JP4074011B2 - 露光装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、未露光の感光性レジスト膜を備えた対象物、例えば、液晶表示装置に適用される基板や、半導体素子に適用されるシリコンウェハ等の対象物に対して、露光処理を行う露光装置及びこの露光装置に適用される露光方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置に適用される基板や、半導体素子に適用されるシリコンウェハの回路パターンは、以下のようなフォトエッチングプロセス、すなわちPEPによって形成されている。
【0003】
まず、未露光の感光性のレジスト膜が基板表面に塗布される。続いて、基板のレジスト膜に対して、所定のフォトマスクパターンを介して回路パターンが露光される。
【0004】
続いて、基板が基板搬送系を経て周辺露光装置に搬送される。そして、周辺露光処理、すなわち基板周辺部の未露光のレジスト膜が露光される。この露光処理により、後の現像処理によって基板周辺部のレジスト膜が除去される。
【0005】
続いて、基板が基板搬送系を経てナンバリング露光装置に搬送される。そして、ナンバリング露光処理、すなわち基板の所定領域に基板管理用番号パターンが露光される。
【0006】
続いて、基板が基板搬送系を経て現像装置に搬送され、現像処理が施される。そして、レジスト膜を除去した部分がエッチングされる。
このようなPEPに利用される周辺露光装置は、図1に示すように、基板ホルダ10と、照明光学ユニット11とを有している。基板ホルダ10は、周辺露光装置に搬送された基板1を位置決めした状態で真空吸着することにより保持する。
【0007】
照明光学ユニット11は、紫外線ビームを発生する超高圧水銀ランプ12、紫外線ビームを案内する光ファイバ13、基板1全周囲の4辺を露光処理するために基板面の全方位に移動可能なXY駆動軸14に固定された露光ヘッド15等を有している。
【0008】
そして、周辺露光装置は、XY駆動軸14により露光ヘッド15を基板上の任意の位置に対向するように移動させ、装置に登録された紫外線ビームのビーム断面径、露光量、露光パターンなどの露光データに基づいて、所定の基板周辺部をスキャン露光する。
【0009】
また、上述したようなPEPに利用されるナンバリング露光装置は、基板ホルダ20と、照明光学ユニット21とを有している。基板ホルダ20は、ナンバリング露光装置に搬送された基板1を位置決めした状態で真空吸着することにより保持する。この基板ホルダ20は、保持した基板を基板面の全方位に移動可能なXYステージ22に取り付けられている。
【0010】
照明光学ユニット21は、紫外線ビームを発生する超高圧水銀ランプ23、任意の基板管理用番号パターンのマスクを形成する液晶マスク24、液晶マスク24を通過した紫外線ビームを任意の縮小倍率により投影する投影光学系25、紫外線ビームを所定のタイミングで遮蔽するシャッタ26などを有している。
【0011】
そして、ナンバリング露光装置は、XYステージ22により基板上の任意の位置を照明光学ユニット21に対向するように基板1を移動させ、所定のタイミングでシャッタ26を開放して基板管理用番号パターンを露光する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のPEPでは、周辺露光処理及びナンバリング露光処理は、それぞれ全く異なるビーム断面径の光ビームを利用して行われるため、それぞれ別の露光装置が必要となる。また、それぞれの露光装置に基板を搬送して露光処理を行うため、製造工程数が多く、露光に要する時間が長くなるといった問題が発生する。これにより、製造コストが増大する問題も発生する。
【0013】
また、周辺露光処理は、すべてのPEPに必要であるのに対して、ナンバリング露光処理は、特定のPEPのみに必要である。このため、レジスト膜塗布処理、露光処理、現像処理の工程を一括処理するために個々の処理装置を接続したインライン型の装置においては、周辺露光装置及びナンバリング露光装置の適用工程の組み合わせによって、接続装置個数が異なり、装置寸法が変動する問題点がある。
【0014】
さらに、それぞれの露光装置には、以下のような問題がある。
すなわち、周辺露光装置は、基板全面の任意の箇所を露光する必要がある。このため、基板ホルダに保持された基板のレジスト膜上に、露光ヘッドを駆動するXY駆動軸を設けた場合、XY駆動軸から発生した塵が基板上に付着するおそれがある。塵が基板上に付着した場合には、露光不良が発生するといった問題がある。また、XY駆動軸を駆動する機構機構が基板の外周部よりも外側に設置されるため、装置が大型化してしまう問題がある。
【0015】
