JP2009169255A - 露光装置及び基板の製造方法ならびにマスク - Google Patents

Abstract

【課題】近接露光装置を用いた露光転写によって、４μｍレベルの線幅の精細化を達成可能な露光装置及び基板の製造方法ならびにマスクを提供する。
【解決手段】近接露光装置ＰＥで使用されるマスクＭには、ライン状の開口を有する主パターン部８１と、該主パターン部８１の側方に形成され、現像処理後に解像されない透過性でライン状の補助パターン部８３とを備えるマスクパターンが形成されている。照明光学系７０が基板Ｗに対してパターン露光用の光をマスクＭを介して照射し、基板Ｗに主パターン部８１に対応するライン状のパターン８４を露光転写する。
【選択図】図４

Description

本発明は、露光装置及び基板の製造方法ならびにマスクに関し、より詳細には、液晶ディスプレイ装置のＴＦＴアレイ基板やカラーフィルタ基板の露光転写に好適な露光装置及び基板の製造方法ならびにマスクに関する。

従来、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板等のパネルを製造する装置として、種々の露光装置が考案されている。例えば、分割逐次近接露光装置では、基板より小さいマスクをマスクステージで保持すると共に基板をワークステージで保持して両者を近接して対向配置した後、ワークステージをマスクに対してステップ移動させて各ステップ毎にマスク側から基板にパターン露光用の光を照射することにより、マスクに描かれた複数のパターンを基板上に露光転写して、一枚の基板に複数のパネルを製作する。また、スキャン露光装置では、一定速度で搬送されている基板に対して、マスクを介して露光用の光を照射し、基板上にマスクのパターンを露光転写する。

近年、フラットパネルディスプレイ装置には、画像品質の向上や、精細化に対する強い要求があり、カラーフィルタ等のライン状のパターン（以下、「ラインパターン」とも称す。）の線幅にも、従来の露光装置では達成困難な微細化が求められている。露光装置により解像度を向上させてラインパターンの精細化を達成する技術として、マスクのラインパターンの開口中に、開口の幅よりも狭く、現像処理後において解像されない遮光性の補助パターンを配置することにより、被露光基板上での光の強度分布を変えて、マスク開口よりも幅の細いラインパターンを作成するようにした技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、光透過部である開口領域中に、光遮光部である複数の帯状の遮光パターンを設けたフォトマスクを用いて、微細な矩形のスルホールを作成するようにした技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００７−１４８３００号公報 特開２００７−１７１３３０号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載の技術による解像度は、６μｍ程度が限界であり、カラーフィルタ基板等の製造方法としては用いることができるものの、４μｍレベルの解像度を要するＴＦＴアレイ基板の作成に使用するには、解像度が不十分であった。４μｍレベルの解像度が得られる装置としては、例えば、ミラープロジェクション露光機や、ステッパ等があるものの、装置が高価であり、且つ近接露光装置と比較してスループットが低下するという問題がある。

