JP2013164444A - 表示用パネル基板のプロキシミティ露光装置とその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 スループットの低下なく、基板の露光位置への移動を行う表示用パネル基板のプロキシミティ露光装置とその方法を提供する。
【解決手段】 プロキシミティ方式を用いて表示用パネル基板の露光を行うプロキシミティ露光装置において、チャックの一部に、当該チャックにより保持された表示用パネル基板の板厚を検出する板厚検出センサ１００を設け、制御部は、当該板厚検出センサにより検出された表示用パネル基板の板厚に基づいて、ギャップ調整手段により前記マスクと前記表示用パネル基板との間のギャップを調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、所謂、プロキシミティ方式を用いて基板の露光を行って液晶ディスプレイ装置をはじめとする各種の表示用パネル基板を製造するプロキシミティ露光装置に関し、特に、板厚の異なる表示用パネル基板を露光位置に移動して露光を行う表示用パネル基板のプロキシミティ露光装置と、そのための表示用パネル基板の露光方法に関する。

従来、プロキシミティ方式を用いて液晶ディスプレイ装置等の表示用パネル基板を製造するため、基板の露光を行うプロキシミティ露光装置、かかる装置における基板移動方法、更にはそれらを用いた表示用パネル基板の製造方法は、以下の特許文献等により既に知られており、また、既に実用されている。

一方、かかるプロキシミティ露光装置により製造される表示用パネル基板は、使用される各種の装置に応じて、様々な板厚のものが必要とされており、そのため、各種の板厚に対応することができるプロキシミティ露光装置が要求されている。

特開２００８−６４８３３号公報（特許第４７９９３２４号） 特開２００８−１７５８４６号公報 特開２０１０−２３７４９８号公報

しかしならが、上述した従来技術により知られるプロキシミティ露光装置や表示用パネル基板の製造方法では、以下の理由により、必ずしも十分に上述した要求を満たすことは出来なかった。

即ち、従来のプロキシミティ露光装置では、表示用パネル基板を、その受け渡し位置でチャックに搭載し、搭載した当該基板をチャックの受け渡し位置からマスクの下に位置する露光位置に移動する際、マスクと基板との接触を防止するために、マスクと基板との間隔を、必要なプロキシミティギャップよりも大きくして行われる。

しかしながら、このマスクと基板との間隔（プロキシミティギャップ）を大きくすると、基板の移動後、露光位置でのマスクと基板とのギャップ合わせに時間が掛かり、タクトタイムが長くなってしまい、スループットが低下してしまう。一方、そのため、基板を搭載したチャックを受け渡し位置から露光位置へ移動する際のマスクと基板との間隔を、できるだけプロキシミティギャップに近くすることが考えられるが、しかしながら、基板を搭載したチャックを受け渡し位置から露光位置へ移動する際のマスクと基板との間隔を小さくすると、当該移動の際に、基板とマスクが接触してしまい、マスク又は基板が損傷する恐れがあった。なお、このことは、特に、様々な板厚の表示用パネル基板に対応して露光を行うプロキシミティ露光装置では、極めて重要な問題であった。

そこで、本発明は、上述した従来技術における問題点に鑑みて達成されたものであり、即ち、板厚の異なる表示用パネル基板を、スループットを低下することなく、確実に、露光位置に移動して露光を行う表示用パネル基板のプロキシミティ露光装置と、そのための表示用パネル基板の露光方法を提供することをその目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明によれば、まず、プロキシミティ方式を用いて表示用パネル基板の露光を行うプロキシミティ露光装置であって、マスクを保持するマスクホルダと、前記マスクを介して表示用パネル基板の表面に露光光を照射する照射光学系と、前記表示用パネル基板を保持するチャックと、前記チャックを移動して、前記表示用パネル基板のＸＹ方向への移動及び露光時の位置決めを行うステージと、前記マスクホルダと前記ステージとを相対的に移動して、前記マスクと前記表示用パネル基板との間のギャップを調整する手段と、少なくとも前記ステージ、前記ギャップ調整手段、前記照射光学系の動作を制御する制御部とを備えたプロキシミティ露光装置において、前記チャックの一部に、当該チャックにより保持された前記表示用パネル基板の板厚を検出する手段を設け、前記制御部は、当該板厚検出手段により検出された表示用パネル基板の板厚に基づいて、前記ギャップ調整手段により前記マスクと前記表示用パネル基板との間のギャップを調整する表示用パネル基板のプロキシミティ露光装置が提供される。なお、前記に記載したプロキシミティ露光装置において、前記板厚検出手段は、光学式の検出手段であることが好ましい。

