JPH0850203A

JPH0850203A - アライメントマーク付きカラーフィルター

Info

Publication number: JPH0850203A
Application number: JP20301194A
Authority: JP
Inventors: Akio Sonehara; 章夫曽根原; Nobunari Nadamoto; 信成灘本; Masaru Sasaki; 賢佐々木
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1994-08-05
Filing date: 1994-08-05
Publication date: 1996-02-20

Abstract

(57)【要約】【目的】遮光層とＲ，Ｇ，Ｂの各着色画素のパターン
を順次形成する際に用いる位置合わせ用のアライメント
マークとして、色の抜け、入れ替わり等の誤りを容易に
チェックでき、基板の向き及び表裏の設定不良を認識で
きるアライメントマークを付したカラーフィルターを提
供する。【構成】３分割したアライメントマーク領域１２をパ
ターン部分１１の周囲に２つ以上配置し、第１の領域１
２ａの下部、第２の領域１２ｂの中央、第３の領域１２
ｃの上部にそれぞれ遮光層と同じ材料からなるアライメ
ントマークを配置する。これに対応するアライメントマ
ークを配置したマスク基板を使用することにより、アラ
イメントマークのずれをチェックして形成する色の間違
いや、カラーフィルター基板、マスク基板の設定間違い
を認識できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレイ用の
カラーフィルターに係り、詳しくは遮光層のパターンと
レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の各着色
画素のパターンとを形成する工程において各着色画素パ
ターンを順次形成する際に用いられる位置合わせ用のア
ライメントマークを付してなるカラーフィルターに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイに使用されている一般
的なカラーフィルターの構造は図１の断面図に示すよう
であり、このカラーフィルターは、ガラス、プラスチッ
ク等の基板１の上にクロム等の薄膜で遮光層２のパター
ンを形成した後、その上に複数色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の微細
な着色画素３のパターンを順次繰り返し形成し、さらに
その上に保護膜４を設けるとともに、透明電極５として
ＩＴＯを成膜することにより作製されている。そして、
このカラーフィルターにおける着色画素３を形成する方
法としては、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法、転
写法等があるが、いずれの方法においても遮光層２の形
成された基板１上に各着色画素３を順次形成する工程で
パターン同士の位置合わせが必要である。そして、この
位置合わせを効果的に行う手段して、半導体の分野では
あるが、例えば特開昭６１−６１４１９号公報、特開昭
５６−１０９３５０号公報に従来技術が開示されてい
る。

【０００３】このうち前者は、第１及び第２の合わせマ
ークを、矩形の４つの頂部を削除した十字形形状のもの
とその外周を囲む大きさの矩形枠状のものとの組み合わ
せとし、パターン合わせ作業性を向上させるようにした
ものである。また、後者では、複数の同一ターゲットよ
りなるパターン群が２組相互に対称にウェーハ上に形成
されてマスク合わせに利用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べた位
置合わせ方法は、半導体装置の製造工程においては有効
ではあるが、これを液晶ディスプレイ用のカラーフィル
ターにおける遮光層のパターンと各着色画素のパターン
とを順次形成する工程でのパターン合わせに利用しよう
とすると次のような問題点が発生する。

【０００５】すなわち、前者の方法を利用すると、第１
のマークを遮光層と同時にカラーフィルター基板上に形
成し、当該マークに対して露光用マスク側に形成した各
色用の第２のマークでパターン合わせをする時に、Ｒ，
Ｇ，Ｂとも類似したパターンとなるために、形成する色
を間違えてしまう可能性がある。さらにカラーフィルタ
ー基板の向きを逆にセットした場合は、図２〜５に示す
種々のカラーフィルターのパターン配置から分かるよう
に、逆向きになっていることを単にカラーフィルター基
板だけからは判定できない。もちろん、検査工程を経て
も見間違えてしまう危険性がある。これはマスク基板を
逆にセットした場合も同様である。

