JP2003086494A - 平面表示素子の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平面表示装置（例えば液晶表示装置）の基板
に形成されたレジスト膜をスピン現像することにおい
て、該スピン現像において形成されるスルーホールや柱
状スペーサの欠陥を低減させる。 【解決手段】 平面表示装置における基板上にレジスト
膜を堆積し、このレジスト膜を露光処理した後、前記レ
ジスト膜を現像処理するための現像液を前記基板を回転
させつつ前記レジスト膜に噴射することにより前記レジ
スト膜を現像処理する、平面表示素子の製造方法であっ
て、前記現像液を噴射する複数の噴射口を、最外のもの
同士が前記基板の最大長よりも外側に設けられた、噴射
体を、前記基板に沿って、往復動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平面表示装置の基
板に形成されたレジスト膜をスピン現像処理する平面表
示素子の製造方法及び製造装置に関し、特に、例えば、
液晶表示装置の基板上に形成されたレジスト膜をスピン
現像処理してカラーフィルターや柱状スペーサ等を形成
するのに用いて好適な液晶表示素子の製造方法及び製造
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子の製造工程におけるフォト
リソグラフィー工程においては、例えば、アレイ基板上
にレジスト膜を形成し、レジスト膜の形成されたアレイ
基板に対して露光処理を行う。露光処理を経たアレイ基
板を現像処理する。この現像処理としては、例えば、ス
ピン現像処理等が行われている。これにより、アレイ基
板上に、レジスト膜から、カラーフィルターや柱状スペ
ーサ等を形成する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のスピン
現像処理は、現像の面内均一性が悪く、現像マージンが
少なかった。また、スルーホールの形成においては基板
周辺部に穴無し不良が発生していた。さらに、顔料含有
の柱状スペーサの形成においては、基板中央部における
柱状スペーサが欠落するという不良が発生していた。こ
のため、液晶表示素子の表示品位は十分でなかった。

【０００４】本発明は、上記問題点の解決を鑑みてなさ
れたものであり、表示性能が良く、歩留が高い平面表示
素子の製造方法及び製造装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の平面表示素子の
製造方法は、平面表示装置における基板上にレジスト膜
を堆積し、このレジスト膜を露光処理した後、前記レジ
スト膜を現像処理するための現像液を前記基板を回転さ
せつつ前記レジスト膜に噴射することにより前記レジス
ト膜を現像処理する、平面表示素子の製造方法であっ
て、前記現像液を噴射する複数の噴射口を、最外のもの
同士が前記基板の最大長よりも外側に設けられた、噴射
体を、前記基板に沿って、往復動させることを特徴とす
るものとして構成される。

【０００６】本発明の平面表示素子の製造装置は、平面
表示装置における基板上にレジスト膜を堆積し、このレ
ジスト膜を露光処理した後、前記レジスト膜を現像処理
するための現像液を前記基板を回転させつつ前記レジス
ト膜に噴射することにより前記レジスト膜を現像処理す
る、平面表示素子の製造装置であって、前記現像液を噴
射する複数の噴射口が、前記噴射口の最外のもの同士が
前記基板の最大長よりも外側になるように、設けられ、
前記基板に沿って設けられた、噴射体と、前記噴射体を
前記基板に沿っての往復動と、前記基板における所定位
置での停止とを可能とした、駆動装置と、を備えるもの
として構成される。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について簡単に
説明すると以下の通りである。

【０００８】本発明が適用される液晶表示素子の製造方
法及び製造装置は、例えば、アクティブマトリクス基板
又は対向基板等の基板上に堆積されたレジスト膜を露光
処理及びスピン現像処理することにより、上記基板上に
カラーフィルターや柱状スペーサ等を形成することにお
いて用いられるものである。より具体的には以下の通り
である。

【０００９】基板上にレジスト膜を堆積し、堆積された
レジスト膜を所定のパターンにて露光する。基板をスピ
ン回転させる。基板の上部から、ノズル（チップ、噴射
口）が複数設けられたノズル付パイプ（噴射体）により
現像シャワー（現像液）をかけ、レジスト膜をスピン現
像する。ノズルは、最外のノズル間距離が基板の対角長
（最大長）以上であるものを用い、スピン現像時におい
て上記ノズル付パイプを固定及び往復動させる。これに
より、基板上における現像レートを局所的に上げたり、
基板上における現像レートを均一にしたりする。このよ
うに現像レートを目的に応じて適宜変更することで、カ
ラーフィルターにおけるスルーホールの穴無し不良や、
柱状スペーサの欠落等のない液晶表示素子を製造しよう
とするものである。以下、図面を参酌しつつ、本発明の
実施形態についてより詳しく説明する。

