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KR101206671B1 - 이동체의 구동 방법, 스테이지 장치 및 노광 장치 - Google Patents

이동체의 구동 방법, 스테이지 장치 및 노광 장치 Download PDF

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KR101206671B1
KR101206671B1 KR1020067020950A KR20067020950A KR101206671B1 KR 101206671 B1 KR101206671 B1 KR 101206671B1 KR 1020067020950 A KR1020067020950 A KR 1020067020950A KR 20067020950 A KR20067020950 A KR 20067020950A KR 101206671 B1 KR101206671 B1 KR 101206671B1
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유이치 시바자키
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가부시키가이샤 니콘
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Abstract

X축 방향으로 이동하는 스테이지(28)와, 스테이지를 구동하는 X축 리니어 모터(80)와, 해당 모터(80)에 의한 X축 방향에 관한 스테이지의 구동력의 반력 작용에 의해 스테이지와 반대 방향으로 이동하는 카운터매스(30)와, 카운터매스를 X축 방향으로 구동하는 X축 트림 모터(26A, 26B)와, 모터(80)를 거쳐서 스테이지를 예를 들면 +X방향으로 이동할 때에, 트림 모터를 제어하여, 카운터매스에 +X방향의 초속도를 부여하는 제어 장치를 구비하고 있다. 이에 의해, 카운터매스를 대형화하지 않고, 카운터매스의 이동에 필요한 스트로크를 짧게 할 수 있다.

Description

이동체의 구동 방법, 스테이지 장치 및 노광 장치{DRIVE METHOD FOR MOBILE BODY, STAGE DEVICE, AND EXPOSURE DEVICE}
본 발명은 이동체의 구동 방법, 스테이지 장치 및 노광 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 제 1 이동체와 해당 제 1 이동체의 구동력의 반력(反力)을 받아서 제 1 이동체와는 반대 방향으로 이동하는 제 2 이동체를 구동하는 이동체의 구동 방법, 해당 이동체의 구동 방법이 적용되는 스테이지 장치 및 해당 스테이지 장치를 구비하는 노광 장치에 관한 것이다.
종래부터, 반도체 소자, 액정 표시 소자 등의 제조에 있어서의 리소그래피 공정에서는, 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트 방식의 축소 투영 노광 장치(이른바 스텝퍼)나 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식의 주사형 투영 노광 장치(이른바 스캐닝ㆍ스텝퍼(스캐너라고도 불림)) 등이 비교적 많이 이용되고 있다.
이러한 종류의 노광 장치에서는, 웨이퍼 위의 복수의 샷 영역에 마스크로서의 레티클의 패턴을 전사하기 위해서, 웨이퍼 스테이지는 XY 2차원 방향으로 예를 들어 리니어 모터 등을 포함하는 구동 장치에 의해 구동된다. 이 웨이퍼 스테이지 의 구동에 의해서 생기는 반력은, 스테이지와 진동 절연된 기준(예를 들면, 바닥면 또는 장치의 기준으로 되는 베이스 플레이트 등)에 마련된 프레임 부재를 이용하여 기계적으로 바닥(대지)에 유도함으로써 처리하고 있었다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 이 밖에, 스캐닝ㆍ스텝퍼의 레티클 스테이지의 구동에 의해서 생기는 반력의 흡수를 위해서, 주로 운동량 보존 법칙을 이용한 주사 방향 1축에 관한 카운터매스(counter mass) 기구를 채용하는 경우도 있었다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조).
그러나, 기준으로 유도된 스테이지의 반력은, 미세 가공에 있어서 요구되고 있는 레벨로부터 보면, 적지 않게 투영 광학계나, 스테이지에 진동을 부여하고, 특히 스테이지(나아가서는, 웨이퍼 또는 레티클)를 주사하면서 노광을 실행하는 스캐닝ㆍ스텝퍼에 있어서는 그 반력에 기인하는 진동이, 노광 정밀도를 저하시키는 요인으로 되고 있었다.
또한, 카운터매스 기구를 이용하여 반력 흡수를 행하는 경우에는 반력의 전달을 거의 완전히 방지할 수 있는 것이지만, 종래의 카운터매스 기구에서는, 스테이지의 구동 방향과는 반대 방향으로 스테이지의 구동 거리에 비례한 거리만큼 이동하는 카운터매스가 이용되고 있었기 때문에, 스테이지의 전체 스트로크에 따른 스트로크를 카운터매스에 대해서도 준비해야 되어, 노광 장치의 대형화를 초래하는 경향이 있었다.
이와 같은 사정 하에서, 출원인은, 양호한 정밀도로 노광을 실행할 수 있고, 또한, 장치의 대형화를 억제하는 것을 목적으로 하여, 「물체를 유지하는 스테이지 의 이동에 따라, 상기 스테이지와 반대 방향으로 이동하는 카운터 스테이지와, 적어도 일부가 상기 카운터 스테이지에 접속되어, 노광 빔이 조사되고 있지 않을 때에, 상기 카운터 스테이지의 위치를 보정하는 보정 장치를 구비하는 노광 장치」를 앞서 제안하였다(특허 문헌 3 참조).
그런데, 상기 특허 문헌 3에 개시되는 노광 장치에서는, 스테이지의 이동에 따라 운동량 보존 법칙에 따라서 카운터 스테이지가 자유 운동하는 것을 허용하고, 그 이동 후의 적당한 타이밍에서 보정 장치에 의해 카운터 스테이지의 위치를 보정하는 것이었으므로, 카운터 스테이지의 이동 스트로크 범위가 불필요하게 확대되지 않도록 하기 위해서, 카운터 스테이지로서 스테이지에 비해서 질량이 큰 스테이지를 채용할 필요가 있었다. 특히, 특허 문헌 3의 도 2 등에 개시되는 바와 같은 H형의 2축 스테이지의 경우, 웨이퍼 스테이지 측의 가동자와 함께 리니어 모터를 구성하는 고정자(카운터 스테이지)의 스트로크 범위는 작은 쪽이 바람직하고, 그것을 위해서는 그 고정자(카운터 스테이지)의 질량을 어느 정도 크게 할 필요가 있었다. 따라서, 장치의 소형화를 충분한 레벨로 달성할 수 있다고는 반드시 말할 수 없는 것이 현상황이다.
특허 문헌 1: 미국 특허 제5,528,118호 명세서
특허 문헌 2: 미국 특허 제6,255,796호 명세서
특허 문헌 3: 미국 특허 출원 공개 제2004/0012768호 명세서
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명은 상술한 사정 하에서 이루어진 것으로, 제 1 관점에서 보면, 적어도 제 1 축 방향으로 이동하는 제 1 이동체와, 해당 제 1 이동체의 상기 제 1 축 방향의 구동력의 반력을 받아서 상기 제 1 이동체와는 반대 방향으로 이동하는 제 2 이동체를 구동하는 이동체의 구동 방법에 있어서, 상기 제 1 이동체가 상기 제 1 축 방향의 2방향 중 제 1 방향으로 이동할 때에, 상기 제 2 이동체에 상기 제 1 방향의 초속도를 부여하는 것을 특징으로 하는 제 1 구동 방법이다.
여기서, 「제 1 축 방향의 2방향」이란, 제 1 축 방향의 한쪽으로부터 다른쪽으로 향하는 방향과, 제 1 축 방향의 다른쪽으로부터 한쪽으로 향하는 방향을 의미한다. 따라서, 「제 1 방향」은 그 2방향 중 어느 하나이지만, 어떤 것이더라도 무방하다.
또한, 제 1 이동체의 제 1 방향으로의 이동은 가감속을 수반하는 이동, 예를 들면 스텝 이동 등도 포함한다.
이에 의하면, 제 1 이동체가 제 1 방향으로 이동할 때에, 제 2 이동체에 상기 제 1 방향의 초속도를 부여하기 때문에, 제 1 이동체와 제 2 이동체를 포함하는 계(系)가 운동량 보존 법칙에 따르는 경우, 제 1 이동체가 제 1 방향으로 이동할 때, 그 구동력의 반력을 받아서 제 2 이동체가 제 1 방향과는 반대 방향으로 이동하지만, 그 때 상기 초속도에 기인하는 제 1 방향으로의 이동도 동시에 행해지고 있으므로, 결과적으로, 제 1 이동체의 제 1 방향으로의 구동력의 반력 작용에 의한 자유 운동시의 이동 거리로부터 상기 초속도에 기인하는 제 1 방향으로의 이동 거 리분을 뺀 거리만큼, 제 1 방향과는 반대 방향으로 제 2 이동체가 이동하여, 그 이동 거리가 짧아진다. 특히, 제 1 이동체가 가감속을 수반해서 제 1 방향으로 이동하는 경우, 제 1 이동체의 감속 시간 동안에는 제 2 이동체는 제 1 방향으로 이동하므로, 제 1 이동체의 제 1 방향으로의 구동력의 반력을 받은 제 2 이동체의 제 1 방향과는 반대 방향으로의 이동 거리를 더욱 짧게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제 1 구동 방법에 의하면, 제 2 이동체를 반드시 대형화하지 않고, 제 2 이동체의 이동에 필요한 스트로크를 짧게 할 수 있다. 특히, 제 1 이동체가 제 1 방향으로 스텝 이동을 포함하는 동작을 행하는 경우에는, 제 1 이동체는 제 1 방향에 관한 가속과 감속을 교대로 반복하므로, 제 2 이동체의 이동에 필요한 제 1 축 방향(제 1 방향 및 그 반대 방향)에 관한 스트로크를 가장 짧게 할 수 있다.
본 발명은, 제 2 관점에서 보면, 적어도 제 1 축 방향으로 이동하는 제 1 이동체와, 해당 제 1 이동체의 상기 제 1 축 방향의 구동력의 반력을 받아서 상기 제 1 이동체와는 반대 방향으로 이동하는 제 2 이동체를 구동하는 이동체의 구동 방법에 있어서, 상기 제 1 이동체가 상기 제 1 축 방향의 2방향 중 제 1 방향으로 이동할 때에, 상기 제 2 이동체를 상기 제 1 방향을 따라 오프셋하여 위치 결정해 두는 것을 특징으로 하는 제 2 구동 방법이다.
이에 의하면, 제 1 이동체가 제 1 방향으로 이동할 때에, 제 2 이동체를 상기 제 1 방향을 따라 오프셋하여 위치 결정해 두기 때문에, 제 1 이동체와 제 2 이동체가 운동량 보존 법칙에 따르는 경우, 제 1 이동체가 제 1 방향으로 이동할 때, 그 구동력의 반력을 받아서 제 2 이동체가 제 1 방향과는 반대 방향으로 이동하지 만, 그 이동 거리가 상기 오프셋량분만큼 상쇄되어, 오프셋량분만큼 제 2 이동체의 이동 거리가 짧아진다. 따라서, 본 발명의 제 2 구동 방법에 의하면, 제 2 이동체를 반드시 대형화하지 않고, 제 2 이동체의 이동에 필요한 스트로크를 짧게 할 수 있다.
본 발명은, 제 3 관점에서 보면, 적어도 제 1 축 방향으로 이동하는 스테이지와, 상기 스테이지를 구동하는 제 1 구동 장치와, 상기 제 1 구동 장치에 의한 상기 제 1 축 방향에 관한 상기 스테이지의 구동력의 반력 작용에 의해 상기 스테이지와 반대 방향으로 이동하는 카운터매스와, 상기 카운터매스를 상기 제 1 축 방향으로 구동하는 제 2 구동 장치와, 상기 제 1 구동 장치를 통해 상기 스테이지를 상기 제 1 축 방향의 2방향 중 제 1 방향으로 이동할 때에, 상기 제 2 구동 장치를 제어하여, 상기 카운터매스에 상기 제 1 방향의 초속도를 부여하는 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 제 1 스테이지 장치이다.
여기서, 「카운터매스」란, 스테이지의 이동에 따라 이동하는 질량체로서, 스테이지 및 카운터매스를 포함하는 역학계에 있어서의 무게 중심점의 이동을 없애, 편하중(偏荷重)의 발생을 방지하는 것을 목적으로 하여 마련되는 것이다. 카운터매스에는, 이동 대상의 물체를 유지하는 스테이지와는 다른 스테이지이며, 양쪽 스테이지의 운동량 합계가 일정하게 유지되도록 구동되는 것이 포함된다. 또한, 카운터매스에는, 예를 들면 이동 대상의 물체를 유지하는 스테이지와 일체적으로 이동하는 구동 장치의 가동자와 협동하여 스테이지의 구동력을 발생하고, 또한, 스테이지에 대한 구동력의 반력에 의해 자유롭게 이동하도록 구성된 구동 장치의 고정자 등도 포함된다.
이에 의하면, 제어 장치는, 스테이지가 제 1 방향으로 이동할 때에, 카운터매스에 상기 제 1 방향의 초속도를 부여하기 때문에, 제 1 구동 장치에 의해 구동되어 스테이지가 제 1 방향으로 이동할 때, 그 구동력의 반력을 받아서 카운터매스가 운동량 보존 법칙에 따라 제 1 방향과는 반대 방향으로 이동하지만, 그 때 상기 초속도에 기인하는 제 1 방향으로의 이동도 동시에 행해지고 있으므로, 결과적으로, 스테이지의 제 1 방향으로의 구동력의 반력 작용에 의한 자유 운동시의 카운터매스의 이동 거리로부터 상기 초속도에 기인하는 제 1 방향으로의 이동 거리분을 뺀 거리만큼, 제 1 방향과는 반대 방향으로 카운터매스가 이동하여, 그 이동 거리가 짧아진다. 특히, 스테이지가 가감속을 수반해서 제 1 방향으로 이동하는 경우, 스테이지의 감속 시간 동안에는, 카운터매스는 제 1 방향으로 가속되므로, 스테이지의 제 1 방향으로의 구동력의 반력을 받은 카운터매스의 제 1 방향과는 반대 방향으로의 이동 거리를 더욱 짧게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제 1 스테이지 장치에 의하면, 카운터매스를 반드시 대형화하지 않고, 카운터매스의 이동에 필요한 스트로크를 짧게 할 수 있다. 특히, 스테이지가 제 1 방향으로 스텝 이동을 포함하는 동작을 행하는 경우에는, 스테이지는 제 1 방향에 관한 가속과 감속을 교대로 반복하므로, 카운터매스의 이동에 필요한 제 1 축 방향(제 1 방향 및 그 반대 방향)에 관한 스트로크를 가장 짧게 할 수 있다.
