JP2011237718A

JP2011237718A - 露光装置

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Publication number: JP2011237718A
Application number: JP2010110909A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kawahara; 芳博川原
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2010-05-13
Filing date: 2010-05-13
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2030-05-13
Also published as: JP5533227B2

Abstract

【課題】露光工程でのフォトマスクに付着した異物を除去し、異物に起因した白欠陥の発生を未然に防ぐことを可能とする露光装置を提供する。
【解決手段】ガラス基板４０を真空吸着により固定する基板チャック２０と、フォトマスクを保持するマスクホルダー１０を備えた露光装置にて、フォトマスクＰＭの膜面に付着した異物を除去するガスを、基板チャック中央部の基板チャック表面とフォトマスク膜面の間隙Ｇ２に吹出すガス吹出機構５０を基板チャックに設け、基板チャック周辺部の基板チャック表面とフォトマスク膜面の間隙から排出されるガスを吸引するガス吸引機構３０を基板チャックとマスクホルダーの周辺部に設けたこと。
【選択図】図１１

Description

本発明は、カラーフィルタの露光装置に関するものであり、特に、露光工程でのフォトマスクに付着した異物を除去し、異物に起因した白欠陥の発生を未然に防ぐことを可能とする露光装置に関する。

液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法としては、先ず、ガラス基板上にブラックマトリックスを形成し、次に、ブラックマトリックスが形成されたガラス基板上のブラックマトリックスの開口部に位置合わせして着色画素を形成し、更に透明導電膜を形成するといった方法が広く用いられている。

ブラックマトリックスは遮光性を有し、ブラックマトリックスの開口部でカラーフィルタの着色画素の位置を定め、大きさを均一なものとしている。また、ブラックマトリックスは表示装置に用いられた際に、好ましくない光を遮蔽し、表示装置の画像をムラのない均一な、且つコントラストを向上させた画像にする機能を有している。このブラックマトリックスの形成は、例えば、黒色フォトレジストを用いて形成するといったフォトリソグラフィ法がとられている。

また、着色画素は、例えば、赤色、緑色、青色の色再現フィルタ機能を有するものであり、このブラックマトリックスが形成されたガラス基板上に、顔料などの色素を分散させた着色フォトレジストの塗布膜を設け、この塗布膜へのパターン露光、現像によって着色画素を形成するといった方法がとられている。
また、透明導電膜の形成は、ブラックマトリックス及び着色画素が形成されたガラス基板上に、例えば、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）を用いスパッタ法によって透明導電膜を形成するといった方法がとられている。

上記方法により製造されたカラーフィルタは、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタとして基本的な機能を備えたものである。多様な液晶表示装置の実用に伴い、例えば、１）スペーサー機能を有するフォトスペーサー（突起部）、２）液晶の配向を制御する配向制御用突起、３）光路差調整層、４）光散乱層、などの種々な機能がカラーフィルタの用途、仕様にもとづき付加されるようになった。

図１は、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、透明導電膜（４３）が順次に形成され、該透明導電膜（４３）上にフォトスペーサー及び配向制御用突起が形成されたカラーフィルタの一例の画素を拡大し模式的に示した平面図である。また、図２は、図１におけるＡ−Ａ線での断面を更に拡大して示した断面図である。

図１及び図２に示すように、この一例に示すカラーフィルタは、図１中、Ｘ軸及びＹ軸方向に設けられたブラックマトリックス（４１）の交点の上方に平面視で円形のフォトスペーサー（Ｐｓ）が設けられている。また、配向制御用突起（Ｍｖ）として、平面視で円形の配向制御用突起が着色画素（４２）の上方に設けられている例である。
フォトスペーサー（Ｐｓ）、配向制御用突起（Ｍｖ）の形成にあたっても、透明フォトレジストの塗布、パターン露光、現像というフォトリソグラフィ法を用いることが多い。

このような構成のカラーフィルタを製造する際の中間工程、例えば、着色画素を形成する工程で欠陥が生じることがある。欠陥は、主として画素の一部が欠損した白欠陥と異物
の付着などによる黒欠陥に分類される。
ネガ型の着色フォトレジストを用いた場合、白欠陥は、例えば、ガラス基板表面のフォトレジストの弾き、フォトレジスト中の気泡、画素上の異物の脱落に伴う膜剥がれ、フォトマスク上への異物の付着により生じる画素の欠落部である。フォトマスク上への異物の付着は、ガラス基板表面からの転移、装置内の塵埃などが原因として挙げられる。白欠陥（ピンホール）のあるカラーフィルタが液晶表示装置に組み込まれると、白欠陥部が白点として光って観視されるので表示品質を損ねる。

