JP4679172B2 - 表示用パネル基板の露光装置、表示用パネル基板の露光方法、及び表示用パネル基板の製造方法 - Google Patents

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、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。

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転写するプロキシミティ方式とがある。プロキシミティ露光装置は、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、基板を真空吸着して保持するチャックを備え、チャックは、基板の移動及び位置決めを行うステージ上に搭載されている。チャックへの基板の着脱は、通常、ロボット等のハンドリングアームにより行われるが、マスクと基板との接触を避けるために、マスクの下の露光位置から離れた受け渡し位置で行われる。受け渡し位置で基板をチャック上に固定した後、ステージがマスクの下の露光位置へ移動し、露光位置で基板の位置決めを行う。

ステージは、従来、Ｘ，Ｙ，θの３軸のステージと、Ｚ−チルト機構とで構成されていた。３軸のステージは、チャックをＸ方向，Ｙ方向へ移動し、またはθ方向へ回転することにより、基板の移動及び位置決めを行う。Ｚ−チルト機構は、チャックを３点で支持し、各点を上下に移動してチャックをＺ方向に移動及びチルトすることにより、マスクと基板とのギャップ制御を行う。

近年、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、高価なマスクのコストがさらに増大する。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方向にステップ移動しながら、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。

このようにマスクよりも大きな基板に対して露光を行うプロキシミティ露光装置として、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載のものがある。
特開平１１−５２５８３号公報 特開２０００−２４１９９５号公報

プロキシミティ露光装置で露光精度を向上させるためには、露光時に、基板をより平坦に保持しなければならない。このため、基板を保持するチャックには、高い平坦度が要求され、特に、基板が大型化する程、チャックの平坦度の要求が強くなる。

一方、プロキシミティ露光装置でタクトタイムを短縮するために、基板の受け渡しを行う受け渡し位置と基板の露光を行う露光位置との間で、基板の移動を高速に行いたいという要求がある。基板の移動を高速に行うためには、基板を保持するチャックを軽量化する必要があり、特に、基板が大型化する程、あるいは基板の移動を高速化する程、チャックの軽量化が強く望まれる。

従来のプロキシミティ露光装置は、Ｚ−チルト機構によりチャックを３点で支持していたため、チャックの平坦度を保つためには、チャックを厚くしてチャックにある程度の剛性を持たせる必要があり、チャックが重くなるという問題があった。

また、プロキシミティ露光装置で露光精度を向上させるためには、マスクと基板とのギャップ制御を精度良く行う必要がある。従来のプロキシミティ露光装置では、ステージのＺ−チルト機構でギャップ制御を行っており、ギャップ制御の中心位置であるＺ−チルト機構の３点の中心を基板の中心に合わせていた。このため、基板の全面を複数のショットに分けて露光する場合、ギャップ制御の中心位置（基板の中心）がギャップの中心（マスクの中心）からずれ、ギャップ制御の精度が低下するという問題があった。特に、基板が大型化してマスクの大きさとの相違が増大する程、ギャップの中心（マスクの中心）とギャップ制御の中心位置（基板の中心）とのずれが大きくなり、ギャップ制御の精度低下が著しくなる。

本発明の課題は、チャックを軽量化し、かつチャックの平坦度を向上させることである。また、本発明の課題は、基板の全面を複数のショットに分けて露光する場合、ギャップ制御の精度低下を防止することである。さらに、本発明の課題は、高品質の表示用パネル基板を製造することである。

本発明の表示用パネル基板の露光装置は、基板を保持するチャックと、マスクを保持するマスクホルダと、ベース板と、ベース板の中心から放射状に取り付けられた複数のスポークと、各スポークの間に取り付けられたリムと、スポーク及びリムの上面に設けられた３つより多数のピンとを有し、３つより多数のピンによりチャックを３点より多数の点で支持し、チャックを支持する各点の高さを調整して、チャックのたわみを矯正するチャック支持手段と、チャック支持手段を搭載し、チャックに保持された基板の移動及び位置決めを行うステージと、マスクホルダを上下に移動及びチルトする複数のＺ−チルト機構とを備え、チャック支持手段によりチャックを支持したまま上下に移動及びチルトせず、複数のＺ−チルト機構によりマスクホルダを上下に移動及びチルトして、チャックに保持された基板とマスクホルダに保持されたマスクとのギャップ制御を行うものである。

