(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に３原色のカラーフィルタ層を順次パターン形成する液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、フィルタ部の形成に用いる１色の着色レジストにて形成した外周部アライメントマーカーを、他の色のフィルタの形成時に画像処理にて検出し、マスク上のアライメントマーカーとの間で位置合わせする際、アライメント用の光源に特定波長範囲をカットする色フィルタを設置することにより読み取り部位間の透過光量比を高めて認識性能を向上させることを特徴とするカラーフィルタの製造方法であって、前記１色の着色レジストにて形成した外周部アライメントマーカーの着色レジストは、前記画像処理での検出に使用する波長範囲以外でも透過率が高い分光分布を示すレジストであるカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
第１色目のパターン用のマスクに、フィルタ部パターンとともにアライメントマーカー部のパターンを形成しておき、第２色目以降のマスク露光時のアライメント用の光源として、特定波長範囲をカットしてアライメントマーカーの読み取り部位間の透過光量比を高める色フィルタを設置したものを用い、基板上に形成された第１色目のパターンによるアライメントマーカーと第２色目以降のマスク上のアライメントマーカーを位置合わせして、パターン露光することを特徴とする、液晶表示装置用カラーフィルタの製造に用いる露光方法であって、前記第１色目のパターンによるアライメントマーカー部に用いる着色レジストは、前記位置合わせに使用する波長範囲以外でも透過率が高い分光分布を示すレジストである露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタの製造方法およびその際に用いる露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー液晶表示装置に内蔵されるカラーフィルタにおいては、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）各色の着色部の間に遮光部（ブラックマトリクス）を形成する構造のカラーフィルタが一般的である。このブラックマトリクスには金属クロムもしくは金属クロムと酸化クロムの積層膜が採用されている。これらはパターン精度にすぐれ、０．２〜０．３μｍ程度の薄い膜厚でも遮光性が大きいという利点がある一方、高価で製造コストが高いという欠点があるため、その代替材料として低反射の遮光性樹脂によるブラックマトリクスも用いられている。
【０００３】
ここでさらなる低コスト化および高精細化にともなう輝度確保のために、遮光性樹脂によるブラックマトリクスも省略する、もしくは色フィルタのうち１色をブラックマトリクス部に流用することが検討されている。ここで、同一基板上に順次所定の位置に着色部を形成するにあたり、基板上に位置合わせ用のマーク（アライメントマーク）を形成することが重要となる。すなわち、パターン露光の際、基板上に形成したアライメントマークと、パターン露光用マスクに形成したマークとを、アライナーにて検出し位置合わせすることで、着色部の位置ずれを防止していたものである。従来ブラックマトリクスを形成したときには、ブラックマトリクスの形成と同時にアライメントマークも形成していた。しかし前述したようにブラックマトリクスの省略が検討されている現在、第１色目の着色部の形成と同時に、着色部の形成に用いた着色レジストでアライメントマークを形成する試みがなされている。
【０００４】
ここで、順次形成する着色部の色の形成順序は本来任意であるといえる。仮に青色が第１色目である場合には、青色レジストの透過率は比較的低いため、非パターン部とのコントラストが高く、青色レジストを用いたアライメントマークによるアライナーでの位置合わせは支障なく可能である。しかしながら、事情により赤色を第１色目とし、アライメントマークも赤色とした場合、他の色の露光の位置合わせの際、赤のアライメントマークを利用しようとしても、赤のアライメントマークの透過率が高く非パターン部とのコントラストが低いため、アライナーの光源ではアライメントマークを判別しにくく、位置合わせ作業が困難となる問題があった。
【０００５】
