(57)【要約】【課題】基板上のレジスト膜を現像した後に基板外周と端部に残存するレジスト残りを研磨する装置の提供である。【解決手段】少なくとも、円柱部材の外周上に円柱の軸を中心とする複数のＵ字形状の凹溝7が平行に形成され、該凹溝7内壁は壁に沿うように砥石4により被覆されるとともに、該凹溝内空間は、円柱部材の中心軸上に形成された開口部を有する空洞9と砥石4と円柱部材に形成された微細な排出用孔8を介して連通する、砥石ヘッドと、基板を載置して該基板を上下水平方向に移動自在な基板ステージ10と、純水あるいはエアーを凹溝内部方向に吐出するノズル５と、を備え、基板ステージ10上に載置した基板1の外周部を砥石ヘッドの凹溝7に収容したままの状態で、砥石ヘッド20が軸回転できるようにしたことを特徴とする基板端面付着レジスト研磨装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、
円柱部材の外周上に円柱の軸を中心とするＵ字形状の凹溝が複数平行に形成され、
該凹溝内壁は壁に沿うように砥石により被覆されるとともに、
該凹溝内空間は、円柱部材の中心軸上に形成された開口部を有する空洞と、砥石と円柱部材に形成された微細な排出用孔を介して連通する、砥石ヘッドと
基板を載置して該基板を上下水平方向に移動自在な基板ステージと、
純水あるいはエアーを凹溝内部方向に吐出するノズルと、を備え、
基板ステージ上に載置した基板の外周部を砥石ヘッドの凹溝に収容したままの状態で、砥石ヘッドが軸回転できるようにしたことを特徴とする基板端面付着レジスト研磨装置。
【請求項２】
前記砥石ヘッドは、上下水平方向に移動自在、ヘッド回転数可変自在、ヘッド回転方向設定自在にしたことを特徴とする請求項１記載の基板端面付着レジスト研磨装置。
【請求項３】
前記ノズルから噴出されるエアーあるいは純水を、前記排出用孔と円柱部材に形成された空洞を通じて排出するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板端面付着レジスト研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジスト類を基板にスピンコートした場合に基板端面に付着した残存レジスト皮膜を除去するための研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３に、典型的なカラーフィルタ基板の製造工程を示した。該カラーフィルタ基板の製造方法にはインクジェット他いくつかあるが、代表的な製造方法は、ガラス基板1の中央部に着色したフォトレジストを吐出口から滴下するか、あるいはスリット状のノズルから基板上に滴下展開してから、ガラス基板1をスピンコーターを用いて回転させて薄い着色レジストからなる皮膜を形成して、フォトリソグラフィ技術を適用してパターン化する顔料分散法である。
【０００３】
ガラス基板1は、着色レジストを塗布した後減圧乾燥処理を施してから、ガラス基板端面部近傍の余分なレジスト皮膜３をアルカリ液と純水にて洗浄し、さらにフォトマスクを用いて露光・現像し、乾燥処理を施して所望の着色レジストパターンを形成する。この方式を用いて、先ずブラックマトリックス(BM）32を形成し、次いで赤画素33→緑画素34→青画素35と順番に着色画素を形成する。その後、透明電極（ITO）36、フォトスペーサー（PS）37、配向制御用突起（図示せず）等を形成して最終的なカラーフィルタ基板を得るものである。
【０００４】
スピンコーターを用いるレジスト塗布法の欠点として、スピンコートされた基板では、基板周辺部までレジストが拡げられる結果、周辺部分、場合によっては周辺部裏面にまでレジストが付着し色残り3として、当該部分は基板中央の主要エリア内と比較するとレジスト皮膜が厚膜となって製膜されることである。この余分なレジスト皮膜3は、一般には端面レジスト除去装置を用いて除去される。端面レジスト除去装置の一例としては、レジスト膜が形成された基板の厚みよりやや大きめのスリットを基板端部の収容部とするコの字状の治具であって、現像液をスリット内で循環還流させて端部近傍の余分なレジスト膜を選択的に溶解除去する装置が挙げられる（特許文献１）。
【０００５】
ところが、レジスト塗布後、ガラス基板は次工程に搬送される際に、所定の位置に載置する必要があるので位置決めピン等と接触するが、ガラス基板端部のレジスト3が位置決めピンと接触すると、レジストがピンにより押し拡げられて接触前よりも膜厚差が大きくなる部分ができて、レジスト除去装置をもってしても除去されにくくなるという現象が生じる。
【０００６】