【０００６】また、後者の方法を利用すると、ターゲッ
トパターンを遮光層と同時にカラーフィルター基板上に
形成し、当該マークに対して露光用マスク側に形成した
各色用の合わせマークでパターン合わせをすることにな
るため、露光用マスクを各色兼用として使用する場合に
は、当該マスク上に各色に対応したマークを一緒に形成
する必要がある。つまり、一緒にすると露光用マスク上
に形成する矩形状のマークが１色ごとに左右合わせて１
６個となり、３色では４８個のマークが必要となる。こ
れでは繁雑なパターン合わせとなり、間違いを誘う実用
的でない構成になってしまう。

【０００７】また、両者の共通の問題点として、カラー
フィルター基板を裏返しにセットした場合は、カラーフ
ィルター基板はウェーハと異なり透明であるため、単に
カラーフィルター基板だけからでは判定できない。もち
ろん、検査工程を経ても見間違えてしまう危険性があ
る。マスク基板を裏返しにセットした場合についても同
様のことが言える。

【０００８】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、遮光層と
Ｒ，Ｇ，Ｂの各着色画素のパターンを順次形成する際に
用いる位置合わせ用のアライメントマークとして、色の
抜け、入れ替わり等の誤りを容易にチェックでき、基板
の向き及び表裏の設定不良を認識できるアライメントマ
ークを付した実用的なカラーフィルターを提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、各着色画素のパターンを重ね合わせる
時に用いる位置合わせ用のアライメントマークが遮光層
の形成時に付されたカラーフィルターにおいて、それぞ
れ３分割したアライメントマーク領域をパターン部分の
周囲に２つ以上配置し、各アライメントマーク領域にお
ける第１の領域の下部、第２の領域の中央、第３の領域
の上部にそれぞれ遮光層と同じ材料からなるアライメン
トマークを配置したことを特徴としている。

【００１０】そして、具体的には、例えば前記第１〜３
の領域がそれぞれ長方形となるようにアライメントマー
ク領域を分割し、第１の領域の下部にレッド用のアライ
メントマークを、第２の領域の中央にグリーン用のアラ
イメントマークを、第３の領域の上部にブルー用のアラ
イメントマークをそれぞれ配置するとよい。また、アラ
イメントマークを「十」状とするのが望ましく、目視に
よるチェックを容易とするためには各アライメントマー
クの近傍に各色を識別する記号、例えば各色の頭文字を
形成しておくことが望ましい。

【００１１】

【作用】本発明においては、各着色画素のパターンを重
ね合わせる時に用いるアライメントマークを付したカラ
ーフィルターに、３分割したアライメントマーク領域の
第１の領域の上部、第２の領域の中央、第３の領域の下
部にそれぞれ遮光層と同じ材料で形成したアライメント
マークを配置するようにしたので、これに対応するアラ
イメントマークを配置したマスク基板を使用することに
より、形成する色を間違えたり、カラーフィルター基板
やマスク基板の設定を間違えたりするのが防止される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例につて図面を参照して
説明する。

【００１３】図６は本発明の一実施例としてのアライメ
ントマーク付きカラーフィルターの上面図である。

【００１４】図示のカラーフィルター基板１０は、上面
から見て大きさ３５０ｍｍ×３００ｍｍの長方形で厚み
は０．７ｍｍであり、材質はガラスである。この基板１
０上の中央に遮光層とＲ，Ｇ，Ｂの各着色画素とで構成
されるパターン部分１１を上下に設けて２面付けとして
いる。このパターン部分１１は、はじめに遮光層のパタ
ーン形成工程を経て、レッドの着色画素パターンの形成
工程、グリーンの着色画素パターンの形成工程、ブルー
の着色画素パターンの形成工程で形成されていく。な
お、各着色画素のパターンは１００μｍ間隔としてい
る。

