JPH08171197A - エキシマレーザー加工用マスクとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】エキシマレーザー光への耐加工性を増大させた
高精度の誘電体多層膜からなるエキシマレーザー加工用
マスクを提供する 【構成】紫外光に対して透明なガラス基板３の紫外光入
射側とは反対側の面上に、光路長が使用紫外光の1/4波
長の膜厚を持つ第１の誘電体層１と、第１の誘電体層の
上に同じく光路長が1/4波長でかつ第１の誘電体層の屈
折率より小である第２の誘電体層２を重ねてなる二層膜
の組合せを繰り返し成膜した誘電体多層膜の最上層に前
記ガラス基板の屈折率より大きな屈折率を持つと共にそ
の光路長が使用紫外線の1/4波長となる第３の誘電体層
１’を有し、最上層に金属膜４を有する構造とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エキシマレーザー光に
よる光分解アブレーションを用いた精密なパターン形成
を行うためのエキシマレーザー加工用マスクとその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光エネルギーを用いた精密加工の一例と
して、液晶表示素子を構成するカラーフィルタの形成が
ある。

【０００３】従来、この種のカラーフィルタは、ガラス
板等の透明基板に先ずブラックマトリクスを形成した
後、赤、緑、青の各フィルタを順に形成する。これらの
形成方法は、それぞれの材料の薄層を成膜し、この上に
感光性のレジストを塗布し、所定のパターンの開口を有
する露光マクスを介して紫外線を照射して、現像処理を
施すという所謂ホトリソグラフィー工程を採用するのが
一般的である。

【０００４】これに対し、最近、紫外線パルスレーザで
あるエキシマレーザを用い、上記レジスト、およびブラ
ックマトリクスや各フィルタ材料をウエット現像処理な
しに直接除去する方向が提案されている。

【０００５】この加工方法はエキシマレーザー光のアブ
レーション現象を利用するものであり、従来、マイクロ
マシニングの分野で主として用いられている。

【０００６】なお、この種の液晶表示装置に関する従来
技術を開示したものとしては、例えば特開昭６３−３０
９９２１号公報や、「冗長構成を採用した12.5型アクテ
ィブ・マトリクス方式カラー液晶ディスプレイ」（1986
年12月15日マグロウヒル社発行 日経エレクトロニクス
1986年12月15日 第 193〜210 頁）を挙げることがで
きる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】エキシマレーザー光の
アブレーション現象を利用した加工は、原理的にマイク
ロマシニング加工より更に精度の高い薄膜加工、例え
ば、ＴＦＴ液晶表示素子のＴＦＴ基板、カラーフィルタ
基板等の高精細パターン形成レベルの加工が十分に可能
である。

【０００８】上記の高精細パターンの加工を実現するた
めの要素技術としてはいくつか挙げられるが、その１つ
にエキシマレーザー光に爆される露光マスクの耐加工性
の向上がある。

【０００９】例えば、ＴＦＴ液晶表示素子のＴＦＴ基板
の製造への適用を考えた場合、露光マスクのパターン精
度は少なくとも２μｍ以下が必要である。

【００１０】また、レジストを用いた場合のアブレーシ
ョンを考えた時は少なくとも１００ｍＪ／ｃｍ² 以上の
入射エネルギー密度が必要である。これは結像光学系に
もよるが、マスクへの入射エネルギーは最低でも２００
ｍＪ／ｃｍ² 必要であることを意味し、加工精度を維持
するためにはこのような高い入力エネルギーに対して露
光マスクに耐加工性を具備する必要がある。

【００１１】最近、エキシマレーザーの出力は益々増加
しており、スループット向上を考えた場合に、露光マス
クへの入射エネルギーを５００ｍＪ／ｃｍ² 程度までは
考慮しておく必要がある。

【００１２】更に、紫外光反射用の誘電体膜を形成した
場合、この誘電体膜が可視光に対して透明な場合が多い
ために、露光マスクと被加工基板とのアライメントに通
常の光学系を用いることが困難である。

【００１３】上記の対策としては、誘電体膜と金属膜を
重ね合わせた露光マスクとすれば良いが、金属膜は強い
紫外レーザー光によってダメージを受け易く、上記誘電
体膜と金属膜をどのように重ねるかという構造上の問題
が生起する。

