KR20070048722A - 스테이지 장치 및 노광 장치 - Google Patents

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나오히코 이와타
마사야 이와사키
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Abstract

높은 생산성을 달성하면서도 스테이지의 위치를 고정밀도로 계측하는 것이 가능한 스테이지 장치, 및 상기 스테이지 장치를 구비하는 노광 장치를 제공한다. 스테이지 장치는 레이저 간섭계로부터 웨이퍼 스테이지(WST) 위에 마련된 이동 거울(26X, 26Y)에 조사되는 레이저 광의 광로에 대해서 +Z 방향으로부터 -Z 방향의 온도 조절 에어(하부 유동)을 공급하는 공조 장치(28X, 28Y)와, 레이저 광의 광로보다 하방의 공간에 -Y 방향으로부터 +Y 방향의 온도 조절 에어(하층 측부 유동)를 공급하는 공조 장치(29)를 구비한다. 또한, 조사광학계(33a) 및 수광광학계(33b)로 이루어지는 자동 초점 센서의 광로에 대해서 온도 조절 에어를 공급하는 공조 장치(34)를 구비한다.

Description

스테이지 장치 및 노광 장치{STAGE APPARATUS AND EXPOSURE APPARATUS}
본 발명은 이동 가능하게 구성된 스테이지를 구비하는 스테이지 장치, 및 해당 스테이지 장치를 구비하는 노광 장치에 관한 것이다.
본원은, 2004년 9월 10일에 출원된 일본 특허 제 2004-263882 호에 근거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
반도체 소자, 액정 표시 소자, 촬상 소자, 박막 자기 헤드, 그 밖의 미세한 디바이스의 제조에 있어서는, 마스크 또는 레티클(이하, 이들을 총칭할 경우에는 마스크라 함)에 형성된 패턴을 웨이퍼 또는 유리판 등(이하, 이들을 총칭할 경우에는 기판이라 함)에 전사하는 노광 장치를 사용할 수 있다. 일반적으로, 디바이스는 기판 위에 복수층의 패턴을 포개어 형성하여 제조되기 때문에, 투영 광학계(PL)를 거쳐서 기판 위로 투영되는 마스크의 패턴의 상(像)과 기판 위에 이미 형성되어 있는 패턴을 정밀하게 서로 중첩시킬 필요가 있다.
이 때문에, 마스크를 유지하는 마스크 스테이지 및 기판을 유지하는 기판 스테이지에는, 각각의 스테이지의 위치를 검출하는 레이저 간섭계가 마련되어 있다. 레이저 간섭계는, 레이저 광 등의 고 간섭성의 측정 광을 기판 스테이지 또는 마스크 스테이지에 마련된 이동 거울에 조사하는 동시에 고 간섭성의 참조 광을 위치가 고정된 고정 거울에 조사하고, 이동 거울에서 반사된 측정 광과, 고정 거울에서 반사된 참조 광을 간섭시켜서 얻을 수 있는 간섭 광을 검출해서 기판 스테이지 또는 마스크 스테이지의 위치를 검출하는 것이며, 예를 들면 0.1∼1nm정도의 고 분해능을 갖는다.
레이저 간섭계는, 환경 온도의 변동 또는 공기의 흔들림이 있으면, 측정 광의 광로장 또는 참조 광의 광로장이 변화되기 때문에 검출 정밀도가 악화된다. 이와 같은 검출 정밀도의 악화를 방지하여 높은 검출 정밀도를 유지하기 위해서, 측정 광 및 참조 광의 광로 전체를 균일 온도로 유지하는 동시에, 균일 유속으로 유지하는 공기 조절 장치를 사용할 수 있다. 예를 들어 이하의 특허 문헌 1에는, 측정 광의 광로 상방향으로부터 광로 하방향을 향해서 온도가 조정된 기체를 공급하는 공기 조절 장치가 개시되어 있다.
또한, 노광 장치는 투영 광학계의 상면에 기판 표면을 합쳐 넣기 위해서, 기판을 유지하는 기판 스테이지 상면의 상하 방향에 있어서의 위치 및 기판 스테이지 상면의 경사(기판 스테이지의 자세)를 검출하는 자동 초점 센서(AF 센서)를 구비하고 있다. 이 AF 센서도, 기판 스테이지 상면에 대하여 경사 방향으로부터 기판 스테이지 상의 적어도 1점에 검출 비임을 조사하고, 그 반사광을 검출해서 기판 스테이지의 상하 방향에 있어서의 위치 및 경사를 검출하는 센서이다. 이 때문에, AF 센서도 환경 온도의 변동 또는 공기의 흔들림이 있으면 검출 정밀도가 악화되어 버 린다.
이하의 특허 문헌 2에는, 직교하는 2방향(X방향 및 Y방향)을 따라 설정된 측정 광의 광로의 각각에 대하여 경사 방향(X방향 및 Y방향에 대하여 45도를 이룬 방향으로)으로부터 온도가 조정된 공기를 측정 광의 광로와 기판 스테이지 상(AF 센서로부터의 검출 비임의 광로)에 공급하는 공기 조절 장치가 개시되어 있다. 또한, 이하의 특허 문헌 3에는, 직교하는 2방향(X방향 및 Y방향)을 따라 설정된 측정 광의 광로 및 기판 스테이지를 포함하는 공간 전체에 걸쳐서 온도가 조정된 기체를 일 방향(예를 들면, X방향)으로부터 공급하는 공기 조절 장치가 개시되어 있다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 제 1989-18002 호 공보
특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제 1997-22121 호 공보
특허 문헌 3: 일본 특허 공개 제 1997-82626 호 공보
발명의 요약
최근에 있어서는, 생산량(단위 시간에 노광 처리할 수 있는 기판의 매수)의 향상이 요구되고 있으며, 이 요구에 응하기 위해 스테이지의 최고 속도가 향상되고 있다. 또한, 기판에 전사하는 패턴의 미세화에 따라 종래보다도 높은 상호 중첩 정밀도가 요구되고 있기 때문에, 레이저 간섭계 및 AF 센서의 검출 정밀도를 더욱 높일 필요가 있다.
그러나, 스테이지의 최고 속도를 향상시키면 스테이지를 구동하는 구동용 모터의 발열량이 증대하여 측정 광 등의 광로에 있어서 공기 흔들림이 생기고, 그 결과로 레이저 간섭계의 검출 정밀도가 저하한다는 문제가 발생되었다. 또한, 스테 이지의 최고 속도가 향상되면, 스테이지의 이동에 의한 스테이지 주위의 공기의 교반량이 증대해서 측정 광 등의 광로에 혼입하는 공기의 양이 증대되어 버린다. 이 공기는 공기 조절 장치로부터 공급되는 공기와의 온도차가 있기 때문에, 측정 광 등의 광로에 있어서 공기 흔들림이 생기고, 그 결과 레이저 간섭계의 검출 정밀도가 저하한다는 문제가 발생되었다. 전술한 특허 문헌 1에 개시된 공기 조절 장치는, 스테이지 주변에 마련된 열원에 의한 공기 흔들림의 영향을 측정 광 등의 광로에 있어서 배제하는데에는 우수하였다. 그러나, 상술한 원인에서 측정 광 등의 광로에 있어서 공기 흔들림이 생기고, 또 요구되는 검출 정밀도가 향상되었기 때문, 공기의 공급량을 증대해도 필요로 되는 검출 정밀도를 유지할 수 없게 되었다. 이는 AF 센서에 대해서 같다.
본 발명은 상기 사정에 비추어 행해진 것으로서, 고 생산성을 달성하면서도 스테이지의 위치를 고 정밀도로 계측할 수 있는 스테이지 장치 및 해당 스테이지 장치를 구비하는 노광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명은 실시형태에 도시하는 각 도면에 대응된 이하의 구성을 채용하고 있다. 단지, 각 요소에 붙인 괄호 첨부 부호는 그 요소의 예시에 지나지 않고, 각 요소를 한정하는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제 1 관점에 의한 스테이지 장치는 기준 평면(BP) 상의 이동 범위 내를 이동 가능하게 구성된 스테이지(25, WST)와, 해당 스테이지에 상기 기준 평면과 평행한 광 비임을 조사해서 상기 스테이지의 위 치를 계측하는 간섭계(27, 27X, 27Y)를 구비하는 스테이지 장치에 있어서, 상기 광 비임의 광로에 대하여, 상기 기준 평면과 직교하는 방향을 따라서 소정의 온도로 조정된 기체를 공급하는 제 1 공기 조절 기구(28X, 28Y)와, 상기 광 비임의 광로와 상기 기준 평면과의 사이의 공간에, 상기 소정 평면에 따라 소정의 온도로 조정된 기체를 공급하는 제 2 공기 조절 기구(29)를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 간섭계로부터 조사되는 광 비임의 광로에 대하여 제 1 공기 조절 장치로부터 기준 평면과 직교하는 방향을 따라서 소정의 온도로 조정된 기체가 공급되는 동시에, 제 2 공기 조절 장치로부터 광 비임의 광로와 기준 평면과의 사이의 공간에 소정 평면에 따라 소정의 온도로 조정된 기체가 공급된다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제 2 관점에 의한 스테이지 장치는 기준 평면(BP) 상의 이동 범위 내를 이동 가능하게 구성된 스테이지(25, WST)와, 해당 스테이지에 상기 기준 평면과 평행한 광 비임을 조사해서 상기 스테이지의 위치를 계측하는 간섭계(27, 27X, 27Y)와, 상기 이동 범위 외에 배치되어 해당 간섭계의 계측 결과에 근거해서 상기 스테이지를 구동하는 구동 장치(38a, 38b)를 구비하는 스테이지 장치에 있어서, 상기 구동 장치가 배치되는 공간을, 적어도 상기 스테이지가 배치되는 공간으로부터 차폐하는 차폐 부재(39a, 39b, 42a, 42b, 43a, 43b, 45a∼48a, 45b∼48b)를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 차폐 부재에 의해 구동 장치가 배치되는 공간이 스테이지가 배치되는 공간으로부터 차폐된다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제 3 관점에 의한 스테이지 장치는 기판(W)을 유지하는 유지면을 갖고 기준 평면상을 이동하는 스테이지(25, WST)를 구비하는 스테이지 장치에 있어서, 상기 유지면 상의 공간에 소정의 온도로 조정된 기체를 공급하는 공급 기구(34)와, 상기 공급 기구와 대향해서 마련되고, 상기 유지면 상의 기체를 흡인하는 흡기 기구(35)를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 공급 기구로부터 스테이지의 유지면 위로 공급된 소정의 온도로 조정된 기체는 흡기 기구에 의해 흡인된다.
