JP2008216653A - 露光装置のフォトマスク保持構造、及び保持方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】フォトマスクのうねりと、厚みムラによるマスク面への影響を解消して、プロキシミティギャップを均一に保つ。
【解決手段】搬送ローラ4の外周と、この搬送ローラ4の外周に近接して配置されるフォトマスク6の間に第1基準部材16及び第2基準部材17を配置し、これらを高剛性な保持部材18に取り付ける。フォトマスク6のマスク面6cは、マスク面6cよりも高い平面度を有する第1基準面16b及び第2基準面17bに当接され、背後からアクチュエータ19で押圧される。第1基準部材16及び第2基準部材17は、フォトマスク6よりも剛性が高いので、マスク面6cは、第1基準面16b及び第2基準面17bに倣い、うねりが矯正され、マスク面6cに対するフォトマスク6の厚みムラの影響が小さくなる。
【選択図】図2
【解決手段】搬送ローラ4の外周と、この搬送ローラ4の外周に近接して配置されるフォトマスク6の間に第1基準部材16及び第2基準部材17を配置し、これらを高剛性な保持部材18に取り付ける。フォトマスク6のマスク面6cは、マスク面6cよりも高い平面度を有する第1基準面16b及び第2基準面17bに当接され、背後からアクチュエータ19で押圧される。第1基準部材16及び第2基準部材17は、フォトマスク6よりも剛性が高いので、マスク面6cは、第1基準面16b及び第2基準面17bに倣い、うねりが矯正され、マスク面6cに対するフォトマスク6の厚みムラの影響が小さくなる。
【選択図】図2
Description
本発明は、露光装置のフォトマスク保持構造及び保持方法に関し、更に詳しくは、ワークを外周に巻き付けて搬送する搬送ローラと、ワークに近接して配置されるフォトマスクとを有する露光装置のフォトマスク保持構造及び保持方法に関する。
従来、ワークに近接して配置されたフォトマスクを介して光を照射し、フォトマスクに設けられているマスクパターンをワークに露光するパターン露光装置(例えば、特許文献1参照)が知られている。このパターン露光装置において、マスクパターンを精度よくワークに露光するには、ワークとフォトマスクとの間隔、いわゆるプロキシミティギャップをできるだけ狭くし、かつ均一にする必要がある。しかし、フォトマスクは、薄いガラス板を基材として用いているため、サイズが大きくなると自重による撓みが発生し、プロキシミティギャップが不均一になる。
例えば、特許文献2記載の発明では、フォトマスクのワークに対する面の外周と、複数のパターン領域の間を保持することにより、フォトマスクの撓みを防止している。また、特許文献3記載の発明では、フォトマスクのワークに対する反対側の面の周辺部をマスクフレームで吸着するとともに、このマスクフレームの吸着面を3次曲面にすることで、フォトマスクに部分的に過度な歪みが発生するのを防止している。また、特許文献4記載の発明は、フォトマスクのワークに対する反対側の面の周辺部をマスクフレームで保持し、ワークの歪みに合せてフォトマスクを変形させることで、プロキシミティギャップが均一になるようにしている。
特開平09−274323号公報
特開2003−100619号公報
特開2004−191661号公報
特開2006−323268号公報
ワークを搬送しながら露光を行なうパターン露光装置に用いられるフォトマスクは、ワークの幅方向に長くされた長方形状となるため、単純な撓みではなく、長さ方向で複数の撓みが複合されるうねりが生じる。また、フォトマスクのガラス基板自体の厚みムラもプロキシミティギャップに悪影響を及ぼす。図8、9は、例えばX=200mm,Y=800mm、厚さ4.8mmで、フォトマスクの基材に用いられるガラス基板A,Bを用意し、マスクパターンが形成される表面と、背面がそれぞれ上面となるように平面度の高い測定板上に平置きし、この測定板上からそれぞれの面までの高さの測定結果を記載したグラフであり、ガラス基板の厚み+うねり+厚みムラを表している。これらのグラフからも分るように、ガラス基板のうねりと厚みムラとが組み合わされることで、最大で0.08mm程度の歪みがフォトマスクに生じる。
