JP4379997B2 - 露光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被露光物とフォトマスクとを接離させて露光する露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばカラーブラウン管のシャドウマスクは、カラーブラウン管の内部の蛍光面の前面に配置され、シャドウマスクのマスク面に設けられた多数の透孔を通じて、電子銃から放射された電子ビームを選別し、シャドウマスクの透孔と幾何学的に一対一の関係にある蛍光体層のみに電子ビームを衝突させる機能を有し、所謂色選別電極と呼ばれている。
【０００３】
このシャドウマスクは、０．１〜０．２５ｍｍ程度の板厚のアルミキルド鋼あるいは低熱膨張のアンバー（Ｆｅ−３６％Ｎｉ）材などの金属薄板に数万個〜数十万個の微小な円形または矩形の電子ビームが通過する透孔をあけたものであり、その電子ビームが通過する透孔は、図３に示すように、シャドウマスクのマスク部１の蛍光面側となる一方の面の開孔（以下、大孔と称する）２が、電子銃側となる他方の面の開孔（以下、小孔と称する）３よりも大きくなるよう形成されている。
【０００４】
従来より、シャドウマスクは、大孔２に対応した第１の原版と、小孔３に対応した第２の原版とにて、それら一対の原版をフォトマスクとして、フォトエッチング法により製造されている。
【０００５】
そして、シャドウマスクの製造方法について説明する。まず、アルミキルド鋼あるいはアンバー材などの金属薄帯（シャドウマスク素材）の表面に塗布された防錆油や汚れを除去するために脱脂洗浄およびリンスを行ない、この金属薄帯の両面にカゼイン−重クロム酸塩系、ＰＶＡ−重クロム酸塩系などから選ばれた水溶性のレジストを塗布、乾燥する。
【０００６】
その後、所定の露光パターンが形成された一対のフォトマスクをレジストが塗布された金属薄帯の両面に真空密着し、露光する。その後、現像、水洗、乾燥、焼付けをしてエッチングパターンを形成し、一般的には、透孔形状が円形のものは裏面、表面の２回に分けて、矩形のものは両面から同時にエッチングして、電子ビームが通過する透孔を形成する。その後、レジストを剥離し、また裏面、表面の２回に分けてエッチングする場合はレジストと裏面のエッチング後に塗布されたバックコート剤を剥離し、最後に１枚ずつに切り離してシャドウマスクが完成する。
【０００７】
一般に、シャドウマスクの霧光工程に使用される一対のフォトマスクは、青板ガラス基体の一方の面に塗布形成された硝酸銀系の感光剤をゼラチン膜に分散させた乳剤層に、シャドウマスクの透孔に対応する所定の露光パターンを形成したエマルジョンマスクにて構成されている。
【０００８】
次に、図４においてシャドウマスクの露光工程を詳細に説明する。図４はシャドウマスクの露光装置を上方より見た断面図である。図４(a)に示すように、一対のフォトマスク11，12を露光パターン面（乳剤層）が内側となるように真空密着焼枠13，14に取り付け、一対のフォトマスク11，12を両面にレジストが形成された金属薄帯15を挟んで対置するとともに、一対のフォトマスク11，12の相対位置を精度良く位置合せした後、図４(b)に示すように、真空密着焼枠13，14を介して一対のフォトマスク11，12を金属薄帯15に真空密着させ、フォトマスク11，12を通じて露光手段16，17により露光する。そして、露光終了後、図４(a)に示すように、真空密着を解除して一対のフォトマスク11，12を金属薄帯15から離反させ、露光終了部分を真空密着焼枠13，14外に送り出し、１回の露光作業が終了する。通常はこの一連の作業が連続してなされる。また、真空密着焼枠13，14を多数配置して露光する場合もある。
【０００９】
しかしながら、このような方法により金属薄帯15の両面のレジストに一対のフォトマスク11，12の露光パターンを露光する際、次のような問題が生じる。すなわち、エマルジョンマスクは安価で、シャドウマスク用やＰＤＰ用の大型マスクが容易に得られる反面、乳剤層としてゼラチン膜を用いているため、膜硬度および膜強度が弱く、傷が付き易く、異物を挟み込むと乳剤層にめり込んでしまって取れないという問題がある。しかも、上述のように、シャドウマスクの露光工程においては、所謂ハードコンタクト露光と呼ばれるレジスト膜と乳剤層を強く押し付けて密着させた状態で露光することから、レジスト膜と乳剤層との間に異物が入ってしまうと、膜硬度および膜強度が弱い乳剤層の方に傷が付いたり、露光パターンの一部が欠落したり、異物が本来の透光部にめり込んでしまったりして、結果としてこれらに起因する露光領域に透孔不良やシミ不良を発生させてしまう。しかも、一度このようなダメージがエマルジョンマスクに生じると、その後回復することがないので、気が付かなければ、以降の全てのシャドウマスクの同じ部位に共通不良を生じ、大きな歩留低下の要因となっている。特にエッチングされてしまうと、もはや金属薄帯15の回収はできないことから、その被害は大きい。特に、例えば孔径が０．１０〜０．１５ｍｍ、配列ピッチ０．２〜０．３ｍｍ、孔径精度±３μｍ以下の高精度の透孔が必要とされるパソコンのディスプレイや各種モニタに使用されるカラーブラウン管のシャドウマスクでは、通常のテレビジョン用のカラーブラウン管のシャドウマスクの製造で問題とならなかった程度の異物が付着しても、不良となり、その影響は大きい。
【００１０】
すなわち、従来のシャドウマスクの製造方法は、シャドウマスクの素材となる金属薄帯15の両面のレジストにフォトマスク11，12の乳剤層を直接密着させて露光パターンを焼き付けるため、金属薄帯15の両面のレジスト面に金属片やゴミなどの異物が付着していたり、あるいは露光操作中に異物が付着すると、それによりフォトマスク11，12の乳剤層が傷付いたり、異物が乳剤層に食い込んだまま留まり、そのためフォトマスク11，12の露光パターンの一部が欠落したり、フォトマスク11，12に不要な不透光部ができ、それがディスプレイなどに用いられる配列ピッチおよび孔径が小さな高精細のカラーブラウン管のシャドウマスクでは致命的な不良となり、しかも、フォトマスク11，12自体が損傷しているため、気が付かなければ大量に不良が連続して発生してしまう。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、カラーブラウン管に使用するシャドウマスクは、一対のフォトマスク11，12を用いてフォトエッチング法により製造され、シャドウマスク素材となる金属薄帯15の両面に形成されたレジストに一対のフォトマスク11，12の露光パターンを露光する露光工程では、各フォトマスク11，12の乳剤層を直接レジストに接触させて露光パターンを露光している。
