JP2001006993A - 投影露光方法および装置 - Google Patents
投影露光方法および装置Info
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Abstract
正する。 【解決手段】 原版5に描画されたパターンを結像する
投影光学系1と、被露光基板6を搭載してその結像位置
に移動させるステージ14と、該ステージの位置制御に
用いるステージ位置計測計3と、該投影光学系とステー
ジ位置計測計を保持する本体構造体2と、該本体構造体
を支持する支持台23とを備え、前記本体構造体に作用
する力の変動量またはこれらに比例する物理量を計測
(22)し、該計測結果に基づいて補正係数を求め、該
補正係数に基づいて前記ステージ位置計測計と被露光基
板表面上の投影画像の相対位置誤差を補正する。
Description
パターンを照明光で照明し、投影光学系を介してウエハ
上に投影露光する方法および装置に関する。
せ精度が求められるため、露光装置に使用される位置決
めステージの位置計測計は、投影光学系と共に重量構造
で剛性の高い本体構造体に取付けられ、計測基準ズレを
生じにくいようになっている。しかしながら、本体構造
体を支持する支持台から侵入する床振動によって、僅か
ではあるが本体構造体が弾性変形する。また本体構造体
に移動するステージを搭載した場合、移動するステージ
の重量によって本体構造体の支持力が変化するので、本
体構造体の弾性変形を生じる。このような現象から、投
影レンズの露光光軸に対するステージ位置計測計の取付
け位置や姿勢が変化し、ステージの位置計測誤差を生じ
る。
パターンが微細化するのに伴い、より高い精度が要求さ
れる傾向にあるが、従来のような本体構造体の高剛性化
は著しい重量増加を招き、装置の搬出、搬入、設置等の
面で非常に取り扱いにくい製品にすることから、本体構
造体の高剛性化はもはや限界に近づいていた。
による計測誤差が、原因となる作用力の線形和になるこ
とを利用し、これを原因とするステージ位置計測誤差を
リアルタイムに補正する技術が開発された。これは、例
えばステージを移動することにより本体構造体に強制的
な作用力を与えながら、TTLアライメントスコープと
ステージ位置計測用干渉計の計測値を同時に比較する実
験から、補正係数を求め、露光時は、ステージ位置に基
づいて、ステージ位置計測誤差をリアルタイムに補正す
るものである。
置計測計の誤差をより高精度に補正することを目的とす
る。
め、本発明では、原版に描画されたパターンを結像する
投影光学系と、被露光基板を搭載してその結像位置に移
動させるステージと、該ステージの位置制御に用いるス
テージ位置計測計と、該投影光学系とステージ位置計測
計を保持する本体構造体と、該本体構造体を支持する支
持台とを備え、前記本体構造体に作用する力の変動量ま
たはこれらに比例する物理量を計測し、該計測結果に基
づいて補正係数を求め、該補正係数に基づいて前記ステ
ージ位置計測計と被露光基板表面上の投影画像の相対位
置誤差を補正することを特徴とする。
記支持台により該本体構造体を支持する各箇所にロード
セルを配置し、これらのロードセルにより前記本体構造
体に作用する力またはそれに比例する物理量としての圧
力を計測する。
定の係数行列を乗じた補正係数ベクトルである。前記係
数行列は、予め、一定の位置と姿勢を保つように位置決
め制御された前記ステージ上の被露光基板に検査用原版
上のマークを投影露光すると同時に、本体構造体を支持
する各箇所に強制的な作用力を与え、その強制的な作用
力の変動で生じたマークの位置ずれ量を計測し、その位
置ずれ量を回帰分析して求めることが好ましい。
準マークと比較マークが形成されており、前記マークを
投影露光する際、1次露光過程で前記基準マークを前記
被露光基板上の複数ショットに焼き付けた後、2次露光
過程で前記比較マークを該被露光基板の前記複数ショッ
トで前記基準マークに重ね合せるべく前記ステージ位置
を制御しながら露光する「配列再現焼き」を行なう。
ットの露光順序を不規則に選択してもよく、各ショット
の1次露光と2次露光を連続して行なってもよい。
ージ位置計測用干渉計の計測誤差補正に、TTLアライ
メントスコープ観察点を基準とする補正係数を代用して
いた。これには2つの理由があった。第1の理由は、T
TLアライメントスコープ観察点も、レチクル投影画像
も、その位置が近いこと、またTTLアライメントスコ
ープもレチクルも構造上近い位置に取付けられる場合が
多用されていたため、本体構造体変形による両者の相対
位置に変化はないと仮定しても、差し支えなかったこと
である。また、第2の理由は、TTLアライメントスコ
ープを基準とする、ステージ位置計測用干渉計の補正係
数べクトルは、本体構造体に強制的な作用力を与えなが
ら、TTLアライメントスコープとステージ位置計測用
