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KR102296327B1 - 이동체 장치, 이동 방법, 노광 장치, 노광 방법, 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법, 그리고 디바이스 제조 방법 - Google Patents

이동체 장치, 이동 방법, 노광 장치, 노광 방법, 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법, 그리고 디바이스 제조 방법 Download PDF

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KR102296327B1
KR102296327B1 KR1020197011263A KR20197011263A KR102296327B1 KR 102296327 B1 KR102296327 B1 KR 102296327B1 KR 1020197011263 A KR1020197011263 A KR 1020197011263A KR 20197011263 A KR20197011263 A KR 20197011263A KR 102296327 B1 KR102296327 B1 KR 102296327B1
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KR
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head
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야스오 아오키
Original Assignee
가부시키가이샤 니콘
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Publication date
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Abstract

이동체 장치는, 기판 (P) 을 유지하고, X 축 및 Y 축 방향으로 이동 가능한 기판 홀더 (32) 와, Y 축 방향으로 이동 가능한 Y 조동 스테이지 (24) 와, 기판 홀더 (32) 의 위치 정보를, 기판 홀더 (32) 에 형성된 헤드 (74x, 74y) 와, Y 조동 스테이지 (24) 에 형성된 스케일 (72) 에 의해 취득하는 제 1 계측계와, Y 조동 스테이지 (24) 의 위치 정보를, Y 조동 스테이지 (24) 에 형성된 헤드 (80x, 80y) 와, 스케일 (78) 에 의해 취득하는 제 2 계측계와, 제 1 및 제 2 계측계에 의해 취득된 위치 정보에 기초하여, 기판 홀더 (32) 의 위치를 제어하는 제어계를 구비하고, 제 1 계측계는 헤드 (74x, 74y) 를 스케일 (72) 에 대하여 X 축 방향으로 이동시키면서 계측 빔을 조사하고, 제 2 계측계는 헤드 (80x, 80y) 를 스케일 (78) 에 대하여 Y 축 방향으로 이동시키면서 계측 빔을 조사한다.

Description

이동체 장치, 이동 방법, 노광 장치, 노광 방법, 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법, 그리고 디바이스 제조 방법
본 발명은, 이동체 장치, 이동 방법, 노광 장치, 노광 방법, 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법, 그리고 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 액정 표시 소자, 반도체 소자 (집적 회로 등) 등의 전자 디바이스 (마이크로 디바이스) 를 제조하는 리소그래피 공정에서는, 투영 광학계 (렌즈) 를 통하여 조명광 (에너지 빔) 으로 감광성의 유리 플레이트 또는 웨이퍼 (이하, 「기판」 이라고 총칭한다) 를 노광함으로써, 그 기판에 마스크 (포토마스크) 또는 레티클 (이하, 「마스크」 라고 총칭한다) 이 갖는 소정의 패턴을 전사하는 노광 장치가 이용되고 있다.
이 종류의 노광 장치로는, 투영 광학계에 대한 기판의 위치 제어를 고정밀도로 실시할 필요가 있는 것으로부터, 기판의 위치 계측계로서, 인코더 시스템을 사용하는 것이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).
여기서, 광 간섭계 시스템을 사용하여 기판의 위치 정보를 구하는 경우, 바 미러에 대한 레이저의 광로 길이가 길어져 이른바 공기 흔들림의 영향을 무시할 수 없다.
미국 특허 출원 공개 제2010/0266961호 명세서
본 발명의 제 1 양태에 의하면, 물체를 유지하고, 서로 교차하는 제 1 방향과 제 2 방향으로 이동 가능한 제 1 이동체와, 상기 제 1 방향에 관해서 복수의 격자 영역이 서로 떨어져 배치되고, 상기 제 1 및 제 2 방향의 계측 성분을 포함하는 제 1 격자 부재와, 상기 제 1 격자 부재에 대하여 상기 제 1 방향으로 이동하면서 계측 빔을 조사하는 복수의 제 1 헤드의 일방이 상기 제 1 이동체에 형성되고, 상기 복수의 제 1 헤드 중, 상기 계측 빔이 상기 복수의 격자 영역의 적어도 1 개에 조사되는 적어도 3 개의 제 1 헤드에 의해 상기 제 1 방향에 관한 상기 제 1 이동체의 위치 정보를 계측하는 제 1 계측계와, 상기 제 1 격자 부재와 상기 복수의 제 1 헤드의 타방이 형성되고, 상기 제 2 방향으로 이동 가능한 제 2 이동체와, 상기 제 1 및 제 2 방향의 계측 성분을 포함하는 제 2 격자 부재와, 상기 제 2 격자 부재에 대하여 상기 제 2 방향으로 이동하면서 계측 빔을 조사하는 제 2 헤드의 일방이 상기 제 2 이동체에 형성되고, 제 2 격자 부재와 상기 제 2 헤드의 타방이 상기 제 2 이동체에 대향하도록 형성되고, 상기 제 2 방향에 관한 상기 제 2 이동체의 위치 정보를 계측하는 제 2 계측계와, 상기 제 1 및 제 2 계측계로 계측되는 상기 위치 정보와, 상기 제 1 격자 부재, 상기 복수의 제 1 헤드, 및 상기 제 1 이동체의 이동의 적어도 1 개에서 기인하여 발생하는 상기 제 1 계측계의 계측 오차를 보상하기 위한 보정 정보에 기초하여, 상기 제 1 및 제 2 방향을 포함하는 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 제 1 이동체의 이동 제어를 실시하는 제어계를 구비하는 이동체 장치가 제공된다.
본 발명의 제 2 양태에 의하면, 광학계의 하방에 배치되고, 기판을 유지하는 이동체와, 상기 광학계의 광축과 직교하는 소정 평면 내에서 서로 직교하는 제 1, 제 2 방향에 관해서 상기 이동체를 이동 가능한 구동계와, 상기 제 1 방향에 관해서 복수의 격자 영역이 서로 떨어져 배치되는 격자 부재와, 상기 격자 부재에 대하여 각각 계측 빔을 조사하고 또한 상기 제 2 방향에 관해서 이동 가능한 복수의 제 1 헤드의 일방이 상기 이동체에 형성됨과 함께, 상기 격자 부재와 상기 복수의 제 1 헤드의 타방이 상기 이동체와 대향하도록 형성되는 계측계는, 상기 복수의 제 1 헤드에 스케일 부재와 제 2 헤드의 일방이 형성됨과 함께, 상기 스케일 부재와 상기 제 2 헤드의 타방이 상기 복수의 제 1 헤드에 대향하도록 형성되고, 상기 제 2 헤드를 통하여 상기 스케일 부재에 계측 빔을 조사하고, 상기 제 2 방향에 관한 상기 복수의 제 1 헤드의 위치 정보를 계측하는 계측 장치를 갖고, 상기 복수의 제 1 헤드 중, 상기 계측 빔이 상기 복수의 격자 영역의 적어도 1 개에 조사되는 적어도 3 개의 제 1 헤드의 계측 정보와, 상기 계측 장치의 계측 정보에 기초하여, 적어도 상기 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보를 계측하고, 상기 스케일 부재와 상기 제 2 헤드의 적어도 일방에서 기인하여 발생하는 상기 계측 장치의 계측 오차를 보상하기 위한 보정 정보와, 상기 계측계로 계측되는 위치 정보에 기초하여, 상기 구동계를 제어하는 제어계를 구비하고, 상기 복수의 제 1 헤드는 각각, 상기 제 1 방향으로의 상기 이동체의 이동 중, 상기 계측 빔이 상기 복수의 격자 영역의 1 개의 격자 영역으로부터 벗어남과 함께, 상기 1 개의 격자 영역에 인접하는 다른 격자 영역으로 환승하는 이동체 장치가 제공된다.
본 발명의 제 3 양태에 의하면, 제 1 양태 및 제 2 양태의 어느 하나에 관련된 이동체 장치와, 상기 물체 또는 상기 기판에 대하여 에너지 빔을 조사하여, 상기 물체 또는 상기 기판을 노광하는 광학계를 구비하는 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 제 4 양태에 의하면, 플랫 패널 디스플레이 제조 방법으로서, 제 3 양태에 관련된 노광 장치를 사용하여 기판을 노광하는 것과, 노광된 상기 기판을 현상하는 것을 포함하는 플랫 패널 디스플레이 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제 5 양태에 의하면, 디바이스 제조 방법으로서, 제 3 양태에 관련된 노광 장치를 사용하여 기판을 노광하는 것과, 노광된 상기 기판을 현상하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제 6 양태에 의하면, 물체를 유지하는 제 1 이동체를, 서로 교차하는 제 1 방향과 제 2 방향으로 이동시키는 것과, 제 1 계측계에 의해 상기 제 1 방향에 관한 상기 제 1 이동체의 위치 정보를 계측하는 것과, 상기 계측계는, 상기 제 1 방향에 관해서 복수의 격자 영역이 서로 떨어져 배치되고, 상기 제 1 및 제 2 방향의 계측 성분을 포함하는 제 1 격자 부재와, 상기 제 1 방향으로 이동하면서 상기 제 1 격자 부재에 대하여 계측 빔을 조사하는 복수의 제 1 헤드의 일방이 상기 제 1 이동체에 형성되고, 상기 복수의 제 1 헤드 중, 상기 계측 빔이 상기 복수의 격자 영역의 적어도 1 개에 조사되는 적어도 3 개의 제 1 헤드에 의해 상기 제 1 방향에 관한 상기 제 1 이동체의 위치 정보를 계측하고,
상기 제 1 격자 부재와 상기 복수의 제 1 헤드의 타방이 형성된 제 2 이동체에 의해, 상기 제 1 이동체를 상기 제 2 방향으로 이동시키는 것과, 제 2 계측계에 의해 상기 제 2 방향에 관한 상기 제 2 이동체의 위치 정보를 계측하는 것과, 상기 계측계는, 상기 제 1 및 제 2 방향의 계측 성분을 포함하는 제 2 격자 부재와, 상기 제 2 방향으로 이동하면서 상기 제 2 격자 부재에 대하여 계측 빔을 조사하는 제 2 헤드의 일방이 상기 제 2 이동체에 형성되고, 상기 제 2 격자 부재와 상기 제 2 헤드의 타방이 상기 제 2 이동체에 대향하도록 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 계측계로 계측되는 상기 위치 정보와, 상기 제 1 격자 부재, 상기 복수의 제 1 헤드, 및 상기 제 1 이동체의 이동의 적어도 1 개에서 기인하여 발생하는 상기 제 1 계측계의 계측 오차를 보상하기 위한 보정 정보에 기초하여, 상기 제 1 및 제 2 방향을 포함하는 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 제 1 이동체의 이동 제어를 실시하는 것을 포함하는 이동 방법이 제공된다.
본 발명의 제 7 양태에 의하면, 제 6 양태에 관련된 이동 방법에 의해, 상기 물체를 상기 제 1 방향으로 이동시키는 것과, 상기 제 1 방향으로 이동된 상기 물체에 대하여 에너지 빔을 조사하여, 상기 물체를 노광하는 것을 포함하는 노광 방법이 제공된다.
본 발명의 제 8 양태에 의하면, 플랫 패널 디스플레이 제조 방법으로서, 제 7 양태에 관련된 노광 방법을 사용하여 상기 물체로서의 기판을 노광하는 것과, 노광된 상기 기판을 현상하는 것을 포함하는 플랫 패널 디스플레이 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제 9 양태에 의하면, 디바이스 제조 방법으로서, 제 7 양태에 관련된 노광 방법을 사용하여 상기 물체로서의 기판을 노광하는 것과, 노광된 상기 기판을 현상하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
도 1 은 제 1 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 는 도 1 의 액정 노광 장치가 갖는 기판 스테이지 장치를 나타내는 도면이다.
도 3 은 도 1 의 액정 노광 장치가 갖는 기판 계측계의 개념도이다.
도 4 는 기판 스테이지 장치의 동작을 설명하기 위한 도면 (그 1) 이다.
도 5 는 기판 스테이지 장치의 동작을 설명하기 위한 도면 (그 2) 이다.
도 6 은 액정 노광 장치의 제어계를 중심적으로 구성하는 주제어 장치의 입출력 관계를 나타내는 블록도이다.
도 7 은 제 2 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치를 나타내는 평면도이다.
도 8 은 도 7 의 기판 스테이지 장치의 단면도이다.
도 9 는 도 7 의 기판 스테이지 장치의 제 2 계를 나타내는 도면이다.
도 10 은 도 7 의 기판 스테이지 장치의 제 1 계를 나타내는 도면이다.
도 11 은 제 3 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치를 나타내는 평면도이다.
도 12 는 도 11 의 기판 스테이지 장치의 단면도이다.
도 13 은 도 11 의 기판 스테이지 장치의 제 2 계를 나타내는 도면이다.
도 14 는 도 11 의 기판 스테이지 장치의 제 1 계를 나타내는 도면이다.
도 15 는 제 4 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치를 나타내는 평면도이다.
도 16 은 도 15 의 기판 스테이지 장치의 단면도이다.
도 17 은 도 15 의 기판 스테이지 장치의 제 2 계를 나타내는 도면이다.
도 18 은 도 15 의 기판 스테이지 장치의 제 1 계를 나타내는 도면이다.
도 19 는 제 5 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치를 나타내는 평면도이다.
도 20 은 도 19 의 기판 스테이지 장치의 단면도이다.
도 21 은 도 19 의 기판 스테이지 장치의 제 2 계를 나타내는 도면이다.
도 22 는 도 19 의 기판 스테이지 장치의 제 1 계를 나타내는 도면이다.
도 23 은 제 6 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치를 나타내는 도면이다.
도 24 는 도 23 의 기판 스테이지 장치의 일부인 기판 홀더를 나타내는 도면이다.
도 25 는 도 23 의 기판 스테이지 장치의 일부인 기판 테이블을 포함하는 계를 나타내는 도면이다.
도 26 은 제 6 실시형태에 관련된 기판 계측계의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 27 은 도 26 의 기판 계측계의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 28 은 제 7 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치를 나타내는 도면이다.
도 29 는 도 28 의 기판 스테이지 장치의 일부인 기판 홀더를 나타내는 도면이다.
도 30 은 도 28 의 기판 스테이지 장치의 일부인 기판 테이블을 포함하는 계를 나타내는 도면이다.
도 31 은 제 7 실시형태에 관련된 기판 계측계의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 32 는 제 8 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치를 나타내는 도면이다.
도 33 은 도 32 의 기판 스테이지 장치의 일부인 기판 홀더를 나타내는 도면이다.
도 34 는 도 32 의 기판 스테이지 장치의 일부인 기판 테이블을 포함하는 계를 나타내는 도면이다.
도 35 는 제 8 실시형태에 관련된 기판 계측계의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 36 은 제 9 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치의 일부인 기판 홀더를 나타내는 도면이다.
도 37 은 제 9 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치의 일부인 기판 테이블을 포함하는 계를 나타내는 도면이다.
도 38 은 제 9 실시형태에 관련된 기판 계측계의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 39 는 제 10 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치의 일부인 기판 홀더를 나타내는 도면이다.
도 40 은 제 10 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치의 일부인 기판 테이블을 포함하는 계를 나타내는 도면이다.
도 41 은 제 10 실시형태에 관련된 기판 계측계의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 42 는 제 10 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치의 단면도 (그 1) 이다.
도 43 은 제 10 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치의 단면도 (그 2) 이다.
도 44 는 제 11 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치를 나타내는 도면이다.
도 45 는 도 44 의 기판 스테이지 장치의 일부인 기판 홀더를 나타내는 도면이다.
도 46 은 도 44 의 기판 스테이지 장치의 일부인 기판 테이블을 포함하는 계를 나타내는 도면이다.
도 47 은 제 11 실시형태에 관련된 기판 계측계의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 48 은 제 12 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치를 나타내는 도면이다.
도 49 는 도 48 의 기판 스테이지 장치의 일부인 기판 홀더를 나타내는 도면이다.
도 50 은 도 48 의 기판 스테이지 장치의 일부인 중량 캔슬 장치를 포함하는 계를 나타내는 도면이다.
도 51 은 도 48 의 기판 스테이지 장치의 일부인 Y 조동 스테이지를 포함하는 계를 나타내는 도면이다.
도 52 는 도 48 의 기판 스테이지 장치의 일부인 기판 테이블을 포함하는 계를 나타내는 도면이다.
도 53 은 제 12 실시형태에 관련된 기판 계측계의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 54 는 도 53 의 기판 계측계의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 55 는 제 13 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치를 나타내는 도면이다.
도 56 은 도 55 의 기판 스테이지 장치의 일부인 기판 홀더를 나타내는 도면이다.
도 57 은 도 55 의 기판 스테이지 장치의 일부인 기판 테이블을 포함하는 계를 나타내는 도면이다.
도 58 은 제 13 실시형태에 관련된 기판 계측계의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 59 는 제 14 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치를 나타내는 도면이다.
도 60 은 제 15 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치를 나타내는 도면이다.
도 61 은 도 60 의 기판 스테이지 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 62 는 도 60 의 기판 스테이지 장치의 일부인 기판 홀더를 나타내는 도면이다.
도 63 은 도 60 의 기판 스테이지 장치의 일부인 기판 테이블을 포함하는 계를 나타내는 도면이다.
도 64 는 제 16 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치를 나타내는 도면이다.
도 65 는 제 17 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치를 나타내는 도면이다.
도 66 은 제 18 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치를 나타내는 도면이다.
도 67 은 제 18 실시형태에 관련된 기판 계측계의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 68 은 제 18 실시형태에 관련된 기판 계측계의 개념도이다.
도 69 는 제 19 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치를 나타내는 도면이다.
도 70 은 제 19 실시형태에 관련된 기판 계측계의 개념도이다.
도 71 은 제 20 실시형태에 관련된 액정 노광 장치가 갖는 기판 홀더 및 기판 계측계의 1 쌍의 헤드 베이스를, 투영 광학계와 함께 나타내는 평면도이다.
도 72(A) 및 도 72(B) 는, 기판 홀더의 위치 계측이 실시될 때의 기판 홀더의 X 축 방향의 이동 범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 73(A) ∼ 도 73(D) 는, 제 20 실시형태에 있어서, 기판 홀더가 X 축 방향으로 이동하는 과정에 있어서의 1 쌍의 헤드 베이스와 스케일의 위치 관계의 상태 천이 중 제 1 상태 ∼ 제 4 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 74(A) ∼ 도 74(C) 는, 제 20 실시형태에 관련된 액정 노광 장치로 실시되는, 기판 홀더의 위치 정보를 계측하는, 기판 인코더 시스템의 헤드의 전환시에 있어서의 연결 처리에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 75 는 제 21 실시형태에 관련된 액정 노광 장치가 갖는 기판 홀더 및 기판 인코더 시스템의 1 쌍의 헤드 베이스를, 투영 광학계와 함께 나타내는 평면도이다.
도 76 은 제 22 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 특징적 구성에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 77 은 피칭량 θy = α 에 있어서의 Z 위치의 변화에 대한 인코더의 계측 오차를 나타내는 그래프이다.
《제 1 실시형태》
이하, 제 1 실시형태에 대하여, 도 1 ∼ 도 6 을 사용하여 설명한다.
도 1 에는, 제 1 실시형태에 관련된 노광 장치 (여기서는 액정 노광 장치 (10)) 의 구성이 개략적으로 나타나 있다. 액정 노광 장치 (10) 는, 물체 (여기서는 유리 기판 (P)) 를 노광 대상물로 하는 스텝·앤드·스캔 방식의 투영 노광 장치, 이른바 스캐너이다. 유리 기판 (P) (이하, 간단히 「기판 (P)」 이라고 칭한다) 은, 평면에서 보아 사각형 (각형) 으로 형성되고, 액정 표시 장치 (플랫 패널 디스플레이) 등에 사용된다.
액정 노광 장치 (10) 는, 조명계 (12), 회로 패턴 등이 형성된 마스크 (M) 를 유지하는 마스크 스테이지 장치 (14), 투영 광학계 (16), 장치 본체 (18), 표면 (도 1 에서 ＋Z 측을 향한 면) 에 레지스트 (감응제) 가 도포된 기판 (P) 을 유지하는 기판 스테이지 장치 (20), 및 이들의 제어계 등을 가지고 있다. 이하, 노광시에 마스크 (M) 와 기판 (P) 이 투영 광학계 (16) 에 대하여 각각 상대 주사되는 방향을 X 축 방향이라고 하고, 수평면 내에서 X 축에 직교하는 방향을 Y 축 방향, X 축 및 Y 축에 직교하는 방향을 Z 축 방향 (투영 광학계 (16) 의 광축 방향과 평행한 방향) 이라고 하고, X 축, Y 축, 및 Z 축 둘레의 회전 방향을 각각 θx, θy, 및 θz 방향이라고 하여 설명을 실시한다. 또한, X 축, Y 축, 및 Z 축 방향에 관한 위치를 각각 X 위치, Y 위치, 및 Z 위치라고 하여 설명을 실시한다.
조명계 (12) 는, 미국 특허 제5,729,331호 명세서 등에 개시되는 조명계와 동일하게 구성되어 있고, 도시되지 않은 광원 (수은 램프, 혹은 레이저 다이오드 등) 으로부터 사출된 광을, 각각 도시되지 않은 반사경, 다이크로익 미러, 셔터, 파장 선택 필터, 각종 렌즈 등을 통하여, 노광용 조명광 (조명광) (IL) 으로서 마스크 (M) 에 조사한다. 조명광 (IL) 으로는, i 선 (파장 365 ㎚), g 선 (파장 436 ㎚), h 선 (파장 405 ㎚) 등의 광 (혹은, 상기 i 선, g 선, h 선의 합성광) 이 사용된다.
마스크 스테이지 장치 (14) 가 유지하는 마스크 (M) 로는, 투과형의 포토마스크가 이용되고 있다. 마스크 (M) 의 하면 (도 1 에서는 -Z 측을 향한 면) 에는, 소정의 회로 패턴이 형성되어 있다. 마스크 (M) 는, 리니어 모터, 볼 나사 장치 등의 액추에이터를 포함하는 마스크 구동계 (102) 를 통하여 주제어 장치 (100) (각각 도 1 에서는 도시 생략. 도 6 참조) 에 의해 주사 방향 (X 축 방향) 으로 소정의 장스트로크로 구동됨과 함께, Y 축 방향, 및 θz 방향으로 적절히 미소 구동된다. 마스크 (M) 의 XY 평면 내의 위치 정보 (θz 방향의 회전량 정보도 포함한다. 이하 동일) 는, 인코더 시스템, 혹은 간섭계 시스템 등의 계측 시스템을 포함하는 마스크 계측계 (104) 를 통하여 주제어 장치 (100) (각각 도 1 에서는 도시 생략. 도 6 참조) 에 의해 구해진다.
투영 광학계 (16) 는, 마스크 스테이지 장치 (14) 의 하방에 배치되어 있다. 투영 광학계 (16) 는, 미국 특허 제6,552,775호 명세서 등에 개시되는 투영 광학계와 동일한 구성의, 이른바 멀티 렌즈 투영 광학계이고, 양측 텔레센트릭한 등배계로 정립 정상을 형성하는 복수의 렌즈 모듈을 구비하고 있다.
액정 노광 장치 (10) 에서는, 조명계 (12) 로부터의 조명광 (IL) 에 의해 마스크 (M) 상의 조명 영역이 조명되면, 마스크 (M) 를 통과 (투과) 한 조명광 (IL) 에 의해, 투영 광학계 (16) 를 통하여 그 조명 영역 내의 마스크 (M) 의 회로 패턴의 투영 이미지 (부분 정립상) 가, 기판 (P) 상의 조명 영역에 공액의 조명광의 조사 영역 (노광 영역) 에 형성된다. 그리고, 조명 영역 (조명광 (IL)) 에 대하여 마스크 (M) 가 주사 방향으로 상대 이동함과 함께, 노광 영역 (조명광 (IL)) 에 대하여 기판 (P) 이 주사 방향으로 상대 이동함으로써, 기판 (P) 상의 1 개의 쇼트 영역의 주사 노광이 실시되고, 그 쇼트 영역에 마스크 (M) 에 형성된 패턴이 전사된다.
장치 본체 (18) 는, 마스크 스테이지 장치 (14), 및 투영 광학계 (16) 를 지지하고 있고, 방진 장치 (19) 를 통하여 클린 룸의 플로어 (F) 상에 설치되어 있다. 장치 본체 (18) 는, 미국 특허 출원 공개 제2008/0030702호 명세서에 개시되는 장치 본체와 동일하게 구성되어 있고, 상가대부 (18a), 1 쌍의 중가대부 (18b), 및 하가대부 (18c) 를 가지고 있다. 상가대부 (18a) 는, 투영 광학계 (16) 를 지지하는 부재인 것으로부터, 이하, 본 명세서에서는, 상가대부 (18a) 를 「광학 정반 (18a)」 이라고 칭하여 설명한다. 여기서, 본 실시형태의 액정 노광 장치 (10) 를 사용한 주사 노광 동작에 있어서, 기판 (P) 은, 투영 광학계 (16) 를 통하여 조사되는 조명광 (IL) 에 대하여 위치 제어되는 것으로부터, 투영 광학계 (16) 를 지지하는 광학 정반 (18a) 은, 기판 (P) 의 위치 제어를 실시할 때의 기준 부재로서 기능한다.
기판 스테이지 장치 (20) 는, 기판 (P) 을 투영 광학계 (16) (조명광 (IL)) 에 대하여 고정밀도로 위치 제어하기 위한 장치이고, 기판 (P) 을 수평면 (X 축 방향, 및 Y 축 방향) 을 따라 소정의 장스트로크로 구동함과 함께, 6 자유도 방향으로 미소 구동한다. 액정 노광 장치 (10) 에서 사용되는 기판 스테이지 장치의 구성은, 특별히 한정되지 않지만, 본 제 1 실시형태에서는, 일례로서 미국 특허 출원 공개 제2012/0057140호 명세서 등에 개시되는 것과 같은, 갠트리 타입의 2 차원 조동 스테이지와, 그 2 차원 조동 스테이지에 대하여 미소 구동되는 미동 스테이지를 포함하는, 이른바 조미동 구성의 기판 스테이지 장치 (20) 가 이용되고 있다.
기판 스테이지 장치 (20) 는, 미동 스테이지 (22), Y 조동 스테이지 (24), X 조동 스테이지 (26), 지지부 (여기서는 자중 지지 장치 (28)), 1 쌍의 베이스 프레임 (30) (도 1 에서는 일방은 도시 생략. 도 4 참조), 및 기판 스테이지 장치 (20) 를 구성하는 각 요소를 구동하기 위한 기판 구동계 (60) (도 1 에서는 도시 생략, 도 6 참조), 상기 각 요소의 위치 정보를 계측하기 위한 기판 계측계 (70) (도 1 에서는 도시 생략, 도 6 참조) 등을 구비하고 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 미동 스테이지 (22) 는, 기판 홀더 (32) 와 스테이지 본체 (34) 를 구비하고 있다. 기판 홀더 (32) 는, 평면에서 보아 사각형 (도 4 참조) 의 판상 (혹은 상자형) 으로 형성되고, 그 상면 (기판 재치면) 에 기판 (P) 이 재치 (載置) 된다. 기판 홀더 (32) 의 상면의 X 축 및 Y 축 방향의 치수는, 기판 (P) 과 동일한 정도로 (실제로는 약간 짧게) 설정되어 있다. 기판 (P) 은, 기판 홀더 (32) 의 상면에 재치된 상태로 기판 홀더 (32) 에 진공 흡착 유지되는 것에 의해, 대략 전체 (전체면) 가 기판 홀더 (32) 의 상면을 따라 평면 교정된다. 스테이지 본체 (34) 는, 기판 홀더 (32) 보다 X 축 및 Y 축 방향의 치수가 짧은 평면에서 보아 사각형의 판상 (혹은 상자형) 의 부재로 이루어지고, 기판 홀더 (32) 의 하면에 일체적으로 접속되어 있다.
도 1 로 돌아와, Y 조동 스테이지 (24) 는, 미동 스테이지 (22) 의 하방 (-Z 측) 이고, 1 쌍의 베이스 프레임 (30) 상에 배치되어 있다. Y 조동 스테이지 (24) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 X 빔 (36) 을 가지고 있다. X 빔 (36) 은, X 축 방향으로 연장되는 YZ 단면 사각형 (도 2 참조) 의 부재로 이루어진다. 1 쌍의 X 빔 (36) 은, Y 축 방향으로 소정 간격으로 평행하게 배치되어 있다. 1 쌍의 X 빔 (36) 은, 기계적인 리니어 가이드 장치를 통하여 1 쌍의 베이스 프레임 (30) 상에 재치되어 있고, 그 1 쌍의 베이스 프레임 (30) 상에서 Y 축 방향으로 자유롭게 이동 가능하게 되어 있다.
도 1 로 돌아와, X 조동 스테이지 (26) 는, Y 조동 스테이지 (24) 의 상방 (＋Z 측) 이고, 미동 스테이지 (22) 의 하방에 (미동 스테이지 (22) 와 Y 조동 스테이지 (24) 사이에) 배치되어 있다. X 조동 스테이지 (26) 는, 평면에서 보아 사각형의 판상의 부재로서, Y 조동 스테이지 (24) 가 갖는 1 쌍의 X 빔 (36) (도 4 참조) 상에 복수의 기계적인 리니어 가이드 장치 (38) (도 2 참조) 를 통하여 재치되어 있고, Y 조동 스테이지 (24) 에 대하여 X 축 방향에 관해서 자유롭게 이동 가능한 데에 반하여, Y 축 방향에 관해서는, Y 조동 스테이지 (24) 와 일체적으로 이동한다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 기판 구동계 (60) 는, 미동 스테이지 (22) 를 광학 정반 (18a) (각각 도 1 참조) 에 대하여 6 자유도 방향 (X 축, Y 축, Z 축, θx, θy, 및 θz 의 각 방향) 으로 미소 구동하기 위한 제 1 구동계 (62), Y 조동 스테이지 (24) 를 베이스 프레임 (30) (각각 도 1 참조) 상에서 Y 축 방향으로 장스트로크로 구동하기 위한 제 2 구동계 (64), 및 X 조동 스테이지 (26) 를 Y 조동 스테이지 (24) (각각 도 1 참조) 상에서 X 축 방향으로 장스트로크로 구동하기 위한 제 3 구동계 (66) 를 구비하고 있다. 제 2 구동계 (64), 및 제 3 구동계 (66) 를 구성하는 액추에이터의 종류는, 특별히 한정되지 않지만, 일례로서, 리니어 모터, 혹은 볼 나사 구동 장치 등을 사용하는 것이 가능하다 (도 1 등에서는 리니어 모터가 도시되어 있다).
제 1 구동계 (62) 를 구성하는 액추에이터의 종류도 특별히 한정되지 않지만, 도 2 등에서는, 일례로서 X 축, Y 축, Z 축의 각 방향으로 추력을 발생하는 복수의 리니어 모터 (보이스 코일 모터) (40) 가 도시되어 있다 (도 1 및 도 2 에서는 X 리니어 모터는 도시 생략). 각 리니어 모터 (40) 는, 고정자가 X 조동 스테이지 (26) 에 장착됨과 함께, 가동자가 미동 스테이지 (22) 의 스테이지 본체 (34) 에 장착되어 있고, 미동 스테이지 (22) 는, X 조동 스테이지 (26) 에 대하여, 각 리니어 모터 (40) 를 통하여 6 자유도 방향으로 추력이 부여된다. 상기 제 1 ∼ 제 3 구동계 (62, 64, 66) 의 상세한 구성에 관해서는, 일례로서 미국 특허 출원 공개 제2010/0018950호 명세서 등에 개시되어 있기 때문에, 설명을 생략한다.
주제어 장치 (100) 는, 제 1 구동계 (62) 를 사용하여 미동 스테이지 (22) 와 X 조동 스테이지 (26) (각각 도 1 참조) 의 상대 위치가 X 축 및 Y 축 방향에 관해서 소정 범위 내에 들어가도록 미동 스테이지 (22) 에 추력을 부여한다. 여기서, 「위치가 소정 범위 내에 들어간다」 란, 미동 스테이지 (22) 를 X 축 또는 Y 축 방향으로 장스트로크로 이동시킬 때에, X 조동 스테이지 (26) (미동 스테이지 (22) 를 Y 축 방향으로 이동시키는 경우에는 X 조동 스테이지 (26) 및 Y 조동 스테이지 (24)) 와 미동 스테이지 (22) 를 대략 동일한 속도로 또한 동일 방향으로 이동시킨다고 하는 정도의 의미이고, 미동 스테이지 (22) 와 X 조동 스테이지 (26) 가 엄밀하게 동기하여 이동할 필요는 없고, 소정의 상대 이동 (상대 위치 어긋남) 이 허용된다.
도 2 로 돌아와, 자중 지지 장치 (28) 는, 미동 스테이지 (22) 의 자중을 하방으로부터 지지하는 중량 캔슬 장치 (42) 와, 그 중량 캔슬 장치 (42) 를 하방으로부터 지지하는 Y 스텝 가이드 (44) 를 구비하고 있다.
중량 캔슬 장치 (42) (심주 등이라고도 칭해진다) 는, X 조동 스테이지 (26) 에 형성된 개구부에 삽입되어 있고, 그 무게 중심 높이 위치에 있어서, X 조동 스테이지 (26) 에 대하여 복수의 연결 부재 (46) (플렉셔 장치라고도 칭해진다) 를 통하여 기계적으로 접속되어 있다. X 조동 스테이지 (26) 와 중량 캔슬 장치 (42) 는, 복수의 연결 부재 (46) 에 의해, Z 축 방향, θx 방향, θy 방향에 관해서 진동적 (물리적) 으로 분리된 상태로 연결되어 있다. 중량 캔슬 장치 (42) 는, X 조동 스테이지 (26) 에 견인됨으로써, 그 X 조동 스테이지 (26) 와 일체적으로 X 축, 및/또는 Y 축 방향으로 이동한다.
중량 캔슬 장치 (42) 는, 레벨링 장치 (48) 라고 칭해지는 의사 구면 베어링 장치를 통하여 미동 스테이지 (22) 의 자중을 하방으로부터 비접촉으로 지지하고 있다. 이에 의해, 미동 스테이지 (22) 의 중량 캔슬 장치 (42) 에 대한 X 축, Y 축, 및 θz 방향으로의 상대 이동, 및 수평면에 대한 요동 (θx, θy 방향으로의 상대 이동) 이 허용된다. 중량 캔슬 장치 (42), 레벨링 장치 (48) 의 구성 및 기능에 관해서는, 일례로서 미국 특허 출원 공개 제2010/0018950호 명세서 등에 개시되어 있기 때문에, 설명을 생략한다.
Y 스텝 가이드 (44) 는, X 축에 평행하게 연장되는 부재로 이루어지고, Y 조동 스테이지 (24) 가 갖는 1 쌍의 X 빔 (36) 사이에 배치되어 있다 (도 4 참조). Y 스텝 가이드 (44) 의 상면은, XY 평면 (수평면) 과 평행하게 설정되어 있고, 중량 캔슬 장치 (42) 는, Y 스텝 가이드 (44) 상에 에어 베어링 (50) 을 통하여 비접촉으로 재치되어 있다. Y 스텝 가이드 (44) 는, 중량 캔슬 장치 (42) (즉 미동 스테이지 (22) 및 기판 (P)) 가 X 축 방향 (주사 방향) 으로 이동할 때의 정반으로서 기능한다. Y 스텝 가이드 (44) 는, 하가대부 (18c) 상에 기계적인 리니어 가이드 장치 (52) 를 통하여 재치되어 있고, 하가대부 (18c) 에 대하여 Y 축 방향으로 자유롭게 이동 가능한 데에 반하여, X 축 방향에 관한 상대 이동이 제한되어 있다.
Y 스텝 가이드 (44) 는, 그 무게 중심 높이 위치에 있어서, Y 조동 스테이지 (24) (1 쌍의 X 빔 (36)) 에 대하여 복수의 연결 부재 (54) 를 통하여 기계적으로 접속되어 있다 (도 4 참조). 연결 부재 (54) 는, 상기 서술한 연결 부재 (46) 와 동일한, 이른바 플렉셔 장치이고, Y 조동 스테이지 (24) 와 Y 스텝 가이드 (44) 를, 6 자유도 방향 중 Y 축 방향을 제외한 5 자유도 방향에 관해서 진동적 (물리적) 으로 분리된 상태로 연결하고 있다. Y 스텝 가이드 (44) 는, Y 조동 스테이지 (24) 에 견인됨으로써, Y 조동 스테이지 (24) 와 일체적으로 Y 축 방향으로 이동한다.
1 쌍의 베이스 프레임 (30) 은, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 각각 Y 축에 평행하게 연장되는 부재로 이루어지고, 서로 평행하게 플로어 (F) (도 1 참조) 상에 설치되어 있다. 베이스 프레임 (30) 은, 장치 본체 (18) 와는, 물리적 (혹은 진동적) 으로 분리되어 있다.
다음으로, 기판 (P) (실제로는, 기판 (P) 을 유지한 미동 스테이지 (22)) 의 6 자유도 방향의 위치 정보를 구하기 위한 기판 계측계 (70) 에 대하여 설명한다.
도 3 에는, 기판 계측계 (70) 의 개념도가 나타나 있다. 기판 계측계 (70) 는, Y 조동 스테이지 (24) 가 갖는 (Y 조동 스테이지 (24) 에 관련지어진) 제 1 스케일 (여기서는 상향 스케일 (72)) 과, 미동 스테이지 (22) 가 갖는 제 1 헤드 (여기서는 하향 X 헤드 (74x), 하향 Y 헤드 (74y)) 를 포함하는 제 1 계측계 (여기서는 미동 스테이지 계측계 (76) (도 6 참조)), 및, 광학 정반 (18a) (도 2 참조) 이 갖는 제 2 스케일 (여기서는 하향 스케일 (78)) 과, Y 조동 스테이지 (24) 가 갖는 제 2 헤드 (여기서는 상향 X 헤드 (80x), 상향 Y 헤드 (80y)) 를 포함하는 제 2 계측계 (여기서는 조동 스테이지 계측계 (82) (도 6 참조)) 를 구비하고 있다. 또한, 도 3 에서는, 미동 스테이지 (22) 는, 기판 (P) 을 유지하는 부재로서, 모식화하여 도시되어 있다. 또한, 각 스케일 (72, 78) 이 갖는 회절 격자의 격자간의 간격 (피치) 도, 실제보다 현격히 넓게 도시되어 있다. 그 밖의 도면도 동일하다. 또한, 각 헤드와 각 스케일의 거리가 종래의 광 간섭계 시스템의 레이저 광원과 바 미러의 거리보다 현격히 짧기 때문에, 광 간섭계 시스템보다 공기 흔들림의 영향이 적어, 고정밀도로 기판 (P) 의 위치 제어가 가능하고, 이에 의해, 노광 정밀도를 향상시킬 수 있다.
상향 스케일 (72) 은, 스케일 베이스 (84) 의 상면에 고정되어 있다. 스케일 베이스 (84) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 미동 스테이지 (22) 의 ＋Y 측, 및 -Y 측에 각각 1 개 배치되어 있다. 스케일 베이스 (84) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, X 축 방향으로부터 보아 L 자 형상으로 형성된 아암 부재 (86) 를 통하여 Y 조동 스테이지 (24) 의 X 빔 (36) 에 고정되어 있다. 따라서, 스케일 베이스 (84) (및 상향 스케일 (72)) 는, Y 조동 스테이지 (24) 와 일체적으로 Y 축 방향으로 소정의 장스트로크로 이동 가능하게 되어 있다. 아암 부재 (86) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 1 개의 X 빔 (36) 에 대하여, X 축 방향으로 이간하여 2 개 배치되어 있지만, 아암 부재 (86) 의 수는, 이것에 한정되지 않고, 적절히 증감이 가능하다.
스케일 베이스 (84) 는, X 축에 평행하게 연장되는 부재로서, 그 X 축 방향의 길이는, 기판 홀더 (32) (즉 기판 (P) (도 4 에서는 도시 생략)) 의 X 축 방향의 길이의 2 배 정도 (Y 스텝 가이드 (44) 와 동일한 정도) 로 설정되어 있다. 스케일 베이스 (84) 는, 세라믹스 등의 열 변형이 잘 발생하지 않는 소재로 형성하는 것이 바람직하다. 후술하는 다른 스케일 베이스 (92), 헤드 베이스 (88, 96) 도 동일하다.
상향 스케일 (72) 은, X 축 방향으로 연장되는 판상 (띠상) 의 부재로서, 그 상면 (＋Z 측 (상측) 을 향한 면) 에는, 서로 직교하는 2 축 방향 (본 실시형태에서는 X 축 및 Y 축 방향) 을 주기 방향으로 하는 반사형의 2 차원 회절 격자 (이른바 그레이팅) 가 형성되어 있다.
기판 홀더 (32) 의 ＋Y 측, 및 -Y 측의 측면 중앙부에는, 상기 서술한 스케일 베이스 (84) 에 대응하여, 각각 헤드 베이스 (88) 가 아암 부재 (90) 를 통하여 고정되어 있다 (도 2 참조). 각 하향 헤드 (74x, 74y) (도 3 참조) 는, 헤드 베이스 (88) 의 하면에 고정되어 있다.
본 실시형태의 미동 스테이지 계측계 (76) (도 6 참조) 에서는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 1 개의 헤드 베이스 (88) 에 대하여, 하향 X 헤드 (74x), 및 하향 Y 헤드 (74y) 가, 각각 X 축 방향으로 이간하여 2 개 배치되어 있다. 각 헤드 (74x, 74y) 는, 대응하는 상향 스케일 (72) 에 대하여 계측 빔을 조사함과 함께, 그 상향 스케일 (72) 로부터의 광 (여기서는 회절 광) 을 수광한다. 상향 스케일 (72) 로부터의 광은, 도시 생략의 디텍터에 공급되고, 디텍터의 출력은, 주제어 장치 (100) (도 6 참조) 에 공급된다. 주제어 장치 (100) 는, 디텍터의 출력에 기초하여, 각 헤드 (74x, 74y) 의 스케일 (72) 에 대한 상대 이동량을 구한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「헤드」 란, 회절 격자에 계측 빔을 출사함과 함께, 회절 격자로부터의 광이 입사하는 부분이라고 하는 정도의 의미이고, 각 도면에 도시된 헤드 자체는, 광원, 및 디텍터를 가지고 있지 않아도 된다.
이와 같이, 본 실시형태의 미동 스테이지 계측계 (76) (도 6 참조) 에서는, 합계로 4 개 (기판 (P) 의 ＋Y 측 및 -Y 측 각각에 2 개) 의 하향 X 헤드 (74x) 와, 대응하는 상향 스케일 (72) 에 의해, 4 개의 X 리니어 인코더 시스템이 구성됨과 함께, 합계로 4 개 (기판 (P) 의 ＋Y 측 및 -Y 측 각각에 2 개) 의 하향 Y 헤드 (74y) 와, 대응하는 상향 스케일 (72) 에 의해, 4 개의 Y 리니어 인코더 시스템이 구성되어 있다. 주제어 장치 (100) (도 6 참조) 는, 상기 4 개의 X 리니어 인코더 시스템, 및 4 개의 Y 리니어 인코더 시스템의 출력을 적절히 사용하여, 미동 스테이지 (22) (기판 (P)) 의 X 축 방향, Y 축 방향, 및 θz 방향의 위치 정보 (이하, 「제 1 정보」 라고 칭한다) 를 구한다.
여기서, 상향 스케일 (72) 은, X 축 방향에 관한 계측 가능 거리가, Y 축 방향에 관한 계측 가능 거리보다 길게 설정되어 있다. 구체적으로는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 상향 스케일 (72) 의 X 축 방향의 길이는, 스케일 베이스 (84) 와 동일한 정도의 길이이고, 미동 스테이지 (22) 의 X 축 방향의 이동 가능 범위를 커버할 수 있을 정도의 길이로 설정되어 있다. 이에 반하여, 상향 스케일 (72) 의 폭 방향 (Y 축 방향) 치수 (및 Y 축 방향에 인접하는 1 쌍의 헤드 (74x, 74y) 사이의 간격) 는, 미동 스테이지 (22) 를 상향 스케일 (72) 에 대하여 Y 축 방향으로 미소 구동해도, 각 헤드 (74x, 74y) 로부터의 계측 빔이 대응하는 상향 스케일 (72) 의 격자면 (피계측면) 으로부터 벗어나지 않을 정도의 길이로 설정되어 있다.
