JP2012230147A - プロキシミティ露光装置、プロキシミティ露光装置のマスク保持方法、及び表示用パネル基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】負圧室の天板をマスクホルダの下方から搬入する利便性を損なうことなく、マスクをより平坦に保持して、露光精度を向上させる。
【解決手段】マスクホルダ２０の露光光が通過する開口２０ａの下方に、開口２０ａより広く、下側が開放された天板収容部２０ｂを設ける。天板２３を、搬送装置３０により、マスクホルダ２０の下方から天板収容部２０ｂへ搬入する。天板２３を天板収容部２０ｂに収容し、天板２３より大きいマスク２をマスクホルダ２０の天板収容部２０ｂの周囲の下面に保持して、天板２３とマスク２との間に負圧室を形成し、負圧室に負圧をかけてマスク２のたわみを抑制する。
【選択図】図６

Description

本発明は、液晶ディスプレイ装置等の表示用パネル基板の製造において、プロキシミティ方式を用いて基板の露光を行うプロキシミティ露光装置、プロキシミティ露光装置のマスク保持方法、及びそれらを用いた表示用パネル基板の製造方法に係り、特に、マスクの上方に負圧室を設け、負圧室に負圧をかけてマスクのたわみを抑制するプロキシミティ露光装置、プロキシミティ露光装置のマスク保持方法、及びそれらを用いた表示用パネル基板の製造方法に関する。

表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイパネル用基板、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基板等の製造は、露光装置を用いて、フォトリソグラフィー技術により基板上にパターンを形成して行われる。露光装置としては、レンズ又は鏡を用いてマスクのパターンを基板上に投影するプロジェクション方式と、マスクと基板との間に微小な間隙（プロキシミティギャップ）を設けてマスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ方式とがある。プロキシミティ方式は、プロジェクション方式に比べてパターン解像性能は劣るが、照射光学系の構成が簡単で、かつ処理能力が高く量産用に適している。

大型の基板を対象としたプロキシミティ露光装置では、基板を水平に置いた状態で露光を行うのが一般的である。その場合、マスクは、マスクホルダにより、基板の上方に基板と向き合わせて保持され、マスクには、重力によってたわみが発生する。マスクにたわみが発生すると、基板へのパターンの焼付けが均一に行われない。そのため、従来、例えば特許文献１に記載の様に、マスクの上方に負圧室を設け、負圧室にマスクの単位面積当たりの質量を相殺する負圧をかけることによって、マスクのたわみを抑制する方法が行われている。負圧室は、マスクホルダと、マスクホルダに保持されたマスクと、マスクの上方に設けられたガラス板等の透明な天板とで構成される。

負圧室を構成するマスク及び天板に塵や汚れ等が付着すると、露光むらが発生するため、塵や汚れ等が付着したマスク又は天板は、きれいなマスク又は天板と交換して、洗浄する必要がある。通常、マスクは、マスクホルダの下面に真空吸着されて保持される。基板を搭載するチャックは、ステージにより、マスクホルダの下方の露光位置と、基板のロード及びアンロードを行うロード／アンロード位置との間を移動される。チャックをマスクホルダの下方から移動させると、マスクホルダの下方には十分な空間が確保されるため、マスクの交換は、マスク搬送ロボットを用いて、マスクホルダの下方から行うことができる。

一方、従来の負圧室の天板は、マスクホルダの露光光が通過する開口の上方に設けられ、マスクホルダの上方にはさらに照射光学系が配置されている。マスクホルダの上方には十分な空間がないため、従来、天板の交換は、ロボットを用いて行うことができず、４人程の保守者が装置内に入って人手で行っていた。その際、天板を照射光学系等に衝突させて、天板又は照射光学系等の装置を破損する恐れがあった。また人手で行うため、天板の交換に時間と手間が掛かり、その間は生産ラインが停止して生産性が下がるという問題があった。

これに対し特許文献２には、マスクホルダを、開口を形成する複数の移動可能なホルダ部で構成し、ホルダ部を移動してマスクホルダの開口を天板より大きく広げ、マスク搬送ロボットにより、パレットに搭載された天板を、マスクホルダの広げた開口を通して、マスクホルダの下方へ搬出し又はマスクホルダの下方から搬入する技術が開示されている。

特開２００３−１３１３８８号公報 特開２００８−１９１３５２号公報

特許文献２に記載の技術では、マスクホルダを複数の移動可能なホルダ部で構成するため、各ホルダ部のマスク保持面（下面）の高さを高精度で均一にすることが難しかった。近年の表示用パネルの高精細化に伴い、マスクホルダのマスク保持面（下面）の高さをより均一にして、マスクをより平坦に保持し、露光精度の向上を図る必要が生じた。

また、近年、表示用パネルの各種基板の製造では、大型化及びサイズの多様化に対応するため、比較的大きな基板を用意し、表示用パネルのサイズに応じて、１枚の基板から１枚又は複数枚の表示用パネル基板を製造している。この場合、プロキシミティ方式では、基板の一面を一括して露光しようとすると、基板と同じ大きさのマスクが必要となり、高価なマスクのコストがさらに増大する。そこで、基板より比較的小さなマスクを用い、基板をＸＹ方向へステップ移動させて、基板の一面を複数のショットに分けて露光する方式が主流となっている。

基板の一面を複数のショットに分けて露光する場合、基板のサイズとマスクのサイズによっては、マスクへ照射される光の一部を遮断して、露光領域を制限する必要が出てくる。シャッターを用いて露光領域を制限する場合、露光領域の境界付近ではシャッターの端部を通過した光が回折によって広がるため、シャッターをマスクから離して設けると、露光領域の境界付近で露光不足や二重露光が発生する。これを防止するため、プロキシミティ露光装置では、露光領域を制限するシャッターをできるだけマスクに近接して設けることが望ましい。しかしながら、特許文献２に記載の技術では、マスクホルダを複数の移動可能なホルダ部で構成するため、強度を確保するために、各ホルダ部の厚さを薄くして負圧室の高さを低くすることができず、シャッターをマスクにより近接して設けることが難しかった。

