JP2008049221A - 着色フォトレジストの塗布方法及び塗布装置並びにカラーフィルタの製造方法 - Google Patents

着色フォトレジストの塗布方法及び塗布装置並びにカラーフィルタの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】バキュームテーブル31に接触した部分の塗布膜の膜厚と、バキュームテーブルに接触していない開口部34の位置に対応した部分の塗布膜の膜厚との間に膜厚差が生じない、従ってカラーフィルタには開口部に起因した外観(濃度)ムラが観視されない着色フォトレジストの塗布方法及び塗布装置を提供する。
【解決手段】バキュームテーブル上にガラス基板22を載置する前に、ガラス基板の温度を該バキュームテーブルの温度に合わせておくこと。基板の温度をバキュームテーブルの温度に合わせる機構が温調チャンバー80であること。バキュームテーブルが温調されていること。
【選択図】図6

Description

本発明は、基板上に着色フォトレジストを塗布する塗布方法及び塗布装置に関するものであり、特に、塗布ステージのバキュームテーブルの開口部に起因した外観(濃度)ムラが発生しない着色フォトレジストの塗布方法及び塗布装置並びにカラーフィルタの製造方法に関する。
液晶表示装置やプラズマディスプレイパネルにおいて、カラー表示、反射率の低減、コントラストの改善、分光特性制御などの目的にカラーフィルタを用いることは有用な手段となっている。
この表示装置に用いるカラーフィルタは、多くの場合、画素として形成されて使用されるものである。表示装置用カラーフィルタの画素を形成する方法として、これまで実用されてきた方法には、フォトリソグラフィー法、印刷法などがあげられる。
例えば、顔料分散法は、このフォトリソグラフィー法の一方法であるが、この顔料分散法において使用するカラーフィルタ形成用の着色フォトレジストは、ガラス基板上に、例えば、スピンコータを用いて回転塗布され、この塗膜にフォトマスクを介してUV露光、現像処理がおこなわれ表示装置用カラーフィルタの着色画素として形成される。
従来、液晶表示装置の製造プロセスにおいて、着色フォトレジストなどの塗布装置としては、ノズルからガラス基板の中央部に塗布液を滴下した後、ガラス基板を回転させ塗布液を延展させる上記スピンコータが多く用いられてきた。
しかし、カラーフィルタを製造するガラス基板の大型化に伴い、例えば、550mm×650mm程度以上の大きさのガラス基板においては、着色フォトレジストの塗布装置として、スリットコータとスピンコータを併用したコータを用いる方法、すなわち、ガラス基板上に着色フォトレジストをスリットコータで塗布して塗布膜を形成し、塗布膜が形成されたガラス基板をスピンコータで回転し塗布膜を延展させ塗膜とする塗布装置が採用されはじめた。
この塗布装置は、ガラス基板の大型化に伴い顕著に現れてくる上記スピンコータの弱点、すなわち、ガラス基板の中央部の塗布膜の膜厚と端部の塗布膜の膜厚の膜厚差を縮小させ、また、着色フォトレジストの利用率を向上させることを狙いとしたものである。この塗布装置により、ガラス基板が大型でも膜厚差の縮小した塗布膜が得られ、また、着色フォトレジストの利用率は大幅に改善された。
しかし、この塗布装置では、大型のガラス基板を回転させるモーターなどの機械的制約から、装置を更に大型化するのは難しい。
これらのコータに代わって、精度の高いスリットコータの開発、実用が進んでいる。スリットコータは、ガラス基板を載置した定盤を、或いは塗布ヘッドを水平移動させながらスリットノズルから塗布液をガラス基板に塗布する方法であり、1m×1.3m、或いは1.5m×1.8m程度の大きさのガラス基板にも対応ができるようになった。
図1は、スリットコータの一例の概略を模式的に示す平面図である。また、図2は、図1に示すスリットコータの側面図である。
図1、及び図2に示すように、模式的に示すスリットコータ(20)は、フレーム(24)と塗布ステージ(30)、スリットノズル(23)、及び着色フォトレジストの吐出調整機構(25)で構成されている。
