JP2007115992A - 露光装置、基板及びデバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 基板を基板ホルダ上に保持する動作を基板の種類に合わせて最適化することができる露光装置を提供する。
【解決手段】 基板ホルダ14上に保持され、外径が500mmよりも大きく、厚さが1.5mmよりも薄い基板P上に所定のパターンを露光する露光装置100において、前記基板Pの種類に基づいて、前記基板Pを前記基板ホルダ14上に保持する保持動作を制御する制御部を備える。
【選択図】 図1
【解決手段】 基板ホルダ14上に保持され、外径が500mmよりも大きく、厚さが1.5mmよりも薄い基板P上に所定のパターンを露光する露光装置100において、前記基板Pの種類に基づいて、前記基板Pを前記基板ホルダ14上に保持する保持動作を制御する制御部を備える。
【選択図】 図1
Description
この発明は、液晶表示素子等のフラットパネル表示素子等のマイクロデバイスをリソグラフィ工程で製造するための露光装置、該露光装置により露光を行なう基板及び該露光装置を用いたデバイスの製造方法に関するものである。
マイクロデバイスの一つである液晶表示素子等を製造する場合において、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フォトレジスト等が塗布された大型基板(ガラスプレート、半導体ウエハ等)上に投影露光する投影露光装置が使用されている。投影露光装置において投影露光される際、大型基板は基板搬送装置により投影露光装置が備える基板ホルダ上に搬送され、基板ホルダ上に吸着保持される(特許文献1参照)。
ところで、ガラス基板は液晶表示素子の大型化に伴い大型化しており、現在では1m角以上のガラス基板も用いられている。また、ガラス基板は、露光装置の基板ホルダ上に搬送され、基板ホルダの表面(基板載置面)上に吸着保持されるが、ガラス基板と基板載置面上との間に隙間を作ることなく、基板載置面上に密着させる必要がある。ここで、ガラス基板を基板載置面上に隙間なく密着させるためには、各ガラス基板が有する特性(ガラス基板の種類等)に合わせた最適な吸着パターン(例えば、吸着の速度や吸着の圧力等)を採用する必要がある。
この発明の課題は、基板を基板ホルダ上に保持する動作を基板の種類に合わせて最適化することができる露光装置、種類を識別することができる基板及び該露光装置を用いたデバイスの製造方法を提供することである。
この発明の露光装置(100)は、基板ホルダ(14)上に保持された基板(P)上に所定のパターンを露光する露光装置(100)において、前記基板(P)の種類に基づいて、前記基板(P)を前記基板ホルダ(14)上に保持する保持動作を制御する制御部を備えることを特徴とする。
また、この発明の基板(P)は、所定のパターンを露光するための基板(P)において、該基板(P)の種類を識別するマーク(15)を有することを特徴とする。
また、この発明のデバイスの製造方法は、この発明の露光装置(100)を用いて所定のパターンを基板(P)上に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記基板(P)を現像する現像工程とを含むことを特徴とする。
また、この発明のデバイスの製造方法は、この発明の基板(P)上に所定のパターンを露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記基板(P)を現像する現像工程とを含むことを特徴とする。
この発明の露光装置によれば、基板の種類に基づいて基板を基板ホルダ上に保持する保持動作を制御する制御部を備えているため、基板を基板ホルダ上に保持する動作を基板の種類に合わせて最適化することができる。
また、この発明の基板によれば、基板の種類を識別するためのマークを有しているため、基板の種類を容易に把握することができ、基板を基板ホルダ上に保持する際に、最適な保持動作により基板を基板ホルダ上に保持させることができる。
また、この発明のデバイスの製造方法によれば、この発明の露光装置により露光を行なうため、平坦性が維持された基板上に良好に露光することができ、良好なデバイスを得ることができる。
この発明の露光装置は、基板の種類に基づいて基板を基板ホルダ上に保持する保持動作を制御する制御部を備えているため、基板を基板ホルダ上に保持する際に個々の基板に最適な保持動作により基板を基板ホルダ上に平坦性を維持した状態で保持させることができ、特に液晶表示素子などのフラットパネルディスプレイ用の基板のように外径が500mmよりも大きく、厚さが1.5mmよりも薄い基板に対して有効である。
以下、図面を参照して、この発明の第1の実施の形態にかかる液晶露光装置(露光装置)について説明する。図1は、第1の実施の形態にかかる液晶露光装置100及び搬送ロボット20の概略構成を示す斜視図である。なお、以下の説明においては、図1中に示す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材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軸がプレートホルダ14の表面に対して平行となるよう設定され、Z軸がプレートホルダ14の表面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軸が鉛直方向に設定される。
