(57)【要約】【課題】特にカラーフィルター現像工程におけるウェット現像装置において、界面活性剤等の添加剤を含まない現像液を使用することによって現像液を安価にし、ランニングコストの削減を実現する現像方法、及び現像装置を提供する。【解決手段】アルカリ塩水溶液に水素ガスを溶解、または水素ガスの溶解した水素水にアルカリ塩水溶液を混合することによって溶存水素アルカリ現像液を作成する機構を具備し、作成された溶存水素アルカリ現像液に超音波を照射することによって浸透性を高める。これによって通常用いられる界面活性剤等の添加剤を含む現像液への代替が可能となり、従来の現像工程よりもランニングコストを低く抑えることを実現する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像原液に水素ガスを溶解させた溶存水素現像液または手段または水素ガスを溶解した純水に現像原液を混合溶解した溶存水素現像液を用いて現像する現像方法において、現像中に溶存水素現像液に超音波を照射することを特徴とする現像方法。
【請求項２】
前記現像原液は界面活性剤等の添加剤を含まないアルカリ塩水溶液であることを特徴とする請求項１記載の現像方法。
【請求項３】
前記溶存水素現像液中に溶存する水素ガスの濃度は０．１ｐｐｍ以上であることを特徴とする請求項１または２記載の現像方法。
【請求項４】
前記溶存水素現像液に照射する超音波の周波数は２０ｋＨｚ以上２ＭＨｚ以下であることを特徴とする請求項１から３何れか記載の現像方法。
【請求項５】
現像原液に水素ガスを溶解させ溶存水素現像液を製造する手段または水素ガスを溶解した純水に現像原液を混合溶解する溶存水素現像液を製造する手段からなる溶存水素現像液製造手段、
溶存水素現像液を現像場所に輸送する溶存水素現像液輸送手段、
溶存水素現像液に超音波を照射する超音波照射手段、
を有することを特徴とする現像装置。
【請求項６】
前記現像原液は界面活性剤等の添加剤を含まないアルカリ塩水溶液であることを特徴とする請求項５記載の現像装置。
【請求項７】
前記溶存水素現像液中に溶存する水素ガスの濃度は０．１ｐｐｍ以上であることを特徴とする請求項５または６記載の現像装置。
【請求項８】
前記超音波の照射周波数が２０ｋＨｚ以上２ＭＨｚ以下であることを特徴とする請求項５から７何れか記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトリソエレクトロニクス分野に関わる現像工程全般、とりわけカラーフィルター製造におけるパターニング現像工程に用いる現像方法、および現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ等に用いられるカラーフィルターは、微細な赤、緑、青等のパターンからなる光学素子である。そしてその製造は、ガラス等の透明基板に感光性のレジストを塗布、露光、現像等の工程からなり、各色について同様の工程が繰り返される。以下カラーフィルター現像工程の観点から従来の技術及び課題について説明する。
【０００３】
現像工程は露光後未硬化レジストの溶解、剥離除去を目的とし、フォトリソ工程の中でもパターンの形状を左右する重要な工程である。現像工程で管理される項目としては、現像時間、現像液温度等があり、現像槽の構成や方式によっても異なるが、全ては使用する現像液の現像力が基準となる。
【０００４】
年々、フォトリソラインは大型化の一途をたどっている。この背景には、とりわけ市場の需要に伴うディスプレイの大型化が関与している。ラインの大型化はユーティリティー使用量を増大させ、装置メンテナンス性も悪化させる。更に、製品の大型化は作業性の悪化に繋がり、プロセス管理を困難にさせる。現像工程を含むウェットプロセスにおいては、この問題が大きく影響する。
【０００５】
ユーティリティーの増大、つまり現像液使用量アップによるランニングコスト負荷を低減させるには、安価な現像液を採用する必要がある。しかし、通常の現像液に含まれる界面活性剤等の添加剤は高価なものが多く、現像液を安価で入手することは非常に困難であると言える。
【０００６】
添加剤を含まない現像液、例えば水酸化ナトリウム水溶液等の非常に安価な現像液を採用できる工程も存在するが、とりわけカラーフィルター現像工程においては、アルカリ水溶液のみでの現像は技術的に難しい。
【０００７】
添加剤の役割は主に被現像物への現像浸透性を上げることである。したがって、添加剤を含まないアルカリ水溶液のみで現像した場合、現像が進まない、またはパターン形状が悪いといった不具合が発生する。
【０００８】
特許文献は以下の通り。
【特許文献１】特開２００４−２６８０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は、界面活性剤等の高価な添加剤を含まないアルカリ塩水溶液によってカラーフィルター現像を可能にすることである。これによって、現像工程のランニングコストを低減し、大型基板対応の新規ライン構築の際にも原価削減の手段となる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る本発明は、現像原液に水素ガスを溶解させた溶存水素現像液または手段または水素ガスを溶解した純水に現像原液を混合溶解した溶存水素現像液を用いて現像する現像方法において、現像中に溶存水素現像液に超音波を照射することを特徴とする現像方法である。
