JP4452375B2 - カラーフィルタ基板の現像方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子を用いてカラー表示を行うために用いるカラーフィルタの製造過程で、繰返し行われるカラーフィルタの現像方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、図５に示すような顔料分散法などで製造されるカラーフィルタ１が、液晶表示素子を用いてカラー表示を行うために用いられている。カラーフィルタ１の製造工程では、ガラス基板２上に、ブラックマトリクス３と、着色パターン４，５，６とが形成され、さらにオーバコート７が形成されることがあり、最上層に透明導電被膜８が形成される。カラーフィルタ１は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）を能動スイッチング素子として含むアクティブマトリクス基板などと組み合わせて、カラー表示可能な液晶表示素子を形成する。このような液晶表示素子は、通常バックライトを用いる透過型として画像を表示する。
【０００３】
図５（１）は、ガラス基板２上にブラックマトリクス３を形成した状態を示す。ブラックマトリクス３は、クロム（Ｃｒ）などの金属系材料や、黒色樹脂膜などで形成される。金属系材料はスパッタリングで成膜され、黒色樹脂膜はスピンコータで塗布される。いずれの被膜であっても、膜形成後にはフォトリソグラフィ法でパターニングされる。図５（２）は、着色パターンとして、顔料を分散して、たとえば赤（Ｒ）に着色したネガ型の感光性着色材層９をスピンコータで塗布した状態を示す。図５（３）は、感光性着色材層９の表面にフォトマスク１０を設置して、露光している状態を示す。フォトマスク１０の開口部では、感光性着色材層９が光の照射によって硬化するので、図５（４）に示すような現像工程で、未硬化の感光性着色材層９を除去すれば、着色パターン４が得られる。同様に繰返せば、図５（５）に示すように、緑（Ｇ）および青（Ｂ）についても着色パターン５，６が形成される。さらに、図５（６）に示すように、オーバコート７を塗布し、さらに透明導電被膜８を成膜すれば、カラーフィルタ１を製造することができる。
【０００４】
図５に示すように、カラーフィルタ１の製造の際には、ブラックマトリクス３や着色パターン４，５，６の形成のために、フォトリソグラフィが多用される。フォトリソグラフィでは、現像工程として、余分な感光性材料を除去する工程を伴う。すなわち、図６に示すように、レジスト１１を基板１２に塗布して、現像する工程が繰返し行われる。図６（１）は、液状のレジスト１１を基板１２の中心寄りの部分に滴下した状態を示す。図６（２）は、スピンコータで基板１２上にレジスト１１を薄く均一に塗布した状態を示す。図６（３）に示すように、フォトマスク１０を用いて選択的な露光を行う。次に、図６（４）に示すような現像を行えば、未露光部分を化学的にまたは物理的に溶解してパターニングを行うことができる。
【０００５】
図７は、図６（４）に示すような現像を行う現像装置２０の概略的な構成を示す。現像装置２０では、搬送ローラ２１で基板１２を搬送する。搬送経路に沿って、現像室２２と水洗室２３とが配置されている。現像室２２では、ノズル２４から現像液が基板１２上に散布される。未硬化のレジストは、現像液によって化学的にまたは物理的に溶解される。現像液の散布が終了すると、基板１２は、ノズル２４が設けられていない区間を通過して、水洗室２３に入り、ノズル２５から純水が散布され、現像液などが洗い流される。なお、現像室２２で水洗室２３に近い部分には、現像液を散布するノズル２４が配置されていないブランク区間２６を設けている。ブランク区間２６を設ける理由は、現像液が飛び散って水洗室２３に入らないようにするためである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示すような現像装置２０では、現像室２２でレジスト１１を化学的にまたは物理的に溶解させる際に、泡が発生する。泡が移動せずに基板１２上に付着していると、現像後その位置に泡の跡が残る。泡の部分と現像液が濡れている部分とで現像の不均一が発生し、ムラが生じるからである。このように泡が生じるとムラが発生するため、歩留りの低下をひきおこす。このような泡の対策によって生産性が低下すると、前述のように、カラーフィルタ１の製造工程では現像処理を何回も行うので、製造工程全体での生産性の低下が大きくなってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、現像液を散布して発生する泡の影響を少なくして、レジストの未硬化部分を均一に除去することができるカラーフィルタ基板の現像方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ガラス基板上にフォトレジスト層の塗布、露光、現像、および焼付け工程を繰返し、パターニングされたブラックマトリクスおよび着色パターンを形成するためのカラーフィルタ基板の現像方法において、