また、本発明によれば、やはり上記の目的を達成するため、プロキシミティ方式を用いて表示用パネル基板の露光を行うプロキシミティ露光方法であって、受け渡し位置において、前記表示用パネル基板をチャック上に保持し、前記チャック上に保持した前記表示用パネル基板を露光位置に移動し、前記露光位置において露光光をマスクを介して表示用パネル基板の表面に露光光を照射して露光を行う表示用パネル基板のプロキシミティ露光方法において、前記受け渡し位置において前記表示用パネル基板をチャック上に保持する際に前記表示用パネル基板の板厚を検出し、当該検出した表示用パネル基板の板厚に基づいて、露光の際の前記マスクと前記表示用パネル基板との間のギャップを調整する表示用パネル基板のプロキシミティ露光方法が提供される。なお、前記に記載したプロキシミティ露光方法において、前記マスクと前記表示用パネル基板との間のギャップを調整を、遅くとも、前記表示用パネル基板の露光位置への移動の開始と同時、又は、その前に行うことが好ましい。

上述した本発明によれば、板厚の異なる表示用パネル基板であっても、スループットを低下することなく、確実に、露光位置に移動して露光を行う表示用パネル基板のプロキシミティ露光装置と、そのための表示用パネル基板の露光方法を提供するという優れた効果が得られる。

本発明の一実施の形態になるプロキシミティ露光装置の概略構成を示す図である。 上記プロキシミティ露光装置の上面図である。 上記プロキシミティ露光装置におけるＺ−チルト機構の詳細構造の一例を示す正面図及びその側面図である。 上記プロキシミティ露光装置における板厚検出センサの詳細構造の一例を示す図及びその原理図である。 上記プロキシミティ露光装置における、ガラス基板の板厚の検出及びギャップ合わせ、チャックの露光位置への移動のタイミングの例を示すチャート図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら、詳細に説明する。

まず、添付の図１には、本発明の一実施の形態になるプロキシミティ露光装置の概略が示されており、特に、一例として、板厚１ｍｍ以下で、その縦横寸法が数ｍ×数ｍのガラス基板１に対してプロキシミティ方式の露光を行って液晶ディスプレイ装置の表示用パネル基板を製造する、所謂、プロキシミティ露光装置が示されている。このプロキシミティ露光装置は、図にも示すように、大きく区別して、その表面にガラス基板１を搭載して移動するチャック機構１０と、露光光を照射する照射光学系２０と、当該照射光学系からの露光光が照射される露光位置に配置されるマスク３０と、これらを制御する制御部４０と共に、その他、ここでは図示しないが、ガラス基板を搬入するための搬入ユニット、ガラス基板を搬出するための搬出ユニット、更には、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。

また、上記チャック機構１０は、複数のベースから構成されたステージベース１６上にＸ方向及びＹ方向、更には、θ方向に移動可能に搭載されている。即ち、ステージベース１６上には、図の紙面の左右方向であるＸ軸方向に伸びる複数のＸガイド１７が設けられており、これにより、チャック機構１０は、Ｘステージ１４により、Ｘガイド１７に沿って、当該ベース上の受け渡し位置とベース上の露光位置の間を移動される。更に、上記のＸステージ１４の上面には、図の紙面の前後方向であるＹ軸方向に延びる複数のＹガイド１５が設けられ、Ｙステージ１３が、当該Ｙガイド１５上に移動可能に搭載されている。そして、当該Ｙステージ１３上には、チャック１１を保持するチャック支持台／θステージ１２が設けられている。なお、この図１では、チャック機構１０が露光位置に配置されている状態を実線で示し、ガラス基板の受け渡し位置にある状態を破線で示している。

即ち、かかる構成によれば、チャック機構１０は、ステージベース１６上において、Ｘステージ１４とＸガイド１７、そして、Ｙステージ１３とＹガイド１５により、ガラス基板１を受け取り又は受け渡すための搬入／搬出位置と露光位置との間を移動することが可能であると共に、チャック支持台／θステージ１２により、ガラス基板１をθ方向に変更・調整可能となっている。そして、本発明によれば、更に、上述したチャック機構１０の一部、例えば、本例では、チャック１１及びチャック支持台／θステージ１２には、ガラス基板の搬入位置において上記チャック１１の上面に搭載されるガラス基板１の板厚を検出するための板厚検出センサ１００が設けられている。

