JP5151344B2 - Manufacturing method of color filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタの製造方法であって、階調マスクを用いたハーフトーン露光によってカラーフィルタにおける各種部材を形成する、カラーフィルタの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a color filter for use in a liquid crystal display device or the like, and relates to a method for manufacturing a color filter in which various members in a color filter are formed by halftone exposure using a gradation mask.
近年、パーソナルコンピューターの発達、特に携帯用パーソナルコンピューターの発達に伴い、液晶ディスプレイ、とりわけカラー液晶ディスプレイの需要が増加する傾向にある。 In recent years, with the development of personal computers, especially portable personal computers, the demand for liquid crystal displays, particularly color liquid crystal displays, has been increasing.
このような液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造効率を向上させる等の目的から、例えば階調マスクを用いて、オーバーコート層とスペーサとを一括して形成する方法、配向制御用突起とスペーサとを一括して形成する方法、半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの反射部に形成される反射部用着色層と透過部に形成される透過部用着色層とを一括して形成する方法等が提案されている（例えば特許文献１〜５参照）。
For the purpose of improving the production efficiency of the color filter used in such a liquid crystal display device, for example, a method of forming an overcoat layer and a spacer at once using a gradation mask, an alignment control protrusion and a spacer And a method of collectively forming a colored layer for a reflective portion formed on a reflective portion of a color filter for a transflective liquid crystal display device and a colored layer for a transmissive portion formed on a transmissive portion Etc. have been proposed (see, for example,
上記階調マスクの一例としては、例えば図１３に示すような、透明基板１０２と、透明基板１０２上に形成され、露光光を所望の透過率で透過する半透明膜１０３と、その半透明膜１０３上に形成された露光光を実質的に遮光する遮光膜１０４とを有するものが挙げられる。このような階調マスクは、透明基板１０２が露出した、光を透過する透過領域１１３と、遮光膜１０４によって実質的に光を透過しない遮光領域１１１と、半透明膜１０３によって透過する光の量が調整された半透明領域１１２とを有し、これらの透過率差によって階調を出すことができる。
As an example of the gradation mask, for example, as shown in FIG. 13, a
しかしながら、このような階調マスクを用いて例えばカラーフィルタの各種部材を形成する場合等、半透明領域および透過領域が隣接している領域では、各領域を通過した光の位相のずれによって、干渉波が生じやすくなる。そのため、半透明領域に対応する領域で、目的とするパターンに各種部材を形成すること等が困難となる場合があった。 However, in the case where a semi-transparent region and a transmission region are adjacent to each other, such as when forming various members of a color filter using such a gradation mask, interference occurs due to a phase shift of light passing through each region. Waves are likely to occur. For this reason, it may be difficult to form various members in a target pattern in a region corresponding to the translucent region.
例えば図４に示すように、上記階調マスクを用いてネガ型感光性樹脂を露光しオーバーコート層５１とスペーサ５２とを一括して形成した場合、光の位相のずれの影響で干渉が生じ、オーバーコート層５１の膜厚がスペーサ５２との境界付近で厚膜になり、露光不良パターンが生じてしまうことがある。そのため、カラーフィルタと液晶駆動側基板とを対向させて液晶表示装置とした際に、上記の露光不良パターンにより液晶の配向不良が生じ、高品質な表示が困難となる。
For example, as shown in FIG. 4, when the negative photosensitive resin is exposed using the gradation mask and the
また、例えば半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの反射部に形成される反射部用着色層と透過部に形成される透過部用着色層とを一括して形成した場合、階調マスクの半透明領域を利用して形成する反射部用着色層の膜厚が半透明領域と透過領域との境界付近で薄膜になり、露光不良パターンが生じてしまうことがある。そのため、反射部側の光路長が均一とならず、透過率が不均一となったり、着色層の色味が変化してしまったりする。 Further, for example, when a reflective portion colored layer formed on a reflective portion of a color filter for a transflective liquid crystal display device and a transmissive portion colored layer formed on a transmissive portion are collectively formed, a half of the gradation mask is formed. In some cases, the thickness of the colored layer for the reflective portion formed using the transparent region becomes a thin film near the boundary between the translucent region and the transmissive region, resulting in a poor exposure pattern. For this reason, the optical path length on the reflecting portion side is not uniform, the transmittance is not uniform, or the color of the colored layer is changed.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、階調マスクの半透明領域および透過領域が隣接している領域で光の干渉による露光不良パターンが生じ難いカラーフィルタの製造方法を提供することを主目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a method for manufacturing a color filter in which an exposure failure pattern due to light interference hardly occurs in a region where a semi-transparent region and a transmission region of a gradation mask are adjacent to each other. The main purpose is to do.
上記目的を達成するために、本発明は、基板上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層を形成する感光性樹脂層形成工程と、上記感光性樹脂層を、階調マスクを用いて露光し、現像して、上記ネガ型感光性樹脂からなる異種部材を同時に形成する異種部材形成工程とを有するカラーフィルタの製造方法であって、上記階調マスクが、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された半透明膜とを有し、上記透明基板が露出した透過領域および上記透明基板上に上記半透明膜が設けられた半透明領域を有し、上記透過領域および上記半透明領域が隣接するパターンを有し、この階調マスクを用いて露光する際の光強度分布のシミュレーションを行った場合に、上記透過領域および上記半透明領域の境界から５μｍ以内の距離の領域で、上記透過領域から上記半透明領域に向けて光強度が単調に減少し、光強度分布に変曲点をもたないものであることを特徴とするカラーフィルタの製造方法を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a photosensitive resin layer forming step of forming a photosensitive resin layer made of a negative photosensitive resin on a substrate, and the photosensitive resin layer using a gradation mask. A method for producing a color filter comprising: exposing and developing to form a different member made of the negative photosensitive resin at the same time, wherein the gradation mask includes a transparent substrate, and the transparent substrate. A translucent film formed in a pattern on the transmissive region where the transparent substrate is exposed, and a translucent region where the translucent film is provided on the transparent substrate. A region having a distance within 5 μm from the boundary between the transmissive region and the semi-transparent region when the light intensity distribution is simulated using the gradation mask when the semi-transparent region has an adjacent pattern. so, Serial decreased from the transmission region the translucent towards the region monotonically light intensity, to provide a method for manufacturing a color filter, characterized in that the light intensity distribution in which no point of inflection.
本発明によれば、階調マスクが、上記のシミュレーションを行った場合に、透過領域および半透明領域の境界から所定の距離の領域で、透過領域から半透明領域に向けて光強度が単調に減少し、光強度分布に変曲点をもたないものであるので、透過領域および半透明領域が隣接している領域において、回折光の干渉による影響を少ないものとすることができる。したがって本発明においては、所定の階調マスクを用いることにより、目的とするパターン状にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層をパターニングすること等が可能となり、異種部材を高精細に形成すること等が可能となる。 According to the present invention, when the gradation mask performs the above simulation, the light intensity is monotonously from the transmission region to the semitransparent region in a region at a predetermined distance from the boundary between the transmission region and the semitransparent region. Since the light intensity distribution does not have an inflection point, the influence of the interference of diffracted light can be reduced in a region where the transmission region and the semitransparent region are adjacent to each other. Therefore, in the present invention, by using a predetermined gradation mask, it becomes possible to pattern a photosensitive resin layer made of a negative photosensitive resin into a target pattern, and so on, so that different types of members can be formed with high definition. It becomes possible.
上記発明においては、上記階調マスクが、上記半透明領域の波長３６５ｎｍでの透過率をＴ（％）、上記透過領域を通過した露光光に対する上記半透明領域を通過した露光光の位相の遅れをδ（ｒａｄ）とした場合に、−δ／ｌｎ（Ｔ／１００）が０．４以下であることが好ましい。−δ／ｌｎ（Ｔ／１００）が上記範囲であることにより、上述したように、透過領域および半透明領域が隣接している領域において、光の干渉による影響を少ないものとすることができるからである。 In the above invention, the gradation mask has a transmittance of T (%) at a wavelength of 365 nm in the semi-transparent region, and the phase delay of the exposure light that has passed through the semi-transparent region with respect to the exposure light that has passed through the transmission region. Is preferably δ (rad), −δ / ln (T / 100) is preferably 0.4 or less. Since −δ / ln (T / 100) is in the above range, as described above, in the region where the transmissive region and the semitransparent region are adjacent to each other, the influence of light interference can be reduced. It is.
また本発明においては、上記階調マスクにおける上記半透明膜が、クロム、チタン、ニッケル、ニッケル合金およびタンタルからなる群から選択される少なくとも１種の金属を含むことが好ましい。
このような半透明膜であれば、透過領域を通過した露光光に対する半透明領域を通過した露光光の位相の遅れを、比較的小さくすることができるからである。
In the present invention, it is preferable that the translucent film in the gradation mask contains at least one metal selected from the group consisting of chromium, titanium, nickel, nickel alloy and tantalum.
This is because with such a semi-transparent film, the phase delay of the exposure light that has passed through the semi-transparent region relative to the exposure light that has passed through the transmission region can be made relatively small.
さらに本発明においては、上記階調マスクにおいて、上記透明基板上に遮光膜がパターン状に形成され、上記透明基板上に上記遮光膜が設けられた遮光領域を有していてもよい。この場合、上記半透明領域が上記透明基板上に上記半透明膜のみが設けられた領域となる。 Further, in the present invention, the gradation mask may have a light shielding region in which a light shielding film is formed in a pattern on the transparent substrate and the light shielding film is provided on the transparent substrate. In this case, the translucent region is a region where only the translucent film is provided on the transparent substrate.
また本発明は、上述したカラーフィルタの製造方法を用いて製造されたことを特徴とするカラーフィルタを提供する。 The present invention also provides a color filter manufactured using the above-described method for manufacturing a color filter.
本発明においては、各領域を通過した光の位相のずれによる干渉波の影響が少ないものとすることができ、目的とするパターン状にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層をパターニングすること等が可能となり、異種部材を高精細に形成すること等が可能となるという効果を奏する。 In the present invention, the influence of the interference wave due to the phase shift of the light passing through each region can be reduced, and the photosensitive resin layer made of a negative photosensitive resin is patterned into a target pattern. This makes it possible to form the different member with high definition.
以下、本発明のカラーフィルタの製造方法およびカラーフィルタについて詳細に説明する。 The color filter manufacturing method and color filter of the present invention will be described in detail below.
Ａ．カラーフィルタの製造方法
まず、本発明のカラーフィルタの製造方法について説明する。
本発明のカラーフィルタの製造方法は、基板上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層を形成する感光性樹脂層形成工程と、上記感光性樹脂層を、階調マスクを用いて露光し、現像して、上記ネガ型感光性樹脂からなる異種部材を同時に形成する異種部材形成工程とを有するカラーフィルタの製造方法であって、上記階調マスクが、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された半透明膜とを有し、上記透明基板が露出した透過領域および上記透明基板上に上記半透明膜が設けられた半透明領域を有し、上記透過領域および上記半透明領域が隣接するパターンを有し、この階調マスクを用いて露光する際の光強度分布のシミュレーションを行った場合に、上記透過領域および上記半透明領域の境界から５μｍ以内の距離の領域で、上記透過領域から上記半透明領域に向けて光強度が単調に減少し、光強度分布に変曲点をもたないものであることを特徴とするものである。
A. First, a method for producing a color filter of the present invention will be described.
The method for producing a color filter of the present invention includes a photosensitive resin layer forming step of forming a photosensitive resin layer made of a negative photosensitive resin on a substrate, and exposing the photosensitive resin layer using a gradation mask. Development of a color filter having a different member made of the negative photosensitive resin at the same time, wherein the gradation mask is formed on the transparent substrate and the transparent substrate. A translucent film formed in a pattern, having a translucent area where the transparent substrate is exposed, and a translucent area where the translucent film is provided on the transparent substrate, the translucent area and the translucent area When the region has an adjacent pattern and a light intensity distribution is simulated using the gradation mask, the region is within a distance of 5 μm from the boundary between the transmission region and the translucent region. Serial decreased from the transmission region the translucent towards the region monotonically light intensity, is characterized in that those having no inflection point on the light intensity distribution.
