JPH01179045A - 発色性膜被着基板及び遮光パターン付き基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野］ 本発明は、半導体素子やエレクトロルミネッセンス（Ｅ
　Ｌ　）素子等を製造する際に用いられる遮光パターン
付き基板及びこの遮光パターン付き基板の製造材料であ
る発色性膜被着基板に関する。

本発明の遮光パターン付き基板は、それを構成する遮光
性膜パターンの間の透光性基板上に赤色、緑色、青色の
フィルタ薄膜を形成したカラーフィルタの材料とするこ
ともできる。

［従来の技術］ ＩＣパターンやＥｌ−及びカラーフィルタパターンを被
転写板に転写する際のフォトマスクとしては、ハードマ
スクが主として用いられている。

このハードマスクは、ガラス基板等の透光性基板上にク
ロム等の金属薄膜を膜厚０，０８〜０゜１μｍとなるよ
うに成膜した後、レジスト塗布、露光、現像、エツチン
グの各工程を経て、前記透光性基板上に金属薄膜パター
ンを形成させたものであり、寸法精度に優れた微細パタ
ーンが形成さｉすること及び耐溶剤性及び耐久性に優れ
、繰り返し使用が可能であること等の長所を有する。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながらハードマスクは、金属薄膜パターンの膜厚
が０．０８〜０．１μ−と薄いため、これを原板として
、被転写板と１対】に密着露光すると、露光終了後、フ
ォトマスクと被転写板とを引き離す際に、両者力（Ｔ４
匡れ難く、強引に引き離そうとすると、両者間に静電気
が生じ、フォトマスク及び被転写板、特にフォトマスク
のパターン（そのうちでも特にパターンのコーナ一部分
）が静電気により破壊されやすいという欠点があった。

また被転写板のフォトレジストとして、光分解型樹脂を
用いた場合には、露光による光化学反応により樹脂が分
解してＮ２ガス等のガスが発生し、光硬化型樹脂の場合
にも、この光硬化型樹脂中に残留り一ている溶剤、その
他の不純物等に起因してガスが発生ずるが、前記のよう
に金属薄膜パターンの膜厚が０．０８〜０．１μｍと薄
いため、前記のガスが逃散することができずにフォトマ
スクと被転写板との間に滞留し、ガス滞留箇所において
、フォトマスクと被転写板との密着不良（いわゆる露光
時のギヤツブ不！％）を起し、解像度が低下し、ｍ組線
幅のものが得られないという欠点もあった。

さらにハードマスクの製造においては、クロム等の金属
薄膜の成膜工程が必須であり、この金属薄膜の成膜は、
高価な装置を用い、その操作が複雑な蒸着法やスパッタ
法により行なわれるので、これがフォトマスク製品のコ
スト高をもならす原因となっていた。またこの成膜工程
の後に、レジスト塗布、露光、現像、エツチングの各工
程を行なわねばならず、製造に多工程を要し、これもフ
ォトマスク製品のコスト高をもたらす原因となっていた
。

本発明は、このような問題点を解決するなめになされた
ものであり、その目的は、従来のハードマスクの欠点を
解決した、新規な遮光パターン付き基板及びこの遮光パ
ターン付き基板を製造するために用いられる発色性膜被
着基板を提供することにある。

［問題点を解決するだめの手段］ 本発明は上記目的を達成するためになされたものであり
、本発明の発色性膜被着基板は、透光性基板の一主表面
上に発色性膜を被着してなり、該発色性膜が無色染料と
顕色剤とを含む無色樹脂混合物からなることを特徴とす
る。

また本発明の遮光パターン付き基板は、透光性基板の一
主表面上に発色性膜を被着してなる発色性膜被着基板の
前記発色性膜を選択的にパターン化して遮光性膜パター
ンを形成してなり、該遮光性膜パターンが無色染料と顕
色剤との反応により生成ＬｆＳ着色反応生成物を含む有
色樹脂混合物からなることを特徴とする。

上述の如く本発明は、発−色性膜被着基板及び遮光パタ
ーン付き基板を対象とするものであるが、先ず発色性膜
被着基板について説明する。

本発明の発色性膜被着基板は、透光性基板の一主表面上
に発色性膜が被着されたものであり、前記透光性基板と
して、ソーダライムガラス、ボロンシリク−トガラス、
アルミノシリケートガラス、石英ガラス等のガラスやア
クリル樹脂、ポリカーボネート等のプラスチック、さら
にはセラミックス、サファイヤ等の透光性材料が用いら
れる。またインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）等からなる
透明導電膜パターンを一主表面上に形成した絶縁性を有
する透光性基板を用いても良い。

