JPH09283396A - 周辺露光装置および周辺露光方法 - Google Patents

周辺露光装置および周辺露光方法

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JPH09283396A
JPH09283396A JP8084937A JP8493796A JPH09283396A JP H09283396 A JPH09283396 A JP H09283396A JP 8084937 A JP8084937 A JP 8084937A JP 8493796 A JP8493796 A JP 8493796A JP H09283396 A JPH09283396 A JP H09283396A
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Japan
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peripheral
photoresist
exposure
semiconductor wafer
light
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JP8084937A
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English (en)
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Yutaka Kishikawa
豊 岸川
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理基板のフォトレジストのパターニング
時にパターンくずれ現象を起こすことなく、被処理基板
の周縁部表裏のフォトレジストを完全に露光することが
できる周辺露光装置および周辺露光方法を提供する。 【解決手段】 周辺露光装置3の周辺露光部50が露光
光源51、照明調整器52、平行光とする光学系53、
シャッター54、スリット板55および集光ミラー56
により構成された周辺露光装置50により、被処理基板
の周縁部表裏のフォトレジストを露光する。 【効果】 半導体ウェハ周縁部のフォトレジスト起因の
ダスト発生低減ができて、半導体装置の製造歩留向上が
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は周辺露光装置および
周辺露光方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】通常半導体集積回路や液晶表示装置のア
クティブマトリクスアレイ基板等の製造工程において
は、半導体ウェハやガラス基板等にフォトレジストを塗
布し、このフォトレジストを露光、現像してフォトレジ
ストのパターンを形成し、このパターニングされたフォ
トレジストをマスクとして半導体ウェハやガラス基板等
の加工処理等が行われる。
【0003】上述した半導体ウェハやガラス基板等への
フォトレジスト塗布は一般にはスピンコーティング法に
より行われる。このスピンコーティング法は、スピンナ
ーに設置された半導体ウェハ上にフォトレジストをに滴
下し、その後スピンナーを回転させ、その時の遠心力を
利用してフォトレジストを半導体ウェハ上に均一に塗布
する方法である。このスピンコーティング法によるフォ
トレジスト塗布の問題点は、半導体ウェハ周縁部のフォ
トレジスト膜厚が半導体ウェハの内側のフォトレジスト
膜厚より厚くなること、および半導体ウェハ周縁部の裏
側にフォトレジストが回り込んで塗布されることであ
る。前者のフォトレジストは、露光工程での適正露光条
件で半導体ウェハ周縁部のフォトレジストが露光不足と
なって、現像時に半導体ウェハ周縁部のフォトレジスト
が残存し、後者のフォトレジストは、露光工程で露光さ
れず、半導体ウェハ周縁部の裏面にフォトレジストが残
存するという現象が生じる。この半導体ウェハ周縁部に
フォトレジストを残存した状態の半導体ウェハが半導体
製造装置における位置決め部材や搬送系部材等と接触し
て、フォトレジストが剥がれて発塵し、半導体ウェハ上
のダストとなり、半導体集積回路の製造歩留を低下させ
