JP2000067793A - ステージ装置およびそれを備えた光学装置 - Google Patents
ステージ装置およびそれを備えた光学装置Info
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Abstract
に保持するステージ装置およびそれを備えた光学装置に
関し、試料を真空下で容易、高効率、且つ高精度に移動
することのできるステージ装置および光学装置を提供す
ることを目的とする。さらに、試料を収納する真空室を
高真空度にすることのできるステージ装置および光学装
置を提供することを目的とする。 【解決手段】所定の真空度でウェハ18を収納する第1
真空室1と、開口3aが形成された開口面3bを有する
隔壁部3を挟んで第1真空室1と隣接し、前記所定の真
空度よりも低い真空度の第2真空室2と、開口面3bと
対向する対向面4aを有し、第2真空室2に設けられた
気体軸受5により移動可能に支持され、開口3aを介し
てウェハ18を保持する移動ステージ4および試料台1
7とを備えるように構成する。
Description
真空中で移動可能に保持するステージ装置およびそれを
備えた光学装置に関する。
クあるいはレチクルに形成された回路パターンがウェハ
上に転写される。そして、ウェハ上に回路パターンが正
確に形成されているか否かを検査するために光学装置の
1つである検査装置が用いられる。例えば、荷電粒子線
を用いてウェハを検査する検査装置では、ステージ装置
を用いて真空中で試料のウェハを保持させて移動させ、
ウェハの全面を検査できるようになっている。
装置を図5の斜視図を参照して説明する。図5では、ス
テージ31の移動方向に平行に移動軸を取るものとす
る。このステージ装置は、試料のウェハを載置するため
のステージ31を有している。ステージ31には円柱状
の4本のガイドバー32が移動軸にほぼ平行に接続され
ており、各ガイドバー32は円筒状の空気軸受33内に
収納されるようになっている。これらステージ31、ガ
イドバー32、および空気軸受33は、真空室内に収納
されている。
空気軸受33のうち図中左方の1本のガイドバー32お
よび空気軸受33はそれらの断面構造を示している。空
気軸受33は、圧縮空気源(図5中のAir)42から
供給管39、通気穴34aを介して供給される空気をガ
イドバー32の周囲に吹き込むエアパッド34を有して
いる。また、空気軸受33は、ガイドバー32の移動方
向に沿ってエアパッド34の前後に排気溝35および排
気溝36を有している。排気溝35は、排気穴35aお
よび排気管38を介して排気ポンプ41(図5中のPu
mp2)に接続されており、エアパッド34からガイド
バー32の周囲に吹き込まれた空気を排出するようにな
っている。排気溝36は、排気穴36aおよび排気管3
7を介して排気ポンプ40(図5中のPump1)に接
続されており、排気溝35で排気しきれなかった空気を
排出するようになっている。
との間には、エアパッド34により連続して空気が吹き
込まれ、当該吹き込まれた空気が排気溝35および排気
溝36に一次的に貯められ、排気穴35a、36aから
排気される。したがって、空気軸受33から真空室内へ
真空度に悪影響を及ぼすほど空気分子が漏れ出すことは
なく、空気軸受33およびガイドバー32間にはほぼ一
定の圧力の気体層が形成され、空気軸受33およびガイ
ドバー32間が所定の間隔を持って維持されるようにな
る。
ー43が移動軸に平行に接続されている。駆動用バー4
3は、真空室外の図示しないリニアモータに接続されて
おり、リニアモータの駆動により移動軸に沿って移動可
能になっている。また、駆動用バー43には真空室内外
の空気の流れを常に遮断しつつ移動軸に沿って伸縮する
ことのできるベローズ部材44が接続されている。した
がって、真空室内の真空度に影響を与えることなくステ
ージ31を移動軸に沿って移動させることができる。
来のステージ装置では、ステージ31の移動軸に沿った
移動における高い位置決め精度を確保するには、ステー
ジ31に対して4本のガイドバー32を移動軸に平行に
接続し、さらに、ガイドバー32に対応する空気軸受3
3についても移動軸に平行に設置するといった微妙な調
整が必要であり、これら調整は困難であるという問題が
ある。また、ステージ31の移動ストロークを長くしよ
うとすると、ステージ31の移動方向の前後に移動スト
ロークに応じた長さのガイドバー32を設けなければな
