JP2013167884A - Gradation mask - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-gradation gradation mask that allows comparatively easy design of transmissivity, and is manufacturable with comparatively easy processes without a need of a plurality of etching techniques.SOLUTION: A gradation mask includes: a transparent substrate; a shading film formed in pattern on the transparent substrate; and a semitransparent film having a transmissivity adjustment function. The gradation mask further includes: a transparent region having only the transparent substrate; a shading region having a main pattern of the shading film therein on the transparent substrate; and a third semitransparent region having an auxiliary pattern of the shading film and a pattern of the semitransparent film provided on the transparent substrate. In the third semitransparent region, at least one of an opening and the auxiliary pattern of the shading film has a size equal to or smaller than a resolution limit, the semitransparent film is formed on the transparent substrate at an opening of the auxiliary pattern of the shading film, and the auxiliary pattern of the shading film is a slit.

Description

本発明は、表示装置等の製造過程において、ハーフトーン露光に好適に用いられる階調マスクに関するものである。   The present invention relates to a gradation mask suitably used for halftone exposure in the manufacturing process of a display device or the like.

液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置等の表示装置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)、および半透明膜を用い、露光光に対して階調を有するフォトマスク(ハーフトーンマスク)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 steps of a display device such as a liquid crystal display device or an organic electroluminescence display device (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). In addition, in the above-mentioned patent documents, a photomask (slit mask) having a minute slit below the resolution limit of exposure light, and a photomask (halftone mask) having a gradation with respect to the exposure light using a translucent film ) Is disclosed.

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、それ自身はレジスト上に結像せずに、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。   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 slit of the mask has a size not larger than the resolution limit, the mask itself does not form an image on the resist, and the exposure light according to the size is transmitted to the area including the surrounding non-opening region. 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.

このスリットマスクにおいて多階調化するには、周期的にスリットの線幅やピッチを変化させればよい。しかしながら、表示装置の製造に適用されるような大型のスリットマスクにおいては、現在のパターニング技術では、微細なスリットの線幅は1.0μm程度までが限界であり、透過率の微妙な調整が困難であった。   In order to increase the number of gradations in this slit mask, the slit line width and pitch may be periodically changed. However, in the case of a large-sized slit mask that is applied to the manufacture of a display device, the line width of a fine slit is limited to about 1.0 μm with the current patterning technology, and it is difficult to finely adjust the transmittance. Met.

また、ハーフトーンマスクは、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)。このハーフトーンマスクを作製するためには、例えば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。   The halftone mask uses a light-shielding film that substantially shields the exposure light and a semi-transparent film that transmits the exposure light at a desired transmittance. The light-transmissive area and the light-shielded 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 manufacture this halftone mask, for example, a dedicated mask blank in which a translucent film and a light shielding film are laminated on a transparent substrate is used, and mask pattern plate-making is performed.

このハーフトーンマスクにおいて多階調化するには、半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行えばよい。しかしながら、複数回のパターニングを行う場合は、エッチング選択比を考慮する必要があるため、複数のエッチング技術(複数の装置・エッチャント・ガスなど)を準備する必要があり、設備や工程が増えるという問題があった。そのため、実際に多階調のハーフトーンマスクを作製するのは困難であった。   In order to increase the number of gradations in this halftone mask, the semitransparent film may be formed and patterned repeatedly. However, when performing patterning multiple times, it is necessary to consider the etching selectivity, so it is necessary to prepare multiple etching techniques (multiple devices, etchants, gases, etc.), which increases the number of facilities and processes. was there. Therefore, it was difficult to actually produce a multi-tone halftone mask.

特許第3415602号公報Japanese Patent No. 3415602 特開2000−66240号公報JP 2000-66240 A 特開2002−196474号公報JP 2002-196474 A 特開2002−189280号公報JP 2002-189280 A

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、透過率の設計が比較的容易であり、複数のエッチング技術を要することなく、比較的簡便な工程で製造可能な多階調のハーフトーンマスク(階調マスク)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-mentioned problems, and the multi-tone half that can be manufactured in a relatively simple process without requiring a plurality of etching techniques because the transmittance design is relatively easy. The main object is to provide a tone mask.

上記目的を達成するために、本発明は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有する階調マスクであって、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメインパターン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補助パターンのみが設けられ、上記半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ第2半透明領域とを有することを特徴とする階調マスクを提供する。   To achieve the above object, the present invention is a gradation mask comprising a transparent substrate, a light-shielding film formed in a pattern on the transparent substrate, and a translucent film having a transmittance adjusting function, A transmission region having only a transparent substrate, a light-shielding region in which the main pattern of the light-shielding film is provided on the transparent substrate, and only an auxiliary pattern of the semi-transparent film is provided on the transparent substrate. There is provided a gradation mask characterized in that at least one of the auxiliary pattern and the opening has a second semi-transparent region having a dimension equal to or smaller than a resolution limit.

本発明によれば、階調マスクが、微細なパターン状に加工された半透明膜の補助パターンのみが設けられた第2半透明領域を有するので、その半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方の寸法や数等を調整することにより、従来のスリットマスクでは得られなかった透過率を達成することができる。すなわち、本発明の階調マスクは、透過率の設計の幅が広いという利点を有する。また、第2半透明領域では、半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方の寸法や数等を調整することにより、多階調化が可能となる。したがって、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で多階調のマスクを得ることができる。   According to the present invention, since the gradation mask has the second semi-transparent region provided with only the auxiliary pattern of the semi-transparent film processed into a fine pattern, the auxiliary pattern and the opening of the semi-transparent film are provided. By adjusting at least one of the dimensions, the number, etc., it is possible to achieve a transmittance that could not be obtained with a conventional slit mask. That is, the gradation mask of the present invention has an advantage that the range of transmittance design is wide. In the second translucent region, multiple gradations can be achieved by adjusting the size, number, etc. of at least one of the auxiliary pattern and the opening of the translucent film. Therefore, it is not necessary to repeatedly form and pattern a translucent film in order to increase the number of gradations, and a multiple gradation mask can be obtained by a relatively simple process.

上記発明においては、階調マスクが、上記透明基板上に上記遮光膜の補助パターンおよび上記半透明膜のパターンが設けられ、上記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、上記遮光膜の補助パターンの開口部にて上記透明基板上に上記半透明膜が形成されている第3半透明領域を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。   In the above invention, the gradation mask is provided with the auxiliary pattern of the light shielding film and the pattern of the semitransparent film on the transparent substrate, and at least one of the auxiliary pattern of the light shielding film and the opening is a resolution limit. You may have the 3rd semi-transparent area | region which has the following dimensions and the said translucent film | membrane is formed on the said transparent substrate in the opening part of the auxiliary pattern of the said light shielding film. Thereby, further multi-gradation can be achieved.

また本発明は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有する階調マスクであって、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメインパターンが設けられた遮光領域と、上記透明基板上に上記遮光膜の補助パターンおよび上記半透明膜のパターンが設けられ、上記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、上記遮光膜の補助パターンの開口部にて上記透明基板上に上記半透明膜が形成されている第3半透明領域とを有することを特徴とする階調マスクを提供する。   Further, the present invention is a gradation mask having a transparent substrate, a light-shielding film formed in a pattern on the transparent substrate, and a translucent film having a transmittance adjusting function, the transmission region having only the transparent substrate A light shielding region in which the main pattern of the light shielding film is provided on the transparent substrate, an auxiliary pattern of the light shielding film and a pattern of the semitransparent film are provided on the transparent substrate, and an auxiliary pattern of the light shielding film and At least one of the openings has a third translucent region having a dimension less than or equal to the resolution limit, and the semitransparent film is formed on the transparent substrate at the opening of the auxiliary pattern of the light shielding film. A gradation mask characterized by the above is provided.

本発明によれば、階調マスクが、微細なパターン状に加工された遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている第3半透明領域を有するので、その遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方の寸法や数等を調整することにより、従来のスリットマスクでは得られなかった透過率を達成することができる。すなわち、本発明の階調マスクは、透過率の設計の幅が広いという利点を有する。また、第3半透明領域では、遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方の寸法や数等を調整することにより、多階調化が可能となる。したがって、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で多階調のマスクを得ることができる。   According to the present invention, the gradation mask is provided with the auxiliary pattern of the light shielding film and the pattern of the semitransparent film processed into a fine pattern, and is semitransparent on the transparent substrate at the opening of the auxiliary pattern of the light shielding film. Since it has a third semi-transparent region where a film is formed, by adjusting the size and number of at least one of the auxiliary pattern and the opening of the light-shielding film, transmission that could not be obtained with a conventional slit mask Rate can be achieved. That is, the gradation mask of the present invention has an advantage that the range of transmittance design is wide. Further, in the third translucent region, it is possible to increase the number of gradations by adjusting the size and number of at least one of the auxiliary pattern of the light shielding film and the opening. Therefore, it is not necessary to repeatedly form and pattern a translucent film in order to increase the number of gradations, and a multiple gradation mask can be obtained by a relatively simple process.

上述の発明においては、上記第3半透明領域の全域に上記半透明膜が形成されていてもよい。第3半透明領域にて半透明膜のパターニングが容易だからである。   In the above-described invention, the translucent film may be formed over the entire third translucent region. This is because it is easy to pattern the translucent film in the third translucent region.

また、上記第3半透明領域にて、上記遮光膜の補助パターンの開口部のみに上記半透明膜が形成されていてもよい。   The semitransparent film may be formed only in the opening of the auxiliary pattern of the light shielding film in the third semitransparent region.

さらに本発明の階調マスクは、上記透明基板上に上記半透明膜のメインパターンのみが設けられた第1半透明領域を有することが好ましい。第1半透明領域には半透明膜のメインパターンのみが設けられ、上記第2半透明領域には半透明膜の補助パターンのみが設けられており、半透明膜を所定のパターンに加工することにより、透過率の異なる第1半透明領域および第2半透明領域が得られ、多階調化が可能となる。したがって、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で多階調のマスクを得ることができる。   Furthermore, the gradation mask of the present invention preferably has a first semi-transparent region where only the main pattern of the semi-transparent film is provided on the transparent substrate. Only the main pattern of the semitransparent film is provided in the first semitransparent area, and only the auxiliary pattern of the semitransparent film is provided in the second semitransparent area, and the semitransparent film is processed into a predetermined pattern. Thus, a first semi-transparent region and a second semi-transparent region having different transmittances are obtained, and multi-gradation is possible. Therefore, it is not necessary to repeatedly form and pattern a translucent film in order to increase the number of gradations, and a multiple gradation mask can be obtained by a relatively simple process.

また本発明の階調マスクは、上記透明基板上に上記遮光膜の補助パターンが設けられ、上記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、上記遮光膜の補助パターンの開口部にて上記透明基板が露出している第4半透明領域を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。   In the gradation mask of the present invention, an auxiliary pattern of the light shielding film is provided on the transparent substrate, and at least one of the auxiliary pattern of the light shielding film and the opening has a dimension less than a resolution limit, You may have the 4th translucent area | region where the said transparent substrate is exposed in the opening part of the auxiliary pattern of a film | membrane. Thereby, further multi-gradation can be achieved.

さらに本発明においては、上記補助パターンの形状がスリット状であることが好ましい。   Furthermore, in the present invention, it is preferable that the auxiliary pattern has a slit shape.

また本発明は、上記目的を達成するために、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有する階調マスクであって、上記半透明膜のパターンが、メインパターンと、当該階調マスクを用いた露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなり、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のパターン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メインパターンのみが設けられた第1半透明領域と、上記透明基板上に上記半透明膜のスリットパターンのみが設けられた第2半透明領域とを有することを特徴とする階調マスクを提供する。   In order to achieve the above object, the present invention is a gradation mask comprising a transparent substrate, a light-shielding film formed in a pattern on the transparent substrate, and a translucent film having a transmittance adjusting function, The semi-transparent film pattern is composed of a main pattern and a slit pattern having a slit width equal to or less than a resolution limit in exposure using the gradation mask, a transmission region having only the transparent substrate, and the transparent substrate A light-shielding region in which the pattern of the light-shielding film is provided, a first semi-transparent region in which only the main pattern of the semi-transparent film is provided on the transparent substrate, and a slit pattern of the semi-transparent film on the transparent substrate. And a second semi-transparent region provided only with a gradation mask.

本発明によれば、半透明膜のパターンが、メインパターンと、微細なスリット状に加工されたスリットパターンとから構成されており、半透明膜を所定のパターンに加工することにより、透過率の異なる第1半透明領域および第2半透明領域が得られ、多階調化が可能となる。したがって、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で多階調のマスクを得ることができる。
また、半透明膜をスリット化し、その半透明膜のスリットパターンのスリット幅やピッチを調整することにより、遮光膜をスリット化した場合では得られなかった透過率を達成することができる。すなわち、本発明の階調マスクは、透過率の設計の幅が広いという利点を有する。
According to the present invention, the pattern of the translucent film is composed of a main pattern and a slit pattern processed into a fine slit shape, and the transmittance of the translucent film is processed by processing the translucent film into a predetermined pattern. Different first and second translucent regions are obtained, and multi-gradation is possible. Therefore, it is not necessary to repeatedly form and pattern a translucent film in order to increase the number of gradations, and a multiple gradation mask can be obtained by a relatively simple process.
Moreover, the transmittance | permeability which was not obtained when the light shielding film was slitted can be achieved by slitting a semitransparent film and adjusting the slit width and pitch of the slit pattern of the semitransparent film. That is, the gradation mask of the present invention has an advantage that the range of transmittance design is wide.

上記発明においては、上記遮光膜のパターンが、メインパターンと、当該階調マスクを用いた露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなり、上記遮光領域が、上記透明基板上に上記遮光膜のメインパターンが設けられた領域であり、階調マスクが、さらに、上記透明基板上に上記遮光膜のスリットパターンおよび上記半透明膜のメインパターンが設けられた第3半透明領域を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。   In the above invention, the pattern of the light shielding film comprises a main pattern and a slit pattern having a slit width equal to or less than a resolution limit in exposure using the gradation mask, and the light shielding region is formed on the transparent substrate. The area where the main pattern of the light shielding film is provided, and the gradation mask further includes a third semitransparent area where the slit pattern of the light shielding film and the main pattern of the semitransparent film are provided on the transparent substrate. You may have. Thereby, further multi-gradation can be achieved.

また本発明は、上述の階調マスクが表示装置の製造に用いられることを特徴とする表示装置製造用階調マスクを提供する。
本発明の表示装置製造用階調マスクは、透過率が少なくとも4段階に段階的に変化する多階調のマスクとすることができ、表示装置を構成する、形状、厚み、高さ等の異なる3種類以上の部材を一括形成する場合に好適に用いることができる。
The present invention also provides a gradation mask for manufacturing a display device, characterized in that the above-described gradation mask is used for manufacturing a display device.
The gray scale mask for manufacturing a display device of the present invention can be a multi-tone mask whose transmittance changes stepwise in at least four stages, and the display device has different shapes, thicknesses, heights, etc. It can be suitably used when three or more types of members are formed at once.

本発明の階調マスクは、半透明膜の補助パターンのみが設けられた第2半透明領域、あるいは、遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている第3半透明領域を有するので、微妙な透過率の調整が可能であり、また容易に多階調化することが可能となるという効果を奏する。
また本発明においては、半透明膜のパターンがメインパターンおよびスリットパターンから構成されていることにより、容易に多階調化することが可能となるとともに、透過率の設計の幅が広がるという効果を奏する。
The gradation mask of the present invention is provided with the second semi-transparent region provided with only the auxiliary pattern of the semi-transparent film, or the auxiliary pattern of the light-shielding film and the pattern of the semi-transparent film, and the opening portion of the auxiliary pattern of the light-shielding film. Has a third semi-transparent region in which a semi-transparent film is formed on a transparent substrate, so that it is possible to finely adjust the transmittance and to easily increase the number of gradations. Play.
In the present invention, since the pattern of the translucent film is composed of the main pattern and the slit pattern, it is possible to easily increase the number of gradations and to increase the range of transmittance design. Play.

本発明の階調マスクの一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクを用いてパターンを形成する例を示す図である。It is a figure which shows the example which forms a pattern using the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクの利点を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the advantage of the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクの他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクの他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクの他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクの製造方法の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the manufacturing method of the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクの製造方法の他の例を示す工程図である。It is process drawing which shows the other example of the manufacturing method of the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクを用いたパターンの形成方法の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the formation method of the pattern using the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクを用いたパターンの形成方法の他の例を示す工程図である。It is process drawing which shows the other example of the formation method of the pattern using the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクを用いたパターンの形成方法の他の例を示す工程図である。It is process drawing which shows the other example of the formation method of the pattern using the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクを用いたパターンの形成方法の他の例を示す工程図である。It is process drawing which shows the other example of the formation method of the pattern using the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクを用いたパターンの形成方法の他の例を示す工程図である。It is process drawing which shows the other example of the formation method of the pattern using the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクを用いたパターンの形成方法の他の例を示す工程図である。It is process drawing which shows the other example of the formation method of the pattern using the gradation mask of this invention. カラーフィルタにおけるサブピクセルを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the sub pixel in a color filter. 実施例1および実施例2における半透明膜の分光スペクトルを示すグラフである。6 is a graph showing spectral spectra of semi-transparent films in Example 1 and Example 2. 本発明の階調マスクの他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクにおける半透明膜の補助パターンの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the auxiliary pattern of the semi-transparent film | membrane in the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクにおける半透明膜の補助パターンの他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the auxiliary pattern of the semi-transparent film | membrane in the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクにおける半透明膜の補助パターンの他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the auxiliary pattern of the semi-transparent film | membrane in the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクにおける半透明膜の補助パターンの他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the auxiliary pattern of the semi-transparent film | membrane in the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクの他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクにおける第3半透明領域の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the 3rd translucent area | region in the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクの他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクの他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクの他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクの他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the gradation mask of this invention. 実施例3および比較例2における半透明膜の分光スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the spectrum of the semi-transparent film in Example 3 and Comparative Example 2.

以下、本発明の階調マスクおよび表示装置製造用階調マスクについて詳細に説明する。   Hereinafter, the gradation mask and the gradation mask for manufacturing a display device of the present invention will be described in detail.

A.階調マスク
本発明の階調マスクは、遮光膜のパターンおよび半透明膜のパターンの構成により、3つの実施態様に分けることができる。以下、各実施態様に分けて説明する。
A. Gradation Mask The gradation mask of the present invention can be divided into three embodiments according to the configuration of the light shielding film pattern and the semitransparent film pattern. In the following, each embodiment will be described separately.

I.第1実施態様
本発明の階調マスクの第1実施態様は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有する階調マスクであって、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメインパターン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補助パターンのみが設けられ、上記半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ第2半透明領域とを有することを特徴とするものである。
I. First Embodiment A first embodiment of the gradation mask of the present invention is a gradation mask having a transparent substrate, a light-shielding film formed in a pattern on the transparent substrate, and a translucent film having a transmittance adjusting function. A transparent region having only the transparent substrate, a light shielding region in which the main pattern of the light shielding film is provided on the transparent substrate, and only an auxiliary pattern of the semitransparent film is provided on the transparent substrate, At least one of the auxiliary pattern of the translucent film and the opening has a second translucent region having a dimension not more than a resolution limit.

なお、解像限界以下とは、上記階調マスクを用いた露光における解像限界以下を意味する。   In addition, below the resolution limit means below the resolution limit in the exposure using the gradation mask.

本実施態様の階調マスクについて、図面を参照しながら説明する。
図17は本実施態様の階調マスクの一例を示す模式図である。なお、図17(a)は図17(b)のA−A線断面図である。図17に例示するように、階調マスク61は、透明基板62上に半透明膜64および遮光膜63がパターン状に形成されたものである。この階調マスク61においては、透明基板62のみを有する透過領域71と、透明基板62上に遮光膜のメインパターン63aが設けられた遮光領域72と、透明基板62上に半透明膜のメインパターン64aのみが設けられた第1半透明領域73と、透明基板62上に半透明膜の補助パターン64bのみが設けられた第2半透明領域74とが混在している。そして、第2半透明領域74では半透明膜の補助パターン64bおよび/または開口部64cが解像限界以下の寸法を有している。
The gradation mask of this embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 17 is a schematic diagram showing an example of the gradation mask of this embodiment. FIG. 17A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. As illustrated in FIG. 17, the gradation mask 61 is obtained by forming a translucent film 64 and a light shielding film 63 in a pattern on a transparent substrate 62. In the gradation mask 61, a transmission region 71 having only a transparent substrate 62, a light shielding region 72 in which a main pattern 63 a of a light shielding film is provided on the transparent substrate 62, and a main pattern of a semitransparent film on the transparent substrate 62. The first semi-transparent region 73 provided with only 64a and the second semi-transparent region 74 provided only with the semi-transparent film auxiliary pattern 64b on the transparent substrate 62 are mixed. In the second semi-transparent region 74, the auxiliary pattern 64b and / or the opening 64c of the semi-transparent film has a dimension that is less than or equal to the resolution limit.

本実施態様の階調マスクは、半透明膜の補助パターンのみが設けられた第2半透明領域を有するので、半透明膜の補助パターンおよび/または開口部の寸法や数等を適宜選択することにより、透過率を調整することができる。
ここで、従来のスリットマスクは、遮光膜が微細なパターン状に加工されたものである。これに対し、本実施態様の階調マスクは、半透明膜の補助パターンのみが設けられた第2半透明領域を有している。この半透明膜は透過率調整機能を有し、遮光膜よりも透過率が高く、透明基板よりも透過率が低い。そのため、半透明膜を微細なパターン状に加工することにより、遮光膜を微細なパターン状に加工する場合と比較して、透過領域の透過率に対しての微妙な透過率の調整が可能である。したがって本実施態様においては、従来のスリットマスクでは形成できなかった厚みのパターンを形成することができるような、微妙な透過率の調整が可能である。また、第2半透明領域では半透明膜が微細なパターン状に加工されているので、図17に例示するような第1半透明領域と比較しても、透過領域の透過率に対しての微妙な透過率の調整が可能である。すなわち、本実施態様の階調マスクは、透過率の設計の幅が広いという利点を有する。
Since the gradation mask of this embodiment has the second semi-transparent region where only the auxiliary pattern of the semi-transparent film is provided, the auxiliary pattern of the semi-transparent film and / or the size and number of the openings are appropriately selected. Thus, the transmittance can be adjusted.
Here, the conventional slit mask is obtained by processing the light shielding film into a fine pattern. On the other hand, the gradation mask of this embodiment has a second semi-transparent region where only the auxiliary pattern of the semi-transparent film is provided. This translucent film has a transmittance adjusting function, has a higher transmittance than the light shielding film, and a lower transmittance than the transparent substrate. Therefore, by processing the translucent film into a fine pattern, it is possible to finely adjust the transmittance with respect to the transmittance of the transmissive region compared to processing the light shielding film into a fine pattern. is there. Therefore, in this embodiment, it is possible to finely adjust the transmittance so that a pattern having a thickness that cannot be formed by a conventional slit mask can be formed. Further, since the semi-transparent film is processed in a fine pattern in the second semi-transparent region, the transmittance of the transmissive region with respect to the transmittance of the first semi-transparent region as illustrated in FIG. Subtle adjustment of transmittance is possible. That is, the gradation mask of this embodiment has an advantage that the range of transmittance design is wide.

