(57)【要約】【課題】フォトマスクのたわみによるパターニングの精度悪化を抑制する。【解決手段】重ね合わせた複数枚のガラス板と、少なくとも一枚のガラス板によって保持されるパターン形成層とを備えるパターニング用ガラスマスク。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重ね合わせた複数枚のガラス板と、少なくとも一枚のガラス板によって保持されるパターン形成層とを備えるパターニング用ガラスマスク。
【請求項２】
複数枚のガラス板の間に挿入される透光性部材をさらに備える請求項１記載のパターニング用ガラスマスク。
【請求項３】
透光性部材が、接着性のある材料から構成される請求項１又は２記載のパターニング用ガラスマスク。
【請求項４】
ガラス板は、ソーダライムガラス、高歪点ガラス、石英ガラス、合成石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、鉛ガラスおよびホウ酸塩ガラスの１つから形成される請求項１〜３のいずれか１つに記載のパターニング用ガラスマスク。
【請求項５】
パターン形成層が、銀塩乳剤、クロム、および酸化クロムの少なくとも１つを含む材料から形成される請求項１〜４のいずれか１つに記載のパターニング用ガラスマスク。
【請求項６】
液状の硬化型接着剤を収容した処理槽に、少なくとも一枚がパターン形成層を有する複数枚のガラス板を重ね合わせて浸漬し、ガラス板の間に前記接着剤を充填し、ガラス板を処理槽からとり出し、ガラス板間の接着剤を硬化させる工程を備えるパターニング用ガラスマスクの製造方法。
【請求項７】
硬化型接着剤が紫外線硬化型エポキシ樹脂、紫外線硬化型アクリル樹脂、熱硬化型アクリル樹脂および熱硬化型エポキシ樹脂の１つである請求項６記載のパターニング用ガラスマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パターニング用ガラスマスクおよびその製造方法に関し、とくに、半導体素子や液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の電極等をパターニングするパターニング工程に用いられるフォトマスクを用いた透過型露光技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子や液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の製造工程におけるパターニング工程では、例えば、石英ガラスやソーダライムガラスにクロムや酸化クロム薄膜などでパターンを形成させたガラスマスクを用いて、電極等のパターンを形成する方法が主流である。しかし、パターニング対象物の露光面積が大型化するにつれてガラスマスクの面積も大型化させなければならず、ガラスマスクの自重によるたわみが原因でパターニングの精度が悪化するという問題が生じている。ガラスマスク面積の大型化とともにガラスマスクを厚くして剛性を上げることでたわみは軽減されるが、高純度のガラスを製造することが困難となり、ガラスマスク中に気泡や不純物が混入する可能性が高くなり、製品にパターン欠陥等の不具合を生じさせてしまう。
【０００３】
このような問題を解決する手段として、ガラスマスクにシリンダーなどで外力を与えたり気圧差を利用して強制的にたわみを軽減させる方法や、ガラスマスクのたわみ量に合わせてパターニング対象物の形状を強制的に変化させて、たわみが原因のパターニング精度の悪化を解決する方法が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。
【特許文献１】特開２００３−１６７３５５号公報
【特許文献２】特開２００３−１３１３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の方法では、高精度なたわみ量計測手段とその情報をフィードバックしガラスマスクやパターニング対象物の形状を高精度で変化させる手段を備えなければならず、露光装置全体が高価なものになってしまう。
また、ガラスマスクやパターニング対象物のたわみ量を計測し、その情報に基づいてガラスマスクやパターニング対象物を変形させるという工程が加わることで、製品の処理タクトが長くなり、生産性が悪くなる。
