KR20180117220A - 노광 장치, 이동체 장치, 플랫 패널 디스플레이 제조 방법 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

노광 장치, 이동체 장치, 플랫 패널 디스플레이 제조 방법 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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Abstract

기판 스테이지 (PST) 에서, Y 조동 스테이지 (23Y) 가 Y-축 방향으로 이동하는 경우, X 조동 스테이지 (23X), 중량 소거 디바이스 (40), X 가이드 (102) 는 Y-축 방향으로 Y 조동 스테이지 (23Y) 와 일체적으로 이동하며, X 조동 스테이지 (23X) 가 Y 조동 스테이지 (23Y) 상에서 X-축 방향으로 이동하는 경우, 중량 소거 디바이스 (40) 는 X 가이드 (102) 상에서 X-축 방향으로 X 조동 스테이지 (23X) 와 일체형으로 이동한다. X-축 방향으로의 중량 소거 디바이스 (40) 의 이동 방향을 커버하면서 X-축 방향으로 연장되는 X 가이드 (102) 가 제공되기 때문에, 중량 소거 디바이스 (40) 는 그 위치와 무관하게 X 가이드 (102) 에 의해 지속적으로 지지된다.

Description

노광 장치, 이동체 장치, 플랫 패널 디스플레이 제조 방법 및 디바이스 제조 방법{EXPOSURE APPARATUS, MOVABLE BODY APPARATUS, FLAT-PANEL DISPLAY MANUFACTURING METHOD, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 노광 장치들, 이동체 장치들, 플랫 패널 디스플레이 제조 방법들, 및 디바이스 제조 방법들에 대한 것이고, 보다 자세하게는, 반도체 디바이스들, 액정 디스플레이 디바이스 등이 제조될 때의 리소그래피 프로세스에 이용된 노광 장치, 노광 장치의 노광을 받는 물체를 유지하여 이동하는 디바이스로서 적합한 이동체 장치, 노광 장치를 이용하는 플랫 패널 디스플레이 제조 방법 및 노광 장치를 이용하는 디바이스 제조 방법에 대한 것이다.
일반적으로, 액정 디스플레이 디바이스 및 (집적 회로들과 같은) 반도체 디바이스들과 같은 전자 디바이스 (마이크로디바이스들) 를 제조하기 위한 리소그래피 프로세스에서는, 마스크 또는 레티클 (이하, 일반적으로 "마스크"라 함) 및 유리 플레이트 또는 웨이퍼 (이하 일반적으로 "기판"이라 함) 를 소정의 주사 방향으로 동기 이동시키면서, 에너지 빔을 이용하여, 마스크 상에 형성된 패턴을 기판 상에 전사하는 스텝 앤드 스캔 방법 (소위, 스캐닝 스텝퍼 (또한 스캐너라고도 함)) 에 기초한 노광 장치들과 같은 장치들이 이용된다.
이 타입의 노광 장치에서는, 주사 방향으로 긴 스트로크들로 이동가능한 X 조동 스테이지에 배치된 크로스 스캔 방향 (주사 방향과 직교하는 방향) 에서 이동가능한 Y 조동 스테이지를 갖는 스택 타입 (갠트리 (gantry) 타입) 스테이지를 갖는 장치가 알려져 있고, 및 스테이지 디바이스로서, 예를 들어, 석재 (stone material) 로 형성된 표면 플레이트 상에서 수평면을 따라 중량 소거 디바이스가 이동하는 구성을 갖는 스테이지 디바이스가 알려져 있다 (예를 들어, PTL1 참조).
그러나, 위에 설명된 PTL1 에 따른 노광 장치에서는, 중량 소거 디바이스가 스텝 앤드 스캔 이동에 대응하는 넓은 범위 내에서 이동하기 때문에, 표면 플레이트의 상단면 (중량 소거 디바이스의 이동 가이드 면) 의 평편도가 매우 넓은 범위로 마무리되어야 한다. 그러나 최근, 노광 장치의 노광을 받는 기판은 그 크기가 계속 증가하는 추세이고, 이와 함께, 표면 플레이트들의 크기도 또한 증가하는 추세여서, 이는 비용의 증가와 함께, 노광 장치의 수송능력, 어셈블리 시간에서의 작업 능력 등의 감소를 가져온다.
그러나, 위에 설명된 PTL1 에 따른 노광 장치에서는, 액츄에이터 등을 두어, 표면 플레이트 (스테이지 베이스) 와 미동 스테이지 사이에서 미동 스테이지와 XY 2축 스테이지를 미세 구동하기 위해서는, 넓은 공간이 요구되었다. 따라서, 중량 소거 디바이스는 대형 (길이가 긴) 이어야 하고, 수평면을 따라 중량 소거 디바이스를 구동시키는데 큰 구동력이 요구되었다.
통상적으로, 대용량 기판 스테이지를 구동시킬 때, 큰 구동력 (추력) 을 발생시키는 코어 리니어 모터가 채용되었다. 이 코어 리니어 모터에서는, 추력의 수 배인 자기적 인력 (흡인력) 이, 가동자 (또는 고정자) 에 포함된 자석 유닛과 고정자 (또는 가동자) 에 포함된 코어 (철심) 을 갖는 코일 유닛 사이에서 발생된다. 구체적으로, 10000 내지 20000 N 의 흡인력이 4000 N 의 추력에 대해 발생된다.
따라서, 상술한 방식으로 구조화된 통상의 기판 스테이지 디바이스의 경우에, 상술한 한 쌍의 단일축 구동 유닛들을 구성하는 코어 선형 모터로부터 특히 발생된 인력 뿐만 아니라, 기판의 Y 조동 스테이지, X 조동 스테이지 등과 같은 큰 중량 부하 (및 X 조동 스테이지의 이동으로 발생하는 관성력) 가, X 조동 스테이지와 스테이지 베이스 사이에 위치된 한 쌍의 단일축 구동 유닛들에도 작용한다. 따라서, 단일 축 구동 유닛, 특히 한 쌍의 단일 축 구동 유닛을 구성하는 리니어 모터 및 가이드 디바이스는 큰 부하 용량 (능력) 을 가질 필요가 있고, 가동 부재 및 고정 부재는 또한 리니어 모터로부터의 인력을 견딜수 있도록 강력하게 구성되어야 한다.
한편, 큰 마찰 저항이 가이드 디바이스 (단일 축 가이드) 를 구성하는 슬라이더와 리니어 가이드 (레일) 사이에 작용하여 구동 저항을 증가시키기 때문에, 보다 큰 구동력을 발생시키는 리니어 모터가 요구된다. 추가로, 기판 스테이지 디바이스의 크기에서의 증가, 가이드 디바이스에서의 마찰열의 발생, 및 리니어 모터에서의 줄 열의 발생, 흡착물들에 의한 기계적 손상과 같은 추가적인 문제들이 나타난다.
인용문헌 목록
특허 문헌
[PTL 1] 미국 특허 출원 공개 번호 2010/0018950
본 발명의 일 양태에 따르면, 노광 처리 시에 노광을 위한 에너지 빔에 대하여 소정의 제 1 스트로크로 수평면과 평행한 제 1 방향으로 노광 대상인 물체를 이동시키는 주사형 제 1 노광 장치가 제공되며, 본 장치는 제 1 방향으로 적어도 소정의 제 1 스트로크로 이동가능한 제 1 이동체; 제 1 방향으로 제 1 이동체의 이동을 안내하고 수평면 내에서 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 제 1 이동체를 따라 제 2 스트로크로 이동가능한 제 2 이동체; 제 1 이동체의 수평면과 적어도 평행한 방향에서 이동가능하고 물체를 유지하는 물체 유지 부재; 물체 유지 부재를 하방으로부터 지지하고 물체 유지 부재의 중량을 소거하는 중량 소거 디바이스; 및 제 1 방향으로 연장되고 중량 소거 디바이스를 하방으로부터 지지하며, 또한 중량 소거 디바이스를 하방으로부터 지지하는 상태에서 제 2 스트로크로 제 2 방향으로 이동가능한 지지 부재를 포함한다.
이 장치에 따르면, 물체에 대한 노광 처리 시에, 제 1 이동체와 함께 물체를 유지하는 물체 유지 부재가 제 1 방향 (주사 방향) 과 평행한 방향으로 구동된다.
또한, 물체는 제 2 이동체가 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 이동함으로써, 제 2 방향으로 이동한다. 따라서, 물체는 수평면과 평행한 평면을 따라 2차원으로 이동될 수도 있다. 이때, 제 1 방향으로 물체를 이동시키기 위하여, 제 1 이동체 (및 물체 유지 부재) 만이 구동되어야 하고, 따라서, 주사 노광 시에 구동된 이동체 (오직 제 1 이동체, 물체 유지 부재, 및 중량 소거 디바이스 만의) 의 질량은 제 2 방향으로 이동하는 다른 이동체가 제 1 방향으로 이동하는 이동체에 배치될 경우에 비해 작다. 따라서, 물체를 이동시키는데 이용된 액츄에이터들의 크기는 감소될 수 있다. 추가로, 중량 소거 디바이스를 하방으로부터 지지하는 지지 부재가 제 1 방향으로 연장되는 부재로 구성되고, 중량 소거 디바이스를 하방으로부터 지지하는 상태에서 제 2 방향으로 이동가능하기 때문에, 중량 소거 디바이스들은 수평면 내에서의 그 위치와 무관하게 지지 부재에 의해 하방으로부터 지속적으로 지지된다.
따라서, 중량 소거 디바이스의 이동 범위를 커버하기에 충분히 큰 가이드 면을 갖는 대형 부재가 제공되는 경우에 비해 전체 디바이스의 중량 및 크기가 감소될 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 이동체 장치가 제공되며, 이 장치는 수평면에 평행한 평면 내에서 제 1 축과 평행한 적어도 제 1 방향으로 이동하는 이동체; 이동체를 지지하는 베이스; 및 소정의 제 1 방향, 및 소정의 제 2 방향과 교차하는 소정의 제 2 방향으로 이동체에 제공된 제 1 가동자 및 제 2 가동자, 및 제 1 가동자 및 제 2 가동자와 대향하고 베이스 상에서 각각 제 1 방향으로 연장되어 제공되는 제 1 고정자 및 제 2 고정자를 포함하고, 제 1 가동자와 제 1 고정자 사이에 그리고 제 2 가동자와 제 2 고정자 사이에서 각각 발생된 구동력을 이용하여 베이스에 대하여 제 1 방향으로 이동체를 구동시키는 구동 디바이스로서, 소정의 제 1 방향과 소정의 제 2 방향 중 적어도 한 방향은 수평면 내에서 제 1 축과 직교하는 제 2 축 및 수평면과 직교하는 제 3 축과 교차하는 방향이며, 적어도 이동체가 제 1 방향으로 구동될 때, 소정의 제 1 방향과 소정의 제 2 방향에서의 힘들이 제 1 가동자와 제 1 고정자 사이에 그리고 제 2 가동자와 제 2 고정자 사이에 각각 작용하는, 구동 디바이스를 포함한다.
이 경우에, 제 1 가동자와 제 1 고정자 사이에 작용하는 소정의 제 1 방향 (대항 방향) 에서의 힘 및 제 2 가동자와 제 2 고정자 사이에 작용하는 소정의 제 2 방향 (대항 방향) 에 작용하는 힘은 대항 방향에서의 척력 또는 흡인력이며, 예를 들어, 자기력이 대표적으로 주어질 수 있지만, 이 힘은 이에 한정되지 않고, 또한 가스 등의 정압에 의한 압력, 진공 흡인력일 수 있다.
이 장치에 따르면, 베이스에 가해진 이동체의 자체 중량을 포함하는 하중은, 이동체가 제 1 방향으로 구동될 때 제 1 가동자와 제 1 고정자 사이에 작용하는 소정의 제 1 방향에서의 힘 및 제 2 가동자와 제 2 고정자 사이에 작용하는 소정의 제 2 방향에서의 힘을 이용하여 감소되며, 이동체는 구동 성능을 방해하지 않고 높은 정확도로 구동될 수 있다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 에너지 빔을 조사하고 물체 상에 패턴을 형성하는 제 2 노광 장치가 제공되며, 이 제 2 노광 장치는 물체가 다른 이동체 상에서 유지되는 본 발명의 이동체 장치를 포함한다.
이 장치에 따르면, 물체를 유지하는 이동체가 높은 정확도로 구동될 수 있기 때문에, 이는 물체에 대한 높은 정밀도의 노광을 허용한다.
본 발명의 제 4 양태에 따르면, 제 3 노광 장치가 제공되며, 이 제 3 노광 장치는 물체를 유지하고 수평면에 평행한 평면 내에서 적어도 제 1 축에 평행한 제 1 방향으로 이동하는 이동체; 이동체를 지지하는 베이스; 소정의 제 1 방향과, 소정의 제 1 방향과 교차하는 소정의 제 2 방향으로 이동체에 제공된 제 1 가동자 및 제 2 가동자 및 제 1 가동자 및 제 2 가동자와 대향하고 베이스 상에서 제 1 방향으로 연장되어 제공되는 제 1 고정자 및 제 2 고정자를 포함하고 베이스에 대하여 제 1 방향으로 이동체를 구동시키고, 구동시, 이동체의 부상력으로서, 제 1 가동자와 제 1 고정자 사이에서 그리고 제 2 가동자와 제 2 고정자 사이에서 각각 소정의 제 1 방향에서의 힘 및 소정의 제 2 방향에서의 힘을 이용하는, 구동 디바이스; 및 물체에 에너지 빔을 조사하여 물체에 패턴을 생성하는 패턴 생성 디바이스를 포함한다.
이 장치에 따르면, 구동 디바이스는 이동체가 이동체의 부상력으로서 구동될 때 제 1 가동자와 제 1 고정자 사이에 작용하는 소정의 제 1 방향에서의 힘과 제 2 가동자와 제 2 고정자 사이에 작용하는 소정의 제 2 방향에서의 힘을 이용하기 때문에, 베이스에 가해진, 이동체의 자체 중량을 포함하는 하중이 감소되고, 이동체는 구동 성능을 방해하지 않고 높은 정밀도로 구동될 수 있다.
본 발명의 제 5 양태에 따르면, 플랫 패널 디스플레이 제조 방법이 제공되며, 이 방법은 본 발명의 제 1 내지 제 3 노광 장치들 중 하나를 이용하여 기판을 노광하는 단계; 및 노광된 기판을 현상하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 6 양태에 따르면, 디바이스 제조 방법이 제공되며, 이 방법은 본 발명의 제 1 내지 제 3 노광 장치들 중 하나를 이용하여 물체를 노광하는 단계; 및 노광된 물체를 현상하는 단계를 포함한다.
도 1 은 제 1 실시형태에 대한 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 는 도 1 에서의 노광 장치가 가진 기판 스테이지의 평면도이다.
도 3(A) 는 -Y 방향으로부터 보았을 때 도 2 에서의 기판 스테이지의 측면도 (도 2 의 선 A-A 의 단면도) 이고, 도 3(B) 는 기판 스테이지가 가진 중량 소거 디바이스의 주변부의 확대도이며, 도 3(C) 는 베이스 프레임 (-X 측) 의 주변부의 확대도이다.
도 4 는 도 3(A) 의 미동 스테이지를 제외한 기판 스테이지의 평면도 (도 3 의 선 B-B 의 단면도) 이다.
도 5 는 도 2 의 선 C-C 의 단면도이다.
도 6 은 부분적으로 생략된 도 2 의 기판 스테이지의 사시도이다.
도 7 은 제 1 실시형태에 대한 노광 장치의 제어 시스템을 중앙에 구성한 주제어기의 입력/출력 관계를 나타내는 블록도이다.
도 8 은 제 2 실시형태에 대한 노광 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 9 는 도 8 에서의 노광 장치가 가진 기판 스테이지의 평면도이다.
도 10 은 도 9 에서의 선 D-D 의 단면도이다.
도 11 은 미동 스테이지 (도 10 의 선 E-E 의 단면도) 를 제외한 기판 스테이지의 평면도이다.
도 12 는 도 9 의 선 F-F 의 단면도이다.
도 13 은 도 9 에서의 기판 스테이지 디바이스가 가진 중량 소거 디바이스의 단면도이다.
도 14 는 제 3 실시형태에 대한 기판 스테이지의 평면도이다.
도 15 는 도 14 의 선 G-G 의 단면도이다.
도 16 은 도 14 의 기판 스테이지 디바이스가 가진 중량 소거 디바이스의 단면도이다.
도 17 은 제 4 실시형태에 대한 기판 스테이지의 평면도이다.
도 18 은 제 1 변형예에 대한 기판 스테이지 장치가 가진 레벨링 디바이스 및 중량 소거 디바이스의 단면도이다.
도 19 는 제 2 변형예에 대한 기판 스테이지 디바이스가 가진 중량 소거 디바이스 및 레벨링 디바이스의 단면도이다.
도 20 은 제 3 변형예에 대한 기판 스테이지 디바이스가 가진 중량 소거 디바이스 및 레벨링 디바이스의 단면도이다.
도 21(A) 는 X 가이드의 변형예이고, 도 21(B) 및 도 21(C) 는 다른 변형예들에 대한 기판 스테이지 디바이스를 나타낸다.
도 22 는 기판 스테이지의 다른 변형예들을 나타내는 도면이다.
도 23 은 제 5 실시형태에 대한 노광 장치에 배치된 스테이지 디바이스의 개략 구성을 나타내는 측면도이다.
도 24 는 도 23 의 선 H-H 의 단면도이다.
도 25 는 제 5 실시형태의 노광 장치에 배치된 주제어기의 입력/출력 관계를 설명하는 블록도이다.
도 26 은 스테이지 구동 시스템을 구성하는 단일 축 구동 유닛의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 27 은 단일 축 구동 유닛의 각각의 부분에 작용하는 힘들의 밸런스를 설명하는데 이용된 도면이다.
도 28 은 단일 축 구동 유닛의 어셈블리 방법을 설명하는데 이용된 도면이다.
도 29 는 단일 축 구동 유닛의 변형예 (그 1) 를 나타내는 도면이다.
도 30 은 단일 축 구동 유닛의 변형예 (그 2) 를 나타내는 도면이다.
- 제 1 실시형태
도 1 내지 도 7 을 참조로, 아래 제 1 실시형태가 설명된다.
도 1 은 제 1 실시형태에 대한 노광 장치 (10) 의 구성을 개략적으로 나타낸다. 노광 장치 (10) 는 액정 디스플레이 디바이스 (플랫 패널 디스플레이) 에 이용된 직사각형 유리 기판 (P)(이하, 간단히 기판 (P) 라 한다) 이 노광 대상으로서 역할을 하는 투영형 노광 장치, 즉, 스텝 앤드 스캔 방법 또는 소위 스캐너이다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 노광 장치 (10) 에는 조사계 (IOP), 마스크 (M) 를 유지하는 마스크 스테이지 (MST), 투영 광학계 (PL), 한 쌍의 기판 스테이지 마운팅들 (19), 수평면을 따라 이동가능한 기판 (P) 을 유지하는 기판 스테이지 (PST), 및 제어계 등이 설치된다. 아래 설명에서는, 마스크 (M) 및 기판 (P) 이 노광 동안에 투영 광학계 (PL) 에 대해 각각 주사되는 수평면 내에서의 방향이 X-축 방향, 수평면 내에서 X-축 방향과 직교하는 방향이 Y-축 방향이고, X-축과 Y-축 방향들에 직교하는 방향이 Z-축 방향이고, X-축, Y-축 및 Z-축을 중심으로 하는 X-축, Y-축 및 Z-축 회전 (경사진) 방향들을 각각 θx, θy 및 θz 방향으로 한다.
조사계 (IOP) 는 예를 들어, 미국 특허 제6,552,775호 등에 개시된 조사계와 유사하게 구성된다.
보다 자세하게는, 조사계 (IOP) 는 마스크 (M) 상에서 지그재그 형상으로 배치된 복수의, 예를 들어, 5개의 조사 영역들을 조사하고, 노광용 조사광 (조사광)(IL) 으로서, 도시되지 않은 반사 미러, 디크로익 미러, 셔터, 파장 선택 필터, 여러 유형의 렌즈 등을 통하여 조사되는 광원 (예를 들어, 수은 램프) 로부터 방사된 광으로 마스크 (M) 를 조사하는 복수의, 예를 들어 5 개의 조사계를 갖는다. 조사광 (IL) 으로서, 예를 들어, i-라인 (365 nm 의 파장), g-라인 (436 nm 의 파장) 또는 h-라인 (405 nm의 파장)(또는 위에 설명한 i-라인, g-라인 및 h-라인의 합성광) 과 같은 광이 이용된다. 추가로, 조사광 (IL) 의 파장은 예를 들어, 원하는 분해능에 따라 파장 선택 필터에 의해 적절히 전환될 수 있다.
마스크 스테이지 (MST) 상에서, 회로 패턴 등이 형성된 패턴면 (도 1 의 하부면) 을 갖는 마스크 (M) 는 예를 들어, 진공 흡착에 의해 고정된다. 마스크 스테이지 (MST) 는 비접촉 상태에서 도시되지 않은 가이드 부재에 배치되며 예를 들어, Y-축 방향 및 θz 방향으로 적절하게 미세 구동될 뿐만 아니라, 리니어 모터를 포함한 마스크 스테이지 구동계 (MSD)(도 1 에 도시되지 않음, 도 7 을 참조) 에 의해 주사 방향 (X-축 방향) 으로 소정의 스트로크들로 구동된다.
XY 평면 내에서의 마스크 스테이지 (MST) 의 위치 정보는 마스크 (M) 에 배치된 (또는 형성된) 반사면 상에 예를 들어, 약 0.5 내지 lnm 의 분해능으로 레이저 빔 (계측 빔) 을 투영하는 레이저 간섭계 (이하, "마스크 간섭계"라 함)(16) 에 의해 지속적으로 계측된다. 계측 결과들은 주제어기 (50) 에 제공된다 (도 7 을 참조).
주제어기 (50) 는 마스크 간섭계 (16) 에 의해 얻은 계측 결과들에 기초하여 마스크 스테이지 구동 시스템 (MSD)(도 1 에 도시되지 않음, 도 4 참조) 을 통하여 마스크 스테이지 (MST) 를 구동 및 제어한다. 부가적으로, 마스크 간섭계 (16) 대신에 또는 마스크 간섭계 (16) 와 함께, 인코더 (또는 복수의 인코더들로 구성된 인코더 시스템) 이 이용될 수 있다.
투영 광학계 (PL) 는 도 1 에서 마스크 스테이지 (MST) 아래에 위치된다. 투영 광학계 (PL) 는 예를 들어, 미국 특허 제 6,552,775 호에 개시된 투영 광학계와 유사한 구성을 갖는다. 보다 자세하게는, 투영 광학계 (PL) 는 복수의, 예를 들어, 5개의 투영 광학계들 (멀티렌즈 투영 광학계들) 을 포함하며, 마스크 (M) 의 패턴 이미지의 투영 영역은 복수의 조사 영역들에 대응하는 지그재그 형상으로 배치되고 길이방향이 Y-축 방향에 있는 직사각형 형상을 가진 단일 이미지 장을 갖는 투영 광학계와 동등하게 기능한다. 이와 같은 복수의 투영 광학계 각각의 실시형태에서, 광축을 따라 배치된 프리즘, 광소자의 그룹 (렌즈 그룹) 및 반사 거울 각각이 2개의 세트들로 배치된 2 스테이지 비미러 렌즈 광학계로 구성된, 정립상을 형성하는 양면 텔레센트릭 등배율 시스템이 이용된다.
