JP5334675B2 - 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の位置ずれ防止方法、及び表示用パネル基板の製造方法 - Google Patents

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の位置ずれ防止方法、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、マスクホルダに押し当てられたマスクの側面を押してマスクの位置決め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の位置ずれ防止方法、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。

プロキシミティ露光装置は、基板を支持するチャックと、マスクを保持するマスクホルダとを備え、マスクホルダに保持されたマスクとチャックに支持された基板とを極めて接近させて露光を行う。マスクホルダは、露光光が通過する開口と、開口の周囲に設けられた吸着溝とを有し、吸着溝によりマスクの周辺部を真空吸着して、マスクをチャックに支持された基板に向かい合わせて保持する。

通常、マスクホルダへのマスクの搬入は、マスク搬送ロボットのハンドリングアームにより行われる。マスクホルダへのマスクの装着は、マスク搬送ロボットのハンドリングアームによりマスクをマスクホルダに押し当て、位置決め機構によりマスクの位置決めを行った後、吸着溝によりマスクの周辺部を真空吸着して行われる。位置決め機構は、マスクの側面に接触してマスクの位置を規制する基準ピンと、マスクの側面を押してマスクを基準ピンに押し付ける押圧ピンとを有し、押圧ピンによりマスクの側面を押してマスクの位置決めを行う。特許文献１には、この様なマスクの位置決め機構が開示されている。

特開２０００−２４１９９５号公報

基板の露光において、マスクと基板とのギャップ合わせの際、マスクと基板との間の空気が圧縮され、圧縮された空気に押されてマスクが変形する。そして、変形したマスクが元に戻る際に、マスクの位置ずれが発生する。また、基板のＸＹ方向へのステップ移動や基板のアライメントの際にも、マスクと基板との間の空気が流動し、流動した空気に押されてマスクの位置ずれが発生する。従来は、位置決め機構の基準ピンを利用して、この様なマスクの位置ずれを防止していた。

位置決め機構の基準ピン及び押圧ピンには、マスクの落下を防止する爪が設けられており、マスクの変形に対応するため、マスクの位置決め後も、押圧ピンによりマスクの側面を押し続ける必要があった。しかしながら、近年の表示用パネルの大画面化に伴い基板が大型化すると、マスクも大型化してマスクの重量が増加し、マスクの位置決めを行うためには、より大きな力でマスクの側面を押す必要が出てきた。押圧ピンによりマスクの側面を押す力を大きくすると、マスクが変形を繰り返すうちに、基準ピンに機械的な弾性力が働き、基準ピンの位置が微妙に変動して、マスクの位置ずれが発生する。そのため、パターンの焼き付け精度が低下するという問題があった。

本発明の課題は、マスクの位置決めを確実に行い、かつマスクの位置ずれを防止することである。また、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、基板を支持するチャックと、マスクを保持するマスクホルダと、基板のステップ移動及びアライメントを行うステージと、マスクと基板とのギャップ合わせを行う機構とを備え、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、マスクをマスクホルダに押し当てるマスク装着手段と、マスクホルダに押し当てられたマスクの側面を押して、マスクの位置決めを行う位置決め手段とを備え、位置決め手段が、マスクの落下を防止する爪を有し、マスクの側面に接触して、マスクの位置を規制する複数の基準ピンと、マスクの落下を防止する爪を有し、マスクの基準ピンが接触する側面に向かい合う側面を押して、マスクを基準ピンに押し付ける複数の押圧ピンと、各押圧ピンをマスクの側面へ向けて押す複数の押圧機構とを備え、複数の押圧機構が、マスクの位置決め後、マスクの位置決め時よりも小さい力で押圧ピンをマスクの側面へ向けて押すものである。

また、本発明のプロキシミティ露光装置のマスクの位置ずれ防止方法は、基板を支持するチャックと、マスクを保持するマスクホルダと、基板のステップ移動及びアライメントを行うステージと、マスクと基板とのギャップ合わせを行う機構とを備え、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の位置ずれ防止方法であって、マスクをマスクホルダに押し当て、マスクの落下を防止する爪を有し、マスクの側面に接触して、マスクの位置を規制する複数の基準ピンと、マスクの落下を防止する爪を有し、マスクの基準ピンが接触する側面に向かい合う側面を押して、マスクを基準ピンに押し付ける複数の押圧ピンとを用い、複数の押圧ピンによりマスクの側面を押してマスクの位置決めを行い、マスクの位置決め後、複数の押圧ピンによりマスクの位置決め時よりも小さい力でマスクの側面を押すものである。

