KR20230055404A - 반송 시스템, 노광 장치, 반송 방법, 노광 방법 및 디바이스 제조방법, 및 흡인 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 반송 시스템은, 배치된 웨이퍼(W)를 유지하며, XY 평면을 따라 이동 가능한 웨이퍼 스테이지(WST)와, 소정 위치의 상측에서, 웨이퍼를 상측으로부터 비접촉으로 유지하며, 또한 상하 이동 가능한 척 유닛(153)과, 웨이퍼 스테이지(WST)가 상기 소정 위치에 위치했을 때, 척 유닛(153)에 의해 유지된 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지(WST) 상에서 하측으로부터 지지 가능하고 상하 이동 가능한 복수의 상하 이동 핀(140)을 구비하고 있다. 그리고, Z 위치 검출계(146)에 의해, 웨이퍼(W)의 평탄도가 측정되고, 그 측정 결과에 기초하여, 웨이퍼(W)를 유지(지지)하는 척 유닛(153)과 상하 이동 핀(140)이 독립적으로 구동된다.

Description

반송 시스템, 노광 장치, 반송 방법, 노광 방법 및 디바이스 제조방법, 및 흡인 장치{TRANSFER SYSTEM, EXPOSURE APPARATUS, TRANSFER METHOD, EXPOSURE METHOD, DEVICE MANUFACTURING METHOD, AND SUCTION APPARATUS}
본 발명은, 반송 시스템, 노광 장치, 반송 방법, 노광 방법 및 디바이스 제조방법, 및 흡인 장치에 관한 것으로, 특히, 판형의 물체를 반송하는 반송 시스템, 상기 반송 시스템을 구비하는 노광 장치, 판형의 물체를 이동체 상에 반송하는 반송 방법, 상기 반송 방법을 이용하는 노광 방법, 상기 노광 장치 또는 노광 방법을 이용하는 디바이스 제조방법, 및 판형의 물체를 흡인하는 흡인 장치에 관한 것이다.
종래, 반도체 소자(집적 회로 등), 액정 표시 소자 등의 전자 디바이스(마이크로 디바이스)를 제조하는 리소그래피 공정에서는, 주로, 스텝·앤드·리피트 방식의 투영 노광 장치(소위 스테퍼), 혹은 스텝·앤드·스캔 방식의 투영 노광 장치(소위 스캐닝·스테퍼(스캐너라고도 함)) 등이 이용되고 있다.
이러한 종류의 노광 장치에서 이용되는, 노광 대상이 되는 웨이퍼 또는 유리 플레이트 등의 기판은, 점차(예컨대 웨이퍼의 경우, 10년 간격으로) 대형화되고 있다. 현재는 직경 300 ㎜의 300밀리 웨이퍼가 주류이지만, 이미 직경 450 ㎜의 450밀리 웨이퍼 시대가 아주 가까이 도래해 있다. 450밀리 웨이퍼로 이행하면, 1장의 웨이퍼로부터 채용할 수 있는 다이(칩)의 수가 현행의 300밀리 웨이퍼의 2배 이상이 되어, 비용 삭감에 공헌한다.
그러나, 웨이퍼의 사이즈에 비례하여 그 두께가 커지는 것은 아니기 때문에, 450밀리 웨이퍼는, 300밀리 웨이퍼에 비교하여, 강도 및 강성이 약하다. 따라서, 예컨대 웨이퍼의 반송 하나를 들더라도, 현재의 300밀리 웨이퍼와 동일한 수단 방법을 그대로 채용한 것에서는, 웨이퍼에 왜곡이 생겨 노광 정밀도에 악영향을 미칠 우려가 있는 것으로 생각되었다. 그래서, 웨이퍼의 반송 방법으로는, 베르누이·척 등을 구비한 반송 부재에 의해 웨이퍼를 상측으로부터 비접촉으로 흡인하고, 평탄도(평면도)를 유지하고, 웨이퍼 홀더(유지 장치)에 반송하는, 450밀리 웨이퍼여도 채용할 수 있는 반송(반입) 방법 등이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
그러나, 웨이퍼의 웨이퍼 스테이지(웨이퍼 홀더) 상에 대한 반송 방법으로는, 전술한 반송 부재에 의한 상측으로부터의 비접촉에 의한 흡인을 채용하는 경우, 계측 결과에 기초하는 보정이 곤란한, 허용할 수 없는 레벨의 웨이퍼의 수평면 내의 위치 어긋남(회전 어긋남)이 생길 우려가 있었다.
특허문헌 1 : 미국 특허 출원 공개 제2010/0297562호 명세서
전술한 웨이퍼의 반송 부재에 의한 상측으로부터의 비접촉 흡인에 의한 문제점을 해소하는 방법으로서, 웨이퍼를, 베르누이·척 등의 흡인 부재에 의해 상측으로부터 비접촉으로 흡인하면서, 하측으로부터도 지지 부재(예컨대 웨이퍼 스테이지 상의 상하 이동 핀)로 지지하는 것을 생각할 수 있다. 그런데, 발명자들의 실험 등의 결과, 웨이퍼의 상측으로부터의 비접촉 흡인과 하측으로부터의 지지를 행하여, 웨이퍼 스테이지 상에 대한 웨이퍼의 로드를 행하는 경우에, 그 로드시의 흡인 부재와 지지 부재의 구동 속도의 차에서 기인하여, 300밀리 웨이퍼여도 허용할 수 없는 레벨의 왜곡이 생기는 경우가 있는 것이 판명되었다.
본 발명의 제1 양태에 의하면, 판형의 물체를 물체 배치부가 설치된 물체 배치 부재에 반송하는 반송 시스템으로서, 상기 물체와 대향하는 대향부를 갖고, 상기 대향부와 상기 물체 사이에 기체류를 형성하여 상기 물체에 대한 흡인력을 발생시키는 흡인 부재와, 상기 흡인 부재에 의해 흡인되어 있는 상기 물체의 형상에 관한 정보를 구하는 계측 장치와, 상기 흡인 부재를 상기 물체 배치부에 대하여 접근 또는 이격되는 상하 방향으로 상대 이동시키는 구동 장치와, 상기 계측 장치에 의해 구해진 상기 정보를 이용하여, 상기 물체가 소정의 형상으로 상기 물체 배치부에 배치되도록 상기 흡인 부재와 상기 구동 장치의 적어도 한쪽을 제어하는 제어 장치를 구비하는 반송 시스템이 제공된다.
이것에 의하면, 물체를, 평탄도를 높게 유지한 상태로, 물체 배치 부재 상에 반송하는 것이 가능해진다.
본 발명의 제2 양태에 의하면, 물체 상에 패턴을 형성하는 노광 장치로서, 상기 반송 시스템과, 상기 반송 시스템에 의해 상기 물체 배치 부재 상에 반송된 상기 물체를 에너지빔으로 노광하여, 상기 패턴을 형성하는 패턴 생성 장치를 구비하는 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 제3 양태에 의하면, 상기 노광 장치를 이용하여 물체를 노광하는 것과, 노광된 상기 물체를 현상하는 것을 포함하는 디바이스 제조방법이 제공된다.
본 발명의 제4 양태에 의하면, 판형의 물체를 물체 배치 부재에 반송하는 반송 방법으로서, 상기 물체 배치 부재의 상측에서, 흡인 부재에 의해 상기 물체를 상측으로부터 비접촉으로 흡인하는 것과, 구동 장치에 의해 상기 흡인 부재를 상기 물체 배치부에 대하여 상하 방향으로 상대 이동시키는 것과, 상기 흡인 부재에 의해 흡인된 상기 물체의 복수 개소에 관해, 각각 상기 상하 방향의 위치에 관한 정보를 구하는 것과, 구해진 상기 정보를 이용하여, 상기 물체가 소정의 형상으로 상기 물체 배치부에 배치되도록 상기 흡인 부재와 상기 구동 장치의 적어도 한쪽을 제어하는 것을 포함하는 반송 방법이 제공된다.
이것에 의하면, 물체를, 평탄도를 높게 유지한 상태로, 물체 배치 부재 상에 반송하는 것이 가능해진다.
본 발명의 제5 양태에 의하면, 상기 반송 방법에 의해 상기 물체 배치 부재 상에 판형의 상기 물체를 반송하는 것과, 반송 후에 상기 물체 배치 부재에 유지되어 있는 상기 물체를 에너지빔으로 노광하여, 상기 물체 상에 패턴을 형성하는 것을 포함하는 노광 방법이 제공된다.
본 발명의 제6 양태에 의하면, 상기 노광 방법에 의해 물체를 노광하는 것과, 노광된 상기 물체를 현상하는 것을 포함하는 디바이스 제조방법이 제공된다.
본 발명의 제7 양태에 의하면, 판형의 물체를 흡인하는 흡인 장치로서, 상기 물체와 대향하는 대향부를 갖고, 상기 대향부로부터 기체를 분출하여 상기 물체에 대한 흡인하는 힘을 발생시키는 흡인 부재와, 상기 흡인 부재에 의해 흡인되어 있는 상기 물체의 형상에 관한 정보를 구하는 계측 장치를 갖는 제1 흡인 장치가 제공된다.
본 발명의 제8 양태에 의하면, 판형의 물체에 대하여 비접촉으로 흡인력을 작용시키는 흡인 장치로서, 베이스 부재와, 상기 베이스 부재에 설치되고, 각각 상기 물체 주변에 기체의 흐름을 발생시켜 상기 물체에 대한 흡인력을 발생시키는 복수의 흡인부와, 상기 물체를 변형시키는 조정 장치를 구비하고, 상기 복수의 흡인부가 발생시킨 상기 기체의 흐름에 의해 생긴 상기 힘에 의해 상기 물체를 흡인하면서, 상기 조정 장치에 의해 상기 물체를 변형시키는 제2 흡인 장치가 제공된다.
이것에 의하면, 복수의 흡인부에 의해 발생된 기체의 흐름에 의해 생기는 흡인력에 의해 물체를 흡인하면서, 조정 장치에 의해 물체를, 예컨대, 원하는 레벨의 평탄도를 확보할 수 있도록 변형시킬 수 있게 된다.
도 1은, 일 실시형태에 관련된 노광 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2의 (A)는, 도 1의 웨이퍼 스테이지를 +Z 방향에서 본 도면(평면도), 도 2의 (B)는, 웨이퍼 스테이지를 -Y 방향에서 본 도면(정면도)이다.
도 3은, 노광 장치가 구비하는 간섭계, 얼라인먼트계, 다점 AF계 등의 배치를, 투영 광학계를 기준으로 하여 도시한 도면이다.
도 4는, 도 1의 반입 유닛 및 웨이퍼 스테이지를 -Y 방향에서 본 도면(정면도)이다.
도 5는, 도 4의 척 유닛을 -Z 방향에서 본 도면이다.
도 6은, 일 실시형태에 관련된 노광 장치의 제어계를 중심적으로 구성하는 주제어 장치의 입출력 관계를 도시한 블록도이다.
도 7의 (A)는, 웨이퍼의 반입 동작을 설명하기 위한 도면(그 1), 도 7의 (B)는, 웨이퍼의 반입 동작을 설명하기 위한 도면(그 2), 도 7의 (C)는, 웨이퍼의 반입 동작을 설명하기 위한 도면(그 3), 도 7의 (D)는, 웨이퍼의 반입 동작을 설명하기 위한 도면(그 4)이다.
도 8의 (A)는, 웨이퍼의 반입 동작을 설명하기 위한 도면(그 5), 도 8의 (B)는, 웨이퍼의 반입 동작을 설명하기 위한 도면(그 6), 도 8의 (C)는, 웨이퍼의 반입 동작을 설명하기 위한 도면(그 7), 도 8의 (D)는, 웨이퍼의 반입 동작을 설명하기 위한 도면(그 8)이다.
도 9의 (A)는, 웨이퍼의 반입 동작을 설명하기 위한 도면(그 9), 도 9의 (B)는, 웨이퍼의 반입 동작을 설명하기 위한 도면(그 10)이다.
도 10은, 웨이퍼 평탄도 검출계와 척 유닛 위치 검출계의 구성의 일례(변형예)를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은, 웨이퍼 반입 동작 중, 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지에 배치하기 직전의 동작의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 일 실시형태에 관해, 도 1∼도 9에 기초하여 설명한다.
도 1에는, 일 실시형태에 관련된 노광 장치(100)의 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 이 노광 장치(100)는, 스텝·앤드·스캔 방식의 투영 노광 장치, 소위 스캐너이다. 후술하는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 투영 광학계(PL)가 형성되어 있고, 이하에 있어서는, 이 투영 광학계(PL)의 광축(AX)과 평행한 방향을 Z축 방향, 이것에 직교하는 면 내에서 레티클과 웨이퍼가 상대 주사되는 방향을 Y축 방향, Z축 및 Y축에 직교하는 방향을 X축 방향으로 하고, X축, Y축, 및 Z축 둘레의 회전(경사) 방향을 각각 θx, θy, 및 θz 방향으로 하여 설명한다.
노광 장치(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 베이스반(12) 상의 +Y측 단부 근방에 배치된 노광 스테이션에 배치된 노광부(200)와, 노광부(200)로부터 -Y측으로 소정 거리 떨어져 계측 스테이션에 배치된 계측부(300)와, 베이스반(12) 상에서 독립적으로 XY 평면 내에서 2차원 이동하는 웨이퍼 스테이지(WST) 및 계측 스테이지(MST)를 포함하는 스테이지 장치(50)와, 도시되지 않은 반출 유닛 및 후술하는 웨이퍼 지지 부재(125)와 함께 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 시스템(120)(도 6 참조)을 구성하는 반입 유닛(121)과, 이들의 제어계 등을 구비하고 있다. 여기서, 베이스반(12)은, 바닥면 상에 방진 장치(도시 생략)에 의해 거의 수평으로(XY 평면에 평행하게) 지지되어 있다. 베이스반(12)은, 평판형의 외형을 갖는 부재로 이루어진다. 또한, 베이스반(12)의 내부에는, 평면 모터(후술)의 고정자를 구성하는, XY 2차원 방향을 행방향, 열방향으로 하여 매트릭스형으로 배치된 복수의 코일(17)을 포함하는 코일 유닛이 수용되어 있다. 또, 도 1에 있어서, 노광 스테이션에는, 웨이퍼 스테이지(WST)가 위치하고 있고, 웨이퍼 스테이지(WST)(보다 상세하게는 후술하는 웨이퍼 테이블(WTB)) 상에 웨이퍼(W)가 유지되어 있다. 또한, 노광 스테이션의 근방에 계측 스테이지(MST)가 위치하고 있다.
노광부(200)는, 조명계(10), 레티클 스테이지(RST), 투영 유닛(PU) 및 국소 액침 장치(8) 등을 구비하고 있다.
