KR20150064186A - 노광 장치 및 노광 방법, 그리고 디바이스 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

스테이지 (WST1) 상면의 중심을 원점으로 하는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 상한의 코너 부분에, 각 3 개의 2 차원 헤드 (60i, 60ia, 60ib (i = 1 ∼ 4)) 를 설치한다. 4 개의 헤드 (60i (i = 1, 2, 3, 4)) 중, 스테이지 (WST1) 의 상방에 설치된 스케일판 (21) 의 2 차원 그레이팅 (RG) 에 대향하는 3 개의 헤드 (60i) 를 이용하여 스테이지 (WST1) 의 위치를 계측하면서 스테이지 (WST1) 를 구동하고, 구동 중에, 그 3 개의 헤드가 각각 속하는 헤드군 (61i) 에 속하는 각 3 개의 헤드의 헤드 (60i) 에 대한 나머지 2 개의 헤드 (60ia, 60ib) 의 계측 방향에 관한 계측치의 차분의 데이터를 가져오고, 그 차분의 데이터를 이용하여, 2 차원 그레이팅 (RG) 의 계측 방향에 관한 그리드 오차를 교정한다.

Description

노광 장치 및 노광 방법, 그리고 디바이스 제조 방법{EXPOSURE DEVICE AND EXPOSURE METHOD, AND DEVICE-MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 노광 장치 및 노광 방법, 그리고 디바이스 제조 방법에 관련되고, 특히 반도체 소자 등의 마이크로 디바이스 (전자 디바이스) 를 제조하는 리소그래피 공정에서 사용되는 노광 장치 및 노광 방법, 그리고 상기 노광 장치 또는 노광 방법을 사용하는 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 반도체 소자 (집적 회로 등), 액정 표시 소자 등의 전자 디바이스 (마이크로 디바이스) 를 제조하는 리소그래피 공정에서는, 스텝 앤드 리피트 방식의 투영 노광 장치 (이른바 스테퍼), 혹은 스텝 앤드 스캔 방식의 투영 노광 장치 (이른바 스캐닝 스테퍼 (스캐너라고도 불린다)) 등이 주로 이용되고 있다.
이러한 종류의 노광 장치에서는, 반도체 소자의 고집적화에 의한 디바이스 패턴의 미세화에 따라, 높은 중첩 정밀도 (위치 맞춤 정밀도) 가 요구되게 되었다. 이 때문에, 패턴이 형성되는 웨이퍼 또는 유리 플레이트 등의 기판의 위치 계측에도 한층 높은 정밀도가 요구되게 되었다.
이러한 요구에 응하는 장치로서, 예를 들어 특허문헌 1 에는 기판 테이블 상에 탑재된 복수의 인코더 타입의 센서 (인코더 헤드) 를 사용하는 위치 계측 시스템을 구비한 노광 장치가 제안되어 있다. 이 노광 장치에서는, 인코더 헤드는 기판 테이블에 대향하여 배치된 스케일에 계측빔을 조사하고, 스케일로부터의 리턴빔을 수광함으로써, 기판 테이블의 위치를 계측한다.
그런데, 특허문헌 1 에 기재된 위치 계측 시스템을 구비한 노광 장치는, 스케일이 갖는 그레이팅의 격자 피치 및 격자 형상, 즉 그리드가 장기간에 걸쳐 「전혀 변동하지 않을 것」이 고정밀도의 노광을 실현하기 위한 전제가 되어 있다. 또, 그리드가 변동해도, 노광 결과에 기초하여 그 변동을 감시하는 이외에 그 변동을 감시하는 수단이 없다.
그러나, 현재의 노광 장치의 웨이퍼 스테이지에 요구되고 있는 위치 결정 오차의 허용치가 ㎚ 레벨인 것을 생각하면, 그리드가 ㎚ 레벨로 봐서 장기간에 걸쳐 변동하지 않는다고는 생각하기 어렵다.
또, 300 밀리 웨이퍼 시대로부터 450 밀리 웨이퍼 시대로의 이행이 목전에 닥쳐 있어, 450 밀리 웨이퍼 대응의 노광 장치가 되면, 웨이퍼 스테이지가 대형화되는 반면, 위치 결정 오차의 허용치는 현재보다 엄격해질 (혹은 현재와 동일한 정도가 될) 것이라고 생각된다. 450 밀리 웨이퍼 대응의 노광 장치에 상기 특허문헌 1 에 기재된 위치 계측 시스템을 그대로 사용하는 것은, 웨이퍼의 대형화에 수반하는 스케일 (그레이팅) 의 추가적인 대형화를 생각해도, 현실 문제로는 곤란하다고 생각된다.
동일한 문제는, 예를 들어 특허문헌 2 등에 개시된 인코더 시스템을 구비하는 노광 장치에서도 발생한다.
미국 특허 출원 공개 제2006/0227309호 명세서 미국 특허 출원 공개 제2008/0088843호 명세서
본 발명은, 상기 서술한 사정하에 이루어진 것으로, 그 제 1 양태에 의하면, 물체를 에너지빔에 의해 노광하여 상기 물체 상에 패턴을 형성하는 노광 장치로서, 물체를 유지해 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축을 포함하는 평면을 따라 이동 가능한 이동체와, 상기 이동체 및 그 이동체의 외부의 일방에 배치된 복수의 헤드를 갖고, 그 복수의 헤드의 일부로부터 상기 이동체 및 그 이동체의 외부의 타방에 배치된 계측면에 계측빔을 조사하고, 상기 계측면으로부터의 리턴빔을 수광해 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 위치 계측계와, 상기 위치 정보에 기초하여 상기 이동체를 구동하는 제어계를 구비하고, 상기 계측면에는, 1 차원 또는 2 차원의 격자가 형성되고, 상기 복수의 헤드는, 상기 계측면에 대향하는 소정 면내에 배치되어, 적어도 상기 소정 면내의 2 방향, 그리고 상기 소정 면에 직교하는 방향의 적어도 일방향을 계측 방향으로 하는 적어도 3 개의 헤드를 포함하는 제 1 헤드군을 포함하고, 상기 적어도 3 개의 헤드 중, 적어도 2 개의 헤드는, 상기 소정 면내에서 동일 직선 상에 배치되고, 남은 적어도 1 개의 헤드는, 상기 소정 면내에서 상기 직선과는 상이한 위치에 배치되고, 상기 적어도 1 개의 헤드는, 상기 위치 정보의 취득에 사용되는 기준 헤드이고, 상기 적어도 2 개의 헤드는, 상기 기준 헤드의 계측치에 대한 상기 계측 방향의 계측치의 차분의 계측에 사용되는 계측 헤드인 제 1 노광 장치가, 제공된다.
이것에 의하면, 제어계에 의해 위치 계측계에서 구해진 위치 정보에 기초하여 이동체가 구동된다. 또, 제 1 헤드군에 속하는 상기 위치 정보의 취득에 사용되는 적어도 1 개의 기준 헤드와 나머지 적어도 2 개의 계측 헤드 각각과의 계측 방향에 관한 계측치의 차분이 계측된다. 이 차분의 계측이, 이동체의 이동과 병행하여 실시됨으로써, 그 차분의 데이터에 기초하여, 계측면의 상기 계측 방향에 관한 그리드의 변동량을 감시할 수 있게 된다.
본 발명의 제 2 양태에 의하면, 물체를 에너지빔에 의해 노광하여 상기 물체 상에 패턴을 형성하는 노광 장치로서, 물체를 유지해 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축을 포함하는 평면을 따라 이동 가능한 이동체와, 상기 이동체 및 그 이동체의 외부의 일방에 배치된 복수의 헤드를 갖고, 그 복수의 헤드의 일부로부터 상기 이동체 및 그 이동체의 외부의 타방에 배치된 계측면에 계측빔을 조사하고, 상기 계측면으로부터의 리턴빔을 수광하여 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 위치 계측계와, 상기 위치 정보에 기초하여 상기 이동체를 구동하는 제어계를 구비하고, 상기 계측면에는, 1 차원 또는 2 차원의 격자가 형성되고, 상기 복수의 헤드는, 상기 계측면에 대향하는 소정 면내에 배치되어, 적어도 상기 소정 면내의 제 1 방향 및 제 2 방향, 그리고 상기 소정 면에 직교하는 방향의 적어도 1 방향을 계측 방향으로 하는 적어도 2 개의 헤드를 포함하는 헤드군을 포함하고, 상기 적어도 2 개의 헤드 중 2 개는, 상기 소정 면내에서 상기 제 1 방향을 따른 축 및 제 2 방향을 따른 축의 각각의 축에 교차하는 방향으로 떨어져 배치되고, 상기 2 개의 헤드 중 1 개의 헤드는, 상기 위치 정보의 취득에 사용되는 기준 헤드이고, 상기 2 개의 헤드 중 남은 1 개의 헤드는, 상기 기준 헤드의 계측치에 대한 상기 계측 방향의 계측치의 차분의 계측에 사용되는 계측 헤드인 제 2 노광 장치가, 제공된다.
본 발명의 제 3 양태에 의하면, 상기 제 1 및 제 2 노광 장치 중 어느 것을이용하여 물체 상에 패턴을 형성하는 것과, 상기 패턴이 형성된 상기 물체를 현상 하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법이, 제공된다.
본 발명의 제 4 양태에 의하면, 물체를 에너지빔에 의해 노광하여 상기 물체 상에 패턴을 형성하는 노광 방법으로서, 물체를 유지해 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축을 포함하는 평면을 따라 이동하는 이동체 및 그 이동체의 외부의 일방에 배치된 복수의 헤드의 일부로부터 상기 이동체 및 그 이동체의 외부의 타방에 배치되고 1 차원 또는 2 차원의 격자가 형성된 계측면에 계측빔을 조사하고, 상기 계측면으로부터의 리턴빔을 수광해 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 것과, 구해진 상기 위치 정보에 기초하여 상기 이동체를 구동하는 것을 포함하고, 상기 복수의 헤드는, 상기 계측면에 대향하는 소정 면내에 배치되어, 상기 소정 면내의 2 방향, 및 상기 소정 면에 직교하는 방향의 적어도 1 방향을 계측 방향으로 하는 적어도 3 개의 헤드를 포함하는 제 1 헤드군을 포함하고, 상기 적어도 3 개의 헤드 중, 적어도 2 개의 헤드는, 상기 소정 면내에서 동일 직선 상에 배치되고, 남은 적어도 1 개의 헤드는, 상기 소정 면내에서 상기 직선과는 상이한 위치에 배치되고, 상기 구동하는 것에서는, 상기 이동체를 상기 소정 평면 내에서 구동함과 함께, 이 구동과 병행하여, 상기 제 1 헤드군에 속하는 상기 위치 정보의 계측에 사용되는 상기 적어도 1 개의 헤드인 기준 헤드의 계측치와 상기 적어도 2 개의 헤드인 계측 헤드의 계측치 각각과의 상기 계측 방향에 관한 계측치의 차분의 데이터를 포함하는 상기 제 1 헤드군에 속하는 상이한 헤드끼리의 상기 계측 방향에 관한 계측치의 차분의 데이터를 가져오고, 그 가져온 상기 차분의 데이터에 기초하여, 상기 계측면에 있어서의 상기 계측 방향에 관한 그리드 오차를 교정하는 제 1 노광 방법이, 제공된다.
이것에 의하면, 구해진 위치 정보에 기초하여 이동체가 구동되고, 제 1 헤드군에 속하는, 상기 위치 정보의 계측에 사용되는 적어도 1 개의 기준 헤드와 나머지 적어도 2 개의 계측 헤드 각각과의 계측 방향에 관한 계측치의 차분의 데이터를 포함하는 제 1 군에 속하는 상이한 헤드끼리의 상기 계측 방향에 관한 차분의 데이터가, 이동체의 소정 평면 내에서의 이동과 병행하여 가져와지고, 그 가져와진 차분의 데이터에 기초하여, 계측면의 상기 계측 방향에 관한 그리드 오차의 교정이 실시된다.
본 발명의 제 5 양태에 의하면, 물체를 에너지빔에 의해 노광하여 상기 물체 상에 패턴을 형성하는 노광 방법으로서, 물체를 유지해 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축을 포함하는 평면을 따라 이동하는 이동체 및 그 이동체의 외부의 일방에 배치된 복수의 헤드의 일부로부터 상기 이동체 및 그 이동체의 외부의 타방에 배치되고 1 차원 또는 2 차원의 격자가 형성된 계측면에 계측빔을 조사하고, 상기 계측면으로부터의 리턴빔을 수광해 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 것과, 구해진 상기 위치 정보에 기초하여 상기 이동체를 구동하는 것을 포함하고, 상기 복수의 헤드는, 상기 계측면에 대향하는 소정 면내에 배치되어, 상기 소정 면내의 제 1 방향 및 제 2 방향, 그리고 상기 소정 면에 직교하는 방향의 적어도 1 방향을 계측 방향으로 하는 적어도 2 개의 헤드를 포함하는 헤드군을 포함하고, 상기 적어도 2 개의 헤드 중 2 개의 헤드는, 상기 소정 면내에서 상기 제 1 방향을 따른 축 및 제 2 방향을 따른 축의 각각의 축에 교차하는 방향으로 떨어져 배치되고, 상기 구동하는 것에서는, 상기 이동체를 상기 소정 평면 내에서 구동함과 함께, 이 구동과 병행하여, 상기 헤드군에 속하는 상기 2 개의 헤드 중 1 개의 헤드인 상기 위치 정보의 계측에 사용되는 기준 헤드의 계측치와 상기 2 개의 헤드 중 남은 1 개의 헤드인 계측 헤드의 계측치의 상기 계측 방향에 관한 계측치의 차분의 데이터를 포함하는 상기 헤드군에 속하는 상이한 헤드끼리의 상기 계측 방향에 관한 계측치의 차분의 데이터를 가져오고, 그 가져온 상기 차분의 데이터에 기초하여, 상기 계측면에 있어서의 상기 계측 방향에 관한 그리드 오차를 교정하는 제 2 노광 방법이, 제공된다.
본 발명의 제 6 양태에 의하면, 상기 제 1 및 제 2 노광 방법의 어느 것에 의해 물체 상에 패턴을 형성하는 것과, 상기 패턴이 형성된 상기 물체를 현상하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법이, 제공된다.
도 1 은 일실시형태에 관련된 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 는 투영 광학계의 주위에 배치되는 인코더 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3 은 얼라인먼트계의 주위에 배치되는 인코더 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4 는 웨이퍼 테이블 상면의 제 1 상한 (象限) 의 코너 부분에 배치되는 제 1 헤드군에 속하는 3 개의 헤드의 배치의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 는 웨이퍼 스테이지를 일부 파쇄해 나타내는 확대도이다.
도 6 은 웨이퍼 스테이지 상의 인코더 헤드의 배치를 나타내는 도면이다.
도 7 은 웨이퍼 테이블 상면의 제 1 상한의 코너 부분에 배치된 제 1 헤드군의 배치 및 계측 방향을 나타내는 도면이다.
도 8(A) ∼ 도 8(C) 는, 각각 웨이퍼 테이블 상면의 제 3 상한의 코너 부분에 배치된 제 3 헤드군, 웨이퍼 테이블 상면의 제 2 상한의 코너 부분에 배치된 제 2 헤드군, 및 웨이퍼 테이블 상면의 제 4 상한의 코너 부분에 배치된 제 4 헤드군의 배치 및 계측 방향을 나타내는 도면이다.
도 9 는 도 1 의 노광 장치에 있어서의 스테이지 제어에 관련된 제어계의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10 은 인코더 헤드 및 스케일판의 배치와 인코더 시스템의 계측 영역의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11(A) 및 도 11(B) 는, 각각 각 헤드군에 속하는 헤드의 다른 배치예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 일실시형태에 대해, 도 1 ∼ 도 10 에 기초하여 설명한다.
도 1 에는, 일실시형태에 관련된 노광 장치 (100) 의 개략 구성이 나타나 있다. 노광 장치 (100) 는, 스텝 앤드 스캔 방식의 투영 노광 장치, 즉 이른바 스캐너이다. 후술하는 바와 같이, 본 실시형태에서는 투영 광학계 (PL) 가 형성되어 있고, 이하에 있어서는 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 과 평행한 방향을 Z 축 방향, 이것에 직교하는 면내에서 레티클과 웨이퍼가 상대 주사되는 방향을 Y 축 방향, Z 축 및 Y 축에 직교하는 방향을 X 축 방향으로 하고, X 축, Y 축, 및 Z 축 둘레의 회전 (경사) 방향을 각각 θx, θy, 및 θz 방향으로 해서 설명을 실시한다.
노광 장치 (100) 는, 조명계 (10), 레티클 (R) 을 유지하는 레티클 스테이지 (RST), 투영 유닛 (PU), 웨이퍼 (W) 가 탑재되는 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 포함하는 웨이퍼 스테이지 장치 (50), 및 이들의 제어계 등을 구비하고 있다.