マスクの位置決め時は、マスクの側面に接触して、マスクの位置を規制する複数の基準ピンと、マスクの基準ピンが接触する側面に向かい合う側面を押して、マスクを基準ピンに押し付ける複数の押圧ピンとを用い、複数の押圧ピンによりマスクの側面を押して、マスクの位置決めが確実に行われる。そして、マスクの位置決め後、複数の押圧ピンによりマスクの位置決め時よりも小さい力でマスクの側面を押すので、基準ピンに働く機械的な弾性力が少なくなり、基準ピンの位置の変動が小さくなって、マスクの位置ずれが防止される。

さらに、本発明のプロキシミティ露光装置は、複数の押圧機構が、押圧ピンをマスクの側面へ向けて前進させるエアシリンダと、押圧ピンをマスクの側面へ向けて付勢する付勢手段とを有し、マスクの位置決め時、エアシリンダと付勢手段とにより、押圧ピンをマスクの側面へ向けて押し、マスクの位置決め後、エアシリンダ内の圧縮空気を開放し、付勢手段により、押圧ピンをマスクの側面へ向けて押すものである。また、本発明のプロキシミティ露光装置のマスクの位置ずれ防止方法は、マスクの位置決め時、押圧ピンをマスクの側面へ向けて前進させるエアシリンダと、押圧ピンをマスクの側面へ向けて付勢する付勢手段とを用いて、押圧ピンをマスクの側面へ向けて押し、マスクの位置決め後、エアシリンダ内の圧縮空気を開放し、付勢手段を用いて、押圧ピンをマスクの側面へ向けて押すものである。エアシリンダへ供給する圧縮空気の圧力を変更する高価な圧力可変装置を用いることなく、ばね等の付勢手段を用いた安価な構成で、マスクの位置決め後、押圧ピンによりマスクの位置決め時よりも小さい力でマスクの側面を押すことができる。

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の位置ずれ防止方法を用いてマスクの位置ずれを防止しながら、基板の露光を行うものである。マスクの位置ずれが防止され、パターンの焼き付けが精度良く行われる。さらに、マスクをマスクホルダに装着した後、基板の露光を開始する前に、基板のステップ移動、マスクと基板とのギャップ合わせ又は基板のアライメントを、マスクの位置が安定するまで行うと、マスクの位置ずれが一層防止され、パターンの焼き付けがさらに精度良く行われる。

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の位置ずれ防止方法によれば、マスクをマスクホルダに押し当て、マスクの落下を防止する爪を有し、マスクの側面に接触して、マスクの位置を規制する複数の基準ピンと、マスクの落下を防止する爪を有し、マスクの基準ピンが接触する側面に向かい合う側面を押して、マスクを基準ピンに押し付ける複数の押圧ピンとを用い、複数の押圧ピンによりマスクの側面を押してマスクの位置決めを行い、マスクの位置決め後、複数の押圧ピンによりマスクの位置決め時よりも小さい力でマスクの側面を押すことにより、マスクの位置決めを確実に行い、かつマスクの位置ずれを防止することができる。

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の位置ずれ防止方法によれば、マスクの位置決め時、押圧ピンをマスクの側面へ向けて前進させるエアシリンダと、押圧ピンをマスクの側面へ向けて付勢する付勢手段とを用いて、押圧ピンをマスクの側面へ向けて押し、マスクの位置決め後、エアシリンダ内の圧縮空気を開放し、付勢手段を用いて、押圧ピンをマスクの側面へ向けて押すことにより、エアシリンダへ供給する圧縮空気の圧力を変更する高価な圧力可変装置を用いることなく、ばね等の付勢手段を用いた安価な構成で、マスクの位置決め後、押圧ピンによりマスクの位置決め時よりも小さい力でマスクの側面を押すことができる。

本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、マスクの位置ずれを防止して、パターンの焼き付けを精度良く行うことができるので、高品質な表示用パネル基板を製造することができる。さらに、マスクをマスクホルダに装着した後、基板の露光を開始する前に、基板のステップ移動、マスクと基板とのギャップ合わせ又は基板のアライメントを、マスクの位置が安定するまで行うと、マスクの位置ずれを一層防止して、パターンの焼き付けをさらに精度良く行うことができる。

