KR20080107363A - 노광 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

노광 장치 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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히로유키 나가사카
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가부시키가이샤 니콘
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Abstract

노광 장치 (EX) 는, 제 1 시야 영역 (FA1) 과, 제 1 시야 영역 (FA1) 과는 상이한 제 2 시야 영역 (FA2) 을 갖고, 패턴 (PA) 의 이미지를 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 및 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 에 투영하는 투영 광학계 (PL) 를 구비한다. 제 1 시야 영역 (FA1) 을 통하여 노광 광 (EL) 에 의해 패턴 (PA) 의 이미지가 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 에 형성되고, 제 2 시야 영역 (FA2) 을 통하여 노광 광 (EL) 에 의해 패턴 (PA) 의 이미지가 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 에 형성된다. 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 에 형성되는 패턴 (PA) 의 이미지로 제 1 기판 (P1) 이 노광되고, 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 에 형성되는 패턴 (PA) 의 이미지로 제 2 기판 (P2) 이 노광된다.
Figure P1020087019415
노광 장치, 투영 광학계, 시야 영역, 이미지 필드 영역, 디바이스 제조 방법

Description

노광 장치 및 디바이스 제조 방법{EXPOSURE APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
기술분야
본 발명은 기판을 노광하는 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
본원은 2006 년 3 월 3 일에 출원된 일본특허출원 제 2006-057786 호에 근거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
배경기술
반도체 디바이스나 액정 표시 디바이스 등의 마이크로 디바이스의 제조 공정 중 하나인 포트리소그래피 공정에서는, 마스크의 패턴의 이미지로 감광성의 기판을 노광하는 노광 장치가 사용된다. 하기 특허문헌 1 에는, 복수의 마스크를 사용해서 복수의 기판의 각각을 병행하여 처리하는 노광 장치에 관한 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 1 : 일본공개특허공보 소61-161718호
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
그런데, 노광 장치에는, 높은 스루풋으로 기판을 처리하는 것이 요구된다. 복수의 마스크를 사용하여 복수의 기판의 각각을 병행하여 처리함으로써 스루풋 의 향상을 목표로 하는 경우, 복수의 마스크를 준비할 필요가 있기 때문에, 복수의 마스크를 준비하는 것에 의한 비용의 상승, 나아가서는 마이크로 디바이스의 제조 비용의 상승을 초래할 가능성이 있다.
본 발명은 비용을 억제하면서 스루풋을 향상시킬 수 있는 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명은 실시형태에 나타내는 각 도면에 대응되는 이하의 구성을 채용하고 있다. 단, 각 요소에 부여한 괄호 달린 부호는 그 요소의 예시에 지나지 않고, 각 요소를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 기판을 노광하는 노광 장치에 있어서, 제 1 시야 (visual field) 영역 (FA1) 과, 제 1 시야 영역 (FA1) 과는 상이한 제 2 시야 영역 (FA2) 을 갖고, 패턴 (PA) 의 이미지를 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 및 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 에 투영하는 투영 광학계 (PL) 로서, 제 1 시야 영역 (FA1) 을 통하여 노광 광 (EL) 에 의해 패턴 (PA) 의 이미지가 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 에 형성되고, 제 2 시야 영역 (FA2) 을 통하여 노광 광 (EL) 에 의해 패턴 (PA) 의 이미지가 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 에 형성되는 투영 광학계를 구비하고, 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 에 형성되는 패턴 (PA) 의 이미지로 제 1 기판 (P1) 을 노광하고, 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 에 형성되는 패턴 (PA) 의 이미지로 제 2 기판 (P2) 을 노광하는 노광 장치 (EX) 가 제공된다.
본 발명의 제 1 양태에 의하면, 비용을 억제하면서 스루풋을 향상시킬 수 있 고, 기판을 효율적으로 노광할 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 상기 양태의 노광 장치 (EX) 를 사용하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제 2 양태에 의하면, 기판을 효율적으로 노광할 수 있는 노광 장치를 사용하여 디바이스를 제조할 수 있다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 비용을 억제하면서 스루풋을 향상시킬 수 있고, 기판을 효율적으로 노광할 수 있다. 따라서, 디바이스를 양호한 생산성으로 제조할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 제 1 실시형태에 관련된 노광 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2 는 제 1 실시형태에 관련된 마스크와 시야 영역의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3 은 기판 스테이지를 상방으로부터 본 도면이다.
도 4 는 제 2 실시형태에 관련된 노광 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 5 는 제 2 실시형태에 관련된 기판 스테이지를 나타내는 단면도이다.
도 6a 는 제 3 실시형태에 관련된 마스크와 시야 영역의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6b 는 제 3 실시형태에 관련된 마스크와 시야 영역의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7a 는 제 4 실시형태에 관련된 마스크와 시야 영역의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7b 는 제 4 실시형태에 관련된 마스크와 시야 영역의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8 은 제 5 실시형태에 관련된 노광 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 9 는 제 6 실시형태에 관련된 노광 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 10 은 마이크로 디바이스의 제조 공정의 일례를 나타내는 플로우차트 도면이다.
부호의 설명
1 : 광원 장치
2 : 마스크 스테이지
3 : 계측 시스템
4 : 제 1 기판 스테이지
5 : 제 2 기판 스테이지
7 : 제어 장치
21 : 제 1 광학 소자군
22 : 제 2 광학 소자군
23 : 제 3 광학 소자군
40 : 메인 스테이지
41 : 제 1 서브 스테이지
42 : 제 2 서브 스테이지
50 : 광학 부재
51 : 제 1 반사면
52 : 제 2 반사면
AR1 : 제 1 이미지 필드 영역
AR2 : 제 2 이미지 필드 영역
AR3 : 제 3 이미지 필드 영역
AR4 : 제 4 이미지 필드 영역
BR1 : 제 1 광로
BR2 : 제 2 광로
EL : 노광 광
EX : 노광 장치
FA1 : 제 1 시야 영역
FA2 : 제 2 시야 영역
IL : 조명계
M : 마스크
P1 : 제 1 기판
P2 : 제 2 기판
P3 : 제 3 기판
P4 : 제 4 기판
PA : 패턴
PL : 투영 광학계
S : 쇼트 영역
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, XYZ 직교 좌표계를 설정하고, 이 XYZ 직교 좌표계를 참조하면서 각 부재의 위치 관계에 대해 설명한다. 수평면 내에 있어서의 소정 방향을 X 축 방향, 수평면 내에 있어서 X 축 방향과 직교하는 방향을 Y 축 방향, X 축 방향 및 Y 축 방향의 각각에 직교하는 방향 (즉, 연직 방향) 을 Z 축 방향으로 한다. 또, X 축, Y 축, 및 Z 축 주위의 회전 (경사) 방향을 각각 θX, θY, 및 θZ 방향으로 한다.
<제 1 실시형태>
제 1 실시형태에 대해 설명한다. 도 1 은 제 1 실시형태에 관련된 노광 장치 (EX) 를 나타내는 개략 구성도이다. 도 1 에 있어서, 노광 장치 (EX) 는 패턴 (PA) 을 갖는 마스크 (M) 를 유지하여 이동 가능한 마스크 스테이지 (2) 와, 제 1 기판 (P1) 을 유지하여 이동 가능한 제 1 기판 스테이지 (4) 와, 제 1 기판 (P1) 과는 상이한 제 2 기판 (P2) 을 유지하여 이동 가능한 제 2 기판 스테이지 (5) 와, 각 스테이지의 위치 정보를 계측 가능한 계측 시스템 (3) 과, 마스크 (M) 의 패턴 (PA) 을 노광 광 (EL) 으로 조명하는 조명계 (IL) 와, 노광 광 (EL) 으로 조명된 패턴 (PA) 의 이미지를 제 1 기판 (P1) 상 (上) 및 제 2 기판 (P2) 상의 각 각에 투영하는 투영 광학계 (PL) 와, 노광 장치 (EX) 전체의 동작을 제어하는 제어 장치 (7) 를 구비하고 있다. 제 1 기판 스테이지 (4) 및 제 2 기판 스테이지 (5) 는, 투영 광학계 (PL) 의 광사출측 (光射出側), 즉 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에서, 베이스 부재 (BP) 상에서 이동 가능하다. 제 2 기판 스테이지 (5) 는 제 1 기판 스테이지 (4) 와는 독립적으로 이동 가능하다.
또한, 여기서 말하는 기판은, 예를 들어 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 웨이퍼 등의 기재 상에 감광재 (포토레지스트) 를 도포한 것을 포함하고, 감광막과는 별도로 보호막 (탑코트막) 등의 각종의 막을 도포한 것도 포함한다. 마스크는 기판 상에 축소 투영되는 디바이스 패턴이 형성된 레티클을 포함하고, 예를 들어 유리판 등의 투명판 부재 상에 크롬 등의 차광막을 사용하여 소정의 패턴이 형성된 것이다. 이 투과형 마스크는, 차광막으로 패턴이 형성되는 바이너리 마스크에 한정되지 않고, 예를 들어 하프톤형, 또는 공간 주파수 변조형 등의 위상 시프트 마스크도 포함한다. 또, 본 실시형태에 있어서는, 마스크로서 투과형의 마스크를 사용하지만, 반사형의 마스크를 사용해도 된다.
본 실시형태의 투영 광학계 (PL) 는, 제 1 시야 영역 (FA1) 과, 제 1 시야 영역 (FA1) 과는 상이한 제 2 시야 영역 (FA2) 을 갖고 있다. 본 실시형태에 있어서는, 제 1 시야 영역 (FA1) 과 제 2 시야 영역 (FA2) 은 Y 축 방향으로 떨어져 있다. 또, 본 실시형태의 투영 광학계 (PL) 는, 그 투영 광학계 (PL) 의 광사출측, 즉 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에, 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 과 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 을 소정 위치 관계로 설정한다. 투영 광학계 (PL) 는, 제 1 시야 영역 (FA1) 내에 위치하는 마스크 (M) 의 패턴 (PA) 으로부터의 노광 광 (EL) 에 기초하여, 그 패턴 (PA) 의 이미지를 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 에 형성함과 함께, 제 2 시야 영역 (FA2) 내에 위치하는 마스크 (M) 의 패턴 (PA) 으로부터의 노광 광 (EL) 에 기초하여, 그 패턴 (PA) 의 이미지를 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 에 형성한다.
