JP2008197440A - ガラス基板端面の残存レジスト除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被塗布基板であるガラス基板の周辺部、側端部、裏面に残存した、不要なカラーフィルタのレジスト膜を除去するガラス基板端面の残存レジスト除去方法を提供することである。
【解決手段】ガラス基板にレジスト塗布、パターン露光、現像処理後のガラス基板の端面上に残存する、不要となるレジストにレーザー光線を照射することにより、ガラス基板端面の残存レジスト除去方法であって、レーザー光線を照射する装置は、台座、ｘｙ駆動の機能を具備するステージ部と、波長１μｍ以下であるＹＡＧレーザー光源及びレーザー光線を制御するレンズ系を具備するレーザー照射ノズル部とを備え、ステージ上に載置したガラス基板の端面に該レーザー光軸上のガラス基板の表裏面の残存レジストの面に焦点距離を調整しレーザー光線を照射することにより、ガラス基板の表面若しくは裏面より一度に残存レジストを除去するガラス基板端面の残存レジスト除去方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置用カラーフィルタの製造工程のうち、着色材料を含む感光性樹脂よりなるレジストの塗布、パターン露光、現像処理後のガラス基板の端面上に残存するレジストを除去するガラス基板端面の残存レジスト除去方法に関する。

液晶表示装置は、駆動回路基板と、ガラス基板の画素上の透明電極間に、所定の電圧が印加すると、液晶層内に光線が透過するスリットが形成され、該スリットを介してバックライトの光源から画面下側に光線がカラーフィルタ画素を透過し、ガラス基板の裏面にカラー画像を形成する。前記カラーフィルタ用のガラス基板は、美しく且つ無欠陥のカラー画像を表示するためには、重要な部品である。

カラーフィルタ用の基板は、透明なガラス基板上に形成したブラックストライプ（ＢＭ）の間に、Ｒ画素、及びＧ画素、Ｂ画素を形成し、その上面に透明電極が形成されている。

カラーフィルタの画素を形成する製造工程では、フォトプロセス法を用いたレジストパターンの形成が行われている。

従来のカラーフィルタの製造方法では、フォトプロセス法を用いたパターン形成である。フォトプロセス法では、着色材を含む感光性樹脂レジスト液をガラス基板片面上に塗布する塗布処理、カラーフィルタのパターンを形成したフォトマスクを介して露光する露光処理、パターン露光のレジスト膜を現像する現像処理により、レジストパターンを形成したガラス基板を製造する。従来のカラーフィルタの製造方法では、フォトプロセス法を４回繰り返し行い、ガラス基板上に所定のパターンが形成される。

最初に、ＢＭ（ブラックマトリックス）用レジスト液をガラス基板片側全面に塗布し、ＢＭレジスト膜を形成する。

前記ＢＭレジスト膜にフォトマスクを介して、ＢＭパターンを露光、転写したガラス基板を形成する。

次いで、Ｒ（赤）色画素（Ｒパターン）用レジスト液をガラス基板片側全面に塗布し、Ｒ色画素レジスト膜を形成する。次いで、Ｒ色画素レジスト膜にフォトマスクを介して、Ｒパターンを露光、転写したガラス基板を形成する。

次いで、Ｇ（緑）色画素（Ｇパターン）用レジスト液をガラス基板片側全面に塗布し、Ｇ色画素レジスト膜を形成する。次いで、Ｇ色画素レジスト膜にフォトマスクを介して、Ｇパターンを露光、転写したガラス基板を形成する。

次いで、Ｂ（青）色画素（Ｂパターン）用レジスト液をガラス基板片側全面に塗布し、Ｂ色画素レジスト膜を形成する。次いで、Ｂ色画素レジスト膜にフォトマスクを介して、Ｂパターンを露光、転写したガラス基板を形成する。

次いで、ＢＭの開口部に、Ｒ、Ｇ、Ｂパターンが形成されたカラス基板の表面に透明電極を形成し、カラーフィルタが完成する。

従来のカラーフィルタの製造方法では、レジストの塗布処理は、スピンコート方式が一般に用いられている。

スピンコートによるレジストコートでは、カラーフィルタ用基板の周辺部は膜厚が厚くなる、又は側端部若しくは表裏面の周辺部にレジストが付着する。スピンコート方式の塗布装置では、不要な部位にレジストが付着しないための治具が装着されている。

この場合、膜厚の周辺部、側端部、表裏面は、個別に溶剤で残存レジストを除去している。例えば、現像処理装置では、カラーフィルタ用基板の側端部を含む周辺部のみを溶剤で洗浄する等が工夫されている。

