(57)【要約】【課題】マスクの温度が変化しても、パターンの焼き付け精度が低下するのを防止する。【解決手段】カメラ２３は、マスク２に設けた検出用パターン２１の画像を取得して、画像信号を出力する。画像信号処理装置３０は、カメラ２３が出力した画像信号を処理する。主制御装置４０は、画像信号処理装置３０の処理結果から、マスク２の伸縮量を検出し、温度制御装置１４にチャック１０の目標温度を設定する。熱交換器１２は、熱媒体通路１１へ供給する二次熱媒体の温度及び量を変化させて、チャック１０の温度を変化させる。温度センサー１３は、チャック１０の温度を検出し、温度制御装置１４は、温度センサー１３で検出したチャック１０の温度が目標温度となる様に、熱交換器１２を制御する。チャック１０を介して基板１の温度が高精度に調節され、マスク２の伸縮に合わせて基板１が伸縮される。【選択図】図１
2008058898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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露光装置であって、
マスクの温度変化による伸縮量を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に応じて基板の温度を調節して、マスクの伸縮に合わせて基板を伸縮させる基板温度調節手段とを備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記検出手段は、
マスクの複数箇所に設けた検出用パターンの画像を取得して、画像信号を出力する複数の画像取得手段と、
前記画像取得手段が出力した画像信号を処理する画像信号処理装置と、
前記画像信号処理装置の処理結果から各検出用パターンの位置を検出し、各検出用パターンの位置から検出用パターンの間隔を算出し、検出用パターンの間隔からマスクの伸縮量を算出する主制御装置とを有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記基板温度調節手段は、
基板に接触するチャックと、
前記チャックに設けた熱媒体通路と、
前記熱媒体通路へ熱媒体を供給し、供給する熱媒体の温度及び量を変化させて前記チャックの温度を変化させる熱交換器と、
前記チャックの温度を検出する温度センサーと、
前記温度センサーで検出したチャックの温度が目標温度となる様に、前記熱交換器を制御する温度制御装置とを有し、
前記主制御装置は、算出したマスクの伸縮量に基づいてチャックの目標温度を算出して、前記温度制御装置に目標温度を設定することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
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露光方法であって、
マスクの温度変化による伸縮量を検出し、
検出結果に応じて基板の温度を調節して、マスクの伸縮に合わせて基板を伸縮させることを特徴とする露光方法。
【請求項５】
マスクの複数箇所に検出用パターンを設け、
各検出用パターンの画像を取得し、
各検出用パターンの画像信号を処理して、各検出用パターンの位置を検出し、
各検出用パターンの位置から検出用パターンの間隔を算出し、
検出用パターンの間隔からマスクの伸縮量を算出することを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
【請求項６】
基板に接触するチャックに熱媒体通路を設け、
チャックに設けた熱媒体通路へ熱媒体を供給し、供給する熱媒体の温度及び量を変化させてチャックの温度を変化させ、
算出したマスクの伸縮量に基づいてチャックの目標温度を算出し、
チャックの温度を検出し、
検出したチャックの温度が目標温度となる様に、チャックに設けた熱媒体通路へ供給する熱媒体の温度及び量を制御することを特徴とする請求項５に記載の露光方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の露光装置を用いて、マスクのパターンを基板へ転写することを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
【請求項８】
請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載の露光方法を用いて、マスクのパターンを基板へ転写することを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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により基板の露光を行う露光装置、露光方法、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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
従来、露光装置おいては、露光光のエネルギーによりマスクの温度が上昇し、マスクの熱膨張によってパターンの焼付け精度が低下するという問題があった。マスクは、一般に、光の透過率が高く熱膨張率が低い石英で作られているが、基板の大型化に伴ってマスクが大型化する程、石英で作られたマスクであっても熱膨張が無視できない大きさとなってきた。
【０００４】