본 발명은, 제 4 관점에서 보면, 적어도 제 1 축 방향으로 이동하는 스테이지와, 상기 스테이지를 구동하는 제 1 구동 장치와, 상기 구동 장치에 의한 상기 제 1 축 방향에 관한 상기 스테이지의 구동력의 반력 작용에 의해 상기 스테이지와 반대 방향으로 이동하는 카운터매스와, 상기 카운터매스를 상기 제 1 축 방향으로 구동하는 제 2 구동 장치와, 상기 제 1 구동 장치를 통해 상기 스테이지를 상기 제 1 축 방향의 2방향 중 제 1 방향으로 이동할 때에, 상기 제 2 구동 장치를 제어하여, 상기 카운터매스를 상기 제 1 방향을 따라 오프셋하여 위치 결정하는 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 제 2 스테이지 장치이다.
이에 의하면, 제어 장치는, 스테이지가 제 1 방향으로 이동할 때에, 카운터매스를 상기 제 1 방향을 따라 오프셋하여 위치 결정해 두기 때문에, 스테이지와 카운터매스가 운동량 보존 법칙에 따르는 경우, 스테이지가 제 1 방향으로 이동할 때, 그 구동력의 반력을 받아서 카운터매스가 제 1 방향과는 반대 방향으로 이동하지만, 그 이동 거리가 상기 오프셋량분만큼 상쇄되고, 오프셋량분만큼 카운터매스의 제 1 방향과는 반대 방향으로의 이동 거리가 짧아져, 카운터매스의 스트로크를 짧게 설정할 수 있다.
본 발명은, 제 5 관점에서 보면, 패턴을 물체에 전사하는 노광 장치로서, 상기 물체가 상기 스테이지에 유지되는 본 발명의 제 1, 제 2 스테이지 장치 중 어느 하나를 상기 물체의 구동 장치로서 이용하는 것을 특징으로 하는 노광 장치이다.
이에 의하면, 카운터매스를 반드시 대형화하지 않고, 카운터매스의 이동에 필요한 스트로크를 짧게 할 수 있는 본 발명의 제 1, 제 2 스테이지 장치 중 어느 하나가 물체의 구동 장치로서 이용되므로, 그 스테이지 장치의 소형화에 따른 장치 전체의 소형화가 가능하고, 또한, 스테이지 구동시의 반력에 기인하는 진동의 영향 을 거의 해소하여, 스테이지 나아가서는 물체의 위치 제어성의 향상에 따른 패턴의 전사 정밀도(노광 정밀도)의 향상이 가능해진다.
본 발명은, 제 6 관점에서 보면, 적어도 제 1 축 방향으로 이동하는 제 1 이동체와, 해당 제 1 이동체에 용력(用力)을 공급하고, 또한, 상기 제 1 이동체와 동일한 방향으로 이동하는 제 2 이동체를 구동하는 구동 방법에 있어서, 상기 제 1 이동체가 상기 제 1 축 방향의 제 1 방향으로 이동할 때에, 상기 제 2 이동체에 상기 제 1 방향의 초속도를 부여하는 것을 특징으로 하는 제 3 구동 방법이다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,
도 2는 도 1의 웨이퍼 스테이지 장치를 나타내는 사시도,
도 3은 도 1의 웨이퍼 스테이지를 나타내는 사시도,
도 4는 웨이퍼 테이블을 제거한 웨이퍼 스테이지 장치를 나타내는 평면도,
도 5는 스테이지 제어에 관련된 제어계의 구성을 나타내는 블록도,
도 6은 1로트의 웨이퍼에 대한 일련의 노광 공정의 처리에 관한 주제어 장치(20) 내의 CPU의 처리 알고리즘을 나타내는 흐름도,
도 7은 웨이퍼 위의 샷 영역의 배치의 일례를, 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식의 노광 동작중인 웨이퍼 위의 조명광의 조사 영역의 중심 궤적과 함게 나타내는 도면,
도 8은 도 7의 샷 영역 S1 ,2의 노광을 위한 양쪽 스테이지의 주사 종료 시점부터, 샷 영역 S1 ,J의 노광을 위한 양쪽 스테이지의 주사 개시 시점까지의, 웨이퍼 스테이지 본체(웨이퍼 스테이지) 및 카운터매스의 상태 천이의 상태를 모식적으로 나타내는 도면,
도 9(a)는 도 8에 대응하는, 웨이퍼 스테이지 및 카운터매스의 X축 방향에 관한 속도의 시간 변화 곡선을 나타내는 도면,
도 9(b)는 도 9(a)에 대응하는, 웨이퍼 스테이지 및 카운터매스의 X축 방향에 관한 위치의 시간 변화 곡선을 나타내는 도면,
도 10은 제 1 변형예에 따른 스테이지 장치를 나타내는 사시도,
도 11(a)는 웨이퍼 스테이지 WST 및 Y축용 고정자(86, 87)의 X축 방향에 관한 속도의 시간 변화 곡선을 나타내는 도면,
도 11(b)는 도 11(a)에 대응하는, 웨이퍼 스테이지 WST 및 Y축용 고정자(86, 87)의 X축 방향에 관한 위치의 시간 변화 곡선을 나타내는 도면,
도 12는 제 2 변형예에 따른 스테이지 장치를 나타내는 사시도,
도 13(a)는 제 2 변형예에 따른 웨이퍼 스테이지를 나타내는 사시도,
도 13(b)는 도 13(a)의 웨이퍼 스테이지가 고정자와 계합(係合)한 상태를 나타내는 사시도.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 일실시예를 도 1~도 9(b)에 근거하여 설명한다.
도 1에는, 일실시예에 따른 노광 장치(100)의 개략적인 구성이 도시되어 있다. 이 노광 장치(100)는 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식의 주사형 노광 장치, 즉, 이른바 스캐닝ㆍ스텝퍼이다. 후술하는 바와 같이 본 실시예에서는, 투영 광학계 PL이 마련되어 있고, 이하에 있어서는, 이 투영 광학계 PL의 광축 AX 방향을 Z축 방향, 이에 직교하는 면내에서 마스크로서의 레티클 R과 물체로서의 웨이퍼 W가 상대 주사되는 방향을 Y축 방향, 이들 Z축 및 Y축에 직교하는 방향을 X축 방향으로 하여 설명한다.
이 노광 장치(100)는 광원 및 조명 광학계를 포함하고, 에너지 빔으로서의 조명광(노광광) IL에 의해 마스크로서의 레티클 R을 조명하는 조명계(10), 레티클 R을 유지하는 레티클 스테이지 RST, 투영 유닛 PU, 물체로서의 웨이퍼 W가 탑재되는 스테이지(및 제 1 이동체)로서의 웨이퍼 스테이지 WST를 포함하는 웨이퍼 스테이지 장치(12), 상기 레티클 스테이지 RST 및 상기 투영 유닛 PU 등이 탑재된 몸체 BD, 및 이들의 제어계 등을 구비하고 있다.
상기 조명계(10)는 도시하지 않은 레티클 블라인드에 의해 규정된 레티클 R 위의 슬릿 형상의 조명 영역을 조명광 IL에 의해 거의 균일한 조도로 조명한다. 여기서, 조명광 IL로서는, 일례로서 ArF 엑시머 레이저광(파장 193㎚)이 이용되고 있다.
상기 레티클 스테이지 RST는 후술하는 제 2 컬럼(34)의 천정판을 구성하는 레티클 베이스(36) 위에, 그 바닥면에 마련된 도시하지 않은 에어 베어링 등에 의해서 예를 들어 수㎛ 정도의 클리어런스(clearance)를 사이에 두고서 부상 지지되어 있다. 이 레티클 스테이지 RST 위에는, 레티클 R이, 예를 들면 진공 흡착(또는, 정전 흡착)에 의해 고정되어 있다. 레티클 스테이지 RST는, 여기서는, 리니어 모터 등을 포함하는 레티클 스테이지 구동부(11)에 의해, 후술하는 투영 광학계 PL의 광축 AX에 수직인 XY 평면 내에서 2차원적으로(X축 방향, Y축 방향 및 XY 평면에 직교하는 Z축 둘레의 회전 방향(θz 방향)으로) 미소 구동 가능하고, 또한, 레티클 베이스(36) 위를 소정의 주사 방향(여기서는, 도 1에서의 지면 좌우 방향인 Y축 방향으로 함)으로 지정된 주사 속도로 구동 가능하게 되어 있다. 또한, 레티클 스테이지 RST는 주지된 조미동(粗微動) 구조로 해도 된다.
본 실시예의 경우, 레티클 스테이지 RST의 구동시(특히, 주사 구동시)의 리니어 모터의 고정자에 작용하는 반력에 기인하는 진동의 영향을 극력 저감하기 위한 대책이 강구되고 있다. 구체적으로는, 전술한 리니어 모터의 고정자는, 예를 들면 일본 특허 공개 평성 제8-330224호 공보 및 이에 대응하는 미국 특허 제5,874,820호 등에 개시되는 바와 같이, 몸체 BD와는 별도로 마련된 도시하지 않은 지지 부재(리액션 프레임)에 의해서 각각 지지되고, 레티클 스테이지 RST의 구동시에 리니어 모터의 고정자에 작용하는 반력은, 그들 리액션 프레임을 거쳐서 클린룸의 바닥면 F에 전달(유도)되도록 되어 있다. 이 밖에, 예를 들면, 일본 특허 공개 평성 제8-63231호 공보 및 이에 대응하는 미국 특허 제6,246,204호 등에 개시되는 운동량 보존 법칙을 이용한 반력 상쇄 기구를 레티클 스테이지 RST의 반력 상쇄 기 구로서 채용해도 된다. 본 국제 출원에서 지정한 지정국(또는, 선택한 선택국)의 국내 법령이 허용하는 한, 상기 각 공보 및 대응하는 상기 각 미국 특허에 있어서의 개시를 원용하여 본원 명세서의 기재의 일부로 한다.
레티클 스테이지 RST의 스테이지 이동면 내의 위치는, 레티클 레이저 간섭계(이하, 「레티클 간섭계」라고 함)(16)에 의해서, 이동 거울(15)을 거쳐서, 예를 들면 0.5~1㎚ 정도의 분해능으로 상시 검출되고 있다. 이 경우, 투영 유닛 PU을 구성하는 경통(鏡筒)(40)의 측면에 고정된 고정 거울(14)을 기준으로 하여 위치 계측이 행해진다. 여기서, 실제로는, 레티클 스테이지 RST 위에는 Y축 방향에 직교하는 반사면을 갖는 Y이동 거울과 X축 방향에 직교하는 반사면을 갖는 X이동 거울이 마련되고, 이들 이동 거울에 대응해서 레티클 Y간섭계와 레티클 X간섭계가 마련되며, 또한 이에 대응하여, X축 방향 위치 계측용의 고정 거울과, Y축 방향 위치 계측용의 고정 거울이 마련되어 있지만, 도 1에서는 이들이 대표적으로 이동 거울(15), 레티클 간섭계(16), 고정 거울(14)로서 도시되어 있다. 또한, 예를 들면, 레티클 스테이지 RST의 단면을 경면(鏡面) 가공하여 반사면(이동 거울(15)의 반사면에 상당)을 형성해도 된다. 또한, 레티클 스테이지 RST의 주사 방향(본 실시예에서는 Y축 방향)의 위치 검출에 이용되는 X축 방향으로 신장한 반사면 대신에, 적어도 하나의 코너 튜브형 미러(예를 들면, 역반사체)를 이용해도 된다. 여기서, 레티클 Y간섭계와 레티클 X간섭계의 한쪽, 예를 들면 레티클 Y간섭계는 길이 측정축을 2축 갖는 2축 간섭계로서, 이 레티클 Y간섭계의 계측값에 근거하여 레티클 스테이지 RST의 Y위치에 부가하여, θz 방향의 회전도 계측할 수 있도록 되어 있다.
레티클 간섭계(16)의 계측값은 주제어 장치(20)로 보내지고 있다. 주제어 장치(20)에서는, 레티클 간섭계(16)의 계측값에 근거하여 레티클 스테이지 구동부(11)를 거쳐서 레티클 스테이지 RST를 구동 제어한다.
레티클 R의 위쪽에는, 투영 광학계 PL를 거쳐서 웨이퍼 스테이지 WST 위의 1쌍의 기준 마크와 이에 대응하는 레티클 R 위의 1쌍의 레티클 마크를 동시에 관찰하기 위한 노광 파장의 광을 이용한 TTR(Through The Reticle) 얼라이먼트계로 이루어지는 1쌍의 레티클 얼라이먼트계(13A, 13B)(도 1에서는 도시하지 않음, 도 5 참조)가 X축 방향으로 소정 거리를 사이에 두고서 마련되어 있다. 이 1쌍의 레티클 얼라이먼트계(13A, 13B)로서는, 예를 들면 일본 특허 공개 평성 제7-176468호 공보 및 이에 대응하는 미국 특허 제5,646,413호 등에 개시되는 것과 마찬가지의 구성을 이용할 수 있다. 본 국제 출원에서 지정한 지정국(또는, 선택한 선택국)의 국내 법령이 허용하는 한, 상기 공보 및 대응하는 상기 미국 특허에 있어서의 개시를 원용하여 본원 명세서의 기재의 일부로 한다.
상기 투영 유닛 PU은 레티클 스테이지 RST의 도 1에서의 아래쪽으로 몸체 BD의 일부에 유지되어 있다. 이 몸체 BD는 클린룸의 바닥면 F 위에 설치된 프레임 캐스터 FC 위에 마련된 제 1 컬럼(32)과, 이 제 1 컬럼(32) 위에 고정된 제 2 컬럼(34)을 구비하고 있다.