るという問題が発生する。
【0004】上述した問題の対策として、通常半導体ウ
ェハにフォトレジストを塗布後、スピンナー上の半導体
ウェハを回転させながら、半導体ウェハの周縁部にフォ
トレジスト除去液を吐出し、半導体ウェハの周縁部から
数mm内側までのフォトレジストを除去する、所謂エッ
ジリンス工程が行われる。しかし、このエッジリンス法
で半導体ウェハ周縁部のフォトレジストを除去する際、
エッジリンス液が飛散し、半導体ウェハ周縁部より内部
にあるフォトレジストを除去してしまうとか、半導体ウ
ェハの周縁部でオリエンテーションフラット部のフォト
レジストが除去できないという問題が生ずる。近年、上
記のエッジリンス工程での問題対策として、半導体ウェ
ハの周縁部のみを露光する、周辺露光装置による露光工
程を取り入れ、半導体ウェハの周縁部のフォトレジスト
を除去する方法が行われている。なお、この周辺露光装
置は自動化されたレジスト処理装置内に設置されている
場合と、自動化された露光装置内に設置されている場合
がある。
【0005】周辺露光装置が通常の自動化された露光装
置内に設置されている場合の従来例を図3〜図6を参照
して説明する。まず、図3に示すように、通常の自動化
された露光装置1は、半導体ウェハを自動的に搬送する
ウエハ搬送部2と、半導体ウェハのオリエンテーション
フラットを一定方向に揃えるプリアライメント動作およ
び周辺露光動作を行う周辺露光装置3と、レチクル又は
フォトマスクのパターンと半導体ウェハ上のパターンと
をアライメントするアライメント動作および露光動作と
を行う露光部4等で概略構成されている。
【0006】周辺露光装置3のプリアライメント動作
は、モータ等で回転する半導体ウェハ載置台、所謂ウエ
ハチャック部上に載置された半導体ウェハを回転させな
がらオリエンテーションフラット位置を探し、オリエン
テーションフラットを一定の方向に揃えるための平板に
半導体ウェハのオリエンテーションフラットを押しつけ
ることで、オリエンテーションフラットを一定の方向に
揃えるものである。プリアライメント動作後、周辺露光
装置3は周辺露光動作を行う。この周辺露光動作を行う
機構のみに注目した周辺露光装置3の概略構成は図4に
示すようなものである。
【0007】次に図4を参照して周辺露光装置3の構造
と動作を説明する。周辺露光装置3はウエハ載置部1
0、位置検出部20および周辺露光部30等で概略構成
されている。
【0008】ウエハ載置部10は半導体ウェハ11を載
置するスピンチャック12と、このスピンチャック12
を回転させるモータ13と、このモータ13を載置し、
スピンチャック13の回転中心より周辺露光部30の露
光光の照射位置の方向に移動(矢印A)するステージ1
4により構成れている。
【0009】位置検出部20は半導体ウェハ11上に塗
布されたフォトレジストを感光させない光を光学系によ
り平行光にし、この光を半導体ウェハ11の周縁部付近
に照射するための光源21と、光源11からの光で、半
導体ウェハにより遮られない光を受光し、半導体ウェハ
の周縁部位置を検出できる、例えばラインセンサのよう
な受光素子22と、受光素子22からの信号とモータの
回転角度より、半導体ウェハ11の周縁部のスピンチャ
ック12の回転中心からの距離と角度の関係を求め、こ
の位置情報を記憶する位置検出装置23と、ステージ1
4を駆動する駆動装置24より構成されている。
【0010】周辺露光部30は、フォトレジストを感光
させる露光波長、例えば436nm(g線)や365
(i線)の光を光学系により平行光にし、この光で半導
体ウェハ11の周縁部を露光するための露光光源31
と、半導体ウェハ11の周縁部の露光領域を設定するた
めのスリット板32と、スリット板32を通り、半導体
ウェハの周縁部外を通った露光光源31からの光を反射
して、半導体ウェハ11の裏面に回り込んで塗布された
フォトレジストを露光するためのミラー33により構成
されている。
【0011】ここで、周辺露光部30のP部を拡大した
概略図である図5により、P部の詳細を説明する。ま
ず、スリット板32には開口32aのスリットが形成さ
れており、フォトレジスト11aが塗布された半導体ウ
ェハ11の上方の開口32a端部は半導体ウェハ11の
