JP5302605B2 - カラーフィルタ現像装置及び現像方法並びにカラーフィルタ製造システム及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置におけるカラーフィルタの現像及び製造に係わり、特に液晶表示装置に好適なカラーフィルタの現像及び製造に関する。

従来の液晶表示装置製造におけるカラーフィルタ製造システムの構成を図６に示す。従来の製造システムでは、カラーフィルタの赤(R)、緑（G）および青(B)の処理ラインが３列並列に配置されていた。各処理ラインは、上流の工程からＣＩＭ(Common Information Model)と呼ばれる処理フローコントローラの指示による基板ＩＤ(ロットNo、パネルサイズ、処理工程、レシピ等)を元に処理を行っていた。これに伴い、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色に対し、それぞれ専用の現像装置にて現像処理を行っていた。このようなカラーフィルタ製造システムの構成に関する従来技術としては下記のものがある。

従来は、このように現像装置1台につき、単色レジスト処理が通常であり、現像装置としては実用上基板のＩＤは処理中には確認する必要性は無かった。
また、現像処理時の基板位置の確認を、接触式サンサで行っていた。
さらに、現像処理における現像液の劣化は製品不良の原因となるが、従来はある一定枚数基板を処理したら、現像液を新液に交換、補充を行っていた。

特開平１１−３３７７２４号公報 特開２００４−４６１１４号公報

しかし、従来のカラーフィルタ製造方法では、各色につき専用の処理装置を割り振っていたため、RGBのカラーフィルタを製造するのに、例えばＲ（赤）現像装置が一台停止すると、他の色も処理ができず、装置の稼働時間が低減するという課題があった。

また、従来、現像装置は基板に関する情報は装置内の位置情報しか捉えることができず、上流工程から流れてくる基板のレジスト色、装置内での基板の状態変化というものは装置自身では認識できない。そのため、万一ＣＩＭの情報に誤りがあったとしても現像装置としてはその誤りを認識できないため、その誤情報を元に処理を行い処理不良が発生するという課題があった。
さらに、現像処理時の基板位置の確認を接触式サンサで行っていたので、基板の破損の懸念があり、位置調整も困難であった。

また、現像液を新液に交換、補充する場合であっても、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの各処理における現像液の劣化は一様でなく、早めに交換してしまう場合もあるし、交換のタイミングを逸する場合もある。前者は不経済であり、後者は製品不良となる課題があった。

従って、本発明の第一の目的は、生産性或いは稼働率の高いカラーフィルタ現像装置および方法を提供することである。
また、本発明の第二の目的は、経済性のよいカラーフィルタ現像装置および方法を提供することである。
さらに、本発明の第三の目的は、生産性或いは稼働率の高いカラーフィルタ製造システムおよび方法を提供することである。

上記第一の目的を達成するために、本発明は、基板にコートされたレジストの色を検出し、前記検出された色に基づいて現像処理することを特徴とする。

上記第二の目的を達成するために、本発明は、基板にコートされたレジストを現像し、前記現像する現像液を供給する供給部を複数有する現像処理部と現像後の基板を洗浄し、その後、乾燥させる現像後処理部とを有し、前記現像後処理部に設けられた洗浄後に残存するレジストの状態を検出し、前記検出結果に基づいて前記複数有する供給部を選択することを特徴とする。

上記第三の目的を達成するために、本発明は、基板に色レジストをコートし露光処理を色単位に行なう複数の前処理工程ラインと、前記前処理工程ラインで処理された前記基板を現像し、ベーク処理を行なう複数の後処理工程ラインとを有し、前記前処理工程ラインで処理された前記基板を前記複数ある後処理工程ラインの中から処理ラインを選択し、前記選択された後処理工程ラインに前記基板を搬送することを特徴とする。

本発明によれば、生産性或いは稼働率の高いカラーフィルタ現像装置および方法を提供することができる。
また、本発明の第二の目的は、経済性のよいカラーフィルタ現像装置および方法を提供することができる。
さらに、本発明の第三の目的は、生産性或いは稼働率の高いカラーフィルタ製造システムおよび方法を提供することができる。

