JP5029786B2 - アライメント方法およびフラットパネルディスプレイの製造方法 - Google Patents

Description

ここに開示された技術は、リソグラフィにおける被露光基板とフォトマスクとのアライメント方法およびリソグラフィによってパターン形成を行うフラットパネルディスプレイの製造方法に関する。

プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと称する）に代表されるフラットパネルディスプレイ（以下、ＦＰＤとする）は、パネル面内にパターニングされた電極などの構成を有している。パターニングには、リソグラフィ法が用いられる。つまり、基板上に形成された材料に対して、フォトマスクを介して露光した後、現像することによって所定のパターンとする手法が知られている。ＦＰＤの大画面化が進み、大画面に対応する大型のフォトマスクを形成することが困難になりつつある。そこで、ＦＰＤ面内の露光すべき領域を複数の領域に分割した露光方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１７９７７７号公報

基板とフォトマスクとの距離を所定の露光ギャップに設定するアライメント方法である。フォトマスクは矩形であり、かつ、第１の辺と、第１の辺と対向する第２の辺とを含む。第１の辺の中点と基板との距離を露光ギャップに合わせる。第１の辺の中点と、第２の辺の中点とを結ぶ線を軸としてフォトマスクを回転させることによって、第１の辺の両端のそれぞれと基板との距離を前記露光ギャップに合わせる。第１の辺を軸としてフォトマスクを回転させることによって、第２の辺の中点と基板との距離を露光ギャップに合わせる。

基板に形成された感光性膜を、露光ギャップを隔てて配置された複数のフォトマスクを用いて分割露光するフラットパネルディスプレイの製造方法である。複数のフォトマスクは、少なくとも第１のフォトマスクと第２のフォトマスクとを含む。第１のフォトマスクは矩形であり、かつ、第１の辺と、第１の辺と対向する第２の辺とを含む。第２のフォトマスクは矩形であり、かつ、第３の辺と、第３の辺と対向する第４の辺とを含む。分割露光される境界部において第１の辺の中点と基板との距離を露光ギャップに合わせる。第１の辺の中点と、第２の辺の中点とを結ぶ線を軸として第１のフォトマスクを回転させることによって、第１の辺の両端のそれぞれと基板との距離を露光ギャップに合わせる。第１の辺を軸として第１のフォトマスクを回転させることによって、第２の辺の中点と基板との距離を露光ギャップに合わせる。分割露光される境界部において第３の辺の中点と基板との距離を露光ギャップに合わせる。第３の辺の中点と、第４の辺の中点とを結ぶ線を軸として第２のフォトマスクを回転させることによって、第３の辺の両端のそれぞれと基板との距離を露光ギャップに合わせる。第３の辺を軸として第２のフォトマスクを回転させることによって、第４の辺の中点と基板との距離を露光ギャップに合わせる。

図１はＰＤＰの要部を示す斜視図である。 図２は本実施の形態における分割露光において、基板の左領域を露光する状態を示す図である。 図３は図２における３−３断面図である。 図４は本実施の形態にかかる分割露光において、基板の右領域を露光する状態を示す図である。 図５は図４における５−５断面図である。 図６は分割露光におけるフォトマスクと基板とのアライメントを示す正面図である。 図７は分割露光におけるフォトマスクと基板とのアライメントを示す側面図である。 図８は本実施の形態にかかるフォトマスクのアライメント方法を示す図である。 図９は本実施の形態にかかるフォトマスクのアライメント方法を示す図である。

ＰＤＰの製造方法を例に説明がなされる。

［１．ＰＤＰ１の構造］
ＰＤＰの基本構造は、一般的な交流面放電型ＰＤＰである。図１に示すように、ＰＤＰ１は前面ガラス基板３などよりなる前面板２と、背面ガラス基板１１などよりなる背面板１０とが対向して配置されている。前面板２と背面板１０とは、周縁がガラスフリットなどからなる封着材によって気密封着されている。封着されたＰＤＰ１内部の放電空間１６には、ネオン（Ｎｅ）およびキセノン（Ｘｅ）などの放電ガスが５３ｋＰａ（４００Ｔｏｒｒ）〜８０ｋＰａ（６００Ｔｏｒｒ）の圧力で封入されている。

走査電極４および維持電極５は、それぞれインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化錫（ＳｎＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの導電性金属酸化物からなる透明電極上にＡｇからなるバス電極が積層されている。

背面ガラス基板１１上には、表示電極６と直交する方向に、銀（Ａｇ）を主成分とする導電性材料からなる複数のデータ電極１２が、互いに平行に配置されている。データ電極１２は、下地誘電体層１３に被覆されている。さらに、データ電極１２間の下地誘電体層１３上には放電空間１６を区切る所定の高さの隔壁１４が形成されている。隔壁１４間の溝には、データ電極１２毎に、紫外線によって赤色に発光する蛍光体層１５、緑色に発光する蛍光体層１５および青色に発光する蛍光体層１５が順次塗布して形成されている。表示電極６とデータ電極１２とが交差する位置に放電セルが形成されている。表示電極６方向に並んだ赤色、緑色、青色の蛍光体層１５を有する放電セルがカラー表示のための画素になる。

