JP2010147081A - 露光装置、交換方法、露光方法、及びデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】露光不良の発生を抑制できる露光装置を提供する。
【解決手段】露光装置は、液体を介して露光光で基板を露光する。露光装置は、液体と接触する部品と、部品をリリース可能に保持する取付装置と、部品が取付装置に取り付けられているか否かを検出する検出装置とを備えている。
【選択図】図1
Description
本発明は、露光装置、交換方法、露光方法、及びデバイス製造方法に関する。
フォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置において、例えば特許文献1に開示されているような、液体を介して露光光で基板を露光する液浸露光装置が知られている。
米国特許出願公開第2008/0013064号明細書
液浸露光装置において、液体と接触する部品を交換することが考えられる。交換された部品が所期の状態で配置されない場合、例えば液体が漏出する可能性がある。その結果、露光不良が発生し、不良デバイスが発生する可能性がある。
本発明の態様は、露光不良の発生を抑制できる露光装置、交換方法、及び露光方法を提供することを目的とする。また本発明の態様は、不良デバイスの発生を抑制できるデバイス製造方法を提供することを目的とする。
本発明の第1の態様に従えば、液体を介して露光光で基板を露光する露光装置であって、液体と接触する部品と、部品をリリース可能に保持する取付装置と、部品が取付装置に取り付けられているか否かを検出する検出装置と、を備えた露光装置が提供される。
本発明の第2の態様に従えば、第1の態様の露光装置の取付装置に部品を取り付けることと、部品が取付装置に取り付けられているか否かを検出装置で検出することと、を含む交換方法が提供される。
本発明の第3の態様に従えば、第1の態様の露光装置を用いて基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
本発明の第4の態様に従えば、液体を介して露光光で基板を露光する露光方法であって、液体と接触する部品が、部品をリリース可能に保持する取付装置に取り付けられているか否かを検出することと、検出した結果に基づいて、取付装置に部品が取り付けられていると判断した後、露光光の光路が液体で満たされるように液浸空間を形成することと、液浸空間の液体を介して基板を露光することと、を含む露光方法が提供される。
本実施形態の第5の態様に従えば、第4の態様の露光方法を用いて基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
本発明によれば、露光不良の発生を抑制できる。また本発明によれば、不良デバイスの発生を抑制できる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下の説明においては、XYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をX軸方向、水平面内においてX軸方向と直交する方向をY軸方向、X軸方向及びY軸方向のそれぞれと直交する方向(すなわち鉛直方向)をZ軸方向とする。また、X軸、Y軸、及びZ軸まわりの回転(傾斜)方向をそれぞれ、θX、θY、及びθZ方向とする。
図1は、本実施形態に係る露光装置EXを示す概略構成図である。本実施形態の露光装置EXは、液体LQを介して露光光ELで基板Pを露光する液浸露光装置である。本実施形態においては、液体LQとして、水(純水)を用いる。
図1において、露光装置EXは、マスクMを保持して移動可能なマスクステージ1と、基板Pを保持して移動可能な基板ステージ2と、基板Pを保持せずに、露光光ELを計測する計測部品C及び計測器300を保持して移動可能な計測ステージ3と、マスクステージ1、基板ステージ2、及び計測ステージ3の位置を計測する干渉計システム14と、基板ステージ2の位置を計測するエンコーダシステム15と、マスクMを露光光ELで照明する照明系ILと、露光光ELで照明されたマスクMのパターンの像を基板Pに投影する投影光学系PLと、少なくとも投影光学系PLを支持するボディ9と、露光光ELの光路の少なくとも一部が液体LQで満たされるように液浸空間LSを形成可能な液浸部品7と、液浸部品7をリリース可能に保持する取付装置20と、液浸部品7が取付装置20に取り付けられているか否かを検出する検出装置21と、露光装置EX全体の動作を制御する制御装置8とを備えている。
マスクMは、基板Pに投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。マスクMは、例えばガラス板等の透明板と、その透明板上にクロム等の遮光材料を用いて形成されたパターンとを有する透過型マスクを含む。なお、マスクMとして、反射型マスクを用いることもできる。
基板Pは、デバイスを製造するための基板である。基板Pは、例えば半導体ウエハ等の基材と、その基材上に形成された感光膜とを含む。感光膜は、感光材(フォトレジスト)の膜である。また、基板Pが、感光膜に加えて別の膜を含んでもよい。例えば、基板Pが、反射防止膜を含んでもよいし、感光膜を保護する保護膜(トップコート膜)を含んでもよい。
計測部品Cは、露光光ELの計測時に露光光ELが照射される。計測ステージ3に保持される計測部品Cとして、例えば米国特許出願公開第2002/0041377号明細書に開示されているような投影光学系PLによる空間像を計測可能な空間像計測システムの少なくとも一部、例えば米国特許第4465368号明細書に開示されているような露光光ELの照度むらを計測可能な照度むら計測システムの少なくとも一部、例えば米国特許第6721039号明細書に開示されているような投影光学系PLの露光光ELの透過率の変動量を計測可能な計測システムの少なくとも一部、例えば米国特許出願公開第2002/0061469号明細書等に開示されているような照射量計測システム(照度計測システム)の少なくとも一部、及び例えば欧州特許第1079223号明細書に開示されているような波面収差計測システムの少なくとも一部等が挙げられる。なお、基板を保持して移動可能な基板ステージと、基板を保持せずに、露光光を計測する計測部品(計測器)を搭載して移動可能な計測ステージとを備えた露光装置の一例が、例えば米国特許第6897963号明細書、欧州特許出願公開第1713113号明細書等に開示されている。
