JP2005181827A - 露光用マスク及びその製造方法、並びに液晶装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高精度なアライメントを要することなく、液晶表示装置などの反射膜の散乱構造の形成に適した多階調の大判露光用マスクを製造する。
【解決手段】 露光用マスクは、例えば半透過反射型又は反射型の液晶表示装置の反射膜に散乱構造を形成するのに好適であり、遮光部と半透過部と透光部を備えることにより、基板上に形成された樹脂材料選択的に除去して散乱構造を形成する。当該露光用マスクは、まずガラスなどの透光性の基板上に遮光層を形成し、その遮光層を選択的に除去して遮光部を形成する。最終的に遮光部を加工対象領域内のみに形成する必要があっても、最初の工程では遮光部を加工対象領域外に残しておき、半透過層を除去する際に同時に加工対象領域外の遮光層を除去する。次に、遮光部が形成された基材上に半透過性材料により半透過層を形成し、残っている遮光部及び半透過層を選択的に除去することにより、半透過部及び透光部を形成する。よって、描画機のアライメント精度が確保できない場合でも、各要素を正確に配置した露光用マスクを製造することが可能となる。
【選択図】 図９

Description

本発明は、反射型又は半透過反射型の液晶装置において、反射層の表面を粗面とすることによって反射光を散乱させる散乱構造を形成する技術に関する。

いわゆる反射型の液晶表示装置においては、液晶を保持する基板の板面上に光反射性を有する反射層が形成される。そして、観察側から入射した太陽光や室内照明光などの外光は反射層の表面にて反射され、この反射光が画像の表示に供される。この構成において反射層の表面が完全な平面であるとすれば、液晶表示装置に対する入射光が反射層の表面にて鏡面反射されて観察者に視認されることとなる。この場合には本来の表示画像のほかに液晶表示装置の表示面に対向する人や物の画像が視認されることとなって表示が見づらくなるという問題があった。

このような背景の映り込みを防止するために、反射層の表面には多数の微細な突起および窪み（以下「散乱構造」という）が形成される。この構成によれば反射層の表面における反射光は適度に散乱して観察側に出射するから背景の映り込みを防止することができる。特許文献１には、この散乱構造を形成するための方法が開示されている。この方法においては、第１に、多数の微細な樹脂片が基板の板面上に分散して形成され、第２に、これらの突起と基板の板面との段差を滑らかにするために各突起を覆う膜体が設けられ、第３に、この膜体を覆うように反射層が形成される。

また、このような散乱構造を形成する方法として、液晶表示装置の基板上に感光性の樹脂材料層を形成し、これを露光用マスクを用いて露光及び現像することにより、散乱構造を形成する方法が知られている。しかし、いわゆる２値マスクを使用する場合には、好ましい散乱構造を形成するために複数回の露光を行う必要があり、製造コストがかかる。そこで、１回の露光により理想的な散乱構造を製作するために多階調マスクを用いることが有効である。なお、多階調マスクの一例が特許文献２に記載されている。

また、量産性を考慮すると、一括露光機で使用する大判マスクで複数単位の液晶表示装置用基板を一度に露光することが効率的である。即ち、多階調の大判マスクを用いることが有効である。しかしながら、現在の大判マスク用描画機はアライメント精度に問題があるため、マスク用基材に対して描画機を正確にアライメントした上で複数回の描画を行って多階調の大判マスクを製作することは難しい。

特開２００３−７５９８７号公報 特開２００２−３６５７８４号公報

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、高精度なアライメントを要することなく、反射膜の散乱構造の形成に適した多階調の大判露光用マスクを製造する方法及びその露光用マスク、並びにその露光用マスクを用いた液晶装置の製造方法を提供することを課題とする。

本発明の１つの観点では、露光用マスクの製造方法は、基材上に遮光層を形成する第１工程と、前記遮光層を選択的に除去して遮光部を形成する第２工程と、前記遮光部が形成されている前記基材上に半透過層を形成する第３工程と、前記半透過層を選択的に除去して半透過部及び透光部を形成する第４工程と、によりマスクパターンを形成することを特徴とする。

上記の露光用マスクは、電気光学装置用のマスクとして好適に使用することができる。具体的には、上記の露光用マスクは、例えば半透過反射型又は反射型の液晶表示装置などの電気光学装置の反射膜に散乱構造を形成するのに好適であり、遮光部と半透過部と透光部を備えることにより、基板上に形成された樹脂材料を選択的に除去して散乱構造を形成する。この露光用マスクは、まずガラスなどの透光性の基板上に遮光層を形成し、その遮光層を選択的に除去して遮光部を形成する。次に、遮光部が形成された基材上に半透過性材料により半透過層を形成し、それを選択的に除去することにより、半透過部及び透光部を形成する。こうして、基材上に遮光部と半透過部と透光部とを備える多階調の露光用マスクが形成される。この方法で１枚の基材上に複数の液晶表示装置に対応する単位マスク構造を複数形成することにより、いわゆる大判の露光用マスクを製造することができる。好適な例では、前記マスクパターンは、前記基材上に複数形成することができる。

上記の製造方法では、前記第４工程により前記半透過層が除去された部分が前記透光部となり、前記半透過層が除去されない部分であって前記遮光部以外の部分が前記半透過部となる。なお、遮光部上に半透過部が存在していても、遮光効果に影響は無いので遮光部上の半透過部を除去する必要はない。