본 발명의 노광 장치는 마스크(R)를 유지하는 마스크 스테이지(RST)와, 기판(W)을 유지하는 기판 스테이지(WST)를 구비하고, 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 기판 위로 전사하는 노광 장치(EX)에 있어서, 상기 마스크 스테이지 및 상기 기판 스테이지의 적어도 한쪽으로서 상기의 어느 하나에 기재한 스테이지 장치를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제 2 관점에 의한 노광 장치는 노광 광을 조사해서 기판(W)에 패턴을 형성하는 노광 장치(EX)에 있어서, 정반(23)에 형성된 기준 평면(BP) 상을, 상기 기판을 유지해서 이동 가능한 스테이지(WST)와, 상기 기준 평면과 평행한 광 비임을 제 1 방향(Y축 방향)을 따라 상기 스테이지에 대하여 조사해서 상기 스테이지의 상기 제 1 방향에 있어서의 위치를 계측하는 제 1 간섭계(27Y)와, 상기 기준 평면과 평행한 광 비임을 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향(X축 방향)을 따라 상기 스테이지에 대하여 조사해서 상기 스테이지의 상기 제 2 방향에 있어서의 위치를 계측하는 제 2 간섭계(27X)와, 상기 광 비임의 각각의 광로에 대하여, 상기 기준 평면과 직교하는 방향을 따라서 소정의 온도로 조정된 기체를 공급하는 제 1 공기 조절 기구(28Y, 28X)와, 상기 광 비임의 광로와 상기 기준 평면과의 사이의 공간에, 상기 기준 평면에 따라 상기 제 1 방향과 평행하게 소정의 온도로 조정된 기체를 공급하는 제 2 공기 조절 기구(29)를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
[발명의 효과]
본 발명에 의하면, 간섭계로부터 조사되는 광 비임의 광로에 대하여 기준 평면과 직교하는 방향을 따라서 소정의 온도로 조정된 기체가 공급되는 동시에, 제 2 공기 조절 장치로부터 광 비임의 광로와 기준 평면과의 사이의 공간에 소정 평면을 따라 소정의 온도로 조정된 기체가 공급되기 때문에, 광 비임의 광로와 기준 평면 사이의 공간의 공기의 웅덩이를 배제할 수 있고, 스테이지가 고속 이동해서 스테이지의 이동 방향에 있어서의 양단부에 있어서 압력차가 생겼을 경우라도 온도 조절되지 않는 공기가 광 비임의 광로에 혼입하는 것을 방지 또는 저감할 수 있으므로 간섭계의 검출 정도의 악화를 초래할 일은 없다. 그 결과, 스테이지의 위치를 고정밀도로 계측할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 차폐 부재에 의해 구동 장치가 배치되는 공간과 스테이지가 배치되는 공간이 차폐되기 때문에, 스테이지의 최고 속도가 높게 설정되어서 구동 장치로부터 발생하는 열량이 증대해도, 구동 장치로부터 발생하는 열에 의해 뜨겁게 된 공기가 스테이지가 배치되는 공간에 혼입하는 것을 방지 할 수 있다. 이로써, 스테이지의 위치를 고정밀도로 계측할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 공급 기구로부터 스테이지의 유지면 위로 공급된 소정의 온도로 조정된 기체를 흡기 기구에 의해 흡인하고 있기 때문에, 스테이지를 이동시켰을 때에 스테이지 위로 감아 올릴 수 있었던 온도 조절되지 않은 공기를 즉시 흡기 할 수 있다. 이로써, 예를 들면 스테이지의 윗쪽에 마련되어, 스테이지의 자세(유지면의 경사)를 검출하는 센서의 검출 정밀도의 악화를 방지 할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 마스크 및 기판의 위치 및 자세를 고정밀도로 검출 할 수 있으므로, 노광 정밀도(상호 중첩 정밀도 등)를 향상시킬 수 있다. 이 결과, 소기의 기능을 갖는 디바이스를 높은 제품 비율로, 또한 항 생산성으로 효율적으로 제조 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 노광 장치의 전체 구성을 모식적으로 도시하는 측면도,
도 2는 웨이퍼 스테이지의 개략 구성을 도시하는 사시도,
도 3a는 웨이퍼 스테이지의 속도 향상에 따라 생기는 레이저 간섭계의 검출 정밀도 악화를 설명하기 위한 도면,
도 3b는 웨이퍼 스테이지의 속도 향상에 따라 생기는 레이저 간섭계의 검출 정밀도 악화를 설명하기 위한 도면,
도 4a는 하방 유동과 하층 측면 유동을 병용해서 얻을 수 있는 효과를 설명하기 위한 도면,
도 4b는 하방 유동과 하층 측면 유동을 병용해서 얻을 수 있는 효과를 설명하기 위한 도면,
도 5는 공기 조절 장치로부터 웨이퍼 스테이지 위로 공급되는 공기 조절 에어를 설명하기 위한 도면,
도 6a는 흡기 장치의 배치예를 도시한 도면,
도 6b는 흡기 장치의 배치예를 도시한 도면,
도 7은 웨이퍼 스테이지의 개략 구성을 도시하는 정면도,
도 8a는 차폐 부재의 변형예를 모식적으로 도시한 도면,
도 8b는 차폐 부재의 변형예를 모식적으로 도시한 도면,
도 8c는 차폐 부재의 변형예를 모식적으로 도시한 도면,
도 8d는 차폐 부재의 변형예를 모식적으로 도시한 도면.
※부호의 설명※
25: 시료대(스테이지) 27, 27X: 레이저 간섭계
28X, 28Y: 공조 장치(제 1 공조 장치) 29: 공조 장치(제 2 공조 장치)
34: 공조 장치(공급 기구、제 3 공조 장치) 35: 흡기 장치(흡기 기구)
38a, 38b: 리리니어 모터(구동 장치)
39a, 39b: 차폐 상자(차폐 부재、포위 부재)
41a, 41b: 흡기 장치(배기 기구) 42a, 42b: 차폐 시트(차폐 부재)
43a, 43b: 차폐판(차폐 부재) 44a, 44b: 흡기 장치(배기 기구)
45a, 45b: 차폐판(차폐 부재) 46a, 46b: 차폐 시트(차폐 부재)
47a, 47b: 차폐 시트(차폐 부재) 48a, 48b: 차폐판(차폐 부재)
BP: 기준 평면 EX: 노광 장치
R: 레티클(마스크) RST: 레티클 스테지(마스크 스테지)
WST: 웨이퍼 스테이지(스테이지, 기판 스테이지)
이하, 도면을 참조해서 본 발명의 일 실시형태에 의한 스테이지 장치 및 노광 장치에 대하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 노광 장치의 전체 구성을 모식적으로 도시하는 측면도이다. 도 1에 도시하는 노광 장치(EX)는, 투영 광학계(PL)에 대하여 마스크로서의 레티클(R)과 기판으로서의 웨이퍼(W)를 상대적으로 이동시키면서, 레티클(R)에 형성된 패턴을 투영 광학계(PL)를 거쳐서 웨이퍼(W) 상의 샷(shot) 영역에 차차 전사하는 스텝 앤 스캔(step and scan) 방식의 주사 노광형의 노광 장치이다.
또한, 이하의 설명에 있어서는, 필요하다면 도면 중에 XYZ 직교 좌표계를 설정하고, 이 XYZ직교 좌표계를 참조하면서 각 부재의 위치 관계에 대해서 설명한다. 도 1에 도시하는 XYZ 직교 좌표계는, XY 평면이 수평면에 평행한 면으로 설정되고, Z축이 연직 상방향으로 설정되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는 레티클(R) 및 웨이퍼(W)를 동기 이동시키는 방향(주사 방향)을 Y방향으로 설정하고 있다.
도 1에 도시하는 대로, 노광 장치(EX)는 광원(LS), 조명 광학계(ILS), 마스크 스테이지로서의 레티클 스테이지(RST), 투영 광학계(PL) 및 기판 스테이지로서의 웨이퍼 스테이지(WST)를 포함하여 구성되어 있다. 또한, 노광 장치(EX)는, 본체 프레임(F10)과 기초 프레임(F20)을 구비하고 있으며, 상기한 레티클 스테이지(RST) 및 투영 광학계(PL)는 본체 프레임(F10)에 유지되고, 본체 프레임(F10) 및 웨이퍼 스테이지(WST)는 기초 프레임(F20)에 유지되어 있다.
광원(LS)은 예를 들어, ArF 엑시머 레이저 광원(파장 193nm)이다. 또한, 광원(LS)으로서는 ArF 엑시머 레이저 광원 이외에, KrF 엑시머 레이저(파장 248nm), F2 엑시머 레이저(파장 157nm), Kr2 레이저(파장 146nm), g선(파장 436nm), i선(파장 365nm)을 사출하는 초 고압 수은 램프, YAG 레이저의 고주파 발생 장치, 혹은 반도체 레이저의 고주파 발생 장치를 채용할 수 있다.
조명 광학계(ILS)는 광원(LS)으로부터 사출된 레이저 광의 단면 형상을 정형(整形)하는 동시에, 그 조도를 균일화한 조명 광으로 레티클(R)을 조명한다. 이 조명 광학계(ILS)는 하우징(11)을 구비하고 있고, 이 내부에는 소정의 위치 관계로 배치된 광학 적분기(optical integrator)로서의 플라이 아이 렌즈, 개구 시야 조임, 레티클 블라인드, 릴레이 렌즈계, 광로 절곡용 미러, 콘덴서 렌즈계 등으로 이루어지는 광학 부품을 구비한다. 이 조명 광학계(ILS)는, 본체 프레임(F10)을 구성하는 제 2 가대(f12)의 상면에 고정된 상하 방향으로 신장하는 조명계 지지 부재(12)에 의해 지지된다.
또한, 노광 장치(EX) 본체의 측부(-X방향 측)에는, 노광 장치(EX) 본체와 분리되어, 진동의 전달이 없도록 설치된 광원(LS)과 조명 광학계 분리부(13)가 배치되어 있다. 조명 광학계 분리부(13)는 광원(LS)으로부터 사출된 레이저 광을 조명 광학계(ILS)로 유도하는 것이다. 이로써, 광원(LS)으로부터 사출된 레이저 광은, 조명 광학계 분리부(13)를 거쳐서 조명 광학계(ILS)에 입사되어서, 그 단면 형상이 정형되는 동시에 조도 분포가 대략 균일하게 되어서 조명 광으로서 레티클 위로 조사된다.
레티클 스테이지(RST)는, 본체 프레임(F10)을 구성하는 제 2 가대(f12)의 상면에 도시되지 않은 비접촉 베어링(예컨대, 기체 정압 베어링)을 거쳐서 부상 지지된다. 이 레티클 스테이지(RST)는, 레티클(R)을 유지하는 레티클 미동 스테이지와, 레티클 미동 스테이지와 일체로 주사 방향인 Y방향으로 소정 스트로크로 이동하는 레티클 조동 스테이지와, 이들의 스테이지를 구동하는 리니어 모터를 포함하여 구성된다. 레티클 미동 스테이지에는, 구형 개구가 형성되어 있고, 개구 주변부에 마련된 레티클 흡착 기구에 의해 레티클이 진공 흡착 등에 의해 유지된다. 또한, 제 2 가대(f12) 상의 단부에는, 레이저 간섭계(도시되지 않음)가 마련되어 있고, 레티클 미동 스테이지의 X방향의 위치, Y방향의 위치 및 Z축 주위의 회전각이 고정밀도로 검출된다. 이 레이저 간섭계의 계측 결과에 근거해서 미동 스테이지의 위치, 자세 및 속도가 제어된다. 또한, 레티클 스테이지(RST)에 대하여 레티클 정렬계(14)가 마련되어 있다. 레티클 정렬계(14)는 레티클 스테이지(RST) 상의 레티클(R)에 형성되어 있는 위치 계측용 마크(레티클 마크)를 관찰하는 정렬 광학계와 촬상 장치를 베이스 부재 위에 배치하여 구성되어 있다. 이 베이스 부재는, 비주사 방향인 X방향을 따라서 레티클 스테이지(RST)를 타 넘도록 레티클 스테이지(RST)의 상방에 마련되어서 제 2 가대(f12) 위에 지지된다.
