JP2010033094A - Exposure apparatus and exposure method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、露光装置に係り、とりわけ、基板上に積層された感材を露光してカラーフィルタ等の製品を製造するための露光装置に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus, and more particularly to an exposure apparatus for manufacturing a product such as a color filter by exposing a photosensitive material laminated on a substrate.
基板上に積層された感材に所定形状のパターンを形成する際には、露光装置において、超高圧水銀灯等の光源によりマスクを介して露光光を照射し、基板上の感材を所定のパターンで露光する方法が一般的に用いられている。 When forming a pattern of a predetermined shape on the photosensitive material laminated on the substrate, the exposure apparatus irradiates the exposure light through the mask with a light source such as an ultra-high pressure mercury lamp, and the photosensitive material on the substrate is irradiated with the predetermined pattern. In general, the exposure method is used.
このような方法で用いられる露光装置においては、感材として、樹脂中に顔料を分散してなる顔料分散系の感材を用いるのが一般的であるが、このような感材では、図3(b)に示すように、感材(符号32)の現像後のパターンの断面形状が逆テーパ形状になってしまうことがあり、その結果、感材のパターンの最小線幅(Xb)が必要以上に大きくなってしまうことがある。 In an exposure apparatus used in such a method, it is common to use a pigment-dispersed light-sensitive material obtained by dispersing a pigment in a resin as the light-sensitive material. As shown in (b), the cross-sectional shape of the pattern after development of the photosensitive material (reference numeral 32) may become an inversely tapered shape, and as a result, the minimum line width (Xb) of the photosensitive material pattern is required. It may become larger than that.
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、感材の現像後のパターンの最小線幅を最小限に抑えるとともにそのパターンのエッジ形状を良好に保つよう、基板上に積層された感材を精度良く露光することができる、露光装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such points, and is laminated on a substrate so as to minimize the minimum line width of the pattern after development of the photosensitive material and to keep the edge shape of the pattern good. It is an object of the present invention to provide an exposure apparatus that can accurately expose a sensitive material.
本発明は、樹脂中に顔料を分散してなる顔料分散系の感材が積層された基板を載置する露光ステージと、前記露光ステージ上に載置された基板上の感材へ向けてマスクを介して露光光を照射する照射光学系とを備え、前記照射光学系は、前記露光光として、可視光域及び紫外線域の光から350nm以下の波長域の光がカットされた光を照射することを特徴とする露光装置を提供する。 The present invention relates to an exposure stage on which a substrate on which a pigment-dispersed photosensitive material obtained by dispersing a pigment in a resin is laminated, and a mask toward the photosensitive material on the substrate placed on the exposure stage. An irradiation optical system that irradiates exposure light through the light, and the irradiation optical system irradiates light in which light in a wavelength region of 350 nm or less is cut from light in the visible light region and ultraviolet region as the exposure light. An exposure apparatus is provided.
なお、本発明において、前記照射光学系は、可視光域及び紫外線域の光を出射する光源と、前記光源に対して着脱可能に設けられ、前記光源から出射された光から350nm以下の波長域の光をカットする短波長カットフィルターとを有することが好ましい。また、本発明において、前記光源は超高圧水銀灯であることが好ましい。 In the present invention, the irradiation optical system is provided with a light source that emits light in a visible light region and an ultraviolet region, and a detachable attachment to the light source, and a wavelength region of 350 nm or less from the light emitted from the light source. It is preferable to have a short wavelength cut filter that cuts the light. In the present invention, the light source is preferably an ultrahigh pressure mercury lamp.
