JP6287504B2 - 近接露光方法および近接露光方法を用いたカラーフィルタの製造方法 - Google Patents
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Description
はじめに、合成樹脂、光重合開始剤および黒色顔料を含む感光性樹脂組成物32を準備する。図4には、本実施の形態による光重合開始剤の吸収スペクトルS1を示す。図4に示すように、300nm〜500nmの波長域において、吸収スペクトルS1は巨視的には、波長が大きくなるにつれて減少している。なお「巨視的」とは、例えば、50nm刻みで吸収スペクトルS1を見た場合の特性を意味している。より具体的には、光重合開始剤の吸収係数の値を、300nm以上かつ350nm以下の範囲内、351nm以上かつ400nm以下の範囲内、401nm以上かつ450nm以下の範囲内および451nm以上かつ500nm以下の範囲内でそれぞれ積分した場合に、積分値が、波長が大きくなるにつれて減少する、ということを意味している。一方、吸収スペクトルS1をより詳細に見た場合、例えば数nm刻みで見た場合、吸収スペクトルS1は、300nm以上かつ350nm以下の波長域にピークP1を有している。また吸収スペクトルS1は、351nm以上かつ400nm以下の波長域にはピークを有していない。
なお図4には、参考のため、従来の近接露光方法において一般に用いられている光重合開始剤の吸収スペクトルS2〜S5を併せて示している。図4に示すように、各吸収スペクトルS2〜S5を数nm刻みで見た場合、吸収スペクトルS2〜S5はそれぞれ、351nm以上かつ400nm以下の波長域にピークP2〜P5を有している。
次に、上述の光重合開始剤を含む感光性樹脂組成物32を、基板31上に塗布する。塗布方法としては、印刷法などが適宜採用され得る。これによって、図6(a)に示すように、感光性樹脂組成物32が設けられた基板31を得ることができる。
その後、図1に示す近接露光装置1において、ロボットアーム(図示せず)を用いて、感光性樹脂組成物32が設けられた基板31を露光ステージ12(チャックステージ13)上に載置する。
この状態で、近接露光装置1においては、制御装置29による制御の下で、露光ステージ12の駆動ステージ14によりチャックステージ13を移動させて、感光性樹脂組成物32が設けられた基板31をフォトマスク16に対して位置決めする。この際、図6(b)に示すように、フォトマスク16と基板31の感光性樹脂組成物32との間に所定の隙間sが存在するよう、基板31を配置する。隙間sは、例えば75μm〜300μmの範囲内になっている。次に図6(b)に示すように、フォトマスク16を介して、基板31上の感光性樹脂組成物32へ向けて、照射光学系20からの露光光L1を照射する。これによって、基板31上の感光性樹脂組成物32を所定のパターンで露光する。なおフォトマスク16の開口部17は、図5に示すように基板31に複数のカラーフィルタ40が割り付けられるよう、構成されている。
次に、現像液を用いて感光性樹脂組成物32を現像処理する。これによって、感光性樹脂組成物32のうち露光光が照射されていない部分が現像液に溶解する。このようにして、図6(c)に示すように、所望の幅wを有する感光性樹脂組成物32のパターンを得ることができる。幅wは、その最小値が例えば10μm以下になっている。また、感光性樹脂組成物32の厚みhは例えば1μm〜2μmの範囲内になっている。なお後述する実施例において感光性樹脂組成物の厚みを測定した結果、1.14μm〜1.75μmの範囲内になっていた。
なお図6(d)に示すように、上述の現像工程の後、感光性樹脂組成物32に対して基板31側から露光光L2を更に照射する第2露光工程をさらに実施してもよい。これによって、感光性樹脂組成物32のうち基板31側の表面やその近傍の部分をより確実に硬化させることができる。また、第2露光工程の後、感光性樹脂組成物32に対して焼成処理を施してもよい。これらのことにより、感光性樹脂組成物32のパターンの断面形状や線幅がばらついてしまうことをさらに抑制することができる。
この場合、350nm以下の波長域の光をカットする短波長カットフィルタ27によっては、光重合開始剤にその吸収係数がピークとなる波長の光が照射されることを防ぐことができない。このため、感光性樹脂組成物における重合反応の進み方の程度が、感光性樹脂組成物に照射される露光光の照度の差に対して敏感になってしまい、この結果、得られるパターンの線幅がばらついてしまうことが考えられる。
一方、より高波長側にカット周波数を有する短波長カットフィルタを用いることも考えられる。例えば、400nm以下の波長域の光をカットする短波長カットフィルタを用いることが考えられる。しかしながら、この場合、深紫外線の光だけでなく、約360nmにピークを有するi線までもがカットされることになり、露光光の照度が著しく低下してしまう。この結果、露光処理に要する時間が長くなり、カラーフィルタ40の製造効率が低下してしまう。
