JP2007164047A - フォトマスク - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタを製造する際、安価にパターニングを行うことを可能とするフォトマスクを提供することを主目的としている。
【解決手段】上記目的を達成するために、本発明は、石英ガラスからなり、開口部を有する枠体と、上記開口部に配置され、マスクパターンが形成された石英ガラスからなるマスクパターン形成部とを有し、上記枠体および上記マスクパターン形成部はそれぞれ位置合わせ用のアライメントマークを有し、上記枠体および上記マスクパターン形成部が接合部材によって接合されていることを特徴とするフォトマスクを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタの製造に用いることが可能なフォトマスク、およびそのフォトマスクを用いたカラーフィルタの製造方法に関するものである。

従来より、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ等の製造には、基材上に塗布したフォトレジスト層にフォトマスク等を用いてパターン露光を行い、露光後、フォトレジストを現像し、さらにエッチングを行うこと等によって、目的とするパターン状に着色部等を形成するフォトリソグラフィー法が用いられている。

このようなフォトリソグラフィー法によりカラーフィルタを製造する際に用いられるカラーフィルタ用の基板は、液晶表示装置の大型化の要請に伴い、より大型の面積のものへと移行している。また一方、中小型の液晶表示装置についても需要が増大している。このような中小型液晶表示装置に用いられる中小型のカラーフィルタを製造する際、例えば大型の基板に複数のカラーフィルタを成膜し、その後切断することにより個々のカラーフィルタを得る方法が取られる。

このように露光の行われる基板の面積が大型である場合、露光装置や露光の際に用いられるフォトマスクも大型のものが用いられる。そのため、試作品等を製造する際にも同様の大型の露光装置および大型のフォトマスクが用いられていた。しかしながら、フォトマスクの基板として用いられている石英ガラスは高価であるため、試作用のフォトマスクが高価となってしまい、試作段階でコストがかかりすぎてしまうといった問題があった。

また、中小型のカラーフィルタを製造する際、一枚の基板に一つのカラーフィルタを成膜する場合もあるが、それぞれの基板の大きさに対応した露光装置をその都度準備するのは、コスト高となるため、既存の大型の露光装置が用いられる。しかしながら、このような場合、露光装置の大きさに対応した大型の高価なフォトマスクを用いなければならないため、コスト高となってしまうといった問題が生じた。
なお、本発明に関する先行文献は発見されていない。

そこで、液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタを製造する際、安価にパターニングを行うことを可能とするフォトマスクの提供が望まれている。

本発明は、石英ガラスからなり、開口部を有する枠体と、上記開口部に配置され、マスクパターンが形成された石英ガラスからなるマスクパターン形成部とを有し、上記枠体および上記マスクパターン形成部はそれぞれ位置合わせ用のアライメントマークを有し、上記枠体および上記マスクパターン形成部が接合部材によって接合されていることを特徴とするフォトマスクを提供する。

本発明によれば、上記枠体の開口部にマスクパターン形成部を配置し、接合部材を用いて接合することにより、マスクパターン形成部のサイズより大きいフォトマスク用の大型の露光装置に設置可能とすることができる。これにより、安価にパターニングを行うことを可能としたフォトマスクとすることができる。

また本発明においては、上記に記載のフォトマスクを用いて、カラーフィルタを製造することを特徴とするカラーフィルタの製造方法を提供する。本発明によれば、上記フォトマスクを用いてカラーフィルタの部材を形成することにより、安価にカラーフィルタを製造することが可能となる。

本発明によれば、マスクパターン形成部のサイズより大きいフォトマスク用の大型の露光装置に設置可能とすることができ、安価にパターニングを行うことが可能なフォトマスクとすることができるという効果を奏するものである。

本発明は、フォトマスク、およびそのフォトマスクを用いたカラーフィルタの製造方法に関するものである。以下、それぞれについてわけて説明する。

Ａ．フォトマスク
まず、本発明のフォトマスクについて説明する。本発明のフォトマスクは、石英ガラスからなり、開口部を有する枠体と、上記開口部に配置され、マスクパターンが形成された石英ガラスからなるマスクパターン形成部とを有し、上記枠体および上記マスクパターン形成部はそれぞれ位置合わせ用のアライメントマークを有し、上記枠体および上記マスクパターン形成部が接合部材によって接合されていることを特徴とするものである。