【００１４】本発明の第１の目的は、上記従来技術の諸
問題を解消し、エキシマレーザー光への耐加工性を増大
させた高精度の誘電体多層膜からなるエキシマレーザー
加工用マスクを提供することにある。

【００１５】また、本発明の第２の目的は、上記誘電体
多層膜からなるエキシマレーザー加工用マスクの製造方
法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的は、紫
外光に対して透明なガラス基板の光の入射面と反対の面
上に下記の（１）〜（５）を要件とした誘電体多層膜等
を形成することによって達成される。

【００１７】（１）ガラス基板上にその光路長が使用波
長の１／４となる第１層、この上に同じく光路長が１／
４波長となる第２層を重ねる。第１層の屈折率は第２層
の屈折率よりも高くとり、以下この構成を繰り返した誘
電体多層膜上に基板ガラスの屈折率よりも高い屈折率を
持つ１／４波長の光路長を持つ第３の誘電体層を形成し
た多層構造をとるものとする。

【００１８】誘電体パターン形成に際しては、レジスト
パターンを形成した後、イオンミリングに依って当該パ
ターンを形成するか、または最上層に金属膜を成膜し、
この金属膜のみをエッチングして所望の金属膜パターン
を形成し、これを露光マスクとしてドライエッチングに
より誘電体層のパターンニングを行う。

【００１９】（２）前記構造での使用波長に対する誘電
体層を透過するエネルギー密度が基板上の被加工膜のア
ブレーション閾値以下となる様に誘電体層を構成する。

【００２０】（３）上記（１）における誘電体のパター
ニング用マスク金属膜を露光マスクの構成材としてその
まま残す構造とする。この時、前記エキシマレーザー光
に対する誘電体層の透過エネルギー密度を当該金属膜の
ダメージ閾値以下となる様な膜厚で構成する。

【００２１】（４）上記構成に於ける金属膜として、特
にＣｒを用いる。

【００２２】（５）上記の誘電体層を構成する低屈折率
材料としてＬｉＦ，ＭｇＦ₂ ，ＳｉＯ₂ ，ＹＦ₃ ，Ｌａ
Ｆ₃ ，ＴｈＦ₄ を用い、高屈折率材料としてＡｌ
₂ Ｏ₃ ，ＭｇＯ，ＴｈＯ₂ ，Ｓｃ₂ Ｏ₃ ，Ｙ₂ Ｏ₃ ，Ｈ
ｆＯ₂ の内いずれかの組合せを用いる。

【００２３】すなわち、本発明の第１の目的を達成する
ために、請求項１に記載の第１の発明は、紫外光に対し
て透明なガラス基板と、前記ガラス基板上に紫外光の波
長を選択的に反射する誘電体多層膜パターンを形成して
なることを特徴とする。

【００２４】また、本発明の第１の目的を達成するため
に、請求項２に記載の第２の発明は、紫外光に対して透
明なガラス基板と、前記ガラス基板の紫外光入射側とは
反対側の面上に、光路長が使用紫外光の１／４波長の膜
厚を持つ第１の誘電体層と、前記第１の誘電体層の上に
同じく光路長が１／４波長でかつ前記第１の誘電体層の
屈折率より小である第２の誘電体層を重ねてなる二層膜
の組合せを繰り返し成膜した誘電体多層膜と、前記誘電
体多層膜の最上層に前記ガラス基板の屈折率より大きな
屈折率を持つと共にその光路長が使用紫外線の１／４波
長となる第３の誘電体層を有することを特徴とする。

【００２５】さらに、本発明の第１の目的を達成するた
めに、請求項３に記載の第３の発明は、上記の第２の発
明において、前記紫外光としてエキシマレーザー光の２
４８ｎｍ，３０８ｎｍ，３５１ｎｍの波長を用いると共
に、前記各波長での前記ガラス基板に形成された誘電体
層の透過エネルギー密度を被加工膜のアブレーション閾
値以下に設定したことを特徴とする。

【００２６】さらに、本発明の第１の目的を達成するた
めに、請求項４に記載の第４の発明は、上記第２の発明
において、前記第３の誘電体層の上に金属膜を成膜する
と共に、前記エキシマレーザー光の各波長の前記誘電体
層の透過エネルギー密度を前記金属膜のダメージ閾値以
下に設定したことを特徴とする。

【００２７】さらに、本発明の第１の目的を達成するた
めに、請求項５に記載の第５の発明は、上記第４の発明
において、前記金属膜の材料がＣｒであることを特徴と
する。