また、近年の液晶パネルの価格低下に対応するため、ステッパ等の高価な装置でなく、近接露光装置のような比較的安価な装置によって４μｍレベルの解像度を達成して、製造コストを抑えることが求められている。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、近接露光装置による露光転写によって、４μｍレベルの線幅の精細化を達成可能な露光装置及び基板の製造方法ならびにマスクを提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 基板を保持する基板保持部と、
前記基板と対向するようにマスクを保持するマスク保持部と、
前記マスクに向けてパターン露光用の光を照射する照明光学系と、
を備え、
前記マスクには、ライン状の主開口を有する主パターン部と、該主パターン部の側方に形成され、現像処理後に解像されない透過性でライン状の補助パターン部とを備えるマスクパターンが形成され、
前記照明光学系が前記基板に対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射し、前記マスクのマスクパターンによって前記基板に前記主パターン部に対向する基板の表面にライン状のパターンを露光転写することを特徴とする露光装置。
（２） 前記補助パターン部は、前記主パターン部の中心に対して両側側方に対称に配置されることを特徴とする（１）に記載の露光装置。
（３） 前記補助パターン部は、前記主パターン部の中心に対して両側側方にそれぞれ複数対称に配置されることを特徴とする（２）に記載の露光装置。
（４） 前記主パターン部は、遮光部を介して互いに平行な２本の主開口を備え、
前記補助パターン部は、前記２本の主開口の外側と内側の少なくとも片側に配置されることを特徴とする（１）に記載の露光装置。
（５） 前記補助パターン部は、前記２本の主開口間の中心に対して対称に配置されていることを特徴とする（４）に記載の露光装置。
（６） 前記レジストがパターンを形成するために必要な露光量は、前記レジストの感度及び前記マスクと前記基板との間のギャップを考慮して、露光領域における前記パターンの線幅が略一定となるように決定されることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の露光装置。
（７） 基板を保持する基板保持部と、前記基板と対向するようにマスクを保持するマスク保持部と、前記マスクに向けてパターン露光用の光を照射する照明光学系と、を備える露光装置を用いた基板の製造方法であって、
前記マスクには、ライン状の主開口を有する主パターン部と、該主パターン部の側方に形成され、現像処理後に解像されない透過性でライン状の補助パターン部とを備えるマスクパターンが形成され、
前記照明光学系が前記基板に対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射し、前記マスクのマスクパターンによって前記基板に前記主パターン部に対向する基板の表面にライン状のパターンを露光転写することを特徴とする基板の製造方法。
（８） 前記マスクパターンの形成工程において、前記主パターン部と前記補助パターン部の各線幅及び各間隔が、前記基板の表面に形成されるライン状のパターンの線幅と対応付けされたデータベースに基づいて行われることを特徴とする（７）に記載の基板の製造方法。
（９） 前記レジストがパターンを形成するために必要な露光量は、前記レジストの感度及び前記マスクと前記基板との間のギャップを考慮して、露光領域における前記パターンの線幅が略一定となるように決定されており、
前記基板の表面に形成されるライン状のパターンの線幅は、前記略一定とされた線幅であることを特徴とする（８）に記載の基板の製造方法。
（１０） 基板の表面にパターンを露光転写するため、パターン露光用の光が透過されるマスクパターンを有するマスクであって、前記マスクパターンは、ライン状の主開口を有する主パターン部と、該主パターン部の側方に形成され、現像処理後に解像されない透過性でライン状の補助パターン部とを備えることを特徴とするマスク。
（１１） 前記補助パターン部は、前記主パターン部の中心に対して両側側方に対称に配置されることを特徴とする（１０）に記載のマスク。
（１２） 前記補助パターン部は、前記主パターン部の中心に対して両側側方にそれぞれ複数対称に配置されることを特徴とする（１１）に記載のマスク。
（１３） 前記主パターン部は、遮光部を介して互いに平行な２本の主開口を備え、
前記補助パターン部は、前記２本の主開口の外側と内側の少なくとも片側に配置されることを特徴とする（１０）に記載のマスク。
（１４） 前記補助パターン部は、前記２本の主開口間の中心に対して対称に配置されていることを特徴とする（１３）に記載の露光装置。
（１５） レジストが塗布された基板を保持する基板保持部と、
前記基板と対向するようにマスクを保持するマスク保持部と、
前記マスクに向けてパターン露光用の光を照射する照明光学系と、
を備え、
前記レジストがパターンを形成するために必要な露光量は、前記レジストの感度及び前記マスクと前記基板との間のギャップを考慮して、露光領域における前記パターンの線幅が略一定となるように決定されることを特徴とする露光装置。
（１６） レジストが塗布された基板を保持する基板保持部と、前記基板と対向するようにマスクを保持するマスク保持部と、前記マスクに向けてパターン露光用の光を照射する照明光学系と、を備える露光装置を用いた基板の製造方法であって、
前記レジストがパターンを形成するために必要な露光量を、前記レジストの感度及び前記マスクと前記基板との間のギャップを考慮して、露光領域における前記パターンの線幅が略一定となるように決定する工程と、
前記照明光学系が前記基板に対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射することで、前記マスクのマスクパターンによって前記基板の表面に前記パターンを露光転写する工程と、を有することを特徴とする基板の製造方法。

本発明の露光装置及び基板の製造方法ならびにマスクによれば、ライン状の開口を有する主パターン部と、該主パターン部の側方に形成され、現像処理後に解像されない透過性でライン状の補助パターン部と、を備えるマスクパターンが形成されたマスクを用いることで、当該マスクを介して露光用の光を照射してライン状のパターンを露光転写することにより、パターンを透過した光の干渉によって、補助パターン部を設けないマスクによる露光転写では不可能であった、線幅４μｍレベルの高解像度のパターンを基板に形成することができる。これによって、通常、解像度が８μｍ程度の比較的安価な近接露光装置を用いて、線幅４μｍレベルの高解像度を必要とする液晶ディスプレイのＴＦＴアレイ基板等の製作が可能となり、製作コストを低減することができる。