なお、本実施の形態において、放電空間１６に封入する放電ガスは、１０体積％以上３０％体積以下のＸｅを含む。

図２に示すように、フロート法などにより製造された前面ガラス基板３に、走査電極４と維持電極５よりなる表示電極６と遮光層７とが形成されている。走査電極４と維持電極５は、それぞれインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）や酸化スズ（ＳｎＯ₂）などからなる透明電極４ａ、５ａと、透明電極４ａ、５ａ上に形成された金属バス電極４ｂ、５ｂとにより構成されている。金属バス電極４ｂ、５ｂは、銀（Ａｇ）材料を主成分とする導電性材料によって形成されている。

誘電体層８は、表示電極６および遮光層７を覆う第１誘電体層８１と、第１誘電体層８１を覆う第２誘電体層８２の少なくとも２層の構成である。さらに、前面板２は、第２誘電体層８２を覆う保護層９を有する。

さらに誘電体層８の表面に保護層９が形成されている。保護層９は、下地層９１と、金属酸化物の結晶粒子９２ａが複数凝集した凝集粒子９２とを含む。

［２．ＰＤＰ１の製造方法］
［２−１．前面板２の形成］
フォトリソグラフィ法によって、前面ガラス基板３上に、走査電極４および維持電極５とブラックストライプ７とが形成される。走査電極４および維持電極５は、導電性を確保するための銀（Ａｇ）を含む金属バス電極４ｂ、５ｂを有する。また、走査電極４および維持電極５は、透明電極４ａ、５ａを有する。金属バス電極４ｂは、透明電極４ａに積層される。金属バス電極５ｂは、透明電極５ａに積層される。

透明電極４ａ、５ａの材料には、透明度と電気伝導度を確保するためインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などが用いられる。まず、スパッタ法などによって、ＩＴＯ薄膜が前面ガラス基板３に形成される。次にリソグラフィ法によって所定のパターンの透明電極４ａ、５ａが形成される。

金属バス電極４ｂ、５ｂの材料には、銀（Ａｇ）と銀を結着させるためのガラスフリットと感光性樹脂と溶剤などを含む電極ペーストが用いられる。まず、スクリーン印刷法などによって、電極ペーストが、前面ガラス基板３に塗布される。次に、乾燥炉によって、電極ペースト中の溶剤が除去される。次に、所定のパターンのフォトマスクを介して、電極ペーストが露光される。

次に、電極ペーストが現像され、金属バス電極パターンが形成される。最後に、焼成炉によって、金属バス電極パターンが所定の温度で焼成される。つまり、金属バス電極パターン中の感光性樹脂が除去される。また、金属バス電極パターン中のガラスフリットが溶融する。溶融していたガラスフリットは、焼成後にガラス化する。以上の工程によって、金属バス電極４ｂ、５ｂが形成される。

ブラックストライプ７は、黒色顔料を含む材料により、形成される。次に、誘電体層８が形成される。誘電体層８の材料には、誘電体ガラスフリットと樹脂と溶剤などを含む誘電体ペーストが用いられる。まずダイコート法などによって、誘電体ペーストが所定の厚みで走査電極４、維持電極５およびブラックストライプ７を覆うように前面ガラス基板３上に塗布される。次に、乾燥炉によって、誘電体ペースト中の溶剤が除去される。最後に、焼成炉によって、誘電体ペーストが所定の温度で焼成される。つまり、誘電体ペースト中の樹脂が除去される。また、誘電体ガラスフリットが溶融する。溶融していた誘電体ガラスフリットは、焼成後にガラス化する。以上の工程によって、誘電体層８が形成される。ここで、誘電体ペーストをダイコートする方法以外にも、スクリーン印刷法、スピンコート法などを用いることができる。また、誘電体ペーストを用いずに、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などによって、誘電体層８となる膜を形成することもできる。

次に、誘電体層８上に保護層９が形成される。保護層９は、一例として、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ）蒸着装置により形成される。保護層９の材料は、単結晶のＭｇＯからなるペレットである。ペレットには、さらに不純物としてアルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）などが添加されていてもよい。

まず、ＥＢ蒸着装置の成膜室に配置されたペレットに電子ビームが照射される。電子ビームのエネルギーを受けたペレットは蒸発する。蒸発したＭｇＯは、成膜室内に配置された誘電体層８上に付着する。ＭｇＯの膜厚は、電子ビームの強度、成膜室の圧力などによって、所定の範囲に収まるように調整される。

なお、保護層９は、ＭｇＯの他にも酸化カルシウム（ＣａＯ）との混合膜あるいは、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）などの金属酸化物を含む膜を用いることができる。また、複数の種類の金属酸化物を含む膜を用いることもできる。

以上の工程により前面ガラス基板３上に所定の構成部材を有する前面板２が完成する。

［２−２．背面板１０の形成］
フォトリソグラフィ法によって、背面ガラス基板１１上に、データ電極１２が形成される。データ電極１２の材料には、導電性を確保するための銀（Ａｇ）と銀を結着させるためのガラスフリットと感光性樹脂と溶剤などを含むデータ電極ペーストが用いられる。まず、スクリーン印刷法などによって、データ電極ペーストが所定の厚みで背面ガラス基板１１上に塗布される。次に、乾燥炉によって、データ電極ペースト中の溶剤が除去される。次に、所定のパターンのフォトマスクを介して、データ電極ペーストが露光される。次に、データ電極ペーストが現像され、データ電極パターンが形成される。最後に、焼成炉によって、データ電極パターンが所定の温度で焼成される。つまり、データ電極パターン中の感光性樹脂が除去される。また、データ電極パターン中のガラスフリットが溶融する。溶融していたガラスフリットは、焼成後にガラス化する。以上の工程によって、データ電極１２が形成される。ここで、データ電極ペーストをスクリーン印刷する方法以外にも、スパッタ法、蒸着法などを用いることができる。

