JP2000321777A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フォトマスク１７、被加工基板１８などが帯電
状態になり、塵埃が被加工基板に付着してパターン欠陥
を発生させたり、フォトマスクに付着してパターンに共
通欠陥を連続して発生させたりすることのない露光装置
を提供すること。 【解決手段】フォトマスク１７と被加工基板１８の間隙
に軟Ｘ線照射を行って、フォトマスク及び被加工基板な
どに帯電した静電気を除電する軟Ｘ線照射装置を具備す
ること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置など
の表示装置のカラー表示化のために用いるカラーフィル
タのような大型パターン形成体を製造する際の露光装置
に関するもので、特に、静電気を除電して、塵埃の付着
によるパターン欠陥を発生させない露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置など、表示装置に用いられ
るカラーフィルタの如きパターン形成体を製造する際に
使用する被加工基板の多くは矩形のものである。これ
は、表示装置の使用時の形、大きさはその用途によって
定まるものであるが、その多くは矩形のものであり、そ
の表示装置の使用時の形、大きさのパターンを一面付け
にて、或いは多面付けにてパターン形成体を製造するた
めに、パターン形成体を製造する際に使用する基板の多
くは矩形となっているものである。

【０００３】図６は、矩形の被加工基板上にフォトリソ
グラフィー法によりパターンが形成された一例の状態を
示す説明図である。図６においては、表示装置の使用時
の形、大きさのパターンを六面付けした状態を示してい
る。Ｙはパターン形成体（６１）の短辺の大きさ、Ｘは
長辺の大きさを示し、大きさは、例えば略５５０ｍｍ×
６５０ｍｍ程度のものである。また、６２は、表示装置
の使用時の形、大きさのパターンを示しているもので、
例えばパーソナルコンピューターなどに用いられる液晶
表示装置における対角約１２インチ（短辺約７．２イン
チ×長辺約９．６インチ）程度の大きさ、及び、短辺と
長辺の比（３：４）のパターンを示しているものであ
る。

【０００４】このように、パターン形成体（６１）は表
示装置の使用時の形、大きさのパターンを一面付けに
て、或いは多面付けにてパターン形成体を製造するため
に、パターン形成体を製造する際に使用する被加工基板
の多くは矩形となっているものである。

【０００５】また、図６に示すような矩形の被加工基板
上にパターンが形成されたパターン形成体（６１）を作
成する際に、パターン形成体のパターンの全体が描画さ
れている矩形の被加工基板大の一枚のフォトマスク（図
示せず）を用いて、矩形の被加工基板上に塗布されたフ
ォトレジストに一回の露光によりパターンの全体を露光
する方法を一括露光法と称している。これは、ＩＣ製造
におけるウエファー基板上に塗布されたフォトレジスト
に、例えば一個のＩＣのパターンが描画されているフォ
トマスクを用いて、ウエファー基板上の位置を変えて、
多回数の露光をし、多数のＩＣを面付けした状態に露光
する方法、すなわちステップアンドリピート露光法に対
する称しかたである。

【０００６】従来より、液晶表示装置など、表示装置に
用いられるパターン形成体として、例えば、カラーフィ
ルタなどを製造する際の露光法としては、生産効率の点
から、上記一括露光法が採用されている。

【０００７】また、液晶表示装置などに用いられるカラ
ーフィルタのような、パターン形成体に使用される被加
工基板は、液晶表示装置としては透過型液晶表示装置が
多いことからして、透明なガラス基板が多く用いられ
る。そして、透明なガラス基板へのカラーフィルタのよ
うな微細なパターン形成におけるフォトリソグラフィー
工程では、その製造に関与する環境、装置、材料などか
らの塵埃がパターンの欠陥を引き起こすことがあり、こ
の塵埃によるパターンの欠陥の発生は製品の歩留り、及
び信頼性に大きな影響を与えるので重要な問題となって
いる。

【０００８】この塵埃の発生には、静的要因及び動的要
因があり、静的要因には空気、純水、ガス、薬品などが
あり、また、動的要因には作業者、製造装置、搬送装
置、ガラス基板（搬送中の振動などによるガラス基板周
辺の欠けなど）などがある。従って、これら静的要因及
び動的要因の各々に対して塵埃の発生の防止策、及び除
去策を講じつつ製造を行っているものである。

