JP2005300770A - Microscopic device and exposure apparatus provided with the same - Google Patents

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Tsutomu Miyatake
勤 宮武
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microscopic device reducing the influence of heat of illumination light on a microscope body part and having high detection accuracy and an exposure apparatus provided with the microscopic device. <P>SOLUTION: The microscopic device 38 is provided with a microscope body part 80 having an introduction hole 78 for introducing illumination light and a light shielding stop 96 arranged on the front stage of the introduction hole 78 of the microscope body part 80 to shield a part of illumination light introduced from the introduction hole 78 into the microscope body part 80. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、顕微鏡装置及びこれを備えた露光装置に関する。   The present invention relates to a microscope apparatus and an exposure apparatus including the same.

光源ランプからの光を投光管を通して顕微鏡本体部に導入し、導入された照明光を照明光学系を通して観察光学系の対物レンズから出射すると共に、観察対象物からの反射光を観察光学系を通して検出するようにした顕微鏡装置として、例えば特許文献1に開示されたものがある。
特開2002−98905号公報
Light from the light source lamp is introduced into the main body of the microscope through the projection tube, and the introduced illumination light is emitted from the objective lens of the observation optical system through the illumination optical system, and reflected light from the observation object is transmitted through the observation optical system. As a microscope apparatus to be detected, there is one disclosed in Patent Document 1, for example.
JP 2002-98905 A

しかしながら、上記した顕微鏡装置では、顕微鏡本体部内に導入された照明光の熱により、顕微鏡本体部の温度が上昇して熱膨張することがあった。これにより、顕微鏡本体部の先端に取り付けられた対物レンズの焦点位置がずれることがあった。その結果、このような構造の顕微鏡装置を、例えば露光装置のマスクとウェハとのアライメントに利用したとき、アライメント検出が安定せずに、アライメント誤差が生じてしまうという問題があった。   However, in the above-described microscope apparatus, the temperature of the microscope body may rise due to the heat of the illumination light introduced into the microscope body, causing thermal expansion. As a result, the focal position of the objective lens attached to the tip of the microscope main body may shift. As a result, when the microscope apparatus having such a structure is used, for example, for alignment between a mask and a wafer of an exposure apparatus, there is a problem that alignment detection is not stable and an alignment error occurs.

本発明は、上記した事情に鑑みて為されたものであり、照明光の熱が顕微鏡本体部に及ぼす影響を低減した検出精度の高い顕微鏡装置及びこれを備えた露光装置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 an object thereof is to provide a microscope apparatus with high detection accuracy in which the influence of the heat of illumination light on the microscope main body is reduced, and an exposure apparatus including the same. And

本発明に係る顕微鏡装置は、照明光を導入するための導入孔を有する顕微鏡本体部と、顕微鏡本体部の導入孔の前段に設けられており、導入孔から顕微鏡本体部に導入される照明光の一部を遮光するための遮光絞りと、を備えることを特徴とする。   The microscope apparatus according to the present invention is provided with a microscope main body having an introduction hole for introducing illumination light, and an illumination light introduced into the microscope main body from the introduction hole. And a light-shielding stop for shielding a part of the light-shielding aperture.

この顕微鏡装置では、顕微鏡本体部の導入孔の前段に遮光絞りが設けられているため、顕微鏡本体部に導入される不要な光(撮像装置に結像する光束以外の光束をいう)を低減することができる。その結果、顕微鏡本体部の熱膨張が抑制され、検出精度の向上が図られる。   In this microscope apparatus, since a light-shielding stop is provided in front of the introduction hole of the microscope main body, unnecessary light introduced into the microscope main body (refers to a light beam other than the light beam that forms an image on the imaging device) is reduced. be able to. As a result, thermal expansion of the microscope main body is suppressed, and detection accuracy is improved.

本発明に係る顕微鏡装置は、遮光絞りの前段に設けられており、照明光をほぼ平行光にするレンズを備えることを特徴としてもよい。このようにすれば、遮光絞りにはほぼ平行になった光が入射されるため、遮光絞りの位置決めを厳密にする必要がなくなり、遮光絞りの位置決めが容易になる。   The microscope apparatus according to the present invention may be provided with a lens that is provided in front of the light-shielding diaphragm and that makes illumination light substantially parallel. In this way, since light that is substantially parallel is incident on the light-shielding diaphragm, it is not necessary to strictly position the light-shielding diaphragm, and positioning of the light-shielding diaphragm becomes easy.

本発明に係る顕微鏡装置は、遮光絞りとレンズとを保持する投光管を備え、投光管と顕微鏡本体部とは断熱部材を介して連結されていることを特徴としてもよい。このように投光管を備えることで、遮光絞りとレンズとの位置決めが容易になる。また、投光管と顕微鏡本体部とは断熱部材を介して連結されているため、投光管から顕微鏡本体部への熱伝導が抑制され、検出精度の一層の向上が図られる。   The microscope apparatus according to the present invention may include a light projecting tube that holds a light-shielding diaphragm and a lens, and the light projecting tube and the microscope main body may be connected via a heat insulating member. By providing the light projecting tube in this way, positioning between the light-shielding diaphragm and the lens becomes easy. In addition, since the light projecting tube and the microscope main body are connected via a heat insulating member, heat conduction from the light projecting tube to the microscope main body is suppressed, and detection accuracy is further improved.

本発明に係る顕微鏡装置は、投光管に蓄積される熱を逃がすための伝熱部材を備えることを特徴としてもよい。このようにすれば、投光管から顕微鏡本体部への熱伝導が一層抑制され、照明光の熱が顕微鏡本体部に及ぼす影響を更に低減できるため、検出精度のより一層の向上が図られる。   The microscope apparatus according to the present invention may include a heat transfer member for releasing heat accumulated in the light projecting tube. In this way, the heat conduction from the light projecting tube to the microscope main body is further suppressed, and the influence of the illumination light on the microscope main body can be further reduced, so that the detection accuracy can be further improved.