【００２８】さらに、本発明の第１の目的を達成するた
めに、請求項６に記載の第６の発明は、上記第１〜第４
の発明において、前記誘電体層を構成する前記第１の誘
電体材料がＡｌ₂ Ｏ₃ ，ＭｇＯ，ＴｈＯ₂ ，Ｓｃ
₂ Ｏ₃ ，Ｙ₂ Ｏ₃ ，ＨｆＯ₂ の内の何れかまたは２以上
の組合せであり、前記第２の誘電体材料がＬｉＦ，Ｍｇ
Ｆ₂，ＳｉＯ₂ ，ＹＦ₃ ，ＬａＦ₃ ，ＴｈＦ₄ の内の何
れかまたは２以上の組合せであることを特徴とする。

【００２９】そして、本発明の第２の目的を達成するた
めに、請求項７に記載の第７の発明は、紫外光に対して
透明なガラス基板上に、光路長が使用紫外光の１／４波
長の膜厚を持つ第１の誘電体層を形成し、前記第１の誘
電体層の上に同じく光路長が１／４波長でかつ前記第１
の誘電体層の屈折率より小である第２の誘電体層を形成
してなる誘電体多層膜を形成後、前記誘電体多層膜の最
上層に前記ガラス基板の屈折率より大きな屈折率を持つ
と共にその光路長が使用紫外線の１／４波長となる第３
の誘電体層を形成する誘電体多層膜形成工程と、前記誘
電体多層膜の上に金属膜を形成する金属膜形成工程と、
前記金属膜をホトリソグラフィーにより露光マスクとし
ての開口パターンを形成する金属膜パターニング工程
と、前記金属膜の開口パターンをマスクとしてエッチン
グにより前記誘電体多層膜に前記露光マスクとしての開
口パターンを形成する誘電体多層膜パターニング工程と
を含むことを特徴とする。

【００３０】

【作用】誘電体多層膜の選択反射等の機能はフィルタ
ー，ミラー，反射防止膜等に応用されており、その原理
については例えば、Ｍ．Ｂｏｒｎ＆Ｅ．Ｗｏｌｆ，”Ｐ
ｒｉｍｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ”４ｔｈ Ｅ
ｄｉｔｉｏｎ １９７０ｐｐ５１〜７０に詳細に記述さ
れている。

【００３１】上記文献によれば、反射ミラーは高屈折率
の１／４波長膜と低屈折率の１／４波長膜を交互に重ね
合わすことにより、屈折率及び層数によって所与の反射
率を得ることが出来る。

【００３２】本発明では、エキシマレーザーでマスクを
照射し、被加工膜基板上にマスクの開口像を結像する場
合への適用を第１義としており、入射光はマスク面に垂
直である場合が殆どであることから、以下では垂直入射
のみとして議論を進める。この場合、上記文献の第６９
頁に記載の式９６に示す通り、Ｎ個の２層構造から成る
多層膜の反射率Ｒ（２Ｎ）は次の（１）式で与えられ
る。

【００３３】 Ｒ（２Ｎ）＝｛〔1-( ｎ_e / ｎ₁ ）×( ｎ₂/ｎ₃ ）^2N〕／〔1+ｎ_e / ｎ₁ ） ×（ｎ₂/ｎ₃ ）^2N〕｝² ・・・（１） ここで、ｎ₁ はマスクを構成する入射媒体の屈折率、ｎ
_e は出射媒体の屈折率、ｎ_2,ｎ₃ は各々多層誘電体層を
構成する高屈折率側誘電体の屈折率および低屈折率側誘
電体の屈折率である。

【００３４】上記（１）式から明らかなように、誘電体
の層数が多い程、またｎ₂ ／ｎ₃ の比が大きい程反射率
は大きくなる。

【００３５】一方、精細度の高いパターンを作る為には
誘電体層の層数をできるだけ少なくする必要がある。そ
のためには、ｎ₂ ／ｎ₃ の大きな組み合わせを選ぶこと
になるが、使用可能な誘電体材料の屈折率の値は１．３
〜２．３の範囲にほぼ限られており、任意の組み合わせ
が得られる訳ではない。