조명계 (10) 는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2003/0025890호 명세서 등에 개시된 바와 같이, 광원과, 옵티컬 인터그레이터 등을 포함하는 조도 균일화 광학계, 및 레티클 블라인드 등 (모두 도시 생략) 을 갖는 조명 광학계를 포함한다. 조명계 (10) 는, 레티클 블라인드 (마스킹 시스템) 로 설정 (제한) 된 레티클 (R) 상의 슬릿상의 조명 영역 (IAR) 을 조명광 (노광광) (IL) 에 의해 거의 균일한 조도로 조명한다. 여기서, 조명광 (IL) 으로는, 일례로서 ArF 엑시머 레이저광 (파장 193 ㎚) 이 사용되고 있다.
레티클 스테이지 (RST) 상에는, 회로 패턴 등이 그 패턴면 (도 1 에 있어서의 하면) 에 형성된 레티클 (R) 이, 예를 들어 진공 흡착에 의해 고정되어 있다. 레티클 스테이지 (RST) 는, 예를 들어 리니어 모터 등을 포함하는 레티클 스테이지 구동계 (11) (도 1 에서는 도시 생략, 도 9 참조) 에 의해, XY 평면 내에서 미소 구동 가능함과 함께, 주사 방향 (도 1 에 있어서의 지면 직교 방향인 Y 축 방향) 으로 소정의 주사 속도로 구동 가능하게 되어 있다.
레티클 스테이지 (RST) 의 XY 평면 (이동면) 내의 위치 정보 (θz 방향의 위치 (θz 회전량) 의 정보를 포함한다) 는, 도 1 에 나타내는 이동경 (15) (실제로는, Y 축 방향에 직교하는 반사면을 갖는 Y 이동경 (혹은, 레트로 리플렉터) 과 X 축 방향에 직교하는 반사면을 갖는 X 이동경이 설치되어 있다) 에 측장빔을 조사하는 레티클 레이저 간섭계 (이하, 「레티클 간섭계」라고 한다) (16) 에 의해 예를 들어 0.25 ㎚ 정도의 분해능으로 항상 검출된다. 또한, 레티클 (R) 의 적어도 3 자유도 방향의 위치 정보를 계측하기 위해서, 레티클 간섭계 (16) 대신에, 혹은 그것과 조합하여, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2007/0288121호 명세서 등에 개시되어 있는 인코더 시스템을 사용해도 된다.
투영 유닛 (PU) 은, 레티클 스테이지 (RST) 의 도 1 에 있어서의 하방 (-Z 측) 에 배치되고, 도시 생략한 보디의 일부를 구성하는 메인 프레임 (메트롤로지 프레임) 에 유지되어 있다. 투영 유닛 (PU) 은, 경통 (40) 과, 그 경통 (40) 에 유지된 복수의 광학 소자로 이루어지는 투영 광학계 (PL) 를 갖고 있다. 투영 광학계 (PL) 로는, 예를 들어 Z 축 방향과 평행한 광축 (AX) 을 따라 배열된 복수의 광학 소자 (렌즈 엘리먼트) 로 이루어지는 굴절 광학계가 사용되고 있다. 투영 광학계 (PL) 는, 예를 들어 양측 텔레센트릭으로, 소정의 투영 배율 (예를 들어 1/4 배, 1/5 배 또는 1/8 배 등) 을 갖는다. 이 때문에, 조명계 (10) 로부터의 조명광 (IL) 에 의해 조명 영역 (IAR) 이 조명되면, 투영 광학계 (PL) 의 제 1 면 (물체면) 과 패턴면이 거의 일치해 배치되는 레티클 (R) 을 통과한 조명광 (IL) 에 의해, 투영 광학계 (PL) 를 개재하여 그 조명 영역 (IAR) 내의 레티클 (R) 의 회로 패턴의 축소 이미지 (회로 패턴의 일부의 축소 이미지) 가, 투영 광학계 (PL) 의 제 2 면 (이미지면) 측에 배치되는, 표면에 레지스트 (감응제) 가 도포된 웨이퍼 (W) 상의, 상기 조명 영역 (IAR) 에 공액인 영역 (노광 영역) (IA) 에 형성된다. 그리고, 레티클 스테이지 (RST) 와 웨이퍼 스테이지 (WST1 또는 WST2) 의 동기 구동에 의해, 조명 영역 (IAR) (조명광 (IL)) 에 대해 레티클 (R) 을 주사 방향 (Y 축 방향) 으로 상대 이동시킴과 함께, 노광 영역 (IA) (조명광 (IL)) 에 대해 웨이퍼 (W) 를 주사 방향 (Y 축 방향) 으로 상대 이동시킴으로써, 웨이퍼 (W) 상의 하나의 쇼트 영역 (구획 영역) 의 주사 노광이 실시되고, 그 쇼트 영역에 레티클 (R) 의 패턴이 전사된다. 즉, 본 실시형태에서는 조명계 (10), 및 투영 광학계 (PL) 에 의해 웨이퍼 (W) 상에 레티클 (R) 의 패턴이 생성되고, 조명광 (IL) 에 의한 웨이퍼 (W) 상의 감응층 (레지스트층) 의 노광에 의해 웨이퍼 (W) 상에 그 패턴이 형성된다.
또한, 메인 프레임은, 종래 이용되고 있는 문형, 및 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2008/0068568호 명세서 등에 개시된 매달림 지지형 중 어느 것이어도 된다.
경통 (40) 의 -Z 측 단부의 주위에는, 예를 들어 경통 (40) 의 하단면과 거의 동일 면이 되는 높이로, 스케일판 (21) 이 XY 평면에 평행하게 배치되어 있다. 스케일판 (21) 은, 본 실시형태에서는 도 2 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 L 자상의 4 개의 부분 (부품) (211, 212, 213, 214) 으로 구성되고, 그 중앙에 형성되는 예를 들어 사각형의 개구 (21a) 내에 경통 (40) 의 -Z 측 단부가 삽입되어 있다. 여기서, 스케일판 (21) 의 X 축 방향 및 Y 축 방향의 폭은 각각 a 및 b, 개구 (21a) 의 X 축 방향 및 Y 축 방향의 폭은 각각 ai 및 bi 이다.
스케일판 (21) 으로부터 ＋X 방향으로 이간한 위치에는, 도 1 에 나타내는 바와 같이 스케일판 (21) 과 거의 동일 평면 상에 스케일판 (22) 이 배치되어 있다. 스케일판 (22) 도, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 L 자상의 4 개의 부분 (부품) (221, 222, 223, 224) 으로 구성되고, 그 중앙에 형성되는 예를 들어 사각형의 개구 (22a) 내에 후술하는 얼라인먼트계 ALG 의 -Z 측 단부가 삽입되어 있다. 스케일판 (22) 의 X 축 방향 및 Y 축 방향의 폭은 각각 a 및 b, 개구 (22a) 의 X 축 방향 및 Y 축 방향의 폭은 각각 ai 및 bi 이다. 또한, 본 실시형태에서는 X 축 및 Y 축 방향에 관해서 스케일판 (21, 22) 의 폭, 및 개구 (21a, 22a) 의 폭을 각각 동일하게 했지만, 반드시 동일한 폭으로 할 필요는 없고, X 축 및 Y 축 방향의 적어도 일방에 관해서 그 폭을 다르게 해도 된다.
본 실시형태에서는, 스케일판 (21, 22) 은, 투영 유닛 (PU) 및 얼라인먼트계 ALG 를 지지하는 도시 생략한 메인 프레임(메트롤로지 프레임) 에 매달려 지지되어 있다. 스케일판 (21, 22) 의 하면 (-Z 측의 면) 에는, X 축을 기준으로 하는 -45 도 방향 (Y 축을 기준으로 하는 -135 도 방향) 을 주기 방향으로 하는 소정 피치, 예를 들어 1 ㎛ 의 격자와, X 축을 기준으로 하는 45 도 방향 (Y 축을 기준으로 하는 -45 도 방향) 을 주기 방향으로 하는 소정 피치, 예를 들어 1 ㎛ 의 격자로 이루어지는 반사형의 2 차원 그레이팅 (RG) (도 2, 도 3 및 도 5 참조) 이 형성되어 있다. 단, 2 차원 그레이팅 (RG) 및 후술하는 인코더 헤드의 구성상, 스케일판 (21, 22) 을 구성하는 부분 (211 ∼ 214, 221 ∼ 224) 의 각각의 외연 근방에는 폭 t 의 비유효 영역이 포함된다. 스케일판 (21, 22) 의 2 차원 그레이팅 (RG) 은, 각각 적어도 노광 동작시 및 얼라인먼트 (계측) 시에 있어서의 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 이동 범위를 커버하고 있다.
웨이퍼 스테이지 장치 (50) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 플로어면 상에 복수 (예를 들어 3 개 또는 4 개) 의 방진 기구 (도시 생략) 에 의해 거의 수평으로 지지된 스테이지 베이스 (12), 스테이지 베이스 (12) 상에 배치된 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2), 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 구동하는 웨이퍼 스테이지 구동계 (27) (도 1 에서는 일부만 도시, 도 9 참조), 및 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 위치를 계측하는 계측계 등을 구비하고 있다. 계측계는, 도 9 에 나타내는 인코더 시스템 (70, 71) 및 웨이퍼 레이저 간섭계 시스템 (이하, 웨이퍼 간섭계 시스템이라 약칭한다) (18) 등을 구비하고 있다. 또한, 인코더 시스템 (70, 71) 및 웨이퍼 간섭계 시스템 (18) 에 대해서는 추가로 후술한다. 단, 본 실시형태에서는, 웨이퍼 간섭계 시스템 (18) 은 반드시 설치하지 않아도 된다.
스테이지 베이스 (12) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이 평판상의 외형을 갖는 부재로 이루어지고, 그 상면은 평탄도가 높게 마무리되어, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 이동시의 가이드면으로 되어 있다. 스테이지 베이스 (12) 의 내부에는, XY 이차원 방향을 행 방향, 열 방향으로 하여 매트릭스상으로 배치된 복수의 코일 (14a) 을 포함하는 코일 유닛이 수용되어 있다.
또한, 스테이지 베이스 (12) 와는 별도로 이것을 부상 지지하기 위한 별도의 베이스 부재를 설치하고, 스테이지 베이스 (12) 를, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 구동력의 반력의 작용에 의해, 운동량 보존칙에 따라 이동하는 카운터 매스 (반력 캔슬러) 로서 기능시켜도 된다.
웨이퍼 스테이지 (WST1) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이 스테이지 본체 (91) 와, 그 스테이지 본체 (91) 의 상방에 배치되고, Z·틸트 구동 기구 (32a) (도 1 에서는 도시 생략, 도 9 참조) 에 의해 스테이지 본체 (91) 에 대해 비접촉으로 지지된 웨이퍼 테이블 (WTB1) 을 갖고 있다. 마찬가지로, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이 스테이지 본체 (91) 와, 그 스테이지 본체 (91) 의 상방에 배치되어, Z·틸트 구동 기구 (32b) (도 1 에서는 도시 생략, 도 9 참조) 에 의해 스테이지 본체 (91) 에 대해 비접촉으로 지지된 웨이퍼 테이블 (WTB2) 을 갖고 있다.
본 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 와 웨이퍼 스테이지 (WST1) 는 동일하게 구성되어 있으므로, 이하에서는 웨이퍼 스테이지 (WST1) 를 대표적으로 채택해 설명한다.
웨이퍼 테이블 (WTB1) 은, Z·틸트 구동 기구 (32a) 에 의해, 전자기력 등의 상향의 힘 (척력) 과, 자중을 포함하는 하향의 힘 (인력) 의 균형을 3 점으로 조정함으로써 비접촉으로 지지됨과 함께, 적어도 Z 축 방향, θx 방향, 및 θy 방향의 3 자유도 방향으로 미소 구동된다. 스테이지 본체 (91) 의 저부에는 슬라이더부 (91a) 가 설치되어 있다. 슬라이더부 (91a) 는, XY 평면 내에서 XY 이차원 배열된 복수의 자석으로 이루어지는 자석 유닛과, 그 자석 유닛을 수용하는 케이싱과, 그 케이싱의 저면의 주위에 설치된 복수의 에어 베어링을 갖고 있다. 자석 유닛은, 전술한 코일 유닛과 함께, 예를 들어 미국 특허 제5,196,745호 명세서 등에 개시된 전자기력 (로렌츠힘) 구동에 의한 평면 모터 (30) 를 구성하고 있다. 또한, 평면 모터 (30) 로는, 로렌츠힘 구동 방식에 한정하지 않고, 가변 자기 저항 구동 방식의 평면 모터를 사용할 수도 있다.
웨이퍼 스테이지 (WST1) 는, 상기 복수의 에어 베어링에 의해 스테이지 베이스 (12) 상에 소정의 클리어런스 (극간/간격/간극 (갭)/공간 거리), 예를 들어 수㎛ 정도의 클리어런스를 개재하여 부상 지지되고, 평면 모터 (30) 에 의해 X 축 방향, Y 축 방향 및 θz 방향으로 구동된다. 따라서, 웨이퍼 테이블 (WTB1) (웨이퍼 (W)) 은, 스테이지 베이스 (12) 에 대해 6 자유도 방향 (X 축 방향, Y 축 방향, Z 축 방향, θx 방향, θy 방향 및 θz 방향 (이하, X, Y, Z, θx, θy, θz 으로 약기한다)) 으로 구동 가능하다.
코일 유닛을 구성하는 각 코일 (14a) 에 공급되는 전류의 크기 및 방향이, 주제어 장치 (20) 에 의해 제어된다. 본 실시형태에서는, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 (WST1 및 WST2) 를 각각 구동하는 공통의 고정자 (코일 유닛) 를 갖는 1 쌍의 평면 모터 (30) 와, 웨이퍼 스테이지 (WST1 및 WST2) 가 각각 구비하는 Z·틸트 구동 기구 (32a, 32b) 를 포함해, 웨이퍼 스테이지 구동계 (27) 가 구성되어 있다. 또한, 평면 모터 (30) 는 무빙 마그넷 방식에 한정하지 않고, 무빙 코일 방식이어도 된다. 또, 평면 모터 (30) 로서, 자기 부상 방식의 평면 모터를 이용해도 된다. 이 경우, 전술한 에어 베어링을 설치하지 않아도 된다. 또, 평면 모터 (30) 에 의해 웨이퍼 스테이지 (WST1) 를 6 자유도 방향으로 구동하는 것으로 해도 된다. 또, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 을, X 축 방향, Y 축 방향, θz 방향 중 적어도 일방향으로 미동 가능하게 해도 된다. 즉, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 를 조미동 (粗微動) 스테이지에 의해 구성해도 된다.
웨이퍼 테이블 (WTB1) 상에는, 도시 생략한 웨이퍼 홀더를 개재하여 웨이퍼 (W) 가 탑재되고, 도시 생략한 척 기구에 의해 예를 들어 진공 흡착 (또는 정전 흡착) 되어, 고정되어 있다. 도시는 생략되어 있지만, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 상에는, 후술하는 1 쌍의 레티클 얼라인먼트계 (13A, 13B) 및 얼라인먼트계 ALG 의 각각에 의해 검출되는 1 쌍의 제 1 기준 마크, 및 제 2 기준 마크 등의 복수의 기준 마크가 형성된 1 개 또는 복수의 기준 마크 부재가 형성되어 있다.
인코더 시스템 (70, 71) 은, 각각 투영 광학계 (PL) 바로 아래의 영역을 포함하는 노광시 이동 영역과 얼라인먼트계 ALG 바로 아래의 영역을 포함하는 계측시 이동 영역에 있어서의 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 의 6 자유도 방향 (X, Y, Z, θx, θy, θz) 의 위치 정보를 구한다 (계측한다). 여기서, 인코더 시스템 (70, 71) 의 구성 등에 대해 상세히 서술한다. 또한, 노광시 이동 영역 (제 1 이동 영역) 은, 투영 광학계 (PL) 를 개재하여 웨이퍼의 노광이 실시되는 노광 스테이션 (제 1 영역) 내에서, 노광 동작 중에 웨이퍼 스테이지가 이동되는 영역이고, 그 노광 동작은, 예를 들어 웨이퍼 상에서 패턴을 전사해야 할 모든 쇼트 영역의 노광뿐만이 아니라, 그 노광을 위한 준비 동작 (예를 들어, 전술한 기준 마크의 검출) 등도 포함한다. 계측시 이동 영역 (제 2 이동 영역) 은, 얼라인먼트계 ALG 에 의한 웨이퍼의 얼라인먼트 마크의 검출에 의해 그 위치 정보의 계측이 실시되는 계측 스테이션 (제 2 영역) 내에서, 계측 동작 중에 웨이퍼 스테이지가 이동되는 영역이고, 그 계측 동작은, 예를 들어 웨이퍼의 복수의 얼라인먼트 마크의 검출뿐만 아니라, 얼라인먼트계 ALG 에 의한 기준 마크의 검출 (나아가서는, Z 축 방향에 관한 웨이퍼의 위치 정보 (단차 정보) 의 계측) 등도 포함한다.
웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 에는, 각각 도 2 및 도 3 의 평면도에 나타내는 바와 같이, 상면의 중심 (웨이퍼 (W) 의 중심에 일치) 을 원점으로 하여, 제 1 상한, 제 2 상한, 제 3 상한 및 제 4 상한의 각 코너 부분의 각각에, 제 1 인코더 헤드군 (611), 제 2 인코더 헤드군 (612), 제 3 인코더 헤드군 (613), 및 제 4 인코더 헤드군 (614) 이 배치되어 있다. 또한, 이하에서는, 인코더 헤드군을 헤드군이라 약기한다. 제 1 헤드군 (611) 은, 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 상면의 ＋X 측 또한 ＋Y 측의 코너 부분에 배치된 3 개의 인코더 헤드 (이하, 적절히 헤드라 약칭한다) (601, 601a, 601b) 를 포함한다. 3 개의 헤드 (601, 601a, 601b) 는, 본 실시형태에서는 직각삼각형의 각 정점 위치에 배치되어 있다. 보다 구체적으로는, 헤드 (601) 는, 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 상면의 ＋X 측 또한 ＋Y 측의 각 (정점) 의 근방에 설치되어 있다. 헤드 (601a) 는, 도 4 에 확대해 나타내는 바와 같이, 헤드 (601) 의 설치 위치로부터 -X 방향으로 Δx 만큼 어긋난 점에 배치되어 있다. 또, 헤드 (601b) 는 헤드 (601) 의 설치 위치로부터 -Y 방향으로 Δy 만큼 어긋난 점에 배치되어 있다.
도 2 (또는 도 3) 으로 돌아가, 제 2 헤드군 (612) 은, 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 상면의 -X 측 또한 ＋Y 측의 코너 부분에 배치된 3 개의 헤드 (602, 602a, 602b) 를 포함한다. 3 개의 헤드 (602, 602a, 602b) 는, 본 실시형태에서는 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 상에, 그 상면의 중심 (상기 서술한 원점) 을 통과하는 Y 축에 평행한 직선 (센터 라인) 에 관해서, 3 개의 헤드 (601, 601a, 601b) 와 대칭이 되는 배치로 설치되어 있다.
제 3 헤드군 (613) 은, 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 상면의 -X 측 또한 -Y 측의 코너 부분에 배치된 3 개의 헤드 (603, 603a, 603b) 를 포함한다. 3 개의 헤드 (603, 603a, 603b) 는, 본 실시형태에서는 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 상에, 그 상면의 중심에 관해, 3 개의 헤드 (601, 601a, 601b) 와 대칭 (점대칭) 이 되는 배치로 설치되어 있다.
제 4 헤드군 (614) 은, 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 상면의 ＋X 측 또한 -Y 측의 코너 부분에 배치된 3 개의 헤드 (604, 604a, 604b) 를 포함한다. 3 개의 헤드 (604, 604a, 604b) 는, 본 실시형태에서는 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 상에, 그 상면의 중심을 통과하는 X 축에 평행한 직선 (센터 라인) 에 관해서, 3 개의 헤드 (601, 601a, 601b) 와 대칭이 되는 배치로 설치되어 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 헤드 (601, 602) 사이의 X 축 방향의 이간 거리와 헤드 (603, 604) 사이의 X 축 방향의 이간 거리는 서로 동일하게 A 이다. 또, 헤드 (601, 604) 사이의 Y 축 방향의 이간 거리와 헤드 (602, 603) 사이의 Y 축 방향의 이간 거리는 서로 동일하게 B 이다. 이들 이간 거리 A, B 는, 스케일판 (21) 의 개구 (21a) 의 폭 ai, bi 보다 크다. 엄밀하게는, 전술한 비유효 영역의 폭 t 를 고려해, A ≥ ai ＋ 2t, B ≥ bi ＋ 2t 이다. 헤드 (601 ∼ 604, 601a ∼ 604a, 및 601b ∼ 604b) 의 각각은, 도 5 에 헤드 (601) 를 대표적으로 들어 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 에 형성된 Z 축 방향의 소정 깊이의 구멍의 내부에 각각 수용되어 있다.
제 1 헤드군 (611) 에 속하는 헤드 (601, 601a, 601b) 는, 도 6 및 도 7 에 나타내는 바와 같이, X 축을 기준으로 해서 135 도 (-45 도) 의 방향 및 Z 축 방향을 계측 방향으로 하는 2 차원 헤드이다. 마찬가지로, 제 3 헤드군 (613) 에 속하는 헤드 (603, 603a, 603b) 는, 도 6 및 도 8(A) 에 나타내는 바와 같이, X 축을 기준으로 해서 135 도 (-45 도) 의 방향 및 Z 축 방향을 계측 방향으로 하는 2 차원 헤드이다.
제 2 헤드군 (612) 에 속하는 헤드 (602, 602a, 602b) 는, 도 6 및 도 8(B) 에 나타내는 바와 같이, X 축을 기준으로 해서 45 도 (-135 도) 의 방향 및 Z 축 방향을 계측 방향으로 하는 2 차원 헤드이다. 마찬가지로, 제 4 헤드군 (614) 에 속하는 헤드 (604, 604a, 604b) 는, 도 6 및 도 8(C) 에 나타내는 바와 같이, X 축을 기준으로 해서 45 도 (-135 도) 의 방향 및 Z 축 방향을 계측 방향으로 하는 2 차원 헤드이다.
제 1 헤드군 (611) 에 속하는 헤드 (601, 601a, 601b), 제 2 헤드군 (612) 에 속하는 헤드 (602, 602a, 602b), 제 3 헤드군 (613) 에 속하는 헤드 (603, 603a, 603b), 및 제 4 헤드군 (614) 에 속하는 헤드 (604, 604a, 604b) 는, 도 2 및 도 5 로부터 분명한 바와 같이, 각각 대향하는 스케일판 (21) 의 부분 (211, 212, 213, 214), 또는 스케일판 (22) 의 부분 (221, 222, 223, 224) 의 표면에 형성된 2 차원 그레이팅 (RG) 에 계측빔 (도 5 중의 부호 MB 참조) 을 조사하고, 2 차원 그레이팅 (RG) 으로부터의 반사·회절빔을 수광함으로써, 각각의 계측 방향에 대한 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) (웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2)) 의 위치 정보를 계측한다. 여기서, 헤드 (601, 601a, 601b, 602, 602a, 602b, 603, 603a, 603b, 604, 604a 및 604b) 의 각각으로서 예를 들어 미국 특허 제7,561,280호 명세서에 개시된 변위 계측 센서 헤드와 동일한 구성의 센서 헤드를 사용할 수 있다.
상기 서술한 바와 같이 해 구성된 헤드 (601, 601a, 601b, 602, 602a, 602b, 603, 603a, 603b, 604, 604a 및 604b) 의 각각에서는, 계측빔의 공기 중에서의 광로 길이가 매우 짧기 때문에, 공기 요동의 영향을 대체로 무시할 수 있다. 단, 본 실시형태에서는, 광원 및 광 검출기는 각 헤드의 외부, 구체적으로는 스테이지 본체 (91) 의 내부 (또는 외부) 에 설치되고, 광학계만이 각 헤드의 내부에 설치되어 있다. 그리고, 광원 및 광 검출기와, 광학계는, 도시 생략한 광 파이버를 개재하여 광학적으로 접속되어 있다. 웨이퍼 테이블 (WTB1) (또는 WTB2) 의 위치 결정 정밀도를 향상시키기 위해서, 스테이지 본체 (91) 와 웨이퍼 테이블 (WTB1) (또는 WTB2) 사이에서, 레이저광 등을 공중 전송해도 된다.
웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 가 전술한 노광시 이동 영역 내에 위치할 때에는, 제 1 헤드군 (611) 에 속하는 헤드 (601, 601a, 601b) 는, 스케일판 (21) (의 부분 (211)) 에 계측빔 (계측광) 을 조사하고, 스케일판 (21) 의 표면 (하면) 에 형성된 X 축을 기준으로 해서 135 도의 방향, 즉 X 축을 기준으로 해서 -45 도의 방향 (이하, 적절히 -45 도 방향 또는 α 방향이라고 칭한다) 을 주기 방향으로 하는 격자로부터의 회절빔을 수광해, 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 의 -45 도 방향 (α 방향) 및 Z 축 방향의 위치를 계측하는 2 차원 인코더 (701, 701a, 701b, 및 711, 711a, 711b) (도 9 참조) 를 구성한다.
웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 가 전술한 노광시 이동 영역 내에 위치할 때에는, 제 2 헤드군 (612) 에 속하는 헤드 (602, 602a, 602b) 는, 스케일판 (21) (의 부분 (212)) 에 계측빔 (계측광) 을 조사하고, 스케일판 (21) 의 표면 (하면) 에 형성된 X 축을 기준으로 해서 -135 도의 방향, 즉 X 축을 기준으로 해서 45 도의 방향 (이하, 적절히, 45 도 방향 또는 β 방향이라고 칭한다) 을 주기 방향으로 하는 격자로부터의 회절빔을 수광해, 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 의 45 도 방향 (β 방향) 및 Z 축 방향의 위치를 계측하는 2 차원 인코더 (702, 702a, 702b, 및 712, 712a, 712b) (도 9 참조) 를 구성한다.
웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 가 전술한 노광시 이동 영역 내에 위치할 때에는, 제 3 헤드군 (613) 에 속하는 헤드 (603, 603a, 603b) 는, 스케일판 (21) (의 부분 (213)) 에 계측빔 (계측광) 을 조사하고, 스케일판 (21) 의 표면 (하면) 에 형성된 -45 도 방향 (α 방향) 을 주기 방향으로 하는 격자로부터의 회절빔을 수광해, 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 의 -45 도 방향 (α 방향) 및 Z 축 방향의 위치를 계측하는 2 차원 인코더 (703, 703a, 703b, 및 713, 713a, 713b) (도 9 참조) 를 구성한다.
웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 가 전술한 노광시 이동 영역 내에 위치할 때에는, 제 4 헤드군 (614) 에 속하는 헤드 (604, 604a, 604b) 는, 스케일판 (21) (의 부분 (214)) 에 계측빔 (계측광) 을 조사하고, 스케일판 (21) 의 표면 (하면) 에 형성된 45 도 방향 (β 방향) 을 주기 방향으로 하는 격자로부터의 회절빔을 수광해, 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 의 45 도 방향 (β 방향) 및 Z 축 방향의 위치를 계측하는 2 차원 인코더 (704, 704a, 704b, 및 714, 714a, 714b) (도 9 참조) 를 구성한다.
또, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 가 전술한 계측시 이동 영역 내에 위치할 때에는, 제 1 헤드군 (611) 에 속하는 헤드 (601, 601a, 601b) 는, 스케일판 (22) (의 부분 (221)) 에 계측빔 (계측광) 을 조사하고, 스케일판 (22) 의 표면 (하면) 에 형성된 -45 도 방향 (α 방향) 을 주기 방향으로 하는 격자로부터의 회절빔을 수광해, 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 의 -45 도 방향 (α 방향) 및 Z 축 방향의 위치를 계측하는 2 차원 인코더 (701, 701a, 701b, 및 711, 711a, 711b) (도 9 참조) 를 구성한다.
웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 가 전술한 계측시 이동 영역 내에 위치할 때에는, 제 2 헤드군 (612) 에 속하는 헤드 (602, 602a, 602b) 는, 스케일판 (22) (의 부분 (222)) 에 계측빔 (계측광) 을 조사하고, 스케일판 (22) 의 표면 (하면) 에 형성된 45 도 방향 (β 방향) 을 주기 방향으로 하는 격자로부터의 회절빔을 수광해, 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 의 45 도 방향 (β 방향) 및 Z 축 방향의 위치를 계측하는 2 차원 인코더 (702, 702a, 702b, 및 712, 712a, 712b) (도 9 참조) 를 구성한다.
웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 가 전술한 계측시 이동 영역 내에 위치할 때에는, 제 3 헤드군 (613) 에 속하는 헤드 (603, 603a, 603b) 는, 스케일판 (22) (의 부분 (223)) 에 계측빔 (계측광) 을 조사하고, 스케일판 (22) 의 표면 (하면) 에 형성된 -45 도 방향 (α 방향) 을 주기 방향으로 하는 격자로부터의 회절빔을 수광해, 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 의 -45 도 방향 (α 방향) 및 Z 축 방향의 위치를 계측하는 2 차원 인코더 (703, 703a, 703b, 및 713, 713a, 713b) (도 9 참조) 를 구성한다.
웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 가 전술한 계측시 이동 영역 내에 위치할 때에는, 제 4 헤드군 (614) 에 속하는 헤드 (604, 604a, 604b) 는, 스케일판 (22) (의 부분 (224)) 에 계측빔 (계측광) 을 조사하고, 스케일판 (22) 의 표면 (하면) 에 형성된 45 도 방향 (β 방향) 을 주기 방향으로 하는 격자로부터의 회절빔을 수광해, 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 의 45 도 방향 (β 방향) 및 Z 축 방향의 위치를 계측하는 2 차원 인코더 (704, 704a, 704b, 및 714, 714a, 714b) (도 9 참조) 를 구성한다.
상기 서술한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시형태에서는 스케일판 (21, 22) 의 어느 쪽에 계측빔 (계측광) 을 조사할지, 즉 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 가 전술한 노광시 이동 영역, 계측시 이동 영역의 어느 영역 내에 있는지에 관계없이, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 상의 헤드 (601, 601a, 601b, 602, 602a, 602b, 603, 603a, 603b, 604, 604a 및 604b) 는, 계측빔 (계측광) 을 조사하고 있는 스케일판과 함께, 각각 2 차원 인코더 (701, 701a, 701b, 702, 702a, 702b, 703, 703a, 703b, 704, 704a, 704b) 를 구성하고, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 상의 헤드 (601, 601a, 601b, 602, 602a, 602b, 603, 603a, 603b, 604, 604a 및 604b) 는, 계측빔 (계측광) 을 조사하고 있는 스케일판과 함께, 각각 2 차원 인코더 (711, 711a, 711b, 712, 712a, 712b, 713, 713a, 713b, 714, 714a, 714b) 를 구성하는 것으로 하고 있다.
2 차원 인코더 (이하, 적절히 인코더라 약칭한다) (701, 701a, 701b, 702, 702a, 702b, 703, 703a, 703b, 704, 704a, 704b, 711, 711a, 711b, 712, 712a, 712b, 713, 713a, 713b, 714, 714a, 714b) 각각의 계측치는, 주제어 장치 (20) (도 9 참조) 에 공급된다. 주제어 장치 (20) 는, 인코더 (701 ∼ 704) 또는 인코더 (711 ∼ 714) 중, 2 차원 그레이팅 (RG) 이 형성된 스케일판 (21) (을 구성하는 부분 (211 ∼ 214)) 의 하면에 대향하는 적어도 3 개의 인코더 (즉, 유효한 계측치를 출력하고 있는 적어도 3 개의 인코더) 의 계측치에 기초하여, 투영 광학계 (PL) 바로 아래의 영역을 포함하는 노광시 이동 영역 내에서의 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 의 6 자유도 방향 (X, Y, Z, θx, θy, θz) 의 위치 정보를 구한다.
주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 의 6 자유도 방향 (X, Y, Z, θx, θy, θz) 의 위치 정보에 계측 이용된 적어도 3 개의 인코더의 헤드가 속하는 적어도 3 군의 모든 헤드의 계측치를 이용하여, 예를 들어 노광 중을 포함해, 노광시 이동 영역 내를 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 이 이동 중에, 스케일판 (21) 의 2 차원 그레이팅 (RG) 의 변동에 대응하는 노광시 좌표계의 그리드 (그리드 오차) 의 캘리브레이션 (이것에 대해서는 후술한다) 을 실행한다.
마찬가지로, 주제어 장치 (20) 는 인코더 (701 ∼ 704) 또는 인코더 (711 ∼ 714) 중, 2 차원 그레이팅 (RG) 이 형성된 스케일판 (22) (을 구성하는 부분 (221 ∼ 224)) 의 하면에 대향하는 적어도 3 개의 인코더 (즉, 유효한 계측치를 출력하고 있는 적어도 3 개의 인코더) 의 계측치에 기초하여, 얼라인먼트계 ALG 바로 아래의 영역을 포함하는 계측시 이동 영역 내에서의 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 의 6 자유도 방향 (X, Y, Z, θx, θy, θz) 의 위치 정보를 구한다.
주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 의 6 자유도 방향 (X, Y, Z, θx, θy, θz) 의 위치 정보에 계측 이용된 적어도 3 개의 인코더의 헤드가 속하는 적어도 3 군의 모든 헤드의 계측치를 이용하여, 예를 들어 얼라인먼트 중을 포함해, 계측시 이동 영역 내를 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 이 이동 중에, 스케일판 (22) 의 2 차원 격자 RG 의 변동에 대응하는 계측시 좌표계의 그리드 (그리드 오차) 의 캘리브레이션 (이것에 대해서는 후술한다) 을 실행하는 것으로 해도 된다.