本発明のカラーフィルタの製造方法について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の階調マスクの一例を示す模式図である。なお、図１（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。図１（ａ）に例示するように、階調マスク１は、透明基板２上にパターン状に半透明膜３および遮光膜４が形成されたものである。また、図１（ｂ)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４が設けられた遮光領域１１と、透明基板２上に半透明膜３のみが設けられた半透明領域１２と、透明基板２が露出した透過領域１３とを有しており、半透明領域１２と透過領域１３とが隣接するパターンを有している。
上記階調マスクは、この階調マスクを用いて露光する際の光強度分布のシミュレーションを行った場合に、透過領域および半透明領域の境界から所定の距離の領域で、透過領域から半透明領域に向けて光強度が単調に減少し、光強度分布に変曲点をもたないものとなる。
A method for producing a color filter of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the gradation mask of the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. As illustrated in FIG. 1A, the
The gradation mask is a region at a predetermined distance from the boundary between the transmissive region and the semi-transparent region when the light intensity distribution at the time of exposure using the gradation mask is simulated. The light intensity decreases monotonously toward the point, and the light intensity distribution has no inflection point.
シミュレーションでは、一般的なフレネル回折に基づく、下記の数式（１）により、基板上の点Ｐでの光の振幅ＥＰを、対応する階調マスクの開口部（透過領域）の各点からの球面波の積分値として計算により求め、さらに、下記の数式（２）により、点Ｐでの光強度Ｉを、計算により求めることができる。
図２は、下記の数式（１）による基板３１上の点Ｐでの光強度分布の計算を説明するための図であり、階調マスク１の開口部（透過領域１３）の任意の点Ｑと、基板３１上の任意の点Ｐとの位置関係を示した模式図である。図２において、点Ｓは点Ｑを通過した露光光３２が直進した場合の基板３１上の位置である。
In the simulation, the light amplitude E P at the point P on the substrate is calculated from each point of the opening (transmission region) of the corresponding gradation mask by the following formula (1) based on general Fresnel diffraction. The integral value of the spherical wave is obtained by calculation, and the light intensity I at the point P can be obtained by calculation according to the following mathematical formula (2).
FIG. 2 is a diagram for explaining the calculation of the light intensity distribution at the point P on the
ここで、数式（１）において、ｋ＝２π／λであり、ＥＰは基板上の点Ｐにおける光の振幅、Ａは入射光の強度によって決まる定数、λは入射光の波長、δは線分ＱＳと線分ＱＰのなす角、ｒは点Ｑから点Ｐまでの距離、ｉは虚数単位である。 Here, in Equation (1), k = 2π / λ, E P is the amplitude of light at point P on the substrate, A is a constant determined by the intensity of incident light, λ is the wavelength of incident light, and δ is a line The angle formed by the minute QS and the line QP, r is the distance from the point Q to the point P, and i is an imaginary unit.
Ｉ＝ＥＰ×ＥＰ ＊ （２）
ここで、数式（２）において、ＥＰ ＊はＥＰの共役複素数である。
I = E P × E P * (2)
Here, in Equation (2), E P * is a conjugate complex number of E P.
なお、上記の計算は、階調マスクの開口部（透過領域）および基板上を有限の微小区間に区切り、計算機により行うものとする。 The above calculation is performed by a computer by dividing the opening (transmission region) of the gradation mask and the substrate into finite minute sections.
図１に示す階調マスクを用いて、光強度分布をシミュレーションにより求めた結果を図３に示す。
なお、図３は、図１（ｂ）のＢ−Ｂ線部分に相当する。シミュレーション条件は、露光ギャップ：１５０μｍ、Ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ：１．５°、露光波長：３６５ｎｍ、半透明領域の透過率：３０％（３６５ｎｍ）、透過領域を通過した露光光に対する半透明領域を通過した露光光の位相の遅れ（位相差）：０．０３ｒａｄまたは２．３４ｒａｄ、透過領域の直径：１５μｍφ、露光方式：プロキシミティ露光方式とした。
FIG. 3 shows the result of the light intensity distribution obtained by simulation using the gradation mask shown in FIG.
Note that FIG. 3 corresponds to the BB line portion of FIG. Simulation conditions are: exposure gap: 150 μm, collimation: 1.5 °, exposure wavelength: 365 nm, transmissivity of translucent area: 30% (365 nm), exposure light passing through translucent area relative to exposure light passing through transmissive area Phase delay (phase difference): 0.03 rad or 2.34 rad, transmissive region diameter: 15 μmφ, exposure method: proximity exposure method.
図３（ａ）の場合、透過領域および半透明領域の境界から所定の距離の領域で、透過領域から半透明領域に向けて光強度が単調に減少しており、光強度分布に変曲点をもたない。一方、図３（ｂ）の場合、透過領域および半透明領域の境界から所定の距離の領域で、透過領域から半透明領域に向けて光強度が単調に減少せずに増加する部分がある。 In the case of FIG. 3A, the light intensity monotonously decreases from the transmissive area to the semi-transparent area at a predetermined distance from the boundary between the transmissive area and the semi-transparent area, and the inflection point in the light intensity distribution. Does not have On the other hand, in the case of FIG. 3B, there is a portion where the light intensity increases without decreasing monotonously from the transmissive region to the semi-transparent region in a region at a predetermined distance from the boundary between the transmissive region and the semi-transparent region.
図３（ｂ）のような光強度分布を示す階調マスクを用いて露光を行うと、光の干渉によって半透明領域に対応する領域の膜厚が透過領域との境界付近で厚膜になりやすい。
図４は、図３（ｂ）のような光強度分布を示す階調マスクを用いて、オーバーコート層およびスペーサを形成する例である。まず、図４（ａ）に例示するように、基板２１上に遮光部２２および着色層２３を形成し、着色層２３上に透明電極層２４を形成し、その透明電極層２４上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層２５を形成する。次いで、図４（ｂ）に例示するように、上記階調マスク１を介してネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層２５に光５０を照射すると、光の位相のずれ等の影響で干渉が生じ、オーバーコート層５１の膜厚がスペーサ５２との境界付近で厚膜になり、露光不良パターンが生じてしまう。この場合、実際に得られるパターンとシミュレーション結果とは一致しているといえる。
When exposure is performed using a gradation mask having a light intensity distribution as shown in FIG. 3B, the film thickness of the area corresponding to the translucent area becomes thick near the boundary with the transmission area due to light interference. Cheap.
FIG. 4 shows an example in which an overcoat layer and a spacer are formed using a gradation mask having a light intensity distribution as shown in FIG. First, as illustrated in FIG. 4A, the
これに対し、図３（ａ）のような光強度分布を示す階調マスクを用いて露光を行うと、光の干渉による露光不良パターンの発生を抑制することができる。
図５は、図３（ａ）のような光強度分布を示す階調マスクを用いて、オーバーコート層およびスペーサを形成する例である。まず、図５（ａ）に例示するように、基板２１上に遮光部２２および着色層２３を形成し、着色層２３上に透明電極層２４を形成し、その透明電極層２４上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層２５を形成する。次いで、図５（ｂ）に例示するように、上記階調マスク１を介してネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層２５に光５０を照射すると、光の干渉による露光不良パターンは発生せず、所望のパターンにオーバーコート層５１およびスペーサ５２を形成することができる。この場合も、実際に得られるパターンとシミュレーション結果とは一致しているといえる。
On the other hand, when exposure is performed using a gradation mask having a light intensity distribution as shown in FIG. 3A, the generation of an exposure failure pattern due to light interference can be suppressed.
FIG. 5 shows an example in which an overcoat layer and a spacer are formed using a gradation mask having a light intensity distribution as shown in FIG. First, as illustrated in FIG. 5A, the
このようにカラーフィルタの異種部材を形成する際に所定の階調マスクを用いた場合には、階調マスクが、上述のシミュレーションを行った場合に、透過領域および半透明領域の境界から所定の距離の領域で、透過領域から半透明領域に向けて光強度が単調に減少し、光強度分布に変曲点をもたないものであるので、干渉による露光不良パターンの発生を抑制することができ、解像性を向上させることが可能である。したがって本発明においては、目的とするパターン状に感光性樹脂をパターニングすることができ、カラーフィルタの異種部材を高精細に形成すること等が可能となる。 When the predetermined gradation mask is used when forming the different members of the color filter in this way, the gradation mask is determined from the boundary between the transmissive region and the translucent region when the above-described simulation is performed. In the distance area, the light intensity decreases monotonously from the transmissive area to the semi-transparent area, and the light intensity distribution has no inflection point, so that it is possible to suppress the occurrence of exposure failure patterns due to interference. And the resolution can be improved. Therefore, in the present invention, the photosensitive resin can be patterned into a target pattern, and it becomes possible to form different members of the color filter with high definition.
本発明に用いられる階調マスクは、上述したようにシミュレーションを行った場合に、透過領域および半透明領域の境界から所定の距離の領域で、透過領域から半透明領域に向けて光強度が単調に減少し、かつ、透過領域および半透明領域の境界から所定の距離の領域で、光強度分布に変曲点をもたないものである。
シミュレーションにより得られる光強度分布は、露光ギャップ、露光波長、露光方式などに応じて異なるので、シミュレーション条件は、実際に階調マスクを用いる際の露光条件と同様とすればよい。
When the simulation is performed as described above, the gradation mask used in the present invention has a monotonous light intensity from the transmissive region to the semi-transparent region at a predetermined distance from the boundary between the transmissive region and the semi-transparent region. And the light intensity distribution has no inflection point in a region at a predetermined distance from the boundary between the transmission region and the translucent region.
Since the light intensity distribution obtained by the simulation varies depending on the exposure gap, the exposure wavelength, the exposure method, and the like, the simulation conditions may be the same as the exposure conditions when the gradation mask is actually used.
なお、「透過領域および半透明領域の境界から５μｍ以内の距離の領域」とは、透過領域および半透明領域の境界から半透明領域に向けて５μｍ以内の領域、および、透過領域および半透明領域の境界から透過領域に向けて５μｍ以内の領域をいう。
また、「変曲点をもたない」とは、上に凸の状態から上に凹の状態に変わる点、または、上に凹の状態から上に凸の状態に変わる点を有さないことをいう。
透過領域および半透明領域の境界から所定の距離の領域で、透過領域から半透明領域に向けて光強度が単調に減少し、光強度分布に変曲点をもたないことは、シミュレーション結果により確認するものとする。この際、階調マスクを通過する前の露光光の相対強度、すなわち透過領域を通過した露光光の相対強度を１としたときに、±０．００１以内の変化は誤差とする。
Note that “an area within a distance of 5 μm from the boundary between the transmissive area and the semi-transparent area” means an area within 5 μm from the boundary between the transmissive area and the semi-transparent area, and the transmissive area and the semi-transparent area. An area within 5 μm from the boundary to the transmission area.
In addition, “having no inflection point” means that there is no point that changes from an upward convex state to a concave upward state, or a point that changes from an upward concave state to an upward convex state. Say.
The simulation results show that the light intensity decreases monotonously from the transmissive area to the semitransparent area and has no inflection point in the light intensity distribution in the area at a predetermined distance from the boundary between the transmissive area and the translucent area. Shall be confirmed. At this time, assuming that the relative intensity of the exposure light before passing through the gradation mask, that is, the relative intensity of the exposure light passing through the transmission region is 1, a change within ± 0.001 is regarded as an error.