このような厚いレジスト層がガラス基板の端部表裏に残ってしまうと、塗布後の洗浄工程、搬送工程、貼り合わせ工程でガラスワレや浮きに起因するトラブルが生じたり、装置各所を汚染することになる。また、このようなレジスト残りのある基板の外部への流出を防ぐために、着色パターンを形成するごとに目視検査を実施し、人手にてレジスト削りを行う必要があるが、著しい生産性の低下を招来するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１４３０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、現像後基板外周の表裏と端部に残存するレジスト残りを除去する装置を提供することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を達成するための請求項１に記載の発明は、
少なくとも、円柱部材の外周上に円柱の軸を中心とするＵ字形状の凹溝が複数平行に形成され、該凹溝内壁は壁に沿うように砥石により被覆されるとともに、該凹溝内空間は、円柱部材の中心軸上に形成された開口部を有する空洞と、砥石と円柱部材に形成された微細な排出用孔を介して連通する、砥石ヘッドと、基板を載置して該基板を上下水平方向に移動自在な基板ステージと、純水あるいはエアーを凹溝内部方向に吐出するノズルと、を備え、基板ステージ上に載置した基板の外周部を砥石ヘッドの凹溝に収容したままの状態で、砥石ヘッドが軸回転できるようにしたことを特徴とする基板端面付着レジスト研磨装置としたものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、
前記砥石ヘッドは、上下水平方向に移動自在、ヘッド回転数可変自在、ヘッド回転方向設定自在にしたことを特徴とする請求項１記載の基板端面付着レジスト研磨装置としたものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、
前記ノズルから噴出されるエアーあるいは純水を、前記排出用孔と円柱部材に形成された空洞を通じて排出するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板端面付着レジスト研磨装置としたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明になる基板端面付着レジスト研磨装置を使用すると、基板端のレジスト残りが低減されることにより後工程での不具合の発生リスクが低減する。具体的には、基板の浮きガタツキに起因する該基板のワレ、カケ等の損傷発生、露光時のアライメント不良、及び搬送装置等装置の汚染が抑えられる。
また、人手によるレジスト残りの除去作業がなくなって、本除去装置による自動化が達成される結果、カラーフィルタ基板の生産効率が向上し、対向基板と貼り合わせる時のトラブル発生も減って液晶セルの製造歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明になる基板端面付着レジスト研磨装置の概要を説明する断面視の図である。
【図２】本発明に係る砥石ヘッドの形状を説明する断面視の図である。
【図３】カラーフィルタの製造工程を模式的に説明する工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
先ず、本発明の概要を図１、図２を参照して説明する。
【００１５】
本発明になる基板端面付着レジスト研磨装置（以下、単に研磨装置と記す。）は、図1に示すように研磨ヘッド部20と基板ステージ部10、純水あるいはエアーの吐出装置5及び吸引装置6を有している。研磨ヘッド20の外周に形成され砥石部材4で被覆された凹溝7内部に被研磨基板1の端部を収容し、その状態で研磨ヘッド20を回転させて、基板に固着したレジスト3を剥ぎ落とすものである。
但し、必ずしも研磨ヘッド20は回転させる必要はなく水平方向に往復移動させる方式でも構わない。
【００１６】
ここで研磨ヘッド20は、樹脂あるいは金属等からなる円柱の側面に、互いに平行な環状の凹溝7を形成したものであって、該凹部に砥石部材4を吹き付けるかあるいは貼り付けたものである。樹脂を基材とする研磨ヘッド20の場合には、インサート射出成型法で研磨ヘッド本体を作製するのが簡便である。金属の場合には、搾孔等の機械加工あるいはエッチングにより凹溝を形成することができる。
【００１７】
インサート成型射出法は、中心部にゲートがある射出整形用金型を用いるものである。先ず、射出成型機上の射出成型金型を型締めしてから、溶融した樹脂を雄型と雌型が対抗接触して形成される空間内にゲートから射出する。その後、金型を冷却させてから型開きして成型された研磨ヘッド基材を取り出すと得られる。