次に、下地誘電体層１３が形成される。下地誘電体層１３の材料には、誘電体ガラスフリットと樹脂と溶剤などを含む下地誘電体ペーストが用いられる。まず、スクリーン印刷法などによって、下地誘電体ペーストが所定の厚みでデータ電極１２が形成された背面ガラス基板１１上にデータ電極１２を覆うように塗布される。次に、乾燥炉によって、下地誘電体ペースト中の溶剤が除去される。最後に、焼成炉によって、下地誘電体ペーストが所定の温度で焼成される。つまり、下地誘電体ペースト中の樹脂が除去される。また、誘電体ガラスフリットが溶融する。溶融していた誘電体ガラスフリットは、焼成後にガラス化する。以上の工程によって、下地誘電体層１３が形成される。ここで、下地誘電体ペーストをスクリーン印刷する方法以外にも、ダイコート法、スピンコート法などを用いることができる。また、下地誘電体ペーストを用いずに、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などによって、下地誘電体層１３となる膜を形成することもできる。

次に、フォトリソグラフィ法によって、隔壁１４が形成される。隔壁１４の材料には、フィラーと、フィラーを結着させるためのガラスフリットと、感光性樹脂と、溶剤などを含む隔壁ペーストが用いられる。まず、ダイコート法などによって、隔壁ペーストが所定の厚みで下地誘電体層１３上に塗布される。次に、乾燥炉によって、隔壁ペースト中の溶剤が除去される。次に、所定のパターンのフォトマスクを介して、隔壁ペーストが露光される。次に、隔壁ペーストが現像され、隔壁パターンが形成される。最後に、焼成炉によって、隔壁パターンが所定の温度で焼成される。つまり、隔壁パターン中の感光性樹脂が除去される。また、隔壁パターン中のガラスフリットが溶融する。溶融していたガラスフリットは、焼成後にガラス化する。以上の工程によって、隔壁１４が形成される。ここで、フォトリソグラフィ法以外にも、サンドブラスト法などを用いることができる。

次に、蛍光体層１５が形成される。蛍光体層１５の材料には、蛍光体粒子とバインダと溶剤などとを含む蛍光体ペーストが用いられる。まず、ディスペンス法などによって、蛍光体ペーストが所定の厚みで隣接する隔壁１４間の下地誘電体層１３上および隔壁１４の側面に塗布される。次に、乾燥炉によって、蛍光体ペースト中の溶剤が除去される。最後に、焼成炉によって、蛍光体ペーストが所定の温度で焼成される。つまり、蛍光体ペースト中の樹脂が除去される。以上の工程によって、蛍光体層１５が形成される。ここで、ディスペンス法以外にも、スクリーン印刷法などを用いることができる。

以上の工程により、背面ガラス基板１１上に所定の構成部材を有する背面板１０が完成する。

［２−３．前面板２と背面板１０との組立］
次に、前面板２と、背面板１０とが組立てられる。まず、ディスペンス法によって、背面板１０の周囲に封着材（図示せず）が形成される。封着材（図示せず）の材料には、ガラスフリットとバインダと溶剤などを含む封着ペーストが用いられる。次に乾燥炉によって、封着ペースト中の溶剤が除去される。次に、表示電極６とデータ電極１２とが直交するように、前面板２と背面板１０とが対向配置される。次に、前面板２と背面板１０の周囲がガラスフリットで封着される。最後に、放電空間１６にＮｅ、Ｘｅなどを含む放電ガスが封入されることによりＰＤＰ１が完成する。

［３．リソグラフィ法の詳細］
露光の際、フォトマスクと被露光基板との位置合わせ（アライメント）が行われる。アライメントにずれが生じた場合、パターンが設計どおりに形成できなくなる。よって、ＰＤＰ面内で画像表示状態が変化したり、外観でのムラが生じたりする。よって、アライメントには非常に高い精度が求められる。またＰＤＰの大画面化の進展に伴い、一枚のフォトマスクの露光領域に収まらない広い領域を露光するため、複数のフォトマスクを用いる分割露光法が採用される。

分割露光法においては、一方の分割露光領域と他方の分割露光領域とを結合している重複領域（以下、つなぎ領域と称する）が存在する。よって、一方の分割露光領域と他方の分割露光領域とのアライメントも必要となってくる。例えば、電極パターンのつなぎ領域に段差のようなずれが生じた場合は、本来直線形状であるはずの電極に対して、特定の領域に段差が生じる。段差は、電極長手方向の法線方向に連なって、外観上のスジ状のムラとなってしまう。