상기 프레임 캐스터 FC는 바닥면 F 위에 수평으로 놓여진 베이스 플레이트 BS와, 해당 베이스 플레이트 BS 위에 고정된 복수개, 예를 들면 3개(또는, 4개)의 다리 부분(脚部)(39)(단, 도 1에서의 지면 안쪽의 다리 부분은 도시 생략)를 구비 하고 있다.
상기 제 1 컬럼(32)은 상기 프레임 캐스터 FC를 구성하는 복수개의 다리 부분(39) 각각의 상단에 개별적으로 고정된 복수, 예를 들면 3개(또는, 4개)의 제 1 방진 기구(56)에 의해서, 거의 수평으로 지지된 경통 정반(定盤)(메인 프레임)(38)을 구비하고 있다.
상기 경통 정반(38)에는 그 거의 중앙부에 도시하지 않은 원형 개구가 형성되고, 이 원형 개구 내에 투영 유닛 PU가 위쪽으로부터 삽입되어, 그 외주부에 마련된 플랜지 FLG를 사이에 두고서 유지되어 있다. 경통 정반(38)의 상면에는, 투영 유닛 PU를 둘러싸는 위치에 복수개 예를 들어 3개의 다리(41)(단, 도 1에서의 지면 안쪽의 다리는 도시 생략)의 한쪽 단(하단)이 고정되어 있다. 이들 다리(41) 각각의 다른쪽 단(상단)면은 거의 동일한 수평면 위에 있고, 이들 다리(41) 각각의 상단면에 전술한 레티클 베이스(36)의 하면이 고정되어 있다. 이렇게 해서, 복수개의 다리(41)에 의해서 레티클 베이스(36)가 수평으로 지지되어 있다. 즉, 레티클 베이스(36)와 이를 지지하는 3개의 다리(41)에 의해서 제 2 컬럼(34)이 구성되어 있다. 레티클 베이스(36)에는 그 중앙부에 조명광 IL의 통로로 되는 개구(36a)가 형성되어 있다.
상기 투영 유닛 PU는 원통 형상이고 그 외주부의 하단부 근방에 플랜지 FLG가 마련된 경통(40)과, 해당 경통(40)에 유지된 복수의 광학 소자로 이루어지는 투영 광학계 PL에 의해서 구성되어 있다.
상기 투영 광학계 PL로서는, 예를 들면 Z축 방향의 공통의 광축 AX을 갖는 복수의 렌즈(렌즈 소자)로 이루어지는 굴절 광학계가 이용되고 있다. 이 투영 광학계 PL은, 예를 들면 양쪽 텔레센트릭(telecentric)으로 소정의 투영 배율(예를 들면, 1/4배 또는 1/5배)을 갖는다. 이 때문에, 조명계(10)로부터의 조명광 IL에 의해서 레티클 R의 조명 영역이 조명되면, 이 레티클 R을 통과한 조명광 IL에 의해, 투영 광학계 PL를 거쳐서 그 조명 영역 내의 레티클 R의 회로 패턴의 축소상(縮小像)(회로 패턴의 일부의 축소상)이 표면에 레지스트(감광제)가 도포된 웨이퍼 W 위에 형성된다. 여기서, 웨이퍼 W는, 예를 들면 반도체(실리콘 등) 또는 SOI(Silicon Insulator) 등의 원판 형상의 기판이며, 그 위에 레지스트가 도포되어 있다.
상기 웨이퍼 스테이지 장치(12)는 상기 베이스 플레이트 BS 위에 배치된 복수(예를 들면, 3개)의 제 2 방진 기구(도시 생략)에 의해서 거의 수평으로 지지된 스테이지 베이스(71), 해당 스테이지 베이스(71)의 상면의 위쪽에 배치된 웨이퍼 스테이지 WST, 해당 웨이퍼 스테이지 WST 등을 구동하는 스테이지 구동부(27) 등을 구비하고 있다.
상기 베이스 플레이트 BS는, 웨이퍼 스테이지 장치(12)를 사시도로 도시하는 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 그 X축 방향 한쪽과 다른쪽의 단부 근방에 Y축 방향을 긴쪽 방향으로 하고 위쪽으로 돌출한 볼록부(BSa, BSb)가 일체적으로 형성된 개략적인 평판 형상의 부재로 이루어진다.
상기 스테이지 베이스(71)는 정반이라고도 불리는 판 형상 부재로 이루어지고, 베이스 플레이트 BS의 상기 볼록부(BSa, BSb)에 협지된 영역 위에 배치되어 있 다. 스테이지 베이스(71)의 상면은 평탄도가 매우 높게 되어, 웨이퍼 스테이지 WST의 이동시의 가이드면으로 되어 있다.
상기 웨이퍼 스테이지 WST는, 도 3에 도시되는 바와 같이, 상자형의 웨이퍼 스테이지 본체(28)와, 해당 웨이퍼 스테이지 본체(28) 위에 Zㆍ틸트 구동 기구(81)(도 3에서는 도시하지 않음, 도 5 참조)를 사이에 두고서 탑재된 웨이퍼 테이블 WTB를 구비하고 있다. Zㆍ틸트 구동 장치(81)는 실제로는 웨이퍼 스테이지 본체(28) 위에서 웨이퍼 테이블 WTB를 3점에서 지지하는 3개의 액츄에이터(예를 들면, 보이스 코일 모터 또는 전자석) 등을 포함해서 구성되고, 웨이퍼 테이블 WTB을 Z축 방향, θx 방향(X축 둘레의 회전 방향), θy 방향(Y축 둘레의 회전 방향)의 3자유도 방향으로 미소 구동한다.
웨이퍼 스테이지 본체(28)에는, 도 3에 도시되는 바와 같이, X축 방향으로 가늘고 길게 신장하는 직사각형의 개구(28a)가 형성되어 있다. 이 개구(28a)의 내측의 상하 대향면에, 1쌍의 자극 유닛(22A, 22B)이 각각 고정되어 있다. 이들 자극 유닛(22A, 22B)은 판 형상의 자성체 부재와, 해당 자성체 부재의 하면 또는 상면에 X축 방향을 따라 소정 간격으로 또한 교대로 배치된 N극 영구 자석과 S극 영구 자석의 복수의 세트로 이루어지는 영구 자석군을 갖고 있다. 이 경우, 자극 유닛(22A)과 자극 유닛(22B)에서는, 대향하는 영구 자석끼리의 극성이 서로 역극성으로 되어 있다. 따라서, 개구(28a)의 내부에는 X축 방향을 따라 교번 자계가 형성되어 있다.
상기 웨이퍼 스테이지 WST는, 웨이퍼 스테이지 본체(28)가, 도 2 및 이 도 2 의 상태의 웨이퍼 스테이지 WST로부터 웨이퍼 테이블 WTB를 제거한 상태의 웨이퍼 스테이지 장치(12)의 평면도인 도 4에 도시되는 바와 같은, 평면시(위쪽에서 보아서) 직사각형 프레임 형상을 갖는 제 2 이동체로서의 카운터매스(30)의 내부에 내장된 상태에서, 카운터매스(30)에 대해서 X축 방향의 상대 이동이 가능해지도록 부착되어 있다. 이를 더욱 상술하면, 카운터매스(30)의 +X측의 측벽과 -X측의 측벽에는, Y축 방향으로 가늘고 긴 H자 형상의 개구(30a)가 각각 형성되어 있다(단, 도 2에서는 지면 안쪽의 개구는 도시하지 않음). 그리고, 카운터매스(30)의 +X측의 측벽과 -X측의 측벽 사이에 가설(架設)된 전기자 유닛(80)이 카운터매스(30)의 중앙의 공간 내부에 배치된 웨이퍼 스테이지 본체(28)의 개구(28a)의 내부에 삽입된 상태로 되어 있다. 웨이퍼 스테이지 본체(28)(웨이퍼 스테이지 WST)는, 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 전기자 유닛(80)을 따라 X축 방향으로 소정 범위 이동 가능하게 되어 있다.
상기 전기자 유닛(80)은 카운터매스(30)의 +X측의 측벽과 -X측의 측벽에 각각 마련된 개구(30a)의 내부에, 그의 긴쪽 방향의 한쪽 단과 다른쪽 단이 각각 삽입된 상태에서, 카운터매스(30)에 고정되어 있다.
상기 웨이퍼 스테이지 본체(28)의 하면에는, 복수 예를 들어 4개의 도시하지 않은 기체 정압 베어링, 예를 들면 에어 베어링이 마련되고, 도 2의 상태에서는, 복수의 에어 베어링을 사이에 두고서 웨이퍼 스테이지 WST가 전술한 가이드면의 위쪽에 소정의 클리어런스를 사이에 두고서 비접촉으로 부상 지지되어 있다.
본 실시예에서는, 전기자 유닛(80)과 1쌍의 자극 유닛(22A, 22B)에 의해서, 웨이퍼 스테이지 WST를 카운터매스(30)의 내부에서 X축 방향으로 구동하는 무빙 마그넷형의 X축 리니어 모터가 구성되어 있다. 이하의 설명에서는, 편의상, 이 X축 리니어 모터를, 그 고정자인 전기자 유닛(80)과 동일한 부호를 이용하여 X축 리니어 모터(80)라고 기술하는 것으로 한다. 본 실시예에서는, X축 리니어 모터(80)에 의해서, 웨이퍼 스테이지 WST를 X축 방향으로 구동하는 제 1 구동 장치가 구성되어 있다.
상기 카운터매스(30)에는, 도 2에 도시되는 바와 같이, Y축 방향의 한쪽과 다른쪽에 X축 방향으로 신장하는 자극 유닛을 갖는 X축용의 이동자(24A, 24B)가 일체적으로 내장되어 있다. X축용의 이동자(24A, 24B) 각각의 내부 공간에는, X축 방향을 따라 교번 자계가 각각 형성되고, 각각의 내부에 X축 방향으로 신장하는 전기자 유닛으로 이루어지는 X축용 고정자(26A, 26B)가 삽입되어 있다. 이들 X축용 고정자(26A, 26B)의 긴쪽 방향의 한쪽 단(+X측 단)은, YZ면에 평행한 판 형상의 슬라이더(44)의 -X측 단면에 각각 고정되어 있다. 또한, X축용 고정자(26A, 26B)의 긴쪽 방향의 다른쪽 단(-X측 단)은, YZ면에 평행한 판 형상의 슬라이더(46)의 +X측의 단면에 각각 고정되어 있다.
상기 X축용 고정자(26A, 26B)에는, 각각의 내부에 X축 방향을 따라 소정 간격으로 복수의 전기자 코일이 배치되어 있다. X축용 고정자(26A, 26B) 각각의 상면에 대향하는 카운터매스(30)의 부분에는, 도시하지 않은 기체 정압 베어링(예를 들면, 에어 베어링)가 마련되어 있고, 그 기체 정압 베어링에 의해서 카운터매스(30)가 X축용 고정자(26A, 26B)에 대해서 비접촉으로 지지되어 있다.
상기 슬라이더(44)의 +X측의 단면 및 상기 슬라이더(46)의 -X측 단면에는, 도 4에 도시되는 바와 같이, XY면에 평행한 장방형 판 형상의 전기자 코일을 구비한 Y축용의 이동자(48A, 48B)(도 2에서는 도시하지 않음, 도 4 참조)가 고정되어 있다. 이들 Y축용의 이동자(48A, 48B)는, 도 2에 도시되는 바와 같이, +Y방향에서 보아서 대략 U자 형상으로 Y축 방향으로 신장하는 Y축용 고정자(86, 87)의 내부 공간에 삽입되어 있다. 이들 Y축용 고정자(86, 87)는 각각의 하면에 마련된 도시하지 않은 기체 정압 베어링, 예를 들면 에어 베어링에 의해서 전술한 볼록부(BSa, BSb)의 상면에 대해서 소정의 클리어런스를 사이에 두고서 부상 지지되어 있다. 단, 이 경우, Y축용 고정자(86, 87)는, 볼록부(BSa, BSb)에 마련된 도시하지 않은 스토퍼에 의해서 X축 방향의 이동이 저지되도록 되어 있어, Y축 방향으로의 이동이 허용되어 있을 뿐이다. 또한, 도 2에서는 도시가 생략되어 있지만, Y축용 고정자(86, 87)를 Y축 방향으로 각각 구동하는 Y축 트림 모터(92A, 92B)가 마련되어 있다(도 5 참조).
상기 슬라이더(44, 46) 각각의 바닥면에는 도시하지 않은 에어 베어링이 각각 복수개 마련되고, 도 2의 상태에서는, 그 복수의 에어 베어링을 거쳐서 슬라이더(44, 46)가 스테이지 베이스(71)의 상면(전술한 가이드면)의 위쪽으로 수㎛ 정도의 클리어런스를 사이에 두고서 비접촉으로 부상 지지되어 있다.
한쪽 슬라이더(44)의 +X측 면에는 도시하지 않은 진공 예압형의 기체 정압 베어링이 마련되고, 또한 다른쪽 슬라이더(46)의 -X측 면에는 도시하지 않은 진공 예압형의 기체 정압 베어링이 마련되어 있다. 이 경우, 각 기체 정압 베어링으로 부터 분출되는 가압 공기의 정압 및 진공자 압력의 밸런스, 및 양쪽의 기체 정압 베어링에 의한, 그들 정압 및 진공자 압력의 밸런스에 의해 슬라이더(44, 46)와 Y축용 고정자(86, 87)와의 간격이 항상 소망하는 상태로 유지할 수 있도록 되어 있다.
상기 Y축용 고정자(86, 87)의 각각은, XZ단면 U자 형상(일본어 コ자 형상)의 고정자 요크(88A, 88B)와, 해당 고정자 요크(88A, 88B)의 내측 대향면(상하면)에 각각 Y축 방향을 따라 소정 간격으로 또한 교대로 배치된 N극 영구 자석과 S극 영구 자석의 복수의 세트로 이루어지는 영구 자석군(90)을 구비하고 있다. 이 경우, 서로 대향하는 영구 자석끼리의 극성은 역극성으로 되어 있다. 따라서, 고정자 요크(88A, 88B)의 내부 공간에는 Y축 방향을 따라 교번 자계가 형성되어 있다.