らず、ステージ装置自体が大きくなってしまう問題があ
る。
ージ31を移動させる際に、ベローズ部材44を伸縮さ
せるためにリニアモータの駆動力の一部が使われてしま
い、十分な駆動力をステージ31に効率よく伝えること
ができないという問題がある。さらに、ベローズ部材4
4の伸縮時に生ずる振動によりステージ31に振動が発
生して、ステージ31の位置決め精度を低下させる問題
がある。リニアモータを真空室内部に設ければ、ベロー
ズ部材44を用いる必要がなくなるので、ステージ31
の位置決め精度の低下を防止できる。しかしながら、真
空室内を高真空度にするような場合には、真空室内のリ
ニアモータで生じた熱を逃がすための冷却用の配管や配
線等の肉厚を厚くしたりテフロン加工等を施したりする
必要が生じ、コストがかかるという問題が生じる。
部材の表面からガスが放出されるために、試料を収納す
る真空室を高真空度にするためには真空室内の部材の表
面積をできる限り小さくすることが重要である。しかし
ながら、上記のステージ装置では、ステージ31、ガイ
ドバー32、空気軸受33、リニアモータ等のかなりの
部材を試料が収納された真空室に設けているために、当
該真空室を高真空度にすることが困難である。
高効率、且つ高精度に移動させることのできるステージ
装置および光学装置を提供することにある。さらに、本
発明の目的は、試料を収納する真空室を高真空度にする
ことのできるステージ装置および光学装置を提供するこ
とにある。
表す図1乃至図4に対応付けて説明すると、上記目的
は、所定の真空度で試料(18)を収納する第1真空室
(1)と、開口(3a)が形成された開口面(3b)を
有する隔壁部(3)を挟んで第1真空室(1)と隣接
し、前記所定の真空度よりも低い真空度の第2真空室
(2)と、開口面(3b)と対向する対向面(4a)を
有し、第2真空室(2)に設けられた気体軸受(5、2
3、26)により移動可能に支持され、開口(3a)を
介して試料(18)を保持する移動手段(4および1
7)とを備えたことを特徴とするステージ装置によって
達成される。
面(3b)と対向面(4a)との間隔を調整する間隔調
整機構(24および25、または27乃至30)をさら
に備えたことを特徴とする。また、本発明のステージ装
置において、第1真空室(1)内を所定の真空度に維持
するように排気する第1排気手段(10)と、第2真空
室(2)内を所定の真空度より低い真空度に維持するよ
うに排気する第2排気手段(12)とをさらに備えたこ
とを特徴とする。また、本発明のステージ装置におい
て、開口面(3b)は開口(3a)を取り囲む排気溝
(6)を有し、排気溝(6)内を排気する第3排気手段
(11)をさらに備えたことを特徴とする。また、本発
明のステージ装置において、移動手段(4および17)
はリニアモータ(9)で駆動され、リニアモータ(9)
は第1真空室(1)外に設けられていることを特徴とす
る。
8)を真空中で移動可能に保持するステージ装置と、試
料(18)に光線または荷電粒子線を照射する照射系
(16)とを備えた光学装置において、ステージ装置
は、本発明のステージ装置であることを特徴とする光学
装置によって達成される。
ージ装置およびそれを備えた光学装置の一例としての検
査装置を図1乃至図4を用いて説明する。まず、本実施
の形態による検査装置の概略の構成を図1を用いて説明
する。図1は検査装置の断面を示しており、以下、図中
に示した座標系を用いて説明する。
よって形成される第1真空室1と、壁部2aおよび隔壁
部3によって形成される第2真空室2とを備えている。
壁部1aおよび隔壁部3、壁部2aおよび隔壁部3は、
それぞれO−リング19、20によってシールされてお
り、真空もれ(リーク)が発生しないようになってい
る。
(例えば、10−5 〜10−6Torr)に排気する
ターボポンプ(図1中のTP)10が接続されている。
ターボポンプ10は第1真空室1内が所定の真空度に達
してから作動させるので、ターボポンプ10の後段に
は、第1真空室1内をターボポンプ10が動作可能な真
空度にするために排気するロータリーポンプ12(図1
中のRP)が接続されている。
れているウェハ(試料)18を観察するための電子ビー
ムコラム16が備えられている。壁部1aおよび電子ビ
ームコラム16はO−リング21によってシールされて
おり、リークが発生しないようになっている。電子ビー