また、半透明膜の補助パターンおよび/または開口部の寸法や数等を調整し、半透明膜の補助パターンおよび/または開口部の寸法や数等が異なる、すなわち透過率の異なる第2半透明領域を複数混在させることにより、多階調のマスクとすることが可能となる。したがって、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で多階調のマスクを得ることができる。   Also, the size and number of the auxiliary patterns and / or openings of the semitransparent film are adjusted, and the size and number of the auxiliary patterns and / or openings of the semitransparent film are different, that is, the second semitransparent having different transmittance. By mixing a plurality of regions, a multi-tone mask can be obtained. Therefore, it is not necessary to repeatedly form and pattern a translucent film in order to increase the number of gradations, and a multiple gradation mask can be obtained by a relatively simple process.

さらに、上記のような透過率の異なる第2半透明領域が複数混在している場合には、透過率が少なくとも4段階に段階的に変化する多階調のマスクとすることができる。そのため、このような階調マスクを用いて感光性樹脂層を露光した場合には、各領域の透過率に応じて感光性樹脂層の光反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、厚みの異なる3種類以上のパターンを一括形成することができる。したがって、本実施態様の階調マスクは、3種類以上のパターンを一括形成する場合に用いることができる。   Furthermore, when a plurality of second semitransparent regions having different transmittances as described above are mixed, a multi-tone mask in which the transmittance changes stepwise in at least four stages can be obtained. For this reason, when the photosensitive resin layer is exposed using such a gradation mask, the degree of photoreaction of the photosensitive resin layer varies depending on the transmittance of each region. Three or more types of patterns having different thicknesses can be collectively formed. Therefore, the gradation mask of this embodiment can be used when three or more types of patterns are formed at once.

本実施態様の階調マスクは、図17に例示するように、透過領域、遮光領域および第2半透明領域に加えて、さらに第1半透明領域を有していてもよい。図17に例示する階調マスクにおいては、第2半透明領域に半透明膜の補助パターンを配置することにより、透過領域、遮光領域および第1半透明領域の各領域の透過率に対して、第2半透明領域の透過率を異なるものとすることができる。透過領域、遮光領域、第1半透明領域および第2半透明領域では透過率が異なるので、上記の階調マスクは、透過率が少なくとも4段階に段階的に変化する多階調のマスクとなる。   As illustrated in FIG. 17, the gradation mask of this embodiment may further include a first semi-transparent region in addition to the transmissive region, the light-shielding region, and the second semi-transparent region. In the gradation mask illustrated in FIG. 17, by arranging the auxiliary pattern of the semitransparent film in the second semitransparent region, the transmittance of each region of the transmission region, the light shielding region, and the first semitransparent region is as follows. The transmittance of the second translucent region can be different. Since the transmittance is different in the transmissive region, the light-shielding region, the first semi-transparent region, and the second semi-transparent region, the above-described gradation mask is a multi-gradation mask in which the transmittance changes stepwise in at least four stages. .

上記第1半透明領域では半透明膜のパターンが半透明膜のメインパターンであり、上記第2半透明領域では半透明膜のパターンが微細なパターン状に加工された半透明膜の補助パターンである。そのため、半透明膜を所定のパターンに加工することにより、透過率の異なる第1半透明領域および第2半透明領域を得ることができる。したがって、階調マスクがさらに第1半透明領域を有する場合にも、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で多階調のマスクを得ることができる。   In the first semi-transparent region, the semi-transparent film pattern is the main pattern of the semi-transparent film, and in the second semi-transparent region, the semi-transparent film pattern is the auxiliary pattern of the semi-transparent film processed into a fine pattern. is there. Therefore, the first translucent region and the second translucent region having different transmittances can be obtained by processing the translucent film into a predetermined pattern. Therefore, even when the gradation mask further has the first semi-transparent region, it is not necessary to repeat the formation and patterning of the semi-transparent film for the multi-gradation, and the multi-gradation can be performed in a relatively simple process. A mask can be obtained.

さらに、上記第1半透明領域では半透明膜のメインパターンが形成され、上記第2半透明領域では半透明膜の補助パターンが形成されているため、第2半透明領域は第1半透明領域よりも高い透過率となり、透過領域、遮光領域、第1半透明領域および第2半透明領域では透過率が異なるものとなる。そのため、上記階調マスクを用いて感光性樹脂層を露光した場合には、各領域の透過率に応じて感光性樹脂層の光反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、厚みの異なる3種類のパターンを一括形成することができる。したがって、本実施態様の階調マスクが上記第1半透明領域を有する場合、3種類以上のパターンを一括形成する場合に好適に用いることができる。   Furthermore, since the main pattern of the semitransparent film is formed in the first semitransparent region and the auxiliary pattern of the semitransparent film is formed in the second semitransparent region, the second translucent region is the first semitransparent region. The transmittance is higher than that of the transmission region, the light shielding region, the first semi-transparent region, and the second semi-transparent region. Therefore, when the photosensitive resin layer is exposed using the gradation mask, the degree of photoreaction of the photosensitive resin layer varies depending on the transmittance of each region. Three types of patterns having different values can be formed at once. Therefore, when the gradation mask of this embodiment has the said 1st translucent area | region, it can use suitably when forming three or more types of patterns collectively.

なお、半透明膜の透過率特性、形成材料、構成、厚みおよび成膜方法等、遮光膜の透過率特性、形成材料、厚み、成膜方法等、透明基板、ならびに階調マスクの製造方法については、第3実施態様に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。以下、本実施態様の階調マスクのその他の構成について説明する。   Regarding the transmissivity characteristics, forming material, configuration, thickness, and film forming method of the semi-transparent film, the transmissivity characteristics of the light shielding film, forming material, thickness, film forming method, etc., and the transparent substrate and gradation mask manufacturing method Will be described in detail in the third embodiment, and a description thereof will be omitted here. Hereinafter, other configurations of the gradation mask of this embodiment will be described.

1.第2半透明領域
本実施態様における第2半透明領域は、透明基板上に半透明膜の補助パターンのみが設けられ、半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ領域である。
1. Second translucent region In the second translucent region in this embodiment, only the auxiliary pattern of the semitransparent film is provided on the transparent substrate, and at least one of the auxiliary pattern of the translucent film and the opening is below the resolution limit. This is an area having the dimensions of

なお、本実施態様における半透明膜の補助パターンとは、開口部を有し、この半透明膜の補助パターンおよび/または開口部が解像限界以下の寸法をもつものであり、第2半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分をいう。   The auxiliary pattern of the translucent film in the present embodiment has an opening, and the auxiliary pattern and / or the opening of the semitransparent film has a dimension that is less than the resolution limit. A semi-transparent film portion formed in a fine pattern in the region.

第2半透明領域では、半透明膜の補助パターンが解像限界以下の寸法であってもよく、半透明膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法であってもよく、半透明膜の補助パターンおよび開口部のいずれもが解像限界以下の寸法であってもよい。これは、目的とする第2半透明領域の透過率に応じて適宜選択される。例えば、半透明膜の補助パターンが解像限界以下の寸法である場合は、半透明膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法である場合と比較して、透過率を高くすることができる。
中でも、半透明膜の補助パターンが解像限界以下の寸法であることが好ましい。上述したように、半透明膜の補助パターンの開口部よりも、半透明膜の補助パターンを微細なパターンとし解像限界以下の寸法とするほうが、透過率をより高くすることができるからである。
In the second semi-transparent region, the auxiliary pattern of the semi-transparent film may have a dimension that is less than or equal to the resolution limit, and the opening of the auxiliary pattern of the semi-transparent film may have a dimension that is less than or equal to the resolution limit. Both the auxiliary pattern of the film and the opening may have dimensions that are less than the resolution limit. This is appropriately selected according to the desired transmittance of the second translucent region. For example, when the auxiliary pattern of the semitransparent film has a dimension below the resolution limit, the transmittance should be increased compared to the case where the opening of the auxiliary pattern of the semitransparent film has a dimension below the resolution limit. Can do.
Especially, it is preferable that the auxiliary pattern of a semi-transparent film | membrane is a dimension below a resolution limit. As described above, the transmissivity can be further increased by setting the auxiliary pattern of the semitransparent film to be a fine pattern and having a dimension below the resolution limit rather than the opening of the auxiliary pattern of the semitransparent film. .

半透明膜の補助パターンの形状としては、特に限定されるものではなく、例えば図18(a)〜(e)に示すようなスリット状、図19(a)〜(e)に示すような円形のドット状、図20(a)〜(e)に示すような多角形のドット状、図21(b)に示すような円形の開口部を有する円形のリング状、図21(a),(c)〜(e)に示すような多角形の開口部を有する多角形のリング状など、種々の形状が挙げられる。
また、半透明膜の補助パターンの開口部の形状としては、上記の半透明膜の補助パターンの形状と同様の種々の形状が挙げられる。
The shape of the auxiliary pattern of the translucent film is not particularly limited, and for example, a slit shape as shown in FIGS. 18 (a) to 18 (e), or a circular shape as shown in FIGS. 19 (a) to (e). , A polygonal dot shape as shown in FIGS. 20A to 20E, a circular ring shape having a circular opening as shown in FIG. 21B, and FIGS. Various shapes such as a polygonal ring shape having a polygonal opening as shown in c) to (e) can be mentioned.
The shape of the opening of the auxiliary pattern of the semitransparent film includes various shapes similar to the shape of the auxiliary pattern of the semitransparent film.

例えば、半透明膜の補助パターンの形状がスリット状やドット状である場合、半透明膜の補助パターンは複数のスリットやドットが配列されたものであってもよく、一つのスリットやドットであってもよい。半透明膜の補助パターンの開口部の形状がスリット状やドット状である場合も、上記と同様である。   For example, when the shape of the auxiliary pattern of the translucent film is a slit or a dot, the auxiliary pattern of the semitransparent film may be a plurality of slits or dots arranged, or a single slit or dot. May be. The same applies to the case where the shape of the opening of the auxiliary pattern of the translucent film is slit or dot.

また、図18(a)〜(e)、図19(a),(b)に例示するように、半透明膜の補助パターン64bが複数のスリットやドットが配列されたものである場合、そのピッチとしては、特に限定されるものではなく、目的とする第2半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。半透明膜の補助パターンの開口部が複数のスリットやドットが配列されたものである場合も、上記と同様である。   In addition, as illustrated in FIGS. 18A to 18E and FIGS. 19A and 19B, when the auxiliary pattern 64b of the translucent film has a plurality of slits and dots arranged, The pitch is not particularly limited, and is appropriately adjusted according to the target transmittance of the second translucent region. The same applies to the case where the opening portion of the auxiliary pattern of the translucent film has a plurality of slits and dots arranged therein.

なお、後述する第3実施態様における第2半透明領域は、半透明膜の補助パターンの形状がスリット状であり、この半透明膜の補助パターン(スリットパターン)が解像限界以下の寸法をもつものとなる。   In the second semi-transparent region in the third embodiment to be described later, the shape of the auxiliary pattern of the semi-transparent film is a slit shape, and the auxiliary pattern (slit pattern) of the semi-transparent film has a dimension less than the resolution limit. It will be a thing.

第2半透明領域は、上述したように透明基板上に半透明膜の補助パターンのみが設けられた領域である。すなわち、第2半透明領域には、遮光膜は形成されていない、また半透明膜のメインパターンも形成されていない。   As described above, the second translucent region is a region in which only the auxiliary pattern of the translucent film is provided on the transparent substrate. That is, the light-shielding film is not formed in the second semi-transparent region, and the main pattern of the semi-transparent film is not formed.

また、第2半透明領域においては、半透明膜の補助パターンの幅およびピッチの少なくともいずれか一方が異なる領域が複数存在していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。   In the second translucent region, there may be a plurality of regions in which at least one of the width and pitch of the auxiliary pattern of the translucent film is different. Thereby, further multi-gradation can be achieved.

第2半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第1半透明領域の透過率よりも高ければ、特に限定されるものではなく、本実施態様の階調マスクを用いて形成するパターンによって適宜選択される。   The transmittance of the second translucent region is not particularly limited as long as it is lower than the transmittance of the transmissive region, higher than the transmittance of the light shielding region, and higher than the transmittance of the first translucent region. It is appropriately selected depending on the pattern to be formed using the tone mask.

第2半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本実施態様の階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、第2半透明領域の形状としては、円形、矩形、枠体、多角形、線形など、種々の形状とすることができる。   The size and shape of the second translucent region are not particularly limited, and are appropriately adjusted according to the application of the gradation mask of this embodiment. For example, the shape of the second translucent region can be various shapes such as a circle, a rectangle, a frame, a polygon, and a line.

2.第1半透明領域
本実施態様の階調マスクは、透明基板上に半透明膜のメインパターンのみが設けられた第1半透明領域を有することが好ましい。このような第1半透明領域を設けることにより、容易に多階調化することができるからである。
2. First Translucent Region The gradation mask of this embodiment preferably has a first translucent region in which only the main pattern of the semitransparent film is provided on the transparent substrate. This is because by providing such a first semi-transparent region, it is possible to easily increase the number of gradations.

なお、本実施態様における半透明膜のメインパターンとは、解像限界以上の寸法をもつものであり、第1半透明領域の全域に形成されている半透明膜の部分をいう。   The main pattern of the translucent film in this embodiment means a part of the translucent film that has a dimension equal to or larger than the resolution limit and is formed in the entire first translucent region.

この半透明膜のメインパターンの寸法および形状は、第1半透明領域、遮光領域、第3半透明領域の寸法および形状に応じて適宜調整される。   The size and shape of the main pattern of the semi-transparent film are appropriately adjusted according to the size and shape of the first semi-transparent region, the light shielding region, and the third semi-transparent region.

第1半透明領域は、透明基板上に半透明膜のメインパターンのみが設けられた領域である。すなわち、第1半透明領域には、遮光膜は形成されていない、また半透明膜の補助パターンも形成されていない。   The first semi-transparent region is a region where only the main pattern of the semi-transparent film is provided on the transparent substrate. That is, the light-shielding film is not formed in the first semi-transparent region, and the auxiliary pattern of the semi-transparent film is not formed.

第1半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第2半透明領域の透過率よりも低ければ、特に限定されるものではなく、本実施態様の階調マスクを用いて形成するパターンによって適宜選択される。   The transmittance of the first translucent region is not particularly limited as long as it is lower than the transmittance of the transmissive region, higher than the transmittance of the light shielding region, and lower than the transmittance of the second translucent region. It is appropriately selected depending on the pattern to be formed using the tone mask.

第1半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本実施態様の階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、第1半透明領域の形状としては、円形、矩形、枠体、多角形、線形など、種々の形状とすることができる。   The size and shape of the first translucent region are not particularly limited, and are appropriately adjusted according to the application of the gradation mask of this embodiment. For example, the shape of the first translucent region can be various shapes such as a circle, a rectangle, a frame, a polygon, and a line.

3.第3半透明領域
本実施態様の階調マスクは、透明基板上に遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている第3半透明領域を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
3. Third Translucent Area The gradation mask of this embodiment is provided with a light shielding film auxiliary pattern and a semitransparent film pattern on a transparent substrate, and at least one of the light shielding film auxiliary pattern and the opening is the resolution limit. You may have the 3rd semi-transparent area | region which has the following dimensions and the semi-transparent film | membrane is formed on the transparent substrate in the opening part of the auxiliary pattern of a light shielding film. Thereby, further multi-gradation can be achieved.

図22に例示するように、第3半透明領域75は、透明基板62上に遮光膜の補助パターン63bおよび半透明膜のパターン(図22では半透明膜のメインパターン64a)が設けられ、遮光膜の補助パターン63bおよび/または開口部63cが解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部63cにて透明基板62上に半透明膜64が形成されている領域である。ここで、図22(a)は図22(b)のB−B線断面図である。   As illustrated in FIG. 22, the third semi-transparent region 75 includes a light-shielding film auxiliary pattern 63 b and a semi-transparent film pattern (a semi-transparent film main pattern 64 a in FIG. 22) provided on the transparent substrate 62. This is a region in which the auxiliary pattern 63b and / or the opening 63c of the film has a dimension less than the resolution limit, and the translucent film 64 is formed on the transparent substrate 62 in the opening 63c of the auxiliary pattern of the light shielding film. Here, FIG. 22A is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.

なお、本実施態様における遮光膜の補助パターンとは、開口部を有し、この遮光膜の補助パターンおよび/または開口部が解像限界以下の寸法をもつものであり、第3半透明領域内で微細なパターン状に形成されている遮光膜の部分をいう。   The auxiliary pattern of the light shielding film in this embodiment has an opening, and the auxiliary pattern and / or the opening of the light shielding film has a dimension equal to or smaller than the resolution limit, and is within the third translucent region. The portion of the light shielding film formed in a fine pattern.

第3半透明領域では、透明基板上に遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび/または開口部が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されていれば、半透明膜のパターンとしては特に限定されるものではない。例えば、図23(a)〜(c)に示すように第3半透明領域75の全域に半透明膜が形成され、半透明膜のメインパターン64aとされていてもよく、また図23(d),(e)に示すように第3半透明領域75にて遮光膜の補助パターンの開口部63cのみに半透明膜が形成され、半透明膜の補助パターン64bとされていてもよい。   In the third translucent region, the auxiliary pattern of the light shielding film and the pattern of the semitransparent film are provided on the transparent substrate, and the auxiliary pattern of the light shielding film and / or the opening has a dimension that is less than the resolution limit. If the translucent film is formed on the transparent substrate at the opening of the pattern, the pattern of the translucent film is not particularly limited. For example, as shown in FIGS. 23A to 23C, a semi-transparent film may be formed on the entire area of the third semi-transparent region 75 to form the main pattern 64a of the semi-transparent film. ), (e), a semi-transparent film may be formed only in the opening 63c of the auxiliary pattern of the light-shielding film in the third semi-transparent region 75 to form the auxiliary pattern 64b of the semi-transparent film.

なお、本実施態様における半透明膜のメインパターンとは、解像限界以上の寸法をもつものであり、上述したように第1半透明領域の全域に形成されている半透明膜の部分だけでなく、第3半透明領域の全域に形成されている半透明膜の部分をもいう。
また、本実施態様における半透明膜の補助パターンとは、開口部を有し、この半透明膜の補助パターンおよび/または開口部が解像限界以下の寸法をもつものであり、上述したように第2半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分だけでなく、第3半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分をもいう。
The main pattern of the translucent film in the present embodiment has a dimension that is not less than the resolution limit, and as described above, only the part of the translucent film formed over the entire first translucent region. It also refers to the part of the translucent film formed over the entire third translucent region.
Further, the auxiliary pattern of the semitransparent film in the present embodiment has an opening, and the auxiliary pattern and / or the opening of the semitransparent film has a dimension that is less than the resolution limit. This refers not only to the portion of the semitransparent film formed in a fine pattern in the second semitransparent region, but also to the portion of the semitransparent film formed in a fine pattern in the third semitransparent region.

さらに、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されているとは、図23(a),(b),(d)に例示するように透明基板の一方の面に遮光膜および半透明膜が形成され、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている場合だけでなく、図23(c),(e)に例示するように透明基板の一方の面に遮光膜が形成され、透明基板の他方の面に半透明膜が形成され、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている場合も含まれる。   Furthermore, the fact that the semitransparent film is formed on the transparent substrate at the opening of the auxiliary pattern of the light shielding film means that one of the transparent substrates is formed as illustrated in FIGS. 23 (a), (b), and (d). In addition to the case where a light-shielding film and a semi-transparent film are formed on the surface, and the semi-transparent film is formed on the transparent substrate at the opening of the auxiliary pattern of the light-shielding film, examples are shown in FIGS. A light-shielding film is formed on one surface of the transparent substrate, a semi-transparent film is formed on the other surface of the transparent substrate, and a semi-transparent film is formed on the transparent substrate at the opening of the auxiliary pattern of the light-shielding film. It is also included.

第3半透明領域では、遮光膜の補助パターンが解像限界以下の寸法であってもよく、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法であってもよく、遮光膜の補助パターンおよび開口部のいずれもが解像限界以下の寸法であってもよい。これは、目的とする第3半透明領域の透過率に応じて適宜選択される。例えば、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法である場合は、遮光膜の補助パターンが解像限界以下の寸法である場合と比較して、透過率を低くすることができる。
中でも、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法であることが好ましい。上述したように、遮光膜の補助パターンよりも、遮光膜の補助パターンの開口部を微細なパターンとし解像限界以下の寸法とするほうが、透過率をより低くすることができるからである。
In the third translucent region, the auxiliary pattern of the light shielding film may have a dimension less than or equal to the resolution limit, and the opening of the auxiliary pattern of the light shielding film may have a dimension less than or equal to the resolution limit. Both the pattern and the opening may have dimensions that are less than the resolution limit. This is appropriately selected according to the transmittance of the target third translucent region. For example, in the case where the opening of the auxiliary pattern of the light shielding film has a dimension that is less than or equal to the resolution limit, the transmittance can be lowered compared to the case where the auxiliary pattern of the light shielding film has a dimension that is less than or equal to the resolution limit. .
Especially, it is preferable that the opening part of the auxiliary pattern of a light shielding film is a dimension below a resolution limit. This is because, as described above, the transmittance can be further lowered by setting the opening of the auxiliary pattern of the light shielding film to be a fine pattern and having a dimension below the resolution limit rather than the auxiliary pattern of the light shielding film.