以下、本発明の露光装置及び基板の製造方法ならびにマスクに係る各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１及び図２に示すように、第１実施形態の分割逐次近接露光装置ＰＥは、マスクＭを保持するマスクステージ１０と、ガラス基板（被露光材）Ｗを保持する基板ステージ２０と、パターン露光用の光を照射する照明光学系７０と、を備えている。

なお、ガラス基板Ｗ（以下、単に「基板Ｗ」と称する。）は、マスクＭに対向配置されており、このマスクＭに描かれたマスクパターンを露光転写すべく表面（マスクＭの対向面側）にレジストが塗布されている。

マスクステージ１０は、中央部に矩形形状の開口１１ａが形成されるマスクステージベース１１と、マスクステージベース１１の開口１１ａにＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能に装着されるマスク保持部であるマスク保持枠１２と、マスクステージベース１１の上面に設けられ、マスク保持枠１２をＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動させて、マスクＭの位置を調整するマスク駆動機構１６と、を備える。

マスクステージベース１１は、装置ベース５０上に立設される支柱５１、及び支柱５１の上端部に設けられるＺ軸移動装置５２によりＺ軸方向に移動可能に支持され（図２参照。）、基板ステージ２０の上方に配置される。

図３に示すように、マスクステージベース１１の開口１１ａの周縁部の上面には、平面ベアリング１３が複数箇所配置されており、マスク保持枠１２は、その上端外周縁部に設けられるフランジ１２ａを平面ベアリング１３に載置している。これにより、マスク保持枠１２は、マスクステージベース１１の開口１１ａに所定のすき間を介して挿入されるので、このすき間分だけＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能となる。

また、マスク保持枠１２の下面には、マスクＭを保持するチャック部１４が間座１５を介して固定されている。このチャック部１４には、マスクＭのマスクパターンが描かれていない周縁部を吸着するための複数の吸引ノズル１４ａが開設されており、マスクＭは、吸引ノズル１４ａを介して図示しない真空式吸着装置によりチャック部１４に着脱自在に保持される。また、チャック部１４は、マスク保持枠１２と共にマスクステージベース１１に対してＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能である。

マスク駆動機構１６は、マスク保持枠１２のＸ軸方向に沿う一辺に取り付けられる２台のＹ軸方向駆動装置１６ｙと、マスク保持枠１２のＹ軸方向に沿う一辺に取り付けられる１台のＸ軸方向駆動装置１６ｘと、を備える。

Ｙ軸方向駆動装置１６ｙは、マスクステージベース１１上に設置され、Ｙ軸方向に伸縮するロッド１６ｂを有する駆動用アクチュエータ（例えば、電動アクチュエータ等）１６ａと、ロッド１６ｂの先端にピン支持機構１６ｃを介して連結されるスライダ１６ｄと、マスク保持枠１２のＸ軸方向に沿う辺部に取り付けられ、スライダ１６ｄを移動可能に取り付ける案内レール１６ｅと、を備える。なお、Ｘ軸方向駆動装置１６ｘも、Ｙ軸方向駆動装置１６ｙと同様の構成を有する。

そして、マスク駆動機構１６では、１台のＸ軸方向駆動装置１６ｘを駆動させることによりマスク保持枠１２をＸ軸方向に移動させ、２台のＹ軸方向駆動装置１６ｙを同等に駆動させることによりマスク保持枠１２をＹ軸方向に移動させる。また、２台のＹ軸方向駆動装置１６ｙのどちらか一方を駆動することによりマスク保持枠１２をθ方向に移動（Ｚ軸回りの回転）させる。

さらに、マスクステージベース１１の上面には、図１に示すように、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを測定するギャップセンサ１７と、チャック部１４に保持されるマスクＭの取り付け位置を確認するためのアライメントカメラ１８と、が設けられる。これらギャップセンサ１７及びアライメントカメラ１８は、移動機構１９を介してＸ軸，Ｙ軸方向に移動可能に保持され、マスク保持枠１２内に配置される。

また、マスク保持枠１２上には、図１に示すように、マスクステージベース１１の開口１１ａのＸ軸方向の両端部に、マスクＭの両端部を必要に応じて遮蔽するアパーチャブレード３８が設けられる。このアパーチャブレード３８は、モータ、ボールねじ、及びリニアガイド等からなるアパーチャブレード駆動機構３９によりＸ軸方向に移動可能とされて、マスクＭの両端部の遮蔽面積を調整する。なお、アパーチャブレード３８は、開口１１ａのＸ軸方向の両端部だけでなく、開口１１ａのＹ軸方向の両端部に同様に設けられている。

