부 (25c) 에 소정의 간극을 통해서 비접촉으로 대향하는 연결 부재 (29) 를 배치한다. 이에 따라, 웨이퍼 테이블 (WTB) 이 탑재된 지지 부재 (25) 의 진동이, 가장자리부 (25c) 에 대향하는 연결 부재 (29) (스퀴즈 댐퍼) 에 의해 제진된다. 또, 지지 부재 (25) 가 복수의 로드 부재를 통해서 키네마틱하게 지지되고 있으므로, 슬라이더 (22) 의 변형에 수반하는 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 변형을 저감하는 것이 가능해진다.

Description

이동체 장치 및 노광 장치, 그리고 디바이스 제조 방법{MOBILE BODY APPARATUS, EXPOSURE APPARATUS, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 이동체 장치 및 노광 장치, 그리고 디바이스 제조 방법에 관련되며, 특히 물체를 유지하여 6 자유도 방향으로 이동하는 이동체를 구비한 이동체 장치 및 그 이동체 장치를 구비하는 노광 장치, 그리고 그 노광 장치를 이용하는 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 반도체 소자 (집적 회로 등), 액정 표시 소자 등의 전자 디바이스 (마이크로 디바이스) 를 제조하는 리소그래피 공정에서는, 주로, 스텝·앤드·리피트 방식의 투영 노광 장치 (소위, 스테퍼), 혹은 스텝·앤드·스캔 방식의 투영 노광 장치 (소위, 스캐닝·스테퍼 (스캐너라고도 불린다)) 등이 이용되고 있다.
이런 종류의 노광 장치에서는, 노광 대상이 되는 웨이퍼 또는 유리 플레이트 등의 기판을 유지하여 2 차원 이동하는 스테이지 (웨이퍼 스테이지) 로서, 큰 힘을 발생하지만 제어성이 낮은 조동 스테이지와, 조동 스테이지 상에 탑재되고, 작은 힘밖에 발생하지 않고, 조동 스테이지에 대해 미소 구동되는 제어성이 높은 미동 스테이지를 조합한 조미동 (粗微動) 분리형의 스테이지가 주류로 되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).
그러나, 조미동 분리형의 스테이지는, 위치 결정 정밀도를 비교적 용이하게 내기 쉬운 한편으로, 미동 스테이지에 웨이퍼를 진공 흡착 또는 정전 흡착하는 진공 척 또는 정전 척 등의 척 부재가 형성되므로, 전력 또는 진공 등의 용력을 공급하기 위한 케이블 또는 배관 등을 미동 스테이지에 접속할 필요가 있다. 이에 더하여, 조동 스테이지를 구동하는 조동용 구동 장치로서, 예를 들어 스테이지측에는 배선이 불필요한 무빙 마그넷형의 리니어 모터 등을 사용했다고 해도, 조동 스테이지에는 미동 스테이지를 구동하기 위한 미동용 구동 장치가 탑재되기 때문에, 미동용 구동 장치를 위한 전력 등을 공급하는 용력 공급용의 케이블을 조동 스테이지에 접속할 필요가 있다. 이와 같이, 조미동 분리형의 스테이지는, 장치의 번잡화, 중량 증가 및 비용이 높아진다는 디메리트가 있었다.
이들 조미동 스테이지의 결점을 해결하는 방법으로서, 조동 스테이지와 미동 스테이지의 2 개의 스테이지를 형성하는 것이 아니라, 1 개의 스테이지를 웨이퍼 스테이지에 채용하는 것이 생각되며, 실용화를 향한 개발이 실시되고 있다.
국제 공개 제2011/040642호
발명자는, 조미동 일체형의 웨이퍼 스테이지의 실용화를 향하여 예의 연구를 계속하고 있지만, 스테이지 구동시의 진동에 더하여, 예를 들어 스테이지를 예를 들어 평면 모터에 의해 구동하는 경우, 그 평면 모터의 가동자가 형성된 슬라이더 부재 (스테이지 본체) 의 열 변형 등에 기인하여 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 테이블의 위치 결정 정밀도가 악화될 우려가 있는 것이, 최근 판명되었다.
본 발명은, 상기 사정하에서 이루어진 것으로, 그 제 1 양태에 의하면, 유지 부재에 유지된 물체를 이동 가능한 이동체 장치로서, 베이스 부재와, 상기 베이스 부재에 접속되어, 상기 유지 부재를 지지하는 지지 부재와, 상기 베이스 부재와 상기 유지 부재의 사이에 배치되고, 상기 지지 부재의 진동을 억제시키는 제진부를 구비한 이동체 장치가 제공된다.
이에 따르면, 물체를 유지하는 유지 부재를 지지하는 지지 부재의 진동이, 베이스 부재와 유지 부재의 사이에 형성된 제진부에 의해 제진된다. 또, 유지 부재가, 베이스 부재에 접속된 지지 부재에 지지되고 있으므로, 베이스 부재의 변형에 수반하는 유지 부재의 변형을 저감하는 것이 가능해진다.
본 발명의 제 2 양태에 의하면, 물체를 에너지 빔으로 노광하는 노광 장치로서, 제 1 양태에 관련된 이동체 장치와, 상기 물체에 상기 에너지 빔을 조사하여, 상기 물체 상에 패턴을 생성하는 패턴 생성 장치를 구비하는 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 제 3 양태에 의하면, 제 2 양태에 관련된 노광 장치를 이용하여 물체를 노광하는 것과, 노광된 상기 물체를 현상하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
도 1 은, 일 실시형태에 관련된 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 는, 도 1 의 웨이퍼 스테이지를 나타내는 평면도이다.
도 3 은, 도 1 의 노광 장치가 구비하는 간섭계 시스템, 얼라이먼트 검출계 등의 배치를 나타내는 도면이다.
도 4 는, 도 2 의 웨이퍼 스테이지로부터, 웨이퍼 테이블을 떼어낸 스테이지 본체를 나타내는 평면도이다.
도 5(A) 는, 도 2 의 웨이퍼 스테이지의 정면도, 도 5(B) 는, 도 2 의 웨이퍼 스테이지의 측면도이다.
도 6 은, 지지 부재를 취출하여 나타내는 사시도이다.
도 7(A) 는, 도 2 의 웨이퍼 스테이지가 구비하는 제 2 스테이지 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도, 도 7(B) 는, 도 7(A) 의 제 2 스테이지 장치가 구비하는 구동계 및 위치 계측계의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 은, 도 7(A) 의 제 2 스테이지 장치가 구비하는 보이스 코일 모터의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 는, 웨이퍼 스테이지를 구동하는 평면 모터, 및 제 2 스테이지 부재를 구동하는 보이스 코일 모터를 제어하는 제 1 제어계의 구성을, 그 제어 대상과 함께 나타내는 블록도이다.
도 10 은, 노광 장치의 제어계를 중심적으로 구성하는 주제어 장치의 입출력 관계를 나타내는 블록도이다.
이하, 일 실시형태에 대하여, 도 1 ∼ 도 10 에 기초하여 설명한다.
도 1 에는, 일 실시형태에 관련된 노광 장치 (10) 의 구성이 개략적으로 나타나 있다. 노광 장치 (10) 는, 스텝·앤드·스캔 방식의 투영 노광 장치, 소위 스캐너이다. 후술하는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 가 형성되어 있고, 이하에 있어서는, 이 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 과 평행한 방향을 Z 축 방향, 이것에 직교하는 면내에서 레티클과 웨이퍼가 상대 주사되는 방향을 Y 축 방향, Z 축 및 Y 축에 직교하는 방향을 X 축 방향으로 하고, X 축, Y 축, 및 Z 축 둘레의 회전 (경사) 방향을 각각 θx, θy, 및 θz 방향으로 하여 설명을 실시한다.
노광 장치 (10) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 조명계 (IOP), 레티클 스테이지 (RST), 투영 유닛 (PU), 및 베이스반 (12) 상에서 독립적으로 XY 평면 내에서 2 차원 이동하는 웨이퍼 스테이지 (WST), 그리고 이들의 제어계 및 계측계 등을 구비하고 있다.
조명계 (IOP) 는, 예를 들어 미국 특허출원공개 제2003/0025890호 명세서 등에 개시되는 바와 같이, 광원과, 옵티컬 인터그레이터 등을 포함하는 조도 균일화 광학계, 및 레티클 블라인드 등 (모두 도시하지 않음) 을 갖는 조명 광학계를 포함한다. 조명계 (IOP) 는, 레티클 블라인드 (마스킹 시스템이라고도 불린다) 로 설정 (제한) 된 레티클 (R) 상의 슬릿 형상의 조명 영역 (IAR) 을, 조명광 (노광광) (IL) 에 의해 거의 균일한 조도로 조명한다. 여기서, 조명광 (IL) 으로서, 일례로서, ArF 엑시머 레이저 광 (파장 193 ㎚) 이 이용되고 있다.
레티클 스테이지 (RST) 상에는, 그 패턴면 (도 1 에 있어서의 하면) 에 회로 패턴 등이 형성된 레티클 (R) 이, 예를 들어 진공 흡착에 의해 고정되어 있다. 레티클 스테이지 (RST) 는, 예를 들어 리니어 모터 등을 포함하는 레티클 스테이지 구동계 (11) (도 1 에서는 도시하지 않음, 도 10 참조) 에 의해, XY 평면 내에서 미소 구동 가능함과 함께, 주사 방향 (도 1 에 있어서의 지면 내 좌우 방향인 Y 축 방향) 으로 소정의 주사 속도로 구동 가능하게 되어 있다.
레티클 스테이지 (RST) 의 XY 평면 내의 위치 정보 (θz 방향의 회전 정보를 포함한다) 는, 레티클 레이저 간섭계 (이하, 「레티클 간섭계」 라고 한다) (13) 에 의해, 레티클 스테이지 (RST) 에 고정된 이동경 (15) (실제로는, Y 축 방향으로 직교하는 반사면을 갖는 Y 이동경 (혹은, 레트로리플렉터) 과 X 축 방향으로 직교하는 반사면을 갖는 X 이동경이 형성되어 있다) 을 통해서, 예를 들어 0.25 ㎚ 정도의 분해능으로 항상 검출된다. 레티클 간섭계 (13) 의 계측값은, 주제어 장치 (20) (도 1 에서는 도시하지 않음, 도 10 참조) 에 보내진다. 간섭계 대신에 인코더 시스템을 이용하여 위치 정보를 구해도 된다.
투영 유닛 (PU) 은, 레티클 스테이지 (RST) 의 도 1 에 있어서의 하방에 배치되어 있다. 투영 유닛 (PU) 은, 베이스반 (12) 의 상방에 수평으로 배치된 메인 프레임 (BD) 에 의해 그 외주부에 형성된 플랜지부 (FLG) 를 통해서 지지되고 있다. 메인 프레임 (BD) 은, 판 부재로 이루어지고, 바닥 (F) 에 지지된 도시하지 않는 복수의 지지 부재에 의해 제진 장치를 각각 통해서 지지되고 있다.
투영 유닛 (PU) 은, 경통 (40) 과, 경통 (40) 내에 유지된 투영 광학계 (PL) 를 포함한다. 투영 광학계 (PL) 로는, 예를 들어, Z 축과 평행한 광축 (AX) 을 따라 배열되는 복수의 광학 소자 (렌즈 엘리먼트) 로 이루어지는 굴절 광학계가 이용되고 있다. 투영 광학계 (PL) 는, 예를 들어 양측 텔레센트릭이고, 소정의 투영 배율 (예를 들어, 1/4 배, 1/5 배 또는 1/8 배 등) 을 갖는다. 이 때문에, 조명계 (IOP) 로부터의 조명광 (IL) 에 의해 레티클 (R) 상의 조명 영역 (IAR) 이 조명되면, 투영 광학계 (PL) 의 제 1 면 (물체면) 과 패턴면이 거의 일치하여 배치되는 레티클 (R) 을 통과한 조명광 (IL) 에 의해, 투영 광학계 (PL) (투영 유닛 (PU)) 를 통해서 그 조명 영역 (IAR) 내의 레티클 (R) 의 회로 패턴의 축소 이미지 (회로 패턴의 일부의 축소 이미지) 가, 투영 광학계 (PL) 의 제 2 면 (이미지면) 측에 배치되는, 표면에 레지스트 (감응제) 가 도포된 웨이퍼 (W) 상의 상기 조명 영역 (IAR) 에 공액인 영역 (이하, 노광 영역이라고도 부른다) (IA) 에 형성된다. 그리고, 레티클 스테이지 (RST) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 동기 구동에 의해, 조명 영역 (IAR) (조명광 (IL)) 에 대해 레티클 (R) 을 주사 방향 (Y 축 방향) 으로 상대 이동시킴과 함께, 노광 영역 (IA) (조명광 (IL)) 에 대해 웨이퍼 (W) 를 주사 방향 (Y 축 방향) 으로 상대 이동시킴으로써, 웨이퍼 (W) 상의 하나의 쇼트 영역 (구획 영역) 의 주사 노광이 실시되고, 그 쇼트 영역에 레티클 (R) 의 패턴이 전사된다. 즉, 본 실시형태에서는 조명계 (IOP), 및 투영 광학계 (PL) 에 의해 웨이퍼 (W) 상에 레티클 (R) 의 패턴이 생성되고, 조명광 (IL) 에 의한 웨이퍼 (W) 상의 감응층 (레지스트층) 의 노광에 의해 웨이퍼 (W) 상에 그 패턴이 형성된다.
웨이퍼 스테이지 (WST) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 베이스반 (12) 의 상방에 소정의 간극 (갭, 클리어런스) 을 통해서 부상 지지되고 있다. 웨이퍼 스테이지 (WST) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 스테이지 본체 (81) 와, 스테이지 본체 (81) 의 상면에 고정된 웨이퍼 테이블 (WTB) 을 구비하고 있다. 스테이지 본체 (81) 의 ＋X 측 (도 1 에 있어서의 지면 앞쪽측) 의 면에는, 후술하는 제 2 스테이지 장치 (60) 가 형성되어 있다. 또한, 도 1 에 있어서, 웨이퍼 테이블 (WTB) 상에 웨이퍼 (W) 가 유지되고 있다.
베이스반 (12) 은, 바닥 (F) 상에 복수의 방진 장치 (도시하지 않음) 에 의해 거의 수평으로 (XY 평면에 평행하게) 지지되고 있다. 베이스반 (12) 은, 평판 형상의 외형을 갖는 부재로 이루어진다. 베이스반 (12) 내부에는, 평면 모터 (후술한다) 의 전기자 유닛으로서, XY 이차원 방향을 행 방향, 열 방향으로 하여 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 코일 (17) 을 포함하는 코일 유닛이 수납되어 있다.
스테이지 본체 (81) 는, 도 4 의 평면도, 도 5(A) 의 정면도 (－Y 방향에서 본 도면) 및 도 5(B) 의 측면도 (＋X 방향에서 본 도면) 에 나타내는 바와 같이, 슬라이더 (22), 슬라이더 (22) 상에 복수 개, 일례로서 6 개의 로드 부재 (231 ∼ 233, 241 ∼ 243) 를 통해서 지지된 박스 형상의 지지 부재 (25), 및 슬라이더 (22) 상에 4 개의 지지부 (49) 를 통해서 고정된 프레임 (26) 등을 구비하고 있다.
슬라이더 (22) 는, 상기 평면 모터의 자석 유닛을 포함하고, Y 축 방향의 길이에 비해 X 축 방향의 길이가 약간 긴, 평면에서 보았을 때 사각형의 판상 부재로 이루어진다. 이 자석 유닛은, 도 5(A) 에 나타내는 바와 같이, 슬라이더 (22) 의 저부에 그 하면이 슬라이더 (22) 의 저면과 거의 동일면 상에 위치하는 상태로 배치된 복수의 영구 자석 (18) 을 갖는다. 복수의 영구 자석 (18) 은, 베이스반 (12) 의 코일 유닛에 대응하여, XY 이차원 방향을 행 방향, 열 방향으로 하여 매트릭스 형상으로 배치되어 있다. 자석 유닛과, 베이스반 (12) 의 코일 유닛에 의해, 예를 들어 미국 특허 제6,452,292호 명세서 등에 개시되어 있는 자기 부상형의 무빙 마그넷 타입의 전자력 (로렌츠력) 구동 방식의 평면 모터로 이루어지는 웨이퍼 스테이지 구동계 (51A) (도 10 참조) 가 구성된다. 웨이퍼 스테이지 구동계 (51A) 에 의해, 웨이퍼 스테이지 (WST) 는, 베이스반 (12) 에 대해 6 자유도 방향 (X 축 방향, Y 축 방향, Z 축 방향, θx 방향, θy 방향, 및 θz 방향) 으로 구동된다.
