(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ成分および／または界面活性剤を含む現像液を用いてカラーフィルタの現像を行うカラーフィルタ製造に用いられる現像装置であって、少なくとも、
現像液を吐出する吐出機構（１）と、
前記現像液を前記吐出機構に供給する現像タンク（４）と、
現像を行う現像槽（２）と、
前記現像槽（２）から現像に用いた現像液を前記現像タンク（４）に回収する現像液リターン経路（３）と、
前記現像タンク（４）の現像液を濾過するための限外濾過用タンク（６）と、
前記限外濾過用タンク（６）から現像液が供給されるとともに限外濾過フィルタを備えた限外濾過ユニット（９）と、
前記限外濾過ユニット（９）で濾過した現像液が供給される濾液タンク（１１）と、
前記濾液タンク（１１）中の現像液の前記アルカリ成分および／または界面活性剤量を測定する現像液成分濃度測定器（１２）と（但し、前記アルカリ成分量は中和滴定により測定され、前記界面活性剤量は錯滴定により測定される）、
前記現像液成分濃度測定器（１２）による測定結果に応じて、前記濾液タンク（１１）にアルカリ成分および／または界面活性剤を補充する濃度調整用高濃度液タンク（１３）と、
前記濾液タンク（１１）から前記現像タンク（４）に前記現像液を送液する送液経路（１４）と
を具備し、
前記現像液成分濃度測定器（１２）による前記アルカリ成分量および／または界面活性剤量の測定値から高アルカリ濃度液および／または高界面活性剤濃度液の補充量を決定し、前記濃度調整用高濃度液タンク（１３）から前記高アルカリ濃度液および／または前記高界面活性剤濃度液を、前記濾液タンク（１１）中の濾液に定期供給し、
測定のたびに前記高アルカリ濃度液および／または前記高界面活性剤濃度液の補充量を改定しながら前記高アルカリ濃度液および／または前記高界面活性剤濃度液の供給量を決定し、前記濃度調整用高濃度液タンク（１３）から前記高アルカリ濃度液および／または前記高界面活性剤濃度液を、前記濾液タンク（１１）中の濾液に定期供給する
ことを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフォトリソグラフィ分野の現像工程、特にカラーフィルタ製造において、ブラックマトリクス、着色画素などの現像パターニング工程における現像液濃度調整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は、黒、赤、緑、青等の微細なパターンからなる光学素子である。カラーフィルタの製造工程は、洗浄したガラス等の透明基板上に感光性レジストを塗布、露光、現像するなどの工程からなり、各色について同様の工程を繰り返して製造する。以下にカラーフィルタ製造における現像工程の観点から従来技術と課題について説明する。
【０００３】
カラーフィルタ製造における現像工程は、基板上に塗布された感光性樹脂組成物にマスクを介して光照射することで所望のパターンを基板上に形成した後、未硬化感光性樹脂組成物を、現像液を用いて溶解・除去する工程である。フォトリソグラフィ工程において、形成するパターン形状を左右する重要な工程である。
【０００４】
現像液は無機・有機アルカリ成分から構成されるものが多い。現像液中のアルカリ成分は、感光性樹脂組成物中に含まれる高分子の酸価を有する官能基と反応して露光工程で未硬化であった感光性樹脂組成物を溶解除去する働きがある。
【０００５】
また、現像液はアルカリ成分のほかに、界面活性剤を添加されているものが多い。界面活性剤が添加されることで感光性樹脂組成物への現像液成分の浸透性を向上させ、これによって現像速度の向上、パターン形状の良化といった効果がある。
【０００６】
現像工程における現像液の使用方法としては、使用した現像液をそのまま廃棄する方法と、使用した現像液を循環させて繰り返し使用する方法がある。
【０００７】
使用した現像液をそのまま廃棄する現像液の使用方法では、現像に適切な濃度に管理され、かつ、液汚染のない現像液（現像新液）を用いて現像を行う方法である。現像液濃度が適切に管理されていることで工程管理が容易であり、また、液汚染が無いことで品質不良の発生が無い方法といえる。
【０００８】
しかし、常に現像新液を供給する必要があるため、現像液の使用量は膨大でランニングコストが高いという欠点がある。とりわけ、基板サイズの大型化に伴って装置も大型化する近年においてランニングコストの削減が求められており、この方法の欠点は大きな問題となる。
【０００９】