このようなフォトマスクについて、図面を用いて具体的に説明する。図１は、本発明のフォトマスクの一例を示す平面図である。図１に示すように、本発明のフォトマスク１は、開口部ａを有する枠体２と、開口部ａに配置されたマスクパターン形成部３とを有し、これら枠体２およびマスクパターン形成部３は接合部材５によって接合されている。また、上記枠体２および上記マスクパターン形成部３には、それぞれ位置合わせ用のアライメントマーク４が形成されている。

本発明によれば、上記枠体の開口部にマスクパターン形成部を配置し、上記枠体およびマスクパターン形成部が上記接合部材を用いて接合されていることにより、マスクパターン形成部のサイズより大きいフォトマスク用の大型の露光装置に設置可能とすることができる。例えば、中小型のカラーフィルタを製造する際、露光装置が大型のカラーフィルタの大きさに対応したものであっても、本発明のフォトマスクを用いることにより、中小型の安価なマスクパターン形成部を用いてパターニングを行うことができる。また、例えば中小型のカラーフィルタの製造における試作の際、露光装置が大型のカラーフィルタの大きさに対応したものであっても、試作用のフォトマスクとして、本発明のフォトマスクを用いることにより、中小型の安価なマスクパターン形成部を用いることができるため、試作段階のパターニングを安価に行うことができるという利点を有する。このように、製造するカラーフィルタの大きさに合わせたマスクパターン形成部を用いることができ、安価にパターニングを行うことを可能としたフォトマスクとすることができるのである。
以下、本発明のフォトマスクについて、各構成ごとに詳しく説明する。

１．枠体
まず、本発明に用いられる枠体について説明する。本発明に用いられる枠体は、例えば図２に示すように、開口部ａおよび位置合わせ用のアライメントマーク４を有するものである。

上記開口部としては、マスクパターン形成部を配置することが可能であれば、その形状等は特に限定されるものではないが、本発明においては、マスクパターン形成部に沿った形状であることが好ましい。これにより、上記開口部にマスクパターン形成部を配置しやすくなるからである。

また、上記開口部がマスクパターン形成部に沿った形状である場合、さらに上記開口部に空間部を形成することが好ましい。これにより、マスクパターン形成部を人手により運び、開口部に配置する際、容易に配置することが可能となるからである。さらに、後述するアライメントマークの位置合わせに用いられる位置合わせ用装置に設置して、位置合わせを行う際、上記空間部をマスクパターン形成部の位置決めピンをセットする場所とすることができるからである。このような空間部を有した開口部としては、例えば図２に示すように、空間部ｂを有した開口部ａとすることができる。

またこのような空間部の形成位置としては、枠体とマスクパターン形成部とのアライメントマークの位置合わせの方法等により、適宜選択されるものであるが、本発明においては、後述する位置合わせ用装置を用いて上記アライメントマークの位置合わせを行う場合、例えば図３に示すように、マスクパターン形成部の短辺側の１ヶ所（空間部ｂ_１）および長辺側の２ヶ所（空間部ｂ_２、ｂ_３）とすることが好ましい。これにより、空間部に位置決めピンをセットした際、位置決めピンを用いてアライメントマークの位置合わせを容易に行うことができるからである。また、図３に示すように、空間部ｂ_１〜ｂ_３が形成されている場合、空間部ｂ_４〜ｂ_６が形成されていることが好ましい。これにより、開口部の形状が左右対称の形状となり、歪等が生じにくくなるからである。

本発明において、上記開口部の面積としては、枠体の耐久性等の点から、フォトマスクの表面積を１とした際、０．３５以下、中でも０．２９〜０．３３の範囲内程度とすることが好ましい。