以下、本発明のカラーフィルタの製造方法について、各工程ごとに詳しく説明する。 Hereafter, the manufacturing method of the color filter of this invention is demonstrated in detail for every process.
１．感光性樹脂層形成工程
本発明における感光性樹脂層形成工程は、基板上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層を形成する工程である。
1. Photosensitive resin layer formation process The photosensitive resin layer formation process in this invention is a process of forming the photosensitive resin layer which consists of negative photosensitive resin on a board | substrate.
本発明に用いられるネガ型感光性樹脂としては特に限定されるものではなく、一般的に使用されるものを用いることができる。本発明により形成される異種部材は感光性樹脂からなるものであるので、形成する部材に応じて、使用するネガ型感光性樹脂を選択すればよい。例えば、架橋型樹脂をベースとした化学増幅型感光性樹脂、具体的にはポリビニルフェノールに架橋剤を加え、さらに酸発生剤を加えた化学増幅型感光性樹脂等が挙げられる。また例えば、アクリル系ネガ型感光性樹脂として、少なくとも紫外線照射によりラジカル成分を発生する光重合開始剤と、分子内にＣ＝Ｃなるアクリル基を有し、発生したラジカルにより重合反応を起こして硬化する成分と、その後の現像により未露光部が溶解可能となる官能基（例えば、アルカリ溶液による現像の場合は酸性基をもつ成分）とを含有するものを用いることができる。上記のアクリル基を有する成分のうち、比較的低分子量の多官能アクリル分子としては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（ＤＰＰＡ）、テトラメチルペンタトリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）等が挙げられる。また、高分子量の多官能アクリル分子としては、スチレン−アクリル酸−ベンジルメタクリレート共重合体の一部のカルボン酸基部分にエポキシ基を介してアクリル基を導入したポリマー等が挙げられる。さらに、必要に応じて、カーボンブラック、銅−鉄−マンガン複合酸化物、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、アルミニウム、銀、酸化鉄等の導電性粉体等の添加物をネガ型感光性樹脂に含有させてもよい。 The negative photosensitive resin used in the present invention is not particularly limited, and those generally used can be used. Since the dissimilar member formed by the present invention is made of a photosensitive resin, the negative photosensitive resin to be used may be selected according to the member to be formed. For example, a chemically amplified photosensitive resin based on a crosslinked resin, specifically, a chemically amplified photosensitive resin in which a crosslinking agent is added to polyvinylphenol and an acid generator is further added. Also, for example, as an acrylic negative photosensitive resin, it has a photopolymerization initiator that generates at least a radical component when irradiated with ultraviolet rays, and has an acrylic group of C = C in the molecule. And a functional group (for example, a component having an acidic group in the case of development with an alkali solution) that can dissolve the unexposed portion by subsequent development can be used. Among the above-mentioned components having an acrylic group, examples of relatively low molecular weight polyfunctional acrylic molecules include dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA), dipentaerythritol pentaacrylate (DPPA), and tetramethylpentatriacrylate (TMPTA). Can be mentioned. Moreover, as a high molecular weight polyfunctional acrylic molecule, the polymer etc. which introduce | transduced the acrylic group through the epoxy group to the one part carboxylic acid group part of a styrene-acrylic acid-benzylmethacrylate copolymer are mentioned. Furthermore, if necessary, additives such as conductive powders such as carbon black, copper-iron-manganese composite oxide, indium tin oxide (ITO), aluminum, silver, iron oxide, etc. are contained in the negative photosensitive resin. You may let them.
上記ネガ型感光性樹脂を含有する感光性樹脂組成物の塗布方法としては、例えばスピンコート法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法等を使用することができる。 Examples of the method for applying the photosensitive resin composition containing the negative photosensitive resin include spin coating, casting, dipping, bar coating, blade coating, roll coating, gravure coating, and flexographic printing. A spray coating method or the like can be used.
塗布後の感光性樹脂層の厚みは、形成する異種部材に応じて適宜調整される。例えば図５に示すように、異種部材のうち、最も高い（最も厚い）部材の高さ（厚み）に適合するように、感光性樹脂層の厚みが調整される。図５の例においては、スペーサの高さに適合するように感光性樹脂層の厚みが調整される。 The thickness of the photosensitive resin layer after coating is appropriately adjusted according to the different member to be formed. For example, as shown in FIG. 5, the thickness of the photosensitive resin layer is adjusted so as to match the height (thickness) of the highest (thickest) member among the different types of members. In the example of FIG. 5, the thickness of the photosensitive resin layer is adjusted so as to match the height of the spacer.
上記の感光性樹脂組成物の塗布後は、感光性樹脂層に対して加熱処理（プリベーク）を施してもよい。 After application of the photosensitive resin composition, the photosensitive resin layer may be subjected to heat treatment (pre-baking).
本発明に用いられる基板としては、例えば石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。この中で特にコーニング社製１７３７ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり、寸法安定性および高温加熱処理における特性に優れ、また、ガラス中にアルカリ成分を含まない無アルカリガラスであるため、アクティブマトリックス方式による液晶表示装置用のカラーフィルタに適している。 As a substrate used in the present invention, for example, a non-flexible transparent rigid material such as quartz glass, Pyrex (registered trademark) glass, synthetic quartz plate, or a flexible resin material such as a transparent resin film or an optical resin plate is used. A transparent flexible material can be used. Among these, Corning 1737 glass is a material having a small coefficient of thermal expansion, excellent dimensional stability and characteristics in high-temperature heat treatment, and is an alkali-free glass containing no alkali component in the active matrix. Suitable for color filters for liquid crystal display devices.
２．異種部材形成工程
本発明における異種部材形成工程は、感光性樹脂層を、階調マスクを用いて露光し、現像して、ネガ型感光性樹脂からなる異種部材を同時に形成する工程である。
以下、階調マスク、および異種部材の形成方法について説明する。
2. Different member forming step In the present invention, the different member forming step is a step in which the photosensitive resin layer is exposed and developed using a gradation mask, and a different member made of a negative photosensitive resin is simultaneously formed.
Hereinafter, a gradation mask and a method for forming different members will be described.
（１）階調マスク
本発明に用いられる階調マスクは、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された半透明膜とを有し、上記透明基板が露出した透過領域および上記透明基板上に上記半透明膜が設けられた半透明領域を有し、上記透過領域および上記半透明領域が隣接するパターンを有する階調マスクであって、この階調マスクを用いて露光する際の光強度分布のシミュレーションを行った場合に、上記透過領域および上記半透明領域の境界から５μｍ以内の距離の領域で、上記透過領域から上記半透明領域に向けて光強度が単調に減少し、光強度分布に変曲点をもたないものである。
以下、階調マスクの各構成について説明する。
(1) Gradation mask The gradation mask used in the present invention has a transparent substrate and a translucent film formed in a pattern on the transparent substrate, and the transparent region where the transparent substrate is exposed and the transparent A gradation mask having a translucent region in which the translucent film is provided on a substrate, and having a pattern in which the transmissive region and the translucent region are adjacent to each other. When a simulation of the light intensity distribution is performed, the light intensity monotonously decreases from the transmissive region to the semi-transparent region at a distance within 5 μm from the boundary between the transmissive region and the semi-transparent region. The intensity distribution does not have an inflection point.
Hereinafter, each configuration of the gradation mask will be described.
（ｉ）透過領域および半透明領域
本発明における透過領域は、透明基板が露出した領域である。
また、本発明における半透明領域は、透明基板上に半透明膜が設けられた領域である。後述するように、階調マスクが遮光領域を有する場合には、半透明領域は、透明基板上に半透明膜のみが設けられた領域となる。
(I) Transmission region and translucent region The transmission region in the present invention is a region where the transparent substrate is exposed.
Moreover, the semi-transparent area | region in this invention is an area | region where the translucent film | membrane was provided on the transparent substrate. As will be described later, when the gradation mask has a light shielding region, the semitransparent region is a region in which only the semitransparent film is provided on the transparent substrate.
ここで、光の干渉による露光不良パターンの発生は、透過領域を通過した露光光に対する半透明領域を通過した露光光の位相の遅れによるものである。透過領域を通過した露光光に対する半透明領域を通過した露光光の位相の遅れが比較的大きい場合には、光の干渉による露光不良パターンが生じやすく、透過領域を通過した露光光に対する半透明領域を通過した露光光の位相の遅れが比較的小さい場合には、光の干渉による露光不良パターンが生じにくくなる。 Here, the occurrence of an exposure failure pattern due to light interference is caused by a delay in the phase of the exposure light that has passed through the semi-transparent region with respect to the exposure light that has passed through the transmission region. When the phase delay of the exposure light that has passed through the semi-transparent area with respect to the exposure light that has passed through the transmission area is relatively large, an exposure failure pattern due to light interference is likely to occur, and the translucent area for the exposure light that has passed through the transmission area If the phase delay of the exposure light that has passed through is relatively small, an exposure failure pattern due to light interference is less likely to occur.
したがって、透過領域を通過した露光光に対する半透明領域を通過した露光光の位相の遅れを、干渉波を生じない程度に小さくすることが好ましい。この位相差限界は半透明領域の透過率によって異なる。具体的には、半透明領域の波長３６５ｎｍでの透過率をＴ（％）、透過領域を通過した露光光に対する半透明領域を通過した露光光の位相の遅れをδ（ｒａｄ）とした場合に、−δ／ｌｎ（Ｔ／１００）が、干渉波を生じない程度に小さいことが望ましい。より具体的には、−δ／ｌｎ（Ｔ／１００）が０．４以下であることが好ましい。−δ／ｌｎ（Ｔ／１００）を上記範囲とすることにより、干渉の影響を小さくし、所望のパターンを形成することができるからである。一方、−δ／ｌｎ（Ｔ／１００）が上記範囲を超えると、光の回り込み等による干渉の影響が大きくなり、感光性樹脂を露光した際に、露光不良パターンが生じるおそれがある。 Therefore, it is preferable to reduce the phase delay of the exposure light that has passed through the translucent region with respect to the exposure light that has passed through the transmission region to such an extent that no interference wave is generated. This phase difference limit varies depending on the transmissivity of the translucent region. Specifically, when the transmissivity of the translucent region at a wavelength of 365 nm is T (%) and the phase delay of the exposure light that has passed through the translucent region with respect to the exposure light that has passed through the transmissive region is δ (rad). , −δ / ln (T / 100) is desirably small enough not to generate an interference wave. More specifically, −δ / ln (T / 100) is preferably 0.4 or less. This is because by setting −δ / ln (T / 100) in the above range, the influence of interference can be reduced and a desired pattern can be formed. On the other hand, when -δ / ln (T / 100) exceeds the above range, the influence of interference due to light wraparound becomes large, and there is a possibility that a poorly exposed pattern may occur when the photosensitive resin is exposed.
なお、上記各領域を通過した露光光の位相は、商品名ＭＰＭ−１００（レーザーテック社製）により測定することができる。これにより、透過領域を通過した露光光に対する半透明領域を通過した露光光の位相の遅れδを求めることができる。
また、半透明領域の波長３６５ｎｍでの透過率Ｔは、階調マスクの透明基板の透過率をリファレンス（１００％）として、半透明領域の透過率を測定することにより算出することができる。透過率を測定する装置としては、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 phase of the exposure light which passed each said area | region can be measured by brand name MPM-100 (made by Lasertec Corporation). As a result, the phase delay δ of the exposure light that has passed through the translucent region relative to the exposure light that has passed through the transmission region can be obtained.
The transmissivity T at a wavelength of 365 nm in the translucent region can be calculated by measuring the transmissivity of the translucent region with the transmissivity of the transparent substrate of the gradation mask as a reference (100%). As a device for measuring the transmittance, an ultraviolet / visible spectrophotometer (for example, Hitachi U-4000) or a device having a photodiode array as a detector (for example, Otsuka Electronics MCPD) can be used.