また透光性基板の一主表面上に被着される発色性膜は、
無色染料と顕色剤とを含む無色樹脂混合物からなるもの
である。この発色性膜の母材を形成する樹脂としては後
述するように選択的なパターン化により遮光性膜パター
ンが形成されるように、光硬化型又は光分解型の感光性
樹脂が用いられる。光硬化型感光性樹脂の例としては、
アクリル系、ウレタン系、エポキシ系、合成ゴム系、ポ
リビニルアルコール系、ポリケイ皮酸ビニル系の各種樹
脂、５らには還元ゴム（シスイソプレン）とアリルジア
ジドの架橋剤の組合せからなるもの等が挙げられるが、
もちろんこれらのものに限定されるものではない。光硬
化型感光性樹脂の市販品として、東京応化（株）製ＯＭ
Ｒ−８５が挙げられる。

また光分解型感光性樹脂の例としては、ノボラック型フ
ェノール樹脂単独又はこれと。−キノンジアジドのエス
テルを含有したもの等が挙げられるが、もちろんこれら
のものに限定されるものではない。光分解型感光性栃脂
の市販品と樹脂東京応化（株）製のＯ］”　Ｐ　Ｒ−２
が挙げられる。

また上記感光性樹脂の代りに電子線により硬化又は分解
する９ｊ脂を用いてもよい。

発色性膜は、後述するように露光、加熱により有色進光
性膜パターンを形成させるために、上記母材樹脂中に無
色染料と顕色剤とを必須成分として含有する。無色染料
の例としては、感熱記録材料において発色剤として用い
られているものが原則的に全てに使用でき、その例とし
てラクトン系、トリフェニルメタン系、フルオラン系、
ローダミンラクタム系、フルオレン系、スピロピジン系
等の化合物が挙げられる。この無色染料としては、顕色
剤との反応により黒色反応生成物を生じる無色染料が特
に好ましく、このような無色染料の市販品として、ＰＳ
Ｄ−１５０（新日曹化工（株））、ＴＨ−１０７（保土
谷化学（株）＞、Ｓ−２０５（山田化学（株））、ＤＥ
ＯＣ（山田化学（株））等が挙げられる。

また加熱により上記無色染料と反応する顕色剤としでは
、感熱記録材料において顕色剤として用いられているも
のが原則的に全て使用でき、その例としてビスフェノー
ルＡ、ビスフェノールＳ、ベンジル−ｐ−ヒドロキシベ
ンゾエート等が挙げられる６ 無色染料／顕色剤の重量比率は例えば］／２〜１／′３
にするのが好ましい。また樹脂分に加えられる無色染料
と顕色剤との混合物の量は、露光、加熱により得られる
遮光性膜パターンに要求される遮光性、その他の物性に
応じて変動するが、−船釣には、樹脂分６０〜８０重量
部に対して無色染料と顕色剤との混合物を４０〜２０重
量部加えるのが好ましい。

発色性膜は、上記樹脂、無色染料及び顕色剤以外に他の
成分を含有することもできる。このような成分の例とし
て光反応開始剤、光増感剤、反応性又は非反応性希釈剤
、界面活性剤、吸光剤等が挙げられる。

次に発色性膜の透光性基板上への被着方法について説明
する。

無色染料、顕色剤、樹脂を含む発色性膜用材料をスピン
コード法により透光性基板上に塗布する場合には、この
発色性膜用材料に希釈剤（例えばエチルセロソルブなど
の非反応性希釈剤）を加えて低粘度化するのが好ましく
、発色性膜用材料３０〜４０重量部に対して７０〜６０
重量部の希釈剤を加えるのが特に好ましい。またスピン
コード法における回転数として５００〜］　０００ｒｐ
ｍが推奨される。塗布方法としてスピンコード法以外の
方法例えばスクリーン印刷法、オフセット印刷法、ロー
ルコート法、浸漬コート法等の方法を採用しても良い。

