KR20140041932A - 이동체 장치, 미동체 및 노광 장치 - Google Patents

이동체 장치, 미동체 및 노광 장치 Download PDF

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Abstract

송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)이 웨이퍼 스테이지(WST1, WST2)로부터 복사한 열을 상시 흡수할 수 있기 때문에, 웨이퍼 스테이지(WST1, WST2)에 있어서 발생하는 열에 의한 노광 정밀도에 대한 영향을 억제하는 것이 가능해진다. 이 경우, 종래와 같이, 웨이퍼 스테이지(WST1, WST2)에 냉매를 공급하는 배관(튜브)을 외부로부터 접속할 필요가 없기 때문에, 배관의 장력에 의한 웨이퍼 스테이지(WST1, WST2)의 이동 정밀도의 저하를 방지할 수 있고, 이 점에서도 노광 정밀도를 고정밀도로 유지하는 것이 가능해진다.

Description

이동체 장치, 미동체 및 노광 장치{MOBILE DEVICE, MICRO-MOTION BODY AND EXPOSURE DEVICE}
본 발명은 이동체 장치, 노광 장치 및 노광 방법, 미동체, 및 디바이스 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는, 수평면 내의 적어도 1축 방향으로 이동하는 이동체를 구비하는 이동체 장치, 상기 이동체 장치를 구비하는 노광 장치 및 상기 이동체 장치를 이용하는 노광 방법, 이동체에 대하여, 미소 구동 가능하게 지지되는 미동체, 및 상기 노광 장치 또는 노광 방법을 이용하는 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 반도체 소자, 액정 표시 소자 등의 제조에 있어서의 리소그래피 공정에서는, 반도체 등의 고집적화에 따라, 높은 스루풋으로 미세 패턴을 정밀하게 감광 물체 위에 형성 가능한 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트 방식의 축소 투영 노광 장치(이른바, 스텝퍼)나, 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식의 주사형 투영 노광 장치(이른바, 스캐닝ㆍ스텝퍼(스캐너라고도 불림)) 등의 순차 이동형의 노광 장치가 주로 이용되고 있다.
이러한 종류의 노광 장치에서는, 웨이퍼 또는 유리 플레이트 등의 감광 물체(이하, 「웨이퍼」라고 부름)를 구동하는 구동 장치로서, 2축 리니어 모터나 평면 모터 등에 의해서 이차원면 내에서 구동되는 조동(粗動) 스테이지와, 상기 조동 스테이지 위에서 웨이퍼를 보지(保持)하여 보이스 코일 모터 등에 의해 Z축 방향 및 경사 방향 등으로 미소 구동되는 미동 스테이지를 갖는 웨이퍼 스테이지 장치가 이용되고 있다.
그런데, 상술한 웨이퍼 스테이지 장치에 있어서의, 리니어 모터나 평면 모터, 및 보이스 코일 모터 등의 구동 장치는, 복수의 코일을 갖는 전기자 유닛과 복수의 자석을 갖는 자석 유닛을 구비하고 있기 때문에, 전기자 유닛을 구성하는 코일에 전류가 공급됨으로써 코일이 발열한다. 따라서, 이 코일의 발열에 의한 노광 정밀도에 대한 영향을 억제하기 위해서, 최근에는, 웨이퍼 스테이지의 일부에 배관(튜브)을 접속하여, 상기 배관(튜브)을 통해서 발열 부분 근방에 냉매를 공급하는 것으로 하고 있었다. 그러나, 이 냉매 공급용의 배관(튜브)은 스테이지의 이동에 따라 끌려가기 때문에, 이것이 웨이퍼의 위치 제어성을 저하시키고, 나아가서는 노광 정밀도를 저하시키는 요인으로 된다.
또한, 종래의 웨이퍼 스테이지에서는, 리니어 모터나 평면 모터, 및 보이스 코일 모터에 이용되는 배선 등이 외부로부터 접속되어 있기 때문에, 상기 배관(튜브)과 마찬가지로, 스테이지의 구동에 따라, 이것들의 배선 등이 끌려가고, 이것이 웨이퍼의 위치 제어성을 저하시키는 요인으로 되고 있었다.
발명의 개시
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명은 상술한 사정하에 이루어진 것으로, 제 1 관점에서 보면, 방열부를 구비한 이동체와; 상기 이동체를 소정면 내에서 이차원 구동하는 구동 장치와; 상기 이동체와는 비접촉으로 마련되고, 상기 이동체로부터 복사한 열을 흡수하는 폐열 부재를 구비하고, 상기 폐열 부재와 상기 방열부는 그 한쪽이 상기 소정면 내의 1축 방향에 관하여 소정 범위에 걸쳐서, 또한 다른쪽이 상기 소정면 내에서 상기 1축 방향에 직교하는 방향에 관하여 소정 범위에 걸쳐서 마련되는 제 1 이동체 장치이다.
이것에 의하면, 폐열 부재가 이동체로부터 복사한 열을 흡수하기 때문에, 이동체의 열적인 영향을 억제하는 것이 가능해진다. 이 경우, 폐열 부재와 이동체가 구비하는 방열부는 그 한쪽이 1축 방향에 관하여 소정 범위에 걸쳐서, 또한 다른쪽이 소정면 내에서 1축 방향에 직교하는 방향에 관하여 소정 범위에 걸쳐서 마련되어 있기 때문에, 폐열 부재의 적어도 일부와 방열부의 적어도 일부가 비접촉으로 대향하는 이차원면 내의 범위에서 이동체를 이동하더라도, 이동체로부터 복사한 열을 폐열 부재가 흡수할 수 있다.
본 발명은 제 2 관점에서 보면, 이동체와; 상기 이동체에 마련되고, 무선으로 전력이 입력되는 전력 입력부와; 상기 이동체와는 비접촉으로, 상기 전력 입력부의 적어도 일부와 상시 대향한 상태로 마련되고, 상기 전력 입력부를 향해서 무선으로 전력을 출력하는 전력 출력부와; 상기 전력 입력부에 입력된 전력을 이용하여, 상기 이동체를 구동하는 구동 장치를 구비하는 제 2 이동체 장치이다.
이것에 의하면, 이동체에 무선으로 전력이 입력되는 전력 입력부가 마련됨과 아울러, 이동체와는 비접촉으로, 전력 입력부의 적어도 일부와 상시 대향한 상태로 전력 입력부를 향해서 무선으로 전력을 출력하는 전력 출력부가 마련되어 있기 때문에, 이동체를 구동하는 구동 장치에 전력을 공급하기 위한 배선을 이동체에 접속하지 않아도 좋다. 이에 따라, 배선의 장력에 의한 이동체의 이동 정밀도의 저하를 방지하는 것이 가능해진다.
본 발명은 제 3 관점에서 보면, 이동체와; 상기 이동체에 마련된 계측기와; 상기 이동체에 마련되고, 상기 계측기로부터 출력된 신호를 무선으로 발신하는 발신부와; 상기 이동체와는 비접촉으로, 상기 발신부의 적어도 일부와 상시 대향한 상태로 마련되고, 상기 발신부로부터 무선으로 발신된 신호를 수신하는 수신부를 구비하는 제 3 이동체 장치이다.
이것에 의하면, 이동체에, 계측기로부터 출력된 신호를 무선으로 발신하는 발신부가 마련되고, 상기 발신부로부터의 신호를 수신하는 수신부가 이동체와는 비접촉으로 발신부의 적어도 일부와 상시 대향하고 있기 때문에, 검출기로부터 출력된 신호를 취출하기 위한 배선을 이동체에 접속할 필요가 없다. 따라서, 배선의 장력에 의한 이동체의 이동 정밀도의 저하를 방지하는 것이 가능해진다.
본 발명은 제 4 관점에서 보면, 물체를 노광하여, 상기 물체에 패턴을 형성하는 노광 장치로서, 상기 물체가 상기 이동체 위에 탑재되는 본 발명의 제 1 이동체 장치를 구비하는 제 1 노광 장치이다.
이것에 의하면, 노광 대상의 물체가 이동 정밀도의 저하가 방지된 이동체 위에 탑재되어 있기 때문에, 물체를 고정밀도로 이동시킬 수 있고, 나아가서는 노광 정밀도의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
본 발명은 제 5 관점에서 보면, 물체를 노광하여, 상기 물체에 패턴을 형성하는 노광 장치로서, 이동체를 복수 구비하는 본 발명의 제 1 이동체 장치를 구비하고, 상기 물체를 탑재하는 상기 복수의 이동체의 하나와의 교환으로, 상기 소정면 내에서 상기 물체의 노광이 행해지는 노광 위치에, 상기 물체의 다음에 노광해야 할 물체를 탑재하는 다른 이동체를 배치하는 제 2 노광 장치이다.
이것에 의하면, 고정밀도의 위치 결정이 가능한 이동체를 복수 구비하는 본 발명의 제 1 이동체 장치를 구비하고, 물체를 탑재하는 복수의 이동체 하나와의 교환으로, 소정면 내에서 물체의 노광이 행해지는 노광 위치에, 상기 물체의 다음에 노광해야 할 물체를 탑재하는 다른 이동체를 배치할 수 있기 때문에, 복수의 물체에 대한 노광을 연속적으로 행할 수 있다. 따라서, 고정밀도의 노광을 높은 스루풋으로 행하는 것이 가능해진다.
본 발명은 제 6 관점에서 보면, 물체에 패턴을 형성하는 노광 방법으로서, 상기 물체의 노광시에, 본 발명의 제 1 이동체 장치의 상기 이동체에 상기 물체를 탑재한 상태에서, 상기 이동체를 구동하는 제 1 노광 방법이다.
이것에 의하면, 노광 대상의 물체가 이동 정밀도의 저하가 방지된 이동체 위에 탑재되어 있기 때문에, 물체를 고정밀도로 이동시킬 수 있고, 나아가서는 노광 정밀도의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
본 발명은 제 7 관점에서 보면, 물체에 패턴을 형성하는 노광 방법으로서, 이동체를 복수 구비하는 본 발명의 제 1 이동체 장치에 의해서, 상기 소정면 내에서 상기 물체의 노광이 행해지는 노광 위치에 배치되는 상기 복수의 이동체의 하나를 구동하고, 상기 하나의 이동체와의 교환으로, 상기 물체의 다음에 노광해야 할 물체를 탑재하는 다른 이동체를 상기 노광 위치에 배치하는 제 2 노광 방법이다.
이것에 의하면, 고정밀도의 위치 결정이 가능한 이동체를 복수 구비하는 본 발명의 제 1 이동체 장치를 구비하고, 물체를 탑재하는 복수의 이동체 하나와의 교환으로, 소정면 내에서 물체의 노광이 행해지는 노광 위치에, 상기 물체의 다음에 노광해야 할 물체를 탑재하는 다른 이동체를 배치할 수 있기 때문에, 복수의 물체에 대한 노광을 연속적으로 행할 수 있다. 따라서, 고정밀도의 노광을 높은 스루풋으로 행하는 것이 가능해진다.
본 발명은 제 8 관점에서 보면, 이동체와; 상기 이동체에 대하여, 비접촉 상태로 지지된 미동체와; 상기 이동체에 마련된 4개의 전기자 코일과, 상기 미동체에 마련되고, 상기 4개의 전기자 코일과 협동하여 구동력을 발생하는 자석 유닛을 갖는 구동 기구를 구비하는 제 4 이동체 장치이다.
이것에 의하면, 4개의 전기자 코일 각각과 이것에 대응하는 자석 유닛이 협동하여 발생하는 각 구동력의 합력을, 미동체에 작용시킬 수 있기 때문에, 전기자 코일 하나당의 소비 전류를 억제할 수 있다. 이에 따라, 전기자 코일 하나당의 발열을 억제할 수 있다.
본 발명은 제 9 관점에서 보면, 이동체에 대하여, 미소 구동 가능하게 지지되는 미동체로서, 상기 이동체에 대하여, 비접촉 상태로 지지되는 미동체 본체와; 상기 미동체 본체에 마련되고, 상기 이동체에 마련된 4개의 전기자 코일과 협동하여 구동력을 발생하는 자석 유닛을 구비하는 미동체이다.
이것에 의하면, 4개의 전기자 코일 각각과 이것에 대응하는 자석 유닛이 협동하여 발생하는 각 구동력의 합력을, 미동체 본체에 작용시킬 수 있기 때문에, 전기자 코일 하나당의 소비 전류를 억제할 수 있다. 이에 따라, 전기자 코일 하나당의 발열을 억제할 수 있다.
본 발명은 제 10 관점에서 보면, 이동체와; 상기 이동체에 대하여, 비접촉 상태로 지지된 본 발명의 미동체를 구비하는 제 5 이동체 장치이다. 이것에 의하면, 하나의 전기자 코일에 있어서의 발열을 억제할 수 있다.
본 발명은 제 11 관점에서 보면, 물체에 패턴을 형성하는 노광 장치로서, 상기 물체가 상기 미동체 위에 탑재되는 본 발명의 제 4 이동체 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 제 3 노광 장치이다.