코일 유닛을 구성하는 각 코일 (17) 에 공급되는 전류의 크기 및 방향은, 주제어 장치 (20) 에 의해 제어된다. 이하에서는, 웨이퍼 스테이지 구동계 (51A) 를, 평면 모터 (51A) 라고도 칭한다.
슬라이더 (22) 의 내부에는, 냉매 (예를 들어, 냉각수 등) 를 흘리기 위한 도시하지 않는 유로가 형성되고, 그 도시하지 않는 유로에는, 도시하지 않는 배관을 통해서 냉매 공급 장치 (58) (도 10 참조) 가 접속되어 있다. 또한, 냉매의 유량 등은, 주제어 장치 (20) 에 의해 제어된다. 또, 슬라이더 (22) 의 내부에 도시하지 않는 공간을 형성하고, 그 공간 내에 매스 댐퍼로서 기능하는 추를 설치해도 된다.
지지 부재 (25) 는, 웨이퍼 테이블 (WTB) 을 하방으로부터 지지하는 부재, 즉 그 상면에 웨이퍼 테이블 (WTB) 이 고정되는 부재이다. 지지 부재 (25) 는, 6 개의 로드 부재 (231 ∼ 233, 241 ∼ 243) 를 통해서 슬라이더 (22) 상방에 슬라이더 (22) 에 대해 소정의 간극 (갭) 을 둔 상태로 고정되어 있다. 도 6 에는, 지지 부재 (25) 가 취출하여 사시도로 나타나 있다. 지지 부재 (25) 는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 지지 부재 본체 (25a) 와, 지지 부재 본체 (25a) 의 X 축 방향 양측면의 Y 축 방향 중앙부보다 약간 －Y 측의 위치로부터 각각 X 축 방향의 외측으로 돌출된 1 쌍의 돌출부 (25b) 와, 지지 부재 본체 (25a) 의 Y 축 방향 양측면의 하단부로부터 Y 축 방향의 외측으로 장출한 1 쌍의 가장자리부 (25c) 를 갖고 있다.
지지 부재 본체 (25a) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 슬라이더 (22) 의 Y 축 방향의 길이보다 1 변의 길이가 짧은, 평면에서 보았을 때 정방형의 부재의 네 귀퉁이를 잘라낸 것 같은 평면에서 보았을 때 팔각 형상, 즉, X 축 및 Y 축에 각각 평행한 각 2 개, 합계 4 개의 장변과, X 축 및 Y 축에 대해 45 도를 이루는 합계 4 개의 단변을 갖는 평면에서 보았을 때 팔각 형상의 윤곽을 갖고 있다. 지지 부재 본체 (25a) 는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 평면에서 보았을 때 팔각 형상의 판상부 (21a) 와, 판상부 (21a) 의 상면의 4 개의 장변 부분에 형성된 4 개의 사다리꼴 형상부 (21b, 21c, 21d, 21e) 를 갖고 있다. 4 개의 사다리꼴 형상부 (21b, 21c, 21d, 21e) 에 의해, 지지 부재 본체 (25a) 의 상면에, 도 4 및 도 6 에 나타내는 바와 같이, 후술하는 프레임 (26) 의 X 프레임 부재 (28) 를 수납하기 위한 소정 깊이의 X 형상 오목부 (십자 형상 오목부) (33) 가 형성되어 있다. X 형상 오목부 (33) 는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 지지 부재 본체 (25a) 상면의 중앙에 위치하는, 지지 부재 본체 (25a) 와 거의 상사형 (相似形) 의 평면에서 보았을 때 팔각 형상의 제 1 오목부 (34) 와, 그 제 1 오목부 (34) 의 4 개의 단변부로부터 지지 부재 본체 (25a) 의 4 개의 단변의 각각을 향해, X 축 및 Y 축에 대해 45 도를 이루는 방향으로 연장 형성된 4 개의 제 2 오목부 (35) 를 포함한다.
지지 부재 본체 (25a) 의 4 개의 사다리꼴 형상부 (21b, 21c, 21d, 21e) 는, 측면에서 보았을 때 소정의 두께를 갖고 있다. 도시는 생략되어 있지만, 이들 4 개의 사다리꼴 형상부는, 다음에 설명하는 1 쌍의 돌출부 (25b) 와 함께, 저면측이 두께가 얇게 되어 있다.
1 쌍의 돌출부 (25b) 의 각각은, 사다리꼴 형상부 (21c) 의 ＋X 측의 면, 사다리꼴 형상부 (21e) 의 －X 측의 면에 X 축 방향의 외측을 향하여 돌출 형성되어 있다. 1 쌍의 돌출부 (25b) 는, 각각이 형성된 사다리꼴 형상부와 거의 동일한 두께를 갖고 있다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 지지 부재 (25) 는, 1 쌍의 돌출부 (25b) 의 선단면이, 슬라이더 (22) 의 X 축 방향 양측면보다 약간 내측에 위치하는 상태로, 전술한 6 개의 로드 부재 (231 ∼ 233, 241 ∼ 243) 를 통해서 슬라이더 (22) 상에서 지지되고 있다.
1 쌍의 가장자리부 (25c) 는, 도 5(B) 에 나타내는 바와 같이, Y 축 방향 양 측면으로부터 Y 축 방향의 외측으로 장출한 소정폭의 판상 부분으로 이루어진다. 1 쌍의 가장자리부 (25c) 의 각각은, 여기서는, 판상부 (21a) 의 Y 축 방향의 양단부로서, 지지 부재 본체 (25a) 로부터 ＋Y 측, －Y 측으로 장출한 연장부에 의해 구성되어 있다. 단, 이것에 한정되지 않고, 지지 부재 본체 (25a) 와는 별도로 가장자리부를 형성하여, 양자를 일체화시켜도 된다. 1 쌍의 가장자리부 (25c) 는, 사다리꼴 형상부 (21b, 21c) 의 장변부의 전체 길이에 걸쳐서 형성되어 있다. 또, 각 가장자리부 (25c) 의 상면은, XY 평면에 평행한 평면도가 높은 면으로 마무리되어 있다.
지지 부재 (25) 의 하면에는, 도 5(B) 에 나타내는 바와 같이, 지지 부재 본체 (25a) 의 거의 전역을 덮는 판상부 (25d) 가 형성되어 있다. 이 판상부 (25d) 의 하면에는, 후술하는 인코더 시스템의 2 차원 그레이팅 (이하, 간단히 그레이팅이라고 부른다) (RG) 이 형성되어 있다. 그레이팅 (RG) 은, X 축 방향을 주기 방향으로 하는 반사형의 회절 격자 (X 회절 격자) 와, Y 축 방향을 주기 방향으로 하는 반사형 회절 격자 (Y 회절 격자) 를 포함한다. X 회절 격자 및 Y 회절 격자의 격자선의 피치는, 예를 들어 1 ㎛ 로 설정되어 있다. 또한, 그레이팅 (RG) 은, 상기 서술한 판상부 (25d) 의 하면 전역에 형성할 필요는 없지만, 예를 들어, 웨이퍼 (W) 의 직경의 2 배 정도의 사각형 영역을 포함하는 사이즈인 등, 웨이퍼 (W) 의 노광시에, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 이동하는 범위를 망라하고 있을 필요가 있다.
지지 부재 (25) 의 소재는, 저열팽창률인 것이 바람직하고, 예를 들어 쇼트사의 제로듀어 (상품명) 등이 사용된다. 또, 그레이팅 (RG) 의 표면은, 보호 부재, 예를 들어 광이 투과 가능한 투명한 소재이고, 또한 지지 부재 (25) 의 소재와 동일한 정도의 저열팽창률을 갖는 커버 유리에 의해 덮여, 보호되어 있어도 된다.
로드 부재 (231 ∼ 233) 는, 예를 들어 도 4 에 나타내는 바와 같이, 지지 부재 (25) 의 ＋X 측에 배치되고, 로드 부재 (241 ∼ 243) 는, 지지 부재 (25) 의 －X 측에 배치되어 있다. 또한, 로드 부재 (231 ∼ 233) 와 로드 부재 (241 ∼ 243) 는, 지지 부재 (25) 의 중심을 지나는 YZ 평면에 평행한 면에 관해서 대칭으로 배치되어 있지만, 동일한 구성으로 이루어진다. 따라서, 이하에서는, 로드 부재 (231 ∼ 233) 를 대표적으로 채택하여 설명한다.
각 로드 부재 (23i) (i = 1 ∼ 3) 는, 막대 형상 부재 (43i), 직방체 부재로 이루어지는 조인트 부재 (44i 및 45i) 를 갖고 있다.
도 4 및 도 5(B) 를 종합하면 알 수 있는 바와 같이, 로드 부재 (231) 와 로드 부재 (233) 는, 평면에서 보았을 때 지지 부재 (25) 의 중심을 지나는 XZ 평면에 평행한 면에 관해서 대칭인 배치 및 구성으로 되어 있다.
로드 부재 (231) 는, 지지 부재 (25) 의 ＋X 측의 단면 (端面) 의 ＋Y 측 단부 근방에 배치되어 있다. 로드 부재 (231) 의 조인트 부재 (441) 는, 도 4 및 도 5(B) 에 나타내는 바와 같이, 슬라이더 (22) 상면의 ＋X 측 단부의 ＋Y 측 단부 근방의 위치에 하면이 고정되어 있다. 또, 로드 부재 (231) 의 조인트 부재 (451) 는, 지지 부재 (25) 의 ＋X 측의 단면의 ＋Y 측 단부 근방에 그 일면이 고정되어 있다. 로드 부재 (231) 의 막대 형상 부재 (431) 는, 일단이 조인트 부재 (441) 에 고정되고, 타단이 조인트 부재 (451) 에 고정되어 있다. 이 경우, 막대 형상 부재 (431) 는, 평면에서 보았을 때 Y 축과 평행이 되도록 배치됨과 함께, Y 축 방향에서 보아, Z 축에 대해 소정 각도 기울어진 상태로 배치되어 있다 (도 5(A) 에 있어서, 로드 부재 (231) 는, 로드 부재 (233) 의 지면 안쪽측에 가려져 있다).
로드 부재 (233) 는, 평면에서 보았을 때 지지 부재 (25) 의 중심을 지나는 XZ 평면에 평행한 면에 관해서 대칭이지만, 상기 로드 부재 (231) 와 동일하게 구성되어 있다.
로드 부재 (232) 의 조인트 부재 (442) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 조인트 부재 (441) 의 －X 측에 배치되고, 하면이 슬라이더 (22) 상면에 고정되어 있다. 로드 부재 (232) 의 조인트 부재 (452) 는, 일방 (＋X 측) 의 돌출부 (25b) 의 ＋X 측면에 고정되어 있다. 로드 부재 (232) 의 막대 형상 부재 (432) 는, 일단이 조인트 부재 (442) 에 고정되고, 타단이 조인트 부재 (452) 에 고정되어 있다. 이 경우, 막대 형상 부재 (432) 는, 평면에서 보았을 때 Y 축에 대해 소정 각도 기울어져 배치됨과 함께, 도 5(A) 에 나타내는 바와 같이, 정면에서 보았을 때 Z 축에 대해 소정 각도 기울어져 배치되고, 또한 도 5(B) 에 나타내는 바와 같이, 측면에서 보았을 때에, Z 축에 대해 소정 각도 기울어져 배치되어 있다.
즉, 로드 부재 (231 ∼ 233) 각각은, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 평면에서 보았을 때 로드 부재 (231) 와 로드 부재 (232) 가 일부 겹치고, 도 5(A) 에 나타내는 바와 같이, 정면에서 보았을 때 로드 부재 (231) 및 로드 부재 (233) 와 로드 부재 (232) 가 일부 겹치고, 도 5(B) 에 나타내는 바와 같이, 측면에서 보았을 때 로드 부재 (231) 와 로드 부재 (232) 가 일부 겹치도록 배치되어 있다.
또한, 상기 서술한 바와 같이, 로드 부재 (241 ∼ 243) 는, 지지 부재 (25) 의 중심을 지나는 YZ 평면에 평행한 면에 관해서 로드 부재 (231 ∼ 233) 와는 대칭으로 배치되어 있지만, 동일하게 구성되어 있다. 즉, 로드 부재 (24i) (i = 1 ∼ 3) 는, 막대 형상 부재 (48i), 직방체 부재로 이루어지는 조인트 부재 (46i 및 47i) 를 갖고 있다. 그리고, 막대 형상 부재 (48i) 및 조인트 부재 (46i 및 47i) 의 각각은, 지지 부재 (25) 의 중심을 지나는 YZ 평면에 평행한 면에 관해서, 막대 형상 부재 (43i) 및 조인트 부재 (44i 및 45i) 의 각각과 대칭으로 배치되어 있다.
본 실시형태에서는, 상기 서술한 바와 같이 하여 구성된 6 개의 로드 부재 (231 ∼ 233, 241 ∼ 243) 에 의해, 지지 부재 (25) 는, 슬라이더 (22) 에 대해 6 자유도 방향 (X, Y, Z, θx, θy, θz 방향) 의 이동이 제한된 상태로 구속되어 있다. 즉, 6 개의 로드 부재 (231 ∼ 233, 241 ∼ 243) 에 의해, 지지 부재 (25) 를, 슬라이더 (22) 상에서 과부족 없이 (과구속 없이, 또한 구속 조건의 부족 없이) 지지 (키네마틱 지지) 되고 있다.
여기서, 본 실시형태에서는, 로드 부재 (231 ∼ 233, 241 ∼ 243) 의 고정부인 조인트 부재 (441 ∼ 443, 451 ∼ 453, 461 ∼ 463, 471 ∼ 473) 는, 각각의 고정 대상 (슬라이더 (22) 및 지지 부재 (25)) 과 면접촉으로 고정되어 있다. 그 때문에, 엄밀하게는 키네마틱 구속이 되지 않는다. 그러나, 막대 형상 부재 (431 ∼ 433, 441 ∼ 443) 각각의 길이 방향에 관한 압축 및 인장에 대한 강성이 높은 데 반해, 길이 방향으로 직교하는 방향에 관한 구부림 등에 대해서는, 비교적 강성이 낮아지도록 구성되어 있다. 이 때문에, 지지 부재 (25) 는, 슬라이더 (22) 에 대해 6 개의 로드 부재 (231 ∼ 233, 241 ∼ 243) 를 통해서 실질적으로 키네마틱하게 지지되고 있다고 말할 수 있다.
프레임 (26) 은, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 전술한 지지 부재 본체 (25a) 상면의 중앙에 위치하는 사각형부 (37) 와, 그 사각형부 (37) 의 4 귀퉁이로부터 X 축 및 Y 축에 대해 45 도를 이루는 방향으로 방사상으로 연장 형성된 4 개의 막대 형상부 (27) 로 이루어지는 평면에서 보았을 때 X 형상 (십자 형상) 의 X 프레임 부재 (28) 를 갖고 있다. 프레임 (26) 은, 또한, X 프레임 부재 (28) 의 사각형부 (37) 의 ＋Y 측에 위치하는 1 쌍의 막대 형상부 (27) 의 단부끼리, 및 사각형부 (37) 의 －Y 측에 위치하는 1 쌍의 막대 형상부 (27) 의 단부끼리를, 각각 연결하는 1 쌍의 연결 부재 (29) 를 갖고 있다.
사각형부 (37) 는, 전술한 제 1 오목부 (34) 보다 한층 작은 평면에서 보았을 때 팔각 형상 (대략 사각형 형상) 의 형상을 가지며, 그 중앙부에 원형 개구 (36) 가 형성되어 있다.
4 개의 막대 형상부 (27) 의 폭은, 지지 부재 (25) 상면에 형성된 4 개의 제 2 오목부 (35) 의 폭에 비해 약간 작게 설정되어 있다.
