JP2006286709A

JP2006286709A - 露光装置及び露光装置を用いたフォトレジストパターン形成方法

Info

Publication number: JP2006286709A
Application number: JP2005101237A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Suzuki; 充鈴木; Masahiro Araki; 雅弘荒木; Junji Usuki; 順二臼杵; Tetsutsugu Seko; 哲嗣世古
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2006-10-19

Abstract

【課題】パターン露光におけるフォトマスク表面への異物付着の誘発を防止することにより、露光装置によるパターン露光工程にて発生する各基板間のパターン線幅の不均一や各基板毎の面内でのパターン線幅の不均一の発生を防止し、同一パターン欠陥不良や経時変化パターン欠陥不良が発生する原因を解消することにある。
【解決手段】露光マスクを用いた投影露光方式による露光装置本体を収容する密閉チャンバーＡと密閉チャンバーＡ内にクリーンルームエアーａを給気する給気管部Ｂと該密閉チャンバーＡ内を循環した循環エアーａを密閉チャンバーＡの外側に排気する排気管部Ｃとを備え、クリーンルームエアーａを給気する前記給気管部Ｂの前段にクリーンルームエアーａを圧縮エアーに変換する高圧コンプレッサ１とエアーを乾燥させるドライヤ２と減圧用バルブ３とを配設し、密閉チャンバーＡ内に高圧ドライエアーａ_Pを循環供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、微細着色パターンを有するカラーフィルタなどをフォトリソグラフィ法により製造する際に、特にパターニング特性向上を実現するために使用する露光装置及びその装置を用いたフォトレジストパターン形成方法に関する。

一般的にフォトリソグラフィ法により、カラーフィルタなどの微細着色パターンを製造する際に使用するパターン露光装置は、ガラス基板等の透明基板上にコーティング形成したブルー（Ｂ）、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）等の着色フォトレジスト層を、微細パターン形成用のマスクパターンを用いてパターン露光するためのものであり、露光装置としては、露光マスクを用いたプロキシミティー露光方式（露光マスクを用いた投影拡大露光方式）による露光装置が主として使用されている。

このようなパターン露光装置が設置されている従来の設置環境においては、その換気方式として、クリーンルーム内に循環使用しているエアを直接取り込んでいるため、露光装置内の温度や湿度が、クリーンルーム内の温度や湿度に依存している。

図６は、従来の露光装置、及びその露光装置の設置環境との関連を示す概要図であり、露光装置本体を内部に設置した密閉チャンバーＡと、該密閉チャンバーＡに設置した給気管部Ｂと、排気管部Ｃとを備え、給気管部Ｂは、クリーンルーム内の循環エアーａを密閉チャンバーＡ内に給気しており、排気管部Ｃは、給気管部Ｂにて給気されて密閉チャンバーＡ内を循環した循環エアーａを該密閉チャンバーＡの外側に排出するものである。

例えば、カラーフィルタ用の微細着色パターンの製造工程において、従来の換気方式の露光装置を用いると、密閉チャンバーＡ内に設置した露光装置の温度や湿度の環境状態がクリーンルーム内の環境状態に依存されるため、例えば、カラーフィルタ基板上にコーティングされた微細着色パターン形成用の着色フォトレジストコーティング層をパターン露光するために使用するマスクパターンが形成されたフォトマスク（露光マスク）の表面にクリーンルームから給気されるエアーによる異物の付着が誘発され易くなる。

パターン露光においてフォトマスクの表面に異物の付着が誘発され易くなると、異物の付着が発生し易くなり、また異物の付着量や付着個所が経時的に変化し易く、各基板間のパターン線幅の不均一や各基板毎の面内でのパターン線幅の不均一の発生を招いたり、同一パターン欠陥不良や経時変化パターン欠陥不良が発生する原因となる。

以下に、本発明に関連する公知の特許文献を記載する。
ＷＯ００／７４１１８特開２００２−６４０４４

本発明は、カラーフィルタなどの微細パターン形成体に微細パターンをパターン露光するために使用する露光装置、及びその露光装置を用いたフォトレジストパターン形成方法であり、パターン露光におけるフォトマスク表面への異物付着の誘発を防止することにより、露光装置によるパターン露光工程にて発生する各基板間のパターン線幅の不均一や各
基板毎の面内でのパターン線幅の不均一の発生を防止し、同一パターン欠陥不良や経時変化パターン欠陥不良が発生する原因を解消することにある。