【００１２】
そのため、金属薄帯15の両面のレジストに金属片やゴミなどの異物が付着していたり、あるいは露光操作中に異物が付着すると、それによりフォトマスク11，12の乳剤屠が傷付いたり、異物が乳剤層に食い込んだまま留まり、そのためフォトマスク11，12の露光パターンの一部が欠落したり、フォトマスク11，12に不要な不透光部ができ、それがディスプレイなどに用いられる配列ピッチおよび孔径が小さな高精細のカラーブラウン管のシャドウマスクでは致命的な不良となり、しかも、一度このようなダメージがフォトマスク11，12に生じると、その後回復することがないので、気が付かなければ、以降の全てのシャドウマスクの同じ部位に共通不良を生じ、大きな歩留低下の要因となるという問題がある。
【００１３】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、被露光物とフォトマスクとの間での異物の挟み込みを防止し、フォトマスクの損傷により発生する不良を低減して歩留よく製造できる露光装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被露光物と露光パターンが形成されたフォトマスクとを接離させる接離手段と、被露光物とフォトマスクとの接触状態でフォトマスクを通じて被露光物を露光する露光手段と、被露光物とフォトマスクと間に浄化気体を供給する第１の供給部、およびフォトマスクの外面に浄化気体を供給する第２の供給部を有し、被露光物とフォトマスクとの接触時には第２の供給部のみから浄化気体を供給するとともに、被露光物とフォトマスクの離反時には第１の供給部および第２の供給部の両方から浄化気体を供給する浄化気体供給手段とを具備しているものである。
【００１５】
そして、被露光物とフォトマスクとの間に、浄化気体供給手段から浄化気体を供給することにより、露光工程中に被露光物やフォトマスクに異物が付着するのを防止するとともに、被露光物に付着する異物を除去し、これにより、被露光物とフォトマスクとの間での異物の挟み込みを防止し、フォトマスクの損傷により発生する不良を低減する。
【００１６】
さらに、被露光物とフォトマスクとの接触時すなわち露光時に第２の供給部からフォトマスクの外面に沿って浄化気体を供給することにより、露光時に露光手段から熱線を受けて温度上昇するフォトマスクを冷却し、フォトマスクの熱膨張による位置ずれを低減して高精度での露光を可能とする。このとき、被露光物とフォトマスクとの接触時におけるフォトマスクの外面での浄化気体の風速は５ｍ／ｓ以上であれば十分な冷却効果が得られ、被露光物とフォトマスクとの離反時における被露光物とフォトマスクとの間での浄化気体の風速は３ｍ／ｓ以上であれば十分な除塵効果が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。なお、図４に示す従来例と同一構造については同一符号を用いて説明する。
【００１８】
図１は、一実施の形態としてシャドウマスクの露光装置を側方から見た断面図を示し、(a)は一対のフォトマスクの接触時すなわち露光時の断面図、(b)は一対のフォトマスクの離反時すなわちシャドウマスク素材の送り時の断面図である。
【００１９】
露光パターンが形成された一対のフォトマスク11，12が接離手段としての真空密着焼枠13，14にそれぞれ取り付けられ、これら一対のフォトマスク11，12間に、両面にレジストが形成された被露光物（シャドウマスク素材）としての金属薄帯15が配置される。
【００２０】
フォトマスク11，12は、例えば青板ガラス基体の一方の面（内面）に塗布形成された硝酸銀系の感光剤をゼラチン膜に分散させた乳剤層に、シャドウマスクの透孔に対応する所定の露光パターンを形成したエマルジョンマスクにて構成されている。
【００２１】
真空密着焼枠13，14は、中央に開口部21，22を有する矩形枠状に形成され、相対する内面の内周側には、フォトマスク11，12の周縁部が配置される凹段部23，24が形成され、この凹段部23，24にフォトマスク11，12の外面に接触して真空密着する一対のパッキング25，26が配置されている。真空密着焼枠13，14の相対する内面の外周側には、互いに接触して真空密着するパッキング27，28が配置されている。そして、真空密着焼枠13，14には、一対のフォトマスク11，12の内面の露光パターン面（乳剤層）が内側となるように取り付けられ、この真空密着焼枠13，14により金属薄帯15と各フォトマスク11，12とを接離させる。なお、金属薄帯15と各フォトマスク11，12との接触は、光学的に一致していれば物理的に離れている場合も含まれる。
【００２２】
金属薄帯15は、例えばアルミキルド鋼あるいはアンバー材などの素材の表面に塗布された防錆油や汚れを除去するために脱脂洗浄およびリンスを行ない、その両面にカゼイン−重クロム酸塩系、ＰＶＡ−重クロム酸塩系などから選ばれた水溶性のレジストが塗布、乾燥されて形成されている。
【００２３】
また、真空密着焼枠13，14の上方には、浄化気体（クリーンエアー）を供給する浄化気体供給手段31が配設されている。この浄化気体供給手段31は、内部に送風空間32を有する本体33を有し、この本体33の下面中央に真空密着焼枠13，14の上方に対向される第１の開口34が形成され、下面両側から下方にノズル35，36が延設されるとともにこれらノズル35，36の先端に各フォトマスク11，12の外面に対向される第２および第３の開口37，38が形成されている。第１の開口34の部分が一対のフォトマスク11，12間に浄化気体を供給する第１の供給部39として構成され、第２および第３の開口37，38の部分が各フォトマスク11，12の外面に沿って浄化気体を供給する第２の供給部40，41として構成されている。