프레임 (26) 은, 도 5(A) 에 나타내는 바와 같이, X 프레임 부재 (28) 의 4 개의 막대 형상부 (27) 의 선단부의 하면이, Z 축 방향으로 연장되는 4 개의 지지부 (49) 의 각각으로 지지됨으로써, 슬라이더 (22) 의 상면에 대해 소정의 간극을 형성한 상태로 슬라이더 (22) 상에 탑재되어 있다. X 프레임 부재 (28) 의 높이 (Z 축 방향의 두께) 는, 제 1 오목부 (34) 및 제 2 오목부 (35) 의 깊이보다 약간 작게 설정되어 있다. 또, X 프레임 부재 (28) 는, 4 개의 막대 형상부 (27) 의 선단부의 일부를 제외한 나머지 부분 (도 4 에 나타내는, 평면에서 보았을 때 X 프레임 부재 (28) 와 지지 부재 (25) 가 겹치는 부분) 의 상면이 지지 부재 (25) 상면보다 약간 하방에 위치하는 상태로, 지지 부재 (25) 상면에 형성된 X 형상 오목부 (33) 내에 비접촉으로 수납되어 있다. 이 때문에, 지지 부재 (25) 의 X 형상 오목부 (33) 내에 프레임 (26) 의 X 프레임 부재 (28) 가 수납된 상태 (스테이지 본체 (81) 가 조립된 상태) 로, 지지 부재 (25) 상면에 웨이퍼 테이블 (WTB) 이 고정되었을 때, 도 5(B) 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 테이블 (WTB) 과 프레임 (26) (X 프레임 부재 (28)) 은 비접촉 상태가 유지되도록 되어 있다.
지금까지의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 슬라이더 (22) 와 지지 부재 (25) 의 사이 및 슬라이더 (22) 와 프레임 (26) 의 사이에는, 도 5(A) 에 나타내는 바와 같이, Y 축 방향으로 관통한 공간 (39) 이 형성되어 있다.
1 쌍의 연결 부재 (29) 각각은, 도 4 에 나타내는 바와 같이, X 축 방향으로 연장 형성된 막대 형상 부재로 이루어지며, 도 5(A) 에 －Y 측의 연결 부재 (29) 를 대표적으로 채택하여 나타내는 바와 같이, 양단부에 비해 중앙부가 약간 오목한 활과 같은 형상을 갖고 있다. 1 쌍의 연결 부재 (29) 각각의 중앙부 하면은, XY 평면에 평행한 평면도가 높은 면으로 마무리되어 있다.
1 쌍의 연결 부재 (29) 각각의 하면은, 대응하는 지지 부재 (25) 의 1 쌍의 가장자리부 (25c) 상면에 대해 작은 간극 (예를 들어, 10 ㎛) 을 통해서 비접촉으로 대향하도록 배치되어 있다. 1 쌍의 연결 부재 (29) 와 1 쌍의 가장자리부 (25c) 는, 조립시에 예를 들어 심 (shim) 을 끼워 조립함으로써, 소정의 간극을 통해서 대향하도록 위치 결정되어 있다.
이 때문에, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동시 등, 외란 (外亂) 에 의해 지지 부재 (25) 가 진동했을 때, 진동하는 박판부인 1 쌍의 가장자리부 (25c) 와 이것에 근접해 있는 고정 표면, 즉 1 쌍의 연결 부재 (29) 의 하면의 사이의 간극 (Z 방향 거리) 이 변화 (증감) 한다. 그 때문에, 가장자리부 (25c) 와 연결 부재 (29) 의 하면의 사이의 점성 공기의 유동 및 압축에 의해, 가장자리부 (25c) 에 대해 저항력이 발생하고, 가장자리부 (25c) 의 진동 (고주파 진동) 이 감쇠된다. 즉, 공기 스퀴즈 필름 댐핑 효과에 의해, 지지 부재 (25) 의 진동이 감쇠된다. 이와 같이 본 실시형태에서는, 1 쌍의 연결 부재 (29) 에 의해, 가장자리부 (25c) 를 통해서 지지 부재 (25) 의 진동을 감쇠하는 스퀴즈 필름 댐퍼 (이하, 적절히, 스퀴즈 댐퍼라고도 칭한다) 가 구성되어 있다.
프레임 (26) 에는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 센터 지지 부재 (이하, 센터 지지 부재라고 약기한다) (150) 가 형성되어 있다. 센터 지지 부재 (150) 는, 후술하는 웨이퍼 홀더 (WH) (도 2 참조) 상에 웨이퍼 (W) 를 재치 (載置) 할 때, 또는 웨이퍼 홀더 (WH) 상으로부터 웨이퍼 (W) 를 반출할 때에 사용된다.
센터 지지 부재 (150) 는, X 프레임 부재 (28) 의 사각형부 (37) 에 형성된 원형 개구 (36) 내에, 선단부의 일부를 제외한 대부분의 부분이 배치되어 있다. 센터 지지 부재 (150) 는, 평면에서 보았을 때 Y 형상의 대좌 부재 (146) 의 3 개의 선단부의 상면에 각각 고정된 3 개의 상하동핀 (140) 과, 대좌 부재 (146) 의 이면 (裏面) (하면) 의 중심부에 일단이 고정된 상하동축 (도시하지 않음) 을 갖는다. 대좌 부재 (146) 의 상면에는, 평면에서 보았을 때 사각형의 판 부재 (141) 가 고정되어 있다. 3 개의 상하동핀 (140) 은, 웨이퍼 테이블 (WTB) 및 웨이퍼 홀더 (WH) 에 형성된 도시하지 않는 구멍에 삽입되고, 상면이 웨이퍼 홀더 (WH) 의 상면의 상방에 위치하는 제 1 위치와 웨이퍼 홀더 (WH) 의 상면의 하방에 위치하는 제 2 위치의 사이에서 상하 방향으로 이동 가능하다.
3 개의 상하동핀 (140) 각각의 상면 (선단면) 에는, 진공 흡인용의 흡인구 (도시하지 않음) 가 형성되고, 그 흡인구는, 상하동핀 (140) (및 대좌 부재 (146)) 의 내부에 형성된 관로 및 도시하지 않는 진공 배관을 통해서 진공 펌프 (도시하지 않음) 에 연통되고 있다. 센터 지지 부재 (150) 는, 대좌 부재 (146) 에 고정된 도시하지 않는 상하동축을 통해서 구동 장치 (142) (도 10 참조) 에 의해 상하 방향으로 구동된다.
여기서, 3 개의 상하동핀 (140) (센터 지지 부재 (150)) 의 기준 위치로부터의 Z 축 방향의 변위는, 예를 들어 구동 장치 (142) 에 형성된 인코더 시스템 등의 변위 센서 (145) (도 10 참조) 에 의해 검출되고 있다. 주제어 장치 (20) 는, 변위 센서 (145) 의 계측값에 기초하여, 구동 장치 (142) 를 통해서 3 개의 상하동핀 (140) (센터 지지 부재 (150)) 을 상하 방향으로 구동한다.
스테이지 본체 (81) 의 상면에는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 테이블 (WTB) 이 배치되어 있다. 웨이퍼 테이블 (WTB) 은, 전술한 지지 부재 (25) 의 상면에 볼트 등을 통해서 고정되어 있다. 이 고정 상태에서는, 웨이퍼 테이블 (WTB) 은, 프레임 (26), 4 개의 지지부 (49), 및 슬라이더 (22) 에 대해 비접촉인 상태로 되어 있다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 프레임 (26), 4 개의 지지부 (49) 및 슬라이더 (22) 의 소재로서, 지지 부재 (25) 등과 동일한 저열팽창률의 소재가 아니라, 경량 또한 고강성의 소재, 예를 들어 탄화붕소 세라믹스 등이 이용되고 있다.
웨이퍼 테이블 (WTB) 은, 저열팽창률의 소재, 특히, 열팽창력의 차이에 의해 열 응력 변형이 발생하지 않도록, 지지 부재 (25) 등과 동일한 열팽창률의 소재가 사용되고 있다. 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 상면의 중앙에는, 배큠 척 (또는 정전 척) 등을 갖는 웨이퍼 홀더 (WH) (도 1 에서는 도시하지 않음, 도 2 참조) 를 통해서, 웨이퍼 (W) 가 진공 흡착 등에 의해 고정되어 있다. 웨이퍼 홀더 (WH) 는 웨이퍼 테이블 (WTB) 과 일체로 형성해도 되지만, 본 실시형태에서는 웨이퍼 홀더 (WH) 와 웨이퍼 테이블 (WTB) 을 따로따로 구성하고, 예를 들어 진공 흡착 등에 의해 웨이퍼 홀더 (WH) 를 웨이퍼 테이블 (WTB) 상에 고정하고 있다. 또한, 도시하지 않지만, 웨이퍼 테이블 (WTB) 및 웨이퍼 홀더 (WH) 에는, 상기 서술한 3 개의 상하동핀 (140) 에 대응하는 위치에 도시하지 않는 구멍이 형성되고, 그 구멍을 통해서 상하동핀 (140) 이 웨이퍼 테이블 (WTB) 및 웨이퍼 홀더 (WH) 에 대해 상하동된다. 또, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 상면에는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, ＋Y 측의 단부 근방에, 계측 플레이트 (기준 마크판이라고도 불린다) (30) 가 형성되어 있다. 이 계측 플레이트 (30) 에는, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 센터 라인 (CL) 과 일치하는 중심 위치에 제 1 기준 마크 (FM) 가 형성되고, 그 제 1 기준 마크 (FM) 를 사이에 두도록 1 쌍의 레티클 얼라이먼트용의 제 2 기준 마크 (RM) 가 형성되어 있다.
웨이퍼 테이블 (WTB) 의 －Y 단면, －X 단면에는, 각각 경면 가공이 실시되고, 도 2 에 나타내는 반사면 (17a), 반사면 (17b) 이 형성되어 있다.
스테이지 본체 (81) 의 ＋X 측면에는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 후술하는 제 2 스테이지 부재 (42) 에 지지된 배관류 및 배선류가 일체화된 용력 공급용의 튜브 (31) 의 일단이 접속되어 있다. 튜브 (31) 의 타단은, 튜브 캐리어 (TC) 에 접속되어 있다. 튜브 캐리어 (TC) 는, 용력 공급 장치 (72) (도 10 참조) 로부터 공급된 전력 (전류), 압축 공기 및 진공, 냉매 등의 용력을, 튜브 (31) 를 통해서 웨이퍼 스테이지 (WST) (스테이지 본체 (81) 및 제 2 스테이지 부재 (42) 등) 에 공급하는 것이다. 튜브 캐리어 (TC) 는, 리니어 모터로 이루어지는 캐리어 구동계 (32) (도 10 참조) 에 의해 Y 축 방향으로 구동된다. 캐리어 구동계 (32) 의 리니어 모터의 고정자는, 베이스반 (12) 의 ＋X 단부의 일부에, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 일체적으로 형성되어 있어도 되고, 베이스반 (12) 과는 분리하여 베이스반 (12) 의 ＋X 측에, Y 축 방향을 길이 방향으로 하여 설치해도 된다. 베이스반 (12) 과 분리하여 배치하면, 튜브 캐리어 (TC) 의 구동에 의해 발생하는 반력이 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 미치는 영향을 줄일 수 있다.
튜브 캐리어 (TC) 는, 주제어 장치 (20) 에 의해, 캐리어 구동계 (32) 를 통해서 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 추종하여 Y 축 방향으로 구동되지만, 튜브 캐리어 (TC) 의 Y 축 방향으로의 구동은, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 축 방향의 구동에 엄밀하게 추종할 필요는 없고, 어느 허용 범위 내에서 추종하고 있으면 된다.
제 2 스테이지 장치 (60) 는, 튜브 (31) 로부터의 외란에 의해 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 (W)) 의 위치 결정 정밀도가 악화되는 것을 방지하기 위해서 형성되어 있다. 제 2 스테이지 장치 (60) 는, 도 1 및 도 2 등에 나타내는 바와 같이, 스테이지 본체 (81) 의 ＋X 측면의 중앙부에 형성되어 있다.
제 2 스테이지 장치 (60) 는, 도 7(A) 및 도 7(B) 에 나타내는 바와 같이, 스테이지 본체 (81) 의 ＋X 측의 면으로부터 ＋X 측으로 장출한 제 2 스테이지 베이스 (이하, 제 2 베이스라고 약기한다) (61), 제 2 베이스 (61) 상에 탑재된 튜브 클램프용의 제 2 스테이지 부재 (42), 제 2 스테이지 부재 (42) 를 제 2 베이스 (61) 에 대해 구동하는 구동계, 및 제 2 스테이지 부재 (42) 와 제 2 베이스 (61) 의 상대 위치, 즉 제 2 베이스 (61) 상의 소정 점을 기준으로 한, 제 2 스테이지 부재 (42) 의 XY 평면 내의 위치 (ΔX, ΔY, Δ θz) 를 계측하는 계측계 등을 구비하고 있다.
제 2 베이스 (61) 는, XY 평면에 평행한 상면 및 하면을 갖는 직방체 형상의 형상을 가지며, 스테이지 본체 (81) 의 ＋X 측면의 중앙부에 형성되어 있다. 제 2 베이스 (61) 는, 스테이지 본체 (81) 와 일체 성형되어 있어도 되지만, 여기서는, 스테이지 본체 (81) 에 고정된 직방체 부재로 이루어지는 것으로 한다. 제 2 베이스 (61) 의 내부에는, ＋X 측 절반부의 상단면의 근방에, 도시하지 않는 자석 (영구 자석) 이 복수, XY 평면 내에서 2 차원 배치되어 있다. 제 2 베이스 (61) 의 상단면은, 제 2 스테이지 부재 (42) 의 가이드면 (이동면) 으로 되어 있다.
제 2 스테이지 부재 (42) 는, 제 2 베이스 (61) 상에 비접촉으로 탑재된 슬라이더 부재 (제 2 스테이지 본체) (62) 와, 슬라이더 부재 (62) 상면에 고정된 튜브 고정 부재 (63) 를 갖는다.
슬라이더 부재 (62) 는, X 축 방향의 길이가 제 2 베이스 (61) 의 거의 1/2 이고 또한 Y 축 방향의 길이가 제 2 베이스 (61) 보다 약간 짧은 판 부재로 이루어지며, 제 2 베이스 (61) 상면의 ＋X 측 절반부의 Y 축 방향 중앙부에 배치되어 있다.
슬라이더 부재 (62) 에는, 튜브 (31) 의 일부를 구성하는 1 개의 배관이 접속되어 있고, 그 배관을 통해서 기체 공급 장치 (94) (도 10 참조) 로부터 공급된 가압 기체 (예를 들어, 압축 공기) 가, 슬라이더 부재 (62) 의 하면 (저면) 에 형성된 도시하지 않는 공급구로부터 제 2 베이스 (61) 를 향하여 분출되도록 되어 있다.
또, 슬라이더 부재 (62) 는, 적어도 하면측의 부분 (또는 전체) 이, 자성체 부재에 의해 형성되어 있다. 이 때문에, 슬라이더 부재 (62) 는, 제 2 베이스 (61) 내부의 도시하지 않는 자석에 의해 자기적으로 흡인되어 있다. 즉, 슬라이더 부재 (62) 와 제 2 베이스 (61) 의 사이에는, 제 2 베이스 (61) 상면을 가이드면 (이동면) 으로 하는 자기 예압형의 공기 정압 베어링 (에어 베어링) 이 구성되어 있다. 이 공기 정압 베어링에 의해, 슬라이더 부재 (62) 는, 제 2 베이스 (61) 의 상면 (가이드면) 상에 부상 지지되고 있다.
기체 공급 장치 (94) 로부터 공급되는 압축 공기의 유량 등은, 자기적 흡인력과, 슬라이더 부재 (62) 와 제 2 베이스 (61) 의 사이 (베어링 간극) 의 압축 공기의 정압, 즉 간극 내압력과의 밸런스에 의해, 베어링 간극이 원하는 치수가 되고 또한 충분한 강성이 확보되도록, 주제어 장치 (20) (도 10 참조) 에 의해 제어되고 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 슬라이더 부재 (62) 와 제 2 베이스 (61) 의 사이에, 자기 예압형의 공기 정압 베어링이 구성되는 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 진공 예압형의 공기 정압 베어링을 구성해도 된다. 진공 예압형의 공기 정압 베어링을 구성하는 경우에는, 예를 들어, 슬라이더 부재 (62) 의 하면에서, 또한 압축 공기 분출용의 도시하지 않는 공급구에 간섭하지 않는 위치에, 추가로 개구 (공간) 를 형성하고, 그 공간 내를 배큠 장치 등을 통해서 부압으로 하면 된다.
튜브 고정 부재 (63) 는, 슬라이더 부재 (62) 의 상면의 ＋X 측 절반부에 고정된 직방체 부재로 이루어지며, 소정의 높이 (후술하는 고정자부 (66) 보다 약간 높은 높이) 를 갖고 있다. 튜브 고정 부재 (63) 의 상단부 근방에는, X 축 방향으로 관통하는 관통공 (68) 이 Y 축 방향의 거의 전역에 걸쳐 형성되어 있다. 관통공 (68) 내에는, 스테이지 본체 (81) 의 ＋X 측면에 일단이 고정된 전술한 튜브 (31) 가 삽입되어 있다. 튜브 (31) 의 타단은, 튜브 캐리어 (TC) 에 접속되어 있다.
