KR20180058734A - 노광 장치, 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법, 디바이스 제조 방법, 및 노광 방법 - Google Patents

노광 장치, 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법, 디바이스 제조 방법, 및 노광 방법 Download PDF

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Abstract

투영 광학계 (16) 를 통하여 조명광에 의해 기판 (P) 을 노광하는 액정 노광 장치는, 기판 (P) 을 유지하는 기판 홀더 (34) 와, 헤드 유닛 (60) 과 스케일 (52, 56) 을 포함하고, 헤드 유닛 (60) 의 출력에 기초하여 기판 홀더 (34) 의 위치 정보를 취득하는 기판 인코더 시스템 (50) 과, 기판 홀더 (34) 상의 헤드 유닛 (60) 과 스케일 (52) 의 일방을 타방에 대해 상대 이동시키는 구동부를 구비한다.

Description

노광 장치, 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법, 디바이스 제조 방법, 및 노광 방법
본 발명은, 노광 장치, 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법, 디바이스 제조 방법, 및 노광 방법에 관련되고, 더욱 상세하게는, 조명광에 의해 물체를 노광하는 노광 장치 및 노광 방법, 그리고 상기 노광 장치를 사용한 플랫 패널 디스플레이 또는 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 액정 표시 소자, 반도체 소자 (집적 회로 등) 등의 전자 디바이스 (마이크로 디바이스) 를 제조하는 리소그래피 공정에서는, 마스크 (포토마스크) 또는 레티클 (이하, 「마스크」 라고 총칭한다) 과, 유리 플레이트 또는 웨이퍼 (이하, 「기판」 이라고 총칭한다) 를 소정의 주사 방향 (스캔 방향) 을 따라 동기 이동시키면서, 마스크에 형성된 패턴을 에너지 빔을 사용하여 기판 상에 전사하는 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 장치 (이른바 스캐닝·스테퍼 (스캐너라고도 불린다)) 등이 사용되고 있다.
이 종류의 노광 장치로는, 기판 스테이지 장치가 갖는 바 미러 (장척의 거울) 를 사용하여 노광 대상 기판의 수평면 내의 위치 정보를 구하는 광 간섭계 시스템을 구비하는 것이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).
여기서, 광 간섭계 시스템을 사용하여 기판의 위치 정보를 구하는 경우, 이른바 공기 흔들림의 영향을 무시할 수 없다. 또, 상기 공기 흔들림의 영향은, 인코더 시스템을 사용함으로써 저감시킬 수 있지만, 최근 기판의 대형화에 의해, 기판의 전체 이동 범위를 커버할 수 있는 스케일을 준비하는 것이 곤란하다.
미국 특허 출원 공개 제2010/0266961호
본 발명의 제 1 양태에 의하면, 투영 광학계를 통하여 조명광에 의해 물체를 노광하는 노광 장치로서, 상기 물체를 유지하는 유지부와, 계측부와 피계측부를 포함하고, 상기 계측부의 출력에 기초하여 상기 유지부의 위치 정보를 취득하는 위치 계측부와, 상기 유지부 상의 상기 계측부와 상기 피계측부의 일방을 타방에 대해 상대 이동시키는 제 1 구동부를 구비하는 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 제 2 양태에 의하면, 제 1 양태에 관련된 노광 장치를 사용하여 상기 물체를 노광하는 것과, 노광된 상기 물체를 현상하는 것을 포함하는 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제 3 양태에 의하면, 제 1 양태에 관련된 노광 장치를 사용하여 상기 물체를 노광하는 것과, 노광된 상기 물체를 현상하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제 4 양태에 의하면, 투영 광학계를 통하여 조명광에 의해 물체를 노광하는 노광 방법으로서, 계측부와 피계측부를 포함하는 위치 계측부의 상기 계측부의 출력에 기초하여, 상기 물체를 유지하는 유지부의 위치 정보를 취득하는 것과, 제 1 구동부에 의해 상기 유지부 상의 상기 계측부와 상기 피계측부의 일방을 타방에 대해 상대 이동시키는 것을 포함하는 노광 방법이 제공된다.
도 1 은, 제 1 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2(A) 는, 도 1 의 액정 노광 장치가 구비하는 마스크 인코더 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면, 도 2(B) 는, 마스크 인코더 시스템의 일부 (도 2(A) 의 A 부) 확대도이다.
도 3(A) ∼ 도 3(E) 는, 마스크 인코더 시스템, 및 기판 인코더 시스템에 있어서의 헤드 출력의 연결 처리를 설명하기 위한 도면 (그 1 ∼ 그 5) 이다.
도 4(A) 및 도 4(B) 는, 제 1 실시형태에 관련된 기판 인코더 시스템의 개념도 (각각 측면도, 평면도) 이고, 도 4(C) 는, 기판 인코더 시스템의 구체예를 나타내는 도면이다.
도 5(A) 및 도 5(B) 는, 기판 인코더 시스템의 일부 (도 4(C) 의 B 부) 확대도이다.
도 6 은, 기판 인코더 시스템의 개념도이다.
도 7 은, 액정 노광 장치의 제어계를 중심적으로 구성하는 주제어 장치의 입출력 관계를 나타내는 블록도이다.
도 8(A) 는, 노광 동작시에 있어서의 마스크 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 1) 이고, 도 8(B) 는, 노광 동작시에 있어서의 기판 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 1) 이다.
도 9(A) 는, 노광 동작시에 있어서의 마스크 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 2) 이고, 도 9(B) 는, 노광 동작시에 있어서의 기판 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 2) 이다.
도 10(A) 는, 노광 동작시에 있어서의 마스크 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 3) 이고, 도 10(B) 는, 노광 동작시에 있어서의 기판 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 3) 이다.
도 11(A) 및 도 11(B) 는, 제 2 실시형태에 관련된 기판 인코더 시스템의 개념도 (각각 측면도, 평면도) 이고, 도 11(C) 는, 기판 인코더 시스템의 구체예를 나타내는 도면이다.
도 12 는, 제 1 실시형태의 기판 인코더 시스템의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 13 은, 제 2 실시형태의 기판 인코더 시스템의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 14(A) 및 도 14(B) 는, 1 쌍의 헤드간의 거리를 구하기 위한 계측계의 구성을 설명하기 위한 도면 (그 1 및 그 2) 이다.
도 15(A) 및 도 15(B) 는, Y 슬라이드 테이블의 기울기량을 구하기 위한 계측계의 구성을 설명하기 위한 도면 (그 1 및 그 2) 이다.
도 16 은, 인코더 스케일 상에 있어서의 계측 빔의 조사점을 나타내는 도면이다.
《제 1 실시형태》
이하, 제 1 실시형태에 대해, 도 1 ∼ 도 10(B) 를 사용하여 설명한다.
도 1 에는, 제 1 실시형태에 관련된 액정 노광 장치 (10) 의 구성이 개략적으로 나타나 있다. 액정 노광 장치 (10) 는, 예를 들어 액정 표시 장치 (플랫 패널 디스플레이) 등에 사용되는 사각형 (각형) 의 유리 기판 (P) (이하, 간단히 기판 (P) 이라고 칭한다) 을 노광 대상물로 하는 스텝·앤드·스캔 방식의 투영 노광 장치, 이른바 스캐너이다.
액정 노광 장치 (10) 는, 조명계 (12), 회로 패턴 등이 형성된 마스크 (M) 를 유지하는 마스크 스테이지 장치 (14), 투영 광학계 (16), 장치 본체 (18), 표면 (도 1 에서 +Z 측을 향한 면) 에 레지스트 (감응제) 가 도포된 기판 (P) 을 유지하는 기판 스테이지 장치 (20), 및 이들의 제어계 등을 가지고 있다. 이하, 노광시에 마스크 (M) 와 기판 (P) 이 투영 광학계 (16) 에 대해 각각 상대 주사되는 방향을 X 축 방향으로 하고, 수평면 내에서 X 축에 직교하는 방향을 Y 축 방향, X 축 및 Y 축에 직교하는 방향을 Z 축 방향으로 하고, X 축, Y 축, 및 Z 축 둘레의 회전 방향을 각각 θx, θy, 및 θz 방향으로 하여 설명을 실시한다. 또, X 축, Y 축, 및 Z 축 방향에 관한 위치를 각각 X 위치, Y 위치, 및 Z 위치로 하여 설명을 실시한다.
조명계 (12) 는, 예를 들어 미국 특허 제5,729,331호 명세서 등에 개시되는 조명계와 동일하게 구성되어 있다. 조명계 (12) 는, 도시되지 않은 광원 (예를 들어, 수은 램프) 으로부터 사출된 광을, 각각 도시되지 않은 반사경, 다이크로익 미러, 셔터, 파장 선택 필터, 각종 렌즈 등을 통하여, 노광용 조명광 (조명광) (IL) 으로서 마스크 (M) 에 조사한다. 조명광 (IL) 으로는, 예를 들어 i 선 (파장 365 ㎚), g 선 (파장 436 ㎚), h 선 (파장 405 ㎚) 등의 광 (혹은 상기 i 선, g 선, h 선의 합성광) 이 사용된다.
마스크 스테이지 장치 (14) 는, 마스크 (M) 를, 예를 들어 진공 흡착에 의해 유지하는 마스크 홀더 (40), 마스크 홀더 (40) 를 주사 방향 (X 축 방향) 으로 소정의 장 (長) 스트로크로 구동시킴과 함께, Y 축 방향, 및 θz 방향으로 적절히 미소 구동시키기 위한 마스크 구동계 (91) (도 1 에서는 도시 생략. 도 7 참조), 및 마스크 홀더 (40) 의 XY 평면 내의 위치 정보 (θz 방향의 회전량 정보도 포함한다. 이하 동일) 를 구하기 위한 마스크 위치 계측계를 포함한다. 마스크 홀더 (40) 는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2008/0030702호 명세서에 개시되는 바와 같은, 평면에서 보았을 때 사각형의 개구부가 형성된 프레임상 부재로 이루어진다. 마스크 홀더 (40) 는, 장치 본체 (18) 의 일부인 상측 가대부 (18a) 에 고정된 1 쌍의 마스크 가이드 (42) 상에, 예를 들어 에어 베어링 (도시 생략) 을 통하여 재치 (載置) 되어 있다. 마스크 구동계 (91) 는, 예를 들어 리니어 모터 (도시 생략) 를 포함한다.
마스크 위치 계측계는, 상측 가대부 (18a) 에 인코더 베이스 (43) 를 통하여 고정된 1 쌍의 인코더 헤드 유닛 (44) (이하, 간단히 헤드 유닛 (44) 이라고 칭한다) 과, 마스크 홀더 (40) 의 하면에 상기 1 쌍의 헤드 유닛 (44) 에 대응하여 배치된 복수의 인코더 스케일 (46) (도 1 에서는 지면 깊이 방향에 겹쳐 있다. 도 2(A) 참조) 을 포함하는 마스크 인코더 시스템 (48) 을 구비한다. 마스크 인코더 시스템 (48) 의 구성에 대해서는, 이후에 상세하게 설명한다.
투영 광학계 (16) 는, 마스크 스테이지 장치 (14) 의 하방에 배치되어 있다. 투영 광학계 (16) 는, 예를 들어 미국 특허 제6,552,775호 명세서 등에 개시되는 투영 광학계와 동일한 구성의, 이른바 멀티 렌즈 투영 광학계이고, 예를 들어 양측 텔레센트릭한 등배계로 정립정상 (正立正像) 을 형성하는 복수 (본 실시형태에서는, 예를 들어 11 개. 도 2(A) 참조) 의 광학계를 구비하고 있다.
액정 노광 장치 (10) 에서는, 조명계 (12) 로부터의 조명광 (IL) 에 의해 마스크 (M) 상의 조명 영역이 조명되면, 마스크 (M) 를 통과한 조명광에 의해, 투영 광학계 (16) 를 통하여 그 조명 영역 내의 마스크 (M) 의 회로 패턴의 투영 이미지 (부분 정립상) 가, 기판 (P) 상의 조명 영역에 공액인 조명광의 조사 영역 (노광 영역) 에 형성된다. 그리고, 조명 영역 (조명광 (IL)) 에 대해 마스크 (M) 가 주사 방향으로 상대 이동함과 함께, 노광 영역 (조명광 (IL)) 에 대해 기판 (P) 이 주사 방향으로 상대 이동함으로써, 기판 (P) 상의 하나의 쇼트 영역의 주사 노광이 실시되고, 그 쇼트 영역에 마스크 (M) 에 형성된 패턴이 전사된다.
장치 본체 (18) 는, 상기 마스크 스테이지 장치 (14), 및 투영 광학계 (16) 를 지지하고 있고, 복수의 방진 장치 (19) 를 통하여 클린 룸의 플로어 (11) 상에 설치되어 있다. 장치 본체 (18) 는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2008/0030702호 명세서에 개시되는 장치 본체와 동일하게 구성되어 있고, 상기 투영 광학계 (16) 를 지지하는 상측 가대부 (18a) (광학 정반 등이라고도 칭해진다), 하측 가대부 (18b), 및 1 쌍의 중측 가대부 (18c) 를 가지고 있다.
기판 스테이지 장치 (20) 는, 기판 (P) 을 투영 광학계 (16) (조명광 (IL)) 에 대해 고정밀도 위치 결정하기 위한 것이고, 기판 (P) 을 수평면 (X 축 방향 및 Y 축 방향) 을 따라 소정의 장스트로크로 구동시킴과 함께, 그 기판 (P) 을 6 자유도 방향으로 미소 구동시킨다. 기판 스테이지 장치 (20) 의 구성은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2008/129762호 명세서, 혹은 미국 특허 출원 공개 제2012/0057140호 명세서 등에 개시되는 바와 같은, 갠트리 타입의 2 차원 조동 (粗動) 스테이지와, 그 2 차원 조동 스테이지에 대해 미소 구동되는 미동 (微動) 스테이지를 포함하는, 이른바 조미동 구성의 스테이지 장치를 사용하는 것이 바람직하다.