【００１５】パターン部分１１の両脇には遮光層と同じ
材料のアライメントマークを配置するアライメントマー
ク領域１２（概ね６ｍｍ×６ｍｍ）が設けられており、
これらを縦方向に３分割して第１の領域１２ａ，第２の
領域１２ｂ，第３の領域１２ｃ（それぞれ概ね６ｍｍ×
２ｍｍ）とし、この３分割した各領域１２ａ〜１２ｃに
遮光層と同じ材料のアライメントマークを「十」状に形
成している。すなわち、第１の領域１２ａの下部にレッ
ド用のアライメントマークを、第２の領域１２ｂの中央
にグリーン用のアライメントマークを、第３の領域１２
ｃの上部にブルー用のアライメントマークをそれぞれ配
置し、図示の如く各アライメントマークの並びが対称と
なるようにしている。この「十」状のマークの縦線及び
横線の線幅は５０μｍで長さは１．５ｍｍである。そし
て、これらのマークの近傍に各アライメントマークが何
色の着色画素パターンの位置合わせに用いられるマーク
かを示すためにそれぞれ「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」の記号を設
けてある。遮光層はブラックマトリクスと呼ばれ、主に
クロムにより形成され、前記マーク「十」もクロムにて
同時に形成される。このクロム層の厚みは通常０．０５
〜０．２０μｍである。

【００１６】本実施例においては、アライメントマーク
領域１２をパターン部分１１の両脇に設けてあるが、カ
ラーフィルターのＲ，Ｇ，Ｂの各着色画素と遮光層との
位置合わせ（アライメント、見当合わせとも言う）を細
かく実施したければ、カラーフィルター基板１０の周囲
に数多く設けるとよい。また、本実施例ではカラーフィ
ルターのパターン部分１１を２面付けとしているが、図
７（ａ）に示すようなカラーフィルター基板１０の中央
にパターン部分１１を持つ１面付け、さらに（ｂ）に示
すような４隅寄りにパターン部分１１を持つ４面付け等
があり、どの面付けにおいても図示の如くパターン部分
１１の両脇にアライメントマーク領域１２を設けても或
いは周囲に数多く設けてもよい。また、カラーフィルタ
ー基板１０には３２０ｍｍ×３００ｍｍ、４００ｍｍ×
３００ｍｍ等があり、厚みも１．１ｍｍのものがある。

【００１７】次に、上記カラーフィルター基板１０に着
色画素のパターンを形成する工程にて使用するパターン
転写用の露光用マスク基板について説明する。図８はこ
の露光用マスク基板の説明図である。

【００１８】図８に示すようにマスク基板２０にはパタ
ーン部分２１が上下２段に設けられており、その両脇に
アライメントマーク領域２２が設けられている。そし
て、アライメントマーク領域２２には、図６のカラーフ
ィルター基板１０上に形成されているアライメントマー
ク「十」に対応するように「井」状のアライメントマー
クが形成されている。つまり、３分割したアライメント
マーク領域２２の第１の領域２２ａの下部に第１色用と
してレッド用のマーク「井」を配置し、第２の領域２２
ｂの中央に第２色用としてグリーン用のマークを配置
し、第３の領域２２ｃの上部に第３色用としてブルー用
のマーク「井」を配置してある。このマークは線幅５０
μｍで、マーク中の閉ループ「□」は縦横それぞれ８０
０μｍに形成してある。さらに各マーク「井」の近傍に
はそれぞれの色に対応した記号「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」を設
けてある。これらの記号は位置合わせを行った場合にカ
ラーフィルター基板１０上の記号と並んで確認できるよ
うに形成してもよいし、重なるようにしても構わない。

【００１９】また、各マーク「井」における閉ループ
「□」の縦１辺の長さと横１辺の長さをアライメントの
許容値として設定しておくと、カラーフィルター基板１
０のマーク「十」の交差部分がこの「□」の中に存在す
るか否かで位置合わせの良否を確認することができる。
許容値は±３０μｍ程度であるが、それ以下が好まし
い。このためには線幅をさらに細かくする必要がある。
縦と横の許容値においてカラーフィルターによっては異
なる許容値がある場合、各マーク「井」の内側の「□」
の部分は長方形になる。

