KR20120106877A - 이동체 구동 방법, 이동체 장치, 노광 방법, 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
각각 고역 통과 필터 (Hfc) 및 저역 통과 필터 (Lfc) 를 통과하도록 이루어진 간섭계 (16) (간섭계 시스템 (118)) 의 출력 신호 (FIY) 및 인코더 (70A) (인코더 시스템 (150)) 의 출력 신호 (FEY) 를 합성함으로써 획득되는 하이브리드 신호 (FHY) 를 사용하여 스테이지가 구동된다 (스테이지의 위치가 제어된다). 차단 주파수 (fc) 는 스캐닝 노광 시에 스테이지의 속도보다 약간 작은 속도에 대응하는 주파수로 설정된다. 이것은 스캐닝 노광 시에는 선형 계측이 높은 간섭계를 사용하고, 스텝핑 시에는 계측 재현성이 높은 인코더를 사용하여 스테이지가 구동되게 한다.
Description
본 발명은 이동체 구동 방법, 이동체 장치, 노광 방법, 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 이동체가 미리결정된 평면을 따라 구동되는 이동체 구동 방법, 그 이동체를 포함하는 이동체 장치, 그 이동체 구동 방법을 사용하는 노광 방법, 그 이동체 장치를 구비하고 있는 노광 장치, 및 그 노광 방법 또는 노장 장치를 사용하는 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 반도체 디바이스, 액정 디스플레이 디바이스 등과 같은 마이크로디바이스 (예를 들어, 전자 디바이스) 를 제조하기 위한 리소그래피 프로세스에서는, 스텝-앤드-리피트 방식에 의한 투영 노광 장치 (소위 스텝퍼) 또는 스텝-앤드-스캔 방식에 의한 투영 노광 장치 ((스캐너라고도 불리는) 소위 스캐닝 스텝퍼) 와 같은 노광 장치가 주로 사용된다.
이러한 종류의 노광 장치에서, 웨이퍼 상의 복수의 쇼트 영역에 레티클 (또는 마스크) 의 패턴을 전사하기 위해, 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 스테이지가 예를 들어 선형 모터 등에 의해 구동된다. 이 경우, 웨이퍼 스테이지의 위치 계측은 일반적으로 안정하고 고해상도를 갖는 레이저 간섭계를 사용하여 수행되었다.
그러나, 더욱 높은 정밀도를 갖는 스테이지 위치 제어에 대한 요구가 반도체 디바이스의 더욱 높은 집적도에 수반하는 더욱 미세한 패턴들에 기인하여 증가하고 있으며, 이제 레이저 간섭계의 빔 경로 상의 대기의 온도 변동이나 온도 기울기에 의해 발생되는 공기 요동으로부터 발생되는 계측 에러가 오버레이 버짓 (overlay budget) 에 있어서 많은 퍼센트를 차지하게 되었다.
레이저 간섭계를 대신하는 스테이지의 위치 계측 디바이스로서, 인코더 (예를 들어, 특허문헌 1 참조) 가 유망하다. 그러나, 인코더는 스케일을 사용하기 때문에 계측 재현성의 관점에서 레이저 간섭계에 비해 우수한 반면, 선형성의 관점에서 스케일의 기계적 불안정성 (격자 피치의 드리프트, 고정된 로케이션 드리프트, 열 팽창 등) 으로 인해 레이저 간섭계에 비해 열등하다.
상술된 레이저 간섭계 및 인코더의 단점에 비추어, 레이저 간섭계 및 인코더 (회절 격자를 사용하는 위치 검출 센서) 양자를 사용하는 스테이지의 위치를 계측하는데 사용되는 방법에 대한 제안들이 행해지고 있다 (특허문헌 2 및 특허문헌 3 참조). 그러나, 특허문헌 2 및 특허문헌 3 에 개시된 방법 등은 현재의 노광 장치에 요구되는 스테이지의 고도로 정밀하고 안정한 위치 제어 수행을 보장할 때 여전히 충분하지 않다.
[특허문헌]
특허문헌 1 : 미국 특허 제 7,238,931 호
특허문헌 2 : 미국 특허출원공보 제 2007/0288121 호
특허문헌 3 : 미국 특허출원공보 제 2009/0027640 호
본 발명의 일 양태에 따르면, 이동체가 미리결정된 평면을 따라 구동되는 이동체 구동 방법으로서, 고역 통과 필터를 통과하도록 이루어진 제 1 검출 신호인 제 1 신호 및 고역 통과 필터와 동일한 차단 주파수를 갖는 저역 통과 필터를 통과하도록 이루어진 제 2 검출 신호인 제 2 신호의 합성 신호로서, 상기 제 1 검출신호는 이동체 상에 제공된 광학 부재를 통해 계측 빔의 복귀 빔을 수광함으로써 획득된 이동체의 위치에 대응하고, 제 2 검출 신호는 이동체 및 이동체의 외부 중 일방에 있는 미리결정된 평면에 평행한 계측 평면에 제공된 회절 격자에 계측 빔을 조사하고, 적어도 일부가 이동체 및 이동체의 외부 중 타방에 배치된 계측계에 의해 회절 격자로부터 회절 빔을 수광함으로써 획득되는, 상기 합성 신호; 및 상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호 중 일방에 기초하여 이동체를 구동하는 단계를 포함하는, 이동체 구동 방법이 제공된다.
이동체에 제공된 광학 부재가 반사면 부재인 경우, 광학 부재를 통한 계측 빔의 복귀 빔은 반사면에 조사되었던 계측 빔의 반사 빔일 수 있고, 광학 부재가 편향 부재 또는 분리 부재 (separation member) 인 경우, 복귀 빔은 광학 부재를 통해 광학 부재와 상이한 다른 반사면 부재에 에 조사되었던 계측 빔의 반사 빔의 복귀 빔일 수 있다. 본 명세서에서, 광학 부재를 통한 계측 빔의 복귀 빔이라는 표현은 그러한 의미로 사용된다.
이 방법에 따르면, 이동체는 고역 통과 필터를 통과하도록 이루어진 제 1 검출 신호인 제 1 신호 및 (고역 통과 필터와 동일한 차단 주파수를 갖는) 저역 통과 필터를 통과하도록 이루어진 제 2 검출 신호인 제 2 신호의 합성 신호 (또는 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호) 에 기초하여 구동된다. 따라서, 제 1 및 제 2 검출 신호의 주파수가 미리결정된 차단 주파수보다 높은 경우, 이동체는 높은 선형 계측을 갖는 제 1 계측계의 제 1 검출 신호에 기초하여 구동되는 반면, 제 1 및 제 2 검출 신호가 낮은 경우, 이동체는 높은 계측 재현성을 갖는 제 2 계측계의 제 2 검출 신호에 기초하여 구동된다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 이동체로 하여금 노광 대상물을 유지하게 하는 단계; 및 이동체에 의해 유지된 노광 대상물에 에너지 빔을 조사하여 노광 대상물에 패턴을 형성하는 경우 본 발명의 이동체 구동 방법을 사용하여 이동체를 구동하는 단계를 포함하는 제 1 노광 방법이 제공된다.
이 방법에 따르면, 에너지 빔에 대해 등속으로 빠르게 및 고정밀도로 이동체를 선형으로 구동하는 것 뿐아니라, 등속 구동의 개시 위치로 정밀하게 이동체를 구동하는 것이 가능하게 된다. 전자는 양호한 정밀도로 대상물에 패턴을 형성하는 것을 가능하게 하고, 후자는 오버레이 정확도를 개선하는 것이 가능하다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 미리결정된 평면을 따라 이동하는 이동체; 이동체에 제공된 광학 부재를 통해 계측 빔의 복귀 빔을 수신함으로써 획득된 이동체의 위치에 대응하는 제 1 검출 신호를 출력하는 제 1 계측계; 이동체 및 이동체의 외부 중 일방에 제공된 미리결정된 평면에 평행한 계측 평면 상의 회절 격자에 계측 빔을 조사하고 그 회절 격자로부터의 회절 빔을 수신함으로써 제 2 검출 신호를 출력하고, 적어도 일부가 이동체 및 이동체의 외부 중 타방에 배치된 제 2 계측계; 및 고역 통과 필터를 통과한 제 1 검출 신호인 제 1 신호 및 고역 통과 필터와 동일한 차단 주파수를 갖는 저역 통과 필터를 통과한 제 2 검출 신호인 제 2 신호의 합성 신호, 또는 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호에 기초하여 이동체를 구동하는 구동계를 포함하는 이동체 장치가 제공된다.
이 장치에 따르면, 이동체는 고역 통과 필터를 통과하도록 이루어진 제 1 검출 신호인 제 1 신호 및 (고역 통과 필터와 동일한 차단 주파수를 갖는) 저역 통과 필터를 통과하도록 이루어진 제 2 검출 신호인 제 2 신호의 합성 신호 (또는 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호) 에 기초하여 구동된다. 따라서, 제 1 및 제 2 검출 신호의 주파수가 미리결정된 차단 주파수보다 높은 경우, 이동체는 높은 선형 계측을 갖는 제 1 계측계의 제 1 검출 신호에 기초하여 구동되는 반면, 제 1 및 제 2 검출 신호의 주파수가 더 낮은 경우, 이동체는 높은 계측 재현성을 갖는 제 2 계측계의 제 2 검출 신호에 기초하여 구동된다.
본 발명의 제 4 양태에 따르면, 물체가 이동체에 의해 유지되는 본 발명의 이동체 장치; 및 이동체에 의해 유지된 물체에 에너지 빔을 조사하여 물체를 노광함으로써 패턴을 생성하는 패턴 생성 디바이스를 포함하는 제 1 노광 장치가 제공된다.
이 장치에 따르면, 양호한 정밀도로 물체에 패턴을 형성하는 것과 오버레이 정확도를 개선하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 제 5 양태에 따르면, 패턴이 형성된 마스크에 에너지 빔이 조사되고, 패턴이 물체에 전사되는 제 2 노광 방법으로서, 고역 통과 필터를 통과하도록 이루어진 제 1 검출 신호인 제 1 신호 및 고역 통과 필터와 동일한 차단 주파수를 갖는 저역 통과 필터를 통과하도록 이루어진 제 2 검출 신호인 제 2 신호의 합성 신호로서, 상기 제 1 검출신호는 제 1 이동체 상에 제공된 광학 부재를 통해 계측 빔의 복귀 빔을 수광함으로써 획득된 제 1 이동체의 위치에 대응하고, 제 2 검출 신호는 제 1 이동체 및 제 1 이동체의 외부 중 일방에 있는 미리결정된 평면에 평행한 계측 평면에 제공된 회절 격자에 계측 빔을 조사하고, 적어도 일부가 제 1 이동체 및 제 1 이동체의 외부 중 타방에 배치된 계측계에 의해 회절 격자로부터 회절 빔을 수광함으로써 획득되는, 상기 합성 신호; 및 상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호 중 일방에 기초하여, 물체를 유지하여 미리결정된 평면을 따라 이동하는 제 1 이동체 및 마스크를 유지하는 제 2 이동체 중 적어도 일방을 구동하는 단계를 포함하는 제 2 노광 방법이 제공된다.
이 방법에 따르면, 제 1 이동체 및 제 2 이동체 중 적어도 일방은 고역 통과 필터를 통과하도록 이루어진 제 1 검출 신호인 제 1 신호 및 (고역 통과 필터와 동일한 차단 주파수를 갖는) 저역 통과 필터를 통과하도록 이루어진 제 2 검출 신호인 제 2 신호의 합성 신호 (또는 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호) 에 기초하여 구동된다. 따라서, 제 1 및 제 2 검출 신호의 주파수가 미리결정된 차단 주파수보다 높은 경우, 제 1 이동체 및 제 2 이동체 중 적어도 하나는 높은 선형 계측을 갖는 제 1 계측계의 제 1 검출 신호에 기초하여 구동되는 반면, 제 1 및 제 2 검출 신호의 주파수가 더 낮은 경우, 그 이동체는 높은 계측 재현성을 갖는 제 2 계측계의 제 2 검출 신호에 기초하여 구동된다. 이것은 물체 상의 미리결정된 영역 (패턴 형성 영역) 에 정확한 오버레이로 패턴을 전사 및 형성하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 제 6 양태에 따르면, 패턴이 형성된 마스크에 에너지 빔이 조사되는 동안 마스크와 물체가 미리결정된 방향으로 동기 이동되어, 패턴이 물체에 전사되는 제 3 노광 방법으로서, 제 1 검출 신호 및 제 2 검출 신호를 각각 동일한 차단 주파수를 갖는 고역 통과 필터 및 저역 통과 필터를 통과하게 함으로써, 제 1 이동체의 위치 정보를 검출하는 간섭계 시스템에 의해 출력된 제 1 이동체의 위치에 대응하는 제 1 검출 신호와 구동 신호로서 작용하는 제 1 이동체의 위치 정보를 검출하는 인코더 시스템에 의해 출력된 제 1 이동체의 위치에 대응하는 제 2 검출 신호 사이에서 스위칭하면서, 구동 신호에 기초하여 미리결정된 속도의 시간 변화 곡선에 따라 그리고 미리결정된 경로를 따라, 물체를 유지하여 미리결정된 평면을 따라 이동하는 제 1 이동체 및 마스크를 유지하는 제 2 이동체 중 적어도 하나를 구동하는 단계; 적어도 하나의 이동체가 제 1 검출 신호에 기초하여 구동되는 제 1 구동 기간 및 적어도 하나의 이동체가 차단 주파수를 설정함으로써 제 2 검출 신호에 기초하여 구동되는 제 2 구동 기간의 가중화 (weighting) 를 수행하는 단계를 포함하는, 제 3 노광 방법이 제공된다.
이 방법에 따르면, 제 1 이동체의 위치 정보를 검출하는 간섭계 시스템에 의해 출력된 제 1 이동체의 위치에 대응하는 제 1 검출 신호와, 구동 신호로서 작용하는 제 1 이동체의 위치 정보를 검출하는 인코더 시스템에 의해 출력된 제 1 이동체의 위치에 대응하는 제 2 검출 신호 사이에서 스위칭하면서, 구동 신호에 기초하여 미리결정된 경로를 따라 그리고 미리결정된 속도의 시간 변화 곡선에 따라, 제 1 이동체 및 마스크를 유지하는 제 2 이동체 중 적어도 하나가 구동될 수 있고, 제 1 구동 기간 및 제 2 구동 기간을 그들의 가중치에 따라 설정하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 제 7 양태에 따르면, 본 발명에 따른 노광 방법에 의해 물체 상에 패턴을 형성하는 단계; 및 패턴이 형성된 물체를 현상하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제 8 양태에 따르면, 패턴이 형성된 마스크에 에너지 빔을 조사하여 물체 상에 패턴을 전사하는 제 2 노광 장치로서, 물체를 유지하여 미리결정된 평면을 따라 이동하는 제 1 이동체; 마스크를 유지하여 이동하는 제 2 이동체; 제 1 이동체에 제공된 광학 부재를 통해 계측 빔의 복귀 빔을 수광함으로써 획득된 제 1 이동체의 위치에 대응하는 제 1 검출 신호를 출력하는 제 1 계측계; 제 1 이동체 및 제 1 이동체의 외부 중 일방에 제공된 미리결정된 평면에 평행한 계측 평면 상의 회절 격자에 계측 빔을 조사하고, 그 회절 격자로부터 회절 빔을 수광함으로써 제 2 검출 신호를 출력하고, 적어도 일부가 제 1 이동체 및 제 1 이동체의 외부 중 타방에 배치된 제 2 계측계; 및 고역 통과 필터를 통과한 제 1 검출 신호인 제 1 신호 및 고역 통과 필터와 동일한 차단 주파수를 갖는 저역 통과 필터를 통과한 제 2 검출 신호인 제 2 신호의 합성 신호, 또는 상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호에 기초하여, 제 1 이동체 및 제 2 이동체 중 적어도 일방을 구동하는 이동체 구동계를 포함하는 제 2 노광 장치가 제공된다.
이 장치에 따르면, 이동체 구동계에 의해, 제 1 이동체 및 제 2 이동체 중 적어도 일방은 고역 통과 필터를 통과하도록 이루어진 제 1 검출 신호인 제 1 신호 및 (고역 통과 필터와 동일한 차단 주파수를 갖는) 저역 통과 필터를 통과하도록 이루어진 제 2 검출 신호인 제 2 신호의 합성 신호 (또는 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호) 에 기초하여 구동된다. 따라서, 제 1 및 제 2 검출 신호의 주파수가 미리결정된 차단 주파수보다 높은 경우, 제 1 이동체 및 제 2 이동체 중 적어도 하나는 높은 선형 계측을 갖는 제 1 계측계의 제 1 검출 신호에 기초하여 구동되는 반면, 제 1 및 제 2 검출 신호가 낮은 경우, 그 이동체는 높은 계측 재현성을 갖는 제 2 계측계의 제 2 검출 신호에 기초하여 구동된다. 이것은 물체 상의 미리결정된 영역 (패턴 형성 영역) 에 정확한 오버레이로 패턴을 전사 및 형성하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 제 9 양태에 따르면, 패턴이 형성된 마스크에 에너지 빔을 조사하면서 미리결정된 방향으로 마스크와 물체를 동기 이동하여, 물체 상에 패턴을 전사하는 제 3 노광 장치로서, 물체를 유지하여 미리결정된 평면을 따라 이동하는 제 1 이동체; 마스크를 유지하여 이동하는 제 2 이동체; 제 1 이동체의 위치 정보를 검출하고, 제 1 이동체의 위치에 대응하는 제 1 검출 신호를 출력하는 간섭계 시스템; 제 1 이동체의 위치 정보를 검출하고, 제 1 이동체의 위치에 대응하는 제 2 검출 신호를 출력하는 인코더 시스템; 제 1 검출 신호 및 제 2 검출 신호를 각각 동일한 차단 주파수를 갖는 고역 통과 필터 및 저역 통과 필터를 통과하게 함으로써, 제 1 검출 신호와 구동 신호로서 작용하는 제 2 검출 신호 사이에서 스위칭하면서, 구동 신호에 기초하여 미리결정된 속도의 시간 변화 곡선에 따라 그리고 미리결정된 경로를 따라, 상기 제 1 이동체 및 상기 제 2 이동체 중 적어도 일방을 구동하는 구동계; 차단 주파수를 설정함으로써 상기 적어도 하나의 이동체가 제 1 검출 신호에 기초하여 구동되는 제 1 구동 기간 및 상기 적어도 하나의 이동체가 제 2 검출 신호에 기초하여 구동되는 제 2 구동 기간의 가중화를 수행하는 설정 디바이스를 포함하는 제 3 노광 장치가 제공된다.