기판 스테이지 장치 (20) 는, Y 조동 스테이지 (22Y), X 조동 스테이지 (22X), 및 기판 홀더 (34) 를 구비하고 있다. Y 조동 스테이지 (22Y) 는, 예를 들어 Y 액추에이터 등을 통하여 투영 광학계 (16) 에 대해 Y 축 방향으로 소정의 장스트로크로 구동된다. X 조동 스테이지 (22X) 는, 예를 들어 X 액추에이터 등을 통하여 Y 조동 스테이지 (22Y) 상에서 X 축 방향으로 소정의 장스트로크로 구동된다. X 조동 스테이지 (22X) 는, Y 조동 스테이지 (22Y) 와 일체적으로 Y 축 방향으로 이동한다. 기판 홀더 (34) 는, 평면에서 보았을 때 사각형의 판상 부재로 이루어지고, 그 상면 상에 기판 (P) 이 재치된다. 기판 홀더 (34) 는, 복수의 미동 액추에이터 (예를 들어, 보이스 코일 모터) 에 의해, X 조동 스테이지 (22X) 와 일체적으로 투영 광학계 (16) 에 대해 X 축 및/또는 Y 축 방향으로 소정의 장스트로크로 구동됨과 함께, 6 자유도 방향으로 미소 구동된다. 상기 Y 액추에이터, X 액추에이터, 미동 액추에이터는, 기판 구동계 (93) (도 7 참조) 의 일부를 구성한다.
또, 액정 노광 장치 (10) 는, 기판 홀더 (34) (즉, 기판 (P)) 의 6 자유도 방향의 위치 정보를 구하기 위한 기판 위치 계측계를 가지고 있다. 기판 위치 계측계는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 기판 (P) 의 Z 축, θx, θy 방향 (이하, Z·틸트 방향이라고 칭한다) 의 위치 정보를 구하기 위한 Z·틸트 위치 계측계 (98), 및 기판 (P) 의 XY 평면 내의 위치 정보를 구하기 위한 기판 인코더 시스템 (50) 을 포함한다. Z·틸트 위치 계측계 (98) 의 구성은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2010/0018950호 명세서에 개시되는 바와 같은, 기판 홀더 (34) 를 포함하는 계에 장착된 복수의 센서를 사용하여, 장치 본체 (18) (예를 들어 하측 가대부 (18b)) 를 기준으로 하여 기판 (P) 의 Z·틸트 방향의 위치 정보를 구하는 계측계를 사용할 수 있다. 기판 인코더 시스템 (50) 의 구성은 후술한다.
다음으로, 도 2(A) 및 도 2(B) 를 사용하여 마스크 인코더 시스템 (48) 의 구성에 대해 설명한다. 도 2(A) 에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 마스크 홀더 (40) 에 있어서의 마스크 (M) (보다 상세하게는, 마스크 (M) 를 수용하기 위한 도시 생략된 개구부) 의 +Y 측 및 -Y 측의 영역에는, 각각 복수의 인코더 스케일 (46) (이하, 간단히 스케일 (46) 이라고 칭한다) 이 배치되어 있다. 또한, 이해를 용이하게 하기 위해, 도 2(A) 에서는, 복수의 스케일 (46) 이 실선으로 도시되고, 마스크 홀더 (40) 의 상면에 배치되어 있도록 도시되어 있지만, 복수의 스케일 (46) 은, 실제로는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 복수의 스케일 (46) 각각의 하면의 Z 위치와, 마스크 (M) 의 하면 (패턴면) 의 Z 위치가 일치하도록, 마스크 홀더 (40) 의 하면측에 배치되어 있다.
본 실시형태의 마스크 홀더 (40) 에 있어서, 마스크 (M) 의 +Y 측 및 -Y 측의 영역에는, 각각 스케일 (46) 이 X 축 방향으로 소정 간격으로, 예를 들어 3 개 배치되어 있다. 즉, 마스크 홀더 (40) 는, 합계로, 예를 들어 6 개의 스케일 (46) 을 가지고 있다. 복수의 스케일 (46) 각각은, 마스크 (M) 의 +Y 측과 -Y 측에서 지면 상하 대칭으로 배치되어 있는 점을 제외하고, 실질적으로 동일한 것이다. 스케일 (46) 은, 예를 들어 석영 유리에 의해 형성된 X 축 방향으로 연장되는 평면에서 보았을 때 사각형의 판상 (띠상) 의 부재로 이루어진다. 마스크 홀더 (40) 는, 예를 들어 세라믹스에 의해 형성되고, 복수의 스케일 (46) 은, 마스크 홀더 (40) 에 고정되어 있다.
도 2(B) 에 나타내는 바와 같이, 스케일 (46) 의 하면 (본 실시형태에서는 -Z 측을 향한 면) 에 있어서의, 폭 방향 일측 (도 2(B) 에서는 -Y 측) 의 영역에는, X 스케일 (47x) 이 형성되어 있다. 또, 스케일 (46) 의 하면에 있어서의, 폭 방향 타측 (도 2(B) 에서는 +Y 측) 의 영역에는, Y 스케일 (47y) 이 형성되어 있다. X 스케일 (47x) 은, X 축 방향으로 소정 피치로 형성된 (X 축 방향을 주기 방향으로 한다) Y 축 방향으로 연장되는 복수의 격자선을 갖는 반사형의 회절 격자 (X 그레이팅) 에 의해 구성되어 있다. 동일하게, Y 스케일 (47y) 은, Y 축 방향으로 소정 피치로 형성된 (Y 축 방향을 주기 방향으로 한다) X 축 방향으로 연장되는 복수의 격자선을 갖는 반사형의 회절 격자 (Y 그레이팅) 에 의해 구성되어 있다. 본 실시형태의 X 스케일 (47x) 및 Y 스케일 (47y) 에 있어서, 복수의 격자선은, 예를 들어 10 ㎚ 이하의 간격으로 형성되어 있다. 또한, 도 2(A) 및 도 2(B) 에서는, 도시의 편의상, 격자간의 간격 (피치) 은, 실제보다 현격히 넓게 도시되어 있다. 그 밖의 도면도 동일하다.
또, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 상측 가대부 (18a) 의 상면에는, 1 쌍의 인코더 베이스 (43) 가 고정되어 있다. 1 쌍의 인코더 베이스 (43) 는, 일방이 +X 측의 마스크 가이드 (42) 의 -X 측, 타방이 -X 측의 마스크 가이드 (42) 의 +X 측 (즉 1 쌍의 마스크 가이드 (42) 사이의 영역) 에 배치되어 있다. 또, 상기 투영 광학계 (16) 의 일부가, 1 쌍의 인코더 베이스 (43) 사이에 배치되어 있다. 인코더 베이스 (43) 는, 도 2(A) 에 나타내는 바와 같이, X 축 방향으로 연장되는 부재로 이루어진다. 1 쌍의 인코더 베이스 (43) 각각의 길이 방향 중앙부에는, 인코더 헤드 유닛 (44) (이하, 간단히 헤드 유닛 (44) 이라고 칭한다) 이 고정되어 있다. 즉, 헤드 유닛 (44) 은, 인코더 베이스 (43) 를 통하여 장치 본체 (18) (도 1 참조) 에 고정되어 있다. 1 쌍의 헤드 유닛 (44) 은, 마스크 (M) 의 +Y 측과 -Y 측에서 지면 상하 대칭으로 배치되어 있는 점을 제외하고, 실질적으로 동일한 것이므로, 이하, 일방 (-Y 측) 에 대해서만 설명한다.
도 2(B) 에 나타내는 바와 같이, 헤드 유닛 (44) 은, 평면에서 보았을 때 사각형의 판상 부재로 이루어지는 유닛 베이스 (45) 를 가지고 있다. 유닛 베이스 (45) 에는, X 축 방향으로 이간하여 배치된 1 쌍의 X 헤드 (49x), 및 X 축 방향으로 이간하여 배치된 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 가 고정되어 있다. 즉, 마스크 인코더 시스템 (48) 은, X 헤드 (49x) 를, 예를 들어 4 개 가짐과 함께, Y 헤드 (49y) 를, 예를 들어 4 개 가지고 있다. 또한, 도 2(B) 에서는, 일방의 X 헤드 (49x) 와 일방의 Y 헤드 (49y) 가 하나의 케이싱 내에 수용되고, 타방의 X 헤드 (49x) 와 타방의 Y 헤드 (49y) 가 다른 하나의 케이싱 내에 수용되어 있지만, 상기 1 쌍의 X 헤드 (49x) 및 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 는, 각각 독립적으로 배치되어 있어도 된다. 또, 도 2(B) 에서는, 이해를 용이하게 하기 위해, 1 쌍의 X 헤드 (49x) 와 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 가 스케일 (46) 의 상방 (+Z 측) 에 배치된 것처럼 도시되어 있지만, 실제로는, 1 쌍의 X 헤드 (49x) 는, X 스케일 (47y) 의 하방에, 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 는, Y 스케일 (47y) 의 하방에 각각 배치되어 있다 (도 1 참조).
1 쌍의 X 헤드 (49x) 및 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 는, 예를 들어 진동 등에서 기인하여 1 쌍의 X 헤드 (49x) 간의 거리, 및 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 간의 거리가 변화하지 않게, 유닛 베이스 (45) 에 대해 고정되어 있다. 또, 유닛 베이스 (45) 자체도, 1 쌍의 X 헤드 (49x) 간의 거리, 및 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 간의 거리가, 예를 들어 온도 변화 등에서 기인하여 변화하지 않게, 열팽창률이 스케일 (46) 보다 낮은 (혹은 스케일 (46) 과 동등한) 재료로 형성되어 있다.
X 헤드 (49x) 및 Y 헤드 (49y) 는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2008/0094592호 명세서에 개시되는 바와 같은, 이른바 회절 간섭 방식의 인코더 헤드이고, 대응하는 스케일 (X 스케일 (47x), Y 스케일 (47y)) 에 계측 빔을 조사하고, 그 스케일로부터의 빔을 수광함으로써, 마스크 홀더 (40) (즉, 마스크 (M). 도 2(A) 참조) 의 변위량 정보를 주제어 장치 (90) (도 7 참조) 에 공급한다. 즉, 마스크 인코더 시스템 (48) 에서는, 예를 들어 4 개의 X 헤드 (49x) 와, 그 X 헤드 (49x) 에 대향하는 X 스케일 (47x) (마스크 홀더 (40) 의 X 위치에 따라 상이하다) 에 의해, 마스크 (M) 의 X 축 방향의 위치 정보를 구하기 위한, 예를 들어 4 개의 X 리니어 인코더 (92x) (도 2(B) 에서는 도시 생략. 도 7 참조) 가 구성되고, 예를 들어 4 개의 Y 헤드 (49y) 와, 그 Y 헤드 (49y) 에 대향하는 Y 스케일 (47y) (마스크 홀더 (40) 의 X 위치에 따라 상이하다) 에 의해, 마스크 (M) 의 Y 축 방향의 위치 정보를 구하기 위한, 예를 들어 4 개의 Y 리니어 인코더 (92y) (도 2(B) 에서는 도시 생략. 도 7 참조) 가 구성된다.
주제어 장치 (90) 는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 4 개의 X 리니어 인코더 (92x), 및 예를 들어 4 개의 Y 리니어 인코더 (92y) 의 출력에 기초하여 마스크 홀더 (40) (도 2(A) 참조) 의 X 축 방향, 및 Y 축 방향의 위치 정보를, 예를 들어 10 ㎚ 이하의 분해능으로 구한다. 또, 주제어 장치 (90) 는, 예를 들어 4 개의 X 리니어 인코더 (92x) (혹은, 예를 들어 4 개의 Y 리니어 인코더 (92y)) 중 적어도 2 개의 출력에 기초하여 마스크 홀더 (40) 의 θz 위치 정보 (회전량 정보) 를 구한다. 주제어 장치 (90) 는, 상기 마스크 인코더 시스템 (48) 의 계측값으로부터 구해진 마스크 홀더 (40) 의 XY 평면 내의 위치 정보에 기초하여, 마스크 구동계 (91) 를 사용하여 마스크 홀더 (40) 의 XY 평면 내의 위치를 제어한다.