上記の露光用マスクの製造方法の一態様では、前記遮光部及び半透過部は前記露光用マスクを用いて加工される加工対象物の加工対象領域に対応し、前記第２工程は前記加工対象領域外に前記遮光部を残し、前記第４工程は前記加工対象領域外の前記遮光部及び半透過層を同時に除去して前記透光部を形成する。この態様によれば、最終的に遮光部を加工対象領域内のみに形成する必要があっても、最初の工程では遮光部を加工対象領域外に残しておき、半透過層を除去する際に同時に加工対象領域外の遮光部を除去する。これにより、第２工程と第４工程においてレーザビームや電子ビームなどを利用して除去すべき領域を描画する際に、描画機のアライメント精度が十分でない場合でも、露光用マスク上に形成されるべき全ての要素の位置が第４工程における描画機の位置を基準として決定されるので、それら要素間の相対位置がずれるという不具合が防止できる。よって、描画機のアライメント精度が確保できない場合でも、各要素を正確に配置した露光用マスクを製造することが可能となる。

上記の露光用マスクの製造方法の他の一態様では、前記第２工程は前記基材上の所定位置にマーク用遮光部を形成し、前記第４工程は前記半透過層とともに前記マーク用遮光部を選択的に除去してマークを形成する。この態様では、露光用マスクを液晶表示装置などの製造工程で使用する際に必要となるアライメントマークなどのマークを形成する。この場合、第２工程ではマークを形成すべき位置に遮光部を形成しておき、第４工程でその遮光部を部分的に除去してマークを形成する。マーク位置は第４工程における描画機の位置を基準として決定されるので、他の透光部などとマークとの相対位置がずれることがない。 上記の露光用マスクの製造方法の他の一態様では、前記マーク用遮光部は前記マークより広い領域に形成される。これにより、第４工程においてその一部を除去することにより最終的なマークを容易に形成することができる。

上記の露光用マスクの製造方法の他の一態様では、前記第２工程はエッチング液を利用してエッチングにより前記遮光層を除去し、前記第４工程は前記第２工程と同一のエッチング液を利用してエッチングにより前記第２工程後に残った前記遮光部の一部及び前記半透過層を除去する。これにより、第２工程において本来遮光部を形成すべき加工対象領域よりも広い領域に遮光部を形成しておき、第４工程で半透過層のみならず、加工対象領域外の遮光部を同時に除去することが可能となる。

本発明の他の観点では、基材上に、透光部と、遮光部と、前記透光部よりも低い光透過率で光を透過させる半透過部とを有する露光用マスクでは、前記遮光部及び半透過部は加工される加工対象物の加工対象領域に対向する領域に形成され、前記透光部は前記加工対象領域外に対向する領域に形成されている。これにより、当該露光用マスクを用いた一括露光により、加工対象物の樹脂層などを完全に除去すべき領域と、完全に残すべき領域と、ある程度除去すべき領域を同時に露光することができる。好適な例では、前記半透過部の少なくとも一部を前記遮光部上に設けることができる。

上記の露光用マスクの一態様では、前記透光部は、前記加工対象領域に対向する領域内にも形成されている。加工対象物が例えば半透過反射型の液晶表示装置の基板である場合には、反射膜の開口部の位置に樹脂層にも開口部が設けられることがあるので、加工対象領域内に透光部を形成することにより、その開口部を形成するための露光を同時に行うことができる。

上記の露光用マスクの他の一態様は、前記遮光部と同一の遮光材料により形成されたマークを有する。遮光部と同一の遮光材料によりマークを形成することとすれば、露光用マスクの同一の製造工程において遮光部とマークを同時に形成することができる。

上記の露光用マスクの他の一態様では、前記遮光部と前記半透過部は、同一のエッチング液により除去可能な材料により構成されている。これにより、当該露光用マスクの製造工程において、加工対象領域外に残っている遮光部と半透過部とを同一の描画機の位置を基準として同時に除去することができる。よって、遮光部が設けられた加工対象領域と、半透過部や透光部とを正しい相対位置関係で形成することができる。

本発明の他の観点では、電気光学装置の製造方法は、基板上に感光性の樹脂材料層を形成する工程と、上記の露光用マスクを用いて前記樹脂材料層を一括露光する露光工程と、前記露光用マスクの前記透光部に対応する領域において前記樹脂材料層を除去し、前記遮光部及び前記半透過部に対応する領域において前記樹脂材料層上に微細な凹凸を有する粗面を形成する現像工程と、を有する。

上記の電気光学装置の製造方法では、半透過反射型又は反射型の電気光学装置において、反射膜に散乱構造を形成する。まず、ガラスなどの基板上に感光性の樹脂材料を形成し、上記の露光用マスクを用いて露光工程を行う。好適には、露光工程において、前記露光用マスクは、前記遮光部及び前記半透過部が前記電気光学装置の画素領域に対応する領域と対向するように配置される。露光用マスクは遮光部と半透過部と透光部を有するので、散乱構造を形成すべき加工対象領域は遮光部と半透過部により部分的に露光され、その外側の周辺領域は透光部により完全に露光される。よって、その後の現像工程により、加工対象領域内には樹脂材料上に微細な凹凸形状を有する散乱構造が形成され、周辺領域は樹脂材料が除去されて平坦化される。なお、周辺領域には電極配線やドライバＩＣチップなどが設けられる。

図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。なお、以下に示す各図面においては、説明の便宜のために各構成要素の寸法や比率を実際のものとは異ならせてある。