フォトレジスト層の塗布および露光が終了した基板を一方向に搬送しながら、搬送方向に沿って配列される複数のノズルから基板表面のフォトレジスト層に現像液を散布し、
基板が搬送される経路に関して、ノズルが配置される位置に対して下流側に隣接する位置にローラ状の泡切り部材を配置して、該泡切り部材と搬送される基板との間隔を、現像液によってフォトレジスト層から発生する泡の表面よりも該基板表面に接近するように設定しておき、
該泡切り部材を、搬送される基板の表面との相対的な速度差が無くなるように回転駆動させ、
該泡切り部材を通過した基板を、水洗することを特徴とするカラーフィルタ基板の現像方法である。
【０００９】
本発明に従えば、基板が一方向に搬送される経路に沿って、ノズルと泡切り部材とが配置される。ノズルからは、基板の表面に現像液が散布される。基板の表面には、フォトレジスト層が塗布されて露光されており、露光によって硬化部分と未硬化部分とに分れている。未硬化部分は現像液によって化学的にまたは物理的に溶解する。溶解のためにノズルからスプレーして現像液を散布するので泡が発生する。ノズルが配置されている位置に隣接して、棒状の泡切り部材が配置される。泡切り部材は、現像液散布によって生じるフォトレジスト層の泡の表面よりも基板表面に接近し、かつ基板表面には直接接触しないような位置に配置される。したがって、基板表面に発生している泡は、泡切り部材によって、基板表面から切取るようにして除去することができ、泡切り部材を通過した基板には、泡が残らないので、現像を均一に行うことができる。
【００１０】
また、基板の表面で泡を除去する泡切り部材をローラにして、基板の搬送速度と外周面での接線方向の速度とが一致するようにすれば、相対的な速度差はなく、基板表面に対してローラの外周面は見かけ上静止した状態で泡の除去を行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態としての現像方法に用いる現像装置３０の概略的な構成を示す。この現像装置３０は、図７に示す現像装置２０を基礎として形成されている。すなわち、現像装置３０では、搬送ローラ３１で、レジストについて露光が終了して現像対象となっている基板３２を搬送する。搬送経路に沿って、現像室３３と水洗室３４とが配置されている。現像室３３では、ノズル３５から現像液が基板３２上に散布される。未硬化のレジストは、現像液によって化学的にまたは物理的に溶解される。現像液の散布が終了すると、基板３２は、ノズル３５が設けられていない区間を通過して、水洗室３４に入り、ノズル３６から純水が散布され、現像液などが洗い流される。本実施形態では、現像室３３と水洗室３４との間に、すなわち、基板３２の搬送方向で、現像室３３と隣接する位置に、泡切り部材としての泡切ローラ４０が配置されている。この位置は、図７のブランク区間２６の位置に相当する位置でもある。したがって、図７の現像装置２０に、泡切ローラ４０を追加し、現像装置３０に改造することは容易である。
【００１２】
なお、レジストは、金属系のブラックマトリクスを形成する場合はパターニングするために塗布するフォトレジストであり、黒色樹脂系のブラックマトリクスを形成する場合は感光性を有する黒色樹脂自体である。着色パターンを形成する場合は、感光性着色材自体がレジストである。また、基板３２は、ガラス基板、またはその上にブラックマトリクスや着色パターンの層が形成されている状態のガラス基板である。
【００１３】
図２は、本実施形態の泡切ローラ４０による泡切り作用を示す。図２（１）は、基板３２が泡切ローラ４０の直前まで搬送された状態を示す。図２（２）は、基板３２が泡切ローラ４０を通過した後の状態を示す。図２（１）に示すように、基板３２の表面に塗布されているレジスト４１に降り注ぐ現像液４２は、レジスト４１の未硬化の部分を化学的にまたは物理的に溶解させる過程で、散布による泡４３が発生する。泡切ローラ４０は、基板３２の表面には直接接触しないで、しかも泡４３の位置よりは基板３２の表面に接近するように、配置されている。このような泡切ローラ４０が配置されている部分を基板３２が通過すると、泡切ローラ４０の下端よりも上方の泡４３は、基板３２の表面から切取られるようにして除去される。一般に泡４３は表面に浮いているので、図２（２）に示すような泡切ローラ４０通過後の状態では、ほとんど泡４３は残らず、均一に現像することができる。