여기서, 도 2(A) 에 나타내는 바와 같이, 마스크 홀더 (40) 에는, 상기 서술한 바와 같이, 마스크 (M) 의 +Y 측 및 -Y 측의 영역 각각에 스케일 (46) 이 X 축 방향으로 소정 간격으로, 예를 들어 3 개 배치되어 있다. 그리고, 본 실시형태의 마스크 스테이지 장치 (14) 에서는, 도 2(B) 에 나타내는 바와 같이, 하나의 헤드 유닛 (44) 이 갖는 1 쌍의 X 헤드 (49x), 및 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 각각의 간격이, 인접하는 스케일 (46) 간의 간격보다 넓게 설정되어 있다. 이로써, 마스크 인코더 시스템 (48) 에서는, 1 쌍의 X 헤드 (49x) 중 항상 적어도 일방이 X 스케일 (47x) 에 대향함과 함께, 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 중 적어도 일방이 항상 Y 스케일 (47y) 에 대향한다. 따라서, 마스크 인코더 시스템 (48) 은, 마스크 홀더 (40) (도 2(A) 참조) 의 위치 정보를 중단시키는 일 없이 주제어 장치 (90) (도 7 참조) 에 공급할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 예를 들어 마스크 홀더 (40) (도 2(A) 참조) 가 +X 측으로 이동하는 경우, 마스크 인코더 시스템 (48) 은, 인접하는 1 쌍의 X 스케일 (47x) 중 +X 측의 X 스케일 (47x) 에 대해 1 쌍의 헤드 (49x) 의 양방이 대향하는 제 1 상태 (도 2(B) 에 나타내는 상태), -X 측의 X 헤드 (49x) 가 상기 인접하는 1 쌍의 X 스케일 (47x) 사이의 영역에 대향하고 (어느 X 스케일 (47x) 에도 대향하지 않고), +X 측의 X 헤드 (49x) 가 상기 +X 측의 X 스케일 (47x) 에 대향하는 제 2 상태, -X 측의 X 헤드 (49x) 가 -X 측의 X 스케일 (47x) 에 대향하고, 또한 +X 측의 X 헤드 (49x) 가 +X 측의 X 스케일 (47x) 에 대향하는 제 3 상태, -X 측의 X 헤드 (49x) 가 -X 측의 X 스케일 (47x) 에 대향하고, +X 측의 X 헤드 (49x) 가 1 쌍의 X 스케일 (47x) 사이의 영역에 대향하는 (어느 X 스케일 (47x) 에도 대향하지 않는) 제 4 상태, 및 -X 측의 X 스케일 (47x) 에 대해 1 쌍의 헤드 (49x) 의 양방이 대향하는 제 5 상태를 상기 순서로 이행한다. 따라서, 항상 적어도 일방의 X 헤드 (49x) 가 X 스케일 (47x) 에 대향한다.
주제어 장치 (90) (도 7 참조) 는, 상기 제 1, 제 3 및 제 5 상태에서는, 1 쌍의 X 헤드 (49x) 의 출력의 평균값에 기초하여 마스크 홀더 (40) 의 X 위치 정보를 구한다. 또, 주제어 장치 (90) 는, 상기 제 2 상태에서는, +X 측의 X 헤드 (49x) 의 출력에만 기초하여 마스크 홀더 (40) 의 X 위치 정보를 구하고, 상기 제 4 상태에서는, -X 측의 X 헤드 (49x) 의 출력에만 기초하여 마스크 홀더 (40) 의 X 위치 정보를 구한다. 따라서, 마스크 인코더 시스템 (48) 의 계측값이 중단되는 일이 없다.
보다 상세하게 설명하면, 본 실시형태의 마스크 인코더 시스템 (48) 에서는, 마스크 인코더 시스템 (48) 의 계측값을 중단시키지 않게 하기 위해, 상기 제 1, 제 3, 제 5 상태, 즉 1 쌍의 헤드의 양방이 스케일에 대향하고, 그 1 쌍의 헤드의 각각으로부터 출력이 공급되는 상태와, 상기 제 2, 제 4 상태, 즉 1 쌍의 헤드 중 일방만이 스케일에 대향하고, 그 일방의 헤드만으로부터 출력이 공급되는 상태 사이를 이행할 때, 헤드의 출력의 연결 처리를 실시한다. 이하, 도 3(A) ∼ 도 3(E) 를 사용하여 헤드의 연결 처리에 대해 설명한다. 또한, 설명의 간략화를 위해, 도 3(A) ∼ 도 3(E) 에 있어서, 스케일 (46) 에는, 2 차원 격자 (그레이팅) 가 형성되어 있는 것으로 한다. 또, 각 헤드 (49X, 49Y) 의 출력은, 이상값인 것으로 한다. 또, 이하의 설명에서는, 인접하는 1 쌍의 X 헤드 (49X) (편의상 49X1, 49X2 로 한다) 에 대한 연결 처리에 대해 설명하지만, 인접하는 1 쌍의 Y 헤드 (49Y) (편의상 49Y1, 49Y2 로 한다) 에 있어서도, 동일한 연결 처리가 실시된다.
도 3(A) 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 X 헤드 (49X1, 49X2) 각각이, 인접하는 1 쌍의 스케일 (46) (편의상 461, 462 로 한다) 중, +X 측의 스케일 (462) 을 사용하여 마스크 홀더 (40) (도 2(A) 참조) 의 X 위치 정보를 구하는 경우, 1 쌍의 X 헤드 (49X1, 49X2) 는, 쌍방이 X 좌표 정보를 출력한다. 여기서는, 1 쌍의 X 헤드 (49X1, 49X2) 의 출력은 동값이 된다. 이어서, 도 3(B) 에 나타내는 바와 같이, 마스크 홀더 (40) 가 +X 방향으로 이동하면, X 헤드 (49X1) 가, 스케일 (462) 의 계측 범위 밖이 되므로, 그 계측 범위 밖이 되기 전에, X 헤드 (49X1) 의 출력을 무효 취급으로 한다. 따라서, 마스크 홀더 (40) 의 X 위치 정보는, X 헤드 (49X2) 의 출력에만 기초하여 구해진다.
또, 도 3(C) 에 나타내는 바와 같이, 마스크 홀더 (40) (도 2(A) 참조) 가 더욱 +X 방향으로 이동하면, X 헤드 (49X1) 가 -X 측의 스케일 (461) 에 대향한다. X 헤드 (49X1) 는, 스케일 (461) 을 사용하여 계측 동작 가능한 상태가 된 직후부터, 마스크 홀더 (40) 의 X 위치 정보를 출력하지만, X 헤드 (49X1) 의 출력은, 부정값 (또는 제로) 으로부터 카운트를 재개하므로 마스크 홀더 (40) 의 X 위치 정보의 산출에 사용할 수 없다. 따라서, 이 상태에서, 1 쌍의 X 헤드 (49X1, 49X2) 각각의 출력의 연결 처리가 필요하다. 연결 처리로는, 구체적으로는, 부정값 (또는 제로) 이 된 X 헤드 (49X1) 의 출력을, X 헤드 (49X2) 의 출력을 사용하여 (예를 들어 동값이 되도록) 보정하는 처리를 실시한다. 그 연결 처리는, 마스크 홀더 (40) 가 더욱 +X 방향으로 이동하고, 도 3(D) 에 나타내는 바와 같이, X 헤드 (49X2) 가 스케일 (462) 의 계측 범위 밖이 되기 전에 완료한다.
동일하게, 도 3(D) 에 나타내는 바와 같이, X 헤드 (49X2) 가 스케일 (462) 의 계측 범위 밖이 된 경우에는, 그 계측 범위 밖이 되기 전에, X 헤드 (49X2) 의 출력을 무효 취급으로 한다. 따라서, 마스크 홀더 (40) (도 2(A) 참조) 의 X 위치 정보는, X 헤드 (49X1) 만의 출력에 기초하여 구해진다. 그리고, 도 3(E) 에 나타내는 바와 같이, 더욱 마스크 홀더 (40) 가 +X 방향으로 이동하고, 1 쌍의 X 헤드 (49X1, 49X2) 각각이 스케일 (461) 을 사용하여 계측 동작을 실시하는 것이 가능해진 직후에, X 헤드 (49X2) 에 대해, X 헤드 (49X1) 의 출력을 사용한 연결 처리를 실시한다. 이후에는, 1 쌍의 X 헤드 (49X1, 49X2) 각각의 출력에 기초하여, 마스크 홀더 (40) 의 X 위치 정보가 구해진다.
다음으로, 기판 인코더 시스템 (50) 의 구성에 대해 설명한다. 도 4(A) 및 도 4(B) 에는, 기판 인코더 시스템 (50) 의 개념도가 나타나 있다. 상기 마스크 인코더 시스템 (48) (도 2(A) 참조) 에서는, 위치가 고정된 1 쌍의 헤드 유닛 (44) 에 대해 복수의 스케일 (46) 을 유지하는 마스크 홀더 (40) 가 이동한 것에 대해, 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 은, 기판 스테이지 장치 (20) (본 실시형태에서는 기판 홀더 (34)) 가 가지고 있다.
또, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 은, 기판 홀더 (34) 에 형성된 헤드 유닛 구동용 액추에이터 (68) (도 7 참조) 에 의해, 기판 홀더 (34) 에 대해 Y 축 방향으로 소정의 스트로크로 상대 구동 가능하게 되어 있다 (도 4(B) 의 화살표 참조). 헤드 유닛 구동용 액추에이터 (68) 의 종류는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 리니어 모터, 이송 나사 장치 등을 사용할 수 있다. 또, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 의 기판 홀더 (34) 에 대한 X 축 방향의 상대 이동은, 예를 들어 기계적으로 제한되어 있다. 따라서, 기판 홀더 (34) 가 X 축 방향으로 장스트로크로 이동할 때에는, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 은, 그 기판 홀더 (34) 와 일체적으로 X 축 방향으로 장스트로크로 이동한다. 단, 헤드 유닛 (60) 과 기판 홀더 (34) 가 일체적으로 X 축 방향으로 장스트로크로 이동할 때에도, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 의 기판 홀더 (34) 에 대한 Y 축 방향의 상대 이동은 방해되지 않는다.
여기서, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 상측 가대부 (18a) 의 하면에는, 복수 (도 1 에서는 지면 깊이 방향에 겹쳐 있다) 의 스케일 (56) 이 고정되어 있다. 스케일 (56) 은, 도 4(A) 에 나타내는 바와 같이, X 축 방향으로 연장되는 부재로 이루어진다. 이에 대해, 헤드 유닛 (60) 은, 상기 마스크 인코더 시스템 (48) 에 있어서의 헤드 유닛 (44) 과 동일하게, 복수의 인코더 헤드 (인코더 헤드의 상세에 관해서는 후술한다) 를 가지고 있다. 기판 홀더 (34) 가 Y 축 방향으로 이동할 때, 주제어 장치 (90) (도 7 참조) 는, 헤드 유닛 (60) 과 스케일 (56) 의 대향 상태가 유지되도록, 헤드 유닛 (60) 의 Y 위치를 제어한다. 이 대향 상태에서 기판 홀더 (34) 가 X 축 방향으로 이동할 때에는, 헤드 유닛 (60) 도 일체적으로 X 축 방향으로 이동하므로, 헤드 유닛 (60) 과 스케일 (56) 의 대향 상태가 유지된다. 따라서, 기판 홀더 (34) 의 XY 평면 내의 위치에 상관없이, 헤드 유닛 (60) 과 스케일 (56) 의 대향 상태가 유지된다. 헤드 유닛 (60) 은, 그 복수의 인코더 헤드의 일부 (상향 헤드) 에 의해, 복수의 스케일 (56) 을 사용하여 헤드 유닛 (60) 의 상측 가대부 (18a) (도 1 참조) 에 대한 XY 평면 내의 위치 정보를 구한다 (도 4(A) 참조).
또, 기판 홀더 (34) 에는, 1 쌍의 오목부 (36) (도 4(B) 참조) 가 형성되어 있고, 상기 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 은, 그 1 쌍의 오목부 (36) 의 내부에 각각 배치되어 있다. 또, 오목부 (36) 의 저면에는, 복수의 인코더 스케일 (52) (이하, 간단히 스케일 (52) 이라고 칭한다) 이 고정되어 있다. 헤드 유닛 (60) 은, 상기 복수의 인코더 헤드의 타부 (하향 헤드) 에 의해, 복수의 스케일 (52) 을 사용하여 헤드 유닛 (60) 자체의 기판 홀더 (34) 에 대한 XY 평면 내의 위치 정보를 구한다 (도 4(A) 참조). 주제어 장치 (90) (도 7 참조) 는, 상기 상향 헤드의 출력과, 하향 헤드의 출력에 기초하여, 상측 가대부 (18a) (도 1 참조) 를 기준으로 하는 기판 홀더 (34) 의 XY 평면 내의 위치 정보를 구한다.
이하, 도 4(A) 및 도 4(B) 에 나타내는 기판 인코더 시스템 (50) 의 개념을, 보다 구체화한 일례에 대해 설명한다. 도 4(C) 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 기판 스테이지 장치 (20) 에 있어서, 기판 (P) 의 +X 측 및 -X 측의 영역에는, 각각 스케일 (52) 이 Y 축 방향으로 소정 간격으로, 예를 들어 4 개 배치되어 있다. 즉, 기판 스테이지 장치 (20) 는, 합계로, 예를 들어 8 개의 스케일 (52) 을 가지고 있다. 복수의 스케일 (52) 각각은, 기판 (P) 의 +X 측과 -X 측에서 지면 좌우 대칭으로 배치되어 있는 점을 제외하고, 실질적으로 동일한 것이다. 스케일 (52) 은, 상기 마스크 인코더 시스템 (48) 의 스케일 (46) (각각 도 2(A) 참조) 과 동일하게, 예를 들어 석영 유리에 의해 형성된 Y 축 방향으로 연장되는 평면에서 보았을 때 사각형의 판상 (띠상) 의 부재로 이루어진다.
또한, 본 실시형태에서는, 복수의 스케일 (52) 이 기판 홀더 (34) 의 오목부 (36) (도 4(B) 참조) 내에 고정되어 있는 경우에 대해 설명하지만, 복수의 스케일 (52) 의 배치의 위치는, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 기판 홀더 (34) 의 외측에 그 기판 홀더에 대해 소정의 간극을 둔 상태에서, 분리하여 (단, 6 자유도 방향에 관해서는, 기판 홀더 (34) 와 일체적으로 이동하도록) 배치되어 있어도 된다.
