KR20230168140A - 노광 장치, 노광 장치의 제어 방법, 및 물품 제조 방법 - Google Patents

노광 장치, 노광 장치의 제어 방법, 및 물품 제조 방법 Download PDF

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Abstract

중첩 정밀도와 스루풋의 양립에 유리한, 노광 장치에 있어서의 기판 스테이지의 구동의 기술을 제공한다. 기판 척과, 스테이지와, 스테이지의 구동을 제어하는 제어부를 갖고, 제어부는, 제1 구동 프로파일에 따라 스테이지를 주사 방향으로 구동하는 제1 구동과, 제2 구동 프로파일에 따라 스테이지를 비주사 방향으로 구동하는 제2 구동을 병행하여 행함으로써, 하나의 샷 영역에 대한 주사 노광을 행하기 전의 스테이지 스텝 구동을 행한다. 제어부는, 제1 구동과 제2 구동을 병행하여 행할 때의 스테이지의 합성 가속도가, 스테이지와 기판 척 사이의 로크가 해제되어 있는 상태에 있어서 스테이지에 대한 기판 척의 위치 어긋남이 발생하지 않는 것으로서 미리 정해진 상한값을 초과하지 않도록, 제1 구동 프로파일 및 제2 구동 프로파일을 결정한다.

Description

노광 장치, 노광 장치의 제어 방법, 및 물품 제조 방법{EXPOSURE DEVICE, CONTROL METHOD OF EXPOSURE DEVICE, AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 노광 장치, 노광 장치의 제어 방법, 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 소자(집적 회로) 또는 플랫 패널 디스플레이(FPD) 표시 소자 등을 제조하는 리소그래피 공정에 있어서, 다양한 노광 장치가 사용되고 있다. 근년에는, 반도체 소자의 고집적화에 수반하여, 축차 이동형의 노광 장치가 주류가 되고 있다. 축차 이동형의 투영 노광 장치로서는, 스텝·앤드·리피트 방식의 축소 투영 노광 장치(소위 스테퍼)나, 이 스테퍼에 개량을 가한 스텝 앤드 스캔 방식의 주사형 노광 장치(소위 스캐닝·스테퍼) 등이 있다. 집적 회로의 고집적화에 수반하는 패턴의 미세화가 진행됨에 따라 현재는 주사형 노광 장치가 점점 주류가 되고 있다. 주사 노광 장치에 의하면, 투영 광학계에 대하여 원판 및 기판을 상대 주사 함으로써, 평균화 효과가 있다. 또한, 주사형 노광 장치에 의하면, 디스토션이나 초점 심도의 향상에 의해, 스테퍼 등의 정지형 노광 장치에 비하여, 보다 고정밀도의 노광이 가능해짐과 함께, 대 필드 노광에 의한 샷수의 감소에 따라 높은 스루풋을 기대할 수 있다.
주사형 노광 장치에서는, 기판 위에 비주사 방향(원판과 기판의 주사 방향에 직교하는 방향)으로 배열된 인접하는 샷 영역에 대한 처리를 행할 때에는, 대략 다음과 같이 하여 원판 스테이지와 기판 스테이지를 주사 방향 및 비주사 방향에 관하여 구동하고 있었다. 즉, 원판 스테이지와 기판 스테이지를 주사 방향에 관하여 각각의 목표 주사 속도까지 가속시키고, 양자가 등속 동기 상태에 도달하면, 하나의 샷 영역에 대하여 주사 방향에 있어서의 처리가 행해진다. 이 처리의 종료 후부터 다음 샷 영역에 대한 주사 방향에 있어서의 처리의 개시까지의 동안에, 원판 스테이지와 기판 스테이지를 주사 방향에 관하여 일단 감속한 후에 목표 속도까지 가속시키는 가감속 동작이 행해진다. 또한, 그것과 병행하여, 기판 스테이지를 비주사 방향에 관하여 다음 샷 영역의 처리 개시 위치까지 이동하는 샷간에서의 스텝 구동이 행해진다. 또한, 처리란 얼라인먼트 계측 처리나 노광 처리 등을 가리킨다.
원판 및 기판은 각각, 요구에 따라 정밀하고도 고정밀의 이동이 가능한 원판 스테이지 및 기판 스테이지에 탑재되고, 노광에 따른 스테이지 구동이 행해진다. 원판 스테이지는, 원판을 보유 지지하기 위한 기구를 구비하고 있으며, 기판 스테이지는, 기판을 보유 지지하기 위한 기구를 구비하고 있다.
마이크로리소그래피 시스템의 계속적 세대에 있어서, 스테이지의 보다 높은 가속성이 요구되는 한편, 중첩의 사양 수준도 엄격해지고 있다. 그 때문에, 스테이지(예를 들어 원판 스테이지 및 기판 스테이지)의 구동의 동안, 물체(예를 들어 원판 및 기판)의 위치를 보유 지지하고, 물체간의 어긋남(예를 들어 원판 스테이지와 원판 사이의 어긋남, 및 기판 스테이지와 기판 사이의 어긋남)을 억제할 필요가 있다. 또한, 스루풋을 보다 향상시키기 위해서는, 중첩 정밀도를 보증하면서 최고속에서의 스테이지 구동을 가능하게 할 필요가 있다.
특허문헌 1에는, 척면에 대한 원판의 미끄러짐(원판 스테이지와 원판 사이의 어긋남)을 메카니즘적인 기구로 억제함으로써 저감시키는 장치가 개시되어 있다. 보다 상세하게는, 특허문헌 1에는, 원판 스테이지 위에 원판을 보유 지지하기 위한 원판 척에 마련된 복수의 핀에 의해 원판을 지지하고, 진공 척으로 보유 지지하고 이동시키는 구성이 개시되어 있다.
