JP2008064860A

JP2008064860A - カラーフィルターの描画方法及び描画装置

Info

Publication number: JP2008064860A
Application number: JP2006240352A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Matsunae; 貴久松苗; Kohei Matsui; 浩平松井
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2006-09-05
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2008-03-21

Abstract

【課題】外周露光機を用いることなく基板外周部に大きい露光エネルギーの露光を行うことができ、それによって装置コスト及びランニングコストの削減及びフットプリントの縮小を可能とする、カラーフィルターの描画方法及び描画装置を提供すること。
【解決手段】複数の露光ヘッドを備えるスキャン露光装置を用い、スキャニング方向に移動する基板上に形成されたポジ型感光性膜にスキャン露光を行う工程を具備するカラーフィルターの描画方法において、前記ポジ型感光性膜は、複数のパネル領域及び前記パネル領域を囲む周辺領域からなる通常露光領域と、前記通常露光領域の外周にあり、かつ前記通常露光領域よりも大きい膜厚を有する外周露光領域と、を有し、前記外周露光領域に対する露光を、前記通常露光領域に対する露光の露光エネルギーよりも高い露光エネルギーで行うことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラーフィルターの描画方法及び描画装置に係り、特に、大型のカラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルターの製造における露光に関する。

従来より、大型のカラー液晶表示装置に用いられる大型のカラーフィルターの製造において、フォトリソグラフィー工程における課題として、原寸大の大型露光マスクを用いる一括露光方式では大型露光マスク作製のためのコストが大きいことがある。これを解決するため、露光ヘッドを複数個搭載した露光機を用い、それぞれの露光ヘッドに対となる小型露光マスクを用いて、スキャニング露光を行う、大型露光マスクを必要としない露光方法が開発されている。この露光方法は、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載されている。

一方、カラーフィルターの製造におけるフォトリソグラフィー工程のうち、ポジレジストを露光する場合には、プロキシミティー露光方式による、複数ショットの一括露光が用いられてきた。このような複数ショットの一括露光によってもガラス基板上のポジレジスト膜全域の露光が可能であるが、ポジレジストの塗布工程におけるプロセス特性により、基板外周部のポジレジスト膜の膜厚が、その内側の領域よりも厚くなり、通常の露光機による露光では、その部分のポジレジスト膜を現像により除去するに充分な露光エネルギーを付与することができないという問題がある。そのため、露光後に外周露光専用の露光機を用いて、別途、追加の露光を行っていた。

しかし、このような外周露光機の使用は、製造ラインの占める床面積を拡大し、装置コスト、ランニングコスト等のカラーフィルターの生産コストを上昇させる要因となっていた。
特開２０００−３４７０２０号公報特開２００５−３３１５４２号公報

本発明は、以上のような事情の下になされ、外周露光機を用いることなく基板外周部に大きい露光エネルギーの露光を行うことができ、それによって装置コスト並びにランニングコストの削減及びフットプリントの縮小を可能とする、カラーフィルターの描画方法及び描画装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、複数の露光ヘッドを備えるスキャン露光装置を用い、スキャニング方向に移動する基板上に形成されたポジ型感光性膜にスキャン露光を行う工程を具備するカラーフィルターの描画方法において、前記ポジ型感光性膜は、複数のパネル領域及び前記パネル領域を囲む周辺領域からなる通常露光領域と、前記通常露光領域の外周にあり、かつ前記通常露光領域よりも大きい膜厚を有する外周露光領域と、を有し、前記外周露光領域に対する露光を、前記通常露光領域に対する露光の露光エネルギーよりも高い露光エネルギーで行うことを特徴とするカラーフィルターの描画方法を提供する。

この場合、前記外周露光領域は、スキャニング方向と直交する方向に延びる第１の外周エリアと、スキャニニング方向に延びる第２の外周エリアとを有し、前記第１の外周エリアに対する露光を、露光光のパルスオフ時間を前記通常露光領域に対する露光のパルスオフ時間より短くするか又はスキャニング速度を遅くして行い、前記第２の外周エリアに対する露光を、前記複数の露光ヘッドの外側の前記第２の外周エリアに対応する位置に配置された追加の露光ヘッドにより行うことができる。