周縁部より数mm内側にあり、半導体ウェハ11の上方
の開口32a端部と半導体ウェハ11周縁部との距離m
がフォトレジスト11aの周辺露光部幅となる。また、
半導体ウェハ11の外側上方の開口32a端部と半導体
ウェハ11周縁部間を通る光は、半導体ウェハ11の下
方に設置され、水平方向に対して角度θ°ほど傾けて設
置されたミラー33で反射して半導体ウェハ11の裏側
のフォトレジスト11aを露光する光として使用され
る。
【0012】この周辺露光装置による露光動作は、ま
ず、スピンチャック12に載置された半導体ウェハ11
をモータで回転させ、半導体ウェハ11の周縁部外を通
る光源21からの光をラインセンサ等の受光素子22で
受光する。受光素子22は、スピンチャック13の回転
中心から半導体ウェハ11周縁部までの距離に応じた光
を受光し、光電変換された信号が位置検出装置23に送
られる。位置検出装置23では、モータの回転角と受光
素子22からの信号により半導体ウェハ11周縁部の位
置が算出され、この位置情報が記録される。
【0013】次に、半導体ウェハ11の周縁部から数m
m内側のフォトレジストを露光するため、位置検出装置
23に記憶された半導体ウェハ11周縁部の位置情報を
基にして、周辺露光部30の露光位置、即ちスリット板
32の開口32a下方での半導体ウェハ11の周縁部位
置を算出し、この算出した情報によりモータの回転角度
と、この回転角度に応じたステージ14の移動距離の信
号を駆動装置24に与え、この駆動装置24によりモー
タ13とステージ14が駆動し、周辺露光部30で露光
が行われる。
【0014】ここでフォトレジストが塗布された半導体
ウェハ11を上記周辺露光装置1で露光された状態を示
したのが図6である。この周辺露光装置1での周辺露光
は露光位置と半導体ウェハ11周縁部との位置関係が一
定に保たれるため、図6に示すように、オリエンテーシ
ョンフラット部11bにおいても、周辺露光部11cの
幅が一定に保たれる。
【0015】上記の周辺露光装置1で半導体ウェハ11
の周縁部を露光すると、半導体ウェハ11裏面のフォト
レジスト11aを露光する照度は半導体ウェハ11表面
ののフォトレジスト11aを露光する照度より小さくな
る。この半導体ウェハ11裏面を露光する照度Lは、半
導体ウェハ11表面を露光する照度をL0 とし、ミラー
33の水平方向に対する角度をθとすると、次式で与え
られる。 L=L0 ×cosθ×cos2θ 従って、半導体ウェハ11表面のフォトレジスト11a
を露光するに必要な照射露光量(照度と照射時間との
積)での露光では、半導体ウェハ11裏面に回り込んで
塗布された表面同様の厚みを持つ部分のフォトレジスト
11aは露光不足となり、現像時にフォトレジスト11
aの一部が残る虞が発生する。。そこで半導体ウェハ1
1裏面のフォトレジスト11aを完全に露光しようとし
て、照射露光を多くすると、今度は周辺露光光の半導体
ウェハ11表面での反射光や、ミラー33での反射光で
半導体ウェハ11の上方に漏れてくる光が、周辺露光装
置1の構成部材等で再度反射して、半導体ウェハ11の
周縁部より内側の半導体装置形成部分に入る光量が多く
なり、この不必要光の露光に起因する、半導体装置形成
のためのフォトレジストのパターニング時にパターンく
ずれ、所謂カブリ現象によるパターンくずれが生ずる虞
があり、このパターンくずれが生ずると、半導体装置の
製造歩留が低下する。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した周
辺露光装置および周辺露光方法における問題点を解決す
ることをその目的とする。即ち本発明の課題は、被処理
基板のフォトレジストのパターニング時にパターンくず
れ現象を起こすことなく、被処理基板の周縁部表裏のフ
ォトレジストを完全に露光することができる周辺露光装
置および周辺露光方法を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の周辺露光装置お
よび周辺露光方法は、上述の課題を解決するために提案
するものであり、フォトレジストを塗布した被処理基板
の周縁部に光を照射し、被処理基板の周縁部のフォトレ
ジストを露光する周辺露光部を有する周辺露光装置にお
