JP2007317788A - 近接露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単であり、ステップ露光や連続露光中にフォトマスクの汚染を防止して、適切な露光を行える近接露光装置を供給する。
【解決手段】近接露光装置１において、フォトマスク４下面とレジスト膜２ｂの上面との間隙に気体を供給し、このフォトマスク４の下面の、一方の端側から他方の端側に向けて、第１の気流を生じさせると共に、このフォトマスク４の端側から、この４の外側に向けて、前記第１の気流の方向と反対する方向の第２の気流を生じさせることを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、半導体や液晶表示装置の製造過程において使用する近接露光装置に関するものであり、詳しくは、露光用フォトマスクと被露光体の露光面との間隙に気流を生じさせて、露光時に発生する生成物等の露光用フォトマスクへの付着による露光不良を発生させない露光装置に関する。

液晶表示装置のカラーフィルタ等は、レジストを塗布したガラス基板（以下、単に「基板」という）にフォトマスクを近接して、フォトマスクを介して基板に露光用の光を照射して、フォトマスクのパターンを基板に転写しているが、その際に生じる化学反応による生成物がフォトマスクに付着し、フォトマスクが汚染される。
このフォトマスクの汚染によって、汚染箇所の露光用の光の透過率が低下して露光が最適になされない虞があるために、定期的にフォトマスクを洗浄したり（特許文献１）、フォトマスクと基板の間に不活性ガスを供給するなどの方法（特許文献２）が行われている。

しかし、上記の修正方法（前者）では、フォトマスクを定期的に露光装置から取り外して洗浄するため、フォトマスクをセットする作業の繰り返しが必要となり、マスクセット時のアライメント作業が煩雑であるという問題があった。
また、上記の修正方法（後者）における、フォトマスクと基板の間に不活性ガスを供給する方法では、フォトマスクと基板を固定した状態で、その固定端側からフォトマスクと基板の隙間に不活性ガスを供給するため、フォトマスクが被露光体に対し相対的に移動しながら連続的に露光をおこなうことができない問題があった。

特に、近接露光方式では、一般的に基板とフォトマスクとの間が１００μｍ程度であるため、フォトマスクと基板の間に十分な不活性ガスを供給することは困難であり、基板の大型化に対応できない問題点がある。

さらに、フォトマスクと基板の間に不活性ガスを供給すると、フォトマスクと基板との間に生じる気流によって、フォトマスク周囲の空気がマスクと基板との間に吸引されてしまうという問題の他、被露光体の表面上の塵等がフォトマスクと基板の間に吸引され、露光不良を生じる問題があった。
特開２００４−３４２８２６号公報 特開２００３−１２２０１９号公報

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであって、構造が簡単であり、ステップ露光や連続露光中にフォトマスクの汚染を防止して、適切な露光を行える近接露光装置を供給するものである。

本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
即ち、請求項１に係る近接露光装置は、露光用フォトマスクの下面と被露光体の露光面との間隙に気体を供給し、この露光用フォトマスクの下面の、一方の端側から他方の端側に向けて、第１の気流を生じさせるとともに、この一方の端側より、前記露光用フォトマスクの外側に向けて、前記第１の気流の方向と反対する方向の第２の気流を生じさせることを特徴としている。

請求項２に係る近接露光装置は、露光用フォトマスクの下面と被露光体の露光面との間隙に気体を供給し、この露光用フォトマスクの下面の、一方の端側から他方の端側に向けて、第１の気流を生じさせるとともに、この一方の端側より、前記露光用フォトマスクの外側に向けて、前記第１の気流の方向と反対する方向の第２の気流を生じさせる近接露光装置であって、前記露光用フォトマスクが前記被露光体に対し相対的に移動しながら連続的に露光をおこなうことを特徴としている。