本発明に係る顕微鏡装置において、顕微鏡本体部は視野絞りを有し、遮光絞りの開口径は、視野絞りの開口径よりも大きいことを特徴としてもよい。このようにすれば、視野絞りよりも内側で照明光が当たらない部分が生じるという不都合がなく、検出精度の一層の向上が図られる。   In the microscope apparatus according to the present invention, the microscope body may include a field stop, and the opening diameter of the light-shielding stop may be larger than the opening diameter of the field stop. In this way, there is no inconvenience that a portion where the illumination light does not strike is generated inside the field stop, and the detection accuracy can be further improved.

本発明に係る露光装置は、真空チャンバと、真空チャンバ内に設けられた上記したいずれかの顕微鏡装置と、真空チャンバ外に設けられ顕微鏡装置に照明光を供給するための光源ランプと、光源ランプからの照明光を顕微鏡装置に案内するライトガイドと、真空チャンバ内に設けられ基板を位置決め保持するための基板保持部と、真空チャンバ内に設けられ所望パターンが形成されたマスクを位置決め保持するためのマスク保持部と、マスクを通して基板上に所望パターンを転写するための露光用光源と、を備えることを特徴とする。   An exposure apparatus according to the present invention includes a vacuum chamber, any one of the above-described microscope apparatuses provided in the vacuum chamber, a light source lamp provided outside the vacuum chamber for supplying illumination light to the microscope apparatus, and a light source lamp A light guide for guiding the illumination light from the microscope apparatus to the microscope apparatus, a substrate holding part for positioning and holding the substrate in the vacuum chamber, and a mask for positioning and holding the desired pattern formed in the vacuum chamber And a light source for exposure for transferring a desired pattern onto the substrate through the mask.

この露光装置は、上記した顕微鏡装置を備えているため、マスクと基板とのアライメント精度が高くなり、理想的なアライメント露光処理が可能となる。   Since this exposure apparatus includes the above-described microscope apparatus, the alignment accuracy between the mask and the substrate is increased, and ideal alignment exposure processing is possible.

本発明によれば、照明光の熱が顕微鏡本体部に及ぼす影響を低減した検出精度の高い顕微鏡装置及びこれを備えた露光装置が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the microscope apparatus with high detection accuracy which reduced the influence which the heat | fever of illumination light exerts on a microscope main-body part, and an exposure apparatus provided with the same are provided.

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1は、本実施形態に係る露光装置の構成を示す斜視図である。また図2は、図1に示す露光装置の構成を説明するための一部断面図である。図1及び図2に示すように、露光装置10は真空チャンバ12を備えている。   FIG. 1 is a perspective view showing the arrangement of an exposure apparatus according to this embodiment. FIG. 2 is a partial sectional view for explaining the configuration of the exposure apparatus shown in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the exposure apparatus 10 includes a vacuum chamber 12.

真空チャンバ12は、上端が開口した容器本体14と、この容器本体14の上部開口を塞ぐ上蓋16とを有している。   The vacuum chamber 12 includes a container body 14 having an upper end opened, and an upper lid 16 that closes the upper opening of the container body 14.

上蓋16は、平断面が矩形状をなし、中央に電子ビームを照射するための電子ビーム照射部(露光用光源)18が設けられている。電子ビーム照射部18は、図2に示すように、上壁部と側壁部とを含む電子鏡筒20と、電子鏡筒20内で上壁部に設けられた電子銃22と、電子銃22から出射された電子ビームをコリメートするレンズ24と、偏光器26とを有している。これら電子銃22、レンズ24、及び偏光器26は、鉛直下方に向かってこの順に配置されており、電子銃22から出射された電子ビームは、レンズ24によりコリメートされ、偏光器26により走査されて、マスクMを通して半導体ウェハW(基板)上に照射される。   The upper lid 16 has a rectangular rectangular cross section, and an electron beam irradiation unit (exposure light source) 18 for irradiating an electron beam at the center is provided. As shown in FIG. 2, the electron beam irradiation unit 18 includes an electron lens barrel 20 including an upper wall portion and a side wall portion, an electron gun 22 provided on the upper wall portion in the electron lens barrel 20, and an electron gun 22. A lens 24 for collimating the electron beam emitted from the light source and a polarizer 26 are provided. The electron gun 22, the lens 24, and the polarizer 26 are arranged in this order downward in the vertical direction. The electron beam emitted from the electron gun 22 is collimated by the lens 24 and scanned by the polarizer 26. The semiconductor wafer W (substrate) is irradiated through the mask M.

容器本体14は、図1及び図2に示すように、平断面が矩形状をなす底壁部14aとこの底壁部14aの縁部に立設された2組の側壁部14bとを有する。この容器本体14内には、露光処理を行うための半導体ウェハWを位置決め保持するウェハステージ(基板保持部)28が収容されている。ウェハステージ28は、半導体ウェハWの位置決めを行う位置決めステージ30と、この位置決めステージ30上に搭載され半導体ウェハWを吸着して保持する静電チャック32とを有している。位置決めステージ30は、水平面内で直交する2軸方向(XY方向)の粗い位置決めを行う粗動ステージと、この粗動ステージに搭載されておりXY方向、XY方向と直交する鉛直方向(Z方向)、水平面内における回転方向(θ方向)、及び傾きを微細に調整する微動ステージとを含んでいる。そして、静電チャック32はこの微動ステージに搭載されている。従って、半導体ウェハWは静電チャック32により吸着された状態で、位置決めステージ30により位置決めがなされる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the container main body 14 has a bottom wall portion 14a having a rectangular cross section and two sets of side wall portions 14b erected on the edge of the bottom wall portion 14a. A wafer stage (substrate holding unit) 28 for positioning and holding the semiconductor wafer W for performing the exposure process is accommodated in the container body 14. The wafer stage 28 includes a positioning stage 30 that positions the semiconductor wafer W, and an electrostatic chuck 32 that is mounted on the positioning stage 30 and holds the semiconductor wafer W by suction. The positioning stage 30 is a coarse movement stage that performs rough positioning in two axial directions (XY directions) orthogonal to each other in a horizontal plane, and is mounted on the coarse movement stage, and the vertical direction (Z direction) perpendicular to the XY direction and the XY direction. , A rotation direction (θ direction) in the horizontal plane, and a fine movement stage that finely adjusts the inclination. The electrostatic chuck 32 is mounted on this fine movement stage. Therefore, the semiconductor wafer W is positioned by the positioning stage 30 while being attracted by the electrostatic chuck 32.