本発明において、上記開口部は、通常石英ガラス基板の所望の部分を切断することにより形成される。このような石英ガラス基板の切断方法としては、形成された枠体に歪が生じにくい方法であれば特に限定されるものではなく、例えば熱のかからない切断方法とすることができる。熱のかからない切断方法として、具体的には、ＮＣ工作機械により切断する方法等とすることができる。

本発明に用いられる枠体に形成されたアライメントマークは、マスクパターン形成部のアライメントマークとの位置合わせの際に用いられ、さらに、本発明のフォトマスクを露光装置に設置する際、露光装置に対する位置合わせに用いられる。このように、枠体とマスクパターン形成部の位置合わせの行われたフォトマスクを露光装置に設置する際、枠体のアライメントマークを用いて露光装置に対する位置合わせを行うことにより、マスクパターン形成部の露光装置に対する位置合わせを行うことができる。

このような上記枠体に形成されたアライメントマークとしては、枠体とマスクパターン形成部との位置合わせ、および露光の際、露光装置とフォトマスクとの位置合わせが可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば図１に示すように、十字型のマークとすることができる。

本発明に用いられる枠体には、一般的にフォトマスクに使用される石英ガラスが用いられる。これにより、通常用いられている露光装置への設置に適した特性を有する枠体とすることができるため、本発明のフォトマスクを露光装置に容易に設置することが可能となるからである。

本発明に用いられる枠体としては、例えば上記枠体の形成を目的として石英ガラス基板を加工し、形成されたものであってもよく、石英ガラスを用いた使用済みのフォトマスクを再利用して形成されたものであってもよい。使用済みのフォトマスクを用いて枠体を形成する場合、アライメントマークが予め形成されているため、枠体の製造工程を簡略化することができる点で有利である。

また本発明に用いられる枠体は、上記開口部およびアライメントマークを有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば図１に示すように、露光時にフォトマスクと露光される基板との間の距離（ギャップ）を測定するためのギャップ窓６が、通常設けられている。このようなギャップ窓としては、一般的なフォトマスクに設けられているギャップ窓と同様とすることができ、具体的には１ｃｍ角程度の孔とすることができる。ギャップ窓の形成位置としては、通常、上記枠体の四隅とされる。また、このようなギャップ窓を用いてギャップを測定する方法としては、一般的に用いられているギャップの測定方法と同様とすることができ、具体的にはギャップ窓からレーザー光を照射することにより測定することができる。

なお、本発明に用いられる枠体の大きさとしては、フォトリソグラフィー法によるパターニングの際に用いられる露光装置に設置することが可能な大きさであるものとする。

また、上記枠体の厚みとしては、用いる露光装置に設置可能な厚みであれば特に限定されるものではなく、通常８ｍｍ程度とされる。

２．接合部材
次に、本発明に用いられる接合部材について説明する。本発明に用いられる接合部材は、上記枠体と後述するマスクパターン形成部とを接合する際に用いられるものである。

上記接合部材の形状としては、上記枠体とマスクパターン形成部とを接合することが可能な形状であれば特に限定されるものではないが、上記枠体の厚みとマスクパターン形成部の厚みとが異なる場合、例えば図５に示すように、枠体２とマスクパターン形成部３との厚みの差ｘと同程度の段差が設けられた形状としてもよい。これにより、露光の際、フォトマスクにおける露光される基板に対向する面の平面性を維持することができ、目的とするパターンを均一に形成することが可能となるからである。

上記接合部材の材質としては、特に限定されるものではないが、剛性を有し、軽量なものであることが好ましい。これにより、フォトマスクの耐久性が向上し、またフォトマスクの軽量化を実現できるからである。このような接合部材の材質として具体的には、アルミニウム等を挙げることができる。

３．マスクパターン形成部
次に、本発明に用いられるマスクパターン形成部について説明する。本発明に用いられるマスクパターン形成部は、石英ガラスからなり、目的とするパターン状に露光するためのマスクパターンが形成され、位置合わせ用のアライメントマークを有するものである。このようなマスクパターン形成部としては、一般的にフォトリソグラフィー法によるパターニングの際に用いられるフォトマスクを用いることができる。具体的には、石英ガラス上にクロム等の薄膜等を形成することにより、遮光部が形成されたもの等とすることができる。このようなマスクパターン形成部の材料や、製造方法等については、一般的にフォトマスクに用いられている材料や製造方法等を用いることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。