다음으로, 미동 스테이지 계측계 (76) (도 6 참조) 의 동작을 도 4 및 도 5 를 사용하여 설명한다. 도 4 및 도 5 는, 미동 스테이지 (22) 가 X 축 및 Y 축 방향으로 장스트로크로 이동하기 전후의 기판 스테이지 장치 (20) 를 나타내고 있다. 도 4 에는, 미동 스테이지 (22) 가, X 축 및 Y 축 방향에 관한 이동 가능 범위의 대략 중앙에 위치한 상태가 나타나 있고, 도 5 에는, 미동 스테이지 (22) 가, X 축 방향에 관한 이동 가능 범위의 ＋X 측의 스트로크 엔드, 또한 Y 축 방향에 관한 -Y 측의 스트로크 엔드에 위치한 상태가 나타나 있다.
도 4 및 도 5 로부터 알 수 있는 바와 같이, 미동 스테이지 (22) 의 Y 축 방향의 위치에 상관없이, 미동 스테이지 (22) 에 장착된 각 하향 헤드 (74x, 74y) 로부터의 계측 빔은, 미동 스테이지 (22) 가 Y 축 방향으로 미소 구동되는 경우도 포함하여, 상향 스케일 (72) 의 격자면으로부터 벗어나는 경우가 없다. 또한, 미동 스테이지 (22) 가 X 축 방향으로 장스트로크로 이동할 때에도 동일하게, 각 하향 헤드 (74x, 74y) 로부터의 계측 빔이 상향 스케일 (72) 의 격자면으로부터 벗어나는 경우가 없다.
다음으로, 조동 스테이지 계측계 (82) (도 6 참조) 에 대하여 설명한다. 본 실시형태의 조동 스테이지 계측계 (82) 는, 도 1 및 도 4 로부터 알 수 있는 바와 같이, 투영 광학계 (16) (도 1 참조) 의 ＋Y 측, 및 -Y 측 각각에, X 축 방향으로 이간한 2 개의 하향 스케일 (78) 을 (즉 합계로 4 개의 하향 스케일 (78) 을) 가지고 있다. 하향 스케일 (78) 은, 광학 정반 (18a) 의 하면에 스케일 베이스 (92) (도 2 참조) 를 통하여 고정되어 있다. 스케일 베이스 (92) 는, Y 축 방향으로 연장되는 판상의 부재로서, 그 Y 축 방향의 길이는, 미동 스테이지 (22) (즉 기판 (P) (도 4 에서는 도시 생략)) 의 Y 축 방향에 관한 이동 가능 거리와 동일한 정도로 (실제로는 약간 길게) 설정되어 있다.
하향 스케일 (78) 은, Y 축 방향으로 연장되는 판상 (띠상) 의 부재로서, 그 하면 (-Z 측 (하측) 을 향한 면) 에는, 상기 상향 스케일 (72) 의 상면과 동일하게, 서로 직교하는 2 축 방향 (본 실시형태에서는 X 축 및 Y 축 방향) 을 주기 방향으로 하는 반사형의 2 차원 회절 격자 (이른바 그레이팅) 가 형성되어 있다. 또한, 하향 스케일 (78) 이 갖는 회절 격자의 격자 피치는, 상향 스케일 (72) 이 갖는 회절 격자의 격자 피치와 동일해도 되고, 상이해도 된다.
Y 조동 스테이지 (24) 가 갖는 1 쌍의 스케일 베이스 (84) 각각에는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, X 축 방향으로부터 보아 L 자 형상으로 형성된 아암 부재 (94) 를 통하여 헤드 베이스 (96) 가 고정되어 있다. 헤드 베이스 (96) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 스케일 베이스 (84) 의 ＋X 측의 단부 근방, 및 -X 측의 단부 근방에 배치되어 있다. 각 상향 헤드 (80x, 80y) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 헤드 베이스 (96) 의 상면에 고정되어 있다. 따라서, 합계로 4 개의 헤드 베이스 (96) (및 상향 헤드 (80x, 80y)) 는, Y 조동 스테이지 (24) 와 일체적으로 Y 축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
본 실시형태의 조동 스테이지 계측계 (82) (도 6 참조) 에서는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 1 개의 헤드 베이스 (96) 에 대하여, 상향 X 헤드 (80x), 및 상향 Y 헤드 (80y) 가, 각각 Y 축 방향으로 이간하여 2 개 배치되어 있다. 각 헤드 (80x, 80y) 는, 대응하는 하향 스케일 (78) 에 대하여 계측 빔을 조사함과 함께, 그 하향 스케일 (78) 로부터의 광 (여기서는 회절 광) 을 수광한다. 하향 스케일 (78) 로부터의 광은, 도시 생략의 디텍터에 공급되고, 디텍터의 출력은, 주제어 장치 (100) (도 6 참조) 에 공급된다. 주제어 장치 (100) 는, 디텍터의 출력에 기초하여, 각 헤드 (80x, 80y) 의 스케일 (78) 에 대한 상대 이동량을 구한다. 이와 같이, 본 실시형태의 조동 스테이지 계측계 (82) 에서는, 합계로 8 개의 상향 X 헤드 (80x) 와, 대응하는 하향 스케일 (78) 에 의해, 8 개의 X 리니어 인코더 시스템이 구성됨과 함께, 합계로 8 개의 상향 Y 헤드 (80y) 와, 대응하는 하향 스케일 (78) 에 의해, 8 개의 Y 리니어 인코더 시스템이 구성되어 있다. 주제어 장치 (100) (도 6 참조) 는, 상기 8 개의 X 리니어 인코더 시스템, 및 8 개의 Y 리니어 인코더 시스템의 출력을 적절히 사용하여, Y 조동 스테이지 (24) 의 X 축 방향, Y 축 방향, 및 θz 방향의 위치 정보 (이하, 「제 2 정보」 라고 칭한다) 를 구한다.
또한, 스케일 베이스 (84) 에 고정된 상향 스케일 (72) 과, 스케일 베이스 (84) 에 헤드 베이스 (96) 를 통하여 일체적으로 고정된 각 상향 헤드 (80x, 80y) 는, 서로의 위치 관계가 불변이 되도록 배치되고, 또한 서로의 위치 관계는, 이미 알려진 것으로 한다. 이하, 상향 스케일 (72) 과, 이것에 일체적으로 고정된 각 상향 헤드 (80x, 80y) 의 상대 위치 관계에 관한 정보를 「제 3 정보」 라고 칭한다. 또한, 상향 스케일 (72) 과 상향 헤드 (80x, 80y) 의 위치 관계는 불변이 되도록 배치되어 있다고 설명했지만, 양자의 위치 관계를 계측하는 계측계를 액정 노광 장치 (10) 가 구비하고 있도록 해도 된다. 후술하는 각 실시예에 있어서도 동일하다.
주제어 장치 (100) (도 6 참조) 는, 상기 제 1 ∼ 제 3 정보에 기초하여, 광학 정반 (18a) (투영 광학계 (16)) 을 기준으로 하는 미동 스테이지 (22) (기판 (P)) 의 XY 평면 내의 위치 정보를 구하고, 상기 기판 구동계 (60) (도 6 참조) 를 사용하여, 투영 광학계 (16) (조명광 (IL)) 에 대한 기판 (P) 의 위치 제어를 실시한다.
이와 같이, 본 실시형태의 기판 계측계 (70) 에서는, X 축 방향보다 Y 축 방향의 계측 가능 거리가 긴 (Y 축 방향을 주계측 방향으로 하는) 하향 스케일 (78) 을 포함하는 조동 스테이지 계측계 (82) 에 의해, Y 축 방향으로 장스트로크로 이동하는 Y 조동 스테이지 (24) 의 위치 정보가 구해짐과 함께, Y 축 방향보다 X 축 방향의 계측 가능 거리가 긴 (X 축 방향을 주계측 방향으로 하는) 상향 스케일 (72) 을 포함하는 미동 스테이지 계측계 (76) 에 의해, X 축 방향으로 장스트로크로 이동하는 미동 스테이지 (22) 의 위치 정보가 구해진다. 즉, 조동 스테이지 계측계 (82), 및 미동 스테이지 계측계 (76) 에서는, 각 인코더 헤드 (74x, 74y, 80x, 80y) 의 이동 방향과, 대응하는 스케일 (72, 78) 의 주계측 방향이, 각각 일치하고 있다.
또한, 미동 스테이지 (22) (기판 (P)) 의 Z 축, θx, 및 θy 의 각 방향 (이하, 「Z 틸트 방향」 이라고 칭한다) 의 위치 정보는, Z 틸트 위치 계측계 (98) 를 사용하여 주제어 장치 (100) (각각 도 6 참조) 에 의해 구해진다. Z 틸트 위치 계측계 (98) 의 구성은, 특별히 한정되지 않지만, 일례로서 미국 특허 출원 공개 제2010/0018950호 명세서 등에 개시되는 것과 같은, 미동 스테이지 (22) 에 장착된 변위 센서를 사용한 계측계를 사용하는 것이 가능하다.
또한, 도시 생략하지만, 기판 계측계 (70) 는, X 조동 스테이지 (26) 의 위치 정보를 구하기 위한 계측계도 가지고 있다. 본 실시형태에서는, 미동 스테이지 (22) (기판 (P)) 의 X 축 방향의 위치 정보가 Y 조동 스테이지 (24) 를 통하여 광학 정반 (18a) 을 기준으로 구해지는 것으로부터, X 조동 스테이지 (26) 자체의 계측 정밀도를, 미동 스테이지 (22) 와 동등한 정밀도로 할 필요가 없다. X 조동 스테이지 (26) 의 위치 계측은, 상기 미동 스테이지 계측계 (76) 의 출력과, X 조동 스테이지 (26) 와 미동 스테이지 (22) 의 상대 위치를 계측하는 계측계 (도시 생략) 의 출력에 기초하여 실시해도 되고, 독립적인 계측계를 사용하여 실시해도 된다.
상기 서술한 바와 같이 하여 구성된 액정 노광 장치 (10) (도 1 참조) 에서는, 주제어 장치 (100) (도 6 참조) 의 관리하, 도시 생략의 마스크 로더에 의해, 마스크 스테이지 장치 (14) 상으로의 마스크 (M) 의 로드가 실시됨과 함께, 도시 생략의 기판 로더에 의해, 기판 홀더 (32) 상으로의 기판 (P) 의 로드가 실시된다. 그 후, 주제어 장치 (100) 에 의해, 도시 생략의 얼라인먼트 검출계를 사용하여 얼라인먼트 계측이 실행되고, 그 얼라인먼트 계측의 종료 후, 기판 (P) 상에 설정된 복수의 쇼트 영역에 축차 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 동작이 실시된다. 이 노광 동작은 종래부터 실시되고 있는 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 동작과 동일하기 때문에, 그 상세한 설명은 생략하는 것으로 한다. 상기 얼라인먼트 계측 동작, 및 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 동작에 있어서, 기판 계측계 (70) 에 의해 미동 스테이지 (22) 의 위치 정보가 계측된다.
이상 설명한 본 실시형태의 액정 노광 장치 (10) 에 의하면, 미동 스테이지 (22) (기판 (P)) 의 위치를, 인코더 시스템을 포함하는 기판 계측계 (70) 를 사용하여 계측하기 때문에, 종래의 광 간섭계 시스템을 사용한 계측에 비하여, 공기 흔들림의 영향이 적어, 고정밀도로 기판 (P) 의 위치 제어가 가능하고, 이에 의해, 노광 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 기판 계측계 (70) 는, 광학 정반 (18a) (장치 본체 (18)) 에 고정된 하향 스케일 (78) 을 기준으로 (상향 스케일 (72) 을 통하여) 기판 (P) 의 위치 계측을 실시하기 때문에, 실질적으로 투영 광학계 (16) 를 기준으로 한 기판 (P) 의 위치 계측을 실시할 수 있다. 이에 의해, 기판 (P) 의 위치 제어를, 조명광 (IL) 을 기준으로 실시할 수 있기 때문에, 노광 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 이상 설명한 기판 계측계 (70) 의 구성은, 미동 스테이지 (22) (기판 (P)) 의 이동 가능 범위에 있어서, 미동 스테이지 (22) 의 위치 정보를 원하는 정밀도로 구할 수 있으면, 적절히 변경이 가능하다.
즉, 상기 실시형태에서는, 상향 스케일 (72) 로서, 스케일 베이스 (84) 와 동일한 정도의 길이의 장척 스케일이 이용되었지만, 이것에 한정되지 않고, 국제 공개 제2015/147319호에 개시되는 인코더 시스템과 동일하게, 보다 X 축 방향의 길이가 짧은 스케일을 X 축 방향으로 소정 간격으로 배치해도 된다. 이 경우에는, X 축 방향으로 이웃하는 1 쌍의 스케일 사이에 간극이 형성되기 때문에, X 축 방향으로 이웃하는 1 쌍의 헤드 (74x, 74y) 각각의 X 축 방향의 간격을, 상기 간극보다 넓게 함으로써, 항상 일방의 헤드 (74x, 74y) 가 스케일에 대향하도록 배치하는 것이 바람직하다. 하향 스케일 (78) 과 상향 헤드 (80x, 80y) 의 관계에 있어서도 동일하다.
또한, 상향 스케일 (72) 이 미동 스테이지 (22) 의 ＋Y 측, 및 -Y 측에 각각 배치되었지만, 이것에 한정되지 않고, 일방에만 (＋Y 측, 또는 -Y 측에만) 배치되어도 된다. 상향 스케일 (72) 이 1 개만이고, 또한 상기 서술한 바와 같이 복수의 스케일을 X 축 방향으로 소정 간격으로 배치하는 (스케일 사이에 간극이 있는) 경우에는, 미동 스테이지 (22) 의 θz 방향의 위치 계측을 항상 실시할 수 있도록, 항상 적어도 2 개의 하향 X 헤드 (74x) (혹은 하향 Y 헤드 (74y)) 가 스케일에 대향하도록, 각 헤드 (74x, 74y) 의 수, 및 배치를 설정하는 것이 바람직하다. 하향 스케일 (78) 에 관해서도 동일하게, Y 조동 스테이지 (24) 의 X 축, Y 축, 및 θz 방향의 위치 계측을 항상 실시할 수 있으면, 하향 스케일 (78), 및 상향 헤드 (80x, 80y) 의 수, 및 배치는, 적절히 변경이 가능하다.
또한, 상향 스케일 (72), 및 하향 스케일 (78) 에는, X 축, 및 Y 축 방향을 주기 방향으로 하는 2 차원 회절 격자가 형성되었지만, X 축 방향을 주기 방향으로 하는 X 회절 격자와 Y 축 방향을 주기 방향으로 하는 Y 회절 격자가 각각 개별적으로 스케일 (72, 78) 상에 형성되어도 된다. 또한, 본 실시형태의 2 차원 회절 격자는, X 축, 및 Y 축 방향을 주기 방향으로 했지만, 기판 (P) 의 XY 평면 내의 위치 계측을 원하는 정밀도로 실시하는 것이 가능하면, 회절 격자의 주기 방향은, 이것에 한정되지 않고, 적절히 변경이 가능하다.
또한, 기판 (P) 의 Z 틸트 위치 정보는, 헤드 베이스 (88) 에 하향의 변위 센서를 장착함과 함께, 그 변위 센서를 사용하여 스케일 베이스 (84) (혹은 상향 스케일 (72) 의 반사면) 를 기준으로 하여 계측해도 된다. 또한, 복수의 하향 헤드 (74x, 74y) 중 적어도 3 개의 헤드를, 수평면에 평행한 방향의 위치 계측과 함께, 연직 방향의 계측이 가능한 2 차원 헤드 (이른바 XZ 헤드, 혹은 YZ 헤드) 로 하고, 그 2 차원 헤드에 의해, 상향 스케일 (72) 의 격자면을 사용함으로써, 기판 (P) 의 Z 틸트 위치 정보를 구해도 된다. 동일하게, Y 조동 스테이지 (24) 의 Z 틸트 정보를 스케일 베이스 (92) (혹은 하향 스케일 (78)) 를 기준으로 하여 계측해도 된다. XZ 헤드, 혹은 YZ 헤드로는, 예를 들어 미국 특허 제7,561,280호 명세서에 개시되는 변위 계측 센서 헤드와 동일한 구성의 인코더 헤드를 사용할 수 있다.
《제 2 실시형태》
다음으로 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 대하여, 도 7 ∼ 도 10 을 사용하여 설명한다. 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 기판 스테이지 장치 (220) (계측계를 포함한다) 의 구성이 상이한 점을 제외하고, 상기 제 1 실시형태와 대체로 동일하기 때문에, 이하, 차이점에 대해서만 설명하고, 상기 제 1 실시형태와 동일한 구성 또는 기능을 갖는 요소에 대해서는, 상기 제 1 실시형태와 동일한 부호를 부여하고 적절히 그 설명을 생략한다.
본 제 2 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치 (220) 는, 제 1 이동체 (여기서는 기판 홀더 (32)) 를 포함하는 제 1 계와, 제 2 이동체 (여기서는 X 조동 스테이지 (222)) 를 포함하는 제 2 계를 가지고 있다. 도 9, 도 10 은, 각각 제 2 계, 제 1 계만을 나타내는 평면도이다.
도 9 에 나타내는 바와 같이, X 조동 스테이지 (222) 는, 상기 제 1 실시형태의 Y 조동 스테이지 (24) (도 1 참조) 와 동일하게, 플로어 (F) (도 8 참조) 상에 설치된 1 쌍의 베이스 프레임 (224) 상에 기계식의 리니어 가이드 장치 (도 8 참조) 를 통하여, X 축 방향으로 자유롭게 이동 가능한 상태로 재치되어 있다. X 조동 스테이지 (222) 의 X 축 방향에 관한 양단부 근방 각각에는, Y 고정자 (226) 가 장착되어 있다. Y 고정자 (226) 는, Y 축 방향으로 연장되는 부재로 이루어지고, 그 길이 방향 양단부 근방에는, X 가동자 (228) 가 장착되어 있다. 각 X 가동자 (228) 는, X 고정자 (230) (도 8 에서는 도시 생략) 와 협동하여 X 리니어 모터를 구성하고, X 조동 스테이지 (222) 는, 합계로 4 개의 X 리니어 모터에 의해 X 축 방향으로 소정의 장스트로크로 구동된다. X 고정자 (230) 는, 장치 본체 (18) (도 1 참조) 와는 물리적으로 분리된 상태로 플로어 (F) 상에 설치되어 있다.
도 8 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (32) 는, Y 빔 가이드 (232) 상에 Y 테이블 (234) 을 개재하여 재치되어 있다. Y 빔 가이드 (232) 는, 도 10 에 나타내는 바와 같이, Y 축 방향으로 연장되는 부재로 이루어지고, 그 하면에 있어서의 길이 방향 양단부 근방에는, X 슬라이드 부재 (236) 가 장착되어 있다. 각 X 슬라이드 부재 (236) 는, 하가대부 (18c) (도 8 참조) 에 고정된 X 가이드 부재 (238) 에 대하여 X 축 방향으로 자유롭게 이동 가능한 상태로 걸어 맞춤되어 있다. 또한, Y 빔 가이드 (232) 의 길이 방향 양단부 근방에는, X 가동자 (240) 가 장착되어 있다. 각 X 가동자 (240) 는, X 고정자 (230) (도 9 참조) 와 협동하여 X 리니어 모터를 구성하고, Y 빔 가이드 (232) 는, 합계로 2 개의 X 리니어 모터에 의해 X 축 방향으로 소정의 장스트로크로 구동된다.
도 8 에 나타내는 바와 같이, Y 테이블 (234) 은, 단면 역 U 자 형상의 부재로 이루어지고, 1 쌍의 대향면 사이에 자유롭게 요동 가능하게 장착된 에어 베어링 (242) 을 통하여 Y 빔 가이드 (232) 가 삽입되어 있다. 또한, Y 테이블 (234) 은, Y 빔 가이드 (232) 의 상면에 도시 생략의 에어 베어링으로부터 가압 기체를 분출함으로써, Y 빔 가이드 (232) 상에 미소한 간극을 개재하여 재치되어 있다. 이에 의해, Y 테이블 (234) 은, Y 빔 가이드 (232) 에 대하여, Y 축 방향에 관해서는 장스트로크로 자유롭게 이동 가능하고, 또한 θz 방향으로는 미소 각도로 자유롭게 회전 가능하게 되어 있다. 또한, Y 테이블 (234) 은, X 축 방향에 관해서는, 상기 에어 베어링 (242) 에 의해 형성되는 기체 막의 강성에 의해 Y 빔 가이드 (232) 와 일체적으로 이동한다. Y 테이블 (234) 의 X 축 방향의 양단부 근방 각각에는, Y 가동자 (244) 가 장착되어 있다. Y 가동자 (244) 는, Y 고정자 (226) 와 협동하여 Y 리니어 모터를 구성하고, Y 테이블 (234) 은, 합계로 2 개의 Y 리니어 모터에 의해 Y 축 방향으로 Y 빔 가이드 (232) 를 따라 소정의 장스트로크로 구동됨과 함께, θz 방향으로 미소 구동된다.
기판 스테이지 장치 (220) 에서는, X 조동 스테이지 (222) 가 4 개의 X 리니어 모터 (X 가동자 (228), X 고정자 (230)) 에 의해 X 축 방향으로 구동되면, X 조동 스테이지 (222) 에 장착된 2 개의 Y 고정자 (226) 도 X 축 방향으로 이동한다. 도시 생략의 주제어 장치는, X 조동 스테이지 (222) 와 소정의 위치 관계가 유지되도록, 2 개의 X 리니어 모터 (X 가동자 (240), X 고정자 (230)) 에 의해 Y 빔 가이드 (232) 를 X 축 방향으로 구동한다. 이에 의해, Y 빔 가이드 (232) 와 일체적으로 Y 테이블 (234) (즉 기판 홀더 (32)) 이 X 축 방향으로 이동한다. 즉, X 조동 스테이지 (222) 는, 기판 홀더 (32) 와 X 축 방향에 관한 위치가 소정 범위 내에 들어가도록 이동 가능한 부재이다. 또한, 주제어 장치는, 상기 기판 홀더 (32) 의 X 축 방향으로의 이동과 병행하여, 혹은 독립적으로, 2 개의 Y 리니어 모터 (Y 가동자 (244), Y 고정자 (226)) 를 사용하여 기판 홀더 (32) 를 Y 축 방향, 및 θz 방향으로 적절히 구동한다.
다음으로 제 2 실시형태에 관련된 기판 계측계 (250) 에 대하여 설명한다. 기판 계측계 (250) 는, 상향 스케일 (252), 및 하향 스케일 (254) 각각의 연장되는 방향 (계측 범위가 넓은 방향) 이 상기 제 1 실시형태와는 Z 축 방향으로 90°상이하지만, 계측계의 개념으로는, 제 1 이동체 (여기서는 기판 홀더 (32)) 의 위치 정보를 제 2 이동체 (여기서는 X 조동 스테이지 (222)) 를 통하여, 광학 정반 (18a) (도 1 참조) 을 기준으로 구하는 점에 있어서, 상기 제 1 실시형태와 대체로 동일하다.
즉, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 Y 고정자 (226) 각각의 상면에는, Y 축 방향으로 연장되는 상향 스케일 (252) 이 고정되어 있다. 또한, 기판 홀더 (32) 의 X 축 방향에 관한 양측면 각각에는, Y 축 방향으로 이간한 1 쌍의 헤드 베이스 (256) 가 고정되어 있다. 헤드 베이스 (256) 에는, 상기 제 1 실시형태와 동일하게, 2 개의 하향 X 헤드 (74x) 와, 2 개의 하향 Y 헤드 (74y) (도 10 참조) 가, 대응하는 상향 스케일 (252) 에 대향하도록 장착되어 있다. 기판 홀더 (32) 의 X 조동 스테이지 (222) 에 대한 XY 평면 내의 위치 정보는, 합계로 8 개의 X 리니어 인코더와, 합계로 8 개의 Y 리니어 인코더를 사용하여 주제어 장치 (도시 생략) 에 의해 구해진다.
또한, Y 고정자 (226) 의 Y 축 방향의 양단부 근방 각각에는, 헤드 베이스 (258) 가 고정되어 있다. 헤드 베이스 (258) 에는, 상기 제 1 실시형태와 동일하게, 2 개의 상향 X 헤드 (80x) 와, 2 개의 상향 Y 헤드 (80y) (도 9 참조) 가, 광학 정반 (18a) (도 1 참조) 의 하면에 고정된 대응하는 하향 스케일 (254) 에 대향하도록 장착되어 있다. 상향 스케일 (252) 과 각 헤드 (80x, 80y) 의 상대 위치 관계는, 이미 알려져 있다. X 조동 스테이지 (222) 의 광학 정반 (18a) 에 대한 XY 평면 내의 위치 정보는, 합계로 8 개의 X 리니어 인코더와, 합계로 8 개의 Y 리니어 인코더를 사용하여 주제어 장치 (도시 생략) 에 의해 구해진다.
또한, 본 제 2 실시형태의 기판 계측계 (250) 에서는, 상향 스케일 (252) 이 X 조동 스테이지 (222) 에 2 개, 하향 스케일 (254) 이 광학 정반 (18a) (도 1 참조) 에 4 개, 각각 장착되어 있지만, 각 스케일 (252, 254) 의 수 및 배치는, 이것에 한정되지 않고, 적절히 증감이 가능하다. 동일하게, 각 스케일 (252, 254) 에 대향하는 각 헤드 (74x, 74y, 80x, 80y) 의 수 및 배치도, 이것에 한정되지 않고, 적절히 증감이 가능하다. 후술하는 제 3 ∼ 제 17 실시형태에 관해서도 동일하다.
《제 3 실시형태》
다음으로 제 3 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 대하여, 도 11 ∼ 도 14 를 사용하여 설명한다. 제 3 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 기판 스테이지 장치 (320) (계측계를 포함한다) 의 구성이 상이한 점을 제외하고, 상기 제 2 실시형태와 대체로 동일하기 때문에, 이하, 차이점에 대해서만 설명하고, 상기 제 2 실시형태와 동일한 구성 또는 기능을 갖는 요소에 대해서는, 상기 제 2 실시형태와 동일한 부호를 부여하고 적절히 그 설명을 생략한다.
제 3 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치 (320) 는, 상기 제 2 실시형태와 동일하게, 기판 홀더 (32) 를 포함하는 제 1 계 (도 14 참조) 와, X 조동 스테이지 (222) 를 포함하는 제 2 계 (도 13 참조) 를 가지고 있다. 기판 홀더 (32), X 조동 스테이지 (222) 의 구성 (구동계를 포함한다) 은, 상기 제 2 실시형태와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
제 3 실시형태의 기판 계측계 (350) 도, 개념적으로는, 상기 제 1 및 제 2 실시형태와 동일하고, 제 1 이동체 (여기서는 기판 홀더 (32)) 의 위치 정보를, 제 2 이동체 (여기서는 Y 빔 가이드 (232)) 를 통하여 광학 정반 (18a) (도 1 참조) 을 기준으로 구한다. Y 빔 가이드 (232) 는, 기판 홀더 (32) 와 X 축 방향에 관한 위치가 소정 범위 내에 들어가도록 이동 가능한 부재이다. 이하, 기판 계측계 (350) 에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 14 에 나타내는 바와 같이, Y 빔 가이드 (232) 의 상면에는, 상향 스케일 (352) 이 고정되어 있다. 또한, Y 테이블 (234) (도 14 에서는 도시 생략. 도 12 참조) 의 Y 축 방향에 관한 양측면에는, 각각 헤드 베이스 (354) 가 고정되어 있다. 각 헤드 베이스 (354) 에는, 상기 제 1 및 제 2 실시형태와 동일하게, 2 개의 하향 X 헤드 (74x) 와, 2 개의 하향 Y 헤드 (74y) 가, 상향 스케일 (352) 에 대향하도록 장착되어 있다. 기판 홀더 (32) 의 Y 빔 가이드 (232) 에 대한 XY 평면 내의 위치 정보는, 합계로 4 개의 X 리니어 인코더와, 합계로 4 개의 Y 리니어 인코더를 사용하여 주제어 장치 (도시 생략) 에 의해 구해진다.
또한, Y 빔 가이드 (232) 의 Y 축 방향에 관한 양단부 근방에는, 각각 헤드 베이스 (356) 가 고정되어 있다. 헤드 베이스 (356) 에는, 상기 제 1 실시형태와 동일하게, 2 개의 상향 X 헤드 (80x) 와, 2 개의 상향 Y 헤드 (80y) 가, 광학 정반 (18a) (도 1 참조) 의 하면에 고정된 대응하는 하향 스케일 (358) 에 대향하도록 장착되어 있다. 상향 스케일 (352) 과 헤드 베이스 (356) 에 장착된 각 헤드 (80x, 80y) 의 상대 위치 관계는, 이미 알려져 있다. Y 빔 가이드 (232) 의 광학 정반 (18a) 에 대한 XY 평면 내의 위치 정보는, 합계로 4 개의 X 리니어 인코더와, 합계로 4 개의 Y 리니어 인코더를 사용하여 주제어 장치 (도시 생략) 에 의해 구해진다. 본 제 3 실시형태는, 상기 제 2 실시형태에 비하여 상향 스케일 (352), 하향 스케일 (358) 각각의 수가 적고, 구성이 간단하다.
《제 4 실시형태》
다음으로 제 4 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 대하여, 도 15 ∼ 도 18 을 사용하여 설명한다. 제 4 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 기판 스테이지 장치 (420) (계측계를 포함한다) 의 구성이 상이한 점을 제외하고, 상기 제 2 실시형태와 대체로 동일하기 때문에, 이하, 차이점에 대해서만 설명하고, 상기 제 2 실시형태와 동일한 구성 또는 기능을 갖는 요소에 대해서는, 상기 제 2 실시형태와 동일한 부호를 부여하고 적절히 그 설명을 생략한다.
제 4 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치 (420) 는, 상기 제 2 실시형태와 동일하게, 기판 홀더 (32) 를 포함하는 제 1 계 (도 18 참조) 와, X 조동 스테이지 (222) 를 포함하는 제 2 계 (도 17 참조) 를 가지고 있다.
도 16 에 나타내는 바와 같이, X 조동 스테이지 (222) 의 하면에는, X 가동자 (422) 가 고정되어 있다. X 가동자 (422) 는, 1 쌍의 베이스 프레임 (224) 에 일체적으로 장착된 X 고정자 (424) 와 협동하여, X 조동 스테이지 (222) 를 X 축 방향으로 소정의 장스트로크로 구동하기 위한 X 리니어 모터를 구성하고 있다. X 조동 스테이지 (222) 의 X 축 방향에 관한 양단부 근방 각각에는, XY 고정자 (426) 가 장착되어 있다.
Y 빔 가이드 (232) 는, 4 개의 연결 부재 (428) (도 15 참조) 에 의해 X 조동 스테이지 (222) 에 대하여 기계적으로 연결되어 있다. 연결 부재 (428) 의 구성은, 상기 서술한 연결 부재 (46, 54) (도 2 참조) 와 동일하다. 이에 의해, X 조동 스테이지 (222) 가 X 리니어 모터에 의해 X 축 방향으로 구동되면, Y 빔 가이드 (232) 가 X 조동 스테이지 (222) 에 견인됨으로써, 그 X 조동 스테이지 (222) 와 일체적으로 X 축 방향으로 이동한다.
Y 빔 가이드 (232) 상에는, Y 테이블 (430) 이 비접촉 상태로 재치되어 있다. Y 테이블 (430) 상에는, 기판 홀더 (32) 가 고정되어 있다. Y 테이블 (430) 의 X 축 방향의 양단부 근방 각각에는, XY 가동자 (432) 가 장착되어 있다. XY 가동자 (432) 는, XY 고정자 (426) 와 협동하여 XY2DOF 모터를 구성하고, Y 테이블 (430) 은, 합계로 2 개의 XY2DOF 모터에 의해 Y 축 방향으로 소정의 장스트로크로 구동됨과 함께, X 방향 및 θz 방향으로 미소 구동된다. 또한, X 조동 스테이지 (222) (및 Y 빔 가이드 (232)) 가 X 축 방향으로 장스트로크로 이동할 때, 도시 생략의 주제어 장치는, 합계로 2 개의 XY2DOF 모터를 사용하여, Y 테이블 (430) (즉 기판 홀더 (32)) 이 Y 빔 가이드 (232) 와 X 축 방향에 관해서 소정의 위치 관계가 유지되도록, X 축 방향으로 추력을 작용시킨다. 즉, X 조동 스테이지 (222) 는, 기판 홀더 (32) 와 X 축 방향에 관한 위치가 소정 범위 내에 들어가도록 이동 가능한 부재이다. 또한, 상기 제 2 실시형태와 달리, Y 테이블 (430) 은, 요동 가능한 에어 베어링 (242) (도 8 참조) 을 가지고 있지 않아, 본 실시형태의 Y 빔 가이드 (232) 는, 실제로는 Y 테이블 (430) 의 Y 축 방향으로의 이동을 가이드하지 않는다.
제 4 실시형태의 기판 계측계 (450) 도, 개념적으로는, 상기 제 1 ∼ 제 3 실시형태와 동일하고, 제 1 이동체 (여기서는 기판 홀더 (32)) 의 위치 정보를, 제 2 이동체 (여기서는 X 조동 스테이지 (222)) 를 통하여 광학 정반 (18a) (도 1 참조) 을 기준으로 구한다. 이하, 기판 계측계 (450) 에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 17 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 XY 고정자 (426) 중, 일방 (여기서는 -X 측) 의 XY 고정자 (426) 의 상면에는, 상향 스케일 (452) 이 고정되어 있다. 또한, 도 18 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (32) 의 -X 측의 측면에는, 1 쌍의 헤드 베이스 (454) 가 Y 축 방향으로 이간한 상태로 고정되어 있다. 각 헤드 베이스 (454) 에는, 상기 제 1 ∼ 제 3 실시형태와 동일하게, 2 개의 하향 X 헤드 (74x) 와, 2 개의 하향 Y 헤드 (74y) 가, 상향 스케일 (452) 에 대향하도록 장착되어 있다 (도 16 참조). 기판 홀더 (32) 의 X 조동 스테이지 (222) 에 대한 XY 평면 내의 위치 정보는, 합계로 4 개의 X 리니어 인코더와, 합계로 4 개의 Y 리니어 인코더를 사용하여 주제어 장치 (도시 생략) 에 의해 구해진다.
또한, 도 17 에 나타내는 바와 같이, -X 측의 XY 고정자 (426) 에는, Y 축 방향으로 이간하여 1 쌍의 헤드 베이스 (456) 가 고정되어 있다. 헤드 베이스 (456) 에는, 상기 제 1 실시형태와 동일하게, 2 개의 상향 X 헤드 (80x) 와, 2 개의 상향 Y 헤드 (80y) 가, 광학 정반 (18a) (도 1 참조) 의 하면에 고정된 대응하는 하향 스케일 (458) 에 대향하도록 장착되어 있다 (도 15 참조). 상향 스케일 (452) 과 헤드 베이스 (456) 에 장착된 각 헤드 (80x, 80y) 의 상대 위치 관계는, 이미 알려져 있다. X 조동 스테이지 (222) 의 광학 정반 (18a) 에 대한 XY 평면 내의 위치 정보는, 합계로 4 개의 X 리니어 인코더와, 합계로 4 개의 Y 리니어 인코더를 사용하여 주제어 장치 (도시 생략) 에 의해 구해진다. 또한, 1 쌍의 XY 고정자 (426) 의 타방에만, 혹은 양방에 상향 스케일 (452) 을 장착해도 된다. ＋X 측의 XY 고정자 (426) 에 상향 스케일 (452) 을 장착하는 경우에는, 그 상향 스케일 (452) 에 대응하여, 헤드 베이스 (454, 456), 하향 스케일 (458) 을 추가적으로 배치하는 것이 바람직하다.
《제 5 실시형태》
다음으로 제 5 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 대하여, 도 19 ∼ 도 22 를 사용하여 설명한다. 제 5 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 기판 계측계 (550) 의 구성이 상이한 점을 제외하고, 상기 제 4 실시형태와 대체로 동일하다. 또한, 기판 계측계 (550) 의 구성은, 상기 제 3 실시형태의 기판 계측계 (350) (도 11 등 참조) 와 대체로 동일하다. 이하, 차이점에 대해서만 설명하고, 상기 제 3 또는 제 4 실시형태와 동일한 구성 또는 기능을 갖는 요소에 대해서는, 상기 제 3 또는 제 4 실시형태와 동일한 부호를 부여하고 적절히 그 설명을 생략한다.
제 5 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치 (520) 의 구성 (계측계를 제외한다) 은, 상기 제 4 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치 (420) (도 15 참조) 와 실질적으로 동일하다. 즉, 기판 스테이지 장치 (520) 는, 기판 홀더 (32) 를 포함하는 제 1 계 (도 22 참조) 와, X 조동 스테이지 (222) 를 포함하는 제 2 계 (도 21 참조) 를 갖고, X 조동 스테이지 (222) 와 Y 빔 가이드 (232) 가 X 축 방향으로 일체적으로 이동한다. 기판 홀더 (32) 가 고정된 Y 테이블 (430) 은, 2 개의 2DOF 모터에 의해 X 조동 스테이지 (222) 에 대하여 Y 축 방향으로 장스트로크로 구동됨과 함께, X 축 방향 및 θz 방향으로 미소 구동된다. 종래의 조동 스테이지는 계측 정밀도가 낮은 인코더의 계측 결과에 기초하여 구동하고 있었지만, 본 실시형태에서는 고정밀도의 2 차원 인코더의 계측 결과에 기초하여 X 조동 스테이지 (222) 를 구동 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 종래의 미동 스테이지보다 고정밀도의 위치 결정이 가능해지지만, X 조동 스테이지 (222) 는 위치 제어에 관해서 미동 스테이지 (본 실시형태에서는 기판 홀더 (32)) 정도의 응답성이 있는 것은 아니다. 따라서, 기판 홀더 (32) 의 X 위치는, 스캔 동작 중에는 X 조동 스테이지 (222) 의 위치에 관계없이, 일정 속도로 정밀한 위치 결정을 하면서 이동하도록 제어하고자 한다. 따라서, 응답성이 낮은 러프한 위치 결정 제어하면서 이동하는 X 조동 스테이지 (222) 에 대하여 X 축 방향으로 상대적으로 미소 구동되게 된다. 이 때, X 조동 스테이지 (222) 가 가속하게 되면, 상향 스케일 (452) 에 대한 인코더 판독 오차가 발생할 수도 있다. 따라서, X 조동 스테이지 (222) 는, 오히려 느슨한 위치 결정 (낮은 응답성) 으로 움직이도록 제어하는 것이 바람직하다. 후술하는 각 실시형태 중, 스캔 동작에 조동 스테이지가 구동하는 실시형태에서는, 동일하게 조동 스테이지를 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 제 5 실시형태에 관련된 기판 계측계 (550) 의 구성은, 상기 제 3 실시형태에 관련된 기판 계측계 (350) (도 11 참조) 와 실질적으로 동일하고, 제 1 이동체 (여기서는 기판 홀더 (32)) 의 위치 정보는, 제 2 이동체 (여기서는 Y 빔 가이드 (232)) 를 통하여 광학 정반 (18a) (도 1 참조) 을 기준으로 구해진다. 구체적으로는, Y 테이블 (430) (도 20 참조) 에 고정된 1 쌍의 헤드 베이스 (354) 에는, 2 개의 하향 X 헤드 (74x) 와, 2 개의 하향 Y 헤드 (74y) 가, Y 빔 가이드 (232) 의 상면에 고정된 상향 스케일 (352) 에 대향하도록 장착되고 (각각 도 22 참조), 기판 홀더 (32) 의 Y 빔 가이드 (232) 에 대한 XY 평면 내의 위치 정보는, 합계로 4 개의 X 리니어 인코더와, 합계로 4 개의 Y 리니어 인코더를 사용하여 주제어 장치 (도시 생략) 에 의해 구해진다. 또한, Y 빔 가이드 (232) 에 고정된 1 쌍의 헤드 베이스 (356) 에는, 2 개의 상향 X 헤드 (80x) 와, 2 개의 상향 Y 헤드 (80y) 가, 광학 정반 (18a) (도 1 참조) 의 하면에 고정된 대응하는 하향 스케일 (358) 에 대향하도록 장착되어 있다 (도 19 참조). Y 빔 가이드 (232) 의 광학 정반 (18a) 에 대한 XY 평면 내의 위치 정보는, 합계로 4 개의 X 리니어 인코더와, 합계로 4 개의 Y 리니어 인코더를 사용하여 주제어 장치 (도시 생략) 에 의해 구해진다.
《제 6 실시형태》
다음으로 제 6 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 대하여, 도 23 ∼ 도 27 을 사용하여 설명한다. 제 6 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 기판 스테이지 장치 (620), 및 그 계측계의 구성이 상이한 점을 제외하고, 상기 제 1 실시형태와 대체로 동일하기 때문에, 이하, 차이점에 대해서만 설명하고, 상기 제 1 실시형태와 동일한 구성 또는 기능을 갖는 요소에 대해서는, 상기 제 1 실시형태와 동일한 부호를 부여하고 적절히 그 설명을 생략한다.
도 23 에 나타내는 바와 같이, 기판 스테이지 장치 (620) 는, 제 1 이동체 (여기서는 기판 홀더 (622)), 제 2 이동체 (여기서는 계측 테이블 (624)) 를 포함하는 기판 계측계 (680), 기판 테이블 (626), 및 X 조동 스테이지 (628) 등을 구비하고 있다.
도 24 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (622) 는, Y 축 방향으로 연장되는 1 쌍의 부재와 X 축 방향으로 연장되는 1 쌍의 부재를 조합한 평면에서 보아 사각형의 프레임상 (액자상) 의 부재로서, 기판 (P) 은, 기판 홀더 (622) 의 개구 내에 배치된다. 기판 홀더 (622) 의 내벽면으로부터는, 4 개의 흡착 패드 (630) 가 돌출되어 있고, 기판 (P) 은, 이들 흡착 패드 (630) 상에 재치된다. 각 흡착 패드 (630) 는, 기판 (P) 의 하면에 있어서의 외주 가장자리부에 설정된 비노광 영역 (본 실시형태에서는, 4 모서리부 근방) 을 흡착 유지한다.
기판 (P) 중, 중앙부를 포함하는 노광 영역 (외주 가장자리부 이외의 영역) 은, 도 26 에 나타내는 바와 같이, 기판 테이블 (626) 에 의해 하방으로부터 비접촉 지지된다. 상기 제 1 ∼ 제 5 실시형태에 있어서의 기판 홀더 (32) (도 2 등 참조) 는, 기판 (P) 을 흡착 유지하는 것에 의해 평면 교정을 실시한 것에 반하여, 본 제 6 실시형태에 관련된 기판 테이블 (626) 은, 기판 (P) 의 하면에 대한 가압 기체의 분출과, 기판 (P) 과 기판 테이블 (626) 상면 사이의 기체의 흡인을 병행하여 실시하는 것에 의해, 기판 (P) 의 평면 교정을 비접촉 상태로 실시한다. 또한, 기판 홀더 (622) 와 기판 테이블 (626) 은, 물리적으로 분리되어 배치되어 있다. 따라서, 기판 홀더 (622) 에 유지된 기판 (P) 은, 그 기판 홀더 (622) 와 일체적으로 기판 테이블 (626) 에 대하여 XY 평면 내에서 상대 이동 가능한 상태가 되어 있다. 기판 테이블 (626) 의 하면에는, 도 23 에 나타내는 바와 같이, 상기 제 1 실시형태와 동일하게 스테이지 본체 (632) 가 고정되어 있다.