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図である。 図３（ａ）はマスクホルダの側面図、図３（ｂ）はマスクホルダの下面図である。 図４（ａ）はマスクリフタの側面図、図４（ｂ）はマスクリフタの下面図、図４（ｃ）はマスクリフタの正面図である。 図５（ａ）は基準ピンユニットの側面図、図５（ｂ）は基準ピンユニットの下面図である。 図６（ａ）は押圧ピンユニットの側面図、図６（ｂ）は押圧ピンユニットの下面図である。 押圧ピンユニットのエアシリンダを作動させるための空気圧回路を示す図である。 押圧ピンユニットのエアシリンダを作動させるための空気圧回路を示す図である。 マスクリフタの動作を説明する図である。 マスクリフタの動作を説明する図である。 マスクリフタの動作を説明する図である。 マスクリフタの動作を説明する図である。 マスクリフタの動作を説明する図である。 マスクリフタの動作を説明する図である。 基準ピンユニットの動作を説明する図である。 基準ピンユニットの動作を説明する図である。 押圧ピンユニットの動作を説明する図である。 押圧ピンユニットの動作を説明する図である。 マスクホルダの断面図である。 押圧ピンユニットのエアシリンダを作動させるための空気圧回路を示す図である。 マスクの位置座標の変化量を示す図である。 マスク位置の慣らし動作のフローチャートである。 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、Ｚ−チルト機構１１、及びマスクホルダ２０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ロボット、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ロボット、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ロボットにより、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、基板搬送ロボットから基板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、基板搬送ロボットへ基板１を受け渡す。

図２において、チャック１０は、基板１の露光を行う露光位置にある。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。

図１及び図２において、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１及び図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１及び図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。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、基板１のアライメントが行われる。また、マスクホルダ２０の側面に設けたＺ−チルト機構１１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。

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。

図３（ａ）はマスクホルダの側面図、図３（ｂ）はマスクホルダの下面図である。図３（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、マスク２が装着されている。マスクホルダ２０の下面の開口２０ａの周囲には、吸着溝２１が設けられており、吸着溝２１は、マスク２の周辺部を真空吸着して保持している。図３（ａ），（ｂ）において、マスクホルダ２０の下面には、複数のマスクリフタ３０から成るマスク装着装置が設けられている。また、マスクホルダ２０の下面には、複数の基準ピンユニット５０及び複数の押圧ピンユニット７０から成る位置決め機構が設けられている。基準ピンユニット５０と押圧ピンユニット７０は、マスク２を挟んで向かい合って配置されている。

なお、本実施の形態では、マスクリフタ３０が、マスク２の各辺の外側に２つずつ配置されているが、マスクリフタ３０の数及び配置は、これに限るものではない。また、本実施の形態では、基準ピンユニット５０及び押圧ピンユニット７０が、マスク２の長辺の外側に２つ配置され、マスク２の短辺の外側に１つ配置されているが、基準ピンユニット５０及び押圧ピンユニット７０の数及び配置は、これに限るものではない。

図４（ａ）はマスクリフタの側面図、図４（ｂ）はマスクリフタの下面図、図４（ｃ）はマスクリフタの正面図である。マスクリフタ３０は、固定ベース３１、ガイド３２、移動ベース３３、移動用エアシリンダ３４、アームスタンド３５、アーム３６、引張コイルバネ４０、取り付けベース４１、昇降ガイド４２、昇降ベース４３、昇降用エアシリンダ４４、ローラスタンド４５、及びローラ４６を含んで構成されている。

図４（ａ），（ｂ）において、固定ベース３１には、ガイド３２及び移動用エアシリンダ３４が取り付けられている。移動用エアシリンダ３４のロッドには、移動ベース３３が取り付けられており、移動ベース３３は、移動用エアシリンダ３４により、ガイド３２に沿って図面横方向へ移動される。図４（ａ）において、移動ベース３３には、アームスタンド３５が取り付けられており、アームスタンド３５には、アーム３６が、取り付け軸３５ａを支点として回転可能に取り付けられている。