一方、使用した現像液を循環させて繰り返し使用する方法は、使用した現像液をそのまま廃棄する方法と比較して低ランニングコストである。このような方法は、例えば特許文献１に開示されている。
【００１０】
しかし、現像液を循環させて繰り返し使用することは、現像液中に溶解した感光性樹脂組成物成分が徐々に増加することを意味しており、現像液中の該成分が許容量を超えると製品不良が発生するという問題がある。
【００１１】
また、現像液を循環させて繰り返し使用することによって、液成分が減少するという欠点もある。現像液濃度が適切に管理できないことは現像速度などに影響を与えるため、工程管理が困難になる。
【００１２】
ランニングコストを抑えるために現像液を循環させて使用する限り、現像液成分の減少を回避することはできない。現像液成分の変動は液汚染以上に製品品質に与える影響が大きいため、現像液の濃度管理はこの方法における課題となっている。
【特許文献１】特許第３３５５８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、カラーフィルタ製造の現像工程において、現像液を循環して繰り返し使用する方法で生じる、現像液成分濃度の減少や感光性樹脂組成物の溶解による現像液汚染に伴う製品品質への悪影響を防ぐための現像液濃度調整方法および現像装置を提供し、現像工程における現像液の濃度管理を可能にすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、カラーフィルタ製造における現像工程に関するものであり、現像液を循環して繰り返し使用する現像方法において、現像処理後の現像液を限外濾過フィルタを用いて濾過することで現像液中に溶解している感光性樹脂組成物を除去し、得られた濾液中に含まれるアルカリ成分量および／または界面活性剤量を定量測定し、該濾液に高アルカリ濃度液および／または高界面活性剤濃度液を補充し、これら成分の調整を行い、調整後の現像液を再度現像に供するものであって、該測定結果と現像タンク中の感光性樹脂組成物溶解量に対する高濃度液量と濃度回復量との相関に応じて各成分を含む高濃度液を補充すること、現像液各成分測定結果から高濃度液補充量を随時改定すること、によって現像に使用する現像液のアルカリ成分・界面活性剤濃度を適正に管理可能となる。
請求項１に記載の発明は、アルカリ成分および／または界面活性剤を含む現像液を用いてカラーフィルタの現像を行うカラーフィルタ製造に用いられる現像装置であって、少なくとも、
現像液を吐出する吐出機構（１）と、
前記現像液を前記吐出機構に供給する現像タンク（４）と、
現像を行う現像槽（２）と、
前記現像槽（２）から現像に用いた現像液を前記現像タンク（４）に回収する現像液リターン経路（３）と、
前記現像タンク（４）の現像液を濾過するための限外濾過用タンク（６）と、
前記限外濾過用タンク（６）から現像液が供給されるとともに限外濾過フィルタを備えた限外濾過ユニット（９）と、
前記限外濾過ユニット（９）で濾過した現像液が供給される濾液タンク（１１）と、
前記濾液タンク（１１）中の現像液の前記アルカリ成分および／または界面活性剤量を測定する現像液成分濃度測定器（１２）と（但し、前記アルカリ成分量は中和滴定により測定され、前記界面活性剤量は錯滴定により測定される）、
前記現像液成分濃度測定器（１２）による測定結果に応じて、前記濾液タンク（１１）にアルカリ成分および／または界面活性剤を補充する濃度調整用高濃度液タンク（１３）と、
前記濾液タンク（１１）から前記現像タンク（４）に前記現像液を送液する送液経路（１４）と
を具備し、
前記現像液成分濃度測定器（１２）による前記アルカリ成分量および／または界面活性剤量の測定値から高アルカリ濃度液および／または高界面活性剤濃度液の補充量を決定し、前記濃度調整用高濃度液タンク（１３）から前記高アルカリ濃度液および／または前記高界面活性剤濃度液を、前記濾液タンク（１１）中の濾液に定期供給し、
測定のたびに前記高アルカリ濃度液および／または前記高界面活性剤濃度液の補充量を改定しながら前記高アルカリ濃度液および／または前記高界面活性剤濃度液の供給量を決定し、前記濃度調整用高濃度液タンク（１３）から前記高アルカリ濃度液および／または前記高界面活性剤濃度液を、前記濾液タンク（１１）中の濾液に定期供給する
ことを特徴とする現像装置である。
【００１５】
また本発明の実施形態の（１）としては、
