JP2000315638A - アライメント方法とその装置 - Google Patents
アライメント方法とその装置Info
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
板の外側に設け且つ十分な精度でアライメント出来るよ
うにすると共にフォトマスクのアライメントマークが基
板に焼き付けられないようにする。 【解決手段】 アライメントマーク(5)を有する基板(4)
と、基板(4)の外側にてアライメントマーク(3)が描かれ
ているフォトマスク(1)とを相対移動させて両アライメ
ントマーク(3)(5)を一致させるアライメント方法におい
て、一方のアライメントマークを撮像した後、画像処理
して基準画像として映し出し、続いて他のアライメント
マークを撮像して画像処理し、既に映し出されている基
準画像に重ねて表示し、両アライメントマーク(3)(5)が
不一致の場合、基板(4)とフォトマスク(1)とを相対移動
させて前記両アライメントマーク(3)(5)を一致させる。
Description
板(以下、単に基板という)上に描かれた微細回路パタ
ーンと、前記基板の直上に配置されたフォトマスク上に
描かれた微細回路パターンとを合致させるアライメント
方法並びにその装置に関する。
部分は、超精密写真製版技術を応用したもので、フォト
マスク上に描かれた微細な回路パターンを焼き付け、不
要部分を取り除くという写真工程を繰り返してデバイス
構造を作り上げていく。その場合のアライメント方法
は、図12に示すように、基板チャック(30)上に基板(3
1)を固定し、その直上にフォトマスク(3)にを配設し、
フォトマスク(32)を搭載したマスクホルダ(33)を平行移
動或いは回転移動させて基板(31)上に形成された基準ア
ライメントマーク(34)にフォトマスク(32)に形成された
アライメントマーク(35)を合致させ、然る後、フォトマ
スクを通して露光し、基板(31)上に形成されたフォトレ
ジスト(36)を感光させるようにしていた。
毎にフォトマスク(36)のアライメントマーク(35)が基板
(31)の基準アライメントマーク(34)上に重ね合わされて
焼き付けられることになり、焼き付けの度毎に発生する
アライメント誤差が次第に基準アライメントマーク(34)
に蓄積されていき、アライメント精度の低下を招く。パ
ターン集積度がさほどでない場合にはこのような誤差は
問題にならないところであるが、パターン集積度が極限
近くなり、1μmのアライメント精度が要求されるよう
になってくるとこの点は重要な問題となってくる。
回路パターン中にアライメントマークを描きたくないと
いうような特殊構造を要求されるものが出始めている。
例えば、半導体基板の1枚全体が1デバイスとして使用
される大電力用デバイス、基板内のデバイスパターンの
全てが利用されるTFTデバイスなどがある。このよう
な用途には、前記従来例のような方法では達成不可能で
あり、新規なアライメント方法が模索されていた。
術の問題点に鑑みてなされたもので、フォトマスクのア
ライメントマークを基板の外側に設けているにも拘わら
ず十分な精度でアライメント出来且つフォトマスクのア
ライメントマークが基板側に焼き付けられないようにす
る事をその技術的課題とする。
方法は「アライメントマーク(5)を有し、フォトマスク
(1)に描かれた微細回路パターン(2)が焼き付けられる基
板(4)と、前記基板(4)に焼き付けるべき微細回路パター
ン(2)及び前記基板(4)の外側にて前記基板(4)に微細回
路パターン(2)を焼き付ける際に使用するアライメント
マーク(3)とが描かれているフォトマスク(1)とを相対的
に移動させて基板(4)上の微細回路パターン(6)にフォト
マスク(1)上のアライメントマーク(3)(5)を一致させる
アライメント方法において、一方のアライメントマーク
(3)又は(5)を画像取込手段(7)にて取り込んで、画像処
理した後これを記憶すると共に基準アライメントマーク
画像(3a)又は(5a)として映し出し、続いて他のアライメ
ントマーク(5)又は(3)を画像取り込み手段(7)で取り込
んで、画像処理した後、既に映し出されている基準アラ
