JP2013050576A

JP2013050576A - 露光方法

Info

Publication number: JP2013050576A
Application number: JP2011188403A
Authority: JP
Inventors: Takashi Inami; 敬井波; Kohei Hamamura; 公平濱村
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2013-03-14

Abstract

【課題】本発明によれば、露光マスクに基板ステージを接近させプロキシミティ露光を行う場合に、露光マスクの膨らみを制限することにより、露光マスクと被露光基板との隙間が均一な状態を短時間で達成することができる。
【解決手段】本発明の露光方法は、ガラス基板の片面にマスクパターンが形成され、前記マスクパターンの遮光部に該当する任意の位置に前記ガラス基板を貫通する通気孔が単数または複数個形成された露光マスクと、前記露光マスクにより露光される被露光基板との間隙を調整する前後いずれかにて、前記通気孔から前記間隙の気体を真空手段により排出することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、フラットパネルディスプレイの製造などに用いる露光方法に関するものである。

現在、フォトリソグラフィ法等の描画方法は、広域なエリアを高精度にパターン形成ができるため、フラットパネルディスプレイの製造工程においても採用されている。

そして、露光用フォトマスクと被露光基板とが接触せず、わずかなギャップをもってフォトマスクに描かれたパターンを被露光基板に露光する方法が広く用いられている。このような露光方法はプロキシミティ露光方法と呼ばれている。

一方、液晶ディスプレイパネルやプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰとする）に代表されるディスプレイデバイスの製造工程においては、一度の処理で複数のパターンを得るため、通常、一枚の基板に複数のパターンを一度に形成し、パターン完成後に割断するようにして、工数低減によるコスト削減を実施している。このため、画面の大型化に伴い、被露光基板の大型化が要望され、露光用フォトマスクについても大型化が進行している。例えばＰＤＰの製造工程においては、特許文献１にみられるような露光方法等が開示されている。

特開平９−１２７７０２号公報

しかしながら、露光用フォトマスクが大型化するにつれ露光用フォトマスクの剛性低下によりプロキシミティ露光時に被露光基板と露光用フォトマスクとの間隙に滞留している空気を排気し、設定ギャップに到達するまでに時間がかかるという問題がある。

本発明は、このような従来の課題を解決するもので、大型のフォトマスクを用いてプロキシミティ露光を行う際に設定ギャップに到達するまでの時間を短縮することができるフォトマスクを提供することを目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明の露光方法は、ガラス基板の片面にマスクパターンが形成され、前記マスクパターンの遮光部に該当する任意の位置に前記ガラス基板を貫通する通気孔が単数または複数個形成された露光マスクと、前記露光マスクにより露光される被露光基板との間隙を調整する前後いずれかにて、前記通気孔から前記間隙の気体を真空手段により排出する。

このような構成により、プロキシミティ露光を行う際に設定ギャップに到達するまでの時間を短縮することができる。

以上のように、本発明によれば、プロキシミティ露光を行う際に設定ギャップに到達するまでの時間を短縮できる大型の露光用フォトマスクを提供することができる。

本発明の実施形態による露光マスクを示す正面図および断面図同露光方法の動作を示す図同露光マスクと被露光基板とのギャップの変化を示す図真空吸引手段先端部の形状の断面図露光装置の概略構成を示す図露光装置の露光ステージ周辺の概略構成を示す図従来技術による露光方法の動作を示す図同露光マスクと被露光基板とのギャップ変化を示す図

以下に露光装置について説明する。図５はフラットパネルディスプレイの製造などに用いられる露光装置の概略構成を示す図である。露光ステージ１５に、ガラス基板などに感光性材料層１６を表面に形成した被露光基板１７が真空吸着によって垂直に貼り付けられている。露光ステージ１５に対向して、露光マスク１８がその四辺周縁部をマスクホルダ１９で垂直に保持された状態で設置されている。

露光マスクは装置内部のマスクライブラリ２０に複数台収納されたマスクケース２１から、取り出されて、マスク搬送用溝付きローラ２２に導かれてマスクホルダ１９まで運ばれ、マスクホルダに取り付けられる。一方、露光マスク１８の露光ステージ１５と反対の方向に位置する光源部２３から紫外光２４が露光マスク全面に照射されるように配置されている。ただし、通常は紫外光はシャッターによって遮断されており、被露光基板１７に対して露光処理を行うときだけ、シャッターが開き、照射されるようになっている。

