KR102633248B1 - 노광 장치 및 노광 방법, 그리고 플랫 패널 디스플레이 제조 방법 - Google Patents
노광 장치 및 노광 방법, 그리고 플랫 패널 디스플레이 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
액정 노광 장치는, 기판 (P) 을 유지하는 기판 홀더 (34) 가 형성되고, X 축 방향으로 서로 떨어져 배치되는 복수의 스케일 (52) 과, 스케일에 계측 빔을 조사하고, 또한 Y 축 방향으로 이동 가능한 복수의 헤드 (66x, 66y) 와, 복수의 헤드의 Y 축 방향에 관한 위치 정보를 계측하는 계측 장치를 갖고, 적어도 3 개의 헤드의 계측 정보와, 상기 계측 장치의 계측 정보에 기초하여, 기판 홀더의 수평면 내 3 자유도 방향의 위치 정보를 계측하는 계측계를 구비하고, 복수의 헤드는, 기판 홀더의 X 축 방향으로의 이동 중, 복수의 스케일의 하나로부터 벗어남과 함께, 그 하나의 스케일에 인접하는 다른 스케일로 갈아타고, 그 갈아타는 헤드를 사용하여 기판 홀더의 이동을 제어하기 위한 보정 정보를, 적어도 3 개의 헤드의 계측 정보에 기초하여 취득한다.
Description
본 발명은, 노광 장치 및 노광 방법, 그리고 플랫 패널 디스플레이 제조 방법에 관련되고, 더욱 상세하게는, 액정 표시 소자 등의 마이크로 디바이스를 제조하는 리소그래피 공정에서 사용되는 노광 장치 및 노광 방법, 그리고 노광 장치 또는 노광 방법을 사용하는 플랫 패널 디스플레이 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 액정 표시 소자, 반도체 소자 (집적 회로 등) 등의 전자 디바이스 (마이크로 디바이스) 를 제조하는 리소그래피 공정에서는, 마스크 (포토마스크) 또는 레티클 (이하, 「마스크」 라고 총칭한다) 과, 유리 플레이트 또는 웨이퍼 (이하, 「기판」 이라고 총칭한다) 를 소정의 주사 방향 (스캔 방향) 을 따라 동기 이동시키면서, 에너지 빔으로 조명되는 마스크에 형성된 패턴을 기판 상에 전사하는 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 장치 (이른바 스캐닝·스테퍼 (스캐너라고도 불린다)) 등이 사용되고 있다.
이 종류의 노광 장치로는, 기판 스테이지 장치가 갖는 바 미러 (장척의 거울) 를 사용하여 노광 대상 기판의 수평면 내의 위치 정보를 구하는 광 간섭계 시스템을 구비하는 것이 알려져 있다 (특허문헌 1 참조).
여기서, 광 간섭계 시스템을 사용하여 기판의 위치 정보를 구하는 경우, 이른바 공기 흔들림의 영향을 무시할 수 없다. 또, 상기 공기 흔들림의 영향은, 인코더 시스템을 사용함으로써 저감시킬 수 있지만, 최근 기판의 대형화에 의해, 기판의 전체 이동 범위를 커버할 수 있는 스케일을 준비하는 것이 곤란하다.
본 발명의 제 1 양태에 의하면, 광학계를 통하여 물체에 조명광을 조사하는 노광 장치로서, 상기 광학계의 하방에 배치되고, 상기 물체를 유지하는 이동체와, 상기 광학계의 광축과 직교하는 소정 평면 내에서 서로 직교하는 제 1, 제 2 방향에 관해 상기 이동체를 이동 가능한 구동계와, 상기 제 1 방향에 관해 서로 떨어져 배치되는 복수의 격자 영역을 갖는 격자 부재와, 상기 격자 부재에 대해 각각 계측 빔을 조사하고, 또한 상기 제 2 방향에 관해 이동 가능한 복수의 헤드와, 상기 제 2 방향에 관한 상기 복수의 헤드의 위치 정보를 계측하는 계측 장치를 갖고, 상기 격자 부재와 상기 복수의 헤드의 일방이 상기 이동체에 형성됨과 함께, 상기 격자 부재와 상기 복수의 헤드의 타방이 상기 이동체와 대향하도록 형성되고, 상기 복수의 헤드 중, 상기 계측 빔이 상기 복수의 격자 영역 중 적어도 하나에 조사되는 적어도 3 개의 헤드의 계측 정보와, 상기 계측 장치의 계측 정보에 기초하여, 적어도 상기 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 계측계와, 상기 계측계로 계측되는 위치 정보에 기초하여 상기 구동계를 제어하는 제어계를 구비하고, 상기 복수의 헤드는 각각, 상기 제 1 방향으로의 상기 이동체의 이동 중, 상기 계측 빔이 상기 복수의 격자 영역의 하나로부터 벗어남과 함께, 상기 하나의 격자 영역에 인접하는 다른 격자 영역으로 갈아타고, 상기 제어계는, 상기 복수의 헤드 중, 상기 하나의 격자 영역으로부터 벗어난 상기 계측 빔이 상기 다른 격자 영역으로 갈아타는, 상기 적어도 3 개의 헤드와 상이한 헤드를 사용하여 상기 이동체의 이동을 제어하기 위한 보정 정보를, 상기 적어도 3 개의 헤드의 계측 정보, 혹은 상기 적어도 3 개의 헤드를 사용하여 계측되는 상기 이동체의 위치 정보에 기초하여 취득하는 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 제 2 양태에 의하면, 광학계를 통하여 물체에 조명광을 조사하는 노광 장치로서, 상기 광학계의 하방에 배치되고, 상기 물체를 유지하는 이동체와, 상기 광학계의 광축과 직교하는 소정 평면 내에서 서로 직교하는 제 1, 제 2 방향에 관해 상기 이동체를 이동 가능한 구동계와, 상기 제 1 방향에 관해 서로 떨어져 배치되는 복수의 제 1 격자 영역 및 상기 제 2 방향에 관해 상기 복수의 제 1 격자 영역과 상이한 위치에서 상기 제 1 방향에 관해 서로 떨어져 배치되는 복수의 제 2 격자 영역을 갖는 격자 부재와, 상기 격자 부재에 대해 각각 계측 빔을 조사하고, 또한 상기 제 2 방향에 관해 이동 가능한 복수의 헤드와, 상기 제 2 방향에 관한 상기 복수의 헤드의 위치 정보를 계측하는 계측 장치를 갖고, 상기 격자 부재와 상기 복수의 헤드의 일방이 상기 이동체에 형성됨과 함께, 상기 격자 부재와 상기 복수의 헤드의 타방이 상기 이동체와 대향하도록 형성되고, 상기 복수의 헤드 중, 상기 계측 빔이 상기 복수의 제 1 및 제 2 격자 영역 중 적어도 2 개에 조사되는 적어도 3 개의 헤드의 계측 정보와, 상기 계측 장치의 계측 정보에 기초하여, 적어도 상기 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 계측계와, 상기 계측계로 계측되는 위치 정보에 기초하여 상기 구동계를 제어하는 제어계를 구비하고, 상기 복수의 헤드는 각각, 상기 제 1 방향으로의 상기 이동체의 이동 중, 상기 계측 빔이 상기 복수의 제 1 및 제 2 격자 영역의 하나로부터 벗어남과 함께, 상기 하나의 제 1 또는 제 2 격자 영역에 인접하는 다른 제 1 또는 제 2 격자 영역으로 갈아타고, 상기 제어계는, 상기 복수의 헤드 중, 상기 하나의 제 1 또는 제 2 격자 영역으로부터 벗어난 상기 계측 빔이 상기 다른 제 1 또는 제 2 격자 영역으로 갈아타는, 상기 적어도 3 개의 헤드와 상이한 헤드를 사용하여 상기 이동체의 이동을 제어하기 위한 보정 정보를, 상기 적어도 3 개의 헤드의 계측 정보, 혹은 상기 적어도 3 개의 헤드를 사용하여 계측되는 상기 이동체의 위치 정보에 기초하여 취득하는 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 제 3 양태에 의하면, 플랫 패널 디스플레이 제조 방법으로서, 제 1 또는 제 2 양태에 관련된 노광 장치를 사용하여 기판을 노광하는 것과, 상기 노광된 기판을 현상하는 것을 포함하는 플랫 패널 디스플레이 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제 4 양태에 의하면, 광학계를 통하여 조명광으로 물체를 노광하는 노광 방법으로서, 상기 광학계의 광축과 직교하는 소정 평면 내의 1 방향에 관해 서로 떨어져 배치되는 복수의 격자 영역을 갖는 격자 부재와, 상기 격자 부재에 대해 각각 계측 빔을 조사하고, 또한 상기 소정 평면 내에서 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향에 관해 이동 가능한 복수의 헤드와, 상기 제 2 방향에 관한 상기 복수의 헤드의 위치 정보를 계측하는 계측 장치를 갖고, 상기 격자 부재와 상기 복수의 헤드의 일방이 상기 물체를 유지하는 이동체에 형성됨과 함께, 상기 격자 부재와 상기 복수의 헤드의 타방이 상기 이동체와 대향하도록 형성되는 계측계에 의해, 상기 복수의 헤드 중, 상기 계측 빔이 상기 복수의 격자 영역 중 적어도 하나에 조사되는 적어도 3 개의 헤드의 계측 정보와, 상기 계측 장치의 계측 정보에 기초하여, 적어도 상기 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 것과, 상기 계측계로 계측되는 위치 정보에 기초하여 상기 이동체를 이동하는 것을 포함하고, 상기 복수의 헤드는 각각, 상기 제 1 방향으로의 상기 이동체의 이동 중, 상기 계측 빔이 상기 복수의 격자 영역의 하나로부터 벗어남과 함께, 상기 하나의 격자 영역에 인접하는 다른 격자 영역으로 갈아타고, 상기 복수의 헤드 중, 상기 하나의 격자 영역으로부터 벗어난 상기 계측 빔이 상기 다른 격자 영역으로 갈아타는, 상기 적어도 3 개의 헤드와 상이한 헤드를 사용하여 상기 이동체의 이동을 제어하기 위한 보정 정보를, 상기 적어도 3 개의 헤드의 계측 정보, 혹은 상기 적어도 3 개의 헤드를 사용하여 계측되는 상기 이동체의 위치 정보에 기초하여 취득하는 노광 방법이 제공된다.
본 발명의 제 5 양태에 의하면, 광학계를 통하여 조명광으로 물체를 노광하는 노광 방법으로서, 상기 광학계의 광축과 직교하는 소정 평면 내의 제 1 방향에 관해 서로 떨어져 배치되는 복수의 제 1 격자 영역 및 상기 제 2 방향에 관해 상기 복수의 제 1 격자 영역과 상이한 위치에서 상기 제 1 방향에 관해 서로 떨어져 배치되는 복수의 제 2 격자 영역을 갖는 격자 부재와, 상기 격자 부재에 대해 각각 계측 빔을 조사하고, 또한 상기 제 2 방향에 관해 이동 가능한 복수의 헤드와, 상기 제 2 방향에 관한 상기 복수의 헤드의 위치 정보를 계측하는 계측 장치를 갖고, 상기 격자 부재와 상기 복수의 헤드의 일방이 상기 이동체에 형성됨과 함께, 상기 격자 부재와 상기 복수의 헤드의 타방이 상기 이동체와 대향하도록 형성되는 계측계에 의해, 상기 복수의 헤드 중, 상기 계측 빔이 상기 복수의 제 1 및 제 2 격자 영역 중 적어도 2 개에 조사되는 적어도 3 개의 헤드의 계측 정보와, 상기 계측 장치의 계측 정보에 기초하여, 적어도 상기 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 것과, 상기 계측계로 계측되는 위치 정보에 기초하여 상기 이동체를 이동하는 것을 포함하고, 상기 복수의 헤드는 각각, 상기 제 1 방향으로의 상기 이동체의 이동 중, 상기 계측 빔이 상기 복수의 제 1 및 제 2 격자 영역의 하나로부터 벗어남과 함께, 상기 하나의 제 1 또는 제 2 격자 영역에 인접하는 다른 제 1 또는 제 2 격자 영역으로 갈아타고, 상기 복수의 헤드 중, 상기 하나의 제 1 또는 제 2 격자 영역으로부터 벗어난 상기 계측 빔이 상기 다른 제 1 또는 제 2 격자 영역으로 갈아타는, 상기 적어도 3 개의 헤드와 상이한 헤드를 사용하여 상기 이동체의 이동을 제어하기 위한 보정 정보를, 상기 적어도 3 개의 헤드의 계측 정보, 혹은 상기 적어도 3 개의 헤드를 사용하여 계측되는 상기 이동체의 위치 정보에 기초하여 취득하는 노광 방법이 제공된다.
본 발명의 제 6 양태에 의하면, 플랫 패널 디스플레이 제조 방법으로서, 제 4 또는 제 5 양태에 관련된 노광 방법을 사용하여 기판을 노광하는 것과, 상기 노광된 기판을 현상하는 것을 포함하는 플랫 패널 디스플레이 제조 방법이 제공된다.
도 1 은, 제 1 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2(A) 는, 도 1 의 액정 노광 장치가 구비하는 마스크 인코더 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면, 도 2(B) 는, 마스크 인코더 시스템의 일부 (도 2(A) 의 A 부) 확대도이다.
도 3(A) ∼ 도 3(E) 는, 마스크 인코더 시스템 및 기판 인코더 시스템에 있어서의 헤드 출력의 연결 처리를 설명하기 위한 도면 (그 1 ∼ 그 5) 이다.
도 4(A) 는, 도 1 의 액정 노광 장치가 구비하는 기판 인코더 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면, 도 4(B) 및 도 4(C) 는, 기판 인코더 시스템의 일부 (도 4(A) 의 B 부) 확대도이다.
도 5 는, 기판 인코더 시스템의 개념도이다.
도 6 은, 액정 노광 장치의 제어계를 중심적으로 구성하는 주제어 장치의 입출력 관계를 나타내는 블록도면이다.
도 7(A) 는, 노광 동작시에 있어서의 마스크 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 1) 이고, 도 7(B) 는, 노광 동작시에 있어서의 기판 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 1) 이다.
도 8(A) 는, 노광 동작시에 있어서의 마스크 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 1) 이고, 도 8(B) 는, 노광 동작시에 있어서의 기판 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 2) 이다.
도 9(A) 는, 노광 동작시에 있어서의 마스크 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 1) 이고, 도 9(B) 는, 노광 동작시에 있어서의 기판 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 3) 이다.
도 10(A) ∼ 도 10(C) 는, 헤드 출력의 연결 처리의 변형예 (그 1) 를 설명하기 위한 도면 (그 1 ∼ 그 3) 이다.
도 11(A) ∼ 도 11(F) 는, 헤드 출력의 연결 처리의 변형예 (그 2) 를 설명하기 위한 도면 (그 1 ∼ 그 6) 이다.
도 12(A) 및 도 12(B) 는, 1 쌍의 헤드간의 거리를 구하기 위한 계측계의 구성을 설명하기 위한 도면 (그 1 및 그 2) 이다.
도 13(A) 및 도 13(B) 는, Y 슬라이드 테이블의 기울기량을 구하기 위한 계측계의 구성을 설명하기 위한 도면 (그 1 및 그 2) 이다.
도 14 는, 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치가 갖는 기판 홀더 및 기판 인코더 시스템의 1 쌍의 헤드 유닛을, 투영 광학계와 함께 나타내는 평면도이다.
도 15(A) 및 도 15(B) 는, 기판 홀더의 위치 계측이 실시될 때의 기판 홀더의 X 축 방향의 이동 범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 16(A) ∼ 도 16(D) 는, 제 2 실시형태에 있어서, 기판 홀더가 X 축 방향으로 이동하는 과정에 있어서의 1 쌍의 헤드 유닛과 스케일의 위치 관계의 상태 천이 중 제 1 상태 ∼ 제 4 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 17(A) ∼ 도 17(C) 는, 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에서 실시되는, 기판 홀더의 위치 정보를 계측하는, 기판 인코더 시스템의 헤드의 전환시에 있어서의 연결 처리에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 18 은, 제 3 실시형태에 관련된 액정 노광 장치가 갖는 기판 홀더 및 기판 인코더 시스템의 1 쌍의 헤드 유닛을 투영 광학계와 함께 나타내는 평면도이다.
도 19 는, 제 4 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 특징적 구성에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 20 은, 인코더 스케일 상에 있어서의 계측 빔의 조사점을 나타내는 도면이다.
도 2(A) 는, 도 1 의 액정 노광 장치가 구비하는 마스크 인코더 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면, 도 2(B) 는, 마스크 인코더 시스템의 일부 (도 2(A) 의 A 부) 확대도이다.
도 3(A) ∼ 도 3(E) 는, 마스크 인코더 시스템 및 기판 인코더 시스템에 있어서의 헤드 출력의 연결 처리를 설명하기 위한 도면 (그 1 ∼ 그 5) 이다.
도 4(A) 는, 도 1 의 액정 노광 장치가 구비하는 기판 인코더 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면, 도 4(B) 및 도 4(C) 는, 기판 인코더 시스템의 일부 (도 4(A) 의 B 부) 확대도이다.
도 5 는, 기판 인코더 시스템의 개념도이다.
도 6 은, 액정 노광 장치의 제어계를 중심적으로 구성하는 주제어 장치의 입출력 관계를 나타내는 블록도면이다.
도 7(A) 는, 노광 동작시에 있어서의 마스크 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 1) 이고, 도 7(B) 는, 노광 동작시에 있어서의 기판 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 1) 이다.
도 8(A) 는, 노광 동작시에 있어서의 마스크 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 1) 이고, 도 8(B) 는, 노광 동작시에 있어서의 기판 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 2) 이다.
도 9(A) 는, 노광 동작시에 있어서의 마스크 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 1) 이고, 도 9(B) 는, 노광 동작시에 있어서의 기판 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 3) 이다.
도 10(A) ∼ 도 10(C) 는, 헤드 출력의 연결 처리의 변형예 (그 1) 를 설명하기 위한 도면 (그 1 ∼ 그 3) 이다.
도 11(A) ∼ 도 11(F) 는, 헤드 출력의 연결 처리의 변형예 (그 2) 를 설명하기 위한 도면 (그 1 ∼ 그 6) 이다.
도 12(A) 및 도 12(B) 는, 1 쌍의 헤드간의 거리를 구하기 위한 계측계의 구성을 설명하기 위한 도면 (그 1 및 그 2) 이다.
도 13(A) 및 도 13(B) 는, Y 슬라이드 테이블의 기울기량을 구하기 위한 계측계의 구성을 설명하기 위한 도면 (그 1 및 그 2) 이다.
도 14 는, 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치가 갖는 기판 홀더 및 기판 인코더 시스템의 1 쌍의 헤드 유닛을, 투영 광학계와 함께 나타내는 평면도이다.
도 15(A) 및 도 15(B) 는, 기판 홀더의 위치 계측이 실시될 때의 기판 홀더의 X 축 방향의 이동 범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 16(A) ∼ 도 16(D) 는, 제 2 실시형태에 있어서, 기판 홀더가 X 축 방향으로 이동하는 과정에 있어서의 1 쌍의 헤드 유닛과 스케일의 위치 관계의 상태 천이 중 제 1 상태 ∼ 제 4 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 17(A) ∼ 도 17(C) 는, 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에서 실시되는, 기판 홀더의 위치 정보를 계측하는, 기판 인코더 시스템의 헤드의 전환시에 있어서의 연결 처리에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 18 은, 제 3 실시형태에 관련된 액정 노광 장치가 갖는 기판 홀더 및 기판 인코더 시스템의 1 쌍의 헤드 유닛을 투영 광학계와 함께 나타내는 평면도이다.
도 19 는, 제 4 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 특징적 구성에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 20 은, 인코더 스케일 상에 있어서의 계측 빔의 조사점을 나타내는 도면이다.
《제 1 실시형태》
이하, 제 1 실시형태에 대해, 도 1 ∼ 도 11(F) 를 사용하여 설명한다.
도 1 에는, 제 1 실시형태에 관련된 액정 노광 장치 (10) 의 구성이 개략적으로 나타나 있다. 액정 노광 장치 (10) 는, 액정 표시 장치 (플랫 패널 디스플레이) 등에 사용되는 사각형 (각형) 의 유리 기판 (P) (이하, 간단히 기판 (P) 이라고 칭한다) 을 노광 대상물로 하는 스텝·앤드·스캔 방식의 투영 노광 장치, 이른바 스캐너이다.
액정 노광 장치 (10) 는, 조명계 (12), 회로 패턴 등이 형성된 마스크 (M) 를 유지하는 마스크 스테이지 장치 (14), 투영 광학계 (16), 장치 본체 (18), 표면 (도 1 에서 +Z 측을 향한 면) 에 레지스트 (감응제) 가 도포된 기판 (P) 을 유지하는 기판 스테이지 장치 (20), 및 이들의 제어계 등을 가지고 있다. 이하, 주사 노광시에 조명광 (IL) 에 대해 마스크 (M) 와 기판 (P) 이 각각 상대 주사되는 방향을, 투영 광학계 (16) 의 광축 (본 실시형태에서는 조명계 (12) 의 광축과 일치) 과 직교하는 소정 평면 (XY 평면, 도 1 에서는 수평면) 내의 X 축 방향으로 하고, 수평면 내에서 X 축에 직교하는 방향을 Y 축 방향, X 축 및 Y 축에 직교하는 방향을 Z 축 방향으로 하고, X 축, Y 축, 및 Z 축 둘레의 회전 방향을 각각 θx, θy, 및 θz 방향으로 하여 설명을 실시한다. 또, X 축, Y 축, 및 Z 축 방향에 관한 위치를 각각 X 위치, Y 위치, 및 Z 위치로 하여 설명을 실시한다.
조명계 (12) 는, 미국 특허 제5,729,331호 명세서 등에 개시되는 조명계와 동일하게 구성되어 있다. 조명계 (12) 는, 도시되지 않은 광원 (수은 램프) 으로부터 사출된 광을, 각각 도시되지 않은 반사경, 다이크로익 미러, 셔터, 파장 선택 필터, 각종 렌즈 등을 통하여, 노광용 조명광 (조명광) (IL) 으로서 마스크 (M) 에 조사한다. 조명광 (IL) 으로는, i 선 (파장 365 ㎚), g 선 (파장 436 ㎚), 및 h 선 (파장 405 ㎚) 중 적어도 1 개를 포함하는 광 (본 실시형태에서는, 상기 i 선, g 선, h 선의 합성광) 이 사용된다. 조명계 (12) 는, Y 축 방향에 관해 위치가 상이한 복수의 조명 영역에 각각 조명광 (IL) 을 조사하는 복수의 광학계를 갖고, 이 복수의 광학계는 후술하는 투영 광학계 (16) 의 복수의 광학계와 동수이다.
마스크 스테이지 장치 (14) 는, 마스크 (M) 를, 진공 흡착에 의해 유지하는 마스크 홀더 (슬라이더, 가동 부재라고도 부른다) (40), 마스크 홀더 (40) 를 주사 방향 (X 축 방향) 으로 소정의 장 (長) 스트로크로 구동시킴과 함께, Y 축 방향, 및 θz 방향으로 적절히 미소 구동시키기 위한 마스크 구동계 (91) (도 1 에서는 도시 생략. 도 6 참조), 및 마스크 홀더 (40) 의 적어도 XY 평면 내의 위치 정보 (X 축 및 Y 축 방향과 θz 방향을 포함하는 3 자유도 방향의 위치 정보에서, θz 방향은 회전 (요잉) 정보). 이하 동일) 를 계측하기 위한 마스크 위치 계측계를 포함한다. 마스크 홀더 (40) 는, 미국 특허 출원 공개 제2008/0030702호 명세서에 개시되는 바와 같은, 평면에서 보았을 때 사각형의 개구부가 형성된 프레임상 부재로 이루어진다. 마스크 홀더 (40) 는, 장치 본체 (18) 의 일부인 상측 가대부 (18a) 에 고정된 1 쌍의 마스크 가이드 (42) 상에, 에어 베어링 (도시 생략) 을 통하여 재치 (載置) 되어 있다. 마스크 구동계 (91) 는, 리니어 모터 (도시 생략) 를 포함한다. 이하에서는, 마스크 홀더 (40) 를 이동하는 것으로 하여 설명을 실시하지만, 마스크 (M) 의 유지부를 갖는 테이블 혹은 스테이지를 이동하는 것으로 해도 된다. 즉, 마스크를 유지하는 마스크 홀더를, 마스크 테이블 또는 마스크 스테이지와는 별도로 반드시 형성할 필요는 없고, 마스크 테이블 또는 마스크 스테이지 상에 마스크를 진공 흡착 등에 의해 유지해도 되고, 그 경우에는, 마스크를 유지하는 마스크 테이블 또는 마스크 스테이지가 XY 평면 내의 3 자유도 방향으로 이동되게 된다.
마스크 위치 계측계는, 1 쌍의 인코더 헤드 유닛 (44) (이하, 간단히 헤드 유닛 (44) 이라고 칭한다) 과, 헤드 유닛 (44) 을 통하여 계측 빔이 조사되는 복수의 인코더 스케일 (46) (도 1 에서는 지면 깊이 방향에 겹쳐 있다. 도 2(A) 참조) 의 일방이 마스크 홀더 (40) 에 형성되고, 인코더 헤드 (44) 와 복수의 인코더 스케일 (46) 의 타방이 마스크 홀더 (40) 와 대향하도록 형성되는 마스크 인코더 시스템 (48) 을 구비한다. 본 실시형태에서는, 인코더 헤드 (44) 가 인코더 베이스 (43) 를 통하여 상측 가대부 (18a) 에 형성되고, 복수의 인코더 스케일 (46) 이 각각 1 쌍의 인코더 헤드 (44) 와 대향하도록 마스크 홀더 (40) 의 하면측에 형성된다. 또한, 상측 가대부 (18a) 가 아니라, 예를 들어 투영 광학계 (16) 의 상단측에 인코더 헤드 (44) 를 형성해도 된다. 마스크 인코더 시스템 (48) 의 구성에 대해서는, 이후에 상세하게 설명한다.
투영 광학계 (16) 는, 상측 가대부 (18a) 에 지지되고, 마스크 스테이지 장치 (14) 의 하방에 배치되어 있다. 투영 광학계 (16) 는, 미국 특허 제6,552,775호 명세서 등에 개시되는 투영 광학계와 동일한 구성의, 이른바 멀티 렌즈 투영 광학계이고, 양측 텔레센트릭한 등배계로 정립정상 (正立正像) 을 형성하는 복수 (본 실시형태에서는 11 개. 도 2(A) 참조) 의 광학계를 구비하고 있다.
액정 노광 장치 (10) 에서는, 상측 가대부 (18a) 에 지지되고, 조명계 (12) 로부터의 조명광 (IL) 에 의해 마스크 (M) 상의 조명 영역이 조명되면, 마스크 (M) 를 통과한 조명광에 의해, 투영 광학계 (16) 를 통하여 그 조명 영역 내의 마스크 (M) 의 회로 패턴의 투영 이미지 (부분 정립상) 가, 기판 (P) 상의 조명 영역에 공액인 조명광의 조사 영역 (노광 영역) 에 형성된다. 그리고, 조명 영역 (조명광 (IL)) 에 대해 마스크 (M) 가 주사 방향으로 상대 이동함과 함께, 노광 영역 (조명광 (IL)) 에 대해 기판 (P) 이 주사 방향으로 상대 이동함으로써, 기판 (P) 상의 하나의 쇼트 영역의 주사 노광이 실시되고, 그 쇼트 영역에 마스크 (M) 에 형성된 패턴이 전사된다.
장치 본체 (18) (본체부, 프레임 구조 등이라고도 부른다) 는, 상기 마스크 스테이지 장치 (14), 투영 광학계 (16), 및 기판 스테이지 장치 (20) 를 지지하고 있고, 복수의 방진 장치 (19) 를 통하여 클린 룸의 플로어 (11) 상에 설치되어 있다. 장치 본체 (18) 는, 미국 특허 출원 공개 제2008/0030702호 명세서에 개시되는 장치 본체와 동일하게 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 상기 투영 광학계 (16) 를 지지하는 상측 가대부 (18a) (광학 정반 등이라고도 칭해진다), 기판 스테이지 장치 (20) 가 배치되는 하측 가대부 (18b), 및 1 쌍의 중측 가대부 (18c) 를 가지고 있다.
기판 스테이지 장치 (20) 는, 주사 노광에 있어서, 기판 (P) 을 투영 광학계 (16) 를 통하여 투영되는, 마스크 패턴의 복수의 부분 이미지 (조명광 (IL)) 에 대해 기판 (P) 을 고정밀도로 위치 결정하기 위한 것이고, 기판 (P) 을 6 자유도 방향 (X 축, Y 축 및 Z 축 방향과 θx, θy 및 θz 방향) 으로 구동시킨다. 기판 스테이지 장치 (20) 의 구성은, 특별히 한정되지 않지만, 미국 특허 출원 공개 제2008/129762호 명세서, 혹은 미국 특허 출원 공개 제2012/0057140호 명세서 등에 개시되는 바와 같은, 갠트리 타입의 2 차원 조동 (粗動) 스테이지와, 그 2 차원 조동 스테이지에 대해 미소 구동되는 미동 (微動) 스테이지를 포함하는, 이른바 조미동 구성의 스테이지 장치를 사용할 수 있다. 이 경우, 조동 스테이지에 의해 기판 (P) 이 수평면 내의 3 자유도 방향으로 이동 가능, 또한 미동 스테이지에 의해 기판 (P) 이 6 자유도 방향으로 미동 가능하게 되어 있다.
기판 스테이지 장치 (20) 는, 기판 홀더 (34) 를 구비하고 있다. 기판 홀더 (34) 는, 평면에서 보았을 때 사각형의 판상 부재로 이루어지고, 그 상면 상에 기판 (P) 이 재치된다. 또한, 기판을 유지하는 기판 홀더를, 기판의 유지부가 형성된 테이블 또는 스테이지, 여기서는 미동 스테이지 (32) 와는 별도로 반드시 형성할 필요는 없고, 테이블 또는 스테이지 상에 기판을 진공 흡착 등에 의해 유지해도 된다. 기판 홀더 (34) 는, 기판 구동계 (93) (도 1 에서는 도시 생략. 도 6 참조) 의 일부를 구성하는 복수의 리니어 모터 (보이스 코일 모터) 에 의해, 투영 광학계 (16) 에 대해 X 축 및/또는 Y 축 방향으로 소정의 장스트로크로 구동됨과 함께, 6 자유도 방향으로 미소 구동된다. 이상 설명한 기판 스테이지 장치 (20) 의 구성 (단, 계측계를 제외한다) 은, 미국 특허 출원 공개 제2012/0057140호 명세서에 개시되어 있다.