イメント画像(3a)又は(5a)に重ねて新たに取り込んだア
ライメント画像(5a)又は(3a)を表示するようにし、両ア
ライメント画像(3a)(5a)が不一致の場合、基板(4)とフ
ォトマスク(1)とを相対移動させて前記両アライメント
画像(3a)(5a)を一致させる」事を特徴とする。
たアライメントマーク(3)は、基板(4)の外側に描かれて
いるので、アライメント後に露光してもフォトマスク
(1)に描かれたアライメントマーク(3)は当然基板(4)に
は焼き付けられない。従って、基板(4)には当初からの
アライメントマーク(5)がそのままの形で最後のアライ
メントまで使用される事になる。
(5)又は(3)を画像処理して基準アライメント画像(5a)又
は(3a)として映し出し、その上に他のアライメントマー
ク(3)又(5)のアライメント画像(3a)又は(5a)を画像処理
で重ね合わせて両者の一致・不一致を見るものであるか
ら、前述のように基板(4)の外側にアライメントマーク
(3)が設けられていても正確にアライメントが出来るも
のである。いずれのアライメントマーク(5)又は(3)を基
準とし、他を位置合わせ用としても良い。本実施例では
フォトマスク(1)側を基準とし、基板(4)側を位置合わせ
用としているが、当然基板(4)側を基準としてもよい。
(5)は、位置合わせに使用できれば足り、図に示すよう
な「黒塗り+」でもよいし、実際のデバイスの1区画の
外形線であってもよい。実際のデバイスの1区画の外形
線をアライメントマーク(5)とした場合は、基板(4)の表
面全体を微細回路パターン用に使用することが出来る。
ーク(3)は、前記基板(4)上のアライメントマーク(5)に
対して正確に位置合わせ出来るような形状であればよ
く、一般的に基板(4)上のアライメントマーク(5)が「黒
+」の場合、フォトマスク(1)のアライメントマーク(3)
は、それに対して一回り大きい「白抜き+」であり、実
際のデバイスの1区画(5イ)を基板(4)上のアライメント
マーク(5)として使用する場合には、前記一区画を囲む
矩形外径線(5イa)を囲む略コ字状及び略逆コ字状のマー
ク(3イ)(3ロ)が使用される。当然これらは例示であって
これらに限定されるものではない。この点は明細書全体
を通じて共通する。
的に移動可能となっているが、いずれを或いは両方を動
かしてもよいものである。例えばフォトマスク(1)側を
X−Y方向に、基板(4)側を回転方向に動かして両者(1)
(4)の微細回路パターン(2)(6)を合致させる場合、或い
は基板(4)側を固定し、フォトマスク(1)側をX−Y−θ
方向に移動させる。勿論逆の場合もあり、この点も明細
書全体を通じて共通する。本実施例では、フォトマスク
(1)側が固定で、基板(4)側がX−Y−θ方向に移動す
る。
(10a)(10b)或いはプリズム(図示せず)、レンズ系(1
2)と例えばCCDカメラのような撮像手段(11)との組み
合わせ、或いは図2〜4に示すようなレンズを組み合わ
せた光学系(12)と例えばCCDカメラのような撮像手段
(11)との組み合わせなど各種の手段があるが、いずれに
せよ、CCDカメラのような撮像手段(11)を利用して画
像処理する点では本発明を通じて共通する。
アライメント装置(A)の第1例で「アライメントマーク
(5)を有し、フォトマスク(1)に描かれた微細回路パター
ン(2)が焼き付けられる基板(4)、前記基板(4)に焼き付
けるべき微細回路パターン(2)及び前記基板(4)の外側に
て前記基板(4)に微細回路パターン(2)を焼き付ける際に
使用するアライメントマーク(3)とが描かれているフォ
トマスク(1)、基板(4)とフォトマスク(1)とを相対的に
移動させるアライメント手段(8)、両アライメントマー
ク(3)(5)を画像として取り込む画像取込手段(7)、画像
取込手段(7)にて取り込まれたデータを画像処理し、一
方の基準となるアライメント画像(3a)又は(5a)上に他方
のアライメント画像(5a)又は(3a)を重ねてモニタ(9)に
映し出す画像処理手段(13)、並びに前記画像(3a)(5a)を
映し出すモニタ(9)とで構成されている」事を特徴とす
るものである。