【０００９】また一方、透明なガラス基板へのカラーフ
ィルタのような微細なパターン形成におけるフォトリソ
グラフィー工程では、その製造に関与した静電気の発生
が製品の歩留り、及び信頼性に大きな影響を与えるので
重要な問題となっている。すなわち、前記のように、液
晶表示装置に用いられるカラーフィルタを製造する際
は、例えば、略５５０ｍｍ×６５０ｍｍ程度の大きさの
ガラス基板を用い、フォトマスクを介した露光法として
は生産効率の点から、一括露光法が採用されている。

【００１０】そして、このような大きさのガラス基板を
用いた露光工程においては、その露光装置の部材、フォ
トマスク、ガラス基板などが相互に擦れ合って生じる摩
擦帯電、及び、露光装置の部材、フォトマスク、ガラス
基板などが相互に離れる際に生じる剥離帯電などによる
静電気の帯電が各々の表面に生じる。

【００１１】このような、露光装置の部材、フォトマス
ク、ガラス基板などが帯電状態になって、上記塵埃が、
例えば、ガラス基板に付着した際にはパターンに欠陥の
発生した製品となり、また、例えば、フォトマスクに付
着した際にはパターンに同一欠陥（共通欠陥）が連続し
て製品に発生することになり、製品の歩留り、及び信頼
性に大きな影響を与えることになる。

【００１２】従って、このような静電気の帯電に対し、
イオナイザのような静電気防止装置を用いた対策など様
々な静電気防止策、及び除去策を講じつつ製造を行って
いるものである。例えば、イオナイザを作業場の天井や
壁に設置し、静電気を中和したり、或いは、イオナイザ
を装置内のガラス基板の搬送路に設置し、静電気を発生
の段階で中和するなどの対策を講じている。

【００１３】しかし、前記塵埃の発生防止策、除去策は
十分なものではなく、また、上記イオナイザなどによる
静電気防止策、除去策は十分なものではない。そのた
め、露光工程においては、特に作業者、製造装置、搬送
装置、ガラス基板などの動的要因により発生した塵埃の
内、除去しきれずに残留した塵埃が、静電気を中和しき
れずに帯電状態のガラス基板に付着した際に発生するパ
ターン欠陥やフォトマスクに付着した際に発生するパタ
ーンの共通欠陥は、未だ完全には解決されているもので
はない。

【００１４】また、稀にではあるが、帯電した静電気の
放電によりフォトマスクのパターンである金属膜材が破
壊され、新たな塵埃の発生、及びパターン欠陥（共通欠
陥）の発生を引き起こすことも問題となっている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、液晶表示装
置などに用いられるカラーフィルタなどをフォトリソグ
ラフィー法により製造する際の露光工程において、露光
装置の部材、フォトマスク、被加工基板などが、摩擦帯
電や剥離帯電などによって帯電状態になり、周辺の塵埃
が被加工基板に付着してパターン欠陥を発生させたり、
また、フォトマスクに付着してパターンに共通欠陥を連
続して発生させたりすることのない露光装置を提供する
ことを課題とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、フォトマスク
を介した露光により、被加工基板に露光を行う露光装置
であって、該フォトマスクと該被加工基板の間隙に軟Ｘ
線照射を行って、フォトマスク及び被加工基板などに帯
電した静電気を除電する軟Ｘ線照射装置を具備すること
を特徴とする露光装置である。

【００１７】また、本発明は、上記発明による露光装置
において、前記軟Ｘ線照射装置の軟Ｘ線出射部からの軟
Ｘ線照射を間欠的に行うことを特徴とする露光装置であ
る。

【００１８】また、本発明は、上記発明による露光装置
において、前記軟Ｘ線照射装置の軟Ｘ線出射部を、被加
工基板の矩形の四隅のいずれかに設け、矩形の対角線方
向を軟Ｘ線の照射方向とすることを特徴とする露光装置
である。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明を一実施の形態に基づいて
以下に説明する。図１は、本発明による露光装置の一実
施例におけるＵＶ照射の光学系を示す説明図である。図
１に示すように、ＵＶ照射の光学系は、光源（１１）、
反射ミラー（１２）、赤外線カットミラー（１３）、投
影レンズ（１４）、集光ミラー（１５）、露光部（１
６）などで構成されており、投影レンズ（１４）はシャ
ッター、凸レンズ、フライアイレンズなどで構成され、
また、露光部（１６）はフォトマスク（１７）、被加工
基板（１８）、及びステージ（１９）などで構成されて
いる。そして、光源（１１）からのＵＶ光は、上記光学
系を経て露光部（１６）に至り、露光部（１６）に平行
なＵＶ光を照射するようになっている。