この方法では、残存レジストを完全に除去することが出来ず、局所的に残存したレジストは、研磨治具等を使用して物理的に除去している。

残存レジストが十分に除去できず、カラーフィルタ用基板の膜厚の周辺部、側端部、裏面は不要なレジストが残存する問題がある。残存レジストが付着したガラス基板を製造工程に投入した場合、残存レジストのガラス基板では、製造装置の治具との接触による残存レジストの剥離若しくは再付着、すなわちガラス基板の清浄度の劣化、又は以降のレジスト塗布時の液流れ等の不具合による膜厚精度の劣化等の原因となり、製品の品質精度が低下する問題となる。

一方、前記カラーフィルタ基板の製造において、従来の技術では、微小形状の異物の付着、又は画素形成用樹脂の残さ等は、レーザー加工装置を用いて除去する場合がある。前記の異物や残存レジスト樹脂を残したまま液晶表示装置用の透明電極を形成した場合には、前記異物により両電極が短絡すること、又は前記樹脂残さによる黒点や白点の不具合のある液晶表示画像ができること等の問題がある。

従来の技術では、残存レジスト等の異物の除去は、収束イオンビーム（ＦＩＢ）によりレジスト膜を削ることや、又はリペア装置により十分のフォーカスを絞ったレーザー光を照射し、照射域を除去する方法が一般に採用されている。例えば、レーザー光による除去方法、用いるレーザーはＹＡＧレーザーの高調波、例えば第２高調波（５３２ｎｍ）を使用した装置などが一般的であり、その波長は、６００〜２００ｎｍ程度の範囲内のレーザー光が使用されている。

従来のレーザー加工装置は、カラーフィルタ基板をレーザー加工装置のステージに載置し、ガラス基板上に形成された着色材料を含むカラーレジスト、Ｒ画素及びＧ画素及びＢ画素の残存レジスト等の異物にレーザー光線を照射して、前記残存レジスト等の異物を除去する。このレーザー照射の場合、該レーザー光線の照射により焼成されたカラーレジストは、光吸収により分散し極超微細粒子となり、除去することができる。

近年、１ピコ秒以下の超短パルスレーザーを有機化合物の深さの精密加工などに用いることが近年になって提唱されるようになった。特に、多光子吸収や熱緩和時間よりも短時間の現象であることなどにより非熱加工が可能であること、また、非線形応答のため加工分解能は光の回折限界以下であり、高い精度の加工が可能であることは公知である。

更に、電子回路素子と配線幅の精密加工の途上、材料によらず、１ピコ秒以下の超短パルスレーザーを用いて加工をする場合、照射エネルギーに比例した加工深さが得られないこと、つまり、或るエネルギー範囲では加工深さが一定となり、或るしきい値で急に加工が進むことが見出された。つまり、１ピコ秒以下の超短パルスレーザーを用いることで、照射エネルギーに変動が有る場合でも、加工が進展するエネルギー値の範囲内で有れば安
定した加工が可能であることが見出された。

本発明では、その課題の解決に超短パルスレーザーの階段状加工進行原理と材料選択性の少ない非熱加工特性を応用している。超短パルスレーザーによる材料加工方法においては、レーザー光をレジスト等の表面に照射する際、その加工深さは、ガラス基板に到達させるものではなく、残存レジストの表面から一定の深さ、例えば残存レジスト底面まで安定した加工が可能であることが見出された。

以下に公知文献を記す。
特公平６−１００６８３号公報

本発明の課題は、被塗布基板であるガラス基板の周辺部、側端部、裏面に残存した、不要なカラーフィルタのレジスト膜を除去するガラス基板端面の残存レジスト除去方法を提供することである。

本発明の請求項１に係る発明は、ガラス基板の片側に着色材料を含む感光性樹脂よりなるレジストの塗布、パターン露光、現像処理後のガラス基板の端面上に残存する、不要となるレジストにレーザー光線を照射することにより、残存レジストを除去するガラス基板端面の残存レジスト除去方法であって、
レーザー光線を照射する装置は、台座、ｘｙ駆動の機能を具備するステージ部と、レーザー光源及びレーザー光線を制御するレンズ系を具備するレーザー照射ノズル部とを備え、ステージ上に載置したガラス基板の端面の残存レジスト面にレーザー光線を照射して、該レーザー光軸上のガラス基板の表、若しくは裏面の残存レジストの表面に焦点位置を調整することにより、ガラス基板の表面若しくは裏面より一度に残存レジストを除去することを特長とするガラス基板端面の残存レジスト除去方法である。