레티클 정렬계(14)에 마련되는 베이스 부재에는, 조명 광학계(ILS)로부터 사출된 조명 광을 투과시키는 구형 개구가 형성되어 있고, 이 개구를 거쳐서 조명 광학계(ILS)로부터 사출된 조명 광이 레티클(R)에 조사된다. 또한, 이 베이스 부재는 레티클 스테이지(RST)가 구비하는 리니어 모터에의 전자기적 영향을 고려하여, 비자성 재료, 예를 들면 오스테나이트(austenite)계 스테인리스로 구성되어 있다.
투영 광학계(PL)는, 레티클(R)에 형성된 패턴의 상을 소정의 투영 배율β(β는 예를 들어, 1/5)로 웨이퍼(W) 위에 축소 투영한다. 이 투영 광학계(PL)는, 예를 들면 물체면측(레티클측)과 상면측(웨이퍼측)의 양쪽이 텔레센트릭(telecentric)하게 구성된다. 레티클(R)에 조명 광학계(ILS)로부터의 조명 광(펄스 광)이 조사되면, 레티클(R) 위에 형성된 패턴 영역중의 조명 광에 의해 조명된 부분으로부터의 결상 광속이 투영 광학계(PL)에 입사하고, 그 패턴의 부분 도립상이 조명 광의 각 펄스 조사의 각도로 투영 광학계(PL)의 상면측의 시야 중앙에 X방향으로 가늘고 긴 슬릿 형상 또는 구형 형상으로 제한되어 결상 된다. 이로써, 투영된 회로 패턴의 부분 도립상은, 투영 광학계(PL)의 결상면에 배치된 웨이퍼(W)상의 복수의 샷 영역 중 하나의 샷 영역 표면의 레지스트층에 축소 전사된다. 투영 광학계(PL)의 외주에는, 투영 광학계(PL)를 지지하기 위해서 플랜지(15)가 마련되어 있다. 이 플랜지(15)는 투영 광학계(PL)의 설계 상의 제약으로부터, 투영 광학계(PL)의 중심보다 하방으로 배치된다. 또한, 미세 패턴의 요구에 의해, 투영 광학계(PL)의 상면측의 개구수(NA)는, 예를 들어, 0.9 이상으로 증대하고, 그에 따라, 투영 광학계(PL)의 외경, 중량이 대형화하고 있다. 이 투영 광학계(PL)는 본체 프레임(F10)을 구성하는 제 1 가대(f11)에 마련된 구멍부(16)에 삽입되어서, 플랜지(15)를 거쳐서 지지된다.
투영 광학계(PL)를 지지하는 제 1 가대(f11) 위로 레티클 스테이지(RST) 등을 지지하는 제 2 가대(f12)가 접속되어 본체 프레임(F10)이 구성되어 있다. 이 본체 프레임(F10)은 방진 유닛(17a, 17b, 17c)[도 1에 있어서는, 방진동 유닛(17c)의 도시를 생략함]을 거쳐서 기초 프레임(F20) 위에 지지되어 있다. 여기에서, 방진 유닛(17a∼17c)은, 기초 프레임(F20)을 이루는 상부 프레임(f22) 위의 3군데의 단부에 배치되어, 내압이 조정 가능한 에어 마운트와 보이스 코일 모터가 기초 프레임(F20)의 상부 프레임(f22) 위에 병렬로 배치된 구성으로 되어 있다. 이들 방진 유닛에 의해, 기초 프레임(F20)을 거쳐서 본체 프레임(F10)에 전해지는 미진동이 마이크로 G 레벨로 절연되게 되어 있다.
기초 프레임(F20)은 하부 프레임(f21)과 상부 프레임(f22)으로 구성된다.
하부 프레임(f21)은 웨이퍼 스테이지(WST)를 탑재하는 마루부(18)와, 마루부(18)의 상면으로부터 상방향으로 소정의 길이로 신장하는 지주(19)로 구성된다. 마루부(18)와 지주(19)는, 체결 수단 등으로 연결되는 구조가 아니라, 일체로 형성된다. 상부 프레임(f22)은, 지주(19)와 동수의 지주(20)와, 그 지주(20) 끼리를 그들의 상부에 있어서 연결하는 대들보부(21)를 구비한다. 지주(20)와 대들보부(21)는, 체결 수단 등으로 연결되는 구조가 아니라, 일체로 형성된다. 이상의 지주(19)와 지주(20)가, 볼트 등에 의해 체결된다. 이로써, 기초 프레임(F20)은, 소위 라멘 구조(Rahmen structure)로 되어 강성을 향상시킬 수 있다. 이상의 구성의 기초 프레임(F20)은, 청정실 등의 마루면(FL) 위로 족부(22)를 거쳐서 대략 수평으로 탑재된다.
웨이퍼 스테이지(WST)는, 기초 프레임(F20)의 내부이며, 하부 프레임(f21) 위로 웨이퍼 정반(23)을 거쳐서 탑재된다. 웨이퍼 정반(23)에는 XY 평면에 따른 기준 평면(BP)이 형성되어 있다. 웨이퍼 스테이지(WST)는 이 기준 평면(BP) 위로 탑재되어, 기준 평면(BP)에 따라 소정의 이동 범위 내를 2차원 이동 할 수 있다. 이 웨이퍼 정반(23)은, 방진 유닛(24a, 24b, 24c)[도 1에 있어서는 방진 유닛(24c)의 도시를 생략함)을 거쳐서 대략 수평으로 지지되어 있다. 여기에서, 방진 유닛(24a∼24c)은, 예를 들어 웨이퍼 정반(23)의 3군데의 단부에 배치되어, 내압이 조정 가능한 에어 마운트와 보이스 코일 모터가 기초 프레임(F20)을 이루는 하부 프레임(f21) 위에 병렬로 배치된 구성으로 되어 있다. 이들 방진 유닛에 의해, 기초 프레임(F20)을 거쳐서 웨이퍼 정반(23)에 전해지는 미진동이 마이크로G 레벨로 절연된다.
또한, 웨이퍼 스테이지(WST)의 상부에는, 웨이퍼 스테이지(WST)와 일체로 마련되어 웨이퍼(W)를 흡착 유지하는 시료대(25)가 마련되어 있다. 이 시료대(25)는 웨이퍼의 레벨링 및 포커싱을 실행하기 위해서 웨이퍼(W)를 Z축 방향, θx방향(X축 주위의 회전 방향) 및 θy방향(Y축 주위의 회전 방향)의 3 자유도 방향으로 미소 구동한다. 또한, 웨이퍼 스테이지(WST)에는, 예를 들어, 리니어 모터 등의 구동 장치(도 1에서는 도시 생략)가 마련되어 있고, 이 리니어 모터에 의해 웨이퍼 스테이지(WST)가 Y방향으로 연속 이동하는 동시에, X방향 및 Y방향으로 단계 이동한다. 또한, 웨이퍼 스테이지(WST)에는, 스테이지의 구동시에 발생하는 반력을 상쇄하기 위해서, 웨이퍼 스테이지(WST)의 이동 방향과는 반대 방향으로 이동하는 카운터 매스(도시 생략)가 배치되어 있다.
웨이퍼 스테이지(WST)에 마련되는 시료대(25)의 상부의 일단에는 이동 거울(26)을 부착할 수 있고, 상술한 투영 광학계(PL)에는 도시되지 않은 고정 거울이 부착되어 있다. 레이저 간섭계(27)는, 이동 거울(26) 및 도면에 도시되지 않은 고정 거울에 레이저 광을 조사해서 웨이퍼 스테이지(WST)의 X방향의 위치, Y방향의 위치 및 Z축 주위의 회전각을 고정밀도로 검출한다. 이 레이저 간섭계는, 편광 방향이 서로 직교하는 2개의 직선 편광의 레이저 광을 2개로 분기하고, 한쪽의 레이저 광을 이동 거울(26)에 조사하는 동시에, 다른 쪽의 레이저 광을 도시되지 않은 고정 거울에 조사하고, 이동 거울(26) 및 고정 거울의 각각에서 반사된 레이저 광을 간섭시켜서 얻을 수 있는 간섭광을 검출해서 웨이퍼 스테이지(WST)의 위치 정보를 얻는다.
또한, 도 1에서는 도시를 간략화하고 있지만, 이동 거울(26)은 X축에 대하여 수직한 경면을 갖는 이동 거울(26X 및 Y축)에 대하여 수직한 경면을 갖는 이동 거울(26Y)로 구성되어 있다(도 2 참조). 또한, 레이저 간섭계(27)는 Y축을 따라 이동 거울(26)에 레이저 비임을 조사하는 2개의 Y축용 레이저 간섭계 및 X축을 따라 이동 거울(26)에 레이저 비임을 조사하는 2개의 X축용 레이저 간섭계로 구성되어, Y축용 1개의 레이저 간섭계 및 X축용 1개의 레이저 간섭계에 의해 웨이퍼 스테이지(WST)의 X좌표 및 Y좌표가 계측된다. 또한, 다른 X축 또는 Y축용 레이저 간섭계에 의해 웨이퍼 스테이지(WST)의 X축 주위의 회전이 계측된다. 또한, 이들 레이저 간섭계에 의해 웨이퍼 스테이지(WST)의 X축 주위의 회전 및 Y축 주위의 회전이 계측된다. 또한, 도 1에 도시하는 레이저 간섭계는 Y축에 대하여 수직한 경면을 갖는 이동 거울(26Y)에 레이저 광을 조사하는 레이저 간섭계(27Y)이다.
또한, 레이저 간섭계(27)로부터 사출되는 레이저 광의 광로의 상방(+Z 방향)에는, 제 1 공기 조절 기구로서의 공기 조절 장치(28X, 28Y)가 배치되어 있다. 이 공기 조절 장치(28X, 28Y)는, 레이저 간섭계(27)로부터 이동 거울(26) 및 도면에 도시되지 않은 고정 거울에 조사되는 레이저 광의 광로에 대하여 상방향(+Z 방향)으로부터 하방향(-Z 방향)으로 일정 온도의 온도 조절 에어를 일정 유속으로 공급하는 것이다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 공기 조절 장치(28X, 28Y)가 레이저 광의 광로에 대하여 상방향(+Z 방향)으로부터 하방향(-Z 방향)으로 공급하는 온도 조절 에어를 하방 유동이라 한다. 이 하방 유동은 예를 들면, 설정 온도에 대하여 ±0.005℃ 이내에 온도 조절되어 있다.
또한, 웨이퍼 스테이지(WST)의 -Y방향으로, 제 2 공기 조절 기구로서의 공기 조절 장치(29)가 마련되어 있다. 이 공기 조절 장치(29)는 레이저 간섭계(27)로부터 이동 거울(26)에 조사되는 레이저 광의 광로와 웨이퍼 정반(23) 사이의 공간에 -Y방향으로부터 +Y방향을 향해서 일정 온도의 온도 조절 에어를 일정 유속으로 공급한다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 공기 조절 장치(29)가 레이저 광의 광로와 웨이퍼 정반(23) 사이의 공간에 -Y방향으로부터 +Y방향을 향해서 공급하는 온도 조절 에어를 하층 측면 유동이라고 한다. 공기 조절 장치(29)로부터 공급되는 하층 측면 유동은 예를 들어, 설정 온도에 대하여 ±1/100℃ 이내로 온도 조절되어 있다.