【００３６】更にアブレーションにマクスを適用する場
合、エキシマレーザー光に対する耐性を考慮する必要が
あるが、いくつかの文献、例えば、F.Rainer et al, Ap
plied Optics Vol. 24, No.4（1985）p496〜p500に示さ
れているように、耐性の高い材料は屈折率が小さいとい
う傾向がある。

【００３７】上記文献に依れば、耐性の強い低屈折率材
料としてＬｉＦ，ＭｇＦ₂，ＳｉＯ₂,YF₃，ＬａＦ₃，Ｔ
ｈＦ₄が、また高屈折率材料としてＡｌ₂Ｏ₃，ＭｇＯ，
ＴｈＯ₂，Ｓｃ₂Ｏ₃，Ｙ₂Ｏ₃，ＨｆＯ₂等が挙げられる
が、高屈折率材料はこれらに関して例外なく低屈折率材
料に比べて耐性は低い。

【００３８】従って、材料の組み合わせは更に限定され
るので、少しでも反射率を改善する多層膜の構成を検討
する必要がある。

【００３９】図７は誘電体多層膜マスクの基本的構成の
１例を説明する断面模式図、図８は誘電体多層膜マスク
の基本的構成の他例を説明する断面模式図であって、１
は高屈折率誘電体層、２は低屈折率誘電体層、３は石英
ガラス基板である。

【００４０】図７における入射媒体は石英ガラスで出射
媒体は空気であり、入射媒体の屈折率ｎ₁ は１．０、出
射媒体の屈折率ｎ_e は１．５であって、反射率比ｎ_e ／
ｎ₁は１．０／１５＝０．６６である。

【００４１】また、図８における入射媒体は空気で出射
媒体は石英ガラスであり、入射媒体の屈折率ｎ₂ は１、
出射媒体の屈折率ｎ_e は１．５であって、反射率比ｎ_e
／ｎ₂ は１．５／１．０＝１．５である。

【００４２】上記図７と図８に示した誘電体多層膜マス
クを比較して、何れの構成のマスクが有利であるかは、
上記した反射率比ｎ_e ／ｎ₁ の値の差であることは式
（１）から明らかである。

【００４３】図９図は前記図７に対応した反射率比ｎ_e
／ｎ₁ と反射率との関係を層数をパラメータとした説明
図である。

【００４４】また、図１０図は前記図８に対応した反射
率比ｎ_e ／ｎ₁ と反射率との関係を層数をパラメータと
した説明図である。層数は各々下から上に向かって１層
から１０層まで変化している。

【００４５】ここで、マスクを構成する基板は石英ガラ
スで、波長２４８ｎｍに於ける屈折率は１．５である。

【００４６】光が空気側から入射する図１０の場合、反
射率比ｎ_e ／ｎ₁ は１．５であり、他方基板側から入射
する図９の場合は１／１．５となり、層数が増加するに
従いその差は実際上無視出来ることが図より明らかであ
る。但し、ｎ₂／ｎ₃の値があまり大きくなく１０層以下
の場合はこの差は顕著である。

【００４７】図１は本発明によるエキシマレーザー加工
用マスク（露光マスク）の基本構造を説明する模式断面
図であって、前記図７に示した多層誘電体層の最上層に
屈折率ｎがマスクを構成する入射媒体の屈折率ｎ₁ より
大きいｎ＞ｎ₁ なる１／４波長膜（追加の高屈折率層
４）を一層加えると前記（１）式は下記（２）式のよう
に変更され、上記の問題は解消される。

【００４８】 Ｒ（２Ｎ＋１）＝｛〔1-( ｎ₁ ｎ_e / ｎ²)・( ｎ₂/ｎ₃ )^2N 〕 ／〔1+( ｎ₁ ｎ_e / ｎ²)・( ｎ₂/ｎ₃ )^2N 〕｝² ・・・・（２） この追加の高屈折率層４は、透過光の最終段階にあるた
めに必ずしもレーザー耐性が強くなくても良いので、屈
折率の高い材料を選ぶことが出来る。

【００４９】図２は図１の金属膜５の層を除き追加の高
屈折率層としてＡｌ₂ Ｏ₃ を用いた場合の多層誘電体層
の反射率比ｎ₂ ／ｎ₃ と反射率の関係の特性説明図であ
る。同図から、高屈折率層を追加することによって特性
は図９はもとより図１０よりも改善されていることが分
かる。