또, 액정 노광 장치 (10) 는, 기판 홀더 (34) (즉, 기판 (P)) 의 6 자유도 방향의 위치 정보를 계측하기 위한 기판 위치 계측계를 가지고 있다. 기판 위치 계측계는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 기판 (P) 의 Z 축, θx, θy 방향 (이하, Z·틸트 방향이라고 칭한다) 의 위치 정보를 계측하기 위한 Z·틸트 위치 계측계 (98), 및 기판 (P) 의 XY 평면 내의 3 자유도 방향의 위치 정보를 구하기 위한 기판 인코더 시스템 (50) 을 포함한다. Z·틸트 위치 계측계 (98) 의 구성은, 특별히 한정되지 않지만, 미국 특허 출원 공개 제2010/0018950호 명세서에 개시되는 바와 같은, 기판 홀더 (34) 를 포함하는 계에 장착된 복수의 센서를 사용하여, 장치 본체 (18) (하측 가대부 (18b)) 를 기준으로 하여 기판 (P) 의 Z·틸트 방향의 위치 정보를 구하는 계측계를 사용할 수 있다. 기판 인코더 시스템 (50) 의 구성은 후술한다.
다음으로, 도 2(A) 및 도 2(B) 를 사용하여 마스크 인코더 시스템 (48) 의 구성에 대해 설명한다. 도 2(A) 에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 마스크 홀더 (40) 에 있어서의 마스크 (M) (보다 상세하게는, 마스크 (M) 를 수용하기 위한 도시 생략된 개구부) 의 +Y 측 및 -Y 측의 영역에는, 각각 복수의 인코더 스케일 (46) (격자 부재, 격자부, 그리드 부재 등이라고도 부르지만, 이하, 간단히 스케일 (46) 이라고 칭한다) 이 배치되어 있다. 또한, 이해를 용이하게 하기 위해, 도 2(A) 에서는, 복수의 스케일 (46) 이 실선으로 도시되고, 마스크 홀더 (40) 의 상면에 배치되어 있도록 도시되어 있지만, 복수의 스케일 (46) 은, 실제로는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 복수의 스케일 (46) 각각의 하면의 Z 위치와, 마스크 (M) 의 하면 (패턴면) 의 Z 위치가 일치하도록, 마스크 홀더 (40) 의 하면측에 배치되어 있다.
복수의 스케일 (46) 은 각각, 반사형의 2 차원 격자 또는 배열 방향 (주기 방향) 이 상이한 (예를 들어 직교하는) 2 개의 반사형의 1 차원 격자가 형성되는 격자 영역 (격자부) 을 갖고, 마스크 홀더 (40) 의 하면측에서 Y 축 방향에 관해 마스크 (M) 의 재치 영역 (전술한 개구부를 포함한다) 의 양측에 각각, X 축 방향에 관해 격자 영역이 서로 떨어져 배치되도록 복수의 스케일 (46) 이 형성된다. 또한, X 축 및 Y 축 방향 모두 스케일 (46) 의 전역에 걸쳐 격자를 형성해도 되지만, 스케일 (46) 의 단부에서 양호한 정밀도로 격자를 형성하는 것이 곤란하기 때문에, 본 실시형태에서는 스케일 (46) 에 있어서 격자 영역의 주위가 여백부가 되도록 격자를 형성한다. 이 때문에, X 축 방향에 관해 인접하는 1 쌍의 스케일 (46) 의 간격보다 격자 영역의 간격쪽이 넓어져 있어, 계측 빔이 격자 영역 밖으로 조사되어 있는 동안은 위치 계측이 불능인 비계측 기간 (비계측 구간이라고도 부르지만, 이하에서는 비계측 기간이라고 총칭한다) 이 된다.
본 실시형태의 마스크 홀더 (40) 에 있어서, 마스크 (M) 의 재치 영역의 +Y 측 및 -Y 측의 영역에는, 각각 스케일 (46) 이 X 축 방향으로 소정 간격으로, 3 개 배치되어 있다. 즉, 마스크 홀더 (40) 는, 합계로, 6 개의 스케일 (46) 을 가지고 있다. 복수의 스케일 (46) 각각은, 마스크 (M) 의 +Y 측과 -Y 측에서 지면 상하 대칭으로 배치되어 있는 점을 제외하고, 실질적으로 동일한 것이다. 스케일 (46) 은, 석영 유리에 의해 형성된 X 축 방향으로 연장되는 평면에서 보았을 때 사각형의 판상 (띠상) 의 부재로 이루어진다. 마스크 홀더 (40) 는, 세라믹스에 의해 형성되고, 복수의 스케일 (46) 은, 마스크 홀더 (40) 에 고정되어 있다. 본 실시형태에서는, X 축 방향에 관해 서로 떨어져 배치되는 복수의 스케일 (46) 대신에 1 개 (단일) 의 스케일을 마스크 홀더용 스케일로서 사용해도 된다. 이 경우, 격자 영역도 1 개이면 되지만, 복수의 격자 영역을 X 축 방향으로 떼어서 1 개의 스케일에 형성해도 된다.
도 2(B) 에 나타내는 바와 같이, 스케일 (46) 의 하면 (본 실시형태에서는 -Z 측을 향한 면) 에 있어서의, 폭 방향 일측 (도 2(B) 에서는 -Y 측) 의 영역에는, X 스케일 (47x) 이 형성되어 있다. 또, 스케일 (46) 의 하면에 있어서의, 폭 방향 타측 (도 2(B) 에서는 +Y 측) 의 영역에는, Y 스케일 (47y) 이 형성되어 있다. X 스케일 (47x) 은, X 축 방향으로 소정 피치로 형성된 (X 축 방향을 주기 방향으로 하는) Y 축 방향으로 연장되는 복수의 격자선을 갖는 반사형의 회절 격자 (X 그레이팅) 에 의해 구성되어 있다. 동일하게, Y 스케일 (47y) 은, Y 축 방향으로 소정 피치로 형성된 (Y 축 방향을 주기 방향으로 하는) X 축 방향으로 연장되는 복수의 격자선을 갖는 반사형의 회절 격자 (Y 그레이팅) 에 의해 구성되어 있다. 본 실시형태의 X 스케일 (47x) 및 Y 스케일 (47y) 에 있어서, 복수의 격자선은, 10 ㎚ 이하의 간격으로 형성되어 있다. 또한, 도 2(A) 및 도 2(B) 에서는, 도시의 편의상, 격자간의 간격 (피치) 은, 실제보다 현격히 넓게 도시되어 있다. 그 밖의 도면도 동일하다.
또, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 상측 가대부 (18a) 의 상면에는, 1 쌍의 인코더 베이스 (43) 가 고정되어 있다. 1 쌍의 인코더 베이스 (43) 는, 일방이 +X 측의 마스크 가이드 (42) 의 -X 측, 타방이 -X 측의 마스크 가이드 (42) 의 +X 측 (즉 1 쌍의 마스크 가이드 (42) 간의 영역) 에 배치되어 있다. 또, 상기 투영 광학계 (16) 의 일부가, 1 쌍의 인코더 베이스 (43) 사이에 배치되어 있다. 인코더 베이스 (43) 는, 도 2(A) 에 나타내는 바와 같이, X 축 방향으로 연장되는 부재로 이루어진다. 1 쌍의 인코더 베이스 (43) 각각의 길이 방향 중앙부에는, 인코더 헤드 유닛 (44) (이하, 간단히 헤드 유닛 (44) 이라고 칭한다) 이 고정되어 있다. 즉, 헤드 유닛 (44) 은, 인코더 베이스 (43) 를 통하여 장치 본체 (18) (도 1 참조) 에 고정되어 있다. 1 쌍의 헤드 유닛 (44) 은, 마스크 (M) 의 +Y 측과 -Y 측에서 지면 상하 대칭으로 배치되어 있는 점을 제외하고, 실질적으로 동일한 것이므로, 이하, 일방 (-Y 측) 에 대해서만 설명한다.
도 2(B) 에 나타내는 바와 같이, 헤드 유닛 (44) 은, X 축 방향으로 배치되는 복수의 스케일 (46) 중 적어도 1 개에 조사되는 계측 빔의 위치가 X 축 및 Y 축 방향 중 적어도 일방에 관해 상이한 복수의 헤드를 갖고, 평면에서 보았을 때 사각형의 판상 부재로 이루어지는 유닛 베이스 (45) 를 가지고 있다. 유닛 베이스 (45) 에는, X 축 방향에 관해 인접하는 1 쌍의 X 스케일 (47x) (격자 영역) 의 간격보다 넓은 간격으로 계측 빔을 조사하고, 서로 이간하여 배치된 1 쌍의 X 헤드 (49x), 및 X 축 방향에 관해 인접하는 1 쌍의 Y 스케일 (47y) (격자 영역) 의 간격보다 넓은 간격으로 계측 빔을 조사하고, 서로 이간하여 배치된 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 가 고정되어 있다. 즉, 마스크 인코더 시스템 (48) 은, X 헤드 (49x) 를, Y 축 방향에 관해 마스크 홀더 (40) 의 마스크 (M) 의 재치 영역의 양측에 각각 1 쌍씩, 합계 4 개 가짐과 함께, Y 헤드 (49y) 를, Y 축 방향에 관해 마스크 (M) 의 재치 영역의 양측에 각각 1 쌍씩, 합계 4 개 가지고 있다. 또한, 1 쌍의 X 헤드 (49x) 또는 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 는 각각, 1 쌍의 X 스케일 (49x) 또는 1 쌍의 Y 스케일 (49y) 의 간격보다 넓게 이간하여 배치되어 있을 필요는 없고, 스케일 간격과 동일한 정도 이하의 간격으로 배치되어 있어도 되고, 혹은 서로 접촉하여 배치되어 있어도 되고, 요컨대 X 축 방향에 관해 1 쌍의 계측 빔이 스케일 간격보다 넓은 간격으로 배치되어 있으면 된다. 또, 도 2(B) 에서는, 일방의 X 헤드 (49x) 와 일방의 Y 헤드 (49y) 가 1 개의 케이싱 내에 수용되고, 타방의 X 헤드 (49x) 와 타방의 Y 헤드 (49y) 가 다른 1 개의 케이싱 내에 수용되어 있지만, 상기 1 쌍의 X 헤드 (49x) 및 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 는, 각각 독립적으로 배치되어 있어도 된다. 또, 도 2(B) 에서는, 이해를 용이하게 하기 위해, 1 쌍의 X 헤드 (49x) 와 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 가 스케일 (46) 의 상방 (+Z 측) 에 배치된 것처럼 도시되어 있지만, 실제로는, 1 쌍의 X 헤드 (49x) 는, X 스케일 (47y) 의 하방에, 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 는, Y 스케일 (47y) 의 하방에 각각 배치되어 있다 (도 1 참조). 또, X 위치가 동일한 X 헤드 (49x) 와 Y 헤드 (49y) 의 간격 (Y 축 방향의 길이) 은, 스케일 (49) 의 폭 (Y 축 방향의 길이) 보다 짧게 설정되어 있다.
1 쌍의 X 헤드 (49x) 및 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 는, 진동 등에서 기인하여 1 쌍의 X 헤드 (49x) (계측 빔) 중 적어도 일방의 위치 (특히 계측 방향 (X 축 방향) 의 위치) 혹은 헤드 (계측 빔) 간격, 및 1 쌍의 Y 헤드 (49y) (계측 빔) 중 적어도 일방의 위치 (특히 계측 방향 (Y 축 방향) 의 위치) 혹은 헤드 (계측 빔) 간격이 변화하지 않게, 유닛 베이스 (45) 에 대해 고정되어 있다. 또, 유닛 베이스 (45) 자체도, 1 쌍의 X 헤드 (49x) 의 위치나 간격, 및 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 의 위치나 간격이, 온도 변화 등에서 기인하여 변화하지 않게, 열팽창률이 스케일 (46) 보다 낮은 (혹은 스케일 (46) 과 동등한) 재료로 형성되어 있다.
X 헤드 (49x) 및 Y 헤드 (49y) 는, 미국 특허 출원 공개 제2008/0094592호 명세서에 개시되는 바와 같은, 이른바 회절 간섭 방식의 인코더 헤드이고, 대응하는 스케일 (X 스케일 (47x), Y 스케일 (47y)) 에 계측 빔을 조사하고, 그 스케일로부터의 빔을 수광함으로써, 마스크 홀더 (40) (즉, 마스크 (M). 도 2(A) 참조) 의 변위량 정보를 주제어 장치 (90) (도 6 참조) 에 공급한다. 즉, 마스크 인코더 시스템 (48) 에서는, 4 개의 X 헤드 (49x) 와, 그 X 헤드 (49x) 에 대향하는 X 스케일 (47x) (마스크 홀더 (40) 의 X 위치에 따라 상이하다) 에 의해, 마스크 (M) 의 X 축 방향의 위치 정보를 구하기 위한, 4 개의 X 리니어 인코더 (92x) (도 2(B) 에서는 도시 생략. 도 6 참조) 가 구성되고, 4 개의 Y 헤드 (49y) 와, 그 Y 헤드 (49y) 에 대향하는 Y 스케일 (47y) (마스크 홀더 (40) 의 X 위치에 따라 상이하다) 에 의해, 마스크 (M) 의 Y 축 방향의 위치 정보를 구하기 위한, 4 개의 Y 리니어 인코더 (92y) (도 2(B) 에서는 도시 생략. 도 6 참조) 가 구성된다. 본 실시형태에서는, XY 평면 내의 상이한 2 방향 (본 실시형태에서는 X 축 및 Y 축 방향과 일치) 의 일방을 계측 방향으로 하는 헤드를 사용하고 있지만, 계측 방향이 X 축 및 Y 축 방향의 일방과 상이한 헤드를 사용해도 된다. 예를 들어, XY 평면 내에서 X 축 또는 Y 축 방향에 대해 45 도 회전한 방향을 계측 방향으로 하는 헤드를 사용해도 된다. 또, XY 평면 내의 상이한 2 방향의 일방을 계측 방향으로 하는 1 차원 헤드 (X 헤드 또는 Y 헤드) 대신에, 예를 들어 X 축 및 Y 축 방향의 일방과 Z 축 방향의 2 방향을 계측 방향으로 하는 2 차원 헤드 (XZ 헤드 또는 YZ 헤드) 를 사용해도 된다. 이 경우, 상기 3 자유도 방향 (X 축 및 Y 축 방향과 θz 방향) 과 상이한 3 자유도 방향 (Z 축 방향과 θx 및 θy 방향을 포함하고, θx 방향은 롤링 정보, θy 방향은 피칭 정보) 에 관한 마스크 홀더 (40) 의 위치 정보도 계측 가능해진다.
주제어 장치 (90) 는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 4 개의 X 리니어 인코더 (92x), 및 4 개의 Y 리니어 인코더 (92y) 의 출력에 기초하여 마스크 홀더 (40) (도 2(A) 참조) 의 X 축 방향, 및 Y 축 방향의 위치 정보를, 10 ㎚ 이하의 분해능으로 구한다. 또, 주제어 장치 (90) 는, 4 개의 X 리니어 인코더 (92x) (혹은 4 개의 Y 리니어 인코더 (92y)) 중 적어도 2 개의 출력에 기초하여 마스크 홀더 (40) 의 θz 위치 정보 (회전량 정보) 를 구한다. 주제어 장치 (90) 는, 상기 마스크 인코더 시스템 (48) 의 계측값으로부터 구해진 마스크 홀더 (40) 의 XY 평면 내의 3 자유도 방향의 위치 정보에 기초하여, 마스크 구동계 (91) 를 사용하여 마스크 홀더 (40) 의 XY 평면 내의 위치를 제어한다.
여기서, 도 2(A) 에 나타내는 바와 같이, 마스크 홀더 (40) 에는, 상기 서술한 바와 같이, 마스크 (M) 의 +Y 측 및 -Y 측의 영역 각각에 스케일 (46) 이 X 축 방향으로 소정 간격으로 3 개 배치되어 있다. 또, 적어도 기판 (P) 의 주사 노광에 있어서, 상기 X 축 방향으로 소정 간격으로 배치된 3 개의 스케일 (46) 중, 가장 +X 측의 스케일 (46) 에 헤드 유닛 (44) (1 쌍의 X 헤드 (49x), 1 쌍의 Y 헤드 (49y) (각각 도 3(B) 참조) 모두) 이 대향하는 위치와, 가장 -X 측의 스케일 (46) 에 헤드 유닛 (44) 이 대향하는 위치 사이에서, 마스크 홀더 (40) 가 X 축 방향으로 구동된다. 또한, 마스크 (M) 의 교환 동작과 프리얼라인먼트 동작 중 적어도 일방에 있어서, X 축 방향에 관해 조명광 (IL) 이 조사되는 조명 영역으로부터 떨어지도록 마스크 홀더 (40) 를 이동하고, 헤드 유닛 (44) 중 적어도 1 개의 헤드가 스케일 (46) 로부터 벗어나는 경우에는, X 축 방향에 관해 헤드 유닛 (44) 으로부터 떨어져 배치되는 적어도 1 개의 헤드를 형성하고, 교환 동작이나 프리얼라인먼트 동작에 있어서도 마스크 인코더 시스템 (48) 에 의한 마스크 홀더 (40) 의 위치 계측을 계속 가능하게 해도 된다.
그리고, 본 실시형태의 마스크 스테이지 장치 (14) 에서는, 도 2(B) 에 나타내는 바와 같이, 1 개의 헤드 유닛 (44) 이 갖는 1 쌍의 X 헤드 (49x), 및 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 각각의 간격이, 복수의 스케일 (46) 중 인접하는 1 쌍의 스케일 (46) 의 간격보다 넓게 설정되어 있다. 이로써, 마스크 인코더 시스템 (48) 에서는, 1 쌍의 X 헤드 (49x) 중 항상 적어도 일방이 X 스케일 (47x) 에 대향함과 함께, 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 중 적어도 일방이 항상 Y 스케일 (47y) 에 대향한다. 따라서, 마스크 인코더 시스템 (48) 은, 마스크 홀더 (40) (도 2(A) 참조) 의 위치 정보를 중단시키는 일 없이 주제어 장치 (90) (도 6 참조) 에 공급할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 마스크 홀더 (40) (도 2(A) 참조) 가 +X 측으로 이동하는 경우, 마스크 인코더 시스템 (48) 은, 인접하는 1 쌍의 X 스케일 (47x) 중 +X 측의 X 스케일 (47x) 에 대해 1 쌍의 헤드 (49x) 의 양방이 대향하는 제 1 상태 (도 2(B) 에 나타내는 상태), -X 측의 X 헤드 (49x) 가 상기 인접하는 1 쌍의 X 스케일 (47x) 사이의 영역에 대향하고 (어느 X 스케일 (47x) 에도 대향하지 않고), +X 측의 X 헤드 (49x) 가 상기 +X 측의 X 스케일 (47x) 에 대향하는 제 2 상태, -X 측의 X 헤드 (49x) 가 -X 측의 X 스케일 (47x) 에 대향하고, 또한 +X 측의 X 헤드 (49x) 가 +X 측의 X 스케일 (47x) 에 대향하는 제 3 상태, -X 측의 X 헤드 (49x) 가 -X 측의 스케일 (47x) 에 대향하고, +X 측의 X 헤드 (49x) 가 1 쌍의 X 스케일 (47x) 사이의 영역에 대향하는 (어느 X 스케일 (47x) 에도 대향하지 않는) 제 4 상태, 및 -X 측의 X 스케일 (47x) 에 대해 1 쌍의 헤드 (49x) 의 양방이 대향하는 제 5 상태를 상기 순서로 이행한다. 따라서, 항상 적어도 일방의 X 헤드 (49x) 가 X 스케일 (47x) 에 대향한다.
주제어 장치 (90) (도 6 참조) 는, 상기 제 1, 제 3 및 제 5 상태에서는, 1 쌍의 X 헤드 (49x) 의 출력의 평균값에 기초하여 마스크 홀더 (40) 의 X 위치 정보를 구한다. 또, 주제어 장치 (90) 는, 상기 제 2 상태에서는, +X 측의 X 헤드 (49x) 의 출력에만 기초하여 마스크 홀더 (40) 의 X 위치 정보를 구하고, 상기 제 4 상태에서는, -X 측의 X 헤드 (49x) 의 출력에만 기초하여 마스크 홀더 (40) 의 X 위치 정보를 구한다. 따라서, 마스크 인코더 시스템 (48) 의 계측값이 중단되는 일이 없다. 또한, 제 1, 제 3, 제 5 상태에서도 1 쌍의 X 헤드 (49x) 의 일방의 출력만을 사용하여 X 위치 정보를 구해도 된다. 단, 제 2, 제 4 상태에서는, 1 쌍의 헤드 유닛 (44) 의 양방에 있어서 1 쌍의 X 헤드 (49x) 의 일방 및 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 의 일방이 스케일 (46) 로부터 벗어나 마스크 홀더 (40) 의 θz 방향의 위치 정보 (회전 정보) 를 취득할 수 없게 된다. 그래서, 마스크 (M) 의 재치 영역에 대해 +Y 측에 배치되는 3 개의 스케일 (46) 과 -Y 측에 배치되는 3 개의 스케일 (46) 에서, 인접하는 1 쌍의 스케일 (46) 의 간격 (격자가 형성되어 있지 않은 비격자 영역) 이 X 축 방향에 관해 겹치지 않게 서로 어긋나게 배치하고, +Y 측에 배치되는 3 개의 스케일 (46) 과 -Y 측에 배치되는 3 개의 스케일 (46) 의 일방에서, X 헤드 (49x) 및 Y 헤드 (49y) 가 스케일 (46) 로부터 벗어나도, 타방에서 X 헤드 (49x) 및 Y 헤드 (49y) 가 스케일 (46) 로부터 벗어나지 않게 하는 것이 바람직하다. 또는, X 축 방향에 관해 1 쌍의 헤드 유닛 (44) 을, 인접하는 1 쌍의 스케일 (46) 의 간격 (비격자 영역의 폭) 보다 넓은 거리만큼 어긋나게 배치해도 된다. 이로써, +Y 측에 배치되는 1 쌍의 X 헤드 (49x) 및 -Y 측에 배치되는 1 쌍의 X 헤드 (49x) 의 합계 4 개의 헤드에 있어서, X 축 방향에 관해 계측 빔이 스케일 (46) 의 격자 영역으로부터 벗어나는 (계측 불능인) 비계측 기간이 겹치지 않아, 적어도 주사 노광에 있어서 마스크 홀더 (40) 의 θz 방향의 위치 정보를 항상 계측 가능해진다. 또한, 1 쌍의 헤드 유닛 (44) 중 적어도 일방에 있어서, 1 쌍의 X 헤드 (49x) 및 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 중 적어도 일방에 대해 X 축 방향에 관해 떨어져 배치되는 적어도 1 개의 헤드를 배치하고, 제 2, 제 4 상태에서도 X 헤드 (49x) 및 Y 헤드 (49y) 중 적어도 일방에서 2 개의 헤드가 스케일 (46) 과 대향하도록 해도 된다.
또, 본 실시형태의 마스크 인코더 시스템 (48) 에서는, 마스크 인코더 시스템 (48) 의 계측값을 중단시키지 않게 하기 위해, 상기 제 1, 제 3, 제 5 상태, 즉 1 쌍의 헤드의 양방이 스케일에 대향하고, 그 1 쌍의 헤드의 각각으로부터 출력이 공급되는 상태와, 상기 제 2, 제 4 상태, 즉 1 쌍의 헤드 중 일방만이 스케일에 대향하고, 그 일방의 헤드만으로부터 출력이 공급되는 상태 사이를 이행할 때, 헤드의 출력의 연결 처리를 실시한다. 이하, 도 3(A) ∼ 도 3(E) 를 사용하여 헤드의 연결 처리에 대해 설명한다. 또한, 설명의 간략화를 위해, 도 3(A) ∼ 도 3(E) 에 있어서, 스케일 (46) 에는, 2 차원 격자 (그레이팅) 가 형성되어 있는 것으로 한다. 또, 각 헤드 (49x, 49y) 의 출력은 이상값인 것으로 한다. 또, 이하의 설명에서는, 인접하는 1 쌍의 X 헤드 (49x) (편의상 49x1, 49x2 로 한다) 에 대한 연결 처리에 대해 설명하지만, 인접하는 1 쌍의 Y 헤드 (49y) (편의상 49y1, 49y2 로 한다) 에 있어서도, 동일한 연결 처리가 실시된다.
도 3(A) 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 X 헤드 (49x1, 49x2) 각각이, 인접하는 1 쌍의 스케일 (46) (편의상 461, 462 로 한다) 중, +X 측의 스케일 (462) 을 사용하여 마스크 홀더 (40) (도 2(A) 참조) 의 X 위치 정보를 구하는 경우, 1 쌍의 X 헤드 (49x1, 49x2) 는, 쌍방이 X 좌표 정보를 출력한다. 여기서는, 1 쌍의 X 헤드 (49x1, 49x2) 의 출력은 동값이 된다. 이어서, 도 3(B) 에 나타내는 바와 같이, 마스크 홀더 (40) 가 +X 방향으로 이동하면, X 헤드 (49x1) 가, 스케일 (462) 의 계측 범위 밖이 되므로, 그 계측 범위 밖이 되기 전에, X 헤드 (49x1) 의 출력을 무효 취급으로 한다. 따라서, 마스크 홀더 (40) 의 X 위치 정보는, X 헤드 (49x2) 의 출력에만 기초하여 구해진다.
또, 도 3(C) 에 나타내는 바와 같이, 마스크 홀더 (40) (도 2(A) 참조) 가 더욱 +X 방향으로 이동하면, X 헤드 (49x1) 가 -X 측의 스케일 (461) 에 대향한다. X 헤드 (49x1) 는, 스케일 (461) 을 사용하여 계측 동작 가능한 상태가 된 직후부터, 마스크 홀더 (40) 의 X 위치 정보를 출력하지만, X 헤드 (49x1) 의 출력은, 부정값 (또는 제로) 으로부터 카운트를 재개하므로 마스크 홀더 (40) 의 X 위치 정보의 산출에 사용할 수 없다. 따라서, 이 상태에서, 1 쌍의 X 헤드 (49x1, 49x2) 각각의 출력의 연결 처리가 필요하다. 연결 처리로는, 구체적으로는, 부정값 (또는 제로) 이 된 X 헤드 (49x1) 의 출력을, X 헤드 (49x2) 의 출력을 사용하여 (동값이 되도록) 보정하는 처리를 실시한다. 그 연결 처리는, 마스크 홀더 (40) 가 더욱 +X 방향으로 이동하여, 도 3(D) 에 나타내는 바와 같이, X 헤드 (49x2) 가, 스케일 (462) 의 계측 범위 밖이 되기 전에 완료한다.
동일하게, 도 3(D) 에 나타내는 바와 같이, X 헤드 (49x2) 가, 스케일 (462) 의 계측 범위 밖이 된 경우에는, 그 계측 범위 밖이 되기 전에, X 헤드 (49x2) 의 출력을 무효 취급으로 한다. 따라서, 마스크 홀더 (40) (도 2(A) 참조) 의 X 위치 정보는, X 헤드 (49x1) 만의 출력에 기초하여 구해진다. 그리고, 도 3(E) 에 나타내는 바와 같이, 더욱 마스크 홀더 (40) 가 +X 방향으로 이동하여, 1 쌍의 X 헤드 (49x1, 49x2) 각각이 스케일 (461) 을 사용하여 계측 동작을 실시하는 것이 가능해진 직후에, X 헤드 (49x2) 에 대해, X 헤드 (49x1) 의 출력을 사용한 연결 처리를 실시한다. 이후는, 1 쌍의 X 헤드 (49x1, 49x2) 각각의 출력에 기초하여, 마스크 홀더 (40) 의 X 위치 정보가 구해진다.
이상 설명한 상기 연결 처리는, 1 개의 헤드 유닛 (44) 이 갖는, 4 개의 헤드 (2 개의 X 헤드 (49x), 2 개의 Y 헤드 (49y)) 의 서로의 위치 관계가 이미 알려진 것이 전제로 되어 있다. 이 각 헤드간의 위치 관계는, 상기 4 개의 헤드가 공통의 스케일에 대향한 상태에서 그 스케일을 사용하여 구하는 것, 혹은 각 헤드간에 배치한 계측 장치 (레이저 간섭계나 거리 센서 등) 를 사용하여 구하는 것이 가능하다.
또한, 상기 서술한 연결 처리는, X 헤드 (49x1) 가 무효 (비액티브) 인 상태가 되었을 경우에, 이것과 쌍이 되는 1 개의 X 헤드 (49x2) 의 출력에 기초하여 실시되었지만, 이것에 한정되지 않고, 보다 많은 (3 개나 4 개 등) 헤드의 출력에 기초하여 연결 처리를 실시해도 된다. 또, 보다 많은 헤드의 출력을 사용하여, 그들의 평균값으로 연결 처리를 실시해도 된다. 이하, 도 10(A) ∼ 도 10(C) 를 사용하여 연결 처리의 변형예를 구체적으로 설명한다. 또한, 편의상, 도 10(A) ∼ 도 10(C) 에서는, 4 개의 X 헤드 (49x) 에 49x1 ∼ 49x4 의 부호를 부여하고, 4 개의 Y 헤드 (49y) 에 49y1 ∼ 49y4 의 부호를 부여하여 설명한다. 또, 갈아탐 처리의 대상이 되는 인접하는 1 쌍의 스케일 (46) 에 461, 462 의 부호를 부여하여 설명한다.
마스크 인코더 시스템 (48) 에서는, 복수의 스케일 (46) 이 X 축 방향으로 이간하여 배치되어 있기 때문에, 도 10(A) 에 나타내는, 8 개의 헤드 (X 헤드 (49x1 ∼ 49x4), Y 헤드 (49y1 ∼ 49y4)) 가 일방의 스케일 (461) 에 대향한 상태로부터, 마스크 (M) 가 -X 방향으로 이동하면, 도 10(B) 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 헤드 유닛 (44) 이 갖는 8 개의 헤드 중, X 위치가 동일한, 4 개의 헤드 (X 헤드 (49x2, 49x4), Y 헤드 (49y2, 49y4)) 가 동시에 스케일 (49) 로부터 벗어난 상태 (비액티브한 상태) 가 발생한다. 상기 서술한 바와 같이, 스케일 (49) 로부터 벗어난 각 헤드의 출력은, 부정값 (혹은 제로) 으로 하는 제어가 실시된다.