本発明の請求項２に係る発明は、前記レーザー光線が、波長１μｍ以下であることを特徴とする請求項１項記載のガラス基板端面の残存レジスト除去方法である。

本発明の請求項３に係る発明は、前記レーザー光線が、ＹＡＧレーザーであることを特徴とする請求項１、又は２項記載のガラス基板端面の残存レジスト除去方法である。

本発明のガラス基板端面の残存レジスト除去方法によれば、周辺部、側端部、裏面に残存した、不要なレジスト膜へ、ガラス基板の表面からレーザーを照射することで、一挙に除去できる。

本発明のガラス基板端面の残存レジスト除去方法によれば、周辺部、側端部、裏面に残存した、不要なレジスト膜が除去可能となり、ガラス基板の異物付着等の問題を解消することができ、ガラス基板の清浄度の劣化の防止、又はレジスト塗布時の液流れ等の不具合による膜厚精度の劣化の防止となり、製品の品質精度が向上する効果がある。

本発明のガラス基板端面の残存レジスト除去方法を一実施形態に基づいて以下説明する。

図１は、本発明のガラス基板端面の残存レジスト除去方法の実施例を説明する概念図であり、（ａ）は、斜視図であり、（ｂ）は、側断面図であり、（ｃ）は、ガラス基板端面の残存レジストの部分拡大の側断面図である。

本発明のガラス基板端面の残存レジスト除去方法は、ガラス基板の片側に着色材料を含む樹脂よりなるレジスト塗布、パターン露光、現像処理後のガラス基板の端面上に残存する、不要となるレジストにレーザー光線を照射することにより、残存レジストを除去する方法である。

ガラス基板端面の残存レジストについて以下説明する。図１（ａ）は、ガラス基板上にカラーフィルタ画素配置領域２と、端面領域３が予め割り当てられている。なお、端面領域３は、その表裏面及び側端を含む領域である。図１（ａ）は、端面領域３に残存レジスト９が付着したガラス基板１である。ステージ部２０は、ガラス基板の裏面の中央部に配置されている。

前記レーザー光線を照射する方法は、台座、ｘｙ駆動の機能を具備するステージ部２０と、レーザー光源及びレーザー光線を制御するレンズ系を具備するレーザー照射ノズル部１９とを備えたレーザー光線を照射する装置１０（以下レーザー装置１０と記す）を介して照射を行い、照射したレーザー光軸上のガラス基板の表、若しくは裏面の残存レジストの表面近傍に自動的に焦点位置を合わせて、ガラス基板の表面若しくは裏面より一度に残存レジストを除去するレジスト除去方法である。

本発明のレーザー装置１０では、台座の中央には、ｘｙ駆動ステージ２０が配置され、該ステージ内に現像処理後のガラス基板を、画素形成面を上面にして載置する。予め、基板検査により検出した残像レジストの欠陥部分は、装置の中央位置に移動させる。次に、レーザー照射ノズルは、カラーフィルタ基板の下面から側面位置に一方方向のみに走行するように配置されている。前記レーザー光線は、前記残存レジスト欠陥上に焦点を合わせて照射する。

図１（ｂ）では、ガラス基板端面の残存レジスト９は、表面の残存レジスト９ａ、裏面の残存レジスト９ｂ、側端の残存レジスト９ｃが残存している。ｘｙ駆動ステージ２０の駆動によりレーザー照射ノズル１９上に移動する。

図１（ｃ）では、表裏面の残存レジスト９ａ、９ｂは、レーザー照射ノズル１９ａにより照射され、側端の残存レジスト９ｃは、レーザー照射ノズル１９ｂにより照射される。レーザー照射ノズル１９ａは、Ｘ方向にステップ移動しながらレーザー照射し、レーザー照射ノズル１９ｂは、Ｚ方向にステップ移動しながらレーザー照射する。レーザー照射ノズル１９ａのレーザー照射は、そのレーザー光軸２９上の残存レジスト９ｂ及び残存レジスト９ａを除去する。同様に、レーザー照射ノズル１９ｂのレーザー照射は、そのレーザー光軸２９上の残存レジスト９ｃのみを除去する。ガラス基板１のＹ方向の移動と、レーザー照射ノズル１９ａのＸ方向及びレーザー照射ノズル１９ｂのＺ方向の移動及びレーザー照射を繰り返し行いガラス基板端面の残存レジストを除去する。

本発明のガラス基板端面の残存レジスト除去方法では、前記レーザー光線が波長１μｍ以下であることを特徴とする方法である。

前記レーザー光源は、ＹＡＧレーザー、Ａｒ⁺やＫｒ⁺のイオンレーザー光で、波長では、５３２ｎｍ、４８８ｎｍ、５１５ｎｍ、６４７ｎｍ及びルビーレーザー光の６９４ｎｍ、エキシマレーザー等が使用できる。レンズ系は、焦点位置の調整、ビーム径の調整や連続又は不連続照射等を制御する役割を持つ部位である。