특허문헌 2에는, 스텝 구동 시에 있어서의 원판 스테이지 및 기판 스테이지의 가속도를 조정하여, 원판과 기판의 진동(원판과 기판의 사이의 어긋남)을 억제하는 기술이 개시되어 있다. 보다 상세하게는, 미리 설정된 주사 속도와 스텝 거리에 기초하여, 원판 스테이지 및 기판 스테이지의 가속도 및 감속도를 설정함으로써, 주사 방향에 관하여 양쪽 스테이지를 일단 정지시키는 동작을 없앤다. 이에 의해, 정지 시에 발생하고 있던 양쪽 스테이지를 지지하는 지지체의 진동이 억제된다. 원판과 기판의 진동이 억제됨으로써, 각 스테이지의 위치 제어성이 향상되어, 중첩 정밀도가 향상된다.
그런데, 노광 장치는, 기판 스테이지 위에 기판을 보유 지지하기 위한 척(기판 보유 지지부)을 구비한다. 척은, 진공 흡착력이나 정전기의 힘에 의해 기판을 끌어 당겨서 보유 지지한다. 기판은, 척을 통해 기판 스테이지 위에 고정된다. 척은, 기판의 해방과 고정을 위해서, 기판과 기판 스테이지의 사이에서 구동한다. 척은, 기판과 원판의 위치 결정을 행하기 위해서, θ 방향으로 구동 가능한 기구를 구비할 수 있다. 얼라인먼트 계측 시나 노광 시의 샷간 스텝 동작에 있어서의 기판 스테이지 구동 시에도, 척을 로크하여 기판을 기판 스테이지에 고정 후, 기판 스테이지의 가속/감속 구동을 행하고 있다.
일본 특허 공표 제2009-537966호 공보 일본 특허 공개 제2003-059806호 공보
그러나, 척의 로크가 불충분한 상태에서 스텝 구동이 실시되는 경우가 있고, 그 경우, 관성력에 의해 얼라인먼트의 도중에 척이 어긋나서, 그것에 의해 얼라인먼트 시와 노광 시에 기판 스테이지 위의 기판의 절대 위치가 바뀔 수 있다. 그와 같은 기판의 위치 어긋남은 중첩 정밀도에 영향을 미친다. 스텝 구동의 개시 전에, 척의 로크가 완전히 완료되는 것을 기다리는 것을 생각할 수 있지만, 그 경우에는 스루풋이 저하된다.
본 발명은 중첩 정밀도와 스루풋의 양립에 유리한, 노광 장치에 있어서의 기판 스테이지의 구동의 기술을 제공한다.
본 발명의 제1 측면에 의하면, 기판 위의 복수의 샷 영역의 각각에 주사 노광을 행하는 노광 장치이며, 상기 기판을 척하는 기판 척과, 상기 기판 척을 탑재하여 이동하는 스테이지와, 상기 스테이지의 구동을 제어하는 제어부를 갖고, 상기 제어부는, 제1 구동 프로파일에 따라 상기 스테이지를 주사 방향으로 구동하는 제1 구동과, 제2 구동 프로파일에 따라 상기 스테이지를 비주사 방향으로 구동하는 제2 구동을 병행하여 행함으로써, 하나의 샷 영역에 대한 주사 노광을 행하기 전의 상기 스테이지의 스텝 구동을 행하고, 상기 제어부는, 상기 제1 구동과 상기 제2 구동을 병행하여 행할 때의 상기 스테이지의 합성 가속도가, 상기 스테이지와 상기 기판 척 사이의 로크가 해제되어 있는 상태에 있어서 상기 스테이지에 대한 상기 기판 척의 위치 어긋남이 발생하지 않는 것으로서 미리 정해진 상한값을 초과하지 않도록, 상기 제1 구동 프로파일 및 상기 제2 구동 프로파일을 결정하는 것을 특징으로 하는 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 제2 측면에 의하면, 기판 위의 복수의 샷 영역의 각각에 주사 노광을 행하는 노광 장치이며, 상기 기판을 척하는 기판 척과, 상기 기판 척을 탑재하여 이동하는 스테이지와, 상기 스테이지에 대하여 상기 기판 척을 로크하는 척 로크 동작을 행하는 로크 기구와, 상기 스테이지의 구동을 제어하는 제어부를 갖고, 상기 제어부는, 상기 척 로크 동작의 개시 후 또한 완료 전에, 하나의 샷 영역에 대한 주사 노광을 행하기 전의 상기 스테이지의 스텝 구동을 개시하고, 상기 스텝 구동은, 제1 구동 프로파일에 따라 상기 스테이지를 주사 방향으로 구동하는 제1 구동과, 제2 구동 프로파일에 따라 상기 스테이지를 비주사 방향으로 구동하는 제2 구동을 병행하여 행하는 것을 포함하고, 상기 제1 구동과 상기 제2 구동을 병행하여 행할 때의 합성 가속도가, 상기 로크 기구에 의한 로크가 해제되어 있는 상태에 있어서 상기 스테이지에 대한 상기 기판 척의 위치 어긋남이 발생하지 않는 것으로서 미리 정해진 상한값을 초과하지 않도록, 상기 제1 구동 프로파일 및 상기 제2 구동 프로파일이 규정되어 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 제3 측면에 의하면, 기판 위의 복수의 샷 영역의 각각에 주사 노광을 행하는 노광 장치의 제어이며, 하나의 샷 영역에 대한 주사 노광을 행하기 전의, 상기 기판을 보유 지지하는 스테이지의 스텝 구동에 따른 구동 프로파일을 결정하는 공정과, 상기 결정된 구동 프로파일에 따라 상기 스텝 구동을 행하는 공정을 갖고, 상기 스텝 구동은, 제1 구동 프로파일에 따라 상기 스테이지를 주사 방향으로 구동하는 제1 구동과, 제2 구동 프로파일에 따라 상기 스테이지를 비주사 방향으로 구동하는 제2 구동을 병행하여 행하는 것을 포함하고, 상기 구동 프로파일을 결정하는 공정에서는, 상기 제1 구동과 상기 제2 구동을 병행하여 행할 때의 상기 스테이지의 합성 가속도가, 상기 스테이지와 해당 스테이지의 위에 탑재된 기판 척 사이의 로크가 해제되어 있는 상태에 있어서 상기 스테이지에 대한 상기 기판 척의 위치 어긋남이 발생하지 않는 것으로서 미리 정해진 상한값을 초과하지 않도록, 상기 제1 구동 프로파일 및 상기 제2 구동 프로파일을 결정하는 것을 특징으로 하는 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 제4 측면에 의하면, 기판 위의 복수의 샷 영역의 각각에 주사 노광을 행하는 노광 장치의 제어 방법이며, 스테이지의 위에 탑재된 기판 척을 상기 스테이지에 대하여 로크하는 척 로크 동작을 실행하는 