X 조동 스테이지 (628) 는, 기판 테이블 (626) 을 X 축 방향으로 장스트로크로 이동시키기 위한 부재이고, 플로어 (F) 상에 하가대부 (18c) 와 물리적으로 분리된 상태로 설치된 1 쌍의 베이스 프레임 (634) 상에, 기계적인 리니어 가이드 장치 (636) 를 개재하여 X 축 방향으로 자유롭게 이동 가능한 상태로 재치되어 있다. X 조동 스테이지 (628) 는, 도시 생략의 액추에이터 (리니어 모터, 혹은 볼 나사 장치 등) 에 의해, 1 쌍의 베이스 프레임 (634) 상에서 X 축 방향으로 장스트로크로 구동된다.
X 조동 스테이지 (628) 의 X 축 방향에 관한 양단부 근방에는, Y 고정자 (638) 가 고정되어 있다 (도 23 에서는 일방은 도시 생략). Y 고정자 (638) 는, Y 가동자 (640) 와 협동하여 Y 리니어 모터를 구성하고 있다. Y 가동자 (640) 는, Y 고정자 (638) 가 X 축 방향으로 이동하면, 일체적으로 X 축 방향으로 이동하도록 기계적으로 구속되어 있다. Y 가동자 (640) 에는, 기판 홀더 (622) 에 장착된 가동자 (642) (도 24 참조) 와 협동하여 XY2DOF 모터를 구성하는 고정자 (644) 가 장착되어 있다.
도 25 에 나타내는 바와 같이, 기판 테이블 (626) 은, 스테이지 본체 (632) (도 25 에서는 도시 생략. 도 23 참조) 를 개재하여, X 조동 스테이지 (628) (도 25 에서는 도시 생략) 에 대하여 (도 25 에서는 Y 고정자 (638) 에 대하여), 복수의 연결 부재 (646) 를 통하여 기계적으로 연결되어 있다. 연결 부재 (646) 의 구성은, 상기 서술한 연결 부재 (46, 54) (도 2 참조) 와 동일하다. 이에 의해, X 조동 스테이지 (628) 가 X 축 방향으로 장스트로크로 이동하면, 기판 테이블 (626) 이 X 조동 스테이지 (628) 에 견인됨으로써, 그 X 조동 스테이지 (628) 와 일체적으로 X 축 방향으로 이동한다. 상기 제 1 ∼ 제 5 실시형태에서는, 기판 홀더 (32) 가, 투영 광학계 (16) 에 대하여 X 축, 및 Y 축 방향으로 장스트로크로 이동하는 (도 5 등 참조) 것에 반하여, 본 제 6 실시형태의 기판 테이블 (626) 은, X 축 방향으로만 장스트로크로 이동 가능하게 구성되고, Y 축 방향으로는 이동 불가가 되어 있다. 또한, 도 25 는, 이해를 용이하게 하기 위하여, 도 23 과 달리, Y 고정자 (638), Y 가동자 (640), 고정자 (644) 가 평면적 (동일 높이 위치) 으로 배치되어 있지만, Y 고정자 (638) 의 높이 위치를 기판 홀더 (622) 와 동등하게 함으로써, 실제로 도 25 에 나타내는 바와 같은 배치로 하는 것이 가능하다.
도 23 으로 돌아와, 스테이지 본체 (632) 는, 상기 제 1 실시형태와 동일한 의사 구면 베어링 장치 (도 23 에서는 Y 가동자 (640) 등의 지면 안쪽으로 숨겨져 도시 생략) 를 통하여, X 조동 스테이지 (628) 의 중앙부에 형성된 개구부 (도시 생략) 내에 배치된 중량 캔슬 장치 (42) 에 의해 하방으로부터 지지되어 있다. 중량 캔슬 장치 (42) 의 구성은, 상기 제 1 실시형태와 동일하고, X 조동 스테이지 (628) 에 도시 생략의 연결 부재를 통하여 연결되어 있고, X 조동 스테이지 (628) 와 일체적으로 X 축 방향으로만 장스트로크로 이동한다. 중량 캔슬 장치 (42) 는, X 가이드 (648) 상에 재치되어 있다. 본 실시형태의 중량 캔슬 장치 (42) 는, X 축 방향으로만 이동하는 구성이기 때문에, 상기 제 1 실시형태에 있어서의 Y 스텝 가이드 (44) (도 2 참조) 와 달리, X 가이드 (648) 는, 하가대부 (18c) 에 고정되어 있다. 스테이지 본체 (632) 가 복수의 리니어 코일 모터 (도 23 에서는 Y 고정자 (638) 의 지면 안쪽으로 숨겨져 있다) 에 의해, X 조동 스테이지 (628) 에 대하여 Z 축, θx, θy 의 각 방향으로 미소 구동되는 점은, 상기 제 1 실시형태와 동일하다.
또한, 스테이지 본체 (632) 의 Y 축 방향의 양측면에는, 지지 부재 (650) 를 통하여 복수의 에어 가이드 (652) 가 장착되어 있다. 에어 가이드 (652) 는, 도 25 에 나타내는 바와 같이, 평면에서 보아 사각형의 부재로서, 본 실시형태에서는, 기판 테이블 (626) 의 ＋Y 측, 및 -Y 측의 각각에 4 개 배치되어 있다. 4 개의 에어 가이드 (652) 에 의해 형성되는 가이드면의 Y 축 방향의 길이는, 기판 테이블 (626) 과 동등하게 설정되고, 그 가이드면의 높이 위치는, 기판 테이블 (626) 의 상면과 동등하게 (혹은 약간 낮게) 설정되어 있다.
기판 스테이지 장치 (620) (도 23 참조) 에서는, 스캔 노광시 등에 X 조동 스테이지 (628) 가 X 축 방향으로 장스트로크로 이동하면, 그 X 조동 스테이지 (628) 에 견인되어 기판 테이블 (626) (및 복수의 에어 가이드 (652)) 이 일체적으로 X 축 방향으로 장스트로크로 이동한다. 또한, X 조동 스테이지 (628) 에 고정된 Y 고정자 (638) 가 X 축 방향으로 이동함으로써, Y 가동자 (640) 에 장착된 2DOF 모터의 고정자 (644) (도 25 참조) 도 X 축 방향으로 이동한다. 도시 생략의 주제어 장치는, 기판 테이블 (626) 과 기판 홀더 (622) 의 X 축 방향에 관한 위치가 소정 범위 내가 되도록, 2DOF 모터를 제어하여, 기판 홀더 (622) 에 X 축 방향의 추력을 부여한다. 또한, 주제어 장치는, 2DOF 모터를 제어하여, 기판 홀더 (622) 를 기판 테이블 (626) 에 대하여 X 축, Y 축, 및 θz 방향으로 적절히 미소 구동한다. 이와 같이, 본 실시형태에 있어서, 기판 홀더 (622) 는, 이른바 미동 스테이지로서의 기능을 갖는다.
이에 반하여, 쇼트 영역 (노광 영역) 간 이동시 등에 기판 (P) 을 Y 축 방향으로 이동시킬 필요가 있는 경우에는, 도 27 에 나타내는 바와 같이, 주제어 장치는, Y 리니어 모터에 의해 Y 가동자 (640) 를 Y 축 방향으로 이동시킴과 함께, 2DOF 모터를 사용하여 기판 홀더 (622) 에 Y 축 방향의 추력을 작용시키는 것에 의해, 기판 홀더 (622) 를 기판 테이블 (626) 에 대하여 Y 축 방향으로 이동시킨다. 기판 (P) 중, 투영 광학계 (16) (도 23 참조) 를 통하여 마스크 패턴이 투영되는 영역 (노광 영역) 은, 항상 기판 테이블 (626) 에 의해 평면 교정이 실시되도록, 기판 테이블 (626) 의 Y 축 방향의 치수가 설정되어 있다. 각 에어 가이드 (652) 는, 기판 홀더 (622) 와 기판 테이블 (626) 의 Y 축 방향으로의 상대 이동을 저해하지 않도록 (기판 홀더 (622) 와 접촉하지 않도록) 배치되어 있다. 각 에어 가이드 (652) 는, 기판 (P) 의 하면에 가압 기체를 분출함으로써, 기판 테이블 (626) 과 협동하여 기판 (P) 중, 기판 테이블 (626) 로부터 돌출된 부분을 하방으로부터 지지한다. 또한, 각 에어 가이드 (652) 는, 기판 테이블 (626) 과 달리 기판 (P) 의 평면 교정은 실시하지 않는다. 기판 스테이지 장치 (620) 에서는, 도 27 에 나타내는 바와 같이, 기판 (P) 이 기판 테이블 (626) 과 에어 가이드 (652) 에 의해 지지된 상태로, 기판 테이블 (626), 및 기판 홀더 (622) 가 각각 투영 광학계 (16) (도 23 참조) 에 대하여 X 축 방향으로 구동되는 것에 의해, 스캔 노광이 실시된다. 또한, 에어 가이드 (652) 는, 스테이지 본체 (632) 와 일체적으로 X 축 방향으로 구동해도 되고, 구동하지 않아도 된다. 에어 가이드 (652) 가 X 축 방향으로 구동하지 않는 경우에는, X 축 방향의 치수를 기판 (P) 의 X 축 방향의 구동 범위와 동일한 정도로 하는 것이 바람직하다. 그것에 의해, 기판 테이블 (626) 에 지지되어 있지 않은 기판의 일부 영역이 지지되지 않는 것을 방지할 수 있다.
다음으로 제 6 실시형태에 관련된 기판 계측계 (680) 의 구성 및 동작에 대하여 설명한다. 상기 제 1 실시형태 (도 2 등 참조) 에서는, 제 1 이동체 (제 1 실시형태에서는 미동 스테이지 (22)) 의 위치 정보를, 미동 스테이지 (22) 를 구동하기 위한 부재인 Y 조동 스테이지 (24) 를 통하여 광학 정반 (18a) 을 기준으로 구한 것에 반하여, 본 제 6 실시형태 (도 23 참조) 에서는, 제 1 이동체 (여기서는 기판 홀더 (622)) 의 위치 정보를, 기판 홀더 (622) 와는 독립적으로 배치된 제 2 이동체 (여기서는 계측 테이블 (624)) 를 통하여 광학 정반 (18a) 을 기준으로 구한다. 본 제 6 실시형태에 있어서, 계측 테이블 (624) 은, 투영 광학계 (16) 의 ＋Y 측, 및 -Y 측에 각각 X 축 방향으로 이간하여 2 개 (합계로 4 개) 배치되어 있지만 (도 23, 도 26 등 참조), 계측 테이블 (624) 의 수, 및 배치는, 적절히 변경이 가능하고, 이것에 한정되지 않는다.
계측 테이블 (624) 은, 도 23 에 나타내는 바와 같이, 광학 정반 (18a) 의 하면에 매달린 상태로 고정된 Y 리니어 액추에이터 (682) 에 의해 Y 축 방향으로 소정의 (기판 홀더 (622) 의 Y 축 방향으로의 이동 가능 거리와 동등한) 스트로크로 구동된다. Y 리니어 액추에이터 (682) 의 종류는 특별히 한정되지 않고, 리니어 모터, 혹은 볼 나사 장치 등을 사용할 수 있다.
상기 제 1 실시형태의 헤드 베이스 (96) (도 2, 도 3 등 참조) 와 동일하게, 각 계측 테이블 (624) 의 상면에는, 도 26 에 나타내는 바와 같이, 2 개의 상향 X 헤드 (80x) 와, 2 개의 상향 Y 헤드 (80y) 가 장착되어 있다.
또한, 도 23 에 나타내는 바와 같이, 광학 정반 (18a) 의 하면에는, 각 계측 테이블 (624) 에 대응하여 (즉 4 개의), Y 축 방향으로 연장되는 하향 스케일 (684) 이, 상기 제 1 실시형태의 하향 스케일 (78) (도 2, 도 3 등 참조) 과 동일하게 고정되어 있다 (도 26 참조). 하향 스케일 (684) 은, 계측 테이블 (624) 의 Y 축 방향에 관한 계측 범위가 X 축 방향에 관한 계측 범위보다 넓어 (길어) 지도록, 그 하면에 2 차원 회절 격자를 가지고 있다. 본 실시형태에서는, 각 계측 테이블 (624) 이 갖는 2 개의 상향 X 헤드 (80x) 와, 대응하는 하향 스케일 (684) (고정 스케일) 에 의해, 2 개의 X 리니어 인코더 시스템이 구성됨과 함께, 각 계측 테이블 (624) 이 갖는 2 개의 상향 Y 헤드 (80y) 와, 대응하는 하향 스케일 (684) (고정 스케일) 에 의해, 2 개의 Y 리니어 인코더 시스템이 구성된다.
주제어 장치 (도시 생략) 는, 도 27 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (622) 를 Y 축 방향으로 장스트로크로 구동할 때, 그 기판 홀더 (622) 에 대한 Y 축 방향의 위치가 소정 범위 내에 들어가도록, 각 계측 테이블 (624) 의 Y 축 방향의 위치를 제어한다. 따라서, 합계로 4 개의 계측 테이블 (624) 은, 실질적으로 동일한 동작을 실시한다. 또한, 4 개의 계측 테이블 (624) 은, 각각이 엄밀하게 동기하여 이동할 필요는 없고, 기판 홀더 (622) 와 엄밀하게 동기하여 이동할 필요도 없다. 주제어 장치는, 상기 서술한 2 개의 X 리니어 인코더 시스템, 및 2 개의 Y 리니어 인코더 시스템의 출력을 적절히 사용하여, 각 계측 테이블 (624) 의 X 축 방향, Y 축 방향, 및 θz 방향의 위치 정보를 독립적으로 구한다.
도 26 으로 돌아와, ＋Y 측의 2 개의 계측 테이블 (624) 의 하면에는, X 축 방향으로 연장되는 하향 스케일 (686) 이 장착되어 있다 (도 23 참조). 즉, 2 개의 계측 테이블 (624) 이, 협동하여 하향 스케일 (686) 을 매달아 지지하고 있다. -Y 측의 2 개의 계측 테이블 (624) 의 하면에도, 동일하게 X 축 방향으로 연장되는 하향 스케일 (686) 이 장착되어 있다. 하향 스케일 (686) 은, 기판 홀더 (622) 의 X 축 방향에 관한 계측 범위가 Y 축 방향에 관한 계측 범위보다 넓어 (길어) 지도록, 그 하면에 2 차원 회절 격자를 가지고 있다. 계측 테이블 (624) 에 고정된 각 상향 헤드 (80x, 80y) 와, 하향 스케일 (686) 의 상대 위치 관계는, 이미 알려져 있다.
도 24 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (622) 의 상면에는, 합계로 2 개의 하향 스케일 (684) (도 26 참조) 에 대응하여, 2 개의 헤드 베이스 (688) 가 고정되어 있다. 헤드 베이스 (688) 는, 기판 홀더 (622) 에 기판 (P) 이 유지된 상태로, 기판 (P) 의 ＋Y 측, -Y 측 각각에 기판 (P) 의 중앙부를 사이에 두고 배치되어 있다. 헤드 베이스 (688) 의 상면에는, 2 개의 상향 X 헤드 (80x) 와, 2 개의 상향 Y 헤드 (80y) 가 장착되어 있다.
상기 서술한 바와 같이, 기판 홀더 (622) 와 각 계측 테이블 (624) (즉 2 개의 하향 스케일 (686)) 은, Y 축 방향의 위치가 소정 범위 내에 들어가도록 위치 제어된다. 구체적으로는, 각 계측 테이블 (624) 은, 기판 홀더 (622) 에 장착된 각 헤드 (80x, 80y) 로부터의 계측 빔이, 하향 스케일 (686) 의 격자면으로부터 벗어나지 않도록 Y 축 방향의 위치가 제어된다. 즉, 기판 홀더 (622) 와 각 계측 테이블 (624) 은, 헤드 베이스 (688) 와 하향 스케일 (686) 의 대향 상태가 항상 유지되도록, 동일 방향으로 대체로 동일한 속도로 이동한다.
이와 같이, 본 제 6 실시형태에서는, 기판 홀더 (622) 가 갖는 4 개의 상향 X 헤드 (80x) 와, 대응하는 하향 스케일 (686) (가동 스케일) 에 의해, 4 개의 X 리니어 인코더 시스템이 구성됨과 함께, 기판 홀더 (622) 가 갖는 4 개의 상향 Y 헤드 (80y) 와, 대응하는 하향 스케일 (686) (가동 스케일) 에 의해, 4 개의 Y 리니어 인코더 시스템이 구성된다. 주제어 장치 (도시 생략) 는, 상기 4 개의 X 리니어 인코더 시스템, 및 4 개의 Y 리니어 인코더의 출력에 기초하여, 합계로 4 개의 계측 테이블 (624) 에 대한, 기판 홀더 (622) 의 XY 평면 내의 위치 정보를 구한다. 주제어 장치는, 기판 홀더 (622) 의 각 계측 테이블 (624) 에 대한 위치 정보 (제 1 정보), 각 계측 테이블 (624) 의 광학 정반 (18a) 에 대한 위치 정보 (제 2 정보), 및 각 계측 테이블 (624) 에 있어서의 상향 헤드 (80x, 80y) 와 하향 스케일 (686) 의 위치 정보 (제 3 정보) 에 기초하여, 기판 홀더 (622) (기판 (P)) 의 위치 정보를 광학 정반 (18a) 을 기준으로 구한다.
《제 7 실시형태》
다음으로 제 7 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 대하여, 도 28 ∼ 도 31 을 사용하여 설명한다. 제 7 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 기판 스테이지 장치 (720), 및 그 계측계의 구성이 상이한 점을 제외하고, 상기 제 6 실시형태와 대체로 동일하기 때문에, 이하, 차이점에 대해서만 설명하고, 상기 제 6 실시형태와 동일한 구성 또는 기능을 갖는 요소에 대해서는, 상기 제 6 실시형태와 동일한 부호를 부여하고 적절히 그 설명을 생략한다.
본 제 7 실시형태에 있어서도, 기판 스테이지 장치 (720) 는, 제 1 이동체 (여기서는 1 쌍의 기판 홀더 (722)), 및 제 2 이동체 (여기서는 계측 테이블 (624)) 를 포함하는 기판 계측계 (780) 등을 구비하고 있다.
상기 제 6 실시형태 (도 26 등 참조) 에 있어서, 기판 홀더 (622) 는, 기판 (P) 의 외주 전체를 둘러싸는 사각형의 프레임상으로 형성된 것에 반하여, 본 제 7 실시형태에 관련된 1 쌍의 기판 홀더 (722) 는, 서로 물리적으로 분리되어 있고, 일방의 기판 홀더 (722) 가 기판 (P) 의 ＋X 측의 단부 근방을 흡착 유지함과 함께, 타방의 기판 홀더 (722) 가 기판 (P) 의 -X 측의 단부 근방을 흡착 유지하는 점이 상이하다. 기판 테이블 (626) 의 구성, 및 기능, 그리고 기판 테이블 (626) 을 구동하기 위한 구동계 (X 조동 스테이지 (628) 등을 포함한다) 에 관해서는, 상기 제 6 실시형태와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
도 29 에 나타내는 바와 같이, 각 기판 홀더 (722) 는, 기판 (P) 의 Y 축 방향에 관한 중앙부를 하면으로부터 흡착 유지하는 흡착 패드 (726) 를 가지고 있다. 또한, -X 측의 기판 홀더 (722) 는, 상면에 계측 플레이트 (728) 가 장착되어 있는 것으로부터, ＋X 측의 기판 홀더 (722) 에 비하여 Y 축 방향에 관한 길이가 길게 설정되어 있지만, 기판 (P) 을 유지하는 기능, 및 기판 (P) 의 위치 제어 동작 등에 관해서는, 1 쌍의 기판 홀더 (722) 에서 공통되어 있기 때문에, 본 실시형태에서는, 편의상 1 쌍의 기판 홀더 (722) 에 공통의 부호를 부여하여 설명한다. 계측 플레이트 (728) 에는, 투영 광학계 (16) (도 1 참조) 의 광학 특성 (스케일링, 시프트, 로테이션 등) 에 관한 캘리브레이션 등에 사용되는 지표가 형성되어 있다.
각 기판 홀더 (722) 는, Y 가동자 (640) 가 갖는 고정자 (730) (각각 도 30 참조) 와, 각 기판 홀더 (722) 가 갖는 가동자 (732) (각각 도 29 참조) 에 의해 구성되는 3DOF 모터에 의해, 대응하는 Y 가동자 (640) 에 대하여 X, Y, 및 θz 방향으로 미소 구동된다. 본 실시형태에서는, 3DOF 모터로서, 2 개의 X 리니어 모터와 1 개의 Y 리니어 모터가 조합된 것이 이용되고 있지만, 3DOF 모터의 구성은, 특별히 한정되지 않고, 적절히 변경이 가능하다. 본 제 7 실시형태에 있어서, 각 기판 홀더 (722) 는, 서로 3DOF 모터에 의해 독립적으로 구동되지만, 기판 (P) 의 동작 자체는, 상기 제 6 실시형태와 동일하다.
도 28 로 돌아와, 각 기판 홀더 (722) 는, Y 축 방향으로 연장되는 에어 가이드 (734) 에 의해 하방으로부터 비접촉 지지되어 있다 (-X 측의 기판 홀더 (722) 에 관해서는 도 31 참조). 에어 가이드 (734) 의 상면의 높이 위치는, 기판 테이블 (626), 및 에어 가이드 (652) 의 상면의 높이 위치보다 낮게 설정되어 있다. 에어 가이드 (734) 의 길이는, 기판 홀더 (722) 의 Y 축 방향의 이동 가능 거리와 동등하게 (혹은 약간 길게) 설정되어 있다. 에어 가이드 (734) 도, 에어 가이드 (652) 와 동일하게 스테이지 본체 (632) 에 고정되어 있고, 그 스테이지 본체 (632) 와 일체적으로 X 축 방향으로 장스트로크로 이동한다. 또한, 에어 가이드 (734) 는, 상기 제 6 실시형태의 기판 스테이지 장치 (620) 에 적용해도 된다.
다음으로 제 7 실시형태에 관련된 기판 계측계 (780) 에 대하여 설명한다. 본 제 7 실시형태에 관련된 기판 계측계 (780) 는, 기판 (P) 측의 헤드의 배치, 계측 테이블 (624) 의 수 및 배치 등이 상이한 점을 제외하고, 개념적으로는, 상기 제 6 실시형태에 관련된 기판 계측계 (680) (도 26 참조) 와 대체로 동일하다. 즉, 기판 계측계 (780) 에서는, 제 1 이동체 (여기서는 각 기판 홀더 (722)) 의 위치 정보를, 계측 테이블 (624) 을 통하여 광학 정반 (18a) 을 기준으로 구한다. 이하, 구체적으로 설명한다.
기판 계측계 (780) 가 갖는 계측 테이블 (624) 의 구성은, 배치를 제외하고 상기 제 6 실시형태와 동일하다. 상기 제 6 실시형태에서는, 도 23 에 나타내는 바와 같이, 계측 테이블 (624) 은, 투영 광학계 (16) 의 ＋Y 측, 및 -Y 측에 배치된 것에 반하여, 본 제 7 실시형태에 관련된 계측 테이블 (624) 은, 도 28 에 나타내는 바와 같이, Y 축 방향에 관한 위치가 투영 광학계 (16) 와 중복되어 있고, 일방의 계측 테이블 (624) (도 28 참조) 이 투영 광학계 (16) 의 ＋X 측, 타방의 계측 테이블 (624) (도 28 에서는 도시 생략) 이 투영 광학계 (16) 의 -X 측에 배치되어 있다 (도 31 참조). 본 제 7 실시형태에 있어서도, 상기 제 6 실시형태와 동일하게, 계측 테이블 (624) 은, Y 리니어 액추에이터 (682) 에 의해 Y 축 방향으로 소정의 스트로크로 구동된다. 또한, 각 계측 테이블 (624) 의 XY 평면 내의 위치 정보는, 계측 테이블 (624) 에 장착된 상향 헤드 (80x, 80y) (도 31 참조) 와, 광학 정반 (18a) 의 하면에 고정된 대응하는 하향 스케일 (684) 에 의해 구성되는 인코더 시스템을 사용하여 도시 생략의 주제어 장치에 의해 각각 독립적으로 구해진다.
2 개의 계측 테이블 (624) 의 하면에는, 각각 하향 스케일 (782) 이 고정되어 있다 (도 31 참조). 즉, 상기 제 6 실시형태 (도 27 참조) 에서는, 2 개의 계측 테이블 (624) 에 의해 1 개의 하향 스케일 (686) 이 매달려 지지되어 있던 것에 반하여, 본 제 7 실시형태에서는, 1 개의 계측 테이블 (624) 에 1 개의 하향 스케일 (782) 이 매달려 지지되어 있다. 하향 스케일 (782) 은, 각 기판 홀더 (722) 의 X 축 방향에 관한 계측 범위가 Y 축 방향에 관한 계측 범위보다 넓어 (길어) 지도록, 그 하면에 2 차원 회절 격자를 가지고 있다. 계측 테이블 (624) 에 고정된 각 상향 헤드 (80x, 80y) 와, 하향 스케일 (782) 의 상대 위치 관계는, 이미 알려져 있다.
또한, 각 기판 홀더 (722) 에는, 헤드 베이스 (784) 가 고정되어 있다. 각 헤드 베이스 (784) 의 상면에는, 2 개의 상향 X 헤드 (80x) 와, 2 개의 상향 Y 헤드 (80y) (각각 도 29 참조) 가, 대응하는 하향 스케일 (782) 에 대향하도록 장착되어 있다 (도 31 참조). 본 제 7 실시형태에 있어서의 기판 (P) 의 위치 제어시에 있어서의 기판 (P) 의 위치 계측 동작에 관해서는, 상기 제 6 실시형태와 대체로 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
《제 8 실시형태》
다음으로 제 8 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 대하여, 도 32 ∼ 도 35 를 사용하여 설명한다. 제 8 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 기판 스테이지 장치 (820), 및 그 계측계의 구성이 상이한 점을 제외하고, 상기 제 6 실시형태와 대체로 동일하기 때문에, 이하, 차이점에 대해서만 설명하고, 상기 제 6 실시형태와 동일한 구성 또는 기능을 갖는 요소에 대해서는, 상기 제 6 실시형태와 동일한 부호를 부여하고 적절히 그 설명을 생략한다.
본 제 8 실시형태의 기판 스테이지 장치 (820) 는, 제 1 이동체 (여기서는 기판 홀더 (822)), 제 2 이동체 (여기서는 X 조동 스테이지 (628)), 및 기판 계측계 (880) 등을 구비하고 있다.
본 제 8 실시형태에 있어서, 기판 (P) 을 유지하는 기판 홀더 (822) 는, 상기 제 6 실시형태 (도 26 등 참조) 와 동일하게, 기판 (P) 의 외주 전체를 둘러싸는 사각형의 프레임상으로 형성되어 있다. 기판 홀더 (822), 기판 테이블 (626) 을 구동하기 위한 구동계에 관해서는, 상기 제 6 실시형태와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다. 또한, 본 제 8 실시형태의 기판 스테이지 장치 (820) 는, 상기 제 7 실시형태 (도 30 참조) 와 동일하게, 기판 홀더 (822) 를 하방으로부터 비접촉 지지하는 에어 가이드 (734) 를 가지고 있다.
다음으로 기판 계측계 (880) 에 대하여 설명한다. 상기 제 6 실시형태 (도 23, 도 26 등 참조) 에 있어서, 기판 홀더 (622) 의 위치 정보는, 계측 테이블 (624) 을 통하여 광학 정반 (18a) 을 기준으로 구해진 것에 반하여, 본 제 8 실시형태에 있어서, 기판 홀더 (822) 의 위치 정보는, 기판 테이블 (626) 을 X 축 방향으로 구동하기 위한 X 조동 스테이지 (628) 를 통하여 광학 정반 (18a) 을 기준으로 구해진다. 이 점에 관해서는, 기판 계측계 (880) 는, 상기 제 2 실시형태에 관련된 기판 계측계 (250) (도 8 등 참조) 와, 개념적으로는 공통되어 있다. 또한, 본 제 8 실시형태에 있어서의 X 조동 스테이지 (628) 는, 1 쌍의 베이스 프레임 (634) 에 대응하여 배치된 X 축 방향으로 연장되는 1 쌍의 평판상 (띠상) 의 부재로 이루어지지만 (도 34 참조), 기능적으로 동일한 것으로부터, 편의상 제 6 실시형태의 X 조동 스테이지 (628) 와 동일한 부호를 부여하여 설명한다.
도 34 에 나타내는 바와 같이, X 조동 스테이지 (628) 에 고정된 1 쌍의 Y 고정자 (638) 각각의 상면에는, 상기 제 2 실시형태 (도 9 참조) 와 동일하게, 상향 스케일 (882) 이 고정되어 있다. 상향 스케일 (882) 의 구성 및 기능은, 상기 제 2 실시형태의 상향 스케일 (252) (도 9 참조) 과 동일하기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.
도 33 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (822) 의 ＋X 측, 및 -X 측의 단부 근방에는, 각각 Y 축 방향으로 이간한 1 쌍의 헤드 베이스 (884) 가 고정되어 있다. 합계로 4 개의 헤드 베이스 (884) 의 각각에는, 상향 스케일 (882) (도 34 참조) 에 대향하도록, 하향 X 헤드 (74x), 하향 Y 헤드 (74y), 및 하향 Z 헤드 (74z) 가, 각각 1 개 장착되어 있다 (도 33 참조). X 헤드 (74x), Y 헤드 (74y) 의 구성, 및 기능은, 상기 제 1 실시형태의 X 헤드 (74x), Y 헤드 (74y) (각각 도 3 등 참조) 와 동일하기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다. 본 제 8 실시형태에서는, 합계로 4 개의 하향 X 헤드 (74x) 와, 대응하는 상향 스케일 (882) 에 의해, 4 개의 X 리니어 인코더 시스템 (도 35 참조) 이 구성됨과 함께, 합계로 4 개의 하향 Y 헤드 (74y) 와, 대응하는 상향 스케일 (882) 에 의해, 4 개의 Y 리니어 인코더 시스템 (도 35 참조) 이 구성되어 있다. 주제어 장치 (도시 생략) 는, 상기 4 개의 X 리니어 인코더 시스템, 및 4 개의 Y 리니어 인코더 시스템의 출력을 적절히 사용하여, 기판 홀더 (822) 의 X 축 방향, Y 축 방향, 및 θz 방향의 위치 정보 (제 1 정보) 를 X 조동 스테이지 (628) 를 기준으로 구한다.
하향 Z 헤드 (74z) 의 구성은, 특별히 한정되지 않지만, 공지된 레이저 변위 센서 등을 사용하는 것이 가능하다. Z 헤드 (74z) 는, 대응하는 상향 스케일 (882) 의 격자면 (반사면) 을 사용하여 (도 35 참조), 헤드 베이스 (884) 의 Z 축 방향의 변위량을 계측한다. 주제어 장치 (도시 생략) 는, 합계로 4 개의 Z 헤드 (74z) 의 출력에 기초하여, 기판 홀더 (822) (즉 기판 (P)) 의 X 조동 스테이지 (628) 에 대한 Z 틸트 방향의 변위량 정보를 구한다.
도 34 로 돌아와, Y 고정자 (638) 의 ＋Y 측, 및 -Y 측의 단부 근방에는, 각각 X 축 방향으로 이간한 1 쌍의 헤드 베이스 (886) 가 고정되어 있다. 합계로 8 개의 헤드 베이스 (886) 의 각각에는, 상향 X 헤드 (80x), 상향 Y 헤드 (80y), 및 상향 Z 헤드 (80z) 가, 각각 1 개 장착되어 있다. X 헤드 (80x), Y 헤드 (80y) 의 구성, 및 기능은, 상기 제 1 실시형태의 X 헤드 (80x), Y 헤드 (80y) (각각 도 3 등 참조) 와 동일하기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다. 각 헤드 (80x, 80y, 80z) 와 상기 서술한 상향 스케일 (882) 의 상대 위치 관계에 관한 정보 (제 3 정보) 는, 이미 알려져 있다.
광학 정반 (18a) (도 32 참조) 의 하면에는, 상기 서술한 1 쌍의 헤드 베이스 (884) 에 대응하여, 1 개의 하향 스케일 (888) 이 고정되어 있다. 즉, 도 35 에 나타내는 바와 같이, 광학 정반 (18a) 의 하면에는, 합계로 4 개의 하향 스케일 (888) 이 고정되어 있다. 하향 스케일 (888) 의 구성 및 기능은, 상기 제 2 실시형태의 하향 스케일 (254) (도 8 참조) 과 동일하기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다. 본 제 8 실시형태에서는, 합계로 8 개의 상향 X 헤드 (80x) 와, 대응하는 하향 스케일 (888) 에 의해, 8 개의 X 리니어 인코더 시스템 (도 35 참조) 이 구성됨과 함께, 합계로 8 개의 상향 Y 헤드 (80y) 와, 대응하는 하향 스케일 (888) 에 의해, 8 개의 Y 리니어 인코더 시스템 (도 35 참조) 이 구성되어 있다. 주제어 장치 (도시 생략) 는, 상기 8 개의 X 리니어 인코더 시스템, 및 8 개의 Y 리니어 인코더 시스템의 출력을 적절히 사용하여, X 조동 스테이지 (628) 의 X 축 방향, Y 축 방향, 및 θz 방향의 위치 정보 (제 2 정보) 를 광학 정반 (18a) 을 기준으로 구한다.
상향 Z 헤드 (80z) 로는, 상기 서술한 하향 Z 헤드 (74z) 와 동일한 변위 센서가 사용된다. 주제어 장치 (도시 생략) 는, 합계로 8 개의 Z 헤드 (74z) 의 출력에 기초하여, X 조동 스테이지 (628) 의 광학 정반 (18a) 에 대한 Z 틸트 방향의 변위량 정보를 구한다.
본 제 8 실시형태에서는, 기판 (P) (기판 홀더 (822)) 의 위치 정보가, X 조동 스테이지 (628) 를 통하여 광학 정반 (18a) 을 기준으로 (상기 제 1 ∼ 제 3 정보에 기초하여) 구해지는 데에 더하여, 기판 (P) (기판 홀더 (822)) 의 Z 틸트 방향의 위치 정보도, X 조동 스테이지 (628) 를 통하여 광학 정반 (18a) 을 기준으로 구해진다.
《제 9 실시형태》
다음으로 제 9 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 대하여, 도 36 ∼ 도 38 을 사용하여 설명한다. 제 9 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 기판 스테이지 장치 (920) (도 38 참조), 및 그 계측계의 구성이 상이한 점을 제외하고, 상기 제 8 실시형태와 대체로 동일하기 때문에, 이하, 차이점에 대해서만 설명하고, 상기 제 8 실시형태와 동일한 구성 또는 기능을 갖는 요소에 대해서는, 상기 제 8 실시형태와 동일한 부호를 부여하고 적절히 그 설명을 생략한다.
도 38 에 나타내는 바와 같이, 본 제 9 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치 (920) 는, 상기 제 7 실시형태 (도 29 참조) 와 동일하게, 물리적으로 분리되어 배치된 1 쌍의 기판 홀더 (922) 를 구비하고 있다. 일방의 기판 홀더 (922) 가 기판 (P) 의 ＋X 측의 단부 근방을 유지함과 함께, 타방의 기판 홀더 (922) 가 기판 (P) 의 -X 측의 단부 근방을 유지하는 점, 및 1 쌍의 기판 홀더 (922) 가 3DOF 모터에 의해 X 조동 스테이지 (628) 에 대하여 독립적으로 구동되는 점도 상기 제 7 실시형태와 동일하다.
본 제 9 실시형태에 관련된 기판 계측계 (980) (도 38 참조) 의 구성, 및 동작은, 1 쌍의 기판 홀더 (922) 각각의 위치 정보가 독립적으로 구해지는 점을 제외하고, 상기 제 8 실시형태와 동일하다. 즉, 도 36 에 나타내는 바와 같이, 각 기판 홀더 (922) 에는, Y 축 방향으로 이간한 1 쌍의 헤드 베이스 (884) 가 고정되어 있다. 헤드 베이스 (884) 에는, Y 고정자 (638) 의 상면에 고정된 상향 스케일 (882) (각각 도 37 참조) 에 대향하도록 (도 38 참조), 하향 헤드 (74x, 74y, 74z) 가 장착되어 있다. X 조동 스테이지 (628) 의 광학 정반 (18a) (도 28 등 참조) 을 기준으로 하는 위치 계측계의 구성, 및 동작은, 상기 제 7 실시형태와 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
《제 10 실시형태》
다음으로 제 10 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 대하여, 도 39 ∼ 도 43 을 사용하여 설명한다. 제 10 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 기판 스테이지 장치 (1020) (도 41 등 참조), 및 그 계측계의 구성이 상이한 점을 제외하고, 상기 제 9 실시형태와 대체로 동일하기 때문에, 이하, 차이점에 대해서만 설명하고, 상기 제 9 실시형태와 동일한 구성 또는 기능을 갖는 요소에 대해서는, 상기 제 9 실시형태와 동일한 부호를 부여하고 적절히 그 설명을 생략한다.
상기 제 9 실시형태 (도 38 참조) 에 있어서, 기판 (P) 은, X 축 방향에 관한 양단부 근방이, 각각 기판 홀더 (922) 에 유지된 것에 반하여, 도 39 에 나타내는 바와 같이, 본 제 10 실시형태에 있어서, 기판 (P) 은, X 축 방향에 관한 일방측 (본 실시형태에서는 -X 측) 의 단부 근방만이 기판 홀더 (922) 에 흡착 유지되는 점이 상이하다. 기판 홀더 (922) 에 관해서는, 상기 제 9 실시형태와 동일하기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다. 또한, 본 제 10 실시형태에 관련된 기판 계측계 (1080) (도 41 참조) 의 구성, 및 동작에 관해서도, 상기 제 9 실시형태와 동일하기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.
본 제 10 실시형태에서는, 기판 (P) 의 ＋X 측의 단부 근방을 유지하는 부재 (상기 제 9 실시형태에 있어서의 ＋X 측의 기판 홀더 (922) 에 상당하는 부재) 가 없기 때문에, 도 40 에 나타내는 바와 같이, Y 고정자 (638) 는, 기판 테이블 (626) 의 -X 측에만 배치되어 있다. 이 때문에 기판 스테이지 장치 (1020) 에서는, 상기 제 9 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치 (920) (도 38 참조) 에 비하여 베이스 프레임 (1024) 이 짧고, 전체적으로 컴팩트하다. 또한, Y 고정자 (638) 와 에어 가이드 (734) 를 연결하는 연결 부재 (1022) 는, 본 실시형태에서는, X 축 방향으로도 강성을 가지고 있어, Y 고정자 (638) 는, 기판 테이블 (626) 의 압압, 또는 견인 (끌어 당김) 이 가능하게 되어 있다. 또한, 기판 (P) 의 ＋X 측의 단부 근방을 유지하는 부재가 없기 때문에, 기판 (P) 의 교환 동작을 용이하게 실시하는 것이 가능하다. 또한, 도 42 및 도 43 에 나타내는 바와 같이, 중량 캔슬 장치 (42) 를 지지하는 X 가이드 (648) 는, 하가대부 (18c) 상에 고정되어 있지만, 이것에 한정되지 않고, 장치 본체 (18) 와 물리적으로 분리된 상태로 플로어 (F) 상에 설치해도 된다.
《제 11 실시형태》
다음으로 제 11 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 대하여, 도 44 ∼ 도 47 을 사용하여 설명한다. 제 11 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 기판 스테이지 장치 (1120), 및 그 계측계의 구성이 상이한 점을 제외하고, 상기 제 10 실시형태와 대체로 동일하기 때문에, 이하, 차이점에 대해서만 설명하고, 상기 제 10 실시형태와 동일한 구성 또는 기능을 갖는 요소에 대해서는, 상기 제 10 실시형태와 동일한 부호를 부여하고 적절히 그 설명을 생략한다.
본 제 11 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치 (1120) 에 있어서, 기판 (P) 은, 상기 제 10 실시형태 (도 41 등 참조) 와 동일하게, X 축 방향에 관한 일방측 (본 실시형태에서는 -X 측) 의 단부 근방만이 기판 홀더 (1122) 에 유지된다 (도 47 참조).
기판 홀더 (1122) 는, 도 45 에 나타내는 바와 같이, 폭 방향 (X 축 방향) 의 치수가, 상기 제 10 실시형태에 관련된 기판 홀더 (922) (도 39 참조) 에 비하여 약간 길게 설정되어 있다. 기판 홀더 (1122) 는, 도 44 에 나타내는 바와 같이, 에어 가이드 (1124) 에 하방으로부터 비접촉 지지되어 있다. 에어 가이드 (1124) 의 구성, 및 기능은, 상기 제 7 ∼ 제 10 의 각 실시형태에 관련된 에어 가이드 (734) (도 30 등 참조) 와 대체로 동일하지만, 기판 홀더 (1122) 에 대응하여, X 축 방향의 치수가 약간 길게 설정되어 있는 점이 상이하다.
다음으로 기판 계측계 (1180) 에 대하여 설명한다. 기판 계측계 (1180) 는, 도 44 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (1122) 의 위치 정보를 X 조동 스테이지 (628) 를 통하여 광학 정반 (18a) 을 기준으로 구한다는 점에서는, 상기 제 10 실시형태 (도 41 참조) 와 동일하지만, 상향 스케일 (882), 및 하향 헤드 (74x, 74y) (도 45 참조) 의 배치가 상이하다.
상향 스케일 (882) 은, 도 44 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (1122) 를 부상 지지하는 에어 가이드 (1124) 에 고정되어 있다. 에어 가이드 (1124) 의 상면 (가이드면) 의 높이 위치와 상향 스케일 (882) 의 격자면 (피계측면) 의 높이 위치는, 대략 동일하게 설정되어 있다. 에어 가이드 (1124) 는, 스테이지 본체 (632) 에 고정되어 있는 것으로부터, 상향 스케일 (882) 은, 기판 (P) 에 대하여 XY 평면 내의 위치가 소정 범위 내에 들어가도록 이동한다. 기판 홀더 (1122) 에는, 하방으로 개구한 오목부가 형성되어 있고, 그 오목부 내에 각 하향 헤드 (74x, 74y, 74z) (각각 도 45 참조) 가 각각 1 쌍, 상향 스케일 (882) 에 대향하도록 장착되어 있다. 기판 홀더 (1122) 의 위치 계측 동작에 관해서는, 상기 제 10 실시형태와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
또한, 상기 제 10 실시형태에서는, Y 고정자 (638) 에 헤드 베이스 (886) (각각 도 41 등 참조) 가 고정되어 있던 것에 반하여, 본 제 11 실시형태에서는, 도 46 에 나타내는 바와 같이, 에어 가이드 (1124) 에 헤드 베이스 (886) 가 고정되어 있다. 헤드 베이스 (886) 는, 에어 가이드 (1124) 의 길이 방향의 양단부 근방에 각각 1 쌍 배치되어 있다. 광학 정반 (18a) (도 44 참조) 에 고정된 하향 스케일 (888) 을 사용한 X 조동 스테이지 (628) 의 위치 계측 동작에 관해서는, 상기 제 10 실시형태와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
본 제 11 실시형태에서는, 기판 홀더 (1122) 의 위치 정보는, 에어 가이드 (1124) 를 통하여 광학 정반 (18a) 을 기준으로 구해진다. 에어 가이드 (1124) 는, 스테이지 본체 (632) 에 고정되어 있기 때문에, 외란의 영향을 잘 받지 않아, 노광 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 제 10 실시형태 등과 비교하여, 상향 스케일 (882), 및 하향 스케일 (888) 의 위치가 투영 광학계 (16) 의 중심 위치에 접근하기 때문에, 오차가 작아져, 노광 정밀도를 향상시킬 수 있다.