따라서, 마스크 (M) 상의 조사 영역은 조사계 (IOP) 로부터의 조사광 (IL) 으로 조사되는 경우, 패턴면이 투영 광학계 (PL) 의 제 1 평면 (물체 평면) 과 실질적으로 일치하게 배치된 마스크 (M) 를 관통하는 조사광 (IL) 에 의해, 조사 영역 내의 마스크 (M) 의 회로 패턴의 투영 이미지 (부분 정립상) 는 투영 광학계 (PL) 를 통하여, 투영 광학계 (PL) 의 제 2 평면 (이미지 평면) 에 배치되고 그 표면이 레지스트 (감광제) 로 코팅된 기판 (P) 상에서의, 조사 영역과 컨쥬게이트하는 조사광 (IL) 의 조사 영역 (노광 영역) 상에 형성된다. 그 후, 마스크 스테이지 (MST) 및 미동 스테이지 (21) (이들 구성은 기판 스테이지 (PST) 의 일부를 구성하며 아래 설명됨) 의 동기 구동에 의해, 조사 영역 (조사광 (IL)) 에 대해 마스크 (M) 를 주사 방향 (X-축 방향) 으로 이동시키고, 또한 기판 (P) 을 노광 영역(조사광 (IL)) 에 대해 주사 방향 (X-축 방향) 으로 이동시킴으로써, 기판 (P) 상의 1 샷 영역 (분할된 영역) 의 주사 노광이 수행되며, 마스크 (M) 의 패턴 (마스크 패턴) 이 1 샷 영역 상에 전사된다. 보다 구체적으로, 이 실시형태에서, 마스크 (M) 의 패턴은 조사계 (IOP) 및 투영 광학계 (PL) 에 의해 기판 (P) 상에 생성되며, 패턴은 조사광 (IL) 을 이용한 기판 (P) 상의 감광층 (레지스트 층) 의 노광에 의해 기판 (P) 상에 형성된다.
한 쌍의 기판 스테이지 마운팅들 (19) 각각은 Y-축 방향으로 연장된 부재로 구성되며 (도 5 를 참조) 길이방향에서 양단부 상의 플로어 (플로어 면) 에 배치된 제진기들 (vibration isolator)(13) 에 의해 하방으로부터 지지된다. 한 쌍의 기판 스테이지 마운팅들 (19) 은 X-축 방향과 평행하게 소정의 거리에 배치된다. 한 쌍의 기판 스테이지 마운팅들 (19) 은 노광 장치 (10) 의 본체부 (바디부) 를 구성하며, 투영 광학계 (PL), 마스크 스테이지 (MST) 등은 본체부에 배치된다.
도 1 에 도시된 기판 스테이지 (PST) 에는 한 쌍의 베드들 (12), 한 쌍의 베이스 프레임들 (14), 조동 스테이지 (23), 미동 스테이지 (21), 중량 소거 디바이스 (40), 중량 소거 디바이스 (40) 를 하방으로부터 지지하는 X 가이드 (102) 등이 배치되어 있다.
한 쌍의 베드들 (12) 각각은 길이방향이 평면 뷰에서 (+Z 측에서 보았을 때) Y-축 방향에 있는 직사각형 박스형 부재 (직육면체 부재) 로 구성된다. 한 쌍의 베드들 (12) 은 X-축 방향에 평행하게 소정의 거리에 배치된다. 도 1 에 도시된 바와 같이. +X 측 상의 베드 (12) 는 +X 측에서 기판 스테이지 마운팅들 (19) 에 배치되고 -X 측 상의 베드 (12) 는 -X 측에서 기판 스테이지 마운팅들 (19) 에 배치된다. 한 쌍의 베드들 (12) 의 상단면의 Z-축 방향에서의 위치 (이하, Z 위치라 함) 각각은 실질적으로 동일하게 조정된다.
도 1 및 도 2 로부터 알 수 있는 바와 같이, 한 쌍의 베드들 (12) 의 길이방향에서의 양단부들 근방은 2개의 상호링크 부재들 (79) 에 의해 접속된다. 도 3(A) 에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 베드들 (12) 각각은 베드 (12) 의 상단면부와 하단면부 사이에 있고 중공인 부재로 구성되며, YZ 평면에 평행한 플레이트 형상 부재로 구성된 리브가 X-축 방향으로 소정의 거리에 복수개 제공되어, 강성 및 강도를 보장한다. 또한, 나타내지 않았지만, 베드 (12) 의 상단면부와 하단면부 사이에는, XZ 평면과 평행한 플레이트 형상 부재로 구성된 리브가 또한, Y-축 방향으로 소정의 거리에 복수개 제공된다. 베드 (12) 의 측면과 복수의 리브들 각각의 중심에는 중량을 감소시키고 몰딩을 위한 원형 홀이 형성된다 (도 5 참조). 부가적으로, 이 경우에, 예를 들어, 상호링크 부재 (79) 가 제공되지 않아도 충분한 노광 정확도를 보장할 수 있는 경우에는, 상호링크 부재 (79) 가 제공될 필요가 없다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 베드들 (12) 의 각각의 상단면에는, 기계적 단일 축 가이드의 엘리먼트들인 복수의 Y 리니어 가이드들 (71A)(예를 들어, 실시형태에서는 하나의 베드 당 4 개) 이 X-축 방향으로 소정의 거리에 서로 평행하게 고정된다.
도 1 및 도 3(A) 에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 베이스 프레임들 (14) 중에서, 한 프레임이 +X 측에 있는 베드 (12) 의 +X 측에 위치되고, 다른 한 프레임이 -X 측에 있는 베드 (12) 의 -X 측에 위치된다. 한 쌍의 베이스 프레임들 (14) 이 동일한 구조를 갖기 때문에, -X 측에서의 베이스 프레임 (14) 을 아래 설명한다. 도 3(C) 에 도시된 바와 같이, 베이스 프레임 (14) 은 Y 축 방향으로 연장되고 YZ 평면에 평행한 일면 및 타면을 갖는 플레이트 형상 부재로 구성된 본체부 (14a), 및 본체부 (14a) 를 하방으로부터 지지하는 복수의 레그부들 (14b)(도 2 및 도 4 에 도시되지 않음) 을 포함한다. 본체부 (14a) 의 길이 (길이 방향 (Y-축 방향) 에서의 치수) 는 Y-축 방향으로의 한 쌍의 베드들 (12) 각각의 길이보다 길게 설정된다. 레그부 (14b) 로는, 예를 들어, 3개의 레그부들이 Y-축 방향으로 소정의 거리로 제공된다. 레그부들 (14b) 의 하단부에서는, 본체부 (14a) 의 Z 위치가 조정될 수도 있도록 복수의 조정기들 (14c) 이 배치된다.
본체부 (14a) 의 양쪽 측면들에는, 리니어 모터의 한 엘리먼트인 Y 고정자 (73) 가 각각 고정된다. Y 고정자 (73) 는 Y-축 방향으로 소정의 거리에 배열된 복수의 영구자석들을 포함하는 자석 유닛을 갖는다. 추가로, 본체부 (14a) 의 양쪽 측면들 (위에 설명된 Y 고정자 (73) 의 하부) 과 상부면에는, 기계적 단일 축 가이드의 엘리먼트인 Y 리니어 가이드 (74A) 가 각각 고정된다.
도 1 을 다시 참조하면, 조동 스테이지 (23) 는 Y 조동 스테이지 (23Y) 및 Y 조동 스테이지 (23Y) 에 배치된 X 조동 스테이지 (23X) 를 포함한다. 조동 스테이지 (23) 는 한 쌍의 베드들 (12) 위에 (+Z 측 상에) 위치된다.
도 2 에 도시된 바와 같이, Y 조동 스테이지 (23Y) 는 한 쌍의 X 빔들 (101) 을 갖는다. 한 쌍의 X 빔들 (101) 은 각각 YZ 단면이 직사각형 형상인, X-축 방향으로 연장된 부재로 각각 이루어지고, Y-축 방향으로 소정의 거리에 서로 평행하게 위치된다. 부가적으로, 각각의 X 빔 (101) 의 YZ 단면에서의 형상은, Z-축 방향 (중력 방향) 에서의 강성에 비해 Y-축 방향에서의 강성이 요구되지 않기 때문에, 예를 들어, I 형상일 수 있다.
길이 방향에서의 양단부들 근방에 한 쌍의 X 빔들 (101) 각각의 하부면에 대해서는, 도 6 에 도시된 바와 같이, 플레이트 (76) 를 통하여 Y 캐리지 (75) 라 지칭되는 부재가 고정된다. 즉, Y 조동 스테이지 (23Y) 의 하부면에 대해, 예를 들어, 총 4 개의 Y 캐리지들 (75) 이 부착된다. 플레이트 (76) 는 XY 평면에 평행한, Y-축 방향으로 연장된 플레이트 형상 부재로 구성되고, 한 쌍의 X 빔들 (101) 을 서로에 대해 기계적으로 접속한다. 예를 들어, 총 4개의 Y 캐리지 (75) 각각이 동일한 구조를 갖기 때문에, 아래 설명에서는, -X 측에서의 베이스 프레임 (14) 에 대응하는 하나의 Y 캐리지 (75) 가 설명된다.
도 3(C) 에 도시된 바와 같이, Y 캐리지 (75) 는 XZ 단면이 역U자형인 부재로 구성되고 베이스 프레임 (14) 의 본체부 (14a) 는 한 쌍의 대향면들 사이에 삽입된다. Y 캐리지 (72) 의 한 쌍의 대향면들 각각에는, 한 쌍의 Y 가동자들 (72) 각각이 소정의 클리어런스 (공간/갭) 를 개재하여 한 쌍의 Y 고정자들 (73) 각각을 대향하여 고정된다. Y 가동자 (72) 는 나타내지 않은 코일 유닛을 포함하고 Y-축 방향에서의 Y 고정자 (73) 와 함께 소정의 스트로크들로 Y 조동 스테이지 (23Y) (도 1 을 참조) 를 구동시키는 Y 리니어 모터 (YDM)(도 7 을 참조함) 를 구성시킨다. 이 실시형태에서, 예를 들어, 총 4 개의 Y 캐리지 (75) 가 위에 설명된 바와 같이 제공되기 때문에, Y 조동 스테이지 (23Y) 는 총 8개의 Y 리니어 모터들 (YDM) 에 의해 Y-축 방향으로 구동된다.
Y 캐리지 (75) 의 천정면과 한 쌍의 대향면들 각각에는, 슬라이더 (74B) 가 롤링 바디 (예를 들어, 복수의 볼들) 를 포함하게 고정되고 Y 리니어 가이드 (74A) 와 슬라이드가능하게 맞물린다. 부수적으로, Y 캐리지 (75) 의 천정면 및 한 쌍의 대향면들 각각에 대해, 예를 들어, 바로 아래 슬라이더들은 도 3(C) 의 지면의 깊이 방향으로 숨겨져 있지만, 슬라이더들 (74B) 2개 각각이 지면의 깊이 방향 (Y-축 방향) 으로 소정의 거리에서 부착된다 (도 5 를 참조). Y 조동 스테이지 (23Y)(도 1 을 참조) 가 Y 리니어 가이드들 (74A) 및 슬라이더들 (74B) 을 포함하는 복수의 Y 리니어 가이드 디바이스들에 의해 Y-축 방향으로 직진하여 진행하는 것으로 안내된다. 부가적으로, 나타내어 있지 않지만, 주기적 방향이 Y-축 방향에 있는 Y 스케일은 베이스 프레임 (14) 의 본체부 (14a) 에 고정되고, Y 스케일과 함께 Y 조동 스테이지 (23Y) 의 Y-축 방향으로의 위치 정보를 얻는 Y 리니어 인코더 시스템 (EY)(도 7 을 참조) 을 구성하는 인코더 헤더는 Y 캐리지 (75) 에 고정된다. Y 조동 스테이지 (23Y) 의 Y-축 방향의 위치는 위에 설명된 인코더 헤드의 출력에 기초하여 주제어기 (50)(도 7 을 참조) 에 의해 제어된다.
이하, 도 1 에 도시된 바와 같이, 보조 가이드 프레임 (103) 은 한 쌍의 베드들 (12) 사이에 위치된다. 보조 가이드 프레임 (103) 은 Y-축 방향으로 연장되는 부재로 구성되고, 복수의 조정기들을 통하여 플로어 (플로어 면)(F) 에 설치된다. 보조 가이드 프레임 (103) 의 상단면 (+Z 측의 단부면) 에는, Y-축 방향으로 연장된 기계적 단일축 가이드의 엘리먼트인 Y 리니어 가이드 (77A) 가 고정된다. 보조 가이드 프레임 (103) 의 상단부의 Z 위치는 한 쌍의 베드들 (12) 의 상단면과 실질적으로 동일하게 설정된다. 또한, 보조 가이드 프레임 (103) 은 한 쌍의 베드들 (12) 및 한 쌍의 스테이지 마운팅들 (19) 각각으로부터 진동에 있어 분리되어 있다. 부가적으로, 한 쌍의 베드들 (12) 이 상호링크 부재 (79) 에 의해 기계적으로 접속접속 때문에, 상호링크 부재 (79) 를 관통하는 도시되지 않은 스루홀이 보조 가이드 프레임 (103) 에 형성된다.
길이 방향에서 중심 주변의 한 쌍의 X 빔들 (101) 각각의 하단면에 대해, 보조 캐리지 (78)(도 6 을 참조) 가 고정된다. 보조 캐리지 (78) 는 직육면체 부재로 구성되고, 도 1 에 도시된 바와 같이, 보조 캐리지 (78) 의 하부면에는, 슬라이더 (77B) 가 롤링 바디 (예를 들어, 복수의 볼들) 를 포함하여 고정되고 Y 리니어 가이드 (77A) 와 슬라이드가능하게 맞물린다. 부가적으로, 하나의 보조 캐리지 (78) 에 대해, 예를 들어, 바로 아래 슬라이더들은 도 1 의 지면의 깊이 방향으로 숨겨져 있지만, 슬라이더들 (77B) 2개 각각이 지면의 깊이 방향 (Y-축 방향) 으로 소정의 거리에서 부착된다. 설명된 바와 같이, Y 조동 스테이지 (23Y) 는 자체중량에 의해 생긴 휘어짐을 억제하는 보조 캐리지 (78) 를 통하여 보조 가이드 프레임 (103) 에 의해 길이방향으로 중심 주변에서 하방으로부터 지지된다.
도 2 를 다시 참조하면, 한 쌍의 X 빔들 (101) 각각의 상단면에는, X-축 방향으로 연장된 기계적 단일 축 가이드의 엘리먼트인 복수의 (예를 들어, 실시형태에서, 하나의 X 빔 (101) 당 2개의) X 리니어 가이드들 (80A) 이 Y-축 방향으로 소정의 거리에서 서로 평행하게 고정된다. 추가로, 한 쌍의 X 리니어 가이드들 (80A) 사이에 영역에서의 한 쌍의 X 빔들 (101) 각각의 상단면에는, X 고정자 (81A) 가 고정된다. X 고정자 (81A) 는 X-축 방향으로 소정의 거리에 배열된 복수의 영구 자석들을 포함하는 자석 유닛을 갖는다.
위에 설명된 바와 같이, Y 조동 스테이지 (23Y) 는 한 쌍의 베이스 프레임들 (14) 및 보조 가이드 프레임 (103) 에 의해 하방으로부터 지지되며 한 쌍의 베드들 (12) 및 기판 스테이지 마운팅들 (19) 로부터 진동에 있어 분리되어 있다.
X 조동 스테이지 (23X) 는 평면도에서 직사각형 형상을 갖는 플레이트 형상 부재로 구성되고 도 4 에 도시된 바와 같이, 개구부는 중심부에 형성된다. X 조동 스테이지 (23X) 의 하단면에는, 도 5 에 도시된 바와 같이, X 고정자 (81A) 를 각각 향하는 한 쌍의 X 가동자들 (81B) 이 한 쌍의 X 빔들 (101) 각각에 소정의 클리어런스 (공간/갭) 를 개재하여 고정되어 있다. 각각의 X 가동자들 (81B) 은 도시되지 않은 코일 유닛을 포함하며 X 조동 스테이지 (23X) 를 위에 설명된 X 고정자 (81A) 와 함께 X-축 방향으로 소정의 스트로크로 구동시키는 X 리니어 모터 (DM)(도 7 을 참조) 를 구성한다. 실시형태에서, 예를 들어, 한 쌍의 (2개의) X 리니어 모터들 (XDM) 에 의해 X-축 방향으로 구동되는 X 조동 스테이지 (23X) 는 예를 들어, 한 쌍의 빔들 (101) 에 대응하여 제공된다.
추가로, 도 1 에 도시된 바와 같이, X 조동 스테이지 (23X) 의 하부면에는, 복수의 슬라이더들 (80B) 이 롤링 바디부 (예를 들어, 복수의 볼들) 를 포함하여 고정되며 X 리니어 가이드들 (80A) 과 슬라이드가능하게 맞물린다. 예를 들어, 4개의 슬라이더들 (80B) 이 하나의 X 리니어 가이드 (80A) 에 대하여 X-축 방향으로 소정의 거리에 제공되며 예를 들어, 총 16 개의 슬라이더들 (80B) 이 X 조동 스테이지 (23X) 의 하부면에 고정된다. X 조동 스테이지 (23) 는 X 리니어 가이드들 (80A) 및 슬라이더들 (80B) 각각을 포함하는 복수의 X 리니어 가이드 디바이스들에 의해 X-축 방향으로 직진하여 진행하는 것으로 안내된다. 추가로, Y 조동 스테이지 (23Y) 에 대한 Y-축 방향으로의 X 조동 스테이지 (23X) 의 상대 이동은 복수의 슬라이더들 (80B) 에 의해 제한되고, X 조동 스테이지 (23X) 는 Y 조동 스테이지 (23Y) 와 일체적으로 Y-축 방향으로 이동한다.
부가적으로, 나타내지 않았지만, 주기 방향이 X-축 방향에 있는 X 스케일은 한 쌍의 X 빔들 (101) 중 적어도 하나에 고정되고, X 조동 스테이지 (23X) 의 X-축 방향에서의 위치 정보를 획득하는 X 리니어 인코더 시스템 (EX)(도 7 을 참조) 을 구성하는 인코더 헤더는 X 조동 스테이지 (23X) 에 고정된다. 조동 스테이지 (23X) 의 X-축 방향에서의 위치는 상술한 인코더 헤드의 출력에 기초하여 주제어기 (50)(도 7 을 참조) 에 의해 제어된다. 실시형태에서, 조동 스테이지 (X 조동 스테이지 (23X)) 의 XY 평면 내에서의 위치 정보 (θz 방향에서의 회전을 포함함) 를 검출하는 인코더 시스템 (20)(도 7 을 참조) 은 위에 설명한 X 리니어 인코더 시스템 (EX) 및 이전에 설명된 Y 리니어 인코더 시스템 (EY) 을 포함하는 것으로 구성된다.
추가로, 나타내지 않았지만, X 조동 스테이지 (23X) 에 대한 미동 스테이지 (21) 의 이동가능량을 기계적으로 설정하는 스토퍼 부재, 또는 X-축 및 Y-축 방향으로의 X 조동 스테이지 (23X) 에 대한 미동 스테이지 (21) 의 상대 이동량을 계측하는 갭 센서 등이 X 조동 스테이지 (23X) 에 부착된다.
도 1 및 도 2 로부터 알 수 있는 바와 같이, 미동 스테이지 (21) 는 평면도에서 실질적으로 정사각형인 플레이트 형상 부재 (또는 박스 형상 (중공 직육면체) 부재) 로 구성되며 예를 들어, 진공 흡착 (또는 정전 흡착) 과 같은 흡착에 의해 그 상부면에서 기판 홀더 (PH) 를 통하여 기판 (P) 을 유지시킨다.
미동 스테이지 (21) 는 X 조동 스테이지 (23X) 에 고정된 고정자들 및 미동 스테이지 (21) 에 고정된 가동자들을 각각 포함하도록 구성된 복수의 보이스 코일 모터 (또는 리니어 모터들) 을 포함하는 미세 스테이지 구동 시스템 (26)(도 7 을 참조) 에 의해 3 개의 자유도 (X-축, Y-축, 및 θz 방향) 의 방향으로 X 조동 스테이지 (23X) 상에서 미세 구동된다. 복수의 보이스 코일 모터로는, 도 2 에 도시된 바와 같이, X-축 방향으로 미동 스테이지 (21) 를 미세 구동시키는 한 쌍의 X 보이스 코일 모터들 (18X) 이 Y-축 방향으로 이격되어 제공되고, Y-축 방향으로 미동 스테이지 (21) 를 미세 구동시키는 한 쌍의 Y 보이스 코일 모터들 (18Y) 이 X-축 방향으로 이격되어 제공된다. 미동 스테이지 (21) 는 위에 설명된 X 보이스 코일 모터 (18X) 및/또는 Y 보이스 코일 모터 (18Y) 를 이용하여 X 조동 스테이지 (23X) 와 동기하여 구동됨으로써 (X 조동 스테이지 (23X) 와 동일한 속도에서 동일한 방향으로 구동됨으로써) X 조동 스테이지 (23X) 와 함께 X-축 방향 및/또는 Y-축 방향으로 소정의 스트로크로 이동한다. 따라서, 미동 스테이지 (21) 는 투영 광학계 (PL)(도 1 을 참조) 에 대하여 X, Y, 2개의 축 방향으로 긴 스트로크로 이동 (대략 이동) 될 수 있고 또한 X, Y, 및 θz 방향들인 3 개의 자유도들의 방향에서 미세하게 이동 (미세 이동) 될 수 있다.
추가로, 도 3(B) 에 도시된 바와 같이, 미동 스테이지 구동 시스템 (26) 은 θx, θy 및 Z-축 방향들에서 3 개의 자유도들의 방향으로 스테이지 (21) 를 미세 이동시키도록 복수의 Z 보이스 코일 모터들 (18Z) 을 갖는다. 복수의 Z 보이스 코일 모터들 (18Z) 은 미동 스테이지 (21) 의 하부면에서 4 개의 코너들에 대응하는 위치에 배치된다 (4 개의 Z 보이스 코일 모터들 (18)) 중 2개만이 도 3(B) 에 나타나 있고 나머지 2개는 생략되어 있다). 복수의 보이스 코일 모터들을 포함하는 미동 스테이지 구동 시스템의 구성은 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 제 2010/0018950 호에 개시되어 있다.
실시형태에서, 기판 스테이지 구동 시스템 (PSD) 은 미동 스테이지 구동 시스템 (26), 및 이전에 설명된 복수의 Y 리니어 모터들 (YDM) 및 한 쌍의 X 리니어 모터들 (XDM) 로 구성된 조동 스테이지 구동 시스템을 포함하는 것으로 구성 (도 7 을 참조) 된다.
