JP2011242811A - Method for producing color filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば液晶表示装置に適用されるカラーフィルタの製造方法であって、階調マスクを用いたハーフトーン露光によってカラーフィルタの各種部材を形成する、カラーフィルタの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a color filter manufacturing method applied to, for example, a liquid crystal display device, and relates to a color filter manufacturing method in which various members of a color filter are formed by halftone exposure using a gradation mask.
液晶表示装置等のリソグラフィー工程数を減らすパターン形成方法に関しては、例えばリフロー法またはアッシング法が開示されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。また、上記の特許文献には、露光光の解像限界以下の微小スリットを有するフォトマスク（スリットマスク）、および露光光に対して階調を有するフォトマスク（階調マスク）が開示されている。
For example, a reflow method or an ashing method is disclosed as a pattern forming method for reducing the number of lithography processes such as a liquid crystal display device (see, for example,
スリットマスクでは、露光光を実質的に遮光するクロム膜などの一般的な遮光膜を用い、遮光膜に露光機の解像限界以下の微細なスリットを配置する（例えば特許文献３参照）。このマスクのスリットは、解像限界以下のサイズであるため、それ自身は感光性樹脂層上に結像せずに、周囲の非開口部領域も含めたエリアに、サイズに応じた露光光を透過する。このため、スリットマスクは、スリットが形成された領域と、その周囲を含めたエリアに、あたかも半透明膜があるかのように機能する。
しかしながら、このスリットは解像限界以下である必要があるため、当然のことながら、マスクの本体パターンよりも小さな寸法に仕上げる必要があり、マスク製造に対して大きな負荷となってしまうという問題があった。さらに、広い領域を半透明にするためには、多くのスリットを配置する必要があるため、パターンデータ容量が増え、パターン形成工程や、パターンの欠陥検査工程に対する負荷の増大という問題も生じ、製造・検査時間の増大、マスク製造コストの上昇につながってしまうという問題があった。
In the slit mask, a general light shielding film such as a chromium film that substantially shields exposure light is used, and a fine slit below the resolution limit of the exposure machine is disposed in the light shielding film (see, for example, Patent Document 3). Since the mask slit is not larger than the resolution limit, the mask slit itself does not form an image on the photosensitive resin layer, and the exposure light corresponding to the size is applied to the area including the surrounding non-opening area. To Penetrate. For this reason, the slit mask functions as if a translucent film exists in the area where the slit is formed and the area including the periphery of the area.
However, since this slit needs to be below the resolution limit, it is natural that the slit needs to be finished to a size smaller than the mask main body pattern, resulting in a large burden on mask manufacturing. It was. Furthermore, in order to make a wide area semi-transparent, it is necessary to arrange many slits, so that the pattern data capacity increases, and there arises a problem that the load on the pattern formation process and the pattern defect inspection process also increases. -There was a problem that the inspection time was increased and the mask manufacturing cost was increased.
一方、階調マスクは、露光光を実質的に遮光する遮光膜と、露光光を所望の透過率で透過する半透明膜とを用い、光を透過する透過領域と、光を透過しない遮光領域と、透過する光の量が調整された半透明領域とを有することにより、階調を出すマスクである（例えば特許文献４参照）。このマスクを作製するためには、透明基板上に半透明膜と遮光膜とが積層された専用のマスクブランクを使用し、マスクパターン製版を行う。この階調マスクは、スリットマスクのように微細なスリットを配置する必要がない点で有利である。 On the other hand, the gradation mask uses a light-shielding film that substantially shields exposure light and a translucent film that transmits exposure light at a desired transmittance, and a light-transmissive area that does not transmit light. And a semi-transparent region in which the amount of transmitted light is adjusted (see, for example, Patent Document 4). In order to produce this mask, a mask pattern is made using a dedicated mask blank in which a translucent film and a light shielding film are laminated on a transparent substrate. This gradation mask is advantageous in that it is not necessary to arrange fine slits unlike the slit mask.
階調マスクでは、透過率の異なる領域によって透過光の量を制御することにより、現像後の感光性樹脂層の厚みを２段階に制御することができる。例えば、階調マスクを用いて一括露光することにより、液晶表示装置用カラーフィルタにおける柱状スペーサおよび液晶配向機能突起を同時に形成することが可能となる（例えば特許文献５参照）。
特許文献５に記載の階調マスクは、透過率が３００ｎｍで５％以下、３８０ｎｍで４５％以上であり、露光光の短波長域（３００ｎｍ〜３５０ｎｍ程度）をカットし、長波長域（３５０ｎｍ〜４５０ｎｍ程度）のみを利用するというものである。しかしながら、長波長域のみを利用する場合、短波長域を利用する場合と比較してエネルギーが低いため、硬化速度が遅く、露光に時間がかかるという問題がある。
In the gradation mask, the thickness of the photosensitive resin layer after development can be controlled in two steps by controlling the amount of transmitted light according to regions having different transmittances. For example, it is possible to simultaneously form columnar spacers and liquid crystal alignment function protrusions in a color filter for a liquid crystal display device by performing batch exposure using a gradation mask (see, for example, Patent Document 5).
The gradation mask described in
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、カラーフィルタにおける高さの調整された同一機能部材を形成するのに有用な、階調マスクを用いたカラーフィルタの製造方法を提供することを主目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a method for manufacturing a color filter using a gradation mask, which is useful for forming the same functional member having a height adjusted in a color filter. The main purpose.
本発明は、上記目的を達成するために、基板上に感光性樹脂からなる感光性樹脂層を形成する感光性樹脂層形成工程と、上記感光性樹脂層を、階調マスクを用いて露光し、現像して、上記感光性樹脂からなる高さの調整された２種以上の同一機能部材を形成する同一機能部材形成工程とを有するカラーフィルタの製造方法であって、上記階調マスクは、透明基板と、遮光膜と、透過率調整機能を有する半透明膜とが順不同に積層され、上記透明基板上に上記遮光膜が設けられた遮光領域と、上記透明基板上に上記半透明膜のみが設けられた半透明領域と、上記透明基板上に上記遮光膜および上記半透明膜のいずれも設けられていない透過領域とを有し、上記半透明膜は、波長３００ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内における透過率分布が７％以下であ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。 In order to achieve the above object, the present invention provides a photosensitive resin layer forming step of forming a photosensitive resin layer made of a photosensitive resin on a substrate, and exposing the photosensitive resin layer using a gradation mask. And the same functional member forming step of developing and forming two or more types of the same functional member having the height adjusted from the photosensitive resin, wherein the gradation mask comprises: A transparent substrate, a light shielding film, and a translucent film having a transmittance adjusting function are stacked in random order, a light shielding region in which the light shielding film is provided on the transparent substrate, and only the semitransparent film on the transparent substrate. And a transmissive region in which neither the light-shielding film nor the translucent film is provided on the transparent substrate, and the translucent film has a wavelength in the range of 300 nm to 450 nm. Transmittance distribution is less than 7% To provide a method for manufacturing a color filter according to claim Rukoto.
本発明によれば、階調マスクを用いた一括露光により、高さの調整された同一機能部材を同時に形成することができ、カラーフィルタの製造工程を簡略化することが可能である。また、所定の透過率特性を有する半透明膜を備える階調マスクを用いており、半透明領域からの露光では、露光光の長波長域だけでなく短波長域も有効に利用することができ、露光時間の短縮化が可能である。さらに、半透明膜は、波長３００ｎｍ〜４５０ｎｍにおいて透過率分布が一定の範囲内であることから、露光波長域全体において透過率が一定の範囲内となる傾向にあり、例えばネガ型感光性樹脂を用いた場合には、透過領域および半透明領域の透過率比を、透過領域および半透明領域に対応する露光後の感光性樹脂層の膜厚比とみなすことができる。このため、露光後の感光性樹脂層の膜厚制御、すなわち形成される同一機能部材の高さ制御が容易である。 According to the present invention, the same functional member whose height is adjusted can be simultaneously formed by batch exposure using a gradation mask, and the manufacturing process of the color filter can be simplified. In addition, a gradation mask having a translucent film having a predetermined transmittance characteristic is used, and not only the long wavelength region of exposure light but also the short wavelength region can be effectively used for exposure from the translucent region. The exposure time can be shortened. Furthermore, the translucent film has a transmittance distribution within a certain range at a wavelength of 300 nm to 450 nm, and therefore the transmittance tends to be within a certain range over the entire exposure wavelength range. For example, a negative photosensitive resin is used. When used, the transmittance ratio between the transmissive region and the translucent region can be regarded as the film thickness ratio of the photosensitive resin layer after exposure corresponding to the transmissive region and the translucent region. For this reason, the film thickness control of the photosensitive resin layer after exposure, that is, the height control of the same functional member to be formed is easy.
上記発明においては、上記半透明膜および上記遮光膜がクロム系膜であることが好ましい。クロム系膜は、機械的強度に優れており、さらには退光性がなく安定しているため、階調マスクを長時間、安定して使用することができるからである。 In the said invention, it is preferable that the said semi-transparent film | membrane and the said light shielding film are chromium-type films | membranes. This is because the chromium-based film is excellent in mechanical strength and is stable without light-retarding, so that the gradation mask can be used stably for a long time.
また本発明においては、上記半透明膜の波長３００ｎｍでの透過率が所定の範囲内であることが好ましい。半透明膜がこのような透過率特性を有するものであれば、感光性樹脂の光反応に短波長域の光をより確実に利用することができるからである。 In the present invention, the transmissivity of the translucent film at a wavelength of 300 nm is preferably within a predetermined range. This is because if the translucent film has such transmittance characteristics, light in a short wavelength region can be used more reliably for the photoreaction of the photosensitive resin.
本発明においては、階調マスクを用いた一括露光により、感光性樹脂からなる高さの調整された２種以上の同一機能部材を同時に形成することができ、カラーフィルタの製造工程の簡略化が可能である。また、半透明膜が所定の透過率特性を有するので、露光光の短波長域も感光性樹脂の光反応に利用することができ、露光時間の短縮化が図れるという効果を奏する。 In the present invention, it is possible to simultaneously form two or more identical functional members having a height adjusted with a photosensitive resin by batch exposure using a gradation mask, thereby simplifying the color filter manufacturing process. Is possible. Further, since the translucent film has a predetermined transmittance characteristic, the short wavelength region of the exposure light can also be used for the photoreaction of the photosensitive resin, and the exposure time can be shortened.
以下、本発明のカラーフィルタの製造方法について詳細に説明する。
本発明のカラーフィルタの製造方法は、基板上に感光性樹脂からなる感光性樹脂層を形成する感光性樹脂層形成工程と、上記感光性樹脂層を、階調マスクを用いて露光し、現像して、上記感光性樹脂からなる高さの調整された２種以上の同一機能部材を形成する同一機能部材形成工程とを有しており、上記階調マスクは、透明基板と、遮光膜と、透過率調整機能を有する半透明膜とが順不同に積層され、上記透明基板上に上記遮光膜が設けられた遮光領域と、上記透明基板上に上記半透明膜のみが設けられた半透明領域と、上記透明基板上に上記遮光膜および上記半透明膜のいずれも設けられていない透過領域とを有し、上記半透明膜は、波長３００ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内における透過率分布が所定の範囲であることを特徴とするものである。
Hereinafter, the manufacturing method of the color filter of this invention is demonstrated in detail.
The method for producing a color filter of the present invention includes a photosensitive resin layer forming step of forming a photosensitive resin layer made of a photosensitive resin on a substrate, exposing the photosensitive resin layer using a gradation mask, and developing the photosensitive resin layer. And the same functional member forming step of forming two or more types of the same functional member having the height adjusted from the photosensitive resin. The gradation mask includes a transparent substrate, a light shielding film, , A semi-transparent film having a transmittance adjusting function laminated in random order, a light-shielding region where the light-shielding film is provided on the transparent substrate, and a semi-transparent region where only the semi-transparent film is provided on the transparent substrate And a transmission region in which neither the light-shielding film nor the semi-transparent film is provided on the transparent substrate, and the translucent film has a transmittance distribution within a predetermined range within a wavelength range of 300 nm to 450 nm. It is characterized by being That.
本発明のカラーフィルタの製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明によりカラーフィルタにおける高さの異なる２種のスペーサ（高スペーサ１１ａおよび低スペーサ１１ｂ）を形成する例である。まず、図１（ａ）に示すように、基板１上に着色層２および遮光部３を形成し、着色層２上に透明電極層４を形成し、その上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層５を形成する。次いで、図１（ｂ）に示すように、感光性樹脂層５を階調マスク２１を介して露光する。
A method for producing a color filter of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an example of forming two types of spacers (
階調マスク２１では、透明基板２２上に半透明膜２３および遮光膜２４がパターン状に形成されており、透明基板２２上に遮光膜２４が設けられた遮光領域２５と、透明基板２２上に半透明膜２３のみが設けられた半透明領域２６と、透明基板２２上に半透明膜２３および遮光膜２４のいずれも設けられていない透過領域２７とが混在している。半透明膜２３は、透過率調整機能を有し、波長３００ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内における透過率分布が所定の範囲となっている。また、遮光膜２４は、実質的に露光光を透過しないものである。
In the
階調マスク２１においては、透過領域２７では透明基板２２を露光光２８が透過し、半透明領域２６では透明基板２２および半透明膜２３を露光光２８が透過する。透過領域２７からは通常の波長の露光光が照射されるため、ほぼマスクパターン形状に応じたパターンが形成される。一方、半透明領域２６から照射される露光光は、半透明膜２３が所定の透過率特性を有し、透過率調整を行っているため、波長に応じて所定の透過率で透過する。したがって、透過領域２７を介した感光性樹脂層の露光では、高スペーサ形成部位におけるネガ型感光性樹脂の光反応（硬化反応）が十分に行われるが、半透明領域２６を介した感光性樹脂層の露光では、低スペーサ形成部位におけるネガ型感光性樹脂の光反応（硬化反応）は半透明膜の透過率特性に応じて不十分なものとなる。そして、現像すると、感光性樹脂層のうち、硬化反応が十分に行われた高スペーサ形成部位では、高さの高い高スペーサ１１ａが形成される。一方、低スペーサ形成部位では、硬化反応の程度に応じて（半透明膜の透過率特性に応じて）、高さの低い低スペーサ１１ｂが形成される。すなわち、硬化反応の程度が不十分である程、高さの低いスペーサが形成される。
In the
このようなカラーフィルタの製造方法では、高さの異なるスペーサを１回の露光により同時に形成することができ、材料塗布量の低減、現像液使用量の低減が可能である。また、従来では、高さの異なるスペーサなど、高さの調整された２種以上の同一機能部材を形成するのに露光を複数回行っていたのに対し、本発明においては上述したように１回の露光により高さの調整された同一機能部材を同時に形成することができるので、露光および現像を繰り返して行う必要がなく、製造工程数が減少して良品率が向上し、プロセス時間を短縮することができる。 In such a color filter manufacturing method, spacers having different heights can be formed simultaneously by one exposure, and the amount of material applied can be reduced and the amount of developer used can be reduced. Conventionally, exposure is performed a plurality of times to form two or more types of members having the same function, such as spacers having different heights, whereas in the present invention, as described above, 1 Since the same functional member with the height adjusted by multiple exposures can be formed at the same time, there is no need to repeat exposure and development, the number of manufacturing steps is reduced, the yield rate is improved, and the process time is shortened. can do.
図２は、本発明における半透明膜の分光スペクトルの一例を示すグラフである。図２に例示するように、半透明膜は、波長３００ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内における透過率分布が所定の範囲である。すなわち、半透明膜の透過率は、波長によらずほぼ一定である。このような透過率特性を有する半透明膜が設けられた半透明領域では、露光光の長波長域（３５０ｎｍ〜４５０ｎｍ程度）だけでなく、短波長域（３００ｎｍ〜３５０ｎｍ程度）も所定の透過率で透過するので、短波長域も感光性樹脂の硬化反応に利用される。 FIG. 2 is a graph showing an example of a spectral spectrum of the translucent film in the present invention. As illustrated in FIG. 2, the translucent film has a transmittance distribution within a predetermined range within a wavelength range of 300 nm to 450 nm. That is, the transmissivity of the translucent film is substantially constant regardless of the wavelength. In a translucent region provided with a translucent film having such transmittance characteristics, not only the long wavelength region (about 350 nm to 450 nm) of exposure light but also the short wavelength region (about 300 nm to 350 nm) has a predetermined transmittance. Therefore, the short wavelength region is also used for the curing reaction of the photosensitive resin.
