JP2836437B2 - Exposure apparatus and exposure method - Google Patents

Exposure apparatus and exposure method

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JP2836437B2 JP5095431A JP9543193A JP2836437B2 JP 2836437 B2 JP2836437 B2 JP 2836437B2 JP 5095431 A JP5095431 A JP 5095431A JP 9543193 A JP9543193 A JP 9543193A JP 2836437 B2 JP2836437 B2 JP 2836437B2
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nitrogen gas
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修 花島
佳広 伏見
浩人 岡田
利正 石井
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70866Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of mask or workpiece

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、露光装置および露光方
法に関し、詳しくはフォトリソグラフィー法によるカラ
ーフィルター等の製造に必要な露光工程における露光装
置および露光方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus and an exposure method, and more particularly, to an exposure apparatus and an exposure method in an exposure step required for manufacturing a color filter or the like by a photolithography method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、フォトリソグラフィー法によるカ
ラーフィルターの製造は、例えば図6に示すように顔料
分散型光重合性カラーレジスト2を塗布したガラス基板
1にフォトマスク3を介して所定のパターンを露光し、
現像し、これを色数だけ繰り返すことにより行われてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, a color filter is manufactured by a photolithography method by, for example, forming a predetermined pattern through a photomask 3 on a glass substrate 1 coated with a pigment-dispersed photopolymerizable color resist 2 as shown in FIG. Exposure,
Development is performed by repeating this process by the number of colors.

【0003】光重合性カラーレジスト2が光照射によっ
て光重合反応するためには、レジスト表面に酸素分子が
存在すると、レジスト中に生じたラジカルがレジスト中
に浸透、拡散してきた酸素分子と結合しモノマーの重合
に寄与しなくなり反応が抑制されるので好ましくない。
In order for the photopolymerizable color resist 2 to undergo a photopolymerization reaction by light irradiation, when oxygen molecules are present on the resist surface, radicals generated in the resist combine with oxygen molecules that have permeated and diffused into the resist. This is not preferable because it does not contribute to the polymerization of the monomer and suppresses the reaction.

【0004】そのため、従来は図7に示す如く、レジス
トの表面にポリビニルアルコール等の酸素遮断膜4を設
け、ガラス基板1上に塗布されたレジスト2表面の酸素
分子を排除する方法が最も一般的である。
For this reason, as shown in FIG. 7, conventionally, the most common method is to provide an oxygen barrier film 4 of polyvinyl alcohol or the like on the surface of a resist to eliminate oxygen molecules on the surface of the resist 2 applied on the glass substrate 1. It is.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな酸素遮断膜4を設けることは、酸素遮断膜4の塗
布、乾燥工程が必要で、この工程における不良率や工程
の長さが問題となっている。
However, providing such an oxygen barrier film 4 requires a coating and drying process of the oxygen barrier film 4, and the defect rate and the length of the process in this process are problematic. ing.

【0006】また、特開平1-195445号公報には、アクリ
ロイド系感光樹脂より成るレジストを窒素等の不活性ガ
スを吹きつけながら露光するレジストの露光方法が記載
されているが、マスクとレジストを塗布した基材の間隙
を三方より覆う台の残り一方は開放しているので周囲空
気が拡散してきて窒素ガス等による十分な置換が困難で
ある。さらに、該公報に記載された構成によると、基材
のサイズ変更に対して簡易に対応が困難で上記台全体を
交換する必要があるなどの問題がある。
Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 1-195445 discloses a method of exposing a resist made of an acryloid photosensitive resin while blowing an inert gas such as nitrogen into the resist. Since the other one of the stages that covers the gap between the coated substrates from three sides is open, the surrounding air diffuses and it is difficult to sufficiently replace the substrate with nitrogen gas or the like. Further, according to the configuration described in this publication, there is a problem that it is difficult to easily respond to a change in the size of the base material, and the entire table needs to be replaced.