ボディ9は、例えばクリーンルーム内の支持面FL上に設けられた第1コラム9Aと、第1コラム9A上に設けられた第2コラム9Bとを含む。第1コラム9Aは、複数の支持部材91Aと、それら支持部材91Aに防振装置92Aを介して支持された第1定盤11とを備えている。第2コラム9Bは、第1定盤11上に設けられた複数の支持部材91Bと、それら支持部材91Bに防振装置92Bを介して支持された第2定盤12とを備えている。
照明系ILは、所定の照明領域IRに露光光ELを照射する。照明領域IRは、照明系ILから射出される露光光ELの照射位置を含む。照明系ILは、照明領域IRに配置されたマスクMの少なくとも一部を、均一な照度分布の露光光ELで照明する。照明系ILから射出される露光光ELとして、例えば水銀ランプから射出される輝線(g線、h線、i線)及びKrFエキシマレーザ光(波長248nm)等の遠紫外光(DUV光)、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)、及びF2レーザ光(波長157nm)等の真空紫外光(VUV光)等が用いられる。本実施形態においては、露光光ELとして、紫外光(真空紫外光)であるArFエキシマレーザ光を用いる。
マスクステージ1は、マスクMを保持した状態で、第2定盤12のガイド面12G上を移動可能である。マスクステージ1は、駆動システム4の作動により、照明領域IRに対して、マスクMを保持して移動可能である。駆動システム4は、マスクステージ1に配置された可動子1Mと、第2定盤12に配置された固定子12Cとを有する平面モータを含む。マスクステージ1は、駆動システム4の作動により、ガイド面12G上において、X軸、Y軸、Z軸、θX、θY、及びθZ方向の6つの方向に移動可能である。
投影光学系PLは、所定の投影領域PRに露光光ELを照射する。投影領域PRは、投影光学系PLから射出される露光光ELの照射位置を含む。投影光学系PLは、投影領域PRに配置された基板Pの少なくとも一部に、マスクMのパターンの像を所定の投影倍率で投影する。投影光学系PLの複数の光学素子は、鏡筒10に保持されている。鏡筒10は、フランジ10Fを有する。投影光学系PLは、フランジ10Fを介して、第1定盤11に支持される。なお、第1定盤11と鏡筒10との間に防振装置を設けることができる。本実施形態の投影光学系PLは、その投影倍率が例えば1/4、1/5、又は1/8等の縮小系である。なお、投影光学系PLは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。本実施形態においては、投影光学系PLの光軸はZ軸と平行である。また、投影光学系PLは、反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、反射光学素子と屈折光学素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。また、投影光学系PLは、倒立像と正立像とのいずれを形成してもよい。
投影光学系PLの複数の光学素子のうち、投影光学系PLの像面に最も近い終端光学素子16は、投影光学系PLの像面に向けて露光光ELを射出する射出面18を有する。投影領域PRは、投影光学系PL(終端光学素子16)の射出面18から射出される露光光ELが照射可能な位置を含む。
基板ステージ2は、基板Pを保持した状態で、第3定盤13のガイド面13G上を移動可能である。基板ステージ2は、駆動システム5の作動により、投影領域PRに対して、基板Pを保持して移動可能である。駆動システム5は、基板ステージ2に配置された可動子2Mと、第3定盤13に配置された固定子13Cとを有する平面モータを含む。基板ステージ2は、駆動システム5の作動により、ガイド面13G上において、X軸、Y軸、Z軸、θX、θY、及びθZ方向の6つの方向に移動可能である。
計測ステージ3は、計測部品Cを保持した状態で、第3定盤13のガイド面13G上を移動可能である。計測ステージ3は、駆動システム6の作動により、投影領域PRに対して、計測部品Cを保持して移動可能である。駆動システム6は、計測ステージ3に配置された可動子3Mと、第3定盤13に配置された固定子13Cとを有する平面モータを含む。計測ステージ3は、駆動システム6の作動により、ガイド面13G上において、X軸、Y軸、Z軸、θX、θY、及びθZ方向の6つの方向に移動可能である。
マスクステージ1、基板ステージ2、及び計測ステージ3を移動可能な平面モータは、例えば米国特許第6452292号明細書に開示されている。
液浸部品7は、終端光学素子16から射出される露光光ELの光路が液体LQで満たされるように、物体との間に液体LQで液浸空間LSを形成可能である。液浸空間LSは、液体LQで満たされた部分(空間、領域)である。
液浸部品7は、投影領域PRに配置される物体と対向可能な下面17を有する。投影領域PRに配置可能な物体は、投影領域PRに対して移動可能な物体を含む。本実施形態において、その物体は、基板ステージ2、基板ステージ2に保持された基板P、計測ステージ3、及び計測ステージ3に保持された計測部品Cの少なくとも一つを含む。一方側の射出面18及び下面17と、他方側の物体の表面(上面)との間に液体LQが保持されることによって、露光光ELの光路が液体LQで満たされるように液浸空間LSが形成される。
本実施形態においては、基板Pの露光中において、投影領域PRを含む基板Pの表面の一部の領域が液体LQで覆われるように液浸空間LSが形成される。基板Pの露光中において、液体LQの界面(メニスカス、エッジ)LGの少なくとも一部は、液浸部品7の下面17と基板Pの表面との間に形成される。すなわち、本実施形態の露光装置EXは、局所液浸方式を採用する。
