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JP5169072B2 - Manufacturing method of color filter for liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a color filter for a liquid crystal display device by which an exposure defective pattern due to interference of light is hardly caused and satisfactory height difference can be easily obtained in a region where a translucent region and a transmission region are adjacent to each other in a gradation mask. <P>SOLUTION: The gradation mask is used to solve the problem. The gradation mask has a transparent substrate, and a light shielding film and a translucent film formed in a pattern shape on the transparent substrate, has a transmission region where the transparent substrate is exposed, a light shielding region where the light shielding film is provided on the transparent substrate and a translucent region where only the translucent film is provided on the transparent substrate and has a pattern where the transmission region and the translucent region are adjacent to each other; wherein light intensity is monotonously reduced from the transmission region toward the translucent region and no inflection point exists in light intensity distribution in a region within 5 &mu;m distance from the boundary between the transmission region and the translucent region when simulation of the light intensity distribution when exposure is performed using the gradation mask is performed. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、高さの異なるスペーサおよび配向制御用突起を形成する、液晶表示装置用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 a liquid crystal display device, in which spacers and alignment control protrusions having different heights are formed.

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.

垂直配向(VA)方式等の液晶表示装置においては、液晶分子の配向を制御する配向制御用突起や、基板間のギャップを保持するスペーサが設けられている。また近年、液晶表示装置での低温発泡の発生を抑制し、局所的な荷重に対して耐性を向上させるために、高さの異なるスペーサを設ける試みがなされている。   In a vertical alignment (VA) type liquid crystal display device, alignment control protrusions for controlling the alignment of liquid crystal molecules and spacers for holding a gap between substrates are provided. In recent years, attempts have been made to provide spacers having different heights in order to suppress the occurrence of low-temperature foaming in a liquid crystal display device and to improve resistance to local loads.

従来では、配向制御用突起およびスペーサを形成する際には、配向制御用突起およびスペーサの高さや物性等が異なるために、フォトリソグラフィー工程を2回行う必要があった。また、配向制御用突起および高さの異なるスペーサを形成する際には、フォトリソグラフィー工程を3回行う必要があった。しかしながら、これでは生産性が低下するという問題がある。   Conventionally, when forming alignment control protrusions and spacers, the height, physical properties, and the like of the alignment control protrusions and spacers are different, and thus it is necessary to perform the photolithography process twice. Further, when forming the alignment control protrusions and the spacers having different heights, it is necessary to perform the photolithography process three times. However, this has a problem that productivity is lowered.

そこで、カラーフィルタの製造効率を向上させる等の目的から、例えば露光光を所望の透過率で透過する半透明膜のパターンが形成された階調マスクを用いて、配向制御用突起とスペーサとを一括して形成する方法や、高さの異なるスペーサ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1〜4参照)。   Therefore, for the purpose of improving the manufacturing efficiency of the color filter, for example, the alignment control protrusion and the spacer are formed using a gradation mask in which a pattern of a translucent film that transmits exposure light at a desired transmittance is formed. A method of forming in a lump, a method of forming spacers having different heights in a lump, and the like have been proposed (for example, see Patent Documents 1 to 4).

上記階調マスクとしては、例えば図14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。これにより、配向制御用突起とスペーサとを一括して形成したり、高さの異なるスペーサを一括して形成したりすることが可能となる。   As the gradation mask, for example, as shown in FIG. 14, a transparent substrate 102, a semitransparent film 103 formed on the transparent substrate 102 and transmitting exposure light with a desired transmittance, and the semitransparent film 103 And the light-shielding film 104 that substantially shields the exposure light formed on the substrate. Such a gradation mask includes a transparent region 113 through which the transparent substrate 102 is exposed and transmitting light, a light-blocking region 111 that does not substantially transmit light through the light-blocking film 104, and the amount of light transmitted through the semi-transparent film 103. And a semi-transparent region 112 adjusted, and gradation can be obtained by the difference in transmittance. As a result, it is possible to form the alignment control protrusions and the spacers at once, or to form spacers having different heights at the same time.