さらに、ガラスマスクの形状やパターニング対象物の材料、形状によっては、強制的に外側から力を加えることでガラスマスクやパターニング対象物を破損させてしまう危険性がある。
【０００５】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、製造が容易で、安価かつ高純度なガラスを使用した複数枚のガラスを重ね合わせた積層構造を用いることで、パターニング精度を向上させ、かつ安価で生産性の高いパターニング用ガラスマスクを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、重ね合わせた複数枚のガラス板と、少なくとも一枚のガラスによって保持されるパターン形成層とを備えるパターニング用ガラスマスクを提供するものである。
複数枚のガラス板の間に挿入される透光性部材をさらに備えてもよい。
透光性部材は、接着性のある材料から構成されることが好ましい。
また、ガラス板は、ソーダライムガラス、高歪点ガラス、石英ガラス、合成石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、鉛ガラスおよびホウ酸塩ガラスのいずれかから形成することができる。
パターン形成層は、銀塩乳剤、クロム、および酸化クロムの少なくとも１つを含む材料から形成されてもよい。
【０００７】
さらに、この発明は、別の観点から、液状の硬化型接着剤を収容した処理槽に、少なくとも一枚がパターン形成層を有する複数枚のガラス板を重ね合わせて浸漬し、ガラス板の間に前記接着剤を充填し、ガラス板を処理槽からとり出し、ガラス板間の接着剤を硬化させる工程を備えるパターニング用ガラスマスクの製造方法を提供するものである。
硬化型接着剤には、紫外線硬化型エポキシ樹脂、紫外線硬化型アクリル樹脂、熱硬化型アクリル樹脂および熱硬化型エポキシ樹脂の１つが好適である。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、複数枚のガラス板を重ね合わせた構造を有するガラスマスクを用いることで、ガラスマスクを厚くして剛性を高める効果と同様の効果が得られ、マスクのたわみを軽減することができる。また、ガラス板自体を厚くする必要がないことから、フォトマスクの材料として、容易で安価に製造された高純度のガラスを使用することができる。また、ガラスマスク自体に剛性があり、たわみが軽減されていることから、たわみ量を高精度に計測する手段やその情報をフィードバックしガラスマスクやパターニング対象物の形状を高精度に変化させるような手段が不要となり、露光装置全体の低コスト化、及び製品の処理タクトの短縮によって生産性が向上し、かつ精度の高いパターニングを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面に示す実施形態を用いてこの発明を詳述する。
図１はこの発明に係るパターニング用ガラスマスクの構成を示す概略図である。図１に示すパターニング用ガラスマスクは、4枚のガラス板を積層した4層構造のガラスマスクである。
【００１０】
図１において、１０１はその表面に露光用パターン形成層１０３を有するパターン付きガラス板である。このガラス板の素材としては、ソーダライムガラスや、ソーダライムガラスに耐熱性を持たせ熱による拡縮を押さえた高歪点ガラスと呼ばれるＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−Ｒ2Ｏ−Ｒ‘Ｏ（Ｒ2Ｏ：アルカリ酸化物、Ｒ‘Ｏ：アルカリ土類金属酸化物）系のガラス、もしくは石英ガラスや合成石英ガラスなどが挙げられる。
【００１１】
ソーダライムガラスの製造方法としては、フロート法、フュージョン法などが一般的であり、前記フロート法、フュージョン法によるフォトマスク用ソーダライムガラスの製造は、石英ガラスと比較して容易で安価なものである。しかし、たわみを軽減させることを目的にフォトマスク用ソーダライムガラスのガラス板厚を厚くしていくと、前記フロート法、フュージョン法によって製造したものには、気泡や不純物などが入り込みやすくなるという問題がある。従って、パターン付きガラス板１０１の厚さは、ソーダライムガラスを使用する場合には気泡や不純物などが入り込まない程度の厚さとする。なお、パターン形成層１０３を有するガラス板１０１の枚数は、１枚またはそれ以上であってもよい。