ここに開示された技術はこのような課題を解決するものである。

［３−１．分割露光法の詳細］
図２および図４に示すように、矩形の基板５１上には、感光性材料層５２が形成されている。基板５１と対向する位置に、第１のフォトマスク５３および第２のフォトマスク５４が配置されている。第１のフォトマスク５３および第２のフォトマスク５４は矩形である。なお、矩形とは、必ずしも幾何学的に完全な矩形であることを意味するものではない。フォトマスクの設計上の理由などにより、一部に出っ張りや、凹みなどがあっても、目視観察によって、概ね矩形と判断されるものである。

ここで、基板５１の面積は第１のフォトマスク５３および第２のフォトマスク５４に比べて大きい。よって、感光性材料層５２は、分割露光される。つまり、第１のフォトマスク５３によって露光される領域と、第２のフォトマスク５４によって露光される領域に分割される。図３に示すように、基板５１の左側には、第１のフォトマスク５３が露光ギャップを隔てて感光性材料層５２の上部に配置されている。図２および図４に示すように、第１のフォトマスク５３および第２のフォトマスク５４には開口部５５が設けられている。

開口部５５を通して第１のフォトマスク５３および第２のフォトマスク５４の上方に設けられた露光光源（図示せず）から、感光性材料層５２に対して光が照射される。第１のフォトマスク５３によって、左側の第１の露光領域５２ａが形成される。図５に示すように、第２のフォトマスク５４によって、右側の第２の露光領域５２ｂが形成される。第１の露光領域５２ａと第２の露光領域５２ｂとの間につなぎ領域５２ｃが形成される。なお、本実施の形態では、感光性材料層５２の未露光領域が次の現像工程で除去される。

また、基板５１の長辺側の上下端部および中央部それぞれには、十字形状のアライメントマーク（図示せず）が設けられている。アライメントマークを用いることにより、基板５１と、第１のフォトマスク５３および第２のフォトマスク５４との位置合わせができる。分割露光法をＰＤＰの製造に適用する場合、一例として、前面板２のアライメントマークは、透明電極４ａ、５ａを前面ガラス基板３に形成する際にＩＴＯにより同時に形成できる。また背面板１０のアライメントマークは、データ電極１２を背面ガラス基板１１に形成する際にＡｇなどの導電材料により同時に形成できる。

［３−２．アライメント方法］
アライメントは、基板５１と第１のフォトマスク５３および第２のフォトマスク５４との相対位置を補正することによって行われる。補正は、位置補正と傾き補正によって行われる。

［３−２−１．位置補正］
図６には、直交座標系ｘ−ｙが示されている。位置補正は、ｘ−ｙ軸および回転方向θの位置を補正することである。

図６に示すように、第１のフォトマスク５３の四隅には、可視光を透過するウィンドウＷ１１、Ｗ１２、Ｗ１３およびＷ１４が設けられている。第２のフォトマスク５４の四隅には、Ｗ２１、Ｗ２２、Ｗ２３およびＷ２４が設けられている。露光装置は、Ｗ１１〜Ｗ２４を介して略十字形のアライメントマーク（図示せず）を認識する。続いて、アライメントマークが所定の位置にくるように、第１のフォトマスク５３および第２のフォトマスク５４が移動される。アライメントマークは、カメラなどによる画像処理の手法などにより、認識される。

［３−２−２．傾き補正］
次に、第１のフォトマスク５３および第２のフォトマスク５４の傾き補正が行われる。露光装置には、Ｗ１１〜Ｗ２４を介して、基板５１と対向する位置にレーザ変位計（図示せず）が配置されている。レーザ変位計は、レーザの反射光および透過光からフォトマスクと基板との距離である露光ギャップを測定する。第１のフォトマスク５３には位置Ｐ１１、Ｐ１２およびＰ１３に露光ギャップを調整するための機構であるアクチュエータが設けられている。第２のフォトマスク５４には、位置Ｐ２１、Ｐ２２およびＰ２３にアクチュエータが設けられている。露光装置の制御機構に数値を入力することによって、アクチュエータが動作する。アクチュエータの動作によって、露光ギャップが変化する。Ｐ１１、Ｐ１２およびＰ１３は、図６に示す直交座標系ｘ−ｙにおいて異なる座標に配置されている。よって、傾き補正可能範囲が大きくなる。Ｐ２１、Ｐ２２およびＰ２３についても同様である。

本実施の形態にかかる露光装置は、６つの位置における露光ギャップを入力できる。つまり図７に示すように、Ｐ１１に対してｈ１１、Ｐ１２に対してｈ１２、Ｐ１３に対してｈ１３、Ｐ２１に対してｈ２１、Ｐ２２に対してｈ２２、Ｐ２３に対してｈ２３のそれぞれに露光ギャップを入力できる。

例えば、露光ギャップを５００μｍとしたい場合、ｈ１１、ｈ１２、ｈ１３、ｈ２１、ｈ２２およびｈ２３に５００μｍを入力する。

しかしながら、実際の第１のフォトマスク５３および第２のフォトマスク５４は平面ではない。つまり、反りやうねりを有した曲面である場合が多い。第１のフォトマスク５３および第２のフォトマスク５４は、従来と比較して大面積のガラス基板から製造されているためである。

つまり、理想的な露光ギャップの値を露光装置に入力したとしても、実際の露光ギャップは異なる値になる場合がある。したがって、理想的な露光ギャップになるような、露光ギャップの設定値を求めることが重要である。