本発明の請求項１に係る発明は、露光マスクを用いた投影拡大露光方式による露光装置本体を収容する密閉チャンバーＡと、密閉チャンバーＡ内にクリーンルームエアーａを給気する給気管部Ｂと、該密閉チャンバーＡ内を循環した循環エアーａを密閉チャンバーＡの外側に排気する排気管部Ｃとを備え、クリーンルームエアーａを給気する前記給気管部Ｂの前段に、クリーンルームエアーａを圧縮エアーに変換する高圧コンプレッサ１と、エアーを乾燥させるドライヤ２と、減圧用バルブ３とを配設し、密閉チャンバーＡ内に高圧のドライエアーａ_Pを循環供給することを特徴とする露光装置である。

本発明の請求項２に係る発明は、上記請求項１に係る露光装置において、前記前記密閉チャンバーＡ内に循環供給する高圧のドライエアーａ_Pの絶対湿度（水分重量／容積）が、前記ドライヤ２により１．０ｇ／ｍ³〜１０．０ｇ／ｍ³の範囲にて制御されることを特徴とする露光装置である。

本発明の請求項３に係る発明は、密閉チャンバーＡ内に内装する露光マスクを用いた投影拡大露光方式による露光装置本体の露光用基台１３上に、フォトレジスト膜１２をコーティングしたパターン形成用基板１１を載置固定した後、クリーンルームエアーａを高圧コンプレッサ１と、エアーを乾燥させるドライヤ２とに導入して、高圧ドライエアーａ_Pを作製し、作製した該高圧ドライエアーａ_Pを、前記露光装置本体を収容する密閉チャンバーＡ内に減圧用バルブ３を介して給気管部Ｂより給気するとともに排気管部Ｃより排気して循環供給しながら、前記基板１１のフォトレジスト膜１２に露光マスクを透してパターン光像Ｌを投影露光してフォトレジストパターンを露光形成することを特徴とするフォトレジストパターン露光形成方法である。

本発明の請求項４に係る発明は、上記請求項３に係るフォトレジストパターン露光形成方法において、前記密閉チャンバーＡ内に循環供給する高圧のドライエアーａ_Pの絶対湿度（水分重量／容積）が、前記ドライヤ２により１．０ｇ／ｍ³〜１０．０ｇ／ｍ³の範囲にて制御されることを特徴とするフォトレジストパターン露光形成方法である。

本発明の露光装置は、露光マスクを用いた投影拡大露光方式による露光装置本体を収容する密閉チャンバーＡ内に高圧のドライエアーａ_Pを循環供給しながら、基板上のフォトレジスト膜に対してパターン光像Ｌを投影露光してフォトレジストパターンを露光形成するために露光装置の設置された密閉チャンバーＡ内の環境における絶対湿度は低減化し、また、ドライエアーａ_Pの給気においては、ドライヤ２の選定によるドライエアーａ_Pの湿度の調整、減圧用バルブ３の調整によるドライエアーａ_Pの気圧の調整により、露光装置本体の設置された密閉チャンバーＡ内にて循環するドライエアーａ_Pの絶対湿度（水分重量／容積）を、ドライヤ２及び減圧用バルブ３によって所定の範囲内にて安定した湿度に制御でき、ドライエアーａ_Pの絶対湿度を１．０ｇ／ｍ³〜１０．０ｇ／ｍ³の範囲にて制御することが可能となる。

また、露光装置本体を設置した密閉チャンバーＡ内の絶対湿度を１．０ｇ／ｍ³〜１０．０ｇ／ｍ³の範囲にて制御することにより、密閉チャンバーＡ内の湿度が、上記湿度の範囲内にて安定し、そのために、その湿度の範囲内、即ち、絶対湿度が１．０ｇ／ｍ³〜１０．０ｇ／ｍ³の範囲内にて、露光装置本体のパターン露光による露光マスク（又はフォトマスク）の表面への異物の付着の発生が抑えられるものである。

そのために、露光装置本体を設置した密閉チャンバーＡ内の環境が浄化して、パターン露光用の露光マスクに対する異物の付着が回避でき、異物の付着による各基板間の不均一なパターン線幅の発生や、各基板毎の面内での不均一なパターン線幅の発生を招いたり、同一パターン欠陥不良や、経時変化パターン欠陥不良が発生するのを防止できる効果がある。

また、カラーフィルタの着色パターンの形成においては、例えば、１５００ｍｍ×１８００ｍｍのカラーフィルタ用ガラス基板において、各基板間、及び各基板面内に形成されたパターン線幅のバラツキを、±２．０μｍ〜±１．５μｍまで抑制することが可能になるなどの効果がある。

