JP2003287873A - フォトマスク、基準基板および露光機ならびにカラーフィルターの製造方法 - Google Patents
フォトマスク、基準基板および露光機ならびにカラーフィルターの製造方法Info
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Abstract
フォトマスクの上側より容易にかつ迅速に見つけ出す。 【解決手段】基板上に所定のパターンの着色層を形成す
るカラーフィルターの製法にて、さらに露光機に設置し
た基準基板に対し位置合せし露光する工程を含むフォト
リソグラフィー法に用いるフォトマスクであって、基準
基板と位置合せするためのマーカーを設けるとともに、
このマーカーが基準基板との間にて位置を定める光透過
性の位置規定部と、この位置規定部の周囲に設けて基準
基板との間にて位置を探索する光透過性の位置探索部と
からなる。
Description
晶表示装置に用いられるカラーフィルターの製造方法に
関し、詳しくはフォトマスクを露光機に用いる基準基板
に位置合わせする方法(あるいは基準基板を用いて、フ
ォトマスクに基板を位置合わせする方法)にて、それに
用いるフォトマスクに関するものである。さらに基準基
板および露光機に関するものである。
光膜、赤(R)、緑(G)、青(B)の画素を所定のピ
ッチで規則正しく配列させたカラーフィルターはカラー
撮像素子や液晶表示装置等のカラー表示装置に広範に利
用されている。従来、これらのブラックの遮光パターン
や色画素はフォトリソグラフィー技術を用いて形成され
ている。
ストを向上させるものであるが、従来、Cr等の金属膜
が主流であった。しかし、最近、製造コストの問題や環
境問題に鑑み、樹脂製のブラックに置き換えたものが普
及されている。
RGBレジスト材料は、通常、ネガ型の紫外線感光性樹
脂である。
する場合を説明する。透明基板全面にブラックレジスト
をスピンコーターやバーコーターもしくはスリットノズ
ルコーター等を用いて塗布し、ついでこの基板を仮乾燥
し、露光、現像、ポストベークし、これら一連の工程を
経て、樹脂ブラック遮光膜を所定のパターンにて形成す
る。
にマトリクスもしくはストライプのブラックパターンを
形成すると同時に、2色目以降の他の色画素パターンを
形成する際に用いるフォトマスクにおいて、このマスク
との位置合わせに使用するアライメントマーカーも同時
に形成する。
板上での位置精度は、その後の2色目以降のRGBの各
色画素を形成する際の位置基準に大きく係わる。また、
液晶表示装置においては、その液晶パネルの製造工程に
て、カラーフィルター以外の他の部材を形成する際のマ
ーカーとしての基準になる。
位置精度は製品の品質を向上させたり、製造歩留まりを
高めるために、非常に重要な工程である。
ン位置のズレが発生したり、さらには、その後のプロセ
スの装置でのマーカー読みとりにおいて、認識エリアを
外れた場合には、読み取りできなくなることもあった。
遮光膜を形成すると同時に、2色目以降の他の色画素パ
ターンを形成する際に用いるフォトマスクにおいて、こ
のマスクとの位置合わせに使用するアライメントマーカ
ーも同時に形成したもので、露光機に用いる基準基板と
している。
に作製したものを用いてもよい。このような専用の基板
であれば、フォトマスクとの位置合わせに使用するアラ
イメントマーカーだけでよい。
露光と呼ぶ)、露光機に基準基板を用いるが、この基準
基板によれば、その基板の基準面(通常、隣り合う2
辺)に対するパターンおよびアライメントマーカーの位
置精度をあらかじめ測定し、確認したものである。そし
て、このような基準基板を基準として1色目のフォトマ
スクセット位置を決定する。あるいは露光機にあらかじ
めセットしたフォトマスクを基準にして、フォトマスク
と位置合わせした基準基板を保持し、そして、露光ステ
ージの位置を決定する。
光機内での基準基板の位置は基準面でのピンアライメン
トもしくはセンサーによる位置決めが行われる。この繰
り返し精度は個々の基板の最終的な位置精度を決定す
る。
た露光機内の基準基板を用いて、この基準基板に対し、
フォトマスクのセット位置を決定したり、あるいはあら
かじめセットしたフォトマスクを用いて、このマスクと
位置合わせした基準基板を保持し、露光ステージの位置
を決定するが、このようなセッテイングによれば、通
常、基準基板はこの基板に対してマスクで焼き付けたパ
ターン位置精度の測定を行い、その修正を繰り返すこと