【００１２】
図１において、１０２は素ガラス板であり、その素材としては、ガラス板１０１と同じく、ソーダライムガラスや高歪点ガラス、石英ガラスや合成石英ガラスなどが挙げられるが、ここでは、ガラス板１０１に使用した素材と同素材を使用する。素ガラス板１０２の厚さは、ガラス板１０１の場合と同じく、気泡や不純物が入り込まない程度の任意の厚さとする。
【００１３】
また、パターン形成層１０３の素材としては、銀塩乳剤、クロム、又は酸化クロムのいずれか一種類以上を用いる。パターン形成層１０３の形成方法には、レーザー直接描画法や電子ビーム直接描画法など、公知の方法を用いることができる。
【００１４】
図１において、１０４は、パターン付きガラス板１０１及び素ガラス板１０２と同等の屈折率を持った透光性部材であり、その素材は任意であるが、パターン付きガラス板１０１及び素ガラス板１０２との接着性がよく、ガラス板の間へ導入される時には液状で、ガラス板の間に予め入り込んだ気泡や不純物を取り除くことが可能であり、任意の方法によって硬化し、接着性を増大させることができる物質が望ましい。
【００１５】
これには、例えば、米国ニューポート社製の紫外線硬化型エポキシ樹脂Ｆ−ＵＶＥ６３を用いることができる。気泡や不純物を取り除く方法としては、液状の透光性部材を循環させ、気泡や不純物を循環している液状の透光性部材とともに排出させる方法や、振動、超音波を用いた公知の脱泡方法を挙げることができる。
【００１６】
図１に示す１０５は、パターン付きガラス板１０１及び素ガラス板１０２を支持するための支持体である。熱による拡縮が小さく、剛性の高いものとする。ブランジャー１０６によってパターン付きガラス板１０１及び素ガラス板１０２を支持体１０５に押し付け固定する。なお、支持体１０５及びブランジャー１０６の形状は、図１のように上下のみを支持する形状以外に、ガラス板の周囲を取り囲むような構造でもよく、パターン付きガラス板１０１及び素ガラス板１０２を固定し支持する効果が得られれば任意の構造でよい。
【００１７】
図２は、この発明のパターニング用ガラスマスクの製造装置を示す説明図である。同図に示すように、液体５を収容する処理槽１が設けられ、その内部底面に載置台２が設置されている。そして、載置台２にはガラス板３をたわみが生じないように載置することができるようになっている。
【００１８】
処理槽１の底から載置台２を貫通する複数のリフトシャフト４が、ガラス板３をたわまないように支持して上昇できるようになっている。一方、処理槽１の上部開口から挿入される複数のガラス支持シャフト６は、先端に吸着パッドを備え、ガラス板８をたわまないように支持して処理槽１内に下降させ、ガラス板８をガラス板３に所定の間隔を有して対向させるようになっている。また、噴射ノズル７が処理槽１の中に挿入され、対向するガラス板３と６の間に液体５を噴射するようになっている。
【００１９】
このような製造装置を用いてパターニング用ガラスマスクを製造する方法を説明する。
まず、処理槽１に、波長２００〜３８０ｎｍの紫外線で硬化する液状の紫外線硬化型エポキシ樹脂を液体５として注入し、充満させる。ただし、この製造環境には、波長２００〜３８０ｎｍの紫外線が存在しないようにしておく。
【００２０】
次に、素ガラス板１０２（図１）をガラス板３として、また、パターン付きガラス板１０１（図１）をガラス板８として処理槽１内に、図２のように投入し、互いを所定間隔を有するように対向させる。次に、ノズル７から前記エポキシ樹脂５をガラス板３と８の間に噴射して、気泡や異物をその間から除去しながらエポキシ樹脂を充填する。
次に、充填されたエポキシ樹脂を有するガラス板（素ガラス１０２とパターン付きガラス板１０１）３と８を、ガラス支持シャフト６とリフトシャフト４によって支持しながら上昇させ、処理槽１から取り出す。
【００２１】
取り出したガラス板３と８の周縁に漏れ防止シールを取りつける。
次に、ガラス板３と８の表面に付着したエポキシ樹脂を除去する。
次に、ガラス板３又は８に波長２００〜３８０ｎｍの紫外線を照射してガラス板３と８の間のエポキシ樹脂を硬化させてガラス板３と８とを接着し、２層ガラス板（素ガラスとパターン付きガラスの積層構造体）を形成する。