また容器本体14内には、図2に示すように、所望パターンが形成されたマスクMを位置決め保持するためのマスクステージ(マスク保持部)34が収容されている。マスクステージ34は、水平面内における回転方向(θ方向)、鉛直方向(Z方向)、及び傾きの細かい位置決めを行う。このマスクステージ34は、真空チャンバ12内に固定された基準ベース36上に搭載されている。   Further, as shown in FIG. 2, a mask stage (mask holding part) 34 for positioning and holding a mask M on which a desired pattern is formed is accommodated in the container main body 14. The mask stage 34 performs positioning in a rotational direction (θ direction), a vertical direction (Z direction), and a fine tilt in a horizontal plane. The mask stage 34 is mounted on a reference base 36 fixed in the vacuum chamber 12.

また容器本体16内には、マスクMとウェハWとのアライメントのための顕微鏡装置38が設けられている。顕微鏡装置38は、図3に示すように、顕微鏡本体部80と光導入部81とを備えている。   In the container body 16, a microscope device 38 for alignment between the mask M and the wafer W is provided. As shown in FIG. 3, the microscope apparatus 38 includes a microscope main body 80 and a light introducing portion 81.

顕微鏡本体部80は、複数の光学素子82〜90と、撮像装置92とを有している。複数の光学素子82〜90は、アルミ等の金属材料から形成された筐体93内に内蔵されている。筐体93の上壁部には、照明光を導入するための導入孔78が設けられている。筐体93内で導入孔78の直下には、導入孔78を通して導入された照明光を反射させる反射ミラー82が設けられている。反射ミラー82により反射され光路を90度曲げられた照明光の光路上には、視野絞り83が設けられている。この視野絞り83は、対象物上で照明光を当てる範囲を制限する。視野絞り83を通過した照明光の光路上には、プリズム85、及びレンズ86が設けられている。プリズム85により光路を90度曲げられレンズ86を通過した照明光の光路上には、ハーフミラー87が設けられている。このハーフミラー87は、照明光を反射すると共に、対象物からの反射光を透過する。ハーフミラー87により反射され光路を90度曲げられた照明光の光路上には、第1対物レンズ88が設けられている。この第1対物レンズ88を通って出射された照明光が、マスクMや半導体ウェハWなどの対象物に照射される。   The microscope main body 80 includes a plurality of optical elements 82 to 90 and an imaging device 92. The plurality of optical elements 82 to 90 are built in a housing 93 formed of a metal material such as aluminum. An introduction hole 78 for introducing illumination light is provided in the upper wall portion of the housing 93. A reflection mirror 82 that reflects illumination light introduced through the introduction hole 78 is provided in the housing 93 immediately below the introduction hole 78. A field stop 83 is provided on the optical path of the illumination light reflected by the reflecting mirror 82 and having its optical path bent 90 degrees. The field stop 83 limits the range of illumination light on the object. A prism 85 and a lens 86 are provided on the optical path of the illumination light that has passed through the field stop 83. A half mirror 87 is provided on the optical path of the illumination light that has been bent 90 degrees by the prism 85 and passed through the lens 86. The half mirror 87 reflects the illumination light and transmits the reflected light from the object. A first objective lens 88 is provided on the optical path of the illumination light reflected by the half mirror 87 and bent by 90 degrees. Illumination light emitted through the first objective lens 88 is applied to an object such as the mask M or the semiconductor wafer W.

また第1対物レンズ88を通して入射され、ハーフミラー87を透過した検出光の光路上には、結像のための第2対物レンズ90が設けられている。そして、第2対物レンズ90を透過した検出光の光路上に、撮像装置92が設けられている。なお、撮像装置92としては、CCDカメラを用いることができる。   A second objective lens 90 for image formation is provided on the optical path of the detection light incident through the first objective lens 88 and transmitted through the half mirror 87. An imaging device 92 is provided on the optical path of the detection light transmitted through the second objective lens 90. Note that a CCD camera can be used as the imaging device 92.

光導入部81は、図3及び図4に示すように、筒状の投光管94と、この投光管94内に位置決め固定されたコンデンサレンズ95と、遮光絞り96と、を有している。投光管94は、アルミ等の金属材料から形成されている。この投光管94の上端部では、内径が他の部位よりも縮径されており、後述するライトガイド61の出射端61aを内挿して固定できるようになっている。コンデンサレンズ95は、ライトガイド61の出射端61aから出射され広がりを有する光をほぼ平行光にする。遮光絞り96は、顕微鏡本体部80に導入される照明光のうち、検出に寄与しない余分な光を遮光する機能を有し、マスクMと半導体ウェハWの結像には全く関与しない。すなわち、顕微鏡本体部80の後述する観察光学系において、遮光絞り90と共役な関係(結像に関与する)にある像は存在しない。従って、この遮光絞り96を挿入しても像の明るさやシャープさは変わることが無く、遮光絞り96は、一般に用いられる視野絞りや開口絞りとは全く異なる機能を有している。   As shown in FIGS. 3 and 4, the light introducing portion 81 includes a cylindrical light projecting tube 94, a condenser lens 95 positioned and fixed in the light projecting tube 94, and a light blocking diaphragm 96. Yes. The light projection tube 94 is made of a metal material such as aluminum. At the upper end portion of the light projecting tube 94, the inner diameter is smaller than the other parts, and an emission end 61a of a light guide 61 (to be described later) can be inserted and fixed. The condenser lens 95 makes the light emitted from the light emitting end 61a of the light guide 61 and having a broadened shape substantially parallel. The light-shielding diaphragm 96 has a function of shielding extra light that does not contribute to detection out of illumination light introduced into the microscope main body 80, and does not participate in the imaging of the mask M and the semiconductor wafer W at all. That is, in the observation optical system to be described later of the microscope main body 80, there is no image that is in a conjugate relationship (related to image formation) with the light-shielding stop 90. Therefore, even if the light-shielding diaphragm 96 is inserted, the brightness and sharpness of the image do not change, and the light-shielding diaphragm 96 has a completely different function from a field diaphragm or an aperture diaphragm that is generally used.