この液晶露光装置100は、マスクとしてのレチクルRを露光用照明光ILで照明する図示しない照明系、レチクルRを保持する図示しないレチクルステージ、レチクルステージの下方に配置された投影光学系PL、及び投影光学系PLの下方でベース12上をXY2次元方向に移動するプレートステージPST等を備えている。プレートステージPST上には、基板ホルダとしての金属製またはセラミック製のプレートホルダ(以下、ホルダという。)14が搭載されている。
この液晶露光装置100では、ホルダ14上に基板としてのガラスプレート(以下、プレートという。)Pが載置された状態で、ステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われる。すなわち、図示しない照明系からの露光用照明光ILにより、レチクルR上のスリット状の照明領域が照明された状態で、レチクルRを保持する図示しないレチクルステージとプレートPをホルダ14を介して保持するプレートステージPSTとを同期して所定の走査方向(Y方向)に移動させることにより、プレートP上にレチクルRのパターンが逐次転写される。プレートPは、フラットパネルディスプレイ用の基板であって、外径が500mmよりも大きく、厚さが1.5mmよりも薄い。ここで、外径が500mmよりも大きいとは、プレートPの一辺または対角線が500mmよりも大きいということである。
また、この液晶露光装置100に近接して、水平関節型の搬送ロボット20が設けられている。この搬送ロボット20は、アーム部22と、2本の爪部23を有する搬送アーム24と、アーム部22を駆動する駆動装置25とを備えている。プレートPを保持する基板搬送用の保持部材26の両端にそれぞれ設けられた4つのつば部27が2本の爪部23によって下方から保持され、搬送アーム24によって保持部材26が保持される。保持部材26は、プレートPより一回り大きな矩形の外枠28と、この外枠28の内部に所定間隔で格子状に張り巡らされた複数本の線状部材32とを備えている。これらの複数本の線状部材32によって構成される各格子の内部には矩形の開口部33が複数形成されている。
ホルダ14の上面には、保持部材26を構成する格子状の線状部材32に対応して、線状部材32が埋め込まれる程度の深さを有した格子状の溝14aが形成されている。また、ホルダ14の表面はプレートPが所定の平面度となるように精度良く平面度が仕上げられている。また、ホルダ14の表面には、溝14aで分割されるように複数の吸気部(図示せず)が形成されており、複数の吸気部がそれぞれ個別にプレートPを吸着するように構成されている。各吸気部は、周囲に土手のような形状の凸部で囲まれており、土手で囲まれた内側にプレートPと複数の点で接するように複数の突起(図示せず)が設けられ、更に吸気孔(図示せず)をそれぞれ設け、ホルダ14とプレートPと凸部で囲まれた部分を吸気孔から空気を排出することにより負圧にし、プレートPをホルダ14に吸着する。
図2は、この実施の形態にかかる液晶露光装置100と搬送ロボット20のシステム構成を示すブロック図である。
図2に示すように、液晶露光装置100は、露光処理に関する動作を統括制御する制御装置CONTを備えている。制御装置CONTには、搬送ロボット20に備えられている駆動装置25が接続されている。制御装置CONTは駆動装置25に対して制御信号を出力し、駆動装置25は制御装置CONTから出力される制御信号に基づいてアーム部22を駆動する。
また、制御装置CONTには、液晶露光装置100に備えられている記憶装置16が接続されている。記憶装置16には、プレートPを処理するための露光プログラムが記憶されている。また、露光プログラムにはプレートPの種類に関する情報も含まれている。ここで、プレートPの種類とはプレートPの製造元、厚さ、大きさ、重さ、組成、製造プロセス等のことであり、露光プログラムにはこれらプレートPの製造元、厚さ、大きさ、重さ、組成、製造プロセス等の情報の少なくとも1つが含まれている。
また、制御装置CONTには、液晶露光装置100に備えられている真空ポンプ17が接続されている。制御装置CONTは真空ポンプ17に対して制御信号を出力し、真空ポンプ17は制御装置CONTから出力される制御信号に基づいて吸引を開始し、ホルダ14上にプレートPを吸引する。
図3は、プレートPが搬送ロボット20により搬送され、ホルダ14上に吸着されるまでの動作を説明するためのフローチャートである。
プレートPは、駆動装置25によりアーム部22を介して搬送アーム24が駆動され、保持部材26と一体的にホルダ14の上方まで搬送される(ステップS10)。駆動装置25を駆動させることにより、格子状の線状部材32とホルダ14の表面上の格子状の溝14aとが対向するように搬送アーム24の位置を調整する。
制御部CONTは、露光プログラムに含まれているプレートPの種類に関する情報に基づいて、プレートPをホルダ14上に吸着(保持)するための吸着(保持)動作を制御する。即ち、制御装置CONTは、記憶装置16に記憶されているプレートPの種類に関する情報を読み込み、プレートPの種類を判別する(ステップS11)。
制御装置CONTは、プレートPの種類に基づいて吸着動作、即ち真空ポンプ17による吸引動作を変更可能とする。例えば、プレートPの種類に基づいて、真空ポンプ17による吸引の速度、吸引する圧力、真空ポンプによる吸引開始のタイミング等を決定し(ステップS12)、決定された吸引動作に基づく制御を行なう。なお、制御装置CONTは、プレートPの種類に基づき搬送アーム24の下降速度を制御することもできる。また、吸着動作に関する情報は、記憶装置16に記憶されている。
