(57)【要約】【課題】フォトリソグラフィー法によるパターン形成において、線幅やパターン形状の諸性能を向上するように、温度分布を改善する簡単な構造のホットプレート型の基板加熱装置を提供すること。また、上記の基板加熱装置を用いるカラーフィルタの製造方法を提供すること。【解決手段】処理室を仕切ったホットプレート型の基板加熱装置であって、天板３に補助ヒーター８を設けることを特徴とする基板加熱装置である。本発明の基板加熱装置を用いて感光性レジストのプリベーク工程を行うことにより、カラーフィルタを高品質で製造することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室を仕切ったホットプレート型の基板加熱装置であって、天板に補助ヒーターを設けることを特徴とする基板加熱装置。
【請求項２】
処理室内に熱排気口が設けられ、前記熱排気口の近傍に、温度調節された熱流を処理室内に導入する熱吸気口を設けることを特徴とする請求項１に記載の基板加熱装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の基板加熱装置を用いて感光性レジストのプリベーク工程を行う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、改良されたホットプレート型の基板加熱装置と、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】
近年、平面型ディスプレイ装置が多く使われるようになってきており、中でもＬＣＤ（液晶表示装置）は、特にカラーフィルタによって色表示を行う多色カラータイプがテレビ、モニタ、携帯端末等の表示パネルに利用が進んでいる。多色カラー化のために一般にマイクロセル構造のカラーフィルタが多用され、カラーフィルタは液晶表示パネルの表示品質を決める重要な役割を担っている。
【０００３】
ＬＣＤ（液晶表示装置）は少なくとも一枚を光透過性とする一対の基板間に液晶を封入してなるセル構造を有し、前述の多色カラー表示の場合には、通常はガラス基板を用いる光透過性の基板のセル内面にカラーフィルタが形成される。
【０００４】
カラーフィルタの一般的構成は、透明基板の片側（液晶セルの内面となる側）に遮光性のブラックマトリックスパターン（ＢＭパターンと略称する。以下同様）と平面上のＢＭパターンの隙間を規則的に満たす赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタ等からなる着色パターンの繰り返し配列が正確な位置合わせで形成されるものを基本とし、液晶表示方式により、例えばＴＮ（ねじれネマティック）タイプの場合は、ＢＭパターンと着色パターンの繰り返し配列を覆うように透明電極層を形成する。さらに近年は特に液晶セルの大型化、狭ギャップ化に伴って、セルギャップ制御用に従来はセル化工程で散布していたビーズスペーサに代わり、フォトスペーサ、ポストスペーサなどと呼ばれる、感光性樹脂により選択的に形成される固定スペーサ（ＰＳ部と略称する。以下同様）を配することが多い。また、液晶の配向モードに垂直配向の分割制御を用いてＬＣＤの視野角拡大を図る目的で、カラーフィルタの画素上に液晶配向ドメイン規制用突起部を形成することも多い。ＰＳ部や液晶配向ドメイン規制用突起部を加えた構成物全体をカラーフィルタと称する。
【０００５】
カラーフィルタの製造方法としては、印刷法やインクジェット法なども可能であるが、顔料分散法が最も一般的である。顔料分散法では、前記ＢＭパターン、前記着色パターン、および、前記ＰＳ部や前記液晶配向ドメイン規制用突起部等の各種パターンがフォトリソグラフィー法を使用してパターン形成される。即ち、パターン形成工程は、清浄化された処理基板上に、感光性レジストを均一に塗布して、プリベーク後、フォトマスクを用いてパターン露光し、現像により選択的にレジストを残し、加熱硬化する方法が通常行われ、前述の各種パターンについて、上記と同様のプロセスが繰り返される。
【０００６】
上記の各プロセスを枚葉状の透明基板に対して、連続的に行う製造装置が提案されている（特許文献１参照）。また、前記プリベーク工程に用いられるホットプレート型の基板加熱装置において、塗膜の溶媒成分を緩やかに、均一な面内温度で加熱蒸発することにより、膜厚の面内均一化を図ることを目的として、基板をホットプレート表面から約５〜８ｍｍ離した位置に設定して隙間に温風を送ることにより、予備加熱を行う基板加熱装置が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１９３１８号公報