【００２４】
本体33の上部には本体33の外部から本体33内の送風空間32に雰囲気中の気体を取り込んで気体の流れを作るファン42が配設され、ファン42の下側にはファン42で送り込まれる気体に含まれる塵埃などを捕獲して浄化することにより浄化気体を作るフィルタ43が配設され、このフィルタ43の下側には浄化気体を正電荷および負電荷にイオン化する交流タイプのイオン化手段44が配設されている。
【００２５】
一対のフォトマスク11，12の接触時における各フォトマスク11，12の外面での浄化気体の風速は５ｍ／ｓ以上、一対のフォトマスク11，12の離反時における一対のフォトマスク11，12間での浄化気体の風速は３ｍ／ｓ以上に設定されている。
【００２６】
そして、図１(a)に示すように、露光時には、真空密着焼枠13，14を閉じ、一対のフォトマスク11，12を金属薄帯15に真空密着させ、フォトマスク11，12を通じて露光手段16，17（図４に示す）により露光する。
【００２７】
このとき、浄化気体供給手段31は作動されているが、閉じられた真空密着焼枠13，14により第１の開口34からの浄化気体の吐出が規制されるため、イオン化された浄化気体は、ノズル35，36を通じて第２および第３の開口37，38から各フォトマスク11，12の外面に向けて吹き出し、フォトマスク11，12の外面に沿って流れ、クリーンカーテンを形成するとともに、フォトマスク11，12を冷却する。
【００２８】
この露光時には、露光手段16，17の例えば高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどの露光用光源から露光に必要な紫外光と同時に発生する熱線（赤外線成分）をフォトマスク11，12に受け、フォトマスク11，12が温度上昇するが、浄化気体がフォトマスク11，12の外面に沿って流れて放熱させることにより、フォトマスク11，12の温度上昇を防止できる。フォトマスク11，12に対する第２および第３の開口37，38の角度をフォトマスク11，12の外面に沿ってコアンダ効果が起こるように設定することにより、十分な冷却効果が得られる。
【００２９】
また、図１(b)に示すように、露光完了後、真空密着を解除して真空密着焼枠13，14を開き、一対のフォトマスク11，12を金属薄帯15から離反させ、露光部分を真空密着焼枠13，14の配置部外に送り出す。
【００３０】
このとき、浄化気体供給手段31がない場合には、真空密着を解除して一対のフォトマスク11，12を金属薄帯15から引き離す際、大きな剥離帯電が生じるとともに、周囲から一対のフォトマスク11，12間への雰囲気気体が流れ込み、この雰囲気気体が異物を含んでいると、帯電しているフォトマスク11，12および金属薄帯15に異物が付着しやすい。
【００３１】
それに対して、浄化気体供給手段31がある場合には、真空密着焼枠13，14が開くのに伴い、第１の開口34からイオン化された浄化気体が一対のフォトマスク11，12間に一気に流れ込み、除電するとともに、クリーンカーテンとなって周囲からの異物の進入を防止する。さらに、その後、露光部分を真空密着焼枠13，14の配置部外に送り出すとともに、新しい未露光部分を露光領域に送り込むことになるが、この未露光露部分に付着していて露光工程に持ち込まれる異物を除電した上で、除塵できる。また、金属薄帯15を動かす際に空気との摩擦で発生する帯電についても容易に除電できる。
【００３２】
なお、第１の開口34からの浄化気体の吐出量の調整は、真空密着焼枠13，14の開閉を利用する場合について説明したが、浄化気体供給手段31側に吐出量を調整する調整手段を備えてもよく、この調整手段により任意に調整できる。
【００３３】
次に、図２は、他の実施の形態としてシャドウマスクの露光装置を側方から見た断面図を示し、(a)は一対のフォトマスクの接触時すなわち露光時の断面図、(b)は一対のフォトマスクの離反時すなわちシャドウマスク素材の送り時の断面図である。
【００３４】
洗浄気体供給手段31の本体33の下面中央に開口34（第１の開口34と同様）が形成され、下面両側から下方にガイド部51，52が延設されているとともにこれらガイド部51，52の先端にガイド体としてのガイド羽根53，54が配設されている。そして、開口34の部分が一対のフォトマスク11，12間に浄化気体を供給する第１の供給部39として構成され、ガイド羽根53，54の部分が各フォトマスク11，12の外面に沿って浄化気体を供給する第２の供給部40，41として構成されている。
【００３５】
なお、他の構成は図１に示す実施の形態と同一であり、その説明を省略する。
【００３６】
そして、図２(a)に示すように、露光時には、真空密着焼枠13，14を閉じ、一対のフォトマスク11，12を金属薄帯15に真空密着させ、フォトマスク11，12を通じて露光手段16，17（図４に示す）により露光する。
【００３７】
このとき、浄化気体供給手段31は作動されているが、開口34から吐出されるイオン化された浄化気体は、閉じられた真空密着焼枠13，14により横方向に流れるとともに、ガイド部51，52で下方へ導かれ、さらに、ガイド羽根53，54で向きが変えられ、各フォトマスク11，12の外面に向けて吹き出し、フォトマスク11，12の外面に沿って流れ、クリーンカーテンを形成するとともに、フォトマスク11，12を冷却する。
【００３８】
この露光時には、露光手段16，17の例えば高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどの露光用光源から露光に必要な紫外光と同時に発生する熱線（赤外線成分）をフォトマスク11，12に受け、フォトマスク11，12が温度上昇するが、浄化気体がフォトマスク11，12の外面に沿って流れて放熱させることにより、フォトマスク11，12の温度上昇を防止できる。フォトマスク11，12に対する第２および第３の開口37，38の角度をフォトマスク11，12の外面に沿ってコアンダ効果が起こるように設定することにより、十分な冷却効果が得られる。
【００３９】