遮光膜の補助パターンが解像限界以下の寸法をもつ場合、遮光膜の補助パターンの寸法としては解像限界以下であれば特に限定されるものではなく、目的とする第3半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。同様に、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法をもつ場合、遮光膜の補助パターンの開口部の寸法としては解像限界以下であれば特に限定されるものではなく、目的とする第3半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。   When the auxiliary pattern of the light shielding film has a dimension less than or equal to the resolution limit, the dimension of the auxiliary pattern of the light shielding film is not particularly limited as long as it is less than or equal to the resolution limit. It is adjusted appropriately according to the rate. Similarly, when the opening of the auxiliary pattern of the light shielding film has a dimension below the resolution limit, the dimension of the opening of the auxiliary pattern of the light shielding film is not particularly limited as long as it is below the resolution limit. It adjusts suitably according to the transmittance | permeability of the 3rd semi-transparent area | region.

なお、遮光膜の補助パターンおよび開口部の形状等については、上記第2半透明領域の項に記載した半透明膜の補助パターンおよび開口部の形状等と同様であるので、ここでの説明は省略する。
また、半透明膜のメインパターンについては、上記第1半透明領域の項に記載したものと同様であり、半透明膜の補助パターンおよび開口部については、上記第2半透明領域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。
Since the auxiliary pattern of the light shielding film and the shape of the opening are the same as the auxiliary pattern of the semitransparent film and the shape of the opening described in the section of the second semitransparent region, the description here Omitted.
The main pattern of the translucent film is the same as that described in the section of the first translucent area, and the auxiliary pattern and the opening of the translucent film are described in the section of the second translucent area. Since this is the same as that described above, description thereof is omitted here.

なお、後述する第3実施態様における第3半透明領域は、遮光膜の補助パターンの形状がスリット状であり、この遮光膜の補助パターン(スリットパターン)が解像限界以下の寸法をもち、さらに第3半透明領域の全域に半透明膜が形成され、半透明膜のパターンが半透明膜のメインパターンであるものとなる。   In the third semi-transparent region in the third embodiment to be described later, the shape of the auxiliary pattern of the light shielding film is a slit shape, and the auxiliary pattern (slit pattern) of the light shielding film has a dimension equal to or lower than the resolution limit. A translucent film is formed over the entire third translucent region, and the pattern of the translucent film is the main pattern of the translucent film.

第3半透明領域には、遮光膜のメインパターンは形成されていない。上述したように、第3半透明領域の全域に半透明膜が形成され、半透明膜のパターンが半透明膜のメインパターンとされる場合には、第3半透明領域には半透明膜の補助パターンは形成されない。一方、第3半透明領域にて遮光膜の補助パターンの開口部のみに半透明膜が形成され、半透明膜のパターンが半透明膜の補助パターンとされる場合には、第3半透明領域には半透明膜のメインパターンは形成されない。   The main pattern of the light shielding film is not formed in the third translucent region. As described above, when the translucent film is formed in the entire region of the third translucent area and the pattern of the translucent film is the main pattern of the translucent film, the translucent film is formed in the third translucent area. An auxiliary pattern is not formed. On the other hand, when the semi-transparent film is formed only in the opening of the auxiliary pattern of the light shielding film in the third semi-transparent area, and the semi-transparent film pattern is the auxiliary pattern of the semi-transparent film, the third semi-transparent area The main pattern of the semi-transparent film is not formed in.

また、第3半透明領域においては、遮光の補助パターンの幅およびピッチの少なくともいずれか一方が異なる領域が複数存在していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。   In the third translucent region, there may be a plurality of regions in which at least one of the width and the pitch of the light shielding auxiliary pattern is different. Thereby, further multi-gradation can be achieved.

第3半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第1半透明領域の透過率より低く、第2半透明領域の透過率より低ければ、特に限定されるものではなく、本実施態様の階調マスクを用いて形成するパターンによって適宜選択される。   If the transmittance of the third translucent region is lower than the transmittance of the transmissive region, higher than the transmittance of the light shielding region, lower than the transmittance of the first translucent region, and lower than the transmittance of the second translucent region, The pattern is not limited, and is appropriately selected depending on the pattern formed using the gradation mask of this embodiment.

第3半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本実施態様の階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、第3半透明領域の形状としては、円形、矩形、枠体、多角形、線形など、種々の形状とすることができる。   The size and shape of the third translucent region are not particularly limited, and are appropriately adjusted according to the application of the gradation mask of this embodiment. For example, the shape of the third translucent region can be various shapes such as a circle, a rectangle, a frame, a polygon, and a line.

4.第4半透明領域
本実施態様の階調マスクは、透明基板上に遮光膜の補助パターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板が露出している第4半透明領域を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
4). Fourth translucent region The gradation mask of this embodiment is provided with an auxiliary pattern of a light shielding film on a transparent substrate, and at least one of the auxiliary pattern of the light shielding film and the opening has a dimension equal to or less than a resolution limit, You may have the 4th semi-transparent area | region where the transparent substrate is exposed in the opening part of the auxiliary pattern of a light shielding film. Thereby, further multi-gradation can be achieved.

図24に例示するように、第4半透明領域76は、透明基板62上に遮光膜の補助パターン63bが設けられ、遮光膜の補助パターン63bおよび/または開口部63cが解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部63cにて透明基板62が露出している領域である。ここで、図24(a)は図24(b)のC−C線断面図である。   As illustrated in FIG. 24, in the fourth translucent region 76, a light shielding film auxiliary pattern 63b is provided on the transparent substrate 62, and the light shielding film auxiliary pattern 63b and / or the opening 63c has a dimension equal to or smaller than the resolution limit. The transparent substrate 62 is exposed in the opening 63c of the auxiliary pattern of the light shielding film. Here, FIG. 24A is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.

なお、本実施態様における遮光膜の補助パターンとは、開口部を有し、この遮光膜の補助パターンおよび/または開口部が解像限界以下の寸法をもつものであり、上述したように第3半透明領域内で微細なパターン状に形成されている遮光膜の部分だけでなく、第4半透明領域内で微細なパターン状に形成されている遮光膜の部分をもいう。   In addition, the auxiliary pattern of the light shielding film in the present embodiment has an opening, and the auxiliary pattern and / or the opening of the light shielding film has a dimension equal to or smaller than the resolution limit. It refers not only to the portion of the light shielding film formed in a fine pattern within the semitransparent region, but also to the portion of the light shielding film formed in a fine pattern within the fourth semitransparent region.

第4半透明領域では、遮光膜の補助パターンが解像限界以下の寸法であってもよく、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法であってもよく、遮光膜の補助パターンおよび開口部のいずれもが解像限界以下の寸法であってもよい。これは、目的とする第4半透明領域の透過率に応じて適宜選択される。例えば、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法である場合は、遮光膜の補助パターンが解像限界以下の寸法である場合と比較して、透過率を低くすることができる。   In the fourth translucent region, the auxiliary pattern of the light shielding film may have a dimension less than or equal to the resolution limit, and the opening of the auxiliary pattern of the light shielding film may have a dimension less than or equal to the resolution limit. Both the pattern and the opening may have dimensions that are less than the resolution limit. This is appropriately selected according to the desired transmittance of the fourth translucent region. For example, in the case where the opening of the auxiliary pattern of the light shielding film has a dimension that is less than or equal to the resolution limit, the transmittance can be lowered compared to the case where the auxiliary pattern of the light shielding film has a dimension that is less than or equal to the resolution limit. .

遮光膜の補助パターンが解像限界以下の寸法をもつ場合、遮光膜の補助パターンの寸法としては解像限界以下であれば特に限定されるものではなく、目的とする第4半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。同様に、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法をもつ場合、遮光膜の補助パターンの開口部の寸法としては解像限界以下であれば特に限定されるものではなく、目的とする第4半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。   When the auxiliary pattern of the light shielding film has a dimension less than or equal to the resolution limit, the dimension of the auxiliary pattern of the light shielding film is not particularly limited as long as it is less than or equal to the resolution limit. It is adjusted appropriately according to the rate. Similarly, when the opening of the auxiliary pattern of the light shielding film has a dimension below the resolution limit, the dimension of the opening of the auxiliary pattern of the light shielding film is not particularly limited as long as it is below the resolution limit. It adjusts suitably according to the transmittance | permeability of a 4th translucent area | region.

なお、遮光膜の補助パターンおよび開口部の形状等については、上記第2半透明領域の項に記載した半透明膜の補助パターンおよび開口部の形状等と同様であるので、ここでの説明は省略する。   Since the auxiliary pattern of the light shielding film and the shape of the opening are the same as the auxiliary pattern of the semitransparent film and the shape of the opening described in the section of the second semitransparent region, the description here Omitted.

また、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板が露出しているとは、図24に例示するように、遮光膜の補助パターンの開口部63cにて透明基板62の両方の面が露出している場合をいう。例えば図23(c),(e)に示すように、遮光膜の補助パターンの開口部63cにて透明基板62の一方の面しか露出していない場合は含まれない。   Further, the transparent substrate is exposed at the opening portion of the auxiliary pattern of the light shielding film, as illustrated in FIG. 24, both surfaces of the transparent substrate 62 are exposed at the opening portion 63c of the auxiliary pattern of the light shielding film. If you are. For example, as shown in FIGS. 23C and 23E, the case where only one surface of the transparent substrate 62 is exposed at the opening 63c of the auxiliary pattern of the light shielding film is not included.

第4半透明領域では、透明基板上に遮光膜の補助パターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板が露出していれば、透明基板上に半透明膜のパターンが形成されていてもよい。例えば図24に示すように、第4半透明領域76には、遮光膜の補助パターン63bと同様の位置に、半透明膜の補助パターン64bが形成されていてもよい。   In the fourth translucent region, an auxiliary pattern of the light shielding film is provided on the transparent substrate, and at least one of the auxiliary pattern of the light shielding film and the opening has a dimension less than or equal to the resolution limit, and the opening of the auxiliary pattern of the light shielding film If the transparent substrate is exposed at the part, a pattern of a semitransparent film may be formed on the transparent substrate. For example, as shown in FIG. 24, a semi-transparent film auxiliary pattern 64b may be formed in the fourth semi-transparent region 76 at the same position as the light-shielding film auxiliary pattern 63b.

なお、本実施態様における半透明膜の補助パターンとは、開口部を有し、この半透明膜の補助パターンおよび/または開口部が解像限界以下の寸法をもつものであり、上述したように第2半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分、第3半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分だけでなく、第4半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分をもいう。   Note that the semi-transparent film auxiliary pattern in the present embodiment has an opening, and the semi-transparent film auxiliary pattern and / or the opening has a dimension equal to or lower than the resolution limit, as described above. Not only the portion of the semitransparent film formed in a fine pattern in the second semitransparent region, the portion of the semitransparent film formed in a fine pattern in the third semitransparent region, It also refers to a portion of a semi-transparent film formed in a fine pattern within a transparent region.

半透明膜の補助パターンおよび開口部については、上記第2半透明領域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。   Since the auxiliary pattern and the opening of the semitransparent film are the same as those described in the section of the second semitransparent region, description thereof is omitted here.

なお、後述する第3実施態様における第4半透明領域は、遮光膜の補助パターンの形状がスリット状であり、この遮光膜の補助パターン(スリットパターン)が解像限界以下の寸法をもつものとなる。   In the fourth translucent region in the third embodiment to be described later, the shape of the auxiliary pattern of the light shielding film is a slit shape, and the auxiliary pattern (slit pattern) of the light shielding film has a dimension less than the resolution limit. Become.

第4半透明領域には、遮光膜のメインパターンおよび半透明膜のメインパターンは形成されていない。   In the fourth translucent region, the main pattern of the light shielding film and the main pattern of the semitransparent film are not formed.

また、第4半透明領域においては、遮光の補助パターンの幅およびピッチの少なくともいずれか一方が異なる領域が複数存在していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。   In the fourth translucent region, there may be a plurality of regions in which at least one of the width and pitch of the light shielding auxiliary pattern is different. Thereby, further multi-gradation can be achieved.

第4半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第1半透明領域の透過率より低く、第2半透明領域の透過率より低ければ、特に限定されるものではなく、本実施態様の階調マスクを用いて形成するパターンによって適宜選択される。   If the transmittance of the fourth translucent region is lower than the transmittance of the transmissive region, higher than the transmittance of the light shielding region, lower than the transmittance of the first translucent region, and lower than the transmittance of the second translucent region, The pattern is not limited, and is appropriately selected depending on the pattern formed using the gradation mask of this embodiment.

第4半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本実施態様の階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、第4半透明領域の形状としては、円形、矩形、枠体、多角形、線形など、種々の形状とすることができる。   The size and shape of the fourth translucent region are not particularly limited, and are appropriately adjusted according to the application of the gradation mask of this embodiment. For example, the shape of the fourth translucent region can be various shapes such as a circle, a rectangle, a frame, a polygon, and a line.

5.遮光領域
本実施態様における遮光領域は、透明基板上に遮光膜のメインパターンが設けられた領域である。
なお、本実施態様における遮光膜のメインパターンとは、解像限界以上の寸法をもつものであり、遮光領域の全域に形成されている遮光膜の部分をいう。
5. Light-shielding region The light-shielding region in this embodiment is a region where a main pattern of a light-shielding film is provided on a transparent substrate.
In addition, the main pattern of the light shielding film in this embodiment has a dimension equal to or greater than the resolution limit and refers to a portion of the light shielding film formed over the entire light shielding region.

遮光領域には、透明基板上に少なくとも遮光膜のメインパターンが形成されていればよく、例えば遮光膜のメインパターンのみが形成されていてもよく、遮光膜のメインパターンおよび半透明膜のパターンが形成されていてもよい。この場合の半透明膜のパターンとしては特に限定されるものではない。   In the light shielding region, it is only necessary that at least the main pattern of the light shielding film is formed on the transparent substrate.For example, only the main pattern of the light shielding film may be formed, and the main pattern of the light shielding film and the pattern of the semitransparent film are included. It may be formed. In this case, the pattern of the translucent film is not particularly limited.

遮光領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本実施態様の階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、遮光領域の形状としては、円形、矩形、枠体、多角形、線形など、種々の形状とすることができる。   The size and shape of the light shielding region are not particularly limited, and are appropriately adjusted according to the application of the gradation mask of the present embodiment. For example, the shape of the light shielding region can be various shapes such as a circle, a rectangle, a frame, a polygon, and a line.

6.透過領域
本実施態様における透過領域は、透明基板のみを有する領域である。すなわち、透過領域には、遮光膜および半透明膜のいずれも形成されていない。
6). Transmission area The transmission area in this embodiment is an area having only a transparent substrate. That is, neither the light-shielding film nor the translucent film is formed in the transmission region.

透過領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本実施態様の階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、透過領域の形状としては、円形、矩形、枠体、多角形、線形など、種々の形状とすることができる。   The size and shape of the transmissive region are not particularly limited, and are appropriately adjusted according to the use of the gradation mask of this embodiment. For example, the shape of the transmission region can be various shapes such as a circle, a rectangle, a frame, a polygon, and a line.

7.階調マスク
本実施態様の階調マスクは、透明基板上に遮光膜および半透明膜がパターン状に形成されたものであり、上述した透過領域、遮光領域および第2半透明領域等を有するものであればよく、透明基板、遮光膜および半透明膜の積層順としては特に限定されるものではない。例えば、透明基板、遮光膜および半透明膜の順に積層されていてもよく、透明基板、半透明膜および遮光膜の順に積層されていてもよく、半透明膜、透明基板および遮光膜の順に積層されていてもよい。
7). Gradation mask The gradation mask of this embodiment is one in which a light-shielding film and a semi-transparent film are formed in a pattern on a transparent substrate, and has the above-described transmission region, light-shielding region, and second semi-transparent region. The order of stacking the transparent substrate, the light shielding film, and the semitransparent film is not particularly limited. For example, the transparent substrate, the light shielding film and the semi-transparent film may be laminated in this order, the transparent substrate, the semi-transparent film and the light shielding film may be laminated in this order, or the semi-transparent film, the transparent substrate and the light shielding film may be laminated in this order. May be.

また、本実施態様においては、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からである。
なお、低反射層については、後述する第3実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。
In this embodiment, a low reflection layer may be formed on the light shielding film. This is because by providing the low reflection layer, halation can be prevented when the gradation mask is used.
In addition, since it describes in the 3rd embodiment mentioned later about a low reflection layer, description here is abbreviate | omitted.

本実施態様の階調マスクは、透過率が3段階以上に段階的に変化するものである。階調マスクは、3階調の階調マスクに限定されるものではなく、第2半透明領域における半透明膜の補助パターンまたは開口部の寸法を周期的に変化させることにより、3階調以上の多階調の階調マスクとすることが可能である。   In the gradation mask of this embodiment, the transmittance changes in three steps or more. The gradation mask is not limited to a three-gradation gradation mask, but can be changed to three gradations or more by periodically changing the size of the auxiliary pattern or the opening of the semi-transparent film in the second semi-transparent region. It is possible to use a multi-tone gradation mask.

また、本実施態様においては、半透明膜のメインパターンおよび補助パターン、ならびに遮光膜の補助パターンを組み合わせることにより、4階調以上の多階調の階調マスクとすることが可能である。例えば図22および図24に示すように、階調マスク61が、透過領域71、遮光領域72および第2半透明領域74の他に、第1半透明領域73、第3半透明領域75、第4半透明領域76を有することにより、多階調化が可能である。この場合、階調マスクは、例えば透過領域、遮光領域、第2半透明領域、および第1半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第2半透明領域、第1半透明領域および第3半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第2半透明領域、および第4半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第2半透明領域、第4半透明領域および第3半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第2半透明領域、第1半透明領域、第4半透明領域および第3半透明領域を有していてもよい。   In the present embodiment, a multi-tone mask having four or more tones can be obtained by combining the main pattern and auxiliary pattern of the translucent film and the auxiliary pattern of the light shielding film. For example, as shown in FIGS. 22 and 24, the gradation mask 61 includes a first translucent area 73, a third translucent area 75, a first translucent area 74, a light shielding area 72, and a second translucent area 74. By having the four translucent regions 76, it is possible to increase the number of gradations. In this case, the gradation mask may include, for example, a transmissive region, a light-shielding region, a second semi-transparent region, and a first semi-transparent region, and the transmissive region, the light-shielding region, the second semi-transparent region, and the first semi-transparent region. It may have a transparent region and a third semi-transparent region, and may have a transmissive region, a light-shielding region, a second semi-transparent region, and a fourth semi-transparent region. A translucent region, a fourth translucent region, and a third translucent region may be included, and a transmissive region, a light shielding region, a second translucent region, a first translucent region, a fourth translucent region, and a third semitransparent region may be included. It may have a transparent region.

なお、階調マスクの用途および大きさ等については、後述する第3実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。   The use and size of the gradation mask will be described in a third embodiment to be described later, and will not be described here.

II.第2実施態様
本発明の階調マスクの第2実施態様は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有する階調マスクであって、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメインパターンが設けられた遮光領域と、上記透明基板上に上記遮光膜の補助パターンおよび上記半透明膜のパターンが設けられ、上記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、上記遮光膜の補助パターンの開口部にて上記透明基板上に上記半透明膜が形成されている第3半透明領域とを有することを特徴とするものである。
II. Second Embodiment A second embodiment of the gradation mask of the present invention is a gradation mask having a transparent substrate, a light-shielding film formed in a pattern on the transparent substrate, and a translucent film having a transmittance adjusting function. A transparent region having only the transparent substrate, a light shielding region in which the main pattern of the light shielding film is provided on the transparent substrate, an auxiliary pattern of the light shielding film and the semitransparent film on the transparent substrate. A pattern is provided, and at least one of the auxiliary pattern of the light-shielding film and the opening has a dimension not more than a resolution limit, and the translucent film is formed on the transparent substrate at the opening of the auxiliary pattern of the light-shielding film. And a third translucent region that is formed.

なお、解像限界以下とは、上記階調マスクを用いた露光における解像限界以下を意味する。   In addition, below the resolution limit means below the resolution limit in the exposure using the gradation mask.

本実施態様の階調マスクについて、図面を参照しながら説明する。
図25は本実施態様の階調マスクの一例を示す模式図である。なお、図25(a)は図25(b)のD−D線断面図である。図25に例示するように、階調マスク61は、透明基板62上に半透明膜64および遮光膜63がパターン状に形成されたものである。この階調マスク61においては、透明基板62のみを有する透過領域71と、透明基板62上に遮光膜のメインパターン63aが設けられた遮光領域72と、透明基板62上に半透明膜のメインパターン64aのみが設けられた第1半透明領域73と、透明基板62上に遮光膜の補助パターン63bおよび半透明膜のパターン(図25においては半透明膜のメインパターン64a)が設けられた第3半透明領域75とが混在している。そして、第3半透明領域75では遮光膜の補助パターン63bおよび/または開口部63cが解像限界以下の寸法を有している。
The gradation mask of this embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 25 is a schematic diagram showing an example of the gradation mask of this embodiment. FIG. 25A is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. As illustrated in FIG. 25, the gradation mask 61 is obtained by forming a translucent film 64 and a light shielding film 63 on a transparent substrate 62 in a pattern. In the gradation mask 61, a transmission region 71 having only a transparent substrate 62, a light shielding region 72 in which a main pattern 63 a of a light shielding film is provided on the transparent substrate 62, and a main pattern of a semitransparent film on the transparent substrate 62. A first semi-transparent region 73 provided with only 64a, and a third light-shielding film auxiliary pattern 63b and a semi-transparent film pattern (semi-transparent film main pattern 64a in FIG. 25) provided on the transparent substrate 62. A semi-transparent region 75 is mixed. In the third translucent region 75, the auxiliary pattern 63b and / or the opening 63c of the light-shielding film has a dimension that is less than the resolution limit.