上記した本実施形態に係る顕微鏡装置38では、コンデンサレンズ95、遮光絞り96、反射ミラー82、視野絞り83、プリズム85、レンズ86により、ケラー照明のための照明光学系が構成される。また、第1対物レンズ88、ハーフミラー87、及び第2対物レンズ90により、観察光学系が構成される。   In the microscope apparatus 38 according to this embodiment described above, the condenser lens 95, the light-shielding diaphragm 96, the reflection mirror 82, the field diaphragm 83, the prism 85, and the lens 86 constitute an illumination optical system for Keller illumination. The first objective lens 88, the half mirror 87, and the second objective lens 90 constitute an observation optical system.

ここで、遮光絞り96の開口径は、前述した視野絞り83の開口径よりも大きいのが好ましい。このようにすれば、マスクM面上及び半導体ウェハW面上に投影される視野絞り83よりも内側で照明光が当たらない部分が生じるという不都合がなくなる。   Here, the aperture diameter of the light-shielding diaphragm 96 is preferably larger than the aperture diameter of the field diaphragm 83 described above. By doing so, there is no inconvenience that a portion where the illumination light does not strike is generated inside the field stop 83 projected on the mask M surface and the semiconductor wafer W surface.

また、コンデンサレンズ95は、遮光絞り96の前段に設けられていると好ましい。このようにすれば、遮光絞り96にはほぼ平行になった照明光が入射されるため、遮光絞り96の位置決めを厳密にする必要がなくなり、遮光絞り96の位置決めが容易になる。   The condenser lens 95 is preferably provided in front of the light-shielding diaphragm 96. In this way, illumination light that is substantially parallel is incident on the light-shielding diaphragm 96, so that it is not necessary to strictly position the light-shielding diaphragm 96, and positioning of the light-shielding diaphragm 96 is facilitated.

なお、投光管94の下端部には外向きフランジが設けられており、顕微鏡本体部80の上壁部の導入孔78近傍にネジ止めできるようになっている。   In addition, an outward flange is provided at the lower end portion of the light projecting tube 94 so that it can be screwed in the vicinity of the introduction hole 78 in the upper wall portion of the microscope main body 80.

ここで、この顕微鏡装置38では、遮光絞り96により検出に余分な光を遮光するため、投光管94内で蓄熱する。この投光管94内で蓄熱された熱の顕微鏡本体部80への熱伝導を抑制するため、以下の構成を備えている。   Here, in this microscope apparatus 38, heat is stored in the light projecting tube 94 in order to block extra light for detection by the light blocking diaphragm 96. In order to suppress heat conduction to the microscope main body 80 of the heat stored in the light projecting tube 94, the following configuration is provided.

すなわち、投光管94と顕微鏡本体部80とは、図3及び図4に示すように、環状の断熱部材97を介して連結されている。断熱部材97は、例えばセラミック等の熱伝導性の低い材料から形成されている。また、投光管94には、投光管94に蓄積される熱を逃がすための伝熱部材98が取り付けられている。伝熱部材98は、投光管94の外周面に取り付けられる環状の固着部71と、固着部71から延びる伝熱帯72とを含んでいる。これら固着部71及び伝熱帯72は、熱伝導性の高い、例えば銅等の材料から形成されている。伝熱帯72の先端部は、図2に示すように、基準ベース36に接続されている。基準ベース36は、図示しない冷却装置により冷却されており、ここで熱交換が行われることで、投光管94からの放熱が促進される。   That is, the light projection tube 94 and the microscope main body 80 are connected via the annular heat insulating member 97 as shown in FIGS. The heat insulating member 97 is made of a material having low thermal conductivity such as ceramic. The light projecting tube 94 is provided with a heat transfer member 98 for releasing heat accumulated in the light projecting tube 94. The heat transfer member 98 includes an annular fixed portion 71 attached to the outer peripheral surface of the light projecting tube 94 and a tropical zone 72 extending from the fixed portion 71. The fixing portion 71 and the tropical zone 72 are made of a material having high thermal conductivity, such as copper. As shown in FIG. 2, the front end of the tropical zone 72 is connected to the reference base 36. The reference base 36 is cooled by a cooling device (not shown), and heat exchange is performed here, whereby heat radiation from the light projecting tube 94 is promoted.

この顕微鏡装置38は、基準ベース36上に搭載されている。この顕微鏡装置38により検出されたアライメント画像は、図示しない画像処理装置に送られて処理され、アライメントマークの重なり具合からマスクMと半導体ウェハWとの位置関係が求められる。そして、マスクMと半導体ウェハWとに位置ズレがあるときには、マスクM及び/又は半導体ウェハWの位置を修正する信号が生成され、この信号に基づいてマスクM及び/又は半導体ウェハWの位置が微修正される。このようにして、マスクMと半導体ウェハWとの精密な位置決めがなされる。なお本実施形態では、マスクMは半導体ウェハWに近接(マスクMと半導体ウェハWとの間隙が50μm程度)して配置される。   The microscope device 38 is mounted on the reference base 36. The alignment image detected by the microscope apparatus 38 is sent to an image processing apparatus (not shown) for processing, and the positional relationship between the mask M and the semiconductor wafer W is obtained from the degree of alignment mark alignment. When the mask M and the semiconductor wafer W are misaligned, a signal for correcting the position of the mask M and / or the semiconductor wafer W is generated. Based on this signal, the position of the mask M and / or the semiconductor wafer W is determined. Minor correction. In this way, precise positioning between the mask M and the semiconductor wafer W is performed. In the present embodiment, the mask M is arranged close to the semiconductor wafer W (the gap between the mask M and the semiconductor wafer W is about 50 μm).

