CN1201206C - 曝光装置 - Google Patents

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Abstract

一种曝光装置,具有掩模支承部,该掩模支承部支承已形成曝光图形的光掩模,使之在与被曝光物接触的曝光位置和离开被曝光物的离开位置之间移动。设有曝光光源,该曝光光源在光掩模移至曝光位置的状态下,穿过光掩模而对被曝光物曝光。净化气体供给器在光掩模移至离开位置时由第1供给部向被曝光物和光掩模之间提供净化气体以防止异物进入,在光掩模移至曝光位置时,由第2供给部向光掩模的外侧面提供净化气体以使光掩模冷却。

Description

曝光装置
本发明涉及采用光掩模对被曝光物进行曝光的曝光装置。
一般譬如彩色阴极射线管具有:具有内面形成萤光面的面板的真空管壳、在该真空管壳内与萤光面相对设置的荫罩。在荫罩的有效面上形成多个电子束通过开孔,从电子枪射出的电子束穿过这些电子束通过开孔而照射到萤光体面。此时,荫罩具有使电子束仅与和这些开孔几何上成一对一关系的萤光体层冲突的选色功能,称为选色电极。
通常,荫罩是在板厚为0.1~0.25mm左右的铝镇静钢或低热膨胀的不胀钢材(Fe-36%Ni)等金属薄板上开设数万个~数十万个微小的圆形或矩形电子束通过开孔而形成的。各开孔是将在荫罩的萤光面侧的表面开口的大孔和在荫罩的电子枪侧表面上开口且比大孔直径小的小孔连通后形成。
以往,此类荫罩是将与大孔对应的第1底板及与小孔对应的第2底板分别作为光掩模使用,并用光刻法制造。以下对荫罩的制造方法进行说明。
首先,对铝镇静钢或不胀钢材等金属薄带(荫罩材料)表面的防锈油及污垢作脱脂方法洗净并用清水洗净,然后将从酪素—重铬酸盐系、PVA—重铬酸盐系等选出的水溶性保护层涂于金属薄带的两面并进行干燥。
接着,在涂上保护层的金属薄带的两面各自真空贴上形成所定曝光图形的一对光掩模后进行曝光。然后将曝光后的保护层进行显像、水洗、干燥、晒相而形成蚀刻图形。在此状态下,一般主要用于显示器的、开孔形状为圆形的分为背面和表面2次,而主要用于电视机的、开孔形状为矩形的则是两面同时对金属薄带进行蚀刻,由此形成电子束通过开孔。然后将保护层剥离。在分背面、表面2次进行蚀刻时,是将保护层和背面蚀刻后涂上的背面涂层剂剥离,最后一片片切开后完成荫罩。
一般在荫罩的曝光过程中使用的各光掩模由乳胶掩模构成,该乳胶掩模是通过在蓝板玻璃基体一面上涂敷形成使硝酸银系的感光剂分散到明胶膜内的乳剂层、并在该乳剂层上形成与荫罩的开孔对应的所定曝光图形而得到。
在荫罩的曝光装置中,将通过上述方法形成的一对光掩模分别安装在真空密接框上,并使曝光图形面、即乳剂层处于内侧,再将两面形成上述保护层的金属薄带夹在中间,将一对光掩模相对配置。在高精度地对好一对光掩模的相对位置后,通过真空密接框将一对光掩模真空密接在金属薄带的两面。在此状态下,经过光掩模而用曝光方法使保护层曝光。
曝光结束后解除真空密接,将一对光掩模从金属薄带上分离,并将金属薄板的曝光结束部分送到真空密接框外而结束1次曝光作业。一般是连续进行这一连串的作业。另外也有配置多个真空密接框及光掩模,使金属薄带的多个部位一次曝光的。
但是利用上述方法将一对光掩模的曝光图形在金属薄带的两面保护层上曝光时会产生如下问题。虽然乳胶掩模价廉,容易得到荫罩用或PDP(等离子显示器面板)用的大型掩模,但是用乳胶膜作乳剂层,故膜硬度及膜强度弱、容易受伤、一有异物夹杂便进入入乳剂层而无法取出。
并且,如上所述,在荫罩的曝光过程中,是在将保护膜与乳剂层相互强压密接的状态下曝光、即进行所谓的硬接触曝光。因此,一旦在保护膜与乳剂层之间混入金属片或垃圾等异物,就会使膜硬度及膜强度弱的乳剂层受损伤,或使一部分曝光图形脱落,或异物混入并残留在乳剂层内,其结果会由此引起曝光范围内的开孔不良或斑点(シミ)不良、或一部分曝光图形脱落、或在光掩模上发生不需要的不透光部。