また、図１(b)に示すように、露光完了後、真空密着を解除して真空密着焼枠13，14を開き、一対のフォトマスク11，12を金属薄帯15から離反させ、露光部分を真空密着焼枠13，14の配置部外に送り出す。
【００４０】
このとき、浄化気体供給手段31があるので、真空密着焼枠13，14が開くのに伴い、開口34からイオン化された浄化気体が一対のフォトマスク11，12間に一気に流れ込み、除電するとともに、クリーンカーテンとなって周囲からの異物の進入を防止する。さらに、その後、露光部分を真空密着焼枠13，14の配置部外に送り出すとともに、新しい未露光部分を露光領域に送り込むことになるが、この未露光露部分に付着していて露光工程に持ち込まれる異物を除電した上で、除塵できる。また、金属薄帯15を動かす際に空気との摩擦で発生する帯電についても容易に除電できる。
【００４１】
以上の各実施の形態のように、金属薄帯15を介して接離される一対のフォトマスク11，12間に、浄化気体供給手段31から浄化気体を供給することにより、露光工程中に金属薄帯15や一対のフォトマスク11，12に異物が付着するのを防止するとともに、金属薄帯15に付着して一対のフォトマスク11，12間に持ち込まれる異物を除去し、これにより、金属薄帯15と一対のフォトマスク11，12との間での異物の挟み込みを防止し、フォトマスク11，12の損傷により発生するシャドウマスクの不良を低減できる。
【００４２】
また、一対のフォトマスク11，12間に浄化気体を供給する第１の供給部39、および各フォトマスク11，12の外面に沿って浄化気体を供給する第２の供給部40，41を有し、一対のフォトマスク11，12の接触時には第２の供給部40，41のみから浄化気体を供給するとともに、一対のフォトマスク11，12の離反時には第１の供給部39および第２の供給部40，41の両方から浄化気体を供給することにより、除塵効果および除電効果とともに放熱効果を得ることができる。
【００４３】
放熱効果は、一対のフォトマスク11，12の接触時すなわち露光時に第２の供給部40，41から各フォトマスク11，12の外面に沿って浄化気体を供給することにより、露光時に露光手段16，17から熱線を受けて温度上昇するフォトマスク11，12を冷却し、フォトマスク11，12の熱膨張による位置ずれを低減して高精度での露光を可能とする。
【００４４】
一対のフォトマスク11，12の接離動作により、第１の供給部39からの浄化気体の供給量を自動的に調整できる。
【００４５】
そして、一対のフォトマスク11，12の接触時における各フォトマスク11，12の外面での浄化気体の風速は５ｍ／ｓ以上であれば十分な冷却効果が得られ、一対のフォトマスク11，12の離反時における一対のフォトマスク11，12間での浄化気体の風速は３ｍ／ｓ以上であれば十分な除塵効果および除電効果を得ることができる。
【００４６】
また、イオン化手段44により、浄化気体をイオン化、特に正電荷および負電荷に交互にイオン化することにより、露光工程中に金属薄帯15や一対のフォトマスク11，12に異物が付着するのを防止できる。
【００４７】
なお、露光装置は、カラーブラウン管のシャドウマスクに限らず、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）の製造工程における露光装置のように、１枚のフォトマスクと１枚のレジストが塗布された基板とを密着させて露光するような場合にも適用可能ある。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、被露光物とフォトマスクとの間に、浄化気体供給手段から浄化気体を供給するので、露光工程中に被露光物やフォトマスクに異物が付着するのを防止できるとともに、被露光物に付着する異物を除去でき、これにより、被露光物とフォトマスクとの間での異物の挟み込みを防止でき、フォトマスクの損傷により発生する不良を低減して歩留よく製造できる。さらに、浄化気体供給手段は、被露光物とフォトマスクと間に浄化気体を供給する第１の供給部、およびフォトマスクの外面に浄化気体を供給する第２の供給部を有し、被露光物とフォトマスクとの接触時には第２の供給部のみから浄化気体を供給するとともに、被露光物とフォトマスクの離反時には第１の供給部および第２の供給部の両方から浄化気体を供給するので、除塵効果とともに、露光時に露光手段から熱線を受けて温度上昇するフォトマスクを冷却し、フォトマスクの熱膨張による位置ずれを低減して高精度での露光を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の露光装置の一実施の形態としてシャドウマスクの露光装置を側方から見た断面図を示し、(a)は一対のフォトマスクの接触時すなわち露光時の断面図、(b)は一対のフォトマスクの離反時すなわちシャドウマスク素材の送り時の断面図である。
【図２】 本発明の露光装置の他の実施の形態としてシャドウマスクの露光装置を側方から見た断面図を示し、(a)は一対のフォトマスクの接触時すなわち露光時の断面図、(b)は一対のフォトマスクの離反時すなわちシャドウマスク素材の送り時の断面図である。
【図３】 シャドウマスクの透孔を示す一部の断面図である。
【図４】 シャドウマスクの露光装置を上方から見た断面図を示し、(a)は一対のフォトマスクの接触時すなわち露光時の断面図、(b)は一対のフォトマスクの離反時すなわちシャドウマスク素材の送り時の断面図である。
【符号の説明】
11，12 フォトマスク
13，14 接離手段としての真空密着焼枠
15 被露光物としての金属薄帯
16，17 露光手段
31 浄化気体供給手段
39 第１の供給部
40，41 第２の供給部
【発明の属する技術分野】
本発明は、被露光物とフォトマスクとを接離させて露光する露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばカラーブラウン管のシャドウマスクは、カラーブラウン管の内部の蛍光面の前面に配置され、シャドウマスクのマスク面に設けられた多数の透孔を通じて、電子銃から放射された電子ビームを選別し、シャドウマスクの透孔と幾何学的に一対一の関係にある蛍光体層のみに電子ビームを衝突させる機能を有し、所謂色選別電極と呼ばれている。