本実施態様の階調マスクは、遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている第3半透明領域を有するので、例えば遮光膜の補助パターンおよび/または開口部の寸法や数等を適宜選択することにより、透過率を調整することができる。
ここで、従来のスリットマスクは、遮光膜が微細なパターン状に加工されたものである。これに対し、本実施態様の階調マスクは、遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている第3半透明領域を有している。この半透明膜は透過率調整機能を有し、遮光膜よりも透過率が高く、透明基板よりも透過率が低い。そのため、遮光膜を微細なパターン状に加工するとともに、遮光膜の開口部に半透明膜を形成することにより、遮光膜を微細なパターン状に加工するだけの場合と比較して、遮光領域の透過率に対しての微妙な透過率の調整が可能である。したがって本実施態様においては、従来のスリットマスクでは形成できなかった厚みのパターンを形成することができるような、微妙な透過率の調整が可能である。また、第3半透明領域では遮光膜が微細なパターン状に加工され、遮光膜の開口部に半透明膜が形成されているので、図25に例示するような第1半透明領域と比較しても、遮光領域の透過率に対しての微妙な透過率の調整が可能である。すなわち、本実施態様の階調マスクは、透過率の設計の幅が広いという利点を有する。
The gradation mask of this embodiment is provided with a light-shielding film auxiliary pattern and a semi-transparent film pattern, and a third semi-transparent film is formed on the transparent substrate at the opening of the light-shielding film auxiliary pattern. Since it has a region, the transmittance can be adjusted by appropriately selecting, for example, the auxiliary pattern of the light shielding film and / or the size and number of openings.
Here, the conventional slit mask is obtained by processing the light shielding film into a fine pattern. On the other hand, the gradation mask of this embodiment is provided with the auxiliary pattern of the light shielding film and the pattern of the semitransparent film, and the semitransparent film is formed on the transparent substrate at the opening of the auxiliary pattern of the light shielding film. A third translucent region is included. This translucent film has a transmittance adjusting function, has a higher transmittance than the light shielding film, and a lower transmittance than the transparent substrate. For this reason, the light shielding film is processed into a fine pattern, and a semi-transparent film is formed in the opening of the light shielding film. It is possible to finely adjust the transmittance with respect to the transmittance. Therefore, in this embodiment, it is possible to finely adjust the transmittance so that a pattern having a thickness that cannot be formed by a conventional slit mask can be formed. Further, since the light-shielding film is processed into a fine pattern in the third semi-transparent region, and the semi-transparent film is formed in the opening of the light-shielding film, it is compared with the first semi-transparent region as illustrated in FIG. However, it is possible to finely adjust the transmittance with respect to the transmittance of the light shielding region. That is, the gradation mask of this embodiment has an advantage that the range of transmittance design is wide.

また、遮光膜の補助パターンおよび/または開口部の寸法や数等を調整し、遮光膜の補助パターンおよび/または開口部の寸法や数等が異なる、すなわち透過率の異なる第3半透明領域を複数混在させることにより、多階調のマスクとすることが可能となる。したがって、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で多階調のマスクを得ることができる。   Further, the size and number of auxiliary patterns and / or openings of the light-shielding film are adjusted, and the third semi-transparent regions having different transmittances, that is, different in size and number of auxiliary patterns and / or openings of the light-shielding film. By mixing a plurality of masks, a multi-tone mask can be obtained. Therefore, it is not necessary to repeatedly form and pattern a translucent film in order to increase the number of gradations, and a multiple gradation mask can be obtained by a relatively simple process.

さらに、上記のような透過率の異なる第3半透明領域が複数混在している場合には、透過率が少なくとも4段階に段階的に変化する多階調のマスクとすることができる。そのため、このような階調マスクを用いて感光性樹脂層を露光した場合には、各領域の透過率に応じて感光性樹脂層の光反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、厚みの異なる3種類以上のパターンを一括形成することができる。したがって、本実施態様の階調マスクは、3種類以上のパターンを一括形成する場合に用いることができる。   Further, when a plurality of third semi-transparent regions having different transmittances are mixed, a multi-tone mask in which the transmittance changes stepwise in at least four stages can be obtained. For this reason, when the photosensitive resin layer is exposed using such a gradation mask, the degree of photoreaction of the photosensitive resin layer varies depending on the transmittance of each region. Three or more types of patterns having different thicknesses can be collectively formed. Therefore, the gradation mask of this embodiment can be used when three or more types of patterns are formed at once.

本実施態様の階調マスクは、図25に例示するように、透過領域、遮光領域および第3半透明領域に加えて、さらに第1半透明領域を有していてもよい。図25に例示する階調マスクにおいては、第3半透明領域に遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンを配置することにより、透過領域、遮光領域および第1半透明領域の各領域の透過率に対して、第3半透明領域の透過率を異なるものとすることができる。透過領域、遮光領域、第1半透明領域および第3半透明領域では透過率が異なるので、上記の階調マスクは、透過率が少なくとも4段階に段階的に変化する多階調のマスクとなる。   As illustrated in FIG. 25, the gradation mask of this embodiment may further include a first semi-transparent region in addition to the transmissive region, the light-shielding region, and the third semi-transparent region. In the gray scale mask illustrated in FIG. 25, the auxiliary pattern of the light-shielding film and the pattern of the semi-transparent film are arranged in the third semi-transparent region, whereby the transmission of each region of the transmission region, the light-shielding region, and the first semi-transparent region. The transmittance of the third translucent region can be different from the rate. Since the transmittance is different between the transmissive region, the light-shielding region, the first semi-transparent region, and the third semi-transparent region, the above-described gradation mask is a multi-gradation mask in which the transmittance changes stepwise in at least four stages. .

上記遮光領域には遮光膜のメインパターンが設けられ、上記第1半透明領域には半透明膜のメインパターンが設けられ、上記第3半透明領域には遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられている。そのため、遮光膜および半透明膜をそれぞれ所定のパターンに加工することにより、透過率の異なる遮光領域、第1半透明領域および第3半透明領域を得ることができる。したがって、階調マスクがさらに第1半透明領域を有する場合にも、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で多階調のマスクを得ることができる。   A main pattern of a light shielding film is provided in the light shielding region, a main pattern of a semitransparent film is provided in the first semitransparent region, and an auxiliary pattern of the light shielding film and a semitransparent film are provided in the third semitransparent region. A pattern is provided. Therefore, by processing the light-shielding film and the semi-transparent film into predetermined patterns, it is possible to obtain a light-shielding area, a first semi-transparent area, and a third semi-transparent area having different transmittances. Therefore, even when the gradation mask further has the first semi-transparent region, it is not necessary to repeat the formation and patterning of the semi-transparent film for the multi-gradation, and the multi-gradation can be performed in a relatively simple process. A mask can be obtained.

さらに、上記第1半透明領域では半透明膜のメインパターンが形成され、上記第3半透明領域では遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが形成されているため、第3半透明領域は第1半透明領域よりも低い透過率となり、透過領域、遮光領域、第1半透明領域および第3半透明領域では透過率が異なるものとなる。そのため、上記階調マスクを用いて感光性樹脂層を露光した場合には、各領域の透過率に応じて感光性樹脂層の光反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、厚みの異なる3種類のパターンを一括形成することができる。したがって、本実施態様の階調マスクが上記第1半透明領域を有する場合、3種類以上のパターンを一括形成する場合に好適に用いることができる。   Further, since the main pattern of the semi-transparent film is formed in the first semi-transparent region, and the auxiliary pattern of the light shielding film and the pattern of the semi-transparent film are formed in the third semi-transparent region, the third semi-transparent region is The transmittance is lower than that of the first translucent region, and the transmissivity is different between the transmissive region, the light shielding region, the first translucent region, and the third translucent region. Therefore, when the photosensitive resin layer is exposed using the gradation mask, the degree of photoreaction of the photosensitive resin layer varies depending on the transmittance of each region. Three types of patterns having different values can be formed at once. Therefore, when the gradation mask of this embodiment has the said 1st translucent area | region, it can use suitably when forming three or more types of patterns collectively.

なお、半透明膜の透過率特性、形成材料、構成、厚みおよび成膜方法等、遮光膜の透過率特性、形成材料、厚み、成膜方法等、透明基板、ならびに階調マスクの製造方法については、第3実施態様に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。また、遮光領域および透過領域については、上記第1実施態様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。以下、本実施態様の階調マスクの他の構成について説明する。   Regarding the transmissivity characteristics, forming material, configuration, thickness, and film forming method of the semi-transparent film, the transmissivity characteristics of the light shielding film, forming material, thickness, film forming method, etc., and the transparent substrate and gradation mask manufacturing method Will be described in detail in the third embodiment, and a description thereof will be omitted here. Further, since the light shielding region and the transmissive region are the same as those described in the first embodiment, description thereof is omitted here. Hereinafter, another configuration of the gradation mask of this embodiment will be described.

1.第3半透明領域
本実施態様における第3半透明領域は、透明基板上に遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている領域である。
なお、第3半透明領域については、上記第1実施態様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。
1. Third translucent region In the third translucent region in this embodiment, an auxiliary pattern of a light shielding film and a pattern of a semitransparent film are provided on a transparent substrate, and at least one of the auxiliary pattern of the light shielding film and the opening portion is solved. This is a region having a dimension equal to or smaller than the image limit and having a translucent film formed on the transparent substrate at the opening of the auxiliary pattern of the light shielding film.
The third translucent region is the same as that described in the first embodiment, and a description thereof is omitted here.

2.第1半透明領域
本実施態様の階調マスクは、図25に例示するように、透明基板62上に半透明膜のメインパターン64aのみが設けられた第1半透明領域73を有することが好ましい。このような第1半透明領域を設けることにより、容易に多階調化することができるからである。
なお、第1半透明領域については、上記第1実施態様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。
2. First Translucent Area As shown in FIG. 25, the gradation mask of this embodiment preferably has a first translucent area 73 in which only a main pattern 64a of a semitransparent film is provided on a transparent substrate 62. . This is because by providing such a first semi-transparent region, it is possible to easily increase the number of gradations.
The first translucent region is the same as that described in the first embodiment, and a description thereof is omitted here.

3.第2半透明領域
本実施態様の階調マスクは、図26に例示するように、透明基板62上に半透明膜の補助パターン64bのみが設けられ、半透明膜の補助パターン64bおよび開口部64cの少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ第2半透明領域74を有していてもよい。ここで、図26(a)は図26(b)のE−E線断面図である。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
なお、第2半透明領域については、上記第1実施態様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。
3. Second Semi-Transparent Area As shown in FIG. 26, the gradation mask of this embodiment is provided with only the semi-transparent film auxiliary pattern 64b on the transparent substrate 62, and the semi-transparent film auxiliary pattern 64b and the opening 64c. At least one of the above may have a second translucent region 74 having a dimension less than or equal to the resolution limit. Here, FIG. 26 (a) is a cross-sectional view taken along the line EE of FIG. 26 (b). Thereby, further multi-gradation can be achieved.
The second translucent region is the same as that described in the first embodiment, and a description thereof is omitted here.

4.第4半透明領域
本実施態様の階調マスクは、図27に例示するように、透明基板62上に遮光膜の補助パターン63bが設けられ、遮光膜の補助パターン63bおよび開口部63cの少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部63cにて透明基板62が露出している第4半透明領域76を有していてもよい。ここで、図27(a)は図27(b)のF−F線断面図である。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
なお、第4半透明領域については、上記第1実施態様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。
4). Fourth Translucent Area As shown in FIG. 27, the gradation mask of this embodiment is provided with a light shielding film auxiliary pattern 63b on a transparent substrate 62, and at least one of the light shielding film auxiliary pattern 63b and the opening 63c. One of them may have a fourth translucent region 76 having a dimension that is less than or equal to the resolution limit and in which the transparent substrate 62 is exposed at the opening 63c of the auxiliary pattern of the light shielding film. Here, Fig.27 (a) is the FF sectional view taken on the line of FIG.27 (b). Thereby, further multi-gradation can be achieved.
The fourth translucent region is the same as that described in the first embodiment, and a description thereof is omitted here.

5.階調マスク
本実施態様の階調マスクは、透明基板上に遮光膜および半透明膜がパターン状に形成されたものであり、上述した透過領域、遮光領域および第3半透明領域等を有するものであればよく、透明基板、遮光膜および半透明膜の積層順としては特に限定されるものではない。例えば、透明基板、遮光膜および半透明膜の順に積層されていてもよく、透明基板、半透明膜および遮光膜の順に積層されていてもよく、半透明膜、透明基板および遮光膜の順に積層されていてもよい。
5. Gradation mask The gradation mask of this embodiment is one in which a light shielding film and a semitransparent film are formed in a pattern on a transparent substrate, and has the above-described transmission region, light shielding region, third semitransparent region, and the like. The order of stacking the transparent substrate, the light shielding film, and the semitransparent film is not particularly limited. For example, the transparent substrate, the light shielding film and the semi-transparent film may be laminated in this order, the transparent substrate, the semi-transparent film and the light shielding film may be laminated in this order, or the semi-transparent film, the transparent substrate and the light shielding film may be laminated in this order. May be.

また、本実施態様においては、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からである。
なお、低反射層については、後述する第3実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。
In this embodiment, a low reflection layer may be formed on the light shielding film. This is because by providing the low reflection layer, halation can be prevented when the gradation mask is used.
In addition, since it describes in the 3rd embodiment mentioned later about a low reflection layer, description here is abbreviate | omitted.

本実施態様の階調マスクは、透過率が3段階以上に段階的に変化するものである。階調マスクは、3階調の階調マスクに限定されるものではなく、第3半透明領域における半透明膜の補助パターンまたは開口部の寸法を周期的に変化させることにより、3階調以上の多階調の階調マスクとすることが可能である。   In the gradation mask of this embodiment, the transmittance changes in three steps or more. The gradation mask is not limited to a three-gradation gradation mask, but can be changed to three gradations or more by periodically changing the size of the auxiliary pattern or opening of the semi-transparent film in the third semi-transparent region. It is possible to use a multi-tone gradation mask.

また、本実施態様においては、半透明膜のメインパターンおよび補助パターン、ならびに遮光膜の補助パターンを組み合わせることにより、4階調以上の多階調の階調マスクとすることが可能である。例えば図26および図27に示すように、階調マスク61が、透過領域71、遮光領域72および第3半透明領域75の他に、第1半透明領域73、第2半透明領域74、第4半透明領域76を有することにより、多階調化が可能である。この場合、階調マスクは、例えば透過領域、遮光領域、第3半透明領域、および第1半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第3半透明領域、第1半透明領域および第2半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第3半透明領域、および第4半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第3半透明領域、第4半透明領域および第2半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第3半透明領域、第1半透明領域、第4半透明領域および第2半透明領域を有していてもよい。   In the present embodiment, a multi-tone mask having four or more tones can be obtained by combining the main pattern and auxiliary pattern of the translucent film and the auxiliary pattern of the light shielding film. For example, as shown in FIGS. 26 and 27, the gradation mask 61 includes a first translucent area 73, a second translucent area 74, a first translucent area 75, a light-shielding area 72, and a third translucent area 75. By having the four translucent regions 76, it is possible to increase the number of gradations. In this case, the gradation mask may include, for example, a transmissive region, a light-shielding region, a third semi-transparent region, and a first semi-transparent region, and the transmissive region, the light-shielding region, the third semi-transparent region, and the first semi-transparent region. It may have a transparent region and a second semi-transparent region, and may have a transmissive region, a light-shielding region, a third semi-transparent region, and a fourth semi-transparent region. A translucent region, a fourth translucent region, and a second translucent region may be included, and a transmissive region, a light shielding region, a third translucent region, a first translucent region, a fourth translucent region, and a second semitransparent region may be included. It may have a transparent region.

なお、階調マスクの用途および大きさ等については、後述する第3実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。   The use and size of the gradation mask will be described in a third embodiment to be described later, and will not be described here.

III.第3実施態様
本発明の階調マスクの第3実施態様は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有する階調マスクであって、上記半透明膜のパターンが、メインパターンと、当該階調マスクを用いた露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなり、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のパターン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メインパターンのみが設けられた第1半透明領域と、上記透明基板上に上記半透明膜のスリットパターンのみが設けられた第2半透明領域とを有することを特徴とするものである。
III. Third Embodiment A third embodiment of the gradation mask of the present invention is a gradation mask having a transparent substrate, a light shielding film formed in a pattern on the transparent substrate, and a translucent film having a transmittance adjusting function. The pattern of the translucent film is composed of a main pattern and a slit pattern having a slit width equal to or less than a resolution limit in exposure using the gradation mask, and a transmission region having only the transparent substrate, A light shielding region in which the pattern of the light shielding film is provided on the transparent substrate, a first semitransparent region in which only the main pattern of the semitransparent film is provided on the transparent substrate, and the semitransparent on the transparent substrate. And a second translucent region provided only with a slit pattern of the film.

本発明の階調マスクについて、図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の階調マスクの一例を示す概略断面図である。図1に例示するように、階調マスク1は、透明基板2上に遮光膜3および半透明膜4がパターン状に形成されたものである。半透明膜4のパターンは、メインパターン4aと、解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターン4bとから構成されている。階調マスク1においては、透明基板2のみを有する透過領域11と、透明基板2上に遮光膜3のパターンおよび半透明膜のメインパターン4aが設けられた遮光領域12と、透明基板2上に半透明膜のメインパターン4aのみが設けられた第1半透明領域13と、透明基板2上に半透明膜のスリットパターン4bのみが設けられた第2半透明領域14とが混在している。
The gradation mask of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of the gradation mask of the present invention. As illustrated in FIG. 1, the gradation mask 1 includes a light shielding film 3 and a semitransparent film 4 formed in a pattern on a transparent substrate 2. The pattern of the translucent film 4 is composed of a main pattern 4a and a slit pattern 4b having a slit width less than the resolution limit. In the gradation mask 1, a transparent region 11 having only a transparent substrate 2, a light shielding region 12 in which a pattern of a light shielding film 3 and a main pattern 4 a of a semitransparent film are provided on the transparent substrate 2, and a transparent substrate 2. The first semitransparent region 13 in which only the main pattern 4a of the semitransparent film is provided and the second semitransparent region 14 in which only the slit pattern 4b of the semitransparent film is provided on the transparent substrate 2 are mixed.

本発明においては、第1半透明領域に半透明膜のメインパターンを配置し、第2半透明領域に半透明膜のスリットパターンを形成することにより、第1半透明領域と第2半透明領域とで透過率を異なるものとすることができる。透過領域、遮光領域、第1半透明領域および第2半透明領域では透過率が異なるので、本発明の階調マスクは、透過率が少なくとも4段階に段階的に変化する多階調のマスクとすることができる。   In the present invention, the first translucent region and the second translucent region are formed by disposing a main pattern of the translucent film in the first translucent region and forming a slit pattern of the translucent film in the second translucent region. And the transmittance can be different. Since the transmittance is different between the transmission region, the light shielding region, the first semi-transparent region, and the second semi-transparent region, the gradation mask of the present invention is a multi-tone mask in which the transmittance changes stepwise in at least four stages. can do.

半透明膜のパターンは、メインパターンと、微細なスリット状に加工されたスリットパターンとから構成されており、半透明膜を所定のパターンに加工することにより、透過率の異なる第1半透明領域および第2半透明領域を得ることができる。したがって、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で多階調のマスクを得ることができる。   The pattern of the translucent film is composed of a main pattern and a slit pattern processed into a fine slit shape. By processing the translucent film into a predetermined pattern, the first translucent region having a different transmittance is obtained. And a second translucent region can be obtained. Therefore, it is not necessary to repeatedly form and pattern a translucent film in order to increase the number of gradations, and a multiple gradation mask can be obtained by a relatively simple process.

次に、図1に示す階調マスク1を用いて、感光性樹脂層を露光する例を図2に示す。階調マスク1の透過領域11では、露光光がそのまま透明基板2を透過する。また、第1半透明領域13では、半透明膜4が透過率調整機能を有しているので、露光光が所定の透過率で透過する。さらに、第2半透明領域14では、解像限界以下のスリット幅で半透明膜のスリットパターン4bが形成されているため、第1半透明領域13よりも高い透過率で、露光光が透過する。このように、透過領域11と第1半透明領域13と第2半透明領域14とで、露光光の透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の光硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、厚みの異なる3種類のパターン30a、30bおよび30cを一括形成することができる。
このように、本発明の階調マスクは、3種類以上のパターンを一括形成する場合に好適に用いることができる。
Next, FIG. 2 shows an example in which the photosensitive resin layer is exposed using the gradation mask 1 shown in FIG. In the transmission region 11 of the gradation mask 1, the exposure light passes through the transparent substrate 2 as it is. In the first translucent region 13, since the translucent film 4 has a transmittance adjusting function, the exposure light is transmitted with a predetermined transmittance. Furthermore, since the slit pattern 4b of the semi-transparent film is formed in the second semi-transparent region 14 with a slit width not more than the resolution limit, the exposure light is transmitted with a higher transmittance than the first semi-transparent region 13. . Thus, since the transmittance of the exposure light is different between the transmissive region 11, the first semi-transparent region 13, and the second semi-transparent region 14, the photo-curing reaction of the photosensitive resin layer according to the transmittance of each region. The three types of patterns 30a, 30b and 30c having different thicknesses can be collectively formed by developing after exposure.
Thus, the gradation mask of the present invention can be suitably used when three or more types of patterns are collectively formed.

さらに、本発明の階調マスクは、従来のスリットマスクと比較して、次のような利点を有する。
図3に例示する階調マスク101は、透明基板102上に遮光膜103および半透明膜104がパターン状に形成されたものである。遮光膜103のパターンは、メインパターン103aと、解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターン103bとから構成され、同様に、半透明膜104のパターンは、メインパターン104aと、解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターン104bとから構成されている。階調マスク101においては、透明基板102のみを有する透過領域111と、透明基板102上に遮光膜のメインパターン103aが設けられた遮光領域112と、透明基板102上に遮光膜のスリットパターン103bが1つ設けられた第1領域113と、透明基板102上に遮光膜のスリットパターン103bが3つ設けられた第2領域114と、透明基板102上に半透明膜のスリットパターン104bが1つ設けられた第3領域115と、透明基板102上に半透明膜のメインパターン104aおよび遮光膜のスリットパターン103bが設けられた第4領域116とが混在している。
Furthermore, the gradation mask of the present invention has the following advantages compared to the conventional slit mask.
A gradation mask 101 illustrated in FIG. 3 is obtained by forming a light shielding film 103 and a semitransparent film 104 in a pattern on a transparent substrate 102. The pattern of the light shielding film 103 is composed of a main pattern 103a and a slit pattern 103b having a slit width less than or equal to the resolution limit. Similarly, the pattern of the translucent film 104 is less than or equal to the main pattern 104a and less than the resolution limit. The slit pattern 104b has a slit width. In the gradation mask 101, a transmissive region 111 having only the transparent substrate 102, a light shielding region 112 in which the main pattern 103 a of the light shielding film is provided on the transparent substrate 102, and a slit pattern 103 b of the light shielding film on the transparent substrate 102. One first region 113 provided, one second region 114 provided with three light-shielding film slit patterns 103b on the transparent substrate 102, and one semi-transparent film slit pattern 104b provided on the transparent substrate 102 The third region 115 is mixed with the fourth region 116 in which the main pattern 104a of the semitransparent film and the slit pattern 103b of the light shielding film are provided on the transparent substrate 102.