また、ナンバリング露光装置も同様に、基板全面の任意の箇所を露光する必要がある。このため、基板を移動させるXYステージの移動面積が、基板面積の倍以上必要となり、装置が大型化してしまう問題がある。また、基板管理用番号パターンは、液晶マスクを利用して形成している。このため、液晶マスクに含まれる液晶材料は、照射される紫外線によってダメージを受け、マスク寿命が短縮されて製造コストの増大を招くおそれがある。また、液晶マスクの遮光率が100%より低下するため、コントラストの低下を招き、レジストパターンのコントラストが劣化する。レジストパターンのコントラストが劣化した場合には、露光不良が発生するおそれがある。
【0016】
この発明の目的は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、製造工程数を削減でき、製造コストの低減が可能な露光装置を提供することにある。
また、この発明の目的は、装置の移動面積を縮小するとともに駆動機構を小型化することによって装置の小型化が可能な露光装置を提供することにある。
【0017】
さらに、この発明の目的は、発塵量を低減するとともにレジストパターンのコントラスト低下を防止して露光不良の発生を防止することが可能な露光装置を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、この発明は、
感光性のレジスト膜が塗布された基板を単一の保持手段上に保持した状態でこの基板に向けて光ビームを照射する露光装置において、
第1の光ビームを発生する第1光源と、
前記第1の光ビームのビーム断面径を第1の大きさとする第1光学系と、
前記第1光学系を経由した前記第1の光ビームを前記基板上で走査露光するための駆動機構を備えた第1反射鏡と、
第2の光ビームを発生する第2光源と、
前記第2の光ビームのビーム断面径を前記第1の大きさより小さい第2の大きさとする第2光学系と、
前記第2光学系を経由した前記第2の光ビームを前記基板上で走査露光するための駆動機構を備えた第2反射鏡と、
を備えたことを特徴とする露光装置を提供する。
【0019】
この発明の露光装置によれば、それぞれ異なるビーム断面径を有する第1の光ビーム及び第2の光ビームを、それぞれ基板上の異なる任意の位置に照射して、露光マスクを使用することなく、それぞれ異なる任意のパターンを同時に露光することができる。
【0020】
これにより、従来のように2つの露光装置を用意する必要がなくなるため、製造工程数を削減でき、製造コストの低減が可能となる。また、従来のように露光ヘッドを移動させたり、基板を移動させる必要がなくなるため、装置の移動面積を縮小するとともに駆動機構を小型化することが可能となり、装置を小型化することが可能となる。さらに、従来のように基板上に駆動機構を設ける必要がなく、また、マスクパターンも必要なくなるため、発塵量を低減するとともにレジストパターンのコントラスト低下を防止して露光不良の発生を防止することが可能となる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の露光装置の一実施の形態について図面を参照して説明する。図3は、この発明の一実施の形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
【0022】
すなわち、この露光装置30は、保持手段として機能する基板ホルダ31と、第1露光系32Aと、第2露光系32Bとを備えている。
基板ホルダ31は、基板1を位置決めした状態で真空吸着することによって保持する。この基板ホルダ31に保持される基板1は、レジスト膜塗布装置において、未露光の感光性レジスト膜が塗布された後に、基板搬送系を経て露光装置30に搬送される。なお、この基板1に塗布された感光性レジスト膜は、露光された部分が現像液によって溶解しやすくなるいわゆるポジ型のフォトレジスト膜である。
【0023】
第1露光系32Aは、基板周辺部を露光するための周辺露光処理に利用される。この第1露光系32Aは、第1光源として機能するレーザ発振器33Aと、第1光学系34Aと、第1反射鏡として機能するガルバノミラー35Aと、を備えている。
【0024】
レーザ発振器33Aは、例えばエキシマレーザ装置などを利用し、紫外線の波長成分を含む所定のビーム断面径のレーザビームを発生する。第1光学系34Aは、レーザ発振器33Aから出力されたレーザビーム、すなわち第1の光ビームのビーム断面径を第1の大きさに成形する。すなわち、この第1光学系34Aは、第1ミラー36A、シャッタ37A、第2ミラー38A、第1レンズ39A、スリット40A、及び第2レンズ41Aを有している。
【0025】