공정과, 상기 척 로크 동작의 개시 후 또한 완료 전에, 하나의 샷 영역에 대한 주사 노광을 행하기 전의 상기 스테이지의 스텝 구동을 개시하는 공정을 갖고, 상기 스텝 구동은, 제1 구동 프로파일에 따라 상기 스테이지의 주사 방향으로 구동하는 제1 구동과, 제2 구동 프로파일에 따라 상기 스테이지를 비주사 방향으로 구동하는 제2 구동을 병행하여 행하는 것을 포함하고, 상기 제1 구동과 상기 제2 구동을 병행하여 행할 때의 합성 가속도가, 상기 스테이지에 대한 상기 기판 척의 로크가 해제되어 있는 상태에 있어서 상기 스테이지에 대한 상기 기판 척의 위치 어긋남이 발생하지 않는 것으로서 미리 정해진 상한값을 초과하지 않도록, 상기 제1 구동 프로파일 및 상기 제2 구동 프로파일이 규정되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 제5 측면에 의하면, 상기 제1 또는 제2 측면에 따른 노광 장치를 사용하여 기판을 노광하는 공정과, 상기 노광된 기판을 현상하는 공정을 갖고, 상기 현상된 기판으로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 하는 물품 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 중첩 정밀도와 스루풋의 양립에 유리한, 노광 장치에 있어서의 기판 스테이지의 구동의 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 노광 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 기판 스테이지의 구성을 나타내는 도면.
도 3은 제1 실시 형태에 있어서의 스텝 구동의 동작을 설명하는 흐름도.
도 4는 스텝 구동 시에 스루풋이 저하되는 종래 기술에 의한 동작의 예를 나타내는 도면.
도 5는 제1 실시 형태에 있어서의 구동 프로파일의 예를 나타내는 도면.
도 6은 제2 실시 형태에 있어서의 구동 프로파일의 예를 나타내는 도면.
도 7은 제2 실시 형태에 있어서의 스텝 구동의 동작을 설명하는 흐름도.
이하, 첨부 도면을 참조하여 실시 형태를 상세히 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태는 청구범위에 따른 발명을 한정하는 것은 아니다. 실시 형태에는 복수의 특징이 기재되어 있지만, 이들 복수의 특징의 전부가 발명에 필수적인 것이라고는 할 수 없으며, 또한 복수의 특징은 임의로 조합할 수 있어도 된다. 또한, 첨부 도면에 있어서는, 동일 또는 마찬가지의 구성에 동일한 참조 번호를 부여하고, 중복된 설명은 생략한다.
<제1 실시 형태>
우선, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 스테이지 장치(보유 지지 장치)와, 이 스테이지 장치를 구비하는 리소그래피 장치의 구성에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 따른 스테이지 장치는, 예를 들어 FPD나 반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서의 리소그래피 공정에 채용되는 리소그래피 장치에 채용되는 것이며, 피처리 기판을 보유 지지하여 이동 가능하다. 이하, 일례로서, 본 실시 형태에 따른 스테이지 장치가 FPD의 제조 공정에 있어서의 리소그래피 공정에 채용되는 노광 장치에 채용되는 것으로 하고, 피처리 기판은, 표면에 레지스트(감광제)층이 형성된 유리제의 기판인 것으로 하여 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태에 있어서의 노광 장치의 구성을 나타내는 개략도이다. 노광 장치는, 기판 위의 복수의 샷 영역의 각각에 주사 노광을 행하는 노광 장치이다. 노광 장치는, 소위 미러 프로젝션 타입이며, 또한 스텝 앤드 스캔 방식을 채용하는 주사형 투영 노광 장치이다. 구체적으로는, 노광 장치는, 원판(3)과 기판(6)을 동기 주사시키면서, 원판(3)에 형성되어 있는 패턴을, 투영 광학계(5)를 통해 기판 위에 전사(노광)한다. 본 명세서 및 도면에 있어서는, 수평면을 XY 평면으로 하는 XYZ 좌표계에 있어서 방향이 도시된다. 후술하는 기판 스테이지(7)는 기판(6)의 표면이 수평면(XY 평면)과 평행해지도록 기판(6)을 보유 지지한다. 따라서 이하에서는, 기판 스테이지(7)의 기판 보유 지지면을 따르는 평면 내에서 서로 직교하는 방향을 X축 및 Y축이라 하고, X축 및 Y축에 수직인 방향을 Z축이라 한다. 또한, 이하에서는, XYZ 좌표계에 있어서의 X축, Y축, Z축에 각각 평행한 방향을 X 방향, Y 방향, Z 방향 등이라 한다. 노광 시의 원판(3) 및 기판(6)의 주사 방향은 Y 방향이라 하고, 비주사 방향을 X 방향이라 한다. 또한, X축 둘레의 회전을 Pitch, Y축 둘레의 회전을 Roll, Z축 둘레의 회전을 Yaw 또는 θ라고 한다.
노광 장치는, 조명 광학계(1)와, 얼라인먼트 스코프(2)와, 원판 스테이지(4)와, 투영 광학계(5)와, 기판 스테이지(7)와, 제어부(8)를 구비할 수 있다. 조명 광학계(1)는 예를 들어 고압 수은 램프 등의 광원으로부터 발해진 광을 받아서, 원판 스테이지(4)에 의해 보유 지지된 원판(3)에 대하여 슬릿형으로 성형된 조명광을 조사한다. 얼라인먼트 스코프(2)는 원판(3)에 마련되어 있는 얼라인먼트 마크와, 기판 스테이지(7) 위에 보유 지지되어 있는 기판(6)에 마련되어 있는 얼라인먼트 마크를, 투영 광학계(5)를 통해 검출한다. 원판(3)은, 예를 들어 노광되어야 할 미세한 패턴(예를 들어 회로 패턴)이 묘화된 유리제의 원판이다. 원판 스테이지(4)는 원판(3)을 보유 지지하고, XY 방향으로 동작 가능하다.
