TWI612395B - 曝光裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明公開了一種曝光裝置，包括曝光單元，用於對晶圓進行曝光；曝光單元包括照明系統和遮罩，照明系統包括均光單元，均光單元包括橫截面為正六邊形的均光石英棒，遮罩的形狀為與均光石英棒的橫截面相匹配的正六邊形。本發明在相同曝光視場的情況下能夠有效降低物鏡場曲對焦深的影響，提高實際可使用的焦深；在投影物鏡相同的焦深的情況下，擴大了曝光視場的曝光面積。

Description

曝光裝置及方法
本發明涉及一種光刻設備，特別涉及一種曝光裝置及方法。
光刻設備是一種將所需圖案應用到基板上，通常是基板的目標部分上的機器。例如，可以將光刻設備用在積體電路的製造中。在這種情況下，可認為是遮罩或遮罩版的圖案形成裝置用於生成對應於積體電路的單層的電路圖案。可以將該圖案成像到基板(例如，矽晶片)上的目標部分(例如，包括一部分管芯、一個或多個管芯)上。特殊的，在LED製造領域，首先需要將密集孔的圖案成像到圖形化藍寶石基板。
和線條的成像相比，密集孔或密集圓柱的成像會困難得多，其實際的焦深也會大大減少，因此，對光刻而言，焦面的控制要求就非常高；另一方面，相較於矽片，圖形化藍寶石基板本身的特點在於材質比較硬，面型翹曲較大，這又進一步降低了實際可使用的焦深(Useful Depth Of Focus,UDOF)，在實際可使用的焦深不夠的情況下，光刻系統焦面控制誤差導致的離焦量會造成基底上圖形的一致性超出可接收範圍，宏觀效果顯示為在相同光照條件下，基底上不同圖形的區域明暗程度不同，形成肉眼可觀測到的“不一致(Not Consistent)”或“色差(Color Difference)”現象。在產線上，肉眼觀察是一個重要指標，肉眼對“不一致”或“色差”現象非常敏感，因此，對各種製程參數的控制，尤其是焦面控制的要求就非常高。
請參考第1圖，習知技術中的照明系統的均光設計，採用四邊形的均光棒10。請參考第2圖，習知技術的遮罩20採用四邊形形狀，遮罩可以進行方形拼接，此種結構的照明系統和遮罩主要用於鐳射退火領域，無法用於LED光刻領域。
目前，曝光圖形化藍寶石基板圖形的光刻機，受鏡頭設計成本或控制系統設計等因素的影響，這些機器良率低，適應性差，難以滿足大批量的生產需求。
本發明所要解決的技術問題是，提供一種曝光裝置，以在相同曝光視場的情況下能夠有效降低物鏡場曲對焦深的影響，提高實際可使用的焦深；在投影物鏡相同的焦深的情況下，擴大了曝光視場的曝光面積。
為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種曝光裝置，包括曝光單元，用於對晶圓進行曝光；曝光單元包括照明系統和遮罩，照明系統包括均光單元，均光單元包括橫截面為正六邊形的均光石英棒。
較佳地，本發明的上述曝光裝置，遮罩的形狀為與均光石英棒的橫截面相匹配的正六邊形。
較佳地，本發明的上述曝光裝置，進一步包括整片曝光單元，用於對曝光後的晶圓進行整片曝光。
較佳地，本發明的上述曝光裝置，整片曝光單元，包括物料支撐結構，用於承載曝光後的晶圓；整片曝光源，提供整片曝光能量；整片曝光控制單元，用於控制整片曝光源的打開或閉合，以及控制整片曝光源打開或閉合的時間。
較佳地，本發明的上述曝光裝置，整片曝光源密閉設置在物料支撐結構的下方，以阻止外部光源進入整片曝光單元。
較佳地，本發明的上述曝光裝置，物料支撐結構向下相容設置，以用於承載4英寸、8英寸、10英寸、16英寸或更大規格尺寸的晶圓。
較佳地，本發明的上述曝光裝置，還包括：晶圓盒單元，用於存放晶圓；提取單元，用於提取晶圓；預對準單元，用於將提取的晶圓進行對位；以及曝光單元，藉由橫截面為正六邊形的均光石英棒和遮罩將對準後的晶圓進行曝光。
較佳地，本發明的上述曝光裝置，提取單元為旋轉機械手。
較佳地，本發明的上述曝光裝置，晶圓為藍寶石基板或矽基板或鍺矽基板。
較佳地，本發明的上述曝光裝置，照明系統，還依次包括光源、聚光單元、中繼單元，均光單元位於聚光單元與中繼單元之間。
較佳地，本發明的上述曝光裝置，照明系統，還包括設置在均光單元與中繼單元之間的可動刀口，用於開啟或關閉光源以及調節光源經聚光單元的照射視場大小。
