KR102202760B1

KR102202760B1 - 이동체 장치, 노광 장치, 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법 및 디바이스 제조 방법

Info

Publication number: KR102202760B1
Application number: KR1020197036024A
Authority: KR
Inventors: 야스오 아오키
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2021-01-13
Also published as: KR20190137970A; WO2013031221A1; JP5807841B2; TW201723680A; TWI710862B; TW201842417A; CN103765554A; TW201314381A; TWI581069B; TWI635371B; JP2013051289A; CN103765554B; KR20140068999A

Abstract

기판 스테이지 장치 (20) 는, Y 축 방향으로 이동할 수 있는 X 빔 (24) 과, X 빔 (24) 에 형성되고, 그 X 빔 (24) 과 함께 Y 축 방향으로 이동할 수 있고, 또한 X 빔 (24) 에 대하여 X 축 방향으로 이동할 수 있는 조동 스테이지 (26) 와, 기판 (P) 을 유지하고, 조동 스테이지 (26) 에 유도되어 X 축 및/또는 Y 축 방향으로 이동하는 미동 스테이지 (28) 와, X 빔 (24) 의 ＋Y 측 및 -Y 측에 각각 배치되고, 미동 스테이지 (28) 의 ＋Y 측 및 -Y 측의 영역을 하방으로부터 지지함과 함께, 그 미동 스테이지 (28) 와 함께 Y 축 방향으로 이동할 수 있는 1 쌍의 스텝 가이드 (30) 를 구비한다.

Description

이동체 장치, 노광 장치, 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법 및 디바이스 제조 방법{MOBILE DEVICE, EXPOSURE DEVICE, METHOD FOR PRODUCING FLAT PANEL DISPLAY, AND METHOD FOR PRODUCING DEVICE}

본 발명은 이동체 장치, 노광 장치, 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법 및 디바이스 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 물체를 유지하는 물체 유지 부재를 수평면을 따라 구동시키는 이동체 장치, 상기 이동체 장치를 포함하고, 상기 물체에 소정의 패턴을 형성하는 노광 장치, 상기 노광 장치를 사용한 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법 및 상기 노광 장치를 사용한 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 액정 표시 소자, 반도체 소자 (집적 회로 등) 등의 전자 디바이스 (마이크로 디바이스) 를 제조하는 리소그래피 공정에서는, 마스크 또는 레티클 (이하,「마스크」라고 총칭한다) 과, 유리 플레이트 또는 웨이퍼 (이하,「기판」이라고 총칭한다) 를 소정의 주사 방향 (스캔 방향) 을 따라 동기 이동시키면서, 마스크에 형성된 패턴을 에너지 빔을 사용하여 기판 상에 전사하는 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 장치가 사용되고 있다.

이 종류의 노광 장치로는, 기판의 수평면 내의 위치 (스캔 방향, 크로스 스캔 방향 및 수평면에 직교하는 축선 둘레 방향의 위치) 를 고속으로, 또한 고정밀도로 제어하기 위해서, 이른바 갠트리 타입의 2 축 조동 스테이지와, 미동 스테이지를 조합한 조미동 구성의 기판 스테이지 장치를 갖고 있는 것이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

여기서, 최근의 기판의 대형화에 수반하여 기판 스테이지 장치도 대형화되고 있어, 간단한 구성으로 고정밀도로 또한 고속으로 대형 기판의 수평면 내의 위치 제어가 가능한 기판 스테이지 장치가 요망되고 있었다.

미국 특허 출원 공개 제2010/0018950호 명세서

본 발명은, 상기 서술한 사정하에서 이루어진 것으로, 제 1 관점으로부터 하면, 수평면에 평행한 2 차원 평면 내의 제 1 방향을 따른 위치를 이동할 수 있는 제 1 이동체와, 상기 제 1 이동체에 형성되고, 상기 제 1 이동체와 함께 상기 제 1 방향을 따른 위치를 이동할 수 있고, 또한 상기 제 1 이동체에 대하여 상기 2 차원 평면 내에서 상기 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향을 따른 위치를 이동할 수 있는 제 2 이동체와, 물체를 유지하고, 상기 제 2 이동체에 유도되어 상기 2 차원 평면을 따라 이동하는 물체 유지 부재와, 상기 제 1 방향에 관하여 상기 제 1 이동체의 일측에 배치되고, 상기 물체 유지 부재가 상기 제 2 방향을 따라 이동할 때에 그 물체 유지 부재의 상기 제 1 방향에 관한 일측의 영역을 하방으로부터 지지함과 함께, 상기 물체 유지 부재와 함께 상기 제 1 방향을 따라 이동할 수 있는 제 1 가이드 부재와, 상기 제 1 방향에 관하여 상기 제 1 이동체의 타측에 배치되고, 상기 물체 유지 부재가 상기 제 2 방향을 따라 이동할 때에 그 물체 유지 부재의 상기 제 1 방향에 관한 타측의 영역을 하방으로부터 지지함과 함께, 상기 물체 유지 부재와 함께 상기 제 1 방향을 따라 이동할 수 있는 제 2 가이드 부재를 구비하는 이동체 장치이다.

이에 따르면, 물체 유지 부재는, 제 1 및 제 2 이동체에 의해 수평면에 평행한 2 차원 평면을 따라 유도된다. 물체 유지 부재의 제 1 방향에 관한 일측 및 타측의 영역을 하방으로부터 지지하는 제 1 및 제 2 가이드 부재는, 물체 유지 부재와 함께 제 1 방향을 따라 이동하므로 장치의 구성이 간단해진다.

