(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を水平に保持するチャックと、基板より小さなマスクを前記チャックに保持された基板へ向き合わせて保持するマスクホルダと、前記チャックを搭載して移動するステージとを備え、マスクと基板との間に微小な間隙を設けて、マスクのパターンを基板へ焼き付け、前記ステージにより基板をＸＹ方向へステップ移動して、基板の全面を複数のショットに分けて露光する露光装置であって、
前記マスクホルダは、マスクを下面に装着し、下面のマスクとの接触面に高さが異なる部分を有し、先端がマスク端部に設けた切り欠き部に接触して、マスクをマスクホルダの下面へ押し付ける複数の固定具を備え、前記複数の固定具が、前記接触面の高さが高くなる部分に配置され、マスクを前記接触面の高さが高くなる部分へ押し付けて、マスクに湾曲を与えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記マスクホルダは、下面のマスクとの接触面に段差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】
前記マスクホルダは、下面のマスクとの接触面に曲面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４】
前記マスクホルダは、下面のマスクとの接触面に上下動可能な昇降部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５】
基板を水平に保持し、基板より小さなマスクをマスクホルダにより基板へ向き合わせて保持し、マスクと基板との間に微小な間隙を設けて、マスクのパターンを基板へ焼き付け、基板をＸＹ方向へステップ移動して、基板の全面を複数のショットに分けて露光する露光方法であって、
マスクをマスクホルダの下面に装着し、マスクホルダの下面のマスクとの接触面に高さが異なる部分を設け、先端がマスク端部に設けた切り欠き部に接触して、マスクをマスクホルダの下面へ押し付ける複数の固定具を、接触面の高さが高くなる部分に配置して、複数の固定具によりマスクを接触面の高さが高くなる部分へ押し付けて、マスクに湾曲を与えることを特徴とする露光方法。
【請求項６】
マスクホルダの下面のマスクとの接触面に段差を設け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】
マスクホルダの下面のマスクとの接触面に曲面を設けることを特徴とする請求項５に記載の露光方法。
【請求項８】
マスクホルダの下面のマスクとの接触面に上下動可能な昇降部を設けることを特徴とする請求項５に記載の露光方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の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。
【請求項１０】
請求項５乃至請求項８のいずれか一項に記載の露光方法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。
【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、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フォトマスク（以下、「マスク」と称す）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】
大型の基板を対象とした露光装置では、基板を水平に置いた状態で露光を行うのが一般的である。その場合、マスクは基板の上方に基板へ向き合わせて保持され、マスクには重力によってたわみが発生する。特に、表示用パネルの大画面化に伴い基板が大型化する程、マスクも大型化して重力によるたわみが大きくなる。マスクにたわみが発生すると、基板へのパターンの焼付けが均一に行われない。
【０００４】
従来、マスクのたわみを小さくするために、例えば特許文献１に記載の様に、マスクの二辺の近傍を下方から支持し、マスクの二辺の縁部を上方から押圧することによって、マスクのたわみを機械的に矯正する方法が行われていた。また、近年では、例えば特許文献２に記載の様に、マスク上面に負圧室を設け、マスクに単位面積当たりの質量を相殺する負圧をかけることによって、マスクのたわみを抑制する方法も行われている。負圧室は、マスクとマスクの上方に設けたガラス板とで構成されている。
【特許文献１】特開２００１−１０９１６０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】
【０００５】
近年、表示用パネルの各種基板の製造では、表示用パネルの大画面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、基板の全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、高価なマスクの費用がさらに増大する。そこで、基板より比較的小さなマスクを用い、ステージにより基板をＸＹ方向へステップ移動させながら、基板の全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。以下、この方式を、プロキシミティＸＹステップ方式と呼ぶ。
【０００６】
