JP2007144361A - 減圧乾燥装置及び減圧乾燥方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接続部からの発塵物（異物）に起因した異物欠陥や微小欠陥と称するピンホールの発生を低減する減圧乾燥装置、減圧乾燥方法を提供する。
【解決手段】減圧乾燥装置の上部筐体１２Ｂの上面部には排気口１６を複数個設け、下部筐体１２Ａの下面部には吸気口１８を複数個設けたこと。また排気口の複数個が３個〜２０個であり、吸気口の複数個が１０個〜１００個である。また、排気口の直径が３０ｍｍ〜５００ｍｍであり、吸気口の直径が５ｍｍ〜２００ｍｍである。
【選択図】図７

Description

本発明は、ガラス基板上にパターンを形成する際の技術に関するものであり、特に、フォトリソグラフィ法によってカラーフィルタを構成するパターンを形成する際に用いる減圧乾燥装置において、形成されたパターンに異物欠陥や微小欠陥を発生させることのない減圧乾燥装置及び減圧乾燥方法に関する。

図１１は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。また、図１２は、図１１に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。
図１１、及び図１２に示すように、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタは、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、及び透明導電膜（４３）が順次に形成されたものである。
図１１、及び図１２はカラーフィルタを模式的に示したもので、着色画素（４２）は１２個表されているが、実際のカラーフィルタにおいては、例えば、対角１７インチの画面に数百μｍ程度の着色画素が多数個配列されている。

液晶表示装置の多くに用いられている、上記構造のカラーフィルタの製造方法としては、先ず、ガラス基板上にブラックマトリックスを形成し、次に、このブラックマトリックスのパターンに位置合わせして着色画素を形成し、更に透明導電膜を位置合わせして形成するといった方法が広く用いられている。
ブラックマトリックス（４１）は、遮光性を有するマトリックス状のものであり、着色画素（４２）は、例えば、赤色、緑色、青色のフィルタ機能を有するものであり、透明導電膜（４３）は、透明な電極として設けられたものである。

ブラックマトリックス（４１）は、着色画素（４２）間のマトリックス部（４１Ａ）と、着色画素（４２）が形成された領域（表示部）の周辺部を囲む額縁部（４１Ｂ）とで構成されている。ブラックマトリックスは、カラーフィルタの着色画素の位置を定め、大きさを均一なものとし、また、表示装置に用いられた際に、好ましくない光を遮蔽し、表示装置の画像をムラのない均一な、且つコントラストを向上させた画像にする機能を有している。

ガラス基板上へのブラックマトリックスの形成は、例えば、ガラス基板（４０）上に金属薄膜を形成し、この金属薄膜をフォトエッチングすることによって形成するといった方法がとられている。
或いは、ガラス基板（４０）上に、ブラックマトリックス形成用の黒色フォトレジストを用いてフォトリソグラフィ法によってブラックマトリックス（４１）を形成するといった方法がとられている。

また、着色画素（４２）の形成は、このブラックマトリックスが形成されたガラス基板上に、例えば、顔料などの色素を分散させたネガ型の着色フォトレジストを用いて塗布膜を設け、この塗布膜への露光、現像によって着色画素を形成するといった方法がとられている。また、透明導電膜（４３）の形成は、ブラックマトリックス、着色画素が形成されたガラス基板上に、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を用いスパッタ法によって透明導電膜を形成するといった方法がとられている。

図１１、及び図１２に示すカラーフィルタは、液晶表示装置に用いられるカラーフィル
タとして基本的な機能を備えたものである。液晶表示装置は、このようなカラーフィルタを内蔵することにより、フルカラー表示が実現し、その応用範囲が飛躍的に広がり、液晶カラーＴＶ、ノート型ＰＣなど液晶表示装置を用いた多くの商品が創出された。

多様な液晶表示装置の開発、実用に伴い、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタには、上記基本的な機能に付随して、例えば、１）保護層（オーバーコート層）、２）半透過型液晶表示装置に用いるカラーフィルタにおける透明部、３）透過表示の領域と反射表示の領域を通過する光の位相をそろえるための光路差調整層、４）カラーフィルタの反射表示の領域への光散乱層、５）スペーサー機能を有するフォトスペーサー（突起部）、６）液晶の配向制御を行う配向制御突起、などの種々な機能が付加されるようになった。