《제 12 실시형태》
다음으로 제 12 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 대하여, 도 48 ∼ 도 54 를 사용하여 설명한다. 제 12 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 기판 스테이지 장치 (1220), 및 그 계측계의 구성이 상이한 점을 제외하고, 상기 제 7 실시형태와 대체로 동일하기 때문에, 이하, 차이점에 대해서만 설명하고, 상기 제 7 실시형태와 동일한 구성 또는 기능을 갖는 요소에 대해서는, 상기 제 7 실시형태와 동일한 부호를 부여하고 적절히 그 설명을 생략한다.
도 31 등에 나타내는 바와 같이, 상기 제 7 실시형태에 있어서, 기판 (P) 은, Y 축 방향으로 장스트로크로 이동하는 1 쌍의 기판 홀더 (722) 에 의해 X 축 방향에 관한 양단부 근방이 유지된 것에 반하여, 본 제 12 실시형태에 있어서, 기판 (P) 은, 도 53 에 나타내는 바와 같이, X 축 방향으로 장스트로크로 이동하는 1 쌍의 기판 홀더 (1222) 에 의해, Y 축 방향에 관한 양단부 근방이 유지되는 점이 상이하다. 기판 스테이지 장치 (1220) 에서는, 스캔 노광 동작시에 있어서, 1 쌍의 기판 홀더 (1222) 만이 투영 광학계 (16) (도 48 참조) 에 대하여 X 축 방향으로 구동되는 것에 의해, 기판 (P) 에 대한 주사 노광 동작이 실시된다. 또한, 노광 영역간 이동시에는, 1 쌍의 기판 홀더 (1222) 와 기판 테이블 (626) 을 포함하는 계가 일체적으로 Y 축 방향으로 이동한다. 즉, 기판 스테이지 장치 (1220) 는, 상기 제 7 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치 (720) (도 31 등 참조) 를 투영 광학계 (16) 에 대하여 Z 축 방향으로 90°회전시킨 것과 같은 구조로 되어 있다. 이하, 기판 스테이지 장치 (1220) 의 구성에 대하여 설명한다.
도 50 에 나타내는 바와 같이, 하가대부 (18c) 상에는, Y 축 방향으로 신장하는 정반 (1224) 이 X 축 방향으로 소정 간격으로 3 개 고정되어 있다. 중앙의 정반 (1224) 상에는, 리니어 가이드 장치 (1226) 를 개재하여 중량 캔슬 장치 (42) 가 재치되어 있다. 또한, ＋X 측, 및 -X 측의 정반 (1224) 상에는, 리니어 가이드 장치 (1226) 를 개재하여 Z 액추에이터 (1228) 가 재치되어 있다. 중량 캔슬 장치 (42) 가 스테이지 본체 (632) 를 통하여 기판 테이블 (626) (각각 도 48 참조) 을 하방으로부터 지지하는 점은, 상기 제 6 실시형태 (도 23 등 참조) 등과 동일하다.
도 51 에 나타내는 바와 같이, Y 조동 스테이지 (1230) 는, Y 축 방향으로 연장되는 1 쌍의 베이스 프레임 (1232) 상에 재치되어 있고, 도시 생략의 Y 리니어 액추에이터에 의해 Y 축 방향으로 장스트로크로 구동된다. 상기 서술한 중량 캔슬 장치 (42), 및 2 개의 Z 액추에이터 (1228) (각각 도 50 참조) 는, 각각 Y 조동 스테이지 (1230) 에 대하여 연결 부재 (46) 에 의해 연결되어 있고 (도 48 참조), Y 조동 스테이지 (1230) 와 일체적으로 Y 축 방향으로 이동한다. 스테이지 본체 (632) 도, Y 조동 스테이지 (1230) 에 대하여 연결 부재 (46) 에 의해 연결되어 있고 (도 48 참조), Y 조동 스테이지 (1230) 와 일체적으로 Y 축 방향으로 이동한다. Y 조동 스테이지 (1230) 의 Y 축 방향의 양단부 근방에는, X 축 방향으로 연장되는 고정자 (1234) 가 장착되어 있다.
도 52 에 나타내는 바와 같이, 기판 테이블 (626) 의 ＋Y 측, 및 -Y 측에는, 각각 1 쌍의 기판 홀더 (1222) (도 53 참조) 에 대응하여 에어 가이드 (1236) 가 배치되어 있다. 에어 가이드 (1236) 는, 지지 부재 (1238) (도 48 참조) 를 통하여 스테이지 본체 (632) 에 고정되어 있다. 에어 가이드 (1236) 의 상면의 Z 위치는, 기판 테이블 (626) 의 상면의 Z 위치보다 낮은 위치에 설정되어 있다.
기판 테이블 (626) 의 ＋X 측, 및 -X 측에는, 기판 (P) 을 하방으로부터 지지하기 위한 복수 (본 실시형태에서는, 각각 4 개) 의 에어 가이드 (1240) 가 배치되어 있다. 에어 가이드 (1240) 의 상면의 Z 위치는, 기판 테이블 (626) 의 상면의 Z 위치와 대체로 동일하게 설정되어 있다. 에어 가이드 (1240) 는, 스캔 노광 동작시 등, 기판 (P) 이 기판 테이블 (626) 에 대하여 X 축 방향으로 상대 이동할 때, 기판 테이블 (626) 과 협동하여 기판 (P) 을 하방으로부터 지지한다 (도 54 참조).
4 개의 에어 가이드 (1240) 의 ＋Y 측, 및 -Y 측에는, 각각 1 쌍의 기판 홀더 (1222) 에 대응하여 에어 가이드 (1242) 가 배치되어 있다. 에어 가이드 (1242) 는, 상기 서술한 에어 가이드 (1236) 와 동일한 부재이고, 그 상면의 Z 위치는, 에어 가이드 (1236) 와 대체로 동일하게 설정되어 있다. 에어 가이드 (1242) 는, 에어 가이드 (1236) 와 협동하여 기판 홀더 (1222) 가 기판 테이블 (626) 에 대하여 X 축 방향으로 상대 이동할 때, 기판 홀더 (1222) 를 하방으로부터 지지한다 (도 54 참조). 에어 가이드 (1240, 1242) 는, 공통의 베이스 부재를 개재하여 상기 서술한 Z 액추에이터 (1228) (도 50 참조) 상에 재치되어 있다. Z 액추에이터 (1228) 와 중량 캔슬 장치 (42) (도 50 참조) 가 일체적으로 Y 축 방향으로 이동하는 것으로부터, 에어 가이드 (1240, 1242, 1236), 및 기판 테이블 (626) 은, 일체적으로 Y 축 방향으로 이동한다.
도 49 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 기판 홀더 (1222) 는, 기판 (P) 의 중앙부 (무게 중심 위치) 를 사이에 두고 배치되어 있고, 흡착 패드 (1244) 를 사용하여 기판 (P) 의 하면을 흡착 유지하고 있다. 또한, 각 기판 홀더 (1222) 에는, 상기 서술한 고정자 (1234) (도 51 참조) 와 협동하여 2DOF 모터를 구성하는 가동자 (1246) 가 장착되어 있다. 도시 생략의 주제어 장치는, 각 기판 홀더 (1222) 를, 대응하는 2DOF 모터를 통하여, 기판 테이블 (626) (도 52 참조) 에 대하여 X 축 방향으로 장스트로크로 구동함과 함께, 기판 테이블 (626), Y 조동 스테이지 (1230) (도 51 참조) 등과 Y 축 방향의 위치 관계가 소정 범위 내에 들어가도록 기판 홀더 (1222) 에 Y 축 방향의 추력을 부여한다.
상기 서술한 바와 같이, 기판 스테이지 장치 (1220) 에서는, 도 54 에 나타내는 바와 같이, 스캔 노광 동작시 등에는, 1 쌍의 기판 홀더 (1222) 가 에어 가이드 (1236, 1242) 상에서 2DOF 모터에 의해 X 축 방향으로 구동되는 것에 의해, 기판 (P) 에 대한 주사 노광 동작이 실시된다. 또한, 노광 영역간 이동시에는, 1 쌍의 기판 홀더 (1222) 와 기판 테이블 (626) 을 포함하는 계 (기판 테이블 (626), Y 조동 스테이지 (1230), 고정자 (1234), 에어 가이드 (1236, 1240, 1242) 등) 가 일체적으로 Y 축 방향으로 이동한다.
다음으로 본 제 12 실시형태에 관련된 기판 계측계 (1280) (도 53 참조) 에 대하여 설명한다. 기판 계측계 (1280) 는, 개념적으로는 제 1 실시형태에 관련된 기판 계측계 (70) (도 4 참조) 와 유사하다. 즉, 기판 (P) 을 유지하는 부재 (본 실시형태에서는 1 쌍의 기판 홀더 (1222) 각각) 에 헤드 베이스 (1282) 를 통하여 하향 헤드 (74x, 74y) (각각 도 49 참조) 가 1 쌍 장착되고, 그 하향 헤드 (74x, 74y) 는, 고정자 (1234) 의 상면에 장착된 대응하는 상향 스케일 (1284) 에 대향하고 있다. 도시 생략의 주제어 장치는, 2 개의 X 리니어 인코더 시스템, 및 2 개의 Y 리니어 인코더 시스템의 출력을 적절히 사용하여, 각 기판 홀더 (1222) 의 Y 조동 스테이지 (1230) 에 대한 X 축 방향, Y 축 방향, 및 θz 방향의 위치 정보 (제 1 정보) 를 독립적으로 구한다.
또한, 도 51 에 나타내는 바와 같이, 고정자 (1234) 의 길이 방향 중앙부에는, 헤드 베이스 (1286) 가 고정되어 있다. 헤드 베이스 (1286) 에는, 상향 헤드 (80x, 80y) 가 1 쌍 장착되고, 그 상향 헤드 (80x, 80y) 는, 광학 정반 (18a) (도 48 참조) 의 하면에 고정된 대응하는 하향 스케일 (1288) 과 X 리니어 인코더 시스템, Y 리니어 인코더 시스템을 구성하고 있다. 상향 스케일 (1284) 과 각 상향 헤드 (80x, 80y) 의 위치 관계 (제 3 정보) 는 이미 알려져 있다. 도시 생략의 주제어 장치는, 4 개의 X 리니어 인코더 시스템, 및 4 개의 Y 리니어 인코더 시스템의 출력을 적절히 사용하여, Y 조동 스테이지 (1230) 의 수평면 내의 위치 정보 (제 2 정보) 를 구한다.
《제 13 실시형태》
다음으로 제 13 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 대하여, 도 55 ∼ 도 58 을 사용하여 설명한다. 제 13 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 기판 스테이지 장치 (1320), 및 그 계측계의 구성이 상이한 점을 제외하고, 상기 제 12 실시형태와 대체로 동일하기 때문에, 이하, 차이점에 대해서만 설명하고, 상기 제 12 실시형태와 동일한 구성 또는 기능을 갖는 요소에 대해서는, 상기 제 12 실시형태와 동일한 부호를 부여하고 적절히 그 설명을 생략한다.
상기 제 12 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치 (1220) (도 53 등 참조) 와 동일하게, 기판 스테이지 장치 (1320) 에 있어서, 기판 (P) 은, 도 58 에 나타내는 바와 같이, Y 축 방향의 양단부 근방이 1 쌍의 기판 홀더 (1322) 에 유지된다. 1 쌍의 기판 홀더 (1322) 가 2DOF 모터에 의해 X 축 방향으로 장스트로크로 구동됨과 함께, Y 축 및 θz 방향으로 미소 구동되는 점은 상기 제 12 실시형태와 동일하다. 여기서, 상기 제 12 실시형태에 있어서, 기판 홀더 (1222) (도 53 등 참조) 는, X 축 방향의 위치에 따라, 서로 분리되어 배치된 에어 가이드 (1236), 및 1 쌍의 에어 가이드 (1242) (각각 도 53 등 참조) 의 어느 것에 의해 하방으로부터 지지된 것에 반하여, 본 제 13 실시형태에 있어서의 기판 홀더 (1322) 는, X 축 방향에 관한 이동 가능 영역의 전체 범위를 커버 가능한 길이로 설정된 단일의 에어 가이드 (1324) 에 의해 하방으로부터 지지되어 있다. 에어 가이드 (1324) 는, 도 55 에 나타내는 바와 같이, 스테이지 본체 (632) 에 접속되어 있고, 기판 테이블 (626) 과 일체적으로 Y 축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
다음으로 제 13 실시형태에 관련된 기판 계측계 (1380) 의 구성, 및 동작에 대하여 설명한다. 기판 계측계 (1380) 는, 개념적으로는, 상기 제 11 실시형태에 관련된 기판 계측계 (1180) (도 44 등 참조) 를 Z 축 방향으로 90°회전시킨 것과 같은 구조로 되어 있다. 즉, 본 제 13 실시형태에 있어서, 에어 가이드 (1324) 의 상면에는, 도 57 에 나타내는 바와 같이, 상향 스케일 (1382) 이 고정되어 있다. 상기 제 11 실시형태에서는, 상향 스케일 (882) (도 46 등 참조) 은, X 축 방향보다 Y 축 방향에 관한 위치 정보의 계측 범위가 넓어지도록 (Y 축 방향이 길이 방향이 되도록) 배치된 것에 반하여, 본 실시형태의 상향 스케일 (1382) 은, Y 축 방향보다 X 축 방향에 관한 위치 정보의 계측 범위가 넓어지도록 (X 축 방향이 길이 방향이 되도록) 배치되어 있다.
기판 홀더 (1322) 는, 도 55 에 나타내는 바와 같이, 상기 제 11 실시형태에 관련된 기판 홀더 (1122) (도 44 등 참조) 와 동일하게, 하방으로 개구한 오목부가 형성되어 있고, 그 오목부 내에 하향 헤드 (74x, 74y, 74z) (각각 도 56 참조) 가 각각 1 쌍, 상향 스케일 (1382) 에 대향하도록 장착되어 있다 (도 58 참조).
도 57 에 나타내는 바와 같이, 에어 가이드 (1324) 의 길이 방향 양단부 근방에는, 각각 헤드 베이스 (1384) 가 고정되어 있고, 각 헤드 베이스 (1384) 에는, 상향 헤드 (80x, 80y, 80z) 가 각각 2 개, 광학 정반 (18a) (도 55 참조) 의 하면에 고정된 대응하는 하향 스케일 (1386) 에 대향하도록 장착되어 있다. 본 제 13 실시형태에 관련된 기판 계측계 (1380) 도, 상기 제 12 실시형태의 기판 계측계 (1280) (도 53 등 참조) 와 동일하게, 기판 (P) (1 쌍의 기판 홀더 (1322)) 의 위치 정보가, Y 조동 스테이지 (1230) 를 통하여 광학 정반 (18a) 을 기준으로 구해진다.
《제 14 실시형태》
다음으로 제 14 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 대하여, 도 59 를 사용하여 설명한다. 제 14 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 기판 스테이지 장치 (1420), 및 그 계측계의 구성이 상이한 점을 제외하고, 상기 제 13 실시형태와 대체로 동일하기 때문에, 이하, 차이점에 대해서만 설명하고, 상기 제 13 실시형태와 동일한 구성 또는 기능을 갖는 요소에 대해서는, 상기 제 13 실시형태와 동일한 부호를 부여하고 적절히 그 설명을 생략한다.
상기 제 13 실시형태 (도 58 참조) 에 있어서, 기판 (P) 은, Y 축 방향에 관한 양단부 근방이, 각각 기판 홀더 (1322) 에 유지된 것에 반하여, 도 59 에 나타내는 바와 같이, 본 제 14 실시형태에 있어서, 기판 (P) 은, Y 축 방향에 관한 일방측 (본 실시형태에서는 ＋Y 측) 의 단부 근방만이 기판 홀더 (1422) 에 흡착 유지되는 점이 상이하다. 기판 홀더 (1422) 에 관해서는, 고정자 (1424) 에 대하여 3DOF 모터에 의해 구동되는 점을 제외하고, 상기 제 12 실시형태와 동일하기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다. 고정자 (1424) 와 에어 가이드 (1324) 를 연결하는 연결 부재 (1426) 는, Y 축 방향으로도 강성을 가지고 있어, 고정자 (1424) 는, 기판 테이블 (626) 의 압압, 또는 견인 (끌어 당김) 이 가능하게 되어 있다. 본 제 14 실시형태에 관련된 기판 계측계 (1480) 의 구성, 및 동작에 관해서는, 상기 제 13 실시형태와 동일하기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.
《제 15 실시형태》
다음으로 제 15 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 대하여, 도 60 ∼ 도 63 을 사용하여 설명한다. 제 15 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 기판 스테이지 장치 (1520) 의 구성이 상이한 점을 제외하고, 상기 제 1 또는 제 6 실시형태와 대체로 동일하기 때문에, 이하, 차이점에 대해서만 설명하고, 상기 제 1 또는 제 6 실시형태와 동일한 구성 또는 기능을 갖는 요소에 대해서는, 상기 제 1 또는 제 6 실시형태와 동일한 부호를 부여하고 적절히 그 설명을 생략한다.
도 60 에 나타내는 바와 같이, 기판 스테이지 장치 (1520) 는, 제 1 이동체 (여기서는 기판 홀더 (1522)) 와 제 2 이동체 (여기서는 Y 조동 스테이지 (24)) 를 구비하고 있다.
도 62 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (1522) 는, 상기 제 6 실시형태 (도 26 등 참조) 의 기판 홀더 (622) 와 동일하게, 평면에서 보아 사각형의 프레임상 (액자상) 으로 형성되고, 기판 (P) 은, 기판 홀더 (1522) 의 개구 내에 배치된다. 기판 홀더 (1522) 는, 4 개의 흡착 패드 (1524) 를 가지고 있고, 기판 (P) 의 4 변 각각의 중앙부 근방을 하방으로부터 흡착 유지한다.
기판 (P) 중, 중앙부를 포함하는 노광 영역은, 도 60 에 나타내는 바와 같이, 기판 테이블 (626) 에 의해 하방으로부터 비접촉 지지된다. 기판 테이블 (626) 은, 상기 제 6 실시형태 (도 26 등 참조) 와 동일하게, 기판 (P) 의 평면 교정을 비접촉 상태로 실시한다. 또한, 도 60 등에서는 도시 생략이지만, 기판 테이블 (626) 의 하면에는, 상기 제 6 실시형태와 동일하게, 스테이지 본체 (632) (도 23 참조) 가 고정되어 있다. 도시 생략의 스테이지 본체 (632) 는, 도 63 에 나타내는 바와 같이, 복수의 연결 부재 (1526) 를 통하여, Z 틸트 방향의 상대 이동이 허용된 상태로 X 조동 스테이지 (26) 에 연결되어 있는, 따라서, 기판 테이블 (626) 은, X 조동 스테이지 (26) 와 일체적으로 X 축, 및 Y 축 방향으로 장스트로크로 이동한다. X 조동 스테이지 (26), Y 조동 스테이지 (24) 등의 구성 및 동작은, 상기 제 1 실시형태 (도 4 등 참조) 와 대체로 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
또한, 도 63 에 나타내는 바와 같이, 스테이지 본체 (632) (도 63 에서는 도시 생략. 도 23 참조) 로부터는, ±Y 방향, 및 ±X 방향의 합계 4 방향으로 테이블 부재 (1528) 가 돌출되어 있다. 도 60 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (1522) 는, 4 개의 테이블 부재 (1528) 상에 도시 생략의 에어 베어링을 통하여 비접촉 상태로 재치되어 있다. 또한, 기판 홀더 (1522) 는, 기판 홀더 (1522) 에 장착된 복수의 가동자 (1530) (도 62 참조) 와 스테이지 본체 (632) 에 장착된 복수의 고정자 (1532) (도 63 참조) 에 의해 구성되는 복수의 리니어 모터에 의해 기판 테이블 (626) 에 대하여 X 축, Y 축, 및 θz 방향으로 미소 스트로크로 구동된다.
상기 제 6 실시형태의 기판 홀더 (622) 는, 기판 테이블 (626) 로부터 분리되어 Y 축 방향으로 장스트로크로 상대 이동 가능한 (도 27 참조) 것에 반하여, 본 제 15 실시형태에 있어서, 도시 생략의 주제어 장치는, 도 61 에 나타내는 바와 같이, X 축, 및 Y 축 방향에 관해서, 기판 홀더 (1522) 와 기판 테이블 (626) 의 위치가 소정 범위 내에 들어가도록, 상기 복수의 리니어 모터를 사용하여 기판 홀더 (1522) 에 추력을 부여한다. 따라서, 기판 (P) 은, 노광 영역의 전체가 항상 기판 테이블 (626) 에 의해 하방으로부터 지지된다.
다음으로 제 15 실시형태에 관련된 기판 계측계 (1580) 에 대하여 설명한다. 기판 계측계 (1580) 는, 개념적으로는, 상기 제 1 실시형태에 관련된 기판 계측계 (70) 와 대체로 동일하고, 기판 홀더 (1522) 의 수평면 내의 위치 정보를, Y 조동 스테이지 (24) 를 통하여 광학 정반 (18a) (도 1 등 참조) 을 기준으로 구한다.
즉, 기판 홀더 (1522) 에는, 도 62 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 헤드 베이스 (88) 가 고정되어 있고, 각 헤드 베이스 (88) 에는, 하향 X 헤드 (74x) 와 하향 Y 헤드 (74y) 가 각 2 개 장착되어 있다 (도 62 참조). 또한, 도 63 에 나타내는 바와 같이, Y 조동 스테이지 (24) 에는, 아암 부재 (86) 를 통하여 1 쌍의 스케일 베이스 (84) 가 장착되어 있고, 각 스케일 베이스 (84) 의 상면에는, X 축 방향으로 연장되는 (X 축 방향의 계측 가능 범위가 Y 축 방향의 계측 가능 범위보다 긴) 상향 스케일 (72) 이 고정되어 있다. 기판 홀더 (1522) 의 Y 조동 스테이지 (24) 에 대한 위치 정보는, 상기 각 헤드 (74x, 74y) 와, 이것에 대응하는 스케일 (72) 에 의해 구성되는 인코더 시스템에 의해 구해진다.
또한, Y 조동 스테이지 (24) 에 장착된 1 쌍의 스케일 베이스 (84) 각각에는, 헤드 베이스 (96) 가 고정되어 있고, 각 헤드 베이스 (96) 에는, 상향 X 헤드 (80x) 와 상향 Y 헤드 (80y) 가 각 2 개 장착되어 있다 (도 63 참조). 광학 정반 (18a) (도 1 등 참조) 의 하면에는, 각 헤드 베이스 (96) 에 대응하여, Y 축 방향으로 연장되는 (Y 축 방향의 계측 가능 범위가 X 축 방향의 계측 가능 범위보다 긴) 하향 스케일 (78) (도 60 참조) 이 고정되어 있다. 광학 정반 (18a) 에 대한 Y 조동 스테이지 (24) 의 위치 정보는, 상기 각 헤드 (80x, 80y) 와, 이것에 대응하는 스케일 (78) 에 의해 구성되는 인코더 시스템에 의해 구해진다.
《제 16 실시형태》
다음으로 제 16 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 대하여, 도 64 를 사용하여 설명한다. 제 16 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 기판 스테이지 장치 (1620), 및 그 계측계의 구성이 상이한 점을 제외하고, 상기 제 6 또는 제 15 실시형태와 대체로 동일하기 때문에, 이하, 차이점에 대해서만 설명하고, 상기 제 6 또는 제 15 실시형태와 동일한 구성 또는 기능을 갖는 요소에 대해서는, 상기 제 6 또는 제 15 실시형태와 동일한 부호를 부여하고 적절히 그 설명을 생략한다.
제 16 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치 (1620) 가 갖는 기판 홀더 (1522), 기판 테이블 (626) 등의 구성 (구동계를 포함한다) 은, 상기 제 15 실시형태 (도 60 등 참조) 와 대체로 동일하다. 상기 제 15 실시형태의 기판 계측계 (1580) (도 60 등 참조) 는, 기판 홀더 (1522) 의 위치 정보를 Y 조동 스테이지 (24) 를 통하여 광학 정반 (18a) 을 기준으로 구한 (즉 제 1 실시형태에 관련된 기판 계측계 (70) 와 동일한 구성이었던) 것에 반하여, 본 제 16 실시형태에 관련된 기판 계측계 (1680) 는, 기판 홀더 (1522) 의 위치 정보를, 상기 제 6 실시형태와 동일하게, 계측 테이블 (624) 을 통하여 광학 정반 (18a) 을 기준으로 구하는 점이 상이하다.
즉, 제 16 실시형태에 관련된 기판 홀더 (1522) 에는, 상기 제 6 실시형태 (도 24 참조) 와 동일하게, 1 쌍의 헤드 베이스 (688) 가 고정됨과 함께, 각 헤드 베이스 (688) 에는, 상향 X 헤드 (80x) 와 상향 Y 헤드 (80y) 가 각 2 개 장착되어 있다. 또한, 광학 정반 (18a) 의 하면에는, 기판 홀더 (1522) 에 대한 Y 축 방향의 위치가 소정 범위에 들어가도록 이동 가능한 계측 테이블 (624) 이, 1 쌍의 헤드 베이스 (688) 에 대응하여 장착되어 있다. 기판 홀더 (1522) 의 위치 정보는, 상기 각 헤드 (80x, 80y) 와, 대응하는 계측 테이블 (624) 의 하면에 고정된, X 축 방향으로 연장되는 하향 스케일 (686) 에 의해 구성되는 리니어 인코더 시스템에 의해 구해진다. 또한, 계측 테이블 (624) 의 위치 정보는, 계측 테이블 (624) 에 장착된 상향 X 헤드 (80x), 상향 Y 헤드 (80y) 와, 광학 정반 (18a) 의 하면에 고정된, Y 축 방향으로 연장되는 하향 스케일 (684) 에 의해 구성되는 리니어 인코더 시스템에 의해 구해진다.
《제 17 실시형태》
다음으로 제 17 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 대하여, 도 65 를 사용하여 설명한다. 제 17 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 기판 스테이지 장치 (1720), 및 그 계측계의 구성이 상이한 점을 제외하고, 상기 제 15 또는 제 16 실시형태와 대체로 동일하기 때문에, 이하, 차이점에 대해서만 설명하고, 상기 제 15 또는 제 16 실시형태와 동일한 구성 또는 기능을 갖는 요소에 대해서는, 상기 제 15 또는 제 16 실시형태와 동일한 부호를 부여하고 적절히 그 설명을 생략한다.
제 17 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치 (1720) 가 갖는 기판 홀더 (1522), 기판 테이블 (626) 등의 구성 (구동계를 포함한다) 은, 상기 제 15 실시형태 (도 60 등 참조) 와 대체로 동일하다. 상기 제 15 실시형태의 기판 계측계 (1580) (도 60 등 참조) 는, 기판 홀더 (1522) 의 위치 정보를 Y 조동 스테이지 (24) 를 통하여 광학 정반 (18a) 을 기준으로 구한 (즉 제 1 실시형태에 관련된 기판 계측계 (70) 와 동일한 구성이었던) 것에 반하여, 본 제 17 실시형태에 관련된 기판 계측계 (1780) 는, 기판 홀더 (1522) 의 위치 정보를, Y 조동 스테이지 (24), 및 계측 테이블 (1782) 을 통하여 광학 정반 (18a) 을 기준으로 구하는 점이 상이하다.
제 17 실시형태에 관련된 기판 스테이지 장치 (1720) 에 있어서, Y 조동 스테이지 (24) 에는, 상기 제 15 실시형태 (도 63 등 참조) 와 동일하게, 아암 부재 (86) 를 통하여 스케일 베이스 (1784) 가 고정되어 있다. 또한, 도 65 에서는 도시 생략이지만, 스케일 베이스 (1784) 는, 상기 제 15 실시형태와 동일하게, 기판 홀더 (1522) 의 ＋Y 측, 및 -Y 측에 각각 1 개 배치되어 있다. 계측 테이블 (1782) 도 도시 생략이지만 동일하게, 스케일 베이스 (1784) 에 대응하여, 투영 광학계 (16) 의 ＋Y 측, 및 -Y 측에 각각 1 개 배치되어 있다.
스케일 베이스 (1784) 의 상면에는, 기판 홀더 (1522) 의 위치 계측용으로 사용되는 상향 스케일 (1786) 과, 계측 테이블 (1782) 의 위치 계측용으로 사용되는 상향 스케일 (1788) 이 Y 축 방향으로 소정 간격으로 장착되어 있다. 상향 스케일 (1786, 1788) 은, Y 축 방향보다 X 축 방향에 관한 위치 정보의 계측 범위가 넓어지도록 (X 축 방향이 길이 방향이 되도록), 그 상면에 2 차원 회절 격자를 가지고 있다. 상향 스케일 (1786) 과, 상향 스케일 (1788) 의 위치 관계는, 이미 알려진 것으로 한다. 또한, 상향 스케일 (1786, 1788) 에 형성되는 2 차원 회절 격자의 피치는 동일해도 되고, 상이해도 된다. 또한, 스케일 베이스 (1784) 는, 2 개의 상향 스케일 (1786, 1788) 대신에, 기판 홀더 (1522) 의 위치 계측용과 계측 테이블 (1782) 의 위치 계측용을 겸용하는 광폭의 1 개의 상향 스케일을 가지고 있어도 된다.
기판 홀더 (1522) 에는, 상기 제 15 실시형태 (도 63 등 참조) 와 동일하게, 헤드 베이스 (88) 를 통하여 하향 헤드 (74x, 74y) 가 각각 2 개 장착되어 있다. 기판 홀더 (1522) 의 Y 조동 스테이지 (24) 에 대한 XY 평면 내의 위치 정보가, 하향 헤드 (74x, 74y) 와, 대응하는 상향 스케일 (1786) 에 의해 구성되는 인코더 시스템에 의해 구해지는 점은, 상기 제 15 실시형태 (즉 제 1 실시형태) 와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
계측 테이블 (1782) 은, 상기 제 16 실시형태 (도 64 참조) 의 계측 테이블 (624) 과 동일하게, Y 리니어 액추에이터 (682) 에 의해 Y 축 방향으로 소정의 스트로크로 구동된다. 계측 테이블 (1782) 에는, 상기 제 16 실시형태와 동일하게, 상향 헤드 (80x, 80y) 가 각각 2 개 장착되어 있다. 계측 테이블 (1782) 의 광학 정반 (18a) 에 대한 XY 평면 내의 위치 정보가, 상향 헤드 (80x, 80y) 와, 대응하는 하향 스케일 (984) 에 의해 구성되는 인코더 시스템에 의해 구해지는 점은, 상기 제 16 실시형태 (즉 제 6 실시형태) 와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
Y 조동 스테이지 (24) 의 XY 평면 내의 위치 정보는, 계측 테이블 (1782) 을 통하여 광학 정반 (18a) 을 기준으로 구해진다. Y 조동 스테이지 (24) 의 위치 정보를 구하기 위한 계측계는, 개념적으로는, 기판 홀더 (1522) 의 Y 조동 스테이지 (24) 에 대한 위치 정보를 구하기 위한 계측계 (인코더 시스템) 와 동일하다. 즉, 계측 테이블 (1782) 에는, 하향 X 헤드 (74x) 와, 하향 Y 헤드 (74y) 가 각각 2 개 장착되어 있고, 이들 하향 헤드 (74x, 74y) 와, 상향 스케일 (1788) 에 의해 구성되는 인코더 시스템에 의해, 계측 테이블 (1782) 에 대한 Y 조동 스테이지 (24) 의 XY 평면 내의 위치 정보가 구해진다. 도시 생략의 주제어 장치는, 상기 서술한 광학 정반 (18a) 에 대한 계측 테이블 (1782) 의 위치 정보, 계측 테이블 (1782) 에 대한 Y 조동 스테이지 (24) 의 위치 정보, 및 Y 조동 스테이지 (24) 에 대한 기판 홀더 (1522) 의 위치 정보에 기초하여, 기판 홀더 (1522) 의 위치 정보를 광학 정반 (18a) 을 기준으로 구한다.
《제 18 실시형태》
다음으로 제 18 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 대하여, 도 66 ∼ 도 68 을 사용하여 설명한다. 제 18 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 기판 스테이지 장치 (1820), 및 그 계측계의 구성이 상이한 점을 제외하고, 상기 제 1 실시형태와 대체로 동일하기 때문에, 이하, 차이점에 대해서만 설명하고, 상기 제 1 실시형태와 동일한 구성 또는 기능을 갖는 요소에 대해서는, 상기 제 1 실시형태와 동일한 부호를 부여하고 적절히 그 설명을 생략한다.
상기 제 1 실시형태 (도 2 등 참조) 에서는, 미동 스테이지 (22) 의 위치 정보를 구하기 위한 상향 스케일 (72), 및 상향 스케일 (72) 의 위치 정보를 구하기 위한 상향 헤드 (80x, 80y) 가, 각각 Y 조동 스테이지 (24) 에 고정되어 있던 것에 반하여, 본 제 18 실시형태에서는, 도 67 에 나타내는 바와 같이, 상향 스케일 (72), 및 상향 헤드 (80x, 80y) 가, 자중 지지 장치 (28) 가 구비하는 Y 스텝 가이드 (44) 에 고정되어 있는 점이 상이하다.
상향 스케일 (72) 은, 스케일 베이스 (84) 의 상면에 고정되어 있다. 스케일 베이스 (84) 는, 도 66 에 나타내는 바와 같이, 미동 스테이지 (22) 의 ＋Y 측, 및 -Y 측에 각각 1 개 배치되어 있다. 스케일 베이스 (84) 는, 도 67 에 나타내는 바와 같이, X 축 방향으로부터 보아 L 자 형상으로 형성된 아암 부재 (1886) 를 통하여 Y 스텝 가이드 (44) 에 고정되어 있다. 따라서, 스케일 베이스 (84) (및 상향 스케일 (72)) 는, Y 스텝 가이드 (44), 및 Y 조동 스테이지 (24) 와 일체적으로 Y 축 방향으로 소정의 장스트로크로 이동 가능하게 되어 있다. 상기 서술한 바와 같이, Y 스텝 가이드 (44) 는, Y 조동 스테이지 (24) 가 갖는 1 쌍의 X 빔 (36) 사이에 배치되어 있는 (X 빔 (36) 의 Z 위치와 Y 스텝 가이드 (44) 의 Z 위치가 일부 중복되어 있는) 것으로부터, X 빔 (36) 에는, 아암 부재 (1886) 를 통과시키기 위한 (아암 부재 (86) 와 X 빔 (36) 의 접촉을 방지하기 위한) 관통공 (45) 이 형성되어 있다.
하향 헤드 (74x, 74y), 및 상향 스케일 (72) 을 포함하는 미동 스테이지 계측계 (76) (도 6 참조) 의 구성, 및 동작은, 상기 제 1 실시형태와 동일하기 때문에 설명을 생략한다. 또한, 하향 스케일 (78), 및 상향 헤드 (80x, 80y) 를 포함하는 조동 스테이지 계측계 (82) (도 6 참조) 의 구성, 및 동작도, 상기 제 1 실시형태와 동일하기 때문에 설명을 생략한다. 단, 본 실시형태에 있어서, 조동 스테이지 계측계 (82) 가 계측하는 것은, 실제로는, Y 스텝 가이드 (44) 의 위치 정보인 점이 상기 제 1 실시형태와 상이하다. 이와 같이, 본 실시형태의 기판 계측계 (1870) 는, 미동 스테이지 (22) (기판 (P)) 의 위치 정보를, Y 스텝 가이드 (44) 를 통하여 광학 정반 (18a) 을 기준으로 구한다.
본 제 18 실시형태에 의하면, 미동 스테이지 (22) 를 지지하는 (미동 스테이지 (22) 와 동일한 계에 포함되는) Y 스텝 가이드 (44) 에 상향 스케일 (72) 이 고정되어 있기 때문에, 상기 제 1 실시형태에 비하여, 조동 스테이지 (24, 26) 의 동작의 영향을 억제할 수 있어, 미동 스테이지 (22) 의 위치 계측 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.
《제 19 실시형태》
다음으로 제 19 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 대하여, 도 69, 도 70 을 사용하여 설명한다. 제 19 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 장치 본체 (1918), 및 기판 계측계 (1970) (도 70 참조) 의 구성이 상이한 점을 제외하고, 상기 제 18 실시형태와 대체로 동일하기 때문에, 이하, 차이점에 대해서만 설명하고, 상기 제 18 실시형태와 동일한 구성 또는 기능을 갖는 요소에 대해서는, 상기 제 18 실시형태와 동일한 부호를 부여하고 적절히 그 설명을 생략한다.
상기 제 18 실시형태 (도 66 참조) 에 있어서, 장치 본체 (18) 는, 광학 정반 (18a), 중가대부 (18b), 및 하가대부 (18c) 가 일체적으로 조립된 상태로 방진 장치 (19) 를 통하여 플로어 (F) 상에 설치된 것에 반하여, 본 제 19 실시형태에 있어서, 장치 본체 (1918) 는, 도 69 에 나타내는 바와 같이, 투영 광학계 (16) 를 지지하는 부분 (이하, 「제 1 부분」 이라고 칭한다) 과, Y 스텝 가이드 (44) 를 지지하는 부분 (이하, 「제 2 부분」 이라고 칭한다) 이, 서로 물리적으로 분리된 상태로 플로어 (F) 상에 설치되어 있는 점이 상이하다.
장치 본체 (1918) 중, 투영 광학계 (16) 를 지지하는 제 1 부분은, 광학 정반 (18a), 1 쌍의 중가대부 (18b), 및 1 쌍의 제 1 하가대부 (18d) 를 구비하고, 정면에서 보아 (X 축 방향으로부터 보아) 문형 (역 U 자형) 으로 형성되어 있다. 제 1 부분은, 복수의 방진 장치 (19) 를 통하여 플로어 (F) 상에 설치되어 있다. 이에 반하여 장치 본체 (1918) 중, Y 스텝 가이드 (44) 를 지지하는 제 2 부분은, 제 2 하가대부 (18e) 를 구비하고 있다. 제 2 하가대부 (18e) 는, 평판상의 부재로 이루어지고, 1 쌍의 제 1 하가대부 (18d) 사이에 삽입되어 있다. 제 2 하가대부 (18e) 는, 상기 제 1 부분을 지지하는 복수의 방진 장치 (19) 와는 별도의 복수의 방진 장치 (19) 를 통하여 플로어 (F) 상에 설치되어 있다. 1 쌍의 제 1 하가대부 (18d) 와 제 2 하가대부 (18e) 사이에는, 간극이 형성되어 있고, 제 1 부분과 제 2 부분은, 진동적으로 분리 (절연) 되어 있다. 제 2 하가대부 (18e) 상에 기계적인 리니어 가이드 장치 (52) 를 통하여 Y 스텝 가이드 (44) 가 재치되어 있는 점은, 상기 제 18 실시형태와 동일하다.
도 69 에서는, 도시가 일부 생략되어 있지만, 1 쌍의 베이스 프레임 (30) 의 구성은, 상기 제 18 (제 1) 실시형태와 동일하다. 1 쌍의 베이스 프레임 (30) 은, 제 2 하가대부 (18e) 를 포함하고, 장치 본체 (218) 와는 진동적으로 분리된 상태로 플로어 (F) 상에 설치되어 있다. 1 쌍의 베이스 프레임 (30) 상에 Y 조동 스테이지 (24), 및 X 조동 스테이지 (26) 가 재치되어 있는 점, 그리고 Y 스텝 가이드 (44) 상에 자중 지지 장치 (28) 를 통하여 미동 스테이지 (22) 가 재치되어 있는 점은, 상기 제 18 실시형태와 동일하다.
다음으로 제 19 실시형태에 관련된 기판 계측계 (1970) 의 구성, 및 동작에 대하여 설명한다. 또한, 계측계를 제외한 기판 스테이지 장치 (1920) 의 구성, 및 동작은, 상기 제 18 실시형태와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
도 70 에는, 제 19 실시형태에 관련된 기판 계측계 (1970) 의 개념도가 나타나 있다. 기판 계측계 (1970) 중, 미동 스테이지 (22) (실제로는 기판 홀더 (32)) 의 XY 평면 내의 위치 정보를 구하기 위한 미동 스테이지 계측계 (76) (도 6 참조) 의 구성은, 상기 제 18 (제 1) 실시형태와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다. 본 제 19 실시형태에 관련된 기판 계측계 (1970) 는, 기판 홀더 (32) 의 수평면에 대하여 교차하는 방향의 위치 정보를 구하기 위한 Z 틸트 위치 계측계 (1998) 의 구성이 상기 제 18 (제 1) 실시형태와 상이하다.
Z 틸트 위치 계측계 (1998) 는, 도 70 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (32) 의 Z 틸트 방향의 위치 정보를, 미동 스테이지 계측계 (76) 와 동일하게, Y 조동 스테이지 (24) 를 통하여 광학 정반 (18a) (도 69 참조) 을 기준으로 구한다.
도 69 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (32) 의 ＋Y 측 및 -Y 측의 측면에 고정된 헤드 베이스 (1988) 의 각각에는, 2 개의 하향 X 헤드 (74x), 및 2 개의 하향 Y 헤드 (74y) 와 함께, 2 개의 하향 Z 헤드 (74z) 가 X 축 방향으로 이간하여 장착되어 있다 (도 70 참조). 하향 Z 헤드 (74z) 로는, 상향 스케일 (72) 에 대하여 계측 빔을 조사하는 공지된 레이저 변위계가 이용되고 있다. 도시 생략의 주제어 장치는, 합계로 4 개의 하향 Z 헤드 (74z) (도 9 참조) 의 출력에 기초하여, 미동 스테이지 (22) 의 Y 조동 스테이지 (24) 에 대한 Z 틸트 방향의 변위량 정보를 구한다.
또한, Y 스텝 가이드 (44) 의 ＋Y 측 및 -Y 측의 측면에 고정된 1 쌍의 스케일 베이스 (84) 의 각각에는, 상기 제 1 실시형태의 헤드 베이스 (96) 와 동일하게 (도 4 참조), 헤드 베이스 (1996) 가 2 개 고정되어 있다. 또한, 도 70 에 나타내는 바와 같이, 헤드 베이스 (1996) 에는, 2 개의 상향 X 헤드 (84x), 및 2 개의 상향 Y 헤드 (80y) 와 함께, 1 개의 상향 Z 헤드 (80z) 가 장착되어 있다. 상향 Z 헤드 (80z) 도 하향 Z 헤드 (74z) 와 동일한 레이저 변위계가 이용되고 있지만, 각 Z 헤드 (74z, 80z) 의 종류는, 상이해도 된다. 도시 생략의 주제어 장치는, 합계로 4 개의 상향 Z 헤드 (80z) (도 70 참조) 의 출력에 기초하여, Y 조동 스테이지 (24) 의 광학 정반 (18a) (도 69 참조) 에 대한 Z 틸트 방향의 변위량 정보를 구한다.
이상 설명한 제 19 실시형태에서는, 기판 (P) 의 Z 틸트 방향의 위치 정보를, 광학 정반 (18a) (즉 투영 광학계 (16)) 을 기준으로 구하는 것이 가능하기 때문에, 기판 (P) 의 XY 평면 내의 위치 정보와 함께, 기판 (P) 의 Z 틸트 방향의 위치 정보를 고정밀도로 취득할 수 있다. 즉, 일례로서 국제 공개 제2015/147319호에 개시되는 바와 같이, 중량 캔슬 장치 (42) 를 기준으로 기판 (P) 의 Z 틸트 방향의 위치 정보를 구하는 경우에는, 중량 캔슬 장치 (42) 가 Y 스텝 가이드 (44) 상에 재치되어 있는 것으로부터, Y 스텝 가이드 (44) 의 이동시에 있어서의 진동 등에서 기인하여, 기판 (P) 의 위치 계측에 오차가 발생할 가능성이 있다. 이에 반하여, 본 실시형태에서는, 만일 Y 스텝 가이드 (44) 의 이동시에 진동 등이 발생했다고 해도, Y 스텝 가이드 (44) 의 위치 정보가 광학 정반 (18a) 을 기준으로 항상 계측되고 있기 때문에, Y 스텝 가이드 (44) 를 통하여 기판 (P) 의 위치 정보를 계측해도, 그 Y 스텝 가이드 (44) 의 위치 어긋남이, 기판 (P) 의 계측 결과에 반영되지 않는다. 따라서, 기판 (P) 의 위치 정보를 고정밀도로 계측할 수 있다.