도 5(A) 에 나타내는 바와 같이, 스케일 (52) 의 상면에 있어서의, 폭 방향 일측 (도 5(A) 에서는 -X 측) 의 영역에는 X 스케일 (53x) 이 형성되어 있다. 또, 스케일 (52) 의 상면에 있어서의, 폭 방향 타측 (도 5(A) 에서는 +X 측) 의 영역에는 Y 스케일 (53y) 이 형성되어 있다. X 스케일 (53x) 및 Y 스케일 (53y) 의 구성은, 상기 마스크 인코더 시스템 (48) 의 스케일 (46) (각각 도 2(A) 참조) 에 형성된 X 스케일 (47x) 및 Y 스케일 (47y) (각각 도 2(B) 참조) 과 동일하므로 설명을 생략한다.
또, 장치 본체 (18) 의 상측 가대부 (18a) (각각 도 1 참조) 의 하면에는, 복수의 인코더 스케일 (56) (이하, 간단히 스케일 (56) 이라고 칭한다) 이 고정되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 스케일 (56) 의 Y 위치는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 투영 광학계 (16) 의 Y 축 방향의 중심 위치와 대체로 일치하고 있다. 스케일 (56) 은, 도 4(C) 에 나타내는 바와 같이, 투영 광학계 (16) 보다 +X 측의 영역에, 예를 들어 4 개, 투영 광학계 (16) 보다 -X 측의 영역에, 예를 들어 4 개, 각각 X 축 방향으로 이간하여 배치되어 있다. 즉, 상측 가대부 (18a) 의 하면에는, 합계로, 예를 들어 8 개의 스케일 (56) 이 고정되어 있다. 복수의 스케일 (56) 각각은 실질적으로 동일한 것이다. 스케일 (56) 은, X 축 방향으로 연장되는 평면에서 보았을 때 사각형의 판상 (띠상) 의 부재로 이루어지고, 기판 스테이지 장치 (20) 에 배치된 스케일 (52) 과 동일하게, 예를 들어 석영 유리에 의해 형성되어 있다. 또한, 이해를 용이하게 하기 위해, 도 4(C) 및 도 5(B) 에서는, 복수의 스케일 (56) 이 실선으로 도시되고, 격자면이 상향으로 (+Z 방향을 향하여) 나타나 있지만, 복수의 스케일 (56) 의 격자면은, 실제로는 하방 (-Z 측) 을 향하고 있다.
도 5(B) 에 나타내는 바와 같이, 스케일 (56) 의 하면에 있어서의, 폭 방향 일측 (도 5(B) 에서는 -Y 측) 의 영역에는, X 스케일 (57x) 이 형성되어 있다. 또, 스케일 (56) 의 하면에 있어서의, 폭 방향 타측 (도 3(C) 에서는 +Y 측) 의 영역에는, Y 스케일 (57y) 이 형성되어 있다. X 스케일 (57x) 및 Y 스케일 (57y) 의 구성은, 상기 마스크 인코더 시스템 (48) 의 스케일 (46) (각각 도 2(A) 참조) 에 형성된 X 스케일 (47x) 및 Y 스케일 (47y) (각각 도 2(B) 참조) 과 동일하므로 설명을 생략한다.
도 4(C) 로 되돌아가, 예를 들어 2 개의 헤드 유닛 (60) 은, 상기 서술한 바와 같이 (도 4(A) 및 도 4(B) 참조), 기판 홀더 (34) 내에 거의 전체 (혹은 일부) 가 수납되어 있다. 예를 들어 2 개의 헤드 유닛 (60) 각각은, 도 4(C) 에서 지면 좌우 대칭으로 배치되어 있는 점을 제외하고 실질적으로 동일한 것이므로, 이하 일방 (+X 측) 에 대해 설명한다. 헤드 유닛 (60) 은, 도 5(A) 및 도 5(B) 로부터 알 수 있는 바와 같이, Y 슬라이드 테이블 (62), 1 쌍의 X 헤드 (64x), 및 1 쌍의 Y 헤드 (64y) (각각 도 5(B) 참조), 그리고 1 쌍의 X 헤드 (66x) 및 1 쌍의 Y 헤드 (66y) (각각 도 5(A) 참조) 를 구비하고 있다.
Y 슬라이드 테이블 (62) 은, 평면에서 보았을 때 사각형의 판상의 부재로 이루어지고, 기판 홀더 (34) (도 4(C) 참조) 에 대해, 예를 들어 기계적인 Y 리니어 가이드 장치 (도시 생략) 를 통하여 장착되어 있다.
X 헤드 (64x), Y 헤드 (64y) (도 5(B) 참조), X 헤드 (66x), 및 Y 헤드 (66y) (도 5(A) 참조) 각각은, 상기 서술한 마스크 인코더 시스템 (48) 이 갖는 X 헤드 (49x), Y 헤드 (49y) (각각 도 2(B) 참조) 와 동일한, 이른바 회절 간섭 방식의 인코더 헤드이고, Y 슬라이드 테이블 (62) 에 고정되어 있다. 여기서, 헤드 유닛 (60) 에 있어서, 1 쌍의 Y 헤드 (64y), 1 쌍의 X 헤드 (64x), 1 쌍의 Y 헤드 (66y), 및 1 쌍의 X 헤드 (66x) 는, 각각의 상호간의 거리가, 예를 들어 진동 등에서 기인하여 변화하지 않게, Y 슬라이드 테이블 (62) 에 대해 고정되어 있다. 또, Y 슬라이드 테이블 (62) 자체도, 1 쌍의 Y 헤드 (64y), 1 쌍의 X 헤드 (64x), 1 쌍의 Y 헤드 (66y), 및 1 쌍의 X 헤드 (66x) 각각의 상호간의 거리가, 예를 들어 온도 변화에서 기인하여 변화하지 않게, 열팽창률이 스케일 (52, 56) 보다 낮은 (혹은 스케일 (52, 56) 과 동등한) 재료로 형성되어 있다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 X 헤드 (64x) (상향 헤드) 각각은, X 스케일 (57x) 상의 X 축 방향으로 서로 이간된 2 지점 (2 점) 에 계측 빔을 조사하고, 1 쌍의 Y 헤드 (64y) (상향 헤드) 각각은, Y 스케일 (57y) 상의 X 축 방향으로 서로 이간된 2 지점 (2 점) 에 계측 빔을 조사한다. 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 상기 X 헤드 (64x) 및 Y 헤드 (64y) 가 대응하는 스케일로부터의 빔을 수광함으로써, Y 슬라이드 테이블 (62) (도 6 에서는 도시 생략. 도 4 및 도 5 참조) 의 변위량 정보를 주제어 장치 (90) (도 7 참조) 에 공급한다.
즉, 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 예를 들어 4 개 (2 × 2) 의 X 헤드 (64x) 와, 그 X 헤드 (64x) 에 대향하는 X 스케일 (57x) (Y 슬라이드 테이블 (62) 의 X 위치에 따라 상이하다) 에 의해, 1 쌍의 Y 슬라이드 테이블 (62) (즉, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) (도 4(C) 참조)) 각각의 투영 광학계 (16) (도 1 참조) 에 대한 X 축 방향의 위치 정보를 구하기 위한, 예를 들어 4 개의 X 리니어 인코더 (94x) (도 7 참조) 가 구성되고, 예를 들어 4 개 (2 × 2) 의 Y 헤드 (64y) 와, 그 Y 헤드 (64y) 에 대향하는 Y 스케일 (57y) (Y 슬라이드 테이블 (62) 의 X 위치에 따라 상이하다) 에 의해, 1 쌍의 Y 슬라이드 테이블 (62) 각각의 투영 광학계 (16) 에 대한 Y 축 방향의 위치 정보를 구하기 위한, 예를 들어 4 개의 Y 리니어 인코더 (94y) (도 7 참조) 가 구성된다.
주제어 장치 (90) 는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 4 개의 X 리니어 인코더 (94x), 및 예를 들어 4 개의 Y 리니어 인코더 (94y) 의 출력에 기초하여, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) (도 4(C) 참조) 각각의 X 축 방향, 및 Y 축 방향의 위치 정보를, 예를 들어 10 ㎚ 이하의 분해능으로 구한다. 또, 주제어 장치 (90) 는, 1 개의 헤드 유닛 (60) 에 대응하는, 예를 들어 2 개의 X 리니어 인코더 (94x) (혹은, 예를 들어 2 개의 Y 리니어 인코더 (94y)) 의 출력에 기초하여 그 헤드 유닛 (60) 의 θz 위치 정보 (회전량 정보) 를 구한다. 주제어 장치 (90) 는, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 각각의 XY 평면 내의 위치 정보에 기초하여, 헤드 유닛 구동용 액추에이터 (68) (도 7 참조) 를 사용하여 헤드 유닛 (60) 의 XY 평면 내의 위치를 제어한다.
또, 도 4(C) 에 나타내는 바와 같이, 스케일 (56) 은, 투영 광학계 (16) 의 +X 측 및 -X 측의 영역 각각에, X 축 방향으로 소정 간격으로, 예를 들어 4 개 배치되어 있다. 그리고, 상기 마스크 인코더 시스템 (48) 과 동일하게, 하나의 헤드 유닛 (60) 이 갖는 1 쌍의 X 헤드 (64x) 및 1 쌍의 Y 헤드 (64y) 각각의 간격은, 도 5(B) 에 나타내는 바와 같이, 인접하는 스케일 (56) 간의 간격보다 넓게 설정되어 있다. 이로써, 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 1 쌍의 X 헤드 (64x) 중 항상 적어도 일방이 X 스케일 (57x) 에 대향함과 함께, 1 쌍의 Y 헤드 (64y) 중 적어도 일방이 항상 Y 스케일 (57y) 에 대향한다. 따라서, 기판 인코더 시스템 (50) 은, 계측값을 중단시키는 일 없이 Y 슬라이드 테이블 (62) 의 위치 정보를 구할 수 있다. 따라서, 여기서도, 상기 서술한 마스크 인코더 시스템 (48) 에 있어서의 헤드 출력의 연결 처리와 동일한 헤드 출력의 연결 처리 (도 3(A) ∼ 도 3(E) 참조) 가 실시된다.
또, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 X 헤드 (66x) (하향 헤드) 각각은, X 스케일 (53x) 상의 Y 축 방향으로 서로 이간된 2 지점 (2 점) 에 계측 빔을 조사하고, 1 쌍의 Y 헤드 (66y) (하향 헤드) 각각은, Y 스케일 (53y) 상의 Y 축 방향으로 서로 이간된 2 지점 (2 점) 에 계측 빔을 조사한다. 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 상기 X 헤드 (66x) 및 Y 헤드 (66y) 가 대응하는 스케일로부터의 빔을 수광함으로써, 헤드 유닛 (60) 과 기판 홀더 (34) (도 6 에서는 도시 생략. 도 1 참조) 의 상대 변위량 정보를 주제어 장치 (90) (도 7 참조) 에 공급한다.
즉, 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 예를 들어 4 개 (2 × 2) 의 X 헤드 (66x) 와, 그 X 헤드 (66x) 에 대향하는 X 스케일 (53x) (기판 홀더 (34) 의 Y 위치에 따라 상이하다) 에 의해, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 각각의 기판 홀더 (34) 에 대한 X 축 방향의 위치 정보를 구하기 위한, 예를 들어 4 개의 X 리니어 인코더 (96x) (도 6 에서는 도시 생략. 도 7 참조) 가 구성되고, 예를 들어 4 개 (2 × 2) 의 Y 헤드 (66y) 와, 그 Y 헤드 (66y) 에 대향하는 Y 스케일 (53y) (기판 홀더 (34) 의 Y 위치에 따라 상이하다) 에 의해, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 각각의 기판 홀더 (34) 에 대한 Y 축 방향의 위치 정보를 구하기 위한, 예를 들어 4 개의 Y 리니어 인코더 (96y) (도 6 에서는 도시 생략. 도 7 참조) 가 구성된다.
주제어 장치 (90) 는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 4 개의 X 리니어 인코더 (94x), 및 예를 들어 4 개의 Y 리니어 인코더 (94y) 의 출력, 그리고 상기 4 개의 X 리니어 인코더 (96x), 및 예를 들어 4 개의 Y 리니어 인코더 (96y) 의 출력, 즉, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 각각의, 투영 광학계 (16) (도 1 참조) 에 대한 XY 평면 내의 위치 정보와, 기판 홀더 (34) 에 대한 XY 평면 내의 위치 정보의 연산 결과에 기초하여 기판 홀더 (34) (도 1 참조) 의 장치 본체 (18) (도 1 참조) 에 대한 X 축 방향 및 Y 축 방향의 위치 정보를, 예를 들어 10 ㎚ 이하의 분해능으로 구한다. 또, 주제어 장치 (90) 는, 예를 들어 4 개의 X 리니어 인코더 (94x) (혹은, 예를 들어 4 개의 Y 리니어 인코더 (94y)) 중 적어도 2 개의 출력에 기초하여 헤드 유닛 (60) 과 기판 홀더 (34) 의 θz 방향의 상대 위치 정보 (회전량 정보) 를 구한다. 주제어 장치 (90) 는, 상기 기판 인코더 시스템 (50) 의 계측값으로부터 구해진 기판 홀더 (34) 의 XY 평면 내의 위치 정보에 기초하여, 기판 구동계 (93) 를 사용하여 기판 홀더 (34) 의 XY 평면 내의 위치를 제어한다.
