JP2013229625A - 露光装置、露光方法及びデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】感光基板の移動を高速かつ高精度に制御することができる露光装置を提供する。
【解決手段】所定の平面度を有する一以上の支持部によって基板Pを支持するステージSTと、前記基板のうち前記支持部に支持された被支持領域内に露光光を照射する照明装置ILと、前記基板を保持して前記支持部に対して移動させ、前記基板上の前記露光光の照射領域と該基板とを相対変位させる移動機構20とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】所定の平面度を有する一以上の支持部によって基板Pを支持するステージSTと、前記基板のうち前記支持部に支持された被支持領域内に露光光を照射する照明装置ILと、前記基板を保持して前記支持部に対して移動させ、前記基板上の前記露光光の照射領域と該基板とを相対変位させる移動機構20とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、基板を露光する露光装置、露光方法及びデバイス製造方法に関するものである。
従来、半導体素子又は液晶表示素子等を製造する際に、マスク(レチクル、フォトマスク等)のパターンを投影光学系を介してレジストが塗布されたプレート(ガラスプレート又は半導体ウエハ等)上に投影露光する露光装置が使用されている。ここで露光装置としては、ステップ・アンド・リピート方式でプレート上の各ショット領域にそれぞれレチクルのパターンを一括露光する露光装置と、ステップ・アンド・スキャン方式でマスク及びプレートを投影光学系に対して同期して走査させつつマスクのパターンをプレート上に露光する露光装置が存在する。
このような露光装置においては、投影光学系に対してプレートを載置する基板ステージを移動させることにより、プレートの各領域に対してマスクのパターンの転写を行っている(例えば、特許文献1参照)。
ところで上述の露光装置においては、感光基板を基板ホルダに固定して基板ステージに載置しているため、感光基板の大型化に伴い、基板ホルダ及び基板ステージも大型化し、その重量も増大する。この場合、基板ステージの駆動において大きな慣性力が作用することになり、感光基板を高速かつ高精度に移動させることが困難となる。また、感光基板が基板ホルダに固定されるため、基板ホルダの全面にわたって露光時に必要な所定の平面度が要求され、その製造が困難となる。
本発明の目的は、感光基板の移動を高速かつ高精度に制御することができる露光装置、露光方法及びデバイス製造方法を提供することである。
本発明の露光装置は、所定の平面度を有する一以上の支持部によって基板を支持するステージと、前記基板のうち前記支持部に支持された被支持領域内に露光光を照射する照明装置と、前記基板を保持して前記支持部に対して移動させ、前記基板上の前記露光光の照射領域と該基板とを相対変位させる移動機構とを備えたことを特徴とする。
また、本発明の露光装置は、所定の高さ範囲内に配置された複数の支持点を有する一以上の支持部によって基板を支持するステージと、前記基板のうち前記支持部に支持された被支持領域内に露光光を照射する照明装置と、前記基板を保持して前記支持部に対して移動させ、前記基板上の前記露光光の照射領域と該基板とを相対変位させる移動機構とを備えたことを特徴とする。
また、本発明の露光方法は、所定の平面度を有する一以上の支持部によって基板を支持する支持工程と、前記基板のうち前記支持部に支持された被支持領域内に露光光を照射する露光工程と、前記基板を保持して前記支持部に対して移動させ、前記基板上の前記露光光の照射領域と該基板とを相対変位させる移動工程とを含むことを特徴とする。
また、本発明の露光方法は、所定の高さ範囲内に配置された複数の支持点を有する一以上の支持部によって基板を支持する支持工程と、前記基板のうち前記支持部に支持された被支持領域内に露光光を照射する露光工程と、前記基板を保持して前記支持部に対して移動させ、前記基板上の前記露光光の照射領域と該基板とを相対変位させる移動工程とを含むことを特徴とする。
また、本発明のデバイス製造方法は、本発明の露光装置を用いて、マスクに設けられたパターンを介して前記露光光を感光基板に照射し、前記パターンを前記感光基板に転写する転写工程と、前記パターンが転写された前記感光基板を現像し、前記パターンに対応する形状の転写パターン層を前記感光基板に形成する現像工程と、前記転写パターン層を介して前記感光基板を加工する加工工程とを含むことを特徴とする。