発明の第１の実施形態を図１と図２を用いて説明する。図１は本発明のカラーフィルタ製造システムの構成例を示したものである。

カラーフィルタ製造システム１００は、大別してブラックマトリクス (以下、BM)処理工程ライン１０１、カラーフィルタ処理ライン１０２及び搬送系１０３とに分かれる。カラーフィルタ処理ライン１０２は、３つの前処理工程ラインFR、FG、FBと、３つの後処理工程ラインＢ１、Ｂ２、Ｂ３、および前処理工程ラインFR、FG、FBから後処理工程ラインＢ１、Ｂ２、Ｂ３に基板の受け渡しをする中間受渡搬送ロボット８を有する。搬送系１０３は、前部受渡搬送ロボット７、搬送コンベア６および受取搬送ロボット９を有する。前部受渡搬送ロボット７は、カラーフィルタ製造工程の前の工程から基板をＢＭ処理工程ラインへ、或いはＢＭ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の各ラインで処理された基板を受取搬送ロボット９を経て再び搬送コンベア６から受け取り、カラーフィルタ処理ライン１０２へ受渡す。受取搬送ロボット９は、カラーフィルタ処理あるいはＢＭ処理された基板を受け取り、搬送コンベア6あるいはカラーフィルタ処理工程の次の工程へ基板を受渡す。

各前処理工程ラインは、FR、FG、FBの処理工程ラインからなる。各処理工程ラインの構成は同一であるので、ここではＦＲ処理ラインを例に説明をする。前工程ＦＲ処理ラインは、コート前洗浄装置１Ｒ、Ｒレジストコート装置２Ｒ、Ｒ露光装置３Ｒからなる。各前処理工程ラインはレジストをコート前に基板を洗浄するコート前洗浄装置および、レジストをコートするコート装置、露光を担当する露光装置からなり、各後処理工程ラインは、現像工程を担当するＲＧＢ現像装置４_１、４_２、４_３および後工程を担当するベーク装置５_１、５_２、５_３からなる。

つぎに図２に示す動作フローを用いて各構成要素の動きを説明する。
まず、カラーフィルタ製造システムの前の工程から前部受渡搬送ロボット７を介してＢＭ処理工程ライン１０１に基板が搬入され(ステップ１)、同ラインにてＢＭ処理がされる(ステップ２)。ＢＭ処理された基板は、搬送系１０３によりカラーフィルタ処理ラインへ搬送される(ステップ３)。次に、最初はＲの色処理するＦＲ前処理工程ラインでコート前洗浄処理、レジストコート処理、露光処理が行われる(ステップ４)。従来はＲの色処理を行なう前処理工程ラインの後、自動的にこのラインに一台だけ連結されているＲ専門の現像装置で処理されていたが、本発明では、下流にある３つの後処理工程ラインＢ１、Ｂ２、Ｂ３のうちどのラインに流すかを判定し、選んだラインへ基板を流す（ステップ５）。

この効果としては次の２つがある。第一に、例えば後処理工程ラインＢ１が故障、もしくはメンテナンス中の場合、今まではカラーフィルタ製造システム全体を停止してしまっていたが、本実施形態では、後処理工程ラインＢ１のみを停止させても、他の２つのラインで処理を継続でき稼働率の向上、強いては生産性の向上が図れる。

第二に、Ｒ、Ｇ、Ｂによって現像時間が異なる工程の場合、従来は一番現像の遅いレジストの処理時間により全体の処理時間が拘束されてしまうが、本実施形態では、基本的に３つのラインの現像工程の処理時間が同等になるように振り分けることができるので、全体としてのスループプットを向上させ、生産性の向上が図れる。例えば、流す順番を決め、第一のラインではＲ、Ｇ、Ｂ、Ｒ・・・、第二のラインをではＧ、Ｂ、Ｒ、Ｇ・・・、第三のラインではＢ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、・・・とする。あるいは、これには拘らず各ラインの可動状況により、基板を搬入するラインをその都度決定もよいし、その基板に対応した処理を行ってもよい。

次にステップ６に行く。ステップ６では選ばれた後処理工程ラインで後述する現像処理が行われる。その後、当該基板に対してＲ、Ｇ、Ｂの全ての処理が行われたかを判断する(ステップ７)。全てが終了していなければ、搬送系１０３を介して前処理工程ラインへ搬送され、ステップ３に戻る。全て終了していれば次の工程へ進む。今回では、Ｒ処理のみが終わったので、ステップ３に戻り、Ｇ処理が行われ、その後Ｂ処理が行われ次の工程へ行くことになる。

勿論ＲＧＢの順序はこれに限ることではない。ここで基板にコートされたレジスト色の検出は、後処理工程ラインで行ってもよいし、前処理工程の露光処理後、中間受渡搬送ロボットで行ってもよい。つまり、レジストコート処理から現像処理までの間で検出を行い、その検出情報が現像に伝わればよい。
以上説明したように、本実施形態によれば、全体の処理時間を短縮できるのでスループットを向上させることができ、生産性の向上が図れる。
また、本実施形態によれば、例え複数ある現像装置のいずれかに故障が発生しても、他の現像装置で対処することができ装置の稼働率が改善され、強いては生産性の向上を図ることができる。