スリットノズル(23)は塗布ステージ(30)右方、フレーム(24)上方の待機位置(P1)に設けられ、ガラス基板(22)上に着色フォトレジストを塗布する際には矢印で示すように、スリットノズル(23)は左方に移動し、塗布ステージ(30)上に載置・固定されたガラス基板(22)上に着色フォトレジストを塗布するようになっている。
このようなスリットコータ(20)の動作は、先ず、第一移載機構(図示せず)が洗浄工程から搬送されたガラス基板(22)を白太矢印(26)で示すように、塗布ステージ(30)上に載置する。ガラス基板(22)は真空吸引によって塗布ステージ(30)上に固定される。
次に、塗布ステージ(30)右方、フレーム(24)上方の待機位置(P1)のスリットノズル(23)が、矢印で示すように、塗布ステージ(30)上に固定されたガラス基板(22)上を右方から左方へと移動しながらガラス基板(22)上に着色フォトレジストを塗布する。
塗布が終了するとスリットノズル(23)は待機位置(P1)へ戻る。スリットノズル(23)が待機位置(P1)へ戻ると第二移載機構(図示せず)が、白太矢印(27)で示すように、ガラス基板(22)を次工程へと搬出する。
このスリットノズルの待機位置(P1)にて、スリットノズル(23)の洗浄など、着色フォトレジストの吐出調整が行われる。
図3は、図1に示す塗布ステージ(30)の一例の平面図である。図3は、ガラス基板(22)が載置されていない状態であり、リフトピンの位置が表されている。また、図4は、図3のX−X線での断面図である。図4は、第一移載機構によってガラス基板(22)がリフトピン(33)上に受け渡された段階を示したものである。
ガラス基板(22)は、搬送されてきたコンベアから第一移載機構によって、底面を複数本のアーム(図示せず)で支えられた状態でバキュームテーブル(31)上に載置されるが、そのままではバキュームテーブル(31)上に載置後、アームを退避することができないので、一旦、バキュームテーブル(31)の上面から突出した状態でアームと干渉しない位置に設けられた複数のリフトピン(33)上に受け渡され、その後にアームが退避する。
リフトピン(33)は、バキュームテーブル(31)に対し垂直方向に昇降自在であり、ガラス基板(22)が受け渡された後に下降し、ガラス基板(22)はバキュームテーブル(31)上に載置される。バキュームテーブル(31)に設けられたリフトピン(33)が昇降する開口部(34)は、ガラス基板(22)がバキュームテーブル(31)上に載置された後に、ガラス基板(22)とバキュームテーブル(31)の間の空気を吸引する吸着孔を兼ねている。
また、筐体(32)は、中空部(35)を有し、上部にバキュームテーブル(31)を備え、下部には排気口(36)が設けられている。バキュームテーブル(31)上のガラス基板(22)を真空吸着する際には、排気口(26)からの排気により行う。
図5(a)、(b)は、上記塗布ステージ(30)を用いた際の、ガラス基板(22)をバキュームテーブル(31)上に載置する動作を説明する断面図である。図5は、図4におけるバキュームテーブル(31)、リフトピン(33)、ガラス基板(22)の一部分を拡大して示したものである。符号(D1)は、リフトピン(33)がバキュームテーブル(31)の上面から突出した高さを表している。
図5(a)、(b)に示すように、ガラス基板(22)がリフトピン(33)上に受け渡された状態で、リフトピン(33)を下降させ、ガラス基板(22)をバキュームテーブル(31)上に載置し、矢印(38)で示すように、開口部(吸着孔)(34)から空気を吸引し、ガラス基板(22)をバキュームテーブル(31)に密着させる。
着色フォトレジストの塗布は、ガラス基板(22)をバキュームテーブル(31)に密着させた状態で行う。
しかしながら、上記のようにガラス基板(22)をバキュームテーブル(31)に密着させた状態で着色フォトレジストの塗布を行うと、着色画素が形成されたカラーフィルタには、外観(濃度)ムラが発生するといった問題がある。
着色フォトレジストを塗布する前のガラス基板の洗浄としては、例えば、酸、アルカリなどを用いた化学的なウエット洗浄が広く用いられている。リンス後に乾燥されたガラス基板の温度は、ウエット洗浄によって低い状態になっている。