しかし、特許文献1〜3記載の発明では、単純な撓みは補正することができるものの、うねりを補正することはできない。また、厚みムラによるプロキシミティギャップを解消するには、特許文献3記載の発明のように、フォトマスクのワークに対する面をマスクフレームで保持すればよいが、フォトマスクとワークの間にマスクフレームが配置されるため、プロキシミティギャップの小さい露光装置には採用できない。
本発明は、上記問題を解決するために、フォトマスクのうねりと、厚みムラによる影響を解消して、プロキシミティギャップを均一にすることができる露光装置のマスク保持構造及び保持方法を提供する。
上記課題を解決するために本発明のフォトマスク保持構造は、感光層を有する帯状またはシート状のワークを外周に巻き付けて搬送する搬送ローラと、搬送ローラの外周に近接して配置され、ワークに対面するマスク面にマスクパターンが設けられるフォトマスクと、フォトマスクの露光エリアに、ワークの搬送方向に直交する幅方向の全域で光を照射し、マスクパターンを介してワークにプロキシミティ露光を行なう照明手段とを備える露光装置のフォトマスク保持構造において、搬送ローラの外周とフォトマスクとの間に配置される基準部材と、フォトマスクに対面するように基準部材に設けられた基準面と、マスク面の露光エリアの外周部を基準面に当接させて倣わせる当接手段とから構成するものである。
また、基準部材は、露光エリアに対し、搬送ローラの回転方向の上流側に配置されて第1の基準面を有する第1の基準部材と、搬送ローラの回転方向の下流側に配置されて第2の基準面を有する第2の基準部材とから構成されており、第1及び第2の基準面には、マスク面の幅方向に沿う両端部が当接されるようにしたものである。
また、当接手段は、マスク面と反対側の面を押圧して、マスク面を基準面に押し付ける押圧機構から構成したものである。
また、別の当接手段は、基準面にマスク面を吸着させる吸着機構から構成したものである。
更に、フォトマスク、基準部材の剛性は、基準部材>フォトマスクの関係を有するようにしたものである。
また、フォトマスク、基準面の平面度は、基準面>フォトマスクの関係を有するようにしたものである。
また、フォトマスクの背面側に、フォトマスクの露光エリア以外の領域を遮光するマスクホルダが配置される場合には、押圧機構はマスクホルダを介してフォトマスクを押圧するようにしたものである。この場合、マスクホルダの押圧機構によって押圧される部位を薄肉化することが好ましい。
また、フォトマスク、基準部材、マスクホルダの剛性は、基準部材>フォトマスク>マスクホルダの関係を有するようにしたものである。
また、基準部材の基準面側に、保持面を備える保持部材を配置し、基準面が保持面に当接するように基準部材を保持部材に取り付けるようにしたものである。
また、保持部材は、フォトマスクが収納される開口を有するフレーム形状であり、基準部材は、開口内に向けて基準面が配置されるように保持部材に取り付けられるようにしたものである。
更に、当接手段は、保持部材に取り付けられるようにしたものである。
また、フォトマスク、基準部材、保持部材の剛性は、保持部材>基準部材>フォトマスクの関係を有するようにしたものである。
また、基準面及び保持面の平面度は、保持面>基準面の関係を有するようにしたものである。
また、本発明のフォトマスク保持方法は、搬送ローラの外周とフォトマスクとの間に配置される基準面にマスク面を倣わせるようにしたものである。
本発明のマスク保持構造及び保持方法によれば、搬送ローラの外周とフォトマスクとの間に配置される基準面にマスク面を倣わせるようにしたので、フォトマスクに生じるうねりを矯正し、マスク面に対する厚みムラの影響を小さくしてプロキシミティギャップのばらつきを小さくすることができる。
また、搬送ローラの外周とフォトマスクとの間で、搬送ローラの回転方向の上流側と下流側の空いているスペースに基準部材を配置したので、プロキシミティギャップを小さくすることができる。
更に、当接手段として押圧機構、または吸着機構を用い、基準部材の剛性がフォトマスクよりも高く、基準面の平面度がフォトマスクよりも高くなるようにしたので、マスク面を確実に基準面に倣わせることができる。
