JP2009216996A - フォトマスクおよびフォトマスクを用いるカラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カラーフィルタのスペーサ、サブスペーサ、リブを一工程のフォトリソグラフィーで高品質に形成する方法を提供する。
【解決手段】フォトマスク１は、基板１１上に、遮光パターン１２、ハーフトーンパターン１３、周囲にハーフトーンパターン１５を有する遮光パターン１４を有する。基板２３にポジ型フォトレジスト１６を塗布したカラーフィルタ２に、フォトマスク１を介して露光し、現像を行うことで、カラーフィルタ３が得られる。カラーフィルタ３は、遮光パターン１２に対応してスペーサ１７が形成され、ハーフトーンパターン１３に対応してリブ１９が形成され、遮光パターン１４とハーフトーンパターン１５に対応してサブスペーサ２１が形成される。サブスペーサ２１は、高い中心部に低い周辺部を有する。カラーフィルタ３をベークすると、スペーサ２９、サブスペーサ３３、リブ３１を備えたカラーフィルタ４が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置などに用いられるカラーフィルタなどに関するものである。

ＶＡ方式（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ方式、垂直配向方式）液晶表示装置用のカラーフィルタにおいて、スペーサのほかに、液晶配向用突起物(リブ）を形成することが行われ、スペーサとリブとを形成する際には、２回のフォトリソグラフィー工程を要していた。

また、更に近年では、液晶パネルでの低温発泡と外部からの圧力に対する適性を両立させるために、スペーサよりも低いサブスペーサを形成する方法が考案されている。この場合、スペーサ形成工程、リブ形成工程に加えて、更にもう１つのサブスペーサ形成工程を合わせて合計３回のフォトリソグラフィー工程が必要であった。

そこで、フォトリソグラフィー工程を減らすために、ハーフトーンマスクを用いることが考えられた。ハーフトーンマスクを用いたカラーフィルタの製造方法を図５を用いて説明する。フォトマスク１０１には、基板１１上に遮光パターン１２とハーフトーンパターン１３、ハーフトーンパターン４９とを有する。ハーフトーンパターン１３とハーフトーンパターン４９は同じ材質である。フォトマスク１０１を用いて、基板２３上の遮光層２５と着色層２７の上にコーティングされたポジ型フォトレジストを露光し、現像すると、カラーフィルタ１０２が得られる。カラーフィルタ１０２において、サブスペーサ５１はハーフトーンパターン４９に対応して形成されるため、ハーフトーンパターン１３に対応して形成されるリブ１９と同程度の高さであり、スペーサ１７と比べて低すぎるため、サブスペーサ５１はサブスペーサとしての役割を果たさない。
つまり、フォトマスク１０１では、カラーフィルタ１０２において、２種類の高さしか実現できず、３種類の高さを持つ構造物を一括して形成することは不可能であった。

また、スペーサとサブスペーサとリブとを一度に形成する方法も考えられている。図６は、従来のフォトマスク１０３と、従来のカラーフィルタ１０４とを示す図である。フォトマスク１０３には、基板１１上に遮光パターン１２とハーフトーンパターン１３、遮光パターン５３とを有する。遮光パターン５３は、遮光パターン１２と同じ材質であるが、幅が狭い。フォトマスク１０３を用いて、基板２３上の遮光層２５と着色層２７の上にコーティングされたポジ型フォトレジストを露光し、現像すると、カラーフィルタ１０４がえられる。カラーフィルタ１０４において、サブスペーサ５５は遮光パターン５３に対応して形成される。遮光パターン５３は幅が狭く、遮光パターン５３の周囲を通過した透過光が、回折して回り込むため、遮光パターン５３に対応する箇所においても、完全に遮光できない。そのため、サブスペーサ５５は、遮光パターン１２により遮光されて形成されるスペーサ１７に比べて、低くなる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−９４０６４号公報

しかしながら、カラーフィルタ１０４においては、遮光パターン５３の幅が狭いため、サブスペーサ５５の幅も狭くなり、強度が十分でないという問題点があった。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、カラーフィルタのスペーサ、サブスペーサ、リブを一工程のフォトリソグラフィーで高品質に形成する方法を提供することである。