본 실시형태에서는, 튜브 (31) 와 관통공 (68) 은, 예를 들어, 실질적으로 단단히 죄여 끼워져 있으며, 관통공 (68) 내에 삽입된 튜브 (31) 의 일단은, 튜브 고정 부재 (63) 보다 －X 측의 부분이 어느 정도 휜 상태로 스테이지 본체 (81) 의 측면에 고정되어 있다. 이 때문에, 예를 들어 튜브 캐리어 (TC) 에 의해 튜브 (31) 가 구동되고, 그 구동력의 일부가 외란이 되어 튜브 (31) 로부터 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 가해지는 경우라도, 그 외란은, 튜브 고정 부재 (63) 를 통해서 슬라이더 부재 (62) (제 2 스테이지 부재 (42)) 에 가해진다. 그 때문에, 제 2 스테이지 부재 (42) 의 제 2 베이스 (61) 상에서의 자유로운 운동 (이동) 이 허용되고 있는 동안은, 스테이지 본체 (81) 는 거의 영향을 받지 않는다.
도 7(A) 및 도 7(B) 에 나타내는 바와 같이, 제 2 베이스 (61) 의 상면의 －X 측 단부에는 고정자부 (66) 가 고정되어 있다. 고정자부 (66) 는, ＋X 방향에서 보아 Y 축 방향으로 가늘고 긴 사각형의 프레임 부재로 이루어지는 고정자 장착 부재 (44) 와, 고정자 장착 부재 (44) 의 상벽부 및 저벽부 각각의 내면에, 각각 고정된 1 쌍의 자석 유닛 (MUb) 을 갖는다. 고정자부 (66) 에 형성된 중공부 (69) 내에는, 직방체 형상의 가동자부 (65) 의 일단부가 삽입되어 있다.
가동자부 (65) 는, 케이싱 (52) 과, 그 케이싱 (52) 의 내부의 X 축 방향 일단부에 수납된 코일 유닛 (CUb) (도 8 참조) 을 갖는다. 코일 유닛 (CUb) 은, 1 쌍의 자석 유닛 (MUb) 에 대응하는 위치에 배치되어 있다. 또, 가동자부 (65) 의 X 축 방향 타단부 하면은, 슬라이더 부재 (62) 상면의 －X 측 절반부에 고정되어 있다. 코일 유닛 (CUb) 과, 코일 유닛 (CUb) 을 상하로 끼우는 1 쌍의 자석 유닛 (MUb) 에 의해, 보이스 코일 모터 (Mb) (도 8 참조) 가 구성되어 있다. 이하, 보이스 코일 모터 (Mb) 에 대하여 설명한다.
도 8 에는, 제 2 베이스 (61) 상면에 배치된 고정자부 (66) 와, 가동자부 (65) 가 나타나 있다. 여기서, 고정자부 (66) 는, 가상선으로 나타내고 있다. 코일 유닛 (CUb) 은, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 가동자부 (65) 의 케이싱 (52) 내부의 －X 측 단부의 Y 축 방향 중앙부에 형성된 X 축 방향을 길이 방향으로 하는 평면에서 보았을 때 사각형 형상의 하나의 Y 코일 (이하, 적절히 「코일」 이라고 부른다) (56a) 과, 코일 (56a) 의 Y 축 방향의 일측과 타측에 각각 배치된 Y 축 방향을 길이 방향으로 하는 평면에서 보았을 때 사각형 형상의 2 개의 X 코일 (이하, 적절히 「코일」 이라고 부른다) (55a, 57a) 을 포함한다.
1 쌍의 자석 유닛 (MUb) 은, 고정자부 (66) 의 고정자 장착 부재 (44) 의 상벽부 및 저벽부 각각의 내면에 있어서의 Y 축 방향의 중앙부에 Y 축 방향으로 나란히 배치된 X 축 방향을 길이 방향으로 하는 평면에서 보았을 때 장방형의 각 1 쌍 (상벽부 및 저벽부 합해서 2 쌍) 의 영구 자석 (56b) 과, 이들 영구 자석 (56b) 의 Y 축 방향의 일측과 타측에 각각 X 축 방향으로 나란히 배치된 각 1 쌍 (상벽부 및 저벽부 합해서 각 2 쌍) 의 Y 축 방향을 길이 방향으로 하는 평면에서 보았을 때 장방형의 영구 자석 (55b, 57b) 을 포함한다.
또한, 도 8 에는, 1 쌍의 자석 유닛 (MUb) 중, 고정자 장착 부재 (44) 의 상벽부에 고정된 자석 유닛 (MUb) 만이 나타나 있지만, 고정자 장착 부재 (44) 의 저벽부에 고정된 자석 유닛 (MUb) 도 동일하게 구성되어 있다. 각 2 쌍의 영구 자석 (55b, 56b, 57b) 은, 쌍을 이루는 일방과 타방의 자극의 방향이 서로 반대로 설정되어 있다. 그리고, 1 쌍의 자석 유닛 (MUb) (각 1 쌍의 영구 자석 (55b, 57b, 56b)) 의 각각은, 코일 유닛 (CUb) (코일 (55a, 57a, 56a)) 의 ＋Z 측 또는 －Z 측의 면에 대향하고 있다.
상기 서술한 구성의 가동자부 (65) 와 고정자부 (66) 에 의해, 고정자부 (66) (제 2 베이스 (61)) 에 대해 가동자부 (65) (제 2 스테이지 부재 (42)) 를 X 축 방향, Y 축 방향, 및 θz 방향으로 구동하는 3 축의 보이스 코일 모터 (Mb) 가 구성된다. 이 경우, 엄밀하게 말하면, 상하 1 쌍의 영구 자석 (55b, 56b, 57b) 의 각각과, 코일 (55a, 56a, 57a) 의 각각에 의해, 3 개의 보이스 코일 모터가 구성되지만, 설명의 편의상, 그 3 개의 보이스 코일 모터의 전체를 1 개의 보이스 코일 모터 (Mb) 로 간주하고 있다. θz 방향의 구동은, ＋Y 측 및 －Y 측에 배치된, X 축 방향으로 구동력을 발생하는 2 개의 보이스 코일 모터의 구동력을 상이하게 함으로써 실시된다. 또한, 보이스 코일 모터 (Mb) 는, 주제어 장치 (20) 에 의해, 코일 유닛 (CUb) 을 구성하는 각 코일에 공급되는 전류의 크기 및 방향이 제어됨으로써 X 축 방향 및 Y 축 방향의 구동력이 제어된다 (도 10 참조).
보이스 코일 모터 (Mb) 에 의한 제 2 스테이지 부재 (42) 의 구동 중심 (구동력의 작용점) 은, Z 축 방향에 관해서 웨이퍼 스테이지 (WST) 전체의 무게 중심 (높이 위치) 과 일치하고 있다. 또, 그 구동 중심은, X 축 방향에 관해서도, 웨이퍼 스테이지 (WST) 전체의 무게 중심과 일치하는 위치 (또는 그 근방의 위치) 에 설정되어 있다. 여기서, 평면 모터 (51A) 에 의한 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동 중심이, X 축 방향 (및 Y 축 방향) 에 관해서 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 무게 중심과 일치하고 있다. 이 때문에, X 축 방향에 관해서는, 보이스 코일 모터 (Mb) 에 의한 제 2 스테이지 부재 (42) 의 구동 중심은, 평면 모터 (51A) 에 의한 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동 중심과 일치하고 있다.
또한, 보이스 코일 모터 (Mb) 대신에, 예를 들어 미국 특허출원공개 제 2010/0073653호 명세서에 개시되는 미동 스테이지 구동계와 동일한 2 단 (혹은 다단) 구성의 보이스 코일 모터 (또는 리니어 모터) 를 채용해도 된다. 이러한 경우에는, 제 2 스테이지 부재 (42) 를, θy 방향을 제외한, 5 자유도 방향 (X 축, Y 축, Z 축, θz, θx 의 각 방향) 으로 미소 구동하는 것이 가능해진다. 특히, 상하 1 쌍의 XZ 코일 및 이것들에 상하로 대향하는 복수의 영구 자석, 및/또는 상하 1 쌍의 YZ 코일 및 이것들에 상하로 대향하는 복수의 영구 자석을, X 축 방향으로 1 쌍 나란히 배치함으로써, 제 2 스테이지 부재 (42) 를, 6 자유도 방향으로 구동하는 것이 가능해진다.
또, 제 2 스테이지 장치 (60) 는, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 제 2 스테이지 위치 계측계 (이하, 제 2 스테이지 계측계라고 약기한다) (19) 를 구비하고 있다. 제 2 스테이지 계측계 (19) 는, 제 2 베이스 (61) 상의 소정 점을 기준으로 하는 제 2 스테이지 부재 (42) 의 X 축 방향 및 Y 축 방향의 위치, 그리고 θz 방향의 회전량 (위치 정보) 을 계측한다.
제 2 스테이지 계측계 (19) 는, 도 7(A) 및 도 7(B) 에 나타내는 바와 같이, 제 2 베이스 (61) 상면의 Y 축 방향의 양단부 및 ＋X 측 단부에 각각 형성된 1 쌍의 X 스케일 (74X1, 74X2) 및 Y 스케일 (74Y) 과, X 스케일 (74X1, 74X2) 및 Y 스케일 (74Y) 에 각각 대향하여, 슬라이더 부재 (62) 의 Y 축 방향 양단면 및 ＋X 측면에 각각 고정된 X 헤드 (73X1, 73X2) (X 헤드 (73X2) 는, 지면 내 안쪽측에 가려져 있기 때문에 도시하지 않음) 및 Y 헤드 (73Y) 를 구비하고 있다.
X 스케일 (74X1, 74X2) 은, X 축 방향을 주기 방향으로 하는 반사형 회절 격자 (X 회절 격자) 가 상면에 형성되고, Y 스케일 (74Y) 은, Y 축 방향을 주기 방향으로 하는 반사형 회절 격자 (Y 회절 격자) 가 상면에 형성되어 있다. X 회절 격자 및 Y 회절 격자의 격자선의 피치는, 도시하지 않지만, 예를 들어 1 ㎛ 로 설정되어 있다.
X 헤드 (73X1, 73X2) 와 X 스케일 (74X1, 74X2) 에 의해, X 축 방향을 계측 방향으로 하는 X 인코더 (이하에서는, X 헤드 (73X1, 73X2) 와 동일 부호를 사용하여, X 인코더 (73X1, 73X2) 라고 칭한다) 가 구성되어 있다. 마찬가지로, Y 헤드 (73Y) 와 Y 스케일 (74Y) 에 의해, Y 축 방향을 계측 방향으로 하는 Y 인코더 (이하에서는, Y 헤드 (73Y) 와 동일 부호를 사용하여, Y 인코더 (73Y) 라고 칭한다) 가 구성되어 있다. X 인코더 (73X1, 73X2) 및 Y 인코더 (73Y) 각각의 계측 결과는, 주제어 장치 (20) (도 10 참조) 에 보내진다. 또한, 주제어 장치 (20) 는, 1 쌍의 X 인코더 (73X1, 73X2) 의 계측 결과에 기초하여, 제 2 베이스 (61) 상의 소정 점, 구체적으로는, X 스케일 (74X1, 74X2) 의 길이 방향의 중심을 잇는 직선 (Y 축에 평행한 직선) 과, Y 스케일 (74Y) 의 길이 방향의 중심을 지나는 X 축에 평행한 직선의 교점을 기준으로 하는 제 2 스테이지 부재 (42) 의 X 축 방향의 위치, 및 θz 방향의 회전량을 산출한다. 또한, 본 실시형태에서는, X 스케일 (74X1, 74X2) 은, Y 스케일 (74Y) 의 길이 방향의 중심을 지나는 X 축에 평행한 직선에 관해서 대칭으로 배치되어 있다.
또, 주제어 장치 (20) 는, Y 인코더 (73Y) 의 계측 결과에 기초하여, 제 2 베이스 (61) 상의 상기 소정 점을 기준으로 하는 제 2 스테이지 부재 (42) 의 Y 축 방향의 위치를 산출한다. 또한, 각 인코더 대신에, 예를 들어 간섭계 또는, 정전 용량 센서 등을 이용하여, 제 2 베이스 (61) 와 제 2 스테이지 부재 (42) 의 위치 관계를 계측해도 된다.
다음으로, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 계측을 실시하는 위치 계측 시스템 (70) (도 10 참조) 에 대하여 설명한다.
위치 계측 시스템 (70) 은, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 투영 광학계 (PL) 근방에 위치하고 있을 때 (즉, 웨이퍼 얼라이먼트시 및 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 동작시 등) 에 사용되는 인코더 시스템 (73) 과, 로딩 포지션 등의 인코더 시스템 (73) 의 계측 범위 외에 위치했을 때에 사용되는 간섭계 시스템 (78) 을 포함한다.
인코더 시스템 (73) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 투영 광학계 (PL) 의 하방에 배치된 상태로, 웨이퍼 스테이지 내부의 공간 (39) 내에 삽입되는 계측 부재 (계측 아암 (71)) 를 구비하고 있다. 계측 아암 (71) 은, 메인 프레임 (BD) 에 지지 부재 (76) 를 통해서 외팔보 지지 (일단부 근방이 지지) 되고 있다. 또한, 계측 부재는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 이동의 방해가 되지 않는 구성을 채용하는 경우에는, 외팔보 지지에 한정되지 않고, 그 길이 방향의 양단부에서 지지되어도 된다.
계측 아암 (71) 은, 선단의 내부에 후술하는 인코더 헤드 (광학계) 를 구비하고 있다. 계측 아암 (71) 은, Y 축 방향을 길이 방향으로 하는 장방형 단면 (斷面) 을 갖는 중공의 기둥 형상의 부재로 이루어진다.
계측 아암 (71) 은, 중공이고 또한 기단부가 폭넓게 되어 있다 (도 3 참조). 또, 계측 아암 (71) 의 중공부 내에 후술하는 인코더 헤드와의 사이에서 광 (계측 빔) 을 전송하는 송광측 (광원측) 및 수광측 (디텍터측) 의 광 파이버 등이 지나가고 있다. 또한, 계측 아암 (71) 은, 광 파이버 등이 지나가는 부분만이 중공이며, 다른 부분은 속이 찬 부재에 의해 형성되어 있어도 된다.
전술한 바와 같이 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 투영 광학계 (PL) 의 하방에 배치된 상태에서는, 계측 아암 (71) 은, 선단부가 스테이지 본체 (81) 의 공간 (39) 내에 삽입되고, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 그 상면이 지지 부재 (25) 의 하면에 형성된 그레이팅 (RG) 에 대향한다. 계측 아암 (71) 의 상면은, 지지 부재 (25) 의 하면과의 사이에 소정의 간극 (갭, 클리어런스), 예를 들어 수 ㎜ 정도의 간극이 형성된 상태로, 지지 부재 (25) 하면과 거의 평행하게 배치된다. 또한, 계측 아암 (71) 의 상면과 지지 부재 (25) 의 하면의 사이의 간극은, 수 ㎜ 이상이어도 되고 이하여도 된다.
인코더 시스템 (73) 은, 일례로서, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 Y 축 방향 및 Z 축 방향의 위치를, 각각 계측하는 1 쌍의 YZ 인코더 (73a, 73b) 와, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 X 축 방향 및 Z 축 방향의 위치를 계측하는 XZ 인코더 (73c) 를 포함한다.
1 쌍의 YZ 인코더 (73a, 73b) 의 각각은, 계측 아암 (71) 의 내부에 수납된, Y 축 방향 및 Z 축 방향을 계측 방향으로 하는 2 차원 헤드를 구비하고, XZ 인코더 (73c) 는, 계측 아암 (71) 의 내부에 수납된, X 축 방향 및 Z 축 방향을 계측 방향으로 하는 2 차원 헤드를 구비하고 있다. 이하에서는, 편의상, YZ 인코더 (73a, 73b) 및 XZ 인코더 (73c) 의 각각이 구비하는 2 차원 헤드를, 각각의 인코더와 동일한 부호를 사용하여 YZ 헤드 (73a, 73b), XZ 헤드 (73c) 라고 표기한다.