特許文献１には、プロジェクション方式の露光装置において、マスクの熱変形量を測定して、投影光学系の結像特性を変化させる技術が開示されている。また、特許文献２には、同じくプロジェクション方式の露光装置において、マスクの熱膨張量を演算により求め、投影パターンの倍率又はディストーションを補正する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平８−５５７８０号公報
【特許文献２】特開平１０−１６３０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、プロジェクション方式の露光装置においては、特許文献１又は特許文献２に記載の様に、マスクが熱膨張しても、投影光学系を調整することにより、パターンの焼付け精度の低下を防止することが可能であった。
【０００６】
これに対し、プロキシミティ方式の露光装置においては、マスクのパターンを基板へ１対１に転写するため、マスクの熱膨張によるパターンの焼付け精度の低下を防止することができなかった。そのため、従来は、マスクの冷却機構を露光装置に設け、マスクの熱膨張をできるだけ抑制するしか対策がなかった。
【０００７】
本発明の課題は、プロキシミティ方式の露光装置において、マスクが温度変化により伸縮しても、パターンの焼き付け精度が低下するのを防止することである。また、本発明の課題は、パターンの焼き付け精度が低下するのを防止して、高品質な基板を製造することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の露光装置は、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露光装置であって、マスクの温度変化による伸縮量を検出する検出手段と、検出手段の検出結果に応じて基板の温度を調節して、マスクの伸縮に合わせて基板を伸縮させる基板温度調節手段とを備えたものである。
【０００９】
また、本発明の露光方法は、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露光方法であって、マスクの温度変化による伸縮量を検出し、検出結果に応じて基板の温度を調節して、マスクの伸縮に合わせて基板を伸縮させるものである。
【００１０】
マスクが温度変化により伸縮しても、マスクの温度変化による伸縮量を検出し、検出結果に応じて基板の温度を調節して、マスクの伸縮に合わせて基板を伸縮させるので、パターンの焼き付け精度が低下しない。基板の温度に関して、従来、基板を露光用のチャックに搭載する前に基板の温度管理を行ったり、露光用のチャック自体に冷却機構を設けて基板を冷却する技術が知られていたが、これらはいずれも基板の温度変化による熱膨張を抑制するのが目的であった。本発明は、基板の温度を調節して基板を積極的に伸縮させる点が、従来と大きく異なる。
【００１１】
さらに、本発明の露光装置は、検出手段が、マスクの複数箇所に設けた検出用パターンの画像を取得して、画像信号を出力する複数の画像取得手段と、画像取得手段が出力した画像信号を処理する画像信号処理装置と、画像信号処理装置の処理結果から各検出用パターンの位置を検出し、各検出用パターンの位置から検出用パターンの間隔を算出し、検出用パターンの間隔からマスクの伸縮量を算出する主制御装置とを有するものである。
【００１２】
また、本発明の露光方法は、マスクの複数箇所に検出用パターンを設け、各検出用パターンの画像を取得し、各検出用パターンの画像信号を処理して、各検出用パターンの位置を検出し、各検出用パターンの位置から検出用パターンの間隔を算出し、検出用パターンの間隔からマスクの伸縮量を算出するものである。
【００１３】
マスクの複数箇所に設けた検出用パターンの画像から、各検出用パターンの位置の検出、検出用パターンの間隔の算出、及びマスクの伸縮量の算出という簡単な処理により、マスクの温度変化による伸縮量が高精度に検出される。
【００１４】
さらに、本発明の露光装置は、基板温度調節手段が、基板に接触するチャックと、チャックに設けた熱媒体通路と、熱媒体通路へ熱媒体を供給し、供給する熱媒体の温度及び量を変化させてチャックの温度を変化させる熱交換器と、チャックの温度を検出する温度センサーと、温度センサーで検出したチャックの温度が目標温度となる様に、熱交換器を制御する温度制御装置とを有し、主制御装置が、算出したマスクの伸縮量に基づいてチャックの目標温度を算出して、温度制御装置に目標温度を設定するものである。
【００１５】
また、本発明の露光方法は、基板に接触するチャックに熱媒体通路を設け、チャックに設けた熱媒体通路へ熱媒体を供給し、供給する熱媒体の温度及び量を変化させてチャックの温度を変化させ、算出したマスクの伸縮量に基づいてチャックの目標温度を算出し、チャックの温度を検出し、検出したチャックの温度が目標温度となる様に、チャックに設けた熱媒体通路へ供給する熱媒体の温度及び量を制御するものである。
【００１６】
マスクの伸縮量に基づいてチャックの目標温度を算出し、チャックの温度を検出し、検出したチャックの温度が目標温度となる様に、チャックに設けた熱媒体通路へ供給する熱媒体の温度及び量を制御するので、チャックを介して基板の温度が高精度に調節され、マスクの伸縮に合わせて基板が伸縮される。
【００１７】
