KR20180059814A - 노광 장치, 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법, 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

노광 장치, 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법, 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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Abstract

XY 평면을 따라 이동하는 기판 홀더 (34) 에 유지된 기판 (P) 에 대해, 기판 홀더의 X 축 방향으로 이동 중에, 광학계 (16) 를 통하여 조명광을 조사하는 액정 노광 장치는, 기판 홀더의 X 축 방향으로의 이동에 기초하여 계측되는 스케일 (52) 과, 기판 홀더의 X 축 방향으로의 이동에 기초하여, 스케일 (52) 에 대해 X 축 방향으로 상대 이동하면서 스케일 (52) 을 계측하는 헤드 (66x, 66y) 와, 기판 홀더의 Y 축 방향으로의 이동에 기초하여 계측되는, X 축 방향의 서로 상이한 위치에 배치된 복수의 스케일 (56) 과, 스케일 (56) 마다 형성되고, 또한 기판의 Y 축 방향으로의 이동에 기초하여, 스케일 (56) 에 대해 Y 축 방향으로 상대 이동하면서 스케일 (56) 을 계측하는 복수의 헤드 (64x, 64y) 를 갖는다.

Description

노광 장치, 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법, 및 디바이스 제조 방법
본 발명은 노광 장치, 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법, 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 액정 표시 소자, 반도체 소자 (집적 회로 등) 등의 전자 디바이스 (마이크로 디바이스) 를 제조하는 리소그래피 공정에서는, 마스크 (포토마스크) 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 장치 (이른바 스캐닝·스테퍼 (스캐너라고도 불린다)) 등이 사용되고 있다.
이 종류의 노광 장치로는, 기판 스테이지 장치가 갖는 바 미러 (장척의 거울) 를 사용하여 노광 대상 기판의 수평면 내의 위치 정보를 구하는 광 간섭계 시스템을 구비하는 것이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).
여기서, 광 간섭계 시스템을 사용하여 기판의 위치 정보를 구하는 경우, 이른바 공기 흔들림의 영향을 무시할 수 없다. 또, 상기 공기 흔들림의 영향은, 인코더 시스템을 사용함으로써 저감시킬 수 있지만, 최근 기판의 대형화에 의해, 기판의 전체 이동 범위를 커버할 수 있는 스케일을 준비하는 것이 곤란하다.
미국 특허 출원 공개 제2010/0266961호 명세서
본 발명의 제 1 양태에 의하면, 서로 직교하는 제 1 방향 및 제 2 방향을 이동하는 이동체에 유지된 물체에 대해, 이동체가 제 1 방향으로 이동 중에, 광학계를 통하여 조명광을 조사하는 노광 장치로서, 이동체의 제 1 방향으로의 이동에 기초하여 계측되는 제 1 피계측부와, 이동체의 제 1 방향으로의 이동에 기초하여, 제 1 피계측부에 대해 제 1 방향으로 상대 이동하면서 제 1 피계측부를 계측하는 제 1 계측부와, 이동체의 제 2 방향으로의 이동에 기초하여 계측되는, 제 1 방향의 서로 상이한 위치에 배치된 복수의 제 2 피계측부와, 복수의 제 2 피계측부마다 형성되고, 또한 물체의 제 2 방향으로의 이동에 기초하여, 제 2 피계측부에 대해 제 2 방향으로 상대 이동하면서 제 2 피계측부를 계측하는 복수의 제 2 계측부를 갖는 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 제 2 양태에 의하면, 서로 직교하는 제 1 방향 및 제 2 방향을 이동하는 이동체에 유지된 물체에 대해, 이동체가 제 1 방향으로 이동 중에, 광학계를 통하여 조명광을 조사하는 노광 장치로서, 이동체의 상기 제 2 방향에 있어서의 위치 정보를 얻기 위해, 이동체의 제 2 방향으로의 이동에 기초하여 계측되는, 제 1 방향의 서로 상이한 위치에 배치된 복수의 피계측부와, 복수의 피계측부마다 형성되고, 또한 물체의 제 2 방향으로의 이동에 기초하여, 피계측부에 대해 제 2 방향으로 상대 이동하면서 피계측부를 계측하는 복수의 계측부를 갖는 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 제 3 양태에 의하면, 서로 직교하는 제 1 방향 및 제 2 방향을 포함하는 면내에서 제 1 및 제 2 방향으로 이동 가능하게 유지된 물체의 제 1 방향으로의 이동 중에, 광학계를 통하여 물체에 조명광을 조사하는 노광 장치로서, 물체의 상기 제 2 방향에 있어서의 위치 정보를 얻기 위해, 물체의 상기 제 2 방향으로의 이동에 기초하여 계측되는, 제 1 방향의 서로 상이한 위치에 배치된 복수의 피계측부와, 복수의 피계측부마다 형성되고, 또한 물체의 제 2 방향으로의 이동에 기초하여, 피계측부에 대해 제 2 방향으로 상대 이동하면서 피계측부를 계측하는 복수의 계측부를 갖는 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 제 4 양태에 의하면, 서로 직교하는 제 1 방향 및 제 2 방향을 이동하는 이동체에 유지된 물체에 대해, 이동체가 제 1 방향으로 이동 중에, 광학계를 통하여 조명광을 조사하는 노광 장치로서, 이동체의 상기 제 1 방향으로의 이동에 기초하여 계측되는 제 1 피계측부와, 제 1 피계측부와 대향 배치되어 있을 때, 이동체의 상기 제 1 방향으로의 이동에 기초하여, 제 1 피계측부에 대해 제 1 방향으로 상대 이동하면서 제 1 피계측부를 계측하는 제 1 계측부를 구비하고, 제 1 계측부는, 이동체의 제 2 방향으로의 이동에 기초하여 제 2 방향으로 이동하고, 또한 제 2 방향에 있어서의 서로 상이한 위치에 있어서 제 1 피계측부와 대향 배치되는 복수의 제 1 계측부를 포함하는 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 제 5 양태에 의하면, 서로 직교하는 제 1 방향 및 제 2 방향을 이동하는 이동체에 유지된 물체에 대해, 이동체가 제 1 방향으로 이동 중에, 광학계를 통하여 조명광을 조사하는 노광 장치로서, 이동체의 상기 제 1 방향으로의 이동에 기초하여 계측되는, 서로 상기 제 2 방향의 상이한 위치에 배치된 복수의 제 1 피계측부와, 복수의 제 1 피계측부를 계측하는 위치에 있어서, 이동체의 제 1 방향으로의 이동에 기초하여, 제 1 피계측부에 대해 제 1 방향으로 상대 이동하면서 제 1 피계측부를 계측하는 복수의 제 1 계측부를 갖는 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 제 6 양태에 의하면, 서로 직교하는 제 1 방향 및 제 2 방향을 이동하는 이동체에 유지된 물체에 대해, 이동체가 제 1 방향으로 이동 중에, 광학계를 통하여 조명광을 조사하는 노광 장치로서, 이동체의 상기 제 1 방향으로의 이동에 기초하여 계측되는 피계측부와, 피계측부와 대향 배치되어 있을 때, 이동체의 제 1 방향으로의 이동에 기초하여, 피계측부에 대해 제 1 방향으로 상대 이동하면서 피계측부를 계측하는 계측부를 구비하고, 피계측부는, 제 2 방향에 있어서의 서로 상이한 제 1 위치 및 제 2 위치에 이동 가능하고, 계측부는, 제 1 위치로 이동한 피계측부에 대향 배치되는 제 1 계측부와, 제 2 위치로 이동한 피계측부에 대향 배치되는 제 2 계측부를 포함하는 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 제 7 양태에 의하면, 제 1 내지 제 6 양태 중 어느 하나에 관련된 노광 장치를 사용하여 상기 물체를 노광하는 것과, 노광된 상기 물체를 현상하는 것을 포함하는 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제 8 양태에 의하면, 제 1 내지 제 6 양태 중 어느 하나에 관련된 노광 장치를 사용하여 상기 물체를 노광하는 것과, 노광된 상기 물체를 현상하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
도 1 은, 제 1 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2(A) 는, 도 1 의 액정 노광 장치가 구비하는 마스크 인코더 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면, 도 2(B) 는, 마스크 인코더 시스템의 일부 (도 2(A) 의 A 부) 확대도이다.
도 3(A) 는, 도 1 의 액정 노광 장치가 구비하는 기판 인코더 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면, 도 3(B) 및 도 3(C) 는, 기판 인코더 시스템의 일부 (도 3(A) 의 B 부) 확대도이다.
도 4 는, 기판 인코더 시스템이 갖는 헤드 유닛의 측면도이다.
도 5 는, 도 4 의 C-C 선 단면도이다.
도 6 은, 기판 인코더 시스템의 개념도이다.
도 7 은, 액정 노광 장치의 제어계를 중심적으로 구성하는 주제어 장치의 입출력 관계를 나타내는 블록도이다.
도 8(A) 는, 노광 동작시에 있어서의 마스크 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 1) 이고, 도 8(B) 는, 노광 동작시에 있어서의 기판 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 1) 이다.
도 9(A) 는, 노광 동작시에 있어서의 마스크 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 2) 이고, 도 9(B) 는, 노광 동작시에 있어서의 기판 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 2) 이다.
도 10(A) 는, 노광 동작시에 있어서의 마스크 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 3) 이고, 도 10(B) 는, 노광 동작시에 있어서의 기판 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 3) 이다.
도 11(A) 는, 노광 동작시에 있어서의 마스크 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 4) 이고, 도 11(B) 는, 노광 동작시에 있어서의 기판 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 4) 이다.
도 12(A) 는, 노광 동작시에 있어서의 마스크 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 5) 이고, 도 12(B) 는, 노광 동작시에 있어서의 기판 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 5) 이다.
도 13(A) 는, 노광 동작시에 있어서의 마스크 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 6) 이고, 도 13(B) 는, 노광 동작시에 있어서의 기판 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 6) 이다.
도 14(A) 는, 노광 동작시에 있어서의 마스크 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 7) 이고, 도 14(B) 는, 노광 동작시에 있어서의 기판 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 7) 이다.
도 15(A) 는, 노광 동작시에 있어서의 마스크 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 8) 이고, 도 15(B) 는, 노광 동작시에 있어서의 기판 인코더 시스템의 동작을 나타내는 도면 (그 8) 이다.
도 16(A) ∼ 도 16(E) 는, 마스크 인코더 시스템, 및 기판 인코더 시스템에 있어서의 헤드 출력의 연결 처리를 설명하기 위한 도면 (그 1 ∼ 그 5) 이다.
도 17(A) 는, 비교예에 관련된 기판 인코더 시스템을 나타내는 도면이고, 도 17(B) 는, 본 실시형태에 관련된 기판 인코더 시스템의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 18(A) 및 도 18(B) 는, 제 2 실시형태에 관련된 기판 인코더 시스템을 나타내는 도면 (그 1 및 그 2) 이다.
도 19(A) 및 도 19(B) 는, 제 1 및 제 2 변형예에 관련된 기판을 나타내는 도면이고, 도 19(C) 및 도 19(D) 는, 제 1 및 제 2 변형예에 관련된 마스크를 나타내는 도면이다.
도 20(A) 및 도 20(B) 는, 1 쌍의 헤드간의 거리를 구하기 위한 계측계의 구성을 설명하기 위한 도면 (그 1 및 그 2) 이다.
도 21(A) 및 도 21(B) 는, Y 슬라이드 테이블의 기울기량을 구하기 위한 계측계의 구성을 설명하기 위한 도면 (그 1 및 그 2) 이다.
도 22(A) ∼ 도 22(C) 는, 헤드 및 스케일의 배치의 변형예 (그 1 ∼ 그 3) 를 나타내는 도면이다.
도 23(A) 및 도 23(B) 는, 헤드 및 스케일의 배치의 변형예 (그 4 및 그 5) 를 나타내는 도면이다.
도 24(A) 및 도 24(B) 는, 인코더 헤드의 상하 구동 기구의 구조를 설명하기 위한 도면 (그 1 및 그 2) 이다.
도 25(A) 및 도 25(B) 는, 기판 인코더 시스템과 마스크 인코더 시스템의 상대 위치 계측계의 제 1 개념을 설명하기 위한 도면 (그 1 및 그 2) 이다.
도 26 은, 기판 인코더 시스템과 마스크 인코더 시스템의 상대 위치 계측계의 제 1 개념에 기초하는 구체예를 나타내는 도면이다.
도 27(A) 및 도 27(B) 는, 기판 인코더 시스템과 마스크 인코더 시스템의 상대 위치 계측계의 제 2 개념을 설명하기 위한 도면 (그 1 및 그 2) 이다.
도 28(A) ∼ 도 28(C) 는, 기판 인코더 시스템과 마스크 인코더 시스템의 상대 위치 계측계의 제 2 개념 (그 1) 에 기초하는 구체예를 나타내는 도면이다.
도 29(A) ∼ 도 29(C) 는, 기판 인코더 시스템과 마스크 인코더 시스템의 상대 위치 계측계의 제 2 개념 (그 2) 에 기초하는 구체예를 나타내는 도면이다.
도 30 은, 기판 인코더 시스템과 마스크 인코더 시스템의 상대 위치 계측계의 제 3 개념 (그 1) 에 기초하는 구체예를 나타내는 도면이다.
도 31 은, 기판 인코더 시스템과 마스크 인코더 시스템의 상대 위치 계측계의 제 3 개념 (그 2) 에 기초하는 구체예를 나타내는 도면이다.
도 32 는, 기판 얼라인먼트 계측 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 33 은, 기판 얼라인먼트 계측 시스템의 다른 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 34(A) ∼ 도 34(C) 는, 제 2 실시형태의 변형예의 구성을 설명하기 위한 도면 (그 1 ∼ 그 3) 이다.
도 35(A) ∼ 도 35(C) 는, 제 2 실시형태의 다른 변형예의 구성을 설명하기 위한 도면 (그 1 ∼ 그 3) 이다.
도 36 은, 인코더 스케일 상에 있어서의 계측 빔의 조사점을 나타내는 도면이다.
《제 1 실시형태》
이하, 제 1 실시형태에 대해, 도 1 ∼ 도 17(B) 를 사용하여 설명한다.
도 1 에는, 제 1 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), 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 대해 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 설명을 실시한다. 또, X 축, Y 축, 및 Z 축 방향에 관한 위치를 각각 X 위치, Y 위치, 및 Z 위치로 하여 설명을 실시한다.
조명계 (12) 는, 예를 들어 미국 특허 제5,729,331호 명세서 등에 개시되는 조명계와 동일하게 구성되어 있다. 조명계 (12) 는, 도시되지 않은 광원 (예를 들어, 수은 램프) 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) 는, 마스크 (M) 를, 진공 흡착에 의해 유지하는 마스크 홀더 (40), 마스크 홀더 (40) 를 주사 방향 (X 축 방향) 으로 소정의 장 (長) 스트로크로 구동시킴과 함께, Y 축 방향, 및 θz 방향으로 적절히 미소 구동시키기 위한 마스크 구동계 (91) (도 1 에서는 도시 생략. 도 7 참조), 및 마스크 홀더 (40) 의 XY 평면 내의 위치 정보 (θz 방향의 회전량 정보도 포함한다. 이하 동일) 를 구하기 위한 마스크 위치 계측계를 포함한다. 마스크 홀더 (40) 는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2008/0030702호 명세서에 개시되는, 평면에서 보았을 때 사각형의 개구부가 형성된 프레임상 부재로 이루어진다. 마스크 홀더 (40) 는, 장치 본체 (18) 의 일부인 상측 가대부 (18a) 에 고정된 1 쌍의 마스크 가이드 (42) 상에, 에어 베어링 (도시 생략) 을 통하여 재치 (載置) 되어 있다. 마스크 구동계 (91) 는, 리니어 모터 (도시 생략) 를 포함한다.
마스크 위치 계측계는, 상측 가대부 (18a) 에 인코더 베이스 (43) 를 통하여 고정된 1 쌍의 인코더 헤드 유닛 (44) (이하, 간단히 헤드 유닛 (44) 이라고 칭한다) 과, 마스크 홀더 (40) 의 하면에 상기 1 쌍의 헤드 유닛 (44) 에 대응하여 배치된 복수의 인코더 스케일 (46) (도 1 에서는 지면 깊이 방향에 겹쳐 있다. 도 2(A) 참조) 을 포함하는 마스크 인코더 시스템 (48) 을 구비한다. 마스크 인코더 시스템 (48) 의 구성에 대해서는, 이후에 상세하게 설명한다.
투영 광학계 (16) 는, 마스크 스테이지 장치 (14) 의 하방에 배치되어 있다. 투영 광학계 (16) 는, 예를 들어 미국 특허 제6,552,775호 명세서 등에 개시되는 투영 광학계와 동일한 구성의, 이른바 멀티 렌즈 투영 광학계이고, 양측 텔레센트릭한 등배계로 정립정상 (正立正像) 을 형성하는 복수 (본 실시형태에서는 11 개. 도 2(A) 참조) 의 광학계를 구비하고 있다.
액정 노광 장치 (10) 에서는, 조명계 (12) 로부터의 조명광 (IL) 에 의해 마스크 (M) 상의 조명 영역이 조명되면, 마스크 (M) 를 통과한 조명광에 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 공액인 조명광의 조사 영역 (노광 영역) 에 형성된다. 그리고, 조명 영역 (조명광 (IL)) 에 대해 마스크 (M) 가 주사 방향으로 상대 이동함과 함께, 노광 영역 (조명광 (IL)) 에 대해 기판 (P) 이 주사 방향으로 상대 이동함으로써, 기판 (P) 상의 하나의 쇼트 영역의 주사 노광이 실시되어, 그 쇼트 영역에 마스크 (M) 에 형성된 패턴이 전사된다.
장치 본체 (18) 는, 상기 마스크 스테이지 장치 (14), 및 투영 광학계 (16) 를 지지하고 있고, 복수의 방진 장치 (19) 를 통하여 클린 룸의 플로어 (11) 상에 설치되어 있다. 장치 본체 (18) 는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2008/0030702호 명세서에 개시되는 장치 본체와 동일하게 구성되어 있고, 상기 투영 광학계 (16) 를 지지하는 상측 가대부 (18a) (광학 정반 등이라고도 칭해진다), 하측 가대부 (18b), 및 1 쌍의 중측 가대부 (18c) 를 가지고 있다.
기판 스테이지 장치 (20) 는, 기판 (P) 을 투영 광학계 (16) (조명광 (IL)) 에 대해 고정밀도로 위치 결정하기 위한 것이고, 기판 (P) 을 수평면 (X 축 방향, 및 Y 축 방향) 을 따라 소정의 장스트로크로 구동시킴과 함께, 그 기판 (P) 을 6 자유도 방향으로 미소 구동시킨다. 기판 스테이지 장치 (20) 의 구성은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2008/129762호 명세서, 혹은 미국 특허 출원 공개 제2012/0057140호 명세서 등에 개시되는 바와 같은, 갠트리 타입의 2 차원 조동 (粗動) 스테이지와, 그 2 차원 조동 스테이지에 대해 미소 구동되는 미동 (微動) 스테이지를 포함하는, 이른바 조미동 구성의 스테이지 장치를 사용하는 것이 바람직하다.
기판 스테이지 장치 (20) 는, 기판 홀더 (34) 를 구비하고 있다. 기판 홀더 (34) 는, 평면에서 보았을 때 사각형의 판상 부재로 이루어지고, 그 상면 상에 기판 (P) 이 재치된다. 기판 홀더 (34) 는, 기판 구동계 (93) (도 1 에서는 도시 생략. 도 7 참조) 의 일부를 구성하는 복수의 리니어 모터 (예를 들어, 보이스 코일 모터) 에 의해, 투영 광학계 (16) 에 대해 X 축 및/또는 Y 축 방향으로 소정의 장스트로크로 구동됨과 함께, 6 자유도 방향으로 미소 구동된다.
또, 액정 노광 장치 (10) 는, 기판 홀더 (34) (즉, 기판 (P)) 의 6 자유도 방향의 위치 정보를 구하기 위한 기판 위치 계측계를 가지고 있다. 기판 위치 계측계는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 기판 (P) 의 Z 축, θx, θy 방향 (이하, Z·틸트 방향이라고 칭한다) 의 위치 정보를 구하기 위한 Z·틸트 위치 계측계 (98), 및 기판 (P) 의 XY 평면 내의 위치 정보를 구하기 위한 기판 인코더 시스템 (50) 을 포함한다. Z·틸트 위치 계측계 (98) 의 구성은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2010/0018950호 명세서에 개시되는 바와 같은, 기판 홀더 (34) 를 포함하는 계에 장착된 복수의 센서를 사용하여, 장치 본체 (18) (하측 가대부 (18b)) 를 기준으로 하여 기판 (P) 의 Z·틸트 방향의 위치 정보를 구하는 계측계를 사용할 수 있다. 기판 인코더 시스템 (50) 의 구성은 후술한다.
다음으로, 도 2(A) 및 도 2(B) 를 사용하여 마스크 인코더 시스템 (48) 의 구성에 대해 설명한다. 도 2(A) 에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 마스크 홀더 (40) 에 있어서의 마스크 (M) (보다 상세하게는, 마스크 (M) 를 수용하기 위한 도시 생략된 개구부) 의 +Y 측 및 -Y 측의 영역에는, 각각 복수의 인코더 스케일 (46) (이하, 간단히 스케일 (46) 이라고 칭한다) 이 배치되어 있다. 또한, 이해를 용이하게 하기 위해, 도 2(A) 에서는, 복수의 스케일 (46) 이 실선으로 도시되고, 마스크 홀더 (40) 의 상면에 배치되어 있도록 도시되어 있지만, 복수의 스케일 (46) 은, 실제로는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 복수의 스케일 (46) 각각의 하면의 Z 위치와, 마스크 (M) 의 하면 (패턴면) 의 Z 위치가 일치하도록, 마스크 홀더 (40) 의 하면측에 배치되어 있다.