為了解決上述技術問題，本發明還提供一種對晶圓進行曝光方法，包括以下步驟：提供照明系統，照明系統包括均光單元，均光單元包括橫截面為正六邊形形狀的均光石英棒；提供遮罩，遮罩的形狀為與均光石英棒的橫截面相匹配的正六邊形；以及藉由曝光單元對晶圓進行曝光以形成曝光圖形。
較佳地，本發明的曝光方法，在曝光步驟之後，還包括整片曝光的步驟，將曝光圖形進行整片曝光以形成整片曝光圖形，使經過整片曝光的整片曝光圖形變成規則的柱形形狀。
較佳地，本發明的曝光方法，對晶圓進行曝光之前還包括以下步驟：提取晶圓；以及將晶圓進行預對準。
較佳地，本發明的曝光方法，對晶圓進行曝光包括採用對晶圓的表面形貌特徵進行全部測量後，然後一次性對晶圓進行曝光的步驟。
較佳地，本發明的曝光方法，測量的具體步驟為：採用垂向測量裝置連續多次測量晶圓的表面形貌特徵，將載片運動台與垂向測量裝置的測量結果進行匹配，擬合併計算出每一個視場相對於最佳焦面的傾斜度。
較佳地，本發明的曝光方法，曝光的具體步驟為：藉由載片運動台的垂向感測器控制晶圓的最佳焦面，一次性的進行步進曝光。
與習知技術相比，本發明的曝光裝置及方法，將照明系統中均光單元的均光石英棒由四邊形改進為正六邊形，並將遮罩匹配設計為正六邊形。具有在相同曝光視場的情況下，正六邊形的對角線長度要比四邊形的對角線的長度要小，降低了投影物鏡對焦深的影響，提高了投影物鏡實際有用的焦深；在投影物鏡相同的焦深的情況下，正六邊形的均光石英棒反映的正六邊形曝光視場，擴大了曝光視場的曝光面積的技術效果。本發明由於提高了投影物鏡實際有用的焦深，因此，能夠克服光刻系統焦面控制誤差導致的離焦量會造成基底上圖形的一致性超出可接收範圍的缺陷；能夠克服肉眼觀測到的“不一致”或“色差”的現象。本發明的均光石英棒和遮罩的匹配設計，以及形成的正六邊形拼接，特別適應於LED製造領域等密集孔或集圓柱的成像製程。本發明增加了整片曝光單元及整片曝光的步驟，以改善曝光步驟的圖形的側壁陡度，使經過整片曝光的圖形變成規則的柱形形狀，以提高曝光產品良率。本發明的曝光方法，藉由連續多次測量晶圓的表面形貌特徵，擬合併計算出每一個視場相對於最佳焦面的傾斜度，然後一次性對晶圓進行曝光的步驟，與習知技術中採用的測量一次曝光一次的迴圈步驟相比，具有降低了晶圓物料的敏感度，提高了對硬度 較高的基板例如藍寶石基板或者翹曲的晶圓的適應能力。本發明採用一次性曝光的步驟，具有節省了曝光的工時，降低製造成本的效果。
10‧‧‧均光棒
20‧‧‧遮罩
100‧‧‧曝光單元
110‧‧‧照明系統
111‧‧‧光源
112‧‧‧聚光單元
113‧‧‧均光單元
1131‧‧‧均光石英棒
114‧‧‧中繼單元
115‧‧‧可動刀口
120‧‧‧遮罩
200‧‧‧晶圓
201‧‧‧曝光圖形
202‧‧‧整片曝光圖形
300‧‧‧整片曝光單元
301‧‧‧物料支撐結構
302‧‧‧整片曝光源
303‧‧‧整片曝光控制單元
304‧‧‧提取單元
305‧‧‧晶圓盒單元
306‧‧‧預對準單元
401、401’‧‧‧物鏡視場
402、402’‧‧‧正六邊形曝光視場
403、403’‧‧‧四邊形曝光視場
第1圖是習知技術的均光棒的結構示意圖。
第2圖是習知技術的遮罩的拼接結構示意圖。
第3圖是本發明的曝光裝置的結構示意圖。
第4圖是本發明的曝光單元的結構示意圖。
第5圖是本發明的均光石英棒的結構示意圖。
第6圖是本發明的遮罩的拼接結構示意圖。
第7圖及第8圖是物鏡視場與曝光視場關係的效果圖。
第9圖及第10圖是本發明的照明系統的結構示意圖。
第11圖是晶圓傳輸系統的結構示意圖。
第12圖是本發明增加整片曝光單元的曝光裝置的結構示意圖。
第13圖是未加入整片曝光的傳統曝光效果圖。
第14圖是加入整片曝光的效果圖。
第15圖是本發明整片曝光單元的結構示意圖。
第16圖是本發明的物料支撐結構與整片曝光源的結構關係示意圖。
第17圖是矽片工作台位置和垂向測量裝置的測量結果進行匹配的示意圖。
第18圖是擬合併計算出每一個視場相對於最佳焦面的傾斜度的示意圖。
下面結合圖式對本發明作詳細描述：
實施例一
請參考第3圖至第6圖，本實施方式提供一種曝光裝置，包括曝光單元100，用於對晶圓200進行曝光；曝光單元100包括照明系統110和遮罩120，照明系統110包括均光單元113，均光單元113包括橫截面為正六邊形的均光石英棒1131，遮罩120的形狀為與均光石英棒1131的橫截面相匹配的正六邊形。
