JP2005266715A - 感光性樹脂のベーク装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ベーク処理による感光性樹脂の変色を防止する。
【解決手段】 ベーク炉１３には、排気バルブ２０、真空ポンプ２１などからなる強制排気機構１８が接続されている。ガラス基板１０上に形成されたフイルタ膜１１に対してベーク処理を行う前に、排気処理を行ってベーク炉１３内を真空状態にする。排気処理では、排気バルブ２０が切り替えられて開口１３ａが開かれると、真空ポンプ２１が駆動されてベーク炉１３内の空気が大気中に排気される。そして、真空度計２４で測定された実測真空度が目標真空度に達すると、真空ポンプ２１の駆動が停止されるとともに、排気バルブ２０が切り替えられて開口１３ａが閉じられる。このように、ベーク炉１３内を真空状態にした後、べーク処理を行うことで、フイルタ膜１１の変色を防止できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、塗布又は転写された感光性樹脂を露光処理して不要部分を除去した基板をベーク炉内に収容し、加熱により感光性樹脂を焼き固める感光性樹脂のベーク装置及び方法に関するものである。

液晶パネルやプラズマディスプレイに用いられるカラーフイルタは、透明なガラス基板上に感光性樹脂（フォトレジスト）を塗布又は転写した後、この感光性樹脂に対してフォトリソグラフィー法によって露光及び現像処理を施すことにより形成される。塗布又は転写された感光性樹脂に対して、ドットパターンに象られた開口を持つマスクを被せて露光を行い、この後に現像処理を施すと不要部分が除去されて、基板上には、感光性樹脂がドットマトリックスで配列された状態で残る。この基板上の感光性樹脂はベーク処理によって焼き固められる。こうして１色のフイルタ膜が形成された後、同様の工程を繰り返して残りの色のフイルタ膜が順次形成される。

ベーク処理は、ベーク炉を備えたベーク装置（例えば、特許文献１参照）を用いて行われる。ベーク炉内には、感光性樹脂を加熱するヒータが設けられており、ドットマトリックス状の感光性樹脂が形成された基板が収容される。ベーク炉内の気圧は常圧で、温度は２００℃〜２５０℃に保たれる。感光性樹脂は、この条件で３０〜１３０分間加熱されて焼き固められる。

特開２００１−３０５５１６号公報

しかしながら、ベーク処理を行うと、ベーク処理前と比較して、ベーク処理後の感光性樹脂が黄色に変色してしまうという問題があった。これは、ベーク炉内の酸素が樹脂と反応することによって生じることが原因と考えられた。フイルタ膜が黄色に変色すると、ディスプレイの透過率が下がるだけでなく色温度が下がり、白が赤味がかって表示されてしまうなど、ディスプレイの表示性能が低下する。

本発明は、感光性樹脂の変色を防止する感光性樹脂のベーク装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の感光性樹脂のベーク装置は、塗布又は転写された感光性樹脂を露光処理して不要部分を除去した基板を収容し、加熱により感光性樹脂を焼き固めるベーク炉を備え、ベーク炉の内部を減圧状態にする強制排気機構を設け、この強制排気機構によりベーク炉内を減圧状態にした後、ベーク処理を行うことを特徴とする。また、強制排気機構の代わりに、ベーク炉内に不活性ガスを充填することにより、ベーク炉内の空気をパージする不活性ガス充填機構を設け、この不活性ガス充填機構によりベーク炉内の空気をパージした後、ベーク処理を行うようにしても良い。このベーク装置は、例えば、前記基板として透明なガラス板を使用し、この上に前記感光性樹脂としてカラーフイルタ膜が形成されるカラーフイルタを製造する際に用いられる。

また、本発明の感光性樹脂のベーク方法は、塗布又は転写された感光性樹脂を露光処理して不要部分を除去した基板を収容し、加熱により感光性樹脂を焼き固めるベーク炉を用い、ベーク炉内を減圧状態にした後、ベーク処理を行うことを特徴とする。また、ベーク炉内を減圧状態にする代わりに、ベーク炉内の空気をパージした後、ベーク処理を行うようにしても良い。

本発明によれば、ベーク炉内を減圧状態にしたり、ベーク炉内の空気をパージした後、ベーク処理を行うから、ベーク炉内の酸素が感光性樹脂と反応することがなく、感光性樹脂の変色を防止することができる。

図１は、ディスプレイパネル用のカラーフイルタの製造に使用されるベーク装置１の概要を示す。このベーク装置１は、透明のガラス基板１０上に形成されたフイルタ膜１１を、加熱により焼き固めるベーク処理を行う。フイルタ膜１１は、感光性樹脂であり、塗布又は転写によりガラス基板１０上に形成される。その後、露光処理が施されて不要部分が除去されて、ドットパターンが形成される。ベーク装置１は、ベーク炉１３を備えており、これにフイルタ膜１１が付されたガラス基板１０（以下、カラーフイルタ１２という）が収容されてベーク処理が行われる。