前述した目的を達成するために、第１の発明は、遮光領域を有するフォトマスクであって、前記遮光領域が、中心に遮光パターンを有し、前記遮光パターンの端部から５μｍ以内にハーフトーンパターンを有することを特徴とするフォトマスクである。また、前記遮光パターンの幅が、５０μｍ以下であることが好ましく、前記ハーフトーンパターンの幅が、２μｍ以上であることが好ましい。

また、第２の発明は、第１の発明のフォトマスクを用いて、ポジ型フォトレジストが塗布された基板を露光する工程と、前記基板を現像する工程と、前記基板をベークする工程と、を具備することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。

また、第３の発明は、遮光パターンからなる第１の遮光領域と、中心に遮光パターンを有し、前記遮光パターンの端部から５μｍ以内にハーフトーンパターンを有する第２の遮光領域と、を有するフォトマスクを用いて、ポジ型フォトレジストが塗布された基板を露光する工程と、前記基板を現像する工程と、前記基板をベークする工程と、を具備し、前記第１の遮光領域に対応する部材と、前記第２の遮光領域に対応する前記部材より低いサブ部材とを形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。

また、第４の発明は、遮光パターンからなる第１の遮光領域と、前記第１の遮光領域の遮光パターンよりも幅の広い遮光パターンからなる第２の遮光領域と、を有するフォトマスクを用いて、ポジ型フォトレジストが塗布された基板を露光する工程と、前記基板を現像する工程と、前記基板をベークする工程と、を具備し、前記第１の遮光領域に対応する部材と、前記第２の遮光領域に対応する前記部材より低いサブ部材とを形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。

また、第５の発明は、開口領域を有するフォトマスクであって、前記開口領域が、遮光部中に、中心に開口パターンを有し、前記開口パターンの端部から５μｍ以内にハーフトーンパターンを有することを特徴とするフォトマスクである。また、前記開口パターンの幅が、５０μｍ以下であることが好ましく、前記ハーフトーンパターンの幅が、２μｍ以上であることが好ましい。

また、第６の発明は、第５の発明のフォトマスクを用いて、ネガ型フォトレジストが塗布された基板を露光する工程と、前記基板を現像する工程と、前記基板をベークする工程と、を具備することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。

また、第７の発明は、遮光部中に、開口パターンからなる第１の開口領域と、中心に開口パターンを有し、前記遮光パターンの端部から５μｍ以内にハーフトーンパターンを有する第２の開口領域と、を有するフォトマスクを用いて、ネガ型フォトレジストが塗布された基板を露光する工程と、前記基板を現像する工程と、前記基板をベークする工程と、を具備し、前記第１の開口領域に対応する部材と、前記第２の開口領域に対応する前記部材より低いサブ部材とを形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。

また、第８の発明は、遮光部中に、開口パターンからなる第１の開口領域と、
前記第１の開口領域の開口パターンよりも幅の広い開口パターンからなる第２の開口領域と、を有するフォトマスクを用いて、ネガ型フォトレジストが塗布された基板を露光する工程と、前記基板を現像する工程と、前記基板をベークする工程と、を具備し、前記第１の開口領域に対応する部材と、前記第２の開口領域に対応する前記部材より低いサブ部材とを形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。

ここで、部材やサブ部材には、スペーサ、サブスペーサ、リブ、サブリブ等が含まれる。サブリブとは、高さと線幅の両方またはどちらかがリブより小さい突起である。

本発明により、カラーフィルタのスペーサ、サブスペーサ、リブを一工程のフォトリソグラフィーで高品質に形成する方法を提供することができる。

以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１を用いて、第１の実施形態に係るカラーフィルタ４の製造方法について説明する。図１（ａ）に示すようなフォトマスク１を用いて、図１（ｂ）に示すような、ポジ型フォトレジスト１６を塗布したカラーフィルタ２を露光し、現像すると、図１（ｃ）に示すような、カラーフィルタ３が得られる。カラーフィルタ３をベークすることで、図１（ｄ）に示すようなカラーフィルタ４が得られる。

