JP2005079480A - Aligner and method for manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マスク又はレチクルに形成されたパターンをウェハ等の基板上に転写する露光装置及び当該露光装置を用いたデバイス製造方法に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus for transferring a pattern formed on a mask or a reticle onto a substrate such as a wafer, and a device manufacturing method using the exposure apparatus.
半導体素子、液晶表示素子、撮像装置(CCD等)、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスの製造工程の1つとして通常設けられるフォトリソグラフィー工程では、露光対象としての基板(フォトレジストが塗布された半導体ウェハ又はガラスプレート)にマスク又はレチクル(以下、これらを総称するときは、マスクという)に形成されたパターンの縮小像を投影露光する露光装置が用いられる。近年においては、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置(所謂、ステッパ)又はステップ・アンド・スキャン方式の露光装置が多用されている。 In a photolithography process that is usually provided as one of the manufacturing processes of microdevices such as semiconductor elements, liquid crystal display elements, imaging devices (CCDs, etc.), thin film magnetic heads, etc., a substrate (a semiconductor wafer coated with a photoresist) as an exposure target Alternatively, an exposure apparatus for projecting and exposing a reduced image of a pattern formed on a mask or reticle (hereinafter collectively referred to as a mask) on a glass plate is used. In recent years, step-and-repeat reduction projection exposure apparatuses (so-called steppers) or step-and-scan exposure apparatuses are frequently used.
デバイスの製造、特に半導体素子の製造においては、主として高密度化のために微細化が要求されており、この要求に応えるために露光装置の解像度の向上が図られている。露光装置の解像度を向上させるために、露光装置で用いられる露光光の短波長化か図られている。近年においては、KrFエキシマレーザ(波長248nm)又はArFエキシマレーザ(波長193nm)を光源として備える露光装置が実用化されており、0.1μm程度のプロセスルールで半導体素子が製造されている。 In the manufacture of devices, particularly in the manufacture of semiconductor elements, miniaturization is required mainly for increasing the density, and in order to meet this requirement, the resolution of the exposure apparatus is improved. In order to improve the resolution of the exposure apparatus, the wavelength of exposure light used in the exposure apparatus has been reduced. In recent years, exposure apparatuses equipped with a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) or an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) as a light source have been put into practical use, and semiconductor elements are manufactured with a process rule of about 0.1 μm.
また、露光装置の解像度を向上させるために、露光装置が備える投影光学系と基板との間に気体よりも屈折率の高い液体を充満させて投影光学系の開口数(N.A.)を大きくする液浸式の露光装置も案出されている。この液浸式の露光装置の詳細については、例えば以下の特許文献1を参照されたい。
ところで、上述した液浸式の露光装置は、液体供給装置からの液体を投影光学系と基板との間の空間に供給しつつ、空間に供給された液体を液体回収装置で回収しながら露光処理を行っている。停電等によって露光装置に供給される電源が遮断されると、液体回収装置の動作が停止するため、投影光学系と基板との間の空間に供給された液体は回収されず残存してしまう。 By the way, the above-described liquid immersion type exposure apparatus supplies the liquid from the liquid supply apparatus to the space between the projection optical system and the substrate, and recovers the liquid supplied to the space by the liquid recovery apparatus. It is carried out. When the power supplied to the exposure apparatus is interrupted due to a power failure or the like, the operation of the liquid recovery apparatus stops, so that the liquid supplied to the space between the projection optical system and the substrate remains without being recovered.
また、液体供給装置が動作を停止したとしても、配管内に残存している液体が基板上、更には基板を保持する基板ステージ上に流出して、大量の液体が基板及び基板ステージ上に残存してしまうことがある。この残存した液体を放置すると、液体が基板ステージ内に浸入して錆が生じ、基板ステージの性能を劣化させるという問題が生ずる。また、液体からの水蒸気が投影光学系等に混入することで投影光学系内に設けられるレンズ等の光学素子にウォーターマークが形成されて投影光学系を著しく劣化させる等の問題が生ずる。 Even if the liquid supply device stops operating, the liquid remaining in the pipe flows out onto the substrate and further onto the substrate stage holding the substrate, and a large amount of liquid remains on the substrate and the substrate stage. May end up. If the remaining liquid is left as it is, the liquid enters the substrate stage to cause rust, which causes a problem that the performance of the substrate stage is deteriorated. Further, when water vapor from the liquid is mixed into the projection optical system or the like, a problem arises in that a watermark is formed on an optical element such as a lens provided in the projection optical system and the projection optical system is significantly deteriorated.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、停電等の緊急事態においても性能劣化を防止することができる液浸用の露光装置及び当該露光装置を用いたデバイス製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an immersion exposure apparatus and a device manufacturing method using the exposure apparatus that can prevent performance degradation even in an emergency such as a power failure. Objective.
上記課題を解決するために、本発明の露光装置は、投影光学系(PL)と液体(w)とを介して基板ステージ(25、60)に保持された基板(W)上に露光光を照射して該基板を露光する露光装置(EX)であって、異常が発生した際に、液体を液体排出部(37、38、62、67、68)に導くために、前記基板ステージの位置及び姿勢の少なくとも一方を調整する可動機構(39〜41、65a〜65c)を備えたことを特徴としている。
この発明によると、停電等の異常発生時に基板ステージの位置及び姿勢の少なくとも一方が調整されるため、基板ステージ上の液体が液体排出部に導かれて基板ステージ外に排出される。
本発明のデバイスの製造方法は、上記の露光装置を用いて基板(W)に対して露光処理を行う露光工程(S26)と、前記露光工程を経た基板の現像を行う現像工程(S27)とを含むことを特徴としている。
In order to solve the above problems, an exposure apparatus of the present invention emits exposure light on a substrate (W) held on a substrate stage (25, 60) via a projection optical system (PL) and a liquid (w). An exposure apparatus (EX) that irradiates and exposes the substrate, the position of the substrate stage for guiding the liquid to the liquid discharge section (37, 38, 62, 67, 68) when an abnormality occurs. And a movable mechanism (39 to 41, 65a to 65c) that adjusts at least one of the postures.
According to the present invention, at least one of the position and posture of the substrate stage is adjusted when an abnormality such as a power failure occurs, so that the liquid on the substrate stage is guided to the liquid discharge unit and discharged out of the substrate stage.
The device manufacturing method of the present invention includes an exposure process (S26) for performing an exposure process on the substrate (W) using the exposure apparatus described above, and a development process (S27) for developing the substrate that has undergone the exposure process. It is characterized by including.
本発明によれば、異常発生時に基板ステージの位置又は姿勢が調整することで、基板ステージ上の液体を液体排出部に導いて外部に排出しているため、異常発生時における液体の基板ステージ上への残留を防止させることができる。これにより、基板ステージ上の液体が基板ステージ内に浸入して生ずる錆等による基板ステージの性能劣化を防止することができる。また、基板ステージ上の液体からの水蒸気が投影光学系等に混入して生ずる投影光学系の劣化を防止することができる。 According to the present invention, the liquid on the substrate stage is discharged to the outside by guiding the liquid on the substrate stage to the liquid discharge unit by adjusting the position or posture of the substrate stage when the abnormality occurs. Can be prevented from remaining. Thereby, it is possible to prevent the deterioration of the performance of the substrate stage due to rust or the like caused by the liquid on the substrate stage entering the substrate stage. Further, it is possible to prevent deterioration of the projection optical system caused by water vapor from the liquid on the substrate stage mixed into the projection optical system or the like.
以下、図面を参照して本発明の実施形態による露光装置及びデバイス製造方法について詳細に説明する。 Hereinafter, an exposure apparatus and a device manufacturing method according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態による露光装置の概略構成を示す図である。尚、図1に示す露光装置EXは、投影光学系PLとウェハWとの間に液体wを供給しつつ露光を行う液浸式の露光装置であって、半導体素子の回路パターンDPが形成されたレチクルRを用い、ステップ・アンド・リピート方式により、上記回路パターンDPの像をウェハWに転写する露光装置である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a view showing the schematic arrangement of an exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention. The exposure apparatus EX shown in FIG. 1 is an immersion type exposure apparatus that performs exposure while supplying the liquid w between the projection optical system PL and the wafer W, and a circuit pattern DP of a semiconductor element is formed. The exposure apparatus transfers the image of the circuit pattern DP onto the wafer W by the step-and-repeat method using the reticle R.