次に第２の実施形態を図３と図４を用いて説明する。図３は、第１の実施形態の後処理工程ラインＢ１、Ｂ２、Ｂ３を構成する現像装置の構成を示したものである。３つのラインの現像装置構成は基本的には同一であるので、図３には１ラインの構成を示す。

ＲＧＢのどれでも処理できるＲＧＢ現像装置４は、中間受渡搬送ロボット８から基板P_４１（添字数字は所在位置を示す。例えば４１は受取コンベア部４１を示す。）を受取る受取コンベア部４１、現像処理するために現像液を散布する現像処理槽４２、４３、現像による化学反応を停止させるために純水を大量に吐出する水置換槽４４、その後基板表面の薬液を除去する高圧ジェット槽４５、直水スプレ槽４６、その後乾燥処理を行なう乾燥エアーカーテン槽４７、およびベーク処理工程へ基板を搬出するための受渡コンベア部４８から構成される。基板Ｐは、これらの各コンベア部、槽で処理をされながら現像搬送コンベアＣＶによって搬送される。

本実施形態では、現像処理槽は、２枚以上の基板Ｐ_４２、Ｐ_４３を同時に現像できるように２つ以上の槽４２、４３を有し、薬液タンク４９から現像液が供給され、それぞれ現像搬送コンベアＣＶ_４２、ＣＶ_４３上の基板Ｐ_４２、Ｐ_４３が現像される。

図４は、図３の示す各部又は各槽のうち、受取コンベア部４１、現像処理槽４２、４３および水置換槽４４には、色センサ５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄが設置されていることを示す模式図である。現像処理に必要な時間は、色によって異なり、現像処理槽中の搬送コンベアＣＶ_４２、ＣＶ_４３を独立して搬送速度を制御することによって対応する。そこで、色センサ５０ａにより受取コンベア部４１に搬入されてきた基板Ｐ_４１におけるレジストの色を検出し、色センサ５０ｂおよび５０ｃで現像処理槽４２、４３に基板Ｐ_４２、Ｐ_４３が搬入されてきたのを検出する。そこで、基板が搬入してきたら、現像装置制御部６０は、色センサ５０aが検出したレジスト色に合わせて、例えば赤(R)ならば現像処理槽のコンベア速度をＶｒに、青ならＶｂ、緑ならＶｇになるように制御する。また、現像装置制御部６０は色センサ５０ｂおよび５０ｃの位置検出に基づき前述した速度制御のタイミングとともに、薬液を注入するタイミングを図ることができ、必要な箇所に薬液を注入することができる。

本実施形態では、非接触で基板の位置を検出できるので、基板を破損することなく、確実に現像をすることができる。
色センサを現像処理層４１に設けたが、色センサ５０ｂおよび５０ｃでレジスト色の検出を兼ねてもよい。

また、その他の槽においても独自にコンベア速度を設定する必要なものもある。本実施形態では、現像装置の搬送系は、少なくとも受取コンベア部用ＣＶ_４１、２つの現像処理槽用ＣＶ_４２、ＣＶ_４３の３つのコンベアと、水置換槽から乾燥エアーカーテン槽用ＣＶ_{４４-４７}および受渡コンベア部用ＣＶ_４８に分かれている。この結果、現像する色によって独立に現像処理槽用コンベアＣＶ_４2、ＣＶ_４３の速度を変えることによって必要な現像時間を確保できる。また、その他の槽との全体的な調和を考えることも必要である。その場合は、一番厳しい条件に合わせて、各コンベアの速度、スプレ等による処理時間あるいは基板間隔などを調整することにより目的にあった方法を選ぶことが可能である。また、制御装置６０は上記制御を受け持つとともに、各基板が衝突しないように、各槽のコンベアの速度を管理する。

上記のように、色センサにより現像装置４に入ってくる基板Ｐの現像すべき色を確実に検出できるので、万が一処理フローコントローラＣＩＭの指示或いは制御装置６０の指示が間違っていた場合でも、それを訂正し、確実に現像処理ができ信頼性あげることができる。

