(57)【要約】【課題】着色樹脂組成物を用いて、ブラックマトリックスまたは着色画素を形成する際に、残渣を防ぎ、透過率が優れ突起のないカラーフィルタを製造する現像方法を提供する。【解決手段】少なくとも基板上に形成された塗膜を処理液を用いて現像する現像部と、現像処理により基板に付着した処理液を洗浄液によるシャワーを用いて洗い流す洗浄部を有する現像装置において、洗浄部はシャワーノズルを有するパイプを複数本基板搬送方向に有し、かつ基板搬送方向の最上流側に位置するパイプのシャワーノズルの角度が、鉛直方向に対して搬出口側に１０〜６０°であることを特徴とする現像装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも基板上に形成された塗膜を処理液を用いて現像する現像部と、現像処理により基板に付着した処理液を洗浄液によるシャワーを用いて洗い流す洗浄部を有する現像装置において、洗浄部はシャワーノズルを具備しかつ基板搬送方向と交差する方向に配列した複数本のパイプを有し、基板搬送方向の最上流側に位置するパイプに具備されたシャワーノズルの角度は、鉛直方向に対して搬出口側に１０〜６０°傾けて設置されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
シャワーノズルから吐出される洗浄液の吐出圧力が、０．５〜５．０ｋｇｆ／ｃｍ２であ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】
基板の搬送速度が１００〜８００ｃｍ／ｍｉｎであることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
洗浄液が純水であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の現像装置。
【請求項５】
反射膜が形成された基板の現像に用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の現像装置。
【請求項６】
反射膜が少なくともアルミニウムを含むことを特徴とする請求項５記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗膜の現像における現像後の現像液に溶解した着色樹脂組成物の再付着による残渣を防止する基板の現像装置に関する。なかでも、本発明は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタをフォトリソグラフィー法により現像する工程において、現像後の現像液に溶解した着色樹脂組成物の再付着による残渣を防止する基板の現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ装置等の分野にて広く用いられるカラーフィルタカラーフィルタは通常色相の異なる複数の着色画素を透明基板上に配列したのものである。そして良好なコントラストの画像を得るため、これら着色画素間に遮光性のブラックマトリックスを形成しているものもある。カラーフィルタの製造方法の一つにフォトリソグラフィー法がある。その製造方法の一例を図２により説明する。ガラス等の透明基板１上に遮光層となるクロム膜を真空成膜法等を用いて成膜した後、フォトレジストを塗布してフォトマスクを用いて露光処理し、フォトレジストの現像、クロムエッチング、フォトレジスト剥離を行い、遮光層となるブラックマトリックス２を形成する。（図２（ａ））。また、最近では地球環境への影響を考慮して、有害なクロムを使用せず、遮光性の着色樹脂組成物を塗布して遮光層を形成し、フォトマスクを用いて露光処理を行った後、現像処理をして遮光層となるブラックマトリックスを形成するカラーフィルタも生産されている。また、遮光性の着色樹脂組成物を用いず、カラーパターンの着色樹脂層を重ね合わせてブラックマトリックスを形成するカラーフィルタも生産されている。次にブラックマトリックス２の上から、１色目の着色樹脂組成物、例えば、赤色を塗布して、フォトマスクを用いて露光処理を行った後、現像処理をして着色画素３を形成する。（図２（ｂ））。同様にして、２色目以降の着色画素を、例えば、緑色、青色の着色画素４、５を形成する。（図２（ｃ）、（ｄ））。必要に応じて着色層の保護や平坦化を目的とした樹脂組成物からなる保護層６を形成する。（図２（ｆ））。最後に液晶駆動用の電極として用いられる透明電極層７を形成する工程を経てカラーフィルタは完成する。（図２（ｇ））。また、特に反射型表示が可能な液晶ディスプレイに用いるカラーフィルタにおいては、場合によっては、反射膜を形成した透明基板上に遮光層、着色層、保護層および透明電極層を形成して、カラーフィルタは完成する。
【０００３】