【００５０】誘電体層マスクを実際に用いる場合、通常
の可視光に対してはほぼ透明であるため、従来のアライ
メント光学系等を用いることが困難である。その対策と
して、金属膜を重ねればよいが、金属膜のエキシマレー
ザー耐性は低く、種類により差はあるがＡｌを除いて５
０ｍＪ／ｃｍ² 以下のものが殆どであり、マスクを長寿
命化するためには１０ｍＪ／ｃｍ² 以下の照射で用いる
ことが望ましい。

【００５１】従って、金属膜を誘電体層に重ねて用いる
ためには、図１に示した配置のみ可能である。実際に誘
電体層に金属膜を重ね合わせと、マスクとしての使い易
さだけでなく、マスクの製造上で有利な点が多い。

【００５２】多層誘電体多層マスクの製造法としては、
イオンミリング，ドライエッチング等が一般的に用いら
れるが、考慮すべき点はミリングまたはエッチングの前
にレジストパターンを検査，修正することである。

【００５３】特に、多層誘電体層自体を修正することは
困難であるため、レジストパターンの完全な検査，修正
が必要とされる。

【００５４】現在、この面で確立されているのはＣｒマ
スクの技術であり、これを多層誘電体層マスクに適用す
ることができる。即ち、基板上に一様に成膜された多層
誘電体層上に金属膜を成膜し、その無欠陥を確認後、通
常のフォトリソグラフィー工程によりパターンを形成す
る。

【００５５】このパターンに欠陥の検査，修正を施し
て、完全な金属膜パターンを得た後、これをレジストパ
ターンとして上記エッチングにより誘電体層のパターン
を形成すればよい。

【００５６】誘電体層の透過エネルギー密度を金属膜の
ダメージ閾値より低く設定し、金属膜パターンを残すこ
とにより通常の露光またはエッチングマスクと同じ扱い
をすることが出来る。

【００５７】また、金属膜を重ねたマスクは低エネルギ
ー密度のアブレーションに好適であることは言うまでも
ない。

【００５８】

【実施例】本発明の実施例につき、図面を参照して詳細
に説明する。

【００５９】（実施例１）図１は本発明によるエキシマ
レーザー加工用マスクの実施例を説明する模式断面図で
あって、１は高屈折率層、２は低屈折層、３は石英ガラ
ス基板、４は追加の高屈折率層、５は金属膜である。

【００６０】基板３はエキシマレーザー光に対する耐性
が強い石英ガラスを用い、その厚みが５ｍｍで両面を研
磨して用いる。高屈折率層１の成膜材料としてＨｆ
Ｏ₂ 、低屈折率層２の成膜材料としてＳｉＯ₂ を用い
る。

【００６１】なお、高屈折率層１と低屈折率層２のエキ
シマレーザーの波長２４８ｎｍに対する１／４波長の膜
厚は各々２７．６ｎｍ，４３．１nmで、両者の和は７
０．７ｎｍである。

【００６２】上記高屈折率層１と低屈折率層２を重ね合
わせたものを５層（即ち、高屈折率と低屈折率の成膜材
料の総層数は１０層）重ねた最上層に追加の高屈折率層
４としてＨｆＯ₂ の１／４波長膜を重ね、全層の厚みを
３８１ｎｍとした時、透過率は約２％である。

【００６３】この上に金属膜５としてＣｒ膜を６０ｎｍ
に成膜し、通常のフォトリソグラフィー工程によりＣｒ
膜のパターン形成を行い、これをマスクとしてドライエ
ッチングにより下層の多層誘電体層のパターン形成を行
った。

【００６４】本実施例により得られたパターンの精度は
分解能２μｍである。Ｃｒパターンはそのまま残した。

【００６５】このマスクにエキシマレーザー光源からの
ビームを空間的に均一な強度分布となる様均一化光学系
により形成し、４００ｍＪ／ｃｍ² のエネルギー密度で
マスクに入射させた。Ｃｒダメージ閾値は約５０ｍＪ／
ｃｍ² であり、この場合の透過エネルギー密度は約８Ｊ
／ｃｍ² であるので、多数のエキシマレーザーのショッ
トに対して充分な耐久性が得られる。

【００６６】本実施例により得た露光マスクすなわちエ
キシマレーザー加工用マスクを用いて、当該マスク出射
後のエキシマレーザー光を透過率７０％の結像系で被加
工基板上に結像させたとき、最大２８０ｍＪ／ｃｍ² の
エネルギー密度で高精度のアブレーションパターンを得
ることができた。