洗浄後に塗布装置に搬送され、バキュームテーブル(31)に密着されたガラス基板(22)の、図5(b)に符号(A)で示すバキュームテーブル(31)に接触した部分は、ガラス基板(22)より高い温度のバキュームテーブル(31)からの熱伝導によって、その温度は上昇し、バキュームテーブル(31)の温度に近づき始める。
一方、符号(B)で示す開口部(34)の部分は、バキュームテーブル(31)に接触していないために、熱伝導にる温度の上昇は遅れる。
このように、開口部(34)の位置に対応してガラス基板(22)上には局部的な温度差がある状態で、ガラス基板(22)上に着色フォトレジストの塗布が行われるために、バキュームテーブル(31)に接触した部分の塗布膜の膜厚と、接触していない部分の塗布膜の膜厚との間には膜厚差が生じることになる。
具体的には、ウエット洗浄後のガラス基板(22)の温度は、20℃程度であり、バキュームテーブル(31)の温度は、23℃程度である。例えば、着色フォトレジストの塗布膜の膜厚として、4.0μm程度の膜厚を塗布した際に、上記開口部(34)の位置に対応したガラス基板(22)上の部分(B)の塗布膜の膜厚は、+0.04μm程度、なわわち、4.04μm程度の膜厚となる。
表示装置に用いるカラーフィルタの着色画素を形成する際に用いる着色フォトレジストの塗布膜は、着色画素として形成した後の着色画素そのものが表示装置用カラーフィルタの性能であり、上記+0.04μm程度の膜厚差であってもカラーフィルタでは外観(濃度)ムラとして観視される。
このような外観(濃度)ムラは解消するようにと強く要望されている。
前記1.5m×1.8m程度の大きさのガラス基板に、スリットコータを用いて色材を含む膜を均一に形成する技法として、例えば、特開2004−354601号公報には、ムラ・スジのない厚さの均一な膜を形成することのできる感光性組成物及びコーティング方法が開示されている。
この感光性組成物は、沸点100℃以上の溶剤を三種以上含み、溶剤を三種以上含むことで表面張力を調節して、感光性組成物がガラス基板上でレベリングし易くすることが出来るようにしたものである。
また、上記三種以上の溶剤の沸点が100℃以上であることで、感光性組成物をガラス基板にコーティングするとき、感光性組成物をガラス基板上で十分にレベリングさせ、膜を形成させてから溶剤を揮発させることができる。これらのことにより、溶剤の揮発後に残った不揮発性成分により、ムラ・スジを有さない厚さの均一な膜を形成することが出来
るとしたものである。
また、上記公報におけるコーティング方法は、この感光性組成物をガラス基板にコーティングする際に、スリットコータを用いることを特徴としている。
また、特開2000−167476号公報には、スリットコータとスピンコータを併用したコータを用い、着色被膜を均一に形成する技法が開示されている。
この技法は、ガラス基板上に着色フォトレジストなどの着色塗布液をスリットコータで塗布して塗布膜を形成し、形成した塗布膜をスピンコータで平滑化・乾燥させガラス基板上へ着色被膜を形成する際に、スジムラや段ムラを原因としたムラは観視されず、着色被膜の表面平滑性の優れた、良好な表示装置用カラーフィルタを製造することのできる着色被膜の形成方法である。
この技法は、粘度5〜20cpsの着色塗布液を溶剤乾燥前で20〜50μm厚に水平状態のガラス基板上にスリットコータで塗布して塗布膜を形成し、溶剤乾燥後の膜厚が1〜2μmになるまでガラス基板を水平状態にてスピンコータで回転させ続けて、この塗布膜を平滑化・乾燥させ着色被膜を形成するようにしたものである。
すなわち、上記特開2004−354601号公報及び特開2000−167476号公報に開示されている技法は、いずれも、本発明におけるように、バキュームテーブルの開口部の位置に対応してガラス基板上には局部的な温度差がある状態で、ガラス基板上に着色フォトレジストの塗布が行われるために、バキュームテーブルに接触した部分の塗布膜の膜厚と、接触していない部分の塗布膜の膜厚との間には膜厚差が生じるといった問題を解決するものではない。
