JP2009116268A - フォトマスク及びそれを使用した凸状パターン形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高さの異なる複数種の凸状パターンを同一の材料を使用して同時に形成し、その形成工程を短縮する。
【解決手段】基板上に塗布された感光性樹脂を露光して高さの異なる複数種の凸状パターンを形成するためのフォトマスク１であって、透明なガラス基板２の一面を覆って形成された不透明膜３に多数形成され、複数種の凸状パターンに対応した開口を有して紫外光を透過させる第１及び第２のマスクパターン４，５と、上記複数種の凸状パターンの高さの最も高い凸状パターンを形成するための第１のマスクパターン４に対応してガラス基板２に形成された集光レンズ４と、を備えたものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、高さの異なる複数種の凸状パターンを形成するためのフォトマスク及びそれを使用した凸状パターン形成方法に関し、詳しくは、上記高さの異なる複数種の凸状パターンを同一の材料を使用して同時に形成し、その形成工程を短縮しようとするフォトマスク及びそれを使用した凸状パターン形成方法に係るものである。

従来、この種の凸状パターン形成方法は、カラーフィルタ基板の各ピクセル内に赤、青、緑の各着色層を形成する際、ブラックマトリクス上に被着された各着色層をそのまま残して積層し、その後、各ピクセル内に液晶分子の配向制御用パターン（突起）を形成するとき、同時に上記ブラックマトリクス上に積層された着色層上に突起を形成し、この積層された着色層とその上の突起とでセルギャップを制御するスペーサを形成するものとなっていた（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−２４８９２１号公報

しかし、このような従来の凸状パターン形成方法においては、スペーサは、複数の層から形成されているため各層間で剥離し易く壊れ易かった。したがって、カラーフィルタ基板と半導体基板との接合時の加圧力によりスペーサが崩れ、セルギャップを正確に制御することができないという問題が発生することがあった。

一方、カラーフィルタ基板の開口率を上げるために、スペーサ及び配向制御用パターンを可視光に対して透過率の高い同一の透明材料で形成しようとする傾向が増してきている。しかし、この場合、高さの異なるスペーサと配向制御用パターンとは、通常、それぞれ別のフォトマスクを使用して別工程で形成しなければならず、工数が増えてカラーフィルタ基板の製造コストが高くなるという問題がある。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、高さの異なる複数種の凸状パターンを同一の材料を使用して同時に形成し、その形成工程を短縮しようとするフォトマスク及びそれを使用した凸状パターン形成方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の発明によるフォトマスクは、基板上に塗布された感光性樹脂を露光して高さの異なる複数種の凸状パターンを形成するためのフォトマスクであって、透明なガラス基板の一面を覆って形成された不透明膜に多数形成され、前記複数種の凸状パターンに対応した開口を有して紫外光を透過させる複数種のマスクパターンと、前記複数種のマスクパターンのうち前記複数種の凸状パターンの高さの最も高い凸状パターンを形成するための一のマスクパターンに対応して前記ガラス基板に形成された集光レンズと、を備えたものである。

このような構成により、透明なガラス基板の一面を覆って形成された不透明膜に多数形成され、複数種の凸状パターンに対応した開口を有する複数種のマスクパターンで紫外光を透過させ、複数種のマスクパターンのうち高さの異なる複数種の凸状パターンの高さの最も高い凸状パターンを形成するための一のマスクパターンに対応してガラス基板に形成された集光レンズで紫外光を集光して基板上に塗布された感光性樹脂を露光する。

また、前記複数種のマスクパターンは、同種のパターンを略一直線状に並べて単位マスクパターン列とし、前記一のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列と他のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列とを所定間隔で交互に複数列並べて構成されたものである。これにより、同種のパターンを略一直線状に並べて単位マスクパターン列とし、一のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列と他のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列とを所定間隔で交互に複数列並べて構成された複数種のマスクパターンで紫外光を透過して基板上に塗布された感光性樹脂を露光する。

さらに、前記複数種のマスクパターンは、同種のパターンを略一直線状に並べて単位マスクパターン列とし、前記一のマスクパターンを構成する複数の単位マスクパターン列を所定間隔で複数列並べて形成し、該複数の単位マスクパターン列の列間の少なくとも一つに他のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列を形成して構成されたものである。これにより、同種のパターンを略一直線状に並べて単位マスクパターン列とし、一のマスクパターンを構成する複数の単位マスクパターン列を所定間隔で複数列並べて形成し、該複数の単位マスクパターン列の列間の少なくとも一つに他のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列を形成して構成された複数種のマスクパターンで紫外光を透過し、基板上に塗布された感光性樹脂を露光する。