そのため、ブラックマトリクスを省略しても、金属または遮光性樹脂をアライメントマーカー形成のためだけにパターン形成して用いる必要があった。アライメントマークのみ形成する場合、ブラックマトリクスも形成する場合に比べ歩留まりは非常に高いものの、ブラックマトリクスの形成と同様の工程が必要となり、製造コスト的には大きな削減が期待できず、好ましいことではなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような、着色レジストで形成されたアライメントマーカーの読み取りの問題を解消し、色フィルタに用いる、非パターン部とのコントラストの低い１色のレジストにてアライメントマーカーを形成しても、問題なくアライメントマークの位置合わせ作業を行うことを可能としたカラーフィルタの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、透明基板上に３原色のカラーフィルタ層を順次パターン形成する液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、フィルタ部の形成に用いる１色の着色レジストにて形成した外周部アライメントマーカーを、他の色のフィルタの形成時に画像処理にて検出し、マスク上のアライメントマーカーとの間で位置合わせする際、アライメント用の光源に特定波長範囲をカットする色フィルタを設置することにより読み取り部位間の透過光量比を高めて認識性能を向上させることを特徴とするカラーフィルタの製造方法であって、前記１色の着色レジストにて形成した外周部アライメントマーカーの着色レジストは、前記画像処理での検出に使用する波長範囲以外でも透過率が高い分光分布を示すレジストであるカラーフィルタの製造方法である。また本発明は、第１色目のパターン用のマスクに、フィルタ部パターンとともにアライメントマーカー部のパターンを形成しておき、第２色目以降のマスク露光時のアライメント用の光源として、特定波長範囲をカットしてアライメントマーカーの読み取り部位間の透過光量比を高める色フィルタを設置したものを用い、基板上に形成された第１色目のパターンによるアライメントマーカーと第２色目以降のマスク上のアライメントマーカーを位置合わせして、パターン露光することを特徴とする、液晶表示装置用カラーフィルタの製造に用いる露光方法であって、前記第１色目のパターンによるアライメントマーカー部に用いる着色レジストは、前記位置合わせに使用する波長範囲以外でも透過率が高い分光分布を示すレジストである露光方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に図面を用いて説明する。
本発明のカラーフィルタの製造工程の一例の概要は以下の通りである。すなわち、図６（ａ）において示すように、基板１上にまず第１色目として赤色の着色レジスト２’をスピンコート法などにより全面にコーティングして、乾燥した後、フォトマスク５を介して紫外線をパターン露光し、現像、水洗、ベーキングして、図６（ｂ）に示すように、カラーフィルタ２の赤色パターン部位、パターンの１画面の外周の外枠部３、および基板端部近辺のアライメントマーカー４ａ′の各パターンを形成する。次いで、第２色目として緑色の着色レジストを全面にコーティング、乾燥した後、カラーフィルタ２の緑色パターン部位のパターンのみを形成するためのフォトマスクを介して紫外線を露光し現像、水洗、ベーキングして、図６（ｃ）に示すように、緑色パターンをパターニングする。最後に、青色の着色レジストを用い、図６（ｄ）に示すようにカラーフィルタ２の青色パターン部位を同様にしてパターニングすることにより、カラーフィルタ基板を完成するものである。
【０００９】
ここで用いられる２または３種類（この説明では第２色目と第３色目のマスクを兼用する２種類である。）のフォトマスク５のうち、第１色目の赤色のパターン用のネガ型フォトマスク５ａは、図７（ａ）に示すようなものであり、赤色のフィルタパターン２ａと、基板端部（外周部）のアライメントマーカー４ａより成る。このアライメントマーカー４ａにより基板１上にパターニングされたアライメントマーカー４ａ’（図７（ａ’）に示す）を用いて、図７（ｂ）に示す第２色目ないし第３色目のパターン用フォトマスク５ｂのアライメントマーカー４ｂ，４ｃとの間で、互いのパターンの中心を位置合わせすることによりカラーフィルタパターンの適切な位置合わせを実現した後、第２色目ないし第３色目のパターン露光を行うものであるが、既述のように通常のアライナーの光源では、例えば基板上の第１色目のアライメントマーカーの状態を示す図８（ａ）のように、基板１上にパターニングされた赤色のアライメントマーカー４ａ’のパターンは非パターン部と透過率の差が少ないため判別しづらく、アライナーにかける場合においてもコントラスト不足で位置合わせが困難となる。特に第３色目の青色パターン露光の際の位置合わせに関しては困難度が顕著である。