본 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 에 의해 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 에 형성되는 패턴 (PA) 의 이미지로, 제 1 기판 스테이지 (4) 에 유지되어 있는 제 1 기판 (P1) 상의 쇼트 영역 (S) 을 노광하고, 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 에 형성되는 패턴 (PA) 의 이미지로, 제 2 기판 스테이지 (5) 에 유지되어 있는 제 2 기판 (P2) 상의 쇼트 영역 (S) 을 노광한다. 구체적으로는, 노광 장치 (EX) 는 제 1 시야 영역 (FA1) 내에 위치하는 마스크 (M) 의 패턴 (PA) 을 조명계 (IL) 로부터 사출된 노광 광 (EL) 으로 조명함과 함께, 제 2 시야 영역 (FA2) 내에 위치하는 마스크 (M) 의 패턴 (PA) 을 조명계 (IL) 로부터 사출된 노광 광 (EL) 으로 조명한다. 투영 광학계 (PL) 의 제 1 시야 영역 (FA1) 내에 위치하는 패턴 (PA) 으로부터의 노광 광 (EL) 에 기초하여, 제 1 기판 (P1) 상에 형성된 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 에 패턴 (PA) 의 이미지가 형성된다. 투영 광학계 (PL) 의 제 2 시야 영역 (FA2) 내에 위치하는 패턴 (PA) 으로부터의 노광 광 (EL) 에 기초하여, 제 2 기판 (P2) 상에 형성된 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 에 패턴 (PA) 의 이미지가 형성된다. 노광 장치 (EX) 는 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 에 형성되는 패턴 (PA) 의 이미지로 제 1 기판 (P1) 을 노광하고, 제 2 이미 지 필드 영역 (AR2) 에 형성되는 패턴 (PA) 의 이미지로 제 2 기판 (P2) 을 노광한다.
또, 본 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 마스크 (M) 와 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 을 소정의 주사 방향으로 동기 이동시키면서, 마스크 (M) 의 패턴 (PA) 의 이미지를 제 1 기판 (P1) 상 (上) 및 제 2 기판 (P2) 상의 각각에 투영하는 주사형 노광 장치 (소위 스캐닝 스텝퍼) 이다. 본 실시형태에 있어서는, 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 의 주사 방향 (동기 이동 방향) 을 Y 축 방향으로 한다. 또, 본 실시형태에 있어서는, 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 의 Y 축 방향에 대한 이동과 동기하여, 마스크 (M) 도 Y 축 방향으로 이동한다. 즉, 본 실시형태에 있어서는, 마스크 (M) 의 주사 방향 (동기 이동 방향) 도 Y 축 방향이다.
본 실시형태에 있어서는, 노광 장치 (EX) 는 제 1 기판 (P1) 의 노광과 제 2 기판 (P2) 의 노광 중 적어도 일부를 병행하여 실행한다. 노광 장치 (EX) 는, 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 에 대하여 제 1 기판 (P1) 의 쇼트 영역 (S) 을 Y 축 방향으로 이동시키면서, 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 에 형성되는 패턴 (PA) 의 이미지로 제 1 기판 (P1) 상의 쇼트 영역 (S) 을 노광한다. 또, 노광 장치 (EX) 는, 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 에 대하여 제 2 기판 (P2) 의 쇼트 영역 (S) 을 Y 축 방향으로 이동시키면서, 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 에 형성되는 패턴 (PA) 의 이미지로 제 2 기판 (P2) 상의 쇼트 영역 (S) 을 노광한다. 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 의 각각의 쇼트 영역 (S) 의 노광 중에 있어서, 마스 크 (M) 도 Y 축 방향으로 이동하고, 투영 광학계 (PL) 의 제 1 시야 영역 (FA1) 및 제 2 시야 영역 (FA2) 에 대하여 마스크 (M) 의 패턴 (PA) 이 Y 축 방향으로 이동한다.
조명계 (IL) 에 대해 설명한다. 본 실시형태의 조명계 (IL) 는 1 개의 광원 장치 (1) 로부터의 노광 광 (EL) 을 2 개의 노광 광 (EL) 으로 분할하고, 그들 분할한 노광 광 (EL) 의 각각을, 투영 광학계 (PL) 의 제 1 시야 영역 (FA1) 과 제 2 시야 영역 (FA2) 에 조사한다. 상술한 바와 같이, 제 1 시야 영역 (FA1) 과 제 2 시야 영역 (FA2) 은 Y 축 방향으로 떨어져 있다. 조명계 (IL) 는 서로 떨어진 제 1 시야 영역 (FA1) 과 제 2 시야 영역 (FA2) 에 노광 광 (EL) 을 조사한다.
제어 장치 (7) 는, 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 을 노광할 때, 마스크 스테이지 (2) 에 유지된 마스크 (M) 를 투영 광학계 (PL) 의 제 1 시야 영역 (FA1) 및 제 2 시야 영역 (FA2) 에 배치한다. 마스크 (M) 의 패턴 (PA) 이 형성된 패턴 형성 영역 중에서, 제 1 시야 영역 (FA1) 및 제 2 시야 영역 (FA2) 에 배치된 2 개의 소정 영역의 각각은, 조명계 (IL) 에 의해 투영 광학계 (PL) 의 제 1 시야 영역 (FA1) 및 제 2 시야 영역 (FA2) 의 각각에 조사되는 노광 광 (EL) 에 의해 조명된다. 마스크 (M) 는 마스크 스테이지 (2) 에 유지된다. 조명계 (IL) 는 제 1 시야 영역 (FA1) 및 제 2 시야 영역 (FA2) 에 배치된 마스크 (M) 상의 2 개의 소정 영역을 균일한 조도 분포의 노광 광 (EL) 으로 조명한다.
다음으로, 마스크 스테이지 (2) 에 대해 설명한다. 도 1 에 있어서, 마 스크 스테이지 (2) 는, 예를 들어 리니어 모터 등의 액츄에이터를 포함하는 마스크 스테이지 구동 장치 (2D) 의 구동에 의해, 마스크 (M) 를 유지하고, 적어도 X 축, Y 축, Z 축, θX, θY, 및 θZ 방향의 6 자유도의 방향으로 이동 가능하다. 마스크 스테이지 (2) 는, 마스크 (M) 의 패턴 (PA) 이 형성된 패턴 형성면과 XY 평면이 거의 평행이 되도록 마스크 (M) 를 유지한다. 마스크 스테이지 (2) (나아가서는, 마스크 (M)) 의 위치 정보는 계측 시스템 (3) 의 레이저 간섭계 (32) 에 의해 계측된다. 레이저 간섭계 (32) 는 마스크 스테이지 (2) 상에 형성된 이동경의 반사면 (32K) 을 사용하여 마스크 스테이지 (2) 의 위치 정보를 계측한다. 제어 장치 (7) 는 레이저 간섭계 (32) 의 계측 결과에 기초하여 마스크 스테이지 구동 장치 (2D) 를 구동하고, 마스크 스테이지 (2) 에 유지되어 있는 마스크 (M) 의 위치 제어를 실시한다.
도 2 는 마스크 스테이지 (2) 에 유지된 마스크 (M) 를 나타내는 평면도이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 마스크 스테이지 (2) 는, 마스크 (M) 의 패턴 (PA) 이 형성된 패턴 형성면과 XY 평면이 거의 평행이 되도록 마스크 (M) 를 유지한다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 시야 영역 (FA1) 과 제 2 시야 영역 (FA2) 은 Y 축 방향으로 떨어져 있다. 상술한 바와 같이, 조명계 (IL) 는 노광 광 (EL) 을 투영 광학계 (PL) 의 제 1 시야 영역 (FA1) 과 제 2 시야 영역 (FA2) 에 조사한다. 제어 장치 (7) 는 마스크 스테이지 (2) 에서 유지한 마스크 (M) 의 패턴 (PA) 이 형성된 패턴 형성 영역을 제 1 시야 영역 (FA1) 및 제 2 시야 영역 (FA2) 에 배치한다. 이로써, 그 패턴 형성 영역의 2 개의 소정 영역 의 각각에, 조명계 (IL) 로부터의 노광 광 (EL) 을 조사할 수 있다. 또, 본 실시형태에 있어서는, 조명계 (IL) 로부터의 노광 광 (EL) 이 조사되는 제 1 시야 영역 (FA1) 및 제 2 시야 영역 (FA2) 의 각각은, 블라인드 장치 (15) 의 제 1 개구 (15A) 및 제 2 개구 (15B) 에 의해, X 축 방향을 길이 방향으로 하는 직사각형상 (슬릿상) 으로 설정된다. 즉, 제 1 개구 (15A) 및 제 2 개구 (15B) 는 X 축 방향을 따른 장축을 갖는 직사각형상을 갖는다.
마스크 스테이지 (2) 는 패턴 (PA) 을 갖는 마스크 (M) 를 제 1 시야 영역 (FA1) 및 제 2 시야 영역 (FA2) 에 대하여 Y 축 방향으로 이동 가능하다. 제어 장치 (7) 는, 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 을 노광할 때, 마스크 (M) 중에서, 적어도 패턴 (PA) 이 형성된 패턴 형성 영역이 제 1 시야 영역 (FA1) 및 제 2 시야 영역 (FA2) 의 각각을 통과하도록, 마스크 스테이지 (2) 를 제어하여 마스크 (M) 를 Y 축 방향으로 이동시킨다.
다음으로, 도 1 을 참조하면서 투영 광학계 (PL) 에 대해 설명한다. 투영 광학계 (PL) 는, 제 1 시야 영역 (FA1) 내에 위치하는 패턴 (PA) 으로부터의 노광 광 (EL) 에 기초하여 패턴 (PA) 의 이미지를 소정의 배율 (투영 배율) 로 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 에 형성 (투영) 하고, 제 2 시야 영역 (FA2) 내에 위치하는 패턴 (PA) 으로부터의 노광 광 (EL) 에 기초하여 패턴 (PA) 의 이미지를 소정의 배율 (투영 배율) 로 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 에 형성 (투영) 한다. 본 실시형태의 투영 광학계 (PL) 는, 그 투영 배율이 예를 들어 1/4, 1/5, 1/8 등의 축소계이다. 또한, 투영 광학계 (PL) 로는, 축소계, 등배계 및 확대계 중 어느 것이어도 된다. 또, 투영 광학계 (PL) 의 복수의 광학 소자는 도시되지 않은 경통에서 유지되어 있다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 투영 광학계 (PL) 는, 제 1 시야 영역 (FA1) 으로부터의 노광 광 (EL) 의 광로인 제 1 광로 (BR1) 중에 배치된 제 1 반사면 (51) 과, 제 2 시야 영역 (FA2) 으로부터의 노광 광 (EL) 의 광로인 제 2 광로 (BR2) 중에 배치된 제 2 반사면 (52) 을 갖는 광학 부재 (50) 를 구비하고 있다. 제 1 시야 영역 (FA1) 으로부터의 제 1 광로 (BR1) 를 진행하는 노광 광 (EL) 은 제 1 반사면 (51) 을 거쳐 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 으로 유도되고, 제 2 광로 (BR2) 를 진행하는 노광 광 (EL) 은 제 2 반사면 (52) 을 거쳐 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 으로 유도된다.