주제어 장치 (90) (도 6 참조) 는, 도 10(C) 에 나타내는, 상기 비액티브한 (출력값이 부정인) 상태가 된 4 개의 헤드 (X 헤드 (49x2, 49x4), Y 헤드 (49y2, 49y4)) 가, 타방의 스케일 (462) 에 대향하기 전에 그 비액티브한 헤드의 출력값의 복귀 처리 (다른 헤드를 출력값을 사용한 연결 처리) 를 실시한다. 비액티브한 상태인 헤드 (49y2) 의 출력값을 복귀시키는 경우에는, 액티브한 상태인, 4 개의 헤드 (X 헤드 (49x1, 49x3), Y 헤드 (49y1, 49y3)) 중, 임의의 3 개 (예를 들어, X 헤드 (49x1), Y 헤드 (49y1, 49y3)) 의 출력을 사용하여, 그 액티브한 3 개의 헤드와, 연결 처리의 대상인 비액티브한 헤드 (49y2) 의 위치 관계를 구한다. 상기 서술한 바와 같이, 이들 헤드간의 위치 관계는 이미 알려진 것으로 한다. 여기서, 마스크 (M) 의 이동 방향으로부터, 다음으로 비액티브한 상태가 될 예정인 헤드를 사전에 예상할 수 있으므로, 상기 연결 처리를 위한 연산은, 연결 처리의 대상이 되는 4 개의 헤드가 실제로 비액티브한 상태가 되기 전 (도 10(A) 에 나타내는 상태) 에 실시된다. 또, 동일하게, 다음으로 비액티브한 상태가 될 예정인 헤드를 사전에 예상할 수 있으므로, 도 10(C) 에 나타내는, 일부의 헤드가 비액티브한 상태가 되기 직전의 상태에서는, 그 비액티브한 상태가 될 예정인 헤드 (도 10(C) 에서는 X 헤드 (49x1, 49x3), Y 헤드 (49y1, 49y3)) 의 출력을 사용하지 않고, 액티브한 상태가 계속되는 헤드 (도 10(C) 에서는 X 헤드 (49x2, 49x4), Y 헤드 (49y2, 49y4)) 의 출력을 사용하여 마스크 (M) 의 위치 정보의 계측 (마스크 (M) 의 위치 제어) 이 실시된다.
주제어 장치 (90) (도 6 참조) 는, 상기 액티브한, 3 개의 헤드의 출력값으로부터, 비액티브한 Y 헤드 (49y2) 의 위치 정보 (X, Y, θz 각 방향의 위치 정보) 를 구하고, 그 위치 정보에 기초하여 Y 헤드 (49y2) 의 출력값을 연산 (추정) 하고, 이것을 다시 액티브한 상태가 된 Y 헤드 (49y2) 의 출력값으로서 사용한다. 도 10(B) 에서 비액티브한 상태로 되어 있는 다른 헤드 (X 헤드 (49x2, 49x4), Y 헤드 (49y4)) 의 연결 처리에 관해서도 동일하다.
다음으로, 기판 인코더 시스템 (50) 의 구성에 대해 설명한다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 기판 인코더 시스템 (50) 은, 기판 스테이지 장치 (20) 에 배치된 복수의 인코더 스케일 (52) (도 1 에서는 지면 깊이 방향에 겹쳐 있다. 도 4(A) 참조), 상측 가대부 (18a) 의 하면에 고정된 복수 (본 실시형태에서는 2 개) 의 인코더 베이스 (54), 인코더 베이스 (54) 의 하면에 고정된 복수의 인코더 스케일 (56), 및 복수 (본 실시형태에서는, 1 개의 인코더 베이스 (54) 에 대해 2 개) 의 인코더 헤드 유닛 (60) (이하, 간단히 헤드 유닛 (60) 이라고 칭한다) 을 구비하고 있다. 또한, 도 1 에서는, 2 개의 인코더 베이스 (54) 는, 지면 깊이 방향 (X 축 방향) 에 겹쳐 있기 때문에, -X 측의 인코더 베이스 (54) 는, +X 측의 인코더 베이스 (54) 의 지면 안쪽에 가려져 있다. 동일하게, -X 측의 인코더 베이스 (54) 에 대응하는 2 개의 헤드 유닛 (60) 은, +X 측의 인코더 베이스 (54) 에 대응하는 2 개의 헤드 유닛 (60) 의 지면 안쪽에 가려져 있다.
도 4(A) 에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 기판 스테이지 장치 (20) 에 있어서, 기판 (P) (기판 재치 영역) 의 +Y 측 및 -Y 측의 영역에는, 각각 인코더 스케일 (52) (이하, 간단히 스케일 (52) 이라고 칭한다) 이 X 축 방향으로 소정 간격으로 4 개 배치되어 있다. 즉, 기판 스테이지 장치 (20) 는, 합계로, 8 개의 스케일 (52) 을 가지고 있다. 복수의 스케일 (52) 각각은, 기판 (P) 의 +Y 측과 -Y 측에서 지면 상하 대칭으로 배치되어 있는 점을 제외하고, 실질적으로 동일한 것이다. 스케일 (52) 은, 상기 마스크 인코더 시스템 (48) 의 스케일 (46) (각각 도 2(A) 참조) 과 동일하게, 석영 유리에 의해 형성된 X 축 방향으로 연장되는 평면에서 보았을 때 사각형의 판상 (띠상) 의 부재로 이루어진다. 또, 복수의 스케일 (52) 은 각각, 반사형의 2 차원 격자 또는 배열 방향 (주기 방향) 이 상이한 (예를 들어 직교하는) 2 개의 반사형의 1 차원 격자가 형성되는 격자 영역 (격자부) 을 갖고, Y 축 방향에 관해 기판 재치 영역의 양측에 각각, X 축 방향에 관해 격자 영역이 서로 떨어져 배치되도록 4 개의 스케일 (52) 이 형성된다.
또한, 본 실시형태에서는, 복수의 스케일 (52) 이 기판 홀더 (34) 의 상면에 고정되어 있는 경우에 대해 설명하지만, 복수의 스케일 (52) 의 배치 위치는, 이것에 한정되지 않고, 기판 홀더 (34) 의 외측에 그 기판 홀더 (34) 에 대해 소정의 간극을 둔 상태에서, 분리하여 (단, 6 자유도 방향에 관해서는, 기판 홀더 (34) 와 일체적으로 이동하도록) 배치되어 있어도 된다. 또한, 복수의 스케일 (52) 은, 기판 홀더 (34) 를 갖고, 적어도 Z 축 방향과 θx 및 θy 방향에 관해 미동 가능한 기판 테이블의 상면, 혹은 기판 테이블을 미동 가능하게 지지하는 기판 스테이지의 상면 등에 배치해도 된다.
도 4(B) 에 나타내는 바와 같이, 스케일 (52) 의 상면에 있어서의, 폭 방향 일측 (도 4(B) 에서는 -Y 측) 의 영역에는, X 스케일 (53x) 이 형성되어 있다. 또, 스케일 (52) 의 상면에 있어서의, 폭 방향 타측 (도 4(B) 에서는 +Y 측) 의 영역에는 Y 스케일 (53y) 이 형성되어 있다. X 스케일 (53x) 및 Y 스케일 (53y) 의 구성은, 상기 마스크 인코더 시스템 (48) 의 스케일 (46) (각각 도 2(A) 참조) 에 형성된 X 스케일 (47x) 및 Y 스케일 (47y) (각각 도 2(B) 참조) 과 동일하므로 설명을 생략한다. 또한, 본 실시형태에서는, 기판 홀더 (34) 상에 형성되어 있는 스케일 (52) 내에 있어서, X 스케일 (53x) 과 Y 스케일 (53y) 이 X 축 방향으로 동일 길이로 형성되어 있지만, 이들 길이를 서로 상이하게 하도록 해도 된다. 또 양자를 X 축 방향으로 상대적으로 어긋나게 배치하도록 해도 된다.
도 4(A) 로 되돌아가, 2 개의 인코더 베이스 (54) (및 대응하는 2 개의 헤드 유닛 (60)) 는, X 축 방향으로 이간하여 배치되어 있다. 2 개의 인코더 베이스 (54) 의 구성은, 배치가 상이한 점을 제외하고, 실질적으로 동일하므로, 이하, 일방의 인코더 베이스 (54), 및 그 인코더 베이스 (54) 에 대응하는 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 의 구성에 대해 설명한다.
인코더 베이스 (54) 는, Y 축 방향으로 연장되는 판상의 부재로 이루어지고, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 상측 가대부 (18a) 의 하면에 고정되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 도 4(A) 에 나타내는 바와 같이, 2 개의 인코더 베이스 (54) 의 X 위치는, 투영 광학계 (16) 의 X 위치와 일부에서 중복되어 있지만, 인코더 베이스 (54) 와 투영 광학계 (16) 는, 기계적으로 분리하여 (비접촉 상태로) 배치되어 있다. 또한, 인코더 베이스 (54) 는, 투영 광학계 (16) 의 +Y 측과 -Y 측에서 분리하여 배치되어 있어도 된다.
인코더 베이스 (54) 의 하면에는, 복수의 인코더 스케일 (56) (이하, 간단히 스케일 (56) 이라고 칭한다) 이 고정되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 스케일 (56) 은, 도 4(A) 에 나타내는 바와 같이, 투영 광학계 (16) 보다 +Y 측의 영역에 2 개, 투영 광학계 (16) 보다 -Y 측의 영역에 2 개, 각각 Y 축 방향으로 이간하여 배치되어 있다. 즉, 인코더 베이스 (54) 에는, 합계로, 4 개의 스케일 (56) 이 고정되어 있다. 복수의 스케일 (56) 각각은, 실질적으로 동일한 것이다. 스케일 (56) 은, Y 축 방향으로 연장되는 평면에서 보았을 때 사각형의 판상 (띠상) 의 부재로 이루어지고, 기판 스테이지 장치 (20) 에 배치된 스케일 (52) 과 동일하게, 석영 유리에 의해 형성되어 있다. 복수의 스케일 (56) 은 각각, 반사형의 2 차원 격자 또는 배열 방향 (주기 방향) 이 상이한 (예를 들어 직교하는) 2 개의 반사형의 1 차원 격자가 형성되는 격자 영역 (격자부) 을 가지고 있고, 본 실시형태에서는 스케일 (46, 52) 과 동일하게, X 축 방향을 배열 방향 (주기 방향) 으로 하는 1 차원 격자가 형성되는 X 스케일과, Y 축 방향을 배열 방향 (주기 방향) 으로 하는 1 차원 격자가 형성되는 Y 스케일을 갖고, Y 축 방향에 관해 투영 광학계 (16) 의 양측에 각각, Y 축 방향에 관해 격자 영역이 서로 떨어져 2 개의 스케일 (56) 이 형성된다. 또한, 이해를 용이하게 하기 위해, 도 4(A) 에서는, 복수의 스케일 (56) 이 실선으로 도시되고, 인코더 베이스 (54) 의 상면에 배치되어 있는 것처럼 도시되어 있지만, 복수의 스케일 (56) 은, 실제로는, 도 1 에 나타내는 바와 같이 인코더 베이스 (54) 의 하면측에 배치되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는 투영 광학계 (16) 의 +Y 측과 -Y 측에 각각 2 개의 스케일 (56) 을 형성하는 것으로 했지만, 2 개가 아니라 1 개 혹은 3 개 이상의 스케일 (56) 을 형성해도 된다. 또, 본 실시형태에서는 격자면을 하방을 향하여 (격자 영역이 XY 평면과 평행이 되도록) 스케일 (56) 을 형성하는 것으로 했지만, 예를 들어 격자 영역이 YZ 평면과 평행이 되도록 스케일 (56) 을 형성해도 된다.
도 4(C) 에 나타내는 바와 같이, 스케일 (56) 의 하면에 있어서의, 폭 방향 일측 (도 4(C) 에서는 +X 측) 의 영역에는, X 스케일 (57x) 이 형성되어 있다. 또, 스케일 (56) 의 하면에 있어서의, 폭 방향 타측 (도 4(C) 에서는 -X 측) 의 영역에는, Y 스케일 (57y) 이 형성되어 있다. X 스케일 (57x), 및 Y 스케일 (57y) 의 구성은, 상기 마스크 인코더 시스템 (48) 의 스케일 (46) (각각 도 2(A) 참조) 에 형성된 X 스케일 (47x), 및 Y 스케일 (47y) (각각 도 2(B) 참조) 과 동일하므로 설명을 생략한다.
도 1 로 되돌아가, 2 개의 헤드 유닛 (60) 은, 인코더 베이스 (54) 의 하방에 Y 축 방향으로 이간하여 배치되어 있다. 2 개의 헤드 유닛 (60) 각각은, 도 1 에서 지면 좌우 대칭으로 배치되어 있는 점을 제외하고 실질적으로 동일한 것이므로, 이하 일방 (-Y 측) 에 대해 설명한다. 헤드 유닛 (60) 은, 도 4(B) 및 도 4(C) 로부터 알 수 있는 바와 같이, Y 슬라이드 테이블 (62), 1 쌍의 X 헤드 (64x), 1 쌍의 Y 헤드 (64y), 1 쌍의 X 헤드 (66x), 및 1 쌍의 Y 헤드 (66y) 를 구비하고 있다. 또한, 본 실시형태의 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 은, 90 도 회전하고 있는 점을 제외하고, 마스크 인코더 시스템 (48) 의 1 쌍의 헤드 유닛 (44) 과 동일 구성으로 되어 있다.
Y 슬라이드 테이블 (62) 은, 평면에서 보았을 때 사각형의 판상의 부재로 이루어지고, 인코더 베이스 (54) 의 하방에, 그 인코더 베이스 (54) 에 대해 소정의 클리어런스를 두고 배치되어 있다. 또, Y 슬라이드 테이블 (62) 의 Z 위치는, 기판 스테이지 장치 (20) 가 갖는 기판 홀더 (34) (각각 도 1 참조) 의 Z·틸트 위치에 상관없이, 그 기판 홀더 (34) 보다 +Z 측이 되도록 설정되어 있다.
Y 슬라이드 테이블 (62) 은, 리니어 모터 등의 액추에이터를 포함하는 헤드 유닛 구동계 (86) (도 6 참조) 에 의해, Y 축 방향으로 장스트로크로 구동된다. Y 슬라이드 테이블 (62) 과 인코더 베이스 (54) 사이에는, Y 슬라이드 테이블 (62) 을 Y 축 방향으로 직진 안내하기 위한, 기계적인 리니어 가이드 장치가 형성되어 있다. 또, Y 슬라이드 테이블 (62) 은, 상기 리니어 가이드 장치의 작용에 의해, 인코더 베이스 (54) 에 대해 X 축 방향으로의 상대 이동이 제한되어 있다.
주제어 장치 (90) (도 6 참조) 는, 일방 (+Y 측) 의 헤드 유닛 (60) 을 투영 광학계 (16) (도 1 참조) 보다 +Y 측에 배치된, 2 개의 스케일 (56) 의 하방에서, 타방 (-Y 측) 의 헤드 유닛 (60) 을 투영 광학계 (16) 보다 -Y 측에 배치된, 2 개의 스케일 (56) 의 하방에서, 각각 Y 축 방향으로 소정의 스트로크로 적절히 동기 구동시킨다. 여기서, 기판 스테이지 장치 (20) 의 Y 축 방향으로의 이동에 동기하여 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 을 각각 이동해도 되지만, 본 실시형태에서는, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 에서 각각, Y 축 방향에 관해 1 쌍의 X 헤드 (66x) 및 1 쌍의 Y 헤드 (66y) 의 계측 빔이 모두 스케일 (52) 의 격자 영역으로부터 벗어나지 않도록 (적어도 1 개의 계측 빔의 격자 영역으로의 조사가 유지된다) 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 을 이동한다. 또한, Y 슬라이드 테이블 (62) 을 구동시키는 액추에이터로는, 본 실시형태에서는, 리니어 모터가 사용되고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 벨트 구동 장치, 이송 나사 장치 등의 다른 구동 장치이어도 된다. 또한, 본 실시형태에서는, Y 슬라이드 테이블 (62) 은, 장치 본체 (18) 의 상측 가대부 (18a) 의 하면 (도 4 참조) 에 형성하도록 구성하고 있지만, 하측 가대부 (18b) 나 중측 가대부 (18c) 에 형성하도록 해도 된다.
X 헤드 (64x), Y 헤드 (64y), X 헤드 (66x), 및 Y 헤드 (66y) 각각은, 상기 서술한 마스크 인코더 시스템 (48) 이 갖는 X 헤드 (49x), Y 헤드 (49y) (각각 도 2(B) 참조) 와 동일한, 이른바 회절 간섭 방식의 인코더 헤드이고, Y 슬라이드 테이블 (62) 에 고정되어 있다. 여기서, 헤드 유닛 (60) 에 있어서, 1 쌍의 Y 헤드 (64y), 1 쌍의 X 헤드 (64x), 1 쌍의 Y 헤드 (66y), 및 1 쌍의 X 헤드 (66x) 는, 각각의 상호간의 거리가, 진동 등에서 기인하여 변화하지 않게, Y 슬라이드 테이블 (62) 에 대해 고정되어 있다. 또, Y 슬라이드 테이블 (62) 자체도, 1 쌍의 Y 헤드 (64y), 1 쌍의 X 헤드 (64x), 1 쌍의 Y 헤드 (66y), 및 1 쌍의 X 헤드 (66x) 각각의 상호간의 거리가, 온도 변화에서 기인하여 변화하지 않게, 열팽창률이 스케일 (52, 56) 보다 낮은 (혹은 스케일 (52, 56) 과 동등한) 재료로 형성되어 있다. 또, Y 위치가 동일한 X 헤드 (64x) 와 Y 헤드 (64y) 의 간격 (X 축 방향의 길이) 은, 스케일 (56) 의 폭 (X 축 방향의 길이) 보다 짧게 설정되어 있다. 동일하게, X 위치가 동일한 X 헤드 (66x) 와 Y 헤드 (66y) 의 간격 (Y 축 방향의 길이) 은, 스케일 (52) 의 폭 (Y 축 방향의 길이) 보다 짧게 설정되어 있다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 X 헤드 (64x) 각각은, X 스케일 (57x) 상의 Y 축 방향으로 서로 이간된 2 지점 (2 점) 에 계측 빔을 조사하고, 1 쌍의 Y 헤드 (64y) 각각은, Y 스케일 (57y) 상의 Y 축 방향으로 서로 이간된 2 지점 (2 점) 에 계측 빔을 조사한다. 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 상기 X 헤드 (64x) 및 Y 헤드 (64y) 가 대응하는 스케일로부터의 빔을 수광함으로써, Y 슬라이드 테이블 (62) (도 5 에서는 도시 생략. 도 4(B) 및 도 4(C) 참조) 의 변위량 정보를 주제어 장치 (90) (도 6 참조) 에 공급한다.
즉, 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 8 개 (2 × 4) 의 X 헤드 (64x) 와, 그 X 헤드 (64x) 에 대향하는 X 스케일 (57x) (Y 슬라이드 테이블 (62) 의 Y 위치에 따라 상이하다) 에 의해, 4 개의 Y 슬라이드 테이블 (62) (즉, 4 개의 헤드 유닛 (60) (도 1 참조)) 각각의 Y 축 방향의 위치 정보를 구하기 위한, 8 개의 X 리니어 인코더 (96x) (도 5 에서는 도시 생략. 도 6 참조) 가 구성되고, 8 개 (2 × 4) 의 Y 헤드 (64y) 와, 그 Y 헤드 (64y) 에 대향하는 Y 스케일 (57y) (Y 슬라이드 테이블 (62) 의 Y 위치에 따라 상이하다) 에 의해, 4 개의 Y 슬라이드 테이블 (62) 각각의 Y 축 방향의 위치 정보를 구하기 위한, 8 개의 Y 리니어 인코더 (96y) (도 5 에서는 도시 생략. 도 6 참조) 가 구성된다.
주제어 장치 (90) 는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 8 개의 X 리니어 인코더 (96x), 및 8 개의 Y 리니어 인코더 (96y) 의 출력에 기초하여, 4 개의 헤드 유닛 (60) (도 1 참조) 각각의 X 축 방향 및 Y 축 방향의 위치 정보를, 10 ㎚ 이하의 분해능으로 구한다. 또, 주제어 장치 (90) 는, 1 개의 헤드 유닛 (60) 에 대응하는, 2 개의 X 리니어 인코더 (96x) (혹은 2 개의 Y 리니어 인코더 (96y)) 의 출력에 기초하여 그 헤드 유닛 (60) 의 θz 위치 정보 (회전량 정보) 를 구한다. 주제어 장치 (90) 는, 4 개의 헤드 유닛 (60) 각각의 XY 평면 내의 위치 정보에 기초하여, 헤드 유닛 구동계 (86) (도 6 참조) 를 사용하여 헤드 유닛 (60) 의 XY 평면 내의 위치를 제어한다.
여기서, 도 4(A) 에 나타내는 바와 같이, 인코더 베이스 (54) 에는, 상기 서술한 바와 같이, 투영 광학계 (16) 의 +Y 측 및 -Y 측의 영역 각각에 스케일 (56) 이 Y 축 방향으로 소정 간격으로 2 개 배치되어 있다.
그리고, 상기 마스크 인코더 시스템 (48) 과 동일하게, 기판 인코더 시스템 (50) 에 있어서도, 하나의 헤드 유닛 (60) 이 갖는 1 쌍의 X 헤드 (64x), 및 1 쌍의 Y 헤드 (64y) 각각의 간격은, 도 4(C) 에 나타내는 바와 같이, 인접하는 스케일 (56) 간의 간격보다 넓게 설정되어 있다. 이로써, 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 1 쌍의 X 헤드 (64x) 중 항상 적어도 일방이 X 스케일 (57x) 에 대향함과 함께, 1 쌍의 Y 헤드 (64y) 중 적어도 일방이 항상 Y 스케일 (57y) 에 대향한다. 따라서, 기판 인코더 시스템 (50) 은, 계측값을 중단시키는 일 없이 Y 슬라이드 테이블 (62) (헤드 유닛 (60)) 의 위치 정보를 구할 수 있다. 따라서, 여기서도, 상기 서술한 마스크 인코더 시스템 (48) 에 있어서의 헤드 출력의 연결 처리와 동일한 헤드 출력의 연결 처리 (도 3(A) ∼ 도 3(E) 참조, 혹은 도 10(A) ∼ 도 10(C) 참조) 가 실시된다.
주제어 장치 (90) 는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 8 개의 X 리니어 인코더 (94x), 및 8 개의 Y 리니어 인코더 (94y) 의 출력, 그리고 상기 8 개의 X 리니어 인코더 (96x), 및 8 개의 Y 리니어 인코더 (96y) 의 출력 (즉, 4 개의 헤드 유닛 (60) 각각의 XY 평면 내의 위치 정보) 에 기초하여 기판 홀더 (34) (도 1 참조) 의 장치 본체 (18) (도 1 참조) 에 대한 X 축 방향 및 Y 축 방향의 위치 정보를, 10 ㎚ 이하의 분해능으로 구한다. 또, 주제어 장치 (90) 는, 8 개의 X 리니어 인코더 (94x) (혹은 8 개의 Y 리니어 인코더 (94y)) 중 적어도 2 개의 출력에 기초하여 기판 홀더 (34) 의 θz 위치 정보 (회전량 정보) 를 구한다. 주제어 장치 (90) 는, 상기 기판 인코더 시스템 (50) 의 계측값으로부터 구해진 기판 홀더 (34) 의 XY 평면 내의 위치 정보에 기초하여, 기판 구동계 (93) 를 사용하여 기판 홀더 (34) 의 XY 평면 내의 위치를 제어한다.
또, 기판 (P) 은, 노광 동작 중에 θz 방향으로도 미소 각도로 회전 구동되기 때문에, 그 기판 (P) 의 θz 방향의 위치 정보를 구하는 것을 가능하게 하기 때문에, 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 합계로, 16 의 하향 헤드 (8 개의 X 헤드 (66x), 및 8 개의 Y 헤드 (66y)) 중, 적어도 3 개의 헤드가 항상 어느 스케일에 대향하도록, 각 헤드의 간격 및 각 스케일의 간격이 설정되어 있다. 이로써, 노광 동작 중에 항상 기판 홀더 (34) 의 수평면 내 3 자유도 방향 (X, Y, θz) 의 위치 정보를 구하는 것이 가능한 상태가 유지된다.
또, 도 3(A) 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (34) 에는, 상기 서술한 바와 같이, 기판 (P) 의 +Y 측 및 -Y 측의 영역 각각에 스케일 (52) 이 X 축 방향으로 소정 간격으로 4 개 배치되어 있다.
그리고, 상기 마스크 인코더 시스템 (48) 과 동일하게, 하나의 헤드 유닛 (60) 이 갖는 1 쌍의 X 헤드 (66x), 및 1 쌍의 Y 헤드 (66y) 각각의 간격은, 도 4(B) 에 나타내는 바와 같이, 인접하는 스케일 (52) 간의 간격보다 넓게 설정되어 있다. 이로써, 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 1 쌍의 X 헤드 (66x) 중 항상 적어도 일방이 X 스케일 (53x) 에 대향함과 함께, 1 쌍의 Y 헤드 (66y) 중 적어도 일방이 항상 Y 스케일 (53y) 에 대향한다. 따라서, 기판 인코더 시스템 (50) 은, 계측값을 중단시키는 일 없이 기판 홀더 (34) (도 4(A) 참조) 의 위치 정보를 구할 수 있다. 따라서, 여기서도, 상기 서술한 마스크 인코더 시스템 (48) 에 있어서의 헤드 출력의 연결 처리와 동일한 헤드 출력의 연결 처리 (도 3(A) ∼ 도 3(E) 참조, 혹은 도 10(A) ∼ 도 10(C) 참조) 가 실시된다.
또한, 기판 인코더 시스템 (50) 의 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 의 각각이 갖는 1 쌍의 Y 헤드 (64y), 1 쌍의 X 헤드 (64x), 1 쌍의 Y 헤드 (66y), 및 1 쌍의 X 헤드 (66x), 그리고 이들 헤드로부터의 계측 빔이 조사되는 스케일 (56, 52) 에 대해, 전술한 마스크 인코더 시스템 (48) 을 구성하는 헤드, 스케일에 관해 설명한 모든 설명 (추기 사항 포함) 의 구성을 동일하게 적용할 수 있다.
또한, 상기 서술한 연결 처리의 제 1 변형예 (도 10(A) ∼ 도 10(C) 참조) 에서는, 마스크 (M) (혹은 기판 (P)) 의 +Y 측 및 -Y 측에 배치된 1 쌍의 헤드 유닛 (44) (혹은 헤드 유닛 (60)) 각각이 갖는, 4 개의 헤드 (즉, 합계로 8 개의 헤드) 를 사용하여 연결 처리를 실시했지만, 기판 홀더 (34) 의 위치 정보를 구하기 위한 하향 헤드 (X 헤드 (66x), Y 헤드 (66y)) 의 연결 처리에 관해서는, 도 11(A) ∼ 도 11(F) 에 나타내는 바와 같은 연결 처리를 실시할 수도 있다. 이하, 도 11(A) ∼ 도 11(F) 를 사용하여 연결 처리의 제 2 변형예를 구체적으로 설명한다. 또한, 편의상, 도 11(A) ∼ 도 11(F) 에서는, 하향의 4 개의 헤드에 X 헤드 (66x1, 66x2), Y 헤드 (66y1, 66y2) 의 부호를 부여함과 함께, 상향의 4 개의 헤드에 X 헤드 (64x1, 64x2), Y 헤드 (64y1, 64y2) 의 부호를 부여하여 설명한다. 또, 갈아탐 처리의 대상이 되는 인접하는 1 쌍의 스케일 (52) 에 521, 522 의 부호를 부여하여 설명한다. 또, 도 11(B), 도 11(D), 도 11(F) 는, 각각 도 11(A), 도 11(C), 도 11(E) 에 대응하는 도면이다.
본 연결 처리의 제 2 변형예에서도, 도 11(A) 에 나타내는 바와 같이, 헤드 유닛 (60) 은, 4 개의 하향의 인코더 헤드 (X 헤드 (66x1, 66x2), Y 헤드 (66y1, 66y2)) 를 가지고 있고, 이들 4 개의 헤드간의 위치 관계는, 이미 알려진 것이 전제로 되어 있다. 또한 헤드 유닛 (60) 은, 도 11(B) 에 나타내는 바와 같이, 4 개의 상향의 인코더 헤드 (X 헤드 (64x1, 64x2), Y 헤드 (64y1, 64y2)) 를 가지고 있고, 이들 4 개의 헤드간의 위치 관계도 이미 알려진 것이 전제로 되어 있다. 이들 각 헤드간의 위치 관계는, 상기 상향의 4 개의 헤드, 혹은 하향의 4 개의 헤드가, 각각 대응하는 스케일 (스케일 (52) 또는 스케일 (56)) 에 대향한 상태에서 그 스케일을 사용하여 구하는 것, 혹은 각 헤드간에 배치한 계측 장치 (레이저 간섭계 등) 를 사용하여 구하는 것이 가능하다. 여기서, 본 변형예의 연결 처리에서는, 그 연결 처리 중에, 4 개의 상향의 헤드 (X 헤드 (64x1, 64x2), Y 헤드 (64y1, 64y2)) 는, 장치 본체 (18) (도 1 참조) 에 고정된 스케일 (56) 로부터 벗어나지 않는 것이 전제가 된다. 또한 스케일 (56) (고정) 과, 기판 홀더 (도 4(A) 참조) 상의 스케일 (52) (가동) 의 그리드 오차가 이미 알려진 것도 전제가 된다.
상기 서술한 제 1 변형예 (도 10(A) ∼ 도 10(C) 참조) 에서는, 1 쌍의 헤드 유닛 (44) 이 갖는, 합계로 8 개의 헤드를 사용하여, 그 8 개의 헤드 중 비액티브한 상태가 된 헤드의 출력값을 복귀시킨 것에 대해, 본 제 2 변형예는, 1 개의 헤드 유닛 (60) 이 갖는, 4 개의 하향의 헤드 (X 헤드 (66x1, 66x2), Y 헤드 (66y1, 66y2)) 중 2 개의 헤드가 비액티브한 상태가 되었을 경우에, 4 개의 상향의 헤드 (X 헤드 (64x1, 64x2), Y 헤드 (64y1, 64y2)) 의 출력을 사용하여, 상기 비액티브한 상태가 된 헤드의 출력값을 복귀시킨다.