【０００３】
このシャドウマスクは、０．１〜０．２５ｍｍ程度の板厚のアルミキルド鋼あるいは低熱膨張のアンバー（Ｆｅ−３６％Ｎｉ）材などの金属薄板に数万個〜数十万個の微小な円形または矩形の電子ビームが通過する透孔をあけたものであり、その電子ビームが通過する透孔は、図３に示すように、シャドウマスクのマスク部１の蛍光面側となる一方の面の開孔（以下、大孔と称する）２が、電子銃側となる他方の面の開孔（以下、小孔と称する）３よりも大きくなるよう形成されている。
【０００４】
従来より、シャドウマスクは、大孔２に対応した第１の原版と、小孔３に対応した第２の原版とにて、それら一対の原版をフォトマスクとして、フォトエッチング法により製造されている。
【０００５】
そして、シャドウマスクの製造方法について説明する。まず、アルミキルド鋼あるいはアンバー材などの金属薄帯（シャドウマスク素材）の表面に塗布された防錆油や汚れを除去するために脱脂洗浄およびリンスを行ない、この金属薄帯の両面にカゼイン−重クロム酸塩系、ＰＶＡ−重クロム酸塩系などから選ばれた水溶性のレジストを塗布、乾燥する。
【０００６】
その後、所定の露光パターンが形成された一対のフォトマスクをレジストが塗布された金属薄帯の両面に真空密着し、露光する。その後、現像、水洗、乾燥、焼付けをしてエッチングパターンを形成し、一般的には、透孔形状が円形のものは裏面、表面の２回に分けて、矩形のものは両面から同時にエッチングして、電子ビームが通過する透孔を形成する。その後、レジストを剥離し、また裏面、表面の２回に分けてエッチングする場合はレジストと裏面のエッチング後に塗布されたバックコート剤を剥離し、最後に１枚ずつに切り離してシャドウマスクが完成する。
【０００７】
一般に、シャドウマスクの霧光工程に使用される一対のフォトマスクは、青板ガラス基体の一方の面に塗布形成された硝酸銀系の感光剤をゼラチン膜に分散させた乳剤層に、シャドウマスクの透孔に対応する所定の露光パターンを形成したエマルジョンマスクにて構成されている。
【０００８】
次に、図４においてシャドウマスクの露光工程を詳細に説明する。図４はシャドウマスクの露光装置を上方より見た断面図である。図４(a)に示すように、一対のフォトマスク11，12を露光パターン面（乳剤層）が内側となるように真空密着焼枠13，14に取り付け、一対のフォトマスク11，12を両面にレジストが形成された金属薄帯15を挟んで対置するとともに、一対のフォトマスク11，12の相対位置を精度良く位置合せした後、図４(b)に示すように、真空密着焼枠13，14を介して一対のフォトマスク11，12を金属薄帯15に真空密着させ、フォトマスク11，12を通じて露光手段16，17により露光する。そして、露光終了後、図４(a)に示すように、真空密着を解除して一対のフォトマスク11，12を金属薄帯15から離反させ、露光終了部分を真空密着焼枠13，14外に送り出し、１回の露光作業が終了する。通常はこの一連の作業が連続してなされる。また、真空密着焼枠13，14を多数配置して露光する場合もある。
【０００９】
しかしながら、このような方法により金属薄帯15の両面のレジストに一対のフォトマスク11，12の露光パターンを露光する際、次のような問題が生じる。すなわち、エマルジョンマスクは安価で、シャドウマスク用やＰＤＰ用の大型マスクが容易に得られる反面、乳剤層としてゼラチン膜を用いているため、膜硬度および膜強度が弱く、傷が付き易く、異物を挟み込むと乳剤層にめり込んでしまって取れないという問題がある。しかも、上述のように、シャドウマスクの露光工程においては、所謂ハードコンタクト露光と呼ばれるレジスト膜と乳剤層を強く押し付けて密着させた状態で露光することから、レジスト膜と乳剤層との間に異物が入ってしまうと、膜硬度および膜強度が弱い乳剤層の方に傷が付いたり、露光パターンの一部が欠落したり、異物が本来の透光部にめり込んでしまったりして、結果としてこれらに起因する露光領域に透孔不良やシミ不良を発生させてしまう。しかも、一度このようなダメージがエマルジョンマスクに生じると、その後回復することがないので、気が付かなければ、以降の全てのシャドウマスクの同じ部位に共通不良を生じ、大きな歩留低下の要因となっている。特にエッチングされてしまうと、もはや金属薄帯15の回収はできないことから、その被害は大きい。特に、例えば孔径が０．１０〜０．１５ｍｍ、配列ピッチ０．２〜０．３ｍｍ、孔径精度±３μｍ以下の高精度の透孔が必要とされるパソコンのディスプレイや各種モニタに使用されるカラーブラウン管のシャドウマスクでは、通常のテレビジョン用のカラーブラウン管のシャドウマスクの製造で問題とならなかった程度の異物が付着しても、不良となり、その影響は大きい。
【００１０】
すなわち、従来のシャドウマスクの製造方法は、シャドウマスクの素材となる金属薄帯15の両面のレジストにフォトマスク11，12の乳剤層を直接密着させて露光パターンを焼き付けるため、金属薄帯15の両面のレジスト面に金属片やゴミなどの異物が付着していたり、あるいは露光操作中に異物が付着すると、それによりフォトマスク11，12の乳剤層が傷付いたり、異物が乳剤層に食い込んだまま留まり、そのためフォトマスク11，12の露光パターンの一部が欠落したり、フォトマスク11，12に不要な不透光部ができ、それがディスプレイなどに用いられる配列ピッチおよび孔径が小さな高精細のカラーブラウン管のシャドウマスクでは致命的な不良となり、しかも、フォトマスク11，12自体が損傷しているため、気が付かなければ大量に不良が連続して発生してしまう。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、カラーブラウン管に使用するシャドウマスクは、一対のフォトマスク11，12を用いてフォトエッチング法により製造され、シャドウマスク素材となる金属薄帯15の両面に形成されたレジストに一対のフォトマスク11，12の露光パターンを露光する露光工程では、各フォトマスク11，12の乳剤層を直接レジストに接触させて露光パターンを露光している。
【００１２】