さらに、分割露光の場合は、つなぎ領域５２ｃでパターンのズレが起きないように第１のフォトマスク５３および第２のフォトマスク５４の位置補正および傾き補正を行うことが重要である。特に、つなぎ領域５２ｃでの露光ギャップを同等にすることが重要である。つまり、つなぎ領域５２ｃでの露光ギャップが同等でない場合は、つなぎ領域５２ｃの両側で異なる幅のパターンが形成される場合がある。よって、つなぎ領域５２ｃにおいてパターンが滑らかにつながらない。従って、つなぎ領域５２ｃでの露光ギャップ調整には高い精度が求められる。

［３−２−３．実施例］
第１のフォトマスク５３および第２のフォトマスク５４が露光装置にセットされる。第１のフォトマスク５３および第２のフォトマスク５４は露光装置内のフォトマスクフォルダ（図示せず）に吸着されている。吸着面は露光領域に干渉されない領域に設けられている。それぞれの吸着箇所には、第１のフォトマスク５３および第２のフォトマスク５４に対して３次元方向に移動自在な機構が設けられている。よって、第１のフォトマスク５３および第２のフォトマスク５４に意図的に撓みを生じさせた状態で、第１のフォトマスク５３および第２のフォトマスク５４それぞれを独立して移動および固定できる。

本実施の形態では、露光装置内に配置された基板５１に対して、第１のフォトマスク５３および第２のフォトマスク５４が全体として凸形状または凹形状となるように固定されることが好ましい。これにより、フォトマスク交換時においても後述するアライメント方法が使用可能になる。

上述の手順で位置補正がされた後、傾き補正がされる。本実施例は露光ギャップの算出方法に特徴がある。

まず、第１のフォトマスク５３が複数の多角形により構成されると近似される。次に、複数の多角形上に、Ｐ１１、Ｐ１２およびＰ１３が存在すると仮定される。さらに、つなぎ領域５２ｃの露光ギャップが設定値になるように、ｈ１１、ｈ１２およびｈ１３が算出される。算出された値が、露光装置に入力される。したがって、つなぎ領域５２ｃの露光ギャップの設定値からのズレを最小限に保ちつつ、つなぎ領域５２ｃと反対側の領域においても露光ギャップとのズレを最小限に止めることができる。

第２のフォトマスク５４についても同様である。

［４．計算例］
具体的な計算例が示される。まず、図８について詳細に説明される。図８は、基板５１と第１のフォトマスク５３との関係が模式的に示された図である。図８において、基板５１が配置された面が基板面と仮想されている。基板面に対して露光ギャップの設定値とする面が露光ギャップ面である。つまり図８における直方体の上面が露光ギャップ面である。さらに、第１のフォトマスク５３が二つの多角形である三角形として近似されている。

図８のｘ−ｙ−ｚ直交座標系において、図６に示されたＷ１１は、Ａ（Ａｘ、Ａｙ、Ａｚ）に置き換えられている。以下同様に、Ｗ１２は、Ｂ（Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚ）に置き換えられている。Ｗ１３は、Ｃ（Ｃｘ、Ｃｙ、Ｃｚ）に置き換えられている。Ｗ１４は、Ｄ（Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄｚ）に置き換えられている。Ｐ１１は、Ｐ（Ｐｘ、Ｐｙ、Ｐｚ）に置き換えられている。ＡＤの中点は、Ｅ（Ｅｘ、Ｅｙ、Ｅｚ）である。ＢＣの中点は、Ｆ（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ）である。第２のフォトマスク５４とのつなぎ領域５２ｃは線分ＢＣ側である。露光ギャップ面でのｚ座標は、Ｇｚである。つまり、Ｇｚは、露光ギャップ設定値である。さらに、Ｐ１２は、Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）に置き換えられている。Ｐ１３は、Ｒ（Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚ）に置き換えられている。計算される数値は、Ｐｚ、ＱｚおよびＲｚである。

図９に示すように、基板面中心は、原点Ｏ（０、０、０）とされる。

［４−１．第１の回転補正値の算出］
まず、位置補正が完了したときのＡ、Ｂ、ＣおよびＤの座標が求められる。次に、第１の回転補正値ΔＺ２が算出される。

まず、ＦｚがＧｚになるときの補正値ΔＺ１が算出される。つまり、ΔＺ１は、第１のフォトマスク５３がＺ軸に沿って平行移動するときの補正値である。ＦはＢＣの中点であるから、Ｆｚは、Ｆｚ＝（Ｂｚ＋Ｃｚ）／２である。よって、ΔＺ１＝Ｇｚ−（Ｂｚ＋Ｃｚ）／２である。

次に、ＢｚおよびＣｚがＧｚとなるときの第１の回転補正値ΔＺ２が算出される。つまり、ΔＺ２は、第１のフォトマスク５３がＦおよびＥを通る直線を中心軸として回転するときの補正値である。ＢｚおよびＣｚがＧｚとなるときは、Ｂｚ＋ΔＺ１＋ΔＺ２＝Ｇｚ、および、Ｃｚ＋ΔＺ１−ΔＺ２＝Ｇｚ、が成り立つ。よって、ΔＺ２＝（Ｃｚ−Ｂｚ）／２である。