또, 도 3(A) 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (34) 에는, 상기 서술한 바와 같이, 기판 (P) 의 +X 측 및 -X 측의 영역 각각에 스케일 (52) 이 Y 축 방향으로 소정 간격으로, 예를 들어 4 개 배치되어 있다. 그리고, 상기 마스크 인코더 시스템 (48) 과 동일하게, 하나의 헤드 유닛 (60) 이 갖는 1 쌍의 X 헤드 (66x) 및 1 쌍의 Y 헤드 (66y) 각각의 간격은, 도 5(A) 에 나타내는 바와 같이, 인접하는 스케일 (52) 간의 간격보다 넓게 설정되어 있다. 이로써, 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 1 쌍의 X 헤드 (66x) 중 항상 적어도 일방이 X 스케일 (53x) 에 대향함과 함께, 1 쌍의 Y 헤드 (66y) 중 적어도 일방이 항상 Y 스케일 (53y) 에 대향한다. 따라서, 기판 인코더 시스템 (50) 은, 계측값을 중단시키는 일 없이 헤드 유닛 (60) 과 기판 홀더 (34) (도 3(A) 참조) 의 상대 위치 정보를 구할 수 있다. 따라서, 여기서도, 상기 서술한 마스크 인코더 시스템 (48) 에 있어서의 헤드 출력의 연결 처리와 동일한 헤드 출력의 연결 처리 (도 3(A) ∼ 도 3(E) 참조) 가 실시된다.
도 7 에는, 액정 노광 장치 (10) (도 1 참조) 의 제어계를 중심적으로 구성하고, 구성 각 부를 통괄 제어하는 주제어 장치 (90) 의 입출력 관계를 나타내는 블록도가 나타나 있다. 주제어 장치 (90) 는, 워크 스테이션 (또는 마이크로 컴퓨터) 등을 포함하고, 액정 노광 장치 (10) 의 구성 각 부를 통괄 제어한다.
상기 서술한 바와 같이 하여 구성된 액정 노광 장치 (10) (도 1 참조) 에서는, 주제어 장치 (90) (도 7 참조) 의 관리하, 도시 생략된 마스크 로더에 의해, 마스크 스테이지 장치 (14) 상으로의 마스크 (M) 의 로드가 실시됨과 함께, 도시 생략된 기판 로더에 의해, 기판 스테이지 장치 (20) (기판 홀더 (34)) 상으로의 기판 (P) 의 로드가 실시된다. 그 후, 주제어 장치 (90) 에 의해, 도시 생략된 얼라인먼트 검출계를 사용하여 얼라인먼트 계측이 실행되고, 그 얼라인먼트 계측의 종료 후, 기판 (P) 상에 설정된 복수의 쇼트 영역에 축차 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 동작이 실시된다.
다음으로, 노광 동작시에 있어서의 마스크 스테이지 장치 (14) 및 기판 스테이지 장치 (20) 의 동작의 일례를, 도 8(A) ∼ 도 15(B) 를 사용하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 1 장의 기판 (P) 상에 4 개의 쇼트 영역이 설정되었을 경우 (이른바 4 면취의 경우) 를 설명하지만, 1 장의 기판 (P) 상에 설정되는 쇼트 영역의 수 및 배치는 적절히 변경 가능하다.
도 8(A) 에는, 얼라인먼트 동작이 완료한 후의 마스크 스테이지 장치 (14) 가, 도 8(B) 에는, 얼라인먼트 동작이 완료한 후의 기판 스테이지 장치 (20) (단 기판 홀더 (34) 이외의 부재는 도시 생략. 이하, 동일) 가 각각 나타나 있다. 노광 처리는, 일례로서, 도 8(B) 에 나타내는 바와 같이, 기판 (P) 의 -Y 측 또한 +X 측에 설정된 제 1 쇼트 영역 (S1) 에서 실시된다. 마스크 스테이지 장치 (14) 에서는, 도 8(A) 에 나타내는 바와 같이, 조명계 (12) 로부터의 조명광 (IL) (각각 도 1 참조) 이 조사되는 조명 영역 (단, 도 8(A) 에 나타내는 상태에서는, 아직 마스크 (M) 에 대해 조명광 (IL) 은 조사되지 않았다) 보다 마스크 (M) 의 +X 측의 단부가 약간 -X 측에 위치하도록, 마스크 인코더 시스템 (48) (도 7 참조) 의 출력에 기초하여 마스크 (M) 의 위치 결정이 된다.
구체적으로는, 예를 들어, 조명 영역에 대해 마스크 (M) 의 패턴 영역의 +X 측의 단부가, 소정의 속도로 주사 노광하기 위해서 필요한 조주 (助走) 거리 (즉, 소정의 속도에 이르기 위해서 필요한 가속 거리) 만큼 -X 측에 배치되고, 그 위치에 있어서 마스크 인코더 시스템 (48) 에 의해 마스크 (M) 의 위치를 계측할 수 있도록 스케일 (46) 이 형성되어 있다. 주제어 장치 (90) (도 7 참조) 도, 적어도 3 개 (4 개의 헤드 (49x) 및 4 개의 헤드 (49y) 중 3 개) 의 헤드가, 스케일 (46) 로부터 벗어나지 않는 (계측 가능 범위 밖이 되지 않는) 범위에서, 마스크 홀더 (40) 의 위치 제어를 실시한다.
또, 기판 스테이지 장치 (20) 에서는, 도 8(B) 에 나타내는 바와 같이, 투영 광학계 (16) 로부터의 조명광 (IL) (도 1 참조) 이 조사되는 노광 영역 (단, 도 8(B) 에 나타내는 상태에서는, 아직 기판 (P) 에 대해 조명광 (IL) 은 조사되지 않았다) 보다 제 1 쇼트 영역 (S1) 의 +X 측의 단부가 약간 -X 측에 위치하도록, 기판 인코더 시스템 (50) (도 7 참조) 의 출력에 기초하여 기판 (P) 의 위치 결정이 된다. 구체적으로는, 예를 들어, 노광 영역에 대해 기판 (P) 의 제 1 쇼트 영역 (S1) 의 +X 측의 단부가, 소정의 속도로 주사 노광하기 위해서 필요한 조주 거리 (즉, 소정의 속도에 이르기 위해서 필요한 가속 거리) 만큼 -X 측에 배치되고, 그 위치에 있어서 기판 인코더 시스템 (50) 에 의해 기판 (P) 의 위치를 계측할 수 있도록 스케일 (52) 이 형성되어 있다. 주제어 장치 (90) (도 7 참조) 도, 적어도 3 개 (4 개의 헤드 (64x) 및 4 개의 헤드 (64y) 중 3 개) 의 헤드가 스케일 (56) 로부터 벗어나지 않는 (계측 가능 범위 밖이 되지 않는) 범위에서, 기판 홀더 (34) 의 위치 제어를 실시한다. 또한, 도 8(B) 에서는, +X 측의 헤드 유닛 (60) 은, 스케일 (56) 과 대향하지 않지만, -X 측의 헤드 유닛 (60) 과 동기 구동시킴으로써, +X 측의 헤드 유닛 (60) 의 XY 평면의 위치를 제어 가능하다. 또한, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 이 항상 스케일 (56) 로부터 벗어나지 않게, 스케일 (56) 을 추가적으로 형성해도 된다.
또한, 쇼트 영역의 주사 노광을 끝내고 마스크 (M) 및 기판 (P) 을 각각 감속하는 측에 있어서도, 동일하게 주사 노광시의 속도로부터 소정의 속도까지 감속시키기 위해서 필요한 감속 거리만큼 마스크 (M) 및 기판 (P) 을 더욱 이동시킬 때까지 마스크 인코더 시스템 (48), 기판 인코더 시스템 (50) 에 의해 각각 마스크 (M), 기판 (P) 의 위치를 계측 가능하도록 스케일 (46, 56) 이 형성되어 있다. 혹은, 가속 중 및 감속 중의 적어도 일방의 동작 중에는, 마스크 인코더 시스템 (48), 기판 인코더 시스템 (50) 과는 다른 계측계에 의해 마스크 (M) 및 기판 (P) 의 위치를 각각 계측할 수 있도록 해도 된다.
이어서, 도 9(A) 에 나타내는 바와 같이, 마스크 홀더 (40) 가 +X 방향으로 구동 (가속, 등속 구동 및 감속) 됨과 함께, 그 마스크 홀더 (40) 에 동기하여, 도 9(B) 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (34) 가 +X 방향으로 구동 (가속, 등속 구동 및 감속) 된다. 마스크 홀더 (40) 가 구동될 때, 주제어 장치 (90) (도 7 참조) 는, 마스크 인코더 시스템 (48) (도 7 참조) 의 출력에 기초하여 마스크 (M) 의 위치 제어를 실시함과 함께, 기판 인코더 시스템 (50) (도 7 참조) 의 출력에 기초하여 기판 (P) 의 위치 제어를 실시한다.
기판 홀더 (34) 가 X 축 방향으로 구동될 때, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 은, 기판 홀더 (34) 에 대해 상대 이동하지 않고 (기판 홀더 (34) 에 대해 정지 상태가 되고), 기판 홀더 (34) 와 일체적으로 X 축 방향으로 이동한다. 즉, 스캔 방향에 관해서는, 기판 홀더 (34) (기판 (P)) 와, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) (복수의 헤드 (64x, 64y, 66x, 66y)) 은, 공통의 구동계 (기판 구동계 (93) (도 7 참조)) 에 의해 위치 제어가 실시된다. 마스크 홀더 (40) 및 기판 홀더 (34) 가 X 축 방향으로 등속 구동되는 동안, 기판 (P) 에는, 마스크 (M) 및 투영 광학계 (16) 를 통과한 조명광 (IL) (각각 도 1 참조) 이 조사되고, 이로써 마스크 (M) 가 갖는 마스크 패턴이 쇼트 영역 (S1) 에 전사된다. 이 때, 스케일 (56) 로부터 벗어나 있던 +X 측의 헤드 유닛 (60) 이 스케일 (56) 에 대향하게 되므로, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 사이에서 상기 서술한 연결 처리를 실시하면 된다.
기판 (P) 상의 제 1 쇼트 영역 (S1) 에 대한 마스크 패턴의 전사가 완료하면, 기판 스테이지 장치 (20) 에서는, 도 10(B) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 쇼트 영역 (S1) 의 +Y 측에 설정된 제 2 쇼트 영역 (S2) 으로의 노광 동작을 위해, 기판 홀더 (34) 가 -Y 방향으로 소정 거리 (기판 (P) 의 폭 방향 치수의 거의 반의 거리), 기판 인코더 시스템 (50) (도 7 참조) 의 출력에 기초하여 구동 (Y 스텝) 된다. 상기 기판 홀더 (34) 의 Y 스텝 동작시에 있어서, 마스크 홀더 (40) 는, 도 10(A) 에 나타내는 바와 같이, 마스크 (M) 의 -X 측의 단부가 조명 영역 (단, 도 10(A) 에 나타내는 상태에서는, 마스크 (M) 는 조명되지 않는다) 보다 약간 +X 측에 위치한 상태에서 정지되어 있다.
또, 기판 스테이지 장치 (20) 에서는, 상기 기판 홀더 (34) 의 -Y 방향으로의 스텝 동작과 병행하여, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 이 Y 리니어 인코더 (96y) (도 7 참조) 의 출력에 기초하여, +Y 방향 (즉, 기판 홀더 (34) 와 반대 방향) 으로 마스크 홀더 (40) 와 동일한 거리, 마스크 홀더 (40) 에 대해 구동된다. 이 경우, 헤드 유닛 (60) 은, 겉보기상은, 투영 광학계 (16) 에 대해 Y 축 방향으로 이동하고 있지 않게 된다. 따라서, 헤드 유닛 (60) 과 스케일 (56) 의 대향 상태가 유지된다.
이하, 도시 생략되어 있지만, 기판 홀더 (34) 의 Y 스텝 동작이 완료하면, 마스크 인코더 시스템 (48) (도 7 참조) 의 출력에 기초하여 마스크 홀더 (40) 가 -X 방향으로 구동됨과 함께, 그 마스크 홀더 (40) 에 동기하여, 기판 인코더 시스템 (50) (도 7 참조) 의 출력에 기초하여 기판 홀더 (34) 가 -X 방향으로 구동된다. 이로써, 제 2 쇼트 영역 (S2) 에 마스크 패턴이 전사된다. 이 때도, 예를 들어 4 개의 헤드 유닛 (60) 은 정지 상태가 된다. 이하, 상기 마스크 홀더 (40) 의 스캔 동작, 기판 홀더 (34) 의 Y 스텝 동작, 및 기판 홀더 (34) 의 스캔 동작을 적절히 반복함으로써, 기판 (P) 상의 복수의 쇼트 영역에 대해, 마스크 패턴이 순차 전사된다. 상기 노광 동작시에 있어서, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 은, 스케일 (56) 과의 대향 상태가 유지되도록, 기판 홀더 (34) 가 +Y 방향 및 -Y 방향으로 스텝할 때마다, 그 기판 홀더 (34) 와는 반대의 방향으로 동 거리만큼 구동된다.
여기서, 상기 서술한 바와 같이, Y 스케일 (53y) 은, X 축 방향으로 연장되는 복수의 격자선을 가지고 있다. 또, 도 16 에 나타내는 바와 같이, Y 헤드 (66y) 로부터 Y 스케일 (53y) 상에 조사되는 계측 빔의 조사점 (66y) (편의상, Y 헤드와 동일한 부호를 부여하여 설명한다) 은, Y 축 방향을 장축 방향으로 하는 타원상으로 되어 있다. Y 리니어 인코더 (94y) (도 6 참조) 에서는, Y 헤드 (66y) 와 Y 스케일 (53y) 이 Y 축 방향으로 상대 이동하여 계측 빔이 격자선을 넘으면, 상기 조사점에서부터의 ±1 차 회절광의 위상 변화에 기초하여, Y 헤드 (66y) 로부터의 출력이 변화한다.