［液晶表示装置の構成］
まず、本発明の露光用マスクを用いて反射膜に散乱構造が形成される液晶表示装置について説明する。

図１は、本実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す断面図であり、図２は、この液晶表示装置の一部を拡大して示す斜視図である。図２におけるＩ−Ｉ線からみた断面図が図１に相当する。これらの図に示されるように、液晶表示装置１００は、略長方形の枠状に成形されたシール材３４を介して相互に対向するように配置された第１基板１０と第２基板２０とを有する。これらの基板はガラスやプラスチックなどの光透過性を有する材料からなる板状またはフィルム状の部材である。両基板とシール材３４とによって囲まれた空間には例えばＴＮ（Twisted Nematic）型の液晶３５が封止されている。以下では、図１および図２に示されるように、液晶３５からみて第１基板１０側を「観察側」と表記する。すなわち、液晶表示装置１００による表示画像を視認する観察者が位置する側という意味である。これに対し、液晶３５からみて第２基板２０側を「背面側」と表記する。第１基板１０のうち観察側の板面上には、表示画像のコントラストを改善するための位相差板３１１や入射光を偏光させる偏光板３１２が貼着されており、第２基板２０のうち背面側の板面上には同様の位相差板３２１と偏光板３２２とが貼着されている（図２においては図示略）。また、第２基板２０は第１基板１０の周縁から張り出した部分（以下「張出部」という）２０ａを有する。この張出部２０ａには、液晶表示装置１００を駆動するための回路を備えたＩＣチップ３８がＣＯＧ（Chip On Glass）技術により実装されている。

第１基板１０のうち液晶３５と対向する板面上には複数の画素電極１１がマトリクス状に配置されている。各画素電極１１は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの光透過性を有する導電性材料からなる略矩形状の電極である。Ｘ方向に隣接する画素電極１１同士の間隙にはＹ方向に延在する走査線１２が形成されている。各画素電極１１はＴＦＤ（Thin Film Diode）素子１３を介して走査線１２に接続されている。このＴＦＤ素子１３は、非線形な電流−電圧特性を有する二端子型スイッチング素子である。これらの各要素が形成された第１基板１０の板面は、ラビング処理が施された配向膜１４によって覆われている（図２では図示が省略されている）。

一方、第２基板２０のうち液晶３５と対向する板面上には、Ｘ方向に延在する複数のデータ線２７が形成されている。各データ線２７は、画素電極１１と同様にＩＴＯなどの光透過性を有する導電性材料からなる電極であり、第１基板１０上においてＸ方向に列をなす複数の画素電極１１と対向する。これらのデータ線２７が形成された第２基板２０の板面は配向膜１４と同様の配向膜２８によって覆われている。この構成のもと、第１基板１０と第２基板２０とによって挟まれた液晶３５は、各画素電極１１とこれに対向するデータ線２７との間にＩＣチップ３８から印加される電圧に応じて配向方向が変化する。図２に示されるように、この配向方向が変化する領域（以下「サブ画素」という）Ｇsの各々には赤色、緑色および青色のいずれかが割り当てられている。

また、第２基板２０のうち液晶３５と対向する板面上には、下地層２１と反射層２２とカラーフィルタ２４と絶縁層２６とが第２基板２０側からこの順番に積層されている。上述したデータ線２７および配向膜２８は絶縁層２６の表面上に形成されている。カラーフィルタ２４は、各サブ画素Ｇsに対応して設けられた樹脂層であり、顔料や染料によって各サブ画素Ｇsの色に着色されている。赤色、緑色および青色の３色のカラーフィルタ２４に対応するサブ画素Ｇsによって、表示画像の最小単位である画素が構成される。また、各色のカラーフィルタ２４の間隙（すなわち隣り合うサブ画素Ｇs同士の間隙）には遮光層２５が形成されている。この遮光層２５は、カーボンブラックが分散された樹脂材料やクロムなどの遮光性を有する金属材料により形成されて各サブ画素Ｇsの間隙を遮光する役割を担っている。また、絶縁層２６は、エポキシ系やアクリル系といった各種の樹脂材料によってカラーフィルタ２４と遮光層２５とを覆うように形成された膜体である。この絶縁層２６は、カラーフィルタ２４と遮光層２５との段差を平坦化する役割と、カラーフィルタ２４の顔料や染料が液晶３５に染み出すのを防ぐ役割とを担っている。

一方、下地層２１は、第２基板２０の板面上に設けられた膜体であり、アクリル系やエポキシ系といった感光性を有する樹脂材料からなる。この下地層２１は、第２基板２０の表面うちシール材３４によって囲まれた領域内のみに選択的に設けられており、ＩＣチップ３８が実装される張出部２０ａには存在しない。ここで、張出部２０ａを含む第２基板２０の全面にわたって下地層２１が形成された構成（すなわち下地層２１の表面上にＩＣチップ３８が実装された構成）のもとでは、ＩＣチップ３８に外力が作用したときに下地層２１がＩＣチップ３８とともに第２基板２０から剥離しやすいという問題がある。これに対し、本実施形態のように張出部２０ａにおいて下地層２１が完全に除去された構成（すなわちＩＣチップ３８が下地層２１を介することなく第２基板２０上に実装された構成）によれば、このような問題を回避できるという利点がある。

また、図１および図２に示されるように、この下地層２１のうち各サブ画素Ｇsの中央付近に相当する部分には当該下地層２１を厚さ方向に貫通する開口部２１１が設けられている。一方、反射層２２は、アルミニウムや銀などの単体金属やこれらの金属を主成分として含む合金など光反射性を有する材料により下地層２１の表面上に形成された薄膜であり、下地層２１の開口部２１１に対応するように開口した透光部２２１を有する。したがって、下地層２１および反射層２２に積層された各カラーフィルタ２４の一部は、反射層２２の透光部２２１と下地層２１の開口部２１１を介して第２基板２０の表面に至る。以上に説明した構成のもと、液晶表示装置１００の背面側から第２基板２０に入射したバックライトユニットからの出射光は、下地層２１の開口部２１１と反射層２２の透光部２２１とを通過したうえでカラーフィルタ２４および液晶３５を透過し、さらに第１基板１０を透過して観察側に出射する。このように液晶表示装置１００の背面側から観察側への透過光によって透過型表示が実現される。一方、液晶表示装置１００の観察側から第１基板１０に入射した室内照明光や太陽光などの外光は、液晶３５とカラーフィルタ２４とを透過して反射層２２の表面に到達し、この表面において反射させられて第１基板１０から観察側に出射する。このように反射層２２による反射を経て観察側に出射する光によって反射型表示が実現される。