本発明によれば、照射光学系に装着された短波長カットフィルターにより、光源から出射された可視光域及び紫外線域の光から350nm以下の波長域の光をカットするようにしているので、感材を透過する能力が低くかつエネルギーが大きい短波長側の光によって、基板上に積層された感材の露出表面(感材のうち基板とは反対側に位置する表面)が基板側の表面に比べて相対的に速く固まってしまうことを防止することができる。このため、露光された感材の現像後のパターンの断面形状を順テーパ形状とすることができ、感材の現像後のパターンの最小線幅を最小限に抑えるとともにそのパターンのエッジ形状を良好に保つことができる。 According to the present invention, the short wavelength cut filter attached to the irradiation optical system cuts light in the wavelength range of 350 nm or less from visible light and ultraviolet light emitted from the light source. The exposed surface of the light-sensitive material laminated on the substrate (the surface of the light-sensitive material located on the opposite side of the substrate) is exposed to the surface on the substrate side by light on the short wavelength side with low energy and high energy. In comparison, it can be prevented from solidifying relatively quickly. For this reason, the cross-sectional shape of the exposed pattern of the photosensitive material after development can be made into a forward tapered shape, and the minimum line width of the pattern after development of the photosensitive material can be minimized and the edge shape of the pattern can be improved. Can be kept in.
また、本発明によれば、光源に対して短波長カットフィルターを着脱可能に設けているので、照射光学系において短波長カットフィルターを選択的に着脱することにより、感材の種類やパターンの線幅の要求度合いに応じて短波長カットフィルターの有無を選択することができる。このため、感材の現像後のパターンの最小線幅に余裕がある場合等においては、照射光学系から短波長カットフィルターを取り外すことが可能となり、短波長側の光のエネルギーを効率的に利用してより短時間で露光を行うことができる。 Further, according to the present invention, since the short wavelength cut filter is detachably provided to the light source, by selectively attaching and removing the short wavelength cut filter in the irradiation optical system, the type of sensitive material and the pattern line The presence or absence of a short wavelength cut filter can be selected according to the required degree of width. For this reason, when there is a margin in the minimum line width of the pattern after development of the photosensitive material, it is possible to remove the short wavelength cut filter from the irradiation optical system, and efficiently use the energy of light on the short wavelength side. Thus, exposure can be performed in a shorter time.
以上説明したように本発明によれば、感材の現像後のパターンの最小線幅を最小限に抑えるとともにそのパターンのエッジ形状を良好に保つことができる。 As described above, according to the present invention, the minimum line width of the pattern after development of the photosensitive material can be minimized and the edge shape of the pattern can be kept good.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、図1により、本発明の一実施の形態に係る露光装置の構成について説明する。 First, the configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図1に示すように、露光装置1は、露光装置本体10と、露光装置本体10へ向けて露光光を照射する照射光学系20とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
このうち、露光装置本体10は、基台11と、基台11に設置された露光ステージ12とを有している。ここで、露光ステージ12は、露光対象となる感材32が積層された基板31を載置するものであり、感材32が積層された基板31を真空チャック方式で保持するチャックステージ13と、チャックステージ13を垂直方向及び水平面内で移動させることが可能な駆動ステージ14とを有している。なお、露光ステージ12(チャックステージ13)上に載置される基板31としてはガラス基板を用いることが好ましく、また、顔料分散系の感材32としては樹脂中に顔料を分散してなる着色又は黒色感材を用いることが好ましい。
Among these, the exposure apparatus
このような露光装置本体10において、露光ステージ12の上方には、マスク16が取り付けられるマスクステージ15が設けられている。ここで、マスク16は、露光ステージ12上に載置された基板31上の感材32へ向けて照射光学系20から照射された露光光を、露光パターンに対応する所定のパターンで遮蔽するものである。
In such an
一方、照射光学系20は、超高圧水銀灯(光源)21と、超高圧水銀灯21から出射された光を基板31上の感材32へ向けて導くための光学要素(パラボラミラー22、コールドミラー23、インテグレータレンズ24及び球面鏡25)とを有し、露光装置本体10の露光ステージ12上に載置された基板31上の感材32へ向けて露光光(平行光)を照射することができるようになっている。
On the other hand, the irradiation
このような照射光学系20において、コールドミラー23とインテグレータレンズ24との間にはシャッタ26が設けられており、超高圧水銀灯21から出射された光を適宜遮蔽及び開放することができるようになっている。また、インテグレータレンズ24とシャッタ26との間には短波長カットフィルター27が着脱可能に設けられており、超高圧水銀灯21から出射された可視光域及び紫外線域の光から350nm以下の波長域の光をカットすることができるようになっている。
In such an irradiation
ここで、照射光学系20に含まれる超高圧水銀灯21は、図2に示すような分光特性を有している。すなわち、超高圧水銀灯21から出射された光は、436nmにピークを有するg線、405nmにピークを有するh線及び365nmにピークを有するi線の他、270〜333nmの範囲に幾つかのピークを有する深紫外線(DUV:Deep Ultra Violet)の光を含んでいる。そして、短波長カットフィルター27は、このような光から、g線、h線及びi線を残して、270〜333nmの範囲にある深紫外線域の光をカットするものである。なお、図2に示す分光特性は、超高圧水銀灯21を定格ランプ入力(10kW)で点灯し、ランプ中心から水平方向1mの位置で測定した結果得られたものである。
Here, the ultrahigh
なお、図1に戻って説明を続けると、露光装置本体10の露光ステージ12及び照射光学系20(超高圧水銀灯21やシャッタ26等)には制御装置29が接続されており、露光ステージ12に対して、感材32が積層された基板31を供給及び排出するロボットアーム(図示せず)等の動作に連動して露光装置本体10の露光ステージ12及び照射光学系20を制御することにより、基板31上の感材32を露光することができるようになっている。
1, the
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。 Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described.