이 장치에 따르면, 제 1 이동체와 마스크를 유지하는 제 2 이동체 중 적어도 일방이, 제 1 이동체의 위치 정보를 검출하는 간섭계 시스템에 의해 출력된 제 1 이동체의 위치에 대응하는 제 1 검출 신호와, 구동 신호로서 작용하는 제 1 이동체의 위치 정보를 검출하는 인코더 시스템에 의해 출력된 제 1 이동체의 위치에 대응하는 제 2 검출 신호 사이에서 스위칭하면서, 구동 신호에 기초하여 미리결정된 경로를 따라 그리고 미리결정된 속도의 시간 변화 곡선에 따라 구동될 수 있고, 제 1 구동 기간 및 제 2 구동 기간을 그들의 가중치에 따라 설정하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 제 10 양태에 따르면, 본 발명의 노광 장치를 사용하여 물체 상에 패턴을 형성하는 단계; 및 패턴이 형성된 물체를 현상하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
도 1 은 실시형태에 관련된 노광 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2 는 웨이퍼 스테이지를 도시하는 평면도이다.
도 3 은 도 1 의 노광 장치에 장착된 간섭계 및 스테이지 장치의 배치를 도시하는 평면도이다.
도 4 는 도 1 의 노광 장치에 장착된 센서 유닛 및 스테이지 장치의 배치를 도시하는 평면도이다.
도 5 는 인코더 헤드 (X 헤드 및 Y 헤드) 및 얼라인먼트계의 배치를 도시하는 평면도이다.
도 6 은 도 1 의 노광 장치에 장착된 주제어장치의 입력/출력 관계를 설명하는 데 사용되는 블록도이다.
도 7(a) 는 노광 동작 동안 인코더를 사용하는 웨이퍼 스테이지의 위치 계측의 예를 도시하는 도면이고, 도 7(b) 는 얼라인먼트 계측 동안 인코더를 사용하는 웨이퍼 스테이지의 위치 계측의 예를 도시하는 도면이다.
도 8 은 간섭계의 출력 신호와 인코더의 출력 신호를 합성하여 하이브리드 신호를 생성하는 신호 처리 디바이스 (160) 의 예를 도시하는 블록도이다.
도 9(a) 및 도 9(b) 는 각각 하이브리드 신호를 생성하는 신호 처리 디바이스 (160) 의 다른 예들을 도시하는 블록도들이다.
도 10 은 고역 통과 필터 및 저역 통과 필터의 주파수 특성을 도시하는 도면이다.
도 11(a) 내지 도 11(c) 는 간섭계의 출력 신호와 인코더의 출력 신호를 합성하여 하이브리드 신호를 생성하는 원리를 설명하는데 사용되는 도면들이다.
도 12(a) 및 도 12(b) 는 각각 저주파수 시 및 고주파수 시의 하이브리드 신호에 포함된 노이즈를 도시하는 도면들이다.
도 13(a) 내지 도 13(c) 는 인코더 시스템을 사용하는 스테이지 구동 (위치 제어) 에서 예상되는 쇼트 왜곡 (패턴 형성 에러) 를 설명하는데 사용되는 도면들이다.
도 14 는 하이브리드 위치 정보를 사용하여 웨이퍼 스테이지 및 레티클 스테이지의 동기 구동의 제어 등을 포함하는 웨이퍼 스테이지 및 레티클 스테이지의 구동 (위치 제어) 를 수행하는 스테이지 제어계의 배열의 예를 도시하는 블록도이다.
도 2 는 웨이퍼 스테이지를 도시하는 평면도이다.
도 3 은 도 1 의 노광 장치에 장착된 간섭계 및 스테이지 장치의 배치를 도시하는 평면도이다.
도 4 는 도 1 의 노광 장치에 장착된 센서 유닛 및 스테이지 장치의 배치를 도시하는 평면도이다.
도 5 는 인코더 헤드 (X 헤드 및 Y 헤드) 및 얼라인먼트계의 배치를 도시하는 평면도이다.
도 6 은 도 1 의 노광 장치에 장착된 주제어장치의 입력/출력 관계를 설명하는 데 사용되는 블록도이다.
도 7(a) 는 노광 동작 동안 인코더를 사용하는 웨이퍼 스테이지의 위치 계측의 예를 도시하는 도면이고, 도 7(b) 는 얼라인먼트 계측 동안 인코더를 사용하는 웨이퍼 스테이지의 위치 계측의 예를 도시하는 도면이다.
도 8 은 간섭계의 출력 신호와 인코더의 출력 신호를 합성하여 하이브리드 신호를 생성하는 신호 처리 디바이스 (160) 의 예를 도시하는 블록도이다.
도 9(a) 및 도 9(b) 는 각각 하이브리드 신호를 생성하는 신호 처리 디바이스 (160) 의 다른 예들을 도시하는 블록도들이다.
도 10 은 고역 통과 필터 및 저역 통과 필터의 주파수 특성을 도시하는 도면이다.
도 11(a) 내지 도 11(c) 는 간섭계의 출력 신호와 인코더의 출력 신호를 합성하여 하이브리드 신호를 생성하는 원리를 설명하는데 사용되는 도면들이다.
도 12(a) 및 도 12(b) 는 각각 저주파수 시 및 고주파수 시의 하이브리드 신호에 포함된 노이즈를 도시하는 도면들이다.
도 13(a) 내지 도 13(c) 는 인코더 시스템을 사용하는 스테이지 구동 (위치 제어) 에서 예상되는 쇼트 왜곡 (패턴 형성 에러) 를 설명하는데 사용되는 도면들이다.
도 14 는 하이브리드 위치 정보를 사용하여 웨이퍼 스테이지 및 레티클 스테이지의 동기 구동의 제어 등을 포함하는 웨이퍼 스테이지 및 레티클 스테이지의 구동 (위치 제어) 를 수행하는 스테이지 제어계의 배열의 예를 도시하는 블록도이다.
- 제 1 실시형태
제 1 실시형태가 도 1 내지 도 13(c) 를 참조하여 아래에 기술된다.
도 1 은 제 1 실시형태에 관련된 노광 장치 (100) 의 구성 (configuration) 을 개략적으로 도시한다. 노광 장치 (100) 는 소위 스캐너인 스텝-앤드-스캔 방식에 의한 투영 노광 장치이다. 이후에 계속 설명되는 바와 같이, 투영광학계 (PL) 가 노광 장치 (100) 에 제공된다. 이하의 설명에서, 투영광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 평행한 방향은 Z 축 방향으로 기술되고, 레티클 (R) 및 웨이퍼 (W) 가 각각 스캐닝되는 Z 축 방향에 직교하는 평면 내의 스캐닝 방향은 Y 축 방향으로 기술되고, Z 축 및 Y 축에 직교하는 방향은 X 축 방향으로 기술되고, X 축, Y 축, 및 Z 축 주위의 회전 (경사) 방향은 각각 θx, θy, θz 방향으로서 기술된다.
노광 장치 (100) 는 조명계 (10), 레티클 스테이지 (RST), 투영 유닛 (PU), 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 갖는 스테이지 장치 (50), 및 이들 부품들의 제어계를 구비한다. 도 1 에서, 웨이퍼 (W) 는 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 탑재된다.
조명계 (10) 는 조명 광선 (illuminating ray) (노광광; IL) 에 의한 대략 균일한 조도로 레티클 블라인드 (마스킹 시스템) 에 의한 설정 (한계) 이 행해진 레티클 (R) 의 슬릿 형태의 조명 영역 (IAR) 을 조명한다. 조명계 (10) 의 구성은 예를 들어 미국 특허출원공보 제 2003/0025890 호 등에 개시되어 있다. 이 경우, 조명광 (IL) 으로서, 예를 들어 ArF 엑시머 레이저 빔 (파장 193 nm) 이 사용된다.
레티클 스테이지 (RST) 상에는, 회로 패턴 등이 형성되는 패턴면 (도 1 의 하위 면) 을 갖는 레티클 (R) 이 예를 들어 진공 흡착에 의해 고정된다. 레티클 스테이지 (RST) 는 예를 들어 선형 모터 등을 포함하는 레티클 스테이지 구동계 (11) (도 1 에는 도시않음, 도 6 참조) 에 의해 XY 평면 내에서 미세하게 구동가능하고, 레티클 스테이지 (RST) 는 또한 미리 결정된 스캐닝 속도에서 스캐닝 방향 (이 경우, 도 1 의 지면의 측면 방향인 Y 축 방향) 으로 구동가능하다.
XY 평면에서의 레티클 스테이지 (RST) 의 (θz 방향에서의 회전 정보를 포함하는) 위치 정보는 이동경 (15) (또는 레티클 스테이지 (RST) 의 에지 면에 형성된 반사면) 을 통해 레티클 레이저 간섭계 (이하, "레티클 간섭계" 로 지칭됨) (116) 에 의해 대략 0.25 nm 의 해상도로 항시 검출된다. 레티클 간섭계 (116) 의 계측 값들은 주제어기 (20) (도 1 에는 도시하지 않음, 도 6 참조) 로 전송된다. 또, 레티클 스테이지 (RST) 의 위치 정보는 레티클 간섭계를 사용하는 대신 예를 들어 미국 특허출원공보 제 2007/0288121 호에 개시된 인코더를 사용하여 계측될 수도 있다.
투영 유닛 (PU) 은 도 1 의 레티클 스테이지 (RST) 아래에 배치된다. 투영 유닛 (PU) 은 경통 (40) 및 경통 (40) 내에 유지된 투영광학계 (PL) 를 포함한다. 투영광학계 (PL) 로서는, 예를 들어 Z 축 방향에 평행한 광축 (AX) 을 따라 배치된 복수의 광학 엘리먼트들 (렌즈 엘리먼트들) 로 구성되는 굴절광학계가 사용된다. 투영광학계 (PL) 는 예를 들어 양측 텔레센트릭이고, 미리결정된 투영 배율 (예를 들어, 1/4 배, 1/5 배, 1/8 배 등) 을 갖는다. 따라서, 그 패턴면이 투영광학계 (PL) 의 제 1 면 (물체면) 과 실질적으로 일치하도록 배치된 레티클 (R) 을 통과한 조명광 (IL) 에 의해 조명계 (10) 가 레티클 (R) 상의 조명 영역 (IAR) 을 조명하는 경우, 투영광학계 (PL) (투영 유닛 (PU)) 을 통해 조명 영역 (IAR) 내의 레티클 (R) 의 회로 패턴의 축소된 이미지 (회로 패턴의 일부의 축소된 이미지) 가 그 표면이 레지스트 (감광제) 로 코팅되어 있고 투영광학계 (PL) 의 제 2 면 (이미지 평면 표면) 측에 배치되는 웨이퍼 (W) 상의 조명 영역 (IAR) 과 짝을 이루는 영역 (이하, 노광 영역으로서 지칭되기도 함) (IA) 상에 형성된다. 동기 구동되는 레티클 스테이지 (RST) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 의해, 레티클 (R) 은 조명 영역 (IAR) 에 대해 스캐닝 방향 (Y 축 방향) 으로 상대 이동되는 반면, 웨이퍼 (W) 는 노광 영역 (IA) (조명광 (IL)) 에 대해 스캐닝 방향 (Y 축 방향) 으로 상대 이동되어, 웨이퍼 (W) 상의 쇼트 영역 (분할된 영역) 의 스캐닝 노광이 수행되고, 레티클 (R) 의 패턴이 쇼트 영역 상에 전사된다. 즉, 레티클 (R) 의 패턴은 조명계 (10) 및 투영광학계 (PL) 를 따라 웨이퍼 (W) 상에 생성되고, 그 후 조명광 (IL) 에 의한 웨이퍼 (W) 상의 감광층 (레지스트층) 의 노광에 의해, 패턴이 웨이퍼 (W) 상에 형성된다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 스테이지 디바이스 (50) 는 베이스 보드 (12) 상에 배치된 웨이퍼 스테이지 (WST), 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 정보를 계측하는 계측계 (200) (도 6 참조), 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 구동하는 스테이지 구동계 (124) (도 6 참조) 등을 구비하고 있다. 계측계 (200) 는 도 6 에 도시된 바와 같이 간섭계 시스템 (118) 및 인코더 시스템 (150) 을 포함한다.
웨이퍼 스테이지 (WST) 는 예를 들어 에어 베이링 등과 같은 비접촉 베어링 (도시하지 않음) 에 의해 수 ㎛ 가량의 클리어런스 갭 (갭, 클리어런스) 을 통해 베이스 보드 (12) 상에 지지된다. 또, 웨이퍼 스테이지 (WST) 는 선형 모터 등을 포함하는 스테이지 구동계 (124) (도 6 참조) 에 의해, X 축 방향 및 Y 축 방향으로의 미리 결정된 스트로크들에서 구동가능하다.
웨이퍼 스테이지 (WST) 는 스테이지 주요부 (91), 및 스테이지 주요부 (91) 상에 탑재된 웨이퍼 테이블 (WTB) 을 포함한다. 웨이퍼 테이블 (WTB) 및 스테이지 주요부 (91) 는 예를 들어 선형 모터 및 (보이스 코일 모터 등을 포함하는) Z 레벨링 메커니즘을 포함하는 구동계에 의해 베이스 보드 (12) 에 대해, X 축 방향, Y 축 방향, Z 축 방향, θx 방향, θy 방향, 및 θz 방향 (이하, 6 자유도 방향, 또는 6 자유도 방향 (X, Y, Z, θx, θy, 및 θz) 으로 기술됨) 으로 구동가능하게 구성된다.
웨이퍼 테이블 (WTB) 의 상부 표면의 중심에는, 진공 흡인 등에 의해 웨이퍼 (W) 를 유지하는 웨이퍼 홀더 (도시하지 않음) 가 배열된다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 상부 표면 상의 웨이퍼 홀더 (웨이퍼 (W)) 의 +Y 측 상에는, 계측 플레이트 (30) 가 제공된다. 계측 플레이트 (30) 에서, 웨이퍼 얼라인먼트에 사용되는 기준 마크 (fiducial mark; FM) 는 중심에 제공되고, 기준 마크 (FM) 의 X 축 방향의 양측면에는 레티클 얼라인먼트에 사용되는 한 쌍의 기준 마크 (RM) 가 제공된다.
또, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 상부 표면 상에는, 후술되는 인코더 시스템에 의해 사용되는 스케일이 형성된다. 더욱 상세히 설명하면, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 상부 표면 상의 X 축 방향에서의 일측 및 타측 (도 2 의 지면의 수평 방향에서의 양측) 상의 영역들에는, Y 스케일 (39Y1 및 39Y2) 가 각각 형성된다. Y 스케일 (39Y1 및 39Y2) 은 각각, 그 길이방향이 X 축 방향인 그리드 라인 (38) 이 Y 축 방향을 따라 미리결정된 피치로 배열되는 Y 축 방향을 주기 방향으로 하는 반사 격자 (예를 들어, 회절 격자) 로 구성된다.
유사하게, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 상부 표면 상의 Y 축 방향에서의 일측 및 타측 (도 2 의 지면의 수직 방향에서의 양측) 상의 영역들에는, X 스케일 (39X1 및 39X2) 이 Y 스케일 (39Y1 및 39Y2) 사이에 배치되는 상태로 각각 형성된다. X 스케일 (39X1 및 39X2) 은 Y 축 방향으로 길이방향을 갖는 그리드 라인 (37) 이 X 축 방향을 따라 미리결정된 피치로 배열되는 X 축 방향을 주기 방향으로 하는 반사 격자 (예를 들어, 회절 격자) 로 구성된다.
또, 그리드 라인 (37 및 38) 의 피치는 예를 들어 1 ㎛ 로 설정된다. 도 2 및 다른 도면에서, 격자들의 피치는 편의를 위해 실제의 피치 보다 크게 도시된다.
또한, 회절 격자를 보호하기 위해, 낮은 열 팽창을 갖는 유리 플레이트로 격자를 커버하는 것이 효과적이다. 이 경우, 유리 플레이트로서, 예를 들어 1 mm 두께의 플레이트와 같이, 그 두께가 웨이퍼와 동일한 레벨인 플레이트가 사용될 수 있고, 유리 플레이트의 표면이 웨이퍼 표면과 동일한 높이 (동일면) 가 되도록 그 플레이트가 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 상부 표면 상에 세팅된다.
또한, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 -Y 단부 면 및 -X 단부 면 상에는, 도 2 에 도시된 바와 같이, (후술될) 간섭계 시스템에서 사용되는 반사면 (17a) 및 반사면 (17b) 가 형성된다.
또한, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 +Y 측 상의 표면 상에는, X 축 방향으로 연장되는 기준 바 (fiducial bar) (이하, 간단히 "FD 바" 로 지칭됨) (46) 가 예를 들어 미국 특허출원공보 제 2008/0088843 호에 개시된 CD 바와 유사하게, 도 2 에 도시된 바와 같이 부착된다. FD 바 (46) 의 길이방향에서의 일측 및 타측 상의 단부들의 근처에는, Y 축 방향을 주기방향으로 하는 기준 격자 (예를 들어, 회절 격자) (52) 가 각각 중심선 (LL) 에 대칭으로 배치되어 형성된다. 또한, FD 바 (46) 의 상부 표면에는, 복수의 기준 마크 (M) 가 형성된다. 각각의 기준 마크 (M) 로서, (후술될) 얼라인먼트계에 의해 검출될 수 있는 사이즈를 갖는 2차원 마크가 사용된다.
노광 장치 (100) 에 있어서, 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이, 투영광학계 (PL) 의 광축 (AX) 을 통과하는 Y 축에 평행한 직선 (이하, 기준축으로 지칭됨) (LV) 상에서, 광축 (AX) 으로부터 -Y 측으로 미리결정된 거리만큼 이격된 위치에 검출 중심을 갖는 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 가 제공된다. 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 는 메인 프레임 (도시하지 않음) 의 하부 표면에 고정된다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 사이에 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 가 있는 X 축 방향에서의 일측 및 타측 상에, 검출 중심들이 기준 축 (LV) 에 대해 실질적으로 대칭으로 배치된 세컨더리 얼라인먼트계 (AL21 와 AL22, 및 AL23 와 AL24) 가 각기 정렬된다. 세컨더리 얼라인먼트계 (AL21 내지 AL24) 는 메인 프레임 (도시하지 않음) 의 하부 표면에 이동 지지 부재를 통해 고정되고, 구동 메커니즘 (601 내지 604) (도 6 참조) 을 사용하여, 검출 영역들의 상대 위치가 X 축 방향으로 조정될 수 있다.