이것에 의하면, 발열에 기인하는 노광 정밀도의 저하를 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 제 1 노광 방법을 이용하여 기판 위에 패턴을 형성함으로써, 고집적도의 마이크로 디바이스의 생산성을 향상하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 제 1 노광 장치를 이용하여 기판 위에 패턴을 형성함으로써, 고집적도의 마이크로 디바이스의 생산성을 향상하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명은 또 다른 관점에서 보면, 본 발명의 제 1 노광 방법을 이용한 기판 위로의 패턴 전사 공정을 포함하는 디바이스 제조 방법, 또는, 본 발명의 제 1 노광 장치를 이용한 기판 위로의 패턴 전사 공정을 포함하는 디바이스 제조 방법이라고도 말할 수 있다.
도 1은 하나의 실시형태에 따른 노광 장치를 나타내는 개략도,
도 2는 도 1의 웨이퍼 스테이지 장치를 나타내는 평면도,
도 3(A)는 웨이퍼 스테이지 WST1의 종단면도이고, 도 3(B)는 도 3(A)를 분해한 상태를 나타내는 도면,
도 4는 평면 모터의 구성 및 작용을 설명하기 위한 도면,
도 5는 베이스 BS를 +X방향에서 본 상태를 나타내는 모식도,
도 6(A)는 미동 기구를 구성하는 가동자를 나타내는 사시도이고, 도 6(B)는 미동 기구를 구성하는 고정자를 나타내는 사시도,
도 7(A)~도 7(C)는 미동 기구에 의한 미동 스테이지의 구동 방법을 설명하기 위한 도면,
도 8은 자중 상쇄 기구(empty-weight canceling mechanisms)의 종단면도,
도 9는 수신ㆍ방열 아암의 내부 구성을 설명하기 위한 도면,
도 10은 송전ㆍ폐열 프레임의 내부 구성을 설명하기 위한 도면,
도 11은 웨이퍼 스테이지 위에 마련된 헤드와 송전ㆍ폐열 프레임에 마련된 스케일을 나타내는 도면,
도 12(A), 도 12(B)는 노광 장치에 있어서의 병행 처리 동작을 설명하기 위한 도면(그 1),
도 13(A), 도 13(B)는 노광 장치에 있어서의 병행 처리 동작을 설명하기 위한 도면(그 2).
이하, 본 발명의 하나의 실시형태를 도 1~도 13(B)에 근거하여 설명한다.
도 1에는 하나의 실시형태에 따른 노광 장치(10)의 전체 구성이 개략적으로 나타내어져 있다. 이 노광 장치(10)에서는, 후술하는 바와 같이, 투영 광학계 PO가 사용되고 있기 때문에, 이하에서는, 이 투영 광학계 PO의 광학축 방향을 Z축 방향, 이것에 직교하는 면내에서 도 1에 있어서의 지면 내 좌우 방향을 Y축 방향, 지면에 직교하는 방향을 X축 방향으로서 설명한다.
상기 노광 장치(10)는 레티클 R에 형성된 회로 패턴의 일부의 상(像)을 투영 광학계 PO를 통해서 웨이퍼 W1(또는 웨이퍼 W2) 위에 투영하면서, 레티클 R과 웨이퍼 W1(또는 W2)를 투영 광학계 PO에 대하여 일차원 방향(여기서는 Y축 방향)으로 상대 주사함으로써, 레티클 R의 회로 패턴의 전체를 웨이퍼 W1(또는 W2) 위의 복수의 샷 영역의 각각에 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식으로 전사하는 것이다.
노광 장치(10)는 EUV광(연X선 영역의 광)을 조명광 EL로서 사출하는 광원 장치(112), 이 광원 장치(112)로부터의 조명광 EL을 반사하여 소정의 입사각, 예컨대 약 50[mrad]로 레티클 R의 패턴면(도 1에서의 하면(-Z측의 면))에 입사하도록 구부리는 벤딩 미러 M을 포함하는 조명 광학계(또한, 벤딩 미러 M은 투영 광학계 PO의 경통 내부에 존재하고 있지만, 실제로는 조명 광학계의 일부임), 레티클 R을 보지하는 레티클 스테이지 RST, 레티클 R의 패턴면에서 반사된 조명광(EUV광) EL을 웨이퍼 W1(또는 W2)의 피노광면(도 1에서의 상면(+Z측의 면))에 대하여 수직으로 투사하는 투영 광학계 PO, 얼라이먼트계 ALG, 및 웨이퍼 W1를 보지하는 웨이퍼 스테이지 WST1와 웨이퍼 W2를 보지하는 웨이퍼 스테이지 WST2를 포함하는 웨이퍼 스테이지 장치(100) 등을 구비하고 있다. 본 실시형태에서는, 도시는 생략되어 있지만, 실제로는 레티클 스테이지 RST, 투영 광학계 PO, 및 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2 등은 도시하지 않은 진공 챔버 내에 수용되어 있다.
상기 광원 장치(112)로서는, 일례로서, 레이저 여기 플라즈마 광원이 이용되고 있다. 이 레이저 여기 플라즈마 광원은 EUV광 발생 물질(타겟)에 고휘도의 레이저광을 조사함으로써, 그 타겟이 고온의 플라즈마 상태로 여기되고, 상기 타겟이 냉각될 때에 방출하는 EUV광, 자외광, 가시광, 및 다른 파장역의 광을 이용하는 것이다. 또한, 본 실시형태에서는, 주로 파장 5~20nm, 예를 들면 파장 11nm의 EUV광이 조명광 EL로서 이용되는 것으로 한다.
상기 조명 광학계는 조명 미러, 파장 선택창 등(모두 도시 생략) 및 벤딩 미러 M 등을 포함한다. 광원 장치(112)에서 사출되어, 조명 광학계를 거친 조명광 EL(전술한 벤딩 미러 M에서 반사된 EUV광 EL)은 레티클 R의 패턴면을 원호 슬릿 형상의 조명광으로 되어 조명한다.
상기 레티클 스테이지 RST는 XY 평면을 따라서 배치된 레티클 스테이지 베이스(132) 위에 배치되고, 레티클 스테이지 구동계(134)를 구성하는 예를 들어 자기 부상형 이차원 리니어 액츄에이터가 발생하는 자기 부상력에 의해서 상기 레티클 스테이지 베이스(132) 위에 부상 지지되어 있다. 레티클 스테이지 RST는 레티클 스테이지 구동계(134)가 발생하는 구동력에 의해서 Y축 방향으로 소정 스트로크로 구동됨과 아울러, X축 방향 및 θz방향(Z축 둘레의 회전 방향)으로도 미소량 구동되고, 또한, 레티클 스테이지 구동계(134)가 복수 개소에서 발생하는 자기 부상력의 조정에 의해서 Z축 방향 및 XY면에 대한 경사 방향(X축 둘레의 회전 방향인 θx방향 및 Y축 둘레의 회전 방향인 θy방향)으로도 미소량만 구동 가능하다.
레티클 스테이지 RST의 하면 측에 도시하지 않은 정전척 방식(또는 메커니컬척 방식(mechanical-type chuck))의 레티클 홀더가 마련되고, 상기 레티클 홀더에 의해서 반사형의 레티클 R이 보지되어 있다. 이 레티클 R은 실리콘 웨이퍼, 석영, 저팽창 유리 등의 얇은 판으로 이루어지고, 그 -Z측의 표면(패턴면)에는, EUV광을 반사하는 반사막이, 예를 들면 몰리브덴 Mo와 베릴륨 Be의 막이 교대로 약 5.5nm의 주기로 약 50페어 적층된 다층막이 형성되어 있다. 이 다층막은 파장 11nm의 EUV광에 대하여 약 70%의 반사율을 갖는다. 또한, 상기 벤딩 미러 M, 그 밖의 조명 광학계 내의 각 미러의 반사면에도 마찬가지 구성의 다층막이 형성되어 있다.
레티클 R의 패턴면에 형성된 다층막 위에는, 흡수층으로서 예를 들면 니켈 Ni 또는 알루미늄 Al이 일면에 도포되고, 그 흡수층에 패터닝이 실시되어 회로 패턴이 형성되어 있다.
레티클 스테이지 RST(레티클 R)의 XY면 내의 위치(θz회전도 포함함)는, 레티클 스테이지 RST에 마련된(또는 형성된) 반사면에 레이저빔을 투사하는 레티클 레이저 간섭계(이하, 「레티클 간섭계」라고 함)(182R)에 의해서, 예를 들면 0.5~1nm 정도의 분해능으로 상시 검출된다.
또한, 레티클 R의 Z축 방향의 위치는, 예컨대 일본 특허 공개 평성 제6-283403호 공보(대응 미국 특허 제5,448,332호 명세서) 등에 개시되는 다점 초점 위치 검출계로 이루어지는 도시하지 않은 레티클 포커스 센서에 의해서 계측되어 있다.
레티클 간섭계(182R) 및 레티클 포커스 센서의 계측값은 도시하지 않은 제어 장치에 공급되고, 상기 제어 장치에 의해서 그들 계측값에 근거하여 레티클 스테이지 구동부(134)를 통해서 레티클 스테이지 RST가 구동된다.
상기 투영 광학계 PO는 개구수(N.A.)가 예를 들어 0.1이고, 반사 광학 소자(미러)만으로 이루어지는 반사 광학계가 사용되고 있고, 여기서는, 투영 배율이 예를 들어 1/4배의 것이 사용되고 있다. 따라서, 레티클 R에 의해서 반사되어, 레티클 R에 형성된 패턴의 정보를 포함하는 EUV광 EL은 웨이퍼 W1(W2) 위에 투사되고, 이에 의해 레티클 R 위의 패턴은 1/4로 축소되어 웨이퍼 W1(W2)에 전사된다.
이 투영 광학계 PO는 경통(117)과, 상기 경통(117) 내부에 배치된, 예를 들면 6장의 반사 광학 소자(미러)를 포함하여 구성되어 있다. 경통(117)의 상벽(+Z측의 벽)에 상하로 관통하는 직사각형의 개구(117b)가 형성되고, -Y측의 측벽에는, 개구(117a)가 형성되어 있다. 경통(117)의 내부에는 전술한 조명 광학계를 구성하는 벤딩 미러 M도 배치되어 있다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 투영 광학계 PO로부터 +Y측으로 소정 거리 떨어진 위치에는, 오프 액시스 방식의 얼라이먼트계 ALG가 마련되어 있다. 이 얼라이먼트계 ALG로서는, 여기서는 브로드밴드 광을 웨이퍼 W1(W2) 위의 얼라이먼트 마크(또는 공간상 계측기 FM1(FM2))에 조사하고, 그 반사광을 수광하여 화상 처리에 의해 마크 검출을 행하는 FIA(Field Image Alignment) 방식의 얼라이먼트 센서가 이용되고 있다. 이 밖에, 얼라이먼트계 ALG로서 LIA(Laser Interferometric Alignment) 방식의 얼라이먼트 센서, LSA(Laser Step Alignment) 방식의 얼라이먼트 센서나 AFM(원자간력 현미경)과 같은 주사형 프로브 현미경 등 여러 가지의 것을 이용할 수 있다.
또한, 투영 광학계 PO의 경통(117)에는, 보지 장치를 통해서 전술한 레티클 포커스 센서와 마찬가지의, 예컨대 일본 특허 공개 평성 제6-283403호 공보(대응하는 미국 특허 제5,448,332호 명세서) 등에 구체적으로 개시되어 있는 웨이퍼 포커스 센서가 일체적으로 부착되어 있다(모두 도시하지 않음). 이 웨이퍼 포커스 센서에 의해서, 투영 광학계 PO의 경통(117)을 기준으로 하는 웨이퍼 W1 또는 W2의 표면의 Z축 방향의 위치 및 경사량이 계측되고 있다.
상기 웨이퍼 스테이지 장치(100)는 베이스 BS, 상기 베이스 BS 위쪽에 배치되어 웨이퍼 W1을 보지하여 XY면 내를 이동하는 웨이퍼 스테이지 WST1, 웨이퍼 W2를 보지하여 XY면 내를 이동하는 웨이퍼 스테이지 WST2, 이들 스테이지 WST1, WST2를 구동하는 구동계, 및 스테이지 WST1, WST2의 위치를 계측하는 간섭계 시스템 등을 포함하고 있다.
상기 베이스 BS에는, 도 1 및 웨이퍼 스테이지 장치(100)를 위쪽에서 본 상태를 나타내는 도 2를 총합하면 알 수 있는 바와 같이, Y축 방향을 길이 방향으로 하는 2개의 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)이 X축 방향으로 소정 간격을 둔 상태로 마련되어 있다. 이들 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)은 +X방향으로부터 -X방향으로 보아서, 반대 U자 형상의 형상을 갖고, 그 한쪽 단과 다른쪽 단은 베이스 BS의 Y축 방향 한쪽과 다른쪽의 단면에 각각 고정되어 있다. 이들 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)의 베이스 BS 위쪽에 위치하는 XY면과 평행한 부분의 하면은, 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2의 최상면에 대하여 소정 간격을 둔 상태로 유지되어 있다. 또한, 이들 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)의 구체적인 구성ㆍ기능 등에 대해서는 뒤에서 더욱 상술한다.