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂などから選択して使用することができる。凹溝に砥石材として敷設する砥石材質としては、アルミナ、シリカ、酸化セリウムのセラミック類や研磨クロスを挙げることができる。
【００１８】
ヘッド円柱表面に形成する研磨用砥石部の段数は適宜設定できる。段位置を上下に選択することで磨耗した凹溝の使用を停止し、新しい凹溝に移ることが可能となる。あるいは複数枚の基板を同時に研磨加工することができる。
【００１９】
基板ステージ10は、その端部が研磨されるべき基板1を搭載するステージである。基板1は真空チャック（図示せず。）によりステージ10にしっかりと吸着するのが望ましい。また。基板端部の０．５〜１ｃｍ程度が砥石ヘッドの凹溝7内部に収容されるが、収容するために移動させる装置は基板ステージでも砥石ヘッドでもあるいは両方であっても構わない。
【００２０】
純水やエアーはノズル5から凹溝７内部に向かって吹き付けられるが、これは研磨されたレジストカスを凹溝内に押さえ込み、同時に凹溝底部に設けた排気用孔8から吸引し、研磨ヘッド内に形成した開口部のある空洞9を通じて回収するようになっている。こうすることでレジストカスが研磨装置周辺に飛散するのを防いでいる。
【００２１】
被研磨基板は、一般には研磨ヘッドの凹溝と平行になるようにして研磨するが、傾けて研磨するのも効果がある。若干傾けることで基板端部の上側あるいは下側に固着した頑固なレジストのいずれか一方を重点的に削ることができる。また、凹溝内部への基板端の押し込み量を調整することで、基板端部から横方向に突出するレジスト塊を削ることができる。
【００２２】
以下、実際のカラーフィルタ基板の製造例に則して本発明を説明する。
【実施例】
【００２３】
（基板の準備）
本発明で使用する透明基板1としては、ソーダ石灰ガラス、低アルカリ硼珪酸ガラス、無アルカリアルミノ硼珪酸ガラスなどのガラス板や、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂基板が用いられる。透明性、強度、耐熱性、耐候性において優れた２００ｃｍ×１５０ｃｍサイズで厚み０．７ｍｍのガラス基板を用いた。
【００２４】
（ブラックマトリックスの作製）
ブラックマトリックス32は、基板1上にライン状やマトリクス状等のパターンに設けられ、基板の表面を多数の領域に区分けすると共に、この多数の領域のそれぞれに規則的に配置される着色画素から出射する光の混色を防止する機能を有するものである。
【００２５】
ＢＭ形成用感光性組成物は下記の材料を混合して調合する。
・カーボンブラック分散液：ＴＰＢＫ−２０１６（御国色素社製）    ２８．５重量部
・樹脂：Ｖ２５９−ＭＥ（新日鐵化学社製）                        １０．３重量部
・モノマー：ＤＰＨＡ（日本化薬社製）                            ２．５８重量部
・開始剤：ＯＸＥ−０２（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）  ０．８６重量部
・溶剤：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート        ９２．０重量部
エチル‐3‐エトキシプロピオネート                         ４．３重量部
・レベリング剤：ＢＹＫ−３３０（ビックケミー社製）                １．３重量部
【００２６】
ガラス基板1に、上記ＢＭ形成用感光性組成物をスピンコート法により塗膜を形成し、１００℃で３分間乾燥の後、膜厚１．６μmの黒色感光層を作製した。その後、得られた黒色感光層にＢＭ層形成用フォトマスクを通して高圧水銀灯の光を２００ｍＪ／ｃｍ2照射し、２．５％炭酸ナトリウム水溶液にて３０秒間現像、現像後水洗、乾燥させた後、パターンを定着させるため２３０℃６０分焼成することで、基板1の所定位置に線幅６μmのＢＭ32を形成した（図３（ａ））。
【００２７】
次に、外観検査装置を使用してＢＭ32の欠陥検査と所定の膜厚・線幅測定、及び周辺部位の観察を実施したところ基板端部に黒色のレジスト残りが観察された。
そこで、先述した構成の研磨装置を用いて端部の研磨処理を施した。研磨ヘッドの砥石はアルミナを分散、含浸させた研磨クロスとしたもので収容部の高さは、基板の厚さより０．２ｍｍ厚く設定され、段数は３段のものを使用した。研磨中はノズル5からエアーを噴出し、吸引装置6でエアー吸引を行った。研磨後は通常の基板洗浄工程、乾燥工程を通過させ、外観検査装置で観察したところ、基板端のレジスト皮膜は完全に除去されていた。
【００２８】
＜赤色感光性組成物の調整＞
