JP2000173898A - 露光装置 - Google Patents

露光装置

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JP2000173898A
JP2000173898A JP10348660A JP34866098A JP2000173898A JP 2000173898 A JP2000173898 A JP 2000173898A JP 10348660 A JP10348660 A JP 10348660A JP 34866098 A JP34866098 A JP 34866098A JP 2000173898 A JP2000173898 A JP 2000173898A
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photomask
substrate
exposed
air hole
air
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JP10348660A
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English (en)
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Eiichi Miyake
栄一 三宅
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San Ei Giken Inc
Original Assignee
San Ei Giken Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被露光基板とフォトマスクとを接触させるこ
となく、被露光基板とフォトマスクとの間隙を可能な限
り小さく、かつ、一定にすることができるとともに、被
露光基板とフォトマスクとの間隔の測定および調節を安
価に実現することのできる露光装置を提供する。 【解決手段】 被露光基板1の上方に所定の間隙(G)
を設けてフォトマスク2が配置される。フォトマスク2
には、被露光基板1に転写すべきフォトマスクパターン
3が設けられている。フォトマスク2の被露光基板1に
重なり合う縁部近傍には、所定の間隔で第2エアー孔と
してのエアー孔4が設けられている。このエアー孔4か
ら、加圧流体としての加圧空気が被露光基板1とフォト
マスク2との間に送出され、被露光基板1に対してフォ
トマスク2が浮上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、露光装置に関
し、より特定的には、加圧気体を用いてフォトマスクと
被露光基板との間隔を調節する手段を有する露光装置の
構造に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】近
年、フォトマスクと被露光基板とが接触せず、わずかな
間隙をもって、フォトマスクに描かれたパターンを被露
光基板に露光する方法が広く用いられている。このよう
な露光方法は、オフコンタクト露光方法またはプロキシ
ミティ露光方法と呼ばれている。
【0003】このオフコンタクト露光方法、または、プ
ロキシミティ露光方法を用いた露光装置においては、フ
ォトマスクと被露光基板との間隙を調節するために、特
殊な間隙測定装置と、この間隙を調整するための駆動装
置とが備えられている。
【0004】フォトマスクと被露光基板との間隙は、一
般的には0.05mm〜0.5mmの範囲内に調節され
る。フォトマスクに描かれたフォトマスクパターンを、
露光によって忠実に基板へ転写するためには、フォトマ
スクと被露光基板との間隙は、可能な限り小さく、また
一定であることが望ましい。
【0005】しかしながら、フォトマスクおよび被露光
基板の平面度は必ずしも良好であるとは限らない。した
がって、フォトマスクと被露光基板との間隙を小さくし
すぎると、フォトマスクと被露光基板とが部分的に接触
する領域が生じるおそれがある。そのため、従来の露光
装置においては、フォトマスクと被露光基板との間隙
を、ある程度余裕をもって調節する必要があった。
【0006】また、フォトマスクと被露光基板との間隙
は、複数箇所測定して、調節する必要があるが、この測
定および調節を行うための装置が高価であった。
【0007】したがって、この発明の目的は、被露光基
板とフォトマスクとを接触させることなく、被露光基板