また、フォトマスクの背後にマスクホルダが配置される場合には、マスクホルダを介してフォトマスクを押圧するようにしたので、マスク面を基準面に倣わせることができる。更に、マスクホルダの押圧機構によって押圧される部位を薄肉化して剛性が低くなるようにし、またはマスクホルダの剛性がフォトマスクよりも低くなるようにしたので、マスクホルダの影響を受けずにマスク面を基準面に倣わせることができる。
また、基準面が保持面に当接するように基準部材を保持部材に取り付けるようにしたので、基準面の平面度、及びマスク面の平面度が向上する。更に、保持部材は、フォトマスクが収納される開口を有するフレーム形状とし、当接手段を保持部材に取り付けるようにしたので、マスク保持構造を小型化することができる。
また、保持部材の剛性が基準部材よりも高く、保持面の平面度が基準面よりも高くなるようにしたので、基準部材の撓みを防止し、基準面の平面度の向上に資することができる。
図1に示す本発明の露光装置2は、外周に帯状ワーク3が掛けられる搬送ローラ4と、この搬送ローラ4を矢印方向に回転させて帯状ワーク3を搬送するモータ5と、搬送ローラ4の外周面上で帯状ワーク3に近接して配置されるフォトマスク6を有するマスクユニット7と、このマスクユニット7を搬送ローラ4に近接する露光位置と、搬送ローラ4から離れる退避位置との間で移動させるスライド機構8と、フォトマスク6の露光エリアに光を照射して、帯状ワーク3にフォトマスク6のマスクパターンをプロキシミティ露光する照明部9と、各部を制御する制御部10から構成されている。
帯状ワーク3は、例えば、透明なプラスチックフイルムで形成された長尺フイルムと、この長尺フイルム上に塗布される銀塩感材からなる。長尺フイルムは、例えば、厚さ100μm、ワーク幅650〜750mmの透明なPETフイルムであり、100〜1000mの長さのものがロール状に巻かれて露光装置2にセットされる。露光装置2にセットされた帯状ワーク3は、先端が引き出されて搬送ローラ4に掛けられ、モータ5によって搬送ローラ4が時計方向に回転することにより矢印方向に搬送される。
図2〜4に示すように、マスクユニット7は、フォトマスク6と、このフォトマスク6の外側に装着されるマスクホルダ15と、フォトマスク6を受ける第1基準部材16及び第2基準部材17と、この第1基準部材16及び第2基準部材17を保持する保持部材18と、マスクホルダ15を介してフォトマスク6を押圧して第1基準部材16及び第2基準部材17に押し付けるアクチュエータ19から構成されている。
図5に示すように、フォトマスク6は、垂直方向×幅方向の寸法が、例えば200×800mm、厚みが4.8mmとされた透明なガラス基板6aと、このガラス基板6aの搬送ローラ4に対する面に形成される、例えば格子状のマスクパターン6bとから構成されている。ガラス基板6aには、例えば一般的なソーダガラスが用いられている。なお、以下では、フォトマスク6のマスクパターン6bが設けられている側の面をマスク面6cと呼ぶ。
マスクホルダ15は、フォトマスク6よりも大きな外形形状を有する本体板22と、この本体板22の前面側に設けられてフォトマスク6の角部に係止される爪部23とから構成されている。このマスクホルダ15は、フォトマスク6が本体板22と各爪部23との間に長手方向に沿って挿入されることにより、マスク面6cと反対側の面に装着され、傷や汚れ等からフォトマスク6を保護する。
本体板22には、遮光性を有するプラスチックが用いられており、垂直方向の中央部には、幅方向に沿って配置されたスリット26が形成されている。これにより、本体板22がフォトマスク6を遮光する遮光板として機能し、照明部9による露光は、スリット26内の露光エリアでのみ行なわれる。
本体板22を形成するプラスチックには、ガラス基板6aよりも剛性の低いものが使用されている。また、本体板22の背面で、前述のアクチュエータ19の押圧部材29が当接する位置には、本体板22の肉厚を薄くした薄肉部22aが設けられている。これにより、本体板22がアクチュエータ19による押圧によって容易に変形するため、アクチュエータ19によるフォトマスク6の押圧を阻害することがない。