【００１１】
また、請求項２に係る本発明は、前記現像原液は界面活性剤等の添加剤を含まないアルカリ塩水溶液であることを特徴とする請求項１記載の現像方法である。
【００１２】
また、請求項３に係る本発明は、前記溶存水素現像液中に溶存する水素ガスの濃度は０．１ｐｐｍ以上であることを特徴とする請求項１または２記載の現像方法である。
【００１３】
また、請求項４に係る本発明は、前記溶存水素現像液に照射する超音波の周波数は２０ｋＨｚ以上２ＭＨｚ以下であることを特徴とする請求項１から３何れか記載の現像方法である。
【００１４】
また、請求項５に係る本発明は、現像原液に水素ガスを溶解させ溶存水素現像液を製造する手段または水素ガスを溶解した純水に現像原液を混合溶解する溶存水素現像液を製造する手段からなる溶存水素現像液製造手段、
溶存水素現像液を現像場所に輸送する溶存水素現像液輸送手段、
溶存水素現像液に超音波を照射する超音波照射手段、
を有することを特徴とする現像装置である。
【００１５】
また、請求項６に係る本発明は、前記現像原液は界面活性剤等の添加剤を含まないアルカリ塩水溶液であることを特徴とする請求項５記載の現像装置である。
【００１６】
また、請求項７に係る本発明は、前記溶存水素現像液中に溶存する水素ガスの濃度は０．１ｐｐｍ以上であることを特徴とする請求項５または６記載の現像装置である。
【００１７】
また、請求項８に係る本発明は、前記超音波の照射周波数が２０ｋＨｚ以上２ＭＨｚ以下であることを特徴とする請求項５から７何れか記載の現像装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は以上の構成であるから、以下に示す如き効果がある。すなわち、請求項１または５に係わる発明によれば、水素ガスの溶解した現像液の作成が可能で、さらにユースポイントの溶存水素現像液に超音波を照射しながら被現像基板を処理することができる。
【００１９】
また、請求項２または６に係わる発明によれば、添加剤を含まないアルカリ塩水溶液を現像液として使用するため、現像液は非常に安価になり、現像工程のランニングコストを大幅に削減することができる。
【００２０】
また、請求項３または７に係わる発明によれば、溶存水素現像液に溶存する水素ガスの濃度は０．１ｐｐｍ以上であり、これにより現像液に充分な浸透力を付加することができる。
【００２１】
また、請求項４または８に係わる発明によれば、溶存水素現像液に照射する超音波の周波数は２０ｋＨｚ以上２ＭＨｚ以下であり、最適な周波数で、水素ガスを溶解させた現像液に超音波を印加することによって現像液の浸透力を一層高めることができる。
【００２２】
水素水に超音波を照射する方法は洗浄プロセスにおいては一般的に普及している方法で
ある。これは水素水に超音波を照射することによって、液中に水素ラジカルを発生し、パーティクルの剥離効果を上げるためである。
【００２３】
添加剤を含まない現像液の現像能力が低いことは既に述べているが、その理由は被現像物質への浸透力が弱いためである。したがって、添加剤の代わりに現像液中に水素ガスを溶解し、さらに超音波を照射することによって、添加剤無しでも現像を可能にすることができる。以下、水素ガスを溶解させた現像液のことを溶存水素現像液と呼ぶ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明による溶存水素現像液を使用する現像方法、および現像装置について、その実施の形態に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、水素水に現像原液を混入させて溶存水素現像液を作成する装置例を示したものである。これに対して、図２は現像原液に水素ガスを溶解させることによって溶存水素現像液を作成するもので、どちらの方法においてもユースポイントへは同一の液が供給される。
【００２６】
しかし、図１の方法は水素水供給径路１２に現像原液径路１１が合流することによって溶存水素現像液を作成するため、水素水の供給量とポンプ１０の送液量のシビアな調整が必要となる。
【００２７】
したがって水素ガス溶解モジュールの薬液耐性や現像液中溶存ガスの低レベル維持に問題がなければ、図２の形態が望ましい。ここでは図２の方法に基づいて以下に説明を行う。
【００２８】
アルカリ塩水溶液はタンク６にて貯液している。新液は径路９から供給されるものであり、図中には示していないタンク液面センサーにて供給タイミングは制御される。なお、新液の供給元は部屋外等に薬液調合タンクとして所有することが望ましい。
【００２９】
タンク６のアルカリ塩水溶液は、図中には示していないが温調機構を搭載することが望ましい。これは現像能力が温度によって大きく左右されるためである。したがって、タンク６にはヒーター、冷却水、循環ポンプを具備する必要がある。
【００３０】
タンク６のアルカリ塩水溶液は、ポンプ１０、及び現像液原送液径路１１を介して水素ガス溶解装置入り口７へ送られる。ポンプ１０は一定流量で供給する必要があるため、定量ポンプを選定する必要がある。
【００３１】