図１（ａ）は、フォトマスク１を示す図である。フォトマスク１は、基板１１に、遮光パターン１２、ハーフトーンパターン１３、遮光パターン１４、ハーフトーンパターン１５とを有する。遮光パターン１２を第１遮光領域と、遮光パターン１４とハーフトーンパターン１５とを第２遮光領域と、ハーフトーンパターン１３を第３遮光領域と呼ぶこととする。

基板１１は、一般にカラーフィルタに用いられる基板を使用することができる。例えば、ホウ珪酸ガラス、アルミノホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス、合成石英ガラス、ソーダライムガラス、ホワイトサファイアなどの可撓性のない透明なリジット材、あるいは、透明樹脂フィルム、光学用樹脂フィルムなどの可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。前記フレキシブル材としては、ポリメチルメタクリレート等のアクリル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、シンジオタクティック・ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂、ポリエーテルニトリル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリシクロヘキセン、ポリノルボルネン系樹脂、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド等からなるものを挙げることができるが、一般的なプラスチックからなるものも使用可能である。特に、石英ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり、寸法安定性および高温加熱処理における特性に優れている。

遮光パターン１２は、実質的に露光光を透過しないものであり、露光波長における平均透過率が０．１％以下であることが好ましい。遮光パターン１２としては、一般にフォトマスクに用いられる遮光膜を用いることができ、例えばクロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム、モリブデンシリサイド、タンタル、アルミニウム、ケイ素、酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などの膜が挙げられる。中でも、クロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム等のクロム系膜が好適に用いられる。このようなクロム系膜は、最も使用実績があり、コスト、品質の点で好ましいからである。このクロム系膜は、単層であってもよく、２層以上が積層されたものであってもよい。

遮光パターン１２の膜厚としては、特に限定されるものではなく、例えばクロム膜の場合には５０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度とすることができる。

遮光パターン１２の成膜方法としては、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などの物理蒸着法（ＰＶＤ）が用いられる。

成膜後、遮光パターン１２のパターニングを行う。パターニング方法は特に限定されないが、通常はリソグラフィー法が用いられる。

ハーフトーンパターン１３は、特に限定されるものではなく、例えばクロム、モリブデンシリサイド、タンタル、アルミニウム、ケイ素等の酸化物、窒化物、炭化物などの膜が挙げられる。ハーフトーンパターン１３および遮光パターン１２を同一エッチング設備、工程でパターニングし得るという利点から、ハーフトーンパターン１３と遮光パターン１２が同系の材料からなる膜であることが好ましい。前述するように遮光パターン１２がクロム系膜であることが好ましいことから、ハーフトーンパターン１３も、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム、酸化窒化炭化クロムなどのクロム系膜であることが好ましい。また、これらのクロム系膜は、機械的強度に優れており、さらには安定しているため、長時間の使用に耐えうるマスクとすることができる。

特に、ハーフトーンパターン１３の元素比率は、金属の含有量は９７％以上であることが好ましく、中でも９９％以上であることが好ましい。また、窒素の含有量は、３％以下であることが好ましく、中でも２％以下であることが好ましい。さらに、酸素の含有量は、３％以下であることが好ましく、中でも２％以下であることが好ましい。

また、ハーフトーンパターン１３は、単層であってもよく、複数の層で構成されていてもよい。これにより、複数の透過率を有する多階調のマスクとすることができる。

ハーフトーンパターン１３の膜厚としては、例えばクロム膜の場合は５〜５０ｎｍ程度とすることができ、また酸化クロム膜の場合は５ｎｍ〜１５０ｎｍ程度とすることができる。ハーフトーンパターン１３の透過率はその膜厚により変わるので、膜厚を制御することで所望の透過率とすることができる。また、ハーフトーンパターン１３が酸素、窒素、炭素などを含む場合は、その透過率は組成により変わるので、膜厚と組成とを同時にコントロールすることで所望の透過率を実現できる。