또한, 장치 본체 (1980) 중, Y 스텝 가이드 (44) 를 지지하는 제 2 부분 (제 2 하가대부 (18e)) 이, 투영 광학계 (16) 를 지지하는 제 1 부분과 진동적으로 분리되어 있기 때문에, Y 스텝 가이드 (44) 가 기판 (P) 의 Y 축 방향으로의 이동에 수반하여 Y 축 방향으로 이동할 때, 그 이동에서 기인하는 진동, 변형 등의 투영 광학계 (16) 에 대한 영향을 억제할 수 있고, 이에 의해 노광 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제 1 실시형태에서는, 1 쌍의 헤드 베이스 (88) 가, 각각 미동 스테이지 (22) (기판 홀더 (32)) 의 위치를 계측하기 위한 4 개의 헤드 (각 1 쌍의 하향 X 헤드 (74x) 및 하향 Y 헤드 (74y)) 를 갖고, 합계로 8 개의 기판 홀더 위치 계측용의 헤드가 형성된 경우에 대하여 설명했지만, 기판 홀더 위치 계측용의 헤드의 수는, 8 개 보다 적어도 된다. 이하에서는, 이와 같은 실시형태에 대하여 설명한다.
《제 20 실시형태》
다음으로, 제 20 실시형태에 대하여 도 71 ∼ 도 74(C) 에 기초하여 설명한다. 본 제 20 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 기판 계측계 (2070) 의 일부의 구성을 제외하고, 전술한 제 1 실시형태와 동일하기 때문에, 이하, 차이점에 대해서만 설명하고, 제 1 실시형태와 동일한 구성 및 기능을 갖는 요소에 대해서는, 제 1 실시형태와 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
도 71 에는, 본 제 20 실시형태에 관련된 기판 홀더 (32) 및 기판 계측계 (2070) 의 1 쌍의 헤드 베이스 (88) 가, 투영 광학계 (16) 와 함께 평면도로 나타나 있다. 도 71 에서는, 설명을 알기 쉽게 하기 위해서, Y 조동 스테이지 (24) 등의 도시가 생략되어 있다. 또한, 도 71 에서는, 헤드 베이스 (88) 가 점선으로 도시되어 있다.
본 제 20 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에서는, 도 71 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (32) 의 기판 재치 영역을 사이에 두는 ＋Y 측, 및 -Y 측의 영역에, 각각 스케일 베이스 (84) 가 배치되어 있다. 각 스케일 베이스 (84) 의 상면에는, 인코더 스케일 (2072) (이하, 간단히 스케일 (2072) 이라고 칭한다) 이 X 축 방향에 관해서 격자 영역이 서로 떨어져 배치되도록 X 축 방향으로 소정 간격으로, 예를 들어 5 개 배치되어 있다.
복수의 스케일 (2072) 은 각각, 반사형의 2 차원 격자가 형성되는 격자 영역 (격자부) 을 가지고 있다. 또한, 스케일 (2072) 의 전역에 걸쳐서 격자를 형성해도 되지만, 스케일 (2072) 의 단부에서 양호한 정밀도로 격자를 형성하는 것이 곤란하기 때문에, 본 실시형태에서는 스케일 (2072) 에 있어서 격자 영역의 주위가 여백부가 되도록 격자를 형성한다. 이 때문에, X 축 방향에 관해서 인접하는 1 쌍의 스케일 (2072) 의 간격보다 격자 영역의 간격이 넓어져 있고, 계측 빔이 격자 영역 외에 조사되고 있는 동안에는 위치 계측이 불능인 비계측 기간 (비계측 구간이라고도 부르지만, 이하에서는 비계측 기간이라고 총칭한다) 이 된다.
기판 홀더 (32) 의 ＋Y 측에 배치된 5 개의 스케일 (2072) 과, -Y 측에 배치된 5 개의 스케일 (2072) 에서는, 인접하는 스케일 (2072) (격자 영역) 사이의 간격은, 동일하지만, 그 배치 위치가, ＋Y 측의 5 개의 스케일 (2072) 에 대하여, -Y 측의 5 개의 스케일 (2072) 이 전체적으로, 소정 거리 (D) (인접하는 스케일 (2072) (격자 영역) 의 간격보다 약간 큰 거리) ＋X 측으로 어긋나 배치되어 있다. 이것은, 기판 홀더 (32) 의 위치 정보를 계측하는 후술하는 2 개의 X 헤드 (74x) 및 2 개의 Y 헤드 (74y) 의 합계 4 개의 헤드 중 2 개 이상이 어느 스케일에도 대향하지 않는 상태가 발생하지 않도록 (즉, 4 개의 헤드에서 계측 빔이 스케일로부터 벗어나는 비계측 기간이 겹치지 않도록) 하기 위함이다.
각 스케일 (2072) 은, 예를 들어 석영 유리에 의해 형성된 X 축 방향으로 연장되는 평면에서 보아 사각형의 판상 (띠상) 의 부재로 이루어진다. 각 스케일 (2072) 의 상면에는, X 축 방향 및 Y 축 방향을 주기 방향으로 하는 소정 피치 (예를 들어 1 ㎛) 의 반사형의 2 차원 회절 격자 (2 차원 그레이팅) (RG) 가 형성되어 있다. 이하에서는, 전술한 격자 영역을 간단히 2 차원 그레이팅 (RG) 이라고도 부른다. 또한, 도 71 에서는, 도시의 편의 상, 2 차원 그레이팅 (RG) 의 격자선 사이의 간격 (피치) 은, 실제보다 현격히 넓게 도시되어 있다. 이하에서 설명하는 그 밖의 도면에 있어서도 동일하다. 이하에서는, 기판 홀더 (32) 의 ＋Y 측의 영역에 배치된 5 개의 스케일 (2072) 을, 제 1 격자군이라고 칭하고, 기판 홀더 (32) 의 -Y 측의 영역에 배치된 5 개의 스케일 (2072) 을, 제 2 격자군이라고 칭하는 것으로 한다.
＋Y 측에 위치하는 일방의 헤드 베이스 (88) 의 하면 (-Z 측의 면) 에는, 스케일 (2072) 에 각각 대향하는 상태로, X 헤드 (74x) 와 Y 헤드 (74y) 가 X 축 방향으로 소정 간격 (인접하는 스케일 (2072) 의 간격보다 큰 거리) 떨어져 고정되어 있다. 동일하게, -Y 측에 위치하는 타방의 헤드 베이스 (88) 의 하면 (-Z 측의 면) 에는, 스케일 (2072) 에 각각 대향하는 상태로, Y 헤드 (74y) 와 X 헤드 (74x) 가 X 축 방향으로 소정 간격 떨어져 고정되어 있다. 즉, 제 1 격자군과 대향하는 X 헤드 (74x) 및 Y 헤드 (74y) 와, 제 2 격자군과 대향하는 X 헤드 (74x) 및 Y 헤드 (74y) 는 각각, 인접하는 스케일 (2072) 의 격자 영역의 간격보다 넓은 간격으로 계측 빔을 스케일 (2072) 에 조사한다. 이하에서는, 설명의 편의 상, 일방의 헤드 베이스 (88) 가 갖는 X 헤드 (74x), Y 헤드 (74y) 를, 각각 헤드 (74a), 헤드 (74b) 라고 부르고, 타방의 헤드 베이스 (88) 가 갖는 Y 헤드 (74y), X 헤드 (74x) 를, 각각 헤드 (74c), 헤드 (74d) 라고도 부르는 것으로 한다.
이 경우, 헤드 (74a) 와 헤드 (74c) 가, 동일한 X 위치 (Y 축 방향과 평행한 동일 직선 상) 에 배치되고, 헤드 (74b) 와 헤드 (74d) 가, 헤드 (74a) 와 헤드 (74c) 의 X 위치와 상이한, 동일한 X 위치 (Y 축 방향과 평행한 동일 직선 상) 에 배치되어 있다. 헤드 (74a, 74d) 와 각각 대향하는 2 차원 그레이팅 (RG) 에 의해, 1 쌍의 X 리니어 인코더가 구성되고, 헤드 (74b, 74c) 와 각각 대향하는 2 차원 그레이팅 (RG) 에 의해, 1 쌍의 Y 리니어 인코더가 구성되어 있다.
본 제 20 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에서는, 헤드 베이스 (88) 의 나머지 부분을 포함하고, 그 밖의 부분의 구성은, 주제어 장치 (100) 의 기판 계측계 (2070) 를 사용한 기판 홀더 (32) 의 구동 제어 (위치 제어) 를 제외하고, 전술한 제 1 실시형태에 관련된 액정 노광 장치 (10) 와 동일하게 되어 있다.
본 제 20 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에서는, 도 72(A) 에 나타내는, 스케일 베이스 (84) 의 ＋X 단부 근방에 1 쌍의 헤드 베이스 (88) 가 대향하는 제 1 위치와, 도 72(B) 에 나타내는, 스케일 베이스 (84) 의 -X 단부 근방에 1 쌍의 헤드 베이스 (88) 가 대향하는 제 2 위치 사이에서, 기판 홀더 (32) 가 X 축 방향으로 이동하는 범위 내에서, 1 쌍의 헤드 베이스 (88) 의 헤드 (74a ∼ 74d), 즉 1 쌍의 X 리니어 인코더 및 1 쌍의 Y 리니어 인코더에 의한 기판 홀더 (32) 의 위치 계측이 가능하다. 도 72(A) 는, 헤드 (74b) 만이 어느 스케일 (2072) 에도 대향하고 있지 않은 상태를 나타내고, 도 72(B) 는, 헤드 (74c) 만이 어느 스케일 (2072) 에도 대향하고 있지 않은 상태를 나타내고 있다.
도 72(A) 에 나타내는 제 1 위치와 도 72(B) 에 나타내는 제 2 위치 사이에서 기판 홀더 (32) 가 X 축 방향으로 이동하는 과정에서, 1 쌍의 헤드 베이스 (88) 와 스케일 (2072) 의 위치 관계는, 도 73(A) ∼ 도 73(D) 에 각각 나타내는 제 1 상태 ∼ 제 4 상태와, 4 개의 헤드 (74a ∼ 74d) 모두가, 어느 스케일 (2072) 의 2 차원 그레이팅 (RG) 에 대향하는 (즉, 4 개의 헤드 (74a ∼ 74d) 모두에서 계측 빔이 2 차원 그레이팅 (RG) 에 조사되는) 제 5 상태의 5 개의 상태 사이에서 천이한다. 이하에서는, 헤드가 스케일 (2072) 의 2 차원 그레이팅 (RG) 에 대향하거나, 혹은 계측 빔이 스케일 (2072) 의 2 차원 그레이팅 (RG) 에 조사된다고 하는 대신에, 간단히 헤드가 스케일에 대향한다고 표현한다.
여기서는, 설명의 편의상, 6 개의 스케일 (2072) 을 채택하여, 각 스케일에 각각 식별을 위한 기호 a ∼ f 를 부여하고, 스케일 (2072a ∼ 2072f) 이라고 표기한다 (도 73(A) 참조).
도 73(A) 의 제 1 상태는, 헤드 (74a) 가 스케일 (2072b) 에 대향하고, 또한 헤드 (74c, 74d) 가 스케일 (2072e) 에 대향하고, 헤드 (74b) 만이, 어느 스케일에도 대향하지 않는 상태를 나타내고, 도 73(B) 의 제 2 상태는, 도 73(A) 의 상태로부터 기판 홀더 (32) 가 -X 방향으로 소정 거리 이동하여 헤드 (74a, 74b) 가 스케일 (2072b) 에 대향하고, 또한 헤드 (74d) 가 스케일 (2072e) 에 대향하고, 헤드 (74c) 만이 어느 스케일에도 대향하지 않게 된 상태를 나타낸다. 도 73(A) 의 상태로부터 도 73(B) 의 상태로 천이하는 과정에서, 헤드 (74a, 74b) 가 스케일 (2072b) 에 대향하고, 또한 헤드 (74c, 74d) 가, 스케일 (2072e) 에 대향하는 제 5 상태를 경유한다.
도 73(C) 의 제 3 상태는, 도 73(B) 의 상태로부터 기판 홀더 (32) 가 -X 방향으로 소정 거리 이동하여 헤드 (74a) 만이 어느 스케일에도 대향하지 않게 된 상태를 나타낸다. 도 73(B) 의 상태로부터 도 73(C) 의 상태로 천이하는 과정에서, 헤드 (74a, 74b) 가 스케일 (2072b) 에 대향하고, 또한 헤드 (74c) 가 스케일 (2072d) 에 대향하고, 또한 헤드 (74d) 가 스케일 (2072e) 에 대향하는 제 5 상태를 경유한다.
도 73(D) 의 제 4 상태는, 도 73(C) 의 상태로부터 기판 홀더 (32) 가 -X 방향으로 소정 거리 이동하여 헤드 (74d) 만이 어느 스케일에도 대향하지 않게 된 상태를 나타낸다. 도 73(C) 의 상태로부터 도 73(D) 의 상태로 천이하는 과정에서, 헤드 (74a) 가 스케일 (2072a) 에 대향하고, 또한 헤드 (74b) 가 스케일 (2072b) 에 대향하고, 또한 헤드 (74c) 가 스케일 (2072d) 에 대향하고, 또한 헤드 (74d) 가 스케일 (2072e) 에 대향하는 제 5 상태를 경유한다.
도 73(D) 의 상태로부터, 기판 홀더 (32) 가 소정 거리 -X 방향으로 이동하면, 헤드 (74a) 가 스케일 (2072a) 에 대향하고, 또한 헤드 (74b) 가 스케일 (2072b) 에 대향하고, 또한 헤드 (74c, 74d) 가 스케일 (2072d) 에 대향하는 제 5 상태를 경유한 후, 헤드 (74a) 가 스케일 (2072a) 에 대향하고, 또한 헤드 (74c, 74d) 가 스케일 (2072d) 에 대향하고, 헤드 (74b) 만이, 어느 스케일에도 대향하지 않는 제 1 상태가 된다.
이상은, 기판 홀더 (32) 의 ±Y 측에 각각 5 개 배치된 스케일 (2072) 중 각 3 개의 스케일 (2072) 과, 1 쌍의 헤드 베이스 (88) 사이의 상태 (위치 관계) 의 천이에 대한 설명이지만, 10 의 스케일 (2072) 과 1 쌍의 헤드 베이스 (88) 사이에서도, 기판 홀더 (32) 의 ±Y 측에 각각 배치된 5 개의 스케일 중 인접하는 각 3 개의 스케일 (2072) 에 대하여 보면, 1 쌍의 헤드 베이스 (88) 와의 위치 관계는, 상기 서술한 것과 동일한 순서로 천이한다.
이와 같이, 본 제 20 실시형태에서는, 기판 홀더 (32) 가 X 축 방향으로 이동되어도, 2 개의 X 헤드 (74x), 즉 헤드 (74a, 74d) 와 2 개의 Y 헤드 (74y), 즉 헤드 (74b, 74c) 의 합계 4 개 중 적어도 3 개가, 항상 어느 스케일 (2072) (2 차원 그레이팅 (RG)) 에 대향한다. 또한, 기판 홀더 (32) 가 Y 축 방향으로 이동되어도, 4 개의 헤드 모두 Y 축 방향에 관해서 계측 빔이 스케일 (2072) (2 차원 그레이팅 (RG)) 로부터 벗어나지 않도록 스케일 (2072) 의 격자 영역의 폭이 설정되어 있기 때문에, 4 개의 헤드의 적어도 3 개가 항상 어느 스케일 (2072) 에 대향한다. 따라서, 주제어 장치 (100) 는, 항상, 헤드 (74a ∼ 74d) 중 3 개를 사용하여, 기판 홀더 (32) 의 X 축 방향, Y 축 방향 및 θz 방향의 위치 정보를 관리하는 것이 가능하다. 이하, 이 점에 대하여 추가로 설명한다.
X 헤드 (74x), Y 헤드 (74y) 의 계측치를, 각각 CX, CY 라고 하면, 계측치 CX, CY 는, 각각, 다음 식 (1a), (1b) 로 나타낼 수 있다.
CX = (pi - X)cosθz ＋ (qi - Y)sinθz ......(1a)
CY = -(pi - X)sinθz ＋ (qi - Y)cosθz ......(1b)
여기서, X, Y, θz 는, 각각 기판 홀더 (32) 의 X 축 방향, Y 축 방향 및 θz 방향의 위치를 나타낸다. 또한, pi, qi 는, 헤드 (74a ∼ 74d) 각각의 X 위치 (X 좌표값), Y 위치 (Y 좌표값) 이다. 본 실시형태에서는, 헤드 (74a, 74b, 74c, 74d) 각각의 X 좌표값 pi 및 Y 좌표값 qi (i = 1, 2, 3, 4) 는, 각 1 쌍의 X 헤드 (80x) 및 Y 헤드 (80y) 와 거기에 대향하는 스케일 (78) 로부터 출력되는 계측 결과, 및, 헤드 베이스 (1996) 와 스케일 (72) 의 상대 위치 관계에 의해 산출된다.
따라서, 기판 홀더 (32) 와 1 쌍의 헤드 베이스 (88) 가 도 72(A) 에 나타내는 바와 같은 위치 관계에 있고, 이 때 기판 홀더 (32) 의 XY 평면 내의 3 자유도 방향의 위치가 (X, Y, θz) 인 것으로 하면, 3 개의 헤드 (74a, 74c, 74d) 의 계측치는, 이론 상, 다음의 식 (2a) ∼ (2c) (아핀 변환의 관계라고도 부른다) 로 나타낼 수 있다.
C1 = (p1 - X)cosθz ＋ (q1 - Y)sinθz ......(2a)
C3 = -(p3 - X)sinθz ＋ (q3 - Y)cosθz ......(2b)
C4 = (p4 - X)cosθz ＋ (q4 - Y)sinθz ......(2c)
기판 홀더 (32) 가 좌표 원점 (X, Y, θz) = (0, 0, 0) 에 있는 기준 상태에서는, 연립 방정식 (2a) ∼ (2c) 로부터, C1 = p1, C3 = q3, C4 = p4 가 된다. 기준 상태는, 예를 들어 투영 광학계 (16) 에 의한 투영 영역의 중심에, 기판 홀더 (32) 중심 (기판 (P) 의 중심에 대략 일치) 이 일치하고, θz 회전이 제로의 상태이다. 따라서, 기준 상태에서는, 헤드 (74b) 에 의한 기판 홀더 (32) 의 Y 위치의 계측도 가능해져 있고, 헤드 (74b) 에 의한 계측치 C2 는, 식 (1b) 에 따라, C2 = q2 가 된다.
따라서, 기준 상태에 있어서, 3 개의 헤드 (74a, 74c, 74d) 의 계측치를, 각각 p1, q3, p4 로 초기 설정하면, 이후 기판 홀더 (32) 의 변위 (X, Y, θz) 에 대하여, 3 개의 헤드 (74a, 74c, 74d) 는, 식 (2a) ∼ (2c) 로 부여되는 이론치를 제시하게 된다.
또한, 기준 상태에 있어서, 헤드 (74a, 74c, 74d) 의 어느 1 개, 예를 들어 헤드 (74c) 대신에, 헤드 (74b) 의 계측치 C2 를, q2 로 초기 설정해도 된다.
이 경우에는, 이후 기판 홀더 (32) 의 변위 (X, Y, θz) 에 대하여, 3 개의 헤드 (74a, 74b, 74d) 는, 식 (2a), (2c), (2d) 로 부여되는 이론치를 제시하게 된다.
C1 = (p1 - X)cosθz ＋ (q1 - Y)sinθz ......(2a)
C4 = (p4 - X)cosθz ＋ (q4 - Y)sinθz ......(2c)
C2 = -(p2 - X)sinθz ＋ (q2 - Y)cosθz ......(2d)
연립 방정식 (2a) ∼ (2c) 및 연립 방정식 (2a), (2c), (2d) 에서는, 변수가 3 개 (X, Y, θz) 에 대하여 3 개의 식이 부여되어 있다. 따라서, 반대로, 연립 방정식 (2a) ∼ (2c) 에 있어서의 종속 변수 C1, C3, C4, 혹은 연립 방정식 (2a), (2c), (2d) 에 있어서의 종속 변수 C1, C4, C2 가 부여되면, 변수 X, Y, θz 를 구할 수 있다. 여기서, 근사 sinθz ≒ θz 를 적용하면, 혹은 보다 고차의 근사를 적용해도, 용이하게 방정식을 풀 수 있다. 따라서, 헤드 (74a, 74c, 74d) (또는 헤드 (74a, 74b, 74d)) 의 계측치 C1, C3, C4 (또는 C1, C2, C4) 로부터 기판 홀더 (32) 의 위치 (X, Y, θz) 를 산출할 수 있다.
다음으로, 본 제 20 실시형태에 관련된 액정 노광 장치로 실시되는, 기판 홀더 (32) 의 위치 정보를 계측하는, 기판 계측계 (2070) 의 헤드의 전환시에 있어서의 연결 처리, 즉 계측치의 초기 설정에 대하여, 주제어 장치 (100) 의 동작을 중심으로 하여 설명한다.
본 제 20 실시형태에서는, 전술한 바와 같이, 기판 홀더 (32) 의 유효 스트로크 범위에서는 항상 3 개의 인코더 (X 헤드 및 Y 헤드) 가 기판 홀더 (32) 의 위치 정보를 계측하고 있고, 인코더 (X 헤드 또는 Y 헤드) 의 전환 처리를 실시할 때에는, 예를 들어 도 74(B) 에 나타내는 바와 같이, 4 개의 헤드 (74a ∼ 74d) 의 각각이, 어느 스케일 (2072) 에 대향하고, 기판 홀더 (32) 의 위치를 계측 가능한 상태 (전술한 제 5 상태) 가 된다. 도 74(B) 는, 도 74(A) 에 나타내는 바와 같이, 헤드 (74a, 74b 및 74d) 로 기판 홀더 (32) 의 위치를 계측하고 있던 상태로부터, 기판 홀더 (32) 가 -X 방향으로 이동하여, 도 74(C) 에 나타내는 바와 같이, 헤드 (74b, 74c, 74d) 로 기판 홀더 (32) 의 위치를 계측하는 상태로 천이하는 도중에 출현하는 제 5 상태의 일례를 나타낸다. 즉, 도 74(B) 는, 기판 홀더 (32) 의 위치 정보의 계측에 사용되는 3 개의 헤드가, 헤드 (74a, 74b, 74d) 로부터 헤드 (74b, 74c, 74d) 로 전환되고 있는 도중의 상태를 나타낸다.
기판 홀더 (32) 의 XY 평면 내의 위치 제어 (위치 정보의 계측) 에 사용되는 헤드 (인코더) 의 전환 처리 (연결) 를 실시하고자 하는 순간에 있어서, 도 74(B) 에 나타내는 바와 같이, 헤드 (74a, 74b, 74c 및 74d) 가, 각각 스케일 (2072b, 2072b, 2072d, 2072e) 에 대향하고 있다. 도 74(A) 로부터 도 74(C) 를 일견하면, 도 74(B) 에 있어서 헤드 (74a) 로부터 헤드 (74c) 로 전환하고자 하고 있는 것처럼 보이지만, 헤드 (74a) 와 헤드 (74c) 에서는, 계측 방향이 상이한 것으로부터도 분명한 바와 같이, 연결을 실시하고자 하는 타이밍에 있어서 헤드 (74a) 의 계측치 (카운트치) 를 그대로 헤드 (74c) 의 계측치의 초기치로서 부여해도 아무런 의미도 없다.
그래서, 본 실시형태에서는, 주제어 장치 (100) 가, 3 개의 헤드 (74a, 74b 및 74d) 를 사용하는 기판 홀더 (32) 의 위치 정보의 계측 (및 위치 제어) 으로부터, 3 개의 헤드 (74b, 74c, 74d) 를 사용하는 기판 홀더 (32) 의 위치 정보의 계측 (및 위치 제어) 으로 전환하도록 되어 있다. 즉, 이 방식은 통상적인 인코더 연결의 개념과는 달리, 어느 헤드로부터 다른 헤드로 연결한다는 것이 아니라, 3 개의 헤드 (인코더) 의 조합으로부터 다른 3 개의 헤드 (인코더) 의 조합으로 연결하는 것이다.
주제어 장치 (100) 는, 먼저, 헤드 (74a, 74d 및 74b) 의 계측치 C1, C4, C2 에 기초하여, 연립 방정식 (2a), (2c), (2d) 를 풀어, 기판 홀더의 XY 평면 내의 위치 정보 (X, Y, θz) 를 산출한다.
다음으로, 주제어 장치 (100) 는, 다음 식 (3) 의 아핀 변환의 식에, 상기에서 산출한 X, θz 를 대입하여, 헤드 (74c) 의 계측치의 초기치 (헤드 (74c) 가 계측해야 하는 값) 를 구한다.
C3 = -(p3 - X)sinθz ＋ (q3 - Y)cosθz ......(3)
상기 식 (3) 에 있어서, p3, q3 은, 헤드 (74c) 의 계측점의 X 좌표값, Y 좌표값이다.
상기 초기치 C3 을 헤드 (74c) 의 초기치로서 부여함으로써, 기판 홀더 (32) 의 3 자유도 방향의 위치 (X, Y, θz) 를 유지한 채로, 모순 없이 연결이 완료되게 된다. 그 이후에는, 전환 후에 사용하는 헤드 (74b, 74c, 74d) 의 계측치 C2, C3, C4 를 사용하여, 다음의 연립 방정식 (2b) ∼ (2d) 를 풀어, 기판 홀더 (32) 의 위치 좌표 (X, Y, θz) 를 산출한다.
C3 = -(p3 - X)sinθz ＋ (q3 - Y)cosθz ......(2b)
C4 = (p4 - X)cosθz ＋ (q4 - Y)sinθz ......(2c)
C2 = -(p2 - X)sinθz ＋ (q2 - Y)cosθz ......(2d)
또한, 상기에서는, 3 개의 헤드로부터, 이 3 개의 헤드와 상이한 다른 헤드를 1 개 포함하는 상이한 3 개의 헤드로의 전환에 대하여 설명했지만, 이것은 전환 전의 3 개의 헤드의 계측치로부터 구해지는 기판 홀더 (32) 의 위치 (X, Y, θz) 를 사용하여, 전환 후에 사용되는 다른 헤드로 계측해야 하는 값을, 아핀 변환의 원리에 기초하여, 산출하고, 그 산출한 값을, 전환 후에 사용되는 다른 헤드의 초기치로서 설정하고 있기 때문에, 이와 같이 설명하였다. 그러나, 전환 후에 사용되는 다른 헤드로 계측해야 하는 값의 산출 등의 순서에는 접하지 않고, 전환 및 연결 처리의 직접적인 대상인 2 개의 헤드에만 주목하면, 전환 전에 사용하고 있는 3 개의 헤드 중 1 개의 헤드를 다른 1 개의 헤드로 전환하고 있다고도 말할 수 있다. 어쨌든, 헤드의 전환은, 전환 전에 기판 홀더의 위치 정보의 계측 및 위치 제어에 이용되고 있는 헤드와, 전환 후에 사용되는 헤드가, 모두, 어느 스케일 (2072) 에 동시에 대향하고 있는 상태에서 실시된다.
또한, 상기의 설명은, 헤드 (74a ∼ 74d) 의 전환의 일례이지만, 어느 3 개의 헤드로부터 다른 3 개의 헤드로의 전환, 혹은 어느 헤드로부터 다른 헤드로의 전환에 있어서도, 상기의 설명과 동일한 순서로 헤드의 전환이 실시된다.
그런데, 본 제 20 실시형태와 같이, 격자부를 복수의 스케일 (2 차원 그레이팅 (RG)) 로 구성하는 경우, 각각 계측 빔이 조사되는 스케일끼리가, 보다 엄밀하게는 각 스케일에 형성된 격자 (2 차원 그레이팅 (RG)) 가 서로 어긋나면, 인코더 시스템의 계측 오차가 발생한다.
또한, 본 제 20 실시형태에서는, 기판 홀더 (32) 의 X 위치에 따라, 기판 홀더 (32) 의 위치 정보 계측 및 위치 제어에 사용되는 적어도 3 개의 헤드의 계측 빔이 조사되는 적어도 2 개의 스케일 (2072) 의 조합이 상이하고, 말하자면, 이들 적어도 2 개의 스케일의 조합 마다 좌표계가 존재한다고 생각할 수 있고, 예를 들어 적어도 2 개의 스케일의 상대 위치 변동 등에 의해, 이들 좌표계 사이에 어긋남 (그리드 오차) 이 발생하면, 인코더 시스템의 계측 오차가 발생한다. 또한, 적어도 2 개의 스케일의 상대 위치 관계는 장기적으로 변화하기 때문에, 그리드 오차, 즉 계측 오차도 변동한다.
그런데, 본 제 20 실시형태에서는, 헤드의 전환에 있어서, 전환 후의 헤드의 초기치를 설정하는 시점에서는, 4 개의 헤드 (74a ∼ 74d) 모두가 동시에 적어도 2 개의 스케일 (2072) 의 어느 것에 대향하는 제 5 상태가 발생한다. 이 제 5 상태에서는, 4 개의 헤드 모두로 기판 홀더 (32) 의 위치 정보의 계측이 가능하지만, 기판 홀더의 위치 좌표 (X, Y, θz) 의 계측을 위해서는, 헤드는 3 개 밖에 필요하지 않기 때문에, 1 개는 용장 (冗長) 이 된다. 그래서, 주제어 장치 (100) 는, 이 용장 헤드의 계측치를 이용함으로써, 좌표계 사이의 어긋남 (그리드 오차) 에서 기인하는 인코더 시스템의 계측 오차의 보정 정보 (그리드 보정 정보 또는 격자 보정 정보) 의 취득, 및 그리드 오차에서 기인하는 인코더 시스템의 계측 오차가 보상되는 것과 같은 기판 홀더 (32) 의 구동 (위치 제어) 을 실시하는 것으로 하고 있다.
예를 들어 4 개의 헤드 (74a ∼ 74d) 의 각각이, 동시에 적어도 2 개의 스케일에 대향하고 있을 때에, 2 세트의 3 개 1 세트의 헤드에 의한 기판 홀더의 위치 좌표 (X, Y, θz) 의 계측을 실시하고, 그 계측에 의해 얻어진, 구체적으로는, 전술한 아핀 변환의 식을 이용한 연립 방정식을 푸는 것에 의해 얻어진 위치 (X, Y, θz) 의 차, 즉 오프셋 Δx, Δy, Δθz 를 구하고, 이 오프셋을, 그 때 4 개의 헤드 (74a ∼ 74d) 가 대향하고 있는 적어도 2 개의 스케일의 조합으로 이루어지는 좌표계의 오프셋으로 한다. 이 오프셋은, 그 적어도 2 개의 스케일에 대향하는 4 개의 헤드 중 3 개의 헤드에 의한 기판 홀더 (32) 의 위치 정보의 계측 및 기판 홀더 (32) 의 위치의 제어에서 사용된다. 또한, 전술한 헤드의 전환 및 연결 처리가 실시되기 전후에는, 전환 전에 기판 홀더 (32) 의 위치 정보의 계측 및 위치의 제어에 이용되고 있던 3 개의 헤드가 대향하는 적어도 2 개의 스케일의 조합과, 전환 후에 기판 홀더 (32) 의 위치 정보의 계측 및 위치의 제어에 이용되고 있던 3 개의 헤드가 대향하는 적어도 2 개의 스케일의 조합은, 당연히 상이하기 때문에, 헤드의 전환이 실시되기 전과 후에는, 상이한 오프셋이, 기판 홀더 (32) 의 위치 정보의 계측 및 위치의 제어에서 그리드 또는 격자 보정 정보로서 사용된다.
여기서, 일례로서, 기판 홀더 (32) 가 -X 방향으로 이동하고 있는 과정에서, 도 74(A) 의 상태의 직전에 나타나는, 다음과 같은 제 5 상태 (케이스 1 상태라고 부른다) 를 생각한다. 즉, 헤드 (74a, 74b) 가 스케일 (2072b) 에 대향하고, 헤드 (74c, 74d) 가 스케일 (2072e) 에 대향하는 상태이다. 이 상태에서는, 헤드 (74a ∼ 74d) 중, 어느 3 개 헤드의 조합으로 이루어지는 2 세트의 헤드를 사용해도, 오프셋을 구할 수는 있다. 그런데, 도 74(A) 의 상태에서는, 헤드 (74c) 가 계측 불능이 되고, 이 헤드 (74c) 의 계측을 복귀시키기 위해서, 도 74(B) 에 나타내는 제 5 상태에 있어서, 3 개의 헤드 (74a, 74b, 74d) 의 계측치로부터 산출되는 기판 홀더의 위치 좌표 (X, Y, θz) 가 사용된다. 또한, 기판 홀더 (32) 가 -X 방향으로 이동하고 있는 과정에서, 케이스 1 상태에 앞서, 계측 불능 상태가 되어 있던 헤드 (74b) 의 복귀가 실시된다. 이 헤드 (74b) 의 복귀에는, 3 개의 헤드 (74a, 74c, 74d) 의 계측치로부터 산출되는 기판 홀더의 위치 좌표 (X, Y, θz) 가 사용된다. 그래서, 케이스 1 상태에서는, 3 개의 헤드 (74a, 74b, 74d) 의 세트 및 3 개의 헤드 (74a, 74c, 74d) 의 세트를 제외한, 3 개의 헤드의 세트, 즉, 3 개의 헤드 (74a, 74b, 74c) 의 세트와, 3 개의 헤드 (74b, 74c, 74d) 를 사용하여 스케일 (2072b, 2072e) 의 조합으로 이루어지는 좌표계의 격자 보정 정보를 취득하는 것으로 한다.
구체적으로는, 주제어 장치 (100) 는, 케이스 1 상태에서, 헤드 (74a, 74b, 74c) 의 계측치를 사용하여 기판 홀더 (32) 의 위치 좌표 (편의상, (X1, Y1, θz1) 이라고 한다) 를 산출함과 함께, 헤드 (74b, 74c, 74d) 의 계측치를 사용하여 기판 홀더 (32) 의 위치 좌표 (편의상, (X2, Y2, θz2) 라고 한다) 를 산출한다. 그리고, 2 개의 위치의 차 ΔX = X2 - X1, ΔY = Y2 - Y1, Δθz = Δθz1 - Δθz2 를 구하고, 이 오프셋을 격자 보정 정보로서, 예를 들어 내부 메모리 (기억 장치) 에 기억한다.
또한, 예를 들어, 도 74(B) 에 나타내는 제 5 상태에서는, 기판 홀더 (32) 의 위치 제어에 사용되는 헤드가, 헤드 (74a) 로부터 헤드 (74c) 로 전환되고, 그 때에, 3 개의 헤드 (74a, 74b, 74d) 의 계측치를 사용하여 전술한 아핀 변환의 식에 의해 기판 홀더 (32) 의 위치 좌표의 산출이 실시된다. 이 때, 주제어 장치 (100) 는, 이 위치 좌표의 산출과 함께, 이 헤드의 전환을 위한 기판 홀더 (32) 의 위치 좌표의 산출에 사용되는 3 개의 헤드 (74a, 74b, 74d) 의 세트와, 다음의 헤드의 전환시에 전환 후의 헤드의 계측치의 설정을 위해서 사용되는 3 개의 헤드 (74b, 74c, 74d) 의 세트를 제외한, 예를 들어 3 개의 헤드 (74a, 74b, 74c) 의 세트와, 3 개의 헤드 (74a, 74b, 74d) 의 세트를 사용하여, 스케일 (2072b, 2072e) 의 조합과 동일하게, 상기의 헤드의 전환 후에 있어서 기판 홀더 (32) 의 위치 계측 및 위치 제어에 사용되는 헤드 (74b, 74c, 74d) 가 대향하는 3 개의 스케일 (2072b, 2072d 및 2072e) 의 조합으로 이루어지는 좌표계의 격자 보정 정보 (오프셋) 를 취득한다.
본 실시형태에서는, 주제어 장치 (100) 는, 도 72(A) 에 나타내는 제 1 위치로부터 도 72(B) 에 나타내는 제 2 위치로 기판 홀더 (32) 가 -X 방향 또는 ＋X 방향으로 이동하는 과정에서, 순차적으로 전환되는, 기판 홀더 (32) 의 위치 제어에 사용되는 3 개의 헤드가 대향하는 적어도 2 개의 스케일 (2072) 의 모든 조합에 대응하는 복수의 좌표계에 대하여, 상기 서술한 순서로, 오프셋 ΔX, ΔY, Δθz 를 구하고, 격자 보정 정보로서 기억 장치에 기억하고 있다.
또한, 예를 들어, 주제어 장치 (100) 는, 도 73(A) 에 나타내는 제 1 상태로부터 도 73(B) 에 나타내는 제 2 상태로 천이하는 과정에서, 헤드 (74a, 74b) 가 스케일 (2072b) 에 대향하고, 또한 헤드 (74c, 74d) 가, 스케일 (2072e) 에 대향하는 제 5 상태에서, 전술한 헤드의 전환 및 연결 처리를 실시한 후, 복귀한 헤드 (74b) 를 포함하는 3 개의 헤드 (74a, 74b, 74d) 의 계측치를 위치 제어에 이용하면서, 헤드 (74c) 의 계측이 불능이 될 때까지의 기판 홀더 (32) 의 이동 중에, 복수의 위치에서 각각, 전술한 순서로, 스케일 (2072b) 과 스케일 (2072e) 로 이루어지는 좌표계의 격자 보정 정보 (오프셋) 를 취득해도 된다. 즉, 기판 홀더 (32) 의 위치 계측 및 위치 제어에 사용하는 3 개의 헤드가 대향하는 적어도 2 개의 스케일 (2072) 의 조합 마다 1 개의 격자 보정 정보가 아니라, 복수의 격자 보정 정보를 취득해도 된다. 또한, 기판 홀더 (32) 의 위치 계측 및 위치 제어에 사용하는 3 개의 헤드와, 용장의 1 개의 헤드를 포함하는 4 개의 헤드가 동일한 조합의 적어도 2 개의 스케일 (2072) 과 대향하고 있는 동안, 상기 수법을 사용하여 실질적으로 연속해서 격자 보정 정보를 취득해도 된다. 이 경우, 조합이 동일한 적어도 2 개의 스케일 (2072) 에 있어서 4 개의 헤드가 대향하는 기간 (구간) 의 전역에 걸쳐서 격자 보정 정보를 취득하는 것이 가능해진다. 또한, 기판 홀더 (32) 의 위치 계측 및 위치 제어에 사용하는 3 개의 헤드가 대향하는 적어도 2 개의 스케일 (2072) 의 조합 마다 취득하는 격자 보정 정보는 동수가 아니어도 되고, 예를 들어 스케일의 조합에 의해 취득하는 격자 보정 정보의 수를 상이하게 해도 된다. 예를 들어, 노광 동작에 있어서 3 개의 헤드가 대향하는 적어도 2 개의 스케일 (2072) 의 조합과, 노광 동작 이외 (얼라인먼트 동작, 기판 교환 동작 등) 에 있어서 3 개의 헤드가 대향하는 적어도 2 개의 스케일 (2072) 의 조합에서, 격자 보정 정보의 수를 상이하게 해도 된다. 또한, 본 실시형태에서는, 일례로서, 기판 홀더 (32) 로의 기판의 로드 전, 혹은 로드 후 그리고 기판 처리 동작 (노광 동작이나 얼라인먼트 동작 등을 포함한다) 전에, 기판 홀더 (32) 의 위치 계측 및 위치 제어에 사용하는 3 개의 헤드가 대향하는 적어도 2 개의 스케일 (2072) 의 모든 조합에 대하여 격자 보정 정보를 취득하여 기억 장치에 기억해 두고, 정기적 또는 수시로, 격자 보정 정보의 갱신을 실시해 간다. 격자 보정 정보의 갱신은, 예를 들어 기판 처리 동작을 실시할 수 있는 상태이면, 기판 처리 동작 중도 포함하여 임의의 타이밍에서 실시해도 된다.
또한, 실제로는, 한 번 필요한 모든 격자 보정 정보 (오프셋 ΔX, ΔY, Δθz) 를 취득한 후에는, 헤드의 전환이 실시될 때마다 오프셋 ΔX, ΔY, Δθz 의 갱신을 실시해도 되지만, 반드시 이와 같이 할 필요는 없고, 소정 횟수의 헤드의 전환이 실시될 때 마다, 혹은 소정 장 수의 기판의 노광 종료마다 등, 미리 정한 인터벌로 오프셋 ΔX, ΔY, Δθz 의 갱신을 실시하는 것으로 해도 된다. 헤드의 전환이 실시되지 않는 기간 중에, 오프셋의 취득, 갱신을 실시해도 된다. 또한, 상기 서술한 오프셋 갱신은 노광 동작 전에 실시해도 되고, 필요하면, 노광 동작 중에 실시해도 된다.
또한, 상기의 각 오프셋을 사용하여, 기판 계측계 (2070) 의 계측 정보 (위치 좌표) 가 아니라, 예를 들어 기판 홀더 (32) 의 구동시의 위치 결정 또는 위치 제어의 목표치를 보정하는 것으로 해도 되고, 이 경우에는, 기판 홀더 (32) 의 위치 오차 (목표치의 보정이 실시되지 않은 경우에 발생하는 그리드 오차에서 기인하는 위치 오차) 를 보상하는 것이 가능해진다.
그런데, 스케일 (격자 영역) 과 헤드를 사용하는 인코더 시스템에서는, 스케일 또는 헤드, 혹은 계측 방향 이외의 방향 (비계측 방향) 에 관한 양자의 상대 운동 등에서 기인하여 계측 오차가 발생하는 것이 알려져 있다. 스케일에서 기인하는 계측 오차 (이하, 스케일 기인 오차라고 부른다) 로는, 스케일에 형성된 격자 영역의 변형, 변위, 평탄성, 혹은 형성 오차 등에서 기인하는 계측 오차가 있다. 또한, 헤드에서 기인하는 오차 (이하, 헤드 기인 오차라고 부른다) 로는, 헤드의 변위 (계측 방향의 변위 외에, 회전, 넘어짐 등도 포함한다) 또는 광학 특성에서 기인하는 계측 오차가 있다. 이 외에, 아베 기인 오차도 발생하는 것이 알려져 있다.
본 제 20 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에서는, 상기 서술한 바와 같은 인코더 시스템의 계측 오차를 보상하기 위해서, 보정 정보가 사용된다. 여기서, 인코더의 계측 오차를 구하면, 그 계측 오차를 그대로 보정 정보로서 사용할 수 있다.
먼저, 1 쌍의 헤드 베이스 (88) 의 하단측에 형성된 각 2 개의 헤드 (74a, 74b, 및 74c, 74d) 와 이들이 대향하는 스케일 (2072) 로 구성되는 인코더 시스템 (이하, 홀더 인코더 시스템이라고 부른다) 의 계측 오차에 대하여 설명한다.
〈스케일 기인 오차〉
〈스케일의 요철 (평탄성) 에서 기인하는 계측 오차의 보정 정보〉
홀더 인코더 시스템의 각 헤드의 광축이 Z 축에 대략 일치하고 있고, 또한 기판 홀더 (32) 의 피칭량, 롤링량 및 요잉량이, 모두 제로인 경우에는, 기판 홀더 (32) 의 자세에서 기인하는 각 인코더의 계측 오차는 발생하지 않을 것이다. 그러나, 실제로는, 이와 같은 경우에도 각 인코더의 계측 오차는 제로는 되지 않는다. 이것은, 스케일 (2072) 의 격자면 (예를 들어 표면) 이 이상적인 평면이 아니라, 다소의 요철이 존재하기 때문이다. 스케일의 격자면에 요철이 있으면, 기판 홀더 (32) 가 XY 평면과 평행하게 움직인 경우에도, 헤드에 대하여 스케일 격자면은 Z 축 방향으로 변위하거나 (상하 이동하거나), 경사지게 된다. 이것은, 결과적으로 헤드와 스케일에 비계측 방향에 관한 상대 운동이 발생하는 것과 다름 없고, 이와 같은 상대 운동은, 계측 오차의 요인이 되는 것은, 전술한 바와 같다.
