(57)【要約】【課題】フォトレジストの粘度の変動を抑制し、塗膜の膜厚のバラツキを従来に比較し小さなものにするスリットアンドスピンコータを提供する。カラーフィルタの製造方法、並びに製造方法により製造されたカラーフィルタを提供する。【解決手段】１）少なくともガラス基板を載置・固定するステージ１０と、ガラス基板上にフォトレジストを供給するスリットノズル６０を備え、２）フォトレジストの温度を制御する温調機構１、ステージの温度を制御する温調機構２、ステージ上面に制御された温度の空気を供給する空調機構３を具備する。ステージ上のガラス基板の温度の制御が±０．３℃である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板上にフォトレジストを塗布するスリットアンドスピンコータにおいて、
１）前記スリットアンドスピンコータを構成するスリットコータは、少なくとも前記ガラス基板を載置・固定するステージと、該ステージ上に載置・固定されたガラス基板上にフォトレジストを塗布するスリットノズルを備え、
２）上記スリットノズルから供給するフォトレジストの温度を制御する温調機構、上記ステージの温度を制御する温調機構、上記ステージの上方に設けられ、ステージ上面に制御された温度の空気を供給する空調機構を具備することを特徴とするスリットアンドスピンコータ。
【請求項２】
前記ステージ上に載置・固定されたガラス基板にフォトレジストが塗布された後のガラス基板の温度の制御が±０．３℃であることを特徴とする請求項１記載のスリットアンドスピンコータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のスリットアンドスピンコータを用いることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】
請求項３記載のカラーフィルタの製造方法によって製造されたことを特徴とするカラーフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置用カラーフィルタの製造に用いられるスリットアンドスピンコータに関するものであり、特に、カラーフィルタの塗膜の形成において、膜厚のバラツキが小さな、ブラックマトリックスの濃度、着色画素の色度、フォトスペーサーの高さなどカラーフィルタの諸特性を向上させるスリットアンドスピンコータに関する。  
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置やプラズマディスプレイパネルにおいて、カラー表示、反射率の低減、コントラストの改善、分光特性制御などの目的にカラーフィルタを用いることは有用な手段となっている。この表示装置に用いるカラーフィルタは、多くの場合、画素として形成されて使用される。
図３は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。また、図４は、図３に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。
【０００３】
図３、及び図４に示すように、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタは、ガラス基板（５０）上にブラックマトリックス（５１）、着色画素（５２）が順次に形成されたものである。
図３、及び図４はカラーフィルタを模式的に示したもので、着色画素（５２）は１２個表されているが、実際のカラーフィルタにおいては、例えば、対角１７インチの画面に数百μｍ程度の着色画素が多数個配列されている。
【０００４】
ブラックマトリックス（５１）は、遮光性を有するマトリックス状のものであり、着色画素（５２）は、例えば、赤色、緑色、青色のフィルタ機能を有するものである。
ブラックマトリックスは、カラーフィルタの着色画素の位置を定め、大きさを均一なものとし、また、表示装置に用いられた際に、好ましくない光を遮蔽し、表示装置の画像をムラのない均一な、且つコントラストを向上させた画像にする機能を有している。
【０００５】
このブラックマトリックス（５１）は、ガラス基板（５０）上にブラックマトリックスの材料として樹脂を用いた例である。
このブラックマトリックス（５１）は、ガラス基板（５０）上に、例えば、ブラックマトリックス形成用の黒色フォトレジストを用いてフォトリソグラフィ法によって形成されたものであり、樹脂を用いて形成されたブラックマトリックスを樹脂ブラックマトリックスと称している。
【０００６】
また、着色画素（５２）のパターンは、この樹脂ブラックマトリックス（５１）が形成されたガラス基板（５０）上に、例えば、顔料などの色素を分散させたネガ型の着色フォトレジストを用いたフォトリソグラフィ法によって、すなわち、着色フォトレジストの塗膜へのフォトマスクを介した露光、現像処理によって着色画素として形成されたものである。赤色、緑色、青色の着色画素は順次に形成されている。