ハーフトーンパターン１３の成膜方法としては、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などの物理蒸着法（ＰＶＤ）が用いられる。例えばスパッタリング法を用いて酸化窒化炭化クロム膜を成膜する場合は、Ａｒガス等のキャリアガス、酸素（炭酸）ガス、窒素ガスを反応装置内に導入し、Ｃｒターゲットを用いた反応性スパッタリング法にて酸化窒化炭化クロム膜を成膜することができる。この際、酸化窒化炭化クロム膜の組成の制御は、Ａｒガス、酸素（炭酸）ガス、窒素ガスの流量の割合を制御することにより行うことができる。

成膜後、パターニングを行い、ハーフトーンパターン１３を形成する。

第２遮光領域は、図２（ａ）に示すような、円形の遮光パターン１４と、遮光パターン１４と同心円状に形成した円形のハーフトーンパターン１５からなる。第２遮光領域は、円形状だけでなく、多角形状の外形を有する環状であっても、図２（ｂ）に示すような帯状のパターンであってもよい。図２（ａ）、（ｂ）に示す遮光パターン１４の幅Ａは、２〜５０μｍであることが好ましく、２〜３０μｍであることがより好ましい。また、図２（ａ）、（ｂ）に示すハーフトーンパターン１５の幅Ｂは、２μｍ以上であることが好ましい。また、ハーフトーンパターン１５は、遮光パターン１４の全体を囲んでいる必要はなく、一部についているだけでもよい。さらに、遮光パターン１４とハーフトーンパターン１５とつながっている必要はない。ハーフトーンパターン１５は遮光パターン１４の端部から５μｍ以内にあることが好ましい。

また、後述するサブスペーサ２１が、ベーク工程において、前記遮光パターン１４に対応して現像されたフォトレジストと、前記ハーフトーンパターン１５に対応して現像されたフォトレジストが、一体化するように、第２領域の幅は２００μｍ以下であることが好ましい。

遮光パターン１４は遮光パターン１２と、ハーフトーンパターン１５はハーフトーンパターン１３と同じ材料、同じ工程で形成される。

図１（ｂ）は、露光前のカラーフィルタ２を示す図である。カラーフィルタ２は、基板２３の上に遮光層２５と着色層２７を有し、全面にポジ型のフォトレジスト１６を塗布してある。

ポジ型フォトレジストとしては特に限定されるものではなく、一般的に使用されるものを用いることができる。具体的には、ノボラック樹脂をベース樹脂とした化学増幅型感光性樹脂等を用いることができる。また、熱可塑性を有することが好ましい。

基板２３は、基板１１に用いられる材料を用いることができる。

遮光層２５は、ブラックマトリクスとも呼ばれ、複数の開口部を備え、着色画素を通過しない光がカラーフィルタ１を通過しないように形成され、平均透過率が０．１％以下であることが好ましい。遮光層２５は、カーボン微粒子、金属酸化物等の遮光物質を含有させた感光性樹脂組成物を用いて樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングすることにより形成することができる。この場合遮光層２５の厚さは、０．５〜４μｍ程度である。

前記遮光物質として、カーボンブラック、酸化チタン、四酸化鉄等の金属酸化物粉末、金属硫化物粉末、金属粉末の他に、赤、青、緑色等の顔料の混合物等を用いることができる。

前記感光性樹脂組成物としては、ネガ型感光性樹脂およびポジ型感光性樹脂のいずれも用いることができる。なお、樹脂の着色は不問である。

ネガ型感光性樹脂としては特に限定されるものではなく、一般的に使用されるネガ型感光性樹脂を用いることができる。

また、ポジ型感光性樹脂としては特に限定されるものではなく、一般的に使用されるものを用いることができる。

また、遮光層２５は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法等によりクロム等の金属薄膜を形成し、この金属薄膜をパターニングすることにより形成することもできる。この場合、遮光層２５の厚みは、５〜５００ｎｍ程度である。

着色層２７は、透過した光を着色するための層であり、赤色層、緑色層、青色層などの、顔料を含んだ感光性樹脂組成物で形成されている。前記感光性樹脂組成物としては、遮光層２５に用いた感光性樹脂組成物と同様の感光性樹脂組成物のうち、樹脂として透明なものを使用することができる。着色層２７の厚みは、０．５〜５μｍ程度である。