プロキシミティＸＹステップ方式では、照射光学系からマスクへ照射される露光光の一部をシャッターにより遮断して、露光領域を制限する必要がある。この場合、シャッターをマスクから離して設けると、露光領域の境界付近では、シャッターの端部を通過した光が回折によって広がるため、露光不足や二重露光が発生する。これを防止するため、露光領域を制限するシャッターは、できるだけマスクに近接して設けることが望ましい。
【０００７】
従来のマスクのたわみを機械的に矯正する方法は、マスクが大型化すると、マスクに掛かる応力が大きくなって、マスクが破損するという問題があった。また、マスクの下方を支持する必要があるため、基板のステップ移動が行われるプロキシミティＸＹステップ方式には適用することができなかった。
【０００８】
一方、マスク上面に負圧室を設ける方法は、マスクの上方に負圧室を構成するガラス板が必要なため、次の様な問題があった。
（１）設備費用が増加する。
（２）露光光の照度が低下する。
（３）ガラス板の上面に塵埃等の異物が付着して、露光むらが発生する。従来、マスクは、塵埃等の異物が付着しても、マスクホルダから容易に取り外してクリーニングを行うことができた。負圧室を構成するガラス板は、マスクホルダに組み込まれるため、塵埃等の異物が付着しても、取り外してクリーニングを行うことが困難である。
（４）プロキシミティＸＹステップ方式では、露光領域を制限するシャッターをマスクに近接して設けることができないので、露光領域の境界付近で露光不足や二重露光が発生する。
【０００９】
本発明の課題は、マスクを破損する恐れがなく、かつ負圧室を使用しない簡単な構成で、マスクのたわみを抑制することである。また、本発明の課題は、パターンの焼付けを均一に行って、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】
【００１０】
本発明の露光装置は、基板を水平に保持するチャックと、基板より小さなマスクをチャックに保持された基板へ向き合わせて保持するマスクホルダと、チャックを搭載して移動するステージとを備え、マスクと基板との間に微小な間隙を設けて、マスクのパターンを基板へ焼き付け、ステージにより基板をＸＹ方向へステップ移動して、基板の全面を複数のショットに分けて露光する露光装置であって、マスクホルダが、マスクを下面に装着し、下面のマスクとの接触面に高さが異なる部分を有し、先端がマスク端部に設けた切り欠き部に接触して、マスクをマスクホルダの下面へ押し付ける複数の固定具を備え、複数の固定具が、接触面の高さが高くなる部分に配置され、マスクを接触面の高さが高くなる部分へ押し付けて、マスクに湾曲を与えるものである。
【００１１】
また、本発明の露光方法は、基板を水平に保持し、基板より小さなマスクをマスクホルダにより基板へ向き合わせて保持し、マスクと基板との間に微小な間隙を設けて、マスクのパターンを基板へ焼き付け、基板をＸＹ方向へステップ移動して、基板の全面を複数のショットに分けて露光する露光方法であって、マスクをマスクホルダの下面に装着し、マスクホルダの下面のマスクとの接触面に高さが異なる部分を設け、先端がマスク端部に設けた切り欠き部に接触して、マスクをマスクホルダの下面へ押し付ける複数の固定具を、接触面の高さが高くなる部分に配置して、複数の固定具によりマスクを接触面の高さが高くなる部分へ押し付けて、マスクに湾曲を与えるものである。
【００１２】
マスクホルダの下面のマスクとの接触面に高さが異なる部分を設け、先端がマスク端部に設けた切り欠き部に接触して、マスクをマスクホルダの下面へ押し付ける複数の固定具を、接触面の高さが高くなる部分に配置して、複数の固定具によりマスクを接触面の高さが高くなる部分へ押し付けて、マスクに湾曲を与えるので、マスクの重力によるたわみが一部打ち消され、マスクのたわみが抑制される。高さが異なる部分は、例えば、段差により構成してもよく、また曲面により構成してもよい。
【００１３】
さらに、本発明の露光装置は、マスクホルダが、マスクとの接触面に上下動可能な昇降部を有するものである。また、本発明の露光方法は、マスクホルダのマスクとの接触面に上下動可能な昇降部を設けるものである。高さが異なる部分を、上下動可能な昇降部とするので、マスクの厚さや材質等の違いでマスクのたわみ量が異なっても、昇降部を上下することにより、マスクのたわみ量に応じてマスクに与える湾曲を変えることが可能となる。
【００１４】
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基板の露光を行うものである。上記の露光装置又は露光方法を用いることにより、マスクのたわみが抑制されるので、パターンの焼付けが均一に行われて、高品質な基板が製造される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の露光装置及び露光方法によれば、マスクホルダの下面のマスクとの接触面に高さが異なる部分を設け、先端がマスク端部に設けた切り欠き部に接触して、マスクをマスクホルダの下面へ押し付ける複数の固定具を、接触面の高さが高くなる部分に配置して、複数の固定具によりマスクを接触面の高さが高くなる部分へ押し付けて、マスクに湾曲を与えることにより、マスクを破損する恐れがなく、かつ負圧室を使用しない簡単な構成で、マスクのたわみを抑制することができる。従って、次の利点を有する。
（１）設備費用の増加が少ない。
（２）露光光の照度が低下しない。
（３）負圧室用のガラス板の上面に塵埃等の異物が付着して露光むらが発生することがない。
（４）プロキシミティＸＹステップ方式において、露光領域を制限するシャッターをマスクに近接して設けることができるので、露光領域の境界付近で露光不足や二重露光が発生しない。