このようにして透光性基板上に塗布された発色性膜用材
料の膜厚は例えば３〜１０μｍである。

透光性基板上に塗布された発色性膜用材料は次いでプリ
ベークされる。プリベーク条件としては、例えば温度５
０〜１２０℃、時間１０〜６０分間が挙げられる。

このプリベークにより発色性膜用材料中の樹脂が予備硬
化され、発色性膜と透光性基板との密着性が向上する。

なお、希釈剤を用いた場合には、上記プリベークにより
、希釈剤が揮散するので、プリベータ前の膜厚（３〜１
０μｍ）よりもブリベータ後の膜厚は減少し、２〜９μ
ｍとなる。

このようにして得られた本発明の発色性膜被着基板にお
いて、発色性膜中の無色染料と顕色剤とは上記プリベー
ク条件では殆ど反応せず、実質的に無色の状態に保たれ
るので、透光性にすぐれている。従って後述するように
、紫外線露光による選択的なパターン化をきわめて低い
紫外線照射量で行なうことができるという利点がある。

次に本発明の遮光パターン付き基板について説明する。

本発明の遮光パターン付き基板は、前記の発色性膜被着
基板の発色性膜を選択的にパターン化してなるものであ
る。この選択的なパターン化は、例えば、以下のように
して行なわれる。すなわち、所望のパターンを有するマ
スクを発色性膜被着基板と密着させ、紫外線により選択
的に露光する。

前述の如く発色性膜被着基板の発色性膜は実質的に無色
の状態に保たれており、透光性が良いので、例えば１０
〜２００　ｍＪ／−という極めて低い紫外線照射量で光
硬化型樹脂の硬化又は光分解型樹脂の分解を達成できる
。

紫外線露光後、発色性膜被着基板をマスクから引き離し
、次いで常法により、現像、洗浄を行なった後、例えば
１５０〜２５０℃で０．５〜２時間ボストベーク（後硬
化又は焼付け）を行なうことにより、無色染料と顕色剤
とが反応して着色反応生成物を生成し、その結果、透光
性基板上に、この着色反応生成物を含有する有色樹脂混
合物からなる遮光性膜パターンを有する遮光パターン付
き基板が得られる。なお光硬化型樹脂を用いた場合には
、選択的パターン化によりネガ型パターンが、そして光
分解型樹脂を用いた場合には、選択的パターン化により
ポジ型パターンが形成される。

無色染料と顕色剤との反応による着色反応生成物の形成
は、主として上記ボストベークにおいて達成される。

このようにして得られた本発明の遮光パターン付き基板
をフォトマスクとして用い、本発明の発色性膜被着基板
を被転写板として用い、これらを紫外線により密着露光
後、常法により処理して、これも本発明の遮光パターン
付き基板に相当する遮光パターン付き被転写板を得ても
良い。この遮光パターン付き被転写板の製造において、
被転写板である発色性膜被着基板の発色性膜用樹脂とし
て光分解型樹脂を用いると、紫外線露光により分解ガス
が発生するが、フォトマスクとして用いられた遮光パタ
ーン付き基板の遮光性膜パターンの膜厚が例えば３〜１
０μｍと厚いため分解ガスを容易に逃散させることがで
きる。−なお光硬化性樹脂を用いた場合にもガスの発生
があり、このガスも同様に逃散させることができる。ま
たフォトマスク（遮光パターン付き基板）と被転写板（
発色性膜被着基板）とが遮光性膜パターンでのみ接触し
ているだけであるので、両者の引き離しを極めて容易に
行なうことができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を第１図を参照して詳述する。

先ず、ソーダライムガラスを所定寸法（本例：６Ｘ６Ｘ
０．０９インチ）に加工し、このソーダライムガラスの
両生表面を研磨し、純水やイソプロピルアルコール等の
洗浄液により洗浄し、乾煤して成膜前のソーダライムガ
ラスからなる透光性基板１を得る。

