(57)【要約】【課題】コリメーション半角を調整するために、照射光の光路中に位置するフライアイレンズへの物理的な遮光を行った際においても、照度低下が少なく、位時間当たりの生産性の低下もなく、品質確保のできる露光装置を提供すること。【解決手段】感光性樹脂を塗布した基板に、所定のパターンを有するフォトマスクを近接させて、集光鏡を介し、フライアイレンズを通過させた、露光光を、凹面鏡を介して露光する近接露光装置であって、フライアイレンズ周辺部の光入射面側に、前記集光鏡に戻すための反射鏡を設け、反射鏡を設けた部分の光通過面側にコリメーション半角調整用遮光層を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光性樹脂を塗布した基板に、所定のパターンを有するフォトマスクを近接させて、集光鏡を介し、フライアイレンズを通過させた、露光光を、凹面鏡を介して露光する近接露光装置であって、
フライアイレンズ周辺部の光入射面側に、前記集光鏡に戻すための反射鏡を設け、反射鏡を設けた部分の光通過面側にコリメーション半角調整用遮光層を設けたことを特徴とするカラーフィルタ用露光装置。
【請求項２】
前記コリメーション半角が０．５ｄｅｇ〜１．７ｄｅｇであることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ用露光装置。
【請求項３】
前記反射鏡を、前記遮光層に照射される紫外光及び可視光を含む露光光を前記集光鏡に戻すため、照射光軸に対して９０度以下の角度に取り付けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカラーフィルタ用露光装置。
【請求項４】
前記反射鏡の表面に、Ａｌの蒸着膜が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のカラーフィルタ用露光装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のカラーフィルタ用露光装置を用いて製造されたことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及び製造方法に関し、より詳細には、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等のフラットパネルディスプレイの基板上にマスクのマスクパターンを転写するカラーフィルタ用露光装置及びカラーフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラーフィルタの製造には、フォトリソ法が一般的に用いられている。フォトリソ法におけるパターン転写では、フォトマスクと被露光対象基板を近接させて露光を行う近接露光方式と、マスクと被露光基板を近接させず、所定のマスクパターンを、光学系を介することにより投影し転写させる投影露光方式とがある。
【０００３】
カラーフィルタの製造においては、初期投資のコスト面などから、投影露光方式よりも近接露光方式の方が安価であるため、当初近接露光方式が多く採用され、現在においても近接露光方式を採用するケースが多くある。
【０００４】
近年、携帯端末用であるモバイル機器のパネル表示品質の向上が甚だしく、市場のニーズに合わせて高精度化が進み、さらにカラーフィルタに要求される個々のパターンの微細化も進み、既存の近接露光方式における露光機での、解像限界に近づきつつある。そこで、輝線カットフィルタなどを用いるなど露光輝線のスペクトル調整を行う方法として、輝線カットフィルタを用い露光輝線のスペクトル調整を行う方法が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
近接露光方式において、フォトマスクと被露光対象基板面との距離（露光Ｇａｐ）が変動することにより転写されるパターン形状・特性値および解像度が変化してしまう。一般的に露光Ｇａｐを増すことによりパターン解像度は低下するが、コリメーション半角（光線の光軸に対する角度θ）の異方性に関しては、露光Ｇａｐを増加させる程顕著に現れてしまうが、インテグレーターレンズを矩形から円形にすることで、コリメーション半角（光線の光軸に対する角度θ）の異方性を改善することが提案されている（特許文献２）。
【０００６】
高精細カラーフィルタの製造に際し、近接露光方式における精細パターン転写の向上に関しては、３５０ｎｍ以上の紫外線をカットし、特定波長のみを通すバンドパスフィルターを用いることが提案されている（特許文献３）。
【０００７】