또한, 도 1에 있어서는 도시를 생략하고 있지만, 본 실시형태의 노광 장치는, 투영 광학계(PL)의 측방으로 오프·액시스 방식의 웨이퍼·정렬 센서를 구비하고 있다. 이 웨이퍼·정렬 센서는, FIA(필드 이미지 정렬) 방식의 정렬 센서이며, 예를 들어 할로겐 램프로부터 사출되는 광 대역파장의 광속을 검지 비임으로서 웨이퍼(W) 위로 조사하고, 웨이퍼(W)로부터 얻어진 반사광을 CCD[전하 결합 소자(Charge Coupled Device)] 등의 촬상 소자로 촬상하고, 얻어진 화상 신호를 화상 처리함으로써 웨이퍼(W)에 형성된 위치 계측용 마크(정렬 마크)의 X방향 및 Y방향에 있어서의 위치 정보를 계측하는 것이다.
또한, 투영 광학계(PL)의 측면에는, 웨이퍼(W)의 Z축 방향의 위치 및 X축 및 Y축 주위의 회전을 검출하는 경사 입사 방식의 자동 초점 센서(AF 센서)가 설치되어 있다. 이 AF 센서는, 웨이퍼(W) 위에 놓인 레티클(R)의 상이 투영되는 노광 영역내의 미리 설정된 복수의 계측점에 슬릿 상을 투영하는 조사 광학계(33a)(도 2 참조)와, 이들 슬릿 상으로부터의 반사광을 수광해서 이들 슬릿 상을 재결상 하고, 이들 재결상 된 슬릿 상의 횡 편차량에 대응하는 복수의 포커스 신호를 생성하는 수광 광학계(33b)로 구성된다. 각 검출 점에 있어서의 슬릿 상의 횡 편차량에 의해, 웨이퍼(W)의 Z축 방향의 위치 및 X축 및 Y축 주위의 회전이 검출된다.
또한, 노광 장치(EX)의 +Y방향에는, 레티클 로더(30), 웨이퍼 로더(31), 제어계(도시되지 않음) 등이 배치되어 있다. 레티클 로더(30) 및 웨이퍼 로더(31) 등의 +Y방향에 웨이퍼(W)에 대하여 포토 레지스트를 도포하는 코터와 노광 처리(EX)에 의해 노광 처리를 끝낸 웨이퍼(W)의 현상 처리를 실행하는 디벨로퍼(developer)로 이루어지는 코터 디벨로퍼가 배치될 경우가 있다.
다음으로, 공기 조절 장치(28X, 28Y, 29)에 대해서 상세하게 설명한다. 도 2는, 웨이퍼 스테이지(WST)의 개략적인 구성을 도시하는 사시도이다. 또한, 도 2에 있어서는, 도 1에 도시하는 부재와 동일한 부재에 대해서 동일한 부호를 붙이고 있다. 도 2에 도시하는 대로, 웨이퍼 정반(23)은 방진 유닛(24a, 24b, 24c)을 거쳐서 대략 수평으로 지지되어 있고, 이 웨이퍼 정반(23) 위로는, 그 상면[기준 평면(BP)]의 소정의 이동 범위 내를 이동하는 웨이퍼 스테이지(WST)가 마련되어 있다. 이 웨이퍼 스테이지(WST) 내에는 리니어 모터가 마련되어 있고, 웨이퍼 스테이지(WST)는 리니어 모터의 구동에 의해 X 가이드 바아(32)에 따라 X방향으로 이동한다.
도 2에 도시하는 대로, 공기 조절 장치(28X)는 웨이퍼 스테이지(WST) 상의 시료대(25)에 마련된 이동 거울(26X)에 조사되는 레이저 광의 광로의 상방에 배치되어 있고, 공기 조절 장치(28Y)는 이동 거울(26Y)에 조사되는 레이저 광의 광로의 상방에 배치되어 있다. 공기 조절 장치(28X)는, 레이저 간섭계(27)로부터 이동 거울(26X) 및 도면에 도시되지 않은 고정 거울에 조사되는 레이저 광의 광로에 대하여, 예를 들어 설정 온도에 대하여 ±0.005℃ 이내로 온도 조절된 하방 유동을 일정 유속으로 공급한다. 또한, 공기 조절 장치(28Y)는, 레이저 간섭계(27)로부터 이동 거울(26Y) 및 도시되지 않은 고정 거울에 조사되는 레이저 광의 광로에 대하여, 예를 들어 설정 온도에 대하여 ±0.005℃ 이내로 온도 조절된 하방 유동을 일정 유속으로 공급한다.
공기 조절 장치(29)는 X방향의 길이가 거의 웨이퍼 스테이지(WST)의 X방향의 이동 가능범위의 길이로 설정되어 있고, 이로써 공기 조절 장치(29)로부터의 하층 측면 유동은 레이저 간섭계(27)로부터 이동 거울(26X, 26Y)에 조사되는 레이저 광의 광로와 웨이퍼 정반(23) 사이의 공간에 있어서 웨이퍼 스테이지(WST)의 X방향의 폭보다도 넓은 폭으로 공급된다. 이 공기 조절 장치(29)는 이 공간에 거의 평행하게 +Y방향으로 하층 측면 유동을 공급한다. 공기 조절 장치(28X, 28Y) 및 공기 조절 장치(29)는 덕트(D)를 거쳐서 공급되는 공기를 개별적으로 온도 조절하여 하방 유동 및 하층 측면 유동을 각각 생성한다.
상기의 공기 조절 장치(28X)에 의해, 레이저 간섭계(27)로부터 이동 거울(26X) 및 도시되지 않은 고정 거울에 조사되는 레이저 광의 광로에 대하여는, 광로에 대하여 거의 직교하는 방향으로부터 하방 유동이 공급된다. 또한, 상기의 공기 조절 장치(28Y)에 의해, 레이저 간섭계(27)로부터 이동 거울(26X) 및 도시되지 않은 고정 거울에 조사되는 레이저 광의 광로에 대하여는, 광로에 대하여 대략 직교하는 방향으로부터 하류 유동이 공급된다. 또한, 상기의 공기 조절 장치(29)에 의해, 레이저 광의 광로와 웨이퍼 정반(23)의 기준 평면(BP) 사이의 공간에, 기준 평면(BP)에 따라(본 실시형태에서는 Y방향을 따라서) 하층 측면 유동이 공급된다. 여기에서, 공기 조절 장치(28X, 28Y)는 레이저 간섭계(27)로부터 이동 거울(26X, 26Y) 및 도시되지 않은 고정 거울에 조사되는 레이저 광의 광로에 대하여 하방 유동을 공급하는 것으로, 웨이퍼 스테이지(WST)의 주위에 마련된 열원(예컨대, 리니어 모터)으로부터 발생하는 열에 의한 공기 흔들림에 의한 검출 정밀도의 저하를 방지하기 위해서 마련되어 있다. 그러나, 웨이퍼 스테이지(WST)의 최고 속도를 향상할 수 있으면, 검출 정밀도의 악화가 야기될 경우가 생긴다.
도 3a 및 도 3b는 웨이퍼 스테이지(WST)의 속도 향상에 따라 생기는 레이저 간섭계의 검출 정밀도 악화를 설명하기 위한 도면이며, 도 3a는 웨이퍼 스테이지(WST)의 측면도이고, 도 3b는 웨이퍼 스테이지(WST)의 평면도이다. 또한, 도 3a 및 도 3b에 있어서는, 웨이퍼 스테이지(WST), 레이저 간섭계(27) 및 공기 조절 장치(28Y)를 모식적으로 도시하고 있다. 도 3a에 도시하는 대로, 웨이퍼 스테이지(WST)가 +Y방향으로 이동하면, 웨이퍼 스테이지(WST)의 진행 방향측[웨이퍼 스테이지(WST)의 +Y측]으로 양압이 생기고, 반대로 웨이퍼 스테이지(WST)의 -Y측에 부압이 생긴다. 또한, 도 3a에 있어서는, 부압이 생기는 영역(A1)에 사선을 그어서 도시하고 있다. 이 영역(A1)은 웨이퍼 스테이지(WST)의 최고 속도가 높아짐에 따라 Y방향으로 연기되게 된다.
웨이퍼 스테이지(WST)의 Y방향에 있어서의 양단측에서 압력차가 생기면, 도 3b에 도시하는 대로, 양압이 생긴 웨이퍼 스테이지(WST)의 +Y측의 공기가, 부압이 생긴 웨이퍼 스테이지(WST)의 -Y측에 혼입해 버린다. 또한, 도 3b 중에 사선을 그어서 도시한 영역(A2)은, 하방 유동이 공급되는 영역을 모식적으로 도시하는 영역이다. 여기에서, 웨이퍼 스테이지(WST)의 +Y측에는 공기 조절 장치가 마련되어 있지 않기 때문에, 웨이퍼 스테이지(WST)의 +Y측의 공기는 온도 조절되어 있지 않은 공기이다. 이 때문에, 웨이퍼 스테이지(WST)의 +Y측의 온도 조절되어 있지 않은 공기가 웨이퍼 스테이지(WST)의 -Y측의 공기 조절 장치(28Y)에 의해 온도 조절된 공기와 섞여서 온도차에 의한 공기 흔들림이 생기고, 그 결과 레이저 간섭계(28Y)의 검출 정밀도가 악화된다.
또한, 웨이퍼 스테이지(WST)가 -Y방향으로 이동하면, 상기와는 반대의 현상이 생겨서 웨이퍼 스테이지(WST)의 -Y측에 양압이 생기고, 웨이퍼 스테이지(WST)의 +Y측에 부압이 생긴다. 웨이퍼 스테이지(WST)의 -Y측에는 공기 조절 장치(28Y)가 마련되어 있기 때문에, 웨이퍼 스테이지(WST)의 -Y측의 공기는 하방향(-Z 방향)으로 억압되어 웨이퍼 스테이지(WST)의 측부를 거쳐서 웨이퍼 스테이지(WST)의 +Y측의 부압이 생긴 영역으로 유입하게 된다.
그러나, 웨이퍼 스테이지(WST)의 -Y방향으로의 이동 속도가 하방 유동의 유속에 가깝고, 웨이퍼 스테이지(WST)의 -Y측에 혼입한 온도 조절되어 있지 않은 공기의 일부는 웨이퍼 스테이지(WST)의 -Y측의 단부에 눌려 잔류해버린다. 즉, 레이저 간섭계(27)로부터 이동 거울(26Y)에 조사되는 레이저 광의 광로의 대부분은 공기 조절 장치(28Y)로부터 공급되는 하방 유동이 공급되지만, 이동 거울(26Y)의 부근에 온도 조절되어 있지 않는 공기가 잔류하고, 이로써 레이저 간섭계(27)의 검출 정밀도가 악화된다. 또한, 상기한대로 웨이퍼 스테이지(WST)가 +Y방향에 이동할 경우에, 웨이퍼 스테이지(WST)의 최고 속도가 높아짐에 따라서 부압이 생기는 영역(A1)이 Y방향으로 연기되기 때문에, 웨이퍼 스테이지(WST)가 -Y방향으로 이동할 경우에도 웨이퍼 스테이지(WST)의 -Y측의 단부에 잔류하는 온도 조절되어 있지 않은 공기의 양도 많아진다.