の具体例1(図1参照)で「請求項2に記載の画像取込
手段(7)が、両アライメントマーク(3)(5)に垂直に配設
され、アライメントマーク(3)(5)からの光の光路を変更
させて変更後の両光路の光軸を一致させるようにした光
路変更手段(10)、光路変更手段(10)から出た光を画像化
する撮像手段(11)とで構成されている事を特徴とする。
とで、両アライメントマーク(3)(5)から垂直に出た光の
方向が変わり、露光装置(図示せず)を始め各種機構部
が搭載され、殆ど空きスペースのないフォトマスク(1)
の上方空間でも本アライメント装置(A)を設置すること
が出来る。前記図1の実施例の場合、光路変更手段(10)
はミラー(10a)(10b)或いはプリズム(図示せず)及び
レンズ系(12)にて構成されている。
の具体例2(図2参照)で「請求項2に記載の画像取込
手段(7)が、両アライメントマーク(3)(5)に垂直にそれ
ぞれ配設されている」事を特徴とするもので、この場合
のアライメント装置(A)は光学系(12)とCCDカメラの
ような撮像手段(11)とで構成されている場合である。
の具体例3(図3参照)で「請求項2に記載の画像取込
手段(7)が、両アライメントマーク(3)(5)に垂直に配設
され且つ両アライメントマーク(3)(5)間で移動可能に配
設されている」事を特徴とするもので、このようにする
ことで画像取込手段(7)を半減させる事が出来る。
の具体例4(図4参照)で「請求項2に記載の基板(4)
のアライメントマーク(5)が、基板(4)の裏面に描かれて
おり、フォトマスク(1)の画像取込手段(7)が、両アライ
メントマーク(3)(5)垂直に配設されている」事を特徴と
する。この場合は、基板(4)のアライメントマーク(5)が
露光面(14)側に表れないので、基板(4)の表面全面をデ
バイス回路の微細積層回路用として使用する場合でも、
アライメントマーク(5)として実デバイスの1区画を使
用せず、通常の「黒塗り+」を使用してアライメントす
る事が出来る。
の具体例4の変形例で「請求項6に記載の画像取込手段
(7)が、両アライメントマーク(3)(5)間で移動可能に配
設されている」事を特徴とする。これは図示していない
が図3の場合を図4に適用した場合である。
て詳述する。まず、図1に示す第1実施例に付いて説明
する。フォトマスク(1)は矩形の透明基板で、基板(4)に
焼き付けるべき微細回路パターン(2)が描かれている。
そして、その外側にて基板(4)に掛からない基板(4)の範
囲外の位置に前記基板(4)に微細回路パターン(2)を焼き
付ける際に使用する基準となるアライメントマーク(3)
が描かれている。
で、基板(4)に描かれている「黒塗り+」より一回り大
きいもの、或いは図8又は9に示すような実際のデバイ
スの1区画(5イ)を囲む矩形外径線(5イa)よりやや大きい
略コ字状及び略逆コ字状のマーク(3イ)(3ロ)、又は白抜き
矩形マーク(3ハ)が使用される。当然これらは例示であ
る。
上に固定されている。本実施例ではマスクホルダ(15)は
固定であるが、後述する基板チャック(16)が固定の場
合、基板(4)の露光面に対して水平に図示しないX−Y
−θ機構にてX−Y方向並びに回転するようにしてもよ
い。
バイス用の半導体基板や液晶用のガラス基板で、その表
面或いはその裏面の適当箇所に「黒塗り+」の位置合わ
せ用のアライメントマーク(5ハ)が予め設けられているも
の、或いは無地のものなど各種のものがある。
面に吸着孔(17)が複数個形成されており、基板(4)を吸
着するようになっている。基板(4)の吸着は、真空吸着
に限られず、静電チャックその他適宜の方法で基板(4)
が固定される事になる。また、この基板チャック(16)は
図示しないX−Y−θ機構にてフォトマスク(1)に対し
て水平にX−Y方向並びに回転するようになっており、
更に図示しないZ軸機構にてマスクホルダ(15)と基板チ
ャック(16)との間隔(アライメントギャップ)が5〜10
μmを保つように垂直に近接・離間制御される。
及びフォトマスク(1)に設けられた両アライメントマー
ク(3)(5)に垂直に配設され、アライメントマーク(3)(5)
からの光の光路を変更させて変更後の両光路の光軸を一
