(57)【要約】      （修正有）【課題】カラーフィルタ基板の研磨時に、膜厚（色度）に面内分布が生じた際、処理基板にかかる荷重を局所的に変更することで、研磨処理における膜厚（色度）バラツキを軽減でき、過研磨部と研磨不足の部分の発生を抑え、ワーク表面の均一性を出し、製品収率の向上が可能なカラーフィルタ基板研磨機及び研磨方法を提供する。【解決手段】テンプレート７にはマグネットプレートが具備されており、テンプレート７はマグネットプレートの磁気により平盤研磨機の上定盤３に着脱可能に保持され、選択された領域のマグネットプレートの厚みを調整することでテンプレート７の板厚を所定の厚み分布に調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨処理基板を所定の位置に保持したテンプレートを下面に有する研磨機の上定盤と、研磨クロスを設置した円形テーブルを上面に有する下定盤とを具備し、前記被研磨処理基板表面に研磨クロス面を加圧接触させ、研磨液を前記研磨クロスに供給しつつ前記円形テーブルを回転させながら、前記円形テーブルの回転軸と異なる回転軸で回転する前記上定盤を揺動させて、前記被研磨処理基板表面を研磨するオスカー型のカラーフィルタ基板研磨機において、
少なくとも、前記テンプレートにはマグネットプレートが具備されており、前記テンプレートは前記マグネットプレートの磁気により平盤研磨機の前記上定盤に着脱可能に保持され、選択された領域の前記マグネットプレートの厚みを調整することで前記テンプレートの板厚を所定の厚み分布に調整する手段を有していることを特徴とするカラーフィルタ基板研磨機。
【請求項２】
被研磨処理基板を所定の位置に保持したテンプレートを設置した円形テーブルを上面に有する研磨機の下定盤と、下面に研磨クロスを設置した上定盤とを具備し、前記被研磨処理基板表面に研磨クロス面を加圧接触させ、研磨液を前記被研磨処理基板に供給しつつ前記円形テーブルを回転させながら、前記円形テーブルの回転軸と異なる回転軸で回転する前記上定盤を揺動させて、前記被研磨処理基板表面を研磨するオスカー型のカラーフィルタ基板研磨機において、
少なくとも、前記テンプレートにはマグネットプレートが具備されており、前記テンプレートは前記マグネットプレートの磁気により平盤研磨機の前記下定盤に着脱可能に保持され、選択された領域の前記マグネットプレートの厚みを調整することで前記テンプレートの板厚を所定の厚み分布に調整する手段を有していることを特徴とするカラーフィルタ基板研磨機。
【請求項３】
請求項１または２に記載するカラーフィルタ基板研磨機を用いて、被研磨処理基板としてのカラーフィルタ基板表面を研磨する研磨方法であって、
前記マグネットプレートの選択された領域の板厚を調整することで、前記テンプレート板を所定の板厚分布とし、前記テンプレート板に密着保持された前記被処理カラーフィルタ基板を撓ませ、それぞれの領域のテンプレートの厚みに比例して研磨荷重が被研磨処理基板の各部分にかかり、同一基板内における選択された領域の研磨処理量が規定する研磨量となる様調整することで研磨仕上がりを面内均一となるよう研磨処理することを特徴とするカラーフィルタ基板の研磨方法。
【請求項４】
請求項３に記載するカラーフィルタ基板の研磨方法によって研磨処理されたことを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板研磨機に関するもので、樹脂ブラックマトリックスと着色画素との重なりにより生ずる突起部や、フォトレジストの残渣、凝集物を研磨除去等に用いられるオスカー型のカラーフィルタ基板研磨機に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー液晶表示装置は、一般に、外側にそれぞれ偏光板が設けられているカラーフィルタ基板（対向基板）と素子基板（アレイ基板）との間に液晶を封入して構成される。そして、カラーフィルタ基板と素子基板側との間に画素ごとに電圧を印加して光の透過・不透過を制御して、その透過光を表示光として画面表示する。
【０００３】