短波長域の光は、エネルギーが高く、反応速度（硬化速度もしくは分解速度）が速いという利点があり、上述したように短波長域の光も有効に利用することにより、露光光の照射量を抑えることができるため、露光時間を短縮させることが可能である。また、ネガ型感光性樹脂を用いた場合、短波長域での露光は、感光性樹脂が表面から硬化する傾向にあるので、感光性樹脂層内部からの不純物の拡散を抑えることができる。さらに、長波長域での露光は、深部まで光が到達して感光性樹脂を硬化させる傾向にあるため、上記のような高さの異なる同一機能部材を形成するのに有効である。このように、所定の透過率特性を有する半透明膜を備える階調マスクを用いることにより、感光性樹脂層の露光に広い波長域を有効に活用できる。 Light in the short wavelength region has the advantages of high energy and fast reaction rate (curing rate or decomposition rate). As described above, by effectively using the light in the short wavelength region, the exposure light dose can be reduced. Therefore, the exposure time can be shortened. Further, when a negative photosensitive resin is used, exposure in a short wavelength region tends to cure the photosensitive resin from the surface, so that diffusion of impurities from the inside of the photosensitive resin layer can be suppressed. Furthermore, since exposure in a long wavelength region tends to harden the photosensitive resin by reaching the deep part, it is effective to form the same functional members having different heights as described above. Thus, by using a gradation mask including a translucent film having a predetermined transmittance characteristic, a wide wavelength range can be effectively used for exposure of the photosensitive resin layer.
また一般に、露光装置は種類等によって得られる発光スペクトル（波長範囲、ピーク波長、ピーク強度比、ピーク半値幅など）が異なる。このため、目的とするパターンを形成するために適切な露光量となるように、使用する露光装置に応じて階調マスクの透過率を設計する必要がある。
本発明における半透明膜は、３００ｎｍ〜４５０ｎｍにおける透過率分布が所定の範囲であり、露光波長域全体において透過率が一定の範囲内となる。このため、例えば露光装置に高圧水銀ランプを用いた場合、例えば図２においては３００ｎｍにおける透過率が３９％、３６５ｎｍ（Ｉ線）における透過率が３７％、４３６ｎｍ（Ｇ線）における透過率が３５％となり、波長域全体（２５０ｎｍ〜６００ｎｍ）において透過率が一定の範囲内（３３％〜４０％程度）となる。したがって、図１に例示するようにネガ型感光性樹脂を用いた場合は、半透明膜の各波長における透過率（％）：透過率１００（％）≒半透明領域の平均透過率：透過領域の平均透過率≒半透明領域に対応する同一機能部材の高さ：透過領域に対応する同一機能部材の高さ、とみなすことができる。すなわち、ある波長における透過率を調整することにより、露光波長域全体において透過率を所定の範囲内に調整することができ、同一機能部材の高さを制御することができる。このように、所定の透過率特性を有する半透明膜を備えた階調マスクを用いることにより、同一機能部材の高さの制御が容易となり、種々の同一機能部材の高さを容易に設計することができる。
In general, the exposure apparatus has different emission spectra (wavelength range, peak wavelength, peak intensity ratio, peak half width, etc.) depending on the type. For this reason, it is necessary to design the transmittance of the gradation mask in accordance with the exposure apparatus to be used so that the exposure amount is appropriate for forming the target pattern.
In the translucent film in the present invention, the transmittance distribution at 300 nm to 450 nm is in a predetermined range, and the transmittance is within a certain range over the entire exposure wavelength range. Therefore, for example, when a high-pressure mercury lamp is used in the exposure apparatus, for example, in FIG. 2, the transmittance at 300 nm is 39%, the transmittance at 365 nm (I line) is 37%, and the transmittance at 436 nm (G line) is 35. %, And the transmittance is within a certain range (about 33% to 40%) in the entire wavelength range (250 nm to 600 nm). Therefore, as shown in FIG. 1, when a negative photosensitive resin is used, transmittance (%) at each wavelength of the translucent film: transmittance 100 (%) ≈average transmittance of the translucent region: transmission region Of the same functional member corresponding to the translucent region: the height of the same functional member corresponding to the transmissive region. That is, by adjusting the transmittance at a certain wavelength, the transmittance can be adjusted within a predetermined range over the entire exposure wavelength range, and the height of the same functional member can be controlled. As described above, by using the gradation mask including the translucent film having the predetermined transmittance characteristic, the height of the same functional member can be easily controlled, and the heights of various same functional members can be easily designed. be able to.
図３は、本発明によりカラーフィルタにおける配向制御用突起を形成する例であり、半透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタにおいて、透過部および反射部に均一な厚みの配向制御用突起を形成する例である。まず、図３（ａ）に示すように、基板１上に着色層２および遮光部３を形成し、着色層２上に枕部６を形成し、着色層２および枕部６を覆うように透明電極層４を形成し、その上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層５を形成する。枕部６が設けられている領域は反射部ｒであり、枕部６が設けられていない領域は透過部ｔである。次いで、図３（ｂ）に示すように、感光性樹脂層５を階調マスク２１を介して露光する。
FIG. 3 is an example of forming alignment control protrusions in a color filter according to the present invention. In a color filter used in a transflective liquid crystal display device, alignment control protrusions having a uniform thickness are formed in a transmission part and a reflection part. This is an example. First, as shown in FIG. 3A, the
従来では、反射部および透過部にそれぞれ配向制御用突起を形成する場合、フォトマスクを用いて一括露光すると、図３（ａ）に示すように反射部ｒおよび透過部ｔでは感光性樹脂層５の厚みが異なるので、これにより反射部と透過部とで形成される配向制御用突起の厚みが異なるものとなり、透過部に形成された配向制御用突起の厚みが反射部に形成された配向制御用突起の厚みよりも厚くなってしまうという不具合があった。このため、反射部および透過部に均一な厚みの配向制御用突起を形成するには、露光を複数回行う必要があった。
Conventionally, when the alignment control protrusions are formed on the reflection part and the transmission part, respectively, when the exposure is performed using a photomask, the
これに対し本発明においては、図３（ｂ）に示すように反射部ｒにおける反射部用突起形成部位に対しては透過領域２７を介した露光が行われ、透過部ｔにおける透過部用突起形成部位に対しては半透明領域２６を介した露光が行われる。透過領域２７を介した感光性樹脂層の露光では、反射部用突起形成部位におけるネガ型感光性樹脂の光反応（硬化反応）が十分に行われるが、半透明領域２６を介した感光性樹脂層の露光では、透過部用突起形成部位におけるネガ型感光性樹脂の光反応（硬化反応）は半透明膜の透過率特性に応じて不十分なものとなる。そして、現像すると、硬化反応が十分に行われた反射部用突起形成部位では、露光前の感光性樹脂層の厚みと同程度の厚みの反射部用突起１２ａが形成される。一方、透過部用突起形成部位では、硬化反応の程度に応じて（半透明膜の透過率特性に応じて）、露光前の感光性樹脂層の厚みに比べて厚みの薄い透過部用突起１２ｂが形成される。すなわち、硬化反応の程度が不十分である程、露光前の感光性樹脂層の厚みに対して厚みの薄い配向制御用突起が形成される。
On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. 3B, the reflection portion protrusion forming portion in the reflection portion r is exposed through the
本発明においては、階調マスクを用いることによって現像後の感光性樹脂層の厚みを２段階以上に制御することができるので、反射部および透過部に均一な厚みの配向制御用突起を１回の露光により同時に形成することができる。このように本発明においては、基板からの高さの異なる部位に均一な厚みの同一機能部材を形成する場合にも適用することができる。 In the present invention, since the thickness of the photosensitive resin layer after development can be controlled in two or more stages by using a gradation mask, the alignment control protrusions having a uniform thickness are formed once on the reflective portion and the transmissive portion. Can be formed at the same time. As described above, the present invention can also be applied to the case where the same functional member having a uniform thickness is formed at portions having different heights from the substrate.
図４は、本発明によりカラーフィルタにおける着色層を形成する例であり、半透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタにおいて、透過部および反射部に応じて部分的に厚みの異なる着色層を形成する例である。
まず、図４（ａ）に示すように、基板１上に枕部６を形成し、その上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層５を形成する。着色層形成部位のうち、枕部６が設けられている領域は反射部ｒであり、枕部６が設けられていない領域は透過部ｔである。
次いで、図４（ｂ）に示すように、感光性樹脂層５を階調マスク２１を介して露光する。このとき、透過部ｔに対しては透過領域２７を介した露光が行われ、反射部ｒに対しては半透明領域２６を介した露光が行われる。透過領域２７を介した感光性樹脂層の露光では、ネガ型感光性樹脂の光反応（硬化反応）が十分に行われるが、半透明領域２６を介した感光性樹脂層の露光では、ネガ型感光性樹脂の光反応（硬化反応）は半透明膜の透過率特性に応じて不十分なものとなる。そして、現像すると、感光性樹脂層のうち、硬化反応が十分に行われた透過部ｔでは、厚みの厚い透過部用着色層１３ａが形成される。一方、反射部ｒでは、硬化反応の程度に応じて（半透明膜の透過率特性に応じて）、厚みの薄い反射部用着色層１３ｂが形成される。すなわち、硬化反応の程度が不十分である程、着色層の厚みが薄くなる。
FIG. 4 is an example of forming a colored layer in a color filter according to the present invention. In a color filter used in a transflective liquid crystal display device, a colored layer having a partially different thickness is formed according to a transmission part and a reflection part. This is an example.
First, as shown in FIG. 4A, a
Next, as shown in FIG. 4B, the
本発明においては、上述したように、階調マスクを用いることによって現像後の感光性樹脂層の厚みを２段階以上に制御することができるので、反射部および透過部にそれぞれ適した厚みの着色層を形成することができる。このように本発明は、基板からの高さの異なる部位に、各部位に応じて部分的に厚みの異なる同一機能部材を形成する場合にも適用することができる。 In the present invention, as described above, since the thickness of the photosensitive resin layer after development can be controlled in two or more stages by using the gradation mask, coloring with thicknesses suitable for the reflective portion and the transmissive portion, respectively. A layer can be formed. As described above, the present invention can also be applied to the case where the same functional member having a partially different thickness is formed in a portion having a different height from the substrate.
図５は、本発明によりカラーフィルタにおけるオーバーコート層を形成する例であり、部分的に厚みの異なるオーバーコート層を形成する例である。
まず、図５（ａ）に示すように、基板１上に、赤色パターン２Ｒ、緑色パターン２Ｇ、および青色パターン２Ｂから構成される着色層、ならびに遮光部３を形成し、その上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層５を形成する。オーバーコート層形成部位のうち、赤色パターン２Ｒ、緑色パターン２Ｇ、および青色パターン２Ｂが設けられていない領域は、光がそのまま透過する白色パターンＷである。
次いで、図５（ｂ）に示すように、感光性樹脂層５を階調マスク２１を介して露光する。このとき、白色パターン（Ｗ）用オーバーコート層形成部位に対しては透過領域２７を介した露光が行われ、赤色パターン・緑色パターン・青色パターン（ＲＧＢ）用オーバーコート層形成部位に対しては半透明領域２６を介した露光が行われる。透過領域２７を介した感光性樹脂層の露光では、ネガ型感光性樹脂の光反応（硬化反応）が十分に行われるが、半透明領域２６を介した感光性樹脂層の露光では、ネガ型感光性樹脂の光反応（硬化反応）は半透明膜の透過率特性に応じて不十分なものとなる。そして、現像すると、感光性樹脂層のうち、硬化反応が十分に行われたＷ用オーバーコート層形成部位では、厚みの厚いＷ用オーバーコート層１５ａが形成される。一方、ＲＧＢ用オーバーコート層形成部位では、硬化反応の程度に応じて（半透明膜の透過率特性に応じて）、厚みの薄いＲＧＢ用オーバーコート層１５ｂが形成される。すなわち、硬化反応の程度が不十分である程、オーバーコート層の厚みが薄くなる。
FIG. 5 is an example of forming an overcoat layer in a color filter according to the present invention, and is an example of forming an overcoat layer having a partially different thickness.
First, as shown in FIG. 5A, a colored layer composed of a
Next, as shown in FIG. 5B, the
本発明においては、上述したように、階調マスクを用いることによって現像後の感光性樹脂層の厚みを２段階以上に制御することができるので、着色層上に形成された感光性樹脂層の厚みが部分的に異なる場合であっても、着色層上に表面が平坦なオーバーコート層を形成することができる。このように本発明は、基板からの高さの異なる部位に、表面が平坦な同一機能部材を形成する場合にも適用することができる。
以下、本発明のカラーフィルタの製造方法における各工程について説明する。
In the present invention, as described above, since the thickness of the photosensitive resin layer after development can be controlled in two or more stages by using the gradation mask, the photosensitive resin layer formed on the colored layer can be controlled. Even when the thicknesses are partially different, an overcoat layer having a flat surface can be formed on the colored layer. As described above, the present invention can also be applied to the case where the same functional member having a flat surface is formed at portions having different heights from the substrate.
Hereinafter, each process in the manufacturing method of the color filter of this invention is demonstrated.
１．感光性樹脂層形成工程
本発明における感光性樹脂層形成工程は、基板上に感光性樹脂からなる感光性樹脂層を形成する工程である。
1. Photosensitive resin layer formation process The photosensitive resin layer formation process in this invention is a process of forming the photosensitive resin layer which consists of photosensitive resin on a board | substrate.
本発明に用いられる感光性樹脂としては、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。本発明により形成される２種以上の同一機能部材は感光性樹脂からなるものであるので、形成する同一機能部材に応じて、使用する感光性樹脂の種類が適宜選択される。中でも、ネガ型感光性樹脂が好ましく用いられる。上述したように、階調マスクを利用した露光では、透過領域および半透明領域に応じてネガ型感光性樹脂の硬化反応に差が生じるので、高さの調整された２種以上の同一機能部材の形成に有利となる。 As the photosensitive resin used in the present invention, either a negative photosensitive resin or a positive photosensitive resin can be used. Since two or more types of the same functional members formed by the present invention are made of a photosensitive resin, the type of the photosensitive resin to be used is appropriately selected according to the same functional member to be formed. Among these, a negative photosensitive resin is preferably used. As described above, in the exposure using the gradation mask, a difference occurs in the curing reaction of the negative photosensitive resin depending on the transmissive region and the semi-transparent region. It is advantageous for the formation of.
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ものを用いることができる。この場合も、２種以上の同一機能部材は感光性樹脂からなるものであるので、形成する同一機能部材に応じて、使用するネガ型感光性樹脂を選択すればよい。例えば、架橋型樹脂をベースとした化学増幅型感光性樹脂、具体的にはポリビニルフェノールに架橋剤を加え、さらに酸発生剤を加えた化学増幅型感光性樹脂等が挙げられる。また例えば、アクリル系ネガ型感光性樹脂として、少なくとも紫外線照射によりラジカル成分を発生する光重合開始剤と、分子内にＣ＝Ｃなるアクリル基を有し、発生したラジカルにより重合反応を起こして硬化する成分と、その後の現像により未露光部が溶解可能となる官能基（例えば、アルカリ溶液による現像の場合は酸性基をもつ成分）とを含有するものを用いることができる。上記のアクリル基を有する成分のうち、比較的低分子量の多官能アクリル分子としては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（ＤＰＰＡ）、テトラメチルペンタトリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）等が挙げられる。また、高分子量の多官能アクリル分子としては、スチレン−アクリル酸−ベンジルメタクリレート共重合体の一部のカルボン酸基部分にエポキシ基を介してアクリル基を導入したポリマー等が挙げられる。さらに、必要に応じて、カーボンブラック、銅−鉄−マンガン複合酸化物、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、アルミニウム、銀、酸化鉄等の導電性粉体等の添加物をネガ型感光性樹脂に含有させてもよい。 The negative photosensitive resin is not particularly limited, and those generally used can be used. Also in this case, since the two or more types of the same functional members are made of the photosensitive resin, the negative photosensitive resin to be used may be selected according to the same functional member to be formed. For example, a chemically amplified photosensitive resin based on a crosslinked resin, specifically, a chemically amplified photosensitive resin in which a crosslinking agent is added to polyvinylphenol and an acid generator is further added. Also, for example, as an acrylic negative photosensitive resin, it has a photopolymerization initiator that generates at least a radical component when irradiated with ultraviolet rays, and has an acrylic group of C = C in the molecule. And a functional group (for example, a component having an acidic group in the case of development with an alkali solution) that can dissolve the unexposed portion by subsequent development can be used. Among the above-mentioned components having an acrylic group, examples of relatively low molecular weight polyfunctional acrylic molecules include dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA), dipentaerythritol pentaacrylate (DPPA), and tetramethylpentatriacrylate (TMPTA). Can be mentioned. Moreover, as a high molecular weight polyfunctional acrylic molecule, the polymer etc. which introduce | transduced the acrylic group through the epoxy group to the one part carboxylic acid group part of a styrene-acrylic acid-benzylmethacrylate copolymer are mentioned. Furthermore, if necessary, additives such as conductive powders such as carbon black, copper-iron-manganese composite oxide, indium tin oxide (ITO), aluminum, silver, iron oxide, etc. are contained in the negative photosensitive resin. You may let them.
