JPH08203804A - フラットパネル表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特性を劣化させることなくフォトレジストの
再利用を行う。 【構成】 基板の主表面にレジスト溶液を滴下する工程
と、前記工程に並行して行われる工程であって、基板に
付着しない残余のレジスト溶液を回収する工程と、この
回収したレジスト溶液の粘度を調整するとともに異物を
除去する工程と、この溶液を前記レジスト溶液を滴下す
る工程に送り返す工程とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フラットパネル表示装
置の製造方法および該フラットパネル表示装置を生産す
るための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１６は、液晶表示基板等のいわゆるフ
ラットパネル表示装置の製造プロセスにおいて一般に用
いられているフロー図で、フォトレジスト塗布ラインの
フロー図を示している。また、図１７は、フォトレジス
ト塗布ラインの構成を示す図である。

【０００３】まず、前段のポーションＡで、たとえばシ
ンナーをノズル１から基板２に滴下し該基板を回転洗浄
する。この後、場合によっては乾燥処理を施して該基板
をポーションＢに送るようになっている。

【０００４】そこでフォトレジストをノズル３から適下
して回転塗布する。通常、この後、フォトレジストの基
板２の裏面への周り込み（基板周辺に少量付着する）を
ノズル１２からシンナーからなるバックリンス液をスプ
レーして除去する。その後、該基板をポーションＣに送
ってフォトレジストをプリベーキングする。

【０００５】なお、この一連の動作は、シーケンスによ
って自動的になされるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成された製造プロセスは、基板の中央部にフォト
レジストを所定の量で滴下した後、基板２を高速回転さ
せて所望の膜厚の一様なレジスト膜を得るのであるが、
該基板２へのフォトレジストの付着量は、塗布量のわず
か５〜１０％でしかなく、残りの９０〜９５％は廃液と
なって、産業廃棄物処理されるようになっていた。

【０００７】液晶表示基板は、その生産量が多いために
フォトレジストの使用量も膨大となり、しかも対象とな
るフォトレジスト工程が多数あることにともない、排出
されるフォトレジスト廃液もまた膨大となっていた。

【０００８】このため、昨今の公害問題あるいは資源保
護の高まりに応じてフォトレジスト廃液の再利用を行う
ことは有意義となる。

【０００９】それにも拘らず、現時点においても再利用
が行われていないのは次の理由からだと考えられてい
る。

【００１０】１．微細なパターンを形成するのが目的で
あるフォトレジスト工程では、そのフォトレジストにわ
ずかの異物が存在することも許容できなかった。特に、
フラットパネル表示基板のように大画面のものにあって
は無欠陥のパターンが要求されることからなおさらであ
った。

【００１１】２．フォトレジストの再生にあたって、そ
の種々の特性に変化をもたらさないかの憂いがあった。

【００１２】本発明はこのような事情に基づいてなされ
たものであり、その目的は、表示特性を劣化させること
なく、フォトレジストの再利用を行うことによって製造
できるフラットパネル液晶表示装置の製造方法を提供す
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１４】すなわち、基板の主表面にレジスト溶液を
滴下する工程と、前記工程に並行して行われる工程であ
って、基板に付着しない残余のレジスト溶液を回収する
工程と、この回収したレジスト溶液の粘度を調整すると
ともに異物を除去する工程と、この溶液を前記レジスト
溶液を滴下する工程に送り返す工程とからなるものであ
る。

【００１５】

【作用】このような構成からなるフォトレジスト塗布方
法は、基板から飛散されたフォトレジスト溶液を回収
し、この回収された液に混入されている異物を除去する
とともに粘度を調整して再利用するものであって、これ
らの工程は自動的にかつその場で行われるようになって
いる。

【００１６】このため、手作業がなくしかも他の再生作
業所にまでもち運ぶ必要がないことから、危険ポテンシ
ャルとしての異物が混入してしまう余地が全くなくな
る。

【００１７】また、回収液が再生されるまでのあいだ遮
光ルーム内で行わせることから、フォトレジストへの感
光を防止することができるようになる。

【００１８】したがって、このようなことからフォトレ
ジストの再利用を行うことによって表示特性を劣化させ
ることのないフラットバネル液晶表示装置を製造できる
ようになる。

【００１９】

【実施例】まず、図２は、本発明によるフラットパネル
表示装置の製造方法に適用されるＴＦＴ型液晶表示基板
の一実施例を示す断面図である。

【００２０】同図において、液晶表示基板は、カラーフ
ィルタＦＩＬおよび配向膜ＰＯＬ２を備えた透明基板Ｓ
ＵＢ２と、トランジスタ素子ＴＦＴおよび配向膜ＰＯＬ
１を備えたＴＦＴ基板ＳＵＢ１と、それらの間に充填さ
れる液晶ＬＣとから構成されている。