また、上記マスクパターン形成部は、上記枠体の開口部に配置されるものであるが、上記マスクパターン形成部の大きさとしては、上記枠体の開口部に配置することが可能な大きさであれば特に限定されるものではない。

このようなマスクパターン形成部の具体例としては、中小型のカラーフィルタを製造する際に用いられる中小型のフォトマスクや、中小型のカラーフィルタの試作を行う際に用いられる中小型の試作用のフォトマスク等を挙げることができる。

なお、本発明に用いられるマスクパターン形成部は、アライメントマークを有するものであるが、上記アライメントマークについては、上述した枠体の項で説明したものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。

４．フォトマスク
本発明のフォトマスクの製造方法としては、例えば図３に示すように、枠体２のアライメントマーク４とマスクパターン形成部３のアライメントマーク４とが一直線上に並ぶように開口部ａにマスクパターン形成部３を配置、位置調整し、枠体２およびマスクパターン形成部３を接合部材５により接合することが可能な方法であれば特に限定されるものではない。

ここで、枠体のアライメントマークとマスクパターン形成部のアライメントマークとが一直線上に並ぶように位置合わせをする方法としては、特に限定されるものではないが、例えば図３に示すような位置合わせ用装置を用いて、アライメントマークの位置合わせを行う方法を挙げることができる。ここで、このような位置合わせ用装置について図３、図４を用いて詳しく説明する。図３は位置合わせ用装置の正面図であり、図４は位置合わせ用装置の側面図である。上記位置合わせ用装置は、図３に示すように、枠体２およびマスクパターン形成部３に形成された各アライメントマーク４を観察するためのＣＣＤカメラ１０と、枠体２およびマスクパターン形成部３それぞれの短辺側の位置を調整する短辺側位置決めピン１１と、枠体２およびマスクパターン形成部３それぞれの長辺側の位置を調整する長辺側位置決めピン１２とを有している。また、図４に示すように、上記位置合わせ用装置は、枠体２およびマスクパターン形成部３を略鉛直方向に立てて設置できるような構造となっている。

このように本発明においては、マスクパターン形成部の短辺側に短辺側位置決めピンを１ヶ、マスクパターン形成部の長辺側に長辺側位置決めピンを２ヶ設置することが好ましい。これにより、枠体およびマスクパターン形成部が有する各アライメントマークの位置合わせを容易に行うことができるからである。

なお、本発明においては、例えば図３に示すように、枠体およびマスクパターン形成部が、枠体の一方の長辺および一方の短辺に重力がかかるよう傾斜させて設置されていることが好ましい。これにより、各位置決めピンを用いた各アライメントマークの位置合わせを容易に行うことができるからである。

このような位置合わせ用装置を用いたアライメントマークの位置合わせは、例えばＣＣＤカメラに接続されたモニターを観察しながら、各アライメントマークがモニターに記された直線上に並ぶように、各短辺側位置決めピンおよび各長辺側位置決めピンを動かすこと等により行われる。

本発明において、上記接合部材を用いて枠体とマスクパターン形成部とを接合させる方法としては特に限定されるものではなく、例えば接着剤等を用いて貼り合わせる方法等を用いることができる。使用する接着剤としては特に限定されるものではないが、上記部材の接合面を貼り合わせた後、所定の方法を用いて接合面から除去することが可能なものであることが好ましい。これにより、上記枠体および／またはマスクパターン形成部を再利用することが可能となるからである。

このような接着剤としては、枠体およびマスクパターン形成部に悪影響を及ぼすことのない除去方法を用いて枠体およびマスクパターン形成部から除去することが可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば溶剤等で洗浄することにより除去可能な接着剤や、熱で溶解させることにより除去可能な接着剤、エネルギー等で分解させることにより除去可能な接着剤、酸またはアルカリで分解することにより除去可能な接着剤等を挙げることができる。本発明においては、中でも溶剤等で洗浄することにより除去可能な接着剤が好ましい。具体的には、瞬時に接着可能で、安価であることから、シアノアクリレート系接着剤のアロンアルファー（登録商標）等が好適に用いられる。