구체적으로 설명하면, 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 도 11(A) 에 나타내는 바와 같이, 스케일 (521, 522) 이 X 축 방향으로 이간하여 배치되어 있기 때문에, 4 개의 헤드 (X 헤드 (66x1, 66x2), Y 헤드 (66y1, 66y2)) 가 일방의 스케일 (521) 에 대향한 상태로부터, 기판 (P) 이 -X 방향으로 이동하면, 도 11(C) 에 나타내는 바와 같이, 헤드 유닛 (60) 이 갖는, 4 개의 헤드 중, X 위치가 동일한 2 개의 헤드 (X 헤드 (49x2), Y 헤드 (49y2)) 가 동시에 스케일 (521, 522) 로부터 벗어난 상태 (비액티브한 상태) 가 발생한다. 상기 서술한 바와 같이, 스케일 (521, 522) 로부터 벗어난 각 헤드의 출력은, 부정값 (혹은 제로) 으로 하는 제어가 실시된다. 또, 상기 서술한 바와 같이, 헤드 유닛 (60) 은, 기판 (P) 이 X 축 방향으로 이동할 때, 고정된 스케일 (56) 에 대해 위치가 변하지 않게 제어된다 (도 11(B), 도 11(D), 도 11(F) 참조).
주제어 장치 (90) (도 6 참조) 는, 도 11(E) 에 나타내는, 상기 비액티브한 (출력값이 부정인) 상태가 된 2 개의 헤드 (X 헤드 (66x2), Y 헤드 (66y2)) 가, 타방의 스케일 (522) 에 대향하기 전에, 그 비액티브한 헤드의 출력값의 복귀 처리 (다른 헤드를 출력값을 사용한 연결 처리) 를 실시한다. 비액티브한 상태인 헤드 (66y2) 의 출력값을 복귀시키는 경우에는, 액티브한 상태인 6 개의 헤드 (X 헤드 (66x1, 64x1, 64x2), Y 헤드 (66y1, 64y1, 64y2)) 중, 임의의 3 개 (예를 들어, X 헤드 (66x1), Y 헤드 (66y1, 64y1)) 의 출력을 사용하여, 그 액티브한 3 개의 헤드와, 연결 처리의 대상인 비액티브한 헤드 (66y2) 의 위치 관계를 구한다. 상기 서술한 바와 같이, 이들 헤드간의 위치 관계는 이미 알려진 것으로 한다. 또, 상기 연결 처리에 사용하는 액티브한 3 헤드에는, 적어도 1 개의 X 축 방향을 계측 방향으로 하는 헤드 (상기의 예에서는, X 헤드 (66x1), X 헤드 (64x1, 64x2) 중 어느 것) 와, 적어도 1 개의 Y 축 방향을 계측 방향으로 하는 헤드 (상기의 예에서는, Y 헤드 (66y1), Y 헤드 (64y1, 64y2) 중 어느 것) 를 포함하는 것으로 한다.
주제어 장치 (90) (도 6 참조) 는, 상기 액티브한 3 개의 헤드의 출력값으로부터, 비액티브한 Y 헤드 (66y2) 의 위치 정보 (X, Y, θz 각 방향의 위치 정보) 를 구하고, 그 위치 정보에 기초하여 Y 헤드 (66y2) 의 출력값을 연산 (추정) 하고, 이것을 다시 액티브한 상태가 된 Y 헤드 (66y2) 의 출력값으로서 사용한다. 도 11(C) 에서 비액티브한 상태로 되어 있는 X 헤드 (66x2) 의 연결 처리에 관해서도 동일하다.
도 6 에는, 액정 노광 장치 (10) (도 1 참조) 의 제어계를 중심적으로 구성하고, 구성 각 부를 통괄 제어하는 주제어 장치 (90) 의 입출력 관계를 나타내는 블록도가 나타나 있다. 주제어 장치 (90) 는, 워크 스테이션 (또는 마이크로 컴퓨터) 등을 포함하고, 액정 노광 장치 (10) 의 구성 각 부를 통괄 제어한다.
상기 서술한 바와 같이 하여 구성된 액정 노광 장치 (10) (도 1 참조) 에서는, 주제어 장치 (90) (도 6 참조) 의 관리하, 도시 생략된 마스크 로더에 의해, 마스크 스테이지 장치 (14) 상으로의 마스크 (M) 의 로드가 실시됨과 함께, 도시 생략된 기판 로더에 의해, 기판 스테이지 장치 (20) (기판 홀더 (34)) 상으로의 기판 (P) 의 로드가 실시된다. 그 후, 주제어 장치 (90) 에 의해, 도시 생략된 얼라인먼트 검출계를 사용하여 얼라인먼트 계측 (기판 (P) 의 복수의 얼라인먼트 마크의 검출) 이 실행되고, 그 얼라인먼트 계측의 종료 후, 기판 (P) 상에 설정된 복수의 쇼트 영역에 축차 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 동작이 실시된다. 또한, 얼라인먼트 계측 동작에 있어서도 기판 인코더 시스템 (50) 에 의해 기판 홀더 (34) 의 위치 정보가 계측된다.
다음으로, 노광 동작시에 있어서의 마스크 스테이지 장치 (14), 및 기판 스테이지 장치 (20) 의 동작의 일례를, 도 7(A) ∼ 도 9(B) 를 사용하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 1 장의 기판 (P) 상에 4 개의 쇼트 영역이 설정되었을 경우 (이른바 4 면취의 경우) 를 설명하지만, 1 장의 기판 (P) 상에 설정되는 쇼트 영역의 수 및 배치는 적절히 변경 가능하다.
도 7(A) 에는, 얼라인먼트 동작이 완료한 후의 마스크 스테이지 장치 (14) 가, 도 7(B) 에는, 얼라인먼트 동작이 완료한 후의 기판 스테이지 장치 (20) (단 기판 홀더 (34) 이외의 부재는 도시 생략. 이하, 동일) 가 각각 나타나 있다. 노광 처리는, 일례로서, 도 7(B) 에 나타내는 바와 같이, 기판 (P) 의 -Y 측 또한 +X 측에 설정된 제 1 쇼트 영역 (S1) 에서 실시된다. 마스크 스테이지 장치 (14) 에서는, 도 7(A) 에 나타내는 바와 같이, 조명계 (12) 로부터의 조명광 (IL) (각각 도 1 참조) 이 조사되는 조명 영역 (단, 도 7(A) 에 나타내는 상태에서는, 아직 마스크 (M) 에 대해 조명광 (IL) 은 조사되지 않았다) 보다 마스크 (M) 의 +X 측의 단부가 약간 -X 측에 위치하도록, 마스크 인코더 시스템 (48) (도 6 참조) 의 출력에 기초하여 마스크 (M) 의 위치 결정이 된다.
구체적으로는, 조명 영역에 대해 마스크 (M) 의 패턴 영역의 +X 측의 단부가, 소정의 속도로 주사 노광하기 위해서 필요한 조주 (助走) 거리 (즉, 소정의 속도에 이르기 위해서 필요한 가속 거리) 만큼 -X 측에 배치되고, 그 위치에 있어서 마스크 인코더 시스템 (48) 에 의해 마스크 (M) 의 위치를 계측할 수 있도록 스케일 (46) 이 형성되어 있다. 주제어 장치 (90) (도 6 참조) 도, 적어도 3 개 (4 개의 헤드 (49x), 및 4 개의 헤드 (49y) 중 3 개) 의 헤드가, 스케일 (46) 로부터 벗어나지 않는 (계측 가능 범위 밖이 되지 않는) 범위에서, 마스크 홀더 (40) 의 위치 제어를 실시한다.
또, 기판 스테이지 장치 (20) 에서는, 도 7(B) 에 나타내는 바와 같이, 투영 광학계 (16) 로부터의 조명광 (IL) (도 1 참조) 이 조사되는 노광 영역 (단, 도 7(B) 에 나타내는 상태에서는, 아직 기판 (P) 에 대해 조명광 (IL) 은 조사되지 않았다) 보다 제 1 쇼트 영역 (S1) 의 +X 측의 단부가 약간 -X 측에 위치하도록, 기판 인코더 시스템 (50) (도 6 참조) 의 출력에 기초하여 기판 (P) 의 위치 결정이 된다. 구체적으로는, 노광 영역에 대해 기판 (P) 의 제 1 쇼트 영역 (S1) 의 +X 측의 단부가, 소정의 속도로 주사 노광하기 위해서 필요한 조주 거리 (즉, 소정의 속도에 이르기 위해서 필요한 가속 거리) 만큼 -X 측에 배치되고, 그 위치에 있어서 기판 인코더 시스템 (50) 에 의해 기판 (P) 의 위치를 계측할 수 있도록 스케일 (52) 이 형성되어 있다. 주제어 장치 (90) (도 6 참조) 도, 적어도 3 개 (8 개의 헤드 (66x), 및 8 개의 헤드 (66y) 중 3 개) 의 헤드가, 스케일 (52) 로부터 벗어나지 않는 (계측 가능 범위 밖이 되지 않는) 범위에서, 기판 홀더 (34) 의 위치 제어를 실시한다.
또한, 쇼트 영역의 주사 노광을 끝내고 마스크 (M) 및 기판 (P) 을 각각 감속하는 측에 있어서도, 동일하게 주사 노광시의 속도로부터 소정의 속도까지 감속시키기 위해서 필요한 감속 거리만큼 마스크 (M) 및 기판 (P) 을 더욱 이동시킬 때까지 마스크 인코더 시스템 (48), 기판 인코더 시스템 (50) 에 의해 각각 마스크 (M), 기판 (P) 의 위치를 계측 가능하도록 스케일 (46, 52) 이 형성되어 있다. 혹은 가속 중 및 감속 중의 적어도 일방의 동작 중에는, 마스크 인코더 시스템 (48), 기판 인코더 시스템 (50) 과는 다른 계측계에 의해 마스크 (M) 및 기판 (P) 의 위치를 각각 계측할 수 있도록 해도 된다.
이어서, 도 8(A) 에 나타내는 바와 같이, 마스크 홀더 (40) 가 +X 방향으로 구동 (가속, 등속 구동 및 감속) 됨과 함께, 그 마스크 홀더 (40) 에 동기하여, 도 8(B) 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (34) 가 +X 방향으로 구동 (가속, 등속 구동 및 감속) 된다. 마스크 홀더 (40) 가 구동될 때, 주제어 장치 (90) (도 6 참조) 는, 마스크 인코더 시스템 (48) (도 6 참조) 의 출력에 기초하여 마스크 (M) 의 위치 제어를 실시함과 함께, 기판 인코더 시스템 (50) (도 6 참조) 의 출력에 기초하여 기판 (P) 의 위치 제어를 실시한다. 기판 홀더 (34) 가 X 축 방향으로 구동될 때, 4 개의 헤드 유닛 (60) 은 정지 상태가 된다. 마스크 홀더 (40) 및 기판 홀더 (34) 가 X 축 방향으로 등속 구동되는 동안, 기판 (P) 에는, 마스크 (M) 및 투영 광학계 (16) 를 통과한 조명광 (IL) (각각 도 1 참조) 이 조사되고, 이로써 마스크 (M) 가 갖는 마스크 패턴이 쇼트 영역 (S1) 에 전사된다. 또한, 기판 홀더 (34) 는, 스캔 노광 동작시에 Y 축 방향으로 미소 스트로크로 구동되므로, 그 Y 축 방향으로의 미소 이동에 의해 각 헤드 (66x, 66y) 로부터의 계측 빔이 대응하는 스케일 (53x, 53y) 로부터 벗어날 가능성이 있는 경우에는, 스캔 동작시에 헤드 유닛 (60) 을 기판 홀더 (34) 에 동기하여 Y 축 방향으로 미소 스트로크로 이동시켜도 된다.
기판 (P) 상의 제 1 쇼트 영역 (S1) 에 대한 마스크 패턴의 전사가 완료하면, 기판 스테이지 장치 (20) 에서는, 도 9(B) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 쇼트 영역 (S1) 의 +Y 측에 설정된 제 2 쇼트 영역 (S2) 으로의 노광 동작을 위해, 기판 홀더 (34) 가 -Y 방향으로 소정 거리 (기판 (P) 의 폭 방향 치수의 거의 반의 거리), 기판 인코더 시스템 (50) (도 6 참조) 의 출력에 기초하여 구동 (Y 스텝) 된다. 상기 기판 홀더 (34) 의 Y 스텝 동작시에 있어서, 마스크 홀더 (40) 는, 도 9(A) 에 나타내는 바와 같이, 마스크 (M) 의 -X 측의 단부가 조명 영역 (단, 도 9(A) 에 나타내는 상태에서는, 마스크 (M) 는 조명되지 않는다) 보다 약간 +X 측에 위치한 상태에서 정지되어 있다.
여기서, 도 9(B) 에 나타내는 바와 같이, 상기 기판 홀더 (34) 의 Y 스텝 동작시에 있어서, 기판 스테이지 장치 (20) 에서는, 4 개의 헤드 유닛 (60) 이, 기판 홀더 (34) 에 동기하여 Y 축 방향으로 구동된다. 즉, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 주제어 장치 (90) 는, 기판 인코더 시스템 (50) 중, Y 리니어 인코더 (94y) 의 출력에 기초하여, 기판 홀더 (34) 를 기판 구동계 (93) 를 통하여 목표 위치까지 Y 축 방향으로 구동시키면서, Y 리니어 인코더 (96y) 의 출력에 기초하여, 4 개의 헤드 유닛 (60) 을 헤드 유닛 구동계 (86) 를 통하여 Y 축 방향으로 구동시킨다. 이 때, 주제어 장치 (90) 는, 4 개의 헤드 유닛 (60) 과 기판 홀더 (34) 를 동기하여 (4 개의 헤드 유닛 (60) 이 기판 홀더 (34) 에 추종하도록) 구동시킨다. 또, 주제어 장치 (90) 는, 복수의 헤드 (64x, 64y) 중 적어도 1 개의 헤드가, 스케일 (56) 로부터 벗어나지 않는 (계측 가능 범위 밖이 되지 않는) 범위에서, Y 슬라이드 테이블 (62) 의 위치 제어를 실시한다.
따라서, 기판 홀더 (34) 의 Y 위치 (기판 홀더 (34) 의 이동 중도 포함한다) 에 상관없이, X 헤드 (66x), Y 헤드 (66y) (각각 도 5 참조) 로부터 조사되는 계측 빔 각각이, X 스케일 (53x), Y 스케일 (53y) (각각 도 5 참조) 로부터 벗어나는 일이 없다. 환언하면, 기판 홀더 (34) 를 Y 축 방향으로 이동 중 (Y 스텝 동작 중) 에 X 헤드 (66x), Y 헤드 (66y) 로부터 조사되는 계측 빔 각각이 X 스케일 (53x), Y 스케일 (53y) 로부터 벗어나지 않을 정도, 즉 X 헤드 (66x), Y 헤드 (66y) 로부터의 계측 빔에 의한 계측이 중단되지 않을 (계측을 계속할 수 있을) 정도로, 4 개의 헤드 유닛 (60) 과 기판 홀더 (34) 를 동기하여 Y 축 방향으로 이동시키면 된다.
이 때, 기판 홀더 (34) 가 스텝 방향 (Y 축 방향) 으로 움직이기 전에, Y 슬라이드 테이블 (62) (X 헤드 (64x, 66x), Y 헤드 (64y, 66y)) 을 기판 홀더 (34) 에 앞서 스텝 방향으로 움직이기 시작해도 된다. 이로써, 각 헤드의 가속도를 억제할 수 있고, 또한 이동 중의 각 헤드의 기울기 (진행 방향에 대해 앞으로 기울어지게 되는 것) 를 억제할 수 있다. 또, 이것 대신에, Y 슬라이드 테이블 (62) 을 기판 홀더 (34) 보다, 느리게 스텝 방향으로 움직이기 시작해도 된다.
이하, 도시 생략되어 있지만, 기판 홀더 (34) 의 Y 스텝 동작이 완료하면, 마스크 인코더 시스템 (48) (도 6 참조) 의 출력에 기초하여 마스크 홀더 (40) 가 -X 방향으로 구동됨과 함께, 그 마스크 홀더 (40) 에 동기하여, 기판 인코더 시스템 (50) (도 6 참조) 의 출력에 기초하여 기판 홀더 (34) 가 -X 방향으로 구동된다. 이로써, 제 2 쇼트 영역 (S2) 에 마스크 패턴이 전사된다. 이 때도, 4 개의 헤드 유닛 (60) 은 정지 상태가 된다. 이하, 상기 마스크 홀더 (40) 의 스캔 동작, 기판 홀더 (34) 의 Y 스텝 동작, 및 기판 홀더 (34) 의 스캔 동작을 적절히 반복함으로써, 기판 (P) 상의 복수의 쇼트 영역에 대해, 마스크 패턴이 순차 전사된다. 상기 노광 동작시에 있어서, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 은, 스케일 (56) 과의 대향 상태가 유지되도록, 기판 홀더 (34) 가 +Y 방향 및 -Y 방향으로 스텝할 때마다, 그 기판 홀더 (34) 와 동 방향으로, 동 거리만큼 구동된다.
여기서, 상기 서술한 바와 같이, 상기 기판 홀더 (34) 의 Y 스텝 동작시에 있어서, 기판 스테이지 장치 (20) 에서는, 4 개의 Y 슬라이더 (76) 가, 기판 홀더 (34) 에 동기하여 Y 축 방향으로 구동된다. 즉, 주제어 장치 (90) (도 6 참조) 는, 인코더 시스템의 출력에 기초하여, 기판 홀더 (34) 를 목표 위치까지 Y 축 방향으로 구동시키면서, Y 슬라이더 위치 계측계 (80) (도 4 참조. 여기서는 인코더 시스템) 의 출력에 기초하여, Y 슬라이더 (76) 를 Y 축 방향으로 구동시킨다. 이 때, 주제어 장치 (90) 는, Y 슬라이더 (76) 와 기판 홀더 (34) 를 동기하여 (Y 슬라이더 (76) 가 기판 홀더 (34) 에 추종하도록) 구동시킨다. 또, 주제어 장치 (90) 는, 복수의 헤드 (384x, 384y) 중 적어도 1 개의 헤드가, 스케일판 (340) 으로부터 벗어나지 않는 (계측 가능 범위 밖이 되지 않는) 범위에서, Y 슬라이더 (76) 의 위치 제어를 실시한다.
따라서, 기판 홀더 (34) 의 Y 위치 (기판 홀더 (34) 의 이동 중도 포함한다) 에 상관없이, X 헤드 (384x), Y 헤드 (384y) (각각 도 13 참조) 로부터 조사되는 계측 빔 각각이, X 스케일 (342x), Y 스케일 (342y) (각각 도 13 참조) 로부터 벗어나는 일이 없다. 환언하면, 기판 홀더 (34) 를 Y 축 방향으로 이동 중 (Y 스텝 동작 중) 에 X 헤드 (384x), Y 헤드 (384y) 로부터 조사되는 계측 빔 각각이 X 스케일 (342x), Y 스케일 (342y) 로부터 벗어나지 않을 정도, 즉 X 헤드 (384x), Y 헤드 (384y) 로부터의 계측 빔에 의한 계측이 중단되지 않을 (계측을 계속할 수 있을) 정도로, 예를 들어 2 개의 Y 슬라이더 (76) 와 기판 홀더 (34) 를 Y 축 방향으로 이동시키면 된다. 즉, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 과 기판 홀더 (34) 의 Y 축 방향으로의 이동은, 동기, 추종 이동이 아니어도 된다.
이 때, 기판 홀더 (34) 가 스텝 방향 (Y 축 방향) 으로 움직이기 전에, Y 슬라이더 (76) (X 헤드 (384x, 386x), Y 헤드 (384y, 386y)) 를 기판 홀더 (34) 에 앞서 스텝 방향으로 움직이기 시작해도 된다. 이로써, 각 헤드의 가속도를 억제할 수 있고, 또한 이동 중의 각 헤드의 기울기 (진행 방향에 대해 앞으로 기울어지게 되는 것) 를 억제할 수 있다. 또, 이것 대신에, Y 슬라이더 (76) 를 기판 홀더 (34) 보다, 느리게 스텝 방향으로 움직이기 시작해도 된다.
또, 기판 홀더 (34) 의 Y 스텝 동작이 완료하면, 마스크 스테이지 위치 계측계 (54) (도 4 참조) 의 출력에 기초하여 마스크 (M) (도 1 참조) 가 -X 방향으로 구동됨과 함께, 그 마스크 (M) 에 동기하여, 기판 스테이지 수평면 내 위치 계측계 (도 4 참조. 여기서는 인코더 시스템) 의 출력에 기초하여 기판 홀더 (34) 가 -X 방향으로 구동됨으로써, 기판 (P) 상의 쇼트 영역에 마스크 패턴이 전사된다. 이 때, 예를 들어 2 개의 Y 슬라이더 (76) 는 정지 상태가 된다. 액정 노광 장치 (10) 에서는, 상기 마스크 (M) 의 스캔 동작, 기판 홀더 (34) 의 Y 스텝 동작, 및 기판 홀더 (34) 의 스캔 동작을 적절히 반복함으로써, 기판 (P) 상의 복수의 쇼트 영역에 대해, 마스크 패턴이 순차 전사된다. 상기 노광 동작시에 있어서, 예를 들어 2 개의 Y 슬라이더 (76) 는, 타깃 (338) (스케일판 (340)) 과의 대향 상태가 유지되도록, 기판 홀더 (34) 가 +Y 방향 및 -Y 방향으로 스텝할 때마다, 그 기판 홀더 (34) 와 동 방향으로, 동 거리만큼 구동된다.
여기서, 상기 서술한 바와 같이, Y 스케일 (53y) 은, X 축 방향으로 연장되는 복수의 격자선을 가지고 있다. 또, 도 20 에 나타내는 바와 같이, Y 헤드 (66y) 로부터 Y 스케일 (53y) 상에 조사되는 계측 빔의 조사점 (66y) (편의상, Y 헤드와 동일한 부호를 부여하여 설명한다) 은, Y 축 방향을 장축 방향으로 하는 타원상으로 되어 있다. Y 리니어 인코더 (94y) (도 6 참조) 에서는, Y 헤드 (66y) 와 Y 스케일 (53y) 이 Y 축 방향으로 상대 이동하여 계측 빔이 격자선을 넘으면, 상기 조사점에서부터의 ±1 차 회절광의 위상 변화에 기초하여, Y 헤드 (66y) 로부터의 출력이 변화한다.
이에 대해, 주제어 장치 (90) (도 6 참조) 는, 상기 스캔 노광 동작 중에 있어서, 기판 홀더 (34) 를 스캔 방향 (X 축 방향) 으로 구동시킬 때, 헤드 유닛 (60) (도 4(B) 참조) 이 갖는 Y 헤드 (66y) 가, Y 스케일 (53y) 을 형성하는 복수의 격자선을 넘지 않도록, 즉, Y 헤드 (66y) 로부터의 출력이 변화하지 (변화가 제로이다) 않도록, 헤드 유닛 (60) 의 스텝 방향의 위치 (Y 위치) 를 제어한다.
구체적으로는, Y 스케일 (53y) 을 구성하는 격자선간의 피치보다 높은 분해능을 갖는 센서에 의해 Y 헤드 (66y) 의 Y 위치를 계측하고, 그 Y 헤드 (66y) 로부터의 계측 빔의 조사점이 격자선을 넘을 것 같이 (Y 헤드 (66y) 의 출력이 변화할 것 같이) 되기 직전에, Y 헤드 (66y) 의 Y 위치를 헤드 유닛 구동계 (86) (도 6 참조) 를 통하여 제어한다. 또한, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 Y 헤드 (66y) 로부터의 계측 빔이 격자선을 넘음으로써, Y 헤드 (66y) 의 출력이 변화했을 경우에, 이에 따라, 그 Y 헤드 (66y) 를 구동 제어함으로써, 실질적으로 Y 헤드 (66y) 로부터의 출력이 변화하지 않게 해도 된다. 이 경우, Y 헤드 (66y) 의 Y 위치를 계측하는 센서가 필요하지 않다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 액정 노광 장치 (10) 에 의하면, 마스크 (M) 의 XY 평면 내의 위치 정보를 구하기 위한 마스크 인코더 시스템 (48), 및 기판 (P) 의 XY 평면 내의 위치 정보를 구하기 위한 기판 인코더 시스템 (50) (각각 도 1 참조) 각각은, 대응하는 스케일에 대해 조사되는 계측 빔의 광로 길이가 짧기 때문에, 종래의 간섭계 시스템에 비해 공기 흔들림의 영향을 저감시킬 수 있다. 따라서, 마스크 (M) 및 기판 (P) 의 위치 결정 정밀도가 향상된다. 또, 공기 흔들림의 영향이 작기 때문에, 종래의 간섭계 시스템을 사용하는 경우에 필수가 되는 부분 공조 설비를 생략할 수 있어, 비용 절감이 가능해진다.
또한 간섭계 시스템을 사용하는 경우에는, 크고 무거운 바 미러를 마스크 스테이지 장치 (14) 및 기판 스테이지 장치 (20) 에 구비할 필요가 있었지만, 본 실시형태에 관련된 마스크 인코더 시스템 (48) 및 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 상기 바 미러가 필요하지 않게 되므로, 마스크 홀더 (40) 를 포함하는 계 (예를 들어, 마스크 스테이지 장치), 및 기판 홀더 (34) 를 포함하는 계 (예를 들어, 기판 스테이지 장치) 각각이 소형·경량화됨과 함께 중량 밸런스가 양호해지고, 이로써 마스크 (M), 기판 (P) 의 위치 제어성이 향상된다. 또, 간섭계 시스템을 사용하는 경우에 비해, 조정 지점이 적어도 되므로, 마스크 스테이지 장치 (14) 및 기판 스테이지 장치 (20) 의 비용이 절감되고, 또한 메인터넌스성도 향상된다. 또, 조립시의 조정도 용이 (혹은 불필요) 해진다.
또, 본 실시형태에 관련된 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, Y 축 방향으로의 기판 (P) 의 이동 (예를 들어 스텝 동작) 에 있어서, 4 개의 헤드 유닛 (60) 을 Y 축 방향으로 구동시킴으로써, 기판 (P) 의 Y 위치 정보를 구하는 구성이기 때문에, 기판 스테이지 장치 (20) 측에 Y 축 방향으로 연장되는 스케일을 배치하거나, 또는 X 축 방향으로 연장되는 스케일의 폭을 Y 축 방향으로 넓힐 필요 (혹은 장치 본체 (18) 측에 Y 축 방향으로 복수의 헤드를 배열할 필요) 가 없다. 따라서, 기판 위치 계측계의 구성을 심플하게 할 수 있어, 비용 절감이 가능해진다.
또, 본 실시형태에 관련된 마스크 인코더 시스템 (48) 에서는, 인접하는 1 쌍의 인코더 헤드 (X 헤드 (49x), Y 헤드 (49y)) 의 출력을 마스크 홀더 (40) 의 X 위치에 따라 적절히 전환하면서 그 마스크 홀더 (40) 의 XY 평면 내의 위치 정보를 구하는 구성이므로, 복수의 스케일 (46) 을 X 축 방향으로 소정 간격으로 (서로 이간하여) 배치해도, 마스크 홀더 (40) 의 위치 정보를 중단되는 일 없이 구할 수 있다. 따라서, 마스크 홀더 (40) 의 이동 스트로크와 동등한 길이 (본 실시형태의 스케일 (46) 의 약 3 배의 길이) 의 스케일을 준비할 필요가 없어, 비용 절감이 가능하고, 특히 본 실시형태와 같은 대형의 마스크 (M) 를 사용하는 액정 노광 장치 (10) 에 바람직하다. 본 실시형태에 관련된 기판 인코더 시스템 (50) 도 동일하게, 복수의 스케일 (52) 이 X 축 방향으로, 복수의 스케일 (56) 이 Y 축 방향으로, 각각 소정 간격으로 배치되므로, 기판 (P) 의 이동 스트로크와 동등한 길이의 스케일을 준비할 필요가 없어, 대형의 기판 (P) 을 사용하는 액정 노광 장치 (10) 에 바람직하다.
또한, 상기 제 1 실시형태에서는, 4 개 헤드 유닛 (60) 이, 각각 기판 홀더 (34) 의 위치를 계측하기 위한 4 개의 헤드 (각 1 쌍의 X 헤드 (66x) 및 Y 헤드 (66y)) 를 갖고, 합계로 16 의 기판 홀더 위치 계측용의 헤드가 형성된 경우에 대해 설명했지만, 기판 홀더 위치 계측용의 헤드의 수는 16 보다 적어도 된다. 이하에서는, 이와 같은 실시형태에 대해 설명한다.
《제 2 실시형태》
다음으로, 제 2 실시형태에 대해 도 14 ∼ 도 17(C) 에 기초하여 설명한다. 본 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 기판 인코더 시스템 (50) 의 일부의 구성을 제외하고, 전술한 제 1 실시형태와 동일하므로, 이하, 차이점에 대해서만 설명하고, 제 1 실시형태와 동일한 구성 및 기능을 갖는 요소에 대해서는, 제 1 실시형태와 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
도 14 에는, 본 제 2 실시형태에 관련된 기판 홀더 (34) 및 기판 인코더 시스템 (50) 의 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 이, 투영 광학계 (16) 와 함께 평면도로 나타내고 있다. 도 14 에서는, 설명을 알기 쉽게 하기 위해, 인코더 베이스 (54) 등의 도시가 생략되어 있다. 또, 도 14 에서는, 헤드 유닛 (60) (Y 슬라이드 테이블 (62)) 이 점선으로 도시됨과 함께, Y 슬라이드 테이블 (62) 의 상면에 형성된 X 헤드 (64x), Y 헤드 (64y) 의 도시도 생략되어 있다. 여기서, 상기 제 1 실시형태에 있어서의 기판 인코더 시스템 (50) 은, 1 쌍의 인코더 베이스 (54) 를 가짐과 함께, 그 1 쌍의 인코더 베이스 (54) 각각에 대응하고, 헤드 유닛 (60) 을, 합계로 4 개 가지고 있었지만 (도 4(A) 등 참조), 본 제 2 실시형태에 관련된 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 인코더 베이스 (54) (도 14 에서는 도시 생략) 는, 1 개만 형성되고, 헤드 유닛 (60) 은, 투영 광학계 (16) 의 +Y 측 및 -Y 측에, 각각 1 개씩 배치되어 있다.