【００２０】図２は、本発明による露光装置の一実施例
における露光部（１６）の平面図である。また、図３、
及び図４は、図２における露光部（１６）の断面図であ
り、これは矩形の被加工基板の対角線（Ａ−Ａ’）にお
ける断面を示したものである。図３は、被加工基板が装
着、搬出される際の状態を示し、また、図４は、被加工
基板にＵＶ光が照射される際の状態を示している。

【００２１】図２、図３、及び図４に示すように、露光
部（１６）は、マスク保持枠（２１）、マスク保持枠に
保持されたフォトマスク（１７）、ステージ（１９）、
ステージに装着された被加工基板（１８）、及び軟Ｘ線
照射装置の軟Ｘ線出射部（２２）などで構成されてい
る。そして、軟Ｘ線照射装置は、電源・コントローラ
（図示せず）と軟Ｘ線出射部（２２）で構成されてい
る。軟Ｘ線出射部（２２）は、被加工基板（１８）の矩
形の一隅の近傍のマスク保持枠（２１）内部に設けら
れ、点線矢印で示すように矩形の対角線方向を軟Ｘ線の
照射方向としている。

【００２２】図３は、ステージ（１９）に被加工基板
（１８）が装着され、軟Ｘ線出射部（２２）から軟Ｘ線
が点線矢印、及び点で示すように照射されている状態を
説明するものである。実線矢印は、ステージ（１９）が
上下方向に移動することを示し、被加工基板（１８）の
装着、搬出の際は図３のように、マスク保持枠（２１）
の下方に位置している。

【００２３】図４は、被加工基板（１８）にＵＶ光が露
光される際の状態を説明するものである。上方に移動さ
れたステージ（１９）上に装着された被加工基板（１
８）がフォトマスク（１７）に密着された状態での密着
露光、或いは、５０〜１５０μｍ程度の間隙（Ｂ）を保
った近接状態でのプロキシミティ（近接）露光が行える
ようになっている。ＵＶ光照射（４１）は、図１に示す
光源（１１）から光学系を経て露光部（１６）に至った
平行なＵＶ光による照射である。

【００２４】本発明は、フォトマスクを介した露光によ
り、被加工基板に露光を行う露光装置であって、フォト
マスクと被加工基板の間隙に軟Ｘ線照射を行って、フォ
トマスク及び被加工基板などに帯電した静電気を除電す
ることを特徴とするものであり、その原理は、軟Ｘ線照
射により、露光装置の電気絶縁性の部材、電気絶縁性の
フォトマスク、電気絶縁性の被加工基板などの帯電物近
傍の空気中のガス分子のイオン化されたものが、これら
帯電物に吸着されることにより、これら帯電物の除電が
行われるものである。

【００２５】この軟Ｘ線照射による除電の利点として
は、帯電物近傍で生成されるイオンは帯電物に短時間で
到達できることから短時間での除電が可能である点、正
・負の電荷は常に同量生成されることから０Ｖ近くまで
の除電が可能である点、除電に必要なイオンは帯電物近
傍で生成されることから気流依存性がない点、オゾンの
発生がない点、及び自己発塵がない点などがあげられて
いる。

【００２６】図３に示すように、ステージ（１９）上に
被加工基板（１８）が装着され、軟Ｘ線出射部（２２）
から軟Ｘ線がフォトマスク（１７）と被加工基板（１
８）の間隙に照射されると、帯電状態にあるフォトマス
ク（１７）、被加工基板（１８）などの近傍の空気中の
ガス分子のイオン化され、帯電状態にあるフォトマスク
（１７）、被加工基板（１８）などに吸着され、フォト
マスク（１７）、被加工基板（１８）などが除電され
る。

【００２７】そして、図４に示すように、ステージ（１
９）が上方に移動され、フォトマスク（１７）と被加工
基板（１８）が密着された状態、或いは、近接状態に保
たれ、ＵＶ光照射（４１）が行われ、再び、ステージ
（１９）は下方に移動され、被加工基板（１８）が搬出
される。

【００２８】従って、露光装置の部材、フォトマスク、
被加工基板などは除電された状態にて露光が行われるの
で、露光工程において、特に作業者、製造装置、搬送装
置、被加工基板などの動的要因により発生した塵埃の
内、除去しきれずに残留した塵埃が、静電気を中和しき
れずに帯電状態の被加工基板に付着してパターン欠陥が
発生したり、フォトマスクに付着してパターンの共通欠
陥が発生したりすることのないものとなる。

【００２９】このような除電によるパターン欠陥の発生
防止効果は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ
を製造する際でも、特に、例えば、略５５０ｍｍ×６５
０ｍｍ程度以上の大きさのガラス基板に対するフォトマ
スクを介した一括露光法において著しいものである。