그래서, 본 제 20 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에서는, 예를 들어, 메인터넌스시 등에, 주제어 장치 (100) 는, 기판 홀더 (32) 를, 그 피칭량, 롤링량 및 요잉량을 모두 제로로 유지한 상태에서, 측장의 기준이 되는 계측 장치, 예를 들어 간섭계 시스템으로 기판 홀더 (32) 의 X 위치를 계측하면서, 기판 홀더 (32) 가 고정된 스테이지 본체 (34) (이하, 적절히, 「기판 홀더 (32)」 라고 약기한다) 를, ＋X 방향 또는 -X 방향으로 이동시킨다. 이러한 계측을 실현하기 위해서, 본 실시형태에서는, 메인터넌스시 등에는, 기판 홀더 (32) 에, 평탄도가 높은 소정 면적의 반사면을 갖는 반사 부재가 필요한 수 장착된다. 이것에 한정되지 않고, 간섭계 시스템의 사용을 상정하여, 기판 홀더 (32) 의 각 단면의 소정 위치에 평탄도가 높은 소정 면적의 반사면을 미리 형성해도 된다.
상기의 기판 홀더 (32) 의 X 축 방향의 이동 중에, 주제어 장치 (100) 는, 높은 계측 분해능을 갖는 센서를 사용하여 스케일 (2072) 표면의 Z 위치 계측을 실시하여, 센서의 계측치와 간섭계 시스템의 계측치를 소정의 샘플링 간격으로 입력하여, 기억 장치에 보존한다. 여기서, 기판 홀더 (32) 의 이동은, 간섭계 시스템의 공기 흔들림에서 기인하는 계측 오차를 무시할 수 있을 정도의 낮은 속도로 실시하는 것이 바람직하다. 그리고, 주제어 장치 (100) 는, 그 입력한 각 계측치에 기초하여 센서의 계측치와 간섭계의 계측치의 관계를 구한다. 이 관계로서, 예를 들어 스케일 격자면 (2 차원 그레이팅 (RG) 의 격자면) 의 요철을 나타내는 함수 Z = fi (x) 를 구할 수 있다. 여기서, x 는, 간섭계로 계측되는 기판 홀더 (32) 의 X 위치이다. 또한, 스케일 격자면의 요철을 x, y 의 함수로서 구할 필요가 있는 경우에는, 예를 들어, Y 헤드 (74y) 의 계측치에 기초하여, 소정 피치로 기판 홀더 (32) 를 Y 축 방향으로 이동하여 위치 결정하고, 상기 서술한 바와 같이 기판 홀더 (32) 를 X 축 방향으로 이동시키면서, 간섭계의 계측치와 센서의 계측치를 동시에 입력하는 것을, 위치 결정 위치마다 반복하면 된다. 이에 의해, 스케일 (2072) 표면의 요철을 나타내는 함수 Z = gi (x, y) 가 구해진다. 여기서, i 는, 복수의 스케일 (2072) 의 식별을 위한 번호이다.
또한, 예를 들어 미국 특허 제8,675,171호 명세서에 개시되는 바와 같이, 홀더 인코더 시스템 그 자체를 사용하여, 스케일 격자면의 요철을 나타내는 함수 Z = fi (x), 또는 Z = gi (x, y) 를 구해도 된다. 구체적으로는, 홀더 인코더 시스템의 어느 인코더 헤드에 대하여, 상기 미국 특허 명세서에 개시되는 수법으로 기판 홀더 (32) 의 틸트 동작에 대하여 감도를 가지지 않는 점, 즉 기판 홀더 (32) 의 XY 평면에 대한 경사 각도에 상관없이, 인코더의 계측 오차가 제로가 되는 특이점을 찾아내는 동작을, 스케일 상의 복수의 계측점에 대하여 실시하는 것에 의해, 스케일 격자면의 요철을 나타내는 함수 Z = fi (x), 또는 Z = gi (x, y) 를 구해도 된다. 또한, 스케일 격자면의 요철 정보는, 함수에 한정하지 않고, 맵의 형식으로 기억해도 된다. 여기서, 상기 서술한 「기판 홀더 (32) 의 XY 평면에 대한 경사 각도에 상관없이, 인코더의 계측 오차가 제로가 되는 특이점」 은, 도 77 의 그래프 중의 다수의 직선의 교점 (검은색 동그라미의 점) 그 자체이다. 즉, 이 특이점의 Z 위치 (Z 좌표값) 를, 스케일 격자면의 전체면에 대하여 구하는 것은, 스케일 격자면의 요철을 구하는 것과 다름 없다.
〈스케일의 격자 피치의 보정 정보 및 격자 변형의 보정 정보〉
인코더의 스케일은, 사용 시간의 경과와 함께 열 팽창 그 외에 의해 회절 격자가 변형되거나, 회절 격자의 피치가 부분적으로 또는 전체적으로 변화하는 등, 기계적인 장기 안정성이 부족하다. 이 때문에, 그 계측치에 포함되는 오차가 사용 시간의 경과와 함께 커지기 때문에, 이것을 보정할 필요가 있다.
스케일의 격자 피치의 보정 정보 및 격자 변형의 보정 정보는, 예를 들어, 액정 노광 장치의 메인터넌스시 등에, 예를 들어 다음과 같이 하여 취득된다. 이 취득 동작에 앞서, 상기 서술한 각 스케일의 격자면의 요철 정보의 계측이 실시되고, 요철을 나타내는 함수 Z = fi (x), 또는 Z = gi (x, y) 가, 기억 장치 내에 기억되어 있는 것으로 한다.
주제어 장치 (100) 는, 먼저, 기억 장치 내에 기억되어 있는 함수 Z = fi (x) (또는 Z = gi (x, y)) 를, 내부 메모리에서 판독한다.
다음으로, 주제어 장치 (100) 는, 기판 홀더 (32) 를, 그 피칭량, 롤링량 및 요잉량을 모두 제로로 유지한 상태에서, 예를 들어 전술한 간섭계 시스템으로 기판 홀더 (32) 의 X 위치를 계측하면서 기판 홀더 (32) 를 ＋X 방향 또는 -X 방향으로 이동시킨다. 이 기판 홀더 (32) 의 이동도, 간섭계 시스템의 공기 흔들림에서 기인하는 계측 오차를 무시할 수 있을 정도의 낮은 속도로 실시하는 것이 바람직하다. 이 이동 중에, 주제어 장치 (100) 는, 상기 서술한 함수 z = fi (x) 를 사용하여 헤드 (74a) 와 취득 대상의 스케일 (2072) 에 의해 구성되는 X 리니어 인코더 (이하, 적절히, X 인코더라고 약기한다) 의 계측치 (출력) 를 보정하면서, 그 보정 후의 계측치와 간섭계의 계측치를, 소정의 샘플링 간격으로 입력하고, 그 입력한 각 계측치에 기초하여 X 리니어 인코더의 계측치 (X 인코더의 출력 - 함수 fi (x) 에 대응하는 계측치) 와 간섭계의 계측치의 관계를 구한다. 즉, 이와 같이 하여, 주제어 장치 (100) 는, 기판 홀더 (32) 의 이동에 수반하여 헤드 (74a) 에 순차적으로 대향 배치되는 스케일 (2072) 의 2 차원 그레이팅 (RG) 의 X 축 방향을 주기 방향으로 하는 회절 격자 (X 회절 격자) 의 격자 피치 (인접하는 격자선의 간격) 및 그 격자 피치의 보정 정보를 구한다. 이 격자 피치의 보정 정보로는, 예를 들어, 가로축이 간섭계의 계측치, 세로축이 인코더의 계측치 (스케일면의 요철에서 기인하는 오차가 보정된 계측치) 로 한 경우의 양자의 관계를 곡선으로 나타내는 보정 맵 등을 구할 수 있다.
상기 서술한 격자 피치 및 그 격자 피치의 보정 정보의 취득을, 제 1 격자군을 구성하는 인접하는 복수의 스케일 (2072) 에 대하여 실시하는 경우, 헤드 (74a) 로부터의 계측 빔이 최초의 스케일 (2072) 에 닿지 않게 된 후, 인접하는 스케일에 닿기 시작하여, 헤드로부터의 검출 신호의 출력이 재개된 시점에서 헤드 (74a) 와 취득 대상의 스케일 (2072) 에 의해 구성되는 X 리니어 인코더의 계측치의 초기치를, 그 시점의 간섭계의 계측치로 설정하여, 그 인접하는 스케일 (2072) 에 대한 계측을 개시한다. 이와 같이 하여, 제 1 격자군을 구성하는 스케일 (2072) 의 열에 대한 계측이 실시된다.
제 2 격자군을 구성하는 각 스케일 (2072) 에 대해서도 상기와 동일하게 하여 (단, 헤드 (74a) 대신에, 헤드 (74d) 를 사용하여) 격자 피치 및 그 격자 피치의 보정 정보의 취득이 실시된다.
상기의 격자 피치의 보정 정보의 취득과 병행하여, 헤드 (74b) 의 계측치와 간섭계의 계측치의 입력을 소정의 샘플링 간격으로 실시하고, 입력한 각 계측치에 기초하여 헤드 (74b) 의 계측치와 간섭계의 계측치의 관계를 구해도 된다. 헤드 (74b) 의 계측치의 입력에 있어서, 헤드 (74b) (헤드 (74b) 와 대향하는 스케일 (2072) 에 의해 구성되는 Y 리니어 인코더 (이하, 적절히, Y 인코더라고 약기한다) 의 초기치를 소정의 값, 예를 들어 영으로 하여, 계측을 개시한다. 이에 의해, 헤드 (74b) 가 대향하는 스케일 (2072) 의 2 차원 그레이팅 (RG) 의 Y 축 방향을 주기 방향으로 하는 회절 격자 (Y 회절 격자) 의 격자선 굽힘 및 그 보정 정보를 얻을 수 있다. 이 격자선 굽힘의 보정 정보로는, 예를 들어, 가로축이 간섭계의 계측치, 세로축이 헤드 (74b) 의 계측치로 한 경우의 양자의 관계를 곡선으로 나타내는 보정 맵 등을 구할 수 있다. 상기 서술한 격자선 굽힘의 보정 정보의 취득을, 제 1 격자군을 구성하는 인접하는 복수의 스케일 (2072) 에 대하여 실시하는 경우, 헤드 (74b) 로부터의 계측 빔이 최초의 스케일 (2072) 에 닿지 않게 된 후, 인접하는 스케일에 닿기 시작하여 헤드로부터의 검출 신호의 출력이 재개된 시점에서 헤드 (74b) 의 계측치의 초기치를, 소정의 값, 예를 들어 영으로 하여, 계측을 재개한다.
제 2 격자군을 구성하는 각 스케일 (2072) 에 대해서도 상기와 동일하게 하여 (단, 헤드 (74b) 대신에, 헤드 (74c) 를 사용하여) 격자선 굽힘의 보정 정보의 취득이 실시된다. 또한, 스케일마다 2 차원 그레이팅 (RG) 을 촬상하여 얻어지는 격자 정보 (피치, 변형 등) 에 기초하여 보정 정보를 취득해도 된다.
〈비계측 방향에 관한 헤드와 스케일의 상대 운동에서 기인하는 계측 오차〉
그런데 기판 홀더 (32) 가 계측 방향, 예를 들어 X 축 방향 (또는 Y 축 방향) 과는 상이한 방향으로 이동하고, 헤드 (74x) (또는 헤드 (74y)) 와 스케일 (2072) 사이에 계측하고자 하는 방향 이외의 상대 운동 (비계측 방향의 상대 운동) 이 발생하면, 대부분의 경우, 그것에 의해 X 인코더 (또는 Y 인코더) 에 계측 오차가 발생한다.
그래서, 본 실시형태에서는, 상기 서술한 비계측 방향으로의 헤드와 스케일의 상대 운동에서 기인하는 각 인코더의 계측 오차를 보정하는 보정 정보를, 예를 들어 노광 장치의 스타트시, 혹은 메인터넌스시 등에 다음과 같이 하여 취득하고 있다.
a. 먼저, 주제어 장치 (100) 는, 보정 정보의 취득 대상의 인코더 시스템과는 상이한 계측 시스템, 예를 들어 전술한 간섭계 시스템 등의 계측치를 모니터하면서, 기판 구동계 (60) 를 통하여 기판 홀더 (32) 를 구동하고, 헤드 (74a) 를, 제 1 격자군의 임의의 스케일 (2072) 의 임의의 영역 (편의상, 캘리브레이션 영역이라고 부른다) 에 대향시킨다.
b. 그리고, 주제어 장치 (100) 는 간섭계 시스템의 계측치에 기초하여, 기판 홀더 (32) 의 롤링량 θx 및 요잉량 θz 를 모두 제로, 그리고 피칭량 θy 가 원하는 값 α0 (여기서는, α0 = 200 μrad 인 것으로 한다) 이 되도록, 기판 홀더 (32) 를 구동하고, 그 구동 후에 헤드 (74a) 로부터 스케일 (2072) 의 캘리브레이션 영역에 계측 빔을 조사하고, 그 반사광을 수광한 헤드 (74a) 로부터의 광전 변환 신호에 따른 계측치를 내부 메모리에 기억한다.
c. 다음으로, 주제어 장치 (100) 는, 간섭계 시스템의 계측치에 기초하여 기판 홀더 (32) 의 자세 (피칭량 θy = α0, 요잉량 θz = 0, 롤링량 θx = 0) 를 유지하면서, 기판 홀더 (32) 를 소정 범위 내, 예를 들어 -100 ㎛ ∼ ＋100 ㎛ 의 범위 내에서 Z 축 방향으로 구동하고, 그 구동 중에 헤드 (74a) 로부터 스케일 (2072) 의 캘리브레이션 영역에 검출 광을 조사하면서, 소정의 샘플링 간격으로, 그 반사광을 수광한 헤드 (74a) 로부터의 광전 변환 신호에 따른 계측치를 순차적으로 입력하여, 내부 메모리에 기억한다. 또한, 상기의 계측에 있어서, 기판 홀더 (32) 의 Z 축 방향, θx 방향 및 θy 방향의 위치를, Z·틸트 위치 계측계 (98) 로 계측하는 것도 가능하다.
d. 이어서, 주제어 장치 (100) 는, 간섭계 시스템의 계측치에 기초하여 기판 홀더 (32) 의 피칭량 θy 를 (α = α0 - Δα) 로 변경한다.
e. 이어서, 그 변경 후의 자세에 대하여, 상기 c. 와 동일한 동작을 반복한다.
f. 그 후, 상기 d. 와 e. 의 동작을 교대로 반복하여, 피칭량 θy 가 예를 들어 -200 μrad ＜ θx ＜ ＋200 μrad 의 범위에 대하여, Δα (rad), 예를 들어 40 μrad 간격으로 상기 Z 구동 범위 내의 헤드 (74a) 의 계측치를 입력한다.
g. 다음으로, 상기 b. ∼ e. 의 처리에 의해 얻어진 내부 메모리 내의 각 데이터를, 가로축을 Z 위치, 세로축을 인코더 카운트치로 하는 2 차원 좌표계 상에 플롯하고, 피칭량이 동일할 때의 플롯점을 순차적으로 연결하여, 피칭량이 제로인 라인 (중앙의 가로의 라인) 이, 원점을 통과하도록, 세로축 방향에 관해서 가로축을 시프트함으로써, 기판 홀더 (32) 의 Z 레벨링에 따른 인코더 (헤드) 의 계측치의 변화 특성을 나타내는 도 77 의 그래프가 얻어진다.
이 도 77 의 그래프 상의 각 점의 세로축의 값은, 피칭량 θy = α 에 있어서의, 각 Z 위치에 있어서의 인코더의 계측 오차와 다름없다. 그래서, 주제어 장치 (100) 에서는, 이 그래프 상의 각 점의 피칭량 θy, Z 위치, 인코더 계측 오차를 테이블 데이터로 하고, 그 테이블 데이터를, 그 헤드 (74a) 와 스케일 (2072) 의 X 회절 격자에 의해 구성되는 X 인코더의 홀더 위치 기인 오차 보정 정보로서 메모리에 기억한다. 혹은, 주제어 장치 (100) 는, 계측 오차를, Z 위치 z, 피칭량 θy 의 함수로 하고, 예를 들어 최소 이승법에 의해 미정 계수를 산출함으로써 그 함수를 구하고, 그 함수를 홀더 위치 기인 오차 보정 정보로서 기억 장치에 기억한다.
h. 다음으로, 주제어 장치 (100) 는, 간섭계 시스템의 계측치를 모니터하면서, 기판 구동계 (60) 를 통하여 기판 홀더 (32) 를 구동하고, 헤드 (74d) (다른 1 개의 X 헤드 (74x)) 를, 제 2 격자군의 임의의 스케일 (2072) 의 임의의 영역 (캘리브레이션 영역) 에 대향시킨다.
i. 그리고, 주제어 장치 (100) 는, 그 헤드 (74d) 에 대하여, 상기 서술한 바와 동일한 처리를 실시하여, 그 헤드 (74d) 와 스케일 (2072) 의 X 회절 격자에 의해 구성되는 X 인코더의 보정 정보를, 기억 장치에 기억한다.
j. 이후 동일하게 하여, 헤드 (74b) 와 제 1 격자군의 임의의 스케일 (2072) 의 Y 회절 격자에 의해 구성되는 Y 인코더, 및 헤드 (74c) 와 제 2 격자군의 임의의 스케일 (2072) 의 Y 회절 격자에 의해 구성되는 Y 인코더의 보정 정보를, 각각 구하고, 기억 장치에 기억한다.
다음으로, 주제어 장치 (100) 는, 상기 서술한 피칭량을 변화시킨 경우와 동일한 순서로, 기판 홀더 (32) 의 피칭량 및 롤링량을 모두 제로로 유지한 채로, 기판 홀더 (32) 의 요잉량 θz 를 -200 μrad ＜ θz ＜＋200 μrad 의 범위에 대하여 순차적으로 변화시키고, 각 위치에서, 기판 홀더 (32) 를 소정 범위 내, 예를 들어 -100 ㎛ ∼ ＋100 ㎛ 의 범위 내에서 Z 축 방향으로 구동하고, 그 구동 중에 소정의 샘플링 간격으로, 헤드의 계측치를, 순차적으로 입력하여, 내부 메모리에 기억한다. 이와 같은 계측을, 모든 헤드 (74a ∼ 74d) 에 대하여 실시하고, 전술한 것과 동일한 순서로, 내부 메모리 내의 각 데이터를, 가로축을 Z 위치, 세로축을 인코더 카운트치로 하는 2 차원 좌표 상에 플롯하고, 요잉량이 동일할 때의 플롯점을 순차적으로 연결하여, 요잉량이 제로인 라인 (중앙의 가로의 라인) 이, 원점을 통과하도록, 가로축을 시프트함으로써, 도 77 과 동일한 그래프를 얻는다. 그리고, 주제어 장치 (100) 는, 얻어진 도 77 과 동일한 그래프 상의 각 점의 요잉량 θz, Z 위치 z, 계측 오차를 테이블 데이터로 하고, 그 테이블 데이터를 보정 정보로서 기억 장치에 기억한다. 혹은, 주제어 장치 (100) 는, 계측 오차를, Z 위치 z, 요잉량 θz 의 함수로 하고, 예를 들어 최소 이승법에 의해 미정 계수를 산출함으로써 그 함수를 구하고, 그 함수를 보정 정보로서 기억 장치에 기억한다.
여기서, 기판 홀더 (32) 의 피칭량이 제로가 아니고, 또한 요잉량이 제로가 아닌 경우에 있어서의, 기판 홀더 (32) 의 Z 위치 z 일 때의, 각 인코더의 계측 오차는, 그 Z 위치 z 일 때의, 상기의 피칭량에 따른 계측 오차와, 요잉량에 따른 계측 오차의 단순한 합 (선형 합) 인 것으로 생각해도 상관없다.
이하에서는, 설명의 간략화를 위하여, 각 X 인코더의 X 헤드 (헤드 (74a, 74d)) 에 대하여, 다음 식 (4) 로 나타내는 것과 같은, 계측 오차 Δx 를 나타내는, 기판 홀더의 피칭량 θy, 요잉량 θz, Z 위치 z 의 함수가 구해지고, 기억 장치 내에 기억되어 있는 것으로 한다. 또한, 각 Y 인코더의 Y 헤드 (헤드 (74b, 74c)) 에 대하여, 다음 식 (5) 로 나타내는 것과 같은, 계측 오차 Δy 를 나타내는, 기판 홀더 (32) 의 롤링량 θx, 요잉량 θz, Z 위치 z 의 함수가 구해지고, 기억 장치 내에 기억되어 있는 것으로 한다.
Δx = f(z, θy, θz) = θy(z - a) ＋ θz(z - b) ……(4)
Δy = g(z, θx, θz) = θx(z - c) ＋ θz(z - d) ……(5)
상기 식 (4) 에 있어서, a 는, X 인코더의 보정 정보의 취득을 위해서 피칭량을 변화시킨 경우의 도 77 의 그래프의, 피칭량이 동일할 때의 플롯점을 각각 연결한 각 직선이 교차하는 점의 Z 좌표이고, b 는, X 인코더의 보정 정보의 취득을 위해서 요잉량을 변화시킨 경우의 도 77 과 동일한 그래프의, 요잉량이 동일할 때의 플롯점을 각각 연결한 각 직선이 교차하는 점의 Z 좌표이다. 또한, 상기 식 (5) 에 있어서, c 는, Y 인코더의 보정 정보의 취득을 위해서 롤링량을 변화시킨 경우의 도 77 과 동일한 그래프의, 롤링량이 동일할 때의 플롯점을 각각 연결한 각 직선이 교차하는 점의 Z 좌표이고, d 는, Y 인코더의 보정 정보의 취득을 위해서 요잉량을 변화시킨 경우의 도 77 과 동일한 그래프의, 요잉량이 동일할 때의 플롯점을 각각 연결한 각 직선이 교차하는 점의 Z 좌표이다.
또한, 상기의 Δx 나 Δy 는, X 인코더 또는 Y 인코더의 비계측 방향 (예를 들어 θy 방향 또는 θx 방향, θz 방향 및 Z 축 방향) 에 관한 기판 홀더 (32) 의 위치가, X 인코더 또는 Y 인코더의 계측치에 영향을 주는 정도를 나타내는 것이기 때문에, 본 명세서에서는, 홀더 위치 기인 오차라고 부르고, 이 홀더 위치 기인 오차를 그대로 보정 정보로서 사용할 수 있기 때문에, 이 보정 정보를 홀더 위치 기인 오차 보정 정보라고 부르는 것으로 한다.
〈헤드 기인 오차〉
헤드 기인 오차로는, 대표적으로 헤드의 넘어짐에서 기인하는 인코더의 계측 오차를 들 수 있다. 즉, 기판 (P) 이 수평면에 평행하게 배치되어 있는 경우에, 기판 (P) 의 면의 법선 (연직축) 에 대하여 헤드의 광축이 기울어져 있는 것은, 헤드가 연직 축에 평행 (광축으로 넘어짐이 없다) 한 경우에 기판 (P) 이 수평면에 대하여 경사져 있는 경우와 다름없다. 따라서, 인코더 계측치에 계측 오차가 발생한다. 그리고, 회절 간섭 방식의 인코더 헤드에서는, 광축에 대칭인 2 방향으로부터 기판 상의 1 점에 2 개의 계측 빔을 조사하고, 돌아오는 2 개의 복귀 광속을 간섭시켜 얻어지는 광전 변환 신호에 기초하여, 계측치를 구하고 있다. 이 때, 간섭광의 강도 I 는, 1 ＋ cosφ 에 비례한다 (φ 는, 2 개의 복귀 광속의 위상의 차를 의미한다). 또한, 회절 간섭 방식의 인코더 헤드에서는, 2 개의 계측 빔이, 대칭인 광로를 통과하여 돌아올 때에, 계측 오차가 제로가 되도록 미리 설정되어 있다. 이 때문에, 헤드의 광축이 넘어지면, 2 개의 광속의 광로 길이가 차가 제로가 되지 않는다 (따라서, 2 개의 복귀 광의 광속의 위상의 차 φ 가 변화한다). 또한, 상기 서술한 광로의 대칭성이 무너진 경우에도, 위상의 차 φ 가 변화한다. 즉, 인코더 시스템의 계측 오차의 발생 요인이 되는 헤드 유닛의 특성 정보는 헤드의 넘어짐뿐만 아니라 그 광학 특성 등도 포함한다.
본 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에서는, 1 쌍의 헤드 베이스 (88) 의 각각에 1 쌍의 헤드 (74a, 74b), 및 1 쌍의 헤드 (74c, 74d) 가 고정되어 있기 때문에, 헤드 베이스 (88) 의 θx 방향 및 θy 방향의 경사량을, 간섭계 그 밖의 변위 센서에 의해 계측함으로써, 헤드의 넘어짐을 계측할 수 있다.
단, 본 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에서는, 다음의 점에 유의할 필요가 있다.
1 쌍의 헤드 베이스 (88) 의 각각에 1 쌍의 헤드 (74a, 74b), 및 1 쌍의 헤드 (74c, 74d) 가 고정되어 있기 때문에, 헤드 베이스 (88) 에 θz 방향의 회전 오차가 발생하면, 헤드 (74a ∼ 74d) 에, 대향하는 2 차원 그레이팅 (RG) 에 대한 θz 회전 오차가 발생한다. 이에 의해, 전술한 식 (4), (5) 로부터 분명한 바와 같이, 헤드 (74a ∼ 74d) 에 계측 오차가 발생한다. 따라서, 헤드 베이스 (88) 의 θz 회전을, 간섭계 그 밖의 변위 센서로 계측해 두는 것이 바람직하다.
〈아베 기인 오차〉
그런데, 스케일 베이스 (84) 상의 각 스케일 격자면 (2 차원 그레이팅 표면) 의 높이 (Z 위치) 와, 노광 중심 (전술한 노광 영역의 중심) 을 포함하는 기준면의 높이에 오차 (또는 갭) 가 있으면, 기판 홀더 (32) 의 XY 평면과 평행한 축 (Y 축 또는 X 축) 방향의 회전 (피칭 또는 롤링) 시에 인코더의 계측치에 이른바 아베 오차가 발생하기 때문에, 이 오차를 보정하는 것이 필요하다. 여기서, 기준면이란, 기판 홀더 (32) 의 Z 축 방향의 위치 제어를 위한 기준이 되는 면 (기판 홀더 (32) 의 Z 축 방향의 변위의 기준이 되는 면), 혹은 기판 (P) 의 노광 동작에 있어서 기판 (P) 이 일치하는 면으로서, 본 실시형태에서는, 투영 광학계 (16) 의 이미지면에 일치하고 있는 것으로 한다.
상기의 오차의 보정을 위해서는, 기준면에 대한 각 스케일 (2072) 표면 (2 차원 그레이팅 표면) 의 높이의 차 (이른바 아베 어긋남량) 를 정확하게 구해 둘 필요가 있다. 이것은, 상기의 아베 어긋남량에서 기인하는 아베 오차를 보정하는 것이, 인코더 시스템을 사용하여 기판 홀더 (32) 의 XY 평면 내의 위치를 정확하게 제어하기 위해서는 필요하기 때문이다. 이러한 점을 고려하여, 본 실시형태에서는, 주제어 장치 (100) 가, 예를 들어 노광 장치의 스타트시에 다음과 같은 순서로 상기 아베 어긋남량을 구하기 위한 캘리브레이션을 실시하고 있다.
먼저, 이 캘리브레이션 처리의 개시에 있어서, 주제어 장치 (100) 는, 기판 홀더 (32) 를 구동하여, 제 1 격자군의 1 개의 스케일 (2072) 을 헤드 (74a) 의 하방에 위치시킴과 동시에, 제 2 격자군의 1 개의 스케일 (2072) 을 헤드 (74d) 의 하방에 위치시킨다. 예를 들어, 도 74(A) 에 나타내는 바와 같이, 스케일 (2072b) 을 헤드 (74a) 의 하방에 위치시킴과 동시에, 스케일 (2072e) 을 헤드 (74d) 의 하방에 위치시킨다.
다음으로, 주제어 장치 (100) 는, 전술한 간섭계 시스템의 계측 결과에 기초하여, 기판 홀더 (32) 의 XY 평면에 대한 θy 방향의 변위 (피칭량) Δθy 가 영이 아닌 경우에는, 간섭계 시스템의 계측 결과에 기초하여, 그 피칭량 Δθy 가 영이 되도록 기판 홀더 (32) 를, 노광 중심을 통과하는, Y 축에 평행한 축 방향으로 경사시킨다. 이 때, 간섭계 시스템은, 각 간섭계 (각 계측축) 에 대하여 필요한 모든 보정이 완료되어 있기 때문에, 이와 같은 기판 홀더 (32) 의 피칭 제어는 가능하다.
그리고, 이와 같은 기판 홀더 (32) 의 피칭량의 조정 후, 헤드 (74a, 74d) 와, 이들이 대향하는 스케일 (2072b, 2072e) 로 각각 구성되는 2 개의 X 인코더의 계측치 xb0, xe0 를 취득한다.
다음으로, 주제어 장치 (100) 는, 간섭계 시스템의 계측 결과에 기초하여, 기판 홀더 (32) 를 각도 φ 만큼 노광 중심을 통과하는 Y 축에 평행한 축 회전으로 경사시킨다. 그리고, 상기 2 개의 X 인코더의 계측치의 계측치 xb1, xe1 을 취득한다.
그리고, 주제어 장치 (100) 는, 상기에서 취득한 2 개의 인코더의 계측치 xb0, xe0 및 xb1, xe1, 그리고 상기 각도 φ 에 기초하여, 스케일 (2072b, 2072e) 의 이른바 아베 어긋남량 hb, he 를 산출한다. 이 경우, φ 는 미소각이기 때문에, sinφ = φ, cosφ = 1 이 성립한다.
hb = (xb1 - xb0)/φ ......(6)
he = (xe1 - xe0)/φ ......(7)
주제어 장치 (100) 는, 상기 서술과 동일한 순서로, 제 1 격자군의 1 개의 스케일 (2072) 과, 이것에 Y 축 방향으로 대략 대향하는 제 2 격자군의 1 개의 스케일 (2072) 을 세트로 하여, 나머지 스케일에 대해서도, 아베 어긋남량을, 각각 취득한다. 또한, 제 1 격자군의 1 개의 스케일 (2072) 과, 제 2 격자군의 1 개의 스케일 (2072) 에 대하여, 반드시 동시에 아베 어긋남량의 계측을 실시할 필요는 없고, 각 스케일 (2072) 에 대하여, 따로 따로 아베 어긋남량을 계측해도 된다.
상기 식 (6), (7) 로부터 알 수 있는 바와 같이, 기판 홀더 (32) 의 피칭량을 φy 라고 하면, 기판 홀더 (32) 의 피칭에 수반하는, 각 X 인코더의 아베 오차 Δxabb 는, 다음 식 (8) 로 나타낼 수 있다.
Δxabb = h·φy ……(8)
식 (8) 에 있어서, h 는, X 인코더를 구성하는 X 헤드가 대향하는 스케일 (2072) 의 아베 어긋남량이다.
동일하게, 기판 홀더 (32) 의 롤링량을 φx 라고 하면, 기판 홀더 (32) 의 롤링에 수반하는, 각 Y 인코더의 아베 오차 Δyabb 는, 다음 식 (9) 로 나타낼 수 있다.
Δybb = h·φx ……(9)
식 (9) 에 있어서, h 는, Y 인코더를 구성하는 Y 헤드가 대향하는 스케일 (2072) 의 아베 어긋남량이다.
주제어 장치 (100) 는, 상기 서술한 바와 같이 하여 구한 각각의 스케일 (2072) 의 아베 어긋남량 h 를 기억 장치에 기억한다. 이에 의해, 주제어 장치 (100) 는, 로트 처리 중 등의 실제의 기판 홀더 (32) 의 위치 제어에 있어서, 홀더 인코더 시스템에 의해 계측된 XY 평면 (이동면) 내에 있어서의 기판 홀더 (32) 의 위치 정보에 포함되는 아베 오차, 즉 스케일 (2072) 격자면 (2 차원 그레이팅 (RG) 표면) 의 전술한 기준면에 대한 아베 어긋남량 h 에서 기인하는, 기판 홀더 (32) 의 피칭량에 따른 각 X 인코더의 계측 오차, 또는 스케일 (2072) 격자면 (2 차원 그레이팅 (RG) 표면) 의 전술한 기준면에 대한 아베 어긋남량 h 에서 기인하는, 기판 홀더 (32) 의 롤링량에 따른 각 Y 인코더의 계측 오차를, 식 (8) 또는 식 (9) 에 기초하여 보정하면서, XY 평면 내의 임의의 방향에 관해서 기판 홀더 (32) 를 고정밀도로 구동 (위치 제어) 하는 것이 가능해진다.
또한, 홀더 인코더 시스템 이외의 인코더 시스템 (예를 들어 조동 스테이지의 위치를 계측하는 인코더 시스템) 에 대해서도, 예를 들어 동일한 오차 요인이 존재하기 때문에, 동일하게 하여 계측 오차의 보정 정보를 취득하여, 그 계측 오차를 보정하는 것으로 해도 된다. 이와 같이 하면, 홀더의 위치 정보 (광학 정반 (투영 광학계) 을 기준으로 하는 위치 정보) 를 보다 고정밀도로 구할 수 있어, 홀더의 위치의 제어성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 제 2 실시형태에서는, 로트 처리 중 등의 실제의 기판 홀더 (32) 의 위치 제어에 있어서, 주제어 장치 (100) 는, 기판 홀더 (32) 의 X 축 방향의 위치의 변화에 수반하여, 홀더 인코더 시스템의 헤드 (74a ∼ 74d) 의 전환을 실시하면서, 헤드 (74a ∼ 74d) , 그 헤드 (74a ∼ 74d) 중 3 개가 대향하는 적어도 2 개의 스케일, 및 기판 홀더 (32) 의 이동의 적어도 1 개에서 기인하여 발생하는 기판 계측계의 계측 오차를 보상하기 위한 보정 정보 (편의상, 제 1 보정 정보라고 부른다) 와, 기판 계측계로 계측되는 위치 정보에 기초하여, 기판 구동계 (60) 를 제어한다.
여기서, 기판 계측계로 계측되는 위치 정보에는, Z·틸트 위치 계측계 (98) 에 의한 미동 스테이지 (32) 의 위치 (Z, θx, θy) 의 계측 정보, 및 홀더 인코더 시스템에 의한 기판 홀더 (32) 의 위치 (X, Y, θz) 의 계측 정보가 포함된다. 제 1 보정 정보에는, 전술한 홀더 인코더 시스템의 각종 계측 오차 (스케일 기인 오차, 비계측 방향에 관한 헤드와 스케일의 상대 운동에서 기인하는 계측 오차 (홀더 위치 기인 오차), 헤드 기인 오차, 및 아베 오차) 의 보정 정보가 포함된다.
따라서, 예를 들어 기판 (P) 의 노광시 등에, 기판 홀더 (32) 의 X 축 방향과 상이한 방향의 위치 정보 (경사 정보를 포함하고, 예를 들어 θy 방향의 회전 정보 등) 와, X 헤드가 대향하는 스케일 (2072) 의 특성 정보 (예를 들어, 2 차원 그레이팅 (RG) 의 격자면의 평면도, 및/또는 격자 형성 오차 등) 와, 스케일 (2072) (2 차원 그레이팅 (RG) 의 격자면) 의 아베 어긋남량에서 기인하는 아베 오차의 보정 정보에 기초하여, 보정된 기판 홀더 (32) 의 X 위치를 계측하는 X 인코더 (헤드 (74a, 74d)) 의 계측치 C1, C4 가, 전술한 기판 홀더 (32) 의 위치 좌표 (X, Y, θz) 를 산출하기 위해서 사용된다. 보다 구체적으로는, 주제어 장치 (100) 에 의해, 기판 홀더 (32) 의 X 축 방향과는 상이한 방향 (비계측 방향) 의 위치 정보, 예를 들어 Z·틸트 위치 계측계 (98) 로 계측되는 기판 홀더 (32) 의 θy 방향, θz 방향 및 Z 축 방향의 위치 정보에 따른 홀더 위치 기인 오차의 보정 정보 (전술한 식 (4) 로 산출되는 보정 정보) 와, 2 차원 그레이팅 (RG) 의 X 회절 격자의 격자 피치의 보정 정보 (이것은 스케일 격자면 (2 차원 그레이팅 (RG) 의 표면) 의 요철 (평면도) 이 고려된 보정 정보이다) 와, 2 차원 그레이팅 (RG) 의 X 회절 격자의 격자선의 굽힘 (형성시의 오차 및 시간 경과적 변화 등) 의 보정 정보와, 스케일 (2072) (2 차원 그레이팅 (RG) 의 격자면) 의 아베 어긋남량에서 기인하는 아베 오차의 보정 정보에 기초하여, X 축 방향에 관한 기판 홀더 (32) 의 위치 정보를 계측하는 X 인코더 (헤드 (74a, 74d)) 의 계측치가 보정되고, 그 보정 후의 계측치 C1, C4 가, 전술한 기판 홀더 (32) 의 위치 좌표 (X, Y, θz) 를 산출하기 위해서 사용된다.
동일하게, 기판 홀더 (32) 의 Y 축 방향과 상이한 방향의 위치 정보 (경사 정보를 포함하고, 예를 들어 θx 방향의 회전 정보 등) 와, Y 헤드가 대향하는 스케일 (2072) 의 특성 정보 (예를 들어, 2 차원 그레이팅 (RG) 의 격자면의 평면도, 및/또는 격자 형성 오차 등) 와, 스케일 (2072) (2 차원 그레이팅 (RG) 의 격자면) 의 아베 어긋남량에서 기인하는 아베 오차의 보정 정보에 기초하여, 보정된 기판 홀더 (32) 의 Y 위치를 계측하는 Y 인코더 (헤드 (74b, 74c)) 의 계측치 C2, C3 이, 전술한 기판 홀더 (32) 의 위치 좌표 (X, Y, θz) 를 산출하기 위해서 사용된다. 보다 구체적으로는, 주제어 장치 (100) 에 의해, 기판 홀더 (32) 의 Y 축 방향과는 상이한 방향 (비계측 방향) 의 위치 정보, 예를 들어 Z·틸트 위치 계측계 (98) 로 계측되고, 기판 홀더 (32) 의 θx 방향, θz 방향 및 Z 축 방향의 위치 정보에 따른 홀더 위치 기인 오차의 보정 정보 (전술한 식 (5) 로 산출되는 보정 정보) 와, 2 차원 그레이팅 (RG) 의 Y 회절 격자의 격자 피치의 보정 정보 (이것은 스케일 격자면 (2 차원 그레이팅 (RG) 의 표면) 의 요철 (평면도) 이 고려된 보정 정보이다) 와, 2 차원 그레이팅 (RG) 의 Y 회절 격자의 격자선의 굽힘 (형성시의 오차 및 시간 경과적 변화 등) 의 보정 정보와, 스케일 (2072) (2 차원 그레이팅 (RG) 의 격자면) 의 아베 어긋남량에서 기인하는 아베 오차의 보정 정보에 기초하여, Y 축 방향에 관한 기판 홀더 (32) 의 위치 정보를 계측하는 Y 인코더 (헤드 (74b, 74c)) 의 계측치가 보정되고, 그 보정 후의 계측치 C2, C3 이, 전술한 기판 홀더 (32) 의 위치 좌표 (X, Y, θz) 를 산출하기 위해서 사용된다.
따라서, 본 실시형태에서는, 상기 서술한 보정 후의 X 인코더 (헤드 (74a, 74d)) 의 계측치 및 보정 후의 Y 인코더 (헤드 (74b, 74c)) 의 계측치 중 3 개를 사용하여 기판 홀더 (32) 의 위치 좌표 (X, Y, θz) 가 산출되면서, 그 기판 홀더 (32) 의 이동이 제어된다. 이에 의해, 기판 홀더의 위치 제어에 사용되는 3 개의 헤드 (헤드 (74a ∼ 74d) 중 3 개) 와, 대향하는 스케일 (2072) 로 이루어지는 3 개의 인코더의, 전술한 스케일 기인 오차, 홀더 위치 기인 오차, 헤드 기인 오차 및 아베 오차 모두를 보상하도록, 기판 홀더 (32) 가 구동 (위치 제어) 된다.
단, 전술한 전환 후에 사용되는 인코더 (헤드) 가 헤드 (74c) 라고 하면, 그 헤드 (74c) 의 계측치의 초기치를 구할 때에는, 전술한 아핀 변환의 식 (3) 으로 구해지는 C3 은, 전술한 각종 인코더의 계측 오차가 보정된 보정이 완료된 인코더의 계측치이기 때문에, 주제어 장치 (100) 는, 전술한 홀더 위치 기인 오차 보정 정보, 스케일의 격자 피치의 보정 정보 (및 격자 변형의 보정 정보), 아베 어긋남량 (아베 오차 보정 정보) 등을 사용하여, 계측치 C3 을 역보정하고, 보정 전의 생치 C3' 를 산출하고, 그 생치 C3' 를 인코더 (헤드 (74c)) 의 계측치의 초기치로서 구한다.
여기서, 역보정이란, 아무런 보정을 실시하지 않는 인코더의 계측치 C3' 를, 전술한 홀더 위치 기인 오차 보정 정보, 스케일 기인 오차 보정 정보 (예를 들어, 스케일의 격자 피치의 보정 정보 (및 격자 변형의 보정 정보) 등), 및 아베 어긋남량 (아베 오차 보정 정보) 등을 사용하여 보정한 보정 후의 인코더의 계측치가 C3 이라고 하는 가정하, 계측치 C3 에 기초하여 계측치 C3' 를 산출하는 처리를 의미한다.
이상 설명한 본 제 20 실시형태에 관련된 액정 노광 장치는, 전술한 제 1 실시형태와 동등한 작용 효과를 발휘한다. 여기에 더하여, 본 제 20 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 의하면, 기판 홀더 (32) 의 구동 중에, 기판 계측계 (2070) 의 X 헤드 (74x) (X 리니어 인코더) 와 Y 헤드 (74y) (Y 리니어 인코더) 를 적어도 각 1 개 포함하는 3 개의 헤드 (인코더) 에 의해 XY 평면 내에 있어서의 기판 홀더 (32) 의 위치 정보 (θz 회전을 포함한다) 가 계측된다. 그리고, 주제어 장치 (100) 에 의해, XY 평면 내에 있어서의 기판 홀더 (32) 의 위치가 전환 전후로 유지되도록, XY 평면 내에 있어서의 기판 홀더 (32) 의 위치 정보의 계측에 사용하는 헤드 (인코더) 가, 전환 전에 기판 홀더 (32) 의 위치 계측 및 위치 제어에 이용되고 있던 3 개의 헤드 (인코더) 중 어느 헤드 (인코더) 로부터 다른 헤드 (인코더) 로 전환된다. 이 때문에, 기판 홀더 (32) 의 위치의 제어에 사용하는 인코더의 전환이 실시되고 있음에도 불구하고, 전환 전후로 기판 홀더 (32) 의 XY 평면 내의 위치가 유지되어, 정확한 연결이 가능해진다. 따라서, 복수의 헤드 (인코더) 사이에서 헤드의 전환 및 연결 (계측치의 연결 처리) 을 실시하면서, 소정의 경로를 따라 정확하게 기판 홀더 (32) (기판 (P)) 를 XY 평면을 따라 이동시키는 것이 가능해진다.