そのため、金属薄帯15の両面のレジストに金属片やゴミなどの異物が付着していたり、あるいは露光操作中に異物が付着すると、それによりフォトマスク11，12の乳剤屠が傷付いたり、異物が乳剤層に食い込んだまま留まり、そのためフォトマスク11，12の露光パターンの一部が欠落したり、フォトマスク11，12に不要な不透光部ができ、それがディスプレイなどに用いられる配列ピッチおよび孔径が小さな高精細のカラーブラウン管のシャドウマスクでは致命的な不良となり、しかも、一度このようなダメージがフォトマスク11，12に生じると、その後回復することがないので、気が付かなければ、以降の全てのシャドウマスクの同じ部位に共通不良を生じ、大きな歩留低下の要因となるという問題がある。
【００１３】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、被露光物とフォトマスクとの間での異物の挟み込みを防止し、フォトマスクの損傷により発生する不良を低減して歩留よく製造できる露光装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被露光物と露光パターンが形成されたフォトマスクとを接離させる接離手段と、被露光物とフォトマスクとの接触状態でフォトマスクを通じて被露光物を露光する露光手段と、被露光物とフォトマスクと間に浄化気体を供給する第１の供給部、およびフォトマスクの外面に浄化気体を供給する第２の供給部を有し、被露光物とフォトマスクとの接触時には第２の供給部のみから浄化気体を供給するとともに、被露光物とフォトマスクの離反時には第１の供給部および第２の供給部の両方から浄化気体を供給する浄化気体供給手段とを具備しているものである。
【００１５】
そして、被露光物とフォトマスクとの間に、浄化気体供給手段から浄化気体を供給することにより、露光工程中に被露光物やフォトマスクに異物が付着するのを防止するとともに、被露光物に付着する異物を除去し、これにより、被露光物とフォトマスクとの間での異物の挟み込みを防止し、フォトマスクの損傷により発生する不良を低減する。
【００１６】
さらに、被露光物とフォトマスクとの接触時すなわち露光時に第２の供給部からフォトマスクの外面に沿って浄化気体を供給することにより、露光時に露光手段から熱線を受けて温度上昇するフォトマスクを冷却し、フォトマスクの熱膨張による位置ずれを低減して高精度での露光を可能とする。このとき、被露光物とフォトマスクとの接触時におけるフォトマスクの外面での浄化気体の風速は５ｍ／ｓ以上であれば十分な冷却効果が得られ、被露光物とフォトマスクとの離反時における被露光物とフォトマスクとの間での浄化気体の風速は３ｍ／ｓ以上であれば十分な除塵効果が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。なお、図４に示す従来例と同一構造については同一符号を用いて説明する。
【００１８】
図１は、一実施の形態としてシャドウマスクの露光装置を側方から見た断面図を示し、(a)は一対のフォトマスクの接触時すなわち露光時の断面図、(b)は一対のフォトマスクの離反時すなわちシャドウマスク素材の送り時の断面図である。
【００１９】
露光パターンが形成された一対のフォトマスク11，12が接離手段としての真空密着焼枠13，14にそれぞれ取り付けられ、これら一対のフォトマスク11，12間に、両面にレジストが形成された被露光物（シャドウマスク素材）としての金属薄帯15が配置される。
【００２０】
フォトマスク11，12は、例えば青板ガラス基体の一方の面（内面）に塗布形成された硝酸銀系の感光剤をゼラチン膜に分散させた乳剤層に、シャドウマスクの透孔に対応する所定の露光パターンを形成したエマルジョンマスクにて構成されている。
【００２１】
真空密着焼枠13，14は、中央に開口部21，22を有する矩形枠状に形成され、相対する内面の内周側には、フォトマスク11，12の周縁部が配置される凹段部23，24が形成され、この凹段部23，24にフォトマスク11，12の外面に接触して真空密着する一対のパッキング25，26が配置されている。真空密着焼枠13，14の相対する内面の外周側には、互いに接触して真空密着するパッキング27，28が配置されている。そして、真空密着焼枠13，14には、一対のフォトマスク11，12の内面の露光パターン面（乳剤層）が内側となるように取り付けられ、この真空密着焼枠13，14により金属薄帯15と各フォトマスク11，12とを接離させる。なお、金属薄帯15と各フォトマスク11，12との接触は、光学的に一致していれば物理的に離れている場合も含まれる。
【００２２】
金属薄帯15は、例えばアルミキルド鋼あるいはアンバー材などの素材の表面に塗布された防錆油や汚れを除去するために脱脂洗浄およびリンスを行ない、その両面にカゼイン−重クロム酸塩系、ＰＶＡ−重クロム酸塩系などから選ばれた水溶性のレジストが塗布、乾燥されて形成されている。
【００２３】
また、真空密着焼枠13，14の上方には、浄化気体（クリーンエアー）を供給する浄化気体供給手段31が配設されている。この浄化気体供給手段31は、内部に送風空間32を有する本体33を有し、この本体33の下面中央に真空密着焼枠13，14の上方に対向される第１の開口34が形成され、下面両側から下方にノズル35，36が延設されるとともにこれらノズル35，36の先端に各フォトマスク11，12の外面に対向される第２および第３の開口37，38が形成されている。第１の開口34の部分が一対のフォトマスク11，12間に浄化気体を供給する第１の供給部39として構成され、第２および第３の開口37，38の部分が各フォトマスク11，12の外面に沿って浄化気体を供給する第２の供給部40，41として構成されている。
【００２４】
本体33の上部には本体33の外部から本体33内の送風空間32に雰囲気中の気体を取り込んで気体の流れを作るファン42が配設され、ファン42の下側にはファン42で送り込まれる気体に含まれる塵埃などを捕獲して浄化することにより浄化気体を作るフィルタ43が配設され、このフィルタ43の下側には浄化気体を正電荷および負電荷にイオン化する交流タイプのイオン化手段44が配設されている。
【００２５】