본 실시형태의 노광 장치(EX)는, 공기 조절 장치(28X, 28Y)와 공기 조절 장치(29)를 병설함으로써, 레이저 간섭계(27)로부터 이동 거울(26X, 26Y)에 대하여 조사되는 레이저 광 및 도시되지 않은 고정 거울에 조사되는 광로에 대하여 하방 유동을 공급하고, 레이저 광의 광로보다도 아래의 공간에 하층 측면 유동을 공급함으로써 이상의 문제점을 해소하고 있다. 또한, 여기에서 레이저 광로에서도 아래의 공간에 기체를 공급하는 것이라고 한 것은, 하방 유동이 행하여지고 있는 레이저광의 광로에 측면 유동으로 추가로 기체를 공급하면 광로중의 기류를 어지럽혀, 오히려 간섭계의 계측 정밀도를 악화시켜버릴 우려가 있기 때문이다. 도 4a 및 4b는 하방 유동과 하층 측면 유동을 병용하여 얻을 수 있는 효과를 설명하기 위한 도면이며, 도 4a는 웨이퍼 스테이지(WST)의 측면도이고, 도 4b는 웨이퍼 스테이지(WST)의 평면도이다. 또한, 도 4a 및 4b에 있어서는, 웨이퍼 스테이지(WST), 레이저 간섭계(27) 및 공기 조절 장치(28Y)를 모식적으로 도시하고 있다. 또한, 도 4b 중에 사선을 그어서 도시한 영역(A2)은, 하방 유동이 공급되는 영역을 모식적으로 도시하는 영역이다.
도 4a 및 4b에 도시하는 대로, 공기 조절 장치(29)로부터의 하층 측면 유동은 레이저 간섭계(27)로부터 이동 거울(26Y)에 조사되는 레이저 광의 광로의 하방의 공간이며, 웨이퍼 스테이지(WST)의 X방향에 있어서의 웨이퍼 스테이지(WST)의 X방향의 폭보다도 넓은 폭으로 공급된다. 이 때문에, 웨이퍼 스테이지(WST) 주변에 고인 공기는 +Y방향으로 불려 날리게 된다. 이로써, 웨이퍼 스테이지(WST)가 +Y방향으로 이동했을 경우에, 웨이퍼 스테이지(WST)의 +Y측에 양압이 생겨서 -Y측에 부압이 생긴다고 한들, 웨이퍼 스테이지(WST)의 측부를 거쳐서 -Y측에 돌아 넣는 공기는 하층 측면 유동에 의해 불려 날리게 되고, 대신에 공기 조절 장치(29)로부터의 온도 조절된 공기가 웨이퍼 스테이지(WST)의 -Y측에 공급된다. 이로써, 웨이퍼 스테이지(WST)의 -Y측의 단부에 있어서, 아래쪽으로부터 위쪽을 향하는 공기를 온도 조절된 공기로 할 수 있으므로 레이저 간섭계(27)의 검출 정밀도가 악화하는 것을 방지 할 수 있다.
또한, 웨이퍼 스테이지(WST)가 -Y방향에 이동했을 경우에는, 웨이퍼 스테이지(WST)의 -Y측에 양압이 생겨서 +Y측에 부압이 생기지만, 웨이퍼 스테이지(WST)의 -Y측의 공기는 공기 조절 장치(28Y)로부터의 하방 유동과 공기 조절 장치(29)로부터의 하층 측면 유동에 의해 웨이퍼 스테이지(WST)의 X방향에 있어서의 측면을 향해서 흘러 가기 때문에, 만일 온도 조절되어 있지 않은 공기가 웨이퍼 스테이지(WST)의 -Y측에 혼입하더라도, 이 공기를 배제할 수 있다. 이로써, 레이저 간섭계(27)의 검출 정밀도의 악화를 방지 할 수 있다.
도 2로 되돌아 와서, AF 센서를 이루는 조사 광학계(33a)는 노광 영역으로 설정된 검출 영역에서 +X방향 및 +Y방향의 각각에 대하여 45°를 이루는 방향으로 배치되고, 수광 광학계(33b)는 그 검출 영역에서 -X방향 및 -Y방향의 각각의 방향에 대하여 45°를 이루는 방향으로 배치된다. 또한, 노광 영역으로 설정된 검출 영역에서 +X방향 및 -Y방향의 각각에 대하여 45°를 이루는 방향에는 제 3 공기 조절기구로서의 공기 조절 장치(34)가 배치되어 있다. 이 공기 조절 장치(34)는 비스듬하게 위쪽으로부터 웨이퍼 스테이지(WST) 상[시료대(25) 상]을 향해서 일정 온도의 온도 조절 에어를 일정 유속으로 공급하는 것이다. 이로써, AF 센서로부터 웨이퍼(W) 상의 검출 영역 내에 사출되는 슬릿 상의 광로에 온도 조절 에어가 공급된다. 이 공기 조절 장치(34)에서 공급되는 온도 조절 에어는, 예를 들면 설정 온도에 대하여 ±0.005℃ 이내에 온도 조절되어 있다. 이 공기 조절 장치(34)는 덕트(D)를 거쳐서 공급되는 공기를 온도 조절 해서 온도 조절 에어를 생성한다.
여기에서, 공기 조절 장치(34)을 마련하는 것은 다음 이유에 의한다. 웨이퍼 스테이지(WST)의 +Y방향으로의 이동, 및 -Y방향으로의 이동이 교대로 변경되면, 웨이퍼 스테이지(WST)의 +Y방향 또는 -Y방향의 부압측에 모인 공기가 웨이퍼 스테이지(WST)의 상면으로 올라간다. 상술한 대로, 레이저 광과 기준 평면(BP)과의 사이의 공간에는 공기 조절 장치(29)로부터 하층 측면 유동이 공급되어 있지만, 공급된 공기는 기준 평면(BP) 위를 흐르는 사이에 온도가 간신히 변화되고 있기 때문에, 이렇게 온도 변화한 공기가 웨이퍼 스테이지(WST)의 상면으로 올라가면 AF 센서의 광로에 공기 흔들림이 생기고, 검출 정밀도를 악화시킨다. 이상의 이유에 의해, 본 실시형태의 노광 장치는, 공기 조절 장치(34)를 마련하고 있다. 또한, 웨이퍼 스테이지(WST)의 이동에 의해 기준 평면(BP) 상의 상승이 생겼을 경우에 있어서도, 레이저 간섭계(27)의 광로에는 공기 조절 장치(28X, 28Y)로부터 하방 유동이 공급되어 있고, 공기 흔들림의 발생은 억제된다.
도 5는, 공기 조절 장치(34)로부터 웨이퍼 스테이지(WST)위로 공급되는 공기 조절 에어를 설명하기 위한 도면이다. 도 5에 도시하는 대로, 공기 조절 장치(34)는 평면에서 보아 AF 센서로부터 사출되는 슬릿 상의 광로에 대하여 교차하는 직선 위로 배치되어 있고, 웨이퍼(W) 상에 설정된 검출 영역의 대략 중심[도 5에 있어서는, 검출점(D)으로 나타내고 있음)을 중심으로 해서 웨이퍼 스테이지(WST) 상에서 넓어지도록 온도 조절 에어를 공급하고 있다. 이렇게 온도 조절 에어를 공급하는 것은 웨이퍼 스테이지(WST) 위로 올라간 공기를 극력 검출 영역으로부터 배제하기 위해서이다.
즉, 웨이퍼 스테이지(WST)를 +X방향으로 이동시켰을 경우에는 이동 거울(26X)을 넘어서 기준 평면(BP) 위에 있던 공기가 웨이퍼 스테이지(WST) 위로 오르게 되고, 웨이퍼 스테이지(WST)를 -Y방향으로 이동시켰을 경우에는 이동 거울(26Y)를 넘어서 기준 평면(BP) 위에 있던 공기가 웨이퍼 스테이지(WST) 위로 오르게 된다. 가령, 공기 조절 장치(34)로부터의 온도 조절 에어가 검출 영역을 향하는 흐름만 있다면, 이동 거울(26X, 26Y)을 넘은 공기는 이 온도 조절 에어의 흐름에 말려들어서 검출 영역을 향하고, 그 결과로 검출 영역의 내부 또는 그 근방에 있어서 온도차에 의한 공기 흔들림이 생겨버린다.
도 5에 도시하는 대로, 공기 조절 장치(34)로부터의 온도 조절 에어가 웨이퍼 스테이지(WST) 위에 있어서 확장되도록 공급하면, 이 온도 조절 에어의 흐름에 편승하여 이동 거울(26X, 26Y)을 넘은 온도 조절 되지 않는 공기를 웨이퍼 스테이지(WST) 외로 불어 버릴 수 있기 때문에, AF 센서의 검출 정밀도의 악화를 방지 할 수 있다. 또한, 웨이퍼 스테이지(WST)를 -X방향으로 이동시켰을 경우에는, 웨이퍼 스테이지(WST)의 방향에 있어서의 단부로부터의 웨이퍼 스테이지(WST) 위로 올릴 수 있었던 공기를, 공기 조절 장치(34)로부터의 온도 조절 에어의 흐름에 의해 -X방향으로 날려버릴 수 있다. 마찬가지로, 웨이퍼 스테이지(WST)를 +X방향으로 이동시켰을 경우에는, 웨이퍼 스테이지(WST)의 +Y방향에 있어서의 단부로부터의 웨이퍼 스테이지(WST) 위로 올릴 수 있었던 공기를, 공기 조절 장치(34)로부터의 온도 조절 에어의 흐름에 의해 +Y방향으로 날려버릴 수 있다.
또한, 장치 구성상의 이유에 의해 공기 조절 장치(34)를 웨이퍼 스테이지(WST) 상으로부터, 먼 위치에 배치하지 않을 수 없을 경우, 웨이퍼 스테이지(WST)의 위치에 따라서는 온도 조절 에어가 AF 센서의 검출 영역에 충분히 공급되지 않을 우려가 있다. 이 경우에는, 공기 조절 장치(34)로부터의 온도 조절 에어를 흡인하는 흡기 장치(35)를 마련하는 것이 바람직하다. 도 6a 및 6b는 흡기 장치(35)의 배치예를 도시한 도면이다. 이 흡기 장치(35)는 공기 조절 장치(34)에 대향해서 마련되어 있고, 검출 영역에서 -X방향 및 +Y방향 각각의 방향에 대하여 45°를 이루는 방향으로 배치되고, 도 6a에 도시하는 대로 투영 광학계(PL)의 측방이며 웨이퍼 스테이지(WST)의 상방에 마련되고, 또는 도 6b에 도시하는 대로, 웨이퍼 스테이지(WST) 상[시료대(25) 상]에 부착할 수 있다.