본 발명은, 제 2 관점으로부터 하면, 본 발명의 제 1 관점에 관련된 이동체 장치와, 상기 물체 유지 부재에 유지된 상기 물체에 에너지 빔을 사용하여 소정의 패턴을 형성하는 패턴 형성 장치를 구비하는 노광 장치이다.

본 발명은, 제 3 관점으로부터 하면, 본 발명의 제 2 관점에 관련된 노광 장치를 사용하여 상기 물체를 노광하는 것과, 노광된 상기 물체를 현상하는 것을 포함하는 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법이다.

본 발명은, 제 4 관점으로부터 하면, 본 발명의 제 2 관점에 관련된 노광 장치를 사용하여 상기 물체를 노광하는 것과, 노광된 상기 물체를 현상하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법이다.

도 1 은, 일 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 는, 도 1 의 액정 노광 장치가 갖는 기판 스테이지 장치의 평면도이다.
도 3 은, 도 2 의 B-B 선 단면도이다.

이하, 일 실시형태에 관하여 도 1 ∼ 도 3 을 이용하여 설명한다.

도 1 에는, 일 실시형태에 관련된 액정 노광 장치 (10) 의 구성이 개략적으로 나타나 있다. 액정 노광 장치 (10) 는, 예를 들어 액정 표시 장치 (플랫 패널 디스플레이) 등에 사용되는 사각형 (각형) 의 유리 기판 (P) (이하, 간단히 기판 (P) 이라고 칭한다) 을 노광 대상물로 하는 스텝·앤드·스캔 방식의 투영 노광 장치, 이른바 스캐너이다.

액정 노광 장치 (10) 는, 조명계 (12), 마스크 (M) 를 유지하는 마스크 스테이지 (14), 투영 광학계 (16), 기판 스테이지 가대 (18), 표면 (도 1 에서 ＋Z 측을 향한 면) 에 레지스트 (감응제) 가 도포된 기판 (P) 을 유지하는 기판 스테이지 장치 (20) 및 이것들의 제어계 등을 포함한다. 이하, 노광시에 마스크 (M) 와 기판 (P) 이 투영 광학계 (16) 에 대하여 각각 상대 주사되는 방향을 X 축 방향으로 하고, 수평면 내에서 X 축에 직교하는 방향을 Y 축 방향, X 축 및 Y 축에 직교하는 방향을 Z 축 방향으로 하고, X 축, Y 축 및 Z 축 둘레의 회전 방향을 각각 θx, θy 및 θz 방향으로 하여 설명한다.

조명계 (12) 는, 예를 들어 미국 특허 제5,729,331호 명세서 등에 개시되어 있는 조명계와 동일하게 구성되어 있다. 조명계 (12) 는, 노광용 조명광 (IL) 을 마스크 (M) 에 조사한다. 조명광 (IL) 으로는, 예를 들어 i 선 (파장 365 ㎚), g 선 (파장 436 ㎚), h 선 (파장 405 ㎚) 등의 광 (혹은, 상기 i 선, g 선, h 선의 합성광) 이 사용된다.

마스크 스테이지 (14) 는, 소정의 회로 패턴이 형성된 마스크 (M) 를 예를 들어 진공 흡착에 의해 유지하고 있다. 마스크 스테이지 (14) 는, 예를 들어 리니어 모터를 포함하는 마스크 스테이지 구동계 (도시 생략) 에 의해 주사 방향 (X 축 방향) 으로 소정의 롱 스트로크로 구동됨과 함께, Y 축 방향 및 θz 방향으로 적절히 미소 구동된다. 마스크 스테이지 (14) 의 XY 평면 내의 위치 정보 (θz 방향의 회전량 정보를 포함한다) 는, 도시 생략된 레이저 간섭계를 포함하는 마스크 간섭계 시스템에 의해 구해진다.

투영 광학계 (16) 는, 마스크 스테이지 (14) 의 하방에 배치되어 있다. 투영 광학계 (16) 는, 예를 들어 미국 특허 제6,552,775호 명세서에 개시된 투영 광학계와 동일하게 구성되어 있다. 즉, 투영 광학계 (16) 는 예를 들어 양측 텔레센트릭한 등배계로 정립 정상을 형성하는 광학계를 복수 포함하는, 이른바 멀티 렌즈 투영 광학계이고, Y 축 방향을 길이 방향으로 하는 장방형상의 단일한 이미지 필드를 갖는 투영 광학계와 동등하게 기능한다.

이 때문에, 조명계 (12) 로부터의 조명광 (IL) 에 의해 마스크 (M) 상의 조명 영역이 조명되면, 마스크 (M) 를 통과한 조명광 (IL) 에 의해, 투영 광학계 (16) 를 통하여 그 조명 영역 내의 마스크 (M) 의 회로 패턴의 투영 이미지가 기판 (P) 상의 조명 영역에 공액인 조명광 (IL) 의 조사 영역에 형성된다. 그리고, 조명 영역 (조명광 (IL)) 에 대하여 마스크 (M) 가 주사 방향으로 구동됨과 함께, 노광 영역 (조명광 (IL)) 에 대하여 기판 (P) 이 주사 방향으로 구동됨으로써, 기판 (P) 상의 1 개의 쇼트 영역에 마스크 (M) 에 형성된 패턴이 전사된다.