によって基準寸法に対し位置精度を高めることで作成さ
れる。もしくは生産品の中から基準寸法に対するバラツ
キが小さいものを選択してもよい。
目に樹脂ブラック遮光膜を形成すると同時に、2色目以
降の他の色画素パターンを形成する際に用いるフォトマ
スクにおいて、このマスクとの位置合わせに使用するア
ライメントマーカーも同時に形成したもので、露光機に
用いる基準基板としているが、この基準基板を用いてカ
ラーフィルターを作製すると、フォトリソグラフィーに
したがって露光する工程にて、下記のような課題があ
る。
に対し位置合せするために、双方ともアライメントマー
カーを設けるが、通常、精度の高い位置決めを行なうた
めに、フォトマスクに設けたアライメントマーカーを、
たとえば十字状のマーカーにして、他方、基準基板上の
アライメントマーカーについても同一の十字状のパター
ンにして、双方間にて位置合わせする工程がある。
感光レジストを用いることで、フォトマスクはマーカー
の形状に対応して、その部分だけが窓が開いた構造、す
なわち光透過性な十字体であり、アライメント用の透過
照明下においては、画像上黒地に白い十字が表示され
る。
照明の透過光が認知でき、これにより、CCDカメラを
用いて、フォトマスクの上から十字マーカー形状の窓の
みを通して、基準基板上の黒い十字マーカーを見つけ出
し、これらの双方のマーカーがぴったりと合致する位置
まで、フォトマスク(あるいは基準基板)をX、Y、θ
方向にずらしている。
は、通常、フォトマスクおよび基準基板に対し、それぞ
れ2箇所の位置に形成し、アライメント動作を行う。
は、マスクセット位置(あるいは基板を保持している露
光ステージ)の可動領域に対し小さすぎ、これにより、
マスクの下に配置した基準基板のマーカーが、フォトマ
スクのマーカーに対し、どの位置に存在するか、すぐに
は確認できなかった。
板の十字マーカーを見つけ出すのは非常に困難な作業と
なり、マスク(あるいは基板)の位置をX、Y、θ方向
に大きく動かしながら試行錯誤し、まずはアライメント
マーカーを見つけ出し、その上で、位置合わせしければ
ならず、時間と労力を要していた。なお、落射照明での
反射光検出の場合でも煩雑さは同様である。
消するために、以下のように完成されたものであって、
本発明のフォトマスクは、基板上に所定のパターンを形
成するカラーフィルターの製法にて、さらに露光機に設
置した基準基板に対し位置合せし露光する工程を含むフ
ォトリソグラフィー法に用いるものであり、そして、こ
の基準基板と位置合せするためのマーカーを設けるとと
もに、このマーカーが基準基板との間にて位置を定める
光透過性の位置規定部と、この位置規定部の周囲に設け
て基準基板との間にて位置を探索する光透過性の位置探
索部とからなることを特徴とする。
クに対し位置合せするためのマーカーを設けるととも
に、このマーカーが、そのフォトマスクとの間にて位置
を定める光遮光性の位置規定部と、この位置規定部の周
囲に設けてフォトマスクとの間にて位置を探索する光遮
光性の位置探索部とからなることを特徴とする。
板を用いたことを特徴とする。
順次下記(イ)〜(ニ)の各工程を経た後に、この着色
樹脂を一部現像除去し、しかる後に硬化せしめることを
特徴とする。 (イ)・・・基板上にネガ型着色樹脂を塗布する。 (ロ)・・・露光機に請求項2の基準基板を配設する。 (ハ)・・・前記露光機に請求項1のフォトマスクを前
記基準基板と位置合せし配設する。 (ニ)・・・前記露光機にてフォトマスクを通して前記
ネガ型着色樹脂に対し露光する。
いるカラーフィルターを例にして図面にて説明する。
ク遮光膜をパターン形成し、この遮光膜パターンを形成
した後に、赤(R)、緑(G)、青(B)の順序にて、
それぞれの画素を所定のピッチで所定の着色層パターン
にて、規則正しく配列させる場合にて例示する。
トライプ状のブラックパターンを形成したものを、露光
機に用いる基準基板とする。そして、この基準基板を用
いて、樹脂ブラック遮光膜を形成したカラーフィルター
用基板を得る。
ーン形成した基準基板については、下記のように作製す
る。なお、このブラックパターンは、マトリックスパタ
ーンにしてもよい。
燥させ、このように洗浄した基板の一方主面に黒色のレ
ジストをスピンコーターまたはバーコーターないしはス
リットノズルコーター等を用いて全面に塗布する。
機でフォトマスクを介して、所要の部位に対し紫外線を
照射する。さらにアルカリ現像液に曝すことで、一部の