【００２１】図３は、ＴＦＴ基板ＳＵＢ１の製造プロセ
スの一実施例を示すフロー図である。

【００２２】同図において、下層から順にＣｒ電極形成
（Ａ）、Ａｌ配線形成（Ｂ）、ＡＬの陽極酸化（Ｃ）、
ＳｉＮ／ａ−Ｓｉ／Ｎ型ａ−ＳｉのＣＶＤ膜ＧＩ形成
（Ｄ）、ａ−Ｓｉパターン（Ｅ）、ＳｉＮエッチ（Ｉ）
を行うことによってＴＦＴ基板を製造する。ここで、こ
の工程中で８回のフォトエッチングを必要とすることに
なる。

【００２３】この８回のフォトエッチングは、３台のフ
ォトレジスト塗布ラインを用いて実行する。すなわち、
図３の（Ａ）と（Ｂ）と（Ｃ）を一台の塗布ラインで、
（Ｅ）と（Ｆ）と（Ｇ）を他の一台で、（Ｈ）と（Ｉ）
を残りの一台で行う。この３台のフォトレジスト塗布ラ
インのそれぞれに対して、図４に示すような自動再生機
能を付加した。フォトレジストは全て同じ仕様のポジ型
レジストである。

【００２４】実施例１．図１は、本発明によるフラット
パネル表示装置を生産するための装置、すなわちフォト
レジスト塗布装置の一実施例を示す概略構成図である。

【００２５】同図において、前段のポーションＡにて基
板を前洗浄する。シンナーをノズル１から滴下し、基板
２の表面をスピン洗浄する。次に、基板２をフォトレジ
スト塗布ポーションＢに送る。ここでは、まず、フォト
レジストをノズル３から基板に所定量滴下し、高速回転
して所定のフォトレジスト膜厚を得る。基板から振り切
られたフォトレジストは回収してタンク４に集められ
る。この回収タンク４にある一定量たまると、必要に応
じてその一部は廃液にされ、残りは粘度調整タンク５に
送られて粘度調整される。この粘度の測定にはＢ型粘度
計６を用いており、その計量値をフィードバックして自
動的に粘度調整ができるようになっている。また、この
Ｂ型粘度計６には、それによって得られる粘度測定値に
対して補正を行うためのデータを取り込むための温度計
が含まれている。

【００２６】この場合、所望（新液）の粘度より大きい
場合、シンナーの必要量を算出して、それに応じた量を
タンク７から添加する。ここで用いた新液とは、８ｃｐ
のポジ型レジストである。一方、その値が所望の粘度よ
り小さい場合は、原液と称する粘度の高いレジストをタ
ンク８から添加する。ここで用いた原液は３００ｃｐの
同じポジ型レジストである。添加後は、撹拌器９を用い
て充分に撹拌する。

【００２７】次に、異物（固形物）除去のために濾過す
る。ここでは、１ミクロンのテフロンのフィルタ１０を
用いて加圧しながら濾過した。これを新液供給タンク１
１に送る。このタンク１１にはレベラーが付いており、
所定の液量以上に液面が上昇すると輸送が停止されるよ
うになっている。また、濾過液量が少なくて所定の液量
に達しない場合は新液（購入液）が補給されるようにな
っている。同様の機能が、いずれのタンクにも付いてい
る。

【００２８】基板は、この後必要に応じて、シンナーを
ノズル１２より基板裏面の周辺部にスプレーすることに
よってレジストの基板裏面への周り込みを除去する。

【００２９】その後、基板はポーションＣに移って、レ
ジストのプリベーキングを行う。

【００３０】以上の一連の動作はシーケンスを用いて自
動的に行う。

【００３１】この自動塗布ラインを用いてダミーの基板
に塗布実験した結果について以下説明する。この実験で
は自動的にフォトレジストをダミー基板に連続して塗布
し、その廃液を回収した。そして、これを繰返し行いそ
の繰返し回数による影響を調べたものである。

【００３２】図５は、フォトレジストの露光−現像特性
である。これによってフォトレジストの基本特性である
感度や、そのフォトレジストがすでにどの程度感光して
いるかといった劣化の様子がわかる。縦軸は現像の後の
フォトレジストの膜厚、横軸は露光時間である。露光は
通常使われているマスクアライナーを用いて行った。図
中のパラメータは、回収再生の回数である。数値０は新
液を用いた場合を示す。この図から明らかなように、再
生回数が少なくとも１０回までは、図中の３つのカーブ
が重なっていることからフォトレジストの感度に実効的
な変化はなく、また露光時間が０の場合の膜厚が全て同
じであることから、再生作業にともなう実効的な感光は
なかったと考えてよい。