また、第２の発明による凸状パターン形成方法は、基板上に塗布された感光性樹脂を露光して高さの異なる複数種の凸状パターンを形成する方法であって、透明なガラス基板の一面を覆って形成された不透明膜に多数形成され、前記複数種の凸状パターンに対応した開口を有して紫外光を透過させる複数種のマスクパターンと、前記複数種のマスクパターンのうち前記複数種の凸状パターンの高さの最も高い凸状パターンを形成するための一のマスクパターンに対応して前記ガラス基板に形成された集光レンズと、を備えたフォトマスクを前記基板に対向して配置し、前記フォトマスクの上方から所定の光量で所定時間だけ紫外光を照射し、前記複数種のマスクパターンを透過したそれぞれ異なる照射エネルギーの露光光により前記感光性樹脂を露光する段階と、前記露光された感光性樹脂を所定時間だけ現像して前記高さの異なる複数種の凸状パターンを形成する段階と、を行なうものである。

このような構成により、透明なガラス基板の一面を覆って形成された不透明膜に多数形成され、高さの異なる複数種の凸状パターンに対応した開口を有して紫外光を透過させる複数種のマスクパターンと、複数種のマスクパターンのうち上記複数種の凸状パターンの高さの最も高い凸状パターンを形成するための一のマスクパターンに対応してガラス基板に形成された集光レンズと、を備えたフォトマスクを基板に対向して配置し、フォトマスクの上方から所定の光量で所定時間だけ紫外光を照射し、複数種のマスクパターンを透過したそれぞれ異なる照射エネルギーの露光光により基板上に塗布された感光性樹脂を露光し、この露光された感光性樹脂を所定時間だけ現像して高さの異なる複数種の凸状パターンを形成する。

さらに、前記感光性樹脂を露光する段階には、前記複数種のマスクパターンが同種のパターンを略一直線状に並べて単位マスクパターン列とし、前記一のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列と他のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列とを所定間隔で交互に複数列並べて構成された前記フォトマスクを配置し、前記基板を前記単位マスクパターン列と交差する方向に一定速度で移動させ、前記基板面にその移動方向に予め分割設定された複数の露光領域が前記フォトマスクの下側を順次通過するのに同期して前記露光光を照射するものである。これにより、複数種のマスクパターンが同種のパターンを略一直線状に並べて単位マスクパターン列とし、一のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列と他のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列とを所定間隔で交互に複数列並べて構成されたフォトマスクを配置し、基板を上記単位マスクパターン列と交差する方向に一定速度で移動させ、基板面にその移動方向に予め分割設定された複数の露光領域が上記フォトマスクの下側を順次通過するのに同期して露光光を照射して感光性樹脂を露光する。

また、前記感光性樹脂を露光する段階には、前記複数種のマスクパターンが同種のパターンを略一直線状に並べて単位マスクパターン列とし、前記一のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列と他のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列とを所定間隔で交互に複数列並べて構成された前記フォトマスクを配置し、前記基板を前記フォトマスクに対して相対的に前記フォトマスクの面に平行な面内を所定距離だけステップ移動させ、そのステップ移動に同期して前記露光光を照射して前記基板面に予め分割設定された複数の露光領域を順次露光するものである。これにより、複数種のマスクパターンが同種のパターンを略一直線状に並べて単位マスクパターン列とし、一のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列と他のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列とを所定間隔で交互に複数列並べて構成されたフォトマスクを配置し、基板を上記フォトマスクに対して相対的にフォトマスクの面に平行な面内を所定距離だけステップ移動させ、そのステップ移動に同期して露光光を照射して基板面に予め分割設定された複数の露光領域の感光性樹脂を順次露光する。

さらに、前記感光性樹脂を露光する段階には、前記複数種のマスクパターンが同種のパターンを略一直線状に並べて単位マスクパターン列とし、前記一のマスクパターンを構成する複数の単位マスクパターン列を所定間隔で複数列並べて形成し、該複数の単位マスクパターン列の列間の少なくとも一つに他のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列を形成して構成された前記フォトマスクを配置し、前記基板を前記単位マスクパターン列と交差する方向に一定速度で移動させ、前記基板が前記一のマスクパターンの単位マスクパターン列の列間隔と等しい距離だけ移動する毎に前記露光光を照射するものである。これにより、複数種のマスクパターンが同種のパターンを略一直線状に並べて単位マスクパターン列とし、一のマスクパターンを構成する複数の単位マスクパターン列を所定間隔で複数列並べて形成し、該複数の単位マスクパターン列の列間の少なくとも一つに他のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列を形成して構成されたフォトマスクを配置し、基板を上記単位マスクパターン列と交差する方向に一定速度で移動させ、基板が一のマスクパターンの単位マスクパターン列の列間隔と等しい距離だけ移動する毎に露光光を照射して感光性樹脂を露光する。