본 실시형태의 마스크 홀더 (40) 에 있어서, 마스크 (M) 의 +Y 측 및 -Y 측의 영역에는, 각각 스케일 (46) 이 X 축 방향으로 소정 간격으로 3 개 배치되어 있다. 즉, 마스크 홀더 (40) 는, 합계로, 6 개의 스케일 (46) 을 가지고 있다. 복수의 스케일 (46) 각각은, 마스크 (M) 의 +Y 측과 -Y 측에서 지면 상하 대칭으로 배치되어 있는 점을 제외하고, 실질적으로 동일한 것이다. 스케일 (46) 은, 석영 유리에 의해 형성된 X 축 방향으로 연장되는 평면에서 보았을 때 사각형의 판상 (띠상) 의 부재로 이루어진다. 마스크 홀더 (40) 는, 세라믹스에 의해 형성되고, 복수의 스케일 (46) 은, 마스크 홀더 (40) 에 고정되어 있다.
도 2(B) 에 나타내는 바와 같이, 스케일 (46) 의 하면 (본 실시형태에서는 -Z 측을 향한 면) 에 있어서의, 폭 방향 일측 (도 2(B) 에서는 -Y 측) 의 영역에는, X 스케일 (47x) 이 형성되어 있다. 또, 스케일 (46) 의 하면에 있어서의, 폭 방향 타측 (도 2(B) 에서는 +Y 측) 의 영역에는, Y 스케일 (47y) 이 형성되어 있다. X 스케일 (47x) 은, X 축 방향으로 소정 피치로 형성된 (X 축 방향을 주기 방향으로 하는) Y 축 방향으로 연장되는 복수의 격자선 (일차원 격자) 을 갖는 반사형의 회절 격자 (X 그레이팅) 에 의해 구성되어 있다. 동일하게, Y 스케일 (47y) 은, Y 축 방향으로 소정 피치로 형성된 (Y 축 방향을 주기 방향으로 하는) X 축 방향으로 연장되는 복수의 격자선 (일차원 격자) 을 갖는 반사형의 회절 격자 (Y 그레이팅) 에 의해 구성되어 있다. 본 실시형태의 X 스케일 (47x), 및 Y 스케일 (47y) 에 있어서, 복수의 격자선은, 10 ㎚ 이하의 간격으로 형성되어 있다. 또한, 도 2(A) 및 도 2(B) 에서는, 도시의 편의상, 격자간의 간격 (피치) 은, 실제보다 현격히 넓게 도시되어 있다. 그 밖의 도면도 동일하다.
또, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 상측 가대부 (18a) 의 상면에는, 1 쌍의 인코더 베이스 (43) 가 고정되어 있다. 1 쌍의 인코더 베이스 (43) 는, 일방이 +X 측의 마스크 가이드 (42) 의 -X 측, 타방이 -X 측의 마스크 가이드 (42) 의 +X 측 (즉 1 쌍의 마스크 가이드 (42) 사이의 영역) 에 배치되어 있다. 또, 상기 투영 광학계 (16) 의 일부가 1 쌍의 인코더 베이스 (43) 사이에 배치되어 있다. 인코더 베이스 (43) 는, 도 2(A) 에 나타내는 바와 같이, X 축 방향으로 연장되는 부재로 이루어진다. 1 쌍의 인코더 베이스 (43) 각각의 길이 방향 중앙부에는, 인코더 헤드 유닛 (44) (이하, 간단히 헤드 유닛 (44) 이라고 칭한다) 이 고정되어 있다. 즉, 헤드 유닛 (44) 은, 인코더 베이스 (43) 를 통하여 장치 본체 (18) (도 1 참조) 에 고정되어 있다. 1 쌍의 헤드 유닛 (44) 은, 마스크 (M) 의 +Y 측과 -Y 측에서 지면 상하 대칭으로 배치되어 있는 점을 제외하고, 실질적으로 동일한 것이므로, 이하, 일방 (-Y 측) 에 대해서만 설명한다.
도 2(B) 에 나타내는 바와 같이, 헤드 유닛 (44) 은, 평면에서 보았을 때 사각형의 판상 부재로 이루어지는 유닛 베이스 (45) 를 가지고 있다. 유닛 베이스 (45) 에는, X 축 방향으로 이간하여 배치된 1 쌍의 X 헤드 (49x), 및 X 축 방향으로 이간하여 배치된 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 가 고정되어 있다. 즉, 마스크 인코더 시스템 (48) 은, X 헤드 (49x) 를 4 개 가짐과 함께, Y 헤드 (49y) 를 4 개 가지고 있다. 또한, 도 2(B) 에서는, 일방의 X 헤드 (49x) 와 일방의 Y 헤드 (49y) 가 하나의 케이싱 내에 수용되고, 타방의 X 헤드 (49x) 와 타방의 Y 헤드 (49y) 가 다른 하나의 케이싱 내에 수용되어 있지만, 상기 1 쌍의 X 헤드 (49x), 및 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 는, 각각 독립적으로 배치되어 있어도 된다. 또, 도 2(B) 에서는, 이해를 용이하게 하기 위해, 1 쌍의 X 헤드 (49x) 와 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 가 스케일 (46) 의 상방 (+Z 측) 에 배치된 것처럼 도시되어 있지만, 실제로는, 1 쌍의 X 헤드 (49x) 는 X 스케일 (47y) 의 하방에, 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 는 Y 스케일 (47y) 의 하방에 각각 배치되어 있다 (도 1 참조).
1 쌍의 X 헤드 (49x), 및 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 는, 진동 등에서 기인하여 1 쌍의 X 헤드 (49x) 간의 거리, 및 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 간의 거리가 변화하지 않게, 유닛 베이스 (45) 에 대해 고정되어 있다. 또, 유닛 베이스 (45) 자체도, 1 쌍의 X 헤드 (49x) 간의 거리, 및 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 간의 거리가, 온도 변화 등에서 기인하여 변화하지 않게, 열팽창률이 스케일 (46) 보다 낮은 (혹은 스케일 (46) 과 동등한) 재료로 형성되어 있다.
X 헤드 (49x), 및 Y 헤드 (49y) 는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2008/0094592호 명세서에 개시되는 바와 같은, 이른바 회절 간섭 방식의 인코더 헤드이고, 대응하는 스케일 (X 스케일 (47x), Y 스케일 (47y)) 에 계측 빔을 조사하고, 그 스케일로부터의 빔을 수광함으로써, 마스크 홀더 (40) (즉, 마스크 (M). 도 2(A) 참조) 의 변위량 정보를 주제어 장치 (90) (도 7 참조) 에 공급한다. 즉, 마스크 인코더 시스템 (48) 에서는, 4 개의 X 헤드 (49x) 와, 그 X 헤드 (49x) 에 대향하는 X 스케일 (47x) (마스크 홀더 (40) 의 X 위치에 따라 상이하다) 에 의해, 마스크 (M) 의 X 축 방향의 위치 정보를 구하기 위한, 4 개의 X 리니어 인코더 (92x) (도 2(B) 에서는 도시 생략. 도 7 참조) 가 구성되고, 4 개의 Y 헤드 (49y) 와, 그 Y 헤드 (49y) 에 대향하는 Y 스케일 (47y) (마스크 홀더 (40) 의 X 위치에 따라 상이하다) 에 의해, 마스크 (M) 의 Y 축 방향의 위치 정보를 구하기 위한, 4 개의 Y 리니어 인코더 (92y) (도 2(B) 에서는 도시 생략. 도 7 참조) 가 구성된다.
주제어 장치 (90) 는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 4 개의 X 리니어 인코더 (92x), 및 4 개의 Y 리니어 인코더 (92y) 의 출력에 기초하여 마스크 홀더 (40) (도 2(A) 참조) 의 X 축 방향, 및 Y 축 방향의 위치 정보를, 예를 들어 10 ㎚ 이하의 분해능으로 구한다. 또, 주제어 장치 (90) 는, 4 개의 X 리니어 인코더 (92x) (혹은, 예를 들어 4 개의 Y 리니어 인코더 (92y)) 중 적어도 2 개의 출력에 기초하여 마스크 홀더 (40) 의 θz 위치 정보 (회전량 정보) 를 구한다. 주제어 장치 (90) 는, 상기 마스크 인코더 시스템 (48) 의 계측값으로부터 구해진 마스크 홀더 (40) 의 XY 평면 내의 위치 정보에 기초하여, 마스크 구동계 (91) 를 사용하여 마스크 홀더 (40) 의 XY 평면 내의 위치를 제어한다.
여기서, 도 2(A) 에 나타내는 바와 같이, 마스크 홀더 (40) 에는, 상기 서술한 바와 같이, 마스크 (M) 의 +Y 측 및 -Y 측의 영역 각각에 스케일 (46) 이 X 축 방향으로 소정 간격으로 3 개 배치되어 있다.
그리고, 본 실시형태의 마스크 스테이지 장치 (14) 에서는, 도 2(B) 에 나타내는 바와 같이, 하나의 헤드 유닛 (44) 이 갖는 1 쌍의 X 헤드 (49x), 및 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 각각의 간격이, 인접하는 스케일 (46) 간의 간격보다 넓게 설정되어 있다. 이로써, 마스크 인코더 시스템 (48) 에서는, 1 쌍의 X 헤드 (49x) 중 항상 적어도 일방이 X 스케일 (47x) 에 대향함과 함께, 1 쌍의 Y 헤드 (49y) 중 적어도 일방이 항상 Y 스케일 (47y) 에 대향한다. 따라서, 마스크 인코더 시스템 (48) 은, 마스크 홀더 (40) (도 2(A) 참조) 의 위치 정보를 중단시키는 일 없이 주제어 장치 (90) (도 7 참조) 에 공급할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 마스크 홀더 (40) (도 2(A) 참조) 가 +X 측으로 이동하는 경우, 마스크 인코더 시스템 (48) 은, 인접하는 1 쌍의 X 스케일 (47x) 중 +X 측의 X 스케일 (47x) 에 대해 1 쌍의 헤드 (49x) 의 양방이 대향하는 제 1 상태 (도 2(B) 에 나타내는 상태), -X 측의 X 헤드 (49x) 가 상기 인접하는 1 쌍의 X 스케일 (47x) 사이의 영역에 대향하고 (어느 X 스케일 (47x) 에도 대향하지 않고), +X 측의 X 헤드 (49x) 가 상기 +X 측의 X 스케일 (47x) 에 대향하는 제 2 상태, -X 측의 X 헤드 (49x) 가 -X 측의 X 스케일 (47x) 에 대향하고, 또한 +X 측의 X 헤드 (49x) 가 +X 측의 X 스케일 (47x) 에 대향하는 제 3 상태, -X 측의 X 헤드 (49x) 가 -X 측의 스케일 (47x) 에 대향하고, +X 측의 X 헤드 (49x) 가 1 쌍의 X 스케일 (47x) 사이의 영역에 대향하는 (어느 X 스케일 (47x) 에도 대향하지 않는) 제 4 상태, 및 -X 측의 X 스케일 (47x) 에 대해 1 쌍의 헤드 (49x) 의 양방이 대향하는 제 5 상태를 상기 순서로 이행한다. 따라서, 항상 적어도 일방의 X 헤드 (49x) 가 X 스케일 (47x) 에 대향한다.
주제어 장치 (90) (도 7 참조) 는, 상기 제 1, 제 3, 및 제 5 상태에서는, 1 쌍의 X 헤드 (49x) 의 출력의 평균값에 기초하여 마스크 홀더 (40) 의 X 위치 정보를 구한다. 또, 주제어 장치 (90) 는, 상기 제 2 상태에서는, +X 측의 X 헤드 (49x) 의 출력에만 기초하여 마스크 홀더 (40) 의 X 위치 정보를 구하고, 상기 제 4 상태에서는, -X 측의 X 헤드 (49x) 의 출력에만 기초하여 마스크 홀더 (40) 의 X 위치 정보를 구한다. 따라서, 마스크 인코더 시스템 (48) 의 계측값이 중단되는 일이 없다.
보다 상세하게 설명하면, 본 실시형태의 마스크 인코더 시스템 (48) 에서는, 마스크 인코더 시스템 (48) 의 계측값을 중단시키지 않게 하기 위해, 상기 제 1, 제 3, 제 5 상태, 즉 1 쌍의 헤드의 양방이 스케일에 대향하고, 그 1 쌍의 헤드의 각각으로부터 출력이 공급되는 상태와, 상기 제 2, 제 4 상태, 즉 1 쌍의 헤드 중 일방만이 스케일에 대향하고, 그 일방의 헤드만으로부터 출력이 공급되는 상태 사이를 이행할 때, 헤드의 출력의 연결 처리를 실시한다. 이하, 도 16(A) ∼ 도 16(E) 를 사용하여 헤드의 연결 처리에 대해 설명한다. 또한, 설명의 간략화를 위해, 도 16(A) ∼ 도 16(E) 에 있어서, 스케일 (46) 에는, 2 차원 격자 (그레이팅) 가 형성되어 있는 것으로 한다. 또, 각 헤드 (49X, 49Y) 의 출력은 이상값인 것으로 한다. 또, 이하의 설명에서는, 인접하는 1 쌍의 X 헤드 (49X) (편의상 49X1, 49X2 로 한다) 에 대한 연결 처리에 대해 설명하지만, 인접하는 1 쌍의 Y 헤드 (49Y) (편의상 49Y1, 49Y2 로 한다) 에 있어서도 동일한 연결 처리가 실시된다.
도 16(A) 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 X 헤드 (49X1, 49X2) 각각이, 인접하는 1 쌍의 스케일 (46) (편의상 461, 462 로 한다) 중, +X 측의 스케일 (462) 을 사용하여 마스크 홀더 (40) (도 2(A) 참조) 의 X 위치 정보를 구하는 경우, 1 쌍의 X 헤드 (49X1, 49X2) 는, 쌍방이 X 좌표 정보를 출력한다. 여기서는, 1 쌍의 X 헤드 (49X1, 49X2) 의 출력은 동값이 된다. 이어서, 도 16(B) 에 나타내는 바와 같이, 마스크 홀더 (40) 가 +X 방향으로 이동하면, X 헤드 (49X1) 가 스케일 (462) 의 계측 범위 밖이 되므로, 그 계측 범위 밖이 되기 전에, X 헤드 (49X1) 의 출력을 무효 취급으로 한다. 따라서, 마스크 홀더 (40) 의 X 위치 정보는, X 헤드 (49X2) 의 출력에만 기초하여 구해진다.
또, 도 16(C) 에 나타내는 바와 같이, 마스크 홀더 (40) (도 2(A) 참조) 가 더욱 +X 방향으로 이동하면, X 헤드 (49X1) 가 -X 측의 스케일 (461) 에 대향한다. X 헤드 (49X1) 는, 스케일 (461) 을 사용하여 계측 동작 가능한 상태가 된 직후부터, 마스크 홀더 (40) 의 X 위치 정보를 출력하지만, X 헤드 (49X1) 의 출력은, 부정값 (또는 제로) 으로부터 카운트를 재개하므로 마스크 홀더 (40) 의 X 위치 정보의 산출에 사용할 수 없다. 따라서, 이 상태에서, 1 쌍의 X 헤드 (49X1, 49X2) 각각의 출력의 연결 처리가 필요하다. 연결 처리로는, 구체적으로는, 부정값 (또는 제로) 이 된 X 헤드 (49X1) 의 출력을, X 헤드 (49X2) 의 출력을 사용하여 (예를 들어 동값이 되도록) 보정하는 처리를 실시한다. 그 연결 처리는, 마스크 홀더 (40) 가 더욱 +X 방향으로 이동하고, 도 16(D) 에 나타내는 바와 같이, X 헤드 (49X2) 가 스케일 (462) 의 계측 범위 밖이 되기 전에 완료한다.
동일하게, 도 16(D) 에 나타내는 바와 같이, X 헤드 (49X2) 가, 스케일 (462) 의 계측 범위 밖이 된 경우에는, 그 계측 범위 밖이 되기 전에, X 헤드 (49X2) 의 출력을 무효 취급으로 한다. 따라서, 마스크 홀더 (40) (도 2(A) 참조) 의 X 위치 정보는, X 헤드 (49X1) 만의 출력에 기초하여 구해진다. 그리고, 도 16(E) 에 나타내는 바와 같이, 더욱 마스크 홀더 (40) 가 +X 방향으로 이동하고, 1 쌍의 X 헤드 (49X1, 49X2) 각각이 스케일 (461) 을 사용하여 계측 동작을 실시하는 것이 가능해진 직후에, X 헤드 (49X2) 에 대해, X 헤드 (49X1) 의 출력을 사용한 연결 처리를 실시한다. 이후는, 1 쌍의 X 헤드 (49X1, 49X2) 각각의 출력에 기초하여, 마스크 홀더 (40) 의 X 위치 정보가 구해진다.
다음으로, 기판 인코더 시스템 (50) 의 구성에 대해 설명한다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 기판 인코더 시스템 (50) 은, 기판 스테이지 장치 (20) 에 배치된 복수의 인코더 스케일 (52) (도 1 에서는 지면 깊이 방향에 겹쳐 있다. 도 3(A) 참조), 상측 가대부 (18a) 의 하면에 고정된 복수 (본 실시형태에서는 2 개) 의 인코더 베이스 (54), 인코더 베이스 (54) 의 하면에 고정된 복수의 인코더 스케일 (56), 및 복수 (본 실시형태에서는, 1 개의 인코더 베이스 (54) 에 대하여 2 개) 의 인코더 헤드 유닛 (60) (이하, 간단히 헤드 유닛 (60) 이라고 칭한다) 을 구비하고 있다. 또한, 도 1 에서는, 2 개의 인코더 베이스 (54) 는, 지면 깊이 방향 (X 축 방향) 에 겹쳐 있기 때문에, -X 측의 인코더 베이스 (54) 는, +X 측의 인코더 베이스 (54) 의 지면 안쪽에 가려져 있다. 동일하게, -X 측의 인코더 베이스 (54) 에 대응하는 2 개의 헤드 유닛 (60) 은, +X 측의 인코더 베이스 (54) 에 대응하는 2 개의 헤드 유닛 (60) 의 지면 안쪽에 가려져 있다.
복수 (2 개) 의 인코더 베이스 (54) 는, X 축 방향에 있어서, 서로 상이한 위치에 배치되어 있다. 도 3(A) 에서는, 2 개의 인코더 베이스 (54) 를, X 축 방향으로 이간 배치하고 있다. 본 실시형태에서는, 투영 광학계 (16) 를 구성하는 2 개의 렌즈 모듈 (도 3(A) 에 있어서, 우측 5 개의 투영 렌즈로 구성되는 제 1 렌즈 모듈과, 좌측 6 개의 투영 렌즈로 구성되는 제 2 렌즈 모듈) 의 각각에 각 인코더 베이스 (54) 를 형성함으로써, 2 개의 인코더 베이스 (54) 를 이간 배치하고 있다.
또한 이 2 개의 인코더 베이스의 배치는 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 각 인코더 베이스 (54) 상에 형성되는 스케일 (56) 과 그것을 계측하는 헤드 유닛 (60) 으로 이루어지는 인코더 시스템의 아베 오차를 저감시키기 위해서는, 각 인코더 베이스 (54) 를, 투영 광학계 (16) 의 투영 중심 (제 1 렌즈 모듈과 제 2 렌즈 모듈로부터 사출되는 조명광 전체의 중심) 에 가까운 위치에 배치하는 것이 바람직하다. 도 3(A) 의 경우, 2 개의 인코더 베이스 (52) 를, 서로 도 3(A) 중에 있어서 투영 광학계 (16) 의 투영 영역 중심을 향하여 X 축 방향으로 접근시키면, 일방의 인코더 베이스 (54) 는 제 1 렌즈 모듈의 조명광의 사출 영역과 일부 (X 축 방향에 있어서) 겹치는 위치에 배치되고, 타방의 인코더 베이스 (54) 는 제 2 렌즈 모듈의 조명광의 사출 영역과 일부 (X 축 방향에 있어서) 겹치는 위치에 배치된다. 예를 들어 양 인코더 베이스 (54) 를 가장 근접시켰을 경우, 양 인코더 베이스는 X 축 방향에 있어서 접촉하는 상태가 된다.
도 3(A) 에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 기판 스테이지 장치 (20) 에 있어서, 기판 (P) 의 +Y 측 및 -Y 측의 영역에는, 각각 인코더 스케일 (52) (이하, 간단히 스케일 (52) 이라고 칭한다) 이 X 축 방향으로 소정 간격으로 4 개 배치되어 있다. 즉, 기판 스테이지 장치 (20) 는, 합계로, 8 개의 스케일 (52) 을 가지고 있다. 복수의 스케일 (52) 각각은, 기판 (P) 의 +Y 측과 -Y 측에서 지면 상하 대칭으로 배치되어 있는 점을 제외하고, 실질적으로 동일한 것이다. 스케일 (52) 은, 상기 마스크 인코더 시스템 (48) 의 스케일 (46) (각각 도 2(A) 참조) 과 동일하게, 석영 유리에 의해 형성된 X 축 방향으로 연장되는 평면에서 보았을 때 사각형의 판상 (띠상) 의 부재로 이루어진다.
또한, 본 실시형태에서는, 복수의 스케일 (52) 이 기판 홀더 (34) 의 상면에 고정되어 있는 경우에 대해 설명하지만, 복수의 스케일 (52) 의 배치 위치는, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 기판 홀더 (34) 의 외측에 그 기판 홀더 (34) 에 대해 소정의 간극을 둔 상태에서, 분리하여 (단, 6 자유도 방향에 관해서는, 기판 홀더 (34) 와 일체적으로 이동하도록) 배치되어 있어도 된다.
도 3(B) 에 나타내는 바와 같이, 스케일 (52) 의 상면에 있어서의, 폭 방향 일측 (도 3(B) 에서는 -Y 측) 의 영역에는 X 스케일 (53x) 이 형성되어 있다. 또, 스케일 (52) 의 상면에 있어서의, 폭 방향 타측 (도 3(B) 에서는 +Y 측) 의 영역에는, Y 스케일 (53y) 이 형성되어 있다. X 스케일 (53x) 및 Y 스케일 (53y) 의 구성은, 상기 마스크 인코더 시스템 (48) 의 스케일 (46) (각각 도 2(A) 참조) 에 형성된 X 스케일 (47x) 및 Y 스케일 (47y) (각각 도 2(B) 참조) 과 동일하므로 설명을 생략한다.