図４（ａ），（ｃ）において、固定ベース３１には、取り付けベース４１及び昇降ガイド４２が取り付けられており、取り付けベース４１には、昇降用エアシリンダ４４が取り付けられている。昇降用エアシリンダ４４のロッドには、昇降ベース４３が取り付けられており、昇降ベース４３は、昇降用エアシリンダ４４により、昇降ガイド４２に沿って図面上下方向へ昇降される。固定ベース３１と昇降ベース４３の間には、引張コイルバネ４０が接続されており、昇降ベース４３は、引張コイルバネ４０により、図面上方向へ付勢されている。昇降ベース４３には、ローラスタンド４５が取り付けられており、ローラスタンド４５には、ローラ４６が回転可能に取り付けられている。

図４（ａ）において、アーム３６のバー３６ａには、傾斜した案内溝３６ｂが設けられており、案内溝３６ｂ内には、ローラ４６が挿入されている。昇降用エアシリンダ４４により昇降ベース４３を昇降させると、ローラ４６によりバー３６ａが昇降され、アーム３６が取り付け軸３５ａを支点として回転されて、アーム３６の先端３６ｃが昇降される。図４は、アーム３６の先端３６ｃが最も高い位置まで上昇した状態を示している。

図５（ａ）は基準ピンユニットの側面図、図５（ｂ）は基準ピンユニットの下面図である。基準ピンユニット５０は、固定ベース５１、ガイド５２、移動ブロック５３、モータ５４、軸継手５５、軸受５６、ボールねじ５７ａ、ナット５７ｂ、アーム５８、基準ピン５９、及びプレート６０を含んで構成されている。

図５（ａ），（ｂ）において、固定ベース５１には、ガイド５２及びモータ５４が取り付けられている。モータ５４の回転軸には、軸継手５５を介して、ボールねじ５７ａが接続されている。ボールねじ５７ａは、軸受５６により、回転可能に支持されている。移動ブロック５３の内部には、ボールねじ５７ａにより移動されるナット５７ｂが取り付けられており、モータ５４によりボールねじ５７ａを回転すると、移動ブロック５３がガイド５２に沿って移動される。移動ブロック５３には、アーム５８が取り付けられており、アーム５８の先端には、基準ピン５９が取り付けられている。アーム５８の下面には、後述するガイドに取り付けるためのプレート６０が取り付けられている。図５（ａ）において、基準ピン５９の先端には、マスク２の下面の縁のテーバ部を支持するための爪５９ａが設けられている。

図６（ａ）は押圧ピンユニットの側面図、図６（ｂ）は押圧ピンユニットの下面図である。押圧ピンユニット７０は、固定ベース７１、移動ブロック７３、エアシリンダ７４、圧縮コイルバネ７５、アーム７８、押圧ピン７９、及びプレート８０を含んで構成されている。図６（ａ），（ｂ）において、固定ベース７１には、エアシリンダ７４が取り付けられている。エアシリンダ７４のロッドには、移動ブロック７３が取り付けられており、移動ブロック７３は、エアシリンダ７４により、図面横方向へ移動される。移動ブロック７３とエアシリンダ７４の間には圧縮コイルバネ７５が挿入されており、移動ブロック７３は、圧縮コイルバネ７５により、図面左方向へ付勢されている。移動ブロック７３には、アーム７８が取り付けられており、アーム７８の先端には、押圧ピン７９が取り付けられている。アーム７８の下面には、後述するガイドに取り付けるためのプレート８０が取り付けられている。図６（ａ）において、押圧ピン７９の先端には、マスク２の下面の縁のテーバ部を支持するための爪７９ａが設けられている。

図７及び図８は、押圧ピンユニットのエアシリンダを作動させるための空気圧回路を示す図である。押圧ピンユニット７０のエアシリンダ７４を作動させるための空気圧回路は、方向制御弁８２，８５、速度制御弁８３ａ，８３ｂ、及びレギュレータ８４を含んで構成されている。図７に示す様に、圧縮空気供給源を、方向制御弁８２のＢポートにつながる供給口へ接続すると、圧縮空気供給源からの圧縮空気が、方向制御弁８２のＢポートから、速度制御弁８３ａを介して、エアシリンダ７４へ供給され、エアシリンダ７４が圧縮コイルバネ７５の付勢力に抗して後退する。エアシリンダ７４からの圧縮空気は、速度制御弁８３ｂ及びレギュレータ８４を介して、方向制御弁８５のＡポートから排気口へ排気される。