そして、前記感光性樹脂を露光する段階には、前記複数種のマスクパターンが同種のパターンを略一直線状に並べて単位マスクパターン列とし、前記一のマスクパターンを構成する複数の単位マスクパターン列を所定間隔で複数列並べて形成し、該複数の単位マスクパターン列の列間の少なくとも一つに他のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列を形成して構成された前記フォトマスクを配置し、前記基板を前記フォトマスクに対して相対的に前記フォトマスクの面に平行な面内にて前記単位マスクパターン列と交差する方向に前記一のマスクパターンの単位マスクパターン列の列間隔と等しい距離だけ順次ステップ移動し、その都度前記露光光を照射するものである。これにより、複数種のマスクパターンが同種のパターンを略一直線状に並べて単位マスクパターン列とし、一のマスクパターンを構成する複数の単位マスクパターン列を所定間隔で複数列並べて形成し、該複数の単位マスクパターン列の列間の少なくとも一つに他のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列を形成して構成されたフォトマスクを配置し、基板をフォトマスクに対して相対的にフォトマスクの面に平行な面内にて上記単位マスクパターン列と交差する方向に一のマスクパターンの単位マスクパターン列の列間隔と等しい距離だけ順次ステップ移動し、その都度露光光を照射して感光性樹脂を露光する。

また、前記露光の光量及び照射時間は、前記感光性樹脂の前記一のマスクパターンに対応する部分の硬化反応が十分に進行し、且つ他のマスクパターンに対応する部分の硬化反応の進行が不十分となるように設定されたものである。これにより、感光性樹脂の一のマスクパターンに対応する部分の硬化反応が十分に進行し、且つ他のマスクパターンに対応する部分の硬化反応の進行が不十分となるように露光の光量及び照射時間を設定して感光性樹脂を露光し、高さの異なる複数の凸状パターンを同一の工程で形成する。

そして、前記基板は、カラーフィルタ基板であり、前記複数種の凸状パターンのうち前記高さの最も高い凸状パターンはセルギャップを制御するスペーサで、他の凸状パターンは液晶分子の配向を制御する配向制御用リブである。これにより、フォトマスクの一のマスクパターンでカラーフィルタ基板のセルギャップを制御する高さの高いスペーサを形成し、他のマスクパターンで液晶分子の配向を制御する高さの低い配向制御用リブを形成する。

請求項１及び４に係る発明によれば、複数種のマスクパターンを透過した露光光の照射エネルギーを異ならせることができる。したがって、感光性樹脂の複数種のマスクパターンに対応した各部分の硬化反応を異ならせることができる。これにより、高さの異なる複数種の凸状パターンを同一の材料を使用して同時に形成することができ、その形成工程を短縮することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、複数種のマスクパターンを一回露光するだけで高さの異なる複数種の凸状パターンを同時に一括形成することができる。したがって、高さの異なる複数種の凸状パターンの形成工程をより短縮することができる。

さらに、請求項３に係る発明によれば、基板を一のマスクパターンの単位マスクパターン列の列間隔と等しい距離だけ順次移動し、その都度露光光を照射することにより、複数種の露光パターンをそれぞれ異なる回数で多重露光することができ、感光性樹脂の複数種のマスクパターンに対応した各部分の硬化反応をより大きく異ならせることができる。したがって、複数種の凸状パターンの高低差をより大きくすることができる。また、一のマスクパターンの単位マスクパターン列と他のマスクパターンの単位マスクパターン列数とを適宜設定することにより、複数種の凸状パターンの高低差を略任意に設定することができる。

さらにまた、請求項５に係る発明によれば、基板を連続して供給しながら露光を実行することができ、高さの異なる複数種の凸状パターンの形成工程をより一層短縮することができる。

そして、請求項６に係る発明によれば、大面積の基板に対しても複数種のマスクパターンを容易に露光することができ、高さの異なる複数種の凸状パターンを容易に形成することができる。

また、請求項７に係る発明によれば、基板を連続して供給しながら露光を実行することができ、高さの異なる複数種の凸状パターンの形成工程をより一層短縮することができる。この場合、複数種の露光パターンをそれぞれ異なる回数で多重露光して、感光性樹脂の複数種のマスクパターンに対応した各部分の硬化反応をより大きく異ならせることができる。したがって、複数種の凸状パターンの高低差をより大きくすることができる。また、一のマスクパターンの単位マスクパターン列と他のマスクパターンの単位マスクパターン列数とを適宜設定することにより、複数種の凸状パターンの高さの差を略任意に設定することができる。

さらに、請求項８に係る発明によれば、複数種の露光パターンをそれぞれ異なる回数で多重露光して、感光性樹脂の複数種のマスクパターンに対応した各部分の硬化反応をより大きく異ならせることができる。したがって、複数種の凸状パターンの高低差をより大きくすることができる。また、一のマスクパターンの単位マスクパターン列と他のマスクパターンの単位マスクパターン列数とを適宜設定することにより、複数種の凸状パターンの高低差を略任意に設定することができる。