노광 장치 (100) 에서, 각각의 얼라인먼트계 (AL1 및 AL21 내지 AL24) 로서, 예를 들어 이미지 처리 방법에 의한 FIA (Field Image Alignment) 시스템이 사용된다. 각각의 얼라인먼트계 (AL1 및 AL21 내지 AL24) 로부터의 이미징 신호들은 신호 처리 시스템 (도시하지 않음) 을 통해 주제어장치 (20) 로 공급된다.
또한, 노광 장치 (100) 에서, 예를 들어 미국 특허 제 5,448,332 호 등에 개시된 것과 유사한 구성을 갖는 경사 입사법에 의한 다점 초점 위치 검출계 (이하 간단히 다점 AF 계로서 칭함) (AF) (도 1 에는 도시하지 않음, 도 6 참조) 가 투영 유닛 (PU) 의 근처에 배열된다. 다점 AF 계 (AF) 의 검출 신호는 AF 신호 처리 시스템 (도시하지 않음) 를 통해 주제어장치 (20) (도 6 참조) 에 공급된다. 주제어장치 (20) 는 다점 AF 계 (AF) 의 검출 신호에 기초하여 다점 AF 계 (AF) 의 복수의 검출점에서 Z 축 방향에서 웨이퍼 (W) 표면의 위치 정보 (면위치 정보) 를 검출하고, 그 검출 결과에 기초하여 스캐닝 노광 동안 웨이퍼 (W) 의 소위 포커스 레벨링 제어를 수행한다. 또, 웨이퍼 (W) 표면의 위치 정보 (불균일성 정보) 가 얼라인먼트계 (AL1 및 AL21 내지 AL24) 의 근처에 다점 AF 계 (AF) 를 배열함으로써 웨이퍼 얼라인먼트 (EGA) 시에 미리 획득될 수 있고, 노광 시에 후술될 간섭계 시스템 (118) (도 6 참조) 의 계측 값 및 면위치 정보를 사용하여, 웨이퍼 (W) 의 소위 포커스 레벨링 제어가 수행될 수 있다. 또, 간섭계 시스템 (118) 대신에, Z 위치를 계측할 수 있는 인코더 시스템의 계측 값들이 또한 포커스 레벨링 제어에 사용될 수 있다.
또한, 레티클 스테이지 (RST) 위에는, 예를 들어 미국 특허 제 5,646,413 호 등에 상세히 개시된 바와 같이, 각각 CCD 와 같은 이미징 디바이스를 갖고 얼라인먼트 조명광으로서 노광 파장을 갖는 광 (본 실시형태에서는 조명광 (IL)) 을 사용하는, 이미지 처리법에 의한 한 쌍의 레티클 얼라인먼트계 (RA1 및 RA2) 가 배치된다 (도 1 에는 도시하지 않음, 도 6 참조). 레티클 (R) 상에 형성된 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 마크 (도시 생략) 의 투영 이미지와 계측 플레이트 (30) 상의 레티클 얼라인먼트에 사용되는 기준 마크 (RM) 의 대응하는 쌍 사이의 위치 관계를 검출하기 위해, 계측 플레이트 (30) 가 투영광학계 (PL) 바로 아래에 위치되는 상태로, 주제어장치 (20) 에 의해 레티클 얼라인먼트계 (RA1 및 RA2) 의 쌍이 후술될 레티클 얼라인먼트 (본 실시형태에서는, 레티클 얼라인먼트는 또한 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 의 베이스라인 체크의 후반의 처리 (latter processing) 로서 작용함) 에서 사용된다. 레티클 얼라인먼트계 (RA1 및 RA2) 의 검출 신호들은 도시되지 않은 신호 처리 시스템을 통해 주제어장치 (20) (도 6 참조) 에 공급된다. 또, 레티클 얼라인먼트계 (RA1 및 RA2) 는 배열될 필요가 없다. 이 경우, 예를 들어, 미국 특허출원공보 제 2002/0041377 호 등에 개시된 바와 같이, 레티클 얼라인먼트 마크의 투영 이미지를 검출하기 위해, 웨이퍼 테이블 (WTB) 은 광 투과부 (광 수신부) 가 설치되는 검출계를 갖는 것이 바람직하다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 간섭계 시스템 (118) 은 Y 간섭계 (16), 3 개의 X 간섭계 (126 내지 128), 각각 반사면 (17a 또는 17b) 에 간섭계 빔 (계측 빔) 을 조사하여 반사광을 수광하는 한 쌍의 Z 간섭계 (43A 및 43B) 가 구비되어 있다.
상세하게 설명하기 위해, Y 간섭계 (16) 는 반사면 (17a) 및 이동경 (41) (나중에 설명됨) 상의 기준축 (LV) 에 대해 대칭인 한 쌍의 계측빔 (B41 및 B42) 을 포함하는 Y 축에 평행한 적어도 3 개의 계측빔을 조사한다. 또한, X 간섭계 (126) 는 도 3 에 도시된 바와 같이 반사면 (17b) 상에 광축 (AX) 및 기준축 (LV) 에 직교하고 X 축에 평행한 직선 (이하, 기준축으로 지칭함) (LH) 에 대해 대칭인 한 쌍의 계측빔 (B51 및 B52) 을 포함하는 X 축에 평행한 적어도 3 개의 계측빔을 조사한다. 또한, X 간섭계 (127) 는 반사면 (17b) 상에, 얼라인먼트계 (AL1) 의 검출 중심에 있는 기준축 (LV) 에 직교하고 X 축에 평행인 직선 (이하 기준축으로 지칭함) (LA) 을 그 계측 축으로 하는 계측빔 (B6) 을 포함하는 Y 축에 평행한 적어도 2 개의 계측빔을 조사한다. 또한, X 간섭계 (128) 는 반사면 (17b) 상에, Y 축에 평행인 계측빔 (B7) 을 조사한다.
간섭계 시스템 (118) 을 구성하는 각 간섭계는 대응하는 반사면으로부터 리턴빔을 수신하고, 신호 처리 디바이스 (160) (도 6 참조) 를 통해, 주제어장치 (20) (도 6 참조) 로 복귀빔 (또는 더욱 상세하게는, 기준 빔 및 계측 빔의 간섭빔 (계측빔)) 의 세기 신호 (출력 신호) 를 공급한다. 주제어장치 (20) 는 공급된 각 간섭계의 출력 신호를 사용하여 각 계측 방향에 관련된 웨이퍼 테이블 (WTB) (웨이퍼 스테이지 (WST)) 의 변위를 획득하고, 그 변위 정보를 사용하여 웨이퍼 테이블 (WTB) (웨이퍼 스테이지 (WST)) 의 위치 정보 (X, Y 및 θz 방향에서의 회전 (요잉), θx 방향에서의 회전 (피칭), 및 θy 방향에서의 회전 (롤링) 을 포함) 를 획득한다.
또한, 도 1 에 도시된 바와 같이, 오목 형상 반사면을 갖는 이동경 (41) 은 스테이지 주요부 (91) 의 -Y 측 상의 측면에 부착된다. 도 2 로 부터 알 수 있는 바와 같이, 이동경 (41) 의 X 축 방향에서의 길이는 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 반사면 (17a) 보다 더 길다.
간섭계 시스템 (118) (도 6 참조) 의 일부를 구성하는 한 쌍의 Z 간섭계 (43A 및 43B) (도 1 및 도 3 참조) 는 이동경 (41) 과 대향하게 배열된다. Z 간섭계 (43A 및 43B) 는 예를 들어 이동경 (41) 을 통해 투영 유닛 (PU) 을 지지하는 메인 프레임 (도시하지 않음) 에 고정되어 있는, 각각 고정경 (47A 및 47B) 에 Y 축에 평행한 2 개의 계측빔 (B1 및 B2) 을 조사한다. 각각의 반사광을 수광함으로써, Z 간섭계 (43A 및 43B) 는 계측빔 (B1 및 B2) 의 광로 길이를 계측한다. 그 결과는 신호 처리 디바이스 (160) 를 통해 주제어장치 (20) (도 6 참조) 로 전송되며, (각각 Y 축, Z 축, θy 방향 및 θz 방향에서의) 4 자유도 방향에서 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 정보가 획득된다. Z 간섭계 (43A 및 43B) 와 계측값들에 기초한 웨이퍼 스테이지의 위치의 계산 방법은 예를 들어 미국 특허 출원 공보 제 2009/0040488 호에 상세히 개시되어 있다.
본 실시형태의 노광 장치 (100) 에서, XY 평면 내의 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치, 즉 X 축 방향, Y 축 방향 및 θz 방향 각각에서의 위치 (이하 적절히 XY 평면에서의 위치 (X, Y, θz) 로 약칭함) 를 측정하는 인코더 시스템 (150) 을 구성하는 복수의 헤드 유닛이 간섭계 시스템 (118) 과는 독립적으로 제공된다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 4 개의 헤드 유닛 (62A, 62B, 62C 및 62D) 은 각각 투영 유닛 (PU) 의 +X 측, +Y 측, 및 -X 측, 및 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 의 -Y 측에 배치된다. 또한, 헤드 유닛 (62E 및 62F) 은 얼라인먼트계 (AL1 및 AL21 내지 AL24) 의 X 축 방향에서의 양측면의 바깥쪽 상에 각각 제공된다. 헤드 유닛 (62A 내지 62F) 은 지지 부재를 통해 매달린 상태로 투영 유닛 (PU) 을 유지하는 메인 프레임 (도시하지 않음) 에 고정된다. 또한, 도 4에서, 기준 코드 (UP) 는 웨이퍼 스테이지 (WST) 상의 웨이퍼가 언로딩되는 언로딩 위치를 나타내고, 기준 코드 (LP) 는 새로운 웨이퍼가 웨이퍼 스테이지 (WST) 상에 로딩되는 로딩 위치를 나타낸다.
헤드 유닛 (62A 및 62C) 은, 미리결정된 거리로 이전에 기술된 기준축 (LH) 상에 위치된, 각각 도 5 에 도시된 복수의 (이 경우 5 개의) Y 헤드 (651 내지 655 및 641 내지 645) 를 구비하고 있다. 이하, Y 헤드 (651 내지 655) 및 Y 헤드 (641 내지 645) 는 또한 필요에 따라 각각 Y 헤드 (65) 및 Y 헤드 (64) 로서 기술될 것이다.
헤드 유닛 (62A 및 62C) 은 Y 스케일 (39Y1 및 39Y2) 를 사용하여 Y 축 방향에서의 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 테이블 (WTB)) 의 위치 (Y 위치) 를 측정하는 다중 렌즈 Y 리니어 인코더 (70A 및 70C) (도 6 참조) 를 각각 구성한다. 또, 이하의 설명에서, Y 리니어 인코더는 적절히 "Y 인코더" 또는 "인코더" 로서 약술된다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 헤드 유닛 (62B) 은 투영 유닛 (PU) 의 +Y 측에 배치되고, 거리 (WD) 에서 기준축 (LV) 상에 위치되는 복수의 (이 경우, 4 개의) X 헤드 (665 내지 668) 가 구비되어 있다. 또, 헤드 유닛 (62D) 은 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 의 -Y 측 상에 배치되고, 거리 (WD) 에서 기준축 (LV) 상에 배치되는 복수의 (이 경우, 4 개의) X 헤드 (661 내지 664) 가 구비되어 있다. 다음의 설명에서, X 헤드 (665 내지 668) 및 X 헤드 (661 내지 664) 는 또한 필요한 경우 X 헤드 (66) 으로 기술된다.
헤드 유닛 (62B 및 62D) 은 X 스케일 (39X1 및 39X2) 를 사용하여 X 축 방향에서의 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 테이블 (WTB)) 의 위치 (Y 위치) 를 측정하는 다중 렌즈 Y 리니어 인코더 (70B 및 70D) (도 6 참조) 를 각각 구성한다. 또, 이하의 설명에서, X 리니어 인코더는 적절히 "X 인코더" 또는 "인코더" 로서 약술된다.
헤드 유닛 (62A 및 62C) 이 각각 구비하고 있는 5 개의 Y 헤드 (65 및 64) (더욱 정확히 설명하면, Y 헤드 (65 및 64) 에 의해 생성된 계측빔의 스케일 상의 조사점) 각각의 X 축 방향에서의 거리 (WD) 는 여기서 노광시 등에 적어도 하나의 헤드가 항시 대응하는 Y 스케일 (39Y1 및 39Y2) 과 대향 (에 계측빔을 조사) 하도록 결정된다. 유사하게, 헤드 유닛 (62B 및 62D) 이 각각 구비하고 있는 인접한 X 헤드 (66) (더욱 정확히 설명하면, X 헤드 (66) 에 의해 생성된 계측빔의 스케일 상의 조사점) 각각의 Y 축 방향에서의 거리 (WD) 는 노광시 등에 적어도 하나의 헤드가 항시 대응하는 X 스케일 (39X1 또는 39X2) 과 대향 (에 계측빔을 조사) 하도록 결정된다. 도 7(a) 는 노광 동작 동안의 상태를 도시하며, 이 상태에서, Y 헤드 (653 및 643) 는 각각 Y 스케일 (39Y1 및 39Y2) 과 대향하고, X 헤드 (665) 는 X 스케일 (39X1) 과 대향 (에 계측빔을 조사) 한다.
또, 헤드 유닛 (62B) 의 -Y 측으로 가장 먼 X 헤드 (665) 와 헤드 유닛 (62D) 의 +Y 측으로 가장 먼 X 헤드 (664) 사이의 거리는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 Y 축 방향으로 이동할 때 그 2 개의 X 헤드 사이의 스위칭 (연결 (linkage)) 이 가능하게 되도록 Y축 방향으로 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 폭 보다 약간 더 좁게 설정된다.
헤드 유닛 (62E) 은 도 5 에 도시된 바와 같이, 복수의 (이 경우, 4 개의) Y 헤드 (671 내지 674) 가 구비되어 있다.
헤드 유닛 (62F) 은 복수의 (이 경우, 4 개의) Y 헤드 (681 내지 684) 가 구비되어 있다. Y 헤드 (681 내지 684) 는 기준축 (LV) 에 대해 Y 헤드 (674 내지 671) 에 대칭인 위치들에 배치된다. 이하, Y 헤드 (671 내지 674) 및 Y 헤드 (681 내지 684) 는 또한 필요에 따라 Y 헤드 (67) 및 Y 헤드 (68) 로 기술된다.
얼라인먼트 계측 시에, 적어도 하나의 각각의 Y 헤드 (67 및 68) 는 각각 Y 스케일 (39Y2 및 39Y1) 과 대향한다. 도 7(b) 는 얼라인먼트 계측 동안의 상태를 도시하며, 이 상태에서 Y 헤드 (673 및 682) 는 Y 스케일 (39Y2 및 39Y1) 과 각각 대향한다. 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 위치 (및 θz 회전) 는 Y 헤드 (67 및 68) (더욱 상세히 설명하면, Y 헤드 (67 및 68) 에 의해 구성된 Y 인코더 (70E 및 70F)) 에 의해 계측된다.
또한, 실시형태에서, 세컨더리 얼라인먼트계의 베이스라인 계측 시 등에, X 축 방향에서 세컨더리 얼라인먼트계 (AL21 및 AL24) 에 인접한 Y 헤드 (673 및 682) 는 각각 FD 바 (46) 의 한 쌍의 기준 격자 (52) 와 대향하고, 한 쌍의 기준 격자 (52) 와 대향하는 Y 헤드 (673 및 682) 에 의해, FD 바 (46) 의 Y 위치가 각 기준 격자 (52) 의 위치에서 계측된다. 이하의 설명에서, 각각 한 쌍의 기준 격자 (52) 와 대향하는 Y 헤드 (673 및 682) 에 의해 구성된 인코더들은 Y 리니어 인코더 (70E2 및 70F2) (도 6 참조) 로 지칭된다. 또한, 식별을 위해, Y 스케일 (39Y2 및 39Y1) 과 대향하는 Y 헤드 (67 및 68) 에 의해 구성된 Y 인코더들은 Y 인코더 (70E1 및 70F1) 으로 지칭된다.
인코더 (70A 내지 70F) 의 헤드로서, 일예로서, 회절 간섭형 인코더 헤드가 미국 특허 제 7,238,931 호 또는 미국 특허출원공개 제 2008/0088843 호 등에 개시된 인코더 헤드에서와 같이 사용된다.
회절 간섭형 인코더 헤드에서, 알려져 있는 바와 같이, 계측 방향 (회절 격자의 주기 방향) 으로 이동하는 스케일 (스케일 (39X1, 39X2, 39Y1 또는 39Y2) 이 고정된 웨이퍼 테이블 (WTB)) 에 의해, 2 개의 계측 빔 사이의 위상차가 변화하고, 이것은 간섭광의 세기를 변화시킨다. 이에 따라, 스케일 (즉, 웨이퍼 테이블 (WTB) (웨이퍼 스테이지 (WST))) 의 위치 정보가 검출된 간섭광의 세기 변화로부터 획득될 수 있다.
인코더 시스템 (150) 을 구성하는 인코더 (70A 내지 70F) 각각은 신호 처리 디바이스 (160) (도 6 참조) 로 검출된 간섭광의 세기 신호 (출력 신호) 를 전송한다. 신호 처리 디바이스 (160) 는 그 출력 신호를 처리하고, 그 후 그 신호를 주제어장치 (20) (도 8 참조) 로 전송한다. 주제어장치 (20) 는 각각의 인코더 (70A 및 70F) 로부터의 출력 신호를 사용하여 계측 방향 (회절 격자의 주기 방향) 에 관한 스케일의 변위를 획득하고, 그 변위 정보를 사용하여 웨이퍼 테이블 (WTB) (웨이퍼 스테이지 (WST)) 의 위치 정보 (X 위치, Y 위치, 및 θz 방향에서의 회전 (즉, 요잉)) 를 획득한다. 또, 신호 처리 디바이스 (160) 에 의한 신호 처리 및 주제어장치 (20) 에 의한 위치 정보 (X, Y, 및 θz 위치) 의 계산에 관한 상세는 이하에 상세한 설명에서 기술된다.
주제어장치 (20) 는 인코더 (70A 내지 70D) 중, 또는 인코더 (70E1, 70F1, 70B, 및 70D) 중 3 개의 출력 신호를 사용하여 XY 평면 내의 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 위치를 제어할 뿐아니라, 인코더 (70E2, 및 70F2) 의 출력 신호에 기초하여 FD 바 (46) (웨이퍼 테이블 (WTB)) 의 θz 방향의 회전을 제어한다.