기판 스테이지 가대 (18) 는, Y 축 방향으로 연장되는 판상의 부재로 이루어지고, 도 2 에 나타내는 바와 같이, X 축 방향으로 소정 간격으로 예를 들어 2 개 형성되어 있다. 예를 들어 2 개의 기판 스테이지 가대 (18) 각각의 상면에는, Y 축 방향으로 연장되는 Y 리니어 가이드 (27a) 가 X 축 방향으로 소정 간격으로 복수, 본 실시형태에서는 예를 들어 3 개 고정되어 있다. 기판 스테이지 가대 (18) 는, 그 길이 방향의 단부 근방이, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 클린 룸의 바닥 (11) 상에 설치된 방진 장치 (19) 에 의해 하방으로부터 지지되어 있다. 기판 스테이지 가대 (18) 는, 액정 노광 장치 (10) 의 장치 본체 (보디) 의 일부를 구성하고 있다. 상기 마스크 스테이지 (14) 및 투영 광학계 (16) 는, 장치 본체에 지지되어 있고, 바닥 (11) 으로부터 진동적으로 분리되어 있다. 또한, 도 1 에 나타내는 기판 스테이지 장치 (20) 는 도 2 의 A-A 선 단면도에 상당한다.

기판 스테이지 장치 (20) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 베이스 프레임 (22), 1 쌍의 베이스 프레임 (22) 상에 가설 (架設) 된 X 빔 (24), X 빔 (24) 상에 탑재된 조동 스테이지 (26), 조동 스테이지 (26) 에 의해 X 축 방향 및/또는 Y 축 방향으로 소정의 스트로크로 유도되는 미동 스테이지 (28), 및 미동 스테이지 (28) 의 XY 평면을 따른 이동을 가이드하는 1 쌍의 스텝 가이드 (30) 를 갖고 있다.

1 쌍의 베이스 프레임 (22) 은, 일방이 ＋X 측의 기판 스테이지 가대 (18) 의 ＋X 측에, 타방이 -X 측의 기판 스테이지 가대 (18) 의 -X 측에, 각각 기판 스테이지 가대 (18) 에 소정 거리를 사이에 두고 (진동적으로 분리된 상태에서) 클린 룸의 바닥 (11) 상에 설치되어 있다. 1 쌍의 베이스 프레임 (22) 은, 후술하는 X 빔 (24) 의 길이 방향의 양단부 근방을 하방으로부터 지지하고 있고, X 빔 (24) 이 Y 축 방향으로 소정의 롱 스트로크로 이동할 때의 가이드 부재로서 기능한다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 베이스 프레임 (22) 의 양측면 각각에는, Y 축 방향으로 소정 간격으로 배열된 복수의 영구 자석을 포함하는 자석 유닛 (21a) (Y 고정자) 이 고정되어 있다. 또, 베이스 프레임 (22) 의 상단면 (＋Z 측의 단부) 에는, Y 리니어 가이드 장치 (23) 의 요소인 Y 리니어 가이드 (23a) 가 고정되어 있다.

X 빔 (24) 은, X 축 방향으로 연장되는 YZ 단면이 사각형 (도 1 참조) 인 부재로 이루어진다. X 빔 (24) 의 길이 방향 양단부 근방에 있어서의 하면에는, 상기 1 쌍의 베이스 프레임 (22) 에 대응하여 Y 캐리지 (25) 로 칭해지는 XZ 단면 역 U 자상의 부재가 고정되어 있다. 상기 베이스 프레임 (22) 은, Y 캐리지 (25) 의 1 쌍의 대향면 사이에 삽입되어 있다. Y 캐리지 (25) 의 천정면에는, 상기 Y 리니어 가이드 (23a) 와 함께 Y 리니어 가이드 장치 (23) 를 구성하는 Y 슬라이드 부재 (23b) 가 고정되어 있다. Y 슬라이드 부재 (23b) 는, 대응하는 Y 리니어 가이드 (23a) 에 저마찰로 자유롭게 슬라이드할 수 있도록 걸어 맞추어져 있고, X 빔 (24) 은, 1 쌍의 베이스 프레임 (22) 상을 저마찰로 Y 축 방향으로 소정의 스트로크로 이동할 수 있도록 되어 있다.

또, Y 캐리지 (25) 의 1 쌍의 대향면 각각에는, 상기 자석 유닛 (21a) 과 함께 Y 리니어 모터 (21) 를 구성하는 코일 유닛 (21b) (X 가동자) 이 고정되어 있다. X 빔 (24) 은, 상기 Y 리니어 모터 (21) 에 의해, 1 쌍의 베이스 프레임 (22) 상에서 Y 축 방향으로 구동된다. 또한, X 빔 (24) 을 구동하는 Y 액추에이터의 종류는 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 이송 나사 장치, 벨트 구동 장치, 와이어 구동 장치 등을 사용할 수 있다.

X 빔 (24) 의 하면의 Z 위치는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, Y 리니어 가이드 (27a) 의 상단부보다 ＋Z 측에 설정되어 있어, X 빔 (24) 은 기판 스테이지 가대 (18) (즉 장치 본체) 로부터 진동적으로 분리되어 있다. 또한, X 빔 (24) 의 길이 방향 중앙부를 하방으로부터 지지하는 보조적인 베이스 프레임을 1 쌍의 기판 스테이지 가대 (18) 사이에 배치해도 된다.

또, X 빔 (24) 의 상면에는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, X 리니어 가이드 장치 (29) 의 요소인 X 리니어 가이드 (29a) 가 X 축 방향으로 소정 간격으로 예를 들어 2 개 고정되어 있다. 또, X 빔 (24) 의 양측면에는, X 축 방향으로 소정 간격으로 배열된 복수의 영구 자석을 포함하는 자석 유닛 (31a) (X 고정자) 이 고정되어 있다.