【００２２】
次に、この２層ガラス板をガラス板８（図２）とし、また、素ガラス板１０２をガラス板３（図２）として、処理槽１内に投入し、前述の工程をくり返して、２層ガラス板に素ガラス板１０２を積層した３層ガラス板を形成する。
この工程をくり返すことにより、図１に示す４層構造（１枚のパターン付きガラス板と３枚の素ガラスの積層構造体）のパターニング用ガラスマスクが完成する。
【００２３】
図３は、この発明によるパターニング用ガラスマスクを用いた露光装置を示す説明図である。
図３において、２０１は、図１で示すパターニング用ガラスマスクである。ガラスマスク２０１の上部と下部にガイド２０２を配置し、ブロック２０３によりパターニング用ガラスマスク２０１を固定するとともに、容易にパターニング用ガラスマスク２０１を交換できるようになっている。
【００２４】
図３において２０５は、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰという）用基板２１１を支持するための露光ステージである。露光ステージ２０５は、吸着規制テーブル２０６、θ軸テーブル２０７、Ｘ軸テーブル２０８、Ｙ軸テーブル２０９、テーブル支持ベース２１０で構成されている。
【００２５】
吸着規制テーブル２０６は、ＰＤＰ用基板２１１を上下左右から規制し支持するための基板支持手段２１２、基板の有無を検出するためのフォトセンサー２１３、照射されたＵＶ光の光量を計測する光量計測手段２１４、ＰＤＰ用基板２１１と吸着規制テーブル２０６が接する面を真空状態にし大気圧によって吸着固定させるための吸着穴２１５から構成されている。なお、吸着穴２１５からの気体の排出は、気体排出手段２１６により行われる。気体排出手段２１６にはロータリーポンプが好適である。
【００２６】
また、吸着規制テーブル２０６とθ軸テーブル２０７の間には、吸着規制テーブル２０６の傾き変位手段２１７を取り付け、パターニング用ガラスマスク２０１に対するＺ軸方向の傾き変位を任意の量だけ変位させるようにしている。変位手段２１７にはサーボモーターを用いることが好適である。
【００２７】
θ軸テーブル２０７、Ｘ軸テーブル２０８、Ｙ軸テーブル２０９には、それぞれのテーブルを移動させるためのテーブル移動手段である、θ軸テーブル移動手段２１８、Ｘ軸テーブル移動手段２１９、Ｙ軸テーブル移動手段２２０が取り付けられ、任意の方向に移動できる構造になっている。テーブル移動手段２１８、２１９、２２０にはサーボモーターを用いることが好適である。
【００２８】
吸着規制テーブル２０６、θ軸テーブル２０７、Ｘ軸テーブル２０８、Ｙ軸テーブル２０９はテーブル支持ベース２１０によって支持されている。テーブル支持ベース２１０にはＺ軸方向に移動させるためのベース移動手段２２１が取り付けられている。また、テーブル支持ベース２１０はステージ支持手段２２２及び２２３によって支持されている。
ここでは、パターニング用ガラスマスク２０１と露光ステージ２０５との位置関係を変位させる手段を、露光ステージ２０５側を変位させる構造としているが、パターニング用ガラスマスク２０１側を変位させる構造としてもよい。
【００２９】
また、図３において２２４はパターニング用マスク２０１とＰＤＰ用基板２１１との位置関係を計測する計測手段である。計測手段２２４は、ＰＤＰ基板２１１もしくは露光ステージ２０５上に表示されたマークとパターニング用ガラスマスク２０１に表示されたマークとをカメラで読み取り、Ｘ、Ｙ軸方向の位置関係を計測するアライメントカメラと、レーザー光線を照射しパターニング用ガラスマスク２０１と気体の界面からの反射光とＰＤＰ用基板表面からの反射光との光路差を読み取り、Ｚ軸方向の位置関係を計測するギャップセンサーとから構成される。
【００３０】
露光光源は、ＵＶランプ２２５、ＵＶ光を遮断させる遮断シャッター２２６、ＵＶ光を反射させる反射ミラー２２７、ＵＶ光を平行光にして反射させる平行光ミラー２２８ａ、２２８ｂから構成されている。ＵＶランプ２２５のＵＶ光は、パターニング用ガラスマスク２０１を最もよく透過し、かつ、ＰＤＰ用基板２１１表面上に塗布された感光変質性の樹脂が最も感光する波長の光とする。遮光シャッター２２６は駆動機構を備え、必要に応じて開閉できる構造とする。また反射ミラー２２７、平行光ミラー２２８ａ、２２８ｂはＵＶランプ２２５の波長に対し最も反射率が高いものとする。