取付装置20は、支持部材22と、支持部材22に設けられ、液浸部品7をリリース可能に保持する保持部23とを有する。支持部材22は、第1定盤11に支持されている。支持部材22は、連結部材24を介して、第1定盤11に吊り下げられている。連結部材24は、支持部材22の上面と第1定盤11の下面とを接続する。支持部材22は、基板ステージ2の上方に配置される。
干渉計システム14は、XY平面内におけるマスクステージ1(マスクM)の位置を光学的に計測可能な第1干渉計ユニット14Aと、XY平面内における基板ステージ2(基板P)及び計測ステージ3(計測部品C)の位置を光学的に計測可能な第2干渉計ユニット14Bとを有する。第1干渉計ユニット14Aは、マスクステージ1に設けられた反射ミラーを用いて、X軸、Y軸、及びθZ方向に関するマスクステージ1(マスクM)の位置を計測する。第2干渉計ユニット14Bは、基板ステージ2に設けられた反射ミラー及び計測ステージ3に設けられた反射ミラーを用いて、X軸、Y軸、及びθZ方向に関する基板ステージ2(基板P)及び計測ステージ3(計測部品C)の位置を計測する。
エンコーダシステム15は、XY平面内における基板ステージ2の位置を計測可能なリニアエンコーダを有する。リニアエンコーダの複数のエンコーダヘッド15Hは、支持部材22に配置されている。エンコーダシステム15は、基板ステージ2に設けられたスケールを検出して、X軸、Y軸、及びθZ方向に関する基板ステージ2(基板P)の位置を計測する。エンコーダシステム15の構成及び動作は、例えば米国特許出願公開第2008/0088843号明細書に開示されている。
基板Pの露光処理を実行するとき、あるいは所定の計測処理を実行するとき、制御装置8は、干渉計システム14及びエンコーダシステム15の計測結果に基づいて、駆動システム4,5,6を作動し、マスクステージ1(マスクM)、基板ステージ2(基板P)、及び計測ステージ3(計測部品C)の位置制御を実行する。露光処理及び計測処理を実行するとき、液浸空間LSの液体LQは、液浸部品7、基板ステージ2、基板ステージ2に保持された基板P、計測ステージ3、及び計測ステージ3に保持された計測部品Cの少なくとも一つと接触する。
図2は、終端光学素子16及び液浸部品7の近傍を示す断面図である。以下、終端光学素子16及び液浸部品7と基板Pとが対向している場合を例にして説明する。なお、上述のように、終端光学素子16及び液浸部品7と対向する位置には、基板Pのみならず、基板ステージ2,及び計測ステージ3の少なくとも一方を配置することができる。
図2に示すように、液浸部品7は、終端光学素子16の近傍に配置されている。液浸部品7は、環状の部材である。液浸部品7は、露光光ELの光路の周囲に配置される。本実施形態において、液浸部品7の少なくとも一部は、終端光学素子16の周囲に配置されている。液浸部品7は、終端光学素子16の射出面18と対向する位置に開口26を有する。射出面18から射出された露光光ELは、開口26を通過可能である。射出面18から射出された露光光ELは、開口26を介して、基板Pに照射される。
液浸部品7は、液体LQを供給可能な供給口27と、液体LQを回収可能な回収口28とを備えている。供給口27は、液浸空間LSを形成するために、露光光ELの光路に液体LQを供給可能である。供給口27は、露光光ELの光路の近傍において、その光路に面する液浸部品7の所定位置に配置されている。供給口27は、流路29を介して、液体供給装置30と接続されている。液体供給装置30は、清浄で温度調整された液体LQを送出可能である。流路29は、液浸部品7の内部に形成された供給流路、及びその供給流路と液体供給装置30とを接続する供給管で形成される流路を含む。液体供給装置30から送出された液体LQは、流路29を介して供給口27に供給される。供給口27は、液体供給装置30からの液体LQを露光光ELの光路に供給する。
回収口28は、液浸部品7の下面17と対向する基板P上の液体LQの少なくとも一部を回収可能である。本実施形態においては、回収口28は、露光光ELの光路の周囲に配置されている。回収口28は、基板Pの表面と対向する液浸部品7の所定位置に配置されている。回収口28には、複数の孔(openingsあるいはpores)を含むプレート状の多孔部材31が配置されている。なお、回収口28に、網目状に多数の小さい孔が形成された多孔部材であるメッシュフィルタが配置されてもよい。本実施形態において、液浸部品7の下面17の少なくとも一部が、多孔部材31の下面で構成される。回収口28は、流路32を介して、液体回収装置33と接続されている。液体回収装置33は、真空システムを含み、液体LQを吸引して回収可能である。流路32は、液浸部品7の内部に形成された回収流路、及びその回収流路と液体回収装置33とを接続する回収管で形成される流路を含む。回収口28から回収された液体LQは、流路32を介して、液体回収装置33に回収される。
本実施形態においては、制御装置8は、供給口27を用いる液体供給動作と並行して、回収口28を用いる液体回収動作を実行することによって、終端光学素子16及び液浸部品7と、終端光学素子16及び液浸部品7と対向する基板Pとの間に液体LQで液浸空間LSを形成可能である。
なお、液浸部品7として、例えば米国特許出願公開第2007/0132976号明細書、欧州特許出願公開第1768170号明細書に開示されているような液浸部品(ノズル部材)を用いることができる。
検出装置21は、液浸部品7が取付装置20に取り付けられているか否かを検出する。検出装置21の少なくとも一部は、液浸部品7及び取付装置20の少なくとも一方に配置される。本実施形態において、検出装置21は、取付装置20の支持部材22に配置されている。
図3は、取付装置20及び検出装置21の近傍を示す図である。本実施形態において、検出装置21は、支持部材22に配置され、液浸部品7が取付装置20に取り付けられたときに、液浸部品7と接触して、信号を出力するスイッチ25を有する。スイッチ25の少なくとも一部は、液浸部品7と対向可能な支持部材22の下面22Hに配置されている。検出装置21は、液浸部品7が保持部23に保持されたときに、液浸部品7と接触して、信号を出力する。