また、図８に示す様に、圧縮空気供給源を、方向制御弁８２のＡポートにつながる供給口へ接続し、方向制御弁８２のＡポートを方向制御弁８５のＡポートにつながる供給口へ接続すると、圧縮空気供給源からの圧縮空気が、方向制御弁８２のＡポートから、方向制御弁８５のＡポートを通り、レギュレータ８４及び速度制御弁８３ｂを介して、エアシリンダ７４へ供給され、エアシリンダ７４が前進する。エアシリンダ７４からの圧縮空気は、速度制御弁８３ａを介して、方向制御弁８２のＢポートから排気口へ排気される。

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の位置ずれ防止方法について説明する。図９〜図１４は、マスクリフタの動作を説明する図である。マスクリフタ３０は、マスクホルダ２０の側面に設けられた台２６の下面に取り付けられている。図９に示す様に、移動用エアシリンダ３４は、最初、後退した状態にあり、昇降用エアシリンダ４４は、最初、上昇した状態にある。マスク２は、図示しないマスク搬送ロボットのハンドリングアームにより、マスクホルダ２０の下面の近くに支持されている。

マスク２をマスクホルダ２０に装着する際、まず、図１０に示す様に、昇降用エアシリンダ４４を下降させて、アーム３６の先端３６ｃを下降させ、アーム３６の先端３６ｃをマスク２の下面よりも低い高さにする。アーム３６のバー３６ａに設けられた傾斜した案内溝３６ｂは、アーム３６が取り付け軸３５ａを支点として回転することにより、ほぼ水平な状態となる。

次に、図１１に示す様に、移動用エアシリンダ３４を前進させて、アーム３６の先端３６ｃをマスク２の下方へ移動させる。このとき、アーム３６のバー３６ａに設けられた傾斜した案内溝３６ｂは、ローラ４６が挿入されたまま、ほぼ水平な状態で移動し、アーム３６の先端３６ｃの高さはほぼ一定に保たれる。

続いて、図１２に示す様に、昇降用エアシリンダ４４を上昇させて、アーム３６の先端３６ｃを上昇させ、アーム３６の先端３６ｃでマスク２の下面の周辺部を支持し、マスク２を図示しないマスク搬送ロボットのハンドリングアームから持ち上げる。そして、図１３に示す様に、アーム３６の先端３６ｃをさらに上昇させて、マスク２をマスクホルダ２０の下面へ押し当てる。このとき、何らかの原因で昇降用エアシリンダ４４への圧縮空気の供給が止まっても、固定ベース３１と昇降ベース４３の間に接続された引張コイルバネ４０により、アーム３６の下降が防止される。

続いて、基準ピンユニット５０及び押圧ピンユニット７０から成る位置決め機構を用いて、マスク２の位置決めを行う。図１５及び図１６は、基準ピンユニットの動作を説明する図である。基準ピンユニット５０は、マスクホルダ２０の側面に設けられた台２７の下面に取り付けられている。基準ピンユニット５０のプレート６０は、マスクホルダ２０の下面に設けられた溝内に設置されたガイド６１に取り付けられており、アーム５８は、ガイド６１に沿って図面横方向へ移動する。アーム５８、基準ピン５９及びプレート６０の下面は、マスクホルダ２０に押し当てられたマスク２の下面よりも高く、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行う際に、基板１がアーム５８、基準ピン５９及びプレート６０に接触しない。図１５に示す様に、基準ピン５９は、最初、後退した位置にある。図１６に示す様に、モータ５４により移動ブロック５３を前進させて、基準ピン５９を所定の位置まで前進させる。

図１７及び図１８は、押圧ピンユニットの動作を説明する図である。押圧ピンユニット７０は、マスクホルダ２０の側面に設けられた台２８の下面に取り付けられている。押圧ピンユニット７０のプレート８０は、マスクホルダ２０の下面に設けられた溝内に設置されたガイド８１に取り付けられており、アーム７８は、ガイド８１に沿って図面横方向へ移動する。アーム７８、押圧ピン７９及びプレート８０の下面は、マスクホルダ２０に押し当てられたマスク２の下面よりも高く、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行う際に、基板１がアーム７８、押圧ピン７９及びプレート８０に接触しない。図１７に示す様に、押圧ピン７９は、最初、後退した位置にある。