이에 대해, 주제어 장치 (90) (도 6 참조) 는, 상기 스캔 노광 동작 중에 있어서, 기판 홀더 (34) 를 스캔 방향 (X 축 방향) 으로 구동시킬 때, 헤드 유닛 (60) (도 4(B) 참조) 이 갖는 Y 헤드 (66y) 가, Y 스케일 (53y) 을 형성하는 복수의 격자선을 넘지 않도록, 즉, Y 헤드 (66y) 로부터의 출력이 변화하지 않도록 (변화가 제로이다), 헤드 유닛 (60) 의 스텝 방향의 위치 (Y 위치) 를 제어한다.
구체적으로는, 예를 들어 Y 스케일 (53y) 을 구성하는 격자선간의 피치보다 높은 분해능을 갖는 센서에 의해 Y 헤드 (66y) 의 Y 위치를 계측하고, 그 Y 헤드 (66y) 로부터의 계측 빔의 조사점이 격자선을 넘을 것 같이 (Y 헤드 (66y) 의 출력이 변화할 것 같이) 되기 직전에, Y 헤드 (66y) 의 Y 위치를 헤드 유닛 구동계 (86) (도 6 참조) 를 통하여 제어한다. 또한, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 Y 헤드 (66y) 로부터의 계측 빔이 격자선을 넘음으로써, Y 헤드 (66y) 의 출력이 변화했을 경우에, 이에 따라, 그 Y 헤드 (66y) 를 구동 제어함으로써, 실질적으로 Y 헤드 (66y) 로부터의 출력이 변화하지 않게 해도 된다. 이 경우, Y 헤드 (66y) 의 Y 위치를 계측하는 센서가 필요하지 않다.
이상의 순서에 의해 기판 (P) 상의 제 1 ∼ 제 4 쇼트 영역 (S1 ∼ S4) 에 마스크 패턴의 전사가 완료하면, 소정의 기판 교환 위치에 있어서, 기판 (P) 의 교환이 실시된다. 여기서, 일반적으로 기판 교환 위치는, 투영 광학계 (16) 가 기판 교환의 지장이 되지 않게, 투영 광학계 (16) 의 바로 아래로부터 떨어진 위치에 설정되므로, 기판 교환 위치에 기판 홀더 (34) 를 이동시킬 때, 헤드 유닛 (60) 에 장착된 X 헤드 (64x), Y 헤드 (64y) 가 장치 본체 (18) 에 고정된 스케일 (56) 로부터 벗어나 (비대향 상태가 되어), 기판 인코더 시스템 (50) 의 출력이 끊어질 가능성이 있다. 이와 같은 경우의 대책으로는, 장치 본체 (18) 에 플레이트 교환시를 위한 스케일 (혹은 마크) 을 형성하는 것을 생각할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 액정 노광 장치 (10) 에 의하면, 마스크 (M) 의 XY 평면 내의 위치 정보를 구하기 위한 마스크 인코더 시스템 (48) 및 기판 (P) 의 XY 평면 내의 위치 정보를 구하기 위한 기판 인코더 시스템 (50) (각각 도 1 참조) 각각은, 대응하는 스케일에 대해 조사되는 계측 빔의 광로 길이가 짧기 때문에, 예를 들어 종래의 간섭계 시스템에 비해 공기 흔들림의 영향을 저감시킬 수 있다. 따라서, 마스크 (M) 및 기판 (P) 의 위치 결정 정밀도가 향상된다. 또, 공기 흔들림의 영향이 작기 때문에, 종래의 간섭계 시스템을 사용하는 경우에 필수가 되는 부분 공조 설비를 생략할 수 있어, 비용 절감이 가능해진다.
또한 간섭계 시스템을 사용하는 경우에는, 크고 무거운 바 미러를 마스크 스테이지 장치 (14), 및 기판 스테이지 장치 (20) 에 구비할 필요가 있었지만, 본 실시형태에 관련된 마스크 인코더 시스템 (48), 및 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 상기 바 미러가 필요하지 않게 되므로, 마스크 홀더 (40) 를 포함하는 계, 및 기판 홀더 (34) 를 포함하는 계 각각이 소형·경량화됨과 함께 중량 밸런스가 양호해지고, 이로써 마스크 (M), 기판 (P) 의 위치 제어성이 향상된다. 또, 간섭계 시스템을 사용하는 경우에 비해, 조정 지점이 적어도 되므로, 마스크 스테이지 장치 (14) 및 기판 스테이지 장치 (20) 의 비용이 절감되고, 또한 메인터넌스성도 향상된다. 또, 조립시의 조정도 용이 (혹은 불필요) 해진다.
또, 본 실시형태에 관련된 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 을 기판 (P) 과 반대 방향으로 Y 축 방향으로 구동시킴으로써, 헤드 유닛 (60) 과 스케일 (56) 의 대향 상태를 유지하므로, 기판 홀더 (34) 상에 인코더 헤드를 Y 축 방향을 따라 복수 배치할 필요 (혹은 장치 본체 (18) 측의 스케일 (56) 을 광폭으로 형성할 필요) 가 없다. 따라서, 기판 위치 계측계의 구성을 심플하게 할 수 있어, 비용 절감이 가능해진다.
또, 본 실시형태에 관련된 마스크 인코더 시스템 (48) 에서는, 인접하는 1 쌍의 인코더 헤드 (X 헤드 (49x), Y 헤드 (49y)) 의 출력을 마스크 홀더 (40) 의 X 위치에 따라 적절히 전환하면서 그 마스크 홀더 (40) 의 XY 평면 내의 위치 정보를 구하는 구성이므로, 복수의 스케일 (46) 을 X 축 방향으로 소정 간격으로 (서로 이간하여) 배치해도, 마스크 홀더 (40) 의 위치 정보를 중단하는 일 없이 구할 수 있다. 따라서, 마스크 홀더 (40) 의 이동 스트로크와 동등한 길이 (본 실시형태의 스케일 (46) 의 약 3 배의 길이) 의 스케일을 준비할 필요가 없어, 비용 절감이 가능하고, 특히 본 실시형태와 같은 대형의 마스크 (M) 를 사용하는 액정 노광 장치 (10) 에 바람직하다. 본 실시형태에 관련된 기판 인코더 시스템 (50) 도 동일하게, 복수의 스케일 (52) 이 Y 축 방향으로, 복수의 스케일 (56) 이 X 축 방향으로, 각각 소정 간격으로 배치되므로, 기판 (P) 의 이동 스트로크와 동등한 길이의 스케일을 준비할 필요가 없어, 대형의 기판 (P) 을 사용하는 액정 노광 장치 (10) 에 바람직하다.
《제 2 실시형태》
다음으로, 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 대해, 도 11(A) ∼ 도 11(C) 를 사용하여 설명한다. 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 기판 인코더 시스템 (150) 의 구성이 상이한 점을 제외하고, 상기 제 1 실시형태와 동일하므로, 이하, 차이점에 대해서만 설명하고, 상기 제 1 실시형태와 동일한 구성 및 기능을 갖는 요소에 대해서는, 상기 제 1 실시형태와 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
상기 제 1 실시형태에 있어서, 기판 스테이지 장치 (20) (기판 홀더 (34)) 가 가지고 있던 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 은, 기판 (P) 의 Y 스텝 동작시에 그 기판 (P) 과는 반대 방향으로 스텝 이동함과 함께, 기판 (P) 과 일체적으로 스캔 방향으로 이동하는 구성이었던 것에 대해, 본 제 2 실시형태에서는, 이것과는 반대로, 기판 (P) 의 Y 스텝 동작시에 기판 (P) 과 일체적으로 Y 스텝 동작을 실시함과 함께, 기판 (P) 의 스캔 노광 동작시에 있어서, 그 기판 (P) 과는 반대 방향으로 장스트로크로 이동하는 구성으로 되어 있다. 따라서, 기판 인코더 시스템 (50) 을 구성하는 헤드 유닛 (60), 스케일 (52), 스케일 (56) 등의 배치를, 상기 제 1 실시형태에 대해, Z 축 둘레로, 예를 들어 90°회전시킨 배치 구성으로 되어 있다.
도 11(A) 및 도 11(B) 에는, 제 2 실시형태의 기판 인코더 시스템 (150) 의 개념도가 나타나 있다. 기판 홀더 (34) 에 형성된 오목부 (36) 는, X 축 방향으로 연장되고, 그 오목부의 저면에 X 축 방향으로 연장되는 스케일 (52) 이 고정되어 있다. 헤드 유닛 (60) 은, 상기 제 1 실시형태와 동일하게, 오목부 (36) 내에 배치되어 있고, 기판 홀더 (34) 에 대해 X 축 방향으로 소정의 장스트로크로 이동 가능하게 되어 있다. 또, 장치 본체 (18) (도 1 참조) 에는, Y 축 방향으로 연장되는 스케일 (56) 이, 투영 광학계 (16) (도 11(C) 참조) 의 +Y 측과 -Y 측에 각각 고정되어 있다.
도 11(C) 에 의해 구체적으로 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (34) 의 +Y 측 및 -Y 측의 영역 각각에는, 예를 들어 5 개의 스케일 (52) 이, X 축 방향으로 소정 간격으로 배치되고, 장치 본체 (18) (도 1 참조) 의 하면으로서, 투영 광학계 (16) 의 +Y 측 및 -Y 측의 영역 각각에는, 예를 들어 2 개의 스케일 (56) 이 소정 간격으로 배치되어 있다. 각 스케일 (52, 54) 에는, 각각 X 스케일 (53x, 57x), Y 스케일 (53y, 57y) (도 6 참조) 이 형성되고, 헤드 유닛 (60) 에는, 그 X 스케일 (35x, 57x), Y 스케일 (53y, 57y) 을 사용하여 헤드 유닛 (60) 의 투영 광학계 (16), 혹은 기판 홀더 (34) 에 대한 상대 변위량을 계측하기 위한 인코더 헤드 (도시 생략) 가 장착되어 있는 점은, 상기 제 1 실시형태와 동일하므로, 설명을 생략한다. 복수의 스케일이 서로 이간하여 배치되어 있으므로, 인접하는 1 쌍의 헤드 사이에서 연결 처리가 실시되는 점도, 상기 제 1 실시형태와 동일하다.
본 제 2 실시형태에서는, 기판 (P) 의 스캔 노광 동작시에 있어서, 겉보기상, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 의 X 위치가 변하지 않게, 기판 (P) 과는 반대 방향으로, 또한 동일한 거리, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 이 X 축 방향으로 구동된다. 요컨대, 헤드 유닛 (60) 은, 기판 (P) 에 대해 X 방향으로 상대 이동된다. 이로써, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 이 대응하는 스케일 (56) 로부터 벗어나는 일이 없기 때문에, 기판 인코더 시스템 (150) 의 계측값이 중단되지 않는다. 이에 대해, 기판 (P) 의 Y 스텝 동작시에는, 기판 홀더 (34) 와 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 은, 공통의 구동계 (기판 구동계 (93) (도 7 참조)) 에 의해 일체적으로 Y 축 방향으로 장스트로크로 이동 가능하게 되어 있다.
또한, 이상 설명한 제 1 및 제 2 의 각 실시형태의 구성은, 일례로서, 적절히 변경이 가능하다. 예를 들어 상기 제 1 실시형태에서는, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 이 기판 홀더 (34) 에 형성됨과 함께, 그 헤드 유닛 (60) 을 구동시키기 위한 액추에이터도 기판 홀더 (34) 가 가지고 있었지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 도 12 에 나타내는 바와 같이, 헤드 유닛 (60) 이 장치 본체 (18) 의 상측 가대부 (18a) 에 매달아 지지되어 있어도 된다. 이 경우, 헤드 유닛 (60) 은, 그 헤드 유닛 (60) 을 X 축 방향으로 직진 안내하는 가이드 장치 (256) 를 통하여 장치 본체 (18) 에 장착되어 있다. 또, 기판 스테이지 장치 (220) 는, 상기 제 1 실시형태와는 반대로, X 조동 스테이지 (22X) 상에 Y 조동 스테이지 (22Y) 가 재치된 구성으로 되어 있다. 그리고, X 조동 스테이지 (22X) 에는, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 각각에 기계적으로 연결된 아암 부재 (222) 가 접속되어 있다. 또한, 도 12 에서는, 스케일 (52) 이 기판 홀더 (34) 의 외측에 배치되어 있지만, 상기 제 1 실시형태와 동일하게, 기판 홀더 (34) 상 (혹은 기판 홀더 (34) 내) 에 배치되어 있어도 된다.
본 변형예에서는, X 조동 스테이지 (22X) (및 기판 홀더 (34)) 가 스캔 노광 동작시에 X 축 방향으로 소정의 장스트로크로 이동하면, 아암 부재 (222) 를 통하여 그 X 조동 스테이지 (22X) 와 일체적으로 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 이 투영 광학계에 대해 X 축 방향으로 이동한다. 이 때, 기판 홀더 (34) 와, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 은, 공통의 구동계 (기판 구동계 (93) (도 7 참조) 의 일부를 구성하는 X 액추에이터) 에 의해 구동된다. 또, 기판 (P) 의 Y 스텝 동작시에는, Y 조동 스테이지 (22Y) (및 기판 홀더 (34)) 만이 Y 축 방향으로 이동하므로, 헤드 유닛 (60) 의 투영 광학계 (16) 에 대한 위치는 변화하지 않는다. 이와 같이, 본 변형예의 헤드 유닛 (60) 의 동작은, 상기 제 1 실시형태와 동일하다. 본 변형예에 의하면, 헤드 유닛 (60) 을 구동시키기 위한 전용의 액추에이터가 필요하지 않으므로, 기판 (P) 근방에서의 발열 혹은 발진을 억제할 수 있다.