구체적으로는, 투영 광학계 (PL) 는, 패턴 (PA) 으로부터의 노광 광 (EL) 을 제 1 반사면 (51) 및 제 2 반사면 (52) 으로 유도하는 제 1 광학 소자군 (21) 과, 제 1 반사면 (51) 에서 반사된 노광 광 (EL) 을 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 으로 유도하는 제 2 광학 소자군 (22) 과, 제 2 반사면 (52) 에서 반사된 노광 광 (EL) 을 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 로 유도하는 제 3 광학 소자군 (23) 을 갖고 있다. 제 1 시야 영역 (FA1) 내에 위치하는 패턴 (PA) 으로부터의 노광 광 (EL) 은, 제 1 광학 소자군 (21) 으로 유도되어 제 1 반사면 (51) 에 입사하고, 그 제 1 반사면 (51) 에서 반사된 후, 제 2 광학 소자군 (22) 으로 유도되어 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 에 조사된다. 그 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 에, 제 1 시야 영역 (FA1) 내에 위치하는 패턴 (PA) 의 이미지가 형성된다. 동일하게, 제 2 시야 영역 (FA2) 내에 위치하는 패턴 (PA) 으로부터의 노광 광 (EL) 은, 제 1 광학 소자군 (21) 으로 유도되어 제 2 반사면 (52) 에 입사하고, 그 제 2 반사면 (52) 에서 반사된 후, 제 3 광학 소자군 (23) 으로 유도되어 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 에 조사된다. 그 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 에, 제 2 시야 영역 (FA2) 내에 위치하는 패턴 (PA) 의 이미지가 형성된다.
본 실시형태에 있어서는, 제 1 광학 소자군 (21) 은 패턴 (PA) 의 이미지를 1 회 결상시킨다. 제 2 광학 소자군 (22) 은, 제 1 반사면 (51) 으로부터의 노광 광 (EL) 이 입사하는 제 1 부분군 (22A) 과, 제 1 기판 (P1) 과 대향하는 광학 소자를 포함하는 제 2 부분군 (22B) 과, 제 1 부분군 (22A) 을 통한 노광 광 (EL) 을 제 2 부분군 (22B) 을 향하여 반사하는 반사면 (22C) 을 갖는 반사 부재를 포함한다. 제 1 부분군 (22A) 과 제 2 부분군 (22B) 은 패턴 (PA) 의 이미지를 각각 1 회씩 결상시킨다. 따라서, 제 1 시야 영역 (FA1) 과 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 사이에 배치된 광학계에 의한 결상 횟수는 3 회이다. 제 3 광학 소자군 (23) 은, 제 2 반사면 (52) 으로부터의 노광 광 (EL) 이 입사하는 제 3 부분군 (23A) 과, 제 2 기판 (P2) 과 대향하는 광학 소자를 포함하는 제 4 부분군 (23B) 과, 제 3 부분군 (23A) 을 통한 노광 광 (EL) 을 제 4 부분군 (23B) 을 향하여 반사하는 반사면 (23C) 을 갖는 반사 부재를 포함한다. 제 3 부분군 (23A) 과 제 4 부분군 (23B) 은 패턴 (PA) 의 이미지를 각각 1 회씩 결상시킨다. 따라서, 제 2 시야 영역 (FA2) 과 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 사이에 배치된 광학계에 의한 결상 횟수는 3 회이다.
본 실시형태에 있어서는, 광학 부재 (50) 는 프리즘을 포함한다. 제 1 반사면 (51) 및 제 2 반사면 (52) 은, 제 1 시야 영역 (FA1) 및 제 2 시야 영역 (FA2) 과 광학적으로 공액인 위치 또는 그 근방에 배치되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 제 1 반사면 (51) 과 제 2 반사면 (52) 은 XY 평면에 대하여 경사지는 경사면이다. 제 1 반사면 (51) 과 제 2 반사면 (52) 이 교차되어 형성되는 선분 (정점 ; 53) 은 X 축과 평행이다. 광학 부재 (50) 에는, 제 1 반사면 (51) 과 제 2 반사면 (52) 에 의해, 제 1 광학 소자군 (21) 에 가까워지도록 돌출되는 볼록부가 형성된다. 광학 부재 (50) 의 볼록부의 YZ 평면과 평행한 단면 형상은, 제 1 반사면 (51) 과 제 2 반사면 (52) 에 의해 V 자 형상으로 형성되어 있다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 제 1 광학 소자군 (21) 의 광축 (AX1) 은 Z 축과 거의 평행이다. 제 2 광학 소자군 (22) 의 제 1 부분군 (22A) 의 광축 (AX2) 과 제 3 광학 소자군 (23) 의 제 3 부분군 (23A) 의 광축 (AX4) 은 Y 축과 거의 평행으로서 서로 공축 (共軸) 이 되어 있다. 따라서, 광축 (AX1) 과 광축 (AX2) 과 광축 (AX4) 은 1 개의 점에서 교차되어 있다. 또, 제 2 광학 소자군 (22) 의 제 2 부분군 (22B) 의 광축 (AX3) 과 제 3 광학 소자군 (23) 의 제 4 부분군 (23B) 의 광축 (AX5) 은 Z 축과 거의 평행이다. 광학 부재 (50) 는, 광축 (AX1) 과 광축 (AX2) 과 광축 (AX4) 의 교점과, 선분 (정점 ; 53) 이 일치하도록 배치되어 있다.
다음으로, 제 1 기판 스테이지 (4) 에 대해 설명한다. 제 1 기판 스테이 지 (4) 는 에어 베어링 (4A) 에 의해, 베이스 부재 (BP) 의 상면 (가이드면) 에 대하여 비접촉 지지되어 있고, 노광 광 (EL) 이 조사되어, 패턴 (PA) 의 이미지가 형성되는 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 을 포함하는 소정 영역 내에서 제 1 기판 (P1) 을 유지하여 이동 가능하다. 베이스 부재 (BP) 의 상면은 XY 평면과 거의 평행이며, 제 1 기판 스테이지 (4) 는 베이스 부재 (BP) 상 (上) 을 XY 평면을 따라 이동 가능하다. 또, 제 1 기판 스테이지 (4) 는 제 1 기판 (P1) 을 유지하는 기판 홀더 (4H) 를 구비하고 있다. 기판 홀더 (4H) 는, 제 1 기판 (P1) 의 표면과 XY 평면이 거의 평행이 되도록 제 1 기판 (P1) 을 유지한다.
노광 장치 (EX) 는, 제 1 기판 스테이지 (4) 를 구동하기 위한 리니어 모터 등의 액츄에이터를 포함하는 제 1 기판 스테이지 구동 장치 (4D) 를 구비하고 있다. 제 1 기판 스테이지 (4) 는, 제 1 기판 스테이지 구동 장치 (4D) 의 구동에 의해, 기판 홀더 (4H) 에 제 1 기판 (P1) 을 유지한 상태로, 베이스 부재 (BP) 상에서, X 축, Y 축, Z 축, θX, θY, 및 θZ 방향의 6 자유도의 방향으로 이동 가능하다. 제어 장치 (7) 는, 제 1 기판 스테이지 구동 장치 (4D) 를 제어함으로써, 제 1 기판 스테이지 (4) 의 기판 홀더 (4H) 에 유지된 제 1 기판 (P1) 의 표면의 X 축, Y 축, Z 축, θX, θY, 및 θZ 방향의 6 자유도의 방향에 관한 위치를 제어 가능하다.
다음으로, 제 2 기판 스테이지 (5) 에 대해 설명한다. 제 2 기판 스테이지 (5) 는 제 1 기판 스테이지 (4) 와 거의 동등한 구성을 갖고, 에어 베어링 (5A) 에 의해, 베이스 부재 (BP) 의 상면 (가이드면) 에 대하여 비접촉 지지되어 있고, 노광 광 (EL) 이 조사되어, 패턴 (PA) 의 이미지가 형성되는 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 을 포함하는 소정 영역 내에서 제 2 기판 (P2) 을 유지하여 이동 가능하다. 또, 제 2 기판 스테이지 (5) 는 제 2 기판 (P2) 을 유지하는 기판 홀더 (5H) 를 구비하고 있다. 기판 홀더 (5H) 는, 제 2 기판 (P2) 의 표면과 XY 평면이 거의 평행이 되도록, 제 2 기판 (P2) 을 유지한다.
노광 장치 (EX) 는, 제 2 기판 스테이지 (5) 를 구동하기 위한 리니어 모터 등의 액츄에이터를 포함하는 제 2 기판 스테이지 구동 장치 (5D) 를 구비하고 있다. 제 2 기판 스테이지 (5) 는, 제 2 기판 스테이지 구동 장치 (5D) 의 구동에 의해, 기판 홀더 (5H) 에 제 2 기판 (P2) 을 유지한 상태로, 베이스 부재 (BP) 상에서, X 축, Y 축, Z 축, θX, θY, 및 θZ 방향의 6 자유도의 방향으로 이동 가능하다. 제어 장치 (7) 는, 제 2 기판 스테이지 구동 장치 (5D) 를 제어함으로써, 제 2 기판 스테이지 (5) 의 기판 홀더 (5H) 에 유지된 제 2 기판 (P2) 의 표면의 X 축, Y 축, Z 축, θX, θY, 및 θZ 방향의 6 자유도의 방향에 관한 위치를 제어 가능하다.