1 쌍의 YZ 헤드 (73a, 73b) 의 계측점 (검출점) 은, 예를 들어, 웨이퍼 (W) 에 조사되는 조명광 (IL) 의 조사 영역 (노광 영역) (IA) 의 중심인 노광 위치의 바로 아래의 점으로부터 X 축 방향으로 동일 거리 떨어진 점에 각각 설정되어 있다. 또, XZ 헤드 (73c) 는, 예를 들어 그 노광 위치의 바로 아래의 점으로부터 Y 축 방향으로 소정 거리 떨어진 점에 설정되어 있다.
이들 YZ 헤드 (73a, 73b) 및 XZ 헤드 (73c) 의 각각으로는, 예를 들어 미국 특허 제7,561,280호 명세서에 개시되는 변위 계측 센서 헤드와 동일한 구성의 인코더 헤드 (이하, 적절히, 헤드라고 약기한다) 를 사용할 수 있다.
인코더 시스템 (73) 의 인코더 (73a, 73b, 73c) 의 출력은, 주제어 장치 (20) 에 공급된다 (도 10 참조). 여기서, 인코더 시스템 (73) 의 출력이 주제어 장치 (20) 에 공급되고 있을 때, 주제어 장치 (20) 는, 인코더 (73a, 73b) 의 계측값에 기초하여, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 Y 위치 및 θz 회전, θy 회전을 구하고, 인코더 (73c) 의 계측값에 기초하여, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 X 위치를 구하고, 인코더 (73a 또는 73b) 와 인코더 (73c) 의 계측값에 기초하여, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 θx 회전을 구한다. 이와 같이 하여, 주제어 장치 (20) 에 의해, 인코더 시스템 (73) 을 이용하여 웨이퍼 테이블의 6 자유도 방향의 위치 계측이 실시된다.
또한, 인코더 시스템 (73) 의 구성은, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 인코더 헤드의 조합으로는, 1 차원 헤드, 2 차원 헤드, 3 차원 헤드 등의 적절한 조합을 채용할 수 있으며, 요점은, X 축 방향 및 Y 축 방향의 계측값이 합계로 적어도 3 개, Z 축 방향의 계측값을 합계로 적어도 3 개 취득할 수 있으면 된다. 이 외에, 예를 들어 미국 특허출원공개 제2010/0296071호 명세서에 개시되는 계측 아암과 마찬가지로, Z 축 방향의 위치를 계측하는 복수의 레이저 간섭계와, 복수의 2 차원 인코더 (XY 인코더) 또는 1 차원 인코더 (X 인코더, Y 인코더) 를 조합하여, 인코더 시스템 (73) 을 구성해도 된다.
이 한편, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 인코더 시스템 (73) 의 계측 영역 외에 있을 때에는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 정보는, 주제어 장치 (20) 에 의해, 간섭계 시스템 (78) (도 10 참조) 을 이용하여 계측된다.
간섭계 시스템 (78) 은, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 정보를 계측하는 복수의 간섭계, 구체적으로는, 도 3 에 나타내고 있는 Y 간섭계 (16) 및 3 개의 X 간섭계 (136, 137, 138) 등을 포함한다. 본 실시형태에서는, 상기 각 간섭계로는, 일부를 제외하고, 측장축을 복수 갖는 다축 간섭계가 이용되고 있다.
Y 간섭계 (16) 는, 도 1 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 투영 광학계 (PL) 의 투영 중심 (광축 (AX), 본 실시형태에서는 전술한 노광 영역 (IA) 의 중심과도 일치) 을 지나는 Y 축에 평행한 직선 (이하, 기준축이라고 부른다) (LV) 으로부터 동일 거리 －X 측, ＋X 측으로 떨어진 광로를 각각 지나는 측장빔 (B41, B42), 및 측장빔 (B41, B42) 으로부터 －Z 방향으로 이간하고, 또한 기준축 (LV) 상을 지나는 측장빔 (B3) 을 포함하는 적어도 3 개의 Y 축 방향의 측장빔을, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 반사면 (17a) 에 조사하고, 각각의 반사광을 수광한다.
X 간섭계 (136) 는, 투영 광학계 (PL) 의 광축을 지나는 X 축 방향의 직선 (기준축) (LH) 으로부터 동일 거리 ＋Y 측, －Y 측으로 떨어진 광로를 각각 지나는 측장빔 (B51, B52) 을 포함하는 적어도 3 개의 X 축 방향의 측장빔을 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 반사면 (17b) 에 조사하고, 각각의 반사광을 수광한다.
X 간섭계 (137) 는, 후술하는 얼라이먼트 검출계 (ALG) 의 검출 중심을 지나는 X 축에 평행한 직선 (LA) 을 지나는 측장빔 (B6) 을 포함하는 적어도 2 개의 X 축 방향의 측장빔을 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 반사면 (17b) 에 조사하고, 각각의 반사광을 수광한다.
X 간섭계 (138) 는, 웨이퍼의 로드가 실시되는 로딩 포지션 (LP) 을 지나는 X 축에 평행한 직선 (LUL) 을 따라 측장빔 (B7) 을 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 반사면 (17b) 에 조사하고, 그 반사광을 수광한다.
간섭계 시스템 (78) 의 상기 각 간섭계의 계측값 (위치 정보의 계측 결과) 은, 주제어 장치 (20) 에 공급되고 있다 (도 10 참조). 주제어 장치 (20) 는, Y 간섭계 (16) 의 계측값에 기초하여, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 Y 축 방향, θx 방향 및 θz 방향에 관한 위치 정보를 구한다. 또, 주제어 장치 (20) 는, X 간섭계 (136, 137 및 138) 중 어느 것의 계측값에 기초하여 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 X 축 방향에 관한 위치 정보를 구한다. 또, 주제어 장치 (20) 는, X 간섭계 (136)의 계측값에 기초하여, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 θy 방향에 관한 위치 정보를 구한다. 또한, 주제어 장치 (20) 는, X 간섭계 (136) 의 계측값에 기초하여 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 θz 방향에 관한 위치 정보를 구하는 것으로 해도 된다.
이 외에, 간섭계 시스템 (78) 은, Z 축 방향으로 이간한 1 쌍의 Y 축에 평행한 측장빔을, 스테이지 본체 (81) 의 －Y 측의 면에 고정된 이동경 (도시하지 않음) 의 상하 1 쌍의 반사면을 각각 통해서 1 쌍의 고정경 (도시하지 않음) 에 조사하고, 그 1 쌍의 고정경으로부터의 상기 반사면을 통한 복귀광을 수광하는, 기준축 (LV) 으로부터 동일 거리 －X 측, ＋X 측으로 떨어져 배치된 1 쌍의 Z 간섭계를 구비하고 있어도 된다. 이 1 쌍의 Z 간섭계의 계측값에 기초하여, 주제어 장치 (20) 는, Z 축, θy, θz 의 각 방향을 포함하는 적어도 3 자유도 방향에 관한 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 정보를 구할 수 있다.
또한, 간섭계 시스템 (78) 의 상세한 구성, 및 계측 방법의 상세한 일례에 대해서는, 예를 들어 미국 특허출원공개 제2008/0106722호 명세서 등에 상세하게 개시되어 있다.
또한, 인코더 시스템 (73) 의 계측 영역 외의 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 정보를 계측하기 위해서, 본 실시형태에서는 간섭계 시스템을 이용했지만, 다른 수단을 사용해도 된다. 예를 들어, 미국 특허출원공개 제2010/0297562호 명세서에 기재되어 있는 바와 같은 인코더 시스템을 사용하는 것도 가능하다. 이 경우, 예를 들어, 웨이퍼 테이블 (WTB) 에 2 차원 스케일을 배치하고, 메인 프레임 (BD) 의 하면에 인코더 헤드를 장착해도 된다.
노광 장치 (10) 에서는, 또한, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 투영 광학계 (PL) 의 경통 (40) 의 하단부 측면에, 전술한 제 1 기준 마크 (FM) 및 웨이퍼 (W) 상의 얼라이먼트마크를 검출하는 얼라이먼트 검출계 (ALG) 가 형성되어 있다. 얼라이먼트 검출계 (ALG) 로는, 예를 들어, 웨이퍼 상의 레지스트를 감광시키지 않는 브로드 밴드인 검출 광속을 대상 마크에 조사하고, 그 대상 마크로부터의 반사광에 의해 수광면에 결상된 대상 마크의 이미지와 도시하지 않는 지표 (각 얼라이먼트 검출계 내에 형성된 지표판 상의 지표 패턴) 의 이미지를 촬상 소자 (CCD 등) 를 이용하여 촬상하고, 그들 촬상 신호를 출력하는 화상 처리 방식의 FIA (Field Image Alignment) 계가 이용되고 있다. 얼라이먼트 검출계 (ALG) 로부터의 촬상 신호는, 주제어 장치 (20) 에 공급되도록 되어 있다 (도 10 참조).
또한, 얼라이먼트 검출계 (ALG) 대신에, 예를 들어 미국 특허출원공개 제2009/0233234호 명세서에 개시되어 있는 5 개의 얼라이먼트 검출계를 구비한 얼라이먼트 장치를 형성해도 된다.
이 외에, 노광 장치 (10) 에서는, 투영 광학계 (PL) 의 근방에는, 웨이퍼 (W) 의 표면에 복수의 계측 빔을 조사하는 조사계 (54a) 와, 각각의 반사 빔을 수광하는 수광계 (54b) 를 갖는 다점 초점 위치 검출계 (이하, 다점 AF 계라고 칭한다) (54) (도 10 참조) 가 형성되어 있다. 다점 AF 계 (54) 의 상세 구성에 대해서는, 예를 들어 미국 특허 제5,448,332호 명세서 등에 개시되어 있다.
도 1 에서는 도시하지 않지만, 레티클 (R) 의 상방에, 레티클 (R) 상의 1 쌍의 레티클 얼라이먼트마크와, 이것에 대응하는 웨이퍼 테이블 (WTB) 상의 계측 플레이트 (30) 상의 1 쌍의 제 2 기준 마크 (RM) 의 투영 광학계 (PL) 를 통한 이미지를 동시에 관찰하기 위한 노광 파장을 이용한 TTR (Through The Reticle) 방식의 1 쌍의 레티클 얼라이먼트 검출계 (14) (도 10 참조) 가 배치되어 있다. 이 1 쌍의 레티클 얼라이먼트 검출계 (14) 의 검출 신호는, 주제어 장치 (20) 에 공급되도록 되어 있다.
여기서, 설명은 뒤바뀌지만, 스테이지 제어계의 일부를 이루고, 웨이퍼 스테이지 (WST) 및 제 2 스테이지 부재 (42) 의 구동을 제어하는 제 1 제어계 (59) 에 대하여 설명한다. 여기서는, 일례로서, 제 1 제어계 (59) 는, XY 평면 내의 3 자유도 방향 (X, Y, θz) 에 관해서, 웨이퍼 스테이지 (WST) 및 제 2 스테이지 부재 (42) 의 구동을 제어하는 것으로 한다.
도 9 에는, 제 1 제어계 (59) 의 구성이, 그 제어 대상과 함께 블록도로 나타나 있다. 제 1 제어계 (59) 는, 생성된 목표 궤도를 이용하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) 와 제 2 스테이지 부재 (42) 를 구동한다. 제 1 제어계 (59) 는, 주제어 장치 (20) 내에 구축되어 있다.
제 1 제어계 (59) 는, 제 1 의 2 자유도 제어계 (100) 와, 제 2 의 2 자유도 제어계 (200) 와, 후술하는 제 2 평면 모터 피드 포워드 제어부 (500) 를 구비하고 있다.
제 1 의 2 자유도 제어계 (100) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 구동 제어하기 위한 제어계이다. 제 1 의 2 자유도 제어계 (100) 는, 2 개의 상이한 제어 특성을 독립적으로 설정할 수 있도록 제 1 평면 모터 피드 포워드 제어부 (102) 와, 평면 모터 피드백 제어부 (103) 를 갖고 있다. 또한, 이하에서는, 피드백 제어부를 FF 제어부라고 약기하고, 피드백 제어부를 FB 제어부라고 약기한다.
제 1 의 2 자유도 제어계 (100) 는, 또한, 궤도 생성부 (101), 가산기 (105, 108), 및 감산기 (106, 107), 그리고 변환 게인 (109) 등을 갖고 있다.
제 2 의 2 자유도 제어계 (200) 는, 제 2 스테이지 부재 (42) 의 구동 (웨이퍼 스테이지 (WST) 에 대한 위치를 유지하는 서보 구동을 포함한다) 을 제어하기 위한 제어계이다. 제 2 의 2 자유도 제어계 (200) 는, 제 1 의 2 자유도 제어계 (100) 와 마찬가지로, 2 개의 상이한 제어 특성을 독립적으로 설정할 수 있도록 VCMFF 제어부 (202) 와, VCMFB 제어부 (203) 를 갖고 있다. 제 2 의 2 자유도 제어계 (200) 는, 또한, 목표값 출력부 (201), 가산기 (205, 207), 및 감산기 (206, 208, 209), 그리고 변환 게인 (210) 을 갖고 있다.
먼저, 제 1 의 2 자유도 제어계 (100) 에 대하여 설명한다.
궤도 생성부 (101) 에는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 이동 개시점의 XY 평면 내의 3 자유도 방향 (X, Y, θz) 의 위치 정보와, 이동 종료점의 XY 평면 내의 3 자유도 방향의 위치 정보가 입력된다. 이동 개시점은, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 현재의 위치를 나타내고, 이동 종료점은, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 이동시키는 곳인 목표 위치를 나타낸다. 여기서, θz 방향은, 항상 영이 목표 궤도가 된다. 본 실시형태에서는, 평면 모터 (51A) 에 의한 X, Y, θz 방향에 관한 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동 중심은, 그 무게 중심에 일치하고 있는 것으로 한다. 이 경우, X, Y, θz 중 어느 방향에 대해서도, 동일한 설명이 성립되므로, 이하에서는, 대표적으로 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 Y 축 방향으로 구동하는 제어계에 대하여 설명한다.
궤도 생성부 (101) 는, 입력된 이동 개시점 및 이동 종료점에 기초하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 이동 개시점으로부터 이동 종료점까지 이동시키기 위한 목표 궤도를 생성한다. 목표 궤도는, 예를 들어 각 시각 「t」 에 대응지어진 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 (Y) (t) 를 소정 주기 (Tr 로 한다) 로 샘플링한 데이터로 할 수 있다. 또, 궤도 생성부 (101) 는, 위치의 데이터뿐만 아니라, 속도, 가속도, 가가속도 (저크, jerk) 등, 가능 제어 정준형의 전체 상태에 대한 데이터 각각에 관한 목표 궤도 (Ysdesired) 를 생성한다.
제 1 평면 모터 FF 제어부 (102) 는, 궤도 생성부 (101) 에 있어서의 1 샘플링 주기 (Tr) 에 대응한 시간만큼 앞의 전체 상태에 관한 상기의 목표 궤도를 입력으로 하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 좌표 위치를 완전 추종 제어 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2001－325005호나 논문 「멀티레이트 피드 포워드 제어를 이용한 완전 추종법」 (후지모토 히로시 외, 계측 자동 제어 학회 논문집 36 권, 9 호, pp 766－772, 2000년) 을 참조) 에 기초하여 피드 포워드 제어한다.
구체적으로는, 제 1 평면 모터 FF 제어부 (102) 는, 제어 대상 (301) (웨이퍼 스테이지 (WST)) 의 제어 특성을 재현한 제어 모델과 반대 응답을 나타내는 (입출력이 반대 관계가 된다) 역시스템을 유지 (기억) 하고 있고, 이 역시스템을 이용함으로써, 평면 모터 (51A) 를 구동하기 위한 구동 신호 (힘 명령 신호) (Fcom) 를 생성한다. 이 구동 신호 (Fcom) 는, 제어 대상 (301) 에 대한 제 1 평면 모터 FF 제어부 (102) 로부터의 조작량이 된다. 또한, 제 1 평면 모터 FF 제어부 (102) 는, 입력을 상기의 샘플링 주기 (Tr) 로 취입하고, 생성한 구동 신호 (Fcom) 를 소정의 샘플링 주기 (Tu 라고 한다) 로 출력하는 것으로 한다.
평면 모터 FB 제어부 (103) 에는, 감산기 (106) 의 계산 결과가 입력된다. 감산기 (106) 의 계산 결과는, 궤도 생성부 (101) 에서 생성되는 전술한 목표 궤도 (Ysdesired) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 위치 (위치 계측 시스템 (70) 의 인코더 시스템 (73) (또는 간섭계 시스템 (78)) 에 의해 얻어지는 Y 위치 (Ys)) 의 차분 (위치 편차) (Yserr) 이다.