【００１０】図１は、本発明が適用される液晶表示素子
の製造装置（スピン現像装置）の一部を示す概念図であ
る。

【００１１】先ず、このスピン現像装置の構成について
説明する。

【００１２】このスピン現像装置１は、現像の対象とな
るアレイ基板２を搭載及び回転させるためのスピン現像
台（図示せず）を備えている。スピン現像台はアレイ基
板２をバキューム吸着するように構成されている。アレ
イ基板２の大きさは４００×５００ｍｍであり、対角長
９は略６４０ｍｍである。スピン現像台のアレイ基板２
との接触面部は略直径３００ｍｍの円形状である。なお
符号４は、アレイ基板２の中心を示す中心線である。

【００１３】スピン回転台の上部には、棒状のチップが
複数設けられたノズル付パイプ６が設けられており、ノ
ズル付パイプ６は、アレイ基板２に現像シャワー５をか
けるためのものである。ノズル付パイプ６は、任意の支
持体（図示せず）により支持されており、ノズル付パイ
プ６は、この支持体を介して、リニアモータ等を有する
駆動装置によってアレイ基板２に対して平行に移動させ
られるように構成されている。また、ノズル付パイプ６
の一端には、ノズル付パイプ６の中空部に現像液を送る
ためのチューブ（図示せず）が設けられている。

【００１４】ノズル付パイプ６には、その軸に沿って、
広角扇タイプのチップ７が複数設けられている。このチ
ップ７はノズル付パイプ６からの現像シャワー５を放出
させるためのものであり、この現像シャワー５の放出の
角度８はチップ７を調整することにより適宜変更可能で
ある。チップ７は、最外のチップ間の距離が対角長９以
上となるようにチップ７は構成されており、シャワー有
効長１０がアレイ基板２の対角長９以上となるようにし
てある。ここにシャワー有効長１０とは、アレイ基板２
と同一平面においてシャワーの効力が同等である長さを
いう。

【００１５】次に、このように構成されたスピン現像装
置１を用いて、液晶表示素子の構成要素であるカラーフ
ィルター層及び柱状スペーサ、額縁パターンをアレイ基
板２上に形成する手段について説明する。

【００１６】まず、それに先立ち、これらの構成要素を
有する液晶表示素子の構造について簡単に説明しておく
と以下の通りである。

【００１７】アレイ基板上には、複数の信号線領域部及
び走査線領域部によりマトリクス状に構成される複数の
画素領域部が設けられている。各画素領域部には画素Ｔ
ＦＴの領域部が設けられている。これらの領域部が形成
されたアレイ基板上にはカラーフィルター層が設けられ
ている。カラーフィルター層は、赤色カラーフィルター
層及び緑色カラーフィルター層、青色カラーフィルター
層の３種がストライプ状に交互に配置されることにより
構成されている。これらカラーフィルター層には画素Ｔ
ＦＴとの導通をとるためのスルーホールが形成されてい
る。カラーフィルター層上には画素電極が形成されてお
り、この画素電極と画素ＴＦＴとは上記スルーホールを
介して電気的に接続されている。このようにして構成さ
れたアレイ基板に対向配置されて対向基板が設けられて
いる。アレイ基板と対向基板との間には液晶が介在させ
られており、さらに、アレイ基板と対向基板との間に
は、これらの基板間の距離を一定に保つための柱状スペ
ーサ及び基板周辺部における額縁部が設けられている。

【００１８】ここで、このようにして構成される液晶表
示素子におけるカラーフィルター層及び柱状スペーサ、
額縁パターンを形成する手段について説明する。

【００１９】まず、カラーフィルター層の形成工程につ
いてまず説明する。

【００２０】先ず、赤色カラーフィルター層の形成工程
について説明する。

【００２１】先ず、予め、上記画素ＴＦＴの領域部等が
形成されたアレイ基板２上に赤色のネガレジスト（赤色
ネガレジスト）をスピン塗布する。次に、赤色ネガレス
トがスピン塗布されたアレイ基板２をプリベークする。
次に、赤色フィルター層を形成するためのストライプパ
ターンと、スルーホール（赤色フィルター層において形
成される）のパターンとを、赤色ネガレジスト上にフォ
トマスクで形成する。このスルーホールは、上記画素Ｔ
ＦＴと、後にアレイ基板２上に形成される画素電極との
導通をとるためのものである。引き続き、このフォトマ
スクを介して赤色ネガレジストに対して直接露光する。
このようにして露光された赤色ネガレジストをスピン現
像装置１を用いて現像し、赤色カラーフィルター層を形
成する。このスピン現像装置１による現像は具体的には
以下のようにして行う。