ここで、反射層２２の表面が完全な平面であるとすれば液晶表示装置１００に対する観察側からの入射光が反射層２２の表面において鏡面反射することになるため、液晶表示装置１００の表示面に対向する背景の画像が表示画像に映り込むといった問題が生じ得る。この問題を解消するために、本実施形態における反射層２２の表面には反射光を適度に散乱させるための散乱構造が形成されている。さらに詳述すると、下地層２１の表面が多数の微細な突起（凸部）または窪み（凹部）を有する粗面となっており、この粗面上に薄膜状に形成された反射層２２の表面には当該下地層２１の粗面を反映した微細な起伏（すなわち散乱構造）が現れているのである。

図３は、本実施形態における下地層２１の一部の表面形状を拡大した断面図である。同図に示されるように、下地層２１の表面は複数の微細な突起２１３が形成された粗面となっている。あるいは、これらの突起２１３の頂上部を含む平面を基準とすれば、下地層２１の表面は多数の微細な窪み２１４が形成された粗面であると捉えることもできる。この下地層２１の上に反射層２２が形成されるので、反射層２２の表面は下地層２１の微細な凹凸形状を反映した凹凸形状を有する粗面となっている。

［液晶表示装置の製造方法］
次に、第２基板２０上に下地層２１と反射層２２とを形成する工程に特に着目しながら、本実施形態に係る液晶表示装置１００の製造方法を説明する。図４は、各製造工程における第２基板２０上の要素の構成を示す工程図（図１に示された断面に相当する）である。 まず、図４（ａ）に示されるように、下地層２１となる膜体５１が第２基板２０上の板面上に形成される。この膜体５１は、感光性を有するポジ型の樹脂材料をスピンコート法などの方法によって第２基板２０上に塗布することによって得られる。次いで、この膜体５１を減圧環境下において乾燥させたうえで、８５℃から１０５℃の範囲の温度にて加熱（プリベーク）する。

この後、図４（ｂ）に示されるように、膜体５１がマスク（以下「露光用マスク」という）７０を介して露光される。より具体的には、膜体５１の表面から６０μｍ程度の間隔（プロキシミティギャップ）をあけて露光用マスク７０が配置されたうえで、膜体５１に対して光源からの出射光（例えばｉ線）が照射される。図４（ｂ）に示されるように、本実施形態においては、膜体５１のうち下地層として残されるべき領域（以下「加工対象領域」という）５１１の周囲にある領域（すなわちシール材３４の外側に位置する領域である。以下「周辺領域」という）５１３と、下地層２１の開口部２１１に相当する領域５１５と、加工対象領域５１１のうち下地層２１の表面において窪み２１４となるべき領域とが一括して露光される。なお、この露光工程において用いられる露光用マスク７０の具体的な構成については後に詳述する。

次いで、膜体５１に対して現像が施される。この現像により、図４（ｃ）に示されるように、膜体５１のうち露光により光分解した部分が選択的に除去される。続いて、１２０℃から１３０℃の範囲の温度にて膜体５１が加熱（メルトベーク）される。この工程により、膜体５１の表層部分のみが部分的に溶融し、現像により膜体５１表面に現れた凹凸の角部分が丸められる。この後、２２０℃程度の温度にて膜体５１が焼成（ポストベーク）される。これらの工程により、図４（ｄ）に示されるように、膜体５１全体の表面形状が確定されて下地層２１が得られる。ここで、現像後における膜体５１の加熱を２つの段階に分けて実行するのは、仮に現像後の膜体５１を直ちに２２０℃程度の温度に加熱すると、その表面の凹凸が過度に溶融して平坦部の多い表面となり、その結果として光散乱効果が損なわれるからである。つまり、ポストベークに先立って１２０℃から１３０℃の範囲にて膜体５１を加熱する工程は、膜体５１の表面形状を所期の形状に維持および安定させるための工程であると言える。

次いで、図４（ｅ）に示されるように、透光部２２１を有する反射層２２が下地層２１の表面上に形成される。すなわち、光反射性を有する材料からなる薄膜がスパッタリングなどの成膜方法によって下地層２１の表面上に形成され、この薄膜がフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によってパターニングされることによって反射層２２が得られる。上述したように、この反射層２２の表面には下地層２１の粗面を反映した散乱構造が形成される。

続いて、カラーフィルタ２４および遮光層２５が形成され、これらを覆うように絶縁層２６が形成される。さらに、絶縁層２６の表面上にデータ線２７が形成された後、ポリイミドなどの有機薄膜によって配向膜２８が形成されてラビング処理が施される。一方、第１基板１０上の各要素は公知である各種の技術によって製造され得る。次いで、以上の工程を経た第１基板１０と第２基板２０とが互いの配向膜１４および２８を対向させた状態でシール材３４を介して貼り合わされる。さらに、両基板とシール材３４とによって囲まれた空間に液晶３５が封入され、この空間が封止材（図示略）によって封止される。この後、位相差板３１１および３２１や偏光板３１２および３２２が第１基板１０および第２基板２０にそれぞれ貼着されるとともに第２基板２０の張出部２０ａにＩＣチップ３８が実装されて、図１に示される液晶表示装置１００が得られる。