미동 스테이지 (21) 의 -X측 상의 측면에 대해, 도 3(A) 에 도시된 바와 같이, X-축과 직교하는 반사면을 갖는 X 가동 미러 (바 미러)(22X) 가 미러 베이스 (24X) 를 통하여 고정되어 있다. 추가로, 미동 스테이지 (21) 의 -Y 측의 측면에 대해, 도 5 에 도시된 바와 같이, Y-축과 직교하는 반사면을 갖는 Y 가동 미러 (22Y) 가 미러 베이스 (24Y) 를 통하여 고정되어 있다. 미동 스테이지 (21) 의 XY 평면에서의 위치 정보는 X 가동 미러 (22X) 및 Y 가동 미러 (22Y)(도 1 을 참조) 를 이용하여 레이저 간섭계 (이하, 기판 간섭계 시스템이라 한다)(92) 에 의해 약 0.5 - lnm 의 분해능에서 지속적으로 검출된다. 부가적으로, 기판 간섭계 시스템 (92) 은 X 가동 미러 (22X) 및 Y 가동 미러 (22Y) 각각에 대응하는 복수의 X 레이저 간섭계 및 Y 레이저 간섭계가 실제적으로 탑재되어 있지만, 단지 X 레이저 간섭계만이 도 1 에 대표하여 나타낸다. 복수의 레이저 간섭계들은 디바이스의 주 섹션에 고정된다. 추가로, θx, θy 및 Z-축 방향에서의 미동 스테이지 (21) 의 위치 정보는 예를 들어, 후술될 중량 소거 디바이스 (40) 에 고정된 타겟을 이용하여 미동 스테이지 (21) 의 하부면에 부착된, 나타내지 않은 센서에 의해 획득된다. 위에 설명된 미동 스테이지 (21) 의 위치 계측 시스템의 구성은 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 제 2010/0018950 호에 개시되어 있다.
중량 소거 디바이스 (40) 는 도 3(A) 에 도시된 바와 같이 Z-축 방향으로 연장되는 컬럼 부재로 구성되고, 또한 중심 컬럼이라고도 한다. 중량 소거 디바이스 (40) 는 후술될 X 가이드 (102) 상에 탑재되고, 미동 스테이지 (21) 를 이하 후술될 레벨링 디바이스 (57) 를 통하여 하방으로부터 지지한다. 중량 소거 디바이스 (40) 의 상부 1/2 는 X 조동 스테이지 (23X) 의 개구부에 삽입되고 하부 1/2 는 한 쌍의 X 빔들 (101) 사이에 삽입된다 (도 4 를 참조).
도 3(B) 에 도시된 바와 같이, 중량 소거 디바이스 (40) 는 하우징 (41), 에어 스프링 (42) 및 Z 슬라이더 (43) 등을 포함한다. 하우징 (41) 은 하부를 갖고 그 표면이 +Z 측 상에서 개방되어 있는 실린더형 부재로 구성된다. 하우징 (41) 의 하부면에 대해, 베어링 면이 -Z 측을 향하는 복수의 에어 베어링들 (이하, 베이스 패드들이라 함) (44) 이 부착된다. 에어 스프링 (42) 은 하우징 (41) 내부에 하우징된다. 에어 스프링 (42) 에 대해서는, 압축 기체가 외부로부터 공급된다. Z 슬라이더 (43) 는 Z-축 방향으로 연장된 실린더형 부재로 구성되고 하우징 (41) 내에 삽입되어 에어 스프링 (42) 에 탑재된다. Z 슬라이더 (43) 의 +Z 측 상의 에지부에 대해, 그 베어링 면이 +Z 측을 향하는 에어 베어링이 부착된다.
레벨링 디바이스 (57) 는 미동 스테이지 (21) 를 경사가능하게 (XY 평면에 대해 θx, θy 방향들로 요동가능하게) 지지하는 디바이스이며, Z 슬라이더 (43) 에 부착된, 위에 설명된 에어 베어링에 의해 비접촉 방식으로 하방으로부터 지지된다. 중량 소거 디바이스 (40) 는 Z 슬라이더 (43) 및 레벨링 디바이스 (57) 를 통하여 미동 스테이지 (21) 를 포함한 시스템의 중량 (중력의 방향이 하방인 힘) 을 중력 방향이 에어 스프링 (42) 에 의해 상방으로 발생되는 힘에 의해 무효화시키며 (소거하며) 이는 위에 설명된 복수의 Z 보이스 코일 모터 (18Z) 의 하중을 감소시킨다.
중량 소거 디바이스 (40) 는 복수의 상호링크 디바이스들 (45) 을 통하여 X 조동 스테이지 (23X) 에 기계적으로 접속된다. 복수의 상호링크 디바이스들 (45) 의 Z 위치는 중량 소거 디바이스 (40) 의 Z-축 방향에서의 무게 중심의 위치와 대략 일치한다. 상호링크 디바이스 (45) 는 XY 평면과 평행하게 얇은 스틸 플레이트를 포함하며, 또한 플렉셔 디바이스라 한다. 상호링크 디바이스 (45) (+Y 측 및 -Y 측 상의 상호링크 디바이스들 (45) 은 도 3(B) 에 도시되지 않음, 도 4 를 참조) 는 중량 소거 디바이스 (40) 의 +X 측, -X 측, +Y 측, 및 -Y 측 상에서 X 조동 스테이지 (23X) 및 중량 소거 디바이스 (40) 의 하우징 (41) 에 접속한다. 따라서, X 조동 스테이지 (23X) 가 복수의 상호링크 디바이스들 (45) 중 임의의 것을 통하여 중량 소거 디바이스 (40) 를 풀링한 상태에서, 중량 소거 디바이스 (40) 는 X 조동 스테이지 (23X) 의 일체적으로 X-축 방향 또는 Y-축 방향으로 이동한다. 이에 의해, 인력이 Z-축 방향으로 중력의 중심 위치를 포함하는 XY 평면에 평행한 평면으로 중량 소거 디바이스 (40) 에 작용하기 때문에, 이동방향에 직교하는 축 둘레의 모멘트 (피칭 모멘트) 는 작용하지 않는다.
부가적으로, 레벨링 디바이스 (57) 및 상호링크 디바이스 (45) 의 중량 소거 디바이스 (40) 에 대한 세부 내용들이 미국 특허 출원 공개 공보 제 2010/0018950 호에 개시되어 있다.
도 3(A) 에 도시된 바와 같이, X 가이드 (102) 는 YZ 단면이 역U자형이고 및 길이 방향이 X-축 방향에 있는 부재 (도 5 참조) 및 복수의 리브들 (102b) 로 구성된 가이드 본체부 (102a) 를 포함한다. X 가이드 (102) 는 위에 설명된 한 쌍의 베드들 (12) 위 (+Z 측) 에 배치되고, 한 쌍의 베드들 (12) 을 횡단한다. X 가이드 (102) 의 길이 (길이 방향 (X-축 방향) 에서의 치수) 는 한 쌍의 베드들 (12) 사이의 갭의 X-축 방향의 치수와, X-축 방향에서의 소정의 거리에 배치된 한 쌍의 베드들 (12) 각각의 X-축 방향 치수의 합보다 다소 크게 설정된다. 따라서, 도 2 에 도시된 바와 같이, X 가이드 (102) 의 +X 측의 에지부는 +X 측에서는 베드 (12) 의 +X 측의 에지부보다 +X 측으로 (베드 (12) 의 외측으로) 더 많이 돌출되어 있고, X 가이드 (102) -X 측 의 에지부는 -X 측에서는 베드 (12) 의 -X 측의 에지부보다 -X 측으로 (베드 (12) 의 외부로) 더 많이 돌출되어 있다.
가이드 본체부 (102a) 의 상부면 (+Z 측의 면) 은 XY 평면과 평행하고 그 평편도는 매우 높다. 가이드 본체부 (102a) 의 상부면에는, 중량 소거 디바이스 (40) 가 복수의 베이스 패드 (44) 를 통하여 비접촉 상태로 탑재되어 있다. 가이드 본체부 (102a) 의 상부면은 표면이 수평면과 평행하도록 양호한 정확도로 조정되고 중량 소거 디바이스 (40) 가 이동할 때 가이드면으로서 기능한다. 가이드 본체부 (102a) 의 길이 (길이 방향에서의 치수) 는 X-축 방향으로 중량 소거 디바이스 (40)(즉, X 조동 스테이지 (23X)) 의 이동가능량보다 다소 길게 설정된다. 가이드 본체부 (102a) 의 폭 (Y-축 방향에서의 치수) 은 가이드 본체부 (102a) 가 복수의 베이스 패드들 (44) 모두의 베어링 면들을 향할 수 있도록 하는 치수로 설정된다. 추가로, 가이드 본체부 (102a) 의 길이 방향에서의 양단부들은 YZ 평면과 평행한 플레이트 형상 부재들에 의해 차단된다.
복수의 리브들 (102b) 각각은 YZ 평면과 평행한 플레이트 형상 부재로 구성되고 X-축 방향으로 소정의 거리로 이격되어 제공된다. 복수의 리브들 (102b) 은 가이드 본체부 (102a) 의 한 쌍의 대향면들 및 천장면에 각각 접속되어 있다. 이 경우에, 복수의 리브들 (102b) 을 포함하는 X 가이드 (102) 를 포함한 재료 및 제조 방법은 특히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, X 가이드 (102) 가 철 등을 이용하여 주조 형성된 경우, X 가이드 (102) 가 석재 (예를 들어, 가브로 (gabbro)) 로 형성되는 경우, 또는 X 가이드 (102) 가 세라믹 또는 CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics) 재료로 형성되는 경우, 가이드 본체부 (102a) 및 복수의 리브들 (102b) 이 일체적으로 형성된다. 그러나, 가이드 본체부 (102a) 및 복수의 리브들 (102b) 은 별개의 부재들일 수 있으며, 복수의 리브들 (102b) 이 용접에 의해 가이드 본체부 (102a) 에 접속될 수 있다. 부가적으로, X 가이드 (102) 는 고체 부재 또는 그 하부면측이 폐쇄되어 있는 박스 형상으로 구성될 수 있다.
복수의 리브들 (102b) 각각의 하단부에는, 롤링 바디(예를 들어, 복수의 볼들) 를 포함하는 Y 슬라이더 (71B) 가 위에 설명된 한 쌍의 베드들 (12) 각각의 상부면에 고정된 Y 리니어 가이드 (71A) 에 슬라이드가능하게 고정된다. 부가적으로, 도 4 에 도시된 바와 같이, 복수의 (실시형태에서, 예를 들어, 하나의 Y 리니어 가이드 (71A) 당 2개의) Y 슬라이더들 (71B) 이 소정의 거리에서 Y 축 방향으로 고정된다. 가이드 본체부 (102a) 의 상부면의 평편도 조정은 복수의 리브들 (102b) 과 Y 슬라이더들 (71B) 사이에 심을 적절하게 삽입함으로써 수행되어야 한다.
도 2 에 도시된 바와 같이, X 가이드 (102) 의 길이 방향에서의 양단부들에 제공된 위에 설명된 플레이트 형상 부재들에 대해, X 가이드들 (102) 각각을 Y-축 방향으로 소정의 스트로크로 구동시키는 Y 리니어 모터 (82) (도 7 을 참조) 의 엘리먼트인 Y 가동자들 (72A) 이 고정된다 (도 4 참조). 부가적으로, 명료화를 위하여, 소정의 클리어런스 (공간/갭) 를 개재하여 위에 설명된 한 쌍의 Y 고정자들 (73)(도 3(C) 를 참조) 의 각각을 대향하는 플레이트 (76) 는 도 4 에 나타내지 않는다. 각각의 Y 가동자 (72A) 는 나타내지 않은 코일 유닛을 갖는다. X 가이드 (102) 는 Y 고정자 (73) 및 Y 가동자 (72A) 를 각각 포함하는 한 쌍의 Y 리니어 모터 (82) 에 의해 Y-축 방향으로 소정의 스트로크로 구동된다. 즉, 본 실시형태에서, Y-축 방향으로 X 가이드 (102) 를 구동시키는 한 쌍의 Y 리니어 모터 (82) 및 Y 조동 스테이지 (23Y) 를 Y-축 방향으로 구동시키는 Y 리니어 모터 (YDM) 는 각각 고정자 (73) 를 공동으로 이용한다.
추가로, 나타내지 않았지만, 위에 설명된 한 쌍의 베드들 (12) 중 하나에는, 주기 방향이 Y-축 방향인 Y 스케일이 고정되고 X 가이드 (102) 에 대해 Y 스케일과 함께 X 가이드 (102) 의 Y-축 방향에서의 위치 정보를 획득하는 Y 리니어 인코더 시스템 (104)(도 7 을 참조) 을 구성하는 인코더 헤드가 고정된다. X 가이드 (102) 및 Y 조동 스테이지 (23Y) 는 위에 설명된 인코더 헤드의 출력에 기초하여 주제어기 (50)(도 7 을 참조) 에 의해 Y-축 방향으로 동기 구동된다 (그러나, Y 위치는 필요에 따라 개별적으로 제어될 수 있음).
위의 설명에 더하여, 기판 홀더 (PH) 의 상부면에는, 길이 방향이 Y-축 방향에 있는 직사각형 플랫 패널 형상 마크 플레이트 (나타내지 않음) 가 고정된다. 이 마크 플레이트의 높이는 그 표면이 기판 홀더 (PH) 에 배치된 기판 (P) 의 표면과 실질적으로 동일 평면이도록 설정된다. 그리고 마크 플레이트의 표면에는, 복수의, 본 경우에 6 개의 기준 마크들 (나타내지 않음) 이 Y 축 방향으로 평행하게 형성된다.
추가로, 6 개의 기준 마크들 각각의 하방 (-Z 측) 에서의 기판 홀더 (PH)(미동 스테이지 (21)) 내부에는, 6 개의 마크 이미지 검출 시스템 (MD1 내지 MD6)(도 7을 참조) 이 (CCD 와 같은) 이미징 디바이스와 렌즈 시스템을 포함하여 위치된다. 이들 마크 이미지 검출 시스템 (MD1 내지 MD6) 은 5개의 투영 광학계들과 렌즈 시스템들 각각에 의해 만들어진 마스크 (M) 상의 정렬 마크들의 투영된 이미지들과, 렌즈 시스템에 의해 형성된 기준 마크들 (나타내지 않음) 의 이미지들을 동시에 검출하고 기준으로서 기준 마크들의 이미지들의 위치를 이용하여 정렬 마크들의 이미지들의 위치를 계측한다. 계측 결과들은 주제어기 (50) 에 제공되고 마스크 (M) 의 정렬 (마스크 정렬) 등에 이용된다.
추가로, 노광 장치 (10) 에서, 기판 (P) 에 대한 정렬 마크들과 6개의 기준 마크들을 검출하기 위해 오프-축 방법의 6 개의 정렬 검출 시스템들 (AL1 내지 AL6)(도 7 을 참조) 이 제공된다. 6 개의 정렬 검출 시스템들은 투영 광학계 (PL) 의 +X 측 상에서 Y-축을 따라 순차적으로 배치된다.
각각의 정렬 검출 시스템으로서, FIA (Field Image Alignment) 시스템의 이미지 프로세싱 타입 센서가 이용된다. FIA 시스템 센서는 예를 들어 타겟 마크에 대해 기판 (P) 상의 레지스트를 감광시키지 않는 광대역 검출광을 조사하고 이미징 캡쳐 디바이스 (CCD) 등을 이용하여 타겟 마크로부터 반사된 광에 의해 수광면 상에 형성된 타겟 마크의 이미지와 인덱스의 이미지 (나타내지 않음) 를 캡쳐한다. 정렬 검출 시스템 (AL1 내지 AL6) 의 검출 결과들은 정렬 신호 프로세싱 시스템 (나타내지 않음) 을 통하여 주제어기 (50) 에 전송된다.
부가적으로, FIA 시스템 이외에, 대상 마크에 코히어런트 검출 광을 조사하고 대상 마크로부터 발생된 산란광 또는 회절광을 검출하거나 대상 마크 간섭으로부터 발생된 2개의 회절광들 (예를 들어, 동일한 오더) 을 형성하고 간섭 광을 검출하는 정렬 센서가 필요에 따라 독립적으로 또는 결합하여 이용될 수 있다.
도 7 은 중앙 컴포넌트로서 노광 장치 (10) 의 제어 시스템으로 구성되고 각각의 컴포넌트들의 전체적인 제어를 수행하는 주제어기 (50) 의 입력/출력 관계들을 나타내는 블록도를 나타낸다. 주제어기 (50) 는 워크스테이션 (또는 마이크로컴퓨터) 등을 포함하고 노광 장치 (10) 의 각각의 부분들에 대한 전체적인 제어를 갖는다.
다음으로, 노광 장치 (10) 에서의 기판 (P) 의 로트 프로세싱을 간단히 설명한다.
복수의 (예를 들어, 50 개의 피스들 또는 100 개의 피스들의) 기판 (P) 으로 구성된 프로세싱을 받는 로트가 노광 장치 (10) 에 인 라인으로 접속된 코터 현상기 (이하, "C/D" 라 함)(나타내지 않음) 에 반입되는 경우, 로트 내의 기판은 레지스트로 순차적으로 코팅되고 캐리어 시스템 (나타내지 않음) 에 의해 노광 장치 (10) 에 반송된다. 추가로, 주제어기 (50) 의 제어하에서, 마스크 (M) 는 나타내지 않은 마스크 캐리어 디바이스 (마스크 로더) 에 의해 마스크 스테이지 (MST) 상에 로딩된 다음, 이전에 설명된 마스크 정렬이 수행된다.
그 후, 레지스트가 도포된 기판 (P) 이 기판 홀더 (PH) 상에 로딩될 경우, 주제어기 (50) 는 정렬 검출 시스템 (AL1 내지 AL6) 을 이용하여 기판 홀더 (PH) 에 대한 기준 마크들을 검출하고 베이스 라인 계측을 수행한다.
그 후, 주제어기 (50) 는 정렬 검출 시스템 (AL1 내지 AL6) 을 이용하여, 앞의 이전 층 또는 층들의 노광시에 기판 (P) 상의 패턴과 함께 전사되어 형성된 복수의 정렬 마크들을 검출하고 기판 (P) 의 정렬을 수행한다.
기판 (P) 의 정렬이 완료된 후, 주제어기 (50) 는 이전에 설명된 주사 노광에 의해 기판 (P) 상의 복수의 샷 영역들 상으로 마스크 (M) 의 패턴을 순차적으로 전사하는 스텝 앤드 스캔 방법에 의해 노광 동작을 수행한다. 이 노광 동작이 스텝 앤드 스캔 방법에 의한 통상의 노광 동작과 유사하기 때문에, 이에 대한 설명은 생략된다.
이하, 위에 설명된 스탭 앤드 스캔 방법에 의한 노광 동작에 있어서, 노광 프로세싱이 기판 (P) 상에 제공된 복수의 샷 영역들에 순차적으로 수행된다. 기판 (P) 은 주사 동작시 X-축 방향으로 소정의 스트로크로 일정 속도 (이하 X 주사 동작이라 함) 에서 구동되고 스텝 동작시 X-축 방향 및/또는 Y-축 방향으로 적절하게 구동된다 (이하 각각 X 스텝 동작 및 Y 스텝 동작이라 한다).
기판 (P) 이 X 주사 동작 및 X 스텝 동작시 X-축 방향으로 이동되는 경우, 기판 스테이지 (PST) 에서, X 조동 스테이지 (23X) 가 X 리니어 인코더 시스템 (EX) 의 계측값들에 기초한 주제어기 (50) 로부터의 명령에 따라 Y 조동 스테이지 (23Y) 상에서 X-축 방향으로 구동되고, 미동 스테이지 (21) 는 기판 간섭계 시스템 (92) 의 계측값들에 기초한 주제어기 (50) 로부터의 명령에 따라 복수의 X 보이스 코일 모터 (18X) 에 의해 X 조동 스테이지 (23X) 에 대해 동기 구동된다. 추가로, X 조동 스테이지 (23X) 가 X-축 방향으로 이동하는 경우, X 조동 스테이지 (23X) 는 중량 소거 디바이스 (40) 를 풀링하여, X 조동 스테이지 (23X) 와 함께 중량 소거 디바이스 (40) 를 X-축 방향으로 이동시킨다. 이에 의해, 중량 소거 디바이스 (40) 는 X 가이드 (102) 상에서 이동한다. 부가적으로, 위에 설명된 X 주사 동작 및 X 스텝 동작 시에, 미동 스테이지 (21) 가 Y-축 방향 및/또는 X 조동 스테이지 (23X) 에 대한 θz 방향으로 미세 구동되는 경우가 있을 수 있지만, 중량 소거 디바이스 (40) 의 Y 위치는 변하지 않기 때문에, 중량 소거 디바이스 (40) 는 X 가이드 (102) 상에서만 항상 이동한다.
이와 반대로, Y 스텝 동작 시에, 기판 스테이지 (PST) 에서, Y 조동 스테이지 (23Y) 는 Y 리니어 인코더 시스템 (EY) 의 측정값들에 기초한 주제어기 (50) 로부터의 명령에 따라 복수의 Y 리니어 모터들 (YDM) 에 의해 한 쌍의 베이스 프레임들 (14) 상에서 Y-축 방향으로 소정의 스트로크로 구동되고, X 조동 스테이지 (23X) 는 이 Y 조동 스테이지 (23Y) 와 일체적으로 Y-축 방향으로 소정의 스트로크로 이동한다. 추가로, 중량 소거 디바이스 (40) 는 X 조동 스테이지 (23X) 와 일체적으로 Y-축 방향으로 소정의 스트로크로 이동한다. 이에 의해, 중량 소거 디바이스 (40) 를 하방으로부터 지지하는 X 가이드 (102) 는 Y 조동 스테이지 (23Y) 와 동기 구동된다. 따라서, 중량 소거 디바이스 (40) 는 X 가이드 (102) 에 의해 하방으로부터 지속적으로 지지된다.
지금까지 설명된 바와 같이, 본 실시형태의 노광 장치 (10) 에 따르면, 중량 소거 디바이스 (40) 는 XY 평면 내의 위치와 무관하게, X 가이드 (102) 에 의해 하방으로부터 지속적으로 지지된다. X 가이드 (102) 가 주사 방향으로 연장되고 좁은 폭을 갖는 플레이트 형상 부재로 구성되기 때문에, 기판 스테이지 디바이스 (PST) 의 중량은 예를 들어, 중량 소거 디바이스 (40) 의 전체 이동 범위를 커버하는 넓은 가이드 면을 갖는 가이드 부재 (예를 들어, 석재 부재에 의해 형성된 표면 플레이트) 가 사용되는 경우에 비해 감소될 수 있다. 추가로, 넓은 가이드 면을 갖는 가이드 부재의 캐리지 및 프로세싱은 기판이 대형인 경우에 어렵게 되지만, X 가이드 (102) 가 X-축 방향으로 연장되는 밴드형상 가이드 면을 갖는 좁은 폭의 플레이트 형상 부재로 구성되기 때문에 본 실시형태의 X 가이드 (102) 에 대해 프로세싱 및 캐리지가 쉬워진다.
