JP2003121613A - 光量調節装置および露光装置 - Google Patents
光量調節装置および露光装置Info
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- JP2003121613A JP2003121613A JP2001316689A JP2001316689A JP2003121613A JP 2003121613 A JP2003121613 A JP 2003121613A JP 2001316689 A JP2001316689 A JP 2001316689A JP 2001316689 A JP2001316689 A JP 2001316689A JP 2003121613 A JP2003121613 A JP 2003121613A
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光透過率を連続的に変化させ、最適露光分解
能を実現する光量調節装置および該装置を備える露光装
置を提供する。 【解決手段】 透過光量を所定方向に対して線形に減衰
させる複数の光吸収媒体21a,21bと、光吸収媒体
21a,21bを駆動するアクチュエータ22a,22
bと、光吸収媒体21a,21bの前後に配置される光
量ディテクタ23a,23bと、光量ディテクタ23
a,23bから得た光量データを基に光透過率を算出す
る演算装置24と、演算装置24による算出結果に基づ
きアクチュエータ22a,22bを制御する制御装置2
6とを備える。
能を実現する光量調節装置および該装置を備える露光装
置を提供する。 【解決手段】 透過光量を所定方向に対して線形に減衰
させる複数の光吸収媒体21a,21bと、光吸収媒体
21a,21bを駆動するアクチュエータ22a,22
bと、光吸収媒体21a,21bの前後に配置される光
量ディテクタ23a,23bと、光量ディテクタ23
a,23bから得た光量データを基に光透過率を算出す
る演算装置24と、演算装置24による算出結果に基づ
きアクチュエータ22a,22bを制御する制御装置2
6とを備える。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ICやLSI等の
半導体チップ(半導体素子)、液晶パネル、電荷結合素
子(CCD)、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等をフ
ォトリソグラフィ工程で製造する際に用いられる投影露
光装置に備えることが可能な光量調節装置に関する。
半導体チップ(半導体素子)、液晶パネル、電荷結合素
子(CCD)、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等をフ
ォトリソグラフィ工程で製造する際に用いられる投影露
光装置に備えることが可能な光量調節装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体素子は、マスクやレチクル等の原
版上に描かれた回路パターンを、投影レンズを介して感
光剤を塗布したウエハ等の基板上に投影露光することに
よって製造される。この際、露光量は回路パターンの線
幅を決める一要因となるため、高い制御精度を要求され
る。
版上に描かれた回路パターンを、投影レンズを介して感
光剤を塗布したウエハ等の基板上に投影露光することに
よって製造される。この際、露光量は回路パターンの線
幅を決める一要因となるため、高い制御精度を要求され
る。
【0003】このような半導体等のデバイスを製造する
露光装置の光源およびその光量制御手段としては、例え
ば水銀ランプとシャッタ、KrFレーザ、ArFレーザ
等が用いられている。特に、レーザはパルス光源である
ため、露光量の分解能は1パルス当たりの露光量とな
る。照射露光量が比較的大きな値の場合は、露光量の分
解能が該露光量に対して相対的に小さくなるため、露光
量制御精度は良好になる。しかし、照射露光量が小さい
場合は、光量調節装置として透過率が固定のNDフィル
タ等を複数枚用い、指定露光量に応じて最適なフィルタ
を選択し、露光量分解能を小さくしている。
露光装置の光源およびその光量制御手段としては、例え
ば水銀ランプとシャッタ、KrFレーザ、ArFレーザ
等が用いられている。特に、レーザはパルス光源である
ため、露光量の分解能は1パルス当たりの露光量とな
る。照射露光量が比較的大きな値の場合は、露光量の分
解能が該露光量に対して相対的に小さくなるため、露光
量制御精度は良好になる。しかし、照射露光量が小さい
場合は、光量調節装置として透過率が固定のNDフィル
タ等を複数枚用い、指定露光量に応じて最適なフィルタ
を選択し、露光量分解能を小さくしている。
【0004】半導体素子製造においては、マスク上で同
一線幅のパターンをウエハ上に投影露光した際に、やは
り同一の線幅になるようにするために、結像面における
照度分布の均一性も重要な要素となっているが、投影系
光学素子ばかりではなく、上記光源に起因する局所的な
照度不均一性もあるので、これを均一化するためにイメ