尚、以下の説明においては、図中に示したXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。XYZ直交座標系は、X軸及びY軸がウェハWに対して平行となるよう設定され、Z軸がウェハWに対して直交する方向に設定されている。図中のXYZ座標系は、実際にはXY平面が水平面に平行な面に設定され、Z軸が鉛直上方向に設定される。 In the following description, the XYZ rectangular coordinate system shown in the figure is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ rectangular coordinate system. The XYZ orthogonal coordinate system is set so that the X axis and the Y axis are parallel to the wafer W, and the Z axis is set in a direction orthogonal to the wafer W. In the XYZ coordinate system in the figure, the XY plane is actually set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z-axis is set vertically upward.
図1に示す露光装置EXは、露光光を供給するための光源11として、193nm(ArF)の波長の光を供給するArFエキシマレーザ光源を備えている。光源11から射出されたほぼ平行光束は、ビーム整形光学系12を介して所定断面の光束に整形された後、干渉性低減部13に入射する。干渉性低減部13は、被照射面であるレチクルR上(ひいてはウェハW上)での干渉パターンの発生を低減する機能を有する。
The exposure apparatus EX shown in FIG. 1 includes an ArF excimer laser light source that supplies light having a wavelength of 193 nm (ArF) as the
干渉性低減部13の詳細については、例えば特開昭59−226317号公報に開示されている。干渉性低減部13からの光束は、第1フライアイレンズ(第1オプティカルインテグレータ)14を介して、その後側焦点面に多数の光源を形成する。これらの多数の光源からの光は振動ミラー15で偏向された後、リレー光学系16を介して第2フライアイレンズ(第2オプティカルインテグレータ)17を重畳的に照明し、これにより第2フライアイレンズ17の後側焦点面には多数の光源からなる二次光源が形成される。
Details of the
第2フライアイレンズ17の射出面、即ち照明光学系の瞳面(投影光学系PLの瞳面と光学的に共役な面)には開口絞り板18が駆動モータ(不図示)によって回転自在に配置されている。開口絞り板18は回転軸の周りで回転自在に構成された円板からなり、通常照明用の円形の開口絞り、輪帯照明用の開口絞り、4極変形照明(4極照明)用の開口絞り、及び小さいコヒーレンスファクタ(σ値)用の小円形の開口絞り等の複数の開口絞りが周方向に沿って形成されている。開口絞り板の回転軸は駆動モータの回転軸に接続されており、駆動モータを駆動して開口絞り板を回転軸の周りで回転させることにより、第2フライアイレンズ17の射出面に配置する開口絞りを切り替えることができる。駆動モータの駆動は露光装置EXの全体の動作を統括制御する主制御系30が制御する。
On the exit surface of the second fly-
第2フライアイレンズ17によって形成された二次光源からの光束のうちの開口絞り板18に形成された開口絞りの何れか1つを通過した露光光は、コンデンサ光学系20及び折り曲げミラー21を介して、下側面に所定の回路パターンDPが形成されたレチクルRを重畳的に均一照明する。これにより、レチクルRの照明領域内のパターンの像が両側テレセントリックな投影光学系PLを介して所定の投影倍率β(βは例えば1/4又は1/5等)で、投影光学系PLの像面に配置された基板としてのウェハW上の露光領域(投影領域)に投影される。ウェハWは例えば半導体(シリコン等)又はSOI(silicon on insulator)等の円板状の基板である。
Of the luminous flux from the secondary light source formed by the second fly-
投影光学系PLは、レンズ等の複数の光学素子からなる。本実施形態では、露光光として真空紫外域のArFエキシマレーザ光源の光を用いているため、投影光学系PLを構成する光学素子の硝材としては、例えば合成石英又は蛍石(フッ化カルシウム:CaF2)が用いられる。投影光学系PLが備える光学素子の一部は、投影光学系PLの光軸AX方向(Z方向)に移動可能且つX軸に平行な軸又はY軸に平行な軸の周りでチルト可能に構成されており、これらの光学素子は後述するレンズコントローラ部24によって制御される。尚、本実施形態の投影光学系PLは、ジオプトリック系(屈折系)であるが、カタジオプトリック系(反射屈折系)や反射系も使用できることはいうまでもない。
Projection optical system PL includes a plurality of optical elements such as lenses. In the present embodiment, since light from an ArF excimer laser light source in the vacuum ultraviolet region is used as exposure light, the glass material of the optical element constituting the projection optical system PL is, for example, synthetic quartz or fluorite (calcium fluoride: CaF 2 ) is used. A part of the optical elements provided in the projection optical system PL can be moved in the optical axis AX direction (Z direction) of the projection optical system PL and can be tilted around an axis parallel to the X axis or an axis parallel to the Y axis. These optical elements are controlled by a
レチクルRは、レチクルホルダ(不図示)を介して、レチクルステージ23に載置されている。尚、レチクルステージ23は、主制御系30からの指令に基づき、レチクルステージ制御部(不図示)によって駆動される。このとき、レチクルステージ23の移動は、レチクル干渉計(不図示)とレチクルステージ23に設けられた移動鏡(不図示)とにより計測され、その計測結果は主制御系30に出力される。
The reticle R is placed on the
投影光学系PLには、温度や気圧を計測するとともに、温度、気圧等の環境変化に応じて投影光学系PLの結像特性等の光学特性を一定に制御するレンズコントローラ部24が設けられている。このレンズコントローラ部24は計測した温度や気圧を主制御系30へ出力し、主制御系30はレンズコントローラ部24から出力された温度や気圧に基づいて、レンズコントローラ部24を介して投影光学系PLの結像光学系等の光学特性を制御する。
The projection optical system PL is provided with a
ウェハWは、ウェハステージ25上のウェハホルダ26に真空チャックされている。尚、ウェハWはウェハホルダ25上に保持されたときに、その上面がウェハステージ25の上面と一致するように、ウェハホルダ25の高さ位置が設定されている。ウェハステージ25は、図中X軸方向及びY軸方向にそれぞれ移動可能な一対のXステージ25X及びYステージ25Y(図2参照)を重ね合わせたものであり、XY平面内での位置が調整自在になっている。
The wafer W is vacuum chucked by the
また、図示は省略しているが、ウェハステージ25は、Z軸方向にウェハWを移動させるZステージ、ウェハWをXY平面内で微小回転させるステージ、及びZ軸に対する角度を変化させてXY平面に対するウェハWの傾きを調整するステージ等から構成される。このように、ウェハステージ25は、X軸方向の移動機能、Y軸方向の移動機能、Z軸方向の移動機能、Z軸周りの回転機能、X軸周りのチルト機能、及びY軸周りのチルト機能を有する。
Although not shown, the
ウェハステージ25の上面の一端には移動鏡27が取り付けられており、移動鏡27の鏡面に対向した位置にレーザ干渉計28が配置されている。尚、図1では図示を簡略化しているが、移動鏡27はX軸に垂直な反射面を有する移動鏡及びY軸に垂直な反射面を有する移動鏡より構成されている。また、レーザ干渉計28は、X軸に沿って移動鏡27にレーザビームを照射する2個のX軸用のレーザ干渉計及びY軸に沿って移動鏡27にレーザビームを照射するY軸用のレーザ干渉計より構成され、X軸用の1個のレーザ干渉計及びY軸用の1個のレーザ干渉計により、ウェハステージ25のX座標及びY座標が計測される。
A
また、X軸用の2個のレーザ干渉計の計測値の差により、ウェハステージ25のXY平面内における回転角が計測される。レーザ干渉計28により計測されたX座標、Y座標、及び回転角の情報はステージ位置情報として主制御系30に供給される。主制御系30は供給されたステージ位置情報をモニターしつつ、制御信号をステージ駆動系29へ出力し、ウェハステージ25の位置決め動作をナノメートルオーダーで制御する。
Further, the rotation angle of the