この真空チャンバ12は、図示しない真空ポンプにより内部空間が減圧される。この減圧環境下において、電子ビーム照射部18から出射された電子ビームによりマスクMの全面を走査することで、所望パターンが半導体ウェハW上のレジストに等倍で転写される。   The internal space of the vacuum chamber 12 is decompressed by a vacuum pump (not shown). Under this reduced pressure environment, the entire surface of the mask M is scanned with the electron beam emitted from the electron beam irradiation unit 18, whereby the desired pattern is transferred to the resist on the semiconductor wafer W at the same magnification.

この真空チャンバ12は、図1及び図2に示すように、底壁部14aの下方に設けられた除震台40上に搭載されている。そして、真空チャンバ12の設置面と底壁部14aとの間の空間に、交流電圧から直流電圧を生成するための電源装置42が設置されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the vacuum chamber 12 is mounted on a vibration isolation table 40 provided below the bottom wall portion 14a. A power supply device 42 for generating a DC voltage from the AC voltage is installed in a space between the installation surface of the vacuum chamber 12 and the bottom wall portion 14a.

また露光装置10は、図1及び図2に示すように、後述する光源ランプ44を支持するための枠体46を備えている。この枠体46は、鉛直方向に延びる4本の縦枠48と、これら4本の縦枠48の上端に横架された4本の上枠50とを有する。これら上枠50の間には、図示しない連結リブが複数横架されている。この枠体46は、真空チャンバ12を取り囲むように配置されている。   Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the exposure apparatus 10 includes a frame 46 for supporting a light source lamp 44 described later. The frame 46 includes four vertical frames 48 extending in the vertical direction, and four upper frames 50 that are horizontally mounted on the upper ends of the four vertical frames 48. A plurality of connecting ribs (not shown) are laid across the upper frame 50. The frame body 46 is disposed so as to surround the vacuum chamber 12.

また露光装置10は、図1及び図2に示すように、4つの光源ランプ44を備えている。各光源ランプ44は、外形が直方体状をなす。この光源ランプ44は、筐体内に収容された図示しないXeランプを有している。光源ランプ44の前壁部からは、Xeランプから出射された光を案内するためのライトガイド60が引き出されており、後壁部からは給電のための電源ケーブル62が引き出されている。また、光源ランプ44の後壁部からは、筐体部56内で発生した熱を放出するための排熱ライン64が引き出されている。   The exposure apparatus 10 includes four light source lamps 44 as shown in FIGS. Each light source lamp 44 has a rectangular parallelepiped shape. The light source lamp 44 has an Xe lamp (not shown) housed in a housing. A light guide 60 for guiding the light emitted from the Xe lamp is drawn out from the front wall portion of the light source lamp 44, and a power cable 62 for feeding is drawn out from the rear wall portion. Further, an exhaust heat line 64 for releasing heat generated in the housing portion 56 is drawn out from the rear wall portion of the light source lamp 44.

このような構成の光源ランプ44が、枠体46が有する4本の上枠50(図示しない上枠50間の連結リブを含む)に吊り下げ支持されている。そして、これら光源ランプ44の前壁部から引き出された4本のライトガイド60は、真空チャンバ12の4つの側壁部14bに導入され、ここで真空チャンバ12内部のライトガイド61に光学的に結合されている。そして、真空チャンバ12内部のライトガイド61が、顕微鏡装置38に導入されている。また、これら光源ランプ44の後壁部から引き出された4本の給電ケーブル62は、それぞれ縦枠48を伝って、真空チャンバ12下方に設置された電源装置42に接続されている。   The light source lamp 44 having such a configuration is suspended and supported by four upper frames 50 (including connection ribs between the upper frames 50 (not shown)) of the frame body 46. The four light guides 60 drawn from the front wall portions of the light source lamps 44 are introduced into the four side wall portions 14b of the vacuum chamber 12, and are optically coupled to the light guides 61 inside the vacuum chamber 12 here. Has been. A light guide 61 inside the vacuum chamber 12 is introduced into the microscope apparatus 38. Further, the four power supply cables 62 drawn out from the rear wall portions of the light source lamps 44 are respectively connected to the power supply device 42 installed below the vacuum chamber 12 through the vertical frame 48.

また露光装置10は、図1及び図2に示すように、光源ランプ44から発生する熱を排出するための排熱ダクト70を備えている。この排熱ダクト70は、真空チャンバ12の上方で枠体46の上枠50に吊り下げ支持されている。そして、各光源ランプ44の後壁部から引き出された排熱ライン64が、排熱ダクト70と接続されている。   Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the exposure apparatus 10 includes an exhaust heat duct 70 for exhausting heat generated from the light source lamp 44. The exhaust heat duct 70 is supported by being suspended on the upper frame 50 of the frame 46 above the vacuum chamber 12. A heat exhaust line 64 drawn from the rear wall of each light source lamp 44 is connected to the heat exhaust duct 70.

次に、本実施形態に係る露光装置10の作用及び効果について説明する。   Next, operations and effects of the exposure apparatus 10 according to the present embodiment will be described.

半導体ウェハW上のレジストへの所望パターンの転写では、まず、真空チャンバ12内に半導体ウェハWが供給され、静電チャック32上に吸着されて、位置決めステージ30により仮の位置決めがなされる。また、真空チャンバ12内に所望パターンを有するマスクMが供給され、マスクステージ34により仮の位置決めがなされる。この状態で、電源装置42から電源ケーブル62を通して光源ランプ44に直流電圧が供給され、Xeランプから出射された光が、ライトガイド60を通して真空チャンバ12内に供給される。ライトガイド60の先端部から出射された光は、真空チャンバ12内のライトガイド61に入射されて伝搬し、顕微鏡装置38に送られる。   In transferring the desired pattern onto the resist on the semiconductor wafer W, first, the semiconductor wafer W is supplied into the vacuum chamber 12 and is attracted onto the electrostatic chuck 32, and provisional positioning is performed by the positioning stage 30. Further, a mask M having a desired pattern is supplied into the vacuum chamber 12, and provisional positioning is performed by the mask stage 34. In this state, a DC voltage is supplied from the power supply device 42 to the light source lamp 44 through the power cable 62, and light emitted from the Xe lamp is supplied into the vacuum chamber 12 through the light guide 60. The light emitted from the distal end portion of the light guide 60 is incident on the light guide 61 in the vacuum chamber 12, propagates, and is sent to the microscope apparatus 38.

