(57)【要約】【課題】ブラックマトリクスの開口幅をＬＣＤコーナー部方向へ段階的に縮小して作製するグラデーション設計であっても、ブラックマトリクス解像の面内均一性を改善し、ブラックマトリクス開口幅のバラつきを抑制する現像装置、及びそれを用いたカラーフィルタの製造方法を提供する。【解決手段】感光性レジストを塗布し露光した基板を水平搬送しながら現像を行う現像装置であって、搬送する基板の下面を、感光性レジストを塗布し露光した面とし、下面に加圧された現像液を噴射して感光性レジストを現像する現像機構と、噴射後落下する現像液を回収する現像液回収機構と、回収した現像液を再度現像機構で使用する現像液循環機構と、を備える現像装置、及びそれを用いたカラーフィルタの製造方法とする。【選択図】図２
2020197628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光性レジストを塗布し露光した基板を水平搬送しながら現像を行う現像装置であって、
搬送する前記基板の下面を、前記感光性レジストを塗布し露光した面とし、
前記下面に加圧された現像液を噴射して前記感光性レジストを現像する現像機構と、
噴射後落下する前記現像液を回収する現像液回収機構と、
回収した前記現像液を再度前記現像機構で使用する現像液循環機構と、を備える、
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
回収した前記現像液を現像液排出機構へ輸送する機能を有し、
前記現像液排出機構は前記現像液の一部を排出する機能を有し、
前記現像液循環機構は未使用の現像液を供給される機能を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像装置はさらに洗浄ユニットを備え、
前記洗浄ユニットは、水平搬送する基板の下面を、前記感光性レジストを現像した面とし、
前記下面に加圧された洗浄水を噴射して前記感光性レジストを現像した面を洗浄する洗浄機構と、
噴射後落下する前記洗浄水を回収する洗浄水回収機構と、
回収した前記洗浄水を再度前記洗浄機構で使用する洗浄水循環機構と、を備える、
ことを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項４】
回収した前記洗浄水を洗浄水排出機構へ輸送する機能を有し、
前記洗浄水排出機構は前記洗浄水の一部を排出する機能を有し、
前記洗浄水循環機構は未使用の洗浄水を供給される機能を有する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の現像装置を用いて、ブラックマトリクスパターンを形成する、
ことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルタ製造の現像に関するものであり、特にはブラックマトリクスの開口幅を液晶表示装置のコーナー部方向へ段階的に縮小して作製するグラデーション設計であっても、面内現像均一性の良好な液晶表示装置用カラーフィルタを製造することのできる現像装置、及びそれを用いたカラーフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ）用カラーフィルタの製造に用いられる現像装置としては、基板を枚葉で水平搬送してウェット処理を行う現像装置が広く用いられてきた。しかし、マザーガラスのサイズが大型化するにつれ、スプレイノズルの揺動と基板の揺動によって基板上の液置換効率、すなわち、基板上の液を基板外へ払い落とす際に十分な効率を得ることは次第に困難なものとなってきた。また、液置換効率の悪化は純水置換における純水使用量の増加を招いていた。
【０００３】
このため、第５世代（基板のサイズ、例えば、１１００×１３００ｍｍ）以上の大型基板でのカラーフィルタの製造に用いられる現像装置としては、基板を搬送方向と直角の幅方向に傾斜搬送して、傾斜状態を保ったままでウェット処理を行う現像装置が用いられるようになった（例えば特許文献１）。基板を傾斜処理すると、重力による液流が基板上に生じ、基本的には基板上の液滞留がなくなり、現像液の置換効率、及び純水の置換効率が向上したものとなる。
【０００４】
図４は、従来の現像装置の全体的な構成を例示する平面図である。図４に示すように、現像装置５００は、現像を行う現像チャンバー部分と水洗を行う水洗チャンバー部分で構成されている。感光性レジスト（通常はネガ型レジスト）を塗布し露光した基板（以下、適宜単に基板と称する）は、図４中、太矢印で示すように、現像装置５００の左方から搬送され、１番目のエアナイフで埃等を除いた後、現像チャンバー部分にて現像、水洗チャンバー部分にて水置換、水洗、純水洗浄が行われ、次工程へと搬送される。２番目以降のエアナイフでは液切りが行われる。尚、図４では以下に説明するマニホールドと搬送ローラーの図示を省略している。