【００２０】このように、マスク基板２０におけるＲ，
Ｇ，Ｂの色のマーク「井」とそれぞれの色に対応したカ
ラーフィルター基板１０のマーク「十」とが、それぞれ
３分割したアライメントマーク領域１２，２２の第１の
領域１２ａ，２２ａの上部と第２の領域１２ｂ，２２ｂ
の中央部と第３の領域１２ｃ，２２ｃの下部とで、重ね
合わさるように形成されるためにＲ，Ｇ，Ｂの色の抜
け、入れ替わり等の誤りを容易にチェックでき、目視検
査がしやすくなる。さらに、Ｒ，Ｇ，Ｂの色のマーク
「井」の近傍にはそれぞれの色に対応した記号「Ｒ」
「Ｇ」「Ｂ」を設けることにより目視確認の効率をアッ
プしている。

【００２１】なお、カラーフィルター基板１０及びマス
ク基板２０に用いるＲ，Ｇ，Ｂの色のマーク「井」はマ
ーク「□」でもよい。また、これらの色のマーク「井」
や「□」の近傍には、それぞれの色に対応した記号
「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」に代わる他の記号を利用してもよ
い。もちろん、この時の記号は目視確認のとき容易に認
識できるものであればよいのである。

【００２２】次に、図９の工程図により本発明を使用し
たカラーフィルターの製造方法について説明する。カラ
ーフィルターの製造方法には前記したように染色法、顔
料分散法、印刷法、電着法、転写法等があり、本発明の
アライメントマーク付きのカラーフィルター基板はこれ
らの製造方法のすべてに利用できるが、ここでは顔料分
散法による製造工程を例にとって説明する。

【００２３】まず、ステップ１においてガラス基板を洗
浄する。次いで、ステップ２においてクロムを成膜した
後、ステップ３でクロム薄膜を加工して遮光層のパター
ンを形成する。この時、併せてアライメントマークを３
つ加工する。その形状は「十」であり、３分割したアラ
イメントマーク領域１２の第１の領域１２ａの下部、第
２の領域１２ｂの中央、第３の領域１２ｃの上部にそれ
ぞれアライメントマークを配置する。パターン加工その
ものは通常の方法である。これにより図６に示したカラ
ーフィルター基板１０においてパターン部分に遮光層の
みを形成したものが出来上がる。つまり、Ｒ，Ｇ，Ｂの
各着色画素３で形成されるパターンを除いた基板が出来
上がる。

【００２４】続いて、ステップ４においてレッド（第１
色目）の着色レジストを塗布し、ステップ５においてプ
リベークして溶剤のみを蒸発させる。そして、ステップ
６において位置合わせを行った後、ステップ７において
露光する。この時、パターン部分１１に第１色目の着色
パターンを露光すると同時に、パターン部分１１の両脇
に設けたアライメントマーク「井」と記号「Ｒ」は露光
しないようにマスク処理する。このマスク処理を行わな
いと他の着色パターンを形成する時に、精度のよい位置
合わせができないからである。

【００２５】ステップ６の位置合わせについて図１０を
用いて説明する。前記カラーフィルター基板１０に対し
て図８に示すマスク基板２０をそれぞれのアライメント
マークが重なるようにして上方に５０μｍの間隔を空け
て重ねる。これらの基板１０，２０はそれぞれ図示しな
い保持具により支持されている。アライメントマークを
監視できるように約２５万画素のエリアセンサを持つＣ
ＣＤカメラ６と２つの光源７，７をアライメントマーク
領域１２，２２の上方に設置してある。まずはじめに、
カメラ６はアライメントマーク領域１２，２２である６
ｍｍ×６ｍｍの面積（１画素あたり１４４μｍ×１４４
μｍの面積）を撮影することで概ねの位置合わせを行
う。つまり３組分の「十」と「井」のアライメントマー
クが重なるように各基板１０，２０の保持具を移動調整
して両者のアライメントマーク領域１２，２２を重ね
る。次に、カメラは１組の「十」と「井」のアライメン
トマークを撮影することで１画素あたり５μｍ×５μｍ
の面積を撮影し、保持具を移動調整して精密な位置合わ
せを行う。さらに高解像度、高精度の位置合わせを行う
場合とか線幅やマークの大きさを小さくする場合には、
前記エリアセンサの画素数が多いセンサにするか、エリ
アサンサを複数配置したＣＣＤカメラを利用すればよ
い。もちろん画像メモリ等もこれらのデータにしたがっ
て増加する必要がある。