本発明の露光装置、露光方法及びデバイス製造方法によれば、感光基板が大型化される場合にも、感光基板の移動を高速かつ高精度に制御することができ、感光基板に対する露光処理を精密に、かつ高スループットで行うことができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る露光装置、露光方法及びデバイス製造方法について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態にかかる露光装置の全体構成を示す図である。本実施形態においては、投影光学系PLに対して、マスクステージMSにより支持されたマスクMと基板ステージSTに載置されたプレートPとが静止した状態で、マスクMに設けられたパターンをプレートPに転写してプレートPをステップ移動させる露光処理を順次行うステップ・アンド・リピート方式の露光装置を例に挙げて説明する。なお、以下の説明においては、図1中に示すように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。XYZ直交座標系は、X軸及びY軸がプレートPに対して平行となるよう設定され、Z軸がプレートPに対して直交する方向に設定されている。図中のXYZ直交座標系は、実際にはXY平面が水平面に平行な面に設定され、Z軸が鉛直上方向に設定される。
図1に示す露光装置は、マスクMのパターンを介してプレートPに露光光を照射する照明装置ILを備えている。照明装置ILは光源及び照明光学系等から構成されており、照明装置ILから射出した露光光はマスクM上の照明領域内を均一に照明する。マスクMを通過した露光光は投影光学系PLに入射し、投影光学系PLはマスクMに設けられたパターンの投影像をプレートP上に形成する。
露光装置には、プレートPが載置される基板ステージSTが設けられている。図2に示すように、基板ステージSTの上面の略中央部には、プレートPを支持する支持部(支持面)10が形成されており、支持部10は露光処理に必要な所定の平面度を有している。
また、露光装置には、支持部10に対してプレートPをXY平面内で移動させる移動機構20が設けられている。移動機構20は、駆動部22、棒状部材22a及び保持部22bを備えて構成されており、プレートPは、+X側の縁部が基板ステージSTの+X側に位置する駆動部22から延びる2本の棒状部材22aの先端部に設けられた保持部22bにより保持されると共に、−X側の縁部が基板ステージSTの−X側に位置する駆動部22から延びる1本の棒状部材22aの先端部に設けられた保持部22bにより保持されている。ここで保持部22bは、図3に示すように、プレートPの上面を吸着して保持する構成を有する。移動機構20は、駆動部22をY方向に移動させることにより、基板ステージST上において支持部10に対してプレートPをY方向に移動させ、駆動部22によって棒状部材22aの長さを調整することにより、プレートPをX方向に移動させる。
また、基板ステージSTは、図2及び図4に示すように、プレートPを支持部10から浮上させる浮上機構24、プレートPを基板ステージSTに吸着させる吸着機構26を備えている。即ち、基板ステージSTの上面の支持部10を除く位置には、複数の給気・吸気口25がX軸方向及びY軸方向に所定間隔で設けられており、浮上機構24により給気・吸気口25からプレートPと基板ステージSTの上面との間に、気体を供給することによりプレートPを支持部10から浮上させ、吸着機構26により給気・吸気口25からプレートPと基板ステージSTの上面との間の気体を吸引することによりプレートPを支持部10に吸着させる。
図5は、基板ステージST上におけるプレートPの移動を説明するための図である。移動機構20は、駆動部22を駆動して、プレートP上の図示しない各ショット領域を基板ステージST上の支持部10上に移動させる。例えば、プレートPの+X側かつ+Y側に位置するショット領域を支持部10による被支持領域30(図4参照)とする場合には、移動機構20は、駆動部22によりプレートPを符号P1で示す位置に移動させて、そのショット領域を支持部10上に位置させる。また、プレートPの−X側かつ−Y側に位置するショット領域を支持部10による被支持領域30とする場合には、移動機構20は、駆動部22によりプレートPを符号P2で示す位置に移動させて、そのショット領域を支持部10上に位置させる。
本実施形態にかかる露光装置においては、照明装置ILからの露光光の照射領域とプレートPとを相対変位させ、プレートPの各ショット領域を被支持領域30として支持部10上に順次位置させることで、その各ショット領域に対してマスクMのパターンの転写を行う。即ち、図6に示すように浮上機構24により給気・吸気口25からプレートPと基板ステージSTの上面との間に、気体を供給することによりプレートPを基板ステージSTから浮上させつつプレートPを支持部10に対して移動させる。その際、プレートPは支持部10に対して僅かに浮上し、または接した状態で移動する。そして、基板ステージSTの支持部10上の被支持領域30にプレートPの次のショット領域が位置した場合には、吸着機構26により給気・吸気口25からプレートPと基板ステージSTの上面との間の気体を吸引することによりプレートPを支持部10に吸着させ、支持部10により支持されたプレートPのショット領域(被支持領域30)内に照明装置ILから射出させた露光光を照射し露光を行う。ここで、照明装置ILは、プレートPのうち支持部10に支持された被支持領域30内のみに露光光を照射する。
本実施形態にかかる露光装置においては、上述したように移動機構20を用いて基板ステージST上におけるプレートPの移動を行うため、従来技術に係る基板ホルダや基板ステージのようにプレートPの大きさに伴って大型化かつ重量化される部材をプレートPとともに移動させる必要がなく、プレートPの移動を高速かつ高精度に制御することができ、プレートPに対する露光処理を精密に、かつ高スループットで行うことができる。