本発明の課題は、負圧室の天板をマスクホルダの下方から搬入する利便性を損なうことなく、マスクをより平坦に保持して、露光精度を向上させることである。また、本発明の課題は、露光領域を制限するシャッターをマスクにより近接して設け、露光領域の境界付近で露光不足や二重露光が発生するのをより効果的に防止することである。さらに、本発明の課題は、高品質な表示用パネル基板を製造することである。

本発明のプロキシミティ露光装置は、基板を搭載するチャックと、マスクを保持するマスクホルダとを備え、マスクと基板との間に微小なギャップを設けて、マスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置において、マスクホルダが、露光光が通過する開口と、開口の下方に設けられ、開口より広く、下側が開放された天板収容部とを有し、天板収容部に天板を収容し、天板収容部の周囲の下面に天板より大きいマスクを保持して、天板とマスクとの間に負圧室を形成し、負圧室に負圧をかけてマスクのたわみを抑制する構造であり、天板をマスクホルダの下方から天板収容部へ搬入する搬送装置を備えたものである。

また、本発明のプロキシミティ露光装置のマスク保持方法は、基板を搭載するチャックと、マスクを保持するマスクホルダとを備え、マスクと基板との間に微小なギャップを設けて、マスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置のマスク保持方法であって、マスクホルダの露光光が通過する開口の下方に、開口より広く、下側が開放された天板収容部を設け、天板を、搬送装置により、マスクホルダの下方から天板収容部へ搬入し、天板を天板収容部に収容し、天板より大きいマスクをマスクホルダの天板収容部の周囲の下面に保持して、天板とマスクとの間に負圧室を形成し、負圧室に負圧をかけてマスクのたわみを抑制するものである。

マスクホルダの露光光が通過する開口の下方に、開口より広く、下側が開放された天板収容部を設け、天板を、搬送装置により、マスクホルダの下方から天板収容部へ搬入するので、天板又は照射光学系等の装置を破損する恐れなく、負圧室の天板の交換を短時間で行い、生産性を向上することができるという、負圧室の天板をマスクホルダの下方から搬入する利便性が確保される。そして、天板を天板収容部に収容し、天板より大きいマスクをマスクホルダの天板収容部の周囲の下面に保持して、天板とマスクとの間に負圧室を形成するので、マスクホルダを複数の移動可能なホルダ部で構成する場合に比べ、マスクホルダの下面を平坦に加工してマスク保持面の高さをより均一にすることができる。従って、マスクがより平坦に保持され、露光精度が向上する。

さらに、本発明のプロキシミティ露光装置は、天板の下面の縁に接触する傾斜部を有し、傾斜部により天板の下面の縁を斜め上方へ押す天板押圧機構を、天板収容部に収容された天板の周囲に複数備えたものである。また、本発明のプロキシミティ露光装置のマスク保持方法は、天板の下面の縁に接触する傾斜部を有する複数の天板押圧機構を、天板収容部に収容した天板の周囲に複数設け、各天板押圧機構の傾斜部により、天板収容部に収容した天板の下面の縁を複数箇所で斜め上方へ押すものである。天板収容部に収容した天板の周囲に設けた複数の天板押圧機構により、天板の自重又は負圧室の負圧による天板の落下が防止される。

また、マスクの上方に負圧室を設けるプロキシミティ露光装置では、負圧室に負圧を掛けない状態でも、負圧室の天板が自重によって下方へたわみ、負圧室に負圧を掛けると、負圧室の天板が負圧によってさらに下方へたわんでしまう。負圧室の天板がたわむと、照射光学系から照射された露光光が天板を透過する際に露光光の平行度が低下して、露光精度が低下する。さらに、マスクの上方に負圧室を設けるプロキシミティ露光装置では、負圧室の上方に配置した複数のギャップセンサーにより、天板を通してマスクと基板とのギャップを複数箇所で検出して、マスクと基板とのギャップ合わせを行う。ギャップセンサーは、天板を介してマスク２へ光を斜めに照射し、マスクの下面で反射された光と基板の表面で反射された光とを天板を介して検出して、マスクと基板とのギャップを検出する。負圧室の天板がたわむと、ギャップセンサーの光の光路が天板を透過する際にずれ、ギャップの検出結果に誤差が生じて、マスクと基板とのギャップ合わせが精度良く行われず、露光精度が低下する。各天板押圧機構の傾斜部により、天板収容部に収容した天板の下面の縁を複数箇所で斜め上方へ押すと、天板には、横方向の圧力と共に、横方向の圧力と垂直な上向きの圧力が加わり、この上向きの圧力によって天板のたわみが抑制される。従って、天板を透過する露光光の平行度が上がり、また天板を通してマスクと基板とのギャップが精度良く検出されて、露光精度がさらに向上する。

さらに、本発明のプロキシミティ露光装置は、マスクホルダに保持されたマスクから離して設けられ、マスクの露光領域以外の領域へ照射される光の大部分を遮断する第１のシャッターと、マスクホルダに保持されたマスクに近接して設けられ、マスクの露光領域の境界付近へ照射される光を遮断する第２のシャッターとを有する露光用シャッターを備えたものである。また、本発明のプロキシミティ露光装置のマスク保持方法は、複数の露光パターンが設けられたマスクへ照射される光の一部を遮断して露光領域を制限する際、マスクホルダに保持されたマスクから離して設けた第１のシャッターを用いて、マスクの露光領域以外の領域へ照射される光の大部分を遮断し、マスクホルダに保持されたマスクに近接して設けた第２のシャッターを用いて、露光領域の境界付近へ照射される光を遮断するものである。