カラーフィルタ基板は、透明ガラス基板を構造的支持体として備え、その画面観察者側の反対側（背面側）は多数の画素領域に区分され、画素領域と画素領域の境界に位置する画素間部位には遮光層（ブラックマトリクス：以下ＢＭと略称する）のパターンが設けられ、画素領域のそれぞれには着色画素が配置されている。着色画素は、画素ごとに透過光を着色するもので、一般に、光の三原色に相当する赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の三色の着色画素を配列している。なお、前記ＢＭは、これら各色に着色された透過光の混色を防止するもので、従来は金属クロムの皮膜が使われていたが、近年ではカーボンブラック等の黒色顔料を分散した感光性樹脂が主流になっている。
【０００４】
表示領域内のＢＭ開口部に着色画素を設ける際、ＢＭと着色画素の間に隙間が生じる（いわゆる白抜け）のを避けるため、着色画素の端部がＢＭの端部に乗り上げた構造をとるのが一般的であり、突起（ツノと呼ばれることがある）となる。この場合、乗り上げ部において着色画素に段差および突起が発生し、特にツイステッドネマチック（ＴＮ）方式や垂直配向方式の液晶表示装置において液晶配向不良による光漏れを引き起こし、表示ムラなど表示品質を低下させる問題がある。
【０００５】
上記した着色画素による段差や突起を埋めるために、着色画素を形成した後、平坦化層（オーバーコート層）を別途設ける方法がある。しかしながら、工程増、コストアップに繋がることから、平坦化層を設けることなくカラーフィルタ基板の表面の平坦性を向上させることが求められている。
【０００６】
そこで、従来のカラーフィルタ基板製造工程において、着色層（ＲＧＢ）入色後に、ＢＭと着色層の重なり部分における突起を除去する、或いは液晶分子の配向に影響のない程度にまで突起の高さを低く段差を低減させる目的、及び残渣除去目的で研磨を行っている。例えば、平盤研磨機の円形テーブル上に、カラーフィルタ基板を載置・固定し、定盤に張り合わせた研磨パッド面を、研磨対象のカラーフィルタ基板等の被研磨処理基板（以下ワークと呼称する場合がある）表面に加圧接触させ、円形テーブルを回転させながら、研磨液を滴下しつつ、円形の定盤を揺動させて、カラーフィルタ基板表面の突起を除去する方法がある。なお、前記と逆の配置で、研磨パッド（または、研磨クロス）とワークを相対的に動かしてもかまわない。
【０００７】
現行においては、基板寸法が３２０×４００サイズ〜７３０×９２０サイズのものは、通常、上記した機構を有したオスカー（ＯＳＣＡＲ）型研磨機にて研磨を行う方法がとられている。このオスカー型研磨機に関しては、研磨において面内が均一に研磨できる様各
種技術が提案されている。例えば、特許文献１には、ガラス基板を所定の位置に固定するテンプレートを下面側に有する中定盤が、上定盤の揺動時の偏荷重を緩和するためのバッキングプレートを介して上定盤に着脱可能に固定されている研磨機が開示されている。また、特許文献２及び特許文献３には、定盤と研磨パッドの間に、柔軟層、あるいは柔軟層と硬質フィルム層を設けた平盤研磨機でツノを除去する方法が開示されている。
【０００８】
また、研磨機の構造とは別に、例えば、特許文献４及び特許文献５では、研磨液を研磨クロスに滴下するチューブポンプの吐出口の開口面積と吐出量を規定した研磨方法が開示されている。さらに、特許文献６では、研磨パッドに特定の発泡ポリウレタンを用い、研磨液として一次粒子径０．１〜１．０μｍのアルミナ研磨剤を用いた研磨方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１５０５２２号公報
【特許文献２】特開２００４−１６３６４７号公報
【特許文献３】特開２００４−１８４５８２号公報
【特許文献４】特開２００５−２３０９２３号公報
【特許文献５】特開２００４−２７６１７３号公報