평면 모터 FB 제어부 (103) 는, 감산기 (106) 의 출력, 즉 목표 궤도 (Ysdesired) 를 기준으로 한 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 위치의 오차 (위치 편차) (Yserr) 에 기초하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 좌표 위치를 피드백 제어한다. 구체적으로는, 평면 모터 FB 제어부 (103) 는, 상기 위치 편차 (Yserr) 가 제로가 되도록, 평면 모터 (51A) 를 구동하기 위한 구동 신호 (힘 명령 신호) (F'com) 를 생성한다. 이 구동 신호는, 제어 대상 (301) 에 대한 평면 모터 FB 제어부 (103) 로부터의 조작량이 된다. 또한, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 위치의 판독은 소정의 샘플링 주기 (Ty 라고 한다) 로 실시되고, 또, 평면 모터 FB 제어부 (103) 는, 입력을 소정의 샘플링 주기 (Ty) 로 취입하고, 생성한 구동 신호를 소정의 샘플링 주기 (Tu) 로 출력하는 것으로 한다.
제 1 평면 모터 FF 제어부 (102) 로부터의 조작량, 즉 구동 신호 (Fcom) 와, 평면 모터 FB 제어부 (103) 로부터의 조작량, 즉 구동 신호 (F'com) 는, 가산기 (105) 에 의해 가산되고, 가산 후의 조작량인 구동 신호 (힘 명령 신호) (Fscom) 가 가산기 (108) 에 부여된다.
여기서, 설명은 뒤바뀌지만, 제 2 의 2 자유도 제어계 (200) 에 대하여 설명한다.
제 2 의 2 자유도 제어계 (200) 는, 전술한 궤도 생성부 (101) 에 상당하는 것으로서, 목표값 출력부 (201) 를 갖고 있다. 목표값 출력부 (201) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 상의 기준 위치로부터의 제 2 스테이지 부재 (42) 의 오프셋량 (위치 어긋남량) 의 목표값 (ΔYcsdesired) 을 출력한다. 본 실시형태에서는, 목표값 출력부 (201) 는, 목표값 (ΔYcsdesired) 으로서 항상 0 을 출력한다. 그러나, 이것에 한정되는 것은 아니다.
VCMFF 제어부 (202) 에는, 가산기 (207) 의 계산 결과가 입력된다. 가산기 (207) 의 계산 결과는, 상기의 목표값 출력부 (201) 로부터 출력되는 목표값 (ΔYcsdesired) (= 0) 과, 전술한 궤도 생성부 (101) 가 생성한 목표 궤도 (Ysdesired) 를 가산한 결과이다. 이 경우, 목표값 출력부 (201) 로부터 출력되는 목표값 (ΔYcsdesired) 은 항상 0 이기 때문에, 가산기 (207) 의 계산 결과는, 궤도 생성부 (101) 가 생성한 목표 궤도 (Ysdesired) 그 자체이다. VCMFF 제어부 (202) 는, 가산기 (207) 가 출력한 목표 궤도 (Ysdesired) 에 대해, 상기 서술한 제 1 의 2 자유도 제어계 (100) 의 제 1 평면 모터 FF 제어부 (102) 와 마찬가지로, 제 2 스테이지 부재 (42) 의 Y 좌표 위치를 완전 추종 제어에 기초하여 피드 포워드 제어한다.
구체적으로는, VCMFF 제어부 (202) 는, 제어 대상 (302) (제 2 스테이지 부재 (42)) 의 제어 특성을 재현한 제어 모델과 반대 응답을 나타내는 (입출력이 반대 관계가 된다) 역시스템을 유지 (기억) 하고 있고, 이 역시스템을 이용함으로써, 보이스 코일 모터 (Mb) 를 구동하기 위한 구동 신호 (힘 명령 신호) (fcom) 를 생성한다. 이 구동 신호 (fcom) 는, 제어 대상 (302) (제 2 스테이지 부재 (42)) 에 대한 VCMFF 제어부 (202) 로부터의 조작량이 된다. 또한, VCMFF 제어부 (202) 는, 입력을 상기 서술한 샘플링 주기 (Tr) 로 취입하고, 생성한 구동 신호를 소정의 샘플링 주기 (Tu) 로 출력하는 것으로 한다.
VCMFB 제어부 (203) 에는, 감산기 (206) 의 계산 결과가 입력된다. 감산기 (206) 의 계산 결과는, 목표값 출력부 (201) 로부터 출력되는 목표값 (ΔYcsdesired) (= 0) 과 감산기 (208) 의 계산 결과의 차분이며, 여기서는, 감산기 (208) 의 계산 결과의 부호를 반전한 것이 된다. 감산기 (208) 의 계산 결과는, 제 2 스테이지 부재 (42) 의 현재 위치와 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 현재 위치의 차이며, 웨이퍼 스테이지 (WST) 상의 기준점 (전술한 소정 점) 을 기준으로 하는 제 2 스테이지 부재 (42) 의 위치와 등가이다. 이 감산기 (208) 의 계산 결과는, 실제로는, 제 2 스테이지 계측계 (19) (Y 인코더 (73Y)) 의 계측 결과로부터 얻어지는 제 2 스테이지 부재 (42) 의 Y 위치 정보이다. 즉, VCMFB 제어부 (203) 에는, 실제로는, 제 2 스테이지 계측계 (19) 의 계측 결과로부터 얻어지는 제 2 스테이지 부재 (42) 의 Y 위치 (Y 좌표값) 의 부호를 반전한 Y 좌표값이 입력된다.
VCMFB 제어부 (203) 는, 상기 서술한 감산기 (206) 로부터 출력되는 Y 좌표값 (전술한 소정 점에 대한 제 2 스테이지 부재 (42) 의 Y 위치의 오차) 에 기초하여, 제 2 스테이지 부재 (42) 의 Y 좌표 위치를 피드백 제어한다. 구체적으로는, VCMFB 제어부 (203) 는, 상기 서술한 제 2 스테이지 부재 (42) 의 Y 좌표값 (전술한 소정 점에 대한 제 2 스테이지 부재 (42) 의 Y 위치의 오차) 이 제로가 되도록, 보이스 코일 모터 (Mb) 를 구동하기 위한 구동 신호 (힘 명령 신호) (f'com) 를 생성한다. 이 구동 신호 (힘 명령 신호) (f'com) 는, 제어 대상 (302) (제 2 스테이지 부재 (42)) 에 대한 VCMFB 제어부 (203) 로부터의 조작량이 된다. 또한, 제 2 스테이지 부재 (42) 의 Y 위치의 판독은 소정의 샘플링 주기 (Ty) 로 실시되고 또, VCMFB 제어부 (203) 는, 생성한 구동 신호를 소정의 샘플링 주기 (Tu) 로 출력하는 것으로 한다.
VCMFF 제어부 (202) 로부터의 조작량, 즉 구동 신호 (fcom) 와 VCMFB 제어부 (203) 로부터의 조작량, 즉 구동 신호 (f'com) 는 가산기 (205) 에 의해 가산되고, 가산 후의 조작량인 구동 신호 (힘 명령 신호) (Fcscom) 가 변환 게인 (210)) 에 부여된다. 변환 게인 (210) 은, 구동 신호 (힘 명령 신호) (Fcscom) 를, 대응하는 힘 (Fcs) (제어 대상 (302) (제 2 스테이지 부재 (42)) 에 가해지는 힘) 으로 변환하는 게인으로, 실제로는, 액츄에이터인 보이스 코일 모터 (Mb) 와 이 구동 앰프가, 이것에 상당한다.
본 실시형태에서는, 전술한 바와 같이, 튜브 (31) 의 일단부 근방의 부분이 제 2 스테이지 부재 (42) 에 접속되어 있다. 이 때문에, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 구동될 때에, 제 2 스테이지 부재 (42) 가 튜브 (31) 를 질질 끌음으로써, 그 튜브 (31) 의 장력 등이 제 2 스테이지 부재 (42) 에 대해 외란 (외란력) 으로서 작용하게 된다. 도 9 에서는, 변환 게인 (210) 의 출력, 즉 보이스 코일 모터 (Mb) 로부터 제어 대상 (302) (제 2 스테이지 부재 (42)) 에 가해지는 힘 (추력) (Fcs) 이 입력되는 감산기 (209) 에, 튜브 (31) 에 의한 외란력 (튜브 (31) 로부터 제 2 스테이지 부재 (42) 에 가해지는 힘) (Fc) 이 입력되는 것을 나타내는 화살표에 의해, 상기 외란력의 작용을 나타내고 있다. 이 도 9 로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 2 스테이지 부재 (42) 에 작용하는 힘은, 추력 (Fcs) 및 외란력 (튜브 부하 저항) (Fc) 을 포함한다. 여기서, 가산기가 아니라 감산기 (209) 를 사용하고 있는 것은, 추력의 방향과 외란력 (Fc) 의 방향이 역방향이기 때문이다.
그런데, 상기의 외란력 (튜브 부하 저항) (Fc) 을 포함하는 힘에 의해 제어 대상 (302) (제 2 스테이지 부재 (42)) 이 구동된 결과적으로 얻어지는 제어량 (제 2 스테이지 부재 (42) 의 Y 좌표값) 이 감산기 (206) 에 피드백되어 있고, VCMFB 제어부 (203) 에 의해 연산되는 구동 신호 (힘 명령 신호) (f'com) 는, 상기의 외란력을 경감 또는 상쇄하는 조작량으로 되어 있다. 또한, 상기의 외란의 성질 등이 이미 알려진 경우에는, 완전 추종 제어에 의한 제 2 스테이지 부재 (42) 의 구동 제어를 실시하는 VCMFF 제어부 (202) 에 의해 연산되는 조작량을, 상기의 외란력을 경감 또는 상쇄하는 조작량으로 할 수도 있다.
본 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 고정자부 (66) (1 쌍의 자석 유닛 (MUb)) 가 형성되고, 제 2 스테이지 부재 (42) 에 가동자부 (65) (코일 유닛 (CUb)) 가 형성된 보이스 코일 모터 (Mb) 에 의해 제 2 스테이지 부재 (42) 가 구동되도록 되어 있으므로, 보이스 코일 모터 (Mb) 가 제 2 스테이지 부재 (42) 를 구동하는 구동력을 발생하면, 그 구동력의 반력이 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 대해 작용한다. 이 반력은, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 X 축 방향, Y 축 방향, 및 θz 방향 등으로 구동하는 힘이 되고, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 제어의 방해가 된다. 도 9 중에는, 후술하는 변환 게인 (109) 의 출력인 힘 (Fr) 이 입력되는 감산기 (107) 에, 힘 (Fcs') 이 입력되는 것을 나타내는 화살표에 의해, 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 이 반력이 가해지는 모습이 나타나 있다. 즉, 감산기 (107) 에 대한 입력 (Fcs') 은, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 동작 동안, 즉 스캔 혹은 스텝 등을 실시하는 동안에 제 2 스테이지 부재 (42) 의 구동에 의해 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 작용하는 힘을 나타낸다.
또한, 보이스 코일 모터 (Mb) 에 의한 제 2 스테이지 부재 (42) 의 Y 축 방향에 관한 구동 중심, 즉 그 Y 축 방향의 구동력의 반력의 웨이퍼 스테이지 (WST) 상에 있어서의 작용점과 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 무게 중심은 상이하므로, 보이스 코일 모터 (Mb) 에 의한 제 2 스테이지 부재 (42) 의 구동 중심에 가해진 힘 (Fcs) 의 반력은, 일종의 좌표 변화 후의 힘 (Fcs') 으로서, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 무게 중심에 작용한다. 즉, 도 9 중에서 감산기 (107) 에 힘 (Fcs) 이 아니라 힘 (Fcs') 이 입력되어 있는 것은, 이것을 개념적으로 나타내고 있다.
본 실시형태에서는, 상기 반력에서 기인하는 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 제어의 방해가 되는 힘을 상쇄할 목적으로, 제 2 평면 모터 FF 제어부 (500) 가 형성되어 있다. 제 2 평면 모터 FF 제어부 (500) 에는, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 가산기 (205) 의 출력, 즉 제어 대상 (302) (제 2 스테이지 부재 (42)) 에 대한 조작량인 전술한 구동 신호 (힘 명령 신호) (Fcscom) 가 입력된다. 제 2 평면 모터 FF 제어부 (500) 는, 입력된 구동 신호 (힘 명령 신호) (Fcscom) 에 기초하여, 그 구동 신호 (힘 명령 신호) (Fcscom) 가 부여된 경우에, 보이스 코일 모터 (Mb) 가 발생하는 구동력과, 보이스 코일 모터 (Mb) 에 의한 제 2 스테이지 부재 (42) 의 구동 중심, 즉, 그 구동력의 반력의 웨이퍼 스테이지 (WST) 상에 있어서의 작용점과 평면 모터 (51A) 에 의한 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동 중심 (이 경우, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 무게 중심) 의 위치의 차이에 기초하여, 일종의 좌표 변화 연산을 실시하여, 제 2 스테이지 부재 (42) 가 발생하는 구동력의 반력을 상쇄하기 위한 조작량, 즉 구동 신호 (힘 명령 신호) (Fcs'com) 를 연산하고, 가산기 (108) 에 부여하고 있다.
가산기 (108) 는, 가산기 (105) 로부터 출력되는 제어 대상 (301) (웨이퍼 스테이지 (WST)) 에 대한 조작량, 즉 구동 신호 (힘 명령 신호) (Fscom) 와, 상기의 구동 신호 (힘 명령 신호) (Fcs'com) 를 가산한 구동 신호 (Frcom) 를, 변환 게인 (109) 에 부여한다.
변환 게인 (109) 은, 구동 신호 (힘 명령 신호) (Frcom) 를, 대응하는 힘 (추력) (Fr) (제어 대상 (301) (웨이퍼 스테이지 (WST)) 에 가해지는 힘) 으로 변환하는 게인으로, 실제로는, 액츄에이터인 평면 모터 (51A) 와 이 구동 앰프가, 이것에 상당한다.
변환 게인 (109) 의 출력인 힘 (Fr) 은 감산기 (107) 에 부여되고, 감산기 (107) 에서, 힘 (Fr) 으로부터 전술한 힘 (Fcs') 을 뺀 힘 (Fs) 이 계산되고, 제어 대상 (301) (웨이퍼 스테이지 (WST)) 에 대해 부여된다.
여기서, Frcom = Fscom ＋ Fcs'com 인 것에 대응하여, Fr = Fs ＋ Fcs' 의 관계가 성립하고 있다.
따라서, 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 가해지는 전술한 반력 (좌표 변화 후의 힘)－Fcs' 는, 제 2 평면 모터 FF 제어부 (500) 에서 산출되는 구동 신호 (힘 명령 신호) (Fcs'com) 의 변환 게인 (109) 에 의한 변환 후의 힘 (Fcs') 에 의해 상쇄되고 있다. 도 9 중의 타원으로 둘러싸인 「Balance Out」 은, 여기서 설명한, 반력이 상쇄되는 모습을, 개념적으로 나타내고 있다.
간단히 정리하면, 본 실시형태에서는, 튜브 (31) 로부터 제 2 스테이지 부재 (42) 에 작용하는 외란력 (Fc) 은, 감산기 (209) 에서 힘 (추력) (Fcs) 으로부터 공제되고, 힘 (추력) (Fcs) 에 기인하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 무게 중심에 작용하는 힘 (Fcs') 은, 감산기 (107) 에서 힘 (추력) (Fr) 으로부터 공제된다. 이와 같이 하여, 제 2 스테이지 부재 (42) 의 구동력의 반력 (Fcs) (에서 기인하는 힘) 의 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 대한 영향은 캔슬된다. 캔슬된 결과, 제 2 스테이지 부재 (42) 는, 위치 ΔYcs = Ycs － Ys 를 원하는 범위에 유지하고, 웨이퍼 스테이지 (WST) 는, 소정의 위치 (Ys) 로 튜브 (31) 에 의한 부하 저항 (외란력 (Fc)) 의 영향을 받지 않고 움직인다. 즉, 본 실시형태에서는, 미지의 튜브 (31) 에 의한 부하 저항은 제 2 스테이지 부재 (42) 에 동일하게 반대의 힘을 가함으로써 추출하고, 다음으로, 이 이미 알려진 힘에 기초하여 좌표 변화 연산을 포함하는 연산에 의해 산출된 힘을, 원하는 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 대한 추력에 가한다. 이에 따라, 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 가해지는 보이스 코일 모터 (Mb) 의 구동력의 반력에서 기인하는 힘이, 제 2 평면 모터 FF 제어부 (500) 에서 연산된 조작량에 대응하는 힘에 의해 상쇄된다.
