JP2010176079A - 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保護方法、及び表示用パネル基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マスクと基板との間に浮遊する浮遊物がマスクに付着するのを抑制する。
【解決手段】マスクホルダ２０に保持されたマスク２の周囲に吸引手段３０を設け、吸引手段３０により、マスク２と基板１との間に浮遊する浮遊物を吸引する。マスクホルダ２０に保持されたマスク２の周囲に設けた吸引手段３０により、マスク２と基板１との間に浮遊する浮遊物が吸引されて、浮遊物のマスク２への付着が抑制される。特に、基板１に塗布された感光樹脂材料から発生する昇華物が吸引されて、昇華物のマスク２への付着が抑制されるので、マスク２に新たな処理を施すことなく、昇華物によるマスク２の汚れが低減する。浮遊物のマスク２への付着が抑制されるので、マスク２を洗浄する頻度が低下し、表示用パネル基板の生産性が向上する。
【選択図】図４

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保護方法、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、マスクの汚れを抑制するのに好適な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保護方法、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、感光樹脂材料（フォトレジスト）が塗布された基板を支持するチャックと、パターンが形成された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、数百μｍ程度の距離まで近接させて、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。

基板に塗布された感光樹脂材料には、染料や顔料、有機溶剤等が含まれており、露光光を照射すると、これらの染料や顔料、有機溶剤等から昇華物が発生する。プロキシミティ露光装置では、この昇華物が、マスクと基板との間に浮遊して、マスクに付着する。そのため、マスクをマスクホルダから取り外して定期的に洗浄する必要があり、マスクの洗浄を行っている間は露光処理が中断されて、生産性が低下する。特許文献１には、マスクのパターン面に光触媒からなる被膜又は光触媒を含む被膜を成膜して、マスクに付着した昇華物を光触媒作用で分解する技術が開示されている。

特開２００８−１９７２３４号公報

特許文献１に記載の技術は、マスクに光触媒からなる被膜又は光触媒を含む被膜を成膜する新たな処理を施す必要があり、既存のマスクをそのままプロキシミティ露光装置に使用するものではなかった。また、プロキシミティ露光装置では、感光樹脂材料からの昇華物の他に、塵埃等の異物がマスクと基板との間に浮遊することもあり、これらの浮遊物がマスクに付着するのを抑制する必要があった。

本発明の課題は、マスクと基板との間に浮遊する浮遊物がマスクに付着するのを抑制することである。また、本発明の課題は、マスクを洗浄する頻度を低下させて、表示用パネル基板の生産性を向上させることである。

本発明のプロキシミティ露光装置は、感光樹脂材料が塗布された基板を支持するチャックと、パターンが形成されたマスクを保持するマスクホルダとを備え、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、マスクホルダに保持されたマスクの周囲に設けられ、マスクと基板との間に浮遊する浮遊物を吸引する吸引手段を備えたものである。

また、本発明のプロキシミティ露光装置のマスク保護方法は、感光樹脂材料が塗布された基板を支持するチャックと、パターンが形成されたマスクを保持するマスクホルダとを備え、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保護方法であって、マスクホルダに保持されたマスクの周囲に吸引手段を設け、吸引手段により、マスクと基板との間に浮遊する浮遊物を吸引するものである。

マスクホルダに保持されたマスクの周囲に設けた吸引手段により、マスクと基板との間に浮遊する浮遊物が吸引されて、浮遊物のマスクへの付着が抑制される。特に、基板に塗布された感光樹脂材料から発生する昇華物が吸引されて、昇華物のマスクへの付着が抑制されるので、マスクに新たな処理を施すことなく、昇華物によるマスクの汚れが低減する。

さらに、本発明のプロキシミティ露光装置は、吸引手段が、厚さがマスクの厚さ以下の吸引ノズルを有するものである。また、本発明のプロキシミティ露光装置のマスク保護方法は、マスクホルダに保持されたマスクの周囲に、厚さがマスクの厚さ以下の吸引ノズルを設けるものである。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際、吸引ノズルが基板に接触することなく、浮遊物の吸引が行われる。

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保護方法を用いてマスクを保護しながら、基板の露光を行うものである。浮遊物のマスクへの付着が抑制されるので、マスクを洗浄する頻度が低下し、表示用パネル基板の生産性が向上する。

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保護方法によれば、マスクホルダに保持されたマスクの周囲に吸引手段を設け、吸引手段により、マスクと基板との間に浮遊する浮遊物を吸引することにより、マスクと基板との間に浮遊する浮遊物がマスクに付着するのを抑制することができる。特に、基板に塗布された感光樹脂材料から発生する昇華物がマスクに付着するのを抑制することができるので、マスクに新たな処理を施すことなく、昇華物によるマスクの汚れを低減させることができる。

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保護方法によれば、マスクホルダに保持されたマスクの周囲に、厚さがマスクの厚さ以下の吸引ノズルを設けることにより、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際、吸引ノズルが基板に接触することなく、浮遊物の吸引を行うことができる。

本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、マスクと基板との間に浮遊する浮遊物がマスクに付着するのを抑制することができるので、マスクを洗浄する頻度を低下させて、表示用パネル基板の生産性を向上させることができる。