具體地，如第5圖所示，本發明的曝光裝置，將照明系統110中均光單元113的均光石英棒1131的橫截面由四邊形改進為正六邊形，請參考第6圖，本發明的曝光裝置將遮罩120設計為正六邊形，與均光石英棒1131的橫截面的正六邊形相匹配，遮罩120可以進行正六邊形拼接。第7圖和第8圖是物鏡視場與曝光視場關係的效果圖，請參考第7圖，401為物鏡視場，在相同曝光視場的情況下，橫截面為正六邊形的均光石英棒1131反映的正六邊形曝光視場402的對角線長度要比四邊形曝光視場403的對角線的長度要短，從而降低了投影物鏡對焦深的影響，提高了投影物鏡實際有用的焦深；請參考第8圖，401’為物鏡視場，在投影物鏡相同的焦深的情況下，橫截面為正六邊形的均光石英棒1131反映的正六邊形曝光視場402’大於橫截面為四邊形的均光石英棒的曝光 視場403’，從而擴大了曝光視場的曝光面積。本發明由於提高了投影物鏡實際有用的焦深，因此，能夠克服光刻系統焦面控制誤差導致的離焦量會造成基底上圖形的一致性超出可接收範圍的缺陷；能夠克服肉眼觀測到的“不一致”或“色差”的現象。本發明的均光石英棒1131的橫截面和遮罩120的匹配設計，以及形成的六邊形拼接的遮罩120，特別適應於LED製造領域等密集孔或集圓柱的成像製程。
其中，晶圓200為藍寶石基板或矽基板或鍺矽基板等。
請參考第9圖，本發明的照明系統110，還依次包括汞燈或LED等光源111、聚光單元112、中繼單元114，均光單元113位於聚光單元112與中繼單元114之間。
請參考第10圖，本發明的曝光裝置，進一步包括設置在均光單元113與中繼單元114之間的可動刀口115，用於開啟或關閉光源111以及調節光源111經聚光單元112的照射視場大小。即本發明可以根據可動刀口115配合不同尺寸大小的遮罩120進行調節曝光視場的大小，以適應於各種尺寸晶圓200的曝光製程。
請參考第11圖，本發明的曝光裝置，進一步包括晶圓盒單元305，用於存放晶圓200；提取單元304，用於提取晶圓200；預對準單元306，用於將提取的晶圓200進行對位；曝光單元100，藉由橫截面為正六邊形的均光石英棒1131和遮罩120將對準後的晶圓200進行曝光。本發明的預對準單元306和曝光單元100可分體設計，也可以一體式設計。本發明的提取單元304、預對準曝光單元100與整片曝光單元300構成晶圓傳輸系統，以用於實現曝光前後以及整片曝光前後對晶圓200的傳輸。提取單元304在晶圓盒單元305、預對準單元306、曝光單元100中均起到對晶圓200提取的作用。例如可以採用旋轉機械手為提取單元304，將晶圓盒單元305的晶圓200提取放入預對準單元306，也可 以將預對準單元306的晶圓200放入到曝光單元100進行曝光，還可以將曝光單元100的晶圓200提取回收。
請參考第12圖，本發明的曝光裝置，可進一步包括整片曝光單元300，用於對曝光後的晶圓200進行整片曝光。增加整片曝光單元300後，晶圓傳輸系統則由提取單元304、晶圓盒單元305、預對準單元306、曝光單元100、整片曝光單元300構成。本發明增加了整片曝光單元300，能夠改善曝光步驟的圖形的側壁陡度，使經過整片曝光的圖形變成規則的柱形形狀，以提高曝光產品良率。如第13圖所示，第13圖是未加入整片曝光的傳統曝光效果圖；曝光圖形201的側壁出現陡度，本圖式示例了曝光圖形201的側壁陡度為規則的梯形結構，梯形結構中上底與下底之差的線段與腰線圍合成的三角形的側壁部分均為多餘的部分，實際傳統曝光後曝光圖形201也可能是非等腰梯形結構。如第14圖所示，第14圖是加入整片曝光的效果圖；對曝光圖形201進行整片曝光後形成整片曝光圖形202，整片曝光圖形202去除了側壁的多餘部分，使圖形為柱形形狀或接近柱形形狀。由此可知，本發明增加整片曝光單元後，能夠提高產品的曝光良率。
請參考第15圖，整片曝光單元300，包括物料支撐結構301，用於承載曝光後的晶圓200；整片曝光源302，提供整片曝光能量；整片曝光控制單元303，用於控制整片曝光源302的打開或閉合，以及控制整片曝光源302打開或閉合的時間。
請參考第16圖，整片曝光源302密閉設置在物料支撐結構301的下方，以阻止外部光源進入整片曝光單元300。此種結構的優點在於，防止外部散射光源藉由物料支撐結構301照射到整片曝光單元300承載的晶圓200上，避免外部散射光源對晶圓200整片曝光的影響，以提高整片曝光的良率。
