JP2014071206A - プロキシミティ露光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】マスクと基板を接近させた際にマスクと基板との間にある圧縮された空気を素早く排出し、生産効率の向上を図ることができるプロキシミティ露光装置を提供する。
【解決手段】プロキシミティ露光装置100は、マスクホルダ20と、制御部30とを備えている。マスクホルダ20は、本体部21と、空気室用真空手段32と、エアー吸引路34とを備えている。本体部21は、マスク2の周縁部を吸着保持するマスクマスク吸着溝22と、マスク2の中央部の上部に位置する空気室27と、を有する。制御部30は、通常時では空気室27の圧力をマスク2の自重によるたわみを補正する第1の圧力値に制御し、マスク2と基板1を接近させる際に、空気室27の圧力を第1の圧力値よりも高い圧力である第2の圧力値に制御する。
【選択図】図3

Description

本発明は、液晶ディスプレイ装置等の表示用パネル基板の製造において、プロキシミティ方式を用いて基板の露光を行うプロキシミティ露光装置に関するものである。
表示用パネル基板としては、例えば液晶ディスプレイ装置を構成するTFT(Thin Film Transistor)基板及びカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイ用基板や有機EL(Electroluminescence)基板等が挙げられる。これらの表示用パネル基板の製造は、露光装置を用いて、フォトリソグラフィー技術により基板上にパターンを形成して行われる。
露光装置としては、レンズ又は鏡を用いてマスクのパターンを基板上に投影するプロジェクション方式と、マスクと基板との間に微小な間隙(プロキシミティギャップ)を設けてマスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ方式とがある。プロキシミティ方式は、プロジェクション方式に比べてパターン解像性能は劣るが、照射光学系の構成が簡単で、かつ処理能力が高く量産用に適している。
従来の、この種のプロキシミティ方式を用いた露光装置としては、例えば、特許文献1に記載されているようなものがある。この特許文献1に記載されたプロキシミティ露光装置は、マスクの周縁部を保持することでマスクの上方に気密室を形成するマスクホルダを備えている。比較的に大型のマスクは、マスクホルダに保持された際、中心部がその自重によって重力方向に弧状にたわむ。そのため、特許文献1に記載されたプロキシミティ露光装置では、気密室のエアーを吸引することで、マスクのたわみを補正している。
特開2003−131388号公報
しかしながら、従来のプロキシミティ露光装置では、マスクと基板を接近させた際、マスクと基板との間の空気が圧縮され、この圧縮された空気に押されてマスクが変形していた。マスクが変形した状態で露光するとマスクパターンが歪んで転写されてしまう。そのため、圧縮された空気がマスクと基板との隙間から抜けて、マスクの形状が元に戻り、マスクと基板との間隔(Gap)が安定するまで露光を待たなければならなかった。その結果、従来のプロキシミティ露光装置では、マスクと基板とのGapを安定させて露光するまでの工程にかかる時間が長くなり、生産効率が低下する、という問題を有していた。
また、従来のプロキシミティ露光装置では、空気室である気密室の圧力が常に一定の圧力値となるように制御するものがあった。そして、マスクが圧縮された空気に押されて変形すると、空気室の体積が少なくなり、空気室の圧力が上昇する。そのため、このようなプロキシミティ露光装置では、マスクが変形して圧力が上昇した空気室の圧力を所定値に戻すために、空気室のエアーがさらに吸引されていた。その結果、圧縮された空気がマスクと基板との隙間から抜けて、マスクの形状が元に戻るまでさらに時間がかかる可能性が有った。
本発明の目的は、上記従来技術における実情を考慮し、マスクと基板を接近させた際にマスクと基板との間にある圧縮された空気を素早く排出し、生産効率の向上を図ることができるプロキシミティ露光装置を提供することにある。
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明のプロキシミティ露光装置は、マスクと基板との間に所定の間隔を設けて、マスクのパターンを基板へ転写するものであって、基板が搭載されるチャックと、マスクホルダと、制御部と、を備えている。