いて、被処理基板周縁部のフォトレジストを露光するた
めの露光光源と、露光光源の光を平行光とする光学系
と、平行光を遮断するシャッターと、平行光の通過領域
を制限するスリット板と、被処理基板の周縁部外側を通
るスリット板を通った平行光を反射させ、フォトレジス
トを塗布した前記被処理基板面の裏側に回り込んで塗布
されたフォトレジスト領域を露光する集光ミラーとを具
備した周辺露光部を有することを特徴とするものであ
る。また、上記周辺露光装置を用いて、被処理基板の周
縁部表裏のフォトレジストを露光することを特徴とする
ものである。
【0018】本発明によれば、被処理基板のフォトレジ
ストに周辺露光領域を形成する被処理基板面側の周辺露
光光の照度と、被処理基板の周縁部外の平行光化された
露光光を集光ミラーにより反射させる被処理基板の他の
面側の照度とを略等しくすることができる。従って照射
露光量を必要最小限に抑えた露光でも、被処理基板の周
縁部表裏のフォトレジストを完全に露光することがで
き、従来のように過剰な周辺露光光量によって起こる、
半導体装置形成のためのフォトレジストのパターニング
時に、パターンくずれ現象が起きない。
【0019】
【実施の形態例】以下、本発明の具体的実施の形態例に
つき、添付図面を参照して説明する。なお従来技術の説
明で参照した図4および図5中の構成部分と同様の構成
部分には、同一の参照符号を付すものとする。
【0020】本実施の形態例は周辺露光装置および周辺
露光方法に本発明を適用した例であり、これを図1およ
び図2を参照して説明する。まず、図1に示すように、
本実施の形態例の周辺露光装置3の構造は従来例と概略
同様で、被処理基板、ウエハ載置部10、位置検出部2
0および周辺露光部50とで概略構成されている。
【0021】ウエハ載置部10は、従来と同様に、被処
理基板、例えばフォトレジストを塗布した半導体ウェハ
11を載置するスピンチャック12と、このスピンチャ
ック12を回転させるモータ13と、このモータ13を
載置し、スピンチャック13の回転中心より周辺露光部
30の露光光の照射位置の方向に移動(矢印A)するス
テージ14により概略構成れている。また位置検出装置
20の構成も従来と同様で、光源21、受光素子22、
位置検出装置23および駆動装置24より構成されてい
る。
【0022】周辺露光部50はフォトレジストを感光さ
せる露光波長、例えば436nm(g線)や365nm
(i線)等の光を出す光源51、光の絞り機構又はND
フィルタの交換器等により露光光の照度を調整する照度
調整器52、光源51の光を平行光とする光学系53、
平行光を遮断するシャッター54、平行光の半導体ウェ
ハ11の周縁部を露光する周辺露光領域を設定するため
のスリット板55および半導体ウェハ11の裏面に塗布
されてフォトレジストを露光するための集光ミラー56
により構成されている。
【0023】ここで、周辺露光部50のP部を拡大した
概略図である図2により、P部の詳細を説明する。ま
ず、スリット板55には半導体ウェハ11の周縁部と直
交する方向に細長となる矩形の開口55a、例えば約7
mm長さで約2.5mm幅のスリットが形成されてお
り、フォトレジスト11aが塗布された半導体ウェハ1
1の上方の開口32a端部は半導体ウェハ11の周縁部
より数mm内側、例えば約3mmに常に制御されるよう
になっいて、半導体ウェハ11の上方の開口32a端部
と半導体ウェハ11周縁部との距離h、ここでは約3m
mがフォトレジスト11aの周辺露光領域幅となる。ま
た、半導体ウェハ11の外側上方の開口32a端部と半
導体ウェハ11周縁部間を通る光は、半導体ウェハ11
の下方に設置された集光ミラー56、例えば凹面ミラー
又は円弧状の円筒型ミラー等で反射して、半導体ウェハ
11の裏側に回り込んだフォトレジスト11a領域を露
光する光として使用する。
【0024】図2の集光ミラー56を、例えば円弧状の
円筒型ミラーとした時、半導体ウェハ11表面の周辺露
光時の照度L0 と、円筒型ミラーの焦点距離fと、円筒
型ミラー面から半導体ウェハ11までの距離kと、半導
体ウェハ11裏面に回り込んで塗布されたフォトレジス
ト領域11a幅のほぼ中央に入る光線aと円筒型ミラー
面の法線方向との角度θとが与えられると、半導体ウェ