【特許文献２】特開２００６−９３２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
カラーフィルタの製造に用いるプリベークの装置の改良によって、上述のように、塗膜の溶媒成分を均一に加熱蒸発して、膜厚の面内均一性を改善することができるが、基板支持ピンの動作が複雑化し、僅かな隙間に温風を送る機構の調節が煩雑になる。また、露光、現像工程後のパターン線幅がばらつきも設計値からのズレも少ない線幅を実現することや、パターン形状の均一な適正化を達成することも重要である。前者の膜厚の面内均一性を改善できても、必ずしも後者の諸性能が同時に改善されるとは限らない。膜厚の面内均一性を改善するだけでなく、線幅のばらつきと設計値からのズレを少なくしパターン形状を均一に適正化するような、簡単な構造のホットプレート型の基板加熱装置は得られていなかった。一方、前記線幅やパターン形状の諸性能に関して、現像条件のばらつきとは別に、基板加熱装置により処理されたレジスト側の要因として、感光性レジストの露光感度と基板との密着性に関しても均一で適正な性能を得ることが重要であることが判明しており、プリベークの温度分布の制御をより均一に行うことが一層重要となる。
【０００９】
本発明は、前記の問題点に鑑みて提案するものであり、本発明が解決しようとする課題は、前記線幅やパターン形状の諸性能を向上するように、温度分布を改善する簡単な構造のホットプレート型の基板加熱装置を提供することである。また、本発明が解決しようとする他の課題は、上記の基板加熱装置を用いるカラーフィルタの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、処理室を仕切ったホットプレート型の基板加熱装置であって、天板に補助ヒーターを設けることを特徴とする基板加熱装置である。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、処理室内に熱排気口が設けられ、前記熱排気口の近傍に、温度調節された熱流を処理室内に導入する熱吸気口を設けることを特徴とする請求項１に記載の基板加熱装置である。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板加熱装置を用いて感光性レジストのプリベーク工程を行うことを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の基板加熱装置は、簡単な構造の改変によって、被加熱処理物の温度分布を改善することができる。また、本発明の基板加熱装置を用いて感光性レジストのプリベーク工程を行うことによって、線幅やパターン形状の諸性能を向上した高品質のカラーフィルタを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の基板加熱装置の構造例を透視で説明するための概略斜視図である。
【図２】従来の基板加熱装置の構造例を透視で説明するための概略斜視図である。
【図３】ホットプレート面に載置したガラス基板上の温度分布の実測例を示す分布図であって、（ａ）列は従来の装置における結果例を、（ｂ）列は本発明の装置における結果例を、ホットプレート面の番号別に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面に従って、発明を実施するための形態を説明する。
図１は、本発明の基板加熱装置の構造例を透視で説明するための概略斜視図であり、図２に示す従来の基板加熱装置の構造例を透視で説明するための概略斜視図との比較により、説明する。
【００１６】
ホットプレート面１は、表面直下に図示されない加熱ヒーターを設置し、面内の温度分布ができるだけ均一になるような加熱ヒーターの配置と設定温度条件の制御とにより、直上に載置したガラス基板４等の被加熱処理物を下方より加熱することができる。ロボットハンド等を用いてガラス基板４を出し入れする際に開閉する部分（図示せず）を有する処理室の仕切り２と天板３と共に、ほぼ外部と隔てられた熱処理空間を構成することができる。但し、加熱に伴う溶媒等の被加熱処理物からの遊離物を排出するために、従来より、図２に示す太線の曲がり矢印の始点付近に開口部として存在する熱排気口６が処理室内に設けられる。太線の曲がり矢印で示すように処理室内部から外部へ向けて熱排気が通り抜けるように熱排気口６は処理室の外部と部分的に通じている。図２の天板３の内部には、破線で示す断熱材５を配し、加熱処理室内の温度をできるだけ均一に一定に保つように工夫されるが、片面側のホットプレート熱源から熱源と遠い方へ向かう熱流が生じ易く、加熱処理室内の温度の均一性は必ずしも充分とは言えない。
【００１７】