また、黒欠陥は、工程中で発生するパーティクル、浮遊する塵埃などの異物が付着したものであり画素上の異物は暗く観視される。この黒欠陥は、画素上で突起となることが多く、例えば、この突起の高さが液晶表示装置を構成するカラーフィルタ基板と対向する対向基板に接触するような高さであると、黒欠陥部で電気的な短絡を起こし表示品質を損ねる。従って、白欠陥や黒欠陥などに対しては修正が施される。

図３は、ガラス基板上に着色画素が形成された現像後の平面図である。図３に示すカラーフィルタは、ブラックマトリックス（４１）が良好に形成されたガラス基板（４０）上に、第１色目の赤色着色画素（４２Ｒ）が形成された段階のカラーフィルタである。

図３に示すように、この段階のカラーフィルタの赤色着色画素（４２Ｒ）に、フォトマスク上に付着した異物に起因した白欠陥（Ｄ）が発生している例である。この白欠陥は、このカラーフィルタの現像後の検査にて検出されたものであり、複数枚のカラーフィルタに連続して同一の白欠陥が発生していることから共通欠陥と判断されたものである。

上記のように、フォトマスクを用いたパターン露光、現像というフォトリソグラフィ法においては、ネガ型の着色フォトレジストを用いた場合、フォトマスクに異物付着などがあると、その部位に対応した着色フォトレジスト層の部位はパターン露光によって露光されず、白欠陥となる。
この種の、露光工程でのフォトマスクへの異物の付着に起因した欠陥は、同一の白欠陥が複数のカラーフィルタに連続して発生する、所謂、共通欠陥となることが多い。

従って、フォトマスクに異物付着が生じた場合には、フォトマスクを露光装置より取り外し、フォトマスクに洗浄を施して異物の除去を行うことになるといった問題がある。

図４は、複数のカラーフィルタを連続して製造した際の、フォトマスクへの異物の付着に起因した、同一の白欠陥（共通欠陥）が発生した状況の一例を表したものである。図４の横軸は連続して製造したカラーフィルタのロット番号、縦軸は１枚のカラーフィルタに発生した、直径１０μｍ以上の同一の白欠陥（共通欠陥）数である。また、白太矢印は、異物の付着したフォトマスクに洗浄を施うため、異物が付着していない清浄な予備フォトマスクとの交換時点を表している。

図４に示すように、経時と共に、共通欠陥である同一の白欠陥は増加し、また、洗浄はフォトマスクに付着した異物の除去に効果があることが示されている。

昭６２−２７９６２９号公報特開２００６−１４５７８６号公報特開２００２−３１１５９５号公報特開２０００−３２１７７７号公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、ガラス基板上にブラックマトリックス、着色画素、透明導電膜、フォトスペーサー、配向制御用突起を順次に形成するカラーフィルタの製造において、フォトマスクを用いたパターン露光、現像というフォトリソグラフィ法を用いた際に、露光工程でのフォトマスクに付着した異物を除去し、異物に起因した白欠陥の発生を未然に防ぐことを可能とする、すなわち、フォトマスクに洗浄を施して異物の除去を行うことなく、連続して作業を行うことを可能とし、良品率の向上、及び作業効率の向上に寄与する露光装置を提供することを課題とするものである。

本発明は、その上面に基板を真空吸着により固定する基板チャックと、フォトマスクを保持するマスクホルダーを備え、該フォトマスクを介して基板にパターン露光を行う露光装置において、
前記フォトマスクの膜面に付着した異物を除去するガスを、基板チャック中央部の基板チャック表面とフォトマスク膜面の間隙に吹出すガス吹出機構を基板チャックに設け、基板チャック周辺部の基板チャック表面とフォトマスク膜面の間隙から排出されるガスを吸引するガス吸引機構を基板チャックとマスクホルダーの周辺部の近傍に設けたことを特徴とする露光装置である。

本発明は、上記発明による露光装置において、
１）前記基板チャックはチャック筐体とチャック上板で構成され、
ａ）チャック上板には、チャック上板を貫通するエアーの吸引孔を複数設け、
ｂ）チャック筐体上部には、チャック上板の中央部の吸引孔に対応した吸引路Ａと、中央部以外の吸引孔に対応した吸引路Ｂとを隔壁により区分して設け、
ｃ）チャック筐体には、吸引路Ａからチャック筐体下面に貫通する筐体内吸引路Ａと、吸引路Ｂからチャック筐体下面に貫通する筐体内吸引路Ｂを設け、
２）前記ガス吹出機構は、筐体内吸引路Ａに接続する配管Ａと、開閉弁Ａと、配管Ａ２と、配管Ａ３とで構成され、基板を真空吸着により固定する際にエアーを吸引するエアー吹出機構を兼ね、
３）前記ガス吸引機構は、吸引ノズルと排気ダクトで構成され、吸引ノズルを基板チャックとマスクホルダーの間隙に対向させ、基板チャックとマスクホルダーの周囲部の四辺近傍に設けたことを特徴とする露光装置である。