【００２２】まず、アレイ基板２をスピン現像台（図示
せず）の上に搭載する。アレイ基板２の上部にノズル付
パイプ６を設ける。ノズル付パイプ６の位置は、現像シ
ャワー５の中心部がアレイ基板２の中心線４と一致する
ようにしておく。このようにした後、ノズル付パイプ６
から現像シャワー５を、スピン現像台により回転させた
アレイ基板２にかけることにより現像を開始する。ここ
で、現像シャワー５がアレイ基板２に同等に当たるよう
に、現像シャワー５のシャワー有効長１０がアレイ基板
２の対角長９以上となるようにする。ここでは、アレイ
基板２の対角長９である上記略６４０ｍｍに対して、シ
ャワー有効長１０を７００ｍｍとしている。現像液は、
界面活性剤入りの０．０５％ＴＭＡＨ水溶液を用い、現
像液流量は、５〜７Ｌ／ｍｉｎとする。現像時間は４０
秒であるが、最初の１０秒と、残りの３０秒とで現像処
理の内容を異ならせる。以下それぞれに分けて説明す
る。

【００２３】最初の１０秒は、ノズル付パイプ６の中心
部がアレイ基板２の中心線４と一致するように固定した
状態にしてアレイ基板２に現像シャワー５をかける（固
定プロセス）。

【００２４】残りの３０秒は、ノズル付パイプ６を、ア
レイ基板２の上部においてアレイ基板２に平行に往復動
させつつ、アレイ基板２に現像シャワー５をかける（往
復動プロセス）。

【００２５】このように現像を２つのプロセスに分けて
行うのは以下の理由による。

【００２６】即ち、ネガレジストは、ノズル付パイプ６
からの現像シャワー５により物理的にたたくことで現像
される性質を有する。ここで、現像シャワー５の中心部
をアレイ基板２の中心線４と一致させた状態のままの現
像を行うと、アレイ基板２の周辺部における赤色ネガレ
ジストへの現像シャワー５のあたりが少なくなる。この
結果、アレイ基板２の周辺部におけるスルーホールの形
成等が不十分になり、例えば、穴無しのスルーホール等
も生じうる。このため、アレイ基板２全体にわたり充分
に現像シャワー５を効率よくあてるべく、上記のように
固定プロセス及び往復動プロセスの２つの現像プロセス
を用いつつ、往復動プロセスの時間を固定プロセスの時
間よりも長くして現像を行うこととしたものである。

【００２７】このようにして現像処理を受けたアレイ基
板２は、純水によりリンスされた後、２２０℃のオーブ
ンで焼成される。これにより、赤色カラーフィルター層
が形成される。

【００２８】次に、同様の手順にて、緑色カラーフィル
ター層及び青色カラーフィルター層を順次形成する。

【００２９】以上のようにして赤色及び緑色、青色の３
種のカラーフィルター層の形成がなされる。

【００３０】次に、柱状スペーサ及び額縁部の形成工程
について説明する。

【００３１】先ず、予め、カラーフィルター層が形成さ
れたアレイ基板２上に画素電極をＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ
Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）で形成しておく。

【００３２】この画素電極が形成されたアレイ基板２
に、黒色顔料を含むネガレジスト（黒色ネガレジスト）
をスピンナーで塗布する。この黒色ネガレジスト上に、
柱状スペーサーと額縁とのパターンのフォトマスクを形
成し、このフォトマスクを介して黒色ネガレジストを直
接露光する。このようにして露光された黒色ネガレジス
トをスピン現像装置１を用いて現像し、柱状スペーサ及
び額縁部を形成する。スピン現像装置１による現像は具
体的には以下のようにして行う。

【００３３】ノズル付パイプ６からの現像シャワー５
を、スピン現像台により回転させたアレイ基板２にあ
て、黒色ネガレジストを現像する。現像時間は４０秒で
あるが、最初の２６秒と残りの１４秒とで現像処理の内
容を異ならせる。最初の２６秒は、現像シャワー５の中
心部をアレイ基板２の中心線４に固定したままの現像を
行う。残りの１４秒は、ノズル付パイプ６をアレイ基板
２の水平方向に往復動しつつの現像を行う。このように
現像を２つのプロセスに分けるのは以下の理由による。

【００３４】即ち、上述したアレイ基板２への上記黒色
ネガレジストのスピンナー塗布においては、アレイ基板
２の中心部分における黒色ネガレジストの膜厚は、周辺
部よりも０．５μ程度厚くなる。このため、例えば、ノ
ズル付パイプ６を往復動し続ける面内均一な現像を行う
と、アレイ基板２の中心部における現像が不足し、アレ
イ基板２の中心部において現像残渣が生じる。そして、
このままさらに現像を続けるとすれば、アレイ基板２の
周辺部における現像が過多となり、例えば、周辺部にお
ける柱状スペーサの欠落が生じる。このため、現像シャ
ワー５をアレイ基板２の中心で固定しての固定プロセス
時間を往復動プロセス時間よりも延ばすことで、アレイ
基板２の中心部分での現像レートを上げ、全体として効
率のよい現像を行おうとするものである。