さらにまた、請求項９に係る発明によれば、高さの異なる複数種の凸状パターンを確実に形成することができる。

そして、請求項１０に係る発明によれば、カラーフィルタ基板のセルギャップを制御するスペーサと、液晶分子の配向を制御する配向制御用リブとを同一の材料を使用して同時に形成することができ、その形成工程を短縮することができる。したがって、カラーフィルタ基板の製造コストを低減することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明によるフォトマスクの第１の実施形態を示す平面図であり、（ａ）は全体を示し、（ｂ）は一部を拡大して示している。また、図２は図１（ｂ）のＸ−Ｘ線断面図である。このフォトマスク１は、基板上に塗布された感光性樹脂を露光して高さの異なる複数種の凸状パターンを形成するためのもので、ガラス基板２と、不透明膜３と、第１のマスクパターン４と、第２のマスクパターン５と、集光レンズ６とからなる。以下、上記基板がカラーフィルタ基板の場合について説明する。

上記ガラス基板２は、紫外線を透過し易い、例えば透明な石英ガラスから成る。
上記ガラス基板２の一面には、不透明膜３が形成されている。この不透明膜３は、紫外線の透過を遮断するものであり、例えばクロム（Ｃｒ）の薄膜である。

上記不透明膜３には、第１のマスクパターン４が形成されている。この第１のマスクパターン４は、上記カラーフィルタ基板の高さの異なる複数種の凸状パターンのうち、高さが最も高くてセルギャップを制御するスペーサを形成するためのものであり、複数のマスクパターンのうち一のマスクパターンと成るもので、図１（ａ）に示すように、ドット状のパターン（開口）を所定間隔で約一直線状に並べた第１の単位マスクパターン列７を間隔Ｌで複数列並べて構成したものである。

上記不透明膜３には、第２のマスクパターン５が形成されている。この第２のマスクパターン５は、上記カラーフィルタ基板の高さの異なる複数種の凸状パターンのうち、スペーサよりも高さが低く液晶分子の配向を制御する配向制御用リブを形成するためのものであり、複数のマスクパターンのうち他のマスクパターンと成るもので、図１（ａ）に示すように、中央部で折曲したパターン（開口）をその折曲方向に所定間隔で略一直線状に並べた第２の単位マスクパターン列８を第１の単位マスクパターン列７と交互に間隔Ｌで複数列並べて構成したものである。

上記第２の単位マスクパターン列８の具体的形状は、図１（ｂ）に一部拡大して示しているように、中央部で折曲した第１のパターン９ａと、中央部で折曲すると共に該折曲部から折曲方向と反対方向に突出した片部を有する第２のパターン９ｂと、該第２のパターン９ｂと略相似形の第３のパターン９ｃとを一組として複数組を列状に並べたものである。

上記ガラス基板２の一面にて上記第１のマスクパターン４が形成された面２ａには、図２に示すように、第１のマスクパターン４のドット状のパターン（開口）に対応して集光レンズ６が設けられている。この集光レンズ６は、紫外光を集光して、第２のマスクパターン５を透過した露光光よりも照射エネルギーの高い露光光を生成するためのものであり、公知の技術を適用して形成することができる。

図３は上記集光レンズ６の他の形成例を示す図１（ｂ）のＸ−Ｘ線断面図である。このフォトマスク１は、ガラス基板２の一面にて第１のマスクパターン４が形成された面２ａの反対面２ｂに第１のマスクパターン４のドット状パターン（開口）に対応して集光レンズ６を形成したものである。

次に、本発明のフォトマスク１を使用する露光装置について図４を参照して説明する。
図４に示すように、上記露光装置は、搬送手段１０と、マスクステージ１１と、光源１２と、コンデンサーレンズ１３と、撮像手段１４と、照明手段１５とを備えている。

上記搬送手段１０は、ネガ型の感光性樹脂を塗布したカラーフィルタ基板１６をステージ１７上面に載置して図４に矢印Ａで示す方向に一定速度で搬送するものであり、ステージ１７の位置を検出する位置センサーとステージ１７の移動速度を検出する速度センサーとを備えている。また、上記ステージ１７は、その中央部にカラーフィルタ基板１６の露光領域に対応した大きさの開口部を設け、後述の照明手段１５によりカラーフィルタ基板１６を裏面から照明できるようになっている。

上記搬送手段１０の上方には、搬送されるカラーフィルタ基板１６の上面に近接対向してマスクステージ１１が配設されている。このマスクステージ１１は、本発明のフォトマスク１を保持するものであり、中央部にてフォトマスク１のマスクパターン形成領域１８（図５参照）に対応して開口部を形成して第１及び第２のマスクパターン４，５を透過した露光光がその下を通過するカラーフィルタ基板１６面に到達できるようにしている。そして、図示省略の制御手段によって制御されて、矢印Ａで示す搬送方向と略直交する方向に変位可能となっている。なお、本発明のフォトマスク１は、図１に示すように、第１及び第２の単位マスクパターン列７，８をカラーフィルタ基板１６の搬送方向（矢印Ａ方向）と略直交させてマスクステージ１１に保持される。