特開2004−354601号公報 特開2000−167476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であり、ウエット洗浄後のガラス基板を真空吸着によってバキュームテーブル上に密着させた状態で着色フォトレジストを塗布しても、バキュームテーブルに接触した部分の塗布膜の膜厚と、バキュームテーブルに接触していない開口部の位置に対応した部分の塗布膜の膜厚との間に膜厚差が生じることのない、すなわち、着色画素が形成されたカラーフィルタには開口部に起因した外観(濃度)ムラが観視されることのない着色フォトレジストの塗布方法を提供することを課題とするものである。
また、本発明は、カラーフィルタにはバキュームテーブルの開口部に起因した外観(濃度)ムラが観視されない着色画素を形成することのできる塗布装置を提供することを課題とする。
また、本発明は、バキュームテーブルの開口部に起因した外観(濃度)ムラが観視されない着色画素を形成することのできるカラーフィルタの製造方法を提供することを課題とする。
本発明は、基板を吸着する開口部を設けたバキュームテーブルを備えた塗布ステージの該バキュームテーブル上に、ウエット洗浄した後の基板を載置して該基板上に着色フォトレジストを塗布する着色フォトレジストの塗布方法において、該バキュームテーブル上に
基板を載置する前に、基板の温度を該バキュームテーブルの温度に合わせておくことを特徴とする着色フォトレジストの塗布方法である。
また、本発明は、上記発明による着色フォトレジストの塗布方法において、前記基板の温度をバキュームテーブルの温度に合わせる機構が、温調チャンバーであることを特徴とする着色フォトレジストの塗布方法である。
また、本発明は、上記発明による着色フォトレジストの塗布方法において、前記バキュームテーブルが、温調されていることを特徴とする着色フォトレジストの塗布方法である。
また、本発明は、ウエット洗浄装置と、基板を吸着する開口部を設けたバキュームテーブルを備えた塗布ステージを有する塗布装置との間に、基板の温度をバキュームテーブルの温度に合わせる温調チャンバーを設けたことを特徴とする着色フォトレジストの塗布装置である。
また、本発明は、上記発明による着色フォトレジストの塗布装置において、前記バキュームテーブルに温調機構を設けたことを特徴とする着色フォトレジストの塗布装置である。
また、本発明は、基板上に着色フォトレジストを塗布して塗布膜を形成し、この塗布膜にフォトマスクを介して露光、現像処理を行うことにより基板上に所望パターンの着色画素を形成するカラーフィルタの製造方法において、ウエット洗浄した後の基板の温度を、塗布膜を形成する塗布装置の塗布ステージの温度に合わせる温調を行うことを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
本発明は、基板を吸着する開口部を設けたバキュームテーブルを備えた塗布ステージの該バキュームテーブル上に、ウエット洗浄した後の基板を載置して該基板上に着色フォトレジストを塗布する着色フォトレジストの塗布方法において、該バキュームテーブル上に基板を載置する前に、基板の温度を該バキュームテーブルの温度に合わせておく着色フォトレジストの塗布方法であるので、バキュームテーブルに接触した部分の塗布膜の膜厚と、バキュームテーブルに接触していない開口部の位置に対応した部分の塗布膜の膜厚との間に膜厚差が生じることのない、すなわち、着色画素が形成されたカラーフィルタには開口部に起因した外観(濃度)ムラが観視されることのない着色フォトレジストの塗布方法となる。
また、本発明は、ウエット洗浄装置と、基板を吸着する開口部を設けたバキュームテーブルを備えた塗布ステージを有する塗布装置との間に、基板の温度をバキュームテーブルの温度に合わせる温調チャンバーを設け、また、バキュームテーブルに温調機構を設けた着色フォトレジストの塗布装置であるので、カラーフィルタにはバキュームテーブルの開口部に起因した外観(濃度)ムラが観視されない着色画素を形成することのできる塗布装置となる。
また、本発明は、基板上に着色フォトレジストを塗布して塗布膜を形成し、この塗布膜にフォトマスクを介して露光、現像処理を行うことにより基板上に所望パターンの着色画素を形成するカラーフィルタの製造方法において、ウエット洗浄した後の基板の温度を、塗布膜を形成する塗布装置の塗布ステージの温度に合わせる温調を行うので、バキュームテーブルの開口部に起因した外観(濃度)ムラが観視されない着色画素を形成することのできるカラーフィルタの製造方法となる。