제 1 기판 스테이지 (4) (제 1 기판 (P1)) 의 위치 정보는 계측 시스템 (3) 의 레이저 간섭계 (34) 에 의해 계측된다. 레이저 간섭계 (34) 는, 제 1 기판 스테이지 (4) 에 형성된 반사면 (34K) 을 사용하여 제 1 기판 스테이지 (4) 의 X 축, Y 축, 및 θZ 방향에 관한 위치 정보를 계측한다. 또, 제 1 기판 스테이지 (4) 에 유지되어 있는 제 1 기판 (P1) 의 표면의 면위치 정보 (Z 축, θX, 및 θY방향에 관한 위치 정보) 는 도시되지 않은 포커스·레벨링 검출계에 의해 검출된 다. 제어 장치 (7) 는 레이저 간섭계 (34) 의 계측 결과 및 포커스·레벨링 검출계의 검출 결과에 기초하여 제 1 기판 스테이지 구동 장치 (4D) 를 구동하고, 제 1 기판 스테이지 (4) 에 유지되어 있는 제 1 기판 (P1) 의 위치 제어를 실시한다.
동일하게, 제 2 기판 스테이지 (5) (제 2 기판 (P2)) 의 위치 정보는 계측 시스템 (3) 의 레이저 간섭계 (35) 에 의해 계측된다. 레이저 간섭계 (35) 는, 제 2 기판 스테이지 (5) 에 형성된 반사면 (35K) 을 사용하여 제 2 기판 스테이지 (5) 의 X 축, Y 축, 및 θZ 방향에 관한 위치 정보를 계측한다. 또, 제 2 기판 스테이지 (5) 에 유지되어 있는 제 2 기판 (P2) 의 표면의 면위치 정보 (Z 축, θX, 및 θY 방향에 관한 위치 정보) 는 도시되지 않은 포커스·레벨링 검출계에 의해 검출된다. 제어 장치 (7) 는 레이저 간섭계 (35) 의 계측 결과 및 포커스·레벨링 검출계의 검출 결과에 기초하여 제 2 기판 스테이지 구동 장치 (5D) 를 구동하고, 제 2 기판 스테이지 (5) 에 유지되어 있는 제 2 기판 (P2) 의 위치 제어를 실시한다.
포커스·레벨링 검출계는, 예를 들어 미국특허 제 6,608,681 호 등에 개시된 바와 같이, 그 복수의 계측점에서 각각 기판의 Z 축 방향의 위치 정보를 계측함으로써, 기판의 면위치 정보를 검출하는 것이다. 본 실시형태에서는, 이 복수의 계측점은 그 적어도 일부가 제 1, 제 2 노광 영역 (AR1, AR2) 내에 설정되지만, 모든 계측점이 제 1, 제 2 노광 영역 (AR1, AR2) 의 외측에 설정되어도 된다.
또한, 노광 장치 (EX) 는, 예를 들어 일본공개특허공보 제 2000-323404 호, 일본공표특허공보 제 2001-513267 호 등에 개시되어 있는 바와 같이, 제 1 기판 스 테이지 (4) 및 제 2 기판 스테이지 (5) 의 Z 축 방향의 위치 정보를 계측 가능한 레이저 간섭계 (Z 간섭계) 를 구비하고 있어도 된다.
도 3 은 제 1 기판 (P1) 을 유지한 제 1 기판 스테이지 (4) 를 상방으로부터 본 평면도이다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 제 1 기판 (P1) 상에는, 노광 대상 영역인 복수의 쇼트 영역 (S (S1 ∼ S21)) 이 매트릭스상으로 설정되어 있음과 함께, 각 쇼트 영역 (S1 ∼ S21) 의 각각에 대응하도록 복수의 얼라인먼트 마크 (AM) 가 형성되어 있다. 본 실시형태에서는 쇼트 영역 (S) 의 Y 축 방향의 양측으로 각각 얼라인먼트 마크 (AM) 가 형성되어 있지만, 얼라인먼트 마크 (AM) 의 개수나 위치는 이것에 한정되는 것은 아니다.
또, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 제 1 기판 (P1) 상에서의 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 은 X 축 방향을 길이 방향으로 하는 직사각형상 (슬릿상) 으로 설정되어 있다. 제 1 노광 광 (EL) 이 조사되는 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 은 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역이다.
제 1 기판 스테이지 (4) 는, 제 1 기판 (P1) 상의 쇼트 영역 (S) 을 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 에 대하여 Y 축 방향으로 이동 가능하다. 제어 장치 (7) 는, 제 1 기판 (P1) 을 노광할 때, 제 1 기판 (P1) 상의 쇼트 영역 (S (S1 ∼ S21)) 이 제 1 노광 광 (EL) 에 의한 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 을 통과하도록, 제 1 기판 스테이지 (4) 를 제어하여 제 1 기판 (P1) 을 Y 축 방향으로 이동시킨다.
또, 제어 장치 (7) 는, 제 1 기판 (P1) 의 쇼트 영역 (S1 ∼ S21) 의 각각을 노광할 때, 도 3 중, 예를 들어 화살표 (y1) 로 나타내는 바와 같이, 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 과 제 1 기판 (P1) 을 상대적으로 이동시키면서, 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 에 노광 광 (EL) 을 조사함으로써, 제 1 기판 (P1) 상에 노광 광 (EL) 을 조사한다. 제어 장치 (7) 는, 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 이 제 1 기판 (P1) 에 대하여 화살표 (y1) 를 따라 이동하도록, 제 1 기판 스테이지 (4) 의 동작을 제어한다. 제어 장치 (7) 는, 제 1 기판 (P1) 의 -Y 방향에 대한 스캔 동작과 +Y 방향에 대한 스캔 동작을 반복함으로써, 제 1 기판 (P1) 상의 복수의 쇼트 영역 (S1 ∼ S21) 을 순차적으로 노광한다.
이상, 도 3 을 참조하여, 제 1 기판 스테이지 (4) 및 그 제 1 기판 스테이지 (4) 상의 제 1 기판 (P1) 에 대해 설명했는데, 제 2 기판 스테이지 (5) 및 그 제 2 기판 스테이지 (5) 상의 제 2 기판 (P2) 도 거의 동등한 구성을 갖는다. 제 2 기판 (P2) 상에서의 제 2 이미지 필드 영역 (투영 영역 ; AR2) 은 X 축 방향을 길이 방향으로 하는 직사각형상 (슬릿상) 으로 설정되어 있다. 제어 장치 (7) 는, 제 2 기판 (P2) 을 노광할 때, 제 2 기판 (P2) 상의 쇼트 영역 (S (S1 ∼ S21)) 이 제 2 노광 광 (EL) 에 의한 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 을 통과하도록, 제 2 기판 스테이지 (5) 를 제어하여 제 1 기판 (P1) 을 Y 축 방향으로 이동시킨다. 제어 장치 (7) 는, 제 2 기판 (P2) 의 -Y 방향에 대한 스캔 동작과 +Y 방향에 대한 스캔 동작을 반복함으로써, 제 2 기판 (P2) 상의 복수의 쇼트 영역 (S1 ∼ S21) 을 순차적으로 노광한다.
다음으로, 상술한 구성을 갖는 노광 장치 (EX) 를 사용하여 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 을 노광하는 방법에 대해 설명한다.
제어 장치 (7) 는, 마스크 (M) 를 마스크 스테이지 (2) 에 로드함과 함께, 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 의 각각을 제 1 기판 스테이지 (4) 및 제 2 기판 스테이지 (5) 의 각각에 로드한다. 제어 장치 (7) 는, 예를 들어 얼라인먼트 마크 (AM) 를 검출한 결과에 기초하여 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 상의 각 쇼트 영역 (S) 의 위치 정보를 취득하는 동작, 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 및 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 에 형성되는 이미지면의 위치 정보를 취득하는 동작, 및 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 의 표면의 면위치 정보 (요철 정보를 포함함) 를 취득하는 동작 등, 노광을 개시하기 전의 소정 처리를 적절히 실행한다.
또, 본 실시형태에 있어서는, 노광 장치 (EX) 는 제 1 기판 (P1) 의 노광과 제 2 기판 (P2) 의 노광을 병행하여 실시한다. 제어 장치 (7) 는, 노광을 개시하기 전의 소정 처리로서, 제 1 기판 (P1) 의 쇼트 영역 (S) 에 대한 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 에 형성되는 패턴 (PA) 의 이미지의 투영이 개시 및 종료되는 타이밍, 및 제 2 기판 (P2) 의 쇼트 영역 (S) 에 대한 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 에 형성되는 패턴 (PA) 의 이미지의 투영이 개시 및 종료되는 타이밍이 최적 상태가 되도록, 노광 중에 있어서의 마스크 스테이지 (2) (마스크 (M)), 제 1 기판 스테이지 (4) (제 1 기판 (P1)), 및 제 2 기판 스테이지 (5) (제 2 기판 (P2)) 의 위치, 속도, 및 가속도 등을 포함하는 이동 조건을 설정한다.
상술한 소정 처리를 실행한 후, 제어 장치 (7) 는 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 의 노광을 개시한다. 제어 장치 (7) 는, 조명계 (IL) 를 사용하여, 제 1 시야 영역 (FA1) 과 제 2 시야 영역 (FA2) 의 각각에 노광 광 (EL) 을 조사하는 동작을 개시한다. 제어 장치 (7) 는, 계측 시스템 (3) 에서, 마스크 스테이지 (2), 제 1 기판 스테이지 (4), 및 제 2 기판 스테이지 (5) 의 위치 정보를 모니터하면서, 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 에 대한 제 1 기판 (P1) 의 Y 축 방향에 대한 이동과, 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 에 대한 제 2 기판 (P2) 의 Y 축 방향에 대한 이동과, 제 1 시야 영역 (FA1) 및 제 2 시야 영역 (FA2) 에 대한 마스크 (M) 의 Y 축 방향에 대한 이동을 동기하여 실시하면서, 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 상의 쇼트 영역 (S) 을 노광한다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 의 노광 중에, 예를 들어 마스크 (M) 가 +Y 방향으로 이동되는 경우, 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 은 -Y 방향으로 이동되고, 마스크 (M) 가 -Y 방향으로 이동되는 경우, 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 은 +Y 방향으로 이동된다.
제 1 기판 (P1) 상의 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 에는, 제 1 시야 영역 (FA1) 내에 위치하는 패턴 (PA) 으로부터의 노광 광 (EL) 에 기초하여, 제 1 시야 영역 (FA1) 내에 위치하는 패턴 (PA) 의 이미지가 형성된다. 제 1 기판 (P1) 상의 쇼트 영역 (S) 은 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 에 형성되는 패턴 (PA) 의 이미지로 노광된다. 또, 제 2 기판 (P2) 상의 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 에는, 제 2 시야 영역 (FA2) 내에 위치하는 패턴 (PA) 으로부터의 노광 광 (EL) 에 기초하여, 제 2 시야 영역 (FA2) 내에 위치하는 패턴 (PA) 의 이미지가 형성된다. 제 2 기판 (P2) 상의 쇼트 영역 (S) 은 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 에 형성되 는 패턴 (PA) 의 이미지로 노광된다.