또, 예를 들어 제 2 실시형태에서도, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 이 기판 홀더 (34) 에 형성됨과 함께, 그 헤드 유닛 (60) 을 구동시키기 위한 액추에이터도 기판 홀더 (34) 가 가지고 있었지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 도 13 에 나타내는 바와 같이, 헤드 유닛 (60) 이 장치 본체 (18) 의 상측 가대부 (18a) 에 매달아 지지되어 있어도 된다. 헤드 유닛 (60) 은, 도 12 에 나타내는 변형예와 동일하게, 가이드 장치 (256) 를 통하여 장치 본체 (18) 에 장착되어 있다. 기판 스테이지 장치 (220) 는, 제 1 실시형태와 동일하게, Y 조동 스테이지 (22Y) 상에 X 조동 스테이지 (22X) 가 재치되고, Y 조동 스테이지 (22Y) 에는, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 각각에 접속된 1 쌍의 아암 부재 (222) 가 접속되어 있다. 본 변형예에서도, 스케일 (52) 은, 기판 홀더 (34) 상 (혹은 기판 홀더 (34) 내) 에 배치되어 있어도 된다.
본 변형예에서는, Y 조동 스테이지 (22X) (및 기판 홀더 (34)) 가 Y 스텝 동작시에 Y 축 방향으로 소정의 장스트로크로 이동하면, 아암 부재 (222) 를 통하여 그 Y 조동 스테이지 (22Y) 와 일체적으로 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 이 투영 광학계에 대해 Y 축 방향으로 이동한다. 이 때, 기판 홀더 (34) 와, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 은, 공통의 구동계 (기판 구동계 (93) (도 7 참조) 의 일부를 구성하는 Y 액추에이터) 에 의해 구동된다. 또, 기판 (P) 의 스캔 노광 동작시에는, X 조동 스테이지 (22X) (및 기판 홀더 (34)) 만이 X 축 방향으로 이동하므로, 헤드 유닛 (60) 의 투영 광학계 (16) 에 대한 위치는 변화하지 않는다. 이와 같이, 본 변형예의 헤드 유닛 (60) 의 동작은, 상기 제 2 실시형태와 동일하다. 본 변형예에 의하면, 헤드 유닛 (60) 을 구동시키기 위한 전용의 액추에이터가 필요하지 않으므로, 기판 (P) 근방에서의 발열 혹은 발진을 억제할 수 있다.
또, 도 14(A) 및 도 14(B) 에 나타내는 바와 같이, 헤드 유닛 (60) 이 갖는 1 쌍의 인코더 헤드 (즉 1 쌍의 X 헤드 (64x), 1 쌍의 X 헤드 (66x), 1 쌍의 Y 헤드 (64y), 및 1 쌍의 Y 헤드 (66y) 각각) 의 상호간의 거리를 센서 (164, 166) 로 계측하고, 그 계측값을 사용하여 기판 인코더 시스템 (50) 의 출력을 보정해도 된다. 센서 (164, 166) 의 종류는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 레이저 간섭계 등을 사용할 수 있다. 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 상기 서술한 바와 같이, 1 쌍의 인코더 헤드의 출력의 연결 처리를 실시하지만, 이 연결 처리에 있어서, 1 쌍의 인코더 헤드간의 간격에서 이미 알려진, 또한 불변인 것이 전제 조건이 된다. 이 때문에, 각 헤드가 장착되는 Y 슬라이드 테이블 (62) 로는, 예를 들어 열팽창 등의 영향이 적은 재료에 의해 형성되어 있지만, 본 변형예와 같이, 인코더 헤드간의 간격을 계측함으로써, 만일 Y 슬라이드 테이블 (62) 이 변형 (1 쌍의 인코더 헤드간의 간격이 변화) 되었다고 해도, 고정밀도로 기판 (P) 의 위치 정보를 구할 수 있다. 동일하게, 마스크 인코더 시스템 (48) 에 있어서도, 1 쌍의 인코더 헤드 (즉 1 쌍의 X 헤드 (49x) 및 1 쌍의 Y 헤드 (49y)) 간의 거리를 계측하고, 그 계측값을 사용하여 마스크 인코더 시스템 (48) 의 출력을 보정해도 된다. 마스크 인코더 시스템 (48) 의 헤드 (49x, 49y) 에 관해서도 동일하다. 또, 헤드 유닛 (60) 이 갖는 모든 (본 실시형태에서는, 예를 들어 합계로 8 개) 헤드 (하향의 1 쌍의 헤드 (66x, 66y), 상향의 1 쌍의 헤드 (64x, 64y)) 각각의 상대적인 위치 관계를 계측하고, 계측값을 보정해도 된다.
또, 상기 서술한 바와 같이, 헤드 유닛 (60) 이 갖는 1 쌍의 인코더 헤드 (즉 1 쌍의 X 헤드 (64x), 1 쌍의 X 헤드 (66x), 1 쌍의 Y 헤드 (64y), 및 1 쌍의 Y 헤드 (66y) 각각) 의 상호간의 거리를 적절히 (예를 들어 기판 교환마다) 계측하는 캘리브레이션 동작을 실시해도 된다. 또, 상기 헤드간의 간격의 측정을 실시하는 캘리브레이션 포인트와는 별도로, 마스크 인코더 시스템 (48), 기판 인코더 시스템 (50) 각각의 출력의 원점 위치 결정을 실시하기 위한 캘리브레이션 포인트를 형성해도 된다. 그 원점 위치 결정을 실시하기 위한 위치 결정 마크는, 예를 들어 복수의 스케일 (46, 52) 의 연장선상 (외측) 에 배치해도 되고, 인접하는 1 쌍의 스케일 (46, 52) 간에 배치해도 되고, 혹은 스케일 (46, 52) 내에 형성해도 된다.
또, 각 인코더 헤드 (64x, 64y, 66x, 66y) 가 장착된 Y 슬라이드 테이블 (62) 의 수평면에 대한 기울기 (θx, θy 방향의 경사) 량을 구하고, 그 기울기량 (즉, 각 헤드 (64x, 64y, 66x, 66y) 의 광축의 쓰러짐량) 에 따라 기판 인코더 시스템 (50) 의 출력을 보정해도 된다. 계측계로는, 도 15(A) 에 나타내는 바와 같이, 복수의 Z 센서 (64z) 를 Y 슬라이드 테이블 (62) 에 장착하고, 상측 가대부 (18a) 를 기준으로 하여 Y 슬라이드 테이블 (62) 의 기울기량을 구하는 계측계를 사용할 수 있다. 혹은, 도 15(B) 에 나타내는 바와 같이, 2 축의 레이저 간섭계 (264) 를 기판 홀더 (34) (도 1 참조) 에 형성하고, Y 슬라이드 테이블 (62) 의 기울기량 (θx, θy 방향의 경사량) 및 회전량 (θz 방향의 회전량) 을 구해도 된다. 또, 각 헤드 (64x, 64y, 66x, 66y) 의 기울기량을 개별적으로 계측해도 된다.
또, 예를 들어, 상기 제 1 실시형태의 마스크 인코더 시스템 (48), 기판 인코더 시스템 (50) 에 있어서, 인코더 헤드 및 스케일의 배치는 반대이어도 된다. 즉, 예를 들어 마스크 홀더 (40) 의 위치 정보를 구하기 위한 X 리니어 인코더 (92x), Y 리니어 인코더 (92y) 는, 마스크 홀더 (40) 에 인코더 헤드가 장착되고, 인코더 베이스 (43) 에 스케일이 장착되는 구성이어도 된다. 또, 기판 홀더 (34) 의 위치 정보를 구하기 위한 X 리니어 인코더 (96x), Y 리니어 인코더 (96y) 는, Y 슬라이드 테이블 (62) 에 스케일이 장착되고, 기판 홀더 (34) 에 인코더 헤드가 장착되어도 된다. 그 경우, 기판 홀더 (34) 에 장착되는 인코더 헤드는, Y 축 방향 (제 1 실시형태의 경우), 혹은 X 축 방향 (제 2 실시형태의 경우) 을 따라 복수 배치되고, 서로 전환 동작 가능하게 구성되면 된다. 동일하게, Y 슬라이드 테이블 (62) 의 위치 정보를 구하기 위한 X 리니어 인코더 (94x), Y 리니어 인코더 (94y) 는, Y 슬라이드 테이블 (62) 에 스케일이 장착되고, 장치 본체 (18) 에 인코더 헤드가 장착되어도 된다. 그 경우, 인코더 베이스 (54) 에 장착되는 인코더 헤드는, X 축 방향 (제 1 실시형태의 경우), 혹은 Y 축 방향 (제 2 실시형태의 경우) 을 따라 복수 배치되고, 서로 전환 동작 가능하게 구성되면 된다. 이 경우에, Y 슬라이드 테이블 (62) 에 고정되는 스케일을 공통화해도 된다.
또, 마스크 인코더 시스템 (48) 에서는, 예를 들어 3 개의 스케일 (46) 이 X 축 방향으로 이간하여 배치되고, 제 1 실시형태에 관련된 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 예를 들어 4 개의 스케일 (52) 이 Y 축 방향, 예를 들어 4 개의 스케일 (56) 이 X 축 방향으로 각각 이간하여 배치되는 경우를 설명했지만, 스케일의 수는, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 마스크 (M), 기판 (P) 의 크기, 혹은 이동 스트로크에 따라 적절히 변경이 가능하다. 또, 반드시 복수의 스케일이 이간하여 배치되어 있지 않아도 되고, 예를 들어 보다 긴 하나의 스케일 (상기 실시형태의 경우에는, 예를 들어 스케일 (46) 의 약 3 배의 길이의 스케일, 스케일 (52) 의 약 4 배의 길이의 스케일, 스케일 (56) 의 약 4 배의 길이의 스케일) 을 사용해도 된다.
또, 스케일을 복수 형성하는 경우, 각 스케일의 길이가 서로 상이해도 된다. 예를 들어, X 축 방향으로 연장되는 스케일의 길이를, 쇼트 영역의 X 축 방향의 길이보다 길게 설정함으로써, 주사 노광 동작시에 있어서의 연결 처리를 회피할 수 있다. Y 축 방향으로 연장되는 스케일에 대해서도 동일하다. 또한 쇼트 영역의 수의 변화에 대응할 수 있도록 (예를 들어 4 면취의 경우와 6 면취의 경우), 투영 광학계 (16) 의 일측에 배치되는 스케일과, 타측에 배치되는 스케일에서, 서로 길이를 상이하게 해도 된다. 또 양자를 X 축 방향으로 상대적으로 어긋나게 배치하도록 해도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, X 스케일 (도면 중에 나타내는 X 축 방향 계측용의 격자 패턴) 이나 Y 스케일 (도면 중에 나타내는 Y 축 방향 계측용의 격자 패턴) 을, 서로 독립된 스케일용 부재 (예를 들어 인코더 베이스 상에 배치되어 있는 복수의 스케일 부재) 에 형성하도록 구성하고 있다. 그러나, 이들 복수의 격자 패턴을, 동일한 긴 스케일용 부재 상에 1 군의 격자 패턴마다 나누어 형성하도록 해도 된다. 또 동일한 긴 스케일용 부재 상에 격자 패턴을 연속해서 형성해도 된다.
또, 기판 홀더 (34) 상에 있어서, X 축 방향으로 복수의 스케일이, 소정 간격의 간극을 두면서 연속해서 배치된 스케일군 (스케일열) 을, 복수열, 서로 Y 축 방향으로 떨어진 상이한 위치 (예를 들어 투영 광학계 (16) 에 대해 일방의 측 (+Y 측) 의 위치와, 타방 (-Y 측) 의 위치) 에 배치하는 경우에, 복수열간에 있어서, 상기 소정 간격의 간극의 위치가 X 축 방향에 있어서 중복되지 않게 배치해도 된다. 이와 같이 복수의 스케일열을 배치하면, 서로의 스케일열에 대응하여 배치된 헤드가 동시에 계측 범위 밖이 되는 (바꾸어 말하면, 양 헤드가 동시에 간극에 대향하는) 일이 없다.
또, 기판 홀더 (34) 상에서, X 축 방향으로 복수의 스케일이, 소정 간격의 간극을 두면서 연속해서 배치된 스케일군 (스케일열) 에 있어서, 1 개의 스케일 (X 축 계측용의 패턴) 의 X 축 방향의 길이를, 1 쇼트 영역의 길이 (기판 홀더 상의 기판을 X 축 방향으로 이동시키면서 스캔 노광을 실시할 때, 디바이스 패턴이 조사되어 기판 상에 형성되는 길이) 분만큼 연속해서 측정할 수 있는 길이로 해도 된다. 이와 같이 하면, 1 쇼트 영역의 스캔 노광 중에, 복수 스케일에 대한 헤드의 갈아탐 제어를 실시하지 않아도 되기 때문에, 스캔 노광 중의 기판 (P) (기판 홀더) 의 위치 계측 (위치 제어) 을 용이하게 할 수 있다.