또, 본 실시형태의 노광 장치 (100) 에서는, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) (웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2)) 의 위치는, 웨이퍼 간섭계 시스템 (18) (도 9 참조) 에 의해, 인코더 시스템 (70, 71) 과는 독립적으로 계측 가능하다. 웨이퍼 간섭계 시스템 (18) 의 계측치는, 예를 들어 인코더 시스템 (70, 71) 의 출력 이상시의 백업용 등으로서 보조적으로 사용된다. 또한, 웨이퍼 간섭계 시스템 (18) 의 자세한 것은 생략한다.
얼라인먼트계 ALG 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이 투영 광학계 (PL) 의 ＋X 측으로 소정 간격을 떨어져 배치된 오프액시스 방식의 얼라인먼트계이다. 본 실시형태에서는, 얼라인먼트계 ALG 로서, 일례로서 할로겐 램프 등의 브로드밴드 (광대역) 광으로 마크를 조명하고, 이 마크 화상을 화상 처리함으로써 마크 위치를 계측하는 화상 처리 방식의 얼라인먼트 센서의 일종인 FIA (Field Image Alignment) 계가 이용되고 있다. 얼라인먼트계 ALG 로부터의 촬상 신호는, 도시 생략한 얼라인먼트 신호 처리계를 개재하여 주제어 장치 (20) (도 9 참조) 에 공급된다.
또한, 얼라인먼트계 ALG 로는 FIA 계에 한정하지 않고, 예를 들어 커히렌트한 검출광을 마크에 조사하고, 그 마크로부터 발생하는 산란광 또는 회절광을 검출하거나, 혹은 마크로부터 발생하는 2 개의 회절광 (예를 들어 동일 차수의 회절광, 혹은 동일 방향으로 회절하는 회절광) 을 간섭시켜 검출하는 얼라인먼트 센서를 단독으로 혹은 적절히 조합하여 사용하는 것은 물론 가능하다. 얼라인먼트계 ALG 로서 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2008/0088843호 명세서 등에 개시된, 복수의 검출 영역을 갖는 얼라인먼트계를 채용해도 된다.
이 외, 본 실시형태의 노광 장치 (100) 에는, 얼라인먼트계 ALG 와 함께 계측 스테이션에 배치되고, 예를 들어 미국 특허 제5,448,332호 명세서 등에 개시된 것과 동일한 구성의 경사 입사 방식의 다점 초점 위치 검출계 (이하, 다점 AF 계로 약술한다) (AF) (도 1 에서는 도시 생략, 도 9 참조) 가 형성되어 있다. 다점 AF 계 (AF) 에 의한 계측 동작은 그 적어도 일부가 얼라인먼트계 ALG 에 의한 마크 검출 동작과 병행하여 실시됨과 함께, 전술한 인코더 시스템에 의해 그 계측 동작 중에 웨이퍼 테이블의 위치 정보가 계측된다. 다점 AF 계 (AF) 의 검출 신호는, AF 신호 처리계 (도시 생략) 를 개재하여 주제어 장치 (20) 에 공급된다 (도 9 참조). 주제어 장치 (20) 는, 다점 AF 계 (AF) 의 검출 신호와 전술한 인코더 시스템의 계측 정보에 기초하여, 웨이퍼 (W) 표면의 Z 축 방향의 위치 정보 (단차 정보/요철 정보) 를 검출하고, 노광 동작에서는 그 사전 검출 정보와 전술한 인코더 시스템의 계측 정보 (Z 축, θx 및 θy 방향의 위치 정보) 에 기초하여 주사 노광 중의 웨이퍼 (W) 의 이른바 포커스·레벨링 제어를 실행한다. 또한, 노광 스테이션 내에서 투영 유닛 (PU) 의 근방에 다점 AF 계를 형성하고, 노광 동작시에 웨이퍼 표면의 위치 정보 (요철 정보) 를 계측하면서 웨이퍼 테이블을 구동해, 웨이퍼 (W) 의 포커스·레벨링 제어를 실행하는 것으로 해도 된다.
노광 장치 (100) 에서는, 추가로 레티클 (R) 의 상방에, 예를 들어 미국 특허 제5,646,413호 명세서 등에 개시된 노광 파장의 광을 사용한 TTR (Through The Reticle) 방식의 1 쌍의 레티클 얼라인먼트계 (13A, 13B) (도 1 에서는 도시 생략, 도 9 참조) 가 형성되어 있다. 레티클 얼라인먼트계 (13A, 13B) 의 검출 신호는, 도시 생략한 얼라인먼트 신호 처리계를 통하여 주제어 장치 (20) 에 공급된다. 또한, 레티클 얼라인먼트계 대신에, 웨이퍼 스테이지 (WST) 상에 형성된 도시 생략한 공간 이미지 계측기를 이용하여 레티클 얼라인먼트를 실시해도 된다.
도 9 에는, 노광 장치 (100) 의 스테이지 제어에 관련된 제어계가 일부 생략되어, 블록도로 나타나 있다. 이 제어계는, 주제어 장치 (20) 를 중심으로 하여 구성되어 있다. 주제어 장치 (20) 는, CPU (중앙 연산 처리 장치), ROM (리드 온리 메모리), RAM (랜덤 액세스 메모리) 등으로 이루어지는 이른바 마이크로 컴퓨터 (또는 워크 스테이션) 를 포함하고, 장치 전체를 통괄하여 제어한다.
상기 서술한 바와 같이 해 구성된 노광 장치 (100) 에서는, 디바이스의 제조시에, 주제어 장치 (20) 에 의해, 웨이퍼가 로딩된 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 일방을 계측 스테이션 (계측시 이동 영역) 내에서 이동해, 얼라인먼트계 ALG 및 다점 AF 계에 의한 웨이퍼의 계측 동작이 실행된다. 즉, 계측시 이동 영역 내에서 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 일방에 유지된 웨이퍼 (W) 에 대해, 얼라인먼트계 ALG 를 사용한 마크 검출, 이른바 웨이퍼 얼라인먼트 (예를 들어 미국 특허 제4,780,617호 명세서 등에 개시된 인헨스드 글로벌 얼라인먼트 (EGA) 등) 와, 다점 AF 계를 사용한 웨이퍼의 면 정보 (단차/요철 정보) 의 계측이 실시된다. 그때, 인코더 시스템 (70) (인코더 (701 ∼ 704)) 또는 인코더 시스템 (71) (인코더 (711 ∼ 714)) 에 의해, 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 의 6 자유도 방향 (X, Y, Z, θx, θy, θz) 의 위치 정보가 구해진다 (계측된다). 또한, 웨이퍼 얼라인먼트의 개시 전 또는 종료 후에, 주제어 장치 (20) 에 의해, 얼라인먼트계 ALG 를 이용하여, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 일방에 형성된 기준 마크 부재 상의 제 2 기준 마크의 위치가 계측되고 있다. 그리고, 웨이퍼 얼라인먼트의 결과로서 산출된 웨이퍼 (W) 상의 복수의 쇼트 영역의 배열 좌표는, 제 2 기준 마크를 기준으로 하는 배열 좌표로 치환되어 있다.
웨이퍼 얼라인먼트 등의 계측 동작 후, 일방의 웨이퍼 스테이지 (WST1 또는 WST2) 는 노광시 이동 영역으로 이동하고, 주제어 장치 (20) 에 의해, 레티클 얼라인먼트계 (13A, 13B), 웨이퍼 테이블 (WTB1 또는 WTB2) 상의 기준 마크 부재 (도시 생략) 등을 이용하여, 통상적인 스캐닝 스테퍼와 동일한 순서로, 레티클 패턴의 투영 중심과 1 쌍의 제 1 기준 마크의 중심의 위치 관계를 구하는 레티클 얼라인먼트 등이 실시된다.
그리고, 주제어 장치 (20) 에 의해, 그 레티클 얼라인먼트의 결과와 웨이퍼 얼라인먼트의 결과로서 얻어진 제 2 기준 마크를 기준으로 하는 복수의 쇼트 영역의 배열 좌표에 기초하여, 스텝 앤드 스캔 방식의 노광 동작이 실시되고, 웨이퍼 (W) 상의 복수의 쇼트 영역에 레티클 (R) 의 패턴이 각각 전사된다. 스텝 앤드 스캔 방식의 노광 동작은, 레티클 스테이지 (RST) 와 웨이퍼 스테이지 (WST1 또는 WST2) 의 동기 이동을 실시하는 주사 노광 동작과, 웨이퍼 스테이지 (WST1 또는 WST2) 를 쇼트 영역의 노광을 위한 가속 개시 위치로 이동시키는 쇼트간 이동 (스테핑) 동작을 교대로 반복함으로써 실시된다. 노광 동작시에는, 인코더 시스템 (70) (인코더 (701 ∼ 704)) 또는 인코더 시스템 (71) (인코더 (711 ∼ 714)) 에 의해, 일방의 웨이퍼 테이블 (WTB1 또는 WTB2) 의 6 자유도 방향 (X, Y, Z, θx, θy, θz) 의 위치 정보가 구해진다 (계측된다).
또, 본 실시형태의 노광 장치 (100) 는, 2 개의 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 구비하고 있다. 그래서, 일방의 웨이퍼 스테이지, 예를 들어 웨이퍼 스테이지 (WST1) 상에 로드된 웨이퍼에 대해 스텝 앤드 스캔 방식의 노광을 실시하는 것과 병행하여, 타방의 웨이퍼 스테이지 (WST2) 상에 탑재된 웨이퍼에 대해 웨이퍼 얼라인먼트 등을 실시하는, 병행 처리 동작이 실시된다.
본 실시형태의 노광 장치 (100) 에서는, 전술한 바와 같이 주제어 장치 (20) 는, 노광시 이동 영역 내 및 계측시 이동 영역 내의 어디에 있어서도, 인코더 시스템 (70) (도 9 참조) 을 이용하여, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 6 자유도 방향 (X, Y, Z, θx, θy, θz) 의 위치 정보를 구한다 (계측한다). 또, 주제어 장치 (20) 는, 노광시 이동 영역 내 및 계측시 이동 영역 내의 어디에 있어서도, 인코더 시스템 (71) (도 9 참조) 을 이용하여, 웨이퍼 테이블 (WTB2) 의 6 자유도 방향 (X, Y, Z, θx, θy, θz) 의 위치 정보를 구한다 (계측한다).
여기서, 인코더 시스템 (70, 71) 에 의한 XY 평면 내의 3 자유도 방향 (X 축 방향, Y 축 방향 및 θz 방향 (X, Y, θz) 으로도 약기한다)) 의 위치 계측의 원리 등에 대해서 추가로 설명한다. 여기서는, 인코더 헤드 (601 ∼ 604) 또는 인코더 (701 ∼ 704) 의 계측치는, 인코더 헤드 (601 ∼ 604) 또는 인코더 (701 ∼ 704) 의 Z 축 방향이 아닌 계측 방향의 계측치를 의미한다.
본 실시형태에서는, 전술한 바와 같은 인코더 헤드 (601 ∼ 604) 및 스케일판 (21) 의 구성 및 배치를 채용함으로써, 노광시 이동 영역 내에서는 인코더 헤드 (601 ∼ 604) 중 적어도 3 개가 항상 스케일판 (21) (의 대응하는 부분 (211 ∼ 214)) 에 대향한다.
도 10 에는, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 상의 인코더 헤드 (601 ∼ 604) 및 스케일판 (21) 의 각 부분 (211 ∼ 214) 의 배치와 인코더 시스템 (70) 의 계측 영역 (A0 ∼ A4) 의 관계가 나타나 있다. 도 10 에서는, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 6 자유도 방향의 위치 정보의 계측에 사용되는 헤드 (601, 602, 603, 및 604) 만이 도시되어 있다. 또한, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 는 웨이퍼 스테이지 (WST1) 와 동일하게 구성되어 있으므로, 여기서는 웨이퍼 스테이지 (WST1) 에 대해서만 설명한다.
웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 중심 (웨이퍼의 중심에 일치) 이, 노광시 이동 영역 내이고, 또한 노광 중심 (노광 영역 IA 의 중심) (P) 에 대해 ＋X 측 또한 ＋Y 측의 영역 (노광 중심 (P) 을 원점으로 하는 제 1 상한 내의 영역 (단, 영역 A0 을 제외한다)) 인 제 1 영역 (A1) 내에 위치하는 경우, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 상의 헤드 (604, 601, 602) 가 각각 스케일판 (21) 의 부분 (214, 211, 212) 에 대향한다. 제 1 영역 (A1) 내에서는, 헤드 (604, 601, 602) (인코더 (704, 701, 702)) 로부터 유효한 계측치가 주제어 장치 (20) 로 보내진다. 또한, 이하의 설명 중의 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 위치는, 그 웨이퍼 스테이지의 중심 (웨이퍼 테이블의 중심 및 웨이퍼의 중심에 각각 일치) 의 위치를 의미한다. 즉, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 중심의 위치라고 기술하는 대신에, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 위치라고 기술한다.
마찬가지로, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가, 노광시 이동 영역 내이고, 또한 노광 중심 (P) 에 대해 -X 측 또한 ＋Y 측의 영역 (노광 중심 (P) 을 원점으로 하는 제 2 상한 내의 영역 (단, 영역 A0 을 제외한다)) 인 제 2 영역 (A2) 내에 위치하는 경우, 헤드 (601, 602, 603) 가 각각 스케일판 (21) 의 부분 (211, 212, 213) 에 대향한다. 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가, 노광시 이동 영역 내이고, 또한 노광 중심 (P) 에 대해 -X 측 또한 -Y 측의 영역 (노광 중심 (P) 을 원점으로 하는 제 3 상한 내의 영역 (단, 영역 A0 을 제외한다)) 인 제 3 영역 (A3) 내에 위치하는 경우, 헤드 (602, 603, 604) 가 각각 스케일판 (21) 의 부분 (212, 213, 214) 에 대향한다. 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가, 노광시 이동 영역 내이고, 또한 노광 중심 (P) 에 대해 ＋X 측 또한 -Y 측의 영역 (노광 중심 (P) 을 원점으로 하는 제 4 상한 내의 영역 (단, 영역 A0 을 제외한다)) 인 제 4 영역 (A4) 내에 위치하는 경우, 헤드 (603, 604, 601) 가 각각 스케일판 (21) 의 부분 (213, 214, 211) 에 대향한다.
본 실시형태에서는, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가, 노광 중심 (P) 을 중심으로 하는 십자상의 영역 A0 (노광 중심 (P) 을 통과하는 Y 축 방향을 길이 방향으로 하는 폭 A-ai-2t 의 영역과 X 축 방향을 길이 방향으로 하는 폭 B-bi-2t 의 영역을 포함하는 영역 (이하, 제 0 영역이라고 부른다)) 내에 위치하는 경우, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 상의 4 개의 헤드 (601 ∼ 604) 가 스케일판 (21) (대응하는 부분 (211 ∼ 214)) 에 대향한다. 따라서, 제 0 영역 (A0) 내에서는, 헤드 (601 ∼ 604) (인코더 (701 ∼ 704)) 로부터 유효한 계측치가 주제어 장치 (20) 로 보내진다. 또한, 본 실시형태에서는 상기 조건 (A ≥ ai ＋ 2t, B ≥ bi ＋ 2t) 에 추가로, 패턴이 형성되는 웨이퍼 상의 쇼트 영역의 사이즈 (W, L) 를 고려해, 조건 A ≥ ai ＋ W ＋ 2t, B ≥ bi ＋ L ＋ 2t 를 추가해도 된다. 여기서, W, L 은, 각각 쇼트 영역의 X 축 방향의 폭, Y 축 방향의 길이이다. W, L 은, 각각 주사 노광 구간의 거리, X 축 방향으로의 스테핑의 거리와 동일하다.
주제어 장치 (20) 는, 헤드 (601 ∼ 604) (인코더 (701 ∼ 704)) 의 계측치에 기초하여, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 XY 평면 내에서의 위치 (X, Y, θz) 를 산출한다. 여기서, 인코더 (701 ∼ 704) 의 계측치 (각각 C1 ∼ C4 라고 표기한다) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 위치 (X, Y, θz) 에 대해, 다음 식 (1) ∼ (4) 와 같이 의존한다.
Figure pct00001
단, p 는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 테이블 (WTB1 (WTB2)) 의 중심으로부터의 헤드 (601 ∼ 604) 각각의 X 축 및 Y 축 방향에 관한 거리이다.
주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 위치하는 영역 (A0 ∼ A4)에 따라 스케일판 (21) 에 대향하는 3 개의 헤드 (인코더) 를 특정하고, 그들의 계측치가 따르는 식을 상기 식 (1) ∼ (4) 로부터 선택해 연립 방정식을 만들고, 3 개의 헤드 (인코더) 의 계측치를 이용하여 연립 방정식을 품으로써, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 XY 평면 내에서의 위치 (X, Y, θz) 를 산출한다. 예를 들어, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 제 1 영역 (A1) 내에 위치하는 경우, 주제어 장치 (20) 는 헤드 (601, 602, 604) (인코더 (701, 702, 704)) 의 계측치가 따르는 식 (1), (2), 및 (4) 로부터 연립 방정식을 만들고, 식 (1), (2), 및 (4) 각각의 좌변에 각 헤드의 계측치를 대입해 연립 방정식을 푼다.