上記、基本となるカラーフィルタ上に付随する層を形成する際には、パターンとして形成されない保護層（オーバーコート層）を除き、いずれの層も前記ブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）と同様に、フォトレジストを用いてのフォトリソグラフィ法によってパターンに形成される。

上記ブラックマトリックス、着色画素、及び付随する各層をフォトリソグラフィ法によりパターンとして形成する際には、例えば、先ずガラス基板に対して必要に応じた洗浄処理を施し、続いて塗布装置によるフォトレジストの塗布、減圧乾燥装置による予備乾燥処理、プリベーク装置によるプリベーク処理、露光装置によるパターン露光、現像処理ユニットによる現像処理、加熱ユニットによるポストベーク処理が順次に施され、ガラス基板に所定のパターンを形成する。

上記フォトレジストの塗布直後は、フォトレジストの塗膜は乾燥していないために流動性があり、次工程へ基板を搬送した場合には、搬送中に塗膜の膜厚が変化し易く膜厚にムラを発生させることがある。
また、次工程への基板の搬送中に浮遊しているパーティクルなどが付着し易く不良品を発生させることがある。

また、上記プリベーク処理においては、フォトレジストの塗膜の乾燥が不十分な状態から急峻に加熱処理をした場合には、基板を固定する固定ピンや基板を昇降させる昇降ピンと、基板との接触跡が現像処理後の基板に現れることがある。この現象は、昇降ピン等と接触した部分と接触しない部分とで基板の熱履歴が異なることが原因となっている。

このような、塗膜の膜厚の変化を防止し、パーティクルなどの付着を防止し、また、昇降ピン等の接触跡を防止するために、塗布直後の塗膜に対し減圧乾燥処理が行われる。減圧乾燥処理は、塗膜中の溶剤を半ば蒸発させる、言わば、予備的な乾燥処理である。

図１は、減圧乾燥処理に用いられる減圧乾燥装置の一例の概略を示す平面図である。また、図２は、図１のＸ₀ −Ｘ₀ 線における断面図である。
図１及び図２に示すように、一例として示すこの減圧乾燥装置は、下部筐体（２Ａ）、上部筐体（２Ｂ）、定盤（３）、天板（４）、接続部（５）で構成されている。下部筐体（２Ａ）と上部筐体（２Ｂ）を冠着することにより内部は密閉されたチャンバーとなる。上部筐体（２Ｂ）の上面部には排気口（６）と吸気口（８）が隣接して一対となり、複数の対が設けられている。

排気口（６）には排気ホース（７）が接続されており、排気ホース（７）は排気装置（図示せず）に連なっている。排気装置の作動によって密閉されたチャンバー内の空気が排気されチャンバー内が減圧されるようになっている。
また、吸気口（８）には吸気ホース（９）が接続されており、吸気ホース（９）は吸気装
置（図示せず）に連なっている。吸気装置の作動によって密閉されたチャンバー内に空気が送り込まれ、チャンバー内は常圧に戻るようになっている。

定盤（３）へのガラス基板（１）の載置、及び取り出しの際には、チャンバー内を常圧に戻し、白太矢印で示すように、下部筐体（２Ａ）をその都度に昇降させる。定盤（３）は、下部筐体（２Ａ）と一体的に取り付けられており、定盤（３）及び定盤に載置されたガラス基板（１）は、下部筐体（２Ａ）の昇降に伴って昇降する。

下部筐体（２Ａ）が下降した際には、下部筐体（２Ａ）と上部筐体（２Ｂ）の間が開かれ、その間隔から、ガラス基板（１）の載置、及び取り出しは容易に行われるようになっている。また、上部筐体（２Ｂ）は固定されており、上部筐体（２Ｂ）に接続されている排気ホース（７）及び吸気ホース（９）も固定されている。

図１及び図２に示す方式、すなわち、下部筐体（２Ａ）を上昇させて下部筐体（２Ａ）と上部筐体（２Ｂ）を冠着させ、内部を密閉されたチャンバーとする方式は、ガラス基板のサイズが、例えば、１０００ｍｍを超える大サイズのガラス基板を用いてカラーフィルタを製造する際の減圧乾燥装置として採用されている方式である。

これは、１０００ｍｍを超える大サイズのガラス基板を処理する減圧乾燥装置では、上部筐体（２Ｂ）の重量が大きなものとなり、仮に、上部筐体（２Ｂ）を昇降させるとなると、上部筐体（２Ｂ）を昇降させる機構が大掛かりなものとなってしまうからである。
上部筐体（２Ｂ）を固定し、下部筐体（２Ａ）を昇降させる機構にすることによって、大掛かりではない昇降機構とすることができる。