はじめに、10μm以下の線幅を有する開口部のパターンが全域にわたって形成された、M01サイズのフォトマスクを準備した。次に、可視光域及び紫外線域の光から350nm以下の波長域の光がカットされた光を、フォトマスクに向けて照射した。また、フォトマスクを通過した光の照度を複数の場所で測定した。結果、測定された照度の最大値は23.8mW/cm2であり、最小値は22.4mW/cm2であり、平均値は23.3mW/cm2であった。なお、フォトマスクに向けて照射する光の照度は、フォトマスクの4隅部分を通過した光の照度およびフォトマスクの中央部分を通過した光の照度の平均値に露光時間を掛けた値が予め定められた値になるよう、制御されていた。
はじめに、6μmの線幅を有する開口部のパターンが形成されたフォトマスクを準備した。また、感光性樹脂組成物が設けられた基板を準備した。感光性樹脂組成物としては、上述のように、合成樹脂と、黒色顔料と、300nm以上かつ350nm以下の波長域に吸収係数のピークを有する光重合開始剤と、を含むものを用いた。
短波長カットフィルタを用いなかったこと以外は、上述の実施例2の場合と同様にして、現像時間および露光量を変えてブラックマトリクス層を形成した。表3に、得られたブラックマトリクス層の線幅を示す。
フォトマスクと感光性樹脂組成物との間の隙間を170μm、180μm、190μmまたは200μmに設定したこと以外は、実施例2の場合と同様にして、フォトリソグラフィー法によりブラックマトリクス層を形成した。なお、露光時間は50秒とし、露光量は50mJ/cm2とし、現像時間は50秒とし、現像後のポストベイク処理の温度は230℃とした。結果、隙間が170μm、180μm、190μmおよび200μmの場合に形成されたブラックマトリクス層の線幅の平均値はそれぞれ7.0μm、7.2μm、6.5μmおよび6.7μmであった。この結果から、隙間の大きさに対するブラックマトリクス層の線幅の依存性は小さいと言える。
10 露光装置本体
11 基台
12 露光ステージ
13 チャックステージ
14 駆動ステージ
15 マスクステージ
16 フォトマスク
20 照射光学系
21 超高圧水銀灯
22 パラボラミラー
23 コールドミラー
24 インテグレータレンズ
25 球面鏡
26 シャッタ
27 短波長カットフィルタ
29 制御装置
31 基板
32 感光性樹脂組成物
40 カラーフィルタ
41 ブラックマトリクス層
42 第1着色層
43 第2着色層
44 第4着色層
Claims (7)
- 光重合開始剤を含む感光性樹脂組成物が設けられた基板を準備する工程と、
前記基板を露光ステージ上に載置する工程と、
前記露光ステージ上に載置された前記基板上の前記感光性樹脂組成物へ向けて、前記基板の前記感光性樹脂組成物との間に隙間が存在するよう配置されたフォトマスクを介して、照射光学系からの露光光を照射する露光工程と、を備え、
前記照射光学系は、可視光域及び紫外線域の光から350nm以下の波長域の光がカットされた光を前記露光光として照射し、
前記感光性樹脂組成物の前記光重合開始剤の吸収スペクトルは、300nm以上かつ350nm以下の波長域にピークを有する、近接露光方法。 - 前記感光性樹脂組成物の前記光重合開始剤の吸収スペクトルは、351nm以上かつ400nm以下の波長域にはピークを有さない、請求項1に記載の近接露光方法。
- 前記照射光学系は、可視光域及び紫外線域の光を出射する光源と、前記光源から出射された光から350nm以下の波長域の光をカットする短波長カットフィルタと、を有する、請求項1または2に記載の近接露光方法。
- 前記フォトマスクは、730mm×920mmサイズまたは620mm×750mmサイズ以上の寸法を有する、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の近接露光方法。
- 前記フォトマスクの開口部の幅の最小値は、10μm以下である、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の近接露光方法。
- 前記感光性樹脂組成物は、露光されて現像されることにより、カラーフィルタのブラックマトリクス層となるものであり、
前記フォトマスクには、カラーフィルタ用のブラックマトリクス層に対応する開口部のパターンが多面付けされている、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の近接露光方法。 - 請求項6に記載の近接露光方法を用いて、前記基板に複数割り付けられる前記カラーフィルタの前記ブラックマトリクス層を形成する工程を含む、カラーフィルタの製造方法。
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