作為較佳的實施方式，物料支撐結構301向下相容設置，以用於承載所有規格尺寸的晶圓200。此種結構的優點在於，能夠適應於4英寸、8英寸、10英寸、16英寸等所有尺寸的晶圓200，相容性較好。
實施例二
本實施例二提供一種曝光方法，本實施例二是基於實施例一的曝光裝置，至少包括以下步驟：將照明系統的均光單元中的均光石英棒的橫截面設計成正六邊形形狀，將遮罩的形狀設計成與均光石英棒的橫截面相匹配的正六邊形的步驟進行曝光。在相同曝光視場的情況下，橫截面為正六邊形的均光石英棒反映的正六邊形曝光視場的對角線長度要比四邊形曝光視場的對角線的長度要短，從而降低了投影物鏡的焦深，提高了投影物鏡實際有用的焦深；在投影物鏡相同的焦深的情況下，橫截面為正六邊形的均光石英棒反映的正六邊形曝光視場大於橫截面為四邊形的均光石英棒的曝光視場，從而擴大了曝光視場的曝光面積。
作為較佳的實施方式，本發明的曝光方法，在曝光步驟之後，還增加了整片曝光的步驟，以改善曝光步驟的圖形的側壁陡度，使經過整片曝光的圖形變成規則的柱形形狀，以提高曝光圖形的良率。結合實施例一的整片曝光單元可知，本發明增加整片曝光步驟後，能夠提高產品的曝光良率，便於後續製程的加工和製造，有效提高產品的合格率。
本發明的曝光方法具體包括以下步驟：提取步驟，用於提取晶圓；預對準步驟；將晶圓進行對位；曝光步驟，藉由橫截面為正六邊形的均光石英棒和遮罩將對準後的晶圓進行曝光；整片曝光步驟，用於將曝光後的晶圓進行整片曝光。該具體步驟對晶圓的曝光製程處理可以進行流水化作業，便於製造和管理。
作為較佳的實施方式，本發明的曝光方法，在曝光時，採用對晶圓的表面形貌特徵進行連續多次測量後，然後一次性對晶圓進行曝光的步驟。其中，測量的具體步驟為：採用垂向測量裝置連續多次測量晶圓的表面形貌特徵，將載片運動台與垂向測量裝置的測量結果進行匹配，擬合併計算出每一個視場相對於最佳焦面的傾斜度。此步驟的優點在於，測量具有多次連續性，無需等待傳統曝光方法中曝光後再次測量的步驟，節約了測量的工時。其中，曝光的具體步驟為：藉由載片運動台的垂向感測器控制晶圓的最佳焦面，一次性的進行步進曝光。此步驟的優點在於，藉由步進一次性曝光，使晶圓的曝光更加精確，具有節省了曝光的工時，降低製造成本，提高產品的品質的效果。
由於傳統的曝光流程，直接用垂向測量裝置控制矽片工件台，由於垂向測量裝置通常回應速度較慢，因此直接控制的效率較低。且直接控制用有限的點進行調平代表全場的面型，對晶圓的面型要求較高，尤其是片子的邊緣，要求更高，一旦物料情況稍差，焦深稍小，就會帶來場場間的不一致情況，影響曝光良率。
採用本發明的曝光方法後，可以克服傳統曝光流程的上述缺陷。下面以矽片為例給出以下具體實施例來說明本發明的曝光過程及其效果。
步驟S1，將矽片傳輸到矽片工件台；步驟S2，矽片工件台執行全域對準；步驟S3，矽片工件台保持垂向姿態不變，採用矽片工件台的垂向感測器，例如光柵尺，在全視場範圍內高速來回掃描，矽片工件台記錄即時位置並傳到主機；步驟S4，垂向測量裝置在矽片工件台掃描的同時，連續測量，記錄每次測量結果並傳到主機； 步驟S5，主機將矽片工作台位置和垂向測量裝置的測量結果進行匹配，如第17圖所示，擬合併計算出每一個視場相對於最佳焦面的傾斜度，如第18圖所示。
步驟S6，矽片由矽片工件台的垂向感測器控制到最佳焦面，進行步進曝光；步驟S7，將曝光後的矽片傳輸到整片曝光單元；步驟S8，執行整片曝光；步驟S9，從整片曝光單元下片。
採用本發明的上述步驟的曝光方法，藉由連續多次測量，精確定位最佳焦面，能夠充分考慮晶圓的面型分佈，曝光結果一致性良好，良率提高。即使在掃描測量時需要一定的時間，但整體時間仍優於傳統的曝光流程；本發明由於垂向測量裝置不參與直接控制，因此矽片工件台水準向或垂向都能以高速運動的方式進行補償，以適應硬度較高或者翹曲的晶圓。
本發明的曝光方法，藉由連續多次測量晶圓的表面形貌特徵，擬合併計算出每一個視場相對於最佳焦面的傾斜度，然後一次性對晶圓進行曝光的步驟，與習知技術中採用的測量一次曝光一次的迴圈步驟相比，具有降低了晶圓物料的敏感度，提高了對硬度較高的基板例如藍寶石基板或者翹曲的晶圓的適應能力。本發明採用一次性曝光的步驟，具有節省了曝光的工時，降低製造成本的效果。
本實施方式中的六邊形指正六邊形；四邊形是指正四邊形，即正方形。