とフォトマスクとの間隙を可能な限り小さくすることが
できるとともに、被露光基板とフォトマスクとの間隔の
測定および調節を安価に実現することのできる露光装置
を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に基づいた露光
装置においては、フォトマスク枠に保持されたフォトマ
スクを通して光を、上記フォトマスクに近接して重ねら
れた被露光基板に照射することにより、上記フォトマス
クに描かれたパターンを上記被露光基板上に転写する露
光装置であって、上記フォトマスクと上記被露光基板と
の間を所定間隙に保持するため、上記フォトマスクと上
記被露光基板との間に加圧気体を供給するための加圧気
体供給装置を備える。
【0009】このように、フォトマスクと被露光基板と
の間に加圧気体を供給した場合、たとえば被露光基板を
固定的に設けた場合、フォトマスクは被露光基板に対し
て所定間隙を隔てて浮遊した状態になる。また、フォト
マスクと被露光基板との間には必ず加圧気体が存在する
ため、フォトマスクと被露光基板との間隙を可能な限り
小さくした場合でも、フォトマスクと被露光基板とが接
触することがない。その結果、解像度が良好となり、フ
ォトマスクに描かれたフォトマスクパターンを、被露光
基板に正確に転写することが可能になる。
【0010】また、フォトマスクと被露光基板とを水平
方向に沿って配置する機構を採用する露光装置の場合に
は、自重によりフォトマスクがたわみ、フォトマスクが
被露光基板に接する恐れがあった。しかし、本発明に基
づく露光装置においては、フォトマスクと被露光基板と
の間に加圧気体を供給することにより、フォトマスクの
たわみが下側から加圧気体によって押上げられ、フォト
マスクのたわみの発生を抑制することが可能になる。
【0011】また、被露光基板にうねりが生じていて
も、フォトマスクは被露光基板に対して一定の間隙をも
って追従する。その結果、フォトマスクの全域にわたっ
て、フォトマスクと被露光基板との間隙を均一すること
が可能になる。
【0012】また、フォトマスクと被露光基板との間隙
の測定および調節を行うための従来の露光装置において
は、装置に誤動作が生じた場合、フォトマスクと被露光
基板とが接触し、破損する恐れがあったが、本発明に基
づく露光装置においては、フォトマスクと被露光基板と
の間隙は常に加圧気体によって一定に保たれているた
め、フォトマスクおよび被露光基板を破損させることが
ない。
【0013】また、上記露光装置において、より好まし
い状態で発明を実現するために下記に示す構成が採用さ
れる。
【0014】まず、上記加圧気体供給装置は、上記加圧
気体を上記被露光基板と上記フォトマスクとの間へ導く
ための第1エアー孔を有する上記フォトマスク枠と、上
記第1エアー孔に連通する第2エアー孔を、縁部に有す
る上記フォトマスクと、上記第1エアー孔に上記加圧気
体を供給するための装置とを備えている。
【0015】この構成により、フォトマスク枠から第1
エアー孔および第2エアー孔を通じて被露光基板と前記
フォトマスクとの間加圧気体が導かれ、被露光基板に対
してフォトマスクを浮遊させることが可能になる。
【0016】また、別の好ましい構成としては、上記フ
ォトマスク枠は、上記フォトマスク枠の上記被露光基板
に面する側に、上記フォトマスクの縁部を上記フォトマ
スク枠へ固定するための固定部材を含み、上記固定部材
には、上記フォトマスク枠の上記第1エアー孔に連通す
る第2エアー孔が設けられ、上記固定部材の上記被露光
基板側の面と、上記フォトマスクの上記被露光基板側の
面とは、略面一に設けられている。
【0017】このように、固定部材の被露光基板側の面
と、フォトマスクの被露光基板側の面とを基準に、それ
ぞれが略面一となるように設けることにより、フォトマ
スクの厚みが不均一の場合や、フォトマスクにうねりが
生じた場合であっても、フォトマスクと被露光基板との
間を均一に保つことが可能になる。
【0018】また、より好ましくは、上記第1および上
記第2エアー孔は、上記被露光基板に対して傾斜するよ
うに設けられる。たとえば、被露光基板に対して内側に
向くように傾斜させることにより、加圧流体は、被露光
基板の中央部に集中し、被露光基板の中央部の圧力を高
めることになる。
【0019】その結果、第1および第2エアー孔を被露
光基板に対して略垂直に設けた場合に生じる被露光基板
の中央部の圧力が周囲の圧力に対して負圧となった場合
のフォトマスクの歪みを未然に防止することが可能にな
る。