또한, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 제 0 영역 (A0) 내에 위치하는 경우, 주제어 장치 (20) 는, 헤드 (601 ∼ 604) (인코더 (701 ∼ 704)) 로부터 임의의 3 개를 선택하면 된다. 예를 들어, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 제 1 영역으로부터 제 0 영역으로 이동한 후에는, 제 1 영역에 대응하는 헤드 (601, 602, 604) (인코더 (701, 702, 704)) 를 선택하면 된다.
주제어 장치 (20) 는, 위의 산출 결과 (X, Y, θz) 에 기초하여, 노광시 이동 영역 내에서 웨이퍼 스테이지 (WST1) 를 구동 (위치 제어) 한다.
웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 계측시 이동 영역 내에 위치하는 경우, 주제어 장치 (20) 는 인코더 시스템 (70) (인코더 (701 ∼ 704)) 을 이용하여 3 자유도 방향 (X, Y, θz) 의 위치 정보를 계측한다. 여기서, 계측 원리 등은, 노광 중심 (P) 이 얼라인먼트계 ALG 의 검출 중심으로, 스케일판 (21) (의 부분 (211 ∼ 214)) 이 스케일판 (22) (의 부분 (221 ∼ 224)) 으로 치환되는 이외에, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 앞서의 노광시 이동 영역 내에 위치하는 경우와 동일하다.
또한, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 위치에 따라, 스케일판 (21, 22) 에 대향하는 헤드 (601 ∼ 604) 중 3 개를, 적어도 1 개가 상이한 3 개로 전환하여 사용한다. 여기서, 인코더 헤드를 전환할 때에는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2008/0094592호 명세서 등에 개시되어 있는 바와 같이, 웨이퍼 스테이지의 위치의 계측치의 연속성을 보증하기 위한 연결 처리가 실시된다. 또, 본 실시형태에서는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2011/0053061호 명세서에 개시되어 있는 방법과 동일한 방법으로, 스텝 앤드 스캔 방식의 노광 동작시에 있어서의 헤드 (601 ∼ 604) 의 전환과 연결 처리가 실시된다.
다음으로, 인코더 시스템 (70, 71) 에 의한 3 자유도 방향 (Z, θx, θy) 의 위치 계측의 원리 등에 대해서 추가로 설명한다. 여기서는, 인코더 헤드 (601 ∼ 604) 또는 인코더 (701 ∼ 704) 의 계측치는, 인코더 헤드 (601 ∼ 604) 또는 인코더 (701 ∼ 704) 의 Z 축 방향의 계측치를 의미한다.
본 실시형태에서는, 전술한 바와 같은 인코더 헤드 (601 ∼ 604) 및 스케일판 (21) 의 구성 및 배치를 채용한 것에 의해, 노광시 이동 영역 내에서는, 웨이퍼 스테이지 (WST1 (WST2)) 가 위치하는 영역 (A0 ∼ A4) 에 따라, 인코더 헤드 (601 ∼ 604) 중 적어도 3 개가 스케일판 (21) (의 대응하는 부분 (211 ∼ 214)) 에 대향한다. 스케일판 (21) 에 대향하는 헤드 (인코더) 로부터 유효한 계측치가 주제어 장치 (20) 로 보내진다.
주제어 장치 (20) 는, 인코더 (701 ∼ 704) 의 계측치에 기초하여, 웨이퍼 스테이지 (WST1 (WST2)) 의 위치 (Z, θx, θy) 를 산출한다. 여기서, 인코더 (701 ∼ 704) 의 Z 축 방향에 관한 계측치 (전술한 Z 축 방향이 아닌 계측 방향, 즉 XY 평면 내의 일축 방향에 대한 계측치 (C1 ∼ C4) 와 구별해, 각각 D1 ∼ D4 라고 표기한다) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST1 (WST2)) 의 위치 (Z, θx, θy) 에 대해, 다음 식 (5) ∼ (8) 과 같이 의존한다.
D1 = -ptanθy ＋ ptanθx ＋ Z …(5)
D2 = ptanθy ＋ ptanθx ＋ Z …(6)
D3 = ptanθy - ptanθx ＋ Z …(7)
D4 = -ptanθy - ptanθx ＋ Z …(8)
단, p 는 웨이퍼 테이블 (WTB1 (WTB2)) 의 중심으로부터의 헤드 (601 ∼ 604) 의 X 축 및 Y 축 방향에 관한 거리 (도 6 참조) 이다.
주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST1 (WST2)) 가 위치하는 영역 (A0 ∼ A4) 에 따라 3 개의 헤드 (인코더) 의 계측치가 따르는 식을 상기 식 (5) ∼ (8) 에서 선택하고, 선택한 3 개의 식으로 구성되는 연립 방정식에 3 개의 헤드 (인코더) 의 계측치를 대입해 품으로써, 웨이퍼 스테이지 (WST1 (WST2)) 의 위치 (Z, θx, θy) 를 산출한다. 예를 들어, 웨이퍼 스테이지 (WST1) (또는 WST2) 가 제 1 영역 (A1) 내에 위치하는 경우, 주제어 장치 (20) 는 헤드 (601, 602, 604) (인코더 (701, 702, 704)) (또는 헤드 (601, 602, 604) (인코더 (711, 712, 714)) 의 계측치가 따르는 식 (5), (6), 및 (8) 로부터 연립 방정식을 만들고, 식 (5), (6), 및 (8) 각각의 좌변에 계측치를 대입해 푼다.
또한, 웨이퍼 스테이지 (WST1) (또는 WST2) 가 제 0 영역 (A0) 내에 위치하는 경우, 헤드 (601 ∼ 604) (인코더 (701 ∼ 704)) (또는 헤드 (601 ∼ 604) (인코더 (711 ∼ 714))) 로부터 임의의 3 개를 선택하고, 선택한 3 개의 헤드의 계측치가 따르는 식으로부터 만들어지는 연립 방정식을 이용하면 된다.
주제어 장치 (20) 는, 위의 산출 결과 (Z, θx, θy) 와 전술한 단차 정보 (포커스 매핑 데이터) 에 기초하여, 노광시 이동 영역 내에서 웨이퍼 스테이지 (WST1) (또는 WST2) 를 포커스·레벨링 제어한다.
웨이퍼 스테이지 (WST1) (또는 WST2) 가 계측시 이동 영역 내에 위치하는 경우, 주제어 장치 (20) 는 인코더 시스템 (70 또는 71) 을 이용하여 3 자유도 방향 (Z, θx, θy) 의 위치 정보를 계측한다. 여기서, 계측 원리 등은, 노광 중심이 얼라인먼트계 ALG 의 검출 중심으로, 스케일판 (21) (의 부분 (211 ∼ 214)) 이 스케일판 (22) (의 부분 (221 ∼ 224)) 으로 치환되는 이외에, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 앞서의 노광시 이동 영역 내에 위치하는 경우와 동일하다. 주제어 장치 (20) 는, 인코더 시스템 (70 또는 71) 의 계측치에 기초하여, 웨이퍼 스테이지 (WST1 또는 WST2) 를 포커스·레벨링 제어한다. 또한, 계측시 이동 영역 (계측 스테이션) 에서는 반드시 포커스·레벨링을 실시하지 않아도 된다. 즉, 마크 위치 및 단차 정보 (포커스 매핑 데이터) 의 취득을 실시해 두고, 그 단차 정보로부터 단차 정보 취득시 (계측시) 의 웨이퍼 스테이지의 Z·틸트분을 뺌으로써, 웨이퍼 스테이지의 기준면, 예를 들어 상면을 기준으로 하는 단차 정보를 얻어둔다. 그리고, 노광시에는, 이 단차 정보와 웨이퍼 스테이지 (의 기준면) 의 3 자유도 방향 (Z, θx, θy) 의 위치 정보에 기초하여, 포커스·레벨링이 가능해지기 때문이다.
또한, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 위치에 따라, 스케일판 (21, 22) 에 대향하는 헤드 (601 ∼ 604) 중 3 개를, 적어도 1 개가 상이한 3 개로 전환하여 사용한다. 여기서, 인코더 헤드를 전환할 때는, 웨이퍼 스테이지 (WST1) (또는 WST2) 의 위치의 계측치의 연속성을 보증하기 위해, 전술과 동일한 연결 처리가 실시된다.
다음으로, 본 실시형태에 관련된 노광 장치 (100) 로, 상기 서술한 일련의 시퀀스의 실행 중에 실행되는, 노광시 좌표계의 그리드 변동량의 보정 (교정) 에 대해 설명한다. 여기서는, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 노광시 이동 영역을 이동하는 경우에 대해 설명한다.
이 그리드 변동량의 보정 (교정) 은, 주제어 장치 (20) 에 의해, 전술한 바와 같이 해 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 6 자유도 방향의 위치 제어가, 인코더 (701 ∼ 704) 중에서 선택된 3 개의 인코더의 계측치에 기초하여 실시되는 것과 병행하여 실행된다.
주제어 장치 (20) 는, 예를 들어 노광 중 등에, 예를 들어 제 1 헤드군 (611) 에 속하는 헤드 (601, 601a, 601b) 가, 스케일판 (21) 의 대응하는 부분 (211) 에 대향한 상태에서, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 X 축 방향에 관해서 Δx 이동할 때마다, 예를 들어 헤드 (601, 601a) (인코더 (701, 701a)) 의 α 방향의 계측치를 가져오고, 다음 식 (9) 로 나타내는 차분 데이터, 즉 α 방향의 그리드 (α 그리드) 의 X 위치에 따른 어긋남 Δα/δx 를 순차 적산한다. 이로써, 이산적인 α 그리드 변동량의 X 축 방향에 관한 분포를 구할 수 있다.
Δα/δx = ζ1(x-Δx, y) - ζ1(x, y) ……(9)
또, 주제어 장치 (20) 는, 예를 들어 노광 중 등에, 예를 들어 제 1 헤드군 (611) 에 속하는 헤드 (601, 601a, 601b) 가, 스케일판 (21) 의 대응하는 부분 (211) 에 대향한 상태에서, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 이 Y 축 방향에 관해서 Δy 이동할 때마다, 예를 들어 헤드 (601, 601b) (인코더 (701, 701b)) 의 α 방향의 계측치를 가져오고, 다음 식 (10) 으로 나타내는 차분 데이터, 즉 α 그리드의 Y 위치에 따른 어긋남 Δα/δy 를 순차 적산한다. 이로써, 이산적인 α 그리드의 변동량의 Y 축 방향에 관한 분포를 구할 수 있다.
Δα/δy = ζ1(x, y-Δy) - ζ1(x, y) ……(10)
주제어 장치 (20) 는, 상기 서술한 이산적인 α 그리드 변동량의 X 축 방향에 관한 분포, 및 이산적인 α 그리드의 변동량의 Y 축 방향에 관한 분포로부터, 함수 ζ1(x,y) 로 나타내는, 2 차원 그레이팅 (RG) 의 제 1 상한 부분 (스케일판 (21) 의 제 1 부분 (211)) 에서 발생한 드리프트 (α 그리드의 변동) 를 보정하기 위한 α 보정맵을 얻을 수 있다.
주제어 장치 (20) 는, 예를 들어 노광 중 등에, 예를 들어 제 3 헤드군 (613) 에 속하는 헤드 (603, 603a, 603b) 가, 스케일판 (21) 의 대응하는 부분 (213) 에 대향한 상태에서, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 X 축 방향에 관해서 Δx 이동할 때마다, 예를 들어 헤드 (603, 603a) (인코더 (703, 703a)) 의 α 방향의 계측치를 가져오고, 식 (9) 와 동일한 차분 데이터를 순차 적산함과 함께, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 Y 축 방향에 관해서 Δy 이동할 때마다, 예를 들어 헤드 (603, 603b) (인코더 (703, 703b)) 의 α 방향의 계측치를 가져오고, 식 (10) 과 동일한 차분 데이터를 순차 적산한다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는, 상기 서술한 차분 데이터의 적산으로부터 얻어진 이산적인 α 그리드 변동량의 X 축 방향에 관한 분포, 및 이산적인 α 그리드의 변동량의 Y 축 방향에 관한 분포로부터, 함수 (ζ3(x,y) 로 한다) 로 나타내는, 2 차원 그레이팅 (RG) 의 제 3 상한 부분 (스케일판 (21) 의 제 3 부분 (213)) 에서 발생한 드리프트 (α 그리드의 변동) 를 보정하기 위한 α 보정맵을 얻는다.
주제어 장치 (20) 는, 예를 들어 노광 중 등에, 예를 들어 제 2 헤드군 (612) 에 속하는 헤드 (602, 602a, 602b) 가, 스케일판 (21) 의 대응하는 부분 (212) 에 대향하고 있는 상태에서, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 X 축 방향에 관해서 Δx 이동할 때마다, 예를 들어 헤드 (602, 602a) (인코더 (702, 702a)) 의 β 방향의 계측치를 가져오고, 다음 식 (11) 로 나타내는 차분 데이터를 순차 적산함과 함께, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 Y 축 방향에 관해서 Δy 이동할 때마다, 예를 들어 헤드 (602, 602b) (인코더 (702, 702b)) 의 β 방향의 계측치를 가져오고, 다음 식 (12) 로 나타내는 차분 데이터를 순차 적산한다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는, 상기 서술한 차분 데이터의 적산으로부터 얻어진 이산적인 β 그리드 변동량의 X 축 방향에 관한 분포, 및 이산적인 β 그리드의 변동량의 Y 축 방향에 관한 분포로부터, 함수 ζ2(x,y) 로 나타내는, 2 차원 그레이팅 (RG) 의 제 2 상한 부분 (스케일판 (21) 의 제 2 부분 (212)) 에서 발생한 드리프트 (β 그리드의 변동) 를 보정하기 위한 β 보정맵을 얻는다.
Δβ/δx = ζ2(x-Δx, y) - ζ2(x, y) ……(11)
Δβ/δy = ζ2(x, y-Δy) - ζ2(x, y) ……(12)
주제어 장치 (20) 는, 예를 들어 노광 중 등에, 예를 들어 제 4 헤드군 (614) 에 속하는 헤드 (604, 604a, 604b) 가, 스케일판 (21) 의 대응하는 부분 (214) 에 대향하고 있는 상태에서, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 X 축 방향에 관해서 Δx 이동할 때마다, 예를 들어 헤드 (604, 604a) (인코더 (704, 704a)) 의 β 방향 계측치를 가져오고, 식 (11) 과 동일한 차분 데이터를 순차 적산함과 함께, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 Y 축 방향에 관해서 Δy 이동할 때마다, 예를 들어 헤드 (604, 604b) (인코더 (704, 704b)) 의 β 방향의 계측치를 가져오고, 식 (12) 와 동일한 차분 데이터를 순차 적산한다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는, 상기 서술한 차분 데이터의 적산으로부터 얻어진 이산적인 β 그리드 변동량의 X 축 방향에 관한 분포, 및 이산적인 β 그리드의 변동량의 Y 축 방향에 관한 분포로부터, 함수 (ζ4(x,y) 로 한다) 로 나타내는, 2 차원 그레이팅 (RG) 의 제 4 상한 부분 (스케일판 (21) 의 제 4 부분 (214)) 에서 발생한 드리프트 (β 그리드의 변동) 를 보정하기 위한 β 보정맵을 얻는다.
주제어 장치 (20) 는, 예를 들어 노광 중 등에, 상기 서술한 α 보정맵 및 β 보정맵과 동일하게 해, Z 보정맵도 작성한다.
즉, 주제어 장치 (20) 는, 예를 들어 노광 중 등에, 예를 들어 제 1 헤드군 (611) 에 속하는 헤드 (601, 601a, 601b) 가, 스케일판 (21) 의 대응하는 부분 (211) 에 대향하고 있는 상태에서, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 X 축 방향에 관해서 Δx 이동할 때마다, 예를 들어 헤드 (601, 601a) (인코더 (701, 701a)) 의 Z 축 방향의 계측치를 가져오고, 다음 식 (13) 으로 나타내는 차분 데이터를 순차 적산함과 함께, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 Y 축 방향에 관해서 Δy 이동할 때마다, 예를 들어 헤드 (601, 601b) (인코더 (701, 701b)) 의 Z 축 방향의 계측치를 가져오고, 다음 식 (14) 로 나타내는 차분 데이터를 순차 적산한다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는, 상기 서술한 차분 데이터의 적산으로부터 얻어진 이산적인 Z 그리드 변동량의 X 축 방향에 관한 분포, 및 이산적인 Z 그리드의 변동량의 Y 축 방향에 관한 분포로부터, 함수 η1(x,y) 로 나타내는, 2 차원 그레이팅 (RG) 의 제 1 상한 부분(스케일판 (21) 의 제 1 부분 (211)) 에서 발생한 Z 그리드의 변동 (드리프트) 을 보정하기 위한 Z 보정맵을 얻는다.