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。上述したように、２種以上の同一機能部材は感光性樹脂からなるものであるので、形成する部材に応じて、使用するポジ型感光性樹脂を選択すればよい。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が挙げられる。 Moreover, it does not specifically limit as positive type photosensitive resin, What is generally used can be used. As described above, since two or more types of the same function members are made of a photosensitive resin, a positive photosensitive resin to be used may be selected according to the member to be formed. Specifically, a chemically amplified photosensitive resin using a novolac resin as a base resin can be used.
本発明において、例えば図４に示すように同一機能部材として着色層を形成する場合には、上記感光性樹脂に顔料や染料等の着色剤を添加することができる。 In the present invention, for example, when a colored layer is formed as the same functional member as shown in FIG. 4, a colorant such as a pigment or a dye can be added to the photosensitive resin.
感光性樹脂の塗布方法としては、例えばスピンコート法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法等を使用することができる。 As a coating method of the photosensitive resin, for example, spin coating method, casting method, dipping method, bar coating method, blade coating method, roll coating method, gravure coating method, flexographic printing method, spray coating method and the like can be used. .
塗布後の感光性樹脂層の厚みは、形成する同一機能部材に応じて適宜調整される。例えば図１に示すように、２種以上の同一機能部材のうち、最も高い部材の高さに適合するように、感光性樹脂層の厚みが調整される。図１の例においては、高スペーサの高さに適合するように感光性樹脂層の厚みが調整される。 The thickness of the photosensitive resin layer after application is appropriately adjusted according to the same functional member to be formed. For example, as shown in FIG. 1, the thickness of the photosensitive resin layer is adjusted so as to match the height of the highest member among two or more types of the same functional members. In the example of FIG. 1, the thickness of the photosensitive resin layer is adjusted to match the height of the high spacer.
上記の感光性樹脂の塗布後は、感光性樹脂層に対して加熱処理（プリベーク）を施してもよい。 After application of the photosensitive resin, the photosensitive resin layer may be subjected to heat treatment (pre-baking).
本発明に用いられる基板としては、例えば石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等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、光学用樹脂板等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。この中で特にコーニング社製１７３７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、また、ガラス中にアルカリ成分を含まない無アルカリガラスであるため、アクティブマトリックス方式による液晶表示装置用のカラーフィルタに適している。 As a substrate used in the present invention, for example, a non-flexible transparent rigid material such as quartz glass, Pyrex (registered trademark) glass, synthetic quartz plate, or a flexible resin material such as a transparent resin film or an optical resin plate is used. A transparent flexible material can be used. Among these, Corning 1737 glass is a material having a small coefficient of thermal expansion, excellent dimensional stability and characteristics in high-temperature heat treatment, and is an alkali-free glass containing no alkali component in the active matrix. Suitable for color filters for liquid crystal display devices.
２．同一機能部材形成工程
本発明における同一機能部材形成工程は、感光性樹脂層を、階調マスクを用いて露光し、現像して、感光性樹脂からなる高さの調整された２種以上の同一機能部材を同時に形成する工程である。
以下、階調マスク、および同一機能部材の形成方法について説明する。
2. Same Function Member Forming Process In the same function member forming process of the present invention, the photosensitive resin layer is exposed using a gradation mask, developed, and the same two or more of the same heights made of the photosensitive resin are adjusted. This is a step of simultaneously forming functional members.
Hereinafter, a gradation mask and a method for forming the same functional member will be described.
（１）階調マスク
本発明に用いられる階調マスクは、透明基板と、遮光膜と、透過率調整機能を有する半透明膜とが順不同に積層され、透明基板上に遮光膜が設けられた遮光領域と、透明基板上に上記半透明膜のみが設けられた半透明領域と、透明基板上に遮光膜および半透明膜のいずれも設けられていない透過領域とを有するものである。また、階調マスクにおける半透明膜は、波長３００ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内における透過率分布が所定の範囲となっている。
以下、階調マスクの各構成について説明する。
(1) Tone mask In the tone mask used in the present invention, a transparent substrate, a light shielding film, and a translucent film having a transmittance adjusting function are laminated in random order, and the light shielding film is provided on the transparent substrate. It has a light shielding region, a semitransparent region in which only the above-mentioned semitransparent film is provided on a transparent substrate, and a transmission region in which neither the light shielding film nor the semitransparent film is provided on the transparent substrate. The translucent film in the gradation mask has a transmittance distribution within a predetermined range within a wavelength range of 300 nm to 450 nm.
Hereinafter, each configuration of the gradation mask will be described.
（ｉ）半透明膜
階調マスクに用いられる半透明膜は、透過率調整機能を有し、波長３００ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内における透過率分布が所定の範囲となるものである。
(I) Translucent film The translucent film used for the gradation mask has a transmittance adjusting function, and a transmittance distribution within a wavelength range of 300 nm to 450 nm is within a predetermined range.
半透明膜は、波長３００ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内における透過率分布が７％以下であり、好ましくは５％以下である。例えば露光装置に高圧水銀ランプを用いた場合、発光スペクトルの端部がおおよそ３００ｎｍであり、Ｉ線の波長が３６５ｎｍ、Ｈ線の波長が４０５ｎｍ、Ｇ線の波長が４３６ｎｍであることから、各波長を含む３００ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内における透過率分布が上記範囲であれば、露光光の長波長域（３５０ｎｍ〜４５０ｎｍ程度）も短波長域（３００ｎｍ〜３５０ｎｍ程度）もほぼ一定の透過率で半透明膜を透過するので、上述した理由から、同一機能部材の高さ制御が容易となる。また、３００ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内における透過率分布が上記範囲であれば、短波長域を有効に利用することができる。 The translucent film has a transmittance distribution of 7% or less, preferably 5% or less, within a wavelength range of 300 nm to 450 nm. For example, when a high-pressure mercury lamp is used for the exposure apparatus, the end of the emission spectrum is approximately 300 nm, the wavelength of I-line is 365 nm, the wavelength of H-line is 405 nm, and the wavelength of G-line is 436 nm. If the transmittance distribution within the range of 300 nm to 450 nm including the above is within the above range, both the long wavelength range (about 350 nm to 450 nm) and the short wavelength range (about 300 nm to 350 nm) of the exposure light are translucent with almost constant transmittance. Since it permeates through the membrane, it is easy to control the height of the same functional member for the reasons described above. Moreover, if the transmittance distribution within the range of 300 nm to 450 nm is in the above range, the short wavelength region can be used effectively.
なお、透過率分布は、３００ｎｍ〜４５０ｎｍにおける最大透過率（Ｔmax）と最小透過率（Ｔmin）との差を、３００ｎｍ〜４５０ｎｍにおける平均透過率（Ｔav）を２倍した値で割った値に、１００を乗じた値である。（透過率分布＝（Ｔmax−Ｔmin）／（２Ｔav）×１００）
また、透過率の測定方法としては、階調マスクに使用する透明基板の透過率をリファレンス（１００％）として、半透明膜の透過率を測定する方法を採用することができる。装置としては、紫外・可視分光光度計（例えば日立Ｕ-４０００等）、またはフォトダイオードアレイを検出器としている装置（例えば大塚電子ＭＣＰＤ等）を用いることができる。上記の最大透過率および最小透過率は、３００ｎｍ〜４５０ｎｍにおける透過率のうち最大値および最小値であり、上記の平均透過率は、３００ｎｍ〜４５０ｎｍにおける透過率を平均した値である。
The transmittance distribution was obtained by dividing the difference between the maximum transmittance (T max ) and the minimum transmittance (T min ) at 300 nm to 450 nm by the value obtained by doubling the average transmittance (T av ) at 300 nm to 450 nm. It is a value obtained by multiplying the value by 100. (Transmissivity distribution = (T max −T min ) / (2T av ) × 100)
As a method for measuring the transmittance, a method of measuring the transmittance of the semitransparent film using the transmittance of the transparent substrate used for the gradation mask as a reference (100%) can be employed. As the apparatus, an ultraviolet / visible spectrophotometer (for example, Hitachi U-4000) or an apparatus having a photodiode array as a detector (for example, Otsuka Electronics MCPD) can be used. The maximum transmittance and the minimum transmittance are the maximum value and the minimum value among the transmittances at 300 nm to 450 nm, and the average transmittance is a value obtained by averaging the transmittances at 300 nm to 450 nm.
また、半透明膜の波長２５０ｎｍ〜６００ｎｍにおける透過率分布は、２０％以下であることが好ましく、より好ましくは１０％以下である。一般に、カラーフィルタの製造工程において、露光条件として露光波長域を２５０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内で設定することが多いため、２５０ｎｍ〜６００ｎｍにおける透過率分布が上記範囲であれば、広い波長域を有効に利用することができ、また同一機能部材の高さ制御がより容易となるからである。
なお、透過率分布の算出方法については、上述した通りである。
Moreover, it is preferable that the transmittance | permeability distribution in wavelength 250nm -600nm of a semi-transparent film | membrane is 20% or less, More preferably, it is 10% or less. In general, in the color filter manufacturing process, the exposure wavelength range is often set as an exposure condition within a range of 250 nm to 600 nm. This is because it can be used and the height control of the same functional member becomes easier.
The method for calculating the transmittance distribution is as described above.
また、半透明膜の波長３００ｎｍでの透過率は、半透明膜の膜厚および形成する同一機能部材によって異なるものではあるが、１０％〜７０％の範囲内であることが好ましい。例えば露光装置に高圧水銀ランプを用いた場合、輝線スペクトルの端部がおおよそ３００ｎｍであることから、波長３００ｎｍでの透過率が上記範囲であれば、感光性樹脂の光反応に短波長域の光をより確実に利用することができるからである。 Moreover, although the transmittance | permeability in wavelength 300nm of a semi-transparent film | membrane changes with the film thickness of the translucent film | membrane and the same functional member to form, it is preferable to exist in the range of 10%-70%. For example, when a high-pressure mercury lamp is used in the exposure apparatus, the end of the emission line spectrum is approximately 300 nm. Therefore, if the transmittance at a wavelength of 300 nm is in the above range, light in a short wavelength region is used for the photoreaction of the photosensitive resin. This is because it can be used more reliably.
上記の３００ｎｍでの透過率の好ましい範囲は、形成する同一機能部材によって異なるものであり、例えば同一機能部材としてスペーサを形成する場合は、２０％〜５０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは２０％〜４０％の範囲内である。また例えば同一機能部材として配向制御用突起を形成する場合は、３００ｎｍでの透過率が１０％〜４０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは２０％〜４０％の範囲内である。さらに例えば同一機能部材として着色層を形成する場合は、３００ｎｍでの透過率が１０％〜４０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１０％〜３０％の範囲内である。また例えば同一機能部材としてオーバーコート層を形成する場合は、３００ｎｍでの透過率が２０％〜５０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは２０％〜４０％の範囲内である。
さらに、高さの差が３μｍ以上の同一機能部材を形成する場合は、３００ｎｍでの透過率が１０％〜３０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１０％〜２０％の範囲内である。また、高さの差が３μｍ以下の同一機能部材を形成する場合は、３００ｎｍでの透過率が３０％〜７０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは３０％〜５０％の範囲内である。
なお、透過率の測定方法については、上述した通りである。
The preferable range of the transmittance at 300 nm is different depending on the same functional member to be formed. For example, when a spacer is formed as the same functional member, it is preferably within a range of 20% to 50%. Preferably, it is in the range of 20% to 40%. For example, when forming alignment control protrusions as the same functional member, the transmittance at 300 nm is preferably in the range of 10% to 40%, and more preferably in the range of 20% to 40%. Furthermore, for example, when forming a colored layer as the same functional member, the transmittance at 300 nm is preferably in the range of 10% to 40%, more preferably in the range of 10% to 30%. For example, when an overcoat layer is formed as the same functional member, the transmittance at 300 nm is preferably in the range of 20% to 50%, and more preferably in the range of 20% to 40%.
Furthermore, when the same functional member having a height difference of 3 μm or more is formed, the transmittance at 300 nm is preferably in the range of 10% to 30%, more preferably in the range of 10% to 20%. It is. When the same functional member having a height difference of 3 μm or less is formed, the transmittance at 300 nm is preferably in the range of 30% to 70%, more preferably in the range of 30% to 50%. It is.
The method for measuring the transmittance is as described above.
さらに、半透明膜の波長２５０ｎｍ〜６００ｎｍにおける平均透過率は、１０％〜６０％の範囲内であることが好ましい。平均透過率が上記範囲未満では、半透明領域と遮光領域との透過率の差が出にくくなる場合があり、また平均透過率が上記範囲を超えると、半透明領域と透過領域との透過率の差が出にくくなる場合があるからである。 Furthermore, the average transmittance of the translucent film at a wavelength of 250 nm to 600 nm is preferably in the range of 10% to 60%. If the average transmittance is less than the above range, it may be difficult to produce a difference in transmittance between the semi-transparent region and the light shielding region. If the average transmittance exceeds the above range, the transmittance between the semi-transparent region and the transmissive region may be difficult. This is because it may be difficult to produce the difference.
半透明膜としては、上述した透過率特性を満たすものであれば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、ニッケル等の金属の膜、あるいは、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、ニッケル等の金属の窒化物、炭化物などの膜が挙げられる。
例えば金属、金属窒化物および金属炭化物は吸収係数が比較的大きいため、波長３００ｎｍ〜４００ｎｍにおいて透過率分布が所定の範囲となり、上述の透過率特性を有する場合が多い。これに対し、金属の酸化物は吸収係数が比較的小さく、長波長（紫外・可視領域）になるほど吸収係数がほぼゼロに近づくため、波長が長くなるほど透過率が高くなるような透過率特性を示す場合が多い。したがって、半透明膜としては、上述したように金属、金属窒化物、金属炭化物の膜が用いられるのである。なお、上述の透過率特性を満たしていれば、金属、金属窒化物、金属炭化物の膜は微量の酸素を含んでいてもよい。
The translucent film is not particularly limited as long as it satisfies the transmittance characteristics described above. For example, a film of a metal such as chromium, molybdenum silicide, tantalum, aluminum, silicon, nickel, or chromium, molybdenum silicide And films of nitrides and carbides of metals such as tantalum, aluminum, silicon and nickel.
For example, since metals, metal nitrides, and metal carbides have a relatively large absorption coefficient, the transmittance distribution is within a predetermined range at wavelengths of 300 nm to 400 nm, and often has the above-described transmittance characteristics. In contrast, a metal oxide has a relatively small absorption coefficient, and the absorption coefficient approaches almost zero as the wavelength becomes longer (ultraviolet / visible region). Therefore, the transmittance characteristic increases as the wavelength increases. Often shown. Accordingly, as described above, a metal, metal nitride, or metal carbide film is used as the translucent film. Note that the metal, metal nitride, or metal carbide film may contain a small amount of oxygen as long as the above-described transmittance characteristics are satisfied.