본 실시예에서는, 전술한 X축용 고정자(26A, 26B)와 X축용 이동자(24A, 24B)에 의해서 카운터매스(30)를 X축 방향으로 구동하는 1쌍의 무빙 마그넷형의 리니어 모터로 이루어지는 X축 트림 모터가 구성되어 있다. 이하에서는, 편의상, 상기 1쌍의 X축 트림 모터의 각각을 X축용 고정자(26A, 26B)와 동일한 부호를 이용하여, X축 트림 모터(26A, 26B)라고 기술하는 것으로 한다.
또한, 전술한 Y축용 이동자(48A, 48B)와 Y축용 고정자(86, 87)에 의해서, 웨이퍼 스테이지 WST, 카운터매스(30), X축 트림 모터(26A, 26B) 및 슬라이더(44, 46)를 포함하는 스테이지 유닛을, Y축 방향으로 구동하는 1쌍의 무빙 코일형의 Y축 리니어 모터가 구성되어 있다. 이하에서는, 이들 1쌍의 Y축 리니어 모터의 각각을 Y축용 고정자(86, 87)와 동일한 부호를 이용하여, Y축 리니어 모터(86, 87)라고 기 술하는 것으로 한다. Y축 리니어 모터(86, 87)가 발생하는 Y축 방향의 구동력을 약간 상이하게 함으로써, 웨이퍼 스테이지 WST를 θz 방향으로 회전시킬 수도 있다. 또한, 1쌍의 Y축 리니어 모터는 무빙 마그넷형으로서 구성해도 된다.
본 실시예에서는, 상술한 X축 트림 모터(26A, 26B)에 의해서, 카운터매스(30)를 X축 방향으로 구동하는 제 2 구동 장치가 구성되고, Y축 리니어 모터(86, 87)에 의해서, 웨이퍼 스테이지 WST를 카운터매스(30)와 함께 Y축 방향으로 구동하는 제 3 구동 장치가 구성되어 있다.
본 실시예에서는 상술한 제 1, 제 2, 제 3 구동 장치 및 Zㆍ틸트 구동 기구(81)의 각 액츄에이터를 포함하여, 도 1의 스테이지 구동부(27)가 구성되고, 해당 스테이지 구동부(27)를 구성하는 각 모터, 각 액츄에이터는 주제어 장치(20)에 의해서 제어된다(도 5 참조).
또한, 전술한 슬라이더(44)의 +X측면 및 슬라이더(46)의 -X측면에, 각각 기체 정압 베어링을 마련하는 대신에, Y축 리니어 모터(86, 87)가 X축 방향의 구동력을 발생하는 구성을 채용해도 된다. 이러한 경우에는, Y축 리니어 모터(86, 87)가 상시 X축 방향의 힘을 발생함으로써, 슬라이더(44, 46)와 Y축용 고정자(86, 87)와의 간격을 항상 소망하는 상태로 유지하는 것으로 하면 된다.
상기 웨이퍼 테이블 WTB 위에, 도시하지 않은 웨이퍼 홀더를 사이에 두고 웨이퍼 W가 진공 흡착(또는, 정전 흡착)에 의해서 고정되어 있다. 또한, 웨이퍼 테이블 WTB 위에는, 도시하지 않은 기준 마크판이, 그 표면이 웨이퍼 W와 동일 높이로 되는 상태로 고정되어 있다. 이 기준 마크판의 표면에는, 적어도 1쌍의 레티클 얼라이먼트용의 제 1 기준 마크와, 이들 제 1 기준 마크에 대해서 기지의 위치 관계에 있는 오프 액시스 얼라이먼트계의 베이스 라인 계측용의 제 2 기준 마크 등이 형성되어 있다.
상기 웨이퍼 테이블 WTB(웨이퍼 스테이지 WST)의 XY 면내의 위치 정보는 그 상부에 고정된 이동 거울(17)(도 1 참조)에 길이 측정 빔을 조사하는 웨이퍼 레이저 간섭계(이하, 「웨이퍼 간섭계」라고 함)(18)에 의해서, 예를 들면 0.5~1㎚ 정도의 분해능으로 상시 검출되고 있다. 이 웨이퍼 간섭계(18)는 경통 정반(38)에 매달린 상태로 고정되고, 투영 유닛 PU을 구성하는 경통(40)의 측면에 고정된 고정 거울(57)의 반사면을 기준으로 하는 이동 거울(17)의 반사면의 위치 정보를 웨이퍼 스테이지 WST의 위치 정보로서 계측한다.
여기서, 웨이퍼 테이블 WTB 위에는 실제로는, 도 3에 도시되는 바와 같이, 주사 방향인 Y축 방향에 직교하는 반사면을 갖는 Y이동 거울(17Y)과, 비주사 방향인 X축 방향에 직교하는 반사면을 갖는 X이동 거울(17X)이 마련되고, 이에 대응해서 레이저 간섭계 및 고정 거울도 X축 방향 위치 계측용과 Y축 방향 위치 계측용인 것이 각각 마련되어 있지만, 도 1에서는 이들이 대표적으로 이동 거울(17), 웨이퍼 간섭계(18), 고정 거울(57)로서 도시되어 있다. 또한, 예를 들면, 웨이퍼 테이블 WTB의 단면을 경면 가공하여 반사면(이동 거울(17)의 반사면에 상당)을 형성해도 된다. 또한, X축 방향 위치 계측용의 레이저 간섭계 및 Y축 방향 위치 계측용의 레이저 간섭계는 모두 길이 측정축을 복수개 갖는 다축 간섭계이며, 웨이퍼 테이블 WTB의 X, Y위치 외에, 회전(요잉(θz 방향의 회전), 피칭(θx 방향의 회전), 롤링 (θy 방향의 회전))도 계측 가능하게 되어 있다. 따라서, 이하의 설명에서는 웨이퍼 간섭계(18)에 의해서, 웨이퍼 테이블 WTB의 X, Y, θz, θy, θx의 5자유도 방향의 위치가 계측되는 것으로 한다. 또한, 다축 간섭계는 45° 경사져서 웨이퍼 스테이지 WST에 설치되는 반사면을 거쳐서, 투영 유닛 PU가 유지되는 경통 정반(38)에 마련되는 도시하지 않은 반사면에 레이저 빔을 조사하고, 투영 광학계 PL의 광축 AX 방향 (Z축 방향)에 관한 상대 위치 정보를 검출하도록 해도 된다.
웨이퍼 스테이지 WST의 위치 정보(또는, 속도 정보)는 주제어 장치(20)에 보내어지고, 주제어 장치(20)에서는 웨이퍼 스테이지 WST의 위치 정보(또는, 속도 정보)에 근거하여, 스테이지 구동부(27)를 구성하는 X축 리니어 모터(80), Y축 리니어 모터(86, 87)를 거쳐서 웨이퍼 스테이지 WST의 XY면 내의 위치를 제어한다.
본 실시예의 노광 장치(100)에서는, 도 1에서는 도시가 생략되어 있지만, 예를 들면 일본 특허 공개 평성 제6-283403호 공보 및 이에 대응하는 미국 특허 제5,448,332호 등에 개시되는 것과 마찬가지의 조사계(42a)와 수광계(42b)(도 5 참조)로 이루어지는 경사 입사 방식의 다점 초점 위치 검출계가 마련되어 있다. 본 국제 출원에서 지정한 지정국(또는, 선택한 선택국)의 국내 법령이 허용하는 한, 상기 공보 및 이에 대응하는 상기 미국 특허에서의 개시를 원용하여 본원 명세서의 기재의 일부로 한다.
본 실시예의 노광 장치(100)에서는, 마찬가지로 도 1에서는 도시가 생략되어 있지만, 투영 유닛 PU의 근방에 오프 액시스 얼라이먼트계 ALG가 마련되어 있다(도 5 참조). 이 오프 액시스 얼라이먼트계 ALG로서는, 예를 들면, 웨이퍼 위의 레지 스트를 감광시키지 않는 브로드밴드한 검출 광속을 대상 마크에 조사하여, 그 대상 마크로부터의 반사광에 의해 수광면에 결상된 대상 마크의 상(像)과 도시하지 않은 지표의 상을 촬상 소자(CCD) 등을 이용하여 촬상하고, 그들 촬상 신호를 출력하는 화상 처리 방식의 FIA(Field Image Alig㎚ent)계의 얼라이먼트 센서가 이용되고 있다. 이 오프 액시스 얼라이먼트계 ALG는 지표 중심을 기준으로 하는 마크의 위치 정보를 주제어 장치(20)에 공급한다. 주제어 장치(20)는, 이 공급된 정보와 웨이퍼 간섭계(18)의 계측값에 근거하여, 검출 대상의 마크, 구체적으로는 기준 마크판 위의 제 2 기준 마크 또는 웨이퍼 위의 얼라이먼트 마크의 웨이퍼 간섭계(18)의 길이 측정축으로 규정되는 스테이지 좌표계 위에 있어서의 위치 정보를 계측하도록 되어 있다.
도 5에는, 본 실시예의 노광 장치(100)의 스테이지 제어에 관련된 제어계를 일부 생략해서 블록도로 도시되어 있다. 이 도 5의 제어계는 CPU(중앙 연산 처리 장치), ROM(리드ㆍ온리ㆍ메모리), RAM(랜덤ㆍ액세스ㆍ메모리) 등으로 이루어지는 이른바 마이크로 컴퓨터(또는, 워크스테이션)를 포함해서 구성되고, 장치 전체를 통괄해서 제어하는 제어 장치로서의 주제어 장치(20)를 중심으로 하여 구성되어 있다.
다음에, 본 실시예의 노광 장치에서 행해지는 1로트(1로트는, 예를 들면 25장 또는 50장)의 웨이퍼에 대한 일련의 노광 공정의 처리 동작에 대해서, 주제어 장치(20) 내의 CPU의 처리 알고리즘을 나타내는 도 6의 흐름도에 따라, 또한 적절히 다른 도면을 참조하면서 설명한다.
또한, 이하에서는, 도 7에 도시되는 바와 같은, 웨이퍼 W 위의 I행 J열(I, J는 모두 홀수로 함)에 레티클 R의 패턴을 전사하는 경우에 대해서 설명한다. 또한, 도 7에 도시되는 실선의 궤적은, 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식의 노광 동작중인 전술한 조명 영역에 공액인 웨이퍼 위의 조명광의 조사 영역의 중심의 궤적을 나타낸다. 또한, 실제로는 웨이퍼 위의 조명광의 조사 영역이 고정이고, 웨이퍼 W(웨이퍼 스테이지 WST)가 실선의 궤적과는 반대 방향으로 이동하는 것이지만, 도 7에서는 노광 순서 등의 설명을 알기 쉽게 하기 위해서 웨이퍼 위의 조명광의 조사 영역이 이동하는 표현을 채용하고 있다.
먼저, 도 6의 단계 102에서, 노광 대상 로트 내의 웨이퍼 번호를 나타내는 카운터의 카운트값 n을 「1」로 초기화한다(n←1).
다음의 단계 104에서는, 도시하지 않은 레티클 로더를 이용하여, 레티클 스테이지 RST 위에 탑재되어 있는 사용 완료된 레티클을, 다음 노광에 사용될 레티클 R로 교환한다.
다음의 단계 106에서는, 통상의 스캐닝ㆍ스텝퍼와 마찬가지로, 레티클 얼라이먼트 및 얼라이먼트계 ALG의 베이스 라인 계측을 실행한다.
다음의 단계 108에서는, 도시하지 않은 웨이퍼 로더를 이용하여, 웨이퍼 스테이지 WST 위에 탑재되어 있는 노광 완료된 웨이퍼를, 다음에 노광이 행해질 미노광의 웨이퍼 W로 교환한다.
다음의 단계 110에서는, 웨이퍼 스테이지 WST 위에 로드되어 있는 웨이퍼 W에 대해서, 얼라이먼트계 ALG를 이용한 웨이퍼 얼라이먼트, 예를 들면 일본 특허 공개 소화 제61-44429호 공보 및 이에 대응하는 미국 특허 제4,780,617호 등에 개시되는 EGA(인핸스트ㆍ글로벌ㆍ얼라이먼트)를 실행하여, 웨이퍼 W 위의 각 샷 영역의 배열 좌표, 즉 웨이퍼 스테이지 좌표계 위에 있어서의 각 샷 영역의 중심의 위치 좌표를 산출하고, 도시하지 않은 RAM 등의 메모리에 기억한다. 본 국제 출원에서 지정한 지정국(또는, 선택한 선택국)의 국내 법령이 허용하는 한, 상기 공보 및 이에 대응하는 상기 미국 특허에 있어서의 개시를 원용하여 본원 명세서의 기재의 일부로 한다.
다음의 단계 112에서는, 웨이퍼 W 위의 샷 영역의 행 번호를 나타내는 카운터의 카운트값 i 및 열 번호를 나타내는 카운터의 카운트값을, 각각 1로 초기화(i←1, j←1)하고, 또한, X축 트림 모터(26A, 26B)를 거쳐서 카운터매스(30)에 임펄스 Ft1을 부여한다.
여기서, 웨이퍼 스테이지 WST의 질량을 m, 카운터매스(30)의 질량을 M, 스텝핑 방향(X축 방향)에 관한 인접하는 샷 영역의 중심끼리의 간격(즉, 후술하는 스텝 이동 동작시의 스텝 거리)을 SD(도 7 참조), 소정 샷의 노광을 위한 웨이퍼 스테이지 WST의 주사 종료 시점부터 X축 방향에 인접하는 다음 샷 영역의 노광을 위한 웨이퍼 스테이지 WST의 주사 종료 시점까지의 시간을 T로 하여, Ft1=(M+m)ㆍSD/T로서 정해져 있다.
