JP2005216983A - 超音波アクチュエータ及びeuv露光装置 - Google Patents

超音波アクチュエータ及びeuv露光装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 高度の真空中で使用するような場合においても発塵の問題が小さい超音波アクチュエータを提供する。
【解決手段】 チャンバ25は中央にくぼみ部分を有する直方体形状をしており、可動子23との間にわずかな隙間を有する。圧子22と可動子23との擦れにより発生したパーティクルは、給気口26から噴出する気体により搬送されて排気口27に吸収され、排気用の配管を通して系外に排出される。又、排出しきれなかったパーティクルが、チャンバ25と可動子23の隙間を通ってチャンバ25の外部に出ようとしても、溝29に吸収されている気体と共に溝29内に吸収され、排気孔30を通り、排気孔30に接続されている配管を通って系外に排出される。よって、チャンバ25の外側に出るパーティクルがほとんど無くなる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、発塵を防止した超音波アクチュエータ、及びそれを使用したEUV露光装置に関するものである。
半導体デバイス等の微細パターンを形成するための、いわゆるリソグラフィ技術においては、現在光露光装置が主流である。光露光装置の中でもスキャン方式のものは、パターン原版(レチクル)を載置するレチクルステージと、パターンが転写される感応基板(ウエハ)を載置するウェハステージとを同期走査しながら、パターンをウエハ上に投影転写(いわゆるスキャン露光)する。このスキャン露光装置では、ウェハステージを移動させて転写すべき露光領域を投影光学系の光軸上に位置決めするステップ動作と、レチクルステージとウェハステージを同期移動させながら走査露光するスキャン動作を繰り返す。
光露光においては、露光光が透過するタイプの透過型レチクルが広く用いられる。照明光学系において、露光光は、ブラインド(成形開口板)内側の開口を通過して整形された後、レチクル上に照射される。そして、露光光は、ほとんど強度損失することなくレチクルを透過し、投影光学系を経てウエハに導かれる。光露光では、露光光はほとんど強度損失することはないので、照明光学系中に相当多数のレンズを配置し得る。そして、照明光学系中にレチクル面と共役な面を設け、その面に露光光束を整形するブラインドを設けることができるので、ブラインドはレチクルステージよりも相当遠方に配置することができる。
なお、スキャン露光に用いる露光光束の整形のためのブラインドの他に、レチクル上の露光領域を制限するためのブラインド(視野絞り)も必要となるが、そのようなブラインドも前記の共役面の近傍に配置することができる。
ところで、近年のデバイスパターンの微細化に伴い、光の回折限界によって制限される投影光学系の解像力をさらに向上させることが望まれている。そこで、軟X線又はEUV光(Extreme Ultra Violet光:極端紫外光)と呼ばれる数nm〜数10nmの波長のX線が注目されており、具体的には13nm程度の波長を有するEUV光を使用したリソグラフィ技術の開発が進められている。この技術は、光露光の延長上にある波長190nm程度の紫外線を用いた光リソグラフィでは実現不可能な、70nm以下の解像力を得られる技術として期待されている。EUV光露光装置では、レチクルとウエハとを投影光学系に対して相対走査する走査露光方法が採用されることが想定されている。
EUV光領域においては、光が透過する有力な物質は存在せず、透過・屈折型の光学系を構成することはできない。そこで、反射型の光学系を用いることとなるが、レチクルも反射型レチクルが用いられる。照明光学系から照射された露光光束は、反射型レチクルに斜めから入射して反射面で反射し、投影光学系を経てウエハに導かれる。ところが、EUV光露光で用いられる反射ミラーは、現状では反射率が約70%と低いため、ミラー枚数が増えると露光光の幾何級数的な強度低下が生じる。したがって、照明光学系中の反射ミラーの枚数は、できる限り少なくしたい。そのため、照明光学系中にレチクル面との共役な面を置く余裕はなく、露光光束を整形するブラインドをレチクルステージの近傍に配置せざるを得ない。