干渉計の計測値を同時に比較する実験から求めていた
が、レチクル投影画像を基準とした場合、その位置ずれ
を計測する手段が見当たらなかったことである。
達成するには、レチクル投影画像を基準とした干渉計の
補正係数を求める必要があった。
測誤差補正に、TTLアライメントスコープ観察点を基
準とする補正係数を代用するのではなく、レチクル投影
画像を基準とする補正係数を用いるため、前記計測誤差
補正をより高精度に行なうことができる。
体素子を製造する際に、レチクル面上の電子回路パター
ンを投影光学系を介し、ウエハ面上に順にステップアン
ドリピートして投影露光する露光装置(いわゆるステッ
パ)や、同様に、レチクル面上の電子回路パターンを投
影光学系を介し、ウエハ面上に順にステップアンドスキ
ャンして投影露光する露光装置(いわゆるスキャナ)に
おいて、本体構造体を支持する力や本体構造体の振動を
制御する力などが変化することによって生じる本体構造
体の弾性変形によって、ステージの位置を計測するステ
ージ位置計測計の取付位置にズレが生じても、本体構造
体に作用する力を常に計測することによって、そのズレ
による計測誤差をリアルタイムに算出して補正を行なう
ので、 本体構造体の変形に影響されにくい投影露光装置
を実現できる。
は、ステージ位置計測値x(t)と本体構造体に作用す
る主たる力またはこれらに比例した物理量p(t)を連
続的に計測記録した状態で、レチクル上の基準マークを
投影露光して、ウエハ表面にこれを描画する。物理量p
(t)としては、例えば支持台から受ける支持力を計測
するロードセル、支持台との接点に空気バネ除振機構を
設けた場合は当該空気バネの圧力、または支持台との接
点付近に設置された歪ゲージなどの計測値を用いること
ができる。そしてステージを逐次移動させながらこの動
作をN回繰り返し、ウエハ全面に複数の基準マークを描
画する1次露光過程を実施する。次に、同じレチクル上
の比較マークを、ウエハ全面に描画された基準マークと
重なるようステージを移動させながら2次露光動作を実
施する。なお、1次露光過程と2次露光過程のいずれの
場合でも、露光中であることを示す信号、例えばシャッ
タの開閉指令信号や、露光レーザの発光に伴う信号など
を計測記録する。これらの露光過程を経た後、ウエハに
描画された基準マークと比較マークの相対位置差Y
(i)を顕微鏡等で観察記録する。
(t)と本体構造体に作用する主たる力またはこれらに
比例した物理量p(t)のうち、露光中であった時間帯
だけの計測値を露光回毎に平均値を求め、1次露光過程
と2次露光過程で区別すると、基準マークと比較マーク
の相対位置差と同数のデータX1 (i)、X2 (i)、
P1 (i)、P2 (i)が得られる。このとき、基準マ
ークと比較マークの相対位置差Y(i)は(1)式で表
わされる。
順番を示す添え字で、i=l〜N、Kは本体構造体に作
用する主たる力またはこれらに比例した物理量による位
置誤差を補正する係数、eは顕微鏡観察などの誤差であ
る。(1)式より、補正係数Kは最小自乗法によって容
易に求められる。
またはこれらに比例した物理量p(t)に適切なる係数
Kを乗じることによって、レチクル投影画像とステージ
位置計測計との相対位置誤差を補正する投影露光装置を
提案するものである。
る主たる作用力によって生じるレチクル投影画像と干渉
計基準との相対位置誤差補正値を、TTLアライメント
スコープと干渉計基準との相対位置誤差の補正値で代用
していたため、僅かではあるが補正残差を生じていた。
影画像と干渉計基準との相対位置誤差を直接的に計測で
きるので、当該誤差と本体構造体に作用する主たる作用
力との関係を正確に実験で求められるため、投影露光時
のステージ位置補正精度を向上させることが可能とな
る。
る。実施例1 図1は、本発明が適用される投影露光装置の全体構成を
示し、図2、図3および図4は図1の装置各部のより詳
細な構成を示す。図1において、1は投影レンズ、2は
本体構造体、3はウエハステージ用レーザ干渉計、4は
照明系、5はレチクル、6はウエハ、7はX軸用レーザ
干渉計ミラー、8はウエハステージ天板、9はY軸用レ
ーザ干渉計ミラー、14はXYステージ、21はウエハ
ステージ定盤、22はロードセル、23は支持台であ
る。
はY軸スライダ、19はY軸駆動リニアモータ可動子、
20はY軸駆動リニアモータ固定子である。
ータ、11はθz ステージ、12はθz ガイド、13は
θz アクチュエータ、15はX軸駆動リニアモータ可動
子、16はX軸駆動リニアモータ固定子である。
ージ14を移動させ、レチクル原版5上のパターンをウ
エハ基板6上に投影露光する場合を考える。このとき、
本体構造体2に一切の変形が生じなければ、ステージ位
置と投影露光光軸との相対位置は一定である。
ることで、本体構造体に顕著な弾性変形を発生させ、ス
テージ位置計測計と投影露光光軸の相対位置を変化させ