조명계(10)는, 예컨대 미국 특허 출원 공개 제2003/0025890호 명세서 등에 개시된 바와 같이, 광원과, 옵티컬 인터그레이터 등을 포함하는 조도 균일화 광학계, 및 레티클 블라인드 등(모두 도시되지 않음)을 갖는 조명 광학계를 포함한다. 조명계(10)는, 레티클 블라인드(마스킹 시스템이라고도 함)로 설정(제한)된 레티클(R) 상의 슬릿형의 조명 영역(IAR)을, 조명광(노광광)(IL)에 의해 거의 균일한 조도로 조명한다. 여기서, 조명광(IL)으로서, 일례로서, ArF 엑시머 레이저광(파장 193 ㎚)이 이용되고 있다.
레티클 스테이지(RST) 상에는, 그 패턴면(도 1에서의 하면)에 회로 패턴 등이 형성된 레티클(R)이, 예컨대 진공 흡착에 의해 고정되어 있다. 레티클 스테이지(RST)는, 예컨대 리니어 모터 또는 평면 모터 등을 포함하는 레티클 스테이지 구동계(11)(도 1에서는 도시되지 않음, 도 6 참조)에 의해, XY 평면 내에서 미소 구동 가능하며, 주사 방향(도 1에서의 지면내 좌우 방향인 Y축 방향)으로 소정의 주사 속도로 구동 가능하게 되어 있다.
레티클 스테이지(RST)의 XY 평면 내의 위치 정보(θz 방향의 회전 정보를 포함함)는, 예컨대 레티클 레이저 간섭계(이하, 「레티클 간섭계」라고 함)(13)에 의해, 레티클 스테이지(RST)에 고정된 이동경(15)(실제로는, Y축 방향에 직교하는 반사면을 갖는 Y 이동경(혹은, 레트로리플렉터)과 X축 방향에 직교하는 반사면을 갖는 X 이동경이 설치되어 있음)을 통해, 예컨대 0.25 ㎚ 정도의 분해능으로 항상 검출된다. 레티클 간섭계(13)의 계측치는, 주제어 장치(20)(도 1에서는 도시되지 않음, 도 6 참조)로 보내진다. 주제어 장치(20)는, 레티클 스테이지(RST)의 위치 정보에 기초하여, 레티클 스테이지 구동계(11)(도 6 참조)를 통해 레티클 스테이지(RST)를 구동한다. 또, 본 실시형태에서는, 전술한 레티클 간섭계 대신에 인코더를 이용하여 레티클 스테이지(RST)의 XY 평면 내의 위치 정보가 검출되어도 좋다.
투영 유닛(PU)은, 레티클 스테이지(RST)의 도 1에서의 하측에 배치되어 있다. 투영 유닛(PU)은, 베이스반(12)의 상측에 수평으로 배치된 메인 프레임(BD)에 의해 그 외주부에 설치된 플랜지부(FLG)를 통해 지지되어 있다. 메인 프레임(BD)은 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 Y축 방향의 치수가 X축 방향의 치수보다 큰 평면에서 보아 육각 형상(직사각형의 2개의 모서리를 잘라낸 듯한 형상)의 판부재로 이루어지고, 도시되지 않은 방진 장치를 일부에 포함하는 도시되지 않은 지지 부재에 의해 바닥면 상에서 지지되어 있다. 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 메인 프레임(BD)을 둘러싸도록 평면에서 보아 직사각형 프레임형의 프레임(FL)이 배치되어 있다. 프레임(FL)은, 메인 프레임(BD)을 지지하는 지지 부재와는 별도의 지지 부재에 의해, 바닥면 상에서, 메인 프레임(BD)과 동일한 높이의 위치에 지지되어 있다. 프레임(FL)의 X축 방향으로 떨어진 한 쌍의 장변부의 -Y측의 단부 근방(후술하는 로딩 포지션(LP)과 거의 동일한 Y 위치)으로부터는, 각각 XZ 단면 L자형의 한 쌍(좌우 대칭)의 연장부(159)가 하측으로 돌출 형성되어 있다(도 4 참조).
투영 유닛(PU)은, 경통(40)과, 경통(40) 내에 유지된 투영 광학계(PL)를 포함한다. 투영 광학계(PL)로는, 예컨대, Z축과 평행한 광축(AX)을 따라 배열되는 복수의 광학 소자(렌즈 엘리먼트)로 이루어지는 굴절 광학계가 이용되고 있다. 투영 광학계(PL)는, 예컨대 양측 텔리센트릭으로, 소정의 투영 배율(예컨대 1/4배, 1/5배 또는 1/8배 등)을 갖는다. 이 때문에, 조명계(10)로부터의 조명광(IL)에 의해 레티클(R) 상의 조명 영역(IAR)이 조명되면, 투영 광학계(PL)의 제1 면(물체면)과 패턴면이 거의 일치하여 배치되는 레티클(R)을 통과한 조명광(IL)에 의해, 투영 광학계(PL)(투영 유닛(PU))을 통해 그 조명 영역(IAR) 내의 레티클(R)의 회로 패턴의 축소상(회로 패턴의 일부의 축소상)이, 투영 광학계(PL)의 제2 면(이미지면)측에 배치되는, 표면에 레지스트(감응제)가 도포된 웨이퍼(W) 상의 상기 조명 영역(IAR)에 공역인 영역(이하, 노광 영역이라고도 함)(IA)에 형성된다. 그리고, 레티클 스테이지(RST)와 웨이퍼 스테이지(WST)(보다 정확하게는, 웨이퍼(W)를 유지하는 후술하는 미동 스테이지(WFS))의 동기 구동에 의해, 조명 영역(IAR)(조명광(IL))에 대하여 레티클(R)을 주사 방향(Y축 방향)으로 상대 이동시키며, 노광 영역(IA)(조명광(IL))에 대하여 웨이퍼(W)를 주사 방향(Y축 방향)으로 상대 이동시킴으로써, 웨이퍼(W) 상의 하나의 샷 영역(구획 영역)의 주사 노광이 행해지고, 그 샷 영역에 레티클(R)의 패턴이 전사된다. 즉, 본 실시형태에서는 조명계(10), 및 투영 광학계(PL)에 의해 웨이퍼(W) 상에 레티클(R)의 패턴이 생성되고, 조명광(IL)에 의한 웨이퍼(W) 상의 감응층(레지스트층)의 노광에 의해 웨이퍼(W) 상에 그 패턴이 형성된다.
국소 액침 장치(8)는, 노광 장치(100)가, 액침 방식의 노광을 행하는 것에 대응하여 설치되어 있다. 국소 액침 장치(8)는, 액체 공급 장치(5), 액체 회수 장치(6)(모두 도 1에서는 도시되지 않음, 도 6 참조), 및 노즐 유닛(32) 등을 포함한다. 노즐 유닛(32)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 투영 광학계(PL)를 구성하는 가장 이미지면측(웨이퍼(W)측)의 광학 소자, 여기서는 렌즈(이하, 「선단 렌즈」라고도 함)(191)를 유지하는 경통(40)의 하단부 주위를 둘러싸도록 도시되지 않은 지지 부재를 통해, 투영 유닛(PU) 등을 지지하는 메인 프레임(BD)에 매달려 지지되어 있다. 노즐 유닛(32)은, 액체(Lq)의 공급구 및 회수구와, 웨이퍼(W)가 대향하여 배치되며, 또한 회수구가 형성되는 하면과, 액체 공급관(31A) 및 액체 회수관(31B)(모두 도 1에서는 도시되지 않음, 도 3 참조)과 각각 접속되는 공급 유로 및 회수 유로를 구비하고 있다. 액체 공급관(31A)에는, 그 일단이 액체 공급 장치(5)(도 1에서는 도시되지 않음, 도 6 참조)에 접속된 도시되지 않은 공급관의 타단이 접속되어 있고, 액체 회수관(31B)에는, 그 일단이 액체 회수 장치(6)(도 1에서는 도시되지 않음, 도 6 참조)에 접속된 도시되지 않은 회수관의 타단이 접속되어 있다. 본 실시형태에서는, 주제어 장치(20)가 액체 공급 장치(5)(도 6 참조)를 제어하여, 액체 공급관(31A) 및 노즐 유닛(32)을 통해 선단 렌즈(191)와 웨이퍼(W) 사이에 액체를 공급하며, 액체 회수 장치(6)(도 6 참조)를 제어하여, 노즐 유닛(32) 및 액체 회수관(31B)을 통해 선단 렌즈(191)와 웨이퍼(W) 사이로부터 액체를 회수한다. 이 때, 주제어 장치(20)는, 공급되는 액체의 양과 회수되는 액체의 양이 항상 동일해지도록, 액체 공급 장치(5)와 액체 회수 장치(6)를 제어한다. 따라서, 선단 렌즈(191)와 웨이퍼(W) 사이에는, 일정량의 액체(Lq)(도 1 참조)가 항상 교체되어 유지된다. 본 실시형태에서는, 상기한 액체(Lq)로서, ArF 엑시머 레이저광(파장 193 ㎚의 광)이 투과하는 순수를 이용하는 것으로 한다. 또, ArF 엑시머 레이저광에 대한 순수의 굴절률(n)은, 대략 1.44이고, 순수 중에서는, 조명광(IL)의 파장은, 193 ㎚×1/n=약 134 ㎚로 단파장화된다. 또, 도 3에서는, 액체(Lq)로 형성되는 액침 영역이 부호 36으로 표시되어 있다.
또한, 투영 유닛(PU) 하측에 계측 스테이지(MST)가 위치하는 경우에도, 상기와 동일하게 후술하는 계측 테이블(MTB)과 선단 렌즈(191) 사이에 액체(Lq)를 채우는 것이 가능하다.
여기서, 설명은 전후하지만, 스테이지 장치(50)에 관해 설명한다. 스테이지 장치(50)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 베이스반(12) 상에 배치된 웨이퍼 스테이지(WST) 및 계측 스테이지(MST), 이들 스테이지(WST, MST)의 위치 정보를 계측하는, Y 간섭계(16, 19) 등을 포함하는 간섭계 시스템(70)(도 6 참조) 등을 구비하고 있다.
웨이퍼 스테이지(WST)는, 도 1 및 도 2의 (B) 등에서 알 수 있는 바와 같이, 조동 스테이지(WCS)와, 조동 스테이지(WCS)에 비접촉 상태로 지지되고, 조동 스테이지(WCS)에 대하여 상대 이동 가능한 미동 스테이지(WFS)를 갖고 있다. 여기서, 웨이퍼 스테이지(WST)(조동 스테이지(WCS))는, 조동 스테이지 구동계(51A)(도 6 참조)에 의해, X축 및 Y축 방향으로 소정 스트로크로 구동되며 θz 방향으로 미소 구동된다. 또한, 미동 스테이지(WFS)는, 미동 스테이지 구동계(52A)(도 6 참조)에 의해 조동 스테이지(WCS)에 대하여 6 자유도 방향(X축, Y축, Z축, θx, θy 및 θz의 각 방향)으로 구동된다.
조동 스테이지(WCS)는, 도 2의 (B)에 도시된 바와 같이, 평면에서 보아(+Z 방향에서 보아) X축 방향의 길이가 Y축 방향의 길이보다 얼마쯤 긴 직사각형 판형의 조동 슬라이더부(91)와, 조동 슬라이더부(91)의 길이 방향의 일단부와 타단부의 상면에 YZ 평면에 평행한 상태로 각각 고정되며, 또한 Y축 방향을 길이 방향으로 하는 직사각형 판형의 한 쌍의 측벽부(92a, 92b)와, 측벽부(92a, 92b) 각각의 상면의 Y축 방향의 중앙부에 내측을 향해 고정된 한 쌍의 고정자부(93a, 93b)를 구비하고 있다. 또, 측벽부(92a, 92b)는, 고정자부(93a, 93b)와 Y축 방향의 길이를 거의 동일하게 해도 좋다. 즉, 측벽부(92a, 92b)는, 조동 슬라이더부(91)의 길이 방향의 일단부와 타단부의 상면의 Y축 방향의 중앙부에만 설치해도 좋다.
조동 스테이지(WCS)의 저면, 즉 조동 슬라이더부(91)의 저면에는, 베이스반(12)의 내부에 배치된 코일 유닛에 대응하여, 도 2의 (B)에 도시된 바와 같이, XY 2차원 방향을 행방향, 열방향으로 하여 매트릭스형으로 배치된 복수의 영구 자석(18)으로 이루어지는 자석 유닛이 설치되어 있다. 자석 유닛은, 베이스반(12)의 코일 유닛과 함께, 예컨대 미국 특허 제5,196,745호 명세서 등에 개시된 전자력(로렌츠력) 구동 방식의 평면 모터로 이루어지는 조동 스테이지 구동계(51A)(도 6 참조)를 구성하고 있다. 코일 유닛을 구성하는 각 코일(17)(도 1 참조)에 공급되는 전류의 크기 및 방향은, 주제어 장치(20)에 의해 제어된다.
조동 슬라이더부(91)의 저면에는, 상기 자석 유닛의 주위에 복수의 에어 베어링(94)이 고정되어 있다. 조동 스테이지(WCS)는, 복수의 에어 베어링(94)에 의해, 베이스반(12)의 상측에 소정의 간극(클리어런스, 갭), 예컨대 수 ㎛ 정도의 간극을 통해 부상 지지되고, 조동 스테이지 구동계(51A)에 의해, X축 방향, Y축 방향 및 θz 방향으로 구동된다.
또, 조동 스테이지 구동계(51A)로는, 전자력(로렌츠력) 구동 방식의 평면 모터에 한정되지 않고, 예컨대 가변 자기 저항 구동 방식의 평면 모터를 이용할 수도 있다. 이밖에, 조동 스테이지 구동계(51A)를, 자기 부상형의 평면 모터에 의해 구성하고, 상기 평면 모터에 의해 조동 스테이지(WCS)를 6 자유도 방향으로 구동할 수 있도록 해도 좋다. 이 경우, 조동 슬라이더부(91)의 저면에 에어 베어링을 설치하지 않아도 좋게 된다.
한쌍의 고정자부(93a, 93b)의 각각은, 예컨대 외형이 직사각형 판형인 부재로 이루어지고, 각각의 내부에는, 복수의 코일로 이루어지는 코일 유닛(CUa, CUb)이 수용되어 있다. 코일 유닛(CUa, CUb)을 구성하는 각 코일에 공급되는 전류의 크기 및 방향은, 주제어 장치(20)에 의해 제어된다.