本出願人は、前述のような要請に応えるべく、シンプルで実用的なプロキシミティブラインドを有する露光装置の発明を行い、特願2003−152671号として特許出願している(先願発明と称する)。これは、原版(レチクル)上に形成したパターンを感応基板(ウエハ)に転写する露光装置であって、前記原版の露光領域を制限する、当該原版の近傍に配置された可動ブラインドを備え、当該可動ブラインドが、協動して矩形の開口を形成する一対のL字型のブラインド板と、前記開口の寸法及び/又は位置を変えるために、前記各ブラインド板をそれぞれ独立に駆動するブラインド板駆動手段とを有することを特徴とするものである。
以下、この先願発明の実施の形態を説明する。図3は、EUVL露光装置の一例(4枚投影系)の概略構成を示す図である。図3に示すEUVL露光装置は、光源を含む照明系ILを備えている。照明系ILから放射されたEUV光(一般に波長5〜20nmが用いられ、具体的には13nmや11nmの波長が用いられる)は、折り返しミラー1で反射してレチクル2に照射される。
レチクル2は、レチクルステージ3に保持されている。このレチクルステージ3は、走査方向(Y軸)に100mm以上のストロークを持ち、レチクル面内の走査方向と直交する方向(X軸)に微小ストロークを持ち、光軸方向(Z軸)にも微小ストロークを持っている。XY方向の位置は図示せぬレーザ干渉計によって高精度にモニタされ、Z方向はレチクルフォーカス送光系4とレチクルフォーカス受光系5からなるレチクルフォーカスセンサでモニタされている。
レチクル2で反射したEUV光は、図中下側の光学鏡筒14内に入射する。このEUV光は、レチクル2に描かれた回路パターンの情報を含んでいる。レチクル2にはEUV光を反射する多層膜(例えばMo/SiやMo/Be)が形成されており、この多層膜の上に吸収層(例えばNiやAl)の有無でパターニングされている。
光学鏡筒14内に入射したEUV光は、第一ミラー6で反射した後、第二ミラー7、第三ミラー8、第四ミラー9と順次反射し、最終的にはウエハ10に対して垂直に入射する。投影系の縮小倍率は、例えば1/4や1/5である。この図では、ミラーは4枚であるが、N.A.をより大きくするためには、ミラーを6枚あるいは8枚にすると効果的である。鏡筒14の近傍には、アライメント用のオフアクシス顕微鏡15が配置されている。
ウエハ10は、ウェハステージ11上に載せられている。ウェハステージ11は、光軸と直交する面内(XY平面)を自由に移動することができ、ストロークは例えば300〜400mmである。同ウェハステージ11は、光軸方向(Z軸)にも微小ストロークの上下が可能で、Z方向の位置はウェハオートフォーカス送光系12とウェハオートフォーカス受光系13からなるウェハフォーカスセンサでモニタされている。ウェハステージ11のXY方向の位置は図示せぬレーザ干渉計によって高精度にモニタされている。露光動作において、レチクルステージ3とウェハステージ11は、投影系の縮小倍率と同じ速度比、すなわち、4:1あるいは5:1で同期走査する。
次に、可動ブラインド装置について説明する。可動ブラインド装置は、前述した図3のレチクルステージ3の下側に配置されており、L字型ブラインド板160、161(図5等参照)を駆動させてレチクル2の露光領域を制限する装置である。なお、可動ブラインドの近くに、照明光束の外形を成形する固定ブラインドも設けられているが、その図示は省略する。
まず、図4を参照しつつ、露光装置内における可動ブラインド装置100の位置関係について説明する。
図4に模式的に示すように、可動ブラインド装置100は、図3に示す露光装置のボディBD(支持構造体)に支持されたベース101上に設けられている。可動ブラインド装置100の上方には、前述のレチクルステージ3が配置されている。レチクルステージ3は、ボディBD上にエアマウント(振動絶縁手段)90を介して搭載されている。このエアマウント90により、レチクルステージ3の移動に伴って生じる振動がボディBDに伝わらず、したがって可動ブラインド装置100が安定して支持されるようになっている。
次に、可動ブラインド装置100について詳細に説明する。図5に示すように、可動ブラインド装置100は、円盤状のベース101を備えている。このベース101は、外周の4箇所の張出部(大張出部101a・101b、小張出部101c・101d)を有している。ベース101の中央には、露光光束を通過させる円形開口102が形成されている。なお、図示は省略されているが、ベース101上には、L字型ブラインド板160、161の位置・姿勢を検出するセンサが載置されている。