추가로, X-축 방향으로 연장되는 부재인 X 가이드 (102) 는 한 쌍의 베드들 (12) 에 의해 복수의 지점에서 하방으로부터 지지되기 때문에, 이는 X 가이드 (102) 의 자체 중량 또는 중량 소거 디바이스 (40) 의 하중에 의해 야기되는 휘어짐을 억제한다. 추가로, 2개의 베드들 (12) 이 이용되기 때문에, 베드들 (12) 각각의 크기 및 중량이 하나의 베드 (12) 가 이용된 경우에 비해 감소될 수 있다. 따라서, 베드 (12) 의 캐리지 및 프로세싱이 쉽게 되고 기판 스테이지 디바이스 (PST) 의 어셈블리 시에 작업성이 또한 나아진다.
추가로, X 가이드 (102), 및 X 가이드 (102) 를 Y 축 방향으로 안내하는 한 쌍의 베드들 (12) 은 리브 구조를 갖기 때문에, X 가이드 (102) 및 한 쌍의 베드들 (12) 은 가볍고 Z-축 방향으로의 강성이 또한 쉽게 보장될 수 있다. 따라서, 기판 스테이지 디바이스 (PST) 를 어셈블리하는 동작의 작업성이 넓은 가이드 면을 갖는 가이드 부재가 이용되는 경우에서보다 더 양호하다.
추가로, 중량 소거 디바이스 (40) 가 X 가이드 (102) 상에서 비접촉 방식으로 지지되기 때문에, 중량 소거 디바이스 (40) 를 이동시킬 때 발생하는 진동이 X 가이드 (102) 로 진행하지 않는다. 따라서, 진동이 예를 들어, X 가이드 (102), 한 쌍의 기판 스테이지 (12), 기판 스테이지 마운팅 (19) 등을 통하여 투영 광학계 (PL) 로 진행하지 않으며, 이는 노광 동작이 고정밀도로 수행되도록 허용한다. 추가로, X 가이드 (102) 가 한 쌍의 베이스 프레임들 (14) 에 고정된 Y 고정자 (73) 를 포함한 한 쌍의 Y 리니어 모터 (82) 에 의해 Z-축 방향으로 무게 중심 근방에서 구동되기 때문에 X-축 주변의 모멘트 (피칭 모멘트) 가 생성되지 않고 구동 작용력이 기판 스테이지 마운팅 (19) 으로 진행하지 않는다. 따라서, 노광 동작이 고정밀도로 수행될 수 있다.
추가로, X 가이드 (102) 의 Y 축 방향에서의 이동이 고정밀도의 위치 결정 정확도가 불필요한 위에 설명된 Y 스텝 동작시에 수행되기 때문에, 리니어 가이드 디바이스의 마찰 저항 또는 구동에 의한 모멘트가 중량 소거 디바이스 (40) 또는 X 가이드 (102) 에 작용하는 경우에도 위에 설명된 모멘트로 인하여 발생된 진동이 Y 스텝 동작 후 X 주사 동작시까지 수렴될 수 있다. 추가로, Y-방향으로의 X 가이드 (102) 의 구동에 의해 요잉 이동 (Z-축 둘레의 모멘트) 이 X 가이드 (102) 를 구동하는데 이용된 한 쌍의 Y 리니어 모터 (82) 의 구동력 차이에 의해 엄격하게 제어되고 억제될 수 있다.
추가로, 본 실시형태의 조동 스테이지 (23) (XY 스테이지 디바이스) 가 Y 조동 스테이지 (23Y) 에 배치된 X 조동 스테이지 (32X) 로 구성되기 때문에, 주사 방향으로서 역할을 하는 X-축 방향으로 긴 스트로크로 이동하는 X 조동 스테이지 (23X) 의 관성 질량이 예를 들어, Y 조동 스테이지가 X 조동 스테이지에 배치된 구성을 갖는 통상적인 XY 스테이지 디바이스보다 더 작다. 따라서, X 주사 동작 시에 플로어 (플로어 면)(F) 이 조동 스테이지 (23) 를 통하여 수용하는 구동 작용력이 보다 작아진다. 그 결과, X 주사 동작 시에, 전체 시스템에 영향을 주는 플로어 진동이 억제될 수 있다. 이와 반대로, Y 조동 스테이지 (23Y) 가 Y-축 방향으로 이동하는 경우의 구동 질량 및 구동 작용력은 위에 설명된 통상의 XY 스테이지 디바이스보다 더 크게 되지만, 이동이 고정밀도의 위치 결정 정확도를 필요로 하지 않는 Y 스텝 동작이기 때문에 노광 동작이 플로어 진동에 의한 작용을 덜 받는다.
추가로, 조동 스테이지 (23) 에 있어서, Y 조동 스테이지 (23Y) 가 갖는 한 쌍의 X 빔들 (101) 각각의 X 방향에서의 중간부는 한 쌍의 베드들 (12) 사이에 위치된 보조 가이드 프레임 (103) 에 의해 지지되며, 이는 X 조동 스테이지 (23X) 의 하중 또는 자체중량에 의해 일어나는 휘어짐을 억제한다. 따라서, 한 쌍의 X 빔들 (101) 상에 고정된 X 리니어 가이드들 (80A) 의 직진 (straightness) 정확도가 향상될 수 있고 이는 X 조동 스테이지 (23X) 가 고정밀도로 X-축 방향으로 직진하여 진행하여 안내되도록 허용한다. 추가로, 한 쌍의 X 빔들 (101) 각각은 양단부들만이 지지되는 경우에 비해 휘어짐에 대한 강성을 보장하는 펌 구조 (바람직하게는 정교 부재) 를 필요로 하지 않는다.
- 제 2 실시형태
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태를, 도 8 내지 도 13 을 참조로 설명한다. 여기에서, 이전에 설명된 제 1 실시형태에서의 컴포넌트들과 동일 또는 유사한 컴포넌트들에 대해서는 동일 또는 유사한 도면 부호가 이용되며, 상세한 설명 전반에 걸쳐 생략 또는 간략화된다.
도 8 은 제 2 실시형태에 대한 노광 장치 (110) 의 구성을 개략적으로 나타낸다. 노광 장치 (110) 는 액정 디스플레이 디바이스 (플랫 패널 디스플레이) 에 이용된 기판 (P) 이 노광 대상으로서 역할을 하는 스탭 앤드 주사 방법 또는 소위 스캐너에 의한 투영 노광 장치이다.
도 9 는 도 8 의 노광 장치 (110) 가 갖는 기판 스테이지 디바이스 (PST) 의 평면도를 나타내며 도 10 은 도 9 의 라인 D-D 의 단면도를 나타낸다. 추가로, 도 11 은 미동 스테이지를 제외한 기판 스테이지 디바이스의 평면도 (도 10 의 라인 E-E 의 단면도) 를 나타내며, 도 12 는 도 9 에서의 라인 F-F 의 단면도를 나타낸다. 추가로, 도 13 은 기판 스테이지 디바이스 (PST) 가 갖는 중량 소거 디바이이스의 단면도를 나타낸다.
도 8 내지 도 13 과, 이전에 설명된 제 1 실시형태에 대한 도 1 내지 도 6 을 비교할 경우 알 수 있는 바와 같이, 제 2 실시형태에 대한 노광 장치 (110) 에서는, 기판 스테이지 디바이스 (PSTa) 가 기판 스테이지 디바이스 (PST) 대신에 제공되는 점에서 노광 장치 (10) 와 상이하다.
기판 스테이지 디바이스 (PSTa) 의 전체 구성이 기판 스테이지 디바이스 (PST) 와 유사하지만, 중량 소거 디바이스 (40') 가 중량 소거 디바이스 (40) 대신에 제공되고, X 가이드 (102) 의 구동 시스템의 구성의 일부가 기판 스테이지 디바이스 (PST) 와 상이하다는 등과 같은 몇몇 특징이 기판 스테이지 디바이스 (PST) 와 상이하다. 하기 설명은 차이점에 주로 초점을 맞춘다.
기판 스테이지 디바이스 (PSTa) 에 있어서, 도 8 및 도 10 으로부터 알 수 있는 바와 같이, Y 조동 스테이지 (23Y) 및 X 가이드 (102) 의 Z-축 방향 (수직 방향) 의 위치 (높이 위치) 는 서로 부분적으로 오버랩한다.
자세히 말하면, 기판 스테이지 디바이스 (PSTa) 에 있어서, 도 8 및 도 10 에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 X 빔들 (101) 각각의 길이 방향으로의 (양단부 근방의 하부면이 아닌) 양쪽 면들에는, 이전에 설명된 Y 캐리지 (75) 가 고정된다. 즉, Y 조동 스테이지 (23Y) 는 예를 들어, 총 4 개의 Y 캐리지 (75) 를 갖는다. 추가로, +X 측 상의 2개의 Y 캐리지 (75) 의 상부면은 플레이트 (76) 에 의해 기계적으로 접속되어 있고, -X 측 상의 2개의 Y 캐리지 (75) 의 상부면은 플레이트 (76) 에 의해 유사하게 기계적으로 접속되어 있다. 부가적으로, 명료화를 위하여, 플레이트 (76) 는 도 11 에 나타내지 않는다.
추가로, 중량 소거 디바이스 (40') 에 대해, 예를 들어, 도 10 에 도시된 바와 같이, Z 슬라이더 (43) 및 레벨링 디바이스 (57) 가 일체적으로 고정되어 있는 디바이스의 유형이 이용된다. 중량 소거 디바이스 (40') 는 X 가이드 (102) 에 배치되고 그 하부 1/2 는 X 조동 스테이지 (23X) 의 개구부 내에 삽입된다. 추가로, 도면들의 복잡함을 피하기 위한 관점에서, 도 8, 및 도 10 내지 도 12 에 있어서, 중량 소거 디바이스 (40'), 이하 설명될 레벨링 디바이스 (57) 등이 일반적으로 나타내어진다 (상세한 구성에 대해서는 도 13 을 참조).
도 13 에 도시된 바와 같이, 중량 소거 디바이스 (40') 는 하우징 (41), 에어 스프링 (42), Z 슬라이더 (43) 등을 갖는다. 하우징 (41) 은 바닥부를 가지며 그 표면이 +Z 측 상에서 개방되어 있는 실린더형 부재로 구성된다. 하우징 (41) 의 하부면에 대해, 면들이 -Z 측을 향하는 복수의 베이스 패드 (44) 가 부착된다. 하우징 (41) 의 외측벽면에는, 복수의 아암 부재 (47) 가 미동 스테이지 (21) 의 하부면에 고정된 복수의 Z 센서들 (52) 의 타겟 (46) 을 지지하도록 고정된다. 에어 스프링 (42) 은 하우징 (41) 내에 하우징된다. 에어 스프링 (42) 에 대해서는, 압축된 기체가 외부로부터 공급된다. Z 슬라이더 (43) 는 그 높이가 이전에 설명된 제 1 실시형태에 이용된 Z 슬라이더보다 아래에 있는 (더 짧은) Z-축 방향으로 연장된 실린더 부재로 구성된다. Z 슬라이더 (43) 는 하우징 (41) 내에 삽입되고 에어 스프링 (42) 에 배치된다. Z 슬라이더 (43) 는 Z-축 방향으로 이격되어 배치된 XY 평면에 대해 평행한 한 쌍의 플랫 스프링들을 포함하는 평행 플레이트 스프링 디바이스 (48) 에 의해 하우징 (41) 의 내측벽면에 접속된다. 복수의 (예를 들어, 3개 또는 4개의) 평행 플레이트 스프링 디바이스들 (48) 은 예를 들어, 대략 동등하게 이격된 Z 슬라이더 (43) 의 외주변부 (θz 방향) 주위에 제공된다. Z 슬라이더 (43) 는 복수의 플레이트 스프링들의 수평면에 평행한 방향으로 강성 (인장 강성) 에 의해 하우징 (41) 과 일체적으로 XY 평면을 따라 이동한다. 이와 반대로, 플레이트 스프링들의 가요성 (유연도) 으로 인하여, Z 슬라이더 (43) 는 하우징 (41) 에 대하여 Z-축 방향으로 미세 이동가능하다. 평행 플레이트 스프링 디바이스 (48) 가 가진 한 쌍의 플랫 스프링들은 Z-축 방향으로 이격되어 있기 때문에, Z 슬라이더 (43) 의 기울기 (θx 및 θy 방향에서의 회전) 가 억제되고 Z 슬라이더 (43) 는 하우징 (41) 에 대하여 미세 스트로크로 실질적으로 Z-축 방향으로만 이동가능하다.
레벨링 디바이스 (57) 는 미동 스테이지 (21) 를 경사지게 지지하는 (XY 평면에 대해 θx 및 θy 방향으로 요동가능한) 디바이스이며 상부 1/2는 미동 스테이지 (21) 의 하부면에 형성된 개구부 (21) 를 통하여 미동 스테이지 (21) 내에 삽입된다. 중량 소거 디바이스 (40') 는 Z 슬라이더 (43) 및 레벨링 디바이스 (57) 를 통하여 미동 스테이지 (21) 를 포함하는 시스템의 중량 (중력의 방향이 하방인 힘) 을, 중력의 방향이 에어 스프링 (42) 에 의해 상방으로 발생되는 힘에 의해 무효화 (소거) 시키며, 이는 복수의 Z 보이스 코일 모터들 (18Z) 의 하중을 감소시킨다.
레벨링 디바이스 (57) 는 +Z 측 상의 표면이 개방되어 있는 컵 형상 부재로 구성된 레벨링 컵 (49), 내경측으로 삽입될 다면체 부재 (64) 및 레벨링 컵 (49) 의 내측벽면에 부착된 복수의 에어 베어링들 (65) 을 포함한다. 레벨링 컵 (49) 의 하부면은 플레이트 (68) 를 통하여 Z 슬라이더 (43) 의 상부면에 일체적으로 고정된다. 부가적으로, 미동 스테이지 (21) 의 천정면에 대해서는 복수의 누락 방지 디바이스들 (200) 이 레벨링 컵 (49) 이 드롭하는 것을 방지하도록 부착된다. 다면체 부재 (64) 는 삼각뿔 형상 부재로 구성되고 팁이 레벨링 컵 (49) 내에 삽입된다. 다면체 부재 (64) 의 하부면 (+Z 측을 향하는 면) 은 스페이서 (51) 를 개재하여 미동 스테이지 (21) 의 천정면에 고정된다. 예를 들어, 3개의 에어 베어링들 (65) 이 대략 동등하게 θz 둘레에 이격되어 레벨링 컵 (49) 의 내측벽면에 제공된다. 레벨링 디바이스 (57) 는 복수의 에어 베어링들 (65) 로부터 다면체 부재 (64) 의 측면에 압축 기체를 불어냄으로써 미동 스테이지 (21) 를 포함하는 시스템의 회전 중심으로서 역할을 하는 무게 중심 (CG) 과 비접촉 방식으로 극히 작은 클리어런스 (공간/갭) 를 통해 경사가능하게 미동 스테이지 (21) 를 지지한다. 부가적으로, 도 13 에서는, 명료화를 위하여, 예를 들어, 3개의 에어 베어링들 (65) 중에서 2개의 에어 베어링이 단면도가 도시된다 (즉, 레벨링 디바이스 (57)) 에 관하여, 도 13 은 YZ 평면에 대해 평행한 횡단면의 단면도이다).
이하, 미동 스테이지 (21) 가 XY 평면에 평행한 방향으로 이동할 경우, 다면체 부재 (64) 가 XY 평면에 대하여 평행한 방향으로 미동 스테이지 (21) 와 일체적으로 이동한다. 이렇게 함으로써, 에어 베어링 (65) 은 에어 베어링 (65) 의 베어링 면과 다면체 부재 (64) 사이에 형성된 기체 필름의 강성 (정압) 에 의해 다면체 부재 (64) 에 의해 푸싱되며, 레벨링 컵 (49) 은 미동 스테이지 (21) 와 동일한 방향으로 이동하도록 미동 스테이지 (21) 를 일체화하게 한다. 그리고, 레벨링 컵 (49) 과 Z 슬라이더 (43) 는 플레이트 (68) 를 통하여 고정되기 때문에, 미동 스테이지 (21) 와 Z 슬라이더 (43) 는 수평면과 평행한 방향으로 일체적으로 이동한다. 추가로, Z 슬라이더 (43) 와 하우징 (41) 은 위에 설명된 바와 같이 복수의 평행 플레이트 스프링 디바이스들 (48) 에 의해 접속되기 때문에, 미동 스테이지 (21) 와 하우징 (41) 은 수평면과 평행한 방향으로 이동한다. 위에 설명된 바와 같이, 미동 스테이지 (21) 와 중량 소거 디바이스 (40') 가 복수의 보이스 코일 모터들 (18X 및 18Y) 에 의해 미세 구동되는 경우를 포함하여, 미동 스테이지 (21) 와 중량 소거 디바이스 (40') 는 항상 XY 평면과 평행한 방향으로 일체적으로 이동한다. 따라서, 제 2 실시형태에서, 이전에 설명된 상호링크 디바이스 (45) 는 중량 소거 디바이스 (40') 와 X 조동 스테이지 (23X) 에 제공되지 않는다.
추가로, 제 2 실시형태에서는, Z-축 방향에서의 가이드 본체부 (102a) 의 크기가 Z-축 방향에서의 X 빔 (101) 의 크기와 동일하게 설정된다. 그리고, 도 9, 도 10 및 도 12 로부터 알 수 있는 바와 같이, 가이드 본체부 (102a) 는 한 쌍의 X 빔들 (101) 사이에 삽입된다. 즉, X 가이드 (102) 의 Z 방향 위치 (수직방향에서의 위치) 및 Y 조동 스테이지 (23Y) 의 Z 위치는 서로 부분적으로 오버랩한다.
기판 스테이지 디바이스 (PSTa) 의 다른 부분의 구성은 이전에 설명된 기판 스테이지 디바이스 (PST) 와 유사하다.
상술한 방식으로 구성된 노광 장치 (110) 에 있어서, 기판 (P) 이 기판 스테이지 (PSTa) 에서 X 주사 동작 및 X 스텝 동작 시에 X-축 방향으로 이동되는 경우, Y 조동 스테이지 (23Y) 상의 X 조동 스테이지 (23X) 의 구동 및 X 조동 스테이지 (23X) 에 대한 미동 스테이지 (21) 의 동기 구동은 기본적으로, 주제어기 (50) 로부터의 명령들에 따라 제 1 실시형태에서와 같이 수행된다. 그러나, 기판 스테이지 디바이스 (PSTa) 에서, 중량 소거 디바이스 (40') 는 X 조동 스테이지 (23X) 에 의해 풀링되지 않고, 중량 소거 디바이스 (40') 는 미동 스테이지 (21) 와 함께 X-축 방향으로 이동한다. 부가적으로, 위에 설명된 X 주사 동작 및 X 스텝 동작 시에, 미동 스테이지 (21) 가 Y-축 방향으로 미세 구동되고 중량 소거 디바이스 (40') 의 Y 위치가 미세하게 변화하는 경우가 있을 수도 있지만, X 가이드 (102) 의 폭방향의 치수는, 중량 소거 디바이스 (40') 가 Y-축 방향으로 미세 구동되는 경우에도 베이스 패드들 (44) 이 X 가이드 (102) 상방으로부터 떨어지지 않도록 설정된다.
추가로, 기판 스테이지 디바이스 (PSTa) 에서는, Y 스텝 동작 시에, Y-축 방향으로의 Y 조동 스테이지 (23Y) 및 X 조동 스테이지 (23X) 에서의 구동, 및 X 조동 스테이지 (23X) 에 대한 미동 스테이지 (21) 의 동기 구동은 기본적으로, 주제어기 (50) 로부터의 명령에 따라 제 1 실시형태에서와 같이 수행된다. 그러나, 기판 스테이지 디바이스 (PSTa) 에서, 중량 소거 디바이스 (40') 는 미동 스테이지 (21) 와 함께 Y-축 방향으로 이동한다. 이렇게 함으로써, 중량 소거 디바이스 (40') 를 하방으로부터 지지하는 X 가이드 (102) 는 Y 조동 스테이지 (23Y) 와 동기 구동된다. 따라서, 중량 소거 디바이스 (40') 는 항상 X 가이드 (102) 에 의해 하방으로부터 지지된다.
지금까지 설명된 제 2 실시형태의 노광 장치 (110) 에 따르면, 이전에 설명된 제 1 실시형태에 대한 노광 장치 (10) 에서와 같은 동일한 효과가 얻어질 수 있다. 또한, 노광 장치 (110) 에 따르면, X 가이드 (102) 의 Z 위치 (수직 방향에서의 위치) 및 Y 조동 스테이지 (23Y) 의 Z 위치가 서로 부분적으로 오버랩하기 때문에, 중량 소거 디바이스 (40') 의 Z-축 방향에서의 치수는 중량 소거 디바이스 (40') 가 넓은 가이드 면을 갖는 가이드 부재 상에 탑재된 경우와 비교할 때 짧게 형성될 수 있다. 이 경우, 하우징 (41) 과 Z 슬라이더 (43) 의 Z-축 방향에서의 치수가 짧아질 수 있기 때문에, 중량 소거 디바이스 (40') 의 중량은 감소될 수 있다. 추가로, 중량 소거 디바이스 (40') 의 중량은 감소되기 때문에, 미동 스테이지 (21) 를 구동하는데 이용된 액츄에이터들 (복수의 리니어 모터들 및 복수의 보이스 코일 모터들) 의 크기가 또한 감소될 수 있다.
추가로, 중량 소거 디바이스 (40') 가 조동 스테이지 (23) 로부터 진동으로 분리되기 때문에, 조동 스테이지 (23) 로부터 진행한 진동이 전체적으로 제거될 수 있고 이는 제어 성능을 향상시킨다. 추가로, 중량 소거 디바이스 (40') 및 미동 스테이지 (21) 를 통합함으로써, 구조가 간단해지며, 이는 디바이스의 중량을 추가로 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 브레이크다운 가능성을 감소시킬 수 있다. 추가로, 미동 스테이지 (21) 의 무게 중심 (CG) 이 중량 소거 디바이스 (40') 와 미동 스테이지 (21) 의 통합으로 인하여 더 낮아지게 되기 때문에, 기판 홀더 (PH) 의 크기가 증가하는 경우에도 무게 중심이 올라가는 것을 방지하는 것이 가능하게 된다.
추가로, 노광 장치 (110) 에 따르면, X-축 방향으로 연장된 부재인 X 가이드 (102) 가 한 쌍의 베드들 (12) 에 의해 복수의 지점에서 하방으로부터 지지되기 때문에, 이는 X 가이드 (102) 의 자체 중량 또는 중량 소거 디바이스 (40) 의 하중에 의해 야기되는 휘어짐을 억제한다.
추가로, 중량 소거 디바이스 (40') 가 조동 스테이지 (23) 로부터 분리되기 때문에, 중량 소거 디바이스 (40) 를 이동시키는 경우에 발생하는 진동이 X 가이드 (102) 로 진행하지 않는다. 따라서, 진동이 예를 들어, X 가이드 (102), 한 쌍의 기판 스테이지들 (12), 기판 스테이지 마운팅들 (19) 등을 통하여 투영 광학계로 진행하지 않으며, 이는 노광 동작이 고정밀도로 수행되게 허용한다.
