JP2013186163A - パターン修正方法およびパターン修正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】欠陥部の周囲を汚染することなく、欠陥部に塗布された修正液の厚みを均一にすることが可能な低コストのパターン修正方法を提供する。
【解決手段】このパターン修正方法では、液晶カラーフィルタ基板１の画素６の白欠陥６ａに修正インク７を塗布した後、レーザ光を照射して修正インク７を加熱し、修正インク７の粘度を低下させて平坦化させる。したがって、白欠陥６ａに塗布した修正インク７によって周囲が汚染されることはない。また、既設のレーザ装置１０を使用できるので、コスト高になることもない。
【選択図】図５

Description

この発明は、パターン修正方法およびパターン修正装置に関し、特に、基板上に形成されたパターンの欠陥部を修正するパターン修正方法およびパターン修正装置に関する。

フラットパネルディスプレイの代表例として、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＥＬディスプレイなどが知られている。これらのディスプレイでは、画面の大型化、高精細化が進められ、画素数が増大する傾向にある。このため、製造過程において画素に欠陥が発生する確率が高くなっており、歩留まりを高めるために画素に発生した欠陥を修正する技術が求められている。

たとえば、液晶カラーフィルタの着色層（画素）の一部が色抜けした白欠陥を修正する方法として、塗布針の先端部に修正液（修正インク）を付着させた後、その塗布針の先端を白欠陥に接触させて修正液を塗布する方法がある（たとえば、特許文献１参照）。

また、着色層に発生した異物欠陥や白欠陥にレーザ光を照射して矩形の白欠陥を形成し、マイクロディスペンサを用いて矩形の白欠陥に修正液を流し込む方法がある（たとえば、特許文献２参照）。

また、矩形の白欠陥に修正液を塗布した場合、白欠陥の角部に修正液が充填されなかったり、修正液の中央部が膨らんで高くなったり、白欠陥の縁に修正液が引かれて修正液の中央部が窪むなどして、修正液の厚みが不均一になり易い。白欠陥に塗布された修正液の厚みを均一にする方法として、白欠陥に塗布した修正液に上方から気体を噴射する方法がある（たとえば、特許文献３参照）。また、白欠陥に塗布した修正液にハロゲン光を照射して加熱し、修正液の粘度を下げて修正液を均一にする方法もある（たとえば、特許文献４参照）。

特開平９−２３６９３３号公報 特開２００６−１４５７８６号公報 特開２００８−３２８７号公報 特開２０１０−９７０６８号公報

ところで、最近では、液晶カラーフィルタの１画素サイズが大きくなっており、着色層の一部のみに白欠陥がある場合でも、色むらを防止するため、着色層全体を白欠陥に変換した後に修正液を塗布している。このように大きな白欠陥に修正液を塗布する場合、着色層内で塗布位置を変えながら複数回に分けて修正液を塗布している。このため、修正液の厚みが不均一になって却って色むらが生じ易くなり、また、従来よりも修正液の塗布量も多くなっている。

この状態で、白欠陥に塗布した修正液に気体を噴射して修正液の厚みを均一にする場合、気体の圧力が高ければ、修正液が白欠陥の周囲に押し出されて周囲を汚染することも想定される。逆に、気体の圧力が低ければ、修正液が流れ難くなって厚みを均一にすることができない。

また、特許文献３，４では、気体噴射装置やハロゲンヒータを別途設ける必要があり、コスト高になるという問題があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、欠陥部の周囲を汚染することなく、欠陥部に塗布された修正液の厚みを均一にすることができ、低コストのパターン修正方法およびパターン修正装置を提供することである。

この発明に係るパターン修正方法は、基板上に形成されたパターンの欠陥部を修正するパターン修正方法であって、欠陥部に修正液を塗布する第１のステップと、欠陥部に塗布された修正液にレーザ光を照射して加熱し、修正液の粘度を低下させて修正液の厚みを均一にする第２のステップとを含む。

好ましくは、レーザ光の照射は、修正条件に応じて予め登録された条件で行なわれ、予め登録された条件は、レーザ光のスポットサイズ、照射回数、照射周期、および照射パワーを含む。