なお、着色層２７は、遮光層２５の開口部を覆うように形成される。遮光層２５の上に着色層２７が重なってもよいし、遮光層２５と着色層２７が隣接してもよい。

また、カラーフィルタ２には、ほかにも透明電極層（図示せず）などを有する。

図１（ｃ）は、カラーフィルタ３を示す図である。カラーフィルタ３は、基板２３の上に遮光層２５と着色層２７を有し、遮光層２５の上にスペーサ１７とサブスペーサ２１を、着色層２７の上にリブ１９を有する。

カラーフィルタ３は、カラーフィルタ２をフォトマスク１を用いて露光し、現像して作製される。

スペーサ１７は、第１遮光領域に対応して形成され、サブスペーサ２１は第２遮光領域に対応して形成され、リブ１９は、第３遮光領域に対応して形成される。

ハーフトーンパターン１３は、露光光を完全には遮光しないため、部分的に感光したフォトレジスト１６により形成されるリブ１９は、完全に遮光されたフォトレジスト１６により形成されるスペーサ１７より高さが低くなる。

サブスペーサ２１は、遮光パターン１４に対応する箇所は高く、ハーフトーンパターン１５に対応する箇所は低くなっている。

図１（ｄ）は、カラーフィルタ３を示す図である。カラーフィルタ４は、カラーフィルタ３をポストベークしたものであり、基板２３上に、遮光層２５と着色層２７とを有し、遮光層２５の上にはスペーサ２９とサブスペーサ３３を有し、着色層２７の上にはリブ３１を有する。

現像後のポジ型のフォトレジスト１６は、熱可塑性を有し、ポストベーク中に軟化する。

スペーサ２９は、スペーサ１７がポストベーク中に熱により軟化し、丸みを帯びたものである。

リブ３１も、リブ１９がポストベーク中に熱により軟化し、丸みを帯びたものである。

リブ３１は、配向制御用突起とも呼ばれ、近傍の液晶分子にプレチルト角を与える作用、および電気力線を所望の方向に歪ませる作用をなすことにより、液晶層の液晶分子の配向方向を複数方向に制御することを可能とする部材である。

サブスペーサ３３は、サブスペーサ２１の中心の高い部分と周囲の低い部分が熱により軟化して融合し、全体として幅が広くて背の低い構造物となる。サブスペーサ３３は、幅が広いため、外部からの圧力を受け止めることが可能である。

サブスペーサ３３は、スペーサ２９よりも高さが低い。通常はスペーサ２９のみでセルギャップを確保しているが、液晶セルに荷重がかかる際に、スペーサ２９が弾性変形を示す範囲内でサブスペーサ３３もともに外部加重を受けるようになっており、液晶セルの対荷重特性を向上させることができる。

第１の実施の形態によれば、スペーサ２９、サブスペーサ３３、リブ３１を一括して作製可能である。また、フォトマスク１を作製する際に、遮光パターン作製工程とハーフトーンパターン作製工程の２工程のみであるため、フォトマスク製作工程の簡略化が可能である。

また、第１の実施の形態によれば、サブスペーサ３３は、上底が大きいため、強度が高く、高品質のサブスペーサである。

また、第１の実施の形態によれば、遮光パターン１４とハーフトーンパターン１５のサイズを変えることで、サブスペーサ２１の構造を変え、ポストベーク後のサブスペーサ３３の高さと幅とを自由に制御できる。

次に、第２の実施形態にかかるカラーフィルタ８の製造方法について説明する。以下の実施形態で第１の実施形態にかかるフォトマスク１などと同一の様態を果たす要素には同一の番号を付し、重複した説明は避ける。

図３（ａ）に示すようなフォトマスク５を用いて、図３（ｂ）に示すような、ポジ型フォトレジスト１６を塗布したカラーフィルタ６を露光し、現像すると、図３（ｃ）に示すような、カラーフィルタ７が得られる。カラーフィルタ７をベークすることで、図３（ｄ）に示すようなカラーフィルタ８が得られる。