제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 의 노광 중에는, 제어 장치 (7) 는, 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 에 형성되는 패턴 (PA) 의 이미지면과 제 1 기판 (P1) 의 표면 (노광면) 이 원하는 위치 관계가 되도록, 또한 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 에 형성되는 패턴 (PA) 의 이미지면과 제 2 기판 (P2) 의 표면 (노광면) 이 원하는 위치 관계가 되도록, 제 1 기판 스테이지 (4) 및 제 2 기판 스테이지 (5) 의 Z 축, θX, 및 θY방향의 위치를 제어한다. 이로써, 패턴 (PA) 의 이미지면과 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 의 표면 (노광면) 의 위치 관계를 조정하면서, 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 이 노광된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 1 개의 마스크 (M) 를 사용하여, 제 1 기판 (P1) 과 제 2 기판 (P2) 을 동시에 노광할 수 있다. 따라서, 비용을 억제하면서 스루풋을 향상시킬 수 있고, 복수의 기판을 효율적으로 노광할 수 있다. 본 실시형태에 있어서는, 1 회의 스캔 동작으로, 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 상의 쇼트 영역 (S) 을 동시에 노광할 수 있다.
<제 2 실시형태>
다음으로, 제 2 실시형태에 대해, 도 4 및 도 5 를 참조하여 설명한다. 본 실시형태의 특징적인 부분은, 기판 스테이지 (4') 가, 메인 스테이지 (40) 와, 제 1 서브 스테이지 (41) 와, 제 2 서브 스테이지를 갖고 있는 점에 있다. 메인 스테이지 (40) 는, 투영 광학계 (PL) 의 광사출측 (이미지면측) 에서, 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 을 유지하여 거의 동등한 주사 방향으로 이동 가능하 다. 제 1 서브 스테이지 (41) 는 메인 스테이지 (40) 에 대하여 제 1 기판 (P1) 을 이동 가능하다. 제 2 서브 스테이지 (42) 는 메인 스테이지 (40) 에 대하여 제 2 기판 (P2) 을 이동 가능하다. 이하의 설명에 있어서, 상술한 실시형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하여, 그 설명을 간략 또는 생략한다.
도 4 는 본 실시형태에 관련된 노광 장치 (EX) 를 나타내는 개략 구성도이고, 도 5 는 본 실시형태에 관련된 기판 스테이지 (4') 를 나타내는 단면도이다. 기판 스테이지 (4') 는, 메인 스테이지 (40) 와, 메인 스테이지 (40) 상에서 제 1 기판 (P1) 을 유지한 상태로 이동 가능한 제 1 서브 스테이지 (41) 와, 메인 스테이지 (40) 상에서 제 2 기판 (P2) 을 유지한 상태로 이동 가능한 제 2 서브 스테이지 (42) 를 구비하고 있다.
메인 스테이지 (40) 는 제 1 서브 스테이지 (41) 를 통해 제 1 기판 (P1) 을 유지하고, 제 2 서브 스테이지 (42) 를 통해 제 2 기판 (P2) 을 유지한다. 메인 스테이지 (40) 는, 제 1 서브 스테이지 (41) 및 제 2 서브 스테이지 (42) 를 통해 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 을 유지하여 동일한 주사 방향 (Y 축 방향), 및 주사 방향과 교차하는 방향 (X 축 방향) 으로 이동 가능하다. 또, 메인 스테이지 (40) 는 θZ 방향으로도 이동 가능하다.
메인 스테이지 (40) 는, 에어 베어링 (4A) 에 의해, 베이스 부재 (BP) 의 상면 (가이드면) 에 대하여 비접촉 지지되어 있다. 베이스 부재 (BP) 의 상면은 XY 평면과 거의 평행이다. 메인 스테이지 (40) 는 베이스 부재 (BP) 상 (上) 을 XY 평면을 따라 이동 가능하다. 또, 노광 장치 (EX) 는, 메인 스테이지 (40) 를 X 축, Y 축, 및 θZ 방향으로 이동시키기 위한, 예를 들어 리니어 모터 등의 액츄에이터를 포함하는 메인 스테이지 구동 장치 (40D) 를 갖고 있다. 예를 들어, 메인 스테이지 (40) 가 Y 축 방향으로 이동함으로써, 메인 스테이지 (40) 상의 제 1 서브 스테이지 (41) 및 제 2 서브 스테이지 (42) 도 메인 스테이지 (40) 와 함께 Y 축 방향으로 이동한다. 따라서, 메인 스테이지 (40) 가 Y 축 방향으로 이동함으로써, 제 1 서브 스테이지 (41) 및 제 2 서브 스테이지 (42) 에 유지된 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 도 메인 스테이지 (40) 와 함께 Y 축 방향으로 이동한다. 동일하게, 메인 스테이지 (40) 가 X 축 방향으로 이동함으로써, 메인 스테이지 (40) 상의 제 1 서브 스테이지 (41) 및 제 2 서브 스테이지 (42) 도 메인 스테이지 (40) 와 함께 X 축 방향으로 이동한다. 따라서, 메인 스테이지 (40) 가 X 축 방향으로 이동함으로써, 제 1 서브 스테이지 (41) 및 제 2 서브 스테이지 (42) 에 유지된 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 도 메인 스테이지 (40) 와 함께 X 축 방향으로 이동한다.
제 1 서브 스테이지 (41) 는, 테이블 (41A) 과, 테이블 (41A) 상에 탑재되어, 제 1 기판 (P1) 을 유지하는 홀더 (41B) 를 갖고 있다. 테이블 (41A) 은 메인 스테이지 (40) 에 대하여 Z 축, θX, 및 θY 방향으로 이동 가능하게 형성되어 있다. 홀더 (41B) 는 테이블 (41A) 에 대하여 X 축, Y 축, 및 θZ 방향으로 이동 가능하게 형성되어 있다. 기판 스테이지 (4') 는, 제 1 서브 스테이지 (41) 의 테이블 (41A) 과 홀더 (41B) 사이에 형성된, 예를 들어 보이스 코일 모터 등의 복수의 액츄에이터를 포함하는 제 1 구동계 (41DH) 와, 테이블 (41A) 과 메인 스테이지 (40) 사이에 형성된, 예를 들어 보이스 코일 모터 등의 복수의 액츄에이터 (4V) 를 포함하는 제 2 구동계 (41DV) 를 구비하고 있다. 제 1 구동계 (41DH) 에 의해, 테이블 (41A) 에 대하여 홀더 (41B) 를 X 축, Y 축, 및 θZ 방향으로 미소하게 이동 가능하고, 제 2 구동계 (41DV) 에 의해, 메인 스테이지 (40) 에 대하여 테이블 (41A) 을 Z 축, θX, 및 θY 방향으로 미소하게 이동 가능하다. 제어 장치 (7) 는, 제 2 구동계 (41DV) 를 제어하여, 테이블 (41A) 의 Z 축, θX, 및 θY 방향에 관한 위치를 조정함으로써, 테이블 (41A) 상의 홀더 (41B) 에 유지되어 있는 제 1 기판 (P1) 의 Z 축, θX, 및 θY 방향에 관한 위치를 조정 가능하다. 또, 제어 장치 (7) 는, 제 1 구동계 (41DH) 를 구동함으로써, 테이블 (41A) 에 대하여 홀더 (41B) 를 X 축, Y 축, 및 θZ 방향으로 이동 가능하다. 제어 장치 (7) 는, 제 1 구동계 (41DH) 를 제어하여, 홀더 (41B) 의 X 축, Y 축, 및 θZ 방향에 관한 위치를 조정함으로써, 홀더 (41B) 에 유지되어 있는 제 1 기판 (P1) 의 X 축, Y 축, 및 θZ 방향에 관한 위치를 조정 가능하다. 이와 같이, 제어 장치 (7) 는, 제 1 구동계 (41DH) 및 제 2 구동계 (41DV) 를 포함하는 제 1 서브 스테이지 구동 장치 (41D) 를 구동함으로써, 제 1 서브 스테이지 (41) 의 홀더 (41B) 에 유지되어 있는 제 1 기판 (P1) 의 X 축, Y 축, Z 축, θX, θY, 및 θZ 방향의 6 자유도의 방향에 관한 위치를 조정 가능하다.
제 1 서브 스테이지 (41) 와 동일하게, 제 2 서브 스테이지 (42) 는, 테이블 (42A) 과, 테이블 (42A) 상에 탑재되어, 제 2 기판 (P2) 을 유지하는 홀더 (42B) 를 갖고 있다. 테이블 (42A) 은 메인 스테이지 (40) 에 대하여 Z 축, θX, 및 θY 방향으로 이동 가능하게 형성되어 있다. 홀더 (42B) 는 테이블 (42A) 에 대하여 X 축, Y 축, 및 θZ 방향으로 이동 가능하게 형성되어 있다. 또, 제 2 서브 스테이지 (42) 의 테이블 (42A) 과 홀더 (42B) 사이에는, 제 1 구동계 (42DH) 가 형성되고, 테이블 (42A) 과 메인 스테이지 (40) 사이에는, 제 2 구동계 (42DV) 가 형성되어 있다. 제 1 구동계 (42DH) 에 의해, 테이블 (42A) 에 대하여 홀더 (42B) 를 X 축, Y 축, 및 θZ 방향으로 미소하게 이동 가능하고, 제 2 구동계 (42DV) 에 의해, 메인 스테이지 (40) 에 대하여 테이블 (42A) 을 Z 축, θX, 및 θY 방향으로 미소하게 이동 가능하다. 제어 장치 (7) 는, 제 1 구동계 (42DH) 및 제 2 구동계 (42DV) 를 포함하는 제 2 서브 스테이지 구동 장치 (42D) 를 구동 함으로써, 제 2 서브 스테이지 (42) 의 홀더 (42B) 에 유지되어 있는 제 2 기판 (P2) 의 X 축, Y 축, Z 축, θX, θY, 및 θZ 방향의 6 자유도의 방향에 관한 위치를 조정 가능하다.