흡기 장치(35)를 마련하는 것으로, 공기 조절 장치(34)로부터 공급된 온도 조절 에어를 웨이퍼 스테이지(WST)의 상면과 투영 광학계(PL) 사이를 거쳐서 흡기 장치(35)를 향하는 흐름을 만들 수 있다. 또한, 이 흐름을 만드는 것에 의해, 웨이퍼 스테이지(WST)의 상면과 투영 광학계(PL) 사이를 통과하는 온도 조절 에어의 유속을 일정 이상으로 유지할 수 있기 때문에, 예를 들면 웨이퍼(W)에 도포된 레지스트의 휘발에 의한 투영 광학계(PL)의 오염[투영 광학계(PL)의 선단부에 마련되는 광학 소자의 오염]을 방지할 수 있다. 또한, 이 흡기 장치(35)를 마련하면, 웨이퍼 스테이지(WST)를 이동시켰을 때에 웨이퍼 스테이지(WST) 위로 올릴 수 있었던 공기를 즉시 흡기할 수 있다. 또한, 도 6b에 도시하는 대로, 흡기 장치(35)를 웨이퍼 스테이지(WST) 상[시료대(25) 상]에 마련했을 경우에는, 웨이퍼 스테이지(WST)의 위치에 따라 흡기 방향을 변경하는 것이 바람직하다. 이 경우, 흡기 장치(35)의 흡기구에 정류 블레이드를 마련하고, 레이저 간섭계(27)에 의해 계측된 웨이퍼 스테이지(WST)의 위치에 따라, 정류 블레이드를 공기 조절 장치(34)의 방향으로 향하게 하면 좋다.
전술한 대로, 본 실시형태의 노광 장치(EX)에는, 레이저 간섭계(27)로부터 사출되는 레이저 광의 광로에 대하여 하방 유동을 공급하는 공기 조절 장치(28X, 28Y)와, 동 광로보다도 하방의 공간에 대하여 하층 측면 유동을 공급하는 공기 조절 장치(29)와, 웨이퍼 스테이지(WST) 위로 온도 조절 에어를 공급하는 공기 조절 장치(34)를 구비하고 있다. 이들 공기 조절 장치의 조합에 의해, 레이저 간섭계(27) 및 AF 센서의 검출 정밀도를 유지하고 있다. 여기에서, 레이저 간섭계(27) 및 AF 센서의 검출 정밀도를 유지하기 위해서는, 각 공기 조절 장치로부터 공급되는 온도 조절 에어의 풍속의 관계를 규정할 필요가 있다.
구체적으로는, 공기 조절 장치(28X, 28Y)로부터의 온도 조절 에어의 풍속을 VD, 공기 조절 장치(29)로부터의 온도 조절 에어의 풍속을 Vs, 공기 조절 장치(34)로부터의 온도 조절 에어의 풍속을 VU 라고 하면, 이하의 (1)식의 관계가 성립하도록 각 온도 조절 장치로부터 공급되는 풍속을 설정한다.
VD≥VU≥VS ······(1)
즉, 공기 조절 장치(28X, 28Y)로부터의 온도 조절 에어의 풍속(VD)는 공기 조절 장치(34)로부터의 온도 조절 에어의 풍속(VU)와 동등 이상이며, 공기 조절 장치(34)로부터의 온도 조절 에어의 풍속(VU)은 공기 조절 장치(29)로부터의 온도 조절 에어의 풍속(Vs)와 동등 이상이 되도록 설정한다. 이와 같은 설정을 실행하는 것으로, 레이저 간섭계(27)와 AF 센서와의 양자의 검출 정밀도를 유지할 수 있다.
도 7은, 웨이퍼 스테이지(WST)의 개략적인 구성을 도시하는 정면도이다. 또한, 도 7에 있어서는, 도 1 내지 도 6b에 도시한 부재와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 도 7에 도시하는 대로, 웨이퍼 스테이지(WST)에는, X방향으로 연기되는 X 가이드 바아(32)가 마련되어 있다. 웨이퍼 스테이지(WST) 내부에 마련되는 도시되지 않은 리니어 모터를 구동함으로써, X 가이드 바아(32)에 따라 웨이퍼 스테이지(WST)를 이동시킬 수 있다.
이 X 가이드 바아(32)의 +X방향에 있어서의 단부에는 전기자 유닛을 포함해서 구성되는 가동자(36a)가 부착되어 있고, -Y방향에 있어서의 단부에는 전기자 유닛을 포함해서 구성되는 가동자(36b)가 부착되어 있다. 또한, 가동자(36a)에 대응해서 자석 유닛을 포함하여 구성되는 고정자(37a)가 마련되어 있고, 가동자(36b)에 대응해서 자석 유닛을 포함해서 구성되는 고정자(37b)가 마련되어 있다. 또한, 여기에서는 가동자(36a, 36b)가 전기자 유닛을 구비하고, 고정자(37a, 37b)가 자석 유닛을 구비하는 구성을 예로 들어서 설명하지만, 가동자(36a, 36b)가 자석 유닛을 구비하고, 고정자(37a, 37b)가 전기자 유닛을 구비하는 구성이여도 좋다.
가동자(36a, 36b)에 마련되는 전기자 유닛은, 예를 들면 복수의 코일을 Y방향으로 소정 간격을 두고 배열하여 구성되고, 고정자(37a, 37b)에 마련되는 자석 유닛은, 가동자(36a, 36b)에 마련되는 코일의 배열 간격에 응한 간격으로 복수의 자석을 Y방향으로 배열하여 구성된다. 고정자(37a, 37b)는 적어도 웨이퍼 스테이지(WST)의 이동 가능범위의 Y방향의 길이 이상의 길이를 갖고 있다. 또한, 자석 유닛이 구비하는 자석은 Y방향을 따라서 교대로 자극이 변화되도록 배열되며, 이로써 Y방향으로 교번 자계가 형성된다. 따라서, 고정자(37a, 37b)의 위치에 따라 가동자(36a, 36b)에 마련되는 코일에 공급하는 전류를 제어하는 것에 의해, 연속적으로 추진력을 발생시킬 수 있다.
이상의 가동자(36a)와 고정자(37a)에 의해 구동 장치로서의 리니어 모터(38a)가 구성되어 있고, 가동자(36b)와 고정자(37b)에 의해 구동 장치로서의 리니어 모터(38b)가 구성되어 있다. 이들 리니어 모터(38a, 38b)의 구동량을 동일하게 하면 웨이퍼 스테이지(WST)를 Y방향을 따라서 평행 이동시킬 수 있고, 구동량을 다르게 하면 웨이퍼 스테이지(WST)를 Z축의 주위로 미소 회전시킬 수 있다. 리니어 모터(38a, 38b)는 웨이퍼 스테이지(WST)의 X방향에 있어서의 양단, 즉 웨이퍼 스테이지(WST)의 가동 범위의 외측에 마련되어 있다. 여기에서, 웨이퍼 스테이지(WST)의 X방향에 있어서의 양단에 리니어 모터(38a, 38b)를 마련하는 것은, 웨이퍼 스테이지(WST)를 이동시킬 경우에는, 웨이퍼 스테이지(WST)와 X 가이드 바아(32)를 함께 이동시킬 필요가 있어, 큰 추진력이 필요하게 되기 때문이며, 또한 주사 방향이 Y방향으로 설정되어 있기 때문이다.
본 실시형태의 노광 장치는, 이상의 구성의 리니어 모터(38a, 38b)의 각각을 포위하는 포위 부재 또는 차폐 부재로서의 차폐 상자(39a, 39b)를 구비하고 있다. 이 차폐 상자(39a, 39b)는 웨이퍼 스테이지(WST)가 배치되는 공간으로부터 리니어 모터(38a, 38b)가 배치되는 공간을 차폐(격리) 하는 것이다. 웨이퍼 스테이지(WST)의 최고 속도는, 생산량을 향상시키기 위해서 높게 설정되어 있으며, 이 때문에 리니어 모터(38a, 38b)로부터의 발열량이 많아진다. 이 차폐 상자(39a, 39b)는 리니어 모터(38a, 38b)으로부터 발생하는 열에 의해 웨이퍼 스테이지(WST)가 배치되는 공간에 있어서 공기 흔들림이 생기는 것을 방지하기 위해서 마련된다.
차폐 상자(39a, 39b)는 단열성을 갖는 세라믹스 또는 진공 단열 패널이며, 노광 장치를 수용하는 도시되지 않은 챔버 내를 오염시키는 화학 오염 물질을 거의 발생하지 않는 재질(화학적 청정 재질)로 형성되어 있다. 이 차폐 상자(39a, 39b)는 리니어 모터(38a, 38b)의 각각에 따라 Y방향으로 연기되는 구형 형상이며, 각각의 웨이퍼 스테이지(WST)에 대향하는 면에는 가동자(36a, 36b)를 Y방향으로 이동 가능하게 하기 위해서, Y방향으로 연기되는 절취부(40a, 40b)가 형성되어 있다.
또한, 본 실시형태의 노광 장치는, 웨이퍼 스테이지(WST)와 제 1 가대(f11) 사이에 온도 조절 천판(49)을 구비하고 있다. 온도 조절 천판(49)은 내부에 유체의 유로가 형성된 판 형상의 금속(예를 들어, 알루미늄 등의 열전도율이 높은 재료)으로 구성되고, 내부의 유로에는 일정 온도로 온도 조절된 온도 조절 유체가 흐르고 있다. 이에 의해 온도 조절 천판(49)의 온도는 일정하게 유지되고, 제 1 가대(f11)의 온도가 변화되었을 경우라도 웨이퍼 스테이지(WST)가 배치되는 공간의 온도를 일정하게 유지할 수 있다. 즉, 온도 조절 천판(49)도 또한, 웨이퍼 스테이지(WST)가 배치되는 공간에 있어서 공기 흔들림이 생기는 것을 방지하기 위해서 마련되고 있다. 또한, 온도 조절 천판(49)은 공기 조절 장치(28X, 28Y)가 마련되는 부분 및 투영 광학계(PL)로부터의 노광 광이 통과하는 부분은 절결되어 있다.
또한, 웨이퍼 스테이지(WST)가 배치되는 공간으로부터 리니어 모터(38a, 38b)가 배치되는 공간을 차폐하기 위해서는 차폐 상자(39a, 39b)를 마련하는 것만으로 좋지만, 생산량 향상의 요구로 인해 웨이퍼 스테이지(WST)의 최고 속도가 높게 설정되어 있고, 리니어 모터(38a, 38b)의 발열량이 증대한다. 이 때문에, 차폐 상자(39a, 39b)의 각각에 대하여, 차폐 상자(39a, 39b) 내부의 공기를 외부로 배기하는 흡기 장치(41a, 41b)를 마련하는 것이 바람직하다. 또한, 도 7에 있어서는, 리니어 모터(38a, 38b)의 상방에 흡기 장치(41a, 41b)를 구비할 경우를 예에 들어서 도시하고 있지만, 차폐 상자(39a, 39b)의 내부이면 임의의 위치에 배치할 수 있다. 또한, 차폐 상자(39a, 39b)의 내부에는 흡기 장치(41a, 41b)에 접속되는 흡기구만을 마련하고, 차폐 상자(39a, 39b)의 외부에 흡기 장치(41a, 41b)를 마련한 구성으로 하여도 좋다.