図５は、図３に示す処理フローコントローラＣＩＭ７０の指示の流れに、色センサによる色検出の結果に基づく処理を加えたものである。今までは図２に示すように、制御装置６０は、処理フローコントローラＣＩＭ７０の指示に基づき処理をしていたが、図１のような現像処理の流れが複雑になるとその流れを管理するＣＩＭの情報と実際の流れとにミスマッチが起こる確率が高くなり、万が一その指示が間違と不良発生、歩留り率が悪化する恐れがあった。

図５では色センサによる検出結果とＣＩＭの情報とを照合し、一致しているならばＣＩＭのレシピに基づき正常処理を行なう。一致していなければ、その基板の有する情報（レジスト色）を元に現像処理レシピ（現像時間、現像吐出圧、水洗ツール等）を変更して現像処理を行なうと共に、制御装置６０を介してその情報を処理フローコントローラＣＩＭ７０に通知する。ＣＩＭ７０はこの情報をデータとして採取して、製造者はそのデータをもとに情報処理不良等の原因の追及をおこない、システムとしての信頼性をあげることができる。

本実施形態の方法によれば確実に処理すべき色を判断できるので生産性向上に寄与できる。
また、前記色センサの結果とＣＩMからの前工程からの基板情報（レジスト着色等）と照合を行い、現像処理レシピ（現像時間、現像吐出圧、水洗ツール等）を基板毎に変更することができる。
さらに、ＣＩＭにより指示と色センサの検出結果が異なった場合には、ＣＩＭにその情報をあげることによりシステムとしての信頼性をあげることができる。

次に最後の実施形態として、図４に示すように水置換槽４３の色センサ５０ｄを設けて、現像処理の管理を実施する例を説明する。
このセンサを用いて、レジスト残りを監視することによって現像処理の出来具合を検査する。現像液が劣化すると現像後に現れるパターンがぼろぼろになったり、パターン線幅に広がりが生じ、適切な現像処理ができず、製品として不良となる。この現象を色センサ５０ｄで基板Ｐ₄₅の一部を画像として捉え、これを映像処理して前記現象を検出する。即ち、現像によってパターンが適切に形成できたのかをパターンの線幅、パターンの面積等で検出する。パターンが適切に形成できない状態を検出した場合は、現像液を新液交換、補給を行なうことが必要である。そのために、本実施形態では、２つの薬液タンク４９を設けて、図５の処理フローに基づき現在使用しているタンクから他方のタンクに切り替え、他方のタンクで現像処理を行っている間に、いままで使用していたタンクの現像液を新液に交換、補充する。

この結果、適切なタイミングで現像タンクを変更できるので、現像液の劣化による不良製品の発生を防止することができ、製品の信頼性を向上できると共に生産性の向上を図ることができる。
また、未だ使用可能な現像液を不要に廃棄することがなくなるので経済的効果も得ることができる。
上記の色センサとしては、ＣＣＤカラーカメラ、カラーラインセンサなどを用いることができる。
また、色センサ以外に画像認識センサを用いて、レジスト色等の基板情報を照合するようにしても良い、この場合には、基板上に表記している基板No.や基板アドレスを直接読み取ることも可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、確実に処理すべき色を判断できるので生産性向上に寄与できる。
また、現像液の劣化を判定することができるので、カラーセンサを用いて、現像装置自身で実際の液の劣化を判別し、自動的に現像液を吐出する現像タンクを変更することが可能なため製品の信頼性を向上できると共に生産性を向上できる。

以上は液晶表示装置に用いる場合を実施形態として説明してきたが、勿論同様な方法でカラーフィルタを製造するものであれば適用できる。

本発明の実施形態であるカラーフィルタ製造システムを示す図である。 本発明の実施形態であるカラーフィルタ製造方法のフローを示す図である。 本発明の実施形態であるカラーフィルタ現像装置を示す図である。 本発明の実施形態である色センサを有するカラーフィルタ現像装置の模式図である 本発明の実施形態である色センサを有するカラーフィルタ現像装置の処理フローを示す図である。 従来のカラーフィルタ製造システムを示す図である。

符号の説明

１Ｒ：コート前洗浄装置 ２Ｒ：レジストコート
３Ｒ：露光装置 ４ ：現像装置
５ ：ベーク装置 ６ ：搬送コンベア
７ ：前部受渡搬送ロボット ８ ：中間受渡搬送ロボット
９ ：受取搬送ロボット ４１：受取コンベア部
４２、４３：現像処理槽 ４４：水置換槽
４５：高圧ジェット槽 ４６：直水スプレ槽
４７：乾燥エアーカーテン槽 ４８：受渡コンベア部
４９：薬液タンク ５０：色センサ
６０：制御装置
７０：処理フローコントローラＣＩＭ(Common Information Model)
１００：カラーフィルタ製造システム
１０１：ブラックマトリクス処理工程ライン
１０２：カラーフィルタ処理ライン １０３：搬送系
ＣＶ：コンベア Ｐ：基板。