−δ／ｌｎ（Ｔ／１００）を上記範囲内とする方法としては、後述するように、半透明膜の材料の屈折率や半透明膜の膜厚を制御する方法等が挙げられる。 Examples of the method of setting −δ / ln (T / 100) within the above range include a method of controlling the refractive index of the material of the semitransparent film and the film thickness of the semitransparent film, as will be described later.
本発明の階調マスクは、異なる透過率特性をもつ複数種類の半透明領域を有していてもよい。この場合、多階調マスクとすることができる。例えば、後述するように半透明膜を複数層が積層されたものとすることにより、異なる透過率特性をもつ複数種類の半透明領域を設けることができる。 The gradation mask of the present invention may have a plurality of types of translucent regions having different transmittance characteristics. In this case, a multi-tone mask can be obtained. For example, as will be described later, a plurality of types of semi-transparent regions having different transmittance characteristics can be provided by forming a plurality of layers of semi-transparent films.
透過領域および半透明領域の形状としては、透過領域および半透明領域が隣接するパターンとなるものであれば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選択される。例えば、円形、矩形、多角形、線形など、種々の形状が挙げられる。中でも、図１（ｂ）に例示するような透過領域１３が半透明領域１２に囲まれているパターンとなる形状が好ましい。
The shape of the transmissive region and the semi-transparent region is not particularly limited as long as the transmissive region and the semi-transparent region are adjacent patterns, and is appropriately selected according to the application of the gradation mask of the present invention. . For example, various shapes, such as a circle, a rectangle, a polygon, and a line, are mentioned. Among these, a shape that forms a pattern in which the
透過領域が半透明領域に囲まれているパターンの場合、特に透過領域の形状が円形、多角形等であることが好ましい。 In the case of a pattern in which the transmissive region is surrounded by a semi-transparent region, it is particularly preferable that the shape of the transmissive region is a circle, a polygon, or the like.
（ii）半透明膜
本発明に用いられる階調マスク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るものであり、透過率調整機能を有するものである。
(Ii) Translucent film The translucent film in the gradation mask used in the present invention is formed in a pattern on a transparent substrate and has a transmittance adjusting function.
上述したように、透過領域を通過した露光光に対する半透明領域を通過した露光光の位相の遅れは比較的小さいことが好ましく、透過領域を通過した露光光に対する半透明領域を通過した露光光の位相の遅れが所定の値以下となることが好ましい。
このような光の位相差を実現可能な半透明膜の材料としては、例えば、クロム、チタン、ニッケル、ニッケル合金、モリブデンシリサイド、タンタル、アルミニウム、ケイ素、コバルト、コバルト合金等の金属が挙げられる。これらの中でも、パターニング性の観点から、クロム、チタン、ニッケル、ニッケル合金、タンタルが好ましい。すなわち、半透明膜が、クロム、チタン、ニッケル、ニッケル合金およびタンタルからなる群から選択される少なくとも１種の金属を含むことが好ましい。
As described above, it is preferable that the phase delay of the exposure light that has passed through the semi-transparent region with respect to the exposure light that has passed through the transmission region is relatively small, and the exposure light that has passed through the semi-transparent region with respect to the exposure light that has passed through the transmission region. It is preferable that the phase delay is not more than a predetermined value.
Examples of the material of the translucent film capable of realizing such a light phase difference include metals such as chromium, titanium, nickel, nickel alloy, molybdenum silicide, tantalum, aluminum, silicon, cobalt, and cobalt alloy. Among these, chromium, titanium, nickel, nickel alloy, and tantalum are preferable from the viewpoint of patternability. That is, it is preferable that the translucent film contains at least one metal selected from the group consisting of chromium, titanium, nickel, nickel alloy and tantalum.
半透明領域は、透明基板上に半透明膜のみが設けられた領域であり、透過領域は、透明基板が露出した領域である。したがって、半透明膜の位相差が比較的小さい場合には、透過領域を通過した露光光に対する半透明領域を通過した露光光の位相の遅れを比較的小さくすることができる。 The semi-transparent region is a region where only a semi-transparent film is provided on the transparent substrate, and the transmissive region is a region where the transparent substrate is exposed. Therefore, when the phase difference of the semitransparent film is relatively small, the phase delay of the exposure light that has passed through the semitransparent region with respect to the exposure light that has passed through the transmission region can be made relatively small.
この半透明膜の位相差は、半透明膜を構成する材料の屈折率と、半透明膜の膜厚との積で示される。そのため、半透明膜を構成する材料は、屈折率が比較的小さいことが好ましい。
このような屈折率が比較的小さい材料としては、例えば、クロム、タンタル、チタン等の金属、およびこれらの金属を含む化合物などが挙げられる。
The phase difference of the translucent film is indicated by the product of the refractive index of the material constituting the translucent film and the film thickness of the translucent film. Therefore, the material constituting the translucent film preferably has a relatively low refractive index.
Examples of such a material having a relatively low refractive index include metals such as chromium, tantalum, and titanium, and compounds containing these metals.
ここで、半透明膜として金属を一般的な手法により成膜する場合、微量の酸素および窒素が膜中に通常含まれてしまう。本発明の効果を実現するためには、金属を用いて成膜された半透明膜中の金属の含有量は、９７％以上であることが好ましく、中でも９９％以上であることが好ましい。また、金属を用いて成膜された半透明膜中の窒素の含有量は、３％以下であることが好ましく、中でも２％以下であることが好ましい。さらに、金属を用いて成膜された半透明膜中の酸素の含有量は、３％以下であることが好ましく、中でも２％以下であることが好ましい。 Here, when a metal is formed as a semitransparent film by a general method, a trace amount of oxygen and nitrogen are usually contained in the film. In order to realize the effect of the present invention, the content of the metal in the translucent film formed using a metal is preferably 97% or more, and more preferably 99% or more. Further, the content of nitrogen in the translucent film formed using a metal is preferably 3% or less, and more preferably 2% or less. Furthermore, the oxygen content in the translucent film formed using a metal is preferably 3% or less, and more preferably 2% or less.
また、半透明膜の透過率としては、特に限定されるものではない。 Further, the transmittance of the translucent film is not particularly limited.
半透明膜は、単層であってもよく、上述した材料からなる膜が複数層積層されたものであってもよい。なお、半透明膜が上述した材料からなる膜が複数層積層されたものである場合には、膜の積層数としては、通常２層〜３層程度とすることが好ましく、特に２層とすることが位相差の制御等の面から好ましい。 The translucent film may be a single layer, or may be a film in which a plurality of films made of the above materials are laminated. In addition, when the translucent film | membrane consists of the film | membrane which consists of the material mentioned above in multiple layers, it is preferable that the number of laminated | stacked films | membranes shall be about 2 to 3 layers normally, and it shall be especially 2 layers. This is preferable from the viewpoint of controlling the phase difference.
また、半透明膜の透過率はその膜厚により変わるため、半透明膜の膜厚は目的とする透過率に応じて適宜選択される。 Further, since the transmissivity of the semitransparent film varies depending on the film thickness, the film thickness of the translucent film is appropriately selected according to the target transmissivity.
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、スパッタリング法によりクロムを用いて半透明膜を成膜する場合は、Ａｒガス等のキャリア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半透明膜を成膜することができる。この際、Ａｒガス等のキャリアガスの他に、窒素ガス等が反応装置内に導入されることがあるが、各ガスの流量の割合を制御することで半透明膜の組成が制御されることから、Ａｒガスの流量を１とすると窒素ガスの流量比は０．２以下であることが好ましい。
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 translucent film using chromium by sputtering, a carrier gas such as Ar gas is introduced into the reaction apparatus, and the translucent film is formed by reactive sputtering using a Cr target. can do. At this time, in addition to the carrier gas such as Ar gas, nitrogen gas or the like may be introduced into the reactor, but the composition of the translucent film is controlled by controlling the ratio of the flow rate of each gas. Therefore, when the flow rate of Ar gas is 1, the flow rate ratio of nitrogen gas is preferably 0.2 or less.
また、半透明膜は、上記半透明領域の形状に応じて、透明基板上にパターン状に形成される。 The translucent film is formed in a pattern on the transparent substrate according to the shape of the translucent region.
（iii）透明基板
本発明に用いられる階調マスクにおける透明基板は、一般にフォトマスクに用いられる基板を使用することができる。例えば、ホウ珪酸ガラス、アルミノホウ珪酸ガラス等の光学研磨された低膨張ガラス、石英ガラス、合成石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、ソーダライムガラス、ホワイトサファイアなどの可撓性のない透明なリジット材、あるいは、透明樹脂フィルム、光学用樹脂フィルムなどの可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。中でも、石英ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり、寸法安定性および高温加熱処理における特性に優れている。
(Iii) Transparent substrate As the transparent substrate in the gradation mask used in the present invention, a substrate generally used for a photomask can be used. For example, optically polished low expansion glass such as borosilicate glass and aluminoborosilicate glass, quartz glass, synthetic quartz glass, Pyrex (registered trademark) glass, soda lime glass, white sapphire and other non-flexible transparent rigid materials Alternatively, a flexible transparent material having flexibility such as a transparent resin film and an optical resin film can be used. Among them, quartz glass is a material having a small coefficient of thermal expansion, and is excellent in dimensional stability and characteristics in high-temperature heat treatment.
（iv）遮光領域および遮光膜
本発明に用いられる階調マスクは、透明基板上に遮光膜がパターン状に形成されており、透明基板上に遮光膜が設けられた遮光領域を有していてもよい。
(Iv) Light shielding region and light shielding film The gradation mask used in the present invention has a light shielding film formed in a pattern on a transparent substrate, and has a light shielding region provided with a light shielding film on the transparent substrate. Also good.
遮光領域は、透明基板上に遮光膜が形成された領域であればよく、透明基板上に遮光膜のみが形成されていてもよく、透明基板上に遮光膜および半透明膜が形成されていてもよい。透明基板上に遮光膜および半透明膜が形成されている場合、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く、図１（ａ）に例示するように透明基板２／半透明膜３／遮光膜４の順であってもよく、図６（ａ）に例示するように透明基板２／遮光膜４／半透明膜３の順であってもよく、図６（ｂ）に例示するように半透明膜３／透明基板２／遮光膜４の順であってもよい。
The light shielding region may be a region where a light shielding film is formed on the transparent substrate, and only the light shielding film may be formed on the transparent substrate, and the light shielding film and the semitransparent film are formed on the transparent substrate. Also good. When the light-shielding film and the semi-transparent film are formed on the transparent substrate, the order of lamination of the transparent substrate, the light-shielding film and the semi-transparent film is not particularly limited, and is transparent as illustrated in FIG. The order may be
遮光領域の形状としては、透過領域および半透明領域が隣接するパターンとなるものであれば特に限定されるものではなく、本発明に用いられる階調マスクの用途に応じて適宜選択される。例えば、円形、矩形、多角形、線形など、種々の形状が挙げられる。 The shape of the light-shielding region is not particularly limited as long as the transmissive region and the semi-transparent region are adjacent patterns, and is appropriately selected according to the use of the gradation mask used in the present invention. For example, various shapes, such as a circle, a rectangle, a polygon, and a line, are mentioned.
また、本発明に用いられる階調マスクにおける遮光膜は、透明基板上にパターン状に形成されるものである。
遮光膜は、実質的に露光光を透過しないものであり、露光波長における平均透過率が０．１％以下であることが好ましい。このような遮光膜としては、一般にフォトマスクに用いられる遮光膜を用いることができ、例えば、クロム、モリブデンシリサイド、タンタル、アルミニウム、ケイ素、チタン等の金属の膜、あるいは、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム、酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素等の金属の酸化物や窒化物などの膜が挙げられる。また、ニッケル合金、コバルト合金、ニッケル−コバルト合金、およびこれらの酸化物、窒化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物などの膜も用いることができる。
Further, the light shielding film in the gradation mask used in the present invention is formed in a pattern on the transparent substrate.