［露光用マスクの構成］
次に、図４（ｂ）の露光工程（以下では単に「露光工程」という）において用いられる露光用マスク７０の構成を説明する。図５は露光用マスク７０の平面図であり、図５（ａ）は完成状態の平面図であり、図５（ｂ）は製造途中の平面図である。

まず、完成状態の露光マスク７０の構成について図５（ａ）を参照して説明する。図示のように、露光用マスク７０はいわゆる大判マスクであり、複数個の液晶表示装置に対応する。図５では、各液晶表示装置に対応する単位マスク構造８０を破線で示している。なお、単位マスク構造８０は、１つの液晶表示装置１００に対応する部分を説明の便宜上図示したものであり、実際に露光用マスク７０上に単位マスク構造８０に対応する線や境界が形成されているわけではない。

露光用マスク７０は、縦方向及び横方向に整列された複数個の液晶表示装置に対応する大判ガラス基板（図示せず）と対向配置される。即ち、前述の液晶表示装置の製造方法にて説明したように、１枚の大判ガラス基板上に感光性の樹脂材料により下地層２１を形成し、これに大判の露光用マスク７０を対向配置して下地層２１の散乱構造を形成するための露光を行う。

各単位マスク構造８０の内部には加工対象領域５１１が存在する。加工対象領域５１１は、液晶表示装置１００側において下地層２１の散乱構造を形成すべき領域、つまり液晶表示装置１００の表示領域（画素が形成される領域）に対応する領域である。

また、露光用マスク７０上において、複数の単位マスク構造８０の外側には複数個のマーク８４が形成されている。マーク８４は、主として液晶表示装置１００の製造工程中に露光用マスク７０を前述の大判ガラス基板に対して位置決めするためのアライメントマークであるが、液晶表示装置１００の製造工程中に必要となる、アライメントマーク以外の用途のマークを含んでいてもよい。

図６は露光用マスク７０の一部と、それに対応して形成される液晶表示装置１００側の下地層２１の散乱構造との対応関係を示す断面図である。即ち、図６は、露光用マスク７０を大判ガラス基板と対向配置して感光性の樹脂材料層である下地層２１を露光するときの状態を示している。但し、図６に示すのは、１つの液晶表示装置１００内の一部であり、露光用マスク７０側は図５（ａ）に示す単位マスク構造８０内の一部である。

前述のように、液晶表示装置１００の第２基板２０上には樹脂材料からなる下地層２１に散乱構造が形成されている。また、各サブ画素Ｇｓ内には開口部２１１が設けられている。これに対し、露光用マスク７０は、ガラスなどの透光性の基材７２に形成され、遮光部７４と、半透過部７６と、透光部７８とを有する。遮光部７４は遮光材料により構成され、例えばクロム（Ｃｒ）及び酸化クロム（ＣｒＯｘ）の２層のクロムなどが好適である。この場合、クロムは遮光層として機能し、酸化クロムは低反射層として機能する。半透過層７６は半透過材料により構成され、例えば酸化クロムが好適である。透光部７８は、他の層が形成されておらず、透光性の基材７８が露出している。透光部７８は、前述の周辺領域５１３に対応する透光部７８ａと、下地層２１の開口部２１１に対応する透光部７８ｂとを含む。

遮光部７４及び半透過部７６は液晶表示装置１００の加工対象領域５１１のうち、下地層２１に散乱構造を形成すべき領域に対向配置される。一方、透光部７８は液晶表示装置１００の加工対象領域５１１外の周辺領域５１３、及び、加工対象領域５１１内の下地層の開口部２１１に対応する領域５１１に対向配置される（図４を参照）。

露光時に露光用マスク７０の背面側から光６５を照射すると、遮光部７４では光は完全に遮断され、透光部７８では光が完全に透過する。半透過部７６では透光部７８より低い光透過率で光が透過する。よって、液晶表示装置１００の製造方法の欄で説明したように、ポジ型の感光性材料からなる樹脂材料で下地層２１を基板２０上に形成し、露光用マスク７０で露光を行った後現像することにより、露光用マスク７０の遮光部７４及び半透過部７６に対応する領域では下地層２１が部分的に除去されて散乱構造が形成される。一方、露光用マスク７０の透光部７８に対応する領域では下地層２１が完全に除去される。こうして、図４及び図６に示すように、第２基板２０側において加工対象領域５１１外の周辺領域５１３、及び、加工対象領域５１１内の下地層２１の開口部２１１に対応する領域５１５では下地層２１が除去される。また、加工対象領域５１１内であって下地層２１の開口部２１１以外の領域には微細な凹凸を有する散乱構造が形成される。

［露光用マスクの製造方法］
次に、上述の露光用マスク７０の製造方法について図７乃至図９を参照して説明する。図７（ａ）〜（ｃ）は図５に示した単位マスク構造８０の拡大図であり、露光用マスク７０の各製造過程における状態を示す。図７（ｄ）〜（ｆ）は露光用マスク７０上に設けられたマーク８４の各製造過程における状態を示す。図８（ａ）は図７（ａ）〜（ｃ）に示した単位マスク構造８０の領域Ａ１の拡大図であり、図８（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ図８（ａ）におけるＸ−Ｘ’断面及びＹ−Ｙ’断面の断面図である。また、図９（ａ）は露光用マスク７０の製造工程を示し、図９（ｂ）及び（ｃ）はその各工程における図８（ａ）のＸ−Ｘ’断面及びＹ−Ｙ’断面の層構造をそれぞれ示す。

まず、図９（ａ）及び（ｂ）を参照して、露光用マスク７０の製造工程全体を説明する。露光用マスク７０の製造は、基本的に２段階の成膜工程により実行される。１回目の成膜工程は遮光材料により遮光部７４を形成する工程であり、２回目の成膜工程は半透過材料により半透過部７６を形成するとともに透光部７８を形成する工程である。