そして、駆動装置25により搬送アーム24が下降駆動される(ステップS13)。更に、搬送アーム24は下降し、格子状の線状部材32がホルダ14の溝14aに嵌まり、線状部材32がホルダ14の表面より下方に下がる。これにより、プレートPのみがホルダ14の表面に接触する。
制御装置CONTによる吸着動作の制御に基づいて、プレートPがホルダ14の表面に触れる前から、またはプレートPがホルダ14の表面に触れてから、真空ポンプ17による吸引が開始され、ホルダ14の中央から放射状にプレートPを吸引する(ステップS14)。複数の開口部33に対応して形成された各吸気孔を介してプレートPの下面がホルダ14の中央から放射状に吸着される。プレートPがホルダ14の表面上に吸着され、ホルダ14に固定された後、真空ポンプ17による吸引が終了する。
ホルダ14上へのプレートPの渡し動作が終了すると、駆動装置25により搬送アーム24が駆動され、ホルダ14上から退避される。また、露光が終了すると、駆動装置25により搬送アーム24が駆動され、ホルダ14上に載置された保持部材26下方でホルダ14のX方向両側に搬送アーム24の2本の爪部23が−Y方向側から挿入される。これと同時に、ホルダ14によるプレートPの吸着が解除される。駆動装置25により搬送アーム24が所定量上方に駆動されると、プレートPを支持する保持部材26がホルダ14の上方に持ち上げられる。駆動装置25により搬送アーム24が駆動され、プレートPが保持部材26に保持された状態で、図示しない現像装置へ搬送される。
第1の実施の形態にかかる液晶露光装置によれば、プレートの種類に基づいてプレートをプレートホルダ上に吸着する吸着動作を制御する制御部を備えているため、プレートをプレートホルダ上に吸着する動作をプレートの種類に合わせて最適化することができる。
次に、この発明の第2の実施の形態にかかる液晶露光装置について説明する。なお、この第2の実施の形態にかかる液晶露光装置のシステム構成以外の構成は、第1の実施の形態にかかる液晶露光装置100の構成と同一である。したがって、第2の実施の形態の説明においては、第1の実施の形態にかかる液晶露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略する。また、この第2の実施の形態にかかる液晶露光装置の説明においては、第1の実施の形態にかかる液晶露光装置と同一の構成には第1の実施の形態で用いたものと同一の符号を付して説明を行なう。
この実施の形態にかかるプレートP上には、プレートPの種類を判別する識別部が付されている。図4は、この実施の形態にかかるプレートPの構成を示す図である。図4に示すように、プレートP上には、識別部としてマーク(例えば、バーコード等)15が付されている。ここで、プレートPの種類とはプレートPの製造元、厚さ、大きさ、重さ、組成、製造プロセス等のことであり、プレートPにはこれらプレートPの製造元、厚さ、大きさ、重さ、組成、製造プロセス等の少なくとも1つを示すマーク15が付されている。なお、製造プロセスには、プレートPがどのようなプロセスで作られたかという情報が含まれている。
図5は、この実施の形態にかかる液晶露光装置100と搬送ロボット20のシステム構成を示すブロック図である。図5に示すように、制御装置CONTには、搬送ロボット20に備えられている駆動装置25が接続されている。また、制御装置CONTには、液晶露光装置100に備えられている記憶装置16が接続されている。記憶装置16には、プレートPを処理するための露光プログラムが記憶されている。
また、制御装置CONTには、液晶露光装置100に備えられている読取装置18が接続されている。読取装置18は、プレートPに付されたプレートPの種類を判別する識別部(マーク15)を認識することによりプレートPの種類に関する情報を読み取る機能を有している。ここで、マーク15がバーコードである場合は読取装置18はバーコードを読み取るバーコードリーダであり、マーク15が文字情報等である場合は読取装置18は撮像装置等である。また、制御装置CONTには、液晶露光装置100に備えられている真空ポンプ17が接続されている。
図6は、プレートPが搬送ロボット20により搬送され、ホルダ14上に吸着されるまでの動作を説明するためのフローチャートである。
プレートPは、駆動装置25によりアーム部22を介して搬送アーム24が駆動され、保持部材26と一体的にホルダ14の上方まで搬送される(ステップS20)。読取装置18はプレートP上に付されているマーク15の読み取りを行ない、制御装置CONTに対して読取結果を出力する(ステップS21)。制御部CONTは、読取装置18から出力されるマーク15の読取結果に基づいて、プレートPの種類に関する情報を取得する(ステップS22)。
次に、制御装置CONTは、ステップS22において取得したプレートPの種類に関する情報に基づいて、プレートPをホルダ14上に吸着(保持)するための吸着(保持)動作を制御する。即ち、制御装置CONTは、プレートPの種類に基づいて吸着動作、即ち真空ポンプ17による吸引動作を決定する(ステップS23)。例えば、プレートPの種類に基づいて、真空ポンプ17による吸引の速度、吸引する圧力、真空ポンプによる吸引開始のタイミング等を制御する。なお、制御装置CONTは、プレートPの種類に基づき搬送アーム24の下降速度を制御することもできる。また、吸着動作に関する情報は、記憶装置16に記憶されている。