樹脂が溶解するが、紫外線を照射した部分は不溶化して
おり、これによって、所定のブラックパターンが形成さ
れる。
成炉で硬化させ、ブラックパターンを形成した基準基板
が得られる。
に示す。同図Aはこの基板の平面図であり、同図Bはマ
ーカーの要部拡大の平面図である。また、図3は基準基
板を露光機に位置決めして設置した場合を示す。
の上にブラックパターン6が形成されている。このパタ
ーン6によれば、ブラック遮光膜を成すようにパターン
形成しているが、このパターンの両側に、位置合せ用の
アライメントマーカーも同時に形成している。
に用いる露光を含む、1色目の形成のための露光を、フ
ァースト露光と呼ぶが、そのためにフォトマスクを用意
し、ガラス基板5の上にブラックレジスト樹脂を塗布
し、このマスクを通して紫外線で焼きつけ、その後、現
像することで得られる。
やアライメントマーカーの位置関係は、図3に示すごと
く、その基板5の基準辺9、9’にて規定され、設計上
の公差(±150μm前後)も考慮される。この位置関
係は、同図において、距離(x1,y1)と距離(x
2,y2)に相当する。
図1Bにて示すように、赤(R)、緑(G)、青(B)
の所定の着色層パターンに形成するために、それぞれ黒
い十字体が3個配列されている。7Rは赤の着色層の画
素パターンの形成において、露光の際に位置合せするマ
ーカーである。同様に7Gは緑の着色層の画素パターン
の形成に用いるマーカー、7Bは青の着色層の画素パタ
ーンの形成に用いるマーカーである。
ブラック遮光膜を形成したカラーフィルター用基板を設
けるべく、フォトマスクとの関係で、このフォトマスク
と位置合せするためのマーカー8を設けている。
が、その後の工程にて用いるフォトマスクとの間にて、
双方間にて位置を精確に定める光遮光性の位置規定部
と、この位置規定部の周囲に設けて、そのフォトマスク
との間にて位置を探索する光遮光性の位置探索部とから
なることが特徴である。
定部は、十字状をなしている。また、光遮光性の位置探
索部は、この十字を囲むような枠体をなしている。
脂ブラック遮光膜を形成したカラーフィルター用基板を
作製するに際し用いるフォトマスクである。そして、露
光機に設置した上記の基準基板に対し位置合せし、露光
する工程に用いる。
この基板の平面図であり、同図Bはマーカーの要部拡大
の平面図である。
にCrなどの金属にてパターン膜を形成し、この膜に開
口部2がパターン化されている。この開口部2は、遮光
膜を所定のパターン(たとえばストライプ状)にて形成
するように設けられている。
に、位置合せ用のアライメントマーカーも開口して同時
に形成している。
図2Bにて示すように、赤(R)、緑(G)、青(B)
の所定の着色層パターンに形成するために、それぞれ黒
い十字体が3個開口して配列されている。3Rは赤の着
色層の画素パターンの形成にて、露光の際に位置合せす
るマーカーである。同様に3Gは緑の着色層の画素パタ
ーンの形成に用いるマーカー、3Bは青の着色層の画素
パターンの形成に用いるマーカーである。
基板のマーカー8と位置合せするために、マーカー4を
形成している。
置を定める光透過性の位置規定部と、この位置規定部の
周囲に設けて基準基板との間にて位置を探索する光透過
性の位置探索部とからなる。
定部は、十字状をなしている。また、光透過性の位置探
索部は、この十字を囲むような枠体をなしている。
発明のカラーフィルターの製造方法を述べる。本例によ
れば、樹脂ブラック遮光膜を形成したカラーフィルター
用基板の製造方法を述べる。
に、この樹脂を一部現像除去し、しかる後に硬化する。
イメントマーカーとともに、ブラックストライプパター
ン6も形成したものであることで、この基準基板を用い
て、かかる遮光膜を形成したカラーフィルター用基板を
形成する場合でもって説明する。
布する。
に黒のネガ型樹脂を全面にわたって塗布する。
を露光機に配設する。
0、10’が設けられ、これら基準ピン10、10’に
基準基板が突き当るように配置する。
クを基準基板と位置合せし配設する。
4の光透過性位置探索部を通して、基準基板のマーカー
8を容易に認識することができる。
同図の左側は、まさに認識される状態を示し、同図右側
によれば、双方のマーカー4、8同士を合致させようと
する状態を示す。
基板のマーカーを容易に見つけ出すことで、つぎにマー
カー8の十字状の光遮光性位置規定部と、マーカー4の
十字状の光透過性位置規定部とを合致させることで、フ