본 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에서는, 도 14 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (34) 의 기판 재치 영역을 사이에 두는 +Y 측 및 -Y 측의 영역에, 각각 인코더 스케일 (152) (이하, 간단히 스케일 (152) 이라고 칭한다) 이 X 축 방향에 관해 격자 영역이 서로 떨어져 배치되도록 X 축 방향으로 소정 간격으로, 5 개 배치되어 있다. 기판 재치 영역의 +Y 측에 배치된 5 개의 스케일 (152) 과, -Y 측의 영역에 배치된 5 개의 스케일 (152) 에서는, 인접하는 스케일 (152) (격자 영역) 간의 간격은 동일하지만, 그 배치 위치가, +Y 측의 5 개의 스케일 (152) 에 대해, -Y 측의 5 개의 스케일 (152) 이 전체적으로, 소정 거리 (D) (인접하는 스케일 (152) (격자 영역) 의 간격보다 약간 큰 거리) +X 측으로 어긋나 배치되어 있다. 이것은, 기판 홀더 (34) 의 위치 정보를 계측하는 후술하는 2 개의 X 헤드 (66x) 및 2 개의 Y 헤드 (66y) 의 합계 4 개의 헤드 중 2 개 이상이 어느 스케일에도 대향하지 않는 (즉, 4 개의 헤드에서 계측 빔이 스케일로부터 벗어나는 비계측 기간이 겹치지 않는) 상태가 발생하지 않게 하기 위해서이다.
각 스케일 (152) 은, 석영 유리에 의해 형성된 X 축 방향으로 연장되는 평면에서 보았을 때 사각형의 판상 (띠상) 의 부재로 이루어진다. 각 스케일 (152) 의 상면에는, X 축 방향 및 Y 축 방향을 주기 방향으로 하는 소정 피치 (1 ㎛) 의 반사형의 2 차원 회절 격자 (2 차원 그레이팅) (RG) 가 형성되어 있다. 이하에서는, 전술한 격자 영역을 간단히 2 차원 그레이팅 (RG) 이라고도 부른다. 또한, 도 14 에서는, 도시의 편의상, 2 차원 그레이팅 (RG) 의 격자선간의 간격 (피치) 은, 실제보다 현격히 넓게 도시되어 있다. 이하에서 설명하는 그 밖의 도면에 있어서도 동일하다. 이하에서는, 기판 홀더 (34) 의 +Y 측의 영역에 배치된 5 개의 스케일 (152) 을 제 1 격자군이라고 칭하고, 기판 홀더 (34) 의 -Y 측의 영역에 배치된 5 개의 스케일 (152) 을 제 2 격자군이라고 칭하는 것으로 한다.
+Y 측에 위치하는 일방의 헤드 유닛 (60) 의 Y 슬라이드 테이블 (62) 의 하면 (-Z 측의 면) 에는, 스케일 (152) 에 각각 대향하는 상태에서, X 헤드 (66x) 와 Y 헤드 (66y) 가 X 축 방향으로 소정 간격 (인접하는 스케일 (152) 상호의 간격보다 큰 거리) 떨어져 고정되어 있다. 동일하게, -Y 측에 위치하는 타방의 헤드 유닛 (60) 의 Y 슬라이드 테이블 (62) 의 하면 (-Z 측의 면) 에는, 스케일 (152) 에 각각 대향하는 상태에서, Y 헤드 (66y) 와 X 헤드 (66x) 가 X 축 방향으로 소정 간격 떨어져 고정되어 있다. 즉, 제 1 격자군과 대향하는 X 헤드 (66x) 및 Y 헤드 (66y) 와, 제 2 격자군과 대향하는 X 헤드 (66x) 및 Y 헤드 (66y) 는 각각, 인접하는 스케일 (152) 의 격자 영역의 간격보다 넓은 간격으로 계측 빔을 스케일 (152) 에 조사한다. 이하에서는, 설명의 편의상, 일방의 헤드 유닛 (60) 이 갖는 X 헤드 (66x), Y 헤드 (66y) 를, 각각 헤드 (66a), 헤드 (66b) 라고 부르고, 타방의 헤드 유닛 (60) 이 갖는 Y 헤드 (66y), X 헤드 (66x) 를, 각각 헤드 (66c), 헤드 (66d) 라고도 부르는 것으로 한다.
이 경우, 헤드 (66a) 와 헤드 (66c) 가, 동일한 X 위치 (Y 축 방향과 평행한 동일 직선 상) 에 배치되고, 헤드 (66b) 와 헤드 (66d)가, 헤드 (66a) 와 헤드 (66c) 의 X 위치와 상이한, 동일한 X 위치 (Y 축 방향과 평행한 동일 직선 상) 에 배치되어 있다. 헤드 (66a, 66d) 와 각각 대향하는 2 차원 그레이팅 (RG) 에 의해, 1 쌍의 X 리니어 인코더가 구성되고, 헤드 (66b, 66c) 와 각각 대향하는 2 차원 그레이팅 (RG) 에 의해, 1 쌍의 Y 리니어 인코더가 구성되어 있다.
본 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에서는, 헤드 유닛 (60) 의 나머지 부분을 포함하고, 그 밖의 부분의 구성은, 주제어 장치 (90) 의 기판 인코더 시스템을 사용한 기판 홀더 (34) 의 구동 제어 (위치 제어) 를 제외하고, 전술한 제 1 실시형태에 관련된 액정 노광 장치 (10) 와 동일하게 되어 있다.
본 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에서는, 도 15(A) 에 나타내는, 기판 홀더 (34) 의 +X 단부에 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 이 대향하는 제 1 위치와, 도 15(B) 에 나타내는, 기판 홀더 (34) 의 -X 단부에 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 이 대향하는 제 2 위치 사이에서, 기판 홀더 (34) 가 X 축 방향으로 이동하는 범위 내에서, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 의 헤드 (60a ∼ 60d), 즉 1 쌍의 X 리니어 인코더 및 1 쌍의 Y 리니어 인코더에 의한 기판 홀더 (34) 의 위치 계측이 가능하다. 도 15(A) 는, 헤드 (66b) 만이 어느 스케일 (152) 에도 대향하고 있지 않은 상태를 나타내고, 도 15(B) 는, 헤드 (66c) 만이 어느 스케일 (152) 에도 대향하고 있지 않은 상태를 나타내고 있다.
도 15(A) 에 나타내는 제 1 위치와 도 15(B) 에 나타내는 제 2 위치 사이에서 기판 홀더 (34) 가 X 축 방향으로 이동하는 과정에서, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 과 스케일 (152) 의 위치 관계는, 도 16(A) ∼ 도 16(D) 에 각각 나타내는 제 1 상태 ∼ 제 4 상태와, 4 개의 헤드 (66a ∼ 66d) 모두가, 어느 스케일 (152) 의 2 차원 그레이팅 (RG) 에 대향하는 (즉, 4 개의 헤드 (66a ∼ 66d) 모두에서 계측 빔이 2 차원 그레이팅 (RG) 에 조사된다) 제 5 상태의 5 개의 상태 사이에서 천이한다. 이하에서는, 스케일의 2 차원 그레이팅 (RG) 에 대향하거나, 혹은 계측 빔이 스케일 (152) 의 2 차원 그레이팅 (RG) 에 조사된다고 하는 대신에, 간단히 헤드가 스케일에 대향한다고 표현한다.
여기서는, 설명의 편의상, 6 개의 스케일 (152) 을 채택하고, 각 스케일에 각각 식별을 위한 기호 a ∼ f 를 부여하고, 스케일 (152a ∼ 152f) 로 표기한다 (도 16(A) 참조)
도 16(A) 의 제 1 상태는, 헤드 (66a) 가 스케일 (152b) 에 대향하고, 또한 헤드 (66c, 66d) 가 스케일 (152e) 에 대향하고, 헤드 (66b) 만이, 어느 스케일에도 대향하지 않는 상태를 나타내고, 도 16(B) 의 제 2 상태는, 도 16(A) 의 상태로부터 기판 홀더 (34) 가 +X 방향으로 소정 거리 이동하여 헤드 (66a, 66b) 가 스케일 (152b) 에 대향하고, 또한 헤드 (66d) 가 스케일 (152e) 에 대향하고, 헤드 (66c) 만이 어느 스케일에도 대향하지 않게 된 상태를 나타낸다. 도 16(A) 의 상태로부터 도 16(B) 의 상태로 천이하는 과정에서, 헤드 (66a, 66b) 가 스케일 (152b) 에 대향하고, 또한 헤드 (66c, 66d) 가 스케일 (152e) 에 대향하는 제 5 상태를 경유한다.
도 16(C) 의 제 3 상태는, 도 16(B) 의 상태로부터 기판 홀더 (34) 가 +X 방향으로 소정 거리 이동하여 헤드 (66a) 만이 어느 스케일에도 대향하지 않게 된 상태를 나타낸다. 도 16(B) 의 상태로부터 도 16(C) 의 상태로 천이하는 과정에서, 헤드 (66a, 66b) 가 스케일 (152b) 에 대향하고, 또한 헤드 (66c) 가 스케일 (152d) 에 대향하고, 또한 헤드 (66d) 가 스케일 (152e) 에 대향하는 제 5 상태를 경유한다.
도 16(D) 의 제 4 상태는, 도 16(C) 의 상태로부터 기판 홀더 (34) 가 +X 방향으로 소정 거리 이동하여 헤드 (66d) 만이 어느 스케일에도 대향하지 않게 된 상태를 나타낸다. 도 16(C) 의 상태로부터 도 16(D) 의 상태로 천이하는 과정에서, 헤드 (66a) 가 스케일 (152a) 에 대향하고, 또한 헤드 (66b) 가 스케일 (152b) 에 대향하고, 또한 헤드 (66c) 가 스케일 (152d) 에 대향하고, 또한 헤드 (66d) 가 스케일 (152e) 에 대향하는 제 5 상태를 경유한다.
도 16(D) 의 상태로부터, 기판 홀더 (34) 가 소정 거리 +X 방향으로 이동하면, 헤드 (66a) 가 스케일 (152a) 에 대향하고, 또한 헤드 (66b) 가 스케일 (152b) 에 대향하고, 또한 헤드 (66c, 66d) 가 스케일 (152d) 에 대향하는 제 5 상태를 경유한 후, 헤드 (66a) 가 스케일 (152a) 에 대향하고, 또한 헤드 (66c, 66d) 가 스케일 (152d) 에 대향하고, 헤드 (66b) 만이, 어느 스케일에도 대향하지 않는 제 1 상태가 된다.
이상은, 기판 홀더 (34) 의 ±Y 측에 각각 5 개 배치된 스케일 (152) 중 각 3 개의 스케일 (152) 과, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 사이의 상태 (위치 관계) 의 천이에 대한 설명이지만, 10 의 스케일 (152) 과 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 사이에서도, 기판 홀더 (34) 의 ±Y 측에 각각 배치된 5 개의 스케일 중 인접하는 각 3 개의 스케일 (152) 에 대해 보면, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 과의 위치 관계는, 상기 서술과 동일한 순서로 천이한다.
이와 같이, 본 제 2 실시형태에서는, 기판 홀더 (34) 가 X 축 방향으로 이동되어도, 2 개의 X 헤드 (66x), 즉 헤드 (66a, 66d) 와 2 개의 Y 헤드 (66y), 즉 헤드 (66b, 66c) 의 합계 4 개 중 적어도 3 개가, 항상 어느 스케일 (152) (2 차원 그레이팅 (RG)) 에 대향한다. 또한 기판 홀더 (34) 가 Y 축 방향으로 이동되어도, 4 개의 헤드 모두 Y 축 방향에 관해 계측 빔이 스케일 (152) (2 차원 그레이팅 (RG)) 로부터 벗어나지 않게 1 쌍의 Y 슬라이드 테이블 (62) 이 Y 축 방향으로 구동되기 때문에, 4 개의 헤드 중 적어도 3 개가 항상 어느 스케일 (152) 에 대향한다. 따라서, 주제어 장치 (90) 는, 항상, 헤드 (66a ∼ 66d) 중 3 개를 사용하여, 기판 홀더 (34) 의 X 축 방향, Y 축 방향 및 θz 방향의 위치 정보를 관리하는 것이 가능하다. 이하, 이 점에 대해 더욱 설명한다.
X 헤드 (66x), Y 헤드 (66y) 의 계측값을, 각각 CX, CY 로 하면, 계측값 CX, CY 는, 각각, 다음 식 (1a), (1b) 로 나타낼 수 있다.
CX = (pi - X)cosθz + (qi - Y)sinθz …… (1a)
CY = -(pi - X)sinθz + (qi - Y)cosθz …… (1b)
여기서, X, Y, θz 는, 각각 기판 홀더 (34) 의 X 축 방향, Y 축 방향 및 θz 방향의 위치를 나타낸다. 또, pi, qi 는, 헤드 (66a ∼ 66d) 각각의 X 위치 좌표, Y 위치 좌표값이다. 본 실시형태에서는, 헤드 (66a, 66b, 66c, 66d) 각각의 X 위치 좌표, Y 위치 좌표값 (pi, qi) (i = 1, 2, 3, 4) 은, 전술한 4 개의 X 리니어 인코더 (96x) 와, 4 개의 Y 리니어 인코더 (96y) 의 출력으로부터 산출되는 1 쌍의 헤드 유닛 (60) (도 1 참조) 각각의 X 축 방향 및 Y 축 방향의 위치 정보 (Y 슬라이드 테이블 (62) 의 중심의 X 축 방향 및 Y 축 방향의 위치) 로부터, 각 헤드의 Y 슬라이드 테이블 (62) 의 중심에 대한 이미 알려진 위치 관계에 기초하여 간단하게 산출할 수 있다.
따라서, 기판 홀더 (34) 와 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 이 도 15(A) 에 나타내는 바와 같은 위치 관계에 있고, 이 때 기판 홀더 (34) 의 XY 평면 내의 3 자유도 방향의 위치가 (X, Y, θz) 인 것으로 하면, 3 개의 헤드 (66a, 66c, 66d) 의 계측값은, 이론상, 다음 식 (2a) ∼ (2c) (아핀 변환의 관계라고도 부른다) 로 나타낼 수 있다.
C1 = (p1 - X)cosθz + (q1 - Y)sinθz …… (2a)
C3= -(p3 - X)sinθz + (q3 - Y)cosθz …… (2b)
C4= (p4 - X)cosθz + (q4 - Y)sinθz …… (2c)
기판 홀더 (34) 가 좌표 원점 (X, Y, θz) = (0, 0, 0) 에 있는 기준 상태에서는, 연립 방정식 (2a) ∼ (2c) 로부터 C1 = p1, C3 = q3, C4 = p4 가 된다. 기준 상태는, 투영 광학계 (16) 에 의한 투영 영역의 중심에, 기판 홀더 (34) 중심 (기판 (P) 의 중심에 거의 일치) 이 일치하고, θz 회전이 제로 상태이다. 따라서, 기준 상태에서는, 헤드 (66b) 에 의한 기판 홀더 (34) 의 Y 위치의 계측도 가능해지고 있으며, 헤드 (66b) 에 의한 계측값 C2 는, 식 (1b) 에 따라, C2 = q2 가 된다.
따라서, 기준 상태에 있어서, 3 개의 헤드 (66a, 66c, 66d) 의 계측값을, 각각 p1, q3, p4 로 초기 설정하면, 이후 기판 홀더 (34) 의 변위 (X, Y, θz) 에 대해, 3 개의 헤드 (66a, 66c, 66d) 는, 식 (2a) ∼ (2c) 에서 부여되는 이론값을 제시하게 된다.
또한, 기준 상태에 있어서, 헤드 (66a, 66c, 66d) 중 어느 1 개, 헤드 (66c) 대신에, 헤드 (66b) 의 계측값 C2 를 q2 로 초기 설정해도 된다.
이 경우에는, 이후 기판 홀더 (34) 의 변위 (X, Y, θz) 에 대해, 3 개의 헤드 (66a, 66b, 66d) 는, 식 (2a), (2c), (2d) 에서 부여되는 이론값을 제시하게 된다.
C1= (p1 - X)cosθz + (q1 - Y)sinθz …… (2a)
C4 = (p4 - X)cosθz + (q4 - Y)sinθz …… (2c)
C2 = -(p2 - X)sinθz + (q2 - Y)cosθz …… (2d)
연립 방정식 (2a) ∼ (2c) 및 연립 방정식 (2a), (2c), (2d) 에서는, 변수가 3 개 (X, Y, θz) 에 대해 3 개의 식이 부여되어 있다. 따라서, 반대로, 연립 방정식 (2a) ∼ (2c) 에 있어서의 종속 변수 C1, C3, C4, 혹은 연립 방정식 (2a), (2c), (2d) 에 있어서의 종속 변수 C1, C4, C2 가 부여되면, 변수 X, Y, θz 를 구할 수 있다. 여기서, 근사 sinθz ≒ θz 를 적용하면, 혹은 보다 고차의 근사를 적용해도, 용이하게 방정식을 풀 수 있다. 따라서, 헤드 (66a, 66c, 66d) (또는 헤드 (66a, 66b, 66d)) 의 계측값 C1, C3, C4 (또는 C1, C2, C4) 로부터 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 (X, Y,θz) 를 산출할 수 있다.
다음으로, 본 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에서 실시되는, 기판 홀더 (34) 의 위치 정보를 계측하는, 기판 인코더 시스템의 헤드의 전환시에 있어서의 연결 처리, 즉 계측값의 초기 설정에 대해, 주제어 장치 (90) 의 동작을 중심으로 하여 설명한다.
본 제 2 실시형태에서는, 전술한 바와 같이, 기판 홀더 (34) 의 유효 스트로크 범위에서는 항상 3 개의 인코더 (X 헤드 및 Y 헤드) 가 기판 홀더 (34) 의 위치 정보를 계측하고 있고, 인코더 (X 헤드 또는 Y 헤드) 의 전환 처리를 실시할 때에는, 도 17(B) 에 나타내는 바와 같이, 4 개의 헤드 (66a ∼ 66d) 의 각각이, 어느 스케일 (52) 에 대향하고, 기판 홀더 (34) 의 위치를 계측 가능한 상태 (전술한 제 5 상태) 가 된다. 도 17(B) 는, 도 17(A) 에 나타내는 바와 같이, 헤드 (66a, 66b 및 66d) 로 기판 홀더 (34) 의 위치를 계측하고 있던 상태에서, 기판 홀더 (34) 가 +X 방향으로 이동하여, 도 17(C) 에 나타내는 바와 같이, 헤드 (66b, 66c, 66d) 로 기판 홀더 (34) 의 위치를 계측하는 상태로 천이하는 도중에 출현하는 제 5 상태의 일례를 나타낸다. 즉, 도 17(B) 는, 기판 홀더 (34) 의 위치 정보의 계측에 사용되는 3 개의 헤드가, 헤드 (66a, 66b, 66d) 로부터 헤드 (66b, 66c, 66d) 로 전환되어 있는 한창인 상태를 나타낸다.
기판 홀더 (34) 의 XY 평면 내의 위치 제어 (위치 정보의 계측) 에 사용되는 헤드 (인코더) 의 전환 처리 (연결 처리) 를 실시하고자 하는 순간에 있어서, 도 17(B) 에 나타내는 바와 같이, 헤드 (66a, 66b, 66c 및 66d) 가, 각각 스케일 (152b, 152b, 152d, 152e) 에 대향하고 있다. 도 17(A) 내지 도 17(C) 를 일견하면, 도 17(B) 에 있어서 헤드 (66a) 로부터 헤드 (66c) 로 전환하고자 하는 것처럼 보이지만, 헤드 (66a) 와 헤드 (66c) 에서는, 계측 방향이 상이한 점에서도 분명한 바와 같이, 연결을 실시하고자 하는 타이밍에 있어서 헤드 (66a) 의 계측값 (카운트값) 을 그대로 헤드 (66c) 의 계측값의 초기값으로서 부여해도 아무런 의미도 없다.
그래서, 본 실시형태에서는, 주제어 장치 (90) 가, 3 개의 헤드 (66a, 66b 및 66d) 를 사용하는 기판 홀더 (34) 의 위치 정보의 계측 (및 위치 제어) 으로부터, 3 개의 헤드 (66b, 66c, 66d) 를 사용하는 기판 홀더 (34) 의 위치 정보의 계측 (및 위치 제어) 으로 전환하도록 되어 있다. 즉, 이 방식은 통상적인 인코더의 연결 처리의 개념과는 상이하고, 어느 헤드로부터 다른 헤드로 연결한다는 것이 아니라, 3 개의 헤드 (인코더) 의 조합으로부터 다른 3 개의 헤드 (인코더) 의 조합으로 연결하는 것이다.
주제어 장치 (90) 는, 먼저, 헤드 (66a, 66d 및 66b) 의 계측값 C1, C4, C2 에 기초하여, 연립 방정식 (2a), (2c), (2d) 를 풀고, 기판 홀더의 XY 평면 내의 위치 정보 (X, Y, θz) 를 산출한다.
다음으로, 주제어 장치 (90) 는, 다음 식 (3) 의 아핀 변환의 식에, 위에서 산출한 X, θz 를 대입하여, 헤드 (66c) 의 계측값의 초기값 (헤드 (66c) 가 계측해야 할 값) 을 구한다.
C3 = -(p3 - X)sinθz + (q3 - Y)cosθz …… (3)
상기 식 (3) 에 있어서, p3, q3 은, 헤드 (66c) 의 계측점의 X 좌표값, Y 좌표값이다. 본 실시형태에서는, 전술한 바와 같이, 좌표값 (p3, q3) 은, 4 개의 X 리니어 인코더 (96x) 와, 4 개의 Y 리니어 인코더 (96y) 의 출력으로부터 산출되는 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 각각의 Y 슬라이드 테이블 (62) 의 중심의 X 축 방향, 및 Y 축 방향의 위치로부터, 헤드 (66c) 의 Y 슬라이드 테이블 (62) 의 중심에 대한 이미 알려진 위치 관계에 기초하여 산출된 값이 사용된다.
상기 초기값 C3 을 헤드 (66c) 의 초기값으로서 부여함으로써, 기판 홀더 (34) 의 3 자유도 방향의 위치 (X, Y, θz) 를 유지한 채로, 모순없이 연결이 완료하게 된다. 그 이후는, 전환 후에 사용하는 헤드 (66b, 66c, 66d) 의 계측값 C2, C3, C4 를 사용하여, 다음의 연립 방정식 (2b) ∼ (2d) 를 풀고, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 좌표 (X, Y, θz) 를 산출한다.
C3 = -(p3 - X)sinθz + (q3 - Y)cosθz …… (2b)
C4 = (p4 - X)cosθz + (q4 - Y)sinθz …… (2c)
C2 = -(p2 - X)sinθz + (q2 - Y)cosθz …… (2d)
또한, 위에서는, 3 개의 헤드로부터, 이 3 개의 헤드와 상이한 다른 헤드를 1 개 포함하는 상이한 3 개의 헤드로의 전환에 대해 설명했지만, 이것은 전환 전의 3 개의 헤드의 계측값으로부터 구해지는 기판 홀더 (34) 의 위치 (X, Y, θz) 를 사용하여, 전환 후에 사용되는 다른 헤드로 계측해야 할 값을, 아핀 변환의 원리에 기초하여, 산출하고, 그 산출한 값을, 전환 후에 사용되는 다른 헤드의 초기값으로서 설정하고 있기 때문에, 이와 같이 설명하였다. 그러나, 전환 후에 사용되는 다른 헤드로 계측해야 할 값의 산출 등의 순서는 언급하지 않고, 전환 및 연결 처리의 직접적인 대상인 2 개의 헤드에만 주목하면, 전환 전에 사용하고 있는 3 개의 헤드 중 하나의 헤드를 다른 1 개의 헤드로 전환하고 있다고도 할 수 있다. 어쨌든, 헤드의 전환은, 전환 전에 기판 홀더의 위치 정보의 계측 및 위치 제어에 사용되고 있는 헤드와, 전환 후에 사용되는 헤드가, 함께, 어느 스케일 (152) 에 동시에 대향하고 있는 상태에서 실시된다.
또한, 상기의 설명은, 헤드 (66a ∼ 66d) 의 전환의 일례이지만, 어느 3 개의 헤드로부터 다른 3 개의 헤드로의 전환, 혹은 어느 헤드로부터 다른 헤드로의 전환에 있어서도, 상기의 설명과 동일한 순서로 헤드의 전환이 실시된다.
이상 설명한 본 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치는, 전술한 제 1 실시형태와 동등한 작용 효과를 발휘한다. 이에 더하여, 본 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 의하면, 기판 홀더 (34) 의 구동 중에, 기판 인코더 시스템 (50) 의 X 헤드 (66x) (X 리니어 인코더) 와 Y 헤드 (66y) (Y 리니어 인코더) 를 적어도 각 1 개 포함하는 3 개의 헤드 (인코더) 에 의해 XY 평면 내에 있어서의 기판 홀더 (34) 의 위치 정보 (θz 회전을 포함한다) 가 계측된다. 그리고, 주제어 장치 (90) 에 의해, XY 평면 내에 있어서의 기판 홀더 (34) 의 위치가 전환의 전후에서 유지되도록, XY 평면 내에 있어서의 기판 홀더 (34) 의 위치 정보의 계측에 사용하는 헤드 (인코더) 가, 전환 전에 기판 홀더 (34) 의 위치 계측 및 위치 제어에 사용되고 있던 3 개의 헤드 (인코더) 중 어느 헤드 (인코더) 로부터 다른 헤드 (인코더) 로 전환된다. 이 때문에, 기판 홀더 (34) 의 위치의 제어에 사용하는 인코더의 전환이 실시되고 있음에도 불구하고, 전환의 전후에서 기판 홀더 (34) 의 XY 평면 내의 위치가 유지되어, 정확한 연결이 가능해진다. 따라서, 복수의 헤드 (인코더) 사이에서 헤드의 전환 및 연결 (계측값의 연결 처리) 을 실시하면서, 소정의 경로를 따라 정확하게 기판 홀더 (34) (기판 (P)) 를 XY 평면을 따라 이동시키는 것이 가능해진다.
또, 본 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 의하면, 기판의 노광 중, 주제어 장치 (90) 에 의해, 기판 홀더 (34) 의 위치 정보의 계측 결과와 그 위치 정보의 계측에 사용된 3 개의 헤드의 XY 평면 내에 있어서의 위치 정보 ((X, Y) 좌표값) 에 기초하여, XY 평면 내에서 기판 홀더 (34) 가 구동된다. 이 경우, 주제어 장치 (90) 는, 아핀 변환의 관계를 이용하여 XY 평면 내에 있어서의 기판 홀더 (34) 의 위치 정보를 산출하면서 XY 평면 내에서 기판 홀더 (34) 를 구동시킨다. 이로써, 복수의 Y 헤드 (66y) 또는 복수의 X 헤드 (66x) 를 각각 갖는 인코더 시스템을 사용하여 기판 홀더 (34) 의 이동 중에 제어에 사용하는 헤드 (인코더) 를 전환하면서, 기판 홀더 (34) (기판 (P)) 의 이동을 양호한 정밀도로 제어하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 제 2 실시형태에 있어서, 인접하는 1 쌍의 스케일의 하나로부터 벗어나 계측 빔이 타방의 스케일로 갈아타는 헤드 (상기 다른 헤드에 상당) 를 사용하여 기판 홀더의 이동을 제어하기 위한 보정 정보 (전술한 다른 헤드의 초기값) 를, 적어도 1 개의 스케일 (152) 과 대향하는 3 개의 헤드로 계측되는 위치 정보에 기초하여 취득하는 것으로 했지만, 이 보정 정보는, 다른 헤드의 계측 빔이 타방의 스케일로 갈아탄 후에, 적어도 1 개의 스케일 (152) 과 대향하는 3 개의 헤드의 하나가 2 차원 그레이팅 (RG) 으로부터 벗어나기 전까지 취득하면 된다. 또, 적어도 1 개의 스케일 (152) 과 대향하는 3 개의 헤드를, 상기 다른 헤드를 포함하는 상이한 3 개의 헤드로 전환하여 기판 홀더의 위치 계측 혹은 위치 제어를 실시하는 경우, 그 전환은, 상기 보정 정보가 취득된 후에, 적어도 1 개의 스케일 (152) 과 대향하는 3 개의 헤드의 하나가 2 차원 그레이팅 (RG) 으로부터 벗어나기 전까지 실시하면 된다. 또한, 보정 정보의 취득과 전환을 실질적으로 동시에 실시해도 된다.
또한, 상기 제 2 실시형태에서는, X 축 방향 (제 1 방향) 에 관해, 제 1 격자군의 2 차원 그레이팅 (RG) 이 없는 영역 (비격자 영역) 이 제 2 격자군의 2 차원 그레이팅 (RG) 이 없는 영역 비격자 영역) 과 겹치지 않게, 바꿔 말하면, 계측 빔이 2 차원 그레이팅 (RG) 으로부터 벗어나는 비계측 기간이 4 개의 헤드에서 겹치지 않게, 제 1 격자군, 제 2 격자군의 각 5 개의 스케일 (152) 이 기판 홀더 (34) 상에 배치되어 있다. 이 경우, +Y 측의 헤드 유닛 (60) 이 갖는 헤드 (66a, 66b) 는, X 축 방향에 관해 제 1 격자군의 2 차원 그레이팅 (RG) 이 없는 영역의 폭보다 넓은 간격으로 배치되고, -Y 측의 헤드 유닛 (60) 이 갖는 헤드 (66c, 66d) 는, X 축 방향에 관해 제 2 격자군의 2 차원 그레이팅 (RG) 이 없는 영역의 폭보다 넓은 간격으로 배치되어 있다. 그러나, 복수의 2 차원 격자를 포함하는 격자부와 이것에 대향 가능한 복수의 헤드의 조합이 이것에 한정되는 것은 아니다. 요컨대, X 축 방향으로의 이동체의 이동 중, 2 차원 그레이팅 (RG) 으로부터 계측 빔이 벗어나는 (계측 불능인) 비계측 기간이 4 개의 헤드 (66a, 66b, 66c, 66d) 에서 겹치지 않게, 헤드 (66a, 66b) 의 간격 및 헤드 (66c, 66d) 의 간격, 위치, 제 1, 제 2 격자군의 격자부의 위치나 길이 또는 격자부의 간격이나 그 위치를 설정하면 된다. 예를 들어, 제 1 격자군과 제 2 격자군에서, X 축 방향에 관해 비격자 영역의 위치 및 폭이 동일해도, 제 1 격자군의 적어도 1 개의 스케일 (152) (2 차원 그레이팅 (RG)) 과 대향하는 2 개의 헤드와, 제 2 격자군의 적어도 1 개의 스케일 (152) (2 차원 그레이팅 (RG)) 과 대향하는 2 개의 헤드를, X 축 방향에 관해 비격자 영역의 폭보다 넓은 거리만큼 어긋나게 배치해도 된다. 이 경우, 제 1 격자군과 대향하는 2 개의 헤드 중 +X 측에 배치되는 헤드와, 제 2 격자군과 대향하는 2 개의 헤드 중 -X 측에 배치되는 헤드의 간격을, 비격자 영역의 폭보다 넓은 간격으로 해도 되고, 제 1 격자군과 대향하는 2 개의 헤드와, 제 2 격자군과 대향하는 2 개의 헤드를, X 축 방향에 관해 교대로 배치하고, 또한 인접하는 1 쌍의 헤드의 간격을 비격자 영역의 폭보다 넓게 설정해도 된다.