本実施形態において、保持部23は、液浸部品7を吸着する吸着機構を含む。保持部23は、支持部材22の下面22Hの複数の所定位置のそれぞれに設けられた吸引口43と、それら吸引口43に流路44を介して接続された吸引装置45とを備える。本実施形態において、流路44は、支持部材22の内部に形成された吸引流路、及びその吸引流路と吸引装置45とを接続する吸引管で形成される流路を含む。吸引装置45は、例えば真空ポンプ等の真空源を含む。制御装置8は、吸引装置45を駆動して、吸引口43より気体を吸引することにより、液浸部品7を下面(保持面)22Hで吸着保持することができる。また、制御装置8は、吸引装置45を制御して、保持部23による液浸部品7の吸着を解除することにより、液浸部品7を下面22Hから外すことができる。
なお、液浸部品7と支持部材22とが、ボルト部材によって接続されてもよい。ボルト部材による締結が解除されることによって、液浸部品7を支持部材22から外すことができる。
図4は、液浸部品7に対する取付装置20の保持が解除され、液浸部品7と支持部材22とが離れている状態を示す。図4に示すように、スイッチ25は、下面22Hに対して上下方向に移動可能な移動部材(プッシュボタン)25Pを含む。図4に示すように、液浸部品7と支持部材22とが離れている状態においては、移動部材25Pは、Z軸方向に関する第1位置に配置される。移動部材25Pが第1位置に配置されているとき、スイッチ25は、第1状態(第1レベル)の信号を出力する。一方、図3に示すように、液浸部品7が取付装置20に取り付けられ、液浸部品7の上面と支持部材22の下面22Hとが接触するとき、移動部材25Pは、液浸部品7の上面と接触して、Z軸方向に関して第1位置と異なる第2位置に配置される。移動部材25Pが第2位置に配置されているとき、スイッチ25は、第1状態と異なる第2状態(第2レベル)の信号を出力する。スイッチ25は、制御装置8と接続されている。スイッチ25は、信号を制御装置8に出力する。制御装置8は、スイッチ25から出力された信号に基づいて、液浸部品7が取付装置20に取り付けられているか否かを検出することができる。
なお、移動部材25Pが第1位置に配置されているとき、スイッチ25は、信号を出力せず、移動部材25Pが第2位置に配置されているとき、スイッチ25が、所定レベルの信号を出力してもよい。また、移動部材25Pが第2位置に配置されているとき、スイッチ25は、信号を出力せず、移動部材25Pが第1位置に配置されているとき、スイッチ25が、所定レベルの信号を出力してもよい。要は、移動部材25Pが第1位置と第2位置とに配置された状態において、スイッチ25が出力する信号が異なればよい。
なお、本実施形態では、スイッチ25が支持部材22に配置されているが、液浸部品7に配置されてもよいし、支持部材22及び液浸部品7の両方に配置されてもよい。
図5は、基板ステージ2及び計測ステージ3の一例を示す図である。図5に示すように、本実施形態において、基板ステージ2は、米国特許公開第2007/0177125号明細書、米国特許公開第2008/0049209号明細書等に開示されているような、基板Pをリリース可能に保持する第1保持部51と、第1保持部51の周囲の少なくとも一部に配置され、プレート部品Tの下面をリリース可能に保持する第2保持部52とを有する。第1保持部51及び第2保持部52のそれぞれは、ピンチャック機構を有する。なお、基板P及びプレート部品Tをリリース可能に保持できるのであれば、第1保持部51及び第2保持部52の少なくとも一方は、ピンチャック機構でなく、例えば静電チャック機構など、他の機構を有してもよい。
本実施形態において、射出面18及び下面17と対向可能な基板ステージ2の上面2Fは、第2保持部52に保持されたプレート部品Tの上面を含む。プレート部品Tは、第2保持部52に取り付けられた状態で、第1保持部51に保持された基板Pの周囲に配置される。プレート部品Tは、第2保持部52に取り付けられた状態で、終端光学素子16及び液浸部品7との間で液体LQを保持可能である。
プレート部品Tは、基板Pを配置可能な開口THを有する。第2保持部52に保持されたプレート部品Tは、第1保持部51に保持された基板Pの周囲に配置される。第1保持部51は、基板Pの表面(露光面)とXY平面とがほぼ平行となるように、基板Pを保持する。第2保持部52は、プレート部品Tの上面とXY平面とがほぼ平行となるように、プレート部品Tを保持する。本実施形態において、第1保持部51に保持された基板Pの表面と第2保持部52に保持されたプレート部品Tの上面とは、ほぼ同一平面内に配置される(ほぼ面一である)。エンコーダシステム15で検出されるスケールは、プレート部品Tに配置される。
計測ステージ3は、計測部品Cをリリース可能に保持する第3保持部53と、第3保持部53の周囲の少なくとも一部に配置され、プレート部品Sの下面をリリース可能に保持する第4保持部54とを有する。第3保持部53及び第4保持部54のそれぞれは、ピンチャック機構を有する。なお、計測部品C及びプレート部品Sをリリース可能に保持できるのであれば、第3保持部53及び第4保持部54の少なくとも一方は、ピンチャック機構でなく、例えば静電チャック機構など、他の機構を有してもよい。
本実施形態において、射出面18及び下面17と対向可能な計測ステージ3の上面3Fは、第3保持部53に保持された計測部品Cの表面(上面)、及び第4保持部54に保持されたプレート部品Sの上面を含む。プレート部品Sは、第4保持部54に取り付けられた状態で、終端光学素子16及び液浸部品7との間で液体LQを保持可能である。計測部品Cは、第3保持部53に取り付けられた状態で、終端光学素子16及び液浸部品7との間で液体LQを保持可能である。計測部品Cは、第3保持部53に取り付けられた状態で、露光光ELの計測時に露光光ELが照射される。
プレート部品Sは、計測部品Cを配置可能な開口SHを有する。第4保持部54に保持されたプレート部品Sは、第3保持部53に保持された計測部品Cの周囲に配置される。第3保持部53は、計測部品Cの表面とXY平面とがほぼ平行となるように、計測部品Cを保持する。第4保持部54は、プレート部品Sの上面とXY平面とがほぼ平行となるように、プレート部品Sを保持する。本実施形態において、第3保持部53に保持された計測部品Cの表面と第4保持部54に保持されたプレート部品Sの上面とは、ほぼ同一平面内に配置される(ほぼ面一である)。