なお、本実施形態では、マスクホルダ15を介してフォトマスク6を押圧することで、フォトマスク6に対するマスクホルダ15の位置決めを同時に行なっているが、フォトマスク6に対するマスクホルダ15の位置決めが別の手法で行なわれる場合には、例えば前記薄肉部22aの位置に穴を形成し、アクチュエータ19でフォトマスク6を直接押圧してもよい。また、爪部23を本体板22に対して着脱自在とし、マスクホルダ15に対するフォトマスク6の位置を変更できるようにしてもよい。
第1基準部材16及び第2基準部材17は、帯状ワーク3の幅方向に沿って形成された板状の部材であり、搬送ローラ4の外周とフォトマスク6との間で、かつ搬送ローラ4の搬送方向の上流側と下流側の空間内に配置されている。この第1基準部材16及び第2基準部材17は金属で形成されており、フォトマスク6よりも高い剛性を有している。搬送ローラ4に対する面には、干渉を避ける切欠部16a,17aが設けられている。これにより、第1基準部材16及び第2基準部材17を搬送ローラ4に近接して配置することができるので、プロキシミティギャップを小さくすることができる。
また、第1基準部材16及び第2基準部材17のフォトマスク6に対面する側の面には、マスク面6cよりも高い平面度を有する第1基準面16b及び第2基準面17bが形成されており、これらの第1基準面16b及び第2基準面17bには、マスク面6cの幅方向の両端部が当接される。図3に示すように、マスクホルダ15の爪部23は、フォトマスク6を第1基準面16b及び第2基準面17bに当接させる際に、第1基準部材16及び第2基準部材17の外側に配置される。
保持部材18は、マスクホルダ15が外側に装着されたフォトマスク6が収納可能な大きさを有する開口部33を備えたフレーム形状をしており、第1基準部材16及び第2基準部材17よりも高い剛性を有するように金属で形成されている。保持部材18の前面には、第1基準面16b及び第2基準面17bよりも高い平面度で形成された保持面34が形成されている。第1基準部材16及び第2基準部材17は、この保持面34に第1基準面16b及び第2基準面17bが当接し、開口部33内に向かうように複数のネジ35によって保持部材18に取り付けられる。
第1基準部材及び第2基準部材17は、プロキシミティギャップを小さくするため、搬送ローラ4の外周とフォトマスク6の間のわずかなスペースに組みこむ必要がある。そのため、厚みが薄くなり、剛性が低くなる。また、加工時の熱処理等を考えると、基準面に高い平面度を確保することは難しい。そこで、本発明では、製作が容易で厚み寸法の大きい保持部材18を用いることにより、高剛性と高い平面度を確保し、この保持部材18の保持面34に第1基準部材16及び第2基準部材17を締結することで、小さく均一性の高いプロキシミティギャップを得られるようにしている。
アクチュエータ19には、例えばエアシリンダが用いられており、保持部材18の開口部33内にブラケット38を介して取り付けられている。その取付位置は、押圧部材29が第1基準面16b及び第2基準面17bの端部に対面する位置とされている。このアクチュエータ19は、例えば帯状ワーク3の幅方向に沿って、第1基準部材16と第2基準部材17とに対面する位置に等間隔で5個ずつ設けられており、例えば同一の押圧力でフォトマスク6の背面を押圧する。
スライド機構8は、マスクユニット7を保持するスライドステージ41と、このスライドステージ41を移動させるアクチュエータ42から構成されている。スライド機構8は、露光装置2に帯状ワーク3をセットする際にマスクユニット7を退避位置に移動させ、露光時に搬送ローラ4に近接する露光位置に移動させる。
照明部9は、例えば、露光光源であるレーザ出力装置と、このレーザ出力装置から出力されたレーザ光をコリメートして平行光にするコリメートレンズと、レーザ光を反射する反射ミラーと、レーザ光を帯状ワークの幅方向で走査させるポリゴンミラーから構成されており、帯状ワークの搬送速度に同期して所定の周期で露光を行なうことで、フォトマスクのマスクパターンを搬送方向に周期的パターンとして露光する。
次に、上記実施形態の作用について説明する。フォトマスク6は、汚れ、傷等の防止のため、外側にマスクホルダ15が装着された状態で取り扱われる。フォトマスク6のマスクユニット7への組み付けは、例えば、アクチュエータ19及びブラケット38が全て保持部材18から取り外された状態で行なわれ、フォトマスク6及びマスクホルダ15が開口部33に背後から挿入され、マスク面6cの幅方向に沿う両端部が第1基準面16b及び第2基準面17bに当接される。