베이스 BS의 상면 측에는, 도 1에 도시되는 바와 같이, 복수의 영구 자석을 포함하는 자석 유닛(30)이 매립된 상태로 마련되어 있다. 이 자석 유닛(30)은 후술하는 평면 모터의 일부를 구성하고 있고, 도 4의 평면도로부터 알 수 있는 바와 같이, 예컨대 희토류물이 소결되어 제조되고, Z축 방향으로 자화된(수직 자화된) 영구 자석(28N, 28S)을 포함하고 있다. 영구 자석(28N)은 +Z측의 면이 N자극면으로 되고, 영구 자석(28S)은 +Z측의 면이 S자극면으로 되어 있다. 이들 영구 자석(28N, 28S)은 X축 방향 및 Y축 방향을 따라서 교대로 소정 간격을 두고서 매트릭스 형상으로 배열되어 있다. 영구 자석(28N, 28S)로서는, 평면시(위쪽에서 보아서) 대략 정방형의 형상을 갖고, 각각이 동일한 크기를 갖고 있다.
또한, 자석 유닛(30)은 X축 방향 또는 Y축 방향으로 자화된(수평 자화된) 영구 자석(보간 자석)(32)을 포함하고 있다. 이 보간 자석(32)은 영구 자석(28N)과 영구 자석(28S) 사이에 마련되어 있고, 베이스 BS를 +X측에서 본 상태를 나타내는 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 영구 자석(28N)에 접촉하는 면이 N자극면으로 되고, 영구 자석(28S)에 접촉하는 면이 S자극면으로 되어 있다. 보간 자석(32)으로서는, 평면시(위쪽에서 보아서) 대략 정방형의 형상을 갖고, 전술한 영구 자석(28N, 28S)과 동일한 크기를 갖고 있는 것으로 한다. 이러한 자석 유닛(30)에 의하면, 영구 자석(28N), 영구 자석(28S), 보간 자석(32)을 자속이 순차적으로 순환하는 자기 회로가 형성되고(도 5 참조), 보간 자석(32)에 의해, 기자력을 강화할 수 있도록 되어 있다.
베이스 BS의 상면에는, 도 5(및 도 1)에 도시되는 바와 같이, 자석 유닛(30)을 위쪽으로부터 덮은 상태에서, 비자성체로 이루어지는 보호 플레이트(26)가 마련되어 있다. 이 보호 플레이트(26)는 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2와, 영구 자석(28N, 28S, 32)의 직접적인 접촉을 방지하여, 영구 자석(28N, 28S, 32)의 손상을 방지한다.
상기 웨이퍼 스테이지 WST1는, 도 2에 도시되는 바와 같이, 평면시(위쪽에서 보아서) 대략 직사각형의 형상을 갖는 판형상 부재로 이루어지는 조동 스테이지 WRS1와, 상기 조동 스테이지 WRS1 위에 탑재된 미동 스테이지 WFS1을 구비하고 있다.
상기 조동 스테이지 WRS1의 하면(-Z측의 면)에는, 웨이퍼 스테이지 WST1를 +X방향에서 본 상태를 일부 단면하여 나타내는 도 3(A), 및 도 3(A)의 웨이퍼 스테이지 WST1를 분해하여 나타내는 도 3(B)로부터 알 수 있는 바와 같이, 조동 스테이지 WRS1(웨이퍼 스테이지 WST1)를 XY 이차원면 내에서 구동하는 평면 모터의 일부를 구성하는 전기자 유닛(130)이 마련되어 있다.
상기 전기자 유닛(130)은, 도 4에 도시되는 바와 같이, 16개의 전기자 코일(3411~3444)을 포함하고 있다. 이들 전기자 코일(3411~3444)의 각각에는, 독립적으로 전류를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 전기자 코일(3411~3444)의 크기는, 도 4에 도시되는 바와 같이, 1변의 길이가 영구 자석(28N, 28S, 32)을 합계한 길이로 되도록 설정되어 있다.
본 실시형태에서는, 이 전기자 유닛(130)과 전술한 베이스 BS 내부에 마련된 자석 유닛(30)에 의해 평면 모터가 구성되어 있다. 이 평면 모터에 의하면, 도 4에 도시되는 바와 같은 위치에 전기자 유닛(130)이 있을 때에는, 전기자 코일(3411, 3413, 3431, 3433)에 전류를 공급함으로써, 전기자 유닛(130)에 X축 방향의 구동력을 작용시킬 수 있다. 또한, 전기자 코일(3422, 3424, 3442, 3444)에 전류를 공급함으로써, 전기자 유닛(130)에 Y축 방향의 힘을 작용시킬 수 있다. 또한, 전기자 코일(3412, 3414, 3432, 3434)에 전류를 공급함으로써, 전기자 유닛(130)에 Z축 방향의 힘을 작용시킬 수 있다.
본 실시형태에서는, 도 4에 도시되는 위치에 전기자 유닛(130)이 있는 경우 이외에도, 웨이퍼 스테이지 WST1의 위치에 따라 각 코일에 공급해야 할 전류의 크기ㆍ방향을 산출하고, 상기 산출 결과에 따라 전류를 변경함으로써, 웨이퍼 스테이지 WST1의 위치에 관계 없이 소망하는 방향으로의 구동력을 작용시키는 것이 가능하다.
따라서, 도시하지 않은 제어 장치에서는, 웨이퍼 스테이지 WST1의 위치를 검출하는 간섭계 유닛(이에 대해서는 후술함) 등의 검출 결과와, 웨이퍼 스테이지 WST1의 이동 방향 및 속도에 근거하여, 각 코일로의 공급 전류를 제어함으로써, 소망하는 방향으로 웨이퍼 스테이지 WST1를 구동 가능하게 되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 도 3(A)에 도시되는 바와 같이, 전기자 유닛(130)의 하단에는, 영구 자석(28N, 28S) 사이에 자기 흡인력을 발생시키는 자성체 부재(96)가 부착되어 있다. 이 자성체 부재(96)와 영구 자석(28N, 28S) 사이의 자기 흡인력과 웨이퍼 스테이지 WST1의 자중과, 평면 모터에 의한 부상력의 밸런스에 의해, 조동 스테이지 WFS1와 베이스 BS 상면 사이의 간격이 수 ㎛정도로 유지되도록 되어 있다.
상기 미동 스테이지 WFS1는, 도 3(A), 도 3(B)에 도시되는 바와 같이, 웨이퍼 W1를 도시하지 않은 웨이퍼 홀더를 통해서 하측으로부터 지지하는 테이블(92A)과, 상기 테이블(92A)의 하면 측에서, 복수(예를 들면, 3개)의 댕글링 지지 부재(92C)를 통해서 댕글링 지지된 판형상 부재(92B)를 포함하고 있다.
상기 테이블(92A)의 상면에는, 도 1, 도 2에 도시되는 바와 같이, 레티클 R에 형성된 패턴이 투영되는 웨이퍼면 위의 위치와 얼라이먼트계 ALG의 상대 위치 관계의 계측(이른바, 베이스 라인 계측) 등을 행하기 위한 공간상 계측기 FM1가 마련되어 있다. 이 공간상 계측기 FM1는 종래의 DUV 노광 장치의 기준 마크판에 상당하는 것이다. 또한, 미동 테이블(92A)의 -Y측의 측면과 -X측의 측면은 경면 가공에 의해서 반사면이 각각 형성되어 있다.
미동 스테이지 WFS1와 조동 스테이지 WRS1 사이에는, 도 3(A) 및 도 3(B)에 도시하는 바와 같이, 미동 스테이지 WFS1를 XY면 내에서 미소 구동하는 미동 장치(140)와, 자중 상쇄 기구(22A1~22A3)가 마련되어 있다.
상기 미동 장치(140)는 미동 스테이지 WFS1의 테이블(92A)로부터 복수(예를 들면, 3개)의 댕글링 지지 부재(94)를 통해서 댕글링 지지된 가동자(50)와, 조동 스테지(WRS1) 상면에 지지 부재(58)를 통해서 마련된 고정자(60)를 포함하고 있다. 웨이퍼 스테이지 WST1가 조립된 상태(도 3(A)의 상태)에서는, 가동자(50)와 고정자(60)가 계합한 상태(가동자(50) 내부에 고정자(60)가 들어간 상태)로 되어 있고, 고정자(60)를 지지하는 지지 부재(58)는 미동 스테이지 WFS1의 판형상 부재(92B)에 형성된 개구(92Ba)(도 3(B) 참조)에 삽입된 상태로 되어 있다.
상기 가동자(50)는 상기 가동자(50)를 사시도로 나타내는 도 6(A)에 도시되는 바와 같이, 평면시(위쪽에서 보아서) 개략 X자 형상(십자 형상)의 형상을 갖고 있고, 4개의 자석 유닛(52A, 52B, 52C, 52D)과, 이들 자석 유닛(52A~52D)을 소정의 위치 관계로 보지하는 평면시(위쪽에서 보아서) L자 형상의 4개의 보지 부재(48A, 48B, 48C, 48D)를 포함하고 있다.
상기 4개의 자석 유닛(52A~52D)의 각각은, 도 6(A)에 자석 유닛(52A)을 채용하여, 대표적으로 도시되는 바와 같이, Z축 방향으로 소정 간격을 둔 1쌍의 자극부(40A, 40B)를 구비하고 있다. 한쪽의 자극부(40A)는 평판 형상의 판형상 부재(42A)와, 상기 판형상 부재(42A)의 하면에 마련된 수직 자화된 영구 자석(44N, 44S)과, 상기 영구 자석(44N, 44S) 사이에 유지된 상태로 마련된 수평 자화된 영구 자석(보간 자석)(46)을 포함하고 있다. 영구 자석(44N)은 그 하면(-Z측면)이 N자극면으로 되고, 영구 자석(44S)은 그 하면(-Z측면)이 S자극면으로 되어 있다. 또한, 영구 자석(보간 자석)(46)은 영구 자석(44N)에 접촉하는 면이 N자극면으로 되고, 영구 자석(44S)에 접촉하는 면이 S자극면으로 되어 있다. 보간 자석(46)의 작용은 전술한 평면 모터를 구성하는 자석 유닛(30)의 보간 자석(32)과 마찬가지이다.
다른쪽의 자극부(40B)도 자극부(40A)와 상하 및 좌우 대칭이기는 하지만 마찬가지의 구성으로 되어 있다. 즉, 자극부(40B)는 판형상 부재(42B)와, 영구 자석(44N, 44S, 46)을 포함하여, 영구 자석(44N)은 그 상면(+Z측의 면)이 N자극면으로 되고, 영구 자석(44S)은 그 상면(+Z측의 면)이 S자극면으로 되고, 영구 자석(보간 자석)(46)의 영구 자석(44N)에 접촉하는 면이 N자극면, 영구 자석(44S)에 접촉하는 면이 S자극면으로 되어 있다.
자석 유닛(52A)이 상기한 바와 같이 구성되어 있는 것에 의해, 도 6(A)에 화살표로 표시되는 바와 같은 자기 회로가 형성된다.
그 밖의 자석 유닛(52B~52D)도 마찬가지의 구성으로 되어 있지만, 자석 유닛(52B)과 자석 유닛(52D)은 자극부(40A)가 하측(-Z측)에서 자극부(40B)가 상측(+Z측)에 배치되어 있는 점이 상이하다.
또한, 가동자(50)에 있어서는, 자석 유닛(52A과 52C)이 늘어서 있는 방향, 및 자석 유닛(52B와 52D)이 늘어서 있는 방향이, X축 및 Y축에 대하여 45° 경사하는 방향으로 되어 있다(도 7(A)~도 7(C) 참조).
상기 고정자(60)는, 그 고정자(60)를 사시도로 나타내는 도 6(B)에 도시되는 바와 같이, 평면시(위쪽에서 보아서) X자 형상(십자 형상)의 형상을 갖는 하우징(54)과, 상기 하우징(54) 내에 마련된 4개의 전기자 코일(56A~56D)을 포함하고 있다.
상기 전기자 코일(56A~56D)은 각각이 자석 유닛(52A~52D) 각각의 자극부(40A, 40B) 사이에 삽입되어 있고, 각각의 전기자 코일을 흐르는 전류와, 각각의 자석 유닛이 발생하는 자계 사이의 전자 상호 작용에 의해, 도 7(A)~도 7(C)에 도시되는 바와 같이 X축 및 Y축에 대하여 45° 경사한 방향(검은색 화살표로 표시되는 방향)의 힘을 발생하는 것이 가능하게 되어 있다.
이와 같이 구성되는 미동 장치(140)에 의하면, 도 7(A)에 도시되는 바와 같이, 전기자 코일(56A, 56D)에 우회전의 소정 크기의 전류(도 7(A)에서는 전류의 방향이 흰색 화살표로 표시되어 있음)를 공급하고, 전기자 코일(56B, 56C)에 좌회전의 소정 크기의 전류를 공급함으로써, 각 전기자 코일을 흐르는 전류와 각 자석 유닛이 형성하는 자계 사이의 전자 상호 작용에 의해, 검은색 화살표로 표시되는 방향의 구동력이 생긴다. 그리고, 이들 구동력의 합력에 의해, 가동자(50)(미동 스테이지 WFS1)에는, 빗금쳐진 화살표로 표시되는 방향(+Y방향)의 구동력이 작용하도록 되어 있다. 또한, 상기와는 반대 방향의 전류를 각각의 코일에 공급함으로써, 가동자(50)(미동 스테이지 WFS1)에 -Y방향의 구동력을 작용시킬 수 있다.