一方、上記のマスク３０は、ガラス基板の露光を行う露光位置の上空に設置されたマスクを保持するための枠状のマスクホルダ３１により保持されている。即ち、マスクホルダ３１は、マスク３０の周辺部を真空吸着して保持する。更に、このマスクホルダ３１は、複数のエアクッション３２、３２を介して、トップフレーム３３に保持されている。そして、これらを上面から見た図２にも示すように、枠状のマスクホルダ３１とトップフレーム３３の間（以下に述べるホルダフレームの側面近傍）には、Ｚ−チルト機構５０が、合計三箇所に設けられている。また、図中の符号３４は、上記マスクホルダ３１の外周に形成されたホルダフレームを示している。

なお、上記Ｚ−チルト機構５０は、各々、その正面図である図３（Ａ）及びその側面図である図３（Ｂ）にも示すように、ケーシング５１、直動ガイド５２、可動ブロック５３、モータ５４、軸継手５５、ボールネジ５６ａ、ナット５６ｂ、及びボール５７から構成されている。ケーシング５１は、トップフレーム３３の側面に取り付けられ、直動ガイド５２には、可動ブロック５３が搭載されている。ケーシング５１の上方には、モータ５４が設置されており、その回転軸には、軸継手５５を介して、ボールネジ５６ａが接続されている。また、可動ブロック５３には、ボールネジ５６ａにより移動されるナット５６ｂが取り付けられている。即ち、Ｚ−チルト機構のかかる構成により、可動ブロック５３は、モータ５４の回転に伴って、直動ガイド５２に沿って上下に移動する。

更に、上述したマスクホルダ３１の外周に形成されたホルダフレーム３４の下面には、チルト用腕３５が設けられている。一方、可動ブロック５３の下面には、ボール５７が取り付けられており、このボール５７は、可動ブロック５３により、チルト用腕３５に押し付けられている。かかる構成のＺ−チルト機構５０は、既述のように、ホルダフレーム３４の側面近傍において、三箇所設置されており、これらの３つのＺ−チルト機構５０は、それぞれ、可動ブロック５３を上下に移動することによりチルト用腕３５を押すボール５７の高さを変更することにより、上述したエアクッション３２により支持されているマスクホルダ３１の高さを三箇所で変更し、もって、マスク３０をＺ方向へ移動し、及び／又はチルト（傾斜）する。

なお、上記の例では、Ｚ−チルト機構によりマスクをＺ方向へ移動し、及び／又はチルト（傾斜）することにより、マスク３０と基板１との間のギャップ（隙間）の調整を行っているが、しかしながら、本発明はこれに限定されることなく、例えば、チャック支持台にチルト機構を設け、チャックをＺ方向へ移動し、及び／又はチルトすることにより、マスク３０と基板１との間のギャップ（隙間）の調整を行ってもよい。

また、制御部４０は、上記の図１にも示すように、主に、照明光学系２０の動作を制御するための主制御装置４１、上述したＺ−チルト機構を制御・駆動するためのＺ−チルト機構駆動回路４２、θステージを制御・駆動するためのθ−ステージ駆動回路４３、Ｙステージを制御・駆動するためのＹステージ駆動回路４４、Ｘステージを制御・駆動するためのＸステージ駆動回路４５を備えている。

更に、添付の図４（Ａ）及び（Ｂ）には、上述したチャック機構１０の一部、具体的には、チャック１１及びチャック支持台／θステージ１２の一部に設けた、ガラス基板１の板厚を検出するための板厚検出センサ１００が示されている。これらの図からも明らかなように、チャック１１の一部には切欠（開口）部１８が形成されており、当該切欠（開口）部１８の下部（即ち、チャック支持台／θステージ１２の一部）には、本例では、光によってガラス基板１の板厚を検出する光学式の板厚検出センサ１００が配置されている。この板厚検出センサ１００では、その内部に搭載した、例えば、レーザダイオード等の光源１０１から、チャック１１の表面、即ち、ガラス基板１の面に対して所定の角度で入射し、当該ガラス基板１の表面及び裏面において反射した光を、例えば、ＣＣＤラインセンサにより構成された受光素子１０２の受光面で検出し、当該受光面で検出した反射光の強度を電気信号に変換して出力する。そして、受光素子１０２で検出した両反射光の決像距離から、当該ガラス基板１の板厚を検出する。