【特許文献６】特開２０００−２８８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ＲＧＢ入色工程において、センターディスペンス方式にてレジストを吐出しスピン方式にて塗布する方法では、基板中央に位置する領域が厚く仕上がる傾向があり、研磨においても同様の傾向が残ってしまう。また、研磨工程において、基板の外周になるにつれ、ＲＧＢ層の研磨量が多くなる傾向があり、面内の膜厚（色度）バラツキが発生してしまう。前記した特許文献に１〜３に開示された技術では、定盤の揺動時の偏荷重が緩和され、特許文献に４〜６に開示された技術では、研磨の効率が改善される。しかしながら、研磨条件は荷重と処理時間の２点のパラメータ変更のみで対応されるものである。そのため、従来の技術のみでは、研磨処理時に同一基板内に所定の研磨量に対して、過研磨部と研磨不足の部分が存在した場合、対応することが不可能であった。
【００１１】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、カラーフィルタ基板の研磨時に、膜厚（色度）に面内分布が生じた際、処理基板にかかる荷重を局所的に変更することで、研磨処理における膜厚（色度）バラツキを軽減でき、過研磨部と研磨不足の部分の発生を抑え、ワーク表面の均一性を出し、製品収率の向上が可能なカラーフィルタ基板研磨機及び研磨方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の請求項１に係る発明は、被研磨処理基板を所定の位置に保持したテンプレートを下面に有する研磨機の上定盤と、研磨クロスを設置した円形テーブルを上面に有する下定盤とを具備し、前記被研磨処理基板表面に研磨クロス面を加圧接触させ、研磨液を前記研磨クロスに供給しつつ前記円形テーブルを回転させながら、前記円形テーブルの回転軸
と異なる回転軸で回転する前記上定盤を揺動させて、前記被研磨処理基板表面を研磨するオスカー型のカラーフィルタ基板研磨機において、
少なくとも、前記テンプレートにはマグネットプレートが具備されており、前記テンプレートは前記マグネットプレートの磁気により平盤研磨機の前記上定盤に着脱可能に保持され、選択された領域の前記マグネットプレートの厚みを調整することで前記テンプレートの板厚を所定の厚み分布に調整する手段を有していることを特徴とするカラーフィルタ基板研磨機である。
【００１３】
本発明の請求項２に係る発明は、被研磨処理基板を所定の位置に保持したテンプレートを設置した円形テーブルを上面に有する研磨機の下定盤と、下面に研磨クロスを設置した上定盤とを具備し、前記被研磨処理基板表面に研磨クロス面を加圧接触させ、研磨液を前記被研磨処理基板に供給しつつ前記円形テーブルを回転させながら、前記円形テーブルの回転軸と異なる回転軸で回転する前記上定盤を揺動させて、前記被研磨処理基板表面を研磨するオスカー型のカラーフィルタ基板研磨機において、
少なくとも、前記テンプレートにはマグネットプレートが具備されており、前記テンプレートは前記マグネットプレートの磁気により平盤研磨機の前記下定盤に着脱可能に保持され、選択された領域の前記マグネットプレートの厚みを調整することで前記テンプレートの板厚を所定の厚み分布に調整する手段を有していることを特徴とするカラーフィルタ基板研磨機である。
【００１４】
次に、本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載するカラーフィルタ基板研磨機を用いて、被研磨処理基板としてのカラーフィルタ基板表面を研磨する研磨方法であって、
前記マグネットプレートの選択された領域の板厚を調整することで、前記テンプレート板を所定の板厚分布とし、前記テンプレート板に密着保持された前記被処理カラーフィルタ基板を撓ませ、それぞれの領域のテンプレートの厚みに比例して研磨荷重が被研磨処理基板の各部分にかかり、同一基板内における選択された領域の研磨処理量が規定する研磨量となる様調整することで研磨仕上がりを面内均一となるよう研磨処理することを特徴とするカラーフィルタ基板の研磨方法である。
【００１５】