また、図1に示す露光装置EXは、投影光学系PLとウェハWとの間の空間の少なくとも一部に液体wを供給するとともに、供給した液体wを回収するために、液体供給装置31と液体回収装置32とを備える。液体供給装置31は、投影光学系PLとウェハWとの間の少なくとも一部を液体wで満たすためのものであって、液体wを収容するタンク、加圧ポンプ等を備えて構成される。この液体供給装置31には供給管33の一端部が接続されており、供給管33の他端部には供給ノズル34が接続されている。これら供給管33及び供給ノズル34を介して投影光学系PLとウェハWとの間の空間に液体wが供給される。尚、本実施形態においては、露光光としてArFレーザ光を用いているので、液体wとしては純水を用いている。
In addition, the exposure apparatus EX shown in FIG. 1 supplies the liquid w to at least a part of the space between the projection optical system PL and the wafer W, and collects the supplied liquid w in order to recover the supplied liquid w. And a
液体回収装置32は、吸引ポンプ、回収した液体wを収容するタンク等を備える。液体回収装置32には回収管35の一端部が接続され、回収管35の他端部には回収ノズル36が接続されている。投影光学系PLとウェハWとの間の空間に供給された液体wは、回収ノズル36及び回収管35を介して液体回収装置32に回収される。これら液体供給装置31及び液体回収装置32は、主制御系30により制御される。
The
つまり、投影光学系PLとウェハWとの間の空間に液体wを供給する際に、主制御系30は液体供給装置31及び液体回収装置32のそれぞれ対して制御信号を出力して、単位時間当たりの液体wの供給量及び回収量を制御する。かかる制御により、液体wは投影光学系PLとウェハWとの間に必要十分な量だけ供給される。図2に示す例では、投影光学系PLとウェハWとの間の液体wをウェハステージ25の上方に設けられた回収ノズル36、回収管35、吸引ポンプ等を用いて回収しているが、これに限定されるものではない。例えば、ウェハステージ25の上面の周囲に液体wの回収部(排出口)を設けてもよいし、これと上記液体回収装置32とを併用しても良い。
That is, when supplying the liquid w to the space between the projection optical system PL and the wafer W, the
また、前述したウェハステージ25上の一端には、露光装置EXに対する電力供給の停止、又はウェハステージ25の位置制御不能等の異常が生じたときに、液体供給装置31からウェハステージ25へ供給される液体wをウェハステージ25の外部へ排出するための排出部37が設けられている。この排出部37は例えばウェハステージ25上の一端に形成された円形の溝と、この溝(排出口)に接続された排出管38とからなる。また、排出管38に接続される溝は、円形状に限らず、ウェハステージ25の上面の周縁部にウェハWを囲むような形状の溝としてもよく、それらを併用しても良い。
Further, at the one end on the
露光装置EXへの電力供給が停止すると、液体供給装置31に設けられた不図示の加圧ポンプの動作が停止するため、液体供給装置31自体からの液体の供給は停止されるが、供給管33及び供給ノズル34に残存している液体がウェハステージ25上に供給されて大量の液体wがウェハステージ25上に残存してしまう。この残存した液体wを放置すると、液体wが原因となってウェハステージ25及び投影光学系PLの性能を劣化させる虞がある。このようなウェハステージ25上の液体wをウェハステージ25外に排出するために排出部37が設けられている。
When the supply of power to the exposure apparatus EX is stopped, the operation of a pressure pump (not shown) provided in the
また、ウェハステージ25外の所定位置には、ウェハステージ25の移動方向であるX方向及びY方向に沿ってガイド路が設定されたガイド部材41が配置されている。尚、図1ではガイド部材を略して図示している。このガイド部材41は、露光装置EXに対する電力供給の停止、又はウェハステージ25の位置制御不能等(例えば、ステージ駆動系29から駆動信号が出力されていない場合)の異常が生じたときに、ウェハステージ25を所定の位置に移動させるためものである。ここにいう所定位置とは、投影光学系PLの下方に排出部37が配置される位置である。
Further, a
更に、ウェハステージ25には、ガイド部材41に沿ってウェハステージ25を上記の所定位置に移動させるコロ部材39が設けられている。このコロ部材39は、その先端にコロ40が取り付けられており、他端がウェハステージ25の一方の側面に取り付けられている。尚、図1においては、ウェハステージ25におけるY方向の一方の側面に取り付けられたコロ部材のみを図示しているが、コロ部材39はウェハステージ25のX方向の一方の側面にも取り付けられている(図2参照)。
Further, the
コロ部材39の各々は、X方向及びY方向にそれぞれ伸縮可能に構成されており、露光装置EXに対する電力供給が行われ且つステージ駆動系29によってウェハステージ25の位置制御が行われている正常時には縮んだ状態にあって、ガイド部材41に接触しないようウェハステージ25に取り付けられている。しかしながら、露光装置EXに対する電力供給の停止、又はウェハステージ25の位置制御不能等の異常が生じたときには、各々のコロ部材39はX方向及びY方向にそれぞれ伸長してガイド部材41に当接し、ガイド部材41のガイド路に沿った力を発生させる。
Each of the
次に、ガイド部材41の配置及びコロ部材39の構成について詳細に説明する。図2は、ウェハステージ25及びガイド部材41の配置関係を示す上面図である。尚、図2においては、図1に示した部材と同一の部材には同一の符号を付してある。図2に示す通り、ウェハステージ25は、長手方向がX方向に設定されてY方向に沿って移動可能に構成されたYステージ25Yと、Yステージ25Yに沿ってX方向に移動可能に構成されたXステージ25Xとから構成されている。尚、Xステージ25X上にはウェハWの姿勢を制御するZステージ、Zステージ上に配置されるウェハテーブル、及びウェハWを保持するウェハホルダ26が設けられているが、図2においてはこれらの図示を省略している。
Next, the arrangement of the
Xステージ25X上の不図示のウェハテーブルには排出部37が形成されており、このウェハテーブルに形成されたウェハホルダ26上にはウェハWが保持される。かかる構成のウェハステージ25は、Xステージ25XがYステージ25Yに沿って移動することでウェハWをX方向に移動させることができる。また、Yステージ25YがY方向に移動することで、Yステージ25Y及びXステージ25Xが一体となってY方向に移動するため、ウェハWをY方向に移動させることができる。
A
また、Xステージ25XのY方向における一方の側面(+Y方向側)にはY方向に伸縮可能に構成されたコロ部材39Xが取り付けられており、Yステージ39YのX方向における一方の側面(+X方向側)にはX方向に伸縮可能に構成されたコロ部材39Yが取り付けられている。更に、Yステージ25YのY方向における一方の側面(+Y方向側)には、Yステージ25YのX方向の両端部の各々に固定されてY方向に延びた支持部材Bによって略X方向に沿ってガイド路42Xが設定されたガイド部材41Xが支持されている。このガイド部材41XはYステージ25Yの移動とともに移動する。また、Yステージ25Yの+X方向には、略Y方向に沿ってガイド路42Yが設定されたガイド部材41Yが配置されている。このガイド部材41Yは位置が固定した状態で配置されている。
Further, a
ガイド部材41Xに設けられたガイド路42Xは、X軸に対して所定の傾斜をもって形成されている。X軸に対するガイド路42Xの傾斜は、例えばX方向の位置が1m変化する毎にY方向の位置が10mm変化する程度の傾斜である。このガイド路42Xは、傾斜の方向が異なる2つの部分からなるV字形状であり、ガイド路42Xの略中心方向に向かうにつれて、ガイド路42XのY方向の位置がコロ部材39Xから遠ざかるように、つまりガイド路42Xの略中心方向に向かうにつれて、ガイド路42XのY方向の位置が+Y方向に変化するように設定されている。ガイド路42Xは、2つの部分が交差する交差点43Xの位置においてコロ部材39Xから最も遠ざかるよう設定されている。
The
また、ガイド部材41Yに設けられたガイド路42Yは、Y軸に対して所定の傾斜をもって形成されている。このガイド路42YのY軸に対する傾斜は、例えばY方向の位置が1m変化する毎にX方向の位置が10mm変化する程度の傾斜である。このガイド路42Yは、上記のガイド路42Xと同様に傾斜の方向が異なる2つの部分からなるV字形状であり、2つの部分が交差する交差点43Yの位置において、Yステージ25Yに取り付けられたコロ部材39Yから最も遠ざかるよう設定されている。
The
ガイド路42Xにおける交差点43XのX座標位置は、排出部37が投影光学系PLの中心部の下方に位置しているときのコロ部材39XのX座標位置に設定される。また、ガイド路42Yにおける交差点43YのY座標位置は、排出部37が投影光学系PLの中心部の下方に位置しているときのコロ部材39YのY座標位置に設定される。コロ部材39Xがガイド部材41Xに当接すると、ガイド路42Xに沿った力が発生するが、コロ部材39Xのコロ40Xが交差点43Xの位置にあるときには、コロ40Xに加わる合力は零になる。同様に、コロ部材39Yがガイド部材41Yに当接すると、ガイド路42Yに沿った力が発生するが、コロ部材39Yのコロ40Yが交差点43Yの位置にあるときには、コロ40Yに加わる合力は零になる。
The X coordinate position of the
図3は、コロ部材39X,39Yの概略構成を示す断面図であって、(a)は正常時の状態を示す図であり、(b)は異常時の状態を示す図である。尚、図2に示すコロ部材39X,39Yは同様の構成であるため、これらをまとめてコロ部材39として説明する。図3(a),(b)に示す通り、コロ部材39は、シリンダ50、仕切板51、シャフト52、及び引っ張りバネ53を含んで構成される。