또, 상기 제 2 실시형태에서는, 기판 홀더 (34) 의 +Y 측의 영역에 제 1 격자군이 배치되고, 또한 기판 홀더 (34) 의 -Y 측의 영역에 제 2 격자군이 배치되는 경우에 대해 설명했지만, 제 1 격자군 및 제 2 격자군의 일방, 제 1 격자군 대신에, X 축 방향으로 연장되는 2 차원 격자가 형성된 단일 스케일 부재를 사용해도 된다. 이 경우에 있어서, 그 단일 스케일 부재에는, 1 개의 헤드가 항상 대향하는 것으로 해도 된다. 이 경우에는, 제 2 격자군에 대향하여 3 개의 헤드를 형성하고, 그 3 개의 헤드의 X 축 방향의 간격 (계측 빔의 조사 위치간의 간격) 을, 인접하는 스케일 (152) 상의 2 차원 그레이팅 (RG) 간의 간격보다 넓게 함으로써, 기판 홀더 (34) 의 X 축 방향의 위치에 상관없이, 제 2 격자군에게 대향하는 3 개의 헤드 중 적어도 2 개가 제 2 격자군 중 적어도 1 개의 2 차원 그레이팅 (RG) 에 대향 가능한 구성으로 해도 된다. 혹은, 기판 홀더 (34) 의 X 축 방향의 위치에 상관없이, 상기의 단일 스케일 부재에 항상 적어도 2 개의 헤드가 대향 가능한 구성을 채용하고, 아울러 제 2 격자군 중 적어도 1 개의 2 차원 그레이팅 (RG) 에 적어도 1 개의 헤드가 대향 가능한 구성으로 해도 된다. 이 경우에는, 그 적어도 2 개의 헤드는, 각각, X 축 방향으로의 기판 홀더 (34) 의 이동 중, 계측 빔이 복수의 스케일 (152) (2 차원 그레이팅 (RG)) 의 하나로부터 벗어남과 함께, 1 개의 스케일 (152) (2 차원 그레이팅 (RG)) 에 인접하는 다른 스케일 (152) (2 차원 그레이팅 (RG)) 로 갈아타게 된다. 그러나, 적어도 2 개의 헤드의 X 축 방향의 간격을, 인접하는 스케일 (152) 의 2 차원 그레이팅 (RG) 의 간격보다 넓게 함으로써, 적어도 2 개의 헤드에서 비계측 기간이 겹치지 않는, 즉 항상 적어도 1 개의 헤드에서 계측 빔이 스케일 (152) 에 조사된다. 이들 구성에서는 항상 적어도 3 개의 헤드가 적어도 1 개의 스케일 (152) 과 대향하여 3 자유도 방향의 위치 정보를 계측 가능하다.
또한, 제 1 격자군과 제 2 격자군에서, 스케일의 수, 인접하는 스케일의 간격 등이 상이해도 된다. 이 경우, 제 1 격자군과 대향하는 적어도 2 개의 헤드와 제 2 격자군과 대향하는 적어도 2 개의 헤드에서, 헤드 (계측 빔) 의 간격, 위치 등이 상이해도 된다.
또한, 상기 제 2 실시형태에서는, 헤드 (66a ∼ 66d) 의 X 축 방향 및 Y 축 방향의 위치는, 4 개의 X 리니어 인코더 (96x) 와, 4 개의 Y 리니어 인코더 (96y) 의 출력으로부터 산출되는 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 각각의 Y 슬라이드 테이블 (62) 의 중심의 X 축 방향 및 Y 축 방향의 위치로부터, 각 헤드의 Y 슬라이드 테이블 (62) 의 중심에 대해 이미 알려진 위치 관계에 기초하여 산출되는 것으로 하였다. 즉, 헤드 (66a ∼ 66d) 의 X 축 방향 및 Y 축 방향의 위치의 계측에, 인코더 시스템이 사용되는 것으로 하였다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 헤드 (66a ∼ 66d) (1 쌍의 헤드 유닛 (60)) 는, Y 축 방향으로만 이동 가능하므로, 헤드 (66a ∼ 66d) 의 Y 축 방향의 위치 정보만을 인코더 시스템 등을 사용하여 계측해도 된다. 즉, 상기 제 2 실시형태에서는, 4 개의 X 리니어 인코더 (96x) 는, 반드시 형성하지 않아도 된다. 이 경우, 헤드 (66a ∼ 66d) 에 대해, 전술한 식 (2a) ∼ (2d) 등의 적용시에, p1 ∼ p4 (X 위치) 로서 설계값 (고정값) 이 사용되고, q1 ∼ q4 (Y 위치) 는, 4 개의 Y 리니어 인코더 (96y) 의 출력으로부터 산출되는 값이 사용된다. 또한, 아핀 변환의 관계를 이용하지 않는 경우, 헤드 (66b, 66c) 에 의해 기판 홀더 (34) 의 Y 축 방향에 관한 위치 정보를 계측할 때, 4 개의 Y 리니어 인코더 (96y) 의 계측 정보가 사용되고, 헤드 (66a, 66d) 에 의해 기판 홀더 (34) 의 X 축 방향에 관한 위치 정보를 계측할 때에는, 4 개의 Y 리니어 인코더 (96y) 의 계측 정보를 사용하지 않아도 된다.
또한, 상기 제 2 실시형태에서는, 단일 2 차원 그레이팅 (RG) (격자 영역) 이 각각 형성된 복수의 스케일 (152) 을 사용하는 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 2 개 이상의 격자 영역이, X 축 방향으로 떨어져 형성된 스케일 (152) 을, 제 1 격자군 또는 제 2 격자군 중 적어도 일방에 포함하고 있어도 된다.
또한, 상기 제 2 실시형태에서는, 항상 3 개의 헤드에 의해 기판 홀더 (34) 의 위치 (X, Y, θz) 를 계측, 제어하기 위해, 동일 구성의 각 5 개의 스케일 (152) 을 포함하는 제 1 격자군과 제 2 격자군에서, X 축 방향에 관해 소정 거리 어긋나게 배치하는 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 제 1 격자군과 제 2 격자군에서, X 축 방향에 관해 어긋나는 일 없이 (서로 거의 완전히 대향하여 스케일 (152) 의 열을 배치하고), 일방의 헤드 유닛 (60) 과 타방의 헤드 유닛 (60) 에서, 기판 홀더 (34) 의 위치 계측용의 헤드 (헤드 (66x, 66y)) 의 배치를 X 축 방향에 관해 상이하게 해도 된다. 이 경우에도, 항상 3 개의 헤드에 의해 기판 홀더 (34) 의 위치 (X, Y, θz) 를 계측, 제어하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 제 2 실시형태에서는, 헤드 (66a, 66b) 와 헤드 (66c, 66d) 의 합계 4 개의 헤드를 사용하는 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 5 개 이상의 헤드를 사용하는 것으로 해도 된다. 즉, 제 1 격자군, 제 2 격자군에 각각 대향하는 각 2 개의 헤드의 적어도 일방에, 적어도 1 개의 용장 (冗長) 헤드를 부가해도 된다. 이 구성에 대해 이하의 제 3 실시형태에서 설명한다.
《제 3 실시형태》
다음으로, 제 3 실시형태에 대해 도 18 에 기초하여 설명한다. 본 제 3 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 기판 인코더 시스템 (50) 의 일부의 구성을 제외하고, 전술한 제 1 및 제 2 실시형태와 동일하므로, 이하, 차이점에 대해서만 설명하고, 제 1 및 제 2 실시형태와 동일한 구성 및 기능을 갖는 요소에 대해서는, 제 1 및 제 2 실시형태와 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
도 18 에는, 본 제 3 실시형태에 관련된 기판 홀더 (34) 및 기판 인코더 시스템 (50) 의 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 이, 투영 광학계 (16) 와 함께 평면도로 도시되어 있다. 도 18 에서는, 설명을 알기 쉽게 하기 위해, 인코더 베이스 (54) 등의 도시가 생략되어 있다. 또, 도 18 에서는, 헤드 유닛 (60) (Y 슬라이드 테이블 (62)) 이 점선으로 도시됨과 함께, Y 슬라이드 테이블 (62) 의 상면에 형성된 X 헤드 (64x), Y 헤드 (64y) 의 도시도 생략되어 있다.
본 제 3 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에서는, 도 18 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (34) 의 기판 재치 영역을 사이에 두고 +Y 측 및 -Y 측의 영역에, 각각 스케일 (152) 이 X 축 방향으로 소정 간격으로 5 개 배치되어 있다. 기판 재치 영역의 +Y 측에 배치된 5 개의 스케일 (152) 과, -Y 측의 영역에 배치된 5 개의 스케일 (152) 에서는, 인접하는 스케일 (152) 간의 간격은 동일하고, 또한 기판 재치 영역의 +Y 측 및 -Y 측의 각 5 개의 스케일 (152) 끼리는, 서로 대향하고 동일한 X 위치에 배치되어 있다. 따라서, 인접하는 스케일 (152) 간의 간극의 위치가, 거의 동일한 Y 축 방향의 소정 선폭의 직선 상에 위치하고 있다.
+Y 측에 위치하는 일방의 헤드 유닛 (60) 의 Y 슬라이드 테이블 (62) 의 하면 (-Z 측의 면) 에는, 스케일 (152) 에 각각 대향하는 상태에서, Y 헤드 (66y), X 헤드 (66x) 및 Y 헤드 (66y) 의 합계 3 개의 헤드가 -X 측으로부터 순서대로 X 축 방향으로 소정 간격 (인접하는 스케일 (152) 상호의 간격보다 큰 거리) 떨어져 고정되어 있다. -Y 측에 위치하는 타방의 헤드 유닛 (60) 의 Y 슬라이드 테이블 (62) 의 하면 (-Z 측의 면) 에는, 스케일 (152) 에 각각 대향하는 상태에서, Y 헤드 (66y) 와 X 헤드 (66x) 가 X 축 방향으로 소정 간격 떨어져 고정되어 있다. 이하에서는, 설명의 편의상, 일방의 헤드 유닛 (60) 이 갖는 3 개의 헤드를, -X 측으로부터 순서대로 각각 헤드 (66e), 헤드 (66a), 헤드 (66b) 라고 부르고, 타방의 헤드 유닛 (60) 이 갖는 Y 헤드 (66y), X 헤드 (66x) 를, 각각 헤드 (66c), 헤드 (66d) 라고도 부르는 것으로 한다.
이 경우, 헤드 (66a) 와 헤드 (66c) 가, 동일한 X 위치 (동일한 Y 축 방향의 직선 상) 에 배치되고, 헤드 (66b) 와 헤드 (66d) 가, 동일한 X 위치 (동일한 Y 축 방향의 직선 상) 에 배치되어 있다. 헤드 (66a, 66d) 와 각각 대향하는 2 차원 그레이팅 (RG) 에 의해, 1 쌍의 X 리니어 인코더가 구성되고, 헤드 (66b, 66c, 66e) 와 각각 대향하는 2 차원 그레이팅 (RG) 에 의해, 3 개의 Y 리니어 인코더가 구성되어 있다.
본 제 3 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에서는, 그 밖의 부분의 구성은, 전술한 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치와 동일하게 되어 있다.
본 제 3 실시형태에서는, +Y 측과 -Y 측의 스케일 (152) 의 열의 배치를, X 축 방향에 관해 어긋나게 하고 있지 않음에도 불구하고, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 이 기판 홀더 (34) 에 동기하여 Y 축 방향으로 이동하고 있는 (또는 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 과 스케일 (152) 의 열이 대향하는 위치에서 기판 홀더 (34) 의 Y 위치가 유지되어 있는) 한, 헤드 (66a ∼ 66e) 중 3 개가, 기판 홀더 (34) 의 X 위치에 상관없이, 항상 스케일 (152) (2 차원 그레이팅 (RG)) 에 대향한다.
이상 설명한 본 제 3 실시형태에 관련된 액정 노광 장치는, 전술한 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치와 동일한 작용 효과를 발휘한다.
또한, 상기 제 3 실시형태는, 기판 홀더 (34) 의 위치 정보 계측용의 복수의 헤드는, 헤드의 전환에 필요한 4 개의 헤드, 헤드 (66e, 66b, 66c, 66d) 에 더하여, 그 4 개의 헤드 중 하나의 헤드 (66c) 와 비계측 기간이 일부 겹치는 1 개의 헤드 (66a) 를 포함하고 있다고도 파악할 수 있다. 그리고, 본 제 3 실시형태에서는, 기판 홀더 (34) 의 위치 정보 (X, Y, θz) 의 계측에 있어서, 4 개의 헤드 (66e, 66b, 66c, 66d) 와, 1 개의 헤드 (66c) 를 포함하는 5 개의 헤드 중, 계측 빔이 복수의 격자 영역 (2 차원 그레이팅 (RG)) 중 적어도 1 개에 조사되는 적어도 3 개의 헤드의 계측 정보가 사용된다.
《제 4 실시형태》
다음으로, 제 4 실시형태에 대해 도 19 에 기초하여 설명한다. 본 제 4 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 도 19 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (34) 의 기판 재치 영역의 +Y 측과 -Y 측에 각각 배치된 스케일 (152) 의 열이, 제 3 실시형태와 동일하게 대향 배치되고, 또한 -Y 측에 위치하는 일방의 헤드 유닛 (60) 이, 전술한 제 1 실시형태와 동일하게 각 2 개의 X 헤드 (66x), Y 헤드 (66y) 를 가지고 있는 점이, 전술한 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성과 상이하지만, 그 밖의 부분의 구성은 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치와 동일하게 되어 있다.
일방의 헤드 유닛 (60) 의 Y 슬라이드 테이블 (62) 의 하면 (-Z 측의 면) 에는, Y 헤드 (66y) (헤드 (66c)) 의 -Y 측에 인접하여 X 헤드 (66x) (이하, 적절히 헤드 (66e) 라고 부른다) 가 형성됨과 함께, X 헤드 (66x) (헤드 (66d)) 의 -Y 측에 인접하여 Y 헤드 (66y) (이하, 적절히 헤드 (66f) 라고 부른다) 가 형성되어 있다.
본 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에서는, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 이 Y 축 방향으로 이동하고 있는 상태 (또는 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 과 스케일 (152) 의 열이 대향하는 위치에서 기판 홀더 (34) 의 Y 위치가 유지되어 있는 상태) 에 있어서, 기판 홀더 (34) 의 X 축 방향의 이동에 수반하여, 3 개의 헤드 (66a, 66c, 66e) (제 1 그룹의 헤드라고 칭한다) 및 3 개의 헤드 (66b, 66d, 66f) (제 2 그룹의 헤드라고 칭한다) 의 일방이, 어느 스케일에도 대향하지 않게 되는 경우가 있지만, 그 때에는, 반드시 제 1 그룹의 헤드와 제 2 그룹의 헤드의 타방이, 스케일 (152) (2 차원 그레이팅 (RG)) 에 대향한다. 즉, 본 제 4 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에서는, +Y 측과 -Y 측의 스케일 (152) 의 열의 배치를, X 축 방향에 관해 어긋나게 하고 있지 않음에도 불구하고, 기판 홀더 (34) 의 X 축 방향으로의 이동에 있어서, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 이 Y 축 방향으로 이동하고 있는 (또는 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 과 스케일 (152) 의 열이 대향하는 위치에서 기판 홀더 (34) 의 Y 위치가 유지되어 있는) 한, 제 1 그룹의 헤드와 제 2 그룹의 헤드 중 적어도 일방에 포함되는 3 개의 헤드에 의해, 기판 홀더 (34) 의 X 위치에 상관없이, 기판 홀더 (34) 의 위치 (X, Y, θz) 의 계측이 가능하게 되어 있다.
여기서, 제 1 그룹의 헤드 (헤드 (66a, 66c, 66e)) 가 어느 스케일에도 대향하지 않게 되어 계측 불능이 된 후에, 다시, 스케일 (152) 에 대향했을 경우에, 그들 헤드 (66a, 66c, 66e) 를 복귀시키는 (계측을 재개시키는) 경우에 대해 생각한다. 이 경우, 제 1 그룹의 헤드 (헤드 (66a, 66c, 66e)) 에 의한 계측이 재개되기 전의 시점에서는, 제 2 그룹의 헤드 (헤드 (66b, 66d, 66f)) 에 의해, 기판 홀더 (34) 의 위치 (X, Y, θz) 의 계측, 제어가 속행되어 있다. 그래서, 주제어 장치 (90) 는, 도 19 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 이, +Y 측, -Y 측에 각각 배치된 인접하는 2 개의 스케일 (152) 을 넘고, 제 1 그룹의 헤드와 제 2 그룹의 헤드가, 인접하는 2 개의 스케일 (152) 의 일방과 타방에 대향한 시점에서, 전술한 제 2 실시형태에서 상세히 서술한 수법에 의해, 제 2 그룹의 헤드 (헤드 (66b, 66d, 66f)) 의 계측값에 기초하여, 기판 홀더의 위치 (X, Y, θz) 를 산출하고, 이 산출한 기판 홀더의 위치 (X, Y, θz) 를, 전술한 아핀 변환의 식에 대입함으로써, 제 1 그룹의 헤드 (헤드 (66a, 66c, 66e)) 의 초기값을 동시에 산출하여 설정한다. 이로써, 간단하게, 제 1 그룹의 헤드를 복귀시켜, 이들 헤드에 의한 기판 홀더 (34) 의 위치의 계측, 제어를 재개시킬 수 있다.
이상 설명한 본 제 4 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 의하면, 전술한 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치와 동일한 작용 효과를 발휘한다.
《제 4 실시형태의 변형예》
이 변형예는, 제 4 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 있어서, +Y 측에 위치하는 타방의 헤드 유닛 (60) 으로서, 일방의 헤드 유닛 (60) 과 동일한 구성 (또는 지면 상하 방향에 관해 대칭인 구성) 의 헤드 유닛이 사용되는 경우이다.
이 경우, 상기 서술과 동일하게, 동일한 Y 축 방향의 직선상으로 배치된 각 4 개의 헤드가 속하는 제 1 그룹의 헤드와, 제 2 그룹의 헤드로 8 개의 헤드를 그룹 나누기한다.
제 1 그룹의 헤드가 어느 스케일에도 대향하지 않게 되어 계측 불능이 된 후에, 다시, 스케일 (152) 에 대향했을 경우에, 제 1 그룹의 헤드를 복귀시켜, 그들 헤드에 의한 계측을 재개시키는 경우에 대해 생각한다.
이 경우, 제 1 그룹의 헤드에 의한 계측이 재개되기 전의 시점에서는, 제 2 그룹의 헤드 중 3 개의 헤드에 의해, 기판 홀더 (34) 의 위치 (X, Y, θz) 의 계측, 제어가 속행되어 있다. 그래서, 주제어 장치 (90) 는, 전술과 동일하게, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 이, +Y 측, -Y 측에 각각 배치된 인접하는 2 개의 스케일 (152) 을 넘고, 제 1 그룹의 헤드와 제 2 그룹의 헤드가, 인접하는 2 개의 스케일 (152) 의 일방과 타방에 대향한 시점에서, 제 1 그룹의 헤드 각각의 계측값의 초기값을 산출하지만, 이 경우에는, 제 1 그룹의 4 개의 헤드의 모든 초기값을 동시에 산출할 수 없다. 그 이유는, 계측에 복귀시키는 헤드가 3 개 (X 헤드와 Y 헤드를 합한 수) 이면, 전술과 동일한 순서로 그것들 3 개의 헤드의 계측값의 초기값을 설정했을 경우에, 그들 초기값을 전술한 계측값 C1, C2, C3 등으로 하여, 전술한 연립 방정식을 풂으로써, 기판 홀더의 위치 (X, Y,θ) 가 일의적으로 정해지므로, 특별히 문제는 없다. 그러나, 기판 홀더의 위치 (X, Y,θ) 를 일의적으로 정할 수 있는, 4 개의 헤드의 계측값을 사용하는, 아핀 변환의 관계를 이용한 연립 방정식을 우려할 수 없기 때문이다.
그래서, 본 변형예에서는, 복귀시키는 제 1 그룹을, 다른 헤드를 각각 포함하는 3 개 헤드가 속하는 2 개의 그룹으로 그룹 나누기하고, 그룹마다 전술과 동일한 수법으로, 3 개의 헤드에 대해, 초기값을 동시에 산출하여 설정한다. 초기값의 설정 후에는, 어느 그룹의 3 개의 헤드의 계측값을, 기판 홀더 (34) 의 위치 제어에 사용하면 된다. 위치 제어에 사용하지 않는 쪽의 그룹의 헤드에 의한 기판 홀더 (34) 의 위치 계측을, 기판 홀더 (34) 의 위치 제어와 병행하여 실행해도 된다. 또한, 복귀시키는 제 1 그룹의 각 헤드의 초기값을, 전술한 수법에 의해, 순차 개별적으로 산출할 수도 있다.
또한, 이상 설명한 제 1 ∼ 제 4 실시형태의 구성은, 적절히 변경이 가능하다. 상기 제 1 실시형태의 마스크 인코더 시스템 (48), 기판 인코더 시스템 (50) 에 있어서, 인코더 헤드 및 스케일의 배치는 반대이어도 된다. 즉, 마스크 홀더 (40) 의 위치 정보를 구하기 위한 X 리니어 인코더 (92x), Y 리니어 인코더 (92y) 는, 마스크 홀더 (40) 에 인코더 헤드가 장착되고, 인코더 베이스 (43) 에 스케일이 장착되는 구성이어도 된다. 또, 기판 홀더 (34) 의 위치 정보를 구하기 위한 X 리니어 인코더 (94x), Y 리니어 인코더 (94y) 는, 기판 홀더 (34) 에 인코더 헤드가 장착되고, Y 슬라이드 테이블 (62) 에 스케일이 장착되어도 된다. 그 경우, 기판 홀더 (34) 에 장착되는 인코더 헤드는, X 축 방향을 따라 복수 배치되고, 서로 전환 동작 가능하게 구성되면 된다. 또, 기판 홀더 (34) 에 형성되는 인코더 헤드를 가동으로 하고, 또한 그 인코더 헤드의 위치 정보를 계측하는 센서를 형성하고, 인코더 베이스 (43) 에 스케일을 형성해도 된다. 이 경우, 인코더 베이스 (43) 에 형성되는 스케일은 고정이 된다. 동일하게, Y 슬라이드 테이블 (62) 의 위치 정보를 구하기 위한 X 리니어 인코더 (96x), Y 리니어 인코더 (96y) 는, Y 슬라이드 테이블 (62) 에 스케일이 장착되고, 인코더 베이스 (54) (장치 본체 (18)) 에 인코더 헤드가 장착되어도 된다. 그 경우, 인코더 베이스 (54) 에 장착되는 인코더 헤드는, Y 축 방향을 따라 복수 배치되고, 서로 전환 동작 가능하게 구성되면 된다. 기판 홀더 (34) 및 인코더 베이스 (54) 에 인코더 헤드가 고정되는 경우, Y 슬라이드 테이블 (62) 에 고정되는 스케일을 공통화해도 된다.
또, 기판 인코더 시스템 (50) 에 있어서, 기판 스테이지 장치 (20) 측에 X 축 방향으로 연장되는 스케일 (52) 이 복수 고정되고, 장치 본체 (18) (인코더 베이스 (54)) 측에 Y 축 방향으로 연장되는 스케일 (56) 이 복수 고정되는 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 기판 스테이지 장치 (20) 측에 Y 축 방향으로 연장되는 스케일, 장치 본체 (18) 측에 X 축 방향으로 연장되는 스케일이 각각 복수 고정되어도 된다. 이 경우, 헤드 유닛 (60) 은, 기판 (P) 의 노광 동작 등에 있어서의 기판 홀더 (34) 의 이동 중에 X 축 방향으로 구동된다.
또, 마스크 인코더 시스템 (48) 에서는, 3 개의 스케일 (46) 이 X 축 방향으로 이간하여 배치되고, 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 2 개의 스케일 (52) 이 Y 축 방향, 5 개의 스케일 (56) 이 X 축 방향으로 각각 이간하여 배치되는 경우를 설명했지만, 스케일의 수는, 이것에 한정되지 않고, 마스크 (M), 기판 (P) 의 크기, 혹은 이동 스트로크에 따라 적절히 변경이 가능하다. 또, 반드시 복수의 스케일이 이간하여 배치되어 있지 않아도 되고, 보다 긴 하나의 스케일 (상기 실시형태의 경우에는, 스케일 (46) 의 약 3 배의 길이의 스케일, 스케일 (52) 의 약 2 배의 길이의 스케일, 스케일 (56) 의 약 4 배, 혹은 5 배의 길이의 스케일) 을 사용해도 된다. 또, 기판 홀더 (34) 상에서, X 축 방향으로 복수의 스케일이, 소정 간격의 간극을 두면서 연속해서 배치된 스케일군 (스케일열) 에 있어서, 1 개의 스케일 (X 축 계측용의 패턴) 의 X 축 방향의 길이를, 1 쇼트 영역의 길이 (기판 홀더 상의 기판을 X 축 방향으로 이동시키면서 스캔 노광을 실시할 때, 디바이스 패턴이 조사되어 기판 상에 형성되는 길이) 분만큼 연속해서 측정할 수 있는 길이로 해도 된다. 이와 같이 하면, 1 쇼트 영역의 스캔 노광 중에, 복수 스케일에 대한 헤드의 갈아탐 제어를 실시하지 않아도 되기 때문에, 스캔 노광 중의 기판 (P) (기판 홀더) 의 위치 계측 (위치 제어) 을 용이하게 할 수 있다. 또, 길이가 상이한 복수의 스케일을 사용해도 되고, X 축 방향 또는 Y 축 방향으로 나열하여 배치된 복수의 격자 영역을 각각의 격자부에 포함하는 것이면, 격자부를 구성하는 스케일의 수는, 특별히 상관없다.
또 기판 홀더 (34) 상에 있어서, X 축 방향으로 복수의 스케일이, 소정 간격의 간극을 두면서 연속해서 배치된 스케일군 (스케일열) 을, 복수열, 서로 Y 축 방향으로 떨어진 상이한 위치 (예를 들어 투영 광학계 (16) 에 대해 일방의 측 (+Y 측) 의 위치와, 타방 (-Y 측) 의 위치) 에 배치하는 경우에, 이 복수의 스케일군 (복수의 스케일열) 을, 기판 상에 있어서의 쇼트의 배치 (쇼트 맵) 에 기초하여 구분하여 사용할 수 있도록 구성해도 된다. 예를 들어, 복수의 스케일열의 전체로서의 길이를, 스케일열간에서 서로 상이하게 해 두면, 상이한 쇼트 맵에 대응할 수 있고, 4 면취의 경우와 6 면취의 경우 등, 기판 상에 형성하는 쇼트 영역의 수의 변화에도 대응할 수 있다. 또, 투영 광학계 (16) 의 일측에 배치되는 스케일과, 타측에 배치되는 스케일에서, 서로 길이를 상이하게 해도 된다. 이와 같이 배치함과 함께, 각 스케일열의 간극의 위치를 X 축 방향에 있어서 서로 상이한 위치로 하면, 복수의 스케일열에 각각 대응하는 헤드가 동시에 계측 범위 밖이 되는 일이 없기 때문에, 연결 처리에 있어서 부정값이 되는 센서의 수를 줄일 수 있어, 연결 처리를 고정밀도로 실시할 수 있다.
또, 상기 제 1 실시형태에서는, 스케일 (46, 52, 56) 각각의 표면에 X 스케일과 Y 스케일이 독립적으로 형성된 경우를 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 전술한 제 2 내지 제 4 실시형태와 동일하게, 2 차원 그레이팅이 형성된 스케일을 사용해도 된다. 이 경우, 인코더 헤드도 XY 2 차원 헤드를 사용할 수 있다. 또, 회절 간섭 방식의 인코더 시스템을 사용하는 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 이른바 픽업 방식, 자기 방식 등의 다른 인코더도 사용할 수 있고, 미국 특허 제6,639,686호 명세서 등에 개시되는 이른바 스캔 인코더 등도 사용할 수 있다. 또, Y 슬라이드 테이블 (62) 의 위치 정보는, 인코더 시스템 이외의 계측 시스템 (광 간섭계 시스템) 에 의해 구해져도 된다.
또한, 상기 제 2 ∼ 제 4 실시형태 및 그 변형예 (이하, 제 4 실시형태로 약기한다) 에서는, 헤드를 적어도 4 개 형성하는 경우에 대해 설명했지만, 이러한 경우, 제 1 방향에 관해 나열하여 배치된 복수의 격자 영역을 격자부에 포함하는 것이면, 격자부를 구성하는 스케일 (152) 의 수는 특별히 상관없다. 그 복수의 격자 영역은, 기판 홀더 (34) 의 기판 (P) 을 사이에 두는 Y 축 방향의 일측 및 타측의 양방에 배치할 필요는 없고, 일방에만 배치되어 있어도 된다. 기판 (P) 의 노광 동작 중, 기판 홀더 (34) 의 위치 (X, Y, θz) 를 계속해서 제어하기 위해서는, 이하의 조건을 만족시킨다.
즉, 적어도 4 개의 헤드 중 1 개의 헤드에서 계측 빔이 복수의 격자 영역 (전술한 2 차원 그레이팅 (RG)) 으로부터 벗어나 있는 동안, 나머지 적어도 3 개의 헤드는 계측 빔이 복수의 격자 영역 중 적어도 1 개에 조사됨과 함께, X 축 방향 (제 1 방향) 으로의 기판 홀더 (34) 의 이동에 의해, 상기 서술한 적어도 4 개의 헤드 중에서 계측 빔이 복수의 격자 영역으로부터 벗어나는 상기 1 개의 헤드가 전환된다. 이 경우에 있어서, 적어도 4 개의 헤드는, X 축 방향 (제 1 방향) 에 관해 서로 계측 빔의 위치 (조사 위치) 가 상이한 2 개의 헤드와, Y 축 방향 (제 2 방향) 에 관해 상기 2 개의 헤드 중 적어도 일방과 계측 빔의 위치가 상이함과 함께, X 축 방향에 관해 서로 계측 빔의 위치 (조사 위치) 가 상이한 2 개의 헤드를 포함하고, 상기 2 개의 헤드는, X 축 방향에 관해, 복수의 격자 영역 중 인접하는 1 쌍의 격자 영역의 간격보다 넓은 간격으로 계측 빔을 조사한다.