次に、本発明の請求項４に係る発明は、前記請求項３に記載するカラーフィルタ基板の研磨方法によって研磨処理されたことを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ基板である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のカラーフィルタ基板研磨機によれば、被処理カラーフィルタ基板を設置するテンプレートの厚みを、マグネットプレートの板厚分布を変化させることで、同一基板内における選択された領域の研磨処理量が規定する研磨量となる様調整することができる。そのため、研磨仕上がりを面内均一となるよう調整して研磨処理することで、研磨工程以前の工程にて発生した、膜厚（色度）バラツキを研磨工程にて解消することが可能となる。
【００１７】
基板の特定箇所のみが研磨不足もしくは過研磨状態となる場合において、選択された特定箇所のマグネットプレートの板厚を増やすことで、研磨量を規定の割合にて増やすことができ、研磨後の膜厚（色度）仕上がりのバラツキを解消することが可能となる。研磨処理にあたって事前に膜厚確認を行うが、同一基板内に過研磨状態と研磨不足状態の両者が存在するとき、従来通りの方法では両者を解消することが不可能であったが、本発明により、同一基板内に過研磨状態と研磨不足状態の両者が存在する場合における膜厚バラツキ（色度バラツキ）を同時処理にて解消することが可能となった。そのため、例えば、1つのワークから製品を多面取りするような場合においても収率を上げることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る、一例のオスカー型研磨機の回転部分の断面模式図である。
【図２】図１に示した、一例の研磨機の平面模式図である。
【図３】本発明に係る、テンプレートの厚み調整前の構成を断面で説明する模式図である。
【図４】本発明に係る被研磨処理カラーフィルタ基板の、一例のｘｙ対角方向の膜厚分布を、基準膜厚を１００として示したグラフである。
【図５】図４に示した一例の基板処理に用いる、基準となる研磨シフト量を１００として設計したテンプレートのｘｙ対角方向の設計板厚分布を示したグラフである。
【図６】図５に示した、設計板厚分布で厚み調整したテンプレートの構成を断面で示す模式図である。
【図７】図４に示した一例の被研磨処理カラーフィルタ基板の、図６に示したテンプレートで研磨処理後のｘｙ対角方向の膜厚分布を示したグラフである。
【図８】本発明に係る被研磨処理カラーフィルタ基板の、他の例のｘｙ対角方向の膜厚分布を、基準膜厚を１００として示したグラフである。
【図９】図８に示した他の例の基板処理に用いる、基準となる研磨シフト量を１００として設計したテンプレートのｘｙ対角方向の設計板厚分布を示したグラフである。
【図１０】図９に示した、設計板厚分布で厚み調整したテンプレートの構成を断面で示す模式図である。
【図１１】図８に示した他の例の被研磨処理カラーフィルタ基板の、図１０に示したテンプレートで研磨処理後のｘｙ対角方向の膜厚分布を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明のカラーフィルタ基板研磨機について、その一実施形態に基づいて説明する。
【００２０】
本発明は、例えば、被研磨処理基板（カラーフィルタ基板）を所定の位置に保持したテンプレートを下面に有する研磨機の上定盤と、研磨クロスを設置した円形テーブルを上面に有する下定盤とを具備し、被研磨処理基板表面に研磨クロス面を加圧接触させ、研磨液を研磨クロスに供給しつつ円形テーブルを回転させながら、円形テーブルの回転軸とは異なる回転軸で回転する上定盤を揺動させて、被研磨処理基板表面を研磨するオスカー型のカラーフィルタ基板研磨機である。本発明では、少なくとも、研磨機上定盤に、マグネットプレートを具備したテンプレートをマグネットプレートの磁気により着脱可能に設置し、このテンプレートに、被処理カラーフィルタ基板を設置し、研磨機下定盤に研磨クロスを設置し、研磨液を研磨クロスに供給しながらカラーフィルタ表面を研磨する。
【００２１】
本発明の研磨機を用いたカラーフィルタ基板の研磨方法においては、予め測定した被研磨処理基板の膜厚分布に基いて、選択された領域のマグネットプレートの厚み分布を、先の測定結果から算出される研磨シフト量に合わせて、マグネットプレートを用いて調整し