【００１４】
図３は、（１）で基板３２の表面に泡４３が発生している状態、（２）で泡切ローラ４０で泡４３を除去している状態を、それぞれ斜視して示す。図３（１）に示すように、基板３２の表面に現像液４２をスプレーすると泡４３が生じる。図３（２）に示すように、泡切ローラ４０で泡４３を切取ることによって、基板３２の表面から泡４３を取除き、泡起因の品質不良をなくすことができる。
【００１５】
図４は、図１に示す現像装置３０で、基板３２の搬送方向について、泡切ローラ４０の下流側から上流側を見た状態を示す。搬送ローラ３１は、搬送方向に垂直な幅方向に延びる状態で配置される回転軸５０に、間隔をあけて複数のコロ５１，５２，５３が取付けられている構造を有する。コロ５１，５２は幅方向の両端に配置され、コロ５３は略中央に配置される。基板３２の幅が小さいときは、両端のコロ５１，５２のみを使用し、中央のコロ５３は取外す。搬送ローラ３１で基板３２の裏面全体と接触させないのは、汚れを避けるためである。
【００１６】
各搬送ローラ３１は、それぞれ一定速度で回転駆動される。したがって、基板３２は、搬送ローラ３１の外周面の接線方向の速度で搬送される。搬送ローラ３１の回転は、伝導機構５４を介して泡切ローラ４０に伝達され、泡切ローラ４０は、搬送される基板３２の表面との相対的な速度差が無くなるように回転駆動される。すなわち、コロ５１，５２，５３と泡切ローラ４０とで外径が等しければ、搬送ローラ３１と泡切ローラ４０とは、回転速度の絶対値は等しく、方向が逆方向となる。
【００１７】
本実施形態では、回転する泡切ローラ４０で現像液４２でレジスト４１を溶解させるときに発生する泡４３を除去しているけれども、回転しない棒状の部材を配置しても、泡４３を機械的に除去する効果が得られる。ただし、泡切ローラ４０を用いて、基板３２の表面との相対的な速度差が無い状態で泡４３を除去すると、安定かつ確実に除去を行うことができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、基板が一方向に搬送される経路に沿って配置されるローラによって、基板の表面に現像液が散布されて発生する泡を除去し、現像を均一にして品質不良（ムラ）をなくすことができる。
【００１９】
また、基板の表面で泡を除去するローラを回転させて、基板の表面との相対的な速度差がない状態で泡の除去を行うようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態としてのカラーフィルタの現像方法を実行する現像装置３０の簡略化した側面断面図である。
【図２】図１の現像装置３０に設けられる泡切ローラ４０の作用を示す簡略化した側面断面図である。
【図３】現像液散布によって発生する泡４３の外観と、本発明による泡切ローラ４０の使用状態とを示す斜視図である。
【図４】図１の現像装置３０で泡切ローラ４０の下流側から見た断面図である。
【図５】カラーフィルタの製造工程の概要を示す簡略化した断面図である。
【図６】図５の製造工程で繰返される現像工程についての概要を示す簡略化した断面図である。
【図７】図６の現像工程を実行する現像装置２０の簡略化した側面断面図である。
【符号の説明】
３０ 現像装置
３１ 搬送ローラ
３２ 基板
３３ 現像室
３４ 水洗室
３５，３６ ノズル
４０ 泡切ローラ
４１ レジスト
４２ 現像液
４３ 泡
５０ 回転軸
５１，５２，５３ コロ
５４ 伝導機構

Claims (1)

1. ガラス基板上にフォトレジスト層の塗布、露光、現像、および焼付け工程を繰返し、パターニングされたブラックマトリクスおよび着色パターンを形成するためのカラーフィルタ基板の現像方法において、
   フォトレジスト層の塗布および露光が終了した基板を一方向に搬送しながら、搬送方向に沿って配列される複数のノズルから基板表面のフォトレジスト層に現像液を散布し、
   基板が搬送される経路に関して、ノズルが配置される位置に対して下流側に隣接する位置にローラ状の泡切り部材を配置して、該泡切り部材と搬送される基板との間隔を、現像液によってフォトレジスト層から発生する泡の表面よりも該基板表面に接近するように設定しておき、
   該泡切り部材を、搬送される基板の表面との相対的な速度差が無くなるように回転駆動させ、
   該泡切り部材を通過した基板を、水洗することを特徴とするカラーフィルタ基板の現像方法。

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