従来のスリットマスクでは、第1領域113および第2領域114のように、遮光膜のスリットパターン103bのスリット幅やピッチを変えることにより、透過率を調整することができる。このため、透過領域111および遮光領域112の他に、第1領域113および第2領域114のような遮光膜のスリットパターンが形成された領域を設けることにより、多階調化していた。図3に示す例では、透過領域111と第1領域113と第2領域114とで透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の光硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、厚みの異なる3種類のパターン130a、130bおよび130cを一括形成することができる。   In the conventional slit mask, the transmittance can be adjusted by changing the slit width and pitch of the slit pattern 103 b of the light shielding film as in the first region 113 and the second region 114. For this reason, in addition to the transmissive region 111 and the light shielding region 112, by providing regions where the slit pattern of the light shielding film, such as the first region 113 and the second region 114, is provided, the number of gradations is increased. In the example shown in FIG. 3, since the transmittance is different between the transmission region 111, the first region 113, and the second region 114, the degree of the photo-curing reaction of the photosensitive resin layer varies depending on the transmittance of each region. By developing after exposure, three types of patterns 130a, 130b, and 130c having different thicknesses can be collectively formed.

しかしながら、表示装置に製造に用いられるような大型のマスクでは、微細なパターンの線幅は1.0μm程度が限界であった。このため、第1領域113にて遮光膜のスリットパターン103bのスリット幅をそれ以上細くすることができない場合には、パターン130aの厚みとパターン130bの厚みの中間の厚みのパターンが得られるように透過率を調整することができない。同様に、第2領域114にて遮光膜のスリットパターン103bのスリット幅をそれ以上細くすることができず、また遮光膜のスリットパターン103bのピッチをそれ以上狭くすることができない場合には、パターン130cの厚みよりも薄いパターンが得られるように透過率を調整することができない。   However, in the case of a large mask used for manufacturing a display device, the line width of a fine pattern is limited to about 1.0 μm. For this reason, when the slit width of the slit pattern 103b of the light shielding film cannot be further reduced in the first region 113, a pattern having a thickness intermediate between the thickness of the pattern 130a and the thickness of the pattern 130b is obtained. The transmittance cannot be adjusted. Similarly, when the slit width of the slit pattern 103b of the light shielding film cannot be further reduced in the second region 114, and the pitch of the slit pattern 103b of the light shielding film cannot be reduced further, the pattern The transmittance cannot be adjusted so that a pattern thinner than 130c can be obtained.

これに対し、本発明の階調マスクは、半透明膜のスリットパターンのみが設けられた第2半透明領域を有するので、例えば半透明膜のスリットパターン104bが1つ形成された第3領域115(第2半透明領域)を設けることにより、パターン130aの厚みとパターン130bの厚みの中間の厚みのパターン130dが得られるように透過率を調整することが可能である。また、本発明の階調マスクは、遮光膜のスリットパターンおよび半透明膜のメインパターンが設けられた第3半透明領域を有していてもよいので、例えば半透明膜のメインパターン104aおよび遮光膜のスリットパターン103bが形成された第4領域116(第3半透明領域)を設けることにより、パターン130cの厚みよりも薄いパターン130eが得られるように透過率を調整することが可能である。   On the other hand, since the gradation mask of the present invention has the second semi-transparent region provided with only the semi-transparent film slit pattern, for example, the third region 115 in which one semi-transparent film slit pattern 104b is formed. By providing the (second translucent region), it is possible to adjust the transmittance so that a pattern 130d having a thickness intermediate between the thickness of the pattern 130a and the thickness of the pattern 130b can be obtained. The gradation mask of the present invention may have a third semitransparent region provided with a slit pattern of a light shielding film and a main pattern of a semitransparent film. By providing the fourth region 116 (third translucent region) in which the slit pattern 103b of the film is formed, the transmittance can be adjusted so that a pattern 130e thinner than the thickness of the pattern 130c can be obtained.

このように本発明においては、従来では形成できなかった厚みのパターンを形成することができるような、微妙な透過率の調整が可能である。すなわち、本発明の階調マスクは、透過率の設計の幅が広いという利点を有する。
以下、本発明の階調マスクの各構成について説明する。
As described above, in the present invention, it is possible to finely adjust the transmittance so that a pattern having a thickness that cannot be formed conventionally can be formed. That is, the gradation mask of the present invention has an advantage that the range of transmittance design is wide.
Hereinafter, each configuration of the gradation mask of the present invention will be described.

1.半透明膜
本発明における半透明膜は、透明基板上にパターン状に形成され、透過率調整機能を有するものである。また、半透明膜のパターンは、メインパターンと、階調マスクを用いた露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなるものである。
1. Translucent film The translucent film in the present invention is formed in a pattern on a transparent substrate and has a transmittance adjusting function. The translucent film pattern is composed of a main pattern and a slit pattern having a slit width equal to or less than the resolution limit in exposure using a gradation mask.

半透明膜のメインパターンは、第1半透明領域に配置されるものであるが、遮光領域に配置されていてもよい。また、本発明の階調マスクが後述する第3半透明領域を有する場合は、この第3半透明領域にも半透明膜のメインパターンが配置される。
この半透明膜のメインパターンの寸法および形状は、第1半透明領域、遮光領域、第3半透明領域の寸法および形状に応じて適宜調整される。
The main pattern of the semitransparent film is arranged in the first semitransparent area, but may be arranged in the light shielding area. Further, when the gradation mask of the present invention has a third semi-transparent region to be described later, the main pattern of the semi-transparent film is also disposed in the third semi-transparent region.
The size and shape of the main pattern of the semi-transparent film are appropriately adjusted according to the size and shape of the first semi-transparent region, the light shielding region, and the third semi-transparent region.

また、半透明膜のスリットパターンは、第2半透明領域に配置されるものである。
この半透明膜のスリットパターンのスリット幅は、階調マスクを用いた露光における解像限界以下のサイズであれば特に限定されるものではなく、目的とする第2半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。また、半透明膜のスリットパターンのピッチは、特に限定されるものではなく、目的とする第2半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。
The slit pattern of the semitransparent film is arranged in the second semitransparent region.
The slit width of the slit pattern of the semi-transparent film is not particularly limited as long as it is a size that is equal to or smaller than the resolution limit in exposure using a gradation mask, and depends on the desired transmittance of the second semi-transparent region. Are adjusted accordingly. Moreover, the pitch of the slit pattern of the semitransparent film is not particularly limited, and is appropriately adjusted according to the transmittance of the target second semitransparent region.

半透明膜の透過率特性としては、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。   Although it does not specifically limit as a transmittance | permeability characteristic of a semi-transparent film | membrane, Two preferable aspects can be mentioned.

半透明膜の透過率特性の第1の態様は、波長365nmでの透過率が波長300nmでの透過率より大きく、波長365nmでの透過率と波長300nmでの透過率との差が6.5%〜13.0%の範囲内であるという透過率特性である。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であり、I線の波長が365nmであることから、各波長での透過率の差が上記範囲であれば、長波長域(350nm〜450nm程度)だけでなく短波長域(300nm〜350nm程度)の光も所定の透過率で半透明膜を透過する。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る。このため、短波長域の光を有効に利用することにより、露光時間を短縮す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、感光性樹脂層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。したがって、半透明膜がこのような透過率特性を有する場合には、パターンの形成に有利となる。   In the first aspect of the transmissivity characteristic of the translucent film, the transmissivity at a wavelength of 365 nm is larger than the transmissivity at a wavelength of 300 nm, and the difference between the transmissivity at a wavelength of 365 nm and the transmissivity at a wavelength of 300 nm is 6.5. It is the transmittance | permeability characteristic that it exists in the range of% -13.0%. 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 and the wavelength of the I-line is 365 nm. Light not only in the wavelength range (about 350 nm to 450 nm) but also in the short wavelength range (about 300 nm to 350 nm) is transmitted through the translucent film with a predetermined transmittance. Light in a short wavelength region has advantages of high energy and a high reaction rate (curing rate or decomposition rate). For this reason, it is possible to shorten the exposure time by effectively using light in a short wavelength region. Further, when a negative photosensitive resin is used, exposure in a short wavelength region tends to cure the photosensitive resin layer from the surface, so that diffusion of impurities from the inside of the photosensitive resin layer can be suppressed. Therefore, when the translucent film has such transmittance characteristics, it is advantageous for pattern formation.

上記の365nmおよび300nmでの透過率の差の好ましい範囲は、本発明の階調マスクを用いて形成するパターンによって異なる。本発明の階調マスクを用いた一括露光により、例えば高さの異なるパターンを形成する場合であって、各パターンの高さの差を3μm以上とする場合は、上記の365nmおよび300nmでの透過率の差が6.5%〜10.0%の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは6.5%〜9.0%の範囲内である。また、各パターンの高さの差を3μm以下とする場合には、上記の365nmおよび300nmでの透過率の差が10.0%〜13.0%の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは10.5%〜12.0%の範囲内である。   The preferable range of the difference in transmittance between 365 nm and 300 nm varies depending on the pattern formed using the gradation mask of the present invention. When, for example, patterns having different heights are formed by batch exposure using the gradation mask of the present invention and the difference in height between the patterns is 3 μm or more, the transmission at 365 nm and 300 nm described above is performed. The difference in rate is preferably in the range of 6.5% to 10.0%, more preferably in the range of 6.5% to 9.0%. Moreover, when the difference in height between the patterns is 3 μm or less, the difference in transmittance at 365 nm and 300 nm is preferably in the range of 10.0% to 13.0%, more preferably. Is in the range of 10.5% to 12.0%.

また、波長405nmでの透過率が波長300nmでの透過率より大きく、波長405nmでの透過率と波長300nmでの透過率との差が10.5%〜21.0%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、H線の波長が405nmである。上記の場合と同様に、短波長域の光を有効に利用することができるからである。   Further, the transmittance at a wavelength of 405 nm is larger than the transmittance at a wavelength of 300 nm, and the difference between the transmittance at a wavelength of 405 nm and the transmittance at a wavelength of 300 nm is in the range of 10.5% to 21.0%. Is preferred. For example, when a high-pressure mercury lamp is used in the exposure apparatus, the wavelength of H-ray is 405 nm. This is because light in a short wavelength region can be used effectively as in the above case.

上記の405nmおよび300nmでの透過率の差の好ましい範囲は、本発明の階調マスクを用いて形成するパターンによって異なる。本発明の階調マスクを用いた一括露光により、例えば高さの異なるパターンを形成する場合であって、各パターンの高さの差を3μm以上とする場合は、上記の405nmおよび300nmでの透過率の差が10.5%〜15.5%の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは12.0%〜14.0%の範囲内である。また、各パターンの高さの差を3μm以下とする場合には、上記の405nmおよび300nmでの透過率の差が15.5%〜21.0%の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは16.0%〜18.0%の範囲内である。   The preferable range of the difference in transmittance at 405 nm and 300 nm varies depending on the pattern formed using the gradation mask of the present invention. For example, when patterns having different heights are formed by batch exposure using the gradation mask of the present invention, and the difference in height between the patterns is 3 μm or more, the transmission at 405 nm and 300 nm described above is performed. The difference in rate is preferably in the range of 10.5% to 15.5%, more preferably in the range of 12.0% to 14.0%. When the difference in height between the patterns is 3 μm or less, the difference in transmittance at 405 nm and 300 nm is preferably in the range of 15.5% to 21.0%, more preferably Is in the range of 16.0% to 18.0%.

さらに、波長436nmでの透過率が波長300nmでの透過率より大きく、波長436nmでの透過率と波長300nmでの透過率との差が13.5%〜27.0%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、G線の波長が436nmである。この場合も同様に、短波長域の光を有効に利用することができるからである。   Furthermore, the transmittance at a wavelength of 436 nm is larger than the transmittance at a wavelength of 300 nm, and the difference between the transmittance at a wavelength of 436 nm and the transmittance at a wavelength of 300 nm is in the range of 13.5% to 27.0%. Is preferred. For example, when a high-pressure mercury lamp is used for the exposure apparatus, the wavelength of G-line is 436 nm. In this case as well, light in the short wavelength region can be used effectively.

上記の436nmおよび300nmでの透過率の差の好ましい範囲は、本発明の階調マスクを用いて形成するパターンによって異なる。本発明の階調マスクを用いた一括露光により、例えば高さの異なるパターンを形成する場合であって、各パターンの高さの差を3μm以上とする場合は、上記の436nmおよび300nmでの透過率の差が13.5%〜20.0%の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは13.5%〜17.0%の範囲内である。また、各パターンの高さの差を3μm以下とする場合には、上記の436nmおよび300nmでの透過率の差が20.0%〜27.0%の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは20.0%〜23.0%の範囲内である。   The preferable range of the difference in transmittance at 436 nm and 300 nm differs depending on the pattern formed using the gradation mask of the present invention. When, for example, patterns having different heights are formed by batch exposure using the gradation mask of the present invention and the difference in height between the patterns is 3 μm or more, the transmission at 436 nm and 300 nm is performed. The difference in rate is preferably in the range of 13.5% to 20.0%, more preferably in the range of 13.5% to 17.0%. Moreover, when the difference in height between the patterns is 3 μm or less, the difference in transmittance at 436 nm and 300 nm is preferably in the range of 20.0% to 27.0%, more preferably Is in the range of 20.0% to 23.0%.

また、波長300nmでの透過率は、半透明膜の厚みおよび本発明の階調マスクの用途によって異なるものではあるが、3.5%〜70%の範囲内であることが好ましく、中でも7.0%〜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、発光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、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。   Further, the transmittance at a wavelength of 300 nm varies depending on the thickness of the translucent film and the application of the gradation mask of the present invention, but is preferably in the range of 3.5% to 70%. It is preferably in the range of 0% to 70%. For example, when a high-pressure mercury lamp is used in the exposure apparatus, the end of the emission 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 should be used more reliably. Because you can.

上記の300nmでの透過率の好ましい範囲は、本発明の階調マスクを用いて形成するパターンによって異なる。本発明の階調マスクを用いた一括露光により、例えば高さの異なるパターンを形成する場合において、各パターンの高さの差を3μm以上とする場合は、上記の300nmでの透過率が3.5%〜15.0%の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは7.0%〜10.0%の範囲内である。また、各パターンの高さの差を3μm以下とする場合には、上記の300nmでの透過率が15.0%〜70.0%の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは20.0%〜50.0%の範囲内である。   The preferable range of the transmittance at 300 nm is different depending on the pattern formed using the gradation mask of the present invention. For example, in the case where patterns having different heights are formed by batch exposure using the gradation mask of the present invention, when the difference in height between the patterns is 3 μm or more, the transmittance at 300 nm is 3. It is preferably in the range of 5% to 15.0%, more preferably in the range of 7.0% to 10.0%. When the difference in height between the patterns is 3 μm or less, the transmittance at 300 nm is preferably in the range of 15.0% to 70.0%, more preferably 20.0. % To 50.0%.

さらに、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く、より好ましくは20%〜50%の範囲内である。平均透過率が上記範囲未満では、本発明の階調マスクを用いたパターン形成において、第1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、第2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 at a wavelength of 250 nm to 600 nm is preferably in the range of 10% to 60%, more preferably in the range of 20% to 50%. If the average transmittance is less than the above range, in the pattern formation using the gradation mask of the present invention, the difference in transmittance between the first translucent region and the light shielding region may be difficult to occur, and the average transmittance may be This is because exceeding the range may make it difficult to produce a difference in transmittance between the second translucent region and the transmissive region.

なお、上述した各波長での透過率は、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。   In addition, the transmittance | permeability in each wavelength mentioned above can measure the transmittance | permeability of a semi-transparent film | membrane using the transmittance | permeability of the transparent substrate used for a gradation mask as a reference (100%). 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.

また、半透明膜の透過率特性の第2の態様は、波長300nm〜450nmの範囲内における透過率分布が7%以下であるという透過率特性である。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、露光光を有効に活用することができる。また、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、現像後の感光性樹脂層の膜厚を制御することができる、すなわち感光性樹脂層の膜厚制御が容易である。したがって、半透明膜がこのような透過率特性を有する場合にも、パターンの形成に有利となる。   Moreover, the 2nd aspect of the transmittance | permeability characteristic of a semi-transparent film | membrane is a transmittance | permeability characteristic that the transmittance | permeability distribution in the range of wavelength 300nm-450nm is 7% or less. 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 the light passes through the film, the exposure light can be used effectively. Further, 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 film thickness of the photosensitive resin layer after development can be controlled. It is easy to control the film thickness of the photosensitive resin layer. Therefore, even when the translucent film has such transmittance characteristics, it is advantageous for pattern formation.

波長300nm〜450nmの範囲内における透過率分布は、中でも、5%以下であることが好ましい。   The transmittance distribution in the wavelength range of 300 nm to 450 nm is preferably 5% or less.

また、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、液晶表示装置などの表示装置の製造工程において、パターン形成での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るからである。   Moreover, it is preferable that the transmittance | permeability distribution in wavelength 250nm -600nm is 20% or less, More preferably, it is 10% or less. In general, in the manufacturing process of a display device such as a liquid crystal display device, the exposure wavelength range is often set within the range of 250 nm to 600 nm as the exposure condition for pattern formation, so the transmittance distribution at 250 nm to 600 nm is within the above range. This is because a wide wavelength range can be used effectively.

さらに、波長300nmでの透過率は、半透明膜の膜厚および本発明の階調マスクの用途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。上述したように、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であることから、波長300nmでの透過率が上記範囲であれば、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。
中でも、本発明の階調マスクを用いた一括露光により、例えば高さの異なるスペーサを形成する場合であって、各パターンの高さの差を3μm以上とする場合は、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、各パターンの高さの差を3μm以下とする場合には、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。
Further, the transmittance at a wavelength of 300 nm varies depending on the film thickness of the translucent film and the application of the gradation mask of the present invention, but is preferably in the range of 10% to 70%. As described above, for example, when a high-pressure mercury lamp is used in the exposure apparatus, since the end of the emission spectrum is approximately 300 nm, if the transmittance at a wavelength of 300 nm is in the above range, light in a short wavelength region is more This is because it can be used reliably.
In particular, for example, when spacers having different heights are formed by batch exposure using the gradation mask of the present invention, and the difference in height of each pattern is 3 μm or more, the transmittance at 300 nm is high. It is preferably in the range of 10% to 30%, more preferably in the range of 10% to 20%. Further, when the difference in height of each pattern is 3 μm or less, the transmittance at 300 nm is preferably in the range of 30% to 70%, more preferably in the range of 30% to 50%. is there.

また、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、本発明の階調マスクを用いたパターン形成において、第1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、第2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。   Moreover, it is preferable that the average transmittance | permeability in wavelength 250nm -600nm of a translucent film | membrane is in the range of 10%-60%. If the average transmittance is less than the above range, in the pattern formation using the gradation mask of the present invention, the difference in transmittance between the first translucent region and the light shielding region may be difficult to occur, and the average transmittance may be This is because exceeding the range may make it difficult to produce a difference in transmittance between the second translucent region and the transmissive region.

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、透過率の測定方法については、透過率特性の第1の態様に記載した方法と同様である。
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)
Further, the transmittance measurement method is the same as the method described in the first aspect of the transmittance characteristic.

第1の態様の透過率特性を有する半透明膜の形成材料としては、例えばクロム、モリブデンシリサイド、タンタル、アルミニウム、ケイ素等の酸化物、窒化物、炭化物などが挙げられる。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、半透明膜の形成材料は遮光膜と同系の材料であることが好ましい。後述するように遮光膜の形成材料がクロム系材料であることが好ましいことから、半透明膜の形成材料も、クロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム、酸化窒化炭化クロムなどのクロム系材料であることが好ましい。これらのクロム系材料は、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という利点を有する。   Examples of the material for forming the translucent film having the transmittance characteristics of the first aspect include oxides such as chromium, molybdenum silicide, tantalum, aluminum, and silicon, nitrides, and carbides. From the advantage that the translucent film and the light-shielding film can be patterned by the same etching equipment and process, the material for forming the translucent film is preferably a material similar to the light-shielding film. As will be described later, it is preferable that the light-shielding film forming material is a chromium-based material. Therefore, the semi-transparent film forming material is also a chromium-based material such as chromium, chromium oxide, chromium nitride, chromium oxynitride, or chromium oxynitride carbide. It is preferable that These chromium-based materials have an advantage that they can withstand long-time use because they are excellent in mechanical strength and are stable without light-retarding.

第1の態様の場合、半透明膜の形成材料が酸化窒化炭化クロム(Cr)であることが特に好ましい。ここで、wは<0.01、CrとOとNとの元素比率はCr:30〜60%、O:30〜70%、N:0〜40%であることが好ましく、中でもCr:35〜45%、O:40〜60%、N:2〜20%であることが好ましい。 In the case of the first aspect, it is particularly preferable that the material for forming the translucent film is chromium oxynitride carbide (Cr x O y N z C w ). Here, w is preferably <0.01, and the element ratio of Cr, O, and N is preferably Cr: 30 to 60%, O: 30 to 70%, and N: 0 to 40%. It is preferable that it is -45%, O: 40-60%, N: 2-20%.

また、第2の態様の透過率特性を有する半透明膜の形成材料としては、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〜450nm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、半透明膜の形成材料としては、上述したように金属、金属窒化物、金属炭化物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、金属炭化物を用いた半透明膜は微量の酸素を含んでいてもよい。
Further, as a material for forming the translucent film having the transmittance characteristic of the second aspect, for example, a film of a metal such as chromium, molybdenum silicide, tantalum, aluminum, silicon, nickel, or chromium, molybdenum silicide, tantalum, aluminum And nitrides and carbides of metals such as 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 450 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. Therefore, as described above, metal, metal nitride, and metal carbide are used as the material for forming the translucent film. Note that the translucent film using a metal, metal nitride, or metal carbide may contain a trace amount of oxygen as long as the above-described transmittance characteristics are satisfied.

第2の態様の場合においても、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、半透明膜の形成材料は遮光膜と同系の材料であることが好ましい。後述するように遮光膜の形成材料がクロム系材料であることが好ましいことから、半透明膜の形成材料も、クロム、窒化クロムなどのクロム系材料であることが好ましい。   Also in the case of the second embodiment, the semi-transparent film and the light-shielding film are preferably made of the same material as the light-shielding film because of the advantage that the semi-transparent film and the light-shielding film can be patterned by the same etching equipment and process. As will be described later, since the light-shielding film forming material is preferably a chromium-based material, the translucent film forming material is also preferably a chromium-based material such as chromium or chromium nitride.