本発明を実施の形態に基づいて以下に説明する。
図6は、本発明による着色フォトレジストの塗布装置の一実施例の概略を示す側面図である。図6に示すように、ウエット洗浄装置(50)と塗布装置(70)との間は、コンベア装置(60)で連結されており、このコンベア装置(60)の上方に温調チャンバー(80)が設けられている。
この塗布装置(70)は、基板を吸着する開口部を設けたバキュームテーブルを備えた塗布ステージを有している。
この温調チャンバー(80)は、ガラス基板(22)の温度をバキュームテーブル(31)の温度に合わせる温調機構である。
ガラス基板(22)は、図6中、白太矢印で示すように、左方から搬送されウエット洗浄装置(50)にてウエット洗浄が施された後に、コンベア装置(60)によって塗布装置(70)へと搬送され、塗布装置(70)において着色フォトレジストが塗布される。
図7は、図6に示すコンベア装置(60)及び温調チャンバー(80)の内部の一例の説明図である。図7に示すように、ガラス基板(22)は、コロコンベア(61)によって搬送されらがら、上方の温調チャンバー(80)内のエアナイフ(81)からの温調されたエアー(82)がガラス基板(22)上に吹き付けられる。
この温調されたエアー(82)の吹き付けによって、ウエット洗浄が施されて低くなっていたガラス基板(22)の温度(例えば、20℃)を、塗布装置の塗布ステージ(30)のバキュームテーブル(31)の温度(例えば、23℃)と同じ温度に合わせる。
つまり、バキュームテーブル(31)上にガラス基板(22)を載置する前に、ガラス基板(22)の温度を、塗布ステージ(30)のバキュームテーブル(31)の温度と同じ温度に合わせておく。この同じ温度に合わせる精度は、バキュームテーブル(31)の温度に対してガラス基板(22)の温度が±0.3℃以内であることが好ましい。
従って、ガラス基板(22)は、バキュームテーブル(31)上に載置され、真空吸着によってバキュームテーブル(31)に密着されても、ガラス基板(22)とバキュームテーブル(31)との間での熱伝導は殆どない。
前記符号(A)で示す密着部分においては相互に熱伝導は殆どなく、また、符号(B)で示す開口部(34)においても、開口部の温度は間接的にバキュームテーブル(31)の温度を保持しているので、同様に相互に熱伝導は殆どない。
塗布ステージ(30)のバキュームテーブル(31)の温度(例えば、23℃)と、ガラス基板(22)の温度(例えば、23℃)は略同じである。開口部(34)の位置に対応したガラス基板(22)上での局部的な温度差はない状態で、ガラス基板(22)上に着色フォトレジストの塗布が行われることになるので、バキュームテーブル(31)に接触した部分の塗布膜の膜厚と、接触していない部分の塗布膜の膜厚との間の膜厚差は減少する。
具体的には、ウエット洗浄後のガラス基板(22)の温度が20℃程度で、バキュームテーブル(31)の温度が23℃程度である場合に、本発明による温調チャンバー(80)を作動させ、例えば、着色フォトレジストの塗布膜の膜厚として、4.0μm程度の膜厚を塗布した際には、開口部(34)の位置に対応したガラス基板(22)上の部分(B)の塗布膜の膜厚は、−0.02μm程度、すなわち、3.98μm程度の膜厚となる。これにより、カラーフィルタにて外観(濃度)ムラとして観視されることはなくなる。
尚、図7においては、温調チャンバー(80)内にエアナイフ(81)を例示してあるが、エアナイフに限定されることはなく、例えば、ホットプレート、赤外線ヒーター、温風循環暖房室などを用いてもよい。
図8は、請求項5に係わる発明における、バキュームテーブルへ設ける温調機構の一例の説明図である。図8は、図5に示すバキュームテーブル(31)、開口部(34)、リフトピン(33)の部分に対応した部分を表したものである。
図8に示すように、バキュームテーブル(31)内には導管(40)が備えられており、矢印で示すように、外部からの温調水の循環によってバキュームテーブル(31)は一定の温度、例えば、23℃に保持されるようになっている。