上記マスクステージ１１のフォトマスク１に紫外光Ｐ１を照射可能に光源１２が設けられている。この光源１２は、図示省略の制御手段によって制御されて紫外光Ｐ１を間欠放射するものであり、フラッシュランプやレーザ光源等である。

上記マスクステージ１１と光源１２との間には、コンデンサーレンズ１３が設けられている。このコンデンサーレンズ１３は、光源１２から放射された紫外光Ｐ１を平行光にしてフォトマスク１に照射するものである。

そして、上記光源１２、コンデンサーレンズ１３及びマスクステージ１１を含んで露光光学系１９が構成されている。

上記搬送手段１０の上方には、撮像手段１４が設けられている。この撮像手段１４は、露光光学系１９の露光位置に対して、即ち図５に示すフォトマスク１の矢印Ａと直交方向の中心線に対してカラーフィルタ基板１６の搬送方向（矢印Ａ方向）手前側へ距離Ｄ１だけ離れた位置を撮像するものであり、搬送手段１０のステージ１７の上面に平行な面内にて矢印Ａ方向と略直交方向に多数の受光素子２０を一直線状に並べたラインＣＣＤカメラである。そして、カラーフィルタ基板１６に設けられた例えば矢印Ａ方向に平行な細線状のアライメントマーク２２（図６参照）、矢印Ａ方向と直交する細線状の露光開始基準マーク２３（図６参照）及びピクセル等を撮像してその画像情報を図示省略の制御手段に送り、該制御手段によるフォトマスク１とカラーフィルタ基板１６との位置合わせ及び光源１２による紫外光Ｐ１の放射タイミングの制御を可能とさせている。また、撮像手段１４は、同図に示すように、その中心位置がマスクステージ１１に保持されたフォトマスク１の矢印Ａ方向に平行な中心線に合致するように予め位置決め設定されており、図示省略の制御手段によって制御されてマスクステージ１１と一体的に矢印Ａと略直交方向に変位可能となっている。

上記搬送手段１０のステージ１７下側には、図４に示すように、撮像手段１４に対向して照明手段１５が設けられている。この照明手段１５は、撮像手段１４の撮像位置に可視光を照射するものであり、例えばハロゲンランプ等である。この場合、照明手段１５の光照射方向前方に紫外線カットフィルタを設けて紫外線を遮断し、カラーフィルタ基板１６の感光性樹脂が照明手段１５の照明光により露光されるのを防止するとよい。

なお、露光装置は、撮像手段１４と照明手段１５とを上下反対に配置してもよい。また、露光装置は、上述したものに限られず、カラーフィルタ基板を一方向に一定速度で搬送しながら露光を行なうことを可能にしたものであれば如何なる露光装置であってもよい。

次に、このように構成された本発明のフォトマスク１を使用して行なう凸状パターンの形成方法について説明する。なお、ここでは、上記凸状パターンの露光を上記露光装置を使用して行なう場合について説明する。
先ず、露光装置のマスクステージ１１上にフォトマスク１が集光レンズ６を形成した面を上にして第１及び第２の単位マスクパターン列７，８がカラーフィルタ基板１６の搬送方向（矢印Ａ方向）と略直交するように配置され固定される。

次に、感光性樹脂のフォトマスク１の第１のマスクパターン４に対応する部分の硬化反応が十分に進行し、且つ第２のマスクパターン５に対応する部分の硬化反応の進行が不十分となるように予め実験して確認された光源１２の光量（パワー）及び照射時間並びにカラーフィルタ基板１６の移動速度が図示省略の入力手段により設定される。

さらに、公知の手段により表面にネガ型の感光性樹脂を塗布したカラーフィルタ基板１６が準備される。このカラーフィルタ基板１６は、図６に示すように、全露光領域が第１露光領域２１ａ、第２露光領域２１ｂ及び第３露光領域２１ｃに予め分割設定されたものである。この場合、第１〜第３露光領域２１ａ〜２１ｃは、フォトマスク１のマスクパターン形成領域１８の矢印Ａ方向の幅Ｄ３（図５参照）に対応させて、幅がＤ３とされ、該幅方向に間隔Ｄ３で設定されている。また、カラーフィルタ基板１６の中心線上にて上記第１〜第３露光領域２１ａ〜２１ｃの並び方向の一方端側には、同方向に略平行な細長状のアライメントマーク２２と同方向に略直交する細長状の露光開始基準マーク２３が形成されている。

このように形成されたカラーフィルタ基板１６は、アライメントマーク２２及び露光開始基準マーク２３が形成された側の端部１６ａを搬送方向先頭側にして搬送手段１０のステージ１７上に載置される。そして、図４に示す矢印Ａ方向に一定の速度で搬送される。同時に照明手段１５が点灯され、撮像手段１４による撮像が開始する。

