(57)【要約】【課題】平行光線を発する高価な光源装置によらなくても、十分な解像度が得られ、レジスト液の塗布工程と露光工程を同一の装置で行うことができるレジスト液塗布兼露光装置及び方法を提供する。【解決手段】少なくとも、スペーサを含有するレジスト液をフォトマスクに塗布する塗布手段と、塗布された特定レジスト液面にガラス基板を圧着する圧着手段と、フォトマスク面側から前記フォトマスクを通して前記特定レジスト液面に光を照射する光照射手段と、を具備するレジスト液塗布兼露光装置によって、フォトマスクに、スペーサを含有するレジスト液を塗布し、次にガラス基板をレジスト液面に押し当てて、余剰のレジスト液を押し出して、ガラス基板とフォトマスクに侠持されるレジスト液の膜厚を前記スペーサのサイズによって特定される一定の厚さにして、フォトマスク側から、光を照射して露光する。【選択図】図４
2008003173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レジスト液を塗布する機能を有する露光装置（以下「レジスト液塗布兼露光装置」ともいう）であって、少なくとも、
スペーサを含有するレジスト液（以下「特定レジスト液」ともいう）をフォトマスクに塗布する塗布手段と、
塗布された前記特定レジスト液面にガラス基板を圧着する圧着手段と、
前記フォトマスク面側から前記フォトマスクを通して前記特定レジスト液面に光を照射する光照射手段と、を具備することを特徴とするレジスト液塗布兼露光装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレジスト液塗布兼露光装置において、
前記スペーサの形状は一定の直径を有する球又は円柱であることを特徴とするレジスト液塗布兼露光装置。
【請求項３】
請求項１に記載のレジスト液塗布兼露光装置において、
前記スペーサの形状は一定の直径を有する球又は円柱であり、
前記直径は１乃至５μｍであることを特徴とするレジスト液塗布兼露光装置。
【請求項４】
少なくとも、スペーサを含有するレジスト液（以下「特定レジスト液」ともいう）をフォトマスクに塗布する塗布手段と、
塗布された前記特定レジスト液面にガラス基板を圧着する圧着手段と、
前記フォトマスク面側から前記フォトマスクを通して前記特定レジスト液面に光を照射する光照射手段と、を具備することを特徴とするレジスト液塗布兼露光装置を用いてレジスト液を塗布し露光する方法であって、
前記フォトマスクに、前記スペーサを含有する前記レジスト液を塗布するステップと、
前記ガラス基板を前記フォトマスクに塗布された前記レジスト液面に押し当てて、余剰のレジスト液を押し出して、前記ガラス基板と前記フォトマスクに侠持されるレジスト液の膜厚を前記スペーサのサイズによって特定される一定の厚さにするステップと、
前記フォトマスク側から、前記フォトマスク面に光を照射するステップと、を有することを特徴とするレジスト液を塗布し露光する方法。
【請求項５】
少なくとも、スペーサを含有するレジスト液（以下「特定レジスト液」ともいう）をフォトマスクに塗布する塗布手段と、
塗布された前記特定レジスト液面にガラス基板を圧着する圧着手段と、
前記フォトマスク面側から前記フォトマスクを通して前記特定レジスト液面に光を照射する光照射手段と、を具備することを特徴とするレジスト液塗布兼露光装置を用いてレジスト液を露光する方法であって、
前記フォトマスクに保護シートを被せるステップと、
前記保護シートが被せられた前記フォトマスクの前記保護シート面に、前記スペーサを含有する前記レジスト液を塗布するステップと、
前記ガラス基板を前記フォトマスクに塗布された前記レジスト液面に押し当てて、余剰のレジスト液を押し出して、前記ガラス基板と前記フォトマスクに侠持されるレジスト液の膜厚を前記スペーサのサイズによって特定される一定の厚さにするステップと、
前記フォトマスク側から、前記フォトマスク面に光を照射するステップと、を有することを特徴とするレジスト液を塗布し露光する方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のレジスト液を塗布し露光する方法において、
前記保護シートはＰＶＡフィルムであることを特徴とするレジスト液を塗布し露光する方法。
【請求項７】
請求項４又は５に記載のレジスト液を塗布し露光する方法において、
前記スペーサの形状は一定の直径を有する球又は円柱であることを特徴とするレジスト液を塗布し露光する方法。
【請求項８】
請求項４又は５に記載のレジスト液を塗布し露光する方法において、
