(57)【要約】【課題】空気溜まりの発生を確実に防止できるとともに排気時間を十分に短縮でき、生産効率を向上できるフォトマスク密着装置２２を提供する。【解決手段】金属薄板１１とこの金属薄板１１に対向するフォトマスク２１との間の密閉空間２７を排気し、金属薄板１１とフォトマスク２１とを密着させる。密閉空間２７を排気するとき、排気圧力を段階的に高めるとともに、初期段階の排気圧力を排気可能とする最大排気圧力の１．５％〜２．５％、および初期段階の排気時間を総排気時間の４０％〜６０％とする。初期段階での排気圧力と排気時間との最適化を図り、空気溜まりの発生を確実に防止するとともに排気時間を十分に短縮し、生産効率の向上を図る。【選択図】　　　　図１
2004133302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被露光部材とこの被露光部材に対向するフォトマスクとの間の密閉空間を排気し、これら被露光部材とフォトマスクとを密着させるフォトマスク密着方法であって、
被露光部材とフォトマスクとの間の密閉空間を排気するときに、排気圧力を段階的に高めるとともに、初期段階の排気圧力を排気可能とする最大排気圧力の１．５％〜２．５％、および初期段階の排気時間を総排気時間の４０％〜６０％とする
ことを特徴とするフォトマスク密着方法。
【請求項２】
被露光部材とこの被露光部材に対向するフォトマスクとの間の密閉空間を排気し、これら被露光部材とフォトマスクとを密着させるフォトマスク密着方法であって、
被露光部材とフォトマスクとの間の密閉空間を排気するときに、排気圧力を段階的に高めるとともに、初期段階の排気圧力を１．２ｋＰａ〜２．０ｋＰａ、および初期段階の排気時間が総排気時間の４０〜６０％とする
ことを特徴とするフォトマスク密着方法。
【請求項３】
総排気時間は２０秒〜４０秒である
ことを特徴とする請求項１または２記載のフォトマスク密着方法。
【請求項４】
被露光部材とフォトマスクとの間の密閉空間を排気するときに、初期段階での被露光部材とフォトマスクの周辺部との密着を抑制する
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載のフォトマスク密着方法。
【請求項５】
被露光部材に対向するフォトマスクと、
前記被露光部材とこの被露光部材に対向するフォトマスクとの間に密閉空間を形成する密閉手段と、
前記密閉空間を排気する排気圧力を調整する排気圧力調整手段と、
前記密閉空間を排気するとき、前記排気圧力調整手段によって排気圧力を段階的に高めるとともに、初期段階の排気圧力を排気可能とする最大排気圧力の１．５％〜２．５％、および初期段階の排気時間を総排気時間の４０％〜６０％に制御する制御手段と
を具備していることを特徴とするフォトマスク密着装置。
【請求項６】
被露光部材に対向するフォトマスクと、
前記被露光部材とこの被露光部材に対向するフォトマスクとの間に密閉空間を形成する密閉手段と、
前記密閉空間を排気する排気圧力を調整する排気圧力調整手段と、
前記密閉空間を排気するとき、前記排気圧力調整手段によって排気圧力を段階的に高めさせるとともに、初期段階の排気圧力を１．２ｋＰａ〜２．０ｋＰａ、および初期段階の排気時間を総排気時間の４０％〜６０％に制御する制御手段と
を具備していることを特徴とするフォトマスク密着装置。
【請求項７】
総排気時間は２０秒〜４０秒である
ことを特徴とする請求項５または６記載のフォトマスク密着装置。
【請求項８】
密閉手段は、フォトマスクの周辺部を保持するとともに被露光部材へのフォトマスクの密着に伴って移動可能とする保持フレームと、密閉空間を排気する初期段階での保持フレームの移動を規制する規制手段とを有している
ことを特徴とする請求項５ないし７いずれか記載のフォトマスク密着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被露光部材にフォトマスクを密着させるフォトマスク密着方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、カラー受像管に用いられるシャドウマスクや、半導体集積回路装置に用いられるリードフレームなどの金属製の部品は、フォトエッチング法を用いて製造することが主流となっている。