マスクホルダは、チャックに搭載された基板の上方でマスクを保持する。マスクホルダは、本体部と、空気室用真空手段と、エアー吸引路と、を備えている。
本体部は、枠体状に形成され、マスクの周縁部を吸着保持するマスク吸着溝と、マスクの中央部の上部に位置する空気室と、を有する。空気室用真空手段は、本体部の空気室のエアーを吸引する。また、エアー吸引路は、空気室と空気室用真空手段を接続する。
制御部は、マスクホルダを制御する。また、制御部は、通常時では空気室の圧力をマスクの自重によるたわみを補正する第1の圧力値に制御し、マスクと基板を接近させる際に、空気室の圧力を第1の圧力値よりも高い圧力である第2の圧力値に制御する。
また、本発明の他のプロキシミティ露光装置は、マスクと基板との間に所定の間隔を設けて、マスクのパターンを基板へ転写するものであって、基板が搭載されるチャックと、マスクホルダと、を備えている。
マスクホルダは、チャックに搭載された基板の上方でマスクを保持する。また、マスクホルダは、本体部と、空気室用真空手段と、エアー吸引路と、バルブとを備えている。
本体部は、枠体状に形成され、マスクの周縁部を吸着保持するマスク吸着溝と、マスクの中央部の上部に位置する空気室と、を有する。空気室用真空手段は、本体部の空気室のエアーを吸引する。エアー吸引路は、空気室と空気室用真空手段を接続する。バルブは、エアー吸引路に設けられ、エアー吸引路を通過するエアーの流量を略一定に保つ。
上記構成のプロキシミティ露光装置によれば、空気室の圧力を通常時よりも高めることで、マスクと基板との間の圧縮された空気を素早く排出することができ、生産効率の向上を図ることができる。
本発明の実施の形態例にかかるプロキシミティ露光装置を示す概略構成図である。 図1に示すプロキシミティ露光装置におけるチャックを露光位置へ移動した状態を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態例にかかるプロキシミティ露光装置の要部を示す断面図である。 本発明の実施の形態例にかかるプロキシミティ露光装置のマスクホルダの制御系を示すブロック図である。 本発明の実施の形態例にかかるプロキシミティ露光装置のGap制御時の動作を示すもので、マスクホルダを基板に接近させた状態を示す説明図である。 本発明の実施の形態例にかかるプロキシミティ露光装置のGap制御時の動作を示すもので、マスクと基板との間にある空気が抜ける状態を示す説明図である。 本発明の実施の形態例にかかるプロキシミティ露光装置のGap制御時の動作を示すもので、Gap制御が完了した状態を示す説明図である。
以下、プロキシミティ露光装置を実施するための形態について、図1〜図7を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。また、本発明は、以下の形態に限定されるものではない。
[プロキシミティ露光装置の構成例]
まず、本発明の実施の形態例(以下、「本例」という。)にかかるプロキシミティ露光装置ついて、図1〜図4を参照して説明する。
図1は本例のプロキシミティ露光装置を示す概略構成図、図2はチャックを露光位置へ移動した状態を示す図である。
図1に示すプロキシミティ露光装置は、マスクと基板との間に微小な間隙(プロキシミティギャップ)を設けてマスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ方式を用いてマスクのパターンを基板へ転写する装置である。
図1に示すように、プロキシミティ露光装置100は、ベース3と、Xガイド4と、Xステージ5と、Yガイド6と、Yステージ7と、θステージ8と、チャック支持台9と、基板1を保持するチャック10を備えている。また、プロキシミティ露光装置100は、マスク2を保持するマスクホルダ20と、マスクホルダ20を制御する制御部30(図4参照)を有している。
プロキシミティ露光装置100は、これらの他に、基板1をチャック10へ搬入し、また基板1をチャック10から搬出する基板搬送ロボット、マスク搬送ロボットや、露光光を照射する照射光学系、装置内の温度管理を行う温度制御ユニット等を備えている。マスク搬送ロボットは、マスク2をマスクホルダ20へ搬入し、またマスク2をマスクホルダ20から搬出する。