이 임펄스 Ft1의 작용에 의해, 카운터매스(30)에는 초속도 v0=(M+m)ㆍSD/T/M이 부여된다. 본 실시예의 경우, 웨이퍼 스테이지 WST와 카운터매스(30)를 포함하 는 계의 운동량은 거의 보존된다고 생각하는 것이 지장이 없으므로, 이 이후에, 카운터매스(30)는 외력의 작용에 기인하는 운동량에 비해서, v0ㆍM= Ft1만큼 큰 운동량을 가지게 된다. 또한, 초속도의 방향은 웨이퍼 W(웨이퍼 스테이지 WST)의 스텝핑 방향(도 7의 샷 영역 S1 ,1)의 노광 개시 직전의 경우에는 +X 방향)이다.
다음의 단계 114에서는, 상기 단계 110에서의 웨이퍼 얼라이먼트의 결과 및 전술한 베이스 라인의 계측 결과에 근거하여, 웨이퍼 간섭계(18)의 계측값을 모니터하면서, 웨이퍼 W 위의 샷 영역 Si ,j(이 경우, 샷 영역 S1 ,1)의 노광을 위한 가속 개시 위치로 웨이퍼 스테이지 WST(웨이퍼 W)를 이동시킨다.
상기의 가속 개시 위치로의 웨이퍼 스테이지 WST(웨이퍼 W)의 이동이 종료하면, 단계 116에 있어서, 이하의 a.~d.의 흐름으로, 샷 영역 Si ,j(이 경우, 샷 영역 S1,1)에 대한 주사 노광을 행한다.
a. 레티클 스테이지 RST와 웨이퍼 스테이지 WST의 Y축 방향의 상대 주사를 위한 가속을 개시한다. 여기서, 본 실시예에서는, 웨이퍼 스테이지 WST의 주사 방향은, 도 7로부터도 알 수 있는 바와 같이, 홀수행째의 홀수열의 샷 영역 및 짝수행째의 짝수열의 샷 영역의 노광시에는 -Y방향으로, 홀수행째의 짝수열의 샷 영역 및 짝수행째의 홀수열의 샷 영역의 노광시에는 +Y방향으로 각각 설정되어 있다. 레티클 스테이지 RST의 주사 방향은 항상 웨이퍼 스테이지 WST와는 반대 방향으로 되어, 샷 영역마다 +Y방향과 -Y방향이 교대로 주사 방향으로서 설정된다.
b. 그리고, 상기 가속 개시로부터 소정의 가속 시간(T1로 함)이 경과하면, 양쪽 스테이지 RST, WST가 각각의 목표 주사 속도에 거의 도달하고, 또한 정정(整定) 시간(T2로 함)이 경과하면, 레티클 스테이지 RST와 웨이퍼 스테이지 WST가 등속 동기 상태에 도달하고, 조명광 IL에 의해서 레티클 R의 패턴 영역이 조명되기 시작하여, 주사 노광이 개시된다.
c. 그리고, 레티클 R의 패턴 영역이 상이한 영역이 조명광 IL에 의해 점차 조명되어, 상기 노광 개시로부터 소정의 노광 시간(T3으로 함)이 경과하면, 패턴 영역 전면에 대한 조명이 완료하고, 이에 따라, 웨이퍼 W 위의 샷 영역 Si ,j(이 경우, 샷 영역 S1 ,1)에 대한 주사 노광이 종료하고, 레티클 R의 패턴이 투영 광학계 PL를 거쳐서 웨이퍼 W 위의 샷 영역 Si ,j(이 경우, 샷 영역 S1 ,1)에 축소 전사된다.
d. 상기 샷 영역 Si ,j의 주사 노광이 종료한 시점부터 소정의 등속 오버스캔 시간(T4=T2로 함) 동안에, 레티클 스테이지 RST와 웨이퍼 스테이지 WST는, 주사 노광시와 동일한 속도를 유지한 채로 오버스캔을 행한 후 감속을 개시하고, 그 감속 개시로부터 감속 시간(T5=T1로 함)이 경과한 시점에서 양쪽 스테이지 RST, WST는 정지한다. 이에 따라, 웨이퍼 W 위의 샷 영역 Si ,j(이 경우, 샷 영역 S1 ,1)의 노광을 위한 양쪽 스테이지 RST, WST의 상대 주사가 종료한다.
즉, 본 실시예에서는, 주사 시간 Tscan=2×T1+2×T2+T3 동안에, 레티클 스테이지 RST와 웨이퍼 스테이지 WST는 Y축 방향에 관해서 서로 역방향으로 상대 주사 된다.
또한, 상기 주사 노광중에는, 웨이퍼 W 위의 조명 영역이 투영 광학계 PL의 결상면에 극력 일치한 상태에서 노광이 행해질 필요가 있기 때문에, 전술한 다점 초점 위치 검출계(42a, 42b)의 출력에 근거하는 오토포커스, 오토레벨링이 주제어 장치(20)에 의해서 실행된다.
상술한 바와 같이 해서, 단계 116에서의 웨이퍼 W 위의 샷 영역 Si ,j에 대한 주사 노광이 종료하면, 단계 118로 진행하여 카운트값 j=J인지 여부를 판단한다. 이 경우, j=1이기 때문에 여기서의 판단은 부정으로 되어, 단계 120으로 이행한다.
단계 120에서는, 카운트값 i가 짝수인지 여부를 판단한다. 여기서는, i=1이고 홀수이기 때문에, 여기서의 판단은 부정으로 되어, 단계 122로 이행하고, 카운트값 j를 1인크리먼트한다(j←j+1). 그 후, 단계 114로 되돌아간다.
이 단계 114에서는, 전술한 바와 같이 해서, 웨이퍼 W 위의 샷 영역 Si ,j(이 경우, 샷 영역 S1 ,2의 노광을 위한 가속 개시 위치로 웨이퍼 스테이지 WST(웨이퍼 W)를 이동시킨다. 즉, 여기서는, 이전 샷 영역의 노광시의 주사 종료 위치로부터, 웨이퍼 스테이지 WST를, 미리 정해진 스텝핑 방향으로 스텝핑 거리(SD)만큼 이동시킨다. 본 실시예에서는, 도 7로부터도 알 수 있는 바와 같이, 짝수행의 샷 영역 사이에서는, 스텝핑 방향은 +X방향으로 설정되고, 홀수행의 샷 영역 사이에서는 스텝핑 방향은 -X방향으로 설정되고 있다.
상기 가속 개시 위치로의 웨이퍼 스테이지 WST(웨이퍼 W)의 이동, 즉 스텝핑 이 종료하면, 단계 116에서, 샷 영역 Si ,j(이 경우, 샷 영역 S1 ,2)에 대한 주사 노광을 실행한다. 본 실시예의 경우, 이른바 교대 스캔 방식 채용되고 있기 때문에, 이 때의 레티클 스테이지 RST와 웨이퍼 스테이지 WST의 이동 방향은 이전 샷 영역의 노광시와는 역방향으로 된다.
이후, 단계 118에서의 판단이 긍정될 때까지, 단계 118→120→122→114→116의 루프의 처리가 반복되며, 웨이퍼 스테이지 WST의 스텝핑 동작과, 웨이퍼 위의 샷 영역에 대한 주사 노광 동작이 교대로 반복해서 행해진다.
이에 따라, 웨이퍼 W 위의 샷 영역 S1 ,3, S1 ,4, …,S1 ,J에 대한 주사 노광이 행해진다.
도 8에는, 도 7의 샷 영역 S1 ,2의 노광을 위한 양쪽 스테이지 RST, WST의 주사 종료 시점부터, 샷 영역 S1 ,5의 노광을 위한 양쪽 스테이지 RST, WST의 주사 개시 시점까지의, 웨이퍼 스테이지 본체(28)(웨이퍼 스테이지 WST) 및 카운터매스(30)의 상태 천이의 상태가 점선 화살표를 따라 모식적으로 도시되어 있다.
도 9(a)에는, 도 8에 대응하는 웨이퍼 스테이지 WST 및 카운터매스(30)의 X축 방향에 관한 속도의 시간 변화 곡선이 도시되고, 도 9(b)에는, 도 9(a)에 대응하는 웨이퍼 스테이지 WST 및 카운터매스(30)의 X축 방향에 관한 위치의 시간 변화 곡선이 도시되어 있다.
도 9(a)에서, 부호 Vxm은 웨이퍼 스테이지 WST의 X축 방향에 관한 속도의 시 간 변화 곡선을 나타내고, 부호 VxM은 카운터매스(30)의 X축 방향에 관한 속도의 시간 변화 곡선을 나타내고, 부호 VxG는, 웨이퍼 스테이지 WST 및 카운터매스(30)를 포함하는 계의 무게 중심의 속도의 시간 변화 곡선을 나타낸다. 이 도 9(a)에는, 웨이퍼 스테이지 WST의 X축 방향에 관한 구동력의 반력만이 작용한 경우의 카운터매스(30)의 X축 방향에 관한 속도의 시간 변화 곡선 VxR도 아울러 도시되어 있다.
도 9(b)에서, 부호 Pxm은 웨이퍼 스테이지 WST의 X축 방향에 관한 위치의 시간 변화 곡선을 나타내고, 부호 PxM은 카운터매스(30)의 X축 방향에 관한 위치의 시간 변화 곡선을 나타내고, 부호 PxG는 웨이퍼 스테이지 WST 및 카운터매스(30)를 포함하는 계의 무게 중심의 위치의 시간 변화 곡선을 나타낸다. 또한, 도 9(b)는 도 8 중의 우단에 도시되는 웨이퍼 스테이지 본체(28)의 위치(웨이퍼 스테이지 WST의 위치)를 0으로 하고 있다.
이들 도 8, 도 9(a) 및 도 9(b)를 종합하면 알 수 있는 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 본체(28)(및 웨이퍼 스테이지 WST)가 스텝핑 동작(스텝 이동 동작)과 상기 주사 동작으로 이루어지는 반복 운동의 1회분의 운동을 행하는 동안(시간 Tstep+Tscan)에, 예를 들면 도 9(b)의 시점 t0~시점 t2 동안에, 혹은 시점 t1~시점 t3 동안 등에, 카운터매스(30)는 웨이퍼 스테이지 WST에 대해서 X축 방향으로 소정 스트로크 2Δx로 상대적으로 1왕복하고 있다.
또한, 도 9(a)의 곡선 VxM과 곡선 VxR을 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 카 운터매스(30)의 X축 방향(+X 방향)의 속도(VxM으로 함)는, 초속도 v0분만큼 시간 변화 곡선 VxR에 대응하는 속도 VxR(웨이퍼 스테이지 WST의 X축 방향에 관한 구동력의 반력만이 작용한 경우의 카운터매스(30)의 X축 방향에 관한 속도)보다 항상 크게 되어 있다. 이에 따라, 시간 변화 곡선 VxG(직선 VxG)으로 도시되는 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 WST 및 카운터매스(30)를 포함하는 계의 무게 중심이 일정 속도로 등속 운동을 한다. 즉, 본 실시예에서는, 초속도 v0은 상기 계의 무게 중심을 등속 운동시키는 초속도로서, 웨이퍼 스테이지 WST의 질량 m과 카운터매스(30)의 질량 M에 근거하여 전술한 값으로 정해져 있으며, 이 초속도 v0을 카운터매스(30)에 부여하도록 전술한 임펄스 Ft1이 설정되어 있다.
또한, 시각 t0에 있어서, 웨이퍼 스테이지 WST는 0점에 있고, 이 때 카운터매스(30)는 Δx점에 있다. 양쪽의 차 Δx는 시간 t0에 앞서서 카운터매스(30)에 초속도 v0이 부여된 것에 기인하고 있는 것은 명백할 것이다. 따라서, 시간 t0(또는, 웨이퍼 스테이지 WST의 X축 방향에 관한 스텝핑 개시 시점)에, 카운터매스(30)를 웨이퍼 스테이지 WST에 대해서 X축 방향(이 경우, +X방향)으로 Δx만큼 오프셋하여 위치 결정해 두는 경우에는, 시간 t0(또는, 웨이퍼 스테이지 WST의 X축 방향에 관한 스텝핑 개시 시점)에서 초속도 v0을 카운터매스(30)에 부여하도록 하더라도, 도 9(a), 도 9(b)에 도시되는 바와 같은, 웨이퍼 스테이지 WST 및 카운터매스(30), 및 이들을 포함하는 계의 무게 중심의 상태 천이를 행하게 할 수 있다. 환언하면, 도 9(a) 및 도 9(b) 중의 각 시간 변화 곡선은, 웨이퍼 스테이지 WST의 X축 방향에 관한 스텝핑 개시 시점에서, 카운터매스(30)를 웨이퍼 스테이지 WST에 대해서 X축 방향으로 Δx만큼 오프셋하여 위치 결정하고, 또한, 카운터매스(30)에 초속도 v0을 부여한 경우에 얻어지는 것이라고도 할 수 있다.
도 6의 흐름도의 설명으로 되돌아가서, 상술한 바와 같이 하여, 웨이퍼 W 위의 샷 영역 S1 ,J에 대한 주사 노광이 종료하면, 단계 118에서의 판단이 긍정으로 되어, 단계 124로 이행하고, 카운트값 i가 홀수인지 여부를 판단한다. 여기서는, 카운트값 i=1이기 때문에, 이 단계 124에서의 판단은 긍정으로 되어, 단계 130으로 이행한다.
단계 130에서는, 카운트값 i가 I인지 여부를 판단한다. 여기서는, 카운트값 i=1이기 때문에, 이 판단은 부정으로 되어, 단계 132로 이행하고, 카운트값 i를 1인크리먼트(i←i+1)하고, 또한, X축 트림 모터(26A, 26B)를 거쳐서 카운터매스(30)에 임펄스 Ft(i)을 부여한다.
여기서, 이 임펄스 Ft(i)는 카운터매스(30)에 그때까지의 속도와는 역방향(이 경우, (i=2의 경우)에는 -X방향)의 초속도 v0을 부여하기 위한 임펄스으로서, Ft(i)=(-1)i+1ㆍ2ㆍFt1=(-1)i-1ㆍ2ㆍ(M+m)ㆍSD/T이다. 이 때, i=2이기 때문에, 카운터매스(30)에는,
Figure 112006072822540-pct00001
의 임펄스이 부여되고, 이에 따라, 카운터매스(30)에는 -(M+m)ㆍSD/T/M=-v0이 초속도로서 부여된다. 이 이후에, 카운터매스(30)는 외력의 작용에 기인하는 운동량에 비해서, -v0ㆍM=Ft1+ Ft(2)만큼 큰 운동량을 가지게 된다.