本発明の第２の態様は、複数の露光ヘッドを備えるスキャン露光装置を具備し、スキャニング方向に移動する基板上に形成されたポジ型感光性膜にスキャン露光を行うカラーフィルターの描画装置において、前記ポジ型感光性膜は、複数のパネル及びその周辺部に対応する通常露光領域と、前記通常露光領域の周縁部に対応する、前記通常露光領域よりも大きい膜厚を有する外周露光領域とを有し、前記外周露光領域に対する露光を、前記通常露光領域に対する露光の露光エネルギーよりも高い露光エネルギーで行うことを特徴とするカラーフィルターの描画装置を提供する。

この場合、前記外周露光領域は、スキャニング方向と直交する方向に延びる第１の外周エリアと、スキャニニング方向に延びる第２の外周エリアとを有し、前記複数の露光ヘッドは、前記第１の外周エリアに対する露光を、露光光のパルスオフ時間を前記通常露光領域に対する露光のパルスオフ時間より短くするか又はスキャニング速度を遅くして行う機能を有し、前記第２の外周エリアに対する露光を行うための、前記複数の露光ヘッドの外側の前記第２の外周エリアに対応する位置に配置された追加の露光ヘッドを更に具備するものとすることができる。

本発明によれば、通常露光領域に対する露光と外周露光領域に対する露光とを１つの露光装置により行うことができるので、外周露光機を用いる必要がなく、そのため装置コスト及びランニングコストの削減及びフットプリントの縮小が可能であるカラーフィルターの描画方法及び描画装置が提供される。

以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。

本発明の一態様に係るカラーフィルターの描画方法は、複数の露光ヘッドを備えるスキャン露光装置を用いてスキャニング方向に移動する基板上に形成されたポジ型感光性膜にスキャン露光を行うに際し、外周露光領域に対する露光を、通常露光領域（特に後述する周辺領域）に対する露光の露光エネルギーよりも高い露光エネルギーで行うことを特徴とする。

ここで、通常露光領域とは、液晶表示パネル等の複数のパネル領域及び該パネル領域を囲む周辺領域をいう。また、外周露光領域とは、前記通常露光領域の外周にあり、かつ該通常露光領域よりも大きい膜厚を有する領域をいう。換言すれば、基板の外周に対応する、ポジ型感光性膜が残留すべきではない領域をいう。この外周露光領域は、ポジ型感光性膜の塗布工程におけるプロセス特性上の理由から、通常露光領域よりも大きい膜厚を有している。

図１は、本発明の一実施形態に係るカラーフィルターの描画方法に用いる露光装置を示す斜視図である。図１において、基板１の被露光領域の上方に、複数の露光ヘッド２が、一定の方向（図１の場合、Ｘ方向）に沿って並置されている。これらの露光ヘッド２列の下を基板１が当該ヘッド列の並列方向と交差する方向、(図１の場合、Ｘ方向に直行するＹ方向）にスキャン移動し、レーザ発振機３から送られたレーザ光４が個々の露光ヘッド２に分岐され、個々の露光ヘッド２からマスク（図示せず）を通して基板１上の被露光領域へ照射され、露光が行われる。この場合、個々の露光ヘッド２から照射されるレーザー光のエネルギーは同一である。なお、露光光としては、レーザ光に限らず、フラッシュランプ光を用いることも可能である。

被露光領域は、基板１上に形成されたポジ型感光性膜（図示せず）からなる。ポジ型感光性膜の表面は、複数（図では４個）のパネル領域１１及びパネル領域の周縁の周辺領域１２からなる通常露光領域１３と、その外周の外周露光領域１４とから構成される。外周露光領域１４には、スキャニング方向（矢印の方向）に直交する方向に延びる第１の外周エリア１４ａと、スキャニング方向に延びる第２の外周エリア１４ｂがあり、周辺エリア毎に異なる方法の露光処理が施される。以下、第１の外周エリア１４ａの露光処理と第２の外周エリア１４ｂの露光処理に分けて説明する。なお、第１の外周エリア１４ａ及び第２の外周エリア１４ｂのいずれの露光処理に際しても、通常露光領域１３に対する露光処理も同一工程で行われる。

１．第１の外周エリア１４ａの露光処理
図２に示すように、第１の外周エリア１４ａは、スキャニング方向（Ｙ方向）に直交する方向に延びている。第１の外周エリア１４ａへの露光を通常露光領域１３に対する露光の露光エネルギーよりも高い露光エネルギーで行う方法として、以下の２つの方法がある。