3A and 3B are cross-sectional views showing a schematic configuration of the
シリンダ50は直径が60mm程度に設定され、軸方向の長さが数十mm程度に設定された中空円柱形状の部材である。このシリンダ50はウェハステージ25に取り付けられており、その内部には内部空間を仕切るとともに軸方向に移動可能な仕切板51が配置されている。以下、仕切板51によって仕切られる2つの空間をそれぞれ第1空間SP1、第2空間SP2という。尚、仕切板51の軸方向の移動ストロークは10mm程度である。
The
シャフト52は、シリンダ50の軸方向にシリンダ50を貫通するように配置される。シャフト52の一端はシリンダ50の第1空間SP1側において仕切板51に接続されており、シリンダ50の外部に位置する他端には、コロ40が取り付けられている。コロ40の直径は15mm程度である。また、シリンダ50の第1空間SP1内には、一端がシリンダ50の内壁に、他端が仕切板51にそれぞれ接続され、シャフト52に沿って配置された引っ張りバネ53が設けられている。
The
また、シリンダ50には第1空間SP1に連通する通気口54と第2空間SP2に連通する通気口55とが形成されている。通気口54には配管56の一端が接続されており、通気口55は大気開放されている。配管56の他端は電磁弁57に接続されている。この電磁弁57には加圧気体が供給される配管59と大気開放された配管58とが接続されている。電磁弁57はステージ駆動系29から駆動信号が出力されている場合には配管56と配管59とを連通状態にし、駆動信号が出力されていない場合には配管56と配管58とを連通状態にする。
The
本実施形態においては、露光装置EXに対する電力供給が停止されたか否か、或いはウェハステージ25の位置制御が不能であるか否かの判断を、駆動信号が出力されているか否かで行うように設定されている(但し、判断方法はこれに限定されるものではない)。このような構成において、露光装置EXに対する電力供給が行われ且つステージ駆動系29によってウェハステージ25の位置制御が行われている正常時には、ステージ駆動系29からの駆動信号が電磁弁57が供給されている。このため、配管56と配管59とが連通状態にあり、図3(a)に示す通り、加圧気体が配管59から配管56及び通気口54を介してシリンダ50の第1空間SP1に供給される。
In this embodiment, whether or not the power supply to the exposure apparatus EX is stopped or whether or not the position control of the
この第1空間SP1に供給される加圧気体により仕切板51が押されるため、仕切板51に接続されたシャフト52がシリンダ50内に引き込まれた状態になり、これによりコロ40がシリンダ50の近傍に位置する。尚、正常時における仕切板51の位置は、第1空間SP1に供給される加圧気体が仕切板51を押す力と引っ張りバネ53が仕切板51を引く力とが釣り合う位置である。
Since the
一方、露光装置EXに対する電力供給の停止、又はウェハステージ25の位置制御不能等の異常が生じたときには、ステージ駆動系29から電磁弁57への駆動信号が停止する。これによって、配管56と配管58とが連通状態になって第1空間SP1が大気開放され、仕切板51に加わる力は引っ張りバネ53の力のみになる。仕切板51が引っ張りバネ53に引っ張られると、第1空間SP1内の気体は通気口54、配管56、及び配管58を介して排出され、第2空間SP2には通気口55を介して大気が供給される。これによって、無駄な力が働くことなく、スムースに第1空間SP1の容積は小さくなり、逆に第2空間SP2の容積は大きくなる。
On the other hand, when an abnormality such as the stop of power supply to the exposure apparatus EX or the inability to control the position of the
仕切板51が引っ張りバネ53に引かれることで、シャフト52がシリンダ50外に引き出され、コロ部材39は伸長状態になる。コロ部材39が伸長状態になると、コロ40はシリンダ50から離れた位置に移動してガイド部材41に当接し、コロ40がガイド部材41を押す状態になる。前述したとおり、ガイド部材41のガイド路42(42X,42Y)は、X軸又はY軸に対して傾斜しているため、コロ40はガイド路42に対して斜め方向からガイド部材41を押すことになる。この反作用として、コロ40にはガイド路42に沿った力が生じるため、コロ40はガイド路42に沿って転がり、これによって、コロ部材39、ひいてはウェハステージ25がガイド路42に略沿う方向に移動する。
When the
異常が生じた場合には、以上説明した動作が図2に示すコロ部材39X,39Yの各々で行われる。つまり、コロ部材39Xが伸長状態になってコロ40Xがガイド部材41Xに当接することによりガイド路42Xに沿った力が発生するため、コロ40Xはガイド路42Xに沿って転がり、Xステージ25XはX方向に移動する。また、コロ部材39Yが伸長状態になってコロ40Yがガイド部材41Yに当接することによりガイド路42Yに沿った力が発生するため、コロ40Yはガイド路42Yに沿って転がり、Yステージ25YはY方向に移動する。
When an abnormality occurs, the operation described above is performed in each of the
コロ40Xがガイド路42Xに沿って転がって交差点43Xの位置に達すると、コロ40Xに加わる合力が零になるためXステージ25XのX方向への移動は停止する。また、コロ40Yがガイド路42Yに沿って転がって交差点43Yの位置に達すると、コロ40Yに加わる合力が零になるためYステージ25YのY方向への移動は停止する。以上の動作が完了すると、ウェハステージ25上に形成された排出部37が投影光学系PLの中心部の下方に配置される。
When the
図1に示す通り、投影光学系PLの像面側であって、投影光学系PLの中心部近傍には液体wを供給する供給ノズル34及び液体wを回収する回収ノズル36が配置されている。以上説明した動作によって、異常発生時にウェハステージ25を移動させて排出部37を投影光学系PLの中心部の下方に配置することにより、供給ノズル34からの液体wを排出部37及び排出管38を介してウェハステージ25外に排出することができる。これにより、異常発生時に供給管33及び供給ノズル34に残存している液体がウェハステージ25上に供給されて大量の液体wがウェハステージ25上に残存する事態を防止することができ、ウェハステージ25及び投影光学系PLの性能劣化を未然に防ぐことができる。
As shown in FIG. 1, a
尚、露光装置EXに対する電力供給が再開され、又はウェハステージ25の位置制御が再開された場合には、ステージ駆動系29から図3に示す電磁弁57へ駆動信号が出力されるため、配管56と配管59とが連通状態になる。このため、加圧気体が配管59から配管56及び通気口54を介してシリンダ50の第1空間SP1に供給され、この加圧気体により仕切板51が押されて仕切板51に接続されたシャフト52がシリンダ50内に引き込まれ、コロ部材39(39X,39Y)が縮んだ状態になる。
Note that when power supply to the exposure apparatus EX is resumed or position control of the
〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態による露光装置について説明する。本発明の第2実施形態による露光装置の全体構成は図1に示す露光装置EXとほぼ同様の構成であるが、ウェハステージの構成が異なる。また、本実施形態の露光装置に設けられるウェハステージにはコロ部材39が取り付けられておらず、更にガイド部材41が設けられていない点においても相違する。
[Second Embodiment]
Next, an exposure apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. The overall configuration of the exposure apparatus according to the second embodiment of the present invention is substantially the same as that of the exposure apparatus EX shown in FIG. 1, but the configuration of the wafer stage is different. Another difference is that the
図4は、本発明の第2実施形態による露光装置に設けられるウェハステージ60の概略構成を示す上面図である。本実施形態のウェハステージ60はウェハテーブル64を備える。このウェハテーブル64は、ウェハWを保持するウェハホルダ61(図5参照)を備えており、また図1に示す排出部37と同様の機能を有する排出部62を備えている。更に、X方向及びY方向における一端部に図1に示す移動鏡27と同様の移動鏡63X,63Yが取り付けられている。このウェハテーブル64は、ウェハステージ60が備える不図示のXYステージ66(図5参照)上の異なる3箇所に設けられたZ駆動機構65a〜65cに支持されている。尚、XYステージ66は、図2に示すXステージ25X及びYステージ25Yと同様のステージである。
FIG. 4 is a top view showing a schematic configuration of the
図5は、本発明の第2実施形態によるウェハステージ60の概略構成を示す側面図である。尚、ウェハステージ60が備えるウェハテーブル64については断面を図示しており、またZ駆動機構65a〜65cの内のZ駆動機構65b,65cのみを図示している。ウェハWはウェハテーブル64上において、その上面がウェハテーブル64の上面と一致するようにウェハホルダ61に保持される。排出部62は、ウェハテーブル64の上面の一端に形成された円形形状の溝と、この溝とウェハテーブル64の裏面とを貫通する排出穴67とからなり、排出穴67にはウェハテーブル64の裏面において排出管68の一端が接続されている。
