(57)【要約】【課題】着色感光性樹脂組成物を用いてフォトリソグラフィ法によりパターンを形成する際に、前記パターンの端部側面に残存する未硬化の着色感光性樹脂組成物を除去し、整形することに加え、パターンの端部から削り取ることで精細化するカラーフィルタの製造方法を提供する。【解決手段】基板上にパターンの形成する現像装置において、パターンの端部側面に残存する着色感光性樹脂組成物を除去し、前記パターンの端部側面を整形することが可能な水素水処理手段と、超音波印加手段とを備えた水素水処理装置を用いて、パターンの端部側面に残存する着色感光性樹脂組成物を除去し、パターンの端部側面を整形する、若しくはパターン端部から削り取りることで精細化するカラーフィルタの製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上ブラックマトリクス若しくは着色パターンを形成する現像装置であって、該装置に付与した装置において、パターンの端部側面に残存する微細で且つ不規則な形状を持つた着色感光性樹脂組成物を除去し、ブラックマトリクス若しくは着色パターンの端部側面を整形することが可能な水素水処理手段と、水素ガス発生手段と水素水濃度計と水素水流量計を備えた水素水を供給する水素水供給手段と、基板を搬送する基板搬送手段を少なくとも具備することを特徴とする水素水処理装置。
【請求項２】
前記水素水処理手段が、水素水に超音波を印加する超音波印加手段を有することを特徴とする請求項１記載の水素水処理装置。
【請求項３】
前記水素水処理手段が、基板を水素水バスに浸漬搬送させながら、水素水バスの近傍に設けられた超音波印加手段により超音波を発振することを特徴とする請求項１、又は請求項２記載の水素水処理装置。
【請求項４】
少なくとも、感光性樹脂組成物を露光、現像して感光性樹脂層のパターンを形成するフォトリソグラフィ法により、基板上に塗布された着色感光性樹脂組成物をブラックマトリクス、若しくは着色パターンとして形成するカラーフィルタの製造方法において、ブラックマトリクス、若しくは着色パターンの形成する現像工程の後に、ブラックマトリクス、若しくは着色パターンの端部側面に残存する微細で且つ不規則な形状を持つた着色感光性樹脂組成物を除去し、ブラックマトリクス、若しくは着色パターンの端部側面を整形するために、請求項１、乃至請求項３のいずれか１項記載の水素水処理装置の水素水処理手段を用いたことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
前記水素水処理手段によりブラックマトリクス若しくは着色パターンの端部に残存する着色感光性樹脂組成物を除去し、ブラックマトリクス若しくは着色パターンを整形すると共に、さらにブラックマトリクス若しくは着色パターンを端部から削り取りることで精細化することを特徴とする請求項４記載のカラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、色分解フィルタ及び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法により製造する工程において、現像後に水素水処理手段によりブラックマトリクス若しくは着色パターンを整形、若しくは精細化することが可能な水素水処理装置及びその装置を用いたカラーフィルタの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ装置の分野にて広く用いられるカラーフィルタは、通常赤色、緑色、青色等の複数の着色パターンを透明基板上に配列した光学素子である。そしてコントラストの良好な画像を得るために、カラーフィルタのこれらの着色パターン間にブラックマトリクスを形成している。
【０００３】
上記カラーフィルタの製造方法の一例を図３（ａ）〜（ｆ）により説明する。
【０００４】
（ａ）まず、ガラス等の透明基板１上に黒色の着色感光性樹脂組成物を塗布し、フォトマスクを介して露光を行った後、現像、水洗、乾燥、焼成等を行い遮光層となるブラックマトリクス２を形成する。
（ｂ）次に、ブラックマトリクス２を形成した透明基板１上に赤色の着色感光性樹脂組成物を塗布し、フォトマスクを介して露光を行った後、現像、水洗、乾燥、焼成等を行い赤色の着色樹脂層３を着色パターンとして形成する。
（ｃ）以降も同様にして、例えば、緑色の着色樹脂層４を着色パターンとして形成する。
（ｄ）青色の着色樹脂層５を着色パターンとして形成する。