도 6 은 중심 컴포넌트로서 노광 장치 (100) 의 제어 시스템으로 구성되어 각각의 컴포넌트들의 전체 제어를 수행하는 주제어장치 (20) 의 입력/출력 관계를 도시하는 블록를 도시한다. 주제어장치 (20) 는 워크 스테이션 (또는 마이크로컴퓨터) 등을 포함하고, 전체 장치에 대한 전체 제어를 갖는다.
다음, 인코더 시스템 (150) 및 간섭계 시스템 (118) 에 의한 하이브리드 방법을 사용하는 제 1 실시형태의 노광 장치 (100) 에서 사용되는 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동 (위치 제어) 가 설명된다.
제 1 실시형태에서의 하이브리드 방법에 의한 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동 (위치 제어) 에서, 신호 처리 디바이스 (160) 는 차단 주파수 (fc) 의 고역 통과 필터 및 저역 통과 필터를 사용하여 인코더 (인코더 시스템 (150)) 의 출력 신호와 간섭계 (간섭계 시스템 (118)) 의 출력 신호로부터 하이브리드 신호를 합성 (생성) 하고, 웨이퍼 스테이지 (WST) 는 그 하이브리드 신호에 기초하여 구동된다.
도 8 은 신호 처리 디바이스 (160) 의 예를 블록도로 도시한다. 이제, 신호 처리 디바이스 (160) 에 의한 하이브리드 신호의 합성이 설명된다. 일 예로서, 여기서는, 간섭계 시스템 (118) 을 구성하는 Y 간섭계 (16) 의 출력 신호 (fIY (t)) 와 인코더 시스템 (150) 을 구성하는 Y 리니어 인코더 (70A) 의 출력 신호 (fEY (t)) 를 합성함으로써 하이브리드 신호 (fHY (t)) 가 생성되는 경우가 고려될 것이다. 여기서, 3 개의 신호 ((fIY (t)), (fEY (t)), 및 (fHY (t))) 의 라플라스 변환 (F(s) = ∫0 ∞ f(t)e- stdt) 은 각각 FIY (s), FEY (s), 및 FHY (s) 로서 표현될 것이다. 또, t 는 시간이고, s = iω = i2πf 이고, f 는 주파수이다.
또, 상술된 바와 같이 Y 리니어 인코더 (70A) 를 구성하는 Y 헤드 (65) 를 배치함으로써, 적어도 하나의 Y 헤드 (65) 가 노광 중에 항시 Y 스케일 (39Y1) 과 대향한다. 이에 따라, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치에 따라 Y 스케일 (39Y1) 과 대향하는 Y 헤드 (65) 중 하나로부터, 간섭광의 세기 신호가 Y 리니어 인코더 (70A) 의 출력 신호 (fEY (t)) 로서 신호 처리 디바이스 (160) 로 전송된다.
또한, Y 헤드 (65) 의 출력 신호의 각각의 진폭 및 위상은 서로 일치하도록 조정된다. 이에 따라, 비록 Y 헤드 (65) 가 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치에 따라 스위칭되더라도, Y 리니어 인코더 (70A) 의 출력 신호 (fEY (t)) 의 연속성은 충분히 확보될 것이다. 또한, 각각 Y 리니어 인코더 (70A) 의 출력 신호 (fEY (t)) 와 Y 간섭계 (16) 의 출력 신호 (fIY (t)) 는 진폭, 위상, 및 주기 (계측 유닛으로부터 생성되는 진동 주기) 가 서로 일치하도록 조정되어야 한다.
신호 처리 디바이스 (160) 는 각각 Y 간섭계 (16) (간섭계 시스템 (118)) 의 출력 신호 (FIY (s)) 및 Y 리니어 인코더 (70A) (인코더 시스템 (150)) 의 출력 신호 (FEY (s)) 를 도 8 에 도시된 바와 같이 차단 주파수 (fc) 의 고역 통과 필터 (Hfc(s)) 및 저역 통과 필터 (Lfc(s)) 를 통과하게 하여 그 신호들을 합성한다. 이것은 하이드리드 신호 FHY(s) 가 아래와 같은 방식으로 획득되는 것을 허용한다.
FHY(s) = Hfc(s)FIY (s) + Lfc(s)FEY (s) ……… (1)
고역 통과 필터 (Hfc(s)) 및 저역 통과 필터 (Lfc(s)) 로서, 예를 들어, RC 회로형 필터 Hfc(s) = (s/ωc)/(1+s/ωc) 및 Lfc(s) = 1/(1+s/ωc) 가 채택될 수 있다. 그러나, ωc = 2πfc 이다. 도 10 은 이들 필터 (Hfc(s) 및 Lfc(s)) 의 주파수 특성 (입력/출력 신호의 이득의 주파수 종속성) 을 도시한다. 고역 통과 필터 (Hfc(s)) 는 차단 주파수 (fc) 보다 높은 주파수 대역 (f > fc) 에서 1 의 이득 (절대값) 을 제공하고, 저주파 대역 (f < fc) 에서는 0 의 이득 (절대값) 을 제공한다. 한편, 저역 통과 필터 (Lfc(s)) 는 차단 주파수 (fc) 보다 높은 주파수 대역 (f > fc) 에서는 0 의 이득 (절대값) 을 제공하고, 저주파 대역 (f < fc) 에서는 1 의 이득 (절대값) 을 제공한다. 또, 이 경우, 고역 통과 필터 (Hfc(s)) 및 저역 통과 필터 (Lfc(s)) 의 차단 주파수가 fc 로 동일하게 결정되었으므로, 임의의 주파수 (f) 에 대해 다음의 관계가 만족된다.
Hfc(s) + Lfc(s) = 1 ……… (2)
이제, 고역 통과 필터 (Hfc(s)) 및 저역 통과 필터 (Lfc(s)) 양자 모두는 주파수 (f = fc) 에서 0.5 의 이득 (절대값) 을 제공한다.
Y 간섭계 (16) 의 출력 신호 (fIY (t)) 및 Y 리니어 인코더 (70A) 의 출력 신호 (fEY (t)) 의 주파수 (f) (진동 주기 1/f) 는 Y 축 방향에서의 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 속도 (Vy) 에 비례하여 (에 반비례하여) 변화한다. 이에 따라, 속도 (Vy) 가 차단 주파수 (fc) 에 대응하는 임계 속도 (Vc) 보다 높은 경우, 식 (1) 로 표현된 하이브리드 신호 (FHY(s)) 는 고역 통과 필터 (Hfc(s)) 을 통과한 Y 간섭계 (16) 의 출력 신호 (FIY (s)) 로 되고, 속도 (Vy) 가 임계 속도 (Vc) 보다 낮은 경우, 하이브리드 신호 (FHY(s)) 는 저역 통과 필터 (Lfc(s)) 를 통과한 Y 리니어 인코더 (70A) 의 출력 신호 (FIY (s)) 로 된다.
이제, 도 11(a) 에 도시된 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 속도 (Vy) 의 시간 변화에 대한 하이브리드 신호 (fHY (t) 의 거동이 고려될 것이다. 웨이퍼 스테이지 (WST) 는 시간 (t0 (=0)) 에서 Y 축 방향으로의 가속을 시작하고, 시간 (t2) 에서, 시간 (Ta + Tb) 이 경과한 후 최대 속도 (Vmax) 에 도달한다. 그 후, 웨이퍼 스테이지 (WST) 는 시간 (Tc) 가 경과하여 시간 (t3) 까지 등속도로 이동하고, 그 후 감속을 시작한다.
이에 대응하여, Y 간섭계 (16) 의 출력 신호 (fIY (t)) 와 Y 리니어 인코더 (70A) 의 출력 신호 (fEY (t)) 는 도 11(b) 에 개략적으로 도시된 바와 같이 시간적으로 변화한다. 그러나, 설명의 편의상, 출력 신호 (fIY (t) 및 fEY (t)) 의 진동 주기는 실제의 진동 주기 보다 훨씬 더 길게 도시되어 있다. 또한, Y 간섭계 (16) 및 Y 리니어 인코더 (70A) 의 계측 결과는 실제로 미세한 계측 오차를 포함하지만, 그런한 계측 오차의 상세는 도 11(b) (및 도 11(c)) 에서는 생략된다. 따라서, 도 11(b) 에서, 출력 신호 (fIY (t) 및 fEY (t)) 는 서로 중첩한다.
출력 신호 (fIY (t) 및 fEY (t)) 는 웨이퍼 스테이지 (WST) 로 인해 발진을 시작하고, 이것은 시간 (t0 (=0)) 에서 가속을 시작한다 (속도 Vy 가 증가한다). 속도 (Vy) 의 증가에 따라, 출력 신호 (fIY (t) 및 fEY (t)) 의 발진이 또한 더 빠르게 (진동 주기가 더 짧게) 되며, 시간 (Ta+Tb) 가 경과한 후에 속도 (Vy) 가 최대 속도 (Vmax) 에 도달하여 일정하게 된 경우, 출력 신호 (fIY (t) 및 fEY (t)) 는 최대 속도 (Vmax) 에 대응하는 최대 주파수 (fmax) 에서 일정한 발진을 수행한다 (진동 주기가 일정 (1/fmax) 하게 된다).
여기서, 고역 통과 필터 (Hfc(s)) 및 저역 통과 필터 (Lfc(s)) 의 차단 주파수 (fc) 는 도 11(a) 에 도시된 바와 같이 최대 주파수 (fmax) 보다 약간 작게 결정되어야 한다. 도 11(c) 에 도시된 바와 같이, 시간 (t0 (=0)) 으로부터 출력 신호 (fIY (t) 및 fEY (t)) 의 주파수 (f) 가 차단 주파수 (fc) 와 일치하는 시간 (t1) 까지, 출력 신호 (fIY (t)) 는 고역 통과 필터 (Hfc(s)) 에 의해 차단되며, 출력 신호 (fEY (t)) 는 저역 통과 필터 (Lfc(s)) 를 통과하여 하이브리드 신호 (fHY(t)) 로서 출력된다. 주파수 (f) 가 시간 (t1) 에서 차단 주파수 (fc) 를 초과하면, 출력 신호 (fEY (t)) 는 저역 통과 필터 (Lfc(s))에 의해 차단되며, 출력 신호 (fIY (t)) 는 고역 통과 필터 (Hfc(s)) 통과하여 하이브리드 신호 (fHY(t)) 로서 출력된다.
필터 (Lfc(s) 및 Hfc(s)) 의 주파수 특성 (입력/출력 신호의 이득) 은 상술된 바와 같이, 주파수 (f) 에 대해 연속적으로 변화한다 (도 10 참조). 그러나, 이 경우, 변동 대역은 충분히 좁게 설정된다. 따라서, 출력 신호 (fEY (t)) 는 저역 통과 필터 (Lfc(s)) 에 의해 차단되고, 출력 신호 (fIY (t)) 의 차단은 고역 통과 필터 (Hfc(s)) 에 의해 순간적으로 소거된다.
시간 (Ta+Tb+Tc) 이 경과한 후 시간 (t3) 에서 감속 (속도 (Vy) 가 감소함) 을 시작하는 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 의해, 출력 신호 (fIY (t) 및 fEY (t)) 의 발진이 또한 느려지게 된다 (진동 주기가 더 길어진다). 이제, 주파수 (f) 가 도 11 (c) 에 도시된 바와 같이 시간 (t4) 에서 차단 주파수 (fc) 보다 더 작아지는 경우, 출력 신호 (fIY (t)) 는 다시 고역 통과 필터 (Hfc(s)) 에 의해 차단되며, 출력 신호 (fEY (t)) 는 저역 통과 필터 (Lfc(s)) 를 통과하여 하이브리드 신호 (fHY(t)) 로서 출력된다.
또한, 속도 (Vy) 가 시간 (t5) 에서 속도 (Vy < 0) 에 도달하는 경우, 출력 신호 (fIY (t) 및 fEY (t)) 의 발진이 역전된다. 또한, 주파수 (f) 가 시간 (t6) 에서 차단 주파수 (-fc) (f < fc) 를 초과하는 경우, 출력 신호 (fEY (t)) 는 저역 통과 필터 (Lfc(s)) 에 의해 차단되고, 출력 신호 (fIY (t)) 는 고역 통과 필터 (Hfc(s)) 를 통과하여, 하이브리드 신호 (fHY(t)) 로서 출력된다.
도 12(a) 및 도 12(b) 에서, 일 예로서, 저주파 시 (f < fc) 및 고주파 시 (f > fc) 의 하이브리드 신호 (fHY(t)) 에 포함된 노이즈가 각각 도시된다. 노이즈의 진폭이 고주파 시에는 작게 되는 반면, 그 진폭이 저주파 시에는 크다. 즉, 저주파 시에는, Y 리니어 인코더 (70A) 의 계측 오차 (주로 스케일의 제조 오차) 에 의해 발생되는 노이즈가 나타나는 반면, Y 간섭계 (16) 의 계측 오차 (변동 오차) 에 의해 발생하는 노이즈는 고주파 시에 나타난다. 또, 노이즈의 진폭 (그래프의 수직축의 스케일) 1 ppb 정도이다.
또, 식 (2) 의 변형인 Hfc(s) = 1 - Lfc(s) 를 사용함으로써, 식 (1) 은 다음과 같이 다시 쓰여질 수 있다.
FHY(s) = FIY (s) - Lfc(s) (FIY (s) - FEY (s)) ……… (3)
즉, 도 9(a) 에 도시된 바와 같이, 하이브리드 신호 FHY(s) 는 또한 출력 신호 (FIY (s)) 와 출력 신호 (FEY (s)) 사이의 차이인 차이 (FIY (s) - FEY (s)) 를 획득하고, 그 차이를 차단 주파수 (fc) 의 저역 통과 필터 (Lfc(s)) 를 통과시키고, 그 후 그 차이와 출력 신호 (FIY (s)) 사이의 차이를 더 획득함으로써 합성될 수도 있다.
또한, 식 (2) 의 변형인 Lfc(s) = 1 - Hfc(s) 를 사용함으로써, 식 (1) 은 다음과 같이 다시 쓰여질 수 있다.
FHY(s) = FEY (s) - Hfc(s) (FIY (s) - FEY (s)) ……… (4)
즉, 도 9(b) 에 도시된 바와 같이, 하이브리드 신호 (FHY(s)) 는 또한 출력 신호 (FIY (s)) 와 출력 신호 (FEY (s)) 사이의 차이인 차이 (FIY (s) - FEY (s)) 를 획득하고, 그 차이를 차단 주파수 (fc) 의 고역 통과 필터 Hfc(s) 를 통과시키고, 그 후 그 차이와 출력 신호 (FEY (s)) 사이의 합을 더 획득함으로써 합성될 수도 있다.
신호 처리 디바이스 (160) 는 상술된 방식으로 획득된 하이브리드 신호 (FHY(s)) 를 Y 리니어 인코더 (70A) 의 계측 결과로서 주제어장치 (20) 로 전달한다. 또한, 신호 처리 디바이스 (160) 는 또한 유사한 방식으로 대응하는 간섭계의 출력 신호와 다른 인코더 (70B 내지 70F) 로부터의 출력 신호를 합성하고, 획득된 하이브리드 신호를 인코더 (70B 내지 70F) 의 계측 결과로서 주제어장치 (20) (도 6 참조) 로 전달한다.
인코더 (70A 내지 70F) 의 출력 신호는 그들의 각각의 계측 방향에서의 웨이퍼 스테이지 (WST) (더욱 정확하게는, 대응하는 스케일) 의 위치 (변위) 를 반영한다. 따라서, 주제어장치 (20) 는 인코더 (70A 내지 70F) 의 출력 신호를 그러한 계측 방향들에서의 XY 평면에서의 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 (X, Y, θz) 로 변환한다. 주제어장치 (20) 는 위에서 획득된 위치 (X, Y, θz) 에 기초하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 구동 (의 위치를 제어) 한다. 또한, 주제어장치 (20) 는 인코더 (70E2 및 70F2) 의 출력 신호로부터 FD 바 (46) 의 위치를 획득하고, 그 결과에 따라 θz 방향에서의 FD 바 (46) (웨이퍼 스테이지 (WST)) 의 회전을 제어한다.
제 1 실시형태의 노광 장치 (100) 에 있어서, 아래에 설명되는 것들과 같은 일련의 처리 동작들이 보통의 스캐닝 스텝퍼와 거의 동일한 절차에 따라 수행된다. 즉, a) 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 도 4 에 도시된 언로딩 위치 (UP) 에 있는 경우, 웨이퍼 (W) 가 언로딩되고, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 도 4 에 도시된 로딩 위치 (LP) 로 이동한 경우, 새로운 웨이퍼 (W) 가 웨이퍼 테이블 (WTB) 에 로딩된다. 언로딩 위치 (UP) 및 로딩 위치 (LP) 의 근처에서, 6 자유도의 방향에서의 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치가 간섭계 시스템 (118) 의 계측 값들에 기초하여 제어된다. 이 시점에서, X 간섭계 (128) 이 사용된다.
상술된 웨이퍼 교환이 수행되는 것과 병행하여, 세컨더리 얼라인먼트계 (AL21 내지 AL24) 의 베이스라인 계측이 수행된다. 이러한 베이스라인 계측은, 상술된 미국 특허출원공보 제 2008/0088843 호에 개시된 방법에서와 같이, 얼라인먼트계 (AL1 및 AL21 내지 AL24) 를 사용하고, 동시에 상술된 인코더 (70E2 및 70F2) 의 계측값들에 기초하여, FD 바 (46) 의 θz 회전이 조정되는 상태에서 각 필드 내의 FD 바 (46) 상의 기준 마크 (M) 를 계측하여 수행된다.
b) 웨이퍼 교환 및 세컨더리 얼라인먼트계 (AL21 내지 AL24) 의 베이스라인 계측이 완료된 후, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 이동되고, 계측 플레이트 (30) 상의 기준 마크 (FM) 가 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 에 의해 검출되는 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 의 베이스라인 체크의 이전 처리 (former processing) 이 수행된다. 대략 이러한 프로세싱 시에, 인코더 시스템 (150) 및 간섭계 시스템 (118) 의 원점의 리셋팅 (리셋) 이 수행된다.