【0007】本発明は上記従来の問題に鑑みなされたも
ので、その目的は、酸素遮断膜を設けずに安定したパタ
ーニングを行える露光装置および露光方法を提供するこ
とにある。
An object of the present invention is to provide an exposure apparatus and an exposure method capable of performing stable patterning without providing an oxygen barrier film.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の露光装置は、四角形の枠状に形成されたフ
ォトマスク固定用フレームと、該フレームの下方に配置
されるレジストを塗布した基板に該フレームの上部に固
定されるフォトマスクを介して該フレームの上方より露
光する光源とを具備し、前記フレームの四方の各辺には
それぞれ着脱自在なカートリッジ式のノズル部材が取り
付けられており、露光時は該ノズル部材を介して窒素ガ
スを三方向より前記フレーム内に導入するとともに残り
の一方向から酸素分子を前記フレーム外へ排除するよう
にしてなることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an exposure apparatus according to the present invention has a photomask fixing frame formed in a rectangular frame shape and a resist disposed below the frame. A light source that exposes the substrate from above the frame via a photomask fixed to the upper portion of the frame, and a detachable cartridge-type nozzle member is attached to each side of the frame on each side. During exposure, nitrogen gas is introduced into the frame from three directions through the nozzle member, and oxygen molecules are excluded from the frame from the remaining one direction.

【0009】また、本発明の露光方法は、四角形の枠状
に形成されたフォトマスク固定用フレームの上部にフォ
トマスクを固定するとともに該フレームの下方にレジス
トを塗布した基板を配置し、前記フレームの四方の各辺
にそれぞれ着脱自在に取り付けられたカートリッジ式の
ノズル部材を介して窒素ガスを三方向より前記フレーム
内に導入するとともに残りの一方向から酸素分子を前記
フレーム外へ排除しながら、前記フレームの上方より前
記フォトマスクを介して前記基板に露光することを特徴
とする。
Further, according to the exposure method of the present invention, a photomask is fixed on a photomask fixing frame formed in a rectangular frame shape, and a substrate coated with a resist is arranged below the frame. While introducing nitrogen gas into the frame from three directions via a cartridge type nozzle member detachably attached to each side of the four sides, and removing oxygen molecules from the other direction to the outside of the frame, The substrate is exposed from above the frame via the photomask.

【0010】[0010]

【作用】本発明の構成によると、フォトマスク固定用フ
レーム内に三方向より窒素ガスを導入しつつ残りの一方
向から該フレーム内の酸素分子をフレーム外へ排除しな
がら露光が行われることで、露光を受けるレジストの表
面の酸素分子が除去され、レジスト中に生じたラジカル
が酸素分子と結合することなく次のラジカルを生じさせ
るので、すみやかに光重合が進行する。
According to the structure of the present invention, exposure is carried out while introducing nitrogen gas into the photomask fixing frame from three directions and removing oxygen molecules in the frame from the other direction to the outside of the frame. The oxygen molecules on the surface of the resist to be exposed are removed, and the radicals generated in the resist generate the next radical without binding to the oxygen molecules, so that the photopolymerization proceeds promptly.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳述する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0012】図1は本発明の露光装置の一実施例の構成
を示す斜視図、図2は図1におけるA−A線断面図、図
3はフォトマスク固定用フレームの平面図、図4はノズ
ル部材の構成図、図5は図4におけるB−B線断面図で
ある。
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of an embodiment of the exposure apparatus of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1, FIG. 3 is a plan view of a photomask fixing frame, and FIG. FIG. 5 is a sectional view taken along line BB in FIG. 4.

【0013】図1において、四角形の枠状に形成された
フォトマスク固定用フレーム7の上部にフォトマスク3
が固定され、該フレーム7の下方にはレジストを塗布し
たガラス基板6が基板用テーブル5上に配置されてい
る。上記フレーム7の上方に光源(図示せず)を有し、
上記フォトマスク3を介してガラス基板6に所定のパタ
ーンが露光されるようになっている。
In FIG. 1, a photomask 3 is provided on a photomask fixing frame 7 formed in a rectangular frame shape.
Is fixed, and a glass substrate 6 coated with a resist is disposed on the substrate table 5 below the frame 7. A light source (not shown) is provided above the frame 7,
A predetermined pattern is exposed on the glass substrate 6 via the photomask 3.

【0014】また、上記フレーム7内側の四方の各辺に
はそれぞれ着脱自在なカートリッジ式のノズル部材8が
取り付けられており、該ノズル部材8はその長手方向に
複数のノズル孔8aを有し、しかもフレーム装着時に該
ノズル孔8aがフレーム内方へ向かってやや上方に傾斜
する如くに形成されている(図2乃至図5参照)。
A detachable cartridge type nozzle member 8 is attached to each of the four sides inside the frame 7, and the nozzle member 8 has a plurality of nozzle holes 8a in its longitudinal direction. Further, the nozzle holes 8a are formed so as to be inclined slightly upward toward the inside of the frame when the frame is mounted (see FIGS. 2 to 5).