本発明は、上記発明による露光装置において、
前記ガスが、窒素ガス又は清浄な乾燥空気であることを特徴とする露光装置である。

本発明は、基板を真空吸着により固定する基板チャックと、フォトマスクを保持するマスクホルダーを備え、フォトマスクを介して基板にパターン露光を行う露光装置において、フォトマスクの膜面に付着した異物を除去するガスを基板チャック中央部の基板チャック表面とフォトマスク膜面の間隙に吹出すガス吹出機構を基板チャックに設け、基板チャック周辺部の基板チャック表面とフォトマスク膜面の間隙から排出されるガスを吸引するガス吸引機構を基板チャックとマスクホルダーの周辺部に設けたので、露光工程でのフォトマスクに付着した異物を除去し、異物に起因した白欠陥の発生を未然に防ぐことを可能とする、すなわち、フォトマスクに洗浄を施して異物の除去を行うことなく、連続して作業を行うことを可能とし、良品率の向上、及び作業効率の向上に寄与する露光装置となる。

透明導電膜上にフォトスペーサー及び配向制御用突起が形成されたカラーフィルタの一例の画素を拡大し模式的に示した平面図である。図１におけるＡ−Ａ線での断面を更に拡大して示した断面図である。ガラス基板上に着色画素が形成された現像後の平面図である。同一の白欠陥（共通欠陥）が発生した状況の一例の説明図である。本発明の露光装置における露光部の一例を示す平面図である。図５のＸ−Ｘ線での断面図である。図６に示す露光部の一例における基板チャックの平面図である。図７のＸ−Ｘ線での断面図である。吸引孔からエアーを吸引する動作を示す説明図である。吸引孔からガスを吹出す動作を示す説明図である。フォトマスク膜面に付着した異物をガス吹出しに除去する状態を示す断面図である。

以下に、本発明の形態を詳細に説明する。
図５は、本発明の露光装置における露光部の一例を示す平面図である。また、図６は、図５のＸ−Ｘ線での断面図である。図５及び図６に示すように、露光部は、上面にガラス基板（４０）を真空吸着により固定する基板チャック（２０）と、その上方にフォトマスク（ＰＭ）を保持するマスクホルダー（１０）を備え、フォトマスク（ＰＭ）を介してガラス基板（４０）にパターン露光を行う。
図５及び図６は、基板チャック（２０）の上面にガラス基板（４０）が真空吸着により固定され、ガラス基板（４０）にフォトマスク（ＰＭ）を介した露光が行われている状態を表したものである。

本発明における基板チャック（２０）には、ガス吹出機構（５０）とガス吸引機構（３０）が設けられている。ガス吹出機構（５０）は、基板チャック中央部の基板チャック（２０）表面とフォトマスク（ＰＭ）膜面の間隙にガスを吹出し、フォトマスク（ＰＭ）の膜面に付着した異物を除去するガス吹出機構であり、基板チャック（２０）の下面に設けられている。
また、ガス吸引機構（３０）は、基板チャック周辺部の基板チャック（２０）表面とフォトマスク（ＰＭ）膜面の間隙から排出されるガスを吸引し、除去したガス中の異物がフォトマスク（ＰＭ）の膜面に再付着したり、周囲への飛散を防ぐためのガス吸引機構（３０）であり、基板チャックとマスクホルダーの周辺部の四辺近傍に設けられている。

基板チャック（２０）上面に固定されたガラス基板（４０）にはフォトマスク（ＰＭ）
が密着された状態での密着露光、或いは、３０μｍ〜１５０μｍ程度の間隙（Ｇ）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いる。
所望するパターンの鮮明度によって異なり、多くの場合５０μｍ〜８０μｍ程度の近接露光が行われる。

図７は、図６に示す、露光部の一例における基板チャック（２０）の平面図である。また、図８は、図７のＸ−Ｘ線での断面図である。図７及び図８に示すように、基板チャック（２０）は、チャック筐体（２１）とチャック上板（２２）で構成されている。
チャック上板（２２）には、チャック上板を貫通するエアーの吸引孔（２３）が複数設けられている。