【0020】また一方で、たとえば、被露光基板に対し
て外側に向くように傾斜させることにより、加圧流体
は、フォトマスクと被露光基板との間の領域の外側に流
れ、被露光基板の中央部の圧力が低められることにな
る。
【0021】その結果、第1および第2エアー孔を被露
光基板に対して略垂直に設けた場合に生じる被露光基板
の中央部の圧力が周囲の圧力に対して高圧となった場合
のフォトマスクの歪みを未然に防止することが可能にな
る。
【0022】また、より好ましくは、上記第2エアー孔
に連通する上記被露光基板側の面には、上記第2エアー
孔に連通する溝が設けられる。
【0023】このように、第2エアー孔に連通する溝が
設けられていることでフォトマスクと被露光基板との間
に空間を確保することができる。その結果、溝の領域で
第2エアー孔から供給される加圧流体の圧力がフォトマ
スクと被露光基板との間の領域へ加えられるため、フォ
トマスクと被露光基板との密着を未然に防止することが
可能になる。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、この発明に基づいた露光装
置の実施の形態について、図を参照して説明する。
【0025】まず、図1および図2を参照して、本願発
明の基本原理について説明する。なお、図1は、本実施
の形態における被露光基板1とフォトマスク2との配置
関係を示す平面図であり、図2は、図1中X−X’線矢
視断面図である。
【0026】被露光基板1の上方に所定の間隙(G)を
設けてフォトマスク2が配置される。フォトマスク2に
は、被露光基板1に転写すべきフォトマスクパターン3
が設けられている。フォトマスク2の被露光基板1に重
なり合う縁部近傍には、所定の間隔で第2エアー孔とし
てのエアー孔4が設けられている。このエアー孔4か
ら、加圧流体としての加圧空気(P)が被露光基板1と
フォトマスク2との間に送り出されることにより、被露
光基板1に対してフォトマスク2が浮上する。
【0027】これにより、フォトマスク2と被露光基板
1との間隙を可能な限り一定の間隔に保つことが可能と
なり、また、フォトマスク2と被露光基板1とが接触す
ることがない。その結果、解像度が良好となり、フォト
マスク2に描かれたフォトマスクパターン3を、被露光
基板に正確に転写することが可能になる。
【0028】次に、上記本願発明の原理を採用した本実
施の形態における露光装置の構造について、図3〜図5
を参照して説明する。なお、図3は、本実施の形態にお
ける露光装置100の平面図であり、図4は、図3中Y
−Y’線矢視断面図であり、図5は、図3中Z−Z’線
矢視断面図である。
【0029】本実施の形態における露光装置100は、
ベース101を有し、この101の上には、図中X方向
に移動可能に、被露光基板1を載置するための基板ホル
ダ102が設けられる。
【0030】この基板ホルダ102の下面には、ガイド
107が設けられ、このガイド107は、ベース101
上に設けられたX方向に延びるガイドレール106に沿
って摺動する。また、基板ホルダ102の下面には、ボ
ールネジ103、104が設けられ、ボールネジ10
3、104に連結されたモータ105の回転に基づき、
基板ホルダ102の位置が制御される。
【0031】被露光基板1の上方には、フォトマスク2
を保持するためのフォトマスク枠200が配置される。
フォトマスク枠200は、ベース101に対して、球面
軸受108を介在して上下方向に自在に案内可能なよう
に支持される。
【0032】また、フォトマスク枠200に対して、フ
ォトマスク2の着脱を容易にするため、ベース101に
対してフォトマスク枠200を上昇させるためのマスク
リフト用エアシリンダ109が設けられる。
【0033】なお、マスクリフト用エアシリンダ109
とフォトマスク枠200との連結部分は、フォトマスク
2が加圧空気により被露光基板1に対して浮上可能とす
るため、フォトマスク枠200に設けられた貫通孔20
0aにマスクリフト用エアシリンダ109の軸109a
が挿入され、フォトマスク枠200を上下から余裕をも
ってプレート109b、109cにより挟み込むように
設けられる。
【0034】上述する本実施の形態における露光装置1
00においては、フォトマスク2に設けられるフォトマ
スクパターン3は、基板ホルダ102の移動方向に沿う
直線状のパターンが複数本それぞれ並列に配置されてい
る。したがって、フォトマスクパターン3の被露光基板
1への露光行程において、基板ホルダ102を移動させ