- 제 3 실시형태
다음, 도 14 내지 도 16 을 참조로 제 3 실시형태가 설명된다. 제 3 실시형태에 대한 기판 스테이지 (PSTb) 는, X 가이드 (102) 의 구동 방법이 상이한 점을 제외하고는 위에 설명된 제 2 실시형태의 기판 스테이지 (PSTa)(도 9 등을 참조) 와 거의 동일한 구성을 갖기 때문에, 동일하거나 유사한 도면 부호들이 제 2 실시형태에서와 동일하거나 유사한 부분에 이용될 것이며, 전반적인 설명은 간략화되거나 생략된다.
Y 캐리지 (75) 가 위에 설명된 제 2 실시형태에서의 X 빔 (101) 의 양쪽면들에 고정되었지만, 제 3 실시형태에서는 도 15 에 도시된 바와 같이, Y 캐리지 (75) 가 이전에 설명된 노광 장치 (10) 와 유사하게 X 빔 (101) 의 하부면에 고정된다. 따라서, 베이스 프레임 (14) 의 높이 (동일한 도면 코드가 편리를 위해 이용된다) 는 제 2 실시형태와 비교할 때 낮아진다. 이는 기판 스테이지 (PSTb) 가 콤팩트하게 배열되게 허용한다.
추가로, X 가이드 (102) 가 위에 설명된 제 1 및 제 2 실시형태에서의 한 쌍의 Y 리니어 모터 (82) 에 의해 전자기적으로 구동되었지만, 제 3 실시형태에서는, X 가이드 (102) 는 도 14 에 도시된 바와 같이 수직방향으로 양단부들의 근방에 접속 부재 (199) 를 통하여 한 쌍의 플렉셔 디바이스들 (107) 이라 하는 디바이스에 의해 X 빔 (101) 에 기계적으로 접속된다. 부가적으로, 명료화를 위하여, 한 쌍의 X 빔들 (101) 및 미동 스테이지 (21)(도 8 을 참조) 를 접속하는 한 쌍의 플레이트 (76)(도 9 를 참조) 는 도 14 에 나타내지 않는다.
각각의 플렉셔 디바이스 (107) 는 XY 평면과 평행하게 위치된 Y-축 방향으로 연장된 얇은 스틸 시트 (예를 들어, 플랫 스프링) 를 포함하고 X 빔 (101) 과 X 가이드 (102) 사이에서 볼 조인트와 같은 비마찰식 조인트 디바이스를 통하여 구성된다. 플렉셔 디바이스 (107) 는 Y-축 방향으로 스틸 시트의 강성에 의해 높은 강성으로 Y-축 방향으로 X 빔 (101) 과 X 가이드 (102) 을 접속시킨다. 따라서, X 가이드 (102) 는 플렉셔 디바이스 (107) 를 통하여 한 쌍의 X 빔들 (101) 중 어느 하나에 의해 풀링됨으로써 Y 조동 스테이지 (23Y) 와 일체적으로 Y-축 방향으로 이동한다. 이와 반대로, 각각의 플렉셔 디바이스 (107) 는 스틸 플레이트의 가요성 (또는 유연도) 및 비마찰식 조인트 디바이스의 동작으로 인하여 Y-축 방향을 배제한 5개의 자유도의 방향으로 X 빔 (101) 에 대한 X 가이드 (102) 를 제한하지 않기 때문에, 진동이 X 빔 (101) 을 통하여 X 가이드 (102) 로 거의 진행하지 않는다. 추가로, 복수의 플렉셔 디바이스 (107) 는 무게 중심의 위치를 포함하고 XY 평면에 평행한 X 가이드 (102) 의 평면 내에서 한 쌍의 X 빔들 (101) 과 X 가이드 (102) 를 접속시킨다. 따라서, X 가이드 (102) 가 풀링되기 때문에, θx 방향에서의 모멘트가 X 가이드 (102) 에 작용하지 않는다.
제 3 실시형태에서의 기판 스테이지 (PSTb) 에서는, 플렉셔 디바이스 (107) 를 통하여 X 가이드 (102) 를 풀링하는 X 빔 (101) 의 구성이 채용되었기 때문에, 제 2 실시형태에서의 기판 스테이지 (PSTa) 로 얻어질 수 있는 효과에 더하여, X 가이드 (102) 를 구동시키기 위해 액츄에이터가 제공되는 경우에서 보다 비용이 낮아진다. 추가로, X 가이드 (102) 의 위치 정보를 획득하는 계측 시스템들 (예를 들어, 리니어 인코더 등) 이 필요하지 않다. 추가로, X 가이드 (102) 의 X-축 방향에서의 치수가 제 2 실시형태와 비교할 때 더 짧아질 수 있기 때문에, 비용이 감축될 수 있다. 또한, 한 쌍의 베이스 프레임들 (14) 이 X-방향으로 양측들 상에서 내부에 위치되기 때문에, 제 2 실시형태와 비교할 때, 디바이스가 콤팩트해진다.
추가로, 플렉셔 디바이스 (107) 가 Y-방향을 제외하고는 강성이 극히 낮은 구조 (형상 및 재료) 를 갖기 때문에, Y 방향 이외의 방향들로 진행하기 위한 힘에 의해 야기되는 진동이 X 가이드 (102) 로 거의 진행하지 않으며, 이는 미동 스테이지 (21) 가 양호한 제어능력을 갖게 한다. Y-방향에서의 진동이 X 가이드 (102) 에 침입하는 경우에도, 수평 방향에서의 힘의 접속이, 중량 소거 디바이스 (40') 의 하부면에 배치된 정적 기체 가스 베어링 부재들인 베이스 패드 (44) 에 의해 X 가이드 (102) 와 중량 소거 디바이스 (40') 사이에서 컷오프되기 때문에, 진동이 미동 스테이지 (21) 에 영향을 주지 않는다. 추가로, X 가이드 (102) 와 베드 (12) 사이의 Y 방향에서의 힘의 접속이 Y 리니어 가이드 (71A) 에 의해 억제되기 때문에 (Y 방향에서의 힘이 해제되기 때문에), 그 힘이 베드 (12)(디바이스의 본체부) 에 영향을 주지 않는다. 유사하게, 이전에 설명된 제 1 실시형태의 기판 스테이지 디바이스 (PST) 의 한 쌍의 X 빔들 (101) 과 X 가이드 (102) 가 한 쌍의 플렉셔 디바이스들 (107) 을 이용하여 접속될 수 있음은 물론이다.
- 제 4 실시형태
다음으로, 도 17 을 참조로, 제 4 실시형태가 설명된다. 제 4 실시형태에 대한 기판 스테이지 (PSTc) 는 X 가이드 (102) 의 구동 방법이 상이하다는 점을 제외하고는 위에 설명된 제 2 실시형태의 기판 스테이지 (PSTa)(도 9 등을 참조) 와 거의 동일한 구조를 갖기 때문에, 동일하거나 유사한 도면 부호들이 제 2 실시형태에서와 동일하거나 유사한 부분에 이용될 것이며, 전반적인 설명은 간략화되거나 생략된다.
도 17 에 도시된 바와 같이, 기판 스테이지 (PSTc) 에서, 한 쌍의 X 빔들 (101) 각각은 서로 마주보는 대향면 상에서 X-축 방향으로 이격되어 있는 2개의 푸셔 디바이스들 (108) 을 갖는다. 즉, 총 4 개의 푸셔 디바이스들 (108) 의 제공된다. 각각의 푸셔 디바이스 (108) 는 X 가이드 (102) 의 +Y 측 상의 측면 또는 -Y 측 상의 측면을 향하는 스틸 볼을 갖는다. 스틸 볼이 X 가이드 (102) 로부터 통상 이격되어 있지만, 기판 스테이지 (PSTc) 에 있어서, Y 조동 스테이지 (23Y) 가 Y-축 방향으로 구동되는 경우, 푸셔 디바이스 (108) 가 푸싱되고, X 가이드 (102) 를 푸싱하며, 이는 Y 조동 스테이지 (23Y) 가 X 가이드 (102) 와 일체적으로 Y-축 방향으로 이동하게 한다. 부가적으로, 각각의 푸시 디바이스 (108) 는 X 빔 (101) 에 반드시 제공될 필요가 있는 것은 아니며, 예를 들어, X 가이드 (102) 를 푸싱하도록 Y 캐리지 (75) 의 Y-축 방향 내부측과 X-축 방향 내부측에 배치될 수 있다.
추가로, 기판 스테이지 (PSTc) 에 있어서, Y 조동 스테이지 (23Y) 가 소정의 위치로 X 가이드 (102) 의 Y 스텝 이동을 수행한 후, Y 조동 스테이지 (23Y) 는 X 가이드 (102) 로부터 멀어지는 방향으로 구동되어 진행이 진행되는 것을 억제하며, 이는 Y 조동 스테이지 (23Y) 와 X 가이드 (102) 를 진동으로 분리시킨다. Y 조동 스테이지 (23Y) 와 X 가이드 (102) 를 진동으로 분리하는 방법으로서는 예를 들어, X 빔 (101) 이 적절하게 미세 구동될 수 있거나, Y-축 방향으로 스틸 볼들을 미세 구동시키는, 나타내지 않은 에어 실린더들과 같은 액츄에이터들이 푸셔 디바이스 (108) 에 제공될 수 있다. 추가로, 푸셔 디바이스로는, 시틸 볼 대신에, Z-축 또는 X-축 주변에서 90만큼 회전가능한 회전타원체가 제공될 수 있으며, 회전타원체를 적절하게 회전시킴으로써, X 가이드 (102) 와 Y 조동 스테이지 (23Y) 사이의 Y-축 방향에서의 갭이 변경될 수 있다 (회전타원체의 회전량에 따라 접촉 상태와 비접촉 상태간을 전환한다).
제 4 실시형태에서, X 가이드 (102) 가 크로스 주사 방향으로 이동하는 시간을 제외한 노광 동작시에, X 빔 (101) 과 X 가이드 (102) 사이의 기계적 접속이 제거되며 이는 교란이 X 가이드 (102) 에 들어가는 것을 완벽하게 방지할 수 있다. 이와 유사하게, 푸셔 디바이스 (108) 가 이전에 설명된 제 1 실시형태에 대한 기판 스테이지 디바이스 (PST) 에서의 X 가이드 (102) 와 한 쌍의 X 빔들 (lOl) 중 하나에 제공될 수 있음은 물론이다.
부가적으로, 위에 설명된 제 1 내지 제 4 실시형태들의 노광 장치에서 배치된 기판 스테이지 디바이스의 구성은 단지 예들이며, 구성은 이들로 제한되지 않는다. 기판 스테이지 디바이스가 가진 중량 소거 디바이스 및 레벨링 디바이스의 변형예들을 아래 설명한다. 부가적으로, 아래 설명에서는, 설명에서의 명료화와 기술의 편의를 위하여, 레벨링 디바이스와 중량 소거 디바이스만을 설명하며, 위에 설명된 제 2 실시형태와 유사한 구성을 갖는 섹션에 대해서는 위에 설명된 제 2 실시형태에서와 같이 동일한 도면 부호들이 이용되며 설명 전반에 걸쳐 생략될 것이다.
- 제 1 변형예
도 18 은 제 1 변형예에 관련된 기판 스테이지 디바이스가 가진 중량 소거 디바이스 (40A) 및 레벨링 디바이스 (57A) 를 나타낸다. 제 1 변형예에서, 레벨링 디바이스 (57A) 및 중량 소거 디바이스 (40A) 는 제 2 실시형태와 유사한 구성을 갖지만, 레벨링 디바이스 (57A) 는 중량 소거 디바이스 (40A) 를 하방으로부터 지지하도록 배치되며 (즉, 제 2 실시형태의 레벨링 디바이스 (57) 및 중량 소거 디바이스 (40') 의 배치는 수직 방향으로 전환되는 형태를 취한다). 명확화를 위하여, 하우징 (41) 의 하부면이 다면체 부재 (64) 의 상부면에 접속된다. 추가로, 도 18 에서는 생략되어 있지만, 중량 소거 디바이스 (40A) 의 Z 슬라이더 (43) 의 상부면은 스페이서 (51) 를 개재하여 미동 스테이지 (21) 에 고정된다.
제 1 변형예에 대한 기판 스테이지 디바이스에서는, 다면체 부재 (64) 와 베이스 패드 (44) 사이의 컴포넌트들이 감소되고 중량이 감소되고 (다면체 부재 (64) 로부터 베이스 패드 (44) 로의) 다면체 부재 (64) 보다 낮은 관성 질량이 주사 시에서와 같이 수평 이동 시에 감소하도록 그리고 구동점 근처에 무게 중심의 위치 (다면체 부재 (64) 와 에어 베어링 (65) 이 접촉하게 되는 시점) 이래로부터 θx 및 θy 방향들에서의 강성이 증가하도록 (진동에 대해 더 강해지게 되도록), 중량 소거 디바이스 (40A) 위에 레벨링 디바이스 (57A) 를 제공함으로써 위에 설명된 실시형태들 각각에 비해 제어능력이 개선된다.
- 제 2 변형예
도 19 는 제 2 변형예에 대한 기판 스테이지 디바이스가 가진 중량 소거 디바이스 (40B) 및 레벨링 디바이스 (57B) 를 나타낸다. 제 2 변형예는 (평행 플레이트 스프링 디바이스 (48) 에 의해) 에어 스프링 (42) 및 Z 슬라이더 (43) 의 위치를 수직방향으로 전환하는 것을 제외하고는 제 1 변형예 (도 18 을 참조) 와 유사하게 구성된다. 중량 소거 디바이스 (40B) 에서, 하우징 (41B) 은 하우징 (41B) 의 하부면이 개방되어 있고 바닥부를 가지며 하우징 (41B) 의 상부면이 미동 스테이지 (21)(도 19 에 나타내지 않음) 에 일체적으로 고정된 실린더형 부재로 구성된다.
제 2 변형예에 대한 기판 스테이지 디바이스에서는, 제 1 변형예에서 얻어지는 효과에 더하여, 평행 플레이트 스트링 디바이스 (48) 의 위치가 낮아지게 되고 중량 소거 디바이스 (40B) 의 무게 중심에 더 가까운 위치에 배열되기 때문에, 노광 동작의 안정성이 향상된다.
- 제 3 변형예
도 20 은 제 3 변형예와 관련된 기판 스테이지 디바이스가 가진 중량 소거 디바이스 (40c) 를 나타낸다. 중량 소거 디바이스 (40c) 는 상부면이 개방되어 있고 바닥면을 갖는 실린더형 부재인 바디 (41C), 바디 (41C) 내에 하우징된 에어 스프링 (42), 에어 스프링 (42) 의 상부면에 접속된 레벨링 컵 (49), 복수의 에어 베어링 (64), 나타내지 않은 미동 스테이지 (21) 에 고정된 다면체 부재 (64) 등으로 구성된다. 제 3 변형예에서, Z 슬라이더가 제거되고 레벨링 컵 (49) 의 하부면은 에어 스프링 (42) 에 의해 직접 Z-축 방향으로 푸싱되는 구성이 채용된다. 바디 (41C) 에는, 복수의 아암 부재 (47) 외측벽면이 고정되어 타겟 (46) 을 지지한다.
위에 설명된 제 2 실시형태에서 설명된 것과 유사한 역할들을 부가하여, 레벨링 컵 (49) 은 또한 위에 설명된 제 2 실시형태 등에서의 Z 슬라이더 (43)(도 13 을 참조) 와 동일한 역할을 수행한다. 따라서, 레벨링 컵 (49) 의 외주변부의 상단면과 하단면에는, 복수의 (예를 들어, 상단면과 하단면 각각에 대해 4 개, 그리고 둘레 방향으로 균일한) 평행 플레이트 스트링들 (67e)) 이 접속된다 (그러나, X 측에 배치된 평행 플레이트 스트링 (67e)) 은 도면의 복잡함을 회피하기 위하여 나타내지 않는다). 이는 바디 (41C) 에 대한 수평 방향으로의 레벨링 컵 (49) 의 상대 이동을 제한하고 수직 방향 슬라이드만이 가능하게 된다.
제 3 변형예에 대한 기판 스테이지 디바이스에서, Z 슬라이더는 반드시 필요한 것은 아니기 때문에 중량 소거 디바이스 (40c) 의 구성이 더 간단하게 되며, 이는 기판 스테이지 디바이스가 더 가볍게 되고 위에 설명된 실시형태들 각각과 비교할 때 더 낮은 비용으로 제조되는 것을 허용한다.
추가로, 치수에 있어 비교적 크고 Z-축 방향으로의 치수가 다면체 부재 (64) 아래에 배치된 컴포넌트들 중에서 대형이고 동작시 요동 (진동) 되는 레벨링 컵 (49) 의 상단면 및 하단면 근방이 평행 플레이트 스트링들 (67e)) 에 의해 접속되어 레벨링 컵 (49) 이 바디 (41C) 에 대해 상대적으로 수평 방향으로 이동할 수 없기 때문에, 다면체 부재 (64) 의 θx 및 θy 방향들에서의 하부 섹션의 강성이 더 높게 되며, 이는 수평방향 이동시에 관성에 의해 야기되는 다면체 부재 (64) 아래에 배치된 컴포넌트들의 요동을 억제하고 제어능력을 향상시킨다.
추가로, 레벨링 컵 (49) 은 Z 방향으로만 이동하면서 평행 플레이트 스트링 (67e) 의 동작에 의해 바디 (41C) 에 대한 높은 직진성을 유지하기 때문에, 레벨링 컵 (49) 의 하부면은 에어 스프링 (42) 의 상부면 (금속 플레이트) 에 고정될 필요가 없으며 이는 어셈블리 및 어셈블리 해제를 용이하게 하고 작업성을 향상시킨다.
추가로, 에어 스프링 (42) 에 의한 Z-축 방향 구동 및 다면체 부재 (64) 에 의한 레벨링 구동 (θx 및 θy) 이 독립적으로 제어될 수 있기 때문에 (간섭하지 않음), 제어능력이 양호하다.
부가적으로, 위에 설명된 변형예들 각각에 대한 중량 소거 디바이스 (40A 내지 40C) 는 XY 2축 스테이지로 한정되지 않으며 또한 X-축 (또는 Y-축) 단일 축 스테이지 또는 Y 조동 스테이지가 X 조동 스테이지에 배치된 통상의 XY 2축 스테이지에 인가될 수도 있다.
추가로, 위에 설명된 제 2 내지 제 4 실시형태 (및 위에 설명된 각각의 변형예들) 에서, 중량 소거 디바이스의 Z 슬라이더 (43) 또는 레벨링 컵 (49) 은 복수의 평행 플레이트 스트링 디바이스들 (48) 을 위치시킴으로써 Z-축 방향으로만 이동가능하였지만, 그 이외에도, 예를 들어, 에어 베어링들 또는 롤링 가이드들이 또한 이용될 수 있다.
추가로, 제 2 내지 제 4 실시형태들 (및 위에 설명된 변형예들 각각) 에서, X 조동 스테이지 (23X) 가 Y 조동 스테이지 (23Y) 에 배치된 구성이 채용되었지만, 이것 뿐만 아니라, 중량 소거 디바이스 (40) 의 크기를 감소시키고 중량 소거 디바이스 (40) 를 미동 스테이지 (21) 와 일체화시키는 것에만 초점을 맞추는 경우에는 통상의 디바이스에서와 같이 조동 스테이지 (23Y) 가 X 조동 스테이지 (23X) 에 배치될 수 있다. 이 경우, 중량 소거 디바이스 (40) 는 이 실시형태에서 이용된 X 가이드 (102) 인 부재 (임시로 Y 가이드라 함) 상에서 Y-축 방향으로 스텝 이동을 수행하지만, 길이 방향이 Y-축 방향에 있고, 추가로 주사 방향인 X-축 방향에 있고 전체 Y 가이드가 이동하도록 배치된다.
추가로, 위에 설명된 제 2 내지 제 4 실시형태들 (및 위에 설명된 각각의 변형예들) 에서, X 가이드 (102) 가 한 쌍의 베드들 (12) 를 통하여 장치의 본체부 (바디부) 의 일부인 기판 스테이지 마운팅들 (19) 에 배치되어 있지만, 이것 뿐만 아니라, 도 22 에 도시된 기판 스테이지 (PSTd) 에서와 같이 복수의 Y 리니어 가이드 (71A) 가 기판 스테이지 마운팅들 (19) 상에 직접 고정될 수 있다. 이는 베드 (12)(도 8 을 참조) 이 생략되는 것을 허용하고 이는 추가로 전체 노광 장치의 중량을 감소시키고 추가로 전체 높이 (Z-축 방향에서의 치수) 를 더욱더 감소시킨다. 동일한 것을 위에 설명된 제 1 실시형태에 적용한다.
추가로, 위에 설명된 제 1 실시형태 또는 제 4 실시형태 각각 (및 위에 설명된 각각의 변형예들) 에서, X 가이드 (102) 가 2개의 베드 (12) 에 의해 하방으로부터 지지되었지만, 이것에 더하여, 베드들 (12) 의 수는 3개 이상일 수 있다. 이 경우에, 인접하는 베드들 (12) 사이에 배열된 보조 가이드 프레임 (103) 이 증가될 수 있다. 추가로, 기판 (P) 의 X-축 방향에서의 이동량이 작은 경우 (또는 기판 (P) 자체가 작은 경우), 베드 (12) 의 수는 하나일 수 있다. 추가로, 베드 (12) 의 형상에 관해서는, 오랫동안, Y-축 방향의 길이가 X-축 방향의 길이보다 길게 설정되었지만, 이러한 제한 없이 X-방향의 길이가 더 길게 설정될 수도 있다. 또한, 복수의 베드들이 X-축 및/또는 Y-축 방향으로 개별적으로 배치될 수 있다.
추가로, X 가이드 (102) 의 휘어짐이 무시할 정도로 작은 경우에는 보조 가이드 프레임 (103) 이 배치될 필요가 없다.
추가로, 위에 설명된 실시형태에서, 복수의 Y 리니어 가이드들 (71A) 이 한 쌍의 베드들 (12) 상에 고정되어 있고 X 가이드 (102) 가 그 위에서 Y-방향으로 Y 리니어 가이드 (71A) 를 따라 이동하고 있는 구성이 채용되지만, 이것 뿐만 아니라 예를 들어, 복수의 정적 기체 베어링들 또는 롤러들이 X 가이드 (102) 의 하부면 상에 제공될 수 있어, X 가이드 (102) 가 낮은 마찰력으로 베드들 (12) 상을 이동할 수 있다. 그러나, Y 가동자 (72A) 와 Y 고정자 (73) 사이에 일정한 거리를 유지하기 위해서는, 한 쌍의 베드들 (12) 에 대하여 X-축 방향으로 X 가이드 (102) 의 이동을 제한하는 어떤 종류의 디바이스를 갖는 것이 바람직하다. X-축 방향으로의 X 가이드 (102) 의 이동을 제한하는 디바이스에 대해서는, 예를 들어, 정적 기체 베어링 또는 기계적 단일축 가이드가 이용될 수 있다. 이러한 배치에 의해, 복수의 Y 리니어 가이드들 (71A) 을 서로 평행하게 위치시키는 위치 조정 동작이 필요하지 않으며, 이는 기판 스테이지 디바이스의 어셈블리를 쉽게 한다.