基板ステージ2は、プレート部品Tが第2保持部52に取り付けられたか否かを検出する検出装置61を備えている。同様に、計測ステージ3は、計測部品Cが第3保持部53に取り付けられたか否かを検出する検出装置71と、プレート部品Sが第4保持部54に取り付けられたか否かを検出する検出装置81とを備えている。
図6は、第2保持部52及び検出装置61の近傍を示す図である。本実施形態において、検出装置61は、基板ステージ2に配置され、プレート部品Tが第2保持部52に取り付けられたときに、プレート部品Tと接触して、信号を出力するスイッチ65を有する。スイッチ65の少なくとも一部は、プレート部品Tの下面と対向可能な第2保持部52のチャック面52Tに配置されている。検出装置61は、プレート部品Tが第2保持部52に保持されたときに、プレート部品Tと接触して、信号を出力する。
図7は、プレート部品Tに対する第2保持部52の保持が解除され、プレート部品Tと第2保持部52とが離れている状態を示す。図7に示すように、スイッチ65は、第2保持部52に対して上下方向に移動可能な移動部材(プッシュボタン)65Pを含む。図7に示すように、プレート部品Tと第2保持部52とが離れている状態においては、移動部材65Pは、Z軸方向に関する第3位置に配置される。一方、図6に示すように、プレート部品Tが第2保持部52に取り付けられ、プレート部品Tの下面と第2保持部52の保持面(上面)とが接触するとき、移動部材65Pは、プレート部品Tの下面と接触して、Z軸方向に関して第3位置と異なる第4位置に配置される。移動部材65Pが第3位置に配置されている状態と第4位置に配置されている状態とで、スイッチ65から出力される信号の状態(信号レベル、出力値)は異なる。制御装置8は、スイッチ65から出力された信号に基づいて、プレート部品Tが第2保持部52に取り付けられているか否かを検出することができる。
計測部品Cが第3保持部53に取り付けられているか否かを検出する検出装置71、及びプレート部品Sが第4保持部54に取り付けられているか否かを検出装置81は、検出装置61と同等の構成である。検出装置71,81についての説明は省略する。
なお、検出装置61,81において、スイッチがプレート部品T,Sに配置されてもよいし、基板ステージ2(計測ステージ3)及びプレート部品T,Sの両方に配置されてもよい。また、検出装置71において、スイッチが計測部品Cに配置されてもよいし、計測ステージ3及び計測部品Cの両方に配置されてもよい。
次に、露光装置EXの動作の一例について説明する。
基板Pの露光を実行するために、基板交換位置に配置された基板ステージ2に露光前の基板Pがロードされる。なお、基板ステージ2に露光後の基板Pが保持されている場合、その露光後の基板Pをアンロードする動作を行った後、露光前の基板Pをロードする動作が実行される。基板Pのロード及びアンロードを含む基板交換動作が実行されている間、必要に応じて、終端光学素子16及び液浸部品7と計測ステージ3との間に保持された液体LQを介して、計測部品Cを用いる計測処理が実行される。
計測部品Cを用いる計測処理を実行するとき、制御装置8は、終端光学素子16及び液浸部品7と計測ステージ3とを対向させ、終端光学素子16と計測部品Cとの間の光路が液体LQで満たされるように液浸空間LSを形成する。制御装置8は、投影光学系PL及び液体LQを介して計測部品Cに露光光ELを照射して、計測部品Cを用いる計測処理を実行する。その計測処理の結果は、基板Pの露光処理に反映される。
基板交換動作が終了し、計測ステージ3を用いる処理が終了した後、基板Pの露光処理を開始する。基板Pの露光処理を実行するとき、制御装置8は、終端光学素子16及び液浸部品7と基板ステージ2とを対向させ、終端光学素子16と基板Pとの間の光路が液体LQで満たされるように液浸空間LSを形成する。制御装置8は、照明系ILにより露光光ELで照明されたマスクMからの露光光ELを投影光学系PL及び液体LQを介して基板Pに照射する。これにより、基板Pは露光光ELで露光され、マスクMのパターンの像が基板Pに投影される。
なお、本実施形態の露光装置EXは、マスクMと基板Pとを所定の走査方向に同期移動しつつ、マスクMのパターンの像を基板Pに投影する走査型露光装置(所謂スキャニングステッパ)である。本実施形態においては、基板Pの走査方向(同期移動方向)をY軸方向とし、マスクMの走査方向(同期移動方向)もY軸方向とする。制御装置8は、基板Pを投影光学系PLの投影領域PRに対してY軸方向に移動するとともに、その基板PのY軸方向への移動と同期して、照明系ILの照明領域IRに対してマスクMをY軸方向に移動しつつ、投影光学系PLと基板P上の液浸空間LSの液体LQとを介して基板Pに露光光ELを照射する。
基板Pの露光が終了した後、制御装置8は、その露光後の基板Pを保持した基板ステージ2を基板交換位置に移動して、基板交換動作を実行する。以下、上述と同様の処理が繰り返される。
本実施形態においては、液体LQと接触する液浸部品7、プレート部品T,S、及び計測部品Cの少なくとも一つが、所定のタイミングで交換される。例えば、液浸露光中に基板Pから発生した異物(感光材の破片等)が液浸空間LSの液体LQ中に混入する可能性があり、その異物が混入された液体LQと接触する液浸部品7、プレート部品T,S、及び計測部品Cの少なくとも一つが汚染される可能性がある。なお、汚染の原因としては、基板Pから発生する異物に限られず、例えば空中を浮遊する異物である可能性もある。汚染された状態の液浸部品7、プレート部品T,S、及び計測部品Cを使用し続けると、基板Pに形成されるパターンに欠陥が生じる等、露光不良が発生する可能性がある。そのため、液体LQと接触する液浸部品7、プレート部品T,S、及び計測部品Cの少なくとも一つの交換が実行される。なお、交換は、汚染された液浸部品7、プレート部品T,S、及び計測部品Cを、新たな液浸部品7、プレート部品T,S、及び計測部品Cと交換すること、及び汚染された液浸部品7、プレート部品T,S、及び計測部品Cをメンテナンス(クリーニング)して、再度、保持部23,52,54,53に取り付けることの少なくとも一方を含む。