本発明の表示用パネル基板の製造方法は、上記のいずれかの露光装置又は露光方法を用いて、マスクのパターンを基板へ転写するものである。上記の露光装置又は露光方法を用いることにより、マスクが温度変化により伸縮しても、パターンの焼き付け精度が低下せず、高品質な基板が製造される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の露光装置及び露光方法によれば、マスクの温度変化による伸縮量を検出し、検出結果に応じて基板の温度を調節して、マスクの伸縮に合わせて基板を伸縮させることにより、プロキシミティ方式の露光装置において、マスクが温度変化により伸縮しても、パターンの焼き付け精度が低下するのを防止することができる。
【００１９】
さらに、本発明の露光装置及び露光方法によれば、マスクの複数箇所に設けた検出用パターンの画像から、各検出用パターンの位置の検出、検出用パターンの間隔の算出、及びマスクの伸縮量の算出という簡単な処理により、マスクの温度変化による伸縮量を高精度に検出することができる。
【００２０】
さらに、本発明の露光装置及び露光方法によれば、マスクの伸縮量に基づいてチャックの目標温度を算出し、チャックの温度を検出し、検出したチャックの温度が目標温度となる様に、チャックに設けた熱媒体通路へ供給する熱媒体の温度及び量を制御することにより、チャックを介して基板の温度を高精度に調節することができ、マスクの伸縮に合わせて基板を伸縮させることができる。
【００２１】
本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、マスクが温度変化により伸縮しても、パターンの焼き付け精度が低下するのを防止することができるので、高品質な基板を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明の一実施の形態による露光装置の概略構成を示す図である。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、Ｚ−チルト機構９、マスク伸縮量検出部、及び基板温度調節機構を含んで構成されている。マスク伸縮量検出部は、レンズ２２、カメラ２３、画像信号処理装置３０、及び主制御装置４０を含んで構成され、基板温度調節機構は、チャック１０、熱媒体通路１１、熱交換器１２、温度センサー１３、及び温度制御装置１４を含んで構成されている。なお、露光装置は、これらの他に、露光光を照射する照射光学系、基板１を搬入する搬入ユニット、基板１を搬出する搬出ユニット、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。
【００２３】
図１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、マスクホルダ２０によってマスク２が保持されている。基板１は、露光位置から離れた受け渡し位置において、図示しない搬入ユニットによりチャック１０へ搭載され、また図示しない搬出ユニットによりチャック１０から回収される。チャック１０は、基板１を真空吸着して保持する。
【００２４】
チャック１０は、Ｚ−チルト機構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に沿ってＸ方向（図面横方向）へ移動する。Ｘステージ５のＸ方向への移動によって、チャック１０は受け渡し位置と露光位置との間を移動する。Ｙステージ７は、Ｘステージ５に設けられたＹガイド６に沿ってＹ方向（図面奥行き方向）へ移動する。θステージ８はθ方向へ回転し、Ｚ−チルト機構９はＺ方向（図面縦方向）へ移動及びチルトする。
【００２５】
露光位置において、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方向への回転によって、基板１の位置決めが行われる。また、Ｚ−チルト機構９のＺ方向への移動及びチルトによって、マスク２と基板１とのギャップ制御が行われる。
【００２６】
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おり、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。
【００２７】
図２は、基板温度調節機構を示す図である。チャック１０の内部には、熱媒体の通る熱媒体通路１１が設けられている。熱交換器１２は、一次熱媒体と二次熱媒体との熱交換を行い、チャック１０に設けた熱媒体通路１１へ二次熱媒体を供給し、熱媒体通路１１を通った二次熱媒体を回収する。熱媒体通路１１へ供給された二次熱媒体により、基板１に接触するチャック１０の温度が調節され、チャック１０を介して基板１の温度が調節される。熱交換器１２は、温度制御装置１４の制御により、熱媒体通路１１へ供給する二次熱媒体の温度及び量を変化させて、チャック１０の温度を変化させる。
【００２８】
図１において、マスク２の表面の複数箇所には、マスク２の伸縮量を検出するための検出用パターン２１が設けられている。本実施の形態では、マスク２の表面の二箇所に検出用パターン２１が設けられているが、マスク２の表面の三箇所以上に検出用パターン２１を設けてもよい。
【００２９】
マスク２に設けた検出用パターン２１の上空には、レンズ２２及びカメラ２３が配置されている。レンズ２２は、マスク２の表面からの反射光を集光し、カメラ２３の受光面に結像させる。カメラ２３は、受光面で受光した反射光から、検出用パターン２１の画像を取得して、画像信号を出力する。画像信号処理装置３０は、主制御装置４０の制御により、カメラ２３が出力した画像信号を処理する。主制御装置４０は、画像信号処理装置３０の処理結果から、マスク２の伸縮量を検出する。
【００３０】