一対のフォトマスク11，12の接触時における各フォトマスク11，12の外面での浄化気体の風速は５ｍ／ｓ以上、一対のフォトマスク11，12の離反時における一対のフォトマスク11，12間での浄化気体の風速は３ｍ／ｓ以上に設定されている。
【００２６】
そして、図１(a)に示すように、露光時には、真空密着焼枠13，14を閉じ、一対のフォトマスク11，12を金属薄帯15に真空密着させ、フォトマスク11，12を通じて露光手段16，17（図４に示す）により露光する。
【００２７】
このとき、浄化気体供給手段31は作動されているが、閉じられた真空密着焼枠13，14により第１の開口34からの浄化気体の吐出が規制されるため、イオン化された浄化気体は、ノズル35，36を通じて第２および第３の開口37，38から各フォトマスク11，12の外面に向けて吹き出し、フォトマスク11，12の外面に沿って流れ、クリーンカーテンを形成するとともに、フォトマスク11，12を冷却する。
【００２８】
この露光時には、露光手段16，17の例えば高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどの露光用光源から露光に必要な紫外光と同時に発生する熱線（赤外線成分）をフォトマスク11，12に受け、フォトマスク11，12が温度上昇するが、浄化気体がフォトマスク11，12の外面に沿って流れて放熱させることにより、フォトマスク11，12の温度上昇を防止できる。フォトマスク11，12に対する第２および第３の開口37，38の角度をフォトマスク11，12の外面に沿ってコアンダ効果が起こるように設定することにより、十分な冷却効果が得られる。
【００２９】
また、図１(b)に示すように、露光完了後、真空密着を解除して真空密着焼枠13，14を開き、一対のフォトマスク11，12を金属薄帯15から離反させ、露光部分を真空密着焼枠13，14の配置部外に送り出す。
【００３０】
このとき、浄化気体供給手段31がない場合には、真空密着を解除して一対のフォトマスク11，12を金属薄帯15から引き離す際、大きな剥離帯電が生じるとともに、周囲から一対のフォトマスク11，12間への雰囲気気体が流れ込み、この雰囲気気体が異物を含んでいると、帯電しているフォトマスク11，12および金属薄帯15に異物が付着しやすい。
【００３１】
それに対して、浄化気体供給手段31がある場合には、真空密着焼枠13，14が開くのに伴い、第１の開口34からイオン化された浄化気体が一対のフォトマスク11，12間に一気に流れ込み、除電するとともに、クリーンカーテンとなって周囲からの異物の進入を防止する。さらに、その後、露光部分を真空密着焼枠13，14の配置部外に送り出すとともに、新しい未露光部分を露光領域に送り込むことになるが、この未露光露部分に付着していて露光工程に持ち込まれる異物を除電した上で、除塵できる。また、金属薄帯15を動かす際に空気との摩擦で発生する帯電についても容易に除電できる。
【００３２】
なお、第１の開口34からの浄化気体の吐出量の調整は、真空密着焼枠13，14の開閉を利用する場合について説明したが、浄化気体供給手段31側に吐出量を調整する調整手段を備えてもよく、この調整手段により任意に調整できる。
【００３３】
次に、図２は、他の実施の形態としてシャドウマスクの露光装置を側方から見た断面図を示し、(a)は一対のフォトマスクの接触時すなわち露光時の断面図、(b)は一対のフォトマスクの離反時すなわちシャドウマスク素材の送り時の断面図である。
【００３４】
洗浄気体供給手段31の本体33の下面中央に開口34（第１の開口34と同様）が形成され、下面両側から下方にガイド部51，52が延設されているとともにこれらガイド部51，52の先端にガイド体としてのガイド羽根53，54が配設されている。そして、開口34の部分が一対のフォトマスク11，12間に浄化気体を供給する第１の供給部39として構成され、ガイド羽根53，54の部分が各フォトマスク11，12の外面に沿って浄化気体を供給する第２の供給部40，41として構成されている。
【００３５】
なお、他の構成は図１に示す実施の形態と同一であり、その説明を省略する。
【００３６】
そして、図２(a)に示すように、露光時には、真空密着焼枠13，14を閉じ、一対のフォトマスク11，12を金属薄帯15に真空密着させ、フォトマスク11，12を通じて露光手段16，17（図４に示す）により露光する。
【００３７】
このとき、浄化気体供給手段31は作動されているが、開口34から吐出されるイオン化された浄化気体は、閉じられた真空密着焼枠13，14により横方向に流れるとともに、ガイド部51，52で下方へ導かれ、さらに、ガイド羽根53，54で向きが変えられ、各フォトマスク11，12の外面に向けて吹き出し、フォトマスク11，12の外面に沿って流れ、クリーンカーテンを形成するとともに、フォトマスク11，12を冷却する。
【００３８】
この露光時には、露光手段16，17の例えば高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどの露光用光源から露光に必要な紫外光と同時に発生する熱線（赤外線成分）をフォトマスク11，12に受け、フォトマスク11，12が温度上昇するが、浄化気体がフォトマスク11，12の外面に沿って流れて放熱させることにより、フォトマスク11，12の温度上昇を防止できる。フォトマスク11，12に対する第２および第３の開口37，38の角度をフォトマスク11，12の外面に沿ってコアンダ効果が起こるように設定することにより、十分な冷却効果が得られる。
【００３９】
また、図１(b)に示すように、露光完了後、真空密着を解除して真空密着焼枠13，14を開き、一対のフォトマスク11，12を金属薄帯15から離反させ、露光部分を真空密着焼枠13，14の配置部外に送り出す。
【００４０】
このとき、浄化気体供給手段31があるので、真空密着焼枠13，14が開くのに伴い、開口34からイオン化された浄化気体が一対のフォトマスク11，12間に一気に流れ込み、除電するとともに、クリーンカーテンとなって周囲からの異物の進入を防止する。さらに、その後、露光部分を真空密着焼枠13，14の配置部外に送り出すとともに、新しい未露光部分を露光領域に送り込むことになるが、この未露光露部分に付着していて露光工程に持ち込まれる異物を除電した上で、除塵できる。また、金属薄帯15を動かす際に空気との摩擦で発生する帯電についても容易に除電できる。