The light-shielding film does not substantially transmit exposure light, and preferably has an average transmittance of 0.1% or less at the exposure wavelength. As such a light shielding film, a light shielding film generally used for a photomask can be used. For example, a metal film such as chromium, molybdenum silicide, tantalum, aluminum, silicon, titanium, or chromium oxide, chromium nitride, Examples thereof include films of oxides and nitrides of metals such as chromium oxynitride, silicon oxide, and silicon oxynitride. In addition, a nickel alloy, a cobalt alloy, a nickel-cobalt alloy, and films of these oxides, nitrides, oxynitrides, oxynitride carbides, and the like can also be used.
中でも、遮光膜としては、クロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム等のクロム系膜；ニッケルを主成分とするＮｉ−Ｃｕ−ＴｉおよびＮｉ−Ｔａ−Ｃｕ−Ｔｉ、ならびにこれらの酸化物、窒化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物等のニッケル合金系膜；コバルトを主成分とするＣｏ−Ｃｕ−ＴｉおよびＣｏ−Ｔａ−Ｃｕ−Ｔｉ、ならびにこれらの酸化物、窒化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物等のコバルト合金系膜；ニッケルおよびコバルトを主成分とするＮｉ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｔｉ、およびその酸化物、窒化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物等のニッケル−コバルト合金系膜が好適に用いられる。上記クロム系膜は、単層であってもよく、２層以上が積層されたものであってもよい。 Among them, examples of the light-shielding film include chromium-based films such as chromium, chromium oxide, chromium nitride, and chromium oxynitride; Ni—Cu—Ti and Ni—Ta—Cu—Ti mainly composed of nickel, and oxides thereof. Nickel alloy films such as nitride, oxynitride, oxynitride carbide, etc .; Co—Cu—Ti and Co—Ta—Cu—Ti mainly composed of cobalt, and oxides, nitrides, oxynitrides thereof, Cobalt alloy films such as oxynitride carbides; Ni—Co—Cu—Ti mainly composed of nickel and cobalt, and nickel-cobalt alloy films such as oxides, nitrides, oxynitrides, oxynitride carbides thereof Preferably used. The chromium film may be a single layer or may be a laminate of two or more layers.
また、遮光膜は、低反射機能を有していてもよい。低反射機能により、露光光の乱反射を防止することができるので、より鮮明なパターンを形成することができる。遮光膜に低反射機能を付加するには、例えば遮光膜表面に露光光の反射を防止する酸化クロム等のクロム化合物を含有させればよい。この場合、遮光膜が、表面に向かって徐々に含有成分が変化する傾斜界面により形成されたものであってもよい。 Further, the light shielding film may have a low reflection function. Since the low reflection function can prevent irregular reflection of exposure light, a clearer pattern can be formed. In order to add a low reflection function to the light shielding film, for example, a chromium compound such as chromium oxide for preventing reflection of exposure light may be contained on the surface of the light shielding film. In this case, the light shielding film may be formed by an inclined interface in which the content component gradually changes toward the surface.
遮光膜の膜厚としては、特に限定されるものではなく、遮光膜の種類等によって適宜選択される。例えばクロム膜の場合には５０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度であることが好ましい。 The thickness of the light shielding film is not particularly limited, and is appropriately selected depending on the type of the light shielding film. For example, in the case of a chromium film, the thickness is preferably about 50 nm to 150 nm.
また、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。 In addition, 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.
遮光膜は、上記遮光領域の形状に応じて、透明基板上にパターン状に形成される。 The light shielding film is formed in a pattern on the transparent substrate according to the shape of the light shielding region.
（ｖ）階調マスク
本発明に用いられる階調マスクは、上記の半透明領域および透過領域が形成されているものであれば特に限定されるものではなく、上述したように遮光領域が形成されていてもよく、さらには必要に応じて例えばアライメント用の領域等が形成されていてもよい。
(V) Gradation mask The gradation mask used in the present invention is not particularly limited as long as the translucent region and the transmissive region are formed. As described above, the light shielding region is formed. Further, for example, an alignment region or the like may be formed as necessary.
また、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。 In addition, the size of the gradation mask 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, the size is 300 mm × 400 mm to 1,600 mm. It can be about x1,800 mm.
本発明に用いられる階調マスクの製造方法は、透明基板上に半透明膜をパターン状に形成することにより、透過領域および半透明領域が隣接するパターンを有するように所定の位置に透過領域および半透明領域を配置することができる方法であれば特に限定されるものではない。 The method for manufacturing a gradation mask used in the present invention comprises forming a translucent film on a transparent substrate in a pattern so that the translucent area and the translucent area have a pattern adjacent to each other. The method is not particularly limited as long as the semitransparent region can be arranged.
また、透過領域および半透明領域に加えて、遮光領域を有する階調マスクを作製する場合には、階調マスクの製造方法は、透明基板上に半透明膜および遮光膜をパターン状に形成することにより、透過領域および半透明領域が隣接するパターンを有するように所定の位置に透過領域、半透明領域、および透過領域を配置することができる方法であれば特に限定されるものではない。 Further, in the case of manufacturing a gradation mask having a light shielding area in addition to a transmission area and a semitransparent area, the gradation mask manufacturing method forms a semitransparent film and a light shielding film in a pattern on a transparent substrate. Thus, the method is not particularly limited as long as the transmissive region, the semi-transparent region, and the transmissive region can be arranged at predetermined positions so that the transmissive region and the semi-transparent region have adjacent patterns.
中でも、階調マスクの製造方法は、半透明膜を形成するための材料として、この階調マスクを用いて露光する際の光強度分布のシミュレーションを行った場合に、上記透過領域および上記半透明領域の境界から５μｍ以内の距離の領域で、上記透過領域から上記半透明領域に向けて光強度が単調に減少し、光強度分布に変曲点をもたないものとなる材料を選択し、上記材料を用いて上記半透明膜を成膜する半透明膜成膜工程を有することが好ましい。 In particular, the gradation mask manufacturing method uses the transmission region and the semitransparent film as a material for forming a translucent film when a light intensity distribution is simulated when exposure is performed using the gradation mask. In a region within a distance of 5 μm from the boundary of the region, select a material whose light intensity monotonously decreases from the transmissive region toward the semi-transparent region and has no inflection point in the light intensity distribution, It is preferable to have a translucent film forming step of forming the translucent film using the material.
なお、階調マスクを用いて露光する際の光強度分布のシミュレーションを行った場合に、透過領域および半透明領域の境界から所定の距離の領域で、透過領域から半透明領域に向けて光強度が単調に減少し、光強度分布に変曲点をもたないことについては、上述したとおりであるので、ここでの説明は省略する。 In addition, when a light intensity distribution during exposure using a gradation mask is simulated, the light intensity from the transmissive area to the semi-transparent area at a predetermined distance from the boundary between the transmissive area and the semi-transparent area. Is monotonously decreasing and has no inflection point in the light intensity distribution, as described above, and thus will not be described here.
また、半透明膜を形成するための材料として、前記半透明領域の波長３６５ｎｍでの透過率をＴ（％）、前記透過領域を通過した露光光に対する前記半透明領域を通過した露光光の位相の遅れをδ（ｒａｄ）とした場合に、−δ／ｌｎ（Ｔ／１００）が０．４以下となる材料を選択することが好ましい。 Further, as a material for forming the translucent film, the transmittance of the translucent region at a wavelength of 365 nm is T (%), and the phase of the exposure light that has passed through the translucent region with respect to the exposure light that has passed through the transmissive region. It is preferable to select a material in which -δ / ln (T / 100) is 0.4 or less, where δ is the delay of δ.
なお、前記半透明領域の波長３６５ｎｍでの透過率をＴ（％）、上記透過領域を通過した露光光に対する上記半透明領域を通過した露光光の位相の遅れをδ（ｒａｄ）とした場合に、−δ／ｌｎ（Ｔ／１００）が０．４以下となることについても、上述したとおりであるので、ここでの説明は省略する。 When the transmissivity of the translucent region at a wavelength of 365 nm is T (%) and the phase delay of the exposure light that has passed through the translucent region with respect to the exposure light that has passed through the transmissive region is δ (rad). , −δ / ln (T / 100) is 0.4 or less, as described above, and thus the description thereof is omitted here.
また、階調マスクの製造方法については、一般的な方法を適用することができ、例えば特開２００７−１７８６４９号公報等に詳しく記載されている。 Further, a general method can be applied as a method for manufacturing a gradation mask, which is described in detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-178649.
（２）異種部材の形成方法
本発明においては、ネガ型感光性樹脂からなる異種部材を同時に形成することができる。
なお、「異種部材」とは、厚みおよび高さの少なくともいずれか一つが異なる部材をいう。異種部材の機能は同一であっても異なっていてもよい。ここで、厚みとは、部材自体の厚みであり、高さとは、基板からの高さをいう。
(2) Method for forming different members In the present invention, different members made of a negative photosensitive resin can be formed simultaneously.
“Different members” refers to members that differ in at least one of thickness and height. The functions of the different members may be the same or different. Here, the thickness is the thickness of the member itself, and the height is the height from the substrate.
本発明により形成される異種部材としては、露光工程を経て形成される種々の部材を挙げることができる。形成可能な異種部材としては、ネガ型感光性樹脂を用いて形成することができるものであればよい。具体的には、液晶表示装置用カラーフィルタについては、オーバーコート層およびスペーサ、オーバーコート層およびギャップ調整層、透過部用着色層および反射部用着色層などを挙げることができる。また、有機ＥＬ表示装置用カラーフィルタについては、白色パターン用オーバーコート層および赤色・緑色・青色パターン用オーバーコート層などが挙げられる。 Examples of the different member formed according to the present invention include various members formed through an exposure process. As the dissimilar member that can be formed, any member that can be formed using a negative photosensitive resin may be used. Specific examples of the color filter for a liquid crystal display device include an overcoat layer and a spacer, an overcoat layer and a gap adjusting layer, a transmissive color layer, and a reflective color layer. Examples of the color filter for an organic EL display device include a white pattern overcoat layer and a red / green / blue pattern overcoat layer.
形成可能な異種部材について図面を用いて説明する。
図７は、本発明に用いられる階調マスクの他の例を示す模式図であり、図８は、図７に示す階調マスクを用いて、オーバーコート層およびギャップ調整層を形成する例である。なお、図７（ａ）は図7（ｂ）のＤ−Ｄ線断面図である。
図７（ａ）に例示するように、階調マスク１は、透明基板２上にパターン状に半透明膜３および遮光膜４が形成されたものである。また、図７（ｂ）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４が設けられた遮光領域１１と、透明基板２上に半透明膜３のみが設けられた半透明領域１２と、透明基板２が露出した透過領域１３とを有しており、半透明領域１２と透過領域１３とが隣接するパターンを有している。
このような図７に示す階調マスク１を介してネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層に光５０を照射すると、図８に例示するように、半透明領域１２と透過領域１３との境界付近で光の干渉による露光不良パターンは発生せず、所望のパターンにオーバーコート層５５およびギャップ調整層５６を形成することができる。なお、図８においては、基板２１上に遮光部２２および着色層２３が形成されており、その着色層２３上にオーバーコート層５５およびギャップ調整層５６が形成される。ギャップ調整層５６が設けられている領域は反射部ｒ、ギャップ調整層が設けられていない領域は透過部ｔである。
Different members that can be formed will be described with reference to the drawings.
FIG. 7 is a schematic view showing another example of the gradation mask used in the present invention, and FIG. 8 is an example in which an overcoat layer and a gap adjusting layer are formed using the gradation mask shown in FIG. is there. FIG. 7A is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG.