ムコラム16は、図示しない電子銃によって電子ビーム
を発生させ、発生させた電子ビームを電子レンズによっ
て収束させた後、偏向コイルによって走査させて、試料
台17に載置されているウェハ18に照射させる。そし
て、照射によって発生する2次電子や反射される電子を
検出し、検出した電子に基づいてウェハ18の表面に形
成されたパターンを検出するようになっている。
第1真空室1と第2真空室2とが連通するようになって
いる。隔壁部3の第2真空室2側の面には、X−Z断面
がL字形状および逆L字形状からなる軸受固定部8が固
定されている。第2真空室2内の隔壁部3および軸受固
定部8によって囲まれた一領域には、Y方向に移動可能
な移動ステージ4が設けられている。移動ステージ4に
は、2つの軸受部5a、5bからなる空気軸受(気体軸
受)5が接続されている。
側、−Z側、および−X側に隔壁部3および軸受固定部
8と対向する面を有しており、各面には隔壁部3または
軸受固定部8との間に圧縮空気を送り込むエアパッド7
が設けられている。また、空気軸受5の+X側の軸受部
5bは、+Z側、−Z側および+X側に隔壁部3および
軸受固定部8と対向する面を有しており、各面には隔壁
部3または軸受固定部8との間に圧縮空気を送り込むエ
アパッド7が設けられている。エアパッド7には、第2
真空室2の外部に備えられた圧縮空気源14(図1中の
Air)から、継手15、チューブ13および通気口7
aを介して圧縮空気が供給されるようになっている。な
お、継手15は壁部2aにO−リング22を挟んで固定
され、リークが発生しないようになっている。また、チ
ューブ13は、比較的低真空度に維持される第2真空室
2内に設けられているために、高真空度に対応させる必
要がなく、コストを抑えることができる。
+X側、−X側の軸受部5a、5bの+Z側および−Z
側のエアパッド7から送り込まれる空気により、空気軸
受5および移動ステージ4がZ方向に関して隔壁部3お
よび軸受固定部8と間隔を保つように支持され、軸受部
5aの−X側のエアパッド7および軸受部5bの+X側
のエアパッド7によって送り込まれる空気により、空気
軸受5および移動ステージ4がX方向に関して軸受固定
部8と間隔を保つように支持される。
周囲の面(開口面)3bと対向する平面(対向面)4a
を有しており、移動ステージ4の対向面4aと隔壁部3
の開口面3bとの間隔は上記の空気軸受5によって数ミ
クロン(例えば、3〜10ミクロン)の間隔に保たれて
いる。なお、第1真空室1の真空度を高めるためには、
移動ステージ4の対向面4aと隔壁部3の開口面3bと
の間隔をできるだけ小さくすることが好ましい。
口3aを通じて第1真空室1内に位置するようにウェハ
18を載置する試料台17が設けられている。したがっ
て、第1真空室1内には、空気軸受5や後述のリニアモ
ータ9等の部材が存在せず、第1真空室1内にある部材
の表面積を小さくすることができ、部材から発生するガ
スを抑えることができる。隔壁部3の開口面3bには、
開口3aを囲むように凹状の排気溝6が形成されてお
り、排気溝6は排気口6aを介して排気溝6内を排気す
るためのターボポンプ(図1中のTP)11に繋がれて
いる。ターボポンプ11は排気溝6内を、例えば、10
−3〜10−4Torrの真空度に維持させることがで
きるようになっている。ターボポンプ11は排気溝6内
が所定の真空度に達してから作動させるので、ターボポ
ンプ11の後段には、排気溝6内をターボポンプ11が
動作可能な真空度にするために排気するロータリーポン
プ12が接続されている。
タ9の可動子9aが接続され、可動子9aは固定子9b
と間隔を開けて対向するように配置されている。リニア
モータ9は、可動子9aと固定子9bとの相互作用によ
り可動子9aがY方向に移動できるようになっている。
なお、リニアモータ9は第2真空室2内に配置されてい
るが、後述するように第2真空室2内は比較的低い真空
度であるので、リニアモータ9により発生した熱を取り
除くための冷却水を循環させる図示しない配管や配線等
は、高真空度に対応させる必要がなく、コストがかから
ない。壁部2aには、第2真空室2内を第1真空室1内
より低い真空度(例えば、数〜数百Torr)に排気す
るロータリーポンプ12が接続されている。
よび隔壁部3の開口3aおよび排気溝6について図2を
参照して詳細に説明する。図2は、隔壁部3、軸受固定
部8、移動ステージ4および空気軸受5等を矢印P、Q