도 3(A) 로 되돌아가, 2 개의 인코더 베이스 (54) (및 대응하는 2 개의 헤드 유닛 (60)) 는, X 축 방향으로 이간하여 배치되어 있다. 2 개의 인코더 베이스 (54) 의 구성은, 배치가 상이한 점을 제외하고, 실질적으로 동일하므로, 이하, 일방의 인코더 베이스 (54), 및 그 인코더 베이스 (54) 에 대응하는 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 의 구성에 대해 설명한다.
인코더 베이스 (54) 는, 도 4 및 도 5 로부터 알 수 있는 바와 같이, 상측 가대부 (18a) 의 하면에 고정된 Y 축 방향으로 연장되는 판상의 부재로 이루어지는 제 1 부분 (54a) 과, 제 1 부분 (54a) 의 하면에 고정된 Y 축 방향으로 연장되는 XZ 단면 U 자상의 부재로 이루어지는 제 2 부분 (54b) 을 구비하고, 전체적으로 Y 축 방향으로 연장되는 통상으로 형성되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 도 3(A) 에 나타내는 바와 같이, 2 개의 인코더 베이스 (54) 의 X 위치는, 투영 광학계 (16) 의 X 위치와 일부에서 중복되어 있지만, 인코더 베이스 (54) 와 투영 광학계 (16) 는, 기계적으로 분리하여 (비접촉 상태로) 배치되어 있다. 또한, 인코더 베이스 (54) 는, 투영 광학계 (16) 의 +Y 측과 -Y 측에서 분리하여 배치되어 있어도 된다. 인코더 베이스 (54) 의 하면에는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 Y 리니어 가이드 (63a) 가 고정되어 있다. 1 쌍의 Y 리니어 가이드 (63a) 는, 각각 Y 축 방향으로 연장되는 부재로 이루어지고, X 축 방향으로 소정 간격으로 서로 평행하게 배치되어 있다.
인코더 베이스 (54) 의 하면에는, 복수의 인코더 스케일 (56) (이하, 간단히 스케일 (56) 이라고 칭한다) 이 고정되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 스케일 (56) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 투영 광학계 (16) 보다 +Y 측의 영역에 2 개, 투영 광학계 (16) 보다 -Y 측의 영역에 2 개, 각각 Y 축 방향으로 이간하여 배치되어 있다. 즉, 인코더 베이스 (54) 에는, 합계로, 4 개의 스케일 (56) 이 고정되어 있다. 복수의 스케일 (56) 각각은 실질적으로 동일한 것이다. 스케일 (56) 은, Y 축 방향으로 연장되는 평면에서 보았을 때 사각형의 판상 (띠상) 의 부재로 이루어지고, 기판 스테이지 장치 (20) 에 배치된 스케일 (52) 과 동일하게, 석영 유리에 의해 형성되어 있다. 또한, 이해를 용이하게 하기 위해, 도 3(A) 에서는, 복수의 스케일 (56) 이 실선으로 도시되고, 인코더 베이스 (54) 의 상면에 배치되어 있도록 도시되어 있지만, 복수의 스케일 (56) 은, 실제로는, 도 1 에 나타내는 바와 같이 인코더 베이스 (54) 의 하면측에 배치되어 있다.
도 3(C) 에 나타내는 바와 같이, 스케일 (56) 의 하면에 있어서의, 폭 방향 일측 (도 3(C) 에서는 +X 측) 의 영역에는, X 스케일 (57x) 이 형성되어 있다. 또, 스케일 (56) 의 하면에 있어서의, 폭 방향 타측 (도 3(C) 에서는 -X 측) 의 영역에는, Y 스케일 (57y) 이 형성되어 있다. X 스케일 (57x), 및 Y 스케일 (57y) 의 구성은, 상기 마스크 인코더 시스템 (48) 의 스케일 (46) (각각 도 2(A) 참조) 에 형성된 X 스케일 (47x), 및 Y 스케일 (47y) (각각 도 2(B) 참조) 과 동일하므로 설명을 생략한다.
도 1 로 되돌아가, 2 개의 헤드 유닛 (60) 은, 인코더 베이스 (54) 의 하방에 Y 축 방향으로 이간하여 배치되어 있다. 2 개의 헤드 유닛 (60) 각각은, 도 1 에서 지면 좌우 대칭으로 배치되어 있는 점을 제외하고 실질적으로 동일한 것이므로, 이하 일방 (-Y 측) 에 대해 설명한다. 헤드 유닛 (60) 은, 도 4 에 나타내는 바와 같이, Y 슬라이드 테이블 (62), 1 쌍의 X 헤드 (64x), 1 쌍의 Y 헤드 (64y) (도 4 에서는 1 쌍의 X 헤드 (64x) 의 지면 안쪽에 가려져 있기 때문에 도시 생략. 도 3(C) 참조), 1 쌍의 X 헤드 (66x) (도 4 에서는 일방의 X 헤드 (66x) 는 도시 생략. 도 3(B) 참조), 1 쌍의 Y 헤드 (66y) (도 4 에서는 일방의 Y 헤드 (66y) 는 도시 생략. 도 3(B) 참조), 및 Y 슬라이드 테이블 (62) 을 Y 축 방향으로 구동시키기 위한 벨트 구동 장치 (68) 를 구비하고 있다. 본 실시형태에서는, Y 슬라이드 테이블 (62), 벨트 구동 장치 (68) 는, 장치 본체 (18) 의 상측 가대부 (18a) 의 하면 (도 4 참조) 에 형성하도록 구성하고 있지만, 중측 가대부 (18c) 에 형성하도록 해도 된다.
Y 슬라이드 테이블 (62) 은, 평면에서 보았을 때 사각형의 판상의 부재로 이루어지고, 인코더 베이스 (54) 의 하방에, 그 인코더 베이스 (54) 에 대해 소정의 클리어런스를 두고 배치되어 있다. 또, Y 슬라이드 테이블 (62) 의 Z 위치는, 기판 스테이지 장치 (20) 가 갖는 기판 홀더 (34) (각각 도 1 참조) 의 Z·틸트 위치에 상관없이, 그 기판 홀더 (34) 보다 +Z 측이 되도록 설정되어 있다.
Y 슬라이드 테이블 (62) 의 상면에는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 상기 Y 리니어 가이드 (63a) 에 대해 도시 생략된 전동체 (예를 들어 순환식 복수의 볼) 를 통하여 Y 축 방향으로 자유롭게 슬라이드할 수 있게 걸어맞추는 Y 슬라이드 부재 (63b) 가 복수 (1 개의 Y 리니어 가이드 (63a) 에 대해 2 개 (도 4 참조)) 고정되어 있다. Y 리니어 가이드 (63a) 와, 그 Y 리니어 가이드 (63a) 에 대응하는 Y 슬라이드 부재 (63b) 는, 예를 들어 미국 특허 제6,761,482호 명세서에 개시되는 바와 같이 기계적인 Y 리니어 가이드 장치 (63) 를 구성하고 있고, Y 슬라이드 테이블 (62) 은, 1 쌍의 Y 리니어 가이드 장치 (63) 를 통하여 인코더 베이스 (54) 에 대해 Y 축 방향으로 직진 안내된다.
벨트 구동 장치 (68) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 회전 구동 장치 (68a), 풀리 (68b), 및 벨트 (68c) 를 구비하고 있다. 또한, -Y 측의 Y 슬라이드 테이블 (62) 구동용과 +Y 측의 Y 슬라이드 테이블 (62) (도 4 에서는 도시 생략. 도 3(A) 참조) 구동용에서, 독립적으로 벨트 구동 장치 (68) 가 배치되어도 되고, 하나의 벨트 구동 장치 (68) 에서 1 쌍의 Y 슬라이드 테이블 (62) 을 일체적으로 구동시켜도 된다.
회전 구동 장치 (68a) 는, 인코더 베이스 (54) 에 고정되고, 도시 생략된 회전 모터를 구비하고 있다. 그 회전 모터의 회전수, 회전 방향은, 주제어 장치 (90) (도 7 참조) 에 의해 제어된다. 풀리 (68b) 는, 회전 구동 장치 (68a) 에 의해 X 축에 평행한 축선 둘레로 회전 구동된다. 또, 도시 생략되어 있지만, 벨트 구동 장치 (68) 는, 상기 풀리 (68b) 에 대해 Y 축 방향으로 이간하여 배치되고, X 축에 평행한 축선 둘레로 자유롭게 회전할 수 있는 상태로 인코더 베이스 (54) 에 장착된 다른 풀리를 가지고 있다. 벨트 (68c) 는, 일단 및 타단이 Y 슬라이드 테이블 (62) 에 접속됨과 함께, 길이 방향의 중간부의 2 지점이 상기 풀리 (68b), 및 상기 다른 풀리 (도시 생략) 에 소정의 장력이 부여된 상태로 걸어 감겨져 있다. 벨트 (68c) 의 일부는, 인코더 베이스 (54) 내에 삽입 통과되어 있고, 예를 들어 벨트 (68c) 로부터의 분진이 스케일 (52, 56) 에 부착되는 것 등이 억제되어 있다. Y 슬라이드 테이블 (62) 은, 풀리 (68b) 가 회전 구동됨으로써, 벨트 (68c) 에 견인되어 Y 축 방향으로 소정의 스트로크로 왕복 이동한다.
주제어 장치 (90) (도 7 참조) 는, 일방 (+Y 측) 의 헤드 유닛 (60) 을 투영 광학계 (16) (도 1 참조) 보다 +Y 측에 배치된 2 개의 스케일 (56) 의 하방에서, 타방 (-Y 측) 의 헤드 유닛 (60) 을 투영 광학계 (16) 보다 -Y 측에 배치된 2 개의 스케일 (56) 의 하방에서, Y 축 방향으로 소정의 스트로크로 적절히 동기 구동시킨다. 또한, Y 슬라이드 테이블 (62) 을 구동시키는 액추에이터로서, 본 실시형태에서는, 톱니가 부착된 풀리 (68b) 와, 톱니가 부착된 벨트 (68c) 를 포함하는 벨트 구동 장치 (68) 가 사용되고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 톱니가 없는 풀리와 벨트를 포함하는 마찰차 장치가 사용되어도 된다. 또, Y 슬라이드 테이블 (62) 을 견인하는 가요성 부재는, 벨트에 한정되지 않고, 로프, 와이어, 체인 등이어도 된다. 또, Y 슬라이드 테이블 (62) 을 구동시키기 위한 액추에이터의 종류는, 벨트 구동 장치 (68) 에 한정되지 않고, 리니어 모터, 이송 나사 장치 등의 다른 구동 장치이어도 된다.
X 헤드 (64x), Y 헤드 (64y) (도 4 에서는 도시 생략. 도 5 참조), X 헤드 (66x), 및 Y 헤드 (66y) 각각은, 상기 서술한 마스크 인코더 시스템 (48) 이 갖는 X 헤드 (49x), Y 헤드 (49y) (각각 도 2(B) 참조) 와 동일한, 이른바 회절 간섭 방식의 인코더 헤드이고, Y 슬라이드 테이블 (62) 에 고정되어 있다. 여기서, 헤드 유닛 (60) 에 있어서, 1 쌍의 Y 헤드 (64y), 1 쌍의 X 헤드 (64x), 1 쌍의 Y 헤드 (66y), 및 1 쌍의 X 헤드 (66x) 는, 각각의 상호간의 거리가, 진동 등에서 기인하여 변화하지 않게, Y 슬라이드 테이블 (62) 에 대해 고정되어 있다. 또, Y 슬라이드 테이블 (62) 자체도, 1 쌍의 Y 헤드 (64y), 1 쌍의 X 헤드 (64x), 1 쌍의 Y 헤드 (66y), 및 1 쌍의 X 헤드 (66x) 각각의 상호간의 거리가, 예를 들어 온도 변화에서 기인하여 변화하지 않게, 열팽창률이 스케일 (52, 56) 보다 낮은 (혹은 스케일 (52, 56) 과 동등한) 재료로 형성되어 있다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 X 헤드 (64x) 각각은, X 스케일 (57x) 상의 Y 축 방향으로 서로 이간된 2 지점 (2 점) 에 계측 빔을 조사하고, 1 쌍의 Y 헤드 (64y) 각각은, Y 스케일 (57y) 상의 Y 축 방향으로 서로 이간된 2 지점 (2 점) 에 계측 빔을 조사한다. 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 상기 X 헤드 (64x), 및 Y 헤드 (64y) 가 대응하는 스케일로부터의 빔을 수광함으로써, Y 슬라이드 테이블 (62) (도 6 에서는 도시 생략. 도 4 및 도 5 참조) 의 변위량 정보를 주제어 장치 (90) (도 7 참조) 에 공급한다.
즉, 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 8 개 (2 × 4) 의 X 헤드 (64x) 와, 그 X 헤드 (64x) 에 대향하는 X 스케일 (57x) (Y 슬라이드 테이블 (62) 의 Y 위치에 따라 상이하다) 에 의해, 4 개의 Y 슬라이드 테이블 (62) (즉, 4 개의 헤드 유닛 (60) (도 1 참조)) 각각의 Y 축 방향의 위치 정보를 구하기 위한 8 개의 X 리니어 인코더 (96x) (도 6 에서는 도시 생략. 도 7 참조) 가 구성되고, 8 개 (2 × 4) 의 Y 헤드 (64y) 와, 그 Y 헤드 (64y) 에 대향하는 Y 스케일 (57y) (Y 슬라이드 테이블 (62) 의 Y 위치에 따라 상이하다) 에 의해, 4 개의 Y 슬라이드 테이블 (62) 각각의 Y 축 방향의 위치 정보를 구하기 위한 8 개의 Y 리니어 인코더 (96y) (도 6 에서는 도시 생략. 도 7 참조) 가 구성된다.
주제어 장치 (90) 는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 8 개의 X 리니어 인코더 (96x), 및 8 개의 Y 리니어 인코더 (96y) 의 출력에 기초하여, 4 개의 헤드 유닛 (60) (도 1 참조) 각각의 X 축 방향, 및 Y 축 방향의 위치 정보를, 예를 들어 10 ㎚ 이하의 분해능으로 구한다. 또, 주제어 장치 (90) 는, 1 개의 헤드 유닛 (60) 에 대응하는, 2 개의 X 리니어 인코더 (96x) (혹은 2 개의 Y 리니어 인코더 (96y)) 의 출력에 기초하여 그 헤드 유닛 (60) 의 θz 위치 정보 (회전량 정보) 를 구한다. 주제어 장치 (90) 는, 4 개의 헤드 유닛 (60) 각각의 XY 평면 내의 위치 정보에 기초하여, 벨트 구동 장치 (68) 를 사용하여 헤드 유닛 (60) 의 XY 평면 내의 위치를 제어한다.
여기서, 도 3(A) 에 나타내는 바와 같이, 인코더 베이스 (54) 에는, 상기 서술한 바와 같이, 투영 광학계 (16) 의 +Y 측, 및 -Y 측의 영역 각각에 스케일 (56) 이 Y 축 방향으로 소정 간격으로 2 개 배치되어 있다.
그리고, 상기 마스크 인코더 시스템 (48) 과 동일하게, 기판 인코더 시스템 (50) 에 있어서도, 하나의 헤드 유닛 (60) 이 갖는 1 쌍의 X 헤드 (64x), 및 1 쌍의 Y 헤드 (64y) 각각의 간격은, 도 3(C) 에 나타내는 바와 같이, 인접하는 스케일 (56) 간의 간격보다 넓게 설정되어 있다. 이로써, 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 1 쌍의 X 헤드 (64x) 중 항상 적어도 일방이 X 스케일 (57x) 에 대향함과 함께, 1 쌍의 Y 헤드 (64y) 중 적어도 일방이 항상 Y 스케일 (57y) 에 대향한다. 따라서, 기판 인코더 시스템 (50) 은, 계측값을 중단시키는 일 없이 Y 슬라이드 테이블 (62) (헤드 유닛 (60)) 의 위치 정보를 구할 수 있다. 따라서, 여기서도, 상기 서술한 마스크 인코더 시스템 (48) 에 있어서의 헤드 출력의 연결 처리와 동일한 헤드 출력의 연결 처리 (도 16(A) ∼ 도 16(E) 참조) 가 실시된다.
또, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 X 헤드 (66x) 각각은, X 스케일 (53x) 상의 X 축 방향으로 서로 이간된 2 지점 (2 점) 에 계측 빔을 조사하고, 1 쌍의 Y 헤드 (66y) 각각은, Y 스케일 (53y) 상의 X 축 방향으로 서로 이간된 2 지점 (2 점) 에 계측 빔을 조사한다. 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 상기 X 헤드 (66x), 및 Y 헤드 (66y) 가 대응하는 스케일로부터의 빔을 수광함으로써, 기판 홀더 (34) (도 6 에서는 도시 생략. 도 1 참조) 의 변위량 정보를 주제어 장치 (90) (도 7 참조) 에 공급한다.
즉, 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 8 개 (2 × 4) 의 X 헤드 (66x) 와, 그 X 헤드 (66x) 에 대향하는 X 스케일 (53x) (기판 홀더 (34) 의 X 위치에 따라 상이하다) 에 의해, 기판 (P) 의 X 축 방향의 위치 정보를 구하기 위한 8 개의 X 리니어 인코더 (94x) (도 6 에서는 도시 생략. 도 7 참조) 가 구성되고, 8 개 (2 × 4) 의 Y 헤드 (66y) 와, 그 Y 헤드 (66y) 에 대향하는 Y 스케일 (53y) (기판 홀더 (34) 의 X 위치에 따라 상이하다) 에 의해, 기판 (P) 의 Y 축 방향의 위치 정보를 구하기 위한 8 개의 Y 리니어 인코더 (94y) (도 6 에서는 도시 생략. 도 7 참조) 가 구성된다.
주제어 장치 (90) 는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 8 개의 X 리니어 인코더 (94x), 및 8 개의 Y 리니어 인코더 (94y) 의 출력, 그리고 상기 8 개의 X 리니어 인코더 (96x), 및 8 개의 Y 리니어 인코더 (96y) 의 출력 (즉, 4 개의 헤드 유닛 (60) 각각의 XY 평면 내의 위치 정보) 에 기초하여 기판 홀더 (34) (도 1 참조) 의 장치 본체 (18) (도 1 참조) 에 대한 X 축 방향, 및 Y 축 방향의 위치 정보를, 예를 들어 10 ㎚ 이하의 분해능으로 구한다. 바꾸어 말하면 주제어 장치 (90) 는, 기판 홀더 (34) 에 재치된 기판 (P) 의 X 축 방향의 위치 정보를, 기판 홀더 (34) 가 X 방향으로 이동할 때의 기판 홀더의 X 방향의 위치를 계측하기 위한 X 리니어 인코더 (94x) 의 출력과, 헤드 유닛 (60) 의 X 방향의 위치를 계측하기 위한 X 리니어 인코더 (96x) 의 출력에 기초하여 구한다. 또 주제어 장치 (90) 는, 기판 홀더 (34) 에 재치된 기판 (P) 의 Y 축 방향의 위치 정보를, Y 리니어 인코더 (94y) 의 출력과, 기판 홀더 (34) 의 Y 방향으로의 구동에 동기하여 Y 방향으로 구동되는 헤드 유닛 (60) 의 Y 방향 위치를 계측하기 위한 Y 리니어 인코더 (96y) 의 출력에 기초하여 구한다. 또, 주제어 장치 (90) 는, 8 개의 X 리니어 인코더 (94x) (혹은 8 개의 Y 리니어 인코더 (94y)) 중 적어도 2 개의 출력에 기초하여 기판 홀더 (34) 의 θz 위치 정보 (회전량 정보) 를 구한다. 주제어 장치 (90) 는, 상기 기판 인코더 시스템 (50) 의 계측값으로부터 구해진 기판 홀더 (34) 의 XY 평면 내의 위치 정보에 기초하여, 기판 구동계 (93) 를 사용하여 기판 홀더 (34) 의 XY 평면 내의 위치를 제어한다.
또, 도 3(A) 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (34) 에는, 상기 서술한 바와 같이, 기판 (P) 의 +Y 측, 및 -Y 측의 영역 각각에 스케일 (52) 이 X 축 방향으로 소정 간격으로 4 개 배치되어 있다.
그리고, 상기 마스크 인코더 시스템 (48) 과 동일하게, 하나의 헤드 유닛 (60) 이 갖는 1 쌍의 X 헤드 (66x), 및 1 쌍의 Y 헤드 (66y) 각각의 간격은, 도 3(B) 에 나타내는 바와 같이, 인접하는 스케일 (52) 간의 간격보다 넓게 설정되어 있다. 이로써, 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 1 쌍의 X 헤드 (66x) 중 항상 적어도 일방이 X 스케일 (53x) 에 대향함과 함께, 1 쌍의 Y 헤드 (66y) 중 적어도 일방이 항상 Y 스케일 (53y) 에 대향한다. 따라서, 기판 인코더 시스템 (50) 은, 계측값을 중단시키는 일 없이 기판 홀더 (34) (도 3(A) 참조) 의 위치 정보를 구할 수 있다. 따라서, 여기서도, 상기 서술한 마스크 인코더 시스템 (48) 에 있어서의 헤드 출력의 연결 처리와 동일한 헤드 출력의 연결 처리 (도 16(A) ∼ 도 16(E) 참조) 가 실시된다.
또, 본 실시형태의 기판 인코더 시스템 (50) 이 갖는, 합계로, 16 의 하향 헤드 (8 개의 X 헤드 (66x), 및 8 개의 Y 헤드 (66y)) 중, 적어도 3 개의 헤드가 항상 어느 스케일에 대향하도록, 각 헤드의 간격, 및 각 스케일의 간격이 설정되어 있다. 이로써, 노광 동작 중에 항상 기판 홀더 (34) 의 수평면 3 자유도 방향 (X, Y, θz) 의 위치 정보를 구하는 것이 가능한 상태가 유지된다.