第2の態様では、半透明膜の形成材料が金属であることがより好ましい。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。
特に、半透明膜の形成材料はクロム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の形成材料が遮光膜と同系の材料であることが好ましく、遮光膜の形成材料がクロム系材料であることが好ましいからである。クロムを用いた半透明膜は、微量の酸素や窒素を含んでいてもよいが、半透明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 the second aspect, the material for forming the translucent film is more preferably a metal. This is because a metal has a higher absorption coefficient than that of a metal nitride, a metal carbide, or the like, and therefore, by using a metal, a translucent film that satisfies the above-described suitable transmittance characteristics can be obtained.
In particular, the material for forming the translucent film is preferably chromium. As described above, this is because the material for forming the translucent film is preferably the same material as the light-shielding film, and the material for forming the light-shielding film is preferably a chromium-based material in terms of patterning. The translucent film using chromium may contain a small amount of oxygen or nitrogen, but the chromium content in the translucent 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、第2の態様では、半透明膜の形成材料として、モリブデンシリサイド、タンタルも好ましく用いられる。タンタルを用いた半透明膜は、上記のクロムの場合と同様に、微量の酸素や窒素を含んでいてもよい。   In the second embodiment, molybdenum silicide and tantalum are also preferably used as the material for forming the translucent film. The translucent film using tantalum may contain a small amount of oxygen or nitrogen as in the case of chromium.

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。   The translucent film may be a single layer or may be composed of a plurality of layers.

半透明膜の厚みとしては、上述した透過率特性を満たす膜厚であることが好ましい。第1の態様の透過率特性を満たす半透明膜の厚みとしては、例えばクロムを用いた場合は5〜50nm程度であることが好ましく、また酸化クロムを用いた場合は5nm〜150nm程度であることが好ましい。また、第2の態様の透過率特性を満たす半透明膜の厚みとしては、例えばクロムを用いた場合は5nm〜20nm程度であることが好ましい。半透明膜の透過率はその厚みにより変わるので、厚み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、厚み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 thickness of the translucent film is preferably a film thickness that satisfies the above-described transmittance characteristics. The thickness of the translucent film satisfying the transmittance characteristics of the first aspect is preferably about 5 to 50 nm when chromium is used, for example, and about 5 to 150 nm when chromium oxide is used. Is preferred. The thickness of the translucent film that satisfies the transmittance characteristics of the second aspect is preferably about 5 nm to 20 nm when chromium is used, for example. Since the transmissivity of the translucent film varies depending on its thickness, the desired transmissivity can be obtained by controlling the thickness. Further, when the translucent film contains oxygen, nitrogen, carbon, etc., the transmittance varies depending on the composition, so that the desired transmittance can be realized by simultaneously controlling the thickness and the composition.

半透明膜のパターンは、半透明膜を成膜し、パターニングすることにより形成することができる。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。例えばスパッタリング法を用いて酸化窒化炭化クロム膜を成膜する場合は、Arガス等のキャリアガス、酸素(炭酸)ガス、窒素ガスを反応装置内に導入し、Crターゲットを用いた反応性スパッタリング法にて酸化窒化炭化クロム膜を成膜することができる。この際、酸化窒化炭化クロム膜の組成の制御は、Arガス、酸素(炭酸)ガス、窒素ガスの流量の割合を制御することにより行うことができる。なお、半透明膜のパターニング方法については、後述の階調マスクの製造方法の項に記載するので、ここでの説明は省略する。   The pattern of the semitransparent film can be formed by forming a semitransparent film and patterning it. 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. For example, when forming a chromium oxynitride chromium carbide film using a sputtering method, a reactive gas sputtering method using a Cr target by introducing a carrier gas such as Ar gas, oxygen (carbonic acid) gas, or nitrogen gas into the reactor. Thus, a chromium oxynitride carbide carbide film can be formed. At this time, the composition of the chromium oxynitride carbide film can be controlled by controlling the flow rates of Ar gas, oxygen (carbonic acid) gas, and nitrogen gas. The patterning method of the translucent film will be described in the section of the method for manufacturing a gradation mask described later, and will not be described here.

2.遮光膜
本発明における遮光膜は、透明基板上にパターン状に形成され、実質的に露光光を透過しないものである。
2. Light-shielding film The light-shielding film in the present invention is formed in a pattern on a transparent substrate and substantially does not transmit exposure light.

遮光膜のパターンは遮光領域に配置されるものであり、遮光領域はこの遮光膜のパターンによって画定される。この遮光膜のパターンの寸法および形状は、遮光領域の寸法および形状に応じて適宜調整される。   The pattern of the light shielding film is arranged in the light shielding area, and the light shielding area is defined by the pattern of the light shielding film. The size and shape of the pattern of the light shielding film are appropriately adjusted according to the size and shape of the light shielding region.

また、遮光膜のパターンは、メインパターンと、階調マスクを用いた露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなるものであってもよい。本発明の階調マスクが後述する第3半透明領域を有する場合は、遮光膜のメインパターンは遮光領域に配置され、遮光膜のスリットパターンは第3半透明領域に配置される。   The light shielding film pattern may be composed of a main pattern and a slit pattern having a slit width equal to or less than a resolution limit in exposure using a gradation mask. When the gradation mask of the present invention has a third semi-transparent region to be described later, the main pattern of the light shielding film is disposed in the light shielding region, and the slit pattern of the light shielding film is disposed in the third semi-transparent region.

この遮光膜のメインパターンの寸法および形状は、遮光領域の寸法および形状に応じて適宜調整される。
また、遮光膜のスリットパターンのスリット幅は、階調マスクを用いた露光における解像限界以下のサイズであれば特に限定されるものではなく、目的とする第3半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。また、遮光膜のスリットパターンのピッチは、特に限定されるものではなく、目的とする第3半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。
The size and shape of the main pattern of the light shielding film are appropriately adjusted according to the size and shape of the light shielding region.
Further, the slit width of the slit pattern of the light shielding film is not particularly limited as long as it is a size less than the resolution limit in the exposure using the gradation mask, and depends on the transmittance of the target third translucent region. Are adjusted accordingly. Further, the pitch of the slit pattern of the light shielding film is not particularly limited, and is appropriately adjusted according to the desired transmittance of the third translucent region.

遮光膜の露光波長における平均透過率は0.1%以下であることが好ましい。なお、平均透過率の測定方法については、上記半透明膜の項に記載した方法と同様である。   The average transmittance at the exposure wavelength of the light shielding film is preferably 0.1% or less. In addition, about the measuring method of average transmittance | permeability, it is the same as that of the method described in the term of the said semi-transparent film | membrane.

このような遮光膜の形成材料としては、一般にフォトマスクに用いられる遮光膜の形成材料を用いることができる。遮光膜の形成材料としては、例えばクロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム、モリブデンシリサイド、タンタル、アルミニウム、ケイ素、酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などが挙げられる。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材料が好適に用いられる。このようなクロム系材料は、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。クロム系材料を用いた遮光膜は、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。   As a material for forming such a light shielding film, a material for forming a light shielding film generally used for a photomask can be used. Examples of the material for forming the light shielding film include chromium, chromium oxide, chromium nitride, chromium oxynitride, molybdenum silicide, tantalum, aluminum, silicon, silicon oxide, and silicon oxynitride. Among these, chromium-based materials such as chromium, chromium oxide, chromium nitride, and chromium oxynitride are preferably used. This is because such a chromium-based material has the most actual use record and is preferable in terms of cost and quality. The light shielding film using a chromium-based material 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.

遮光膜の厚みとしては、特に限定されるものではなく、例えばクロムを用いた場合には50nm〜150nm程度とすることができる。   The thickness of the light shielding film is not particularly limited. For example, when chromium is used, the thickness can be about 50 nm to 150 nm.

遮光膜のパターンは、遮光膜を成膜し、パターニングすることにより形成することができる。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。なお、遮光膜のパターニング方法については、後述の階調マスクの製造方法の項に記載するので、ここでの説明は省略する。   The pattern of the light shielding film can be formed by forming a light shielding film and patterning it. 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. The light-shielding film patterning method will be described in the section of a method for manufacturing a gradation mask, which will be described later, and will not be described here.

3.第1半透明領域および第2半透明領域
本発明における第1半透明領域は、透明基板上に半透明膜のメインパターンのみが設けられた領域である。すなわち、第1半透明領域には、遮光膜は形成されていない、また半透明膜のスリットパターンも形成されていない。
3. 1st translucent area | region and 2nd translucent area | region The 1st translucent area | region in this invention is an area | region in which only the main pattern of the translucent film | membrane was provided on the transparent substrate. That is, no light shielding film is formed in the first semitransparent region, and no slit pattern of the semitransparent film is formed.

本発明における第2半透明領域は、透明基板上に半透明膜のスリットパターンのみが設けられた領域である。すなわち、第2半透明領域には、遮光膜は形成されていない、また半透明膜のメインパターンも形成されていない。   The second translucent region in the present invention is a region in which only the slit pattern of the translucent film is provided on the transparent substrate. That is, the light-shielding film is not formed in the second semi-transparent region, and the main pattern of the semi-transparent film is not formed.

また、第2半透明領域においては、半透明膜のスリットパターンのスリット幅およびピッチの少なくともいずれか一方が異なる領域が複数存在していてもよい。例えば図5に示すように、半透明膜のスリットパターン4bが1つ形成された第2半透明領域14aと、半透明膜のスリットパターン4bが2つ形成された第2半透明領域14bと、半透明膜のスリットパターン4bが5つ形成された第2半透明領域14cとが混在していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。   In the second translucent region, there may be a plurality of regions in which at least one of the slit width and pitch of the slit pattern of the translucent film is different. For example, as shown in FIG. 5, a second translucent region 14a in which one semi-transparent film slit pattern 4b is formed, and a second translucent region 14b in which two semi-transparent film slit patterns 4b are formed, The second semitransparent region 14c in which five slit patterns 4b of the semitransparent film are formed may be mixed. Thereby, further multi-gradation can be achieved.

第1半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第2半透明領域の透過率よりも低ければ、特に限定されるものではなく、本発明の階調マスクを用いて形成するパターンによって適宜選択される。   The transmittance of the first translucent region is not particularly limited as long as it is lower than the transmittance of the transmissive region, higher than the transmittance of the light shielding region, and lower than the transmittance of the second translucent region. It is appropriately selected depending on a pattern formed using a gradation mask.

また、第2半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第1半透明領域の透過率よりも高ければ、特に限定されるものではなく、本発明の階調マスクを用いて形成するパターンによって適宜選択される。   The transmittance of the second translucent region is not particularly limited as long as it is lower than the transmittance of the transmissive region, higher than the transmittance of the light shielding region, and higher than the transmittance of the first translucent region. It is appropriately selected depending on the pattern formed using the gradation mask of the invention.

第1半透明領域および第2半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本発明の階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、第1半透明領域および第2半透明領域の形状としては、円形、矩形、枠体、多角形、線形など、種々の形状とすることができる。   The dimensions and shapes of the first translucent region and the second translucent region are not particularly limited, and are appropriately adjusted according to the application of the gradation mask of the present invention. For example, the shapes of the first translucent region and the second translucent region can be various shapes such as a circle, a rectangle, a frame, a polygon, and a line.

本発明の階調マスクは、図4に例示するように、透明基板2上に遮光膜のスリットパターン3bおよび半透明膜のメインパターン4aが設けられた第3半透明領域15を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。この第3半透明領域には、遮光膜のメインパターンおよび半透明膜のスリットパターンは形成されていない。   As illustrated in FIG. 4, the gradation mask of the present invention has a third semitransparent region 15 provided with a slit pattern 3 b of a light shielding film and a main pattern 4 a of a semitransparent film on a transparent substrate 2. Also good. Thereby, further multi-gradation can be achieved. In the third semi-transparent region, the main pattern of the light shielding film and the slit pattern of the semi-transparent film are not formed.

第3半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第1半透明領域の透過率より低く、第2半透明領域の透過率より低ければ、特に限定されるものではなく、本発明の階調マスクを用いて形成するパターンによって適宜選択される。   If the transmittance of the third translucent region is lower than the transmittance of the transmissive region, higher than the transmittance of the light shielding region, lower than the transmittance of the first translucent region, and lower than the transmittance of the second translucent region, The pattern is not limited, and is appropriately selected depending on the pattern formed using the gradation mask of the present invention.

第3半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本発明の階調マスクの用途に応じて適宜調整される。   The size and shape of the third translucent region are not particularly limited, and are appropriately adjusted according to the application of the gradation mask of the present invention.

また、本発明の階調マスクは、図4に例示するように、透明基板2上に遮光膜のスリットパターン3bが設けられた第4半透明領域16を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。図4に例示するように、この第4半透明領域16には、遮光膜のスリットパターン3bと同様の位置に、半透明膜のスリットパターン4bが形成されていてもよい。また、第4半透明領域には、遮光膜のメインパターンおよび半透明膜のメインパターンは形成されていない。   Moreover, the gradation mask of this invention may have the 4th translucent area | region 16 in which the slit pattern 3b of the light shielding film was provided on the transparent substrate 2 so that it may illustrate in FIG. Thereby, further multi-gradation can be achieved. As illustrated in FIG. 4, a semi-transparent film slit pattern 4b may be formed in the fourth semi-transparent region 16 at the same position as the light-shielding film slit pattern 3b. Further, the main pattern of the light shielding film and the main pattern of the semitransparent film are not formed in the fourth semitransparent region.

第4半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第1半透明領域の透過率より低く、第2半透明領域の透過率より低ければ、特に限定されるものではなく、本発明の階調マスクを用いて形成するパターンによって適宜選択される。   If the transmittance of the fourth translucent region is lower than the transmittance of the transmissive region, higher than the transmittance of the light shielding region, lower than the transmittance of the first translucent region, and lower than the transmittance of the second translucent region, The pattern is not limited, and is appropriately selected depending on the pattern formed using the gradation mask of the present invention.

第4半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本発明の階調マスクの用途に応じて適宜調整される。   The size and shape of the fourth translucent region are not particularly limited, and are appropriately adjusted according to the use of the gradation mask of the present invention.

4.透過領域および遮光領域
本発明における透過領域は、透明基板のみを有する領域である。すなわち、透過領域には、遮光膜および半透明膜のいずれも形成されていない。
4). Transmission region and light shielding region The transmission region in the present invention is a region having only a transparent substrate. That is, neither the light-shielding film nor the translucent film is formed in the transmission region.

本発明における遮光領域は、透明基板上に遮光膜のパターンが設けられた領域である。遮光領域には、透明基板上に少なくとも遮光膜のパターンが形成されていればよく、例えば遮光膜のパターンのみが形成されていてもよく、遮光膜のパターンおよび半透明膜のパターンが形成されていてもよい。本発明の階調マスクが上記第3半透明領域を有する場合は、遮光領域は、透明基板上に遮光膜のメインパターンが設けられた領域となる。   The light shielding region in the present invention is a region in which a pattern of a light shielding film is provided on a transparent substrate. The light shielding region only needs to have at least a light shielding film pattern formed on the transparent substrate. For example, only the light shielding film pattern may be formed, and the light shielding film pattern and the semitransparent film pattern are formed. May be. When the gradation mask of the present invention has the third translucent region, the light shielding region is a region where the main pattern of the light shielding film is provided on the transparent substrate.

透過領域および遮光領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本発明の階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、透過領域および遮光領域の形状としては、円形、矩形、枠体、多角形、線形など、種々の形状とすることができる。   The dimensions and shapes of the transmissive region and the light shielding region are not particularly limited, and are appropriately adjusted according to the application of the gradation mask of the present invention. For example, the shapes of the transmission region and the light shielding region can be various shapes such as a circle, a rectangle, a frame, a polygon, and a line.

5.透明基板
本発明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。透明基板としては、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。
5. Transparent substrate The substrate generally used for a photomask can be used for the transparent substrate used for this invention. As the transparent substrate, 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 the like are not flexible. A transparent rigid material, or a transparent flexible material having flexibility such as a transparent resin film or 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.

6.階調マスク
本発明の階調マスクは、透明基板上に遮光膜および半透明膜がパターン状に形成されたものであり、上述した透過領域、遮光領域、第1半透明領域および第2半透明領域等を有するものであればよく、透明基板、遮光膜および半透明膜の積層順としては特に限定されるものではない。例えば、図1に示すように透明基板2、遮光膜3および半透明膜4の順に積層されていてもよく、図6(a)に示すように透明基板2、半透明膜4および遮光膜3の順に積層されていてもよく、図6(b)に示すように半透明膜4、透明基板2および遮光膜3の順に積層されていてもよい。
6). Gradation mask The gradation mask of the present invention is obtained by forming a light-shielding film and a semi-transparent film in a pattern on a transparent substrate, and the above-described transmission region, light-shielding region, first semi-transparent region, and second semi-transparent. What is necessary is just to have an area | region etc., and it does not specifically limit as a lamination order of a transparent substrate, a light shielding film, and a semi-transparent film. For example, the transparent substrate 2, the light shielding film 3, and the semitransparent film 4 may be laminated in this order as shown in FIG. 1, and the transparent substrate 2, the semitransparent film 4 and the light shielding film 3 as shown in FIG. The semi-transparent film 4, the transparent substrate 2, and the light-shielding film 3 may be laminated in this order as shown in FIG.

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からである。
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。これらの膜は、遮光膜にクロム系材料を用いた場合、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。
In the present invention, a low reflection layer may be formed on the light shielding film. This is because 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 a chromium-based material is used for the light shielding film, these films can be etched simultaneously with the etching of the light shielding film.

本発明の階調マスクは、透過率が4段階以上に段階的に変化するものである。階調マスクは、4階調の階調マスクに限定されるものではなく、第2半透明領域における半透明膜のスリットパターンのスリット幅およびピッチを周期的に変化させることにより、4階調以上の多階調の階調マスクとすることが可能である。例えば図5に示すように、半透明膜のスリットパターン4bのピッチを周期的に変化させることにより、3種類の第2半透明領域14a、14bおよび14cの透過率を異なるものとすることができる。   In the gradation mask of the present invention, the transmittance changes stepwise in four steps or more. The gradation mask is not limited to the gradation mask of 4 gradations, but can be changed to 4 gradations or more by periodically changing the slit width and pitch of the slit pattern of the semitransparent film in the second semitransparent region. It is possible to use a multi-tone gradation mask. For example, as shown in FIG. 5, the transmittance of the three types of second semi-transparent regions 14a, 14b, and 14c can be made different by periodically changing the pitch of the slit patterns 4b of the semi-transparent film. .

また、本発明においては、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに遮光膜のスリットパターンを組み合わせることにより、4階調以上の多階調の階調マスクとすることが可能である。例えば図4に示すように、階調マスク1が、透明基板2上に遮光膜のスリットパターン3bおよび半透明膜のメインパターン4aが設けられた第3半透明領域15や、透明基板2上に遮光膜のスリットパターン3bが設けられた第4半透明領域16を有していることにより、多階調化が可能である。   In the present invention, a multi-tone mask having four or more tones can be obtained by combining the main pattern and slit pattern of the translucent film and the slit pattern of the light shielding film. For example, as shown in FIG. 4, the gradation mask 1 is formed on the transparent substrate 2 on the third semitransparent region 15 in which the light shielding film slit pattern 3 b and the semitransparent film main pattern 4 a are provided, or on the transparent substrate 2. By having the fourth semi-transparent region 16 provided with the slit pattern 3b of the light shielding film, multi-gradation can be achieved.

本発明の階調マスクは、リソグラフィー法などのように、露光工程を経て製造される様々な製品の製造に用いることができる。中でも、液晶表示装置、有機EL表示装置、プラズマディスプレイパネル等の表示装置の製造、特に大型の表示装置の製造に用いることにより、本発明の効果を最大限に利用することができる。   The gradation mask of the present invention can be used for manufacturing various products manufactured through an exposure process, such as a lithography method. Among these, the effects of the present invention can be utilized to the maximum when used for manufacturing a display device such as a liquid crystal display device, an organic EL display device, or a plasma display panel, particularly for manufacturing a large display device.

本発明の階調マスクを用いた一括露光により3種類以上のパターンを同時に形成する用途として、具体的には液晶表示装置または液晶表示装置用カラーフィルタにおける厚みの異なるスペーサおよび配向制御用突起の同時形成、液晶表示装置または液晶表示装置用カラーフィルタにおける厚みの異なるスペーサおよびオーバーコート層の同時形成、半透過型液晶表示装置または半透過型液晶表示装置用カラーフィルタにおけるスペーサ、透過部用配向制御用突起および反射部用配向制御用突起の同時形成、液晶表示装置または液晶表示装置用カラーフィルタにおけるスペーサ、配向制御用突起および遮光部の同時形成、半透過型液晶表示装置または半透過型液晶表示装置用カラーフィルタにおけるスペーサ、オーバーコート層およびギャップ調整層の同時形成、液晶表示装置または液晶表示装置用カラーフィルタにおけるスペーサ、白色用オーバーコート層および赤色・緑色・青色用オーバーコート層の同時形成などを挙げることができる。   As an application for simultaneously forming three or more types of patterns by batch exposure using the gradation mask of the present invention, specifically, a liquid crystal display device or a color filter for a liquid crystal display device is used simultaneously with spacers having different thicknesses and alignment control projections. Formation, simultaneous formation of spacers and overcoat layers with different thicknesses in liquid crystal display devices or color filters for liquid crystal display devices, spacers in transflective liquid crystal display devices or color filters for transflective liquid crystal display devices, and orientation control for transmission parts Simultaneous formation of protrusions and alignment control protrusions for reflecting portion, liquid crystal display device or color filter for liquid crystal display device, spacer, alignment control protrusion and light shielding portion simultaneously formed, transflective liquid crystal display device or transflective liquid crystal display device Spacers, overcoat layers and gaps in color filters Simultaneous formation of advice service, and the like liquid crystal display device or simultaneous formation of a liquid crystal display device spacer in a color filter, a white overcoat layer and the red, green and blue overcoat layer.

本発明の階調マスクの大きさとしては、用途に応じて適宜調整されるが、例えば液晶表示装置や有機EL表示装置等の表示装置の製造に用いられる場合には、300mm×400mm〜1,600mm×1,800mm程度とすることができる。   The size of the gradation mask of the present invention is appropriately adjusted according to the application. For example, when used for manufacturing a display device such as a liquid crystal display device or an organic EL display device, 300 mm × 400 mm to 1, It can be about 600 mm × 1,800 mm.