また、カラーフィルタの製造効率を向上させる等の目的から、例えば配向制御用突起、第一フォトスペーサ、およびこの第一フォトスペーサより高さの低い第二フォトスペーサにそれぞれ対応する遮光膜のパターンが形成されたフォトマスクを用いて、配向制御用突起と高さの異なるスペーサ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5参照)。   For the purpose of improving the production efficiency of the color filter, for example, the alignment control projection, the first photo spacer, and the pattern of the light shielding film respectively corresponding to the second photo spacer having a height lower than the first photo spacer are provided. There has been proposed a method of forming alignment control protrusions and spacers having different heights at once using the formed photomask (see, for example, Patent Document 5).

上記フォトマスクは、例えば図13に示すように、透明基板102上に遮光膜104がパターン状に形成されており、各遮光膜のパターンの幅が、第一フォトスペーサに対応するパターン121>第二フォトスペーサに対応するパターン122>配向制御用突起に対応するパターン123の順に小さくなるものである。このフォトマスクでは、パターンの幅が小さくなるほど回折光が多くなることを利用して、配向制御用突起と高さの異なるスペーサとを一括して形成することが可能となる。   In the photomask, for example, as shown in FIG. 13, a light-shielding film 104 is formed in a pattern on a transparent substrate 102, and the width of each light-shielding film has a pattern 121> first corresponding to the first photospacer. The pattern 122 decreases in the order of the pattern 122 corresponding to the two photo spacers> the pattern 123 corresponding to the alignment control protrusion. In this photomask, it is possible to collectively form alignment control protrusions and spacers having different heights by utilizing the fact that the diffracted light increases as the pattern width decreases.

特開2007−171623号公報JP 2007-171623 A 特開2007−178649号公報JP 2007-178649 A 特開2007−178662号公報JP 2007-178662 A 特開2007−178688号公報JP 2007-178688 A 特開2007−94064号公報JP 2007-94064 A

しかしながら、特許文献1〜4に記載の階調マスクを用いて、配向制御用突起およびスペーサ、あるいは、高さの異なるスペーサを同時に形成する場合、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配向制御用突起やスペーサ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 the alignment control protrusions and spacers, or spacers having different heights are formed at the same time using the gradation masks described in Patent Documents 1 to 4, the semitransparent region and the transmissive region are adjacent to each other. Interference waves are likely to occur due to the phase shift of the light passing through each region. For this reason, it may be difficult to form alignment control protrusions or spacers 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、ポジ型感光性樹脂を露光し配向制御用突起53とスペーサ(高スペーサ51,低スペーサ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、配向制御用突起53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、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 above-mentioned gradation mask is used to expose the positive photosensitive resin and the alignment control projections 53 and the spacers (the high spacer 51 and the low spacer 52) are collectively formed, Interference occurs due to the influence of the phase shift, and the film thickness of the alignment control projection 53 becomes a thin film near the boundary between the translucent region and the transmissive region, which may result in a poor exposure pattern. For this reason, when the color filter and the liquid crystal drive side substrate are opposed to each other to form a liquid crystal display device, the above-mentioned exposure defect pattern causes a liquid crystal alignment defect, and high-quality display becomes difficult.

また、特許文献5に記載のフォトマスクを用いる場合、パターンの幅の差異による光の回折効果だけで、それぞれ高さの異なる配向制御用突起、第一フォトスペーサおよび第二フォトスペーサを形成するため、フォトマスクやカラーフィルタのサイズ等によってはパターンの幅の差を大きくすることが難しく、充分に高さの差をつけられない場合があった。   Further, when the photomask described in Patent Document 5 is used, the alignment control protrusion, the first photospacer, and the second photospacer having different heights are formed only by the light diffraction effect due to the difference in pattern width. Depending on the size of the photomask or color filter, it may be difficult to increase the difference in pattern width, and the difference in height may not be sufficient.