また、本実施形態にかかる露光装置では、基板ステージST上の所定の支持部10のみにおいて露光処理に必要な所定の平面度を確保すればよいため、従来の露光装置における基板ホルダが全面にわたってその所定の平面度を必要としていたのに比して、平面度を確保するための加工処理(製造工程)が容易となる。
なお、上述の実施形態においては、基板ステージSTに設けられた支持部10は、基板ステージSTの上面の他の領域と同じ高さに形成されていたが、図7に示すように、支持部40を基板ステージSTの上面に設けられた凸部41上に形成してもよい。この場合においては、支持部40において露光処理に必要な所定の平面度を確保するための加工処理が支持部10に比べて一層容易となる。また、支持部40を凸部41上に形成した場合には、保持部22bに替えて、図8に示すように、プレートPの端部を把持する保持部42を用いることができる。保持部42では、プレートPを把持することで、保持部22bに比してより確実にプレートPを保持することができる。
このような支持部40を備える基板ステージST上において、プレートPを移動させ、プレートPの各ショット領域に対して露光を行う場合には、図7に示すように浮上機構24により給気・吸気口25からプレートPと基板ステージSTの上面との間に気体を供給することによりプレートPを基板ステージSTから浮上させつつプレートPを移動させる。その際、プレートPは支持部40に対して僅かに浮上し、または接した状態で移動する。そして、基板ステージSTの支持部40上の被支持領域30にプレートPの次のショット領域が位置した場合には、吸着機構26により給気・吸気口25からプレートPと基板ステージSTの上面との間の気体を吸引することによりプレートPを支持部40に吸着させ露光を行う。
また、図9に示すように、凸部41上の支持部40の周囲に、複数の吸気口44を設け、吸気口44から気体を吸引することによりプレートPを支持部40に吸着させるようにしてもよい。この場合には、支持部40に対してプレートPの各ショット領域を一層確実に吸着させることができる。
次に、図面を参照して、第2の実施形態に係る露光装置について説明する。なお、第2の実施形態に係る露光装置は、基板ステージST上におけるプレートPの保持方法が異なる点を除き第1の実施形態に係る露光装置と同一の構成である。従って、第2の実施形態に係る露光装置の説明においては、第1の実施形態に係る露光装置と異なる部分についてのみ説明を行う。また、以下の説明において第1の実施形態と同一構成には、同一の符号を付して説明を行なう。
本実施形態に係る露光装置においては、図10及び図11に示すようにプレートPの周縁部を基板トレイPTにより保持し、基板ステージSTの+X側に位置する駆動部22から延びる2本の棒状部材22aの先端部に設けられた保持部50と、基板ステージSTの−X側に位置する駆動部22から延びる1本の棒状部材22aの先端部に設けられた保持部50とにより基板トレイPTを保持し、駆動部22を駆動して、基板ステージST上の支持部40に対してプレートPの移動を行う。この場合には、図3に示す保持部22bと同様の吸着機構により、基板トレイPTの上面を吸着して保持することができる。
また、プレートPを基板トレイPTにより保持する場合には、基板ステージST上においてプレートPを浮上させるための浮上機構を基板ステージSTに設けてもよいし、基板トレイPTに設けてもよい。即ち、給気・吸気口25を基板ステージSTの上面に設け、この給気・吸気口25から気体を供給することにより、基板ステージST上において基板トレイPTを浮上させてもよいし、給気・吸気口25を基板トレイPTの下面に設け、この給気・吸気口25から気体を供給することにより基板トレイPTを基板ステージST上において浮上させてもよい。更に、基板ステージSTの上面及び基板トレイPTの下面の両方に給気・吸気口25を設けてもよい。
なお、上述した第1及び第2の実施形態においては、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置を例に挙げて説明したが、マスクMを保持するマスクステージMSとプレートPとを同期移動させつつマスクMに設けられたパターンの投影像をプレートP上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に本発明を適用することもできる。
また、上述した第1及び第2の実施形態では、1つの投影光学系を備えた露光装置を例に挙げて説明したが、複数の投影レンズを備えるマルチレンズ式の露光装置に本発明を適用することも可能である。この場合には、各投影レンズに対応する基板ステージST上の領域、すなわち照明装置ILが各投影レンズを介して露光光を照射する領域のそれぞれに、上述の実施形態に係る支持部10または支持部40を形成し、プレートPの各ショット領域の少なくとも一部を順次支持部10または支持部40上に位置させて露光を行う。