조동 스테이지 (26) 는, 직방체상의 부재로 이루어지고, 그 하면에는, 상기 X 리니어 가이드 (29a) 와 함께 X 리니어 가이드 장치 (29) 를 구성하는 X 슬라이드 부재 (29b) 가 복수 고정되어 있다. X 슬라이드 부재 (29b) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 하나의 X 리니어 가이드 (29a) 에 대하여, X 축 방향으로 소정 간격으로 예를 들어 2 개 형성되어 있다. X 슬라이드 부재 (29b) 는, 대응하는 X 리니어 가이드 (29a) 에 저마찰로 자유롭게 슬라이드할 수 있도록 걸어 맞추어져 있고, 조동 스테이지 (26) 는, X 빔 (24) 상을 저마찰로 X 축 방향으로 소정의 스트로크로 이동할 수 있도록 되어 있다.

또, 조동 스테이지 (26) 의 양측면에는, 자석 유닛 (31a) 과 함께 조동 스테이지 (26) 를 X 축 방향으로 소정의 스트로크로 구동하기 위한 X 리니어 모터 (31) 를 구성하는 코일 유닛 (31b) (X 가동자) 이 장착판 (32) 을 개재하여 고정되어 있다.

조동 스테이지 (26) 는, X 리니어 가이드 장치 (29) 에 의해 X 빔 (24) 에 대한 Y 축 방향으로의 상대 이동이 제한되어 있어, X 빔 (24) 과 일체적으로 Y 축 방향으로 이동한다. 즉, 조동 스테이지 (26) 는, X 빔 (24) 과 함께 갠트리식의 2 축 스테이지 장치를 구성하고 있다. X 빔 (24) 의 Y 위치 정보 및 조동 스테이지 (26) 의 X 위치 정보 각각은, 예를 들어 도시 생략된 리니어 인코더 시스템 (혹은 광 간섭계 시스템) 에 의해 구해진다.

1 쌍의 스텝 가이드 (30) 각각은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 기판 스테이지 가대 (18) 상에 탑재되어 있다. 1 쌍의 스텝 가이드 (30) 는, 각각 X 축 방향으로 연장되는 YZ 단면이 사각형 (도 1 참조) 인 부재로 이루어지고, Y 축 방향으로 소정 간격으로 서로 평행하게 배치되어 있다. 상기 X 빔 (24) 은, 1 쌍의 스텝 가이드 (30) 사이에 소정의 클리어런스를 개재하여 삽입되어 있다. 스텝 가이드 (30) 의 길이 방향 (X 축 방향) 의 치수는, X 빔 (24) 보다 약간 짧게 설정되고, 폭방향 (Y 축 방향) 치수는, X 빔 (24) 보다 약간 넓게 설정되어 있다. 스텝 가이드 (30) 의 상면은 평면도가 매우 높게 마무리되어 있다.

스텝 가이드 (30) 의 하면에는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 상기 Y 리니어 가이드 (27a) 와 함께 Y 리니어 가이드 장치 (27) 를 구성하는 Y 슬라이드 부재 (27b) 가 복수 고정되어 있다. Y 슬라이드 부재 (27b) 는, 하나의 Y 리니어 가이드 (27a) 에 대하여, Y 축 방향으로 소정 간격으로 예를 들어 2 개 형성되어 있다. Y 슬라이드 부재 (27b) 는, 대응하는 Y 리니어 가이드 (27a) 에 저마찰로 자유롭게 슬라이드할 수 있도록 걸어 맞추어져 있고, 스텝 가이드 (30) 는, 1 쌍의 기판 스테이지 가대 (18) 상을 저마찰로 Y 축 방향으로 소정의 스트로크로 이동할 수 있도록 되어 있다.

1 쌍의 스텝 가이드 (30) 각각은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 길이 방향의 양단부 근방에서, 연결 장치 (34) 를 통하여 X 빔 (24) 에 기계적으로 연결되어 있다. 연결 장치 (34) 는, Y 축 방향으로 연장되는 봉상의 부재와, 그 봉상 부재의 양단부에 장착된 활절 장치 (예를 들어 볼 조인트) 를 포함하고, 상기 활절 장치를 개재하여 X 빔 (24) 과 스텝 가이드 (30) 사이에 가설되어 있다. 봉상 부재는 Y 축 방향의 강성이 높게 설정되어 있다.

기판 스테이지 장치 (20) 에서는, X 빔 (24) 이 복수의 Y 리니어 모터 (21) (도 2 에서는 도시 생략. 도 3 참조) 에 의해 Y 축 방향에 관한 일방의 (예를 들어 ＋Y) 방향으로 구동되면, Y 축 방향에 관한 타방측 (예를 들어 -Y 측) 의 스텝 가이드 (30) 가 연결 장치 (34) 를 통하여 X 빔 (24) 으로 견인됨과 함께, Y 축 방향에 관한 일방측 (예를 들어 ＋Y 측) 의 스텝 가이드 (30) 가 연결 장치 (34) 를 통하여 X 빔 (24) 으로 가압된다. 이로써, 1 쌍의 스텝 가이드 (30) 가 X 빔 (24) 과 일체적으로 Y 축 방향으로 이동한다.

도 1 로 돌아와, 미동 스테이지 (28) 는, 평면에서 보았을 때 사각형의 상자형 부재로 이루어지고, 그 상면에 기판 홀더 (36) 가 고정되어 있다. 기판 홀더 (36) 는, 평면에서 보았을 때 사각형의 판상 부재로 이루어지고, 기판 (P) 을 흡착 유지한다. 미동 스테이지 (28) 의 -Y 측의 측면에는, 미러 베이스 (38) 를 개재하여 Y 축에 직교하는 반사면을 갖는 Y 바 미러 (40y) 가 고정되고, 미동 스테이지 (28) 의 -X 측의 측면에는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 미러 베이스 (38) 를 개재하여 X 축에 직교하는 반사면을 갖는 X 바 미러 (40x) 가 고정되어 있다. 또한, 도 2 에서는, 도면의 지시선이 복잡해지는 것을 피하는 관점에서 기판 홀더 (36), 미러 베이스 (38), Y 바 미러 (40y) 및 X 바 미러 (40x) (도 1 또는 도 3 참조) 의 도시가 각각 생략되어 있다.