致させるようにした光路変更手段(10)と、光路変更手段
(10)から出た光を画像化する撮像手段(11)と並びにアラ
イメントマーク(3)(5)に向かって光を供給する光源(18)
(19)とで構成されている。
1つについて1セット設けられている。従って、一対の
アライメントマーク(3)(5)が左右1つずつあれば、画像
取込手段(7)もこれに合わせて左右1つずつ設けられる
ことになる。そしてこの画像取込手段(7)は、図示しな
いマニピュレータにて操作されるようになっている。
せ用アライメントマーク(5)を映し出すミラー(10a)或い
はプリズム(ハーフミラーでもよい)、フォトマスク
(1)の基準アライメントマーク(3)を映し出すハーフミラ
ー(10b)並びに前記ミラー(10a)及びハーフミラー(10b)
からの光を集光させる光学系レンズ群(12)とで構成され
ている。前記ミラー(10a)及びハーフミラー(10b)は、ア
ライメントマーク(3)(5)の直上に配設されており、アラ
イメントマーク(3)(5)から出た光はミラー(10a)及びハ
ーフミラー(10b)にて同方向に反射される。前記ミラー
(10a)及びハーフミラー(10b)は、それぞれの反射光の光
軸が一致するように設定される。
うなものでハーフミラー(10b)と撮像手段(11)との間に
配設された光学系(12)によって集光され、撮像素子上に
焦点合わせされた像をデジタル電気信号に変換するもの
である。これらミラー(10a)、ハーフミラー(10b)、光学
系(12)並びに撮像手段(11)は1つのハウジング(20)にコ
ンパクトに納められている。(21)(22)は、アライメント
マーク(3)(5)に合わせてハウジング(20)に形成されてい
る開口部である。
て取り込まれたデータを画像処理し、基準となるアライ
メント画像(3a)を記憶し、このストレージ画面をモニタ
(9)に映し出す機能と、これに重ね合わされる位置合わ
せ用のアライメントマーク(5)を同様に画像処理し、ア
ライメント画像(5a)として基準アライメント画像(3a)に
重ね合わせてモニタ(9)に映し出す機能とを有する。
る。まず、フォトマスク(1)の下面の両側に形成されて
いる基準となるアライメントマーク(3)を、ハーフミラ
ー(10b)で反射させ、レンズ系(12)を介して撮像装置(1
1)の撮像素子上に画像を結ばせる。これにより、撮像装
置(11)は、前記基準アライメントマーク(3)の画像をデ
ジタル電気信号化して画像処理手段(13)に送り込む。こ
の操作は左右同時に行われる。
らアライメント画像(3a)はこの時点では記憶装置に固定
されておらず、画像取込手段(7)を操作するための顕微
鏡用マニピュレータを動かす事で画像取込手段(7)を操
作する。画像取込手段(7)の移動に合わせてモニタ(9)上
のアライメント画像(3a)も自由に動く。そして前記マニ
ピュレータを操作して、モニタ(9)上の左右のアライメ
ント画像(3a)が左右均等で2分割画面の中央に位置する
ように調整する。この間の照明は光源(19)にてフォトマ
スク(1)のアライメントマーク(3)のみ行われている。
2分割画面の中央に位置するように調整した処で、画像
取込手段(7)を固定すると共に画像取込手段(7)を介して
取り込まれた画像情報を画像処理して記憶装置に記憶さ
せ、ストレージ画面に切り替えて基準アライメント画像
(3a)をモニタ(9)上に固定する。
替えて基板(4)側のアライメントマーク(5)を照明する。
この状態でアライメントマーク(5)をミラー(10a)で反射
し、前記ハーフミラー(10b)を通過させ、前記同様レン
ズ系(12)を通して撮像装置(11)に結像させてデジタル電
気信号化させ、画像処理手段(13)を介して位置合わせ用
のアライメント画像(5a)として前記基準アライメント画
像(3a)の上に重ね合わせてモニタ(9)に映し出す。この
状態では、基板(4)を動かせば、基準アライメント画像
(3a)は固定しているが、位置合わせ用のアライメント画
像(5a)は基板(4)の動きと共に動くことになる。
示しないX−Y−θ移動機構を使用して基準アライメン
ト画像(3a)に位置合わせ用のアライメント画像(5a)が合