ハ11の周辺露光時の裏面照度Lは概略次式となる。 L≒L0 ×cosθ×cos2θ×f/(f−k) ここで、 cosθ*cos2θ*f/(f−k)≒1 となるようにすれば、裏面照度Lは表面照度L0 とほぼ
等しくなって、半導体ウェハ11表面の周縁部のフォト
レジスト11aを露光するのに必要な最低限の照射露光
量で、半導体ウェハ11裏面のフォトレジスト11aも
露光できる。
【0025】なお、スリット板55の半導体ウェハ11
側の面、即ちスリット板55下面は、露光光の半導体ウ
ェハ11表面からの反射光や集光ミラー56から半導体
ウェハ11の上方にもれる露光光の反射を防止する反射
防止膜55b、例えばスリット板の黒色酸化処理膜等が
形成され、露光光がスリット板55で再反射して半導体
ウェハ11の周辺露光領域より内側のフォトレジスト1
1aを露光しないようにしてある。更に、図示は省略し
ているが、周辺露光部50においては、露光光源51の
露光光がスリット板55の開口55a以外からは外部に
出ないような光遮蔽部が設けられている。
【0026】次に、周辺露光装置による露光動作につい
て説明する。まず、スピンチャック12に載置された半
導体ウェハ11をモータで回転させ、半導体ウェハ11
の周縁部外を通る光源21からの光をラインセンサ等の
受光素子22で受光する。受光素子22は、スピンチャ
ック13の回転中心から半導体ウェハ11周縁部までの
距離に応じた光を受光し、光電変換された信号が位置検
出装置に送られる。位置検出装置では、モータの回転角
と受光素子22からの信号により半導体ウェハ11周縁
部の位置が算出され、この位置情報が記録される。その
後半導体ウェハ11の周縁部から数mm内側、例えば約
3mm内側までのフォトレジストを露光するため、位置
検出装置23に記憶された半導体ウェハ11周縁部の位
置情報を基にして、周辺露光部30の露光位置、即ちス
リット板55の開口55a部に対応した半導体ウェハ1
1の周縁部位置を算出し、この算出した情報でモータの
回転角度とこの回転角度に応じたステージ14の移動距
離の信号を駆動装置24に与え、この駆動装置24によ
りモータ13とステージ14が駆動し、周辺露光部30
で露光が行われる。
【0027】上記の周辺露光部30での露光動作は、シ
ャッター54が開くと同時にモータ13が回転し、この
モータの回転角に合わせて半導体ウェハ11の周縁部の
周辺露光領域11a(図6参照)を所定の幅とするよう
にステージ14が矢印Aで示す方向に移動しながら、半
導体ウェハ11の周縁部のフォトレジスト11aを露光
する。半導体ウェハ11が一回転した時点で、シャッタ
ー54が閉じ、露光を終了する。
【0028】今、半導体ウェハ11の周縁部のフォトレ
ジスト11aを完全に露光するための必要最小限の照射
露光量(照度と露光時間の積)をR0 とした時、上記の
ような露光動作における露光時の照度L0 、モータの回
転速度による半導体ウェハ11周縁部の速度vおよびス
リット板55の開口55a幅wとの間に次式の関係が成
り立つようにする。 R0 ≦L0 ×w/v 周辺露光時の露光光の反射光に起因した、半導体装置形
成するためのフォトレジストのパターニング時のパター
ンくずれ、所謂カブリ現象によるパターンくずれを抑え
るためには、露光時の照射露光量を必要最小限の照射露
光量R0 とすればよく、この為には上式の露光時の照度
0 又はモータの回転速度による半導体ウェハ11周縁
部の速度vを変えればよい。露光時の照度L0 の調整は
照明調整器52で、また半導体ウェハ11周縁部の速度
vの調整は駆動装置24でモータ回転速度の調整をすれ
ばよい。
【0029】上記周辺露光装置3を用いた周辺露光方法
によれば、半導体ウェハ11周縁部表面の所定範囲のフ
ォトレジスト11aおよび半導体ウェハ11周縁部裏面
の回り込んで塗布されたフォトレジスト11aを、必要
最小限の照射露光量にて完全に露光ができる。この為、
半導体装置形成のためのフォトレジストのパターニング
時に、周辺露光の影響によるパターンくずれ、所謂カブ
リ現象によるパターンくずれが抑えられる。従ってパタ
ーンくずれを抑えつつ、半導体ウェハ11周縁部のフォ
トレジスト11aの完全除去にできるので、半導体ウェ