7.階調マスクの製造方法
次に、本発明の階調マスクの製造方法について説明する。
本発明の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、所望の位置に透過領域、遮光領域、第1半透明領域および第2半透明領域等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。
7). Next, a method for manufacturing a gradation mask according to the present invention will be described.
As a method for manufacturing a gradation mask according to the present invention, a translucent film and a light-shielding film are formed in a pattern on a transparent substrate so that a transmissive region, a light-shielding region, a first semi-transparent region, and a second semi-transparent region are formed at desired positions. The method is not particularly limited as long as it can arrange a transparent region or the like.

本発明の階調マスクの製造方法の一例としては、透明基板上に遮光膜を成膜したマスクブランクを用いて、遮光膜をパターニングし、遮光膜の中間パターンを形成する第1パターニング工程と、遮光膜の中間パターン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、遮光膜の中間パターンおよび半透明膜をパターニングして、遮光膜のパターンならびに半透明膜のメインパターンおよびスリットパターンを形成する第2パターニング工程とを有する製造方法が挙げられる。   As an example of the manufacturing method of the gradation mask of the present invention, using a mask blank in which a light shielding film is formed on a transparent substrate, the light shielding film is patterned to form an intermediate pattern of the light shielding film, A semi-transparent film forming step for forming a semi-transparent film on the entire surface of the transparent substrate on which the intermediate pattern of the light-shielding film is formed, and patterning the intermediate pattern and the semi-transparent film of the light-shielding film to form the pattern of the light-shielding film and the semi-transparent And a second patterning step for forming a main pattern of the film and a slit pattern.

上記の階調マスクの製造方法の例を図7に示す。
まず、透明基板2上に遮光膜53を成膜したマスクブランク50を準備する(図7(a))。次に、遮光膜53上にポジ型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51を形成する(図7(b))。次いで、パターン露光および現像を行うことにより第1レジストパターン51´を形成する(図7(c))。この際、得られる階調マスクにおける第1半透明領域13および第2半透明領域14では第1レジスト膜51が除去され、透過領域11および遮光領域12では第1レジスト膜51が残存するようにパターン露光する。そして、第1レジストパターン51´より露出している遮光膜53をエッチングし、残存している第1レジストパターン51´を除去して、遮光膜中間パターン53´を形成する(図7(d))。図7(a)〜(d)は第1パターニング工程である。
An example of a method for manufacturing the above-described gradation mask is shown in FIG.
First, a mask blank 50 having a light shielding film 53 formed on the transparent substrate 2 is prepared (FIG. 7A). Next, a positive resist material is applied on the light-shielding film 53 and baked for a predetermined time after the application to form the first resist film 51 (FIG. 7B). Next, pattern exposure and development are performed to form a first resist pattern 51 '(FIG. 7C). At this time, the first resist film 51 is removed in the first semi-transparent region 13 and the second semi-transparent region 14 in the obtained gradation mask, and the first resist film 51 remains in the transmissive region 11 and the light-shielding region 12. Pattern exposure. Then, the light shielding film 53 exposed from the first resist pattern 51 ′ is etched, and the remaining first resist pattern 51 ′ is removed to form a light shielding film intermediate pattern 53 ′ (FIG. 7D). ). 7A to 7D show the first patterning step.

次に、遮光膜中間パターン53´が形成された透明基板2の全面に、半透明膜54を成膜する(図7(e)、半透明膜成膜工程)。   Next, a semitransparent film 54 is formed on the entire surface of the transparent substrate 2 on which the light shielding film intermediate pattern 53 ′ is formed (FIG. 7E, a semitransparent film forming process).

次に、半透明膜54上にポジ型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52を形成する(図7(f))。次いで、パターン露光および現像を行うことにより第2レジストパターン52´を形成する(図7(g))。この際、得られる階調マスクにおける透過領域11では第2レジスト膜52が除去され、遮光領域12および第1半透明領域13では第2レジスト膜52が残存し、第2半透明領域14では第2レジスト膜52がスリット状にパターニングされるようにパターン露光する。そして、第2レジストパターン52´より露出している半透明膜54をエッチングし、続いて、下層の遮光膜中間パターン53´が露出している箇所をさらにエッチングし、残存している第2レジストパターン52´を除去して、遮光膜3のパターン、半透明膜のメインパターン4aおよびスリットパターン4bを形成する(図7(h))。図7(f)〜(h)は第2パターニング工程である。   Next, a positive resist material is applied on the translucent film 54, and is baked for a predetermined time after the application, thereby forming a second resist film 52 (FIG. 7F). Next, pattern exposure and development are performed to form a second resist pattern 52 ′ (FIG. 7G). At this time, the second resist film 52 is removed in the transmission region 11 in the obtained gradation mask, the second resist film 52 remains in the light shielding region 12 and the first semitransparent region 13, and the second resist film 52 in the second semitransparent region 14. 2. Pattern exposure is performed so that the resist film 52 is patterned into a slit shape. Then, the semitransparent film 54 exposed from the second resist pattern 52 'is etched, and then the portion where the lower light shielding film intermediate pattern 53' is exposed is further etched to leave the remaining second resist The pattern 52 'is removed, and the pattern of the light shielding film 3, the main pattern 4a of the semitransparent film, and the slit pattern 4b are formed (FIG. 7 (h)). FIGS. 7F to 7H show the second patterning process.

上記の方法では、遮光膜のみ、または半透明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材料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、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にクロム系材料を用いた場合には、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。   In the above method, it is not necessary to selectively etch only the light shielding film or only the translucent film. 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 material can be used for the light-shielding film and the translucent film. In addition, 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 manufacturing cost can be reduced. Further, when a chromium-based material is used for the light shielding film and the semitransparent film, 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.

また、本発明の階調マスクの製造方法の他の例としては、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用いて、半透明膜および遮光膜をパターニングし、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに遮光膜の中間パターンを形成する第1パターニング工程と、遮光膜の中間パターンのみをパターニングして、遮光膜のパターンを形成する第2パターニング工程とを有する製造方法が挙げられる。   Further, as another example of the method for producing a gradation mask of the present invention, a semi-transparent film and a light shielding film are patterned using a mask blank in which a semitransparent film and a light shielding film are laminated in this order on a transparent substrate, A first patterning step of forming a semi-transparent film main pattern and slit pattern, and an intermediate pattern of the light shielding film; and a second patterning step of patterning only the intermediate pattern of the light shielding film to form a pattern of the light shielding film. A manufacturing method is mentioned.

上記の階調マスクの製造方法の例を図8に示す。
まず、透明基板2上に半透明膜54および遮光膜53がこの順に積層されたマスクブランク50を準備する(図8(a))。次に、遮光膜53上にポジ型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51を形成する(図8(b))。次いで、パターン露光および現像を行うことにより第1レジストパターン51´を形成する(図8(c))。この際、得られる階調マスクにおける透過領域11では第1レジスト膜51が除去され、遮光領域12および第1半透明領域13では第1レジスト膜51が残存し、第2半透明領域14では第1レジスト膜51がスリット状にパターニングされるようにパターン露光する。そして、第1レジストパターン51´より露出している遮光膜53をエッチングし、続いて、下層の半透明膜54が露出している箇所をさらにエッチングし、残存している第1レジストパターン51´を除去して、半透明膜のメインパターン4aおよびスリットパターン4b、ならびに遮光膜中間パターン53´を形成する(図8(d))。図8(a)〜(d)は第1パターニング工程である。
An example of a method for manufacturing the above-described gradation mask is shown in FIG.
First, a mask blank 50 in which a translucent film 54 and a light shielding film 53 are laminated in this order on a transparent substrate 2 is prepared (FIG. 8A). Next, a positive resist material is applied on the light-shielding film 53 and baked for a predetermined time after the application to form the first resist film 51 (FIG. 8B). Next, pattern exposure and development are performed to form a first resist pattern 51 ′ (FIG. 8C). At this time, the first resist film 51 is removed in the transmission region 11 in the gradation mask to be obtained, the first resist film 51 remains in the light shielding region 12 and the first semitransparent region 13, and the first resist film 51 remains in the second semitransparent region 14. The pattern exposure is performed so that one resist film 51 is patterned into a slit shape. Then, the light shielding film 53 exposed from the first resist pattern 51 ′ is etched, and then the portion where the lower semitransparent film 54 is exposed is further etched to leave the remaining first resist pattern 51 ′. Are removed to form a main pattern 4a and a slit pattern 4b of a translucent film, and a light shielding film intermediate pattern 53 '(FIG. 8D). 8A to 8D show the first patterning process.

次に、半透明膜のメインパターン4aおよびスリットパターン4b、ならびに遮光膜中間パターン53´が形成された透明基板2上にポジ型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52を形成する(図8(e))。続いて、パターン露光および現像を行うことにより第2レジストパターン52´を形成する(図8(f))。この際、得られる階調マスクにおける第1半透明領域13では第2レジスト膜52が除去され、透過領域11および遮光領域12では第2レジスト膜52が残存し、第2半透明領域14では半透明膜のスリットパターン4bに対応させて第2レジスト膜52がスリット状にパターニングされるようにパターン露光する。そして、第2レジストパターン52´より露出している遮光膜中間パターン53´をエッチングし、残存している第2レジストパターン52´を除去して、遮光膜3のパターンを形成する(図8(g))。図8(e)〜(g)は第2パターニング工程である。   Next, a positive resist material is applied on the transparent substrate 2 on which the main pattern 4a and the slit pattern 4b of the translucent film and the light shielding film intermediate pattern 53 'are formed, and baked for a predetermined time after the application, whereby the second resist film 52 is formed (FIG. 8E). Subsequently, pattern exposure and development are performed to form a second resist pattern 52 '(FIG. 8F). At this time, the second resist film 52 is removed in the first semi-transparent region 13 in the obtained gradation mask, the second resist film 52 remains in the transmissive region 11 and the light-shielding region 12, and semi-transparent in the second semi-transparent region 14. Pattern exposure is performed so that the second resist film 52 is patterned into a slit shape corresponding to the slit pattern 4b of the transparent film. Then, the light shielding film intermediate pattern 53 ′ exposed from the second resist pattern 52 ′ is etched, and the remaining second resist pattern 52 ′ is removed to form the pattern of the light shielding film 3 (FIG. 8 ( g)). 8E to 8G show the second patterning process.

上記の方法では、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。   In the above method, it is not necessary to perform the semitransparent film forming step in the middle of the manufacturing process of the gradation mask. For this reason, the risk (defect, dirt, etc.) at the time of film-forming of a semi-transparent film | membrane can be reduced. Further, TAT (Turn Around Time) can be shortened.

なお、階調マスクの製造方法については、特開2005−84366公報、特開2005−181827公報、特開2005−208128公報、特開2006−18001公報を参照することができる。   For a method of manufacturing a gradation mask, reference can be made to JP-A-2005-84366, JP-A-2005-181827, JP-A-2005-208128, and JP-A-2006-18001.

B.表示装置製造用階調マスク
次に、本発明の表示装置製造用階調マスクについて説明する。
本発明の表示装置製造用階調マスク(以下、単に「階調マスク」という場合がある。)は、上述した階調マスクが表示装置の製造に用いられることを特徴とするものである。
B. Next, a gradation mask for manufacturing a display device according to the present invention will be described.
The gradation mask for manufacturing a display device according to the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “gradation mask”) is characterized in that the above-described gradation mask is used for manufacturing a display device.

本発明の階調マスクを用いて、表示装置に適用されるカラーフィルタにおける各種部材を形成する方法について図面を参照しながら説明する。   A method for forming various members in a color filter applied to a display device using the gradation mask of the present invention will be described with reference to the drawings.

図9は、本発明の階調マスクを用いて、カラーフィルタにおける厚みの異なるスペーサおよび配向制御用突起を形成する例である。まず、図9(a)に示すように、基板22上に遮光部23および着色層24を形成し、この着色層24上に透明電極層25を形成し、さらに透明電極層25上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層26を形成する。次いで、図9(b)に示すように、感光性樹脂層26を階調マスク1を介して露光する。階調マスク1では、透過領域11、遮光領域12、第1半透明領域13および第2半透明領域14で透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することによって、形状や厚みの異なる3種類のパターン(高スペーサ31a、低スペーサ31bおよび配向制御用突起31c)が形成される。   FIG. 9 shows an example in which spacers and alignment control protrusions having different thicknesses are formed in a color filter using the gradation mask of the present invention. First, as shown in FIG. 9A, a light shielding portion 23 and a colored layer 24 are formed on a substrate 22, a transparent electrode layer 25 is formed on the colored layer 24, and a negative type is formed on the transparent electrode layer 25. A photosensitive resin layer 26 made of a photosensitive resin is formed. Next, as shown in FIG. 9B, the photosensitive resin layer 26 is exposed through the gradation mask 1. In the gradation mask 1, the transmittance is different between the transmissive region 11, the light shielding region 12, the first semi-transparent region 13, and the second semi-transparent region 14. By developing after exposure, three types of patterns (high spacer 31a, low spacer 31b, and alignment control protrusion 31c) having different shapes and thicknesses are formed.

図10は、本発明の階調マスクを用いて、カラーフィルタにおける厚みの異なるスペーサおよびオーバーコート層を形成する例である。まず、図10(a)に示すように、基板22上に遮光部23および着色層24を形成し、この着色層24上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層26を形成する。次いで、図10(b)に示すように、感光性樹脂層26を階調マスク1を介して露光する。階調マスク1では、透過領域11、遮光領域12、第1半透明領域13および第2半透明領域14で透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することによって、形状や厚みの異なる3種類のパターン(高スペーサ32a、低スペーサ32bおよびオーバーコート層32c)が形成される。   FIG. 10 shows an example in which spacers and overcoat layers having different thicknesses in a color filter are formed using the gradation mask of the present invention. First, as shown in FIG. 10A, a light shielding portion 23 and a colored layer 24 are formed on a substrate 22, and a photosensitive resin layer 26 made of a negative photosensitive resin is formed on the colored layer 24. Next, as shown in FIG. 10B, the photosensitive resin layer 26 is exposed through the gradation mask 1. In the gradation mask 1, the transmittance is different between the transmissive region 11, the light shielding region 12, the first semi-transparent region 13, and the second semi-transparent region 14. By developing after exposure, three types of patterns (high spacer 32a, low spacer 32b, and overcoat layer 32c) with different shapes and thicknesses are formed.

図11は、本発明の階調マスクを用いて、カラーフィルタにおけるスペーサおよび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、非表示領域にスペーサを形成し、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11(a)に示すように、基板22上に遮光部23および着色層24を形成し、この着色層24上にギャップ調整層27を形成し、そのギャップ調整層27を覆うように透明電極層25を形成し、さらに透明電極層25上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層26を形成する。表示領域のうち、ギャップ調整層27が設けられている領域は反射部rであり、ギャップ調整層27が設けられていない領域は透過部tである。次いで、図11(b)に示すように、感光性樹脂層26を階調マスク1を介して露光する。階調マスク1では、透過領域11、遮光領域12、第1半透明領域13および第2半透明領域14で透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することによって、形状、厚み、高さの異なる3種類のパターン(スペーサ33a、透過部用配向制御用突起33bおよび反射部用配向制御用突起33c)が形成される。   FIG. 11 shows an example of forming spacers and alignment control protrusions in a color filter using the gradation mask of the present invention. In a color filter used in a transflective liquid crystal display device, spacers are formed in a non-display area. In this example, alignment control protrusions having a uniform thickness are formed on the transmission part and the reflection part. First, as shown in FIG. 11A, a light shielding portion 23 and a colored layer 24 are formed on a substrate 22, a gap adjusting layer 27 is formed on the colored layer 24, and the gap adjusting layer 27 is covered. A transparent electrode layer 25 is formed, and a photosensitive resin layer 26 made of a negative photosensitive resin is further formed on the transparent electrode layer 25. Of the display region, the region where the gap adjustment layer 27 is provided is the reflection portion r, and the region where the gap adjustment layer 27 is not provided is the transmission portion t. Next, as shown in FIG. 11B, the photosensitive resin layer 26 is exposed through the gradation mask 1. In the gradation mask 1, the transmittance is different between the transmissive region 11, the light shielding region 12, the first semi-transparent region 13, and the second semi-transparent region 14. By developing after exposure, three types of patterns (spacer 33a, transmission portion orientation control projection 33b, and reflection portion orientation control projection 33c) are formed. Is done.

図12は、本発明の階調マスクを用いて、カラーフィルタにおけるスペーサ、配向制御用突起および遮光部を形成する例である。まず、図12(a)に示すように、基板22上に着色層24を形成し、その着色層24上に透明電極層25を形成し、さらに透明電極層25上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層26を形成する。次いで、図12(b)に示すように、感光性樹脂層26を階調マスク1を介して露光する。階調マスク1では、透過領域11、遮光領域12、第1半透明領域13および第2半透明領域14で透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することによって、形状や厚みの異なる3種類のパターン(スペーサ34a、配向制御用突起34bおよび遮光部34c)が形成される。   FIG. 12 shows an example in which the spacer, the alignment control protrusion, and the light shielding portion in the color filter are formed using the gradation mask of the present invention. First, as shown in FIG. 12 (a), a colored layer 24 is formed on a substrate 22, a transparent electrode layer 25 is formed on the colored layer 24, and a negative photosensitive resin is formed on the transparent electrode layer 25. A photosensitive resin layer 26 is formed. Next, as shown in FIG. 12B, the photosensitive resin layer 26 is exposed through the gradation mask 1. In the gradation mask 1, the transmittance is different between the transmissive region 11, the light shielding region 12, the first semi-transparent region 13, and the second semi-transparent region 14. By developing after exposure, three types of patterns (spacer 34a, alignment control protrusion 34b, and light shielding portion 34c) having different shapes and thicknesses are formed.

図13は、本発明の階調マスクを用いて、カラーフィルタにおけるスペーサ、ギャップ調整層およびオーバーコート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、非表示領域にスペーサを形成し、反射部にギャップ調整層を形成し、着色層を覆うようにオーバーコート層を形成する例である。まず、図13(a)に示すように、基板22上に遮光部23および着色層24を形成し、その着色層24上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層26を形成する。次いで、図13(b)に示すように、感光性樹脂層26を階調マスク1を介して露光する。階調マスク1では、透過領域11、遮光領域12、第1半透明領域13および第2半透明領域14で透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することによって、形状や厚みの異なる3種類のパターン(スペーサ35a、ギャップ調整層35bおよびオーバーコート層35c)が形成される。表示領域のうち、ギャップ調整層35bが設けられている領域は反射部rであり、ギャップ調整層35bが設けられていない領域は透過部tである。   FIG. 13 is an example of forming a spacer, a gap adjusting layer, and an overcoat layer in a color filter using the gradation mask of the present invention. In the color filter used in a transflective liquid crystal display device, the non-display area is formed. This is an example in which a spacer is formed, a gap adjusting layer is formed in the reflective portion, and an overcoat layer is formed so as to cover the colored layer. First, as shown in FIG. 13A, a light shielding portion 23 and a colored layer 24 are formed on a substrate 22, and a photosensitive resin layer 26 made of a negative photosensitive resin is formed on the colored layer 24. Next, as shown in FIG. 13B, the photosensitive resin layer 26 is exposed through the gradation mask 1. In the gradation mask 1, the transmittance is different between the transmissive region 11, the light shielding region 12, the first semi-transparent region 13, and the second semi-transparent region 14. By developing after exposure, three types of patterns (spacer 35a, gap adjusting layer 35b, and overcoat layer 35c) having different shapes and thicknesses are formed. Of the display region, the region where the gap adjustment layer 35b is provided is the reflection portion r, and the region where the gap adjustment layer 35b is not provided is the transmission portion t.

図14は、本発明の階調マスクを用いて、カラーフィルタにおけるスペーサおよびオーバーコート層を形成する例であり、液晶表示装置に用いられ、1ピクセルが4色(赤・緑・青・白)のサブピクセルで構成されるカラーフィルタにおいて、スペーサと、赤色・緑色・青色および白色に応じて厚みの異なるオーバーコート層とを形成する例である。
ここで、1ピクセルが4色(赤・緑・青・白)のサブピクセルで構成されるカラーフィルタにおいては、例えば図15に示すように、赤R・緑G・青B・白Wのサブピクセルがモザイク状に配列されており、基板22上に、赤R・緑G・青Bのサブピクセルに応じて赤色パターン24R、緑色パターン24Gおよび青色パターン24Bが形成され、白Wのサブピクセルに相当する部位には着色層は形成されていない。
FIG. 14 shows an example of forming a spacer and an overcoat layer in a color filter by using the gradation mask of the present invention, which is used in a liquid crystal display device, and one pixel has four colors (red, green, blue, and white). This is an example in which a spacer and an overcoat layer having different thicknesses according to red, green, blue, and white are formed in a color filter composed of sub-pixels.
Here, in a color filter in which one pixel is composed of sub-pixels of four colors (red, green, blue, and white), for example, as shown in FIG. 15, the red R, green G, blue B, and white W sub-pixels are used. Pixels are arranged in a mosaic pattern, and a red pattern 24R, a green pattern 24G, and a blue pattern 24B are formed on the substrate 22 according to the red R, green G, and blue B subpixels. A colored layer is not formed in the corresponding part.

まず、図14(a)に示すように、基板22上に、遮光部23と、赤R・緑G・青Bのサブピクセルに応じて赤色パターン(図示せず)、緑色パターン(図示せず)および青色パターン24Bから構成される着色層とを形成し、その着色層上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層26を形成する。このとき、白Wのサブピクセルに相当する部位には着色層は形成されない。次いで、図14(b)に示すように、感光性樹脂層26を階調マスク1を介して露光する。階調マスク1では、透過領域11、遮光領域12、第1半透明領域13および第2半透明領域14で透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することによって、形状や厚みの異なる3種類のパターン(スペーサ36a、赤色・緑色・青色(RGB)用オーバーコート層36bおよび白色(W)用オーバーコート層36c)が形成される。   First, as shown in FIG. 14A, a red pattern (not shown) and a green pattern (not shown) are formed on the substrate 22 in accordance with the light shielding portion 23 and the red R, green G, and blue B subpixels. And a colored layer composed of the blue pattern 24B, and a photosensitive resin layer 26 made of a negative photosensitive resin is formed on the colored layer. At this time, a colored layer is not formed in a portion corresponding to the white W sub-pixel. Next, as shown in FIG. 14B, the photosensitive resin layer 26 is exposed through the gradation mask 1. In the gradation mask 1, the transmittance is different between the transmissive region 11, the light shielding region 12, the first semi-transparent region 13, and the second semi-transparent region 14. By developing after exposure, three types of patterns (spacer 36a, red / green / blue (RGB) overcoat layer 36b and white (W) overcoat layer 36c are developed. ) Is formed.