본 실시형태의 계측 시스템 (3') 은, 메인 스테이지 (40), 제 1 서브 스테이지 (41), 및 제 2 서브 스테이지 (42) 의 위치 정보를 각각 계측 가능하다. 계측 시스템 (3') 은, 메인 스테이지 (40) 에 형성된 반사면 (130), 제 1 서브 스테이지 (41) 에 형성된 반사 부재의 반사면 (131), 및 제 2 서브 스테이지 (42) 에 형성된 반사면 (132) 과, 반사면 (130, 131, 132) 에 계측 광을 투사함과 함께, 그 반사광을 수광하여 메인 스테이지 (40), 제 1 서브 스테이지 (41), 및 제 2 서브 스테이지 (42) 의 각각의 위치 정보를 취득하는 레이저 간섭계 (134) 를 포함한다.
도 5 에 있어서는, 레이저 간섭계 (134) 는 메인 스테이지 (40) 의 +Y 측에 배치되어 있고, Y 축 방향을 계측 축으로 하는 복수의 계측 광을 반사면 (130) 에 조사 가능하다. 레이저 간섭계 (134) 는, 반사면 (130) 에 조사한 계측 광의 반사광에 기초하여, 메인 스테이지 (40) 의 Y 축 방향 및 θZ 방향에 관한 위치 정보를 취득 가능하다.
메인 스테이지 (40) 의 소정 위치에는 개구가 형성된다. 레이저 간섭계 (134) 는, 그 개구를 통해, Y 축 방향을 계측 축으로 하는 복수의 계측 광을 반사면 (131) 에 조사 가능함과 함께, Y 축 방향을 계측 축으로 하는 계측 광을 반사면 (132) 에 조사 가능하다. 레이저 간섭계 (134) 는, 반사면 (131, 132) 에 조사한 계측 광의 반사광에 기초하여, 제 1 서브 스테이지 (41) (홀더 (41B)) 및 제 2 서브 스테이지 (42) (홀더 (42B)) 의 Y 축 방향 및 θZ 방향에 관한 위치 정보를 취득 가능하다.
도시되지 않았지만, 계측 시스템 (3') 은, 메인 스테이지 (40), 제 1 서브 스테이지 (41), 및 제 2 서브 스테이지 (42) 의 각각의 소정 위치에 형성된 반사면에 X 축 방향을 계측 축으로 하는 복수의 계측 광을 조사 가능한 레이저 간섭계를 구비하고 있고, 메인 스테이지 (40), 제 1 서브 스테이지 (41) (홀더 (41B)), 및 제 2 서브 스테이지 (42) (홀더 (42B)) 의 X 축 방향에 관한 위치 정보를 취득 가능하다.
또, 계측 시스템 (3') 은, 메인 스테이지 (40), 제 1 서브 스테이지 (41), 및 제 2 서브 스테이지 (42) 의 각각의 소정 위치에 형성된 반사면에 Z 축 방향을 계측 축으로 하는 복수의 계측 광을 조사 가능한 레이저 간섭계를 구비하고 있어도 되고, 이로써, 메인 스테이지 (40), 제 1 서브 스테이지 (41) (홀더 (41B)), 및 제 2 서브 스테이지 (42) (홀더 (42B)) 의 Z 축, θX, 및 θY 방향에 관한 위치 정보를 취득 가능하다.
제어 장치 (7) 는, 계측 시스템 (3') 의 계측 결과에 기초하여, 메인 스테이지 (40), 제 1 서브 스테이지 (41), 및 제 2 서브 스테이지 (42) 를 적절히 구동하고, 제 1 서브 스테이지 (41) 및 제 2 서브 스테이지 (42) 의 홀더 (41B) 및 홀더 (42B) 에 유지되어 있는 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 의 위치 제어를 실시한다. 또, 제어 장치 (7) 는 메인 스테이지 (40) 에 대하여 제 1 서브 스테이지 (41) 및 제 2 서브 스테이지 (42) 중 적어도 일방을 이동시킴으로써, 제 1 기판 (P1) 과 제 2 기판 (P2) 의 상대적인 위치 관계를 조정할 수 있다.
제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 을 노광할 때, 마스크 스테이지 (2) 를 사용하여, 마스크 (M) 를 주사 방향 (Y 축 방향) 으로 이동시키면서, 메인 스테이지 (40) 를 사용하여, 제 1 기판 (P1) 과 제 2 기판 (P2) 을 주사 방향 (Y 축 방향) 으로 이동시키면서, 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 의 각각에 노광 광 (EL) 이 조사된다. 제어 장치 (7) 는, 메인 스테이지 (40) 에 의한 Y 축 방향의 이동 중에, 제 1 서브 스테이지 (41) 및 제 2 서브 스테이지 (42) 를 구동하고, 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 의 위치 및 자세를 조정하면서, 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 을 노광할 수 있다.
이와 같이, 도 4 및 도 5 에 나타낸 기판 스테이지 (4') 를 사용함으로써도, 제 1 기판 (P1) 과 제 2 기판 (P2) 을 동시에 노광할 수 있고, 복수의 기판을 효율적으로 노광할 수 있다.
<제 3 실시형태>
다음으로, 제 3 실시형태에 대해, 도 6a 및 도 6b 를 참조하여 설명한다. 상술한 실시형태에 있어서는, 조명계 (IL) 는 광원 장치 (1) 로부터 사출된 노광 광 (EL) 을 2 개의 노광 광 (EL) 으로 분할하고, 그들 분할한 노광 광 (EL) 의 각각을, 제 1 시야 영역 (FA1) 과 제 2 시야 영역 (FA2) 에 조사하고 있다. 본 실시형태의 특징적인 부분은, 노광 광 (EL) 을 분할하지 않고, 제 1 시야 영역 (FA1) 과 제 2 시야 영역 (FA2) 의 양방에 노광 광 (EL) 을 조사하는 점에 있다.
도 6a 는 본 실시형태에 관련된 마스크 스테이지 (2) 에 유지된 마스크 (M) 를 나타내는 평면도이고, 도 6b 는 마스크 (M) 를 통과한 노광 광 (EL) 이 광학 부재 (50) 에 조사되고 있는 상태를 나타내는 모식도이다.
도 6a 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 조명계 (IL) 는, 노광 광 (EL) 을 분할하지 않고, 투영 광학계 (PL) 의 제 1 시야 영역 (FA1) 과 제 2 시야 영역 (FA2) 에 노광 광 (EL) 을 조사한다. 본 실시형태에 있어서는, 투영 광학계 (PL) 의 제 1 시야 영역 (FA1) 과 제 2 시야 영역 (FA2) 은 Y 축 방향으로 나란히 설정되고, 제 1 시야 영역 (FA1) 의 -Y 측의 에지와 제 2 시야 영역 (FA2) 의 +Y 측의 에지는 접촉 (또는 접근) 하고 있다.
제 1 시야 영역 (FA1) 과 제 2 시야 영역 (FA2) 에 조사된 노광 광 (EL) 은, 도 6b 의 모식도에 나타내는 바와 같이, 광학 부재 (50) 의 선분 (정점 ; 53) 을 경계로서, 제 1 반사면 (51) 에 조사되는 노광 광 (EL) 과, 제 2 반사면 (52) 에 조사되는 노광 광 (EL) 으로 분할된다. 제 1 반사면 (51) 에 조사된 노광 광 (EL) 은 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 으로 유도되고, 제 2 반사면 (52) 에 조사된 노광 광 (EL) 은 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 으로 유도된다.
이와 같이, 조명계 (IL) 에서 노광 광 (EL) 을 분할하지 않고, 제 1 시야 영역 (FA1) 과 제 2 시야 영역 (FA2) 의 양방에 노광 광 (EL) 을 조사하고, 투영 광학계 (PL) 의 광학 부재 (50) 에서 분할하도록 해도 된다. 본 실시형태에 있어서는, 조명계 (IL) 에서 노광 광 (EL) 을 분할하지 않고, 서로 접촉 (또는 접근) 하고 있는 제 1 시야 영역 (FA1) 과 제 2 시야 영역 (FA2) 을 형성한 경우라도, 정점 (53) 을 경계로 하여, 제 1 시야 영역 (FA1) 으로부터의 노광 광 (EL) 을 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 으로 유도하고, 제 2 시야 영역 (FA2) 으로부터의 노광 광 (EL) 을 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 으로 유도할 수 있다.
<제 4 실시형태>
다음으로, 제 4 실시형태에 대해, 도 7a 및 도 7b 를 참조하여 설명한다. 상술한 실시형태에 있어서는, 광학 부재 (50) 의 정점 (53) 은 V 자형이지만, 도 7b 에 나타내는 바와 같이, 광학 부재 (50) 의 YZ 평면에 평행한 단면 형상을 사다리꼴 형상으로 해도 된다. 이로써, 도 7a 에 나타내는 바와 같이, 조명계 (IL) 에서 노광 광 (EL) 을 분할하지 않고, 제 1 시야 영역 (FA1) 과 제 2 시야 영역 (FA2) 에 입사시킨 경우라도, 제 1 시야 영역 (FA1) 으로부터의 노광 광 (EL) 을 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 으로 유도하고, 제 2 시야 영역 (FA2) 으로부터의 노 광 광 (EL) 을 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 으로 유도할 수 있다.
<제 5 실시형태>
다음으로, 제 5 실시형태에 대해, 도 8 을 참조하여 설명한다. 본 실시형태의 특징적인 부분은, 투영 광학계 (PL) 가 제 1 시야 영역 (FA1) 내에 위치하는 패턴 (PA) 으로부터의 노광 광 (EL) 에 기초하여 패턴 (PA) 의 이미지를 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 과는 상이한 제 3 이미지 필드 영역 (AR3) 에 형성하는 점에 있다.