【０００３】
このフォトエッチング法を用いたシャドウマスクの製造工程では、被露光部材である金属薄板の表面に感光性樹脂層を形成する工程、所定のパターンが形成されたフォトマスクを介して金属薄板の表面を露光する露光工程、金属薄板の表面における感光性樹脂層の未露光部位を除去して所定のパターンのレジスト膜を形成する現像工程、金属薄板の表面をエッチングするエッチング工程、および金属薄板の表面のレジスト膜を剥離する剥離工程を少なくとも有している。
【０００４】
露光工程では、一対のフォトマスクの間に金属薄板を配置し、各フォトマスクの周辺部を保持する保持フレームを所定の駆動機構により接近させ、一対の保持フレームの互いに対向する側に設置された密着用のパッキングを接触させて一対のフォトマスク間に金属薄板が配置された密閉空間を形成する。この密閉空間の空気を排気することにより、密閉空間を収縮する力が働き、パッキングの弾力性を利用してフォトマスクが金属薄板に密着する。これらフォトマスクと金属薄板との密着状態でフォトマスクを介して金属薄板を露光する。
【０００５】
しかしながら、密閉空間の排気によってフォトマスクが金属薄板に密着するとき、フォトマスクと金属薄板との間の中心付近に極僅かな空気溜まりが発生し易く、シャドウマスクの場合には中心付近のマスク孔の径が極僅かに小さくなり、むら不良が生じることがある。
【０００６】
このような空気溜まりの発生を防止するために、排気の初期投階において低い排気圧力で排気時間を長くかける方法が採用されている。ところで、シャドウマスクの製造において、その製造に要する時間を短縮することは生産効率の向上の点からも重要な項目となっている。露光工程に要する時間は、一般的に、総時間が１４０秒で、この総時間のうち動作時間が３０秒、排気時間が６０秒、露光時間が５０秒かかり、排気に要する割合が最も長い。排気の初期投階に低い排気圧力で時間をかける方法を採用した場合、露光工程に要する総時間が長くなるため、製造工程で必要とする露光装置の数が増え、これに伴い広い設置スペースも必要となり、生産効率上好ましくない。
【０００７】
そこで、空気溜まりの発生の防止および排気時間の短縮を図るために、排気中にフォトマスクを保持する保持フレームの移動を強制的に規制することにより、フォトマスクを撓ませ、フォトマスクの中心付近を金属薄板に密着させた後、保持フレームの移動の規制を解除することでフォトマスクと金属薄板との密着面積を拡大させる方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２３５２６６号公報（第５頁ないし第６頁、図８）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、空気溜まりの発生の防止および排気時間の短縮を図るために、排気中にフォトマスクを保持する保持フレームの移動を強制的に規制する方法もあるが、初期段階での排気圧力と排気時間との最適な関係が十分に解明できていないため、空気溜まりの発生の防止および排気時間の短縮を十分に図れず、生産効率を十分に向上できい問題がある。
【００１０】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、空気溜まりの発生を確実に防止できるとともに排気時間を十分に短縮でき、生産効率を向上できるフォトマスク密着方法およびその装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被露光部材とこの被露光部材に対向するフォトマスクとの間の密閉空間を排気し、これら被露光部材とフォトマスクとを密着させるフォトマスク密着方法であって、被露光部材とフォトマスクとの間の密閉空間を排気するときに、排気圧力を段階的に高めるとともに、初期段階の排気圧力を排気可能とする最大排気圧力の１．５％〜２．５％、および初期段階の排気時間を総排気時間の４０％〜６０％とするものである。