図1に示す露光装置1において、ロボットアーム(図示せず)により、感材32が積層された基板31が供給され、露光ステージ12(チャックステージ13)上に載置される。
In the
この状態で、露光装置1においては、制御装置29による制御の下で、露光ステージ12の駆動ステージ14によりチャックステージ13を移動させて、感材32が積層された基板31をマスク16に対して位置決めした後、基板31上の感材32へ向けて照射光学系20によりマスク16を介して露光光を照射することにより、基板31上の感材32を所定のパターンで露光する。
In this state, in the
このとき、照射光学系20に短波長カットフィルター27が装着されている場合には、超高圧水銀灯21から出射された光は、短波長カットフィルター27を通過し、g線、h線及びi線を残して、270〜333nmの範囲にある深紫外線域の光がカットされる。
At this time, when the short
ここで、短波長側の光(特に270〜333nmの範囲にある深紫外線域の光)は、感材32を透過する能力が低くかつエネルギーが大きいので、このような短波長側の光を含む露光光により基板31上の感材32を露光した場合には、感材32の露出表面(感材32のうち基板31とは反対側に位置する表面)での反応が進み過ぎ、感材32の露出表面が基板31側の表面に比べて相対的に速く固まってしまう。このため、このような露光光により露光された感材32の現像後のパターンの断面形状は図3(b)に示すような逆テーパ形状となってしまうこととなる。しかしながら、本実施の形態においては、このような短波長側の光を露光光からカットするようにしているので、感材32の露出表面が基板31側の表面に比べて相対的に速く固まってしまうことがなく、露光された感材32の現像後のパターンの断面形状も、図3(b)に示すような逆テーパ形状でなく、図3(a)に示すような順テーパ形状となる。なお、図3(a)(b)から明らかなように、図3(a)に示す順テーパ形状の場合の最小線幅(Xa)の方が、図3(b)に示す逆テーパ形状の場合の最小線幅(Xb)よりも小さくなる。
Here, the light on the short wavelength side (especially the light in the deep ultraviolet region in the range of 270 to 333 nm) includes such light on the short wavelength side because the ability to transmit the light-
このように本実施の形態によれば、照射光学系20に装着された短波長カットフィルター27により、超高圧水銀灯21から出射された可視光光及び紫外線域の光から350nm以下の波長域の光をカットするようにしているので、感材32を透過する能力が低くかつエネルギーが大きい短波長側の光によって、基板31上に積層された感材32の露出表面(感材32のうち基板31とは反対側に位置する表面)が基板31側の表面に比べて相対的に速く固まってしまうことを防止することができる。このため、露光された感材32の現像後のパターンの断面形状を順テーパ形状とすることができ、感材32の現像後のパターンの最小線幅を最小限に抑えるとともにそのパターンのエッジ形状を良好に保つことができる。
As described above, according to the present embodiment, the light having a wavelength region of 350 nm or less from the visible light and the ultraviolet light emitted from the ultrahigh
また、本実施の形態によれば、超高圧水銀灯21に対して短波長カットフィルター27を着脱可能に設けているので、照射光学系20において短波長カットフィルター27を選択的に着脱することにより、感材32の種類やパターンの線幅の要求度合いに応じて短波長カットフィルター27の有無を選択することができる。このため、感材32の現像後のパターンの最小線幅に余裕がある場合等においては、照射光学系20から短波長カットフィルター27を取り外すことが可能となり、短波長側の光のエネルギーを効率的に利用してより短時間で露光を行うことができる。
Further, according to the present embodiment, since the short
次に、上述した実施の形態の具体的実施例について述べる。 Next, specific examples of the above-described embodiment will be described.