、研磨仕上がりが面内均一となるよう研磨処理する。なお、マグネットプレートは市販の材料を用いることが可能であり、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ厚のマグネットプレートをカットして、テンプレートと上定盤の間の選択された領域に挿設する。マグネットプレートは必要に応じて複数使用することができる。
【００２２】
以下に説明する、具体的な実施例に用いた研磨機は、ガラス基板、カラーフィルタ基板などの被研磨処理基板を所定の位置に固定するテンプレートは、マグネットプレートとポリウレタンからなり、このテンプレートは上定盤にマグネットにて着脱可能に固定されている。図１は、本発明に係る、一例のオスカー型研磨機の回転部分の断面模式図である。この研磨機は３２０ｍｍ×４００ｍｍ〜４００ｍｍ×５００ｍｍの基板を用いたカラーフィルタ基板表面を研磨する際に、一般的に使用されている。また、図２は、その平面模式図である
図１及び図２に示すように、この研磨機の回転部分は、円盤状の下定盤（１）、下定盤と一体的に固定され下定盤を回転させる回転軸（２）、摩擦によって下定盤の回転に追従した回転をする円盤状の上定盤（３）及び上定盤の回転軸（４）で構成されたものである。上定盤（３）のサイズは、下定盤（１）より小さなものであり、上記摩擦によって下定盤の回転に追従した回転をしながら、下定盤（１）の上面上を円弧状に揺動（Ｃ）するようになっている。また、上定盤（３）の上部からは設定した研磨圧力（研磨荷重）（Ｄ）をかけられるようになっている。下定盤（１）の上面上には、研磨クロス（５）が貼り合わされており、上定盤（３）の下面上には、研磨処理中のカラーフィルタ基板（６）が外れてしまうのを防止する為に、テンプレート（７）が設けられている。本発明においては、このテンプレートは図３に示す通り、マグネットプレートとポリウレタンからなる構成であり、マグネットの磁力により上定盤に固定されている。
【００２３】
研磨方法は、先ず、上定盤（３）の下面にマグネットプレートにて固定されたテンプレート（７）内に、カラーフィルタの膜面が下向きとなるようにカラーフィルタ基板（６）を貼り付ける。この貼り付けは、カラーフィルタ基板（６）の裏面ガラス面、及びテンプレート（７）の下面のポリウレタン（８）表面を水で濡らし、水の表面張力を利用してテンプレート（７）の下面のポリウレタン部分（８）に貼り付ける。次に、図示しない研磨液を研磨クロス（５）の上方より滴下し、上定盤（３）を下ろし、設定した研磨圧力（研磨荷重）（Ｄ）をかけ、図示しないモーターにより下定盤の回転軸（２）を駆動させ、下定盤（１）を一定方向に回転（Ａ）させる。上定盤の回転軸（４）には駆動を与えず、上定盤（３）には下定盤（１）の回転に追従した回転（Ｂ）をさせる。また、上定盤（３）に円弧状の揺動（Ｃ）をさせる。このようにして、カラーフィルタ基板（６）の表面への研磨を行う。
【００２４】
本発明においては、研磨処理における膜厚シフト量の面内分布が均一（１００）となる様、研磨の膜厚シフト量１００を基準とし、テンプレート下地のマグネットプレートの膜厚分布を調整することにより、選択した領域の研磨荷重を調整することで、過研磨部分は研磨シフト量を減少させ、研磨不足部分は研磨シフト量を増加させることができる。なお、この選択した領域の研磨シフト量は、以下の式１に従う。
選択した領域の研磨シフト量＝［１００＋（１００−選択した領域の研磨実シフト量）］×（設定研磨荷重）    ・・・（式１）
ここで、研磨シフト量の基準を１００とする。
また、研磨シフト量＝（研磨処理前の膜厚）−（研磨処理後の膜厚）である。
【００２５】
研磨対象のカラーフィルタ基板（６）は、前工程の着色画素形成工程で作成され、一般に、ＢＭ部に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各着色画素層が乗り上げたツノと呼ばれる突起及び段差のある表面状態となっていると共に、品種ロット毎に異なる膜厚分布を持っていることが多い。研磨工程での処理の前に、膜厚分布または色度分布を測定して