コリメーション半角を調整する方法としては、露光光の光路中に位置するフライアイレンズ（インテグレーションレンズ）を物理的に遮光することが一般的である。しかし、コリメーション半角の調整は、フライアイレンズの物理的遮光により行われるため、照度の低下は避けられない。
【０００８】
この場合、フライアイレンズ（インテグレーションレンズ）を、フライアイレンズを構成するエレメントレンズに沿って遮光するため、露光光が遮られた分、即ち、遮光面積に比例して照度が低下することになる。露光量（ｍＪ／ｃｍ２）は照度（ｍＷ／ｃｍ２）に時間（ｓｅｃ）を掛けたものであり、照度が低下するとで、タクトが増加するため、単位時間当たりの生産性が低下してしまい、デメリットになってしまう。
【０００９】
低下した照度を補う方法として、露光光源の出力増強、集光鏡の光学再設計、光源とフライアイレンズ（インテグレーションレンズ）間距離の調整、フライアイレンズの前へのコンデンサーレンズ等の設置（フライアイレンズの非遮光エリアに光を集光させる。）が
挙げられる。
【００１０】
既存露光機における高精細対応の検討においては、ランプ増設スペースのも問題や、集光鏡の光学再設計では、集光鏡を交換することになり、コリメーション調整を品種毎に行うことが必要になる。また光源とフライアイレンズ間距離の調整は、集光鏡を光路方向に前後させて合わせこむ作業となり、既存機においてはこのような可動スペースを設けることは難しい。
【００１１】
またフライアイレンズの前にコンデンサーレンズを設置することは、小型露光機においては可能であるが、大型露光機においては、コンデンサーレンズ径も大きくなるため、これに対応させる合成石英のコンデンサーの作製、その設置により、任意のコリメーション半角に調整することは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００１−２９６６６６号公報
【特許文献２】特開２００８−１５８２８２号公報
【特許文献３】特開２００７−９４３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明では、コリメーション半角を調整するために行われる、照射光の光路中に位置するフライアイレンズへの物理的な遮光によっても、照度低下が少なく、単位時間当たりの生産性の低下もなく、品質確保のできる露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、
感光性樹脂を塗布した基板に、所定のパターンを有するフォトマスクを近接させて、集光鏡を介し、フライアイレンズを通過させた、露光光を、凹面鏡を介して露光する近接露光装置であって、
フライアイレンズ周辺部の光入射面側に、前記集光鏡に戻すための反射鏡を設け、反射鏡を設けた部分の光通過面側にコリメーション半角調整用遮光層を設けたことを特徴とするカラーフィルタ用露光装置である。  また、請求項２に記載の発明は、前記コリメーション半角が０．５ｄｅｇ〜１．７ｄｅｇであることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ用露光装置である。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、前記反射鏡を、前記遮光層に照射される紫外光及び可視光を含む露光光を前記集光鏡に戻すため、照射光軸に対して９０度以下の角度に取り付けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカラーフィルタ用露光装置である。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、前記反射鏡の表面に、Ａｌの蒸着膜が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のカラーフィルタ用露光装置である。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のカラーフィルタ用露光装置を用いることを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本願発明により、パターン解像度を上げるため、照射光の光路中に位置するフライアイレンズを物理的に遮光し、コリメーション半角を０．５ｄｅｇ〜１．７ｄｅｇに調整しても、照度低下および、タクトの増加を極限まで抑えることができ、単位時間当たりの生産性を保つことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本願発明のカラーフィルタ用露光装置の、一実施形態を示した概略構成図である。
【図２】本願発明のフライアイレンズユニットの構成を示した概念図である。