【００１６】
さらに、本発明の露光装置及び露光方法によれば、マスクホルダのマスクとの接触面に上下動可能な昇降部を設けることにより、マスクのたわみ量に応じてマスクに与える湾曲を変えることが可能となる。
【００１７】
本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、マスクのたわみを抑制することができるので、パターンの焼付けを均一に行って、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】
【００１８】
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。本実施の形態は、プロキシミティＸＹステップ方式の露光装置の例を示している。露光装置は、チャック１０、ステージ１１、マスクホルダ２０ａ、固定具２１、エアシリンダ２２、及び引張コイルバネ２３を含んで構成されている。なお、露光装置は、これらの他に、露光用光源、チャック１０へ基板１を供給する供給ユニット、チャック１０から基板１を回収する回収ユニット、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が、本実施の形態では発明に直接関係しない部分は省略してある。
【００１９】
露光対象である基板１が、チャック１０に搭載されている。チャック１０は、基板１の下面を真空吸着して、基板１を水平に保持する。基板１の上方には、マスク２がマスクホルダ２０ａによって保持されている。マスクホルダ２０ａは、マスク２をチャック１０に保持された基板１へ向き合わせて保持する。マスクホルダ２０ａの側面には、マスク２を固定する固定具２１が取り付けられている。
【００２０】
ステージ１１は、チャック１０を搭載しながら、ＸＹ方向へ移動し、θ方向へ回転し、またＺ方向へ移動及びチルトする。ステージ１１のＸＹ方向への移動によって、基板１のＸＹ方向へのステップ移動が行われる。また、ステージ１１のＸＹ方向への移動及びθ方向への回転によって、基板１のアライメントが行われる。さらに、ステージ１１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とのギャップ合わせが行われる。
【００２１】
本発明では、マスクホルダが、マスクとの接触面に高さが異なる部分を有している。図２は、図１に示した露光装置のマスクホルダの外観図である。本実施の形態のマスクホルダ２０ａは、マスク２との接触面に段差を有し、マスク２の四隅に接触する部分が、他の部分より差Ｄだけ低くなっている。破線で示した固定具２１は、低くなった部分と低くなった部分との中間の位置に配置されている。
【００２２】
図２に示す様に、マスク２には切り欠き部３が設けられている。マスク２をマスクホルダ２０ａに装着したとき、破線で示した固定具２１の先端がマスク２の切り欠き部３に接触して、マスク２をマスクホルダ２０ａへ押し付ける。これにより、マスク２がマスクホルダ２０ａに保持される。
【００２３】
図３は、固定具の動作を説明する図である。固定具２１は、マスクホルダ２０ａの側面に回転可能に取り付けられている。固定具２１の後端には、引張コイルバネ２３が接続されている。マスク２をマスクホルダ２０ａに装着する前は、図３（ａ）に示す様に、固定具２１の後端が引張コイルバネ２３により上方向へ引かれ、固定具２１が開放されている。マスク２をマスクホルダ２０ａに装着した後、図３（ｂ）に示す様に、固定具２１の後端をエアシリンダ２２により引張コイルバネ２３のばね力に抗して下方向へ押すことにより、固定具２１が回転し、固定具２１の先端がマスク２の切り欠き部３に接触する。
【００２４】
図１に示す様に、マスクホルダ２０ａに装着されたマスク２は、固定具２１によりマスクホルダ２０ａへ押し付けられて、マスク２の重力によるたわみと逆方向へ湾曲する。本実施の形態では、マスク２に中央部が盛り上がる様な湾曲が与えられる。この湾曲によって、マスク２の重力によるたわみが一部打ち消され、マスク２のたわみが抑制される。
【００２５】
図４は、本発明の他の実施の形態による露光装置の概略構成を示す図である。また、図５は、図４に示した露光装置のマスクホルダの外観図である。図５に示す様に、本実施の形態のマスクホルダ２０ｂは、マスク２との接触面に曲面を有し、マスク２の四隅に接触する部分が、曲面の中央部分より差Ｄだけ低くなっている。その他の構成要素は、図１に示した実施の形態と同様である。
【００２６】
図４に示す様に、マスクホルダ２０ｂに装着されたマスク２は、固定具２１によりマスクホルダ２０ｂへ押し付けられて、マスク２の重力によるたわみと逆方向へ湾曲する。本実施の形態では、マスク２に中央部が盛り上がる様な湾曲が与えられる。この湾曲によって、マスク２の重力によるたわみが一部打ち消され、マスク２のたわみが抑制される。
【００２７】
図６は、本発明のさらに他の実施の形態による露光装置の概略構成を示す図である。また、図７は、図６に示した露光装置のマスクホルダの外観図である。図７に示す様に、本実施の形態のマスクホルダ２０ｃは、マスク２との接触面に段差を有し、マスク２の四隅に接触する部分及びマスク２の各辺の中央に接触する部分が、他の部分より差Ｄだけ低くなっている。破線で示した固定具２１は、低くなった部分と低くなった部分との中間の位置に配置されている。その他の構成要素は、図１に示した実施の形態と同様である。
【００２８】