미동 스테이지 (28) 의 하면에 있어서의 네 귀퉁이부 근방 각각에는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 부피 인상 블록 (42) 이 부착되어 있다. 또, 부피 인상 블록 (42) 의 하면에는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 에어 베어링 (44) 이 장착되어 있다. 도 2 로 돌아와, ＋Y 측의 예를 들어 2 개의 에어 베어링 (44) 의 기체 분출면 (베어링면) 은 ＋Y 측의 스텝 가이드 (30) 의 상면에, -Y 측의 예를 들어 2 개의 에어 베어링 (44) 의 기체 분출면은 -Y 측의 스텝 가이드 (30) 의 상면에 각각 대향하고 있다. 예를 들어 4 개의 에어 베어링 (44) 각각은, 대응하는 스텝 가이드 (30) 의 상면에 대하여 가압 기체 (예를 들어 공기) 를 분출한다. 미동 스테이지 (28) 는, 에어 베어링 (44) 과 스텝 가이드 (30) 사이에 공급되는 기체의 정압 (靜壓) 에 의해, 1 쌍의 스텝 가이드 (30) 상에 미소한 클리어런스를 개재하여 부상하고 있다. 또한, 에어 베어링 (44) 의 배치 및 수는, 1 쌍의 스텝 가이드 (30) 상에서 미동 스테이지 (28) 를 안정된 상태에서 부상시킬 수 있으면 특별히 한정되지 않는다.

미동 스테이지 (28) 는 복수의 보이스 코일 모터를 포함하는 미동 스테이지 구동계에 의해, 조동 스테이지 (26) 에 유도되어 X 축 방향 및/또는 Y 축 방향으로 구동된다. 복수의 보이스 코일 모터에는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, X 축 방향의 추력을 발생시키는, 예를 들어 2 개의 X 보이스 코일 모터 (46x) 와, 예를 들어 2 개의 Y 보이스 코일 모터 (46y) 가 포함된다. 예를 들어 2 개의 X 보이스 코일 모터 (46x) 는, 일방이 미동 스테이지 (28) 의 ＋Y 측, 타방이 미동 스테이지 (28) 의 -Y 측에 각각 배치되고, 예를 들어 2 개의 Y 보이스 코일 모터 (46y) 는, 일방이 미동 스테이지 (28) 의 ＋X 측, 타방이 미동 스테이지 (28) 의 -X 측에 각각 배치되어 있다.

상기 복수의 보이스 코일 모터의 구성은, 배치가 상이한 점을 제외하고 동일하므로, 이하, 미동 스테이지 (28) 의 ＋Y 측에 배치된 X 보이스 코일 모터 (46x) 에 관하여 설명한다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, X 보이스 코일 모터 (46x) 는, 조동 스테이지 (26) 의 ＋Y 측의 측면에 고정된 X 고정자 (46a) 와, 미동 스테이지 (28) 의 하면에 고정된 X 가동자 (46b) 를 포함한다. X 고정자 (46a) 는 도시 생략된 코일 유닛을 갖고 있다. X 가동자 (46b) 는, 단면 YZ 단면 U 자상으로 형성되고, 그 1 쌍의 대향면에 영구 자석이 고정되어 있다. X 고정자 (46a) 가 갖는 코일 유닛은, 상기 1 쌍의 영구 자석 사이에 소정의 클리어런스를 개재하여 삽입되어 있다. 또한, 본 실시형태의 X 보이스 코일 모터 (46x) 는 무빙 마그넷형이지만, 무빙 코일형이어도 된다.

기판 스테이지 장치 (20) 에서는, 예를 들어 조동 스테이지 (26) 가 X 빔 (24) 을 따라 X 축 방향으로 롱 스트로크로 이동할 때, 미동 스테이지 (28) 가 조동 스테이지 (26) 와 동일 방향으로 그리고 동일 속도로 이동하도록 예를 들어 2 개의 X 보이스 코일 모터 (46x) 가 발생하는 X 축 방향의 추력 (로렌츠력) 이 제어된다. 또, X 빔 (24) 이 Y 축 방향으로 롱 스트로크로 이동할 때, 미동 스테이지 (28) 가 X 빔 (24) (즉, 조동 스테이지 (26)) 과 동일 방향으로 그리고 동일 속도로 이동하도록 예를 들어 2 개의 Y 보이스 코일 모터 (46y) 가 발생하는 Y 축 방향의 추력이 제어된다. 이로써, 조동 스테이지 (26) 와 미동 스테이지 (28) 가 일체적으로 XY 평면을 따라 롱 스트로크로 이동한다.

또, 미동 스테이지 (28) 는, 예를 들어 2 개의 X 보이스 코일 모터 (46x) (혹은, 예를 들어 2 개의 Y 보이스 코일 모터 (46y)) 의 추력 방향이 서로 반대 방향이 됨으로써, 조동 스테이지 (26) 에 대하여 θz 방향으로 미소 구동된다. 미동 스테이지 (28) 는, 조동 스테이지 (26) 에 유도되어 X 축 방향으로 롱 스트로크로 구동될 때, Y 축 방향 및/θz 방향으로 적절히 미소 구동된다.