ベース3は、プロキシミティ露光装置100の下部に設けられている略平板状の部材である。ベース3の上面には、レール状のXガイド4が設けられている。Xガイド4は、基板1がチャック10へ搬入され、また基板1がチャック10から搬出されるロード/アンロード位置Aと、チャック10に搭載された基板1を露光する露光位置Bと、の間におけるチャック10の移動をガイドする。以下の説明において、ベース3の水平面上の一方向をX方向とし、ベース3の水平面上であってX方向に直交する方向をY方向とする。また、X方向及びY方向に直交する方向をZ方向(上下方向)とする。
プロキシミティ露光装置100は、基板1をXY方向へ間歇的に移動させて(ステップ移動させて)、基板1の一面を複数のショットに分けて露光する。
図2に示すように、基板1が搭載されたチャック10は、ロード/アンロード位置Aから露光を行う露光位置Bに移動する。露光位置Bの上方には、マスクホルダ20が設置されている。
次に、図3及び図4を参照してマスクホルダ20について説明する。
図3は、マスクホルダ20の断面図である。
図3に示すように、マスクホルダ20は、マスク2を吸着保持する本体部21と、マスク2と基板1との間隔(Gap)を検出するGapセンサ40と、負圧制御コントローラ41とを有している。また、マスクホルダ20は、本体部21を昇降動作させるマスク昇降機構42(図4参照)を有している。本体部21は、マスク昇降機構42によってZ方向に沿って昇降することにより、チャック10に載置された基板1に接近または離反する。
なお、本例では、マスクホルダ20を動作させて基板1に接近または離反させた例を説明したが、これに限定されるものではなく、基板1が載置されたチャック10を昇降動作させて、基板1をマスクホルダ20に接近または離反させてもよい。
本体部21は、枠体状に形成されており、中央部には、略四角形状に開口した開口部21aが形成されている。開口部21aは、本体部21をZ方向、すなわち本体部21の一面21bから、一面21bと反対側の他面21cにかけて貫通している。
本体部21の一面21bにおける開口部21aの周縁部には、マスク吸着溝22が設けられている。マスク吸着溝22には、マスク吸引路23が接続されており、このマスク吸引路23には、マスク吸着バルブ24が設けられている。また、マスク吸引路23は、マスク吸着用真空手段25に接続されている。マスク吸着用真空手段25としては、例えば真空ポンプや、真空室等その他各種の空気を吸い出す手段が適用されるものである。マスク吸着用真空手段25が動作することで、マスク吸着溝22が負圧になり、マスク2の周縁部を吸着する。これにより、マスク2は、開口部21aの一面21b側を塞ぐようにして本体部21に吸着保持される。
また、本体部21の他面21cにおける開口部21aの周縁部には、他面21cから一面21b側に向けて一段凹んだ段差部21dが形成されている。この段差部21dには、開口部21aを塞ぐように略平板状の上蓋26が取り付けられている。そして、本体部21に吸着保持されたマスク2と、開口部21aと、上蓋26によって、空気室27が形成されている。
なお、上蓋26と段差部21dは、密閉されていない。そのため、上蓋26と段差部21dとの間から外部の空気が空気室27に流れ込む。
さらに、本体部21のZ方向の上方には、Gapセンサ40が設けられている。Gapセンサ40は、本体部21と共にマスク昇降機構42(図4参照)によってZ方向に沿って昇降する。このGapセンサ40は、本体部21に吸着保持されたマスク2と基板1との間隔を計測する。
マスクホルダ20は、圧力計28と、開閉バルブであるON/OFFバルブ29と、流量調整バルブ31と、空気室用真空手段32と、負圧制御コントローラ41とを有している。圧力計28は、差圧測定用接続路33を介して本体部21の空気室27に接続されている。圧力計28は、空気室27の圧力と大気圧との差(以下、単に圧力という)を測定する。圧力計28は、負圧制御コントローラ41に接続されている。そして、圧力計28は、測定した圧力情報を負圧制御コントローラ41に出力する。