請求項３に係る近接露光装置は、請求項１及び２に記載の露光装置であって、前記第２の気流の一部に渦流を含むことを特徴としている。

請求項４に係る近接露光装置は、請求項１ないし３に記載の露光装置であって、前記気体が不活性ガスであることを特徴としている。

請求項５に係る近接露光装置は、請求項１ないし４に記載の露光装置であって、前記他方の端側から、第１の気流の気体を吸引することを特徴としている。

本発明は以下の優れた効果を奏する。
請求項１に係る発明によれば、第１の気流によって、露光用フォトマスク（以下、単に「フォトマスク」という）の下面と被露光体の露光面との間に、前記化学反応による生成物が滞留せず、フォトマスクの外側に排出されるため、この生成物による、フォトマスクの汚染が防止できる。
そして、第２の気流によって、第１の気流によりフォトマスクの下面と被露光体の露光面との間に、フォトマスク周囲の気体や塵芥が引きこまれ、フォトマスクの下面に付着することが防止できる。

請求項２に係る発明によれば、フォトマスクの移動方向と逆方向に、第１の気流を生じさせるため、フォトマスクの移動によって、フォトマスクと被露光体の露光面との間のガスがより早く換気されると共に、このフォトマスク外側にフォトマスク移動方向と同じ方向の第２の気流（第１の気流の方向と逆の方向）によって、フォトマスク移動方向前方の被露光体の露光面上の塵等を排除することができ、この塵のフォトマスクへの付着や、それによる露光不良を防止できる。

請求項３に記載の発明によれば、後述のごとく、第２の気流の渦流により、第１の気流側に供給される気体流量を多くすることができるとともに、この渦流によって、フォトマスク移動方向の被露光体の露光面上の塵等が、露光面上から剥離しやすくなり、塵等の排除がより的確になる。

請求項４に記載の発明によれば、第１、２の気流が不活性ガスによるものであるため、露光時に露光面が不活性気体雰囲気で包まれるため、レジストの酸化反応が防止できる。

請求項５に記載の発明によれば、第１の気流の下流側から吸引装置を接続し、フォトマスクの下面と被露光体の露光面との間の気体を排出しやすくしているため、フォトマスクの下面と被露光体の露光面との間の露光による反応生成物等が排出されやすく、フォトマスクの汚れ防止が、さらに容易に行える。

以下、本発明の一実施の形態に係る近接露光装置について、添付図面を参照して説明する。まず、図１は、本発明の一実施の形態に係る近接露光装置１を示す概念図である。

この露光装置１は、被露光体（以下、単に「ワーク」という）２と、ワーク２を載置するテーブル３と、ワーク２に所定のパターンに露光するためのフォトマスク４と、フォトマスク４をパネル基板２に対向して近接保持するマスクホルダー５と、フォトマスク４を介してワーク２に露光用の光を照射するための露光用光源６と、マスクホルダー５に窒素ガス等の不活性気体を供給するガス供給装置７と、マスクホルダー５の一部から上記不活性気体を吸引排出する真空ポンプ８と、テーブル３を駆動するテーブル駆動装置９と、光源６および真空ポンプ８並びに駆動装置９を制御する制御装置１０と、を備えている。尚、露光装置１はフォトマスク４とワーク２の位置を測定する位置検出手段等の種々の手段をそなえているが、本発明の要旨ではないので、説明は省略する。

ワーク２は、例えば、図２に示すように、ガラス基板２ａとガラス基板２ａの表面に塗布された露光面（以下、単に「レジスト層」という）２ｂとから構成されており、フォトマスク４を経て光源６から照射された光によって、後述のフォトマスク４の露光用パターンがレジスト層２ｂに転写され、レジスト層２ｂが所定に露光されるようになっている。
そして、ワーク２の露光位置とフォトマスク４との位置合わせを、制御装置１０に接続されたテーブル駆動装置９によって行えるようになっており、この位置合わせ終了後、テーブル駆動装置９によってワーク２を矢印α（Ｘ方向）の方向およびＹ方向（図１の紙面に垂直な方向）に、一定速度で、移動可能になっている。