(c) 그 후, 인코더 시스템 (150) 및 간섭계 시스템 (118) 을 사용하여 6 자유도의 방향으로 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치를 계측하면서, 얼라인먼트계 (AL1, 및 AL21 내지 AL24) 를 사용하여 웨이퍼 (W) 상의 복수의 샘플 쇼트 영역 상의 얼라인먼트 마크가 검출되는 얼라인먼트 계측이 수행된다. 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 얼라인먼트 계측을 위해 +Y 방향으로 이동하고, 계측 플레이트 (30) 가 투영광학계 (PL) 바로 아래의 위치에 도달하는 경우, 레티클 (R) 상에 형성된 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 마크 (도시 생략) 의 투영된 이미지 및 투영광학계 (PL) 를 통해 계측 플레이트 (30) 상의 레티클 얼라인먼트를 위해 사용되는 대응하는 쌍의 기준 마크 (RM) 를 검출하는 주제어장치 (20) 에 의해, 레티클 (R) 의 패턴의 투영 영역의 중심과 계측 플레이트 상의 기준 위치, 더욱 상세하게는 레티클 얼라인먼트를 위해 사용되는 한 쌍의 기준 마크 (RM) 의 중심 사이의 위치 관계가 투영광학계 (PL) 에 의해 검출되는 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 의 베이스라인 체크의 이후 처리 (latter processing), 즉 레티클 얼라인먼트가 수행된다. 또, 프라이머리 얼라인먼트계 (AL1) 의 베이스라인 체크의 이전 처리 및 이후 처리 (레티클 얼라인먼트) 는 순서가 반대일 수도 있다.
d) 그 후, 얼라인먼트 계측이 완료되면, 웨이퍼 (W) 상의 복수의 쇼트 영역이 얼라인먼트계의 최종 베이스라인 및 얼라언먼트 계측의 결과로서 획득된 웨이퍼 상의 각 쇼트 영역의 위치 정보에 기초하여 스텝-앤드-스캔 방식에 의해 노광되고, 레티클 (R) 의 패턴이 전사된다.
상술된 스텝 앤드 스캔 방식에 의한 웨이퍼 (W) 상의 복수의 쇼트 영역의 노광 시, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동 (위치 제어) 이 전술된 하이브리드 방법을 사용하여 수행된다. 이러한 구동 시, 웨이퍼 스테이지 (WST) 는, 예를 들어 미국 특허출원공보 제 2003/0128348 호 등에 개시된 바와 같이, U 자 형상 경로를 따라 쇼트 영역들 사이에서 이동 동작 (스텝핑 동작) 을 수행한다. 결과로서, 스캐닝 방향인 Y 축 방향에 대해, 웨이퍼 스테이지 (WST) 는 하이브리드 신호 (fHY(t)) 에 의해 전술된 도 11(a) 에 도시된 시간적 속도 변화에 따라 구동된다. 이에 따라, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 최대 속도 (Vmax) 로 등속으로 이동하는 시간 (Tc) 에서, 스캐닝 노광이 수행되며, 레티클 스테이지 (RST) 는 웨이퍼 스테이지 (WST) 와 동기하여 구동된다. 그리고, 이러한 스캐닝 노광 시에, 간섭계 (간섭계 시스템 (118)) 의 출력 신호는 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동 (위치 제어) 을 위해 사용되는 반면, 스캐닝 노광 전후의 스텝핑 동작 시에는, 인코더 (인코더 시스템 (150)) 의 출력 신호가 사용된다.
여기서, 제 1 실시형태에 있어서의 하이브리드 방법에 의한 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동 (위치 제어) 의 이점에 대한 상세가 더 설명될 것이다.
노광 장치 (100) 에 사용되는 회절 간섭형 인코더에서, 간섭하게 되는 2 개의 회절 빔의 광로 길이가 극히 짧고, 또한 서로 거의 동일하기 때문에, 공기 요동은 간섭계에 비해 대부분 무시될 수 있다. 이에 따라, 인코더 시스템 (150) (인코더 (70A 내지 70F)) 을 사용함으로써, 원칙적으로, 웨이퍼 스테이지 (WST) 는 높은 정밀도로 구동될 수 있다 (위치 제어가 수행될 수 있다). 또한, 인코더가 스케일을 사용하기 때문에, 인코더는 계측 재현성의 관점에서 간섭계보다 우수하다. 그러나, 스케일의 제조 오차 및 기계적 불안정성 (격자 피치의 드리프트, 고정 위치 드리프트, 열 팽창 등) 때문에, 인코더는 선형성의 관점에서 간섭계보다 열등하다.
인코더 시스템 (150) 을 사용하는 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동 (위치 제어) 에 있어서, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 진정한 위치 (실제의 위치) 및 인코더 시스템 (150) 에 의해 계측된 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 (의 계측 결과) 에 대해서는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 실제의 위치의 궤도는, 스케일의 제조 오차 등에 의해 발생되는 계측 오차에 기인하여, 인코더 시스템 (150) 의 계측 결과에 대응하는 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 이동 궤적을 기준으로 할 때 미세하게 요동한다. 따라서, 도 13(a) 에 도시된 웨이퍼 (W) 가 스텝-앤드-스캔 방식에 의해 노광되는 경우, 웨이퍼 (W) 의 표면 상에 배열된 쇼트 영역의 어레이는 변경될 것이고 (즉, 그리드 오차가 발생하고), 쇼트 영역의 형상은 또한, 도 13(a) 의 기준 코드 (SS) 에 의해 둘러싸인 범위의 확대도를 도시하는 도 13 (b) 에 도시된 바와 같이, 왜곡될 것이다 (즉, 패턴의 형성 에러가 발생한다).
또한, 인코더 시스템 (150) 에서, 스케일에 대향하는 인코더 헤드는 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치에 따라 스위칭되어 사용된다. 인코더 헤드의 스위칭 시, 예를 들어 미국 특허출원공보 제 2009/0027640 호 등에 개시된 바와 같이, 인코더 시스템 (150) 의 계측 결과의 연속성을 보장하는 연결 처리 (linkage process) 가 수행된다. 이 경우, 이러한 연결 처리에 동작 에러 (연결 에러) 가 발생하면, 계측 결과는 불연속적으로 변경되며, 이것은 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 실제의 위치가 불연속적으로 변경되게 한다 (궤적이 불연속적으로 불균일하다). 이에 따라, 스캐닝 노광 시에 연결 에러가 발생하면, 도 13(b) 에 도시된 바와 같이, 쇼트 영역에 균열 (더욱 상세하게는, 패턴의 균열) 이 발생한다.
또한, 스케일 표면에 부착되는 먼지, 결함 등의 이물질 및 그러한 이물질을 스캐닝하는 것에 의해, 인코더 (헤드) 로부터의 출력 신호가 시시각각 차단될 수 있거나, 이상 신호가 출력될 수 있다. 그러한 불편이 스캐닝 노광시에 발생하는 경우, 패턴의 균열이 전술한 경우에서와 같이 발생할 것이다. 이제, 예를 들어, PCT 국제 공보 제 99/49504 호 등에 개시된 액침 노광 장치의 경우, 투영광학계와 웨이퍼 사이에 공급된 액체 (액침액) 이 스케일 상에 잔존할 수도 있으며, 잔존하는 액침액이 이물질로서 작용하기 때문에, 패턴의 균열 또는 불연속 등이 용이하게 발생할 수 있다.
이에 따라, 웨이퍼 상의 각각의 쇼트 영역에 대한 스캐닝 노광 시에, 선형 계측에서 우수하고, 그것의 출력 신호의 시간 변화가 이상 (abnormality) 발생 시에 심하지 않거나 출력 신호의 상당한 시간 변화가 수반되는 이상 동작을 초래하지 않는 안정한 위치 계측 기기 (위치계측계) 를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 제 1 실시형태에서의 하이브리드 방법을 사용하는 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동 (위치 제어) 에서와 같이 스캐닝 노광 시에 간섭계 (간섭계 시스템 (118)) 을 사용하는 것이 바람직하다. 이것은 간섭계의 계측 오차의 팩터가 되는 공기 요동의 시간 스케일이 하나의 쇼트 영역 상의 스캐닝 노광을 수행할 때의 시간 스케일에 비해 상대적으로 길기 때문이고, 그 요동 오차 (또는 정확하게는, 스캐닝 노광 시간 내의 요동 오차의 변동) 가 하나의 쇼트 영역상의 스캐닝 노광을 수행할 때로 제한되는 경우 항상 크지는 않기 때문이다.
이에 따라, 제 1 실시형태에서는, 스캐닝 노광 시의 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치의 선형 계측이 보장되기 때문에, 쇼트 영역의 형상의 왜곡, 즉 패턴의 형성 에러가 도 13(c) 에 도시된 바와 같이 소거된다.
한편, 쇼트 영역들 사이의 스텝핑 시에, 얼라인먼트 결과에 따라 노광 위치에 웨이퍼 상의 각 쇼트 영역을 정밀하게 정렬하기 위해, 공기 요동에 의해 영향받지 않고 계측 재현성에서도 우수한 위치 계측 기기 (위치계측계) 를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 제 1 실시형태에서의 하이브리드 방법을 사용하는 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동 (위치 제어) 에서와 같이 스텝핑 시에 인코더 (인코더 시스템 (150)) 을 사용하는 것이 바람직하다. 인코더 시스템 (150) 의 계측 오차에 의해 초래된 배열된 쇼트 영역들의 왜곡, 즉 그리드 오차는 인코더 시스템 (150) 의 높은 계측 재현성에 기인하여 쇼트 영역들의 각각에 대해 가속 개시 위치을 보정함으로써 용이하게 소거될 수 있다.
그러나, 특히 액침 노광 방법을 사용하여 전술된 노광 장치에서는, 이상 발생 시에 출력 신호의 시간 변화가 느린, 또는 출력 신호의 상당한 시간 변화가 수반되는 이상 동작을 초래하지 않는 안정한 위치 계측 기기 (위치 계측계) 를 사용하여, 안정한 방식으로 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 구동 (의 위치를 제어) 하는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 간섭계 (간섭계 시스템 (118)) 을 사용하는 것이 바람직하다.
또, 가속 개시 위치의 X 축 방향, Y 축 방향, 및 θz 방향의 각각에 대한 오프셋은 모든 쇼트 영역에 대해 미리 획득되어야 한다. 스텝핑 시에, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 다음의 가속 개시 위치로 구동하는 목표 위치, 즉 얼라인먼트 계측에 의해 획득되는 쇼트 배열 (개개의 쇼트 영역들의 위치) 는 그 오프셋을 사용하여 보정된다. 이것은 가속 개시 위치가 보정되는 것을 허용하고, 이것은 차례로 잔존하는 그리드 오차가 용이하게 소거되는 것을 허용한다. 또한, 투영광학계 (PL) 를 구성하는 렌즈 엘리먼트를 구동함으로써, 또는 레티클 스테이지 (RST) 및 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 동기 구동을 미세하게 보정함으로써, 예를 들어 미국 특허출원공보 제 2007/0260419 호 등에 개시된 바와 같이, 그리드 오차가 소거될 수 있다.
또, 얼라인먼트 계측 (예를 들어, EGA 계측) 에서 하이브리드 신호로부터 획득된 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 정보 (하이브리드 위치 정보) 를 사용하는 것도 가능하다. 즉, 웨이퍼 스테이지 제어계 (124) 에서, 웨이퍼 스테이지 (WST) 는 간섭계 시스템 (118) 에 의해 계측된 제 1 현재 위치 (fI) 에 기초하여 구동되고, 웨이퍼 (W) 상의 복수의 샘플 쇼트 영역에서의 얼라인먼트 마크 (샘플 마크) 는 얼라인먼트계 (AL1 및 AL21 내지 AL24) 를 사용하여 검출된다. 이러한 검출 시, 주제어장치 (20) 는 신호 처리 디바이스 (160) 의 출력인 하이브리드 위치 정보 (fH) 및, 각각 얼라인먼트계 (AL1 및 AL21 내지 AL24) 에 의해 계측된 각각의 샘플 마크의 계측 결과 (그 원점이 각 얼라인먼트계의 검출 중심인 각 샘플 마크의 위치 (Δx, Δy)) 에 기초하여, 각 샘플 마크의 위치를 계산한다. 이 경우에, 각 샘플 마크의 위치 검출은 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 위치결정되는 상태 (위치결정 목표 위치에서의 간섭계 계측 값에 기초한 위치결정 서보 상태) 에서 수행되기 때문에, 전술된 하이브리드 위치 정보 (fH) 는 인코더 시스템 (150) 에 의해 계측된 제 2 현재 위치 (fE) 이다. 즉, 공기 요동에 기인한 간섭계 시스템 (118) 의 계측 오차는 각 샘플 마크의 위치의 검출 결과에 포함되지 않는다. 또한, 각 샘플 마크의 검출 위치에서, 주제어장치 (20) 는 간섭계 시스템 (118) 에 의해 계측된 제 1 현재 위치와 하이브리드 위치 정보, 즉 인코더 시스템 (150) 에 의해 계측된 제 2 현재 위치 사이의 오차를 용이하게 획득할 수 있다. 그리고, 스텝-앤드-스캔 방식에 의한 복수의 쇼트 영역 각각의 노광 시, 주제어장치 (20) 는 간섭계 시스템 (118) 에 의해 계측된 제 1 현재 위치 (fI) 에 기초하여 각 쇼트 영역의 노광을 위해 스캐닝 개시 위치 (가속 개시 위치) 로 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 이동시키고, 그렇게 하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 이동시킬 때의 목표 위치가 전술한 오차량 만큼 보정된다. 이것은 간섭계 시스템 (118) 에 의한 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 서보 제어를 수행하면서, 샘플 마크의 계측 결과로부터 획득된 적당한 목표 위치 (공기 요동에 기인한 간섭계 시스템 (118) 의 계측 오차의 효과를 포함하지 않는 목표 위치) 에서 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트 영역이 정확하게 위치결정되는 것을 허용한다.
또한, 얼라인먼트 계측 시 뿐아니라 투영광학계 (PL) 의 광학 특성의 계측 시 등에, 간섭계 시스템 (118) 의 출력 신호를 사용하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 구동하면서, 하이브리드 위치 정보에 대한 계측 마크가 웨이퍼 스테이지 (WST) 등에 제공된 계측 기기를 사용하여 검출되고, 검출 결과가 처리된다. 이것은 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 계측 시 안정한 방식으로 구동되는 것을 허용하며, 또한 노광 시 복수의 쇼트 영역 각각에 패턴을 정확히 정렬하는 것을 가능하게 한다.
전술한 바와 같이, 제 1 실시형태의 노광 장치 (100) 에 따르면, 하이브리드 신호는 각각 고역 통과 필터 및 저역 통과 필터를 통과하도록 이루어지는 간섭계 (간섭계 시스템 (118)) 의 출력 신호 및 인코더 (인코더 시스템 (150)) 의 출력 신호를 합성함으로써 생성되며, 웨이퍼 스테이지 (WST) 는 생성된 하이브리드 신호에 기초하여 구동 (위치 제어) 된다. 이 경우에 고역 통과 필터 및 저역 통과 필터의 차단 주파수는 스캐닝 노광 시의 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 속도 보다 약간 작은 속도에 대응하는 주파수로 설정된다. 이것은 (웨이퍼 스테이지 (WST) 의 속도가 차단 주파수에 대응하는 임계 속도 보다 높은) 스캐닝 노광 시에 선형 계측이 높은 간섭계 (간섭계 시스템 (118)) 의 출력 신호에 기초하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 구동되는 것을 허용하며, 또한 (웨이퍼 스테이지 (WST) 의 속도가 임계 속도 보다 낮은) 스텝핑 시에 계측 재현성이 높은 인코더 (인코더 시스템 (150)) 의 출력 신호에 기초하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 구동되는 것을 허용한다. 이에 따라, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 등속으로 빠르게 그리고 높은 정밀도로 선형 구동하는 것 뿐아니라, 등속 구동의 개시 위치로 정밀하게 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 구동하는 것이 가능하게 되고, 이것은 차례로 웨이퍼 상에 배열된 복수의 쇼트 영역 각각에 패턴을 정확하게 중첩시킴으로써 패턴이 형성되는 것을 허용한다.
또한, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 스캐닝 노광 시에 간섭계 (간섭계 시스템 (118)) 의 출력 신호를 사용하여 구동 및 제어되기 때문에, 인코더 시스템 (150) 에서의 헤드를 스위칭하는 것, 스케일 상에 부착된 이물질을 스캐닝하는 것 등에 의해 초래된 계측 오차, 특히 불연속적인 계측 결과의 변동이 발생하지 않을 것이다. 이에 따라, 임의의 왜곡, 균열 등이 없는 정확한 패턴 전사가 가능하게 된다.
또한, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 쇼트들 간의 스텝핑 시에 인코더 (인코더 시스템 (150)) 의 출력 신호에 기초하여 구동되기 때문에, 패턴이 전술된 바와 같이 양호한 재현성으로 쇼트 영역들에 정렬될 수 있다. 이러한 경우, 인코더 시스템 (150) 의 계측 오차에 기인하여 발생하는 배열된 쇼트 영역의 왜곡, 즉 그리드 오차가 잔존할 수도 있는 반면, 그 오차는 인코더 시스템 (150) 의 높은 계측 재현성으로 인해 얼라인먼트 계측의 결과를 보정함으로써 용이하게 소거될 수 있다.
또한, 제 1 실시형태의 노광 장치 (100) 에 있어서, 주제어장치 (20) 는 간섭계 (간섭계 시스템 (118)) 의 출력 (계측 결과) 에 기초하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 구동하면서, 얼라인먼트계 (AL1 및 AL21 내지 AL24) 를 사용하여 얼라인먼트 계측을 수행한다. 이 경우, 얼라인먼트 마크가 전술된 하이브리드 신호에 의해 획득된 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 정보 (하이브리드 위치 정보) 에 대해 검출되고, 처리된다. 그러한 검출 결과에 기초하여, 웨이퍼 (W) 상의 복수의 쇼트 영역의 정확한 목표 위치가 계산되고, 간섭계 시스템 (118) 의 계측 결과에 기초하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 서보 제어가 수행되면서 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 진정한 목표 위치에 대해 정렬되며, 웨이퍼 (W) 상의 복수의 쇼트 영역은 스텝-앤드-스캔 방식에 의해 노광된다. 이에 따라, 웨이퍼 스테이지 (WST) 는 얼라인먼트 계측 시 안정한 방식으로 구동될 수 있다. 또한, 패턴이 전사될 때 복수의 쇼트 영역의 각각에 패턴을 정확하게 정렬하는 것이 가능하게 된다.
- 제 2 실시형태
다음에, 제 2 실시형태가 기술된다. 여기서, 전술된 제1 실시형태에서와 동일한 부분은 동일한 참조 부호가 사용되며, 그것에 대한 상세한 설명은 단순화 또는 생략된다.