【図３】本願発明のカラーフィルタ用露光装置における反射鏡による光路を示した概念図である。
【図４】一般的なフライアイレンズユニットを示した概念図である。
【図５】凹面鏡６から露光照射面７までの距離ｆとコリメーション半角θを示した概念図である。
【図６】本願発明の、カラーフィルタ用露光装置において、反射鏡と遮光板を設けたフライアイレンズユニットの概念図である。
【図７】一般的な露光装置による露光状態を示した概念図である。
【図８】コリメーション半角（１．０ｄｅｇ、２．０ｄｅｇ）の影響を示した、線幅と光学強度との関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。図１に本願発明の近接露光における露光装置の光学系の概略構成図を示す。露光光源（水銀ランプ）１より発せられた露光光３は、集光鏡２にて集光され平面鏡４を介し、フライアイレンズユニット５へ入射し、フライアイレンズユニット５を通過した、露光光３は凹面鏡６を介し、露光照射面７に照射される。
【００２１】
図２は、本願発明のフライアイレンズユニット５の構成を示しており、フライアイレンズユニット５を構成するエレメントレンズ１３、５６個のエレメントレンズの内フライアイレンズユニット５の中心にある１２個以外の部分に反射鏡８と遮光板９を設けてある。
【００２２】
図３は、本願発明のカラーフィルタ用露光装置における反射鏡８による光路を示しており、フライアイレンズユニット５を構成する１２個のエレメントレンズ１３部分以外の、露光光３は、反射鏡８によって、反射され集光鏡２に戻り、再びフライアイレンズユニット５を構成する１２個のエレメントレンズ１３部分を通過して、露光照射面７に向かう。
【００２３】
反射鏡８は、金属の蒸着膜により被覆されているが、反射率の高いＡｌ（アルミニウム）などの蒸着膜が好適である。
【００２４】
図４は、一般的な５６個のエレメントレンズ１３からなる、フライアイレンズユニット５を示している。コリメーション半角を０．５ｄｅｇ〜１．７ｄｅｇ内の、１．０ｄｅｇに調整する際には、フライアイレンズユニット５の外周部を、エレメントレンズに沿って遮光板９にて遮光することにより、中心部に位置するエレメントレンズ１３のみが用いられる。
【００２５】
図４に、フライアイレンズユニット５を構成するフライアイレンズ５の開口部の大きさ２ｒを、図５に、凹面鏡６から露光照射面７までの距離ｆとコリメーション半角θを示している。尚、フライアイレンズユニット５から凹面鏡６までの距離と凹面鏡６から露光照射面７までの距離は同値設計となっている。
【００２６】
図６は、本願発明の、反射鏡８及び遮光板９を設けたフライアイレンズユニット５を示しており、フライアイレンズユニットの中心１２個のエレメントレンズ１３を残して、露光光源（水銀ランプ）１側に反射鏡８を、露光照射面７側に遮光板９が設けてある。露光光３は、反射鏡８および遮光板９において遮光されていない領域（フライアイレンズ１３）のみを通過し、遮光板９において遮光される領域は、反射鏡８にてし集光鏡２へと反射される。尚、基本的には、反射鏡８と遮光板９は同一寸法設計とする。
【００２７】
図７は、一般的な露光装置による露光状態を示しており、露光光は平行光ではないため解像度に影響する。
【００２８】
コリメーション半角は、インテグレーターレンズサイズの大きさ（２ｒ）と、インテグレーターレンズから凹面鏡６までの距離の関係で決まる。インテグレーターレンズのサイズ（２ｒ）が小さいほど、また、インテグレーターレンズから凹面鏡６までの距離が大きいほど、コリメーション半角は小さくなる。
【００２９】
コリメーション半角を算出する場合、凹面鏡６から露光照射面７までの距離ｆとフライアイレンズユニットのフライアイレンズ５の開口部の大きさ２ｒから求められ、コリメーション半角θ（ｄｅｇ）はＴａｎ−１（ｒ／ｆ）で表される。
【００３０】
必要に応じて波長選択フィルターを用いる。波長選択フィルターは、３５０ｎｍ以上の紫外線をカットし、なおかつ特定短波長のみを通すバンドパスフィルターとし、フライアイレンズユニット５手前、又は直後に設置するものとする。また、フィルターサイズは集光した光領域以上をカバーできるサイズとする。長波長ほどマスク透過後の強度分布は広くなり、微細パターンを解像しにくい。とりわけ、３５０ｎｍ以上の波長でこの傾向は強くなる。
【００３１】
コリメーション半角は０．５〜１．７°に調整するものとし、フライアイレンズユニット５を遮光板にて遮光し、非遮光領域のサイズ（２ｒ）を変更することによって調整する。コリメーション半角が小さいほど、強度分布は狭くなり、解像性は上がるが、０．５°より下げると形状の歪みが発生する。逆に１．７°より大きくなると、強度分布の広がりにより全体に丸みをおびてくる。