ることにより、被露光基板1の全体にわたって直線状の
パターンを転写することができる。
【0035】次に、フォトマスク枠200のフォトマス
ク2の固定部分(図4中のAで囲まれる領域)の詳細な
構造について、図6を参照して説明する。なお、図6
は、図3中Y−Y’線矢視断面にしたがった、部分拡大
断面図である。
【0036】フォトマスク枠200は、第1プレート2
01、第2プレート202、およびマスク固定具203
から構成されている。第1プレート201には、加圧空
気(P)を導入するための導入口201aが設けられ
る。第2プレート202には、ヘッダとしてのエアー溝
202aおよびエアー孔202bが設けられる。導入口
201a、エアー溝202aおよびエアー孔202bに
より第1エアー孔を構成する。この第1エアー孔に、フ
ォトマスク2に設けられるエアー孔4が連通する。ま
た、マスク固定金具203により、フォトマスク2の端
部に設けられた凹部2aが支持される。この構成によ
り、フォトマスク2の被露光基板1側の面を基準にし
て、被露光基板1とフォトマスク2との間隙が調整され
る。
【0037】次に、加圧空気(P)を発生させるための
加圧空気発生装置300について、図7を参照して説明
する。圧縮空気発生源301から供給される圧縮空気は
ライン302を通じて、圧力計303aを有するフィル
タ303を通過した後、圧力調節弁304によって圧縮
空気の圧力が調節される。さらに圧力が調節された圧縮
空気は、圧力計305aを有するフィルタ305を通過
した後、加圧空気としてライン302により導入口20
1aへ導かれる。
【0038】上記構成に基づいて、導入口201aから
供給される加圧空気(P)は、エアー孔4から被露光基
板1とフォトマスク2との隙間に送り込まれ、この隙間
の圧力が上昇する。その結果、被露光基板1に対してフ
ォトマスク2が浮上する状態となる。
【0039】以上、本実施の形態における露光装置にお
いては、フォトマスク2と被露光基板1との間に加圧空
気が供給され、フォトマスク2は被露光基板1に対して
所定間隙を隔てて浮遊した状態になる。フォトマスク2
と被露光基板1との間隙は、加圧空気の導入量により調
節される。
【0040】また、フォトマスク2と被露光基板1との
間には必ず加圧空気が存在するため、フォトマスク2と
被露光基板1との間隙を可能な限り一定の間隔を維持
し、フォトマスク2と被露光基板1とが接触することが
ない。その結果、解像度が良好となり、フォトマスク2
に描かれたフォトマスクパターン3を、被露光基板1に
正確に転写することが可能になる。
【0041】また、本実施の形態における露光装置に示
されるように、フォトマスク2と被露光基板1とを水平
方向に沿って配置する機構を採用する場合には、従来自
重によりフォトマスク2がたわみ、フォトマスク2が被
露光基板1に接する恐れがあったが、フォトマスク2と
被露光基板1との間に加圧空気を供給することにより、
フォトマスク2のたわみが下側から加圧空気によって押
上げられ、フォトマスク2のたわみの発生を抑制するこ
とが可能になる。
【0042】また、被露光基板1にうねりが生じていて
も、フォトマスク2は被露光基板1に対して一定の間隙
をもって追従する。その結果、フォトマスク2の全域に
わたって、フォトマスク2と被露光基板1との間隙を均
一することが可能になる。
【0043】また、従来装置においては、フォトマスク
2と被露光基板1との間隙の測定および調節を行うため
の装置に誤動作が生じた場合、フォトマスク2と被露光
基板1が破損する恐れがあったが、本実施の形態におけ
る露光装置においては、フォトマスク2と被露光基板1
との間隙は常に加圧気体によって一定に保たれているた
め、フォトマスク2および被露光基板1を破損させるこ
とがない。
【0044】なお、上記図6で説明したフォトマスク2
の固定部分(図4中のAで囲まれる領域)の構造は、フ
ォトマスク2にエアー孔4が設けられる構造について説
明したが、以下に示す構造を採用することも可能であ
る。
【0045】図8を参照して、この構造について説明す
る。なお、図8は、図3中Y−Y’線矢視断面にしたが
った、部分拡大断面図である。
【0046】フォトマスク枠200は、第1プレート2
11、第2プレート212、第1マスク固定具213お
よび第2マスク固定具214から構成されている。第1
プレート211には、加圧空気(P)を導入するための
導入口211aが設けられる。第2プレート212に
は、ヘッダとしてのエアー溝212aおよびエアー孔2