カラーフィルタ基板１６が撮像手段１４の下側に達すると、撮像手段１４はカラーフィルタ基板１６のアライメントマーク２２、露光開始基準マーク２３及びピクセル等の各パターンを撮像する。この場合、先ずアライメントマーク２２が撮像され、この撮像画像の輝度変化に基づいてアライメントマーク２２の矢印Ａに略直交する方向の位置が検出される。そして、撮像手段１４に予め設定された基準位置、例えば中心位置と上記アライメントマーク２２の検出位置との距離が演算され、該距離が所定値となるように撮像手段１４とマスクステージ１１とが一体的に矢印Ａで示す搬送方向と略直交方向に変位される。これにより、カラーフィルタ基板１６とフォトマスク１とが位置合わせされる。

さらにカラーフィルタ基板１６が移動して露光開始基準マーク２３が撮像手段１４によって撮像されると、この撮像画像の輝度変化から上記露光開始基準マーク２３の例えば搬送方向先頭側の縁部が検出される。同時に搬送手段１０に備えた位置センサーの出力に基づいて、ステージ１７の位置が検出され、該位置を基準にしたステージ１７の移動距離の計測が開始される。

撮像手段１４により上記露光開始基準マーク２３の搬送方向先頭側の縁部が検出されてから、カラーフィルタ基板１６が距離（Ｄ１＋Ｄ２）だけ移動すると、カラーフィルタ基板１６の第１露光領域２１ａがフォトマスク１の下側にてマスクパターン形成領域１８に合致することになる。このとき、図示省略の制御手段によって制御されて光源１２が所定時間だけ点灯され、光源１２から紫外光Ｐ１が放射される。

上記紫外光Ｐ１は、図７に示すように、フォトマスク１の上面に照射する。このとき、同図（ａ）に示すように、第１のマスクパターン４に照射した紫外光Ｐ１は、集光レンズ６によって例えばカラーフィルタ基板１６のブラックマトリクス２４上の所定位置に集められ、露光光Ｐ２として該位置の感光性樹脂２５を露光する。

一方、図７（ｂ）に示すように、第２のマスクパターン５に照射した紫外光Ｐ１は、該第２のマスクパターン５をそのまま透過し、露光光Ｐ２として第２のマスクパターン５に対応するピクセル２６上の感光性樹脂２５を露光する。

この場合、第１のマスクパターン４を透過した露光光Ｐ２は、集光レンズ６によって集光されたものであるため、第２のマスクパターン５をそのまま透過した露光光Ｐ２に比べて照射エネルギーが高い。逆に言えば、第２のマスクパターン５を透過した露光光Ｐ２は、第１のマスクパターン４を透過した露光光Ｐ２よりも照射エネルギーが低い。したがって、感光性樹脂２５の第１のマスクパターン４に対応する部分の硬化反応が十分に進行した状態であっても、第２のマスクパターン５に対応する部分の硬化反応は不十分なものとなる。

引き続いて、カラーフィルタ基板１６が距離Ｄ３だけ矢印Ａ方向に移動すると、第２露光領域２１ｂがフォトマスク１の下側にてマスクパターン形成領域１８に合致することになる。このとき、図示省略の制御手段によって制御されて光源１２が所定時間だけ点灯され、光源１２から紫外光Ｐ１が放射される。そして、上述と同様に、感光性樹脂２５の第１のマスクパターン４に対応した部分及び第２のマスクパターン５に対応した部分が露光される。

さらに、カラーフィルタ基板１６が距離Ｄ３だけ矢印Ａ方向に移動すると、第３露光領域２１ｃがフォトマスク１の下側にてマスクパターン形成領域１８に合致し、該第３露光領域２１ｃの第１のマスクパターン４に対応した部分及び第２のマスクパターン５に対応した部分の感光性樹脂２５が露光される。

このようにして、カラーフィルタ基板１６の全露光領域に対する露光が終了すると、カラーフィルタ基板１６の感光性樹脂２５は、所定の現像液により所定時間だけ現像される。このとき、第１のマスクパターン４の照射エネルギーに対する第２のマスクパターン５の照射エネルギーを１／ｍ（ｍは１以上の正の数）とすると、第１のマスクパターン４の露光量に対する第２のマスクパターン５の露光量は１／ｍとなる。したがって、感光性樹脂２５の特質により、図８に示すように、感光性樹脂２５の硬化反応が十分に進行した第１のマスクパターン４に対応した部分は、現像液に殆ど溶解せず塗布膜厚に略等しい高さのスペーサ２７が形成される。また、感光性樹脂２５の硬化反応の進行が不十分な第２のマスクパターン５に対応した部分は、硬化反応の進行状態に応じて一部が現像液に溶解し、上記スペーサ２７よりも高さの低い配向制御用リブ２８が形成される。

図９は本発明のフォトマスク１の第２の実施形態を示す平面図である。
このフォトマスク１は、間隔Ｌで並んだ複数の第１の単位マスクパターン列７の列間に間隔３Ｌで第２の単位マスクパターン列８が形成されたものである。