미동 스테이지(WFS)는, 도 2의 (B)에 도시된 바와 같이, 예컨대 평면에서 보아 팔각형의 높이가 낮은 기둥형 부재로 이루어지는 본체부(81)와, 본체부(81)의 X축 방향의 일단부와 타단부에 각각 고정된 한 쌍의 가동자부(82a, 82b)와, 본체부(81)의 상면에 일체적으로 고정된 평면에서 보아 직사각형인 판형 부재로 이루어지는 웨이퍼 테이블(WTB)을 구비하고 있다.
본체부(81)는, 웨이퍼 테이블(WTB)과 열팽창률이 동일하거나 또는 동일한 정도인 소재로 형성되는 것이 바람직하고, 그 소재는 저열팽창률인 것이 바람직하다.
여기서, 도 2의 (B)에서는, 도시는 생략되어 있지만, 본체부(81)에는, 웨이퍼 테이블(WTB)(및 도시되지 않은 웨이퍼 홀더)에 형성된 도시되지 않은 관통 구멍에 삽입되고, 상하 이동 가능한 복수(예컨대 3개)의 상하 이동 핀(140)(도 4 참조)이 설치되어 있다. 3개의 상하 이동 핀(140) 각각의 상면에는, 진공 배기용의 배기구(도시되지 않음)가 형성되어 있다. 또한, 3개의 상하 이동 핀(140)은, 각각의 하단면이 받침대 부재(141)의 상면에 고정되어 있다. 3개의 상하 이동 핀(140)은, 각각 받침대 부재(141)의 상면의 평면에서 보아 거의 정삼각형인 정점의 위치에 배치되어 있다. 3개의 상하 이동 핀(140) 각각에 형성된 배기구는, 상하 이동 핀(140)(및 받침대 부재(141))의 내부에 형성된 배기관로 및 도시되지 않은 진공 배기관을 통해 진공 펌프(도시되지 않음)에 연통되어 있다. 받침대 부재(141)는, 하면의 중앙부에 고정된 축(143)을 통해 구동 장치(142)에 접속되어 있다. 즉, 3개의 상하 이동 핀(140)은, 받침대 부재(141)와 일체로 구동 장치(142)에 의해 상하 방향으로 구동된다. 본 실시형태에서는, 받침대 부재(141)와 3개의 상하 이동 핀(140)과 축(143)에 의해, 웨이퍼 하면의 중앙부 영역의 일부를 하측으로부터 지지 가능한 웨이퍼 센터 지지 부재(이하, 센터 지지 부재라고 약기함)(150)가 구성되어 있다. 여기서, 3개의 상하 이동 핀(140)(센터 지지 부재(150))의 기준 위치로부터의 Z축 방향의 변위는, 예컨대 구동 장치(142)에 설치된 인코더 시스템 등의 변위 센서(145)(도 4에서는 도시되지 않음, 도 6 참조)에 의해 검출되고 있다. 주제어 장치(20)는, 변위 센서(145)의 계측치에 기초하여, 구동 장치(142)를 통해 3개의 상하 이동 핀(140)(센터 지지 부재(150))을 상하 방향으로 구동한다.
도 2의 (B)로 되돌아가, 한 쌍의 가동자부(82a, 82b)는, 본체부(81)의 X축 방향의 일단면과 타단면에 각각 고정된 YZ 단면이 직사각형 프레임형인 케이스를 갖는다. 이하에서는, 편의상, 이들 케이스를 가동자부(82a, 82b)와 동일한 부호를 이용하여, 케이스(82a, 82b)라고 표기한다.
케이스(82a)는, Y축 방향 치수(길이) 및 Z축 방향 치수(높이)가, 모두 고정자부(93a)보다 얼마쯤 긴 Y축 방향으로 가늘고 긴 YZ 단면이 직사각형인 개구부가 형성되어 있다. 케이스(82a)의 개구부 내에는 조동 스테이지(WCS)의 고정자부(93a)의 -X측의 단부가 비접촉으로 삽입되어 있다. 케이스(82a)의 상벽부(82a1) 및 저벽부(82a2)의 내부에는, 자석 유닛(MUa1, MUa2)이 설치되어 있다.
가동자부(82b)는, 가동자부(82a)와 좌우 대칭이기는 하지만 동일하게 구성되어 있다. 케이스(가동자부)(82b)의 중공부 내에 조동 스테이지(WCS)의 고정자부(93b)의 +X측의 단부가 비접촉으로 삽입되어 있다. 케이스(82b)의 상벽부(82b1) 및 저벽부(82b2)의 내부에는, 자석 유닛(MUa1, MUa2)과 동일하게 구성된 자석 유닛(MUb1, MUb2)이 설치되어 있다.
전술한 코일 유닛(CUa, CUb)은, 자석 유닛(MUa1, MUa2 및 MUb1, MUb2)에 각각 대향하도록 고정자부(93a 및 93b)의 내부에 각각 수용되어 있다.
자석 유닛(MUa1, MUa2 및 MUb1, MUb2), 및 코일 유닛(CUa, CUb)의 구성은, 예컨대 미국 특허 출원 공개 제2010/0073652호 명세서 및 미국 특허 출원 공개 제2010/0073653호 명세서 등에 상세히 개시되어 있다.
본 실시형태에서는, 전술한 가동자부(82a)가 갖는 한 쌍의 자석 유닛(MUa1, MUa2) 및 고정자부(93a)가 갖는 코일 유닛(CUa)과, 가동자부(82b)가 갖는 한 쌍의 자석 유닛(MUb1, MUb2) 및 고정자부(93b)가 갖는 코일 유닛(CUb)을 포함하여, 상기 미국 특허 출원 공개 제2010/0073652호 명세서 및 미국 특허 출원 공개 제2010/0073653호 명세서와 마찬가지로, 미동 스테이지(WFS)를 조동 스테이지(WCS)에 대하여 비접촉 상태로 부상 지지하고, 비접촉으로 6 자유도 방향으로 구동하는 미동 스테이지 구동계(52A)(도 6 참조)가 구성되어 있다.
또, 조동 스테이지 구동계(51A)(도 6 참조)로서, 자기 부상형의 평면 모터를 이용하는 경우, 상기 평면 모터에 의해 조동 스테이지(WCS)와 일체로 미동 스테이지(WFS)를, Z축, θx 및 θy의 각 방향으로 미소 구동 가능하게 되기 때문에, 미동 스테이지 구동계(52A)는, X축, Y축 및 θz의 각 방향, 즉 XY 평면 내의 3 자유도 방향으로 미동 스테이지(WFS)를 구동 가능한 구성으로 해도 좋다. 이밖에, 예컨대 조동 스테이지(WCS)의 한 쌍의 측벽부(92a, 92b)의 각각에, 각 한 쌍의 전자석을, 미동 스테이지(WFS)의 팔각형의 사변부(斜邊部)에 대향하여 설치하고, 각 전자석에 대향하여 미동 스테이지(WFS)에 자성체 부재를 설치해도 좋다. 이와 같이 하면, 전자석의 자력에 의해, 미동 스테이지(WFS)를 XY 평면 내에서 구동할 수 있기 때문에, 가동자부(82a, 82b)와, 고정자부(93a, 93b)에 의해 한 쌍의 Y축 리니어 모터를 구성해도 좋다.
웨이퍼 테이블(WTB)의 상면의 중앙에는, 도시되지 않은 핀척 등의 웨이퍼의 유지부에 구비한 웨이퍼 홀더를 통해, 웨이퍼(W)가 진공 흡착 등에 의해 고정되어 있다. 웨이퍼 홀더는 웨이퍼 테이블(WTB)과 일체로 형성해도 좋지만, 본 실시형태에서는 웨이퍼 홀더와 웨이퍼 테이블(WTB)을 별도로 구성하고, 예컨대 진공 흡착 등에 의해 웨이퍼 홀더를 웨이퍼 테이블(WTB)의 오목부 내에 고정하고 있다. 또한, 웨이퍼 테이블(WTB)의 상면에는, 도 2의 (A)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 홀더 상에 배치되는 웨이퍼의 표면과 거의 동일면이 되는, 액체(Lq)에 대하여 발액화 처리된 표면(발액면)을 가지며, 또한 외형(윤곽)이 직사각형이고 그 중앙부에 웨이퍼 홀더(웨이퍼의 배치 영역)보다 한층 더 큰 원형의 개구가 형성된 플레이트(발액판)(28)가 설치되어 있다. 플레이트(28)는, 저열팽창률의 재료, 예컨대 유리 또는 세라믹스(예컨대 SHOT사의 제로듀아(상품명), Al2O3 혹은 TiC 등)로 이루어지고, 그 표면에는, 액체(Lq)에 대한 발액화 처리가 실시되어 있다. 구체적으로는, 예컨대 불소 수지 재료, 폴리사불화에틸렌(테플론(등록 상표)) 등의 불소계 수지 재료, 아크릴계 수지 재료 혹은 실리콘계 수지 재료 등에 의해 발액막이 형성되어 있다. 또, 플레이트(28)는, 그 표면의 전부(혹은 일부)가 웨이퍼(W)의 표면과 동일면이 되도록 웨이퍼 테이블(WTB)의 상면에 고정되어 있다.
플레이트(28)의 +Y측의 단부 근방에는, 계측 플레이트(30)가 설치되어 있다. 이 계측 플레이트(30)에는, 웨이퍼 테이블(WTB)의 센터 라인(CL) 상에 위치하는 중앙에 제1 기준 마크(FM)가 형성되고, 상기 제1 기준 마크(FM)를 사이에 두도록 한 쌍의 레티클 얼라인먼트용의 제2 기준 마크(RM)가 형성되어 있다.
웨이퍼 테이블(WTB) 상에는, 도 2의 (A)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 홀더에 근접하여 복수(예컨대 3개)의 반사경(86)이 설치되어 있다. 3개의 반사경(86)은, 웨이퍼 홀더의 -Y측에 근접하는 위치(센터 라인(CL) 상에 일치하여 웨이퍼(W)의 노치가 대향하는 위치, 즉 평면에서 보아 웨이퍼(W)의 중심에 대하여 6시 방향의 위치)에 1개, 센터 라인(CL)에 관해 대칭으로, 평면에서 보아 웨이퍼(W)의 중심에 대하여 5시, 7시 방향으로 각 1개 배치되어 있다. 또, 도 2의 (A)에서는, 도시의 편의상, 반사경(86)은 웨이퍼 플레이트의 원형 개구의 외측에 도시되어 있지만, 실제로는, 웨이퍼 홀더와 플레이트(28)의 원형 개구의 경계선 부분, 플레이트(28)와 웨이퍼(W)의 간극 내에 배치되어 있다. 이들 반사경(86)의 하측에는, 다공체가 설치되고, 액체 회수 장치(6)에 의해 완전히 회수하지 못한 웨이퍼 테이블(WTB) 상의 잔류한 액체(Lq)가 상기 다공체를 통해 회수된다.
웨이퍼 테이블(WTB)의 -Y 단부면, -X 단부면에는, 각각 경면 가공이 실시되고, 도 2의 (A)에 도시된 반사면(17a), 반사면(17b)이 형성되어 있다.
계측 스테이지(MST)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 스테이지 본체(60)와, 스테이지 본체(60) 상에 탑재된 계측 테이블(MTB)을 구비하고 있다.
스테이지 본체(60)의 저면에는, 도시되지는 않았지만, 베이스반(12)의 코일 유닛(코일(17))과 함께, 전자력(로렌츠력) 구동 방식의 평면 모터로 이루어지는 계측 스테이지 구동계(51B)(도 6 참조)를 구성하는, 복수의 영구 자석으로 이루어지는 자석 유닛이 설치되어 있다. 스테이지 본체(60)의 저면에는, 상기 자석 유닛의 주위에 복수의 에어 베어링(도시되지 않음)이 고정되어 있다. 계측 스테이지(MST)는, 전술한 에어 베어링에 의해, 베이스반(12)의 상측에 소정의 간극(갭, 클리어런스), 예컨대 수 ㎛ 정도의 간극을 통해 부상 지지되고, 계측 스테이지 구동계(51B)에 의해, X축 방향 및 Y축 방향으로 구동된다. 또, 계측 스테이지(MST)를, XY 평면 내의 3 자유도 방향으로 구동되는 조동 스테이지와 상기 조동 스테이지에 대하여 나머지 3 자유도(또는 6 자유도)로 구동되는 미동 스테이지를 갖는 구조로 해도 좋다. 또, 계측 스테이지 구동계(51B)를, 자기 부상형의 평면 모터로 구성하는 경우에는, 예컨대 계측 스테이지를 6 자유도 방향으로 이동 가능한 단체(單體)의 스테이지로 해도 좋다.
계측 테이블(MTB)은, 평면에서 보아 직사각형의 부재로 이루어진다. 계측 테이블(MTB)에는, 각종 계측용 부재가 설치되어 있다. 이 계측용 부재로는, 예컨대, 투영 광학계(PL)의 이미지면 상에서 조명광(IL)을 수광하는 핀홀형의 수광부를 갖는 조도 불균일 센서(88), 투영 광학계(PL)에 의해 투영되는 패턴의 공간상(투영상)의 광 강도를 계측하는 공간상 계측기(96), 및 파면 수차 계측기(89)가 채용되어 있다. 조도 불균일 센서로는, 예컨대 미국 특허 제4,465,368호 명세서 등에 개시된 것과 동일한 구성의 것을 이용할 수 있다. 또한, 공간상 계측기로는, 예컨대 미국 특허 출원 공개 제2002/0041377호 명세서 등에 개시된 것과 동일한 구성의 것을 이용할 수 있다. 또한, 파면 수차 계측기로는, 예컨대 국제 공개 제03/065428호(대응 미국 특허 제7,230,682호 명세서) 명세서 등에 개시된 것과 동일한 구성의 것을 이용할 수 있다. 또, 상기 각 센서에 더하여, 예컨대 미국 특허 출원 공개 제2002/0061469호 명세서 등에 개시된, 투영 광학계(PL)의 이미지면 상에서 조명광(IL)을 수광하는 소정 면적의 수광부를 갖는 조도 모니터를 채용해도 좋다.
또, 본 실시형태에서는 계측 테이블(MTB)(전술한 계측용 부재를 포함해도 좋음)의 표면도 발액막(발수막)으로 덮여 있다.
계측 테이블(MTB)은, +Y측면 및 -X측면에 각각 경면 가공이 실시되고, 전술한 웨이퍼 테이블(WTB)과 동일한 반사면(95a, 95b)이 형성되어 있다.
다음으로, 웨이퍼 스테이지(WST) 및 계측 스테이지(MST)의 위치 정보를 계측하는 간섭계 시스템(70)에 관해 설명한다.