투영 광학계(5)는 원판 스테이지(4)에 의해 보유 지지되어 있는 원판(3)과, 기판 스테이지(7)에 의해 보유 지지되어 있는 기판(6)을 광학적으로 공액 관계로 유지하고, 원판(3)의 조명 영역에 존재하는 패턴의 상(像)을 기판(6) 위에 투영한다. 투영 광학계(5)는 복수의 미러 및 렌즈로 구성되어 있다. 원판(3)으로부터의 슬릿광은, 투영 광학계(5)를 거쳐서 기판(6)에 도달한다. 기판 위로의 투영 광학계(5)의 투영 영역(노광 영역)은 소정의 형상(예를 들어 원호 형상)으로 설정된다.
기판 스테이지(7)는 기판을 척하는 기판 척(75)(도 2 참조)을 탑재하여 이동하는 스테이지 장치이다. 기판 척(75)은, 예를 들어 진공 흡착에 의해 기판(6)을 척하는 진공 척일 수 있다. 기판 스테이지(7)는 기판 척(75)을 예를 들어 X, Y, Z, Pitch, Roll, Yaw 방향으로 구동 가능하다. 또한, 기판 스테이지(7)의 구성에 대해서는, 도 2를 참조하여 이하에서 상세히 설명한다.
제어부(8)는 예를 들어 컴퓨터 등으로 구성되고, 또한 노광 장치의 각 구성 요소에 회선을 통해 접속되어 있으며, 프로그램 등에 따라서 노광 장치의 각 구성 요소의 동작 제어 및 연산 처리 등을 실행할 수 있다. 또한, 제어부(8)는 설명의 간단화를 위해서, 기판 스테이지(7)에 관한 제어도 모두 실행하는 것으로 한다. 단, 기판 스테이지(7)가 제어부(8)와는 다른 전용의 스테이지 제어부를 별도 갖고, 해당 스테이지 제어부가, 제어부(8)로부터의 지령을 수신하고, 당해 지령에 기초하여 기판 스테이지(7)의 동작을 제어하는 구성으로 해도 된다. 또한, 제어부(8)는 노광 장치의 다른 부분과 일체로(공통의 하우징 내에) 구성되어도 되고, 노광 장치의 다른 부분과는 별체로(다른 하우징 내에) 구성되어도 된다.
일반적으로, 노광 장치에서는, 기판 스테이지(7)의 주사 정밀도, 투영 광학계(5)의 위치 변화나 변형, 기판의 변형, 공간이나 장치 구성 부재의 온도 변동, 장치 구성 부재의 진동, 얼라인먼트 오차 또는 프로세스 요인 등이, 전사 정밀도에 원치 않는 영향을 미치게 할 수 있다. 따라서, 노광 장치는, 원하는 중첩 정밀도를 얻기 위한 보정 연산을 행하는 보정 연산부도 구비할 수 있다.
노광 장치는 생산 설비인 이상, 언제나 스루풋의 향상이 요구되고 있다. 스루풋을 향상시키기 위해서는, 스테이지의 구동 속도의 향상이나 보정 계측계의 고속화가 요구되지만, 후자에 대해서는, 공기 압력 전환 후의 압력 변화 대기 등의 메카니즘의 상태 변화 대기 등이 스루풋 향상의 저해 요인이 되고 있다.
본 실시 형태에서는, 기판 스테이지(7)를 이하와 같은 구성으로 한다. 도 2에는 기판 스테이지(7)의 개략도가 도시되어 있다. 도 2의 (A)는 평면도, 도 2의 (B)는 측면 단면도이다. 도시하지 않은 Y 스테이지 위에 X-Yaw 스테이지(77)가 배치되고, 그 위에 Z-Pitch-Roll 구동부(76)가 배치된다. Z-Pitch-Roll 구동부(76)의 위에는 주사 스테이지 천장판(71)이 배치되어 있다.
Z 방향의 위치 계측에는 Z 변위 센서(78)가 사용된다. 주사 스테이지 천장판(71)의 위에는, 기판 척(75)을 흡착 보유 지지하기 위한 에어 패드(74) 및 조(粗) θ가이드(72)가 배치되어 있다. 에어 패드(74)위에 기판 척(75)이 탑재된다. 기판 척(75)을 구동할 때는 에어 패드(74)에 압력이 인가되고, 기판 척(75)의 이동은 조 θ가이드(72)에 의해 안내된다. 스텝 구동 시에는, 기판 척(75)의 위치 어긋남을 방지하기 위해, 에어 패드(74)의 압력을 부압으로 함으로써, 에어 패드(74)가 기판 척(75)을 흡착 보유 지지한다. 이에 의해 에어 패드(74)를 통해 기판 척(75)이 주사 스테이지 천장판(71)(즉 기판 스테이지(7))에 대하여 고정된다. 이하에서는 이 동작을 「척 로크 동작」이라고 한다. 따라서 본 실시 형태에서는, 에어 패드(74)가, 기판 스테이지(7)에 대하여 기판 척(75)을 로크하는 척 로크 동작을 행하는 로크 기구를 구성한다. 또한, 주사 스테이지 천장판(71) 위에는 기판 척(75)과의 상대 위치를 계측하는 센서(73)가 배치되어 있다.
이하, 본 실시 형태에 있어서의, 기판 스테이지(7)의 가속도를 조정하는 방법을 설명한다. 종래 기술에 의하면, 기판의 제1 샷 영역으로부터 제2 샷 영역으로의 XY 방향으로의 동시 스텝 구동 시에, XY 각 방향으로의 동시 가감속 중에 발생하는 관성력에 의해 기판 스테이지(7) 위의 기판 척(75)의 위치 어긋남이 발생해버리는 조건에 있어서, 이 방법은 실행된다.