（ｅ）次に、表面の保護と平坦化を目的として、保護膜層６を形成する。
（ｆ）最後に保護膜層上に透明電極層７を形成して、カラーフィルタは完成する。
【０００５】
上記の工程では、ブラックマトリクス若しくは着色パターンの形成において、基板に着色感光性樹脂組成物を塗布し露光する際に、露光による回析光等の影響により、フォトマスクで遮光されているべきブラックマトリクス若しくは着色パターン外の着色感光性樹脂層が僅かながら露光され、現像後にブラックマトリクス若しくは着色パターンの端部側面に残存してしまう。
【０００６】
このブラックマトリクス若しくは着色パターンの端部側面に残存する微細で且つ不規則な形状を持つた着色感光性樹脂組成物の除去方法として、例えば、アルカリ現像液をシャワー状にして透明基板上に噴射し、未露光部で未硬化の端部側面に残存する着色感光性樹脂層を溶解除去し、次に低圧スプレーを用いて純水を透明基板上に噴射し、ブラックマトリクス若しくは着色パターンの端部に残存する未硬化の着色感光性樹脂組成物を除去する方法が用いられている。
【０００７】
しかしながら、上記アルカリ現像液のシャワー噴射、及び低圧スプレーでの純水噴射のみでは、ブラックマトリクス若しくは着色パターンの端部に残存する着色感光性樹脂組成物を十分に除去することができず、パターン端部側面に残存し、完全な現像ができていないといった問題を有している。
【０００８】
【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、少なくとも、着色感光性樹脂組成物を用いてフォトリソグラフィ法によりブラックマトリクス若しくは着色パターンを形成する際に、ブラックマトリクス若しくは着色パターンの端部側面に残存する未硬化の着色感光性樹脂組成物を除去し、整形するカラーフィルタの製造方法を提供することにある。さらに、ブラックマトリクス若しくは着色パターンの形成工程の後、ブラックマトリクス若しくは着色パターンの端部に残存する着色感光性樹脂組成物を除去し、ブラックマトリクス若しくは着色パターンを整形することに加え、ブラックマトリクス若しくは着色パターンを端部から削り取ることで精細化するカラーフィルタの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る発明は、基板上ブラックマトリクス若しくは着色パターンの形成する現像装置であって、該装置に付与した装置において、パターンの端部側面に残存する微細で且つ不規則な形状を持つた着色感光性樹脂組成物を除去し、ブラックマトリクス若しくは着色パターンの端部側面を整形することが可能な水素水処理手段と、水素ガス発生手段と水素水濃度計と水素水流量計を備えた水素水を供給する手段と、基板を搬送する基板搬送手段を少なくとも具備することを特徴とする水素水処理装置である。
【００１０】
本発明の請求項２に係る発明は、前記水素水処理手段が、水素水に超音波を印加する超音波印加手段を有することを特徴とする請求項１記載の水素水処理装置である。
【００１１】
本発明の請求項３に係る発明は、前記水素水処理手段が、基板を水素水バスに浸漬搬送させながら、水素水バスの近傍に設けられた超音波印加手段により超音波を発振することを特徴とする請求項１、又は請求項２記載の水素水処理装置である。
【００１２】
本発明の請求項４に係る発明は、少なくとも、感光性樹脂組成物を露光、現像して感光性樹脂層のパターンを形成するフォトリソグラフィ法により、基板上に塗布された着色感光性樹脂組成物をブラックマトリクス、若しくは着色パターンとして形成するカラーフィルタの製造方法において、ブラックマトリクス、若しくは着色パターンの形成する現像工程の後に、ブラックマトリクス、若しくは着色パターンの端部側面に残存する微細で且つ不規則な形状を持つた着色感光性樹脂組成物を除去し、ブラックマトリクス、若しくは着色パターンの端部側面部を整形するために、請求項１、乃至請求項３のいずれか１項記載の水素水処理装置の水素水処理手段を用いたことを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００１３】