다음에, 단계 114에서 웨이퍼 W 위의 샷 영역 Si ,j(이 경우, 샷 영역 S2 ,J)의 노광을 위한 가속 개시 위치로 웨이퍼 스테이지 WST(웨이퍼 W)를 이동시킨다. 여기서는, 이전 샷 영역의 노광시의 주사 종료 위치로부터 웨이퍼 스테이지 WST를 소정 거리(샷 영역의 주사 방향 길이에 거의 일치)만큼 +Y방향으로 이동시킨다.
상기 가속 개시 위치로의 웨이퍼 스테이지 WST(웨이퍼 W)의 이동, 즉 스텝핑이 종료하면, 단계 116에서, 샷 영역 Si ,j(이 경우, 샷 영역 S2 ,J)에 대한 주사 노광을 행한다.
그 다음에, 단계 118에서는, 카운트값 j가 J인지 여부를 판단하지만, j=J이기 때문에, 여기서의 판단은 긍정으로 되어, 단계 124로 진행하고 카운트값 i는 홀수인지 여부를 판단한다. 이 경우, i=2이기 때문에, 여기서의 판단은 부정으로 되어, 단계 126으로 이행하고, 카운트값 j가 1인지 여부를 판단한다. 이 경우, j=J이기 때문에, 여기서의 판단은 부정으로 되어, 단계 128로 이행한다.
단계 128에서는, 카운트값 j를 1디크리먼트하고(j←j-1), 단계 114로 되돌아 간다. 단계 114에서는, 웨이퍼 W 위의 샷 영역 Si ,j(이 경우, 샷 영역 S2 ,J-1)의 노광을 위한 가속 개시 위치로 웨이퍼 스테이지 WST(웨이퍼 W)를 이동시킨다. 여기서는, 이전 샷 영역의 노광시의 주사 종료 위치로부터 웨이퍼 스테이지 WST를 거리 SD만큼 -X방향으로 이동시킨다.
상기 가속 개시 위치로의 웨이퍼 스테이지 WST(웨이퍼 W)의 이동, 즉 스텝핑이 종료하면, 단계 116에서, 샷 영역 Si ,j(이 경우, 샷 영역 S2 ,J-1)에 대한 주사 노광을 행한다.
그 다음에, 단계 118에서는, 카운트값 j가 J인지 여부를 판단하지만, j=J-1이기 때문에, 여기서의 판단은 부정으로 되어, 단계 120으로 진행하고 카운트값 i는 짝수인지 여부를 판단한다. 이 경우, i=2이기 때문에, 여기서의 판단은 긍정으로 되어, 단계 126으로 이행하고, 카운트값 j가 1인지 여부를 판단한다. 이 경우, j=J-1이기 때문에, 여기서의 판단은 부정으로 되어, 단계 128로 이행한다. 이후, 단계 126에서의 판단이 긍정으로 될 때까지, 단계 114→116→118→120→126→128의 루프 처리를 반복하고, 웨이퍼 스테이지 WST의 스텝핑 동작과, 웨이퍼 위의 샷 영역에 대한 주사 노광 동작을 교대로 반복해서 실행한다.
이에 따라, 웨이퍼 W 위의 샷 영역 S2 ,J-2, S2 ,J-3, …S2 ,1에 대한 주사 노광이 행해진다. 이 웨이퍼 W 위의 제 2 행째의 샷 영역에 대한 주사 노광을 실행할 때에도, 웨이퍼 스테이지 WST 및 카운터매스(30), 및 이들을 포함하는 계의 무게 중심은, X축 방향에 관해서 방향은 반대이기는 하지만, 도 9(a) 및 도 9(b)와 마찬가 지인 속도의 시간 변화, 위치의 시간 변화 곡선에 각각 따라 운동한다.
상술한 바와 같이 해서, 웨이퍼 W 위의 샷 영역 S2 ,1에 대한 주사 노광이 종료하면, 단계 126에서의 판단이 긍정으로 되어, 단계 132로 이행하고, 카운트값 i를 1인크리먼트(i←i+1)하고, 또한, X축 트림 모터(26A, 26B)를 거쳐서 카운터매스(30)에 임펄스 Ft(i)을 부여한다.
이 때, i=3이기 때문에, 카운터매스(30)에는,
Figure 112006072822540-pct00002
의 임펄스이 부여되고, 이에 따라, 카운터매스(30)에는 (M+m)ㆍSD/T/M=v0이 초속도로서 부여된다. 이 이후에, 카운터매스(30)는 외력의 작용에 기인하는 운동량에 비해서 v0ㆍM= Ft1+Ft(2)+Ft(3)만큼 큰 운동량을 가지게 된다.
또한, 단계 132에서의 임펄스 Ft(i)의 부여 결과, 카운터매스(30)에는 다음 식으로 표현되는 임펄스 FT가 부여된다.
Figure 112006072822540-pct00003
이후, 단계 114 이하의 처리가, 단계 130에서의 판단이 긍정으로 될 때까지, 반복해서 행해지고, 이에 따라, 웨이퍼 W 위의 제 3 행째의 샷 영역 S3 ,1, S3 ,2,…, S3,J, 제 4 행째의 샷 영역 S4 ,J, S4 ,J-1,…, S4 ,1, 제 5 행째의 샷 영역 S5 ,1, S5 ,2,…, S5,J,…, 제 I 행의 샷 영역 SI,1, SI,2,…, SI,J에 대한 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식의 노광 이 순차적으로 행해진다.
이와 같이 해서, 웨이퍼 W 위의 최후의 샷 영역 SI,J에 대한 주사 노광이 종료하여, 웨이퍼 W 위의 I×J개의 샷 영역의 각각에 레티클 R의 패턴이 전사되면, 단계 130에서의 판단이 긍정으로 되어, 단계 134로 이행한다.
단계 134에서는, 전술한 카운터의 카운트값 n이 N(N은, 1로트의 웨이퍼의 총매수)인지 여부를 판단함으로써, 로트 내의 모든 웨이퍼의 노광이 종료했는지 여부를 판단한다. 그리고, 이 판단이 부정으로 된 경우에는, 단계 136으로 진행하여, 카운트값 n을 1인크리먼트(n←n+1)한 후, 단계 108로 되돌아간다.
이후, 단계 134에서의 판단이 긍정으로 될 때까지, 단계 108 이하의 처리를 반복해서 실행한다. 이에 따라, 로트 내의 제 2 장째 이후의 웨이퍼에 대한 일련의 노광 처리가 순차적으로 행해진다.
그리고, 로트 내의 최종 웨이퍼에 대한 일련의 노광 처리가 종료하면, 단계 134에서의 판단이 긍정으로 되어, 본 루틴의 일련의 처리를 종료한다.
지금까지의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 실시예에서는, 전술한 웨이퍼 스테이지 장치(12)를 구성하는 각 부와 스테이지 제어 장치로서 기능하는 주제어 장치(20)를 포함해서 스테이지 장치가 구성되어 있다.
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 스테이지 장치에 의하면, 주제어 장치(20)(제어 장치)는 웨이퍼 스테이지 WST가 제 1 방향(예를 들면, +X방향)으로 이동할 때에, 카운터매스(30)에 제 1 방향(예를 들면, +X방향)의 초속 도 v0을 부여하기 때문에, X축 리니어 모터(80)에 의해 구동되어 웨이퍼 스테이지 WST가 제 1 방향으로 이동할 때, 그의 구동력의 반력을 받아서 카운터매스(30)가 운동량 보존 법칙에 따라 제 1 방향과는 반대 방향으로 이동하지만, 그 때 상기 초속도에 기인하는 제 1 방향으로의 이동도 동시에 행해지고 있으므로, 결과적으로, 웨이퍼 스테이지 WST의 제 1 방향으로의 구동력의 반력 작용에 의한 운동량 보존 법칙에 따른 자유 운동시의 카운터매스(30)의 이동 거리로부터 상기 초속도에 기인하는 제 1 방향으로의 이동 거리분을 뺀 거리만큼, 제 1 방향과는 반대 방향으로 카운터매스(30)가 이동하여, 그 이동 거리가 짧아진다.
또한, 본 실시예에서는, 웨이퍼 스테이지 WST가 가감속을 수반해서 제 1 방향(예를 들면, +X방향)으로 이동하므로, 웨이퍼 스테이지 WST의 감속 시간 동안에는 카운터매스(30)는 제 1 방향으로 가속되고(도 9(a) 참조), 이에 의해 웨이퍼 스테이지 WST의 제 1 방향으로의 구동력의 반력을 받은 카운터매스(30)의 제 1 방향과는 반대 방향으로의 이동 거리를 더욱 짧게 할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 스테이지 장치에 의하면, 카운터매스(30)(제 2 이동체)를 반드시 대형화하지 않고, 카운터매스(30)의 이동에 필요한 스트로크를 짧게 할 수 있다. 특히, 웨이퍼 스테이지 WST(제 1 이동체)가 제 1 방향으로 스텝 이동을 포함하는 동작을 행하는, 즉, 웨이퍼 스테이지 WST가 제 1 방향(예를 들면, +X방향)에 관한 가속과 감속을 교대로 반복하므로, 카운터매스(30)의 이동에 필요한 X축 방향(제 1 축 방향)에 관한 스트로크를 가장 짧게 할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 스테이지 장치에서는, 주제어 장치(20)(제어 장치)는 웨이퍼 스테이지 WST와 카운터매스(30)를 포함하는 계의 무게 중심이 X축 방향에 관한 등속 이동을 실행하도록 카운터매스(30)에 상기 초속도를 부여한다. 이 결과, 웨이퍼 W 위의 동일 행의 복수의 샷 영역에 대한 노광 동작이 행해지는 동안에, 카운터매스(30)는, 도 8, 도 9(a) 및 도 9(b)로부터도 알 수 있는 바와 같이, 스텝핑, 정지를 교대로 반복하면서 +X방향(또는, -X방향)으로 서서히 이동하는 웨이퍼 스테이지 WST에 대해서, 해당 웨이퍼 스테이지 WST의 위치를 기준으로 해서 ±Δx의 범위 내에서 왕복 운동을 한다. 따라서, 카운터매스(30)의 스트로크로서, 2Δx에 어느 정도의 마진을 가한 거리를 준비해 두면 충분하다.
또한, 전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 스테이지 장치에서는, 도 9(b)로부터도 알 수 있는 바와 같이, 스테이지가 제 1 방향으로 이동할 때, 예를 들면 웨이퍼 스테이지 WST의 스텝핑의 개시 시점에서, 주제어 장치(20)는 카운터매스(30)를 제 1 방향(예를 들면, +X방향)을 따라 Δx만큼 오프셋하여 위치 결정하고, 초속도 v0을 카운터매스(30)에 부여함으로써도, 초속도 v0을 미리 카운터매스(30)에 부여한 경우와 마찬가지의 작용, 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예의 노광 장치(100)에 의하면, 카운터매스(30)를 반드시 대형화하지 않고, 카운터매스(30)의 이동에 필요한 스트로크를 짧게 할 수 있는 스테이지 장치가 웨이퍼 스테이지 장치(12)(웨이퍼 W의 구동 장치)로서 이용되므로, 그 웨이퍼 스테이지 장치(12)의 소형화에 따른 장치 전체의 소형화가 가능하다. 또 한, 본 실시예의 노광 장치(100)에 의하면, 웨이퍼 스테이지 WST의 구동시의 반력이 카운터매스(30)의 운동량 보존 법칙에 따른 이동에 의해 흡수되므로, 웨이퍼 스테이지 WST의 구동에 기인하는 진동의 영향을 거의 해소하여, 웨이퍼 스테이지 나아가서는 웨이퍼의 위치 제어성의 향상에 따른 패턴의 전사 정밀도(노광 정밀도)의 향상이 가능해진다.
또한, 상기 실시예에서는, 예를 들면 웨이퍼 스테이지 WST의 스텝핑 개시시에 카운터매스(30)를 오프셋하여 위치 결정하고, 또한, 초속도를 부여하는 경우에 대해서 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 주제어 장치(20)는 초속도를 부여하지 않고, 카운터매스(30)를 제 1 방향(예를 들면, +X방향)을 따라 Δx만큼 오프셋하여 위치 결정하는 것만이더라도 무방하다. 이러한 경우이더라도, 웨이퍼 스테이지 WST가 제 1 방향(예를 들면, +X방향)으로 이동할 때, 그의 구동력의 반력을 받아서 카운터매스(30)가 제 1 방향과는 반대 방향으로 이동하지만, 그 이동 거리가 상기 오프셋량만큼 상쇄되고, 오프셋량만큼 카운터매스의 제 1 방향과는 반대 방향으로의 이동 거리가 짧아져, 카운터매스의 스트로크를 짧게 설정할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 설명의 간략화를 위해서, 웨이퍼 위에 매트릭스 형상으로 배치된 복수(I×J개)의 샷 영역 Si ,j(도 7 참조)에 대한 노광을 실행하는 경우에 대해서 설명했지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는 것은 물론이다. 통상, 웨이퍼 위에는 매트릭스의 일부가 빠진 배치로 샷 영역이 형성되고, 소정 행의 최종 샷 영역의 노광 종료 후, 다음 행의 최초의 샷 영역의 노광 개시 전의 샷 영역 사이에 있어서의 웨이퍼 스테이지의 이동 동작시에, X축 방향으로의 2열만큼의 반환 이동과 Y축 방향으로의 이동을 수반하는 샷간 이동 동작(이하, 「개행시 2열 비월 이동 동작」이라고 부름)을 행할 필요가 있는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 소정 행의 최종 샷 영역의 노광중부터 X트림 모터에 의해 카운터매스(30)에 X축 방향으로의 2열분의 반환 이동을 위한 추력(推力)의 부여를 개시하고, 노광 종료후 즉시 웨이퍼 스테이지 WST의 X축 방향으로의 이동을 개시하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, EGA에 있어서의 샘플 샷 영역의 마크 검출을 위한 샘플 샷 영역간의 이동도, 상기 개행시 2열 비월 이동 동작과 마찬가지인 카운터매스(30) 등의 제어를 실행하는 것으로 해도 된다.