半透明膜および遮光膜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、半透明膜は遮光膜と同系の材料からなる膜であることが好ましい。後述するように遮光膜がクロム系膜であることが好ましいことから、半透明膜も、クロム、窒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、さらには退光性がなく安定しているため、長時間の使用に耐えうる階調マスクとすることができる。 From the advantage that the translucent film and the light-shielding film can be patterned by the same etching equipment and process, the translucent film is preferably a film made of the same material as the light-shielding film. As will be described later, since the light-shielding film is preferably a chromium-based film, the translucent film is also preferably a chromium-based film such as chromium or chromium nitride. In addition, these chromium-based films are excellent in mechanical strength, and are stable without light-retarding, so that a gradation mask that can withstand long-time use can be obtained.
上記の中でも、半透明膜は金属の膜であることが好ましい。金属は、金属窒化物、金属炭化物等よりも吸収係数が高いので、金属の膜を用いることにより、上述したような好適な透過率特性を満たす半透明膜とすることができるからである。 Among the above, the translucent film is preferably a metal film. This is because a metal has a higher absorption coefficient than a metal nitride, a metal carbide, or the like, and therefore, by using a metal film, a translucent film satisfying the above-described suitable transmittance characteristics can be obtained.
特に、上記の金属の膜の中でも、半透明膜がクロム膜であることが好ましい。上述したように、パターニングの点で半透明膜が遮光膜と同系の材料からなる膜であることが好ましく、遮光膜がクロム系膜であることが好ましいからである。半透明膜に用いられるクロム膜は、微量の酸素や窒素を含んでいてもよいが、膜中のクロム含有量が８０％以上であることが好ましく、特に９５％以上であることが好ましい。上述した好適な透過率特性を満足する半透明膜とすることができるからである。 In particular, among the above metal films, the translucent film is preferably a chromium film. As described above, this is because the semi-transparent film is preferably a film made of the same material as the light-shielding film, and the light-shielding film is preferably a chromium-based film in terms of patterning. The chromium film used for the translucent film may contain a small amount of oxygen or nitrogen, but the chromium content in the film is preferably 80% or more, and particularly preferably 95% or more. It is because it can be set as the semi-transparent film | membrane which satisfies the suitable transmittance | permeability characteristic mentioned above.
また、半透明膜として、モリブデンシリサイド膜、タンタル膜も好ましく用いられる。半透明膜に用いられるタンタル膜は、上記のクロム膜と同様に、微量の酸素や窒素を含んでいてもよい。 Further, a molybdenum silicide film and a tantalum film are also preferably used as the semitransparent film. The tantalum film used for the semi-transparent film may contain a trace amount of oxygen or nitrogen in the same manner as the chromium film.
半透明膜は、単層であってもよく、複数の層で構成されていてもよい。半透明膜が複数の層で構成されている場合は、少なくとも一つの層が上述した透過率特性を有していればよい。また、他の層は上述した透過率特性を有していてもよく、上述した透過率特性とは異なる透過率特性を有していてもよい。これにより、多階調の階調マスクとすることができる。 The translucent film may be a single layer or may be composed of a plurality of layers. When the translucent film is composed of a plurality of layers, it is sufficient that at least one layer has the above-described transmittance characteristics. Further, the other layer may have the above-described transmittance characteristics, or may have a transmittance characteristic different from the above-described transmittance characteristics. Thereby, a multi-tone gradation mask can be obtained.
半透明膜の膜厚としては、上述した透過率特性を満たす膜厚であればよく、例えばクロム膜の場合は５ｎｍ〜２０ｎｍ程度とすることができる。半透明膜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、半透明膜が酸素、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。 The film thickness of the translucent film may be any film thickness that satisfies the above-described transmittance characteristics. For example, in the case of a chromium film, the film thickness may be about 5 nm to 20 nm. Since the transmissivity of the semitransparent film varies depending on the film thickness, the desired transmissivity can be obtained by controlling the film thickness. Further, when the translucent film contains oxygen, nitrogen, carbon or the like, the transmittance varies depending on the composition. Therefore, the desired transmittance can be realized by simultaneously controlling the film thickness and the composition.
半透明膜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。 As a method for forming the translucent film, for example, a physical vapor deposition method (PVD) such as a sputtering method, an ion plating method, or a vacuum vapor deposition method is used.
（ii）遮光膜
階調マスクに用いられる遮光膜は、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。このような遮光膜としては、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、モリブデンシリサイド、タンタル、アルミニウム、ケイ素等の金属の膜、あるいは、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム、酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素等の金属の酸化物や窒化物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。
(Ii) Light-shielding film The light-shielding film used for the gradation mask does not substantially transmit exposure light, and the average transmittance at the exposure wavelength is preferably 0.1% or less. As such a light shielding film, a light shielding film generally used for a photomask can be used. For example, a metal film such as chromium, molybdenum silicide, tantalum, aluminum, silicon, or chromium oxide, chromium nitride, chromium oxynitride And films of oxides and nitrides of metals such as silicon oxide and silicon oxynitride. Of these, chromium-based films such as chromium, chromium oxide, chromium nitride, and chromium oxynitride are preferably used. This is because such a chromium-based film has the most use record and is preferable in terms of cost and quality. This chromium-based film may be a single layer or may be a laminate of two or more layers.
また、遮光膜は、低反射機能を有していてもよい。低反射機能により、露光光の乱反射を防止することができるので、より鮮明なパターンを形成することができる。遮光膜に低反射機能を付加するには、例えば遮光膜表面に露光光の反射を防止する酸化クロム等のクロム化合物を含有させればよい。この場合、遮光膜が、表面に向かって徐々に含有成分が変化する傾斜界面により形成されたものであってもよい。 Further, the light shielding film may have a low reflection function. Since the low reflection function can prevent irregular reflection of exposure light, a clearer pattern can be formed. In order to add a low reflection function to the light shielding film, for example, a chromium compound such as chromium oxide for preventing reflection of exposure light may be contained on the surface of the light shielding film. In this case, the light shielding film may be formed by an inclined interface in which the content component gradually changes toward the surface.
遮光膜の膜厚としては、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。 The thickness of the light shielding film is not particularly limited, and for example, in the case of a chromium film, it can be about 50 nm to 150 nm.
遮光膜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。 As a method for forming the light shielding film, for example, a physical vapor deposition method (PVD) such as a sputtering method, an ion plating method, or a vacuum vapor deposition method is used.
（iii）透明基板
階調マスクに用いられる透明基板は、一般にフォトマスク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等の光学研磨された低膨張ガラス、石英ガラス、合成石英ガラス、パイレックス（登録商標）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。中でも、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。
(Iii) Transparent substrate As the transparent substrate used for the gradation mask, a substrate generally used for a photomask can be used. For example, optically polished low expansion glass such as borosilicate glass and aluminoborosilicate glass, quartz glass, synthetic quartz glass, Pyrex (registered trademark) glass, soda lime glass, white sapphire and other non-flexible transparent rigid materials Alternatively, a flexible transparent material having flexibility such as a transparent resin film and an optical resin film can be used. Among them, quartz glass is a material having a small coefficient of thermal expansion, and is excellent in dimensional stability and characteristics in high-temperature heat treatment.
（iv）遮光領域、半透明領域、および透過領域
階調マスクにおける遮光領域は、透明基板上に遮光膜が設けられた領域である。遮光領域では、透明基板上に少なくとも遮光膜が形成されていればよく、透明基板上に遮光膜および半透明膜が形成されていてもよい。
(Iv) Light shielding region, translucent region, and transmission region The light shielding region in the gradation mask is a region where a light shielding film is provided on a transparent substrate. In the light shielding region, it is sufficient that at least the light shielding film is formed on the transparent substrate, and the light shielding film and the semitransparent film may be formed on the transparent substrate.
また、階調マスクにおける半透明領域は、透明基板上に半透明膜のみが設けられた領域である。半透明領域では、透明基板上に半透明膜のみが形成されており、遮光膜は形成されていない。半透明膜が複数の層で構成されている場合は、階調マスクが、異なる透過率特性をもつ複数種類の半透明領域を有していてもよい。この場合、多階調の階調マスクとすることができる。 Further, the semi-transparent region in the gradation mask is a region where only the semi-transparent film is provided on the transparent substrate. In the semi-transparent region, only the semi-transparent film is formed on the transparent substrate, and no light shielding film is formed. When the semi-transparent film is composed of a plurality of layers, the gradation mask may have a plurality of types of semi-transparent regions having different transmittance characteristics. In this case, a multi-tone gradation mask can be obtained.
さらに、階調マスクにおける透過領域は、透明基板上に遮光膜および半透明膜のいずれも設けられていない領域である。すなわち、透過領域は、透明基板のみを有する。 Further, the transmission region in the gradation mask is a region where neither the light shielding film nor the semi-transparent film is provided on the transparent substrate. That is, the transmissive region has only a transparent substrate.
遮光領域、半透明領域、および透過領域の形状としては、特に限定されるものではなく、形成する同一機能部材に応じて適宜調整される。例えば図６に示すように階調マスク２１が、円形状の半透明領域２６と円形状の透過領域２７とを有し、その他の領域が遮光領域２５である場合、図７に示すように階調マスク２１が、屈曲部を有する線形状の半透明領域２６および透過領域２７を有し、その他の領域が遮光領域２５である場合、図８に示すように階調マスク２１が、枠体形状の遮光領域２５を有し、透過領域２７および半透明領域２６がストライプ状に配置されている場合など、遮光領域、半透明領域、および透過領域の形状は、種々の形状とすることができる。
The shapes of the light shielding region, the translucent region, and the transmissive region are not particularly limited, and are appropriately adjusted according to the same functional member to be formed. For example, as shown in FIG. 6, when the
階調マスクは、透明基板と、遮光膜と、半透明膜とが順不同に積層されたものである。図６に例示する階調マスクの層構成としては、図９（ａ）に示すように透明基板２２、遮光膜２４、半透明膜２３の順に積層されていてもよく、図９（ｂ）に示すように透明基板２２、半透明膜２３、遮光膜２４の順に積層されていてもよく、図９（ｃ）に示すように半透明膜２３、透明基板２２、遮光膜２４の順に積層されていてもよい。なお、図９（ａ）〜（ｃ）は、図６のＡ−Ａ線断面図である。この場合、遮光領域２５では透明基板２２上に遮光膜２４および半透明膜２３が設けられ、半透明領域２６では透明基板２２上に半透明膜２３が設けられており、透過領域２７は透明基板２２のみを有する。
このような階調マスクを用いた場合には、例えば図１０に示すように高さの異なる高スペーサ１１ａおよび低スペーサ１１ｂを同時に形成することができる。
The gradation mask is obtained by stacking a transparent substrate, a light shielding film, and a semitransparent film in any order. As a layer structure of the gradation mask illustrated in FIG. 6, a
When such a gradation mask is used, for example, as shown in FIG. 10,
図７に例示する階調マスクのＢ−Ｂ線断面図を図１１に示す。このような階調マスクを用いた場合には、例えば図１２に示すように枕部６が設けられている領域である反射部ｒおよび枕部６が設けられていない領域である透過部ｔに均一な厚みの配向制御用突起（反射部用突起１２ａおよび透過部用突起１２ｂ）を同時に形成することができる。
また、図８に例示する階調マスクのＣ−Ｃ線断面図を図１３に示す。このような階調マスクを用いた場合には、例えば図１４に示すように反射部ｒおよび透過部ｔに応じて部分的に膜厚の異なる着色層（透過部用着色層１３ａおよび反射部用着色層１３ｂ）を同時に形成することができる。
FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line BB of the gradation mask illustrated in FIG. When such a gradation mask is used, for example, as shown in FIG. 12, the reflection part r, which is an area where the
FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line CC of the gray scale mask illustrated in FIG. When such a gradation mask is used, for example, as shown in FIG. 14, colored layers (transparent part
（iv）低反射層
本発明においては、遮光膜上に低反射層が形成されていてもよい。低反射層を設けることにより、階調マスクの使用時において、ハレーションを防止することができる。
低反射層としては、例えば酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム等の膜が挙げられる。遮光膜がクロム系膜である場合、これらの膜は遮光膜のエッチング時に同時にエッチングすることが可能である。
(Iv) Low reflective layer In the present invention, a low reflective layer may be formed on the light shielding film. By providing the low reflection layer, halation can be prevented when the gradation mask is used.
Examples of the low reflection layer include films of chromium oxide, chromium nitride, chromium oxynitride, and the like. When the light shielding film is a chromium-based film, these films can be etched simultaneously with the etching of the light shielding film.
（ｖ）階調マスク
本発明に用いられる階調マスクは、透過率が３段階以上に段階的に変化するものであり、２階調のマスクに限定されるものではなく、後述するようにパターニングを繰り返すことにより、２階調以上の多階調のマスクとすることが可能である。
(V) Gradation mask The gradation mask used in the present invention is one in which the transmittance changes in three steps or more and is not limited to a two-gradation mask, and is patterned as described later. By repeating the above, it is possible to obtain a multi-tone mask of two or more tones.
階調マスクの大きさとしては、形成する同一機能部材に応じて適宜調整されるが、例えば３００ｍｍ×４００ｍｍ〜１，６００ｍｍ×１，８００ｍｍ程度とすることができる。 The size of the gradation mask is appropriately adjusted according to the same functional member to be formed, and can be, for example, about 300 mm × 400 mm to 1,600 mm × 1,800 mm.
（vi）階調マスクの製造方法
本発明に用いられる階調マスクの製造方法としては、透明基板上に半透明膜および遮光膜をパターン状に形成することにより、所望の位置に遮光領域、半透明領域、および透過領域を配置することができる方法であれば特に限定されるものではないが、２つの好ましい態様を挙げることができる。以下、各態様について説明する。
(Vi) Manufacturing method of gradation mask As a manufacturing method of the gradation mask used in the present invention, a semi-transparent film and a light-shielding film are formed in a pattern on a transparent substrate, so that a light-shielding region, Although it will not specifically limit if it is a method which can arrange | position a transparent area | region and a permeation | transmission area | region, Two preferable aspects can be mentioned. Hereinafter, each aspect will be described.
（第１態様）
本態様の階調マスクの製造方法は、透明基板上に遮光膜を成膜したマスクブランクを準備するマスクブランク準備工程と、遮光膜の一部をパターニングする第１パターニング工程と、パターニングされた遮光膜が形成された透明基板の全面に半透明膜を成膜する半透明膜成膜工程と、遮光膜および半透明膜をパターニングする第２パターニング工程とを有するものである。
(First aspect)
The gradation mask manufacturing method according to this aspect includes a mask blank preparation step of preparing a mask blank having a light shielding film formed on a transparent substrate, a first patterning step of patterning a part of the light shielding film, and a patterned light shielding. The method includes a translucent film forming process for forming a translucent film on the entire surface of the transparent substrate on which the film is formed, and a second patterning process for patterning the light shielding film and the translucent film.
図１５は、本態様の階調マスクの製造方法の一例を示す工程図である。
本態様の階調マスクを作製するには、まず透明基板２２上に遮光膜２４ａを成膜したマスクブランク５０を準備する（図１５（ａ）、マスクブランク準備工程）。
次に、遮光膜２４ａ上にレジスト材料を塗布し、塗布後に所定時間ベークし、第１レジスト膜５１ａを形成する（図１５（ｂ））。次に、遮光膜をパターン露光する。この際、半透明領域２６と遮光領域２５とが接する境界、および半透明領域２６と透過領域２７とが接する境界を形成するように、半透明領域２６は第１レジスト膜５１ａが除去される露光量で露光し、遮光領域２５および透過領域２７は第１レジスト膜５１ａが残存する露光量で露光する。続いて、現像することにより、第１レジストパターン５１ｂを形成する（図１５（ｃ））。次に、第１レジストパターン５１ｂより露出している遮光膜２４ａをエッチングして、遮光膜中間パターン２４ｂを形成し（図１５（ｄ））、残存している第１レジストパターン５１ｂを除去する（図１５（ｅ））。この遮光膜中間パターン２４ｂでは、後述する第２パターニング工程にて半透明膜と同じ箇所をエッチングする部分はエッチングされずに残存している。なお、図１５（ｂ）〜（ｅ）は第１パターニング工程である。
次に、遮光膜中間パターン２４ｂが形成された透明基板２２の全面に、半透明膜２３ａを成膜する（図１５（ｆ）、半透明膜成膜工程）。
次に、半透明膜２３ａ上にレジスト材料を塗布し、塗布後に所定時間ベークし、第２レジスト膜５２ａを形成する（図１５（ｇ））。続いて、遮光膜および半透明膜のパターン露光を行う。この際、遮光領域２５と透過領域２７とが接する境界、および半透明領域２６と透過領域２７とが接する境界を形成するように、透過領域２７は第２レジスト膜５２ａが除去される露光量で露光し、遮光領域２５および半透明領域２６は第２レジスト膜５２ａが残存する露光量で露光する。次に、現像することにより、第２レジストパターン５２ｂを形成する（図１５（ｈ））。次に、第２レジストパターン５２ｂより露出している半透明膜２３ａをエッチングし、続いて、下層の遮光膜中間パターン２４ｂが露出している箇所をさらにエッチングすることにより、半透明膜パターン２３ｂおよび遮光膜パターン２４ｃを形成する（図１５（ｉ））。次いで、残存している第２レジストパターン５２ｂを除去し（図１５（ｊ））、階調マスクを得ることができる。なお、図１５（ｇ）〜（ｊ）は第２パターニング工程である。
FIG. 15 is a process diagram showing an example of a method for manufacturing a gradation mask according to this aspect.