ベーク路１３内には、ヒータ１４、温度計１７、真空度計２４などが配置されている。ヒータ１４は、例えば赤外線ヒータが使用される。コントローラ２５は、温度計１７で測定されたベーク炉１３内の実測温度に基づいてヒータ１４を制御する。コントローラ２５内のメモリ２６には、予め目標温度が記憶されており、この目標温度と実測温度とを比較してベーク炉１３内の温度制御が行われる。目標温度は、例えば２４０℃に設定される。カラーフイルタ１２は、この温度下で、例えば５０分間加熱される。目標温度や加熱時間は、カラーフイルタ１２のサイズや、フイルタ膜１１の厚み及び材質などに応じて適宜選択される。ヒータ１４上には、カラーフイルタ１２が載置される支持部材１５が配置されている。

ベーク路１３には、強制排気機構１８が接続されている。この強制排気機構１８は、ベーク炉１３内の空気を排出して、ベーク炉１３内の気圧を大気圧（１０１．３ｋＰａ）よりも低い気圧、すなわち、減圧の状態にする。本実施例のベーク処理は、ベーク炉１３内を略真空にした状態で行われる。

強制排気機構１８は、排気ダクト１９、排気バルブ２０、真空ポンプ２１からなる。排気ダクト１９は、一端がベーク炉１３に形成された開口１３ａに接続され、他端が真空ポンプ２１に接続されている。排気ダクト１９内には排気バルブ２０が取り付けられている。排気バルブ２０は、開口１３ａを閉じてベーク炉１３を密閉する閉じ位置と、開口１３ａを開いてベーク炉１３内の空気を排気する開き位置とに切り替わる。真空ポンプ２１は、排気ダクト１９を介してベーク炉１３内の空気を吸引して大気中へ排出する。真空ポンプ２１としては、例えば、ロータリーポンプ方式やディフュージョンポンプ方式のものが使用される。コントローラ２５は、真空度計２４で測定されたベーク炉１３内の実測真空度Ｖｘに基づいて排気バルブ２０及び真空ポンプ２１を制御する。メモリ２６には、予め目標真空度Ｖｐが記憶されており、実測真空度Ｖｘが目標真空度Ｖｐに到達するように真空ポンプ２１が制御される。

図２は、真空下及び常圧下でベーク処理された、ブルーのフイルタ膜の透過率を示すグラフである。このグラフから、常圧下でベーク処理したフイルタ膜は、ベーク処理前と比較して透過率が低下するが、真空下でベーク処理したフイルタ膜は、ベーク処理前と比較しても透過率の低下はほとんどないことがわかる。なお、Ａ（７４．６ｋＰａ）、Ｂ（４７．９ｋＰａ）、Ｃ（２１．３ｋＰａ）の３つの異なる真空度で実験を行ったが、それぞれの真空度の間では透過率に大きな違いは見られなかった。このように、真空下でベーク処理することで、フイルタ膜の透過率の低下が抑制され、フイルタ膜の変色を防止することができる。

次に、上記実施形態の作用について、図３のフローチャートを参照しながら説明する。まず、ベーク炉１３内の支持部材１５上にカラーフイルタ１２を載置する。カラーフイルタ１２のガラス基板１０上には、例えばブルーのフイルタ膜１１が付されている。

ベーク処理を実施する前に、排気処理を行ってベーク炉１３内を真空状態にする。排気処理の開始を指示すると、ドライバ２２を介して排気バルブ２０が開き位置に切り替えられ、開口１３ａが開かれる。開口１３ａが開かれた後、ドライバ２３を介して真空ポンプ２１が駆動され、ベーク炉１３内の空気が排気される。排気が開始されると、コントローラ２５は、真空度計２４で測定されたベーク炉１３内の実測真空度Ｖｘと、メモリ２６に記憶された目標真空度Ｖｐとを比較する。実測真空度Ｖｘが目標真空度Ｖｐに達すると、真空ポンプ２１の駆動が停止されるとともに、排気バルブ２０が閉じ位置に切り替えられ、開口１３ａが閉じられる。こうして、ベーク炉１３が真空状態にされる。

排気処理が完了した後、ヒータ１４が駆動されて、ベーク処理が開始される。ベーク処理中、コントローラ２５は、温度計１７で測定された実測温度に基づいてベーク炉１３内の温度を監視し、ベーク炉１３内の温度が目標温度に保たれるようにヒータ１４を制御する。目標温度下でカラーフイルタ１２が所定時間加熱されると、ヒータ１４の駆動が停止されてベーク処理が終了する。

上記実施形態では、ベーク処理に適切な真空度は、特に設定されていないが、本発明者の実験結果によれば、真空度が約７４．６ｋＰａ以下の真空状態でベーク処理することが望ましい。

図４は、第２実施例におけるベーク装置３０を示している。第１実施例では、ベーク炉内を真空状態にしてベーク処理を実施することで、フイルタ膜の変色を防止したが、第２実施例では、不活性ガス（例えば、窒素）でベーク炉内をパージし、このパージ後にベーク処理を実施する。これにより、第１実施例と同様に、フイルタ膜の変色を防止することができる。なお、図４において、第１実施例のベーク装置１と同一の部位に対しては同じ符号を付する。