또한, 본 제 20 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 의하면, 예를 들어 기판의 노광 중, 주제어 장치 (100) 에 의해, 기판 홀더 (32) 의 위치 정보의 계측 결과와 그 위치 정보의 계측에 이용된 3 개의 헤드의 XY 평면 내에 있어서의 위치 정보 ((X, Y) 좌표값) 에 기초하여, XY 평면 내에서 기판 홀더 (32) 가 구동된다. 이 경우, 주제어 장치 (100) 는, 아핀 변환의 관계를 이용하여 XY 평면 내에 있어서의 기판 홀더 (32) 의 위치 정보를 산출하면서 XY 평면 내에서 기판 홀더 (32) 를 구동한다. 이에 의해, 복수의 Y 헤드 (74y) 또는 복수의 X 헤드 (74x) 를 각각 갖는 인코더 시스템을 사용하여 기판 홀더 (32) 의 이동 중에 제어에 사용하는 헤드 (인코더) 를 전환하면서, 기판 홀더 (32) (기판 (P)) 의 이동을 양호한 정밀도로 제어하는 것이 가능해진다.
또한, 본 제 20 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 의하면, 기판 홀더 (32) 의 X 위치에 따라 상이한, 기판 홀더 (32) 의 위치 정보 계측 및 위치 제어에 사용되는 헤드가 대향하는 스케일의 조합 별로, 전술한 오프셋 ΔX, ΔY, Δθz (격자 보정 정보) 가 취득되고, 필요에 따라 갱신된다. 따라서, 기판 홀더 (32) 의 X 위치에 따라 상이한 기판 홀더 (32) 의 위치 정보 계측 및 위치 제어에 사용되는 헤드가 대향하는 스케일의 조합 마다의 좌표계 사이의 그리드 오차 (X, Y 위치 오차 및 회전 오차) 에서 기인하는 인코더의 계측 오차, 또는 기판 홀더 (32) 의 위치 오차가 보상되도록, 기판 홀더 (32) 를 구동 (위치 제어) 하는 것이 가능해진다. 따라서, 이 점에 있어서도, 기판 홀더 (기판 (P)) 를 양호한 정밀도로 위치 제어하는 것이 가능해진다.
또한, 본 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 의하면, 로트 처리 중 등의 실제의 기판 홀더 (32) 의 위치 제어에 있어서, 주제어 장치 (100) 에 의해, 홀더 인코더 시스템의 헤드 (74a ∼ 74d), 그 헤드 (74a ∼ 74d) 중 3 개가 대향하는 적어도 2 개의 스케일, 및 기판 홀더 (32) 의 이동에서 기인하여 발생하는 기판 계측계의 계측 오차를 보상하기 위한 보정 정보 (전술한 제 1 보정 정보), 스케일 (74) 과, 기판 계측계로 계측되는 위치 정보에 기초하여, 기판 구동계 (60) 가 제어된다. 따라서, 홀더 인코더 시스템을 구성하는 각 X 인코더, Y 인코더의 전술한 각종 계측 오차를 보상하는 것과 같은 기판 홀더 (32) 의 구동 제어가 가능해진다. 이 점에 있어서도, 기판 홀더 (기판 (P)) 를 양호한 정밀도로 위치 제어하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 제 20 실시형태에서는, 제 1 보정 정보에, 홀더 인코더 시스템의 헤드 (74a ∼ 74d) 에서 기인하여 발생하는 기판 계측계의 계측 오차를 보상하기 위한 보정 정보 (헤드 기인 오차의 보정 정보), 헤드 (74a ∼ 74d) 중 3 개가 대향하는 적어도 2 개의 스케일에서 기인하는 기판 계측계의 계측 오차 (스케일 기인 오차) 를 보상하기 위한 보정 정보 (스케일 기인 오차의 보정 정보), 및 기판 홀더 (32) 의 이동에서 기인하여 발생하는 기판 계측계의 계측 오차 (홀더 위치 기인 오차) 를 보상하기 위한 보정 정보 모두가 포함되는 것으로도 하였다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 홀더 인코더 시스템에 대해서는, 헤드 기인 오차, 스케일 기인 오차, 및 홀더 위치 기인 오차의 적어도 1 개를 보상하는 보정 정보를 사용하는 것으로 해도 된다. 또한, 아베 오차 (아베 기인 오차) 는, 스케일 기인 오차 및 홀더 위치 기인 오차의 어느 것, 또는 양방에 포함된다. 또한, 스케일 기인 오차의 보정 정보로서, 스케일의 요철에서 기인하는 계측 오차의 보정 정보, 스케일의 격자 피치의 보정 정보 및 격자 변형의 보정 정보 모두가, 기판 홀더 (32) 의 위치 제어에 사용되는 것으로 했지만, 이들 스케일 기인 오차 중 적어도 1 개의 보정 정보만을 사용하는 것이어도 된다. 동일하게, 헤드 기인 오차로서, 헤드의 변위 (경사, 회전을 포함한다) 에서 기인하는 계측 오차와, 헤드의 광학 특성에서 기인하는 계측 오차를 채택했지만, 이들 헤드 기인 오차의 적어도 1 개의 보정 정보만을, 기판 홀더 (32) 의 위치 제어에 사용해도 된다.
또한, 기판 홀더 (32) 의 위치 정보를 계측하는 인코더 시스템의 각 인코더와 동일하게, 마스크 인코더 시스템의 각 헤드 (인코더) 에 대해서도 각 인코더의 계측 방향과는 상이한 방향에 관한 각 헤드와 그 각 헤드가 대향하는 스케일의 상대 운동에서 기인하는 헤드 (인코더) 의 계측 오차의 보정 정보를, 전술한 것과 동일하게 하여 구하고, 그 보정 정보를 사용하여 그 헤드 (인코더) 의 계측 오차를 보정하도록 해도 된다.
또한, 상기 제 20 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 있어서, 전술한 메인터넌스시 등에 실시되는, 홀더 인코더 시스템의 스케일 기인 오차 (및 그 보정 정보) 등의 취득에 이용된 간섭계 시스템과 동일한 간섭계 시스템을, 장치 내에 형성해도 된다. 이러한 경우에는, 메인터넌스시 등뿐만 아니라, 장치의 가동 중에 있어서도, 적절히 홀더 인코더 시스템의 스케일 기인 오차의 보정 정보 등의 취득, 갱신을 실시하는 것이 가능해진다. 또한, 상기 보정 정보에 대하여 인코더 시스템과는 다른 계측 장치 (간섭계 등) 를 사용하여 취득하는 것으로 했지만, 다른 계측 장치를 이용하지 않고, 인코더 시스템을 사용하거나, 혹은 계측용 웨이퍼를 사용하는 노광 처리 등에 의해 동일하게 보정 정보를 취득해도 된다.
또한, 상기 제 20 실시형태에 있어서, 인접하는 1 쌍의 스케일의 1 개로부터 벗어나 계측 빔이 타방의 스케일로 환승하는 헤드 (상기 다른 헤드에 상당) 를 사용하여 기판 홀더의 이동을 제어하기 위한 보정 정보 (전술한 다른 헤드의 초기치) 를, 적어도 1 개의 스케일 (2072) 과 대향하는 3 개의 헤드로 계측되는 위치 정보에 기초하여 취득하는 것으로 했지만, 이 보정 정보는, 다른 헤드의 계측 빔이 타방의 스케일로 환승한 후에, 적어도 1 개의 스케일 (2072) 과 대향하는 3 개의 헤드의 1 개가 2 차원 그레이팅 (RG) 으로부터 벗어나기 전까지 취득하면 된다. 또한, 적어도 1 개의 스케일 (2072) 과 대향하는 3 개의 헤드를, 상기 다른 헤드를 포함하는 상이한 3 개의 헤드로 전환하여 기판 홀더의 위치 계측 혹은 위치 제어를 실시하는 경우, 그 전환은, 상기 보정 정보가 취득된 후에, 적어도 1 개의 스케일 (2072) 과 대향하는 3 개의 헤드의 1 개가 2 차원 그레이팅 (RG) 으로부터 벗어나기 전까지 실시하면 된다. 또한, 보정 정보의 취득과 전환을 실질적으로 동시에 실시해도 된다.
또한, 상기 제 20 실시형태에서는, X 축 방향 (제 1 방향) 에 관해서, 제 1 격자군의 2 차원 그레이팅 (RG) 이 없는 영역 (비격자 영역) 이 제 2 격자군의 2 차원 그레이팅 (RG) 이 없는 영역 (비격자 영역) 과 겹치지 않도록, 다시 말하면, 계측 빔이 2 차원 그레이팅 (RG) 으로부터 벗어나는 비계측 기간이 4 개의 헤드에서 겹치지 않도록, 제 1 격자군, 제 2 격자군의 각 5 개의 스케일 (2072) 이 기판 홀더 (32) 상에 배치되어 있다. 이 경우, ＋Y 측의 헤드 베이스 (88) 가 갖는 헤드 (74a, 74b) 는, X 축 방향에 관해서 제 1 격자군의 2 차원 그레이팅 (RG) 이 없는 영역의 폭보다 넓은 간격으로 배치되고, -Y 측의 헤드 베이스 (88) 가 갖는 헤드 (74c, 74d) 는, X 축 방향에 관해서 제 2 격자군의 2 차원 그레이팅 (RG) 이 없는 영역의 폭보다 넓은 간격으로 배치되어 있다. 그러나, 복수의 2 차원 격자를 포함하는 격자부와 이것에 대향 가능한 복수의 헤드의 조합이 이것에 한정되는 것은 아니다. 요점은, X 축 방향으로의 이동체의 이동 중, 2 차원 그레이팅 (RG) 으로부터 계측 빔이 벗어나는 (계측 불능인) 비계측 기간이 4 개의 헤드 (74a, 74b, 74c, 74d) 에서 겹치지 않도록, 헤드 (74a, 74b) 의 간격 및 헤드 (74c, 74d) 의 간격, 위치, 제 1, 제 2 격자군의 격자부의 위치나 길이 또는 격자부의 간격이나 그 위치를 설정하면 된다. 예를 들어, 제 1 격자군과 제 2 격자군에서, X 축 방향에 관해서 비격자 영역의 위치 및 폭이 동일해도 되고, 제 1 격자군의 적어도 1 개의 스케일 (2072) (2 차원 그레이팅 (RG)) 과 대향하는 2 개의 헤드와, 제 2 격자군의 적어도 1 개의 스케일 (2072) (2 차원 그레이팅 (RG)) 과 대향하는 2 개의 헤드를, X 축 방향에 관해서 비격자 영역의 폭보다 넓은 거리만큼 어긋나게 하여 배치해도 된다. 이 경우, 제 1 격자군과 대향하는 2 개의 헤드 중 ＋X 측에 배치되는 헤드와, 제 2 격자군과 대향하는 2 개의 헤드 중 -X 측에 배치되는 헤드의 간격을, 비격자 영역의 폭보다 넓은 간격으로 해도 되고, 제 1 격자군과 대향하는 2 개의 헤드와, 제 2 격자군과 대향하는 2 개의 헤드를, X 축 방향에 관해서 교대로 배치하고, 또한 인접하는 1 쌍의 헤드의 간격을 비격자 영역의 폭보다 넓게 설정해도 된다.
또한, 상기 제 20 실시형태에서는, 기판 홀더 (32) 의 ＋Y 측의 영역에 제 1 격자군이 배치되고, 또한 기판 홀더 (32) 의 -Y 측의 영역에 제 2 격자군이 배치되는 경우에 대하여 설명했지만, 제 1 격자군 및 제 2 격자군의 일방, 예를 들어 제 1 격자군 대신에, X 축 방향으로 연장되는 2 차원 격자가 형성된 단일의 스케일 부재를 사용해도 된다. 이 경우에 있어서, 그 단일의 스케일 부재에는, 1 개의 헤드가 항상 대향하는 것으로 해도 된다. 이 경우에는, 제 2 격자군에 대향하여 3 개의 헤드를 형성하고, 그 3 개의 헤드의 X 축 방향의 간격 (계측 빔의 조사 위치 사이의 간격) 을, 인접하는 스케일 (2072) 상의 2 차원 그레이팅 (RG) 사이의 간격보다 넓게 함으로써, 기판 홀더 (32) 의 X 축 방향의 위치에 상관없이, 제 2 격자군에 대향하는 3 개의 헤드 중 적어도 2 개가 제 2 격자군의 적어도 1 개의 2 차원 그레이팅 (RG) 에 대향 가능한 구성으로 해도 된다. 혹은, 기판 홀더 (32) 의 X 축 방향의 위치에 상관없이, 상기의 단일의 스케일 부재에 항상 적어도 2 개의 헤드가 대향 가능한 구성을 채용하고, 아울러 제 2 격자군의 적어도 1 개의 2 차원 그레이팅 (RG) 에 적어도 2 개의 헤드가 대향 가능한 구성으로 해도 된다. 이 경우에는, 그 적어도 2 개의 헤드는 각각, X 축 방향으로의 기판 홀더 (32) 의 이동 중, 계측 빔이 복수의 스케일 (2072) (2 차원 그레이팅 (RG)) 의 1 개로부터 벗어남과 함께, 1 개의 스케일 (2072) (2 차원 그레이팅 (RG)) 에 인접하는 다른 스케일 (2072) (2 차원 그레이팅 (RG)) 로 환승하게 된다. 그러나, 적어도 2 개의 헤드의 X 축 방향의 간격을, 인접하는 스케일 (2072) 의 2 차원 그레이팅 (RG) 의 간격보다 넓게 함으로써, 적어도 2 개의 헤드에서 비계측 기간이 겹치지 않는, 즉 항상 적어도 1 개의 헤드에서 계측 빔이 스케일 (2072) 에 조사된다. 이들 구성에서는 항상 적어도 3 개의 헤드가 적어도 1 개의 스케일 (2072) 과 대향하여 3 자유도 방향의 위치 정보를 계측 가능하다.
또한, 제 1 격자군과 제 2 격자군에서, 스케일의 수, 인접하는 스케일의 간격 등이 상이해도 된다. 이 경우, 제 1 격자군과 대향하는 적어도 2 개의 헤드와 제 2 격자군과 대향하는 적어도 2 개의 헤드에서, 헤드 (계측 빔) 의 간격, 위치 등이 상이해도 된다.
또한, 상기 제 20 실시형태에서는, 단일의 2 차원 그레이팅 (RG) (격자 영역) 이 각각 형성된 복수의 스케일 (2072) 을 사용하는 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 2 개 이상의 격자 영역이, X 축 방향으로 떨어져 형성된 스케일 (2072) 을, 제 1 격자군 또는 제 2 격자군의 적어도 일방에 포함하고 있어도 된다.
또한, 상기 제 20 실시형태에서는, 항상 3 개의 헤드에 의해 기판 홀더 (32) 의 위치 (X, Y, θz) 를 계측, 제어하기 위해서, 동일 구성의 각 5 개의 스케일 (2072) 을 포함하는 제 1 격자군과 제 2 격자군에서, X 축 방향에 관해서 소정 거리 어긋나게 하여 배치하는 경우에 대하여 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 제 1 격자군과 제 2 격자군에서, X 축 방향에 관해서 어긋나게 하지 않고 (서로 대략 완전히 대향하여 스케일 (2072) 의 열을 배치하고), 일방의 헤드 베이스 (88) 와 타방의 헤드 베이스 (88) 에서, 기판 홀더 (32) 의 위치 계측용의 헤드 (헤드 (74x, 74y)) 의 배치를 X 축 방향에 관해서 상이하게 해도 된다. 이 경우에도, 항상 3 개의 헤드에 의해 기판 홀더 (32) 의 위치 (X, Y, θz) 를 계측, 제어하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 제 20 실시형태에서는, 헤드 (74a, 74b) 와 헤드 (74c, 74d) 의 합계 4 개의 헤드를 사용하는 경우에 대하여 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 5 개 이상의 헤드를 사용하는 것으로 해도 된다. 즉, 제 1 격자군, 제 2 격자군에 각각 대향하는 각 2 개의 헤드의 적어도 일방에, 적어도 1 개의 용장 헤드를 추가해도 된다. 이 구성에 대하여 이하의 제 21 실시형태에서 설명한다.
《제 21 실시형태》
다음으로, 제 21 실시형태에 대하여 도 75 에 기초하여 설명한다. 본 제 21 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 기판 계측계 (2170) 의 일부의 구성을 제외하고, 전술한 제 1 및 제 20 실시형태와 동일하기 때문에, 이하, 차이점에 대해서만 설명하고, 제 1 및 제 20 실시형태와 동일한 구성 및 기능을 갖는 요소에 대해서는, 제 1 및 제 20 실시형태와 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
도 75 에는, 본 제 21 실시형태에 관련된 기판 홀더 (32) 및 기판 계측계 (2170) 의 1 쌍의 헤드 베이스 (88) 가, 투영 광학계 (16) 와 함께 평면도로 나타나 있다. 도 75 에서는, 설명을 알기 쉽게 하기 위해서, Y 조동 스테이지 (24) 등의 도시가 생략되어 있다. 또한, 도 75 에서는, 헤드 베이스 (88) 가 점선으로 도시됨과 함께, 헤드 베이스 (88) 의 상면에 형성된 X 헤드 (80x), Y 헤드 (80y) 의 도시도 생략되어 있다.
본 제 21 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에서는, 도 75 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (32) 의 기판 재치 영역을 사이에 두고 ＋Y 측, 및 -Y 측의 영역에, 각각 스케일 (2072) 이 X 축 방향으로 소정 간격으로, 예를 들어 5 개 배치되어 있다. 기판 재치 영역의 ＋Y 측에 배치된 5 개의 스케일 (2072) 과, -Y 측의 영역에 배치된 5 개의 스케일 (2072) 에서는, 인접하는 스케일 (2072) 사이의 간격은, 동일하고, 또한 기판 재치 영역의 ＋Y 측, 및 -Y 측의 각 5 개의 스케일 (2072) 끼리는, 서로 대향하여 동일한 X 위치에 배치되어 있다. 따라서, 인접하는 스케일 (2072) 사이의 간극의 위치가, 대략 동일한 Y 축 방향의 소정 선폭의 직선 상에 위치하고 있다.
＋Y 측에 위치하는 일방의 헤드 베이스 (88) 의 하면 (-Z 측의 면) 에는, 스케일 (2072) 에 각각 대향하는 상태로, Y 헤드 (74y), X 헤드 (74x) 및 Y 헤드 (74y) 의 합계 3 개의 헤드가 -X 측으로부터 순서대로 X 축 방향으로 소정 간격 (인접하는 스케일 (2072) 상호의 간격보다 큰 거리) 떨어져 고정되어 있다. -Y 측에 위치하는 타방의 헤드 베이스 (88) 의 하면 (-Z 측의 면) 에는, 스케일 (2072) 에 각각 대향하는 상태로, Y 헤드 (74y) 와 X 헤드 (74x) 가 X 축 방향으로 소정 간격 떨어져 고정되어 있다. 이하에서는, 설명의 편의 상, 일방의 헤드 베이스 (88) 가 갖는 3 개의 헤드를, -X 측으로부터 순서대로 각각 헤드 (74e), 헤드 (74a), 헤드 (74b) 라고 부르고, 타방의 헤드 베이스 (88) 가 갖는 Y 헤드 (74y), X 헤드 (74x) 를, 각각 헤드 (74c), 헤드 (74d) 라고도 부르는 것으로 한다.
이 경우, 헤드 (74a) 와 헤드 (74c) 가, 동일한 X 위치 (동일한 Y 축 방향의 직선 상) 에 배치되고, 헤드 (74b) 와 헤드 (74d) 가, 동일한 X 위치 (동일한 Y 축 방향의 직선 상) 에 배치되어 있다. 헤드 (74a, 74d) 와 각각 대향하는 2 차원 그레이팅 (RG) 에 의해, 1 쌍의 X 리니어 인코더가 구성되고, 헤드 (74b, 74c, 74e) 와 각각 대향하는 2 차원 그레이팅 (RG) 에 의해, 3 개의 Y 리니어 인코더가 구성되어 있다.
본 제 21 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에서는, 그 밖의 부분의 구성은, 전술한 제 20 실시형태에 관련된 액정 노광 장치와 동일하게 되어 있다.
본 제 21 실시형태에서는, ＋Y 측과 -Y 측의 스케일 (2072) 의 열의 배치를, X 축 방향에 관해서 어긋나게 하고 있지 않음에도 불구하고, 1 쌍의 헤드 베이스 (88) 가 기판 홀더 (32) 에 동기하여 Y 축 방향으로 이동하고 있는 (또는 1 쌍의 헤드 베이스 (88) 와 스케일 (2072) 의 열이 대향하는 위치에서 기판 홀더 (32) 의 Y 위치가 유지되고 있는) 한, 헤드 (74a ∼ 74e) 중 3 개가, 기판 홀더 (32) 의 X 위치에 상관없이, 항상 스케일 (2072) (2 차원 그레이팅 (RG)) 에 대향한다.
이상 설명한 본 제 21 실시형태에 관련된 액정 노광 장치는, 전술한 제 20 실시형태에 관련된 액정 노광 장치와 동일한 작용 효과를 발휘한다.
또한, 상기 제 21 실시형태는, 기판 홀더 (32) 의 위치 정보 계측용의 복수의 헤드는, 헤드의 전환에 필요한 4 개의 헤드, 예를 들어 헤드 (74e, 74b, 74c, 74d) 에 더하여, 그 4 개의 헤드 중 1 개의 헤드 (74c) 와 비계측 기간이 일부 겹치는 1 개의 헤드 (74a) 를 포함하고 있는 것으로도 파악할 수 있다. 그리고, 본 제 21 실시형태에서는, 기판 홀더 (32) 의 위치 정보 (X, Y, θz) 의 계측에 있어서, 4 개의 헤드 (74e, 74b, 74c, 74d) 와, 1 개의 헤드 (74c) 를 포함하는 5 개의 헤드 중, 계측 빔이 복수의 격자 영역 (2 차원 그레이팅 (RG)) 의 적어도 1 개에 조사되는 적어도 3 개의 헤드의 계측 정보가 사용된다.
또한, 상기 제 21 실시형태는, 복수의 헤드 중, 적어도 2 개의 헤드에서 비계측 기간이 겹치는 경우, 예를 들어 2 개의 헤드가 동시에 스케일 (2072) (격자 영역, 예를 들어 2 차원 그레이팅 (RG)) 로부터 벗어나, 동시에 인접하는 스케일 (2072) (격자 영역, 예를 들어 2 차원 그레이팅 (RG)) 로 환승하는 경우의 일례이다. 이 경우, 적어도 2 개의 헤드의 계측이 끊겨도, 계측을 계속하기 위해서 적어도 3 개의 헤드가 격자부의 격자 영역 (2 차원 그레이팅) 과 대향하고 있을 필요가 있다. 게다가, 그 적어도 3 개의 헤드는, 계측이 끊긴 적어도 2 개의 헤드의 1 개 이상이 인접하는 격자 영역으로 환승할 때까지는 계측이 끊기지 않는 것이 전제이다. 즉, 비계측 기간이 겹치는 적어도 2 개의 헤드가 있어도, 거기에 더하여 적어도 3 개의 헤드가 있으면, 격자 영역이 간격을 두고 배치되어 있어도 계측을 계속할 수 있다.
《제 22 실시형태》
다음으로, 제 22 실시형태에 대하여 도 76 에 기초하여 설명한다. 본 제 22 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 도 76 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (32) 의 기판 재치 영역의 ＋Y 측과 -Y 측에 각각 배치된 스케일 (2072) 의 열이, 제 21 실시형태와 동일하게 대향 배치되고, 또한 -Y 측에 위치하는 일방의 헤드 베이스 (88) 가, 전술한 제 20 실시형태와 동일하게 각 2 개의 X 헤드 (74x), Y 헤드 (74y) 를 가지고 있는 점이, 전술한 제 21 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성과 상이하지만, 그 밖의 부분의 구성은 제 21 실시형태에 관련된 액정 노광 장치와 동일하게 되어 있다.
일방의 헤드 베이스 (88) 의 하면 (-Z 측의 면) 에는, Y 헤드 (74y) (헤드 (74c)) 의 -Y 측에 인접하여 X 헤드 (74x) (이하, 적절히, 헤드 (74e) 라고 부른다) 가 형성됨과 함께, X 헤드 (74x) (헤드 (74d)) 의 -Y 측에 인접하여 Y 헤드 (74y) (이하, 적절히, 헤드 (74f) 라고 부른다) 가 형성되어 있다.
본 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에서는, 1 쌍의 헤드 베이스 (88) 가 Y 축 방향으로 이동하고 있는 상태 (또는 1 쌍의 헤드 베이스 (88) 와 스케일 (2072) 의 열이 대향하는 위치에서 기판 홀더 (32) 의 Y 위치가 유지되고 있는 상태) 에 있어서, 기판 홀더 (32) 의 X 축 방향의 이동에 수반하여, 3 개의 헤드 (74a, 74c, 74e) (제 1 그룹의 헤드라고 칭한다) 및 3 개의 헤드 (74b, 74d, 74f) (제 2 그룹의 헤드라고 칭한다) 의 일방이, 어느 스케일에도 대향하지 않게 되는 경우가 있는데, 그 때에는, 반드시 제 1 그룹의 헤드와 제 2 그룹의 헤드의 타방이, 스케일 (2072) (2 차원 그레이팅 (RG)) 에 대향한다. 즉, 본 제 22 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에서는, ＋Y 측과 -Y 측의 스케일 (2072) 의 열의 배치를, X 축 방향에 관해서 어긋나게 하고 있지 않음에도 불구하고, 기판 홀더 (32) 의 X 축 방향으로의 이동에 있어서, 1 쌍의 헤드 베이스 (88) 가 Y 축 방향으로 이동하고 있는 (또는 1 쌍의 헤드 베이스 (88) 와 스케일 (2072) 의 열이 대향하는 위치에서 기판 홀더 (32) 의 Y 위치가 유지되고 있는) 한, 제 1 그룹의 헤드와 제 2 그룹의 헤드의 적어도 일방에 포함되는 3 개의 헤드에 의해, 기판 홀더 (32) 의 X 위치에 상관없이, 기판 홀더 (32) 의 위치 (X, Y, θz) 의 계측이 가능하게 되어 있다.
여기서, 예를 들어 제 1 그룹의 헤드 (헤드 (74a, 74c, 74e)) 가 어느 스케일에도 대향하지 않게 되어 계측 불능이 된 후에, 재차, 스케일 (2072) 에 대향한 경우에, 그들 헤드 (74a, 74c, 74e) 를 복귀시키는 (계측을 재개시키는) 경우에 대하여 생각한다. 이 경우, 제 1 그룹의 헤드 (헤드 (74a, 74c, 74e)) 에 의한 계측이 재개되기 전의 시점에서는, 제 2 그룹의 헤드 (헤드 (74b, 74d, 74f)) 에 의해, 기판 홀더 (32) 의 위치 (X, Y, θz) 의 계측, 제어가 속행되고 있다. 그래서, 주제어 장치 (100) 는, 도 76 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 헤드 베이스 (88) 가, ＋Y 측, -Y 측에 각각 배치된 인접하는 2 개의 스케일 (2072) 을 걸치고 있고, 제 1 그룹의 헤드와 제 2 그룹의 헤드가, 인접하는 2 개의 스케일 (2072) 의 일방과 타방에 대향한 시점에서, 전술한 제 21 실시형태에서 상세히 서술한 수법에 의해, 제 2 그룹의 헤드 (헤드 (74b, 74d, 74f)) 의 계측치에 기초하여, 기판 홀더의 위치 (X, Y, θz) 를 산출하고, 이 산출한 기판 홀더의 위치 (X, Y, θz) 를, 전술한 아핀 변환의 식에 대입함으로써, 제 1 그룹의 헤드 (헤드 (74a, 74c, 74e)) 의 초기치를 동시에 산출하여 설정한다. 이에 의해, 간단하게, 제 1 그룹의 헤드를 복귀시켜, 이들 헤드에 의한 기판 홀더 (32) 의 위치의 계측, 제어를 재개시킬 수 있다.
이상 설명한 본 제 22 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 의하면, 전술한 제 21 실시형태에 관련된 액정 노광 장치와 동일한 작용 효과를 발휘한다.
《제 22 실시형태의 변형예》
이 변형예는, 제 22 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 있어서, ＋Y 측에 위치하는 타방의 헤드 베이스 (88) 로서, 일방의 헤드 베이스 (88) 와 동일한 구성 (또는 지면 상하 방향에 관해서 대칭인 구성) 의 헤드 유닛이 사용되는 경우이다.
이 경우, 상기 서술한 바와 동일하게, 동일한 Y 축 방향의 직선상으로 배치된 각 4 개의 헤드가 속하는 제 1 그룹의 헤드와, 제 2 그룹의 헤드로 8 개의 헤드를 그룹으로 나눈다.
제 1 그룹의 헤드가 어느 스케일에도 대향하지 않게 되어 계측 불능이 된 후에, 재차, 스케일 (2072) 에 대향한 경우에, 제 1 그룹의 헤드를 복귀시키고, 그들 헤드에 의한 계측을 재개시키는 경우에 대하여 생각한다.
이 경우, 제 1 그룹의 헤드에 의한 계측이 재개되기 전의 시점에서는, 제 2 그룹의 헤드 중 3 개의 헤드에 의해, 기판 홀더 (32) 의 위치 (X, Y, θz) 의 계측, 제어가 속행되고 있다. 그래서, 주제어 장치 (100) 는, 전술한 바와 동일하게, 1 쌍의 헤드 베이스 (88) 가, ＋Y 측, -Y 측에 각각 배치된 인접하는 2 개의 스케일 (2072) 을 걸치고 있고, 제 1 그룹의 헤드와 제 2 그룹의 헤드가, 인접하는 2 개의 스케일 (2072) 의 일방과 타방에 대향한 시점에서, 제 1 그룹의 헤드 각각의 계측치의 초기치를 산출하지만, 이 경우에는, 제 1 그룹의 4 개의 헤드의 모든 초기치를 동시에 산출할 수는 없다. 그 이유는, 계측에 복귀시키는 헤드가 3 개 (X 헤드와 Y 헤드를 합한 수) 이면, 전술한 바와 동일한 순서로 그것들 3 개의 헤드의 계측치의 초기치를 설정한 경우에, 그들 초기치를 전술한 계측치 C1, C2, C3 등으로 하여, 전술한 연립 방정식을 푸는 것에 의해, 기판 홀더의 위치 (X, Y, θ) 가 일의적으로 정해지기 때문에, 특별히 문제는 없다. 그러나, 기판 홀더의 위치 (X, Y, θ) 를 일의적으로 정할 수 있는, 4 개의 헤드의 계측치를 사용하는, 아핀 변환의 관계를 이용한 연립 방정식을 관념할 수 없기 때문이다.
그래서, 본 변형예에서는, 복귀시키는 제 1 그룹을, 다른 헤드를 각각 포함하는 3 개 헤드가 속하는, 2 개의 그룹으로 그룹 나누기하고, 그룹 마다 전술한 바와 동일한 수법으로, 3 개의 헤드에 대하여, 초기치를 동시에 산출하여 설정한다. 초기치의 설정 후에는, 어느 그룹의 3 개의 헤드의 계측치를, 기판 홀더 (32) 의 위치 제어에 이용하면 된다. 위치 제어에 이용하지 않는 쪽의 그룹의 헤드에 의한 기판 홀더 (32) 의 위치 계측을, 기판 홀더 (32) 의 위치 제어와 병행하여 실행해도 된다. 또한, 복귀시키는 제 1 그룹의 각 헤드의 초기치를, 전술한 수법에 의해, 순차 개별적으로 산출하는 것도 가능하다.
상기 서술한 제 20 ∼ 제 22 실시형태에 관련된 인코더의 전환 (인코더 출력의 연결) 처리는, 제 2 ∼ 제 19 실시형태에 있어서, 기판 홀더의 위치 계측을 조동 스테이지, 혹은 계측 테이블을 기준으로 실시하는 인코더 시스템에도 적용 가능하다. 또한, 상기 서술한 제 20 ∼ 제 22 실시형태에 관련된 인코더의 전환 (인코더 출력의 연결) 은, 제 1 ∼ 제 5, 제 8 ∼ 제 15, 제 18, 제 19 의 각 실시형태에 있어서, 조동 스테이지의 위치 계측을 광학 정반 (18a) 을 기준으로 실시하는 인코더 시스템, 혹은 제 6, 제 7, 제 16, 제 17 의 각 실시형태에 있어서, 계측 테이블의 위치 계측을 광학 정반 (18a) 을 기준으로 실시하는 인코더 시스템에도 적용 가능하다.
또한, 이상 설명한 제 1 ∼ 제 22 의 각 실시형태의 구성은, 적절히 변경이 가능하다. 일례로서, 상기 각 실시형태에 있어서의 기판 계측계 (기판 계측계 (70, 270) 등) 는, 기판 스테이지 장치의 구성을 불문하고, 물체 (상기 각 실시형태에서는 기판 (P)) 를 유지하는 이동체의 위치 계측에 사용할 수 있다. 즉, 상기 제 1 ∼ 제 5 실시형태에 관련된 기판 홀더 (32) 와 같은, 기판 (P) 의 대략 전체면을 흡착 유지하는 타입의 기판 홀더를 구비하는 기판 스테이지 장치에 대하여, 상기 제 6 실시형태에 관련된 기판 계측계 (670) 와 같은, 계측 테이블 (624) 을 통하여 광학 정반 (18a) 을 기준으로 기판 홀더의 위치 정보를 구하는 타입의 계측계를 적용하는 것도 가능하다.
또한, 상기 각 실시형태에 관련된 계측계와 동일한 구성의 계측계를, 기판 (P) 이외의 계측 대상물에 적용해도 되고, 일례로서, 마스크 스테이지 장치 (14) 에 있어서의 마스크 (M) 의 위치 계측에, 상기 기판 계측계 (70) 등과 동일한 구성의 계측계를 사용해도 된다. 특히, 국제 공개 제2010/131485호에 개시되는 것과 같은, 마스크를 스캔 방향과 직교하는 방향으로 장스트로크로 스텝 이동시키는 마스크 스테이지 장치의 계측계에는, 상기 각 실시형태에 관련된 계측계를 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 상기 제 1 ∼ 제 22 실시형태의 기판 계측계에 있어서, 인코더 헤드, 및 스케일의 배치는 반대여도 된다. 즉, 기판 홀더의 위치 정보를 구하기 위한 X 리니어 인코더, Y 리니어 인코더는, 기판 홀더에 스케일이 장착되고, 조동 스테이지, 혹은 계측 테이블에 인코더 헤드가 장착되어도 된다. 그 경우, 조동 스테이지, 혹은 계측 테이블에 장착되는 스케일은, 예를 들어 X 축 방향을 따라 복수 배치되고, 서로 전환 동작 가능하게 구성되는 것이 바람직하다. 동일하게, 조동 스테이지, 혹은 계측 테이블의 위치 정보를 구하기 위한 X 리니어 인코더, Y 리니어 인코더는, 계측 테이블에 스케일이 장착되고, 광학 정반 (18a) 에 인코더 헤드가 장착되어도 된다. 그 경우, 광학 정반 (18a) 에 장착되는 인코더 헤드는, 예를 들어 Y 축 방향을 따라 복수 배치되고, 서로 전환 동작 가능하게 구성되는 것이 바람직하다. 기판 홀더, 및 광학 정반 (18a) 에 인코더 헤드가 고정되는 경우, 조동 스테이지, 혹은 계측 테이블에 고정되는 스케일을 공통화해도 된다.
또한, 기판 계측계에 있어서, 기판 스테이지 장치측에 X 축 방향으로 연장되는 1 개 또는 복수의 스케일이 고정되고, 장치 본체 (18) 측에 Y 축 방향으로 연장되는 1 개 또는 복수의 스케일이 고정되는 경우에 대하여 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 기판 스테이지 장치측에 Y 축 방향으로 연장되는 1 개 또는 복수의 스케일, 장치 본체 (18) 측에 X 축 방향으로 연장되는 1 개 또는 복수의 스케일이 각각 고정되어도 된다. 이 경우, 조동 스테이지, 혹은 계측 테이블은, 기판 (P) 의 노광 동작 등에 있어서의 기판 홀더의 이동 중에 X 축 방향으로 구동된다.
또한, 복수의 스케일이 이간하여 배치되는 경우, 스케일의 수는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 기판 (P) 의 크기, 혹은 기판 (P) 의 이동 스트로크에 따라 적절히 변경이 가능하다. 또한, 길이가 상이한 복수의 스케일을 사용해도 되고, X 축 방향 또는 Y 축 방향으로 나란히 배치된 복수의 격자 영역을 각각의 격자부에 포함하는 것이면, 격자부를 구성하는 스케일의 수는, 특별히 상관하지 않는다.
또한, 계측 테이블, 및 그 구동계는, 장치 본체 (18) 의 상가대부 (18a) 의 하면에 형성하도록 구성하고 있지만, 하가대부 (18c) 나 중가대부 (18b) 에 형성하도록 해도 된다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 2 차원 그레이팅이 형성된 스케일을 사용하는 경우에 대하여 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 각 스케일의 표면에 X 스케일과 Y 스케일이 독립적으로 형성되어도 된다. 이 경우, 스케일 내에 있어서, X 스케일과 Y 스케일의 길이를 서로 상이하도록 해도 된다. 또한 양자를 X 축 방향으로 상대적으로 어긋나게 하여 배치하도록 해도 된다. 또한, 회절 간섭 방식의 인코더 시스템을 사용하는 경우에 대하여 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 이른바 픽업 방식, 자기 방식 등의 다른 인코더도 사용할 수 있고, 예를 들어 미국 특허 제6,639,686호 명세서 등에 개시되는 이른바 스캔 인코더 등도 사용할 수 있다.
또한, 상기 제 20 ∼ 제 22 실시형태 및 그 변형예 (이하, 제 22 실시형태라고 약기한다) 에서는, 헤드를 적어도 4 개 형성하는 경우에 대하여 설명했지만, 이러한 경우, 제 1 방향에 관해서 나란히 배치된 복수의 격자 영역을 격자부에 포함하는 것이면, 격자부를 구성하는 스케일 (2072) 의 수는, 특별히 상관하지 않는다. 그 복수의 격자 영역은, 기판 홀더 (32) 의 기판 (P) 을 사이에 두는 Y 축 방향의 일측 및 타측의 양방에 배치할 필요는 없고, 일방에만 배치되어 있어도 된다. 단, 적어도 기판 (P) 의 노광 동작 중, 기판 홀더 (32) 의 위치 (X, Y, θz) 를 계속해서 제어하기 위해서는, 이하의 조건을 만족할 필요가 있다.
즉, 적어도 4 개의 헤드 중 1 개의 헤드에서 계측 빔이 복수의 격자 영역 (예를 들어, 전술한 2 차원 그레이팅 (RG)) 으로부터 벗어나고 있는 동안, 나머지 적어도 3 개의 헤드는 계측 빔이 복수의 격자 영역의 적어도 1 개에 조사됨과 함께, X 축 방향 (제 1 방향) 으로의 기판 홀더 (32) 의 이동에 의해, 상기 서술한 적어도 4 개의 헤드 중에서 계측 빔이 복수의 격자 영역으로부터 벗어나는 상기 1 개의 헤드가 전환된다. 이 경우에 있어서, 적어도 4 개의 헤드는, X 축 방향 (제 1 방향) 에 관해서 서로 계측 빔의 위치 (조사 위치) 가 상이한 2 개의 헤드와, Y 축 방향 (제 2 방향) 에 관해서 상기 2 개의 헤드의 적어도 일방과 계측 빔의 위치가 상이함과 함께, X 축 방향에 관해서 서로 계측 빔의 위치 (조사 위치) 가 상이한 2 개의 헤드를 포함하고, 상기 2 개의 헤드는, X 축 방향에 관해서, 복수의 격자 영역 중 인접하는 1 쌍의 격자 영역의 간격보다 넓은 간격으로 계측 빔을 조사한다.
또한, X 축 방향으로 나열된 격자 영역 (예를 들어 2 차원 그레이팅 (RG)) 의 열을, Y 축 방향에 관해서 3 열 이상 배치해도 된다. 예를 들어, 상기 제 22 실시형태에서는, -Y 측의 5 개의 스케일 (2072) 대신에, 그 5 개의 스케일 (2072) 의 각각을 Y 축 방향으로 2 등분한 것과 같은 면적을 각각 갖는 10 개의 격자 영역 (예를 들어 2 차원 그레이팅 (RG)) 으로 이루어지는, Y 축 방향에 인접한 2 개의 격자 영역 (예를 들어 2 차원 그레이팅 (RG)) 의 열을 형성하고, 일방의 열의 2 차원 그레이팅 (RG) 에 헤드 (74e, 74f) 가 대향 가능, 그리고 타방의 열의 2 차원 그레이팅 (RG) 에 헤드 (74c, 74d) 가 대향 가능해지는 것과 같은 구성을 채용해도 된다. 또한, 상기 제 20 실시형태의 변형예에서는, ＋Y 측의 5 개의 스케일 (2072) 에 대해서도, 상기 서술한 것과 동일한 10 개의 격자 영역으로 이루어지는, Y 축 방향에 인접한 2 개의 격자 영역 (예를 들어 2 차원 그레이팅 (RG)) 의 열을 형성하고, 일방의 열의 2 차원 그레이팅 (RG) 에 1 쌍의 헤드가 대향 가능, 그리고 타방의 열의 2 차원 그레이팅 (RG) 에 나머지 1 쌍의 헤드가 대향 가능해지는 것과 같은 구성을 채용해도 된다.
또한, 상기 제 20 ∼ 제 22 실시형태에서는, X 축 방향 (제 1 방향) 으로의 기판 홀더 (32) 의 이동에 있어서, 적어도 4 개의 헤드 상호간에서, 어느 2 개의 헤드에 대하여 보아도, 계측 빔이 어느 2 차원 그레이팅 (RG) 에도 조사되지 않는 (격자 영역으로부터 벗어나는), 즉 헤드에서의 계측이 불능이 되는 (비계측 구간) 이 겹치지 않도록, 스케일 및 헤드의 적어도 일방의 위치 혹은 간격, 혹은 위치 및 간격 등을 설정하는 것이 중요하다.
또한, 상기 제 20 내지 제 22 실시형태에 있어서, 계측 빔이 1 개의 스케일로부터 벗어나 다른 스케일로 환승하는 다른 헤드의 초기치를 설정하는 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 다른 헤드의 계측치의 보정 정보 등, 다른 헤드를 사용하여 기판 홀더의 이동을 제어하기 위한 보정 정보를 취득해도 된다. 다른 헤드를 사용하여 기판 홀더의 이동을 제어하기 위한 보정 정보에는, 초기치는 물론 포함되지만, 이것에 한정되지 않고, 그 다른 헤드가 계측을 재개할 수 있기 위한 정보이면 되고, 계측 재개 후에 계측해야 하는 값으로부터의 오프셋치 등이어도 된다.
또한, 상기 제 20 내지 제 22 실시형태에 있어서, 기판 홀더 (32) 의 위치 정보를 계측하는 각 X 헤드 (74x) 대신에, X 축 방향 및 Z 축 방향을 계측 방향으로 하는 인코더 헤드 (XZ 헤드) 를 사용함과 함께, 각 Y 헤드 (74y) 대신에, Y 축 방향 및 Z 축 방향을 계측 방향으로 하는 인코더 헤드 (YZ 헤드) 를 사용해도 된다. 이들 헤드로는, 예를 들어 미국 특허 제7,561,280호 명세서에 개시되는 변위 계측 센서 헤드와 동일한 구성의 센서 헤드를 사용할 수 있다. 이러한 경우에는, 주제어 장치 (100) 는, 전술한 헤드의 전환 및 연결 처리에 있어서, 전환 전에 기판 홀더 (32) 의 위치 제어에 사용되는 3 개의 헤드의 계측치를 사용하여, 소정의 연산을 실시함으로써, XY 평면 내의 3 자유도 방향 (X, Y, θz) 에 관한 기판 홀더 (32) 의 위치의 계측 결과의 연속성을 보증하기 위한 연결 처리에 더하여, 전술한 것과 동일한 수법에 의해, 나머지 3 자유도 방향 (Z, θx, θy) 에 관한 기판 홀더 (32) 의 위치의 계측 결과의 연속성을 보증하기 위한 연결 처리도 실시해도 된다. 대표적으로 제 20 실시형태를 예로 들어 구체적으로 설명하면, 주제어 장치 (100) 는, 4 개의 헤드 (74a, 74b, 74c, 74d) 중, 계측 빔이 1 개의 2 차원 그레이팅 (RG) (격자 영역) 으로부터 벗어나 다른 2 차원 그레이팅 (RG) (격자 영역) 으로 환승하는 1 개의 헤드를 사용하여 나머지 3 자유도 방향 (Z, θx, θy) 에 관한 기판 홀더 (32) 의 이동을 제어하기 위한 보정 정보를, 나머지 3 개의 헤드에 의한 Z 축 방향 (제 3 방향) 의 계측 정보, 혹은 그 나머지 3 개의 헤드를 사용하여 계측되는 나머지 3 자유도 방향 (Z, θx, θy) 에 관한 기판 홀더 (32) 의 위치 정보에 기초하여 취득하는 것으로 하면 된다.