本発明の請求項５に係る発明は、前記水素水処理手段によりブラックマトリクス若しくは着色パターンの端部に残存する着色感光性樹脂組成物を除去し、ブラックマトリクス若しくは着色パターンを整形すると共に、さらにブラックマトリクス若しくは着色パターンを端部から削り取りることで精細化することを特徴とする請求項４記載のカラーフィルタの製造方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は少なくとも、ガラス等の透明基板上に着色感光性樹脂組成物を塗布し、露光、現像することでブラックマトリクス若しくは着色パターンが形成された基板を、好ましくは超音波を加えることによって剥離効果を強められた水素水に浸漬させることによって、ブラックマトリクス若しくは着色パターンの端部に残存する着色感光性樹脂組成物を除去し、ブラックマトリクス若しくは着色パターンを整形するものである。
【００１５】
又は、ガラス等の透明基板上に着色感光性樹脂組成物を塗布し、露光、現像することでブラックマトリクス若しくは着色パターンが形成された基板を、好ましくは超音波を加えることによって剥離効果を強められた水素水に浸漬させることによって、ブラックマトリクス若しくは着色パターンの端部に残存する着色感光性樹脂組成物を除去し、ブラックマトリクス若しくは着色パターンを整形すると共に、さらにブラックマトリクス若しくは着色パターンを端部から削り取ることで精細化するものである。
【００１６】
なお、水素水処理手段によってブラックマトリクス若しくは着色パターンを端部から削り取ることで精細化するカラーフィルタの製造方法は、ブラックマトリクス若しくは着色パターンの端部に残存する着色感光性樹脂組成物を除去し、ブラックマトリクス若しくは着色パターンを整形するカラーフィルタの製造方法における水素水処理時間、若しくは水素水濃度を変更することで実現できる。
【００１７】
なお、水素水は純水に水素ガスを溶存させたもので、時間の経過に伴い普通の水に戻ることから現像液の水洗効果も兼ねているため、従来のカラーフィルタの製造方法では現像工程の後に、純水噴射によって基板上に残存する現像液を洗い流すため設けられていた低圧スプレー等の水洗工程は特に必要としないため、工程削減も期待できる。
【００１８】
以下、請求項１に記載の水素水処理装置の全体構成を示す。図２に示すように、本発明に係わる水素水処理装置８は、水素ガス発生手段等が付帯した水素水供給装置１１が必要となる。前記装置１１は純水に水素ガスを溶かす機能を有し、これによって水素水を製造する。次に、前記水素水の水素濃度を所定の濃度に調整して、所定の流量で供給する。前記水素水の水素濃度は装置１１内で可変であり、ブラックマトリクス若しくは着色パターンの端部に残存する着色感光性樹脂組成物の程度、又は精細化したいブラックマトリクス若しくは着色パターンの程度によって変更する。なお、水素水の水素濃度の範囲は０．５ｐｐｍ以上とするが、望ましくは１．０ｐｐｍ以上で用いるのが効果的である。
【００１９】
以下、水素水処理装置８を図１に基づいて詳細に説明する。はじめに装置構成について説明する。水素水処理装置８の上流には現像機があり、現像が終わった基板１が搬送されてくる。なお、搬送手段９は特に限定されるものではないが本例では搬送コロを用いている。なお、搬送コロに起因するパーティクルの発生、付着を避けるために低発塵の材質を使用することが好ましい。
【００２０】
水素水供給装置１１は、設置数は特に限定されるものではないが、本例では１つの水素水バス１０を用いている。なお、水素水バス１０の近傍には超音波印加手段である超音波振動素子１３が設けられ、基板の上方から、水素水バス１０をオーバーフローする水素水へ超音波の印加する。また、水素水バス１０のパスラインには基板の通過するスリット状の開口が施されている。前記バス１０に注入された水素水は水素水バス１０からオーバーフローによって排出されると共に基板通過用のスリットからも排出され、常に新しい水素水が供給されるように構成されている。
【００２１】
印可する超音波は周波数１９ｋＨ以上が好ましいが、キャビテーションによるブラックマトリクス若しくは着色パターンへのダメージの懸念から、ＭＨｚ帯近辺の超音波を使用することがより好ましい。
【００２２】
超音波を印加する水素水バス１０の上端、つまり液面は超音波の効果を十分発揮するための重要なパラメータであり、照射する周波数に適したパスラインに対する高さで設計を行う。
【００２３】
水素水の流量（水素水バス１０への供給量）はバルブによって調整し、除去した着色感光性樹脂組成物の再付着が起こらないように適正量を保持し、また、水素水のｐＨを適宜調節する。
【００２４】