本発明では、マスクホルダの露光光が通過する開口の下方に、開口より広く、下側が開放された天板収容部を設け、天板を天板収容部に収容し、天板より大きいマスクをマスクホルダの天板収容部の周囲の下面に保持して、天板とマスクとの間に負圧室を形成するので、マスクホルダを複数の移動可能なホルダ部で構成する場合に比べ、マスクホルダの強度が大きく、マスクホルダの厚さを薄くして負圧室の高さを低くすることができる。従って、第２のシャッターをマスクにより近接して設け、露光領域の境界付近で露光不足や二重露光が発生するのをより効果的に防止することができる。

本発明の表示用パネル基板の製造方法は、上記のいずれかのプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行い、あるいは、上記のいずれかのプロキシミティ露光装置のマスク保持方法を用いてマスクを保持しながら、基板の露光を行うものである。上記のプロキシミティ露光装置又はプロキシミティ露光装置のマスク保持方法を用いることにより、負圧室の天板をマスクホルダの下方から搬入する利便性を損なうことなく、マスクがより平坦に保持され、露光精度が向上するので、高品質な表示用パネル基板が製造される。

本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置のマスク保持方法によれば、マスクホルダの露光光が通過する開口の下方に、開口より広く、下側が開放された天板収容部を設け、天板を、搬送装置により、マスクホルダの下方から天板収容部へ搬入し、天板を天板収容部に収容し、天板より大きいマスクをマスクホルダの天板収容部の周囲の下面に保持して、天板とマスクとの間に負圧室を形成し、負圧室に負圧をかけてマスクのたわみを抑制することにより、負圧室の天板をマスクホルダの下方から搬入する利便性を損なうことなく、マスクホルダを複数の移動可能なホルダ部で構成する場合に比べ、マスクをより平坦に保持して、露光精度を向上させることができる。

さらに、本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置のマスク保持方法によれば、天板の下面の縁に接触する傾斜部を有する複数の天板押圧機構を、天板収容部に収容した天板の周囲に複数設け、各天板押圧機構の傾斜部により、天板収容部に収容した天板の下面の縁を複数箇所で斜め上方へ押すことにより、天板の落下を防止することができる。また、天板のたわみを抑制して、天板を透過する露光光の平行度を上げ、また天板を通してマスクと基板とのギャップを精度良く検出して、露光精度をさらに向上させることができる。

さらに、本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置のマスク保持方法によれば、複数の露光パターンが設けられたマスクへ照射される光の一部を遮断して露光領域を制限する際、マスクホルダに保持されたマスクから離して設けた第１のシャッターを用いて、マスクの露光領域以外の領域へ照射される光の大部分を遮断し、マスクホルダに保持されたマスクに近接して設けた第２のシャッターを用いて、露光領域の境界付近へ照射される光を遮断することにより、第２のシャッターをマスクにより近接して設け、露光領域の境界付近で露光不足や二重露光が発生するのをより効果的に防止することができる。

本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、負圧室の天板をマスクホルダの下方から搬入する利便性を損なうことなく、マスクをより平坦に保持して、露光精度を向上させることができるので、高品質な表示用パネル基板を製造することができる。

本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の概略構成を示す図である。 チャックを露光位置へ移動した状態を示す側面図である。 搬送装置の上面図である。 図４（ａ）は天板受けの正面図、図４（ｂ）は天板受けの側面図である。 図５（ａ）はマスクホルダの下面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ部の断面図である。 天板をマスクホルダへ搬入する動作を説明する図である。 天板押圧機構の動作を説明する図である。 天板及びマスクが装着されたマスクホルダの一部断面側面図である。 マスクホルダ及び露光用シャッターの上面図である。 ギャップセンサーの概略構成を示す図である。 ギャップセンサーの動作を説明する図である。 露光用シャッターの平面図である。 露光用シャッターの一部断面側面図である。 基板のサイズとマスクのサイズとの関係の一例を示す図である。 図１５（ａ）は露光領域を制限する場合の一例を平板状シャッターとマスクホルダの中間から見た平面図、図１５（ｂ）は露光領域を制限する場合の一例を平板状シャッターの上空から見た平面図である。 露光領域を制限する場合の一例を示す一部断面側面図である。 液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。 液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。

図１は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の概略構成を示す図である。また、図２は、チャックを露光位置へ移動した状態を示す側面図である。プロキシミティ露光装置は、ベース３、Ｘガイド４、Ｘステージ５、Ｙガイド６、Ｙステージ７、θステージ８、チャック支持台９、チャック１０、マスクホルダ２０、搬送装置３０、並びに後述する天板押圧機構、センサーユニット及び露光用シャッターを含んで構成されている。プロキシミティ露光装置は、これらの他に、基板１をチャック１０へ搬入し、また基板１をチャック１０から搬出する基板搬送装置、露光光を照射する照射光学系、装置内の温度管理を行う温度制御ユニット等を備えている。

なお、以下に説明する実施の形態におけるＸＹ方向は例示であって、Ｘ方向とＹ方向とを入れ替えてもよい。

図１において、チャック１０は、基板１のロード及びアンロードを行うロード／アンロード位置にある。ロード／アンロード位置において、図示しない基板搬送装置により、基板１がチャック１０へ搬入され、また基板１がチャック１０から搬出される。チャック１０への基板１のロード及びチャック１０からの基板１のアンロードは、チャック１０に設けた複数の突き上げピンを用いて行われる。突き上げピンは、チャック１０の内部に収納されており、チャック１０の内部から上昇して、基板１をチャック１０にロードする際、基板搬送装置から基板１を受け取り、基板１をチャック１０からアンロードする際、基板搬送装置へ基板１を受け渡す。チャック１０は、基板１の裏面を真空吸着して支持する。基板１の表面には、感光樹脂材料（フォトレジスト）が塗布されている。