(実施例1)
基板上に積層される感材として、樹脂中に着色顔料を分散してなる、組成の異なる2種類の着色感材(A感材及びB感材)を準備した。ここで、A感材及びB感材は、添加されている開始剤の種類が互いに異なるものであり、B感材に比べてA感材は、短波長側で高い吸光度を有している。なお、A感材及びB感材の長波長側での吸光度はほぼ同じである。すなわち、B感材に比べてA感材は、長波長側の光に加えて短波長側の光を吸収しやすく、感材の表面(露出表面)側での反応及び固化が進みやすい。なお、A感材及びB感材の組成はそれぞれ次表1及び2に示すとおりである。
Two types of colored light-sensitive materials (A light-sensitive material and B light-sensitive material) having different compositions prepared by dispersing a color pigment in a resin were prepared as light-sensitive materials laminated on a substrate. Here, the A-sensitive material and the B-sensitive material are different from each other in the type of initiator added, and the A-sensitive material has higher absorbance on the short wavelength side than the B-sensitive material. In addition, the light absorbency in the long wavelength side of A sensitive material and B sensitive material is substantially the same. That is, in comparison with the B-sensitive material, the A-sensitive material tends to absorb light on the short wavelength side in addition to light on the long wavelength side, and reaction and solidification on the surface (exposed surface) side of the sensitive material are likely to proceed. The compositions of the A-sensitive material and the B-sensitive material are as shown in the following tables 1 and 2, respectively.
その結果を次表3に示す。
一方、露光時間に関しては、短波長カットフィルターが装着されていない第2の態様、短波長カットフィルターが装着された第1の態様、及び短波長カットフィルターに加えてi線カットフィルターが装着された第3の態様の順で、必要とされる露光時間が長くなった。 On the other hand, regarding the exposure time, in addition to the second mode in which the short wavelength cut filter is not mounted, the first mode in which the short wavelength cut filter is mounted, and the short wavelength cut filter, the i-line cut filter is mounted. In the order of the third aspect, the required exposure time is increased.
以上から、A感材では、短波長カットフィルターが装着された第2の態様をとることが好ましいことが分かる。 From the above, it can be seen that the A sensitive material preferably takes the second mode in which a short wavelength cut filter is mounted.
次に、上述した2種類の感材のうちB感材に対して、上述したA感材の場合と同様の3種類の態様で露光を行った。 Next, exposure was performed on the B-sensitive material among the above-described two types of photosensitive materials in the same three types as in the case of the A-sensitive material described above.
その結果を次表4に示す。
一方、露光時間に関しては、短波長カットフィルターが装着されていない第2の態様、短波長カットフィルターが装着された第1の態様、及び短波長カットフィルターに加えてi線カットフィルターが装着された第3の態様の順で、必要とされる露光時間が長くなった。 On the other hand, regarding the exposure time, in addition to the second mode in which the short wavelength cut filter is not mounted, the first mode in which the short wavelength cut filter is mounted, and the short wavelength cut filter, the i-line cut filter is mounted. In the order of the third aspect, the required exposure time is increased.
以上から、B感材では、短波長カットフィルターが装着された第1の態様及び短波長カットフィルターが装着されていない第2の態様のいずれをとることも可能であるが、露光時間の観点からは、短波長カットフィルターが装着されていない第2の態様をとることが好ましいことが分かる。 From the above, the B-sensitive material can take either the first mode in which the short wavelength cut filter is mounted or the second mode in which the short wavelength cut filter is not mounted, but from the viewpoint of exposure time. It is understood that it is preferable to take the second mode in which the short wavelength cut filter is not mounted.