ォトマスクを基準基板に対し精確に位置合せすることが
できた。
行うには、CCDリニアセンサーやTVカメラ等を用い
て、フォトマスクのマーカーと基準基板のマーカーとを
同時にモニターしながら重ね合わせ操作を行う。
Y、θの位置調整でもってアライメント動作が完了す
る。
を通してネガ型黒色樹脂に対し露光する。
樹脂を一部エッチング除去し、そして、焼成すること
で、その樹脂を硬化させ、これにより、ブラックパター
ンが高い精度に形成される。
光膜を形成したカラーフィルター用基板が得られる。
序にて、それぞれの画素を所定のピッチで所定の着色層
パターンにて、規則正しく配列形成する。
法)緑(G)の画素を所定のピッチで所定の着色層パタ
ーンにて形成するカラーフィルターの製造方法を述べ
る。
た後に、この樹脂を一部現像除去し、しかる後に硬化す
る。
イメントマーカーとともに、図1Bにて示すように、赤
(R)、緑(G)、青(B)の所定の着色層パターンに
形成するためのマーカー7R、7G、7Bも形成したも
のであることで、この基準基板を用いて緑(G)の着色
層を画素形成する場合でもって説明する。
塗布する。
に緑のネガ型樹脂を全面にわたって塗布する。
板を露光機に配設する。
0、10’が設けられ、これら基準ピン10、10’に
基準基板が突き当るように配置する。
(G)、青(B)の所定の着色層パターンを形成する第
2のフォトマスクを基準基板と位置合せし配設する。
ついては、図6に示すようなマーカー11Gを設けたフ
ォトマスクを用る。
(G)の着色層を画素形成する場合であることから、フ
ォトマスクは基準基板に対し、それぞれの色に対応する
左右1対の11Gと7Gのマーカー中心が完全に重なる
ように位置の微調整(アライメント動作)を行う。
形状の線状体に対し、位置合わせするが、この中空部a
が基準基板との間にて位置を定める光透過性の位置規定
部に相当する。さらに中空の正方形状の線状体の周囲に
形成した透過性の枠体bが基準基板との間にて位置を探
索する光透過性の位置探索部に相当する。
等を用いて、フォトマスクのマーカーと基準基板のマー
カーとを同時にモニターしながら重ね合わせ操作を行
う。
Y、θの位置調整でもってアライメント動作が完了す
る。
位置合わせの位置登録が完了すると、緑のネガ型着色樹
脂を塗布した基板は露光機の画像認識エリアに入るの
で、その後は露光機の自動アライメント動作により11
Gと7Gのマーカーの中心を±2μm以内の精度でアラ
イメントされ、緑のネガ型着色樹脂基板に対して連続し
て露光される。
クを通して緑のネガ型着色樹脂に対し露光する。
樹脂を一部現像除去し、そして、焼成することで、その
樹脂を硬化させ、これにより、緑(G)の画素が高い精
度に形成される。
同様に赤(R)の画素、青(B)の画素を位置精度良く
形成することができる。
工程を経た後に、つづけて透明な平滑膜をスピンコート
等で塗布して焼成し、そして、電極用にITOなどから
なる透明導電膜をスパッタリングで成膜する。
基板に対し、フォトマスクをセットし、その位置を微調
整して位置合わせしているが、これに代えて、セットし
たフォトマスクを基準として、このフォトマスクと位置
合わせした基準基板をもとに基板を保持する露光ステー
ジ位置の基準位置を決定して位置合わせしてもよい。
し、このマスク位置を基準にして基準基板を吸着した露
光ステージをマスクに位置合わせして(露光ステージに
吸着された基準基板とマスクをそれぞれ対応するマーカ
ー同士(たとえば1色目形成ではマーカー8と4、もし
くは2色目以降ではマーカー7Gと11G)が完全に重
なるようにステージ位置で微調整を行い、ステージの基
準位置としての位置決めを完了する)、そして、ステー
ジの基準位置を位置登録することにより、毎回ズレ補正
をかけて、フォトマスクとネガ型着色樹脂塗布基板を露
光機内で再現よく位置合わせでき、その結果、高い位置
精度にてパターンおよびマーカー類を形成できる。
の形成における基準基板とフォトマスクとの位置合せを
示し、その認識の仕方を示す。
し、同図右側によれば、双方のマーカー3G、7G同士
を合致させようとする状態を示すが、従来によれば、こ
のように双方とも十字体のマーカーを備えた基準基板と
フォトマスクとの間にて位置合せを行なっていた。
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種
々の変更や改良等はなんら差し支えない。たとえば、位