［４−２．第２の回転補正値の算出］
第１の回転補正値ΔＺ２による補正がされたと仮定する。このとき、Ａのｚ座標Ａｚ’は、Ａｚ’＝Ａｚ＋ΔＺ１＋ΔＺ２＝Ａｚ＋Ｇｚ−Ｂｚ、である。Ｄのｚ座標Ｄｚ’は、Ｄｚ’＝Ｄｚ＋ΔＺ１−ΔＺ２＝Ｄｚ＋Ｇｚ−Ｃｚ、である。

次に、ＥｚがＧｚとなるときの第２の回転補正値ΔＺ３が算出される。つまり、ΔＺ３は、第１のフォトマスク５３がＢおよびＣを通る直線を中心軸として回転するときの補正値である。ＥｚがＧｚとなるときは、Ｅｚ＋ΔＺ１＋ΔＺ３＝Ｇｚ、が成り立つ。Ｅｚ＝（Ａｚ＋Ｄｚ）／２であることから、ΔＺ３＝（−Ａｚ＋Ｂｚ＋Ｃｚ−Ｄｚ）／２、となる。

第２の回転補正値ΔＺ３による補正がされたと仮定する。このとき、Ａのｚ座標Ａｚ’’は、Ａｚ’’＝Ａｚ’＋ΔＺ３＝Ｇｚ＋（Ａｚ−Ｂｚ＋Ｃｚ−Ｄｚ）／２、となる。Ｄのｚ座標Ｄｚ’’は、Ｄｚ’’＝Ｄｚ’＋ΔＺ３＝Ｇｚ＋（−Ａｚ＋Ｂｚ−Ｃｚ＋Ｄｚ）／２、である。また、このときのＢｚおよびＣｚはＧｚのままである。

つまり、本実施例においては、第１の辺であるＢＣの中点Ｆと基板５１との距離を露光ギャップＧｚに合わせる。次に、Ｆと、第２の辺であるＡＤの中点Ｅとを結ぶ線を軸として第１のフォトマスク５３を回転させることによって、ＢＣのそれぞれと基板５１との距離を露光ギャップＧｚに合わせる。次にＢＣ軸として第１のフォトマスク５３を回転させることによって、Ｅと基板５１との距離を露光ギャップＧｚに合わせる。

以上の動作により、第１のフォトマスク５３のつなぎ領域５２ｃに対応する領域を露光ギャップ設定値に合わせ、かつ、つなぎ領域５２ｃと反対側の領域も、露光ギャップ設定値に可能な限り近づけたと仮定したときのＡ、Ｂ、ＣおよびＤの座標が求められた。なお厳密には、第１のフォトマスク５３を回転させた際に、Ａ、Ｂ、ＣおよびＤのｘ、ｙ座標も移動することになる。しかしながらフォトマスクのｘ、ｙ軸方向の大きさと比較して、ｚ方向の移動量が二桁程度小さいので、ｘ、ｙ方向への移動量は無視できる。

［４−３．入力値の算出］
次にＰｚ、Ｑｚ、Ｒｚが算出される。Ｐｘ、Ｐｙ、Ｑｘ、Ｑｙ、ＲｘおよびＲｙは位置補正がされた時点で既に決定されている。本実施例において、Ｐ、ＱおよびＲの全てが、三角形ＢＣＤまたは三角形ＡＢＤに位置しないように構成された。つまり、Ｐ、ＱおよびＲのいずれかは、三角形ＢＣＤ内に位置する。かつ、Ｐ、ＱおよびＲのいずれかは、三角形ＡＢＤ内に位置する。一例として、図８および図９に示すように、ＰおよびＲは、三角形ＡＢＤ内に位置する。Ｑは、三角形ＢＣＤ内に位置する。

［４−３−１．Ｐｚの算出］
ＡとＤを結ぶベクトルをＳとし、ＡとＢを結ぶベクトルをＴとしたとき、Ｓ＝（Ｄｘ−Ａｘ、Ｄｙ−Ａｙ、Ｄｚ−Ａｚ）、Ｔ＝（Ｂｘ−Ａｘ、Ｂｙ−Ａｙ、Ｂｚ−Ａｚ）、となる。

ベクトルＳおよびベクトルＴに垂直なベクトルＵを求めると、Ｕ＝｛（Ｄｙ−Ａｙ）（Ｂｚ−Ａｚ）−（Ｂｙ−Ａｙ）（Ｄｚ−Ａｚ）、（Ｄｚ−Ａｚ）（Ｂｘ−Ａｘ）−（Ｂｚ−Ａｚ）（Ｄｘ−Ａｘ）、（Ｄｘ−Ａｘ）（Ｂｙ−Ａｙ）−（Ｂｘ−Ａｘ）（Ｄｙ−Ａｙ）｝、となる。

従って、三角形ＡＢＤを含むベクトルＵに垂直な平面は、定数ｋを用いて、｛（Ｄｙ−Ａｙ）（Ｂｚ−Ａｚ）−（Ｂｙ−Ａｙ）（Ｄｚ−Ａｚ）｝Ｘ＋｛（Ｄｚ−Ａｚ）（Ｂｘ−Ａｘ）−（Ｂｚ−Ａｚ）（Ｄｘ−Ａｘ）｝Ｙ＋｛（Ｄｘ−Ａｘ）（Ｂｙ−Ａｙ）−（Ｂｘ−Ａｘ）（Ｄｙ−Ａｙ）｝Ｚ＋ｋ＝０、とかける。