또한, 도 7(B)에 도시되는 바와 같이, 전기자 코일(56A, 56B)에 우회전의 전류를 공급하고, 전기자 코일(56C, 56D)에 좌회전의 전류를 공급하면, 각 전기자 코일을 흐르는 전류와 각 자석 유닛이 형성하는 자계 사이의 전자 상호 작용에 의해, 검은색 화살표로 표시되는 방향의 구동력이 생긴다. 그리고, 이들 구동력의 합력에 의해, 가동자(50)(미동 스테이지 WFS1)에는, 빗금쳐진 화살표로 표시되는 방향(-X방향)의 구동력이 작용하도록 되어 있다. 또한, 상기와는 반대 방향의 전류를 각각의 코일에 공급함으로써, 가동자(50)(미동 스테이지 WFS1)에 +X방향의 구동력을 작용시킬 수 있다.
또한, 도 7(C)에 도시되는 바와 같이, 전기자 코일(56A, 56C)에 좌회전의 전류를 공급하고, 전기자 코일(56B, 56D)에 우회전의 전류를 공급하면, 각 전기자 코일을 흐르는 전류와 각 자석 유닛이 형성하는 자계 사이의 전자 상호 작용에 의해, 검은색 화살표로 표시되는 방향의 구동력이 생긴다. 그리고, 이들 구동력의 합력에 의해, 가동자(50)(미동 스테이지 WFS1)에는, 빗금쳐진 화살표로 표시되는 방향(Z축 둘레의 회전 방향(우회전))의 구동력이 작용하도록 되어 있다. 또한, 상기와는 반대 방향의 전류를 각각의 코일에 공급하는 것에 의해 가동자(50)(미동 스테이지 WFS1)에 Z축 둘레의 회전 방향(좌회전)의 구동력을 작용시키는 것이 가능하게 되어 있다.
도 3(A), 도 3(B)로 되돌아가서, 상기 3개의 자중 상쇄 기구(22A1~22A3)(도 3(A)에서는, 도시의 편의상, 자중 상쇄 기구(22A3)의 도시를 생략하고 있음)는, 조동 스테이지 WRS1 위에서 미동 스테이지 WFS1를 3점에서 비접촉으로 지지하고, 각각이 구동 기구(보이스 코일 모터) 등을 포함하여 구성되어 있다. 이들 각 구동 기구에 의해, 미동 스테이지 WFS1가 Z축 방향, θx방향(X축 둘레의 회전 방향), θy방향(Y축 둘레의 회전 방향)의 3자유도 방향으로 미소 구동된다. 이들 자중 상쇄 기구(22A1~22A3)는 미동 스테이지 WFS1의 판형상 부재(92B)에 형성된 개구(92Bb)를 관통한 상태로 마련되어 있다.
여기서, 자중 상쇄 기구(22A1~22A3) 중 하나의 자중 상쇄 기구(22A1)를 대표적으로 채용하고, 그 구성 등에 대해서 도 8에 근거하여 설명한다. 이 도 8에는, 자중 상쇄 기구(22A1)의 종단면도가 도시되어 있다.
이 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 자중 상쇄 기구(22A1)는 조동 스테이지 WRS1 상면에 고정된 제 1 부재(62)와, 상기 제 1 부재(62)의 위쪽에 마련된 제 2 부재(64)와, 제 1 부재(62) 및 제 2 부재(64)의 내부에 마련된 제 3 부재(66)와, 제 3 부재(66)의 하단면(-Z측의 면)과 조동 스테이지 WRS1의 상면(+Z측의 면)을 연결한 상태로 마련된 벨로우즈(68)를 포함하고 있다.
상기 제 1 부재(62)는 외형이 개략 원주 형상인 부재로 이루어지고, 그 하단면의 중앙에는 소정 깊이의 원형 오목부(62b)가 형성되고, 상기 원형 오목부(62b)의 내부 바닥면(상면)의 중앙부에는, 제 1 부재(62)의 상면까지 관통한 원형의 관통 구멍(62a)이 형성되어 있다. 즉, 원형 오목부(62b)와 관통 구멍(62a)에 의해, 계단 형상의 관통 구멍이 형성되어 있다.
상기 제 2 부재(64)는 외형이 개략 원주 형상인 부재로 이루어지고, 그 하단면의 중앙에는 소정 깊이의 단면 원형의 오목부(64c)가 형성되어 있다. 또한, 오목부(64c)로부터 +Z측에 소정 간격을 두고서 오목부(64a)와 거의 동일한 직경의 단면 원형의 챔버(64a)가 형성되어 있다. 또한, 제 3 부재(64)에는, 오목부(64c)의 내부 바닥면(상면)과 챔버(64a)의 내부 하면을 연결하는 원형 구멍(64b)이 형성되어 있다. 이 제 2 부재(64)의 상면(즉, 자중 상쇄 기구(22A1)의 상면)에는, 진공 예압형(차동 배기형) 기체 정압 베어링(72)이 고정되고, 진공 예압형 기체 정압 베어링(72)이 발생하는 정압과, 미동 스테이지 WFS1의 자중 사이의 밸런스에 의해, 미동 스테이지 WFS1가 자중 상쇄 기구(22A1)에 의해 비접촉으로 지지되어 있다. 또한, 제 2 부재(64)와 미동 스테이지 WFS1 사이에 소정 간격을 유지하기 위해서, 진공 예압형 기체 정압 베어링(72) 대신에, 자기적인 척력을 발생하는 기구를 채용하는 것으로 해도 좋다.
상기 제 3 부재(66)는 제 2 부재(64)의 챔버(64a)보다 다소 작은 형상을 갖는 원판 형상의 선단부(66a)와, 상기 선단부(66a)의 하면 중앙부에 마련된 제 1 축부(66b)와, 상기 제 1 축부(66b)의 하단에 마련된 제 1 축부(66b)보다 직경이 큰 제 2 축부(66d)를 갖고, 전체적으로 YZ단면(및 XZ단면) T자 형상의 형상을 갖고 있다.
이 제 3 부재(66)에서는, 제 1 축부(66b)의 높이 방향 중앙보다 약간 상측에, 힌지부(66c)가 형성되어 있고, 힌지부(66c)보다 상측 부분이 하측 부분에 대하여 요동 가능하게 되어 있다.
상기 선단부(66a)의 상면 및 하면에는 에어 패드 기구(74)가 마련되어 있다. 이 에어 패드 기구(74)는 도시는 생략되어 있지만, 실제로는, 기체를 분출하는 기체 분출구와, 이 기체 분출구로부터 분출된 기체를 저진공(예를 들면, 102~103Pa 정도)으로 흡인하는 저진공 흡인구와, 고진공(예를 들면, 10-2~10-3Pa 정도)으로 흡인하는 고진공 흡인구를 포함하고 있다. 또한, 이 에어 패드 기구(74)에 대한 기체의 공급 등은, 제 2 부재(64) 및 제 1 부재(62)에 형성된 도시하지 않은 관로, 및 제 1 부재(62)에 접속된 도시하지 않은 기체 공급관을 통해서, 도시하지 않은 기체 공급 장치에 의해 실시된다. 이 에어 패드 기구(74)에 의해, 제 3 부재(66)의 선단부(66a)와 제 2 부재(64)의 챔버(64a)의 상하 벽면 사이에 소정의 클리어런스(clearance)(예를 들면, 수 ㎛정도)가 형성된다.
또한, 제 3 부재(66)의 제 2 축부(66d)와 대향하는, 제 1 부재(62)의 내벽면에도 상기와 마찬가지의 에어 패드 기구(174)가 복수 마련되어 있다. 이에 따라, 제 1 부재(62)의 내벽면과 제 3 부재(66)의 제 2 축부(66d) 사이에 소정의 클리어런스(예를 들면, 수 ㎛정도)가 형성된다.
상기 벨로우즈(68)에는 도시하지 않은 기체 공급관이 접속되어 있고, 상기 기체 공급관을 통해서 도시하지 않은 기체 공급 장치로부터 기체가 공급되어, 벨로우즈(68) 내부가 소정 압력으로 유지되어 있다.
또한, 제 1 부재(62)와 제 2 부재(64) 사이에는, 보이스 코일 모터(78)가 마련되어 있다. 이 보이스 코일 모터(78)는 제 1 부재(62)의 상면에 고정된 전기자 코일을 포함하는 고정자(76B)와, 제 2 부재(64)의 오목부(64c)의 측벽 내면에 고정된 영구 자석을 갖는 가동자(76A)를 포함하고 있다.
이 보이스 코일 모터(78)에 의해, 제 1 부재(62)와 제 2 부재(64)(및 제 3 부재(66)) 사이의 Z축 방향에 관한 상대적인 위치 관계를 변경하는 것이 가능하게 되어 있다.
또한, 제 3 부재(66)와 제 1 부재(62) 사이에는 인코더(83)가 마련되어 있다. 이 인코더(83)는 제 3 부재(66)의 하단부에 마련된 스케일(82B)과, 제 1 부재(62)의 오목부(62b) 측벽 내면에 마련되고, 스케일(82B)에 대하여 광을 조사하는 조사계와 스케일(82B)에서 반사한 광을 수광하는 수광 소자를 갖는 센서 헤드(82A)를 포함하고 있다. 이 인코더(83)에 의해, 제 1 부재(62)와 제 3 부재(66)의 Z축 방향에 관한 상대적인 위치 관계를 검출 가능하다.
그 밖의 자중 상쇄 기구(22A2, 22A3), 상기 자중 상쇄 기구(22A1)와 마찬가지의 구성으로 되어 있다.
이와 같이 구성되는 자중 상쇄 기구(22A1~22A3)에서는, 각각을 구성하는 벨로우즈(68)에 의해 제 3 부재(66), 제 2 부재(64) 및 에어 패드 기구(72)를 통해서 미동 스테이지 WFS1를 3점에서 저강성으로 지지할 수 있다. 여기서, 벨로우즈(68)의 강성은 완전하게는 0이 아니기 때문에, 인코더(83)의 계측 결과에 근거하여, 벨로우즈(68)의 강성을 없애도록 보이스 코일 모터(78)를 미소 구동할 수 있다. 또한, 도시하지 않은 제어 장치에서는, 미동 스테이지 WFS1에 Z축 방향에 관한 구동력을 작용시키기 위해서, 보이스 코일 모터(78)의 고정자(76B)의 코일에 대하여, Z축 방향 구동용의 전류를 상기 강성을 없애기 위한 전류와 합성한 상태로 공급할 수 있다.
도 2로 되돌아가서, 조동 스테이지 WRS1 상면의 +Y측 단부에는, 수전ㆍ방열 아암(20A)이 마련되어 있다. 이 수전ㆍ방열 아암(20A)은, 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 그 X축 방향의 길이(폭)가, 전술한 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B) 상호간의 간격보다 길게(넓게) 설정되어 있기 때문에, 그 상면의 일부가 항상, 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)의 적어도 한쪽의 하면과 대치한 상태로 되어 있다.
여기서, 수전ㆍ방열 아암(20A) 내부의 구성에 대해서, 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)의 구성과 합쳐서, 도 9, 도 10 및 그 밖의 도면을 참조하여 설명한다. 도 9는 수전ㆍ방열 아암(20A)을 +X측에서 본 상태를 내부 구성과 함께 나타내는 도면이고, 도 10은 송전ㆍ방열 아암(24A, 24B)의 XZ단면을, 수전ㆍ방열 아암(20A)과 함께 나타내는 도면이다.
상기 수전ㆍ방열 아암(20A)의 내부에는, 도 9에 도시되는 바와 같이, 액체 온도 조절계(86)와, 전력 입력계(84)와, 신호 송신계(88)와, 인코더를 구성하는 헤드부(90)가 마련되어 있다.
상기 액체 온도 조절계(86)는 조동 스테이지 WRS1의 열원(예컨대, 평면 모터를 구성하는 전기자 유닛(130)의 전기자 코일이나, 미동 기구(140)를 구성하는 전기자 코일(56A~56D), 자중 상쇄 기구(22A1~22A3)에 포함되는 보이스 코일 모터 등)의 근방에 부설되고, 그 내부를 냉각액이 통과하는 냉각 관로(202)의 한쪽 단이 접속된 귀환부(86A)와, 순환 펌프(86B)와, 순환 펌프(86B)의 귀환부(86A)와는 반대측에 마련됨과 아울러 상기 냉각 관로(202)의 다른쪽 단이 접속된 온도 조절부(86C)와, 이 온도 조절부(86C)에 접촉한 상태로 마련된 펠체 소자(86D)와, 이 펠체 소자(86D)의 온도 조절부(86C)와는 반대측의 면에 접촉한 상태로 마련된 방열부(86E)를 포함하고 있다.