도 5 로 되돌아가, 방진 커버 (55) 는, XZ 단면 U 자상으로 형성된 Y 축 방향으로 연장되는 부재로 이루어지고, 1 쌍의 대향면간에 상기 서술한 인코더 베이스 (54) 의 제 2 부분 (54b), 및 Y 슬라이드 테이블 (62) 이 소정의 클리어런스를 두고 삽입되어 있다. 방진 커버 (55) 의 하면에는, X 헤드 (66x), 및 Y 헤드 (66y) 를 통과시키는 개구부가 형성되어 있다. 이로써, Y 리니어 가이드 장치 (63), 벨트 (68c) 등에서 발생하는 분진이 스케일 (52) 에 부착되는 것이 억제된다. 또, 인코더 베이스 (54) 의 하면에는, 1 쌍의 방진판 (55a) (도 4 에서는 도시 생략) 이 고정되어 있다. 스케일 (56) 은, 1 쌍의 방진판 (55a) 사이에 배치되어 있고, Y 리니어 가이드 장치 (63) 등에서 발생하는 분진이 스케일 (56) 에 부착되는 것이 억제된다.
도 7 에는, 액정 노광 장치 (10) (도 1 참조) 의 제어계를 중심적으로 구성하고, 구성 각 부를 통괄 제어하는 주제어 장치 (90) 의 입출력 관계를 나타내는 블록도가 나타나 있다. 주제어 장치 (90) 는, 워크스테이션 (또는 마이크로 컴퓨터) 등을 포함하고, 액정 노광 장치 (10) 의 구성 각 부를 통괄 제어한다.
상기 서술한 바와 같이 하여 구성된 액정 노광 장치 (10) (도 1 참조) 에서는, 주제어 장치 (90) (도 7 참조) 의 관리하, 도시 생략된 마스크 로더에 의해, 마스크 스테이지 장치 (14) 상으로의 마스크 (M) 의 로드가 실시됨과 함께, 도시 생략된 기판 로더에 의해, 기판 스테이지 장치 (20) (기판 홀더 (34)) 상으로의 기판 (P) 의 로드가 실시된다. 그 후, 주제어 장치 (90) 에 의해, 도시 생략된 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.
다음으로, 노광 동작시에 있어서의 마스크 스테이지 장치 (14), 및 기판 스테이지 장치 (20) 의 동작의 일례를, 도 8(A) ∼ 도 15(B) 를 사용하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 1 장의 기판 (P) 상에 4 개의 쇼트 영역이 설정되었을 경우 (이른바 4 면취의 경우) 를 설명하지만, 1 장의 기판 (P) 상에 설정되는 쇼트 영역의 수 및 배치는 적절히 변경 가능하다.
도 8(A) 에는, 얼라인먼트 동작이 완료한 후의 마스크 스테이지 장치 (14) 가, 도 8(B) 에는, 얼라인먼트 동작이 완료한 후의 기판 스테이지 장치 (20) (단 기판 홀더 (34) 이외의 부재는 도시 생략. 이하, 동일) 가 각각 나타나 있다. 노광 처리는, 일례로서, 도 8(B) 에 나타내는 바와 같이, 기판 (P) 의 -Y 측 또한 +X 측에 설정된 제 1 쇼트 영역 (S1) 에서 실시된다. 마스크 스테이지 장치 (14) 에서는, 도 8(A) 에 나타내는 바와 같이, 조명계 (12) 로부터의 조명광 (IL) (각각 도 1 참조) 이 조사되는 조명 영역 (단, 도 8(A) 에 나타내는 상태에서는, 아직 마스크 (M) 에 대해 조명광 (IL) 은 조사되지 않았다) 보다 마스크 (M) 의 +X 측의 단부가 약간 -X 측에 위치하도록, 마스크 인코더 시스템 (48) (도 7 참조) 의 출력에 기초하여 마스크 (M) 의 위치 결정이 된다.
구체적으로는, 조명 영역에 대해 마스크 (M) 의 패턴 영역의 +X 측의 단부가, 소정의 속도로 주사 노광하기 위해서 필요한 조주 (助走) 거리 (즉, 소정의 속도에 이르기 위해서 필요한 가속 거리) 만큼 -X 측에 배치되고, 그 위치에 있어서 마스크 인코더 시스템 (48) 에 의해 마스크 (M) 의 위치를 계측할 수 있도록 스케일 (46) 이 형성되어 있다. 주제어 장치 (90) (도 7 참조) 도, 적어도 3 개 (4 개의 헤드 (49x), 및 4 개의 헤드 (49y) 중 3 개) 의 헤드가, 스케일 (46) 로부터 벗어나지 않는 (계측 가능 범위 밖이 되지 않는) 범위에서, 마스크 홀더 (40) 의 위치 제어를 실시한다.
또, 기판 스테이지 장치 (20) 에서는, 도 8(B) 에 나타내는 바와 같이, 투영 광학계 (16) 로부터의 조명광 (IL) (도 1 참조) 이 조사되는 노광 영역 (단, 도 8(B) 에 나타내는 상태에서는, 아직 기판 (P) 에 대해 조명광 (IL) 은 조사되지 않았다) 보다 제 1 쇼트 영역 (S1) 의 +X 측의 단부가 약간 -X 측에 위치하도록, 기판 인코더 시스템 (50) (도 8 참조) 의 출력에 기초하여 기판 (P) 의 위치 결정이 된다. 구체적으로는, 노광 영역에 대해 기판 (P) 의 제 1 쇼트 영역 (S1) 의 +X 측의 단부가, 소정의 속도로 주사 노광하기 위해서 필요한 조주 거리 (즉, 소정의 속도에 이르기 위해서 필요한 가속 거리) 만큼 -X 측에 배치되고, 그 위치에 있어서 기판 인코더 시스템 (50) 에 의해 기판 (P) 의 위치를 계측할 수 있도록 스케일 (52) 이 형성되어 있다. 주제어 장치 (90) (도 7 참조) 도, 적어도 3 개 (8 개의 헤드 (66x), 및 8 개의 헤드 (66y) 중 3 개) 의 헤드가, 스케일 (52) 로부터 벗어나지 않는 (계측 가능 범위 밖이 되지 않는) 범위에서, 기판 홀더 (34) 의 위치 제어를 실시한다.
또한, 쇼트 영역의 주사 노광을 끝내고 마스크 (M) 및 기판 (P) 을 각각 감속하는 측에 있어서도, 동일하게 주사 노광시의 속도로부터 소정의 속도까지 감속시키기 위해서 필요한 감속 거리만큼 마스크 (M) 및 기판 (P) 을 더욱 이동시킬 때까지 마스크 인코더 시스템 (48), 기판 인코더 시스템 (50) 에 의해 각각 마스크 (M), 기판 (P) 의 위치를 계측 가능하도록 스케일 (46, 52) 이 형성되어 있다. 혹은 가속 중 및 감속 중의 적어도 일방의 동작 중에는, 마스크 인코더 시스템 (48), 기판 인코더 시스템 (50) 과는 다른 계측계에 의해 마스크 (M) 및 기판 (P) 의 위치를 각각 계측할 수 있도록 해도 된다.
이어서, 도 9(A) 에 나타내는 바와 같이, 마스크 홀더 (40) 가 +X 방향으로 구동 (가속, 등속 구동 및 감속) 됨과 함께, 그 마스크 홀더 (40) 에 동기하여, 도 9(B) 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (34) 가 +X 방향으로 구동 (가속, 등속 구동 및 감속) 된다. 마스크 홀더 (40) 가 구동될 때, 주제어 장치 (90) (도 7 참조) 는, 마스크 인코더 시스템 (48) (도 7 참조) 의 출력에 기초하여 마스크 (M) 의 위치 제어를 실시함과 함께, 기판 인코더 시스템 (50) (도 7 참조) 의 출력에 기초하여 기판 (P) 의 위치 제어를 실시한다. 기판 홀더 (34) 가 X 축 방향으로 구동될 때, 4 개의 헤드 유닛 (60) 은 정지 상태가 된다. 마스크 홀더 (40), 및 기판 홀더 (34) 가 X 축 방향으로 등속 구동되는 동안, 기판 (P) 에는, 마스크 (M) 및 투영 광학계 (16) 를 통과한 조명광 (IL) (각각 도 1 참조) 이 조사되고, 이로써 마스크 (M) 가 갖는 마스크 패턴이 쇼트 영역 (S1) 에 전사된다.
기판 (P) 상의 제 1 쇼트 영역 (S1) 에 대한 마스크 패턴의 전사가 완료하면, 기판 스테이지 장치 (20) 에서는, 도 10(B) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 쇼트 영역 (S1) 의 +Y 측에 설정된 제 2 쇼트 영역 (S2) 으로의 노광 동작을 위해, 기판 홀더 (34) 가 -Y 방향으로 소정 거리 (기판 (P) 의 폭 방향 치수의 거의 반의 거리), 기판 인코더 시스템 (50) (도 7 참조) 의 출력에 기초하여 구동 (Y 스텝) 된다. 상기 기판 홀더 (34) 의 Y 스텝 동작시에 있어서, 마스크 홀더 (40) 는, 도 10(A) 에 나타내는 바와 같이, 마스크 (M) 의 -X 측의 단부가 조명 영역 (단, 도 10(A) 에 나타내는 상태에서는, 마스크 (M) 는 조명되지 않는다) 보다 약간 +X 측에 위치한 상태에서 정지되어 있다.
여기서, 도 10(B) 에 나타내는 바와 같이, 상기 기판 홀더 (34) 의 Y 스텝 동작시에 있어서, 기판 스테이지 장치 (20) 에서는, 4 개의 헤드 유닛 (60) 이, 기판 홀더 (34) 에 동기하여 Y 축 방향으로 구동된다. 즉, 주제어 장치 (90) (도 7 참조) 는, 복수의 헤드 (66y) 중 적어도 1 개의 헤드가, 스케일 (52) 로부터 벗어나지 않는 상태 (계측 가능 범위 밖이 되지 않는 상태) 를 유지하면서, 기판 홀더 (34) 를 기판 구동계 (93) (도 7 참조) 를 통하여 목표 위치까지 Y 축 방향으로 구동시키기 위해, 기판 인코더 시스템 (50) (도 7 참조) 중, Y 리니어 인코더 (94y) 의 출력과 Y 리니어 인코더 (96y) (도 7 참조) 의 출력에 기초하여, 4 개의 헤드 유닛 (60) 을 대응하는 벨트 구동 장치 (68) (도 7 참조) 를 통하여 Y 축 방향으로 구동시킨다. 이 때, 주제어 장치 (90) 는, 4 개의 헤드 유닛 (60) 과 기판 홀더 (34) 를 동기하여 (4 개의 헤드 유닛 (60) 이 기판 홀더 (34) 에 추종하도록, 즉 기판 홀더 (34) 에 재치된 기판 (P) 의 Y 축 방향 (스텝 방향) 으로의 이동에 추종하도록) 구동시킨다. 또, 주제어 장치 (90) (도 7 참조) 는, 복수의 헤드 (64x, 64y) 중 적어도 1 개의 헤드가, 스케일 (56) 로부터 벗어나지 않는 (계측 가능 범위 밖이 되지 않는) 범위에서, Y 슬라이드 테이블 (62) 의 위치 제어 (Y 축 방향으로의 구동 제어) 를 실시한다.
따라서, 기판 홀더 (34) 의 Y 위치 (기판 홀더 (34) 의 이동 중도 포함한다) 에 상관없이, X 헤드 (66x), Y 헤드 (66y) (각각 도 6 참조) 로부터 조사되는 계측 빔 각각이, X 스케일 (53x), Y 스케일 (53y) (각각 도 6 참조) 로부터 벗어나는 일이 없다. 환언하면, 기판 홀더 (34) 를 Y 축 방향으로 이동 중 (Y 스텝 동작 중) 에 X 헤드 (66x), Y 헤드 (66y) 로부터 조사되는 계측 빔 각각이 X 스케일 (53x), Y 스케일 (53y) 로부터 벗어나지 않을 정도, 즉 X 헤드 (66x), Y 헤드 (66y) 로부터의 계측 빔에 의한 계측이 중단되지 않을 (계측을 계속할 수 있을) 정도로, 4 개의 헤드 유닛 (60) 과 기판 홀더 (34) 를 동기하여 Y 축 방향으로 이동시키면 된다.
이 때, 기판 홀더 (34) 가 스텝 방향 (Y 축 방향) 으로 움직이기 전에, Y 슬라이드 테이블 (62) (X 헤드 (64x, 66x), Y 헤드 (64y, 66y)) 을 기판 홀더 (34) 에 앞서 스텝 방향으로 움직이기 시작해도 된다. 이로써, 각 헤드의 가속도를 억제할 수 있고, 또한 이동 중의 각 헤드의 기울기 (진행 방향에 대해 앞으로 기울어지게 되는 것) 를 억제할 수 있다. 또, 이것 대신에, Y 슬라이드 테이블 (62) 을 기판 홀더 (34) 보다, 느리게 스텝 방향으로 움직이기 시작해도 된다.
기판 홀더 (34) 의 Y 스텝 동작이 완료하면, 도 11(A) 에 나타내는 바와 같이, 마스크 인코더 시스템 (48) (도 7 참조) 의 출력에 기초하여 마스크 홀더 (40) 가 -X 방향으로 구동됨과 함께, 그 마스크 홀더 (40) 에 동기하여, 도 11(B) 에 나타내는 바와 같이, 기판 인코더 시스템 (50) (도 7 참조) 의 출력에 기초하여 기판 홀더 (34) 가 -X 방향으로 구동된다. 이로써, 제 2 쇼트 영역 (S2) 에 마스크 패턴이 전사된다. 이 때도, 4 개의 헤드 유닛 (60) 은 정지 상태가 된다.
제 2 쇼트 영역 (S2) 으로의 노광 동작이 완료하면, 마스크 스테이지 장치 (14) 에서는, 도 12(A) 에 나타내는 바와 같이, 마스크 홀더 (40) 가 +X 방향으로 구동되고, 조명 영역보다 마스크 (M) 의 -X 측의 단부가 약간 +X 측에 위치하도록, 마스크 인코더 시스템 (48) (도 7 참조) 의 출력에 기초하여 마스크 (M) 의 위치 결정이 된다. 또, 기판 스테이지 장치 (20) 에서는, 도 12(B) 에 나타내는 바와 같이, 제 2 쇼트 영역 (S2) 의 -X 측에 설정된 제 3 쇼트 영역 (S3) 으로의 노광 동작을 위해, 기판 홀더 (34) 가 +X 방향으로 구동되고, 노광 영역보다 제 3 쇼트 영역 (S3) 의 -X 측의 단부가 약간 +X 측에 위치하도록, 기판 인코더 시스템 (50) (도 7 참조) 의 출력에 기초하여 기판 (P) 의 위치 결정이 된다. 도 12(A) 및 도 12(A) 에 나타내는 마스크 홀더 (40), 및 기판 홀더 (34) 의 이동 동작시에 있어서, 조명계 (12) (도 1 참조) 로부터는, 조명광 (IL) 이 마스크 (M) (도 12(A) 참조) 및 기판 (P) (도 12(B) 참조) 에 대해 조사되지 않는다. 즉, 도 12(A) 및 도 12(B) 에 나타내는 마스크 홀더 (40), 및 기판 홀더 (34) 의 이동 동작은, 단순한 마스크 (M), 및 기판 (P) 의 위치 결정 동작 (X 스텝 동작) 이다.
마스크 (M), 및 기판 (P) 의 X 스텝 동작이 완료하면, 마스크 스테이지 장치 (14) 에서는, 도 13(A) 에 나타내는 바와 같이, 마스크 인코더 시스템 (48) (도 7 참조) 의 출력에 기초하여 마스크 홀더 (40) 가 -X 방향으로 구동됨과 함께, 그 마스크 홀더 (40) 에 동기하여, 도 13(B) 에 나타내는 바와 같이, 기판 인코더 시스템 (50) (도 7 참조) 의 출력에 기초하여 기판 홀더 (34) 가 -X 방향으로 구동된다. 이로써, 제 3 쇼트 영역 (S3) 에 마스크 패턴이 전사된다. 이 때도 4 개의 헤드 유닛 (60) 은 정지 상태가 된다.
제 3 쇼트 영역 (S3) 으로의 노광 동작이 완료하면, 기판 스테이지 장치 (20) 에서는, 도 14(B) 에 나타내는 바와 같이, 제 3 쇼트 영역 (S3) 의 -Y 측에 설정된 제 4 쇼트 영역 (S4) 으로의 노광 동작을 위해, 기판 홀더 (34) 가 +Y 방향으로 소정 거리, 구동 (Y 스텝 구동) 된다. 이 때, 도 10(B) 에 나타내는 기판 홀더 (34) 의 Y 스텝 동작시와 동일하게, 마스크 홀더 (40) 는 정지 상태가 된다 (도 14(A) 참조). 또, 4 개의 헤드 유닛 (60) 은, 기판 홀더 (34) 에 동기하여 (기판 홀더 (34) 에 추종하도록) +Y 방향으로 구동된다.
기판 홀더 (34) 의 Y 스텝 동작이 완료하면, 도 15(A) 에 나타내는 바와 같이, 마스크 인코더 시스템 (48) (도 7 참조) 의 출력에 기초하여 마스크 홀더 (40) 가 +X 방향으로 구동됨과 함께, 그 마스크 홀더 (40) 에 동기하여, 도 15(B) 에 나타내는 바와 같이, 기판 인코더 시스템 (50) (도 7 참조) 의 출력에 기초하여 기판 홀더 (34) 가 +X 방향으로 구동된다. 이로써, 제 4 쇼트 영역 (S4) 에 마스크 패턴이 전사된다. 이 때도, 4 개의 헤드 유닛 (60) 은 정지 상태가 된다.
여기서, 상기 서술한 바와 같이, Y 스케일 (53y) 은, X 축 방향으로 연장되는 복수의 격자선을 가지고 있다. 또, 도 36 에 나타내는 바와 같이, Y 헤드 (66y) 로부터 Y 스케일 (53y) 상에 조사되는 계측 빔의 조사점 (66y) (편의상, Y 헤드와 동일한 부호를 부여하여 설명한다) 은, Y 축 방향을 장축 방향으로 하는 타원상으로 되어 있다. Y 리니어 인코더 (94y) (도 6 참조) 에서는, Y 헤드 (66y) 와 Y 스케일 (53y) 이 Y 축 방향으로 상대 이동하여 계측 빔이 격자선을 넘으면, 상기 조사점에서부터의 ±1 차 회절광의 위상 변화에 기초하여, Y 헤드 (66y) 로부터의 출력이 변화한다.
이에 대해, 주제어 장치 (90) (도 6 참조) 는, 상기 스캔 노광 동작 중에 있어서, 기판 홀더 (34) 를 스캔 방향 (X 축 방향) 으로 구동시킬 때, 헤드 유닛 (60) (도 4(B) 참조) 이 갖는 Y 헤드 (66y) 가, Y 스케일 (53y) 을 형성하는 복수의 격자선을 넘지 않도록, 즉, Y 헤드 (66y) 로부터의 출력이 변화하지 않도록 (변화가 제로이다), 헤드 유닛 (60) 의 스텝 방향의 위치 (Y 위치) 를 제어한다.
구체적으로는, 예를 들어 Y 스케일 (53y) 을 구성하는 격자선간의 피치보다 높은 분해능을 갖는 센서에 의해 Y 헤드 (66y) 의 Y 위치를 계측하고, 그 Y 헤드 (66y) 로부터의 계측 빔의 조사점이 격자선을 넘을 것 같이 (Y 헤드 (66y) 의 출력이 변화할 것 같이) 되기 직전에, Y 헤드 (66y) 의 Y 위치를 헤드 유닛 구동계 (86) (도 6 참조) 를 통하여 제어한다. 또한, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 Y 헤드 (66y) 로부터의 계측 빔이 격자선을 넘음으로써, Y 헤드 (66y) 의 출력이 변화했을 경우에, 이에 따라, 그 Y 헤드 (66y) 를 구동 제어함으로써, 실질적으로 Y 헤드 (66y) 로부터의 출력이 변화하지 않게 해도 된다. 이 경우, Y 헤드 (66y) 의 Y 위치를 계측하는 센서가 필요하지 않다.
이상의 순서에 의해 기판 (P) 상의 제 1 ∼ 제 4 쇼트 영역 (S1 ∼ S4) 에 마스크 패턴의 전사가 완료하면, 소정의 기판 교환 위치에 있어서, 기판 (P) 의 교환이 실시된다. 여기서, 일반적으로 기판 교환 위치는, 투영 광학계 (16) 가 기판 교환의 지장이 되지 않게, 투영 광학계 (16) 의 바로 아래로부터 떨어진 위치에 설정되므로, 기판 교환 위치에 기판 홀더 (34) 를 이동시킬 때, 헤드 유닛 (60) 에 장착된 X 헤드 (66x), Y 헤드 (66y) 가 기판 홀더 (34) 상의 스케일 (52) 로부터 벗어나 (비대향 상태가 되어), 기판 인코더 시스템 (50) 의 출력이 끊어질 가능성이 있다. 이와 같은 경우의 대책으로는, 예를 들어 기판 홀더 (34) 를 대형화하여 보다 긴 스케일 (52) 을 기판 홀더 (34) 상에 배치하는 것, 혹은 기판 홀더 (34) 로부터 떨어진 장소에 플레이트 교환시를 위한 스케일 (혹은 마크) 을 형성하는 것을 생각할 수 있다. 또, 기판 교환용의 서브 헤드를 별도로 형성하여, 기판 홀더 (34) 밖에 형성된 스케일 (혹은 마크) 을 계측해도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 액정 노광 장치 (10) 에 의하면, 마스크 (M) 의 XY 평면 내의 위치 정보를 구하기 위한 마스크 인코더 시스템 (48), 및 기판 (P) 의 XY 평면 내의 위치 정보를 구하기 위한 기판 인코더 시스템 (50) (각각 도 1 참조) 각각은, 대응하는 스케일에 대해 조사되는 계측 빔의 광로 길이가 짧기 때문에, 종래의 간섭계 시스템에 비해 공기 흔들림의 영향을 저감시킬 수 있다. 따라서, 마스크 (M), 및 기판 (P) 의 위치 결정 정밀도가 향상된다. 또, 공기 흔들림의 영향이 작기 때문에, 종래의 간섭계 시스템을 사용하는 경우에 필수가 되는 부분 공조 설비를 생략할 수 있어, 비용 절감이 가능해진다.