三角形ＡＢＤは、Ｄを通るので、定数ｋを求めると、ｋ＝｛（Ｄｙ−Ａｙ）（Ｂｚ−Ａｚ）−（Ｂｙ−Ａｙ）（Ｄｚ−Ａｚ）｝Ｄｘ＋｛（Ｄｚ−Ａｚ）（Ｂｘ−Ａｘ）−（Ｂｚ−Ａｚ）（Ｄｘ−Ａｘ）｝Ｄｙ＋｛（Ｄｘ−Ａｘ）（Ｂｙ−Ａｙ）−（Ｂｘ−Ａｘ）（Ｄｙ−Ａｙ）｝Ｄｚ、となり、三角形ＡＢＤが作る平面が得られる。

Ｐは、三角形ＡＢＤ上の点であるから、上記の式および既に決定されているＰｘおよびＰｙを用いて、Ｐｚを算出できる。Ｒについても同様である。

同様に三角形ＢＣＤについても、定数ｈを用いて、｛（Ｂｙ−Ｃｙ）（Ｄｚ−Ｃｚ）−（Ｄｙ−Ｃｙ）（Ｂｚ−Ｃｚ）｝Ｘ＋｛（Ｂｚ−Ｃｚ）（Ｄｘ−Ｃｘ）−（Ｄｚ−Ｃｚ）（Ｂｘ−Ｃｘ）｝Ｙ＋｛（Ｂｘ−Ｃｘ）（Ｄｙ−Ｃｙ）−（Ｄｘ−Ｃｘ）（Ｂｙ−Ｃｙ）｝Ｚ＋ｈ＝０、とかける。

ここで、ｈ＝｛（Ｂｙ−Ｃｙ）（Ｄｚ−Ｃｚ）−（Ｄｙ−Ｃｙ）（Ｂｚ−Ｃｚ）｝Ｄｘ＋｛（Ｂｚ−Ｃｚ）（Ｄｘ−Ｃｘ）−（Ｄｚ−Ｃｚ）（Ｂｘ−Ｃｘ）｝Ｄｙ＋｛（Ｂｘ−Ｃｘ）（Ｄｙ−Ｃｙ）−（Ｄｘ−Ｃｘ）（Ｂｙ−Ｃｙ）｝Ｄｚ＝０、である。

そして、Ｑは、三角形ＢＣＤ上の点であるから、上記の式および既に決定されているＱｘおよびＱｙを用いて、Ｑｚを計算することができる。

以上の計算によりＡ、Ｂ、ＣおよびＤの座標からＰ、ＱおよびＲを得ることができる。なお、Ａ、Ｂ、ＣおよびＤの座標については、上記フォトマスクの傾き補正で算出された座標を用いる。言い換えると、つなぎ領域５２ｃの露光ギャップの設定値からのズレを最小限に保ちつつ、つなぎ領域５２ｃと反対側の領域においても露光ギャップとのズレを最小限に止めたときの第１のフォトマスク５３におけるＡ、Ｂ、ＣおよびＤの座標に移動させるためのＰｚ、ＱｚおよびＲｚが求められた。算出されたＰｚ、ＱｚおよびＲｚを露光装置に入力することにより傾き補正を実施する。第２のフォトマスク５４についても同様の補正が実施される。

本実施例においては、第１のフォトマスク５３および第２のフォトマスク５４が２つの三角形から構成されていると近似して補正値の算出がされた。しかし、実際の、第１のフォトマスク５３および第２のフォトマスク５４は必ずしも２つの三角形から構成されていない場合がある。よって、傾き補正後の露光ギャップを測定することにより、設定値からの差分を求める。差分を反映させて再度、補正値を算出することで、より露光ギャップの設定値に近づけることができる。

なお、本実施の形態にかかる露光装置においては、Ｗ１１〜Ｗ２４のそれぞれに露光ギャップを設定する機構は有さない。これは、同じ露光装置で、画面サイズの異なる様々なＰＤＰを製造可能にするためである。つまり、フォトマスクの四隅ではなく、様々な機種に対応する共通領域の３点にてフォトマスクの傾き補正ができる。これにより、製造工程での機種切替え時間ロスが低減される。

［５．まとめ］
本実施の形態におけるＦＰＤの製造方法は、基板５１に形成された感光性膜である感光性材料層５２を、露光ギャップＧｚを隔てて配置された複数のフォトマスクを用いて分割露光する。複数のフォトマスクは、少なくとも第１のフォトマスク５３と第２のフォトマスク５４とを含む。第１のフォトマスク５３は矩形であり、かつ、第１の辺と、第１の辺と対向する第２の辺とを含む。第２のフォトマスク５４は矩形であり、かつ、第３の辺と、第３の辺と対向する第４の辺とを含む。

まず、分割露光される境界部であるつなぎ領域５２ｃにおいて第１の辺の中点と基板５１との距離を露光ギャップＧｚに合わせる。次に、第１の辺の中点と、第２の辺の中点とを結ぶ線を軸として第１のフォトマスク５３を回転させることによって、第１の辺の両端のそれぞれと基板５１との距離を露光ギャップＧｚに合わせる。次に、第１の辺を軸として第１のフォトマスク５３を回転させることによって、第２の辺の中点と基板５１との距離を露光ギャップＧｚに合わせる。