기판 스테이지(7)를 X 방향 및 Y 방향의 어떤 위치에서 정지한 후, 다른 위치로 구동(스텝 구동)하는 경우, 스루풋의 관점에서, 구동에 요하는 시간은 짧은 것이 바람직하다. 이 요구를 실현하는 종래 기술로서, X 방향의 구동 및 Y 방향의 구동을 병행하여 실시하고, 각각 가감속 최댓값으로 가감속시키는 방법이 있다.
그러나, 당해 방법에서는, 각 방향으로의 동시 가감속 중에 발생하는 관성력에 의해, 기판 척의 어긋남이 발생할 수 있다. 도 4는, 스텝 구동 시에 스루풋 저하가 발생하는 종래 기술에 의한 동작을 나타낸 도면이다. 도 4의 예에서는, 가속중에 기판 척의 위치 어긋남을 일으키지 않도록, 스텝 구동 전에, 구동 대기 시간이 설정된다. 구동 대기 시간만큼 기다리는 동안에 척 로크 동작이 완료된다. 척 로크 동작이 완료된 후에, 스텝 구동이 개시되기 때문에, 가속 중의 기판 척의 위치 어긋남을 확실하게 방지할 수 있다. 그러나, 구동 대기 시간만큼 기다릴 필요가 있기 때문에, 스루풋이 저하된다.
본 실시 형태에서는, 기판 척(75)의 위치 어긋남(회전 어긋남)을 발생시키지 않고 또한 대기에 의한 스루풋 저하를 발생시키지 않고 스텝 구동을 실시하는 방법을 예시한다. 본 실시 형태에 있어서, 제어부(8)는 제1 구동 프로파일에 따라 기판 스테이지(7)를 Y 방향으로 구동하는 제1 구동과, 제2 구동 프로파일에 따라 기판 스테이지(7)를 X 방향으로 구동하는 제2 구동을 병행하여 행함으로써 스텝 구동을 행한다. 제어부(8)는 제1 구동과 제2 구동을 병행하여 행할 때의 기판 스테이지(7)의 합성 가속도가 소정의 상한값을 초과하지 않도록 제1 구동 프로파일 및 제2 구동 프로파일을 결정한다. 여기서, 소정의 상한값은, 기판 스테이지(7)와 기판 척(75) 사이의 로크가 해제되어 있는 상태에 있어서 기판 스테이지(7)에 대한 기판 척(75)의 위치 어긋남이 발생하지 않는 것으로서 미리 정해지는 값이다.
이하, 도 3을 참조하여, 본 실시 형태에 있어서의 스텝 구동의 구체예를 설명한다. 도 3에는, 본 실시 형태에 있어서의 스텝 구동 시에 X 방향 및 Y 방향으로의 구동을 행하는 동작의 흐름도가 도시되어 있다. S101에서, 제어부(8)는 X 방향 및 Y 방향 각각의 가감속 시에 적용되는 가속도에 대한 잠정 가속도를 산출한다. 잠정 가속도는, X 방향 및 Y 방향 각각에 관하여 설정된다. 여기에서는, X 방향의 구동 시간(스텝 시간)과 Y 방향의 스텝 시간이 동일해지는 가속도가 잠정 가속도로서 산출된다. 구체적으로는, 스텝 시간을 T, 가속도를 A, 속도를 V, 구동 거리(스텝 거리)를 D, Jerk 시간을 J라 하면, 스텝 구동의 스텝 시간 T를 나타내는 함수 f는, 다음과 같이 표시된다.
T=f(A,V,D,J) …(1)
X 방향의 스텝 시간을 Tx, Y 방향의 스텝 시간을 Ty, X 방향의 가속도를 Ax, Y 방향의 가속도를 Ay, 기판 척(75)의 위치 어긋남이 발생하지 않는 합성 가속도의 상한값을 Atol이라 한다. 제어부(8)는 하기의 조건 (1) 및 조건 (2)가 성립하는 Ax, Ay를, 잠정 가속도로서 구한다. 여기서, 조건 (1)에 있어서의, X 방향의 속도 Vx, Y 방향의 속도 Vy, X 방향의 스텝 거리 Dx, Y 방향의 스텝 거리 Dy, X 방향의 Jerk 시간 Jx, Y 방향의 Jerk 시간 Jy는, 각각 기지의 값으로 한다.
(조건 1)
Tx=Ty,
f(Ax,Vx,Dx,Jx)=f(Ay,Vy,Dy,Jy)
(조건 2)
Atol=√(Ax+Ay
S102에서, 제어부(8)는 S101에서 산출된 잠정 가속도 Ax가 X 방향의 가속도 상한값 MaxAx 이하인지 여부를 판정한다. 여기서 잠정 가속도 Ax가 가속도 상한값 MaxAx 이하인 경우, S103에서, 제어부(8)는 S101에서 산출된 잠정 가속도 Ay가 Y 방향의 가속도 상한값 MaxAy 이하인지 여부를 판정한다. 여기서 잠정 가속도 Ay가 가속도 상한값 MaxAy 이하인 경우, S104에서, 제어부(8)는 다음 식으로 나타내는 바와 같이, S101에서 산출된 잠정 가속도 Ax 및 Ay를 확정 가속도 Ax'및 Ay'라 한다.
Ax’=Ax …(2)
Ay’=Ay …(3)
S102에 있어서, S101에서 산출된 잠정 가속도 Ax가 가속도 상한값 MaxAx를 초과하였다고 판정된 경우, 처리는 S105로 진행한다. S105에서는, 제어부(8)는 다음 식(식 (4), (5))으로 나타내는 바와 같이, X 방향의 가속도 상한값 MaxAx를 X 방향의 확정 가속도 Ax'라 하고, 합성 가속도와 X 방향의 가속도 상한값의 잔차분(제1 잔차분)을 Y 방향의 확정 가속도 Ay'라 한다.