図２において、基板１の露光を行う露光位置の上空には、マスク２を保持するマスクホルダ２０が設置されている。マスクホルダ２０に保持されたマスク２の上空には、図示しない照射光学系が配置されている。露光時、照射光学系からの露光光がマスク２を透過して基板１へ照射されることにより、マスク２のパターンが基板１の表面に転写され、基板１上にパターンが形成される。

チャック１０は、チャック支持台９を介してθステージ８に搭載されており、θステージ８の下にはＹステージ７及びＸステージ５が設けられている。Ｘステージ５は、ベース３に設けられたＸガイド４に搭載され、Ｘガイド４に沿ってＸ方向（図２の図面横方向）へ移動する。Ｙステージ７は、Ｘステージ５に設けられたＹガイド６に搭載され、Ｙガイド６に沿ってＹ方向（図２の図面奥行き方向）へ移動する。θステージ８は、Ｙステージ７に搭載され、θ方向へ回転する。チャック支持台９は、θステージ８に搭載され、チャック１０を複数箇所で支持する。

Ｘステージ５のＸ方向への移動及びＹステージ７のＹ方向への移動により、チャック１０は、ロード／アンロード位置と露光位置との間を移動される。ロード／アンロード位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動、Ｙステージ７のＹ方向への移動、及びθステージ８のθ方向への回転により、チャック１０に搭載された基板１のプリアライメントが行われる。露光位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動及びＹステージ７のＹ方向への移動により、チャック１０に搭載された基板１のＸＹ方向へのステップ移動が行われる。また、図示しないＺ−チルト機構により、マスクホルダ２０をＺ方向（図２の図面上下方向）へ移動及びチルトすることによって、マスク２と基板１とのギャップ合わせが行われる。そして、Ｘステージ５のＸ方向への移動、Ｙステージ７のＹ方向への移動、及びθステージ８のθ方向への回転により、マスク２と基板１との位置合わせが行われる。

なお、本実施の形態では、マスクホルダ２０をＺ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行っているが、チャック支持台９にＺ−チルト機構を設けて、チャック１０をＺ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行ってもよい。また、本実施の形態では、Ｘステージ５及びＹステージ７によりチャック１０をＸＹ方向へ移動することにより、マスク２と基板１との位置合わせを行っているが、マスクホルダ２０をＸＹ方向へ移動するステージを設けて、マスクホルダ２０をＸＹ方向へ移動することにより、マスク２と基板１との位置合わせを行ってもよい。

図１において、ベース３の奥には、搬送装置３０が設けられている。搬送装置３０は、後述する負圧室の天板２３をマスクホルダ２０へ搬入し、また天板２３をマスクホルダ２０から搬出する。この搬送装置３０は、マスク２をマスクホルダ２０へ搬入し、またマスク２をマスクホルダ２０から搬出するマスク搬送装置を兼ねてもよい。図３は、搬送装置の上面図である。搬送装置３０は、天板２３を載せる複数のハンドリングアーム３１を備えている。各ハンドリングアーム３１の上面には、複数の天板受け３２が設けられており、各天板受け３２は、ハンドリングアーム３１に搭載された天板２３の下面の縁を支持する。

図４（ａ）は天板受けの正面図、図４（ｂ）は天板受けの側面図である。天板受け３２は、天板受け部材３３と、台座ブロック３４とを含んで構成されている。天板受け部材３３の上面には、天板２３の下面の縁を支持する天板支持部３３ａと、天板支持部３３ａより盛り上がった天板落下防止部３３ｂとが設けられている。図４（ｂ）において、天板受け３２に破線で示す天板２３が搭載されたとき、ハンドリングアーム３１の移動により天板支持部３３ａに支持された天板２３が横ずれしても、天板２３の側面が天板落下防止部３３ｂに接触して、天板２３の落下が防止される。天板落下防止部３３ｂには、天板受け３２にマスクを搭載する際、天板２３の縁を案内するための傾斜部３３ｃが設けられている。

以下、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置のマスク保持方法について説明する。図５（ａ）はマスクホルダの下面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ部の断面図である。本実施の形態のマスクホルダ２０は、１つの金属部材から機械加工により製造した一体構成となっている。図５（ｂ）において、マスクホルダ２０には、露光光が通過する開口２０ａが設けられており、開口２０ａの下方には、開口２０ａより広く、下側が開放された天板収容部２０ｂが設けられている。図５（ａ），（ｂ）において、マスクホルダ２０の下面の天板収容部２０ｂの周囲には、マスク２を吸着するための複数の吸着溝２１が形成されている。また、天板収容部２０ｂの天井の開口２０ａの周囲には、天板２３を吸着するための複数の吸着溝２２が形成されている。

図６は、天板をマスクホルダへ搬入する動作を説明する図である。図３の搬送装置３０は、天板受け３２に天板２３を載せたハンドリングアーム３１を、図６（ａ）に示す様に、マスクホルダ２０の下方へ移動する。そして、搬送装置３０は、ハンドリングアーム３１を上昇させて、図６（ｂ）に示す様に、天板２３をマスクホルダ２０の下方から天板収容部２０ｂへ搬入する。マスクホルダ２０は、天板２３を天板収容部２０ｂに収容し、天板収容部２０ｂの天井に形成された吸着溝２２により、天板２３の周辺部を真空吸着して保持する。マスクホルダ２０には、吸着溝２２による天板２３の吸着が外れた場合に、天板２３の落下を防止するための複数の天板押圧機構が設けられている。