Claims (19)

1. 基板にコートされたレジストの色を検出する色検出手段と、前記色検出手段で検出された色に基づいて現像処理する現像処理手段を有することを特徴とするカラーフィルタ現像装置。
2. 前記色検出手段は非接触で色を検出する手段であることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ現像装置。
3. 前記現像処理手段は異なる複数の色を現像する処理部を有することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ現像装置。
4. 前記現像処理手段は、前記色検出手段で検出された色に基づいて前記基板の現像速度を変えることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ現像装置。
5. さらに、現像された前記基板を洗浄し、乾燥する手段を有することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ現像装置。
6. さらに、上位情報部からの色情報と前記色検出手段で検出された色とを照合し、前記照合結果に基づいて現像情報を前記上位情報部へ伝達する手段を有することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ現像装置。
7. 基板にコートされたレジストを現像する現像液を前記基板に供給する供給部を複数有する現像処理部と前記現像液により処理された前記基板を洗浄し、その後乾燥させる現像後処理部とを有する現像装置において、
   前記現像後処理部に設けられた現像後に残存するレジストの状態を検出するレジスト状態検出手段と、前記検出手段の結果に基づいて前記複数有する供給部を選択し、
   前記レジスト状態検出手段は非接触で色を検出する手段を有することを特徴とするカラーフィルタ現像装置。
8. 基板に色レジストをコートし露光処理を色単位に行なう前処理工程ラインと、前記前処
   理工程ラインで処理された前記基板を現像し、ベーク処理を行なう複数の後処理工程ライ
   ンとを有するカラーフィルタ製造システムにおいて、
   前記前処理工程ラインで処理された前記基板を前記複数ある後処理工程ラインの中から
   処理を行なう後処理工程ラインを選択する選択手段と、前記選択された後処理工程ライン
   に前記基板を搬送する手段とを有することを特徴とするカラーフィルタ製造システム。
9. 前記選択手段は、前記複数の後処理工程ラインの処理時間が同一になるように前記後処
   理工程ラインを選択することを特徴とする請求項８に記載のカラーフィルタ製造システム。
10. 前記選択手段は、前記色単位で行なわれる複数の色を決められた順番に前記複数の後処理工程ラインを選択することを特徴とする請求項８に記載のカラーフィルタ製造システム。
11. 前記基板に、ブラックマトリクスを形成するブラックマトリクス処理工程ラインを有することを特徴とする請求項８に記載のカラーフィルタ製造システム。
12. 基板にコートされたレジストの色を検出する色検出ステップと、前記色検出ステップで検出された色に基づいて現像処理する現像処理ステップとを有することを特徴とするカラーフィルタ現像方法。
13. 前記現像処理ステップは、前記色検出ステップで検出された色に基づいて前記基板の現
    像速度を変えることを特徴とする請求項１２に記載のカラーフィルタ現像方法。
14. さらに、現像処理後の基板をベークするベークステップを有することを特徴とする請求
    項１２に記載のカラーフィルタ現像方法。
15. さらに、上位情報部からの色情報と前記色検出ステップで検出された色とを照合し、前
    記照合結果に基づいて現像情報を前記上位情報部へ伝達するステップとを有する請求項１２に記載のカラーフィルタ現像方法。
16. 基板に色レジストをコートし露光処理を色単位に行なう前処理工程ラインと、前記前処
    理工程ラインで処理された前記基板を現像し、ベーク処理を行なう複数の後処理工程ライ
    ンとを有してカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造方法において、
    前記前処理工程ラインで処理された前記基板を前記複数ある後処理工程ラインの中から
    処理ラインを選択するステップと、前記選択された後処理工程ラインに前記基板を搬送す
    るステップとを有することを特徴とするカラーフィルタ製造方法。
17. 前記選択ステップは、前記複数の後処理工程ラインの処理時間が同一になるように前記
    後処理工程ラインを選択することを特徴とする請求項１６に記載のカラーフィルタ製造方
    法。
18. 前記選択ステップ手段は、前記色単位で行なわれる複数の色を決められた順番に前記複
    数の後ラインを選択することを特徴とする請求項１６に記載のカラーフィルタ製造方法。
19. 前記基板に、ブラックマトリクスを形成するブラックマトリクス処理工程ステップを有
    することを特徴とする請求項１６に記載のカラーフィルタ製造方法。

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