図３（ａ）は、フォトマスク５を示す図である。フォトマスク５は、基板１１に、遮光パターン１２、ハーフトーンパターン１３、遮光パターン３５を有する。遮光パターン１２は第１遮光領域を、遮光パターン３５は第２遮光領域を、ハーフトーンパターン１３は第３遮光領域を形成する。

遮光パターン３５は、遮光パターン１２と同じ材質でできているが、遮光パターン１２よりも幅が広い。

図３（ｂ）は、露光前のカラーフィルタ６を示す図である。カラーフィルタ６は、基板２３の上に形成された遮光層２５と着色層２７の上に、フォトレジスト１６を有し、カラーフィルタ２と同様の構造を持つ。

図３（ｃ）は、カラーフィルタ７を示す図である。カラーフィルタ７は、基板２３の上に遮光層２５と着色層２７を有し、遮光層２５の上にスペーサ１７とサブスペーサ３７を、着色層２７の上にリブ１９を有する。カラーフィルタ７は、カラーフィルタ６をフォトマスク５を用いて露光し、現像して得られる。

サブスペーサ３７は、フォトマスク５の第２領域に対応して形成され、スペーサ１７と高さは同じであるが、サブスペーサ３７はより幅が広い。

図３（ｄ）は、カラーフィルタ８を示す図である。カラーフィルタ８は、カラーフィルタ７をポストベークして形成される。

サブスペーサ３９は、ポストベークにより、サブスペーサ３７よりも低くなる。これは、サブスペーサ３７は、十分に幅が広いため、熱可塑性により軟化する際に、高さが低くなるためである。

第２の実施形態によれば、スペーサ２９、サブスペーサ３９、リブ３１という高さの異なる３種の構造物を一括して作成できる。

また、第２の実施形態によれば、フォトマスク５の作製工程は、遮光パターン作製工程とハーフトーンパターン作製工程の２工程のみであるため、フォトマスク製作工程の簡略化が可能である。

また、第２の実施形態によれば、サブスペーサ３９は上底が広く、剛性が高い。

なお、カラーフィルタ３のスペーサ１７、リブ１９、サブスペーサ２１を形成するため、またはカラーフィルタ７のスペーサ１７、リブ１９、サブスペーサ３７を形成するために、ネガ型感光性樹脂を用いてもよい。ネガ型感光性樹脂を用いる場合には、フォトマスク１、５の遮光パターンのある箇所が開口部となり、遮光パターンのない箇所に遮光パターンが形成され、遮光パターンの有無が逆転した構造である、図４（ａ）、（ｂ）に示すようなフォトマスク９，１０を用いる。フォトマスク９、１０を用いて、遮光層２５と着色層２７とを有する基板２３にネガ型フォトレジストをコーティングしたカラーフィルタを露光し、現像することで、カラーフィルタ３、７を形成可能である。

以下、本発明について実験例を用いて具体的に説明する。
（階調マスクの作製）
光学研磨された３９０ｍｍ×６１０ｍｍの合成石英基板上にクロム膜（遮光膜）が厚み１００ｎｍで成膜されている常用のマスクブランク上に、市販のフォトレジスト（東京応化工業社製 ｉｐ−３５００）を厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレートで１５分ベークした後、フォトマスク用レーザ描画装置（マイクロニック社製LRS11000-TFT3)で、所望の遮光パターンを描画した。
次に、専用のデベロッパー（東京応化工業社製 ＮＭＤ３）で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとし、クロム膜をエッチングし、さらに残ったレジストパターンを剥膜することで、所望の遮光パターンを得た。クロム膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）を用いた。クロム膜のエッチング時間は、６０秒であった。