상기 온도 조절부(86C)는 소정량의 냉각액을 수용 가능한 탱크로서, 이 온도 조절부(86C) 내에 수용된 냉각액이 펠체 소자(86D)에 의해서 소정 온도로 냉각되도록 되어 있다. 상기 방열부(86E)는 XY면에 실질적으로 평행한(웨이퍼 스테이지 WST가 베이스 BS 위에 배치된 상태로 XY면에 평행한) 상면을 갖고, 펠체 소자(86D)의 온도 조절부(86C)와는 반대측 면의 열을 외부로 복사에 의해 방출한다. 이 방열부(86E)는, 실제로는, 수전ㆍ방열 아암(20A)의 X축 방향(지면 직교 방향)의 전역에 걸쳐서 마련되어 있다.
이에 대하여, 도 10에 도시되는 바와 같이, 한쪽의 송전ㆍ폐열 프레임(24A)의 내부에는, 상기 방열부(86E)로부터의 열을 흡수하는 폐열부(186)가 마련되어 있다. 이 폐열부(186)는 송전ㆍ폐열 프레임(24A)의 Y축 방향 전역에 걸쳐서 마련되어 있다. 따라서, 수전ㆍ방열 아암(20A)과 송전ㆍ폐열 프레임(24A)이 상하 대향하고 있는 상태에서는, 폐열부(186)의 일부와 방열부(86E)의 일부가 항상 대향한 상태로 된다. 이 폐열부(186)에는 예를 들어 냉매가 공급되고 있고, 방열부(86E)로부터 복사된 열을 효율적으로 흡수할 수 있도록 되어 있다. 또한, 다른쪽의 폐열 프레임(24B) 내에도 마찬가지의 폐열부(286)가 마련되어 있다.
도 9로 되돌아가서, 상기 전력 입력계(84)는 수신부(84A)와, 전력 변환부(84B)와, A/D 변환ㆍ증폭부(84C)와, 커넥터(84D)를 포함한다. 상기 수신부(84A)에는 무선으로 전력을 수신하기 위한 코일이 마련되어 있다. 이 코일은 수전ㆍ방열 아암(20A)의 X축 방향(지면 직교 방향)의 전역에 걸쳐서 마련되어 있다.
이에 대하여, 도 10에 도시되는 한쪽의 송전ㆍ폐열 프레임(24A)에는, 송전용의 코일을 포함하는 송신부(184)가 내장되고 있다. 이 송신부(184) 내의 송전용의 코일과 수신부(84A) 내의 수전용의 코일이 상하 대향한 상태에서는, 도시하지 않은 전력 공급 장치로부터 공급되는 전력이 송전용 코일과 수전용의 코일 사이에서 무선에 의해 전송되도록 되어 있다. 또한, 이 무선에 의한 전력 전송 방식에 대해서는, 일본 특허 공고 평성 제5-59660호 공보나, 일본 특허 공개 소화 제58-115945호 공보 등에 개시되어 있기 때문에, 그 설명은 생략한다. 또한, 다른쪽의 송전ㆍ폐열 프레임(24B) 내에도 마찬가지의 송전용 코일을 포함하는 송신부(284)가 내장되고, 이 송신부(284) 내의 송전용 코일과 수신부(84A) 내의 수전용 코일이 상하 대향한 상태로, 송전용 코일과 수전용 코일 사이에서 무선에 의한 전력 전송이 행해지도록 되어 있다.
이와 같이, 송전ㆍ폐열 프레임(24A 또는 24B)으로부터 공급되어, 도 9의 전력 입력계(84)의 수신부(84A)에서 수전한 전력은, 전력 변환부(84B)에서 전류로 변환된 후, A/D 변환ㆍ증폭부(84C)에서 A/D 변환 및 증폭되어, 커넥터(84D)를 통해서, 조동 스테이지 WRS1를 구동하는 구동 기구의 코일(예를 들면, 평면 모터의 전기자 유닛(130)을 구성하는 코일(3411~3444)이나, 자중 상쇄 기구(22A1~22A3)를 구성하는 보이스 코일 모터(78)의 고정자에 포함되는 코일이나, 미동 기구(140)에 포함되는 전기자 코일(56A~56D) 등)에 공급되도록 되어 있다. 또한, 전술한 액체 온도 조절계(86)를 구성하는 펠체 소자(86D)나 펌프(86B)에도 이 전류가 공급되도록 되어 있다. 또한, 웨이퍼 W1를 미동 스테이지 WFS1 위에서 보지하는 웨이퍼 홀더가 정전 흡착 타입의 웨이퍼 홀더인 경우에는, 상기 웨이퍼 홀더에 이 전류를 공급할 수 있다. 또한, 이 경우에는, 조동 스테이지 WRS1와 미동 스테이지 WFS1 사이의 전류 공급을, 전술한 무선으로의 전력 전송 방식으로 행하는 것으로 할 수 있다.
상기 신호 송신계(88)는 커넥터(88A)와, A/D 변환ㆍ증폭부(88B)와, 무선 신호 발생부(88C)와, 발신부(88D)를 포함하고 있다.
이에 대하여, 도 10에 도시되는 바와 같이, 한쪽의 송전ㆍ폐열 프레임(24A)에는 발신부(88D)에 대응한 수신부(188)가 마련되고, 다른쪽의 송전ㆍ폐열 프레임(24B)에는 수신부(288)가 마련되어 있다.
이들 신호 송신계(88) 및 수신부(188)(또는 288)에 의하면, 미동 스테이지 WFS1의 일부에 마련된 공간상 계측기 FM1 등의 센서에 있어서 계측된 계측 결과가, 신호 송신계(88)의 발신부(88D)로부터 수신부(188)(또는 288)에 무선으로 발신되도록 되어 있다. 이 경우, 발신부(88D)와 수신부(188)(또는 288) 사이의 신호 교환은, 예를 들면 적외선을 이용할 수도 있고, 기타 전파나 음파 등을 이용하는 것도 가능하다.
또한, 신호 송신계(88)를 송수신 가능한 구성으로 하고, 웨이퍼 스테이지 WST1에 대한 도시하지 않은 제어 장치로부터의 제어 신호를, 신호 송신계(88)와 수신부(188)(또는 288)를 통해 송신하도록 하는 것도 가능하다.
또한, 수신부(188)(288)는 송전ㆍ폐열 프레임(24A)(24B)의 Y축 방향 전역에 마련하지 않아도 좋고, 웨이퍼 스테이지 WST1에 있어서 공간상 계측 등을 행할 때에 송신부(88D)가 위치하는 범위에 마련해 놓으면 좋다.
상기 헤드부(90)는, 실제로는, 도 11에 도시되는 바와 같이, Y축 방향에 관한 위치 정보를 계측하기 위한 복수의 Y축 방향 계측용의 헤드(90y)와, X축 방향에 관한 위치 정보를 검출하기 위한 복수의 X축 방향 계측용의 헤드(90x)를 포함하고 있다.
상기 복수의 Y축 방향 계측용의 헤드(90y)는 X축 방향으로 소정 간격으로 마련되어 있고, 상기 X축 방향 계측용의 헤드(90x)는 헤드(90y)와 간섭하지 않는 위치에 소정 간격으로 마련되어 있다.
이에 대하여, 한쪽의 송전ㆍ폐열 프레임(24A)의 바닥면에는 스케일(190)이 마련되고, 다른쪽의 송전ㆍ폐열 프레임(24B)의 바닥면에는 스케일(290)이 마련되어 있다. 이들 스케일(190, 290)은 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B) 각각의 +Y측 단부 근방으로부터 중앙부 근방에 걸쳐서 마련된, X방향 및 Y방향으로 소정 주기로 형성된 이차원 격자이다.
이들 헤드부(90) 및 스케일(190, 290)에 의하면, 복수의 X축 방향 계측용 헤드 중에, 스케일(190 또는 290)과 대향하고 있는 헤드(90x)에 있어서, 웨이퍼 스테이지 WST1의 X축 방향 위치를 계측하는 것이 가능하고, 복수의 Y축 방향 계측용 헤드 중에, 스케일(190 또는 290)과 대향하고 있는 헤드(90y)에 있어서, 웨이퍼 스테이지 WST1의 Y축 방향 위치를 계측하는 것이 가능하다. 또한, 이웃하는 헤드(90x)끼리의 간격, 및 이웃하는 헤드(90y)끼리의 간격은, 동시에 스케일(190)(또는 290)을 이용하여 위치 계측을 실행할 수 있을 정도의 간격으로 설정되어 있다. 또한, 상기에서는 헤드부(90)를 구성하는 헤드를 복수 마련하는 경우에 대해서 설명했지만, 계측 범위를 커버할 수 있는 것이면, 헤드를 하나만 마련하는 것으로 해도 좋다.
도 2로 되돌아가서, 다른쪽의 웨이퍼 스테이지 WST2는 상술한 웨이퍼 스테이지 WST1와 마찬가지의 구성으로 되어 있다. 즉, 웨이퍼 스테이지 WST2는 조동 스테이지 WRS1와 마차가지의 조동 스테이지 WRS2와, 상기 조동 스테이지 WRS2 위의 일직선 위에 없는 3개소에 마련된 3개의 자중 상쇄 기구(22B1, 22B2, 22B3)를 사이에 두고 탑재된, 미동 스테이지 WFS1와 마찬가지의 미동 스테이지 WFS2를 구비하고 있다. 미동 스테이지 WFS2 상면에는, 공간상 계측기 FM2가 마련되어 있다. 또한, 조동 스테이지 WRS2와 미동 스테이지 WFS2 사이에는 전술한 미동 기구(140)와 마찬가지의 미동 기구가 마련되고, 조동 스테이지 WRS2의 +Y측 단부 근방에는, 전술한 수전ㆍ방열 아암(20A)과 마찬가지의 수전ㆍ방열 아암(20B)이 마련되어 있다. 이 수전ㆍ방열 아암(20B)에서도, 전술한 수전ㆍ방열 아암(20A)과 마찬가지로 하여, 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B) 사이에서, 웨이퍼 스테이지 WST2에 있어서 발생한 열의 교환, 무선에 의한 전력의 전송, 웨이퍼 스테이지 WST2 위의 공간상 계측기 FM2로 검출된 신호의 송수신, 및 웨이퍼 스테이지 WST2의 XY면 내의 위치 검출을 행할 수 있다.
다음에, 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2의 XY면 내의 위치를 검출하기 위한 간섭계 시스템에 대해서 설명한다.
간섭계 시스템은, 도 2에 도시되는 바와 같이, 투영 광학계 PO의 투영 중심을 통과하는 X축에 평행한 측장 빔을 조사하는 X축 간섭계(18A)와, 상기 투영 중심을 통과하는 Y축에 평행한 측장 빔을 조사하는 Y축 간섭계(16)와, 얼라이먼트계 ALG의 검출 중심을 통과하는 X축에 평행한 측장 빔을 조사하는 X축 간섭계(18B)를 포함하고 있다.
이와 같이 구성되는 간섭계 시스템에 의하면, 웨이퍼 스테이지 WST1와 웨이퍼 스테이지 WST2가 도 2에 도시되는 위치에 있는 경우에는, X축 간섭계(18A)로부터의 측장 빔이 웨이퍼 스테이지 WST1를 구성하는 미동 스테이지 WFS1의 경면 가공된 -X측의 반사면에 조사되고, Y축 간섭계(16)로부터의 측장 빔이 미동 스테이지 WFS1의 경면 가공된 -Y측의 반사면에 조사된다. 또한, X축 간섭계(18B)로부터의 측장 빔이 웨이퍼 스테이지 WST2를 구성하는 미동 스테이지 WFS2의 경면 가공된 -X측의 반사면에 조사된다. 또한, 미동 스테이지 WFS2의 경면 가공된 -Y측의 반사면에는, 도 2의 상태에서는 간섭계의 측장 빔은 조사되지 않는다.
또한, 웨이퍼 스테이지 WST1와 웨이퍼 스테이지 WST2의 위치 관계가 도 2와는 반대인 경우에는, 미동 스테이지 WFS2의 -X측의 반사면에 간섭계(18A)의 측장 빔이 조사되고, -Y측의 반사면에 간섭계(16)의 측장 빔이 조사되며, 미동 스테이지 WFS1의 -X측의 반사면에 간섭계(18B)의 측장 빔이 조사된다. 여기서, 간섭계(18A, 18B)는 측장 축을 복수 갖는 다축 간섭계이며, 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2의 X축 방향의 위치 정보의 계측 이외에, 롤링(Y축 둘레의 회전(θy회전)) 및 요잉(θz방향의 회전)의 계측이 가능하게 되어 있다. 또한, 간섭계(16)도 다축 간섭계이며, 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2의 Y축 방향의 위치 정보의 계측 이외에, 피칭(X축 둘레의 회전(θx회전)) 및 요잉(θz방향의 회전)의 계측이 가능하게 되어 있다.
도시하지 않은 제어 장치에서는, 후술하는 노광시에는, 간섭계(18A, 16)의 계측값에 근거하여, 미동 스테이지 WFS1(또는 WFS2)의 XY면 내의 위치를 고정밀도로 관리하고, 후술하는 얼라이먼트시(및 웨이퍼 교환시)에는, 간섭계(18B)의 계측값 및 전술한 헤드부(90)를 구성하는 Y축 방향 계측용의 헤드(90y)를 이용하여 미동 스테이지 WFS2(또는 WFS1)의 XY면 내의 위치를 고정밀도로 관리하도록 되어 있다.