제 2 실시형태의 노광 장치에 있어서, 그 장치의 구성 등은 후술될 스테이지 제어계의 부분을 제외하고, 전술한 제 1 실시형태의 노광 장치 (100) 와 동일하다. 이하의 설명은 인코더 시스템 (150) 및 간섭계 시스템 (118) 에 의한 하이브리드 방법을 사용하는 제 2 실시형태의 노광 장치에 채용된 웨이퍼 스테이지 (WST) 및 레티클 스테이지 (RST) 의 동기 구동 제어에 초점을 맞출 것이다.
제 2 실시형태의 노광 장치에서의 하이브리드 방법에 의한 동기 구동 제어에 있어서, 신호 처리 디바이스 (160) 는 차단 주파수 (fc) 의 고역 통과 필터 및 저역 통과 필터를 사용하여 간섭계 (간섭계 시스템 (118)) 의 출력 신호 및 인코더 (인코더 시스템 (150)) 의 출력 신호로부터 하이브리드 신호를 합성 (생성) 하며, 웨이퍼 스테이지 (WST) 및 레티클 스테이지 (RST) 의 동기 구동이 하이브리드 신호에 기초하여 제어된다.
전술된 제 1 실시형태에서와 같이, 인코더 (70A 내지 70F) 로부터의 출력 신호가 신호 처리 디바이스 (160) 에 의해 대응하는 간섭계의 출력 신호와 합성되고, 획득된 하이브리드 신호 (FHY(s)) 가 인코더 (70A 내지 70F) (도 6 참조) 의 계측 결과로서 주제어장치 (20) 로 전송된다.
인코더 (70A 내지 70F) 의 출력 신호는 그들 각각의 계측 방향에서의 웨이퍼 스테이지 (WST) (더욱 정확하게는, 대응하는 스케일) 의 위치 (배치) 를 반영한다. 따라서, 주제어장치 (20) 는 인코더 (70A 내지 70F) 의 출력 신호를 그러한 계측 방향에서 XY 평면에서 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 (X, Y, θz) 로 변환한다. 주제어장치 (20) 는 전술한 바와 같은 하이브리드 신호로부터 획득된 XY 평면 내의 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 (X, Y, 및 θz) 에 관한 정보 (하이브리드 위치 정보로서 지칭됨) 를 사용하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) 및 레티클 스테이지 (RST) 의 동기 구동을 제어한다.
도 14 는 하이브리드 위치 정보를 사용하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 및 레티클 스테이지 (RST) 의 동기 구동의 제어 등을 포함하는 웨이퍼 스테이지 (WST) 및 레티클 스테이지 (RST) 의 구동 (위치 제어) 를 수행하는 스테이지 제어계의 배열을 도시하는 블록도이다.
스테이지 제어계는 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 목표 위치 (Starget) 를 출력하는 목표값 출력부 (120), 목표 위치 (Starget) 와 간섭계 시스템 (118) 에 의해 계측된 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 제 1 현재 위치 사이의 오차 (편차 신호) 를 계산하는 제 1 위치 오차 계산부 (119), 제 1 위치 오차 계산부 (119) 에 의해 동작 신호로서 계산된 오차 (편차 신호) 를 사용하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 이동을 제어하는 웨이퍼 스테이지 제어계 (121), 간섭계 시스템 (118) 에 의해 계측된 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 제 1 현재 위치 및 인코더 시스템 (150) 에 의해 계측된 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 제 2 현재 위치가 입력되는 신호 처리 디바이스 (160), 신호 처리 디바이스 (160) 로부터 출력된 하이브리드 위치 신호 (하이브리드 위치 정보) 의 1/β 배인 레티클 스테이지 (RST) 의 목표 위치와 레티클 간섭계 (116) 에 의해 측정된 레티클 스테이지 (RST) 의 현재 위치 사이의 오차 (편차 신호) 를 계산하는 제 2 위치 오차 계산부 (123), 및 동작 신호로서 제 2 위치 오차 계산부 (123)에 의해 계산된 오차 (편차 신호) 를 사용하여 레티클 스테이지의 이동을 제어하는 레티클 스테이지 제어계 (125) 가 구비된다.
전술한 각 콤포넌트 중, 목표값 출력부 (120), 제 1 위치 오차 계산부 (119), 웨이퍼 스테이지 제어계 (121), 하이브리드 위치 신호의 1/β 이득, 제 2 위치 오차 계산부 (123), 및 레티클 스테이지 제어계 (125) 는 각각 기능 블록으로 기술된 주제어장치 (20) 의 기능의 일부이다. 또, 신호 처리 디바이스 (160) 는 주제어장치 (20) 와는 별도로 제공되지만, 이 뿐아니라 신호 처리 디바이스 (160) 의 기능도 당연히 주제어장치 (20) 의 기능의 일부일 수 있다.
제 1 위치 오차 계산부 (119) 로, 간섭계 시스템 (118) 에 의해 계측된 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 제 1 현재 위치 뿐아니라, 목표값 출력부 (120) 로부터 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 목표 위치 (Starget) 가 입력되고, 목표 위치에 대한 위치 오차 (편차 신호) 가 계산되어 웨이퍼 스테이지 제어계 (121) 로 전송된다. 웨이퍼 스테이지 제어계 (121) 는 그 편차 신호를 동작 신호로서 사용하여 제어 동작 (P 또는 PI 동작) 을 수행하고, 웨이퍼 스테이지 구동계 (124) 로 제어량을 제공한다. 웨이퍼 스테이지 구동계 (124) 는 제공된 제어량에 대응하는 추력을 발생시킴으로써 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 구동한다. 이것은 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 이동하는 것을 허용하며, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치는 간섭계 시스템 (118) 에 의해 계측되고, 그 계측 값은 전술된 제 1 위치 오차 계산부 (119) 로 피드백된다.
제 2 실시형태에 관련된 스테이지 제어계에 있어서, 양 스테이지 (WST 및 RST) 의 상대적 얼라인먼트는 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 목표 위치로부터 시프트되는 경우에 스텝-앤드-스캔 방식의 스캐닝 노광 동안 레티클 스테이지 (RST) 측이 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 뒤따르게 함으로써 수행된다.
더욱 상세히 설명하면, 레티클 스테이지 (RST) 측이 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 뒤따르게 하는 경우, 간섭계 시스템 (118) 에 의해 계측된 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 제 1 현재 위치 (일반적으로 fI 로서 지칭되는, 전술된 fIY 등) 및 인코더 시스템 (150) 에 의해 계측된 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 제 2 현재 위치 (일반적으로 fE 로서 지칭되는, 전술된 fEY 등) 가 신호 처리 디바이스 (160) 로 입력된다. 그리고, 전술된 하이브리드 위치 신호 (일반적으로 fH 로서 지칭되는 하이브리드 위치 정보, 즉 fHY 등) 는 신호 처리 디바이스 (160) 에 의해 합성되고, 1/β 배가 곱해지고, 그 후 레티클 스테이지 (RST) 의 목표 위치로서 제 2 위치 오차 계산부 (123) 로 제공된다. 제 2 위치 오차 계산부 (123) 는 레티클 스테이지 (RST) 의 주어진 목표 위치와 레티클 간섭계 (116) 를 사용하여 계측된 레티클 스테이지 (RST) 의 현재 위치 사이의 위치 오차 (편차 신호) 를 계산하고, 레티클 스테이지 제어계 (125) 에 그 위치 오차를 제공한다. 레티클 스테이지 제어계 (125) 는 동작 신호로서 주어진 편차 신호를 사용하여 제어 동작 (P 또는 PI 동작) 을 수행하고, 그 편차 신호가 제로로 수렴하도록 레티클 스테이지 구동계 (11) 를 통해 레티클 스테이지 (RST) 를 구동 (의 위치를 제어) 한다.
스테이지 제어계에 의한 웨이퍼 스테이지 (WST) 및 레티클 스테이지 (RST) 의 (하이브리드 방식에 의한 동기 구동의 제어를 포함하는) 제어에 있어서, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동 (위치 제어) 은 간섭계 시스템 (118) 의 계측 값에 기초하여 수행되기 때문에, 안정성 면에서 바람직하다. 또한, 간섭계 시스템 (118) 에 의한 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동 (위치 제어) 에 오차가 발생하더라도, 고정밀 하이브리드 위치 정보가 위치 목표값으로서 레티클 스테이지 제어계 (125) 로 입력되고, 레티클 스테이지 (RST) 가 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 뒤따라 구동되기 때문에, 양 스테이지 (WST 및 RST) 의 (동기 구동을 포함하는) 상대 위치 제어를 수행하는 것이 가능하게 된다.
전술된 제 1 실시형태의 노광 장치 (100) 에서와 마찬가지로 제 2 실시형태의 노광 장치에 있어서도, 전술된 일련의 처리 동작이 통상의 스캐닝 스텝퍼에서와 거의 동일한 절차에 따라 수행된다. 그리고, 제 2 실시 형태의 노광 장치에 있어서, 전술된 하이브리드 방법에 의한 웨이퍼 스테이지 (WST) 및 레티클 스테이지 (RST) 의 동기 구동 (팔로업 구동) 이 전술된 스텝-앤드-스캔 방식에 의해 웨이퍼 (W) 상의 복수의 쇼트 영역의 노광 시에 수행된다. 이러한 구동 시, 웨이퍼 스테이지 (WST) 는 예를 들어 미국 특허출원공보 제 2003/0128348 호 등에 개시된 바와 같이 U자 형상 경로를 따라 쇼트 영역들 간의 이동 동작 (스텝핑 동작) 을 수행한다. 결과적으로, 스캐닝 방향인 Y 축 방향에 대해, 웨이퍼 스테이지 (WST) 는 간섭계 시스템 (118) 에 의해 계측된 현재 위치에 기초하여 구동되며, 레티클 스테이지 (RST) 는 하이브리드 신호 (fHY(t)) 에 의해, 전술된 도 11(a) 에 도시된 웨이퍼 스테이지 (WST) (및 레티클 스테이지 (RST)) 의 속도의 시간 변화에 따라 동시적으로 구동된다. 이에 따라, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 최대 속도 (Vmax) 로 등속으로 이동하는 시간 (Tc) 에, 스캐닝 노광이 수행되며 레티클 스테이지 (RST) 는 웨이퍼 스테이지 (WST) 와 동기하여 구동된다. 그리고, 이러한 스캐닝 노광 시에, 간섭계 (간섭계 시스템 (118)) 의 출력 신호는 레티클 스테이지 (RST) 가 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 뒤따르는 (의 위치를 제어하는) 경우에 사용되는 반면, 스캐닝 노광 전후의 스텝핑 동작 시에는, 인코더 (인코더 시스템 (150)) 의 출력 신호가 사용된다.
제 2 실시형태에서의 하이브리드 방법에 의한 웨이퍼 스테이지 (WST) 및 레티클 스테이지 (RST) 의 동기 구동 (팔로업 구동) 제어는 제 1 실시형태에서의 하이브리드 방법에 의한 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 구동 (위치 제어) 의 이점에 부가하여, 다음의 이점을 갖는다. 즉, 전술한 하이브리드 방법을 사용하는 양 스테이지 (WST 및 RST) 의 동기 구동의 제어를 사용함으로써, 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 대한 레티클 스테이지 (RST) 의 팔로업 구동이 간섭계 시스템 (118) 을 사용하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 구동 (의 위치를 제어) 하면서, (노광 전후의 가속 및 감속 시에) 스텝핑 시에는 (주로) 인코더 시스템 (150) 그리고 스캔 노광 시에는 간섭계 시스템 (118) 의 계측 결과에 기초하여 제어된다. 이에 따라, 스캐닝 노광 시의 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치의 선형 계측이 확보되기 때문에, 쇼트 영역의 형상의 왜곡, 즉 패턴의 형성 에러가 도 13(c) 에 도시된 바와 같이 소거된다. 또한, 인코더 시스템 (150) 의 계측 오차에 의해 초래된 배열된 쇼트 영역의 왜곡, 즉 그리도 오차는 인코더 시스템 (150) 의 높은 계측 재현성에 기인하여 쇼트 영역들 각각에 대해 가속 개시 위치를 보정함으로써 용이하게 소거될 수 있다.
이제 까지 기술된 제 2 실시형태의 노광 장치에 따르면, 각각 고역 통과 필터 및 저역 통과 필터를 통과하도록 이루어진 간섭계 (간섭계 시스템 (118)) 의 출력 신호 및 인코더 (인코더 시스템 (150)) 의 출력 신호를 합성함으로써 하이브리드 신호가 생성되고, 레티클 스테이지 (RST) 는 생성된 하이브리드 신호에 기초하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 대한 팔로업 구동 (위치 제어) 를 수행하도록 이루어진다. 이 경우의 고역 통과 필터 및 저역 통과 필터의 차단 주파수는 스캐닝 노광 시에 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 속도 보다 약간 작은 속도에 대응하는 주파수로 설정된다. 이것은 (웨이퍼 스테이지 (WST) 이 속도가 차단 주파수에 대응하는 임계 속도보다 높은) 스캐닝 노광 시에는 선형 계측이 높은 간섭계 (간섭계 시스템 (118)) 의 출력 신호에 기초하여, 레티클 스테이지 (RST) 가 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 대한 팔로업 구동 (위치 제어) 를 수행하는 것을 허용하며, 또한 (웨이퍼 스테이지 (WST) 의 속도가 임계 속도보다 낮은) 스텝핑 시에는 계측 재현성이 높은 인코더 (인코더 시스템 (150)) 의 출력 신호에 기초하여, 레티클 스테이지 (RST) 가 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 대한 팔로업 구동 (위치 제어) 를 수행하는 것을 허용한다. 이에 따라, 웨이퍼 상에 배열된 복수의 쇼트 영역 각각에서 패턴을 정확히 중첩시킴으로써 패턴을 형성하는 것이 가능하게 된다.
또한, 레티클 스테이지 (RST) 가 스캐닝 노광 시에 간섭계 (간섭계 시스템 (118)) 의 출력 신호를 사용하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 대한 팔로업 구동 (위치 제어) 를 수행하도록 이루어지기 때문에, 인코더 시스템 (150) 에서의 헤드를 스위칭하는 것, 스케일에 부착된 이물질을 스캐닝하는 것 등에 의해 초래된 계측 오차, 특히 불연속적인 계측 결과의 변동은 발생하지 않는다. 이에 따라, 왜곡, 균열 등이 없는 정확한 패턴 전사가 가능하게 된다.
또한, 레티클 스테이지 (RST) 가 스텝핑 구동 시에 인코더 (인코더 시스템 (150)) 의 출력 신호에 기초하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 대한 팔로업 구동 (위치 제어) 을 수행하도록 이루어지기 때문에, 전술된 바와 같이 양호한 재현성을 갖고 패턴이 쇼트 영역에 오버레이 (정렬) 될 수 있다. 이 경우, 인코더 시스템 (150) 의 계측 오차에 기인하여 발생하는 배열된 쇼트 영역의 왜곡, 즉 그리드 오차가 잔존할 수도 있는 반면, 인코더 시스템 (150) 의 높은 계측 재현성에 기인한 얼라인먼트 계측의 결과를 보정함으로써 그 오차는 용이하게 소거될 수 있다.
전술된 각 실시형태의 노광 장치는 전술된 효과 뿐아니라 이하의 효과도 갖는다. 즉, 고역 통과 필터 및 저역 통과 필터를 통과한 간섭계 (간섭계 시스템 (118)) 의 출력 신호 및 인코더 (인코더 시스템 (150)) 의 출력 신호를 합성함으로써 하이브리드 신호가 생성되기 때문에, 간섭계 (간섭계 시스템 (118)) 의 출력 신호 및 인코더 (인코더 시스템 (150)) 의 출력 신호 중 일방은 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 구동 (의 위치 제어를 수행) 하는데 사용되는 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 속도에 따라 필터의 기능에 의해 하이브리드 신호로서 출력된다. 이에 따라, 간섭계 (간섭계 시스템 (118)) 과 인코더 (인코더 시스템 (150)) 간의 스위칭 처리, 및 스위칭 전후의 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치 정보의 연속을 확보하기 위해 수행되는 연결 처리는 요구되지 않을 것이며, 연결 계산에 수반하는 에러 (연결 에러) 는 발생하지 않을 것이다.
또, 전술한 각 실시형태에서, 고역 통과 필터 및 저역 통과 필터의 차단 주파수는 일정하게 설정되었다. 이 경우, 스케일 제조 오차에 의해 초래되는 인코더 (인코더 시스템 (150)) 의 계측 오차가 나타나는 방식은 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 속도에 따라 변할 수도 있다. 따라서, 차단 주파수는 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 속도에 따라 약간 변동하도록 설정될 수 있다. 변동하도록 하는 차단 주파수의 그러한 설정이 예를 들어 오퍼레이터에 의해 수행되는 반면, 그 설정에 따른 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 속도에 대응하는 차단 주파수의 증가 및 감소는 주제어장치 (20) 에 의해 수행될 수 있다. 차단 주파수를 변경하는 것 (설정하는 것) 은 다름 아닌 웨이퍼 스테이지 (WST) 및/또는 레티클 스테이지 (RST) 가 간섭계 (간섭계 시스템 (118)) 의 출력 신호에 기초하여 구동되는 구동 기간 및 웨이퍼 스테이지 (WST) 및/또는 레티클 스테이지 (RST) 가 인코더 (인코더 시스템 (150)) 의 출력 신호에 기초하여 구동되는 구동 기간의 가중화 (weighting) 을 수행하는 것이며, 그 차단 주파수의 설정 시, 주제어장치 (20) 는 그러한 가중화를 수행하는 설정 디바이스로서 기능한다. 또한, 고역 통과 필터 및 저역 통과 필터는 인코더 (인코더 시스템 (150)) 의 계측 오차의 거동에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
또, 상기 각 실시형태에 기재된 인코더 시스템과 같은 각 계측 디바이스의 구성은 단순한 예일 뿐이라는 것은 당연하다. 예를 들어, 상기 각 실시형태에서는, 그리드 부 (Y 스케일 및 X 스케일) 가 웨이퍼 테이블 (웨이퍼 스테이지) 상에 배열되고, 그 그리드 부와 대향하는 X 헤드 및 Y 헤드가 웨이퍼 스테이지 외부에 배치되는 구성을 갖는 인코더 시스템이 사용되는 예가 기술되었지만, 본 발명은 이것에 제한되지 않고, 예를 들어 미국 특허출원공보 제 2006/0227309 호 명세서에 개시된 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 상에 배열된 인코더 헤드를 갖도록 구성되고, 웨이퍼 스테이지의 외부에 배치된 그 인코더 헤드에 대향하는 그리드부 (예를 들어, 2차원 그리드 또는 2차원 배치를 갖는 선형 그리드부) 를 갖는 인코더 시스템이 또한 채택될 수 있다. 이 경우, Z 헤드 (웨이퍼 및 웨이퍼 테이블의 Z 위치를 계측하는 면위치 센서의 헤드) 도 또한 웨이퍼 스테이지 상에 제공될 수 있고, 그리드부의 표면은 Z 헤드의 계측 빔이 조사되는 반사면일 수 있다.