【００２６】続いて、ステップ８においてこれらを現像
することで露光されていない不要な領域のパターンを除
去する。そして、ステップ９においてポストベークする
ことで露光されたパターンを固める。

【００２７】さらに、第２色目としてグリーン、第３色
目としてブルーの着色レジストを使用して上記のステッ
プ４からステップ９までを繰り返して行う。ここでは第
２色目の形成工程においてアライメントマーク領域の第
２の領域の中央に第２色目のマークを配置しており、第
３色目の形成工程においてアライメントマーク領域の第
３の領域の上部に第３色目のマークを配置している。

【００２８】ここで、ステップ６で行う位置合わせにつ
いて詳しく説明するが、はじめに図２〜５を用いて説明
し、次に図１２を用いて説明する。

【００２９】まず、図２〜５に示した種々のカラーフィ
ルターのパターン配置図から分かるように、図２〜４の
パターンではＲ，Ｇ，Ｂの各色は横方向に２着色画素分
ずつ且つ大きめに形成したマスク基板を用いることによ
り１枚の露光用のマスク基板を兼用で使用することがで
きる。また、図５のパターンではＧ用のパターンは兼用
ができないので図１１に示すように別途準備する必要が
あるが、Ｒ，Ｂ用のパターンは縦及び横方向に１着色画
素分ずつ且つ大きめに形成したマスク基板を兼用すれば
よい。このように形成することで露光マスクの数を減ら
すことができる。

【００３０】次に、図１２（ａ），（ｂ）に重ねたアラ
イメントマーク領域の拡大図を示してあり、これは第２
色目のＧ用のアライメントマークについて位置合わせを
することの説明用の図である。図１２（ａ）はパターン
部分１１の左側アライメントマーク領域であり、（ｂ）
は同じく右側アライメントマーク領域である。カラーフ
ィルター基板１０上に形成してある「十」状のアライメ
ントマークのうち第２色目の中央にあるマークに対し
て、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色兼用の露光用マスク基板２０上に
形成してある「井」状のアライメントマークのうち中央
にあるマークを合わせる。ここで正常の場合、他の色の
アライメントマークは各々±１着色画素分ずつずれるこ
とになる。そして、カラーフィルター基板１０の搬送方
向を逆に間違えた場合、Ｇ用のアライメントマーク
「十」（カラーフィルター基板）と「井」（マスク基
板）だけが重なり、これを交点にしてアライメントマー
ク領域内では「×」状にマーク群が形成される。この不
良発生時のアライメントマーク群の「×」状のイメージ
として、図１３（ａ）はパターン部分１１の左側アライ
メントマーク領域を示しており、（ｂ）は同じく右側ア
ライメントマーク領域を示している。これによりカラー
フィルター基板１０の設定が不良であることを認識でき
るのである。

【００３１】カラーフィルター基板１０におけるアライ
メントマークの並びを同方向とした場合について言う
と、図１４（ａ）はパターン部分１１の左側アライメン
トマーク領域であり、（ｂ）は同じく右側アライメント
マーク領域である。カラーフィルター基板１０上に形成
してある「十」状のアライメントマークのうち第２色目
の中央にあるマークに対して、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色兼用の
露光用マスク基板２０上に形成してある「井」状のアラ
イメントマークのうち中央にあるマークを合わせる。こ
こで正常の場合、他の色のアライメントマークは各々±
１着色画素分ずつずれることになる。そして、カラーフ
ィルター基板１０を裏返しに間違えた場合、Ｇ用のアラ
イメントマーク「十」（カラーフィルター基板）と
「井」（マスク基板）だけが重なり、これを交点にして
アライメントマーク領域内では「×」状にマーク群が形
成される。この不良発生時のアライメントマーク群の
「×」状のイメージとして、図１５（ａ）はパターン部
分の左側アライメントマーク領域であり、（ｂ）は同じ
く右側アライメントマーク領域である。これにより基板
の設定が不良であることを認識できるのである。