【００３３】図６は、再生回数による現像後のレジスト
パターンの寸法変化を調べたものである。少なくとも、
再生回数１０回までは寸法に変化は見られなかった。

【００３４】図７は、再生回数による配線用アルミのエ
ッチングパターンの寸法変化を調べたものである。この
場合も同様に、再生回数１０回まではエッチングパター
ンの寸法に何の影響も見られなかった。

【００３５】図８は、レジスト中の水分含有量と電気伝
導度との関係を調べたグラフである。電気伝導度は水分
含有量の増加とともにほぼ直線的に増大していることが
判る。このことは、レジスト中の水分を検知する手段と
して電気伝導度を検出することが簡便な方法となる。図
１に示すタンク１１には、電気伝導率測定手段２２が備
えられ、この電気伝導率測定手段２２の測定値によって
回収されたレジストの水分の含有量の良否が判定できる
ようになつている。

【００３６】ちなみに、塗布した膜中の異物であるが、
基板上の異物についてエッチング後のＣｒのエッチ残り
の数でもって調査したが、新液、３回再生液、１０回再
生液で検査した範囲内では有意差を認めることができな
かった。また、不純物の混入量に関してであるが、原子
吸光分校分析で評価した範囲において、新液、３回再生
液、１０回再生液のいずれの場合も検出限界以下であっ
て再生回数の影響について有意差を認めることはできな
かった。

【００３７】以上説明した実施例から、明らかな特徴
は、その再利用がいわゆる自動化されているとともにそ
の場でなされていることにある。

【００３８】すなわち、クリーン度の高い所でフォトレ
ジスト塗布がなされている以上、危険ポテンシャルとし
ての異物混入は再生時に行われてしまうことが考えられ
るが、この弊害は手作業なしの完全自動化によって回避
できることになる。すなわち、本実施例では、回収液を
別の再生作業所まで持ち込んでいないことによって異物
混入の問題を解決できることになる。

【００３９】そして、再生がその場でなされることか
ら、その回収液は遮光ルーム内で再生させることがで
き、廃液レジストの感光を防止することができる。

【００４０】以上の実験から、この再生レジストを用い
てフラットパネル表示装置を作成しても支障がないこと
が判った。確認のために、図４に示す自動塗布ラインフ
ローを全ての工程に適用して、図２に示した構造の液晶
表示基板を作成した結果、完成した基板の性能について
は特に問題になるものはなかった。そして、歩留まりも
レジストの新液を使用し場合とほぼ同じであった。

【００４１】以上のことから、フラットパネル表示基板
の場合、濾過と粘度調整を行うことで、実用レベルの再
生が可能であり、しかもその濾過は１ミクロンのフィル
タで充分であることが判った。特に、大型のプラットパ
ネル表示基板の場合は、その配線パターン幅が、たとえ
ば半導体素子などとは違って、最小８ミクロン程度以上
であることから上述したフィルタで充分であることが判
った。

【００４２】また、レジスト中の不純物に関しても、た
とえばＳＴＮ液晶表示基板の場合には機能部分がないこ
とから、半導体素子の場合と異なり、問題となることは
ない。水分含有量についても、配線パターンの寸法がサ
ブミクロンを問題にする半導体素子に比較し、１０回あ
るいはそれ以上の再生までほとんど問題にならないこと
が判った。また、この実施例では、全ての工程のレジス
ト塗布に本発明を適用して、実用上効果のあることを説
明したが、１つの工程に適用してもよいことはもちろん
である。

【００４３】このように、塗布液の再生再利用はフラッ
トパネル表示装置の製造において特に有効であるという
ことが明確となる。

【００４４】実施例２．前述の図３のようなプロセスフ
ローにおいて、図９と図１０に示すように、まず、塗布
ラインにおける塗布廃液を、バックリンス液と分離して
回収できるようにし、次に、粘度調整を単にリンス液を
添加するだけにして、濃厚液添加による粘度調整の機能
を省略した塗布ラインを用いて、実施例１と同様にＴＦ
Ｔ型液晶表示基板を作成した。この場合、実施例１と同
様の結果が得られるとともに、装置の再生の構成が簡単
になるばかりでなく、バックリンス液からの不純物によ
る危険ポテンシャルをも排除してくれるという効果を奏
するようになる。