空気室用真空手段32は、エアー吸引路34を介して空気室27に接続されている。そして、空気室用真空手段32は、空気室27内のエアーを吸引する。エアー吸引路34には、ON/OFFバルブ29と流量調整バルブ31が設けられている。ON/OFFバルブ29は、エアーが通過するエアー吸引路34を開閉可能に構成されている。空気室用真空手段32としては、マスク吸着用真空手段25と同様に、例えば真空ポンプや、真空室等その他各種の空気を吸い出す手段が適用されるものである。
流量調整バルブ31は、バルブの開口径を任意に変更可能に構成されている。そして、流量調整バルブ31は、バルブの開口径を変更することで、エアー吸引路34を通過するエアーの量を調整する。これにより、空気室27の圧力を所定の値に調整することができる。また、流量調整バルブ31は、負圧制御コントローラ41に接続されている。そして、負圧制御コントローラ41は、圧力計28が測定した値に応じて流量調整バルブ31の開口径を調整する。
図4は、マスクホルダ20の制御系を示すブロック図である。
図4に示すように、マスクホルダ20は、制御部30と、この制御部30に接続されたGapセンサ40、負圧制御コントローラ41及びマスク昇降機構42とを有している。Gapセンサ40は、マスク2と基板1との間隔(Gap)を測定し、制御部30に出力する。さらに、制御部30は、マスク昇降機構42を制御し、本体部21をZ方向に昇降させる。
また、負圧制御コントローラ41には、制御部30から制御信号が出力される。そして、負圧制御コントローラ41は、制御部30から送られた制御信号に基づいて流量調整バルブ31を制御し、空気室27の圧力を所定の値に調整する。
ここで、マスク2は、本体部21に吸着保持された際、中央部がその自重によりZ方向の下方に向かって弧状にたわむ。そのため、制御部30は、露光を行う露光時や基板1が露光位置に搬送される時等(以下、「通常時」という)では、空気室27の圧力を大気圧よりも低い第1の圧力値に制御している。これにより、マスク2の中央部は、Z方向の上方に浮上し、自重によるたわみが補正される。その結果、マスク2の面を基板1の面と略平行に保つことができる。
また、制御部30は、マスク2と基板1とを接近させて、マスク2と基板1とのGapを制御する時(以下、「Gap制御」という)では、空気室27の圧力を第1の圧力値よりも高い圧力である第2の圧力値に制御している。なお、第2の圧力値は、大気圧よりも低く、あるいは大気圧と同じ値である。
[プロキシミティ露光装置のGap制御の動作例]
次に、上述した構成を有するプロキシミティ露光装置100のGap制御の動作例について図1,図2及び図5〜図7を参照して説明する。
図5〜図7は、Gap制御中のプロキシミティ露光装置100を示す断面図である。
まず、図1に示すように、プロキシミティ露光装置100は、チャック10をロード/アンロード位置Aに移動させる。そして、作業員または搬送装置によってチャック10に基板1が搭載される。チャック10に基板1が搭載されると、チャック10は、図2に示すように、マスクホルダ20のZ方向の下方、すなわち露光位置Bに移動する。なお、マスクホルダ20の本体部21には、マスク2が予め吸着保持されている。このとき、空気室27の圧力は、第1の圧力値に制御されている。
チャック10が露光位置に移動すると、制御部30は、マスク昇降機構42を制御して、図5に示すように本体部21をZ方向に沿って下降させる。このとき、制御部30は、空気室27の圧力を第1の圧力値から第1の圧力値よりも高い第2の圧力値に制御する。
マスク2と基板1とが接近すると、マスク2と基板1との間にある空気S1が圧縮される。その結果、マスク2は、圧縮された空気S1によって押されてZ方向の上方に向かって弧状に反る。しかしながら、空気室27の圧力は、通常時の第1の圧力値よりも高い第2の圧力値に設定している。
そのため、図6に示すように、圧縮された空気S1は、マスク2を介して通常時よりも高い圧力の空気室27のエアー(空気)S2によって押される。これにより、圧縮された空気S1を、マスク2の周辺から迅速に排出することができるため、マスク2と基板1との間における圧力を素早く大気圧に戻すことができる。
制御部30は、空気室27の圧力を第1の圧力値から第2の圧力値に変更してから、所定の時間(例えば、1秒間)経過すると、空気室27の圧力を第2の圧力値から第1の圧力値に戻す。また、制御部30は、Gapセンサ40が測定した基板1とマスク2とのGap信号に基づいて、空気室27の圧力を第2の圧力値から第1の圧力値に戻してもよい。また、マスク2がその自重によってZ方向の下方にたわみ、マスク2と基板1が接触することを防ぐために、空気室27の圧力は、マスク2が平坦化する直前に第2の圧力値から第1の圧力値に戻すことが好ましい。