또한, 상기 각 실시형태에서, 예를 들어, 인코더 헤드만이 헤드 유닛 (62A 및 62C) 내부에 배열된 경우가 기술되었지만, 인코더 헤드와 Z 헤드가 각 헤드 유닛 내부에 별도로 제공될 수 있고, 또는 인코더 헤드 및 Z 헤드 양자 모두의 기능을 갖는 단일의 헤드가 제공될 수 있다. 인코더 헤드 및 Z 헤드의 기능을 갖는 단일의 헤드로서는, 그 계측 방향이 X 축 방향 및 Y 축 방향, 및 Z 축 방향 중 일방향인 센서 헤드가 사용될 수 있다. 그러한 센서 헤드로서는, 예를 들어 미국 특허 제 7,561,280 호에 그 상세가 개시된 변위 계측 센서 헤드가 사용될 수 있다.
또, 전술된 각 실시형태에서는, 노광 장치가 액체 (물) 가 없이 웨이퍼 (W) 의 노광을 수행하는 건식 노광 장치인 경우가 기술되었지만, 이 뿐아니라, 예를 들어 유럽 특허출원공보 제 1,420,298 호, PCT 국제공보 제 2004/055803 호 및 미국 특허 제 6,952,253 호에 개시된 바와 같이, 전술된 실시형태 각각은 또한 투영광학계와 웨이퍼 사이의 조명광의 광로를 포함하는 액침 공간을 갖고, 투영광학계 및 액침 공간 내의 액체를 통해 조명광으로 웨이퍼를 노광하는 노광 장치에도 적용될 수 있다. 또한, 전술한 각 실시형태는 예를 들어 미국 특허출원공보 제 2008/0088843 호에 그 상세가 개시된 액침 노광 장치 등에 적용될 수 있다. 미국 특허출원공보 제 2008/0088843 호에 개시된 액침 노광 장치에서는, 웨이퍼 스테이지 상에 제공된 격자 (스케일) 상에 계측빔이 조사되고, 그것의 반사광을 수광함으로써, 격자의 주기 방향에서의 헤드와 스케일 사이의 상대 위치가 계측되는 인코더 시스템이 사용된다.
또한, 전술된 각 실시형태에서는, 노광 장치가 스텝-앤드-스캔 방식에 의한 스캐닝 노광 장치인 경우가 기술되었지만, 이 뿐아니라 상기 실시형태들 각각은 또한 쇼트 영역과 쇼트 영역을 합성하는 스텝-앤드-스티치 방식에 의한 축소 투영 노광 장치, 근접 방식에 의한 노광 장치, 미러 투영 얼라이너 등에 적용될 수 있다. 또한, 전술된 각 실시형태는 예를 들어 미국 특허 제 6,590,643 호, 미국 특허 제 5,969,441 호, 미국 특허 제 6,208,407 호 등에 개시된 바와 같이 복수의 웨이퍼 스테이지들이 구비된 멀티-스테이지형 노광 장치에 적용될 수 있다.
또한, 상기 각 실시형태에서의 노광 장치에서의 투영 광학계의 배율은 축소계 뿐아니라 등배계 또는 확대계일 수도 있으며, 투영 광학계 (PL) 는 굴절 광학계 뿐아니라 반사 광학계나 반사 굴절 광학계일 수도 있고, 또한 투영된 이미지는 도립상 또는 정립상일 수도 있다. 또한, 전술된 조명 영역 및 노광 영역은 직사각형 형상을 갖는다. 그러나, 그 형상은 직사각형에 제한되지 않고, 원호, 사다리꼴, 평행사변형 등일 수 있다.
또, 전술된 각 실시형태에서의 노광 장치의 광원은 ArF 엑시머 레이저에 제한되지 않고, KrF 엑시머 레이저 (출력 파장: 248 nm) 와 같은 펄스 레이저 광원, F2 레이저 (출력 파장: 157 nm), Ar2 레이저 (출력 파장: 126 nm) 또는 Kr2 레이저 (출력 파장: 146 nm), 또는 g 선 (파장: 436 nm), i 선 (파장: 365 nm) 같은 방사선을 생성하는 초고압 수은 램프가 사용될 수 있다. 또한, YAG 레이저 등의 고조파 발생 유닛도 사용될 수 있다. 상기 소스 이외에, 예를 들어 미국 특허 제 7,023,610 호에 개시된 바와 같이, 예를 들어 에르븀 (또는 에르븀 및 이테리븀 모두) 로 도핑된 파이버 증폭기를 사용하여, 진공 자외광으로서 파이버 레이저 또는 DFB 반도체 레이저에 의해 방사된 적외선 또는 가시광선 범위에서의 단일-파장 레이저 빔을 증폭시키고, 그 파장을 비선형 광학 결정을 사용하여 자외광으로 변환함으로써 획득되는 고조파가 또한 사용될 수 있다.
또한, 상기의 각 실시형태에서, 노광 장치의 조명광 (IL) 은 100 nm 이상의 파장을 갖는 광에 제한되지 않고, 100 nm 미만의 파장을 갖는 광이 사용될 수 있다는 것은 말할 필요도 없다. 예를 들어, 상기의 각 실시형태는 노광 광이 전반사 축소 광학계 및 반사형 마스크를 사용하는 연 X-레이 범위 (예를 들어, 5 내지 15 nm 파장 범위) 에서의 EUV (Extreme Ultraviolet) 광인 EUV 노광 장치에 적절히 적용될 수 있다. 또한, 상기의 각 실시형태는 전자 빔 또는 이온 빔과 같은 하전 입자 빔을 사용하는 노광 장치에도 적용될 수 있다.
또한, 상기의 실시형태에서는, 광투과 기판 상에 미리결정된 광-차폐 패턴 (또는 위상 패턴 또는 광-감쇠 패턴) 을 형성함으로써 획득되는 광 투과형 마스크 (레티클) 이 사용되지만, 이러한 레티클 대신에, 예를 들어 미국 특허 제 6,778,257 호에 개시된 바와 같이, 노광되어야 하는 패턴의 전자 데이터에 따라 광 투과 패턴, 반사 패턴, 또는 방사 패턴이 형성되는 (가변 형상 마스크, 액티브 마스크, 또는 이미지 생성기라고도 불리우며, 예를 들어 일종의 비방사형 이미지 디스플레이 엘리먼트 (공간 광 변조기) 인 DMD (Digital Micromirror Device) 등을 포함하는) 전자 마스크도 사용될 수 있다.
또한, 예를 들어, 전술된 각 실시형태는 웨이퍼 상에 간섭 무늬를 형성함으로써 웨이퍼 상에 라인-앤드-스페이스 패턴을 형성하는 노광 장치 (리소그래피 시스템) 에도 적용될 수 있다.
또한, 전술된 각 실시형태는, 예를 들어 미국 특허 제 6,611,316 호에 개시된 바와 같이, 투영 광학계를 통해 웨이퍼 상의 2 개의 레티클 패턴을 합성하고, 하나의 스캐닝 노광에 의해 웨이퍼 상의 하나의 쇼트 영역의 이중 노광을 실질적으로 동시에 수행하는 노광 장치에도 적용될 수 있다.
또한, 물체 상에 패턴을 형성하는 장치는 전술된 노광 장치 (리소그래피 시스템) 에 제한되지 않고, 예를 들어, 전술된 각 실시형태는 잉크 제트 방법에 의해 물체 상에 패턴을 형성하는 장치에도 적용될 수 있다.
또, 전술된 각 실시형태에서 패턴이 형성되어야 하는 물체 (에너지 빔이 조사되는 노광 대상물) 는 웨이퍼에 제한되는 것이 아니고, 유리 플레이트, 세라믹 기판, 필름 부재, 또는 마스크 블랭크와 같은 다른 물체일 수도 있다.
노광 장치의 사용은 반도체 디바이스를 제조하는 노광 장치에만 제한되지 않고, 본 발명은 또한 예를 들어 직사각형 유리 플레이트 상에 액정 디스플레이 디바이스 패턴을 전사하는 노광 장치, 및 유기 EL, 박막 자기 헤드, (CCD 와 같은) 촬상 소자, 마이크로머신, DNA 칩 등을 제조하는 노광 장치에 널리 적용될 수 있다. 또한, 전술된 각 실시형태는 또한 반도체 디바이스와 같은 마이크로디바이스를 제조할 때뿐만 아니라, 광학 노광 장치, EUV 노광 장치, X-레이 노광 장치, 및 전자빔 노광 장치와 같은 노광 장치에서 사용되는 레티클 또는 마스크를 제조할 때, 유리 기판, 실리콘 웨이퍼 등에 회로 패턴을 전사하는 노광 장치에도 적용될 수 있다.
반도체 디바이스와 같은 전자 디바이스는, 디바이스의 기능/성능 설계가 수행되는 단계, 디자인 단계에 기초하여 레티클이 제조되는 단계, 웨이퍼가 실리콘 재료로부터 제조되는 단계, 전술된 실시형태의 노광 장치 (패턴 형성 장치) 에 의해 레티클의 패턴이 웨이퍼 상으로 전사되는 리소그래피 단계, 노광된 웨이퍼가 현상되는 현상 단계, 레지스트가 남아 있는 영역 이외의 영역의 노광된 부재가 에칭에 의해 제거되는 에칭 단계, 에칭이 완료되었을 때 더 이상 필요없는 레지스트가 제거되는 레지스트 제거 단계, (다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함하는) 디바이스 조립 단계, 검사 단계 등을 통해 제조된다. 이 경우, 리소그래피 단계에서, 전술된 각 실시형태에서의 노광 장치를 사용하여 전술된 노광 방법을 실행함으로써 웨이퍼 상에 디바이스 패턴이 형성되기 때문에, 고도로 집적된 디바이스가 양호한 생산성으로 제조될 수 있다.
또, 노광 장치 등에 관련된 이제 까지 상세한 설명에서 인용된 모든 공보들, 공개된 PCT 국제 공보, 미국 특허 출원 공보 및 미국 특허의 개시가 여기에 참조로 병합된다.
[산업상 이용가능성]
본 발명의 이동체 구동 방법 및 이동체 장치는 이동체를 구동하는데 적합하다. 또한, 본 발명의 노광 방법 및 노광 장치는 에너지 빔으로 물체를 조사함으로써 물체 상에 패턴을 형성하는데 적합하다. 또한, 본 발명의 디바이스 제조 방법은 반도체 디바이스 또는 액정 디스플레이 디바이스와 같은 전자 디바이스를 제조하는데 적합하다.
Claims (64)
- 이동체가 미리결정된 평면을 따라 구동되는 이동체 구동 방법으로서,
고역 통과 필터를 통과하도록 이루어진 제 1 검출 신호인 제 1 신호 및 상기 고역 통과 필터와 동일한 차단 주파수를 갖는 저역 통과 필터를 통과하도록 이루어진 제 2 검출 신호인 제 2 신호의 합성 신호로서, 상기 제 1 검출신호는 상기 이동체에 제공된 광학 부재를 통해 계측 빔의 복귀 빔을 수광함으로써 획득된 상기 이동체의 위치에 대응하고, 상기 제 2 검출 신호는 상기 이동체 및 상기 이동체의 외부 중 일방에 있는 상기 미리결정된 평면에 평행한 계측 평면에 제공된 회절 격자에 계측빔을 조사하고, 적어도 일부가 상기 이동체 및 상기 이동체의 외부 중 타방에 배치된 계측계에 의해 상기 회절 격자로부터 회절 빔을 수광함으로써 획득되는, 상기 합성 신호; 및
상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호 중 일방에 기초하여 상기 이동체를 구동하는 단계를 포함하는, 이동체 구동 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 이동체의 위치 정보는 상기 합성 신호 및 상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호 중 일방에 기초하여 획득되고, 상기 이동체는 상기 위치 정보에 기초하여 구동되는, 이동체 구동 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 검출 신호 및 상기 제 2 검출 신호는 상기 미리결정된 평면 내에서 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축의 각각에 평행한 방향에 각각 대응하는 적어도 하나의 컴포넌트를 포함하고,
상기 제 1 축 및 상기 제 2 축의 각각에 평행한 방향에 대응하는 상기 제 1 검출 신호의 컴포넌트 및 상기 제 2 검출 신호의 컴포넌트는 상기 합성 신호로서 합성되는, 이동체 구동 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 검출 신호는 상기 계측 평면 상의 복수의 조사점의 각각에 상기 계측빔을 조사함으로써 획득되는 복수의 컴포넌트를 포함하고,
상기 제 2 검출 신호의 상기 복수의 컴포넌트의 각각은 상기 대응하는 제 1 검출 신호의 컴포넌트들과 합성되는, 이동체 구동 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차단 주파수는 상기 이동체의 속도에 의존하여 증가 및 감소하는, 이동체 구동 방법. - 노광 방법으로서,
이동체가 노광 대상물을 유지하게 하는 단계; 및
상기 이동체에 의해 유지된 상기 노광 대상물에 에너지 빔을 조사하여 상기 노광 대상물에 패턴을 형성할 때, 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 이동체 구동 방법을 사용하여 상기 이동체를 구동하는 단계를 포함하는, 노광 방법. - 디바이스 제조 방법으로서,
제 6 항에 기재된 노광 방법에 의해 물체에 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 패턴이 형성된 상기 물체를 현상하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법. - 미리결정된 평면을 따라 이동하는 이동체;
상기 이동체에 제공된 광학 부재를 통해 계측 빔의 복귀 빔을 수광함으로써 획득된 상기 이동체의 위치에 대응하는 제 1 검출 신호를 출력하는 제 1 계측계;
상기 이동체 및 상기 이동체의 외부 중 일방에 제공된 상기 미리결정된 평면에 평행한 계측 평면 상의 회절 격자에 계측 빔을 조사하고, 상기 회절 격자로부터의 회절 빔을 수광함으로써 제 2 검출 신호를 출력하고, 적어도 일부가 상기 이동체 및 상기 이동체의 외부 중 타방에 배치된 제 2 계측계; 및
고역 통과 필터를 통과한 상기 제 1 검출 신호인 제 1 신호 및 상기 고역 통과 필터와 동일한 차단 주파수를 갖는 저역 통과 필터를 통과한 상기 제 2 검출 신호인 제 2 신호의 합성 신호, 또는 상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호에 기초하여 상기 이동체를 구동하는 구동계를 포함하는, 이동체 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 구동계는 상기 합성 신호 및 상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호 중 일방에 기초하여 상기 이동체의 위치 정보를 획득하고, 상기 위치 정보에 기초하여 상기 이동체를 구동하는, 이동체 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 계측계 및 상기 제 2 계측계는 상기 미리결정된 평면 내에서 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축의 각각에 평행한 방향에 대응하는 상기 제 1 검출 신호 및 상기 제 2 검출 신호의 각각 적어도 하나의 컴포넌트를 출력하고,
상기 구동계는 상기 제 1 축 및 상기 제 2 축의 각각에 평행한 방향에 대응하는 상기 제 1 검출 신호의 컴포넌트 및 상기 제 2 검출 신호의 컴포넌트를 상기 합성 신호로서 합성하는, 이동체 장치. - 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 계측계는 상기 계측 평면 상의 복수의 조사점의 각각에 상기 계측빔을 조사하는 복수의 헤드부를 갖고,
상기 구동계는 상기 제 2 검출 신호의 상기 복수의 컴포넌트의 각각을 상기 대응하는 제 1 검출 신호의 컴포넌트들과 합성하는, 이동체 장치. - 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차단 주파수는 상기 이동체의 속도에 의존하여 증가 및 감소하는, 이동체 장치. - 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 계측계는 간섭계 시스템인, 이동체 장치. - 제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 계측계는 인코더 시스템인, 이동체 장치. - 노광 장치로서,
물체가 이동체에 의해 유지되는, 제 8 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 기재된 이동체 장치; 및
상기 이동체에 의해 유지된 상기 물체에 에너지 빔을 조사하여 상기 물체를 노광함으로써 패턴을 생성하는 패턴 생성 디바이스를 포함하는, 노광 장치. - 패턴이 형성된 마스크에 에너지 빔이 조사되어, 상기 패턴이 물체에 전사되는 노광 방법으로서,
고역 통과 필터를 통과하도록 이루어진 제 1 검출 신호인 제 1 신호 및 상기 고역 통과 필터와 동일한 차단 주파수를 갖는 저역 통과 필터를 통과하도록 이루어진 제 2 검출 신호인 제 2 신호의 합성 신호로서, 상기 제 1 검출신호는 제 1 이동체에 제공된 광학 부재를 통해 계측 빔의 복귀 빔을 수광함으로써 획득된 이동체의 위치에 대응하고, 제 2 검출 신호는 상기 이동체 및 상기 이동체의 외부 중 일방에 있는 미리결정된 평면에 평행한 계측 평면에 제공된 회절 격자에 계측 빔을 조사하고, 적어도 일부가 상기 이동체 및 상기 이동체의 외부 중 타방에 배치된 계측계에 의해 상기 회절 격자로부터 회절 빔을 수광함으로써 획득되는, 상기 합성 신호; 및 상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호 중 일방에 기초하여, 상기 물체를 유지하여 상기 미리결정된 평면을 따라 이동하는 상기 제 1 이동체 및 상기 마스크를 유지하는 제 2 이동체 중 적어도 일방을 구동하는 단계를 포함하는, 노광 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 구동하는 단계에서, 상기 제 1 이동체가 구동되는, 노광 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 제 1 이동체의 위치 정보는 상기 합성 신호 및 상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호 중 일방에 기초하여 획득되고, 상기 제 1 이동체는 상기 위치 정보에 기초하여 구동되는, 노광 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 구동하는 단계에서, 상기 마스크를 유지하는 상기 제 2 이동체의 팔로업 구동 (follow up drive) 이 상기 제 1 이동체에 대해 수행되는, 노광 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 방법은 또한 상기 제 1 신호에 기초하여 상기 제 1 이동체를 구동하는 단계를 포함하는, 노광 방법. - 제 20 항에 있어서,
상기 제 1 이동체의 위치 정보는 상기 합성 신호 및 상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호 중 일방에 기초하여 획득되고, 상기 제 2 이동체는 상기 위치 정보에 기초하여 구동되며,
상기 제 1 이동체의 위치 정보는 상기 제 1 신호를 사용하여 획득되고, 상기 제 1 이동체는 상기 위치 정보에 기초하여 구동되는, 노광 방법. - 제 16 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호는 상기 미리결정된 평면 내에서 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축의 각각에 평행한 방향에 대응하는 각각 적어도 하나의 컴포넌트를 포함하고,
상기 제 1 축 및 상기 제 2 축의 각각에 평행한 방향에 대응하는 상기 제 1 검출 신호의 컴포넌트 및 상기 제 2 검출 신호의 컴포넌트가 합성되는, 노광 방법. - 제 16 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 신호는 상기 계측 평면 상의 복수의 조사점의 각각에 상기 계측빔을 조사함으로써 획득되는 복수의 컴포넌트를 포함하고,
상기 제 2 신호의 상기 복수의 컴포넌트의 각각은 상기 대응하는 제 1 신호의 컴포넌트들과 합성되는, 노광 방법. - 제 16 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차단 주파수는 상기 제 1 이동체의 속도에 의존하여 증가 및 감소하는, 노광 방법. - 디바이스 제조 방법으로서,