并且一旦乳胶膜上发生一次这样的损伤,以后就不会恢复,故如果不注意,就会在以后的工序中制造的所有荫罩的相同部位产生共同的不良问题,成为合格率大幅下降的起因。尤其是一次蚀刻后金属薄带已无法回收,损失很大。
另外,比如电脑的显示器或各种监视器使用的彩色阴极射线管的荫罩,需要孔径为0.10~0.15mm、排列间距为0.2~0.3mm、孔径精度为±3μm以下的高精度电子束通过开孔,即使是一般电视机用彩色阴极射线管的荫罩制造中不成为问题的小异物粘在乳胶膜上也会产生不良,其影响很大。
比如,特开平8-124822号公报公开的曝光装置,与光掩模相对设有玻璃板,使离子化的气体在它们之间的空间内流动,以防止光掩模带电以及尘埃粘上光掩模。但是,曝光装置中未考虑异物混入并附着于玻璃板与被曝光物之间及光掩模与被曝光物之间的情况,故不适用于上述的硬接触曝光。
本发明是针对上述问题进行的,其目的是提供可防止异物进入被曝光物与光掩模之间、减少光掩模损伤而引起的不良、合格率高的曝光装置。
为实现上述目的,本发明的曝光装置具有:与上述被曝光物相对配设并支承形成有曝光图形的光掩模、受驱动装置的驱动而移动、从而使上述光掩模在与被曝光物接触的曝光位置及从上述被曝光物离开的离开位置之间进行移动的掩模支持部;在上述光掩模移动至上述曝光位置的状态下、穿过上述光掩模而对上述被曝光物曝光的曝光光源;在上述光掩模移动至上述离开位置时使净化气体在上述被曝光物与光掩模之间流动的净化气体供给器。
该曝光装置在上述光掩模移动至离开位置的状态下,从净化气体供给器至少向被曝光物与光掩模之间供给净化气体,由此防止曝光工序中异物附着于被曝光物及光掩模,同时除去附在被曝光上的异物。由此防止异物进入或夹入被曝光物与光掩模之间,减少光掩模损伤引起的不良。
另外,净化气体供给器具有:在上述光掩模移动至离开位置时,向被曝光物与光掩模之间提供净化气体的第1供给部;在上述光掩模移动至曝光位置时以及上述光掩模移动至上述离开位置时,向光掩模的外侧面提供净化气体的第2供给部,在被曝光物与光掩模接触时仅由第2供给部提供净化气体,同时在被曝光物与光掩模脱离时由第1供给部及第2供给部一起提供净化气体。另外,第1供给部根据光掩模的移动而调节净化气体的供给。
如上所述,在被曝光物与光掩模接触时,即曝光时,通过由第2供给部沿光掩模的外侧面提供净化气体,以冷却在曝光时受曝光光源的热射线而升温的光掩模,可减小由光掩模的热膨胀引起的位置偏差而获得高精度的曝光。此时,被曝光物与光掩模接触时只要光掩模外侧面的净化气体风速达到4.7m/s以上即可获得足够的冷却效果,另外,在被曝光物与光掩模脱离时只要被曝光物与光掩模之间的净化气体风速达到2.7m/s以上即可获得足够的除尘效果。
另外,通过用离子化方法使净化气体离子化,尤其是使正电荷及负电荷交替离子化,可防止在曝光过程中异物出附着于被曝光物或光掩模。
附图的简单说明
图1表示本发明实施例的曝光装置在曝光时的动作状态,是上述曝光装置的纵剖视图。
图2表示上述曝光装置在光掩模打开时的动作状态,是上述曝光装置的纵剖视图。
图3表示本发明第2实施例的曝光装置在曝光时的动作状态,是上述曝光装置的纵剖视图。
图4表示上述第2实施例的曝光装置在光掩模打开时的动作状态,是上述曝光装置的纵剖视图。
以下参照附图对本发明实施例的荫罩用曝光装置进行详细说明。
如图1、图2所示,本曝光装置以荫罩材料即金属薄带15作为被曝光物,将在该金属薄带的两面各自形成的保护层曝光,用于在金属薄带上形成保护层图形,以供用蚀刻形成多个电子束通过开孔。