이상과 같이 하여, 제 1 의 2 자유도 제어계 (100) 에서는, 상기 반력의 영향이 전혀 없는 경우와 마찬가지로 제어 대상 (301) (웨이퍼 스테이지 (WST)) 이 구동 제어된다. 즉, 가산기 (105) 의 출력인, 제 1 평면 모터 FF 제어부 (102) 로부터의 조작량과 평면 모터 FB 제어부 (103) 로부터의 조작량이 가산된 조작량 (Fscom) 에 기초하여, 제어 대상 (301) (웨이퍼 스테이지 (WST)) 의 구동 제어, 즉, 평면 모터 (51A) 를 통한 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동이 실시된다.
또한, X 축 방향에 관해서는, 상기 서술한 Y 축 방향에 관한 제어와 동일한, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동 제어 및 제 2 스테이지 부재 (42) 의 구동 제어가 실시된다. 단, 보이스 코일 모터 (Mb) 에 의한 제 2 스테이지 부재 (42) 의 X 축 방향에 관한 구동 중심은, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 무게 중심과 일치하고 있는 경우에는, 힘 (Fcs) 의 반력이, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 무게 중심에 그대로 작용한다. 이 때문에, 제 2 평면 모터 FF 제어부 (500) 를 형성하지 않고, 가산기 (205) 의 출력인 구동 신호 (Fcscom) 를, 그대로 가산기 (108) 에 입력시키면 된다. 한편, 보이스 코일 모터 (Mb) 에 의한 제 2 스테이지 부재 (42) 의 X 축 방향에 관한 구동 중심이, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 무게 중심과 일치하고 있지 않는 경우에는, 전술과 동일한 제 2 평면 모터 FF 제어부 (500) 를 형성하면 된다.
또, 나머지 θz 방향에 관해서는, 궤도 생성부 (101) 로부터는 항상 0 이 출력되는 점을 제외하고, 상기 서술한 Y 축 방향에 관한 제어와 동일한, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동 제어 및 제 2 스테이지 부재 (42) 의 구동 제어가 실시된다.
도 10 에는, 노광 장치 (10) 의 제어계를 중심적으로 구성하고, 구성 각 부를 통괄 제어하는 주제어 장치 (20) 의 입출력 관계를 나타내는 블록도가 나타나 있다. 주제어 장치 (20) 는, 워크 스테이션 (또는 마이크로 컴퓨터) 등을 포함하고, 노광 장치 (10) 의 구성 각 부를 통괄 제어한다.
지금까지의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지 (WST), 제 2 스테이지 장치 (60) (제 2 스테이지 계측계 (19) 를 포함한다), 평면 모터 (51A), 보이스 코일 모터 (Mb), 위치 계측 시스템 (70), 웨이퍼 센터 지지 부재 (150) 및 구동 장치 (142) 에 의해, 스테이지 장치 (85) (도 1 참조) 가 구성되어 있다.
상기 서술한 바와 같이 하여 구성된 본 실시형태에 관련된 노광 장치 (10) 에서는, 주제어 장치 (20) 에 의해, 이하와 같은 일련의 처리가 실시된다.
즉, 주제어 장치 (20) 는, 먼저, 레티클 반송계 (도시하지 않음) 를 이용하여 레티클 (R) 을 레티클 스테이지 (RST) 상에 로드한다. 또, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 반송계 (도시하지 않음) 를 이용하여 웨이퍼 (W) 를 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 홀더 (WH)) 상에 로드한다. 이 웨이퍼의 로드는, 이하의 순서로 실시된다.
웨이퍼 스테이지 (WST) 가 로딩 포지션까지 구동된다. 그 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 상방에, 반송 아암에 의해 웨이퍼 (W) 가 반송된다. 구동 장치 (142) 에 의해 센터 지지 부재 (150) (3 개의 상하동핀 (140)) 가 상방으로 구동되고, 웨이퍼 (W) 가 반송 아암으로부터 3 개의 상하동핀 (140) 에 건네어진 후, 반송 아암이 퇴피된다. 그리고, 구동 장치 (142) 에 의해 센터 지지 부재 (150) (3 개의 상하동핀 (140)) 가 하방으로 구동되고, 웨이퍼 (W) 가 웨이퍼 홀더 (WH) 상에 탑재된다. 그리고, 웨이퍼 (W) 는, 웨이퍼 홀더 (WH) 에 의해 흡착된다.
웨이퍼 (W) 의 로드 후, 주제어 장치 (20) 는, 1 쌍의 레티클 얼라이먼트 검출계 (14) 및 계측 플레이트 (30), 그리고 얼라이먼트 검출계 (ALG) 를 이용하여, 레티클 얼라이먼트, 얼라이먼트 검출계 (ALG) 의 베이스 라인 계측, 및 웨이퍼 얼라이먼트 (예를 들어, EGA) 등의 준비 작업을 실시한다. 또한, 레티클 얼라이먼트, 베이스 라인 계측 등에 대해서는, 미국 특허 제5,646,413호 명세서 등에 상세하게 개시되어 있다. 또, EGA 에 대해서는, 미국 특허 제4,780,617호 명세서 등에 상세하게 개시되어 있다. 여기서, EGA 란, 웨이퍼 상의 복수의 쇼트 영역 중 선택된 복수의 쇼트 영역에 형성된 웨이퍼 얼라이먼트 마크의 위치 검출 데이터를 이용하여 예를 들어 상기 미국 특허 명세서에 개시되는 최소 2 승법을 이용한 통계 연산에 의해 웨이퍼 (W) 상의 모든 쇼트 영역의 배열 좌표를 구하는 얼라이먼트 수법을 의미한다.
그리고, 주제어 장치 (20) 는, 레티클 얼라이먼트, 베이스 라인 계측, 및 웨이퍼 얼라이먼트의 결과에 기초하여, 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트 영역의 노광을 위한 주사 개시 위치 (가속 개시 위치) 로 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 이동시키는 쇼트간 이동 동작과, 각 쇼트 영역에 대해 레티클 (R) 의 패턴을 주사 노광 방식으로 전사하는 주사 노광 동작을 반복함으로써, 스텝·앤드·스캔 방식으로 웨이퍼 (W) 상의 복수의 쇼트 영역에 대한 노광을 실시한다. 노광 중의 웨이퍼 (W) 의 포커스·레벨링 제어는, 전술한 다점 AF 계 (54) 를 이용하여 실시간으로 실시된다.
상기 서술한 일련의 처리 중에, 주제어 장치 (20) 에 의해, 스테이지 구동계 (평면 모터) (51A) 를 통해서 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 구동된다. 이 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동시에, 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 가해지는 튜브 (31) 로부터의 외력에 의해, 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 테이블 (WTB)) 의 위치 결정 정밀도가 악화되지 않도록, 주제어 장치 (20) (제 1 제어계 (59)) 에 의해, 전술한 바와 같이 하여, 제 2 스테이지 부재 (42) (보이스 코일 모터 (Mb)) 및 스테이지 구동계 (평면 모터) (51A) 가 제어된다. 여기서, 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 가해지는 튜브 (31) 로부터의 외력이, 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 테이블 (WTB)) 의 위치 결정 정밀도에 영향을 주는 것은, 웨이퍼 스테이지 (WST) 와 튜브 캐리어 (TC) 가 X 축 방향에 관해서 상대적으로 이동하는 경우, 및 Y 축 방향 이동시의 튜브 캐리어 (TC) 의 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 대한 추종 지연이 발생하는 경우 등이, 대표적으로 생각된다.
또, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동시 등, 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 고주파 영역의 진동 (외란) 이 전해지는 경우, 6 개의 로드 부재 (231 ∼ 233, 241 ∼ 243) 로 고정된 지지 부재 (25) 는, 그 외란에 맞추어 진동하지만, 지지 부재 (25) 의 가장자리부 (25c) 에 작은 간극 (갭, 클리어런스) 을 통해서 대향하고, 스퀴즈 댐퍼로서 기능하는 1 쌍의 연결 부재 (29) 에 의해, 지지 부재 (25) 의 진동이 충분히 감쇠된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 웨이퍼 스테이지 (WST) 및 이것을 구비한 노광 장치 (10) 에서는, 웨이퍼 테이블 (WTB) (웨이퍼 홀더 (WH)) 은, 지지 부재 (25) 상면에 프레임 (26) 과는 비접촉으로 탑재되어 있다. 그리고, 지지 부재 (25) 는, 베이스반 (12) 상을 구동하는 슬라이더 (22) 상에, 6 개의 로드 부재 (231 ∼ 233, 241 ∼ 243) 를 통해서 실질적으로 키네마틱하게 고정되어 있다. 이에 따라, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동시에, 슬라이더 (22) 의 변형 (예를 들어, 슬라이더 (22) 와 영구 자석 (18) 의 열팽창률의 차이에 의한 열 응력에서 기인하는 변형 (소위, 바이메탈 효과) 그 밖의 변형) 에서 기인하는 지지 부재 (25) 및 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 변형이 충분히 저감되어 있다.
또, 웨이퍼 (W) 를 웨이퍼 스테이지 (WST) 상에 탑재할 때, 또는 웨이퍼 스테이지 (WST) 상으로부터 이간할 때에 사용되는 웨이퍼 센터 지지 부재 (150) 및 구동 장치 (142) 는, 웨이퍼 테이블 (WTB) 이 고정된 지지 부재 (25) 와 이간한 (비접촉인) 프레임 (26) 상에 탑재되어 있다. 이 때문에, 센터 지지 부재 (150) (3 개의 상하동핀 (140)) 의 구동시에 발생하는 진동 및, 구동 장치 (142) 의 발열이 지지 부재 (25) 및 웨이퍼 테이블 (WTB) 에 전달되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 노광 정밀도의 악화를 방지하는 것이 가능해진다.
또, 웨이퍼 스테이지 (WST) 구동시에 발생하는 고주파의 진동에 의해, 지지 부재 (25) 가 요잉, 피칭, 롤링 및 Z 축 방향으로 진동하는 경우, 지지 부재 (25) 의 Y 축 방향 양단에 형성된 X 축 방향으로 연장 형성된 가장자리부 (25c) 에, 작은 간극을 통해서 비접촉으로 대향하고, 스퀴즈 댐퍼로서 기능하는 1 쌍의 연결 부재가 형성되어 있으므로, 지지 부재 (25) 및 웨이퍼 테이블 (WTB) 에 가해지는 고주파의 진동을 효과적으로 감쇠할 수 있다. 이에 따라, 노광 정밀도의 악화를 방지하는 것이 가능해진다.
또, 슬라이더 (22) 상에 배치되고, 지지 부재 (25) 를 하방으로부터 지지하는 6 개의 로드 부재 (231 ∼ 233, 241 ∼ 243) 는, 평면시, 측면시 및 정면시 중 어느 방향에서 봐도, 로드 부재 (231 ∼ 233, 241 ∼ 243) 끼리의 적어도 2 개가 교차하도록 배치되어 있으므로, 크로스 스캔 방향 뿐만 아니라, 스캔 방향의 강성도 충분히 확보할 수 있다.
또, 슬라이더 (22) 내부에는, 도시하지 않는 유로 내에 냉매가 공급되고 있으므로, 슬라이더 (22) 의 열 변형을 효과적으로 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 제 2 스테이지 장치 (60) 및 이것을 구비한 노광 장치 (10) 에 의하면, 튜브 (31) 로부터의 외란이, 제 2 스테이지 부재 (42) (튜브 고정 부재 (63)) 에 가해지므로, 그 외란이 직접 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 작용하는 일이 없다. 또, 제 2 스테이지 부재 (42) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 일부를 구성하는 제 2 베이스 (61) 상에 부상 지지되고 있으므로, 그 외란의 작용에 의해, 제 2 베이스 (61) 의 기준 위치 (소정 점) 에 대한 X, Y, θz 방향의 이동 (위치 어긋남) 이 허용되고 있다. 따라서, 그 위치 어긋남이 허용 범위를 넘지 않는 동안에, 제 2 스테이지 부재 (42) 를 원래의 위치로 되돌리면, 튜브 (31) 로부터의 외란이, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 제어성에 악영향을 주는 일이 없다.
또, 본 실시형태에 관련된 노광 장치 (10) 에 의하면, 제 2 스테이지 부재 (42) 를 원래의 위치로 되돌리기 위해서 보이스 코일 모터 (Mb) 에 구동력을 발생시키므로, 그 구동력의 반력이, 보이스 코일 모터 (Mb) 의 고정자부 (66) 가 형성된 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 작용하지만, 주제어 장치 (20) (제 2 평면 모터 FF 제어부 (500)) 가, 이 반력의 영향을 상쇄하기 위한 힘을, 목표 궤도에 따른 구동력과는 별도로, 평면 모터 (51A) 를 통해서 발생시키므로, 그 반력의 영향을 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 받는 일이 없다.
또, 상기 실시형태에 관련된 노광 장치 (10) 에 의하면, 전술한 바와 같이, 제 1 의 2 자유도 제어계 (100) 와, 제 2 의 2 자유도 제어계 (200) 와, 제 2 평면 모터 FF 제어부 (500) 를 구비하는 제 1 제어계 (59) 에 의해, 제 1 의 2 자유도 제어계 (100) 의 제어 대상 (301), 즉 웨이퍼 스테이지 (WST) 를, 튜브 (31) 로부터의 외란의 영향을 받지 않고, 목표 궤도를 따라 양호한 정밀도로 구동할 수 있다.
본 실시형태에 관련된 노광 장치 (10) 에 의하면, 상기 서술한 여러 가지 효과를 발휘하는 결과, 웨이퍼 스테이지 (WST) 는, 위치 결정 정밀도가 향상되고, 고정밀의 웨이퍼 (W) 에 대한 노광이 가능해지고, 웨이퍼 (W) 상에 레티클 (R) 의 패턴을 양호한 정밀도로 전사하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 실시형태에서는, 지지 부재 (25) 의 일부인 1 쌍의 가장자리부 (25c) 와, 프레임 (26) 의 일부인 1 쌍의 연결 부재 (29) 의 사이에 형성되는 스퀴즈 필름 댐퍼에 의해, 지지 부재 (25) 및 이것에 고정된 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 진동을 감쇠시키는 제진부가 구성되는 경우에 대해 예시하였다. 그러나, 지지 부재 (25) 및 이것에 고정된 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 진동을 감쇠시키는 제진부는, 자석 유닛 (자석 (18)) 이 형성된 슬라이더 (22) 와 그 슬라이더와 일체적으로 구성된 부재로 이루어지는 스테이지 본체 (81) 의 일부 (이하, 스테이지 본체 (81) 의 베이스부라고 부른다) 와 지지 부재 (25) 의 사이에 형성되어 있으면 되고, 스퀴즈 필름 댐퍼가 아니어도 된다. 상기 실시형태에서 설명한 스퀴즈 필름 댐퍼는, 지지 부재 (25) 와 프레임 (26) 의 사이에 존재하는 점성 공기 (유체의 일종) 의 유동 및 압축을 이용하여 지지 부재 (25) 의 진동을 감쇠시키지만, 이것에 한정되지 않고, 유체의 유동 및 압축 중 어느 하나만을 이용하여, 지지 부재 (25) 의 진동을 감쇠시키는 제진부를, 상기 서술한 스테이지 본체 (81) 의 베이스부의 일부, 예를 들어 프레임 (26) 과 지지 부재 (25) 의 사이에 형성해도 된다.
또한, 상기 실시형태에서는, 제어계로서, 전술한 제 1 제어계 (59) 를 채용하고, 그 제 1 제어계 (59) 에 의해, 튜브 (31) 로부터의 외란력 (Fc) 을, 보이스 코일 모터 (Mb) 및 평면 모터 (51A) 를 통해서, 모두 상쇄하는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 제어계의 구성은, 전술한 제 1 제어계 (59) 와 동일한 구성에 한정되는 것은 아니다. 또, 예를 들어 외란력의 일부를 캔슬하는 것으로 해도 된다.