도 10에는, 도 2의 웨이퍼 스테이지 장치(12)의 제 1 변형예에 따른 스테이지 장치(12')가 사시도로 도시되어 있다. 이 스테이지 장치(12')는 전술한 웨이퍼 스테이지 장치(12)로부터 카운터매스(30) 및 해당 카운터매스에 마련된 X축용 이동자(24A, 24B), 및 해당 이동자(24A, 24B)에 대응하는 X축용 고정자(26A, 26B) 등을 제거하고, Y축용 고정자(86, 87)에 카운터매스의 기능을 갖게 한 것이다. 이 경우, 전술한 전기자 유닛(80) 대신에, 전술한 X축용 고정자(26A, 26B)와 마찬가지로 긴쪽 방향의 한쪽 단과 다른쪽 단에 슬라이더(44, 46)가 고정된 전기자 유닛(80')(X축용 고정자)이 마련되고, 이 전기자 유닛(80')과 전술한 1쌍의 자극 유닛(22A, 22B)에 의해서 웨이퍼 스테이지 WST를 X축 방향으로 구동하는 X축 리니어 모터가 구성되어 있다. 또한, 이 변형예에 따른 스테이지 장치(12')에서는, 전술한 볼록부(BSa, BSb)에는 Y축용 고정자(86, 87)의 X축 방향의 이동을 저지하는 전 술한 스토퍼는 마련되어 있지 않다.
도 11(a)에는, 웨이퍼 스테이지 WST 및 Y축용 고정자(86, 87)의 X축 방향에 관한 속도의 시간 변화 곡선이 도시되어 있다. 이 도 11(a) 중의 웨이퍼 스테이지 WST의 속도의 시간 변화 곡선은 도 9(a)와 마찬가지인 시간 변화 곡선이며, Y축용 고정자(86, 87)의 속도의 시간 변화 곡선은 도 9(a)의 카운터매스(30)의 X축 방향에 관한 속도의 시간 변화 곡선과 마찬가지로 되어 있다.
도 11(b)에는, 도 11(a)에 대응하는 웨이퍼 스테이지 WST 및 Y축용 고정자(86, 87)의 X축 방향에 관한 위치의 시간 곡선이 도시되어 있다. 이들 도 11(a), 도 11(b)로부터, 웨이퍼 스테이지 WST가 스텝핑 동작과 주사 동작을 행하는 동안에, Y축용 고정자(86, 87)가 X축 방향으로 소정의 스트로크 2Δx로 1왕복한 후, X축 방향의 위치가 원래대로 되돌아가 있는 것을 알 수 있다.
도 12, 도 13(a) 및 도 13(b)에는, 도 2의 웨이퍼 스테이지 장치(12)의 제 2 변형예에 따른 스테이지 장치(12'')가 도시되어 있다. 이 스테이지 장치(12'')는 도 10에 도시되어 있는 제 1 변형예에 따른 스테이지 장치(12')와 마찬가지로, 도 2의 웨이퍼 스테이지 장치(12)에 마련되어 있던 카운터매스(30)가 마련되어 있지 않다. 이하, 이 스테이지 장치(12'')에 대해서 설명하겠지만, 도 2의 웨이퍼 스테이지 장치(12)의 구성과 동일 혹은 동등한 구성 부분에는 동일한 부호(혹은, 동일 부호에 「'」를 부여한 것)를 붙여서 그 설명을 생략하는 것으로 한다. 또한, 도 12, 도 13(a) 및 도 13(b)의 스테이지 장치(12'')에는, 도 2의 웨이퍼 스테이지 장치(12)에서는 도시를 생략한 웨이퍼 홀더(25)가 도시되어 있다.
스테이지 장치(12'')에서는, 주로, 웨이퍼 스테이지 WST를 구동하는 구동 구조, 슬라이더(46, 44)를 구동하는 구동 구조, 및 슬라이더(46, 44)를 카운터매스로 하여 X축 방향의 반력을 처리하는 반력 처리 기구, 및 웨이퍼 스테이지 WST에 압축 공기나 진공 등의 용력을 공급하기 위한 튜브 캐리어 구조가 도 2의 웨이퍼 스테이지 장치(12)와는 상이하다(추가되어 있음).
웨이퍼 스테이지 본체(28)에는, 도 13(a)에 도시되는 바와 같이, X축 방향으로 관통하는 3개의 개구(28a, 28b, 28c)가 형성되어 있다.
개구(28a)에는 Y축용 이동자로서 1쌍의 영구 자석(222A, 222B)이 마련되어 있고, 개구(28b, 28c)에는 X축용 이동자로서 전술한 이동자(24A, 24B)와 마찬가지의 구성인 각 1쌍의 자극 유닛(23A, 23B 및 23C, 23D)이 각각 마련되어 있다.
한편, 도 13(b) 및 도 12를 종합하면 알 수 있는 바와 같이, 슬라이더(46)와 슬라이더(44) 사이에는, 1쌍의 영구 자석(222A, 222B)과 협동해서 웨이퍼 스테이지 WST를 Y축 방향으로 미소 구동하는 Y축용 고정자(187)와, 1쌍의 자극 유닛(23A, 23B 및 23C, 23D)과 각각 협동해서 웨이퍼 스테이지 WST를 X축 방향으로 긴 스트로크로 구동하는 X축용 고정자(61A, 61B)가 마련되어 있다.
또한, 1쌍의 자극 유닛(23A, 23B)과 X축용 고정자(61A)에 의해 발생하는 로렌츠 힘(Lorentz force)과, 1쌍의 자극 유닛(23C, 23D)과 X축용 고정자(61B)에 의해 발생하는 로렌츠 힘을 상이하게 함으로써, 웨이퍼 스테이지 WST를 θz 방향으로 회전할 수 있다.
또한, 웨이퍼 스테이지 본체(28)의 아래쪽에는, 도 13(a)에 도시되는 바와 같이, Z축용 이동자로서 4개의 영구 자석(29A, 29B, 29C, 29D)(단, 도 13(a)에서의 지면 안쪽에 위치하는 영구 자석(29D)은 도시하지 않음)이 마련되어 있다. 한편, 도 13(b) 및 도 12를 종합하면 알 수 있는 바와 같이, 슬라이더(46)와 슬라이더(44) 사이에는, 영구 자석(29A, 29B)과 각각 협동해서 Z축 방향으로의 구동력을 발생하는 Z축 고정자(코일)(89B)와, 영구 자석(29C, 29D)과 각각 협동해서 Z축 방향으로의 구동력을 발생하는 Z축 고정자(코일)(89A)이 마련되어 있다. 즉, Z축 고정자(89A, 89B)를 구성하는 코일에 부여하는 전류를 제어함으로써, 웨이퍼 스테이지 WST를 Z축 방향, θx, θy 방향으로 구동할 수 있다.
도 12로 되돌아가서, 본 제 2 변형예에 따른 Y축 리니어 모터(86', 87')는 전기자 코일을 구비한 이동자(48A', 48B')와, 자극 유닛으로 이루어지는 고정자로 각각 구성되어 있다. Y축 리니어 모터(86')의 고정자는 고정자 요크(88A)와, 해당 고정자 요크의 내측의 상하 대향면에 각각 마련된 X축 방향으로 가늘고 긴 복수의 영구 자석(90) 및 Y축 방향으로 신장하는 복수, 예를 들면 2개의 영구 자석(95)을 갖고 있다. Y축 리니어 모터(87')의 고정자는 고정자 요크(88B), 영구 자석(90) 및 영구 자석(95)을 포함해서, Y축 리니어 모터(86')와 마찬가지로 구성되어 있다.
이동자(48B')(또는, 이동자(48A'))는 도시하고 있지는 않지만 X축 방향으로 신장하는 제 1 코일과, Y축 방향으로 신장하는 제 2 코일을 갖고 있다. 상기 제 1 코일에 전류가 공급되면, 영구 자석(90)과의 전자(電磁) 상호 작용에 의해 슬라이더(46)(또는, 슬라이더(44))를 Y축 방향을 따라 구동하는 로렌츠 힘이 발생한다. 또한, 상기 제 2 코일에 전류가 공급되면, 영구 자석(95)과의 전자 상호 작용에 의 해 슬라이더(46)(또는, 슬라이더(44))를 X축 방향을 따라 구동하는 로렌츠 힘이 발생한다.
본 제 2 변형예에서는, 슬라이더(46, 44)(및 각 고정자(187, 61A, 61B, 89A, 89B))가 도시하지 않은 에어 베어링에 의해 스테이지 베이스(71) 위를 X축 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있어, X카운터매스로서 기능하고 있다. 즉, 슬라이더(46, 44) 등은 웨이퍼 스테이지 WST의 X축 방향의 이동시의 반력에 의해 웨이퍼 스테이지 WST와는 역방향으로 이동한다.
또한, 본 제 2 변형예에서는, 슬라이더(46, 44) 등의 X축 방향의 이동 스트로크를 작게 하기 위해서, 웨이퍼 스테이지 WST의 X축 방향의 이동시에 전술한 제 2 코일과 영구 자석(95)에 의해 슬라이더(46)를 웨이퍼 스테이지 WST와 동일한 방향으로 이동하는 초속도를 부여하고 있다.
또한, 필요에 따라서, 제 2 코일과 영구 자석(95)을 이용하여, 슬라이더(46, 44)의 X축 방향의 위치를 조정할 수도 있다.
또한, 슬라이더(46, 44)의 중량 제한을 위해서, 슬라이더(46, 44)에서는 웨이퍼 스테이지 WST의 X축 방향의 반력을 모두 상쇄할 수 없는 경우에는, 웨이퍼 스테이지 WST의 반력에 의해 Y축 리니어 모터(86', 87') 중 적어도 한쪽의 고정자를 X축 방향으로 이동시켜서 반력을 상쇄해도 된다.
본 제 2 변형예에서는, 도 12 및 도 13(b)에 도시되는 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 WST 근방에는 튜브 캐리어 TC가 마련되어 있다. 튜브 캐리어 TC는 압축 공기나 진공 등의 용력을 웨이퍼 스테이지 WST에 공급하는 것으로서, 급기관(203)과 배기관(204)이 접속되어 있다.
또한, 튜브 캐리어 TC는 웨이퍼 스테이지 WST에 외란을 부여하는 것을 피하기 위해서, 튜브 캐리어 TC 내부에 마련된 영구 자석과 슬라이더(46, 44)에 지지된 고정자(161)(코일)에 의해 X축 방향으로 구동할 수 있다. 또한, 튜브 캐리어 TC의 X축 방향으로의 구동은 웨이퍼 스테이지 WST의 X축 방향의 구동을 엄밀하게 추종할 필요는 없고, 소정 허용 범위 내에서 추종하고 있으면 된다.
이 때문에, 본 제 2 변형예에 있어서는, 주제어 장치(20)는 튜브 캐리어 TC의 구동에 의해 발생하는 반력이 웨이퍼 스테이지 WST에 미치는 영향을 적게 하기 위해서, 튜브 캐리어 TC를 등속 이동시키도록 제어하고 있다.
또한, 주제어 장치(20)는 튜브 캐리어 TC가 +X방향의 단이나 -X방향의 단에 있을 때에, 웨이퍼 스테이지 WST의 이동 방향과 동일한 방향을 따라 튜브 캐리어 TC에 초속도를 부여해도 된다. 튜브 캐리어 TC는 본원 청구항 11 내지 13의 제 3 이동체에 대응한다.
또한, 상기 실시예나 변형예에서 나타낸 웨이퍼 스테이지 WST 및 그 구동 장치의 개념을 적절히 개량하여 레티클 스테이지 RST에 적용해도 된다.
또한, 상기 실시예에서는, 본 발명이 스캐닝ㆍ스텝퍼에 적용된 경우에 대해서 예시했지만, 본 발명의 적용 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 마스크와 기판을 정지한 상태에서 노광을 실행하는 스텝퍼 등의 정지형 노광 장치에도 바람직하게 적용할 수 있는 것이다. 스텝퍼의 경우, 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트 방식으로 노광이 행해지므로, 예를 들면 X축 방향으로 주목(注目)한 경우, 도 9(a), 도 9(b)와 마찬가지인 각 시간 변화 곡선을, 상기 실시예와 마찬가지로 해서 얻을 수 있으므로, 본 발명을 바람직하게 적용할 수 있다. 또한, 마찬가지의 취지로부터 스텝ㆍ앤드ㆍ스티치 방식의 노광 장치에도 본 발명은 바람직하게 적용할 수 있다.
또한, 노광 장치의 노광 대상인 물체는 상기 실시예와 같이 반도체 제조용의 웨이퍼에 한정되지 않고, 예를 들면, 액정 표시 소자, 플라즈마 디스플레이나 유기 EL 등의 디스플레이 장치 제조용의 각형 유리 플레이트나, 박막 자기 헤드, 촬상 소자(CCD 등), 마스크 또는 레티클 등을 제조하기 위한 기판이더라도 무방하다.
또한, 상기 실시예의 노광 장치에 있어서의 투영 광학계의 배율은 축소계뿐만 아니라 등배 및 확대계 중 어떤 것이더라도 무방하고, 투영 광학계 PL는 굴절계뿐만 아니라 반사계 및 반사 굴절계 중 어떤 것이더라도 무방하며, 그 투영상은 도립상(倒立像) 및 정립상(正立像) 중 어떤 것이더라도 무방하다.
또한, 조명광 IL은 ArF 엑시머 레이저광(파장 193㎚), KrF 엑시머 레이저광(파장 248㎚)이나, F2 레이저광(파장 157㎚) 등이더라도 무방하다. 투영 광학계로서는, KrF 엑시머 레이저광, ArF 엑시머 레이저광 등의 원자외선을 이용하는 경우는 초재(硝材)로서 석영이나 형석 등의 원자외선을 투과하는 재료를 이용하고, F2 레이저광 등을 이용하는 경우는 형석 및 그 밖의 불화물 결정을 이용할 필요가 있다.