フォトマスク４は、図３に示すように、透明基板４ａと透明基板４ａの表面に、形成された遮光膜４ｂとからなっており、遮光膜４ｂには図４（ａ）に示すように、露光用の光が透過する開口部４ｃが複数並列に配置した露光用のパターンが設けられている。
そして、露光用光源６からの光が前記露光用のパターンに照射され、ワーク２のレジスト層２ｂに、この露光用のパターンがレジスト層２ｂに転写されるようになっている。

マスクホルダー５は、図４（ｂ）に示すように、左右対称の構造になっており、フォトマスク４を遮光膜４ｂを下側にして嵌合保持する開口部５Ａと、不活性ガスをワーク２のレジスト層２ｂに向かって吹き付ける給気ポート５ａと、ワーク２とフォトマスク４との間の気体を排出するための排気ポート５ｂとを有している。
そして、給気ポート５ａは壁面５ａ１、５ａ２、５ａ３、５ａ４で構成された断面が四角形の穴であり、排気ポート５ｂは壁面５ｂ１、５ｂ２、５ｂ３、５ｂ４で構成された断面が四角形の穴であり、給気ポート５ａおよび排気ポート５ｂのＹ方向長さは、それぞれマスク４のＹ方向長さＷと同じになっている。

さらに、給気ポート５ａの壁面５ａ１の下端からフォトマスク４の下面と略面一となるように繋がった曲面５Ｂ１と、給気ポート５ａの壁面５ａ２の下端と繋がった、フォトマスク４の下面に平行な平面５Ｃ１とを有している他、排気ポート５ｂの壁面５ｂ１の下端からフォトマスク４の下面と略面一となるように繋がった曲面５Ｂ２と、排気ポート５ｂの壁面５ｂ２の下端と繋がった、フォトマスク４の下面に平行な平面５Ｃ２とを有している。

さらに、また、平面５Ｃ１、５Ｃ２はフォトマスク４の下面（ワーク２に対向する面）より、ワーク２の垂直方向（Ｚ方向）上方に位置するようになっており、それぞれ側面５Ｄ１、５Ｅ１および５Ｄ２、５Ｅ２とともに空隙５Ｆ１および５Ｆ２（図５（ａ）、（ｂ））を構成している。

上記構成によって、図６に示すように、不活性ガス供給装置７から、給気用のチューブ７ａ、分配管７ｂ、ガス供給口５ｄを経由して、給気ポート５ａに供給された不活性ガスは、ワーク２に向かって流れ、空隙５Ｆ１の側面５Ｄ１、５Ｅ１によってＹ軸方向への広がりが規制され、一部が曲面５Ｂ１側に流れ、残りが平面５Ｃ１側に流れる。
曲面５Ｂ１側に流れるガスは、フォトマスク４下面とワーク２のレジスト層２ｂ表面の間に流入し、露光による反応生成物等と一緒に、排気ポート５ｂ側に流れるようになっている。
排気ポート５ｂ側に流されたガスと前記反応生成物等は、空隙５Ｆ２（図５（ｂ））側に排出され、排気ポート５ｂに通じているガス吸引口に接続された分配管８ｂと排気チューブ８ａを通して、吸引装置８によって、吸引排出されるようになっている。

また、平面５Ｃ１側に流れる気流は、給気ポート５ａの壁面５ａ２と平面５Ｃ１の接続部で、剥離し、過流イ（渦の中心が壁面５ａ２と略並行となる）を発生させるが、この過流イによって、レジスト層２の表面に載っている塵等をレジスト層２の表面から巻上げるようになるため、塵等の排除がしやすい。
そして、過流イのガスは循環し、いわゆる死水領域を形成するため、平面５Ｃ１側に流れるガスの流路が狭められて、前記曲面５Ｂ１側に流れるガス量が多くなって、フォトマスク４の下面とワーク２のレジスト層２ｂとの間から露光による反応生成物等を、より良く排除できるようになっている。