図６に示す様に、マスクホルダ２０ｃに装着されたマスク２は、固定具２１によりマスクホルダ２０ｃへ押し付けられて、マスク２の重力によるたわみと逆方向へ湾曲する。本実施の形態では、マスク２に側面から見て二重に湾曲が与えられる。この湾曲によって、マスク２の重力によるたわみが一部打ち消され、マスク２のたわみが抑制される。本実施の形態は、図１に示した実施の形態に比べて、より大型のマスクのたわみを抑制するのに適している。
【００２９】
図８は、本発明のさらに他の実施の形態による露光装置の概略構成を示す図である。本実施の形態のマスクホルダ２０ｄは、マスク２との接触面のマスク２の四隅に接触する部分に、昇降ピン３０を有している。その他の構成要素は、図１に示した実施の形態と同様である。なお、図８では、マスクホルダ２０ｄの断面が示されており、固定具２１、エアシリンダ２２及び引張コイルバネ２３は図示が省略されている。
【００３０】
マスクホルダ２０ｄは、マスク２との接触面のマスク２の四隅に接触する部分に貫通孔を有し、貫通孔内には、リニアガイド３１により昇降ピン３０が上下動可能に保持されている。昇降ピン３０は、ボールねじ３２の移動部に連結されており、ボールねじ３２のねじ部は、継手３３を介してモータ３４に接続されている。モータ３４によりボールねじ３２のねじ部を回転すると、昇降ピン３０がリニアガイド３１に沿って上下に移動する。
【００３１】
図８に示す様に、昇降ピン３０の先端を、マスクホルダ２０ｄのマスク２との接触面から差Ｄだけ下降させる。マスクホルダ２０ｄに装着されたマスク２は、四隅が下方向へ押されて、マスク２の重力によるたわみと逆方向へ湾曲する。本実施の形態では、マスク２に中央部が盛り上がる様な湾曲が与えられる。この湾曲によって、マスク２の重力によるたわみが一部打ち消され、マスク２のたわみが抑制される。
【００３２】
なお、図１〜図８では、発明の理解を容易にするために、マスクホルダ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの接触面の高さの差Ｄが、大きく示されている。マスクの重力によるたわみは数十μｍ〜数百μｍであるので、実際の接触面の高さの差Ｄは、数十μｍ〜数百μｍ程度とする。
【００３３】
以上説明した実施の形態によれば、マスクホルダ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのマスク２との接触面に高さが異なる部分を設け、マスクホルダ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄにより、マスク２に重力によるたわみと逆方向へ湾曲を与えることにより、マスク２を破損する恐れがなく、かつ負圧室を使用しない簡単な構成で、マスク２のたわみを抑制することができる。
【００３４】
さらに、図８に示した実施の形態によれば、マスク２の厚さや材質等の違いでマスク２のたわみ量が異なっても、昇降ピン３０を上下することにより、マスク２のたわみ量に応じてマスク２に与える湾曲を変えることが可能となる。
【００３５】
本発明の露光装置又は露光方法を用いて基板の露光を行うことにより、マスクのたわみを抑制することができるので、パターンの焼付けを均一に行って、高品質な基板を製造することができる。
【００３６】
例えば、図９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。
【００３７】
また、図１０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。
【００３８】
図９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１０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】
【００３９】
【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】図１に示した露光装置のマスクホルダの外観図である。
【図３】固定具の動作を説明する図である。
【図４】本発明の他の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５】図４に示した露光装置のマスクホルダの外観図である。
【図６】本発明のさらに他の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７】図６に示した露光装置のマスクホルダの外観図である。
【図８】本発明のさらに他の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９】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１０】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】
【００４０】
１  基板
２  マスク
３  切り欠き部
１０  チャック
１１  ステージ
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ  マスクホルダ
２１  固定具
２２  エアシリンダ
２３  引張コイルバネ
３０  昇降ピン
３１  リニアガイド
３２  ボールねじ
３３  継手
３４  モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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