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く、容易に充分な高さの差をつけることが可能な液晶表示装置用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 it is difficult for an exposure failure pattern due to light interference to occur in an area where a semi-transparent area and a transmission area of a gradation mask are adjacent to each other, and the height is easily high. It is a main object of the present invention to provide a method for manufacturing a color filter for a liquid crystal display device capable of providing a difference.

上記目的を達成するために、本発明は、着色層が形成された基板上にポジ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、上記ポジ型感光性樹脂からなる高スペーサ、低スペーサおよび配向制御用突起を同時に形成する露光・現像工程とを有する液晶表示装置用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遮光膜および半透明膜とを有し、上記透明基板が露出した透過領域、上記透明基板上に上記遮光膜が設けられた遮光領域および上記透明基板上に上記半透明膜のみ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液晶表示装置用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 comprises a photosensitive resin layer forming step of forming a photosensitive resin layer made of a positive photosensitive resin on a substrate on which a colored layer is formed, and the photosensitive resin layer, Manufacturing of a color filter for a liquid crystal display device having an exposure / development process in which a high spacer, a low spacer, and an alignment control protrusion made of the positive photosensitive resin are simultaneously formed by exposing and developing using a gradation mask The gradation mask includes a transparent substrate, a light-shielding film and a semi-transparent film formed in a pattern on the transparent substrate, and a transparent region where the transparent substrate is exposed, on the transparent substrate. A light-shielding region provided with the light-shielding film and a semi-transparent region provided only with the semi-transparent film on the transparent substrate, and the transmission region and the semi-transparent region have adjacent patterns. Use tone mask When the light intensity distribution at the time of exposure is simulated, the light intensity is monotonically from the transmissive area toward the semi-transparent area in the area within 5 μm from the boundary between the transmissive area and the semi-transparent area. The present invention provides a method for manufacturing a color filter for a liquid crystal display device, characterized in that the light intensity distribution has no inflection point.

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、目的とするパターン状に配向制御用突起を形成すること等が可能となる。また、半透明領域では、半透明膜の透過率によって露光後の感光性樹脂層の膜厚を制御することができるので、高スペーサおよび配向制御用突起の高さの差を比較的大きくすること等が容易に可能である。   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, it is possible to form the alignment control protrusions in a target pattern. In the semi-transparent region, the film thickness of the photosensitive resin layer after exposure can be controlled by the transmittance of the semi-transparent film, so that the difference in height between the high spacer and the alignment control protrusion is made relatively large. Etc. are easily possible.

上記発明においては、上記階調マスクにおいて、上記遮光領域が、上記高スペーサに対応する第1遮光領域と、上記低スペーサに対応する第2遮光領域とを有し、上記第1遮光領域の幅が上記第2遮光領域の幅よりも大きくてもよい。この場合には、階調マスクの第1遮光領域を利用して高スペーサを形成し、第2遮光領域を利用して低スペーサを形成し、半透明領域を利用して配向制御用突起を形成し、高スペーサ、低スペーサおよび配向制御用突起を同時に形成することができる。   In the above invention, in the gradation mask, the light shielding region includes a first light shielding region corresponding to the high spacer and a second light shielding region corresponding to the low spacer, and the width of the first light shielding region. May be larger than the width of the second light shielding region. In this case, a high spacer is formed using the first light shielding region of the gradation mask, a low spacer is formed using the second light shielding region, and an alignment control protrusion is formed using the translucent region. In addition, the high spacer, the low spacer, and the alignment control protrusion can be formed at the same time.