また、本発明において、上記枠体とマスクパターン形成部とを接合する際に用いられる接合部材は、少なくとも１個であればよいが、好ましくは４個以上、特に好ましくは４〜８個の範囲内である。これにより、上記枠体とマスクパターン形成部との接合がより強固なものとなるからである。

また、本発明のフォトマスクは、上記接合部材によって枠体とマスクパターン形成部とが接合されてなるものであるが、露光される基板と対向する面における、枠体とマスクパターン形成部との段差が、３００μｍ以内、中でも１００μｍ以内であることが好ましい。これにより、本発明のフォトマスクを用いてパターニングを行った際、形成されたパターンが太ったり、細ったりすることなく、目的とするパターン状にパターンを形成することが可能となるからである。上記枠体とマスクパターン形成部との段差を調節する方法としては、上述したように、用いる接合部材に枠体とマスクパターン形成部との厚みの差と同程度の段差を設ける方法を用いることができる。

なお、本発明のフォトマスクの用途としては、例えば大型の露光装置を用いた中小型のカラーフィルタの製造に用いられるフォトマスクや、大型の露光装置を用いた中小型のカラーフィルタの製造に用いられる試作用のフォトマスク等とすることができる。本発明においては、特に大型の露光装置を用いた中小型のカラーフィルタの製造に用いられる試作用のフォトマスクとして有用である。

Ｂ．カラーフィルタの製造方法
次に、本発明のカラーフィルタの製造方法について説明する。本発明のカラーフィルタの製造方法は、上述したフォトマスクを用いることを特徴とするものである。
本発明によれば、上記フォトマスクを用いてカラーフィルタの部材を形成することにより、安価にカラーフィルタを製造することが可能となるのである。このような本発明のカラーフィルタの製造方法は、中小型のカラーフィルタの試作品等を製造する際に特に有用である。

ここで、本発明のカラーフィルタの製造方法は、上記フォトマスクを用いてカラーフィルタの部材を形成する工程を有するものであれば特に限定されるものではない。上記フォトマスクを用いてカラーフィルタの部材を形成する工程において、形成される部材の種類等は特に限定されるものではなく、例えば着色部、ブラックマトリクス、柱状スペーサー、保護層等を挙げることができる。

本発明において、上記フォトマスクを用いてカラーフィルタの各部材を形成する方法としては、上記フォトマスクを用いる方法であれば特に限定されるものではなく、一般的に、フォトリソグラフィー法によりカラーフィルタの各部材を形成する際に用いられる方法と同様とすることができる。

なお、本発明においては、上記フォトマスクを用いて部材を形成する工程以外に、必要に応じて他の工程を有していてもよい。このような工程や、本発明におけるカラーフィルタに用いられる各部材の材料等については、一般的なカラーフィルタに用いられる材料や製造方法等と同様であるので、ここでの詳しい説明は省略する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

本発明のフォトマスクの一例を示す平面図である。 本発明のフォトマスクにおける枠体の一例を示す平面図である。 本発明のフォトマスクの製造に用いられる位置合わせ用装置の正面図である。 本発明のフォトマスクの製造に用いられる位置合わせ用装置の側面図である。 本発明のフォトマスクにおける接合部の一例を示す概略断面図である。

符号の説明

１ …フォトマスク
２ …枠体
３ …マスクパターン形成部
４ …アライメントマーク
５ …接合部材
ａ …開口部

Claims (2)

1. 石英ガラスからなり、開口部を有する枠体と、前記開口部に配置され、マスクパターンが形成された石英ガラスからなるマスクパターン形成部とを有し、前記枠体および前記マスクパターン形成部はそれぞれ位置合わせ用のアライメントマークを有し、前記枠体および前記マスクパターン形成部が接合部材によって接合されていることを特徴とするフォトマスク。
2. 請求項１に記載のフォトマスクを用いて、カラーフィルタを製造することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
   

Images