(実施例2)
基板上に積層される感材として、樹脂中に黒色顔料を分散してなるブラックマトリックス用感材を準備した。なお、ブラックマトリックス用感材に添加されている開始剤は、長波長側だけでなく短波長側でも高い吸光度を有しており、感材の表面(露出表面)側での反応及び固化が進みやすい。なお、ブラックマトリックス用感材の組成は次表5に示すとおりである。
As a light-sensitive material laminated on a substrate, a black matrix light-sensitive material obtained by dispersing a black pigment in a resin was prepared. The initiator added to the black matrix photosensitive material has high absorbance not only on the long wavelength side but also on the short wavelength side, and the reaction and solidification on the surface (exposed surface) side of the photosensitive material proceed. Cheap. The composition of the black matrix photosensitive material is as shown in Table 5 below.
その結果を図6及び図7に示す。図6は第1の態様におけるブラックマトリクス用感材の現像後のパターンの線幅シフト量と露光量との関係を示すグラフ、図7は第2の態様におけるブラックマトリクス用感材の現像後のパターンの線幅シフト量と露光量との関係を示すグラフである。なお、線幅シフト量とは、露光光の照射パターンの形状に対して、感材の現像後のパターンの形状がどの程度ずれたかを表す量であり、この量が小さいほど製版の解像度を向上させることができる。 The results are shown in FIGS. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the line width shift amount of the pattern after development of the black matrix photosensitive material in the first embodiment and the exposure amount, and FIG. 7 is a diagram after development of the black matrix photosensitive material in the second embodiment. It is a graph which shows the relationship between the line | wire width shift amount of a pattern, and exposure amount. The line width shift amount is an amount representing how much the pattern shape after development of the photosensitive material is deviated from the shape of the exposure light irradiation pattern, and the smaller the amount, the more the resolution of the plate making is improved. Can be made.
図6及び図7を比較すると分かるように、感材のパターンの線幅が5μm線幅、10μm線幅及び20μm線幅のいずれの場合であっても、短波長カットフィルターが装着された第1の態様の方が、短波長カットフィルターが装着されていない第2の態様に比べて線幅シフト量を抑えることができた。 As can be seen by comparing FIG. 6 and FIG. 7, the first with the short-wavelength cut filter mounted, regardless of whether the line width of the photosensitive material pattern is 5 μm line width, 10 μm line width, or 20 μm line width. In this mode, it was possible to suppress the line width shift amount compared to the second mode in which the short wavelength cut filter was not attached.
また、図8及び図9を比較すると分かるように、短波長カットフィルターが装着された第1の態様の方が、短波長カットフィルターが装着されていない第2の態様に比べて感材の現像後のパターンのエッジ形状を良好に保つことができた。 Further, as can be seen by comparing FIGS. 8 and 9, the first mode with the short wavelength cut filter is more sensitive than the second mode without the short wavelength cut filter. The edge shape of the later pattern could be kept good.
1 露光装置
10 露光装置本体
11 基台
12 露光ステージ
13 チャックステージ
14 駆動ステージ
15 マスクステージ
16 マスク
20 照射光学系
21 超高圧水銀灯
22 パラボラミラー
23 コールドミラー
24 インテグレータレンズ
25 球面鏡
26 シャッタ
27 短波長カットフィルター
29 制御装置
31 基板
32 感材
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記露光ステージ上に載置された基板上の感材へ向けてマスクを介して露光光を照射する照射光学系とを備え、
前記照射光学系は、前記露光光として、可視光域及び紫外線域の光から350nm以下の波長域の光がカットされた光を照射することを特徴とする露光装置。 An exposure stage on which a substrate on which a pigment-dispersed photosensitive material obtained by dispersing pigment in resin is placed;
An irradiation optical system that irradiates exposure light through a mask toward a photosensitive material on a substrate placed on the exposure stage;
The exposure optical system irradiates, as the exposure light, light obtained by cutting light in a wavelength region of 350 nm or less from light in a visible light region and an ultraviolet region.
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