【００１２】
また、本発明は、被露光部材とこの被露光部材に対向するフォトマスクとの間の密閉空間を排気し、これら被露光部材とフォトマスクとを密着させるフォトマスク密着方法であって、被露光部材とフォトマスクとの間の密閉空間を排気するときに、排気圧力を段階的に高めるとともに、初期段階の排気圧力を１．２ｋＰａ〜２．０ｋＰａ、および初期段階の排気時間が総排気時間の４０〜６０％とするものである。
【００１３】
そして、被露光部材とフォトマスクとの間の密閉空間を排気するとき、初期段階での排気圧力と排気時間との最適化を図ることにより、空気溜まりの発生を確実に防止するとともに排気時間を十分に短縮し、生産効率の向上を図る。
【００１４】
【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。
【００１５】
図１ないし図４に、例えばシャドウマスクを製造する製造装置において、シャドウマスクの素材である被露光部材としての金属薄板１１の表裏の両面にシャドウマスクの所定のパターンを露光するための露光装置１２を示す。
【００１６】
金属薄板１１は帯状に連続していてコイル状に巻回した状態で供給され、この金属薄板１１の長手方向に複数のシャドウマスクが連続的に形成される。
【００１７】
露光装置１２は、機台１５を有し、この機台１５上の中央に金属薄板１１を露光する露光部１６が設置され、露光部１６の一側に露光前のコイル状の金属薄板１１を収容して露光部１６に金属薄板１１を供給する設置用ボックス１７が設置され、露光部１６の他側に露光部１６から露光済みの金属薄板１１を巻き取る巻取用ボックス１８が設置されている。
【００１８】
露光部１６は、金属薄板１１の表裏の両面にシャドウマスクのパターンを露光するための一対のフォトマスク２１を有している。これら各フォトマスク２１は、例えばガラス製で四角形板状に形成され、シャドウマスクのパターンを露光するためのマスクパターンが形成されている。マスクパターンとしては、一方のフォトマスク２１に小孔像用マスクパターンが、他方のフォトマスク２１に大孔像用マスクパターンが形成されている。
【００１９】
一対のフォトマスク２１はフォトマスク密着装置２２によって金属薄板１１の表裏の両面に密着される。フォトマスク密着装置２２は、各フォトマスク２１の周辺部を保持する四角形枠状の一対の保持フレーム２３を有している。これら一対の保持フレーム２３はリンクレバー２４を介した連動機構２５により金属薄板１１を中心として互いに開閉可能に支持され、図示しない例えばシリンダなどの開閉駆動部によって開閉される。
【００２０】
一対の保持フレーム２３の互いに対向する面には環状のパッキング２６が取り付けられている。一対の保持フレーム２３が閉じたときにこれらパッキング２６が互いに接触して密着し、一対のフォトマスク２１、一対の保持フレーム２３および一対のパッキング２６で囲まれる密閉空間２７が形成される。そして、一対のフォトマスク２１、一対の保持フレーム２３および一対のパッキング２６などにより、金属薄板１１とこの金属薄板１１に対向するフォトマスク２１との間に密閉空間２７を形成する密閉手段２８が構成されている。
【００２１】
一方の保持フレーム２３には密閉空間２７に連通する排気通路２９が接続され、この排気通路２９は排気圧力を調整する排気圧力調整手段としての電子式真空レギュレータ３０を介して図示しない例えば真空ポンプなどを有する排気装置に接続されている。電子式真空レギュレータ３０の１次側が排気装置に、２次側が排気通路２９にそれぞれ接続されている
電子式真空レギュレータ３０は制御手段３１によって制御される。この制御手段３１では、金属薄板１１とフォトマスク２１との間の密閉空間２７を排気する排気圧力を段階的に高めるとともに、初期段階の排気圧力すなわち電子式真空レギュレータ３０の２次側圧力を排気可能とする最大排気圧力すなわち電子式真空レギュレータ３０の１次側圧力の１．５％〜２．５％、および初期段階の排気時間を総排気時間の４０％〜６０％に制御する機能を有している。最大排気圧力が８０ｋＰａのときに初期段階の排気圧力は１．２ｋＰａ〜２．０ｋＰａであり、また、総排気時間は２０秒〜４０秒である。