次いで、遮光パターンが形成された基板について、パターン寸法検査、パターン欠陥検査、必要に応じてパターン修正を行い、よく洗浄した後、窒化クロム膜（ハーフトーンパターン）を下記の条件でスパッタリング法にて成膜した。
＜成膜条件＞
・ガス流量比 Ａｒ：Ｎ_２＝５：１
・パワー：１．３ｋＷ
・ガス圧：３．５ｍＴｏｒｒ
窒化クロム膜の膜厚は１０ｎｍとした。
次に、窒化クロム膜上に市販のフォトレジスト（東京応化製 ｉｐ−３５００）を再度、厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレート上で１５分ベークした。
続いてハーフトーンパターンとなる像を再度、レーザ描画装置（マイクロニック社製LRS11000-TFT3)で描画し、専用デベロッパー（東京応化社製 ＮＭＤ３）で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをマスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）で窒化クロム膜およびクロム膜をエッチングし、ハーフトーンパターンおよび遮光パターンを得た。
最後に残ったレジストを剥膜し、パターン寸法検査、パターン欠陥検査などの検査工程を経て、必要に応じてパターン修正を行い、フォトマスクを得た。

（フォトマスクを用いたパターンの形成）
大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚みが０．７ｍｍのガラス基板を準備し、このガラス基板上にポジ型感光性レジスト（ロームアンドハース社製 ＬＣ１００ＶＬ）をスピンコート法により塗布し、減圧乾燥後、１００℃にて３分間プリベークした。その後、フォトマスクを介して下記条件にて露光した。
＜露光条件＞
・露光量：５０ｍＪ／ｃｍ^２（Ｉ線換算）
・露光ギャップ：１５０μｍ

次いで、水酸化カリウム水溶液を用いて現像し、その後、ポストベークとして、２３０℃、３０分間の加熱処理を施し、凸形状のパターンを形成した。

［実験例１］
一枚のマスク内に、直径３０μｍの円形のクロム膜（Ｃｒ３０μｍ）と、直径１８μｍの円形のクロム膜（Ｃｒ１８μｍ）と、直径５μｍの円形のクロム膜と直径３０μｍのハーフトーンパターンが同心円状になる遮光領域（Ｃｒ５μｍ＋ＨＴ３０μｍ）を設けたマスクを作製し、前記条件でポジ型フォトレジストの露光と現像を行った。

［実験例２］
一枚のマスク内に、直径２０μｍ、３０μｍ、４０μｍ、６０μｍの円形のクロム膜を設けたマスクを作製し、前記条件でポジ型フォトレジストの露光と現像を行った。

実験例１、実験例２のマスクを用いて形成されたパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡で観察し、寸法を測定した。実験例１についての結果を表１に、実験例２についての結果を表２に示す。

表１に示すとおり、サブスペーサは、スペーサより高さが低い。また、Ｃｒ５μｍ＋ＨＴ３０μｍのマスクに対応するサブスペーサの上底サイズは、Ｃｒ１８μｍのマスクに対応するサブスペーサの上底サイズよりも大きく、Ｃｒ５μｍ＋ＨＴ３０μｍのマスクに対応するサブスペーサのほうが、強度が高い。

表２に示すとおり、マスクサイズが３０μｍをピークに、径が小さくても大きくても、構造物の高さは低くなる。そのため、直径３０μｍのマスクに対応する構造物をスペーサに、直径６０μｍのマスクに対応する構造物をサブスペーサにすることにより、高いスペーサと、低くて幅が広く、強度の高いサブスペーサを得ることができる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかるカラーフィルタの製造方法などの好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しえることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

第１の実施の形態に係るカラーフィルタ４の製造方法を示す図。 （ａ）第１の実施の形態にかかる第２遮光領域の平面図、（ｂ）第１の実施の形態にかかる第２遮光領域の別の実施例の平面図。 第２の実施の形態に係るカラーフィルタ８の製造方法を示す図。 （ａ）第１の実施の形態の別の実施例にかかるフォトマスク９、（ｂ）第２の実施の形態の別の実施例に係るフォトマスク１０を示す図。 従来の実施形態に係る、（ａ）フォトマスク１０１、（ｂ）カラーフィルタ１０２を示す図。 従来の実施形態に係る、（ａ）フォトマスク１０３、（ｂ）カラーフィルタ１０４を示す図。