As illustrated in FIG. 7A, the
When the light 50 is irradiated onto the photosensitive resin layer made of the negative photosensitive resin through the
図９は、図７に示す階調マスクを用いて、厚みの異なる反射部用着色層および透過部用着色層を形成する例である。
図７に示す階調マスク１を介してネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層に光５０を照射すると、図９に例示するように、半透明領域１２と透過領域１３との境界付近で光の干渉による露光不良パターンは発生せず、所望のパターンに反射部用着色層５７および透過部用着色層５８を形成することができる。なお、図９においては、遮光部２２が形成された基板２１上に反射部用着色層５７および透過部用着色層５８が形成される。反射部用着色層５７が設けられている領域は反射部ｒ、透過部用着色層５８が設けられている領域は透過部ｔである。
FIG. 9 shows an example in which a colored layer for a reflective portion and a colored layer for a transmissive portion having different thicknesses are formed using the gradation mask shown in FIG.
When light 50 is irradiated onto the photosensitive resin layer made of the negative photosensitive resin through the
図１０は、図７に示す階調マスクを用いて、厚みの異なる反射部用着色層および透過部用着色層を形成する例であり、ギャップ調整層上の反射部用着色層の厚みを薄くする例である。
図７に示す階調マスク１を介してネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層に光５０を照射すると、図１０に例示するように、半透明領域１２と透過領域１３との境界付近で光の干渉による露光不良パターンは発生せず、所望のパターンに反射部用着色層５９および透過部用着色層６０を形成することができる。なお、図１０においては、遮光部２２およびギャップ調整層２６が形成された基板２１上に反射部用着色層５９および透過部用着色層６０が形成される。ギャップ調整層２６および反射部用着色層５９が設けられている領域は反射部ｒ、透過部用着色層６０が設けられている領域は透過部ｔである。
FIG. 10 is an example in which the colored layer for the reflective portion and the colored layer for the transmissive portion having different thicknesses are formed using the gradation mask shown in FIG. 7, and the thickness of the colored layer for the reflective portion on the gap adjusting layer is reduced. This is an example.
When the photosensitive resin layer made of a negative photosensitive resin is irradiated with light 50 through the
図１１は、厚みの異なる赤色・緑色・青色パターン用オーバーコート層および白色パターン用オーバーコート層を形成する例であり、赤色・緑色・青色パターン用オーバーコート層および白色パターン用オーバーコート層の高さを均一にする例である。
図１１に例示するように、階調マスク１は、透明基板２上にパターン状に半透明膜３および遮光膜４が形成されたものであり、透明基板２上に遮光膜４が設けられた遮光領域１１と、透明基板２上に半透明膜３のみが設けられた半透明領域１２と、透明基板２が露出した透過領域１３とを有しており、半透明領域１２と透過領域１３とが隣接するパターンを有している。
このような階調マスク１を介してネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層に光５０を照射すると、図１１に例示するように、半透明領域１２と透過領域１３との境界付近で光の干渉による露光不良パターンは発生せず、所望のパターンに赤色・緑色・青色パターン用オーバーコート層６３および白色パターン用オーバーコート層６４を形成することができる。なお、図１１においては、基板２１上に遮光部２２および着色層（赤色パターン２３Ｒ、緑色パターン２３Ｇ、青色パターン２３Ｂ）が形成されており、その着色層上に赤色・緑色・青色パターン用オーバーコート層６３および白色パターン用オーバーコート層６４が形成される。着色層（赤色パターン２３Ｒ、緑色パターン２３Ｇ、青色パターン２３Ｂ）が設けられていない領域は、光がそのまま透過する白色パターンＷである。
FIG. 11 is an example of forming a red / green / blue pattern overcoat layer and a white pattern overcoat layer having different thicknesses. This is an example of making the thickness uniform.
As illustrated in FIG. 11, the
When the photosensitive resin layer made of a negative photosensitive resin is irradiated with light 50 through such a
中でも、本発明は、スペーサおよびオーバーコート層の同時形成、厚みの異なる着色層の同時形成、オーバーコート層およびギャップ調整層の同時形成などに適用することが好ましい。 Among these, the present invention is preferably applied to the simultaneous formation of the spacer and the overcoat layer, the simultaneous formation of the colored layers having different thicknesses, the simultaneous formation of the overcoat layer and the gap adjusting layer, and the like.
本工程においては、まず、感光性樹脂層を階調マスクを介して露光する。露光方式としては、上述したようにシミュレーションを行った場合に、透過領域および半透明領域の境界から所定の距離の領域で、透過領域から半透明領域に向けて光強度を単調に減少し、光強度分布に変曲点をもたないものとすることができれば、特に限定されるものではなく、例えばプロキシミティ露光方式、ミラープロジェクション露光方式等を挙げることができる。この露光により、照射部分で硬化反応が生じる。 In this step, first, the photosensitive resin layer is exposed through a gradation mask. As the exposure method, when the simulation is performed as described above, the light intensity is monotonously decreased from the transmissive region to the semi-transparent region at a predetermined distance from the boundary between the transmissive region and the semi-transparent region. The intensity distribution is not particularly limited as long as it does not have an inflection point, and examples thereof include a proximity exposure method and a mirror projection exposure method. This exposure causes a curing reaction in the irradiated area.
上記の露光後は、現像が行われる。現像により、感光性樹脂層が部分的に除去される。感光性樹脂としてネガ型感光性樹脂を用いるので、露光により硬化した部分が選択的に残存し、その他の部分が除去される。透過領域から露光された部位では硬化反応が十分に進行するのに対し、半透明領域から露光された部位では硬化反応が不十分となるので、形状、厚み、高さ等の異なる異種部材を同時に形成することができる。
この現像は、一般的な現像方法に従って行うことができる。
After the exposure, development is performed. The photosensitive resin layer is partially removed by development. Since a negative photosensitive resin is used as the photosensitive resin, a portion cured by exposure remains selectively and the other portions are removed. While the curing reaction proceeds sufficiently in the part exposed from the transmission region, the curing reaction becomes insufficient in the part exposed from the translucent region, so different types of members with different shapes, thicknesses, heights, etc. Can be formed.
This development can be performed according to a general development method.
また、露光および現像後、形成された異種部材に対して加熱処理（ポストベーク）を施してもよい。この加熱処理は、例えば温度１００〜２５０℃、処理時間１０〜６０分程度で適宜設定することができる。 Moreover, you may heat-process (post-bake) with respect to the formed dissimilar member after exposure and image development. This heat treatment can be appropriately set, for example, at a temperature of 100 to 250 ° C. and a treatment time of about 10 to 60 minutes.
３．その他の工程
本発明においては、感光性樹脂層形成工程前または異種部材形成工程後に、カラーフィルタにおける各種部材を形成する工程を必要に応じて行うことができる。
3. Other Steps In the present invention, a step of forming various members in the color filter can be performed as necessary before the photosensitive resin layer forming step or after the different member forming step.
例えば、基板上に着色層を形成する着色層形成工程を行うことができる。着色層は、通常、赤色パターン、緑色パターンおよび青色パターンから構成されるものである。
着色層は、例えば所望の着色剤を含有する感光性樹脂組成物を使用したフォトリソグラフィー法等により形成することができる。さらに、着色層の形成方法としては、印刷法、電着法、転写法、インクジェット法等の一般的な方法を使用することもできる。
着色層の厚みは、例えば０．５〜３．０μｍの範囲で設定することができる。
For example, a colored layer forming step of forming a colored layer on the substrate can be performed. The colored layer is usually composed of a red pattern, a green pattern, and a blue pattern.
The colored layer can be formed by, for example, a photolithography method using a photosensitive resin composition containing a desired colorant. Furthermore, as a method for forming the colored layer, a general method such as a printing method, an electrodeposition method, a transfer method, or an ink jet method can be used.
The thickness of the colored layer can be set, for example, in the range of 0.5 to 3.0 μm.
また例えば、基板上に遮光部（ブラックマトリックスという場合もある。）を形成する遮光部形成工程を行うことができる。遮光部は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法等によりクロム等の金属薄膜を形成し、この金属薄膜をパターニングすることにより形成することができる。この場合、遮光部の厚みは、２００〜５０００Å程度とすることができる。
また、遮光部は、カーボン微粒子等の遮光性粒子を含有させたポリイミド樹脂組成物、アクリル樹脂組成物、エポキシ樹脂組成物等を用いて樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングすることにより形成することもできる。さらに、遮光部は、カーボン微粒子、金属酸化物等の遮光性粒子を含有させた感光性樹脂組成物を用いて樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングすることにより形成することもできる。
Further, for example, a light shielding part forming step of forming a light shielding part (sometimes referred to as a black matrix) on the substrate can be performed. The light shielding portion can be formed by forming a metal thin film such as chromium by sputtering, vacuum deposition, or the like and patterning the metal thin film. In this case, the thickness of the light-shielding part can be about 200 to 5000 mm.
The light shielding part is formed by forming a resin layer using a polyimide resin composition, an acrylic resin composition, an epoxy resin composition, or the like containing light shielding particles such as carbon fine particles, and patterning the resin layer. You can also Furthermore, the light shielding part can also be formed by forming a resin layer using a photosensitive resin composition containing light shielding particles such as carbon fine particles and metal oxide, and patterning the resin layer.
さらに例えば、基板上に透明電極層を形成する透明電極層形成工程を行うことができる。透明電極層の形成材料としては、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）等、またはその合金等を挙げることができる。
透明電極層の成膜方法としては、例えばスパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の一般的な成膜方法を用いることができる。
この透明電極層の厚みは、例えば２００〜５０００Å程度とすることができる。
Further, for example, a transparent electrode layer forming step of forming a transparent electrode layer on the substrate can be performed. Examples of the material for forming the transparent electrode layer include indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO), and alloys thereof.
As a film forming method of the transparent electrode layer, for example, a general film forming method such as a sputtering method, a vacuum evaporation method, a CVD method, or the like can be used.
The thickness of the transparent electrode layer can be, for example, about 200 to 5000 mm.
また例えば、基板上にギャップ調整層を形成するギャップ調整層形成工程を行うことができる。ギャップ調整層の形成材料としては、例えば感光性アクリル樹脂、感光性ポリイミド、ネガレジスト、カルド樹脂、ポリシロキサン、ベンゾシクロブテン等を挙げることができる。
ギャップ調整層の形成方法としては、上記材料を用いて例えばフォトリソグラフィー法等により、形成することができる。
Further, for example, a gap adjusting layer forming step for forming a gap adjusting layer on the substrate can be performed. Examples of the material for forming the gap adjusting layer include photosensitive acrylic resin, photosensitive polyimide, negative resist, cardo resin, polysiloxane, benzocyclobutene, and the like.
As a method for forming the gap adjusting layer, the gap adjusting layer can be formed by using, for example, a photolithography method using the above material.
さらに例えば、異種部材を覆うように配向膜を形成する配向膜形成工程を行うことができる。配向膜は、例えば可溶性ポリイミド、ポリアミック酸タイプポリイミド、変性ポリイミド等の有機化合物を、一般的な印刷法、塗布方法により塗布し、その後、焼成することにより形成することができる。
配向膜の厚みは、５００〜１０００Å程度とすることができる。
Furthermore, for example, an alignment film forming step of forming an alignment film so as to cover different members can be performed. The alignment film can be formed, for example, by applying an organic compound such as soluble polyimide, polyamic acid type polyimide, or modified polyimide by a general printing method or application method, and then baking.
The thickness of the alignment film can be about 500 to 1000 mm.