ΔZ/δx = η1(x-Δx, y) - η1(x, y) ……(13)
ΔZ/δy = η1(x, y-Δy) - η1(x, y) ……(14)
주제어 장치 (20) 는, 예를 들어 노광 중 등에, 제 2, 제 3 및 제 4 헤드군에 속하는 헤드에 대해서도, 스케일판 (21) 에 대향하고 있는 상태에서, 웨이퍼 스테이지 (WST1) 가 Δx 이동할 때마다, Δy 이동할 때마다 상기와 동일한 차분 데이터를 가져오고 또한 적산을 실시해, 드리프트 형상 (Z 그리드의 변동) 을 나타내는 함수 (각각 η2(x,y), η3(x,y), η4(x,y) 로 한다) 를 복원함과 함께, Z 보정맵을 얻는다.
주제어 장치 (20) 는, 상기 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 6 자유도 방향의 위치 계측과 병행하여, 상기 차분 계측을 반복해 실시해, 인코더 시스템 (70) 의 좌표계의 그리드 오차의 갱신을 실시한다. 이하에서는, 이 그리드 오차의 갱신을 인코더 시스템 (70) 의 좌표계의 리프레쉬라고도 칭한다.
전술한 바와 같이, 주제어 장치 (20) 는, 예를 들어 노광시에는 웨이퍼 스테이지 (WST1) 의 위치에 따라, 스케일판 (21) 에 대향하는 헤드 (601 ∼ 604) 중 3 개를, 적어도 1 개가 상이한 3 개로 전환하여 사용한다. 즉, 주제어 장치 (20) 는, 헤드 (601 ∼ 604) 중 3 개 (인코더 (701 ∼ 704) 중 3 개) 에 의해 구해진 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 위치 정보에 기초하여 웨이퍼 테이블 (WTB1) 을 구동함과 함께 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 위치에 따라 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 위치 정보의 산출에 사용된 3 개의 헤드 중 적어도 1 개를, 웨이퍼 테이블 (WTB1) 의 위치 정보의 산출에 사용되고 있지 않은 별도의 헤드군에 속하는 헤드로 전환한다. 주제어 장치 (20) 는, 이 전환에 따라 스케일판 (21) 의 2 차원 그레이팅 (RG) 의 상기 서술한 그리드 오차의 교정을 위한, 상기 차분의 데이터를 가져오는 대상을, 별도의 헤드군으로 전환한다. 본 실시형태에서는, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 위치 계측에 사용되는 헤드의 전환과 동시에, 전술한 차분 계측에 사용되는 용장 (冗長) 헤드의 전환이 실시된다.
주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST2) 가 노광시를 포함해, 노광시 이동 영역을 이동 중에는, 인코더 시스템 (71) 의 좌표계의 리프레쉬를 상기와 동일하게 해 실시한다.
그런데, 노광 중에는 쇼트맵에 따라 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 이동이 실시되어, 한정된 에리어밖에 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 가 통과하지 않기 때문에, 취득할 수 있는 차분 데이터가 적다. 그래서, 주제어 장치 (20) 는, 상기 서술한 인코더 시스템 (70, 71) 의 좌표계의 리프레쉬시에, 전술한 바와 같이 차분 데이터의 적산에 의해 그리드 변동의 저차 성분인 1 차 성분, 예를 들어 스케일링 (α, β 그리드), 및 굴곡 (Z 그리드) 만을 리얼 타임으로 보정하도록 하고 있다.
그리고, 차분 데이터의 적산치를 감시해, 저차 성분 (1 차 성분) 의 변동량 (보정량) 이 미리 정한 제 1 양보다 커진 경우에, 보다 상세한 보정을 실시하는 것으로 하고 있다. 여기서, 보다 상세한 보정이란, 예를 들어 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를, 그들의 유효 스트로크의 거의 전역으로 이동시켜 전술한 차분 데이터의 취득을 실시함으로써, 보다 다량의 차분 데이터를 취득하고, 그 다량의 차분 데이터에 근거해, 스케일판 (21) 의 2 차원 그레이팅 (RG) 의 보다 넓은 범위에 걸쳐 실시되는, 전술과 동일한 그리드 변동량 (오차) 의 보정, 또는 다음에 설명하는 것과 동일한 수법으로 실시되는, 적어도 2 차 성분까지 대상으로 한 α, β 및 Z 그리드의 변동량의 보정을 의미한다.
저차 성분 (1 차 성분) 의 변동량 (보정량) 이 제 1 양보다 큰 미리 정한 제 2 양보다 큰 경우에는, 주제어 장치 (20) 는 보다 고차의 성분까지 대상으로 한 보정을 실시할 필요가 있는 취지를, 예를 들어 표시 등에 의해 오퍼레이터에게 통지한다. 이 통지에 응답해, 오퍼레이터로부터 보다 고차의 보정이 지시된 경우, 주제어 장치 (20) 는 설계치대로의 배치로 복수의 기준 마크가 형성된 기준 웨이퍼 (그 표면에 레지스트가 도포되어 있다) 를 웨이퍼 테이블 (WTB1 또는 WTB2) 상에 탑재하고, 복수의 마크가 소정의 위치 관계로 배치된 계측용 레티클을 레티클 스테이지 (RST) 상에 탑재한다. 그리고, 예를 들어 스텝 앤드 리피트 방식 (또는 스텝 앤드 스캔 방식) 으로 노광을 실시한다. 노광 종료 후, 주제어 장치 (20) 는, 그 노광 후의 기준 웨이퍼를, 예를 들어 노광 장치 (100) 에 인 라인으로 접속되어 있는 코터·디벨로퍼로 반송함과 함께, 현상을 지시한다. 그리고, 코터·디벨로퍼에 의해, 기준 웨이퍼의 현상이 종료한 취지의 통지를 수취하면, 주제어 장치 (20) 는, 현상 후의 기준 웨이퍼를 재차 웨이퍼 테이블 (WTB1 또는 WTB2) 상에 탑재하고, 그 기준 웨이퍼 상에 형성된 레지스트 이미지로 이루어지는 마크의 대응하는 기준 마크에 대한 위치를, 예를 들어 얼라인먼트계 ALG 로 순차 검출한다. 그리고, 그 검출 결과에 기초하여, 보다 고차의 성분까지 대상으로 한 α, β 및 Z 그리드의 변동량 보정을 실시한다.
이 외, 예를 들어 오퍼레이터는, 전술한 저차 성분 (1 차 성분) 의 변동량 (보정량) 에 임계값 (예를 들어, 제 2 양보다 큰 미리 정한 제 3 양) 을 설정해 두고, 주제어 장치 (20) 가 저차 성분의 변동량이 임계값을 초과하는지의 여부를 감시하고, 변동량 (보정량) 이 임계값을 초과한 경우에, 그리드의 메인터넌스가 필요하다는 취지를 오퍼레이터에게 통지하도록 설정해 두어도 된다. 즉, 전술한 저차 성분의 변동량 (보정량) 을 그리드의 메인터넌스 필요 여부를 판단하기 위한 모니터 지표로서 활용해도 된다.
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 노광 장치 (100) 에 의하면, 예를 들어 노광 중 등 노광시 이동 영역에 웨이퍼 스테이지 (WST1) (또는 WST2) 가 있을 때, 주제어 장치 (20) 에 의해, 인코더 시스템 (70) 의 인코더 (701 ∼ 704) 중 3 개 (또는 인코더 시스템 (71) 의 인코더 (711 ∼ 714) 중 3 개) 에 의해 구해진 6 자유도 방향의 위치 정보에 기초하여 웨이퍼 테이블 (WTB1 또는 WTB2) (웨이퍼 스테이지 (WST1 또는 WST2)) 이 구동된다. 그리고, 이 웨이퍼 테이블 (WTB1 또는 WTB2) (웨이퍼 스테이지 (WST1 또는 WST2)) 의 구동과 병행하여, 주제어 장치 (20) 에 의해, 제 1 헤드군 (611), 제 2 헤드군 (612), 제 3 헤드군 (613) 및 제 4 헤드군 (614) 중, 스케일판 (21) 에 대향하고 있는 헤드군에서는, 각각에 속하는 1 개의 기준이 되는 1 개의 헤드 (60i) 와 2 개의 헤드 (60ia 및 60ib) (i = 1 ∼ 4) 각각과의 계측 방향 (α 방향 및 Z 방향, 또는 β 방향 및 Z 방향) 에 관한 계측치의 차분의 데이터가 가져와지고, 그 가져와진 차분의 데이터에 기초하여, 스케일판 (21) 의 하면에 형성된 2 차원 그레이팅 (RG) 의 4 개의 부분 (211 ∼ 214) 에 각각 대응하는 부분에 대해, 계측 방향 (α 방향 및 z 방향, 또는 β 방향 및 z 방향) 에 관한 그리드의 변동량을 감시할 수 있게 된다. 또, 주제어 장치 (20) 에 의해, 그 그리드 오차 (특히 저차 성분) 의 교정 (보정), 즉 인코더 시스템 (70, 71) 의 좌표계의 리프레쉬가 리얼 타임으로 실시된다. 따라서, 노광 장치 (100) 에 의하면, 스케일판 (21) 의 하면에 형성된 2 차원 그레이팅 (RG) 을 계측면으로 하는 인코더 시스템 (70 또는 71) 에 의해, 웨이퍼 스테이지 (WST1 또는 WST2) 의 노광시 이동 영역 내에서의 6 자유도 방향의 위치를, 장기간에 걸쳐 정밀하게 계측함과 함께 제어할 수 있고, 나아가서는 레티클 (R) 의 패턴을 웨이퍼 (W) 상의 복수의 쇼트 영역에 정밀하게 전사할 수 있게 된다.
본 실시형태에 관련된 노광 장치 (100) 에서는, 주제어 장치 (20) 에 의해, 인코더 시스템 (70, 71) 의 좌표계의 리프레쉬가 노광시 등에 리얼 타임으로 실행된다. 이 때문에, 만일 450 밀리 웨이퍼에 대응하기 위해, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 와 함께 스케일판 (21) (2 차원 그레이팅 (RG)) 이 더욱 대형화된 경우라도 웨이퍼 테이블 (WTB1 또는 WTB2) 의 노광시 이동 영역 내에서의 6 자유도 방향의 위치를, 장기간에 걸쳐 정밀하게 계측할 수 있게 된다.
또, 노광 장치 (100) 에서는, 주제어 장치 (20) 가, 웨이퍼 얼라인먼트 계측 (얼라인먼트계 ALG 에 의한 마크 검출) 및 이것과 병행하여 실시되는 웨이퍼 (W) 표면의 Z 축 방향의 위치 정보 (단차 정보/요철 정보) 의 검출시 등 계측시 이동 영역 내에서 웨이퍼 스테이지 (WST1 또는 WST2) 가 이동 중에도, 인코더 시스템 (70, 71) 의 좌표계의 리프레쉬를 리얼 타임으로 실행할 수 있다. 이러한 경우에는, EGA 등의 웨이퍼 얼라인먼트의 정밀도 및 주사 노광 중의 웨이퍼 (W) 의 포커스·레벨링 제어 정밀도를, 장기간에 걸쳐 고정밀도로 유지할 수 있게 된다.
또한, 본 실시형태에 관련된 노광 장치 (100) 에서는, 헤드 (601 ∼ 604) 의 배치 간격 A, B 는, 각각 스케일판 (21, 22) 의 개구의 폭 ai, bi 와 쇼트 영역의 사이즈 W, L 의 합보다 크게 정해져 있다. 이로써, 웨이퍼를 노광하기 위해서 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 를 주사 (등속) 구동하는 동안에, 헤드 (601 ∼ 604) 를 전환하지 않고 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 위치 정보를 계측할 수 있다. 따라서, 정밀하게 패턴을 웨이퍼 상에 형성할 수 있고, 특히 제 2 층째 (세컨드 레이어) 이후의 노광시에는 중첩 정밀도를 고정밀도로 유지할 수 있게 된다.
또한, 상기 실시형태 중의 설명에서는, 웨이퍼 테이블 상면의 4 모퉁이에 설치된 웨이퍼 테이블의 위치 계측용 4 개의 헤드 (601, 602, 603, 604) 가, 상기 서술한 배치 조건을 만족하는 것으로 했지만, 각 헤드군 (61i) (i = 1 ∼ 4) 에 속하는 헤드 (60ia, 60ib 및 60i) 의 배치 (도 2 참조) 로부터 분명한 바와 같이, 헤드 (601a, 602a, 603a, 604a), 및 헤드 (601b, 602b, 603b, 604b) 도 상기 서술과 동일한 배치 조건을 만족하고 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 스케일판 (21, 22) 이 각각 4 개의 부분으로 구성되고, 이것에 대응하여 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 상에 4 개의 헤드군 (611 ∼ 614) 이 설치되는 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 스케일판 (21, 22) 은 단일 부재에 의해 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 2 차원 그레이팅 (RG) 은, 대면적의 단일한 2 차원 그레이팅이어도 된다. 이러한 경우에 있어서, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 이동 스트로크가 충분히 큰 경우에는, 헤드 (601) 와 함께, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 소정 자유도, 예를 들어 6 자유도의 위치 계측이 가능해지는 2 개의 헤드 (예를 들어 헤드 602 ∼ 604 중 2 개) 에 추가로, 제 1 헤드군 (611) 에 속하는 2 개의 용장 헤드 (601a, 601b) 만을 설치해도 된다.
또, 상기 실시형태에서 설명한 각 헤드군에 속하는 헤드의 배치는 일례에 지나지 않는다. 예를 들어, 제 1 헤드군에 속하는 헤드의 배치로서, 예를 들어 도 11(A) 에 나타내는 배치를 채용해도 된다. 이 경우, 좌표계의 리프레쉬시에, 전술한 드리프트 형상 (α, β, Z 그리드의 변동) 을 나타내는 함수로서, x, y 의 함수가 아닌 α, β 의 함수를 가정함으로써, 상기 실시형태와 동일하게 해 좌표계의 리프레쉬를 실시할 수 있다.
혹은, 제 1 헤드군 (611) 에 속하는 헤드의 배치로서, 예를 들어 도 11(B) 에 나타내는 배치를 채용해도 된다. 이 경우, 헤드 (601, 601a, 601b) 의 계측 방향이, X 축 방향 및 Z 축 방향의 2 방향이 되어 있다. 따라서, 제 1 헤드군 (611) 에 속하는 헤드가 대향하는 스케일판 (21) 의 제 1 부분에는, 적어도 X 축 방향을 주기 방향으로 하는 1 차원 또는 2 차원의 그레이팅이 형성된다. 제 1 헤드군에 속하는 헤드의 배치로서 도 11(A) 또는 도 11(B) 에 나타내는 배치가 채용되는 경우, 제 2, 제 3, 제 4 헤드군에 각각 속하는 헤드의 배치로서, 도 11(A) 또는 도 11(B) 에 나타내는 배치와, 웨이퍼 테이블 중심에 관해서 점대칭 또는 중심을 통과하는 X 축 또는 Y 축에 평행한 직선에 관해서 선대칭인 배치 (단, 제 2, 제 3, 제 4 헤드군 중 적어도 1 개의 군에 속하는 헤드의 XY 평면 내의 계측 방향은, 제 1 헤드군에 속하는 헤드의 계측 방향과 직교한다) 가 채용된다.
또한, 지금까지는, 각 헤드군에 각각 3 개의 헤드가 속하는 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 각 헤드군에 각각 2 개의 헤드가 속하고 있어도 된다. 예를 들어, 2 개의 헤드의 계측 방향에, X 축 방향 및 Y 축 방향 적어도 1 방향이 포함되는 경우에는, 이들 2 개의 헤드는, 예를 들어 도 11(B) 중의 헤드 (601a, 601b) 와 마찬가지로, X 축 및 Y 축에 교차하는 방향으로 떨어져 배치되어 있는 것이 바람직하다. 또, 2 개의 헤드의 계측 방향에 전술한 α 방향 및 β 방향의 적어도 1 방향이 포함되는 경우에는, 이들 2 개의 헤드는, 예를 들어 도 11(A) 중의 헤드 (601a, 601b) 와 마찬가지로, α 방향 및 β 방향에 교차하는 X 축 방향 (또는 Y 축 방향) 으로 떨어져 배치되어 있는 것이 바람직하다.