次に、駆動装置25により搬送アーム24が下降駆動される(ステップS24)。そして、制御装置CONTによる吸着動作の制御に基づいて、プレートPがホルダ14の表面に触れる前から、またはプレートPがホルダ14の表面に触れてから、真空ポンプ17による吸引が開始され、ホルダ14の中央から放射状にプレートPを吸引する(ステップS25)。複数の開口部33に対応して形成された各吸気孔を介してプレートPの下面がホルダ14の中央から放射状に吸着される。プレートPがホルダ14の表面上に吸着され、ホルダ14に固定された後、真空ポンプ17による吸引が終了する。
第2の実施の形態にかかる液晶露光装置によれば、プレートに付されたプレートの種類を識別するためのマークを読み込むことによりプレートの種類に関する情報を読み取り、読み取ったプレートの種類に関する情報に基づいてプレートをプレートホルダ上に吸着する吸着動作を制御することができるため、最適な吸着動作によりプレートをプレートホルダ上に吸着させることができる。
なお、第2の実施の形態においては、液晶露光装置100が読取装置18を備えているが、搬送ロボット20が読取装置を備えてもよい。この場合には、搬送ロボット20が図示しない塗布装置からプレートPを受け取ってから液晶露光装置100に搬送されるまでの間の何れかの時に、読取装置は、プレートP上に付されているプレートPの種類に関する情報を読み取り、読み取った結果を制御装置CONTに対して出力する。
また、上述の各実施の形態においては、プレートの種類にプレート(ガラス基板)の製造元、厚さ、大きさ、重さ、組成、製造プロセス等が含まれているが、プレートが歪みシリコンウエハであることをプレートの種類に含めてもよい。ここで、歪みシリコンウエハは歪みシリコン層を備えたシリコンウエハであり、歪みシリコン層はシリコン(Si)よりも格子定数が大きいシリコン・ゲルマニウム(SiGe)上にSiをエピタキシャル成長させることによって作製する。なお、プレートの種類に関して、厚さ、大きさ、重さなどの物理的な情報を直接計測して種類を判断するようにしてもよい。また、この実施の形態では、プレートをプレートホルダ上に吸着する吸着動作について説明したが、プレートホルダからプレートを搬出する際に帯電を防止するように搬出動作を切り換えるようにしてもよい。
また、上述の各実施の形態においては、液晶露光装置100が真空ポンプ17を備えているように説明したが、液晶露光装置が設置された工場から真空圧の供給を受けるようにしてもよい。この際、吸着のオンオフは、真空圧を供給する配管に電磁バルブを設け、その電磁バルブを制御することにより、オンオフ制御を行なうことができる。また、真空圧を可変とする際には、その電磁バルブの開度を制御することにより行なうことが可能となる。
また、上述の各実施の形態においては、液晶表示素子を製造するための露光装置を例に挙げて説明しているが、液晶露光装置に限定されることなく、例えば、ウエハ上に集積回路パターンを転写する半導体製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置であっても良い。
上述の各実施の形態にかかる露光装置では、投影光学系を用いてレチクル(マスク)により形成された転写用のパターンを感光性基板(プレート)に露光する(露光工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。以下、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて感光性基板としてのプレート等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図7のフローチャートを参照して説明する。
先ず、図7のステップS301において、1ロットのプレート上に金属膜が蒸着される。次のステップS302において、その1ロットのプレート上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップS303において、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて、マスクのパターンの像が投影光学系を介して、その1ロットのプレート上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップS304において、その1ロットのプレート上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップS305において、その1ロットのプレート上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスクのパターンに対応する回路パターンが、各プレート上の各ショット領域に形成される。
その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行ない、プレートから複数のデバイスに切断され、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて露光を行なっているため、良好な半導体デバイスを得ることができる。なお、ステップS301〜ステップS305では、プレート上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、プレート上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。