【０００７】
従来、カラーフィルタの製造プロセスにおける、着色フォトレジストなどの塗布装置としては、ノズルからガラス基板の中央部に塗布液を滴下した後、ガラス基板を回転させ塗布液を延展させるスピンコータが多く用いられてきた。
このスピンコータは、膜厚の精度が高いのが長所であるが、ガラス基板が大型化するとモーターなどの機械的制約から装置化するのが困難であり、また、塗布液の９５％以上が無駄に浪費されるといった短所がある。
【０００８】
このため、例えば、５５０ｍｍ×６５０ｍｍ程度よりも大きな大きさのガラス基板においては、スリットアンドスピンコータ（或いは、コートアンドスピンコータとも呼ばれる）が使用され始めた。これは、スリットノズルからフォトレジストをガラス基板に塗布した後、ガラス基板を回転させて膜厚の均一性を高める方法である。この方法は、塗布液の利用率は３０〜４０％と大幅に改善されたものとなる。
【０００９】
図５は、スリットアンドスピンコータを用いたフォトレジストの塗布方法を示す説明図である。図５（ａ）、（ｂ）は、スリットアンドスピンコータを構成するスリットコータの断面図である。図５（ｃ）は、スリットアンドスピンコータを構成するスピンコータの断面図である。
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、先ず、ステージ（１０）上に矩形のガラス基板（５０）を載置・固定し、ガラス基板の幅方向（図５中、紙面垂直方向）に、その長手方向を配したライン状のスリットノズル（６０）を、矢印で示すように、ガラス基板（５０）の長さ方向へ移動させながらフォトレジスト（７０Ａ）を塗布する。
【００１０】
次に、図５（ｃ）に示すように、スリットコータは、回転ステージ（２０）と一体的に構成された回転軸（１１）を回転し、ガラス基板（５０）上に塗布されたフォトレジスト（７０Ａ）を延展させ、均一な膜厚を有するフォトレジストの塗膜（７０Ｂ）を形成するといった塗布方法である。
【００１１】
この塗布方法は、前記ブラックマトリックス形成用の黒色フォトレジスト、着色画素形成用の着色フォトレジストに限らず、カラーフィルタを構成する他のパターンを形成する際のフォトレジストにおいても適用することができる。
【００１２】
例えば、従来の液晶表示装置に於いては、基板間にギャップを形成するために、スペーサーと呼ばれるガラス又は合成樹脂の透明球状体粒子（ビーズ）を散布している。このスペーサーは透明な粒子であることから、画素内に液晶と一諸にスペーサーが入っていると、黒色表示時にスペーサーを介して光がもれてしまい、また、液晶材料が封入されている基板間にスペーサーが存在することによって、スペーサー近傍の液晶分子の配列が乱され、この部分で光もれを生じ、コントラストが低下し表示品質に悪影響を及ぼす、などの問題を有していた。
【００１３】
このような問題を解決する技術として、フォトレジストを用い、フォトリソグラフィ法により、例えば、画素間のブラックマトリックスの位置にスペーサー機能を有するフォトスペーサー（突起部）を形成する方法が開発、実用された。
図２は、このような液晶表示装置用カラーフィルタの部分断面図である。
【００１４】
図２に示すように、液晶表示装置用カラーフィルタ（３０）は、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、及び透明導電膜（４３）が順次に形成され、ブラックマトリックス（４１）上方の透明導電膜（４３）上にスペーサー機能を有する突起部としてのフォトスペーサー（４４）が形成されている。このような液晶表示装置用カラーフィルタ（３０）を用いた液晶表示装置には、フォトスペーサー（４４）が画素内を避けた位置に形成されているので、上記コントラストの改善がみられる。
【００１５】
上記スリットアンドスピンコータを用いたフォトレジストの塗布方法においては、使用するフォトレジストの粘度、スピンコータの回転速度、回転時間によって、形成される塗膜の膜厚は略定まる。
ここで、スピンコータの回転速度、回転時間は、スピンコータが制御するパラメーターである。一方、フォトレジストの粘度は、使用するフォトレジストの特性である。
このフォトレジストの特性である粘度は、フォトレジストの温度によって変動する。また、フォトレジストの粘度は、フォトレジストを塗布する際の環境、例えば、ガラス基板の温度、スリットコータの雰囲気温度などの影響を受けて変動する。
【００１６】
従来のスリットアンドスピンコータにおいては、フォトレジストを塗布する際の温度の変動に加え、塗布する際のガラス基板の温度の変動、雰囲気温度の変動によって、塗膜の膜厚にはバラツキが生じていた。