간섭계 시스템(70)(도 6 참조)은, 웨이퍼 스테이지(WST)(웨이퍼 테이블(WTB)) 또는 계측 스테이지(MST)(계측 테이블(MTB))의 위치 정보를 계측하는 복수의 간섭계, 구체적으로는, 2개의 Y 간섭계(16, 19), 및 4개의 X 간섭계(136, 137, 138, 139) 등을 포함한다. 본 실시형태에서는, 상기 각 간섭계로는, 일부를 제외하고, 측장축을 복수 갖는 다축 간섭계가 이용되고 있다.
Y 간섭계(16)는, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 투영 광학계(PL)의 투영 중심(광축(AX), 도 1 참조)을 통과하는 Y축에 평행한 직선(이하, 기준축이라고 함)(LV)(도 3 참조)으로부터 동일 거리 -X측, +X측으로 떨어진 Y축 방향의 측장축을 따라 측장 빔(B41, B42)을 웨이퍼 테이블(WTB)의 반사면(17a)에 조사하고, 각각의 반사광을 수광한다. 또한, Y 간섭계(16)는, 측장 빔(B41, B42)과의 사이에 Z축 방향으로 소정 간격을 두고 Y축에 평행한 측장축(예컨대 기준축(LV) 상의 측장축)을 따라 측장 빔(B3)을 반사면(17a)을 향해 조사하고, 반사면(17a)에서 반사한 측장 빔(B3)을 수광한다.
Y 간섭계(19)는, 계측 테이블(MTB)의 반사면(95a)에 대하여, 예컨대 기준축(LV)으로부터 동일 거리 -X측, +X측으로 떨어진 Y축 방향의 측장축을 따라 2개의 측장 빔(B21, B22)을 조사하고, 각각의 반사광을 수광한다.
X 간섭계(136)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 투영 광학계(PL)의 광축을 통과하는 X축 방향의 직선(기준축)(LH)에 관해 동일 거리 떨어진 2축의 측장축을 따라 측장 빔(B51, B52)을 웨이퍼 테이블(WTB)의 반사면(17b)에 조사하고, 각각의 반사광을 수광한다.
X 간섭계(137)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 후술하는 프라이머리 얼라인먼트계(AL1)의 검출 중심을 통과하는 X축에 평행한 직선(LA)을 따라 측장 빔(B6)을 웨이퍼 테이블(WTB)의 반사면(17b)에 조사하고, 반사광을 수광한다.
X 간섭계(138)는, 웨이퍼의 로드가 행해지는 로딩 포지션(LP)을 통과하는 X축에 평행한 직선(LUL)을 따라 측장 빔(B7)을 웨이퍼 테이블(WTB)의 반사면(17b)에 조사하고, 반사광을 수광한다.
X 간섭계(139)는, 반사면(95b)에 대하여 X축에 평행한 측장 빔을 조사하고, 그 반사광을 수광한다.
간섭계 시스템(70)의 각 간섭계의 계측치(위치 정보의 계측 결과)는, 주제어 장치(20)에 공급되어 있다(도 6 참조). 주제어 장치(20)는, Y 간섭계(16)의 계측치에 기초하여, 웨이퍼 테이블(WTB)의 Y축 방향, θx 방향 및 θz 방향에 관한 위치 정보를 구한다. 또한, 주제어 장치(20)는, X 간섭계(136, 137 및 138) 중 어느 것의 출력에 기초하여 웨이퍼 테이블(WTB)의 X축 방향에 관한 위치 정보를 구한다. 또, 주제어 장치(20)는, X 간섭계(136)의 계측치에 기초하여 웨이퍼 테이블(WTB)의 θz 방향에 관한 위치 정보를 구하는 것으로 해도 좋다.
또한, 주제어 장치(20)는, Y 간섭계(19) 및 X 간섭계(139)의 계측치에 기초하여, 계측 테이블(MTB)(계측 스테이지(MST))의 X축, Y축, 및 θz 방향에 관한 위치 정보를 구한다.
이밖에, 간섭계 시스템(70)은, Z축 방향으로 이격된 한 쌍의 Y축에 평행한 측장 빔을, 조동 스테이지(WCS)의 -Y측의 측면에 고정된 이동경의 상하 한 쌍의 반사면을 각각 통해 한 쌍의 고정경에 조사하고, 그 한 쌍의 고정경으로부터의 상기 반사면을 통한 복귀광을 수광하는 Z 간섭계가, 한 쌍, 기준축(LV)으로부터 동일 거리 -X측, +X측으로 떨어져 배치된 Z 간섭계 시스템을 구비하고 있다. 이 Z 간섭계 시스템의 계측치에 기초하여, 주제어 장치(20)는, Z축, θy, θz의 각 방향을 포함하는 적어도 3 자유도 방향에 관한 웨이퍼 스테이지(WST)의 위치 정보를 구한다.
또, 간섭계 시스템(70)의 상세한 구성, 및 계측 방법의 상세의 일례에 관해서는, 예컨대 미국 특허 출원 공개 제2008/0106722호 명세서 등에 상세히 개시되어 있다.
웨이퍼 스테이지(WST)나 계측 스테이지(MST)의 위치에 관한 정보를 계측하기 위해 본 실시형태에서는 간섭계 시스템을 이용했지만, 다른 수단을 이용해도 좋다. 예컨대, 미국 특허 출원 공개 제2010/0297562호 명세서에 기재되어 있는 바와 같은 인코더 시스템을 사용하는 것도 가능하다.
도 1로 되돌아가, 계측부(300)는, 메인 프레임(BD)의 하면에 부착된 얼라인먼트 장치(99), 및 그 밖의 계측계를 구비하고 있다.
얼라인먼트 장치(99)는, 도 3에 도시된 5개의 얼라인먼트계(AL1, AL21∼AL24)를 포함한다. 상세히 서술하면, 투영 유닛(PU)의 중심(투영 광학계(PL)의 광축(AX), 본 실시형태에서는 전술한 노광 영역(IA)의 중심과도 일치)을 통과하며 또한 기준축(LV) 상에서, 광축(AX)으로부터 -Y측으로 소정 거리 이격된 위치에, 검출 중심이 위치하는 상태로 프라이머리 얼라인먼트계(AL1)가 배치되어 있다. 프라이머리 얼라인먼트계(AL1)를 사이에 두고, X축 방향의 한쪽과 다른쪽에는, 기준축(LV)에 관해 거의 대칭으로 검출 중심이 배치되는 세컨더리 얼라인먼트계(AL21, AL22와, AL23, AL24)가 각각 형성되어 있다. 즉, 5개의 얼라인먼트계(AL1, AL21∼AL24)는, 그 검출 중심이 X축 방향을 따라 배치되어 있다. 또, 도 1에서는, 5개의 얼라인먼트계(AL1, AL21∼AL24) 및 이들을 유지하는 유지 장치를 포함하여 얼라인먼트 장치(99)로서 표시되어 있다.
5개의 얼라인먼트계(AL1, AL21∼AL24)의 각각으로는, 예컨대, 웨이퍼 상의 레지스트를 감광시키지 않는 브로드 밴드인 검출 광속을 대상 마크에 조사하고, 그 대상 마크로부터의 반사광에 의해 수광면에 결상된 대상 마크의 상과 도시되지 않은 지표(각 얼라인먼트계 내에 형성된 지표판 상의 지표 패턴)의 상을 촬상 소자(CCD 등)를 이용하여 촬상하고, 이들의 촬상 신호를 출력하는 화상 처리 방식의 FIA(Field Image Alignment)계가 이용되고 있다. 5개의 얼라인먼트계(AL1, AL21∼AL24)로부터의 촬상 신호는, 주제어 장치(20)에 공급되도록 되어 있다(도 6 참조). 또, 얼라인먼트 장치(99)의 상세 구성은, 예컨대 미국 특허 출원 공개 제2009/0233234호 명세서에 개시되어 있다.
반송 시스템(120)의 일부를 구성하는, 반입 유닛(121)(도 1 참조)은, 노광 전의 웨이퍼를, 웨이퍼 테이블(WTB) 상에 로드하는 것에 앞서 로딩 포지션(LP)의 상측에서 유지하고, 웨이퍼 테이블(WTB) 상에 로드하기 위한 것이다. 또한, 도시되지 않은 반출 유닛은, 노광 후의 웨이퍼를, 웨이퍼 테이블(WTB)로부터 언로드하기 위한 것이다.
반입 유닛(121)은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 평면에서 보아(상측에서 보아) 원형인 판형의 부재로 이루어지고, 웨이퍼(W)를 상측으로부터 비접촉으로 흡인하는 척 유닛(153), 척 유닛(153)을 상하 방향으로 구동하는 복수, 예컨대 한 쌍의 Z 보이스 코일 모터(144), 척 유닛(153)의 자기 중량을 지지하는 복수, 예컨대 한 쌍의 중량 캔슬 장치(131), 척 유닛(153)에 흡인된 웨이퍼(W)를 하측으로부터 지지하는 한 쌍의 웨이퍼 지지 부재(125) 등을 갖고 있다.
척 유닛(153)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 예컨대 평면에서 보아 원형인 소정 두께의 판부재(플레이트)(44)와, 판부재(44)의 하면에 소정의 배치로 매립된 복수의 척 부재(124)를 구비하고 있다. 여기서, 판부재(44)는, 그 내부에 배관 등이 형성되고, 그 배관 내에 소정 온도로 온도 조절된 액체가 흐름으로써 웨이퍼를 소정 온도로 온도 조절하기 위한 쿨 플레이트를 겸하고 있는 것으로 한다. 다만, 판부재(44)는, 반드시 쿨 플레이트를 겸하고 있을 필요는 없다.
본 실시형태에서는, -Z 방향에서 본 척 유닛(153)의 평면도인 도 5에 도시된 바와 같이, 판부재(44)는, 원반형의 제1 부재(44A)와, 그 외측에 배치된 동심의 원고리형의 제2 부재(44B)의 2개의 부재가 일체화되어 구성되어 있다. 다만, 2개의 부재를 반드시 동심으로 배치할 필요는 없다. 또한, 판부재를 반드시 2개의 부재로 구성할 필요도 없다.
제1 부재(44A)의 하면에는, 그 중앙의 점(중심점), 및 이것을 중심으로 하는 가상의 2중의 동심원 상에 각각 등간격의 복수(예컨대 19개)의 점에 척 부재(124)가 배치되어 있다. 상세히 서술하면, 내측의 가상원 상에는, 중심각 60도 간격의 6점의 각각에 척 부재(124)가 배치되고, 외측의 가상원 상에는, 중앙의 점과 상기 6점의 각각을 연결한 직선 상의 6점을 포함하는 중심각 30도 간격의 12점의 각각에 척 부재(124)가 배치되어 있다. 복수, 합계 19개의 척 부재(124) 각각의 하면은, 판부재(44)의 하면과 동일면이 되는 상태로, 판부재(44)의 하면에 매립되어 있다(도 4 참조). 또, 척 부재의 배치는 이것에 한정되지 않고, 반드시 등간격으로 배치할 필요도 없다.
각 척 부재(124)는, 소위 베르누이·척으로 이루어진다. 베르누이·척은, 주지된 바와 같이, 베르누이 효과를 이용하여, 분출되는 유체(예컨대 공기)의 유속을 국소적으로 크게 하여, 대상물을 흡인(비접촉으로 유지))하는 척이다. 여기서, 베르누이 효과란, 유체의 압력은 유속이 증가함에 따라 감소한다는 것으로, 베르누이·척에서는, 흡인(유지, 고정) 대상물의 무게, 및 척으로부터 분출되는 유체의 유속으로 흡인 상태(유지/부유 상태)가 결정된다. 즉, 대상물의 크기가 이미 알려진 경우, 척으로부터 분출되는 유체의 유속에 따라, 흡인시의 척과 유지 대상물의 간극의 치수가 정해진다. 본 실시형태에서는, 척 부재(124)는, 그 기체 유통 구멍(예컨대 노즐 혹은 분출구) 등으로부터 기체를 분출하여 웨이퍼(W)의 주변에 기체의 흐름(기체류)을 발생시켜 웨이퍼(W)를 흡인하는 데에 이용된다. 흡인의 힘(즉 분출되는 기체의 유속 등)의 정도는 적절히 조정 가능하고, 웨이퍼(W)를, 척 부재(124)로 흡인하여 흡착 유지함으로써, Z축 방향, θx 및 θy 방향의 이동을 제한할 수 있다.
복수(19개)의 척 부재(124)는, 주제어 장치(20)에 의해, 조정 장치(115)(도 6 참조)를 통해, 각각으로부터 분출되는 기체의 유속, 유량 및 분출의 방향(기체의 분출 방향) 등의 적어도 하나가 제어된다. 이에 따라, 각 척 부재(124)의 흡인력이 개별적으로 임의의 값으로 설정된다. 또, 복수(19개)의 척 부재(124)를, 미리 정한 그룹별로, 흡인력을 설정 가능하게 구성해도 좋다. 또, 주제어 장치(20)는, 기체의 온도를 제어하도록 해도 좋다.
제1 부재(44A)에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 척 부재(124) 각각을 둘러싸는, 폭이 좁은(가늘고 긴) 관통 구멍(152)이 복수 형성되어 있다. 구체적으로는, 복수의 관통 구멍(152)의 일부는, 외주부에 위치하는 12개의 척 부재(124)를 제외한 7개의 척 부재(124)의 각각을 둘러싸는 육각형의 각 변을 구성하는 배치로 되어 있다. 나머지 일부의 관통 구멍(152)은, 상기 일부의 관통 구멍(152) 중의 일부와 함께 외주부에 위치하는 12개의 척 부재(124)의 중심부 측반부를 둘러싸는 것과 같은 배치로 되어 있다. 웨이퍼(W)를, 후술하는 바와 같이, 척 부재(124)로 흡인할 때에 척 부재(124)로부터 웨이퍼(W)를 향해 분출된 유체(예컨대 공기)는, 관통 구멍(152)을 통해 외부(척 유닛(153)의 상측)로 방출된다.
제2 부재(44B)의 내주부 근방에는, 복수(예컨대 12개)의 관통 구멍(154)이, 제1 부재(44A)의 외주부에 위치하는 12개의 척 부재(124) 각각의 외측에 형성되어 있다. 각 관통 구멍(154) 내에 세라믹의 다공체로 이루어지는 포러스 베어링(156)이 설치되어 있다. 복수(예컨대 12개)의 포러스 베어링(156)의 각각은, 배관(도시되지 않음)을 통해 예컨대 컴프레서 등으로 이루어지는 기체 공급 장치(48)(도 6 참조)에 접속되어 있다. 척 유닛(153)에 의한, 후술하는 웨이퍼(W)의 흡인시에, 기체 공급 장치(48)로부터 공급된 기체(예컨대 가압 공기)가, 각 포러스 베어링(156)으로부터, 하측으로(웨이퍼(W)를 향해) 분출되고, 웨이퍼(W)가 척 유닛(153)에 접촉하는 것이 방지되도록 되어 있다. 각 포러스 베어링(156)에 공급되는 기체의 압력, 유량 등은, 주제어 장치(20)(도 6 참조)에 의해 제어된다. 또, 웨이퍼(W)와의 접촉의 우려가 없는 경우에는, 척 유닛(153)에 포러스 베어링(156)을 설치하지 않아도 좋다.