第1ミラー36Aは、レーザ発振器33Aから出力されたレーザビームを反射して光路を略直角に折り曲げる。シャッタ37Aは、第1ミラー36Aと第2ミラー38Aとの間の光路上に配置され、所定のタイミングで第1ミラー36Aから反射されたレーザビームを遮断する。このシャッタ37Aは、例えばプリズムシャッタを利用し、電圧制御により屈折率を変化させることにより第2ミラー38Aに向かうレーザビームの光路を変更させて遮断する。第2ミラー38Aは、シャッタ37Aを通過したレーザビームを反射して光路をほぼ直角に折り曲げる。
【0026】
第1レンズ39A及び第2レンズ41Aは、それぞれ所定の結像条件を有し、また、第1レンズ39Aと第2レンズ41Aとの間に配置されるスリット40Aは、所定のスリット幅を有している。そして、第1レンズ39A、スリット40A、及び第2レンズ41Aは、第2ミラー38Aで反射されたレーザビームのビーム断面径を第1の大きさに成形する。
【0027】
なお、第1レンズ39A及び第2レンズ41Aの結像条件、及びスリット40Aのスリット幅は、成形したいビーム断面径、すなわち第1の大きさに合わせて設定される。ここで、第1光学系34Aによって成形されるビーム断面径、すなわち第1の大きさは、例えば、5mm×2mm乃至10mm×2mmに設定されている。
【0028】
ガルバノミラー35Aは、第1の大きさのビーム断面径に成形された第1のレーザビームを基板1の周辺部に向けて反射し、ガルバノミラー35Aに取り付けられた駆動機構により、基板1の周辺部に沿ってレーザビームで走査する。
【0029】
第2露光系32Bは、基板1の任意の位置に基板管理用番号を露光するためのナンバリング露光処理に利用される。この基板管理用番号は、文字パターン及び記号パターンを組み合わせたものである。この第2露光系32Bは、第2光源として機能するレーザ発振器33Bと、第2光学系34Bと、第2反射鏡として機能するガルバノミラー35Bと、を備えている。
【0030】
レーザ発振器33Bは、第1露光系32Aのレーザ発振器33Aと同様に、例えばエキシマレーザ装置などを利用し、紫外線の波長成分を含む所定のビーム断面径のレーザビームを発生する。第2光学系34Bは、レーザ発振器33Bから出力されたレーザビーム、すなわち第2の光ビームのビーム断面径を第2の大きさに成形する。すなわち、この第2光学系34Bは、第1ミラー36B、シャッタ37B、第2ミラー38B、第1レンズ39B、スリット40B、及び第2レンズ41Bを有している。
【0031】
第1ミラー36B、シャッタ37B、及び第2ミラー38Bは、第1露光系32Aの第1光学系34Aに利用されるものと同一であるため、詳細な説明を省略する。
【0032】
第1レンズ39B及び第2レンズ41Bは、それぞれ第1露光系32Aの第1光学系34Aに利用される第1レンズ39A及び第2レンズ41Aとは異なる所定の結像条件を有している。また、第1レンズ39Bと第2レンズ41Bとの間に配置されるスリット40Bは、第1光学系34Aのスリット40Aとは異なる所定のスリット幅を有している。そして、第1レンズ39B、スリット40B、及び第2レンズ41Bは、第2ミラー38Bで反射されたレーザビームのビーム断面径を第2の大きさに成形する。
【0033】
なお、第1レンズ39B及び第2レンズ41Bの結像条件、及びスリット40Bのスリット幅は、成形したいビーム断面径、すなわち第2の大きさに合わせて設定される。ここで、第2光学系34Bによって成形されるビーム断面径、すなわち第2の大きさは、例えば、ナンバリング露光処理を施す描画パターンのサイズに合わせて、約Φ30μm乃至50μmに設定されている。
【0034】
ガルバノミラー35Bは、第2の大きさのビーム断面径に成形された第2のレーザビームを基板1上の任意の位置に向けて反射し、ガルバノミラー35Bに取り付けられた駆動機構により、基板1上の任意の位置に任意の描画パターンを露光する。
【0035】
また、露光装置30は、ガルバノミラー35Aで反射された第1のレーザビーム、及びガルバノミラー35Bで反射された第2のレーザビームに対して共通の所定の光学特性を与える光学部材として機能する単一のfθレンズ42を備えている。
【0036】
図4は、この発明の一実施の形態に係る露光装置の制御系の構成を概略的に示すブロック図である。
すなわち、露光装置30は、制御手段として機能するCPU100を備えている。このCPU100には、メモリ102が接続されている。このメモリは、露光装置30全体の制御データや、周辺露光処理に利用する第1露光系32Aの各部を制御するための制御データ、ナンバリング露光処理に利用する第2露光系32Bの各部を制御するための制御データ、ナンバリング露光処理用の文字パターンや記号パターンに関する描画データ等を記憶している。
【0037】