また、天板（４）は、ガラス基板（１）と略同一の大きさを有する矩形の平板である。上部筐体（２Ｂ）から天板（４）を縣架させる柱状の接続部（５）によって上部筐体（２Ｂ）に取り付けられている。天板（４）は、排気及び吸気を整流化するために設けられたものである。
天板（４）を設けない場合には、排気口（６）及び吸気口（８）の直下の乾燥が速まりガラス基板（１）上の塗膜の膜厚は、局所的に変化したものとなる。

図３は、フォトレジストが塗布された直後のガラス基板（１）が定盤（３）上に載置され、排気が行われている状態を示したものである。矢印は排気の流線を表しており、この排気によってチャンバー内は減圧され、塗膜中の溶剤が半ば蒸発する予備的な乾燥が施される。
また、図４は、予備的な乾燥が終了し、吸気が行われている状態を示したものである。矢印は吸気の流線を表しており、この吸気によって外部の空気がチャンバー内に送り込まれチャンバー内は常圧に戻る。これにより、下部筐体（２Ａ）は上部筐体（２Ｂ）からの離脱、下降が容易になる。

しかしながら、このような減圧乾燥装置を用いた減圧乾燥処理においては、下部筐体（２Ａ）と上部筐体（２Ｂ）の冠着や離脱、及び吸排気などによる振動が天板（４）に伝わり、この振動によって上部筐体（２Ｂ）から天板（４）を県架している柱状の接続部（５）で発塵する。
接続部（５）の近傍にある発塵物（異物）（１０）は、予備的な乾燥を終了して吸気装置が作動すると、チャンバーに送り込まれる空気によって巻き上げられ、矢印で示すように、ガラス基板（１）上のフォトレジストの塗膜に付着する。

この異物の巻き上げ状態は、吸気口（８）から送り込まれる空気の流路である、天板（４）の周縁部に設けられた接続部（５（Ａ））の近傍にある異物の巻き上げが多い。

この予備的に乾燥せれたフォトレジストの塗膜に異物（１０）が付着した状態で、引き続くプリベーク処理、パターン露光、及び現像処理が施されると、カラーフィルタには異物欠陥や、微小欠陥と称するピンホールが発生するといった問題がある。
特開２００１−２６９６０７号公報 特開平１０−２３３５９９号公報

本発明は、上記問題を解決するためになされたものあり、ガラス基板上にフォトリソグラフィ法によってパターンを形成する際に用いる減圧乾燥装置において、減圧乾燥装置内の接続部からの発塵物（異物）に起因したカラーフィルタの異物欠陥や微小欠陥と称するピンホールの発生を低減することのできる減圧乾燥装置を提供することを課題とするものである。
また、接続部からの発塵物（異物）に起因したカラーフィルタの異物欠陥や微小欠陥と称するピンホールの発生を低減することのできる減圧乾燥方法を提供することを課題とする。

本発明は、ガラス基板上にフォトリソグラフィ法によってパターンを形成する際に用いる減圧乾燥装置において、前記減圧乾燥装置の上部筐体の上面部に排気口を複数個設け、下部筐体の下面部に吸気口を複数個設けたことを特徴とする減圧乾燥装置である。

また、本発明は、上記発明による減圧乾燥装置において、前記排気口の複数個が３個〜２０個の範囲であり、前記吸気口の複数個が１０個〜１００個の範囲であることを特徴とする減圧乾燥装置である。

また、本発明は、上記発明による減圧乾燥装置において、前記排気口の直径が３０ｍｍ〜５００ｍｍの範囲であり、前記吸気口の直径が５ｍｍ〜２００ｍｍの範囲であることを特徴とする減圧乾燥装置である。

また、本発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の減圧乾燥装置を用いたことを特徴とする減圧乾燥方法である。

本発明は、フォトリソグラフィ法によってパターンを形成する際の減圧乾燥装置において、上部筐体の上面部には排気口を複数個設け、下部筐体の下面部には吸気口を複数個設けた減圧乾燥装置であるので、吸気による振動が天板に伝わることは低減される。このため、減圧乾燥装置内の接続部からの発塵物（異物）の発塵は抑制される。
また、チャンバーに送り込まれる空気によって異物が巻き上げられることはない。すなわち、異物に起因したカラーフィルタの異物欠陥や微小欠陥と称するピンホールの発生を低減することのできる減圧乾燥装置となる。