여기서, 척 부재(124)에 공급되는 기체는, 적어도 온도가 일정하게 조절되고, 먼지, 파티클 등이 제거된 클린 에어(예컨대 압축 공기)가 공급된다. 즉, 척 부재(124)에 흡인된 웨이퍼(W)는, 온도 조절된 압축 공기에 의해, 소정의 온도로 유지된다. 또한, 웨이퍼 스테이지(WST) 등이 배치된 공간의 온도, 청정도 등을 설정 범위로 유지할 수 있다.
척 유닛(153)의 상면의 X축 방향의 양단부에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 수평면(XY 평면) 내에서 X축 방향으로 연장되는 한 쌍의 지지 플레이트(151) 각각의 일단이 접속되어 있다.
전술한 프레임(FL)의 한 쌍의 연장부(159) 각각의 상면에는, 도 4에 도시된 바와 같이, Z 보이스 코일 모터(144)와 중량 캔슬 장치(131)가, X축 방향으로 나란히 고정되어 있다. 이 경우, Z 보이스 코일 모터(144)의 내측에 중량 캔슬 장치(131)가 배치되어 있지만, 이것에 한정될 필요는 없다.
그리고, 한 쌍의 지지 플레이트(151) 각각의 타단부가, 한 쌍의 연장부(159) 각각의 상면에 고정된 중량 캔슬 장치(131)와 Z 보이스 코일 모터(144)에 의해 하측으로부터 지지되어 있다.
한쌍의 Z 보이스 코일 모터(144)의 각각은, 척 유닛(153)을 상하 방향으로 소정의 스트로크(척 유닛(153)이 웨이퍼(W)의 흡인을 개시하는 제1 위치와, 척 유닛(153)에 흡인된 웨이퍼(W)가 웨이퍼 홀더(웨이퍼 테이블(WTB)) 상에 배치되는 제2 위치를 포함하는 범위)로 구동한다. 한 쌍의 Z 보이스 코일 모터(144)의 각각은, 주제어 장치(20)에 의해 제어된다(도 6 참조).
한쌍의 중량 캔슬 장치(131)의 각각은, 피스톤 부재(133a)와, 피스톤 부재(133a)가 슬라이드 가능하게 설치된 실린더(133b)를 구비하고 있다. 피스톤 부재(133a)의 피스톤과 실린더(133b)로 구획되는 실린더(133b) 내부 공간의 압력은, 척 유닛(153)의 자기 중량에 따른 값으로 설정되어 있다. 피스톤 부재(133a)의 로드부의 상단은, 지지 플레이트(151)의 하면에 접속되어 있다. 한 쌍의 중량 캔슬 장치(131)의 각각은, 일종의 공기 스프링 장치로서, 피스톤 부재(133a)를 통해 지지 플레이트(151)에 대하여 상향(+Z 방향)의 힘을 부여하고, 이에 따라, 한 쌍의 중량 캔슬 장치(131)에 의해, 척 유닛(153)(및 지지 플레이트(151))의 자기 중량의 전부 또는 일부가 지지되어 있다. 중량 캔슬 장치(131)의 실린더(133b) 내부에 공급되는 가압 기체의 압력 및 양 등은, 주제어 장치(20)(도 6 참조)에 의해 제어되어 있다. 여기서, 중량 캔슬 장치(131)는, 실린더(133b)를 따라, 상하 방향으로 이동하는 피스톤 부재(133a)를 구비하고 있기 때문에, 척 유닛(153)의 상하 이동시의 가이드를 겸하고 있다.
한쌍의 웨이퍼 지지 부재(125)의 각각은, 프레임(FL)의 한 쌍의 연장부(159)의 각각에 도시되지 않은 접속 부재를 통해 일체적으로 부착된 상하 이동 회전 구동부(127)와, 상하 이동 회전 구동부(127)에 의해 Z축 방향(상하 방향) 및 θz 방향으로 구동되는 구동축(126)과, 구동축(126)의 하단면에 그 상면의 길이 방향의 일단이 고정되고, XY 평면 내의 1축 방향으로 연장되는 지지판(128)을 구비하고 있다. 지지판(128)은, 상하 이동 회전 구동부(127)에 의해, 길이 방향의 타단부가, 척 유닛(153)의 외주부의 일부에 대향하는 제1 지지판 위치와 척 유닛(153)에 대향하지 않는 제2 지지판 위치 사이에서, 구동축(126)을 회전 중심으로 하여 θz 방향으로 회전 구동되며, 소정 스트로크로 상하 방향으로도 구동된다. 지지판(128)의 상면에는, 타단부 근방에 흡착 패드(128b)가 고정되어 있다. 흡착 패드(128b)는, 도시되지 않은 배관 부재를 통해 진공 장치에 접속되어 있다(진공 장치, 및 배관 부재는, 각각 도시 생략). 웨이퍼(W)는, 지지판(128)(흡착 패드(128b))에 하측으로부터 지지되면, 흡착 패드(128b)에 의해 진공 흡착되어, 유지된다. 즉, 웨이퍼(W)는, 흡착 패드(128b)와의 사이의 마찰력에 의해, X축 방향, Y축 방향 및 θz 방향의 이동이 제한된다. 또, 흡착 패드(128b)를 설치하지 않고, 웨이퍼(W)와 웨이퍼 지지 부재(125)의 마찰력을 이용하도록 해도 좋다.
한쪽의 웨이퍼 지지 부재(125)의 지지판(128)은, 제1 지지판 위치에 있을 때, 척 유닛(153)의 판부재(44)의 중심에서 보아 5시 방향의 바깥 둘레에 대향하고, 다른쪽의 웨이퍼 지지 부재(125)의 지지판(128)은, 제1 지지판 위치에 있을 때, 척 유닛(153)의 판부재(44)의 중심에서 보아 7시 방향의 바깥 둘레에 대향하도록(도 3 참조), 각각의 제1 지지판 위치가 설정되어 있다. 각각의 지지판(128)의 상면에는, 흡착 패드(128b)의 구동축(126)측에 반사경(128a)이 고정되어 있다.
한쌍의 지지판(128)이 각각 제1 지지판 위치에 있을 때, 각각의 지지판(128) 상의 반사경(128a)의 각각에 대하여, 상측으로부터 조명광을 조사 가능한 낙사 조명 방식의 한 쌍의 계측계(123a, 123b)가, 한 쌍의 웨이퍼 지지 부재(125)의 근방에 형성되어 있다. 한 쌍의 계측계(123a, 123b)는, 각각 도시되지 않은 지지 부재를 통해 메인 프레임(BD)에 접속되어 있다.
한쌍의 계측계(123a, 123b)의 각각은, 웨이퍼(W)의 에지부의 위치 정보를 검출하는 화상 처리 방식의 에지 위치 검출계이고, 조명 광원, 복수의 반사경 등의 광로 절곡 부재, 렌즈 등, 및 CCD 등의 촬상 소자 등을 포함한다.
반입 유닛(121)은, 척 유닛(153)의 판부재(44)의 중심에서 보아 6시 방향의 바깥 둘레에 대향하는 소정 높이의 위치(척 유닛(153)에 웨이퍼(W)가 흡인되었을 때에, 그 웨이퍼의 노치에 대향할 수 있는 위치)에, 별도의 반사경(34)이 더욱 설치되어 있다(도 3 참조). 반사경(34)에 대하여, 상측으로부터 조명광을 조사 가능한 낙사 조명 방식의 계측계(123c)(도 6 참조)가 형성되어 있다. 계측계(123c)는, 계측계(123a, 123b)와 동일하게 구성되어 있다.
3개의 계측계(123a∼123c)에 의해, 각각 웨이퍼(W)의 에지 검출이 행해졌을 때, 이들의 촬상 신호는, 신호 처리계(116)(도 6 참조)로 보내지도록 되어 있다.
반입 유닛(121)은, 또한, 웨이퍼 평탄도 검출계(147)(도 6 참조)와, 복수의 척 유닛 위치 검출계(148)(도 4, 도 6 참조)를 구비하고 있다.
웨이퍼 평탄도 검출계(147)는, 메인 프레임(BD)의 복수 개소, 예컨대 웨이퍼(W)의 외주부 근방의 상측 3개소, 중심부 근방의 상측 1개소에 각각 배치된 복수, 여기서는 4개의 웨이퍼(W) 표면의 Z축 방향의 위치(Z 위치)를 검출하는 Z 위치 검출계(146)(도 4 참조)에 의해 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, Z 위치 검출계(146)로서, 대상물에 조사한 계측빔의 반사광을 수광하여 대상물의 위치(본 실시형태에서는, Z 위치)를 검출하는, 소위 광학식 변위계의 일종인 삼각 측량 방식의 위치 검출계가 이용되고 있다. 본 실시형태에서는, 각 Z 위치 검출계(146)에서는, 전술한 관통 구멍(152)(도 5 참조)을 통해, 웨이퍼(W) 상면에 계측빔을 조사하고, 그 반사광을 별도의 관통 구멍(152)을 통해 수광한다.
웨이퍼 평탄도 검출계(147)를 구성하는 복수의 Z 위치 검출계(146)의 계측치는, 주제어 장치(20)(도 6 참조)로 보내진다. 주제어 장치(20)는, 복수의 Z 위치 검출계(146)의 계측치에 기초하여, 웨이퍼(W) 상면의 복수 개소의 Z 위치를 검출하고, 그 검출 결과로부터 웨이퍼(W)의 평탄도를 구한다.
척 유닛 위치 검출계(148)는, 메인 프레임(BD)에 복수(예컨대, 3개) 고정되어 있다. 척 유닛 위치 검출계(148)의 각각으로는, Z 위치 검출계(146)와 동일한 삼각 측량 방식의 위치 검출계가 이용되고 있다. 3개의 척 유닛 위치 검출계(148)에 의해, 척 유닛(153) 상면의 복수 개소의 Z 위치가 검출되고, 그 검출 결과는, 주제어 장치(20)(도 6 참조)로 보내진다.
도 1에서는 도시되지 않았지만, 레티클(R)의 상측에, 레티클(R) 상의 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 마크와, 이것에 대응하는 웨이퍼 테이블(WTB) 상의 계측 플레이트(30) 상의 한 쌍의 제2 기준 마크(RM)의 투영 광학계(PL)를 통한 상을 동시에 관찰하기 위한 노광 파장을 이용한 TTR(Through The Reticle) 방식의 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 검출계(14)(도 6 참조)가 배치되어 있다. 이 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 검출계(14)의 검출 신호는, 주제어 장치(20)에 공급되도록 되어 있다.
이밖에, 노광 장치(100)에서는, 투영 광학계(PL)의 근방에, 액침 영역(36)의 액체(Lq)를 통해 웨이퍼(W)의 표면에 복수의 계측빔을 조사하는 조사계와, 각각의 반사빔을 액체(Lq)를 통해 수광하는 수광계로 이루어지는 다점 초점 위치 검출계(54)(도 6 참조)(이하, 다점 AF계라고 함)가 형성되어 있다. 이러한 다점 AF계(54)로는, 예컨대 미국 특허 출원 공개 제2007-0064212호 명세서에 개시된, 조사계 및 수광계가, 각각 프리즘을 포함하고, 모두 투영 광학계(PL)의 선단 렌즈를 그 구성 요소로 하는 구성의, 다점 초점 위치 검출계를 이용할 수 있다.
도 6에는, 노광 장치(100)의 제어계를 중심적으로 구성하고, 구성 각 부를 통괄 제어하는 주제어 장치(20)의 입출력 관계를 나타내는 블록도가 도시되어 있다. 주제어 장치(20)는, 워크 스테이션(또는 마이크로 컴퓨터) 등을 포함하고, 노광 장치(100)의 구성 각 부를 통괄 제어한다.
전술한 바와 같이 하여 구성된 본 실시형태에 관련된 노광 장치(100)에서는, 주제어 장치(20)의 관리하에, 예컨대 미국 특허 제8,0544,472호 명세서 등에 개시된 노광 장치와 마찬가지로, 웨이퍼 스테이지(WST)와 계측 스테이지(MST)를 이용한 병행 처리 동작이 행해진다. 본 실시형태의 노광 장치(100)에서는, 후술하는 바와 같이 하여 웨이퍼 스테이지(WST) 상에 로드(반입)되고, 웨이퍼 테이블(WTB)에 의해 유지된 웨이퍼(W) 상에, 국소 액침 장치(8)를 이용하여 액침 영역(36)을 형성하고, 투영 광학계(PL) 및 액침 영역(36)의 액체(Lq)를 통해 조명광(IL)으로 웨이퍼의 노광 동작이 행해진다. 이 노광 동작은, 주제어 장치에 의해, 사전에 행해진 얼라인먼트 장치(99)의 얼라인먼트계(AL1, AL21∼AL24)에 의한 웨이퍼 얼라인먼트(EGA)의 결과 및 얼라인먼트계(AL1, AL21∼AL24)의 최신의 베이스 라인 등에 기초하여, 웨이퍼(W) 상의 각 샷 영역의 노광을 위한 주사 개시 위치(가속 개시 위치)로 웨이퍼 스테이지(WST)를 이동시키는 샷간 이동 동작과, 각 샷 영역에 대하여 레티클(R)의 패턴을 주사 노광 방식으로 전사하는 주사 노광 동작을 반복함으로써 행해진다. 또한, 상기한 병행 처리 동작시에, 웨이퍼 교환 중에는 계측 스테이지(MST) 상에 액침 영역을 유지해 두고, 계측 스테이지와의 교환으로 웨이퍼 스테이지(WST)가 투영 유닛(PU)의 바로 아래에 배치될 때, 계측 스테이지(MST) 상의 액침 영역이 웨이퍼 스테이지(WST) 상으로 이동된다.
다만, 본 실시형태에서는, 상기 미국 특허 제8,054,472호 명세서에 개시된 노광 장치와는 달리, 웨이퍼 스테이지(WST)와 계측 스테이지(MST)를 이용한 병행 처리 동작 중, 웨이퍼 스테이지(WST)의 위치 정보 및 계측 스테이지(MST)의 위치 정보는, 간섭계 시스템(70)의 각 간섭계를 이용하여 계측된다. 또한, 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 검출계(14)(도 6 참조) 및 웨이퍼 스테이지(WST) 상의 계측 플레이트(30)(도 2의 (A) 참조) 등을 이용하여, 레티클 얼라인먼트가 행해진다. 또한, 노광 중의 웨이퍼 테이블(WTB)의 Z축 방향에 관한 제어는, 전술한 다점 AF계(54)를 이용하여 실시간으로 행해진다.