符号の説明

１………フォトマスク
２、３、４………カラーフィルタ
５………フォトマスク
６、７、８………カラーフィルタ
９、１０………カラーフィルタ
１１………基板
１２………遮光パターン
１３………ハーフトーンパターン
１４………遮光パターン
１５………ハーフトーンパターン
１６………フォトレジスト
１７………スペーサ
１９………リブ
２１………サブスペーサ
２３………基板
２５………遮光層
２７………着色層
２９………スペーサ
３１………リブ
３３………サブスペーサ
３５………遮光パターン
３７………サブスペーサ
３９………サブスペーサ
４１………遮光パターン
４３………ハーフトーンパターン
４５………遮光パターン
４７………ハーフトーンパターン
４９………ハーフトーンパターン
５１………サブスペーサ
５３………遮光パターン
５５………サブスペーサ
１０１………フォトマスク
１０２………カラーフィルタ
１０３………フォトマスク
１０４………カラーフィルタ

Claims (12)

1. 遮光領域を有するフォトマスクであって、
   前記遮光領域が、中心に遮光パターンを有し、前記遮光パターンの端部から５μｍ以内にハーフトーンパターンを有することを特徴とするフォトマスク。
2. 前記遮光パターンの幅が、５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
3. 前記ハーフトーンパターンの幅が、２μｍ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフォトマスク。
4. 請求項１ないし請求項３に記載のフォトマスクを用いて、ポジ型フォトレジストが塗布された基板を露光する工程と、
   前記基板を現像する工程と、
   前記基板をベークする工程と、
   を具備することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
5. 遮光パターンからなる第１の遮光領域と、
   中心に遮光パターンを有し、前記遮光パターンの端部から５μｍ以内にハーフトーンパターンを有する第２の遮光領域と、
   を有するフォトマスクを用いて、ポジ型フォトレジストが塗布された基板を露光する工程と、
   前記基板を現像する工程と、
   前記基板をベークする工程と、
   を具備し、
   前記第１の遮光領域に対応する部材と、前記第２の遮光領域に対応する前記部材より低いサブ部材とを形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
6. 遮光パターンからなる第１の遮光領域と、
   前記第１の遮光領域の遮光パターンよりも幅の広い遮光パターンからなる第２の遮光領域と、
   を有するフォトマスクを用いて、ポジ型フォトレジストが塗布された基板を露光する工程と、
   前記基板を現像する工程と、
   前記基板をベークする工程と、
   を具備し、
   前記第１の遮光領域に対応する部材と、前記第２の遮光領域に対応する前記部材より低いサブ部材とを形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
7. 開口領域を有するフォトマスクであって、
   前記開口領域が、遮光部中に、中心に開口パターンを有し、前記開口パターンの端部から５μｍ以内にハーフトーンパターンを有することを特徴とするフォトマスク。
8. 前記開口パターンの幅が、５０μｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載のフォトマスク。
9. 前記ハーフトーンパターンの幅が、２μｍ以上であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載のフォトマスク。
10. 請求項７ないし請求項９に記載のフォトマスクを用いて、ネガ型フォトレジストが塗布された基板を露光する工程と、
    前記基板を現像する工程と、
    前記基板をベークする工程と、
    を具備することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
11. 遮光部中に、開口パターンからなる第１の開口領域と、
    中心に開口パターンを有し、前記遮光パターンの端部から５μｍ以内にハーフトーンパターンを有する第２の開口領域と、
    を有するフォトマスクを用いて、ネガ型フォトレジストが塗布された基板を露光する工程と、
    前記基板を現像する工程と、
    前記基板をベークする工程と、
    を具備し、
    前記第１の開口領域に対応する部材と、前記第２の開口領域に対応する前記部材より低いサブ部材とを形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
12. 遮光部中に、開口パターンからなる第１の開口領域と、
    前記第１の開口領域の開口パターンよりも幅の広い開口パターンからなる第２の開口領域と、
    を有するフォトマスクを用いて、ネガ型フォトレジストが塗布された基板を露光する工程と、
    前記基板を現像する工程と、
    前記基板をベークする工程と、
    を具備し、
    前記第１の開口領域に対応する部材と、前記第２の開口領域に対応する前記部材より低いサブ部材とを形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。

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