In order to produce the gradation mask of this aspect, first, a mask blank 50 in which a
Next, a resist material is applied on the light-shielding
Next, a
Next, a resist material is applied onto the
本態様においては、第１パターニング工程にて遮光膜の一部のみをパターニングし、第２パターニング工程にて遮光膜および半透明膜をパターニングするので、後述する第２態様のように半透明膜上に形成された遮光膜のみを選択的にエッチングする必要がない。このため、遮光膜および半透明膜に用いる材料が限定されないという利点を有する。例えば、遮光膜および半透明膜に同系の材料、具体的にはクロム系膜を用いることができる。また、エッチング選択性が要求されないので、複数のエッチング技術（複数の装置・エッチャントなど）を用いる必要がなく、マスク製造コストを削減することができる。さらに、遮光膜および半透明膜がクロム系膜である場合には、従来のバイナリマスクと同様のプロセスで階調マスクを製造することができ、複雑な工程を要しないという利点も有する。
以下、本態様の階調マスクの製造方法における各工程について説明する。
In this aspect, since only a part of the light shielding film is patterned in the first patterning step and the light shielding film and the semitransparent film are patterned in the second patterning step, the semitransparent film is formed as in the second aspect described later. Therefore, it is not necessary to selectively etch only the light shielding film formed on the substrate. For this reason, it has the advantage that the material used for a light shielding film and a semi-transparent film is not limited. For example, a similar material, specifically, a chromium-based film can be used for the light-shielding film and the translucent film. Further, since etching selectivity is not required, it is not necessary to use a plurality of etching techniques (a plurality of apparatuses, etchants, etc.), and the mask manufacturing cost can be reduced. Further, when the light shielding film and the semitransparent film are chromium-based films, the gradation mask can be manufactured by the same process as the conventional binary mask, and there is an advantage that a complicated process is not required.
Hereafter, each process in the manufacturing method of the gradation mask of this aspect is demonstrated.
（マスクブランク準備工程）
本態様におけるマスクブランク準備工程は、透明基板上に遮光膜を成膜したマスクブランクを準備する工程である。
透明基板上に遮光膜としてクロム膜が形成されたマスクブランクは、一般的に使用されているマスクブランクであり、容易に入手可能である。
(Mask blank preparation process)
The mask blank preparation step in this embodiment is a step of preparing a mask blank in which a light shielding film is formed on a transparent substrate.
A mask blank in which a chromium film is formed as a light shielding film on a transparent substrate is a commonly used mask blank and can be easily obtained.
（第１パターニング工程）
本態様における第１パターニング工程は、遮光膜の一部をパターニングする工程である。遮光膜のパターニング方法としては特に限定されるものではなく、通常、リソグラフィー法が用いられる。リソグラフィー法を用いる場合、マスクブランクの遮光膜上にレジスト材料を塗布し、ベークを行って第１レジスト膜を形成する。
(First patterning step)
The first patterning step in this aspect is a step of patterning a part of the light shielding film. The patterning method of the light shielding film is not particularly limited, and a lithography method is usually used. When the lithography method is used, a resist material is applied on the light shielding film of the mask blank and baked to form a first resist film.
第１レジスト膜の材料としては、ポジ型レジスト材料およびネガ型レジスト材料のいずれも用いることができる。ポジ型レジスト材料としては特に限定されるものではなく、例えばノボラック樹脂をベース樹脂とした化学増幅型レジスト等が挙げられる。また、ネガ型レジスト材料としては特に限定されるものではなく、例えば架橋型樹脂をベースとした化学増幅型レジスト、具体的にはポリビニルフェノールに架橋剤を加え、さらに酸発生剤を加えた化学増幅型レジスト等が挙げられる。 As a material for the first resist film, either a positive resist material or a negative resist material can be used. The positive resist material is not particularly limited, and examples thereof include a chemically amplified resist using a novolac resin as a base resin. The negative resist material is not particularly limited. For example, a chemically amplified resist based on a crosslinkable resin, specifically, a chemical amplification obtained by adding a crosslinking agent to polyvinylphenol and further adding an acid generator. Type resist and the like.
遮光膜のパターン露光では、半透明領域と遮光領域とが接する境界、および半透明領域と透過領域とが接する境界を形成するように、各領域により露光量が異なるようにパターン露光する。この際、半透明領域は第１レジスト膜が除去される露光量で露光し、遮光領域および透過領域は第１レジスト膜が残存する露光量で露光する。 In pattern exposure of the light-shielding film, pattern exposure is performed so that the exposure amount differs in each region so as to form a boundary where the semi-transparent region and the light-shielding region are in contact and a boundary where the semi-transparent region and the transmission region are in contact. At this time, the semi-transparent region is exposed with an exposure amount at which the first resist film is removed, and the light shielding region and the transmissive region are exposed with an exposure amount at which the first resist film remains.
例えば図１５（ｃ）は、ポジ型レジスト材料を用いて第１レジスト膜を形成した場合の例であるが、この場合、半透明領域２６では第１レジスト膜５１ａが感光される露光量で露光し、遮光領域２５および透過領域２７では第１レジスト膜５１ａを露光しない。
また、図示しないが、第１レジスト膜にネガ型レジスト材料を用いた場合は、半透明領域では露光せず、遮光領域および透過領域で第１レジスト膜が感光される露光量で露光する。
なお、遮光膜および半透明膜の同じ箇所を一括してエッチングするためのパターン露光は、第２パターニング工程で行う。
For example, FIG. 15C shows an example in which the first resist film is formed using a positive resist material. In this case, the
Although not shown, when a negative resist material is used for the first resist film, the semi-transparent region is not exposed, and the first resist film is exposed with an exposure amount that exposes the first resist film in the light shielding region and the transmission region.
Note that pattern exposure for collectively etching the same portion of the light shielding film and the semitransparent film is performed in the second patterning step.
各領域により異なる露光量で露光する方法としては、エネルギー線の露光量を制御する方法や、一定の露光量で重ねて露光する方法等がある。描画方法としては、特に限定されるものではなく、通常のフォトマスク描画に用いられる電子線描画法、もしくはレーザー描画法等を用いることができる。電子線描画法を用いる場合は、露光量を容易に変換することができる。レーザー描画法を用いる場合は、露光量変換に時間がかかるため、露光量を変えずに重ねて露光してもよい。また、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などの表示装置の大型化、製造時の多面付化に伴い、階調マスクも大型化しているため、表示装置用の階調マスクの作製には主にレーザー描画法が適用される。 As a method of performing exposure with different exposure amounts depending on each region, there are a method of controlling the exposure amount of energy rays, a method of performing exposure with a constant exposure amount, and the like. The drawing method is not particularly limited, and an electron beam drawing method or a laser drawing method used for normal photomask drawing can be used. When the electron beam drawing method is used, the exposure amount can be easily converted. When the laser drawing method is used, since it takes time to convert the exposure amount, the exposure may be repeated without changing the exposure amount. In addition, with the increase in the size of display devices such as liquid crystal display devices and organic EL display devices, and the increase in the number of facets at the time of manufacture, the tone masks are also increasing in size. Laser drawing method is applied.
パターン露光後の現像は、一般的な現像方法に従って行うことができる。 Development after pattern exposure can be performed according to a general development method.
遮光膜のエッチング方法としては、例えば硝酸第２セリウムアンモニウム水溶液等によるウェットエッチング、塩素系ガス等によるドライエッチングのいずれも適用することができる。中でも、ウェットエッチングが好ましい。ウェットエッチングはコストや生産効率の点で有利である。また、ウェットエッチングは化学反応で溶解が進行するため、エッチャントを選択することによりエッチング速度を容易に制御できる点からも好ましい。
遮光膜がクロム系膜である場合には、硝酸セリウム系ウェットエッチャントが好適に用いられる。
また、遮光膜が低反射機能を有する場合は、第１レジスト膜を露光するための露光光の散乱によって、本来露光されるべき領域でない領域が露光されてしまうことを防止することができる。
As a method for etching the light shielding film, for example, wet etching using a ceric ammonium nitrate aqueous solution or the like, or dry etching using a chlorine-based gas or the like can be applied. Among these, wet etching is preferable. Wet etching is advantageous in terms of cost and production efficiency. In addition, since the wet etching is dissolved by a chemical reaction, it is preferable from the viewpoint that the etching rate can be easily controlled by selecting an etchant.
When the light shielding film is a chromium film, a cerium nitrate wet etchant is preferably used.
Further, when the light shielding film has a low reflection function, it is possible to prevent exposure of a region that is not originally exposed due to scattering of exposure light for exposing the first resist film.
第１レジスト膜の除去方法としては特に限定されるものではなく、通常、酸素プラズマ処理による灰化や、有機アルカリ液による洗浄によって行う。 The method for removing the first resist film is not particularly limited, and is usually performed by ashing by oxygen plasma treatment or cleaning with an organic alkaline solution.
本態様においては、第１パターニング工程後に、遮光膜パターンの検査を行う検査工程や、必要に応じて欠陥修正をする修正工程を行ってもよい。遮光膜がクロム膜である場合には、一般的なフォトマスクの検査技術、修正技術を適用することができる。遮光膜パターンの寸法検査、遮光膜パターンの欠陥検査の検査工程や、修正工程を行うことにより、次の工程に欠陥を有する基板が渡るのを防ぎ、良品率が高まり、マスクコスト低減に寄与する。 In this aspect, after the first patterning step, an inspection step for inspecting the light-shielding film pattern and a correction step for correcting defects as necessary may be performed. When the light shielding film is a chromium film, a general photomask inspection technique and correction technique can be applied. By performing the inspection process of the dimension of the light-shielding film pattern, the defect inspection of the light-shielding film pattern, and the correction process, it is possible to prevent a substrate having a defect from passing over to the next process, increase the yield of non-defective products, and contribute to reducing the mask cost. .
（半透明膜成膜工程）
本態様における半透明膜成膜工程は、パターニングされた遮光膜が形成された透明基板の全面に半透明膜を成膜する工程である。なお、半透明膜の成膜方法については、上記半透明膜の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
(Translucent film forming process)
The translucent film forming step in this embodiment is a step of forming a translucent film on the entire surface of the transparent substrate on which the patterned light-shielding film is formed. Note that the method for forming the translucent film is described in the section of the translucent film, and the description thereof is omitted here.
（第２パターニング工程）
本態様における第２パターニング工程は、遮光膜および半透明膜をパターニングする工程である。遮光膜および半透明膜のパターニング方法としては特に限定されるものではなく、通常、リソグラフィー法が用いられる。リソグラフィー法を用いる場合、遮光膜および半透明膜が形成された透明基板上にレジスト材料を塗布し、ベークを行って第２レジスト膜を形成する。
なお、第２レジスト膜の材料については、上記第１パターニング工程の項に記載した第１レジスト膜の材料と同様であるので、ここでの説明は省略する。
(Second patterning step)
The second patterning step in this aspect is a step of patterning the light shielding film and the semitransparent film. The patterning method of the light shielding film and the semitransparent film is not particularly limited, and a lithography method is usually used. When the lithography method is used, a resist material is applied on a transparent substrate on which a light shielding film and a semitransparent film are formed, and baking is performed to form a second resist film.
Note that the material of the second resist film is the same as the material of the first resist film described in the section of the first patterning step, and a description thereof is omitted here.
半透明膜および遮光膜のパターン露光では、遮光領域と透過領域とが接する境界、および半透明領域と透過領域とが接する境界を形成するように、各領域により露光量が異なるようにパターン露光する。この際、透過領域は第２レジスト膜が除去される露光量で露光し、遮光領域および半透明領域は第２レジスト膜が残存する露光量で露光する。 In pattern exposure of the semi-transparent film and the light-shielding film, pattern exposure is performed so that the exposure amount varies depending on each region so as to form a boundary where the light-shielding region and the transmission region contact each other and a boundary where the semi-transparent region and the transmission region contact each other. . At this time, the transmissive region is exposed with an exposure amount at which the second resist film is removed, and the light shielding region and the semi-transparent region are exposed with an exposure amount at which the second resist film remains.
例えば図１５（ｈ）は、ポジ型レジスト材料を用いて第２レジスト膜を形成した場合の例であるが、この場合、透過領域２７では第２レジスト膜５２ａが感光される露光量で露光し、遮光領域２５および半透明領域２６では第２レジスト膜５２ａを露光しない。
また、図示しないが、第２レジスト膜にネガ型レジスト材料を用いた場合は、透過領域では露光せず、遮光領域および半透明領域で第２レジスト膜が感光される露光量で露光する。
なお、パターン露光のその他の点、および現像については、上記第１パターニング工程の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
For example, FIG. 15 (h) shows an example in which the second resist film is formed using a positive resist material. In this case, the second resist
Although not shown, when a negative resist material is used for the second resist film, exposure is not performed in the transmissive region, but exposure is performed with an exposure amount at which the second resist film is exposed in the light shielding region and the translucent region.
Since the other points of pattern exposure and development are the same as those described in the section of the first patterning step, description thereof is omitted here.
また、本工程においては、遮光膜および半透明膜の同じ箇所を一括してエッチングする。透過領域では遮光膜と半透明膜とが一括してエッチングされるので、遮光膜パターンの端部および半透明膜パターンの端部の位置が略同一となる。なお、遮光膜および半透明膜エッチング方法については、上記第１パターニング工程の項に記載した遮光膜のエッチング方法と同様であるので、ここでの説明は省略する。 In this step, the same portions of the light shielding film and the semitransparent film are etched together. In the transmissive region, the light shielding film and the semitransparent film are etched together, so that the positions of the end portions of the light shielding film pattern and the end portions of the semitransparent film pattern are substantially the same. The light-shielding film and the translucent film etching method are the same as the light-shielding film etching method described in the section of the first patterning step, and a description thereof is omitted here.
第２レジスト膜の除去方法としては特に限定されるものではなく、通常、酸素プラズマ処理による灰化や、有機アルカリ液による洗浄によって行う。 The method for removing the second resist film is not particularly limited, and is usually performed by ashing by oxygen plasma treatment or cleaning with an organic alkaline solution.
本態様においては、第２パターニング工程後に、遮光パターンおよび半透明膜パターンの検査を行う検査工程や、必要に応じて欠陥修正をする修正工程を行ってもよい。遮光パターンおよび半透明膜パターンの寸法検査、遮光パターンおよび半透明膜パターンの欠陥検査の検査工程や、修正工程を行うことにより、良品率が高まり、マスクコスト低減に寄与する。 In this aspect, after the second patterning step, an inspection step for inspecting the light shielding pattern and the semi-transparent film pattern, and a correction step for correcting defects as necessary may be performed. By performing the inspection process of the light shielding pattern and semi-transparent film pattern dimension inspection, the defect inspection of the light shielding pattern and semi-transparent film pattern, and the correction process, the non-defective product rate is increased and the mask cost is reduced.
（第２態様）
本態様の階調マスクの製造方法は、透明基板上に半透明膜および遮光膜がこの順に積層されたマスクブランクを準備するマスクブランク準備工程と、半透明膜および遮光膜の一部をパターニングする第１パターニング工程と、遮光膜のみをパターニングする第２パターニング工程とを有するものである。
(Second aspect)
The gradation mask manufacturing method of this aspect includes a mask blank preparation step of preparing a mask blank in which a semitransparent film and a light shielding film are laminated in this order on a transparent substrate, and patterning a part of the semitransparent film and the light shielding film. A first patterning step and a second patterning step of patterning only the light-shielding film.