真空チャンバ12内のライトガイド61を通し、出射端61aから所定の広がり角度で投光管94内に出射された照明光は、図3に示すように、コンデンサレンズ95でほぼ平行な光とされる。次に、遮光絞り96において検出に余分な光が遮光される。このとき、遮光した光は投光管94内で熱に変わるが、投光管94と顕微鏡本体部80との間には断熱部材97が設けられている。また、投光管94からは伝熱部材98により放熱が促進される。その結果、顕微鏡本体部80への熱伝導が抑制されている。   The illumination light that has passed through the light guide 61 in the vacuum chamber 12 and is emitted from the emission end 61a into the light projection tube 94 at a predetermined spread angle is converted into substantially parallel light by the condenser lens 95, as shown in FIG. The Next, extra light for detection is blocked by the light blocking diaphragm 96. At this time, the shielded light is changed into heat in the light projecting tube 94, but a heat insulating member 97 is provided between the light projecting tube 94 and the microscope main body 80. Further, heat radiation from the light projecting tube 94 is promoted by the heat transfer member 98. As a result, heat conduction to the microscope body 80 is suppressed.

遮光絞り96を透過した光は、導入孔78を通して顕微鏡本体部80に導入される。顕微鏡本体部80に導入された照明光は、反射ミラー82により反射されて光路を90度曲げられた後、視野絞り83に入射される。視野絞り83において絞られた照明光は、プリズム85、及びレンズ86を通して、ハーフミラー87に入射される。そして、ハーフミラー87で反射された照明光が、第1対物レンズ88を通して顕微鏡本体部80から出射される。   The light transmitted through the light blocking diaphragm 96 is introduced into the microscope main body 80 through the introduction hole 78. The illumination light introduced into the microscope main body 80 is reflected by the reflection mirror 82 and the optical path is bent by 90 degrees, and then enters the field stop 83. Illumination light stopped at the field stop 83 is incident on the half mirror 87 through the prism 85 and the lens 86. The illumination light reflected by the half mirror 87 is emitted from the microscope main body 80 through the first objective lens 88.

顕微鏡装置38から出射された照明光は、マスクM上及び半導体ウェハW上にある図示しないアライメントマークに斜方向から照射される。そして、アライメントマークによって反射されたエッジ散乱光が、第1対物レンズ88を通して顕微鏡本体部80に入射され、第2対物レンズ90を通して撮像装置92により検出される。顕微鏡装置38により検出されたアライメント画像は、図示しない画像処理装置に送られて処理され、アライメントマークの重なり具合からマスクMと半導体ウェハWとの位置関係が求められる。なお、このようなエッジ散乱光を用いた斜方検出方式による位置検出については、例えば特開平10−242036号公報に開示されており、その詳細な説明は省略する。   The illumination light emitted from the microscope apparatus 38 is irradiated from an oblique direction to alignment marks (not shown) on the mask M and the semiconductor wafer W. Then, the edge scattered light reflected by the alignment mark enters the microscope main body 80 through the first objective lens 88 and is detected by the imaging device 92 through the second objective lens 90. The alignment image detected by the microscope apparatus 38 is sent to an image processing apparatus (not shown) and processed, and the positional relationship between the mask M and the semiconductor wafer W is obtained from the degree of alignment mark alignment. Note that such position detection by the oblique detection method using edge scattered light is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-242036, and detailed description thereof is omitted.

そして、マスクMと半導体ウェハWとに位置ズレがあるときには、マスクM及び/又は半導体ウェハWの位置を修正する信号が生成され、この信号に基づいてマスクステージ34及び/又はウェハステージ28が駆動されて、マスクM及び/又は半導体ウェハWの位置が微修正される。これにより、マスクMと半導体ウェハWが近接した状態で精密に位置決めされる。   When the mask M and the semiconductor wafer W are misaligned, a signal for correcting the position of the mask M and / or the semiconductor wafer W is generated, and the mask stage 34 and / or the wafer stage 28 is driven based on this signal. Thus, the position of the mask M and / or the semiconductor wafer W is finely corrected. As a result, the mask M and the semiconductor wafer W are accurately positioned in the proximity of each other.

マスクMと半導体ウェハWとの位置決めを行った後、電子ビーム照射部18からの電子ビームの照射を開始する。電子ビーム照射部18の電子銃22から出射された電子ビームは、レンズ24によりコリメートされ、偏光器26により走査されてマスクM全面が走査される。これにより、所望のマスクパターンが半導体ウェハW上のレジストに等倍で転写される。   After positioning the mask M and the semiconductor wafer W, irradiation of the electron beam from the electron beam irradiation unit 18 is started. The electron beam emitted from the electron gun 22 of the electron beam irradiation unit 18 is collimated by the lens 24 and scanned by the polarizer 26 to scan the entire surface of the mask M. Thereby, a desired mask pattern is transferred to the resist on the semiconductor wafer W at the same magnification.

このように本実施形態では、顕微鏡本体部80の導入孔78の前段に遮光絞り96が設けられているため、顕微鏡本体部80に導入される検出に不要な光を低減することができる。従って、顕微鏡本体部80の熱膨張が抑制され、検出精度の向上を図ることが可能となる。この構成は、輝度は落としたくないが、検出に不要な光を顕微鏡本体部80に導入したくないときに極めて有効である。   As described above, in the present embodiment, since the light blocking diaphragm 96 is provided in front of the introduction hole 78 of the microscope main body 80, light unnecessary for detection introduced into the microscope main body 80 can be reduced. Therefore, the thermal expansion of the microscope body 80 is suppressed, and the detection accuracy can be improved. This configuration is extremely effective when it is not desired to reduce the luminance but it is not desired to introduce light unnecessary for detection into the microscope main body 80.