또한, 차폐 상자(39a, 39b)의 상방에는, 차폐 부재로서의 차폐 시트(42a, 42b)가 각각 마련되어 있다. 이 차폐 시트(42a, 42b)는 웨이퍼 스테이지(WST)가 배치되는 공간과 리니어 모터(38a, 38b)가 배치되는 공간을 더욱 차폐(격리)하는 것이다. 상술한 차폐 상자(39a, 39b)에 의해, 웨이퍼 스테이지(WST)가 배치되는 공간과 리니어 모터(38a, 38b)가 배치되는 공간과는 차폐되게 되지만, 예를 들어 차폐 상자(39a, 39b)의 상면으로부터 열이 방출 경우, 또는 리니어 모터(38a, 38b) 이외의 열원으로부터의 열이 발생할 경우를 고려해서 차폐 시트(42a, 42b)가 마련되어 있다.
차폐 시트(42a, 42b)는 예를 들면, 테프론(등록 상표) 등의 불소계의 시트 또는 불소계의 고무이며, 단열성을 갖는 동시에 화학적 청정의 재질에 의해 형성되어 있다. 이 차폐 시트(42a, 42b)는 또한 가요성(유연성)을 갖고 있는 것이 바람직하다. 웨이퍼 스테이지(WST)가 배치되는 공간과 리니어 모터(38a, 38b)가 배치되는 공간을 차폐하기 위해서만이라면, 강성이 높은 단열 재에 의해 웨이퍼 스테이지(WST)를 둘러싸면 좋지만, 이와 같은 구성으로 하면 웨이퍼 스테이지(WST) 등의 유지 보수성이 악화된다. 도 7에 도시하는 대로, 차폐 상자(39a, 39b)에 의해 리니어 모터(38a, 38b)를 덮고, 차폐 상자(39a, 39b)의 상방에 가요성을 갖는 차폐 시트(42a, 42b)를 배치한 구성으로 하면, 웨이퍼 스테이지(WST)가 배치되는 공간과 리니어 모터(38a, 38b)가 배치되는 공간과의 차폐가 실현되는 동시에, 유지 보수성의 악화를 방지할 수 있다.
차폐 시트(42a, 42b)는 기초 프레임(F20)을 이루는 상부 프레임(f22)에 부착되고, 상부 프레임(f22)에서 차폐 상자(39a, 39b)의 상면까지 드리워 내려져 있다. 이상의 차폐 상자(39a, 39b) 및 차폐 시트(42a, 42b)에 의해, 도 7에 도시하는 대로, 레이저 간섭계(27X)는 웨이퍼 스테이지(WST)가 배치되는 공간에 배치되게 되고, 리니어 모터(38a, 38b)가 배치되는 공간으로부터 차폐된다. 레이저 간섭계(27Y) 및 AF 센서에 관해서도 동일하게, 리니어 모터(38a, 38b)가 배치되는 공간으로부터 차폐된다. 이로써, 웨이퍼 스테이지(WST)가 배치되는 공간에 마련되는 레이저 간섭계(27)[도 7에 있어서는, 이동 거울(26X)에 레이저 광을 조사하는 간섭계(27X)를 도시하고 있음], 웨이퍼 스테이지(WST)의 상방에 마련되는 AF 센서의 검출 정밀도를 유지할 수 있다.
또한, 도 7에 있어서는, 리니어 모터(38a, 38b)를 각각 차폐하는 차폐 상자(39a, 39b)를 마련하고, 이 차폐 상자(39a, 39b)의 상방에 차폐 시트(42a, 42b)를 마련한 구성을 도시하고 있지만, 도 3a 및 3b에 도시하는 구성 이외의 차폐 부재를 이용하여 웨이퍼 스테이지(WST)가 배치되는 공간과 리니어 모터(38a, 38b)가 배치되는 공간을 차폐할 수도 있다. 도 8a부터 8d는, 차폐 부재의 변형예를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 7에 있어서는, 절취부(40a, 40b)를 제외하여 리니어 모터(38a, 38b)를 포위하는 차폐 상자(39a, 39b)를 마련하고 있었지만, 도 8a에 도시하는 대로, 리니어 모터(38a, 38b)의 상방만을 덮는 L자형 형상의 차폐판(43a, 43b)을 마련하고, 이 차폐판(43a, 43b)과 리니어 모터(38a, 38b) 사이에 흡기 장치(44a, 44b)를 마련한 구성으로서도 좋다. 차폐판(43a, 43b)은 차폐 상자(39a, 39b)와 같이, 단열성을 갖는 세라믹스 또는 진공 단열 패널이며, 화학적 청정의 재질에 의해 형성되어 있다. 이와 같은 구성이면, 리니어 모터(38a, 38b)로부터 발생한 열에 의해 데워진 공기는, 차폐판(43a, 43b)의 내부에 괴어서 외부에 배기된다.
또한, 도 8a에 도시한 L자형 형상의 차폐판(43a, 43b) 대신에, 도 8b에 도시하는 평판 형상의 차폐판(45a, 45b)과, 차폐판(45a, 45b)의 일단에 부착된 차폐 시트(46a, 46b)로 구성되는 차폐 부재를 마련해도 좋다. 평판 형상의 차폐판(45a, 45b)은, 각각 리니어 모터(38a, 38b)의 상방에 XY 평면과는 대략 평행이 되도록 배치되어, 이 차폐판(45a, 45b)의 웨이퍼 스테이지(WST) 측을 향하는 단부에 차폐 시트(46a, 46b)가 부착된다. 여기에서, 차폐 시트(46a, 46b)는 차폐 시트(42a, 42b)와 동일한 재질로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 도 8c에 도시하는 대로, 도 1 및 도 7에 도시한 기초 프레임(F20)을 이루는 상부 프레임(f22)에 차폐 시트(47a, 47b)를 부착하고, 이 차폐 시트(47a, 47b)를 X 가이드 바아(32)의 상방의 근방 위치까지 드리워 내리도록 해도 좋다. 이 차폐 시트(47a, 47b)는 차폐 시트(42a, 42b)와 동일한 재질로 형성되고, Y방향의 길이가 리니어 모터(38a, 38b)의 Y방향의 길이보다도 길게 설정되어 있으며, 웨이퍼 스테이지(WST)가 배치되는 공간과 리니어 모터(38a, 38b)가 배치되는 공간을 차폐한다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 차폐 부재의 비용을 저감할 수 있다. 또한, 리니어 모터(38a, 38b)가 배치되는 공간에 흡기 장치(44a, 44b)를 마련하는 것이 바람직하다.
또한, 도 8d에 도시하는 대로, 도 8c에 도시하는 차폐 시트(42a, 42b) 대신에 차폐판(48a, 48b)을 마련해도 좋다. 이 차폐판(48a, 48b)도 기초 프레임(F20)을 이루는 상부 프레임(f22)에 부착되어 있으며, X 가이드 바아(32)의 상방의 근방위치까지 드리워 내려져 있다. 차폐판(48a, 48b)은 차폐 상자(39a, 39b)와 같은 재질로 형성되어 있다. 이와 같은 구성에 의해도 도 8c에 도시한 구성과 같이 웨이퍼 스테이지(WST)가 배치되는 공간과 리니어 모터(38a, 38b)가 배치되는 공간을 차폐할 수 있다. 단지, 도 8b에 도시하는 구성으로 하면, +X측 또는 -Y측으로부터 웨이퍼 스테이지(WST)의 유지 보수를 할 경우에는, 차폐판(48a, 48b)을 떼는 작업을 실행하는 필요가 있다. 또한, 도 8d에 도시하는 구성의 경우에도, 리니어 모터(38a, 38b)가 배치되는 공간에 흡기 장치(44a, 44b)를 마련하는 것이 바람직하다.
이상의 구성의 노광 장치(EX)를 이용하여 레티클(R)에 형성된 패턴을 웨이퍼(W) 위로 전사하기 위해서는, 우선, 도 1에 도시하는 레티클 정렬계(14)를 이용하여 레티클(R)의 정확한 위치 정보를 계측하는 동시에, 도시되지 않은 정렬 센서를 이용하여 웨이퍼(W)의 정확한 위치 정보를 계측한다. 다음으로, 이들 계측 결과와 레이저 간섭계(27)[레이저 간섭계(27X, 27Y)]의 검출 결과에 근거해서 레티클(R)과 웨이퍼(W)의 상대적인 위치를 조정한다. 이어서, 레티클 스테이지(RST)를 구동해서 레티클(R)을 노광 개시 위치에 배치하는 동시에, 웨이퍼 스테이지(WST)를 구동해서 웨이퍼(W) 상의 최초에 노광해야 할 샷 영역을 노광 개시 위치에 각각 배치한다.
이상의 처리가 종료하면, 레티클(R)과 웨이퍼(W)의 이동을 개시시키고, 레티클 스테이지(RST) 및 웨이퍼 스테이지(WST)의 이동 속도가 각각 소정 속도에 도달한 후에 슬릿 형상의 조명 광을 레티클(R)에 조사한다. 그 후는, 레이저 간섭계(27)[레이저 간섭계(27X, 27Y)]의 검출 결과를 모니터 하면서, 레티클(R)과 웨이퍼(W)를 동기 이동시켜서 레티클(R)의 패턴을 차차 웨이퍼(W) 위로 전사한다. 또한, 패턴의 전사를 실행하고 있는 사이에는, AF 센서의 계측 결과에 근거해서 웨이퍼 스테이지(WST)의 자세(X축 및 Y축 주위의 회전)가 제어된다. 하나의 샷 영역에 관한 노광 처리가 종료하면, 웨이퍼 스테이지(WST)를 단계 이동시켜서 다음에 노광해야 할 영역을 노광 개시 위치에 배치하고, 이하 동일하게 노광 처리를 실행한다.
본 실시형태의 노광 장치에 있어서, 웨이퍼 스테이지(WST)를 고속으로 이동시킬 수 있기 때문에, 높은 생산량을 실현할 수 있다. 웨이퍼 스테이지(WST)가 고속으로 되면, 온도 조절되지 않은 공기가 레이저 간섭계(27)[레이저 간섭계(27X, 27Y)]로부터 사출되는 레이저 광의 광로, 또는 AF 센서로부터 사출되는 슬릿 상의 광로에 혼입할 우려가 있지만, 본 실시형태에서는 레이저 간섭계(27)로부터 사출되는 광로에 대하여 하방 유동을 공급하는 공기 조절 장치(28X, 28Y)를 마련하는 동시에, 하층 측면 유동을 공급하는 공기 조절 장치(29)를 마련하고 있기 때문에, 온도 조절되어 있지 않은 공기가 레이저 광의 광로에 혼입하는 것을 방지 또는 저감 할 수 있으므로, 레이저 간섭계(27)의 검출 정밀도의 저하를 초래할 일은 없다. 또한, 웨이퍼 스테이지(WST) 위로 온도 조절 에어를 공급하는 공기 조절 장치(34)를 구비하고 있기 때문에, AF 센서의 검출 정밀도의 저하를 초래할 일은 없다.
또한, 웨이퍼 스테이지(WST)가 고속으로 되면, 리니어 모터(38a, 38b) 등으로부터 발생하는 열량이 증대하고, 이 열에 의해 데워진 공기가 레이저 간섭계(27)로부터 사출되는 레이저 광의 광로, 또는 AF 센서로부터 사출되는 슬릿 상의 광로에 혼입할 우려가 있다. 그러나, 본 실시형태에서 리니어 모터(38a, 38b)를 포위하는 차폐 상자(39a, 39b) 및 차폐 시트(42a, 42b)를 마련해서 웨이퍼 스테이지(WST)가 배치되는 공간과 리니어 모터(38a, 38b)가 배치되는 공간을 차폐하고 있기 때문에, 레이저 간섭계(27) 및 AF 센서의 검출 정밀도의 저하를 초래할 일은 없다.