또한 간섭계 시스템을 사용하는 경우에는, 크고 무거운 바 미러를 마스크 스테이지 장치 (14), 및 기판 스테이지 장치 (20) 에 구비할 필요가 있었지만, 본 실시형태에 관련된 마스크 인코더 시스템 (48), 및 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 상기 바 미러가 필요하지 않게 되므로, 마스크 홀더 (40) 를 포함하는 계, 및 기판 홀더 (34) 를 포함하는 계 각각이 소형·경량화됨과 함께 중량 밸런스가 양호해지고, 이로써 마스크 (M), 기판 (P) 의 위치 제어성이 향상된다. 또, 간섭계 시스템을 사용하는 경우에 비해, 조정 지점이 적어도 되므로, 마스크 스테이지 장치 (14), 및 기판 스테이지 장치 (20) 의 비용이 절감되고, 또한 메인터넌스성도 향상된다. 또, 조립시의 조정도 용이 (혹은 불필요) 해진다.
또, 본 실시형태에 관련된 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 4 개의 헤드 유닛 (60) 을 기판 (P) 에 동기하여 Y 축 방향으로 구동시킴 (추종시킴) 으로써, 기판 (P) 의 Y 위치 정보를 구하는 구성이기 때문에, 기판 스테이지 장치 (20) 측에 Y 축 방향으로 연장되는 스케일을 배치할 필요 (혹은 장치 본체 (18) 측에 Y 축 방향으로 복수의 헤드를 배열할 필요) 가 없다. 따라서, 기판 위치 계측계의 구성을 심플하게 할 수 있어, 비용 절감이 가능해진다.
또, 본 실시형태에 관련된 마스크 인코더 시스템 (48) 에서는, 인접하는 1 쌍의 인코더 헤드 (X 헤드 (49x), Y 헤드 (49y)) 의 출력을 마스크 홀더 (40) 의 X 위치에 따라 적절히 전환하면서 그 마스크 홀더 (40) 의 XY 평면 내의 위치 정보를 구하는 구성이므로, 복수의 스케일 (46) 을 X 축 방향으로 소정 간격으로 (서로 이간하여) 배치해도, 마스크 홀더 (40) 의 위치 정보를 중단되는 일 없이 구할 수 있다. 따라서, 마스크 홀더 (40) 의 이동 스트로크와 동등한 길이 (본 실시형태의 스케일 (46) 의 약 3 배의 길이) 의 스케일을 준비할 필요가 없어, 비용 절감이 가능하고, 특히 본 실시형태와 같은 대형의 마스크 (M) 를 사용하는 액정 노광 장치 (10) 에 바람직하다. 본 실시형태에 관련된 기판 인코더 시스템 (50) 도 동일하게, 복수의 스케일 (52) 이 X 축 방향으로, 복수의 스케일 (56) 이 Y 축 방향으로, 각각 소정 간격으로 배치되므로, 기판 (P) 의 이동 스트로크와 동등한 길이의 스케일을 준비할 필요가 없어, 대형의 기판 (P) 을 사용하는 액정 노광 장치 (10) 에 바람직하다.
또, 도 17(A) 에 나타내는 비교예에 관련된 기판 인코더 시스템 (950) 과 같이, 인코더 베이스 (54) 를, 1 개 (따라서, 인코더 헤드 (60) 는 2 개) 로 하는 경우에 비해, 도 17(B) 에 나타내는 본 실시형태에 관련된 기판 인코더 시스템 (50) 은, 복수 (2 개) 의 인코더 유닛 (인코더 베이스 (54A) 와 헤드 유닛 (60A, 60B) 으로 이루어지는 인코더 유닛과, 인코더 베이스 (54B) 와 헤드 유닛 (60C, 60D) 으로 이루어지는 인코더 유닛) 을 구비하고 있기 때문에, 기판 홀더 (34) 상의 스케일의 개수를 적게, 혹은 전체적인 길이를 짧게 할 수 있다. 이것은, 본 실시형태와 같이 인코더 유닛을 2 개 구비하고 있으면, 스케일 (52) 이 전체적으로 짧은 것이어도, 기판 홀더 (34) 의 X 축 방향으로의 이동에 따라 2 개의 인코더 유닛을 전환하여 사용할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 도 17(B) 에 있어서, 인코더 유닛이 1 개 (인코더 베이스 (54A) 와 헤드 유닛 (60A, 60B) 으로 이루어지는 인코더 유닛) 밖에 없었던 경우, 도 17(B) 의 상태의 기판 홀더 (34) 의 위치 (X, Y 위치) 를 계측하기 위해서는, 스케일 (52) 을 헤드 유닛 (60A) 의 계측 위치 (헤드 유닛 (60A) 의 바로 밑) 까지 배치해 두지 않으면 안 되지만, 본 실시형태에서는 또 하나의 인코더 유닛 (인코더 베이스 (54B) 와 헤드 유닛 (60C, 60D) 으로 이루어지는 인코더 유닛) 이 스케일 (52) 을 계측할 수 있는 위치에 있기 때문에, 스케일 (52) 의 길이를 도시된 바와 같이 전체적으로 짧게 할 수 있다. 또한 스케일 (52) 의 길이를 도시된 바와 같이 전체적으로 짧게 하는 (스케일 (52) 의 수를 줄이는) 것은, 기판 스테이지 장치 (20) (도 1 참조) 의 소형화, 경량화로 연결된다.
《제 2 실시형태》
다음으로, 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 대해, 도 18(A) 및 도 18(B) 를 사용하여 설명한다. 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 구성은, 기판 인코더 시스템 (150) 의 구성이 상이한 점을 제외하고, 상기 제 1 실시형태와 동일하므로, 이하, 차이점에 대해서만 설명하고, 상기 제 1 실시형태와 동일한 구성 및 기능을 갖는 요소에 대해서는, 상기 제 1 실시형태와 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
상기 제 1 실시형태에 있어서의 기판 인코더 시스템 (50) (도 3(A) 참조) 에서는, 투영 광학계 (16) 의 +Y 측 및 -Y 측 각각에 있어서, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 및 인코더 베이스 (54) 가 X 축 방향으로 이간하여 배치되어 있었다. 이에 대해, 도 18(A) 에 나타내는 바와 같이, 본 제 2 실시형태에 관련된 기판 인코더 시스템 (150) 에서는, 투영 광학계 (16) 의 +Y 측 (도 18 중의 상측, 이후 「상측」 이라고도 칭한다), 및 -Y 측 (도 18 중의 하측, 이후 「하측」 이라고도 칭한다) 각각에 있어서, 1 쌍의 헤드 유닛 (60) (60A 와 60B 의 세트, 혹은 60C 와 60D 의 세트) 및 1 쌍의 스케일열 (52) 이 Y 축 방향으로 이간하여 배치되어 있는 점이 상이하다.
또, 본 제 2 실시형태의 기판 스테이지 장치 (120) 에서는, 기판 홀더 (34) 의 상면에 있어서의, 기판 (P) 의 +Y 측 (상측), 및 -Y 측 (하측) 각각의 영역에 있어서, X 축 방향으로 소정 간격씩 두고 (떨어져) 배치된, 각각 5 개의 스케일 (46) 을 포함하는 복수의 스케일열 (52A ∼ 52D) 이, Y 축 방향으로 이간하여, 2 열 (52A 와 52B 의 2 열, 혹은 52C 와 52D 의 2 열) 씩, 합계로 4 열 형성되어 있다. 또 이들 Y 축 방향으로 이간하여 배치된 스케일열 (52A ∼ 52D) 의 배치에 대응하도록, 복수의 헤드 유닛 (60) (60A ∼ 60D) 이, 서로 Y 축 방향으로 이간하여 배치되어 있다. 1 쌍의 헤드 유닛 (60A 와 60B, 및 60C 와 60D) 은, 기판 홀더 (134) 의 Y 축 방향의 움직임 (Y 스텝) 에 동기하여 Y 축 방향으로 이동하도록 구성되어 있다.
기판 인코더 시스템 (150) 에서는, 일례로서 도 18(B) 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (134) 가 투영 광학계 (16) 에 대해 도 18(A) 에 나타내는 상태로부터 -Y 방향으로 이동하면, -Y 측 (하측) 의 1 쌍의 헤드 유닛 (60C, 60D) 중, -Y 측의 헤드 유닛 (60D) 이, 인코더 베이스 (154) 상의 스케일 (56) 로부터 벗어난 상태가 된다. 이 때문에 기판 홀더 (134) 를 -Y 방향으로 스텝 이동할 때에는, -Y 측 (하측) 의 헤드 유닛 (60D) 이 인코더 베이스 (154) 상의 스케일 (56) 로부터 벗어나기 전에, 헤드 유닛 (60D) 에 의지하지 않는 계측 (하측은 헤드 유닛 (60C) 만을 사용하는 계측) 을 실시할 수 있도록, 헤드 유닛 (60) 의 출력의 전환 제어를 실시할 필요가 있다.
동일하게, 도시가 생략되어 있지만, 기판 홀더 (134) 가 투영 광학계 (16) 에 대해 도 18(A) 에 나타내는 상태로부터 +Y 방향으로 이동하면, +Y 측의 1 쌍의 헤드 유닛 (60A, 60B) 중, +Y 측의 헤드 유닛 (60A) 이, 인코더 베이스 (154) 상의 스케일 (56) 로부터 벗어난 상태가 된다. 이 때문에 기판 홀더 (134) 를 +Y 방향으로 스텝 이동할 때에는, 헤드 유닛 (60A) 이 인코더 베이스 (154) 상의 스케일 (56) 로부터 벗어나기 전에, 헤드 유닛 (60A) 에 의지하지 않는 계측 (상측은 헤드 유닛 (60B) 만을 사용하는 계측) 을 실시할 수 있도록, 헤드 유닛 (60) 의 출력의 전환 제어를 실시할 필요가 있다.
제 2 실시형태에 의하면, 기판 홀더 (134) (기판 (P)) 가 Y 축 방향에 있어서 어떠한 위치에 있어도, Y 축 방향으로 나열된 복수 (2 개) 의 헤드 유닛 (60A, 60B 와, 60C, 60D) 과, 그것들과 협동하여 계측이 실시되는 기판 홀더 (134) 상의 스케일열 (52A ∼ 52B) 을 구비하고 있기 때문에, 인코더 베이스 (154) 상의 스케일 (56) 의 개수를 적게, 혹은 전체적인 길이를 짧게 할 수 있다. 이것은, 본 실시형태와 같이 헤드 유닛과 스케일열의 조합 (세트) 을, 투영 광학계 (16) 를 사이에 두고 Y 방향의 상측, 하측 각각에서 복수 세트 (2 세트) 구비하고 있으면, 인코더 베이스 (154) 상의 스케일 (56) 이 전체적으로 짧은 것이어도, 기판 홀더 (34) 의 Y 축 방향으로의 이동에 따라, 계측에 사용하는 세트를 전환하면서 사용할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 도 18(B) 에 있어서, 세트가 상측, 하측에서 각각 1 개 (스케일 (52A) 과 헤드 유닛 (60A), 스케일 (52D) 과 헤드 유닛 (60D)) 밖에 없었던 경우, 도 18(B) 의 상태의 기판 홀더 (34) 의 위치 (X, Y 위치) 를 계측하기 위해서는, 인코더 베이스 (154) 상의 스케일 (56) 을 헤드 유닛 (60D) 의 계측 위치 (헤드 유닛 (60D) 의 바로 밑) 까지 배치해 두지 않으면 안 되지만, 본 실시형태에서는 또 하나의 세트 (스케일 (54C) 과 헤드 유닛 (60C)) 가 스케일 (56) 을 계측할 수 있는 위치에 있기 때문에, 스케일 (56) 의 길이를 도시된 바와 같이 전체적으로 짧게 할 수 있다.
또한 스케일 (56) 의 길이를 도시된 바와 같이 전체적으로 짧게하는 (스케일 (56) 의 수를 줄이는) 것은, 인코더 베이스 (154) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 상측 가대부 (18a) (광학 정반) 에 장착되므로, 바꾸어 말하면 상측 가대부 (18a) 의 Y 축 방향에 관한 길이를 짧게 할 수 있다.
또 제 2 실시형태에 의하면, 기판 홀더 (134) 상의 스케일 (52) 을, 투영 광학계 (16) 를 사이에 두고 Y 방향의 각각의 측 (+Y 측, -Y 측) 에 복수개씩 준비하고, 또한 그에 따라 헤드 유닛 (60) 도 복수 준비되어 있기 때문에, 기판 홀더 (34) 가 Y 스텝할 때, 이것에 추종하여 Y 방향으로 구동시키는 헤드 유닛 (60) 의 가동 범위 (Y 방향의 가동 범위) 를, 각각의 측에 1 세트밖에 갖지 않는 경우에 비해 짧게 (작게) 할 수 있다. 바꾸어 말하면, Y 방향으로의 가동체인 헤드 유닛 (60) 의 가동 범위를 짧게 억제할 수 있으므로, 가동체 (헤드 유닛 (60)) 의 움직임을 필요 최저한으로 억제할 수 있어, 정밀도면에의 영향을 억제할 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 각 실시형태의 구성은, 일례로서, 적절히 변경이 가능하다. 예를 들어, 상기 제 1 실시형태에 있어서, X 인코더 시스템 (50) 은, 투영 광학계 (16) 의 +Y 측 및 -Y 측 각각에, X 축 방향으로 이간된 1 쌍의 Y 슬라이드 테이블 (62) 을 가지고 있었지만, Y 슬라이드 테이블 (62) 의 수는, 3 개 이상이어도 되고, 그 3 개의 Y 슬라이드 테이블 (62) 의 각각에, 상기 제 1 실시형태와 동일하게, 합계로 8 개의 헤드 (64x, 64y, 66x, 66y) 가 장착되어도 (즉, 헤드 유닛 (60) 이 X 축 방향으로 소정 간격으로 3 개 이상 배치되어도) 된다. 또, 제 1 및 제 2 실시형태에 있어서, Y 슬라이드 테이블 (62) 에 X 축 방향으로 소정 간격으로 장착되는 하향의 헤드 (66x, 66y) 의 수는 3 개 이상이어도 된다.
또, 상기 제 1 실시형태에 있어서, 1 쌍의 Y 슬라이드 테이블 (62) 은, 동기하여 Y 축 방향으로 구동되므로, 예를 들어 1 쌍의 Y 슬라이드 테이블 (62) 을 일체화함으로써 Y 슬라이드 테이블 (62) 을 1 개로 하고, 그 1 개의 Y 슬라이드 테이블 (62) 에, 상기 제 1 실시형태와 동일한 배치로 하향의 헤드 (66x, 66y) 를 배치해도 된다. 이 경우, 일방의 Y 슬라이드 테이블 (62) 의 구동계 (인코더 베이스 (54)), 및 계측계 (상향의 헤드 (64x, 64y)) 를 생략할 수 있다. 또, 상기 제 2 실시형태에 있어서도 동일하게, 투영 광학계 (16) 의 +Y 측 및 -Y 측 각각에 배치된 Y 슬라이드 테이블 (62) 을 연결해도 된다.
또, 상기 각 실시형태에 있어서, 스케일 (46, 52) 은, 각각 마스크 홀더 (48), 기판 홀더 (34) 에 장착되었지만, 이것에 한정되지 않고, 스케일 (46) 이 마스크 (M) 에, 스케일 (52) 이 기판 (P) 에 각각 직접 형성되어도 된다. 도 19(A) 에 나타내는 기판 (P) 에서는, 쇼트 영역의 단부 근방 (쇼트 영역 내, 혹은 쇼트 영역간) 에 스케일 (52) 이 형성되어 있고, 도 19(B) 에 나타내는 기판 (P) 에서는, 쇼트 영역의 단부 근방에 더하여, 쇼트 영역 내에 있어서의 패턴이 형성되지 않는 영역에도 스케일 (52) 이 형성되어 있다. 이와 같은 스케일 (52) 은, 마스크 (M) 에 디바이스 패턴과 함께 스케일 패턴을 미리 형성해 두고, 그 디바이스 패턴의 기판 (P) 으로의 전사 (노광) 동작과 동시에 기판 (P) 상에 형성할 수 있다. 따라서, 제 2 층째 이후의 노광 동작을 실시하는 경우에는, 기판 (P) 상에 형성된 스케일 (52) 을 사용하여 그 기판 (P) 의 위치 제어를 직접적으로 실시할 수 있다. 동일하게, 도 19(C) 및 도 19(D) 에 나타내는 바와 같이, 마스크 (M) 에 스케일 (46) 이 직접 형성되어 있어도 된다. 또, 기판 인코더 시스템으로는, 쇼트 영역 내에 형성된 복수의 스케일 (52) 에 대응하여, 복수의 헤드 유닛 (60) 을 배치함으로써, 노광 대상의 쇼트 영역마다 핀포인트로 기판 (P) 의 위치 계측을 실시할 수 있으므로 위치 제어성이 향상된다. 또 쇼트 영역 내의 복수의 스케일의 측정 결과를 사용하여 쇼트 영역마다의 비선형 성분 오차를 구하고, 그 오차에 기초하여 노광시의 기판 (P) 의 위치 제어를 실시함으로써 중첩 노광 정밀도를 향상시킬 수도 있다. 그 복수의 헤드 유닛 (60) 을 기판 (P) 의 Y 스텝 동작에 동기하여 Y 축 방향으로 소정의 스트로크로 이동시킴과 함께, 스캔 노광 동작시에 정지 상태로 하는 점에 대해서는, 상기 각 실시형태와 동일하다.
또, 도 20(A) 및 도 20(B) 에 나타내는 바와 같이, 헤드 유닛 (60) 이 갖는 1 쌍의 인코더 헤드 (즉 1 쌍의 X 헤드 (64x), 1 쌍의 X 헤드 (66x), 1 쌍의 Y 헤드 (64y), 및 1 쌍의 Y 헤드 (66y) 각각) 의 상호간의 거리를 센서 (164, 166) 로 계측하고, 그 계측값을 사용하여 기판 인코더 시스템 (50) 의 출력을 보정해도 된다. 센서 (164, 166) 의 종류는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 레이저 간섭계 등을 사용할 수 있다. 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 상기 서술한 바와 같이, 1 쌍의 인코더 헤드의 출력의 연결 처리를 실시하지만, 이 연결 처리에 있어서, 1 쌍의 인코더 헤드간의 간격으로 이미 알려진, 또한 불변인 것이 전제 조건이 된다. 이 때문에, 각 헤드가 장착되는 Y 슬라이드 테이블 (62) 로는, 예를 들어 열팽창 등의 영향이 적은 재료에 의해 형성되어 있지만, 본 변형예와 같이, 인코더 헤드간의 간격을 계측함으로써, 만일 Y 슬라이드 테이블 (62) 이 변형 (1 쌍의 인코더 헤드간의 간격이 변화) 되어도, 고정밀도로 기판 (P) 의 위치 정보를 구할 수 있다. 동일하게, 마스크 인코더 시스템 (48) 에 있어서도, 1 쌍의 인코더 헤드 (즉 1 쌍의 X 헤드 (49x), 및 1 쌍의 Y 헤드 (49y)) 간의 거리를 계측하고, 그 계측값을 사용하여 마스크 인코더 시스템 (48) 의 출력을 보정해도 된다. 마스크 인코더 시스템 (48) 의 헤드 (49x, 49y) 에 관해서도 동일하다. 또, 헤드 유닛 (60) 이 갖는 모든 (본 실시형태에서는, 합계로 8 개) 헤드 (하향의 1 쌍의 헤드 (66x, 66y), 상향의 1 쌍의 헤드 (64x, 64y)) 각각의 상대적인 위치 관계를 계측하고, 계측값을 보정해도 된다.
또, 상기 서술한 바와 같이, 헤드 유닛 (60) 이 갖는 1 쌍의 인코더 헤드 (즉 1 쌍의 X 헤드 (64x), 1 쌍의 X 헤드 (66x), 1 쌍의 Y 헤드 (64y), 및 1 쌍의 Y 헤드 (66y) 각각) 의 상호간의 거리를 적절히 (예를 들어 기판 교환마다) 계측하는 캘리브레이션 동작을 실시해도 된다. 또, 상기 헤드간의 간격의 측정을 실시하는 캘리브레이션 포인트와는 별도로, 마스크 인코더 시스템 (48), 기판 인코더 시스템 (50) 각각의 출력의 원점 위치 결정을 실시하기 위한 캘리브레이션 포인트를 형성해도 된다. 그 원점 위치 결정을 실시하기 위한 위치 결정 마크는, 예를 들어 복수의 스케일 (46, 52) 의 연장선상 (외측) 에 배치해도 되고, 인접하는 1 쌍의 스케일 (46, 52) 사이에 배치해도 되고, 혹은 스케일 (46, 52) 내에 형성해도 된다.
또, 각 인코더 헤드 (64x, 64y, 66x, 66y) 가 장착된 Y 슬라이드 테이블 (62) 의 수평면에 대한 기울기 (θx, θy 방향의 경사) 량을 구하고, 그 기울기량 (즉, 각 헤드 (64x, 64y, 66x, 66y) 의 광축의 쓰러짐량) 에 따라 기판 인코더 시스템 (50) 의 출력을 보정해도 된다. 계측계로는, 도 21(A) 에 나타내는 바와 같이, 복수의 Z 센서 (64z) 를 Y 슬라이드 테이블 (62) 에 장착하고, 인코더 베이스 (54) (혹은 상측 가대부 (18a)) 를 기준으로 하여 Y 슬라이드 테이블 (62) 의 기울기량을 구하는 계측계를 사용할 수 있다. 혹은, 도 21(B) 에 나타내는 바와 같이, 2 축의 레이저 간섭계 (264) 를 형성하고, Y 슬라이드 테이블 (62) 의 기울기량 (θx, θy 방향의 경사량) 및 회전량 (θz 방향의 회전량) 을 구해도 된다. 또, 각 헤드 (64x, 64y, 66x, 66y) 의 기울기량을 개별적으로 계측해도 된다.