ージシフタ等の光学素子を用いることがある。この際、
イメージシフタの回転速度から、光源の照度むらをとる
のに1ショット当たりに要する最少パルス数が決まる。
このとき、照射露光量をE、n個のNDフィルタを透過
率が降順になるように並べ、その透過率をRn、NDフ
ィルタを配置しないときのレーザ1パルス当たりの露光
量をEp、最少露光パルス数をPminとすると、Pm
in≦E/(Ep×Rn)を満たす最小のnにより、N
Dフィルタを決定していた。
一線幅のパターンをウエハ上に投影露光した際に、やは
り同一の線幅になるようにするために、結像面における
照度分布の均一性も重要な要素となっているが、投影系
光学素子ばかりではなく、上記光源に起因する局所的な
照度不均一性もあるので、これを均一化するためにイメ
ージシフタ等の光学素子を用いることがある。この際、
イメージシフタの回転速度から、光源の照度むらをとる
のに1ショット当たりに要する最少パルス数が決まる。
このとき、照射露光量をE、n個のNDフィルタを透過
率が降順になるように並べ、その透過率をRn、NDフ
ィルタを配置しないときのレーザ1パルス当たりの露光
量をEp、最少露光パルス数をPminとすると、Pm
in≦E/(Ep×Rn)を満たす最小のnにより、N
Dフィルタを決定していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来例のような構成で露光量を制御する場合は、最少
パルス数の制限と、透過率が離散値をとる光量調節装置
を用いていることにより、1ショットの露光に要するパ
ルス数が最少パルス数と一致せず、最少パルス数よりも
若干多くなってしまうことがある。これは、すなわち1
ショット当たりの露光時間が長くなることであり、半導
体露光装置等のデバイス製造装置のスループットを下げ
る大きな要因となる。
た従来例のような構成で露光量を制御する場合は、最少
パルス数の制限と、透過率が離散値をとる光量調節装置
を用いていることにより、1ショットの露光に要するパ
ルス数が最少パルス数と一致せず、最少パルス数よりも
若干多くなってしまうことがある。これは、すなわち1
ショット当たりの露光時間が長くなることであり、半導
体露光装置等のデバイス製造装置のスループットを下げ
る大きな要因となる。
【0006】本発明は、上記問題を解決するため、光透
過率を連続的に変化させ、最適露光分解能を実現する光
量調節装置および該装置を備える露光装置を提供するこ
とを目的とする。
過率を連続的に変化させ、最適露光分解能を実現する光
量調節装置および該装置を備える露光装置を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の光量調節装置は、透過光量を所定方向に対
して線形に減衰させる複数の光吸収媒体と、前記光吸収
媒体を駆動する駆動機構とを有することを特徴とする。
に、本発明の光量調節装置は、透過光量を所定方向に対
して線形に減衰させる複数の光吸収媒体と、前記光吸収
媒体を駆動する駆動機構とを有することを特徴とする。
【0008】本発明においては、前記光量調節装置は、
前記光吸収媒体の前後に配置される光量計測手段と、前
記光量計測手段から得た光量データを基に光透過率を算
出する算出手段とを有することが好ましい。また、前記
光量調節装置は、前記算出手段による算出結果に基づき
前記駆動機構を制御する制御手段をさらに有するとよ
い。
前記光吸収媒体の前後に配置される光量計測手段と、前
記光量計測手段から得た光量データを基に光透過率を算
出する算出手段とを有することが好ましい。また、前記
光量調節装置は、前記算出手段による算出結果に基づき
前記駆動機構を制御する制御手段をさらに有するとよ
い。
【0009】上記問題を解決するために、本発明の露光
装置は、原版のパターンを基板に露光する露光装置にお
いて、光量を調節する装置として前記光量調節装置のい
ずれかを備えることを特徴とする。また、前記光量調節
装置は、前記露光装置の照明光学系に配置されることが
好ましい。
装置は、原版のパターンを基板に露光する露光装置にお
いて、光量を調節する装置として前記光量調節装置のい
ずれかを備えることを特徴とする。また、前記光量調節
装置は、前記露光装置の照明光学系に配置されることが
好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】光源から射出される光は、光軸に
垂直な平面で見るとある広がりを持っているので、光量
調節装置の光の通過領域はどの点においても一定の透過
率を持たねばならない。本実施形態では、光軸に垂直な
平面内の1方向に透過率が線形に減少する光吸収媒体を
二枚一組として用い、透過率の減少方向を互いに対向す
るように重ね合わせる。このとき、この光吸収媒体の少
なくとも一方には、透過率の変化方向に駆動するための
アクチュエータを備える。本実施形態では、このアクチ
ュエータにより、光吸収媒体の重ね合わせの度合いを変
化させることによって、光透過率を連続的に変化させ
る。
垂直な平面で見るとある広がりを持っているので、光量
