JP2011118205A - アライメント方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プラスチックフィルム上に画像パターンを重ね合わせて形成する際に、たとえプラスチックフィルムに歪みが発生してても、最良の精度で位置合わせをすることが可能となるアライメント方法を提供する。
【解決手段】プラスチックフィルム上に形成された画像パターン中に複数配置された位置合わせマークの座標を測定する工程と、該画像パターンの中心を中心として点対称になる該位置合わせマーク中の二点の組の中で、位置合わせマークの設計座標からのずれが最も少ない二点を選択する工程と、選択された二点の位置合わせマークを用いて、プラスチックフィルム上に形成された画像パターンと、別の画像パターンを形成する為の治具との位置合わせを行う工程から成ることを特徴とするアライメント方法を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラスチックフィルム上に画像パターンを重ね合わせて形成し、カラーフィルタや薄膜トランジスタなどの表示デバイス部材を製造する際に、プラスチックフィルムの歪みに関係なく、高精度で位置合わせを可能にするためのアライメント方法に関するものである。

フラットパネルディスプレイ業界の多大な発展の中で、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなどの表示装置は、情報機器などへ急速にその用途を拡大している。その中で、大型化や薄膜化が進められたり、高コントラスト化や広視野角化などの画質の面でも改善が進められたりしてきた。

そのような状況下で、近年では、画像パターンを形成する基板としてプラスチックフィルムを使用したフレキシブルディスプレイが注目されている。フレキシブルディスプレイは、軽量で、耐衝撃性に優れているだけでなく、丸めて収納して持ち運び可能などの利点も期待できる。

しかし、プラスチックフィルムはガラスに比べて耐熱性が劣るため、熱処理を伴う製造工程で反りや、膨張収縮に伴う歪みが生じ易い。歪みに関しては、プラスチックフィルムの製造方法によっても歪み方の傾向は異なるが、例えば二軸延伸フィルムなどは長手方向と幅方向で熱処理をした際の膨張収縮が異なるため、それが位置によっては歪みとなることがある。最近では、耐熱性に優れたフィルムを数多く開発されてはいるが、それでも反りや歪みを完全に抑えることはできない。

このため、プラスチックフィルム上に画像パターンを形成するカラーフィルタや薄膜トランジスタなどの製造工程では、画像パターンを重ねる際のアライメントが困難になり、ずれによる欠陥が生じやすくなる。

例えば、プラスチックフィルム上にカラーフィルタのブラックマトリクスを熱硬化して形成し、その上に凸版印刷法にてＲｅｄストライプのパターンを重ねる際に、プラスチックフィルムに歪みがあり、アライメント工程で使用する位置合わせマークの座標が設計値からずれていたら、正確なアライメントは不可能になってしまう。

この対策として、熱処理時のプラスチックフィルムの膨張収縮や歪みを抑える方法が考案されている。特許文献１では、画像パターンの硬化などで熱処理を行う以前に、予めその熱処理より高い温度で熱処理を行っておき、実際の熱処理時の膨張収縮や歪みを軽減させる方法が提案されている。

また特許文献２では、ウェブ状のプラスチックフィルムに張力がかかった状態で熱処理を行った際に、プラスチックフィルムが大きく延伸して、寸法精度が低下するのを防ぐ為に、熱処理を行う部分とその前後に張力を加えずにベルト搬送できる機構を設ける方法が提案されている。

特開２００６−９９０１６号公報 特開２００５−１４８３５２号公報

しかし、特許文献で提案されているような方法で工夫して熱処理をしたとしても、プラスチックフィルムの膨張収縮や歪みを全くない状態にすることは難しく、少なからず画像パターンの歪みは生じてしまうものである。

そこで本発明では、プラスチックフィルム上に画像パターンを重ね合わせて形成する際に、たとえプラスチックフィルムに歪みが発生してても、最良の精度で位置合わせをすることが可能となるアライメント方法を提供する。