に示すように分解した状態の検査装置の移動ステージ4
回りの斜視図を示している。なお、図2では、図1の座
標軸に対応する座標軸をとるものとする。また、図2中
の破線aは、移動ステージ4および試料台17が最も+
Y側に移動した際の隔壁部3に対するこれら位置を示
し、破線bは、移動ステージ4および試料台17が最も
−Y側に移動した際の隔壁部3に対するこれらの位置を
示している。
に、試料台17の移動を妨げないように移動範囲(破線
a〜破線b)を包含する大きさとなっている。移動ステ
ージ4の対向面4aは、図2に示すように移動範囲にお
いて常に開口3aに対向するようになっている。これに
より、第1真空室1および第2真空室2は、移動ステー
ジ4の対向面4aおよび隔壁部3の開口面3bとの間の
わずかな隙間のみでしか連通しないようになっている。
また、隔壁部3の排気溝6は、移動ステージ4の移動範
囲(破線a〜破線b)において、常に対向面4aと対向
する位置に設けられている。
よび検査装置の動作を説明する。本検査装置では、ロー
タリーポンプ12によって、第1真空室1内、排気溝6
内、第2真空室2内を排気させる。そして、第1真空室
内が所定の真空度になった後には、ターボポンプ10を
動作させて第1真空室内を排気する。また、排気溝6内
が所定の真空度になった後には、ターボポンプ11を動
作させて排気溝6内を排気する。これによって、第1真
空室1内は高真空度に維持され、第2真空室2内は第1
真空室内より低い真空室で維持されるようになる。この
ような動作と共に、圧縮空気源14から継手15、チュ
ーブ13、通気口7aを介して空気軸受5のエアパッド
7に圧縮空気を供給する。これによって、移動ステージ
4の対向面4aと隔壁部3の開口面3b間が所定の隙間
に維持されつつ、移動ステージ4をY方向に移動させる
ことができるようになっている。
状態について説明する。検査装置においては、第1真空
室1内は第2真空室2内より高い真空度に維持されてお
り、また、第1真空室1と第2真空室2とは連通してい
るので、第2真空室2から第1真空室1へ向かって空気
が流れることになる。しかしながら、第1真空室1と第
2真空室2とは移動ステージ4の対向面4aおよび隔壁
部3の開口面3bとのわずかな隙間のみを介して連通し
ているだけであるので、第2真空室2内から第1真空室
1側へ流れる空気は微量である。したがって、エアパッ
ド7から送出される空気の大部分はロータリーポンプ1
2によって排気される。
隔壁部3の開口面3bとのわずかな隙間を第2真空室2
内から第1真空室1側へ流れる空気の大部分は、排気溝
6から排気溝6aを介してターボポンプ11によって排
気される。このため、第1真空室1内に流れ込む空気の
量は非常に微量となり、第1真空室1内の真空度にほと
んど影響を与えることがない。また、上述のように第1
真空室1内には、試料台17等のわずかな部材しか存在
しないので、部材から発生するガスは真空度にほとんど
影響を及ぼさない。したがって、第1真空室1内の真空
度を高真空度に維持することができる。また、検査装置
においては、移動ステージ4が移動しても、移動ステー
ジ4の対向面4aおよび隔壁部3の開口面3bとが常に
わずかな隙間に維持されるようになっているので、上記
状態が移動中常に維持される。
持した状態で、電子ビームコラム16において、電子銃
によって電子ビームが照射され、照射された電子ビーム
は、電子レンズによって収束され、偏向コイルによって
走査され、試料台17上のウェハ18に照射される。こ
のような動作と共に、リニアモータ9が移動ステージ4
および試料台17を駆動してウェハ18を移動させて、
ウェハ18全面に電子ビームを照射させることができる
ようになる。さらに、上記の動作と共に、電子ビームコ
ラム16において、ウェハ18からの2次電子や反射さ
れた電子が検出され、検出された電子に基づいてウェハ
18に形成されているパターンが検出され、設計パター
ンと比較されて設計通りであるか否かが検査される。
維持するためのベローズ部材を設ける必要がないため
に、リニアモータの駆動を効率よく試料台17の移動に
利用することができ、また、ベローズ部材による振動が
発生しないので、試料台17の位置決め精度を向上させ
ることができる。さらに、試料を収納する第1真空室1
内の試料を保持して移動するための部材の表面積を抑え
ることができるので、部材から発生するガスによる真空
度の低下を防いで、第1真空室1を高真空度にすること