一方、被露光基板１７は基板搬送手段２５、および搬送レール２６によって、露光装置外部から露光装置開口２７ａを通って運ばれ、露光ステージ１５に取り付けられる。露光処理の終わった被露光基板１７は再び基板搬送手段２５および搬送レール２６によって露光装置開口２７ｂを通って、露光装置外部へ搬出される。

さらに詳しく被露光基板を露光処理する際の動作を図６の概略図を用いて説明する。前述したように、露光ステージ１５に所定の感光性材料を塗布乾燥して材料層１６を形成した被露光基板１７を設置し、その基板に近接して、所定の微細開口パターンがクロム膜によって形成されたガラス製の露光マスク１８が対向している。

アライメントカメラおよびギャップスコープユニット２８は露光マスク四隅に位置しており、露光マスク１８と被露光基板１７との間のギャップ、およびアライメントマークの相対位置を、ステージ１５側を微動することによって合わせている。

ギャップ、およびマークアライメントが終了すると、アライメントカメラおよびギャップスコープユニット２８を紫外線照射の領域外に退避させた後（退避状態は図示せず）、露光マスクの背後から特定の波長分布を有した紫外光２４を照射する。

その結果、被露光基板１７上の材料層１６は露光マスク１８の開口パターンに対応した部分で紫外光を受光し、感光する。通常プラズマディスプレイの製造では、紫外光に感光して硬化するネガレジスト型が用いられるため、感光した部分は硬化し、次工程の現像装置で現像液によって未硬化部分が溶解除去され、硬化部分のみ残留して、露光マスクパターンに相似したパターンが形成される。

しかし、このような露光方法においては、すでに説明したように、被露光基板を次々と入れ替えて露光処理するため、露光マスクから離れた場所でステージが被露光基板を受け渡す構成になっている。図７に従来技術における露光マスクと被露光基板との位置決め構成について示す。なお同じ部位を示す番号は上記説明と同様に示す。

露光ステージ１５に被露光基板１７を受け取って露光処理を行う場合には、露光ステージ１５をステージ移動機構２９によって露光マスク１８０に接近させる（図７（ａ））。

その際、被露光基板１７と露光マスク１８０との間に介在していた空気が抜けずに空気溜り３０ができ、露光マスク１８０が露光ステージ１５と反対方向に膨れ、被露光基板１７と露光マスク１８０との間隙が中央部で広くなり、均一でなくなる（図７（ｂ））。

そのままの状態で露光を行うと、マスク中央部に対応した部分でマスク開口部を通過した紫外光が広がるため、ネガタイプの感光性ペーストの場合はその部分の形成距離が設計距離より長くなってしまい、不良品になる。

したがって、露光ステージ１５を露光マスク１８０に接近させて、すぐ露光することはせず、しばらく放置し、徐々に空気が抜けるのを待つこととなる（図７（ｃ））。

最終的に、基板と露光マスクとの間の膨らみ部の空気が抜けて間隙が均一になるまで１００秒程度放置してから露光処理を行っており、生産性が悪かった（図７（ｄ））。

図８は従来技術において、露光ステージを露光マスクに接近させたときの、被露光基板と露光マスクの間の間隙（以降ギャップと称する）の時間変化を示した図である。露光マスクの中央部および四隅とで比較をしている。この図で示すように、露光マスク中央部のギャップの変化は、露光マスク四隅のギャップの変化よりも緩やかで遅く、設定完了（変化が飽和する）までには１００ｓｅｃ以上要することがわかる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、フラットパネルディスプレイの製造などに用いる露光方法において、ステージを接近させたときの露光マスクの膨らみを高速で平坦化させることを目的とするものである。

図１は、本実施の形態の露光方法に用いられる露光マスクをフラットパネルディスプレイの電極などを製造する場合を例に挙げて示した正面図（ａ）ならびに断面図（ｂ）である。

図１において、露光マスク１８は、フラットパネルディスプレイ８面を同時に露光処理できるように、一枚のマスクを８の領域に分割し、それぞれの領域に概略同じ開口パターンのＣｒ膜が形成されている。これはネガ型の感光性被露光材料の場合を示す。

実際にフラットパネルディスプレイの画面表示領域となるのは、８の領域それぞれの表示パターン部３１であり、それ以外の周辺部３２は前面板と背面板とを貼り合わせるための接合部となり、一部アライメントマークなどのパターン開口は存在するが、主としてＣｒ膜の遮光部のみが存在する。