図１６は、本態様の階調マスクの製造方法の一例を示す工程図である。
本態様の階調マスクを作製するには、まず透明基板２２上に半透明膜２３ａおよび遮光膜２４ａがこの順に積層されたマスクブランク５０を準備する（図１６（ａ）、マスクブランク準備工程）。
次に、遮光膜２４ａ上にレジスト材料を塗布し、塗布後に所定時間ベークし、第１レジスト膜５３ａを形成する（図１６（ｂ））。次に、半透明膜および遮光膜のパターン露光を行う。この際、遮光領域２５と透過領域２７とが接する境界、および半透明領域２６と透過領域２７とが接する境界を形成するように、透過領域２７は第１レジスト膜５３ａが除去される露光量で露光し、遮光領域２５および半透明領域２６は第１レジスト膜５３ａが残存する露光量で露光する。続いて、現像することにより、第１レジストパターン５３ｂを形成する（図１６（ｃ））。次に、第１レジストパターン５３ｂより露出している半透明膜２３ａおよび遮光膜２４ａをエッチングして、半透明膜パターン２３ｂおよび遮光膜中間パターン２４ｂを形成し（図１６（ｄ））、残存している第１レジストパターン５３ｂを除去する（図１６（ｅ））。この遮光膜中間パターン２４ｂでは、後述する第２パターニング工程にて遮光膜のみをエッチングする部分はエッチングされずに残存している。なお、図１６（ｂ）〜（ｅ）は第１パターニング工程である。
次に、半透明膜パターン２３ｂおよび遮光膜中間パターン２４ｂが形成された透明基板２２上にレジスト材料を塗布し、塗布後に所定時間ベークし、第２レジスト膜５４ａを形成する（図１６（ｆ））。続いて、遮光膜のパターン露光を行う。この際、半透明領域２６と遮光領域２５とが接する境界、および半透明領域２６と透過領域２７とが接する境界を形成するように、半透明領域２６は第２レジスト膜５４ａが除去される露光量で露光し、遮光領域２５および透過領域２７は第２レジスト膜５４ａが残存する露光量で露光する。次に、現像することにより、第２レジストパターン５４ｂを形成する（図１６（ｇ））。次に、第２レジストパターン５４ｂより露出している遮光膜中間パターン２４ｂをエッチングして、遮光膜パターン２４ｃを形成し、（図１６（ｈ））、残存している第２レジストパターン５４ｂを除去する（図１６（ｉ））。なお、図１６（ｆ）〜（ｉ）は第２パターニング工程である。このようにして階調マスクを得ることができる。
FIG. 16 is a process diagram showing an example of a method of manufacturing a gradation mask according to this embodiment.
In order to produce the gradation mask of this aspect, first, a mask blank 50 in which a
Next, a resist material is applied onto the light-shielding
Next, a resist material is applied on the
本態様においては、上記第１態様のように、具体的には第１パターニング工程および第２パターニング工程の間に半透明膜成膜工程を行うというように、階調マスクの製造工程の途中で半透明膜成膜工程を行う必要がない。このため、半透明膜の成膜時のリスク（欠陥や汚れなど）を低減することができる。また、ＴＡＴ（Turn Around Time）の短縮化が可能である。
以下、本態様の階調マスクの製造方法における各工程について説明する。
In this aspect, as in the first aspect, specifically, a semi-transparent film forming step is performed between the first patterning step and the second patterning step. There is no need to perform a translucent film forming step. For this reason, the risk (defect, dirt, etc.) at the time of film-forming of a translucent film | membrane can be reduced. Further, TAT (Turn Around Time) can be shortened.
Hereafter, each process in the manufacturing method of the gradation mask of this aspect is demonstrated.
（マスクブランク準備工程）
本態様におけるマスクブランク準備工程は、透明基板上に半透明膜および遮光膜がこの順に積層されたマスクブランクを準備する工程である。なお、透明基板、半透明膜および遮光膜については、上述した通りであるので、ここでの説明は省略する。
(Mask blank preparation process)
The mask blank preparation step in this embodiment is a step of preparing a mask blank in which a translucent film and a light shielding film are laminated in this order on a transparent substrate. Note that the transparent substrate, the translucent film, and the light shielding film are as described above, and thus the description thereof is omitted here.
（第１パターニング工程）
本態様における第１パターニング工程は、半透明膜および遮光膜の一部をパターニングする工程である。半透明膜および遮光膜のパターニング方法としては特に限定されるものではなく、通常、リソグラフィー法が用いられる。リソグラフィー法を用いる場合、マスクブランクの遮光膜上にレジスト材料を塗布し、ベークを行って第１レジスト膜を形成する。
(First patterning step)
The first patterning step in this aspect is a step of patterning a part of the translucent film and the light shielding film. The patterning method of the semitransparent film and the light shielding film is not particularly limited, and a lithography method is usually used. When the lithography method is used, a resist material is applied on the light shielding film of the mask blank and baked to form a first resist film.
半透明膜および遮光膜のパターン露光では、遮光領域と透過領域とが接する境界、および半透明領域と透過領域とが接する境界を形成するように、領域により露光量が異なるようにパターン露光する。この際、透過領域は第１レジスト膜が除去される露光量で露光し、遮光領域および半透明領域は第１レジスト膜が残存する露光量で露光する。 In pattern exposure of the semi-transparent film and the light-shielding film, pattern exposure is performed so that the exposure amount varies depending on the region so as to form a boundary where the light-shielding region and the transmission region are in contact and a boundary where the semi-transparent region and the transmission region are in contact. At this time, the transmissive region is exposed with an exposure amount at which the first resist film is removed, and the light shielding region and the semi-transparent region are exposed with an exposure amount at which the first resist film remains.
例えば図１６（ｃ）は、ポジ型レジスト材料を用いて第１レジスト膜を形成した場合の例であるが、この場合、透過領域２７では第１レジスト膜５３ａが感光される露光量で露光し、遮光領域２５および半透明領域２６では第１レジスト膜５３ａを露光しない。
また、図示しないが、第１レジスト膜にネガ型レジスト材料を用いた場合は、透過領域では露光せず、遮光領域および半透明領域で第１レジスト膜が感光される露光量で露光する。
なお、遮光膜のみをエッチングするためのパターン露光は、第２パターニング工程で行う。
For example, FIG. 16C shows an example in which a first resist film is formed using a positive resist material. In this case, the first resist
Although not shown, when a negative resist material is used for the first resist film, exposure is not performed in the transmissive region, but exposure is performed with the exposure amount at which the first resist film is exposed in the light shielding region and the semitransparent region.
Note that pattern exposure for etching only the light shielding film is performed in the second patterning step.
なお、第１レジスト膜の材料、半透明膜および遮光膜のパターン露光のその他の点、現像、半透明膜および遮光膜のエッチング方法、第１レジスト膜の除去方法、半透明膜パターンおよび遮光膜パターンの検査工程、ならびに半透明膜パターンおよび遮光膜パターンの修正工程については、上記第１態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。 The material of the first resist film, the other aspects of the pattern exposure of the semitransparent film and the light shielding film, development, the etching method of the semitransparent film and the light shielding film, the method of removing the first resist film, the semitransparent film pattern and the light shielding film Since the pattern inspection process and the semi-transparent film pattern and light-shielding film pattern correction process are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted here.
（第２パターニング工程）
本態様における第２パターニング工程は、遮光膜のみをパターニングする工程である。遮光膜のパターニング方法としては特に限定されるものではなく、通常、リソグラフィー法が用いられる。リソグラフィー法を用いる場合、パターニングされた半透明膜および遮光膜の上にレジスト材料を塗布し、ベークを行って第２レジスト膜を形成する。
(Second patterning step)
The second patterning step in this aspect is a step of patterning only the light shielding film. The patterning method of the light shielding film is not particularly limited, and a lithography method is usually used. When the lithography method is used, a resist material is applied on the patterned translucent film and the light-shielding film and baked to form a second resist film.
遮光膜のパターン露光では、半透明領域と遮光領域とが接する境界、および半透明領域と透過領域とが接する境界を形成するように、領域により露光量が異なるようにパターン露光する。この際、半透明領域は第２レジスト膜が除去される露光量で露光し、遮光領域および透過領域は第２レジスト膜が残存する露光量で露光する。 In pattern exposure of the light shielding film, pattern exposure is performed so that the exposure amount varies depending on the region so as to form a boundary where the semitransparent region and the light shielding region are in contact and a boundary where the semitransparent region and the transmission region are in contact. At this time, the semitransparent region is exposed with an exposure amount at which the second resist film is removed, and the light shielding region and the transmissive region are exposed with an exposure amount with which the second resist film remains.
例えば図１６（ｇ）は、ポジ型レジスト材料を用いて第２レジスト膜を形成した場合の例であるが、この場合、半透明領域２６では第２レジスト膜５４ａが感光される露光量で露光し、遮光領域２５および透過領域２７では第２レジスト膜５４ａを露光しない。
また、図示しないが、第２レジスト膜にネガ型レジスト材料を用いた場合は、半透明領域では露光せず、遮光領域および透過領域で第２レジスト膜が感光される露光量で露光する。
For example, FIG. 16G shows an example in which the second resist film is formed using a positive resist material. In this case, the
Further, although not shown, when a negative resist material is used for the second resist film, the semi-transparent region is not exposed, and the second resist film is exposed with an exposure amount that exposes the second resist film in the light shielding region and the transmission region.
なお、第２レジスト膜の材料、遮光膜のパターン露光、および現像については、上記第１態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。 Note that the material of the second resist film, the pattern exposure of the light shielding film, and the development are the same as in the first embodiment, and thus description thereof is omitted here.
現像後は、遮光膜のエッチングを行う。本態様においては、例えば金属の種類によってエッチング速度が異なることを利用し、半透明膜および遮光膜に異種の金属を含む膜を用いて、半透明膜のエッチング速度を遮光膜のエッチング速度より遅くすることができる。半透明膜および遮光膜のエッチング速度に差をつけることで、エッチングの選択性が向上し、上層の遮光膜をエッチングする際に下層の半透明膜も一緒にエッチングされることを防止することができる。このように、半透明膜および遮光膜のエッチング速度を変えることでエッチング選択性を向上させ、階調をより鮮明にすることができる。 After the development, the light shielding film is etched. In this embodiment, for example, by utilizing the fact that the etching rate varies depending on the type of metal, the translucent film and the light-shielding film include films containing different metals, and the etching rate of the translucent film is slower than the etching rate of the light-shielding film. can do. By making a difference in the etching rate of the semi-transparent film and the light-shielding film, the etching selectivity is improved, and when the upper light-shielding film is etched, the lower semi-transparent film is prevented from being etched together. it can. Thus, by changing the etching rate of the semitransparent film and the light shielding film, the etching selectivity can be improved and the gradation can be made clearer.
また、半透明膜および遮光膜に同種の金属を含む膜を用いて、半透明膜のエッチング速度を遮光膜のエッチング速度より遅くすることもできる。例えば、クロム系膜は種類によってエッチング速度が異なるので、半透明膜および遮光膜に異なるクロム系膜を用いて、エッチング速度に差をつけることができる。具体的には、半透明膜に酸化窒化炭化クロム膜、遮光膜にクロム膜を使用する場合などが挙げられる。遮光膜および半透明膜に同種の金属を含む膜を用いた場合には、異種の金属を含む膜を用いた場合や、エッチング技術を変える場合に比べて、遮光膜の半透明膜に対するエッチング選択性が低下する場合がある。しかしながら、遮光膜の膜厚を比較的薄くした場合には、エッチング時間を短くすることができ、遮光膜エッチング処理時、およびオーバーエッチング時の半透明膜のダメージを極力少なくすることが可能である。 In addition, by using a film containing the same kind of metal as the semitransparent film and the light shielding film, the etching rate of the semitransparent film can be made slower than the etching rate of the light shielding film. For example, since the etching rate varies depending on the type of the chromium-based film, the etching rate can be differentiated by using different chromium-based films for the translucent film and the light-shielding film. Specifically, the case where a chromium oxynitride carbide film is used for the translucent film and a chromium film is used for the light shielding film can be used. When films containing the same type of metal are used for the light-shielding film and the semi-transparent film, the etching selection for the semi-transparent film of the light-shielding film is compared to using a film containing a different metal or changing the etching technique. May decrease. However, when the thickness of the light shielding film is relatively thin, the etching time can be shortened, and the damage to the translucent film during the light shielding film etching process and overetching can be minimized. .
エッチング選択性を向上させる方法としては、上記のような半透明膜および遮光膜の組成の違いによりエッチング速度に差をつける方法だけでなく、半透明膜にフッ素イオンを注入し、エッチング速度の差をさらに広げる方法や、エッチング技術（エッチング装置、エッチャントなど）を変える方法も用いることができる。なお、フッ素イオンの注入については、特開２００５−９１８５５公報を参考にすることができる。 As a method for improving the etching selectivity, not only the above-mentioned method of making a difference in etching rate due to the difference in the composition of the semitransparent film and the light shielding film, but also injecting fluorine ions into the semitransparent film and making a difference in the etching rate. It is also possible to use a method of further widening the thickness or a method of changing an etching technique (etching apparatus, etchant, etc.). Note that JP-A-2005-91855 can be referred to for fluorine ion implantation.
なお、遮光膜のエッチング方法、第２レジスト膜の除去方法、遮光膜パターンの検査工程、および遮光膜パターンの修正工程については、上記第１態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。 The light-shielding film etching method, the second resist film removing method, the light-shielding film pattern inspection process, and the light-shielding film pattern correction process are the same as those in the first aspect, and thus the description thereof is omitted here. .
（２）同一機能部材の形成方法
本発明においては、感光性樹脂からなる高さの調整された２種以上の同一機能部材を同時に形成することができる。
なお、同一機能部材とは、機能が同一である部材をいう。例えば、図１に例示する高スペーサ１１ａは、カラーフィルタと薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板との間に配置される液晶層の厚みを所望の厚みに設定するための部材であり、また低スペーサ１１ｂはカラーフィルタとＴＦＴ基板との間に荷重がかかった場合、ＴＦＴ基板に当接し、高スペーサと協働して、カラーフィルタとＴＦＴ基板との距離（液晶層の厚み）の更なる変化を阻止するための部材である。したがって、高スペーサおよび低スペーサは同一機能部材である。また図３に例示する反射部用突起１２ａおよび透過部用突起１２ｂは両者とも、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。したがって、反射部用突起および透過部用突起は同一機能部材である。さらに図４に例示する透過部用着色層１３ａおよび反射部用着色層１３ｂは両者とも、通常、赤色パターン、緑色パターン、および青色パターンから構成され、本発明により製造されるカラーフィルタを用いて液晶表示装置とした際にカラー表示を可能とする部材である。したがって、透過部用着色層および反射部用着色層は同一機能部材である。また図５に例示するＷ用オーバーコート層１５ａおよびＲＧＢ用オーバーコート層１５ｂは両者とも、着色層を保護するとともに、着色層表面を平坦化するための部材である。したがって、Ｗ用オーバーコート層およびＲＧＢ用オーバーコート層は同一機能部材である。
(2) Method for Forming Same Function Member In the present invention, two or more kinds of the same function members whose heights are made of a photosensitive resin can be simultaneously formed.
In addition, a member having the same function means a member having the same function. For example, the
また、高さの調整された２種以上の同一機能部材とは、基板からの高さが調整された２種以上の同一機能部材をいう。同一機能部材は、例えば、図１に示すような基板からの高さが等しい部位に形成され、基板からの高さが異なり、厚みが異なる２種以上の同一機能部材であってもよく、図３に示すような基板からの高さが異なる部位に形成され、基板からの高さが異なり、厚みが等しい２種以上の同一機能部材であってもよく、図４に示すような基板からの高さが異なる部位に形成され、基板からの高さが異なり、厚みが異なる２種以上の同一機能部材であってもよく、図５に示すような基板からの高さが異なる部位に形成され、基板からの高さが等しく、厚みが異なる２種以上の同一機能部材であってもよい。 Further, the two or more types of the same functional members whose heights are adjusted refers to two or more types of the same functional members whose heights from the substrate are adjusted. The same functional member may be, for example, two or more types of the same functional member that are formed in a portion having the same height from the substrate as shown in FIG. 3 may be two or more types of the same functional members that are formed at different heights from the substrate as shown in FIG. 3, have different heights from the substrate, and have the same thickness. Two or more same functional members having different heights, different heights from the substrate, and different thicknesses may be used, and formed at different sites from the substrate as shown in FIG. Two or more identical functional members having the same height from the substrate and different thicknesses may be used.