本発明において前記課題を達成する為に、まず請求項１の発明では、プラスチックフィルム上に形成された画像パターンに、別の画像パターンを重ねる際に行うアライメント方法において、順に、
（ａ）プラスチックフィルム上に形成された画像パターン中に複数配置された位置合わせマークの座標を測定する工程と、
（ｂ）該画像パターンの中心を中心として点対称になる該位置合わせマーク中の二点の組の中で、位置合わせマークの設計座標からのずれが最も少ない二点を選択する工程と、
（ｃ）選択された二点の位置合わせマークを用いて、プラスチックフィルム上に形成された画像パターンと、別の画像パターンを形成する為の治具との位置合わせを行う工程から成ることを特徴とするアライメント方法を提供する。

また請求項２の発明では、前記プラスチックフィルム上に形成された画像パターンの位置合わせマークの座標を測定する工程において、位置合わせを行う工程で用いるステージと同じステージ上で測長することを特徴とする。

また請求項３の発明では、前記プラスチックフィルム上に形成された画像パターンの位置合わせマークの座標を測定する工程において、位置合わせを行う工程で用いるステージ上以外で、別の測長機などを用いて測長することを特徴とする。

また請求項４の発明では、前記別の画像パターンを形成する為の治具が印刷法で用いる版であり、該版を固定した状態で、プラスチックフィルムを移動させることにより、前記プラスチックフィルム上に形成された画像パターンと別の画像パターンを形成する為の版の相互の位置合わせマークを合わせることを特徴とする。

また請求項５の発明では、前記別の画像パターンを形成する為の治具がフォトリソグラフィー法で用いるフォトマスクであり、該フォトマスクを固定した状態で、プラスチックフィルムを移動させることにより、前記プラスチックフィルム上に形成された画像パターンと別の画像パターンを形成する為のフォトマスクの相互の位置合わせマークを合わせることを特徴とする。

また請求項６の発明では、プラスチックフィルムが枚葉であることを特徴とする。

また請求項７の発明では、プラスチックフィルムがウェブ状であることを特徴とする。

本発明では、プラスチックフィルム上に形成された画像パターンに、別の画像パターンを重ねる際に、熱処理によってプラスチックフィルム上に形成された画像パターンの寸法に歪みが生じている場合でも、複数の位置合わせマークの中で、位置合わせマークの設計
座標からのずれが最も少ない二点を選択してアライメント工程を行っているため、歪みの影響を最小限に抑えて、最良の精度で画像パターンを重ねることができる。

従来のアライメント方法を用いた場合では、歪みの影響でアライメントにずれが生じ、色抜けや混色などの欠陥が生じていたサンプルも、本発明のアライメント方法であれば精度良く重ね合わせをすることが可能となるため、歩留まりを大幅に向上させることができる。

画像パターンの概念平面図である。

以下に、本発明に係るアライメント方法を実施するための形態を示す。

本発明において、基板となるプラスチックフィルムの形態としては、枚葉でも、ウェブ状でも問題なく、ある程度耐熱性があり、線膨張係数に優れたフィルムであれば、どのようなプラスチックフィルムでも適用することができる。

プラスチックフィルムの耐熱性は、カラーフィルタや薄膜トランジスタなどの表示デバイス部材を製造する際に最低限必要な耐熱性が求められ、目安としてはガラス転移温度が２００℃以上のものが求められる。

プラスチックフィルム上に形成する画像パターンの形成方法は特に限定されることはなく、印刷法でもフォトリソグラフィー法でも形成することができる。

いずれかの方法によって形成された画像パターンは、別の画像パターンを重ねる前に熱処理によって硬化する必要があるが、プラスチックフィルムの膨張収縮を考慮するのであれば、なるべく低温で硬化する樹脂材料を用いて画像パターンを形成することが望ましい。