また、本発明の表示用パネル基板の露光方法は、基板を保持するチャックを、ベース板と、ベース板の中心から放射状に取り付けられた複数のスポークと、各スポークの間に取り付けられたリムと、スポーク及びリムの上面に設けられた３つより多数のピンとを有するチャック支持台の３つより多数のピンにより、３点より多数の点で支持し、チャック支持台のチャックを支持する各点の高さを調整して、チャックのたわみを矯正しながら、チャックに保持された基板の移動及び位置決めを行い、チャックをチャック支持台で支持したまま上下に移動及びチルトせず、マスクホルダを複数のＺ−チルト機構で上下に移動及びチルトして、チャックに保持された基板とマスクホルダに保持されたマスクとのギャップ制御を行うものである。

チャックを３点より多数の点で支持するので、従来のチャックを３点で支持する場合に比べて、チャックに大きな剛性を持たせる必要がない。従って、チャックの厚さを薄くして、チャックを軽量化することができる。また、チャックを支持する各点の高さを調整して、チャックのたわみを矯正し、チャックの平坦度を向上させることができる。

さらに、本発明の露光装置は、マスクホルダを上下に移動及びチルトする複数のＺ−チルト機構を有するものである。また、本発明の露光方法は、マスクホルダを複数のＺ−チルト機構で上下に移動及びチルトして、基板とマスクとのギャップ制御を行うものである。

マスクホルダを上下に移動及びチルトして基板とマスクとのギャップ制御を行うので、ギャップ制御の中心位置が常にギャップの中心（マスクの中心）と一致する。従って、基板の全面を複数のショットに分けて露光する場合も、ギャップ制御の精度が低下しない。

さらに、本発明の表示用パネル基板の露光装置は、複数のＺ−チルト機構と別に設けられ、エア圧によりマスクホルダの荷重を支える複数の荷重支持機構を有するものである。また、本発明の表示用パネル基板の露光方法は、複数のＺ−チルト機構と別に設けたエア圧により荷重を支える複数の荷重支持機構でマスクホルダの荷重を支えるものである。

複数のＺ−チルト機構と別に設けたエア圧により荷重を支える複数の荷重支持機構でマスクホルダの荷重を支えるので、Ｚ−チルト機構は、小さな力でマスクホルダを上下に移動及びチルトすることができ、ギャップ制御の精度が向上する。

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上に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、マスクのパターンを基板上に転写する際、露光精度が向上する。

本発明の露光装置及び露光方法によれば、チャックを多数の点で支持することにより、チャックを軽量化し、かつチャックの平坦度を向上させることができる。

さらに、マスクホルダを上下に移動及びチルトして基板とマスクとのギャップ制御を行うことにより、基板の全面を複数のショットに分けて露光する場合、ギャップ制御の精度低下を防止することができる。

さらに、Ｚ−チルト機構と別に設けた荷重支持機構でマスクホルダの荷重を支えることにより、Ｚ−チルト機構は、小さな力でマスクホルダを上下に移動及びチルトすることができ、ギャップ制御の精度を向上させることができる。

本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、マスクのパターンを基板上に転写する際、露光精度を向上させることができる。従って、高品質の表示用パネル基板を製造することができる。

図１は、本発明の一実施の形態による露光装置の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、チャック１０、チャック支持台１１、及びマスクホルダ２０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。

図１において、チャック１０は、基板１の受け渡しを行う受け渡し位置にある。受け渡し位置において、図示しない供給ユニットによって基板１がチャック１０へ供給され、また図示しない回収ユニットによって基板１がチャック１０から回収される。基板１の露光を行う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。

チャック１０は、チャック支持台１１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に保持された基板１は、受け渡し位置と露光位置との間を移動する。なお、駆動手段としてはリニアモータ等が用いられるが、図示は省略する。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）へ移動し、θステージ８はθ方向へ回転する。

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、露光時の基板１の位置決めが行われる。また、後述するＺ−チルト機構のＺ方向（図面縦方向）への移動及びチルトによって、基板１とマスク２とのギャップ制御が行われる。