本発明により形成される同一機能部材としては、露光を経て形成される種々の部材を挙げることができる。形成可能な同一機能部材としては、感光性樹脂を用いて形成することができるものであればよく、具体的にはスペーサ、配向制御用突起、着色層、オーバーコート層などを挙げることができる。 Examples of the same functional member formed according to the present invention include various members formed through exposure. The same functional member that can be formed may be any member that can be formed using a photosensitive resin, and specifically includes a spacer, an alignment control protrusion, a colored layer, an overcoat layer, and the like.
本工程においては、まず、感光性樹脂層を階調マスクを介して露光する。露光方法としては、特に限定されるものではなく、例えば感光性樹脂の表面から数十μｍ程度の間隙をあけて階調マスクを配置し、露光するプロキシミティ露光を行うことができる。この露光により、感光性樹脂としてネガ型感光性樹脂を用いた場合には照射部分で硬化反応が生じ、ポジ型感光性樹脂を用いた場合には照射部分で酸発生反応が生じる。 In this step, first, the photosensitive resin layer is exposed through a gradation mask. The exposure method is not particularly limited, and, for example, proximity exposure can be performed in which a gradation mask is arranged with a gap of about several tens of μm from the surface of the photosensitive resin to perform exposure. By this exposure, when a negative photosensitive resin is used as the photosensitive resin, a curing reaction occurs at the irradiated portion, and when a positive photosensitive resin is used, an acid generating reaction occurs at the irradiated portion.
上記の露光後は、現像が行われる。現像により、感光性樹脂層が部分的に除去される。感光性樹脂としてネガ型感光性樹脂を用いた場合には、露光により硬化した部分が残存し、その他の部分が選択的に除去される。透過領域から露光された部位では硬化反応が十分に進行するのに対し、半透明領域から露光された部位では硬化反応が不十分となるので、高さの調整された同一機能部材を同時に形成することができる。また、感光性樹脂としてポジ型感光性樹脂を用いた場合には、露光により分解した部分が選択的に除去され、その他の部分が残存する。透過領域から露光された部位では酸発生反応が十分に進行するのに対し、半透明領域から露光された部位では酸発生反応が不十分となるので、高さの調整された同一機能部材を同時に形成することができる。
現像は、一般的な現像方法に従って行うことができる。
After the exposure, development is performed. The photosensitive resin layer is partially removed by development. When a negative photosensitive resin is used as the photosensitive resin, a portion cured by exposure remains and other portions are selectively removed. While the curing reaction proceeds sufficiently in the part exposed from the transmission region, the curing reaction becomes insufficient in the part exposed from the translucent region, so that the same functional member having the adjusted height is formed at the same time. be able to. In addition, when a positive photosensitive resin is used as the photosensitive resin, the portion decomposed by the exposure is selectively removed, and the other portions remain. The acid generation reaction proceeds sufficiently at the part exposed from the transmission region, whereas the acid generation reaction becomes insufficient at the part exposed from the translucent region. Can be formed.
Development can be performed according to a general development method.
また、露光および現像後、形成された同一機能部材に対して加熱処理（ポストベーク）を施してもよい。この加熱処理は、例えば温度１００〜２５０℃、処理時間１０〜６０分程度で適宜設定することができる。 Moreover, you may heat-process (post-bake) with respect to the formed same functional member after exposure and image development. This heat treatment can be appropriately set, for example, at a temperature of 100 to 250 ° C. and a treatment time of about 10 to 60 minutes.
３．その他の工程
本発明のカラーフィルタの製造方法は、上述した感光性樹脂層形成工程および同一機能部材形成工程を順次繰り返し行うものであってもよい。例えば、図４に示すように上記感光性樹脂層形成工程および同一機能部材形成工程により着色層を形成した後、図１に例示するスペーサや図３に例示する配向制御用突起を上記感光性樹脂層形成工程および同一機能部材形成工程により形成してもよい。また例えば、図１に示すように上記感光性樹脂層形成工程および同一機能部材形成工程によりスペーサを形成した後に、図３に例示する配向制御用突起を上記感光性樹脂層形成工程および同一機能部材形成工程により形成してもよい。さらに例えば、図３に示すように上記感光性樹脂層形成工程および同一機能部材形成工程により配向制御用突起を形成した後に、図１に例示するスペーサを上記感光性樹脂層形成工程および同一機能部材形成工程により形成してもよい。
3. Other Steps The method for producing a color filter of the present invention may sequentially repeat the above-described photosensitive resin layer forming step and the same functional member forming step. For example, as shown in FIG. 4, after the colored layer is formed by the photosensitive resin layer forming step and the same functional member forming step, the spacer illustrated in FIG. 1 and the alignment control protrusion illustrated in FIG. You may form by a layer formation process and the same functional member formation process. Further, for example, after forming the spacer by the photosensitive resin layer forming step and the same functional member forming step as shown in FIG. 1, the alignment control protrusion illustrated in FIG. 3 is replaced with the photosensitive resin layer forming step and the same functional member. You may form by a formation process. Further, for example, as shown in FIG. 3, after forming the alignment control protrusions by the photosensitive resin layer forming step and the same functional member forming step, the spacer illustrated in FIG. 1 is replaced with the photosensitive resin layer forming step and the same functional member. You may form by a formation process.
また本発明においては、感光性樹脂層形成工程前および／または同一機能部材形成工程後に、カラーフィルタにおける各種部材を形成する工程を必要に応じて行うことができる。 Moreover, in this invention, the process of forming the various members in a color filter can be performed as needed before the photosensitive resin layer formation process and / or after the same functional member formation process.
例えば、基板上に着色層を形成する着色層形成工程を行うことができる。この着色層形成工程は、上記の感光性樹脂層形成工程前に行ってもよく、同一機能部材形成工程後に行ってもよい。
着色層は、通常、赤色パターン、緑色パターンおよび青色パターンから構成されるものである。着色層は、例えば所望の着色剤を含有する感光性樹脂組成物を使用した顔料分散法により形成することができる。さらに、着色層の形成方法としては、印刷法、電着法、転写法、インクジェット法等の一般的な方法を使用することもできる。
着色層の厚みは、例えば０．５〜３．０μｍの範囲で設定することができる。
For example, a colored layer forming step of forming a colored layer on the substrate can be performed. This colored layer forming step may be performed before the above-described photosensitive resin layer forming step, or may be performed after the same functional member forming step.
The colored layer is usually composed of a red pattern, a green pattern, and a blue pattern. The colored layer can be formed, for example, by a pigment dispersion method using a photosensitive resin composition containing a desired colorant. Furthermore, as a method for forming the colored layer, a general method such as a printing method, an electrodeposition method, a transfer method, or an ink jet method can be used.
The thickness of the colored layer can be set, for example, in the range of 0.5 to 3.0 μm.
また例えば、基板上に遮光部を形成する遮光部形成工程を行うことができる。この遮光部形成工程は、上記の感光性樹脂層形成工程前に行ってもよく、同一機能部材形成工程後に行ってもよい。通常、遮光部形成工程は、上記着色層形成工程前に行われる。
遮光部は、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ができる。この場合、遮光部の厚みは、２００〜５０００Å程度とすることができる。
また、遮光部は、カーボン微粒子等の遮光性粒子を含有させたポリイミド樹脂組成物、アクリル樹脂組成物、エポキシ樹脂組成物等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もできる。さらに、遮光部は、カーボン微粒子、金属酸化物等の遮光性粒子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もできる。
Further, for example, a light shielding part forming step of forming a light shielding part on the substrate can be performed. This light shielding part forming step may be performed before the above-described photosensitive resin layer forming step or after the same functional member forming step. Usually, the light shielding part forming step is performed before the colored layer forming step.
The light shielding portion can be formed by forming a metal thin film such as chromium by sputtering, vacuum deposition, or the like and patterning the metal thin film. In this case, the thickness of the light-shielding part can be about 200 to 5000 mm.
The light shielding part is formed by forming a resin layer using a polyimide resin composition, an acrylic resin composition, an epoxy resin composition, or the like containing light shielding particles such as carbon fine particles, and patterning the resin layer. You can also Furthermore, the light shielding part can also be formed by forming a resin layer using a photosensitive resin composition containing light shielding particles such as carbon fine particles and metal oxide, and patterning the resin layer.
さらに例えば、基板上に透明電極層を形成する透明電極層形成工程を行うことができる。この透明電極層形成工程は、上記の感光性樹脂層形成工程前に行ってもよく、同一機能部材形成工程後に行ってもよい。通常、透明電極層形成工程は、上記着色層形成工程後に行われる。
透明電極層の形成材料としては、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）等、またはその合金等を挙げることができる。
透明電極層の成膜方法としては、例えばスパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の一般的な成膜方法を用いることができる。
この透明電極層の厚みは、例えば２００〜５０００Å程度とすることができる。
Further, for example, a transparent electrode layer forming step of forming a transparent electrode layer on the substrate can be performed. This transparent electrode layer forming step may be performed before the above-described photosensitive resin layer forming step, or may be performed after the same functional member forming step. Usually, a transparent electrode layer formation process is performed after the said colored layer formation process.
Examples of the material for forming the transparent electrode layer include indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO), and alloys thereof.
As a film forming method of the transparent electrode layer, for example, a general film forming method such as a sputtering method, a vacuum evaporation method, a CVD method, or the like can be used.
The thickness of the transparent electrode layer can be, for example, about 200 to 5000 mm.
また例えば、基板上に枕部を形成する枕部形成工程を行うことができる。この枕部形成工程は、上記の感光性樹脂層形成工程前に行ってもよく、同一機能部材形成工程後に行ってもよい。図３や図４に例示するように枕部上に同一機能部材を形成する場合は、枕部形成工程は、通常、上記感光性樹脂層形成工程前に行われる。
枕部の形成材料としては、例えば感光性アクリル樹脂、感光性ポリイミド、ポジレジスト、カルド樹脂、ポリシロキサン、ベンゾシクロブテン等を挙げることができる。
枕部の形成方法としては、上記材料を用いて例えばフォトリソグラフィー法等により、形成することができる。
Further, for example, a pillow part forming step of forming a pillow part on the substrate can be performed. This pillow part formation process may be performed before said photosensitive resin layer formation process, and may be performed after the same functional member formation process. When the same functional member is formed on the pillow portion as illustrated in FIGS. 3 and 4, the pillow portion forming step is usually performed before the photosensitive resin layer forming step.
Examples of the material for forming the pillow part include photosensitive acrylic resin, photosensitive polyimide, positive resist, cardo resin, polysiloxane, benzocyclobutene, and the like.
As a method of forming the pillow portion, it can be formed by using the above-mentioned material, for example, by a photolithography method.
さらに例えば、同一機能部材形成工程後に、同一機能部材を覆うように配向膜を形成する配向膜形成工程を行ってもよい。配向膜は、例えば可溶性ポリイミド、ポリアミック酸タイプポリイミド、変性ポリイミド等の有機化合物を、一般的な印刷法、塗布方法により塗布し、その後、焼成することにより形成することができる。このような配向膜には、配向処理（ラビング）は不要である。
配向膜の厚みは、５００〜１０００Å程度とすることができる。
Further, for example, an alignment film forming step for forming an alignment film so as to cover the same functional member may be performed after the same functional member forming step. The alignment film can be formed, for example, by applying an organic compound such as soluble polyimide, polyamic acid type polyimide, or modified polyimide by a general printing method or application method, and then baking. Such an alignment film does not require alignment treatment (rubbing).
The thickness of the alignment film can be about 500 to 1000 mm.
４．用途
本発明のカラーフィルタの製造方法は、所定の透過率特性を有する半透明膜を備える階調マスクを用いていることから、液晶表示装置用のカラーフィルタの製造、特に大型の液晶表示装置用のカラーフィルタの製造や半透過型液晶表示装置用のカラーフィルタの製造に適している。
また、本発明のカラーフィルタの製造方法は、モノクロの液晶表示装置用の基板、例えば高スペーサおよび低スペーサを有する基板などの製造に適用することもできる。
4). Applications Since the color filter manufacturing method of the present invention uses a gradation mask including a translucent film having a predetermined transmittance characteristic, the color filter for liquid crystal display devices is manufactured, particularly for large liquid crystal display devices. It is suitable for the manufacture of color filters and color filters for transflective liquid crystal display devices.
The color filter manufacturing method of the present invention can also be applied to manufacturing a substrate for a monochrome liquid crystal display device, for example, a substrate having a high spacer and a low spacer.
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。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
以下、本発明について実施例および比較例を用いて具体的に説明する。
［実施例１］
（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、所望の遮光膜中間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、所望の遮光膜中間パターンを得た。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。
Hereinafter, the present invention will be specifically described using examples and comparative examples.
[Example 1]
(Production of gradation mask)
A commercially available photoresist (ip-3500, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is placed on a conventional mask blank in which a chromium film (light-shielding film) is formed to a thickness of 100 nm on an optically polished 390 mm × 610 mm synthetic quartz substrate. After coating with a thickness of 600 nm and baking on a hot plate heated to 120 ° C. for 15 minutes, a desired light-shielding film intermediate pattern was drawn with a photomask laser drawing apparatus (LRS11000-TFT3 manufactured by Micronic Co., Ltd.).
Next, development was performed with a dedicated developer (NMD3 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) to obtain a resist pattern for a light shielding film.
Next, the resist pattern was used as an etching mask, the chromium film was etched, and the remaining resist pattern was stripped to obtain a desired light-shielding film intermediate pattern. A commercially available cerium nitrate wet etchant (MR-ES manufactured by The Inktec Co., Ltd.) was used for etching the chromium film. The etching time for the chromium film was 60 seconds.
次いで、遮光膜中間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、クロム膜（半透明膜）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：Ｎ２＝４：１
・パワー：１．３ｋＷ
・ガス圧：３．５ｍＴｏｒｒ
半透明膜の膜厚は１０ｎｍとした。半透明膜の分光スペクトルを図１７に示す。
次に、半透明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。
続いて半透明膜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）で半透明膜および遮光膜をエッチングし、半透明膜パターンおよび遮光膜パターンを得た。エッチングは半透明膜および遮光膜に対して行った。
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、階調マスクを得た。
Next, the substrate on which the light-shielding film intermediate pattern is formed is subjected to pattern dimension inspection, pattern defect inspection, pattern correction as necessary, and after being washed well, the chromium film (translucent film) is sputtered under the following conditions. To form a film.
<Film formation conditions>
・ Gas flow ratio Ar: N 2 = 4: 1
・ Power: 1.3kW
・ Gas pressure: 3.5mTorr
The film thickness of the semitransparent film was 10 nm. The spectral spectrum of the semitransparent film is shown in FIG.
Next, a commercially available photoresist (ip-3500 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was again applied on the semitransparent film at a thickness of 600 nm and baked on a hot plate heated to 120 ° C. for 15 minutes.
Subsequently, an image to be a translucent film pattern was drawn again with a laser drawing device (LRS11000-TFT3 manufactured by Micronic Co., Ltd.) and developed with a dedicated developer (NMD3 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) to obtain a resist pattern.
Next, using the resist pattern as a mask, the semitransparent film and the light shielding film were etched with a commercially available cerium nitrate wet etchant (MR-ES manufactured by The Inktec Co., Ltd.) to obtain a semitransparent film pattern and a light shielding film pattern. Etching was performed on the translucent film and the light shielding film.
Finally, the remaining resist was peeled off, and after undergoing inspection processes such as pattern dimension inspection and pattern defect inspection, pattern correction was performed as necessary to obtain a gradation mask.