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３（ｂ）のＡ−Ａ部の断面図である。 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、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、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の位置決めが行われる。また、図示しないＺ−チルト機構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り、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。また、図４は、図３（ｂ）のＡ−Ａ部の断面図である。図４において、マスクホルダ２０には、露光光が通過する開口が設けられており、マスクホルダ２０の下面の開口の周囲には、吸着溝２３が設けられている。吸着溝２３は、エア通路２４を介して図示しない真空設備へ接続されており、マスク２の周辺部を真空吸着して保持する。

図３（ｂ）において、マスクホルダ２０の下面には、複数のマスク支持部材２６が取り付けられている。マスク支持部材２６は、マスク２の下面の周辺部を複数箇所で支持し、吸着溝２３による真空吸着が何らかの原因で途切れたときに、マスク２がマスクホルダ２０から外れて落下するのを防止する。

図４において、マスクホルダ２０の露光光が通過する開口の上方には、負圧ガラス２１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２１とによって、負圧室２２が構成されている。負圧室２２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２２内を真空引きし、負圧室２２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。

図３（ａ），（ｂ）において、マスクホルダ２０に保持されたマスク２の周囲には、複数の吸引ノズル３０が設けられている。図３（ａ）において、吸引ノズル３０の厚さは、マスク２と基板１とを近接させて露光を行う際、吸引ノズル３０が基板１に接触しない様に、マスク２の厚さ以下に抑えられている。なお、本実施の形態では、マスクホルダ２０に保持されたマスク２の周囲に、ほぼ同じ大きさの吸引ノズル３０が１８個設けられているが、吸引ノズル３０の大きさ及び数は、マスク２の大きさに応じて適宜決定される。

図４において、吸引ノズル３０には吸引孔３１が設けられており、吸引孔３１は、配管３２を介して図示しない真空設備へ接続されている。基板１の露光時、基板１の表面に塗布された感光樹脂材料から昇華物が発生して、マスク２と基板１との間に浮遊する。また、塵埃等の異物が、マスク２と基板１との間に浮遊する。吸引ノズル３０は、これらの浮遊物を、吸引孔３１から吸引する。マスクホルダ２０に保持されたマスク２の周囲に設けた吸引ノズル３０により、マスク２と基板１との間に浮遊する浮遊物が吸引されて、浮遊物のマスク２への付着が抑制される。特に、基板１に塗布された感光樹脂材料から発生する昇華物が吸引されて、昇華物のマスク２への付着が抑制されるので、マスク２に新たな処理を施すことなく、昇華物によるマスク２の汚れが低減する。

以上説明した実施の形態によれば、マスクホルダ２０に保持されたマスク２の周囲に吸引ノズル３０を設け、吸引ノズル３０により、マスク２と基板１との間に浮遊する浮遊物を吸引することにより、マスク２と基板１との間に浮遊する浮遊物がマスク２に付着するのを抑制することができる。特に、基板１に塗布された感光樹脂材料から発生する昇華物がマスク２に付着するのを抑制することができるので、マスク２に新たな処理を施すことなく、昇華物によるマスク２の汚れを低減させることができる。

さらに、マスクホルダ２０に保持されたマスク２の周囲に、厚さがマスク２の厚さ以下の吸引ノズル３０を設けることにより、マスク２と基板１との間に微小なギャップを設けて、マスク２のパターンを基板１へ転写する際、吸引ノズル３０が基板１に接触することなく、浮遊物の吸引を行うことができる。

なお、本発明の吸引手段は、吸引ノズル３０に限らず、例えば、マスク２と基板１との間に浮遊する浮遊物を吸引する吸引孔を、マスクホルダ２０の下面に直接設けてもよい。

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保護方法を用いてマスクを保護して、基板の露光を行うことにより、マスクと基板との間に浮遊する浮遊物がマスクに付着するのを抑制することができるので、マスクを洗浄する頻度を低下させて、表示用パネル基板の生産性を向上させることができる。

例えば、図５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６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５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６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保護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
２０ マスクホルダ
２１ 負圧ガラス
２２ 負圧室
２３ 吸着溝
２４，２５ エア通路
２６ マスク支持部材
３０ 吸引ノズル
３１ 吸引孔
３２ 配管

Claims (6)

1. 感光樹脂材料が塗布された基板を支持するチャックと、パターンが形成されたマスクを保持するマスクホルダとを備え、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、
   前記マスクホルダに保持されたマスクの周囲に設けられ、マスクと基板との間に浮遊する浮遊物を吸引する吸引手段を備えたことを特徴とするプロキシミティ露光装置。
2. 前記吸引手段は、厚さがマスクの厚さ以下の吸引ノズルを有する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. 感光樹脂材料が塗布された基板を支持するチャックと、パターンが形成されたマスクを保持するマスクホルダとを備え、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保護方法であって、
   マスクホルダに保持されたマスクの周囲に吸引手段を設け、
   吸引手段により、マスクと基板との間に浮遊する浮遊物を吸引することを特徴とするプロキシミティ露光装置のマスク保護方法。
4. マスクホルダに保持されたマスクの周囲に、厚さがマスクの厚さ以下の吸引ノズルを設ける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保護方法。
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. 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保護方法を用いてマスクを保護しながら、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。

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