本発明のガラス基板端面の残存レジスト除去方法では、前記レーザー光線がＹＡＧレーザーであり、その第２高周波５３２ｎｍを用いた。

本発明に適用できるカラーフィルタ基板の画素形成のレジスト材質については、被着色樹脂としては、ゼラチンカゼイングリュー等の天然樹脂のほか、ポリビニールアルコール、ポリイミド、アクリル酸樹脂等合成樹脂がある。着色材は、染料及び顔料がある。

図２（ａ）〜（ｂ）は、本発明のガラス基板端面の残存レジスト除去方法の一実施例を説明する側断面図である。

図２（ａ）は、レーザー照射ノズル１９ａでは、基板側端よりレーザー照射を開始し、順次Ｘ方向にステップ移動する。

図２（ｂ）は、最初に、レーザー照射ノズル１９ａでは、１回目のレーザー光軸２９ａ上の残存レジスト９ｂを除去し、さらに表面の残存レジスト９ａを除去する。次いで、所定距離移動し、２回目のレーザー光軸２９ｂ上の残存レジスト９ｂ、９ａを除去する。以下繰り返してガラス基板端面から残存レジストを除去する。

以下に図２を用いて、本発明のガラス基板端面の残存レジスト除去方法の実施例１を説明する。

まず、公知の方法により、ガラス基板上にＢＭパターンを形成した。その形成方法は、フォトプロセス法、すなわち、感光性レジストをスピンコートによりレジスト層を形成し、該レジスト層にフォトマスクを介して露光処理後、現像処理した。なお、前記ガラス基板には、２箇所に残存レジストの欠陥、形状１０〜１５μｍφの円形の残存レジストが生じているものである。

本発明のレーザー加工装置の照射方法を説明する部分拡大の側面図である。前記ガラス基板をレーザー加工装置のｘｙ駆動ステージ上に載置、前記残存レジスト欠陥を装置中央の位置まで移動させた。吸引ノズルの先端は、画素形成面上までの距離を０．３ｍｍ迄に近接させた（図示せず）。

レーザー光源は、ＹＡＧレーザーの第２高周波５３２ｎｍを用いた。３．１５μｍφスポット光をガラス基板裏面側よりガラス基板の残存レジスト欠陥に照射した。照射時間は、１０^-9秒以下のパルスで、同一部位で２回照射し、１５μｍ角のエリア内を順次照射し欠陥部を完全に除去した。

次に、前記ガラス基板を異物検査装置により修正部位を詳細に検査した。その結果では、残存レジストは完全に除去されており、飛散したレジスト焼成物が、周辺部に再付着した現象は確認されなかった。また、その位置のガラス基板面は傷も確認されなかった。

本発明のガラス基板端面の残存レジスト除去方法の実施例を説明する概念図であり、（ａ）は、斜視図であり、（ｂ）は、側断面図である。 本発明のガラス基板端面の残存レジスト除去方法の一実施例を説明する側断面図である。

符号の説明

１…ガラス基板
２…画素配置領域
３…端面領域
９…残存レジスト
９ａ…残存レジスト
９ｂ…残存レジスト
９ｃ…残存レジスト
１０…レーザー装置
２０…ステージ部
１９ａ…レーザー照射ノズル
１９ｂ…レーザー照射ノズル
２９…レーザー光軸
２９ａ…１回目のレーザー光軸
２９ｂ…２回目のレーザー光軸

Claims (3)

1. ガラス基板の片側に着色材料を含む感光性樹脂よりなる、レジストの塗布、パターン露光、現像処理後のガラス基板の端面上に残存する、不要となるレジストにレーザー光線を照射することにより、残存レジストを除去するガラス基板端面の残存レジスト除去方法であって、
   レーザー光線を照射する装置は、台座、ｘｙ駆動の機能を具備するステージ部と、レーザー光源及びレーザー光線を制御するレンズ系を具備するレーザー照射ノズル部とを備え、ステージ上に載置したガラス基板の端面の残存レジスト面にレーザー光線を照射して、該レーザー光軸上のガラス基板の表、若しくは裏面の残存レジストの表面に焦点位置を調整することにより、ガラス基板の表面若しくは裏面より一度に残存レジストを除去することを特長とするガラス基板端面の残存レジスト除去方法。
2. 前記レーザー光線が、波長１μｍ以下であることを特徴とする請求項１項記載のガラス基板端面の残存レジスト除去方法。
3. 前記レーザー光線が、ＹＡＧレーザーであることを特徴とする請求項１、又は２項記載のガラス基板端面の残存レジスト除去方法。

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