また好ましくは、予め登録された条件は、さらに、レーザ光の焦点位置の基準位置からのオフセット量を含む。

また好ましくは、さらに、第２のステップで厚みが均一化された修正液の焼成または硬化処理を行なう第３のステップを含む。

また好ましくは、基板は透明基板であり、パターンは複数の着色層を含むカラーフィルタであり、欠陥部は着色層の白欠陥である。

また、この発明に係るパターン修正装置は、基板上に形成されたパターンの欠陥部を修正するパターン修正装置であって、欠陥部に修正液を塗布する塗布手段と、欠陥部に塗布された修正液にレーザ光を照射して加熱し、修正液の粘度を低下させて修正液の厚みを均一にするレーザ光照射手段とを備える。

好ましくは、レーザ光の照射は、修正条件に応じて予め登録された条件で行なわれ、予め登録された条件は、レーザ光のスポットサイズ、照射回数、照射周期、および照射パワーを含む。

また好ましくは、予め登録された条件は、さらに、レーザ光の焦点位置の基準位置からのオフセット量を含む。

また好ましくは、レーザ光照射手段は、塗布手段によって欠陥部に修正液が塗布される前に、レーザアブレーションによって欠陥部を所望の形状に整形する。

また好ましくは、さらに、レーザ光の照射によって厚みが均一化された修正液に紫外線を照射して硬化させる硬化手段と、欠陥部に塗布された修正液にハロゲン光を照射して加熱し、修正液の粘度を低下させて修正液の厚みを均一にした後に焼成するハロゲン光照射手段と、修正液が紫外線硬化型である場合は、レーザ光照射手段および硬化手段を用いて欠陥部に塗布された修正液の厚みを均一にした後に硬化させ、修正液が加熱硬化型である場合は、ハロゲン光照射手段を用いて欠陥部に塗布された修正液の厚みを均一にした後に焼成する制御手段とを備える。

また好ましくは、基板は透明基板であり、パターンは複数の着色層を含むカラーフィルタであり、欠陥部は着色層の白欠陥である。

この発明に係るパターン修正方法およびパターン修正装置では、欠陥部に塗布された修正液にレーザ光を照射して加熱し、修正液の粘度を低下させて修正液の厚みを均一にする。したがって、欠陥部の周囲を汚染することなく、欠陥部に塗布された修正液の厚みを均一にすることができる。また、既設のレーザ装置を使用できるので、低コスト化を図ることができる。

この発明の一実施の形態によるパターン修正方法の修正対象である液晶カラーフィルタ基板の要部を示す図である。 図１に示した白欠陥を含む画素の断面図である。 図２に示した白欠陥に修正インクを塗布する工程を示す断面図である。 図１に示した白欠陥に修正インクを塗布した状態を示す図である。 白欠陥に塗布された修正インクにレーザ光を照射して厚みを均一化させる工程を示す断面図である。 実施の形態の変更例の修正対象である液晶カラーフィルタ基板を示す図である。 図６で示した白欠陥に修正インクを塗布する方法を示す図である。 図７で示した方法で塗布した修正インクを示す断面図である。 加熱によって厚みが均一化された修正インクを示す断面図である。 白欠陥に塗布された修正インクにハロゲン光を照射して厚みを均一化させる工程を示す断面図である。 白欠陥に塗布された修正インクの厚みを均一化させ、さらに焼成するときの加熱温度の変化を示すタイムチャートである。 図１〜図１１で示したパターン修正方法を行なうためのパターン修正装置の構成を示す斜視図である。

図１は、この発明の一実施の形態によるパターン修正方法の修正対象である液晶カラーフィルタ基板１の要部を示す図であり、図２は、その一部の断面図である。図１および図２において、液晶カラーフィルタ基板１は、ガラス基板２を含む。ガラス基板２の表面には、格子状のブラックマトリックス３が形成され、ブラックマトリックス３で囲まれた複数の領域にＲ画素４、Ｇ画素５、およびＢ画素６が一定の周期で形成されている。Ｒ画素４、Ｇ画素５、およびＢ画素６は、それぞれ赤色、緑色、および青色の着色層で構成されている。