また上記発明においては、上記階調マスクにおいて、上記半透明領域が、上記低スペーサに対応する第1半透明領域と、上記配向制御用突起に対応する第2半透明領域とを有し、上記第1半透明領域の透過率が上記第2半透明領域の透過率よりも低くてもよい。この場合には、階調マスクの遮光領域を利用して高スペーサを形成し、第1半透明領域を利用して低スペーサを形成し、第2半透明領域を利用して配向制御用突起を形成し、高スペーサ、低スペーサおよび配向制御用突起を同時に形成することができる。   In the above invention, in the gradation mask, the translucent region includes a first translucent region corresponding to the low spacer and a second translucent region corresponding to the alignment control protrusion, The transmittance of the first translucent region may be lower than the transmittance of the second translucent region. In this case, a high spacer is formed using the light shielding region of the gradation mask, a low spacer is formed using the first semi-transparent region, and an alignment control protrusion is formed using the second semi-transparent region. The high spacer, the low spacer, and the alignment control protrusion can be formed at the same time.

さらに本発明においては、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、階調マスクの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。   Further, in the present invention, the gradation mask has a transmittance of T (%) at a wavelength of 365 nm of the semi-transparent region, and 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 transmissive region. When the delay is 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 transmission region and the semitransparent region of the gradation mask are adjacent to each other, the influence of light interference is reduced. Because it can.

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.

さらに本発明は、上述した液晶表示装置用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。   Furthermore, the present invention provides a color filter manufactured using the above-described method for manufacturing a color filter for a liquid crystal display device.

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るとともに、高スペーサおよび配向制御用突起の高さの差を比較的大きくすることができ、高スペーサ、低スペーサおよび配向制御用突起を高精細に形成すること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 difference in height between the high spacer and the alignment control protrusion can be made relatively large. The high spacer, the low spacer, and the alignment control protrusion can be formed with high definition.

以下、本発明の液晶表示装置用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。   Hereinafter, a method for producing a color filter for a liquid crystal display device and a color filter of the present invention will be described in detail.

A.液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法
まず、本発明の液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法について説明する。
本発明の液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法は、着色層が形成された基板上にポジ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、上記ポジ型感光性樹脂からなる高スペーサ、低スペーサおよび配向制御用突起を同時に形成する露光・現像工程とを有する液晶表示装置用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遮光膜および半透明膜とを有し、上記透明基板が露出した透過領域、上記透明基板上に上記遮光膜が設けられた遮光領域および上記透明基板上に上記半透明膜のみ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. Method for Manufacturing Color Filter for Liquid Crystal Display Device First, a method for manufacturing a color filter for a liquid crystal display device of the present invention will be described.
The method for producing a color filter for a liquid crystal display device according to the present invention includes a photosensitive resin layer forming step of forming a photosensitive resin layer made of a positive photosensitive resin on a substrate on which a colored layer is formed, and the photosensitive resin layer. A color filter for a liquid crystal display device, which comprises exposing and developing the same using a gradation mask, and simultaneously forming a high spacer, a low spacer and an alignment control protrusion made of the positive photosensitive resin. The gradation mask has a transparent substrate, a light-shielding film and a semi-transparent film formed in a pattern on the transparent substrate, and a transparent region where the transparent substrate is exposed, the transparent Having a light-shielding region in which the light-shielding film is provided on the substrate and a semi-transparent region in which only the semi-transparent film is provided on the transparent substrate, and having a pattern in which the transmission region and the semi-transparent region are adjacent, this When a light intensity distribution during exposure using a tone mask is simulated, the distance from the transmission region to the semitransparent region is within a range of 5 μm from the boundary between the transmission region and the semitransparent region. The light intensity is monotonously decreased and the light intensity distribution has no inflection point.

なお、高スペーサおよび低スペーサとは、高さの異なるスペーサを意味する。高スペーサは低スペーサよりも高さが高いものである。   The high spacer and the low spacer mean spacers having different heights. The high spacer is higher than the low spacer.