前記スペーサの形状は一定の直径を有する球又は円柱であり、
前記直径は１乃至５μｍであることを特徴とするレジスト液を塗布し露光する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置等に使用するカラーフィルターをフォトリソグラフィー法によって製造する場合のレジスト液の塗布及び露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、従来は主に電子計算機の表示端末として使用されていた、液晶表示装置が家庭用テレビ受像機としても使用されつつある。そのために、液晶表示装置の大画面化が進んでいる。このような大画面液晶表示装置等に使用するカラーフィルターをフォトリソグラフィー法によって製造するためには、マスクパターンの露光時に十分な解像度を得ることが必要となり、現在は露光装置には近接露光装置が使用されている。
【０００３】
しかしながら、近接露光装置によっても、マスクとガラス基板上に塗布されたレジスト液表面間の間隔として約１００マイクロメートル程度が必要であり、この間隔における光線の傾き、広がり、フレネル回折等により、解像度が低下してしまう。また、近接露光装置には高価な平行光線用光源が使用されているために露光工程のコストの低減にも限界がある。さらに、近接露光装置を使用する場合には、レジスト液が空気に触れてしまうので、一般的なネガレジスト液は酸素によって重合停止反応を起こし、その結果、露光感度が低下してしまう。
【特許文献１】特開平１０−１４２８０４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明の目的は、平行光線を発する高価な光源装置を使用しなくても、十分な解像度が得られ、レジスト液の塗布工程と露光工程を同一の装置で行うことを可能とするレジスト液塗布兼露光装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明はレジスト液を塗布する機能を有する露光装置（以下「レジスト液塗布兼露光装置」ともいう）であって、
少なくとも、スペーサを含有するレジスト液（以下「特定レジスト液」ともいう）をフォトマスクに塗布する塗布手段と、
塗布された前記特定レジスト液面にガラス基板を圧着する圧着手段と、
前記フォトマスク面に光を照射する光照射手段と、を具備することを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明は請求項１に記載のレジスト液塗布兼露光装置に係り、
前記スペーサの形状は一定の直径を有する球又は円柱であることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項３に記載の発明は請求項１に記載のレジスト液塗布兼露光装置に係り、
前記スペーサの形状は一定の直径を有する球又は円柱であり、
前記直径は１乃至５μｍであることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項４に記載の発明はレジスト液を塗布し露光する方法であって、
少なくとも、スペーサを含有するレジスト液（以下「特定レジスト液」ともいう）をフォトマスクに塗布する塗布手段と、
塗布された前記特定レジスト液面にガラス基板を圧着する圧着手段と、
前記フォトマスク面に光を照射し得る光源と、を具備することを特徴とするレジスト液塗布兼露光装置を用いて、前記フォトマスクに、前記スペーサを含有する前記レジスト液を塗布するステップと、
前記ガラス基板を前記フォトマスクに塗布された前記レジスト液面に押し当てて、余剰のレジスト液を押し出して、前記ガラス基板と前記フォトマスクに侠持されるレジスト液の膜厚を前記スペーサのサイズによって特定される一定の厚さにするステップと、
前記フォトマスク側から、前記フォトマスク面に光を照射するステップと、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項５に記載の発明はレジスト液を塗布し露光する方法であって、
少なくとも、スペーサを含有するレジスト液（以下「特定レジスト液」ともいう）をフォトマスクに塗布する塗布手段と、
塗布された前記特定レジスト液面にガラス基板を圧着する圧着手段と、
前記フォトマスク面に光を照射し得る光源と、を具備することを特徴とするレジスト液塗布兼露光装置を用いて、
前記フォトマスクに保護シートを被せるステップと、
前記保護シートが被せられた前記フォトマスクの前記保護シート面に、前記スペーサを含有する前記レジスト液を塗布するステップと、