以下、図９（ａ）の工程図、及び図８（ａ）に示す単位マスク構造８２の領域Ａ１のＸ−Ｘ’断面図を参照して説明する。なお、図８（ａ）に示すように、Ｘ−Ｘ’断面は、周辺領域５１３に対応する透光部７８ａと、下地層２１の開口部２１１に対応する透光部７８ｂと、３つの遮光部７４ａ〜７４ｃを含む。

まず、ガラスなどの透光性の基材７２上の全面にクロム及び酸化クロムの遮光層７４ｘをスパッタリングにより形成する（工程Ｓ１）。次に、この遮光層７４ｘを部分的に除去し、複数の遮光部７４ａ〜７４ｃを形成する（工程Ｓ２）。具体的には、遮光層７４ｘ上にレジストを塗布し、レーザビーム又は電子ビームなど（以下、「ビーム」と呼ぶ）により遮光部のパターンに対応してレジスト上に描画を行う。そして、遮光層の材料に応じたエッチング液を使用してエッチングを行うことにより、遮光層を部分的に除去して複数の遮光部７４ａ〜７４ｃを形成する。なお、ポジレジストを塗布した場合には、遮光部７４ａ〜７４ｃ以外の領域をビームで描画し、描画した領域をその後のエッチングで除去して遮光部７４ａ〜７４ｃを残す。一方、ネガレジストを塗布した場合は、遮光部７４ａ〜７４ｃの領域をビームで描画し、描画しなかった領域をその後のエッチングで除去して遮光部７４ａ〜７４ｃの領域を残す。こうして第１回目の成膜工程が終了する。

次に、遮光部７４ａ〜７４ｃが形成された基材７２上の全面に酸化クロムの半透過層７６ｘをスパッタリングにより形成する（工程Ｓ３）。そして、半透過層７上にレジストを塗布し、ビームにより描画を行う。このときには、透光部７８ａ及び７８ｂの領域を除去し、それ以外の領域を残すように描画を行い、その後エッチングを行う。これにより、透光部７８ａ及び７８ｂは半透過層７６ｘが除去される。なお、半透過層７６ｘは透光部７８ａ及び７８ｂのみで除去されるので遮光部７４ａ〜７４ｃ上に半透過層７６ｘが残ることになるが、半透過層７６ｘがあっても無くても露光時の光は遮光部７４ａ〜７４ｃにより遮光されるので、遮光部７４ａ〜７４ｃ上の半透過層７６ｘを除去する必要はない。

こうして、２回の成膜工程により、遮光部７４、半透過部７６及び透光部７８を有する多階調の露光用マスク７０が製造される。図９（ｃ）に示すＹ−Ｙ’断面も基本的に同様に形成される。但し、図８（ａ）に示すように、Ｙ−Ｙ’断面には下地層２１の開口部２１１に対応する透光部７８ｂは含まれず、周辺領域５１３に対応する透光部７８ａのみが含まれている。

次に、上述の露光用マスクの製造工程において成膜を行う領域について図７（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。図７（ａ）〜（ｃ）は図５に示す単位マスク構造８０の各工程における状態を示す。図７（ａ）は工程Ｓ２により複数の遮光部７４を形成した状態を示し、図７（ｂ）は工程Ｓ３により半透過膜７６ｘを形成した状態を示し、図７（ｃ）は工程Ｓ４により半透過膜７６ｘを除去した状態を示す。なお、説明の便宜上、下地層２１の開口部２１１に対応する透光部７８ｂは図示を省略している。

前述のように、工程Ｓ２では基材７２の全面に形成した遮光層７４ｘを選択的に除去して複数の遮光部７４を形成する。遮光部７４として残す部分と、除去する部分は工程Ｓ２における描画により規定される。ここで、遮光部７４は下地層２１に散乱構造を形成するために必要な部分であるので、本来は遮光部７４は加工対象領域５１１内にのみ残し、周辺領域５１３には残す必要はない。しかし、本発明では、工程Ｓ２においては、最終的に遮光部７４を残すべき加工対象領域５１１より広い領域５２０に遮光部７４を残し、それより外側の領域で遮光層７４を除去するように描画を行う。このときの露光用マスク７０の状態を図５（ｂ）に示す。図５（ａ）と比較するとわかるように、加工対象領域５１１よりも広い領域５２０にわたって遮光部７４を形成している。

そして、工程Ｓ３では全面に半透過層７６ｘを形成し（図７（ｂ）参照）、工程Ｓ４で半透過層７６ｘを除去するのと同時に、本来の加工対象領域５１１外に存在する遮光部７４も除去する。こうして、最終的に完成した露光用マスク（図７（ｃ）参照）では、遮光部７４は加工対象領域５１１内のみに残っている。

このように、本発明による露光用マスクの製造方法では、１回目の成膜工程、即ち遮光部の形成工程では最終的に遮光部を残すべき加工対象領域５１１より広い領域に遮光部を残し、２回目の成膜工程、即ち半透過部７６及び透光部７８を規定する工程で同時に加工対象領域５１１を規定する。このようにする理由は、大判の露光用マスク製造において複数回の描画を行う際に描画機のアライメント精度に限界があるからである。即ち、仮に１回目の成膜工程（即ち工程Ｓ２）で加工対象領域５１１の外縁まで描画を行って加工対象領域５１１外の遮光膜を全て除去したとすると、遮光部７４の位置は１回目の成膜工程における描画機の位置を基準にして規定されることになる。そして、２回目の成膜工程（即ち工程Ｓ４）で半透過膜７６ｘを除去して半透過部７６及び透光部７８を規定する。すると、１回目の成膜工程と２回目の成膜工程とで描画機のアライメント精度が確保できない場合、遮光部７４と、半透過部７６及び透光部７８（特に透光部７８）との相対位置にずれが生じてしまう。