【0015】上記構成において、上記フレーム7の三方
に設けられた窒素ガス導入口9a〜9cよりそれぞれ窒
素ガスが導入されると、導入された窒素ガスは同じくフ
レーム7に設けられた貫通孔7a〜7cを通って三方の
ノズル部材8のノズル孔8aから上記フレーム7内に流
出する。その一方、上記フレーム7内に存在する酸素分
子は上記フレーム7内に流出、拡散してくる窒素ガスに
よって、残りの一方のノズル部材8のノズル孔8aから
貫通孔7dを通って更に酸素分子排出口9dより上記フ
レーム7外へ排出される。すなわち、上記フレーム7の
四方のノズル部材8を介して窒素ガスが三方向より上記
フレーム7内に導入されると同時に上記フレーム7内に
存在していた酸素分子が残りの一方向からフレーム外へ
排出されるようになっており、露光を受けるレジストの
表面に従来のような酸素遮断膜を設けなくてもレジスト
の表面付近に存在している酸素分子は窒素ガスによって
排除される。
In the above configuration, when nitrogen gas is introduced from the nitrogen gas introduction ports 9a to 9c provided on three sides of the frame 7, the introduced nitrogen gas is supplied to the through holes 7a to 7c which are also provided in the frame 7. Through the nozzle holes 8a of the three nozzle members 8 through 7c, they flow into the frame 7. On the other hand, the oxygen molecules existing in the frame 7 flow out and diffuse into the frame 7 and are further discharged from the nozzle holes 8a of the remaining one nozzle member 8 through the through holes 7d. It is discharged out of the frame 7 from the outlet 9d. That is, nitrogen gas is introduced into the frame 7 from three directions through the four nozzle members 8 of the frame 7 and at the same time oxygen molecules existing in the frame 7 are moved out of the frame from the remaining one direction. Oxygen molecules existing near the surface of the resist are removed by the nitrogen gas without providing an oxygen barrier film as in the related art on the surface of the resist to be exposed.

【0016】したがって、このような露光領域内に窒素
ガスが十分置換されているような状態で露光を行なう
と、レジスト中に発生したラジカルの一部がすでにレジ
スト中に存在している酸素分子と結合することはある
が、新たにレジスト中に浸透、拡散してくる酸素分子は
ないので、以降光重合反応がすみやかに進行する。
Therefore, when the exposure is performed in such a state that the nitrogen gas is sufficiently substituted in the exposure region, a part of the radicals generated in the resist is replaced with the oxygen molecules already existing in the resist. Although there is bonding, there is no oxygen molecule newly penetrating or diffusing into the resist, so that the photopolymerization reaction proceeds promptly thereafter.

【0017】なお、本実施例の構成によれば、上記フレ
ーム7内に存在する酸素分子はノズル部材8を介してフ
レーム外へ排出されるが、該フレーム外の周囲空気はフ
レーム内へ拡散して来ないので、窒素ガスによる十分な
置換が可能である。
According to the structure of this embodiment, oxygen molecules present in the frame 7 are discharged out of the frame via the nozzle member 8, but the surrounding air outside the frame is diffused into the frame. Therefore, sufficient replacement with nitrogen gas is possible.

【0018】また、ノズル部材8はサイズの異なるもの
を予め何種類か用意しておけば、例えば露光するガラス
基板6のサイズ変更に対して上記フレーム7ごと交換し
なくてもノズル部材8のみの交換によって簡易的に対応
が可能であり、作業上都合が良い。
If several types of nozzle members 8 having different sizes are prepared in advance, for example, when the size of the glass substrate 6 to be exposed is changed, only the nozzle members 8 need be replaced without replacing the entire frame 7. It can be easily handled by replacement, which is convenient for work.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、フォトマスク固定用フレームに取り付けたノズル
部材を介して窒素ガスを三方向より上記フレーム内に導
入するとともに残りの一方向から酸素分子が上記フレー
ム外へ排除することにより、上記フレーム内が窒素ガス
によって十分に置換がなされレジスト表面の酸素分子が
排除された状態での露光が可能となるので、従来のよう
に酸素遮断膜を設けなくても安定したパターニングが行
える。
As described above in detail, according to the present invention, nitrogen gas is introduced into the frame from three directions through the nozzle member attached to the frame for fixing the photomask and from the other direction. Oxygen molecules are eliminated outside the frame, so that exposure can be performed in a state where the inside of the frame is sufficiently replaced by nitrogen gas and oxygen molecules on the resist surface are eliminated, so that an oxygen barrier film as in the related art is used. A stable patterning can be performed without providing a pattern.