【００６７】（実施例２）上記図１に示した構成におい
て、光屈折率層と低屈折率層の対からなる誘電体層を３
層（即ち、高屈折率と低屈折率の成膜材料の総層数は６
層）とし、追加の高屈折率層４としてＨｆＯ₂ を用い、
金属膜５の層として厚み５００ｎｍのＡｌとした。

【００６８】このときの誘電体層の透過率は約１０％で
あり、４００ｍＪ／ｃｍ² のマスク面への入射エネルギ
ー密度に対して、Ａｌ（アルミニウム）は充分な耐性を
示した。

【００６９】（実施例３）図３は本発明によるエキシマ
レーザー加工用マスクの実施例を説明するための高屈折
率層材料と低屈折率層材料の組み合わせと１０％以下の
透過率の最小層数の説明図である。

【００７０】本実施例では、上記図１に示した構成にお
いて、図３に示す高屈折率材料と低屈折率材料の組み合
わせと、層数（対）及び高屈折率材料のいずれかの追加
層によって、誘電体層部分の透過率が１０％以下のマス
クを得ることが出来た。

【００７１】この場合、金属膜の層を除去したマスクに
よっても、４００ｍＪ／ｃｍ² のエキシマレーザー光の
入力に対して、閾値が５０ｍＪ／ｃｍ² の有機レジスト
膜の高精度のアブレーションパターンを得ることが出来
た。

【００７２】図４は本発明によるエキシマレーザー加工
用マスクの製造方法の一例を説明する概略工程図であ
る。

【００７３】同図において、まず、（ａ）紫外光に対し
て透明な石英ガラス基板３上に光路長が使用紫外光の１
／４波長の膜厚を持つ第１の誘電体層を形成し、前記第
１の誘電体層の上に同じく光路長が１／４波長でかつ前
記第１の誘電体層の屈折率より小である第２の誘電体層
を形成してなる誘電体多層膜を成膜後、前記誘電体多層
膜の最上層に前記ガラス基板の屈折率より大きな屈折率
を持つと共にその光路長が使用紫外線の１／４波長とな
る第３の誘電体層を形成して誘電体多層膜を成膜し、前
記誘電体多層膜の上に金属膜８ａを形成する金属膜を成
膜してマスク形成層７ａを形成する。

【００７４】（ｂ）前記マスク形成層７ａを形成する金
属膜８ａ上に感光性レジスト９ａを塗布し、露光マスク
１０を介して紫外線１１を照射し、現像する。

【００７５】（ｃ）現像により残留したレジスト９をマ
スクとしてエッチング媒体１２を適用しホトリソグラフ
ィー工程により金属膜をパターニングする。

【００７６】（ｄ）金属膜のパターニング後、残留レジ
スト９を除去してパターニングした金属膜８の層を得
る。

【００７７】（ｅ）パターニングした金属膜８の開口パ
ターンをマスクとしてエッチング媒体１２’を適用して
誘電体多層膜７ａをエッチングする。

【００７８】（ｆ）上記エッチングにより誘電体多層膜
にパターニングし開口パターン７を形成することによ
り、石英ガラス基板３上に多層誘電体膜７とこの上に重
畳した金属膜８からなるエキシマレーザー加工用の露光
マスクすなわちエキシマレーザー加工用マスクを得る。

【００７９】なお、本発明による露光マスクすなわちエ
キシマレーザー加工用マスクは、上記の方法に限るもの
ではなく、例えば、金属膜上に感光性レジストの開口パ
ターンを形成し、この開口パターンをマスクとしてエキ
シマレーザーを照射して金属膜とその下層の多層誘電体
層をアブレーションで除去することによって露光マスク
を得ることも可能である。

【００８０】次に、本発明によるエキシマレーザー加工
用マスク（露光マスク）を用いて製造したデバイスの一
例として液晶表示素子のカラーフィルタの概要を説明す
る。図５は本発明による露光マスクを用いて製造したア
クティブ・マトリクス方式カラー液晶表示装置の一画素
とその周辺を示す平面図である。

【００８１】同図に示すように、各画素は隣接する２本
の走査信号線（ゲート信号線または水平信号線）ＧＬ
（ゲートライン）と、隣接する２本の映像信号線（ドレ
イン信号線または垂直信号線）ＤＬ（データライン）と
の交差領域内（４本の信号線で囲まれた領域内）に配置
されている。