そこで、本発明の露光用マスクの製造方法では、１回目の成膜工程では本来の加工対象領域５１１よりも広い領域５２０内に遮光部７４を残しておき、２回目の成膜工程で加工対象領域５１１内の遮光部７４のみを残す（即ち、加工対象領域５１１外の遮光部７４を、半透過膜と同時に除去する）。こうすれば、加工対象領域５１１に対応する遮光部７４の形成領域と、半透過部７６と、透光部７８とが全て２回目の描画機の位置に依存して決定されることとなり、それらの領域の位置が相対的にずれることが防止できる。よって、露光用マスク製造機における描画機のアライメント精度が十分でない場合でも、遮光部７４、半透過部７６及び透光部７８を正確に形成した露光用マスク７０を製造することができる。 従って、本発明による露光用マスクの製造方法では、１回目の成膜工程Ｓ２で本来の加工対象領域５１１外に残した遮光部７４を、２回目の成膜工程Ｓ４で除去する必要があるので、遮光層７４ｘを構成する遮光材料と半透過層７６ｘを構成する半透過性材料が同一のエッチング液で除去できることが必要となる。このため、本実施例では、遮光部７４の材料としてクロムと酸化クロムを使用し、半透過部７６の材料として酸化クロムを使用している。但し、２回目の成膜工程で同一のエッチング液を用いて除去できる材料であれば、遮光部と半透過部の材料は上記の例には限られない。

なお、これまでは加工対象領域５１１と遮光部７４の関係について説明したが、下地層２１の開口部２１１に対応する透光部７８ｂも同様に形成される。即ち、１回目の成膜工程Ｓ２では本来の透光部７８ｂ（図８（ａ）参照）内まで遮光部７４を形成しておき、２回目の成膜工程Ｓ４で本来の透光部７８ｂの内部に存在する遮光部７４を除去すればよい。これにより、透光部７８ｂの位置が半透過膜７６や透光部７８ａと相対的にずれることはない。

次に、マーク８４の形成方法について説明する。図５（ａ）に示すように、マーク８４は主として露光用マスクを使用して液晶表示装置を製造する際に使用されるアライメントマークとして使用され、露光用マスク７０の側部に複数個形成される。本例ではマーク８４は略十字形状であるが、他の形状としても構わない。

図７（ｄ）〜（ｆ）に図５（ａ）の右上のマーク８４の形成方法を示す。マーク８４も図９を参照して説明した露光用マスクの製造工程Ｓ１〜Ｓ４において同時に形成される。図７（ｄ）は工程Ｓ２終了後の状態を示し、図７（ｅ）は工程Ｓ３終了後の状態を示し、図７（ｆ）は工程Ｓ４終了後の状態を示す。

まず、工程Ｓ１で基材７２の全面に遮光層７４ｘを形成した後、工程Ｓ２において図７（ｄ）に示すように矩形の領域８４ａに遮光層７４ｘを残す。なお、この矩形の領域８４ａは、最終的に形成されるマーク８４よりに広い領域とすることが必要である。

次に、工程Ｓ３で基材７２の全面に半透過層７６ｘを形成すると、図７（ｅ）に示すように領域８４ａは半透過層７６ｘにより覆われる。次に、工程Ｓ４で半透過層７６ｘを除去するために描画を行う際、矩形の領域８４ａの４隅を除去し、図７（ｆ）に示すように十字形状のマークが残るように描画を行う。

このように、マーク８４の形成においても、１回目の成膜工程Ｓ２においては最終的に形成されるマーク８４よりも広い範囲に遮光層７４ｘを残し、２回目の成膜工程Ｓ４において最終的なマーク８４の形状を描画する。前述のように、描画機のアライメント精度が不十分である場合、１回目の成膜工程Ｓ２でマーク８４を形成してしまうと、２回目の成膜工程で描画機のアライメントに生じた誤差が露光用マスクのマーク８４の位置に反映されてしまい、遮光部７４や透光部７８などとマーク８４との相対位置に誤差が生じてしまう。そこで、２回目の成膜工程でマーク８４を形成することとし、２回目の描画機の位置を基準として遮光部７４や透光部７８などとともにマーク８４を形成するのである。従って、マーク８４の形成においても、遮光層７４ｘと半透過層７６ｘとが同一のエッチング液で同一工程にて除去できることが必要となる。

［変形例］
以上に説明した実施形態はあくまでも例示に過ぎず、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で種々の変形が加えられ得る。具体的には、以下のような変形例が考えられる。

上記実施形態においては、図８（ａ）に示すように各画素に対応するように下地層２１に開口部２１１が設けられた構成を例示したが、下地層２１に開口部２１１が設けられない構成も採用され得る。その場合の露光用マスク７０の単位マスク構造８０の一部（図８（ａ）に対応）を図１０（ａ）に示す。ただし、この場合には、透過型表示に際して第２基板２０側から第１基板１０側に向かう光の一部が下地層２１によって吸収されることとなる。

また、上記実施形態では下地層２１の開口部２１１は各サブ画素Ｇｓの略中央にサブ画素Ｇｓ毎に独立に設けているが、その代わりに各サブ画素の両端又は中央にストライプ状に設けてもよい。サブ画素Ｇｓの両端に開口部を設けた場合の例を図１０（ｂ）に示す。図１０（ｂ）も露光用マスク７０の単位マスク構造８０の一部（図８（ａ）に対応）を示す。