なお、交換は、例えば液浸部品7、プレート部品T,S、及び計測部品Cの汚染が確認されたとき、あるいは所定枚数の基板Pの露光が終了したとき、あるいは露光シーケンスを開始してから所定の時間が経過したときなど、任意のタイミングで実行することができる。
以下、液浸部品7を交換する場合について説明する。液浸部品7を交換するとき、液浸空間LSの液体LQが全て回収される。制御装置8は、保持部23による液浸部品7に対する保持を解除する。保持部23から外された液浸部品7は、所定の搬送装置、あるいは作業者によって、搬出される。そして、新たな液浸部品7、あるいはメンテナンス(クリーニング)された液浸部品7が搬入され、保持部23に取り付けられる。
液浸部品7が保持部23に取り付けられているか否かが、検出装置21によって検出される。検出装置21の検出結果に基づいて、保持部23に液浸部品7が取り付けられていると判断された後、制御装置8は、液浸空間LSを形成するために、液体供給装置30から液体LQを送出する動作、及び液体回収装置33で液体LQを回収する動作を開始する。液体供給装置30から送出された液体LQは、流路29を介して、供給口27に供給される。また、回収口28は、液体LQを回収する。これにより、露光光ELの光路が液体LQで満たされるように液浸空間LSが形成される。その後、液浸空間LSの液体LQを介して基板Pを露光する処理を含む通常の露光シーケンスが開始(再開)される。
本実施形態においては、検出装置21によって、液浸部品7が保持部23に取り付けられていることが確認された後、液体供給装置30から液体LQを送出する動作を開始するので、液体供給装置30から送出された液体LQの漏出を抑制しつつ、供給口27から露光光ELの光路に液体LQを供給することができる。また、回収口28から液体LQを回収するために作動された液体回収装置33は、回収口28から液体LQを円滑に回収することができる。また、検出装置21によって、液浸部品7が保持部23に取り付けられて、所期の位置に配置されていることが確認された後、液浸空間LSを形成するための供給口27を用いる液体供給動作、及び回収口28を用いる液体回収動作が開始されるので、その所期の位置に配置されている液浸部品7と、その液浸部品7と対向する物体(基板ステージ2、計測ステージ3等)との間に液体LQを良好に保持して、その液浸部品7と物体との間からの液体LQの漏出を抑制することができる。
また、液浸部品7の交換後、液浸部品7が保持部23に取り付けられているか否かを検出装置21によって検出し、その検出結果に基づいて、保持部23に液浸部品7が取り付けられていないと判断された場合、制御装置8は、液浸部品7が保持部23に取り付けられていない旨を報知する。制御装置8は、例えば液晶ディスプレイなどの表示装置、あるいは警報を発生可能な警報装置等を用いて、保持部23に液浸部品7が取り付けられていない旨を作業者に報知する。また、制御装置8は、液体供給装置30が液体LQの送出を開始しないように、その液体供給装置30を制御する。保持部23に液浸部品7が取り付けられていない状態で、液体供給装置30より液体LQが送出されてしまうと、液体LQが漏出する可能性が高い。また、液浸部品7と、その液浸部品7と対向する物体との間で液体LQを保持することが困難となり、液浸部品7と物体との間から液体LQが漏出してしまう可能性が高くなる。本実施形態によれば、検出装置21を用いて、液浸部品7が保持部23に取り付けられているか否かを確認し、取り付けられていないと判断された場合には、液体供給装置30からの液体LQの送出を実行しないようにしているので、液体LQの漏出を抑制することができる。
同様に、プレート部品Tの汚染が確認されたとき、あるいは所定枚数の基板Pの露光が終了したとき等、所定のタイミングで、プレート部品Tの交換が実行される。プレート部品Tの交換作業後、プレート部品Tが第2保持部53に取り付けられているか否かが、検出装置61によって検出される。検出装置61の検出結果に基づいて、第2保持部52にプレート部品Tが取り付けられていると判断された後、液浸空間LSを形成する動作が実行され、通常の露光シーケンスが開始(再開)される。一方、プレート部品Tの交換後、検出装置61の検出結果に基づいて、第2保持部52にプレート部品Tが取り付けられていないと判断された場合、制御装置8は、第2保持部52にプレート部品Tが取り付けられていない旨を、表示装置、警報装置等を用いて報知する。また、制御装置8は、供給口27からの液体LQの供給を開始しない。第2保持部52にプレート部品Tが取り付けられていない状態で、供給口27より液体LQが供給されてしまうと、液体LQが漏出したり、基板ステージTの内部に液体LQが浸入してしまったりする可能性が高い。本実施形態によれば、検出装置61を用いて、第2保持部52にプレート部品Tが取り付けられているか否かが確認され、取り付けられていない場合には、供給口27からの液体LQの供給を実行しないようにしているので、液浸部品7と物体(基板ステージ2)との間からの液体LQの漏出、あるいは望まれない部位への液体LQの漏出(浸入)を抑制することができる。
同様に、計測部品Cを交換したとき、あるいはプレート部品Sを交換したとき、検出装置71,81の検出結果に基づいて、第3,第4保持部53,54に計測部品C、プレート部品Sが取り付けられていることが判断された後、液浸空間LSを形成する動作を実行することによって、液浸部品7と物体(計測ステージ3)との間からの液体LQの漏出、望まれない部位への液体LQの漏出(浸入)を抑制することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、液体LQと接触する液浸部品7、プレート部品T、計測部品C、プレート部品Sが、保持部23、第2保持部52、第3保持部53、第4保持部54に取り付けられているか否かを検出する検出装置21,61,71,81を設けたので、露光装置の内部及び/又は露光装置の外部での液体LQの漏出、望まれない部位への液体LQの浸入を抑制することができる。したがって、露光不良の発生、不良デバイスの発生を抑制することができる。