基準ピン５９を所定の位置まで前進させた後、図１８に示す様に、エアシリンダ７４により移動ブロック７３を前進させて、押圧ピン７９によりマスク２の側面を押す。このとき、押圧ピン７９は、エアシリンダ７４及び圧縮コイルバネ７５により、マスク２の側面へ向けて押される。マスク２は、押圧ピン７９に押されて基準ピン５９側へ移動し、押圧ピン７９に押された側面の反対側の側面が基準ピン５９に接触して、位置決めされる。マスク２の側面に接触して、マスク２の位置を規制する複数の基準ピン５９と、マスク２の基準ピン５９が接触する側面に向かい合う側面を押して、マスク２を基準ピン５９に押し付ける複数の押圧ピン７９とを用い、複数の押圧ピン７９によりマスク２の側面を押して、マスク２の位置決めが確実に行われる。

マスク２の位置決めを行った後、吸着溝２１により、マスク２の上面の周辺部を真空吸着する。図１９は、マスクホルダの断面図である。マスクホルダ２０の下面の開口２０ａの周囲に設けられた吸着溝２１は、エア通路２２を介して、図示しない真空設備へ接続されている。エア通路２２から吸着溝２１内の空気を吸引することにより、マスク２の上面の周辺部が吸着溝２１で真空吸着される。

図２０は、押圧ピンユニットのエアシリンダを作動させるための空気圧回路を示す図である。吸着溝２１により、マスク２の上面の周辺部を真空吸着した後、図２０において、エアシリンダ７４の前進用の供給口を、速度制御弁８３ｂ及びレギュレータ８４を介して、方向制御弁８５の排気口につながるＡポートへ接続し、エアシリンダ７４内の圧縮空気を開放する。図１８において、押圧ピン７９は、圧縮コイルバネ７５により、マスク２の位置決め時よりも小さい力でマスク２の側面へ向けて押され続ける。マスク２の位置決め後、複数の押圧ピン７９によりマスク２の位置決め時よりも小さい力でマスク２の側面を押すので、基準ピン５９に働く機械的な弾性力が少なくなり、基準ピン５９の位置の変動が小さくなって、マスク２の位置ずれが防止される。

続いて、図９〜図１３と逆の手順で、アーム３６の先端３６ｃを下降、後退、上昇させて、マスクリフタ３０を最初の状態に戻す。図１４に示す様に、マスクリフタ３０を最初の状態に戻したとき、アーム３６の下面は、マスクホルダ２０に装着されたマスク２の下面よりも高く、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行う際に、基板１がアーム３６に接触しない。図１８において、押圧ピン７９がマスク２の側面を押して、基準ピン５９及び押圧ピン７９が常にマスク２の側面に接触しているので、もし、何らかの原因で吸着溝２１による真空吸着が止まっても、図５（ａ）に示した基準ピン５９の先端の爪５９ａ、及び図６（ａ）に示した押圧ピン７９の先端の爪７９ａにより、マスク２の下面の縁のテーバ部が支持されて、マスク２の落下が防止される。

図１９において、マスクホルダ２０の露光光が通過する開口２０ａの上方には、負圧ガラス２３が設置されており、マスク２の上方には、マスク２と、マスクホルダ２０と、負圧ガラス２３とによって、負圧室が構成されている。負圧室は、エア通路２５を介して、図示しない真空設備へ接続されている。負圧室内を真空引きし、負圧室に負圧を掛けることによって、マスク２に重力の方向と反対方向へ浮上する力が掛かり、マスク２のたわみが抑制される。

以上説明した実施の形態によれば、マスク２をマスクホルダ２０に押し当て、マスク２の落下を防止する爪５９ａを有し、マスク２の側面に接触して、マスク２の位置を規制する複数の基準ピン５９と、マスク２の落下を防止する爪７９ａを有し、マスク２の基準ピン５９が接触する側面に向かい合う側面を押して、マスク２を基準ピン５９に押し付ける複数の押圧ピン７９とを用い、複数の押圧ピン７９によりマスク２の側面を押してマスク２の位置決めを行い、マスク２の位置決め後、複数の押圧ピン７９によりマスク２の位置決め時よりも小さい力でマスク２の側面を押すことにより、マスク２の位置決めを確実に行い、かつマスク２の位置ずれを防止することができる。