또한, X 축 방향으로 나열된 격자 영역 (2 차원 그레이팅 (RG)) 의 열을, Y 축 방향에 관해 3 열 이상 배치해도 된다. 상기 제 4 실시형태에서는, -Y 측의 5 개의 스케일 (152) 대신에, 그 5 개의 스케일 (152) 의 각각을 Y 축 방향으로 2 등분한 면적을 각각 갖는 10 개의 격자 영역 (2 차원 그레이팅 (RG)) 으로 이루어지는, Y 축 방향에 인접한 2 개의 격자 영역 (2 차원 그레이팅 (RG)) 의 열을 형성하고, 일방의 열의 2 차원 그레이팅 (RG) 에 헤드 (66e, 66f) 가 대향 가능, 또한 타방의 열의 2 차원 그레이팅 (RG) 에 헤드 (66c, 66d) 가 대향 가능해지는 구성을 채용해도 된다. 또, 상기 제 4 실시형태의 변형예에서는, +Y 측의 5 개의 스케일 (152) 에 대해서도, 상기 서술과 동일한 10 개의 격자 영역으로 이루어지는, Y 축 방향에 인접한 2 개의 격자 영역 (2 차원 그레이팅 (RG)) 의 열을 형성하고, 일방의 열의 2 차원 그레이팅 (RG) 에 1 쌍의 헤드가 대향 가능, 또한 타방의 열의 2 차원 그레이팅 (RG) 에 나머지 1 쌍의 헤드가 대향 가능해지는 구성을 채용해도 된다.
또한, 상기 제 2 ∼ 제 4 실시형태에서는, X 축 방향 (제 1 방향) 으로의 기판 홀더 (34) 의 이동에 있어서, 적어도 4 개의 헤드 상호간에서, 어느 2 개의 헤드에 대해서 보아도, 계측 빔이 어느 2 차원 그레이팅 (RG) 에도 조사되지 않는 (격자 영역으로부터 벗어나는), 즉 헤드에서의 계측이 불능이 되지만 (비계측 구간) 겹치지 않게, 스케일 및 헤드 중 적어도 일방의 위치 혹은 간격, 혹은 위치 및 간격 등을 설정하는 것이 중요하다. 예를 들어, 기판 홀더 (34) 상의, 소정 간격의 간극을 두면서 복수의 스케일이 X 축 방향으로 나열되어 배치된 스케일군 (스케일열) 에 있어서, 복수의 스케일간의 거리 (바꾸어 말하면 간극의 길이) 와, 1 개의 스케일의 길이와, 그 스케일열에 대해 상대 이동하는 2 개의 헤드 (1 개의 헤드 유닛 (60) 내부에 있어서 서로 대향 배치되어 있는 헤드, 예를 들어 도 5 에 나타내는 2 개의 헤드 (66x)) 는, 「1 개의 스케일 길이 > 대향 배치되어 있는 헤드간의 거리 > 스케일간의 거리」 의 관계를 만족시키도록 배치되어 있다. 이 관계는, 기판 홀더 (34) 상에 형성된 스케일과 그것에 대응하는 헤드 유닛 (60) 뿐만 아니라, 인코더 베이스 (54) 에 형성되어 있는 스케일 (56) 과 그에 대응하는 헤드 유닛 (60) 사이에 있어서도 만족되어 있다. 또, 상기 각 실시형태 (예를 들어 도 5 참조) 에서는, 1 쌍의 X 헤드 (66x) 와 1 쌍의 Y 헤드 (66y) 가, 1 개씩 페어를 짜도록 X 축 방향에 있어서 나열하여 배치되어 있지만 (X 헤드 (66x) 와 Y 헤드 (66y) 가 X 축 방향에 있어서 동일한 위치에 배치되어 있지만), 이들을 X 축 방향으로 상대적으로 어긋나게 배치하도록 해도 된다. 또 기판 홀더 (34) 상의, 소정 간격의 간극을 두면서 복수의 스케일이 X 축 방향으로 연속해서 배치된 스케일군 (스케일열) 에 있어서, 상기 실시형태에서는 각 스케일의 길이가 동일한 길이인 것을 연속해서 배치하고 있지만, 서로 길이가 상이한 스케일을 연속해서 배치하도록 해도 된다. 예를 들어, 기판 홀더 (34) 상의 스케일열에 있어서, X 축 방향에 있어서의 양단부 부근에 각각 배치되는 스케일 (스케일열에 있어서, 각 단부에 배치되는 스케일) 의 X 축 방향의 길이보다, 중앙부에 배치되는 스케일쪽을 물리적으로 길게 해도 된다.
또한, 상기 제 2 내지 제 4 실시형태에 있어서, 기판 홀더 (34) 의 위치 정보를 계측하는 각 X 헤드 (66x) 대신에, X 축 방향 및 Z 축 방향을 계측 방향으로 하는 인코더 헤드 (XZ 헤드) 를 사용함과 함께, 각 Y 헤드 (66y) 대신에, Y 축 방향 및 Z 축 방향을 계측 방향으로 하는 인코더 헤드 (YZ 헤드) 를 사용해도 된다. 이들 헤드로는, 미국 특허 제7,561,280호 명세서에 개시되는 변위 계측 센서 헤드와 동일한 구성의 센서 헤드를 사용할 수 있다. 이러한 경우에는, 주제어 장치 (90) 는, 전술한 헤드의 전환 및 연결 처리시에, 전환 전에 기판 홀더 (34) 의 위치 제어에 사용되는 3 개의 헤드의 계측값을 사용하여, 소정의 연산을 실시함으로써, XY 평면 내의 3 자유도 방향 (X, Y, θz) 에 관한 기판 홀더 (34) 의 위치의 계측 결과의 연속성을 보증하기 위한 연결 처리에 더하여, 전술과 동일한 수법에 의해, 나머지 3 자유도 방향 (Z, θx, θy) 에 관한 기판 홀더 (34) 의 위치의 계측 결과의 연속성을 보증하기 위한 연결 처리도 실시해도 된다. 대표적으로 제 2 실시형태를 예를 들어 구체적으로 설명하면, 주제어 장치 (90) 는, 4 개의 헤드 (66a, 66b, 66c, 66d) 중, 계측 빔이 1 개의 2 차원 그레이팅 (RG) (격자 영역) 으로부터 벗어나 다른 2 차원 그레이팅 (RG) (격자 영역) 으로 갈아타는 1 개의 헤드를 사용하여 나머지 3 자유도 방향 (Z, θx, θy) 에 관한 기판 홀더 (34) 의 이동을 제어하기 위한 보정 정보를, 나머지 3 개의 헤드에 의한 Z 축 방향 (제 3 방향) 의 계측 정보, 혹은 그 나머지 3 개의 헤드를 사용하여 계측되는 나머지 3 자유도 방향 (Z, θx, θy) 에 관한 상기 이동체의 위치 정보에 기초하여 취득하는 것으로 하면 된다.
또한, 상기 제 2 내지 제 4 실시형태에 있어서, 계측 빔이 1 개의 스케일로부터 벗어나 다른 스케일로 갈아타는 다른 헤드의 초기값을 설정하는 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 다른 헤드의 계측값의 보정 정보 등, 다른 헤드를 사용하여 기판 홀더의 이동을 제어하기 위한 보정 정보를 취득해도 된다. 다른 헤드를 사용하여 기판 홀더의 이동을 제어하기 위한 보정 정보에는, 초기값은 물론 포함되지만, 이것에 한정되지 않고, 그 다른 헤드가 계측을 재개할 수 있기 위한 정보이면 되고, 계측 재개 후에 계측해야 할 값으로부터의 오프셋값 등이어도 된다.
또, 상기 제 1 ∼ 제 4 실시형태에 있어서, 마스크 인코더 시스템 (48) 의 각 X 헤드 대신에, 전술한 XZ 헤드를 사용함과 함께, 각 Y 헤드 대신에, 전술한 YZ 헤드를 사용해도 된다. 혹은, 상기 제 1 ∼ 제 4 실시형태에 있어서, 마스크 인코더 시스템 (48) 을, 기판 인코더 시스템 (50) 의 기판 홀더 (34) 의 위치 계측용의 인코더와 동일하게, 복수의 헤드가 Y 축 방향에 관해 스케일 (46) 에 대해 상대 이동 가능한 구성으로 해도 된다. 또, 스케일 (46) 대신에, 전술한 스케일 (152) 과 동일한 2 차원 그레이팅 (RG) 이 형성된 스케일을 사용해도 된다.
동일하게, 상기 제 1 ∼ 제 4 실시형태에 있어서, 각 X 헤드 (64x) 대신에, 전술한 XZ 헤드를 사용함과 함께, 각 Y 헤드 (64y) 대신에, 전술한 YZ 헤드를 사용해도 된다. 이러한 경우에 있어서, 또, 스케일 (56) 대신에, 전술한 스케일 (152) 과 동일한 2 차원 그레이팅 (RG) 이 형성된 스케일을 사용해도 된다. 이러한 경우, 1 쌍의 XZ 헤드와 1 쌍의 YZ 헤드와, 이들이 대향 가능한 인코더 시스템에서는, 복수의 헤드 (66x, 66y) 의 회전 (θz) 과 경사 (θx 및 θy 중 적어도 일방) 중 적어도 일방에 관한 위치 정보를 계측하는 것으로 해도 된다.
또한, 스케일 (46, 52, 56, 152) 등에서는 표면에 격자가 형성되는 (표면이 격자면인) 것으로 했지만, 예를 들어 격자를 덮는 커버 부재 (유리 또는 박막 등) 를 형성하여, 격자면을 스케일의 내부로 해도 된다.
또한, 지금까지의 설명에서는, 마스크 인코더 시스템, 기판 인코더 시스템이 각각 구비하는 각 헤드의 XY 평면 내에 있어서의 계측 방향이, X 축 방향 또는 Y 축 방향인 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 상기 제 2 ∼ 제 4 실시형태의 경우, 2 차원 그레이팅 (RG) 대신에, XY 평면 내에서, X 축 방향 및 Y 축 방향에 교차하고, 또한 서로 직교하는 2 방향 (편의상, α 방향, β 방향이라고 부른다) 을 주기 방향으로 하는 2 차원 격자를 사용해도 되고, 이것에 대응하여 전술한 각 헤드로서, α 방향 (및 Z 축 방향) 또는 β 방향 (및 Z 축 방향) 을 각각의 계측 방향으로 하는 헤드를 사용하는 것으로 해도 된다. 또, 전술한 제 1 실시형태에서는, 각 X 스케일, Y 스케일 대신에, α 방향, β 방향을 주기 방향으로 하는 1 차원 격자를 사용함과 함께, 이에 대응하여 전술한 각 헤드로서, α 방향 (및 Z 축 방향) 또는 β 방향 (및 Z 축 방향) 을 각각의 계측 방향으로 하는 헤드를 사용하는 것으로 해도 된다.
또한, 상기 제 2 ∼ 제 4 실시형태에 있어서, 제 1 격자군을 전술한 X 스케일의 열로 구성하고, 제 2 격자군을 전술한 Y 스케일의 열로 구성하고, 이에 대응하여, X 스케일의 열에 대향 가능하게 복수의 X 헤드 (또는 XZ 헤드) 를 소정의 간격 (인접하는 X 스케일간의 간격보다 큰 간격) 으로 배치함과 함께, Y 스케일의 열에 대향 가능하게 복수의 Y 헤드 (또는 YZ 헤드) 를 소정의 간격 (인접하는 Y 스케일간의 간격보다 큰 간격) 으로 배치하는 것으로 해도 된다.
또한, 상기 제 1 ∼ 제 4 실시형태에 있어서, X 축 방향 또는 Y 축 방향으로 나열하여 배치되는 각 스케일로서, 길이가 상이한 복수의 스케일을 사용해도 물론 된다. 이 경우에 있어서, 주기 방향이 동일하거나, 혹은 직교하는 스케일의 열을 2 열 이상 나열하여 형성하는 경우에는, 스케일간의 스페이스가, 서로 겹치지 않게 설정 가능한 길이의 스케일을 선택하는 것으로 해도 된다. 즉, 1 열의 스케일열을 구성하는 스케일간의 스페이스의 배치 간격은 등간격이 아니어도 된다.
또한, 상기 제 1 ∼ 제 4 실시형태에 있어서, 가동 헤드용 인코더는, 적어도 가동 헤드의 이동 방향 (상기 실시형태에서는 Y 축 방향) 의 위치 정보를 계측하면 되지만, 이동 방향과 상이한 적어도 1 개의 방향 (X, Z, θx, θy, θz 중 적어도 1 개) 의 위치 정보도 계측해도 된다. 예를 들어, 계측 방향이 X 축 방향의 헤드 (X 헤드) 의 X 축 방향의 위치 정보도 계측하고, 이 X 정보와 X 헤드의 계측 정보에서 X 축 방향의 위치 정보를 구해도 된다. 단, 계측 방향이 Y 축 방향의 헤드 (Y 헤드) 에서는, 계측 방향과 직교하는 X 축 방향의 위치 정보를 사용하지 않아도 된다. 동일하게, X 헤드에서는, 계측 방향과 직교하는 Y 축 방향의 위치 정보를 사용하지 않아도 된다. 요컨대, 헤드의 계측 방향과 상이한 적어도 1 개의 방향의 위치 정보를 계측하고, 이 계측 정보와 헤드의 계측 정보에서 계측 방향에 관한 기판 홀더 (34) 의 위치 정보를 구해도 된다. 또, 예를 들어 X 축 방향에 관해 위치가 상이한 2 개의 계측 빔을 사용하여 가동 헤드의 θz 방향의 위치 정보 (회전 정보) 를 계측하고, 이 회전 정보를 사용하여 X, Y 헤드의 계측 정보에서 X 축, Y 축 방향의 위치 정보를 구해도 된다. 이 경우, X 헤드와 Y 헤드의 일방을 2 개, 타방을 1 개, 계측 방향이 동일한 2 개의 헤드가 계측 방향과 직교하는 방향에 관해 동일 위치가 되지 않게 배치함으로써, X, Y, θz 방향의 위치 정보를 계측 가능해진다. 또 하나의 헤드는, 2 개의 헤드와 상이한 위치에 계측 빔을 조사하면 된다. 또한 가동 헤드용 인코더의 헤드가 XZ 또는 YZ 헤드이면, 예를 들어 XZ 헤드와 YZ 헤드의 일방을 2 개, 타방을 1 개, 동일 직선상이 되지 않게 배치함으로써, Z 정보뿐만 아니라 θx 및 θy 방향의 위치 정보 (경사 정보) 도 계측할 수 있다. θx 및 θy 방향의 위치 정보 중 적어도 일방과, X, Y 헤드의 계측 정보에서 X 축, Y 축 방향의 위치 정보를 구해도 된다. 동일하게, XZ 또는 YZ 헤드에서도, Z 축 방향과 상이한 방향에 관한 가동 헤드의 위치 정보를 계측하고, 이 계측 정보와 헤드 계측 정보에서 Z 축 방향의 위치 정보를 구해도 된다. 또한, 가동 헤드의 위치 정보를 계측하는 인코더의 스케일이 단일 스케일 (격자 영역) 이면, XYθz 도 Zθxθy 도 3 개의 헤드에서 계측할 수 있지만, 복수의 스케일 (격자 영역) 이 떨어져 배치되는 경우에는, X, Y 헤드를 2 개씩, 혹은 XZ, YZ 헤드를 2 개씩 배치하고, 4 개의 헤드에서 비계측 기간이 겹치지 않게 X 축 방향의 간격을 설정하면 된다. 이 설명은, 격자 영역이 XY 평면과 평행하게 배치되는 스케일을 전제로 했지만, 격자 영역이 YZ 평면과 평행하게 배치되는 스케일에서도 동일하게 적용할 수 있다.
또, 상기 제 1 ∼ 제 4 실시형태에 있어서, 가동 헤드의 위치 정보를 계측하는 계측 장치로서 인코더를 사용하는 것으로 했지만, 인코더 이외에, 예를 들어 간섭계, 레이저 거리계, 초음파 거리계 등을 사용해도 된다. 이 경우, 예를 들어 가동 헤드 (또는 그 유지부) 에 반사면을 형성하고, Y 축 방향과 평행하게 계측 빔을 반사면에 조사하면 된다. 특히 가동 헤드가 Y 축 방향으로만 이동되는 경우에는 반사면을 크게 할 필요가 없어, 공기 흔들림을 저감시키기 위한 간섭계 빔의 광로의 국소적인 공조도 용이해진다.
또, 상기 제 1 ∼ 제 4 실시형태에 있어서, 기판 홀더의 스케일에 계측 빔을 조사하는 가동 헤드를, Y 축 방향에 관해 투영계의 양측에 1 개씩 형성하는 것으로 했지만, 복수씩 가동 헤드를 형성해도 된다. 예를 들어, Y 축 방향에 관해 복수의 가동 헤드에서 계측 기간이 일부 겹치도록 인접하는 가동 헤드 (계측 빔) 를 배치하면, 기판 홀더가 Y 축 방향으로 이동해도, 복수의 가동 헤드에 의해 위치 계측을 계속할 수 있다. 이 경우, 복수의 가동 헤드에서 연결 처리가 필요하다. 그래서, 투영계의 ±Y 측의 일방에만 배치되고, 적어도 1 개의 스케일에 계측 빔이 조사되는 복수의 헤드의 계측 정보를 사용하여, 계측 빔이 스케일에 들어가는 다른 헤드에 관한 보정 정보를 취득해도 되고, ±Y 측의 일방뿐만 아니라 타측에 배치되는 적어도 1 개의 헤드의 계측 정보를 사용해도 된다. 요컨대, ±Y 측에 각각 배치되는 복수의 헤드 중, 스케일에 계측 빔이 조사되고 있는 적어도 3 개의 헤드의 계측 정보를 사용하면 된다.
또, 상기 제 1 ∼ 제 4 실시형태의 기판 인코더 시스템 (50) 에 있어서, 주사 노광에 있어서 기판 (P) 이 이동되는 주사 방향 (X 축 방향) 에 관해 복수의 스케일 (격자 영역) 을 서로 떼어서 배치함과 함께, 복수의 헤드를 기판 (P) 의 스텝 방향 (Y 축 방향) 으로 이동 가능하게 했지만, 이것과는 반대로, 스텝 방향 (Y 축 방향) 에 관해 복수의 스케일을 서로 떼어서 배치함과 함께, 복수의 헤드를 주사 방향 (X 축 방향) 으로 이동 가능하게 해도 된다.
또, 상기 제 1 ∼ 제 4 실시형태에 있어서, 마스크 인코더 시스템 (48) 및 기판 인코더 시스템 (50) 의 헤드는, 광원으로부터의 빔을 스케일에 조사하는 광학계 모두를 가지고 있을 필요는 없고, 광학계의 일부, 예를 들어 사출부만을 갖는 것으로 해도 된다.
또, 상기 제 2 ∼ 제 4 실시형태에 있어서, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 의 헤드는 도 17 의 배치 (X 헤드 및 Y 헤드가 ±Y 측에 각각 배치되고 또한 ±Y 측의 일방과 타방에서 X 축 방향에 관해 X, Y 헤드의 배치가 반대) 에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 X 헤드 및 Y 헤드가 ±Y 측에 각각 배치되고, 또한 ±Y 측의 일방과 타방에서 X 축 방향에 관해 X, Y 헤드의 배치가 동일해도 된다. 단, 2 개의 Y 헤드의 X 위치가 동일하면, 2 개의 X 헤드의 일방에서 계측이 끊어지면, θz 정보를 계측할 수 없게 되기 때문에, 2 개의 Y 헤드의 X 위치를 상이하게 하는 것이 바람직하다.
또, 상기 제 1 ∼ 제 4 실시형태에 있어서, 인코더 시스템의 헤드로부터 계측 빔이 조사되는 스케일 (스케일 부재, 격자부) 을, 투영 광학계 (16) 측에 형성하는 경우, 투영 광학계 (16) 를 지지하는 장치 본체 (18) (프레임 부재) 의 일부에 한정되지 않고, 투영 광학계 (16) 의 경통 부분에 형성해도 된다.
또, 도 12(A) 및 도 12(B) 에 나타내는 바와 같이, 헤드 유닛 (60) 이 갖는 1 쌍의 인코더 헤드 (즉 1 쌍의 X 헤드 (64x), 1 쌍의 X 헤드 (66x), 1 쌍의 Y 헤드 (64y), 및 1 쌍의 Y 헤드 (66y) 각각) 의 상호간의 거리를 센서 (164, 166) 로 계측하고, 그 계측값을 사용하여 기판 인코더 시스템 (50) 의 출력을 보정해도 된다. 센서 (164, 166) 의 종류는, 특별히 한정되지 않지만, 레이저 간섭계 등을 사용할 수 있다. 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 상기 서술한 바와 같이, 1 쌍의 인코더 헤드의 출력의 연결 처리를 실시하지만, 이 연결 처리에 있어서, 1 쌍의 인코더 헤드간의 간격이 이미 알려진, 또한 불변인 것이 전제 조건이 된다. 이 때문에, 각 헤드가 장착되는 Y 슬라이드 테이블 (62) 로는, 열팽창 등의 영향이 적은 재료에 의해 형성되어 있지만, 본 변형예와 같이, 인코더 헤드간의 간격을 계측함으로써, 만일 Y 슬라이드 테이블 (62) 이 변형 (1 쌍의 인코더 헤드간의 간격이 변화) 되어도, 고정밀도로 기판 (P) 의 위치 정보를 구할 수 있다. 동일하게, 마스크 인코더 시스템 (48) 에 있어서도, 1 쌍의 인코더 헤드 (즉 1 쌍의 X 헤드 (49x) 및 1 쌍의 Y 헤드 (49y)) 간의 거리를 계측하고, 그 계측값을 사용하여 마스크 인코더 시스템 (48) 의 출력을 보정해도 된다. 또, 헤드 유닛 (60) 이 갖는 모든 (본 실시형태에서는, 합계로 8 개) 헤드 (하향의 1 쌍의 헤드 (66x, 66y), 상향의 1 쌍의 헤드 (64x, 64y)) 각각의 상대적인 위치 관계를 계측하고, 계측값을 보정해도 된다.
또, 상기 서술한 바와 같이, 헤드 유닛 (60) 이 갖는 1 쌍의 인코더 헤드 (즉 1 쌍의 X 헤드 (64x), 1 쌍의 X 헤드 (66x), 1 쌍의 Y 헤드 (64y), 및 1 쌍의 Y 헤드 (66y) 각각) 의 상호간의 거리를 적절히 (기판 교환마다) 계측하는 캘리브레이션 동작을 실시해도 된다. 또, 상기 헤드간의 간격의 측정을 실시하는 캘리브레이션 포인트와는 별도로, 마스크 인코더 시스템 (48), 기판 인코더 시스템 (50) 각각의 출력의 원점 위치 결정을 실시하기 위한 캘리브레이션 포인트를 형성해도 된다. 그 원점 위치 결정을 실시하기 위한 위치 결정 마크는, 복수의 스케일 (46, 52) 의 연장선상 (외측) 에 배치해도 되고, 인접하는 1 쌍의 스케일 (46, 52) 사이에 배치해도 되고, 혹은 스케일 (46, 52) 내에 형성해도 된다.
또, 각 인코더 헤드 (64x, 64y, 66x, 66y) 가 장착된 Y 슬라이드 테이블 (62) 의 수평면에 대한 기울기 (θx, θy 방향의 경사) 량을 구하고, 그 기울기량 (즉, 각 헤드 (64x, 64y, 66x, 66y) 의 광축의 쓰러짐량) 에 따라 기판 인코더 시스템 (50) 의 출력을 보정해도 된다. 계측계로는, 도 13(A) 에 나타내는 바와 같이, 복수의 Z 센서 (64z) 를 Y 슬라이드 테이블 (62) 에 장착하고, 인코더 베이스 (54) (혹은 상측 가대부 (18a)) 를 기준으로 하여 Y 슬라이드 테이블 (62) 의 기울기량을 구하는 계측계를 사용할 수 있다. Z 센서 (64z) 는, 레이저 간섭계이어도 되고, TOF 센서이어도 되고, 거리를 측정할 수 있는 센서이어도 된다. 또, 도 13(B) 에 나타내는 바와 같이, 2 축의 레이저 간섭계 (264) 를 형성하고, Y 슬라이드 테이블 (62) 의 기울기량 (θx, θy 방향의 경사량) 및 회전량 (θz 방향의 회전량) 을 구해도 된다. 또, 각 헤드 (64x, 64y, 66x, 66y) 의 기울기량을 자이로 센서 등을 사용하여 개별적으로 계측해도 된다.
또, 복수의 스케일 (56) 을 갖는 인코더 베이스 (54) 는, 상측 가대부 (18a) (광학 정반) 의 하면에 직접 장착되는 구성이었지만, 이것에 한정되지 않고, 소정의 베이스 부재를 상측 가대부 (18a) 의 하면에 대해 이간된 상태로 매달아 배치하고, 그 베이스 부재에 인코더 베이스 (54) 를 장착해도 된다.
또, 기판 스테이지 장치 (20) 는, 적어도 기판 (P) 을 수평면을 따라 장스트로크로 구동시킬 수 있으면 되고, 경우에 따라서는 6 자유도 방향의 미소 위치 결정을 할 수 없어도 된다. 이와 같은 2 차원 스테이지 장치에 대해서도 상기 각 실시형태에 관련된 기판 인코더 시스템을 바람직하게 적용할 수 있다.
또, 상기 제 1 실시형태에 있어서의 헤드의 연결 처리는, 헤드의 출력 (계측 정보) 자체를 사용하여 실시했지만, 이것에 한정되지 않고, 헤드의 출력에 기초하여 구해지는 계측 대상물 (마스크 스테이지 (40), 헤드 유닛 (60), 기판 홀더 (34)) 의 위치 정보를 사용하여 실시해도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, Y 축 방향에 관해 마스크 (M) 의 일측과 타측에, 각각 복수의 스케일 (46) 이 형성됨에 따라, 2 개의 스케일열이 형성되었지만, 이것에 한정되지 않고, 스케일열은, 1 열 (Y 축 방향에 관해 마스크 (M) 의 일측에만 스케일 (46) 이 형성되는 구성) 이어도 된다. 이 경우, 헤드 유닛 (44) 은, 1 개만 형성되어 있으면 되지만, 그 1 개의 헤드 유닛 (44) 이 갖는 복수의 헤드는, 일부의 헤드로부터의 계측 빔이 스케일로부터 벗어나도, 항상 다른 적어도 3 개의 헤드가 스케일과 대향하도록, 수 및 배치를 설정하면 된다. 또, 상기 적어도 3 개의 헤드에는, 계측 방향이 상이한 헤드가 포함되도록 (2 개 (또는 1 개) 의 X 헤드와, 1 개 (또는 2 개) 의 Y 헤드가, 항상 스케일과 대향하도록) 각 헤드를 배치하면 된다. 기판 홀더 (34) 에 관해서도 동일하게, 스케일열은 1 열이어도 된다. 이 경우, 1 개의 스케일열에 대응하여, 헤드 유닛 (60) 은, 1 개만 형성되어 있으면 된다. 구체적으로는, 도 18 에 있어서, 기판 (P) 의 +Y 측에만, X 축 방향으로 소정 간격으로, 5 개의 스케일 (152) 이 배치됨과 함께, 그 스케일 (152) 의 상방에 배치된 1 개의 헤드 유닛 (60) 에 모든 헤드 (66a ∼ 66e) 가 스케일 (152) 에 대향 가능하도록 고정되는 구성이어도 된다.
또, 상기 실시형태의 마스크 스테이지 장치 (14) 는, X 축 방향으로만 장스트로크로 이동하는 구성이었지만, 이것에 한정되지 않고, X 축 방향과 아울러 Y 축 방향으로도 소정의 장스트로크로 이동 가능하게 구성되어도 된다. 이 경우, 헤드 (49x, 49y) 로부터의 계측 빔이 대응하는 스케일 (47x, 47y) 로부터 벗어나지 않게, 기판 위치 계측용의 헤드 유닛 (60) (도 4(A) 등 참조) 과 동일하게, 헤드 유닛 (44) (도 2(B) 참조) 을, 마스크 홀더 (40) 와 동기하여 Y 축 방향으로 이동 가능하게 구성하면 된다. 이 경우, 헤드 유닛 (44) 의 XY 평면 내의 위치 정보는, 헤드 유닛 (60) 의 위치 계측계와 동일한 구성 (스케일간에서의 헤드의 연결 처리를 포함한다) 의 인코더 시스템에 의해 계측하면 된다.
또, 상기 실시형태에 있어서, 기판 홀더 (34) 에는 X 축 방향으로 연장되는 스케일 (52) 이 고정되고, 인코더 베이스 (54) 에는 Y 축 방향으로 연장되는 스케일 (56) 이 각각 고정되었지만, 이들 방향은 반대이어도 된다. 구체적으로 일례를 들면, 기판 홀더 (34) 에 Y 축 방향으로 연장되는 스케일이 고정되고, 스캔 동작시에는, 헤드 유닛 (60) 이 기판 홀더 (34) 에 동기하여 X 축 방향으로 장스트로크로 이동하도록 구성되어도 된다. 이 경우, 기판 홀더 (34) 의 Y 스텝 동작시에는, 헤드 유닛 (60) 은 정지 상태가 된다.
또, 상기 실시형태에 있어서, 기판 홀더 (34) 상에 스케일 (52) 을 형성하도록 구성하고 있지만, 스케일을 노광 처리에서 기판 (P) 에 직접 형성하도록 해도 된다. 예를 들어 쇼트 영역간의 스크라이브 라인 상에 형성하도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 기판 상에 형성된 스케일을 계측하고, 그 위치 계측 결과에 기초하여, 기판 상의 각 쇼트 영역마다의 비선형 성분 오차를 구할 수 있고, 또 그 오차에 기초하여 노광시의 중첩 정밀도를 향상시킬 수도 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서, 헤드 유닛 (60) 이 기판 홀더 (34) 에 동기하여 이동한다고 설명하는 경우가 있지만, 이것은 헤드 유닛 (60) 이, 기판 홀더 (34) 에 대한 상대적인 위치 관계를 대체로 유지한 상태에서 이동하는 것을 의미하고, 헤드 유닛 (60), 기판 홀더 (34) 의 양자간의 위치 관계, 이동 방향, 및 이동 속도가 엄밀하게 일치한 상태에서 이동하는 경우에 한정되는 것은 아니다.