致するように基板(4)を移動させる。この間、フォトマ
スク(1)と基板(4)とのギャップは5から10μmを保つ
ように調整されている。
のアライメント画像(5a)が合致した処で基板チャック(1
6)を固定し、続いて画像取込手段(7)を水平方向に移動
或いは回転移動させてフォトマスク(1)の領域外に移動
させ、然る後、露光を開始する。フォトマスク(1)のア
ライメントマーク(3)は基板(4)外にあるので、前記アラ
イメントマーク(3)は基板(4)に焼き付けられるようなこ
とはない。以上のような操作が繰り返されてデバイス構
造が基板(4)上に形成されていく。
りに、図1の円で囲んだように、例えば一端に軸(10d)
が設けられ、軸(10d)の周りに回転可能に支持されたミ
ラー(10c)を使用してもよい。(10e)はストッパである。
(3)(5)が「黒塗り+」及び「白抜き+」の場合には、
「白抜き+」アライメントマーク(3)が基板(4)に焼き付
けられるようなことがないので、精密写真プロセスの最
後まで元の「黒塗り+」アライメントマーク(5)をアラ
イメントに使用できるので、アライメント精度が低下す
るようなことがない。
ス(5イ)の外形線(5イa)を使用する場合は、基板(4)の全面
を微細集積回路形成領域として使用することが出来る。
する。以下の実施例は既に説明した第1実施例と基本的
には同じであるので、相違する点のみを主として重点的
に説明する。この場合は、画像取込手段(7)が、両アラ
イメントマーク(3)(5)に垂直にそれぞれ配設されている
場合で、光学系(12)とCCDカメラのような撮像手段(1
1)とで構成され、それぞれがアライメントマーク(3)(5)
に対応して固定的に設置されている。
ーク(3)(5)に垂直に配設された画像取込手段(7)が、両
アライメントマーク(3)(5)間で移動可能に配設されてい
る。移動手段はどのようなものでも良いが、一般的には
水平ガイドレールに画像取込手段(7)をセットし、水平
ガイドレールに沿って画像取込手段(7)を移動させる事
になる。
ントマーク(5)が、基板(4)の裏面に描かれている場合
で、フォトマスク(1)の画像取込手段(7)が、両アライメ
ントマーク(3)(5)垂直に配設されており、基板チャック
(4)に形成された通孔(23)を介して基板(4)側のアライメ
ントマーク(5)を撮像する。この場合は、基板(4)のアラ
イメントマーク(5)が露光面(14)側に表れないので、基
板(4)の表面全面を微細集積回路用として使用する場合
でも、アライメントマーク(5)として実デバイスの1区
画を使用せず、通常の「黒塗り+」を使用してアライメ
ントする事が出来る。
トマークを画像取込手段にて取り込んで、画像処理した
後これを記憶すると共に基準アライメントマーク画像と
して映し出し、続いて他のアライメントマークを画像取
り込み手段で取り込んで、画像処理した後、既に映し出
されている基準アライメント画像に重ねて新たに取り込
んだアライメント画像を表示するようにし、両アライメ
ント画像が不一致の場合、基板とフォトマスクとを相対
移動させて前記両アライメント画像を一致させるように
してあるので、フォトマスクのアライメントマークを基
板の外側に設けているにもかかわらず、十分な精度でア
ライメント出来且つフォトマスクのアライメントマーク
が基板側に焼き付けられないようにする事が出来た。
並びにフォトマスク、及び両者の重ね合わせ状態を示す
平面図
基板の平面図
液晶の平面図
アライメントマーク用に用いられる実デバイス部分を示
す基板の平面図
の平面図
同士がずれている場合のモニタ画像
同士が一致した場合のモニタ画像
Claims (7)
- 【請求項1】 アライメントマークを有し、フォ
トマスクに描かれた微細回路パターンが焼き付けられる
基板と、前記基板に焼き付けるべき微細回路パターン及
び前記基板の外側にて前記基板に微細回路パターンを焼
き付ける際に使用するアライメントマークとが描かれて
いるフォトマスクとを相対的に移動させて両アライメン
トマークを一致させるアライメント方法において、 一方の基準となるアライメントマークを画像取込手段に
て取り込んで、画像処理した後これを記憶すると共に基