또, 상기 미국 특허 제8,054,472호 명세서에 개시된 노광 장치와 마찬가지로, 다점 AF계(54) 대신에, 얼라인먼트 장치(99)와 투영 유닛(PU) 사이에, 조사계 및 수광계로 이루어지는 다점 AF계를 배치하는 것으로 해도 좋다. 그리고, 웨이퍼 얼라인먼트시에 있어서 웨이퍼 스테이지(WST)가 이동하고 있는 동안에, 그 다점 AF계를 이용하여, 웨이퍼(W)의 표면 전면의 Z 위치를 취득해 두고, 얼라인먼트 중에 취득된 웨이퍼(W)의 표면 전면의 Z 위치에 기초하여, 노광 중의 웨이퍼 스테이지(WST)의 Z축 방향에 관한 위치 제어를 행하도록 해도 좋다. 이 경우, 웨이퍼 얼라인먼트시 및 노광시에 있어서, 웨이퍼 테이블(WTB) 상면의 Z 위치를 계측하는 별도의 계측 장치를 설치할 필요가 있다.
다음으로, 웨이퍼(W)의 로드의 순서에 관해, 도 7의 (A)∼도 9의 (B)에 기초하여 설명한다. 또, 도 7의 (A)∼도 9의 (B)에서는, 도면의 간략화 및 도면의 착종을 방지하기 위해, 메인 프레임(BD), 상하 이동 핀(140) 등을 제외한 웨이퍼 스테이지(WST), 웨이퍼 평탄도 검출계(147) 및 척 유닛 위치 검출계(148) 등은 생략되어 있다.
전제로서, 예컨대, 척 유닛(153)은, 도 7의 (A)에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 Z 보이스 코일 모터(144)에 의해, 스트로크 범위 내의 이동 상한 위치(+Z측의 이동 한계 위치) 근방, 즉 전술한 제1 위치로 이동되고, 그 위치에 유지되어 있는 것으로 한다. 또한, 이 때, 한 쌍의 웨이퍼 지지 부재(125)는, 각각의 지지판(128)이, 주제어 장치(20)에 의해 제2 지지판 위치에 설정되어 있는 것으로 한다.
이 상태에서, 우선, 웨이퍼(W)가 반송 아암(149)에 의해, 하측으로부터 지지된 상태에서, 척 유닛(153)의 하측으로 반입된다. 여기서, 웨이퍼(W)의 반송 아암(149)에 의한 로딩 포지션(LP)에 대한 반입은, 1개 전의 노광 대상의 웨이퍼(이하, 전웨이퍼라고 함)에 대한 노광 처리가, 웨이퍼 스테이지(WST) 상에서 행해지고 있을 때에 행해져도 좋고, 얼라인먼트 처리 등이 행해지고 있을 때에 행해져도 좋다.
다음으로, 도 7의 (B)에 도시된 바와 같이, 주제어 장치(20)는, 복수의 척 부재(124)에 대한 유체(공기)의 공급을 개시하고, 그 후, 반송 아암(149)을 약간 상승(혹은 척 유닛(153)을 약간 하강)시킴으로써, 웨이퍼(W)가 소정의 거리(갭)를 유지하여 비접촉으로 척 유닛(153)(척 부재(124))에 흡인된다. 또, 도 7의 (B)에 있어서, 설명을 쉽게 하기 위해, 도면 중에 점으로 채워 표시되는 분출된 공기의 흐름에 의해(보다 정확하게는, 그 흐름에 의해 생기는 부압에 의해), 웨이퍼(W)가, 척 유닛(153)에 흡인되어 있는 것으로 한다. 도 7의 (C)∼도 9의 (A)의 각 도면에 있어서도 마찬가지이다. 다만, 실제로 분출된 공기의 상태는, 반드시 이들에 한정되는 것은 아니다.
계속해서, 주제어 장치(20)는, 한 쌍의 웨이퍼 지지 부재(125)의 지지판(128)을, 각각의 제1 지지판 위치에 위치하도록, 상하 이동 회전 구동부(127)를 통해 구동(회전)한다. 이 때, 도 7의 (C)에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 웨이퍼 지지 부재(125)의 상하 이동 회전 구동부(127)에 의해, 각각의 지지판(128) 상면의 흡착 패드(128b)가, 웨이퍼(W)의 하면(이면)에 대향하는 위치로 이동된다. 또한, 한 쌍의 웨이퍼 지지 부재(125)의 지지판(128)이 각각의 제1 지지판 위치에 위치한 상태에서는, 반사경(128a)이 각각 웨이퍼(W) 이면의 바깥 둘레의 소정의 위치에 대향하고 있다. 또한, 웨이퍼(W) 이면의 노치 위치에는, 척 유닛(153)에 웨이퍼(W)가 흡인된 단계에서, 별도의 반사경(34)이 대향하고 있다.
각각의 지지판(128) 상면의 흡착 패드(128b)와 웨이퍼(W)가 대향하면, 주제어 장치(20)는, 도 7의 (D)에 도시된 바와 같이, 지지판(128)을 상승시키도록 상하 이동 회전 구동부(127)를 제어한다. 각각의 지지판(128) 상면의 흡착 패드(128b)와 웨이퍼(W)의 하면이 접촉하면, 주제어 장치(20)는, 한 쌍의 흡착 패드(128b)에 의한 진공 흡인을 개시하여, 웨이퍼(W)의 하면을 각각의 흡착 패드(128b)에 의해 흡착 지지한다. 이 때, 웨이퍼(W)는, 척 유닛(153)에 의한 상측으로부터의 흡인에 의해, Z, θx, θy의 3 자유도 방향의 이동이 제한되며, 한 쌍의 지지판(128)에 의한 하측으로부터의 흡착 지지에 의해, X, Y, θz의 3 자유도 방향의 이동이 제한되고, 이에 따라, 6 자유도 방향의 이동이 제한되어 있다.
웨이퍼(W)는, 이 상태, 즉 척 유닛(153) 및 한 쌍의 웨이퍼 지지 부재(125)에 의한 흡인 유지(지지)가 행해진 상태로, 로딩 포지션(LP) 상에서 대기되도록, 노광 장치(100)의 처리 시퀀스는 정해져 있다. 노광 장치(100)에서는, 웨이퍼(W)가 로딩 포지션(LP)에서 대기되어 있는 동안에, 웨이퍼 테이블(WTB) 상에 유지된 전웨이퍼에 대한 노광 처리(및 그것에 앞서는 얼라인먼트 처리) 등이 행해지고 있다. 또한, 이 때 반송 아암(149)에 의한 웨이퍼(W)의 진공 흡착을 정지한 상태로 해 두어도 좋다.
그리고, 로딩 포지션(LP) 상에서의 웨이퍼(W)의 대기 중에, 도 8의 (A)에 도시된 바와 같이, 3개의 계측계(123a∼123c)(계측계(123c)는 도시되지 않음. 도 6 참조)에 의해, 각각 웨이퍼(W)의 에지 검출을 행한다. 3개의 계측계(123a∼123c)가 갖는 촬상 소자의 촬상 신호는, 신호 처리계(116)(도 6 참조)로 보내진다. 신호 처리계(116)는, 예컨대 미국 특허 제6,624,433호 명세서 등에 개시되어 있는 수법에 의해, 웨이퍼의 노치를 포함하는 주연부의 3개소의 위치 정보를 검출하고, 웨이퍼(W)의 X축 방향, Y축 방향의 위치 어긋남과 회전(θz 회전) 오차를 구한다. 그리고, 이들의 위치 어긋남과 회전 오차의 정보는, 주제어 장치(20)에 공급된다(도 6 참조).
전술한 웨이퍼(W)의 에지 검출의 개시와 전후하여, 주제어 장치(20)는, 반송 아암(149)을 하측으로 구동하여, 반송 아암(149)과 웨이퍼(W)를 이격시킨 후, 반송 아암(149)을 로딩 포지션(LP)으로부터 후퇴시킨다.
전웨이퍼의 노광 처리가 완료되고, 도시되지 않은 반출 장치에 의해 전웨이퍼가 웨이퍼 테이블(WTB) 상으로부터 언로드되면, 주제어 장치(20)에 의해, 조동 스테이지 구동계(51A)를 통해 웨이퍼 스테이지(WST)가 척 유닛(153)의 하측(로딩 포지션(LP))으로 이동된다. 그리고, 도 8의 (B)에 도시된 바와 같이, 주제어 장치(20)는, 3개의 상하 이동 핀(140)을 갖는 센터 지지 부재(150)를, 구동 장치(142)를 통해 상측으로 구동한다. 이 시점에도, 3개의 계측계(123a∼123c)에 의한 웨이퍼(W)의 에지 검출은 속행되고 있고, 주제어 장치(20)는, 웨이퍼(W)가 웨이퍼 스테이지(WST)의 소정 위치에 탑재되도록, 웨이퍼(W)의 위치 어긋남 및 회전 오차 정보에 기초하여, 웨이퍼 스테이지(WST)를 웨이퍼(W)의 어긋남량(오차)과 동일한 양만큼 동일한 방향으로 미소 구동한다.
그리고, 3개의 상하 이동 핀(140)의 상면이 척 유닛(153)에 흡인된 웨이퍼(W)의 하면에 접촉하면, 주제어 장치(20)는, 센터 지지 부재(150)의 상승을 정지한다. 이에 따라, 웨이퍼(W)는, 위치 어긋남 및 회전 오차가 보정된 상태로, 3개의 상하 이동 핀(140)에 의해 흡착 유지된다.
여기서, 대기 위치에 있는 척 유닛(153)에 흡인된 웨이퍼(W)의 Z 위치는, 어느 정도 정확하게 알 수 있다. 따라서, 주제어 장치(20)는, 변위 센서(145)의 계측 결과에 기초하여, 센터 지지 부재(150)를 기준 위치로부터 소정량 구동함으로써, 3개의 상하 이동 핀(140)을 척 유닛(153)에 흡인된 웨이퍼(W)의 하면에 접촉시킬 수 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 센터 지지 부재(150)(3개의 상하 이동 핀(140))의 상한 이동 위치에서, 3개의 상하 이동 핀(140)이 척 유닛(153)에 흡인된 웨이퍼(W)의 하면에 접촉하도록, 미리 설정해 두어도 좋다.
그 후, 주제어 장치(20)는, 도시되지 않은 진공 펌프를 작동하여, 3개의 상하 이동 핀(140)에 의한 웨이퍼(W) 하면에 대한 진공 흡착을 개시한다. 또, 척 부재(124)에 의한 웨이퍼(W)의 흡인은, 이 상태에서도 속행되고 있다. 척 부재(124)에 의한 흡인과, 3개의 상하 이동 핀(140)의 하측으로부터의 지지에 의한 마찰력에 의해 웨이퍼(W)는, 6 자유도 방향의 이동이 제한되어 있다. 따라서, 이 상태에서는, 웨이퍼 지지 부재(125)의 지지판(128)에 의한 웨이퍼(W)의 흡착 유지를 해제해도 전혀 문제는 생기지 않는다.
그래서, 웨이퍼(W)가 3개의 상하 이동 핀(140)에 지지(흡착 유지)되면, 주제어 장치(20)는, 도 8의 (C)에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 흡착 패드(128b)에 의한 진공 흡인을 종료시킨 후, 한 쌍의 웨이퍼 지지 부재(125)의 지지판(128)을 하측으로 구동하여 웨이퍼(W)로부터 이격시킨다. 그 후, 상하 이동 회전 구동부(127)를 통해 각각의 지지판(128)을, 제2 지지판 위치에 설정한다.
다음으로, 주제어 장치(20)는, 도 8의 (D)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)를 흡인 및 지지하고 있는 척 유닛(153) 및 3개의 상하 이동 핀(140)(센터 지지 부재(150))을, 각각 한 쌍의 Z 보이스 코일 모터(144) 및 구동 장치(142)를 통해, 하측으로 구동한다. 이에 따라, 웨이퍼(W)에 대한 척 유닛(153)(척 부재(124))에 의한 흡인 상태와 3개의 상하 이동 핀(140)에 의한 지지 상태를 유지하고, 척 유닛(153)과 3개의 상하 이동 핀(140)(센터 지지 부재(150))이 하측으로 구동 개시된다. 여기서, 척 유닛(153)의 구동은, 주제어 장치(20)가, 복수의 척 유닛 위치 검출계(148)의 검출 결과에 기초하여, 한 쌍의 Z 보이스 코일 모터(144)를 구동함으로써 행해진다.
전술한 척 유닛(153)과 3개의 상하 이동 핀(140)(센터 지지 부재(150))의 구동은, 웨이퍼(W)의 하면(이면)이 웨이퍼 테이블(WTB)의 평면형의 웨이퍼 배치면(41)에 접촉할 때까지 행해진다(도 9의 (A) 참조). 여기서, 웨이퍼 배치면(41)은, 실제로는, 웨이퍼 테이블(WTB) 상에 설치된 핀척이 구비하는 다수의 핀의 상단면에 의해 형성되는 가상적인 평탄한 면(영역)이지만, 도 9의 (A) 등에서는, 웨이퍼 테이블(WTB)의 상면이 그 웨이퍼 배치면(41)인 것으로 하고 있다.
전술한 척 유닛(153)과 3개의 상하 이동 핀(140)(센터 지지 부재(150))의 하측으로의 구동 개시 전 및 구동 중에, 주제어 장치(20)는, 웨이퍼 평탄도 검출계(147)(복수의 Z 위치 검출계(146)(도 4 참조))를 통해 웨이퍼(W) 상면의 평탄도를 계측한다. 그리고, 주제어 장치(20)는, 웨이퍼(W)의 평탄도가 소망 범위 내에 들어가도록, 웨이퍼 평탄도 검출계(147)의 계측 결과에 기초하여, 척 유닛(153) 및 센터 지지 부재(150) 중, 응답성이 우수한 쪽의 한쪽의 부재(여기서는 센터 지지 부재(150)인 것으로 함)의 하강 속도를, 다른쪽의 부재(여기서는 척 유닛(153)인 것으로 함)의 하강 속도에 대하여 제어한다.