フォトマスク6の収納後、アクチュエータ19及びブラケット38を開口部33内に取り付け、制御部10の制御によってアクチュエータ19を動作させる。アクチュエータ19の押圧部材29は、マスクホルダ15の薄肉部22aを介してフォトマスク6を押圧し、マスク面6cを第1基準面16b及び第2基準面17bに押し付ける。
アクチュエータ19により背後から押圧されたフォトマスク6は、マスク面6cが第1基準面16b及び第2基準面17bに倣う。また、第1基準部材16及び第2基準部材17は、保持部材18に取り付けられて保持面34に倣っている。これにより、フォトマスク6は、高い剛性及び平面度を有する保持面34に間接的に倣うので、うねりが矯正され、マスク面6cに対するガラス基板6aの厚みムラの影響が小さくなる。
図6は、上記実施形態を用いたときのフォトマスク6と帯状ワーク3との間のプロキシミティギャップの測定結果を示している。このグラフから分るように、プロキシミティギャップのバラツキは最大でも0.01mm程度となり、ガラス基板6a単体でのうねり+厚みムラである0.08mmよりも大幅に矯正することができる。これにより、高精細な露光を行なうことができる。
なお、アクチュエータ19によってフォトマスク6を押圧する押圧力は、弱すぎるとマスク面6cが第1基準部材16及び第2基準部材17に倣わず、強すぎると第1基準部材16及び第2基準部材17自体が撓んでしまう。図7は、基準部材の端面から5mmの位置を190mm間隔で、φ5mmの押圧部材で押圧力を変更しながら押圧したときの基準部材の撓みを測定した結果である。これによれば、100g、1kgでは基準部材にほぼ変化はなく、10kgの押圧力を加えたときでも0.001mm程度しか撓まないので、プロキシミティギャップに影響はない。
また、グラフ中の▼印は、基準部材の自由端を20mm程度伸ばして10kgの押圧力を加えた測定結果であるが、このときにも最大0.0025mm程度の撓みしか生じないのでプロキシミティギャップに影響はない。これによれば、基準部材の自由端を伸ばして基準面とマスク面との接触面積を広くすることができ、より効果的にうねりを矯正して、厚みムラの影響を小さくすることができる。
上記実施形態では、第1基準部材16及び第2基準部材17を用いたが、これらを搬送ローラ4の側方で連結して一体に形成してもよい。この場合には、基準部材の連結部にも基準面を形成し、マスク面6cの外周全体を基準面に当接させてもよい。
また、フォトマスク6を第1基準部材16及び第2基準部材17に倣わせるためにアクチュエータ19を用いたが、例えば、第1基準部材16及び第2基準部材17にエア通路を形成し、第1基準面16b及び第2基準面17bに吸着部を形成して、フォトマスク6を第1基準面16b及び第2基準面17bに吸着させてもよい。
また、各アクチュエータ19による押圧力を一定にしたが、フォトマスク6のうねり+厚みムラに合せて各アクチュエータの押圧力を変えてもよい。また、アクチュエータ19の数、間隔は、フォトマスク6の厚み、剛性に合せて適宜選択することができ、本実施形態に限定されるものではない。
また、露光装置でのマスク保持構造について説明したが、マスクを利用するエネルギービーム加工、連続ウェブ搬送加工等にも本発明は適用可能である。
2 露光装置
3 帯状ワーク
4 搬送ローラ
6 フォトマスク
6c マスク面
7 マスクユニット
15 マスクホルダ
16 第1基準部材
16b 第1基準面
17 第2基準部材
17b 第2基準面
18 保持部材
19 アクチュエータ
22a 薄肉部
34 保持面
3 帯状ワーク
4 搬送ローラ
6 フォトマスク
6c マスク面
7 マスクユニット
15 マスクホルダ
16 第1基準部材
16b 第1基準面
17 第2基準部材
17b 第2基準面
18 保持部材
19 アクチュエータ
22a 薄肉部
34 保持面
Claims (15)
- 感光層を有する帯状またはシート状のワークを外周に巻き付けて搬送する搬送ローラと、