ができる。また、本検査装置では、図5に示す従来のス
テージ装置のようにステージの移動方向の前後に空気軸
受を備えておく必要がないので、装置サイズを抑えるこ
とができる。また、空気軸受の構成も単純な形状であ
り、従来に比してステージの位置決め精度を確保するた
めの調整作業は容易である。
軸受5の他の例を図3を参照して説明する。図3は、空
気軸受の−X側の軸受部周辺を示している。図3におい
て図1と同様な機能を有する構成要素には同一符号を付
して重複する説明を省略する。空気軸受23は、図1に
示す空気軸受5において、通気口7aから+Z側のエア
パッド7に至る圧縮空気の流路にノズル径を変えること
のできる可変ノズル部材24を備え、通気口7aから−
Z側のエアパッド7に至る圧縮空気の流路にノズル径を
変えることのできる可変ノズル部材25を備えたもので
ある。
4、25のノズル径を変えることにより、エアパッド7
から隔壁部3または軸受固定部8側に送り込む空気の量
を調節することができ、隔壁部3と移動ステージ4との
間隔(図中のΔZ)を調節することができる。この結
果、第2真空室2から第1真空室1側へ流れる空気の量
を調節することができ、第1真空室1内の真空度を調整
することができる。したがって、試料の種類、あるいは
観察の内容に応じて要求される真空度に、第1真空室1
内を調整することができる。
軸受5のさらに他の例を図4を参照して説明する。図4
は、空気軸受の−X側の軸受部周辺を示している。図4
において図1と同様な機能を有する構成要素には同一符
号を付して重複する説明を省略する。空気軸受26は、
+Z側のエアパッド7に圧縮空気を供給する通気口27
と、−Z側および−X側のエアパッド7に圧縮空気を供
給する通気口28とを備え、圧縮空気源14と各通気口
27、28との間に圧縮空気の圧力を調節するレギュレ
ータ29、30を備えている。
9、30を調節することにより、+Z側のエアパッド7
から隔壁部3側に送り込む圧縮空気の圧力と、−Z側の
エアパッド7から軸受固定部8側に送り込む圧縮空気の
圧力とを調節することができ、隔壁部3と移動ステージ
4との間隔(図中のΔZ)を調節することができる。こ
の結果、第2真空室2から第1真空室1側へ流れる空気
の量を調節することができ、第1真空室1内の真空度を
調整することができる。したがって、試料の種類、ある
いは観察の内容に応じて要求される真空度に、第1真空
室1内を調整することができる。
気軸受5とを別の部材として説明したが、これらを一体
の部材としてもよい。また、上記実施の形態では、ロー
タリーポンプ、ターボポンプを用いた例を説明したが、
本発明はこれらに限られず、他の種類のポンプを用いる
こともできる。また、上記実施の形態では、ターボポン
プ10、11の後段に第2真空室2内の排気を行うロー
タリーポンプ12を接続していたが、本発明はこれに限
られず、ターボポンプ10、11の後段にロータリーポ
ンプ12とは別系統のロータリーポンプを接続するよう
にしてもよい。
1軸のステージ装置で説明したが、本発明はこれに限ら
れず、2軸に移動するステージ装置や、回転移動するス
テージ装置等にも適用することができる。また、上記実
施の形態では、ウェハを試料とする装置について説明し
たが、本発明はこれに限られず、マスクや液晶基板など
のガラス基板等を試料とする装置にも適用することがで
きる。
いて説明したが、本発明はこれに限られず、例えば、パ
ターンを転写する露光装置、電子顕微鏡、荷電粒子線で
パターンを転写あるいは形成するエレクトロンビーム装
置等の他の光学装置にも適用することができる。また、
上記実施の形態では、光学装置に備えられているステー
ジ装置について説明したが、本発明はこれに限られず、
真空室に収容した試料を移動させるステージ装置であれ
ば適用することができる。
空下で容易、高効率且つ高精度に移動することができ
る。さらに、本発明によれば、試料を収納する真空室を
高真空度にすることができる。
びそれを備えた検査装置の概略の構成を示す図である。
分解した斜視図である。
を示す図である。
他の例を示す図である。
る。
Claims (6)
- 【請求項1】所定の真空度で試料を収納する第1真空室
と、 開口が形成された開口面を有する隔壁部を挟んで前記第
1真空室と隣接し、前記所定の真空度よりも低い真空度
の第2真空室と、 前記開口面と対向する対向面を有し、前記第2真空室に