또, 기판 홀더 (34) 상의, 소정 간격의 간극을 두면서 복수의 스케일이 X 축 방향으로 연속해서 배치된 스케일군 (스케일열) 에 있어서, 상기 실시형태에서는 각 스케일의 길이가 동일한 길이인 것을 연속해서 배치하고 있지만, 서로 길이가 상이한 스케일을 연속해서 배치하도록 해도 된다. 예를 들어, 기판 홀더 (34) 상의 스케일열에 있어서, X 축 방향에 있어서의 양단부 부근에 각각 배치되는 스케일 (스케일열에 있어서, 각 단부에 배치되는 스케일) 의 X 축 방향의 길이보다, 중앙부에 배치되는 스케일쪽을 물리적으로 길게 해도 된다.
또한, 상기 실시형태에서는, 기판 홀더 (34) 상의, 소정 간격의 간극을 두면서 복수의 스케일이 X 축 방향으로 연속해서 배치된 스케일군 (스케일열) 에 있어서, 복수의 스케일간의 거리 (바꾸어 말하면 간극의 길이) 와, 1 개의 스케일의 길이와, 그 스케일열에 대해 상대 이동하는 2 개의 헤드 (1 개의 헤드 유닛 (60) 내부에 있어서 서로 대향 배치되어 있는 헤드, 예를 들어 도 7 에 나타내는 2 개의 헤드 (66x)) 는, 「1 개의 스케일 길이 > 대향 배치되어 있는 헤드간의 거리 > 스케일간의 거리」 의 관계를 만족시키도록 배치되어 있다. 이 관계는, 기판 홀더 (34) 상에 형성된 스케일과 그에 대응하는 헤드 (60) 뿐만 아니라, 스케일 (56) 과 그에 대응하는 헤드 (60) 사이에 있어서도 만족되어 있다.
또한, 어느 헤드 (60) 와 그에 대응하는 스케일열 (소정의 간극을 두고 복수의 스케일을 소정 방향으로 연속해서 배치되는 스케일열) 이 X 축 방향으로 상대적으로 이동하고 있을 때, 헤드 (60) 내의 어느 1 세트의 헤드 (예를 들어 도 6 의 X 헤드 (66x) 와 Y 헤드 (66y)) 가 상기 서술한 스케일간의 간극에 동시에 대향한 후에 다른 스케일에 동시에 대향했을 경우 (헤드 (66x, 66y) 가 다른 스케일로 갈아탔을 경우) 에, 그 갈아탄 헤드의 계측 초기값을 산출할 필요가 있다. 그 때에, 갈아탄 헤드와는 다른, 헤드 (60) 내의 나머지 1 세트의 헤드 (66x, 66y) 와, 그것과는 또 다른 1 개의 헤드 (X 축 방향으로 떨어지고, 또한 떨어진 헤드와의 거리가 스케일 길이보다 짧은 위치에 배치되는 것) 의 출력을 사용하여, 갈아탄 헤드의 갈아탔을 때의 초기값을 산출하도록 해도 된다. 상기 서술한 또 다른 헤드는, X 축 방향의 위치 계측용 헤드이어도 Y 축 방향의 위치 계측용 헤드이어도 상관없다.
또, 상기 각 실시형태에 있어서, 헤드 (60) 가 기판 홀더 (34) 에 동기하여 이동한다고 설명하는 경우가 있지만, 이것은 헤드 (60) 가, 기판 홀더 (34) 에 대한 상대적인 위치 관계를 대체로 유지한 상태에서 이동하는 것을 의미하고, 헤드 (60), 기판 홀더 (34) 의 양자간의 위치 관계, 이동 방향, 및 이동 속도가 엄밀하게 일치한 상태에서 이동하는 경우에 한정되는 것은 아니다.
또, 스케일 (46, 52, 56) 각각의 표면에 X 스케일과 Y 스케일이 독립적으로 형성된 경우를 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 XY 2 차원 스케일을 사용해도 된다. 이 경우, 인코더 헤드도 XY 2 차원 헤드를 사용할 수 있다. 또, 회절 간섭 방식의 인코더 시스템을 사용하는 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 이른바 픽업 방식, 자기 방식 등의 다른 인코더도 사용할 수 있고, 예를 들어 미국 특허 제6,639,686호 명세서 등에 개시되는 이른바 스캔 인코더 등도 사용할 수 있다. 또, Y 슬라이드 테이블 (62) 의 위치 정보는, 인코더 시스템 이외의 계측 시스템 (예를 들어 광 간섭계 시스템) 에 의해 구해져도 된다.
또, 복수의 스케일 (56) 은, 상측 가대부 (18a) (광학 정반) 의 하면에 직접 첩부 (貼付) 되는 구성이었지만, 이것에 한정되지 않고, 소정의 베이스 부재를 상측 가대부 (18a) 의 하면에 대해 이간된 상태에서 매달아 배치하고, 그 베이스 부재에 복수의 스케일 (56) 을 첩부해도 된다.
또, 기판 스테이지 장치 (20) 는, 적어도 기판 (P) 을 수평면을 따라 장스트로크로 구동시킬 수 있으면 되고, 경우에 따라서는 6 자유도 방향의 미소 위치 결정을 할 수 없어도 된다. 이와 같은 2 차원 스테이지 장치에 대해서도 상기 각 실시형태에 관련된 기판 인코더 시스템을 바람직하게 적용할 수 있다.
또, 조명광은, ArF 엑시머 레이저광 (파장 193 ㎚), KrF 엑시머 레이저광 (파장 248 ㎚) 등의 자외광이나, F2 레이저광 (파장 157 ㎚) 등의 진공 자외광이어도 된다. 또, 조명광으로는, 예를 들어 DFB 반도체 레이저 또는 파이버 레이저로부터 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일 파장 레이저광을, 예를 들어 에르븀 (또는 에르븀과 이테르븀의 양방) 이 도프된 파이버 앰프로 증폭시키고, 비선형 광학 결정을 사용하여 자외광으로 파장 변환한 고조파를 사용해도 된다. 또, 고체 레이저 (파장 : 355 ㎚, 266 ㎚) 등을 사용해도 된다.
또, 투영 광학계 (16) 가 복수개의 광학계를 구비한 멀티 렌즈 방식의 투영 광학계인 경우에 대해 설명했지만, 투영 광학계의 개수는 이것에 한정되지 않고, 1 개 이상 있으면 된다. 또, 멀티 렌즈 방식의 투영 광학계에 한정되지 않고, 오프너형의 대형 미러를 사용한 투영 광학계 등이어도 된다. 또, 투영 광학계 (16) 로는, 확대계 또는 축소계이어도 된다.
또, 노광 장치의 용도로는 각형의 유리 플레이트에 액정 표시 소자 패턴을 전사하는 액정용의 노광 장치에 한정되지 않고, 예를 들어 유기 EL (Electro-Luminescence) 패널 제조용의 노광 장치, 반도체 제조용의 노광 장치, 박막 자기 헤드, 마이크로 머신 및 DNA 칩 등을 제조하기 위한 노광 장치에도 널리 적용할 수 있다. 또, 반도체 소자 등의 마이크로 디바이스뿐만 아니라, 광 노광 장치, EUV 노광 장치, X 선 노광 장치, 및 전자선 노광 장치 등에서 사용되는 마스크 또는 레티클을 제조하기 위해, 유리 기판 또는 실리콘 웨이퍼 등에 회로 패턴을 전사하는 노광 장치에도 적용할 수 있다.
또, 노광 대상이 되는 물체는 유리 플레이트에 한정되지 않고, 예를 들어 웨이퍼, 세라믹 기판, 필름 부재, 혹은 마스크 블랭크스 등, 다른 물체이어도 된다. 또, 노광 대상물이 플랫 패널 디스플레이용의 기판인 경우, 그 기판의 두께는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 필름상 (가요성을 갖는 시트상의 부재) 인 것도 포함된다. 또한, 본 실시형태의 노광 장치는, 한 변의 길이, 또는 대각 길이가 500 ㎜ 이상인 기판이 노광 대상물인 경우에 특히 유효하다.
액정 표시 소자 (혹은 반도체 소자) 등의 전자 디바이스는, 디바이스의 기능·성능 설계를 실시하는 스텝, 이 설계 스텝에 기초한 마스크 (혹은 레티클) 를 제작하는 스텝, 유리 기판 (혹은 웨이퍼) 을 제작하는 스텝, 상기 서술한 각 실시형태의 노광 장치, 및 그 노광 방법에 의해 마스크 (레티클) 의 패턴을 유리 기판에 전사하는 리소그래피 스텝, 노광된 유리 기판을 현상하는 현상 스텝, 레지스트가 잔존하고 있는 부분 이외의 부분의 노출 부재를 에칭에 의해 제거하는 에칭 스텝, 에칭이 끝나 불필요해진 레지스트를 제거하는 레지스트 제거 스텝, 디바이스 조립 스텝, 검사 스텝 등을 거쳐 제조된다. 이 경우, 리소그래피 스텝에서, 상기 실시형태의 노광 장치를 사용하여 전술한 노광 방법이 실행되고, 유리 기판 상에 디바이스 패턴이 형성되므로, 고집적도의 디바이스를 양호한 생산성으로 제조할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서 인용한 노광 장치 등에 관한 모든 미국 특허 출원 공개 명세서 및 미국 특허 명세서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
산업상 이용가능성
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 노광 장치 및 노광 방법은, 조명광에 의해 물체를 노광하는 데에 적합하다. 또, 본 발명의 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법은, 플랫 패널 디스플레이의 생산에 적합하다. 또, 본 발명의 디바이스 제조 방법은, 마이크로 디바이스의 생산에 적합하다.
10…액정 노광 장치
14…마스크 스테이지 장치
20…기판 스테이지 장치
34…기판 홀더
40…마스크 홀더
44…헤드 유닛
46…스케일
48…마스크 인코더 시스템
50…기판 인코더 시스템
52…스케일
56…스케일
60…헤드 유닛
90…주제어 장치
M…마스크
P…기판

Claims (12)

  1. 투영 광학계를 통하여 조명광에 의해 물체를 노광하는 노광 장치로서,
    상기 물체를 유지하는 유지부와,
    계측부와 피계측부를 포함하고, 상기 계측부의 출력에 기초하여 상기 유지부의 위치 정보를 취득하는 위치 계측부와,
    상기 유지부 상의 상기 계측부와 상기 피계측부의 일방을 타방에 대해 상대 이동시키는 제 1 구동부를 구비하는, 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측부와 상기 피계측부를 이동시키는 제 2 구동부를 구비하고,
    상기 제 1 구동부는, 상기 계측부와 상기 피계측부의 일방을 타방에 대해 제 1 방향으로 상대 이동시키고,
    상기 제 2 구동부는, 상기 유지부를 상기 제 1 방향에 교차하는 제 2 방향으로 이동시키면서, 상기 계측부와 상기 피계측부를 상기 제 2 방향으로 이동시키는, 노광 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 구동부와 상기 제 2 구동부의 일방을 타방이 하방에서 지지하는, 노광 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치 계측부는, 상기 제 1 방향에 관해 서로 떨어져 배치되는 복수의 격자 영역을 갖는 상기 피계측부와, 상기 피계측부에 대해 각각 계측 빔을 조사하고, 또한 상기 제 1 및 제 2 방향을 포함하는 소정 평면 내에서 이동 가능한 복수의 상기 계측부와, 상기 제 2 방향에 관한 복수의 상기 계측부의 위치 정보를 계측하는 계측 장치를 갖고, 복수의 상기 계측부가 상기 유지부 상에 형성됨과 함께, 상기 피계측부가 상기 계측부와 대향하도록 형성되고, 상기 계측 빔이 상기 복수의 격자 영역 중 적어도 1 개에 조사되는 복수의 상기 계측부의 계측 정보와, 상기 계측 장치의 계측 정보에 기초하여, 상기 유지부의 위치 정보를 계측하는, 노광 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 계측 장치는, 상기 제 2 방향에 관해 서로 떨어져 배치되는 복수의 격자 영역을 갖는 상기 피계측부와, 상기 피계측부에 대해 각각 계측 빔을 조사하고, 또한 상기 제 1 및 제 2 방향을 포함하는 소정 평면 내에서 이동 가능한 복수의 상기 계측부를 갖는, 노광 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투영 광학계를 지지하는 프레임 부재를 구비하고,
    상기 피계측부는, 상기 프레임 부재에 형성되는, 노광 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    소정의 패턴을 유지하는 패턴 유지체와, 상기 패턴 유지체를 상기 제 1 방향으로 구동시키는 제 3 구동부를 갖고, 에너지 빔을 사용하여 상기 패턴 유지체를 통하여 상기 물체에 상기 패턴을 형성하는 형성 장치를 구비하는, 노광 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 물체는, 플랫 패널 디스플레이에 사용되는 기판인, 노광 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판은, 적어도 한 변의 길이 또는 대각 길이가 500 ㎜ 이상인, 노광 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 기재된 노광 장치를 사용하여 상기 물체를 노광하는 것과,
    노광된 상기 물체를 현상하는 것을 포함하는, 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법.
  11. 제 7 항에 기재된 노광 장치를 사용하여 상기 물체를 노광하는 것과,
    노광된 상기 물체를 현상하는 것을 포함하는, 디바이스 제조 방법.
  12. 투영 광학계를 통하여 조명광에 의해 물체를 노광하는 노광 방법으로서,
    계측부와 피계측부를 포함하는 위치 계측부의 상기 계측부의 출력에 기초하여, 상기 물체를 유지하는 유지부의 위치 정보를 취득하는 것과,
    제 1 구동부에 의해 상기 유지부 상의 상기 계측부와 상기 피계측부의 일방을 타방에 대해 상대 이동시키는 것을 포함하는, 노광 방법.
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