れば、このステージ位置計測値の変動分は本体構造体の
支持力変動の線形和になる。つまり、本体構造体を支持
する全ての点において計測された支持力に何らかの係数
行列を乗じれば、ステージ位置計測誤差を予測できる。
述べる。ステージを位置決めした状態で各支持台23の
支持力を1つずつ変動させる。加振波は低周波成分が多
く含まれるような加振波が好ましい。例えば、ピンクノ
イズやランダムノイズの累積和などを与えるとよい。
によく用いられる空気バネ式除振脚を用いた加振方法に
ついて述べる。図4は、図1における支持台(空気バネ
式除振脚)23の詳細を示す。この支持台は、互いに対
向して取付けられた水平方向空気バネ24と水平方向平
衡バネ26、垂直方向空気バネ25を介して支持脚41
に取付けられたハウジング27で構成され、各空気バネ
24、25に供給する空気量は、ハウジング27のレベ
ルや空気バネの圧力などの計測値をフィードバック信号
33とする制御弁コントローラ29が出力した制御信号
32によって制御弁28を制御し、供給空気35から各
空気バネ24、25に供給される空気量を制御する。以
上のような空気バネ式除振脚において、各空気バネの支
持力を変動させるには、ウェーブジェネレータ30から
出力した加振信号31を切り替えスイッチ34などで分
岐させ、各制御信号32に加える。
も構わないが、その場合、各制御信号に加えられる波形
は互いに独立なものでなくてはならない。
次移動させ、図5(a)に示す順序で、ウエハ全面に複
数のショットを投影露光する。なお、1回の投影露光で
描画されるショット内には図6のように基準マーク
(■)36と比較マーク(□)37が同時に描画され
る。この過程を1次露光過程と呼ぶ。但し、1次露光過
程で描画される比較マーク37は使用しない。
画した基準マーク36に比較マーク37が重なるように
複数のショットを投影露光する。この過程を2次露光過
程と呼ぶ。但し、2次露光過程で描画される基準マーク
36は使用しない。
スト用レチクルは固定した状態のままである。一方、露
光装置が走査式露光型の場合は、レチクルステージを一
定の位置に静止させた状態にする。
ステージ位置制御偏差、および投影露光中であることを
判別できる信号、例えばシャッタ開閉信号や露光用レー
ザ光の発振信号なども同時に計測する。
用いて各方向の支持力を計測するのが好ましいが、各空
気バネの圧力を計測する圧力計(不図示)を用いても支
持力変動に比例した計測値が得られるので、これを代用
しても構わない。
と比較マーク37の重心間距離データと、投影露光して
いた時間内で平均した各除振脚の支持力、位置決め制御
残差を用いることでレチクル画像を投影露光する時のス
テージ位置計測誤差補正係数を求めることができる。
と比較マーク(□)37を同時に投影露光する場合であ
る。θ軸のステージ位置計測誤差も補正する場合には、
図7に示すように十分に離れた少なくとも2つの基準マ
ーク36と比較マーク37を同時に投影露光することに
よってθ軸のステージ位置計測誤差の補正係数を求める
ことができる。
ット順序と、比較マーク(□)37を投影露光するショ
ット順序を不規則にした場合である。実施例1や2のよ
うに、規則的な順序で投影露光を行なうと、図8のよう
に重なりあう基準マーク36と比較マーク37が投影露
光されるショット間隔は概ね一定となる。このショット
間隔は概ねショットの時間間隔に比例するので、この時
間間隔が強制的に与えた作用力38の周期に近い場合、
基準マーク36と比較マーク37を投影露光したときの
作用力の差が小さくなり、強制的な作用力を与えた意味
を失う恐れがある。
準マーク36と比較マーク37を投影露光する時間間隔
が適当にバラツクよう、露光順序を乱すことで、この問
題を解決することができる。
する投影露光の時間間隔とほぼ等しい周期)で変動し、
これらを原因とする計測誤差が無視できない場合に適し
た投影露光順序である。この場合、図10のように、基
準マーク(■)36を投影露光した次のショットで、こ
れに重なる比較マーク(□)37を投影露光する。この
とき、両者を投影露光する時の環境温度や気圧はほぼ等
しいので、環境温度や気圧の影響をほぼキャンセルする
ことができる。
置または露光方法を利用したデバイスの生産方法の実施
例を説明する。図11は微小デバイス(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)の製造のフローを示す。ステッ
プ1(回路設計)ではデバイスのパターン設計を行な
う。ステップ2(マスク製作)では設計したパターンを
形成したマスクを製作する。一方、ステップ3(ウエハ
製造)ではシリコンやガラス等の材料を用いてウエハを
製造する。ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼
ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラ
フィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次
のステップ5(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ
4によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化す
る工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンデ
ィング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程
を含む。ステップ6(検査)ではステップ5で作製され
た半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の
検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完
成し、これが出荷(ステップ7)される。
ーを示す。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオ
ン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ1
5(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ16(露光)では上記説明した露光装置によって
マスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステッ
プ17(現像)では露光したウエハを現像する。ステッ
プ18(エッチング)では現像したレジスト像以外の部
分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)ではエッ
チングが済んで不要となったレジストを取り除く。これ
らのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上
に多重に回路パターンが形成される。
造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造す
ることができる。
させる全ての作用力を計測し、その結果として現われる
各計測誤差を予測補正することができるため、弾性変形
による計測誤差に限っては、あたかも無限大の剛性を持
った構造体を実現させたのと等価となる。従って、本体
構造体に搭載した移動ステージの駆動反力、重心移動は
もちろん、床から侵入する振動の影響も回避できる。
リニアモータ付の除振装置が用いられたり、床自体の振
動スペクトルなどを規制することで本体構造体の変形を
抑制しているが、こうした装置や規制は不要となるた
め、除振に関する大幅なコストダウンを図ることができ
る。
説明図である。
図である。
構成図である。
明図である。
の図である。
の図である。
投影間隔一覧を示す図である。
ショット位置の投影間隔一覧を示す図である。
各ショット位置の投影間隔一覧を示す図である。
る。
れを示す図である。
め用レーザ干渉計、4:照明系、5:レチクル、6:ウ
エハ、7:X軸用レーザ干渉計ミラー、9:Y軸用レー
ザ干渉計ミラー、8:ウエハステージ天板、10:Zチ
ルトアクチュエータ、11:θz ステージ、12:θz
ガイド、13:θzアクチュエータ、14:XYステー
ジ、15:X軸駆動リニアモータ可動子、16:X軸駆
動リニアモータ固定子、17:X軸スライダ、18:Y
軸スライダ、19:Y軸駆動リニアモータ可動子、2
0:Y軸駆動リニアモータ固定子、21:ウエハステー
ジ定盤、22:ロードセル、23:支持台、24:水平
方向空気バネ、25:垂直方向空気バネ、26:水平方
向平衡バネ、27:ハウジング、28:制御弁、29:
制御弁コントローラ、30:ウェーブジェネレータ、3
1:加振信号、32:制御信号、33:フィードバック
信号、34:切り替えスイッチ、35:供給空気、3
6:基準マーク、37:比較マーク。
Claims (10)
- 【請求項1】 原版に描画されたパターンを結像する投
影光学系と、被露光基板を搭載してその結像位置に移動
させるステージと、該ステージの位置制御に用いるステ
ージ位置計測計と、該投影光学系とステージ位置計測計
を保持する本体構造体と、該本体構造体を支持する支持
台とを備え、 前記本体構造体に作用する力の変動量またはこれらに比
例する物理量を計測し、該計測結果に基づいて補正係数
を求め、該補正係数に基づいて前記ステージ位置計測計
と被露光基板表面上の投影画像の相対位置誤差を補正す
ることを特徴とする投影露光方法。 - 【請求項2】 前記本体構造体に作用する力に比例する
物理量として前記支持台の該本体構造体を支持する各箇
所に作用する圧力を計測することを特徴とする請求項1