さらに、マスク２の位置決め時、押圧ピン７９をマスク２の側面へ向けて前進させるエアシリンダ７４と、押圧ピン７９をマスク２の側面へ向けて付勢する圧縮コイルバネ７５とを用いて、押圧ピン７９をマスク２の側面へ向けて押し、マスク２の位置決め後、エアシリンダ７４内の圧縮空気を開放し、圧縮コイルバネ７５を用いて、押圧ピン７９をマスク２の側面へ向けて押すことにより、エアシリンダ７４へ供給する圧縮空気の圧力を変更する高価な圧力可変装置を用いることなく、圧縮コイルバネ７５を用いた安価な構成で、マスク２の位置決め後、押圧ピン７９によりマスク２の位置決め時よりも小さい力でマスク２の側面を押すことができる。

図２１は、マスクの位置座標の変化量を示す図である。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方向にステップ移動させながら、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。図２１の横軸は、ショット回数を示している。

従来技術では、破線で示す様に、始め、ショット回数の増加に伴い、マスクの位置ずれが増大し、マスクの位置座標の変化量が増加する。そして、ショット回数がさらに増加すると、マスクの位置が変動を繰り返して、マスクの位置座標の変化量が増減する。本発明によると、実線で示す様に、始め、ショット回数の増加に伴い、マスク位置ずれが増大し、マスクの位置座標の変化量が増加する。そして、ショット回数がさらに増加すると、マスクの位置が安定して、マスクの位置座標の変化量がほぼ一定となる。そこで、本実施の形態では、マスクの位置が安定して、マスクの位置座標の変化量がほぼ一定となるまでの間、基板の露光を行わないで、マスク位置の慣らし動作を行う。

図２２は、マスク位置の慣らし動作のフローチャートである。マスク位置の慣らし動作では、マスク２の位置ずれの原因となる基板１のステップ移動、マスク２と基板１とのギャップ合わせ及び基板１のアライメントを、基板１の露光時と同様に繰り返して行う。まず、ロード／アンロード位置において、基板１をチャック１０にロードする（ステップ９１）。続いて、チャック１０を、ロード／アンロード位置から露光位置へ移動させる（ステップ９２）。露光位置において、まず、基板１をＸＹ方向へステップ移動させ（ステップ９３）、次に、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行い（ステップ９４）、さらに基板１のアライメントを行う（ステップ９５）。そして、１枚の基板についての全ショット分の動作が終了したか否を判断して（ステップ９６）、全ショット分の動作が終了するまで、ステップ９３〜ステップ９６を繰り返す。

全ショット分の動作が終了すると、チャック１０を、露光位置からロード／アンロード位置へ移動させ（ステップ９７）、ロード／アンロード位置において、基板１をチャック１０からアンロードする（ステップ９８）。そして、予め定めた所定回のショット分の動作が終了したか否か判断し（ステップ９９）、所定回のショット分の動作が終了するまで、これらのステップを繰り返す。本実施の形態では、一例として、１００〜２００回のショット分の動作を繰り返す。マスク位置の慣らし動作は、マスク２をマスクホルダ２０に新たに装着した都度、基板１の露光を開始する前に行う。マスク位置の慣らし動作では、１枚の基板を繰り返して使用することができる。

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の位置ずれ防止方法を用いてマスクの位置ずれを防止しながら、基板の露光を行うことにより、マスクの位置ずれを防止して、パターンの焼き付けを精度良く行うことができるので、高品質な表示用パネル基板を製造することができる。さらに、マスクをマスクホルダに装着した後、基板の露光を開始する前に、基板のステップ移動、マスクと基板とのギャップ合わせ又は基板のアライメントを、マスクの位置が安定するまで行うと、マスクの位置ずれを一層防止して、パターンの焼き付けをさらに精度良く行うことができる。