도 8 은 제 5 실시형태에 관련된 노광 장치 (EX) 를 나타내는 모식도이다. 도 8 에 나타내는 바와 같이, 제 1 시야 영역 (FA1) 으로부터의 노광 광 (EL) 이 진행하는 제 1 광로 (BR1) 의 소정 위치에는, 제 1 시야 영역 (FA1) 으로부터의 노광 광 (EL) 을 분기하는 분기 광학 소자 (빔 스플리터 ; 61) 가 배치되어 있다. 제 1 시야 영역 (FA1) 으로부터 제 1 광로 (BR1) 를 진행하는 노광 광 (EL) 은 제 1 반사면 (51) 을 거쳐 분기 광학 소자 (61) 에서 분기되고, 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 과 제 3 이미지 필드 영역 (AR3) 으로 유도된다. 투영 광학계 (PL) 에 있어서, 제 1 시야 영역 (FA1) 으로부터의 노광 광 (EL) 을 분기 광학 소자 (61) 에서 분기함으로써, 제 1 시야 영역 (FA1) 내에 위치하는 패턴 (PA) 으로부터의 노광 광 (EL) 에 기초하여 패턴 (PA) 의 이미지를 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 과 제 3 이미지 필드 영역 (AR3) 에 형성할 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서는, 제 2 시야 영역 (FA2) 으로부터의 노광 광 (EL) 이 진행하는 제 2 광로 (BR2) 의 소정 위치에도, 제 2 시야 영역 (FA2) 으로 부터의 노광 광 (EL) 을 분기하는 분기 광학 소자 (빔 스플리터 ; 62) 가 배치되어 있다. 제 2 시야 영역 (FA2) 으로부터 제 2 광로 (BR2) 를 진행하는 노광 광 (EL) 은 제 2 반사면 (52) 을 거쳐 분기 광학 소자 (62) 에서 분기되고, 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 과, 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 과는 상이한 제 4 이미지 필드 영역 (AR4) 으로 유도된다. 투영 광학계 (PL) 에 있어서, 제 2 시야 영역 (FA2) 으로부터의 노광 광 (EL) 을 분기 광학 소자 (62) 에서 분기함으로써, 제 2 시야 영역 (FA2) 내에 위치하는 패턴 (PA) 으로부터의 노광 광 (EL) 에 기초하여 패턴 (PA) 의 이미지를 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 과 제 4 이미지 필드 영역 (AR4) 에 형성할 수 있다.
본 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 제 3 이미지 필드 영역 (AR3) 에 형성되는 패턴 (PA) 의 이미지로, 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 과는 상이한 제 3 기판 (P3) 을 노광할 수 있다. 동일하게, 노광 장치 (EX) 는, 제 4 이미지 필드 영역 (AR4) 에 형성되는 패턴 (PA) 의 이미지로, 제 1, 제 2, 제 3 기판 (P1, P2, P3) 과는 상이한 제 4 기판 (P4) 을 노광할 수 있다.
<제 6 실시형태>
다음으로, 제 6 실시형태에 대해, 도 9 를 참조하여 설명한다. 도 9 의 모식도에 나타내는 바와 같이, 노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 에 의해 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 및 제 3 이미지 필드 영역 (AR3) 의 각각에 형성한 패턴 (PA) 의 이미지로, 제 1 기판 (P1) 상의 제 1 쇼트 영역 (Sa) 과, 그 제 1 쇼트 영역 (Sa) 과는 상이한 제 2 쇼트 영역 (Sb) 을 동시에 노광할 수 있다. 즉, 노 광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 에 의해 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 및 제 3 이미지 필드 영역 (AR3) 의 각각에 형성한 패턴 (PA) 의 이미지로, 1 개의 기판 상에 있어서 서로 중복하지 않는 쇼트 영역의 각각을 동시에 노광할 수 있다. 또, 노광 장치 (EX) 는 제 1 기판 (P1) 상의 복수 (2 개) 의 쇼트 영역을 동시에 노광하는 동작과 병행하여, 제 2 기판 (P2) 상의 쇼트 영역 (Sc) 을 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 에 형성된 패턴 (PA) 의 이미지로 노광할 수도 있다. 또, 노광 장치 (EX) 는 제 1 기판 (P1) 상의 복수의 쇼트 영역을 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 및 제 3 이미지 필드 영역 (AR3) 에 형성된 패턴 (PA) 의 이미지로 동시에 노광하는 동작과 병행하여, 제 2 기판 (P2) 상의 쇼트 영역 (Sc, Sd) 을 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 및 제 4 이미지 필드 영역 (AR4) 에 형성된 패턴 (PA) 의 이미지로 동시에 노광할 수도 있다.
또한, 상술한 제 6, 제 7 실시형태에 있어서는, 제 1 광로 (BR1) 상에 1 개의 분기 광학 소자 (61) 를 배치하고, 제 1 시야 영역 (FA1) 으로부터의 노광 광 (EL) 을 2 개로 분기하고 있지만, 그 분기한 노광 광 (EL) 중 적어도 일방의 광로 상에 추가로 분기 광학 소자를 배치하여 노광 광 (EL) 을 분기해도 된다. 동일하게, 제 2 광로 (BR2) 상에 복수의 분기 광학 소자를 배치하여 노광 광 (EL) 을 분기해도 된다. 이와 같이, 복수의 분기 광학 소자를 사용하여 노광 광 (EL) 을 분기 함으로써, 시야 영역에 대하여 이미지 필드 영역의 수를 상이하게 (많게) 할 수 있다.
또한, 상술한 제 1 ∼ 제 7 의 각 실시형태에 있어서, 투영 광학계 (PL) 로 는, 예를 들어 반사 광학 소자를 포함하지 않는 굴절계, 굴절 광학 소자를 포함하지 않는 반사계, 반사 광학 소자 및 굴절 광학 소자의 양방을 포함하는 반사 굴절계 중 어느 것이어도 된다.
또한, 상술한 각 실시형태에 있어서, 예를 들어 국제공개공보 제 99/49504 호 팸플릿 등에 개시되어 있는 바와 같은 액침법을 적용해도 된다. 즉, 제 1 이미지 필드 영역 (AR1) 및 제 2 이미지 필드 영역 (AR2) 을 덮도록, 액체의 액침 영역을 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 상에 형성하고, 그 액체를 통해 노광 광 (EL) 을 제 1 기판 (P1) 및 제 2 기판 (P2) 상에 조사하도록 해도 된다. 또한, 액체로는, 물 (순수) 을 사용해도 되고, 물 이외의 것, 예를 들어 과불화폴리에테르 (PFPE) 나 불소계 오일 등의 불소계 유체, 또는 세더유 등을 사용해도 된다. 또, 액체로는, 물보다 노광 광에 대한 굴절률이 높은 액체, 예를 들어 굴절률이 1.6 ∼ 1.8 정도인 것을 사용해도 된다. 또한, 석영이나 형석보다 굴절률이 높은 (예를 들어, 1.6 이상) 재료로 종단 광학 소자 (FL) 를 형성해도 된다. 여기서, 순수보다 굴절률이 높은 (예를 들어, 1.5 이상) 의 액체 (LQ) 로는, 예를 들어 굴절률이 약 1.50 인 이소프로판올, 굴절률이 약 1.61 인 글리세롤 (글리세린) 과 같은 C-H 결합 또는 O-H 결합을 갖는 소정 액체, 헥산, 헵탄, 데칸 등의 소정 액체 (유기 용제), 또는 굴절률이 약 1.60 인 데칼린 (Decalin: Decahydronaphthalene) 등을 들 수 있다. 또, 액체 (LQ) 는 이들 액체 중에서 임의의 2 종류 이상의 액체를 혼합한 것이어도 되고, 순수에 이들 액체 중 적어도 1 개를 첨가 (혼합) 한 것이어도 된다. 또한, 액체 (LQ) 는 순수에 H+, Cs+, K+, Cl-, SO4 2-, PO4 2- 등의 염기 또는 산을 첨가 (혼합) 한 것이어도 되고, 순수에 Al 산화물 등의 미립자를 첨가 (혼합) 한 것이어도 된다. 또한, 액체로는, 광의 흡수 계수가 작고, 온도 의존성이 적고, 투영 광학계, 및/또는 기판의 표면에 도포되어 있는 감광재 (또는 탑코트막 또는 반사 방지막 등) 에 대하여 안정한 것이 바람직하다. 액체로서 초임계 유체를 사용하는 것도 가능하다. 또, 기판에는, 액체로부터 감광재나 기재를 보호하는 탑코트막 등을 형성할 수 있다. 또, 종단 광학 소자를, 예를 들어 석영 (실리카), 또는 불화칼슘 (형석), 불화바륨, 불화스트론튬, 불화리튬, 및 불화나트륨 등의 불화 화합물의 단결정 재료로 형성해도 되고, 석영이나 형석보다 굴절률이 높은 (예를 들어, 1.6 이상) 재료로 형성해도 된다. 굴절률이 1.6 이상인 재료로는, 예를 들어 국제공개공보 제 2005/059617 호 팸플릿에 개시되는 사파이어, 이산화게르마늄 등, 또는 국제공개공보 제 2005/059618 호 팸플릿에 개시되는 염화칼륨 (굴절률은 약 1.75) 등을 사용할 수 있다.
액침법을 사용하는 경우, 예를 들어 국제공개공보 제 2004/019128 호 팸플릿 (대응미국특허공개공보 제 2005/0248856 호) 에 개시되어 있는 바와 같이, 종단 광학 소자의 이미지면측의 광로에 추가로, 종단 광학 소자의 물체면측의 광로도 액체로 채우도록 해도 된다. 또한, 종단 광학 소자의 표면의 일부 (적어도 액체와의 접촉면을 포함함) 또는 전부에, 친액성 및/또는 용해 방지 기능을 갖는 박막을 형성해도 된다. 또한, 석영은 액체와의 친화성이 높고, 또한 용해 방지막도 불필요하지만, 형석은 적어도 용해 방지막을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 각 실시형태에서는, 계측 시스템 (3) 으로서 간섭계 시스템을 사용하여, 마스크 스테이지 및 기판 스테이지의 위치 정보를 계측하는 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 기판 스테이지의 상면에 형성되는 스케일 (회절 격자) 을 검출하는 인코더 시스템을 사용해도 된다. 이 경우, 간섭계 시스템과 인코더 시스템의 양방을 구비하는 하이브리드 시스템으로 하고, 간섭계 시스템의 계측 결과를 이용하여 인코더 시스템의 계측 결과의 교정 (캘리브레이션) 을 실시하는 것이 바람직하다. 또, 간섭계 시스템과 인코더 시스템을 전환하여 사용하거나, 또는 그 양방을 사용하여, 기판 스테이지의 위치 제어를 실시하도록 해도 된다.
또한, 상기 각 실시형태의 기판으로는, 반도체 디바이스 제조용의 반도체 웨이퍼뿐만 아니라, 디스플레이 디바이스용의 유리 기판, 박막 자기 헤드용의 세라믹 웨이퍼, 또는 노광 장치로 사용되는 마스크 또는 레티클의 원판 (합성 석영, 실리콘 웨이퍼), 또는 필름 부재 등이 적용된다. 또, 기판은 그 형상이 원형에 한정되지 않고, 직사각형 등 다른 형상이어도 된다.