12bが設けられる。導入口211a、エアー溝212
aおよびエアー孔212bにより第1エアー孔を構成す
る。
【0047】また、第1マスク固定具213に第2エア
ー孔としてのエアー孔213aが設けられる。第1マス
ク固定具213および第2マスク固定具214により、
フォトマスク2の端部に設けられた凹部2aが支持され
る。また、第1マスク固定具213の被露光基板1側の
面と、フォトマスク2の被露光基板側1の面とは、略面
一に設けられている。これにより、フォトマスク2の被
露光基板1側の面を基準にして、被露光基板1とフォト
マスク2との間隙が調整される。
【0048】本構造を採用した場合においては、フォト
マスク2には、図1および図2で説明したようなエアー
孔4は設ける必要はない。また、導入口211aから供
給される加圧空気(P)は、エアー孔213aから被露
光基板1とフォトマスク2との間に送り込まれる。その
結果、図6で説明した構造と同様に、被露光基板1に対
してフォトマスク2が浮上する状態となる。
【0049】また、第1マスク固定具213の被露光基
板1側の面と、フォトマスク2の被露光基板側1の面と
を基準に、それぞれが略面一となるように設けることに
より、フォトマスクの厚みが不均一な場合、または、フ
ォトマスクにうねりが生じた場合であっても、フォトマ
スクと被露光基板との間を均一に保つことが可能にな
る。
【0050】なお、図6および図8に示す構造におい
て、必要であれば、図6に示すエアー孔4、図8に示す
エアー孔213aを、被露光基板1に対して傾斜するよ
うに設けることも可能である。
【0051】たとえば、被露光基板1に対してエアー孔
4、エアー孔213aを、内側に向くように傾斜させる
ことにより、加圧空気は、被露光基板1の中央部に向
い、被露光基板1の中央部の圧力を高めることになる。
その結果、エアー孔4、エアー孔213aを被露光基板
1に対して略垂直に設けた場合に生じる被露光基板1の
中央部の圧力が周囲の圧力に対して負圧となった場合の
フォトマスク2の歪みを未然に防止することが可能にな
る。
【0052】また、一方で、たとえば、被露光基板1に
対してエアー孔4、エアー孔213aを、外側に向くよ
うに傾斜させることにより、加圧空気は、被露光基板1
とフォトマスク2の間の領域の外側に流れ、被露光基板
1の中央部の圧力が低められることになる。その結果、
エアー孔4、エアー孔213aを被露光基板1に対して
略垂直に設けた場合に生じる被露光基板1の中央部の圧
力が周囲の圧力に対して高圧となった場合のフォトマス
ク2の歪みを未然に防止することが可能になる。
【0053】また、さらに好ましい形態として、エアー
孔4、エアー孔213aに連通する被露光基板1側の面
には、エアー孔4、エアー孔213aに連通する溝が設
けられることが好ましい。図9および図10を参照し
て、図1で説明したフォトマスク4のエアー孔4に連通
する被露光基板1側の面に設けられる溝40について説
明する。なお、図9は、溝40を有するフォトマスク2
の裏面側から見上げた図であり、図10は図9中A−
A’線矢視断面図である。
【0054】フォトマスク4の縁部近傍には、複数のエ
アー孔4が設けられており、被露光基板1側の面におい
て、各エアー孔4に連通するとともに、すべてのエアー
孔4を連通する溝40が設けられている。
【0055】このように、エアー孔4に連通する溝40
が設けられていることでフォトマスク2と被露光基板1
との間に空間を確保することができる。その結果、溝4
0の領域でエアー孔4から供給される加圧空気の圧力が
被露光基板1へ加えられるため、フォトマスク2と被露
光基板1との密着を未然に防止することが可能になる。
【0056】なお、溝40の形状は、図9および図10
の形状に限定されるものでなく、エアー孔4の各々に溝
を設けても良いし、複数個を一単位にして溝を複数個設
けても良い。また、エアー孔4の各々に放射状に溝を設
けることも可能である。溝を設ける構造は、図8に示す
構造のものに適用することも可能である。
【0057】また、上記実施の形態においては、加圧気
体として空気を用いる場合について説明したが、露光行
程等に影響を与えないものであれば、例えば窒素などそ
の他の気体を用いることが可能である。また、フォトマ
スク2側から被露光基板1とフォトマスク2との間に加
圧空気を送るようにしたが、被露光基板1側から被露光
基板1とフォトマスク2との間に加圧空気を送るように
して、被露光基板1に対してフォトマスク2を浮上させ
ることも可能である。