図２（ａ）は本発明の一実施の形態による露光装置のチャック支持台の上面図、図２（ｂ）は同側面図である。チャック支持台１１は、ベース板１２、スポーク１３、リム１４、及びボールピン１５を含んで構成されている。

ベース板１２は、図２（ｂ）に破線で示したθステージ８に搭載されている。ベース板１２の上には、複数のスポーク１３がベース板１２の中心から放射状に取り付けられている。各スポーク１３の先端には、リム１４が取り付けられており、隣接するリム１４同士が接続されて多角形の枠が形成されている。スポーク１３及びリム１４の上面には、多数のボールピン１５が設けられている。

なお、本実施の形態では、ボールピン１５が２１個設けられているが、ボールピン１５の数及びそれら配置は、チャック１０の大きさ及び形状に応じて適宜決定される。

各ボールピン１５の上端には、ボールが回転可能に取り付けられている。ボールピン１５のボールの上に、図２（ｂ）に破線で示したチャック１０が搭載され、チャック支持台１１はチャック１０を多数の点で支持する。各ボールピン１５の下端は、スポーク１３又はリム１４にねじ止めされており、ねじを回すことによりボールピン１５が上下に移動して、ボールピン１５のボールがチャック１０を支持する各点の高さが調整される。

本実施の形態によれば、チャック１０を多数の点で支持することにより、従来のチャックを３点で支持する場合に比べて、チャック１０に大きな剛性を持たせる必要がない。従って、チャック１０の厚さを薄くして、チャック１０を軽量化することができる。また、チャック１０を支持する各点の高さを調整して、チャックのたわみを矯正し、チャック１０の平坦度を向上させることができる。

また、本実施の形態によれば、チャック支持台１１をベース板１２、スポーク１３及びリム１４で構成することにより、チャック支持台１１の強度を確保しながら、チャック支持台１１を軽くすることができる。しかしながら、チャック支持台１１の構成は、これに限るものではない。

なお、チャック１０は、基板を真空吸着するための図示しない吸着機構を備え、材質はアルミニウムからなる。チャック１０の裏面の数箇所には、ボールピン１５のボールに当接するＶ字形の溝が設けてあり、ボールピン１５のボールがこれらの溝にはまることによって、チャック支持台１１に搭載されたチャック１０の位置決めが行われる。

チャック１０の材質をアルミニウムとすることにより、チャック１０の軽量化に寄与し、また露光時に十分な放熱効果を得ることができる。さらに、チャック１０の表面を酸化アルミニウムの膜で覆って、反射率を低くすることができる。

図３は、本発明の一実施の形態による露光装置のマスクホルダの上面図である。また、図４は、本発明の一実施の形態による露光装置のマスクホルダの側面図である。なお、図４は、図３の矢印方向に見て、マスクホルダ支持部材３０ｂを取り除いた状態が示されている。

図３に示す様に、マスクホルダ２０の中央部には、露光光を透過させるための開口が設けられている。図４に示す様に、マスクホルダ２０の下面には、開口を覆ってマスク２が取り付けられている。マスクホルダ２０は、マスク２の外周部を真空吸着して保持する。

図３に示す様に、マスクホルダ２０の四辺には、複数の支持用腕２１が取り付けられている。マスクホルダ２０の四辺の周囲には、マスクホルダ支持部材３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが設けられている。マスクホルダ支持部材３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄには、上方から見て支持用腕２１と重なる位置に、支持用腕２１と高さを変えて支持板３１が取り付けられている。

図４に示す様に、支持用腕２１と支持板３１の間には、荷重支持機構４１が設けられている。荷重支持機構４１は、例えばエアクッションで構成され、エア圧によりマスクホルダ２０の荷重を支える。

なお、本実施の形態では、荷重支持機構４１が８個設けられているが、荷重支持機構４１の数及びそれら配置は、マスクホルダ２０の重量及び形状に応じて適宜決定される。

図３に示す様に、マスクホルダ２０の四辺の内の３箇所には、チルト用腕２２が取り付けられている。マスクホルダ支持部材３０ａ，３０ｂには、上方から見てチルト用腕２２と重なる位置に、Ｚ−チルト機構４２が取り付けられている。