基板ステージ２０は、図１及び図２に示すように、基板Ｗを保持する基板保持部２１と、基板保持部２１を装置ベース５０に対してＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動する基板駆動機構２２と、を備える。基板保持部２１は、図示しない真空吸着機構によって基板Ｗを着脱自在に保持する。基板駆動機構２２は、基板保持部２１の下方に、Ｙ軸テーブル２３、Ｙ軸送り機構２４、Ｘ軸テーブル２５、Ｘ軸送り機構２６、及びＺ−チルト調整機構２７と、を備える。

Ｙ軸送り機構２４は、図２に示すように、リニアガイド２８と送り駆動機構２９とを備えて構成され、Ｙ軸テーブル２３の裏面に取り付けられたスライダ３０が、装置ベース５０上に延びる２本の案内レール３１に転動体（図示せず）を介して跨架されると共に、モータ３２とボールねじ装置３３とによってＹ軸テーブル２３を案内レール３１に沿って駆動する。

なお、Ｘ軸送り機構２６もＹ軸送り機構２４と同様の構成を有し、Ｘ軸テーブル２５をＹ軸テーブル２３に対してＸ方向に駆動する。また、Ｚ−チルト調整機構２７は、くさび状の移動体３４，３５と送り駆動機構３６とを組み合わせてなる可動くさび機構をＸ方向の一端側に１台、他端側に２台配置することで構成される。なお、送り駆動機構２９，３６は、モータとボールねじ装置とを組み合わせた構成であってもよく、固定子と可動子とを有するリニアモータであってもよい。また、Ｚ-チルト調整機構２７の設置数は任意である。

これにより、基板駆動機構２２は、基板保持部２１をＸ方向及びＹ方向に送り駆動するとともに、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを微調整するように、基板保持部２１をＺ軸方向に微動且つチルト調整する。

基板保持部２１のＸ方向側部とＹ方向側部にはそれぞれバーミラー６１，６２が取り付けられ、また、装置ベース５０のＹ方向端部とＸ方向端部には、計３台のレーザー干渉計６３，６４，６５が設けられている。これにより、レーザー干渉計６３，６４，６５からレーザー光をバーミラー６１，６２に照射し、バーミラー６１，６２により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光とバーミラー６１，６２により反射されたレーザー光との干渉を測定して基板ステージ２０の位置を検出する。

図２に示すように、照明光学系７０は、発光部としての超高圧水銀ランプ７１と、このランプ７１から発生された光に指向性をもたせて射出する反射鏡７２と、を含む光源部７３と、光源部７３から射出された光束が入射されるインテグレータ７４と、インテグレータ７４の出射面から出射された光路の向きを変える平面鏡７５と、コリメーションミラー７６と、光源部７３とインテグレータ７４との間に配置されて照射された光を透過・遮断するように開閉制御する露光制御用シャッター（図示せず）と、を備える。

このような露光装置ＰＥにおいて、図３に示すように、基板ステージ２０上に載置された基板Ｗと、マスク保持枠１２に保持された、後述するマスクパターンＰを有するマスクＭとが、これらの対向面間のギャップｄを例えば１００μｍ程度の隙間に調整されて近接対向配置される。そして、光源部７３からの露光用の光が、インテグレータ７４で集光され、平面鏡７５およびコリメーションミラー７６で反射されて所定のコリメーション角を持った平面光とされてマスクＭに入射する。そして、マスクＭを透過した露光用の光は、基板Ｗの表面に塗布されたポジ型レジスト８０を感光させてマスクＭのマスクパターンＰが基板Ｗに露光転写される。

ここで、本実施形態の近接露光装置ＰＥに使用されるマスクＭは、図４に示すように、ライン状の主開口を有する主パターン部（光透過部）８１と、主パターン部８１の側方に光の透過を阻止する遮光部８２を挟んで形成された、透過性でライン状の補助パターン部（光透過部）８３とを備える。

補助パターン部８３は、現像処理後によって解像されない開口であり、主パターン部８１の中心Ｏに対して両側側方に対称に配置される。なお、補助パターン部８３は、主パターン部８１の中心Ｏに対して両側側方にそれぞれ複数対称に配置されてもよい。補助パターン部８３の線幅は、０．１〜１．０μｍであり、０〜８．０μｍの間隔で形成されている。即ち、複数の補助パターン部８３が間隔を開けずに形成されてもよい。

ここで、マスクパターンＰの主パターン部８１と補助パターン部８３の各線幅及び各間隔は、以下に示す基板Ｗに照射される光の強度Ｉを計算によって求め、各マスクパターンＰによって得られるライン幅方向の強度分布をシミュレーションによって計算することで、現像処理後に得られる基板上のパターンの線幅によって決定される。