【００３５】このようにして現像された黒色ネガレジス
トを有するアレイ基板２は、純粋でリンスされた後、２
２０℃のオーブンで焼成される。

【００３６】以上のようにして柱状スペーサ及び額縁部
の形成がなされる。

【００３７】本実施形態においては、アレイ基板上にカ
ラーフィルターや柱状スペーサ等を形成する場合におい
て本発明を適用したが、これらを対向基板に形成する場
合においてもこれらと同様にして本発明を適用すること
ができる。

【００３８】また、本実施形態においては、液晶表示装
置用のアレイ基板及び対向基板に対しての現像処理を説
明したが、本発明はこれに限られるものではなく、他の
平面表示装置用の基板の現像処理についても適用可能で
ある。

【００３９】以上のように、本発明の実施形態によれ
ば、ノズル付パイプの最外のノズル間の距離をアレイ基
板の最大長以上となるようにして、現像シャワーのシャ
ワー有効長をアレイ基板の対角長以上となるように、さ
らに、ノズル付パイプをアレイ基板の水平方向に往復動
することができるように構成したので、パイプの動作
（固定時間、往復動時間）を目的に応じて変えること
で、スルーホールの穴無し不良や柱状スペーサの欠落等
のない液晶表示素子を提供することが可能となる。例え
ば、スルーホール形成の場合は、パイプの往復動時間を
パイプの固定時間よりも長くすることで、アレイ基板周
辺における現像シャワーのあたりを長くし、これにより
スルーホールの現像残渣不良を無くすことができる。ま
た、顔料含有の柱状スペーサの形成の場合は、アレイ基
板の中央部における現像シャワーの固定時間を増やすこ
とで、膜厚分布に応じた現像レートを得ることができ、
局所的な現像残渣や、局所的な過現像を防ぐことができ
る。このようにして、本実施形態によれば、カラーフィ
ルター層、柱状スペーサ等の欠陥を極力抑えた歩留の高
い液晶表示素子を提供することができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、噴射体における複数の
噴射口を、最外のもの同士が基板の最大長よりも外側に
設け、この噴射体を基板に沿って往復動させるようにし
たので、目的に応じた適切な現像レートを得ることがで
き、したがって、表示性能が良く、歩留の高い平面表示
素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される液晶表示素子の製造装置の
概念図である。

【符号の説明】

１ スピン現像装置 ２ アレイ基板 ４ 中心線 ５ 現像シャワー（現像液） ６ ノズル付パイプ（噴射体） ７ ノズル（チップ、噴射口） ８ 角度 ９ 対角長（最大長） １０ シャワー有効長

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H088 FA02 FA30 HA01 HA08 HA12 MA20 2H096 AA28 AA30 GA30 GA31 5F046 LA03 LA04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平面表示装置における基板上にレジスト膜
   を堆積し、このレジスト膜を露光処理した後、前記レジ
   スト膜を現像処理するための現像液を前記基板を回転さ
   せつつ前記レジスト膜に噴射することにより前記レジス
   ト膜を現像処理する、平面表示素子の製造方法であっ
   て、 前記現像液を噴射する複数の噴射口を、最外のもの同士
   が前記基板の最大長よりも外側に設けられた、噴射体
   を、前記基板に沿って、往復動させることを特徴とす
   る、平面表示素子の製造方法。
2. 【請求項２】前記平面表示装置は液晶表示装置であり、
   前記レジスト膜は着色層であり、この着色層に、スルー
   ホールを形成するに当たり、噴射体からの前記現像液
   を、前記噴射体の往復動時間を固定時間よりも長くし
   て、噴射することを特徴とする、請求項１に記載の、平
   面表示素子の製造方法。
3. 【請求項３】前記平面表示装置は液晶表示装置であり、
   前記レジスト膜は柱状スペーサ形成用膜であり、この柱
   状スペーサを形成するに当たり、前記噴射体からの前記
   現像液を、前記噴射体の往復動時間を固定時間よりも短
   くして、噴射することを特徴とする、請求項１に記載
   の、平面表示素子の製造方法。
4. 【請求項４】平面表示装置における基板上にレジスト膜
   を堆積し、このレジスト膜を露光処理した後、前記レジ
   スト膜を現像処理するための現像液を前記基板を回転さ
   せつつ前記レジスト膜に噴射することにより前記レジス
   ト膜を現像処理する、平面表示素子の製造装置であっ
   て、 前記現像液を噴射する複数の噴射口が、前記噴射口の最
   外のもの同士が前記基板の最大長よりも外側になるよう
   に、設けられ、前記基板に沿って設けられた、噴射体
   と、 前記噴射体を前記基板に沿っての往復動と、前記基板に
   おける所定位置での停止とを可能とした、駆動装置と、 を備える、平面表示素子の製造装置。