상기 서술한 바와 같이 하여 구성된 액정 노광 장치 (10) (도 1 참조) 에서는, 도시 생략된 주제어 장치의 관리하에, 도시 생략된 마스크 로더에 의해, 마스크 스테이지 (14) 상으로의 마스크 (M) 의 로드가 실시됨과 함께, 도시 생략된 기판 로더에 의해 기판 홀더 (36) 상으로의 기판 (P) 의 로드가 실시된다. 그 후, 주제어 장치에 의해, 도시 생략된 얼라이먼트 검출계를 사용하여 얼라이먼트 계측이 실행되고, 그 얼라이먼트 계측의 종료 후, 기판 (P) 상에 설정된 복수의 쇼트 영역에 순차적으로 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 동작이 실시된다. 또한, 이 노광 동작은 종래부터 실시되고 있는 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 동작과 동일하므로, 여기서는 상세한 설명을 생략한다.

예를 들어, 상기 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 동작시에 있어서의 스캔 노광 동작시 등에 있어서, 기판 스테이지 장치 (20) 에서는, 기판 홀더 (36) 를 통하여 기판 (P) 을 유지하는 미동 스테이지 (28) 가, X 축 방향으로 소정의 롱 스트로크로 구동된다. 스텝 가이드 (30) 는, 길이 방향 (X 축 방향) 의 치수가 미동 스테이지 (28) 의 X 축 방향에 관한 이동 가능 거리보다 약간 길게 설정되어 있고, 미동 스테이지 (28) 는, 조동 스테이지 (26) 와 일체적으로 X 축 방향으로 이동할 때에는 1 쌍의 스텝 가이드 (30) 상을 이동한다. 또, 미동 스테이지 (28) 가 Y 축 방향으로 단계 동작을 실시할 때에는, 조동 스테이지 (26), X 빔 (24) 및 1 쌍의 스텝 가이드 (30) 가 일체적으로 Y 축 방향으로 이동한다. 따라서, 미동 스테이지 (28) 가 1 쌍의 스텝 가이드 (30) 상으로부터 탈락하지 않는다.

이상에서 설명한 본 실시형태의 기판 스테이지 장치 (20) 에 따르면, 미동 스테이지 (28) 가 1 쌍의 스텝 가이드 (30) 상에 비접촉 상태로 탑재되어 있으므로, 작은 추력으로 미동 스테이지 (28) 를 X 축 및/또는 Y 축 방향으로 구동 (유도) 할 수 있다. 또, 미동 스테이지 (28) 의 위치 제어제가 향상되므로, 고정밀도의 노광이 가능해진다. 또, 미동 스테이지 (28) 에 대한 외부로부터의 진동 및 반력의 전달이 억제되므로, 미동 스테이지 (28) 를 고정밀도로 위치 제어할 수 있다.

또, 1 쌍의 스텝 가이드 (30) 는, X 축 방향에 관하여 미동 스테이지 (28) 의 이동 가능 범위를 커버함과 함께, Y 축 방향에 관하여 미동 스테이지 (28) 와 일체적으로 이동하므로, 기판 스테이지 장치 (20) 에서는, 미동 스테이지 (28) 의 XY 평면 내의 전체 이동 범위를 커버하는 넓은 면적을 갖는 가이드 부재 (예를 들어 정반) 가 불필요하다. 따라서, 비용이 저렴하고 또한 반송, 조립이 용이하다.

또, X 빔 (24) 을 구동하기 위한 Y 리니어 모터 (21) 의 요소인 자석 유닛 (21a) (Y 고정자) 이 기판 스테이지 가대 (18) 에 대하여 진동적으로 분리되어 있으므로, X 빔 (24) 을 구동할 때의 구동 반력, 진동 등이 장치 본체에 지지된 투영 광학계 (16) 등에 전달하는 것이 억제된다.

또한, 이상에서 설명한 본 실시형태의 구성은 적절히 변경이 가능하다. 예를 들어, 미동 스테이지 (28) 와 기판 홀더 (36) 사이, 혹은 부피 인상 블록 (42) 과 미동 스테이지 (28) 사이에 Z·틸트 액추에이터를 배치하여 기판 (P) 의 Z 축 방향, θx 방향 및 θy 방향의 위치를 제어할 수 있도록 해도 된다. 또, X 빔 (24) 은 1 쌍의 스텝 가이드 (30) 사이에 복수 배치되어도 된다.

또, 상기 실시형태에 있어서, 스텝 가이드 (30) 는, X 빔 (24) 에 의해 견인됨으로써 Y 축 방향으로 이동하였지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들어 리니어 모터 등의 액추에이터를 사용하여 1 쌍의 스텝 가이드 (30) 각각을 X 빔 (24) 과 독립적으로 구동해도 된다. 이 경우, 1 쌍의 스텝 가이드 (30) 를 구동하기 위한 리니어 모터의 고정자로서, 베이스 프레임 (22) 에 고정된 Y 고정자 (21a) (도 3 참조) 를 사용해도 된다.

또, 상기 실시형태에서는, X 빔 (24) 이 복수의 Y 리니어 모터 (21) 에 의해 Y 축 방향으로 구동됨으로써, 1 쌍의 스텝 가이드 (30) 가 X 빔 (24) 과 일체적으로 Y 축 방향으로 이동하는 구성이었지만, 이에 한정되지 않고, 1 쌍의 스텝 가이드 (30) 가 액추에이터 (예를 들어 리니어 모터) 에 의해 Y 축 방향으로 구동되고, 이에 수반하여 X 빔 (24) 이 Y 축 방향으로 이동하는 구성이어도 (X 빔 (24) 을 구동하는 액추에이터도 형성하지 않아도) 된다.