従来の上記着色樹脂組成物の現像処理は、露光処理が施された透明基板を現像液に浸漬するとともに、必要に応じて現像液を散布する現像部と、透明基板表面に残留する現像液を低減するためにエアーナイフ処理を行うニュートラル部と、透明基板に洗浄液を散布して表面に残留する現像液を完全に排除し、透明基板を洗浄する洗浄部とから構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
従来の洗浄部での洗浄液を散布するシャワーノズルは、基板搬送方向を横断したパイプに一定ピッチで複数個設けられ、さらに上記パイプが搬送方向に数列個設けられている。そして、各ノズルからは０．５〜５．０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で洗浄液が散布され、その下方を通過する透明基板上の現像液を洗い落とすようになっている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
しかしながら、従来の洗浄では、シャワーノズルは垂直真下に向いているため、基板上に散布された洗浄液が基板上を搬入口方向に基板の搬送速度よりも速い速度で流れ込んでしまい、現像液と混ざり合って現像液濃度を大きく下げることで、現像液に溶解した着色樹脂組成物が基板に再付着して残渣として残存するといった問題を有している。その結果、以降の着色樹脂層を形成すると、形成された以降の着色樹脂層（着色画素）の透過率が低下したり、以降の着色樹脂層（着色画素）の部分に突起が形成される。このようなカラーフィルタを、例えば液晶表示装置に用いると、突起による液晶の配向阻害、セルギャップ異常などの問題が発生する。
【０００６】
また、反射膜、例えばアルミニウムを含んだ反射膜が形成された基板において、上記の着色樹脂組成物の再付着による残渣はさらにひどく、また、残渣による反射率の低下といった本来の反射特性が得られないといった問題が発生する。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−２６１０１３号公報（第１〜５頁、第１図）
【０００８】
【特許文献２】
特開平７−２１１６８３号公報（第１〜６頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、その課題とするところは、着色樹脂組成物を用いてフォトリソグラフィー法により遮光層および着色画素を形成する際に、着色樹脂組成物の残渣の残存を防止し、透過率が優れ突起の無いカラーフィルタを製造するための基板の現像方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも基板上に形成された塗膜を処理液を用いて現像する現像処理工程と、前記現像処理により基板に付着した処理液を洗浄液によるシャワーを用いて洗い流す洗浄工程を有する現像装置において、洗浄部はシャワーノズルを有するパイプを複数本基板搬送方向に有し、かつ基板の搬送方向の最上流側に位置するパイプのシャワーノズルの角度が、鉛直方向に対して搬出口側に１０〜６０°であることを特徴とする現像装置である。
【００１１】
また、本発明は、前記洗浄シャワー吐出圧力が０．５〜５．０ｋｇｆ／ｃｍ２であることを特徴としている。
また、本発明は、前記基板の搬送速度が１００〜８００ｃｍ／ｍｉｎであることを特徴としている。また、本発明は、前記洗浄シャワーの洗浄液が純水であることを特徴としている。また、本発明は、前記塗膜形成前の基板に、反射膜が形成されていることを特徴としている。また、本発明は、前記反射膜が少なくともアルミニウムを含むことを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明によるカラーフィルタの現像方法をその実施形態に基づいて詳細に説明する。図１には本発明によるカラーフィルタの現像装置の一実施例を示す断面図である。図１に示すように、本発明によるカラーフィルタの現像装置は、搬入装置（１０）、現像部（２０）、洗浄部（３０）、搬出装置（４０）および連続して搬送しながら現像、洗浄の各々の処理を行うコンベア装置（５０）で構成されている。
【００１３】
現像部（２０）においては、現像液タンクに収容された現像液中を透明基板が搬送される、いわゆる浸漬式のものであるが、図示しない現像液シャワーノズルを設けることにより、散布により透明基板に対して現像液を供給するようにし    てもよく、また浸漬および散布の双方により透明基板に対して現像液を供給するようにしてもよい。この際、使用する現像液としては、例えば、アルカリ現像液にては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の無機アルカリやトリエチルアミン等のアルキルアミン類、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキサイト等の第４級アンモニウム塩等を用いる。