前記ガラス基板を前記フォトマスクに塗布された前記レジスト液面に押し当てて、余剰のレジスト液を押し出して、前記ガラス基板と前記フォトマスクに侠持されるレジスト液の膜厚を前記スペーサのサイズによって特定される一定の厚さにするステップと、
前記フォトマスク側から、前記フォトマスク面に光を照射するステップと、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項６に記載の発明は請求項４又は５に記載のレジスト液を塗布し露光する方法に係り、
前記保護シートはＰＥＴフィルムであることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項７に記載の発明は請求項４又は５に記載のレジスト液を塗布し露光する方法に係り、
前記スペーサの形状は一定の直径を有する球又は円柱であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項８に記載の発明は請求項４又は５に記載のレジスト液を塗布し露光する方法に係り、
前記スペーサの形状は一定の直径を有する球又は円柱であり、
前記直径は１乃至５μｍであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、
平行光線を使用する近接露光装置に比べて、安価な装置によっても、近接露光装置による場合と同等又はそれ以上の精度で、露光することができる。以下、具体的に説明する。図２は近接露光装置によって、平行光線をフォトマスク１０４側から照射して、露光している様子を示す説明断面図である。また、図３は近接露光装置の概略を示す説明図である。図２と図３において、２０３はレジストである。近接露光装置によっても、フォトマスク１０４とレジスト２０３との間隔ｇは１００μｍ程度必要である。フォトマスク１０４とレジスト２０３との間隔ｇが１００μｍ程度と短いものであっても、フォトマスク１０４を通過した光線が光線の傾き、広がり、フレネル回折等によって、解像度を低下させてしまう。これに対して、請求項１に記載の発明に係る装置における露光においては、図１に示されているように、フォトマスク１０４とレジスト液１０３は密着しており、光線の傾き等に起因する解像度の低下はない。また、密着し、間隔はゼロであるために光線は平行光線である必要はない。図１に示されているように光源１０５から放射された光１０６はフォトマスク１０４を通過した後は直ちにレジスト液１０３に入射し、いかなる方向からフォトマスク１０４を通過した光線であっても、レジスト液１０３を感光させる位置は同じだからである。そのために、平行光線を発生させる高価な光源装置を使用する必要はなく露光コストの低減ができる。図３の近接露光装置における平行光線を発生する装置は、水銀光源３０２、ダイクロイックミラー３０３、フライアイレンズ３０４及び凹面鏡３０１を備えているのに対して、請求項１に記載の発明に係るレジスト液塗布兼露光装置の光源は、例えば図１に示されるように単なる光源１０５と反射板１０７よりなり、非常にシンプルである。
なお、請求項１に記載の発明においては感光材料であるレジストは液体であり、また露光されるときにも液状であることよりレジスト液１０３と記載しているが、従来法の近接露光におけるレジストは露光されるときには液状ではなく半固化しており、両者を区別するために、図２および図３の従来法の近接露光におけるレジストについてはレジスト２０３と記載している。請求項２乃至８においても同様である。
【００１４】
また、図２及び図３に示されているように、近接露光装置を使用する場合には、フォトマスク１０４とレジスト２０３との間には間隙が存在する。そのためレジストが空気に触れてしまう。すると、一般的なネガレジストは酸素によって重合停止反応を起こし露光感度が低下してしまう。これも問題である。一方、請求項１に記載の発明に係る装置によれば、フォトマスク１０４とレジスト液１０３が密着しており、レジスト液１０３は空気に触れていないので、このような反応は起こらず露光感度が低下してしまうという問題は発生しない。
【００１５】
請求項２または３に記載の発明によれば、請求項１に記載の効果とともに、スペーサの形状を球または円柱にすることにより、球または円柱の直径のサイズにより、フォトマスク１０４とガラス基板１０１との間隔の寸法すなわちレジスト液１０３の膜厚の寸法を定めることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の効果と同じ効果を得ることが出来る。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の効果と同じ効果に加えて、フォトマスク１０４を再利用する場合に、洗浄が容易または不要となる。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、請求項４または５に記載の効果と同様の効果を得られる。