露光用光源６は、図示しないシャッターを内蔵しており、光源とシャッターが制御器１０に接続され、ワーク２の露光条件によって、光量、照射時間等を制御器１０によって制御できるようになっている。

露光用光源６及びマスクホルダー５は、制御器１０に接続された図示しない昇降手段によって、一体的にワーク２に対してＺ方向に接近離間ができるようになっており、露光条件によって、最適なＺ方向位置に位置することができるようになっている。
本実施の形態では、ワーク２のレジスト層２ｂの表面とフォトマスク４の下面の間隙は１００μｍ程度に保持されるようになっている。

制御装置１０には、露光用光源６及び前記図示しない内蔵されたシャッターと、ガス供給装置７、吸引装置８、テーブル駆動装置９の機器が接続されて、ワーク２の露光条件等によって、これらの機器が制御できるようになっている。

次に、上記のごとく構成された露光装置１の動作について、まず、液晶表示基板のカラーフィルタの露光の場合について、図７に示す動作フローチャートに基づいて、説明する。
まず、露光装置１を作動させる前に、ワーク２をテーブル３の所定の位置に載置する。
ついで、ステップ１（Ｓ１）において、テーブル駆動手段９を作動させて、図示しない位置検出手段によって得られた、ワーク２露光開始位置の上方にフォトマスク４を位置させてから、前記図示しない昇降移動手段をさせて、フォトマスク４の下面とレジスト層２ｂの表面との間隙が所定になるように、フォトマスク４のＺ方向の位置決めする。

次に、ステップ２（Ｓ２）において、不活性ガス供給装置７と、吸引装置８とを作動させて、フォトマスク４の下面とレジスト層２ｂの間に第１の気流ハを形成するとともに、フォトマスク４がワーク２に相対的に前進方向に向かって、第２の気流ロ及び過流イを発生させる。

次に、ステップ３（Ｓ３）において、露光用光源６を作動させて、ワーク２のレジスト層２ｂの露光を開始して、フォトマスク４の進行方向前方のワーク２のレジスト層２ｂの表面に乗っかっている塵を第２の気流ロ及び過流イによって排除しながら、テーブル駆動装置９を作動させて、ワーク２をフォトマスク４に対してα方向に一定速度で相対的に連続的に移動させる。
その際、必要に応じて、制御装置１０によって前記露光用光源６に内蔵されたシャッターを開閉させる。

ステップ４（Ｓ４）において、ワーク２の所定の露光領域のレジスト層２ｂの露光が終了した後、吸引装置８を停止してから、不活性ガス供給装置７を停止した後、前記図示しない昇降装置を作動させて、フォトマスク４、マスクホルダー５、露光用光源６を一体的に、ワーク２からＺ方向上方に離間させてから、テーブル駆動装置３を作動させて、前記ステップ１の初期位置にテーブルを復帰させて、ワーク２の露光作業を終了する。

尚、ステップ４（Ｓ４）において、ワーク２の所定の露光領域のレジスト層２ｂの露光が終了した後、吸引装置８を停止してから、不活性ガス供給装置７を停止するのは、露光終了後のワーク２のレジスト層２ｂの表面にマスクホルダー５の周囲の塵等を吸い込まないようにするためである。

そして、不活性ガス供給装置７を停止させてから、前記昇降装置を作動させるのは、第１の気流ハによって、フォトマスク４とワーク２の間に、適度な吸引力が作用しているため、前記図示しない昇降装置を作動させて、フォトマスク４、マスクホルダー５、露光用光源６を一体的にＺ方向にワーク２から離間させようとすると、ワーク２をテーブル３から引き上げる力が作用し、ワーク２に不必要な力が加わるため、この不必要な力をワーク２にかけないようにするためである。