ここで、マスクＭと基板Ｗの位置関係の模式図である図５に示すように、マスクＭと基板Ｗとは、所定のギャップ（例えば、数百μｍ）ｇを介して平行に対向配置されている。マスクＭ上の任意の点Ａを、座標（ｘ，ｙ）で表し、基板Ｗ上の任意の点Ｂを、座標（Ｘ，Ｙ）で表すと、Ｂ点における光の振幅は、次式のように表される。

但し、ａ_iはマスクＭ上のＡ点での光の振幅、ａ_ｄは基板Ｗ上のＢ点での光の振幅、ｋは波数（＝２π/λ）、ｉは虚数単位である。ｔ_ａはマスクＭの形状による因子であり、光透過部８１（８３）で１、遮光部８２で０となる関数である。また、θはＡ点とＢ点を結ぶ直線Ｌと、マスクＭの表面に対する法線Ｎとのなす角度である。

従って、マスクＭの表面の光の強度Ｉは、Ｉ＝ａ_ｄ*・ａ_ｄとして求めることができる。 但し、ａ_ｄ*は、ａ_ｄの複素共役である。

そして、このようにして得られた光の強度Ｉから、ライン幅方向の強度分布が与えられ、現像処理後にレジストがパターンを形成するために必要な露光量を閾値として決定することでパターンの線幅が決定される。

また、マスクＭは、マスクパターンＰが形成されていないマスクＭの周縁部がチャック部１４に吸着されて保持されるので、マスクＭの自重によって撓みが生じ、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップｄは、マスクＭの中心付近で小さく、周縁部で大きくなる傾向があり、マスクＭの各位置でギャップｄが変化することで得られる強度分布が異なる。

このため、現像処理後にレジストがパターンを形成するために必要な露光量（エネルギー量）は、ギャップｄが異なる露光領域における各位置で基板上に形成されるパターンの線幅が略一定となるように決定される。従って、エネルギー量は、基板Ｗに塗布されたレジストの感度、及び基板ＷとマスクＭとの対向面間のギャップｄを考慮して、基板Ｗ上に形成されるパターンの線幅が所望の幅となるように決定される。

次に、本実施形態の近接露光装置ＰＥによる露光転写および現像によってラインパターン形成基板を作成する手順について説明する。図６はラインパターン形成基板の作成行程を示すフローチャートである。

先ず、図６に示すように、主パターン部と補助パターン部とが組み合わされた種々のマスクパターンによって露光転写した後、現像処理後に形成されるパターンの線幅をシミュレーションする（ステップＳ１１）。さらに、シミュレーション後の各マスクパターンと線幅との関係を予めデータベース化しておく（ステップＳ１２）。そして、基板にラインパターンを形成する場合に必要とされる所望の線幅に対応するマスクパターンのデータをデータベースから抽出し、抽出されたデータに基づいてフォトマスクを作成する（ステップＳ１３）。

そして、被露光基板Ｗ（ステップＳ２１）の表面に感光性レジストを塗布し（ステップＳ２２）、前処理（プレベーキング）を行った（ステップＳ２３）後、近接露光装置ＰＥ（図１参照。）の基板ステージ２０に載置する。次いで、上記のようにして作成したマスクＭを、近接露光装置ＰＥのマスクステージ１０（マスク保持枠１２）に保持させて被露光基板Ｗに所定のギャップｄを介して近接配置し、照明光学系７０からパターン露光用の光をマスクＭを介して照射して近接露光する（ステップＳ２４）。次いで、現像（ステップＳ２５）後、洗浄、ベーク等の後処理（ステップＳ２６）を施して、ラインパターン形成基板を作成する（ステップＳ２７）。

このように、マスクパターンの主パターン部８１、補助パターン部８３の各線幅と各間隔と、基板Ｗに現像処理後に形成されるラインパターンの線幅との関係を、予めデータベース化しておくことにより、基板Ｗ上に形成するべき線幅に応じて、所望のマスクパターンを備えるマスクＭを容易に製作することができる。

このようにして決定されたマスクパターンＰを有するマスクを用いて、主パターン部８１に対応する位置にライン状のパターン８４が形成される。

なお、マスクＭのマスクパターンＰは、上述した形状に限定されるものでなく、主パターン部が、遮光部を介して互いに平行な２本の主開口を備え、補助パターン部が、２本の主開口の外側と内側の少なくとも片側に配置されてもよい。例えば、図７に示すように、主パターン部８１は、遮光部８２ａを介して互いに平行な２本の主開口８１ａ，８１ａを備え、補助パターン部８３は、２本の主開口８１ａ，８１ａの外側に配置される。また、補助パターン部８３は、２本の主開口８１ａ，８１ａ間の中心Ｏに対して対称に配置されている。