또, 상기 제 2 실시형태에 있어서, 도 22(A) 에 나타내는 바와 같이, -X 측의 X 헤드 (66X1) 및 -X 측의 Y 헤드 (66Y1) 의 X 위치를, 투영 광학계 (16) 를 구성하는 복수의 광학계 중, 투영 광학계 (16) 의 광학 중심을 통과하는 Y 축에 평행한 축선 (OC) 에 대해 -X 측에 배치된 광학계 (16a) 의 X 위치와 일치시킴과 함께, +X 측의 X 헤드 (66X2) 및 +X 측의 Y 헤드 (66Y2) 의 X 위치를, 복수의 광학계 중, 축선 (OC) 에 대해 +X 측에 배치된 광학계 (16b) 의 X 위치와 일치, 즉, 1 쌍의 X 헤드 (66X1, 66X2) 간의 간격, 및 1 쌍의 Y 헤드 (66Y1, 66Y2) 간의 간격을, 광학계 (16a, 16b) 간의 간격과 일치시켜도 된다. 이로써, 아베 오차를 저감시킬 수 있다. 또한, 반드시 광학계 (16a, 16b) 간의 간격과 일치하고 있지 않아도 되고, -X 측의 X 헤드 (66X1), Y 헤드 (66Y1) 와, +X 측의 X 헤드 (66X2), Y 헤드 (66Y2) 를 축선 (OC) 에 대해 등거리로 (축선 (OC) 에 대해 대칭으로) 배치해도 된다. 또, 상기 제 1 실시형태에 있어서도, X 축 방향으로 인접하는 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 을, 축선 (OC) 에 대해 등거리로 (축선 (OC) 에 대해 대칭으로) 배치함으로써 아베 오차를 저감시킬 수 있다. 이 경우도, X 축 방향에 인접하는 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 중, 내측에 배치된 헤드 (66x, 66y) 를 광학계 (16a, 16b) 의 X 위치와 일치시키면 된다.
또, 도 22(B) 에 나타내는 바와 같이, 하나의 헤드 유닛 (60) (도 18(A) 참조) 에 대해, X 축 방향으로 소정 간격 (인접하는 스케일 (521, 522) 간의 간격보다 긴 거리) 으로, 예를 들어 3 개의 X 헤드 (66X1 ∼ 66X3), 및 예를 들어 3 개의 Y 헤드 (66Y1 ∼ 66Y3) 를 장착해도 된다. 이 경우, 축선 (OC) 상에, 중앙의 X 헤드 (66X2), 및 Y 헤드 (66Y2) 를 배치하면 된다. 이 경우, 항상 2 개의 헤드가 스케일에 대향하므로, θz 방향의 위치 계측 정밀도가 안정된다.
또, 도 22(C) 에 나타내는 바와 같이, +Y 측의 X 헤드 (66X3), Y 헤드 (66Y3) 가, -Y 측의 X 헤드 (66X1), Y 헤드 (66Y1) (또는 X 헤드 (66X2), Y 헤드 (66Y2)) 와 동시에 계측 범위 밖이 되지 않게, +Y 측의 스케일 (521, 522) 의 X 위치와, -Y 측의 스케일 (523, 524) 의 X 위치를 (즉 스케일 (52) 간의 간극의 위치를) 서로 어긋나게 해도 된다. 이 경우, +Y 측의 X 헤드 (66x), 및 Y 헤드 (66y) 를 각각 1 개 생략할 수 있다.
또, 도 23(A) 에 나타내는 바와 같이, +Y 측의 X 헤드 (66X3), Y 헤드 (66Y3) 가, -Y 측의 X 헤드 (66X1), Y 헤드 (66Y1) 와 동시에 계측 범위 밖이 되지 않게, 또한 +Y 측의 X 헤드 (66X4), Y 헤드 (66Y4) 가, -Y 측의 X 헤드 (66X2), Y 헤드 (66Y2) 와 동시에 계측 범위 밖이 되지 않게, +Y 측의 스케일 (521, 522) 의 X 위치와, -Y 측의 스케일 (523, 524) 의 X 위치를 서로 어긋나게 해도 된다.
또, 도 23(B) 에 나타내는 바와 같이, +Y 측의 X 헤드 (66X3), Y 헤드 (66Y3) 를 축선 (OC) 상에 배치해도 된다. 이 경우도, -Y 측의 X 헤드 (66X2), Y 헤드 (66Y2) 와 동시에 계측 범위 밖이 되지 않게, +Y 측의 스케일 (521, 522) 의 X 위치와, -Y 측의 스케일 (523, 524) 의 X 위치를 서로 어긋나게 하면 된다.
또, 도 24(A) 및 도 24(B) 에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더 (40) 에 장착된 스케일 (52) (도 1 참조) 에 대향하는 하향의 헤드 (66x, 66y) 에 Z 구동 기구를 형성해도 된다. 헤드 (66x, 66y) 는, Z 축 방향으로 이동 가능한 가동 헤드 (206) 를 포함한다. 기판 (P) 과 스케일 (52) 의 Z 변동이 작고, 또한 이미 알려진 경우에는, 가동 헤드 (206) 를 기판 홀더 (40) 의 Z 축/틸트축과 동기시켜 상하동시키면 (예를 들어, 기판 (P) 의 오토포커스 동작에 추종하여 구동시키면) 된다. 또, 기판 (P) 과 스케일 (52) 간의 Z 변동이 상이한 경우에는, 헤드 (66x, 66y) 에 오토포커스 기구를 탑재하고, 그 오토포커스 기구의 출력에 기초하여 가동 헤드 (206) 를 상하동시키면 된다. 또, 가동 헤드 (206) 를 Z 축 방향으로 구동시키는 것에 의한 오차의 영향이 큰 경우에는, Z 구동 기구로는, Y 슬라이드 테이블 (62) 에 고정된 X 간섭계 (202) 와, Z 축 방향으로 이동 가능한 미러 (204) (가동 헤드 (206) 는 미러 (204) 에 고정된다) 를 형성하여, 편차를 피드백하면 된다.
또, 마스크 스테이지 장치 (14) 측의 인코더 (마스크 인코더 시스템 (48)) 와 기판 스테이지 (20) 측의 인코더 (기판 인코더 시스템 (50)) 의 상호간에서의 상대 위치를 계측하는 계측계 (상관 위치 계측계) 를 형성해도 된다. 도 25(A) 및 도 25(B) 에는, 상기 상대 위치 계측계의 개념도가 나타나 있다.
상대 위치 계측계의 개념으로는, 마스크 인코더 시스템의 위치 센서에 의해 렌즈 스케일 (또는 기준 마크) 을 관찰하고, 마스크 스테이지 장치 (14) 측의 인코더 시스템, 및 기판 스테이지 장치 (20) 측의 인코더 시스템의 상대 위치를 관리하는 구성으로 되어 있다. 시퀀스로는, (S1) 마스크 인코더와 스케일을 위치 센서로 계측한 후, (S2) 기판 스테이지측의 인코더 시스템을 구동시켜, 스케일 위치 (또는 기준 마크) 를 계측하고, (S3) 상기 (S1) 및 (S2) 에 의해, 마스크 스테이지 장치 (14), 및 기판 스테이지 장치 (20) 의 상대 위치를 관리한다. 구체적인 동작으로는, i) 렌즈 스케일 (기판 스테이지측) 의 마크를 관찰한 후에, ii) 마스크 스테이지 인코더, 및 렌즈 스케일 (기판 스테이지측) 의 차이를 관찰한다. 상기 i) 의 순서에서는, A : 기준 마크를 관찰함과 함께, B : 렌즈 스케일을 관찰한다 (도 25(B) 의 (i) 참조). 또, 상기 ii) 의 순서에서는, 마스크 스테이지측에도 마크를 배치하여 관찰한다 (도 25(B) 의 (ii) 참조). 도 26 에 나타내는 바와 같이, 투영 광학계 (16) 에 기준 마크가 형성된 플레이트를 형성하고, 그 플레이트에 형성된 마크를 관찰해도 된다.
또, 상대 위치 계측계로는, 도 27(A) 및 도 27(B) 에 나타내는 바와 같은 양태로 할 수도 있다. 도 27(A) 의 양태에서는, 각 인코더의 위치 센서 (간섭계) 에 의해, 렌즈 거리를 측정한다. 또, 도 27(B) 의 양태에서는, 각 인코더 (렌즈·마스크 스테이지측, 렌즈·플레이트 스테이지측) 에 의해 렌즈간 거리를 관찰한다. 또한, 각 인코더는, 구동 가능하게 되어 있다. 도 27(A) 및 도 27(B) 에 나타내는 양태, 즉 렌즈 (이미지 위치) 기준의 경우에는, 상기 도 25(A) ∼ 도 26 에 나타내는 바와 같은 구성이 없어도 성립되지만, 상기 도 25(A) ∼ 도 26 에 나타내는 구성과 조합해도 된다. 또, 상대 위치의 교정은, 베이스라인 계측 (렌즈 캘리브레이션 등의 이미지 위치 기준 캘리브레이션) 시에 실시하면 된다. 도 28(A) ∼ 도 28(C) 는, 상기 도 27(A) 에 나타내는 양태에 관한 상세를 나타내는 도면이고, 도 29(A) ∼ 도 29(C) 는, 상기 도 27(B) 에 나타내는 양태에 관한 상세를 나타내는 도면이다.
도 30 및 도 31 에는, 상기 개념 (도 25(A) 및 도 25(B) 참조) 에 기초하는 상대 위치 계측계의 다른 구체예가 나타나 있다. 도 30 및 도 31 에 나타내는 양태는, 상기 서술한 2 개의 양태를 조합한 것이다. 순서로는, 상기 도 26 에 나타내는 양태와 동일하게, i) 렌즈 스케일 (기판 스테이지측) 의 마크를 관찰한 후에, ii) 마스크 스테이지 인코더, 및 렌즈 스케일 (기판 스테이지측) 의 차이를 관찰한다. 상기 i) 의 순서에서는, A : 기준 마크를 관찰함과 함께, B : 렌즈 스케일을 관찰한다 (도 30 및 도 31 의 (i) 참조). 또, 상기 ii) 의 순서에서는, 마스크 스테이지측에도 마크를 배치하여 관찰한다 (도 30 및 도 31 의 (ii) 참조).
그런데, 액정 노광 장치 (10) (도 1 참조) 에는, 투영 광학계 (16) 를 지지하는 상측 가대부 (18a) (광학 정반) 에는, 도 32 에 나타내는 바와 같이, 기판 (P) 상의 복수의 얼라인먼트 마크 (Mk) (이하, 간단히 「마크 (Mk)」 라고 칭한다) 를 계측하기 위한 복수의 얼라인먼트 현미경 (ALG) 계 (이하, 간단히 「ALG 계」 라고 칭한다) 가 형성되어 있다. 도 32 의 예에서는, 기판 (P) 상에 4 개의 쇼트 영역이 설정되고 (이른바 4 면취의 경우), 그 4 개의 쇼트 영역 각각의 4 귀퉁이부 근방에 마크 (Mk) (실제보다 현격히 크게 도시되어 있다) 가 형성되어 있다. ALG 계는, 기판 상의 Y 축 방향으로 복수 형성되어 있는 마크 (Mk) 를 동시에 검출 (계측) 할 수 있도록, Y 축 방향으로 복수 배치되어 있다. 도 32 에서는, Y 축 방향으로 나열된 2 개의 쇼트 내에 형성된 합계 4 개의 마크 (Mk) 를 계측할 수 있도록, 마크 (Mk) 의 형성 간격에 따른 간격으로, 4 개의 ALG 계가 Y 방향으로 나열되고, 베이스 부재 (354) 를 통하여 상측 가대부 (18a) 에 고정 형성되어 있다. 베이스 부재 (354) 는, 상기 서술한 베이스 부재 (54) 와 거의 동등한 구성이지만, 도 32 에 나타내는 바와 같이, 스케일 (356) 의 구성 (Y 축 방향의 설치 길이) 이, 상기 서술한 베이스 부재 (54) 에 설치되어 있는 스케일 (56) 보다 짧아져 있는 점에서 상이하다. 이것은, ALG 계로 마크 (Mk) 를 검출할 때에는, 각 ALG 계의 관찰 시야 내에 각 마크 (Mk) 를 배치시키기 위해서 기판을 X 방향으로 이동시키지만, 그 마크 검출시에 기판을 Y 방향으로 이동시킬 필요는 거의 없고, 기판의 Y 방향의 이동을 검출할 필요성이 그다지 없기 때문이다. 또한 도 32 에서는, ALG 계가, 상측 가대부 (18a) 에 형성된 베이스 부재 (354) 의 하면에 고정 형성되는 것으로서 설명하지만, 이것에 한정되지 않고 ALG 계를 상측 가대부 (18a) 에 직접 고정 형성하는 구성으로 해도 된다.
베이스 부재 (354) 는, Y 축 방향으로 연장되는 부재로 이루어지고, 그 하면 (도 32 에서는 이해를 용이하게 하기 위해 실선으로 나타내고 있다) 에는, 4 개의 스케일 (356) 이 고정되어 있다. 이 4 개의 스케일 (356) 중, 내측의 2 개의 스케일은, Y 축 방향의 길이가 외측의 스케일보다 짧아져 있다. 또한, 도 32 에서는, 1 쌍의 인코더 베이스 (54) 의 -X 측에 베이스 부재 (354) 가 배치되어 있지만, 배치 위치는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 1 쌍의 인코더 베이스 (54) 의 +X 측에 배치되어도 되고, 1 쌍의 인코더 베이스 (52) 의 +X 측, 및 -X 측의 각각에 배치되어도 되고, 혹은 1 쌍의 인코더 베이스 (54) 사이에 배치되어도 된다.
또한, 도 32 에 나타내는 예에 있어서, X 축 방향 계측용의 스케일 (52) 은, X 축 방향에 있어서 ALG 계가 설치되어 있는 위치까지 형성되고, 그 위치에 있어서 스케일 (52) 에 대해 계측 빔을 조사하는 헤드 유닛 (60) 이 형성되어 있다. 이것은, 얼라인먼트 계측시에 인코더 시스템 (스케일 (52) 과 헤드 유닛 (60)) 에 의해 실시되는 위치 계측이, ALG 계의 마크 검출 위치와의 관계에서, 아베 오차를 발생시키지 않도록 하기 위해서이다. 이 때문에 도 32 에서는, 제 1 실시형태 (도 3(A) 나 도 17(B)) 에 나타내는 바와 같은 스케일 (52) 의 배치 (투영 광학계 (16) 를 중심으로 +X 방향측, -X 방향측에 있어서 거의 대칭인 개수 혹은 길이의 배치) 로는 되지 않았다. 도 32 에서는, 도시된 바와 같이, 스캔 방향측의 일방의 측 (-X 측) 에 있어서, 그 타방의 측 (+X 측) 보다 스케일 (52) 의 개수가 많게 (혹은 스케일 (52) 의 전체 길이가 길게) 형성되어 있다.
헤드 유닛 (60) 은, 상기 기판 인코더 시스템 (50) 의 헤드 유닛 (60) (각각 도 3(A) 등 참조) 과 동일한 구성으로 되어 있다. 이 헤드 유닛 (60) 과 스케일 (52, 356) 을 사용하여, 상기 서술한 실시형태에서 설명한 것과 동일한 수법으로, 기판 (P) 의 위치 정보 (X 위치, Y 위치) 를 구한다. 또 스테이지 기판 (P) 상의 복수의 마크 (Mk) 의 검출 동작은, 기판 (P) 을 X 축 방향으로 구동시키고, 얼라인먼트 현미경 (ALG) 계의 바로 아래에 마크 (Mk) 를 적절히 위치 결정하여 실시한다. 구체적으로는, 각 ALG 계의 시야 내에 마크 (Mk) 를 파악하면, 각 ALG 계의 소정 위치 (예를 들어 시야 중심) 와 각 마크 (Mk) 의 중심 위치의 위치 관계를, ALG 계마다 검출한다. 그 각 ALG 계의 검출 결과와, 상기에서 구한 기판 (P) 의 위치 정보 (X, Y 위치) 에 기초하여, 각 마크 (Mk) 의 위치 정보를 구한다.
또한, 도 32 에서는 ALG 계를 상측 가대부 (18a) (광학 정반) 에 고정 형성하는 것으로서 설명했지만, 복수의 ALG 계의 상대 위치 관계를 변경 가능하게 구성해도 된다. 예를 들어, 복수의 ALG 계 중 일부의 ALG 계 혹은 전부의 ALG 계를, 모터나 벨트 등의 구동계에 의해 Y 방향으로 이동 가능하도록 광학 정반에 배치하고, 또한 ALG 계간의 Y 방향의 상대 위치 변동을 검출하는 센서 (TOF (Time-of-Flight) 법을 사용하는 거리 측정 센서나 간섭계 등) 를 가동 ALG 계 또는 고정 ALG 계에 형성한다. 이와 같이 하면, 임의의 쇼트 배치 (마크 배치), 예를 들어 이른바 6 면취를 실시하는 (Y 축 방향에 인접하는 마크 (Mk) 의 간격이 도 32 에 나타내는 경우보다 좁아지는) 경우에도, 용이하게 마크 (Mk) 의 검출을 실시할 수 있다. 또, 1 장의 기판 (P) 상에 면적이 상이한 복수의 쇼트 영역이 혼재하는 (이른바 공취 (共取) 의) 경우, 즉 마크 (Mk) 가 기판 (P) 상에 규칙적으로 배치되어 있지 않은 경우에도, 복수의 ALG 계의 Y 방향에 있어서의 상대 위치 관계를 제어함으로써, 용이하게 대응할 수 있다. 또한, 이 경우의, 가동 ALG 계의 Y 축 방향의 위치 제어는, 사용자가 노광 장치에 전달하는 레시피에 포함되는 쇼트 맵 정보 (설계상의 마크 (Mk) 의 좌표 위치 정보) 에 기초하여 실시된다.
또, Y 축 방향으로 가동인 얼라인먼트 현미경 시스템으로서, 도 32 와는 다른 구성도 생각할 수 있다. 액정 노광 장치 (10) (도 1) 는, 상기 기판 인코더 시스템 (50) 에 추가하여, 도 33 에 나타내는 바와 같은 기판 얼라인먼트 마크 계측 시스템 (450) (이하, 간단히 「ALG 계측 시스템 (450)」 이라고 칭한다) 을 가져도 된다. ALG 계측 시스템 (450) 은, 기판 (P) 상에 형성된 복수의 마크 (Mk) 를 검출하는 장치이다. 또한, 도 33 도 도 32 와 동일하게, 기판 (P) 상에 4 개의 쇼트 영역이 설정되고, 그 4 개의 쇼트 영역 각각의 4 귀퉁이부 근방에 마크 (Mk) 가 형성되어 있는 것으로서 설명하지만, 마크 (Mk) 의 수 및 배치 위치는 적절히 변경이 가능하다.
ALG 계측 시스템 (450) 은, 베이스 부재 (454) 와 1 쌍의 가동 테이블 (460) 을 가지고 있다. 베이스 부재 (454) 는, 상기 기판 인코더 시스템 (50) 의 인코더 베이스 (54) (각각 도 1 참조) 와, 스케일 (56) 의 개수가 증가하고 있는 점 이외에는 실질적으로 동일한 부재이며, 장치 본체 (18) 의 상측 가대부 (18a) (각각 도 1 참조) 의 하면에 고정되어 있다. 베이스 부재 (454) 는, Y 축 방향으로 연장되는 부재로 이루어지고, 그 하면 (도 33 에서는 이해를 용이하게 하기 위해 실선으로 나타내고 있다) 에는, 베이스 (54) 보다 많은 (예를 들어 7 개) 스케일 (56) 이 고정되어 있다. 또한, 도 33 도 도 32 와 동일하게, 1 쌍의 인코더 베이스 (54) 의 -X 측에 베이스 부재 (454) 가 배치되어 있지만, 이것에 한정되지 않고, 1 쌍의 인코더 베이스 (54) 의 +X 측에 배치되어도 되고, 1 쌍의 인코더 베이스 (52) 의 +X 측, 및 -X 측의 각각에 배치되어도 되고, 혹은 1 쌍의 인코더 베이스 (54) 사이에 배치되어도 된다.
도 33 에 나타내는, 베이스 부재 (454) 에 대향하여 배치되어 있는 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 은, 상기 서술한 실시형태와 동일하게 기판 홀더 (34) 에 동기하여 Y 축 방향으로 구동되는 것이고, 그 구성도 상기 서술한 실시형태와 동일하다.
또한 도 33 의 예에서는, 이 1 쌍의 헤드 유닛 (60) 에 대해 적어도 Y 방향으로 상대적으로 이동 가능한 1 쌍의 가동 테이블 (460) 을 구비하고 있다. 이 가동 테이블 (460) 은, 4 개의 하향 헤드 (1 쌍의 X 헤드 (66x), 1 쌍의 Y 헤드 (66y). 도 6 참조) 대신에, 화상 센서 등을 포함하는 얼라인먼트 현미경 (ALG 계) 을 가지고 있는 점을 제외하고, 상기 기판 인코더 시스템 (50) 의 헤드 유닛 (60) (각각 도 3(A) 등 참조) 과 동일한 구성으로 되어 있다. 즉, 가동 테이블 (460) 은, 도시 생략된 액추에이터에 의해, 베이스 부재 (454) 의 하방에서 Y 축 방향으로 소정의 스트로크로 적절히 (일체적으로 또는 독립적으로) 구동된다. 또, 가동 테이블 (460) 은, 4 개의 상향 헤드 (1 쌍의 X 헤드 (64x), 1 쌍의 Y 헤드 (64y). 도 6 참조) 를 가지고 있다. 가동 테이블 (460) 의 위치 정보는, 상기 4 개의 상향 헤드와 대응하는 스케일 (56) 을 포함하는 인코더 시스템에 의해 고정밀도로 구해진다. 또한, 1 개의 베이스 부재 (454) 에 대응하는 가동 테이블 (460) 의 수는, 도 33 에서는 2 개이지만, 특별히 한정되지 않고, 1 개이어도 되고, 3 개 이상이어도 된다. 또, 가동 테이블 (460) 의 가동 범위도, 헤드 유닛 (60) 보다 넓고, 스케일 (54) 의 수도 적절히 변경하면 된다.