設けられた気体軸受により移動可能に支持され、前記開
口を介して前記試料を保持する移動手段とを備えたこと
を特徴とするステージ装置。 - 【請求項2】請求項1記載のステージ装置おいて、 前記開口面と前記対向面との間隔を調整する間隔調整機
構をさらに備えたことを特徴とするステージ装置。 - 【請求項3】請求項1または2に記載のステージ装置に
おいて、 前記第1真空室内を前記所定の真空度に維持するように
排気する第1排気手段と、 前記第2真空室内を前記所定の真空度より低い真空度に
維持するように排気する第2排気手段とをさらに備えた
ことを特徴とするステージ装置。 - 【請求項4】請求項1乃至3のいずれかに記載のステー
ジ装置において、 前記開口面は前記開口を取り囲む排気溝を有し、 前記排気溝内を排気する第3排気手段をさらに備えたこ
とを特徴とするステージ装置。 - 【請求項5】請求項1乃至4のいずれかに記載のステー
ジ装置において、 前記移動手段はリニアモータで駆動され、前記リニアモ
ータは前記第1真空室外に設けられていることを特徴と
するステージ装置。 - 【請求項6】処理対象の試料を真空中で移動可能に保持
するステージ装置と、前記試料に光線または荷電粒子線
を照射する照射系とを備えた光学装置において、 前記ステージ装置は、請求項1乃至5のいずれかに記載
のステージ装置であることを特徴とする光学装置。
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---|---|---|---|
JP22919298A JP4314648B2 (ja) | 1998-08-13 | 1998-08-13 | ステージ装置およびそれを備えた光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP22919298A JP4314648B2 (ja) | 1998-08-13 | 1998-08-13 | ステージ装置およびそれを備えた光学装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2000067793A true JP2000067793A (ja) | 2000-03-03 |
JP4314648B2 JP4314648B2 (ja) | 2009-08-19 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22919298A Expired - Lifetime JP4314648B2 (ja) | 1998-08-13 | 1998-08-13 | ステージ装置およびそれを備えた光学装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP4314648B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6932873B2 (en) * | 2002-07-30 | 2005-08-23 | Applied Materials Israel, Ltd. | Managing work-piece deflection |
JP2007134729A (ja) * | 2000-06-02 | 2007-05-31 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ投影装置、支持アセンブリ、およびデバイス製造方法 |
JP2010151322A (ja) * | 2010-04-01 | 2010-07-08 | Sigma Technos Kk | Xyステージ |
-
1998
- 1998-08-13 JP JP22919298A patent/JP4314648B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6932873B2 (en) * | 2002-07-30 | 2005-08-23 | Applied Materials Israel, Ltd. | Managing work-piece deflection |
JP2010151322A (ja) * | 2010-04-01 | 2010-07-08 | Sigma Technos Kk | Xyステージ |
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