このように構成された第２の実施形態のフォトマスク１を使用した露光は、カラーフィルタ基板１６をフォトマスク１に対向して配置し、第１の単位マスクパターン列７と交差する方向に一定速度で移動させ、カラーフィルタ基板１６が第１の単位マスクパターン列７の列間隔Ｌと等しい距離だけ移動する毎に光源１２から紫外光Ｐ１を放射し、カラーフィルタ基板１６に露光光Ｐ２を照射して行なう。

これにより、例えば図９に示すフォトマスク１においては、第１の単位マスクパターン列７は１４回の多重露光が実行され、第２の単位マスクパターン列８は５回の多重露光が実行されることになる。この場合、第１の単位マスクパターン列７の照射エネルギーに対する第２の単位マスクパターン列８の照射エネルギーを１／ｍ（ｍは１以上の正の数）とすると、第１の単位マスクパターン列７の露光量に対する第２の単位マスクパターン列８の露光量は５／（１４ｍ）となり、両者の露光量の差を第１の実施形態よりも大きくすることができる。したがって、より高さの低い配向制御用リブ２８を形成することができる。

なお、第１の単位マスクパターン列７及び第２の単位マスクパターン列８の列数をそれぞれ適宜に設定することにより、配向制御用リブ２８の高さを略任意に設定することができる。この場合、スペーサ２７の高さは、感光性樹脂２５の塗布膜厚によって決まる。

上記第２の実施形態においては、間隔Ｌで並んだ第１の単位マスクパターン列７の列間に間隔３Ｌで第２の単位マスクパターン列８を形成した場合について説明したが、本発明はこれに限られず、第２の単位マスクパターン列８は間隔ｎＬ（ｎは２以上の整数）で形成されていればよい。又は、第２の単位マスクパターン列８は、一定間隔で形成される必要はなく、第１の単位マスクパターン列７の列間の少なくとも一つに形成されていればよい。

以上の説明においては、カラーフィルタ基板１６を矢印Ａ方向に一定速度で搬送する場合について述べたが、本発明はこれに限られず、第１の実施形態のフォトマスク１を使用した露光においては、カラーフィルタ基板１６と上記フォトマスク１とを相対的にカラーフィルタ基板１６面に平行な面内を所定距離だけステップ移動させ、カラーフィルタ基板１６面に予め分割設定された複数の露光領域を順次露光するようにしてもよい。また、第２の実施形態のフォトマスク１を使用した露光においては、カラーフィルタ基板１６を上記フォトマスク１に対して相対的にフォトマスク１の面に平行な面内にて第１の単位マスクパターン列７と交差する方向に該第１の単位マスクパターン列７の列間隔Ｌと等しい距離だけ順次ステップ移動し、その都度露光光を照射するようにしてもよい。

また、以上の説明においては、基板がカラーフィルタ基板１６である場合について述べたが、本発明はこれに限られず、高さの異なる複数種の凸状パターンを形成しようとする基板であれば如何なるものであってもよい。

本発明によるフォトマスクの第１の実施形態を示す平面図であり、（ａ）は全体を示し、（ｂ）は一部を拡大して示している。 図１（ｂ）のＸ−Ｘ線断面図である。 上記フォトマスクに備える集光レンズの他の形成例を示す図１（ｂ）のＸ−Ｘ線断面図である。 本発明のフォトマスクを使用する露光装置の概略構成を示す正面図である。 上記露光装置において、フォトマスクと撮像手段との関係を示す説明図である。 上記露光装置において使用するカラーフィルタ基板の概要図である。 本発明のフォトマスクを使用した露光を示す説明図であり、（ａ）は第１のマスクパターンの露光を示し、（ｂ）は第２のマスクパターンの露光を示している。 本発明のフォトマスクを使用した露光の結果形成される凸状パターンについて示す説明図である。 本発明のフォトマスクの第２の実施形態を示す平面図である。

符号の説明

１…フォトマスク
２…ガラス基板
３…不透明膜
４…第１のマスクパターン（一のマスクパターン）
５…第２のマスクパターン（他のマスクパターン）
６…集光レンズ
７…第１の単位マスクパターン列
８…第２の単位マスクパターン列
１６…カラーフィルタ基板
２５…感光性樹脂
２７…スペーサ（凸状パターン）
２８…配向制御用リブ（凸状パターン）

Claims (10)