マスク2と基板1との間における圧力が大気圧に戻ると、図7に示すように、マスク2が平坦化し、マスク2の面が基板1の面に対して略平行になる。そして、マスク2と基板1とのGapが安定し、Gapセンサ40の測定値が予め設定したGap値となると、Gap制御が終了する。Gap制御が終了すると、基板1に対して露光が行われる。
上述したように、本例のプロキシミティ露光装置100によれば、Gap制御を行う際に空気室27の圧力を通常時よりも高めることで、マスク2の下方で圧縮された空気S1を押し出す力を通常時よりも高めている。そのため、圧縮された空気S1によって変形したマスク2を素早く平坦に戻すことができる。これにより、Gap制御にかかる時間を短縮することができ、生産効率の向上を図ることが可能となる。
[他の変形例]
なお、上述した実施の形態例では、制御部30が空気室27の圧力を第1の圧力値と第2の圧力値に制御した例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、下記の第1の変形例や第2の変形例としてもよい。
第1の変形例としては、マスク2と基板1とを接近させる際に、制御部30が所定時間のみON/OFFバルブ29を閉め(OFFにする)、空気室27のエアーを吸引することを一時的に停止させる。空気室27のエアーの吸引を停止させることで、空気室27には、上蓋26と段差部21dとの間から外部の空気が流れ込む。これにより、空気室27の圧力は、大気圧とほぼ等しくなり、通常時の設定圧力値である第1の圧力値よりも高くなる。その結果、圧縮された空気S1を押し出す力を高めることができ、変形したマスク2を素早く平坦に戻すことができる。
なお、第1の変形例では、所定時間のみON/OFFバルブ29を閉める例を説明したが、これに限定されるものではなく、Gapセンサ40が測定したマスク2と基板1とのGap値に応じてON/OFFバルブ29のONとOFFを切り換えてもよい。
また、第2の変形例としては、マスク2と基板1とを接近させる際に、制御部30が負圧制御コントローラ41を停止(OFF)し、空気室27の圧力制御を停止させる。負圧制御コントローラ41をOFFにすると、流量調整バルブ31の開口径は、一定の値で固定される。
ここで、図5及び図6に示すように、マスク2をZ方向に下降させると、マスク2と基板1との間の空気S1が圧縮され、マスク2の下方の圧力が上昇する。そして、マスク2は、圧縮された空気S1によって押されてZ方向の上方に向かって弧状に反る。マスク2がZ方向の上方に反ることで、空気室27の体積が縮小し、空気室27の圧力は、第1の圧力値よりも上昇する。
上述したように、第2の変形例では、マスク2と基板1とを接近させる際に空気室27の圧力制御を停止させて流量調整バルブ31の開口径を固定している。そのため、空気室27の圧力は、第1の圧力値よりも高くなる。その結果、圧縮された空気S1を押し出す力を高めることができ、マスク2を素早く平坦に戻すことができる。また、圧力制御のON/OFFの切り換えは、上述した実施の形態例や第1の変形例と同様に、時間で制御してもよく、Gapセンサ40の測定したマスク2と基板1とのGap値に基づいて制御してもよい。
また、第2の変形例では、圧力制御をOFFにすることで流量調整バルブ31の開口径を固定する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、マスク2と基板1とを接近させる際、制御部30は、流量調整バルブ31の開口径が一定となるように制御してもよい。または、開口径を任意に変更可能な流量調整バルブ31ではなく、開口径が固定されたバルブをエアー吸引路34に設けてもよい。これにより、圧力制御をOFFにした状態と同様の状態にすることができ、第2の変形例と同様の効果及び作用を得ることができる。
以上、本発明の露光装置の実施の形態について、その作用効果も含めて説明した。しかしながら、本発明の露光装置は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
