JP5224341B2

JP5224341B2 - 露光装置及びフォトマスク

Info

Publication number: JP5224341B2
Application number: JP2008127960A
Authority: JP
Inventors: 誠畑中
Original assignee: V Technology Co Ltd
Current assignee: V Technology Co Ltd
Priority date: 2008-05-15
Filing date: 2008-05-15
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2028-05-15
Also published as: JP2009277900A

Description

本発明は、被露光体に近接対向して備えたフォトマスクにより所定のパターンを露光する露光装置に関し、詳しくは、露光パターンの解像度を向上して微細なパターンの露光を可能にしようとする露光装置及びフォトマスクに係るものである。

従来の露光装置で特にプロキシミティ露光装置は、フォトマスクと被露光体とを近接させて、フォトマスクに形成されたパターンを被露光体に露光するもので、フォトマスクを密接可能な密接平面を下面に備えた透明ガラス板と、フォトマスクを密接平面に吸着保持するためのマスク吸着保持手段と、フォトマスクと被露光体との間に微小隙間を形成するように透明ガラス板を保持するガラス板保持手段とを有するものとなっていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３００７５３号公報

しかし、このような従来の露光装置においては、フォトマスクを垂直に透過する露光光によりフォトマスクに形成されたパターンを被露光体上にそのまま転写するものであったので、光源光における視角（コリメーション半角）の存在により、被露光体上のパターンの像がぼやけて解像度が低下し、微細なパターンを露光形成することができないという問題があった。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、露光パターンの解像度を向上して微細なパターンの露光を可能にしようとする露光装置及びフォトマスクを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による露光装置は、透明基板の一面に設けた遮光膜に所定形状の複数の開口を形成したフォトマスクを被露光体に近接対向して配設し、該フォトマスクに対して光源光を照射して前記被露光体上に前記開口に対応したパターンを露光する露光装置であって、前記フォトマスクの各開口に夫々対応して前記被露光体側に複数のマイクロレンズを配設し、該複数のマイクロレンズにより前記各開口の像を前記被露光体上に結像させるものである。

このような構成により、透明基板の一面に設けた遮光膜に所定形状の複数の開口を形成したフォトマスクを被露光体に近接対向して配設し、上記各開口に夫々対応して被露光体側に配設された複数のマイクロレンズで各開口の像を被露光体上に結像させ、フォトマスクに対する光源光の照射により被露光体上に上記開口に対応したパターンを露光する。

また、前記各マイクロレンズは、前記透明基板の前記開口を形成した面と反対側の面に形成されたものである。これにより、透明基板の開口を形成した面と反対側の面に形成された各マイクロレンズで各開口の像を被露光体上に結像させる。

さらに、前記各マイクロレンズは、別の透明基板の一面に形成されたものである。これにより、別の透明基板の一面に形成された各マイクロレンズで透明基板の各開口の像を被露光体上に結像させる。

そして、前記被露光体は、搬送手段により前記フォトマスクの一面に平行に所定速度で搬送され、前記光源光は、前記フォトマスクに対して間欠的に照射するものである。これにより、光源光をフォトマスクに対して間欠的に照射し、搬送手段でフォトマスクの一面に平行に所定速度で搬送されている被露光体上に各マイクロレンズによりフォトマスクの各開口の像を結像して、被露光体上に上記開口に対応したパターンを順次露光する。

また、本発明によるフォトマスクは、透明基板の一面に設けた遮光膜に形成された所定形状の複数の開口と、前記透明基板の他面に前記各開口にそれぞれ対応して設けられた複数のマイクロレンズと、を備え、前記複数のマイクロレンズにより前記開口の像を近接対向して配置された被露光体上に結像させるものである。

このような構成により、透明基板の一面に設けた遮光膜に形成された所定形状の複数の開口の像を、透明基板の他面に各開口にそれぞれ対応して設けられた複数のマイクロレンズで近接対向して配置された被露光体上に結像させる。

請求項１に係る露光装置によれば、フォトマスクの複数の開口に夫々対応して被露光体側に複数のマイクロレンズを配設し、該マイクロレンズにより各開口の像を被露光体上に結像させるようにしたので、露光パターンの解像度を向上することができる。したがって、例えば線幅が３μｍ程度の微細なパターンも近接露光により形成することができる。これにより、ＴＦＴ基板のトランジスタ部等の高解像度が要求されるような露光も光学系の構成が簡単で安価なプロキシミティ露光装置を使用して行なうことができ、ＴＦＴ基板の製造コストを低減することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、透明基板の開口を形成した面と反対側の面にマイクロレンズを形成しているので、上記開口とマイクロレンズとの位置合わせが不要である。したがって、フォトマスクの取扱いが容易になる。