置規定部は十字状にしたが、これに代えて、音楽符号の
シャープ記号のようなものであってもよい。また、位置
探索部を枠体にしたが、これに代えて位置規定部の周囲
に単なる穴を設けるだけでもよい。
板との間にて位置を定める光透過性の位置規定部と、こ
の位置規定部の周囲に設けて基準基板との間にて位置を
探索する光透過性の位置探索部とからなるマーカーを設
けたフォトマスクを用いたり、さらにフォトマスクとの
間にて位置を定める光遮光性の位置規定部と、この位置
規定部の周囲に設けてフォトマスクとの間にて位置を探
索する光遮光性の位置探索部とからなるマーカーを設け
た基準基板を用いることで、マスクの下側に位置する基
準基板のマーカーをフォトマスクの上側より容易にかつ
迅速に見つけ出すことができ、製造効率を高め、その結
果、低コストなカラーフィルター製品ならびにカラー撮
像素子やカラー液晶表示装置が提供できた。
要部拡大の平面図である。
ーの要部拡大の平面図である。
の平面図である。
合せ状態を示す説明図である。
合せ状態を示す説明図である。
る。
置合せマーカー 3R、7G・・・緑の着色層の画素パターンにおける位
置合せマーカー 3B、7B・・・青の着色層の画素パターンにおける位
置合せマーカー 4、8・・・位置合せ用アライメントマーカー 6・・・ブラックマトリクスパターン 9、9’・・・基準基板の基準辺 10、10’・・・基準ピン
Claims (4)
- 【請求項1】基板上に所定のパターンを形成するカラー
フィルターの製法にて、さらに露光機に設置した基準基
板に対し位置合せし露光する工程を含むフォトリソグラ
フィー法に用いるフォトマスクであって、前記基準基板
と位置合せするためのマーカーを設けるとともに、この
マーカーが基準基板との間にて位置を定める光透過性の
位置規定部と、この位置規定部の周囲に設けて基準基板
との間にて位置を探索する光透過性の位置探索部とから
なるフォトマスク。 - 【請求項2】請求項1のフォトマスクに対し位置合せす
るためのマーカーを設けるとともに、このマーカーが当
該フォトマスクとの間にて位置を定める光遮光性の位置
規定部と、この位置規定部の周囲に設けて該フォトマス
クとの間にて位置を探索する光遮光性の位置探索部とか
らなる基準基板。 - 【請求項3】請求項2の基準基板を用いた露光機。
- 【請求項4】順次下記(イ)〜(ニ)の各工程を経た後
に、この着色樹脂を一部現像除去し、しかる後に硬化せ
しめるカラーフィルターの製造方法。 (イ)・・・基板上にネガ型着色樹脂を塗布する。 (ロ)・・・露光機に請求項2の基準基板を配設する。 (ハ)・・・前記露光機に請求項1のフォトマスクを前
記基準基板と位置合せし配設する。 (ニ)・・・前記露光機にてフォトマスクを通して前記
ネガ型着色樹脂に対し露光する。
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JP2002089854A JP3987747B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | フォトマスク、基準基板および露光機ならびにカラーフィルターの製造方法 |
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---|---|---|---|---|
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- 2002-03-27 JP JP2002089854A patent/JP3987747B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN103969873B (zh) * | 2014-04-23 | 2016-05-25 | 京东方科技集团股份有限公司 | 用于将掩模版和基板对齐的方法及彩膜基板的制造方法 |
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US9891464B2 (en) * | 2015-10-22 | 2018-02-13 | Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. | Color resist mask sheet and method of use thereof |
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