このように形成される補助パターン部８３の線幅も、０．１〜１．０μｍであり、０〜８．０μｍの間隔で形成される。即ち、複数の補助パターン部８３が間隔を開けずに形成されてもよい。

次に、上記の式に基づいて各種の条件で光の強度Ｉを計算し、近接露光装置によるフォトリソグラフィー法で基板Ｗ上に作成されるラインパターンの解像度について、一般的なマスクパターンを有するマスクと、本発明のマスクパターンを有するマスクと、を用いた場合についてシミュレーションを行った。

尚、実際に近接露光を行う際には、光源部７３の露光用の光は、主に、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）がある割合で混合した所定のコリメーション角を持った平面光であることから、これらの点も考慮してシミュレーションを行った。また、近接露光装置に取り付けられるマスクＭは、自重等の影響によって基板ＷとマスクＭとの対向面間のギャップｄが１００〜１５０μｍの範囲で変化するものとする。

（試験１）
試験１では、図８（ａ）に示す、線幅４μｍの１本の主開口からなる主パターン部８１のみを有する単線作成用のマスクＭ（参考例１）と、図９（ａ）に示す、線幅４μｍの１本の主開口からなる主パターン部８１と、この主開口８１の側方に対称に形成され、現像処理後によって解像されない線幅０．５μｍの左右３本ずつの透過性の補助パターン部８３とを備えるマスクＭ（実施例１）と、を用いてシミュレーションを行った。

図８（ｂ）は、参考例１のマスクＭを使用した場合のライン方向における強度分布であり、マスク面上での光の強度を１．０としたときに、基板上に入射される光の強度を相対強度として示している。また、図８（ｂ）における横軸は、マスクの開口８１の幅方向中心Ｏを原点とし、該幅方向中心Ｏからの離間距離である。曲線Ｃ１は基板ＷとマスクＭとの対向面間のギャップｄが１００μｍ、曲線Ｃ２はギャップｄが１３０μｍ、曲線Ｃ３はギャップｄが１５０μｍにおける基板Ｗ上の光の相対強度を示す。

基板Ｗ上の任意の露光位置において略一定の安定した線幅を得るためには、基板ＷとマスクＭとの対向面間のギャップｄが線幅に与える影響が最小となる位置、即ち、曲線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が最も接近した位置（理想的には一致した位置）で露光転写することが望ましい。参考例１では、図８（ｂ）に示す直線Ｄ１のように、光の相対強度の閾値を略０．１９（４６ｍＪ/ｃｍ^２に相当）と設定することで、露光領域の各位置において略一定の線幅が得られる。但し、このとき基板Ｗに形成される線幅は略９μｍであり、これは、ＴＦＴアレイ基板の作成に要求される線幅４μｍレベルには、不十分である。

図９（ｂ）は、実施例１のマスクＭを使用した場合のライン方向における強度分布である。なお、図９（ｂ）中、曲線Ｃ４は基板ＷとマスクＭとの対向面間のギャップｄが１００μｍ、曲線Ｃ５はギャップｄが１３０μｍ、曲線Ｃ６はギャップｄが１５０μｍにおける基板Ｗ上の光の相対強度を示す。

実施例１では、図９（ｂ）に示す直線Ｄ２のように、光の相対強度の閾値を略０．４（３４ｍＪ/ｃｍ^２に相当）と設定することで、露光領域の各位置において略一定の線幅が得られる。このとき基板Ｗに形成される線幅は略４．５μｍであり、従来の近接露光では達成が困難であった、ＴＦＴアレイ基板の作成にも適用可能な、４μｍレベルの線幅の露光転写が可能となる。

（試験２）
試験２では、図１０（ａ）に示す、線幅２μｍの２本の平行な主開口が線幅３μｍの遮光部８２を挟んで形成された主パターン部８１のみを有するマスクＭ（参考例２）と、図１１（ａ）に示す、線幅２μｍの２本の平行な主開口８１ａが線幅３μｍ離れて配置された主パターン部８１と、２本の平行な主開口８１ａの内側に形成され、露光・現像により解像されない線幅１μｍの補助パターン部８３と、主パターン部８１の外側に形成され、露光・現像により解像されない線幅０．５μｍの左右２本ずつの他の補助パターン部８３と、を備えるマスクＭ（実施例２）と、を用いてシミュレーションを行った。