さらに、請求項３に係る発明によれば、複数の開口を形成したフォトマスクとマイクロレンズとを別体で形成しているので、フォトマスクに欠陥がある場合、又は後に欠陥が発生した場合にも、フォトマスクだけを交換すればよく、フォトマスクのコストアップを抑制することができる。

そして、請求項４に係る発明によれば、複数の被露光体を連続して順次搬送しながら露光することができ、単位時間当たりの露光処理数を向上することができる。また、この場合、使用するフォトマスクは、少なくとも被露光体の搬送方向の幅が同方向の被露光体の露光領域の幅よりも狭くてよいので、フォトマスクの形状を小さくすることができ、フォトマスクの製造コストを安価にすることができる。

また、請求項５に係るフォトマスクによれば、透明基板の一面に設けた遮光膜に複数の開口を形成し、他面に各開口に夫々対応して複数のマイクロレンズを設けて、該マイクロレンズで開口の像を近接対向して配置された被露光体上に結像させることができるので、露光パターンの解像度を向上することができる。したがって、例えば線幅が３μｍ程度の微細なパターンも近接露光により形成することができる。これにより、ＴＦＴ基板のトランジスタ部等の高解像度が要求されるような露光も光学系の構成が簡単で安価なプロキシミティ露光装置を使用して行なうことができ、ＴＦＴ基板の製造コストを低減することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による露光装置の実施形態の概略構成を示す正面図である。この露光装置は、被露光体に近接対向して備えたフォトマスクにより所定のパターンを露光するもので、ステージ１と、光源２と、マスクステージ３と、フォトマスク４と、コリメーションレンズ５とを備えてなる。

上記ステージ１は、上面を平坦に形成して載置面１ａとし、該載置面１ａ上に被露光体６を位置決めして例えば吸着保持するもので、図示省略の移動機構により載置面１ａに平行な面内をＸ軸、Ｙ軸方向に移動可能にされると共に、Ｚ軸方向に移動可能とされ、載置面１ａに垂直な中心軸回りに回動可能に形成されている。なお、Ｙ軸方向は、図１において奥行き方向である。

上記ステージ１の上方には、光源２が設けられている。この光源２は、被露光体６に紫外線の光源光Ｌ１を照射して被露光体６表面に塗布された感光性樹脂を露光するもので、紫外線（例えば、波長：３５５ｎｍ）を放射するキセノンランプ、超高圧水銀ランプ、紫外線発光レーザ光源等である。また、例えば、光源光Ｌ１の放射方向前方に集光レンズ１４を設け、光源光Ｌ１を一旦集光させている。そして、この集光点Ｐには、矢印Ａ，Ｂ方向に移動して光源２から被露光体６に向かう光路を開閉するシャッタ７が設けられている。

上記ステージ１と光源２との間には、ステージ１に対向してマスクステージ３が設けられている。このマスクステージ３は、後述のフォトマスク４をステージ１に載置された被露光体６表面に平行に近接対向させて保持するものであり、フォトマスク４のパターン形成領域に対応して中央部に開口窓８を形成し、フォトマスク４を位置決め規制してその周縁近傍部を保持するようになっている。

上記マスクステージ３上には、フォトマスク４が着脱可能に保持されている。このフォトマスク４は、図２に示すように、例えば石英ガラス等の透明基板９の一面９ａに設けた例えばクロム（Ｃｒ）等の遮光膜１０に所定形状の複数の開口（パターン）１１を所定間隔でマトリクス状に形成したものであり、上記透明基板９の開口１１を形成した面９ａと反対側の面９ｂには、各開口１１に夫々対応して、例えば倍率が０．２５倍、焦点距離が３５５ｎｍの波長の紫外線に対して０．６８３ｍｍであるような複数のマイクロレンズ１２を形成し、各開口１１の像を被露光体６上に結像させるようになっている。この場合、フォトマスク４は、図１に示すように、マイクロレンズ１２を形成した側を被露光体６側としてマスクステージ３に保持される。

上記マスクステージ３と光源２との間には、コリメーションレンズ５が設けられている。このコリメーションレンズ５は、光源２から放射された光源光Ｌ１を平行光にするためのものであり、その前焦点を上記集光レンズ１４の集光点Ｐに一致させている。

次に、このように構成された露光装置の動作について説明する。
先ず、光源２のスイッチを投入して光源２を点灯する。このとき、シャッタ７は閉じられている。所定時間が経過して光源２の発光が安定すると、フォトマスク４を、マイクロレンズ１２側をステージ１に対向させた状態でマスクステージ３上に位置決めして載置し、吸着保持する。