本發明不限於上述具體實施方式，本發明的曝光裝置及方法，同樣適用於集成光電系統、磁疇記憶體的引導和檢測圖案，平板顯示器、液晶顯 示器、薄膜磁頭等領域。凡在本發明的申請專利範圍的精神和範圍內所作出的任何變化，均在本發明的保護範圍之內。

Claims (16)

  1. 一種曝光裝置，包括曝光單元，用於對一晶圓進行曝光；該曝光單元包括一照明系統和一遮罩，該照明系統包括一均光單元，其中，該均光單元包括橫截面為正六邊形的一均光石英棒，該遮罩的形狀為與該均光石英棒的橫截面相匹配的正六邊形。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之曝光裝置，其進一步包括一整片曝光單元，用於對曝光後的該晶圓進行整片曝光。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之曝光裝置，其中，該整片曝光單元，包括一物料支撐結構，用於承載曝光後的該晶圓；一整片曝光源，提供整片曝光能量；一整片曝光控制單元，用於控制該整片曝光源的打開或閉合，以及控制該整片曝光源打開或閉合的時間。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之曝光裝置，其中，該整片曝光源密閉設置在該物料支撐結構的下方，以阻止外部光源進入該整片曝光單元。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之曝光裝置，其中，該物料支撐結構向下相容設置，以用於承載4英寸、8英寸、10英寸、16英寸或更大規格尺寸的晶圓。
  6. 如申請專利範圍第2項至第5項中任一項所述之曝光裝置，其進一步包括：一晶圓盒單元，用於存放該晶圓；一提取單元，用於提取該晶圓；一預對準單元，用於將提取的該晶圓進行對位；以及 一曝光單元，藉由橫截面為正六邊形的該均光石英棒和該遮罩將對準後的該晶圓進行曝光。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之曝光裝置，其中，該提取單元為旋轉機械手。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之曝光裝置，其中，該晶圓為藍寶石基板或矽基板或鍺矽基板。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之曝光裝置，其中，該照明系統進一步依次包括一光源、一聚光單元及一中繼單元，該均光單元位於該聚光單元與該中繼單元之間。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之曝光裝置，其中，該照明系統進一步包括設置在該均光單元與該中繼單元之間的一可動刀口，用於開啟或關閉光源以及調節光源經該聚光單元的照射視場大小。
  11. 一種對晶圓進行曝光方法，其包括以下步驟：提供一照明系統，該照明系統包括一均光單元，該均光單元包括橫截面為正六邊形形狀的一均光石英棒；提供一遮罩，該遮罩的形狀為與該均光石英棒的橫截面相匹配的正六邊形；以及藉由一曝光單元對一晶圓進行曝光以形成曝光圖形。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之曝光方法，其中，在該曝光步驟之後進一步包括整片曝光的步驟，將曝光圖形進行整片曝光以形成一整片曝光圖形，使經過整片曝光的該整片曝光圖形變成規則的柱形形狀。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之曝光方法，其中，對該晶圓進行曝光之前進一步包括以下步驟：提取該晶圓；以及將該晶圓進行預對準。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之曝光方法，其中，對該晶圓進行曝光包括採用對該晶圓的表面形貌特徵進行連續多次測量後，然後一次性對該晶圓進行曝光的步驟。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之曝光方法，其中，該測量的具體步驟為：採用一垂向測量裝置連續多次測量該晶圓的表面形貌特徵，將一載片運動台與該垂向測量裝置的測量結果進行匹配，擬合併計算出每一個視場相對於最佳焦面的傾斜度。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之曝光方法，其中，該曝光的具體步驟為：藉由一載片運動台的一垂向感測器控制該晶圓的最佳焦面，一次性的進行步進曝光。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111381451B (zh) * 2018-12-29 2021-12-17 上海微电子装备（集团）股份有限公司 预对准系统、预对准方法及光刻设备