また、上述した第1及び第2の実施形態においては、支持部10または支持部40は、露光処理に必要な所定の平面度を有する面状の支持部として形成されているが、面状の支持部に限定されず、例えば複数のピン状部材を形成し、この複数のピン状部材の先端部(支持点)の高さを露光処理に必要な所定の平面度に対応する高さ範囲内に設けることにより、支持部10または支持部40に代わる支持部とすることができる。この場合、各ピン状部材の先端部によりプレートPが支持される。
また、上述した第1及び第2の実施形態では、投影光学系を備えた露光装置を例に挙げて説明したが、マスクMのパターンを投影光学系を介すことなくプレートP上に露光するプロキシミティ露光装置に本発明を適用することもできる。
次に、本発明に係る露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図12は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。この図に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウエハに金属膜を蒸着し(ステップS40)、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する(ステップS42)。つづいて、本発明に係る露光装置を用いて、マスクに形成されたパターンをウエハ上の各ショット領域に転写し(ステップS44:露光工程)、この転写が終了したウエハの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う(ステップS46:現像工程)。その後、ステップS46によってウエハ表面に形成されたレジストパターンを加工用のマスクとし、ウエハ表面に対してエッチング等の加工を行う(ステップS48:加工工程)。
ここで、レジストパターンとは、本発明にかかる露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が形成されたフォトレジスト層(転写パターン層)であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップS48では、このレジストパターンを介してウエハ表面の加工を行う。ステップS48で行われる加工には、例えばウエハ表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップS44では、本発明にかかる露光装置は、フォトレジストが塗布されたウエハを感光基板としてパターンの転写を行う。
図13は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。この図に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程(ステップS50)、カラーフィルタ形成工程(ステップS52)、セル組立工程(ステップS54)およびモジュール組立工程(ステップS56)を順次行う。
ステップS50のパターン形成工程では、プレート(感光基板)Pとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、本発明にかかる露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、本発明にかかる露光装置を用いてフォトレジスト層に、マスクに設けられたパターンの投影像を転写する露光工程と、パターンの投影像が転写されたプレートの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層(転写パターン層)の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を形成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板を加工する加工工程とが含まれている。
ステップS52のカラーフィルタ形成工程では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応する3つのドットの組をマトリクス状に多数配列するか、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。ステップS54のセル組立工程では、ステップS50によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップS52によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップS56のモジュール組立工程では、ステップS54によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。
また、本発明は、半導体デバイスまたは液晶デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、プラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子(CCD等)、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びDNAチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク(フォトマスク、レチクル等)をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程(露光装置)にも適用することができる。