無色染料ＰＳＤ−１５０（新日曹化工（株））と顕色剤
ベンジル−ｐ−ヒドロキシベンゾエートとの混合物（無
色染料／顕色剤の重量比＝１／２＞３５重量部に光硬化
型樹脂Ｏ・ＭＲ−８５（東京応化（株））を６５重量部
、そして開始剤イルガキュア１８１（チバガイギー社）
を５ＰＨＲ添加して無色染料−顕色剤含有光硬化型樹脂
混合物を得た後、この樹脂混合物を３５重量部採り、こ
れに希釈剤エチルセロソルブ６５重量部を加えて低粘度
樹脂混合物を得た。次いでこの低粘度樹脂混合物を、ス
ピンコード法（５００ｒｐｍ）により上記透光性基板１
の一主表面上に厚さ約４μｍに塗布した後、８０℃で１
５分間プリベークして、透光性基板１の一主表面上に無
色染料−顕色剤溶解光硬化型樹脂混合物からなる発色性
膜２を被着させたフォトマスクブランクＡを得た（第１
図（ａ）参照）。なお、このフォトマスクブランクＡに
おいて、無色染料と顕色剤とは未だ実質的に反応してい
ないので、発色性膜２はかずかに着色している程度であ
った。また発色性膜２の膜厚は約３μｍであった。

次にフォトマスクブランクＡの発色性膜２と所望パター
ンを有するマスターマスク３とが向い合うようにしてフ
ォトマスクブランクＡとマスターマスク３とを密着させ
て紫外線照射量２０ｍＪ／ｃＪの紫外＆ｔ４により選択
的に露光したく第１図（ｂ）参照）。上述の如く、露光
前の発色性膜２はかすかに着色している程度なので、透
光性が良く、２０ｍＪ／−という低紫外線照射量で光硬
化型樹脂の硬化を達成することができた。

露光後、フォトマスクブランクＡをマスターマスク３か
ら引き離した後、前記光硬化型樹脂の専用現像液（エッ
ソ社製ツルペッツ１００．液温：２２℃）を用いて４０
Ｈ１ｌｚの超音波を与えて２〜３分間現像し、非露光部
分を除去した後、新規なツルペッツ１００を用い、上記
現像と同一条件で洗浄処理しな。次いで、２００℃で１
時間ボストベークすることにより無色染料と顕色剤との
反応による黒色反応生成物を形成させ、透光性基板１上
に黒色進光性膜パターン２ａを有するフォトマスクＢを
得た（第１図（Ｃ）参照）。遮光性膜パターン２ａの膜
厚はプリベーク後の発色性膜２と同様の約３μｍであり
、前記の従来のハードマスクの金属薄膜パターンの膜厚
０．０８〜０．１μｍよりもはるかに厚いものであった
。従来のハードマスクの製造においては、金属薄膜の成
膜、レジスト塗布、露光、現像、エツチングの諸工程が
必須であったが、本実施例によれば、無色染料−顕色剤
含有光硬化型樹脂混合物の塗布（上のレジスト塗布に対
応）、露光、現像のみでフォトマスクを作成でき、工程
が極めて簡略化された。

このようにして得られたフォトマスクＢは、線幅２．０
μｍという高い解像度を有し、また光学濃度（ＯＤ）が
１．２〜１．５であり十分な遮光性を有するものであっ
た。膜強度も界面活性剤を含有してなる洗浄液を用いス
ポンジでこすりつけて洗浄（いわゆる、スクラブ洗浄）
した後、フロン蒸気（温度：４２℃）を用いる蒸気乾煤
に十分耐えられるものであった。

さらに無色染料１）ＳＤ−１５０（新日曹化工（株））
と顕色剤ベンジル−ｐ−ヒドロキシベンゾエートとの混
合物（無色染料／顕色剤の重量比＝１／２＞３５重１部
に光分解型ノボラック樹脂を６５重量部、そして開始剤
イルガキュア１８１（チバガイギー社）を５　Ｐ　ＨＲ
加えて得な無色染料−顕色剤含有光分解型樹脂混合物を
調製し、これを３５重量部採り、これに希釈剤エチルセ
ロソルブ６５重量部を加えて低粘度樹脂混合物を得た。