以上にその構成を述べたプロキシミティ露光装置では、上述したチャック機構１０により、その上面に搭載したガラス基板１に対してプロキシミティ方式の露光を行って、液晶ディスプレイ装置の表示用パネル基板を製造することができる。即ち、ガラス基板１は、ステージベース上の受け渡し位置（図１の右側に破線で示す位置）において、図示しない搬入ユニットにより、チャック機構１０上に搭載され、又は、やはり図示しない搬出ユニットにより、チャック機構１０から回収される。なお、この時、チャック１１は、ガラス基板１を真空吸着して保持する。その後、チャック機構１０は、θステージ１２により、チャック１１に搭載したガラス基板１の方向を変更・調整し、更に、Ｙステージ１３とＸステージ１４により、Ｙガイド１５及びＸガイド１７に沿って、Ｙ方向及びＸ方向に移動する。これにより、ガラス基板１を保持したチャック１１は、主に、ＸステージのＸ方向への移動により、ステージベース１６上の受け渡し位置と露光位置との間を移動し、露光位置においては、Ｘステージ１４のＸ方向への移動及びＹステージ１３のＹ方向への移動により、チャックに保持された基板のＸＹ方向へのステップ移動が行われる。

また、この時、本発明によれば、同時に、制御部４０の主制御装置４１は、上述したチャック機構１０の一部に取り付けられた板厚検出センサ１００により、チャック１１上に搭載したガラス基板１の板厚ｄを検出する。より具体的には、本例では、搬送ユニットから、チャック１１の突き上げピン（図示せず）上にガラス基板１が置かれ、当該突き上げピンが下降して基板がチャック上に搭載された際に、上記板厚検出センサ１００により、ガラス基板１の板厚を検出する。そして、当該検出したガラス基板１の板厚ｄに基づいて、Ｚ−チルト機構５０により、マスク３０を保持するマスクホルダ３１の高さ制御を行う。即ち、上述したＺ−チルト駆動回路４２を介して、Ｚ−チルト機構５０を駆動し、もって、マスク３０と基板１との間のギャップ（隙間：図１において符号Ｇで示す）を最適に、即ち、露光に必要な間隔（プロキシミティギャップ）により近い間隔に調整する。

その後、照射光学系２０の下方に位置する露光位置（図１の左側に実線で示す位置）において露光を行う。露光時、照射光学系からの露光光がマスクを透過して基板へ照射されることにより、マスクのパターンがガラス基板の表面に転写され、ガラス基板上にパターンが形成される。なお、その後、チャック１１上に搭載したガラス基板１が、再び、受け渡し位置に戻り、搬出ユニットにより、チャック機構１０から回収され、次の工程へ送られることは従来と同様である。

上述したように、本発明によるプロキシミティ露光装置では、表示用パネル基板（ガラス基板１）を、その受け渡し位置でチャックに搭載した際、当該ガラス基板の板厚を検出することから、搭載した当該ガラス基板をチャックの受け渡し位置からマスクの下に位置する露光位置に移動する際にも、当該ガラス基板の板厚に適合してチャックの調整を行い、マスク３０と基板１との間のギャップ（隙間）を必要な間隔（プロキシミティギャップ）に調整することが可能となる。そのため、従来のように、ガラス基板を必要なプロキシミティギャップよりも大きなギャップを確保して移動した後に露光位置でのマスクと基板とのギャップ合わせを行った場合、そのギャップ合わせに時間が掛かり、タクトタイムが長くなってしまい、スループットが低下してしまうという問題点を解消することが可能となる。

また、当該ガラス基板をマスクの下に位置する露光位置に移動する際にも、当該ガラス基板の板厚は既に検出されていることから、露光位置へ移動する際のマスクと基板との間隔を、必要なプロキシミティギャップにすることが可能であり、その際においても、当該ギャップを小さくし過ぎることにより、移動の際に、ガラス基板とマスクとが接触してマスク又は基板が損傷する恐れをも解消することが出来る。このように、当該ガラス基板の板厚を、チャック上に搭載した際に検出してマスクとガラス基板とのギャップ合わせを行うことは、特に、様々な板厚の表示用パネル基板に対応して露光を行うプロキシミティ露光装置において、極めて有効である。