【００１４】
本発明における洗浄部（３０）は、最上流側に位置するパイプのシャワーノズルの角度が鉛直方向から搬出口側に１０〜６０°、さらに好ましくは１０〜３０°の範囲であり、洗浄液をシャワー状に散布して、基板上にある着色樹脂組成物を溶解した現像液を基板上から速やかに除去し、基板を洗浄する。シャワーノズルの角度を搬出口方向に傾けて基板上に散布するため、洗浄液が基板上を搬入口方向に流れ込むのを防止し、基板上に残留した現像液を薄めて現像液に溶解した着色樹脂組成物が基板へ再付着するのを防止することができる。シャワーノズルの吐出圧力は特に限定しないが、例えば、吐出圧力０．５〜５．０ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲にて、好ましくは１．０〜２．０ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲にて洗浄液を散布する。この際、使用する洗浄液としては、特に限定されず、洗浄性やコスト面、環境面から純水が最適であるが、電解イオン水、オゾン溶解水などの特殊な機能加工水なども用いられる。
【００１５】
ここで、シャワーノズルの断面図およびシャワーノズルから吐出される洗浄液の断面図の例を図３で示す。本発明におけるシャワーノズルの角度とは、ノズル吐出口とスプレーパターン中心Ｇとを結んだ直線と吐出口から鉛直方向に引いた直線とが為す角度αである。スプレーパターンは、特に限定はしないが、洗浄液の散布効率を上げるため長円形状などが用いられる。
シャワーのスプレーパターンによっては、洗浄液の搬入口への流れ込みを十分防止できないため、シャワーノズルを搬出口側に１０°以上傾けるのが好ましい。また、最上流側に位置するパイプのシャワーノズルの角度を傾け過ぎると搬出口側の隣のシャワーと基板に到達する前に衝突するため、本発明に効果が得られなかったり、基板への垂直方向に衝突するエネルギーが弱くなり物理的な残渣を除去する効果が下がるため、シャワーノズルの角度は搬出口側に１０〜３０°の範囲で好適に用いられる。
【００１６】
基板の搬送速度は特に限定しないが好ましくは１００〜８００ｃｍ／ｍｉｎの範囲にて、好ましくは２００〜４００ｃｍ／ｍｉｎの範囲にて搬送される。
基板の搬送速度を８００ｃｍ／ｍｉｎ以上に速くすると基板上に残留した現像液を十分に除去することが出来ず、またシャワースプレーによる衝突の物理的な残渣を除去する効果が得られないため、搬送速度は１００〜８００ｃｍ／ｍｉｎの範囲にて、好ましくは２００〜４００ｃｍ／ｍｉｎの範囲にて好適に用いられる。
【００１７】
本発明で使用する基板は、特に限定されず、光線透過率が高く、機械的強度、寸法安定性が優れたガラスが最適であるが、他にポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂などのプラスチック板も使用できる。また、カラーフィルタに使用される場合ガラスまたはプラスチックの上にカラーフィルタの要求特性を満足させる種々のプラスチック形および無機系、有機系の薄膜がパターン化された積層複合されたものが使用させる。
【００１８】
本発明における塗膜とは、特に限定されないが、カラーフィルタの製造においては着色樹脂層を指し、耐熱、耐薬品性にすぐれた有機高分子材料が好ましく、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、ポリビニールアルコール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、イミド変形シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、およびポリイミド樹脂から選ばれたいずれか、もしくはこれらの混合物など多くの有機高分子材料から選定することができる。本発明における着色樹脂層とは、上記有機高分子材料に、特に限定されないが、顔料および染料の色素が分散された着色樹脂組成物に形成されるが、保護膜のように顔料や染料などの色素を含まない樹脂組成物も含む。
【００１９】
本発明における反射膜とは、反射型表示を可能とするための外光を反射するための機能膜であり、特に限定はしないが、反射率が高く、反射率の波長依存性が小さい金属膜もしくは合金膜が好ましく、アルミニウムや銀などの金属膜もしくは合金膜から選定することができる。
尚、図１において、１１は現像前の基板を、２２、３２はエアーナイフを示している。
【００２０】
【実施例】
実施例１