図４に示す様に、Ｚ−チルト機構４２は、チルト用腕２２に接続されている。各Ｚ−チルト機構４２は、例えばモータ及びモータにより駆動されるボールねじを含んで構成され、ボールねじで各チルト用腕２２を上下させることにより、マスクホルダ２０を上下に移動及びチルトして、チャックに保持された基板とマスクホルダ２０に保持されたマスク２とのギャップ制御を行う。

本実施の形態によれば、マスクホルダ２０を上下に移動及びチルトして基板とマスク２とのギャップ制御を行うことにより、ギャップ制御の中心位置が常にギャップの中心（マスク２の中心）と一致する。従って、基板の全面を複数のショットに分けて露光する場合、ギャップ制御の精度が低下するのを防止することができる。

さらに、本実施の形態によれば、Ｚ−チルト機構４２と別に設けた荷重支持機構４１でマスクホルダ２０の荷重を支えることにより、Ｚ−チルト機構４２は、小さな力でマスクホルダ２０を上下に移動及びチルトすることができ、ギャップ制御の精度を向上させることができる。

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上に転写することにより、露光精度を向上させることができる。従って、高品質の表示用パネル基板を製造することができる。

本発明の一実施の形態による露光装置の構成を示す図である。 図２（ａ）は本発明の一実施の形態による露光装置のチャック支持台の上面図、図２（ｂ）は同側面図である。 本発明の一実施の形態による露光装置のマスクホルダの上面図である。 本発明の一実施の形態による露光装置のマスクホルダの側面図である。

符号の説明

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
１０ チャック
１１ チャック支持台
１２ ベース板
１３ スポーク
１４ リム
１５ ボールピン
２０ マスクホルダ
２１ 支持用腕
２２ チルト用腕
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ マスクホルダ支持部材
３１ 支持板
４１ 荷重支持機構
４２ Ｚ−チルト機構

Claims (6)

1. 基板を保持するチャックと、
   フォトマスクを保持するマスクホルダと、
   ベース板と、該ベース板の中心から放射状に取り付けられた複数のスポークと、各スポークの間に取り付けられたリムと、該スポーク及び該リムの上面に設けられた３つより多数のピンとを有し、３つより多数のピンにより前記チャックを３点より多数の点で支持し、前記チャックを支持する各点の高さを調整して、前記チャックのたわみを矯正するチャック支持手段と、
   前記チャック支持手段を搭載し、前記チャックに保持された基板の移動及び位置決めを行うステージと、
   前記マスクホルダを上下に移動及びチルトする複数のＺ−チルト機構とを備え、
   前記チャック支持手段により前記チャックを支持したまま上下に移動及びチルトせず、前記複数のＺ−チルト機構により前記マスクホルダを上下に移動及びチルトして、前記チャックに保持された基板と前記マスクホルダに保持されたフォトマスクとのギャップ制御を行うことを特徴とする表示用パネル基板の露光装置。
2. 前記複数のＺ−チルト機構と別に設けられ、エア圧により前記マスクホルダの荷重を支える複数の荷重支持機構を有することを特徴とする請求項１に記載の表示用パネル基板の露光装置。
3. 基板を保持するチャックを、ベース板と、ベース板の中心から放射状に取り付けられた複数のスポークと、各スポークの間に取り付けられたリムと、スポーク及びリムの上面に設けられた３つより多数のピンとを有するチャック支持台の３つより多数のピンにより、３点より多数の点で支持し、チャック支持台のチャックを支持する各点の高さを調整して、チャックのたわみを矯正しながら、チャックに保持された基板の移動及び位置決めを行い、
   チャックをチャック支持台で支持したまま上下に移動及びチルトせず、マスクホルダを複数のＺ−チルト機構で上下に移動及びチルトして、チャックに保持された基板とマスクホルダに保持されたフォトマスクとのギャップ制御を行うことを特徴とする表示用パネル基板の露光方法。
4. 複数のＺ−チルト機構と別に設けたエア圧により荷重を支える複数の荷重支持機構でマスクホルダの荷重を支えることを特徴とする請求項３に記載の表示用パネル基板の露光方法。
5. 請求項１又は請求項２に記載の表示用パネル基板の露光装置を用いて、フォトマスクのパターンを基板上に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。
6. 請求項３又は請求項４に記載の表示用パネル基板の露光方法を用いて、フォトマスクのパターンを基板上に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。

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