４．用途
本発明のカラーフィルタの製造方法は、所定の階調マスクを用いていることから、液晶表示装置用のカラーフィルタの製造、特に大型の液晶表示装置用のカラーフィルタの製造に適している。
また、本発明のカラーフィルタの製造方法は、モノクロの液晶表示装置用の基板の製造に適用することもできる。
4). Applications The color filter manufacturing method of the present invention uses a predetermined gradation mask, and is therefore suitable for manufacturing a color filter for a liquid crystal display device, particularly for manufacturing a color filter for a large liquid crystal display device.
The color filter manufacturing method of the present invention can also be applied to manufacture of a substrate for a monochrome liquid crystal display device.
Ｂ．カラーフィルタ
本発明のカラーフィルタは、上述したカラーフィルタの製造方法を用いて製造されたことを特徴とするものである。
本発明のカラーフィルタは、ネガ型感光性樹脂からなる異種部材を有するものであり、この異種部材を構成するネガ型感光性樹脂が同一であるものである。
なお、異種部材については、上記「Ａ．カラーフィルタの製造方法」の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
また、カラーフィルタのその他の構成としては、一般的なカラーフィルタと同様とすることができる。
B. Color Filter The color filter of the present invention is manufactured using the above-described color filter manufacturing method.
The color filter of the present invention has a different type member made of a negative photosensitive resin, and the negative type photosensitive resin constituting the different type member is the same.
Since the dissimilar members are described in the above section “A. Color filter manufacturing method”, description thereof is omitted here.
Further, other configurations of the color filter can be the same as those of a general color filter.
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］
図１に示すような、透明基板２上に半透明膜３が設けられた半透明領域１２と、透明基板２が露出した透過領域１３とを有し、半透明領域１２と透過領域１３とが隣接するパターンを有する階調マスク１について、光強度分布をシミュレーションにより求めた。なお、図１（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
[Example 1]
As shown in FIG. 1, it has a
シミュレーション条件は、露光ギャップ：１５０μｍ、Ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ：１．５°、露光波長：３６５ｎｍ、半透明領域の透過率Ｔ：１０％〜９０％（３６５ｎｍ）、透過領域を通過した露光光に対する半透明領域を通過した露光光の位相の遅れ（位相差）δ：０．０１ｒａｄ〜１．２８ｒａｄ、透過領域の線幅：１５μｍ、露光方式：プロキシミティ露光方式とした。 The simulation conditions are as follows: exposure gap: 150 μm, Collimation: 1.5 °, exposure wavelength: 365 nm, transmissivity of translucent area T: 10% to 90% (365 nm), translucent area for exposure light passing through transmissive area The phase delay (phase difference) δ of the exposure light that passed through was set to 0.01 rad to 1.28 rad, the line width of the transmission region: 15 μm, and the exposure method: proximity exposure method.
シミュレーション結果から、光強度分布の形状を評価した。ここで、透過領域および半透明領域の境界から５μｍ以内の距離の領域で、透過領域から半透明領域に向けて光強度が単調に減少し、光強度分布に変曲点をもたないを○とし、それ以外を×とした。光強度分布の形状の評価と、−δ／ｌｎ（Ｔ／１００）の値を表１に示す。 From the simulation results, the shape of the light intensity distribution was evaluated. Here, in a region within a distance of 5 μm from the boundary between the transmission region and the translucent region, the light intensity monotonously decreases from the transmission region to the semitransparent region, and the light intensity distribution has no inflection point. And the others were marked with x. Table 1 shows the evaluation of the shape of the light intensity distribution and the value of -δ / ln (T / 100).
シミュレーションを行った場合に、−δ／ｌｎ（Ｔ／１００）が０．４以下のときには、透過領域および半透明領域の境界から５μｍ以内の距離の領域で、透過領域から半透明領域に向けて光強度が単調に減少し、光強度分布に変曲点をもたないことがわかった。 In the simulation, when −δ / ln (T / 100) is 0.4 or less, the region is within a distance of 5 μm from the boundary between the transmissive region and the semitransparent region, and is directed from the transmissive region to the semitransparent region. It was found that the light intensity decreased monotonously and had no inflection point in the light intensity distribution.
［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、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, the resist pattern was used as an etching mask, the chromium film was etched, and the remaining resist pattern was stripped to obtain a desired light-shielding film intermediate pattern. A commercially available cerium nitrate wet etchant (MR-ES manufactured by The Inktec Co., Ltd.) was used for etching the chromium film. The etching time for the chromium film was 60 seconds.
次いで、遮光膜中間パターンが形成された基板について、パターン寸法検査、パターン欠陥検査、必要に応じてパターン修正を行い、よく洗浄した後、クロム膜（半透明膜）を下記の条件でスパッタリング法にて成膜した。このとき、半透明膜の膜厚は１９ｎｍとした。
＜成膜条件＞
・ガス流量比 Ａｒ：Ｎ２＝５：１
・パワー：１．３ｋＷ
・ガス圧：３．５ｍＴｏｒｒ
次に、半透明膜上に市販のフォトレジスト（東京応化製 ｉｐ−３５００）を再度、厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレート上で１５分ベークした。
続いて半透明膜パターンとなる像を再度、レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で描画し、専用デベロッパー（東京応化社製 ＮＭＤ３）で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをマスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）で半透明膜および遮光膜をエッチングし、半透明膜パターンおよび遮光膜パターンを得た。エッチングは半透明膜および遮光膜に対して行った。
最後に残ったレジストを剥膜し、パターン寸法検査、パターン欠陥検査などの検査工程を経て、必要に応じてパターン修正を行い、階調マスクを得た。
Next, the substrate on which the light-shielding film intermediate pattern is formed is subjected to pattern dimension inspection, pattern defect inspection, pattern correction as necessary, and after being washed well, the chromium film (translucent film) is sputtered under the following conditions. To form a film. At this time, the thickness of the translucent film was 19 nm.
<Film formation conditions>
・ Gas flow ratio Ar: N 2 = 5: 1
・ Power: 1.3kW
・ Gas pressure: 3.5mTorr
Next, a commercially available photoresist (ip-3500 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was again applied on the semitransparent film at a thickness of 600 nm and baked on a hot plate heated to 120 ° C. for 15 minutes.
Subsequently, an image to be a translucent film pattern was drawn again with a laser drawing device (LRS11000-TFT3 manufactured by Micronic Co., Ltd.) and developed with a dedicated developer (NMD3 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) to obtain a resist pattern.
Next, using the resist pattern as a mask, the semitransparent film and the light shielding film were etched with a commercially available cerium nitrate wet etchant (MR-ES manufactured by The Inktec Co., Ltd.) to obtain a semitransparent film pattern and a light shielding film pattern. Etching was performed on the translucent film and the light shielding film.
Finally, the remaining resist was peeled off, and after undergoing inspection processes such as pattern dimension inspection and pattern defect inspection, pattern correction was performed as necessary to obtain a gradation mask.
（カラーフィルタの作製）
基板として、大きさが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。
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。
(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.
Next, a negative photosensitive resin composition for a red pattern, a negative photosensitive resin composition for a green pattern, and a negative photosensitive resin composition for a blue pattern having the following compositions were prepared.
＜赤色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物＞
・赤顔料（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 クロモフタルレッドＡ２Ｂ） ４．８重量部
・黄顔料（ＢＡＳＦ社製 パリオトールイエローＤ１８１９） １．２重量部
・分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１） ３．０重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７） １．４重量部
・開始剤（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
<Negative photosensitive resin composition for red pattern>
Red pigment (Ciba Specialty Chemicals chromophthal red A2B) 4.8 parts by weight Yellow pigment (BASF Pariotor Yellow D1819) 1.2 parts by weight Dispersant (Dispervic 161 manufactured by BYK Chemie) 3 1.0 part by weight / monomer (SR399 manufactured by Sartomer) 4.0 parts by weight Polymer I 5.0 parts by weight initiator (Irgacure 907 manufactured by Ciba Specialty Chemicals) 1.4 parts by weight initiator (2, 2′-bis (o-chlorophenyl) -4,5,4 ′, 5′-tetraphenyl-1,2′-biimidazole) 0.6 part by weight / solvent (propylene glycol monomethyl ether acetate) 80.0 parts by weight
＜緑色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物＞
・緑顔料（アビシア社製 モナストラルグリーン９Ｙ−Ｃ） ４．２重量部
・黄顔料（ＢＡＳＦ社製 パリオトールイエローＤ１８１９） １．８重量部
・分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１） ３．０重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７） １．４重量部
・開始剤（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
<Negative photosensitive resin composition for green pattern>
Green pigment (Avisia Monastral Green 9Y-C) 4.2 parts by weight Yellow pigment (BASF Paliotor Yellow D1819) 1.8 parts by weight Dispersant (Bicchemy Disperbic 161) 3.0 Parts by weight / monomer (SR399, manufactured by Sartomer) 4.0 parts by weight, polymer I 5.0 parts by weight, initiator (Irgacure 907, manufactured by Ciba Specialty Chemicals) 1.4 parts by weight, initiator (2,2 ′ -Bis (o-chlorophenyl) -4,5,4 ', 5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole) 0.6 parts by weight / solvent (propylene glycol monomethyl ether acetate) 80.0 parts by weight
＜青色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物＞
・青顔料（ＢＡＳＦ社製 ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ） ６．０重量部
・顔料誘導体（アビシア社製 ソルスパース５０００） ０．６重量部
・分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１） ２．４重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７） １．４重量部
・開始剤（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
<Negative photosensitive resin composition for blue pattern>
Blue pigment (BASF Heliogen Blue L6700F) 6.0 parts by weight Pigment derivative (Abyssia Solsperse 5000) 0.6 parts by weight Dispersant (Bic Chemie Dispersic 161) 2.4 parts by weight Monomer (SR399, manufactured by Sartomer) 4.0 parts by weight, Polymer I, 5.0 parts by weight, initiator (Irgacure 907, manufactured by Ciba Specialty Chemicals) 1.4 parts by weight, initiator (2,2'-bis (o -Chlorophenyl) -4,5,4 ', 5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole) 0.6 parts by weight / solvent (propylene glycol monomethyl ether acetate) 80.0 parts by weight
なお、上記のポリマーＩは、ベンジルメタクリレート：スチレン：アクリル酸：２−ヒドロキシエチルメタクリレート＝１５．６：３７．０：３０．５：１６．９（モル比）の共重合体１００モル％に対して、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを１６．９モル％付加したものであり、重量平均分子量は４２５００である。 The polymer I is based on 100 mol% of a copolymer of benzyl methacrylate: styrene: acrylic acid: 2-hydroxyethyl methacrylate = 15.6: 37.0: 30.5: 16.9 (molar ratio). 2-methacryloyloxyethyl isocyanate 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。
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。
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).
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：７５ｍＪ／ｃｍ２（Ｉ線換算）
・露光ギャップ：１５０μｍ
次いで、水酸化カリウム水溶液を用いて現像し、その後、２３０℃、３０分間の加熱処理を施し、スペーサおよびオーバーコート層を同時形成した。
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: 75 mJ / cm 2 (I-line conversion)
・ Exposure gap: 150μm
Next, development was performed using an aqueous potassium hydroxide solution, followed by heat treatment at 230 ° C. for 30 minutes to form a spacer and an overcoat layer at the same time.
［比較例１］
（階調マスクの作製）
下記のように半透明膜を成膜した以外は、実施例２と同様にして階調マスクを作製した。
遮光膜中間パターンが形成された基板について、パターン寸法検査、パターン欠陥検査、必要に応じてパターン修正を行い、よく洗浄した後、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。このとき、酸化窒化炭化クロム膜の膜厚は６３ｎｍとした。
＜成膜条件＞
・ガス流量比 Ａｒ：ＣＯ２：Ｎ２＝１：０．５：０．５
・パワー：１．５ｋＷ
・ガス圧：３ｍＴｏｒｒ
[Comparative Example 1]
(Production of gradation mask)
A gradation mask was produced in the same manner as in Example 2 except that a semitransparent film was formed as described below.