【００３０】前記のように、ＵＶ光による露光の際のフ
ォトマスク（１７）と被加工基板（１８）との位置関係
は、密着された状態、或いは、近接状態のいずれでもよ
い。また、軟Ｘ線出射部（２２）からの軟Ｘ線の照射
は、連続的に行ってもよく、間欠的に行ってもよいもの
で、これは、露光装置の動作との関係で、露光装置の部
材、フォトマスク、被加工基板などへの帯電が、断続的
であれば軟Ｘ線の照射を間欠的に行うことにより、軟Ｘ
線照射装置を効率的に稼働させることになる。

【００３１】また、軟Ｘ線出射部（２２）からは、一般
に、約１１０°程度の広がりで軟Ｘ線が照射されるの
で、軟Ｘ線出射部は、被加工基板（１８）の矩形の一隅
の近傍に設け、点線矢印で示すように矩形の対角線方向
を軟Ｘ線の照射方向とすると、矩形のフォトマスク（１
７）及び被加工基板（１８）の全面にわたっての照射が
効率的なものとなる。

【００３２】また、図７（ａ）に示すように、軟Ｘ線出
射部（２２）を被加工基板（１８）の矩形の一隅の近傍
でなく、矩形の辺に設け、点線矢印で示すように矩形の
辺と平行方向を軟Ｘ線の照射方向とすると、軟Ｘ線の照
射の広がりは約１１０°程度であるので、斜線で示すよ
うに、照射が行われない部分が生じる。

【００３３】また、図７（ｂ）に示すように、軟Ｘ線出
射部（２２）を被加工基板（１８）の矩形の一隅の近傍
でなく、矩形の辺から離して設け、点線矢印で示すよう
に矩形の辺と平行方向を軟Ｘ線の照射方向とすると、軟
Ｘ線の照射の広がりは約１１０°程度であるので、被加
工基板（１８）の全面にわたって照射が行われるが、軟
Ｘ線の減衰によって効率的なものではなくなる。

【００３４】また、本発明による露光装置は、フォトマ
スクを介した露光により、被加工基板に露光を行う露光
装置であって、用いるフォトマスク、及び被加工基板が
電気絶縁性である際に、その除電効果が著しいものであ
るので、上記実施例におけるような一括露光法以外に
も、例えば、フォトマスクを投影するステップアンドリ
ピート露光法においても効果的なものとなる。

【００３５】

【実施例】＜実施例１＞露光装置として、マスク保持枠
の一隅に軟Ｘ線照射装置の軟Ｘ線出射部をマスク保持枠
の対角線方向に向けて設置した露光装置を用いた。軟Ｘ
線照射装置は、原田産業（株）：商品名「フォトイオナ
イザ６９４１」を用いた。この軟Ｘ線照射装置は、極微
弱な軟Ｘ線を照射するものであり、電子ビーム出力約５
ＫｅＶ、波長＞１．３Å、ピーク波長約２Åである。

【００３６】被加工基板として、大きさ約５５０ｍｍ×
６５０ｍｍ、厚さ約１．１ｍｍの透明ガラス基板（コー
ニング（株）製、低膨張ガラス、品番７０５９）を用い
た。この透明ガラス基板上へ、カラーフィルタ用の材料
として使用されている着色感光性樹脂組成物である富士
フイルムオーリン株式会社製、製品名「カラーモザイク
ＣＲ−２０００（赤）」を用い塗膜を形成した。

【００３７】露光装置のステージ上に、塗膜を形成した
透明ガラス基板を装着し、ステージはマスク保持枠の下
方に下げたままの状態で、軟Ｘ線照射を連続的に約１０
秒間行った。次に、軟Ｘ線は照射を継続したままステー
ジを上方に移動し、フォトマスクと透明ガラス基板の間
隙を約５０μｍに保ち、ＵＶ光照射によるフォトマスク
を介した露光を１５０ｍＪ／ｃｍ² 行った。

【００３８】約５００枚の連続生産を行い、現像処理後
のカラーフィルタのパターンを検査した結果、約０．５
％程度のパターン欠陥が発生したが、これは大幅な減少
であった。尚、軟Ｘ線照射装置において、軟Ｘ線出射部
からの極微弱な軟Ｘ線を遮蔽するために約５ｍｍ厚の透
明塩ビ板を用いた。この厚さの透明塩ビ板での遮蔽率は
約９９．９９％といわれている。