ここで、ライトガイド61の開口数NAを0.39とし、広がり角度を23度とする。また投光管94の有効径を16mmとし、取り込み角度を15度とする。このとき、遮光絞り96を設けない場合には、ライトガイド61の出射端61aから出射された照明光のうち約60%が投光管94内壁に当たって熱となり、一方、残りの約40%が導入孔78から顕微鏡本体部80に導入される。この導入された40%の照明光により、顕微鏡本体部80が熱膨張して第1対物レンズ88の焦点位置がズレ、アライメント検出が安定せず、アライメント誤差を生じる要因となる。   Here, the numerical aperture NA of the light guide 61 is 0.39, and the spread angle is 23 degrees. The effective diameter of the floodlight tube 94 is 16 mm, and the take-in angle is 15 degrees. At this time, when the light blocking diaphragm 96 is not provided, about 60% of the illumination light emitted from the emission end 61a of the light guide 61 hits the inner wall of the light projection tube 94 and becomes heat, while the remaining about 40% is introduced. It is introduced into the microscope main body 80 from the hole 78. Due to the introduced 40% illumination light, the microscope main body 80 is thermally expanded, the focal position of the first objective lens 88 is displaced, alignment detection is not stable, and an alignment error is caused.

これに対し、この顕微鏡装置38では遮光絞り96を設けているため、遮光絞り96の開口径を4mmとしたとき(遮光絞り96の開口径は視野絞り83の開口径を考慮して規定される。この場合は、視野絞り83の開口径を1.7mmとしたため、その2倍程度の大きさに若干余裕を持たせた値とした。)、約97.5%の光が遮光され、残りの約2.5%の照明光のみが導入孔78から顕微鏡本体部80に導入されることになる。このように、この顕微鏡装置38によれば、顕微鏡本体部80に導入される検出に不要な照明光の光量を40%から2.5%まで低減することができる。   On the other hand, since the light-shielding diaphragm 96 is provided in the microscope apparatus 38, when the aperture diameter of the light-shielding diaphragm 96 is 4 mm (the aperture diameter of the light-shielding diaphragm 96 is defined in consideration of the aperture diameter of the field diaphragm 83). In this case, since the aperture diameter of the field stop 83 is 1.7 mm, it is a value with a margin of about twice that size.), About 97.5% of light is shielded and the rest Only about 2.5% of the illumination light is introduced into the microscope main body 80 from the introduction hole 78. Thus, according to the microscope apparatus 38, the amount of illumination light unnecessary for detection introduced into the microscope main body 80 can be reduced from 40% to 2.5%.

ここで、顕微鏡本体部80に導入される検出に不要な照明光は低減されるものの、遮光絞り96により遮光された光は、投光管94内で熱に変換される。この熱が顕微鏡本体部80に伝導されると、顕微鏡本体部80が熱膨張して焦点位置がずれるおそれがある。この熱伝導を防ぐために、投光管94と顕微鏡本体部80とを断熱部材97を介して連結する。その結果、顕微鏡本体部80の熱膨張が抑制され、位置検出の精度の向上を図ることが可能となる。   Here, although the illumination light unnecessary for the detection introduced into the microscope main body 80 is reduced, the light shielded by the light shielding diaphragm 96 is converted into heat in the light projection tube 94. When this heat is conducted to the microscope main body 80, the microscope main body 80 may be thermally expanded to shift the focal position. In order to prevent this heat conduction, the light projection tube 94 and the microscope main body 80 are connected via a heat insulating member 97. As a result, the thermal expansion of the microscope body 80 is suppressed, and the accuracy of position detection can be improved.

また、本実施形態では、投光管94に蓄積される熱を逃がすための伝熱部材98が設けられているため、投光管94から顕微鏡本体部80への熱伝導が一層抑制されると共に、顕微鏡装置80からの輻射が低減される。その結果、マスクMの膨張や周辺部材の温度上昇が抑制されることになり、位置検出の精度のより一層の向上を図ることが可能となる。   In this embodiment, since the heat transfer member 98 for releasing the heat accumulated in the light projecting tube 94 is provided, heat conduction from the light projecting tube 94 to the microscope main body 80 is further suppressed. The radiation from the microscope apparatus 80 is reduced. As a result, the expansion of the mask M and the temperature rise of the peripheral members are suppressed, and it is possible to further improve the accuracy of position detection.

また、本実施形態では、コンデンサレンズ95は遮光絞り96の前段に設けられているため、遮光絞り96にはほぼ平行にされた光が入射されることになり、遮光絞り96の位置決めを厳密にする必要がなくなって、遮光絞り96の光軸方向の位置決めが容易になる。   In this embodiment, since the condenser lens 95 is provided in front of the light-shielding diaphragm 96, light that is made substantially parallel is incident on the light-shielding diaphragm 96, and the light-shielding diaphragm 96 is positioned accurately. Therefore, it is easy to position the light-shielding diaphragm 96 in the optical axis direction.

また、遮光絞り96の開口径は、視野絞り83の開口径よりも大きいため、マスクM面上及び半導体ウェハW面上に投影される視野絞り83よりも内側で照明光が当たらない部分が生じるという不都合がなくなる。   Further, since the aperture diameter of the light-shielding diaphragm 96 is larger than the aperture diameter of the field diaphragm 83, a portion where the illumination light does not strike is generated inside the field diaphragm 83 projected on the mask M surface and the semiconductor wafer W surface. There is no inconvenience.

これにより、このような顕微鏡装置38を備える露光装置10では、マスクMと半導体ウェハWとのアライメント精度が高くなり、理想的なアライメント露光処理が可能となる。   Thereby, in the exposure apparatus 10 provided with such a microscope apparatus 38, the alignment accuracy between the mask M and the semiconductor wafer W is increased, and an ideal alignment exposure process is possible.

なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、図5に示すように、コンデンサレンズ95は、投光管94の段部79と、投光管94内にネジ嵌めされた遮光絞り96と、により固定する構成としてもよい。このようにすれば、遮光絞り96がコンデンサレンズ95の押さえ環としての役割を兼ねることになる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, as shown in FIG. 5, the condenser lens 95 may be fixed by a stepped portion 79 of the light projecting tube 94 and a light-shielding diaphragm 96 screwed into the light projecting tube 94. In this way, the light-shielding diaphragm 96 also serves as a holding ring for the condenser lens 95.

また、上記した実施形態においてライトガイド60,61として、ガラスファイバ、プラスチックファイバ、リキッドファイバなどを用いてもよい。   In the above-described embodiment, glass fibers, plastic fibers, liquid fibers, or the like may be used as the light guides 60 and 61.

また、上記した実施形態では、アライメント検出方式としてエッジ散乱光を利用した斜方検出方式について説明したが、検出方式は特に限定されず、垂直検出方式等の他の方式を用いてもよい。   In the above-described embodiment, the oblique detection method using edge scattered light is described as the alignment detection method, but the detection method is not particularly limited, and other methods such as a vertical detection method may be used.

本発明は、液晶パネル形成においてガラス基板上で所定膜のパターニングを行う露光処理にも適用可能である。   The present invention is also applicable to an exposure process for patterning a predetermined film on a glass substrate in forming a liquid crystal panel.

また、本発明に係る顕微鏡装置は、電子ビームを利用した露光処理に限定されることなく、その他の露光処理にも適用可能である。   Further, the microscope apparatus according to the present invention is not limited to the exposure process using an electron beam, but can be applied to other exposure processes.

更に、本発明に係る顕微鏡装置は、露光処理以外にも、真空雰囲気下での基板処理において、位置決めを必要とする装置に適用可能である。   Furthermore, the microscope apparatus according to the present invention can be applied to an apparatus that requires positioning in substrate processing under a vacuum atmosphere in addition to exposure processing.

本実施形態に係る電子ビーム露光装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electron beam exposure apparatus which concerns on this embodiment. 図1の電子ビーム露光装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the electron beam exposure apparatus of FIG. 顕微鏡装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a microscope apparatus. 顕微鏡装置の構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of a microscope apparatus. 投光管、コンデンサレンズ、及び遮光絞りを有する光導入部の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the light introduction part which has a light projection tube, a condenser lens, and a light-shielding stop.

符号の説明Explanation of symbols

10…電子ビーム露光装置、12…真空チャンバ、18…電子ビーム照射部、28…ウェハステージ、34…マスクステージ、44…光源ランプ、60,61…ライトガイド、78…導入孔、80…顕微鏡本体部、83…視野絞り、94…投光管、95…コンデンサレンズ、96…遮光絞り、97…断熱部材、98…伝熱部材。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electron beam exposure apparatus, 12 ... Vacuum chamber, 18 ... Electron beam irradiation part, 28 ... Wafer stage, 34 ... Mask stage, 44 ... Light source lamp, 60, 61 ... Light guide, 78 ... Introduction hole, 80 ... Microscope main body 83: Field stop, 94: Projection tube, 95: Condenser lens, 96: Light blocking stop, 97: Heat insulation member, 98: Heat transfer member

Claims (6)

照明光を導入するための導入孔を有する顕微鏡本体部と、
前記顕微鏡本体部の前記導入孔の前段に設けられており、該導入孔から該顕微鏡本体部に導入される前記照明光の一部を遮光するための遮光絞りと、
を備えることを特徴とする顕微鏡装置。
A microscope body having an introduction hole for introducing illumination light;
A light blocking stop for blocking a part of the illumination light introduced into the microscope main body from the introduction hole, provided in the front stage of the introduction hole of the microscope main body;
A microscope apparatus comprising:
前記遮光絞りの前段に設けられており、前記照明光をほぼ平行光にするレンズを備えることを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡装置。   The microscope apparatus according to claim 1, further comprising a lens that is provided in a front stage of the light-shielding diaphragm and makes the illumination light substantially parallel light. 前記遮光絞りと前記レンズとを保持する投光管を備え、該投光管と前記顕微鏡本体部とは断熱部材を介して連結されていることを特徴とする請求項2に記載の顕微鏡装置。   The microscope apparatus according to claim 2, further comprising a light projecting tube that holds the light-shielding diaphragm and the lens, wherein the light projecting tube and the microscope main body are connected via a heat insulating member. 前記投光管に蓄積される熱を逃がすための伝熱部材を備えることを特徴とする請求項3に記載の顕微鏡装置。   The microscope apparatus according to claim 3, further comprising a heat transfer member for releasing heat accumulated in the light projecting tube. 前記顕微鏡本体部は視野絞りを有し、前記遮光絞りの開口径は、該視野絞りの開口径よりも大きいことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の顕微鏡装置。   The microscope apparatus according to claim 1, wherein the microscope main body has a field stop, and an opening diameter of the light-shielding stop is larger than an opening diameter of the field stop. 真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に設けられた請求項1〜5のいずれかに記載の顕微鏡装置と、
前記真空チャンバ外に設けられ前記顕微鏡装置に照明光を供給するための光源ランプと、
前記光源ランプからの照明光を前記顕微鏡装置に案内するライトガイドと、
前記真空チャンバ内に設けられ基板を位置決め保持するための基板保持部と、
前記真空チャンバ内に設けられ所望パターンが形成されたマスクを位置決め保持するためのマスク保持部と、
前記マスクを通して前記基板上に前記所望パターンを転写するための露光用光源と、
を備えることを特徴とする露光装置。
A vacuum chamber;
The microscope apparatus according to any one of claims 1 to 5, provided in the vacuum chamber;
A light source lamp provided outside the vacuum chamber for supplying illumination light to the microscope apparatus;
A light guide for guiding illumination light from the light source lamp to the microscope apparatus;
A substrate holder provided in the vacuum chamber for positioning and holding the substrate;
A mask holder for positioning and holding a mask provided with a desired pattern provided in the vacuum chamber;
An exposure light source for transferring the desired pattern onto the substrate through the mask;
An exposure apparatus comprising:
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