또한, 복수의 스케일판 (2072) 의 높이와 경사가 서로 어긋나 있으면, 전술한 좌표계 사이에 어긋남이 발생하고, 이에 의해 인코더 시스템의 계측 오차가 발생한다. 그래서, 복수의 스케일판 (2072) 사이의 높이와 경사의 어긋남에서 기인하는 인코더 시스템의 계측 오차도 보정하는 것으로 해도 된다. 예를 들어, 전술한 바와 같이 제 20 실시형태에서는, 헤드의 전환에 있어서, 전환 후의 헤드의 초기치를 설정하는 시점에서는, 4 개의 헤드 (74a ∼ 74d) 모두가 동시에 어느 스케일 (2072) 에 대향하는 제 5 상태가 발생한다. 그래서, 주제어 장치 (100) 는, 이 제 5 상태에 있어서의 용장 헤드의 계측치를 이용함으로써, 복수의 스케일판 (2072) 사이의 높이와 경사의 어긋남에서 기인하는 좌표계 사이의 어긋남을 캘리브레이션 (교정) 하는 것으로 해도 된다.
예를 들어, 전술한 오프셋 (ΔX, ΔY, Δθz) 의 취득시와 동일하게, 제 5 상태에 있어서, 2 세트의 3 개 1 세트의 헤드에 의한 기판 홀더 (32) 의 위치 (Z, θx, θy) 의 계측을 실시하고, 그 계측에 의해 얻어진 계측치끼리의 차, 즉 오프셋 ΔZ, Δθx, Δθy 를 구하고, 이 오프셋을 헤드의 전환 전후의 기판 홀더 (32) 의 위치 정보의 계측 및 위치의 제어에 사용되는 3 개의 헤드와 대향하는 적어도 2 개의 스케일의 조합에 의해 각각 정해지는 좌표계 사이의 Z 축 방향, θx, θy 방향의 어긋남의 캘리브레이션에 사용할 수 있다.
또한, 상기 제 1 ∼ 제 22 실시형태에 있어서, Z·틸트 위치 계측계 및 인코더 시스템에 의해 기판 계측계를 구성하는 것으로 했지만, 예를 들어 X, Y 헤드 대신에 XZ, YZ 헤드를 사용함으로써, 인코더 시스템만으로 기판 계측계를 구성해도 된다.
또한, 상기 제 17 실시형태에 있어서, 1 쌍의 계측 테이블 (1782) 과는 별도로, X 축 방향에 관해서 계측 테이블 (1782) 로부터 떨어져 배치되는 적어도 1 개의 헤드를 형성해도 된다. 예를 들어, X 축 방향에 관해서 투영 광학계 (16) 로부터 떨어져 배치되고, 기판 (P) 의 얼라인먼트 마크를 검출하는 마크 검출계 (얼라인먼트계) 에 대하여 ±Y 측에 각각 계측 테이블 (1782) 과 동일한 가동의 헤드 유닛을 형성하고, 기판 마크의 검출 동작에 있어서 마크 검출계의 ±Y 측에 배치되는 1 쌍의 헤드 유닛을 사용하여 Y 조동 스테이지 (24) 의 위치 정보를 계측해도 된다. 이 경우, 마크 검출 동작에 있어서, 1 쌍의 계측 테이블 (1782) 에서 모든 계측 빔이 스케일 (1788) (또는 684) 로부터 벗어나도, 기판 계측계 (다른 1 쌍의 헤드 유닛) 에 의한 Y 조동 스테이지 (24) 의 위치 정보의 계측이 계속 가능해져, 마크 검출계의 위치 등, 노광 장치의 설계의 자유도를 높일 수 있다. 또한, Z 축 방향에 관한 기판 (P) 의 위치 정보를 계측하는 기판 계측계를 마크 검출계의 근방에 배치함으로써, 기판의 Z 위치의 검출 동작에 있어서도 기판 계측계에 의한 Y 조동 스테이지 (24) 의 위치 정보의 계측이 가능해진다. 또는, 기판 계측계를 투영 광학계 (16) 의 근방에 배치하고, 기판의 Z 위치의 검출 동작에 있어서 1 쌍의 계측 테이블 (1782) 로 Y 조동 스테이지 (24) 의 위치 정보를 계측해도 된다. 또한, 본 실시형태에서는, 투영 광학계 (16) 로부터 떨어져 설정되는 기판 교환 위치에 Y 조동 스테이지 (24) 가 배치되면, 1 쌍의 계측 테이블 (1782) 의 모든 헤드에서 계측 빔이 스케일 (1788) (또는 684) 로부터 벗어난다. 그래서, 기판 교환 위치에 배치되는 Y 조동 스테이지 (24) 의 복수의 스케일 (1788) (또는 684) 의 적어도 1 개와 대향하는 적어도 1 개의 헤드 (가동의 헤드 또는 고정의 헤드의 어느 것이어도 된다) 를 형성하고, 기판 교환 동작에 있어서도 기판 계측계에 의한 Y 조동 스테이지 (24) 의 위치 정보의 계측을 가능하게 해도 된다. 여기서, Y 조동 스테이지 (24) 가 기판 교환 위치에 도달하기 전, 다시 말하면, 기판 교환 위치에 배치되는 적어도 1 개의 헤드가 스케일 (1788) (또는 684) 에 대향하기 전에, 1 쌍의 계측 테이블 (1782) 의 모든 헤드에서 계측 빔이 스케일 (1788) (또는 684) 로부터 벗어나는 경우에는, Y 조동 스테이지 (24) 의 이동 경로의 도중에 적어도 1 개의 헤드를 추가로 배치하고, 기판 계측계에 의한 기판 홀더 (32) 의 위치 정보의 계측을 계속 가능하게 해도 된다. 또한, 1 쌍의 계측 테이블 (1782) 과는 별도로 형성되는 적어도 1 개의 헤드를 사용하는 경우, 1 쌍의 계측 테이블 (1782) 의 계측 정보를 사용하여 전술한 연결 처리를 실시해도 된다.
동일하게, 상기 제 1 ∼ 제 22 실시형태에 있어서, 각 X 헤드 (74x) 대신에, 전술한 XZ 헤드를 사용함과 함께, 각 Y 헤드 (74y) 대신에, 전술한 YZ 헤드를 사용해도 된다. 이러한 경우에 있어서, 1 쌍의 XZ 헤드와 1 쌍의 YZ 헤드와, 이들이 대향 가능한 인코더 시스템에서는, 복수의 헤드 (74x, 74y) 의 회전 (θz) 과 경사 (θx 및 θy 의 적어도 일방) 의 적어도 일방에 관한 위치 정보를 계측하는 것으로 해도 된다.
또한, 스케일 (72, 78, 2072) 등에서는 표면에 격자가 형성되는 (표면이 격자면인) 것으로 했지만, 예를 들어 격자를 덮는 커버 부재 (유리 또는 박막 등) 를 형성하여, 격자면을 스케일의 내부로 해도 된다.
또한, 상기 제 17 실시형태에서는, 각 1 쌍의 X 헤드 (80x) 및 Y 헤드 (80y) 가, Y 조동 스테이지 (24) 의 위치를 계측하기 위한 헤드와 함께, 계측 테이블 (1782) 에 형성되는 경우에 대하여 설명했지만, 각 1 쌍의 X 헤드 (80x) 및 Y 헤드 (80y) 는, 계측 테이블 (1782) 을 개재하지 않고, Y 조동 스테이지 (24) 의 위치를 계측하기 위한 헤드에 형성되어 있어도 된다.
또한, 지금까지의 설명에서는, 기판 인코더 시스템이 구비하는 각 헤드의 XY 평면 내에 있어서의 계측 방향이, X 축 방향 또는 Y 축 방향인 경우에 대하여 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 2 차원 그레이팅 대신에, XY 평면 내에서, X 축 방향 및 Y 축 방향으로 교차하고, 또한 서로 직교하는 2 방향 (편의 상, α 방향, β 방향이라고 부른다) 을 주기 방향으로 하는 2 차원 격자를 사용해도 되고, 이것에 대응하여 전술한 각 헤드로서, α 방향 (및 Z 축 방향) 또는 β 방향 (및 Z 축 방향) 을 각각의 계측 방향으로 하는 헤드를 사용하는 것으로 해도 된다. 또한, 전술한 제 1 실시형태에서는, 각 X 스케일, Y 스케일 대신에, 예를 들어, α 방향, β 방향을 주기 방향으로 하는 1 차원 격자를 사용함과 함께, 이것에 대응하여 전술한 각 헤드로서, α 방향 (및 Z 축 방향) 또는 β 방향 (및 Z 축 방향) 을 각각의 계측 방향으로 하는 헤드를 사용하는 것으로 해도 된다.
또한, 상기 제 20 ∼ 제 22 실시형태에 있어서, 제 1 격자군을 전술한 X 스케일의 열로 구성하고, 제 2 격자군을 전술한 Y 스케일의 열로 구성하고, 이것에 대응하여, X 스케일의 열에 대향 가능하게 복수의 X 헤드 (또는 XZ 헤드) 를 소정의 간격 (인접하는 X 스케일 사이의 간격보다 큰 간격) 으로 배치함과 함께, Y 스케일의 열에 대향 가능하게 복수의 Y 헤드 (또는 YZ 헤드) 를 소정의 간격 (인접하는 Y 스케일 사이의 간격보다 큰 간격) 으로 배치하는 것으로 해도 된다.
또한, 상기 제 20 ∼ 제 22 실시형태에 있어서, X 축 방향 또는 Y 축 방향으로 나란히 배치되는 각 스케일로서, 길이가 상이한 복수의 스케일을 사용해도 물론 된다. 이 경우에 있어서, 주기 방향이 동일하거나, 혹은 직교하는 스케일의 열을 2 열 이상, 나란히 형성하는 경우에는, 스케일 사이의 스페이스가, 서로 겹치지 않도록 설정 가능한 길이의 스케일을 선택하는 것으로 해도 된다. 즉, 1 열의 스케일열을 구성하는 스케일 사이의 스페이스의 배치 간격은, 등간격이 아니어도 된다. 또한, 예를 들어, 조동 스테이지 상의 스케일열에 있어서, X 축 방향에 있어서의 양단부 쪽에 각각 배치되는 스케일 (스케일열에 있어서, 각 단부에 배치되는 스케일) 의 X 축 방향의 길이보다, 중앙부에 배치되는 스케일을 물리적으로 길게 해도 된다.
또한, 상기 제 6, 제 7, 제 16, 제 17 의 각 실시형태에 있어서, 계측 테이블용 인코더는, 적어도 계측 테이블의 이동 방향 (상기 실시형태에서는 Y 축 방향) 의 위치 정보를 계측하면 되지만, 이동 방향과 상이한 적어도 1 개의 방향 (X, Z, θx, θy, θz 의 적어도 1 개) 의 위치 정보도 계측해도 된다. 예를 들어, 계측 방향이 X 축 방향인 헤드 (X 헤드) 의 X 축 방향의 위치 정보도 계측하고, 이 X 정보와 X 헤드의 계측 정보로 X 축 방향의 위치 정보를 구해도 된다. 단, 계측 방향이 Y 축 방향인 헤드 (Y 헤드) 에서는, 계측 방향과 직교하는 X 축 방향의 위치 정보를 이용하지 않아도 된다. 동일하게, X 헤드에서는, 계측 방향과 직교하는 Y 축 방향의 위치 정보를 이용하지 않아도 된다. 요점은, 헤드의 계측 방향과 상이한 적어도 1 개의 방향의 위치 정보를 계측하고, 이 계측 정보와 헤드의 계측 정보로 계측 방향에 관한 기판 홀더 (622) 등의 위치 정보를 구해도 된다. 또한, 예를 들어 X 축 방향에 관해서 위치가 상이한 2 개의 계측 빔을 사용하여 가동 헤드의 θz 방향의 위치 정보 (회전 정보) 를 계측하고, 이 회전 정보와, X 헤드, 및 Y 헤드의 계측 정보를 사용하여 기판 홀더 (622) 등의 X 축, Y 축 방향의 위치 정보를 구해도 된다. 이 경우, X 헤드와 Y 헤드의 일방을 2 개, 타방을 1 개, 계측 방향이 동일한 2 개의 헤드가 계측 방향과 직교하는 방향에 관해서 동일 위치가 되지 않도록 배치함으로써, X, Y, θz 방향의 위치 정보가 계측 가능해진다. 다른 1 개의 헤드는, 2 개의 헤드와 상이한 위치에 계측 빔을 조사하는 것이 바람직하다. 또한, 가동 헤드용 인코더의 헤드가 XZ 헤드 또는 YZ 헤드이면, 예를 들어 XZ 헤드와 YZ 헤드의 일방을 2 개, 타방을 1 개, 동일 직선 상이 되지 않도록 배치함으로써, Z 정보뿐만 아니라 θx 및 θy 방향의 위치 정보 (경사 정보) 도 계측할 수 있다. θx 및 θy 방향의 위치 정보의 적어도 일방과, X 헤드, 및 Y 헤드의 계측 정보로 X 축, Y 축 방향의 위치 정보를 구해도 된다. 동일하게, XZ 헤드 또는 YZ 헤드에서도, Z 축 방향과 상이한 방향에 관한 가동 헤드의 위치 정보를 계측하고, 이 계측 정보와 헤드 계측 정보로 Z 축 방향의 위치 정보를 구해도 된다. 또한, 가동 헤드의 위치 정보를 계측하는 인코더의 스케일이 단일의 스케일 (격자 영역) 이면, XYθz 도 Zθxθy 도 3 개의 헤드로 계측할 수 있지만, 복수의 스케일 (격자 영역) 이 떨어져 배치되는 경우에는, X 헤드, 및 Y 헤드를 2 개씩, 혹은 XZ 헤드, 및 YZ 헤드를 2 개씩 배치하고, 4 개의 헤드에서 비계측 기간이 겹치지 않도록 X 축 방향의 간격을 설정하면 된다. 이 설명은, 격자 영역이 XY 평면과 평행하게 배치되는 스케일을 전제로 했지만, 격자 영역이 YZ 평면과 평행하게 배치되는 스케일에서도 동일하게 적용할 수 있다.
또한, 상기 제 6, 제 7, 제 16, 제 17 의 각 실시형태에 있어서, 계측 테이블의 위치 정보를 계측하는 계측 장치로서 인코더를 사용하는 것으로 했지만, 인코더 이외에, 예를 들어 간섭계 등을 사용해도 된다. 이 경우, 예를 들어 가동 헤드 (또는 그 유지부) 에 반사면을 형성하고, Y 축 방향과 평행하게 계측 빔을 반사면에 조사하면 된다. 특히 가동 헤드가 Y 축 방향으로만 이동되는 경우에는 반사면을 크게 할 필요가 없고, 공기 흔들림을 저감시키기 위한 간섭계 빔의 광로의 국소적인 공조도 용이해진다.
또한, 상기 제 17 실시형태에 있어서, Y 조동 스테이지 (24) 의 스케일에 계측 빔을 조사하는 가동 헤드를, Y 축 방향에 관해서 투영계의 양측에 1 개씩 형성하는 것으로 했지만, 복수씩 가동 헤드를 형성해도 된다. 예를 들어, Y 축 방향에 관해서 복수의 가동 헤드에서 계측 기간이 일부 겹치도록 인접하는 가동 헤드 (계측 빔) 를 배치하면, Y 조동 스테이지 (24) 가 Y 축 방향으로 이동해도, 복수의 가동 헤드에 의해 위치 계측을 계속할 수 있다. 이 경우, 복수의 가동 헤드에서 연결 처리가 필요하게 된다. 그래서, 투영계의 ±Y 측의 일방에만 배치되고, 적어도 1 개의 스케일에 계측 빔이 조사되는 복수의 헤드의 계측 정보를 사용하여, 계측 빔이 스케일에 들어가는 다른 헤드에 관한 보정 정보를 취득해도 되고, ±Y 측의 일방뿐만 아니라 타측에 배치되는 적어도 1 개의 헤드의 계측 정보를 사용해도 된다. 요점은, ±Y 측에 각각 배치되는 복수의 헤드 중, 스케일에 계측 빔이 조사되고 있는 적어도 3 개의 헤드의 계측 정보를 이용하면 된다.
또한, 상기 제 20 ∼ 제 22 실시형태의 기판 계측계에 있어서, 주사 노광에 있어서 기판 (P) 이 이동되는 주사 방향 (X 축 방향) 에 관해서 복수의 스케일 (격자 영역) 을 서로 떨어트려 배치함과 함께, 복수의 헤드를 기판 (P) 의 스텝 방향 (Y 축 방향) 으로 이동 가능하게 했지만, 이것과는 반대로, 스텝 방향 (Y 축 방향) 에 관해서 복수의 스케일을 서로 떨어트려 배치함과 함께, 복수의 헤드를 주사 방향 (X 축 방향) 으로 이동 가능하게 해도 된다.
또한, 상기 제 1 ∼ 제 22 실시형태에 있어서, 인코더 시스템의 헤드는, 광원으로부터의 빔을 스케일에 조사하는 광학계 모두를 가지고 있을 필요는 없고, 광학계의 일부, 예를 들어 사출부만을 갖는 것으로 해도 된다.
또한, 상기 제 20 ∼ 제 22 실시형태에 있어서, 1 쌍의 헤드 베이스 (88) 의 헤드는 도 71 의 배치 (X 헤드 및 Y 헤드가 ±Y 측에 각각 배치되고 또한 ±Y 측의 일방과 타방에서 X 축 방향에 관해서 X, Y 헤드의 배치가 반대) 에 한정되는 것이 아니고, 예를 들어 X 헤드 및 Y 헤드가 ±Y 측에 각각 배치되고, 또한 ±Y 측의 일방과 타방에서 X 축 방향에 관해서 X, Y 헤드의 배치가 동일해도 된다. 단, 2 개의 Y 헤드의 X 위치가 동일하면, 2 개의 X 헤드의 일방에서 계측이 끊기면, θz 정보를 계측할 수 없게 되기 때문에, 2 개의 Y 헤드의 X 위치를 상이하게 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 ∼ 제 22 실시형태에 있어서, 인코더 시스템의 헤드로부터 계측 빔이 조사되는 스케일 (스케일 부재, 격자부) 을, 투영 광학계 (16) 측에 형성하는 경우, 투영 광학계 (16) 를 지지하는 장치 본체 (18) (프레임 부재) 의 일부에 한정하지 않고, 투영 광학계 (16) 의 경통 부분에 형성해도 된다.
또한, 상기 제 1 ∼ 제 22 실시형태에서는, 주사 노광시의 마스크 (M) 및 기판 (P) 의 이동 방향 (주사 방향) 이 X 축 방향인 경우에 대하여 설명했지만, 주사 방향을 Y 축 방향으로 해도 된다. 이 경우, 마스크 스테이지의 장스트로크 방향을 Z 축 방향으로 90 도 회전시킨 방향으로 설정함과 함께, 투영 광학계 (16) 의 방향도 Z 축 방향으로 90 도 회전시키는 등을 할 필요가 있다.
또한, 상기 제 20 ∼ 제 22 실시형태에 있어서, Y 조동 스테이지 (24) 상에 있어서, X 축 방향으로 복수의 스케일이, 소정 간격의 간극을 개재하면서 정렬되어 배치된 스케일군 (스케일열) 을, 복수열, 서로 Y 축 방향으로 떨어진 상이한 위치 (예를 들어 투영 광학계 (16) 에 대하여 일방의 측 (＋Y 측) 의 위치와, 타방 (-Y 측) 의 위치) 에 배치하는 경우에, 이 복수의 스케일군 (복수의 스케일열) 을, 기판 상에 있어서의 쇼트의 배치 (쇼트 맵) 에 기초하여 구분하여 사용할 수 있도록 구성해도 된다. 예를 들어, 복수의 스케일열의 전체로서의 길이를, 스케일열 사이에서 서로 상이하게 해 두면, 상이한 쇼트 맵에 대응할 수 있고, 4 모따기의 경우와 6 모따기의 경우 등, 기판 상에 형성하는 쇼트 영역의 수의 변화에도 대응할 수 있다. 또한 이와 같이 배치함과 함께, 각 스케일열의 간극의 위치를 X 축 방향에 있어서 서로 상이한 위치로 하면, 복수의 스케일열에 각각 대응하는 헤드가 동시에 계측 범위 외가 되는 경우가 없기 때문에, 연결 처리에 있어서 부정치가 되는 센서의 수를 줄일 수 있어, 연결 처리를 고정밀도로 실시할 수 있다.
또한, Y 조동 스테이지 (24) 상에서, X 축 방향으로 복수의 스케일이, 소정 간격의 간극을 개재하면서 정렬되어 배치된 스케일군 (스케일열) 에 있어서, 1 개의 스케일 (X 축 계측용의 패턴) 의 X 축 방향의 길이를, 1 쇼트 영역의 길이 (기판 홀더 상의 기판을 X 축 방향으로 이동시키면서 스캔 노광을 실시할 때에, 디바이스 패턴이 조사되어 기판 상에 형성되는 길이) 분만큼 연속해서 측정할 수 있는 것과 같은 길이로 해도 된다. 이와 같이 하면, 1 쇼트 영역의 스캔 노광 중에, 복수 스케일에 대한 헤드의 승계 제어를 실시하지 않아도 되기 때문에, 스캔 노광 중의 기판 (P) (기판 홀더) 의 위치 계측 (위치 제어) 을 용이하게 할 수 있다.
또한, 상기 제 1 ∼ 제 22 실시형태에 있어서, 기판 계측계는, 기판 스테이지 장치가 기판 로더와의 기판 교환 위치까지 이동하는 동안의 위치 정보를 취득하기 위해서, 기판 스테이지 장치 또는 다른 스테이지 장치에 기판 교환용의 스케일을 형성하고, 하향의 헤드를 사용하여 기판 스테이지 장치의 위치 정보를 취득해도 된다. 혹은, 기판 스테이지 장치 또는 다른 스테이지 장치에 기판 교환용의 헤드를 형성하고, 스케일이나 기판 교환용의 스케일을 계측함으로써 기판 스테이지 장치의 위치 정보를 취득해도 된다.
또한 인코더 시스템과는 별도의 위치 계측계 (예를 들어 스테이지 상의 마크와 그것을 관찰하는 관찰계) 를 형성하여 스테이지의 교환 위치 제어 (관리) 를 실시해도 된다.
또한, 기판 스테이지 장치는, 적어도 기판 (P) 을 수평면을 따라 장스트로크로 구동할 수 있으면 되고, 경우에 따라서는 6 자유도 방향의 미소 위치 결정을 할 수 없어도 된다. 이와 같은 2 차원 스테이지 장치에 대해서도 상기 제 1 ∼ 제 22 실시형태에 관련된 기판 인코더 시스템을 바람직하게 적용할 수 있다.
또한, 조명광은, ArF 엑시머 레이저 광 (파장 193 ㎚), KrF 엑시머 레이저 광 (파장 248 ㎚) 등의 자외광이나, F2 레이저 광 (파장 157 ㎚) 등의 진공 자외광이어도 된다. 또한, 조명광으로는, DFB 반도체 레이저 또는 파이버 레이저로부터 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일 파장 레이저 광을, 에르븀 (또는 에르븀과 이테르븀의 양방) 이 도프된 파이버 앰프로 증폭하고, 비선형 광학 결정을 사용하여 자외광으로 파장 변환한 고조파를 사용해도 된다. 또한, 고체 레이저 (파장 : 355 ㎚, 266 ㎚) 등을 사용해도 된다.
또한, 투영 광학계 (16) 가 복수개의 광학계를 구비한 멀티 렌즈 방식의 투영 광학계인 경우에 대하여 설명했지만, 투영 광학계의 갯수는 이것에 한정되지 않고, 1 개 이상 있으면 된다. 또한, 멀티 렌즈 방식의 투영 광학계에 한정하지 않고, 오프너형의 대형 미러를 사용한 투영 광학계 등이어도 된다. 또한, 투영 광학계 (16) 로는, 확대계, 또는 축소계여도 된다.
또한, 노광 장치의 용도로는 각형의 유리 플레이트에 액정 표시 소자 패턴을 전사하는 액정용의 노광 장치에 한정되지 않고, 유기 EL (Electro-Luminescence) 패널 제조용의 노광 장치, 반도체 제조용의 노광 장치, 박막 자기 헤드, 마이크로 머신 및 DNA 칩 등을 제조하기 위한 노광 장치에도 널리 적용할 수 있다. 또한, 반도체 소자 등의 마이크로 디바이스뿐만 아니라, 광 노광 장치, EUV 노광 장치, X 선 노광 장치, 및 전자선 노광 장치 등에서 사용되는 마스크 또는 레티클을 제조하기 위해서, 유리 기판 또는 실리콘 웨이퍼 등에 회로 패턴을 전사하는 노광 장치에도 적용할 수 있다.
또한, 노광 대상이 되는 물체는 유리 플레이트에 한정되지 않고, 웨이퍼, 세라믹 기판, 필름 부재, 혹은 마스크 블랭크스 등, 다른 물체여도 된다. 또한, 노광 대상물이 플랫 패널 디스플레이용의 기판인 경우, 그 기판의 두께는 특별히 한정되지 않고, 필름상 (가요성을 갖는 시트상의 부재) 의 것도 포함된다. 또한, 본 실시형태의 노광 장치는, 한 변의 길이, 또는 대각 길이가 500 ㎜ 이상인 기판이 노광 대상물인 경우에 특히 유효하다.
액정 표시 소자 (혹은 반도체 소자) 등의 전자 디바이스는, 디바이스의 기능·성능 설계를 실시하는 스텝, 이 설계 스텝에 기초한 마스크 (혹은 레티클) 를 제작하는 스텝, 유리 기판 (혹은 웨이퍼) 을 제작하는 스텝, 상기 서술한 각 실시형태의 노광 장치, 및 그 노광 방법에 의해 마스크 (레티클) 의 패턴을 유리 기판에 전사하는 리소그래피 스텝, 노광된 유리 기판을 현상하는 현상 스텝, 레지스트가 잔존하고 있는 부분 이외의 부분의 노출 부재를 에칭에 의해 제거하는 에칭 스텝, 에칭이 완료되어 불필요해진 레지스트를 제거하는 레지스트 제거 스텝, 디바이스 조립 스텝, 검사 스텝 등을 거쳐 제조된다. 이 경우, 리소그래피 스텝에서, 상기 실시형태의 노광 장치를 사용하여 전술한 노광 방법이 실행되고, 유리 기판 상에 디바이스 패턴이 형성되기 때문에, 고집적도의 디바이스를 양호한 생산성으로 제조할 수 있다.
또한, 상기 각 실시형태의 복수의 구성 요건은 적절히 조합할 수 있다. 따라서, 상기 서술한 복수의 구성 요건 중 일부가 이용되지 않아도 된다.
또한, 상기 실시형태에서 인용한 노광 장치 등에 관한 모든 공보, 국제 공개, 미국 특허 출원 공개 명세서 및 미국 특허 명세서 등의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
산업상 이용가능성
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 이동체 장치 및 이동 방법은, 물체를 이동하는 데에 적합하다. 또한, 본 발명의 노광 장치는, 물체를 노광하는 데에 적합하다. 또한, 본 발명의 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법은, 플랫 패널 디스플레이의 제조에 적합하다. 또한, 본 발명의 디바이스 제조 방법은, 마이크로 디바이스의 제조에 적합하다.
10 ; 액정 노광 장치,
20 ; 기판 스테이지 장치,
24 ; Y 조동 스테이지,
32 ; 기판 홀더,
70 ; 기판 계측계,
72 ; 상향 스케일,
74x ; 하향 X 헤드,
74y ; 하향 Y 헤드,
78 ; 하향 스케일,
80x ; 상향 X 헤드,
80y ; 상향 Y 헤드,
100 ; 주제어 장치,
P ; 기판.

Claims (69)

  1. 광학계의 하방에 배치되고, 기판을 유지하는 이동체와,
    상기 광학계의 광축과 직교하는 소정 평면 내에서 서로 직교하는 제 1, 제 2 방향에 관해서 상기 이동체를 이동 가능한 구동계와,
    상기 제 1 방향에 관해서 복수의 격자 영역이 서로 떨어져 배치되는 격자 부재와, 상기 격자 부재에 대하여 각각 계측 빔을 조사하고 또한 상기 제 2 방향에 관해서 이동 가능한 복수의 제 1 헤드의 일방이 상기 이동체에 형성됨과 함께, 상기 격자 부재와 상기 복수의 제 1 헤드의 타방이 상기 이동체와 대향하도록 형성되는 계측계는, 상기 복수의 제 1 헤드에 스케일 부재와 제 2 헤드의 일방이 형성됨과 함께, 상기 스케일 부재와 상기 제 2 헤드의 타방이 상기 복수의 제 1 헤드에 대향하도록 형성되고, 상기 제 2 헤드를 통하여 상기 스케일 부재에 계측 빔을 조사하고, 상기 제 2 방향에 관한 상기 복수의 제 1 헤드의 위치 정보를 계측하는 계측 장치를 갖고, 상기 복수의 제 1 헤드 중, 상기 계측 빔이 상기 복수의 격자 영역의 적어도 1 개에 조사되는 적어도 3 개의 제 1 헤드의 계측 정보와, 상기 계측 장치의 계측 정보에 기초하여, 적어도 상기 소정 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보를 계측하고,
    상기 스케일 부재와 상기 제 2 헤드의 적어도 일방에서 기인하여 발생하는 상기 계측 장치의 계측 오차를 보상하기 위한 보정 정보와, 상기 계측계로 계측되는 위치 정보에 기초하여, 상기 구동계를 제어하는 제어계를 구비하고,
    상기 복수의 제 1 헤드는 각각, 상기 제 1 방향으로의 상기 이동체의 이동 중, 상기 계측 빔이 상기 복수의 격자 영역의 1 개의 격자 영역으로부터 벗어남과 함께, 상기 1 개의 격자 영역에 인접하는 다른 격자 영역으로 환승하는 이동체 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학계를 지지하는 프레임 부재를 추가로 구비하고,
    상기 계측 장치는, 상기 스케일 부재와 상기 제 2 헤드의 일방이 상기 복수의 제 1 헤드에 형성되고, 상기 스케일 부재와 상기 제 2 헤드의 타방이 상기 광학계 또는 상기 프레임 부재에 형성되는 이동체 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스케일 부재는, 상기 제 2 방향에 관해서 서로 떨어져 배치되는 복수의 격자부를 갖고,
    상기 계측 장치는, 상기 제 2 방향에 관해서 상기 계측 빔의 위치가 상이한 적어도 2 개의 상기 제 2 헤드를 포함하는 복수의 상기 제 2 헤드를 갖고,
    상기 적어도 2 개의 제 2 헤드는, 상기 제 2 방향에 관해서, 상기 복수의 격자부 중 인접하는 1 쌍의 격자부의 간격보다 넓은 간격으로 배치되는 이동체 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 헤드는, 상기 제 1 방향과, 상기 소정 평면과 직교하는 제 3 방향의 일방에 관해서, 상기 적어도 2 개의 제 2 헤드의 적어도 1 개와 상기 계측 빔의 위치가 상이한 적어도 1 개의 제 2 헤드를 포함하는 이동체 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 계측 장치는, 상기 스케일 부재에 대하여 서로 상이한 위치에 복수의 상기 계측 빔을 조사하고, 상기 제 2 방향과 상이한 방향에 관한 상기 복수의 제 1 헤드의 위치 정보를 계측하는 이동체 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 계측 장치는, 상기 복수의 제 1 헤드의 회전과 경사의 적어도 일방에 관한 위치 정보를 계측하는 이동체 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스케일 부재는, 반사형의 2 차원 격자 및 서로 배열 방향이 상이한 2 개의 1 차원 격자의 적어도 일방을 갖는 이동체 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 보정 정보는, 상기 스케일 부재의 변형, 변위, 평탄성, 및 형성 오차의 적어도 1 개에서 기인하여 발생하는 상기 계측 장치의 계측 오차를 보상하는 이동체 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 헤드는 각각, 상기 소정 평면 내에서 서로 교차하는 2 방향의 일방을 계측 방향으로 하고,
    상기 계측계에서 계측에 사용되는 상기 적어도 3 개의 제 1 헤드는, 상기 2 방향의 일방을 계측 방향으로 하는 적어도 1 개의 제 1 헤드와, 상기 2 방향의 타방을 계측 방향으로 하는 적어도 2 개의 제 1 헤드를 포함하는 이동체 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 헤드는, 상기 소정 평면 내에서 상기 제 1 방향과 상이한 방향을 계측 방향으로 하는 제 1 헤드를 포함하고,
    상기 계측계는, 상기 계측 방향이 상기 제 1 방향과 상이한 제 1 헤드를 사용하여 상기 이동체의 위치 정보를 계측하기 위해서 상기 계측 장치의 계측 정보를 사용하는 이동체 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 헤드는, 상기 제 1 방향을 계측 방향으로 하는 적어도 2 개의 제 1 헤드와, 상기 제 2 방향을 계측 방향으로 하는 적어도 2 개의 제 1 헤드를 포함하는 이동체 장치.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 헤드는, 상기 제 2 방향에 관해서 상기 이동체와 상대 이동 가능한 이동체 장치.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 헤드는, 상기 제 1 방향에 관해서, 상기 복수의 격자 영역 중 인접하는 1 쌍의 격자 영역의 간격보다 넓은 간격으로 상기 계측 빔을 조사하는 2 개의 제 1 헤드와, 상기 제 2 방향에 관해서 상기 2 개의 제 1 헤드의 적어도 일방과 상기 계측 빔의 위치가 상이한 적어도 1 개의 제 1 헤드를 포함하는 이동체 장치.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 격자 영역은 각각, 반사형의 2 차원 격자 혹은 서로 배열 방향이 상이한 2 개의 1 차원 격자를 갖는 이동체 장치.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 격자 부재는, 상기 복수의 격자 영역이 각각 형성되는 복수의 스케일을 갖는 이동체 장치.
  16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 계측계는, 상기 복수의 제 1 헤드를 상기 제 2 방향으로 이동 가능한 구동부를 갖고,
    상기 제어계는, 상기 이동체의 이동 중, 상기 계측계에서 계측에 사용되는 상기 적어도 3 개의 제 1 헤드에서 각각, 상기 제 2 방향에 관해서 상기 계측 빔이 상기 복수의 격자 영역으로부터 벗어나지 않도록, 상기 구동부를 제어하는 이동체 장치.
  17. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 계측계는, 상기 복수의 제 1 헤드 중 1 개 또는 복수의 제 1 헤드를 각각 유지하여 이동 가능한 복수의 가동부를 갖고, 상기 계측 장치에 의해 상기 복수의 가동부에서 각각 상기 제 1 헤드의 위치 정보를 계측하는 이동체 장치.
  18. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 헤드는 각각, 상기 소정 평면 내에서 서로 교차하는 2 방향의 일방과, 상기 소정 평면과 직교하는 제 3 방향의 2 방향을 계측 방향으로 하고,
    상기 계측계는, 상기 적어도 3 개의 제 1 헤드를 사용하여, 상기 제 3 방향을 포함하는, 상기 3 자유도 방향과 상이한 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보를 계측 가능한 이동체 장치.
  19. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 헤드는 적어도 4 개의 제 1 헤드를 갖고,
    상기 적어도 4 개의 제 1 헤드 중 1 개의 제 1 헤드에서 상기 계측 빔이 상기 복수의 격자 영역으로부터 벗어나 있는 동안, 나머지 적어도 3 개의 제 1 헤드는 상기 계측 빔이 상기 복수의 격자 영역의 적어도 1 개에 조사됨과 함께, 상기 제 1 방향으로의 상기 이동체의 이동에 의해, 상기 적어도 4 개의 제 1 헤드 중에서 상기 계측 빔이 상기 복수의 격자 영역으로부터 벗어나는 상기 1 개의 제 1 헤드가 전환되는 이동체 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 적어도 4 개의 제 1 헤드는, 상기 제 1 방향에 관해서 서로 상기 계측 빔의 위치가 상이한 2 개의 제 1 헤드와, 상기 제 2 방향에 관해서 상기 2 개의 제 1 헤드의 적어도 일방과 상기 계측 빔의 위치가 상이함과 함께, 상기 제 1 방향에 관해서 서로 상기 계측 빔의 위치가 상이한 2 개의 제 1 헤드를 포함하고,
    상기 2 개의 제 1 헤드는, 상기 제 1 방향에 관해서, 상기 복수의 격자 영역 중 인접하는 1 쌍의 격자 영역의 간격보다 넓은 간격으로 상기 계측 빔을 조사하는 이동체 장치.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 격자 부재는, 상기 제 2 방향에 관해서 서로 떨어져 배치되는 적어도 2 개의 상기 복수의 격자 영역을 갖고,
    상기 적어도 4 개의 제 1 헤드는, 상기 적어도 2 개의 상기 복수의 격자 영역에 각각, 상기 제 1 방향에 관해서 서로 상기 계측 빔의 위치가 상이한 적어도 2 개의 제 1 헤드를 통하여 상기 계측 빔을 조사하고,
    상기 적어도 2 개의 제 1 헤드는, 상기 제 1 방향에 관해서, 상기 복수의 격자 영역 중 인접하는 1 쌍의 격자 영역의 간격보다 넓은 간격으로 상기 계측 빔을 조사하는 이동체 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 격자 부재는, 상기 이동체에 형성되고, 상기 복수의 제 1 헤드는, 상기 이동체의 상방에 형성되고,
    상기 적어도 2 개의 상기 복수의 격자 영역은, 상기 제 2 방향에 관해서 상기 이동체의 기판 재치 영역의 양측에 배치되는 1 쌍의 상기 복수의 격자 영역을 포함하는 이동체 장치.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 방향으로의 상기 이동체의 이동에 있어서, 상기 적어도 4 개의 제 1 헤드에서 상기 계측 빔이 상기 복수의 격자 영역으로부터 벗어나는 비계측 구간이 겹치지 않는 이동체 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 헤드는, 상기 적어도 4 개의 제 1 헤드의 적어도 1 개와 상기 비계측 구간이 적어도 일부 겹치는 적어도 1 개의 제 1 헤드를 포함하고,
    상기 이동체의 위치 정보의 계측에 있어서, 상기 적어도 4 개의 제 1 헤드와, 상기 적어도 1 개의 제 1 헤드를 포함하는 적어도 5 개의 제 1 헤드 중, 상기 계측 빔이 상기 복수의 격자 영역의 적어도 1 개에 조사되는 적어도 3 개의 제 1 헤드가 사용되는 이동체 장치.
  25. 제 19 항에 있어서,
    상기 제어계는, 상기 적어도 4 개의 제 1 헤드 중, 상기 계측 빔이 상기 1 개의 격자 영역으로부터 벗어나 상기 다른 격자 영역으로 환승하는 1 개의 제 1 헤드를 사용하여 상기 이동체의 이동을 제어하기 위한 보정 정보를, 나머지 적어도 3 개의 제 1 헤드의 계측 정보, 혹은 상기 나머지 적어도 3 개의 제 1 헤드를 사용하여 계측되는 상기 이동체의 위치 정보에 기초하여 취득하는 이동체 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 보정 정보는, 상기 적어도 4 개의 제 1 헤드로 각각 상기 계측 빔이 상기 복수의 격자 영역의 적어도 1 개에 조사되고 있는 동안에 취득되는 이동체 장치.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 나머지 적어도 3 개의 제 1 헤드의 1 개에서 상기 계측 빔이 상기 복수의 격자 영역의 1 개로부터 벗어나기 전에, 상기 나머지 적어도 3 개의 제 1 헤드의 1 개 대신에, 상기 보정 정보가 취득된 상기 1 개의 제 1 헤드를 포함하는 적어도 3 개의 제 1 헤드를 사용하여 상기 이동체의 위치 정보가 계측되는 이동체 장치.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 헤드는 각각, 상기 소정 평면 내에서 서로 교차하는 2 방향의 일방과, 상기 소정 평면과 직교하는 제 3 방향의 2 방향을 계측 방향으로 하고,
    상기 계측계는, 상기 적어도 3 개의 제 1 헤드를 사용하여, 상기 제 3 방향을 포함하는, 상기 3 자유도 방향과 상이한 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보를 계측하고,
    상기 제어계는, 상기 적어도 4 개의 제 1 헤드 중, 상기 계측 빔이 상기 1 개의 격자 영역으로부터 벗어나 상기 다른 격자 영역으로 환승하는 1 개의 제 1 헤드를 사용하여 상기 상이한 3 자유도 방향에 관한 상기 이동체의 이동을 제어하기 위한 보정 정보를, 나머지 적어도 3 개의 제 1 헤드의 상기 제 3 방향의 계측 정보, 혹은 상기 나머지 적어도 3 개의 제 1 헤드를 사용하여 계측되는 상기 제 3 방향에 관한 상기 이동체의 위치 정보에 기초하여 취득하는 이동체 장치.
  29. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 이동체 장치와,
    상기 기판에 대하여 조명광을 조사하여, 상기 기판을 노광하는 광학계를 구비하는 노광 장치.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 광학계를 지지하는 프레임 부재를 추가로 구비하고,
    상기 격자 부재와 상기 복수의 제 1 헤드의 타방은, 상기 프레임 부재에 형성되는 노광 장치.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 계측계는, 상기 격자 부재가 상기 이동체에 형성됨과 함께, 상기 복수의 제 1 헤드가 상기 프레임 부재에 형성되고,
    상기 계측 장치는, 상기 제 2 헤드가 상기 복수의 제 1 헤드에 형성됨과 함께, 상기 스케일 부재가 상기 프레임 부재에 형성되는 노광 장치.
  32. 제 29 항에 있어서,
    상기 기판은, 상기 이동체의 개구 내에서 유지되고,
    상기 이동체 및 상기 기판을 부상 지지하는 지지부를 갖고, 상기 구동계에 의해, 상기 부상 지지되는 기판을 적어도 상기 3 자유도 방향으로 이동하는 스테이지 시스템을, 추가로 구비하는 노광 장치.
  33. 제 29 항에 있어서,
    조명광으로 마스크를 조명하는 조명계를 추가로 구비하고,
    상기 광학계는, 각각 상기 마스크의 패턴의 부분 이미지를 투영하는 복수의 광학계를 갖는 노광 장치.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 기판은, 상기 광학계를 통하여 상기 조명광으로 주사 노광되고,
    상기 복수의 광학계는, 상기 주사 노광에 있어서 상기 기판이 이동되는 주사 방향과 직교하는 방향에 관해서 서로 위치가 상이한 복수의 투영 영역에 각각 상기 부분 이미지를 투영하는 노광 장치.
  35. 제 29 항에 있어서,
    상기 기판은, 상기 광학계를 통하여 상기 조명광으로 주사 노광되고, 상기 주사 노광에 있어서 상기 제 1 방향으로 이동되는 노광 장치.
  36. 제 29 항에 있어서,
    상기 기판은, 상기 광학계를 통하여 상기 조명광으로 주사 노광되고, 상기 주사 노광에 있어서 상기 제 2 방향으로 이동되는 노광 장치.
  37. 제 29 항에 있어서,
    상기 기판은, 적어도 한 변의 길이, 또는 대각 길이가 500 ㎜ 이상이고, 플랫 패널 디스플레이용인 노광 장치.
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