FIG. 5 is a side view showing a schematic configuration of the
図5に示す通り、Z駆動機構65a,65bは、支持柱70、圧縮バネ71、永久磁石72、及びコイル73を含んで構成される。尚、不図示のZ駆動機構65aも同様の構成である。支持柱70はウェハテーブル64の裏面に固定されており、この支持柱70の端部に圧縮バネ71の一端が取り付けられている。圧縮バネ71の他端はXYステージ66に取り付けられている。
As shown in FIG. 5, the
この圧縮バネ71は、ウェハテーブル64を支持するためのものであり、その支持力はZ駆動機構65a〜65cの各々において異なる力に設定されている。例えば、図4に示す位置関係においては、排出部62との距離が近いZ駆動機構65a,65bに設けられた圧縮バネ71の支持力は、その位置にかかるウェハテーブルの自重よりも小さく設定され、排出部62との距離が遠いZ駆動機構65cに設けられた圧縮バネ71の支持力は、その位置にかかるウェハテーブルの自重よりも大きく設定されている。このようにZ駆動機構65a〜65cの各々に設けられた圧縮バネ71の支持力を異ならせるのは、露光装置EXに対する電力供給の停止、又はウェハステージの位置制御不能等の異常が生じたりしたときに、ウェハテーブル64の姿勢を傾けて、ウェハテーブル64上にある液体wや液体供給装置31から流出してくる液体を排出部62に導くためである。
The
永久磁石72は支持柱70のほぼ中央に取り付けられており、この永久磁石72の周囲にコイル73が配置される。これら永久磁石72及びコイル73はボイスコイルモータ(VCM)を構成している。Z駆動機構65a〜65cに設けられたコイル73の各々に流す電流を調節してZ駆動機構65a〜65cに設けられた圧縮バネ71の支持力と、それぞれに加わるウェハテーブルの自重との差を吸収してウェハテーブル64を水平に保つとともに、ウェハテーブル64の自重をキャンセルする。尚、Z駆動機構65a〜65cに設けられたコイル73の各々に流す電流は、図1に示すステージ駆動系29が制御する。ステージ制御系29が
The
上記構成において、露光装置EXに対する電力供給が行われ且つステージ駆動系29によってウェハステージ60の位置制御が行われている正常時には、ステージ駆動系29によってZ駆動機構65a〜65cの各々に設けられたボイスコイルモータで発生する推力の調整が行われ、Z駆動機構65a〜65cに設けられた圧縮バネ71の支持力とそれぞれに加わるウェハテーブルの自重との差が吸収されて、ウェハテーブル64が水平に保たれる。尚、ウェハステージ60をレベリング制御する際は、各ボイスコイルモータが発生する推力を個別に調整することで、ウェハステージ60を所望量傾けることができる。尚、本実施形態においては、液体wを排出部62に導く際の傾斜量は、レベリング時に想定されるウェハステージ60の傾斜量よりも大きく設定されている。
In the above configuration, when power is supplied to the exposure apparatus EX and the position control of the
一方、露光装置EXに対する電力供給の停止、又はウェハステージ60の位置制御不能等の異常が生じたときには、ステージ駆動系29からZ駆動機構65a〜65cの各々に設けられたコイル73への電流供給が遮断される。これにより、Z駆動機構65a〜65cの各々に設けられたボイスコイルモータからの推力発生が停止するため、ウェハテーブル64は圧縮バネ71のみによって支持される。
On the other hand, when an abnormality such as the stop of power supply to the exposure apparatus EX or the inability to control the position of the
前述した通り、Z駆動機構65a〜65cに設けられた圧縮バネは、支持力が自重よりも大きく設定されているものと、支持力が自重よりも小さく設置されているものがあるため、ウェハテーブル64は傾く。図6は、異常発生時におけるウェハテーブル64の姿勢の一例を示す図である。本実施形態では、Z駆動機構65a,65bに設けられた圧縮バネ71の支持力は、それぞれに加わる自重よりも小さく、Z駆動機構65cに設けられた圧縮バネ71の支持力は、それに加わる自重よりも大きく設定されている。このため、図6に示す通り、Z駆動機構65cに設けられた圧縮バネ71はウェハテーブル64を上方に押し上げ、逆にZ駆動機構75b及び図6においては不図示のZ駆動機構75aに設けられた圧縮バネ71はウェハテーブル64によって押し下げられる。これによって、排出部62が形成された端部が他の端部よりも相対的に下方に位置するようにウェハテーブル64は傾く。
As described above, the compression springs provided in the Z drive mechanisms 65a to 65c have a support force set larger than its own weight and a support spring whose support force is set smaller than its own weight. 64 tilts. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the posture of the wafer table 64 when an abnormality occurs. In this embodiment, the supporting force of the
図示の通り、排出部62が形成された端部が他の端部よりも相対的に下方に位置するようにウェハテーブル64が傾くと、ウェハテーブル64上に残存している液体がウェハテーブル64上を伝って排出部62に導かれ、排出部62から排出管68を介してウェハステージ60の外部に排出される。また、図6に示す通り、投影光学系PLの下方に排出部62が位置している場合には、供給ノズル34からの液体が直接排出部62に導かれて外部に排出される。尚、投影光学系PLの下方に排出部62が位置していなくとも供給ノズル34からの液体は、ウェハテーブル64上を伝って排出部62に導かれ、外部に排出される。また、ウェハテーブル64の上面に排出ガイドを設けておき、ウェハテーブル64上に流出した液体が液体排出部67に集まるようにしてもよい。ウェハステージ(ウェハテーブル)を撥水性にしておくと、液体をより回収し易くなる。
As shown in the drawing, when the wafer table 64 is tilted so that the end portion where the
このように、本発明の第2実施形態においては、異常発生時にウェハテーブル64の姿勢を変えているため、供給管33及び供給ノズル34に残存している液体がウェハステージ60上に供給されても、この液体はウェハテーブル64上を伝って排出部62から外部に排出される。従って、大量の液体wがウェハテーブル64上に残存する事態を防止することができ、ウェハステージ60及び投影光学系PLの性能劣化を未然に防ぐことができる。尚、露光装置EXに対する電力供給が再開され、又はウェハステージ60の位置制御が再開された場合には、ステージ駆動系29からZ駆動機構65a〜65cに設けられたコイル73の各々に電流が供給されるため、再びウェハテーブル64の水平が保たれる。
As described above, in the second embodiment of the present invention, since the posture of the wafer table 64 is changed when an abnormality occurs, the liquid remaining in the
尚、以上の説明では、第1実施形態と第2実施形態とを個別に説明したが、第1実施形態と第2実施形態とを組み合わせた構成であってもよい。つまり、ウェハステージにコロ部材を取り付けるとともにガイド部材を配置し、且つウェハステージに設けられるウェハテーブルを異なる支持力で支持する圧縮ばね及び各々の圧縮ばねの支持力の差を吸収する推力を発生するボイスコイルモータを設けた構成である。かかる構成にすることで、異常発生時には、ウェハテーブルを傾けるとともに、ウェハテーブル(ウェハステージ)を所定位置に移動させることができる。 In the above description, the first embodiment and the second embodiment are individually described. However, the first embodiment and the second embodiment may be combined. In other words, the roller member is attached to the wafer stage and the guide member is disposed, and the compression spring that supports the wafer table provided on the wafer stage with different support forces and the thrust that absorbs the difference between the support forces of the respective compression springs are generated. It is the structure which provided the voice coil motor. With this configuration, when an abnormality occurs, the wafer table can be tilted and the wafer table (wafer stage) can be moved to a predetermined position.