【００２２】
一方の保持フレーム２３の少なくとも四隅には、金属薄板１１とフォトマスク２１との間の密閉空間２７を排気する初期段階での保持フレーム２３の移動を規制する規制手段３２が取り付けられている。各規制手段３２は、一方の保持フレーム２３に取り付けられたシリンダ３３を有し、このシリンダ３３のロッド３４が一方の保持フレーム２３から他方の保持フレーム２３へ向けて進退し、このロッド３４が他方の保持フレーム２３に当接して一対の保持フレーム２３の接近移動を規制する。
【００２３】
次に、シャドウマスクの製造工程を、図５を参照して説明する。
【００２４】
金属薄板１１として板厚が例えば０．１２ｍｍのアンバー材を用い、その金属薄板１１の両面を脱脂洗浄した後にカゼインと重クロム酸アンモニウムとなどを含む水溶性感光液を塗布・乾燥し、図５（ａ）に示すように感光性樹脂層４１を形成する。
【００２５】
感光性樹脂層４１が塗布された金属薄板１１を露光装置１２に装着し、図５（ｂ）に示すように、露光装置１２で一対のフォトマスク２１を金属薄板１１に密着させ、一方のフォトマスク２１を通じて金属薄板１１の一方の面に小孔像用マスクパターンを露光し、他方のフォトマスク２１を通じて金属薄板１１の他方の面に大孔像用マスクパターンを露光する。
【００２６】
金属薄板１１を露光装置１２から取り出し、図５（ｃ）に示すように、温水にて感光性樹脂層４１の未露光部位つまり未硬化部位を溶解して現像し、残った感光性樹脂層４１に対して硬膜・バーニング処理などを施すことにより、金属薄板１１が露出する開孔４２を有するレジスト膜４３を形成する。金属薄板１１の一方の面のレジスト膜４３の開孔４２は小孔像用で、他方の面のレジスト膜４３の開孔４２は大孔像用である。
【００２７】
エッチング液を金属薄板１１に接触させ、レジスト膜４３の開孔４２より露出した金属薄板１１をエッチングし、図５（ｄ）に示すように、金属薄板１１にマスク孔４４を形成する。エッチング液には温度５０〜７０℃および比重１．４７０〜１．５２０の塩化第二鉄などを用い、このエッチング液を０．５〜４．０ｋｇ／ｃｍ２の圧力で金属薄板１１にスプレーする。また、エッチングは、２段階エッチングとする。すなわち、エッチングの第１段階では、金属薄板１１の両面からエッチングし、金属薄板１１の一方の面に小孔像用の小孔凹部を、他方の面に大孔像用の大孔凹部を形成する。次いで、金属薄板１１を水洗洗浄および乾燥後、金属薄板１１の一方の面に例えば光硬化型の樹脂をグラビアコート法などにより塗布し、その樹脂に光照射して前段のエッチングで形成された小孔側の凹部を完全に埋め尽くすエッチング防止層を形成する。続いて、エッチングの第２段階として、大孔像用の大孔凹部を有する金属薄板１１の他方の面をエッチングし、大孔凹部側から小孔凹部に貫通するマスク孔４４を形成する。
【００２８】
エッチング後の金属薄板１１に、苛性ソーダにキレート剤などを添加した水溶液を剥離液として用いた剥離槽中に搬送し、剥離液をレジスト膜４３に接触させてレジスト膜４３を膨潤・弱体化させた後、スプレー洗浄により膨潤・弱体化したレジシト膜４３を剥離し、図５（ｅ）に示すシャドウマスク４５を得る。
【００２９】
次に、露光装置１２のフォトマスク密着装置２２によるフォトマスク密着方法を説明する。
【００３０】
まず、図１に示すように、一対のフォトマスク２１が保持された保持フレーム２３をパッキング２６が互いに密着するまで連動機構２５によって接近移動させ、密閉空間２７を形成する。なお、この時点では、一対のフォトマスク２１は、図１の２点差線で示す位置にあって金属薄板１１に密着していない。
【００３１】
このとき、各規制手段３２のシリンダ３３のロッド３４を所定量突出させておく。このロッド３４の突出量は、金属薄板１１に一対のフォトマスク２１が密着する一対の保持フレーム２３が最も接近した状態での突出量を０ｍｍとした場合、パッキング２６の弾力性およびその径にも依るが、２．５ｍｍ〜４．５ｍｍが好ましい。２．５ｍｍより小さいと、フォトマスク２１の中心付近に空気溜まりが発生し易く、また、４．５ｍｍより大きいと、所望の時間内で好ましい排気レベルつまり真空レベルに達せず、それぞれ好ましくない。