図5、図6等に示すように、ベース101上面には、Y方向に沿って互いに平行に延びる2本のガイド軸111、113が取り付けられている。これらのガイド軸111、113は、ベース101の中心を通るベース中心ラインCを挟んで、ベース中心点について対称に配置されている。各ガイド軸111、113の両端部には、四角い枠状のガイド枠121A・121B、123A・123Bが外嵌している。各ガイド軸111、113と各ガイド枠121A・121B、123A・123Bとの間には、図示せぬリニアガイドが介装されている。各ガイド軸111、113は、ガイド枠121A・121B、123A・123B内側に支持されつつ、Y・Y’方向に各々独立に摺動可能である。これらのガイド軸111、113は、L字型ブラインド板160、161の駆動反力を打ち消すカウンタマスの役割を兼ねる。
各ガイド枠121A・121B、123A・123Bの側部には、それぞれ突起125a、125b、126a、126bが形成されている。ガイド枠121Aの突起125a及びガイド枠123Aの突起126aは、X方向に突出しており、ガイド枠121Bの突起125b及びガイド枠123Bの突起126bは、X’方向に突出している。これらの突起125a、125b、126a、126bは、それぞれX駆動用アクチュエータ131A、131B、133A、133Bに接続されている。前述のガイド軸兼カウンタマス111、113は、両端部のガイド枠121A・121B、123A・123Bを介して、X駆動用アクチュエータ131A、131B、133A、133Bによりベース101上に支持されている。
図5の各ガイド枠121A・121B、123A・123Bに対応するX駆動用アクチュエータ131A、131B、133A、133Bの構成は同一であるため、ここでは主にガイド枠121AとX駆動用アクチュエータ131Aとの組を説明する。
図6、図7にわかり易く示すように、X駆動用アクチュエータ131Aは、枠状のケーシング131aを備えている。ガイド枠121Aの突起125aは、ケーシング131aの内側に挿通されている。なお、突起125aの端部には、抜け止め用フランジ125f(図2参照)が設けられている。
X駆動用アクチュエータ131Aのケーシング131aの内面には、Z軸方向上下それぞれにリニアガイド135が設けられており、Y軸方向両側それぞれにインチワーム型の接触式非共振型超音波アクチュエータ136が設けられている。インチワーム型の超音波アクチュエータ136としては、例えば特開2003−243282号公報等に開示されているものと同様のものを用いることができる。図2に示すように、超音波アクチュエータ136が作動すると、ガイド枠121A(121B)の突起125a(125b)がリニアガイド135(図7参照)にガイドされつつX・X’方向に駆動する。これにより、ガイド枠121A(121B)に支持されたガイド軸兼カウンタマス111が、X・X’方向に移動できる。なお、ガイド軸兼カウンタマス111と113とは、それぞれ独立に移動可能である。
図5、図7に示すように、ガイド軸兼カウンタマス111には、Y軸方向に沿う溝111aが形成されている。この溝111aには、ブラインド板駆動スライダ141がY軸方向にスライド可能に組み付けられている。ガイド軸兼カウンタマス111の溝111aの上下面には、インチワーム型の接触式非共振型超音波アクチュエータ(Y駆動用アクチュエータ)145が設けられている。インチワーム型の超音波アクチュエータ145としては、前述と同様に例えば特開2003−243282号公報に開示されているものと同様のものを用いることができる。この超音波アクチュエータ145を駆動することにより、ブラインド板駆動スライダ141は、ガイド軸兼カウンタマス111の溝111aに沿ってY・Y’方向にスライドする。
後述するように、ブラインド板160、161は軽量であるため駆動推力が小さくてもよく、さらに位置決め精度は比較的緩めで済む(一例で±1μm程度)。そこで、この種の超音波アクチュエータ145のように、発熱が微小でガイド軸兼カウンタマス111との一体化が可能なものが最適である。ただし、超音波アクチュエータは、基本的には共振モードを利用するため、振動外乱を生じる可能性がある。そこで、本実施の形態のように、非共振型(共振を利用しない)のものを用いるものとする。さらには、最近検討されている低脱ガス化等の真空対応型のものであると一層好ましい。
なお、図示はしないが、もう一方のガイド軸兼カウンタマス113にも、同様に溝やブラインド板駆動スライダ、超音波アクチュエータが設けられている。これらは、ベース101の中心を通るベース中心ラインC(図1参照)を挟んで、ベース中心点についてガイド軸兼カウンタマス111のものと対称に設けられている。