【００８２】各画素は薄膜トランジスタＴＦＴ（ＴＦＴ
１，ＴＦＴ２）、透明な画素電極ＩＴＯ１および保持容
量素子Ｃadd （付加容量）を含む。走査信号線ＧＬは図
では左右方向に延在し、上下方向に複数本配置されてい
る。また、映像信号線ＤＬは上下方向に延在し、左右方
向に複数本配置されている。

【００８３】なお、ＳＤ１はソース電極、ＳＤ２はドレ
イン電極、ＢＭはブラックマトリクス、ＦＩＬはカラー
フィルタである。

【００８４】また、図６は図５のＬ１−Ｌ１線で切断し
た断面図であって、液晶層ＬＣを基準にして下部透明ガ
ラス基板ＳＵＢ１側には薄膜トランジスタＴＦＴおよび
透明画素電極ＩＴＯ１が形成され、上部透明ガラス基板
ＳＵＢ２側にはカラーフィルタＦＩＬ、遮光膜すなわち
ブラックマトリクスＢＭが形成されている。この上部透
明ガラス基板を一般にカラーフィルタ基板と称する。

【００８５】透明ガラス基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の両面
にはディップ処理等によって形成された酸化シリコン膜
ＳＩＯが設けられている。

【００８６】上部透明ガラス基板ＳＵＢ２の内側（液晶
層ＬＣ側）の表面には、ブラックマトリクスＢＭ、カラ
ーフィルタＦＩＬ、保護膜ＰＳＶ２、共通透明画素電極
ＩＴＯ２（ＣＯＭ）および上部配向膜ＯＲＩ２が順次積
層して設けられている。

【００８７】従来の液晶表示素子用カラーフィルタの製
造法は、Ｃｒ等の金属膜でブラックマトリクスＢＭを形
成する部分を除いて、現像機能を持つ材料を露光，現像
により、また、現像機能を持たない材料を用いる場合は
リフトオフ等の手段によりパターン形成を行っている。

【００８８】上記した液晶表示素子のカラーフィルタ
は、本発明による露光マスクを用いたエキシマレーザー
によるアブレーション加工で形成したことで、高精度の
カラーフィルタを得ることができる。

【００８９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エキシマレーザー光を基板側から入射させることと、適
切な誘電体層の構成および金属膜パターンの併用によ
り、薄い誘電体層を用いて高精度、且つ高耐久のエキシ
マレーザー加工用マスクを得ることができる。

【００９０】また、金属膜パターンの存在により通常の
マスクと同じに目合わせなどの位置調整方式を用いるこ
とを可能となる。

【００９１】更に、誘電体層のパターン形成を上記金属
膜パターンをレジストとして用いることにより、検査が
容易で無欠陥のマスクをつくることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるエキシマレーザー加工用マスクの
基本構造を説明する模式断面図である。