그런데, 본 실시형태에서는, 조동 스테이지(WRS1, WRS2)를 구동하는 평면 모터를 사용하지 않을 때(베이스 BS의 반송시, 노광 장치의 조립시, 유지 보수시 등)에, 베이스 BS 상면을 덮은 상태로, 도 5에 도시되는 바와 같은 자속 누설 방지 플레이트(36)를 마련할 수 있다.
이 자속 누설 방지 플레이트(36)는 비자성체 부재로 이루어지고, 자석 유닛(30)으로부터 발생하는 자속이 외부에 영향을 주지 않도록 하기 위한 플레이트로서, 도 5에 도시되는 바와 같이, 자석 유닛(30)이 형성하는 자기 회로를 덮는 것이 가능한 정도의 두께를 갖고 있다.
이와 같이 자속 누설 방지 플레이트(36)를 마련함으로써, 평면 모터를 사용하지 않을 때에, 작업자가 사용하는 공구 등이 자석 유닛(30)으로 급격히 끌어당겨지는 사태의 발생을 방지할 수 있고, 또한, 베이스 메이커 등의 의료 기기 등으로의 자속에 의한 영향이나, 베이스를 반송할 때에 있어서의 노광 장치에 사용되는 다른 장치로의 자속에 의한 영향을 회피하는 것이 가능해진다.
다음에, 본 실시형태의 노광 장치(10)에서 실시되는, 한쪽의 웨이퍼 스테이지 위의 웨이퍼에 대한 노광 동작과, 다른쪽의 웨이퍼 스테이지 위의 웨이퍼에 대한 얼라이먼트 동작 등의 병행 처리 동작을 포함하는, 일련의 동작에 대해서, 도 2 및 도 12(A)~도 13(B)에 근거하여 설명한다.
도 2에는, 웨이퍼 스테이지 WST1 위의 웨이퍼 W1에 대하여 노광 동작이 행해지는 것과 병행하여, 웨이퍼 스테이지 WST2 위의 웨이퍼 W2에 대하여 웨이퍼 얼라이먼트 동작이 행해지고 있는 상태가 도시되어 있다.
이 도 2에 앞서서, 소정의 로딩 포지션에 웨이퍼 스테이지 WST2가 있을 때에, 도시하지 않은 웨이퍼 로더에 의해서, 웨이퍼 스테이지 WST2 위에 탑재되어 있었던 노광 완료된 웨이퍼의 웨이퍼 스테이지 WST2 위로부터의 언로드(unload) 및 새로운 웨이퍼 W2의 웨이퍼 스테이지 WST2 위로의 로드(즉, 웨이퍼 교환)가 행해지고 있다.
그리고, 도시하지 않은 제어 장치는 간섭계(18B)의 계측값에 근거하여 웨이퍼 스테이지 WST2의 X위치를 관리함과 아울러, 웨이퍼 스테이지 WST2 위에 마련된 복수의 Y축 방향 위치 계측용의 헤드(90y) 중, 스케일(190 또는 290) 중 어느 하나에 대향하고 있는 헤드를 이용하여 계측되는 계측값에 근거하여 웨이퍼 스테이지 WST2의 Y위치를 관리하면서, 얼라이먼트계 ALG를 이용하여, 웨이퍼 W2 위의 특정한 복수의 샷 영역(샘플 샷 영역)에 부설된 얼라이먼트 마크(샘플 마크)의 위치 정보를 검출한다.
이어서, 제어 장치는, 그 검출 결과와 그 특정한 샷 영역의 설계상의 위치 좌표에 근거하여, 예컨대 일본 특허 공개 소화 제61-44429호 공보 등에 개시되는 최소 제곱법을 이용한 통계 연산에 의해 웨이퍼 W2 위의 모든 샷 영역의 배열 좌표를 구하는 EGA(인핸스드ㆍ글로벌ㆍ얼라이먼트)를 실행한다. 또한, 이 EGA 이전에, 제어 장치는 공간상 계측기 FM2를 이용한 베이스 라인 계측을 행할 수도 있다. 여기서, 공간상 계측기 FM2의 계측 결과는 수전ㆍ방열 아암(20B)에 마련된 송신부로부터 송전ㆍ폐열 프레임(24A 또는 24B)에 마련된 수신부(188 또는 288)에 무선으로 송신된다.
또한, 상기한 웨이퍼 교환, 얼라이먼트 동작시, 제어 장치는 간섭계(18B), 헤드(90y)(스케일(190 또는 290))에 의한 검출 결과에 근거하여, 조동 스테이지 WRS2를 전술한 평면 모터를 통해서 롱 스트로크로 구동함과 아울러, 미동 스테이지 WFS2를 미동 기구 및 자중 상쇄 기구(22B1~22B3)를 통해서 미소 구동한다.
이러한 웨이퍼 교환, 얼라이먼트와 병행하여, 웨이퍼 스테이지 WST1 측에서는, 이미 실시된 웨이퍼 얼라이먼트 결과에 근거하여 웨이퍼 스테이지 WST1 위에 탑재된 웨이퍼 W1 위의 각 샷 영역의 노광을 위한 가속 개시 위치에 웨이퍼 스테이지 WST1를 이동시키는 샷간 스텝핑 동작과, 레티클 R(레티클 스테이지 RST)과 웨이퍼 W1(웨이퍼 스테이지 WST1)를 Y축 방향으로 상대 주사하여 레티클 R에 형성된 패턴을 웨이퍼 W1 위의 샷 영역에 투영 광학계 PO를 통해서 전사하는 주사 노광 동작을 반복하는, 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식의 노광 동작이 행해진다.
상기의 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식의 노광 동작중, 제어 장치는 조동 스테이지 WRS1를 전술한 평면 모터를 통해서 롱 스트로크로 구동함과 아울러, 미동 스테이지 WFS1를 미동 기구(140) 및 자중 상쇄 기구(22A1~22A3)를 통해서 조동 스테이지 WRS1에 대하여 상대적으로 X, Y, Z, θx, θy, θz방향에 관하여 미소 구동한다. 물론, Z, θx, θy방향의 구동에 있어서는, 전술한 웨이퍼 포커스 센서의 계측 결과가 고려된다.
또한, 이 노광 동작 그 자체의 순서 등은 통상의 스캐닝ㆍ스텝퍼와 마찬가지이기 때문에, 그 이상의 상세한 설명은 생략한다.
상술한 웨이퍼 스테이지 WST2 위의 웨이퍼 W2에 대한 웨이퍼 얼라이먼트 동작과, 웨이퍼 스테이지 WST1 위의 웨이퍼 W1에 대한 노광 동작에서는, 통상은, 웨이퍼 얼라이먼트 동작인 쪽이 먼저 종료한다. 그래서, 제어 장치는 웨이퍼 얼라이먼트의 종료 후, 평면 모터를 통해서 웨이퍼 스테이지 WST2를 -Y방향 및 -X방향으로 구동한다. 그리고, 웨이퍼 스테이지 WST2를 소정의 대기 위치(도 12(A)에 도시되는 웨이퍼 스테이지 WST2의 위치)로 이동시키고, 그 위치에서 대기시킨다.
그 후, 웨이퍼 스테이지 WST1 위의 웨이퍼 W1에 대한 노광 동작이 종료하면, 제어 장치는 평면 모터를 통해서 웨이퍼 스테이지 WST1를 +X방향 및 +Y방향으로 이동시킨다. 도 12(B)에는, 웨이퍼 스테이지 WST1의 -X측의 반사면, -Y측의 반사면에 간섭계(18A, 16)로부터의 측장 빔이 쏘여지지 않게 되는 직전의 상태가 나타내어져 있다. 이 상태에서, 헤드(90x)의 어느 하나 및 헤드(90y)의 어느 하나가 스케일(290)에 대향한 상태로 되기 때문에, 제어 장치는 웨이퍼 스테이지 WST1의 위치 계측을 간섭계(18A, 16)로부터 헤드(90x, 90y)로 전환해 둔다. 그리고, 웨이퍼 스테이지 WST1의 -Y측의 반사면에 대하여 간섭계(16)로부터의 측장 빔이 쏘여지지 않게 된 단계에서, 웨이퍼 스테이지 WST2의 -Y측의 반사면에 간섭계(16)로부터의 측장 빔이 쏘이도록 되기 때문에, 제어 장치는 이 단계에서 웨이퍼 스테이지 WST2의 Y축 방향 위치의 계측을 간섭계(16)로 전환해 둔다.
이어서, 제어 장치는, 도 13(A)에 도시되는 바와 같이, 간섭계(16)에 의한 Y축 방향에 관한 계측 결과와 헤드(90x)에 의한 X축 방향에 관한 계측 결과에 근거하여, 웨이퍼 스테이지 WST2를 평면 모터를 통해서 투영 광학계 PO의 바로 아래로 이동시킨다. 이러한 이동하는 동안에, 미동 스테이지 WFS2의 -X측의 반사면에 간섭계(18A)로부터의 측장 빔이 조사되기 때문에, 웨이퍼 스테이지 WST2의 X축 방향에 관한 위치 계측을 헤드(90x)로부터 간섭계(18A)로 전환한다.
한편, 웨이퍼 스테이지 WST1 측에서는, 도 12(B)에 표시되는 위치에서, 간섭계(18A, 16)로부터, X축 방향 계측용의 헤드(90x)와 Y축 방향 계측용의 헤드(90y)에 의한 계측으로 전환하고 있기 때문에, 스케일(290)에 대향하는 헤드(90x)와 스케일(290)을 이용하여 웨이퍼 스테이지 WST1의 X축 방향의 위치를 계측함과 아울러, 스케일(290)에 대향하는 헤드(90y)와 스케일(290)을 이용하여 웨이퍼 스테이지 WST1의 Y축 방향의 위치를 계측하면서, 웨이퍼 스테이지 WST1를 +Y 방향으로 이동시킨다.
그리고, 도 13(A)에 도시되는 바와 같이, 미동 스테이지 WFS1의 -X측의 반사면에 간섭계(18B)의 측장 빔이 조사된 단계에서, Y축 방향에 관한 계측을 간섭계(18B)로 전환하여, 도 13(B)에 표시되는 위치(웨이퍼 교환 위치)까지 웨이퍼 스테이지 WST1를 이동한다.
그리고, 그 후는, 웨이퍼 스테이지 WST2 측에서는, 전술한 웨이퍼 W1와 마찬가지로 하여, 웨이퍼 W2에 대한 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식의 노광 동작이 행해지고, 웨이퍼 스테이지 WST1 측에서는, 전술한 것과 마찬가지로, 웨이퍼 교환 및 웨이퍼 얼라이먼트 동작이 실행된다.
이렇게 하여, 본 실시형태의 노광 장치(10)에서는, 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2의 교환을 행하면서, 한쪽의 웨이퍼 스테이지 위의 웨이퍼에 대한 노광 동작과, 다른쪽의 웨이퍼 스테이지 위에서의 웨이퍼 교환 및 웨이퍼 얼라이먼트 동작이 동시 병행 처리로 실시된다.
본 실시형태에서는, 상기 병행 처리중에 있어서, 웨이퍼 스테이지 WST1의 수전ㆍ방열 아암(20A)의 상면과, 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)의 적어도 한쪽의 하면이 대향한 상태가 유지되어 있기 때문에, 상기 대향한 부분에 있어서, 웨이퍼 스테이지 WST1로의 전력의 공급이나, 웨이퍼 스테이지 WST1에서 발생한 열의 교환이나, 신호의 송수신을 행하는 것이 가능하게 되어 있다.
또한, 웨이퍼 스테이지 WST2에 있어서도, 웨이퍼 스테이지 WST1와 마찬가지로, 수전ㆍ방열 아암(20B)의 상면과, 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)의 적어도 한쪽의 하면이 대향하고 있기 때문에, 상기 대향한 부분에 있어서, 웨이퍼 스테이지 WST2로의 전력의 공급이나, 웨이퍼 스테이지 WST2에서 발생한 열의 교환이나, 신호의 송수신을 행하는 것이 가능하게 되어 있다.