【００３２】
そして、密閉空間２７に連通する排気通路２９を通じて排気し、このときの排気圧力を電子式真空レギュレータ３０で段階的に、ここでは３段階に高めていく。
【００３３】
第１段階の排気では、密閉空間２７を排気する排気圧力を電子式真空レギュレータ３０に与えられる最大排気圧力の２％が得られるように設定し、排気時間を１６秒に設定する。
【００３４】
第２段階の排気では、密閉空間２７を排気する排気圧力を電子式真空レギュレータ３０に与えられる最大排気圧力の１５％が得られるように設定し、排気時間を４秒に設定する。
【００３５】
第３段階の排気では、密閉空間２７を排気する排気圧力を電子式真空レギュレータ３０に与えられる最大排気圧力の２０％が得られるように設定し、排気時間を１０秒に設定する。
【００３６】
したがって、第１段階から第３段階までの排気時間の合計は３０秒となる。
【００３７】
そして、密閉空間２７を排気することにより、密閉空間２７を収縮する力が作用するが、規制手段３２のシリンダ３３によって一対のフォトマスク２１の周辺部の移動を規制しているため、図１に実線で示すように、一対のフォトマスク２１の中心付近が金属薄板１１に接近するように撓んで、これら一対のフォトマスク２１の中心付近が金属薄板１１に密着する。
【００３８】
このとき、規制手段３２のシリンダ３３からのロッド３４の突出量によって、一対のフォトマスク２１と金属薄板１１との間の中心付近の密着範囲を所望の範囲に調整でき、一対のフォトマスク２１と金属薄板１１との間の中心付近の空気を確実に排気し、空気溜まりの発生を防止する。
【００３９】
そして、第３段階の排気完了後に、各規制手段３２のシリンダ３３を作動させて一対のフォトマスク２１の周辺部の移動の規制を解除することにより、図２に示すように、パッキング２６が弾性的に圧縮して、一対のフォトマスク２１の周辺部が金属薄板１１に密着し、一対のフォトマスク２１と金属薄板１１との全体が密着する。なお、実験によれば、第２段階の排気完了以降は、いつ各規制手段３２のシリンダ３３を作動させて一対のフォトマスク２１の周辺部の移動の規制を解除しても、シャドウマスク４５の品位への影響は見られなかった。
【００４０】
また、最大排気圧力が８０ｋＰａのとき、最大排気圧力の２％に設定する第１段階の排気圧力は１．６ｋＰａ、最大排気圧力の１５％に設定する第２段階の排気圧力は１２ｋＰａ、最大排気圧力の２０％に設定する第３段階の排気圧力は１６ｋＰａとなる。したがって、最大排気圧力が８０ｋＰａのとき、第１段階後における密閉空間２７の排気圧力は１．６×１６＝２５．６ｋＰａ、第２段階後における密閉空間２７の排気圧力は２５．６＋（１２×４）＝７３．６ｋＰａ、第３段階後における密閉空間２７の排気圧力は２５．６＋７３．６＋（１６×１０）＝２３３．６ｋＰａとなる。
【００４１】
ところで、フォトマスク２１の中心付近に発生し易い空気溜まりの防止には、初期段階である第１段階の排気条件が重要であり、この第１段階の最適排気条件を決めるために、次の表１に示す６要因と３水準との組み合わせについての実験を試みた。実験では、フォトマスク２１用の素ガラスを用い、視感にて干渉縞のパターンにて判定した。
【００４２】
【表１】
2004133302.tif 000003
【００４３】
この結果を統計学的処理で解析したところ、第１段階での排気圧力つまり電子式真空レギュレータ３０の開き量、およびシリンダ３３のロッド３４の突出量がそれぞれ主要因であることが分かった。そして、次の表２は、この結果を考慮した複数の実施例について試みた結果を示す。
【００４４】
【表２】
2004133302.tif 000004
【００４５】
これら実施例から、好ましい干渉縞が得られかつ所望の露光に要する時間短縮すなわち排気時間の短縮が得られる第１段階の排気圧力は最大排気圧力の１．５％〜２．５％のとき、つまり電子式真空レギュレータ３０の開き量が１．５％〜２．５％のときとなる。第１段階の排気圧力が最大排気圧力の１．５％より小さいと、干渉縞の状態は問題ないが、排気時間が所望の時間より延び好ましくなく、また、２．５％より大きいと、素ガラスを用いてチェックしたときの金属薄板１１への初期の密着状態が所望の範囲より大きくなり、空気溜まりが発生し易くなるために好ましくない。