또, 튜브 (31) 가 고정되고, 그 튜브 (31) 로부터의 외란력 (Fc) 의 작용에 의해 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 대해 이동 가능한 부재 (상기 실시형태에서는 제 2 스테이지 부재 (42)) 를 형성함으로써, 튜브 (31) 로부터의 외란력이 직접적으로 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 가해지는 일이 없어진다. 따라서, 튜브 (31) 로부터의 외란력을 상쇄하기 위한 제 2 스테이지 부재 (42) (보이스 코일 모터 (Mb)) 및 웨이퍼 스테이지 (WST) (평면 모터 (51A)) 의 제어는, 반드시 실시하지 않아도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 설명의 간략화를 위해서, 제 1 제어계 (59) 에 의해, 제 2 스테이지 부재 (42) 및 웨이퍼 스테이지 (WST) 를, X, Y, θz 의 3 자유도 방향으로 구동하는 경우에 대하여 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 평면 모터 (51A) 에 의해 웨이퍼 스테이지 (WST) 를, X, Y, Z, θx, θy, θz 의 6 자유도 방향으로 구동 가능하므로, 제 2 스테이지 부재 (42) 및 웨이퍼 스테이지 (WST) 를, 6 자유도 방향으로 구동 제어하는, 제 1 제어계 (59) 와 동일한 구성의 제어계를 채용해도 되는 것은 물론이다. 이 제어계에서는, 궤도 생성부에서는, Z 축 방향의 목표 궤도로서, 항상 일정값을 생성하고, θx, θy 방향의 목표 궤도로서 항상 0 을 생성하고, 목표값 출력부에서는 6 자유도 방향 모든 목표값으로서 0 을 출력하는 것으로 할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 제 1 평면 모터 FF 제어부 (102) 및 VCMFF 제어부 (202) 가 함께 완전 추종 제어를 실시하는 경우에 대해 예시하였다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 제 1 평면 모터 FF 제어부 (102) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 목표 궤도에 기초하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치를 피드 포워드 제어하면 되고, 반드시 완전 추종 제어를 실시할 필요는 없다. 마찬가지로, VCMFF 제어부 (202) 는, 상기 목표 궤도에 기초하여, 튜브 (31) 로부터의 외란이 작용하는 제 2 스테이지 부재 (42) 의 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 대한 위치를 피드 포워드 제어하면 되고, 반드시 완전 추종 제어를 실시할 필요는 없다.
또, 상기 실시형태에서는, 제 2 스테이지 부재 (42) 를 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 ＋X 측면에 형성하는 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 어느 측면에 형성해도 되며, 예를 들어 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 중앙부에 공간을 형성하고, 그 공간 내에 형성해도 된다. 또, 제 2 스테이지 부재 (42) 는, 1 개일 필요는 없고, 복수 (예를 들어, 2 개) 형성해도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 노광 장치가, 액체 (물) 를 통하지 않고 웨이퍼 (W) 의 노광을 실시하는 드라이 타입의 노광 장치인 경우에 대하여 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 광학계와 액체를 통해서 웨이퍼의 노광을 실시하는 액침형의 노광 장치에 상기 실시형태를 적용해도 물론 된다.
또한, 상기 실시형태에서는, 노광 장치가, 스캐닝·스테퍼인 경우에 대하여 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 스테퍼 등의 정지형 노광 장치에 상기 실시형태를 적용해도 된다. 또, 쇼트 영역과 쇼트 영역을 합성하는 스텝·앤드·스티치 방식의 축소 투영 노광 장치에도 상기 실시형태는 적용할 수 있다.
또, 상기 실시형태의 투영 노광 장치의 투영 광학계는 축소계 뿐만 아니라 등배 및 확대계 중 어느 것이어도 되고, 투영 광학계는 굴절계 뿐만 아니라, 반사계 및 반사 굴절계 중 어느 것이어도 되며, 이 투영상은 도립상 (倒立像) 및 정립상 (正立像) 중 어느 것이어도 된다.
또, 조명광 (IL) 은, ArF 엑시머 레이저 광 (파장 193 ㎚) 에 한정되지 않고, KrF 엑시머 레이저 광 (파장 248 ㎚) 등의 자외광이나, F2 레이저 광 (파장 157 ㎚) 등의 진공 자외광이어도 된다. 예를 들어 미국 특허 제7,023,610호 명세서에 개시되어 있는 바와 같이, 진공 자외광으로서 DFB 반도체 레이저 또는 파이버 레이저로부터 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일 파장 레이저 광을, 예를 들어 에르븀 (또는 에르븀과 이테르븀의 양방) 이 도핑된 파이버 앰프로 증폭하고, 비선형 광학 결정을 이용하여 자외광으로 파장 변환한 고조파를 이용해도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 노광 장치의 조명광 (IL) 으로는 파장 100 ㎚ 이상의 광에 한정되지 않고, 파장 100 ㎚ 미만의 광을 이용해도 되는 것은 말할 필요도 없다. 예를 들어, 연질 X 선 영역 (예를 들어, 5 ∼ 15 ㎚ 의 파장역) 의 EUV (Extreme Ultraviolet) 광을 사용하는 EUV 노광 장치에도 상기 실시형태를 적용할 수 있다. 그 외, 전자선 또는 이온 빔 등의 하전 입자선을 이용하는 노광 장치에도, 상기 실시형태는 적용할 수 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 광 투과성의 기판 상에 소정의 차광 패턴 (또는 위상 패턴·감광 패턴) 을 형성한 광 투과형 마스크 (레티클) 를 사용했지만, 이 레티클 대신에, 예를 들어 미국 특허 제6,778,257호 명세서에 개시되어 있는 바와 같이, 노광해야 할 패턴의 전자 데이터에 기초하여, 투과 패턴 또는 반사 패턴, 혹은 발광 패턴을 형성하는 전자 마스크 (가변 성형 마스크, 액티브 마스크, 혹은 이미지 제너레이터라고도 불리며, 예를 들어 비발광형 화상 표시 소자 (공간 광 변조기) 의 일종인 DMD (Digital Micro-mirror Device) 등을 포함한다) 를 이용해도 된다.
또, 예를 들어 국제 공개 제2001/035168호에 개시되어 있는 바와 같이, 간섭 무늬를 웨이퍼 (W) 상에 형성함으로써, 웨이퍼 (W) 상에 라인·앤드·스페이스 패턴을 형성하는 노광 장치 (리소그래피 시스템) 에도 상기 실시형태를 적용할 수 있다.
또한, 예를 들어 미국 특허 제6,611,316호 명세서에 개시되어 있는 바와 같이, 2 개의 레티클 패턴을, 투영 광학계를 통해서 웨이퍼 상에서 합성하고, 1 회의 스캔 노광에 의해 웨이퍼 상의 하나의 쇼트 영역을 거의 동시에 이중 노광하는 노광 장치에도 상기 실시형태를 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서 패턴을 형성해야 할 물체 (에너지 빔이 조사되는 노광 대상의 물체) 는 웨이퍼에 한정되는 것이 아니라, 유리 플레이트, 세라믹 기판, 필름 부재, 혹은 마스크 블랭크스 등 다른 물체여도 된다.
노광 장치의 용도로는 반도체 제조용의 노광 장치에 한정되지 않고, 예를 들어, 각형 (角型) 의 유리 플레이트에 액정 표시 소자 패턴을 전사하는 액정용의 노광 장치나, 유기 EL, 박막 자기 헤드, 촬상 소자 (CCD 등), 마이크로 머신 및 DNA 칩 등을 제조하기 위한 노광 장치에도 널리 적용할 수 있다. 또, 반도체 소자 등의 마이크로 디바이스 뿐만 아니라, 광 노광 장치, EUV 노광 장치, X 선 노광 장치, 및 전자선 노광 장치 등에서 사용되는 레티클 또는 마스크를 제조하기 위해서, 유리 기판 또는 실리콘 웨이퍼 등에 회로 패턴을 전사하는 노광 장치에도 상기 실시형태를 적용할 수 있다.
또한, 지금까지의 설명에서 인용한 노광 장치 등에 관한 모든 공보, 국제 공개, 미국 특허출원공개 명세서 및 미국 특허 명세서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
반도체 소자 등의 전자 디바이스는, 디바이스의 기능·성능 설계를 실시하는 스텝, 이 설계 스텝에 기초한 레티클을 제조하는 스텝, 실리콘 재료로부터 웨이퍼를 제조하는 스텝, 전술한 실시형태에 관련된 노광 장치 (패턴 형성 장치) 및 그 노광 방법에 의해 마스크 (레티클) 의 패턴을 웨이퍼에 전사하는 리소그래피 스텝, 노광된 웨이퍼를 현상하는 현상 스텝, 레지스트가 잔존하고 있는 부분 이외의 부분의 노출 부재를 에칭에 의해 제거하는 에칭 스텝, 에칭이 끝나 불필요해진 레지스트를 제거하는 레지스트 제거 스텝, 디바이스 조립 스텝 (다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함한다), 검사 스텝 등을 거쳐 제조된다. 이 경우, 리소그래피 스텝에서, 상기 실시형태의 노광 장치를 이용하여 전술한 노광 방법이 실행되고, 웨이퍼 상에 디바이스 패턴이 형성되므로, 고집적도의 디바이스를 양호한 생산성으로 제조할 수 있다.
산업상 이용가능성
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 이동체 장치는, 물체를 유지하는 유지 부재의 변형을 억제하여 물체를 양호한 정밀도로 이동시키는 데에 적합하다. 또, 본 발명의 노광 장치는 물체를 노광하는 데에 적합하다. 또, 본 발명의 디바이스 제조 방법은, 마이크로 디바이스를 제조하는 데에 적합하다.
10 : 노광 장치
12 : 베이스반
17 : 코일
18 : 영구 자석
19 : 제 2 스테이지 계측계
20 : 주제어 장치
22 : 슬라이더
231 ∼ 233 : 로드 부재
241 ∼ 243 : 로드 부재
25 : 지지 부재
25c : 가장자리부
26 : 프레임
27 : 막대 형상부
28 : X 프레임 부재
29 : 연결 부재
31 : 튜브
42 : 제 2 스테이지 부재
51A : 웨이퍼 스테이지 구동계 (평면 모터)
58 : 냉매 공급 장치
59 : 제 1 제어계
61 : 제 2 베이스
70 : 위치 계측 시스템
73 : 인코더 시스템
73X1 : X 헤드 (X 인코더)
73Y : Y 헤드 (Y 인코더)
74X1 : X 스케일
74Y : Y 스케일
78 : 간섭계 시스템
85 : 스테이지 장치
100 : 제 1 의 2 자유도 제어계
102 : 제 1 평면 모터 FF 제어부
103 : 평면 모터 FB 제어부
140 : 상하동핀
142 : 구동 장치
150 : 웨이퍼 센터 지지 부재
200 : 제 2 의 2 자유도 제어계
202 : VCMFF 제어부
203 : VCMFB 제어부
500 : 제 2 평면 모터 FF 제어부
IL : 조명광
IOP : 조명계
PL : 투영 광학계
Mb : 보이스 코일 모터
TC : 튜브 캐리어
W : 웨이퍼
WST : 웨이퍼 스테이지
WTB : 웨이퍼 테이블

Claims (22)

  1. 물체를 유지하여 이동 가능한 이동체를 포함하는 이동체 장치로서,
    상기 이동체는,
    상기 물체를 유지하는 유지 부재와,
    평면 모터의 가동자를 갖고, 상기 평면 모터의 고정자를 갖는 정반 (定盤) 에 대해 이동 가능한 슬라이더와,
    상기 슬라이더 상에 상기 유지 부재를 지지하는 지지 부재와,
    상기 슬라이더에 형성된 프레임 부재를 포함하고,
    상기 지지 부재와 상기 프레임 부재 사이에 스퀴즈 필름 댐퍼가 형성되는 이동체 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유지 부재는 상기 지지 부재에 고정되어 있는, 이동체 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임 부재는, 상기 지지 부재와 비접촉인, 이동체 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 부재와 상기 프레임 부재 사이에 위치하는 유체의 흐름 및 압축의 적어도 하나에 의해 생성되는 힘에 의해 상기 지지 부재의 진동은 억제되는, 이동체 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유체는, 상기 지지 부재의 일부에 형성된 제 1 대향부와, 상기 프레임 부재의 일부에 형성된 제 2 대향부의 사이의 간극에 존재하는, 이동체 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 대향부는, 상기 지지 부재의, 상기 프레임 부재와 대향하는 위치에 형성된 제 1 면이고,
    상기 제 2 대향부는, 상기 프레임 부재의, 상기 지지 부재와 대향하는 위치에 형성된 제 2 면이고,
    상기 제 1 면과 상기 제 2 면은 평행인, 이동체 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 슬라이더는, 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축을 포함하는 소정 평면 내의 3 자유도 방향을 포함하는 적어도 3 자유도 방향으로 이동 가능하고,
    상기 제 1 면은 상기 소정 평면과 평행인, 이동체 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 슬라이더는, 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축을 포함하는 소정 평면 내의 3 자유도 방향을 포함하는 적어도 3 자유도 방향으로 이동 가능하고,
    상기 제 2 면은 상기 소정 평면과 평행인, 이동체 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 대향부와, 상기 제 2 대향부와, 상기 간극 내에 위치하는 상기 유체는 스퀴즈 필름 댐퍼로서 상기 지지 부재의 진동을 억제하는, 이동체 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬라이더는, 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축을 포함하는 소정 평면 내의 3 자유도 방향을 포함하는 적어도 3 자유도 방향으로 이동 가능하고,
    상기 스퀴즈 필름 댐퍼는, 적어도 상기 제 1 축에 평행한 제 1 방향에 관해서 서로 이간하여 복수가 배치되는, 이동체 장치.
  11. 제 2 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유지 부재는, 상기 지지 부재가 키네마틱하게 지지됨으로써, 키네마틱하게 지지되는, 이동체 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 유지 부재는, 키네마틱한 지지에 의해 과구속 없이 또한 구속 조건의 부족 없이 지지되는, 이동체 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 상기 슬라이더에 접속된 복수의 로드 부재를 통해서 키네마틱하게 지지되고,
    상기 프레임 부재는, 상기 슬라이더의 상기 로드 부재가 접속된 위치와는 상이한 위치에 접속되는, 이동체 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 로드 부재는, 각각 상이한 방향의 강성을 갖는, 이동체 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 로드 부재는, 제 1 방향의 강성을 갖는 제 1 로드 부재와, 제 2 방향의 강성을 갖는 제 2 로드 부재를 포함하는, 이동체 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 로드 부재 중 적어도 2 개는, 서로 교차하는 상태로 배치되어 있는, 이동체 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임 부재와 상기 지지 부재의 일방과, 상기 유지 부재의 사이에 공간이 형성되고,
    상기 프레임 부재와 상기 지지 부재의 타방의 적어도 일부는 상기 공간에 있는, 이동체 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동체는, 상기 평면 모터에 의해, 소정 평면과 평행한 방향을 포함하는 6 자유도로 상기 정반에 대해 이동 가능하고,
    상기 물체는, 상기 평면 모터에 의해서만 상기 정반에 대해 이동하는, 이동체 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 평면 모터는, 복수의 영구 자석을 포함하는 자석 유닛과, 복수의 코일을 포함하는 코일 유닛을 갖고,
    상기 자석 유닛과 상기 코일 유닛의 일방은, 상기 슬라이더의 하면에 형성되고,
    상기 자석 유닛과 상기 코일 유닛의 타방은, 상기 정반에 배치되는, 이동체 장치.
  20. 물체를 에너지 빔으로 노광하는 노광 장치로서,
    제 1 항에 기재된 이동체 장치와,
    상기 물체에 상기 에너지 빔을 조사하여, 상기 물체 상에 패턴을 생성하는 패턴 생성 장치를 구비하는, 노광 장치.
  21. 이동체 장치를 이용하여 물체를 이동하는 것과,
    상기 이동체 장치를 이용하여 이동된 상기 물체를 에너지 빔으로 노광하는 것을 포함하고,
    상기 이동체 장치의 이동체는,
    상기 물체를 유지하는 유지 부재와,
    평면 모터의 가동자를 갖고, 상기 평면 모터의 고정자를 갖는 정반에 대해 이동 가능한 슬라이더와,
    상기 슬라이더 상에 상기 유지 부재를 지지하는 지지 부재와,
    상기 슬라이더에 형성된 프레임 부재와,
    상기 지지 부재와 상기 프레임 부재 사이에 형성되는 스퀴즈 필름 댐퍼를 포함하는, 노광 방법.
  22. 리소그래피 공정을 포함하는 디바이스 제조 방법으로서,
    상기 리소그래피 공정은,
    제 21 항에 기재된 노광 방법을 이용하여 물체를 노광하는 것과,
    노광된 상기 물체를 현상하는 것을 포함하는, 디바이스 제조 방법.
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