혹은, 각 헤드군에 각각 4 개 이상의 헤드가 속하고 있어도 된다. 이 경우도, 각 헤드군에 속하는 모든 헤드가 동일 직선 상에 위치하지 않는 헤드의 배치가 채용된다. 이 경우, 전술한 노광시 좌표계의 리프레쉬시에, 각 헤드군에 속하는, 웨이퍼 테이블의 6 자유도 방향의 위치 정보의 계측에 사용되는 1 개의 기준이 되는 헤드와 남은 헤드 각각과의 공통 계측 방향에 관한 계측치의 차분의 데이터를 취득해도 되고, 각 헤드군에 속하는 모든 상이한 헤드끼리의 상기 공통 계측 방향에 관한 차분의 데이터를 취득해도 된다. 요점은, 각 헤드군에 속하는, 상기 위치 정보의 계측에 사용되는 1 개의 기준이 되는 헤드와 남은 헤드 중 적어도 2 개의 헤드 각각과의 상기 공통 계측 방향에 관한 계측치의 차분의 데이터를 포함하는 각 헤드군에 속하는 상이한 헤드끼리의 상기 공통 계측 방향에 관한 차분의 데이터를 취득하고, 그 취득한 차분의 데이터에 기초해, 스케일판 (21) (2 차원 그레이팅 (RG)) 의 공통 계측 방향에 관한 그리드의 변동량을 감시해, 그리드 오차를 교정할 수 있으면 된다.
각 헤드군에 각각 4 개 이상의 헤드가 속하고 있는 경우, 좌표계의 리프레쉬시에, X 축 또는 Y 축 방향에 관해서, 한 번에 보다 많은 차분 데이터를 얻을 수 있으므로, 2 차 이상의 소정 차수의 성분까지도 대상으로 한 그리드 변동량 (그리드 오차) 의 교정을, 리얼 타임으로 실시하는 것으로 해도 된다. 그리고, 이 경우, 전술한 「보다 상세한 그리드 오차의 보정」의 일양태로서, 그 소정 차수보다 고차의 성분까지도 대상으로 한 그리드 변동량 (그리드 오차) 의 교정을, 예를 들어 전술과 동일하게 기준 웨이퍼 등을 이용하여 실시하도록 해도 된다.
또한, 상기 실시형태에서는, 각 헤드군에 각각 속하는 3 개의 헤드 중, 1 개의 기준이 되는 헤드의 계측치만이, 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 의 6 자유도 방향의 위치의 산출에 사용되는 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 각 헤드군에 각각 속하는 3 개의 헤드 중 적어도 2 개의 계측치를, 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 의 6 자유도 방향의 위치의 산출에 사용하는 것으로 해도 된다. 예를 들어, 각 헤드군에 각각 속하는 3 개의 헤드의 계측치의 평균을 웨이퍼 테이블 (WTB1, WTB2) 의 6 자유도 방향의 위치의 산출에 사용하는 것으로 해도 된다. 이러한 경우에는, 평균화 효과에 의해, 보다 정밀도가 높은 위치 계측이 가능해진다.
또, 상기 실시형태에서는, 각 헤드로서 XY 평면 내의 일방향 및 Z 축 방향의 2 방향을 계측 방향으로 하는 2 차원 헤드가 사용되고, 또한 그 2 방향에 대해, 노광시 좌표계의 그리드 오차의 교정 (보정) 이 실시되는 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, XY 평면 내의 일방향 및 Z 축 방향 중 1 개의 방향에 관해서 노광시 좌표계의 그리드 오차의 교정 (보정) 이 실시되는 것으로 해도 된다. 또, 각 헤드로서, XY 평면 내의 직교 2 방향 및 Z 축 방향을 계측 방향으로 하는 3 차원 헤드를 사용해도 된다. 혹은, 예를 들어 헤드 (60ia, 60ib) 로서 2 차원 헤드 또는 3 차원 헤드로 이루어지는 헤드 (60i) 의 2 개 또는 3 개의 계측 방향 중 적어도 1 개의 계측 방향을 공통 계측 방향으로 하는, 1 차원 헤드 또는 2 차원 헤드를 사용해도 된다. XY 평면 내의 1 축 방향을 계측 방향으로 하는 1 차원 헤드를 사용하는 경우, 이것과 조합하여 Z 축 방향을 계측 방향으로 하는 비인코더 방식의 면위치 센서를 채용해도 된다.
또한, 상기 실시형태에서는, 스케일판 (21, 22) 의 부분 (211 ∼ 214, 221 ∼ 224) 의 각각의 하면에 2 차원 그레이팅 (RG) 이 형성된 경우에 대해 예시했지만, 이것에 한정되지 않고, 대응하는 인코더 헤드 (601 ∼ 604) 의 계측 방향 (XY 평면 내에서의 1 축 방향) 만을 주기 방향으로 하는 1 차원 그레이팅이 형성된 경우에 있어서도, 상기 실시형태는 적용 가능하다.
또, 상기 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 상에 헤드가 탑재되고, 웨이퍼 스테이지 (WST1, WST2) 의 외부에 스케일판 (21, 22) (2 차원 그레이팅 (RG)) 이 배치된 인코더 시스템을 구비하는 노광 장치에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 웨이퍼 스테이지의 외부, 예를 들어 상방 (또는 하방) 에 복수의 헤드가 설치되고, 이것에 대향하여 웨이퍼 스테이지의 상면 (또는 하면) 에 그레이팅 등의 계측면이 형성된 타입의 인코더 시스템을 구비하는 노광 장치, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2008/0088843호 명세서 등에 개시된 노광 장치 등에도 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 노광 장치가 스캐닝 스테퍼인 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 스테퍼 등의 정지형 노광 장치에 상기 실시형태를 적용해도 된다. 스테퍼 등이어도, 노광 대상의 물체가 탑재된 스테이지의 위치를 인코더로 계측함으로써, 간섭계에 의해 스테이지의 위치를 계측하는 경우와 달리, 공기 요동에서 기인하는 위치 계측 오차의 발생을 대부분 0 으로 할 수 있어, 인코더의 계측치에 기초하여 스테이지를 고정밀도로 위치 결정할 수 있게 되고, 결과적으로 고정밀도의 레티클 패턴의 웨이퍼 상으로의 전사가 가능해진다. 또, 쇼트 영역과 쇼트 영역을 합성하는 스텝 앤드 스티치 방식의 투영 노광 장치에도 상기 실시형태는 적용할 수 있다.
또, 상기 실시형태에서는 노광 장치 (100) 가, 2 개의 웨이퍼 스테이지를 구비한 트윈 스테이지형 노광 장치인 경우에 대해 예시했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2007/0211235호 명세서 및 미국 특허 출원 공개 제2007/0127006호 명세서 등에 개시된 바와 같이 웨이퍼 스테이지와는 별도로, 계측 부재 (예를 들어, 기준 마크, 및/또는 센서 등) 를 포함하는 계측 스테이지를 구비하는 노광 장치, 또는 웨이퍼 스테이지를 1 개만 구비하는 싱글 스테이지형 노광 장치에 상기 실시형태를 적용해도 된다.
또, 상기 실시형태의 노광 장치를, 예를 들어 국제 공개 제99/49504호, 미국 특허 출원 공개 제2005/0259234호 명세서 등에 개시된 액침형으로 해도 된다.
또, 상기 실시형태의 노광 장치에 있어서의 투영 광학계는 축소계 뿐만 아니라 등배 및 확대계의 어느 것이어도 되고, 투영 광학계 (PL) 는 굴절계 뿐만 아니라, 반사계 및 반사 굴절계의 어느 것이어도 되고, 그 투영상은 도립상 (倒立像) 및 정립상 (正立像) 의 어느 것이어도 된다.
또, 조명광 (IL) 은, ArF 엑시머 레이저광 (파장 193 ㎚) 에 한정하지 않고, KrF 엑시머 레이저광 (파장 248 ㎚) 등의 자외광이나, F2 레이저광 (파장 157 ㎚) 등의 진공 자외광이어도 된다. 예를 들어 미국 특허 제7,023,610 호 명세서에 개시되어 있는 바와 같이, 진공 자외광으로서 DFB 반도체 레이저 또는 파이버 레이저로부터 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일 파장 레이저광을, 예를 들어 에르븀 (또는 에르븀과 이테르븀의 양방) 이 도프된 파이버 앰프로 증폭하고, 비선형 광학 결정을 이용하여 자외광으로 파장 변환한 고조파를 사용해도 된다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 광 투과성의 기판 상에 소정의 차광 패턴 (또는 위상 패턴·감광 패턴) 을 형성한 광 투과형 마스크 (레티클) 를 사용했지만, 이 레티클 대신에, 예를 들어 미국 특허 제6,778,257호 명세서에 개시되어 있는 바와 같이, 노광해야 할 패턴의 전자 데이터에 기초하여, 투과 패턴 또는 반사 패턴, 혹은 발광 패턴을 형성하는 전자 마스크 (가변 성형 마스크, 액티브 마스크, 혹은 이미지 제너레이터라고도 불리고, 예를 들어 비발광형 화상 표시 소자 (공간 광 변조기) 의 일종인 DMD (Digital Micro-mirror Device) 등을 포함한다) 를 이용해도 된다. 이러한 가변 성형 마스크를 사용하는 경우에는, 웨이퍼 또는 유리 플레이트 등이 탑재되는 스테이지가 가변 성형 마스크에 대해 주사되므로, 그 스테이지의 위치를 인코더를 이용하여 계측함으로써, 상기 실시형태와 동등한 효과를 얻을 수 있다.
또, 예를 들어 국제 공개 제2001/035168호에 개시되어 있는 바와 같이, 간섭 무늬를 웨이퍼 (W) 상에 형성함으로써, 웨이퍼 (W) 상에 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 노광 장치 (리소그래피 시스템) 에도 상기 실시형태를 적용할 수 있다.
또한, 예를 들어 미국 특허 제6,611,316호 명세서에 개시되어 있는 바와 같이, 2 개의 레티클 패턴을, 투영 광학계를 개재하여 웨이퍼 상에서 합성하고, 1 회의 스캔 노광에 의해 웨이퍼 상의 하나의 쇼트 영역을 거의 동시에 이중 노광하는 노광 장치에도 상기 실시형태를 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시형태로 패턴을 형성해야 할 물체 (에너지빔이 조사되는 노광 대상의 물체) 는 웨이퍼에 한정되는 것은 아니고, 유리 플레이트, 세라믹 기판, 필름 부재, 혹은 마스크 블랭크 등 다른 물체여도 된다.
노광 장치의 용도로는 반도체 제조용 노광 장치에 한정되지 않고, 예를 들어 각형 (角型) 의 유리 플레이트에 액정 표시 소자 패턴을 전사하는 액정용 노광 장치나, 유기 EL, 박막 자기 헤드, 촬상 소자 (CCD 등), 마이크로 머신 및 DNA 칩 등을 제조하기 위한 노광 장치에도 널리 적용할 수 있다. 또, 반도체 소자 등의 마이크로 디바이스뿐만 아니라, 광 노광 장치, EUV 노광 장치, X 선 노광 장치, 및 전자선 노광 장치 등에서 사용되는 레티클 또는 마스크를 제조하기 위해서, 유리 기판 또는 실리콘 웨이퍼 등에 회로 패턴을 전사하는 노광 장치에도 상기 실시형태를 적용할 수 있다.
반도체 등의 전자 디바이스는, 디바이스의 기능·성능 설계를 실시하는 스텝, 이 설계 스텝에 근거한 레티클을 제작하는 스텝, 실리콘 재료로부터 웨이퍼를 제작하는 스텝, 상기 실시형태의 노광 장치로, 마스크에 형성된 패턴을 웨이퍼 등의 물체 상에 전사하는 리소그래피 스텝, 노광된 웨이퍼 (물체) 를 현상하는 현상 스텝, 레지스트가 잔존하고 있는 부분 이외의 부분의 노출 부재를 에칭에 의해 제거하는 에칭 스텝, 에칭이 끝나 불필요해진 레지스트를 제거하는 레지스트 제거 스텝, 디바이스 조립 스텝 (다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함한다), 검사 스텝 등을 거쳐 제조된다. 이 경우, 리소그래피 스텝에서, 상기 실시형태의 노광 장치 및 노광 방법이 사용되므로, 고집적도의 디바이스를 고수율로 제조할 수 있다.
또, 상기 실시형태의 노광 장치 (패턴 형성 장치) 는, 본원 청구 범위에서 예시된 각 구성 요소를 포함하는 각종 서브 시스템을, 소정의 기계적 정밀도, 전기적 정밀도, 광학적 정밀도를 유지하도록 조립함으로써 제조된다. 이들 각종 정밀도를 확보하기 위해서, 이 조립 전후에는 각종 광학계에 대해서는 광학적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 기계계에 대해서는 기계적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 전기계에 대해서는 전기적 정밀도를 달성하기 위한 조정이 실시된다. 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치에의 조립 공정은, 각종 서브 시스템 상호의, 기계적 접속, 전기 회로의 배선 접속, 기압 회로의 배관 접속 등이 포함된다. 이 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치에의 조립 공정 전에, 각 서브 시스템 개개의 조립 공정이 있는 것은 말할 필요도 없다. 각종 서브 시스템의 노광 장치에의 조립 공정이 종료되면, 종합 조정이 실시되어, 노광 장치 전체로서의 각종 정밀도가 확보된다. 또한, 노광 장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린 룸에서 실시하는 것이 바람직하다.
또한, 지금까지의 설명에서 인용한 노광 장치 등에 관한 모든 국제 공개, 미국 특허 출원 공개 명세서 및 미국 특허 명세서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
산업상 이용가능성
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 노광 장치 및 노광 방법은, 물체를 노광하는 데에 적합하다. 또, 본 발명의 디바이스 제조 방법은, 반도체 소자 또는 액정 표시 소자 등의 전자 디바이스를 제조하는 데에 적합하다.

Claims (37)

  1. 물체를 에너지빔에 의해 노광하여 상기 물체 상에 패턴을 형성하는 노광 장치로서,
    물체를 유지해 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축을 포함하는 평면을 따라 이동 가능한 이동체와,
    상기 이동체 및 그 이동체의 외부의 일방에 배치된 복수의 헤드를 갖고, 그 복수의 헤드의 일부로부터 상기 이동체 및 그 이동체의 외부의 타방에 배치된 계측면에 계측빔을 조사하고, 상기 계측면으로부터의 리턴빔을 수광하여 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 위치 계측계와,
    상기 위치 정보에 기초하여 상기 이동체를 구동하는 제어계를 구비하고,
    상기 계측면에는, 1 차원 또는 2 차원의 격자가 형성되고,
    상기 복수의 헤드는, 상기 계측면에 대향하는 소정 면내에 배치되고, 상기 소정 면내의 2 방향, 및 상기 소정 면에 직교하는 방향의 적어도 1 방향을 계측 방향으로 하는 적어도 3 개의 헤드를 포함하는 제 1 헤드군을 포함하고,
    상기 적어도 3 개의 헤드 중, 적어도 2 개의 헤드는, 상기 소정 면내에서 동일 직선 상에 배치되고, 남은 적어도 1 개의 헤드는, 상기 소정 면내에서 상기 직선과는 상이한 위치에 배치되고,
    상기 적어도 1 개의 헤드는, 상기 위치 정보의 취득에 사용되는 기준 헤드이고, 상기 적어도 2 개의 헤드는, 상기 기준 헤드의 계측치에 대한 상기 계측 방향의 계측치의 차분의 계측에 사용되는 계측 헤드인, 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어계는, 상기 기준 헤드의 계측치와 상기 적어도 2 개의 계측 헤드의 계측치 각각과의 상기 계측 방향에 관한 계측치의 차분의 데이터를 포함하는 상기 제 1 군에 속하는 상이한 헤드끼리의 상기 계측 방향에 관한 계측치의 차분의 데이터를, 상기 이동체의 상기 평면 내에서의 이동과 병행하여 가져오고, 그 가져온 상기 차분의 데이터에 기초하여, 상기 계측면에 있어서의 상기 계측 방향에 관한 그리드 오차를 교정하는, 노광 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 계측면은, 상기 이동체의 외부에 형성되고,
    상기 복수의 헤드는, 상기 이동체에 설치되고,
    상기 소정 면은, 상기 이동체에 설정되어 있는, 노광 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 헤드군은, 상기 이동체 상의 상기 물체의 중심에 대응하는 점을 원점으로 한 제 1 상한 (象限) 내의 영역에 배치되고,
    상기 복수의 헤드는, 상기 이동체 상의 상기 물체의 중심에 대응하는 점을 원점으로 한 제 2, 제 3 및 제 4 상한 내의 영역에, 상기 제 1 헤드군과 동일하거나 또는 대응하는 배치로 배치된 적어도 3 개의 헤드를 각각 포함하는 제 2, 제 3 및 제 4 헤드군을 추가로 포함하고,
    상기 제어계는, 상기 제 1 내지 제 4 헤드군의 각 군에 대해, 각각에 속하는 상기 위치 정보 계측에 사용되는 1 개의 기준 헤드의 계측치와 남은 적어도 2 개의 계측 헤드의 계측치 각각과의 상기 계측 방향에 관한 계측치의 차분의 데이터를 포함하는 각 헤드군에 속하는 상이한 헤드끼리의 상기 계측 방향에 관한 계측치의 차분의 데이터를, 상기 이동체의 상기 소정 평면 내에서의 이동과 병행하여 가져오고, 그 가져온 상기 차분의 데이터에 기초하여, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 헤드군이 각각 대향할 수 있는 상기 계측면의 부분 영역마다, 상기 각 헤드군의 상기 계측 방향에 관한 상기 계측면의 그리드 오차를 교정하는, 노광 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 헤드군의 상기 기준 헤드, 상기 제 2 헤드군의 상기 기준 헤드, 상기 제 3 헤드군의 상기 기준 헤드 및 상기 제 4 헤드군의 상기 기준 헤드 중 적어도 3 개의 계측치는, 상기 이동체의 위치에 따라 상기 이동체의 위치 정보의 산출에 사용되는, 노광 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 에너지빔을 상기 물체에 투사하는 투영계를 추가로 구비하고,
    상기 계측면은, 상기 투영계의 사출 단부가 그 내부에 배치되는 상기 제 1 축 및 제 2 축에 각각 평행한 각 2 개의 에지를 갖는 사각형의 개구를 갖고,
    상기 제 1 헤드군과 상기 제 2 헤드군에 각각 속하는 상기 기준 헤드끼리의 상기 제 1 축에 평행한 방향의 이간 거리, 및 상기 제 3 헤드군과 상기 제 4 헤드군에 각각 속하는 상기 기준 헤드끼리의 상기 제 1 축에 평행한 방향의 이간 거리는, 상기 제 1 축에 평행한 방향에 관해서 상기 개구의 폭보다 각각 큰, 노광 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 헤드군과 상기 제 4 헤드군에 각각 속하는 상기 기준 헤드끼리의 상기 제 2 축에 평행한 방향의 이간 거리, 및 상기 제 2 헤드군과 상기 제 3 헤드군에 각각 속하는 상기 기준 헤드끼리의 상기 제 2 축에 평행한 방향의 이간 거리는, 상기 제 2 축에 평행한 방향에 관해서 상기 개구의 폭보다 각각 큰, 노광 장치.