また、本発明は、上記減圧乾燥装置において、排気口の複数個が３個〜２０個の範囲であり、吸気口の複数個が１０個〜１００個の範囲であり、また、排気口の直径が３０ｍｍ〜５００ｍｍの範囲であり、吸気口の直径が５ｍｍ〜２００ｍｍの範囲であるので、処理するガラス基板のサイズ、使用するフォトレジストの組成、膜厚、処理条件などの変動に対して好適に対応のとれる減圧乾燥装置となる。

また、本発明による減圧乾燥方法は、上記減圧乾燥装置を用いるので、ガラス基板上にフォトリソグラフィ法によってパターンを形成する際に減圧乾燥装置内の接続部からの発塵物（異物）に起因したカラーフィルタの異物欠陥や微小欠陥と称するピンホールの発生を低減することのできる減圧乾燥方法となる。

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図５は、本発明による減圧乾燥装置の一実施例の概略を示す平面図である。図５には、減圧乾燥装置の上部筐体（１２Ｂ）の部分が表されている。図６は、減圧乾燥装置の下部筐体（１２Ａ）の平面図である。また、図７は、図５のＸ₁ −Ｘ₁ 線及びＸ₂ −Ｘ₂ 線における断面図である。
図５に示すＸ₁ −Ｘ₁ 線及びＹ₁ −Ｙ₁ 線は、図６に示すＸ₂ −Ｘ₂ 線及びＹ₂ −Ｙ₂ 線の上方に位置している。

図５、図６、及び図７に示すように、一実施例として示すこの減圧乾燥装置は、下部筐体（１２Ａ）、上部筐体（１２Ｂ）、定盤（３）、天板（４）、接続部（５）、排気系（２０）、及び吸気系（３０）で構成されている。下部筐体（１２Ａ）に上部筐体（１２Ｂ）を冠着することにより内部は密閉されたチャンバーとなる。
上部筐体（１２Ｂ）の上面部には排気口（１６）が複数個設けられており、下部筐体（１２Ａ）の下面部には吸気口（１８）が複数個設けられている。

排気系（２０）は、排気ホース（１７）と排気開閉弁（２７）で構成され排気ホース（１７）の片端は排気口（１６）に接続されており、他片端は排気装置（図示せず）に接続されている。
また、吸気系（３０）は、吸気ホース（１９）と吸気開閉弁（２９）で構成され、吸気ホース（１９）の片端は吸気口（１８）に接続されており、他片端は吸気装置（図示せず）に接続されている。

排気系（２０）と吸気系（３０）は、別々に作動するようになっている。これは、排気開閉弁（２７）の開及び吸気開閉弁（２９）の閉、或いは排気開閉弁（２７）の閉及び吸気開閉弁（２９）の開によって行われる。
排気装置及び排気系（２０）の作動によって、密閉されたチャンバー内の空気が排気されチャンバー内が減圧されるようになっている。また、吸気装置及び吸気系（３０）の作動によって、密閉されたチャンバー内に空気が吹き込まれチャンバー内は常圧に戻るようになっている。

定盤（３）へのガラス基板（１）の載置、及び取り出しの際には、チャンバー内を常圧に戻し、白太矢印で示すように、下部筐体（１２Ａ）をその都度に昇降させる。定盤（３）は、下部筐体（１２Ａ）と一体的に取り付けられており、定盤（３）及び定盤に載置されたガラス基板（１）は、下部筐体（２Ａ）の昇降に伴って昇降する。

下部筐体（１２Ａ）が下降した際には、下部筐体（１２Ａ）と上部筐体（１２Ｂ）の間が開かれ、その間隔から、ガラス基板（１）の載置、及び取り出しは容易に行われるようになっている。また、上部筐体（１２Ｂ）は固定されている。
排気及び吸気を整流化するために設けられた天板（４）は、ガラス基板（１）と略同一の大きさを有する矩形の平板である。上部筐体（１２Ｂ）から天板（４）を県架させる柱状の接続部（５）によって上部筐体（１２Ｂ）に取り付けられている。
上部筐体（１２Ｂ）の排気口（１６）に接続されている排気ホース（１７）も固定されている。