기판 (P) 상의 복수의 마크 (Mk) 의 검출 동작은, ALG 계를 마크 (Mk) 의 Y 위치 (상기 서술한 바와 같은 설계상의 마크 (Mk) 의 좌표 위치 정보) 에 따라 위치 결정한 후, 기판 (P) 을 X 축 방향으로 구동시켜 (이 구동시의 기판 홀더 (34) 의 X, Y 위치 제어는 베이스 부재 (454) 에 대향 배치되어 있는 헤드 유닛 (60) 으로부터의 출력에 기초하여 실시된다), ALG 계의 바로 아래 (시야 내) 에 마크 (Mk) 를 적절히 위치 결정하여 실시한다.
본 ALG 계측 시스템 (450) 에서는, 가동 테이블 (460), 즉 ALG 계의 Y 위치를 임의로 바꿀 수 있으므로, Y 축 방향에 인접하는 마크 (Mk) 의 간격이 변화해도, 용이하게 마크 (Mk) 의 동시 검출이 가능해진다. 따라서, 예를 들어 Y 축 방향에 인접하는 마크 (Mk) 의 간격이, 도 33 에 나타내는 경우보다 좁아지는 경우에도, 용이하게 마크 (Mk) 의 검출을 실시할 수 있다. 또 이른바 공취의 경우에도, 적절히 가동 테이블 (360) 의 Y 위치를 제어함으로써, 용이하게 대응할 수 있다.
상기 ALG 계의 구성에 대해, 도 32, 33 에서는, 상기 서술한 제 1 실시형태를 베이스로 설명했지만, 이것에 한정되지 않고 상기 서술한 제 2 실시형태의 시스템에도 적용 가능하다. 또 상기 서술한 제 1 실시형태의 비교예로서 설명한 도 17(A) 에 나타내는 시스템에도 적용 가능하다.
또, 상기 제 1 실시형태의 마스크 인코더 시스템 (48), 기판 인코더 시스템 (50) 에 있어서, 인코더 헤드 및 스케일의 배치는 반대이어도 된다. 즉, 마스크 홀더 (40) 의 위치 정보를 구하기 위한 X 리니어 인코더 (92x), Y 리니어 인코더 (92y) 는, 마스크 홀더 (40) 에 인코더 헤드가 장착되고, 인코더 베이스 (43) 에 스케일이 장착되는 구성이어도 된다. 또, 기판 홀더 (34) 의 위치 정보를 구하기 위한 X 리니어 인코더 (94x), Y 리니어 인코더 (94y) 는, 기판 홀더 (34) 에 인코더 헤드가 장착되고, Y 슬라이드 테이블 (62) 에 스케일이 장착되어도 된다. 그 경우, 기판 홀더 (34) 에 장착되는 인코더 헤드는, X 축 방향을 따라 복수 배치되고, 서로 전환 동작 가능하게 구성되면 된다. 동일하게, Y 슬라이드 테이블 (62) 의 위치 정보를 구하기 위한 X 리니어 인코더 (96x), Y 리니어 인코더 (96y) 는, Y 슬라이드 테이블 (62) 에 스케일이 장착되고, 인코더 베이스 (54) (장치 본체 (18)) 에 인코더 헤드가 장착되어도 된다. 그 경우, 인코더 베이스 (54) 에 장착되는 인코더 헤드는, Y 축 방향을 따라 복수 배치되고, 서로 전환 동작 가능하게 구성되면 된다. 기판 홀더 (34), 및 인코더 베이스 (54) 에 인코더 헤드가 고정되는 경우, Y 슬라이드 테이블 (62) 에 고정되는 스케일을 공통화해도 된다.
또, 기판 인코더 시스템 (50) 에 있어서, 기판 스테이지 장치 (20) 측에 X 축 방향으로 연장되는 스케일 (52) 이 복수 고정되고, 장치 본체 (18) (인코더 베이스 (54)) 측에 Y 축 방향으로 연장되는 스케일 (56) 이 복수 고정되는 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 기판 스테이지 장치 (20) 측에 Y 축 방향으로 연장되는 스케일, 장치 본체 (18) 측에 X 축 방향으로 연장되는 스케일이 각각 복수 고정되어도 된다. 이 경우, 헤드 유닛 (60) 은, 기판 (P) 의 노광 동작시에 기판 홀더 (34) 에 동기하여 X 축 방향으로 구동된다.
또, 마스크 인코더 시스템 (48) 에서는, 3 개의 스케일 (46) 이 X 축 방향으로 이간하여 배치되고, 기판 인코더 시스템 (50) 에서는, 2 개의 스케일 (52) 이 Y 축 방향, 4 개 (혹은 5 개) 의 스케일 (56) 이 X 축 방향으로 각각 이간하여 배치되는 경우를 설명했지만, 스케일의 수는, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 마스크 (M), 기판 (P) 의 크기, 혹은 이동 스트로크에 따라 적절히 변경이 가능하다. 또, 반드시 복수의 스케일이 이간하여 배치되어 있지 않아도 되고, 예를 들어 보다 긴 하나의 스케일 (상기 실시형태의 경우에는, 예를 들어 스케일 (46) 의 약 3 배의 길이의 스케일, 스케일 (52) 의 약 2 배의 길이의 스케일, 스케일 (56) 의 약 4 배 (혹은 5 배) 의 길이의 스케일) 을 사용해도 된다.
또, 스케일을 복수 형성하는 경우, 각 스케일의 길이가 서로 상이해도 된다. 예를 들어, X 축 방향으로 연장되는 스케일의 길이를, 쇼트 영역의 X 축 방향의 길이보다 길게 설정함으로써, 주사 노광 동작시에 있어서의 연결 처리를 회피할 수 있다. Y 축 방향으로 연장되는 스케일에 대해서도 동일하다. 또한 쇼트 영역의 수의 변화에 대응할 수 있도록 (예를 들어 4 면취의 경우와 6 면취의 경우), 투영 광학계 (16) 의 일측에 배치되는 스케일과, 타측에 배치되는 스케일에서, 서로 길이를 상이하게 해도 된다.
또, 스케일 (46, 52, 56) 각각의 표면에 X 스케일과 Y 스케일이 독립적으로 형성된 경우를 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, XY 2 차원 스케일을 사용해도 된다. 이 경우, 인코더 헤드도 XY 2 차원 헤드를 사용할 수 있다. 또, 회절 간섭 방식의 인코더 시스템을 사용하는 경우에 대해 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. 또, Y 슬라이드 테이블 (62) 의 위치 정보는, 인코더 시스템 이외의 계측 시스템 (예를 들어 광 간섭계 시스템) 에 의해 구해져도 된다.
또 상기 제 2 실시형태 (도 18) 의 구성 대신에, 도 34 에 나타내는 구성 (변형예 1) 을 채용해도, 상기 제 2 실시형태의 효과와 동등한 효과를 얻을 수 있다. 도 34 (변형예 1) 에서는, 기판 홀더 (34) 상에 있어서 투영 광학계 (16) 에 대해 상하 (+Y 측, -Y 측) 의 영역에 각각 1 열의 스케일열 (52) 을 배치하고 있다. 또, 각각 Y 축 방향으로 이동 가능한 헤드 (60) 를, 투영 광학계 (16) 에 대해 상하 (+Y 측, -Y 측) 의 영역 각각에 복수개 (도 34 에서는 2 개) 씩 배치하고 있다. 도 34(A) ∼ 도 34(C) 는, 기판 홀더 (34) 가 도 34(A) 의 상태로부터 Y 축 방향으로 스텝 이동할 때의 천이를 나타내는 것이다. 또 각 도면의 하방의 도면은, Y 축 방향으로의 스텝 이동 중에 있어서의 스케일 (52) 과 헤드 (60) 의 위치 관계를, 상측의 구성 (헤드 (60A, 60B) 와 스케일 (52)) 을 사용하여 대표적으로 나타내는 도면이다. 하측의 구성 (헤드 (60C, 60D) 과 스케일 (52)) 의 관계도 상측의 구성과 동등하므로, 이후의 설명에서는 주로 상측의 구성을 사용하여 설명한다.
도 34 에 있어서, 1 쌍의 헤드 (60A, 60B (60C, 60D)) 중 일방의 헤드 (60A (60C)) 는, Y 축 방향으로 범위 D1 만큼 가동으로 구성되어 있다. 타방의 헤드 (60B (60D)) 는, Y 축 방향으로 범위 D2 만큼 가동으로 구성되어 있다. 이로써 1 쌍의 헤드 (60A, 60B) 에 의해, 스케일 (52) (기판 홀더 (34)) 의 Y 축 방향의 가동 범위 (D1 + D2) 를 커버하게 되어 있다. 바꾸어 말하면, 상기 제 1 실시형태 (도 3(A)) 에 나타내는 1 개의 가동 헤드 (60) 가 스케일 (52) 의 이동에 동기하여 Y 축 방향으로 이동하는 범위를, 본 변형예 1 에서는 2 개의 가동 헤드 (60A, 60B) 에서 분담하도록 구성하고 있다. 도 34(A) 에 나타내는 바와 같이, 스케일 (52) 이 Y 축 방향으로 D2 의 범위를 이동할 때에는, 헤드 (60B) 가 스케일 (52) 에 동기하여 이동한다. 스케일 (52) 이 범위 D1 과 D2 의 경계를 넘는 위치까지 스텝 이동한 경우에는, 도 34(B) 에 나타내는 바와 같이, 2 개의 헤드 (60A, 60B) 의 각각이 스케일 (52) 을 동시 계측한다. 이 동시 계측으로 얻어진 각 헤드 (60A, 60B) 의 출력에 기초하여, 위치 계측에 사용하는 헤드를 헤드 (60B) 로부터 헤드 (60A) 로 전환한다 (바꾸어 말하면 헤드 (60A) 의 출력의 초기값을 설정한다). 그 후, 더욱 스케일 (52) 이 Y 축 방향으로 스텝 이동하는 경우에는, 헤드 (60A) 가 스케일 (52) 에 동기하여 이동한다. 이와 같이 복수 (1 쌍) 의 가동 헤드 (60A, 60B) 를 구성함으로써, 인코더 베이스 (54) 의 Y 축 방향의 소형화 (스케일 (56) 의 개수 저감) 를 도모할 수 있고, 또 각 헤드의 가동 범위를 짧게 할 수 있다.
또한 도 34 에 나타내는 변형예 1 에서는, 1 쌍의 헤드 (60A, 60B) 의 Y 축 방향의 가동 범위 (D1, D2) 가 연속되도록 구성했지만, 일부 오버랩되도록 구성해도 된다.
또 상기 제 2 실시형태 (도 18) 의 구성 대신에, 도 35 에 나타내는 구성 (변형예 2) 을 채용해도, 상기 제 2 실시형태의 효과와 동등한 효과를 얻을 수 있다. 상기 서술한 변형예 1 (도 34) 과 본 변형예 2 (도 35) 의 차이점은, 변형예 1 에서는 가동 헤드 (60A, 60B) 의 Y 축 방향에 있어서의 가동 범위가 연속 또는 오버랩되어 있던 것에 대해, 본 변형예 2 에서는 가동 헤드 (60A, 60B) 모두가 이동할 수 없는 (위치되지 않는)) 범위 D3 이 존재하는 것, 또 스케일 (52) (기판 홀더 (34)) 의 Y 축 방향의 위치를 계측하는 간섭계 (530) 가 형성되어 있는 것이다. 이후의 설명에서는, 이들 차이점을 중심으로 설명한다.
1 쌍의 헤드 (60A, 60B (60C, 60D)) 중 일방의 헤드 (60A (60C)) 는, Y 축 방향으로 범위 D1 만큼 가동으로 구성되어 있다. 타방의 헤드 (60B (60D)) 는, Y 축 방향으로 범위 D2 만큼 가동으로 구성되어 있다. 그러나 양 헤드 (60A, 60B) 모두 스케일 (52) 의 이동에 추종할 수 없는 범위 D3 이 존재한다. 스케일 (52) 이 이 범위 D3 을 Y 축 방향으로 스텝 이동하고 있을 때에는, 간섭계 (530) 의 출력을 사용하여 스케일 (52) 의 Y 축 방향의 위치를 모니터한다. 이로써 1 쌍의 헤드 (60A, 60B) 및 간섭계 (530) 에 의해, 스케일 (52) (기판 홀더 (34)) 의 Y 축 방향의 가동 범위 (D1 + D2 + D3) 를 커버하게 되어 있다. 바꾸어 말하면, 상기 제 1 실시형태 (도 3(A)) 에 나타내는 1 개의 가동 헤드 (60) 가 스케일 (52) 의 이동에 동기하여 Y 축 방향으로 이동하는 범위를, 본 변형예 1 에서는 2 개의 가동 헤드 (60A, 60B) 와 간섭계 (530) 에서 분담하도록 구성하고 있다. 도 35(A) 에 나타내는 바와 같이, 스케일 (52) 이 Y 축 방향으로 D2 의 범위를 이동할 때에는, 헤드 (60B) 가 스케일 (52) 에 동기하여 이동한다. 스케일 (52) 이 범위 D3 을 스텝 이동하는 경우에는, 간섭계 (530) 의 출력과, 범위 D2 에 있어서 마지막에 계측한 헤드 (60B) 의 출력을 사용하여 기판 홀더 (34) 의 위치 정보를 구한다. 스케일 (52) 이 범위 D1 의 위치까지 스텝 이동한 경우에는, 간섭계 (530) 의 출력과, 범위 D2 에 있어서 마지막에 계측한 헤드 (60B) 의 출력을 사용하여, 헤드 (60A) 의 출력의 초기값을 설정한다. 그 후, 더욱 스케일 (52) 이 Y 축 방향으로 스텝 이동하는 경우에는, 헤드 (60A) 가 스케일 (52) 에 동기하여 이동한다. 이와 같이 구성함으로써, 상기 제 2 실시형태의 효과에 더하여, 간섭계를 스텝 이동 구간의 일부에서 이용함으로써, 각 헤드의 가동 범위를 더욱 짧게 할 수 있다.
또한, 본 변형예 2 에서는 복수의 헤드 (60A ∼ 60D) 를 가동식으로 하고 있지만, 간섭계를 사용함으로써 고정식으로 하는 것도 가능하다. 예를 들어 쇼트 사이즈 (쇼트 맵) 에 따라 미리 정해진 Y 축 방향의 위치에, 복수의 헤드 (60A ∼ 60D) 를 광학 정반에 대해 고정적으로 배치해도 된다. 일례로서, 헤드 (60A) 를 도 35 중에 있어서 범위 D1 의 상단부에 고정 배치하고, 헤드 (60B) 를 도 35 중에 있어서 범위 D2 의 하단부에 고정 배치 (도 35(A) 의 상태) 하고, 또한 간섭계 (530) 의 측장 범위를 범위 D1 + 2 + D3 의 거의 전역으로 하도록 해도 된다. 이와 같이 하면 헤드를 가동식으로 하지 않아도 된다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, X 스케일 (도면 중에 나타내는 X 축 방향 계측용의 격자 패턴) 이나 Y 스케일 (도면 중에 나타내는 Y 축 방향 계측용의 격자 패턴) 을, 서로 독립된 스케일용 부재 (예를 들어 인코더 베이스 상에 배치되어 있는 복수의 스케일 부재) 에 형성하도록 구성하고 있다. 그러나, 이들 복수의 격자 패턴을, 동일한 긴 스케일용 부재 상에 1 군의 격자 패턴마다 나누어 형성하도록 해도 된다. 또 동일한 긴 스케일용 부재 상에 격자 패턴을 연속해서 형성해도 된다.
또, 기판 홀더 (34) 상에 있어서, X 축 방향으로 복수의 스케일이, 소정 간격의 간극을 두면서 연속해서 배치된 스케일군 (스케일열) 을, 복수열, 서로 Y 축 방향으로 떨어진 상이한 위치 (예를 들어 투영 광학계 (16) 에 대해 일방의 측 (+ Y 측) 의 위치와, 타방 (-Y 측) 의 위치) 에 배치하는 경우에, 복수열간에 있어서, 상기 소정 간격의 간극의 위치가 X 축 방향에 있어서 중복되지 않게 배치해도 된다. 이와 같이 복수의 스케일열을 배치하면, 서로의 스케일열에 대응하여 배치된 헤드가 동시에 계측 범위 밖이 되는 (바꾸어 말하면, 양 헤드가 동시에 간극에 대향하는) 일이 없다.
또, 기판 홀더 (34) 상에 있어서, X 축 방향으로 복수의 스케일이, 소정 간격의 간극을 두면서 연속해서 배치된 스케일군 (스케일열) 을, 복수열, 서로 Y 축 방향으로 떨어진 상이한 위치 (예를 들어 투영 광학계 (16) 에 대해 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 전체적인 길이를, 스케일열간에서 서로 상이하게 해 두면, 상이한 쇼트 맵에 대응할 수 있고, 4 면취의 경우와 6 면취의 경우 등, 기판 상에 형성하는 쇼트 영역의 수의 변화에도 대응할 수 있다. 또 이와 같이 배치함과 함께, 각 스케일열의 간극의 위치를 X 축 방향에 있어서 서로 상이한 위치로 하면, 복수의 스케일열에 각각 대응하는 헤드가 동시에 계측 범위 밖이 되는 일이 없기 때문에, 연결 처리에 있어서 부정값이 되는 센서의 수를 줄일 수 있어, 연결 처리를 고정밀도로 실시할 수 있다.
또, 기판 홀더 (34) 상에서, X 축 방향으로 복수의 스케일이, 소정 간격의 간극을 두면서 연속해서 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 때, 디바이스 패턴이 조사되어 기판 상에 형성되는 길이) 분만큼 연속해서 측정할 수 있는 길이로 해도 된다. 이와 같이 하면, 1 쇼트 영역의 스캔 노광 중에, 복수 스케일에 대한 헤드의 갈아탐 제어를 실시하지 않아도 되기 때문에, 스캔 노광 중의 기판 (P) (기판 홀더) 의 위치 계측 (위치 제어) 을 용이하게 할 수 있다.
또, 기판 홀더 (34) 상의, 소정 간격의 간극을 두면서 복수의 스케일이 X 축 방향으로 연속해서 배치된 스케일군 (스케일열) 에 있어서, 상기 실시형태에서는 각 스케일의 길이가 동일한 길이인 것을 연속해서 배치하고 있지만, 서로 길이가 상이한 스케일을 연속해서 배치하도록 해도 된다. 예를 들어, 기판 홀더 (34) 상의 스케일열에 있어서, X 축 방향에 있어서의 양단부 부근에 각각 배치되는 스케일 (스케일열에 있어서, 각 단부에 배치되는 스케일) 의 X 축 방향의 길이보다, 중앙부에 배치되는 스케일쪽을 물리적으로 길게 해도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 기판 홀더 (34) 상의, 소정 간격의 간극을 두면서 복수의 스케일이 X 축 방향으로 연속해서 배치된 스케일군 (스케일열) 에 있어서, 복수의 스케일간의 거리 (바꾸어 말하면 간극의 길이) 와, 1 개의 스케일의 길이와, 그 스케일열에 대해 상대 이동하는 2 개의 헤드 (1 개의 헤드 유닛 (60) 내부에 있어서 서로 대향 배치되어 있는 헤드, 예를 들어 도 6 에 나타내는 2 개의 헤드 (66x)) 는, 「1 개의 스케일 길이 > 대향 배치되어 있는 헤드간의 거리 > 스케일간의 거리」 의 관계를 만족시키도록 배치되어 있다. 이 관계는, 기판 홀더 (34) 상에 형성된 스케일과 그에 대응하는 헤드 (60) 뿐만 아니라, 인코더 베이스 (54) 에 형성되어 있는 스케일 (56) 과 그에 대응하는 헤드 (60) 사이에 있어서도 만족되어 있다.
또, 상기 각 실시형태 (예를 들어 도 6 참조) 에서는, 1 쌍의 X 헤드 (66x) 와 1 쌍의 Y 헤드 (66y) 가, 1 개씩 페어를 짜도록 X 축 방향에 있어서 나열되어 배치되어 있지만 (X 헤드 (66x) 와 Y 헤드 (66y) 가 X 축 방향에 있어서 동일한 위치에 배치되어 있지만), 이들을 X 축 방향으로 상대적으로 어긋나게 배치하도록 해도 된다.
또, 상기 각 실시형태 (예를 들어 도 6 참조) 에서는, 기판 홀더 (34) 상에 형성되어 있는 스케일 (52) 내에 있어서, X 스케일 (53x) 과 Y 스케일 (53y) 이 X 축 방향으로 동일 길이로 형성되어 있지만, 이들 길이를 서로 상이하게 해도 된다. 또 양자를 X 축 방향으로 상대적으로 어긋나게 배치하도록 해도 된다.
또한, 어느 헤드 (60) 와 그에 대응하는 스케일열 (소정의 간극을 두고 복수의 스케일을 소정 방향으로 연속해서 배치하는 스케일열) 이 X 축 방향으로 상대적으로 이동하고 있을 때, 헤드 (60) 내의 어느 1 세트의 헤드 (예를 들어 도 6 의 X 헤드 (66x) 와 Y 헤드 (66y)) 가 상기 서술한 스케일간의 간극에 동시에 대향한 후에 다른 스케일에 동시에 대향했을 경우 (헤드 (66x, 66y) 가 다른 스케일로 갈아탔을 경우) 에, 그 갈아탄 헤드의 계측 초기값을 산출할 필요가 있다. 그 때에, 갈아탄 헤드와는 다른, 헤드 (60) 내의 나머지 1 세트의 헤드 (66x, 66y) 와, 그것과는 또 다른 1 개의 헤드 (X 축 방향으로 떨어지고, 또한 떨어진 헤드와의 거리가 스케일 길이보다 짧은 위치에 배치되는 것) 의 출력을 사용하여, 갈아탄 헤드의 갈아탔을 때의 초기값을 산출하도록 해도 된다. 상기 서술한 또 다른 헤드는, X 축 방향의 위치 계측용 헤드이어도 Y 축 방향의 위치 계측용 헤드이어도 상관없다.