更に、本発明によるプロキシミティ露光装置における（Ｉ）ガラス基板の板厚の検出とマスクとガラス基板とのギャップ合わせ、そして、（ＩＩ）チャックの受け渡し位置から露光位置への移動のタイミングについて、添付の図５に示す。図５（Ａ）は、（Ｉ）ガラス基板の板厚の検出とマスクとガラス基板とのギャップ合わせを行った後に、（ＩＩ）チャックの受け渡し位置から露光位置への移動を、順次行う場合を示しており、この場合においても、既に、ギャップ合わせは終了しており、ガラス基板の露光位置への移動と同時に、露光を行うことができることから、やはり、タクトタイムの短縮につながる。

また、図５（Ｂ）は、上記（Ｉ）ガラス基板の板厚の検出とマスクとガラス基板とのギャップ合わせ、（ＩＩ）チャックの受け渡し位置から露光位置への移動を、同時に行う場合を示しており、この場合には、特に、タクトタイムの短縮に有効である。更には、図示しないが、これらの（Ｉ）と（ＩＩ）のタイミングを、適宜、重ね合わせることによっても、タクトタイムの短縮を図り、スループットを向上することが可能となる。

１…ガラス基板、１０…チャック機構、１１…チャック、１２…チャック支持台／θステージ、１３…Ｙステージ、１４…Ｘステージ、１５…Ｙガイド、１６…ステージベース、１７…Ｘガイド、２０…照射光学系、３０…マスク、３１…マスクホルダ、３２…エアクッション、３３…トップフレーム、３４…ホルダフレーム、３５…チルト用腕、４０…制御部、４１…主制御装置、４２…Ｚ−チルト機構駆動回路、４３…θ−ステージ駆動回路、４４…Ｙステージ駆動回路、４５…Ｘステージ駆動回路、５０…Ｚ−チルト機構、１００…板厚検出センサ、１８…切欠（開口）部、１０１…光源、１０２…受光素子

Claims (4)

1. プロキシミティ方式を用いて表示用パネル基板の露光を行うプロキシミティ露光装置であって、
   マスクを保持するマスクホルダと、
   前記マスクを介して表示用パネル基板の表面に露光光を照射する照射光学系と、
   前記表示用パネル基板を保持するチャックと、
   前記チャックを移動して、前記表示用パネル基板のＸＹ方向への移動及び露光時の位置決めを行うステージと、
   前記マスクホルダを前記ステージとを相対的に移動して、前記マスクと前記表示用パネル基板との間のギャップを調整する手段と、
   少なくとも前記ステージ、前記ギャップ調整手段、前記照射光学系の動作を制御する制御部とを備えたプロキシミティ露光装置において、
   前記チャックの一部に、当該チャックにより保持された前記表示用パネル基板の板厚を検出する手段を設け、前記制御部は、当該板厚検出手段により検出された表示用パネル基板の板厚に基づいて、前記ギャップ調整手段により前記マスクと前記表示用パネル基板との間のギャップを調整することを特徴とする表示用パネル基板のプロキシミティ露光装置。
2. 請求項１に記載したプロキシミティ露光装置において、前記板厚検出手段は、光学式の検出手段であることを特徴とする表示用パネル基板のプロキシミティ露光装置。
3. プロキシミティ方式を用いて表示用パネル基板の露光を行うプロキシミティ露光方法であって、
   受け渡し位置において、前記表示用パネル基板をチャック上に保持し、
   前記チャック上に保持した前記表示用パネル基板を露光位置に移動し、
   前記露光位置において露光光をマスクを介して表示用パネル基板の表面に露光光を照射して露光を行う表示用パネル基板のプロキシミティ露光方法において、
   前記受け渡し位置において前記表示用パネル基板をチャック上に保持する際に前記表示用パネル基板の板厚を検出し、当該検出した表示用パネル基板の板厚に基づいて、露光の際の前記マスクと前記表示用パネル基板との間のギャップを調整することを特徴とする表示用パネル基板のプロキシミティ露光方法。
4. 請求項３に記載したプロキシミティ露光方法において、前記マスクと前記表示用パネル基板との間のギャップの調整を、遅くとも、前記表示用パネル基板の露光位置への移動の開始と同時、又は、その前に行うことを特徴とする表示用パネル基板のプロキシミティ露光方法。

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