また、CPU100には、レーザ駆動回路104A及び104B、電圧制御手段として機能する電圧制御回路106A及び106B、駆動機構108A及び108B等が接続されている。
【0038】
レーザ駆動回路104A及び104Bは、CPU100の制御に基づき、第1露光系32Aのレーザ発振器33A及び第2露光系32Bのレーザ発振器33Bの駆動をそれぞれ個別に制御する。電圧制御回路106A及び106Bは、CPU100の制御に基づき、それぞれプリズムシャッタ37A及び37Bに印加する電圧値を個別に制御する。駆動機構108A及び108Bは、CPU100によって制御され、それぞれガルバノミラー35A及び35Bを駆動する。
【0039】
すなわち、CPU100は、メモリ102に記憶されている制御データに基づいて、駆動機構108Aを制御し、第1露光系32Aのガルバノミラー35Aによって反射された第1のレーザビームを基板ホルダ31に保持されている基板1の周辺部に沿って走査する。
【0040】
また、CPU100は、メモリ102に記憶されている制御データ及び描画データに基づいて、駆動機構108Bを制御し、第2露光系32Bのガルバノミラー35Bによって反射される第2のレーザビームを基板1の任意の位置に案内し、所定の基板管理用番号を描画する。
【0041】
図5は、この発明の露光装置を利用したフォトエッチングプロセスすなわちPEPを説明するためのフローチャートである。
すなわち、このPEPを実行するために、感光性レジスト膜を基板に塗布するレジスト膜塗布装置、基板に塗布されたレジスト膜に対して所定の回路パターンを露光するステッパー露光装置、回路パターンが露光されたレジスト膜に対して周辺露光処理及びナンバリング露光処理を並列して同時に行う上述した露光装置、露光されたレジスト膜を現像処理する現像装置、及びエッチング処理するエッチング装置は、すべて基板搬送系を介して接続されている。
【0042】
まず、基板は、基板搬送系を介してレジスト膜塗布装置に搬送される。そして、基板の表面にポジ型の感光性レジスト膜が塗布される(ST1)。
続いて、基板は、基板搬送系を介してステッパー露光装置に搬送される。そして、基板に塗布されたレジスト膜に対して、所定のマスクパターンを介して所定の回路パターンが1ショット毎にステッピング露光される(ST2)。
【0043】
続いて、基板は、基板搬送系を介して図3及び図4に示したような構成の露光装置30に搬送される。そして、基板は、基板ホルダ31上において、位置決めされた後、真空吸着されることにより保持される。そして、CPU100の制御に基づき、第1露光系32Aにより周辺露光処理が行われるとともに、同時に、第2露光系32Bによりナンバリング露光処理が行われる。すなわち、第1露光系32Aにより、大ビーム断面径の第1のレーザビームが基板周辺部に沿って照射される。同時に、第2露光系32Bにより、小ビーム断面径の第2のレーザビームが基板上の任意の位置に任意の基板管理用番号を描画するように照射される(ST3)。
【0044】
続いて、基板は、基板搬送系を介して現像装置に搬送される。そして、基板に塗布されたレジスト膜は、所定の現像条件に基づいて、現像処理される。この時、ポジ型のレジスト膜の露光部分は、現像液により溶解して除去され、未露光部分は、残留する(ST4)。
【0045】
続いて、基板は、基板搬送系を介してエッチング装置に搬送される。そして、基板上におけるレジスト膜を除去した部分、すなわち露光部分がエッチング処理され、除去される(ST5)。
【0046】
以上のようなプロセスにより、PEPが実行される。
上述したように、この発明の露光装置及びこの露光装置に適用される露光方法によれば、単一の基板ホルダに保持された基板に塗布された感光性のレジスト膜に対して、それぞれ露光条件の異なるパターンを同時に並列して露光することができる第1露光系及び第2露光系を備え、かつこれらの露光系を同時に個別に駆動する。
【0047】
このため、異なるビーム断面径を有する第1のレーザビーム及び第2のレーザビームを、それぞれ基板上の異なる任意の位置に照射して、露光マスクを使用することなく、それぞれ異なる任意のパターンを同時に露光することができる。
【0048】
これにより、従来のように2つの露光装置を用意する必要がなくなるため、製造工程数を削減でき、製造コストの低減が可能となる。また、従来のように露光ヘッドを移動させたり、基板を移動させる必要がなくなるため、装置の移動面積を縮小するとともに駆動機構を小型化することが可能となり、装置を小型化することが可能となる。さらに、従来のように基板上に駆動機構を設ける必要がなく、また、マスクパターンも必要なくなるため、発塵量を低減するとともにレジストパターンのコントラスト低下を防止して露光不良の発生を防止することが可能となる。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、製造工程数を削減でき、製造コストの低減が可能な露光装置を提供することができる。