【００１９】
請求項７に記載の発明によれば、請求項４または５に記載の効果とともに、スペーサの形状を球または円柱にすることにより、球または円柱の直径のサイズにより、フォトマスク１０４とレジスト液１０３との間隔の寸法を定めることができる。
【００２０】
請求項８に記載の発明によれば、請求項７記載の効果と同様の効果を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図を参照しつつ、発明を実施するための最良の形態につき説明する。
図４は、本実施の形態に係るレジスト液塗布兼露光装置の特徴部分を示す概略説明用斜視図である。
【００２２】
図４において、４０１はスペーサを含有するレジスト液１０３をフォトマスク１０４に塗布する塗布手段であり、主な構成部分は容器４１１、ポンプ４１２、及び吐出ノズル４１３である。４２１はフォトマスク１０４に塗布されたレジスト液面にガラス基板１０１を圧着する圧着手段である。圧着手段には２種類あり、第１種は中心押さえ部４２４とPETフィルム４２２によるものであり、第２種は中心押さえ部４２４と全体押さえ部４２３とによるものである。なお、レジスト液１０３は微小なスペーサ１０２を含有している。
１０４はフォトマスクであり、本例では石英マスクを使用している。１０５は光源であり、本例では水銀ランプを使用している。４１４は保護シートであり、本例ではPVAフィルムを使用している。なお、図４では、保護シート４１４とフォトマスク１０４との位置関係の理解を容易にするために、フォトマスク１０４の上面をカバーした状態の保護シート４１４については想像線で描き保護シート４１４の下のフォトマスク１０４も描いてある。
図５は、保護シート４１４が引っ張り出されていない状態を示す斜視図である。
【００２３】
次に、本発明に係るレジスト液塗布兼露光装置について説明する。フォトマスク１０４を装置にセットしたのち、フォトマスク１０４をＰＶＡフィルム４１４でカバーする。フォトマスク１０４が汚れることを防ぐためである。次に、吐出ノズル４１３をフォトマスク１０４の中央上部に移動し、上からをレジスト液を垂らす。するとレジスト液１０３は液体であるためＰＶＡフィルム４１４でカバーされたフォトマスク１０４（以下「カバードフォトマスク１０４」ともいう）の上で広がるが表面張力によって、一定の範囲でその広がりは止まる。また、レジスト液１０３は微小なスペーサ１０２を含有しており、レジスト液１０３の広がりとともに一緒に広がり分散する。スペーサ１０２は本例では、球状のものを使用している。次に、吐出ノズル４１３がカバードフォトマスク１０４の上部から移動して退避し、ガラス基板１０１とカバードフォトマスク１０４とを垂直方向に間隔を空けつつ、水平方向に移動させて水平方向の位置を合わせる。次に、中心押さえ部４２４によって、ガラス基板１０１の略中心を押さえてガラス基板１０１をカバードフォトマスク１０４に向かって移動する。最初に、カバードフォトマスク１０４の上に溜まったレジスト液１０３とガラス基板１０１を接触させる。次に、該レジスト液１０３の液溜まりを広げつつガラス基板１０１全体をレジスト液１０３の液と接触させる。この工程では、ガラス基板１０１をレジスト液１０３との間に気泡が発生しないように接触させることが重要である。そして、中心押さえ部４２４をガラス基板１０１の上部から退避させる。そして、ガラス基板１０１をカバードフォトマスク１０４に対して相対的に水平方向に微小移動して、最終的な位置合わせを行う。ここで、レジスト液１０３の量を多めにして、ガラス基板１０１をレジスト液１０３に接触させた状態においてレジスト液１０３がガラス基板１０１の周辺に溢れている状態にすると、ガラス基板１０１を小さな力で水平方向に動かすことができる。
【００２４】
最終的な位置合わせが終わったら、ガラス基板１０１とカバードフォトマスク１０４を圧着する。
【００２５】
この圧着処理には二つの方法がある。第１の方法はPETフィルム４２２を使用する方法であり、第２の方法は全体押さえ部４２３を使用する方法である。最初に第１の方法について説明する。
【００２６】