続いてつなぎ領域５２ｃにおいて第３の辺の中点と基板５１との距離を露光ギャップＧｚに合わせる。次に、第３の辺の中点と、第４の辺の中点とを結ぶ線を軸として第２のフォトマスク５４を回転させることによって、第３の辺の両端のそれぞれと基板５１との距離を露光ギャップＧｚに合わせる。次に、第３の辺を軸として第２のフォトマスク５４を回転させることによって、第４の辺の中点と基板５１との距離を露光ギャップＧｚに合わせる。

上記の方法によれば、つなぎ領域５２ｃの露光ギャップＧｚからのズレを最小限に保ちつつ、つなぎ領域５２ｃと反対側の領域においても露光ギャップＧｚとのズレを最小限に止めることができる。

なお、本実施の形態において、第１のフォトマスク５３および第２のフォトマスク５４は、２つの三角形から構成されると近似された。しかし、本発明はこれには限られない。三角形の他にも、適宜その他の多角形から構成されると近似してもよい。また、第１のフォトマスク５３および第２のフォトマスク５４が３つ以上の三角形から構成されると近似することもできる。

さらに、本実施の形態において、露光される領域が２つに分割された分割露光が示された。しかし、本発明はこれには限られない。露光される領域が３つ以上に分割された分割露光においても、同様の方法の適用が可能である。

以上のように、ここに開示された技術は、リソグラフィによってパターン形成を行うＦＰＤの製造に広く有用である。

１ ＰＤＰ
２ 前面板
３ 前面ガラス基板
４ 走査電極
５ 維持電極
６ 表示電極
７ ブラックストライプ（遮光層）
８ 誘電体層
９ 保護層
１０ 背面板
１１ 背面ガラス基板
１２ データ電極
１３ 下地誘電体層
１４ 隔壁
１５ 蛍光体層
５１ 基板
５２ 感光性材料層
５２ａ 第１の露光領域
５２ｂ 第２の露光領域
５２ｃ つなぎ領域
５３ 第１のフォトマスク
５４ 第２のフォトマスク
５５ 開口部
８１ 第１誘電体層
８２ 第２誘電体層

Claims (5)

1. 基板とフォトマスクとの距離を所定の露光ギャップに設定するアライメント方法であって、
   前記フォトマスクは矩形であり、かつ、第１の辺と、前記第１の辺と対向する第２の辺とを含み、
   前記第１の辺の中点と前記基板との距離を前記露光ギャップに合わせ、
   前記第１の辺の中点と、前記第２の辺の中点とを結ぶ線を軸として前記フォトマスクを回転させることによって、前記第１の辺の両端のそれぞれと前記基板との距離を前記露光ギャップに合わせ、
   前記第１の辺を軸として前記フォトマスクを回転させることによって、前記第２の辺の中点と前記基板との距離を前記露光ギャップに合わせる、
   アライメント方法。
2. さらに、前記フォトマスクを少なくとも２つの多角形から構成されていると近似し、
   第１の多角形内の少なくとも１点および第２の多角形内の少なくとも１点の位置を制御することにより、前記第１の辺の中点、前記第１の辺の両端および前記第２の辺の中点と前記基板との距離を前記露光ギャップに合わせる、
   請求項１に記載のアライメント方法。
3. さらに、前記フォトマスクを前記基板に対して凸形状または凹形状に固定し、
   前記フォトマスクを少なくとも２つの多角形から構成されていると近似する、
   請求項２に記載のアライメント方法。
4. 前記フォトマスクを、２つの三角形から構成されていると近似する、
   請求項２または３のいずれか一項に記載のアライメント方法。
5. 基板に形成された感光性膜を、露光ギャップを隔てて配置された複数のフォトマスクを用いて分割露光するフラットパネルディスプレイの製造方法であって、
   前記複数のフォトマスクは、少なくとも第１のフォトマスクと第２のフォトマスクとを含み、
   前記第１のフォトマスクは矩形であり、かつ、第１の辺と、前記第１の辺と対向する第２の辺とを含み、
   前記第２のフォトマスクは矩形であり、かつ、第３の辺と、前記第３の辺と対向する第４の辺とを含み、
   前記分割露光される境界部において前記第１の辺の中点と前記基板との距離を前記露光ギャップに合わせ、
   前記第１の辺の中点と、前記第２の辺の中点とを結ぶ線を軸として前記第１のフォトマスクを回転させることによって、前記第１の辺の両端のそれぞれと前記基板との距離を前記露光ギャップに合わせ、
   前記第１の辺を軸として前記第１のフォトマスクを回転させることによって、前記第２の辺の中点と前記基板との距離を前記露光ギャップに合わせ、
   前記分割露光される境界部において前記第３の辺の中点と前記基板との距離を前記露光ギャップに合わせ、
   前記第３の辺の中点と、前記第４の辺の中点とを結ぶ線を軸として前記第２のフォトマスクを回転させることによって、前記第３の辺の両端のそれぞれと前記基板との距離を前記露光ギャップに合わせ、
   前記第３の辺を軸として前記第２のフォトマスクを回転させることによって、前記第４の辺の中点と前記基板との距離を前記露光ギャップに合わせる、
   フラットパネルディスプレイの製造方法。

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