図１および図２では、Ｂ画素６の一部に矩形の白欠陥６ａが存在する状態が示されている。この矩形の白欠陥６ａは、そのＢ画素６に発生した任意形状の白欠陥あるいは異物欠陥を含む矩形領域に強力なレーザ光を照射し、矩形領域内の着色層や異物を蒸発させたものである。なお、強力なレーザ光を固体に照射し、固体表面を蒸発させる方法はレーザアブレーション法と呼ばれている。

図３（ａ）は、白欠陥６ａに修正インク７を塗布する工程を示す図である。図３（ａ）において、塗布針８の先端部に修正インク７を付着させ、塗布針８の先端を白欠陥６ａに接触させて白欠陥６ａに修正インク７を塗布する。なお、塗布針８の先端部には、先端に向かって断面積が徐々に小さくなるテーパ部が形成され、塗布針８の先端には、円形の平坦面が形成されている。また、図３（ｂ）に示すように、マイクロディスペンサ９を用いて白欠陥６ａに修正インク７を塗布してもよい。なお、白欠陥６ａに対して塗布形状が小さい場合には、塗布位置を変えて複数回塗布が行なわれる。

図４は、白欠陥６ａに修正インク７が塗布された状態を示す図である。図４では、白欠陥６ａに塗布された修正インク７は、白欠陥６ａの全域に充填されず、白欠陥６ａの角部には修正インク７の未充填部が残っている。

図５（ａ）（ｂ）は、白欠陥６ａに塗布された修正インク７の厚みを均一にする工程を示す図である。図５（ａ）に示すように、白欠陥６ａに塗布された修正インク７は、たとえば中央が膨らみ、塗布厚みが不均一な状態にある。白欠陥６ａの上方にレーザ装置１０を移動させ、白欠陥６ａに塗布された修正インク７に弱いレーザ光を照射して修正インク７を加熱する。このとき修正インク７に照射するレーザ光の条件は、修正条件（修正インク７の種類、白欠陥６ａの大きさ等）に応じて予め実験で求められて登録されており、基準位置（たとえば基板１の表面）におけるレーザスポットのサイズ、照射回数、照射周期、照射パワーを含む。また、レーザ光の焦点位置の基準位置からのオフセット量をレーザ光の条件としてもよい。なお、レーザ装置１０は、レーザアブレーションを行う際にも使用される。レーザアブレーションを行う際は、レーザ装置１０は強いレーザ光を出射する。

加熱温度は、白欠陥６ａに塗布された修正インク７の粘度が軟化して、その流動性が良くなる程度とされる。たとえば、５０℃前後の温度で数秒間（たとえば５秒程度）加熱すれば、修正インク７の流動性が向上して均一な厚みとなる。図５（ｂ）は、加熱が終了して白欠陥６ａに塗布された修正インク７の厚みが均一化された状態を示す。図４では白欠陥６ａの角部に修正インク７の未充填部が発生していたが、修正インク７の軟化により、角部にも修正インク７が行き渡り充填される。

修正インク７は、白欠陥が存在する部分（ここでは、Ｂ画素６）の色の顔料と樹脂と分散剤を溶媒に添加したものである。溶媒としては、高沸点系の溶媒、たとえばＰＧＭＥＡ（プロピレン・グリコール・モノメチル・エーテル・アセテート）が使用される。ＰＧＭＥＡの沸点は１４６℃である。

修正インク７の粘度は、一般的に、温度が室温よりも高くなると低下する傾向を示す。高沸点溶媒を使用した修正インク７は、沸点が高く、蒸発し難い性質を持つ。修正インク７の温度を、溶媒が蒸発する温度よりも低い温度（たとえば、沸点よりも十分低い温度）であって、室温よりも高い温度（たとえば５０℃）に設定すれば、修正インク７の粘度を低下させ、流動性を高めることができる。