本発明の露光装置の実施の形態を図面に基づいて以下に詳細に説明すれば、図１（ａ）の装置概要図に示すように、露光装置本体を設置した密閉チャンバーＡと、該密閉チャンバーＡ内にクリーンルームエアーａを給気する給気管部Ｂと、該密閉チャンバーＡ内を循環した循環エアーａを密閉チャンバーＡの外側に排出する排気管部Ｃとを備えている。

前記クリーンルームエアーａを給気する給気管部Ｂの前段（給気管部Ｂとクリーンルームの間）には、クリーンルームエアーａを高圧エアーに変換する高圧コンプレッサ１と、エアーを乾燥させるドライヤ２と、減圧用バルブ３とを配設している。

そして、露光装置本体を設置した密閉チャンバーＡ内には、クリーンルームエアーａを高圧コンプレッサ１によって高圧に圧縮し、ドライヤ２によって１．０ｇ／ｍ³〜１０．０ｇ／ｍ³の範囲の絶対湿度に制御した高圧のドライエアーａ_Pが循環供給されるものである。

本発明において密閉チャンバーＡ内に設置される露光装置本体の構造、形状としては、露光マスクを用いたプロキシミティー露光方式（露光マスクを用いた投影拡大露光方式）による露光装置であれば、特に限定されるものではない。

図１（ｂ）は、上記密閉チャンバーＡ内に設置した露光マスクを用いた投影拡大露光方式による露光装置の一例を説明する概要側面図であり、カラーフィルタ用のガラス基板等のパターン形成用基板１１と、該基板１１上面にコーティングされたカラーフィルタのブルー（ＢＬｕ）、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）等、又はシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）等の着色パターンを形成するための着色されたフォトレジスト等のフォトレジスト膜１２と、該基板１１を載置する基台部１３と、該基板１１を基台部１３上に装着固定するためのチャック手段１３ａとから構成される基板載置手段を備えている。

前記基板載置手段の基台部１３の上方には、ハロゲンランプ等の光源部２１と、集光レンズ部２２（凸レンズ）と、所望のパターンを形成するための光学パターン（光透過部と不透過部からなるパターン）が形成された露光マスク２３と、光源部２１から照射されて露光マスク２３を透過した露光光線をパターン光像Ｌとして基板１１のフォトレジスト膜１２に投影する投影レンズ２４（凸レンズ）とから構成されるパターン投影露光手段が配置されている。

本発明の露光装置を用いたフォトレジストパターン露光形成方法の実施の形態を、図面に基づいて以下に詳細に説明すれば、図１（ａ）に示す密閉チャンバーＡの開閉ドア２０を開放して、該密閉チャンバーＡ内に設置された図１（ｂ）に示す露光マスクを用いた投影拡大露光方式による露光装置本体の露光用基台１３上に、フォトレジスト膜１２（光重合硬化性フォトレジスト膜、又は光分解性フォトレジスト膜）をコーティングしたパター
ン形成用基板１１を載置固定する。

次に、図１（ａ）に示す密閉チャンバーＡの開閉ドア２０を閉鎖して、密閉チャンバーＡを密閉状態にした後、クリーンルームから供給されるクリーンルームエアーａを、高圧コンプレッサ１と、エアーを乾燥させるドライヤ２とに導入して、高圧ドライエアーａ_Pを作製する。

続いて、作製した該高圧ドライエアーａ_Pを、給気管部Ｂより密閉チャンバーＡ内に減圧用バルブ３を介して給気するとともに、排気管部Ｃより排気して、該高圧ドライエアーａ_Pを密閉チャンバーＡ内に循環供給する。

なお、前記密閉チャンバーＡ内に循環供給する高圧ドライエアーａ_Pの絶対湿度（水分重量／容積）は、前記ドライヤ２により、１．０ｇ／ｍ³〜１０．０ｇ／ｍ³の範囲にて制御されることが適当である。

そして、前記高圧ドライエアーａ_Pを密閉チャンバーＡ内に循環供給しながら、図１（ｂ）に示すように、前記基板１１のフォトレジスト膜１２面に露光マスク２３を透してパターン光像Ｌ（紫外線）を所定時間投影露光して、パターン露光された部分のフォトレジスト膜１２を、光重合硬化（有機溶剤不溶性）、若しくは光分解（アルカリ性水溶液可溶性）する。

その後、パターン露光した前記基板１１を有機溶剤又はアルカリ性水溶液を用いて現像して、基板１１上に所定のフォトレジストパターンを形成するものである。

例えば、ガラス基板１１上にカラーフィルタのブルー（ＢＬｕ）、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）等、又はシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）等の各色の着色パターンを形成する場合には、上記露光操作、現像操作を繰り返すことによりパターン形成することができる。