なお、基板１の搬送であるが、超音波照射バスに浸漬搬送させるために基板が搬送コロから浮いてしまう可能性がある。そのため、基板上下をローラーで挟み込みながら搬送することが好ましい。
【００２５】
その際、検討しなければならないのは、押さえ（上）ローラーの位置である。即ち、基板のパターン形成面のブラックマトリクス若しくは着色パターンに押さえローラーが接触してしまうと着色パターンにキズ、又は剥がれ等のダメージを与える原因となる。従って、押さえローラーの位置は出来るだけ基板の外隅に設定することが好ましい。
【００２６】
水素水処理が終わった基板は、搬出口より搬出される。搬出口にはアクアナイフ、及びエアナイフがあり、上下からエアを吹き付けることによって水素水処理後の基板を乾燥させる。
【００２７】
以下、実施例としてブラックマトリクスの形成方法を示す。
【００２８】
〈実施例１〉
透明基板としては無アルカリガラスを用いた。このガラス板上に黒色の着色感光性樹脂組成物をスピンコーターにより膜厚１．５μｍで塗布し、高圧水銀灯によりフォトマスクを介して露光を行い現像工程に投入した。現像はアルカリ現像液（炭酸ナトリウム０．１４重量％、炭酸水素ナトリウム０．０５重量％、陰イオン系活性剤０．８８重量％、非イオン系湿潤浸透液０．６５重量％、及び純水９８．２８重量％の調合液）をシャワー状にして基板の上方から噴射し、未露光部の着色感光性樹脂組成物を溶解し、除去した。次に、本発明による水素水処理手段を備える装置８に投入した。
【００２９】
水素水処理装置８に搬送された基板１は水素水バス１０からオーバーフローされる超音波の印可された水素水により処理されるが、そのときの水素水の濃度は１．３ｐｐｍとし、水素水流量８ｌ／ｍｉｎで水素水バス１０に新液が供給されている。また、水素水バス１０下部から印加される超音波の周波数は９５０ｋＨｚとしている。基板１の水素水処理時間は搬送速度によりるもので、約４秒とした。
【００３０】
上記の条件により形成したブラックマトリクスのパターンの線幅は４．９μｍで形成した。従来方法の低圧スプレーで純水噴射したときのパターンの線幅が７．２μｍであったのに対しかなり細くなった。さらにはパターン端部に残存する着色感光性樹脂組成物も取り除かれ、精細で整ったパターンが形成された。基板の水素水処理時間を変更すれば、パターンの線幅の細らせ具合を調整でき、水素水処理時間を短くすることでパターン端部に残存する着色感光性樹脂組成物のみを除去することが可能である。
【００３１】
【発明の効果】
基板上に塗布された着色感光性樹脂組成物をフォトリソグラフィ法により着色パターンとして形成するためのカラーフィルタ製造方法において、現像された基板に本発明の水素水処理を施することによって、現像後のブラックマトリクス若しくは着色パターンの端部に残存する着色感光性樹脂組成物を除去し、ブラックマトリクス若しくは着色パターンを整形することが可能となり、ブラックマトリクス若しくは着色パターンの断面形状が良好であるカラーフィルタを提供することができる。又は、現像後のブラックマトリクス若しくは着色パターンの端部に残存する着色感光性樹脂組成物を除去し、ブラックマトリクス若しくは着色パターンを整形すると共に、さらに現像後のブラックマトリクス若しくは着色パターンを端部から削り取ることで精細化することが可能となり、特にブラックマトリクスに関しては、高精細で着色開口部の広いカラーフィルタを提供することが出来る。さらに、水素水は純水にガスを溶存させたもので、時間の経過に伴い普通の水に戻るので、従来の現像工程後の洗浄工程も省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における水素水処理装置を説明する側断面図である。
【図２】本発明における水素水処理装置の付帯設備を含めた水素水供給装置の概略説明図である。
【図３】カラーフィルタの製造方法を示す工程説明図である。
【符号の説明】
１…基板
２…ブラックマトリクス
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
８…水素水処理装置
９…搬送手段
１０…水素水バス
１１…水素水供給装置
１２…純水供給装置
１３…超音波振動素子装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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