1…基板、 2…マスク、 3…ベース、 9…チャック支持台、 10…チャック、 20…マスクホルダ、 21…本体部、 21a…開口部、 21b…一面、 21c…他面、 21d…段差部、 22…マスク吸着溝、 23…マスク吸引路、 24…マスク吸着バルブ、 25…マスク吸着用真空手段、 26…上蓋、 27…空気室、 28…圧力計、 29…ON/OFFバルブ(開閉バルブ)、 30…制御部、 31…流量調整バルブ、 32…空気室用真空手段、 33…差圧測定用接続路、 34…エアー吸引路、 40…Gapセンサ、 41…負圧制御コントローラ、 42…マスク昇降機構、 100…プロキシミティ露光装置

Claims (8)

  1. マスクと基板との間に所定の間隔を設けて、前記マスクのパターンを前記基板へ転写するプロキシミティ露光装置において、
    前記基板が搭載されるチャックと、
    前記チャックに搭載された前記基板の上方で前記マスクを保持するマスクホルダと、
    前記マスクホルダを制御する制御部と、を備え、
    前記マスクホルダは、
    枠体状に形成され、前記マスクの周縁部を吸着保持するマスク吸着溝と、前記マスクの中央部の上部に位置する空気室と、を有する本体部と、
    前記本体部の前記空気室のエアーを吸引する空気室用真空手段と、
    前記空気室と前記空気室用真空手段を接続するエアー吸引路と、を備え、
    前記制御部は、通常時では前記空気室の圧力を前記マスクの自重によるたわみを補正する第1の圧力値に制御し、前記マスクと前記基板を接近させる際に、前記空気室の圧力を前記第1の圧力値よりも高い圧力である第2の圧力値に制御する
    プロキシミティ露光装置。
  2. 前記制御部は、所定の時間経過すると前記空気室の圧力を前記第2の圧力値から前記第1の圧力値に制御する
    請求項1に記載のプロキシミティ露光装置。
  3. 前記基板と前記マスクとの間隔を測定するGapセンサを設け、
    前記制御部は、前記Gapセンサが測定した値に基づいて前記空気室の圧力を前記第2の圧力値から前記第1の圧力値に制御する
    請求項1に記載のプロキシミティ露光装置。
  4. 前記第2の圧力値は、大気圧以下である
    請求項1に記載のプロキシミティ露光装置。
  5. 前記エアー吸引路を通過する空気の流量を調整する流量調整バルブを設け、
    前記制御部は、前記流量調整バルブの開口径を調整することで、前記空気室の圧力を前記第1の圧力値または前記第2の圧力値に制御する
    請求項1に記載のプロキシミティ露光装置。
  6. 前記制御部は、前記流量調整バルブの開口径を所定の開口径に固定することで、前記空気室の圧力を前記第1の圧力値から前記第2の圧力値に制御する
    請求項5に記載のプロキシミティ露光装置。
  7. 前記エアー吸引路には、前記エアー吸引路を開閉可能に構成された開閉バルブが設けられ、
    前記制御部は、前記開閉バルブを閉じることで、前記空気室の圧力を前記第1の圧力値から前記第2の圧力値に制御する
    請求項1に記載のプロキシミティ露光装置。
  8. マスクと基板との間に所定の間隔を設けて、前記マスクのパターンを前記基板へ転写するプロキシミティ露光装置において、
    前記基板が搭載されるチャックと、
    前記チャックに搭載された前記基板の上方で前記マスクを保持するマスクホルダと、
    前記マスクホルダは、
    枠体状に形成され、前記マスクの周縁部を吸着保持するマスク吸着溝と、前記マスクの中央部の上部に位置する空気室と、を有する本体部と、
    前記本体部の前記空気室のエアーを吸引する空気室用真空手段と、
    前記空気室と前記空気室用真空手段を接続するエアー吸引路と、
    前記エアー吸引路に設けられ、前記エアー吸引路を通過する前記エアーの流量を略一定に保つバルブと、を備えた
    プロキシミティ露光装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2021215555A1 (ko) * 2020-04-22 2021-10-28 엘지전자 주식회사 노광기
CN113741151A (zh) * 2020-05-29 2021-12-03 上海微电子装备(集团)股份有限公司 一种掩膜板整形装置及掩膜板整形方法、光刻机

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