周辺部３２には露光マスクを貫通する穴３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅが合計５個開けられている。穴径は概略１〜３ｍｍの範囲である。穴の位置は図１では左右上下対称の位置に形成しているが、表示パターン部３１の形状によっては、露光マスク１８中心に対して点対称の位置に形成する場合もある。ここで、穴数は５個に限定されるものではなく、いくつでもよい。穴配列も露光マスク中心からの対称配列に限定されるものでもない。

図２は、本実施の形態における露光マスク１８と被露光基板１７を接近させて露光処理する際の動作を表示している。図２で用いている露光マスク１８は上記（図１）にて説明したものである。

動作開始時には露光マスク１８に対して露光ステージ１５は近接しておらず、基板搬送手段によって露光ステージ１５に被露光基板１７を載置した直後の状態となる（図２（ａ））。

次に、露光ステージ１５が露光マスク１８へ接近するタイミングで、露光マスク１８の穴３３に真空手段３４の先端部分に取り付けられたゴムパッド３５を接触させ、真空吸引源３６によって露光マスクの穴を通して露光マスク１８と露光ステージ１５との間の空間の空気を吸引する。

真空手段３４のゴムパッド３５は紙面に垂直な方向に２個並んでおり、それぞれ露光マスク１８の中央の貫通する穴３３ｃを挟んだ両側の二つの穴３３ｂおよび穴３３ｄに接合している。このとき同時に、マスクの四隅部分では、アライメントカメラ及びギャップスコープユニット２８が出て、四隅部分のギャップの計測が可能な位置で待機している。これによって、露光マスク１８は膨らむことなく露光マスク全領域で均等なギャップが短時間のうちに発現する（図２（ｂ））。

次に、露光マスク１８中央部ギャップが露光マスク１８四隅のギャップと同等になるタイミングで、真空吸引手段３４を露光マスク１８から取り外し、照射範囲外に退避させる。このタイミングは、主として図２（ｂ）の露光ステージ１５を露光マスク１８に接近させた時点からの経過時間によって決められている（図２（ｃ））。

露光マスク１８の四隅のギャップ設定が完了した後、アライメントカメラ及びギャップスコープユニット２８によって、露光マスク１８四隅に設けられたアライメントマークと被露光基板１７の四隅に設けられたアライメントマークとを同時に観測しながら、ステージ１５側を微動させて、露光マスク１８と被露光基板１７の相対位置をアライメントさせる。アライメント動作が終了すると、アライメントカメラ及びギャップスコープユニット２８も照射範囲外に退避させ、紫外光２４を露光マスク１８および被露光基板１７に照射する（図２（ｄ））。

そして、所定の光量を照射した後、ステージ１５から被露光基板１７を取り外し、基板搬送手段２５によって次の処理を行うために、他の被露光基板１７を搬送する。本実施の形態における露光方法は以上の工程によって行われる。

図３は、本実施の形態において、露光ステージを露光マスクに接近させたときの、被露光基板と露光マスクの間の間隙（以降ギャップと称する）の時間変化を示した図である。この図に示すように、図８の従来技術と比較すると、露光マスク１８の中央部ギャップおよび露光マスク１８の四隅のギャップは急激に減少し、いずれも５ｓｅｃ未満にて所定の値で安定し、設定完了となる。

また、図４は真空手段３４の先端部の断面図である。先端部のゴムパッド３５は弾性を有するゴムでできており、露光マスクへの密着性に優れた蛇腹構造をなしている。ゴムパッド３５の材料がもつ弾力性と蛇腹構造による伸縮機能によって、露光マスクと真空吸引手段との密着性が得られ、真空の漏れが防止できる。なお、先端部は蛇腹構造に限定されるものではなく、ゴム製のＯリングなどを先端に取り付けて、バネなどの伸縮機構を内蔵させてもよい。

以上のように、本発明の露光方法によれば、本発明によれば、プロキシミティ露光を行う際に設定ギャップに到達するまでの時間を短縮できる大型の露光用フォトマスクを提供することができる。

本発明によれば、露光マスクに基板ステージを接近させプロキシミティ露光を行う場合に、露光マスクの膨らみを制限することにより、露光マスクと被露光基板との隙間が均一な状態を短時間で達成することができ、大画面の表示デバイスなどの製造方法に有用である。

１５露光ステージ
１７被露光基板
１８露光マスク
３３穴
３４真空手段

Claims

ガラス基板の片面にマスクパターンが形成され、前記マスクパターンの遮光部に該当する任意の位置に前記ガラス基板を貫通する通気孔が単数または複数個形成された露光マスクと、前記露光マスクにより露光される被露光基板との間隙を調整する前後いずれかにて、前記通気孔から前記間隙の気体を真空手段により排出する、露光方法。