このようにして、白欠陥６ａに塗布された修正インク７の厚みを均一化した後に、紫外線を照射して修正インク７を硬化させ、白欠陥６ａの修正を終了する。

この実施の形態では、白欠陥６ａに修正インク７を塗布し、塗布した修正インク７にレーザ光を照射して加熱し、修正インク７の粘度を低下させて流動性を高める。したがって、白欠陥６ａに塗布した修正インク７に塗りむら（修正インク７が塗布されない領域）があっても、全域に修正インク７を流して塗りむらをなくし、白欠陥６ａ全域において修正インク７の厚みを均一にすることができる。また、従来のように気体を噴射しないので、修正インク７によって周囲が汚染されることもない。また、レーザアブレーション用の既設のレーザ装置１０を用いて修正インク７を平坦化させるので、ハロゲンヒータのような加熱装置を別途設ける必要はない。したがって、装置の高コスト化を招くこともない。

次に、この実施の形態の変更例について説明する。この変更例では、図６に示すように、１つのＢ画素６全体が白欠陥６ａになっている。最近のカラーフィルタ基板１では、画面サイズの大型化に伴って１画素のサイズが大きくなっている。大きな画素６の一部のみに白欠陥６ａがある場合、その白欠陥６ａに修正インク７を塗布すると、画素６内に色むらが発生する場合がある。そこで、画素６内の色むらを防止するため、画素６全体にレーザ光を照射して画素６全体を白欠陥６ａに変換してから修正インク７を塗布する。このように大きな白欠陥６ａに修正インク７を塗布する場合、白欠陥６ａ内で塗布位置を変えながら複数回に分けて修正インク７を塗布する。

図７では、塗布針８の先端に修正インク７を付着させ、塗布針８の位置をずらしながら複数回に渡って白欠陥６ａに修正インク７を塗布する状態が示されている。この場合、塗布形状が重なるように複数回塗布するので、修正インク７の厚みは、欠陥サイズが小さな場合に比べて不均一になり、色むらを生じ易くなる。

図８は、図７で示した方法で修正インク７が塗布された白欠陥６ａを示す断面図である。図８において、白欠陥６ａに塗布された修正インク７は、均一な厚みとならず、その表面は凹凸状となる。特に、塗布回数が多くなった場合には修正インク７の厚みが不均一になる傾向が強い。

図９では、図８で示した白欠陥６ａを含む領域を図５（ａ）と同じ方法で加熱して、修正インク７の厚みを均一化した状態が示されている。白欠陥６ａの面積が大きくても、白欠陥６ａ内に塗布された修正インク７を加熱することにより、修正インク７の粘度を低下させ、その流動性を高め、修正インク７の表面を平坦化することができる。修正インク７が紫外線硬化型であれば、その後紫外線を照射して修正インク７を硬化させる。また、必要があればその後焼成まで行なう。最近では、修正時間短縮のため、焼成工程を省略できるものがあり、紫外線硬化のみで十分な密着性が確保される。この変更例でも、実施の形態と同じ効果が得られる。

また、レーザ装置１０とハロゲンヒータ１１を設けておき、修正インク７が紫外線硬化型である場合は上述のようにレーザ装置１０のレーザ光を修正インク７に照射して平坦化させ、修正インク７が加熱硬化型である場合は、ハロゲンヒータ１１のハロゲン光を修正インク７に照射して平坦化させてもよい。修正インク７が加熱硬化型である場合は、ハロゲン光の照射により、修正インク７の平坦化と焼成を連続的に行えるからである。

図１０（ａ）（ｂ）は、白欠陥６ａに塗布された修正インク７の厚みを均一にする工程を示す図である。図１０（ａ）に示すように、白欠陥６ａに塗布された修正インク７は、たとえば中央が膨らみ、塗布厚みが不均一な状態にある。白欠陥６ａの上方にハロゲンヒータ１１を移動させ、白欠陥６ａを含む範囲にハロゲン光を照射して一定時間加熱する。ハロゲンヒータ１１は、直径が約２ｍｍの領域を加熱することが可能な装置である。

加熱温度は、白欠陥６ａに塗布された修正インク７の粘度が軟化して、その流動性が良くなる程度とされる。たとえば、５０℃前後の温度で数秒間（たとえば５秒程度）加熱すれば、修正インク７の流動性が向上して均一な厚みとなる。図１０（ｂ）は、加熱が終了して白欠陥６ａに塗布された修正インク７の厚みが均一化された状態を示す。図４では白欠陥６ａの角部に修正インク７の未充填部が発生していたが、修正インク７の軟化により、角部にも修正インク７が行き渡り充填される。