本発明の露光装置におけるコンプレッサ１、ドライヤ２、減圧用バルブ３を使用しない従来の露光装置（図８参照）と同一条件による密閉チャンバーＡ内の環境（本発明実施前）と、本発明の露光装置におけるコンプレッサ１、ドライヤ２、減圧用バルブ３を使用した密閉チャンバーＡ内の環境（本発明実施後）とを測定したので、その比較結果を以下に説明する。

図２は、横軸を時刻、縦軸を絶対湿度（ｇ／ｍ³）として、実施前と実施後における絶対湿度を測定したところ、実施前では約９．５ｇ／ｍ³（平均値）であったが、実施後では約４．５ｇ／ｍ³（平均値）となった。

図３は、横軸を時刻、縦軸を相対湿度（％）として、実施前と実施後における相対湿度を測定したところ、実施前では約４５％（平均値）であったが、実施後では約２２％（平均値）となった。

図４は、横軸を時刻、縦軸を露点温度（℃）として、実施前と実施後における露点温度を測定したところ、実施前では約１０．５℃（平均値）であったが、実施後では約０℃（平均値）となった。

図５は、横軸を時刻、縦軸を密閉チャンバーＡ内の温度（℃）として、実施前と実施後における温度を測定したところ、実施前と実施後で大きな差異はなく、約２３．５℃（平均値）であった。

（ａ）は本発明の露光装置の概要図、（ｂ）はその露光装置の構造の一例を説明する側面図。横軸を時刻、縦軸を絶対湿度（ｇ／ｍ³）とする実施前と実施後における絶対湿度の推移を示すグラフ。横軸を時刻、縦軸を相対湿度（％）とする実施前と実施後における相対湿度の推移。横軸を時刻、縦軸を露点温度（℃）とする実施前と実施後における露点温度の推移。横軸を時刻、縦軸を密閉チャンバーＡ内の温度（℃）とする実施前と実施後における温度の推移。従来の露光装置の概要図。

符号の説明

Ａ…密閉チャンバー
Ｂ…給気管部
Ｃ…排気管部
ａ…クリーンルームエアー
ａ₁…排気エアー
ａ_P…高圧ドライエアー
１…高圧コンプレッサー
２…ドライヤ
３…減圧バルブ
１１…基板
１２…フォトレジスト膜
１３…基台部
２１…光源部
２２…集光レンズ
２３…露光マスク
２４…投影レンズ

Claims

露光マスクを用いた投影拡大露光方式による露光装置本体を収容する密閉チャンバーＡと、密閉チャンバーＡ内にクリーンルームエアーａを給気する給気管部Ｂと、該密閉チャンバーＡ内を循環した循環エアーａを密閉チャンバーＡの外側に排気する排気管部Ｃとを備え、クリーンルームエアーａを給気する前記給気管部Ｂの前段に、クリーンルームエアーａを圧縮エアーに変換する高圧コンプレッサ１と、エアーを乾燥させるドライヤ２と、減圧用バルブ３とを配設し、密閉チャンバーＡ内に高圧のドライエアーａ_Pを循環供給することを特徴とする露光装置。
請求項１記載の露光装置において、前記密閉チャンバーＡ内に循環供給する高圧のドライエアーａ_Pの絶対湿度（水分重量／容積）が、前記ドライヤ２により１．０ｇ／ｍ³〜１０．０ｇ／ｍ³の範囲にて制御されることを特徴とする露光装置。
密閉チャンバーＡ内に内装する露光マスクを用いた投影拡大露光方式による露光装置本体の露光用基台１３上に、フォトレジスト膜１２をコーティングしたパターン形成用基板１１を載置固定した後、クリーンルームエアーａを高圧コンプレッサ１と、エアーを乾燥させるドライヤ２とに導入して高圧ドライエアーａ_Pを作製し、作製した該高圧ドライエアーａ_Pを前記露光装置本体を収容する密閉チャンバーＡ内に減圧用バルブ３を介して給気管部Ｂより給気するとともに排気管部Ｃより排気して循環供給しながら、前記基板１１のフォトレジスト膜１２に露光マスクを透してパターン光像Ｌを投影露光してフォトレジストパターンを露光形成することを特徴とするフォトレジストパターン露光形成方法。
請求項３記載のフォトレジストパターン露光形成方法において、前記露光装置本体Ａ内に循環供給する高圧のドライエアーａ_Pの絶対湿度（水分重量／容積）が、前記ドライヤ２により１．０ｇ／ｍ³〜１０．０ｇ／ｍ³の範囲にて制御されることを特徴とするフォトレジストパターン露光形成方法。