【０００５】
図５は、現像チャンバー部分の現像槽単位である現像ユニットの現像処理部２３と基板１の関係を示す模式平面図である。現像処理部２３は、マニホールド２１とスプレイノズル２２で構成され、基板１の搬送路の上方（＋Ｚ方向）に複数個、その長手方向を搬送方向と直角にして設けられている。尚、現像処理部２３は、図４の例では、基板１の搬送路の下方にも複数個設けられているが、図５〜図７では上方に設けられた現像処理部２３について説明する。
【０００６】
図６は、図５中、白太矢印で示す方向からの搬送ローラー２４と現像処理部２３と基板１との関係を示す模式側面図である。図６中、白太矢印ｃで示す方向からの平面図が、図５に相当する。スプレイノズル２２はマニホールド２１の下面の長手方向に複数個設けられているが、説明上、図５では実線で表している。現像処理部２３は、傾斜搬送されてくる基板１の表面に向け、スプレイノズル２２から現像液を吐出し、現像が行われる。また、図７は、図６中、白太矢印ｄで示す方向から見た模式側面図である。
【０００７】
図６に示すように、搬送ローラー２４は、基板１の搬送方向の幅方向に傾斜して設けられ、基板１の端面を支持しつつ、基板１を搬送する。図５中、左方から搬送ローラーに搬送された基板１は、搬送される基板１の幅方向の一方の辺を傾斜上部（山側ａ）とし、他
方の辺を傾斜下部（谷側ｂ）として傾斜搬送され、傾斜状態を保ったまま処理が行われる。この傾斜角度（θ）は、１０°〜１５°程度のものである。現像処理部２３は、その長手方向が搬送ローラー２４の軸方向と平行である。すなわち、搬送ローラー２４の傾斜角度（θ）と同一の傾斜角度で設けられている。
【０００８】
現像を傾斜処理で行うことによって、図６に線状矢印で示すように、基板１の表面に吐出された現像液は、基板上に滞留することはなくなり、現像液は傾斜下部（谷側ｂ）へ流れ、基板の表面には常に新しい現像液が供給される。これにより、現像時間は短縮され、また、面内現像均一性（面内線幅均一性）は向上する。
【０００９】
しかしながら、ＬＣＤ用カラーフィルタを製造するマザーガラスのサイズが更に大型化して、第８世代（基板のサイズ、例えば、２１６０×２４６０ｍｍ）の大型基板になると、従来の構造による現像装置では、傾斜処理を用いても面内現像均一性（面内線幅均一性）を保つことが困難なものとなってきた。
【００１０】
特に、近年のＬＣＤ向けカラーフィルタの設計において、ＬＣＤのコーナー部の見映え向上を目的としてカラーフィルタのブラックマトリクスの開口の大きさ（開口幅）をコーナー部方向へ段階的に縮小して作製する（「ブラックマトリクス開口のグラデーション設計」と称する）要望がある。その対策としてブラックマトリクスの開口幅に補正値を設定し設計値からの乖離を抑制している。しかしながら、補正を加えても傾斜現像の山側／谷側に依存した開口設計値からの乖離が発生する。
【００１１】
図８（ａ）に、基板１にブラックマトリクス２を形成する場合の模擬平面図を例示する。ここでオリフラ（オリエンテーションフラット）は、位置基準となるもので、通常、搬送方向の前方に位置し、傾斜搬送の場合、谷側に位置する。
【００１２】
図８（ｂ）は、図８（ａ）のような構成のブラックマトリクス２を従来の傾斜搬送型現像装置で形成した場合の、開口３の幅の実測値と、通常の補正を加えた設計値との差を、設計値を横軸にしてプロットしたデータである。ここで、実測値は、図８（ａ）に示すＡ（搬送後方、反オリフラ側）、Ｂ（搬送後方、オリフラ側）、Ｃ（搬送前方、反オリフラ側）、Ｄ（搬送前方、オリフラ側）の４領域における平均値としている。
【００１３】
図８（ｂ）から分かるように、開口幅の実測値と、補正を加えた設計値との差は、特に傾斜現像の山側（Ａ、Ｃ）であるか、谷側（Ｂ、Ｄ）であるかによって大きく異なり、開口幅の設計値からの乖離が発生している。
【００１４】
前記のような乖離が発生する理由を考えるために、図９に、傾斜現像における、スプレイされた現像液の流れを模式断面図で示す。図９に示すように、Ｌの部分の現像液は、スプレイノズルＳ１から入ってＨ、Ｍの部分を通過した現像液、及びスプレイノズルＳ２から入ってＭの部分を通過した現像液、さらにＳ３から入ったフレッシュな現像液の３種類の混合系となっていて、系がかなり複雑になっていることが考えられる。