図１１は、白欠陥６ａに塗布された修正インク７にハロゲン光を照射して、修正インク７の厚みの均一化と、その焼成を連続的に実施した場合の加熱温度の変化を示すタイムチャートである。

図１１において、白欠陥６ａに塗布された修正インク７の厚みを均一にするため、室温よりも高く、修正インク７の沸点よりも低い温度で一定時間加熱し、修正インク７の粘度を低下させて流動性を良くする。加熱時間は修正インク７の流動性が良くなって、修正インク７の表面が平坦になるまででよく、たとえば、５秒程度加熱する。その後、加熱温度を高くして焼成工程に移行する。焼成温度は２００℃から２２０℃程度に設定され、たとえば５秒程度焼成して修正インク７を硬化させる。これにより、白欠陥６ａの修正が終了する。

また、図１２は、図１〜図１１で示したパターン修正方法を実行するためのパターン修正装置２１の全体構成を示す斜視図である。図１２において、このパターン修正装置２１では、定盤２２の中央部にチャック２３が設けられている。チャック２３には、修正対象の液晶カラーフィルタ基板１が固定される。

また、定盤２２には、ガントリ型のＸＹステージ２４が搭載されている。ＸＹステージ２４は、Ｘ軸ステージ２４ａと門型のＹ軸ステージ２４ｂとを含む。Ｙ軸ステージ２４ｂは、チャック２３を跨ぐように設けられ、図中のＹ軸方向に移動する。Ｘ軸ステージ２４ａは、Ｙ軸ステージ２４ｂに搭載され、図中のＸ方向に移動する。

Ｘ軸ステージ２４ａには、上下方向に移動可能なＺ軸ステージ２５が搭載される。Ｚ軸ステージ２５には、観察光学系２６、レーザ装置１０、ハロゲンヒータ１１、紫外線ランプ２７、および塗布ユニット２８が固定される。Ｘ軸ステージ２４ａ、Ｙ軸ステージ２４ｂ、およびＺ軸ステージ２５を制御することにより、観察光学系２６、レーザ装置１０、ハロゲンヒータ１１、紫外線ランプ２７、および塗布ユニット２８の各々を基板１表面の所望の位置の上方に移動させることが可能となっている。

観察光学系２６は、修正前後の白欠陥６ａなどの観察に用いられる。塗布ユニット２８は、ＸＹＺステージ、インクタンク、塗布針８などを含み、白欠陥６ａに修正インク７を塗布する。レーザ装置１０は、観察光学系２６を介して基板１上の欠陥に強いレーザ光を照射し、レーザアブレーションによってその欠陥を矩形の白欠陥６ａに変換する。また、レーザ装置１０は、白欠陥６ａに塗布された紫外線硬化型の修正インク７に弱いレーザ光を照射して加熱し、修正インク７を平坦化させる。紫外線ランプ２７は、白欠陥６ａに塗布されて平坦化された紫外線硬化型の修正インク７に紫外線を照射して硬化させる。また、ハロゲンヒータ１１は、白欠陥６ａに塗布された加熱硬化型の修正インク７を加熱し、その厚みを均一にする。また、ハロゲンヒータ１１は、厚みが均一になった修正インク７をさらに高い温度で加熱して焼成する。

また、このパターン修正装置２１には、装置全体を制御する制御装置（図示せず）が設けられている。この制御装置は、修正インク７が紫外線硬化型である旨の情報が入力された場合は、白欠陥６ａに塗布された修正インク７にレーザ装置１０からのレーザ光を照射して修正インク７を平坦化させた後、紫外線ランプ２７からの紫外線を修正インク７に照射して硬化させる。また制御装置は、修正インク７が加熱硬化型である旨の情報が入力された場合は、白欠陥６ａに塗布された修正インク７にハロゲンヒータ１１からのハロゲン光を照射して修正インク７を平坦化させた後、強いハロゲン光を修正インク７に照射して焼成する。