また、上述した第2実施形態においては、異常が生じたときにZ駆動機構65cに設けられた圧縮バネ71がウェハテーブル64を上方に押し上げ、逆にZ駆動機構75a,75bに設けられた圧縮バネ71はウェハテーブル64によって押し下げられる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、投影光学系PLとウェハWとの間は数mm程度であるため、異常が生じたときにはZ駆動機構75a〜75cに設けられた圧縮バネ71の全てがウェハテーブル64によって押し下げられるようにすることが好ましい。但し、この場合には圧縮バネ71各々の押し下げ量が異なるように設定する必要がある。
In the second embodiment described above, when an abnormality occurs, the
本実施形態では、自重を支える要素として圧縮バネを用いたが、自重を支えられる要素であれば何であっても良い。例えば、引っ張りバネ、磁石の反発力・吸引力を用いた自重キャンセル機構、空気の圧縮力を利用したエアシリンダやエアマウント等、支えられる自重をある程度一定にできる装置であれば、何れの装置でも構成可能である。 In the present embodiment, a compression spring is used as an element that supports its own weight, but any element that can support its own weight may be used. For example, any device can be used as long as the supported weight can be made constant, such as a tension spring, a self-weight canceling mechanism using the repulsive force / attraction force of a magnet, an air cylinder or air mount using the compressive force of air, etc. It is configurable.
また、各実施形態において、排出部62の設置場所は、ステージ60上に限定されるものではない。ステージ60上には液体を溜めておくための機能のみを設け、ステージ60が所定の位置にあるときに、吸引機構等によって排出されるようにしてもよい。本実施形態では、液体排出部62がステージ60上の一端に設けてある例について説明したが、複数箇所に設けてもよい。また、ステージ上面の周縁部にウェハWを囲むように形成しても良い。
In each embodiment, the installation location of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。上記実施形態においては、露光光源1として、ArFエキシマレーザ光源を使用しているため、液体wとして純水を用いている。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、ウェハW上のフォトレジストや光学素子(レンズ)等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がないとともに、不純物の含有率が極めて低いため、ウェハW表面、及び投影光学系PLの先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待できる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not restrict | limited to the said embodiment, It can change freely within the scope of the present invention. In the above embodiment, since an ArF excimer laser light source is used as the exposure light source 1, pure water is used as the liquid w. Pure water can be easily obtained in large quantities at a semiconductor manufacturing factory or the like, and has an advantage that it does not adversely affect the photoresist, optical elements (lenses), etc. on the wafer W. In addition, pure water has no adverse effects on the environment, and since the impurity content is extremely low, it can be expected to clean the surface of the wafer W and the surface of the optical element provided on the front end surface of the projection optical system PL.
波長が193nm程度の露光光に対する純水(水)の屈折率nはほぼ1.44であるため、露光光の光源としてArFエキシマレーザ光(波長193nm)を用いた場合、ウェハW上では1/n、即ち約134nmに短波長化されて高い解像度が得られる。更に、焦点深度は空気中に比べて約n倍、即ち約1.44倍に拡大されるため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系PLの開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。 Since the refractive index n of pure water (water) with respect to exposure light having a wavelength of about 193 nm is approximately 1.44, when ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used as the light source of exposure light, 1 / on the wafer W The wavelength is shortened to n, that is, about 134 nm, and a high resolution is obtained. Further, since the depth of focus is expanded by about n times, that is, about 1.44 times compared with that in the air, the projection optical system PL can be used when it is sufficient to ensure the same depth of focus as that used in the air. The numerical aperture can be further increased, and the resolution is improved in this respect as well.
尚、液浸露光に用いる露光光源1としてKrFエキシマレーザ光源やF2レーザ光源を用いることもできる。F2レーザ光源を用いる場合、液浸露光用の液体としてはF2レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル(PFPE)等のフッ素系の液体を用いればよい。また、その他にも、露光光に対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系PLやウェハW表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なもの(例えばセダー油)を用いることも可能である。 Note that a KrF excimer laser light source or an F 2 laser light source can also be used as the exposure light source 1 used for immersion exposure. When the F 2 laser light source is used, the liquid for immersion exposure may be a fluorine-based liquid such as fluorine-based oil or perfluorinated polyether (PFPE) that can transmit the F 2 laser light. In addition, it is also possible to use a material (for example, cedar oil) that is transparent to the exposure light, has a refractive index as high as possible, and is stable to the photoresist applied to the projection optical system PL and the wafer W surface. Is possible.
また、上述の実施形態においては、投影光学系PLとウェハWとの間を局所的に液体で満たす液浸露光装置を採用しているが、特開平6−124873号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置や、特開平10−303114号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する液浸露光装置にも本発明を適用可能である。 In the above-described embodiment, an immersion exposure apparatus that locally fills the space between the projection optical system PL and the wafer W with a liquid is employed. However, as disclosed in JP-A-6-124873. An immersion exposure apparatus for moving a stage holding a substrate to be exposed in the liquid tank, and a liquid tank having a predetermined depth on the stage as disclosed in JP-A-10-303114, The present invention can also be applied to an immersion exposure apparatus that holds a substrate therein.
また、本発明は、特開平10−163099号公報、特開平10−214783号公報、特表2000−505958号公報等に開示されているように、ウェハ等の被処理基板を別々に載置してXY方向に独立に移動可能な2つのステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。 Further, the present invention separately mounts a substrate to be processed such as a wafer as disclosed in JP-A-10-163099, JP-A-10-214783, JP-T 2000-505958, and the like. The present invention can also be applied to a twin stage type exposure apparatus having two stages that can move independently in the XY directions.