図７は、天板押圧機構の動作を説明する図である。マスクホルダ２０の天板収容部２０ｂの四方の内壁には、複数の挿入穴が所定の間隔で同じ高さにそれぞれ設けられており、各挿入穴には天板押圧機構が挿入されている。各天板押圧機構は、押圧部材２４、及びエアシリンダ２５を含んで構成されている。押圧部材２４は、エアシリンダ２５のロッドの先端に取り付けられており、エアシリンダ２５により図面横方向へ移動される。搬送装置３０が天板２３をマスクホルダ２０の天板収容部２０ｂへ搬入する際、エアシリンダ２５は、図７（ａ）に示す様に、押圧部材２４を挿入穴の内部へ移動する。マスクホルダ２０が天板２３を天板収容部２０ｂに収容した後、エアシリンダ２５は、図７（ｂ）に示す様に、押圧部材２４を挿入穴から突出させ、押圧部材２４を天板２３の下面の縁に押し付ける。これにより、天板２３の自重又は負圧室の負圧による天板２３の落下が防止される。

図７（ｃ）において、押圧部材２４の天板２３の下面の縁に接触する部分には、傾斜部２４ａが設けられており、押圧部材２４は天板２３の下面の縁を傾斜部２４ａで斜め上方へ押す。各天板押圧機構の押圧部材２４の傾斜部２４ａにより、天板収容部２０ｂに収容された天板２３の下面の縁を複数箇所で斜め上方へ押すと、天板２３には、矢印で示す様に、横方向の圧力と共に、横方向の圧力と垂直な上向きの圧力が加わり、この上向きの圧力によって天板２３のたわみが抑制される。

図８は、天板及びマスクが装着されたマスクホルダの一部断面側面図である。本発明で使用するマスク２は、縦横の幅が天板２３及び天板収容部２０ｂよりも大きく構成されている。マスク２は、図示しないマスク搬送装置のハンドリングアームにより、マスクホルダ２０の下方からマスクホルダ２０に装着される。なお、マスク搬送装置として、図３の搬送装置３０を用いてもよい。マスクホルダ２０は、吸着溝２１によりマスク２の周辺部を真空吸着して、天板収容部２０ｂの周囲の下面にマスク２を保持する。天板収容部２０ｂに収容された天板２３と、マスクホルダ２０の下面に保持されたマスク２とによって、天板収容部２０ｂ内の天板２３とマスク２との間の空間に負圧室が構成される。空気通路２６から負圧室内の空気を抜き、マスク２に単位面積当たりの質量を相殺する負圧をかけることによって、マスク２のたわみが抑制される。

マスクホルダ２０の露光光が通過する開口２０ａの下方に、開口２０ａより広く、下側が開放された天板収容部２０ｂを設け、天板２３を、搬送装置３０により、マスクホルダ２０の下方から天板収容部２０ｂへ搬入するので、天板２３又は照射光学系等の装置を破損する恐れなく、負圧室の天板２３の交換を短時間で行い、生産性を向上することができる。負圧室の天板２３をマスクホルダ２０の下方から搬入する利便性が確保される。そして、天板２３を天板収容部２０ｂに収容し、天板２３より大きいマスク２をマスクホルダ２０の天板収容部２０ｂの周囲の下面に保持して、天板２３とマスク２との間に負圧室を形成するので、マスクホルダを複数の移動可能なホルダ部で構成する場合に比べ、マスクホルダ２０の下面を平坦に加工してマスク保持面の高さをより均一にすることができる。従って、マスク２がより平坦に保持され、露光精度が向上する。

図９は、マスクホルダ及び露光用シャッターの上面図である。負圧室の上方において、マスク２の四隅の上空には、センサーユニット６０が配置されている。センサーユニット６０は、マスク２と基板１とのギャップの大きさを検出するギャップセンサーと、マスク２及び基板１に形成されたアライメントマークの位置を検出するアライメント用センサーとを含んで構成されている。露光前、ギャップセンサーの検出結果に基づいて、マスク２と基板１とのギャップ合わせが行われ、アライメント用センサーの検出結果に基づいて、マスク２と基板１との位置合わせが行われる。露光時、センサーユニット６０は、図示しない移動機構によって露光領域外へ移動される。

図１０は、ギャップセンサーの概略構成を示す図である。センサーユニット６０内のギャップセンサーは、マスク２へ光を斜めに照射する投光系６０ａと、投光系６０ａから照射されてマスク２の下面で反射された光、及び投光系６０ａから照射されて基板１の表面で反射された光を受光する受光系６０ｂとを含んで構成されている。投光系６０ａは、ＬＥＤ光源６１、コリメーションレンズ群６２、ミラー６３、及び投影レンズ６４を含んで構成されている。なお、ＬＥＤ光源４１の代わりに、レーザー光源を用いてもよい。受光系６０ｂは、結像レンズ６５、ミラー６６，６７、及び検出基板６８を含んで構成されている。