このパターン修正装置２１によれば、液晶カラーフィルタ基板１の画素６に発生した白欠陥６ａにレーザ光を照射して矩形に整形し、その白欠陥６ａに修正インク７を塗布し、その修正インク７にレーザ光またはハロゲン光を照射してその厚みを均一にし、さらにその修正インク７に紫外線または強いハロゲン光を照射して硬化または焼成することができる。したがって、塗りむらや色むらを生じることなく、白欠陥６ａを修正することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 液晶カラーフィルタ基板、２ ガラス基板、３ ブラックマトリックス、４ Ｒ画素、５ Ｇ画素、６ Ｂ画素、６ａ 白欠陥、７ 修正インク、８ 塗布針、９ マイクロディスペンサ、１０ レーザ装置、１１ ハロゲンヒータ、２１ パターン修正装置、２２ 定盤、２３ チャック、２４ ＸＹステージ、２４ａ Ｘ軸ステージ、２４ｂ Ｙ軸ステージ、２５ Ｚ軸ステージ、２６ 観察光学系、２７ 紫外線ランプ、２８ 塗布ユニット。

Claims (11)

1. 基板上に形成されたパターンの欠陥部を修正するパターン修正方法であって、
   前記欠陥部に修正液を塗布する第１のステップと、
   前記欠陥部に塗布された前記修正液にレーザ光を照射して加熱し、前記修正液の粘度を低下させて前記修正液の厚みを均一にする第２のステップとを含む、パターン修正方法。
2. 前記レーザ光の照射は、修正条件に応じて予め登録された条件で行なわれ、
   前記予め登録された条件は、レーザ光のスポットサイズ、照射回数、照射周期、および照射パワーを含む、請求項１に記載のパターン修正方法。
3. 前記予め登録された条件は、さらに、前記レーザ光の焦点位置の基準位置からのオフセット量を含む、請求項２に記載のパターン修正方法。
4. さらに、前記第２のステップで厚みが均一化された前記修正液の焼成または硬化処理を行なう第３のステップを含む、請求項１から請求項３までのいずれかに記載のパターン修正方法。
5. 前記基板は透明基板であり、
   前記パターンは複数の着色層を含むカラーフィルタであり、
   前記欠陥部は前記着色層の白欠陥である、請求項１から請求項４までのいずれかに記載のパターン修正方法。
6. 基板上に形成されたパターンの欠陥部を修正するパターン修正装置であって、
   前記欠陥部に修正液を塗布する塗布手段と、
   前記欠陥部に塗布された前記修正液にレーザ光を照射して加熱し、前記修正液の粘度を低下させて前記修正液の厚みを均一にするレーザ光照射手段とを備える、パターン修正装置。
7. 前記レーザ光の照射は、修正条件に応じて予め登録された条件で行なわれ、
   前記予め登録された条件は、レーザ光のスポットサイズ、照射回数、照射周期、および照射パワーを含む、請求項６に記載のパターン修正装置。
8. 前記予め登録された条件は、さらに、レーザ光の焦点位置の基準位置からのオフセット量を含む、請求項７に記載のパターン修正装置。
9. 前記レーザ光照射手段は、前記塗布手段によって前記欠陥部に前記修正液が塗布される前に、レーザアブレーションによって前記欠陥部を所望の形状に整形する、請求項６から請求項８までのいずれかに記載のパターン修正装置。
10. さらに、前記レーザ光の照射によって厚みが均一化された前記修正液に紫外線を照射して硬化させる硬化手段と、
    前記欠陥部に塗布された前記修正液にハロゲン光を照射して加熱し、前記修正液の粘度を低下させて前記修正液の厚みを均一にした後に焼成するハロゲン光照射手段と、
    前記修正液が紫外線硬化型である場合は、前記レーザ光照射手段および硬化手段を用いて前記欠陥部に塗布された前記修正液の厚みを均一にした後に硬化させ、前記修正液が加熱硬化型である場合は、前記ハロゲン光照射手段を用いて前記欠陥部に塗布された前記修正液の厚みを均一にした後に焼成する制御手段とを備える、請求項６から請求項９までのいずれかに記載のパターン修正装置。
11. 前記基板は透明基板であり、
    前記パターンは複数の着色層を含むカラーフィルタであり、
    前記欠陥部は前記着色層の白欠陥である、請求項６から請求項１０までのいずれかに記載のパターン修正装置。

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