図6、図7に示すように、ブラインド板駆動スライダ141には、枠状のアーム収容部151が一体形成されている。このアーム収容部151内には、L字型ブラインド板160を支持するアーム153の基部153aが収容されている。なお、アーム153の基部153aの下端には、抜け止め用フランジ153fが設けられている。
ブラインド板駆動スライダ141のアーム収容部151の内面には、X軸方向両側それぞれにリニアガイド155が設けられており、Y軸方向両側それぞれにインチワーム型の接触式非共振型超音波アクチュエータ(Z駆動用アクチュエータ)156が設けられている。この超音波アクチュエータ156は、前述の超音波アクチュエータ145と同様のインチワーム型のものである。超音波アクチュエータ156が作動すると、アーム153の基部153aがリニアガイド155にガイドされつつZ軸方向に駆動する(図7参照)。これにより、L字型ブラインド板160が、リニアガイド155に支持されつつZ・Z’方向に移動できる。
なお、図示はしないが、もう一方のガイド軸兼カウンタマス113のブラインド板駆動スライダにも、同様にアームやリニアスライダ、超音波アクチュエータが設けられている。
L字型ブラインド板160(161)は、XY平面に広がるように、アーム153の上端部に取り付けられている。図5に示すように、ガイド軸111側のL字型ブラインド板160と、ガイド軸113側のL字型ブラインド板161とは、両者の内側に矩形状の領域が形成可能なように対向配置されている。そして、これら一対のL字型ブラインド板160、161の内側において、露光領域が形成される。
以上説明したように、先願発明においては、L字型ブラインド板160、161の駆動に超音波アクチュエータを使用しているが、これは以下のような理由による。すなわち、L字型ブラインド板160、161は約1[mm]程度の薄く軽い羽形状であり、位置精度はミクロンレベルであることから、駆動方式としては、概して可動子が重くなる傾向になる電磁リニアモータよりもむしろ、静電アクチュエータもしくは電歪アクチュエータや磁歪アクチュエータ、超音波アクチュエータが望まれ、また非接触式案内よりも接触式案内で十分である。
このうち、静電アクチュエータは、現実寸法における単位体積(面積)当りの力密度が極端に小さいことから本アプリケーションには不向きである。一方電歪アクチュエータは、駆動条件から速度上限があり、やはり1[m/s]を要求する本アプリケーションには不向きである。磁歪アクチュエータに関しては最近電歪素子よりも歪率の高い超磁歪素子が開発されており、期待が高まるものの応答性やコイル発熱の問題もあり実用化にはまだ至っていない。
このような理由を勘案して、先願発明の実施の形態においては、アクチュエータとして超音波アクチュエータを採用している。
しかしながら、超音波アクチュエータにおいては、固定子に取り付けられた圧子と可動子が擦れ合うため、発塵の問題が避けられない。発塵に対しては、超音波アクチュエータを大気圧中で使用する場合には、超音波アクチュエータ中にパージ用の気体を吹き込み、発生したパーティクルをパージすることによってある程度防ぐことができる。
しかしながら、EUV露光装置のように高度の真空中で使用される場合には、気体パージを行うことができず、発塵の問題を十分には解決できていなかった。さらに、EUV露光装置のように微細な線幅のパターンの露光を行う場合には、問題となるパーティクルの系も微小なものとなり、直径が数十[nm]のものが光学系内に入らないようにする必要があるため、超音波アクチュエータには、特に厳しい発塵対策が要求される。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、高度の真空中で使用するような場合においても発塵の問題が小さい超音波アクチュエータ及びそれを使用したEUV露光装置を提供することを課題とする。
前記課題を解決するための第1の手段は、固定子を収納するチャンバを有する超音波アクチュエータであって、前記チャンバは、可動子との間に空隙を有すると共に、その内部に給気口と排気口を有し、かつ、前記チャンバが前記可動子と対面する面には、前記チャンバが前記可動子との間に存在する気体を吸引して排気する吸引排気口が設けられていることを特徴とする超音波アクチュエータ(請求項1)である。