1. 基板上に塗布された感光性樹脂を露光して高さの異なる複数種の凸状パターンを形成するためのフォトマスクであって、
   透明なガラス基板の一面を覆って形成された不透明膜に多数形成され、前記複数種の凸状パターンに対応した開口を有して紫外光を透過させる複数種のマスクパターンと、
   前記複数種のマスクパターンのうち前記複数種の凸状パターンの高さの最も高い凸状パターンを形成するための一のマスクパターンに対応して前記ガラス基板に形成された集光レンズと、
   を備えたことを特徴とするフォトマスク。
2. 前記複数種のマスクパターンは、同種のパターンを略一直線状に並べて単位マスクパターン列とし、前記一のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列と他のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列とを所定間隔で交互に複数列並べて構成されたことを特徴とする請求項１記載のフォトマスク。
3. 前記複数種のマスクパターンは、同種のパターンを略一直線状に並べて単位マスクパターン列とし、前記一のマスクパターンを構成する複数の単位マスクパターン列を所定間隔で複数列並べて形成し、該複数の単位マスクパターン列の列間の少なくとも一つに他のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列を形成して構成されたことを特徴とする請求項１記載のフォトマスク。
4. 基板上に塗布された感光性樹脂を露光して高さの異なる複数種の凸状パターンを形成する方法であって、
   透明なガラス基板の一面を覆って形成された不透明膜に多数形成され、前記複数種の凸状パターンに対応した開口を有して紫外光を透過させる複数種のマスクパターンと、前記複数種のマスクパターンのうち前記複数種の凸状パターンの高さの最も高い凸状パターンを形成するための一のマスクパターンに対応して前記ガラス基板に形成された集光レンズと、を備えたフォトマスクを前記基板に対向して配置し、前記フォトマスクの上方から所定の光量で所定時間だけ紫外光を照射し、前記複数種のマスクパターンを透過したそれぞれ異なる照射エネルギーの露光光により前記感光性樹脂を露光する段階と、
   前記露光された感光性樹脂を所定時間だけ現像して前記高さの異なる複数種の凸状パターンを形成する段階と、
   を行なうことを特徴とする凸状パターン形成方法。
5. 前記感光性樹脂を露光する段階には、前記複数種のマスクパターンが同種のパターンを略一直線状に並べて単位マスクパターン列とし、前記一のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列と他のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列とを所定間隔で交互に複数列並べて構成された前記フォトマスクを配置し、前記基板を前記単位マスクパターン列と交差する方向に一定速度で移動させ、前記基板面にその移動方向に予め分割設定された複数の露光領域が前記フォトマスクの下側を順次通過するのに同期して前記露光光を照射することを特徴とする請求項４記載の凸状パターン形成方法。
6. 前記感光性樹脂を露光する段階には、前記複数種のマスクパターンが同種のパターンを略一直線状に並べて単位マスクパターン列とし、前記一のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列と他のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列とを所定間隔で交互に複数列並べて構成された前記フォトマスクを配置し、前記基板を前記フォトマスクに対して相対的に前記フォトマスクの面に平行な面内を所定距離だけステップ移動させ、そのステップ移動に同期して前記露光光を照射して前記基板面に予め分割設定された複数の露光領域を順次露光することを特徴とする請求項４記載の凸状パターン形成方法。
7. 前記感光性樹脂を露光する段階には、前記複数種のマスクパターンが同種のパターンを略一直線状に並べて単位マスクパターン列とし、前記一のマスクパターンを構成する複数の単位マスクパターン列を所定間隔で複数列並べて形成し、該複数の単位マスクパターン列の列間の少なくとも一つに他のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列を形成して構成された前記フォトマスクを配置し、前記基板を前記単位マスクパターン列と交差する方向に一定速度で移動させ、前記基板が前記一のマスクパターンの単位マスクパターン列の列間隔と等しい距離だけ移動する毎に前記露光光を照射することを特徴とする請求項４記載の凸状パターン形成方法。
8. 前記感光性樹脂を露光する段階には、前記複数種のマスクパターンが同種のパターンを略一直線状に並べて単位マスクパターン列とし、前記一のマスクパターンを構成する複数の単位マスクパターン列を所定間隔で複数列並べて形成し、該複数の単位マスクパターン列の列間の少なくとも一つに他のマスクパターンを構成する単位マスクパターン列を形成して構成された前記フォトマスクを配置し、前記基板を前記フォトマスクに対して相対的に前記フォトマスクの面に平行な面内にて前記単位マスクパターン列と交差する方向に前記一のマスクパターンの単位マスクパターン列の列間隔と等しい距離だけ順次ステップ移動し、その都度前記露光光を照射することを特徴とする請求項４記載の凸状パターン形成方法。
9. 前記露光の光量及び照射時間は、前記感光性樹脂の前記一のマスクパターンに対応する部分の硬化反応が十分に進行し、且つ他のマスクパターンに対応する部分の硬化反応の進行が不十分となるように設定されたことを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載の凸状パターン形成方法。
10. 前記基板は、カラーフィルタ基板であり、前記複数種の凸状パターンのうち前記高さの最も高い凸状パターンはセルギャップを制御するスペーサで、他の凸状パターンは液晶分子の配向を制御する配向制御用リブであることを特徴とする請求項４〜９のいずれか１項に記載の凸状パターン形成方法。
    

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