即,曝光装置具有夹着金属薄带15而相对配置的一对真空密接框13、14,各支承框内,板状的光掩模11、12得到支承并分别与金属薄带15的两面平行相对。金属薄带15基本以垂直竖立的状态向水平方向延伸,光掩模11、12也基本以垂直竖立的状态配置。
光掩模11、12由乳胶掩模构成,该乳胶掩模譬如通过在蓝板玻璃基体一面(内面)涂布形成使硝酸银系的感光剂分散到明胶膜的乳剂层11a、12a,并在该乳剂层形成与荫罩的开孔对应的所定曝光图形而得到。
真空密接框13、14为中央具有开口部21、22的矩形框状,在相对的内面的内周部形成配置光掩模11、12周缘部用的阶梯部23、24。在阶梯部23、24内各配置一对与光掩模11、12的外侧面周缘部作真空密接的环状垫圈25、26。另外,在真空密接框13、14的相对的各内面的外周部各自固定环状垫圈27、28。如后述那样,在将真空密接框13、14移动至接触位置时,这些垫圈27、28相互接触而作真空密接,起到将光掩模11、12之间的空间密封的密封装置功能。
而且,一对光掩模11、12各自安装于各真空密接框13、14上,并使设于其内面的曝光图形、即乳剂层11a、12a与金属薄带15相面对。可利用驱动机构9使真空密接框13、14朝接近及离开金属薄带15的方向移动,使光掩模11、12在图1所示的其乳剂层11a、12a分别与金属薄带15的两面密接的曝光位置和图2所示的从金属薄带15的两面离开的离开位置之间移动。不过,金属薄带15与各光掩模11、12的接触也包括光学上一致时在物理上离开的场合。
金属薄带15是将比如铝镇静钢或不胀钢等荫罩材料表面的防锈油或污垢作脱脂洗净及清水洗净后,在金属薄带的两面涂上从酪素-重铬酸盐系、PVA-重铬酸盐系等选出的水溶性保护层并干燥而成的,其两面设有保护层15a、15b。
另外,在真空密接框13、14的上方设有提供净化气体(清洁空气)的净化气体供给器31。该净化气体供给器31具有内部设有送风空间32的中空主体33,该主体33具有与真空密接框13、14的上端部相对配置的下壁部33a。
而且在下壁部33a的中央部形成对着真空密接框13、14之间的第1出气口34。另外,从下壁部33a的两侧部向下方延伸出喷嘴35、36,在这些喷嘴35、36的头部各自形成向着光掩模11、12的外侧面的第2、第3出气口37、38。第1出气口34部分作为向一对光掩模11、12之间提供净化气体的第1供给部39发挥作用,第2及第3出气口37、38部分作为沿着各光掩模11、12的外侧面提供净化气体的第2供给部40、41发挥作用。
在主体33的上部形成吸气口,在该吸气口中设有风扇42以将外部环境的气体吸入主体33内的送风空间32内并形成气流。另外在主体33内,在风扇42的下游侧设有将风扇42送入的气体中含有的尘埃等过滤净化以形成净化气体的过滤器43,在过滤43的下游侧设置将净化气体进行正电荷及负电荷离子化的交流型离子化44。
另外,曝光装置具有一对曝光光源50、51,这些曝光光源配置在光掩模11、12的外侧,分别与光掩模的外侧面相对。这些曝光光源50、51比如由高压水银灯或金属卤化灯构成。
在利用上述结构的曝光装置对金属薄带15的保护层15a、15b进行曝光时,如图1所示,在净化气体供给器31的风扇42启动的状态下,用驱动机构9使真空密接框13、14关闭并将光掩模11、12移至曝光位置。这样将一对光掩模11、12的乳剂层11a、12a与金属薄带15的两面真空密接。然后曝光光源50、51穿过光掩模11、12而对金属薄带15上的保护层15a、15b进行曝光。
此时,真空密接框13、14的垫圈27、28相互密接而将真空密接框的空间密闭,同时这些真空密接框与净化气体供给器31的第1出气口开孔34邻近相对。因此虽然净化气体供给器31在工作,但密闭的真空密接框13、14使净化气体从第1出气口34的流出受到限制。由此,在曝光时,已离子化的净化气体主要穿过喷嘴35、36从第2及第3出气口37、38吹向各光掩模11、12的外侧面,并沿着光掩模11、12的外侧面流动,形成清洁风帘,同时对光掩模11、12进行冷却。