チャック筐体（２１）上部には、チャック上板の中央部の複数の吸引孔に対応した吸引路Ａ（２４Ａ）と、中央部以外の複数の吸引孔に対応した吸引路Ｂ（２４Ｂ）とが隔壁（２５）により区分して設けられている。図７中、符号（２５）にて点線で示す領域内が吸引路Ａ（２４Ａ）であり、点線で示す領域外が吸引路Ｂ（２４Ｂ）である。
また、チャック筐体（２１）には、吸引路Ａ（２４Ａ）からチャック筐体（２１）下面に貫通する筐体内吸引路Ａ（２６Ａ）と、吸引路Ｂ（２４Ｂ）からチャック筐体（２１）下面に貫通する筐体内吸引路Ｂ（２６Ｂ）が設けられている。

ガス吹出機構（５０）は、筐体内吸引路Ａ（２６Ａ）に接続する配管Ａ（５１Ａ）と、開閉弁Ａ（ＶＡ）と、配管Ａ２（５１Ａ２）と、配管Ａ３（５１Ａ３）とで構成される。このガス吹出機構（５０）は、図示せぬガス供給タンクからのガスを配管Ａ３（５１Ａ３）、開閉弁Ａ（ＶＡ）、配管Ａ（５１Ａ）を経て筐体内吸引路Ａ（２６Ａ）に供給し、吸引路Ａ（２４Ａ）を経て吸引孔（２３）から基板チャック中央部の基板チャック表面とフォトマスク膜面の間隙に吹出す機能を有するものである。

また、このガス吹出機構（５０）は、ガラス基板を真空吸着により固定する際にエアーを吸引するエアー吸引機構を兼ねている。ガス吹出機構（５０）は、開閉弁Ａ（ＶＡ）の切り換えにより、エアー吸引機構として機能する。ガス吹出機構（５０）は、開閉弁Ａ（ＶＡ）の切り換えにより、図示せぬ吸引ポンプの吸引でチャック上板（２２）の吸引孔（２３）からエアーを吸引し、チャック上板（２２）上に固定するガラス基板（４０）の中央部を真空吸着する機能を有するものとなる。

図８に示すように、基板チャック（２０）の下面には、複数個のエアー吸引機構（６０）が設けられている。エアー吸引機構（６０）は、筐体内吸引路Ｂ（２６Ｂ）に接続する配管Ｂ（６１Ｂ）と、開閉弁Ｂ（ＶＢ）と、配管Ｂ２（６１Ｂ２）とで構成される。
このエアー吸引機構（６０）は、開閉弁Ｂ（ＶＢ）の切り換えにより、図示せぬ吸引ポンプの吸引でチャック上板（２２）の吸引孔（２３）からエアーを吸引し、チャック上板（２２）上に固定するガラス基板（４０）の中央部以外を真空吸着する機能を有するものである。

図９は、基板チャック（２０）のチャック上板（２２）に設けられた吸引孔（２３）からエアーを吸引する動作を示す説明図である。エアー吸引機構を兼ねたガス吹出機構（５０）は、開閉弁Ａ（ＶＡ）の切り換えにより、配管Ａ（５１Ａ）と配管Ａ２（５１Ａ２）を導通させ、吸引ポンプによる吸引（Ｋ）で吸引路Ａ（２４Ａ）に対応したチャック上板（２２）の吸引孔（２３）からエアーを吸引（Ａ）する。

また、複数のエアー吸引機構（６０）は、開閉弁Ｂ（ＶＢ）の切り換えにより、配管Ｂ（６１Ｂ）と配管Ｂ２（６１Ｂ２）を導通させ、吸引ポンプによる吸引（Ｋ）で吸引路Ｂ（２４Ｂ）に対応したチャック上板（２２）の吸引孔（２３）からエアーを吸引（Ａ）す
る。ガス吹出機構（５０）による吸引（Ｋ）と、エアー吸引機構（６０）による吸引（Ｋ）によりチャック上板（２２）に設けられた全吸引孔（２３）からエアーの吸引（Ａ）が行われる。

図１０は、基板チャック（２０）のチャック上板（２２）に設けられた吸引孔（２３）からガスを吹出す動作を示す説明図である。エアー吸引機構を兼ねたガス吹出機構（５０）は、開閉弁Ａ（ＶＡ）の切り換えにより、配管Ａ３（５１Ａ３）と配管Ａ（５１Ａ）を導通させ、ガス供給タンクからのガスを供給（Ｋ２）し、吸引路Ａ（２４Ａ）に対応したチャック上板（２２）の吸引孔（２３）からガスを吹出（Ｆ）す。