（１）第１の外周エリア１４ａに対する露光光のパルスオフ時間を、通常露光領域１３に対する露光光のパルスオフ時間よりも短くする。

（２）第１の外周エリア１４ａに対する露光の際の基板１のスキャニング速度を、通常露光領域１３に対する露光の際の基板１のスキャニング速度よりも遅くする。

以上のいずれか一方または双方により、第１の外周エリア１４ａへの露光を通常露光領域１３に対する露光の露光エネルギーよりも高い露光エネルギーで行うことができる。

以上の方法のうち、（１）の方法について、より具体的に説明する。

図３は、通常露光領域１３に対する露光を説明するための概念図である。図３（ａ）に示すように、ガラス基板２１上に形成されたポジ型レジスト２２に対し、露光光２３がフォトマスク２４を通して、所定のパルスオフ時間で照射される。ガラス基板２１が矢印の方向にスキャニング移動されると、一定時間に３つのパルスが照射され、その３つの位置において瞬間的に露光される領域は、図３（ａ）において２本のラインで挟まれた領域Ａである。このように３つのパルスで露光されたポジ型レジスト２２を現像すると、図３（ｂ）に示すようなパターン２５が得られる。このパターン２５は、パルス波形２６におけるパルスオフ時間２７に対応する。

図４は、第１の外周エリア１４ａに対する露光を説明するための概念図である。図４（ａ）に示すように、ガラス基板２１上に形成されたポジ型レジスト２２に対し、露光光２３がフォトマスク２４を通して、通常露光領域１３に対する露光光よりも短いパルスオフ時間で照射される。ガラス基板２１が矢印の方向にスキャニング移動されると、上記と同一の一定時間（第１の外周エリア１４ａ全体が照射される時間）に５つのパルスが照射され、その５つの位置において瞬間的に露光される領域は、図４（ａ）において２本のラインで挟まれた領域Ｂである。このように露光されたポジ型レジスト２２を現像すると、図４（ｂ）に示すようなパターン２８が得られる。なお、このパターン２８の間隙は第１の外周エリア１４ａに対応し、パルス波形２９におけるパルスオフ時間３０が短いために第１の外周エリア１４ａのポジ型レジスト２２をすべて除去することができる。

この場合のパルスオフ時間３０は、第１の外周エリア１４ａのポジ型レジスト２２をすべて除去するに充分な程度に短くする必要がある。例えば、通常露光領域１３に対する露光のパルスオフ時間３ｍｓｅｃ〜５ｍｓｅｃに対して、１．５ｍｓｅｃ〜２．５ｍｓｅｃ程度である。

以上のように、第１の外周エリア１４ａに対する露光光のパルスオフ時間を通常露光領域１３に対する露光光のパルスオフ時間よりも短くすることにより、第１の外周エリア１４ａ内のポジ型レジスト２２をすべて除去することができる。

以上と同様の原理から、（２）の方法、即ち、第１の外周エリア１４ａに対する露光の際の基板１のスキャニング速度を、通常露光領域１３に対する露光の際の基板１のスキャニング速度よりも遅くすることによっても、同様に、第１の外周エリア１４ａ内のポジ型レジスト２２をすべて除去することが可能である。

第１の外周エリア１４ａに対する露光の際の基板１のスキャニング速度は、例えば、通常露光領域１３に対する露光の際の基板１のスキャニング速度の５０％以下とすることが好ましい。

２．第２の外周エリア１４ｂの露光処理
図５に示すように、第２の外周エリア１４ｂは、スキャニング方向（Ｙ方向）に延びている。この第２の外周エリア１４ｂへの露光を、通常露光領域１３に対する露光の露光エネルギーよりも高い露光エネルギーで行う方法は、次の通りである。即ち、図５に示すように、露光ヘッド２の列の外側の第２の外周エリア１４ｂに対応する位置に露光ヘッド２ａ，２ｂを追加し、これら露光ヘッド２ａ，２ｂによって、基板１がＹ方向にスキャニング移動する間、第２の外周エリア１４ｂに対する露光を行う。

この場合、追加の露光ヘッド２ａ，２ｂの光源は、追加のビームスプリッターを用いることにより、通常の露光ヘッド２の光源と共通とされる。しかし、光学系を調整することにより、通常の露光ヘッド２よりもスキャニング方向に延びた断面を有する光を照射するようにすることにより、第２の外周エリア１４ｂのみに、通常露光領域１３に対する露光の露光エネルギーよりも大きい露光エネルギーで露光を行うことができる。