図１０（ｂ）は、参考例２のマスクＭを使用した場合のライン方向における強度分布である。なお、図１０（ｂ）中、曲線Ｃ７は基板ＷとマスクＭとの対向面間のギャップｄが１００μｍ、曲線Ｃ８はギャップｄが１３０μｍ、曲線Ｃ９はギャップｄが１５０μｍにおける基板Ｗ上の光の相対強度を示す。

参考例２では、図１０（ｂ）に示す直線Ｄ３のように、光の相対強度の閾値を略０．１７として露光・現像を行うと、マスクパターンの中心だけでなく、中心の両側（略７．５μｍの位置）に出現するピークＰ２の光によっても露光されてしまい、所望の線幅を得ることができない。

また、ピークＰ２の光による露光を回避するため、光の相対強度の閾値を、例えば、０．２以上とすると、ギャップｄの変動による線幅への影響が大きく現われて、ギャップｄが小さな基板Ｗの中心部では線幅が太く、ギャップｄが大きな基板Ｗの周辺部では線幅が細くなる。即ち、線幅が基板Ｗ上の位置に依存して変動し、安定した線幅を得ることが難しい。

図１１（ｂ）は、実施例２のマスクＭを使用した場合のライン方向における強度分布である。なお、図１１（ｂ）中、曲線Ｃ１０は基板ＷとマスクＭとの対向面間のギャップｄが１００μｍ、曲線Ｃ１１はギャップｄが１３０μｍ、曲線Ｃ１２はギャップｄが１５０μｍにおける基板Ｗ上の光の相対強度を示す。

図１１（ｂ）に示すように、実施例２では、参考例２におけるピークＰ２（図１０（ｂ）参照）の山が小さくなり、中心のピークの立ち上がり勾配が急になっている。従って、図１１（ｂ）に示す直線Ｄ４のように、光の相対強度の閾値を、曲線Ｃ１０，Ｃ１１，Ｃ１２が略交差する略０．２７として露光・現像を行うと、露光領域の各位置において略一定の線幅が得られる。また、このとき基板Ｗ上に形成される線幅は略４．４μｍであり、基板Ｗ上の全面に亘って安定した４μｍレベルの線幅の露光転写が可能となる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
本実施形態では、本発明の露光装置及び露光方法並びにマスクがＴＦＴアレイ基板の作成に好適であることを説明したが、カラーフィルタ基板の作成にも適用可能である。この場合、基板Ｗには、ネガ型のレジストが塗布される。

また、上記実施形態では、本発明のマスクを近接露光装置に適用した例について説明したが、これに限定されず、近接スキャン露光装置にも同様に適用することができ、同様の効果を奏する。近接スキャン露光装置は、マスクＭに近接して浮上・支持されながら、所定方向に搬送される略矩形状の基板Ｗに対して、マスクパターンを形成した複数のマスクＭを介して露光用の光を照射し、基板Ｗにマスクパターンを露光転写するものであり、基板Ｗが複数のマスクＭに対して相対移動しながら露光転写が行われるスキャン露光方式を採用している。

本発明の第１実施形態に係る分割逐次近接露光装置を説明するための一部分解斜視図である。 図１に示す分割逐次近接露光装置の正面図である。 マスクステージの断面図である。 本発明のマスクパターンを備えるマスクと露光転写される基板の模式図である。 マスクと基板との位置関係を示す模式図である。 ラインパターン形成基板の作成行程を示すフローチャートである。 本発明の他のマスクパターンを備えるマスクと露光転写される基板の模式図である。 （ａ）は、試験１の参考例１のマスクパターンを備えるマスクの平面図であり、（ｂ）は、このマスクを用いた光の強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。 （ａ）は、試験１の実施例１のマスクパターンを備えるマスクの平面図であり、（ｂ）は、このマスクを用いた光の強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。 （ａ）は、試験２の参考例２のマスクパターンを備えるマスクの平面図であり、（ｂ）は、このマスクを用いた光の強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。 （ａ）は、試験２の実施例２のマスクパターンを備えるマスクの平面図であり、（ｂ）は、このマスクを用いた光の強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。

符号の説明

１２ マスク保持枠（マスク保持部）
２１ 基板保持部
７０ 照明光学系
８０ ポジ型レジスト
８１ 主開口（主パターン部）
８２ 遮光部
８３ 副開口（補助パターン部）
ｄ マスクと基板との対向面間のギャップ
Ｍ マスク
ＰＥ 分割逐次近接露光装置（露光装置）
Ｗ 被露光基板（基板）

Claims (16)