Ax’=MaxAx …(4)
Ay’=√(Atol-MaxAx) …(5)
S103에 있어서, S101에서 산출된 잠정 가속도 Ay가 가속도 상한값 MaxAy를 초과하였다고 판정된 경우, 처리는 S106으로 진행한다. S106에서는, 제어부(8)는 다음 식(식 (6), (7))으로 나타내는 바와 같이, 합성 가속도와 Y 방향의 가속도 상한값의 잔차분(제2 잔차분)을 X 방향의 확정 가속도 Ax'라 하고, Y 방향의 가속도 상한값 MaxAy를 Y 방향의 확정 가속도 Ay'라 한다.
Ax’=√(Atol-MaxAy) …(6)
Ay’=MaxAy …(7)
이상에 의해 X 방향 및 Y 방향 각각의 확정 가속도가 결정되었다. 다음으로, S107에서, 제어부(8)는 산출된 확정 가속도를 사용하여, XY 스텝 구동에 따른 구동 프로파일의 계산을 실시한다. 도 5에는 구동 프로파일의 예가 도시되어 있다. 도 5에는, X 방향의 구동 속도의 시간 변화를 규정하는 구동 프로파일(제2 구동 프로파일)과, Y 방향의 구동 속도의 시간 변화를 규정하는 구동 프로파일(제1 구동 프로파일)이 도시되어 있다. 또한, 도 5에는, X 방향의 구동 가속도와 Y 방향의 구동 가속도를 합성한 합성 가속도도 함께 도시되어 있다. 또한, 도 5에는, 비교를 위하여, 도 4에서 도시한 종래의 구동 속도 및 합성 가속도도 파선으로 도시되어 있다.
S107에서 구동 프로파일이 결정된 후, 제어부(8)는 S108에서, 척 로크를 실시한다. 그리고 제어부(8)는 S109에서, 척 로크 동작의 개시 후 또한 완료 전에, 스텝 구동을 개시한다. 이때의 스텝 구동에 있어서는, S107에서 산출된 구동 프로파일에 따라 기판 스테이지(7)의 가감속이 행해진다. 구체적으로는, 스텝 구동은, 제1 구동 프로파일에 따라 기판 스테이지(7)를 Y 방향으로 구동하는 제1 구동과, 제2 구동 프로파일에 따라 기판 스테이지를 X 방향으로 구동하는 제2 구동을 병행하여 행하는 것을 포함할 수 있다. 이에 의해, 합성 가속도는 상한값을 초과하지 않기 때문에, 척 로크를 위한 스텝 구동 전의 구동 대기 시간을 없애거나 또는 단축시키는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태에서는, 스텝 구동을 예로 들었지만, 스텝 구동의 개시 시점과 종료 시점에 있어서 기판 스테이지(7)의 X 방향 또는 Y 방향으로의 구동이 정지하고 있는 것으로 한정되지는 않는다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제어부(8)가 제1 구동 프로파일 및 제2 구동 프로파일을 결정하는 구성으로 하였지만, 외부의 정보 처리 장치 등에서 결정(산출)된 제1 구동 프로파일 및 제2 구동 프로파일을 제어부(8)가 취득하는 구성으로 해도 된다.
<제2 실시 형태>
제2 실시 형태에서는, XY 각 방향으로의 구동 개시 타이밍을 어긋나게 함에 따른 스테이지 구동 방법에 대하여 설명한다. 제어부(8)는 척 로크 동작의 개시 후 또한 완료 전에, Y 방향의 구동인 제1 구동 및 X 방향으로의 구동인 제2 구동 중 한쪽의 구동을 개시하고 또한 해당 한쪽의 구동에 있어서의 가속 기간의 종료 후에 다른 쪽의 구동을 개시한다. 이 방법은, 기판 스테이지(7)에 의한 XY 방향으로의 동시 스텝 구동 시에, XY 각 방향으로의 동시 가감속 중에 발생하는 관성력에 의해 기판 스테이지 위의 물체에 어긋남이 발생해버리는 조건에 있어서, 실행된다.
도 6에 스텝 구동의 일례를 나타낸다. 상기 조건 시에 물체 어긋남이 일어나버리는 요인은, X 방향 및 Y 방향의 합성 가속도가 물체 어긋남이 발생하지 않는 스테이지 가속도의 범위를 초과해버리는 데 있다. 이에 본 실시 형태에서는, 도 6과 같이, X 방향으로의 구동과 Y 방향으로의 구동 중 구동 시간이 짧은 쪽의 구동 개시 타이밍을, 구동 시간이 긴 방향에 있어서의 가속 기간 TAcc분 후에 어긋나게 한다. 이에 의해, XY 양방향이 동시에 가속하는 경우가 없어지기 때문에, 합성 가속도가, 구동 대기 시에 있어서의 허용 범위를 초과하는 것을 방지할 수 있다.
도 7에는, 본 실시 형태에 있어서의 스텝 구동을 행하는 동작의 흐름도가 도시되어 있다. 도 7에 도시된 흐름도에 있어서, 파선(7A)으로 둘러싸인 처리 블록은, 제1 실시 형태(도 3)와 동일한 것(S101 내지 S109)이기 때문에 그 내용의 설명은 생략한다.
스텝 구동에 있어서의 X 방향으로의 구동과 Y 방향으로의 구동 중 구동 시간이 긴 쪽의 등속 구동 시간을 TLong, 짧은 쪽의 스텝 구동 전체의 시간(전체 구동 시간)을 TShort라 한다(도 6 참조). S201에서, 제어부(8)는 하기의 조건 3으로서 나타내는 판정식을 이용하여, 스텝 구동 개시 타이밍의 조정을 행할 것인지 여부의 판정을 행한다.