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径１ｍｍのガラスビースを用いて、サンドミルで５時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過して赤色顔料の分散体を作製した。
・赤色顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ２５４                  １８重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガーフォーレッド Ｂ-ＣＦ」）
・赤色顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １７７                    ２重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「クロモフタールレッド Ａ２Ｂ」）
・分散剤（味の素ファインテクノ社製「アジスパーＰＢ８２１」）          ２重量部
・アクリルワニス（固形分２０％）                                    ５０重量部
【００２９】
その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルタで濾過して赤色感光性組成物を得た。
・上記分散体                                                        ７２重量部
・樹脂：熱可塑性アクリル系樹脂                                      ２８重量部
・モノマー：ＤＰＨＡ（日本化薬社製）                                １２重量部
・開始剤：Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）
３重量部
・増感剤：ＥＡＢ−Ｆ（保土ヶ谷化学社製）                              １重量部
・溶剤：シクロヘキサノン                                          ２５３重量部
【００３０】
＜赤色画素形成等＞
ＢＭ2が形成されたガラス基板1上に、上記赤色感光性組成物をスピンコート法により塗膜を形成し、９０℃で５分間乾燥の後、膜厚３．２μmの赤色感光層を作製した。 得られた赤色感光層に赤層形成用のストライプ状フォトマスクを通して高圧水銀灯の光を３００ｍＪ／ｃｍ2 照射し、アルカリ現像液にて６０秒間現像、現像後水洗、乾燥させた後、パターンを定着させるため２３０℃３０分焼成することで、ストライプ形状の赤色画素3（図４（ｂ））を形成した。
アルカリ現像液は、下記の組成のものを使用した。
・炭酸ナトリウム                                                  １．５重量部
・炭酸水素ナトリウム                                              ０．５重量部
・陰イオン系界面活性剤（花王・ペリレックスＮＢＬ）                ８．０重量部
・水                                                                ９０重量部
【００３１】
次に、外観検査装置を使用して赤色画素3の欠陥検査と所定の膜厚・線幅測定、及び周辺部位の観察を実施したところ基板端部に赤色のレジスト残りが観察された。
そこで、先述した構成の研磨装置を用いて端部の研磨処理を施した。研磨後は通常の基板洗浄工程、乾燥工程を通過させ、外観検査装置で観察したところ、基板端のレジスト皮膜は完全に除去されていた。
【００３２】
以下、同様の手順で緑色画素、青色画素の形成を行い、研磨装置を用いて基板端部の研磨処理を行った。次工程のレジストコート時に端部の残存レジストからの跳ね返りなどがないため、基板周辺のレジスト塗布品質も向上しており、レジスト残りも研磨除去されており観察されなかった。
【符号の説明】
【００３３】
１、ガラス基板
２、スピンコータ
３、色残り（レジスト残り）
４、砥石
５、噴出用ノズル
７、凹溝
８、排気用孔
９、開口部
１０、基板ステージ
２０、研磨ヘッド
３２、ブラックマトリックス
３３、着色層（赤）
３４、着色層（緑）
３５、着色層（青）
３６、透明電極層
３７、スペーサ
【図１】
2011183541.tif 000003
【図２】
2011183541.tif 000004
【図３】
2011183541.tif 000005