準アライメント画像として映し出し、 続いて他のアライメントマークを画像取り込み手段で取
り込んで、画像処理した後、既に映し出されている基準
アライメント画像に重ねて新たに取り込んだアライメン
ト画像を表示するようにし、 両アライメント画像が不一致の場合、基板とフォトマス
クとを相対移動させて前記両アライメント画像を一致さ
せる事を特徴とするアライメント方法。 - 【請求項2】 アライメントマークを有し、フォ
トマスクに描かれた微細回路パターンが焼き付けられる
基板、 前記基板に焼き付けるべき微細回路パターン及び前記基
板の外側にて前記基板に微細回路パターンを焼き付ける
際に使用するアライメントマークとが描かれているフォ
トマスク、 基板とフォトマスクとを相対的に移動させるアライメン
ト手段、 両アライメントマークを画像として取り込む画像取込手
段、 画像取込手段にて取り込まれたデータを画像処理し、一
方の基準となるアライメント画像上に他方のアライメン
ト画像を重ねてモニタに映し出す画像処理手段並びに、 前記画像を映し出すモニタとで構成されている事を特徴
とするアライメント装置。 - 【請求項3】 請求項2に記載の画像取込手段の
光軸変更手段が、 両アライメントマークに垂直に配設され、アライメント
マークからの光の光路を変更させて変更後の両光路の光
軸を一致させるようにした光路変更手段と、 光路変更手段から出た光を画像化する撮像手段とで構成
されている事を特徴とするアライメント装置。 - 【請求項4】 請求項2に記載の画像取込手段
が、両アライメントマークに垂直にそれぞれ配設されて
いる事を特徴とするアライメント装置。 - 【請求項5】 請求項2に記載の画像取込手段
が、両アライメントマークに垂直に配設され且つ両アラ
イメントマーク間で移動可能に配設されている事を特徴
とするアライメント装置。 - 【請求項6】 請求項2に記載の基板のアライメ
ントマークが、基板の裏面に描かれており、フォトマス
クの画像取込手段が、両アライメントマーク垂直に配設
されている事を特徴とするアライメント装置。 - 【請求項7】 請求項6に記載の画像取込手段
が、両アライメントマーク間で移動可能に配設されてい
る事を特徴とするアライメント装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11122654A JP2000315638A (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | アライメント方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP11122654A JP2000315638A (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | アライメント方法とその装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000315638A true JP2000315638A (ja) | 2000-11-14 |
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ID=14841334
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11122654A Pending JP2000315638A (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | アライメント方法とその装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2000315638A (ja) |
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1999
- 1999-04-28 JP JP11122654A patent/JP2000315638A/ja active Pending
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