以上の実施の形態では、不活性ガスを用いているが、空気を不活性ガスの替わりに用いてもよい。即ち、フォトマスク４の進行方向の長さＬが進行方向に直角な方向の長さＷより短い場合は、露光による反応生成物等が、すみやかにフォトマスク４の下面から第１の気流ハによって排除されやすいため、空気を用いてもフォトマスク４の下面が汚れにくい。
また、上記進行方向の長さＬが進行方向に直角な方向の長さＷより短いフォトマスク４を用いる場合は、フォトマスク４の下面とワーク２のレジスト層２ｂの表面との間の気体の換気がしやすいため、吸引装置８によってフォトマスク４の下面とワーク２のレジスト層２ｂの表面との間の気体を吸引しなくてもよい。

さらに、上記の実施の形態では、マスクホルダー５の平面５Ｃ１のＺ方向位置をフォトマスク４の下面より上方になるようにしているが、平面５Ｃ１とフォトマスク４の下面とのＺ方向位置を略同一にしても、過流イを除き、前記実施の形態のような第１の気流、第２の気流が発生することは言うまでもない。

以上のごとく、本発明に係る近接露光装置によれば、フォトマスク４の外側であってマスクホルダー５に不活性ガス供給ポート５ａが設けられているため、フォトマスク４の外側のワーク２に相対的に移動する方向の前方に向かって発生する第２の気流によって、第１の気流によるマスク４の前記進行方向の塵をマスク４下面に引き込みが防止できる。
また、特許文献２のようなフォトマスク自体に不活性ガスの供給ポート等を直接設けないため、フォトマスクの露光用パターンが不活性ガスの供給ポートによる制約を受けず、種々のフォトマスクを使用できる。

本発明の一実施の形態に係る近接露光装置を示す概念図である。 ワークの断面を示す概念図である。 フォトマスクの構成を説明する説明図である。 本発明の一実施の形態に係る近接露光装置のフォトマスクとマスクホルダーを示す概念図であって、（ａ）はマスクホルダーにフォトマスクを装着した状態の平面概略図で、（ｂ）は（ａ）のＡ′−Ａ′断面を示す概略図である。 図４の（ａ）のβ、γ矢視の概略図であり、（ａ）はβ矢視の概略図、（ｂ）はγ矢視の概略図である。 ワークとフォトマスク、マスクホルダーの間における気流の関係を説明するための説明図である。 本発明の一実施の形態に近接露光装置の動作を説明するフロー図である。

符号の説明

１ ：一実施の形態に係る近接露光装置
２ ：ワーク
３ ：テーブル
４ ：フォトマスク
５ ：マスクホルダー
６ ：露光用光源
７ ：不活性ガス供給装置
８ ：吸引装置
９ ：テーブル駆動装置
１０：制御装置

Claims (5)

1. 近接露光装置であって、露光用フォトマスクの下面と被露光体の露光面との間隙に気体を供給し、この露光用フォトマスクの下面の、一方の端側から他方の端側に向けて、第１の気流を生じさせるとともに、この一方の端側より、前記露光用フォトマスクの外側に向けて、前記第１の気流の方向と反対する方向の第２の気流を生じさせることを特徴とする近接露光装置。
2. 前記露光用フォトマスクが前記被露光体に対し相対的に移動しながら連続的に露光をおこなうことを特徴とする請求項１記載の近接露光装置。
3. 前記第２の気流の一部に渦流を含むことを特徴とする請求項１及び２に記載の露光装置。
4. 前記気体が不活性ガスであることを特徴とする請求項１ないし３に記載の露光装置。
5. 前記露光用フォトマスクの下面と前記被露光体の露光面との間隙に気体を供給し、この露光用フォトマスクの下面の、一方の端側から他方の端側に向けて、第１の気流を生じさせるとともに、前記一方の端側から、このマスクの外側に向けて、前記第１の気流の方向と反対する方向の第２の気流を生じさせ、且つ、前記他方の端側から、第１の気流の気体を吸引することを特徴とする近接露光装置。