추가로, X 가이드 (102) 와 Y 슬라이더 (71B) 각각을 예를 들어, X 가이드 (102) 와 Y 슬라이더 (71B) 사이에서 최소 거리로 X-축 방향으로 이동가능하게 하는 디바이스 (클리어런스 디바이스) 가 제공될 수 있다. 이 경우에, 복수의 Y 리니어 가이드 (71A) 가 서로 평행하게 배치되지 않은 경우에도, X 가이드 (102) 는 복수의 Y 리니어 가이드 (71A) 상에서 Y-축 방향으로 평활하게 직진하여 진행할 수 있다. X 가이드 (102) 및 Y 슬라이더 (71B) 각각이 X-방향으로 이동가능하게 하는 디바이스로는, 예를 들어, 힌지 디바이스가 이용될 수 있다. 유사한 클리어런스 디바이스가 또한 다른 리니어 가이드 디바이스들에 제공될 수 있다. 추가로, 유사한 방식으로, 한 쌍의 X 빔들 (101) 및 Y 캐리지 (75) 가 X-축 방향으로 최소 거리로 상대 이동가능하게 하는 디바이스가 제공될 수 있다. 이 경우에, 한 쌍의 베이스 프레임들 (14) 이 콜리메이트되게 배치되지 않은 경우에도 한 쌍의 X 빔들 (101) 은 Y-축 방향으로 평활하게 직진하여 진행할 수 있다.
추가로, 도 21(A) 에 도시된 바와 같이, 위에 설명된 제 1 및 제 2 실시형태들에서는, XZ 단면에서 J자형 및 역J자형을 각각 갖는 한 쌍의 Y 캐리지 (83) 가 X 가이드 (102) 의 단부들 양쪽에 부착될 수 있으며, Y 가동자 (72A) 는 Y 캐리지 (83) 각각에 추가로 고정될 수 있다. 이 경우에, Y 고정자 (73)(도 1 및 도 8 을 참조) 가 갖는 자석 유닛과 Y 가동자 (72A) 가 갖는 코일 유닛 사이에 자기 인력이 베이스 프레임 (14) 상에서 동일하게 작용하며, 이는 베이스 프레임 (14) 의 경사를 방지한다. 추가로, X 가이드 (102) 를 구동시키는 추력도 또한 향상된다.
부가적으로, 위에 설명된 제 1 및 제 2 실시형태들에서, 복수의 리니어 모터들이 모두 가동 코일 방법을 이용한 모터들이지만, 이것 뿐만 아니라, 가동 자석 방법을 이용하는 모터들이 또한 이용될 수 있다. 추가로, 위에 설명된 제 2 실시형태 이외의 실시형태들에서, Y-축 방향으로 Y 캐리지 (75) 를 구동시키는데 이용된 구동 디바이스는 리니어 모터로 제한되지 않으며, 볼 스크류 타입 구동 디바이스, 벨트 타입 구동 디바이스 또는 랙 앤드 피니온 타입 구동 디바이스가 또한 이용될 수 있다.
추가로, 위의 제 1 및 제 2 실시형태에서, 베이스 프레임 (14) 에 고정된 Y 고정자 (73)(도 1 및 도 8 을 참조) 가 X 가이드 (102) 를 구동시키는데 이용된 Y 리니어 및 Y 조동 스테이지 (23Y) 를 구동시키는데 이용된 Y 리니어 모터에 의해 공동으로 이용되었지만, 각각의 Y 리니어 모터가 개별적으로 구성될 수 있다. 추가로, Y 조동 스테이지 (23Y) 를 구동시키는데 이용된 Y 리니어 모터의 Y 고정자가 보조 가이드 프레임 (103) 에 고정될 수 있고, Y 가동자는 보조 캐리지 (78) 에 부착될 수 있다.
추가로, 위에 설명된 제 1 및 제 2 실시형태들에서, 한 쌍의 X 빔들 (101) 의 X-방향으로의 단부들 양쪽이 기계적으로 예를 들어, 플레이트 (76) 에 의해 접속되었지만, 이것 뿐만 아니라, 예를 들어, 단부들이 X 빔 (101) 과 대략 동일한 횡단면을 갖는 부재에 의해 접속될 수 있다. 추가로, X 가이드 (102)(가이드 본체부 (102a)) 의 Z-축 치수는 한 쌍의 X 빔들 (101) 의 각각의 Z-축 치수보다 더 길 수 있다. 이 경우, 중량 소거 디바이스 (40) 의 Z-축 치수는 더 짧게 이루어질 수 있다.
추가로, 위에 설명된 제 1 및 제 2 실시형태들에서, 예를 들어, 2개의 (총 4 개의) Y 캐리지 (75) 가 Y 조동 스테이지 (23Y)의 +X 측 및 -X 측 각각에 제공되었지만, 이것 뿐만 아니라 예를 들어, 하나의 Y 캐리지 (75) 가 Y 조동 스테이지 (23Y) 의 +X 측 및 -X 측 각각에 제공될 수 있다. 이 경우에, Y 캐리지 (75) 의 길이가 플레이트 (76) 와 같은 경우, 플레이트 (76) 는 불필요하다. 부가적으로, 이 경우에 Y 캐리지에서는, X 가이드 (102) 의 X-축 방향으로의 양단부들에 부착된 Y 가동자 (72A) 가 삽입되는 노치가 형성된다.
추가로, 위에 설명된 실시형태들 각각에서는, 한 쌍의 X 빔들 (101) 이 기계적으로 접속되어 있지만, 이것 뿐만 아니라 한 쌍의 X 빔들 (101) 이 기계적으로 분리될 수 있다. 이 경우 역시, 각각의 한 쌍의 X 빔들 (101) 이 동기 제어될 수 있다.
추가로, 위에 설명된 제 4 실시형태에서, X 가이드 (102) 는 푸셔 디바이스 (108) 를 통하여 X 빔 (101) 에 대해 접촉 상태로 푸싱되었지만, 이것 뿐만 아니라, X 가이드 (102) 가 X 빔 (101) 에 비접촉 상태로 푸싱되는 구성이 채용될 수 있다. 예를 들어, 도 21(B) 에 도시된 바와 같이, 추력 타입 에어 베어링 (109)(에어 패드) 는 X 빔 (101) (또는 X 가이드 (102)) 에 부착되어야 하거나, X 가이드 (102) 는 베어링 면으로부터 불어내어지는 기체의 정압에 의해 비접촉 방식으로 푸싱되어야 한다. 또한, 도 21(C) 에 도시된 바와 같이, 영구 자석 (100a 및 100b)(한 쌍의 영구 자석들 (100)) 이 X 빔 (101) 및 X 가이드 (102) 에 각각 부착될 수 있어, 서로 대향하는 부분의 자극이 동일하게 되고 X 가이드 (102) 는 대향하는 자석 사이에서 발생하는 척력 (반발력) 에 의해 비접촉 방식으로 푸싱될 수 있게 된다. 이러한 한 쌍의 영구 자석들 (100) 을 이용하는 경우에, 압축 가스, 전기 등이 제공되지 않기 때문에, 디바이스의 구성이 간단하게 된다. 위에 설명된 복수의 (예를 들어, 2 개의) 추력 타입 에어 베어링들 (109) 및 한 쌍의 영구 자석들 (100) 양쪽은 +Y 측 상의 X 빔 (101) 및 X 가이드 (102) 와 -Y 측 상의 X 빔 (101) 과 X 가이드 (102) 사이에서 서로 X-축 방향으로 이격되어 제공되어야 한다.
- 제 5 실시형태
다음으로, 제 5 실시형태를 도 23 내지 도 28 을 참조로 설명한다.
제 5 실시형태에 관한 노광 장치에 있어서 기판 스테이지 디바이스 (PST) 대신에 기판 스테이지 디바이스 (PSTe) 가 제공되는 점을 제외하고는, 노광 장치는 제 1 실시형태의 노광 장치 (10) 와 유사하게 구성된다.
아래 설명은 기판 스테이지 디바이스 (PSTe) 상에 주로 초점을 맞춘다. 여기에서는 동일하거나 유사한 도면 부호들이 제1 실시형태에 관련된 노광 장치 (10) 에서와 동일하거나 유사한 컴포넌트들에 이용되며, 전반적인 설명은 간략화되거나 생략된다.
제 5 실시형태에 대한 노광 장치에서, 이전에 설명된 조동/미동 구성을 갖는 기판 스테이지 대신에, 도 23 및 도 24 에 도시된 바와 같이, 기판 스테이지 디바이스 (PSTe) 가 이용되며, 여기에는 길이 방향이 Y-축 방향에 있는, X-축 방향으로 이동하는 조이스트 (빔) 형상 X 스테이지 (STX) 및 기판 (플레이트)(P) 을 X 스테이지 (STX) 상에서 유지하고 Y-축 방향으로 이동시키는 Y 스테이지 (STY) 를 갖는 소위 갠트리 타입 2-축 스테이지 (기판 스테이지)(ST) 가 배치된다. 나타내지 않았지만, 기판 스테이지 디바이스 (PSTe) 는 이전에 설명된 기판 스테이지 디바이스 (PST) 에서와 같이 투영 광학계 (PL)(도 23 및 도 24 에는 나타내지 않음, 도 1 을 참조) 하부에 (-Z 측 상에) 위치된다.
기판 스테이지 디바이스 (PSTe) 에는 기판 스테이지 (ST), 및 기판 스테이지 (ST) 를 구동시키는 기판 스테이지 구동 시스템 (PSD)(도 23 및 도 24 에는 나타내지 않음, 도 25 을 참조) 이 배치되어 있다. 도 24 및 도 25 에 도시된 바와 같이, 기판 스테이지 구동 시스템 (PSD) 에는 X 스테이지 (STX) 를 X-축 방향으로 구동시키는 한 쌍의 X-축 구동 유닛들 (XD1 및 XD2) 및 X 스테이지 (STX) 상에서 Y-축 방향으로 Y 스테이지 (STY) 를 구동시키는 Y-축 구동 유닛 (YD) 이 배치되어 있다. 기판 (P) 을 유지하는 Y 스테이지 (STY) 는 소정의 스트로크로 X-축 방향으로 및 Y-축 방향으로 기판 스테이지 구동 시스템 (PSD) 에 의해 구동된다.
구체적으로, 도 23 및 도 24 에 도시된 바와 같이, 기판 스테이지 디바이스 (PSTe) 에는, 노광 장치가 배치되는 클린룸에서의 플로어 면 (F) 상에서 XY 2 차원 방향으로 측면을 따라 배치되는 총 6 개의 레그부 (61a 내지 61f), 각각 3 개의 레그부들 (61a 내지 61c 및 61d 내지 61f) 에 의해 지지되는 2개의 베이스 블록 (62a 및 62b), 2개의 베이스 블록들 (62a 및 62b) 에 각각 제공되는 한 쌍의 (2개의) X-축 구동 유닛들 (XD1 및 XD2), 2개의 X-축 구동 유닛들 (XD1 및 XD2) 에 의해 X-축 방향으로 구동되는 X 스테이지 (STX), X 스테이지 (STX) 상에 제공되는 Y-축 구동 유닛 (YD) 및 Y-축 구동 유닛 (YD) 에 의해 Y-축 방향으로 구동되는 Y 스테이지 (STY) 등이 배치된다.
도 23 에 도시된 바와 같이, 레그부들 (61a 내지 61c) 은 X-축 방향으로 소정의 거리에 배치된다. 이와 유사하게, 레그부들 (61d 내지 61f) 은 각각의 레그부들 (61a 내지 61c) 의 +Y 측 상에서 (도 23 에서의 지면의 깊이 방향으로) X-축 방향으로 소정의 거리에 각각 위치된다. 레그부들 (61a 내지 61f) 의 하부 섹션 각각에는, 각각 4 개의 조정 툴들 (61a0 내지 61f0) 이 제공된다. 도 23 및 도 24 로부터 알 수 있는 바와 같이, 예를 들어, 레그부 (61b) 에는, 각각 2개의 조정 툴 (61b0) 이 ±Y 측 면 상의 하부 섹션에 제공된다.
레그부들 (61a 내지 61c 및 61d 내지 61f) 은 Y-축 방향으로 각각 소정의 거리로 서로 평행하게 위치되는 베이스 블록 (62a 및 62b) 을 지지하며, X-축 방향은 길이 방향으로서 역할을 한다. 베이스 블록 (62a 및 62b) 은 예를 들어, 레벨을 이용하여 레그부 (61a 내지 61f) 각각에 제공되는 조정 툴 (61a0 내지 61f0) 에 의해 적절하게 조정됨으로써 지구의 축 (중력 방향) 과 직교하는 평면과 평행하게 또한 플로어 면 (F) 로부터 동일한 높이에서 지지된다.
도 24 에 도시된 바와 같이, X-축 구동 유닛들 (XD1 및 XD2) 은 베이스 블록 (62a 및 62b) 에 각각 제공된다. X-축 구동 유닛들 (XD1 및 XD2) 은 X 스테이지 (STX) 의 -Y 단부 및 +Y 단부를 각각 하방으로부터 지지하며 X 스테이지 (STX) 를 X-축 방향으로 구동시킨다.
도 23 및 도 24 에 도시된 바와 같이, (-Y 측 상의) X-축 구동 유닛 (XD1) 중 하나는 복수의 고정 부재 (63) 및 하나의 가동 부재 (84), X-축 방향으로 구동력을 발생시키는 한 쌍의 리니어 모터들 (XDM1 및 XDM2), X-축 방향 이외의 방향들에서 X 스테이지 (STX) 의 이동을 제한하는 한 쌍의 가이드 디바이스들 (XG1 및 XG2), 및 고정 부재 (63)(베이스 블록 (62a)) 에 대해 X-축 방향에서의 가동 부재 (X 스테이지 (STX)) 의 위치를 계측하는 리니어 인코더 (EX1) (도 25 를 참조) 를 포함한다.
도 23 및 도 24 에 도시된 바와 같이, 베이스 블록 (62a)의 ± Y 측 상의 에지부에서는, 복수의 (본 실시형태에서 각각 10개의) 고정 부재 (63) 가 X-축 방향으로 측방향으로 따라 각각 고정된다. 부가적으로, 명료화를 위하여, 도 23 에는, -Y 측 상의 (후술할 고정자 (XD12) 를 포함하는) 복수의 고정 부재 (63) 의 일부분은 나타내지 않거나 부분 절단도로 도시된다. 각각의 고정 부재 (63) 는 -Z 에지부가 체결부인 고정부 (볼트)(630) 를 이용하여 베이스 블록 (62a) 의 측면에 고정된다. 이 경우에, 각각의 고정 부재 (63) 의 내측면은 도 26 에 도시된 바와 같이, XZ 평면에 대해 각도 π/2-θ 만큼 내측으로 경사진다 (XY 평면에 대해 소정 각도를 형성한다). 그 결과, 베이스 블록 (62a) 과 고정 부재 (63) 의 조합인 부재의 YZ 단면 형상은 대략 U자형이다 (그러나, 한 쌍의 대향면들 사이의 거리는 -Z 측보다 +Z 측 (개구부측) 상에서 더 작다).
도 24 에 도시된 바와 같이, 가동 부재 (84) 는 2등변 사다리꼴 형상의 YZ 단면을 갖는 각주형 부재로 구성되며, 그 상부면과 하부면이 수평면이고 (XY 평면에 평행하고) 길이 방향이 이동가능 방향 (X-축 방향) 이도록 위치된다. 가동 부재 (84) 는 직사각형 YZ 단면을 갖고 가동 부재 (84) 의 상부면에 고정된 라이서 (라이징) 블록 (85) 을 통하여 고정부 (볼트)(660) 에 의해 -Y 에지부 근방에서 X 스테이지 (STX) 의 하부면 (-Z 면) 에 고정된 정지 플레이트 (66) 에 부착된다.
가동 부재 (84) 는 베이스 블록 (62a) 및 고정 부재 (63) 에 의해 형성된 공간에 배치된다. 이 경우에, 가동 부재 (84) 의 Y 측 면은 XZ 평면에 대해 각도 π/2-θ 만큼 경사진다 (XY 평면에 대해 소정 각도 θ 를 형성한다). 즉, 가동 부재 (84) 의 +Y 측 상의 면은 +Y 측 상에서의 고정 부재 (63) 의 -Y 측 상의 면과 소정의 거리로 평행하고 대향하고, 가동 부재 (84) 의 -Y 측 상의 면은 -Y 측 상에서의 고정 부재 (63) 의 +Y 측 상의 면과 소정의 거리로 평행하게 대향한다. 가동 부재 (84) 는 그 중량을 감소시키고 중공 구조를 갖는다. 부가적으로, 가동 부재 (84) 의 ±X 단부들은 반드시 평행할 필요가 있는 것은 아니다. 추가로, YZ 단면은 반드시 사다리꼴 형상일 필요가 있는 것은 아니다. 추가로, 후술할 가동자들 (XD11 및 (XD21) 이 고정된 면이 XZ 평면 (Z-축) 에 대해 각도 π/2-θ 로 경사져 형상화되면, 가동 부재 (84) 의 모서리들은 둥글게 처리될 수 있다.
도 24 에 도시된 바와 같이, 리니어 모터 (XDM1) 는 가동자 (XD11) 및 고정자 (XD12) 로 구성되고 리니어 모터 (XDM2) 는 가동자 (XD21) 및 고정자 (XD22) 로 구성된다.
도 24 에 도시된 바와 같이, 위에서 설명한 한 쌍의 고정자들 (XD12 및 (XD22) 은 ±Y 측에서 고정 부재 (63) 의 내측면에 각각 고정되고, 도 23 에 도시된 바와 같이 X-축 방향으로 연장되어 제공된다 (도 23 에는 고정자 (XD12) 를 나타내지 않음). 부가적으로, 도 23 에 도시된 바와 같이, 고정자들 (XD12 및 (XD22) (고정자 (XD12) 은 도 23 에 나타내지 않음) 은 +X 측 및 -X 측에서 최외각에 위치된 고정 부재 (63) 에 고정되지 않는다. 위에 설명된 한 쌍의 가동자들 (XDll 및 (XD21) 은 가동 부재 (84) 의 Y 측의 양쪽 측면들에 각각 고정되고 가동자들 (XDll 및 (XD21) 은 양쪽 측면들이 향하는 고정 부재 (63) 에 고정된 고정자들 (XD12 및 (XD22) 및 각도 θ 가 이루는 방향으로 약간의 갭을 갖고 Z-축 (XZ 평면) 에 대향한다.
추가로, 나타내지 않았지만, 가동자들 (XDll 및 (XD21) 각각의 내부에는, (코어 (철심) 주변에 각각 감겨진 복수의 코일들을 포함하는) 복수의 코일 유닛들이 X-축 방향으로 배열된다. 각각의 고정자들 (XD12 및 (XD22) 내부에는, 복수의 자석 유닛들 (각각은 복수의 영구 자석을 포함함) 이 X-축 방향으로 배열된다. 제 5 실시형태에서, 가동자 (XDll) 와 고정자 (XD12) 는 가동 코일 타입의 리니어 모터 (XDM1) 를 구성하고 가동자 (XD21) 와 고정자 (XD22) 는 가동 코일 타입 리니어 모터 (XDM2) 를 구성한다.
도 23 및 도 24 에 도시된 바와 같이, 가이드 디바이스 (XG1) 는 X-축 리니어 가이드 (레일) XGR1 및 2개의 슬라이더들 (XGS1) 을 포함한다. 이와 유사하게, 가이드 디바이스 (XG2) 는 X-축 리니어 가이드 (레일) (XGR2) 및 2개의 슬라이더들 (XGS2) 을 포함한다.
구체적으로, 소정의 깊이의 그루브가 베이스 블록 (62a) 의 상부면에 X-축 방향으로 연장되어 제공되고 ±Y 측에 실질적으로 동일한 거리에서 이격된 위치에 그루브 단면의 내부 바닥면의 Y-축 방향에서의 중심으로부터, X-축 방향으로 연장된 X-축 리니어 가이드들 (XGRl 및 XGR2) 이 서로 평행하게 고정된다. 각각의 2개의 슬라이더들 (XGS1 및 XGS2) 은 X-축 리니어 가이드들 (XGRl 및 XGR2) 을 각각 대향하는 위치에서 가동 부재 (84) 의 하부면에 고정된다. 이 경우에, 슬라이더들 (XGS1 및 XGS2) 은 역U자형 단면을 갖지만, -Y 측의 2개의 슬라이더들 (XGS1) 은 X-축 리니어 가이드 (XGRl) 와 맞물려 있고, +Y 측의 2개의 슬라이더들 (XGS2) 은 X-축 리니어 가이드들 (XGR2) 과 맞물려 있다. X-축 리니어 가이드들 (XGRl 및 XGR2) 각각의 ±X 단부들의 근방에는, 도 23 에 도시된 바와 같이, 정지 디바이스들 (88 및 89) 이 X 스테이지 (STX) 의 과잉주행을 방지하도록 제공된다.
도 24 에 도시된 바와 같이, 리니어 인코더 (EX1) 는 헤드 (EXhl) 및 스케일 (EXsl) 을 포함한다. 스케일 (EXsl) 의 표면에는, 주기 방향은 X-축 방향인 반사 회절 격자가 형성되며 베이스 블록 (62a) 의 그루브의 내부 바닥면의 Y-축 방향의 중심에서 X-축 리니어 가이드들 (XGRl 및 XGR2) 과 평행하게 연장되어 제공된다. 헤드 (EXhl) 는 가동 부재 (84) 의 하부면 (또는 +X 측 (또는 -X 측) 상의 측면) 에 제공된다. 헤드 (EXhl) 는 X-축 방향으로의 가동 부재 (84) (X 스테이지 (STX)) 의 이동 스트로크 내에서 스케일 (EXsl) 과 대향하고, 스케일 (EXsl) 상에 계측 광을 조사하고, 스케일 (EXsl) 로부터의 반사 회절광을 수광함으로써 베이스 블록 (62a) 에 대한 가동 부재 (84) 의 X-축 방향 (X 스테이지 (STX) 의 -Y 단부) 에서의 위치 정보를 계측한다. 계측 결과들은 주제어기 (50) (도 25 를 참조) 에 전송된다.
다른 (+Y 측 상의) X-축 구동 유닛 (XD2) 은 위에 설명된 X-축 구동 유닛 (XD1) 과 거의 동일하게 구성된다. 그러나, X-축 구동 유닛 (XD2) 에 포함된 가동 부재 (84) 는 X 스테이지 (STX) 의 +Y 단부 근방의 하부면 (-Z 측) 에서 고정부 (660) 를 이용하여 라이서 (라이싱) 블록 (85) 대신에 제공된 평행 플레이트 스트링 (86) 을 통하여 정지 플레이트 (66) 에 부착된다. 평행 플레이트 스트링 (86) 은 길이 방향이 XZ 평면과 평행한 X-축 방향에 있는 Y-축 방향과 이격된 소정의 거리에 배치된 한 쌍의 플레이트 스프링들에 의해 구성된다. 평행 플레이트 스트링 (86) 은 Y-축 방향으로 소정의 스트로크로 정지 플레이트 (66) 및 가동 부재 (84) 의 미세한 상대 이동을 허용한다. 따라서, 베이스 블록 (62a) 과 베이스 블록 (62b) 사이에 평행 관계가 저감한 경우에도, (슬라이더 (XGS3) 및 X-축 리니어 가이드 (레일) (XGR3) 에 의해 구성된) 후술할 가이드 디바이스 (XG3) 에 대한 하중이 평행 플레이트 스트링 (86) 의 동작에 의해 감소된다.