US11929334B2 (en) * 2020-03-17 2024-03-12 STATS ChipPAC Pte. Ltd. Die-beam alignment for laser-assisted bonding

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5059013A (en) * 1988-08-29 1991-10-22 Kantilal Jain Illumination system to produce self-luminous light beam of selected cross-section, uniform intensity and selected numerical aperture
CN1782885A (zh) * 2004-11-26 2006-06-07 三荣技研股份有限公司 扫描型曝光用光源单元
CN103296154A (zh) * 2012-02-24 2013-09-11 丰田合成株式会社 Ⅲ族氮化物半导体发光元件的制造方法、ⅲ族氮化物半导体发光元件、灯和中间掩模

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5390765A (en) * 1977-01-19 1978-08-09 Mitsubishi Electric Corp Mask structure
JPS5863938A (ja) * 1981-10-13 1983-04-16 Nec Corp フオトマスク
JPS5917553A (ja) * 1982-07-21 1984-01-28 Hitachi Ltd ホトマスク
GB2171530B (en) * 1985-02-27 1989-06-28 Imtec Products Inc Method of producing reversed photoresist images by vapour diffusion
EP0302124A1 (de) * 1987-08-03 1989-02-08 Mercotrust Aktiengesellschaft Einrichtung zum Projektionskopieren von Masken auf ein Werkstück
JPH03118546A (ja) * 1989-10-02 1991-05-21 Hitachi Ltd フォトレジスト処理装置
US5473408A (en) * 1994-07-01 1995-12-05 Anvik Corporation High-efficiency, energy-recycling exposure system
CN1078358C (zh) * 1995-03-08 2002-01-23 松下电器产业株式会社 照明装置、包含它的曝光装置及曝光方法
JPH10116760A (ja) * 1996-10-08 1998-05-06 Nikon Corp 露光装置及び基板保持装置
JP2001093813A (ja) * 1999-09-22 2001-04-06 Nec Corp ステッパ式露光方法
JP3634782B2 (ja) * 2001-09-14 2005-03-30 キヤノン株式会社 照明装置、それを用いた露光装置及びデバイス製造方法
US6566274B1 (en) * 2001-11-28 2003-05-20 Unaxis Balzer Limited Lithography process for transparent substrates
JP2004014881A (ja) * 2002-06-07 2004-01-15 Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd 露光装置の照明系