【００４５】また、このような粘度調整において、回収
液が塗布液の廃液だけであることによって新液より高粘
度となり、リンス液を添加すればよいだけになる。

【００４６】なお、このようにした場合でも、実施例１
で説明した各種の効果が得られることはいうまでもな
い。

【００４７】実施例３．図１１は、ＳＴＮ液晶表示基板
におけるＩＴＯ膜（Indiun-Tin-Oxide：ネサ膜）パター
ンのフォトエッチング工程の製造プロセスフローであ
る。図１２に示したような自動塗布ラインを用いて該液
晶表示基板を作成した。前段のポーションＡにて純水を
基板２の上下からノズル１、１’を用いてスプレー洗浄
する。次に基板をポーションＡ’に移して乾燥する。そ
の後、ポーションＢでフォトレジストを塗布する。塗布
方法は通常のロールコータ法を用い、基板の周辺（基板
の移動方向に対し直角方向の両端）から塗布液がはみ出
して廃液になる。従来はこれを廃液として産業廃液処理
をしていた。

【００４８】本実施例では、これをタンクに回収し、こ
れにシンナーをタンク７から必要量適下してタンク５に
て粘度調整する。粘度は撹拌器で撹拌後、Ｂ型粘度計を
用いて測定する。これを５ミクロンのフィルタ１０を通
して、再生タンク１１に入れ、ノズル３からロールに戻
すのである。レジストを塗布した基板を、ポーションＣ
に移してプリベーキングする。この一連の動作はシーケ
ンスを用いて自動的に行う。

【００４９】この塗布ラインを用いて作成した液晶表示
基板は、特性上特に問題となるものは何もなかった。

【００５０】実施例４．図１３は、カラーフィルタの製
造プロセスを示す。保護レジストの塗布工程において、
図１０に示すような自動塗布ラインを使ってカラーフィ
ルタを作成した。塗布方法はスピンコートを用いてい
る。作成したカラーフィルタを用いてＴＦＴ型液晶表示
基板を試作した。結果は、表示特性上問題となるものは
なかった。

【００５１】ＴＦＴ基板や液晶基板用のフォトレジスト
だけでなく、カラーフィルタ用の保護膜用塗布液に対し
ても問題はなく実用に供し得ることがわかった。

【００５２】上述した実施例では、液晶表示基板の製造
方法において本発明を説明したものであるが、これに限
定されることはなく、半導体装置等の他の電子部品にお
いても適用できることはいうまでもない。

【００５３】実施例５．図１４は、本発明によるフォト
レジスト塗布装置の他の実施例を示す構成図である。

【００５４】同図において、前段のポーションＡにて基
板を前洗浄する。次に基板２をフォトレジスト塗布およ
びカップ洗浄を行うポーションＢに送る。ここで、カッ
プ洗浄とは、スピン塗布容器の内壁に付着したフォトレ
ジストを洗い流すために、通常、レジストシンナより溶
解性の高い溶剤をダミー基板にノズル１７より滴下し
て、回転飛散させて洗浄する手段のことである。

【００５５】この実施例では、蒸気圧がレジスト溶媒、
エチルセロソルブアセテート（ＥＣＡ）より低いメチル
エチルケトン（ＭＥＫ）を用いて、定期的に（基板４０
に１回の割合で）カップ洗浄した。レジスト塗布によっ
て基板から振り切られたレジストとカップ洗浄液は混合
されて、回収タンク４に回収される。この回収タンク４
に所定量たまると、必要に応じてその一部は廃液され、
残りは減圧（濃縮）タンク１５に送られ、バルブ１６が
閉められ真空ポンプ１９で減圧される。途中、ＭＥＫの
冷却凝縮タンク２１を設ける。減圧タンクの周囲は液の
気化熱を保証するために加湿恒温の機能をもたせる。本
実施例では２５℃にて０．１Ｔｏｒｒに減圧した。２時
間で、前記ＭＥＫが１５％から１％まで減圧された。事
実上、ＭＥＫが３％程度含有していても、レジストの性
能にほとんど影響のないことが確かめられている。

【００５６】この程度のレベルの減圧による濃縮は、よ
り簡単に、図１５に示すように、粘度調節タンク５を減
圧タンクに兼用することもできる。この場合、撹拌器９
が減圧中のＭＥＫを効率よく排気するのに利用できて好
都合となる。このタンクには恒温機能をもたらすことは
必ずしも必要でない。その理由は、要求されるスループ
ットが非常に小さくてよく時間のオーダで処理できれば
よいからである。もともとクリーンルームで使用される
ため、本装置は２０℃程度の恒温槽で使用しているよう
なものであるからである。真空ポンプ１９としては、簡
単にドライポンプを直結するだけでも充分である。２０
は新液補充タンクである。