추가로, 고정 부재 (63) 의 상부면에는, 위에서 설명한 바와 같이 정지 플레이트 (66) 및 가동 부재 (84) 의 상대 이동이 Y 축 방향으로 소정의 스트로크로 미세하게 발생시키는 평행 플레이트 스트링 (86) 의 왜곡을 허용하며 상부면의 개구부를 커버하는 커버 (87) 가 부착된다. 이와 유사하게, 이전에 설명된 X-축 구동 유닛 (XD1) 측 상의 고정 부재 (63) 의 상부면에는, 평행 플레이트 스트링 (86) 의 왜곡으로 인하여 발생하는 Y-축 방향으로의 라이서 블록 (85) 의 이동을 허용하고, 또한 상부면의 개구부를 커버하는 커버 (87) 가 부착된다. 이들 커버 (87) 에 의해, X-축 구동 유닛들 (XD2 및 XD1) 이 가진 한 쌍의 가동자들 (XD11 및 XD21) 내부의 코일 유닛에 의해 발생된 열의 X-축 구동 유닛들 (XD2 및 XD1) 의 외부로의 확산을 방지할 수 있다.
X-축 구동 유닛 (XD2) 에서는, 도 24 에 도시된 바와 같이, 오직 하나의 가이드 디바이스 (XG3) 이 제공되며, 가이드 디바이스 (XG3) 는 가이드 디바이스들 (XG1 및 XG2) 에서와 같이, 하나의 X-축 리니어 가이드 (XGR3) 와 X-축 리니어 가이드와 맞물리는 2개의 슬라이더들 (XGS3) 로 구성된다. X-축 구동 유닛 (XD2) 에서는, 앞에 설명된 리니어 인코더 (EX1) 에서와 같이 헤드 (EXh2) 및 스케일 (EXs2) 로 구성된 리니어 인코더 (EX2) 가 제공된다. 리니어 인코더 (EX2) 는 베이스 블록 (62b) 에 대한 가동 부재 (84) 의 X-축 방향으로의 위치 정보를 계측한다. 계측 결과는 주제어기 (50) 로 전송된다 (도 25 를 참조).
또한, X-축 구동 유닛들 (XD1 및 XD2) 각각은 도 23 에 도시된 바와 같이 -X 측의 에지부에서 및 +X 측의 에지부에서 팬 (70A) 및 팬 (70B) 을 갖는다. 팬 (70A) 은 내부 공간 (베이스 블록 (62a 또는 62b) 과 X-축 구동 유닛의 한 쌍의 고정 부재 (63) 사이의 공간) 으로 외부 공기 (에어) 를 흡기하는 흡기 팬이고 팬 (70B) 은 X-축 구동 유닛의 내부 공간을 통과하는 공기를 외부로 배출하는 배기팬이다. 이들 팬 (70A 및 70B) 에 의해, X-축 구동 유닛들 (XD1 및 XD2) 각각의 내부 공간에 제공되는 한 쌍의 가동자들 (XD11 및 XD21) 내부의 코일 유닛은 효과적으로 냉각될 수 있다.
이 경우에, 상부에서 지지되는 X 스테이지 (STX) 및 Y 스테이지 (STY) 의 하중 (및 하중의 이동을 수반하는 관성력) 등은 X-축 구동 유닛들 (XD1 및 XD2) 에 인가된다. 추가로, X-축 구동 유닛들 (XD1 및 XD2) 에 포함된 리니어 모터들 (XDM1 및 XDM2) 에서는, 구동력의 수배인 자기 인력이 각각의 가동자들과 고정자들 사이에서 발생된다. 이 경우에, 고정자에 대해 가동자에 작용하는 자기 인력은 가동 부재 (84) 에 대한 부력 (반중력 방향에서의 힘) 으로서 작용한다. X-축 구동 유닛들 (XD1 및 (XD2) 은 자기 인력 (부력) 을 이용하여 위에 설명된 하중을 실질적으로 소거하고 가이드 디바이스들 (XG1 내지 XG3) 에 큰 하중 (및 관성력) 이 인가됨이 없이 X 스테이지 (STX) 를 지지하여 구동시킨다. 부가적으로, X 스테이지 (STX) 와 같은 하중과 리니어 모터들 (XDM1 및 XDM2) 로부터의 자기 인력 (부력) 사이의 X-축 구동 유닛 (XD1 및 XD2) 의 오프셋 (밸런스) 은 후에 자세히 설명한다.
X 스테이지 (STX)에는, 도 23 에 도시된 바와 같이, Y 스테이지 (STY) 가 Y-축 구동 유닛 (YD) 의 일부를 구성하는 가이드 디바이스 (YG) 를 통하여 지지된다. 기판 (P) 은 Y 스테이지 (STY) 에 유지된다.
도 23 에 도시된 바와 같이, Y-축 구동 유닛 (YD) 은 Y-축 방향으로 구동력을 발생시키는 리니어 모터 (YDM), Y-축 방향 이외의 방향으로의 Y 스테이지 (STY) 의 이동을 제한하는 가이드 디바이스 (YG) 및 X 스테이지 (STX) 에 대한 Y-축 방향으로의 Y 스테이지 (STY) 의 위치를 계측하는 리니어 인코더 (EY)(도 25 를 참조) 를 포함한다.
리니어 모터 모터 (YDM) 는 도 23 에 도시된 바와 같이, 가동자 (YD1) 와 고정자 (YD2)를 포함한다. 고정자 (YD2) 는 X 스테이지 (STX) 의 상부면에서의 X-축 방향의 중심에서 Y-축 방향으로 연장되어 제공된다. 가동자 (YD1) 는 고정자 (YD2) 와 Z-축 방향에 대향하여 Y 스테이지 (STY) 의 바닥면에서의 X-축 방향의 중심에 고정된다.
가이드 디바이스 (YG) 는 한 쌍의 Y-축 리니어 가이드들 (레일들) (YGR) 과 4 개의 슬라이더들 (YGS)(도 23 에 부분적으로 나타내지 않음) 을 포함한다. 각각의 한 쌍의 Y 리니어 가이드들 (YGR) 은 X 스테이지 (STX) 의 상부면에서 -X 측과 +X 측으로의 에지부의 근방에서 서로 평행하게 Y-축 방향으로 연장되어 제공된다. 4개의 슬라이더들 (YGS) 은 Y 스테이지 (STY) 의 하부면에서의 4 개의 모서리 근방에 각각 고정된다. 이 경우, 4개의 슬라이더들 (YGS) 은 역U자형인 XZ 단면을 가지며, 4개의 슬라이더들 중에서 -X 측에 위치된 2개의 슬라이더들 (YGS) 은 X 스테이지 (STX) 의 -X 측에서 Y-축 리니어 가이드 (YGR) 와 맞물리며, +X 측에 위치된 2개의 슬라이더들 (YGS) 은 X 스테이지 (STX) 의 +X 측에서 Y-축 리니어 가이드 (YGR) 와 맞물린다 (도 24 를 참조).
리니어 인코더 (EY)(도 25 를 참조) 는 헤드 및 스케일로 구성된다. 스케일 (나타내지 않음) 은 주기 방향이 Y-축 방향에 있는, 표면에 형성된 반사 회절 격자를 가지며, X 스테이지 (STX) 상에서 Y-축 리니어 가이드 (YGR) 에 평행하게 연장되어 제공된다. 헤드 (나타내지 않음) 는 Y 스테이지 (STY) 의 하부면에 (또는 +Y 측 (또는 -Y 측) 의 측면에) 제공된다. 헤드는 Y 스테이지 (STY) 의 Y 축 방향에서의 이동 스트로크 내에서 스케일과 대향하며 스케일 상에 계측광을 조사하며, 스케일로부터의 반사 회절광을 수광함으로써 X 스테이지 (STX) 에 대한 Y 스테이지 (STY) 의 Y-축 방향에서의 위치 정보를 계측한다. 계측 결과는 주제어기 (50) 에 전송된다 (도 25 를 참조).
(요잉 (θz 방향에서의 회전 (θz)) 을 포함하는) XY 평면에서의 기판 스테이지 (ST)(Y 스테이지 (STY)) 의 위치 정보는 위에 설명된 X-축 구동 유닛들 (XD1 및 XD2) 각각에 포함된 리니어 인코더들 (EXl 및 EX2) 및 Y-축 구동 유닛 (YD) 에 포함된 리니어 인코더 (EY) 로 구성된 인코더 시스템 (20)(도 25 를 참조) 에 의해 지속적으로 계측된다.
추가로, 인코더 시스템 (20) 과는 독립적으로, 기판 간섭계 시스템 (92) 은 Y 스테이지 (STY) 에 제공된 (또는 형성된) 반사면 (나타내지 않음) 을 통하여 Y 스테이지 (STY) (기판 스테이지 (ST)) 의 XY 평면에서의 위치 정보 (θz 를 포함) 및 Z-축에 대한 경사량 (피칭 (θx 방향에서의 회전량) 및 롤링 (θy 방향에서의 회전량)) 에 대한 정보를 계측한다. 기판 간섭계 시스템 (92) 의 계측 결과들은 주제어기 (50) (도 25 를 참조) 에 제공된다.
주제어기 (50) 는 인코더 시스템 (20) 및/또는 기판 간섭계 시스템 (92) 의 계측 결과들에 기초하여, 기판 스테이지 구동 시스템 (PSD)(도 25 를 참조) 을 통하여 또는 보다 정확하게 말하면 X-축 구동 유닛들 (XDl, XD2) 및 Y-축 구동 유닛 (YD) 의 일부를 각각 구성하는 리니어 모터들 (XDM1, XDM2, 및 YDM) 을 통하여 기판 스테이지 (ST)(Y 스테이지 (STY) 및 X 스테이지 (STX)) 를 구동 및 제어한다.
도 25 는 제 5 실시형태에 대한 노광 장치의 제어 시스템을 중심적으로 구성하고 각각의 부분에 대한 전체적인 제어를 갖는 주제어기 (50) 의 입력/출력 관계를 보여주는 블록도이다. 주제어기 (50) 는 워크스테이션 (또는 마이크로컴퓨터) 등을 포함하며, 노광 장치의 각각의 부분에 대한 전체적인 제어를 갖는다.
다음으로, X 스테이지 (STX) 와 같은 하중과 위에 설명된 리니어 모터들 (XDM1 및 XDM2) 로부터의 자기 인력 (부력) 사이의 X-축 구동 유닛 (XD1 (XD2)) 에서의 밸런스를 설명한다. 부가적으로, 위에 설명된 부력과 하중의 밸런스는 X-축 구동 유닛 (XD1) 과 X-축 구동 유닛 (XD2) 에서 동일하기 때문에, 아래 설명에서는, X-축 구동 유닛 (XD1) 이 설명된다.
도 26 에 도시된 바와 같이, X 스테이지 (STX)(도 24 를 참조) 가 정지된 상태에서는, X 스테이지 (STX), Y 스테이지 (STY) 등의 전체 중량의 반인 하중 (W) 은 X-축 구동 유닛 (XDl) 의 가동 부재 (84) 상에서 수직 방향으로 하방향 (아웃라인 화살표로 나타낸 방향) 으로 작용한다. 동시에, 가동 부재 (84) 에 대해, 리니어 모터 (XDM1) 를 구성하는 가동자 (XD11) 와 고정자 (XD12) 사이에서 발생된 자기 인력 (Fl) 은 Z-축에 대해 각도 θ 를 형성하는 방향으로 작용하고, 리니어 모터 (XDM2) 를 구성하는 가동자 (XD21) 및 고정자 (XD21) 사이에서 발생된 자기 인력 (F2) 은 Z-축에 대해 각도 -θ를 형성하는 방향으로 작용한다. 부가적으로, 예를 들어, Y 스테이지 (STY) 가 이동가능 범위의 중심에 위치된 경우, X 스테이지 (STX) 의 전체 중량의 반인 하중 (W) 은 X-축 구동 유닛 (XD1) 및 X-축 구동 유닛 (XD2) 의 가동 부재 (84) 상에 대략 동일하게 작용하며, 또는 보다 정확하게 말하면, 가동 부재 (84) 에 작용하는 수직 방향의 하향 방향으로의 하중은 Y 스테이지 (STY) 의 위치에 따라 변화한다.
이하, 리니어 모터들 (XDM1 및 XDM2) 각각에서 발생된 자기 인력 (Fl 및 F2) 이 서로 동일하다 (즉, F1=F2=F) 고 가정한다. 그 후, 리니어 모터들 (XDM1 및 XDM2) 에 의한 자기 인력 (Fl 및 F2) 의 수직 방향 성분의 결과적인 힘 P=Fzl+Fz2 (= 2Fcosθ) 은 상향 수직 방향 (검은 화살표로 나타낸 방향) 으로 가동 부재 (84) 에 작용한다. 각도 θ 는 결과적인 힘 (P) 이 하중 (W) 과 대략 동일하게 되도록 설정된다. 따라서, 하중 (W) 보다 훨씬 작은 하중 (잔류하는 힘)|W-P| 이 가이드 디바이스들 (XGl 및 XG2) 상에 작용한다. 부가적으로, 수평 방향 (Y-축 방향) 으로는, 자기 인력 (Fl 및 F2) 의 수평 방향 성분들 (Fyl 및 Fy2) 이 소거되고, 결과적인 힘이 가동 부재 (84) 에 작용하지 않는다 (무효의 결과 힘이 작용한다). 부가적으로, 고정 부재 (63) 와 가동 부재 (84) 의 상대 이동은 가이드 디바이스들 (XGl 및 XG2) 에 의해 Z-축 방향 (+Z 방향 및 -Z 방향) 으로 제한되기 때문에, 위에 설명된 결과적인 힘 (P) 와 하중 (W) 사이의 관계는 P<W, 또는 P>W 일 수 있다.
위에 설명된 X-축 구동 유닛 (XD1 (XD2)) 에서, 가이드 디바이스들 (XGl 및 XG2) 의 하중 용량에 따라 서로 대향하는 가동 부재 (84) 와 고정 부재 (63) 의 측면들의 경사도 (경사각 θ) 를 적절하게 설정함으로써, 수직 방향으로 작용하는 하중 (W) 은 리니어 모터들 (XDM1 및 XDM2) 의 자기 인력 (Fl 및 F2) 을 이용하여 수직 방향에서의 힘을 가동 부재 (84) 에 제공함이 없이 소거될 수 있다.
한편, Z-축에 대해 θ 방향으로 리니어 모터 (XDMl) 에 의해 발생된 자기 인력 (-F1) 은 베이스 블록 (62a) 의 -Y 측 에 고정된 고정 부재 (63) 상에 작용한다. 이 인력은 고정 부재 (63) 에 대한 전단력 및 휨 모멘트를 제공한다. 이와 유사하게, Z-축에 대해 -θ 방향으로 리니어 모터 (XDM2) 에 의해 발생된 자기 인력 (-F2) 은 베이스 블록 (62a) 의 +Y 측에 고정된 고정 부재 (63) 에 작용한다. 이 인력은 고정 부재 (63) 에 전단력 및 힘 모멘트를 제공한다. 따라서, 양쪽 고정 부재들 (63) 은 베이스 블록 (62a) 과의 고정 단부로 내측으로 휘게 되고 그 결과, 서로 대향하는 고정 부재 (63) 와 가동 부재 (84) 의 양쪽 면들 사이의 갭의 크기가 변할 수 있다.
고정 부재 (63) 의 휨으로 인한 갭의 크기 변동은 고정 부재 (63) 의 두께 (Y-축 방향에서의 폭) 을 최적화하여 억제될 수 있다.
예를 들어, X 스테이지 (STX) 의 구동력 (추력) 이 작고 자기 인력 (Fl 및 F2) 에 대한 하중 (W)(보다 정확히 말하면, 수직 상방의 결과적인 힘 P=2Fcosθ) 이 커진 (W>P) 경우, 경사각 (θ) 은 작아지게 된다. 이는 결과적인 힘 (P), 즉, 가동 부재 (84) 에 인가되는 부력을 증가시키며, 이에 의해 가이드 디바이스들 (XG1 및 XG2) 에 작용하는 하중 (잔류하는 힘)(|W-P|) 을 감소시킨다. 이 경우에, 자기 인력이 작기 때문에, 고정 부재 (63) 에 작용하는 전단력 및 휨 모멘트도 또한 작아지게 된다. 따라서, 고정 부재 (63) 의 두께가 작게 설정될 수 있다.
이와 반대로, X 스테이지 (STX) 의 구동력 (추력) 이 커지고 자기 인력 (Fl 및 F2) 에 대한 하중 (W)(수직 상방의 결과적인 힘 P=2Fcosθ) 이 작은 (W<P) 경우, 경사각 (θ) 은 크게 설정된다. 이는 결과적인 힘 (P) 과 하중 (W) 을 밸런싱시킨다. 이 경우에, 자기 인력이 큰 경사각 (θ) 에 대해 커지기 때문에, 고정 부재 (63) 에 작용하는 전단력 및 휨 모멘트가 커진다. 따라서, 고정 부재 (63) 의 두께가 커질 필요가 있다.
다음으로, 고정 부재 (63) 의 두께 (Y-축 방향으로의 폭)(h) 를 얻는 방법을 도 27 을 참조로 설명한다. 도 27 에 도시된 바와 같이, 가동자들 (XDll 및 XD21) 및 고정자들 (XD12 및 XD22) 의 폭은 s(Y-축 방향에서의 투영 길이 a = scosθ) 로서 표현되고, 서로 대향하는 고정 부재 (63) 와 가동 부재 (84) 의 측면들 사이의 갭의 크기는 c (Y-축 방향으로의 투영 길이 d = csinθ) 로 표현되며, 고정 부재 (63) 의 X-축 방향의 길이는 b 로 표현되며, 고정 부재 (63) 의 고정 단부로부터 내측면의 중심 (고정자들 (XD12 및 XD22) 의 중심) 까지의 높이 (Z-축 방향에서의 거리) 는 L =(s/2) sinθ + α로서 표현된다. 그러나, α 는 허용가능 치수이다. 추가로, 자기 인력은 Fl = F2 = F이며, 즉, 가동 부재 (84) 에 작용하는 부력은 P = 2(Fcosθ) 으로 나타난다. 고정 부재 (63) 의 영률 (길이 방향 탄성률) 및 플렉셔는 각각 E 와 w 로 표현되며 고정 부재 (63) 의 두께 (h) 는 단순 캔틸레버에 정규의 힘이 작용하는 경우 굴곡의 관련식을 이용하여 다음 식 (1) 에서와 같이 얻어질 수 있다.
Figure pat00001
...(1)
부가적으로, X-축 구동 유닛 (XD1) 의 크기를 감소시키기 위해 (특히, X-축 구동 유닛 (XDl) 의 Y-축 방향에서의 폭 치수를 단축시키기 위해), a+d+h 가 작게 되도록 경도각 θ 이 설정되어야 한다.
그러나, 이전에 설명된 바와 같이, 고정 부재 (63) 와 가동 부재 (84) 사이에는, 가동 부재 (84) 의 직진성 에러 (Y 이행 에러 및 Z 이행 에러) 및 회전/경사 에러, 및 Y 스테이지 (STY) 의 이동에 수반하는 반발력 등을 억제하도록 가이드 디바이스들 (XG1 및 XG2) 이 제공된다. 따라서, 가동 부재 (84) 에 인가된 하중은 리니어 모터들 (XDM1 및 XDM2) 로부터의 부력 (P) 만을 완전히 소거할 필요가 있는 것은 아니다.
예를 들어, s = 100 mm, b = 500 mm, c = 50 mm, E = 16000 kgf/mm2, α = 100 mm, F = 2000 kgf, w = 0.1 mm, 및 W = 800 kg 인 경우, a, d, h, a+d+h, 및 부력 (P (= 2Fcosθ)) 사이의 관계는 아래 표 1 에 기재된 바와 같이 얻어질 수 있다.
Figure pat00002
위의 표 1 로부터, 각도 θ 는 θ = 70 - 85 도로 설정되어야 한다. 즉, 하중 (W) = 800kgf, 부력 (P) = 1368.1 내지 348.6 kgf 에 대해, 가이드 디바이스들 (XG1 및 XG2) 에 작용하는 잔류하는 힘은 -568.1 내지 +451.4 kgf 이며, 이는 하중 (W) 을 실질적으로 소거할 수 있다. 추가로, 잔류하는 힘이 매우 작게 조정될 수 있기 때문에, 가이드 디바이스들 (XG1 및 XG2) 의 크기는 감소될 수 있다. 이는 X-축 리니어 가이드들과, 가이드 디바이스들 (XG1 및 XG2) 을 구성하는 슬라이더들 사이의 마찰 저항을 감소시킨다. 즉, 가동 부재 (84)(X 스테이지 (STX)) 를 구동시키는데 필요한 추력은 작게 되며, 이는 예를 들어, 가동 부재 (84) 로 하여금 수동으로 이동되게 하고 또한, X 스테이지 (STX) 의 메인터넌스와 같은 작업 효율을 향상시킬 수 있다. 추가로, 경사각 θ 을 크게 설정함으로써, 고정 부재 (63) 즉, X-축 구동 유닛 (XD1) 의 크기를 감소시킬 수 있다.
추가로, 위에 설명된 구성을 갖는 X-축 구동 유닛들 (XD1 및 XD2) 에서, 가동자들 (XD11 및 XD21) 과 고정자들 (XD12 및 XD22) 사이의 갭은 스페이서들과 같은 조정 플레이트 등을 이용함이 없이 쉽게 조정될 수 있다. 조정 절차를 도 28 에 기초하여 아래 설명한다. 먼저, 조정시, 작업자는 적절한 체결부를 이용하여 가동 부재 (84) 를 베이스 블록 (62a) 에 고정시킨다. 다음으로, 작업자는 가동 부재 (84) 의 측면들의 양쪽에, 가동자들 (XD11 및 XD21) 보다 적절한 갭량만큼 더 큰 두께를 갖는 비자성 재료 블록 (69) 을 부착한다. 다음으로, 고정 부재 (63) 의 내측면에 고정된 고정자들 (XD12 및 XD22) 이 비자성 재료 블록 (69) 과 접촉하는 경우, 작업자는 체결부 (볼트)(630) 를 이용하여 고정 부재 (63) 를 베이스 블록 (62a) 에 고정시킨다. 이 경우에, 고정면 (XZ 평면에 평행한 면) 이 고정 부재 (63) 의 내측면 (Z-축에 대해 각도 ±θ 만큼 경사진 면) 과 평행하지 않기 때문에, 도 28 에서의 아웃라인 화살표로 나타낸 수직 방향으로 고정 부재 (63) 를 슬라이딩하여 고정된 위치 (높이) 를 조정함으로써, 갭의 크기를 조정할 수 있다. 이 경우에, 조정을 가능하게 하기 위하여, 고정 부재 (63) 에는, 체결부 (볼트)(630) 가 수직방향으로 슬라이드할 수 있는, 원 보다는 Z-축 방향으로 긴 XZ 단면을 갖는 가늘고 긴 슬롯이 형성된다.