1. 基板を保持する基板保持部と、
   前記基板と対向するようにマスクを保持するマスク保持部と、
   前記マスクに向けてパターン露光用の光を照射する照明光学系と、
   を備え、
   前記マスクには、ライン状の主開口を有する主パターン部と、該主パターン部の側方に形成され、現像処理後に解像されない透過性でライン状の補助パターン部とを備えるマスクパターンが形成され、
   前記照明光学系が前記基板に対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射し、前記マスクのマスクパターンによって前記基板に前記主パターン部に対向する基板の表面にライン状のパターンを露光転写することを特徴とする露光装置。
2. 前記補助パターン部は、前記主パターン部の中心に対して両側側方に対称に配置されることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記補助パターン部は、前記主パターン部の中心に対して両側側方にそれぞれ複数対称に配置されることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記主パターン部は、遮光部を介して互いに平行な２本の主開口を備え、
   前記補助パターン部は、前記２本の主開口の外側と内側の少なくとも片側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
5. 前記補助パターン部は、前記２本の主開口間の中心に対して対称に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
6. 前記レジストがパターンを形成するために必要な露光量は、前記レジストの感度及び前記マスクと前記基板との間のギャップを考慮して、露光領域における前記パターンの線幅が略一定となるように決定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の露光装置。
7. 基板を保持する基板保持部と、前記基板と対向するようにマスクを保持するマスク保持部と、前記マスクに向けてパターン露光用の光を照射する照明光学系と、を備える露光装置を用いた基板の製造方法であって、
   前記マスクには、ライン状の主開口を有する主パターン部と、該主パターン部の側方に形成され、現像処理後に解像されない透過性でライン状の補助パターン部とを備えるマスクパターンが形成され、
   前記照明光学系が前記基板に対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射し、前記マスクのマスクパターンによって前記基板に前記主パターン部に対向する基板の表面にライン状のパターンを露光転写することを特徴とする基板の製造方法。
8. 前記マスクパターンの形成工程において、前記主パターン部と前記補助パターン部の各線幅及び各間隔が、前記基板の表面に形成されるライン状のパターンの線幅と対応付けされたデータベースに基づいて行われることを特徴とする請求項７に記載の基板の製造方法。
9. 前記レジストがパターンを形成するために必要な露光量は、前記レジストの感度及び前記マスクと前記基板との間のギャップを考慮して、露光領域における前記パターンの線幅が略一定となるように決定されており、
   前記基板の表面に形成されるライン状のパターンの線幅は、前記略一定とされた線幅であることを特徴とする請求項８に記載の基板の製造方法。
10. 基板の表面にパターンを露光転写するため、パターン露光用の光が透過されるマスクパターンを有するマスクであって、前記マスクパターンは、ライン状の主開口を有する主パターン部と、該主パターン部の側方に形成され、現像処理後に解像されない透過性でライン状の補助パターン部とを備えることを特徴とするマスク。
11. 前記補助パターン部は、前記主パターン部の中心に対して両側側方に対称に配置されることを特徴とする請求項１０に記載のマスク。
12. 前記補助パターン部は、前記主パターン部の中心に対して両側側方にそれぞれ複数対称に配置されることを特徴とする請求項１１に記載のマスク。
13. 前記主パターン部は、遮光部を介して互いに平行な２本の主開口を備え、
    前記補助パターン部は、前記２本の主開口の外側と内側の少なくとも片側に配置されることを特徴とする請求項１０に記載のマスク。
14. 前記補助パターン部は、前記２本の主開口間の中心に対して対称に配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の露光装置。
15. レジストが塗布された基板を保持する基板保持部と、
    前記基板と対向するようにマスクを保持するマスク保持部と、
    前記マスクに向けてパターン露光用の光を照射する照明光学系と、
    を備え、
    前記レジストがパターンを形成するために必要な露光量は、前記レジストの感度及び前記マスクと前記基板との間のギャップを考慮して、露光領域における前記パターンの線幅が略一定となるように決定されることを特徴とする露光装置。
16. レジストが塗布された基板を保持する基板保持部と、前記基板と対向するようにマスクを保持するマスク保持部と、前記マスクに向けてパターン露光用の光を照射する照明光学系と、を備える露光装置を用いた基板の製造方法であって、
    前記レジストがパターンを形成するために必要な露光量を、前記レジストの感度及び前記マスクと前記基板との間のギャップを考慮して、露光領域における前記パターンの線幅が略一定となるように決定する工程と、
    前記照明光学系が前記基板に対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射することで、前記マスクのマスクパターンによって前記基板の表面に前記パターンを露光転写する工程と、を有することを特徴とする基板の製造方法。

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