【００３１】
図４において２２９は、気体排出手段２１６、傾き変位手段２１７、フォトセンサー２１３、光量計測手段２１４、テーブル移動手段２１８、２１９、２２０、ベース移動手段２２１、位置関係計測手段２２４、遮光シャッター２２６の動作を制御する制御部である。制御部２２９は、シーケンサなどの司令部２３０と、モーターコントローラー２３１と、圧力コントロール用のレギュレータ２３２と、位置関係計測手段２１４から得られる画像データ及びレーザー反射光データを演算処理するＣＰＵ部２３３とを備える。
【００３２】
次に、上記構成の露光装置における露光動作について説明する。露光ステージ２０５へＰＤＰ用基板２１１がセットされると、フォトセンサー２１３によってＰＤＰ用基板２１１の存在が確認され、基板支持手段２１２と吸着穴２１５によって固定される。続いてパターニング用ガラスマスク２０１と、ＰＤＰ用基板２１１もしくは吸着規制テーブル２０６との位置関係を、位置関係計測手段２２４によって計測する。
【００３３】
位置関係計測手段２２４による計測結果をＣＰＵ部２３３で演算処理し、移動量及び変位量をモーターコントローラー２３１へ送る。続いてモーターコントローラー２３１は、傾き変位手段２１７、テーブル移動手段２１８、２１９、２２０、ベース移動手段２２１へ動作指令を出力し、ＰＤＰ用基板２１１とパターニング用ガラスマスク２０１とのアライメント動作を行う。
【００３４】
続いて遮光シャッター２２６を開き、ＵＶ光をパターニング用ガラスマスク２０１を通しＰＤＰ用基板２１１へ照射する。光量計測手段２１４によって光量を計測し、所定光量のＵＶ光が照射された時点で遮光シャッター２２６が閉じ、露光動作が完了する。
以上、ＰＤＰ製造工程でのパターニング工程について説明したが、この発明は他の製造工程でのパターニング工程にも適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明によるパターニング用ガラスマスクの構成説明図である。
【図２】この発明に係る製造装置の構成説明図である。
【図３】この発明に係るパターニング用ガラスマスクを用いた露光装置の説明図である。
【図４】図３に示す露光装置の制御部を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    処理槽
２    載置台
３    ガラス板
４    リフトシャフト
５    液体
６    ガラス支持シャフト
７    噴射ノズル
８    ガラス板
１０１    パターン付きガラス板
１０２    素ガラス板
１０３    パターン形成層
１０４    透光性部材
１０５    支持体
１０６    ブランジャー
２０１    パターニング用ガラスマスク
２０２    ガイド
２０３    ブロック
２０５    露光ステージ
２０６    吸着規制テーブル
２０７    θ軸テーブル
２０８    Ｘ軸テーブル
２０９    Ｙ軸テーブル
２１０    テーブル支持ベース
２１１    ＰＤＰ用基板
２１２    基板支持手段
２１３    フォトセンサー
２１４    光量計測手段
２１５    吸着穴
２１７    傾き変位手段
２１８    θ軸テーブル移動手段
２１９    Ｘ軸テーブル移動手段
２２０    Ｙ軸テーブル移動手段
２２１    ベース移動手段
２２２    ステージ支持手段
２２３    ステージ支持手段
２２４    位置関係計測手段
２２５    ＵＶランプ
２２６    遮光シャッター
２２７    反射ミラー
２２８ａ  平行光ミラー
２２８ｂ  平行光ミラー
２２９    制御部
２３０    シーケンサ部
２３１    モーターコントローラー
２３２    レギュレータ
２３３    ＣＰＵ部
【図１】
2008015272.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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