に記載の投影露光方法。 - 【請求項3】 前記補正計数は、前記計測結果に一定の
係数行列を乗じた補正係数ベクトルであることを特徴と
する請求項1または2に記載の投影露光方法。 - 【請求項4】 前記係数行列は、予め、一定の位置と姿
勢を保つように位置決め制御された前記ステージ上の被
露光基板に検査用原版上のマークを投影露光すると同時
に、本体構造体を支持する各箇所に強制的な作用力を与
え、その強制的な作用力の変動で生じたマークの位置ず
れ量を計測し、その位置ずれ量を回帰分析することによ
り求められたものであることを特徴とする請求項3に記
載の投影露光方法。 - 【請求項5】 前記検査用原版上には基準マークと比較
マークが形成されており、前記マークを投影露光する
際、1次露光過程で前記基準マークを前記被露光基板上
の複数ショットに焼き付けた後、2次露光過程で前記比
較マークを該被露光基板の前記複数ショットで前記基準
マークに重ね合せるべく前記ステージ位置を制御しなが
ら露光することを特徴とする請求項4に記載の投影露光
方法。 - 【請求項6】 前記マークを投影露光する際、各ショッ
トの露光順序を不規則に選択することを特徴とする請求
項4または5に記載の投影露光方法。 - 【請求項7】 前記マークを投影露光する際、各ショッ
トの1次露光と2次露光を連続して行なうことを特徴と
する請求項4または5に記載の投影露光方法。 - 【請求項8】 原版に描画されたパターンを結像する投
影光学系と、被露光基板を搭載してその結像位置に移動
させるステージと、該ステージの位置制御に用いるステ
ージ位置計測計と、該投影光学系とステージ位置計測計
を保持する本体構造体と、該本体構造体を支持する支持
台と、該本体構造体と該支持台の該本体構造体を支持す
る各箇所との間に作用する圧力を計測するロードセル
と、これらのロードセルの計測結果に基づいて補正係数
を算出する手段と、該補正係数に基づいて前記ステージ
位置計測計と前記被露光基板表面上の投影画像の相対位
置誤差を補正する手段とを具備することを特徴とする投
影露光装置。 - 【請求項9】 請求項1〜7のいずれかに記載の投影露
光方法または請求項8に記載の投影露光装置を用いて製
造したことを特徴とする半導体デバイス。 - 【請求項10】 請求項1〜7のいずれかに記載の投影
露光方法または請求項8に記載の露光装置を用いて微小
デバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方
法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17136999A JP4229348B2 (ja) | 1999-06-17 | 1999-06-17 | 投影露光方法および装置 |
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---|---|---|---|
JP17136999A JP4229348B2 (ja) | 1999-06-17 | 1999-06-17 | 投影露光方法および装置 |
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ID=15921913
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JP17136999A Expired - Fee Related JP4229348B2 (ja) | 1999-06-17 | 1999-06-17 | 投影露光方法および装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008219005A (ja) * | 2007-03-02 | 2008-09-18 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置の較正方法 |
KR20140009032A (ko) * | 2012-07-13 | 2014-01-22 | 캐논 가부시끼가이샤 | 노광 장치, 교정 방법 및 물품 제조 방법 |
-
1999
- 1999-06-17 JP JP17136999A patent/JP4229348B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014022467A (ja) * | 2012-07-13 | 2014-02-03 | Canon Inc | 露光装置、校正方法および物品の製造方法 |
KR101630014B1 (ko) * | 2012-07-13 | 2016-06-13 | 캐논 가부시끼가이샤 | 노광 장치, 교정 방법 및 물품 제조 방법 |
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