또, 상기 각 실시형태에 있어서, 헤드 (60) 가 기판 홀더 (34) 에 동기하여 이동한다고 설명하는 경우가 있지만, 이것은 헤드 (60) 가, 기판 홀더 (34) 에 대한 상대적인 위치 관계를 대체로 유지한 상태에서 이동하는 것을 의미하고, 헤드 (60), 기판 홀더 (34) 의 양자간의 위치 관계, 이동 방향, 및 이동 속도가 엄밀하게 일치한 상태에서 이동하는 경우에 한정되는 것은 아니다.
또, 각 실시형태에 관련된 기판 인코더 시스템은, 기판 스테이지 장치 (20) 가 기판 로더와의 기판 교환 위치까지 이동하는 동안의 위치 정보를 취득하기 위해, 기판 스테이지 장치 (20) 또는 다른 스테이지 장치에 기판 교환용의 스케일을 형성하고, 하향의 헤드 (X 헤드 (66x) 등) 를 사용하여 기판 스테이지 장치 (20) 의 위치 정보를 취득해도 된다. 혹은, 기판 스테이지 장치 (20) 또는 다른 스테이지 장치에 기판 교환용의 헤드를 형성하고, 스케일 (56) 이나 기판 교환용의 스케일을 계측함으로써 기판 스테이지 장치 (20) 의 위치 정보를 취득해도 된다.
또, 각 실시형태에 관련된 마스크 인코더 시스템은, 마스크 스테이지 장치 (14) 가 마스크 로더와의 마스크 교환 위치까지 이동하는 동안의 위치 정보를 취득하기 위해, 마스크 스테이지 장치 (14) 또는 다른 스테이지 장치에 마스크 교환용의 스케일을 형성하고, 헤드 유닛 (44) 을 사용하여 마스크 스테이지 장치 (14) 의 위치 정보를 취득해도 된다. 또 인코더 시스템과는 다른 위치 계측계 (예를 들어 스테이지 상의 마크와 그것을 관찰하는 관찰계) 를 형성하여 스테이지의 교환 위치 제어 (관리) 를 실시해도 된다.
또, 복수의 스케일 (56) 을 갖는 인코더 베이스 (54) 는, 상측 가대부 (18a) (광학 정반) 의 하면에 직접 장착되는 구성이었지만, 이것에 한정되지 않고, 소정의 베이스 부재를 상측 가대부 (18a) 의 하면에 대해 이간된 상태에서 매달아 배치하고, 그 베이스 부재에 인코더 베이스 (54) 를 장착해도 된다.
또, 기판 스테이지 장치 (20) 는, 적어도 기판 (P) 을 수평면을 따라 장스트로크로 구동시킬 수 있으면 되고, 경우에 따라서는 6 자유도 방향의 미소 위치 결정을 할 수 없어도 된다. 이와 같은 2 차원 스테이지 장치에 대해서도 상기 각 실시형태에 관련된 기판 인코더 시스템을 바람직하게 적용할 수 있다.
또, 상기 실시형태에서는, 기판 홀더 (34) 상의 기판 (P) 을 X 축 방향, Y 축 방향으로 이동시키기 위해, 기판 홀더 (34) 가 X 축 방향 및 Y 축 방향으로 이동 가능한 구성으로서 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 기판 홀더 (34) 를, 기판 (P) 을 비접촉으로 지지 (예를 들어 에어 부상 지지) 할 수 있는 구성으로 한다. 기판 (P) 은 기판 홀더 (34) 의 이동과 동기하여 이동 가능하게 하기 위해, 기판 홀더 (34) 에 부상 지지된 채로 기판 홀더 (34) 와 일체적으로 이동 가능한 유지 부재에 유지되도록 구성한다. 또 그 유지 부재를, 기판 (P) 을 기판 홀더 (34) 상에서 비접촉 지지한 채로, 기판 홀더 (34) 에 대해 상대 이동시키는 제 2 기판 구동계를 별도로 구성한다. 그리고 유지 부재는, X, Y 축 방향 중 일방의 축 방향에 대해서는 기판 홀더 (34) 와 동기하여 이동하고, 타방의 축 방향에 대해서는 기판 홀더 (34) 에 대해 상대 이동하도록 구성한다. 이와 같이 노광 장치를 구성하면, 기판 홀더 (34) 상에서 부상 지지된 기판 (P) 을 이차원 방향으로 구동시킬 때에는, 일방의 축 방향 (예를 들어 X 축 방향) 으로 기판 (P) 을 구동시킬 때에는 기판 홀더 (34) 를 사용하여 유지 부재를 구동시키고, 타방의 축 방향 (예를 들어 Y 축 방향) 으로 기판 (P) 을 구동시킬 때에는 제 2 기판 구동계를 사용하여 유지 부재를 구동시킨다.
또 상기 실시형태에서는, 기판 홀더 (34) 의 이동을 계측하는 인코더 시스템 (예를 들어 도 6 에 나타내는 스케일 (52) 과 헤드 (66x, 66y)) 의 출력과, 헤드 유닛 (60) 의 장치 본체 (광학 정반 (18a)) 에 대한 이동을 계측하는 인코더 시스템 (예를 들어 도 6 에 나타내는 스케일 (56) 과 헤드 (64x, 64y)) 의 출력에 기초하여, 기판 (P) (기판 홀더 (34)) 의 위치 정보 (X, Y 위치 정보) 를 구하도록 구성하고 있지만, 일방의 인코더 시스템으로서 인코더 시스템과는 다른 계측계, 예를 들어 광 간섭계 시스템 등의 다른 계측 시스템을 사용하여 구하도록 해도 된다. 또 대용되는 계측 시스템으로는, 광 간섭계 시스템에 한정되지 않고, 측정 대상물 (헤드 유닛 (60) 이나 기판 홀더 (34)) 의 이동 중의 X, Y, θz 를 측정할 수 있는 것이면 다른 방식의 계측 시스템 (레이저 거리계나 음파 거리계 등) 을 사용해도 된다.
또, 조명광은, ArF 엑시머 레이저광 (파장 193 ㎚), KrF 엑시머 레이저광 (파장 248 ㎚) 등의 자외광이나, F2 레이저광 (파장 157 ㎚) 등의 진공 자외광이어도 된다. 또, 조명광으로는, 예를 들어 DFB 반도체 레이저 또는 파이버 레이저로부터 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일 파장 레이저광을, 예를 들어 에르븀 (또는 에르븀과 이테르븀의 양방) 이 도프된 파이버 앰프로 증폭시키고, 비선형 광학 결정을 사용하여 자외광으로 파장 변환한 고조파를 사용해도 된다. 또, 고체 레이저 (파장 : 355 ㎚, 266 ㎚) 등을 사용해도 된다.
또, 투영 광학계 (16) 가 복수개의 광학계를 구비한 멀티 렌즈 방식의 투영 광학계인 경우에 대해 설명했지만, 투영 광학계의 개수는 이것에 한정되지 않고, 1 개 이상 있으면 된다. 또, 멀티 렌즈 방식의 투영 광학계에 한정되지 않고, 오프너형의 대형 미러를 사용한 투영 광학계 등이어도 된다. 또, 투영 광학계 (16) 로는, 확대계 또는 축소계이어도 된다.
또, 노광 장치의 용도로는 각형의 유리 플레이트에 액정 표시 소자 패턴을 전사하는 액정용의 노광 장치에 한정되지 않고, 예를 들어 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. 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 위해, 유리 기판 또는 실리콘 웨이퍼 등에 회로 패턴을 전사하는 노광 장치에도 적용할 수 있다.
또, 노광 대상이 되는 물체는 유리 플레이트에 한정되지 않고, 웨이퍼, 세라믹 기판, 필름 부재, 혹은 마스크 블랭크스 등, 다른 물체이어도 된다. 또, 노광 대상물이 플랫 패널 디스플레이용의 기판인 경우, 그 기판의 두께는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 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 끝나 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 형성되므로, 고집적도의 디바이스를 양호한 생산성으로 제조할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서 인용한 노광 장치 등에 관한 모든 미국 특허 출원 공개 명세서 및 미국 특허 명세서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
산업상 이용가능성
이상 설명한 바와 같이, 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.
10…액정 노광 장치
14…마스크 스테이지 장치
20…기판 스테이지 장치
34…기판 홀더
40…마스크 홀더
44…헤드 유닛
46…스케일
48…마스크 인코더 시스템
50…기판 인코더 시스템
52…스케일
56…스케일
60…헤드 유닛
90…주제어 장치
M…마스크
P…기판

Claims (34)

  1. 서로 직교하는 제 1 방향 및 제 2 방향을 이동하는 이동체에 유지된 물체에 대해, 상기 이동체가 제 1 방향으로 이동 중에, 광학계를 통하여 조명광을 조사하는 노광 장치로서,
    상기 이동체의 상기 제 1 방향으로의 이동에 기초하여 계측되는 제 1 피계측부와,
    상기 이동체의 상기 제 1 방향으로의 이동에 기초하여, 상기 제 1 피계측부에 대해 상기 제 1 방향으로 상대 이동하면서 상기 제 1 피계측부를 계측하는 제 1 계측부와,
    상기 이동체의 상기 제 2 방향으로의 이동에 기초하여 계측되는, 상기 제 1 방향의 서로 상이한 위치에 배치된 복수의 제 2 피계측부와,
    상기 복수의 제 2 피계측부마다 형성되고, 또한 상기 물체의 상기 제 2 방향으로의 이동에 기초하여, 상기 제 2 피계측부에 대해 상기 제 2 방향으로 상대 이동하면서 상기 제 2 피계측부를 계측하는 복수의 제 2 계측부를 갖는 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 계측부의 출력과 상기 제 2 계측부의 출력에 기초하여, 상기 이동체의 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향에 있어서의 위치 정보를 구하는 노광 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 계측부와 상기 제 2 계측부는 일체적으로 이동하고,
    상기 이동체의 상기 제 1 방향으로의 이동에 기초하여, 상기 제 1 피계측부에 대해 상기 상대 이동할 때의 상기 제 1 계측부 및 상기 제 2 계측부의 출력에 기초하여 상기 제 1 방향의 위치 정보를 구하고,
    상기 이동체의 상기 제 2 방향으로의 이동에 기초하여, 상기 제 2 피계측부에 대해 상기 상대 이동할 때의 상기 제 1 계측부 및 상기 제 2 계측부의 출력에 기초하여 상기 제 2 방향의 위치 정보를 구하는 노광 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 피계측부는, 상기 제 1 방향에 관해 복수의 격자 영역이 서로 떨어져 배치되는 제 1 격자 부재를 포함하고,
    상기 제 1 계측부는, 상기 제 1 격자 부재에 대해 계측 빔을 조사하는 헤드를 포함하고,
    상기 제 2 피계측부는, 상기 제 2 방향에 관해 복수의 격자 영역이 서로 떨어져 배치되는 제 2 격자 부재를 포함하고,
    상기 제 2 계측부는, 상기 제 2 격자 부재에 대해 계측 빔을 조사하는 헤드를 포함하는, 노광 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 피계측부는 상기 이동체 상에 형성되어 있는 노광 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 피계측부는, 상기 광학계를 유지하는 유지 부재에 형성되어 있는 노광 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 피계측부는, 상기 제 1 방향에 있어서 서로 이간된 위치에 배치되어 있는 노광 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학계는, 기판에 대해 상기 조명광을 조사하는, 상기 제 2 방향으로 나열되어 배치된 복수의 투영 렌즈를 각각 포함하는 복수의 렌즈 모듈을 구비하고,
    상기 복수의 렌즈 모듈은, 상기 제 1 방향으로 떨어져 배치되어 있고,
    상기 복수의 제 2 피계측부는, 상기 복수의 렌즈 모듈 각각에 대해, 상기 제 1 방향에 있어서의 위치가 겹치도록 배치되어 있는 노광 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 상에 형성된 마크를 계측하는 마크 계측계를 갖고,
    상기 광학계는, 기판에 대해 상기 조명광을 조사하는 투영 광학계를 포함하고,
    상기 복수의 제 2 피계측부는, 상기 계측계와 상기 투영 광학계의 각각에 대해, 상기 제 1 방향에 있어서의 위치가 겹치도록 배치되어 있는 노광 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 피계측부 중, 상기 계측계에 대응하는 제 2 피계측부는, 상기 투영 광학계에 대응하는 제 2 계측부보다, 상기 제 2 방향에 있어서의 길이가 짧게 구성되어 있는 노광 장치.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 마크 계측계는, 상기 제 2 방향으로 떨어져 복수 형성되고, 또한 상기 제 2 방향에 있어서의 적어도 2 개의 마크 계측계의 상대 간격을 변경 가능하게 형성되어 있는 노광 장치.
  12. 서로 직교하는 제 1 방향 및 제 2 방향을 이동하는 이동체에 유지된 물체에 대해, 상기 이동체가 제 1 방향으로 이동 중에, 광학계를 통하여 조명광을 조사하는 노광 장치로서,
    상기 이동체의 상기 제 2 방향에 있어서의 위치 정보를 얻기 위해, 상기 이동체의 상기 제 2 방향으로의 이동에 기초하여 계측되는, 상기 제 1 방향의 서로 상이한 위치에 배치된 복수의 피계측부와,
    상기 복수의 피계측부마다 형성되고, 또한 상기 물체의 상기 제 2 방향으로의 이동에 기초하여, 상기 피계측부에 대해 상기 제 2 방향으로 상대 이동하면서 상기 피계측부를 계측하는 복수의 계측부를 갖는 노광 장치.
  13. 서로 직교하는 제 1 방향 및 제 2 방향을 포함하는 면내에서 상기 제 1 및 제 2 방향으로 이동 가능하게 유지된 물체의 상기 제 1 방향으로의 이동 중에, 광학계를 통하여 상기 물체에 조명광을 조사하는 노광 장치로서,
    상기 물체의 상기 제 2 방향에 있어서의 위치 정보를 얻기 위해, 상기 물체의 상기 제 2 방향으로의 이동에 기초하여 계측되는, 상기 제 1 방향의 서로 상이한 위치에 배치된 복수의 피계측부와,
    상기 복수의 피계측부마다 형성되고, 또한 상기 물체의 상기 제 2 방향으로의 이동에 기초하여, 상기 피계측부에 대해 상기 제 2 방향으로 상대 이동하면서 상기 피계측부를 계측하는 복수의 계측부를 갖는 노광 장치.
  14. 서로 직교하는 제 1 방향 및 제 2 방향을 이동하는 이동체에 유지된 물체에 대해, 상기 이동체가 제 1 방향으로 이동 중에, 광학계를 통하여 조명광을 조사하는 노광 장치로서,
    상기 이동체의 상기 제 1 방향으로의 이동에 기초하여 계측되는 제 1 피계측부와,
    상기 제 1 피계측부와 대향 배치되어 있을 때, 상기 이동체의 상기 제 1 방향으로의 이동에 기초하여, 상기 제 1 피계측부에 대해 상기 제 1 방향으로 상대 이동하면서 상기 제 1 피계측부를 계측하는 제 1 계측부를 구비하고,
    상기 제 1 계측부는, 상기 이동체의 상기 제 2 방향으로의 이동에 기초하여 상기 제 2 방향으로 이동하고, 또한 상기 제 2 방향에 있어서의 서로 상이한 위치에 있어서 상기 제 1 피계측부와 대향 배치되는 복수의 제 1 계측부를 포함하는, 노광 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 피계측부는, 상기 이동체의 상기 제 1 방향으로의 이동에 기초하여 계측되는, 서로 상기 제 2 방향의 상이한 위치에 배치된 복수의 제 1 피계측부를 포함하고,
    상기 복수의 제 1 계측부의 각각은, 상기 복수의 제 1 피계측부 중 대응하는 제 1 피계측부에 대향 배치된 상태를 유지한 채로, 상기 이동체의 상기 제 1 방향으로의 이동에 기초하여, 상기 제 1 피계측부에 대해 상기 제 1 방향으로 상대 이동하면서 상기 각 제 1 피계측부를 계측하는, 노광 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 계측부는, 상기 이동체의 상기 제 2 방향으로의 이동에 기초하여, 상기 각 제 1 계측부의 상기 제 2 방향에 있어서의 상대 위치 관계를 유지한 채로, 상기 제 2 방향으로 이동하는, 노광 장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 계측부의, 상기 제 2 방향에 있어서의 가동 범위는 서로 상이한 노광 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 계측부의, 상기 제 2 방향에 있어서의 가동 범위는 연속되어 있는 노광 장치.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 계측부는 모두, 상기 제 2 방향의 소정 위치로 이동된 상기 제 2 피계측부를 계측하는 노광 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 계측부는, 상기 소정 위치에 위치하는 상기 제 1 피계측부를 동시에 계측하는 노광 장치.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 계측부의, 상기 제 2 방향에 있어서의 가동 범위는, 상기 제 2 방향에 있어서 불연속인 노광 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 불연속의 구간에 있어서의 상기 이동체의 상기 제 2 방향의 위치를 계측하는 위치 계측계를 추가로 갖는 노광 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 계측계는 간섭계를 포함하고,
    상기 이동체의 상기 제 2 방향의 위치는, 상기 제 1 계측부의 출력과 상기 위치 계측계의 출력에 기초하여 구해지는 노광 장치.
  24. 서로 직교하는 제 1 방향 및 제 2 방향을 이동하는 이동체에 유지된 물체에 대해, 상기 이동체가 제 1 방향으로 이동 중에, 광학계를 통하여 조명광을 조사하는 노광 장치로서,
    상기 이동체의 상기 제 1 방향으로의 이동에 기초하여 계측되는, 서로 상기 제 2 방향의 상이한 위치에 배치된 복수의 제 1 피계측부와,
    상기 복수의 제 1 피계측부를 계측하는 위치에 있어서, 상기 이동체의 상기 제 1 방향으로의 이동에 기초하여, 상기 제 1 피계측부에 대해 상기 제 1 방향으로 상대 이동하면서 상기 제 1 피계측부를 계측하는 복수의 제 1 계측부를 갖는 노광 장치.
  25. 서로 직교하는 제 1 방향 및 제 2 방향을 이동하는 이동체에 유지된 물체에 대해, 상기 이동체가 제 1 방향으로 이동 중에, 광학계를 통하여 조명광을 조사하는 노광 장치로서,
    상기 이동체의 상기 제 1 방향으로의 이동에 기초하여 계측되는 피계측부와,
    상기 피계측부와 대향 배치되어 있을 때, 상기 이동체의 상기 제 1 방향으로의 이동에 기초하여, 상기 피계측부에 대해 상기 제 1 방향으로 상대 이동하면서 상기 피계측부를 계측하는 계측부를 구비하고,
    상기 피계측부는, 상기 제 2 방향에 있어서의 서로 상이한 제 1 위치 및 제 2 위치로 이동 가능하고,
    상기 계측부는, 상기 제 1 위치로 이동한 상기 피계측부에 대향 배치되는 제 1 계측부와, 제 2 위치로 이동한 상기 피계측부에 대향 배치되는 제 2 계측부를 포함하는 노광 장치.
  26. 제 14 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동체의 상기 제 2 방향으로의 이동에 기초하여 계측되는 제 2 피계측부와,
    상기 이동체의 상기 제 2 방향으로의 이동에 기초하여, 상기 제 2 피계측부에 대해 상기 제 2 방향으로 상대 이동하면서 상기 제 2 피계측부를 계측하는 복수의 제 2 계측부를 갖고,
    상기 제 1 계측부와 상기 제 2 계측부는 일체적으로 이동하고,
    상기 이동체의 상기 제 1 방향으로의 이동에 기초하여, 상기 제 1 피계측부에 대해 상기 상대 이동할 때의 상기 제 1 계측부 및 상기 제 2 계측부의 출력에 기초하여 상기 제 1 방향의 위치 정보를 구하고,
    상기 이동체의 상기 제 2 방향으로의 이동에 기초하여, 상기 제 2 피계측부에 대해 상기 상대 이동할 때의 상기 제 1 계측부 및 상기 제 2 계측부의 출력에 기초하여 상기 제 2 방향의 위치 정보를 구하는 노광 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 제 1 피계측부는, 상기 제 1 방향에 관해 복수의 격자 영역이 서로 떨어져 배치되는 제 1 격자 부재를 포함하고,
    상기 제 1 계측부는, 상기 제 1 격자 부재에 대해 계측 빔을 조사하는 헤드를 포함하고,
    상기 제 2 피계측부는, 상기 제 2 방향에 관해 복수의 격자 영역이 서로 떨어져 배치되는 제 2 격자 부재를 포함하고,
    상기 제 2 계측부는, 상기 제 2 격자 부재에 대해 계측 빔을 조사하는 헤드를 포함하는, 노광 장치.
  28. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
    상기 제 1 피계측부는 상기 이동체 상에 형성되어 있는 노광 장치.
  29. 제 26 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 피계측부는, 상기 광학계를 유지하는 유지 부재에 형성되어 있는 노광 장치.
  30. 제 1 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명광으로서 에너지 빔을 사용하여 상기 물체에 소정의 패턴을 형성하는 노광 장치.
  31. 제 1 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물체는, 플랫 패널 디스플레이에 사용되는 기판인 노광 장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 기판은, 적어도 한 변의 길이 또는 대각 길이가 500 ㎜ 이상인 노광 장치.
  33. 제 1 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 사용하여 상기 물체를 노광하는 것과,
    노광된 상기 물체를 현상하는 것을 포함하는 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법.
  34. 제 1 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 사용하여 상기 물체를 노광하는 것과,
    노광된 상기 물체를 현상하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법.
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