이상 구체적으로 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)이 웨이퍼 스테이지 WST1(WST2)의 방열부(86E)로부터 복사한 열을 상시 흡수할 수 있기 때문에, 웨이퍼 스테이지 WST1(WST2)에 있어서 발생하는 열에 의한 노광 정밀도에 대한 영향을 억제하는 것이 가능해진다. 이 경우, 종래와 같이, 웨이퍼 스테이지 WST1(WST2)에 냉매를 공급하는 배관(튜브)을 외부로부터 접속할 필요가 없기 때문에, 배관의 장력에 의한 웨이퍼 스테이지 WST1(WST2)의 이동 정밀도의 저하를 방지할 수 있고, 이 점에서도 노광 정밀도를 고정밀도로 유지하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2에 무선으로 전력이 입력되는 전력 입력계(84)가 마련됨과 아울러, 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)에는, 전력 입력계의 수신부(84A)를 향해서 무선으로 전력을 출력하는 송신부(184, 284)가 마련되어 있기 때문에, 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2 및 구성 각부를 구동하는 구동 기구에 전류를 공급하기 위한 배선을 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2에 외부로부터 접속하지 않아도 좋아서, 배선의 장력에 의한 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2의 이동 정밀도의 저하를 방지하는 것이 가능해진다. 이 점에서도 노광 정밀도의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2에, 이 스테이지에 마련된 계측기(예를 들면, 공간상 계측기FM1, FM2)로부터 출력된 신호를 무선으로 발신하는 발신부(88D), 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)에 발신부(88D)로부터의 신호를 수신하는 수신부(188, 288)가 마련되어 있기 때문에, 검출기로부터 출력된 신호를 취출하기 위한 배선을 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2의 외부로부터 접속할 필요가 없다. 따라서, 이 경우에도, 종래와 같은 배선의 장력에 의한 스테이지의 이동 정밀도의 저하를 방지하는 것이 가능해지고, 나아가서는 노광 정밀도의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 상기한 바와 같이 고정밀도의 위치 결정이 가능한 웨이퍼 스테이지를 2개 구비하고 있고, 2개의 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2가 투영 광학계 PO 직하(노광 위치)와 얼라이먼트계 ALG 직하(얼라이먼트 위치) 사이를 이동하기 때문에, 웨이퍼의 노광 동작과 웨이퍼의 얼라이먼트 동작을 병행하여 실행할 수 있다. 따라서, 고정밀도의 노광을 높은 스루풋으로 행하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 웨이퍼 스테이지 WST1(WST2)가 조동 스테이지 WRS1(WRS2)와 미동 스테이지 WFS1(WFS2)를 구비하고 있고, 평면 모터, 미동 기구(140), 자중 상쇄 기구(22A1~22A3)(22B1~22B3)를 구성하는 보이스 코일 모터의 전부에 있어서 코일 측이 조동 스테이지 WRS1(WRS2) 측에 마련되어 있기 때문에, 미동 스테이지 WFS1(WFS2)에 대하여 구동용의 전류를 공급하기 위한 배선을 접속할 필요가 없다. 따라서, 고정밀도의 위치 결정 정밀도가 요구되는 미동 스테이지에 조동 스테이지로부터 배선이 접속되지 않기 때문에, 보다 고정밀도인 웨이퍼의 위치 결정을 실현하는 것이 가능하다. 또한, 코일이 조동 스테이지 측에만 마련되어 있는 것에 의해, 냉매의 공급을 조동 스테이지 측에만 실행하면 되기 때문에, 조동 스테이지와 미동 스테이지 사이에 냉매 공급용의 배관을 설치할 필요가 없고, 이 점에서도 고정밀도인 웨이퍼의 위치 결정을 실현하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시형태에서는, 미동 기구(140)를 구성하는 보이스 코일 모터 각각이 X축 및 Y축에 45° 교차하는 방향의 구동력을 발생하고, 그들 구동력의 합력에 의해 미동 스테이지(WFS1, WFS2)가 X축, Y축 방향으로 구동되도록 되어 있다. 따라서, 단순히 X축 방향의 구동력을 발생하는 보이스 코일 모터나 Y축 방향의 구동력을 발생하는 보이스 코일 모터를 이용하는 경우와 비교하여, 하나의 보이스 코일 모터로 소비되는 전류를 억제할 수 있다. 따라서, 모터에 있어서의 발열을 억제할 수 있기 때문에, 발열에 기인하는 노광 정밀도의 저하를 억제하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시형태에서는, 베이스 BS 위에 보호 플레이트(26)가 마련되어 있기 때문에, 평면 모터의 전기자 유닛(130)을 구성하는 코일로의 전류 공급을 정지했을 때에, 웨이퍼 스테이지가 베이스 BS 위에 낙하한 경우에 있어서의 베이스 BS 위의 영구 자석의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 헤드(90x, 90y)와 스케일(190, 290)을 마련하여, 간섭계에 의한 측장 빔이 쏘여지지 않는 부분에서의 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2의 계측을 실행하는 것으로 하고 있기 때문에, 상기 실시형태와 같이 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2가 투영 광학계 PO 직하와 얼라이먼트계 ALG 직하 사이에서 이동하는 경우이더라도, 도 2와 같은 간섭계 배치로 충분히, 간섭계의 수를 경감하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지 WST1(WST2) 내에 냉매를 순환하는 냉각 관로(202)가 접속되는 액체 온도 조절계(86)에 마련된 방열부(86E)에 있어서, 웨이퍼 스테이지 WST1(WST2)로부터 발생한 열을 복사하는 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 냉각 관로(202)나 방열부(86E) 등을 마련하지 않고서, 웨이퍼 스테이지 WST1(WST2)로부터 직접 복사하는 열을, 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)이 흡수하는 것으로 해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)으로서, X축 방향에 관하여 폭이 좁은 판형상의 부재를 이용했지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 노광이나 얼라이먼트시에 방해되지 않으면, 그 크기(X축 방향에 관한 폭)를 크게 하는 것도 가능하다. 이 경우, 방열부(86E)의 면적을 작게 하여(국소적으로 하여), 송전ㆍ폐열 프레임을 베이스 BS 상면과 거의 동일 면적으로 할 수도 있다. 또한, 송전ㆍ폐열 프레임은 천장 측(웨이퍼 스테이지 WST의 위쪽)에 마련하는 경우에 한정되지 않고, 마루면 측(웨이퍼 스테이지 WST의 아래쪽)에 마련하고, 방열부(86E)를 웨이퍼 스테이지 WST의 하면 측에 마련하는 것으로 해도 좋다. 또한, 상기 실시형태에 있어서의 2개의 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)을 일체화한 격자 형상의 송전ㆍ폐열 프레임을 채용하는 것으로 해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)의 폐열부(186, 286)에 냉매를 공급하여 폐열부(186, 286)를 냉각하는 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 폐열부에 펠체 소자 등의 냉각 기구를 마련하는 것으로 해도 좋다. 또한, 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)의 폐열부(186, 286)가, 방열부로부터 복사하는 열을 흡수한다고 하는 것에만 착안하면, 냉매를 공급하지 않아도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)의 어느 하나가 폐열부(186, 286)와 상시 대치(대향)하고 있는 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 폐열부(186, 286)로부터 복사한 열이 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)에 흡수되는 것이면, 다소 대향한 상태로부터 벗어나는 일이 있더라도 좋다. 즉, 상기 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지 WST의 Y축 방향의 이동 범위의 전체 범위에 걸쳐서, 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)이 마련되는 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 웨이퍼 스테이지 WST의 Y축 방향의 이동 범위보다 작은 범위에 걸쳐서, 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)이 마련되어 있어도 좋다. 이 경우, 복사한 열을 상시 흡수하는 경우에 한정되지 않고, 예컨대, 단시간 동안 열을 흡수하지 않을 때가 존재해도 좋다. 구체적으로는, 예컨대 적어도, 웨이퍼 스테이지 WST1(WST2) 위의 웨이퍼에 대하여 노광을 행할 때에 웨이퍼 스테이지 WST1(WST2)가 이동하는 범위에서, 방전ㆍ폐열 프레임(24A)(24B)과 폐열부(186)(286)이 대향하도록 할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)이 Y축 방향으로 연장되고, 수전ㆍ방열 아암(20A, 20B)이 X축 방향으로 연장되어 있는 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)이 X축 방향으로 연장되고, 수전ㆍ방열 아암(20A, 20B)이 Y축 방향으로 연장되어 있어도 좋다. 또한, X, Y축 방향에 한정되지 않고, 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)과 수전ㆍ방열 아암(20A, 20B)의 한쪽이 XY면 내의 소정 방향으로 연장되고, 다른쪽이 상기 소정 방향으로 XY면 내에서 교차하는 방향으로 연장되어 있으면 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 평면 모터의 전기자 유닛을 웨이퍼 스테이지 측에 마련하는 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고 베이스 BS 측에 전기자 유닛을 마련하고, 웨이퍼 스테이지 측에 자석 유닛을 마련하는 것으로 해도 좋다. 또한, 상기 실시형태에서는, 미동 기구(140), 자중 상쇄 기구(22A1~22A3)(22B1~22B3)를 구성하는 보이스 코일 모터의 전부에 있어서 코일 측이 조동 스테이지 WRS1(WRS2) 측에 마련되는 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 조동 스테이지와 미동 스테이지 사이에 배선을 마련해도 미동 스테이지의 이동에 영향을 주지 않을 경우에는, 미동 스테이지 측에 코일을 마련하는 것으로 해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 송전ㆍ폐열 프레임(24A, 24B)과 수전ㆍ방열 아암(20A, 20B) 사이에서, 전력의 무선 전송, 열의 교환, 검출기로부터의 검출 신호의 송수신, 및 간섭계로부터의 측장 빔이 조사되지 않을 때의 위치 계측을 행하는 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 상기 중 적어도 하나만을 실행하도록 해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 자속 누설 방지 플레이트(36)로서, 도 5에 도시되는 바와 같은 두꺼운 플레이트를 이용하는 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 박판 형상의 플레이트를 채용하여, 상기 플레이트를 스페이서 부재를 사이에 두고 그 상면의 높이가 도 5의 자속 누설 방지 플레이트(36)의 상면의 높이와 동일 높이로 되도록 베이스 BS 위쪽에 마련하는 것으로 해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 간섭계 시스템과 인코더(헤드부(90)와 스케일(190, 290))를 병용하여 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2의 위치 계측을 행하는 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 간섭계 시스템을 구성하는 간섭계를 늘림으로써, 간섭계 시스템만으로 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2의 위치 계측을 행해도 좋고, 반대로, 인코더만으로 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2의 위치 계측을 행해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 미동 장치(140)를 구성하는 가동자(50)에 있어서, 자석 유닛(52A와 52C)이 늘어서는 방향, 및 자석 유닛(52B와 52D)가 늘어서는 방향이, X축 및 Y축에 대하여 45° 경사하는 방향으로 되어 있는 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 자석 유닛(52A와 52C)이 늘어서는 방향, 및 자석 유닛(52B와 52D)이 늘어서는 방향이, XY면 내에서 X축 및 Y축에 교차하는 방향이면, 그 각도는 상관없다. 또한, 상기 실시형태에서는, 미동 장치(140)를 구성하는 보이스 코일 모터 각각이, XY면 내에서 X축 및 Y축에 대하여 45° 경사하는 방향의 구동력을 발생하는 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 각각의 구동력이 XY면 내에서 X축 및 Y축에 대하여 교차하는 방향으로 발생하는 것이면, 그 각도는 상관없다.
또한, 상기 실시형태에서는, 베이스 BS의 상면에, 자석 유닛(30)을 위쪽으로부터 덮은 상태에서, 비자성체로 이루어지는 보호 플레이트(26)를 마련하는 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2의 하면에 보호 플레이트를 마련하는 것으로 해도 좋다. 이 보호 플레이트에 의해, 상기 실시형태의 보호 플레이트(26)와 마찬가지로, 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2와, 영구 자석(28N, 28S, 32)의 직접적인 접촉을 방지하여, 영구 자석(28N, 28S, 32)의 손상을 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지를 2개 갖는 웨이퍼 스테이지 장치에 본 발명을 적용한 경우에 대해서 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되는 것이 아니라, 웨이퍼 스테이지를 하나만 갖는 웨이퍼 스테이지 장치에 본 발명을 적용하는 것도 가능하고, 웨이퍼 스테이지를 3개 이상 갖는 웨이퍼 스테이지 장치에 본 발명을 적용하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시형태에서는, 얼라이먼트계 ALG를 하나만 구비하는 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 얼라이먼트계 ALG를 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2에 대응하여 2개 구비하는 구성을 채용하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시형태의 웨이퍼 포커스 센서 대신에, 투영 광학계 PO를 보지하는 바디에 면형상 검출 장치를 마련하는 것으로 해도 좋다. 이 면형상 검출 장치로서는, 웨이퍼에 대하여, 예컨대 웨이퍼의 직경보다 긴 라인 형상의 빔을 경사 입사시키는 조사계와, 이 조사계에 의해 조사된 빔의 반사광을 수광하는 검출기, 예컨대 일차원 CCD 센서 또는 라인 센서 등을 갖는 수광계를 포함하여 구성되어 있다. 따라서, 공지된 다점 AF계의 검출 원리와 동일한 원리로, 복수의 점형상의 조사 영역을 계측점으로 하여, 각 계측점에서의 웨이퍼의 Z위치(웨이퍼가 이동하는 소정면(XY평면)과 수직한 Z축 방향에 관한 위치 정보)를 검출할 수 있다. 이 경우, 노광 개시 전에, 이 면형상 검출 장치의 조사 영역을 웨이퍼가 통과할 때에, 간섭계 시스템 또는 헤드부(90)에 의한 계측값(웨이퍼의 위치)과, 상기 검출 장치에 의한 검출 결과에 근거하여 웨이퍼 표면의 Z위치 정보의 분포를 산출하고, 노광 동작시에는, 상기 산출 결과에 근거하여, 웨이퍼 스테이지의 Z축 방향에 관한 위치ㆍ자세를 제어한다고 할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2를 롱 스트로크로 구동하는 구동 장치로서 평면 모터를 이용하는 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 리니어 모터를 이용하는 것으로 해도 좋다.