【００３９】前記のように、軟Ｘ線照射による除電の利
点は種々あげられているが、軟Ｘ線は点光源であるため
に照射強度の距離による減衰が大きいものである。そこ
で、上記露光装置による連続生産とは別に、連続生産に
先立って、軟Ｘ線照射装置の性能を調査した。その測定
結果を図５に示す。

【００４０】軟Ｘ線照射装置は、原田産業（株）：商品
名「フォトイオナイザ６９４１」を用いた。この軟Ｘ線
照射装置は、極微弱な軟Ｘ線を照射するものであり、電
子ビーム出力約５ＫｅＶ、波長＞１．３Å、ピーク波長
約２Åである。被加工基板（５１）として、大きさ約７
００ｍｍ×７００ｍｍ、厚さ約１．１ｍｍの透明ガラス
基板（コーニング（株）製、低膨張ガラス、品番７０５
９）を用いた。

【００４１】図５には、軟Ｘ線出射部（２２）からの軟
Ｘ線を透明ガラス基板の一隅より連続照射し、透明ガラ
ス基板の電位を±５ＫＶから±０．５ＫＶまで除電する
のに要する時間を示した。図５に示ように、約１０秒間
（１０Ｓ）で大きさ約７００ｍｍ×７００ｍｍの透明ガ
ラス基板の略全域の除電がされている。

【００４２】

【発明の効果】本発明は、フォトマスクを介した露光に
より、被加工基板に露光を行う露光装置であって、フォ
トマスクと被加工基板の間隙に軟Ｘ線照射を行って、フ
ォトマスク及び被加工基板などに帯電した静電気を除電
する軟Ｘ線照射装置を具備する露光装置であるので、液
晶表示装置などに用いられるカラーフィルタなどをフォ
トリソグラフィー法により製造する際の露光工程におい
て、露光装置の部材、フォトマスク、被加工基板など
が、摩擦帯電や剥離帯電などによって帯電状態になり、
周辺の塵埃が被加工基板に付着してパターン欠陥を発生
させたり、また、フォトマスクに付着してパターンに共
通欠陥を連続して発生させたりすることのない露光装置
となる。

【００４３】また、本発明は、軟Ｘ線照射を間欠的に行
うので、軟Ｘ線照射装置を効率的に稼働させることにな
る。また、軟Ｘ線出射部を、被加工基板の矩形の四隅の
いずれかに設け、矩形の対角線方向を軟Ｘ線の照射方向
とするので、矩形のフォトマスク及び被加工基板の全面
にわたっての照射が効率的なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による露光装置の一実施例におけるＵＶ
照射の光学系を示す説明図である。

【図２】本発明による露光装置の一実施例における露光
部の平面図である。

【図３】図２における露光部の対角線（Ａ−Ａ’）にお
ける断面図である。

【図４】図２における露光部の対角線（Ａ−Ａ’）にお
ける断面図である。

【図５】透明ガラス基板の帯電を除電するのに要する時
間を示した図である。

【図６】矩形の被加工基板上にパターンが形成された一
例の状態を示す説明図である。

【図７】（ａ）、（ｂ）は、軟Ｘ線出射部を被加工基板
の平行位置に設けた説明図である。

【符号の説明】

１１…光源 １２…反射ミラー １３…赤外線カットミラー １４…投影レンズ １５…集光ミラー １６…露光部 １７…フォトマスク １８…被加工基板 １９…ステージ ２１…マスク保持枠 ２２…軟Ｘ線出射部 ４１…ＵＶ光照射 ５１…約７００×７００ｍｍの透明ガラス基板 ６１…パターン形成体 Ｂ…被加工基板とフォトマスク間隙 Ｘ…パターン形成体の長辺の大きさ Ｙ…パターン形成体の短辺の大きさ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フォトマスクを介した露光により、被加工
   基板に露光を行う露光装置であって、該フォトマスクと
   該被加工基板の間隙に軟Ｘ線照射を行って、フォトマス
   ク及び被加工基板などに帯電した静電気を除電する軟Ｘ
   線照射装置を具備することを特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】前記軟Ｘ線照射装置の軟Ｘ線出射部からの
   軟Ｘ線照射を間欠的に行うことを特徴とする請求項１記
   載の露光装置。
3. 【請求項３】前記軟Ｘ線照射装置の軟Ｘ線出射部を、被
   加工基板の矩形の四隅のいずれかに設け、矩形の対角線
   方向を軟Ｘ線の照射方向とすることを特徴とする請求項
   １、又は請求項２記載の露光装置。