IL…照明装置、PL…投影光学系、M…マスク、P…プレート、MS…マスクステージ、ST…基板ステージ、PT…基板トレイ、20…移動機構、22…駆動部、24…浮上機構、25…給気・吸気口、26…吸着機構。
Claims (15)
- 所定の平面度を有する一以上の支持部によって基板を支持するステージと、
前記基板のうち前記支持部に支持された被支持領域内に露光光を照射する照明装置と、
前記基板を保持して前記支持部に対して移動させ、前記基板上の前記露光光の照射領域と該基板とを相対変位させる移動機構と、
を備えたことを特徴とする露光装置。 - 所定の高さ範囲内に設けられた複数の支持点を有する一以上の支持部によって基板を支持するステージと、
前記基板のうち前記支持部に支持された被支持領域内に露光光を照射する照明装置と、
前記基板を保持して前記支持部に対して移動させ、前記基板上の前記露光光の照射領域と該基板とを相対変位させる移動機構と、
を備えたことを特徴とする露光装置。 - 前記基板と前記ステージとの間に気体を供給し、前記基板を前記支持部に対して浮上させる浮上機構を備え、
前記移動機構は、前記浮上機構によって浮上した前記基板を保持する保持部を前記支持部に対して移動させることを特徴とする請求項1または2に記載の露光装置。 - 前記浮上機構は、前記保持部と前記ステージとの少なくとも一方に設けられた給気口を介して前記気体の供給を行なうことを特徴とする請求項3に記載の露光装置。
- 前記基板と前記ステージとの間の気体を吸引し、前記基板の少なくとも一部を前記ステージに吸着させる吸着機構を備え、
前記支持部は、前記吸着機構によって吸着された前記基板を支持することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の露光装置。 - 前記吸着機構は、前記移動機構のうち前記基板を保持する保持部と前記ステージとの少なくとも一方に設けられた吸気口を介して前記気体の吸引を行うことを特徴とする請求項5に記載の露光装置。
- 前記支持部は、前記ステージに形成された凸部上に設けられることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の露光装置。
- 前記凸部上であって前記支持部周辺の少なくとも一部に設けられた吸気口を介して、前記基板と前記ステージとの間の気体を吸引し、前記基板を前記ステージに吸着させる吸着機構を備えたことを特徴とする請求項7に記載の露光装置。
- 前記移動機構は、前記基板の周縁部を保持する保持部を有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の露光装置。
- パターンが設けられたマスクを保持するマスクステージと
前記パターンの像を前記基板に投影する投影光学系と、を備え、
前記照明装置は、前記パターン及び前記投影光学系を介して前記露光光を前記被支持領域内に照射することを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の露光装置。 - 所定の平面度を有する一以上の支持部によって基板を支持する支持工程と、
前記基板のうち前記支持部に支持された被支持領域内に露光光を照射する露光工程と、
前記基板を保持して前記支持部に対して移動させ、前記基板上の前記露光光の照射領域と該基板とを相対変位させる移動工程と、
を含むことを特徴とする露光方法。 - 所定の高さ範囲内に設けられた複数の支持点を有する一以上の支持部によって基板を支持する支持工程と、
前記基板のうち前記支持部に支持された被支持領域内に露光光を照射する露光工程と、
前記基板を保持して前記支持部に対して移動させ、前記基板上の前記露光光の照射領域と該基板とを相対変位させる移動工程と、
を含むことを特徴とする露光方法。 - 前記支持部を有するステージと前記基板との間に気体を供給し、前記基板を前記支持部に対して浮上させる浮上工程を含み、
前記移動工程は、前記浮上工程によって浮上した前記基板を保持する保持部を前記支持部に対して移動させることを特徴とする請求項11または12に記載の露光方法。 - 前記支持部を有するステージと前記基板との間の気体を吸引し、前記基板の少なくとも一部を前記ステージに吸着させる吸着工程を含み、
前記支持工程は、前記吸着工程によって吸着された前記基板を支持することを特徴とする請求項11〜13のいずれか一項に記載の露光方法。 - 請求項1〜10のいずれか一項に記載の露光装置を用いて、マスクに設けられたパターンを介して前記露光光を感光基板に照射し、前記パターンを前記感光基板に転写する転写工程と、
前記パターンが転写された前記感光基板を現像し、前記パターンに対応する形状の転写パターン層を前記感光基板に形成する現像工程と、
前記転写パターン層を介して前記感光基板を加工する加工工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
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