本手段においては、固定子と可動子の間の擦れによりパーティクルが発生しても、チャンバ内の給気口より気体を供給し、その気体を排気口から吸引することにより、発生したパーティクルはチャンバ外に出ることがほとんど無く、系外に排出される。又、チャンバが前記可動子と対面する面に設けられた吸引排気口より気体を吸引して系外に排出することにより、チャンバと可動子との間を通って外部に出ようとするパーティクルを、系外に排出することが可能なると共に、本手段が高度の真空中で使用される場合でも、チャンバ外の真空度を高度に保つことができる。
前記課題を解決するための第2の手段は、固定子を収納するチャンバを有する超音波アクチュエータであって、前記チャンバは、可動子との間に空隙を有すると共に、その内部にダストを溜め込む機能を有する溜め込み式ポンプ、又は低熱パネルが設けられ、前記チャンバが前記可動子と対面する面には、前記チャンバが前記可動子との間に存在する気体を吸引して排気する吸引排気口が設けられていることを特徴とする超音波アクチュエータ(請求項2)である。
本手段においては、チャンバ内に設けられた溜め込み式ポンプにより、発生したパーティクルが溜め込まれてたり、低熱パネルに吸着されたりして、チャンバ外に出ることがほとんど無くなる。又、チャンバが前記可動子と対面する面に設けられた吸引排気口より気体を吸引して系外に排出することにより、チャンバと可動子との間を通って外部に出ようとするパーティクルを、系外に排出することが可能なると共に、本手段が高度の真空中で使用される場合でも、チャンバ外の真空度を高度に保つことができる。
前記課題を解決するための第3の手段は、EUV光を、円弧状の開口を有する固定ブラインドを介してレチクル面に照射し、当該レチクルに形成されたパターンを投影光学系によりウエハに露光転写するEUV露光装置であって、レチクルの露光領域を決定するための可動ブラインドを有し、かつ、当該可動ブラインドの開口の大きさが、遮蔽板の位置を変えることにより可変とされているものにおいて、前記遮蔽板の位置を変更するためのアクチュエータとして、前記第1の手段又は第2の手段である超音波アクチュエータを使用していることを特徴とするEUV露光装置(請求項3)である。
本手段においては、高度の真空中で使用しても発生したパーティクルをチャンバの外部に出しにくい第1の手段又は第2の手段である超音波アクチュエータを使用しているので、レチクル近傍の光学系に異物が付着して露光性能が悪化することを防止することができる。
以上説明したように、本発明によれば、高度の真空中で使用するような場合においても発塵の問題が小さい超音波アクチュエータ及びそれを使用したEUV露光装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する、図1は、本発明の第1の実施の形態である超音波アクチュエータを示す概要図である。図1において(a)は可動子を取り除いた平面図((b)におけるC−C矢視図)、(b)は(a)におけるA−A端面図、(c)は(a)におけるB−B端面図である。
固定子は圧電素子21と圧子22からなり、楕円運動を行うことにより可動子23を駆動する。圧子22、可動子23はAlO等のセラミックスからなり、可動子23を駆動する際の圧子22と可動子23の擦れにより、パーティクルが発生する。
圧電素子21はチャンバ25に取り付けられている。チャンバ25は中央にくぼみ部分を有する直方体形状をしており、可動子23との間にわずかな隙間を有する。チャンバ25の内部には給気口26と排気口27が設けられており、給気口26に外部から供給された気体が、排気口27に吸収され、外部に排気される。なお、図示していないが、給気口26と排気口27には配管が接続されており、気体はこの配管管を通して系外から給気され、系外に排出される。
又、チャンバ25の可動子23に対する面には、溝29が設けられおり、溝29は2箇所で排気孔30につながっている。この排気孔30は、(c)に示すようにチャンバ25中を通って、図示しない配管につながっており、この配管の先には真空ポンプが接続されている。よって、チャンバ25と可動子23の間にある気体は、溝29に吸引され、排気孔30を通って系外に排出される。溝29が吸引排気口に相当する。
以上のような構成とすることにより、圧子22と可動子23との擦れにより発生したパーティクルは、給気口26から噴出する気体により搬送されて排気口27に吸収され、排気用の配管を通して系外に排出される。又、排出しきれなかったパーティクルが、チャンバ25と可動子23の隙間を通ってチャンバ25の外部に出ようとしても、溝29に吸収されている気体と共に溝29内に吸収され、排気孔30を通り、排気孔30に接続されている配管を通って系外に排出される。よって、チャンバ25の外側に出るパーティクルがほとんど無くなる。