位置合わせマークは、図１に示すように画像パターン面内の外側部分に複数設けるが、それらは画像パターンの中心を中心として点対称となる一点を有するように設計する。つまり、これらの対となる二点の座標（Ｘ，Ｙ）はそれぞれお互いの正負が逆になるように設計されている。

それらの位置合わせマークの座標を測定する際には、プラスチックフィルムの中心付近に設けた二点の軸設定用マークを用いて座標軸を設定したうえで測定する。軸設定用マーク二点の中心を原点とし、二点を通る直線をＸ軸、二点の垂直二等分線をＹ軸とする。プラスチックフィルムの面内でも、膨張収縮の影響が少ない中心付近に二点を設けることで、座標軸を歪みのないように設定することが可能となる。

位置合わせマークの座標の測定は、アライメント工程を行うステージ上で行う方法と、別の異なる測長機を用いて測長する方法が想定される。

アライメント工程を行うステージ上で測長を行う際には、アライメントカメラが各位置の座標も読み取れる機構になっており、軸設定もできる必要がある。この方法では、一つのステージ上で測長とアライメント工程を順番に行うため、タクトがやや長くなるが、測長して直後にアライメントをすることができるため、アライメントの精度は大変高い。

一方、別の異なる測長機を用いる方法では、測長とアライメントを並行で行うことがで
きるので効率が良い。プラスチックフィルムがウェブ状の場合は、アライメント工程を行うステージの前に測長機を具備した構成が最も効率が良いと考えられる。ただし、別の異なる測長機を用いる方法では、測長をした後にアライメント工程を行うステージにプラスチックフィルムを搬送する必要があるため、アライメント工程までに多少タイムラグが発生してしまう。短時間でのプラスチックフィルムの経時変化は殆どないと考えられるが、測長した画像パターンの寸法結果と、実際にアライメントをするときの寸法に差が出る可能性が懸念される。

測定した位置合わせマークの座標を基に、複数の位置合わせマークの中で設計座標からのずれが最も少ない二点を選択する。まず、各位置合わせマークの設計値からの測定値のずれ量をＡとして算出した後に、各位置合わせマークの原点からの距離（設計値）で割った値をずれ値Ｂとした。原点からの距離でずれ量Ａを割ることによって、各位置合わせマークの比較上で正確な歪みを知ることができる。各位置合わせマークの対となる二点のずれ値Ｂを足し合わせて、ずれ値合計を算出して、この値が最も小さい二点をアライメント用の二点と設定する。ずれ値合計が同じ値の二点が存在した場合は、二点間距離（測定値）を算出し、設計値からのずれが少ない方をアライメント用の二点と設定するようにする。

別の画像パターンを重ねる方法として、凸版印刷、凹版印刷、平版印刷、スクリーン印刷、（反転印刷）などの一般的な印刷法が考えられる。それぞれの方法で画像パターンを形成する為に用いる版の形態などは異なるが、プラスチックフィルム上に形成された画像パターンが有する位置合わせマークと同じ座標位置に位置合わせマークが具備されており、選択された二点をお互い用いて位置合わせを行うこととする。

また、別の画像パターンを重ねる方法として、フォトリソグラフィー法を用いる場合は、画像パターンを形成する為に用いるフォトマスクの同様の座標位置に位置合わせマークが設計されている。画像パターンを重ねる際には、プラスチックフィルム上に形成された画像パターン上に所望の光硬化樹脂を塗布した後、アライメントカメラで選択された二点の位置合わせマークをアライメントした上で、露光により樹脂を硬化させて画像パターンを形成する。

また、インクジェットやディスペンサーを用いて別の画像パターンを重ねる際には、測長して設定したアライメント用の二点を用いてアライメントカメラで位置合わせを行った後に、所望のインキなどを用いて画像パターンを形成すれば良い。

図１に示すように、３００ｍｍ□の枚葉のプラスチックフィルム１上に形成されたカラーフィルタのブラックマトリクスパターン２に、凸版印刷法でＲｅｄストライプパターンを重ね合わせる試験を行った。ブラックマトリクスパターンの面内には、複数の位置合わせマークを表１の設計値欄に示す座標位置に設計した。それぞれの位置合わせマークの原点からの距離は表に示したとおりである。