また、この発明によれば、装置の移動面積を縮小するとともに駆動機構を小型化することによって装置の小型化が可能な露光装置を提供することができる。
【0050】
さらに、この発明によれば、発塵量を低減するとともにレジストパターンのコントラスト低下を防止して露光不良の発生を防止することが可能な露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、従来の周辺露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図2】図2は、従来のナンバリング露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図3】図3は、この発明の露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図4】図4は、この発明の露光装置の制御系の構成を概略的に示すブロック図である。
【図5】図5は、この発明の露光装置が適用されるフォトエッチングプロセスを説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
1…基板
30…露光装置
31…基板ホルダ
32A…第1露光系
32B…第2露光系
33(A,B)…レーザ発振器
34A…第1光学系
34B…第2光学系
35(A,B)…ガルバノミラー
36(A,B)…第1ミラー
37(A,B)…プリズムシャッタ
38(A,B)…第2ミラー
39(A,B)…第1レンズ
40(A,B)…スリット
41(A,B)…第2レンズ
42…fθレンズ
100…CPU
102…メモリ
104(A,B)…レーザ駆動回路
106(A,B)…電圧制御回路
108(A,B)…駆動機構
Claims (9)
- 感光性のレジスト膜が塗布された基板を単一の保持手段上に保持した状態でこの基板に向けて光ビームを照射する第1露光系及び第2露光系を備えた露光装置において、
前記第1露光系は、
第1の光ビームを発生する第1光源と、
前記第1の光ビームのビーム断面径を第1の大きさとする第1光学系と、
前記第1光学系を経由した前記第1の光ビームを前記基板上で走査露光するための駆動機構を備えた第1反射鏡と、を備え、
前記第2露光系は、
第2の光ビームを発生する第2光源と、
前記第2の光ビームのビーム断面径を前記第1の大きさより小さい第2の大きさとする第2光学系と、
前記第2光学系を経由した前記第2の光ビームを前記基板上で走査露光するための駆動機構を備えた第2反射鏡と、を備え、
前記第1露光系及び前記第2露光系は、前記基板を保持する保持手段に対して固定されたことを特徴とする露光装置。 - 前記露光装置は、前記第1反射鏡に備えられた駆動機構及び第2反射鏡に備えられた駆動機構を、それぞれ独立に制御する制御手段を備えていることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記第1光学系及び第2光学系は、それぞれ異なる結像条件を有するレンズと、それぞれ異なるスリット幅を有するスリットとを含んでいることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記第1反射鏡及び第2反射鏡は、ガルバノミラーであることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記第1反射鏡及び第2反射鏡の反射光は、共通のfθレンズを介してそれぞれ前記基板上に照射されることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記光ビームは、レーザー光であることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記第1光源と前記第1反射鏡との間、及び、前記第2光源と前記第2反射鏡との間には、それぞれプリズムシャッタが配置されることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記プリズムシャッタは、それぞれ独立の電圧制御手段により制御されることを特徴とする請求項7に記載の露光装置。
- 前記第1露光系は、前記第1反射鏡を駆動することによって前記基板の周辺部に沿って走査露光する周辺露光処理を行い、
前記第2露光系は、前記第2反射鏡を駆動することによってナンバリング露光処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
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