【００４１】
以上の各実施の形態のように、金属薄帯15を介して接離される一対のフォトマスク11，12間に、浄化気体供給手段31から浄化気体を供給することにより、露光工程中に金属薄帯15や一対のフォトマスク11，12に異物が付着するのを防止するとともに、金属薄帯15に付着して一対のフォトマスク11，12間に持ち込まれる異物を除去し、これにより、金属薄帯15と一対のフォトマスク11，12との間での異物の挟み込みを防止し、フォトマスク11，12の損傷により発生するシャドウマスクの不良を低減できる。
【００４２】
また、一対のフォトマスク11，12間に浄化気体を供給する第１の供給部39、および各フォトマスク11，12の外面に沿って浄化気体を供給する第２の供給部40，41を有し、一対のフォトマスク11，12の接触時には第２の供給部40，41のみから浄化気体を供給するとともに、一対のフォトマスク11，12の離反時には第１の供給部39および第２の供給部40，41の両方から浄化気体を供給することにより、除塵効果および除電効果とともに放熱効果を得ることができる。
【００４３】
放熱効果は、一対のフォトマスク11，12の接触時すなわち露光時に第２の供給部40，41から各フォトマスク11，12の外面に沿って浄化気体を供給することにより、露光時に露光手段16，17から熱線を受けて温度上昇するフォトマスク11，12を冷却し、フォトマスク11，12の熱膨張による位置ずれを低減して高精度での露光を可能とする。
【００４４】
一対のフォトマスク11，12の接離動作により、第１の供給部39からの浄化気体の供給量を自動的に調整できる。
【００４５】
そして、一対のフォトマスク11，12の接触時における各フォトマスク11，12の外面での浄化気体の風速は５ｍ／ｓ以上であれば十分な冷却効果が得られ、一対のフォトマスク11，12の離反時における一対のフォトマスク11，12間での浄化気体の風速は３ｍ／ｓ以上であれば十分な除塵効果および除電効果を得ることができる。
【００４６】
また、イオン化手段44により、浄化気体をイオン化、特に正電荷および負電荷に交互にイオン化することにより、露光工程中に金属薄帯15や一対のフォトマスク11，12に異物が付着するのを防止できる。
【００４７】
なお、露光装置は、カラーブラウン管のシャドウマスクに限らず、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）の製造工程における露光装置のように、１枚のフォトマスクと１枚のレジストが塗布された基板とを密着させて露光するような場合にも適用可能ある。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、被露光物とフォトマスクとの間に、浄化気体供給手段から浄化気体を供給するので、露光工程中に被露光物やフォトマスクに異物が付着するのを防止できるとともに、被露光物に付着する異物を除去でき、これにより、被露光物とフォトマスクとの間での異物の挟み込みを防止でき、フォトマスクの損傷により発生する不良を低減して歩留よく製造できる。さらに、浄化気体供給手段は、被露光物とフォトマスクと間に浄化気体を供給する第１の供給部、およびフォトマスクの外面に浄化気体を供給する第２の供給部を有し、被露光物とフォトマスクとの接触時には第２の供給部のみから浄化気体を供給するとともに、被露光物とフォトマスクの離反時には第１の供給部および第２の供給部の両方から浄化気体を供給するので、除塵効果とともに、露光時に露光手段から熱線を受けて温度上昇するフォトマスクを冷却し、フォトマスクの熱膨張による位置ずれを低減して高精度での露光を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の露光装置の一実施の形態としてシャドウマスクの露光装置を側方から見た断面図を示し、(a)は一対のフォトマスクの接触時すなわち露光時の断面図、(b)は一対のフォトマスクの離反時すなわちシャドウマスク素材の送り時の断面図である。
【図２】 本発明の露光装置の他の実施の形態としてシャドウマスクの露光装置を側方から見た断面図を示し、(a)は一対のフォトマスクの接触時すなわち露光時の断面図、(b)は一対のフォトマスクの離反時すなわちシャドウマスク素材の送り時の断面図である。
【図３】 シャドウマスクの透孔を示す一部の断面図である。
【図４】 シャドウマスクの露光装置を上方から見た断面図を示し、(a)は一対のフォトマスクの接触時すなわち露光時の断面図、(b)は一対のフォトマスクの離反時すなわちシャドウマスク素材の送り時の断面図である。
【符号の説明】
11，12 フォトマスク
13，14 接離手段としての真空密着焼枠
15 被露光物としての金属薄帯
16，17 露光手段
31 浄化気体供給手段
39 第１の供給部
40，41 第２の供給部
Claims (3)
- 被露光物と露光パターンが形成されたフォトマスクとを接離させる接離手段と、
被露光物とフォトマスクとの接触状態でフォトマスクを通じて被露光物を露光する露光手段と、
被露光物とフォトマスクと間に浄化気体を供給する第１の供給部、およびフォトマスクの外面に浄化気体を供給する第２の供給部を有し、被露光物とフォトマスクとの接触時には第２の供給部のみから浄化気体を供給するとともに、被露光物とフォトマスクの離反時には第１の供給部および第２の供給部の両方から浄化気体を供給する浄化気体供給手段と
を具備していることを特徴とする露光装置。 - 第１の供給部は、被露光物とフォトマスクとの接離動作により浄化気体の供給を調整する
ことを特徴とする請求項１記載の露光装置。 - 被露光物とフォトマスクとの接触時におけるフォトマスクの外面での浄化気体の風速は５ｍ／ｓ以上、被露光物とフォトマスクとの離反時における被露光物とフォトマスクと間での浄化気体の風速は３ｍ／ｓ以上である
ことを特徴とする請求項１または２記載の露光装置。
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