本発明では、図１に示すように、処理室を仕切ったホットプレート型の基板加熱装置において、天板３に補助ヒーター８を設けることを特徴とする。補助ヒーター８は、ホットプレート面１の直下に設置した加熱ヒーターと同様のものを用いることができ、例えば、ニクロム線ヒーターによる抵抗加熱式のものを使用できるが、ヒーターの材質および加熱方式は限定されない。補助ヒーター８はホットプレート面１の直下の加熱ヒーターと同様に独立に温度制御できるものであって、常温から１５０℃程度まで設定が可能である。
【００１８】
図３は、本発明の基板加熱装置の温度分布改善効果を評価するために、ホットプレート面１に載置したガラス基板４上の温度分布の実測例を示す分布図であって、（ａ）列は従来の装置における結果例を、（ｂ）列は本発明の装置における結果例を、３枚のホットプレート面の個別番号別に示す。各々の枠内の数値は、５５０ｍｍ×６５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス基板４の表面を等間隔に２５点測定した温度分布（単位  ℃）を表し、各測定面別のＲ（レンジ）を各枠の右下の括弧内に示す。いずれも天板３に補助ヒーター８を設けて利用した本発明の装置における結果例（ｂ）の方が、補助ヒーターを用いない従来の装置における結果例（ａ）より、ばらつきを小さくすることができる。また、ホットプレート面１側の加熱ヒーターと天板３側の補助ヒーター８のそれぞれの設定温度を調節することによって、測定面内の平均温度を上下できるので、任意の加熱処理条件を得ることができる。
【００１９】
さらに、前記熱排気口６を通じた熱流による局部的な温度低下を補う目的で、処理室内の熱排気口６の近傍に熱吸気口７を設けて、外部から所定の温度に温度調節された清浄な熱流を処理室内に導入することにより、加熱処理室内の他の領域との温度差を解消することができる。熱吸気口７は、破線の曲がり矢印の終点付近に外部から処理室内への開口部として設けられる。なお、熱排気口６と熱吸気口７との位置関係は、加熱処理室内部の形状と熱排気口６の位置関係にも依存する。加熱に伴う溶媒等の被加熱処理物からの遊離物を排出するための熱排気口６の機能を損なわない程度に、熱吸気口７について温度分布改善のための最適位置および開口の向きを決めることができる。また、熱吸気口７に導入する熱流は、加熱処理室内部の温度計測機構と連動させて外部の加熱機構により温度制御して作られるばかりでなく、熱流の流量を適宜設定して、排気流量とのバランスをとることができるように、クリーン環境で使用できる流量制御の機構として一般的な送風機構を設けることができる。
【００２０】
上述した本発明の基板加熱装置を用いて、カラーフィルタの製造工程における感光性レ
ジストのプリベーク工程を実施することができる。従来の基板加熱装置を用いる場合の制御条件の選択に加えて、本発明で付加される装置部分に関わる制御条件、例えば、補助ヒーター８の設定温度、熱吸気口７の位置および向きと熱流の設定温度および流量等を適宜選択する。
【００２１】
前記ＢＭパターン、前記着色パターン、および、前記ＰＳ部や前記液晶配向ドメイン規制用突起部等の各種パターンがフォトリソグラフィー法を使用してパターン形成されるプロセス中のプリベーク工程において、本発明の基板加熱装置を繰り返し使用できる。特に着色パターンを除く各種パターンは、品種により微細化の必要性が高く、５〜１０μｍの線幅を精度良く形成することが品質上重要になっている。線幅の精度を高く要求されるパターンでは、そのパターン形状が平面形状も断面形状も厳しく制御されなければならない。一般的な線幅精度として挙げられる、中央値±２．０μｍを面内全域で達成することは言うまでも無く、前記パターン形状も全域で良好なレベルを維持する上で、本発明の基板加熱装置の使用が効果的である。また、従来の基板加熱装置を用いてプリベーク工程を行ってもパターン形成が良好にできる場合と比較しても、本発明の基板加熱装置を用いた方が、レジスト材料特性や露光、現像等の他のプロセスの条件の許容範囲を広くとれるので、高品質で生産性の高いパターン形成を可能にする。
【符号の説明】
【００２２】
１・・・ホットプレート面
２・・・処理室の仕切り
３・・・天板
４・・・ガラス基板
５・・・断熱材
６・・・熱排気口
７・・・熱吸気口
８・・・補助ヒーター
【図３】
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【図１】
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【図２】
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