【図２】図１の金属膜の層を除き追加の高屈折率層とし
てＡｌ₂ Ｏ₃ を用いた場合の多層誘電体層の反射率比と
反射率の関係の特性説明図である。

【図３】本発明によるエキシマレーザー加工用マスクの
実施例を説明するための高屈折率層材料と低屈折率層材
料の組み合わせと９０％透過率の最小層数の説明図であ
る。

【図４】本発明によるエキシマレーザー加工用マスクの
製造方法の一例を説明する概略工程図である。

【図５】本発明によるエキシマレーザー加工用マスクを
用いて製造したアクティブ・マトリクス方式カラー液晶
表示装置の一画素とその周辺を示す平面図である。

【図６】図５のＬ１−Ｌ１線で切断した断面図である。

【図７】誘電体多層膜マスクの基本的構成の１例を説明
する断面模式図である。

【図８】図８は誘電体多層膜マスクの基本的構成の他例
を説明する断面模式図である。

【図９】図７に対応した反射率比と反射率との関係を層
数をパラメータとした説明図である。

【図１０】図８に対応した反射率比と反射率との関係を
層数をパラメータとした説明図である。

【符号の説明】

１ 高屈折率誘電体層 ２ 低屈折率誘電体層 ３ 石英ガラス基板 ４ 追加の高屈折率誘電体層。 ５ 金属膜。

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【手続補正書】

【提出日】平成８年１月２３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】なお、この種の液晶表示装置に関する従来
技術を開示したものとしては、例えば特開昭６３−３０
９９２１号公報や、「冗長構成を採用した12.5型アクテ
ィブ．マトリクス方式カラー液晶ディスプレイ」（マグ
ロウヒル社発行 日経エレクトロニクス 1986年12月15
日 第193〜210頁）を挙げることができる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】図７における入射媒体は石英ガラスで出射
媒体は空気であり、入射媒体の屈折率ｎ₁は１．０、出
射媒体の屈折率ｎ_eは１．５であって、反射率比ｎ_e／ｎ
₁は１．０／１．５＝０．６６である。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】紫外光に対して透明なガラス基板と、前記
   ガラス基板上に紫外光の波長を選択的に反射する誘電体
   多層膜パターンを形成してなることを特徴とするエキシ
   マレーザー加工用マスク。
2. 【請求項２】紫外光に対して透明なガラス基板と、前記
   ガラス基板の紫外光入射側とは反対側の面上に、光路長
   が使用紫外光の１／４波長の膜厚を持つ第１の誘電体層
   と、前記第１の誘電体層の上に同じく光路長が１／４波
   長でかつ前記第１の誘電体層の屈折率より小である第２
   の誘電体層を重ねてなる二層膜の組合せを繰り返し成膜
   した誘電体多層膜と、前記誘電体多層膜の最上層に前記
   ガラス基板の屈折率より大きな屈折率を持つと共にその
   光路長が使用紫外線の１／４波長となる第３の誘電体層
   を有することを特徴とするエキシマレーザー加工用マス
   ク。
3. 【請求項３】請求項２において、前記紫外光としてエキ
   シマレーザー光の２４８ｎｍ，３０８ｎｍ，３５１ｎｍ
   の波長を用いると共に、前記各波長での前記ガラス基板
   に形成された誘電体層の透過エネルギー密度を被加工膜
   のアブレーション閾値以下に設定したことを特徴とする
   エキシマレーザー加工用マスク。
4. 【請求項４】請求項２において、前記第３の誘電体層の
   上に金属膜を成膜すると共に、前記エキシマレーザー光
   の各波長の前記誘電体層の透過エネルギー密度を前記金
   属膜のダメージ閾値以下に設定したことを特徴とするエ
   キシマレーザー加工用マスク。
5. 【請求項５】請求項４において、前記金属膜の材料がＣ
   ｒであることを特徴とするエキシマレーザー加工用マス
   ク。
6. 【請求項６】請求項１〜４において、前記誘電体層を構
   成する前記第１の誘電体材料がＡｌ₂ Ｏ₃ ，ＭｇＯ，Ｔ
   ｈＯ₂ ，Ｓｃ₂ Ｏ₃ ，Ｙ₂ Ｏ₃ ，ＨｆＯ₂ の内の何れか
   または２以上の組合せであり、前記第２の誘電体材料が
   ＬｉＦ，ＭｇＦ₂ ，ＳｉＯ₂，ＹＦ₃ ，ＬａＦ₃ ，Ｔｈ
   Ｆ₄ の内の何れかまたは２以上の組合せであることを特
   徴とするエキシマレーザー加工用マスク。
7. 【請求項７】紫外光に対して透明なガラス基板上に、光
   路長が使用紫外光の１／４波長の膜厚を持つ第１の誘電
   体層を形成し、前記第１の誘電体層の上に同じく光路長
   が１／４波長でかつ前記第１の誘電体層の屈折率より小
   である第２の誘電体層を形成してなる誘電体多層膜を形
   成後、前記誘電体多層膜の最上層に前記ガラス基板の屈
   折率より大きな屈折率を持つと共にその光路長が使用紫
   外線の１／４波長となる第３の誘電体層を形成する誘電
   体多層膜形成工程と、 前記誘電体多層膜の上に金属膜を形成する金属膜形成工
   程と、 前記金属膜をホトリソグラフィーにより露光マスクとし
   ての開口パターンを形成する金属膜パターニング工程
   と、 前記金属膜の開口パターンをマスクとしてエッチングに
   より前記誘電体多層膜に前記露光マスクとしての開口パ
   ターンを形成する誘電体多層膜パターニング工程とを含
   むエキシマレーザー加工用マスクの製造方法。