【００３２】
コリメーション半角を全方位において等方性を持たせるために、フライアイレンズユニット５のエレメントレンズ１３は円形に近いものを採用する。また、エレメントを組み合わせたレンズの全体形状も円形に近いものとする。理想的には、円形のエレメントを組み合わせて円形のフライアイレンズユニット５を作ることが望ましいが、光量の損失を考慮すると多角形のエレメントを組み合わせる方法等をとる。コリメーション半角が、被露光基板表面上の全方位において等方的であり、全方位の誤差が±０．２°以内が望ましい。±０．２°以上だと、とりわけ複雑な形状のパターニングに際してコリメーショ半角の異方性の影響により形状に歪みを生じる懸念がある。
【００３３】
凹面鏡６による反射方式を用いたが、凸レンズによる透過方式を採用してもかまわない。また、反射レンズは露光照射面７に平行光を入射させるために使用するもので、レイアウトによっては、無くても構わない。
【００３４】
フォトマスク１２と基板のギャップはセンサーにより自動調節される機構を持つが、ギャップの設定値は１００μｍ程度が望ましい。これは、フォトマスク１２と基板間に異物が存在した場合に、ギャップが狭いとマスクを傷つけてしまうためである。
【００３５】
反射鏡８にて反射された露光光３は、一旦、集光鏡２に戻され、再度、フライアイレンズユニット５に照射される。このとき、反射鏡８の設置領域よりも内側に光が入射されるような光学設計とする。
【００３６】
これにより、従来、遮光板９にて損失していた露光光３を損失させることなく有効に活用することができ、照度の低下を補うことが可能となる。
【実施例１】
【００３７】
５６個（水平に７個、垂直に８個）のエレメントレンズ１３からなるフライアイレンズユニット５の、中心部１２個（水平に３個、垂直に４個）を残し、露光光源（水銀ランプ）１側に、銀の蒸着が施された反射鏡８を、露光照射面７側に遮光板９を設けたものを用いた。
【００３８】
＜比較例１＞
５６個（水平に７個、垂直に８個）のエレメントレンズ１３からなるフライアイレンズユニット５をそのまま用いた。
【００３９】
＜比較例２＞
５６個（水平に７個、垂直に８個）のエレメントレンズ１３からなるフライアイレンズユニット５の、中心部１２個（水平に３個、垂直に４個）を残し、露光照射面７側に遮光板９が設けたものを用いた。
【００４０】
実施例１及び比較例１、比較例２の照度に関する結果をまとめたものを表１に示す。
【００４１】
【表１】
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また、実施例１及び比較例１、比較例２における、線幅の特性値をまとめたものを表２に示す。
【００４２】
【表２】
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図８に、コリメーション半角が１．０ｄｅｇの実施例１及び比較例２とコリメーション半角が２．０ｄｅｇの比較例１における、線幅（μｍ）と光学強度との関係を示しているが、リメーション半角を１．０ｄｅｇにすることにより、フォトマスク１２を介した光の広がりを抑えることができることがわかる。
【００４３】
比較例１の５６個エレメントレンズ１３からなるフライアイレンズユニット５は、コリメーション半角が２．０ｄｅｇとなり、照度は４４，７ｍＷと高くなるが、線幅のバラツキの差が１．９μｍと大きくなってしまった。比較例２はコリメーション半角が１．０ｄｅｇと改善され、線幅のバラツキの差が０．７μｍと改善されたが、照度が９．７ｍＷ（約２１％程度）に低下してしまい、露光時間が約５倍になってしまった。実施例０では、コリメーション半角が１．０ｄｅｇにおける照度低減が改善され、線幅のバラツキの差が０．７μｍと改善され、照度が３４．２ｍＷと、比較例２に対して約３分の一の露光時間に改善できた。
【符号の説明】
【００４４】
１・・・露光光源（水銀ランプ）
２・・・集光鏡
３・・・露光光
４・・・平面鏡
５・・・フライアイレンズユニット（インテグレーターレンズ）
６・・・凹面鏡
７・・・露光照射面
８・・・反射鏡
９・・・遮光板
１０・・・反射光
１１・・・フライアイレンズユニットを通過した露光光
１２・・・フォトマスク
１３・・・エレメントレンズ
１４・・・コリメーション半角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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