【００１５】
言い換えれば、ブラックマトリクス開口のグラデーション設計により、基板の幅方向の現像液の置換効率が悪化し、基板の幅方向の傾斜上部（山側）と傾斜下部（谷側）とで線幅バラツキが大きくなったためと推察される。また、基板の長さ方向（搬送方向）の純水の置換効率が悪化し、基板の搬送方向の前方と後方とで線幅バラツキが大きくなったためと推察される。このように複雑になった系に対して有効な補正を施すことは容易ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平８−１２０４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、フォトリソ方式にて作製するＬＣＤ用カラーフィルタにおいて、特にブラックマトリクスの開口幅をＬＣＤコーナー部方向へ段階的に縮小して作製するグラデーション設計であっても、ブラックマトリクス解像の面内均一性を改善し、ブラックマトリクス開口幅のバラつきを抑制する現像装置、及びそれを用いたカラーフィルタの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決する手段として、本発明の請求項１に記載の発明は、感光性レジストを塗布し露光した基板を水平搬送しながら現像を行う現像装置であって、
搬送する前記基板の下面を、前記感光性レジストを塗布し露光した面とし、
前記下面に加圧された現像液を噴射して前記感光性レジストを現像する現像機構と、
噴射後落下する前記現像液を回収する現像液回収機構と、
回収した前記現像液を再度前記現像機構で使用する現像液循環機構と、を備える、
ことを特徴とする現像装置としたものである。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、回収した前記現像液を現像液排出機構へ輸送する機能を有し、前記現像液排出機構は前記現像液の一部を排出する機能を有し、
前記現像液循環機構は未使用の現像液を供給される機能を有する、ことを特徴とする請求項１に記載としたものである。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、前記現像装置はさらに洗浄ユニットを備え、
前記洗浄ユニットは、水平搬送する基板の下面を、前記感光性レジストを現像した面とし、
前記下面に加圧された洗浄水を噴射して前記感光性レジストを現像した面を洗浄する洗浄機構と、
噴射後落下する前記洗浄水を回収する洗浄水回収機構と、
回収した前記洗浄水を再度前記洗浄機構で使用する洗浄水循環機構と、を備える、ことを特徴とする請求項１、または２に記載のとしたものである。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、回収した前記洗浄水を洗浄水排出機構へ輸送する機能を有し、
前記洗浄水排出機構は前記洗浄水の一部を排出する機能を有し、
前記洗浄水循環機構は未使用の洗浄水を供給される機能を有する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のとしたものである。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の現像装置を用いて、ブラックマトリクスパターンを形成する、ことを特徴とするカラーフィルタの製造方法としたものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、フォトリソ方式にて作製するＬＣＤ用カラーフィルタにおいて、特にブラックマトリクスの開口幅をＬＣＤコーナー部方向へ段階的に縮小して作製するグラデーション設計であっても、ブラックマトリクス解像の面内均一性を改善し、ブラックマトリクス開口幅のバラつきを抑制する現像装置、及びそれを用いたカラーフィルタの製造方法が提供される。これにより、ＬＣＤのコーナー部の見映えが向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の現像装置の全体的な構成を例示する平面図である。
【図２】本発明の現像装置に係る、現像ユニットの構成を例示する模式平面図である。
【図３】本発明の現像装置に係る、洗浄ユニットの構成を例示する模式平面図である。
【図４】従来の現像装置の全体的な構成を例示する平面図である。
【図５】現像ユニットの内部における現像処理部と基板の関係を示す模式平面図である。
【図６】現像ユニットの内部における搬送ローラーと現像処理部と基板との関係を示す模式側面図である。