후속하여, 작업자는 유사하게, 가동 부재 (84) 의 X 위치를 변경시키면서 (+X 에지부 및 -X 에지부에 최근접한 고정 부재 (63) 를 제외하고는) 모든 고정 부재 (63) 를 베이스 블록 (62a) 에 고정시킨다. 마지막으로, 작업자가 비자성 재료 블록 (69) 을 가동자들 (XDll 및 XD21) 로 교환한 후, 가동 부재 (84) 가 +X 에지부 (또는 -X 에지부) 로 후퇴한 상태에서, ±X 단부들 상의 고정 부재 (63) 가 베이스 블록 (62a) 에 고정된다.
이는 고정자들 (XD12 및 XD22) 이 고정 부재 (63) 의 내측면에 넓은 범위로 강건하게 고정되는 것을 허용하며 또한 가동자들 (XDll 및 XD21) 로 형성된 갭이 쉽게 조정되는 것을 허용한다. 추가로, X-축 구동 유닛들 (XD1 및 XD2)) 의 구조에서의 프로세싱 정확도가 낮아지게 되기 때문에, 배치가 경제적이다. 그 결과, 비교적 낮은 비용으로 높은 구동 정확도를 갖는 기판 스테이지 디바이스 (PSTe) 를 구성시키는 것이 가능하게 된다. 추가로, 고정자들 (XD12 및 XD22)(자석 유닛들) 이 X-축 구동 유닛들 (XD1 및 XD2) 의 내부면 (고정 부재 (63) 의 내측면) 에 고정되기 때문에, 자석 바디가 고정 부재 (63) 의 외부면에 가까운 경우에도 고정자들이 끌려가지 않는다.
위에 설명된 방식으로 구성된 제 5 실시형태에 관한 노광 장치에서는, 자세힌 설명이 생략되어 있지만, 이전에 설명된 제 1 실시형태에 대한 노광 장치 (10) 와 유사한 절차로 로트 프로세싱이 수행된다.
위에 설명된 바와 같이, 제 5 실시형태에 대한 노광 장치에 따르면, X-축 방향으로 기판 스테이지 (ST)(X 스테이지 (STX)) 를 구동시키는 한 쌍의 X-축 구동 유닛들 (XD1 및 XD2) 에 배치된 제 1 가동자 (XD11) 와 제 1 고정자 (XD12) 사이에 작용하는 인발력 (Fzl) 과 제 2 가동자 (XD21) 와 제 2 고정자 (XD22) 사이에 부력으로서 작용하는 직교 성분의 힘 (Fz2) 의 결과적인 힘 (P) 을 이용함으로써, 기판 스테이지의 자체 중력을 포함하는 베이스 블록 (62a 및 62b) 에 작용하는 하중이 감소될 수 있고, 기판 스테이지 (ST)(X 스테이지 (STX)) 의 고정밀도의 구동 제어가 구동 성능의 교란없이 가능하게 된다.
추가로, 제 5 실시형태에 대한 노광 장치에 따르면, 기판 (P) 을 유지시키는 기판 스테이지 (ST)(보다 정확히 말하면, Y 스테이지 (STY) 를 통하여 기판 (P) 을 유지하는 X 스테이지 (STX)) 는 기판 (P) 의 주사 노광시에 고정밀도로 구동될 수 있기 때문에, 기판 (P) 의 고정밀도 노광이 가능하게 된다.
부가적으로, 위에 설명된 제 5 실시형태에서는, X-축 구동 유닛 (XD1 (XD2)) 이 단면의 평면이 이등변 사다리꼴 형상인 가동 부재 (84) 를 이용하여 구성되었지만, 그 대신에, 아래 설명된 제 1 및 제 2 변형예들에서와 같이, 이등변 사다리꼴 형상이 아닌 단면의 평면을 갖는 가동 부재 (84) 를 이용하여 X-축 구동 유닛 (XD1 (XD2)) 을 구성하는 것이 가능하다.
도 29 는 제 1 변형예에 관한 X-축 구동 유닛 (XD1 (XD2)) 의 구성을 보여준다 (그러나, 베이스 블록 (62a), 고정 부재, 및 가동 부재 (84) 에 관해서는, 편의를 위하여, 위에 설명된 제 5 실시형태에서와 같은 동일한 도면 부호들이 이용된다). 도 29 의 구성에서, 가동 부재 (84) 의 ± Y 측면들의 경사도는 서로 다르다 (θ1>θ2). 따라서, 리니어 모터들 (XDM1 및 XDM2) 의 자기 인력 (Fl 및 F2) 의 수평방향 성분들은 소거되지 않고 -Y 방향에서의 결과적인 힘 (Py) 이 가동 부재 (84) 에 작용한다.
도 29 에서, X-축 구동 유닛 (XD1 (XD2)) 의 구성에서는, 추력 타입 정적 기체 베어링 디바이스들 (XG3a 및 XG4) 이 가이드 디바이스로서 이용된다. 베이스 블록 (62a) 에서의 그루브의 양쪽 측면들 및 내부 바닥면에는, 가이드 면들 (XGG3 및 XGG4) 이 높은 평편도로 형성된다 (가이드 면들 (XGG3 및 XGG4) 각각은 그루브의 측면에 직교하는 바닥면인 2개의 가이드 면들을 갖는다). 가동 부재 (84) 의 바닥면에는, 가이드 면들 (XGG3 및 XGG4) 을 각각 대향하는 베어링 면들을 갖는 복수의 정적 기체 베어링들인 에어 패드들 (XGP3 및 XGP4) 이 부착된다. 에어 패드 (XGP3 및 XGP4) 는 가이드 면들 (XGG3 및 XGG4) 과 베어링 면들 사이에서의 미소한 갭 (베어링 갭) 으로 스톱부 (보상 소자) 를 통하여 고압 공기를 불어낸다. 이 경우에, 에어 패드들 (XGP3 및 XGP4) 각각은 가동 부재 (84) 의 피칭 운동 및 요잉 운동을 제한하는 에어 패드의 2개의 기능들을 갖는다.
추력 타입 정적 기체 베어링 디바이스들 (XG3a 및 XG4) 에서는, 가이드 면들 (XGG3 및 XGG4) 에 대항하여 에어 패드들 (XGP3 및 XGP4) 의 베어링 면을 푸싱하여 가동 부재 (84) 에 외력을 인가함으로써, 갭 내의 에어 필름 (에어 패드) 의 강성이 증가될 수 있다. 따라서, 가동 부재 (84) 의 ±Y 측면들의 경사각 θ1 및 θ2 를 적절하게 설정하고, 리니어 모터들 (XDMl 및 XDM2) 의 자기 인력 (Fl 및 F2) 의 수직 방향 성분의 결과적인 힘 (Pz) 과 수평 방향 성분의 결과적인 힘 (Py) 을 조정하고, 에어 패드들 (XGP3 및 XGP4) 에 인가된 수평 방향에서의 하중과 수직 방향에서의 하중을 조정함으로써, 각각의 에어 패드의 강성이 최적으로 조정될 수 있다.
추가로, 가동 부재 (84) 의 ±Y 측면들의 경사각 θ1 및 θ2 를 적절하게 설정하는 결과적인 힘 (Py) 을 조정하고 에어 패드들 (XGP3 및 XGP4) 에 인가된 수평 방향에서의 하중을 조정함으로써, 에어 패드들 (XGP3 및 XGP4) 중 한 에어 패드의 강성이 다른 에어 패드보다 높게 이루어질 수 있다. 이는 가동 부재 (84) 가 가이드 면들 중 한 면을 따라 이동하게 허용한다. 따라서, 그루브의 양쪽 측면들에 의해 형성된 가이드 면들 (XGG3 및 XGG4) 의 평행 관계가 열화된 경우, 가동 부재 (84) 는 높은 강성을 갖는 에어 패드가 대향하는 가이드 면을 따라 이동하도록 형성될 수 있다. 추가로, 그루브의 양쪽 측면들에 의해 형성된 가이드 면들 (XGG3 및 XGG4) 중 하나의 직진성이 열화된 경우, 가이드 면들 (XGG3 및 XGG4) 중 다른 가이드 면을 대향하는 에어 패드의 강성을 증가시킴으로써, 가동 부재 (84) 는 높은 강성을 갖는 에어 패드와 대향하는 직진성이 양호한 가이드 면을 따라 이동하도록 형성될 수 있다.
도 30 은 제 2 변형예의 X-축 구동 유닛 (XD1 (XD2)) 의 구성을 보여준다 (그러나, 베이스 블록 (62a), 고정 부재 및 가동 부재 (84) 에 대해서는, 편의를 위하여 위에 설명된 제 5 실시형태에서와 같이 동일한 도면 번호가 이용된다). 도 30 의 구성에서는, 이전에 설명된 가이드 면 (XGG3) 이 바닥면의 그루브의 -Y 측에 형성되고 측면이 그루브의 +Y 측에 형성되어 있지만, 가이드 면 (XGG4') 은 바닥면에만 형성된다. 그리고, 이들 가이드 면들 (XGG3 및 XGG4') 을 각각 대향하는 베어링 면들을 갖는 에어 패드들 (XGP3 및 XGP4') 은 가동 부재 (84) 의 바닥면에 부착된다. 이 경우에도 또한, 가동 부재 (84) 는 위에 설명된 제 1 변형예에서와 같이 에어 패드 (XGP3) 가 대향하는 가이드 면 (XGG3) 을 따라 이동될 수 있다.
부가적으로, 일반적으로 베이스 블록 (62a) 의 그루브의 양쪽 측면들에 높은 평편도를 갖는 가이드면들을 형성하는 것이 어렵기 때문에, 가이드 면은 그루브의 양쪽 측면들 상에 제공될 수 있으며, 베이스 블록 (62a) 은 복수의 분할 부재들을 이용하여 구성된다.
부가적으로, 위에 설명된 제 5 실시형태에서, 자기 인력이 2개의 X-축 구동 유닛들 (XD1 및 XD2) 에 배치된 각각의 리니어 모터들 (XDMl 및 XDM2) 에서의 고정자들 (XDll, XD21) 과 가동자들 (XD12, XD22) 사이에 작용하고 인력의 수직 방향 성분이 고정자 측으로부터 가동자를 인상시키는 방향에 있는 경우가 설명되었다. 그러나, 이것 뿐만 아니라, 예를 들어, 제 5 실시형태에서의 리니어 모터들 (XDM1 및 XDM2) 각각에서의 고정자들 (XD11, XD21) 과 가동자들 (XD12, XD22) 의 위치가 전환되는 구성이 채용될 수 있다. 이 경우에, X 스테이지 (STX) 가 X-축 방향으로 구동될 때, 자기 척력 (반발력) 이 고정자 (XD11, XD21) 과 가동자 (XD12, XD22) 사이에서 작용해야 하고 척력 성분 (반발력) 의 수직 방향 성분이 고정자 측으로부터 인상되는 방향에 있어야 한다. 이 경우에도, 고정자 (XD11, XD21) 와 가동자 (XD12, XD22) 사이에 작용하는 힘의 수직 방향 성분의 척력은 부력으로서 이용될 수 있고, 제 5 실시형태에서와 같은 동일 효과가 얻어질 수 있다. 이것 이외에도, 고정자 (XD11, XD21) 와 가동자 (XD12, XD22) 사이의 자기력에 더하여 또는 자기력 대신에, 다른 인력들 (예를 들어, 진공 흡인력) 또는 척력 (예를 들어, 기체의 정적 압력) 이, 적어도 X 스테이지 (STX) 가 X-축 방향으로 구동될 때 작동할 수도 있다. 이러한 경우에도, 흡인력 또는 척력의 수직 방향 성분은 부력으로서 이용될 수 있다.
부가적으로, 위에 설명된 제 5 실시형태에서는, 기판 (P) 이 Y 스테이지 (STY) 에 배치되었지만, 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 제 2010/0018950 호에 개시된 스테이지 디바이스에서는, Y 스테이지 (STY) 에 대한 6개의 자유도의 방향들로 구동되는 미동 스테이지가 제공될 수 있고, 기판 (P) 은 미동 스테이지에 배치될 수 있다. 이 경우에, 미국 특허 출원 공개 번호 제 2010/0018950 호에 개시된 바와 같은 중량 소거 디바이스가 제공될 수 있고 위에 설명된 미동 스테이지를 하방으로부터 지지할 수 있다.
부가적으로, 위에 설명된 실시형태들의 각각에 대한 노광 장치에서는, 조명 장치는 (193 nm 의 파장을 가진) ArF 엑시머 레이저 광 및 (248 nm 의 파장을 가진) KrF 엑시머 레이저 광과 같은 자외광, 또는 (157 nm 의 파장을 갖는) F2 레이저 광과 같은 진공 자외광일 수 있다. 추가로, 조명광으로서, DFB 반도체 레이저 또는 광섬유 레이저에 의해 방사된 적외 또는 가시범위에서 단파장 레이저 광을 에르븀 (또는 에르븀과 이테르븀 둘다) 이 도핑된 광섬유 증폭기로 증폭시킴으로써 그리고 비선형 광학 결정을 이용하여 파장을 자외선 광으로 변환함으로써 고조파가 또한 사용될 수 있다. 추가로, (355 nm, 266 nm 의 파장을 갖는) 고체 상태 레이저 등을 또한 이용할 수 있다.
추가로, 위에 설명된 실시형태들 각각에서는, 투영 광학계 (PL) 는 복수의 투영 광학 유닛들이 설치된 멀티렌즈 방법에 의한 투영 광학계인 경우가 설명되었지만, 투영 광학 유닛들의 수는 이에 한정되지 않으며, 하나 이상의 투영 광학 유닛들이어야 한다. 추가로, 투영 광학계는 멀티렌즈 방법에 의한 투영 광학계로 제한정되지 않고 예를 들어, 오프너 (Offner) 타입의 대형 미러 등을 이용한 투영 광학계일 수 있다.
추가로, 위에 설명된 실시형태들 각각에 대한 노광 장치에서, 투영 광학계는 등배율 시스템으로 한정되지 않고, 또한 축소계 또는 확대계일 수 있으며, 또한 반사 굴절 광학계, 반사 광학계 또는 굴절 광학계일 수 있다. 추가로, 투영된 이미지는 역상 또는 정립상일 수도 있다.
부가적으로, 위에 설명된 실시형태에서는, 소정의 차광 패턴 (또는 페이스 패턴 또는 광감쇠 패턴) 을 광 투과성 마스크 기판 상에 형성함으로써 얻어진 광 투과성 타입 마스크가 이용된다. 그러나, 이 마스크 대신에, 예를 들어, 미국 특허 제 6,778,257 호에서와 같이, 광 투과 패턴, 반사 패턴, 또는 방사 패턴이 노출될 패턴의 전자 데이터에 따라 형성되는 전자 마스크 (가변형상 마스크), 예를 들어, (또한, 소위 공간 광 변조기라 하는) 비방사형 이미지 디스플레이 소자의 유형인 DMD (Digital Micromirror Device) 를 이용하는 가변 형상 마스크가 또한 이용될 수 있다.
부가적으로, 위에 설명된 실시형태들 각각에 대한 노광 장치를 예를 들어, 액정 디스플레이 등과 같은 플랫 패널 디스플레이 (FPD) 의 대형 기판과 같은 (외경, 대각선 및 한 변 중 적어도 하나를 포함하는) 크기가 500mm 이상인 기판을 노광시키는 노광 장치에 적용하는 것이 특히 효과적이다.
추가로, 위에 설명된 실시형태들 각각은 스텝 앤드 스티치 방법에 의한 노광 장치에 적용될 수도 있다. 추가로, 특히 위에 설명된 제 5 실시형태는 예를 들어, 정적 타입 노광 장치에 적용될 수 있다.
추가로, 노광 장치의 적용 액정 디스플레이 소자 패턴이 직사각형 유리판 상에 전사되는 액정 디스플레이 소자들을 위한 노광 장치로 한정되지 않고 위의 실시형태들 각각이 또한, 예를 들어, 반도체를 제조하기 위한 노광 장치, 및 박막 자기 헤드, 마이크로머신들, DNA 칩들 등을 제조하기 위한 노광 장치에도 폭넓게 적용될 수 있다. 추가로, 본 발명은 반도체 디바이스들과 같은 마이크로디바이스들을 제조하는 노광 장치에 적용될 수 있을 뿐만 아니라 노광 장치에 이용된 마스크 또는 레티클을 제조하기 위해 유리판 또는 실리콘 웨이퍼 상으로 회로 패턴을 전사하는 노광 장치, EUV 노광 장치, X-ray 노출 장치, 전자 빔 노출 장치 등에도 또한 적용될 수 있다. 부가적으로, 노광 대상인 물체는 유리판으로 한정되지 않고 예를 들어, 웨이퍼, 세라믹 기판, 필름 부재 또는 마스크 블랭크와 같은 다른 물체일 수도 있다. 추가로, 노광 대상이 플랫 패널 디스플레이용 기판인 경우, 기판 두께는 특히 제한되지 않고 예를 들어, 필름형 부재 (가요성을 갖는 시트형 부재) 도 또한 포함된다.
부가적으로, 이상의 모든 공개 개시물, 위의 설명부에 인용되고 노광 장치들 등에 대한 PCT 국제 공개물 설명, 미국 특허 출원 공개 공보 설명, 미국 특허 설명은 여기에서는 참조로서 포함된다.
- 디바이스 제조 방법
다음으로, 리소그래피 프로세스에 있어서 위의 실시형태들 각각에 대한 노광 장치를 이용하는 마이크로디바이스의 제조 방법을 설명한다. 위에 설명된 각 실시형태에 대한 노광 장치에 있어서, 마이크로디바이스와 같은 액정 디스플레이는 플레이트 (유리 기판) 상에 소정의 패턴 (회로 패턴, 전극 패턴) 을 형성함으로써 획득될 수 있다.
- 패턴 형성 프로세스
무엇보다도, 패턴 이미지가 (감광 레지스트로 코팅된 유기 기판과 같은) 감광성 기판 상에 형성되는 소위 광학 리소그래피 프로세스가 위에 설명된 실시형태들 각각에 관한 노광 장치를 이용하여 실시된다. 이 광학 리소그래피 프로세스에서, 다수의 전극 등을 포함하는 소정의 패턴이 감광성 기판 상에 형성된다. 그 후, 노광된 기판이 현상 프로세스, 에칭 프로세스 및 레지스트 제거 프로세스와 같은 각각의 프로세스를 받고 이에 의해 소정의 패턴이 기판 상에 형성된다.
- 컬러 필터 형성 프로세스
다음으로, R (Red), G (Green) 및 B (Blue) 에 대응하는 3개의 도트들의 다수 세트들이 매트릭스 형상으로 배치된 컬러 필터, 또는 R, G 및 B 의 3개의 스트립들의 필터들의 복수의 세트가 수평방향의 주사 라인 방향들로 배치된 컬러 필터가 형성된다.
- 셀 어셈블리 프로세스
다음으로, 액정 패널 (액정 셀) 이 패턴 형성 프로세스로 얻어진 소정의 패턴을 갖는 기판, 컬러 필터 형성 프로세스에서 얻어진 컬러 필터 등을 이용하여 어셈블리된다. 예를 들어, 패턴 형성 프로세스에서 얻은 소정의 패턴을 갖는 기판과, 컬러 필터 형성 프로세스에서 얻은 컬러 필터 사이에 액정을 주입함으로써 액정 패널 (액정 셀) 이 제조된다.
- 모듈 어셈블리 프로세스
그 후, 어셈블리된 액정 패널 (액정 셀) 의 디스플레이 동작이 수행되게끔 하는 전자 회로 및 백라이트와 같은 개개의 컴포넌트들을 부착함으로써 액정 디스플레이 소자가 완성된다. 이 경우에, 패턴 형성 프로세스에서 위에 설명된 실시형태들의 각각에 대한 노광 장치를 이용하여 기판의 노광이 높은 스루풋 및 높은 정밀도로 수행되기 때문에, 결과적으로 액정 디스플레이 소자들의 재현성이 향상될 수 있다.
산업적 이용가능성
위에 설명된 바와 같이, 본 발명의 노광 장치는 노광 처리 시에 노광을 위한 에너지 빔에 대하여 소정의 스트로크로 주사 방향으로 노광 대상인 물체를 이동시키기에 적합하다. 추가로, 본 발명의 이동체 장치는 이동체를 구동시키기에 적합하다. 추가로, 본 발명의 플랫 패널 디스플레이 제조 방법은 플랫 패널 디스플레이들을 제조하기에 적합하다. 추가로, 본 발명의 디바이스 제조 방법은 마이크로디바이스들을 제조하기에 적합하다.

Claims (9)

  1. 에너지 빔에 대하여 물체를 제 1 방향으로 이동시키면서 노광하는 노광 장치로서,
    상기 물체를 유지하는 유지부와,
    상기 유지부를 지지하고, 상기 제 1 방향으로 이동 가능한 제 1 지지부와,
    상기 제 1 방향으로 이동하는 상기 유지부를 지지하는 제 2 지지부와,
    상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 이동하는 상기 제 2 지지부를 지지하는 제 1 베이스와,
    상기 제 1 지지부를 상기 제 2 지지부에 대하여 상기 제 1 방향으로 상대 구동시키고, 상기 제 2 지지부를 상기 제 2 방향으로 구동하는 구동부와,
    상기 제 1 방향에 관해서 상기 제 1 베이스와 이간되게 배치되고, 상기 구동부를 지지하는 제 2 베이스를 구비하는 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 지지부와 상기 구동부를 연결하는 제 1 연결부를 추가로 구비하고,
    상기 구동부는, 상기 제 1 방향에 관해서, 상기 제 1 연결부를 통해서 상기 제 1 지지부를 구동하는 노광 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 지지부와 상기 구동부를 연결하는 제 2 연결부를 추가로 구비하고,
    상기 구동부는, 상기 제 2 방향에 관해서, 상기 제 2 연결부를 통해서 상기 제 2 지지부를 구동하는 노광 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동부는, 상기 제 1 지지부를 상기 제 2 지지부에 대하여 상기 제 1 방향으로 상대 구동하는 제 1 구동계와, 상기 제 2 지지부를 상기 제 2 방향으로 구동하는 제 2 구동계를 갖고,
    상기 제 2 구동계는, 상기 제 1 구동계를 지지하는 노광 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물체는, 플랫 패널 디스플레이에 사용되는 기판인 노광 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판은, 적어도 한 변의 길이 또는 대각 길이가 500 ㎜ 이상인 노광 장치.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 기재된 노광 장치를 사용하여 상기 물체를 노광하는 것과,
    노광된 상기 물체를 현상하는 것을 포함하는 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 사용하여 상기 물체를 노광하는 것과,
    노광된 상기 물체를 현상하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법.
  9. 에너지 빔에 대하여 물체를 제 1 방향으로 이동시키면서 노광하는 노광 방법으로서,
    상기 물체를 유지하는 상기 유지부를 지지하고, 제 1 지지부를 상기 제 1 방향으로 이동시키는 것과,
    상기 제 1 방향으로 이동하는 상기 유지부를 제 2 지지부에 의해 지지하는 것과,
    상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 이동하는 상기 제 2 지지부를 제 1 베이스에 의해 지지하는 것과,
    구동계에 의해, 상기 제 1 지지부를 상기 제 2 지지부에 대하여 상기 제 1 방향으로 상대 구동시키고, 상기 제 2 지지부를 상기 제 2 방향으로 구동하는 것과,
    상기 제 1 방향에 관해서 상기 제 1 베이스와 이간되게 배치되고, 제 2 베이스에 의해 상기 구동계를 지지하는 것을 포함하는 노광 방법.
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