【0020】また、本発明によれば、従来の酸素遮断膜
を形成する工程が不要となるので、不良率が低下すると
ともに工程が短縮され生産性が向上する。
Further, according to the present invention, the step of forming the conventional oxygen barrier film is not required, so that the defective rate is reduced and the steps are shortened, thereby improving the productivity.

【0021】さらに、本発明によれば、露光する基板の
サイズ変更に対してもカートリッジ式のノズル部材のみ
の交換で済む簡易的な対応が可能である。
Further, according to the present invention, it is possible to easily respond to a change in the size of the substrate to be exposed, by replacing only the cartridge type nozzle member.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の露光装置の一実施例の構成を示す斜視
図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an embodiment of an exposure apparatus of the present invention.

【図2】図1におけるA−A線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG.

【図3】フォトマスク固定用フレームの平面図である。FIG. 3 is a plan view of a photomask fixing frame.

【図4】ノズル部材の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a nozzle member.

【図5】図4におけるB−B線断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line BB in FIG. 4;

【図6】従来の露光方法を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory view showing a conventional exposure method.

【図7】従来の露光方法を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory view showing a conventional exposure method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス基板 2 レジスト 3 フォトマスク 4 酸素遮断膜 5 基板用テーブル 6 レジスト塗布済ガラス基板 7 フォトマスク固定用フレーム 7a〜7d 貫通孔 8 ノズル部材 8a ノズル孔 9a〜9c 窒素ガス導入口 9d 酸素分子排出口 REFERENCE SIGNS LIST 1 glass substrate 2 resist 3 photomask 4 oxygen blocking film 5 substrate table 6 resist coated glass substrate 7 photomask fixing frame 7 a to 7 d through hole 8 nozzle member 8 a nozzle hole 9 a to 9 c nitrogen gas inlet 9 d oxygen molecule exhaust Exit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 浩人 東京都台東区台東一丁目5番1号 凸版 印刷株式会社内 (72)発明者 石井 利正 東京都台東区台東一丁目5番1号 凸版 印刷株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03F 7/20 - 9/02 H01L 21/30 509──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroto Okada 1-1-1, Taito, Taito-ku, Tokyo Toppan Printing Co., Ltd. (72) Inventor Toshimasa Ishii 1-1-1, Taito, Taito-ku, Tokyo Toppan Printing Co., Ltd. (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G03F 7/20-9/02 H01L 21/30 509

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 四角形の枠状に形成されたフォトマスク
固定用フレームと、該フレームの下方に配置されるレジ
ストを塗布した基板に該フレームの上部に固定されるフ
ォトマスクを介して該フレームの上方より露光する光源
とを具備し、前記フレームの四方の各辺にはそれぞれ着
脱自在なカートリッジ式のノズル部材が取り付けられて
おり、露光時は該ノズル部材を介して窒素ガスを三方向
より前記フレーム内に導入するとともに残りの一方向か
ら酸素分子を前記フレーム外へ排除するようにしてなる
ことを特徴とする露光装置。
1. A frame for fixing a photomask formed in a rectangular frame shape, and a photomask fixed on an upper portion of the frame on a resist-coated substrate disposed below the frame. A light source for exposing from above is provided, and a detachable cartridge type nozzle member is attached to each of the four sides of the frame, and at the time of exposure, nitrogen gas is supplied from three directions through the nozzle member. An exposure apparatus, wherein an oxygen molecule is introduced into a frame and oxygen molecules are excluded from the frame from the remaining one direction.
【請求項2】 四角形の枠状に形成されたフォトマスク
固定用フレームの上部にフォトマスクを固定するととも
に該フレームの下方にレジストを塗布した基板を配置
し、前記フレームの四方の各辺にそれぞれ着脱自在に取
り付けられたカートリッジ式のノズル部材を介して窒素
ガスを三方向より前記フレーム内に導入するとともに残
りの一方向から酸素分子を前記フレーム外へ排除しなが
ら、前記フレームの上方より前記フォトマスクを介して
前記基板に露光することを特徴とする露光方法。
2. A photomask fixing frame formed in the shape of a rectangular frame, a photomask is fixed on the upper portion of the frame, and a substrate coated with a resist is disposed below the frame. Nitrogen gas is introduced into the frame from three directions through a detachably mounted cartridge-type nozzle member, while oxygen molecules are excluded from the frame from the remaining one direction. An exposure method, wherein the substrate is exposed through a mask.
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