  8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 헤드군이 각각 대향할 수 있는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 부분 영역은, 상기 계측면의 상기 투영계를 중심으로 해서 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 상한에 각각 위치하고, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 부분 영역에는, 상기 물체의 노광시에, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 헤드군에 속하는 헤드로부터 계측빔이 각각 조사되는, 노광 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 부분 영역은, 서로 연결되어 상기 계측면을 구성하는 4 개의 별도 부재로 이루어지는, 노광 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 4 개의 별도 부재에는 1 차원의 격자가 형성되고, 상기 제 1 내지 제 4 부분 영역의 적어도 하나는, 다른 것과는 격자의 주기 방향이 직교하는, 노광 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어계는, 상기 각 헤드군 각각의 상기 계측 방향의 하나로서 상기 1 차원 격자의 주기 방향에 관한 상기 계측면의 그리드 오차를 교정하는, 노광 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 4 개의 별도 부재에는 2 차원의 격자가 형성되고,
    상기 제어계는, 상기 각 헤드군 각각의 상기 계측 방향의 하나로서 상기 2 차원 격자의 적어도 1 개의 주기 방향에 관한 상기 계측면의 그리드 오차를 교정하는, 노광 장치.
  13. 제 4 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어계는, 상기 위치 계측계에 의해 구해진 상기 위치 정보에 기초하여 상기 이동체를 구동함과 함께 상기 이동체의 위치에 따라 상기 이동체의 위치 정보의 산출에 사용되는 복수의 헤드 중 적어도 1 개를, 상기 이동체의 위치 정보의 산출에 이용되고 있지 않은 다른 헤드군에 속하는 상기 기준 헤드로 전환하고, 이 전환에 따라, 상기 계측면의 상기 그리드 오차의 교정을 위한, 상기 차분의 데이터를 가져오는 대상을, 상기 다른 헤드군으로 전환하는, 노광 장치.
  14. 제 2 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어계는, 상기 물체의 노광 중에, 리얼 타임으로 상기 계측면의 상기 그리드 오차의 소정 차수 이하의 성분을 보정하는, 노광 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어계는, 상기 소정 차수 이하의 성분의 보정량이 미리 정한 제 1 양보다 커진 경우, 보다 상세한 상기 그리드 오차의 보정을 실시하는, 노광 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어계는, 상기 위치 계측계에 의한 위치 정보의 계측이 가능한 유효 스트로크의 구석구석까지 상기 이동체를 구동하고, 그 구동 중에 얻어지는 상기 노광 중보다 많은 상기 차분의 데이터에 기초하여, 보다 상세한 상기 그리드 오차의 보정을 실시하는, 노광 장치.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 제어계는, 상기 소정 차수 이하의 성분의 보정량이 상기 제 1 양보다 큰 미리 정한 제 2 양보다 큰 경우, 상기 소정 차수보다 고차의 성분까지도 대상으로 한 상기 계측면의 상기 그리드 오차의 보정의 필요성을 외부에 알리는, 노광 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어계는, 상기 소정 차수 이하의 성분의 보정량이 상기 제 2 양보다 큰 미리 정한 제 3 양보다 커지는지의 여부에 의해, 상기 계측면의 메인터넌스 필요 여부를 판단하고, 그 판단 결과를 외부에 알리는, 노광 장치.
  19. 물체를 에너지빔에 의해 노광하여 상기 물체 상에 패턴을 형성하는 노광 장치로서,
    물체를 유지해 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축을 포함하는 평면을 따라 이동 가능한 이동체와,
    상기 이동체 및 그 이동체의 외부의 일방에 배치된 복수의 헤드를 갖고, 그 복수의 헤드의 일부로부터 상기 이동체 및 그 이동체의 외부의 타방에 배치된 계측면에 계측빔을 조사하고, 상기 계측면으로부터의 리턴빔을 수광하여 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 위치 계측계와,
    상기 위치 정보에 기초하여 상기 이동체를 구동하는 제어계를 구비하고,
    상기 계측면에는, 1 차원 또는 2 차원의 격자가 형성되고,
    상기 복수의 헤드는, 상기 계측면에 대향하는 소정 면내에 배치되고, 적어도 상기 소정 면내의 제 1 방향 및 제 2 방향, 그리고 상기 소정 면에 직교하는 방향의 적어도 1 방향을 계측 방향으로 하는 적어도 2 개의 헤드를 포함하는 헤드군을 포함하고,
    상기 적어도 2 개의 헤드 중 2 개는, 상기 소정 면내에서 상기 제 1 방향을 따른 축 및 제 2 방향을 따른 축의 각각의 축에 교차하는 방향으로 떨어져 배치되고,
    상기 2 개의 헤드 중 1 개의 헤드는, 상기 위치 정보의 취득에 사용되는 기준 헤드이고, 상기 2 개의 헤드 중 남은 1 개의 헤드는, 상기 기준 헤드의 계측치에 대한 상기 계측 방향의 계측치의 차분의 계측에 사용되는 계측 헤드인, 노광 장치.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 이용하여, 물체 상에 패턴을 형성하는 것과,
    상기 패턴이 형성된 상기 물체를 현상하는 것을 포함하는, 디바이스 제조 방법.
  21. 물체를 에너지빔에 의해 노광하여 상기 물체 상에 패턴을 형성하는 노광 방법으로서,
    물체를 유지해 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축을 포함하는 평면을 따라 이동하는 이동체 및 그 이동체의 외부의 일방에 배치된 복수의 헤드의 일부로부터 상기 이동체 및 그 이동체의 외부의 타방에 배치되고 1 차원 또는 2 차원의 격자가 형성된 계측면에 계측빔을 조사하고, 상기 계측면으로부터의 리턴빔을 수광하여 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 것과,
    구해진 상기 위치 정보에 기초하여 상기 이동체를 구동하는 것을 포함하고,
    상기 복수의 헤드는, 상기 계측면에 대향하는 소정 면내에 배치되고, 적어도 상기 소정 면내의 2 방향, 및 상기 소정 면에 직교하는 방향의 적어도 1 방향을 계측 방향으로 하는 적어도 3 개의 헤드를 포함하는 제 1 헤드군을 포함하고,
    상기 적어도 3 개의 헤드 중, 적어도 2 개의 헤드는, 상기 소정 면내에서 동일 직선 상에 배치되고, 남은 적어도 1 개의 헤드는, 상기 소정 면내에서 상기 직선과는 상이한 위치에 배치되고,
    상기 구동하는 것에서는, 상기 이동체를 상기 소정 평면 내에서 구동함과 함께, 이 구동과 병행하여, 상기 제 1 헤드군에 속하는 상기 위치 정보의 계측에 사용되는 상기 적어도 1 개의 헤드인 기준 헤드의 계측치와 상기 적어도 2 개의 헤드인 계측 헤드의 계측치 각각과의 상기 계측 방향에 관한 계측치의 차분의 데이터를 포함하는 상기 제 1 헤드군에 속하는 상이한 헤드끼리의 상기 계측 방향에 관한 계측치의 차분의 데이터를 가져오고, 그 가져온 상기 차분의 데이터에 기초하여, 상기 계측면에 있어서의 상기 계측 방향에 관한 그리드 오차를 교정하는, 노광 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 계측면은, 상기 이동체의 외부에 형성되고,
    상기 복수의 헤드는, 상기 이동체에 설치되고,
    상기 소정 면은, 상기 이동체에 설정되어 있는, 노광 방법.
  23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,
    상기 제 1 헤드군은, 상기 이동체 상의 상기 물체의 중심에 대응하는 점을 원점으로 한 제 1 상한 내의 영역에 배치되고,
    상기 복수의 헤드는, 상기 이동체 상의 상기 물체의 중심에 대응하는 점을 원점으로 한 제 2, 제 3 및 제 4 상한 내의 영역에, 상기 제 1 헤드군과 동일하거나 또는 대응하는 배치로 배치된 적어도 3 개의 헤드를 각각 포함하는 제 2, 제 3 및 제 4 헤드군을 추가로 포함하고,
    상기 구동하는 것에서는, 상기 제 1 내지 제 4 헤드군의 각 군에 대해, 각각에 속하는 상기 위치 정보 계측에 사용되는 1 개의 기준 헤드의 계측치와 남은 적어도 2 개의 계측 헤드의 계측치 각각과의 상기 계측 방향에 관한 계측치의 차분의 데이터를 포함하는 각 헤드군에 속하는 상이한 헤드끼리의 상기 계측 방향에 관한 계측치의 차분의 데이터를, 상기 이동체의 상기 소정 평면 내에서의 이동과 병행하여 가져오고, 그 가져온 상기 차분의 데이터에 기초하여, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 헤드군이 각각 대향할 수 있는 상기 계측면의 부분 영역마다, 상기 각 헤드군의 계측 방향에 관한 상기 계측면의 그리드 오차를 교정하는, 노광 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 헤드군의 상기 기준 헤드, 상기 제 2 헤드군의 상기 기준 헤드, 상기 제 3 헤드군의 상기 기준 헤드 및 상기 제 4 헤드군의 상기 기준 헤드 중 적어도 3 개의 계측치는, 상기 이동체의 위치에 따라, 상기 이동체의 위치 정보의 산출에 사용되는, 노광 방법.
  25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
    상기 에너지빔을 상기 물체에 투사하는 투영계가 추가로 설치되고,
    상기 계측면에는, 상기 투영계의 사출 단부가 그 내부에 배치되는 상기 제 1 축 및 제 2 축에 각각 평행한 각 2 개의 에지를 갖는 사각형의 개구가 형성되고,
    상기 제 1 헤드군과 상기 제 2 헤드군에 각각 속하는 상기 기준 헤드끼리의 상기 제 1 축에 평행한 방향의 이간 거리, 및 상기 제 3 헤드군과 상기 제 4 헤드군에 각각 속하는 상기 기준 헤드끼리의 상기 제 1 축에 평행한 방향의 이간 거리는, 상기 제 1 축에 평행한 방향에 관해서 상기 개구의 폭보다 각각 큰, 노광 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 헤드군과 상기 제 4 헤드군에 각각 속하는 상기 기준 헤드끼리의 상기 제 2 축에 평행한 방향의 이간 거리, 및 상기 제 2 헤드군과 상기 제 3 헤드군에 각각 속하는 상기 기준 헤드끼리의 상기 제 2 축에 평행한 방향의 이간 거리는, 상기 제 2 축에 평행한 방향에 관해서 상기 개구의 폭보다 각각 큰, 노광 방법.
  27. 제 23 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 헤드군이 각각 대향할 수 있는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 부분 영역은, 상기 계측면의 상기 투영계를 중심으로 해서 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 상한에 각각 위치하고, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 부분 영역에는, 상기 물체의 노광시에, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 헤드군에 속하는 헤드로부터 계측빔이 각각 조사되는, 노광 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 부분 영역은, 서로 연결되어 상기 계측면을 구성하는 4 개의 별도 부재로 이루어지는, 노광 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 4 개의 별도 부재에는 1 차원의 격자가 형성되고, 상기 제 1 내지 제 4 부분 영역의 적어도 하나는, 다른 것과는 격자의 주기 방향이 직교하는, 노광 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 구동하는 것에서는, 상기 각 헤드군 각각의 상기 계측 방향의 하나로서 상기 1 차원 격자의 주기 방향에 관한 상기 계측면의 그리드 오차가 교정되는, 노광 방법.
  31. 제 28 항에 있어서,
    상기 4 개의 별도 부재에는 2 차원의 격자가 형성되고,
    상기 구동하는 것에서는, 상기 각 헤드군 각각의 상기 계측 방향의 하나로서 상기 2 차원 격자의 하나의 주기 방향에 관한 상기 계측면의 그리드 오차가 교정되는, 노광 방법.
  32. 제 23 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동하는 것에서는, 구해진 상기 위치 정보에 기초하여 상기 이동체가 구동됨과 함께 상기 이동체의 위치에 따라 상기 이동체의 위치 정보의 산출에 사용되는 복수의 헤드의 적어도 1 개가, 상기 이동체의 위치 정보의 산출에 이용되고 있지 않은 다른 헤드군에 속하는 기준 헤드로 전환되고, 이 전환에 따라 상기 계측면의 상기 그리드 오차의 교정을 위한, 상기 차분의 데이터를 가져오는 대상이, 상기 다른 헤드군으로 전환되는, 노광 방법.
  33. 제 21 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물체의 노광 중에, 상기 이동체의 이동시에 리얼 타임으로 상기 계측면의 상기 그리드 오차의 소정 차수 이하의 성분이 보정되는, 노광 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 소정 차수 이하의 성분의 보정량이 미리 정한 제 1 양보다 커진 경우, 보다 상세한 상기 그리드 오차의 보정이 실시되는, 노광 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    보다 상세한 상기 그리드 오차의 보정은, 상기 위치 정보의 계측이 가능한 유효 스트로크의 구석구석까지 상기 이동체를 구동하고, 그 구동 중에 얻어지는 상기 노광 중보다 많은 상기 차분의 데이터에 기초하여 실시되는, 노광 방법.
  36. 물체를 에너지빔에 의해 노광하여 상기 물체 상에 패턴을 형성하는 노광 방법으로서,
    물체를 유지해 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축을 포함하는 평면을 따라 이동하는 이동체 및 그 이동체의 외부의 일방에 배치된 복수의 헤드의 일부로부터 상기 이동체 및 그 이동체의 외부의 타방에 배치되고 1 차원 또는 2 차원의 격자가 형성된 계측면에 계측빔을 조사하고, 상기 계측면으로부터의 리턴빔을 수광하여 상기 이동체의 위치 정보를 계측하는 것과,
    구해진 상기 위치 정보에 기초하여 상기 이동체를 구동하는 것을 포함하고,
    상기 복수의 헤드는, 상기 계측면에 대향하는 소정 면내에 배치되고, 상기 소정 면내의 제 1 방향 및 제 2 방향, 그리고 상기 소정 면에 직교하는 방향의 적어도 1 방향을 계측 방향으로 하는 적어도 2 개의 헤드를 포함하는 헤드군을 포함하고,
    상기 적어도 2 개의 헤드 중 2 개의 헤드는, 상기 소정 면내에서 상기 제 1 방향을 따른 축 및 제 2 방향을 따른 축의 각각의 축에 교차하는 방향으로 떨어져 배치되고,
    상기 구동하는 것에서는, 상기 이동체를 상기 소정 평면 내에서 구동함과 함께, 이 구동과 병행하여, 상기 헤드군에 속하는 상기 2 개의 헤드 중 1 개의 헤드인 상기 위치 정보의 계측에 사용되는 기준 헤드의 계측치와 상기 2 개의 헤드 중 남은 1 개의 헤드인 계측 헤드의 계측치의 상기 계측 방향에 관한 계측치의 차분의 데이터를 포함하는 상기 헤드군에 속하는 상이한 헤드끼리의 상기 계측 방향에 관한 계측치의 차분의 데이터를 가져오고, 그 가져온 상기 차분의 데이터에 기초하여, 상기 계측면에 있어서의 상기 계측 방향에 관한 그리드 오차를 교정하는, 노광 방법.
  37. 제 21 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 방법에 의해 물체 상에 패턴을 형성하는 것과,
    상기 패턴이 형성된 상기 물체를 현상하는 것을 포함하는, 디바이스 제조 방법.
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