調節装置の光の通過領域はどの点においても一定の透過
率を持たねばならない。本実施形態では、光軸に垂直な
平面内の1方向に透過率が線形に減少する光吸収媒体を
二枚一組として用い、透過率の減少方向を互いに対向す
るように重ね合わせる。このとき、この光吸収媒体の少
なくとも一方には、透過率の変化方向に駆動するための
アクチュエータを備える。本実施形態では、このアクチ
ュエータにより、光吸収媒体の重ね合わせの度合いを変
化させることによって、光透過率を連続的に変化させ
る。
【0011】ここで、用いる光吸収媒体単体の透過率変
化は、製造誤差等の要因により、必ずしも厳密に線形に
変化するわけではない。そこで、本実施形態では、光吸
収媒体の前後に透過率計測用の光量ディテクタと、その
計測結果から光透過率を算出するための演算装置と、光
吸収媒体の駆動位置と算出された透過率との関係を保存
するための記憶媒体とを備える。本実施形態の光量調節
装置は、設定された露光量と、結像面における照度むら
を取るための最少パルス数または最少照射時間から必要
な光透過率を算出し、その透過率に対応する光吸収媒体
の駆動位置を記憶媒体から取り出し、必要ならその対応
関係から補間等により光吸収媒体の駆動位置を求め、光
吸収媒体をその位置に駆動することにより、所望の光量
調節を行う。
化は、製造誤差等の要因により、必ずしも厳密に線形に
変化するわけではない。そこで、本実施形態では、光吸
収媒体の前後に透過率計測用の光量ディテクタと、その
計測結果から光透過率を算出するための演算装置と、光
吸収媒体の駆動位置と算出された透過率との関係を保存
するための記憶媒体とを備える。本実施形態の光量調節
装置は、設定された露光量と、結像面における照度むら
を取るための最少パルス数または最少照射時間から必要
な光透過率を算出し、その透過率に対応する光吸収媒体
の駆動位置を記憶媒体から取り出し、必要ならその対応
関係から補間等により光吸収媒体の駆動位置を求め、光
吸収媒体をその位置に駆動することにより、所望の光量
調節を行う。
【0012】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。 (実施例1)本発明の実施例1について図1を用いて説
明する。図1は、本発明の実施例1における光量調節装
置の構成を示す図である。
説明する。 (実施例1)本発明の実施例1について図1を用いて説
明する。図1は、本発明の実施例1における光量調節装
置の構成を示す図である。
【0013】同図において、平行平板状で光透過率が光
軸11に対して図1の縦方向に線形に減衰する光吸収媒
体21a、21bを図1に示すように配置する。この光
吸収媒体21a、21bは、演算装置24の指示により
制御装置26がアクチュエータ22a、22bをそれぞ
れ駆動することにより移動し、光軸11に対して透過率
の変化が常に線対称になるような位置関係を保証するも
のとする。
軸11に対して図1の縦方向に線形に減衰する光吸収媒
体21a、21bを図1に示すように配置する。この光
吸収媒体21a、21bは、演算装置24の指示により
制御装置26がアクチュエータ22a、22bをそれぞ
れ駆動することにより移動し、光軸11に対して透過率
の変化が常に線対称になるような位置関係を保証するも
のとする。
【0014】この光吸収媒体21a、21bを通過する
光は、ハーフミラー27a、27bにより光量ディテク
タ23a、23bに入射し、その計測結果から演算装置
24が本光量調節装置の光透過率を算出し、この算出結
果と光吸収媒体21a、21bの位置の組を記憶装置2
5に記憶しておく。さらには、実際の露光を行う前に、
予め光吸収媒体21a、21bの駆動位置を数点選択
し、光透過率を計測して上記記憶媒体に記憶しておく。
光は、ハーフミラー27a、27bにより光量ディテク
タ23a、23bに入射し、その計測結果から演算装置
24が本光量調節装置の光透過率を算出し、この算出結
果と光吸収媒体21a、21bの位置の組を記憶装置2
5に記憶しておく。さらには、実際の露光を行う前に、
予め光吸収媒体21a、21bの駆動位置を数点選択
し、光透過率を計測して上記記憶媒体に記憶しておく。
【0015】露光の際には、上記サンプリングの結果か
ら、光透過率と光吸収媒体21a、21bの駆動位置の
関係式を最小二乗近似により求め、指定された露光量
と、最少露光パルス数または最小露光時間の制約条件か
ら所望の光透過率を決定する。そして、上記で求めた近
似曲線を用いて光吸収媒体21a、21bの駆動位置を
算出し、制御装置26にその駆動位置への駆動を指示す
ることにより、露光が行われる。
ら、光透過率と光吸収媒体21a、21bの駆動位置の
関係式を最小二乗近似により求め、指定された露光量
と、最少露光パルス数または最小露光時間の制約条件か
ら所望の光透過率を決定する。そして、上記で求めた近
似曲線を用いて光吸収媒体21a、21bの駆動位置を
算出し、制御装置26にその駆動位置への駆動を指示す
ることにより、露光が行われる。
【0016】(実施例2)本発明の実施例2について図
2を用いて説明する。図2は、本発明の実施例2におけ