無機、または有機アルカリ成分を含む現像液を用いて現像処理を行った後、その現像液を限外濾過フィルタを用いて濾過して、その濾液のアルカリ成分量を定量測定後、該濾液に高アルカリ濃度液を混合し、アルカリ成分濃度の調整を行い、調整後の現像液を再度現像に供する現像液循環方式を用いたカラーフィルタ製造の現像工程のための現像液濃度調整方法であって、
該限外濾過フィルタによって得られた濾液のアルカリ成分濃度測定結果と、現像タンク中の溶存感光性樹脂組成物濃度に対する高アルカリ濃度液補充量と、濃度回復量との相関に応じて高アルカリ濃度液補充量を決定すること、
を特徴とする現像液濃度調整方法である。
【００１６】
また本発明の実施形態の（２）としては、
界面活性剤を含む現像液を用いて現像処理を行った後、その現像液を限外濾過フィルタを用いて濾過して、その濾液の界面活性剤量を定量測定後、該濾液に高界面活性剤濃度液を混合し、界面活性剤濃度の調整を行い、調整後の現像液を再度現像に供する現像液循環方式を用いたカラーフィルタ製造の現像工程のための現像液濃度調整方法であって、
該限外濾過フィルタによって得られた濾液の界面活性剤濃度測定結果と、現像タンク中の溶存感光性樹脂組成物濃度に対する高界面活性剤濃度液補充量と、濃度回復量との相関に応じて高界面活性剤濃度液補充量を決定すること、
を特徴とする現像液濃度調整方法である。
【００１７】
また本発明の実施形態の（３）としては、
前記（１）に記載の現像液濃度調整方法により現像液濃度調整を行う、現像液循環方式を用いたカラーフィルタ製造における現像装置であって、
限外濾過ユニットとアルカリ成分量を定量測定する測定装置を具備し、
該測定装置によるアルカリ成分量測定値から高アルカリ濃度液の補充量を決定し、該高アルカリ濃度液を濾液に定期供給し、
測定のたびに高アルカリ濃度液の補充量を改定しながら該高アルカリ濃度液の供給量を決定し、該高アルカリ濃度液を濾液に定期供給する、
ことを特徴とする現像装置である。
【００１８】
また本発明の実施形態の（４）としては、
前記（２）に記載の現像液濃度調整方法により現像液濃度調整を行う、現像液循環方式を用いたカラーフィルタ製造における現像装置であって、
限外濾過ユニットと界面活性剤量を定量測定する測定装置を具備し、
該測定装置による界面活性剤量測定値から高界面活性剤濃度液の補充量を決定し、該高界面活性剤濃度液を濾液に定期供給し、
測定のたびに高界面活性剤濃度液の補充量を改定しながら該高界面活性剤濃度液の供給量を決定し、該高界面活性剤濃度液を濾液に定期供給する、
ことを特徴とする現像装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、限外濾過フィルタにより濾過した現像液の濾液中に含まれるアルカリ成分量、界面活性剤量の定量測定をすることにより、現像時の感光性樹脂組成物の溶解除去に効果のある、つまり、有効アルカリ成分量、界面活性剤量を測定することができるため、この情報を元に正確な濃度調整が可能になる。
【００２０】
前記実施形態の（１）によれば、限外濾過フィルタによって得られた濾液のアルカリ成分濃度測定結果と、現像タンク中の溶存感光性樹脂組成物濃度に対する高アルカリ濃度液補充量と、濃度回復量との相関に応じて高アルカリ濃度液補充量を決定することによって、
１）現像時に感光性樹脂組成物へ吸着して減少するアルカリ成分量と、
２）濃度調整された現像液の混合によって現像タンクで平衡状態を維持して溶存する感光性樹脂組成物に吸着して減少するアルカリ成分量と、
を考慮したアルカリ濃度に調整されることになる。これによって、現像タンク中のアルカリ成分量は所望の濃度を維持することが可能となる。
【００２１】
前記実施形態の（２）によれば、限外濾過フィルタによって得られた濾液の界面活性剤濃度測定結果と、現像タンク中の溶存感光性樹脂組成物濃度に対する高界面活性剤濃度液補充量と、濃度回復量との相関に応じて高界面活性剤濃度液補充量を決定することによって、
１）現像時に感光性樹脂組成物へ吸着して減少する界面活性剤量と、
２）濃度調整された現像液の混合によって現像タンクで平衡状態を維持して溶存する感光性樹脂組成物に吸着して減少する界面活性剤量と、
を考慮した界面活性剤濃度に調整されることになる。これによって、現像タンク中の界面活性剤量は所望の濃度を維持することが可能となる。
【００２２】
前記実施形態の（３）によれば、測定のたびに前記（１）記載の方法で高アルカリ濃度液の補充量を決定して、測定ごとに該補充量に改定して次の測定結果が得られるまで定期供給することによって現像液成分のアルカリ濃度を高精度で管理することが可能となる。
【００２３】