図３は、主制御装置の動作を示すフローチャートである。主制御装置４０は、基板１の温度調節を開始するに、基準温度における検出用パターン２１の間隔Ｌ及び基板１の熱膨張率を記憶している（ステップ４０１）。基板１の温度調節を開始すると、主制御装置４０は、まず、画像信号処理装置３０の処理結果から、各検出用パターン２１の位置を検出する（ステップ４０２）。主制御装置４０は、次に、各検出用パターンの位置から検出用パターンの間隔Ｌ’を算出し（ステップ４０３）、続いて、検出用パターンの間隔Ｌ，Ｌ’からマスクの伸縮量ΔＬ＝Ｌ’−Ｌを算出する（ステップ４０４）。
【００３１】
マスク２の二箇所に設けた検出用パターン２１の画像から、各検出用パターン２１の位置の検出、検出用パターン２１の間隔の算出、及びマスク２の伸縮量の算出という簡単な処理により、マスク２の温度変化による伸縮量が高精度に検出される。
【００３２】
主制御装置４０は、算出したマスク２の伸縮量に基づいて、基板１の露光領域がマスク２の露光領域と同じだけ伸縮する様に、基板１の熱膨張率を用いてチャック１０の目標温度を算出する（ステップ４０５）。そして、主制御装置４０は、温度制御装置１４に目標温度を設定する（ステップ４０６）。図１及び図２において、温度センサー１３は、チャック１０の温度を検出し、温度制御装置１４は、温度センサー１３で検出したチャック１０の温度が目標温度となる様に、熱交換器１２を制御する。
【００３３】
マスク２の伸縮量に基づいてチャック１０の目標温度を算出し、チャック１０の温度を検出し、検出したチャック１０の温度が目標温度となる様に、チャック１０に設けた熱媒体通路１１へ供給する二次熱媒体の温度及び量を制御するので、チャック１０を介して基板１の温度が高精度に調節され、マスク２の伸縮に合わせて基板１が伸縮される。
【００３４】
以上説明した実施の形態によれば、マスク２の温度変化による伸縮量を検出し、検出結果に応じて基板１の温度を調節して、マスク２の伸縮に合わせて基板１を伸縮させることにより、プロキシミティ方式の露光装置において、マスク２が温度変化により伸縮しても、パターンの焼き付け精度が低下するのを防止することができる。
【００３５】
さらに、以上説明した実施の形態によれば、マスク２の二箇所に設けた検出用パターン２１の画像から、各検出用パターン２１の位置の検出、検出用パターン２１の間隔の算出、及びマスク２の伸縮量の算出という簡単な処理により、マスク２の温度変化による伸縮量を高精度に検出することができる。
【００３６】
さらに、以上説明した実施の形態によれば、マスク２の伸縮量に基づいてチャック１０の目標温度を算出し、チャック１０の温度を検出し、検出したチャック１０の温度が目標温度となる様に、チャック１０に設けた熱媒体通路１１へ供給する二次熱媒体の温度及び量を制御することにより、チャック１０を介して基板１の温度を高精度に調節することができ、マスク２の伸縮に合わせて基板１を伸縮させることができる。
【００３７】
本発明の露光装置又は露光方法を用いて、マスクのパターンを基板へ転写することにより、マスクが温度変化により伸縮しても、パターンの焼き付け精度が低下するのを防止することができるので、高品質な基板を製造することができる。
【００３８】
例えば、図４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、ガラス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、ガラス基板上にＴＦＴアレイが形成される。
【００３９】
また、図５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、ガラス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、ガラス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。
【００４０】
図４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５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、本発明の露光装置又は露光方法を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施の形態による露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】基板温度調節機構を示す図である。
【図３】主制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】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。
【図５】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。
【符号の説明】
【００４２】
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  Ｚ−チルト機構
１０  チャック
１１  熱媒体通路
１２  熱交換器
１３  温度センサー
１４  温度制御装置
２０  マスクホルダ
２１  検出用パターン
２２  レンズ
２３  カメラ
３０  画像信号処理装置
４０  主制御装置
【図１】
2008058898.tif 000003
【図２】
2008058898.tif 000004
【図３】
2008058898.tif 000005
【図４】
2008058898.tif 000006
【図５】
2008058898.tif 000007