本発明の液晶表示装置用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、本発明に用いられる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11a,11b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。
The manufacturing method of the color filter for liquid crystal display devices of this invention is demonstrated referring drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a gradation mask used in the present invention. FIG. 1 (a) is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 (b). As illustrated in FIG. 1A, the gradation mask 1 is obtained by forming a translucent film 3 and a light shielding film 4 in a pattern on a transparent substrate 2. In addition, as illustrated in FIG. 1B, the gradation mask 1 includes only the light-shielding regions 11a and 11b in which the light-shielding film 4 is provided on the transparent substrate 2 and the semi-transparent film 3 on the transparent substrate 2. The translucent area 12 and the transmissive area 13 where the transparent substrate 2 is exposed are formed, and the translucent area 12 and the transmissive area 13 have adjacent patterns.

図1に例示する階調マスクは、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。   The gradation mask illustrated in FIG. 1 has a transmission area in a predetermined distance from the boundary between the transmission area and the semi-transparent area when a light intensity distribution is simulated using the gradation mask. The light intensity decreases monotonously toward the translucent region from the light source, 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E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 substrate 31 by the following formula (1), and an arbitrary point Q in the opening (transmission region 13) of the gradation mask 1. FIG. 6 is a schematic diagram showing a positional relationship with an arbitrary point P on the substrate 31. In FIG. 2, a point S is a position on the substrate 31 when the exposure light 32 that has passed the point Q travels straight.

Figure 0005169072
Figure 0005169072

ここで、数式(1)において、k=2π/λであり、E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=E×E (2)
ここで、数式(2)において、E はE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):0.02radまたは1.22rad、半透明領域の線幅:15μm、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): 0.02 rad or 1.22 rad, line width of translucent region: 15 μm, 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. 3 (a), 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薄膜になりやすい。
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、配向制御用突起および高さの異なるスペーサ(低スペーサ・高スペーサ)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上にポジ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を介してポジ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、配向制御用突起53の膜厚が半透明領域12と透過領域13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 showing a light intensity distribution as shown in FIG. 3B, the film thickness of the region corresponding to the translucent region tends to become a thin film near the boundary with the transmission region due to light interference. .
FIG. 4 shows an example in which alignment control protrusions and spacers having different heights (low spacers / high spacers) are formed using a gradation mask having a light intensity distribution as shown in FIG. First, as illustrated in FIG. 4A, a light shielding portion 22 and a colored layer 23 are formed on a substrate 21, a transparent electrode layer 24 is formed on the colored layer 23, and a positive type is formed on the transparent electrode layer 24. A photosensitive resin layer 25 made of a photosensitive resin is formed. Next, as illustrated in FIG. 4B, when the photosensitive resin layer 25 made of a positive photosensitive resin is irradiated with light 50 through the gradation mask 1, interference occurs due to the influence of a phase shift of the light. As a result, the film thickness of the alignment control projection 53 becomes a thin film in the vicinity of the boundary between the translucent region 12 and the transmissive region 13, and an exposure failure pattern occurs. In this case, it can be said that the actually obtained pattern matches the simulation result.

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、配向制御用突起および高さの異なるスペーサ(低スペーサ・高スペーサ)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上にポジ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を介してポジ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、図5(c)に例示するように、所望のパターンに高スペーサ51、低スペーサ52および配向制御用突起53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 occurrence of an exposure failure pattern due to light interference can be suppressed.
FIG. 5 shows an example of forming alignment control protrusions and spacers having different heights (low spacer / high spacer) using a gradation mask having a light intensity distribution as shown in FIG. First, as illustrated in FIG. 5A, a light shielding portion 22 and a colored layer 23 are formed on a substrate 21, a transparent electrode layer 24 is formed on the colored layer 23, and a positive type is formed on the transparent electrode layer 24. A photosensitive resin layer 25 made of a photosensitive resin is formed. Next, as illustrated in FIG. 5B, when the photosensitive resin layer 25 made of a positive photosensitive resin is irradiated with light 50 through the gradation mask 1, an exposure failure pattern due to light interference is generated. First, as illustrated in FIG. 5C, the high spacer 51, the low spacer 52, and the alignment control protrusion 53 can be formed in a desired pattern. Also in this case, it can be said that the actually obtained pattern and the simulation result coincide.