【0058】したがって、今回開示した上記各実施の形
態はすべての点で例示であって制限的なものではないと
考えられるべきである。よって、本発明の範囲は上記し
た説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許
請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更
が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態における被露光基板1とフォトマ
スク2との配置関係を示す平面図である。
【図2】図1中X−X’線矢視断面図である。
【図3】本実施の形態における露光装置100の平面図
である。
【図4】図3中Y−Y’線矢視断面図である。
【図5】図3中Z−Z’線矢視断面図である。
【図6】図3中Y−Y’線矢視断面にしたがった、部分
拡大断面図である。
【図7】加圧空気発生装置300の構成を示す概略図で
ある。
【図8】図3中Y−Y’線矢視断面にしたがった、部分
拡大断面図である。
【図9】溝40を有するフォトマスク2の裏面側から見
上げた図である。
【図10】図9中A−A’線矢視断面図である。
【符号の説明】
1:被露光基板 2:フォトマスク 2a:凹部 3:フォトマスクパターン 4:エアー孔 40:溝 100:露光装置 101:ベース 102:基板ホルダ 103、104:ボールネジ 105:モータ 106:ガイドレール 107:ガイド 108:球面軸受 109:マスクリフト用エアシリンダ 109a:軸 109b、109c:プレート 200:フォトマスク枠 200a:貫通孔 201、211:第1プレート 201a、211a:導入口 202、212:第2プレート 202a:エアー溝 202b:エアー孔 203:マスク固定具 213:第1マスク固定具 212a:エアー溝 212b、213a:エアー孔 214:第2マスク固定具 300:加圧空気発生装置 301:圧縮空気発生源 302:ライン 303:フィルタ 303a、305a:圧力計 304:圧力調節弁 305:フィルタ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フォトマスク枠に保持されたフォトマス
    クを通して、光を前記フォトマスクに近接して重ねられ
    た被露光基板に照射することにより、前記フォトマスク
    に描かれたパターンを前記被露光基板上に転写する露光
    装置であって、 前記フォトマスクと前記被露光基板との間を所定間隙に
    保持するため、前記フォトマスクと前記被露光基板との
    間に加圧気体を供給するための加圧気体供給手段を備え
    る、露光装置。
  2. 【請求項2】 前記加圧気体供給手段は、 前記加圧気体を前記被露光基板と前記フォトマスクとの
    間へ導くための第1エアー孔を有する前記フォトマスク
    枠と、 前記第1エアー孔に連通する第2エアー孔を、縁部に有
    する前記フォトマスクと、 前記第1エアー孔に前記加圧気体を供給するための手段
    と、を備える、請求項1に記載の露光装置。
  3. 【請求項3】 前記加圧気体供給手段は、 前記加圧気体を前記被露光基板と前記フォトマスクとの
    間へ導くため、前記フォトマスクの外側の位置に第1エ
    アー孔を有する前記フォトマスク枠と、 前記第1エアー孔に前記加圧気体を供給するための手段
    と、を備える、請求項1に記載の露光装置。
  4. 【請求項4】 前記フォトマスク枠は、前記フォトマス
    ク枠の前記被露光基板に面する側に、前記フォトマスク
    の縁部を前記フォトマスク枠へ固定するための固定部材
    を含み、 前記固定部材には、前記フォトマスク枠の前記第1エア
    ー孔に連通する第2エアー孔が設けられ、前記固定部材
    の前記被露光基板側の面と、前記フォトマスクの前記被
    露光基板側の面とは、略面一に設けられる、請求項3に
    記載の露光装置。
  5. 【請求項5】 前記第1および前記第2エアー孔は、前
    記被露光基板に対して傾斜するように設けられる、請求
    項2〜4のいずれかに記載の露光装置。
  6. 【請求項6】 前記第2エアー孔に連通する前記被露光
    基板側の面には、前記第2エアー孔に連通する溝が設け
    られる、請求項2〜5のいずれかに記載の露光装置。
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