なお、上述の実施形態においては、検出装置21が、移動部材25Pを有する場合を例にして説明したが、図8及び図9に示すように、保持部23(支持部材22)及び液浸部品7に配置された配線91A,91Bを有するスイッチ251でもよい。図8に示すように、保持部23に液浸部品7が取り付けられたときに、支持部材22の配線91Aと液浸部品7の配線91Bとが接触して通電状態となる場合、配線91A,91Bを含むスイッチ251は、制御装置8に所定の電気信号を出力する。一方、図9に示すように、保持部23に液浸部品7が取り付けられず、支持部材22の配線91Aと液浸部品7の配線91Bとが離れて非通電状態となる場合、スイッチ251は、制御装置8に電気信号を出力しない。図8及び図9に示す実施形態においても、制御装置8は、スイッチ251の検出結果に基づいて、保持部23に液浸部品7が取り付けられているか否かを判断することができる。
また、図8及び図9に示す形態のスイッチ251を、第2保持部52及びプレート部品Tに適用することができるし、第3保持部53及び計測部品Cに提供することができるし、第4保持部54及びプレート部品Sに適用することができる。
なお、上述の実施形態においては、検出装置21が、液体LQと接触する液浸部品7が取付装置20に取り付けられたときに、対向する支持部材22とスイッチ25とが接触して信号を出力する、所謂、接触方式である場合を例にして説明したが、例えば、液浸部品7と保持部23(支持部材22)との距離(ギャップ)を光学的に検出して、液浸部品7が取付装置20に取り付けられているか否かを検出する、所謂、非接触方式であってもよい。例えば、検出装置21が、液浸部品7と保持部23との間に検出光を照射する投射部と、検出光を受光可能な受光部とを備えることによって、受光部の受光状態に応じて、液浸部品7が保持部23に取り付けられたか否かを検出することができる。
同様に、非接触方式の検出装置を、第2保持部52及びプレート部品Tに適用することができるし、第3保持部53及び計測部品Cに提供することができるし、第4保持部54及びプレート部品Sに適用することができる。
なお、上述の実施形態においては、液浸部品7が取り付けられる取付装置20は、投影光学系PLを支持する第1定盤11に連結部材24を介して支持されている場合を例にして説明したが、第1定盤11とは別の部材に支持されてもよい。例えば、支持面FLに支持された部材に、取付装置20を連結してもよい。
なお、上述の実施形態においては、投影光学系PLの終端光学素子16の射出側(像面側)の光路が液体LQで満たされているが、例えば国際公開第2004/019128号パンフレットに開示されているように、終端光学素子16の入射側(物体面側)の光路も液体LQで満たされる投影光学系PLを採用することができる。
なお、上述の各実施形態においては、液体LQとして水を用いているが、水以外の液体であってもよい。液体LQとしては、露光光ELに対して透過性であり、露光光ELに対して高い屈折率を有し、投影光学系PLあるいは基板Pの表面を形成する感光材(フォトレジスト)などの膜に対して安定なものが好ましい。例えば、液体LQとして、ハイドロフロロエーテル(HFE)、過フッ化ポリエーテル(PFPE)、フォンブリンオイル等を用いることも可能である。また、液体LQとして、種々の流体、例えば、超臨界流体を用いることも可能である。
なお、上述の各実施形態の基板Pとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版(合成石英、シリコンウエハ)等が適用される。
露光装置EXとしては、マスクMと基板Pとを同期移動してマスクMのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置(スキャニングステッパ)の他に、マスクMと基板Pとを静止した状態でマスクMのパターンを一括露光し、基板Pを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(ステッパ)にも適用することができる。
さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第1パターンと基板Pとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第1パターンの縮小像を基板P上に転写した後、第2パターンと基板Pとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第2パターンの縮小像を第1パターンと部分的に重ねて基板P上に一括露光してもよい(スティッチ方式の一括露光装置)。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板P上で少なくとも2つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板Pを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
また、例えば米国特許第6611316号明細書に開示されているように、2つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、1回の走査露光によって基板上の1つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などにも本発明を適用することができる。また、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明を適用することができる。
また、本発明は、米国特許第6341007号明細書、米国特許第6208407号明細書、米国特許第6262796号明細書等に開示されているような、複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。