図中の５は水素ガス溶解装置である。溶解方法については特に限定するものではないが、通常は中空糸膜を使用する溶解モジュールが一般的である。また、水素ガスの供給は水の電気分解による水素ガス発生方法と水素ボンベを搭載する方法があるが、どちらでもかまわない。
【００３２】
また、アルカリ塩水溶液に水素ガスを溶解させる際に、アルカリ塩水溶液中の溶存ガス量が高い場合には充分な水素ガスを溶かすことができない。したがって、図中には示していないが、水素ガス溶解装置入り口７の手前に脱気塔を設け、予め溶解している余分なガスを取り除くことが望ましい。
【００３３】
水素水溶解装置を経由したアルカリ塩水溶液は、現像液として処理ユニット２に送られる。現像力を一定に保つために、図中には示していないが、アルカリ量測定装置、及び水素濃度測定器を現像液供給経路８に搭載することが望ましい。
【００３４】
アルカリ量については調合槽で決まるので変動しにくいが、水素濃度については既述の通りアルカリ塩水溶液中のガス濃度や脱気塔の能力によって変動を受けやすい。水素濃度は水素ガス溶解装置内の溶解ガス圧力によって調整することができる。
【００３５】
処理ユニット２に供給された溶存水素現像液は、オーバーフローし、現像槽１に設けられた廃液径路１３を通って廃棄される。供給と廃液の方法は限定するものではなく、他の手段でもかまわない。また、処理後の液を循環して再利用してもかまわない。
【００３６】
図２に示す供給、廃液方法は、処理ユニット上端とパスライン３に開口した被処理基板通過用のスペースからオーバーフローするシステムを示した。
【００３７】
処理ユニット２の底面には超音波素子を備え、被処理基板裏面から超音波を照射する。周波数は２０ｋＨｚ〜２ＭＨｚの範囲で選択し、定周波数の場合は素子表面から基板までの距離がλ／２倍になるように調整することが望ましい。
【００３８】
超音波照射の方法についても限定するものではない。超音波素子位置が基板裏面側でも表面側でもかまわない。また、汎用されている超音波シャワーでもかまわない。つまり溶存水素現像液に超音波を照射できる機構を持っていれば良い。
【実施例】
【００３９】
以下、実施形態に沿った具体的な運用方法について説明する。溶存水素現像液の作成手段は、水素溶解モジュールの耐アルカリ性が低いため、図１に示すような構成にて実施した。
【００４０】
アルカリ塩水溶液にはＮａＯＨ水溶液を採用し、タンク６には４．０ｗｔ％のＮａＯＨ水溶液を貯液した。
【００４１】
ポンプ１０は一定流量を供給できる定量ポンプを採用し、水素水発生装置５から供給された水素水によって１０倍希釈されるように調整した。したがって、径路１２を通って処理ユニット２に送液される溶存水素現像液のアルカリ濃度は０．４ｗｔ％となる。
【００４２】
アルカリ塩水溶液に溶かす水素ガス濃度は、１．０ｐｐｍにて実施した。
【００４３】
超音波素子にはＰＺＴ誘電体を使用し、９５０ｋＨｚの周波数を６００Ｗにて印加した。なお、図１中では処理ユニットは１つであるが、実際には３つの処理ユニットを搭載して実施した。
【００４４】
溶存水素現像液の処理ユニットへの供給流量は、各ユニットへ４Ｌ／ｍｉｎとし、合計１２Ｌ／ｍｉｎとなった。また、被処理基板は６８０×８８０ｍｍ×０．７ｔにて実施した。
【００４５】
処理基板は、通常のカラーフィルター現像工程と同様に、感光剤レジストをパターニング露光したものを使用した。
【００４６】
以上に示した実施例に沿って現像を行った結果、従来の界面活性剤を含む現像液と同様の現像効果が得られることが分かった。表１に本発明に基づいて現像処理を実施した場合の現像可否についてまとめたものを示す。結果として、水素ガス濃度０．５ｐｐｍ、超音波周波数２８ｋＨｚではそれぞれ現像性が非常に低いことが判明した。
【００４７】
現像液の価格は従来の界面活性剤を含む場合と比べて約１／１０となる。今回の実施例では従来方法の約２倍の現像液を使用したため、ランニングコストの削減は約１／２となったが、液使用量の適正化を実施すれば従来と同等程度の現像液使用量は十分達成できると見込める。したがって、本発明により、現像工程のランニングコストを従来の１／１０に抑えることが可能となる。
【００４８】
なお、表１は水素ガス濃度、および超音波周波数の各条件における現像性を示す。
【００４９】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】水素水にアルカリ塩水溶液を後添加する場合の現像装置
【図２】アルカリ塩水溶液に水素ガスを後溶解させる場合の現像装置
【符号の説明】
【００５１】
１…現像槽
２…現像処理ユニット
３…パスライン
４…超音波素子
５…水素水発生装置
６…アルカリ塩水溶液貯液タンク
７…純水供給経路
８…水素水出口
９…アルカリ塩水溶液供給経路
１０…アルカリ塩水溶液供給ポンプ
１１…アルカリ塩水溶液供給経路
１２…溶存水素水現像液供給経路
１３…現像液排水径路
１７…アルカリ塩水溶入り口
１８…溶存水素現像液出口
【図１】
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【図２】
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