また、上述の各実施の形態にかかる露光装置では、プレート(ガラス基板)上に所定のパターン(回路パターン、電極パターン等)を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図8のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。まず、図8において、パターン形成工程S401では、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板(レジストが塗布されたガラス基板等)に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程S402へ移行する。
次に、カラーフィルタ形成工程S402では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応した3つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程S402の後に、セル組み立て工程S403が実行される。セル組み立て工程S403では、パターン形成工程S401にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルタ形成工程S402にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。セル組み立て工程S403では、例えば、パターン形成工程S401にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程S402にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル(液晶セル)を製造する。
その後、モジュール組み立て工程S404にて、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて露光を行なっているため、良好な液晶表示素子を得ることができる。
12…ベース、14…プレートホルダ、15…マーク、16…記憶装置、17…真空ポンプ、18…読取装置、20…ロボット、22…アーム部、23…爪部、24…搬送アーム、25…駆動装置、26…保持部材、27…つば部、28…外枠、32…線状部材、33…開口部、100…液晶露光装置、CONT…制御装置、IL…露光用照明光、R…レチクル、PL…投影光学系、P…プレート、PST…プレートステージ。
Claims (12)
- 基板ホルダ上に保持された基板上に所定のパターンを露光する露光装置において、
前記基板の種類に基づいて、前記基板を前記基板ホルダ上に保持する保持動作を制御する制御部を備えることを特徴とする露光装置。 - 前記制御部は、前記基板の種類に基づいて、前記保持動作を変更可能とすることを特徴とする請求項1記載の露光装置。
- 前記基板の種類に関する情報は、前記基板を処理するための露光プログラムに含まれることを特徴とする請求項1または請求項2記載の露光装置。
- 前記基板には、前記基板の種類を判別する識別部が付され、
前記制御部は、付された前記識別部を認識することにより前記基板の種類に関する情報を読み取り、前記読み取った基板の種類に関する情報に基づいて、前記基板ホルダ上に前記基板を保持する保持動作を制御することを特徴とする請求項1または請求項2記載の露光装置。 - 前記基板の種類は、前記基板の製造元、厚さ、大きさ、重さ、組成、製造プロセスのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の露光装置。
- 前記基板は、外径が500mmよりも大きいことを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の露光装置。
- 前記基板は、該基板の厚さが1.5mmよりも薄いことを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の露光装置。
- 前記基板は、フラットパネルディスプレイ用の基板であることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか一項に記載の露光装置。
- 所定のパターンを露光するための基板において、
該基板の種類を識別するマークを有することを特徴とする基板。 - 前記基板は、外径が500mmよりも大きいことを特徴とする請求項9記載の基板。
- 請求項1乃至請求項8の何れか一項に記載の露光装置を用いて所定のパターンを基板上に露光する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記基板を現像する現像工程と
を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。 - 請求項9または請求項10記載の基板上に所定のパターンを露光する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記基板を現像する現像工程と
を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
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