제 16 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 방법에 의해 물체에 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 패턴이 형성된 상기 물체를 현상하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법. - 패턴이 형성된 마스크에 에너지 빔이 조사되는 동안 마스크와 물체가 미리결정된 방향으로 동기 이동되어, 상기 패턴이 상기 물체에 전사되는 노광 방법으로서,
제 1 검출 신호 및 제 2 검출 신호를 각각 동일한 차단 주파수를 갖는 고역 통과 필터 및 저역 통과 필터를 통과하게 함으로써, 제 1 이동체의 위치 정보를 검출하는 간섭계 시스템에 의해 출력된 상기 제 1 이동체의 위치에 대응하는 상기 제 1 검출 신호와, 구동 신호로서 작용하는 상기 제 1 이동체의 위치 정보를 검출하는 인코더 시스템에 의해 출력된 상기 제 1 이동체의 위치에 대응하는 제 2 검출 신호 사이에서 스위칭하면서, 미리결정된 속도의 시간 변화 곡선에 따라 그리고 미리결정된 경로를 따라, 상기 물체를 유지하여 미리결정된 평면을 따라 이동하는 상기 제 1 이동체 및 상기 마스크를 유지하는 제 2 이동체 중 적어도 하나를 구동하는 단계; 및
상기 차단 주파수를 설정함으로써, 상기 적어도 하나의 이동체가 상기 제 1 검출 신호에 기초하여 구동되는 제 1 구동 기간 및 상기 적어도 하나의 이동체가 상기 제 2 검출 신호에 기초하여 구동되는 제 2 구동 기간의 가중화 (weighting) 를 수행하는 단계를 포함하는, 노광 방법. - 제 26 항에 있어서,
상기 구동 신호의 상기 스위칭은 상기 고역 통과 필터를 통과하도록 이루어진 상기 제 1 검출 신호인 제 1 신호 및 상기 저역 통과 필터를 통과하도록 이루어진 상기 제 2 검출 신호인 제 2 신호의 합성 신호, 및 상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호 중 일방을 상기 구동 신호로서 생성함으로써 수행되는, 노광 방법. - 제 27 항에 있어서,
상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호는 상기 미리결정된 평면 내에서 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축의 각각에 평행한 방향에 각각 대응하는 적어도 하나의 컴포넌트를 포함하고,
상기 제 1 축 및 상기 제 2 축의 각각에 평행한 방향에 대응하는 상기 제 1 검출 신호의 컴포넌트 및 상기 제 2 검출 신호의 컴포넌트가 합성되는, 노광 방법. - 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,
상기 구동하는 단계에서, 상기 제 1 이동체가 구동되는, 노광 방법. - 제 29 항에 있어서,
상기 인코더 시스템은, 적어도 일부가 상기 제 1 이동체의 외부에 배치되고, 상기 제 1 이동체에 제공된 상기 미리결정된 평면에 평행한 계측 평면 상의 회절 격자 상에 계측 빔을 조사하고, 상기 회절 격자로부터 회절 빔을 수광하고, 제 2 검출 신호를 출력하는, 노광 방법. - 디바이스 제조 방법으로서,
제 26 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 방법에 의해 물체에 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 패턴이 형성된 상기 물체를 현상하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법. - 패턴이 형성된 마스크에 에너지 빔을 조사하여 물체에 상기 패턴을 전사하는 노광 장치로서,
상기 물체를 유지하여 미리결정된 평면을 따라 이동하는 제 1 이동체;
상기 마스크를 유지하여 이동하는 제 2 이동체;
상기 제 1 이동체에 제공된 광학 부재를 통해 계측 빔의 복귀 빔을 수광함으로써 획득된 상기 제 1 이동체의 위치에 대응하는 제 1 검출 신호를 출력하는 제 1 계측계;
상기 제 1 이동체 및 상기 제 1 이동체의 외부 중 일방에 제공된 상기 미리결정된 평면에 평행한 계측 평면 상의 회절 격자에 계측 빔을 조사하고, 상기 회절 격자로부터 회절 빔을 수광함으로써 제 2 검출 신호를 출력하고, 적어도 일부가 상기 제 1 이동체 및 상기 제 1 이동체의 외부 중 타방에 배치된 제 2 계측계; 및
고역 통과 필터를 통과한 상기 제 1 검출 신호인 제 1 신호 및 상기 고역 통과 필터와 동일한 차단 주파수를 갖는 저역 통과 필터를 통과한 상기 제 2 검출 신호인 제 2 신호의 합성 신호, 및 상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호에 기초하여, 상기 제 1 이동체 및 상기 제 2 이동체 중 적어도 일방을 구동하는 이동체 구동계를 포함하는, 노광 장치. - 제 32 항에 있어서,
상기 이동체 구동계는 상기 제 1 이동체를 구동하는, 노광 장치. - 제 33 항에 있어서,
상기 이동체 구동계는 상기 합성 신호 및 상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호 중 일방에 기초하여 상기 제 1 이동체의 위치 정보를 획득하고, 상기 위치 정보에 기초하여 상기 제 1 이동체를 구동하는, 노광 장치. - 제 32 항에 있어서,
상기 이동체 구동계는 상기 제 1 이동체에 대한 상기 제 2 이동체의 팔로업 구동을 수행하는, 노광 장치. - 제 35 항에 있어서,
상기 이동체 구동계는 상기 제 1 신호에 기초하여 상기 제 1 이동체를 구동하는, 노광 장치. - 제 36 항에 있어서,
상기 이동체 구동계는,
상기 합성 신호 및 상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호 중 일방에 기초하여 상기 제 1 이동체의 위치 정보를 획득하고, 상기 위치 정보에 기초하여 상기 제 2 이동체를 구동하며,
상기 제 1 신호를 사용하여 상기 제 1 이동체의 위치 정보를 획득하고, 상기 위치 정보에 기초하여 상기 제 1 이동체를 구동하는, 노광 장치. - 제 32 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호는 상기 미리결정된 평면 내에서 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축의 각각에 평행한 방향에 각각 대응하는 적어도 하나의 컴포넌트를 포함하고,
상기 이동체 구동계에서는, 상기 제 1 축 및 상기 제 2 축의 각각에 평행한 방향에 대응하는 상기 제 1 검출 신호의 컴포넌트 및 상기 제 2 검출 신호의 컴포넌트가 합성되는 합성 신호 및 상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호 중 일방이 사용되는, 노광 장치. - 제 32 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 계측계는 상기 계측 평면 상의 복수의 조사점의 각각에 상기 계측빔을 조사하는 복수의 헤드부를 갖고,
상기 이동체 구동계에서는, 상기 복수의 헤드부로부터의 제 2 검출 신호들을 상기 저역 통과 필터를 통해 통과시킴으로써 획득된 상기 제 2 신호들 및 상기 대응하는 제 1 검출 신호들을 상기 고역 통과 필터를 통해 통과시킴으로써 획득된 상기 제 1 신호들의 각각의 합성 신호, 및 상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호 중 일방이 사용되는, 노광 장치. - 제 32 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차단 주파수는 상기 이동체의 속도에 의존하여 증가 및 감소하는, 노광 장치. - 제 32 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 계측계는 간섭계 시스템인, 노광 장치. - 제 32 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 계측계는 인코더 시스템인, 노광 장치. - 디바이스 제조 방법으로서,
제 32 항 내지 제 42 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 사용하여 물체에 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 패턴이 형성된 상기 물체를 현상하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법. - 패턴이 형성된 마스크에 에너지 빔을 조사하면서 미리결정된 방향으로 상기 마스크와 물체를 동기 이동하여, 상기 물체 상에 상기 패턴을 전사하는 노광 장치로서,
상기 물체를 유지하여 미리결정된 평면을 따라 이동하는 제 1 이동체;
상기 마스크를 유지하여 이동하는 제 2 이동체;
상기 제 1 이동체의 위치 정보를 검출하고, 상기 제 1 이동체의 위치에 대응하는 제 1 검출 신호를 출력하는 간섭계 시스템;
상기 제 1 이동체의 위치 정보를 검출하고, 상기 제 1 이동체의 위치에 대응하는 제 2 검출 신호를 출력하는 인코더 시스템;
상기 제 1 검출 신호 및 상기 제 2 검출 신호를 각각 동일한 차단 주파수를 갖는 고역 통과 필터 및 저역 통과 필터를 통과하게 함으로써, 상기 제 1 검출 신호와 구동 신호로서 작용하는 상기 제 2 검출 신호 사이에서 스위칭하면서, 미리결정된 속도의 시간 변화 곡선에 따라 그리고 미리결정된 경로를 따라, 상기 제 1 이동체 및 상기 제 2 이동체 중 적어도 일방을 구동하는 구동계; 및
상기 차단 주파수를 설정함으로써, 상기 적어도 하나의 이동체가 상기 제 1 검출 신호에 기초하여 구동되는 제 1 구동 기간 및 상기 적어도 하나의 이동체가 상기 제 2 검출 신호에 기초하여 구동되는 제 2 구동 기간의 가중화를 수행하는 설정 디바이스를 포함하는, 노광 장치. - 제 44 항에 있어서,
상기 구동계는 상기 고역 통과 필터를 통과하도록 이루어진 상기 제 1 검출 신호인 제 1 신호 및 상기 저역 통과 필터를 통과하도록 이루어진 상기 제 2 검출 신호인 제 2 신호의 합성 신호, 및 상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호 중 일방을 상기 구동 신호로서 생성함으로써 상기 구동 신호의 상기 스위칭을 수행하는, 노광 장치. - 제 45 항에 있어서,
상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호는 상기 미리결정된 평면 내에서 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축의 각각에 평행한 방향에 각각 대응하는 적어도 하나의 컴포넌트를 포함하고,
상기 구동계에서는, 상기 제 1 축 및 상기 제 2 축의 각각에 평행한 방향에 대응하는 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호의 컴포넌트들이 합성되는 합성 신호 및 상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호 중 일방이 상기 구동 신호로서 사용되는, 노광 장치. - 제 45 항 또는 제 46 항에 있어서,
상기 구동계는 상기 구동 신호에 기초하여 상기 제 1 이동체를 구동하는, 노광 장치. - 제 47 항에 있어서,
상기 인코더 시스템은, 적어도 일부가 상기 제 1 이동체의 외부에 배치되고, 상기 제 1 이동체에 제공된 상기 미리결정된 평면에 평행한 계측 평면 상의 회절 격자 상에 계측 빔을 조사하고, 상기 회절 격자로부터 회절 빔을 수광하고, 제 2 검출 신호를 출력하는, 노광 장치. - 제 44 항 내지 제 48 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 설정 디바이스는 상기 이동체의 속도에 의존하여, 상기 차단 주파수를 증가 및 감소시키는, 노광 장치. - 디바이스 제조 방법으로서,
제 44 항 내지 제 49 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 사용하여 물체에 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 패턴이 형성된 상기 물체를 현상하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법. - 패턴이 형성된 마스크에 에너지 빔이 조사되어, 상기 패턴이 물체에 전사되는 노광 방법으로서,
합성 신호 및 상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호 중 일방에 기초하여, 상기 물체를 유지하여 미리결정된 평면을 따라 이동하는 제 1 이동체 및 상기 마스크를 유지하는 제 2 이동체 중 적어도 일방을 구동하는 단계로서, 상기 합성 신호는 미리결정된 주파수 보다 낮은 신호를 차단하는 제 1 주파수 필터를 통과하도록 이루어진 제 1 검출 신호인 제 1 신호 및 상기 미리결정된 주파수 보다 높은 주파수를 차단하는 제 2 주파수 필터를 통과하도록 이루어진 제 2 검출 신호인 제 2 신호로 이루어지고, 상기 제 1 검출 신호는 상기 제 1 이동체에 제공된 광학 부재를 통해 계측 빔의 복귀 빔을 수광함으로써 획득된 상기 제 1 이동체의 위치에 대응하고, 상기 제 2 검출 신호는 상기 제 1 이동체 및 상기 제 1 이동체의 외부 중 일방에 있는 상기 미리결정된 평면에 평행한 계측 평면에 제공된 회절 격자에 계측 빔을 조사하고, 적어도 일부가 상기 제 1 이동체 및 상기 제 1 이동체의 외부 중 타방에 배치된 계측계에 의해 상기 회절 격자로부터 회절 빔을 수광함으로써 획득되는, 상기 구동 단계를 포함하는, 노광 방법. - 제 51 항에 있어서,
상기 제 1 이동체의 위치 정보는 상기 합성 신호 및 상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호 중 일방에 기초하여 획득되고, 상기 제 1 이동체는 상기 위치 정보에 기초하여 구동되는, 노광 방법. - 제 51 항에 있어서,
상기 제 1 이동체의 위치 정보는 상기 합성 신호 및 상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호 중 일방에 기초하여 획득되고,
상기 제 2 이동체의 팔로업 구동 (follow up drive) 이 상기 위치 정보에 기초하여 상기 제 1 이동체에 대해 수행되는, 노광 방법. - 제 53 항에 있어서,
상기 제 1 이동체의 위치 정보는 상기 제 1 신호를 사용하여 획득되고,
상기 제 1 이동체는 상기 위치 정보에 기초하여 구동되는, 노광 방법. - 제 51 항 내지 제 54 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호는 상기 미리결정된 평면 내에서 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축의 각각에 평행한 방향에 각각 대응하는 적어도 하나의 컴포넌트를 포함하고,
상기 제 1 축 및 상기 제 2 축의 각각에 평행한 방향에 대응하는 상기 제 1 검출 신호의 컴포넌트 및 상기 제 2 검출 신호의 컴포넌트가 합성되는, 노광 방법. - 디바이스 제조 방법으로서,
제 51 항 내지 제 55 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 방법에 의해 물체에 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 패턴이 형성된 상기 물체를 현상하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법. - 패턴이 형성된 마스크에 에너지 빔을 조사하여 물체에 상기 패턴을 전사하는 노광 장치로서,
상기 물체를 유지하여 미리결정된 평면을 따라 이동하는 제 1 이동체;
상기 마스크를 유지하여 이동하는 제 2 이동체;
상기 제 1 이동체에 제공된 광학 부재를 통해 계측 빔의 복귀 빔을 수광함으로써 획득된 상기 제 1 이동체의 위치에 대응하는 제 1 검출 신호를 출력하는 제 1 계측계;
상기 제 1 이동체 및 상기 제 1 이동체의 외부 중 일방에 제공된 상기 미리결정된 평면에 평행한 계측 평면 상의 회절 격자에 계측 빔을 조사하고, 상기 회절 격자로부터 회절 빔을 수광함으로써 제 2 검출 신호를 출력하고, 적어도 일부가 상기 제 1 이동체 및 상기 제 1 이동체의 외부 중 타방에 배치된 제 2 계측계; 및
미리결정된 주파수 보다 낮은 신호를 차단하는 제 1 주파수 필터를 통과하도록 이루어진 상기 제 1 검출 신호인 제 1 신호 및 상기 미리결정된 주파수 보다 높은 주파수를 차단하는 제 2 주파수 필터를 통과하도록 이루어진 상기 제 2 검출 신호인 제 2 신호의 합성 신호, 및 상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호 중 일방에 기초하여, 상기 제 1 이동체 및 상기 제 2 이동체 중 적어도 일방을 구동하는 이동체 구동계를 포함하는, 노광 장치. - 제 57 항에 있어서,
상기 이동체 구동계는 상기 합성 신호 및 상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호 중 일방에 기초하여 상기 제 1 이동체의 위치 정보를 획득하고, 상기 위치 정보에 기초하여 상기 제 1 이동체를 구동하는, 노광 장치. - 제 57 항에 있어서,
상기 이동체 구동계는 상기 합성 신호 및 상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호 중 일방에 기초하여 상기 제 1 이동체의 위치 정보를 획득하고, 상기 위치 정보에 기초하여 상기 제 1 이동체에 대한 상기 제 2 이동체의 팔로업 구동을 수행하는, 노광 장치. - 제 59 항에 있어서,
상기 제 1 이동체의 위치 정보는 상기 제 1 신호를 사용하여 획득되고, 상기 제 1 이동체는 상기 위치 정보에 기초하여 구동되는, 노광 장치. - 제 57 항 내지 제 60 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 계측계는 상기 계측 평면 상의 복수의 조사점의 각각에 상기 계측빔을 조사하는 복수의 헤드부를 갖고,
상기 이동체 구동계에서는, 상기 복수의 헤드부로부터의 제 2 검출 신호들을 상기 제 2 주파수 필터를 통해 통과시킴으로써 획득된 상기 제 2 신호들 및 상기 대응하는 제 1 검출 신호들을 상기 제 1 주파수 필터를 통해 통과시킴으로써 획득된 상기 제 1 신호들의 각각의 합성 신호, 및 상기 합성 신호와 실질적으로 등가인 신호 중 일방이 사용되는, 노광 장치. - 제 57 항 내지 제 61 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 계측계는 간섭계 시스템인, 노광 장치. - 제 57 항 내지 제 62 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 계측계는 인코더 시스템인, 노광 장치. - 디바이스 제조 방법으로서,
제 57 항 내지 제 63 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 사용하여 물체에 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 패턴이 형성된 상기 물체를 현상하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법.
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