次に、表面に感光性樹脂を塗布した被露光体６をステージ１上の載置面１ａに位置決めして載置し、吸着保持する。その後、図示省略の撮像手段により、フォトマスク４に予め形成されたアライメントマークと被露光体６に予め形成されたアライメントマークとを同一視野内にとらえ、両マークが合致するように図示省略の制御手段によって制御してステージ１ｌをＸ、Ｙ軸方向に移動し、必要に応じて所定角度だけ回動してフォトマスク４と被露光体６との位置合わせを行う。そして、フォトマスク４と被露光体６との位置合わせが終了すると、被露光体６表面とフォトマスク４の下面との間に所定の隙間が形成されるようにステージ１を所定量だけＺ軸方向に上昇する。これにより、フォトマスク４の上面に形成された開口１１が対向したマイクロレンズ１２により被露光体６表面に結像されるようになる。

続いて、露光スイッチを投入し、シャッタ７を矢印Ａ方向に移動して所定時間だけ開き、露光を行う。これにより、光源２から放射された光源光Ｌ１は、図３に示すように、フォトマスク４に照射し、フォトマスク４に形成された開口１１を露光光Ｌ２として通過してマイクロレンズ１２により被露光体６上に集光される。したがって、被露光体６上には、マイクロレンズ１２により上記開口１１の像が縮小投影され、表面に塗布された感光性樹脂に開口１１に対応した形状のパターンが露光形成されることになる。

なお、上記実施形態においては、同一の透明基板９に開口１１とマイクロレンズ１２を形成したフォトマスク４を使用する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、図４に示すように、開口１１を形成したフォトマスク４とは別の透明基板１３にマイクロレンズ１２を形成してもよい。この場合、フォトマスク４は、その開口１１を形成した面９ａを、同図に矢印で示すように上記別の透明基板１３のマイクロレンズ１２を形成した面１３ａと反対側の面１３ｂに密着させて使用するとよい。又は、マイクロレンズ１２によりフォトマスク４の開口１１を被露光体６表面に結像させることができるのであれば、フォトマスク４の開口１１を形成した面９ａと反対側の面９ｂを上記別の透明基板１３のマイクロレンズ１２を形成した面１３ａと反対側の面１３ｂに密着させてもよい。

また、以上の説明においては、所定位置に保持された被露光体６に対して露光を行う場合について述べたが、本発明はこれに限られず、被露光体６を、搬送手段によりフォトマスク４の一面に平行に所定速度で搬送しながら、光源光Ｌ１をフォトマスク４に対して所定の時間間隔で間欠的に照射して、被露光体６の所定位置にフォトマスク４の開口１１に対応したパターンを露光形成してもよい。この場合、光源光Ｌ１の間欠照射は、フラッシュランプを使用して行ってもよく、シャッタ７の開閉により行ってもよい。また、フォトマスク４による露光位置の被露光体６の搬送方向上流側を撮像する撮像手段を設け、該撮像手段により、被露光体６に予め形成された基準位置を撮像して、この撮像画像に基づいてフォトマスク４と被露光体６との位置合わせをしてもよく、上記基準位置又は別の基準位置を撮像して、その撮像画像に基づいて光源光Ｌ１の照射タイミングを制御してもよい。

本発明による露光装置の実施形態の概略構成を示す正面図である。本発明によるフォトマスクの一構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。上記フォトマスクの開口のマイクロレンズによる結像を示す説明図である。上記開口とマイクロレンズとを別体で形成した場合の使用例を示す説明図である。

符号の説明

２…光源
４…フォトマスク
６…被露光体
９…透明基板
１０…遮光膜
１１…開口
１２…マイクロレンズ
１３…別の透明基板
Ｌ１…光源光

Claims

透明基板の一面に設けた遮光膜に所定形状の複数の開口を形成したフォトマスクを被露光体に近接対向して配設し、該フォトマスクに対して光源光を照射して前記被露光体上に前記開口に対応したパターンを露光する露光装置であって、
前記フォトマスクの各開口に夫々対応して前記被露光体側に複数のマイクロレンズを配設し、該複数のマイクロレンズにより前記各開口の像を前記被露光体上に結像させることを特徴とする露光装置。
前記各マイクロレンズは、前記透明基板の前記開口を形成した面と反対側の面に形成されたことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
前記各マイクロレンズは、別の透明基板の一面に形成されたことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
前記被露光体は、搬送手段により前記フォトマスクの一面に平行に所定速度で搬送され、
前記光源光は、前記フォトマスクに対して間欠的に照射する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の露光装置。
透明基板の一面に設けた遮光膜に形成された所定形状の複数の開口と、
前記透明基板の他面に前記各開口にそれぞれ対応して設けられた複数のマイクロレンズと、を備え、
前記複数のマイクロレンズにより前記開口の像を近接対向して配置された被露光体上に結像させることを特徴とするフォトマスク。