また、上述の実施形態においては、液浸式の露光装置に本発明を適用した場合について説明しているが、投影光学系PLとウェハWとの間が気体(空気や窒素)で満たされている露光装置にも本発明を適用することができる。投影光学系PLとウェハWとの間が気体で満たされている露光装置の場合も、露光光源1として用いられるのはArFエキシマレーザ光源に限らない。例えば、上記実施形態では光源11として、ArFエキシマレーザ光源の場合を例に挙げて説明したが、これ以外に光源11としては、例えばg線(波長436nm)、i線(波長365nm)を射出する超高圧水銀ランプ、又はKrFエキシマレーザ(波長248nm)、F2レーザ(波長157nm)、Kr2レーザ(波長146nm)、YAGレーザの高周波発生装置、若しくは半導体レーザの高周波発生装置を用いることができる。
In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the immersion type exposure apparatus is described. However, the space between the projection optical system PL and the wafer W is filled with gas (air or nitrogen). The present invention can also be applied to existing exposure apparatuses. Even in the case of an exposure apparatus in which the space between the projection optical system PL and the wafer W is filled with gas, the exposure light source 1 is not limited to the ArF excimer laser light source. For example, in the above-described embodiment, the ArF excimer laser light source has been described as an example of the
更に、光源としてDFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイットリビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。例えば、単一波長レーザの発振波長を1.51〜1.59μmの範囲内とすると、発生波長が189〜199nmの範囲内である8倍高調波、又は発生波長が151〜159nmの範囲内である10倍高調波が出力される。 Furthermore, a single wavelength laser beam in the infrared region or visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or fiber laser as a light source is amplified by, for example, a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and yttrium), and nonlinear optics You may use the harmonic which wavelength-converted into the ultraviolet light using the crystal | crystallization. For example, if the oscillation wavelength of a single wavelength laser is in the range of 1.51 to 1.59 μm, the generated wavelength is in the range of 189 to 199 nm, the eighth harmonic, or the generated wavelength is in the range of 151 to 159 nm. A 10th harmonic is output.
特に、発振波長を1.544〜1.553μmの範囲内とすると、発生波長が193〜194nmの範囲内の8倍高調波、即ちArFエキシマレーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を1.57〜1.58μmの範囲内とすると、発生波長が157〜158nmの範囲内の10倍高調波、即ちF2レ−ザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。また、発振波長を1.03〜1.12μmの範囲内とすると、発生波長が147〜160nmの範囲内である7倍高調波が出力され、特に発振波長を1.099〜1.106μmの範囲内とすると、発生波長が157〜158μmの範囲内の7倍高調波、即ちF2レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いることができる。 In particular, when the oscillation wavelength is in the range of 1.544 to 1.553 μm, the 8th harmonic in the range of 193 to 194 nm, that is, ultraviolet light having substantially the same wavelength as the ArF excimer laser light is obtained. When the oscillation wavelength is in the range of 1.57 to 1.58 μm, the 10th harmonic wave in the range of 157 to 158 nm, that is, ultraviolet light having substantially the same wavelength as the F 2 laser light is obtained. Further, if the oscillation wavelength is in the range of 1.03 to 1.12 μm, the seventh harmonic whose output wavelength is in the range of 147 to 160 nm is output, and in particular, the oscillation wavelength is in the range of 1.099 to 1.106 μm. If it is inside, the 7th harmonic in the range of 157 to 158 μm, that is, ultraviolet light having substantially the same wavelength as the F 2 laser light is obtained. In this case, for example, an yttrium-doped fiber laser can be used as the single wavelength oscillation laser.
また、前述した実施形態ではステップ・アンド・リピート方式の露光装置を例に挙げて説明したが、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置にも本発明を適用することができる。更に、本発明は半導体素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、液晶表示素子(LCD)等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ転写する露光装置、及びCCD等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも適用することができる。更には、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウェハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、DUV(遠紫外)光やVUV(真空紫外)光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のX線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク(ステンシルマスク、メンブレンマスク)が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハなどが用いられる。 In the above-described embodiment, the step-and-repeat type exposure apparatus has been described as an example. However, the present invention can also be applied to a step-and-scan type exposure apparatus. Furthermore, the present invention is not limited to an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element, but also used for manufacturing a display including a liquid crystal display element (LCD) and the like. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that is used for manufacturing and transfers a device pattern onto a ceramic wafer, and an exposure apparatus that is used to manufacture an image sensor such as a CCD. Furthermore, in an exposure apparatus that transfers a circuit pattern onto a glass substrate or a silicon wafer in order to manufacture a reticle or mask used in an optical exposure apparatus, EUV exposure apparatus, X-ray exposure apparatus, electron beam exposure apparatus, or the like. The present invention can also be applied. Here, in an exposure apparatus using DUV (far ultraviolet) light, VUV (vacuum ultraviolet) light, or the like, a transmission type reticle is generally used. As a reticle substrate, quartz glass, fluorine-doped quartz glass, fluorite, Magnesium fluoride or quartz is used. Further, in a proximity type X-ray exposure apparatus or an electron beam exposure apparatus, a transmission mask (stencil mask, membrane mask) is used, and a silicon wafer or the like is used as a mask substrate.
次に、本発明の実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図7は、マイクロデバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造例のフローチャートを示す図である。図7に示すように、まず、ステップS10(設計ステップ)において、マイクロデバイスの機能・性能設計(例えば、半導体デバイスの回路設計等)を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップS11(マスク製作ステップ)において、設計した回路パターンを形成したマスク(レチクル)を製作する。一方、ステップS12(ウェハ製造ステップ)において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。 Next, an embodiment of a manufacturing method of a micro device using the exposure apparatus and the exposure method according to the embodiment of the present invention in the lithography process will be described. FIG. 7 is a flowchart showing a manufacturing example of a micro device (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a micro machine, etc.). As shown in FIG. 7, first, in step S10 (design step), a function / performance design (for example, circuit design of a semiconductor device) of a micro device is performed, and a pattern design for realizing the function is performed. Subsequently, in step S11 (mask manufacturing step), a mask (reticle) on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. On the other hand, in step S12 (wafer manufacturing step), a wafer is manufactured using a material such as silicon.
次に、ステップS13(ウェハ処理ステップ)において、ステップS10〜ステップS12で用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップS14(デバイス組立ステップ)において、ステップS13で処理されたウェハを用いてデバイス組立を行う。このステップS14には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程(チップ封入)等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップS15(検査ステップ)において、ステップS14で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。 Next, in step S13 (wafer processing step), as will be described later, an actual circuit or the like is formed on the wafer using lithography and the like using the mask and wafer prepared in steps S10 to S12. Next, in step S14 (device assembly step), device assembly is performed using the wafer processed in step S13. This step S14 includes processes such as a dicing process, a bonding process, and a packaging process (chip encapsulation) as necessary. Finally, in step S15 (inspection step), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the microdevice manufactured in step S14 are performed. After these steps, the microdevice is completed and shipped.
図8は、半導体デバイスの場合における、図7のステップS13の詳細なフローの一例を示す図である。図8において、ステップS21(酸化ステップ)においてはウェハの表面を酸化させる。ステップS22(CVDステップ)においてはウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップS23(電極形成ステップ)においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップS24(イオン打込みステップ)においてはウェハにイオンを打ち込む。以上のステップS21〜ステップS24のそれぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。 FIG. 8 is a diagram showing an example of a detailed flow of step S13 of FIG. 7 in the case of a semiconductor device. In FIG. 8, in step S21 (oxidation step), the surface of the wafer is oxidized. In step S22 (CVD step), an insulating film is formed on the wafer surface. In step S23 (electrode formation step), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In step S24 (ion implantation step), ions are implanted into the wafer. Each of the above steps S21 to S24 constitutes a pretreatment process at each stage of the wafer processing, and is selected and executed according to a necessary process at each stage.
ウェハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップS25(レジスト形成ステップ)において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップS26(露光ステップ)において、上で説明したリソグラフィシステム(露光装置)及び露光方法によってマスクの回路パターンをウェハに転写する。次に、ステップS27(現像ステップ)においては露光されたウェハを現像し、ステップS28(エッチングステップ)において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップS29(レジスト除去ステップ)において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。 At each stage of the wafer process, when the above-described pre-processing step is completed, the post-processing step is executed as follows. In this post-processing step, first, in step S25 (resist formation step), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step S26 (exposure step), the circuit pattern of the mask is transferred to the wafer by the lithography system (exposure apparatus) and the exposure method described above. Next, in step S27 (development step), the exposed wafer is developed, and in step S28 (etching step), the exposed members other than the portion where the resist remains are removed by etching. In step S29 (resist removal step), the resist that has become unnecessary after the etching is removed. By repeatedly performing these pre-processing steps and post-processing steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程(ステップS26)において、液体wによるウェハステージ及び投影光学系PL等が備える光学素子の劣化が殆どなく照度分布が一定の露光光でウェハWが露光される。このため、レチクルRに形成された微細なパターンをウェハW上へ精確に転写することができ、結果的に最小線幅が0.1μm程度の高集積度のデバイスを歩留まり良く生産することができる。 If the device manufacturing method of the present embodiment described above is used, in the exposure step (step S26), exposure light having a constant illuminance distribution with almost no deterioration of the optical elements included in the wafer stage and the projection optical system PL due to the liquid w is provided. The wafer W is exposed. Therefore, a fine pattern formed on the reticle R can be accurately transferred onto the wafer W, and as a result, a highly integrated device having a minimum line width of about 0.1 μm can be produced with a high yield. .
また、半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウェハ等ヘ回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、DUV(深紫外)やVUV(真空紫外)光等を用いる露光装置では、一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式のX線露光装置や電子線露光装置等では、透過型マスク(ステンシルマスク、メンブレンマスク)が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハ等が用いられる。なお、このような露光装置は、WO99/34255号、WO99/50712号、WO99/66370号、特開平11−194479号、特開2000−12453号、特開2000−29202号等に開示されている。 Further, in order to manufacture reticles or masks used in not only microdevices such as semiconductor elements but also light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc., from mother reticles to glass substrates and The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern to a silicon wafer or the like. Here, in an exposure apparatus using DUV (deep ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet) light, or the like, a transmission type reticle is generally used. As a reticle substrate, quartz glass, fluorine-doped quartz glass, fluorite, Magnesium fluoride or quartz is used. In proximity type X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, and the like, a transmissive mask (stencil mask, membrane mask) is used, and a silicon wafer or the like is used as a mask substrate. Such an exposure apparatus is disclosed in WO99 / 34255, WO99 / 50712, WO99 / 66370, JP-A-11-194479, JP-A2000-12453, JP-A-2000-29202, and the like. .
25 ウェハステージ(基板ステージ)
29 ステージ駆動系(制御装置)
37 排出部(液体排出部)
38 排出管(液体排出部)
39,39X,39Y コロ部材(可動機構、位置可動機構、被ガイド部材、押圧機構)
40,40X,40Y コロ(可動機構、位置可動機構、転動部材、被ガイド部材)
41,41X,41Y ガイド部材(可動機構、位置可動機構)
42,42X,42Y ガイド路
60 ウェハステージ(基板ステージ)
62 排出部(液体排出部)
65a〜65c Z駆動機構(可動部材、姿勢可動機構)
67 排出穴(液体排出部)
68 排出管(液体排出部)
71 圧縮バネ(支持機構)
72 永久磁石(アクチュエータ)
73 コイル(アクチュエータ)
EX 露光装置
PL 投影光学系
W ウェハ(基板)
w 液体
25 Wafer stage (substrate stage)
29 Stage drive system (control device)
37 Discharge part (liquid discharge part)
38 Discharge pipe (liquid discharge part)
39, 39X, 39Y Roller member (movable mechanism, position movable mechanism, guided member, pressing mechanism)
40, 40X, 40Y roller (movable mechanism, position movable mechanism, rolling member, guided member)
41, 41X, 41Y Guide member (movable mechanism, position movable mechanism)
42, 42X,
62 Discharge part (liquid discharge part)
65a to 65c Z drive mechanism (movable member, posture movable mechanism)
67 Discharge hole (liquid discharge part)
68 Discharge pipe (liquid discharge part)
71 Compression spring (support mechanism)
72 Permanent magnet (actuator)
73 Coil (actuator)
EX Exposure system PL Projection optical system W Wafer (substrate)
w liquid
Claims (8)
異常が発生した際に、液体を液体排出部に導くために、前記基板ステージの位置及び姿勢の少なくとも一方を調整する可動機構を備えたことを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus that exposes the substrate by irradiating exposure light onto the substrate held on the substrate stage via the projection optical system and the liquid,
An exposure apparatus comprising a movable mechanism that adjusts at least one of a position and a posture of the substrate stage in order to guide liquid to a liquid discharge section when an abnormality occurs.
前記可動機構は、前記異常の発生時に、前記液体排出部が前記投影光学系の下方に位置するように前記基板ステージの位置を調整することを特徴とする請求項1記載の露光装置。 The liquid discharge part is provided on the upper surface of the substrate stage,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the movable mechanism adjusts the position of the substrate stage so that the liquid discharge unit is positioned below the projection optical system when the abnormality occurs.
前記可動機構は、前記異常の発生時に、前記液体排出部が設けられた前記基板ステージの端部が、他の端部よりも相対的に下方に位置するように前記基板ステージの姿勢を調整することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の露光装置。 The liquid discharge part is provided at one end of the substrate stage,
The movable mechanism adjusts the posture of the substrate stage so that an end portion of the substrate stage provided with the liquid discharge portion is positioned relatively lower than other end portions when the abnormality occurs. The exposure apparatus according to claim 1 or 2, wherein
前記位置可動機構は、前記液体排出部が前記投影光学系の下方に位置するように前記基板ステージをガイドするガイド路を有するガイド部材と、
前記基板ステージに設けられ、前記異常が発生すると前記ガイド部材によってガイドされる被ガイド部材と
を有することを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の露光装置。 The movable mechanism includes a position movable mechanism that adjusts the position of the substrate stage in order to guide liquid to the liquid discharge unit when the abnormality occurs.
The position movable mechanism includes a guide member having a guide path for guiding the substrate stage so that the liquid discharge unit is positioned below the projection optical system;
4. The exposure apparatus according to claim 1, further comprising: a guided member provided on the substrate stage and guided by the guide member when the abnormality occurs. 5.
前記ガイド路の形状は、前記液体排出部が前記投影光学系の下方に位置した際は、前記転動部材に発生する駆動力が略零となるように形成されていることを特徴とする請求項4記載の露光装置。 The guided member includes a rolling member and a pressing mechanism that causes the rolling member to generate a driving force along the guide path by bringing the rolling member into contact with the guide member when the abnormality occurs. Have
The shape of the guide path is formed so that a driving force generated in the rolling member is substantially zero when the liquid discharge portion is positioned below the projection optical system. Item 5. The exposure apparatus according to Item 4.
前記姿勢可動機構は、前記基板ステージの複数箇所に設けられ、各々前記基板ステージを所定の支持力で支持する複数の支持機構と、前記支持機構の各々に対応して前記基板ステージの複数箇所に設けられ、対応する前記支持機構の支持方向に沿った方向の推力を前記基板ステージに与える複数のアクチュエータと、前記複数のアクチュエータが発生する推力を制御する制御装置とを有し、
前記支持力は、前記異常の発生時に調整される前記基板ステージの姿勢に応じて設定されている
ことを特徴とする請求項5記載の露光装置。 The movable mechanism includes a posture movable mechanism that adjusts a posture of the substrate stage to guide liquid to the liquid discharge unit when the abnormality occurs.
The posture movable mechanism is provided at a plurality of locations of the substrate stage, each of which supports the substrate stage with a predetermined support force, and a plurality of locations of the substrate stage corresponding to each of the support mechanisms. A plurality of actuators provided to the substrate stage to provide thrust in a direction along the support direction of the corresponding support mechanism; and a control device that controls thrust generated by the plurality of actuators;
The exposure apparatus according to claim 5, wherein the supporting force is set according to a posture of the substrate stage that is adjusted when the abnormality occurs.
前記露光工程を経た基板の現像を行う現像工程と
を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
An exposure step of performing an exposure process on the substrate using the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 7,
And a development step of developing the substrate after the exposure step.
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