ハ11周縁部のフォトレジスト11a起因のダスト発生
低減ができて、半導体装置の製造歩留向上が可能とな
る。
【0030】以上、本発明を実施の形態例により説明し
たが、本発明はこの実施の形態例に何ら限定されるもの
ではない。例えば本実施の形態例は従来例と対比する形
で、自動化された露光装置1に組み込まれている、プリ
アライメント機能も持つ周辺露光装置3として説明した
が、本実施の形態例の周辺露光装置3を自動化されたレ
ジスト処理装置内に組み込んでもよい。また、本実施の
形態例では、集光ミラーを凹面ミラーや円弧状の円筒型
ミラーとしたが、多角形にミラーを配置した形状の集光
ミラーでもよい。
【0031】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の周辺露光装置および周辺露光方法を用いれば、パター
ンくずれを抑えつつ、半導体ウェハ周縁部のフォトレジ
ストの完全除去できるので、半導体ウェハ周縁部のフォ
トレジスト起因のダスト発生低減ができて、半導体装置
の製造歩留向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した周辺露光装置の概略図であ
る。
【図2】図1に示す本発明を適用した周辺露光装置のP
部の拡大図である。
【図3】周辺露光装置を組み込んだ露光装置内のブロッ
ク図である。
【図4】従来の周辺露光装置の概略図である。
【図5】図4に示す従来の周辺露光装置のP部の拡大図
である。
【図6】周辺露光装置によりフォトレジストが塗布され
た半導体ウェハの周辺露光領域をしめす図である。
【符号の説明】
1…露光装置、2…ウエハ搬送部、3,50…周辺露光
装置、4…露光部、11…半導体ウェハ、11a…フォ
トレジスト、11b…オリエンテーションフラット、1
1c…周辺露光領域、12…スピンチャック、13…モ
ータ、14…ステージ、21…光源、22…受光素子、
23…位置検出装置、24…駆動装置、31,51…露
光光源、32,55…スリット板、33…ミラー、33
a,55a…開口、52…照度調整器、53…光学系、
54…シャッター、55b…光吸収膜、56…集光ミラ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フォトレジストを塗布した被処理基板の
    周縁部に光を照射し、前記被処理基板の周縁部の前記フ
    ォトレジストを露光する周辺露光部を有する周辺露光装
    置において、 前記被処理基板周縁部の前記フォトレジストを露光する
    ための露光光源と、 前記露光光源の光を平行光とする光学系と、 前記平行光を遮断するシャッターと、 前記平行光の通過領域を制限するスリット板と、 前記被処理基板の周縁部外側を通る前記スリット板を通
    った前記平行光を反射させ、前記フォトレジストを塗布
    した前記被処理基板面の裏側に回り込んで塗布されたフ
    ォトレジスト領域を露光する集光ミラーとを具備した周
    辺露光部を有する周辺露光装置。
  2. 【請求項2】 前記集光ミラーは、凹面ミラーおよび円
    弧状の円筒ミラーの内、何れか一方であることを特徴と
    する、請求項1記載の周辺露光装置。
  3. 【請求項3】 前記周辺露光部に露光光の照度を調整す
    る照度調整器を具備したことを特徴とする、請求項1記
    載の周辺露光装置。
  4. 【請求項4】 前記スリット板は、少なくとも前記被処
    理基板と対向する前記スリット板面が反射防止膜を有す
    ることを特徴とする、請求項1記載の周辺露光装置。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の周辺露光装置を用いて、
    被処理基板の周縁部表裏のフォトレジストを露光するこ
    とを特徴とする周辺露光方法。
  6. 【請求項6】 周辺露光部の照度調整器により周辺露光
    光の照度を調整し、前記被処理基板の周縁部のフォトレ
    ジストを露光するために必要な略最小限の照射光量にて
    露光することを特徴とする、請求項5記載の周辺露光方
    法。
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