【００５７】ちなみに、再生液タンクには、簡易粘度計
１８がセットされているが、このような完全自動再生装
置において、万一粘度計６の故障等により不良再生液の
流れ込みを阻止するための品質ダブルチェツク用のもの
である。この機能は粘度調整タンクにてその調節後作用
させるようにしてもよいことはいうまでもない。

【００５８】減圧タンクからの濃縮液は粘度調整タンク
に送られ、その後はたとえば実施例１に示したような動
作をさせて再生される。

【００５９】次に、ポジションＢ’では、基板のエッジ
洗浄が行われ、乾燥ポーションに送られる。

【００６０】この場合においても、完成されたフラット
パネル液晶表示基板は特性上問題のないことは、これま
で述べてきたことからも容易に理解できる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明による製造方法によれは、フォトレジストの再利
用を行うことによって特性を劣化させることのないフラ
ットパネル表示装置を得ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるフラットパネル表示装置の製造方
法に用いられるフォトレジスト塗布装置の一実施例を示
す構成図である。

【図２】本発明によるフラットパネル表示装置の製造方
法に適用される液晶表示基板の一実施例を示す断面図で
ある。

【図３】本発明によるフラットパネル表示基板の製造プ
ロセスの一実施例を示すフロー図である。

【図４】本発明に適用されるフォトレジスト塗布方法の
一実施例を示すフロー図である。

【図５】本発明による効果を説明するための実験データ
である。

【図６】本発明による効果を説明するための実験データ
である。

【図７】本発明による効果を説明するための実験データ
である。

【図８】本発明による効果を説明するための実験データ
である。

【図９】本発明に適用されるフォトレジスト塗布方法の
他の実施例を示すフロー図である。

【図１０】本発明によるフォトレジスト塗布装置の他の
実施例を示す構成図である。

【図１１】本発明に適用されるフォトレジスト塗布方法
の他の実施例を示すフロー図である。

【図１２】本発明によるフォトレジスト塗布装置の他の
実施例を示す構成図である。

【図１３】本発明に適用されるフォトレジスト塗布方法
の他の実施例を示すフロー図である。

【図１４】本発明によるフォトレジスト塗布装置の他の
実施例を示す構成図である。

【図１５】本発明によるフォトレジスト塗布装置の他の
実施例を示す構成図である。

【図１６】従来のフォトレジスト塗布方法の一実施例を
示すフロー図である。

【図１７】従来のフォトレジスト塗布装置の一実施例を
示す構成図である。

【符号の説明】

１…洗浄液ノズル、２…基板、３…塗布液ノズル、４…
回収タンク、５…粘度調整タンク、６…粘度計、７…シ
ンナー用タンク、８…高濃度液タンク、９…撹拌器、１
０…フィルタ、１１…再生液タンク。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の主表面にレジスト溶液を滴下する
   工程と、前記工程に並行して行われる工程であって、基
   板に付着しない残余のレジスト溶液を回収する工程と、
   この回収したレジスト溶液の粘度を調整するとともに異
   物を除去する工程と、この溶液を前記レジスト溶液を滴
   下する工程に送り返す工程とからなるフラットパネル表
   示装置の製造方法。
2. 【請求項２】 レジスト塗布手段と並行して稼働される
   ものであって、前記レジスト塗布手段からのレジストを
   含有す回収液の粘度を測定する手段と、粘度が測定され
   た回収液にレジスト溶媒を注入してその粘度を調整する
   手段と、粘度が調整された回収液をフィルタで濾過する
   手段と、濾過された回収液を前記レジスト塗布手段に送
   り返す手段とを備えてなることを特徴とするレジスト塗
   布装置。
3. 【請求項３】 基板の主表面にレジスト溶液を滴下する
   工程と、前記工程に並行して行われる工程であって、基
   板に付着しない残余のレジスト溶液を回収する工程と、
   この回収したレジスト溶液を減圧して濃縮し粘度を調整
   するとともに異物を除去する工程と、この溶液を前記レ
   ジスト溶液を滴下する工程に送り返す工程とからなるフ
   ラットパネル表示装置の製造方法。
4. 【請求項４】 レジスト塗布手段と並行して稼働される
   ものであって、前記レジスト塗布手段からのレジストを
   含有す回収液を減圧して濃縮する手段と、濃縮された回
   収液の粘度を測定する手段と、粘度が測定された回収液
   にレジスト溶媒を注入してその粘度を調整する手段と、
   粘度が調整された回収液をフィルタで濾過する手段と、
   濾過された回収液を前記レジスト塗布手段に送り返す手
   段とを備えてなることを特徴とするレジスト塗布装置。