曝光时,光掩模11、12从比如高压水银灯或金属卤化灯等曝光光源50、51受到与曝光所需的紫外光同时发生的热射线(红外线成分),从而使光掩模11、12温度上升。但通过净化气体沿光掩模11、12的外侧面流动以使之放热,可防止光掩模11、12的温度上升。
不过,要将对着光掩模11、12的喷嘴35、36的头部及第2、第3出气口37、38的角度进行设定,使从这些喷嘴头部及第2、第3出气口流出的净化气体被吸往光掩模11、12的外侧面,产生速度衰减小、到达距离大的期望附壁效应,以获得足够的冷却效果和清洁风帘的功能。为得到这种附壁效应,光掩模11、12与流出的净化气体流中心轴的延长线之间的交叉角度设定在65度以下,最好是55度。
如图2所示,曝光结束后,由驱动机构9使真空密接框13、14打开而解除真空密接,使光掩模11、12从金属薄带15的两面脱离。然后使金属薄带15移动,将该曝光部分从真空密接框13、14间的空间送到曝光装置外。
此时,一旦解除真空密接,将一对光掩模11、12从金属薄带15拉开,就会产生大的剥离带电,同时周围的气体流向光掩模11、12之间,一旦该周围气体含有杂质就很容易吸附到带电的光掩模11、12及金属薄带15上。
但是,通过事先让净化气体供给器31继续工作,在打开真空密接框13、14时,已离子化的净化气体就从第1出气口34一下子流入一对光掩模11、12之间,将光掩模及金属薄带15除电。同时净化空气形成清洁风帘,防止异物从周围进入光掩模11、12之间。
而且,在要将金属薄带15的曝光部分送到真空密接框13、14外、并要将金属薄带的新的未曝光部分送至曝光范围、即光掩模11、12之间时,用上述离子化的净化气体可对吸附在该未曝光部分并要带入曝光范围内的异物进行除电和除尘。另外,也容易对金属薄带15移动时与空气摩擦而产生的带电进行除电。
另外,在净化气体供给器31中,在光掩模11、12移至曝光位置时,在各光掩模11、12的外侧面上流动的净化气体的风速设定为4.7m/s以上,而光掩模11、12移至离开位置时,在这些光掩模之间流动的净化气体的风速设定为2.7m/s以上。该风速可通过调节风扇42的旋转速度等而任意设定。
另外,净化气体从第1出气口34流出的流量是根据真空密接框13、14的开闭调节的,当然也可在净化气体供给器31内部设置调节流量的调节机构,在这种场合,可通过该调节机构对第1出气口34的流量进行任意调节。
以下对本发明的第2实施例的曝光装置进行说明。
如图3、图4所示,第2实施例的净化气体供给器31具有设在主体33的下壁部33a中央部的第1出气口34、及在该第1出气口的两侧从下壁部33a至真空密接框13、14的外侧为止向下方延伸的引导壁54、55。而且在引导壁54、55的伸出端上安装朝光掩模11、12延伸的作为引导体的引导片56、57。
在净化气体供给器31中,第1出气口34的部分构成向一对光掩模11、12之间提供净化气体的第1供给部39,引导片56、57的部分构成沿各光掩模11、12的外侧面供给净化气体的第2供给部40、41。
其它结构与前述第1实施例相同,相同部分使用同一参照符号并省略详细说明。
上述结构的曝光装置如图3所示,曝光时关闭真空密接框13、14,使一对光掩模11、12与金属薄带15真空密接,由曝光光源50、51穿过光掩模11、12而对金属薄带15表面上的保护层15a、15b进行曝光。
此时,净化气体供给器31仍在工作,从第1出气口34流出的离子化净化气体因真空密接框13、14关闭而横向流动,同时由引导壁54、55向下方引导。该净化气体进一步由引导片56、57改变流动方向而吹向光掩模11、12的外侧面,并沿光掩模11、12的外侧面流动并形成清洁风帘,同时对光掩模11、12进行冷却。