次にこの低粘度樹脂混合物をスピンコード法（５００ｒ
ｐｍ）により、前記透光性基板１と同一材質からなる透
光性基板１′の一主表面上に、約４μｍの厚さに塗布し
た後、８０℃で１５分間プリベークして、透光性基板１
′の一主表面上に無色染料−顕色剤含有光分解型樹脂混
合物からなる発色性膜２′を被着させた被転写板Ｃを得
な。この被転写板Ｃにおいて発色性膜２′はほぼ無色で
あった。次に、この被転写板Ｃと、上記で得られたフォ
トマスクＢとを、被転写板Ｃの発色性膜２′とフォトマ
スクＢの遮光性膜パターン２ａとが向い合うように密着
させた後、紫外線照射量２０ｍＪ／−の紫外線４により
選択的に露光した（第１図（（１）参照）。この露光に
より発色性膜２′の露光部分において光分解型樹脂が分
解してＮ２ガスが発生したが、フォトマスクＢの透光性
基板１と被転写板Ｃとの間に約４μｍという厚い遮光性
膜パターン２ａが介在するために、Ｎ２ガスが逃散しや
すく、Ｎ２ガスの滞留による解像度及び線幅の悪化は認
められなかった。また発色性膜２′がほぼ無色で透光性
が良いので、２ΩｍＪ／−という低紫外線照射量で樹脂
を光硬化することができた。

次にフォトマスクＢと被転写板Ｃとを引き離したが、両
者は遮光性膜パターン２ａでのみ接触しているだけであ
るので、この引き離しは極めて容易に行なわれ、フォト
マスクＢ及び被転写板Ｃの損傷は認められなかった。

次に被転写板Ｃを、光分解型樹脂の専用現像液（アルカ
リ水溶液、液温：２２°Ｃ）を用いて現像し、露光部分
を除去した後、２００℃で６０分間ボストベークすると
、非露光部分の無色染料と顕色剤とが反応して黒色化し
て、透光性基板１′上に黒色遮光性膜パターン２’ａを
有する、パターン付き被転写板りを得た（第１図（ｅ）
参照）。

得られたパターン付き被転写板りにおいては、フォトマ
スクＢのパターンが極めて忠実に転写されていた。

なお念のために述べると、上の実施例で得られたフォト
マスクブランクＡ及び被転写板Ｃが本発明の発色性膜被
着基板の具体例に相当し、またフォトマスクＢ及びパタ
ーン付き被転写板りが本発明の遮光パターン付き基板の
具体例に相当する。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明によれば、発色性膜被着基板を素材
にして遮光パターン付き基板を製造する場合に、前記の
発色性膜被着基板の発色性膜が無色染料と顕色剤とを含
む樹脂混合物からなるため、露光、現像、焼付け］工程
のみで微細パターンを有する着色遮光パターン付き基板
が得られるという利点がある。また発色性膜は露光時に
ほぼ無色であり、透光性にずぐれているため、低エネル
ギーで樹脂を硬化することができるという利点がある。

また得られた遮光パターン付き基板をフォトマスクとし
、これを被転写板に転写する場合に、遮光性膜パターン
の膜厚が厚いため、露光後、フォトマスクと被転写板と
をこれらを損傷させることなく容易に剥離できるだけで
なく、露光時に発生ずるガスを容易に逃散させることが
でき、ガスの滞留による解像度の低下等の問題も生じな
いという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例におけるフォトマスク及びパタ
ーン付き被転写板の製造工程を示す概略図である。 ］、１′・・・透光性基板 ２．２′・・・発色性膜 ２ａ、２’計・・遮光性膜パターン ３・・・マスターマスク ４・・・紫外線 Ａ・・・フォトマスクブランク Ｂ・・・フォトマスク Ｃ・・・被転写板 Ｄ・・・パターン付き被転写板 出願人　株式会社　シントーケミトロンホーヤ株式会社 代理人　弁理士　中　　村　　静　　男１．１１・・・
透光性基板 ２．２′・・・発色性膜 ２ａ、２’ａ・・・遮光性膜パターン ３・・・マスターマスク ４・・・紫外線 Ａ・・・フォトマスクブランク Ｂ・・・フォトマスク Ｃ・・・被転写板 Ｄ・・・パターン付き被転写板 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）透光性基板の一主表面上に発色性膜を被着してな
   り、該発色性膜が無色染料と顕色剤とを含む無色樹脂混
   合物からなることを特徴とする発色性膜被着基板。
2. （２）透光性基板の一主表面上に発色性膜を被着してな
   る発色性膜被着基板の前記発色性膜を選択的にパターン
   化して遮光性膜パターンを形成してなり、該遮光性膜パ
   ターンが無色染料と顕色剤との反応により生成した着色
   反応生成物を含む有色樹脂混合物からなることを特徴と
   する遮光パターン付き基板。