【図７】図６を、図６中の白太矢印ｄで示す方向から見た模式側面図である。
【図８】（ａ）基板にブラックマトリクスを形成する場合の模擬平面図である。（ｂ）（ａ）のような構成のブラックマトリクスを従来の傾斜搬送型現像装置で形成した場合の、開口幅の実測値と、設計値との差をプロットした特性図である。
【図９】傾斜現像における、スプレイされた現像液の流れを示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態に係る現像装置、及びそれを用いたカラーフィルタの製造方法について図面を用いて説明する。同一の構成要素については便宜上の理由がない限り同一の符号を付ける。各図面において、見易さのため構成要素の厚さや比率は誇張されていることがあり、構成要素の数も減らして図示していることがある。また、本発明は以下の実施形態そのままに限定されるものではなく、主旨を逸脱しない限りにおいて、適宜の組み合わせ、変形によって具体化できる。
【００２６】
図１は、本発明の現像装置の全体的な構成を例示する平面図である。本発明の現像装置１００を従来の現像装置５００（図４）と比べると、まず、従来の現像装置５００では、搬送される基板のレジストを塗布・露光した膜面が上向き（＋Ｚ方向）であるのに対し、本発明の現像装置１００では膜面が下向き（−Ｚ方向）である点が異なる。
【００２７】
また、本発明の現像装置１００は、従来の現像装置５００の現像チャンバー内で、基板の搬送路の上方に複数個図示したスプレイノズル（符号２２）の代わりに、現像用の噴射ノズル（符号１２）をそれぞれの現像ユニット（第１〜第３現像槽）内に備えている。
【００２８】
図２は、本発明の現像装置に係り、前記の噴射ノズル１２を含む現像ユニットの構成を、より詳細に例示する模式平面図である。本発明の現像装置に係る現像ユニット１０は、噴射ノズル１２に加えて、機能制御部１５と、配管１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、内槽１３により構成されている。
【００２９】
さらに、機能制御部１５は、現像液貯留槽１５ａと、現像液循環加圧部１５ｂと、現像液排液部１５ｃにより構成されている。現像液貯留槽１５ａには現像液が貯留され、現像液循環加圧部１５ｂに現像液を供給する。現像液循環加圧部１５ｂは循環加圧ポンプ（不図示）を備え、配管１４ａを通して、噴射ノズル１２に加圧された現像液を供給する。
【００３０】
本発明の現像装置では、配管を除けば、現像液循環加圧部１５ｂ、現像液貯留槽１５ａ、現像液排液部１５ｃが現像液循環機構を担い、現像液循環加圧部１５ｂと噴射ノズル１２が現像機構を担い、内槽１３が現像液回収機構を担う。また、現像液排液部１５ｃが現像液排出機構を担う。
【００３１】
噴射ノズル１２は、開閉式の仕切り弁（不図示）を備え、基板が所定の位置に搬送されてきたタイミングで、仕切り弁を開き加圧現像液を基板のレジスト膜面に噴射し、好適な現像を行うように、基板の位置を検知する位置センサ（不図示）と、仕切り弁の開閉時間
とが電気的に制御される。仕切り弁の開閉時間は現像液の噴出量に関わり、レジストの種類、設計パターン、基板の大きさ等により好適に選択される。尚、現像の際、搬送ローラー２４は、図６のように、基板の端面を支持しているのみであるので、支障とはならない。
【００３２】
噴射ノズル１２としては、Ｙ方向に均等な噴射を行う意味からＹ方向に均等に延びる噴出口を有するスリットノズルであることが望ましい。また、図１では噴射ノズル１２をそれぞれの現像ユニット内に１個ずつ図示しているが、レジスト膜は現像液に一定時間接している必要があるため、複数個備えていることが望ましい。同じ理由から、噴射ノズル１２はＸ方向に揺動するものであってもよい。
【００３３】
内槽１３は、基板に噴射後落下してくる現像後の液を受け止めて回収し、後述の、現像液の循環に好適な量だけ貯留する。現像後の液は、溶解したレジスト成分、及びレジスト滓を含んだものとなっている。
【００３４】
前記の現像後の液は、内槽１３から配管１４ｂを通って、現像液排液部１５ｃへ輸送される。現像液排液部１５ｃでは、前記の現像後の液の一部を、開閉式の仕切り弁（不図示）を通して、現像液排液口１５ｄから外部へ排出する。排出されなかった現像液は配管１４ｃを通って、現像液循環加圧部１５ｂへ戻る。
【００３５】
一方で、前記の排出される量と同じ量の新鮮な現像液が、現像液貯留槽１５ａから現像液循環加圧部１５ｂに供給される。この新鮮な現像液の供給を、上記の噴射ノズル１２からの現像液の噴射、及び現像液排液部１５ｃの現像液排液口１５ｄからの現像液の排出と同期させることで、常時同じ濃度（鮮度）の現像液を循環させることができる。尚、現像液排液部１５ｃは、所定の大きさ以上のレジスト滓を捕獲するために、交換可能なフィルターを備えていることが好ましい。