、その測定値に基いて、テンプレート下地のマグネットプレートの膜厚分布を調整して、研磨処理の条件出しを行い、製造をスタートさせる。
【実施例】
【００２６】
以下に、本発明の具体的実施例について説明する。なお、研磨シフト量については色度値をパラメータとしてもよいが、以下の実施例においては、膜厚をパラメータとして説明を行う。
【００２７】
＜実施例１＞
研磨工程における中央の膜厚シフト量が少ない場合の例として、ＲＧＢ入色工程において、図４に示すように、基板中央の膜厚分布が厚い場合の研磨による改善例を説明する。図４は、この被研磨処理基板のカラーフィルタ基板のｘｙ対角方向の膜厚分布を、基準膜厚を１００として示したグラフである。この場合、選択された領域のテンプレート膜厚を調整することで、選択された領域にかかる研磨荷重の調整を行う。この場合のテンプレートの板厚分布は、基板中央部の研磨荷重が多く（研磨シフト量が多く）なる様に厚くし、図５に示すように、テンプレートの中央膜厚が厚くなるような分布となる様に、基準となる研磨シフト量を１００として設計した。
【００２８】
次に、図６に示すように、テンプレートの中央膜厚が厚くなるようマグネット膜厚分布を調整した。これにより、テンプレートの形状に沿って基板は撓み、テンプレートに付着されることになる。このテンプレートにカラーフィルタ基板を設置して研磨処理を行った。この結果、１００を研磨シフト量の基準値として、従来は研磨不足であった選択された領域の研磨シフト量を１００となる様調整することで、図７に示すように、研磨処理後の基板面内にて均一な膜厚分布を得ることができた。なお、図７における基準膜厚は研磨処理後の規定値であり、その絶対値は、図４における膜厚１００より低いものである。
【００２９】
＜実施例２＞
従来の研磨後の仕上がりにおいて、図８に示す様に、基準膜厚を１００とした場合、中央および基板端膜厚は１２０と膜厚が厚く、中央と基板端との間が８０と薄く仕上がる様な膜厚分布がある場合の改善例を説明する。図８は、このカラーフィルタ基板のｘｙ対角方向の膜厚分布を、基準膜厚を１００として示したグラフである。この場合も、実施例１と同様の手法で、選択された領域のテンプレート膜厚を調整することで、選択された領域にかかる研磨荷重の調整を行う。この場合のテンプレートの板厚分布は、図９に示すように、基板中央部および基板端部の研磨荷重が多く（研磨シフト量が多く）なる様に厚くし、基板中央部と基板端部との間の研磨荷重が少なく（研磨シフト量が少なく）なる様に薄くし、基準となる研磨シフト量を１００として設計した。
【００３０】
次に、図１０に示すように、テンプレートの中央部と基板端部膜厚が厚くなるようマグネット膜厚分布を調整した。これにより、テンプレートの形状に沿って基板は撓み、テンプレートに付着されることになる。このテンプレートにカラーフィルタ基板を設置して研磨処理を行った。この結果、１００を研磨シフト量の基準値として、従来は研磨不足であった選択された領域の研磨シフト量を１００となる様調整することで、図１１に示すように、研磨処理後の基板面内にて均一な膜厚分布を得ることができた。なお、実施例１と同様に、図１１における基準膜厚は研磨処理後の規定値であり、その絶対値は、図８における膜厚８０より低いものである。
【符号の説明】
【００３１】
１・・下定盤    ２・・下定盤を回転させる回転軸    ３・・上定盤    
４・・上定盤を回転させる回転軸    ５・・研磨クロス    
６・・被研磨処理基板（カラーフィルタ基板）    
７・・テンプレート    ８・・ポリウレタン    ９・・マグネットプレート    
Ａ・・下定盤の回転    Ｂ・・上定盤の回転    Ｃ・・上定盤の揺動    Ｄ・・研磨圧力
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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