【００１０】
そこで本発明では、主に青色のパターン露光の際、アライナーの光源と対象物（フォトマスク５ｂおよび基板１）の間に、長波長側の波長範囲をカットする色フィルタ（視覚上は緑色）を設置することを考えた。図１に示すように、Ｘのような分光透過率特性を持ったフィルタを用いることにより、アライナーの光源・フィルタ・受光器の影響を考慮した波長別の相対光量は、色フィルタを設置しない場合の分布Ａに対し、色フィルタを設置した場合はＢに示す分布のようになり、フィルタの有無で使用する波長を制限できる。
【００１１】
なお、検証当初に予想されていた青色レジストは図２のＸに示すような波形の分光透過率であり、上記図１のＡに示すアライナー光源の相対光量（色フィルタ無し）が青色レジストを通過した後の分光透過率分布を調べると、図３のグラフのＸに示すとおり、フィルタを使用しなくても波長が制限されている分光分布になっていることがわかる。このため当初は、フィルタを追加しても計測される分光分布は相対的に変化するだけで検出信号としては変化が見られないと考えられた。
【００１２】
ところが現在の青色レジストは、従来のレジストと大きく異なり、図２のグラフのＹに示すように長波長側（赤〜近赤外）の透過率がかなり高い分布を示すものであることがわかった。この事情から、青色レジストを透過した後の分光分布も、図３のグラフのＹに示すように長波長側の光量が大きく分布していることがわかる。
そのため、本発明の色フィルタを使用した場合には、この長波長側の光量分布を大きく抑えるよう変化させることができる。この効果を示したのが図４および図５である。アライナー部において、色フィルタのない場合（Ａ）、色フィルタを通した場合（Ｂ）の各々について、（１）基板上の非パターン部位透過部分、（２）青色レジストによるアライメントマーカー透過部分、および（３）青色レジストによるアライメントマーカーと赤色レジストによるアライメントマーカーの重なり部の透過部分、のそれぞれの分光分布を比較すると図４および図５のＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３のグラフのようになる。
【００１３】
図４に示すように色フィルタのない場合においては、光量分布の山が広い波長範囲に２つあるため判定が難しくなるのに対し、図５に示すように色フィルタを通した場合には、光量のピークは低いものの、波長範囲は制限され、判別が容易になる。全光量の比率（グラフでは曲線内の面積比となる）を比較してみると、Ａ２：Ａ３＝１．３５：１であるのに対し、Ｂ２：Ｂ３＝２．３１：１であり、検出が容易になっている。フィルタが無い場合、長波長側（６００〜７００ｎｍ）の分光が検出性能を大きく落としていることがわかる。
実際に見た場合にも、図８（ｂ）に示すように、赤色のアライメントマーカー４ａ’を色フィルタを通して見た場合、パターンと重なる部分はきわめて暗い色となり、重ならない部分との判別が容易となっている。これにより、アライメントマーカー４ａ’と青色のパターン用フォトマスク５ｂ上のアライメントマーカー４ｃの間での位置合わせを的確に行うことができる。
【００１４】
【実施例】
本発明の実施の一例を以下に示す。
液晶表示装置用無アルカリガラスの基板１上に、フジハント社製赤色レジスト、商品名「ＣＲ−２０００」をスピンコータにより全面に厚さ１．０〜２．０μｍの厚さにコーティングし、７０℃、２０分の条件でプレベークを行った。
そののち、フォトマスク５ａを介して紫外線を露光量１２０ｍＪ／ｃｍ2でパターン露光し、現像は上記レジストの専用現像液を用い、２３０℃、６０分の条件でポストベークを行った。これにて、図６（ｂ）に示すように、カラーフィルタ２の赤色パターン部位、パターン部位の外周の外枠部３、および基板端部近辺のアライメントマーカー４ａ′等の各パターンが形成された。
【００１５】