なお、このような追加の露光ヘッド２ａ，２ｂによる第２の外周エリア１４ｂへの露光は、上述の方法（１）及び（２）のいずれかによる、通常露光領域１３に対するパターン露光及び第１の外周エリア１４ａに対する露光と同時に行うことができる。

その後、現像処理を行うと、第２の外周エリア１４ｂ内のポジ型レジストはすべて除去される。もちろん、同時に、通常露光領域１３にパターンが形成されるとともに、第１の外周エリア１４ａ内のポジ型レジストもすべて除去される。

以上のように、第１の外周エリア１４ａ及び第２の外周エリア１４ｂに、通常露光領域１３に対する露光エネルギーよりも高い露光エネルギーで露光を行うことができ、基板外周部におけるレジスト残りを確実に防止することができる。また、このような機能を露光装置の露光ヘッドに付与し、かつ追加の露光ヘッドを設けることにより、従来の外周露光機を用いることなく、従来の外周露光機の機能を十分に発揮することができる。

本発明の一実施形態に係るカラーフィルターの描画方法に用いる露光装置を示す斜視図。第１の外周エリア１４ａに対する露光処理を説明するための図。通常露光領域１３に対する露光を説明するための概念図。第１の外周エリア１４ａに対する露光を説明するための概念図。第２の外周エリア１４ｂに対する露光処理を説明するための図。

符号の説明

１…基板、２…露光ヘッド、３…レーザ発振機、４…レーザ光、１１…パネル領域、１２…周辺領域、１３…通常露光領域、１４ａ…第１の周辺露光エリア、１４ｂ…第２の周辺露光エリア、２１…ガラス基板、２２…ポジ型レジスト、２３…露光光、２４…フォトマスク、２５，２８…パターン、２６，２９…パルス波形、２７，３０…パルスオフ時間。

Claims

複数の露光ヘッドを備えるスキャン露光装置を用い、スキャニング方向に移動する基板上に形成されたポジ型感光性膜にスキャン露光を行う工程を具備するカラーフィルターの描画方法において、前記ポジ型感光性膜は、複数のパネル領域及び前記パネル領域を囲む周辺領域からなる通常露光領域と、前記通常露光領域の外周にあり、かつ前記通常露光領域よりも大きい膜厚を有する外周露光領域と、を有し、前記外周露光領域に対する露光を、前記通常露光領域に対する露光の露光エネルギーよりも高い露光エネルギーで行うことを特徴とするカラーフィルターの描画方法。
前記外周露光領域は、スキャニング方向と直交する方向に延びる第１の外周エリアと、スキャニニング方向に延びる第２の外周エリアとを有し、前記第１の外周エリアに対する露光を、露光光のパルスオフ時間を前記通常露光領域に対する露光のパルスオフ時間より短くするか又はスキャニング速度を遅くして行い、前記第２の外周エリアに対する露光を、前記複数の露光ヘッドの外側の前記第２の外周エリアに対応する位置に配置された追加の露光ヘッドにより行うことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルターの描画方法。
複数の露光ヘッドを備えるスキャン露光装置を具備し、スキャニング方向に移動する基板上に形成されたポジ型感光性膜にスキャン露光を行うカラーフィルターの描画装置において、前記ポジ型感光性膜は、複数のパネル領域及び前記パネル領域を囲む周辺領域からなる通常露光領域と、前記通常露光領域の周縁部にあり、かつ前記通常露光領域よりも大きい膜厚を有する外周露光領域と、を有し、前記外周露光領域に対する露光を、前記通常露光領域に対する露光の露光エネルギーよりも高い露光エネルギーで行う手段を有することを特徴とするカラーフィルターの描画装置。
前記外周露光領域は、スキャニング方向と直交する方向に延びる第１の外周エリアと、スキャニニング方向に延びる第２の外周エリアとを有し、前記複数の露光ヘッドは、前記第１の外周エリアに対する露光を、露光光のパルスオフ時間を前記通常露光領域に対する露光のパルスオフ時間より短くするか又はスキャニング速度を遅くして行う機能を有し、前記第２の外周エリアに対する露光を行うための、前記複数の露光ヘッドの外側の前記第２の外周エリアに対応する位置に配置された追加の露光ヘッドを更に具備することを特徴とする請求項３に記載のカラーフィルターの描画装置。