例えば、図２３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２４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、顔料分散法、印刷法、電着法等により、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２３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２４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本発明のプロキシミティ露光装置のマスクの位置ずれ防止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
１１ Ｚ−チルト機構
２０ マスクホルダ
２１ 吸着溝
２２，２５ エア通路
２３ 負圧ガラス
２６，２７，２８ 台
３０ マスクリフタ
３１ 固定ベース
３２ ガイド
３３ 移動ベース
３４ 移動用エアシリンダ
３５ アームスタンド
３６ アーム
４０ 引張コイルバネ
４１ 取り付けベース
４２ 昇降ガイド
４３ 昇降ベース
４４ 昇降用エアシリンダ
４５ ローラスタンド
４６ ローラ
５０ 基準ピンユニット
５１ 固定ベース
５２ ガイド
５３ 移動ブロック
５４ モータ
５５ 軸継手
５６ 軸受
５７ａ ボールねじ
５７ｂ ナット
５８ アーム
５９ 基準ピン
６０ プレート
６１ ガイド
７０ 押圧ピンユニット
７１ 固定ベース
７３ 移動ブロック
７４ エアシリンダ
７５ 圧縮コイルバネ
７８ アーム
７９ 押圧ピン
８０ プレート
８１ ガイド
８２，８５ 方向制御弁
８３ａ，８３ｂ 速度制御弁
８４ レギュレータ

Claims (8)

1. 基板を支持するチャックと、マスクを保持するマスクホルダと、基板のステップ移動及びアライメントを行うステージと、マスクと基板とのギャップ合わせを行う機構とを備え、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、
   マスクを前記マスクホルダに押し当てるマスク装着手段と、
   前記マスクホルダに押し当てられたマスクの側面を押して、マスクの位置決めを行う位置決め手段とを備え、
   前記位置決め手段は、マスクの落下を防止する爪を有し、マスクの側面に接触して、マスクの位置を規制する複数の基準ピンと、マスクの落下を防止する爪を有し、マスクの基準ピンが接触する側面に向かい合う側面を押して、マスクを基準ピンに押し付ける複数の押圧ピンと、各押圧ピンをマスクの側面へ向けて押す複数の押圧機構とを備え、
   前記複数の押圧機構は、マスクの位置決め後、マスクの位置決め時よりも小さい力で前記押圧ピンをマスクの側面へ向けて押すことを特徴とするプロキシミティ露光装置。
2. 前記複数の押圧機構は、前記押圧ピンをマスクの側面へ向けて前進させるエアシリンダと、前記押圧ピンをマスクの側面へ向けて付勢する付勢手段とを有し、マスクの位置決め時、エアシリンダと付勢手段とにより、前記押圧ピンをマスクの側面へ向けて押し、マスクの位置決め後、エアシリンダ内の圧縮空気を開放し、付勢手段により、前記押圧ピンをマスクの側面へ向けて押す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. 基板を支持するチャックと、マスクを保持するマスクホルダと、基板のステップ移動及びアライメントを行うステージと、マスクと基板とのギャップ合わせを行う機構とを備え、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の位置ずれ防止方法であって、
   マスクをマスクホルダに押し当て、
   マスクの落下を防止する爪を有し、マスクの側面に接触して、マスクの位置を規制する複数の基準ピンと、マスクの落下を防止する爪を有し、マスクの基準ピンが接触する側面に向かい合う側面を押して、マスクを基準ピンに押し付ける複数の押圧ピンとを用い、複数の押圧ピンによりマスクの側面を押してマスクの位置決めを行い、
   マスクの位置決め後、複数の押圧ピンによりマスクの位置決め時よりも小さい力でマスクの側面を押すことを特徴とするプロキシミティ露光装置のマスクの位置ずれ防止方法。
4. マスクの位置決め時、押圧ピンをマスクの側面へ向けて前進させるエアシリンダと、押圧ピンをマスクの側面へ向けて付勢する付勢手段とを用いて、押圧ピンをマスクの側面へ向けて押し、
   マスクの位置決め後、エアシリンダ内の圧縮空気を開放し、付勢手段を用いて、押圧ピンをマスクの側面へ向けて押すことを特徴とする請求項３に記載のプロキシミティ露光装置のマスクの位置ずれ防止方法。
5. 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。
6. マスクをマスクホルダに装着した後、基板の露光を開始する前に、基板のステップ移動、マスクと基板とのギャップ合わせ又は基板のアライメントを、マスクの位置が安定するまで行うことを特徴とする請求項５に記載の表示用パネル基板の製造方法。
7. 請求項３又は請求項４に記載のプロキシミティ露光装置のマスクの位置ずれ防止方法を用いてマスクの位置ずれを防止しながら、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。
8. マスクをマスクホルダに装着した後、基板の露光を開始する前に、基板のステップ移動、マスクと基板とのギャップ合わせ又は基板のアライメントを、マスクの位置が安定するまで行うことを特徴とする請求項７に記載の表示用パネル基板の製造方法。

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