曝光时,曝光光源50、51发出的热射线(红外线成分)使光掩模11、12加热而温度上升,但通过净化气体沿光掩模11、12的外侧面流动而放热,可抑制光掩模11、12的温度上升。通过设定引导片56、57相对光掩模11、12的角度,使沿光掩模11、12的外侧面发生附壁效应,从而得到足够的冷却效果。
如图4所示,曝光结束后,解除真空密接并打开真空密接框13、14,使一对光掩模11、12离开金属薄带15,然后将金属薄带15的曝光部分送到真空密接框13、14外。
此时,真空密接框13、14打开而出现间隙,使从净化气体供给器31的流出口34流出的离子化净化气体一下子流入一对光掩模11、12之间,这样既可除尘又可成为清洁风帘,防止周围的异物进入光掩模11、12之间。另外,在要将金属薄带15的新的未曝光部分送入光掩模11、12之间时,吸附在该未曝光部分上而要带入曝光工序的异物由净化气体除电后被除去。同时也可容易地对金属薄带15移动时与空气摩擦而产生的带电进行除电。
以上构成的第1及第2实施例的曝光装置,是通过从净化气体供给器31向与金属薄带可接可离的一对光掩模11、12之间供给净化气体,以防止异物进入光掩模之间并防止异物吸附在金属薄带15及光掩模上。这样可避免光掩模11、12的损伤引起的曝光范围的开孔不良及斑点不良、或曝光图形的一部分脱落、或在光掩模上产生不需要的不透光部,可高精度地形成保护膜。结果可高合格率地制造荫罩。
另外,曝光装置具有向光掩模11、12之间提供净化气体的第1供给部39、及沿着光掩模11、12的外侧面提供净化气体的第2供给部40、41,曝光时仅由第2供给部40、41提供净化气体,同时在光掩模11、12打开时由第1供给部39及第2供给部40、41同时提供净化气体。这样既可得到除尘效果及除电效果,又得到对光掩模的放热效果。
尤其在曝光时,通过沿着光掩模11、12的外侧面提供净化气体,可抑制由曝光光源50、51放出的热量引起的光掩模温度上升,其结果可减小光掩模的热膨胀引起的位置偏差,得到高精度的曝光。
并且,上述曝光装置可通过一对光掩模11、12的开闭动作自动调节第1供给部39的净化气体流出量。一对光掩模11、12接触时在各光掩模外侧面的净化气体的风速如达到4.7m/s以上即可获得足够的冷却效果。另外,光掩模11、12打开时在光掩模之间的净化气体的风速如达到2.7m/s以上即可获得足够的除尘效果和除电效果。
另外,用离子化器44使净化气体离子化,尤其是正电荷及负电荷交替离子化,可防止在曝光工序中有异物静电吸附在金属薄带15或一对光掩模11、12上。
上述实施例中说明的是对譬如彩色阳极射线管的荫罩那种同时从两面对被曝光物进行曝光时使用的曝光装置,但并不局限于此,也适用于PDP(等离子显示器面板)的制造工序中使用的曝光装置,这种曝光装置是使仅有一个表面形成保护层的基板与1片光掩模密接以进行曝光。

Claims (13)

1.一种对被曝光物进行曝光的曝光装置,包括:
与所述被曝光物相对配置、支承已形成曝光图形的光掩模、受驱动装置的驱动而移动、从而使所述光掩模在与所述被曝光物接触的曝光位置及离开所述被曝光物的离开位置之间移动的掩模支承部,
在所述光掩模移至所述曝光位置的状态下,穿过所述光掩模而对所述被曝光物进行曝光的曝光光源,
在所述光掩模移至所述离开位置时,向所述被曝光物和光掩模之间提供净化气体的净化气体供给器。
2.根据权利要求1所述的曝光装置,其特征在于,所述净化气体供给器具有所述光掩模移至所述离开位置时向所述被曝光物和光掩模之间提供净化气体的第1供给部、以及在所述光掩模移至所述离开位置时及所述光掩模移至所述曝光位置时向所述光掩模的外侧面提供净化气体的第2供给部。
3.根据权利要求2所述的曝光装置,其特征在于,所述净化气体供给器具有根据所述光掩模的移动而调节所述第1供给部的净化气体供给量的调节装置。