る光量調節装置の構成を示す図である。図2において、
図1と同一の符号は図1と同様の構成要素を示す。
2を用いて説明する。図2は、本発明の実施例2におけ
る光量調節装置の構成を示す図である。図2において、
図1と同一の符号は図1と同様の構成要素を示す。
【0017】同図において、本実施例では、光透過率が
均質で、光が通過する光路長に比例して透過率が変化す
る光吸収媒体を楔状に形成したものを、光透過率が光軸
11に対して図2の縦方向に線形に減衰する光吸収媒体
31a、31bを図2に示すように配置する。この光吸
収媒体31a、31bは、演算装置24の指示により制
御装置26がアクチュエータ22a、22bをそれぞれ
駆動することにより移動し、光軸11に対して透過率の
変化が常に線対称になるような位置関係を保証するもの
とする。但し、この際、光吸収媒体31a、31bが楔
状のため、光吸収媒体31a、31bの駆動に伴って光
軸11のずれを起こさないように、駆動軸を光軸11が
ずれない方向に調整しておく。
均質で、光が通過する光路長に比例して透過率が変化す
る光吸収媒体を楔状に形成したものを、光透過率が光軸
11に対して図2の縦方向に線形に減衰する光吸収媒体
31a、31bを図2に示すように配置する。この光吸
収媒体31a、31bは、演算装置24の指示により制
御装置26がアクチュエータ22a、22bをそれぞれ
駆動することにより移動し、光軸11に対して透過率の
変化が常に線対称になるような位置関係を保証するもの
とする。但し、この際、光吸収媒体31a、31bが楔
状のため、光吸収媒体31a、31bの駆動に伴って光
軸11のずれを起こさないように、駆動軸を光軸11が
ずれない方向に調整しておく。
【0018】この光吸収媒体31a、31bを通過する
光は、ハーフミラー27a、27bにより光量ディテク
タ23a、23bに入射し、その計測結果から演算装置
24が本光量調節装置の光透過率を算出し、この算出結
果と光吸収媒体31a、31bの位置の組を記憶装置2
5に記憶しておく。さらには、実際の露光を行う前に、
予め光吸収媒体31a、31bの駆動位置を数点選択
し、光透過率を計測して上記記憶媒体に記憶しておく。
光は、ハーフミラー27a、27bにより光量ディテク
タ23a、23bに入射し、その計測結果から演算装置
24が本光量調節装置の光透過率を算出し、この算出結
果と光吸収媒体31a、31bの位置の組を記憶装置2
5に記憶しておく。さらには、実際の露光を行う前に、
予め光吸収媒体31a、31bの駆動位置を数点選択
し、光透過率を計測して上記記憶媒体に記憶しておく。
【0019】露光の際には、上記サンプリングの結果か
ら、光透過率と光吸収媒体31a、31bの駆動位置の
関係式を最小二乗近似により求め、指定された露光量
と、最少露光パルス数または最小露光時間の制約条件か
ら所望の光透過率を決定する。そして、上記で求めた近
似曲線を用いて光吸収媒体31a、31bの駆動位置を
算出し、制御装置26にその駆動位置への駆動を指示す
ることにより、露光が行われる。
ら、光透過率と光吸収媒体31a、31bの駆動位置の
関係式を最小二乗近似により求め、指定された露光量
と、最少露光パルス数または最小露光時間の制約条件か
ら所望の光透過率を決定する。そして、上記で求めた近
似曲線を用いて光吸収媒体31a、31bの駆動位置を
算出し、制御装置26にその駆動位置への駆動を指示す
ることにより、露光が行われる。
【0020】(実施例3)本実施例においては、上記し
た各実施例における光量調節装置を備えた露光装置につ
いて図3を用いて説明する。図3は、本発明の実施例3
における半導体素子等のデバイスを製造する露光装置の
構成を示す図である。図3において、図1および図2と
同一の符号は図1および図2と同様の構成要素を示す。
た各実施例における光量調節装置を備えた露光装置につ
いて図3を用いて説明する。図3は、本発明の実施例3
における半導体素子等のデバイスを製造する露光装置の
構成を示す図である。図3において、図1および図2と
同一の符号は図1および図2と同様の構成要素を示す。
【0021】同図において、51はレーザ等の光源、5
2は上記各実施例で説明した光量調節装置、53,5
4,55は遮光手段および/または減光手段等からなる
照明系光学素子、56はレチクル、57はレチクルステ
ージ、58は投影光学系、59はウエハ、60はウエハ
ステージをそれぞれ示す。
2は上記各実施例で説明した光量調節装置、53,5
4,55は遮光手段および/または減光手段等からなる
照明系光学素子、56はレチクル、57はレチクルステ
ージ、58は投影光学系、59はウエハ、60はウエハ
ステージをそれぞれ示す。
【0022】本実施例の露光装置は、上記各実施例にお
いて説明した光量調節装置52を照明光学系内である光
源51と照明系光学素子53の間に備えることにより、
光量調節装置52が光透過率を連続的に変化させ、最適
露光分解能を実現するため、好適に半導体デバイス(I
C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)の製造を行うことが
できる。