EP3226073A3 (en) * 2003-04-09 2017-10-11 Nikon Corporation Exposure method and apparatus, and method for fabricating device
JP4344162B2 (ja) * 2003-04-11 2009-10-14 財団法人国際科学振興財団 パターン描画装置及びパターン描画方法
JP2005116831A (ja) * 2003-10-08 2005-04-28 Nikon Corp 投影露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法
JP2006186302A (ja) * 2004-11-26 2006-07-13 Sanee Giken Kk 走査型露光用光源ユニット
CN100409102C (zh) * 2005-03-07 2008-08-06 上海微电子装备有限公司 步进扫描投影光刻机中的杂散光原位检测方法
JP2007041467A (ja) * 2005-08-05 2007-02-15 Y E Data Inc 露光装置用光源
WO2008075340A1 (en) * 2006-12-18 2008-06-26 Camtek Ltd. A chuck and a method for supporting an object
CN101477317B (zh) * 2009-02-10 2011-06-29 上海微电子装备有限公司 用于微光刻的照明光学系统
US8568964B2 (en) 2009-04-27 2013-10-29 Tokyo Electron Limited Flood exposure process for dual tone development in lithographic applications
US9669613B2 (en) 2010-12-07 2017-06-06 Ipg Photonics Corporation Laser lift off systems and methods that overlap irradiation zones to provide multiple pulses of laser irradiation per location at an interface between layers to be separated
JP2012133280A (ja) * 2010-12-24 2012-07-12 Mejiro Precision:Kk 基板パターンの製造方法及び露光装置
JP5806479B2 (ja) * 2011-02-22 2015-11-10 キヤノン株式会社 照明光学系、露光装置及びデバイス製造方法
CN103676494B (zh) 2012-09-25 2015-11-18 上海微电子装备有限公司 用于扫描光刻机的逐场调焦调平方法
JP6293645B2 (ja) * 2013-12-27 2018-03-14 東京エレクトロン株式会社 基板処理システム
CN105527795B (zh) * 2014-09-28 2018-09-18 上海微电子装备（集团）股份有限公司 曝光装置及离焦倾斜误差补偿方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5059013A (en) * 1988-08-29 1991-10-22 Kantilal Jain Illumination system to produce self-luminous light beam of selected cross-section, uniform intensity and selected numerical aperture
CN1782885A (zh) * 2004-11-26 2006-06-07 三荣技研股份有限公司 扫描型曝光用光源单元
CN103296154A (zh) * 2012-02-24 2013-09-11 丰田合成株式会社 Ⅲ族氮化物半导体发光元件的制造方法、ⅲ族氮化物半导体发光元件、灯和中间掩模

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