次いで第１色目の赤色パターンが形成された上記の基板１上に、フジハント社製緑色レジスト、商品名「ＣＧ−２０００」を同様に同条件で全面にスピンコート、プレベークを行ったのち、上記基板１とフォトマスク５ｂを重ねて近接させ、アライナーにて、基板１上のアライメントマーカー４ａ′とフォトマスク５ｂ上のアライメントマーカー４ｂの透過光のパターンを位置合わせしてから、同様にして紫外線でパターン露光、現像、ポストベークを行った。これにて、図６（ｃ）に示すように、さらにカラーフィルタ２の緑色パターン部位が追加形成された。この例のように、赤色パターンからなるアライメントマーカー４ａとその上に塗布された緑色フィルタは補色関係にあり、両社の間の識別は可能であるので、光源に色フィルタを設ける必要はない。
【００１６】
次いで、第１色目の赤色パターンと第２色目の緑色パターンが形成された上記の基板１上に、フジハント社製青色レジスト、商品名「ＣＢ−２０００」を同様に同条件で全面にスピンコート、プレベークを行ったのち、上記基板１と、フォトマスク５ｂを重ねて近接させ、さらに図１のＸに示す分光透過率を持った視覚上は緑色の色フィルタ（図示せず）を重ねた状態で、アライナーにて、基板１上のアライメントマーカー４ａ’とフォトマスク５ｂ上のアライメントマーカー４ｃの透過光のパターンを位置合わせを試み、支障無く成功した。この後、同様にして紫外線でパターン露光、現像、ポストベークを行った。これにて、図６（ｄ）に示すように、さらにカラーフィルタ２の青色パターン部位が追加形成され、カラーフィルタが完成した。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の方法により、色フィルター部に用いるレジストパターンの第１色目で作成したアライメントパターンを用いて第２色目以降のフォトマスクとの位置合わせが実現し、ブラックマトリクスもしくはアライメントマーカーのためだけの黒色アライメントパターンの形成工程を省略することができるため、大幅な工程省略とコストダウンが達成できる。
【００１８】
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｘは本発明において用いる色フィルタの分光透過率を、また、ＡおよびＢは、アライナー光源の光、および色フィルタを通したアライナー光源の光の、波長別の相対光量の分布を示すグラフである。
【図２】当初予想の青色レジストおよび現在の青色レジストの分光透過率を示すグラフである。
【図３】本発明におけるアライナー光源が、当初予想の青色レジストおよび現在の青色レジストを通過した後の分光分布を示すグラフである。
【図４】本発明における、基板上の（Ａ１）基板上の非パターン部位透過部分、（Ａ２）青色レジストによるアライメントマーカー透過部分、および（Ａ３）青色レジストによるアライメントマーカーと赤色レジストによるアライメントマーカーの重なり部の透過部分、の各々の分光分布を、色フィルタのない場合について示したグラフである。
【図５】本発明における、基板上の（Ｂ１）基板上の非パターン部位透過部分、（Ｂ２）青色レジストによるアライメントマーカー透過部分、および（Ｂ３）青色レジストによるアライメントマーカーと赤色レジストによるアライメントマーカーの重なり部の透過部分、の各々の分光分布を、色フィルタを通した場合について示したグラフである。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、本発明のカラーフィルタの製造工程の概略を工程順に示す説明図である。
【図７】（ａ）本発明に用いる第１色目のパターンの露光に用いるフォトマスクを示す説明図である。
（ａ’）本発明の第１色目のパターンを形成したカラーフィルタ基板を示す説明図である。
（ｂ）本発明に用いる第２色目および第３色目のパターンの露光に用いるフォトマスクを示す説明図である。
【図８】（ａ）本発明における、基板上の第１色目のアライメントマーカーの状態を、アライナーに用いるフィルタをかけない場合について示した説明図である。
（ｂ）本発明における、基板上の第１色目のアライメントマーカーの状態を、アライナーに用いるフィルタをかけた場合について示した説明図である。
【符号の説明】
１      基板
２      カラーフィルタ
２’    レジスト
３      外枠部
４      アライメントマーカー
５      フォトマスク
【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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