또, 상기 실시형태에 있어서, 미동 스테이지 (28) 는, 복수의 에어 베어링 (44) 을 통하여 1 쌍의 스텝 가이드 (30) 상에 하방으로부터 비접촉 지지되지만, 전동체 (예를 들어 볼) 를 통하여 접촉 상태로 미동 스테이지 (28) 를 스텝 가이드 (30) 상에 탑재해도 된다.

또, 1 쌍의 스텝 가이드 (30) 를 물리적 (기계적) 으로 (단, X 빔 (24) 에 저촉하지 않도록) 연결해도 된다. 이 경우, 일방의 스텝 가이드 (30) 가 X 빔 (24) 에 견인되면, 타방의 스텝 가이드 (30) 도 일체적으로 이동하기 때문에, 예를 들어 X 빔 (24) 이 일방의 스텝 가이드 (30) 만을 견인 (또는 압압) 하면 된다.

또, 조명광은, ArF 엑시머 레이저 광 (파장 193 ㎚), KrF 엑시머 레이저 광 (파장 248 ㎚) 등의 자외광이나, F₂ 레이저 광 (파장 157 ㎚) 등의 진공 자외광이어도 된다. 또, 조명광으로는, 예를 들어 DFB 반도체 레이저 또는 파이버 레이저로부터 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일 파장 레이저 광을 예를 들어 에르븀 (또는 에르븀과 이테르븀의 양방) 이 도프된 파이버 앰프에 의해 증폭하고, 비선형 광학 결정을 사용하여 자외광으로 파장 변환된 고조파를 사용해도 된다. 또, 고체 레이저 (파장：355 ㎚, 266 ㎚) 등을 사용해도 된다.

또, 상기 실시형태는, 복수 개의 투영 광학 유닛을 구비한 멀티 렌즈 방식의 투영 광학계 (16) 인 경우에 관하여 설명했지만, 투영 광학 유닛의 개수는 이에 한정되지 않고 1 개 이상 있으면 된다. 또, 멀티 렌즈 방식의 투영 광학계에 한정하지 않고, 예를 들어 오프너형 대형 미러를 사용한 투영 광학계 등이어도 된다. 또, 상기 실시형태에서는 투영 광학계 (16) 로서 투영 배율이 등배인 것을 사용하는 경우에 관하여 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 투영 광학계는 축소계 및 확대계의 어느 것이어도 된다.

또, 광 투과성의 마스크 기판 상에 소정의 차광 패턴 (또는 위상 패턴·감광 패턴) 을 형성한 광 투과형 마스크가 사용되었지만, 이 마스크 대신에, 예를 들어 미국 특허 제6,778,257호 명세서에 개시되어 있는 바와 같이, 노광해야 하는 패턴의 전자 데이터에 기초하여, 투과 패턴 또는 반사 패턴, 혹은 발광 패턴을 형성하는 전자 마스크 (가변 성형 마스크), 예를 들어, 비발광형 화상 표시 소자 (공간 광 변조기라고도 불린다) 의 일종인 DMD (Digital Micro-mirror Device) 를 사용하는 가변 성형 마스크를 사용해도 된다.

또, 노광 장치로는, 사이즈 (외경, 대각선의 길이, 1 변 중 적어도 1 개를 포함한다) 가 500 ㎜ 이상인 기판, 예를 들어 액정 표시 소자 등의 플랫 패널 디스플레이용 대형 기판을 노광 대상물로 하는 노광 장치가 특히 적합하다.

또, 노광 장치로는, 스텝·앤드·리피트 방식의 노광 장치, 스텝·앤드·스티치 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다. 또, 이동체 장치에 유지되는 물체는, 노광 대상 물체인 기판 등에 한정되지 않고, 마스크 등의 패턴 유지체 (원판) 여도 된다.

또, 노광 장치의 용도로는, 각형의 유리 플레이트에 액정 표시 소자 패턴을 전사하는 액정용 노광 장치에 한정되지 않고, 예를 들어 반도체 제조용 노광 장치, 박막 자기 헤드, 마이크로 머신 및 DNA 칩 등을 제조하기 위한 노광 장치에도 널리 적용할 수 있다. 또, 반도체 소자 등의 마이크로 디바이스뿐만 아니라, 광 노광 장치, EUV 노광 장치, X 선 노광 장치 및 전자선 노광 장치 등에서 사용되는 마스크 또는 레티클을 제조하기 위해서, 유리 기판 또는 실리콘 웨이퍼 등에 회로 패턴을 전사하는 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 노광 대상이 되는 물체는 유리 플레이트에 한정되지 않고, 예를 들어 웨이퍼, 세라믹 기판, 필름 부재, 혹은 마스크 블랭크 등 다른 물체여도 된다. 또, 노광 대상물이 플랫 패널 디스플레이용 기판인 경우, 그 기판의 두께는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 필름상 (가요성을 갖는 시트상의 부재) 인 것도 포함된다.

액정 표시 소자 (혹은 반도체 소자) 등의 전자 디바이스는, 디바이스의 기능·성능 설계를 실시하는 단계, 이 설계 단계에 기초한 마스크 (혹은 레티클) 를 제작하는 단계, 유리 기판 (혹은 웨이퍼) 을 제작하는 단계, 상기 서술한 각 실시형태의 노광 장치 및 그 노광 방법에 의해 마스크 (레티클) 의 패턴을 유리 기판에 전사하는 리소그래피 단계, 노광된 유리 기판을 현상하는 현상 단계, 레지스트가 잔존하고 있는 부분 이외의 부분의 노출 부재를 에칭에 의해 제거하는 에칭 단계, 에칭이 끝나 불필요해진 레지스트를 제거하는 레지스트 제거 단계, 디바이스 조립 단계, 검사 단계 등을 거쳐 제조된다. 이 경우, 리소그래피 단계에서, 상기 실시형태의 노광 장치를 사용하여 전술한 노광 방법이 실행되고, 유리 기판 상에 디바이스 패턴이 형성되므로, 고집적도의 디바이스를 생산성이 양호하게 제조할 수 있다.