また、上記各実施形態においては反射型表示および透過型表示の双方が可能ないわゆる半透過反射型の液晶表示装置１００を例示したが、反射型表示のみが可能な液晶表示装置１００にも本発明は適用され得る。この場合には、反射層２２の開口部２１１と反射層２２の透光部２２１とが設けられない。したがって、露光用マスク７０には、下地層２１の開口２１１に対応する透光部７８ｂは設けられない。

上記各実施形態においては遮光部７４をクロムと酸化クロムの２層により構成したが、クロム層のみとしても構わない。
上記実施形態においては露光用マスク７０の遮光部７４の平面形状を多角形としたが、遮光部７４の平面形状は任意であり、例えば正多角形以外の多角形や円形としてもよい。

上記実施形態においては、本発明による露光用マスクを、液晶表示装置１００の下地層２１の表面上に凹凸を形成するために使用した例を示したが、もちろん本発明による露光用マスクは他の各種の材料に対して凹凸を作製する用途などに使用することができる。

なお、上記実施形態では本発明を電気光学装置の一例としての液晶表示装置１００に適用したが、例えばエレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、フィールド・エミッション・ディスプレイ（電界放出表示装置）などの各種の電気光学装置においても本発明を同様に適用することが可能である。

本発明を適用して製造される液晶表示装置の構成を示す断面図である。 液晶表示装置の要部の構成を拡大して示す斜視図である。 液晶表示装置のうち下地層及び反射膜の形状を示す断面図である。 液晶表示装置のうち第２基板上の各要素の製造工程を示す断面図である。 本発明に係る露光用マスクの平面図である。 露光用マスクの各層と液晶表示装置の下地層との対応関係を示す図である。 露光用マスクの単位マスク構造及びマークの製造工程を示す。 露光用マスクの単位マスク構造の一部分の拡大図及び断面図である。 露光用マスクの製造工程図及び露光用マスクの一部の断面図である。 液晶表示装置の他の例に対応する露光用マスク構造の拡大図である。

符号の説明

１００…液晶表示装置、１０…第１基板、１１…画素電極、１２…走査線、１３…ＴＦＤ素子、１４…配向膜、２０…第２基板、２１…下地層、２１１…開口部、２２…反射層、２２１…透光部、２４…カラーフィルタ、２５…遮光層、２６…絶縁層、２７…データ線、３４…シール材、３５…液晶、３８…ＩＣチップ、５１…膜体、５１１…加工対象領域、５１３…周辺領域、７０…露光用マスク、７２…基材、７４…遮光部、７６…半透過部、７８…透光部

Claims (14)

1. 基材上に遮光層を形成する第１工程と、
   前記遮光層を選択的に除去して遮光部を形成する第２工程と、
   前記遮光部が形成されている前記基材上に半透過層を形成する第３工程と、
   前記半透過層を選択的に除去して半透過部及び透光部を形成する第４工程と、によりマスクパターンを形成することを特徴とする露光用マスクの製造方法。
2. 前記マスクパターンは、前記基材上に複数形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の露光用マスクの製造方法。
3. 前記第４工程により前記半透過層が除去された部分が前記透光部となり、前記半透過層が除去されない部分であって前記遮光部以外の部分が前記半透過部となることを特徴とする請求項１に記載の露光用マスクの製造方法。
4. 前記遮光部及び半透過部は前記露光用マスクを用いて加工される加工対象物の加工対象領域に対応し、
   前記第２工程は前記加工対象領域外に前記遮光部を残し、前記第４工程は前記加工対象領域外の前記遮光部及び半透過層を同時に除去して前記透光部を形成することを特徴とする請求項３に記載の露光用マスクの製造方法。
5. 前記第２工程は前記基材上の所定位置にマーク用遮光部を形成し、前記第４工程は前記半透過層とともに前記マーク用遮光部を選択的に除去してマークを形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の露光用マスクの製造方法。
6. 前記マーク用遮光部は前記マークより広い領域に形成されることを特徴とする請求項５に記載の露光用マスクの製造方法。
7. 前記第２工程はエッチング液を利用してエッチングにより前記遮光層を除去し、前記第４工程は前記第２工程と同一のエッチング液を利用してエッチングにより前記第２工程後に残った前記遮光部の一部及び前記半透過層を除去することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の露光用マスクの製造方法。
8. 基材上に、透光部と、遮光部と、前記透光部よりも低い光透過率で光を透過させる半透過部とを有する露光用マスクであって、
   前記遮光部及び半透過部は加工される加工対象物の加工対象領域に対向する領域に形成され、前記透光部は前記加工対象領域外に対向する領域に形成されていることを特徴とする露光用マスク。
9. 前記半透過部は、少なくとも一部が前記遮光部上に設けられてなることを特徴とする請求項８に記載の露光用マスク。
10. 前記透光部は、前記加工対象領域に対向する領域内にも形成されていることを特徴とする請求項８に記載の露光用マスク。
11. 前記遮光部と同一の遮光材料により形成されたマークを有することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の露光用マスク。
12. 前記遮光部と前記半透過部は、同一のエッチング液により除去可能な材料により構成されていることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の露光用マスク。
13. 基板上に感光性の樹脂材料層を形成する工程と、
    請求項８乃至１２のいずれか一項に記載の露光用マスクを用いて前記樹脂材料層を一括露光する露光工程と、
    前記露光用マスクの前記透光部に対応する領域において前記樹脂材料層を除去し、前記遮光部及び前記半透過部に対応する領域において前記樹脂材料層上に微細な凹凸を有する粗面を形成する現像工程と、を有することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
14. 前記露光工程において、前記露光用マスクは、前記遮光部及び前記半透過部が前記電気光学装置の画素領域に対応する領域と対向するように配置されることを特徴とする請求項１３に記載の電気光学装置の製造方法。
    
    

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