第１の方法について説明する。レジスト液１０３を挟んだ状態のガラス基板１０１とカバードフォトマスク１０４の全体をPETフィルム４２２でカバーし、内側の空気を抜いて減圧し真空状態に近づける。この結果、ガラス基板１０１全体がレジスト液１０３とカバードフォトマスク１０４に略１気圧で押し付けられる。なお、この圧着方法は一般的なコンタクト露光方法におけるマスクと被露光基板とを圧着する方法と同じである。
【００２７】
第２の方法について説明する。レジスト液１０３を挟んだ状態のガラス基板１０１とカバードフォトマスク１０４に対して、全体押さえ部４２３を用いてガラス基板１０１をカバードフォトマスク１０４に対してさらに適切な圧力で押す。全体押さえ部４２３のうちガラス基板１０１に接触する側は柔らかい素材で形成されている。ガラス基板１０１全体をソフトに押しつけるためである。第２の方法は第１の方法のように内側を減圧する必要がなく、レジスト液１０３が気化する恐れが無いという点で有利であるが、全体を均一に押さえるという点では、第１の方法のほうが確実である。
【００２８】
第１の方法又は第２の方法によって、圧着した後は、レジスト液１０３がガラス基板１０１とフォトマスク１０４によって狭持された状態となる。
【００２９】
図１はレジスト液１０３がガラス基板１０１とフォトマスク１０４によって狭持された状態を示す断面図である。ガラス基板１０１とフォトマスク１０４との間にはレジスト液１０３が詰まっている。また、レジスト液１０３の厚さをスペーサ１０２の直径によって制御することができる。レジスト液１０３の厚さはスペーサ１０２の直径と略同一となる。スペーサ１０２は本例では球体であるが球体以外の例えば円柱体であってもよい。円柱体の場合もレジスト液１０３の厚さは該円柱体の直径によって制御できる。また、スペーサ１０２の大きさと形状を一定にすることにより、レジスト液１０３の厚さを一定にすることができる。
【００３０】
次に、光源１０５によって、カバードフォトマスク１０４側から光線を放射して露光する。光源１０５は本例では、水銀ランプである。
本実施の形態に係るレジスト液塗布兼露光装置においては、ＰＶＡフィルム４１４をフォトマスク１０４の上に被せてレジスト液１０３を塗布しているが、ＰＶＡフィルム４１４を被せない装置であってもよい。この場合には、露光が完了した後で、フォトマスク１０４を洗浄する必要がある点以外は、本実施の形態に係るレジスト液塗布兼露光装置と同様である。
なお、以上、説明した部分以外については、公知の露光装置と同じであるので、説明は省略する。
【００３１】
最後に、本実施の形態に係るレジスト液塗布兼露光装置によって得られる効果について説明する。まず、平行光線を発生する高価な光源装置を必要としない点である。そのために露光装置の製造コストを低減でき、結果として、露光工程に要するコストを低減できる。
【００３２】
また、レジスト液の塗布と露光を同一の装置でおこなうことができる。
【００３３】
さらに、ガラス基板１０１とフォトマスク１０４が密着しており、ガラス基板１０１とフォトマスク１０４との間の間隙に起因する解像度の低下や、露光感度の低下といった問題も防ぐことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】レジスト液１０３がガラス基板１０１とフォトマスク１０４によって狭持された状態を示す断面図である。
【図２】近接露光装置における露光方法の概略を示すレジスト２０３が塗布された、ガラス基板１０１とフォトマスク１０４等の断面図である。
【図３】従来の近接露光装置の概略を示す概略断面図である。
【図４】本実施の形態に係るレジスト液塗布兼露光装置を示す斜視図である。
【図５】本実施の形態に係るレジスト液塗布兼露光装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０１      ガラス基板
１０２      スペーサ
１０３      レジスト液
１０４      フォトマスク
１０５      光源
２０３      従来の近接露光におけるレジスト
４０１      塗布手段
４１１      容器
４１２      ポンプ
４１３      吐出ノズル
４１４      ＰＶＡフィルム
４２２      ＰＥＴフィルム
４２３      全体押さえ部
４２４      中心押さえ部
【図１】
2008003173.tif 000003
【図２】
2008003173.tif 000004
【図３】
2008003173.tif 000005
【図４】
2008003173.tif 000006
【図５】
2008003173.tif 000007