図８は、排気開閉弁（２７）を開とし、排気系（２０）を作動させた状態を示した断面図である。この際は、吸気開閉弁（２９）を閉としており、吸気系（３０）は作動していない。
従って、排気の流線を矢印で示すように、ガラス基板（１）と天板（４）間の空気が基板の周縁部から排気系（２０）を経て排気されチャンバー内が減圧される。

一方、図９は、吸気開閉弁（２９）を開とし、吸気系（３０）を作動させた状態を示した断面図である。この際は、排気開閉弁（２７）を閉としており、排気系（２０）は作動していない。
従って、吸気の流線を矢印で示すように、ガラス基板（１）と天板（４）間に空気が吹き込まれチャンバー内は常圧に戻る。

上記のように、本発明による減圧乾燥装置は、吸気系（３０）が下部筐体（１２Ａ）に接続しているので、吸気による振動が天板（４）に伝わることは低減されたものとなる。従って、上部筐体（１２Ｂ）から天板（４）を県架している柱状の接続部（５）での発塵は抑制される。
また、吸気は、減圧乾燥装置の下部筐体（１２Ａ）に接続している吸気系（３０）から行われるので、チャンバーに送り込まれる空気によって異物が巻き上げられることはない。従って、ガラス基板（１）上のフォトレジストの塗膜に異物が付着することはなくなる。

これにより、カラーフィルタでの異物欠陥や、微小欠陥と称するピンホールの発生は低減されたものとなる。

また、本発明は、上記減圧乾燥装置において、排気口の複数個が３個〜２０個の範囲であり、吸気口の複数個が１０個〜１００個の範囲であることを特徴としている。また、上記減圧乾燥装置において、排気口の直径が３０ ｍｍ〜５００ｍｍの範囲であり、吸気口の直径が５ｍｍ〜２００ｍｍの範囲であることを特徴としている。
減圧乾燥装置における排気口の個数及び吸気口の個数、また排気口の直径及び吸気口の直径は、例えば、処理するガラス基板のサイズ、使用するフォトレジストの組成、膜厚、処理時を行う際の減圧度、温度、吸排気の流速などによって適宜に設定することが好ましい。

図１０（ａ）〜（ｄ）は、吸気口の個数、直径、及び配置を例示したものであるが、これらに限定されるものではない。

減圧乾燥処理に用いられる減圧乾燥装置の一例の概略を示す平面図である。 図１のＸ₀ −Ｘ₀ 線における断面図である。 フォトレジストが塗布された直後のガラス基板が定盤上に載置され、排気が行われている状態の説明図である。 予備的な乾燥が終了し、吸気が行われている状態の説明図である。 本発明による減圧乾燥装置の一実施例の概略を示す平面図である。 本発明による減圧乾燥装置の下部筐体の平面図である。 Ｘ₁ −Ｘ₁ 線における断面図である。 排気開閉弁を開とし、排気系を作動させた状態を示した断面図である。 吸気開閉弁を開とし、吸気系を作動させた状態を示した断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、吸気口の個数、直径、及び配置を例示したものである。 液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。 図１１に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。

符号の説明

１、４０・・・ガラス基板
２Ａ、１２Ａ・・・下部筐体
２Ｂ、１２Ｂ・・・上部筐体
３・・・定盤
４・・・天板
５・・・接続部
６、１６・・・排気口
７、１７・・・排気ホース
８、１８・・・吸気口
９、１９・・・吸気ホース
１０・・・発塵物（異物）
２０・・・排気系
２７・・・排気開閉弁
２９・・・吸気開閉弁
３０・・・吸気系
４１・・・ブラックマトリックス
４２・・・着色画素
４３・・・透明導電膜

Claims (4)

1. ガラス基板上にフォトリソグラフィ法によってパターンを形成する際に用いる減圧乾燥装置において、前記減圧乾燥装置の上部筐体の上面部に排気口を複数個設け、下部筐体の下面部に吸気口を複数個設けたことを特徴とする減圧乾燥装置。
2. 前記排気口の複数個が３個〜２０個の範囲であり、前記吸気口の複数個が１０個〜１００個の範囲であることを特徴とする請求項１記載の減圧乾燥装置。
3. 前記排気口の直径が３０ｍｍ〜５００ｍｍの範囲であり、前記吸気口の直径が５ｍｍ〜２００ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の減圧乾燥装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の減圧乾燥装置を用いたことを特徴とする減圧乾燥方法。

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