前記搬送ローラの外周に近接して配置され、前記ワークに対面するマスク面にマスクパターンが設けられるフォトマスクと、
前記フォトマスクの露光に用いられる露光エリアに、前記ワークの搬送方向に直交する幅方向の全域で光を照射し、前記マスクパターンを介して前記ワークにプロキシミティ露光を行なう照明手段を備える露光装置のフォトマスク保持構造において、
前記搬送ローラの外周と前記フォトマスクとの間に配置される基準部材と、
前記マスク面に対面するように前記基準部材に設けられる基準面と、
前記マスク面の露光エリアの外周部を前記基準面に当接させて倣わせる当接手段を備えることを特徴とする露光装置のフォトマスク保持構造。 - 前記基準部材は、前記露光エリアに対し、前記搬送ローラの回転方向の上流側に配置されて第1の基準面を有する第1の基準部材と、前記搬送ローラの回転方向の下流側に配置されて第2の基準面を有する第2の基準部材とから構成されており、前記第1及び第2の基準面には、前記マスク面の前記幅方向に沿う両端部が当接されることを特徴とする請求項1記載の露光装置のフォトマスク保持構造。
- 前記当接手段は、前記マスク面と反対側の面を押圧して、前記マスク面を前記基準面に押し付ける押圧機構であることを特徴とする請求項1または2記載の露光装置のフォトマスク保持構造。
- 前記当接手段は、前記基準面に前記マスク面を吸着させる吸着機構であることを特徴とする請求項1または2記載の露光装置のフォトマスク保持構造。
- 前記フォトマスク、基準部材の剛性は、基準部材>フォトマスクの関係を有することを特徴とする請求項3または4記載の露光装置のフォトマスク保持構造。
- 前記フォトマスク、前記基準面の平面度は、基準面>フォトマスクの関係を有することを特徴とする請求項3または4記載の露光装置のフォトマスク保持構造。
- 前記フォトマスクの背面側に、前記フォトマスクの前記露光エリア以外の領域を遮光するマスクホルダを配置し、前記押圧機構は、前記マスクホルダを介してフォトマスクを押圧することを特徴とする請求項3記載の露光装置のフォトマスク保持構造。
- 前記マスクホルダは、前記押圧機構によって押圧される部位が薄肉化されていることを特徴とする請求項7記載の露光装置のフォトマスク保持構造。
- 前記フォトマスク、基準部材、マスクホルダの剛性は、基準部材>フォトマスク>マスクホルダの関係を有することを特徴とする請求項7または8記載の露光装置のフォトマスク保持構造。
- 前記基準部材の前記基準面側に、保持面を備える保持部材を配置し、前記基準面の一部が前記保持面に当接するように前記基準部材を前記保持部材に取り付けることを特徴とする請求項1〜9いずれか記載の露光装置のフォトマスク保持構造。
- 前記保持部材は、前記フォトマスクが収納される開口を有するフレーム形状であり、前記基準部材は、前記開口内に向けて前記基準面が配置されるように取り付けられることを特徴とする請求項10記載のフォトマスク保持構造。
- 前記当接手段は、前記保持部材に取り付けられることを特徴とする請求項10または11記載の露光装置のフォトマスク保持構造。
- 前記フォトマスク、基準部材、保持部材の剛性は、保持部材>基準部材>フォトマスクの関係を有することを特徴とする請求項10〜12いずれか記載の露光装置のフォトマスク保持構造。
- 前記基準面及び前記保持面の平面度は、保持面>基準面の関係を有することを特徴とする請求項10〜13いずれか記載の露光装置のフォトマスク保持構造。
- 感光層を有する帯状またはシート状のワークを外周に巻き付けて搬送する搬送ローラと、
前記搬送ローラの外周に近接して配置され、前記ワークに対面するマスク面にマスクパターンが設けられるフォトマスクと、
前記フォトマスクの露光に用いられる露光エリアに、前記ワークの搬送方向に直交する幅方向の全域で光を照射し、前記マスクパターンを介して前記ワークにプロキシミティ露光を行なう照明手段を備える露光装置のフォトマスク保持方法において、
前記搬送ローラの外周と前記フォトマスクとの間に配置される基準面に前記マスク面を倣わせることを特徴とする露光装置のフォトマスク保持方法。
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