前記実施形態の（４）によれば、測定のたびに前記（２）記載の方法で高界面活性剤濃度液の補充量を決定して、測定ごとに該補充量に改定して次の測定結果が得られるまで定期供給することによって現像液成分の界面活性剤濃度を高精度で管理することが可能となる。
【００２４】
以上から、本発明によれば、現像に有効な現像液成分量を正確に把握でき、その情報と現像による有効成分の減少、現像タンク中の溶存感光性樹脂組成物への吸着による有効成分の減少を考慮して濃度調整を実施すること、現像液成分量の測定のたびに濃度調整に必要な高濃度液補充量を改定すること、によって現像液を循環させて繰り返し使用する現像方法においても現像に使用する現像液の各成分濃度を適正に管理可能となる。
【００２５】
また、現像液成分濃度を適正管理できることにより、低ランニングコストで製品品質不良の発生しにくい現像工程が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明の実施の形態についてさらに説明する。
【００２７】
図１は本発明における現像装置の一実施形態を説明するための図である。現像は現像液吐出機構１から現像液を吐出し現像槽２で実施する。つまり、現像タンク４中の現像液を使用するため該現像液の濃度を適正に管理することが求められる。
【００２８】
現像処理後の現像液は、現像液リターン経路３を経て現像タンク４中に貯留された後、送液経路５によって限外濾過用タンク６に運ばれる。現像を繰り返すことで現像タンク４内の感光性樹脂組成物濃度が増加し続けることを防ぐために、経路７を用いて一定量の現像液をドレインする。限外濾過用タンク６の現像液は、送液経路８を経て限外濾過フィルタを備えた限外濾過ユニット９に送られ、限外濾過を行った後、その内の一部が送液経路１０により濾液タンク１１に送液される。その濾液をサンプリングしてアルカリ成分および／または界面活性剤（現像液成分）を現像液成分濃度測定器１２にて測定する。この際、限外濾過フィルタの分画分子量は、循環流量、必要な濾液量等の運用条件の影響を考慮すること、また、現像に有効なアルカリ成分と界面活性剤をトラップしないこと、を条件として選定する事が望ましい。
【００２９】
また、得られた濾液のアルカリ成分量、界面活性剤量を測定には、クロマトグラフ、超音波濃度計による測定等から、測定精度や現像液成分数・構成などの条件を考慮して選定する。濃度管理には、比較的高い精度で定量測定することが求められるため、滴定方法による測定がより望ましい。
【００３０】
測定されたアルカリ成分量、界面活性剤量が所望の濃度より低い値を示した場合、補充用の濃度調整用高濃度液タンク１３から濾液タンク１１に現像液成分の高濃度液を補充して濃度調整を実施する。濃度調整後の現像液は、送液経路１４を経て現像タンク４に戻され、再度現像処理に供される。
【００３１】
濃度調整のために補充する高濃度液の補充量については、測定結果を元に濾液量と高濃度液の濃度から、濾液を現像時に使用したい濃度に調整するために必要な高濃度液補充量を算出するが、該補充量では現像タンク４に送液した際に溶存感光性樹脂組成物へ吸着して減少するアルカリ成分を考慮できていないため補充量を補正する必要がある。
【００３２】
補充量補正のために、実際に運用する前に現像液中の溶存感光性樹脂組成物濃度と高濃度液補充量に対する濃度回復量について検証する必要がある。これは、高濃度液補充量に対して現像液成分の濃度が比例的に回復しないためである。得られた検証結果から、現像液中の溶存感光性樹脂組成物濃度に対する現像液濃度回復量の関係を参照して補正量を決定する。当然、最終的な補充量は単なる濃度計算で算出した補充量より多い量が補充されることになる。
【００３３】
図２は、本発明の方法を用いずに高濃度液補充量を決定した場合の、現像タンクにおける現像液成分濃度を示す図である。図２中、符号１５は、現像タンク中に感光性樹脂組成物が溶存していない場合の、ある補充量における現像タンク中の現像液成分濃度である。現像タンク中に感光性樹脂組成物が溶存していない場合は、単なる現像液成分の濃度計算によって高濃度液補充量を決定すればよく、現像液タンク中の現像液成分が所望量の「１」を示すことができる。これに対し、符号１６は、現像タンク溶存感光性樹脂組成物濃度が低濃度である場合の現像タンク中の現像液成分濃度である。高濃度液補充量は符号１５のケースと同じにした。この場合、現像タンク中に溶存感光性樹脂組成物が存在するため、高濃度液を前記と同様に補充しても、所望の現像液成分量とはならず、これは、符号１７の現像タンク溶存感光性樹脂組成物濃度が高濃度である場合、とくに顕著となる。したがって、現像液中の溶存感光性樹脂組成物濃度に応じて高濃度液補充量の補正を行うことで濃度管理が可能になることを示している。補正には、前述の検証結果をフィードバックする。