このように、本発明の階調マスクは、透過率が4段階以上に段階的に変化するものとすることができ、表示装置を構成する、形状、厚み、高さ等の異なる3種類以上の部材を一括形成する場合に好適に用いることができる。   As described above, the gradation mask of the present invention can change the transmittance stepwise in four steps or more, and includes three or more types having different shapes, thicknesses, heights, etc. constituting the display device. It can be suitably used when forming members in a lump.

なお、階調マスクについては、上記「A.階調マスク」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。   The gradation mask is the same as that described in the above section “A. Tone mask”, and thus the description thereof is omitted here.

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て、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 with reference to 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, using the resist pattern as an etching mask, the chromium film was etched, and the remaining resist pattern was peeled off 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、酸化窒化炭化クロム膜(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:CO:N=1:0.5:0.5
・パワー:1.5kW
・ガス圧:3mTorr
・基板搬送速度:62cm/min
このとき、酸化窒化炭化クロム膜の膜厚は35nmとした。酸化窒化炭化クロム膜の分光スペクトルを図16に示す。
次に、酸化窒化炭化クロム膜上に市販のフォトレジスト(東京応化製 ip−3500)を再度、厚み600nmで塗布し、120℃に加熱されたホットプレート上で15分ベークした。続いて、半透明膜のメインパターンおよびスリット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エッチング用マスクとして、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、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに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 washed well, and then the chromium oxynitride carbide film (translucent film) is subjected to the following conditions: A film was formed by a sputtering method.
<Film formation conditions>
・ Gas flow ratio Ar: CO 2 : N 2 = 1: 0.5: 0.5
・ Power: 1.5kW
・ Gas pressure: 3mTorr
・ Substrate transport speed: 62 cm / min
At this time, the thickness of the chromium oxynitride carbide film was set to 35 nm. A spectrum of the chromium oxynitride chromium carbide film is shown in FIG.
Next, a commercially available photoresist (ip-3500 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was applied again on the chromium oxynitride carbide film at a thickness of 600 nm, and baked on a hot plate heated to 120 ° C. for 15 minutes. Subsequently, the image to be the main pattern and the slit pattern of the translucent film is 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.). Obtained.
Next, using the resist pattern as an etching mask, the semi-transparent film and the light-shielding film are etched with a commercially available cerium nitrate wet etchant (MR-ES manufactured by The Inktec Co., Ltd.), and the main pattern and slit pattern of the semi-transparent film are obtained. In addition, a light shielding film pattern was obtained. 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 (Bicchemy Disperbic 161) 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 Pariotor 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 was added at 16.9 mol%, and the weight average molecular weight was 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/cm(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、凸形状の3種類のパターンを同時に形成した。この3種類のパターン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。   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 three types of convex patterns. The cross-sectional shapes of these three types of patterns were observed with a scanning electron microscope, and the dimensions were measured. The results are shown in Table 1.

Figure 2013167884
Figure 2013167884

上記の階調マスクを露光プロセスに用いることにより、高さの異なる2種類のスペーサ(セル保持用カラムスペーサ)、および配向制御用突起を所望の寸法にて形成することができた。   By using the above-described gradation mask in the exposure process, two types of spacers (cell holding column spacers) having different heights and alignment control projections could be formed with desired dimensions.

[実施例2]
(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て、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。
[Example 2]
(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, using the resist pattern as an etching mask, the chromium film was etched, and the remaining resist pattern was peeled off 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、酸化窒化炭化クロム膜(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:CO:N=1:0.5:0.5
・パワー:1.5kW
・ガス圧:3mTorr
・基板搬送速度:30cm/min
このとき、酸化窒化炭化クロム膜の膜厚は75nmとした。酸化窒化炭化クロム膜の分光スペクトルを図16に示す。
次に、酸化窒化炭化クロム膜上に市販のフォトレジスト(東京応化製 ip−3500)を再度、厚み600nmで塗布し、120℃に加熱されたホットプレート上で15分ベークした。続いて、半透明膜のメインパターンおよびスリット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エッチング用マスクとして、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、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに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 washed well, and then the chromium oxynitride carbide film (translucent film) is subjected to the following conditions: A film was formed by a sputtering method.
<Film formation conditions>
・ Gas flow ratio Ar: CO 2 : N 2 = 1: 0.5: 0.5
・ Power: 1.5kW
・ Gas pressure: 3mTorr
・ Substrate transport speed: 30 cm / min
At this time, the thickness of the chromium oxynitride carbide film was 75 nm. A spectrum of the chromium oxynitride chromium carbide film is shown in FIG.
Next, a commercially available photoresist (ip-3500 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was applied again on the chromium oxynitride carbide film at a thickness of 600 nm, and baked on a hot plate heated to 120 ° C. for 15 minutes. Subsequently, the image to be the main pattern and the slit pattern of the translucent film is 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.). Obtained.
Next, using the resist pattern as an etching mask, the semi-transparent film and the light-shielding film are etched with a commercially available cerium nitrate wet etchant (MR-ES manufactured by The Inktec Co., Ltd.), and the main pattern and slit pattern of the semi-transparent film are obtained. In addition, a light shielding film pattern was obtained. 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100mm×100mm、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)
A glass substrate (Corning 1737 glass) having a size of 100 mm × 100 mm and a thickness of 0.7 mm was prepared as a substrate. 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 (Bicchemy Disperbic 161) 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 Pariotor 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 was added at 16.9 mol%, and the weight average molecular weight was 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。   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.

次に、着色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/cm(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 colored layer by a spin coating method, 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、3種類のパターンを同時に形成した。この3種類のパターンの一部について断面形状を走査型電子顕微鏡にて観察し、また3種類のパターンの寸法等を測定した。結果を表2に示す。   Next, development was performed using an aqueous potassium hydroxide solution, followed by heat treatment at 230 ° C. for 30 minutes to form three types of patterns simultaneously. The cross-sectional shape of a part of these three types of patterns was observed with a scanning electron microscope, and the dimensions and the like of the three types of patterns were measured. The results are shown in Table 2.

Figure 2013167884
Figure 2013167884

上記の階調マスクを露光プロセスに用いることにより、高さの異なる2種類のスペーサ(セル保持用カラムスペーサ)、およびオーバーコート層を同時に形成することができた。   By using the above gradation mask for the exposure process, two types of spacers having different heights (cell holding column spacers) and an overcoat layer could be formed simultaneously.

[比較例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、所望の遮光膜のメインパターンおよびスリット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て、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、所望の遮光膜のメインパターンおよびスリットパターンを得た。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。
[Comparative 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 mask pattern main pattern and slit pattern are drawn by a photomask laser drawing device (Micronic LRS11000-TFT3). did.
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 chromium film was etched using the resist pattern as an etching mask, and the remaining resist pattern was peeled off to obtain the desired main pattern and slit pattern of the light-shielding film. 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、酸化窒化炭化クロム膜(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:CO:N=1:0.5:0.5
・パワー:1.5kW
・ガス圧:3mTorr
・基板搬送速度:62cm/min
このとき、酸化窒化炭化クロム膜の膜厚は35nmとした。酸化窒化炭化クロム膜の分光スペクトルを図16に示す。
次に、酸化窒化炭化クロム膜上に市販のフォトレジスト(東京応化製 ip−3500)を再度、厚み600nmで塗布し、120℃に加熱されたホットプレート上で15分ベークした。続いて、半透明膜のメインパターンとなる像を再度、レーザ描画装置(マイクロニック社製 LRS11000−TFT3)で描画し、専用デベロッパー(東京応化社製 NMD3)で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、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)で半透明膜をエッチングし、半透明膜のメインパターンを得た。エッチングは半透明膜に対して行った。
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、透過領域、遮光領域(遮光膜メインパターン)、第1半透明領域(半透明膜メインパターン)および第4半透明領域(遮光膜スリットパターン)を有する階調マスクを得た。
Next, the substrate on which the light-shielding film pattern is formed is subjected to pattern dimension inspection, pattern defect inspection, pattern correction as necessary, and after cleaning, a chromium oxynitride carbide film (translucent film) is sputtered under the following conditions: The film was formed by the method.
<Film formation conditions>
・ Gas flow ratio Ar: CO 2 : N 2 = 1: 0.5: 0.5
・ Power: 1.5kW
・ Gas pressure: 3mTorr
・ Substrate transport speed: 62 cm / min
At this time, the thickness of the chromium oxynitride carbide film was set to 35 nm. A spectrum of the chromium oxynitride chromium carbide film is shown in FIG.
Next, a commercially available photoresist (ip-3500 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was applied again on the chromium oxynitride carbide film at a thickness of 600 nm, and baked on a hot plate heated to 120 ° C. for 15 minutes. Subsequently, an image serving as a main pattern of the translucent film was again drawn with a laser drawing apparatus (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 an etching mask, the translucent film was etched with a commercially available cerium nitrate wet etchant (MR-ES manufactured by The Inktec Co., Ltd.) to obtain a main pattern of the translucent film. Etching was performed on the translucent film.
Finally, the remaining resist is peeled off, and after undergoing inspection processes such as pattern dimension inspection and pattern defect inspection, pattern correction is performed as necessary, and the transmissive area, light-shielding area (light-shielding film main pattern), and first translucent area A gradation mask having (translucent film main pattern) and a fourth translucent region (light-shielding film slit pattern) was obtained.

(カラーフィルタの作製)
実施例1と同様にして、基板上にブラックマトリックス、着色層および透明電極層を形成した。
(Production of color filter)
In the same manner as in Example 1, a black matrix, a colored layer, and a transparent electrode layer were formed on the substrate.

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/cm(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、凸形状の3種類のパターンを同時に形成した。この3種類のパターン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3に示す。   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 three types of convex patterns. The cross-sectional shapes of these three types of patterns were observed with a scanning electron microscope, and the dimensions were measured. The results are shown in Table 3.

Figure 2013167884
Figure 2013167884

上記の階調マスクを露光プロセスに用いた場合には、所望の高さを有するスペーサを形成できなかった。   When the above gradation mask was used in the exposure process, a spacer having a desired height could not be formed.

[実施例3]
(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て、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。
[Example 3]
(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, using the resist pattern as an etching mask, the chromium film was etched, and the remaining resist pattern was peeled off 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:N=4:1
・パワー:1.3kW
・ガス圧:3.5mTorr
・基板搬送速度:65cm/min
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28(a)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、半透明膜のメインパターンおよびスリット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エッチング用マスクとして、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、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに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、透過領域、遮光領域(遮光膜メインパターン)、第1半透明領域(半透明膜メインパターン)および第3半透明領域(遮光膜補助パターン・半透明膜スリットパターン)を有する階調マスクを得た。
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
・ Substrate transport speed: 65 cm / min
The film thickness of the semitransparent film was 10 nm. The 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, the image to be the main pattern and the slit pattern of the translucent film is 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.). Obtained.
Next, using the resist pattern as an etching mask, the semi-transparent film and the light-shielding film are etched with a commercially available cerium nitrate wet etchant (MR-ES manufactured by The Inktec Co., Ltd.), and the main pattern and slit pattern of the semi-transparent film are obtained. In addition, a light shielding film pattern was obtained. Etching was performed on the translucent film and the light shielding film.
Finally, the remaining resist is peeled off, and after undergoing inspection processes such as pattern dimension inspection and pattern defect inspection, pattern correction is performed as necessary, and the transmissive area, light-shielding area (light-shielding film main pattern), and first translucent area A gradation mask having a (translucent film main pattern) and a third semitransparent region (light shielding film auxiliary pattern / semitransparent film slit pattern) was obtained.

(カラーフィルタの作製)
実施例1と同様にして、基板上にブラックマトリックス、着色層および透明電極層を形成した。
(Production of color filter)
In the same manner as in Example 1, a black matrix, a colored layer, and a transparent electrode layer were formed on the substrate.

次に、透明電極層上にポジ型感光性樹脂組成物(ロームアンドハース社製 LC130)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:60mJ/cm(I線換算)
・露光ギャップ:150μm
Next, a positive photosensitive resin composition (LC130 manufactured by Rohm and Haas) was applied onto 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 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、凸形状の3種類のパターンを同時に形成した。この3種類のパターン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4に示す。   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 three types of convex patterns. The cross-sectional shapes of these three types of patterns were observed with a scanning electron microscope, and the dimensions were measured. The results are shown in Table 4.

Figure 2013167884
Figure 2013167884

上記の階調マスクを露光プロセスに用いることにより、高さの異なる2種類のスペーサ(セル保持用カラムスペーサ)、および配向制御用突起を所望の寸法にて形成することができた。   By using the above-described gradation mask in the exposure process, two types of spacers (cell holding column spacers) having different heights and alignment control projections could be formed with desired dimensions.

[比較例2]
(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て、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。
[Comparative Example 2]
(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, using the resist pattern as an etching mask, the chromium film was etched, and the remaining resist pattern was peeled off 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(第1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:N=4:1
・パワー:1.3kW
・ガス圧:3.5mTorr
・基板搬送速度:65cm/min
第1半透明膜の膜厚は10nmとした。第1半透明膜の分光スペクトルを図28(a)に示す。
次に、第1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、第1半透明膜のメインパターンとなる像を再度、レーザ描画装置(マイクロニック社製 LRS11000−TFT3)で描画し、専用デベロッパー(東京応化社製 NMD3)で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、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)で第1半透明膜をエッチングし、第1半透明膜のメインパターンを得た。エッチングは第1半透明膜に対して行った。
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 thoroughly cleaned, a chromium film (first translucent film) is sputtered under the following conditions: The film was formed by the method.
<Film formation conditions>
・ Gas flow ratio Ar: N 2 = 4: 1
・ Power: 1.3kW
・ Gas pressure: 3.5mTorr
・ Substrate transport speed: 65 cm / min
The film thickness of the first translucent film was 10 nm. The spectrum of the first translucent film is shown in FIG.
Next, a commercially available photoresist (ip-3500, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was again applied on the first translucent 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 the main pattern of the first translucent film is drawn again with a laser drawing apparatus (LRS11000-TFT3 manufactured by Micronic) and developed with a dedicated developer (NMD3 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) to obtain a resist pattern. It was.
Next, using the resist pattern as an etching mask, the first translucent film was etched with a commercially available cerium nitrate wet etchant (MR-ES, manufactured by The Inktec Co., Ltd.) to obtain a main pattern of the first translucent film. . Etching was performed on the first translucent film.

次いで、遮光膜中間パターンおよび1半透明膜のメイン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(第2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:N=4:1
・パワー:1.3kW
・ガス圧:3.5mTorr
・基板搬送速度:45cm/min
第2半透明膜の膜厚は30nmとした。第2半透明膜の分光スペクトルを図28(b)に示す。
次に、第2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、第2半透明膜のメインパターンとなる像を再度、レーザ描画装置(マイクロニック社製 LRS11000−TFT3)で描画し、専用デベロッパー(東京応化社製 NMD3)で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、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)で第2半透明膜および遮光膜をエッチングし、第2半透明膜のメインパターンを得た。エッチングは第2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、透過領域、遮光領域(遮光膜メインパターン)、半透明領域a(第1半透明膜メインパターン)および半透明領域b(第2半透明膜メインパターン)を有する階調マスクを得た。
Next, the substrate on which the light-shielding film intermediate pattern and the main pattern of the one semi-transparent film are formed is subjected to pattern dimension inspection, pattern defect inspection, pattern correction as necessary, and washed well, and then the chromium film (second semi-transparent) Film) was formed by sputtering under the following conditions.
<Film formation conditions>
・ Gas flow ratio Ar: N 2 = 4: 1
・ Power: 1.3kW
・ Gas pressure: 3.5mTorr
-Substrate transport speed: 45 cm / min
The film thickness of the second translucent film was 30 nm. The spectrum of the second translucent film is shown in FIG.
Next, a commercially available photoresist (ip-3500, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was again applied on the second translucent film at a thickness of 600 nm and baked on a hot plate heated to 120 ° C. for 15 minutes. Subsequently, the image that becomes the main pattern of the second translucent film is 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 Co., Ltd.) to obtain a resist pattern. It was.
Next, using the resist pattern as an etching mask, the second semitransparent film and the light-shielding film are etched with a commercially available cerium nitrate wet etchant (MR-ES manufactured by The Inktec Co., Ltd.), and the main pattern of the second semitransparent film Got. Etching was performed on the second translucent film and the light shielding film.
Lastly, the remaining resist is stripped, and after undergoing inspection processes such as pattern dimension inspection and pattern defect inspection, pattern correction is performed as necessary, so that a transmissive area, a light-shielding area (light-shielding film main pattern), and a semi-transparent area a ( A gradation mask having a first translucent film main pattern) and a translucent region b (second translucent film main pattern) was obtained.

(カラーフィルタの作製)
実施例1と同様にして、基板上にブラックマトリックス、着色層および透明電極層を形成した。
(Production of color filter)
In the same manner as in Example 1, a black matrix, a colored layer, and a transparent electrode layer were formed on the substrate.

次に、透明電極層上にポジ型感光性樹脂組成物(ロームアンドハース社製 LC130)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:60mJ/cm(I線換算)
・露光ギャップ:150μm
Next, a positive photosensitive resin composition (LC130 manufactured by Rohm and Haas) was applied onto 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 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、凸形状の3種類のパターンを同時に形成した。この3種類のパターン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5に示す。   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 three types of convex patterns. The cross-sectional shapes of these three types of patterns were observed with a scanning electron microscope, and the dimensions were measured. The results are shown in Table 5.

Figure 2013167884
Figure 2013167884

比較例2と実施例3とでは同様の結果が得られた。比較例2では、実施例3と比較してマスク作製に約1.5倍のコストがかかることから、本発明の構成の階調マスクを用いることにより、コスト削減を図れることが確認された。   Similar results were obtained in Comparative Example 2 and Example 3. In Comparative Example 2, it took about 1.5 times as much cost to manufacture the mask as compared with Example 3, so it was confirmed that the cost can be reduced by using the gradation mask of the configuration of the present invention.

1、61 … 階調マスク
2、62 … 透明基板
3、63 … 遮光膜
3a、63a … 遮光膜のメインパターン
3b … 遮光膜のスリットパターン
63b … 遮光膜の補助パターン
63c … 遮光膜の補助パターンの開口部
4、64 … 半透明膜
4a、64a … 半透明膜のメインパターン
4b … 半透明膜のスリットパターン
64b … 半透明膜の補助パターン
64c … 半透明膜の補助パターンの開口部
11、71 … 透過領域
12、72 … 遮光領域
13、73 … 第1半透明領域
14、74 … 第2半透明領域
15、75 … 第3半透明領域
16、76 … 第4半透明領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 61 ... Gradation mask 2, 62 ... Transparent substrate 3, 63 ... Light shielding film 3a, 63a ... Light shielding film main pattern 3b ... Light shielding film slit pattern 63b ... Light shielding film auxiliary pattern 63c ... Light shielding film auxiliary pattern Opening 4, 64... Translucent film 4 a, 64 a... Semitransparent film main pattern 4 b. Translucent film slit pattern 64 b. Translucent film auxiliary pattern 64 c. Semitransparent film auxiliary pattern opening 11, 71. Transmission area 12, 72 ... Light-shielding area 13, 73 ... First translucent area 14, 74 ... Second translucent area 15, 75 ... Third translucent area 16, 76 ... Fourth translucent area

Claims (7)

透明基板と、前記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有する階調マスクであって、
前記透明基板のみを有する透過領域と、前記透明基板上に前記遮光膜のメインパターンが設けられた遮光領域と、前記透明基板上に前記遮光膜の補助パターンおよび前記半透明膜のパターンが設けられ、前記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、前記遮光膜の補助パターンの開口部にて前記透明基板上に前記半透明膜が形成され、前記遮光膜の補助パターンがスリット状である第3半透明領域とを有することを特徴とする階調マスク。
A gradation mask having a transparent substrate, a light-shielding film formed in a pattern on the transparent substrate, and a translucent film having a transmittance adjusting function,
A transparent region having only the transparent substrate, a light shielding region in which the main pattern of the light shielding film is provided on the transparent substrate, and an auxiliary pattern of the light shielding film and a pattern of the semitransparent film are provided on the transparent substrate. , At least one of the auxiliary pattern of the light shielding film and the opening has a dimension not more than a resolution limit, and the semitransparent film is formed on the transparent substrate at the opening of the auxiliary pattern of the light shielding film, A gradation mask, wherein the auxiliary pattern of the light shielding film has a third semi-transparent region having a slit shape.
前記第3半透明領域の全域に前記半透明膜が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の階調マスク。   The gradation mask according to claim 1, wherein the translucent film is formed over the entire third translucent region. 前記第3半透明領域にて、前記遮光膜の補助パターンの開口部のみに前記半透明膜が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の階調マスク。   2. The gradation mask according to claim 1, wherein the semi-transparent film is formed only in the opening portion of the auxiliary pattern of the light-shielding film in the third semi-transparent region. 前記透明基板上に前記半透明膜のメインパターンのみが設けられた第1半透明領域を有することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載の階調マスク。   The gradation mask according to any one of claims 1 to 3, further comprising a first semi-transparent region in which only the main pattern of the semi-transparent film is provided on the transparent substrate. 前記透明基板上に前記遮光膜の補助パターンが設けられ、前記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、前記遮光膜の補助パターンの開口部にて前記透明基板が露出している第4半透明領域を有することを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれかに記載の階調マスク。   An auxiliary pattern of the light shielding film is provided on the transparent substrate, and at least one of the auxiliary pattern of the light shielding film and the opening has a dimension not more than a resolution limit, and the opening of the auxiliary pattern of the light shielding film The gradation mask according to any one of claims 1 to 4, further comprising a fourth translucent region in which the transparent substrate is exposed. 前記第4半透明領域にて、前記補助パターンの形状がスリット状であることを特徴とする請求項5に記載の階調マスク。   6. The gradation mask according to claim 5, wherein the auxiliary pattern has a slit shape in the fourth translucent region. 請求項1から請求項6までのいずれかに記載の階調マスクが表示装置の製造に用いられることを特徴とする表示装置製造用階調マスク。   A gradation mask for manufacturing a display device, wherein the gradation mask according to claim 1 is used for manufacturing a display device.
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