図2は、本発明の第2の実施の形態である超音波アクチュエータを示す概要図である。図1において(a)は可動子を取り除いた平面図((b)におけるC−C矢視図)、(b)は(a)におけるA−A端面図、(c)は(a)におけるB−B端面図である。
図2に示す第2の実施の形態は、図1に示す第1の実施の形態とは、給気口26と排気口27の代わりにイオンポンプ31が設けられている点のみであるので、図1に示す実施の形態の構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略し、第1の実施の形態と異なる部分のみを説明する。
イオンポンプ31は溜め込み式ポンプとも言われ、分子レベルの塵を回収するために使用されるものであり、パーティクルをイオン化し、ローレンツ力により吸収して溜め込むものである。よって、この場合には、外部から気体を給気したり、外部へ気体を排気したりすることなく、チャンバ25内のパーティクルを回収して、チャンバ25の外に出ないようにすることができる。
イオンポンプ31の代わりに、クライオパネル等の低熱パネルを設け、熱泳動力によりパーティクルを吸着するようにしてもよい。
以上説明した、本発明の第1の実施の形態、第2の実施の形態である超音波アクチュエータは、真空中でもその作用効果を発揮するので、図6、図7に示される、超音波アクチュエータ136、145、156として用いるのに好適である。
本発明の第1の実施の形態である超音波アクチュエータを示す概要図である。 本発明の第2の実施の形態である超音波アクチュエータを示す概要図である。 EUVL露光装置の一例(4枚投影系)の概略構成を示す図である。 EUV露光装置内における可動ブラインド装置付近の構成を示す図である。 可動ブラインドの構成を示す図である。 可動ブラインドの駆動機構を示す概略図である。 可動ブラインドの駆動機構を示す概略図である。
符号の説明
21…圧電素子、22…圧子、23…可動子、25…チャンバ、26…給気口、27…排気口、29…溝、30…排気孔、31…イオンポンプ

Claims (3)

  1. 固定子を収納するチャンバを有する超音波アクチュエータであって、前記チャンバは、可動子との間に空隙を有すると共に、その内部に給気口と排気口を有し、かつ、前記チャンバが前記可動子と対面する面には、前記チャンバが前記可動子との間に存在する気体を吸引して排気する吸引排気口が設けられていることを特徴とする超音波アクチュエータ。
  2. 固定子を収納するチャンバを有する超音波アクチュエータであって、前記チャンバは、可動子との間に空隙を有すると共に、その内部にダストを溜め込む機能を有する溜め込み式ポンプ、又は低熱パネルが設けられ、前記チャンバが前記可動子と対面する面には、前記チャンバが前記可動子との間に存在する気体を吸引して排気する吸引排気口が設けられていることを特徴とする超音波アクチュエータ。
  3. EUV光を、円弧状の開口を有する固定ブラインドを介してレチクル面に照射し、当該レチクルに形成されたパターンを投影光学系によりウエハに露光転写するEUV露光装置であって、レチクルの露光領域を決定するための可動ブラインドを有し、かつ、当該可動ブラインドの開口の大きさが、遮蔽板の位置を変えることにより可変とされているものにおいて、前記遮蔽板の位置を変更するためのアクチュエータとして、請求項1又は請求項2に記載の超音波アクチュエータを使用していることを特徴とするEUV露光装置。
JP2004019216A 2004-01-28 2004-01-28 超音波アクチュエータ及びeuv露光装置 Pending JP2005216983A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009260150A (ja) * 2008-04-18 2009-11-05 Horon:Kk 試料移動機構
JP2011259698A (ja) * 2011-08-05 2011-12-22 Yamaguchi Univ 静電アクチュエータ
JP2012138364A (ja) * 2005-02-25 2012-07-19 Cymer Inc Euvプラズマ源ターゲット供給システム

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