【００３４】
なお、現像タンク４中の溶存感光性樹脂組成物濃度は、現像タンク容量、１回の現像で現像タンクへ溶解する感光性樹脂組成物量、使用現像液のドレイン量によって決まる。現像タンク中の溶存感光性樹脂組成物濃度は、現像工程における製品品質不良発生への影響がない濃度になるように前記現像タンク容量等の条件を決定することが望ましい。
【００３５】
濾液への高濃度液の補充量が決定したら、該補充量を定期的に濾液タンク１１に供給して適正に濃度管理する。新たに測定結果が得られたら、その情報を高濃度液補充量に反映させて定期的に補充する量を随時改定していく。濾液の現像液成分測定は、刻々と変化する現像液成分を考慮して、短いスパンで頻繁に実施することが望ましい。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明を実施例によってさらに説明する。
【００３７】
現像液は、無機アルカリ成分と界面活性剤を溶解させたものを使用した。現像を繰り返すことでタンク内の感光性樹脂組成物濃度が増加し続けることを防ぐために、経路７を用いて７．５Ｌ／ｍｉｎで現像液をドレインした。現像タンク４には経路１４を通って濾液タンク１１にて濃度調整された現像液を送液して現像タンク４中の現像液と混合した。この現像液を現像液吐出機構１にて吐出して現像槽２で現像を実施した。
【００３８】
限外濾過フィルタは、分画分子量１５００００のポリエーテルサルフォン材質でクロスフロー型のフィルタを選定して使用した。経路８を通って限外濾過ユニット９に送液した現像液は、一部が濾液として濾液タンク１１に送液され、残りは限外濾過用タンク６に循環される。
【００３９】
現像液成分濃度測定は、濾液タンク１１に送液された濾液を現像液成分濃度測定器１２によって定量測定する。ここでは、滴定法によって現像液成分の濃度測定を実施した。アルカリ成分は中和滴定、界面活性剤は錯体を滴定液とする錯滴定を採用した。
【００４０】
高濃度液の補充量は、前記測定結果に対して、濾液量と高濃度液の濃度から現像時に使用したい濃度に調整するように算出した補充量に、補正分を加えた量を最終的な補充量として決定した。
【００４１】
現像タンク４中の感光性樹脂組成物濃度は、現像タンク容量６００Ｌ、一回の現像で現像タンク４に溶解する感光性樹脂組成物を１２ｇとして計算した。
【００４２】
濾液の濃度測定は１回／１０ｍｉｎ実施して、その情報を元に高濃度液補充量を随時改定した。
【００４３】
そのようにして得られた現像タンク４中の現像液を限外濾過して、該濾液の濃度測定を実施したところ、現像タンク４の溶存感光性樹脂組成物濃度によらず現像に使用したい濃度が測定された。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明によれば、カラーフィルタ製造の現像工程において、現像液を循環して繰り返し使用する方法で生じる、現像液成分濃度の減少や感光性樹脂組成物の溶解による現像液汚染に伴う製品品質への悪影響を防ぐための現像液濃度調整方法および現像装置を提供し、現像工程における現像液の濃度管理を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明における現像装置の一実施形態を説明するための図である。
【図２】本発明の方法を用いずに高濃度液補充量を決定した場合の、現像タンクにおける現像液成分濃度を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１……現像液吐出部、２……現像槽、３……現像液リターン経路、４……現像タンク、５……限外濾過用タンクへの送液経路、６……限外濾過用タンク、７……現像液ドレイン経路、８……限外濾過フィルタへの送液経路、９……限外濾過フィルタ、１０……濾液タンクへの送液経路、１１……濾液タンク、１２……現像液成分濃度測定器、１３……濃度調整用高濃度液タンク、１４……現像タンクへの送液経路、１５……ある補充量における現像タンク中に感光性樹脂組成物が溶存していない場合の現像タンク中現像液成分濃度、１６……ある補充量における現像タンク溶存感光性樹脂組成物濃度が低濃度である場合の現像タンク中現像液成分濃度、１７……ある補充量における現像タンク溶存感光性樹脂組成物濃度が高濃度である場合の現像タンク中現像液成分濃度。
【図１】
0005211431.tif 000002
【図２】
0005211431.tif 000003