(조건 3)
long≫Tshort
구체적으로는, 제어부(8)는 Tlong이 Tshort에 비해 소정값보다 큰 경우에 조건 3을 충족한다고 판정하고, 스텝 구동 개시 타이밍의 조정을 행한다고 판정한다. 조건 3을 충족하지 않으면, 처리는 전술한 S101로 진행한다. 한편, 조건 3을 충족하는 경우, 처리는 S202로 진행한다. 도 6의 예에서는, X 방향으로의 구동과 Y 방향으로의 구동 중 구동 시간이 긴 쪽(X 방향의 구동)의 등속 구동 중에 다른 쪽의 구동(Y 방향의 구동)이 완료된다. 스텝 구동 개시 타이밍을 tstart라 하면, S202에서, 제어부(8)는 X 방향의 잠정 구동 개시 타이밍 tLong을 식 (8)에 따라 구하고, Y 방향의 잠정 구동 개시 타이밍 tShort를 식 (9)로부터 구한다.
Long=tStart-구동 대기 시간 … (8)
Short=tStart+tAcc-구동 대기 시간 … (9)
S203에서, 제어부(8)는 XY 각 방향의 잠정 구동 개시 타이밍에 의해 구동 타이밍을 어긋나게 했을 때의 합성 가속도가 소정의 상한값 미만인지를 판정한다. 합성 가속도가 상한값을 초과하지 않으면, S204에서, 제어부(8)는 식 (8), (9)에서 구한 XY 각 방향의 잠정 구동 개시 타이밍을 확정 구동 개시 타이밍으로서 결정한다. 그 후, 처리는 S107로 진행한다. S203에서 합성 가속도가 상한값 이상이라고 판정된 경우, 처리는 S101로 진행하고, 제어부(8)는 제1 실시 형태에서 설명한 처리를 실시한다. 이에 의해, 중첩 정밀도를 손상시키지 않고, 또한 스루풋을 저하시키지 않고 기판 스테이지(7)를 구동시키는 것이 가능해진다. 이와 같이 제2 실시 형태에 따르면, 제1 실시 형태와 같이 XY 각 방향의 구동을 동시에 개시하지 않아도 합성 가속도가 소정의 상한값을 초과하지 않은 동작이 가능하다.
상술한 각 실시 형태에서는, 주로, 샷간에서의 스텝 구동에 대하여 설명하였다. 다시 말해, 상술한 각 실시 형태에서는, 제1 샷 영역에 대한 주사 노광과 그 후에 행해지는 제2 샷 영역에 대한 주사 노광의 사이에 행해지는 스텝 구동에 대하여 설명하였다. 그러나, 상술한 스텝 구동에 따른 처리는, 기판의 로드 후, 노광 순서가 최초의 샷 영역에 대한 주사 노광 전에 행해지는 스텝 구동에도 마찬가지로 적용 가능하다.
<물품 제조 방법의 실시 형태>
본 발명의 실시 형태에 따른 물품 제조 방법은, 예를 들어 반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스나 미세 구조를 갖는 소자 등의 물품을 제조하기에 적합하다. 본 실시 형태의 물품 제조 방법은, 기판에 도포된 감광제에 상기 노광 장치를 사용하여 잠상 패턴을 형성하는 공정(기판을 노광하는 공정)과, 이러한 공정에서 잠상 패턴이 형성된 기판을 현상하는 공정을 포함한다. 또한, 이러한 제조 방법은, 다른 주지의 공정(산화, 성막, 증착, 도핑, 평탄화, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징 등)을 포함한다. 본 실시 형태의 물품 제조 방법은, 종래의 방법에 비하여, 물품의 성능·품질·생산성·생산 비용의 적어도 하나에 있어서 유리하다.
발명은 상기 실시 형태로 제한되는 것이 아니라, 발명의 정신 및 범위로부터 이탈하지 않고, 다양한 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 발명의 범위를 밝히기 위해서 청구항을 첨부한다.
1: 조명 광학계
2: 얼라인먼트 스코프
3: 원판
4: 원판 스테이지
5: 투영 광학계
6: 기판
7: 기판 스테이지
8: 제어부

Claims (13)

  1. 기판 위의 복수의 샷 영역의 각각에 주사 노광을 행하는 노광 장치이며,
    상기 기판을 척하는 기판 척과,
    상기 기판 척을 탑재하여 이동하는 스테이지와,
    상기 스테이지의 구동을 제어하는 제어부
    를 갖고,
    상기 제어부는, 제1 구동 프로파일에 따라 상기 스테이지를 주사 방향으로 구동하는 제1 구동과, 제2 구동 프로파일에 따라 상기 스테이지를 비주사 방향으로 구동하는 제2 구동을 병행하여 행함으로써, 하나의 샷 영역에 대한 주사 노광을 행하기 전의 상기 스테이지의 스텝 구동을 행하고,
    상기 제어부는, 상기 제1 구동과 상기 제2 구동을 병행하여 행할 때의 상기 스테이지의 합성 가속도가, 상기 스테이지와 상기 기판 척 사이의 로크가 해제되어 있는 상태에 있어서 상기 스테이지에 대한 상기 기판 척의 위치 어긋남이 발생하지 않는 것으로서 미리 정해진 상한값을 초과하지 않도록, 상기 제1 구동 프로파일 및 상기 제2 구동 프로파일을 결정하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 스테이지에 대하여 상기 기판 척을 로크하는 척 로크 동작의 개시 후 또한 완료 전에, 상기 제1 구동 및 상기 제2 구동을 동시에 개시하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 구동의 구동 시간을 Tx, 상기 제1 구동의 구동 시간을 Ty, 상기 비주사 방향의 가속도를 Ax, 상기 주사 방향의 가속도를 Ay, 상기 상한값을 Atol이라 하고,
    상기 비주사 방향의 속도를 Vx, 상기 주사 방향의 속도를 Vy, 상기 비주사 방향의 구동 거리를 Dx, 상기 주사 방향의 구동 거리를 Dy, 상기 비주사 방향의 Jerk 시간을 Jx, 상기 주사 방향의 Jerk 시간을 Jy, 상기 스텝 구동의 구동 시간을 나타내는 함수를 f라 할 때,
    상기 제어부는,
    Tx=Ty,
    f(Ax,Vx,Dx,Jx)=f(Ay,Vy,Dy,Jy), 및
    Atol=√(Ax+Ay
    가 성립되는 Ax, Ay를 결정하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 결정된 상기 비주사 방향의 가속도 Ax가 미리 정해진 상기 비주사 방향의 가속도 상한값 MaxAx를 초과하는 경우, 상기 가속도 Ax를 상기 가속도 상한값 MaxAx로 변경하고, 상기 주사 방향의 가속도 Ay를 상기 합성 가속도와 상기 비주사 방향의 상기 가속도 상한값 MaxAx의 잔차분인 제1 잔차분으로 변경하고,