4.根据权利要求2所述的曝光装置,其特征在于,所述净化气体供给器具有与所述掩模支承部及光掩模的端部相邻设置并且内部具有送风空间的主体、及在所述主体内形成且向所述送风空间引入气体的吸气口,所述第1供给部具有在所述主体内形成并与所述送风空间连通同时位于所述光掩模端部附近且与其相对的第1出气口,所述第2供给部具有从所述主体延伸出来同时具有面向所述光掩模外侧面的第2出气口的喷嘴。
5.根据权利要求2所述的曝光装置,其特征在于,所述净化气体供给器包括:与所述掩模支承部及光掩模的端部相邻设置并且内部具有送风空间的主体、及在所述主体内形成且向所述送风空间引入气体的吸气口,所述第1供给部具有在所述主体内形成并与所述送风空间连通同时位于所述光掩模端部附近且与其相对的出气口,所述第2供给部具有从所述主体朝所述光掩模的外侧面延伸并将从所述出气口流出的净化气体引向所述光掩模外侧面的引导部。
6.根据权利要求2所述的曝光装置,其特征在于,所述光掩模移至离开位置时,在所述光掩模外侧面流动的净化气体的风速为4.7m/s以上,所述光掩模移至曝光位置时,在所述被曝光物与光掩模之间流动的净化气体的风速为2.7m/s以上。
7.根据权利要求1所述的曝光装置,其特征在于,所述净化气体供给器具有将净化气体离子化的离子化装置。
8.根据权利要求7所述的曝光装置,其特征在于,离子化装置具有将净化气体作正电荷及负电荷交替离子化的交流型离子化器。
9.一种对具有相对的2个面的被曝光物进行曝光的曝光装置,包括:
与所述被曝光物的各面相对设置、分别支承已形成曝光图形的光掩模、受驱动装置的驱动而移动、从而使所述各光掩模在与所述被曝光物的对应面接触的曝光位置及离开所述被曝光物的离开位置之间移动的掩模支承部,
在所述各光掩模移至所述曝光位置的状态下,分别穿过所述光掩模而对所述被曝光物的各面进行曝光的一对曝光光源,
在所述各光掩模移至所述离开位置时,向所述被曝光物和各光掩模之间提供净化气体的净化气体供给器。
10.根据权利要求9所述的曝光装置,其特征在于,所述净化气体供给器具有在所述光掩模移至所述离开位置时向所述被曝光物和光掩模之间提供净化气体的第1供给部、以及在所述光掩模移至所述离开位置时及所述光掩模移至所述曝光位置时向所述光掩模的外侧面提供净化气体的第2供给部。
11.根据权利要求10所述的曝光装置,其特征在于,所述净化气体供给器具有根据所述光掩模的移动而调节所述第1供给部的净化气体供给量的调节装置。
12.根据权利要求10所述的曝光装置,其特征在于,所述净化气体供给器具有与所述掩模支承部及光掩模的端部相邻设置并且内部具有送风空间的主体、及在所述主体内形成且向所述送风空间引入气体的吸气口,所述第1供给部具有在所述主体内形成并与所述送风空间连通同时位于所述光掩模端部附近且与其相对的第1出气口,所述第2供给部具有从所述主体延伸出来同时具有面向一个光掩模的外侧面的第2出气口的喷嘴,并具有从所述主体延伸出来同时具有面向另一个光掩模的外侧面的第3出气口的喷嘴。
13.根据权利要求10所述的曝光装置,其特征在于,所述净化气体供给器个有与所述掩模支承部及光掩模的端部相邻设置并且内部具有送风空间的主体、及在所述主体内形成且向所述送风空间引入气体的吸气口,所述第1供给部具有在所述主体内形成并与所述送风空间连通同时位于所述光掩模端部附近且与其相对的出气口,所述第2供给部具有从所述主体朝一个光掩模的外侧面延伸并将从所述出气口流出的净化气体引向所述一个光掩模外侧面的引导部,并具有从所述主体朝另一个光掩模的外侧面延伸、将从所述出气口流出的净化气体引向所述另一个光掩模外侧面的引导部。
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