또한, 예를 들면 진공자 외광으로서는, ArF 엑시머 레이저광이나 F2 레이저광 등이 이용되지만, 이에 한정되지 않고, DFB 반도체 레이저 또는 파이버 레이저로부터 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일 파장 레이저광을, 예를 들면 에르븀 (또는, 에르븀과 이테르븀의 양쪽)이 도핑된 파이버 앰프에서 증폭하고, 비선형 광학 결정을 이용하여 자외광으로 파장 변환한 고조파를 이용해도 된다.
또한, 상기 실시예에서는, 노광 장치의 조명광 IL로서는 파장 100㎚ 이상의 광에 한정되지 않고, 파장 100㎚ 미만의 광을 이용해도 되는 것은 말할 필요도 없다. 예를 들면, 최근에, 70㎚ 이하의 패턴을 노광하기 위해서, SOR이나 플라즈마 레이저를 광원으로 해서, 연 X선 영역(예를 들면, 5~15㎚의 파장역의 EUV(Extreme Ultraviolet)광을 발생시키고, 또한, 그 노광 파장(예를 들면, 13.5㎚) 하에서 설계된 올(all) 반사 축소 광학계, 및 반사형 마스크를 이용한 EUV 노광 장치의 개발이 행해지고 있다. 이 장치에 있어서는, 원호(圓弧) 조명을 이용하여 마스크와 웨이퍼를 동기 주사해서 스캔 노광하는 구성이 생각되므로, 이러한 장치도 본 발명의 전사 특성 계측 방법에 의해, 패턴의 전사 특성을 계측할 수 있다. 또한, 예를 들면 국제 공개 WO99/49504호 팜플렛 등에 개시되는, 투영 광학계 PL과 웨이퍼 사이에 액체(예를 들면, 순수한 물 등)이 채워지는 액침형 노광 장치 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 전자선 또는 이온 빔 등의 하전 입자선을 이용하는 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 전자선 노광 장치는 펜슬 빔 방식, 가변 성형 빔 방식, 셀 프로젝션 방식, 블랭킹ㆍ애퍼처ㆍ어레이 방식, 및 마스크 투영 방식 중 어떤 것이더라도 무방하다.
또한, 본 발명에 따른 스테이지 장치는 노광 장치에 한정되지 않고, 그 밖의 기판의 처리 장치(예를 들면, 레이저 리페어 장치, 기판 검사 장치 외에), 혹은 그 밖의 정밀 기계에 있어서의 시료의 위치 결정 장치, 와이어 본딩 장치 등에도 널리 적용할 수 있다.
또한, 복수의 렌즈 등으로 구성되는 조명 유닛, 투영 광학계 등을 노광 장치 본체에 내장하여, 광학 조정을 한다. 그리고, 상기 X축 고정자, X축 가동자, Y축 고정자, 웨이퍼 스테이지, 레티클 스테이지, 및 그 밖의 여러가지의 부품을 기계적 및 전기적으로 조합(組合)하여 조정하고, 또 종합 조정(전기 조정, 동작 확인 등)을 함으로써, 상기 실시예의 노광 장치(100) 등의 본 발명에 따른 노광 장치를 제조할 수 있다. 또한, 노광 장치의 제조는 온도 및 청정도 등이 관리된 크린룸에서 행하는 것이 바람직하다.
또한, 반도체 장치는 디바이스의 기능ㆍ성능 설계를 실행하는 스텝, 이 설계 스텝에 근거한 레티클을 제작하는 스텝, 실리콘 재료로 웨이퍼를 제작하는 스텝, 전술한 조정 방법에 의해 패턴의 전사 특성이 조정되는 상기 실시예의 노광 장치에서, 마스크에 형성된 패턴을 감광 물체 위에 전사하는 리소그래피 스텝, 디바이스 조립 스텝(다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함함), 검사 스텝 등을 거쳐서 제조된다. 이 경우, 리소그래피 스텝에서, 상기 실시예의 노광 장치가 이용되므로, 고집적도의 디바이스를 양호한 수율로 제조할 수 있다.
본 발명의 이동체의 구동 방법은, 제 1 이동체와, 해당 제 1 이동체의 구동력의 반력을 받아서 제 1 이동체와는 반대 방향으로 이동하는 제 2 이동체를 구동 하는 데 적합하다. 본 발명의 스테이지 장치는 노광 장치 외에 기판의 처리 장치, 혹은 그 밖의 정밀 기계에 있어서의 시료(또는, 기판)의 구동 장치에 적합하다. 또한, 본 발명의 노광 장치는 마이크로 디바이스의 제조에 적합하다.

Claims (26)

  1. 제 1 축 방향으로 이동하는 제 1 이동체와, 상기 제 1 이동체의 상기 제 1 축 방향의 구동력의 반력(反力)(reaction)을 받는 제 2 이동체를 구동하는 이동체의 구동 방법에 있어서,
    상기 제 1 이동체를 제 1 구동 장치에 의해서 상기 제 1 축 방향의 한쪽에서 다른 쪽으로 향하는 제 1 방향과 상기 제 1 축 방향의 상기 다른 쪽으로부터 상기 한쪽으로 향하는 제 2 방향 중 상기 제 1 방향으로 이동시키는 단계와,
    상기 제 1 이동체가 상기 제 1 방향으로 이동할 때에, 상기 제 2 이동체에 제 2 구동 장치에 의해서 상기 제 1 방향의 초속도를 부여하는 단계
    를 포함하며,
    상기 제 1 이동체와 상기 제 2 이동체를 포함한 계(系)의 무게 중심은, 상기 제 2 이동체에 상기 초속도가 부여됨으로써, 상기 제 1 축 방향에 있어서 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향 중 상기 제 1 방향으로 이동하는
    것을 특징으로 하는 이동체의 구동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 이동체의 이동 개시보다 이전의 타이밍에, 상기 제 2 이동체에 상기 초속도를 부여하는 것을 특징으로 하는 이동체의 구동 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 이동체의 이동 개시와 동일한 타이밍에, 상기 제 2 이동체에 상기 초속도를 부여하는 것을 특징으로 하는 이동체의 구동 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 이동체에 부여하는 초속도는, 상기 제 1 이동체의 질량과 상기 제 2 이동체의 질량에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 이동체의 구동 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 이동체는 상기 제 1 축 방향에 직교하는 제 2 축 방향으로도 이동 가능하고,
    상기 제 1 이동체가 상기 제 1 방향과, 상기 제 2 축 방향의 한쪽에서 다른 쪽으로 향하는 제 3 방향과 상기 제 2 축 방향의 상기 다른 쪽에서 상기 한쪽으로 향하는 제 4 방향 중 한쪽 방향으로 이동하고 있는 동안에, 상기 제 2 이동체가 상기 제 1 축 방향을 따라 상기 제 1 이동체를 기준으로 왕복 이동하는 것을 특징으로 하는 이동체의 구동 방법.
  6. 제 1 축 방향으로 이동하는 제 1 이동체와, 상기 제 1 이동체의 상기 제 1 축 방향의 구동력의 반력을 받는 제 2 이동체를 구동하는 이동체의 구동 방법에 있어서,
    상기 제 1 이동체를 제 1 구동 장치에 의해서 상기 제 1 축 방향의 한쪽에서 다른 쪽으로 향하는 제 1 방향과 상기 제 1 축 방향의 상기 다른 쪽으로부터 상기 한쪽으로 향하는 제 2 방향 중 상기 제 1 방향으로 이동시키는 단계와,
    상기 제 1 이동체가 상기 제 1 방향으로 이동할 때에, 상기 제 2 이동체를 제 2 구동 장치에 의해서 상기 제 1 방향을 따라서 오프셋 위치로 이동시켜 두는 단계
    를 포함하고,
    상기 제 1 이동체와 상기 제 2 이동체를 포함한 계의 무게 중심은, 상기 제 2 이동체를 상기 오프셋 위치로 이동시킴으로써, 상기 제 1 축 방향에 있어서 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향 중 상기 제 1 방향으로 이동하는
    것을 특징으로 하는 이동체의 구동 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 오프셋의 양은, 상기 제 1 이동체의 질량과 상기 제 2 이동체의 질량에 근거해서 결정되는 것을 특징으로 하는 이동체의 구동 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 이동체가 상기 제 1 방향으로 이동할 때에, 상기 제 2 이동체에 상기 제 1 방향의 초속도를 부여하는 것을 특징으로 하는 이동체의 구동 방법.
  9. 제 1, 2, 3, 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 이동체와 상기 제 2 이동체를 포함하는 계(系)의 무게 중심이 상기 제 1 축 방향에 관한 등속 이동을 행하도록, 상기 제 2 이동체를 이동시키는 것을 특징으로 하는 이동체의 구동 방법.
  10. 제 1, 2, 3, 6, 7, 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 이동체는 스테이지이고, 상기 제 2 이동체는 카운터매스인 것을 특징으로 하는 이동체의 구동 방법.
  11. 제 1, 2, 3, 6, 7, 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 이동체에 용력(用力)을 공급하는 제 3 이동체를 상기 제 1 이동체와 같은 방향으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체의 구동 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 이동체가 상기 제 1 방향으로 이동할 때에, 상기 제 3 이동체에 상기 제 1 방향의 초속도를 부여하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체의 구동 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 3 이동체에 초속도를 부여한 후에 상기 제 3 이동체를 등속 이동시키는 것을 특징으로 하는 이동체의 구동 방법.
  14. 제 1 축 방향으로 이동하는 스테이지와,
    상기 스테이지를 구동하는 제 1 구동 장치와,
    상기 제 1 구동 장치에 의한 상기 제 1 축 방향에 관한 상기 스테이지의 구동력의 반력 작용을 받는 카운터매스와,
    상기 카운터매스를 상기 제 1 축 방향으로 구동하는 제 2 구동 장치와,
    상기 제 1 구동 장치를 통해 상기 스테이지를 상기 제 1 축 방향의 한쪽에서 다른 쪽으로 향하는 제 1 방향과 상기 제 1 축 방향의 상기 다른 쪽으로부터 상기 한쪽으로 향하는 제 2 방향 중 상기 제 1 방향으로 이동할 때에, 상기 제 2 구동 장치를 제어하여, 상기 카운터매스에 상기 제 1 방향의 초속도를 부여하는 제어 장치
    를 구비하고,
    상기 제 1 이동체와 상기 제 2 이동체를 포함한 계의 무게 중심은, 상기 제 2 이동체에 상기 초속도가 부여됨으로써, 상기 제 1 축 방향에 있어서 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향 중 상기 제 1 방향으로 이동하는
    것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 스테이지의 이동 개시보다 이전에 상기 카운터매스에 상기 초속도를 부여하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 스테이지의 이동 개시와 동시에 상기 카운터매스에 상기 초속도를 부여하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 스테이지와 상기 카운터매스를 포함하는 계의 무게 중심이 상기 제 1 축 방향에 관한 등속 이동을 행하도록, 상기 카운터매스에 상기 초속도를 부여하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  18. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스테이지는 상기 제 1 축 방향에 직교하는 제 2 축 방향으로도 구동 가능하고,
    상기 제어 장치는, 상기 스테이지가 상기 제 1 방향과, 상기 제 2 축 방향의 한쪽에서 다른 쪽으로 향하는 제 3 방향과 상기 제 2 축 방향의 상기 다른 쪽에서 상기 한쪽으로 향하는 제 4 방향 중 한쪽 방향으로 이동하고 있는 동안에, 상기 카운터매스를 상기 제 1 축 방향을 따라 상기 스테이지를 기준으로 왕복 이동시키는 것
    을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  19. 제 1 축 방향으로 이동하는 스테이지와,
    상기 스테이지를 구동하는 제 1 구동 장치와,
    상기 제 1 구동 장치에 의한 상기 제 1 축 방향에 관한 상기 스테이지의 구동력의 반력 작용을 받는 카운터매스와,
    상기 카운터매스를 상기 제 1 축 방향으로 구동하는 제 2 구동 장치와,
    상기 제 1 구동 장치를 통해 상기 스테이지를 상기 제 1 축 방향의 한쪽에서 다른 쪽으로 향하는 제 1 방향과 상기 제 1 축 방향의 상기 다른 쪽으로부터 상기 한쪽으로 향하는 제 2 방향 중 상기 제 1 방향으로 이동할 때에, 상기 제 2 구동 장치를 제어하여, 상기 카운터매스를 상기 제 1 방향을 따라 오프셋 위치로 이동시키는 제어 장치
    를 구비하고,
    상기 제 1 이동체와 상기 제 2 이동체를 포함한 계의 무게 중심은, 상기 제 2 이동체를 상기 오프셋 위치로 이동시킴으로써, 상기 제 1 축 방향에 있어서 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향 중 상기 제 1 방향으로 이동하는
    것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 오프셋의 양을 상기 스테이지의 질량과 상기 카운터매스의 질량에 근거하여 결정하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 스테이지가 상기 제 1 방향으로 이동할 때에, 상기 카운터매스에 상기 제 1 방향의 초속도를 부여하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  22. 제 14, 15, 16, 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 스테이지의 질량과 상기 카운터매스의 질량에 근거하여, 상기 카운터매스에 상기 초속도를 부여하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  23. 패턴을 물체에 전사하는 노광 장치로서,
    상기 물체가 유지되는 청구항 14, 15, 16, 19, 20, 21 중 어느 한 항에 기재된 스테이지 장치를 상기 물체의 구동 장치로서 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  24. 청구항 23에 기재된 노광 장치에 의해 노광하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  25. 패턴을 물체에 전사하는 노광 방법으로서,
    상기 물체를 유지하는 이동체를 청구항 1, 2, 3, 6, 7, 8 중 어느 한 항에 기재된 이동체의 구동 방법을 따라 구동하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  26. 청구항 25에 기재된 노광 방법에 의해 노광하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
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