このフォトレジストの塗膜の膜厚のバラツキは、形成されるパターンの膜厚にバラツキをもたらし、カラーフィルタを構成する、例えば、前記ブラックマトリックスの濃度、着色画素の色度、フォトスペーサーの高さなどカラーフィルタの諸特性に悪影響を及ぼしていた。
【００１７】
尚、使用するフォトレジストの温度の変動は±０．５℃程度、ガラス基板の温度の変動は±１．０℃程度、雰囲気温度の変動は±０．５℃程度のものである。
【００１８】
これらの温度の変動が総合され、例えば、フォトスペーサーを形成する際のフォトレジストの塗膜の膜厚が５μｍの場合には、膜厚には５μｍ±０．３μｍ程度のバラツキが生じる。
この膜厚のバラツキは、形成されるフォトスペーサーの高さにバラツキを与え、液晶表示装置の表示品位に大きな影響を及ぼすため、膜厚、フォトスペーサーの高さのバラツキを極力、小さなものにするようにとの強い要望がある。
【特許文献１】特開平８−２６６９９６号公報
【特許文献２】特開２０００−１６７４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、上記要望に鑑みてなされたものであり、フォトレジストの塗膜を形成するスリットアンドスピンコータにおいて、使用するフォトレジストの特性である粘度の変動を抑制し、フォトレジストの塗膜の膜厚のバラツキを従来のバラツキに比較し小さなものにすることのできるスリットアンドスピンコータを提供することを課題とするものである。また、上記スリットアンドスピンコータを用いて製造するカラーフィルタの製造方法、並びに該製造方法により製造されたカラーフィルタを提供することを課題とする。
これにより、ブラックマトリックスの濃度、着色画素の色度、フォトスペーサーの高さなどカラーフィルタの諸特性は向上したものとなる。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、ガラス基板上にフォトレジストを塗布するスリットアンドスピンコータにおいて、
１）前記スリットアンドスピンコータを構成するスリットコータは、少なくとも前記ガラス基板を載置・固定するステージと、該ステージ上に載置・固定されたガラス基板上にフォトレジストを塗布するスリットノズルを備え、
２）上記スリットノズルから供給するフォトレジストの温度を制御する温調機構、上記ステージの温度を制御する温調機構、上記ステージの上方に設けられ、ステージ上面に制御された温度の空気を供給する空調機構を具備することを特徴とするスリットアンドスピンコータである。
【００２１】
また、本発明は、上記発明によるスリットアンドスピンコータにおいて、前記ステージ上に載置・固定されたガラス基板にフォトレジストが塗布された後のガラス基板の温度の
制御が±０．３℃であることを特徴とするスリットアンドスピンコータである。
【００２２】
また、本発明は、請求項１又は請求項２記載のスリットアンドスピンコータを用いることを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００２３】
また、本発明は、請求項３記載のカラーフィルタの製造方法によって製造されたことを特徴とするカラーフィルタである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、１）少なくとも前記ガラス基板を載置・固定するステージと、該ステージ上に載置・固定されたガラス基板上にフォトレジストを塗布するスリットノズルを備え、２）上記スリットノズルから供給するフォトレジストの温度を制御する温調機構、上記ステージの温度を制御する温調機構、上記ステージの上方に設けられ、ステージ上面に制御された温度の空気を供給する空調機構を具備するスリットアンドスピンコータであるので、フォトレジストの粘度の変動を抑制し、フォトレジストの塗膜の膜厚のバラツキを従来のバラツキに比較し小さなものにすることのできるスリットアンドスピンコータとなる。
【００２５】
また、本発明は、上記スリットアンドスピンコータにて、ステージ上に載置・固定されたガラス基板にフォトレジストが塗布された後のガラス基板の温度の制御が±０．３℃であるので、より効果的に精度よくフォトレジストの粘度の変動を抑制し、塗膜の膜厚のバラツキを小さなものにすることのできるスリットアンドスピンコータとなる。
【００２６】
また、本発明は、上記スリットアンドスピンコータを用いたカラーフィルタの製造方法であり、また、このカラーフィルタの製造方法によって製造されたカラーフィルタであるので、ブラックマトリックスの濃度、着色画素の色度、フォトスペーサーの高さなどカラーフィルタの諸特性が向上したカラーフィルタの製造方法となる。また、諸特性が向上したカラーフィルタが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明によるスリットアンドスピンコータの概略を示す説明図である。