또한, 상기 실시형태의 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2는 배선 및 배관이 접속되어 있지 않지만, 고장 등의 비상시에 있어서, 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2로의 직접적인 전력 공급 등을 행할 수 있도록, 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2의 일부에 배선ㆍ배관 포트를 마련해 놓을 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는 웨이퍼 스테이지 WST1, WST2에 미동 기구(140), 및 자중 상쇄 기구(22A1~22A3, 22B1~22B3)를 마련하는 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 어느 한쪽을 마련하거나, 또는 이들 미동 기구나 자중 상쇄 기구 대신에, 통상 사용되는 보이스 코일 모터를 마련하는 것으로 해도 좋다. 이 경우의 보이스 코일 모터로서는, 무빙 마그넷형의 보이스 코일 모터 및 무빙 코일형의 보이스 코일 모터 모두 채용 가능하지만, 상기 실시형태에서 설명한 바와 같이 배선을 끌어당기지 않는다고 하는 관점에서는 무빙 마그넷형의 보이스 코일 모터를 채용할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는 웨이퍼 스테이지 장치에 본 발명의 이동체 장치가 채용된 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 레티클 스테이지 RST 측에 본 발명의 스테이지 장치를 채용하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시형태에서는, 웨이퍼 표면을 수평면(XY면)과 평행하게 보지하는 웨이퍼 스테이지에 본 발명을 채용한 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 웨이퍼 표면을 XY면과 직교하는 면에 거의 평행하게 보지하는 웨이퍼 스테이지(종형 스테이지)에 본 발명을 채용하는 것도 가능하다.
또한, 국제 공개 제2004/53955호 팜플렛에 개시되는 액침 노광 장치에 본 발명을 적용하는 것도 가능하다. 또한, 상기 실시형태의 노광 장치는, 예컨대 국제 공개 제2005/074014호 팜플렛 등에 개시되어 있는 바와 같이, 웨이퍼 스테이지와는 별도로 계측 스테이지를 구비하는 것이더라도 좋다. 이 경우, 본 발명의 이동체 장치를, 웨이퍼 스테이지 WST와 함께, 또는 웨이퍼 스테이지 WST 대신에, 계측 스테이지(MST)에 채용하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시형태에서는, 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식 등의 주사형 노광 장치에 본 발명이 적용된 경우에 대해서 설명했지만, 본 발명의 적용 범위가 이것에 한정되지 않는 것은 물론이다. 즉 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트 방식의 투영 노광 장치, 또한, 스텝ㆍ앤드ㆍ스티치 방식의 노광 장치, 또는 프록시미티 방식의 노광 장치, 미러 프로젝션ㆍ얼라이너 등에도 본 발명은 적용할 수 있다.
노광 장치의 용도로서는 반도체 제조용의 노광 장치에 한정되지 않고, 예컨대, 각형(角形)의 유리 플레이트에 액정 표시 소자 패턴을 전사하는 액정용의 노광 장치나, 유기 EL, 박막 자기 헤드, 촬상 소자(CCD 등), 마이크로 머신 및 DNA 칩 등을 제조하기 위한 노광 장치에도 널리 적용할 수 있다. 또한, 반도체 소자 등의 마이크로 디바이스뿐만 아니라, 광 노광 장치, EUV 노광 장치, X선 노광 장치, 및 전자선 노광 장치 등에서 사용되는 레티클 또는 마스크를 제조하기 위해서, 유리 기판 또는 실리콘 웨이퍼 등에 회로 패턴을 전사하는 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 노광광으로서 파장 11nm의 EUV광을 이용하는 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 노광광으로서 파장 13nm의 EUV광을 이용해도 좋다. 이 경우에는, 파장 13nm의 EUV광에 대하여 약 70%의 반사율을 확보하기 때문에, 각 미러의 반사막으로서 몰리브덴 Mo와 규소 Si를 교대로 적층한 다층막을 이용할 필요가 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 노광 광원으로서 SOR(Synchrotron Orbital Radiation)을 이용하는 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 레이저 여기 플라즈마 광원, 베타트론 광원, 방전 광원, X선 레이저 등의 어떤 것을 이용해도 좋다.
또한, 상기 실시형태의 노광 장치에서는, 노광 광으로서 파장 100nm 이하의 광을 이용하는 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 파장 100nm 이상의 광(ArF 엑시머 레이저광(파장 193nm), KrF 엑시머 레이저광(파장 248nm), F2 레이저광(파장 157nm), Ar2 레이저광(파장 126nm), Kr2 레이저광(파장 146nm) 등의 펄스 레이저광이나, 초고압 수은 램프로부터의 g선(파장 436nm), i선(파장 365nm) 등의 휘선 등)을 이용하는 것도 가능하다. 또한, 투영 광학계는 축소계뿐만 아니라 등배 및 확대계 중 어떤 것이더라도 좋다. 또한, 투영 광학계로서는, 반사 광학 소자만으로 이루어지는 반사형의 투영 광학계에 한정되지 않고, 반사 광학 소자와 굴절 광학 소자를 갖는 반사 굴절형(카타디옵트릭계(catadioptric system))의 투영 광학계나, 굴절 광학 소자만을 갖는 굴절형의 투영 광학계를 이용하는 것도 가능하다.
또한, 전자선 또는 이온빔 등의 하전 입자선을 이용하는 노광 장치에도 본 발명은 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는, 광투과성의 기판 위에 소정의 차광 패턴(또는 위상 패턴ㆍ감광 패턴)을 형성한 광투과형 마스크(레티클)를 이용했지만, 이 레티클 대신에, 예컨대 미국 특허 제6,778,257호 명세서에 개시되어 있는 바와 같이, 노광해야 할 패턴의 전자 데이터에 근거하여, 투과 패턴 또는 반사 패턴, 또는 발광 패턴을 형성하는 전자 마스크(또는 가변 성형 마스크, 예를 들면 비발광형 화상 표시 소자(공간광 변조기라고도 불림)의 일종인 DMD(Digital Micro-mirror Device) 등을 포함함)를 이용해도 좋다. 이러한 가변 성형 마스크를 이용하는 경우에는, 전술한 얼라이먼트 마크의 검출 결과를 고려하여, 웨이퍼 위의 복수의 구획 영역 중, 얼라이먼트 마크 검출시에 노광하고 있었던 샷 영역보다 뒤에 노광이 행해지는 적어도 하나의 다른 샷 영역의 노광시에, 전자 데이터에 근거하여 형성해야 할, 투과 패턴 또는 반사 패턴을 변화시킴으로써, 웨이퍼와 패턴 상(像)과의 상대 위치 제어를 행해도 좋다.
또한, 국제 공개 제2001/035168호 팜플렛에 개시되어 있는 바와 같이, 간섭 줄무늬를 웨이퍼 위에 형성함으로써, 웨이퍼 위에 라인ㆍ앤드ㆍ스페이스 패턴을 형성하는 노광 장치(리소그래피 시스템)에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 예컨대 일본 특허 공표 제2004-519850호 공보(대응 미국 특허 제6,611,316호 명세서)에 개시되어 있는 바와 같이, 2개의 레티클 패턴을 투영 광학계를 통해서 웨이퍼 위에서 합성하여, 1회의 스캔 노광에 의해서 웨이퍼 위의 하나의 샷 영역을 거의 동시에 이중 노광하는 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 본 국제 출원에서 지정한 지정국(또는 선택한 선택국)의 국내 법령이 허용하는 한에 있어서, 상술한 각종 공보, 국제 공개 팜플렛, 및 미국 특허 명세서에 있어서의 개시를 원용하여, 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
또한, 물체 위에 패턴을 형성하는 장치는 전술한 노광 장치(리소그래피 시스템)에 한정되지 않고, 예컨대 잉크젯 방식으로 물체 위에 패턴을 형성하는 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서 패턴을 형성해야 할 물체(에너지빔이 조사되는 노광 대상의 물체)는 웨이퍼에 한정되는 것이 아니라, 유리 플레이트, 세라믹 기판, 또는 마스크 블랭크스 등, 다른 물체이더라도 좋다.
또한, 상기 실시형태의 노광 장치는, 본원 청구범위에 기재된 각 구성요소를 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 기계 시스템에 대해서는 기계적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 전기 시스템에 대해서는 전기적 정밀도를 달성하기 위한 조정이 행해진다. 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치로의 조립 공정은, 각종 서브 시스템 상호의, 기계적 접속, 전기 회로의 배선 접속, 기압 회로의 배관 접속 등이 포함된다. 이 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치로의 조립 공정 전에, 각 서브 시스템 개개의 조립 공정이 있는 것은 말할 필요도 없다. 각종 서브 시스템의 노광 장치로의 조립 공정이 종료하면, 총합 조정이 행해져, 노광 장치 전체로서의 각종 정밀도가 확보된다. 또한, 노광 장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린 룸에서 행하는 것이 바람직하다.
또한, 반도체 디바이스는 디바이스의 기능ㆍ성능 설계를 행하는 스텝, 이 설계 스텝에 기초를 둔 레티클을 제작하는 스텝, 실리콘 재료로 웨이퍼를 제작하는 스텝, 전술한 조정 방법에 의해 패턴의 전사 특성이 조정되는 상기 실시형태의 노광 장치에서, 마스크에 형성된 패턴을 감광 물체 위에 전사하는 리소그래피 스텝, 디바이스 조립 스텝(다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함함), 검사 스텝 등을 거쳐서 제조된다. 이 경우, 리소그래피 스텝에서, 패턴의 전사 특성이 조정되는 상기 실시형태의 노광 장치가 사용되기 때문에, 고집적도의 디바이스의 생산성을 향상하는 것이 가능하다.
[산업상 이용 가능성]
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 이동체 장치 및 미동체는 노광 장치에서 이용하기에 적합하다. 또한, 본 발명의 노광 장치 및 노광 방법은 물체를 노광하여, 상기 물체에 패턴을 형성하기에 적합하다. 또한, 본 발명의 디바이스 제조 방법은 마이크로 디바이스의 제조에 적합하다.

Claims (15)

  1. 이동체와,
    상기 이동체에 대하여, 비접촉 상태로 지지된 미동체와,
    상기 이동체에 마련된 4개의 전기자 코일과, 상기 미동체에 마련되고, 상기 4개의 전기자 코일과 협동하여 구동력을 발생하는 자석 유닛을 갖는 구동 기구
    를 구비하는 이동체 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자석 유닛은, 상기 4개의 전기자 코일 중 어느 하나를 사이에 두고서 대향하는 적어도 1쌍의 자석을 포함하고,
    상기 쌍을 이루는 자석끼리의 대향하는 부분이 반대 극성인
    이동체 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 기구는, 상기 4개의 코일에 선택적으로 전류를 공급함으로써, 상기 미동체에 이차원면 내에서의 병진 구동력 및 상기 이차원면 내에서의 회전 구동력 중 적어도 한쪽을 작용시키는 이동체 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동체에 마련되고, 상기 미동체의 자중을 지지하는 자중 상쇄 기구를 더 구비하는 이동체 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 미동체와 상기 자중 상쇄 기구 사이는 비접촉 상태인 이동체 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 자중 상쇄 기구는, 상기 미동체에 대하여, 이차원면에 수직 방향으로 이동하는 힘, 및 상기 이차원면에 경사하는 방향으로 이동하는 힘을 작용시키는 이동체 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 미동체는 상기 이동체의 연직 방향 위쪽에 배치되어 있는 이동체 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동체를 구동하는 평면 모터를 더 구비하는 이동체 장치.
  9. 이동체에 대하여, 미소 구동 가능하게 지지되는 미동체로서,
    상기 이동체에 대하여, 비접촉 상태로 지지되는 미동체 본체와,
    상기 미동체 본체에 마련되고, 상기 이동체에 마련된 4개의 전기자 코일과 협동하여 구동력을 발생하는 자석 유닛
    을 구비하는 미동체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 자석 유닛은 상기 4개의 전기자 코일 중 어느 하나를 사이에 두고서 대향하는 적어도 1쌍의 자석을 포함하고,
    상기 쌍을 이루는 자석끼리의 대향하는 부분이 반대 극성인
    미동체.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 미동체 본체 및 상기 자석 유닛의 자중은 상기 이동체에 마련된 자중 상쇄 기구에 의해 지지되는 미동체.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 미동체 본체와 상기 자중 상쇄 기구 사이는 비접촉 상태인 미동체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 자중 상쇄 기구는, 상기 미동체 본체에 대하여, 이차원면에 수직한 방향으로 이동하는 힘, 및 상기 이차원면에 경사하는 방향으로 이동하는 힘을 작용시키는 미동체.
  14. 이동체와,
    상기 이동체에 대하여, 비접촉 상태로 지지된 청구항 9에 기재된 미동체
    를 구비하는 이동체 장치.
  15. 물체에 패턴을 형성하는 노광 장치로서,
    상기 물체는 상기 미동체 위에 탑재되는 청구항 1에 기재된 이동체 장치를 구비하는
    노광 장치.
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