プラスチックフィルム上に形成されたブラックマトリクスパターンの各位置合わせマークの座標を、測長機（ソキア・トプコン社製 ＡＭＩＣ １４００ＫＹ）を用いて測定したところ、測定値は表２のようになった。

測定した位置合わせマークの座標を基にずれ量Ａ１，Ａ２、及びずれ値Ｂ１，Ｂ２が求め、それぞれのの対となる位置合わせマークの二点のずれ値合計を算出すると、表２に示したように、設計座標が（−８０、１２０）、（８０、−１２０）の二点のずれ値合計が最も小さかった為、それらをアライメント用の二点と設定した。

上記の二点を用いてアライメント工程を行い、凸版印刷法にてＲｅｄストライプパターンをブラックマトリクスパターンに重ね合わせたところ、Ｒｅｄストライプパターンがずれて色抜けが生じたり、隣のセルのストライプパターンが混入してしまったりという欠陥のない良好な画像パターンを得ることができた。

（比較例）
実施例と同様に、３００ｍｍ□の枚葉のプラスチックフィルム上に形成されたカラーフィルタのブラックマトリクスパターンに、凸版印刷法でＲｅｄストライプパターンを重ね合わせる試験を行った。この試験においては、アライメント工程前にブラックマトリクスパターンの各位置合わせマークの座標の測定は行わず、予め設定された（−１２０、１２０）、（１２０、−１２０）の二点を用いてアライメント工程を行った。

その結果、ブラックマトリクスパターンに対して、Ｒｅｄストライプパターンの平行がややずれてしまい、所々で色抜けや隣のセルへの混入などの不具合が生じた。

１・・・プラスチックフィルム
２・・・ブラックマトリクスパターン

Claims (7)

1. プラスチックフィルム上に形成された画像パターンに、別の画像パターンを重ねる際に行うアライメント方法において、順に、
   （ａ）プラスチックフィルム上に形成された画像パターン中に複数配置された位置合わせマークの座標を測定する工程と、
   （ｂ）該画像パターンの中心を中心として点対称になる該位置合わせマーク中の二点の組の中で、位置合わせマークの設計座標からのずれが最も少ない二点を選択する工程と、
   （ｃ）選択された二点の位置合わせマークを用いて、プラスチックフィルム上に形成された画像パターンと、別の画像パターンを形成する為の治具との位置合わせを行う工程から成ることを特徴とするアライメント方法。
2. 前記プラスチックフィルム上に形成された画像パターンの位置合わせマークの座標を測定する工程において、位置合わせを行う工程で用いるステージと同じステージ上で測長することを特徴とする請求項１に記載のアライメント方法。
3. 前記プラスチックフィルム上に形成された画像パターンの位置合わせマークの座標を測定する工程において、位置合わせを行う工程で用いるステージ上以外で、別の測長機などを用いて測長することを特徴とする請求項１に記載のアライメント方法。
4. 前記別の画像パターンを形成する為の治具が印刷法で用いる版であり、該版を固定した状態で、プラスチックフィルムを移動させることにより、前記プラスチックフィルム上に形成された画像パターンと別の画像パターンを形成する為の版の相互の位置合わせマークを合わせることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のアライメント方法。
5. 前記別の画像パターンを形成する為の治具がフォトリソグラフィー法で用いるフォトマスクであり、該フォトマスクを固定した状態で、プラスチックフィルムを移動させることにより、前記プラスチックフィルム上に形成された画像パターンと別の画像パターンを形成する為のフォトマスクの相互の位置合わせマークを合わせることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のアライメント方法。
6. プラスチックフィルムが枚葉であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のアライメント方法。
7. プラスチックフィルムがウェブ状であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のアライメント方法。

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