（カラーフィルタの作製）
基板として、大きさが３００ｍｍ×４００ｍｍ、厚みが０．７ｍｍのガラス基板（コーニング社製１７３７ガラス）を準備した。この基板を定法にしたがって洗浄した後、基板の片側全面にスパッタリング法によりクロム薄膜（厚み１０００Å）を形成した。このクロム薄膜上にポジ型感光性レジスト（東京応化工業（株）製 ＯＦＰＲ−８００）を塗布し、所定のマスクを介して露光、現像してレジストパターンを形成した。次いで、このレジストパターンをマスクとして、クロム薄膜をエッチングして、線幅２０μｍ、ピッチ１００μｍのブラックマトリックスを形成した。
(Production of color filter)
As the substrate, a glass substrate (Corning 1737 glass) having a size of 300 mm × 400 mm and a thickness of 0.7 mm was prepared. After this substrate was washed according to a conventional method, a chromium thin film (thickness: 1000 mm) was formed on the entire surface of one side of the substrate by sputtering. A positive-type photosensitive resist (OFPR-800 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was applied onto the chromium thin film, and exposed and developed through a predetermined mask to form a resist pattern. Next, using this resist pattern as a mask, the chromium thin film was etched to form a black matrix having a line width of 20 μm and a pitch of 100 μm.
次に、下記組成の赤色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物、緑色パターン用のネガ型
感光性樹脂組成物、青色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物を調製した。
Next, a negative photosensitive resin composition for a red pattern, a negative photosensitive resin composition for a green pattern, and a negative photosensitive resin composition for a blue pattern having the following compositions were prepared.
＜赤色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物＞
・赤顔料（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 クロモフタルレッドＡ２Ｂ） ４．８重量部
・黄顔料（ＢＡＳＦ社製 パリオトールイエローＤ１８１９） １．２重量部
・分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１） ３．０重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７） １．４重量部
・開始剤（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
<Negative photosensitive resin composition for red pattern>
Red pigment (Ciba Specialty Chemicals chromophthal red A2B) 4.8 parts by weight Yellow pigment (BASF Pariotor Yellow D1819) 1.2 parts by weight Dispersant (Dispervic 161 manufactured by BYK Chemie) 3 1.0 part by weight / monomer (SR399 manufactured by Sartomer) 4.0 parts by weight Polymer I 5.0 parts by weight initiator (Irgacure 907 manufactured by Ciba Specialty Chemicals) 1.4 parts by weight initiator (2, 2′-bis (o-chlorophenyl) -4,5,4 ′, 5′-tetraphenyl-1,2′-biimidazole) 0.6 part by weight / solvent (propylene glycol monomethyl ether acetate) 80.0 parts by weight
＜緑色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物＞
・緑顔料（アビシア社製 モナストラルグリーン９Ｙ−Ｃ） ４．２重量部
・黄顔料（ＢＡＳＦ社製 パリオトールイエローＤ１８１９） １．８重量部
・分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１） ３．０重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７） １．４重量部
・開始剤（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
<Negative photosensitive resin composition for green pattern>
Green pigment (Avisia Monastral Green 9Y-C) 4.2 parts by weight Yellow pigment (BASF Paliotor Yellow D1819) 1.8 parts by weight Dispersant (Bicchemy Disperbic 161) 3.0 Parts by weight / monomer (SR399, manufactured by Sartomer) 4.0 parts by weight, polymer I 5.0 parts by weight, initiator (Irgacure 907, manufactured by Ciba Specialty Chemicals) 1.4 parts by weight, initiator (2,2 ′ -Bis (o-chlorophenyl) -4,5,4 ', 5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole) 0.6 parts by weight / solvent (propylene glycol monomethyl ether acetate) 80.0 parts by weight
＜青色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物＞
・青顔料（ＢＡＳＦ社製 ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ） ６．０重量部
・顔料誘導体（アビシア社製 ソルスパース５０００） ０．６重量部
・分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１） ２．４重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７） １．４重量部
・開始剤（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
<Negative photosensitive resin composition for blue pattern>
Blue pigment (BASF Heliogen Blue L6700F) 6.0 parts by weight Pigment derivative (Abyssia Solsperse 5000) 0.6 parts by weight Dispersant (Bic Chemie Dispersic 161) 2.4 parts by weight Monomer (SR399, manufactured by Sartomer) 4.0 parts by weight, Polymer I, 5.0 parts by weight, initiator (Irgacure 907, manufactured by Ciba Specialty Chemicals) 1.4 parts by weight, initiator (2,2'-bis (o -Chlorophenyl) -4,5,4 ', 5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole) 0.6 parts by weight / solvent (propylene glycol monomethyl ether acetate) 80.0 parts by weight
なお、上記のポリマーＩは、ベンジルメタクリレート：スチレン：アクリル酸：２−ヒドロキシエチルメタクリレート＝１５．６：３７．０：３０．５：１６．９（モル比）の共重合体１００モル％に対して、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを１６．
９モル％付加したものであり、重量平均分子量は４２５００である。
The polymer I is based on 100 mol% of a copolymer of benzyl methacrylate: styrene: acrylic acid: 2-hydroxyethyl methacrylate = 15.6: 37.0: 30.5: 16.9 (molar ratio). 2-methacryloyloxyethyl isocyanate, 16.
9 mol% is added and the weight average molecular weight is 42500.
次いで、ガラス基板上にブラックマトリックスを覆うように赤色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物をスピンコート法により塗布し、赤色パターン用のフォトマスクを介して、露光、現像して、赤色パターンを形成した。この赤色パターンは、長方形状（１００μｍ×３００μｍ）とした。 Next, a negative photosensitive resin composition for red pattern is applied by spin coating so as to cover the black matrix on the glass substrate, exposed and developed through a photomask for red pattern, and the red pattern is formed. Formed. The red pattern was rectangular (100 μm × 300 μm).
その後、緑色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物、青色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物を用いて、同様の操作により、緑色パターン、青色パターンを形成した。これにより、赤色パターン、緑色パターン、青色パターンが配列された着色層を形成した。
次に、ブラックマトリックス、着色層を覆うように酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる透明電極層（厚み１５００Å）をスパッタリング法により形成した。
Then, the green pattern and the blue pattern were formed by the same operation using the negative photosensitive resin composition for the green pattern and the negative photosensitive resin composition for the blue pattern. As a result, a colored layer in which a red pattern, a green pattern, and a blue pattern were arranged was formed.
Next, a transparent electrode layer (thickness 1500 mm) made of indium tin oxide (ITO) was formed by sputtering so as to cover the black matrix and the colored layer.
次に、透明電極層上にネガ型感光性樹脂組成物（ＪＳＲ製 オプトマーＮＮ８５０)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、上記の階調マスクを介して下記条件にて露光した。
＜露光条件＞
・露光量：１００ｍＪ／ｃｍ２（Ｉ線換算）
・露光ギャップ：１５０μｍ
Next, a negative photosensitive resin composition (Optomer NN850 manufactured by JSR) was applied on the transparent electrode layer by spin coating, dried under reduced pressure, and prebaked at 100 ° C. for 3 minutes. Then, it exposed on the following conditions through said gradation mask.
<Exposure conditions>
・ Exposure amount: 100 mJ / cm 2 (I-line conversion)
・ Exposure gap: 150μm
次いで、水酸化カリウム水溶液を用いて現像し、その後、２３０℃、３０分間の加熱処理を施し、高さの異なる高スペーサおよび低スペーサを同時形成した。 Next, development was performed using an aqueous potassium hydroxide solution, and then heat treatment was performed at 230 ° C. for 30 minutes to simultaneously form high spacers and low spacers having different heights.
［比較例１］
（階調マスクの作製）
下記のように半透明膜を成膜した以外は、実施例１と同様にして階調マスクを作製した。
遮光膜中間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、高屈折率層（屈折率：２．５、厚み：２９ｎｍ、ＴｉＯ２膜）と低屈折率層（屈折率：１．５、厚み：４８ｎｍ、ＳｉＯ２膜）とを交互に計１５層（１層目および１５層目は高屈折率層）、スパッタリング法にて成膜した。これにより、波長３３０ｎｍ以下の短波長域をカットする半透明膜を得た。
[Comparative Example 1]
(Production of gradation mask)
A gradation mask was produced in the same manner as in Example 1 except that a semitransparent film was formed as described below.
The substrate on which the light-shielding film intermediate pattern is formed is subjected to pattern dimension inspection, pattern defect inspection, pattern correction as necessary, and after being washed well, a high refractive index layer (refractive index: 2.5, thickness: 29 nm,
（カラーフィルタの作製）
実施例１と同様にして、カラーフィルタを作製した。
(Production of color filter)
A color filter was produced in the same manner as in Example 1.
［評価］
実施例１、比較例１の階調マスクを用いて形成された高スペーサおよび低スペーサの断面形状を走査型電子顕微鏡にて観察し、寸法を測定した。結果を表１に示す。
[Evaluation]
The cross-sectional shapes of the high spacer and the low spacer formed using the gradation mask of Example 1 and Comparative Example 1 were observed with a scanning electron microscope, and the dimensions were measured. The results are shown in Table 1.
実施例１の階調マスクを露光プロセスに用いることにより、高スペーサおよび低スペーサに最適な形状および寸法をもつパターンを形成することができた。 By using the gradation mask of Example 1 for the exposure process, it was possible to form a pattern having an optimum shape and size for the high spacer and the low spacer.
［実施例２］
（階調マスクの作製）
実施例１と同様の方法により、赤色パターン用、緑色パターン用、および青色パターン用の階調マスクをそれぞれ作製した。
[Example 2]
(Production of gradation mask)
By using the same method as that of Example 1, gradation masks for red pattern, green pattern, and blue pattern were prepared.
（カラーフィルタの作製）
大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚みが０．７ｍｍのガラス基板を準備した。このガラス基板上にネガ型感光性樹脂組成物（ＪＳＲ製 オプトマーＮＮ８５０)を塗布し、所定のマスクを用いて露光、現像して、枕部を形成した。このとき、形成された枕部は、高さが２．５μｍ、ストライプ幅が６０μｍであった。
次いで、ガラス基板上に枕部を覆うようにして実施例１で用いた赤色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物をスピンコート法により塗布し、減圧乾燥後、８０℃にて３分間プリベークした。その後、上記の赤色パターン用の階調マスクを介して下記条件にて露光した。
＜露光条件＞
・露光量：６０ｍＪ／ｃｍ２（Ｉ線換算）
・露光ギャップ：１５０μｍ
(Production of color filter)
A glass substrate having a size of 100 mm × 100 mm and a thickness of 0.7 mm was prepared. On this glass substrate, a negative photosensitive resin composition (Optomer NN850 manufactured by JSR) was applied, exposed and developed using a predetermined mask to form a pillow portion. At this time, the formed pillow part had a height of 2.5 μm and a stripe width of 60 μm.
Next, the negative photosensitive resin composition for red pattern used in Example 1 was applied by spin coating so as to cover the pillow portion on the glass substrate, dried under reduced pressure, and prebaked at 80 ° C. for 3 minutes. . Then, it exposed on the following conditions through the gradation mask for said red pattern.
<Exposure conditions>
・ Exposure dose: 60 mJ / cm 2 (I-line conversion)
・ Exposure gap: 150μm
次いで、水酸化カリウム水溶液を用いて現像し、その後、２３０℃、３０分間の加熱処理を施し、反射部と透過部とで厚みの異なる赤色パターンを形成した。
その後、緑色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物、青色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物を用いて、同様の操作により、緑色パターン、青色パターンを形成した。これにより、反射部と透過部とで厚みの異なる赤色パターン、緑色パターン、青色パターンが配列された着色層を形成した。
Next, development was performed using an aqueous potassium hydroxide solution, followed by heat treatment at 230 ° C. for 30 minutes to form red patterns having different thicknesses at the reflective portion and the transmissive portion.
Then, the green pattern and the blue pattern were formed by the same operation using the negative photosensitive resin composition for the green pattern and the negative photosensitive resin composition for the blue pattern. As a result, a colored layer in which red patterns, green patterns, and blue patterns having different thicknesses were formed in the reflective portion and the transmissive portion was formed.
（評価）
得られたカラーフィルタについて、分光特性を分光光度計にて測定した。ＣＩＥ色度座標を表２に示す。
(Evaluation)
About the obtained color filter, the spectral characteristic was measured with the spectrophotometer. CIE chromaticity coordinates are shown in Table 2.
実施例２の階調マスクを露光プロセスに用いることにより、反射部および透過部のそれぞれに最適な膜厚、色特性をもつ着色層を形成することができた。 By using the gradation mask of Example 2 for the exposure process, it was possible to form a colored layer having optimum film thickness and color characteristics for each of the reflective portion and the transmissive portion.
１ … 基板
２ … 着色層
３ … 遮光部
４ … 透明電極層
５ … 感光性樹脂層
６ … 枕部
１１ａ … 高スペーサ
１１ｂ … 低スペーサ
１２ａ … 反射部用突起
１２ｂ … 透過部用突起
１３ａ … 透過部用着色層
１３ｂ … 反射部用着色層
２１ … 階調マスク
２２ … 透明基板
２３ … 半透明膜
２４ … 遮光膜
２５ … 遮光領域
２６ … 半透明領域
２７ … 透過領域
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記階調マスクは、透明基板と、遮光膜と、透過率調整機能を有する半透明膜とが順不同に積層され、前記透明基板上に前記遮光膜が設けられた遮光領域と、前記透明基板上に前記半透明膜のみが設けられた半透明領域と、前記透明基板上に前記遮光膜および前記半透明膜のいずれも設けられていない透過領域とを有し、前記半透明膜は、波長３００ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内における透過率分布が７％以下であることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 A photosensitive resin layer forming step of forming a photosensitive resin layer made of a photosensitive resin on a substrate, and exposing the photosensitive resin layer using a gradation mask, developing the photosensitive resin layer, and developing the photosensitive resin layer. A method of manufacturing a color filter having the same functional member forming step of forming two or more types of the same functional member adjusted in size,
The gradation mask includes a transparent substrate, a light shielding film, and a translucent film having a transmittance adjusting function laminated in random order, a light shielding region in which the light shielding film is provided on the transparent substrate, and the transparent substrate. A semi-transparent region in which only the semi-transparent film is provided, and a transmission region in which neither the light-shielding film nor the semi-transparent film is provided on the transparent substrate, and the semi-transparent film has a wavelength of 300 nm. A method for producing a color filter, wherein the transmittance distribution in a range of ˜450 nm is 7% or less.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016031513A (en) * | 2014-07-30 | 2016-03-07 | 大日本印刷株式会社 | High-definition color filter |
| JP2019207429A (en) * | 2019-08-07 | 2019-12-05 | 大日本印刷株式会社 | Manufacturing method for high-definition color filter |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06342205A (en) * | 1993-04-09 | 1994-12-13 | Dainippon Printing Co Ltd | Phase shift photomask and blank for phase shift photomask and their production |
| JP2002189280A (en) * | 2000-12-19 | 2002-07-05 | Hoya Corp | Gray tone mask and method for producing the same |
| JP2003075808A (en) * | 2001-01-09 | 2003-03-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Liquid crystal display and its manufacturing method |
| JP2003207788A (en) * | 2001-12-31 | 2003-07-25 | Hyundai Display Technology Inc | Method for forming post spacer in liquid crystal display |
| JP2003215322A (en) * | 2002-01-18 | 2003-07-30 | Dainippon Printing Co Ltd | Ionizing radiation-curable resin composition for color filter, color filter and liquid crystal panel |
-
2011
- 2011-09-06 JP JP2011194273A patent/JP5480856B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06342205A (en) * | 1993-04-09 | 1994-12-13 | Dainippon Printing Co Ltd | Phase shift photomask and blank for phase shift photomask and their production |
| JP2002189280A (en) * | 2000-12-19 | 2002-07-05 | Hoya Corp | Gray tone mask and method for producing the same |
| JP2003075808A (en) * | 2001-01-09 | 2003-03-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Liquid crystal display and its manufacturing method |
| JP2003207788A (en) * | 2001-12-31 | 2003-07-25 | Hyundai Display Technology Inc | Method for forming post spacer in liquid crystal display |
| JP2003215322A (en) * | 2002-01-18 | 2003-07-30 | Dainippon Printing Co Ltd | Ionizing radiation-curable resin composition for color filter, color filter and liquid crystal panel |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016031513A (en) * | 2014-07-30 | 2016-03-07 | 大日本印刷株式会社 | High-definition color filter |
| JP2019207429A (en) * | 2019-08-07 | 2019-12-05 | 大日本印刷株式会社 | Manufacturing method for high-definition color filter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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