ベーク炉３１には、第１実施例の強制排気機構１８の代わりに、窒素充填機構３２が接続されている。この窒素充填機構３２は、ベーク炉１３内に窒素を充填することで、ベーク炉１３内の空気をパージする。本実施例のベーク処理は、ベーク炉１３内の空気を窒素によりパージした状態で行われる。

窒素充填機構３２は、供給ダクト３３、供給バルブ３４、窒素を発生する窒素発生装置３５からなる。供給ダクト３３は、一端がベーク炉３１に形成された供給口３１ａに接続され、他端が窒素発生装置３５に接続される。供給ダクト３３内には供給バルブ３４が取り付けられており、開口３１ａを開閉するようにその位置を切り替える。窒素発生装置３５は、供給ダクト３３を介してベーク炉３１内に窒素を注入する。

ベーク炉３１には、排気バルブ３６により開閉される排気口３１ｂが形成されている。排気バルブ３６は、窒素発生装置３５から窒素が注入される間、排気口３１ｂを開いて、ベーク炉１３の空気をベーク炉１３外に排気する。ベーク炉３１内には、第１実施例の真空度計２４の代わりに、窒素濃度計３７が配置されている。コントローラ３８は、窒素濃度計３７で測定されたベーク炉１３内の実測窒素濃度と、メモリ３９に記憶される目標窒素濃度とを比較しながら、供給バルブ３４、窒素発生装置３５及び排気バルブ３６を制御する。

次に、上記実施形態の作用について説明する。ベーク処理を実施する前には、窒素パージ処理を行ってベーク炉３１内の空気をパージする。窒素パージ処理を指示すると、供給口３１ａ及び排気口３１ｂが開かれた後、窒素発生装置３５が駆動され、窒素がベーク炉３１内に注入される。窒素の注入は、窒素濃度計３７で測定されたベーク炉３１内の実測窒素濃度が、予め設定された目標窒素濃度に達するまで行われる。窒素の注入後には、まず、供給口３１ａを閉じ、その後に排出口３１ｂを閉じる。こうして、ベーク炉３１内に窒素を充填してベーク炉１３内の空気をパージした状態でベーク処理が開始される。

上記実施形態では、不活性ガスとして、窒素を使用したが、窒素以外の不活性ガスを用いて、ベーク炉３１内の空気をパージしても良い。また、本発明を、カラーフイルタ製造以外の用途に用いても良い。

第１実施例のベーク装置の概要を示す概略図である。 真空下でベーク処理されたフイルタ膜の透過率と、常圧下でベーク処理されたフイルタ膜の透過率との関係を示すグラフである。 第１実施例の作用を示すフローチャートである。 第２実施例のベーク装置の概要を示す概略図である。

符号の説明

１ ベーク装置
１０ ガラス基板
１１ フイルタ膜
１２ カラーフイルタ
１３ ベーク炉
１８ 強制排気機構
１９ 排気ダクト
２０ 排気バルブ
２１ 真空ポンプ
２４ 真空度計

Claims (6)

1. 塗布又は転写された感光性樹脂を露光処理して不要部分を除去した基板を収容し、加熱により前記感光性樹脂を焼き固めるベーク炉を備えた感光性樹脂のベーク装置において、
   前記ベーク炉の内部を減圧状態にする強制排気機構を設け、この強制排気機構によりベーク炉内を減圧状態にし、その後にベーク処理を行うことを特徴とする感光性樹脂のベーク装置。
2. 塗布又は転写された感光性樹脂を露光処理して不要部分を除去した基板を収容し、加熱により前記感光性樹脂を焼き固めるベーク炉を備えた感光性樹脂のベーク装置において、
   前記ベーク炉の内部に不活性ガスを充填することにより、前記ベーク炉内の空気をパージする不活性ガス充填機構を設け、前記不活性ガス充填機構によりベーク炉内の空気をパージし、その後にベーク処理を行うことを特徴とする感光性樹脂のベーク装置。
3. 前記基板は透明のガラス板であり、前記感光性樹脂はカラーフイルタ膜であることを特徴とする請求項１又は２記載の感光性樹脂のベーク装置。
4. 塗布又は転写された感光性樹脂を露光処理して不要部分を除去した基板を収容し、加熱により前記感光性樹脂を焼き固めるベーク炉を用いた感光性樹脂のベーク方法において、
   前記ベーク炉の内部を減圧状態にし、その後にベーク処理を行うことを特徴とする感光性樹脂のベーク方法。
5. 塗布又は転写された感光性樹脂を露光処理して不要部分を除去した基板を収容し、加熱により前記感光性樹脂を焼き固めるベーク炉を用いた感光性樹脂のベーク方法において、
   前記ベーク炉の内部の空気をパージし、このパージ後にベーク処理を行うことを特徴とする感光性樹脂のベーク方法。
6. 前記基板は透明のガラス板であり、前記感光性樹脂はカラーフイルタ膜であることを特徴とする請求項４又は５記載の感光性樹脂のベーク方法。

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