The substrate on which the light-shielding film intermediate pattern is formed is subjected to pattern dimension inspection, pattern defect inspection, pattern correction as necessary, and after cleaning, a chromium oxynitride carbide film (translucent film) is sputtered under the following conditions The film was formed. At this time, the thickness of the chromium oxynitride carbide film was set to 63 nm.
<Film formation conditions>
・ Gas flow ratio Ar: CO 2 : N 2 = 1: 0.5: 0.5
・ Power: 1.5kW
・ Gas pressure: 3mTorr
（カラーフィルタの作製）
実施例２と同様にして、カラーフィルタを作製した。
(Production of color filter)
A color filter was produced in the same manner as in Example 2.
［実施例２および比較例１の評価］
実施例２、比較例１の階調マスクについて、光強度分布をシミュレーションにより求めた。シミュレーション条件は、露光ギャップ：１５０μｍ、Ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ：１．５°、露光波長：３６５ｎｍ、半透明領域の透過率Ｔ：１０％（３６５ｎｍ）、透過領域を通過した露光光に対する半透明領域を通過した露光光の位相の遅れ（位相差）δ：０．０３ｒａｄまたは２．３４ｒａｄ、透過領域の直径：１５μｍ、露光方式：プロキシミティ露光方式とした。シミュレーション結果を図３に示す。
実施例２の階調マスク（図３（ａ））では、透過領域および半透明領域の境界から５μｍ以内の距離の領域で、透過領域から半透明領域に向けて光強度が単調に減少し、光強度分布に変曲点をもたないことがわかった。一方、比較例１の階調マスク（図３（ｂ））では、透過領域および半透明領域の境界から５μｍ以内の距離の領域で、透過領域から半透明領域に向けて光強度が単調に減少せず、光強度分布に変曲点をもっていた。
[Evaluation of Example 2 and Comparative Example 1]
For the gradation masks of Example 2 and Comparative Example 1, the light intensity distribution was obtained by simulation. The simulation conditions are as follows: exposure gap: 150 μm, collimation: 1.5 °, exposure wavelength: 365 nm, transmissivity of translucent area T: 10% (365 nm), exposure passing through translucent area with respect to exposure light passing through transmissive area Light phase delay (phase difference) δ: 0.03 rad or 2.34 rad, transmissive region diameter: 15 μm, exposure method: proximity exposure method. The simulation result is shown in FIG.
In the gradation mask of Example 2 (FIG. 3A), the light intensity monotonously decreases from the transmissive region to the semi-transparent region in a region within a distance of 5 μm from the boundary between the transmissive region and the semi-transparent region. It was found that the light intensity distribution has no inflection point. On the other hand, in the gradation mask of Comparative Example 1 (FIG. 3B), the light intensity monotonously decreases from the transmissive region to the semitransparent region in a region within a distance of 5 μm from the boundary between the transmissive region and the semitransparent region. Without having an inflection point in the light intensity distribution.
実施例２、比較例１の階調マスクを用いて形成されたスペーサおよびオーバーコート層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。なお、スペーサの断面形状は截頭円錐となっているものを○とし、オーバーコート層の形状は柱の裾部分で凹凸形状が無いものを○、意図しない凹凸形状があるものを×とした。評価結果を表２に示す。 The cross-sectional shapes of the spacer and the overcoat layer formed using the gradation masks of Example 2 and Comparative Example 1 were observed with a scanning electron microscope, and the dimensions were measured. In addition, the cross-sectional shape of the spacer is a circle with a truncated cone, the shape of the overcoat layer is a circle with no uneven shape at the bottom of the column, and the shape with an unintended uneven shape is x. The evaluation results are shown in Table 2.
実施例２の階調マスクを露光プロセスに用いることにより、スペーサおよびオーバーコート層として最適な形状および寸法をもつパターンを形成することができた。 By using the gradation mask of Example 2 in the exposure process, it was possible to form a pattern having an optimum shape and size as a spacer and an overcoat layer.
［実施例３］
（階調マスクの作製）
半透明膜の膜厚を１６ｎｍとし、オーバーコート層を形成するための半透明領域と、ギャップ調整層を形成するための透過領域とを有するように、遮光膜および半透明膜をパターン描画した以外は、実施例２と同様にして階調マスクを作製した。
[Example 3]
(Production of gradation mask)
Other than pattern-drawing the light-shielding film and the semi-transparent film so that the film thickness of the semi-transparent film is 16 nm and has a semi-transparent area for forming the overcoat layer and a transmission area for forming the gap adjusting layer Produced a gradation mask in the same manner as in Example 2.
（カラーフィルタの作製）
スペーサおよびオーバーコート層を形成するかわりに、上記階調マスクを使用してオーバーコート層およびギャップ調整層を形成する以外は、実施例２と同様にしてカラーフィルタを作製した。
(Production of color filter)
A color filter was produced in the same manner as in Example 2 except that instead of forming the spacer and the overcoat layer, the overcoat layer and the gap adjusting layer were formed using the gradation mask.
［比較例２］
（階調マスクの作製）
半透明膜の膜厚を５２ｎｍとし、オーバーコート層を形成するための半透明領域と、ギャップ調整層を形成するための透過領域とを有するように、遮光膜および半透明膜をパターン描画した以外は、比較例１と同様にして階調マスクを作製した。
[Comparative Example 2]
(Production of gradation mask)
Other than pattern-drawing the light-shielding film and the semi-transparent film so that the film thickness of the semi-transparent film is 52 nm and has a semi-transparent area for forming the overcoat layer and a transmissive area for forming the gap adjusting layer Produced a gradation mask in the same manner as in Comparative Example 1.
（カラーフィルタの作製）
スペーサおよびオーバーコート層を形成するかわりに、上記階調マスクを使用してオーバーコート層およびギャップ調整層を形成する以外は、実施例２と同様にしてカラーフィルタを作製した。
(Production of color filter)
A color filter was produced in the same manner as in Example 2 except that instead of forming the spacer and the overcoat layer, the overcoat layer and the gap adjusting layer were formed using the gradation mask.
［実施例３および比較例２の評価］
実施例３、比較例２の階調マスクについて、光強度分布をシミュレーションにより求めた。シミュレーション条件は、露光ギャップ：１５０μｍ、Ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ：１．５°、露光波長：３６５ｎｍ、半透明領域の透過率Ｔ：１５％（３６５ｎｍ）、透過領域を通過した露光光に対する半透明領域を通過した露光光の位相の遅れ（位相差）δ：０．０３ｒａｄまたは１．９３ｒａｄ、透過領域の幅：１００μｍ、半透明領域の幅：１００μｍ、露光方式：プロキシミティ露光方式とした。シミュレーション結果を図１２に示す。
実施例３の階調マスク（図１２（ａ））では、透過領域および半透明領域の境界から５μｍ以内の距離の領域で、透過領域から半透明領域に向けて光強度が単調に減少し、光強度分布に変曲点をもたないことがわかった。一方、比較例２の階調マスク（図１２（ｂ））では、透過領域および半透明領域の境界から５μｍ以内の距離の領域で、透過領域から半透明領域に向けて光強度が単調に減少せず、光強度分布に変曲点をもっていた。
[Evaluation of Example 3 and Comparative Example 2]
For the gradation masks of Example 3 and Comparative Example 2, the light intensity distribution was obtained by simulation. The simulation conditions are: exposure gap: 150 μm, Collimation: 1.5 °, exposure wavelength: 365 nm, transmissivity T of the translucent area: 15% (365 nm), exposure through the translucent area with respect to the exposure light that has passed through the transmissive area Light phase delay (phase difference) δ: 0.03 rad or 1.93 rad, transmissive region width: 100 μm, translucent region width: 100 μm, exposure method: proximity exposure method. The simulation result is shown in FIG.
In the gradation mask of Example 3 (FIG. 12A), the light intensity monotonously decreases from the transmissive region to the semi-transparent region in a region within a distance of 5 μm from the boundary between the transmissive region and the semi-transparent region. It was found that the light intensity distribution has no inflection point. On the other hand, in the gradation mask of Comparative Example 2 (FIG. 12B), the light intensity monotonously decreases from the transmissive region to the semitransparent region in a region within a distance of 5 μm from the boundary between the transmissive region and the semitransparent region. Without having an inflection point in the light intensity distribution.
実施例３、比較例２の階調マスクを用いて形成されオーバーコート層およびギャップ調整層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。なお、境界部の断面形状はギャップ調整層の裾部分に凹凸がなくギャップ調整層とオーバーコート層がなだらかに接しているものを○とし、意図しない凹凸があるものを×とした。評価結果を表３に示す。 The cross-sectional shapes of the overcoat layer and the gap adjusting layer formed using the gradation mask of Example 3 and Comparative Example 2 were observed with a scanning electron microscope, and the dimensions were measured. In addition, the cross-sectional shape of the boundary portion was evaluated as “◯” when the gap adjusting layer had no unevenness at the skirt portion and the gap adjusting layer and the overcoat layer were in gentle contact, and “x” when there was unintended unevenness. The evaluation results are shown in Table 3.
実施例３の階調マスクを露光プロセスに用いることにより、オーバーコート層およびギャップ調整層として最適な形状および寸法をもつパターンを形成することができた。 By using the gradation mask of Example 3 in the exposure process, it was possible to form a pattern having an optimum shape and size as an overcoat layer and a gap adjusting layer.
１ … 階調マスク
２ … 透明基板
３ … 半透明膜
４ … 遮光膜
１１ … 遮光領域
１２ … 半透明領域
１３ … 透過領域
２１ … 基板
２５ … 感光性樹脂層
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記感光性樹脂層を、階調マスクを用いて露光し、現像して、前記ネガ型感光性樹脂からなる異種部材を同時に形成する異種部材形成工程とを有するカラーフィルタの製造方法であって、
前記階調マスクが、透明基板と、前記透明基板上にパターン状に形成された半透明膜とを有し、前記透明基板が露出した透過領域および前記透明基板上に前記半透明膜が設けられた半透明領域を有し、前記透過領域および前記半透明領域が隣接するパターンを有し、
前記階調マスクが、前記半透明領域の露光光の波長３６５ｎｍでの透過率をＴ（％）、前記透過領域を通過した露光光に対する前記半透明領域を通過した露光光の位相の遅れをδ（ｒａｄ）とした場合に、−δ／ｌｎ（Ｔ／１００）が０．４以下であり、
当該階調マスクを用いて露光する際の光強度分布のシミュレーションを行った場合に、前記透過領域および前記半透明領域の境界から５μｍ以内の距離の領域で、前記透過領域から前記半透明領域に向けて光強度が単調に減少し、光強度分布に変曲点をもたないものであることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 A photosensitive resin layer forming step of forming a photosensitive resin layer made of a negative photosensitive resin on a substrate;
The photosensitive resin layer is exposed using a gradation mask, developed, and a heterogeneous member forming step of simultaneously forming the heterogeneous member made of the negative photosensitive resin,
The gradation mask has a transparent substrate and a translucent film formed in a pattern on the transparent substrate, and the translucent film is provided on the transparent region where the transparent substrate is exposed and on the transparent substrate. Having a translucent region, and having a pattern in which the transmissive region and the translucent region are adjacent,
The gradation mask has T (%) as a transmittance at a wavelength of 365 nm of exposure light in the semi-transparent region, and δ represents a phase delay of the exposure light that has passed through the semi-transparent region with respect to the exposure light that has passed through the transmission region. (Rad), -δ / ln (T / 100) is 0.4 or less,
When a simulation of the light intensity distribution at the time of exposure using the gradation mask is performed, the region from the transmission region to the semi-transparent region is within a distance of 5 μm from the boundary between the transmission region and the semi-transparent region. A method for producing a color filter, characterized in that the light intensity decreases monotonously and has no inflection point in the light intensity distribution.
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