【００３２】ここで、図１２及び図１４において左右の
アライメントマークのズレ量が異なる時はガラス基板が
捻れていることに原因があるため、各基板の保持具の移
動調整を行う。もちろん、第１目のＲ、第３色目のＢに
ついても同様である。

【００３３】３色目の着色を完了した後、ステップ１０
において着色画素を覆うようにオーバーコート層を設け
て保護膜を形成し、次いでステップ１１において透明導
電層を形成する。

【００３４】なお、カラーフィルター基板１０の搬送方
向間違いと表裏の設定間違いを同時に認識するため、図
１６に示すように、カラーフィルター基板１０上に並び
が対称なアライメントマーク群と並びが同方向のアライ
メントマーク群とを２組設けるようにしてもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液晶ディスプレイ用のカラーフィルターにおける遮光層
のパターンとレッド、グリーン、ブルーの各着色画素の
パターンとを順次形成する工程において、各パターンの
位置合わせ用のアライメントマークの抜け、入れ替わり
等の誤りを容易にチェックでき、かつ、基板の搬送方向
誤り、表裏逆等を容易にチェックできるアライメントマ
ークを付したカラーフィルターを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的なカラーフィルターの構造を示す断面図
である。

【図２】カラーフィルターにおける各着色画素のパター
ン配置図である。

【図３】同じく別のパターン配置図である。

【図４】同じく別のパターン配置図である。

【図５】同じく別のパターン配置図である。

【図６】本発明の一実施例としてのアライメントマーク
付きカラーフィルターの上面図である。

【図７】カラーフィルターの面付けの他の例を示す説明
図である。

【図８】パターン転写用の露光用マスク基板を示す説明
図である。

【図９】カラーフィルターの製造工程を示す図である。

【図１０】カラーフィルター基板とマスク基板の位置合
わせ方法を示す説明図である。

【図１１】グリーン用パターンの露光用マスク基板を示
す説明図である。

【図１２】アライメントマークの使用説明図である。

【図１３】不良発生時のアライメントマークの説明図で
ある。

【図１４】アライメントマークの使用説明図である。

【図１５】不良発生時のアライメントマークの説明図で
ある。

【図１６】本発明に係る別のアライメントマーク付きカ
ラーフィルターを示す上面図である。

【符号の説明】

１０カラーフィルター基板１１パターン部分１２アライメントマーク領域１２ａ第１の領域１２ｂ第２の領域１２ｃ第３の領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各着色画素のパターンを重ね合わせる時
に用いる位置合わせ用のアライメントマークが遮光層の
形成時に付されたカラーフィルターにおいて、それぞれ
３分割したアライメントマーク領域をパターン部分の周
囲に２つ以上配置し、各アライメントマーク領域におけ
る第１の領域の下部、第２の領域の中央、第３の領域の
上部にそれぞれ遮光層と同じ材料からなるアライメント
マークを配置したことを特徴とするアライメントマーク
付きカラーフィルター。
【請求項２】第１〜３の領域がそれぞれ長方形となる
ようにアライメントマーク領域を分割し、第１の領域の
下部にレッド用のアライメントマークを、第２の領域の
中央にグリーン用のアライメントマークを、第３の領域
の上部にブルー用のアライメントマークをそれぞれ配置
したことを特徴とする請求項１記載のアライメントマー
ク付きカラーフィルター。
【請求項３】第１〜３の領域にそれぞれ配置するアラ
イメントマークを「十」状としたことを特徴とする請求
項１又は２記載のアライメントマークマーク付きカラー
フィルター。
【請求項４】各アライメントマークの近傍に各色を識
別する記号を形成したことを特徴とする請求項１，２又
は３記載のアライメントマーク付きカラーフィルター。
【請求項５】各色を識別する記号を各色の頭文字とし
たことを特徴とする請求項４記載のアライメントマーク
付きカラーフィルター。