또, 각 실시형태에 관련된 기판 인코더 시스템 (50) 은, 기판 스테이지 장치 (20) 가 기판 로더와의 기판 교환 위치까지 이동하는 동안의 위치 정보를 취득하기 위해, 기판 스테이지 장치 (20) 또는 다른 스테이지 장치에 기판 교환용의 스케일을 형성하고, 하향의 헤드 (X 헤드 (66x) 등) 를 사용하여 기판 스테이지 장치 (20) 의 위치 정보를 취득해도 된다. 또, 상향의 헤드 (X 헤드 (64x) 등) 를 사용하여, 인코더 베이스 (54) 에 형성되는 기판 교환용의 스케일을 계측하고, 기판 스테이지 장치 (20) 의 위치 정보를 취득해도 된다. 혹은, 기판 스테이지 장치 (20) 또는 다른 스테이지 장치에 기판 교환용의 헤드를 형성하고, 스케일 (56) 이나 기판 교환용의 스케일을 계측함으로써 기판 스테이지 장치 (20) 의 위치 정보를 취득해도 된다. 또한, 기판 교환용의 헤드는, 기판 스테이지 장치 (20) 또는 다른 스테이지 장치에 대해 가동으로 형성되어도 되고, 고정되어 있어도 된다.
또, 각 실시형태에 관련된 마스크 인코더 시스템 (48) 은, 마스크 스테이지 장치 (14) 가 마스크 로더와의 마스크 교환 위치까지 이동하는 동안의 위치 정보를 취득하기 위해, 마스크 스테이지 장치 (14) 또는 다른 스테이지 장치에 마스크 교환용의 스케일을 형성하고, 헤드 유닛 (44) 을 사용하여 마스크 스테이지 장치 (14) 의 위치 정보를 취득해도 된다.
또한, 상기 제 1 ∼ 제 4 실시형태에 있어서, Z·틸트 위치 계측계 (98) 및 기판 인코더 시스템 (50) 에 의해 기판 위치 계측계를 구성하는 것으로 했지만, 예를 들어 X, Y 헤드 대신에 XZ, YZ 헤드를 사용함으로써, 기판 인코더 시스템 (50) 만으로 기판 위치 계측계를 구성해도 된다.
또, 상기 제 1 ∼ 제 4 실시형태에 있어서, 기판 인코더 시스템 (50) 의 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 과는 별도로, X 축 방향에 관해 헤드 유닛 (60) 으로부터 떨어져 배치되는 적어도 1 개의 헤드를 형성해도 된다. 예를 들어, X 축 방향에 관해 투영 광학계 (16) 로부터 떨어져 배치되고, 기판 (P) 의 얼라인먼트 마크를 검출하는 마크 검출계 (얼라인먼트계) 에 대해 ±Y 측에 각각 헤드 유닛 (60) 과 동일한 가동의 헤드 유닛을 형성하고, 기판 마크의 검출 동작에 있어서 마크 검출계의 ±Y 측에 배치되는 1 쌍의 헤드 유닛을 사용하여 기판 홀더 (34) 의 위치 정보를 계측해도 된다. 이 경우, 마크 검출 동작에 있어서, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 에서 모든 계측 빔이 스케일 (152) 로부터 벗어나도, 기판 인코더 시스템 (50) (다른 1 쌍의 헤드 유닛) 에 의한 기판 홀더 (34) 의 위치 정보의 계측이 계속 가능해져, 마크 검출계의 위치 등, 노광 장치의 설계의 자유도를 높일 수 있다. 또한, Z 축 방향에 관한 기판 (P) 의 위치 정보를 계측하는 기판 위치 계측계를 마크 검출계에 근방에 배치함으로써 기판의 Z 위치의 검출 동작에 있어서도 기판 인코더 시스템 (50) 에 의한 기판 홀더 (34) 의 위치 정보의 계측이 가능해진다. 또는, 기판 위치 계측계를 투영 광학계 (16) 의 근방에 배치하고, 기판의 Z 위치의 검출 동작에 있어서 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 에서 기판 홀더 (34) 의 위치 정보를 계측해도 된다. 또, 본 실시형태에서는, 투영 광학계 (16) 로부터 떨어져 설정되는 기판 교환 위치에 기판 홀더 (34) 가 배치되면, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 의 모든 헤드에서 계측 빔이 스케일 (152) 로부터 벗어난다. 그래서, 기판 교환 위치에 배치되는 기판 홀더 (34) 의 복수의 스케일 (152) 중 적어도 1 개와 대향하는 적어도 1 개의 헤드를 형성하여, 기판 교환 동작에 있어서도 기판 인코더 시스템 (50) 에 의한 기판 홀더 (34) 의 위치 정보의 계측을 가능하게 해도 된다. 여기서, 기판 홀더 (34) 가 기판 교환 위치에 도달하기 전, 바꿔 말하면, 기판 교환 위치에 배치되는 적어도 1 개의 헤드가 스케일 (152) 에 대향하기 전에, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 의 모든 헤드에서 계측 빔이 스케일 (152) 로부터 벗어나는 경우에는, 기판 홀더 (34) 의 이동 경로의 도중에 적어도 1 개의 헤드를 추가로 배치하고, 기판 인코더 시스템 (50) 에 의한 기판 홀더 (34) 의 위치 정보의 계측을 계속 가능하게 해도 된다. 또한, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 과는 별도로 형성되는 적어도 1 개의 헤드를 사용하는 경우, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 의 계측 정보를 사용하여 전술한 연결 처리를 실시해도 된다. 또, 상기 서술한 기판 교환 위치에 배치되는 기판 홀더 (34) 의 복수의 스케일 (152) 중 적어도 1 개와 대향하는 적어도 1 개의 헤드는, 위치가 고정 (고정식) 이어도 되고, 상기 각 실시형태와 동일하게, 계측 빔이 스케일로부터 벗어나지 않게 이동 가능하게 형성되어도 (가동식이어도) 된다.
또, 조명광은, ArF 엑시머 레이저광 (파장 193 ㎚), KrF 엑시머 레이저광 (파장 248 ㎚) 등의 자외광이나, F2 레이저광 (파장 157 ㎚) 등의 진공 자외광이어도 된다. 또, 조명광으로는, DFB 반도체 레이저 또는 파이버 레이저로부터 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일 파장 레이저광을, 에르븀 (또는 에르븀과 이테르븀의 양방) 이 도프된 파이버 앰프로 증폭시키고, 비선형 광학 결정을 사용하여 자외광으로 파장 변환한 고조파를 사용해도 된다. 또, 고체 레이저 (파장 : 355 ㎚, 266 ㎚) 등을 사용해도 된다.
또, 투영 광학계 (16) 가 복수개의 광학계를 구비한 멀티 렌즈 방식의 투영 광학계인 경우에 대해 설명했지만, 투영 광학계의 개수는 이에 한정되지 않고, 1 개 이상 있으면 된다. 또, 멀티 렌즈 방식의 투영 광학계에 한정되지 않고, 오프너형의 대형 미러를 사용한 투영 광학계 등이어도 된다. 또, 투영 광학계 (16) 로는, 확대계 또는 축소계이어도 된다.
또, 노광 장치의 용도로는 각형의 유리 플레이트에 액정 표시 소자 패턴을 전사하는 액정용의 노광 장치에 한정되지 않고, 유기 EL (Electro-Luminescence) 패널 제조용의 노광 장치, 반도체 제조용의 노광 장치, 박막 자기 헤드, 마이크로 머신 및 DNA 칩 등을 제조하기 위한 노광 장치에도 널리 적용할 수 있다. 또, 반도체 소자 등의 마이크로 디바이스뿐만 아니라, 광 노광 장치, EUV 노광 장치, X 선 노광 장치, 및 전자선 노광 장치 등에서 사용되는 마스크 또는 레티클을 제조하기 위해, 유리 기판 또는 실리콘 웨이퍼 등에 회로 패턴을 전사하는 노광 장치에도 적용할 수 있다.
또, 노광 대상이 되는 물체는 유리 플레이트에 한정되지 않고, 웨이퍼, 세라믹 기판, 필름 부재, 혹은 마스크 블랭크스 등, 다른 물체이어도 된다. 또, 노광 대상물이 플랫 패널 디스플레이용의 기판인 경우, 그 기판의 두께는 특별히 한정되지 않고, 필름상 (가요성을 갖는 시트상의 부재) 의 것도 포함된다. 또한, 본 실시형태의 노광 장치는, 한 변의 길이, 또는 대각 길이가 500 ㎜ 이상인 기판이 노광 대상물인 경우에 특히 유효하다.
액정 표시 소자 (혹은 반도체 소자) 등의 전자 디바이스는, 디바이스의 기능·성능 설계를 실시하는 스텝, 이 설계 스텝에 기초한 마스크 (혹은 레티클) 를 제작하는 스텝, 유리 기판 (혹은 웨이퍼) 을 제작하는 스텝, 상기 서술한 각 실시형태의 노광 장치, 및 그 노광 방법에 의해 마스크 (레티클) 의 패턴을 유리 기판에 전사하는 리소그래피 스텝, 노광된 유리 기판을 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, 검사 스텝 등을 거쳐 제조된다. 이 경우, 리소그래피 스텝에서, 상기 실시형태의 노광 장치를 사용하여 전술한 노광 방법이 실행되고, 유리 기판 상에 디바이스 패턴이 형성되므로, 고집적도의 디바이스를 양호한 생산성으로 제조할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서 인용한 노광 장치 등에 관한 모든 미국 특허 출원 공개 명세서 및 미국 특허 명세서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 노광 장치 및 노광 방법은, 리소그래피 공정에 있어서 물체에 조명광을 조사하여 노광하는 데에 적합하다. 또, 본 발명의 플랫 패널 디스플레이 제조 방법은, 플랫 패널 디스플레이의 생산에 적합하다.
10…액정 노광 장치
14…마스크 스테이지 장치
20…기판 스테이지 장치
34…기판 홀더
40…마스크 홀더
44…헤드 유닛
46…스케일
48…마스크 인코더 시스템
50…기판 인코더 시스템
52…스케일
56…스케일
60…헤드 유닛
90…주제어 장치
M…마스크
P…기판
14…마스크 스테이지 장치
20…기판 스테이지 장치
34…기판 홀더
40…마스크 홀더
44…헤드 유닛
46…스케일
48…마스크 인코더 시스템
50…기판 인코더 시스템
52…스케일
56…스케일
60…헤드 유닛
90…주제어 장치
M…마스크
P…기판
Claims (33)
- 광학계를 통하여 물체에 조명광을 조사하는 노광 장치로서,
상기 광학계의 하방에 배치되고, 상기 물체를 유지하는 이동체와,
상기 광학계의 광축과 직교하는 소정 평면 내에서 서로 직교하는 제 1, 제 2 방향에 관해 상기 이동체를 이동 가능한 구동계와,
상기 제 1 방향에 관해 서로 떨어져 배치되는 복수의 격자 영역을 갖는 격자 부재와, 상기 격자 부재에 대해 각각 계측 빔을 조사하고, 또한 상기 제 2 방향에 관해 이동 가능한 복수의 헤드와, 상기 제 2 방향에 관한 상기 복수의 헤드의 위치 정보를 계측하는 계측 장치를 갖고, 상기 격자 부재와 상기 복수의 헤드의 일방이 상기 이동체에 형성됨과 함께, 상기 격자 부재와 상기 복수의 헤드의 타방이 상기 이동체와 대향하도록 형성되고,
상기 복수의 헤드 중, 상기 계측 빔이 상기 복수의 격자 영역 중 적어도 하나에 조사되는 적어도 3 개의 헤드의 계측 정보와, 상기 계측 장치의 계측 정보에 기초하여, 적어도 상기 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 계측계와,
상기 계측계로 계측되는 위치 정보에 기초하여 상기 구동계를 제어하는 제어계를 구비하고,
상기 복수의 헤드는 각각, 상기 제 1 방향으로의 상기 이동체의 이동 중, 상기 계측 빔이 상기 복수의 격자 영역의 하나로부터 벗어남과 함께, 상기 하나의 격자 영역에 인접하는 다른 격자 영역으로 갈아타고,
상기 제어계는, 상기 복수의 헤드 중, 상기 하나의 격자 영역으로부터 벗어난 상기 계측 빔이 상기 다른 격자 영역으로 갈아타는, 상기 적어도 3 개의 헤드와 상이한 헤드를 사용하여 상기 이동체의 이동을 제어하기 위한 보정 정보를, 상기 적어도 3 개의 헤드의 계측 정보, 혹은 상기 적어도 3 개의 헤드를 사용하여 계측되는 상기 이동체의 위치 정보에 기초하여 취득하는, 노광 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 보정 정보는, 상기 적어도 3 개의 헤드와, 상기 상이한 헤드를 포함하는 적어도 4 개의 헤드에서 각각 상기 계측 빔이, 상기 다른 격자 영역을 포함하는, 상기 복수의 격자 영역 중 적어도 하나에 조사되고 있는 동안에 취득되는, 노광 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 보정 정보는, 상기 적어도 3 개의 헤드의 하나에서 상기 계측 빔이, 상기 다른 격자 영역을 포함하는, 상기 복수의 격자 영역 중 적어도 하나로부터 벗어나기 전에 취득되는, 노광 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 계측계는, 상기 적어도 3 개의 헤드의 하나에서 상기 계측 빔이, 상기 다른 격자 영역을 포함하는, 상기 복수의 격자 영역 중 적어도 하나로부터 벗어나기 전에, 상기 적어도 3 개의 헤드의 하나 대신에, 상기 보정 정보가 취득된 상기 상이한 헤드를 포함하는 적어도 3 개의 헤드를 사용하여 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는, 노광 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제어계는, 상기 적어도 3 개의 헤드의 하나에서 상기 계측 빔이, 상기 다른 격자 영역을 포함하는, 상기 복수의 격자 영역 중 적어도 하나로부터 벗어나기 전에, 상기 적어도 3 개의 헤드를 사용하는 상기 이동체의 이동 제어를, 상기 적어도 3 개의 헤드의 하나 대신에 상기 보정 정보가 취득된 상기 상이한 헤드를 포함하는 적어도 3 개의 헤드를 사용하는 상기 이동체의 이동 제어로 전환하는, 노광 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 격자 부재는, 상기 제 2 방향에 관해 위치가 상기 복수의 격자 영역과 상이함과 함께, 상기 제 1 방향에 관해 서로 떨어져 배치되는, 상기 복수의 격자 영역과 상이한 복수의 격자 영역을 갖고,
상기 복수의 헤드 중 적어도 하나는, 상기 계측 빔이 상기 다른 복수의 격자 영역 중 적어도 하나에 조사됨과 함께, 상기 계측 빔이 상기 복수의 격자 영역 중 적어도 하나에 조사되는 상기 적어도 3 개의 헤드 중 적어도 하나 대신에 상기 이동체의 위치 정보의 계측에서 사용되는, 노광 장치. - 광학계를 통하여 물체에 조명광을 조사하는 노광 장치로서,
상기 광학계의 하방에 배치되고, 상기 물체를 유지하는 이동체와,
상기 광학계의 광축과 직교하는 소정 평면 내에서 서로 직교하는 제 1, 제 2 방향에 관해 상기 이동체를 이동 가능한 구동계와,
상기 제 1 방향에 관해 서로 떨어져 배치되는 복수의 제 1 격자 영역 및 상기 제 2 방향에 관해 상기 복수의 제 1 격자 영역과 상이한 위치에서 상기 제 1 방향에 관해 서로 떨어져 배치되는 복수의 제 2 격자 영역을 갖는 격자 부재와, 상기 격자 부재에 대해 각각 계측 빔을 조사하고, 또한 상기 제 2 방향에 관해 이동 가능한 복수의 헤드와, 상기 제 2 방향에 관한 상기 복수의 헤드의 위치 정보를 계측하는 계측 장치를 갖고, 상기 격자 부재와 상기 복수의 헤드의 일방이 상기 이동체에 형성됨과 함께, 상기 격자 부재와 상기 복수의 헤드의 타방이 상기 이동체와 대향하도록 형성되고, 상기 복수의 헤드 중, 상기 계측 빔이 상기 복수의 제 1 및 제 2 격자 영역 중 적어도 2 개에 조사되는 적어도 3 개의 헤드의 계측 정보와, 상기 계측 장치의 계측 정보에 기초하여, 적어도 상기 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 계측계와,
상기 계측계로 계측되는 위치 정보에 기초하여 상기 구동계를 제어하는 제어계를 구비하고,
상기 복수의 헤드는 각각, 상기 제 1 방향으로의 상기 이동체의 이동 중, 상기 계측 빔이 상기 복수의 제 1 및 제 2 격자 영역의 하나로부터 벗어남과 함께, 상기 하나의 제 1 또는 제 2 격자 영역에 인접하는 다른 제 1 또는 제 2 격자 영역으로 갈아타고,
상기 제어계는, 상기 복수의 헤드 중, 상기 하나의 제 1 또는 제 2 격자 영역으로부터 벗어난 상기 계측 빔이 상기 다른 제 1 또는 제 2 격자 영역으로 갈아타는, 상기 적어도 3 개의 헤드와 상이한 헤드를 사용하여 상기 이동체의 이동을 제어하기 위한 보정 정보를, 상기 적어도 3 개의 헤드의 계측 정보, 혹은 상기 적어도 3 개의 헤드를 사용하여 계측되는 상기 이동체의 위치 정보에 기초하여 취득하는, 노광 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 보정 정보는, 상기 적어도 3 개의 헤드와, 상기 상이한 헤드를 포함하는 적어도 4 개의 헤드에서 각각 상기 계측 빔이, 상기 다른 제 1 또는 제 2 격자 영역을 포함하는, 상기 복수의 제 1 및 제 2 격자 영역 중 적어도 2 개에 조사되고 있는 동안에 취득되는, 노광 장치. - 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 보정 정보는, 상기 적어도 3 개의 헤드의 하나에서 상기 계측 빔이, 상기 다른 제 1 또는 제 2 격자 영역을 포함하는, 상기 복수의 제 1 및 제 2 격자 영역 중 적어도 2 개로부터 벗어나기 전에 취득되는, 노광 장치. - 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 계측계는, 상기 적어도 3 개의 헤드의 하나에서 상기 계측 빔이, 상기 다른 제 1 또는 제 2 격자 영역을 포함하는, 상기 복수의 제 1 및 제 2 격자 영역 중 적어도 2 개로부터 벗어나기 전에, 상기 적어도 3 개의 헤드의 하나 대신에, 상기 보정 정보가 취득된 상기 상이한 헤드를 포함하는 적어도 3 개의 헤드를 사용하여 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는, 노광 장치. - 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 제어계는, 상기 적어도 3 개의 헤드의 하나에서 상기 계측 빔이, 상기 다른 제 1 또는 제 2 격자 영역을 포함하는, 상기 복수의 제 1 및 제 2 격자 영역 중 적어도 2 개로부터 벗어나기 전에, 상기 적어도 3 개의 헤드를 사용하는 상기 이동체의 이동 제어를, 상기 적어도 3 개의 헤드의 하나 대신에 상기 보정 정보가 취득된 상기 상이한 헤드를 포함하는 적어도 3 개의 헤드를 사용하는 상기 이동체의 이동 제어로 전환하는, 노광 장치. - 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 적어도 3 개의 헤드는, 상기 복수의 제 1 격자 영역 중 적어도 하나에 상기 계측 빔을 조사하는 적어도 하나의 헤드와, 상기 복수의 제 2 격자 영역 중 적어도 하나에 상기 계측 빔을 조사하는 적어도 2 개의 헤드를 포함하는, 노광 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 계측계는, 상기 복수의 제 1 격자 영역 중 적어도 하나에 상기 계측 빔을 조사하는 상기 적어도 1 개의 헤드를 이동하는 제 1 구동부와, 상기 복수의 제 2 격자 영역 중 적어도 하나에 상기 계측 빔을 조사하는 상기 적어도 2 개의 헤드를 이동하는 제 2 구동부를 갖고,
상기 제어계는, 적어도 상기 조명광의 상기 물체로의 조사 중, 상기 적어도 3 개의 헤드에서 각각, 상기 제 2 방향에 관해 상기 계측 빔이 상기 복수의 제 1 및 제 2 격자 영역으로부터 벗어나지 않게, 상기 제 1, 제 2 구동부를 제어하는, 노광 장치. - 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 복수의 헤드는, 상기 제 1 방향에 관해, 상기 복수의 제 1 격자 영역 중 인접하는 1 쌍의 제 1 격자 영역의 간격보다 넓은 간격으로 상기 계측 빔을 조사하는 적어도 2 개의 헤드와, 상기 제 1 방향에 관해, 상기 복수의 제 2 격자 영역 중 인접하는 1 쌍의 제 2 격자 영역의 간격보다 넓은 간격으로 상기 계측 빔을 조사하는 적어도 2 개의 헤드를 포함하는, 노광 장치. - 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 격자 영역과 상기 복수의 제 2 격자 영역은, 상기 이동체의 상면측에서 상기 제 2 방향에 관해 상기 물체의 재치 영역의 양측, 혹은 상기 이동체의 상방에서 상기 제 2 방향에 관해 상기 광학계의 양측에 배치되는, 노광 장치. - 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 및 제 2 격자 영역은 각각, 서로 상이한 복수의 스케일에 형성됨과 함께, 반사형의 2 차원 격자 혹은 서로 배열 방향이 상이한 2 개의 1 차원 격자를 갖는, 노광 장치. - 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 복수의 헤드는 각각, 상기 소정 평면 내에서 서로 교차하는 2 방향의 일방을 계측 방향으로 하고,
상기 계측계로 계측에 사용되는 상기 적어도 3 개의 헤드는, 상기 2 방향의 일방을 계측 방향으로 하는 적어도 1 개의 헤드와, 상기 2 방향의 타방을 계측 방향으로 하는 적어도 2 개의 헤드를 포함하는, 노광 장치. - 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 복수의 헤드는, 상기 소정 평면 내에서 상기 제 1 방향과 상이한 방향을 계측 방향으로 하는 헤드를 포함하고,
상기 계측계는, 상기 계측 방향이 상기 제 1 방향과 상이한 헤드를 사용하여 상기 이동체의 위치 정보를 계측하기 위해 상기 계측 장치의 계측 정보를 사용하는, 노광 장치. - 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 복수의 헤드는, 상기 제 2 방향에 관해 상기 이동체와 상대 이동 가능한, 노광 장치. - 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 복수의 헤드는 각각, 상기 소정 평면 내에서 서로 교차하는 2 방향의 일방과, 상기 소정 평면과 직교하는 제 3 방향의 2 방향을 계측 방향으로 하고,
상기 계측계는, 상기 적어도 3 개의 헤드를 사용하여, 상기 제 3 방향을 포함하는, 상기 3 자유도 방향과 상이한 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보를 계측 가능한, 노광 장치. - 제 20 항에 있어서,
상기 보정 정보는, 상기 상이한 헤드를 사용하여 상기 제 3 방향에 관한 상기 이동체의 이동을 제어하기 위한 보정 정보를 포함하는, 노광 장치. - 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 물체는, 상기 광학계를 통하여 상기 조명광으로 조명되는 마스크인, 노광 장치. - 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 물체는, 상기 광학계를 통하여 상기 조명광으로 노광되는 기판이고,
상기 광학계는, 상기 조명광으로 조명되는 마스크의 패턴의 부분 이미지를 각각 상기 기판 상에 투영하는 복수의 투영 광학계를 갖는, 노광 장치. - 제 23 항에 있어서,
상기 복수의 투영 광학계를 지지하는 프레임 부재를, 추가로 구비하고,
상기 격자 부재와 상기 복수의 헤드의 타방은, 상기 프레임 부재에 형성되는, 노광 장치. - 제 23 항에 있어서,
상기 복수의 투영 광학계를 지지하는 프레임 부재를, 추가로 구비하고,
상기 계측 장치는, 상기 복수의 헤드에 스케일 부재와 제 2 헤드의 일방이 형성됨과 함께, 상기 스케일 부재와 상기 제 2 헤드의 타방이 상기 복수의 헤드에 대향하도록 상기 프레임 부재에 형성되고, 상기 제 2 헤드를 통하여 상기 스케일 부재에 계측 빔을 조사하여, 상기 복수의 헤드의 위치 정보를 계측하는, 노광 장치. - 제 25 항에 있어서,
상기 계측 장치는, 상기 스케일 부재에 대해 서로 상이한 위치에 복수의 상기 계측 빔을 조사하여, 상기 제 2 방향과 상이한 방향에 관한 상기 복수의 헤드의 위치 정보를 계측하는, 노광 장치. - 제 23 항에 있어서,
상기 기판은, 상기 복수의 투영 광학계를 통하여 상기 조명광으로 주사 노광되고,
상기 복수의 투영 광학계는, 상기 주사 노광에 있어서 상기 기판이 이동되는 주사 방향과 직교하는 방향에 관해 서로 위치가 상이한 복수의 투영 영역에 상기 부분 이미지를 각각 투영하는, 노광 장치. - 제 27 항에 있어서,
상기 기판은, 상기 주사 노광에 있어서 상기 제 1 방향 또는 상기 제 2 방향으로 이동되는, 노광 장치. - 제 23 항에 있어서,
상기 기판은, 적어도 한 변의 길이, 또는 대각 길이가 500 ㎜ 이상이고, 플랫 패널 디스플레이용인, 노광 장치. - 플랫 패널 디스플레이 제조 방법으로서,
제 1 항 또는 제 7 항에 기재된 노광 장치를 사용하여 기판을 노광하는 것과,
상기 노광된 기판을 현상하는 것을 포함하는, 플랫 패널 디스플레이 제조 방법. - 광학계를 통하여 조명광으로 물체를 노광하는 노광 방법으로서,
상기 광학계의 광축과 직교하는 소정 평면 내의 1 방향에 관해 서로 떨어져 배치되는 복수의 격자 영역을 갖는 격자 부재와, 상기 격자 부재에 대해 각각 계측 빔을 조사하고, 또한 상기 소정 평면 내에서 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향에 관해 이동 가능한 복수의 헤드와, 상기 제 2 방향에 관한 상기 복수의 헤드의 위치 정보를 계측하는 계측 장치를 갖고, 상기 격자 부재와 상기 복수의 헤드의 일방이 상기 물체를 유지하는 이동체에 형성됨과 함께, 상기 격자 부재와 상기 복수의 헤드의 타방이 상기 이동체와 대향하도록 형성되는 계측계에 의해, 상기 복수의 헤드 중, 상기 계측 빔이 상기 복수의 격자 영역 중 적어도 하나에 조사되는 적어도 3 개의 헤드의 계측 정보와, 상기 계측 장치의 계측 정보에 기초하여, 적어도 상기 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 것과,
상기 계측계로 계측되는 위치 정보에 기초하여 상기 이동체를 이동하는 것을 포함하고,
상기 복수의 헤드는 각각, 상기 제 1 방향으로의 상기 이동체의 이동 중, 상기 계측 빔이 상기 복수의 격자 영역의 하나로부터 벗어남과 함께, 상기 하나의 격자 영역에 인접하는 다른 격자 영역으로 갈아타고,
상기 복수의 헤드 중, 상기 하나의 격자 영역으로부터 벗어난 상기 계측 빔이 상기 다른 격자 영역으로 갈아타는, 상기 적어도 3 개의 헤드와 상이한 헤드를 사용하여 상기 이동체의 이동을 제어하기 위한 보정 정보를, 상기 적어도 3 개의 헤드의 계측 정보, 혹은 상기 적어도 3 개의 헤드를 사용하여 계측되는 상기 이동체의 위치 정보에 기초하여 취득하는, 노광 방법. - 광학계를 통하여 조명광으로 물체를 노광하는 노광 방법으로서,
상기 광학계의 광축과 직교하는 소정 평면 내의 제 1 방향에 관해 서로 떨어져 배치되는 복수의 제 1 격자 영역 및 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향에 관해 상기 복수의 제 1 격자 영역과 상이한 위치에서 상기 제 1 방향에 관해 서로 떨어져 배치되는 복수의 제 2 격자 영역을 갖는 격자 부재와, 상기 격자 부재에 대해 각각 계측 빔을 조사하고, 또한 상기 제 2 방향에 관해 이동 가능한 복수의 헤드와, 상기 제 2 방향에 관한 상기 복수의 헤드의 위치 정보를 계측하는 계측 장치를 갖고, 상기 격자 부재와 상기 복수의 헤드의 일방이 상기 물체를 유지하는 이동체에 형성됨과 함께, 상기 격자 부재와 상기 복수의 헤드의 타방이 상기 이동체와 대향하도록 형성되는 계측계에 의해, 상기 복수의 헤드 중, 상기 계측 빔이 상기 복수의 제 1 및 제 2 격자 영역 중 적어도 2 개에 조사되는 적어도 3 개의 헤드의 계측 정보와, 상기 계측 장치의 계측 정보에 기초하여, 적어도 상기 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 것과,
상기 계측계로 계측되는 위치 정보에 기초하여 상기 이동체를 이동하는 것을 포함하고,
상기 복수의 헤드는 각각, 상기 제 1 방향으로의 상기 이동체의 이동 중, 상기 계측 빔이 상기 복수의 제 1 및 제 2 격자 영역의 하나로부터 벗어남과 함께, 상기 하나의 제 1 또는 제 2 격자 영역에 인접하는 다른 제 1 또는 제 2 격자 영역으로 갈아타고,
상기 복수의 헤드 중, 상기 하나의 제 1 또는 제 2 격자 영역으로부터 벗어난 상기 계측 빔이 상기 다른 제 1 또는 제 2 격자 영역으로 갈아타는, 상기 적어도 3 개의 헤드와 상이한 헤드를 사용하여 상기 이동체의 이동을 제어하기 위한 보정 정보를, 상기 적어도 3 개의 헤드의 계측 정보, 혹은 상기 적어도 3 개의 헤드를 사용하여 계측되는 상기 이동체의 위치 정보에 기초하여 취득하는, 노광 방법. - 플랫 패널 디스플레이 제조 방법으로서,
제 31 항 또는 제 32 항에 기재된 노광 방법을 사용하여 기판을 노광하는 것과,
상기 노광된 기판을 현상하는 것을 포함하는, 플랫 패널 디스플레이 제조 방법.
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