즉, 예컨대, 웨이퍼(W)가 아래로 볼록한 형상(외주부에 비교하여 내주부가 함몰된 형상)으로 변형되어 있는 것이, 웨이퍼 평탄도 검출계(147)에 의해 검출된 경우, 주제어 장치(20)는, 구동 장치(142)를 통해 센터 지지 부재(150)의 하강 속도를 척 유닛(153)의 구동 속도보다 느리게 한다. 센터 지지 부재(150)의 하강 속도를 척 유닛(153)의 구동 속도보다 느리게 하면, 웨이퍼(W)는, 실질적으로 하면의 중앙부가 하측으로부터 3개의 상하 이동 핀(140)에 의해 눌린다. 그리고, 웨이퍼(W)의 평탄도가 소정의 값이 되면, 주제어 장치(20)는, 센터 지지 부재(150) 및 척 유닛(153)을 동일한 속도로(동기하여) 더욱 하측으로 구동한다. 여기서, 웨이퍼(W)의 평탄도가 「소정의 값이 된다」란, 일례로서 웨이퍼(W)가 완전한 평면이 아니라, 외주부에 비교하여 내주부가 함몰되어 있기는 하지만, 그 함몰의 정도가 미리 정한 정도 이하가 되는 형상으로 변형되는 것을 의미한다.
또한, 예컨대, 웨이퍼(W)가 위로 볼록한 형상(외주부에 비교하여 내주부가 위로 돌출된 형상)으로 변형되어 있는 것이, 웨이퍼 평탄도 검출계(147)에 의해 검출된 경우, 주제어 장치(20)는, 구동 장치(142)를 통해 센터 지지 부재(150)의 하강 속도를 척 유닛(153)의 구동 속도보다 빠르게 한다. 센터 지지 부재(150)의 하강 속도를 척 유닛(153)의 구동 속도보다 빠르게 하면, 웨이퍼(W)는, 3개의 상하 이동 핀(140)에 흡착 유지되어 있기 때문에 실질적으로 하면의 중심부가 하측으로 잡아 당겨진다. 그리고, 웨이퍼(W)의 평탄도가 상기 소정의 값이 되면, 주제어 장치(20)는, 센터 지지 부재(150) 및 척 유닛(153)을 동일한 속도로(동기하여) 더욱 하측으로 구동한다.
또, 본 실시형태에 있어서는, 웨이퍼(W)의 복수점에서 이 웨이퍼(W)의 Z 방향의 위치를 검출하고, 이들의 위치에 관한 정보로부터 웨이퍼(W)의 형상(평탄도)에 관한 정보를 구하고 있지만, 그것 이외의 방법을 이용해도 좋다. 예컨대, 카메라 등에 의해 웨이퍼(W)의 화상을 촬영하고, 얻어진 화상 정보로부터 웨이퍼(W)의 형상(평탄도)에 관한 정보를 구해도 좋다.
본 실시형태에서는, 웨이퍼(W)를 상방향으로부터 척 유닛(153)으로 흡인하며, 또한 하측으로부터 상하 이동 핀(140)에 의해 지지한 상태로부터, 웨이퍼(W)를 도시되지 않은 웨이퍼 홀더 상에 흡착 유지시킬 때까지, 주제어 장치(20)에 의해, 웨이퍼 평탄도 검출계(147)를 이용하여 웨이퍼(W)의 변형 상태(평탄도)가, 항상 계측된다. 이 때문에, 예컨대, 척 유닛(153)과 3개의 상하 이동 핀(140) 사이에 있는 웨이퍼(W)가, 아래로 볼록한 형상을 갖고 있기 때문에, 그 평탄도를 조정하기 위해 척 유닛(153)의 강하 속도에 대하여, 상하 이동 핀(140)의 강하 속도를 느리게 한 결과, 웨이퍼(W)가 위로 볼록한 형상이 되는 등, 과도한 평탄도 수정을 행한 경우에도, 척 유닛(153)의 강하 속도에 대하여 상하 이동 핀(140)의 강하 속도를 빠르게 함으로써 웨이퍼(W)의 평탄도를 재차 소정의 값으로 조절할 수 있다. 다만, 웨이퍼(W)를 상방향으로부터 척 유닛(153)으로 흡인하며, 또한 하방향으로부터 상하 이동 핀(140)에 의해 지지한 상태로부터, 웨이퍼(W)를 도시되지 않은 웨이퍼 홀더 상에 흡착 유지시킬 때까지의 일부의 시간적 구간(예컨대, 웨이퍼 배치면(41)에 접하기 직전)에서만, 웨이퍼(W)의 변형 상태(평탄도)를 계측하는 것으로 해도 좋다.
그리고, 도 9의 (A)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 하면이 웨이퍼 테이블(WTB) 상면(웨이퍼 배치면(41))에 접촉하면, 주제어 장치(20)는, 조정 장치(115)를 통해 모든 척 부재(124)로부터의 고압 공기 흐름의 유출을 정지하여, 모든 척 유닛(153)에 의한 웨이퍼(W)의 흡인을 해제하고, 웨이퍼 테이블(WTB) 상의 도시되지 않은 웨이퍼 홀더에 의한 웨이퍼(W)의 흡착(흡인)을 개시한다.
계속해서, 주제어 장치(20)는, 도 9의 (B)에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 Z 보이스 코일 모터(144)를 통해 척 유닛(153)을 소정의 대기 위치(제1 위치 또는 그 근방의 위치)까지 상승시킨다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 웨이퍼 테이블(WTB) 상에 대한 로드(반입)가 종료된다.
여기서, 척 유닛(153)이 상측으로 구동되고, 정지되면(또는 상승 중에), 주제어 장치(20)는, 전술한 3개의 계측계(123a∼123c)를 이용하여, 웨이퍼(W)의 에지 위치의 검출을 행한다. 이 경우, 웨이퍼(W)의 에지 검출은, 웨이퍼 테이블(WTB) 상의 3개의 반사경(86)에, 계측계(123a, 123b, 123c)로부터의 계측빔이 조사되고, 그 반사경(86)으로부터의 반사빔을 계측계(123a, 123b, 123c)의 촬상 소자가 수광함으로써 행해진다. 3개의 계측계(123a∼123c)가 갖는 촬상 소자의 촬상 신호는, 신호 처리계(116)(도 6 참조)로 보내지고, 웨이퍼(W)의 위치 어긋남과 회전 오차의 정보가, 주제어 장치(20)에 공급된다. 주제어 장치(20)는, 그 위치 어긋남과 회전 오차의 정보를 오프셋량으로서 메모리에 기억해 두고, 이후의, 웨이퍼 얼라인먼트시, 또는, 노광시 등에, 상기 오프셋량을 고려하여 웨이퍼 테이블(WTB)의 위치를 제어한다. 또, 전술한 대기 중에 웨이퍼(W)의 에지 검출이 행해지고, 그 결과 얻어진 위치 어긋남과 회전 오차가 보정된 상태로, 웨이퍼(W)는, 3개의 상하 이동 핀(140)에 지지된 후, 웨이퍼 테이블(WTB) 상에 탑재되어 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 웨이퍼 테이블(WTB) 상에 대한 로드 후의 웨이퍼(W)의 에지 검출은 반드시 행하지 않아도 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 반송 시스템(120) 및 이것을 구비한 노광 장치(100)에 의하면, 주제어 장치(20)는, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 테이블(WTB) 상에 로드할 때에, 웨이퍼(W)를 상측으로부터 흡인하고 있는 척 유닛(153)과 웨이퍼(W)를 하측으로부터 지지하고 있는 상하 이동 핀(140)(센터 지지 부재(150))을 독립적으로 상하 이동시킬 수 있다. 즉, 휨 또는 왜곡 등의 변형이 생긴 웨이퍼(W)를 웨이퍼 스테이지(WST)에 흡착 유지하기 위해 강하시킬 때에, 센터 지지 부재(150)(3개의 상하 이동 핀(140))의 강하 속도를 제어함으로써, 웨이퍼(W)의 평탄도를 원하는 범위 내의 값으로 유지한 상태로 웨이퍼 스테이지(WST) 상에 로드할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 상하 이동 핀(140)(센터 지지 부재(150))을 3개로 구성하고, 이들 3개가 일체로 상하 이동하도록 구성했지만, 그것에 한정되는 경우는 없다. 예컨대, 센터 지지 부재(150)를, 3개의 상하 이동 핀이 상호 독립적으로 상하 이동할 수 있도록 구성하고, 웨이퍼의 평탄도의 계측 결과에 기초하여, 이들 3개의 상하 이동 핀을 개별적으로 상하 이동시킴으로써 웨이퍼(W)의 평탄도가 원하는 범위 내에 들어가도록 해도 좋다. 또, 상하 이동 핀의 수는 3개에 한정되지 않고, 그 이하 또는 그 이상으로 해도 좋다.
또한, 본 실시형태에 관련된 반송 시스템(120)의 일부를 구성하는 반입 유닛(121)에서는, 척 유닛(153)의 자기 중량을 한 쌍의 중량 캔슬 장치(131)에 의해 지지하고 있기 때문에, 척 유닛(153)을 상하 방향으로 구동할 때의 힘을 작게 할 수 있고, 한 쌍의 Z 보이스 코일 모터(144)의 사이즈를 작게 할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관련된 반송 시스템(120)에서는, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 스테이지(WST) 상에 로드하는 도중에, 주제어 장치(20)가, 계측계(123a∼123c)를 통해 웨이퍼(W)의 위치 어긋남 및 회전 어긋남을 계측하고, 그 계측 결과에 기초하여, 웨이퍼(W)의 위치 어긋남 및 회전 어긋남이 보정되도록, 웨이퍼 스테이지(WST)를 구동한다. 따라서, 웨이퍼(W)를 양호한 위치 재현성으로, 웨이퍼 테이블(WTB) 상에 로드할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관련된 노광 장치(100)에 의하면, 웨이퍼 테이블(WTB) 상에 평탄도가 높은 상태로, 또한 양호한 위치 재현성으로 로드된 웨이퍼(W)에 대하여, 스텝·앤드·스캔 방식으로 노광이 행해지기 때문에, 웨이퍼(W) 상의 복수의 샷 영역의 각각에 대하여, 중복 정밀도가 양호하며, 또한 디포커스가 없는 노광이 가능해져, 복수의 샷 영역에 대하여 레티클(R)의 패턴을 양호하게 전사할 수 있다.
또, 상기 실시형태에서는, 3개의 상하 이동 핀(140)(센터 지지 부재(150)) 쪽이, 척 유닛(153)보다 구동시의 응답성이 우수한 점을 감안하여, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 스테이지(WST) 상에 로드할 때에, 3개의 상하 이동 핀(140)(센터 지지 부재(150))의 강하 속도를 조절하여, 웨이퍼(W)의 평탄도가 원하는 범위 내의 값이 되도록 구동 장치(142)를 구동했다. 그러나, 반대로, 척 유닛(153) 쪽이, 3개의 상하 이동 핀(140)(센터 지지 부재(150))보다 구동시의 응답성이 우수한 경우에는, 척 유닛(153)의 강하 속도를 조절하는 것이 바람직하다. 3개의 상하 이동 핀(140)(센터 지지 부재(150))과 척 유닛(153)의 구동시의 응답성이 동일한 정도인 경우에는, 센터 지지 부재(150) 및 척 유닛(153) 중 어느 한쪽, 또는 양쪽의 강하 속도를 조절하도록 해도 좋다. 또한, 웨이퍼의 평탄도를 소정 레벨로 유지할 수 있으면 되기 때문에, 응답성의 우열에 관계없이, 센터 지지 부재(150) 및 척 유닛(153) 중 어느 한쪽, 또는 양쪽의 강하 속도를 조절하도록 해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 웨이퍼 평탄도 검출계(147)를, 복수의 Z 위치 검출계(146)에 의해 구성하는 경우에 관해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 웨이퍼 상면 전면에 대하여 광을 조사하고, 그 면형상을 검출 가능한 검출 장치에 의해 웨이퍼 평탄도 검출계를 구성해도 좋다. 또한, 상기 실시형태와 마찬가지로, 복수의 Z 위치 검출계에 의해 웨이퍼 평탄도 검출계를 구성하는 경우에도, 그 Z 위치 검출계로서, 삼각 측량 방식의 위치 검출계를 이용할 필요는 없다. 즉, 웨이퍼 평탄도 검출계는, 웨이퍼(W)의 평탄도(복수 개소의 Z 위치)를 검출할 수 있으면 되기 때문에, 예컨대 도 10에 도시된 바와 같이, 전술한 Z 위치 검출계(146) 대신에, 척 유닛(153)의 하면에 정전 용량 센서(84)를 복수 배치해도 좋다. 정전 용량 센서(84)는, Z 위치 검출계(146)보다 소형인 것을 이용할 수 있기 때문에, 복수의 Z 위치 검출계(146)의 계측점이 배치된, 예컨대, 외주부에 3개소, 중앙부에 1개소의 합계 4개소보다 많은 개소에 배치할 수 있다.
또한, 척 유닛 위치 검출계는, 척 유닛(153)의 Z 위치를 계측할 수 있으면 되기 때문에, 삼각 측량 방식의 위치 검출계에 한정되지 않고, 예컨대 도 10에 도시된 바와 같이, 인코더 헤드(97)와 스케일(98)로 이루어지는 인코더 시스템을 이용하여 척 유닛 위치 검출계를 구성해도 좋다. 혹은, 예컨대 한 쌍의 Z 보이스 코일 모터(144)의 적어도 한쪽에, 그 고정자에 대한 가동자의 기준점으로부터의 Z축 방향의 변위량을 계측하는 인코더를 설치하고, 상기 인코더에 의해 척 유닛 위치 검출계를 구성해도 좋다. 또한, 척 유닛 위치 검출계(148)를, 정전 용량 센서를 이용하여 구성해도 좋다.
또, 상기 실시형태에 있어서, 웨이퍼(W)가 웨이퍼 테이블(WTB)에 로드되기 직전에, 척 부재(124)로부터 웨이퍼(W)를 향해, 웨이퍼(W)를 그때까지 흡인하고 있었을 때의 분출 속도보다 빠른 분출 속도로 기체를 분출해도 좋다. 이와 같이 함으로써, 도 11에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)와 척 부재(124) 사이의 압력이 상승하고, 웨이퍼(W)는, 외주부가 진동한다(소위 뉴매틱 해머 현상이 발생한다). 이 진동이 발생하고 있는 상태에서, 더욱 웨이퍼(W)를 강하시키면, 웨이퍼(W)는, 하면의 외주부와 도시되지 않은 웨이퍼 홀더 상면의 접촉 면적이 작은 상태로 웨이퍼 테이블(WTB) 상에 배치된다. 즉, 웨이퍼(W) 하면과 도시되지 않은 웨이퍼 홀더 사이의 마찰력이 저감되기 때문에, 웨이퍼(W)는, 도시되지 않은 웨이퍼 홀더에 흡착 유지될 때에, 흡착 왜곡의 발생이 억제된 상태로 웨이퍼 테이블(WTB)에 배치된다.