また、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。
露光装置EXの種類としては、基板Pに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD)、マイクロマシン、MEMS、DNAチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
なお、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン(又は位相パターン・減光パターン)を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第6778257号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する可変成形マスク(電子マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれる)を用いてもよい。また、非発光型画像表示素子を備える可変成形マスクに代えて、自発光型画像表示素子を含むパターン形成装置を備えるようにしても良い。
上述の各実施形態においては、投影光学系PLを備えた露光装置を例に挙げて説明してきたが、投影光学系PLを用いない露光装置及び露光方法に本発明を適用することができる。投影光学系PLを用いない場合であっても、露光光はレンズ等の光学部材を介して基板に照射され、そのような光学部材と基板との間の所定空間に液浸空間が形成される。
また、例えば国際公開第2001/035168号パンフレットに開示されているように、干渉縞を基板P上に形成することによって、基板P上にライン・アンド・スペースパターンを露光する露光装置(リソグラフィシステム)にも本発明を適用することができる。
上述の実施形態の露光装置EXは、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図10に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ201、この設計ステップに基づいたマスク(レチクル)を製作するステップ202、デバイスの基材である基板を製造するステップ203、上述の実施形態に従って、マスクのパターンを用いて露光光で基板を露光すること、及び露光された基板を現像することを含む基板処理(露光処理)を含む基板処理ステップ204、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む)205、検査ステップ206等を経て製造される。
なお、上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
2…基板ステージ、3…計測ステージ、7…液浸部品、16…終端光学素子、20…取付装置、21…検出装置、23…保持部、25…スイッチ、52…第2保持部、53…第3保持部、54…第4保持部、61…検出装置、71…検出装置、81…検出装置、C…計測部品、P…基板、S…プレート部品、T…プレート部品、EL…露光光、LQ…液体
Claims (12)
- 液体を介して露光光で基板を露光する露光装置であって、
前記液体と接触する部品と、
前記部品をリリース可能に保持する取付装置と、
前記部品が前記取付装置に取り付けられているか否かを検出する検出装置と、を備えた露光装置。 - 前記検出装置の少なくとも一部は、前記部品及び前記取付装置の少なくとも一方に配置されている請求項1記載の露光装置。
- 前記検出装置は、前記部品及び前記取付装置の一方に配置され、前記部品が前記取付装置に取り付けられたときに、他方と接触して信号を出力するスイッチを含む請求項1又は2記載の露光装置。
- 前記露光光の光路が前記液体で満たされるように液浸空間を形成可能な液浸部品を備え、
前記部品は、前記液浸部品を含む請求項1〜3のいずれか一項記載の露光装置。 - 前記基板をリリース可能に保持する基板保持部を有する基板ステージを備え、
前記取付装置は、前記基板ステージに配置され、
前記部品は、前記取付装置に取り付けられた状態で、前記露光光を射出する光学部材との間で前記液体を保持可能である請求項1〜3のいずれか一項記載の露光装置。 - 前記取付装置は、前記基板ステージにおいて、前記基板保持部の周囲の少なくとも一部に配置され、
前記部品は、前記取付装置に取り付けられた状態で、前記基板保持部に保持された前記基板の周囲の少なくとも一部に配置されるプレート部品を含む請求項5記載の露光装置。 - 前記露光光を計測する計測器を搭載して移動可能な計測ステージを備え、
前記取付装置は、前記計測ステージに配置され、
前記部品は、前記取付装置に取り付けられた状態で、前記露光光を射出する光学部材との間で前記液体を保持可能である請求項1〜3のいずれか一項記載の露光装置。 - 前記部品は、前記取付装置に取り付けられた状態で、前記露光光の計測時に前記露光光が照射される計測部品を含む請求項7記載の露光装置。
- 請求項1〜8のいずれか一項記載の露光装置の前記取付装置に前記部品を取り付けることと、
前記部品が前記取付装置に取り付けられているか否かを前記検出装置で検出することと、を含む交換方法。 - 請求項1〜8のいずれか一項記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。 - 液体を介して露光光で基板を露光する露光方法であって、
前記液体と接触する部品が、前記部品をリリース可能に保持する取付装置に取り付けられているか否かを検出することと、
前記検出した結果に基づいて、前記取付装置に前記部品が取り付けられていると判断した後、前記露光光の光路が前記液体で満たされるように液浸空間を形成することと、
前記液浸空間の前記液体を介して前記基板を露光することと、を含む露光方法。 - 請求項11記載の露光方法を用いて基板を露光することと、
露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
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