산업상 이용가능성

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 이동체 장치는, 물체를 유지하는 물체 유지 부재를 수평면에 평행한 2 차원 평면을 따라 구동하는 데에 적합하다. 또, 본 발명의 노광 장치는 물체를 노광하는 데에 적합하다. 또, 본 발명의 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법은 플랫 패널 디스플레이의 제조에 적합하다. 또, 본 발명의 디바이스 제조 방법은 마이크로 디바이스의 제조에 적합하다.

Claims

물체를 유지하는 물체 유지 부재와,
상기 물체 유지 부재를, 제 1 방향으로 이동시키는 제 1 구동부와,
상기 제 1 구동부를 지지하고, 상기 제 1 구동부와 상기 물체 유지 부재를, 상기 제 1 방향에 교차하는 제 2 방향으로 이동시키는 제 2 구동부와,
상기 제 2 방향에 관하여 상기 제 1 구동부의 일측에 배치되고, 상기 물체 유지 부재를 비접촉 지지하는 제 1 가이드 부재와,
상기 제 2 방향에 관하여 상기 제 1 구동부의 타측에 배치되고, 상기 물체 유지 부재를 비접촉 지지하는 제 2 가이드 부재를 구비하고,
상기 제 1 구동부는, 상기 물체 유지 부재를 상기 제 1 및 제 2 가이드 부재에 대해 상기 제 1 방향으로 상대 이동시키고,
상기 제 2 구동부는, 상기 물체 유지 부재를 비접촉 지지하는 상기 제 1 및 제 2 가이드 부재를 상기 제 2 방향으로 이동시키고,
상기 제 1 구동부는 상기 제 2 방향에 관하여 상기 제 1 및 제 2 가이드 부재 사이에 형성되고,
상기 제 2 구동부는 상기 제 2 방향에 관하여 상기 제 1 및 제 2 가이드 부재 사이에 형성되는, 이동체 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 구동부를 지지하는 제 1 베이스와,
상기 제 1 및 제 2 가이드 부재에 지지된 상기 물체 유지 부재에 상기 제 1 및 제 2 구동부에 의한 진동이 전달되지 않도록, 상기 제 1 방향에 관하여 상기 제 1 베이스와 이간하여 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 가이드 부재를 지지하는 제 2 베이스를 추가로 구비하는, 이동체 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 물체 유지 부재를 상기 제 1 구동부에 대하여 상기 제 1 및 제 2 방향, 상기 제 1 및 제 2 방향에 직교하는 축 둘레로 미소 구동하는 액추에이터를 추가로 구비하는, 이동체 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 물체 유지 부재는, 상기 액추에이터가 발생시키는 추력에 의해 상기 제 1 방향을 따라 상기 제 1 구동부에 유도되는, 이동체 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 구동부와 상기 제 1 및 제 2 가이드 부재를 연결하는 연결 부재를 추가로 구비하고,
상기 물체 유지 부재는, 상기 제 2 구동부의 상기 제 2 방향으로의 이동에 의해 상기 제 1 및 제 2 가이드 부재가 상기 연결 부재를 통하여 견인 및 압치됨으로써, 상기 제 1 및 제 2 가이드 부재에 비접촉 지지된 상태에서 상기 제 2 방향으로 이동되는, 이동체 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 이동체 장치와,
상기 물체 유지 부재에 유지된 상기 물체에 에너지 빔을 사용하여 소정의 패턴을 형성하는 패턴 형성 장치를 구비하는, 노광 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 물체에 대하여 상기 패턴을 형성할 때, 상기 이동체 장치는, 상기 물체를 상기 에너지 빔에 대하여 상기 제 1 방향을 따라 상대 이동시키는, 노광 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 물체는, 플랫 패널 디스플레이 장치에 사용되는 기판인, 노광 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 기판은, 적어도 1 변의 길이 또는 대각 길이가 500 ㎜ 이상인, 노광 장치.
물체를 유지하는 물체 유지 부재를, 제 1 방향에 관하여 서로 이간하여 형성된 제 1 및 제 2 가이드 부재에 의해 비접촉 지지하는 것과,
상기 제 1 방향에 관하여 상기 제 1 및 제 2 가이드 부재 사이에 형성된 제 1 구동부에 의해, 상기 물체 유지 부재를 상기 제 1 및 제 2 가이드 부재에 대해 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 상대 이동시키는 것과,
상기 제 1 구동부를 지지하고 상기 제 1 방향에 관하여 상기 제 1 및 제 2 가이드 부재 사이에 형성되는 제 2 구동부에 의해, 상기 물체 유지 부재를 비접촉 지지하는 상기 제 1 및 제 2 가이드 부재를 상기 제 1 방향으로 이동시키는 것을 포함하는, 이동체 구동 방법.
제 10 항에 기재된 이동체 구동 방법에 의해 상기 제 2 방향으로 이동 중인 상기 물체를, 에너지 빔으로 노광하여, 상기 물체 상에 소정의 패턴을 형성하는 것을 포함하는, 노광 방법.
제 11 항에 기재된 노광 방법에 의해 상기 물체를 노광하는 것과,
노광된 상기 물체를 현상하는 것을 포함하는, 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법.
제 11 항에 기재된 노광 방법에 의해 상기 물체를 노광하는 것과,
노광된 상기 물체를 현상하는 것을 포함하는, 디바이스 제조 방법.