또, 상기 각 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 예를 들어 일본공개특허공보 평11-135400호 (대응국제공개공보 제 1999/23692 호), 및 일본공개특허공보 제 2000-164504 호 (대응미국특허 제 6,897,963 호) 등에 개시되어 있는 바와 같이, 기판을 유지하는 기판 스테이지와는 독립적으로 이동 가능함과 함께, 계측 부재 (예를 들 어, 기준 마크가 형성된 기준 부재 및/또는 각종의 광전 센서) 를 탑재한 계측 스테이지를 구비하고 있어도 된다.
상기 각 실시형태에서는, 패턴을 형성하기 위해서 마스크를 사용했지만, 이것 대신에, 가변의 패턴을 생성하는 전자 마스크 (가변 성형 마스크, 액티브 마스크, 또는 패턴 제너레이터라고도 불림) 를 사용할 수 있다. 전자 마스크로서, 예를 들어 비발광형 화상 표시 소자 (공간 광 변조기 : Spatial Light Modulator (SLM) 라고도 불림) 의 일종인 DMD (Deformable Micro-mirror Device 또는 Digital Micro-mirror Device) 를 사용할 수 있다. DMD 는 소정의 전자 데이터 에 기초하여 구동하는 복수의 반사 소자 (미소 미러) 를 갖고, 복수의 반사 소자는, DMD 의 표면에 2 차원 매트릭스상으로 배열되고, 또한 소자 단위로 구동되어 노광 광을 반사, 편향한다. 각 반사 소자는 그 반사면의 각도가 조정된다. DMD 의 동작은 제어 장치에 의해 제어될 수 있다. 제어 장치는, 기판 상에 형성해야 할 패턴에 따른 전자 데이터 (패턴 정보) 에 기초하여 DMD 의 반사 소자를 구동하고, 조명계에 의해 조사되는 노광 광을 반사 소자로 패턴화한다. DMD 를 사용함으로써, 패턴이 형성된 마스크 (레티클) 를 사용하여 노광하는 경우에 비해, 패턴이 변경되었을 때에, 마스크의 교환 작업 및 마스크 스테이지에 있어서의 마스크의 위치 맞춤 조작이 불필요해진다. 또한, 전자 마스크를 사용하는 노광 장치에서는, 마스크 스테이지를 형성하지 않고, 기판 스테이지에 의해 기판을 X 축 및 Y 축 방향으로 이동시키는 것만으로도 충분하다. 또한, DMD 를 사용한 노광 장치는, 예를 들어 일본공개특허공보 평8-313842 호, 일본공개특허공보 제 2004-304135 호, 미국특허공보 제 6,778,257 호에 개시되어 있다.
노광 장치 (EX) 의 종류로는, 기판 (P) 에 반도체 소자 패턴을 노광하는 반도체 소자 제조용의 노광 장치에 한정되지 않고, 액정 표시 소자 제조용 또는 디스플레이 제조용의 노광 장치나, 박막 자기 헤드, 촬상 소자 (CCD), 마이크로 머신, MEMS, DNA 칩, 또는 레티클 또는 마스크 등을 제조하기 위한 노광 장치 등에도 넓게 적용할 수 있다.
또한, 법령으로 허용되는 한정에 있어서, 상기 각 실시형태 및 변형예에서 인용한 노광 장치 등에 관한 모든 공개공보 및 미국특허 등의 개시를 원용하여 본문의 기재된 일부로 한다.
이상과 같이, 상기 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 각 구성 요소를 포함하는 각종 서브 시스템을 소정의 기계적 정밀도, 전기적 정밀도, 광학적 정밀도를 유지하도록 조립함으로써 제조된다. 이들 각종 정밀도를 확보하기 위해서, 이 조립의 전후에는, 각종 광학계에 대해서는 광학적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 기계계에 대해서는 기계적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 전기계에 대해서는 전기적 정밀도를 달성하기 위한 조정을 한다. 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치에 대한 조립 공정은, 각종 서브 시스템 상호의 기계적 접속, 전기 회로의 배선 접속, 기압 회로의 배관 접속 등이 포함된다. 이 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치에 대한 조립 공정 전에, 각 서브 시스템 개개의 조립 공정이 있는 것은 말할 필요도 없다. 각종 서브 시스템의 노광 장치에 대한 조립 공정이 종료되면, 종합 조정이 실시되고, 노광 장치 전체로서의 각종 정밀도가 확보된다. 또 한, 노광 장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린룸에서 실시하는 것이 바람직하다.
반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스는, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 마이크로 디바이스의 기능·성능 설계를 실시하는 단계 (201), 이 설계 단계에 근거한 마스크 (레티클) 를 제작하는 단계 (202), 디바이스의 기재인 기판을 제조하는 단계 (203), 전술한 실시형태의 노광 장치 (EX) 에 의해 마스크의 패턴을 기판에 노광하는 공정, 노광한 기판을 현상하는 공정, 현상한 기판의 가열 (큐어 (cure)) 및 에칭 공정 등의 기판 처리 프로세스를 포함하는 단계 (204), 디바이스 조립 단계 (다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정 등의 가공 프로세스를 포함함 ; 205), 검사 단계 (206) 등을 거쳐 제조된다.

Claims (18)

  1. 기판을 노광하는 노광 장치로서,
    제 1 시야 (visual field) 영역과, 상기 제 1 시야 영역과는 상이한 제 2 시야 영역을 갖고, 패턴의 이미지를 제 1 이미지 필드 영역 및 제 2 이미지 필드 영역에 투영하는 투영 광학계로서, 상기 제 1 시야 영역을 통하여 노광 광에 의해 상기 패턴의 이미지가 상기 제 1 이미지 필드 영역에 형성되고, 상기 제 2 시야 영역을 통하여 노광 광에 의해 상기 패턴의 이미지가 상기 제 2 이미지 필드 영역에 형성되는 상기 투영 광학계를 구비하고,
    상기 제 1 이미지 필드 영역에 형성되는 상기 패턴의 이미지로 제 1 기판을 노광하고, 상기 제 2 이미지 필드 영역에 형성되는 상기 패턴의 이미지로 제 2 기판을 노광하는, 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 시야 영역 및 상기 제 2 시야 영역을 상기 노광 광으로 조명하는 조명계를 추가로 구비한, 노광 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 조명계는, 그곳으로부터의 상기 노광 광이 상기 제 1 시야 영역과 상기 제 2 시야 영역의 각각을 조명하는 1 개의 광원을 갖는, 노광 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투영 광학계는, 상기 제 1 시야 영역으로부터의 상기 노광 광의 광로인 제 1 광로 중에 배치된 제 1 반사면과, 상기 제 2 시야 영역으로부터의 상기 노광 광의 광로인 제 2 광로 중에 배치된 제 2 반사면을 갖고,
    상기 제 1 광로를 진행하는 상기 노광 광은 상기 제 1 반사면을 거쳐 상기 제 1 이미지 필드 영역으로 유도되고, 상기 제 2 광로를 진행하는 상기 노광 광은 상기 제 2 반사면을 거쳐 상기 제 2 이미지 필드 영역으로 유도되는, 노광 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 반사면 및 상기 제 2 반사면은, 상기 제 1 시야 영역 및 상기 제 2 시야 영역과 광학적으로 공액인 위치 또는 그 근방에 배치되어 있는, 노광 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 투영 광학계는, 상기 패턴으로부터의 상기 노광 광을 상기 제 1 반사면 및 상기 제 2 반사면으로 유도하는 제 1 광학 소자군과,
    상기 제 1 반사면에서 반사된 상기 노광 광을 상기 제 1 이미지 필드 영역으로 유도하는 제 2 광학 소자군과,
    상기 제 2 반사면에서 반사된 상기 노광 광을 상기 제 2 이미지 필드 영역으로 유도하는 제 3 광학 소자군을 갖는, 노광 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 이미지 필드 영역에 대하여 상기 제 1 기판의 소정 영역을 소정의 주사 방향으로 이동시키면서, 상기 제 1 기판 상의 소정 영역을 노광하고,
    상기 제 2 이미지 필드 영역에 대하여 상기 제 2 기판의 소정 영역을 소정의 주사 방향으로 이동시키면서, 상기 제 2 기판 상의 소정 영역을 노광하는, 노광 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 기판을 소정의 주사 방향으로 이동시키고, 상기 제 2 기판을 소정의 주사 방향으로 이동시키는 기판 이동 시스템을 추가로 구비한, 노광 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판 이동 시스템은, 상기 투영 광학계의 광사출측 (光射出側) 에서, 상기 제 1 기판을 유지하여 이동시키는 제 1 기판 스테이지와, 상기 제 2 기판을 유지하여 상기 제 1 기판 스테이지와는 독립적으로 이동시키는 제 2 기판 스테이지를 포함하는, 노광 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판 이동 시스템은, 상기 투영 광학계의 광사출측에서, 상기 제 1 기 판 및 상기 제 2 기판을 유지하여 거의 동일한 주사 방향으로 이동 가능한 메인 스테이지와,
    상기 메인 스테이지에 대하여 상기 제 1 기판을 이동시키는 제 1 이동 장치와,
    상기 메인 스테이지에 대하여 상기 제 2 기판을 이동시키는 제 2 이동 장치를 포함하는, 노광 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판의 각각의 위치 정보를 계측하는 계측 시스템을 추가로 구비한, 노광 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 시야 영역과 상기 제 2 시야 영역은 소정 방향으로 떨어져 있는, 노광 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 시야 영역 및 상기 제 2 시야 영역에 대하여 상기 패턴을 상기 소정 방향으로 이동시키면서, 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판을 노광하는, 노광 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 노광과 상기 제 2 기판의 노광 중 적어도 일부를 병행하여 실행하는, 노광 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투영 광학계는, 상기 제 1 시야 영역 내에 위치하는 상기 패턴으로부터의 상기 노광 광에 기초하여 상기 패턴의 이미지를 제 3 이미지 필드 영역에 형성하는, 노광 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 3 이미지 필드 영역에 형성되는 상기 패턴의 이미지로 제 3 기판을 노광하는, 노광 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 투영 광학계는, 상기 제 2 시야 영역 내에 위치하는 상기 패턴으로부터의 상기 노광 광에 기초하여 상기 패턴의 이미지를 제 4 이미지 필드 영역에 형성하는, 노광 장치.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 사용하는, 디바이스 제조 방법.
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