    상기 결정된 상기 주사 방향의 가속도 Ay가 미리 정해진 상기 주사 방향의 가속도 상한값 MaxAy를 초과하는 경우, 상기 가속도 Ay를 상기 가속도 상한값 MaxAy로 변경하고, 상기 비주사 방향의 가속도 Ax를 상기 합성 가속도와 상기 주사 방향의 상기 가속도 상한값 MaxAy의 잔차분인 제2 잔차분으로 변경하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 잔차분은,
    √(Atol-MaxAx
    로 표시되고,
    상기 제2 잔차분은,
    √(Atol-MaxAy
    로 표시되는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 스테이지에 대하여 상기 기판 척을 로크하는 척 로크 동작의 개시 후 또한 완료 전에, 상기 제1 구동 및 상기 제2 구동 중 한쪽의 구동을 개시하고 또한 해당 한쪽의 구동에 있어서의 가속 기간의 종료 후에 다른 쪽의 구동을 개시하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다른 쪽의 구동의 전체 구동 시간은, 상기 한쪽의 구동의 등속 구동 시간보다 짧은 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스텝 구동은, 상기 기판의 로드 후, 노광 순서가 최초의 샷 영역에 대한 주사 노광의 전에 행해지는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 스텝 구동은, 또한 제1 샷 영역에 대한 주사 노광과 그 후에 행해지는 제2 샷 영역에 대한 주사 노광의 사이에 행해지는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  10. 기판 위의 복수의 샷 영역의 각각에 주사 노광을 행하는 노광 장치이며,
    상기 기판을 척하는 기판 척과,
    상기 기판 척을 탑재하여 이동하는 스테이지와,
    상기 스테이지에 대하여 상기 기판 척을 로크하는 척 로크 동작을 행하는 로크 기구와,
    상기 스테이지의 구동을 제어하는 제어부
    를 갖고,
    상기 제어부는, 상기 척 로크 동작의 개시 후 또한 완료 전에, 하나의 샷 영역에 대한 주사 노광을 행하기 전의 상기 스테이지의 스텝 구동을 개시하고,
    상기 스텝 구동은, 제1 구동 프로파일에 따라 상기 스테이지를 주사 방향으로 구동하는 제1 구동과, 제2 구동 프로파일에 따라 상기 스테이지를 비주사 방향으로 구동하는 제2 구동을 병행하여 행하는 것을 포함하고,
    상기 제1 구동과 상기 제2 구동을 병행하여 행할 때의 합성 가속도가, 상기 로크 기구에 의한 로크가 해제되어 있는 상태에 있어서 상기 스테이지에 대한 상기 기판 척의 위치 어긋남이 발생하지 않는 것으로서 미리 정해진 상한값을 초과하지 않도록, 상기 제1 구동 프로파일 및 상기 제2 구동 프로파일이 규정되어 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  11. 기판 위의 복수의 샷 영역의 각각에 주사 노광을 행하는 노광 장치의 제어이며,
    하나의 샷 영역에 대한 주사 노광을 행하기 전의, 상기 기판을 보유 지지하는 스테이지의 스텝 구동에 따른 구동 프로파일을 결정하는 공정과,
    상기 결정된 구동 프로파일에 따라 상기 스텝 구동을 행하는 공정
    을 갖고,
    상기 스텝 구동은, 제1 구동 프로파일에 따라 상기 스테이지를 주사 방향으로 구동하는 제1 구동과, 제2 구동 프로파일에 따라 상기 스테이지를 비주사 방향으로 구동하는 제2 구동을 병행하여 행하는 것을 포함하고,
    상기 구동 프로파일을 결정하는 공정에서는, 상기 제1 구동과 상기 제2 구동을 병행하여 행할 때의 상기 스테이지의 합성 가속도가, 상기 스테이지와 해당 스테이지의 위에 탑재된 기판 척과의 사이의 로크가 해제되어 있는 상태에 있어서 상기 스테이지에 대한 상기 기판 척의 위치 어긋남이 발생하지 않는 것으로서 미리 정해진 상한값을 초과하지 않도록, 상기 제1 구동 프로파일 및 상기 제2 구동 프로파일을 결정하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  12. 기판 위의 복수의 샷 영역의 각각에 주사 노광을 행하는 노광 장치의 제어 방법이며,
    스테이지의 위에 탑재된 기판 척을 상기 스테이지에 대하여 로크하는 척 로크 동작을 실행하는 공정과,
    상기 척 로크 동작의 개시 후 또한 완료 전에, 하나의 샷 영역에 대한 주사 노광을 행하기 전의 상기 스테이지의 스텝 구동을 개시하는 공정
    을 갖고,
    상기 스텝 구동은, 제1 구동 프로파일에 따라 상기 스테이지의 주사 방향으로 구동하는 제1 구동과, 제2 구동 프로파일에 따라 상기 스테이지를 비주사 방향으로 구동하는 제2 구동을 병행하여 행하는 것을 포함하고,
    상기 제1 구동과 상기 제2 구동을 병행하여 행할 때의 합성 가속도가, 상기 스테이지에 대한 상기 기판 척의 로크가 해제되어 있는 상태에 있어서 상기 스테이지에 대한 상기 기판 척의 위치 어긋남이 발생하지 않는 것으로서 미리 정해진 상한값을 초과하지 않도록, 상기 제1 구동 프로파일 및 상기 제2 구동 프로파일이 규정되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 사용하여 기판을 노광하는 공정과,
    상기 노광된 기판을 현상하는 공정
    을 갖고,
    상기 현상된 기판으로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 하는 물품 제조 방법.
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