또, 상기 실시형태에서는, 척 유닛(153)이 웨이퍼(W)를 상측으로부터 흡인하고, 3개의 상하 이동 핀(140)이 웨이퍼(W)를 이면에서 진공 흡착한 상태에서 척 유닛(153)과 3개의 상하 이동 핀(140)을 하측으로 구동함으로써, 웨이퍼 테이블(WTB)의 웨이퍼 배치면(41) 상에 웨이퍼(W)를 배치시키고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 3개의 상하 이동 핀(140) 대신에, 반송 아암(149)을 이용하는 구성으로 해도 좋다. 이 경우, 반송 아암(149)은 수평 방향에 더하여, 상하 방향으로도 소정 범위 내에서 구동 가능한 구성으로 한다. 그리고, 웨이퍼(W)의 이면을 반송 아암(149)으로 진공 흡착한 상태에서, 척 유닛(153)으로 웨이퍼(W) 표면을 흡인하고, 웨이퍼 평탄도 검출계(147)의 검출 결과를 이용하여 주제어 장치(20)에 의해 척 유닛(153)과 반송 아암(149)의 하강 속도를 각각 소정의 값으로 설정하면 된다.
또, 웨이퍼(W)가 웨이퍼 배치면(41)에 배치될 때에 반송 아암(149)이 방해가 되지 않도록, 웨이퍼 배치면(41)에 반송 아암(149)이 들어가는 홈을 형성해 두고, 웨이퍼(W)와 웨이퍼 배치면(41)이 양호한 정밀도로 접할 수 있도록 해 두면 된다. 그리고, 이 홈의 내부에서 반송 아암(149)을 수평 방향으로 이동시켜, 웨이퍼 배치면(41)으로부터 후퇴시키면 된다.
또한, 그 밖의 구성으로서, 반송 아암(149)으로부터 척 유닛(153)에 웨이퍼(W)가 전달된 후, 3개의 상하 이동 핀(140)을 사용하지 않고 웨이퍼 테이블(WTB)의 웨이퍼 배치면(41) 상에 웨이퍼(W)를 배치시켜도 좋다. 이 경우에는, 예컨대, 웨이퍼 평탄도 검출계(147)의 검출 결과를 이용하여 주제어 장치(20)에 의해 척 유닛(153)의 하강 속도나 척 부재(124)로부터 분출되는 유체의 유속(유량)이나 유체가 흐르는 방향을 제어하여 척 유닛(153)의 흡인력을 각각 소정의 값으로 설정하면 된다. 그 때, 웨이퍼 지지 부재(125)의 흡착 패드(125b)를 이용하여 웨이퍼(W)의 이면을 흡착 지지하는 경우에는, 전술한 반송 아암(149)의 경우와 마찬가지로, 웨이퍼 배치면(41)에 웨이퍼 지지 부재(125)가 들어가는 절취를 형성해 두고, 웨이퍼(W)와 배치면(41)이 양호한 정밀도로 접할 수 있도록 해 두면 된다. 또한, 웨이퍼(W)의 가로 방향(배치면과 평행한 방향)의 이동을 구속할 필요가 없는 경우에는, 웨이퍼 지지 부재(125)를 설치하지 않고, 척 부재(124)만으로 웨이퍼(W)를 흡인에 의해 유지하여 웨이퍼 테이블(WTB)의 웨이퍼 배치면(41) 상에 웨이퍼(W)를 배치하는 구성으로 해도 좋다. 그 때에도, 예컨대, 웨이퍼 평탄도 검출계(147)의 검출 결과를 이용하여 주제어 장치(20)에 의해 척 유닛(153)의 하강 속도나 척 부재(124)로부터 분출되는 유체의 유속(유량)이나 유체가 흐르는 방향을 제어하여 척 유닛(153)의 흡인력을 각각 소정의 값으로 설정하면 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 일례로서 투영 광학계와 웨이퍼 사이에 조명광의 광로를 포함하는 액침 공간을 형성하고, 투영 광학계 및 액침 공간의 액체를 통해 조명광으로 웨이퍼를 노광하는 액침 노광 장치에 관해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 액체(물)를 통하지 않고 웨이퍼(W)의 노광을 행하는 드라이 타입의 노광 장치에도 상기 실시형태를 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시형태 및 그 변형예(이하, 상기 실시형태 등이라고 함)에서는, 노광 장치가, 스텝·앤드·스캔 방식 등의 주사형 노광 장치인 경우에 관해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 스테퍼 등의 정지형 노광 장치에 상기 실시형태 등을 적용해도 좋다. 또한, 샷 영역과 샷 영역을 합성하는 스텝·앤드·스티치 방식의 축소 투영 노광 장치, 프록시미티 방식의 노광 장치, 또는 미러 프로젝션·얼라이너 등에도 상기 실시형태 등은 적용할 수 있다. 또한, 예컨대 미국 특허 제6,590,634호 명세서, 미국 특허 제5,969,441호 명세서, 미국 특허 제6,208,407호 명세서 등에 개시되어 있는 바와 같이, 복수의 웨이퍼 스테이지를 구비한 멀티 스테이지형의 노광 장치에도 상기 실시형태 등은 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시형태 등의 노광 장치에서의 투영 광학계는 축소계뿐만 아니라 등배 및 확대계의 어느 것이어도 좋고, 투영 광학계(PL)는 굴절계뿐만 아니라 반사계 및 반사 굴절계의 어느 것이어도 좋고, 그 투영상은 도립상 및 정립상의 어느 것이어도 좋다. 또한, 전술한 조명 영역 및 노광 영역은 그 형상이 직사각형인 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 원호, 사다리꼴, 혹은 평행 사변형 등이어도 좋다.
또한, 상기 실시형태 등에 관련된 노광 장치의 광원은, ArF 엑시머 레이저에 한정되지 않고, KrF 엑시머 레이저(출력 파장 248 ㎚), F2 레이저(출력 파장 157 ㎚), Ar2 레이저(출력 파장 126 ㎚), Kr2 레이저(출력 파장 146 ㎚) 등의 펄스 레이저 광원, g선(파장 436 ㎚), i선(파장 365 ㎚) 등의 휘선을 발하는 초고압 수은 램프 등을 이용하는 것도 가능하다. 또한, YAG 레이저의 고조파 발생 장치 등을 이용할 수도 있다. 이밖에, 예컨대 미국 특허 제7,023,610호 명세서에 개시되어 있는 바와 같이, 진공 자외광으로서 DFB 반도체 레이저 또는 파이버 레이저로부터 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일 파장 레이저광을, 예컨대 에르븀(또는 에르븀과 이테르븀의 양쪽)이 도핑된 파이버 앰프로 증폭하고, 비선형 광학 결정을 이용하여 자외광으로 파장 변환한 고조파를 이용해도 좋다.
또한, 상기 실시형태 등에서는, 노광 장치의 조명광(IL)으로는 파장 100 ㎚ 이상의 광에 한정되지 않고, 파장 100 ㎚ 미만의 광을 이용해도 좋은 것은 물론이다. 예컨대, 연X선 영역(예컨대 5∼15 ㎚의 파장 영역)의 EUV(Extreme Ultraviolet) 광을 이용하는 EUV 노광 장치에 상기 실시형태 등을 적용할 수 있다. 기타, 전자선 또는 이온빔 등의 하전 입자선을 이용하는 노광 장치에도, 상기 실시형태 등을 적용할 수 있다.
또한, 예컨대 미국 특허 제6,611,316호 명세서에 개시되어 있는 바와 같이, 2개의 레티클 패턴을, 투영 광학계를 통해 웨이퍼 상에서 합성하고, 1회의 스캔 노광에 의해 웨이퍼 상의 하나의 샷 영역을 거의 동시에 2중 노광하는 노광 장치에도 상기 실시형태 등을 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시형태 등에서 패턴을 형성해야 할 물체(에너지빔이 조사되는 노광 대상의 물체)는, 웨이퍼에 한정되지 않고, 유리 플레이트, 세라믹 기판, 필름 부재, 혹은 마스크 블랭크 등 다른 물체여도 좋다.
노광 장치의 용도로는 반도체 제조용 노광 장치에 한정되지 않고, 예컨대, 사각형의 유리 플레이트에 액정 표시 소자 패턴을 전사하는 액정용 노광 장치나, 유기 EL, 박막 자기 헤드, 촬상 소자(CCD 등), 마이크로 머신 및 DNA 칩 등을 제조하기 위한 노광 장치에도 널리 적용할 수 있다. 또한, 반도체 소자 등의 마이크로 디바이스뿐만 아니라, 광 노광 장치, EUV 노광 장치, X선 노광 장치, 및 전자선 노광 장치 등에서 사용되는 레티클 또는 마스크를 제조하기 위해, 유리 기판 또는 실리콘 웨이퍼 등에 회로 패턴을 전사하는 노광 장치에도 상기 실시형태 등을 적용할 수 있다.
반도체 소자 등의 전자 디바이스는, 디바이스의 기능·성능 설계를 행하는 스텝, 이 설계 스텝에 기초한 레티클을 제작하는 스텝, 실리콘 재료로부터 웨이퍼를 제작하는 스텝, 상기 실시형태 등의 노광 장치(패턴 형성 장치) 및 그 노광 방법에 의해 마스크(레티클)의 패턴을 웨이퍼에 전사하는 리소그래피 스텝, 노광된 웨이퍼를 현상하는 현상 스텝, 레지스트가 잔존하고 있는 부분 이외의 부분의 노출 부재를 에칭에 의해 제거하는 에칭 스텝, 에칭이 종료되어 불필요해진 레지스트를 제거하는 레지스트 제거 스텝, 디바이스 조립 스텝(다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함함), 검사 스텝 등을 거쳐 제조된다. 이 경우, 리소그래피 스텝에서, 상기 실시형태 등의 노광 장치를 이용하여 전술한 노광 방법이 실행되고, 웨이퍼 상에 디바이스 패턴이 형성되기 때문에, 고집적도의 디바이스를 양호한 생산성으로 제조할 수 있다.
또, 지금까지의 설명에서 인용한 노광 장치 등에 관한 모든 공보, 국제 공개, 미국 특허 출원 공개 명세서 및 미국 특허 명세서의 개시를 원용하여 본 명세서 기재의 일부로 한다.

Claims (22)

  1. 판형의 물체를 배치부에 반송(搬送)하는 반송 시스템으로서,
    상기 물체를 상기 배치부를 향하여 이동시키는 구동 장치와,
    상기 배치부에 배치되는 상기 물체를 진동시키는 진동 발생부를 구비하는 것인 반송 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 진동 발생부에 의해 상기 물체를 진동시킴으로써, 상기 물체와 상기 배치부의 마찰력이 저감되는 것인 반송 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 진동 발생부에 의해 상기 물체를 진동시킴으로써, 상기 물체는, 상기 물체와 상기 배치부의 상면의 접촉 면적이 작은 상태로 상기 배치부에 배치 가능한 것인 반송 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 배치부는, 상기 물체를 흡착하여 유지하는 흡착 장치를 구비하고,
    상기 흡착 장치는, 상기 물체를 흡착하여 유지하는 것인 반송 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 진동 발생부는, 상기 흡착 장치가 상기 물체를 흡착하여 유지하기 전에, 상기 물체를 진동시키는 것인 반송 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 진동 발생부에 의해, 상기 물체를 진동시킴으로써, 상기 흡착 장치가 상기 물체를 흡착하여 유지할 때의 상기 물체의 왜곡이 억제되는 것인 반송 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진동 발생부는, 상기 물체의 외주부를 진동시키는 것인 반송 시스템.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진동 발생부는, 상기 물체가 상기 배치부에 배치되기 전에, 상기 물체에의 진동의 부여가 개시되는 것인 반송 시스템.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진동 발생부는, 상기 구동 장치에 의해 하향으로 움직여진 상기 물체에 진동을 부여하고,
    상기 구동 장치는, 상기 물체를 진동시킨 상태로 상기 물체를 하측으로 이동시켜, 상기 물체를 상기 배치부에 배치하는 것인 반송 시스템.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진동 발생부는, 상기 물체를 향하여 기체를 분출하는 분출부를 포함하는 것인 반송 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 분출부에 의해 분출된 기체에 의해 상기 물체를 흡인 유지 가능하고, 또한, 상기 분출부에 의해 분출된 기체에 의해 상기 물체를 진동시키는 것이 가능한 것인 반송 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 상기 분출부로부터의 기체의 분출을 제어하는 제어 장치를 더 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 기체의 분출을 제어함으로써, 상기 물체를 흡인 유지하는 것이 가능하고, 또한, 상기 물체에 진동을 부여하는 것이 가능한 것인 반송 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 기체의 분출 속도를 제어하고,
    상기 물체에 진동을 부여할 때의 분출 속도는, 상기 물체를 흡인 유지할 때의 분출 속도보다 빨라지도록 제어되는 것인 반송 시스템.
  14. 제10항에 있어서, 상기 진동 발생부는, 상기 구동 장치에 구비되어 있는 것인 반송 시스템.
  15. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물체를 하측으로부터 지지하는 지지 부재와,
    상기 물체에 하측으로부터 접촉하는 접촉 부재를 더 구비하는 것인 반송 시스템.
  16. 물체 상에 패턴을 형성하는 노광 장치로서,
    제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 반송 시스템과,
    상기 패턴을 형성하도록, 상기 반송 시스템에 의해 상기 배치부에 반송된 상기 물체를 에너지빔으로 노광하는 패턴 생성 장치를 구비하는 것인 노광 장치.
  17. 판형의 물체를 배치부에 반송하는 반송 방법으로서,
    상기 물체를 상기 배치부를 향하여 이동시키는 것과,
    상기 배치부에 배치되는 상기 물체를 진동시키는 것인 반송 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 물체를 진동시킴으로써, 상기 물체와 상기 배치부의 마찰력이 저감되는 것인 반송 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 물체를 진동시킴으로써, 상기 물체는, 상기 물체와 상기 배치부의 상면의 접촉 면적이 작은 상태로 상기 배치부에 배치 가능한 것인 반송 방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 배치부가 상기 물체의 유지를 개시하기 전에, 상기 물체를 진동시키는 것인 반송 방법.
  21. 제17항에 있어서, 상기 물체가 상기 배치부에 배치되기 전에, 상기 물체를 진동시키는 것인 반송 방법.
  22. 제17항에 있어서, 상기 물체를 진동시킨 상태로 상기 물체를 하측으로 이동시켜, 상기 물체를 상기 배치부에 배치하는 것인 반송 방법.
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