図１１は、ギャップセンサーの動作を説明する図である。図１０の検出基板６８には、図１１に示すＣＣＤラインセンサー６９が搭載されている。図１１において、投光系６０ａのＬＥＤ光源６１から発生された光は、コリメーションレンズ群６２を透過して平行光線束となり、ミラー６３で反射された後、投影レンズ６４から天板２３を介してマスク２へ斜めに照射される。マスク２へ照射された光は、その一部がマスク２の上面で反射され、一部がマスク２の内部へ透過する。マスク２の内部へ透過した光は、その一部がマスク２の下面で反射され、一部がマスク２の下面から基板１の表面へ照射される。基板１の表面へ照射された光は、その一部が基板１の表面で反射され、一部が基板１の内部へ透過する。マスク２の下面で反射された光及び基板１の表面で反射された光は、天板２３の上面から射出された後、受光系６０ｂの結像レンズ６５で集光され、ミラー６６，６７で反射されて、ＣＣＤラインセンサー６９の受光面に結像する。ＣＣＤラインセンサー６９は、受光面で受光した光の強度に応じた検出信号を出力する。ＣＣＤラインセンサー６９のマスク２の下面で反射された光の検出信号の位置と、基板１の表面で反射された光の検出信号の位置とから、マスク２と基板１とのギャップＧが検出される。

負圧室の天板２３は、負圧室に負圧を掛けない状態でも、自重によって下方へたわみ、負圧室に負圧を掛けると、負圧によってさらに下方へたわんでしまう。負圧室の天板２３がたわむと、照射光学系から照射された露光光が天板２３を透過する際に露光光の平行度が低下して、露光精度が低下する。さらに、負圧室の天板２３がたわむと、ギャップセンサーの光の光路が天板２３を透過する際にずれ、ギャップの検出結果に誤差が生じて、マスク２と基板１とのギャップ合わせが精度良く行われず、露光精度が低下する。本実施の形態では、天板収容部２０ｂに収容された天板２３の周囲に設けられた複数の天板押圧機構により、天板２３のたわみが抑制されるので、天板２３を透過する露光光の平行度が上がり、また天板２３を通してマスク２と基板１とのギャップが精度良く検出されて、露光精度がさらに向上する。

図１２は、露光用シャッターの平面図である。また、図１３は、露光用シャッターの一部断面側面図である。露光用シャッターは、平板状シャッター４０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂと、帯状シャッター４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂとを含んで構成されている。

図１３において、平板状シャッター４０ａ，４０ｂは、マスク２から離れた高さｈ１に設けられている。平板状シャッター４１ａ，４１ｂは、マスク２から離れた高さｈ２に設けられている。帯状シャッター４２ａ，４２ｂはマスク２に近接した高さｈ３に設けられている。帯状シャッター４３ａ，４３ｂはマスク２に近接した高さｈ４に設けられている。平板状シャッター４０ａ，４０ｂは、図示しない移動機構により、Ｘ方向へ移動される。平板状シャッター４１ａ，４１ｂは、図示しない移動機構により、Ｙ方向へ移動される。

図１２において、帯状シャッター４２ａの両端は、ボールねじナット４４ａを介して、マスクホルダ２０の内側面に取り付けたガイド４８に移動可能に保持されている。ボールねじ４６ａに連結されたモータ５０ａを同期して駆動することにより、帯状シャッター４２ａはガイド４８に沿ってＸ方向へ移動される。同様に、帯状シャッター４２ｂの両端は、ボールねじナット４４ｂを介して、ガイド４８に移動可能に保持されている。ボールねじ４６ｂに連結されたモータ５０ｂを同期して駆動することにより、帯状シャッター４２ｂはガイド４８に沿ってＸ方向へ移動される。

帯状シャッター４３ａの両端は、ボールねじナット４５ａを介して、マスクホルダ２０の内側面に取り付けたガイド４９に移動可能に保持されている。ボールねじ４７ａに連結されたモータ５１ａを同期して駆動することにより、帯状シャッター４３ａはガイド４９に沿ってＹ方向へ移動される。同様に、帯状シャッター４３ｂの両端は、ボールねじナット４５ｂを介して、ガイド４９に移動可能に保持されている。ボールねじ４７ｂに連結されたモータ５１ｂを同期して駆動することにより、帯状シャッター４３ｂはガイド４９に沿ってＹ方向へ移動される。

なお、図１３では、モータ５０ａ，５０ｂ，５１ａ，５１ｂ及びボールねじ４６ａ，４６ｂ，４７ａ，４７ｂのそれらに連結される部分は、図示が省略されている。平板状シャッター４０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂのさらに上方には、図示しない照射光学系が配置されており、図示しない露光用光源から照射光学系を介してマスク２へ光が照射される。

図１４は、基板のサイズとマスクのサイズとの関係の一例を示す図である。図１４（ａ）は、基板１から９枚の表示用パネル基板Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉを製造する例を示し、図１４（ｂ）はマスク２が最大で４枚分の表示用パネル基板のショットを行う例を示している。図１４（ｂ）のマスク２を用いて図１４（ａ）の基板１の露光を行う場合、ショット数は４となり、例えば、１回目のショットで表示用パネル基板Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、２回目のショットで表示用パネル基板Ｅ，Ｆ、３回目のショットで表示用パネル基板Ｇ、４回目のショットで表示用パネル基板Ｈ，Ｉの露光を行う。

マスク２の全面について露光を行う場合、平板状シャッター４０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂ及び帯状シャッター４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂは、ＸＹ方向で図１２及び図１３に示す位置へ配置され、マスク２へ照射される光を遮断しない。従って、マスク２の全面が露光領域となる。一方、露光領域を制限する場合、平板状シャッター４０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂ及び帯状シャッター４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂは、ＸＹ方向を所定の位置へ移動され、マスク２へ照射される光の一部を遮断する。

図１５（ａ）は露光領域を制限する場合の一例を平板状シャッターとマスクホルダの中間から見た平面図、図１５（ｂ）は露光領域を制限する場合の一例を平板状シャッターの上空から見た平面図である。また、図１６は、露光領域を制限する場合の一例を示す一部断面側面図である。なお、図１６では、図１３と同様に、モータ及びボールねじのモータに連結される部分は、図示が省略されている。