このような温調機構をバキュームテーブル(31)に設けることにより、バキュームテーブル(31)の温度を一定温度、例えば、23℃に保持することがより確かなものとなり、前記温調されたエアー(82)の吹き付けによって、ウエット洗浄が施されて低くなっていたガラス基板(22)の温度を、塗布装置のバキュームテーブル(31)の温度と同じ温度に合わせたことによる効果、すなわち、バキュームテーブル(31)に接触した部分の塗布膜の膜厚と、接触していない部分の塗布膜の膜厚との間の膜厚差の減少をより確かなものとすることができる。
また、バキュームテーブル(31)の開口部(34)に起因したカラーフィルタの外観(濃度)ムラは、バキュームテーブル(31)の熱伝導率と、開口部(空気)(34)の熱伝導率の差が関与しているものであり、上記温調機構をバキュームテーブル(31)に設けても熱伝導率の差による影響を解消するものではない。
しかし、この温調機構は、間接的に保持している開口部(空気)(34)の温度をより確かなものとする効果がある。すなわち、温調機構を設けることによって、前記温調されたエアー(82)の吹き付けにより、ガラス基板(22)の温度をバキュームテーブル(31)の温度に合わせたことによる、膜厚差の減少といった効果をより一層確かなものとすることが可能となる。

スリットコータの一例の概略を模式的に示す平面図である。 図1に示すスリットコータの側面図である。 図1に示す塗布ステージの一例の平面図である。 図3のX−X線での断面図である。 (a)、(b)は、塗布ステージを用いた際の、ガラス基板をバキュームテーブル上に載置する動作を説明する断面図である。 本発明による着色フォトレジストの塗布装置の一実施例の概略を示す側面図である。 図6に示すコンベア装置及び温調チャンバーの内部の一例の説明図である。 請求項5に係わる発明における、バキュームテーブルへ設ける温調機構の一例の説明図である。
符号の説明
20・・・スリットコータ
22・・・ガラス基板
24・・・フレーム
23・・・スリットノズル
25・・・吐出調整機構
30・・・塗布ステージ
31・・・バキュームテーブル
32・・・筐体
33・・・リフトピン
34・・・開口部
35・・・中空部
36・・・排気口
40・・・導管
50・・・ウエット洗浄装置
60・・・コンベア装置
61・・・コロコンベア
70・・・塗布装置
80・・・温調チャンバー
81・・・エアナイフ
82・・・温調されたエアー
D1・・・バキュームテーブルの上面から突出したリフトピンの高さ
P1・・・待機位置

Claims (6)

  1. 基板を吸着する開口部を設けたバキュームテーブルを備えた塗布ステージの該バキュームテーブル上に、ウエット洗浄した後の基板を載置して該基板上に着色フォトレジストを塗布する着色フォトレジストの塗布方法において、該バキュームテーブル上に基板を載置する前に、基板の温度を該バキュームテーブルの温度に合わせておくことを特徴とする着色フォトレジストの塗布方法。
  2. 前記基板の温度をバキュームテーブルの温度に合わせる機構が、温調チャンバーであることを特徴とする請求項1記載の着色フォトレジストの塗布方法。
  3. 前記バキュームテーブルが、温調されていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の着色フォトレジストの塗布方法。
  4. ウエット洗浄装置と、基板を吸着する開口部を設けたバキュームテーブルを備えた塗布ステージを有する塗布装置との間に、基板の温度をバキュームテーブルの温度に合わせる温調チャンバーを設けたことを特徴とする着色フォトレジストの塗布装置。
  5. 前記バキュームテーブルに温調機構を設けたことを特徴とする請求項4記載の着色フォトレジストの塗布装置。
  6. 基板上に着色フォトレジストを塗布して塗布膜を形成し、この塗布膜にフォトマスクを介して露光、現像処理を行うことにより基板上に所望パターンの着色画素を形成するカラーフィルタの製造方法において、ウエット洗浄した後の基板の温度を、塗布膜を形成する塗布装置の塗布ステージの温度に合わせる温調を行うことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
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