図１１は、フォトマスクの膜面に付着した異物をガスの吹出しによって除去する状態を示す断面図である。図１１に示すように、基板チャック（２０）の上面にはガラス基板（２０）は載置、固定されておらず、基板チャック（２０）表面とフォトマスク（ＰＭ）膜面の間には間隙（Ｇ２）が設けられている。

ガス吹出機構（５０）の作動により、ガスは、基板チャック中央部の基板チャック（２０）表面とフォトマスク（ＰＭ）膜面の間隙（Ｇ２）に吹出され（Ｆ）、基板チャック周辺部の基板チャック（２０）表面とフォトマスク（ＰＭ）膜面の間隙（Ｇ２）から排出される。この間のガスによりフォトマスク膜面に付着した異物は除去され、ガスと共に排出される。この間隙から排出される異物を含むガスは、ガス吸引機構（３０）によって吸引され外部へ排出される。

この際の、基板チャック（２０）表面とフォトマスク（ＰＭ）膜面の間隙（Ｇ２）の大きさは適宜に設定される。フォトマスク膜面に付着した異物を除去するための、このガス吹出しの頻度、吹出時間、ガス流量などは適宜に設定される。
また、フォトマスク膜面に付着した異物を除去するために用いられるガスとしては、窒素ガス、清浄な乾燥空気が挙げられる。

上記のように、本発明の露光装置は、フォトマスクの膜面に付着した異物を除去するガスを、基板チャック中央部の基板チャック表面とフォトマスク膜面の間隙に吹出すガス吹出機構を基板チャックに設け、基板チャック周辺部の基板チャック表面とフォトマスク膜面の間隙から排出されるガスを吸引するガス吸引機構を基板チャックとマスクホルダーの周辺部の近傍に設けたので、露光工程でのフォトマスクに付着した異物を除去し、異物に起因した白欠陥の発生を未然に防ぐことが可能な露光装置となる。

１０・・・マスクホルダー
２０・・・基板チャック
２１・・・チャック筐体
２２・・・チャック上板
２３・・・エアーの吸引孔
２４Ａ・・・吸引路Ａ
２４Ｂ・・・吸引路Ｂ
３０・・・ガス吸引機構
４０・・・ガラス基板
４１・・・ブラックマトリックス
４１’・・・修正用ブラックマトリックス
４２・・・着色画素
４３・・・透明導電膜
５０・・・ガス吹出機構
６０・・・エアー吸引機構
Ａ・・・エアーの吸引
Ｄ・・・白欠陥
Ｆ・・・エアーの吹出し
Ｇ２・・・基板チャック表面とフォトマスク膜面の間隙
Ｋ・・・吸引ポンプによる吸引
Ｋ２・・・ガスの供給
Ｍｖ・・・配向制御用突起
ＰＭ・・・フォトマスク
Ｐｓ・・・フォトスペーサー
ＶＡ、ＶＢ・・・開閉弁Ａ、開閉弁Ｂ

Claims

その上面に基板を真空吸着により固定する基板チャックと、フォトマスクを保持するマスクホルダーを備え、該フォトマスクを介して基板にパターン露光を行う露光装置において、
前記フォトマスクの膜面に付着した異物を除去するガスを、基板チャック中央部の基板チャック表面とフォトマスク膜面の間隙に吹出すガス吹出機構を基板チャックに設け、基板チャック周辺部の基板チャック表面とフォトマスク膜面の間隙から排出されるガスを吸引するガス吸引機構を基板チャックとマスクホルダーの周辺部の近傍に設けたことを特徴とする露光装置。
１）前記基板チャックはチャック筐体とチャック上板で構成され、
ａ）チャック上板には、チャック上板を貫通するエアーの吸引孔を複数設け、
ｂ）チャック筐体上部には、チャック上板の中央部の吸引孔に対応した吸引路Ａと、中央部以外の吸引孔に対応した吸引路Ｂとを隔壁により区分して設け、
ｃ）チャック筐体には、吸引路Ａからチャック筐体下面に貫通する筐体内吸引路Ａと、吸引路Ｂからチャック筐体下面に貫通する筐体内吸引路Ｂを設け、
２）前記ガス吹出機構は、筐体内吸引路Ａに接続する配管Ａと、開閉弁Ａと、配管Ａ２と、配管Ａ３とで構成され、基板を真空吸着により固定する際にエアーを吸引するエアー吹出機構を兼ね、
３）前記ガス吸引機構は、吸引ノズルと排気ダクトで構成され、吸引ノズルを基板チャックとマスクホルダーの間隙に対向させ、基板チャックとマスクホルダーの周囲部の四辺近傍に設けたことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
前記ガスが、窒素ガス又は清浄な乾燥空気であることを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。