【００３６】
本発明の現像装置１００は、上記のような噴射ノズル１２を含む現像ユニット１０を備えるが、図１に例示するように、さらに水洗チャンバー内に洗浄用の噴射ノズル（符号３２）をそれぞれの洗浄ユニット（第１水洗槽、第２水洗槽、及び純水洗浄槽）内に備えていてもよい。尚、第１・第水洗槽、と純水洗浄槽とでは、後者は純水という違いがあるが、以下、単に「洗浄水」として説明する。
【００３７】
図３は、本発明の現像装置に係り、前記の噴射ノズル３２を含む洗浄ユニットの構成を、より詳細に例示する模式平面図である。本発明の現像装置に係る洗浄ユニット３０は、使用する液体が現像液ではなく洗浄水であることを除けば、構造、個々の部位の動作は現像ユニット１０（図２）と同じであるので、構造、動作の説明は省略する。
【００３８】
現像ユニット１０との他の違いを挙げるとすれば、現像液のように一定時間液に接している必要はないため、それぞれの洗浄ユニット内に必ずしも複数個の噴射ノズル３２を備えている必要はない。また、スリットノズルではなく、スプレイノズルであってもよい。図３に示すように、基板の上方には、従来の現像装置５００（図４）と同様に、スプレイノズル４２を備えていることが好ましい。これは、基板端から上がって来る洗浄水を、スプレイ洗浄水４５により下方に落とすためである。
【００３９】
以上説明したように、本発明の現像装置では、感光性レジストを塗布した面を下面として基板を搬送し、前記下面に現像液を噴射して感光性レジストを現像するので、基本的に基板上に現像液が滞留することはない。また、傾斜現像におけるように、現像液部が位置に依存した複雑な混合系となることもないので、ブラックマトリクスのグラデーション設計であっても、解像の面内均一性を改善し、ブラックマトリクス開口幅のバラつきを抑制
することができる。
【００４０】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、本発明の現像装置を用いたカラーフィルタの製造方法であり、前記のようにブラックマトリクスのグラデーション設計であっても、ブラックマトリクス開口幅のバラつきが抑制されるので、ＬＣＤのコーナー部の見映えが向上する。また、現像液、洗浄水を循環させ、常時安定した現像液濃度、洗浄水純度で処理を行うので、カラーフィルタ製造のコストダウンと歩留まりを改善することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１・・・・・・基板
２・・・・・・ブラックマトリクス
３・・・・・・開口
１０・・・・・本発明の現像装置に係る現像ユニット
１１・・・・・現像液
１２・・・・・噴射ノズル（現像用）
１３・・・・・内槽（現像用）
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ・・・・配管
１５・・・・・機能制御部（現像用）
１５ａ・・・現像液貯留槽
１５ｂ・・・現像液循環加圧（ポンプ）部
１５ｃ・・・現像液排液部
１５ｄ・・・現像液排液口
２１・・・・・マニホールド
２２・・・・・スプレイノズル（現像用）
２３・・・・・現像処理部
２４・・・・・搬送ローラー
３０・・・・・本発明の現像装置に係る洗浄ユニット
３１・・・・・洗浄水
３２・・・・・噴射ノズル（洗浄用）
３３・・・・・内槽（洗浄用）
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ・・・・配管
３５・・・・・機能制御部（洗浄用）
３５ａ・・・洗浄水貯留槽
３５ｂ・・・洗浄水循環加圧（ポンプ）部
３５ｃ・・・洗浄水排水部
３５ｄ・・・洗浄水排水口
４２・・・・・スプレイノズル（洗浄用）
４５・・・・・スプレイ洗浄水
１００・・・・本発明の現像装置
５００・・・・従来の現像装置
【図１】
2020197628.tif 000003
【図２】
2020197628.tif 000004
【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】
2020197628.tif 000009
【図８】
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【図９】
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