いて説明した光量調節装置52を照明光学系内である光
源51と照明系光学素子53の間に備えることにより、
光量調節装置52が光透過率を連続的に変化させ、最適
露光分解能を実現するため、好適に半導体デバイス(I
C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)の製造を行うことが
できる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、光軸
に垂直な平面でみた相対的光量分布を変化させることな
く、光源の出力を一定に保ったままでも連続的に光量を
増減させることが可能であり、光源に出力範囲やパルス
数等の制約条件がある場合でも、柔軟な光量調節を行う
ことができる。
に垂直な平面でみた相対的光量分布を変化させることな
く、光源の出力を一定に保ったままでも連続的に光量を
増減させることが可能であり、光源に出力範囲やパルス
数等の制約条件がある場合でも、柔軟な光量調節を行う
ことができる。
【図1】 本発明の実施例1における光量調節装置の構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図2】 本発明の実施例2における光量調節装置の構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図3】 本発明の実施例3における露光装置の構成を
示す図である。
示す図である。
11:光軸、21a,21b:透過率が線形に減少する
平行平板状光吸収媒体、22a,22b:アクチュエー
タ、23a,23b:光量ディテクタ、24:演算装
置、25:記憶装置、26:制御装置、27a,27
b:ハーフミラー、31a,31b:透過率が均質で楔
状に加工された光吸収媒体、51:光源、52:光量調
節装置、53,54,55:照明系光学素子、56:レ
チクル、57:レチクルステージ、58:投影レンズ、
59:ウエハ、60:ウエハステージ。
平行平板状光吸収媒体、22a,22b:アクチュエー
タ、23a,23b:光量ディテクタ、24:演算装
置、25:記憶装置、26:制御装置、27a,27
b:ハーフミラー、31a,31b:透過率が均質で楔
状に加工された光吸収媒体、51:光源、52:光量調
節装置、53,54,55:照明系光学素子、56:レ
チクル、57:レチクルステージ、58:投影レンズ、
59:ウエハ、60:ウエハステージ。
Claims (4)
- 【請求項1】 透過光量を所定方向に対して線形に減衰
させる複数の光吸収媒体と、前記光吸収媒体を駆動する
駆動機構とを有することを特徴とする光量調節装置。 - 【請求項2】 前記光量調節装置は、前記光吸収媒体の
前後に配置される光量計測手段と、前記光量計測手段か
ら得た光量データを基に光透過率を算出する算出手段と
を有することを特徴とする請求項1に記載の光量調節装
置。 - 【請求項3】 前記光量調節装置は、前記算出手段によ
る算出結果に基づき前記駆動機構を制御する制御手段を
さらに有することを特徴とする請求項1または2に記載
の光量調節装置。 - 【請求項4】 原版のパターンを基板に露光する露光装
置において、 光量を調節する装置として請求項1〜3いずれか1項に
記載の光量調節装置を備えることを特徴とする露光装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001316689A JP2003121613A (ja) | 2001-10-15 | 2001-10-15 | 光量調節装置および露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001316689A JP2003121613A (ja) | 2001-10-15 | 2001-10-15 | 光量調節装置および露光装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003121613A true JP2003121613A (ja) | 2003-04-23 |
Family
ID=19134657
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001316689A Pending JP2003121613A (ja) | 2001-10-15 | 2001-10-15 | 光量調節装置および露光装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003121613A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013137156A1 (ja) * | 2012-03-13 | 2013-09-19 | 株式会社トプコン | 光量調整機構 |
-
2001
- 2001-10-15 JP JP2001316689A patent/JP2003121613A/ja active Pending
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