本例は、マスク２の右下４分の１の部分を露光領域とする場合を示している。この場合、帯状シャッター４２ａをＸ方向へ図１５（ａ）に示す位置へ移動させ、帯状シャッター４３ｂをＹ方向へ図１５（ａ）に示す位置へ移動させる。また、平板状シャッター４０ａをＸ方向へ図１５（ｂ）に示す位置へ移動させ、平板状シャッター４１ｂをＹ方向へ図１５（ｂ）に示す位置へ移動させる。平板状シャッター４０ａ，４１ｂは、マスク２の露光領域以外の領域へ照射される光の大部分を遮断し、帯状シャッター４２ａ，４３ｂは、マスク２の露光領域の境界付近へ照射される光を遮断する。

このとき、図１６に破線矢印で示す様に、平板状シャッター４０ａの端部を通過した光は回折によって広がり、このままでは露光領域の境界付近で露光不足や二重露光が発生する。本実施の形態では、帯状シャッター４２ａにより、平板状シャッター４０ａの端部を通過した光を遮断している。平板状シャッター４１ｂ及び帯状シャッター４３ｂについても同様である。

なお、図１５及び図１６では、マスクの右下４分の１の部分を露光領域とする例を示したが、平板状シャッター４０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂの移動と、帯状シャッター４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂの移動とを組み合わせることにより、マスク２の四隅のいずれかを含む部分及びマスク２の中央部について、任意の広さを露光領域とすることができる。

帯状シャッター４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂは、平板状シャッター４０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂに比べてかなり小さく構成できる。従って、平板状シャッター４０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂをマスク２から離れた高さに設け、帯状シャッター４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂをマスクに近接した高さに設けることにより、マスク２の近傍にセンサーユニット６０及びその移動機構を配置するスペースを確保することができる。

そして、帯状シャッター４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂを用いてマスク２に近接した高さで露光領域の境界付近へ照射される光を遮断することにより、露光領域の境界付近で露光不足や二重露光が発生するのを防止することができる。特に、本発明では、マスクホルダ２０の露光光が通過する開口２０ａの下方に、開口２０ａより広く、下側が開放された天板収容部２０ｂを設け、天板２３を天板収容部２０ｂに収容し、天板２３より大きいマスク２をマスクホルダ２０の天板収容部２０ｂの周囲の下面に保持して、天板２３とマスク２との間に負圧室を形成するので、マスクホルダを複数の移動可能なホルダ部で構成する場合に比べ、マスクホルダ２０の強度が大きく、マスクホルダ２０の厚さを薄くして負圧室の高さを低くすることができる。従って、帯状シャッター４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂをマスク２により近接して設け、露光領域の境界付近で露光不足や二重露光が発生するのをより効果的に防止することができる。

さらに、平板状シャッター４０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂと帯状シャッター４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂとを併用することにより、簡単な構成で露光領域を移動及び調整することができる。また、平板状シャッター４０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂの移動と、帯状シャッター４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂの移動とを組み合わせることにより、マスク２の四隅のいずれかを含む部分及びマスク２の中央部について、任意の広さを露光領域とすることができる。

以上説明した実施の形態によれば、マスクホルダ２０の露光光が通過する開口２０ａの下方に、開口２０ａより広く、下側が開放された天板収容部２０ｂを設け、天板２３を、搬送装置３０により、マスクホルダ２０の下方から天板収容部２０ｂへ搬入し、天板２３を天板収容部２０ｂに収容し、天板２３より大きいマスク２をマスクホルダ２０の天板収容部２０ｂの周囲の下面に保持して、天板２３とマスク２との間に負圧室を形成し、負圧室に負圧をかけてマスク２のたわみを抑制することにより、負圧室の天板２３をマスクホルダ２０の下方から搬入する利便性を損なうことなく、マスクホルダを複数の移動可能なホルダ部で構成する場合に比べ、マスク２をより平坦に保持して、露光精度を向上させることができる。

さらに、天板２３の下面の縁に接触する傾斜部２４ａを有する複数の天板押圧機構を、天板収容部２０ｂに収容した天板２３の周囲に複数設け、各天板押圧機構の傾斜部２４ａにより、天板収容部２０ｂに収容した天板２３の下面の縁を複数箇所で斜め上方へ押すことにより、天板２３の落下を防止することができる。また、天板２３のたわみを抑制して、天板２３を透過する露光光の平行度を上げ、また天板２３を通してマスク２と基板１とのギャップを精度良く検出して、露光精度をさらに向上させることができる。

さらに、複数の露光パターンが設けられたマスク２へ照射される光の一部を遮断して露光領域を制限する際、マスクホルダ２０に保持されたマスク２から離して設けた平板状シャッター４０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂを用いて、マスク２の露光領域以外の領域へ照射される光の大部分を遮断し、マスクホルダ２０に保持されたマスク２に近接して設けた帯状シャッター４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂを用いて、露光領域の境界付近へ照射される光を遮断することにより、帯状シャッター４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂをマスク２により近接して設け、露光領域の境界付近で露光不足や二重露光が発生するのをより効果的に防止することができる。

本発明のプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行い、あるいは、本発明のプロキシミティ露光装置のマスク保持方法を用いてマスクを保持しながら、基板の露光を行うことにより、負圧室の天板をマスクホルダの下方から搬入する利便性を損なうことなく、マスクをより平坦に保持して、露光精度を向上させることができるので、高品質な表示用パネル基板を製造することができる。