ガラス基板上にポリイミド系樹脂にカーボンブラックを分散した黒色の着色樹脂をスリットコータを用いて塗布し、黒色の着色樹脂層を形成し、さらに感光性レジストをロールコータを用いて着色樹脂層の上に塗布し、感光性レジスト層を形成する。フォトマスクを介して約２００ｍＪ／ｃｍ２の露光を行い、本発明によるカラーフィルタ製造用現像装置に投入した。
本発明によるカラーフィルタ製造用現像装置を構成する現像槽は浸漬式とし、２３℃のアルカリ現像液に基板を浸漬して着色樹脂組成物を溶解・除去した。アルカリ現像液として、テトラメチルアンモニウムヒドロキサイト２．２３重量％および純水９７．７７％を調合した液を用いた。
次に洗浄槽において、ガラス基板を２００ｃｍ／ｍｉｎで搬送して、最上流側に位置するパイプのシャワーノズルの角度を鉛直方向から搬出口側に１０°とし、シャワーノズルより純水を１．０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で吐出して、基板上の現像液を除去、基板を洗浄した。基板上に散布された洗浄液は搬入口方向に流れ込むことなく基板上の現像液を洗い流した。このようにして得られたカラーフィルタは着色樹脂層以外、すなわち、ガラス面には着色組成樹脂物の再付着による残渣のない良好なカラーフィルタであった。
【００２１】
実施例２
アルミニウム膜のパターン層が反射膜として形成されたガラス基板を用い、実施例１と同様に着色樹脂層および感光性レジスト層を形成し、露光を行い、現像槽にて着色樹脂層の溶解・除去を行った。洗浄槽にて最上流側に位置するパイプのシャワーノズルの角度を搬出口側に１０°，１５°および２０°に傾けて基板上の現像液の除去、基板の洗浄を行った。シャワーノズルの角度が１５°でもっともガラス面およびアルミニウム反射膜面に着色樹脂組成物の再付着による残渣のない良好なカラーフィルターが得られた。１０°および２０°ではアルミ反射膜面にごくわずかなの残渣が見られたが概ね残渣のない良好なカラーフィルターが得られた。
【００２２】
比較例１
実施例１において、洗浄槽の最上流側に位置するパイプのシャワーノズルを鉛直方向に設定し、それ以外の条件は実施例１と同様にしてカラーフィルタの作製を行った。基板上に散布された洗浄液は基板の搬入口方向に流れ込み、基板上の現像液と混ざり合っていた。得られたカラーフィルタには、ガラス面に着色樹脂組成物の残渣が残されていた。
【００２３】
比較例２
実施例２において、洗浄槽の最上流側に位置するパイプのシャワーノズルを鉛直方向に設定し、それ以外の条件は実施例２と同様にしてカラーフィルタの作製を行った。基板上に散布された洗浄液は基板の搬入口方向に流れ込み、基板上の現像液と混ざり合っていた。得られたカラーフィルタには、ガラス面およびアルミニウム反射膜面に着色樹脂組成物の残渣が残されていた。
【００２４】
比較例３
実施例２において、洗浄槽の最上流側に位置するパイプのシャワーノズルの角度を搬出口側に７０°に設定し、隣接するシャワーを衝突しないよう配置して、それ以外の条件は実施例２と同様にしてカラーフィルタの作製を行った。基板上に散布された洗浄液は基板の搬入口方向には流れ込まなかったが、基板の垂直方向に衝突するエネルギーが弱くなり物理的な残渣を除去する効果が下がるため、得られたカラーフィルタには、アルミニウム反射膜面に着色樹脂層の残渣が残されていた。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、基板上に塗布された着色樹脂組成物をフォトリソグラフィー法により着色画素として形成するためのカラーフィルタ製造用現像装置であって、洗浄槽にて現像液に溶解した着色樹脂組成物が再付着して残渣となることを防ぎ、透過率が優れ突起のないカラーフィルタを製造するためのカラーフィルタ製造用現像装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による基板の現像装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】カラーフィルタの製造方法を示す説明図である。
【図３】（ａ）シャワーノズルの断面図である。
（ｂ）シャワーノズルから吐出される洗浄液の断面形状の一例である。
【符号の説明】
１、１１：透明基板
２：ブラックマトリックス
３：赤色の着色樹脂層
４：緑色の着色樹脂層
５：青色の着色樹脂層
６：保護膜層
７：透明電極層
１０：搬入装置
２０：現像部
２１：浸漬槽
２２：エアーナイフ
３０：洗浄部
３１：シャワー機構
３２：エアーナイフ
４０：搬出装置
１０１：パイプ
１０２：スプレーノズル
１０３：スプレーパターン
【図１】
2004226519.tif 000003
【図２】
2004226519.tif 000004
【図３】
2004226519.tif 000005