【００４６】
したがって、最大排気圧力が８０ｋＰａのとき、好ましい第１段階の排気圧力は１．２ｋＰａ〜２．０ｋＰａとなる。１．２ｋＰａより小さいと、干渉縞の状態は問題ないが、排気時間が所望の時間より延び好ましくなく、また、２．０ｋＰａより大きいと、空気溜まりが発生し易くなるために好ましくない。
【００４７】
また、排気工程における総排気時間は２０秒〜４０秒とすることで、排気に要する時間を適正化できる。すなわち、２０秒より短いと、金属薄板１１とフォトマスク２１との所望の密着状態が得られず、また、４０秒より長いと目的とする時間短縮とならない。
【００４８】
また、第１段階の排気時間は総排気時間の４０％〜６０％とすることで、第１段階の排気に要する時間を最適化できる。すなわち、４０％より短いと、金属薄板１１とフォトマスク２１との所望の密着状態が得られず、また、６０％より長いと、目的とする時間短縮とならない。
【００４９】
このように、金属薄板１１とフォトマスク２１との間の密閉空間を排気する排気圧力を段階的に高めるとともに、初期段階の排気圧力を排気可能とする最大排気圧力の１．５％〜２．５％すなわち最大排気圧力が８０ｋＰａのときに１．２ｋＰａ〜２．０ｋＰａ、および初期段階の排気時間を総排気時間の４０％〜６０％とすることにより、初期段階での排気圧力と排気時間との最適化を図り、空気溜まりの発生を確実に防止できるとともに排気時間を十分に短縮できる。そのため、高品位のシャドウマスク４５を得ることができ、シャドウマスク４５の生産効率を向上できるとともに、露光装置１２の台数を増やさずに生産性を向上できる。
【００５０】
なお、前記実施の形態ではシャドウマスクについて説明したが、半導体集積回路装置に用いられるリードフレームなどの他の被露光部材にも適用でき、同様の作用効果が得られる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、被露光部材とフォトマスクとの間の密閉空間を排気する排気圧力を段階的に高めるとともに、初期段階の排気圧力を排気可能とする最大排気圧力の１．５％〜２．５％、および初期段階の排気時間を総排気時間の４０％〜６０％とすることにより、初期段階での排気圧力と排気時間との最適化を図り、空気溜まりの発生を確実に防止できるとともに排気時間を十分に短縮でき、生産効率を向上できる。
【００５２】
また、被露光部材とフォトマスクとの間の密閉空間を排気する排気圧力を段階的に高めるとともに、初期段階の排気圧力を１．２ｋＰａ〜２．０ｋＰａ、および初期段階の排気時間を総排気時間の４０％〜６０％とすることにより、初期段階での排気圧力と排気時間との最適化を図り、空気溜まりの発生を確実に防止できるとともに排気時間を十分に短縮でき、生産効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフォトマスク密着方法およびその装置の一実施の形態を示す露光装置による金属薄板とフォトマスクとの密着過程の説明図である。
【図２】同上露光装置による金属薄板とフォトマスクとの密着状態の説明図である。
【図３】同上露光装置の側面図である。
【図４】同上露光装置の正面図である。
【図５】同上露光装置による露光工程を（ａ）〜（ｅ）の順に説明する説明図である。
【符号の説明】
１１　　被露光部材としての金属薄板
２１　　フォトマスク
２２　　フォトマスク密着装置
２３　　保持フレーム
２７　　密閉空間
２８　　密閉手段
３０　　排気圧力調整手段としての電子式真空レギュレータ
３１　　制御手段
３２　　規制手段
【図１】
2004133302.tif 000005
【図２】
2004133302.tif 000006
【図３】
2004133302.tif 000007
【図４】
2004133302.tif 000008
【図５】
2004133302.tif 000009