이상으로부터, 레티클(R)의 위치, 웨이퍼의 위치 및 자세를 고정밀도로 검출 할 수 있으므로, 노광 정밀도(패턴의 중첩 정밀도 등)를 향상시킬 수 있다. 이 결과로, 소기의 기능을 갖는 디바이스를 높은 제품 비율로 효율적으로 제조할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에서 자유롭게 변경할 수 있다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 하방 유동을 공급하는 공기 조절 장치(28X, 28Y), 하층 측면 유동을 공급하는 공기 조절 장치(29)에 더하여, 웨이퍼 스테이지(WST) 위로 온도 조절 에어를 공급하는 공기 조절 장치(35)와, 리니어 모터(38a, 38b)를 격리하는 차폐 상자(39a, 39b)와, 온도 조절 천판(49)과, 차폐 시트(42a, 42b)를 전부 마련하고 있다. 그러나, 반드시 이들 전부의 요소를 갖지 않으면 안되는 것은 아니고, 어느 한 항에 요소를 적당히 선택하고, 공기 조절 장치(28X, 28Y, 29)와 조합하여 사용하여도 괜찮다. 물론, 각각의 요소를 단독으로 사용할 수도 있다. 또한, 상기 실시형태에서는, 레이저 간섭계로서 웨이퍼 스테이지(WST)의 이차원 평면 내의 위치를 계측하는 X축용 레이저 간섭계(27X), Y축용 레이저 간섭계(27Y)를 구비한 노광 장치에 본 발명을 적용한 예를 설명했지만, 기준 평면에 수직한 방향(Z축 방향)에 있어서의 웨이퍼 스테이지(WST)의 위치를 계측하는 Z축용 레이저 간섭계를 구비한 노광 장치에 대하여도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 상기 실시형태에서는 본 발명의 스테이지 장치를 노광 장치의 웨이퍼 스테이지(WST)에 적용했을 경우를 예에 들어서 설명했지만, 노광 장치가 구비하는 레티클 스테이지(RST)에도 적용할 수 있다. 또한, 노광 장치뿐만 아니라 탑재물을 얹어 놓은 상태로 X방향 및 Y방향의 적어도 한쪽으로 이동 가능하게 구성된 스테이지를 구비하는 스테이지 일반에 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는 스텝 앤 스캔 방식의 노광 장치를 예에 들어서 설명했지만, 본 발명은 스텝 앤 리피트 방식의 노광 장치에도 적용 가능하다. 또한, 본 발명의 노광 장치는, 반도체 소자의 제조에 사용할 수 있는 노광 장치뿐만아니라, 액정 표시 소자(LCD) 등을 포함하는 디스플레이의 제조에 사용되는 디바이스 패턴을 유리판 상에 전사하는 노광 장치, 박막 자기 헤드의 제조에 사용되는 디바이스 패턴을 세라믹 웨이퍼 상에 전사하는 노광 장치 및 CCD 등의 촬상 소자의 제조에 사용할 수 있는 노광 장치 등에도 적용할 수 있다.
또한, 광 노광 장치, EUV 노광 장치, X선 노광 장치, 및 전자선 노광 장치 등에서 사용되는 레티클 또는 마스크를 제조하기 위해서, 유리 기판 또는 실리콘 웨이퍼 등에 회로 패턴을 전사하는 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 여기에서, DUV(원자외)광이나 VUV(진공자외) 광 등을 사용하는 노광 장치로는 일반적으로 투과형 레티클을 사용할 수 있고, 레티클 기판으로서는 석영 유리, 불소가 도프 처리된 석영 유리, 형석, 불화 마그네슘, 또는 수정 등을 사용할 수 있다. 또한, 근접 방식의 X선 노광 장치, 또는 전자선 노광 장치 등에서는 투과형 마스크(스텐실 마스크, 멘브렌 마스크)를 사용할 수 있고, 마스크 기판으로서는 실리콘 웨이퍼 등을 사용할 수 있다. 또한, 이러한 노광 장치는 국제 공개 제 99/34255 호, 국제 공개 제 99/50712 호, 국제 공개 제 99/66370 호, 일본 특허 공개 평성 제 1999-194479 호, 일본 특허 공개 제 2000-12453 호, 일본 특허 공개 제 2000-29202 호 등에 개시되어 있다.
또한, 국제 공개 제 99/49504 호 공보에 개시되어 있는 것 같은 액침법을 사용하는 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 여기에서, 본 발명은 투영 광학계(PL)와 웨이퍼(W) 사이를 국소적으로 액체로 채우는 액침 노광 장치, 일본 특허공개 제 1994-124873 호 공보에 개시되어 있는 것 같은 노광 대상의 기판을 유지한 스테이지를 액조 내에서 이동시키는 액침 노광 장치, 일본 특허 공개 제 1998-303114 호 공보에 개시되어 있는 것 같은 스테이지 위로 소정 깊이의 액체조를 형성하고, 그 중에 기판을 유지하는 액침 노광 장치의 어느 노광 장치에도 적용 가능하다.
또한, 상기 실시형태의 노광 장치를 이용하여 반도체 디바이스를 제조할 경우에는, 이 반도체 디바이스는 디바이스의 기능·성능 설계를 실행하는 단계, 이 설계 단계에 근거해서 레티클을 제조하는 단계, 실리콘 재료로부터 웨이퍼(W)를 형성하는 단계, 상술한 실시형태의 노광 장치에 의해 레티클(R)의 패턴을 웨이퍼(W)에 노광하는 단계, 디바이스 조립 단계(다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함), 검사 단계 등을 거쳐서 제조된다.

Claims (16)

  1. 정반에 형성된 기준 평면 위를 이동 가능하게 구성된 스테이지와, 상기 스테이지에 상기 기준 평면과 평행한 광 비임을 조사해서 상기 스테이지의 위치를 계측하는 간섭계를 구비하는 스테이지 장치에 있어서,
    상기 광 비임의 광로에 대하여, 상기 기준 평면과 직교하는 방향을 따라서 소정의 온도로 조정된 기체를 공급하는 제 1 공기 조절기구와,
    상기 광 비임의 광로와 상기 기준 평면과의 사이의 공간에, 상기 기준 평면에 따라 소정의 온도로 조정된 기체를 공급하는 제 2 공기 조절기구를 구비하는 것을 특징으로 하는
    스테이지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 공기 조절기구는, 상기 광 비임의 광로에 교차하는 방향에 있어서의 상기 스테이지의 폭보다도 넓은 폭으로 상기 기체를 공급하는 것을 특징으로 하는
    스테이지 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 평면 위에 있어서의 상기 스테이지의 이동 범위의 외측에 배치되 고, 상기 간섭계의 계측 결과에 근거해서 상기 스테이지를 구동하는 구동 장치를 구비하며,
    상기 구동 장치가 배치되는 공간을, 적어도 상기 스테이지가 배치되는 공간으로부터 차폐하는 차폐 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는
    스테이지 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이지는 기판을 유지하는 유지면을 갖고, 상기 유지면 상의 공간에 소정의 온도로 조정된 기체를 공급하는 제 3 공기 조절기구를 구비하는 것을 특징으로 하는
    스테이지 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 공기 조절기구로부터 공급되는 기체의 풍속은, 상기 제 3 공기 조절기구로부터 공급되는 기체의 풍속과 동등 이상이며, 상기 제 3 공기 조절기구로부터 공급되는 기체의 풍속은, 상기 제 2 공기 조절기구로부터 공급되는 기체의 풍속과 동등 이상인 것을 특징으로 하는
    스테이지 장치.
  6. 기준 평면 위의 이동 범위 내를 이동 가능하게 구성된 스테이지와, 상기 스 테이지에 상기 기준 평면과 평행한 광 비임을 조사해서 상기 스테이지의 위치를 계측하는 간섭계와, 상기 이동 범위 외에 배치되어 상기 간섭계의 계측 결과에 근거해서 상기 스테이지를 구동하는 구동 장치를 구비하는 스테이지 장치에 있어서,
    상기 구동 장치가 배치되는 공간을, 적어도 상기 스테이지가 배치되는 공간으로부터 차폐하는 차폐 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는
    스테이지 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 차폐 부재는 단열성과 유연성을 갖는 얇은 판자 형상의 부재인 것을 특징으로 하는
    스테이지 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 차폐 부재로 차폐된 상기 구동 장치가 배치되는 공간의 기체를 배기하는 배기 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는
    스테이지 장치.
  9. 상기 구동 장치를 포위하는 포위 부재를 구비하고,
    상기 배기 기구는 상기 구동 장치가 배치된 상기 포위 부재의 내부의 공간의 기체를 배기하는 것을 특징으로 하는
    스테이지 장치.
  10. 기판을 유지하는 유지면을 갖고 기준 평면 위를 이동하는 스테이지를 구비하는 스테이지 장치에 있어서,
    상기 유지면 상의 공간에 소정의 온도로 조정된 기체를 공급하는 공급 기구와,
    상기 공급 기구와 대향하여 마련되고, 상기 유지면 상의 기체를 흡인하는 흡기 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는
    스테이지 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 흡기 기구는 상기 스테이지에 마련되는 것을 특징으로 하는
    스테이지 장치.
  12. 마스크를 유지하는 마스크 스테이지와, 기판을 유지하는 기판 스테이지를 구비하고, 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 기판 위로 전사하는 노광 장치에 있어서,
    상기 마스크 스테이지 및 상기 기판 스테이지의 적어도 한쪽으로서 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 스테이지 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는
    노광 장치.
  13. 노광 광을 조사해서 기판에 패턴을 형성하는 노광 장치에 있어서,
    정반에 형성된 기준 평면상을, 상기 기판을 유지하여 이동 가능한 스테이지와,
    상기 기준 평면과 평행한 광 비임을 제 1 방향을 따라서 상기 스테이지에 대하여 조사해서 상기 스테이지의 상기 제 1 방향에 있어서의 위치를 계측하는 제 1 간섭계와,
    상기 기준 평면으로 평행한 광 비임을 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향을 따라서 상기 스테이지에 대하여 조사해서 상기 스테이지의 상기 제 2 방향에 있어서의 위치를 계측하는 제 2 간섭계와,
    상기 광 비임의 각각의 광로에 대하여, 상기 기준 평면과 직교하는 방향을 따라서 소정의 온도로 조정된 기체를 공급하는 제 1 공기 조절기구와,
    상기 광 비임의 광로와 상기 기준 평면과의 사이의 공간에, 상기 기준 평면을 따라 상기 제 1 방향과 평행하게 소정의 온도로 조정된 기체를 공급하는 제 2 공기 조절기구를 구비하는 것을 특징으로 하는
    노광 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 공기 조절기구는 상기 제 1 방향과 평행하게 기체를 공급하는 것 을 특징으로 하는
    노광 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 노광 장치는 상기 기판의 주사중에 노광을 실행하는 주사형 노광 장치이며, 상기 제 1 방향은 상기 주사의 방향인 것을 특징으로 하는
    노광 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 공기 조절기구는 상기 제 2 공기 조절기구보다도 빠른 유속으로 기체를 공급하는 것을 특징으로 하는
    노광 장치.
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