図１は、スリットアンドスピンコータを構成するスリットコータである。図１に示すように、スリットコータは、ガラス基板（５０）を載置・固定するステージ（１０）と、ステージ上に載置・固定されたガラス基板（５０）上にフォトレジストを塗布するスリットノズル（６０）を備えている。
【００２８】
スリットノズル（６０）は、ライン状のスリットノズルであり、ステージ（１０）の上方で、ガラス基板の幅方向（図１中、紙面垂直方向）を、その長手方向として設けられている。スリットノズル（６０）は、矢印で示すように、図１中、左右方向へ移動するようになっている。
【００２９】
また、スリットノズル（６０）には、スリットノズルから供給するフォトレジストの温度を制御する温調機構（１）が設けられている。また、ステージ（１０）には、ステージの温度を制御する温調機構（２）が設けられている。
また、ステージ（１０）の上方には、ステージ上面に制御された温度の空気（３１）を供給する空調機構（３）が設けられており、ステージ（１０）を温度が制御された環境にしている。
【００３０】
本発明によるスリットアンドスピンコータを用いたフォトレジストの塗布方法は、先ず、ステージ（１０）上に矩形のガラス基板（５０）を載置・固定する。
ステージ（１０）の温度は、温調機構（２）によって制御されている。
次に、ライン状のスリットノズル（６０）は、図５中、左方から右方へガラス基板（５０）の長さ方向へ移動させながらフォトレジスト（図示せず）をガラス基板（５０）上に塗布する。スリットノズル（６０）から供給されるフォトレジストの温度は、温調機構（１）によって制御されている。
【００３１】
フォトレジストをガラス基板（５０）上へ塗布した後、ガラス基板（５０）を図示せぬスピンコータの回転ステージ上へ移載する。回転軸（１１）を回転してガラス基板（５０）上に塗布されたフォトレジストを延展させ、均一な膜厚を有するフォトレジストの塗膜を形成するといった塗布方法である。
【００３２】
尚、ガラス基板（５０）を載置・固定するステージ（１０）の前段階として、ステージ（１０）と同様に温度が制御された、言わば、待機する前段ステージを設け、この前段ステージ上で予めガラス基板（５０）の温度を制御しておくことが好ましい。
【００３３】
上記フォトレジストの温度の制御は、±０．５℃、ステージ（１０）の温度の制御は、±０．３℃、供給する空気の温度の制御は、±０．３℃であることが好ましい。
このように、フォトレジストを塗布する際の温度の変動、フォトレジストを塗布する際のガラス基板の温度の変動、及び雰囲気温度の変動を制御することによって、フォトレジストの塗膜の膜厚のバラツキは、従来のバラツキに比較し小さなものとなる。
【００３４】
例えば、フォトスペーサーを形成する際のフォトレジストの塗膜の膜厚が５μｍの場合には、膜厚には５μｍ±０．１μｍ程度のバラツキのものとなる。
従って、形成されたフォトスペーサーの高さのバラツキは小さなものとなり、ブラックマトリックスの濃度、着色画素の色度、フォトスペーサーの高さなどカラーフィルタの諸特性は向上したものとなる。すなわち、液晶表示装置の表示品位は向上したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明によるスリットアンドスピンコータを構成するスリットコータの概略を示す説明図である。
【図２】フォトスペーサーが形成された液晶表示装置用カラーフィルタの部分断面図である。
【図３】液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。
【図４】図３に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。
【図５】スリットアンドスピンコータを用いたフォトレジストの塗布方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・フォトレジストの温度を制御する温調機構
２・・・ステージの温度を制御する温調機構
３・・・ステージ上面に制御された温度の空気を供給する空調機構
１０・・・ステージ
１１・・・回転軸
２０・・・回転ステージ
３０・・・液晶表示装置用カラーフィルタ
３１・・・制御された温度の空気
４０、５０・・・ガラス基板
４１、５１・・・ブラックマトリックス
４２、５２・・・着色画素
４３・・・透明導電膜
４４・・・フォトスペーサー
５３・・・突起
６０・・・スリットノズル
７０Ａ・・・フォトレジスト
７０Ｂ・・・フォトレジストの塗膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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