例えば、図１７は、液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。薄膜形成工程（ステップ１０１）では、スパッタ法やプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法等により、基板上に液晶駆動用の透明電極となる導電体膜や絶縁体膜等の薄膜を形成する。レジスト塗布工程（ステップ１０２）では、ロール塗布法等により感光樹脂材料（フォトレジスト）を塗布して、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜上にフォトレジスト膜を形成する。露光工程（ステップ１０３）では、プロキシミティ露光装置や投影露光装置等を用いて、マスクのパターンをフォトレジスト膜に転写する。現像工程（ステップ１０４）では、シャワー現像法等により現像液をフォトレジスト膜上に供給して、フォトレジスト膜の不要部分を除去する。エッチング工程（ステップ１０５）では、ウエットエッチングにより、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜の内、フォトレジスト膜でマスクされていない部分を除去する。剥離工程（ステップ１０６）では、エッチング工程（ステップ１０５）でのマスクの役目を終えたフォトレジスト膜を、剥離液によって剥離する。これらの各工程の前又は後には、必要に応じて、基板の洗浄／乾燥工程が実施される。これらの工程を数回繰り返して、基板上にＴＦＴアレイが形成される。

また、図１８は、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）では、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、剥離等の処理により、基板上にブラックマトリクスを形成する。着色パターン形成工程（ステップ２０２）では、染色法や顔料分散法等により、基板上に着色パターンを形成する。この工程を、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色パターンについて繰り返す。保護膜形成工程（ステップ２０３）では、着色パターンの上に保護膜を形成し、透明電極膜形成工程（ステップ２０４）では、保護膜の上に透明電極膜を形成する。これらの各工程の前、途中又は後には、必要に応じて、基板の洗浄／乾燥工程が実施される。

図１７に示したＴＦＴ基板の製造工程では、露光工程（ステップ１０３）において、図１８に示したカラーフィルタ基板の製造工程では、ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）及び着色パターン形成工程（ステップ２０２）の露光処理において、本発明のプロキシミティ露光装置又はプロキシミティ露光装置のマスク保持方法を適用することができる。

１ 基板
２ マスク
３ ベース
４ Ｘガイド
５ Ｘステージ
６ Ｙガイド
７ Ｙステージ
８ θステージ
９ チャック支持台
１０ チャック
２０ マスクホルダ
２０ａ 開口
２０ｂ 天板収容部
２１，２２ 吸着溝
２３ 天板
２４ 押圧部材
２４ａ 傾斜部
２５ エアシリンダ
２６ 空気通路
３０ 搬送装置
３１ ハンドリングアーム
３２ 天板受け
３３ 天板受け部材
３４ 台座ブロック
４０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂ 平板状シャッター
４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ 帯状シャッター
４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂ ボールねじナット
４６ａ，４６ｂ，４７ａ，４７ｂ ボールねじ
４８，４９ ガイド
５０ａ，５０ｂ，５１ａ，５１ｂ モータ
６０ センサーユニット

Claims (8)

1. 基板を搭載するチャックと、マスクを保持するマスクホルダとを備え、マスクと基板との間に微小なギャップを設けて、マスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置において、
   前記マスクホルダは、露光光が通過する開口と、該開口の下方に設けられ、該開口より広く、下側が開放された天板収容部とを有し、該天板収容部に天板を収容し、該天板収容部の周囲の下面に天板より大きいマスクを保持して、天板とマスクとの間に負圧室を形成し、負圧室に負圧をかけてマスクのたわみを抑制する構造であり、
   天板を前記マスクホルダの下方から前記天板収容部へ搬入する搬送装置を備えたことを特徴とするプロキシミティ露光装置。
2. 天板の下面の縁に接触する傾斜部を有し、該傾斜部により前記天板の下面の縁を斜め上方へ押す天板押圧機構を、前記天板収容部に収容された天板の周囲に複数備えたことを特徴とする請求項１に記載のプロキシミティ露光装置。
3. 前記マスクホルダに保持されたマスクから離して設けられ、マスクの露光領域以外の領域へ照射される光の大部分を遮断する第１のシャッターと、前記マスクホルダに保持されたマスクに近接して設けられ、マスクの露光領域の境界付近へ照射される光を遮断する第２のシャッターとを有する露光用シャッターを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプロキシミティ露光装置。
4. 基板を搭載するチャックと、マスクを保持するマスクホルダとを備え、マスクと基板との間に微小なギャップを設けて、マスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置のマスク保持方法であって、
   マスクホルダの露光光が通過する開口の下方に、開口より広く、下側が開放された天板収容部を設け、
   天板を、搬送装置により、マスクホルダの下方から天板収容部へ搬入し、
   天板を天板収容部に収容し、天板より大きいマスクをマスクホルダの天板収容部の周囲の下面に保持して、天板とマスクとの間に負圧室を形成し、負圧室に負圧をかけてマスクのたわみを抑制することを特徴とするプロキシミティ露光装置のマスク保持方法。
5. 天板の下面の縁に接触する傾斜部を有する複数の天板押圧機構を、天板収容部に収容した天板の周囲に複数設け、
   各天板押圧機構の傾斜部により、天板収容部に収容した天板の下面の縁を複数箇所で斜め上方へ押すことを特徴とする請求項４に記載のプロキシミティ露光装置のマスク保持方法。
6. 複数の露光パターンが設けられたマスクへ照射される光の一部を遮断して露光領域を制限する際、マスクホルダに保持されたマスクから離して設けた第１のシャッターを用いて、マスクの露光領域以外の領域へ照射される光の大部分を遮断し、マスクホルダに保持されたマスクに近接して設けた第２のシャッターを用いて、露光領域の境界付近へ照射される光を遮断することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のプロキシミティ露光装置のマスク保持方法。
7. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
8. 請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載のプロキシミティ露光装置のマスク保持方法を用いてマスクを保持しながら、基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。

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