このよう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。   When the predetermined gradation mask is used in this way, the gradation mask is semi-transparent from the transmissive area at a predetermined distance from the boundary between the transmissive area and the semi-transparent area when the above simulation is performed. Since the light intensity decreases monotonously toward the area and the light intensity distribution does not have an inflection point, it is possible to suppress the occurrence of a defective exposure pattern due to interference and improve the resolution. Is possible.

本発明においては、ポジ型感光性樹脂を用いるので、階調マスクの遮光領域を利用して高さの最も高い高スペーサを形成し、階調マスクの半透明領域を利用して高さの最も低い配向制御用突起を形成する。   In the present invention, since a positive photosensitive resin is used, the highest spacer is formed using the light shielding region of the gradation mask, and the highest height is formed using the translucent region of the gradation mask. Low alignment control protrusions are formed.

したがって本発明においては、透過領域および半透明領域が隣接する領域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ることから、目的とするパターン状に感光性樹脂層をパターニングし、配向制御用突起を高精細に形成することが可能となる。   Therefore, in the present invention, since it is possible to suppress the occurrence of an exposure failure pattern due to interference in a region where the transmissive region and the semi-transparent region are adjacent to each other, the photosensitive resin layer is patterned into a target pattern, and the alignment control protrusion Can be formed with high definition.

また、半透明領域では、半透明膜が設けられているので、半透明膜の材料や膜厚等を調整することにより、透過率を制御することができる。そのため、半透明領域を所定の透過率に設定することにより、所望の高さの配向制御用突起を形成することが可能である。したがって本発明においては、高スペーサおよび配向制御用突起の高さを調整するために、高スペーサに対応する遮光領域の幅と、配向制御用突起に対応する半透明領域の幅とを考慮する必要がない。一方、従来では、遮光膜のパターン(遮光領域)の幅を調整することによって高スペーサおよび配向制御用突起の高さを制御していたが、フォトマスクやカラーフィルタのサイズ等によって、配向制御用突起に対応する遮光膜のパターン(遮光領域)の幅に対する高スペーサに対応する遮光膜のパターン(遮光領域)の幅が制限されることがあり、高スペーサおよび配向制御用突起の高さの差を充分につけることが困難であった。これに対して本発明においては、上述したように遮光領域の幅によってではなく、半透明領域の透過率によって配向制御用突起の高さを調整するものであるので、高スペーサおよび配向制御用突起の高さの差を比較的大きくすることが容易に可能である。   Further, since the semitransparent film is provided in the semitransparent region, the transmittance can be controlled by adjusting the material, film thickness, and the like of the semitransparent film. Therefore, by setting the translucent region to a predetermined transmittance, it is possible to form the alignment control protrusion having a desired height. Therefore, in the present invention, in order to adjust the height of the high spacer and the alignment control protrusion, it is necessary to consider the width of the light-shielding region corresponding to the high spacer and the width of the translucent region corresponding to the alignment control protrusion. There is no. On the other hand, in the past, the height of the high spacer and the alignment control protrusion was controlled by adjusting the width of the light shielding film pattern (light shielding region). The width of the light-shielding film pattern (light-shielding region) corresponding to the high spacer relative to the width of the light-shielding film pattern (light-shielding region) corresponding to the protrusion may be limited, and the difference in height between the high spacer and the alignment control protrusion It was difficult to attach enough. On the other hand, in the present invention, as described above, the height of the alignment control protrusion is adjusted not by the width of the light shielding area but by the transmissivity of the translucent area. It is possible to make the difference in height relatively large.

また本発明においては、上述したように、階調マスクの遮光領域を利用して高スペーサを形成し、階調マスクの半透明領域を利用して配向制御用突起を形成するのであるが、低スペーサについては、階調マスクの遮光領域を利用して形成してもよく、階調マスクの半透明領域を利用して形成してもよい。   In the present invention, as described above, the high spacer is formed using the light shielding region of the gradation mask, and the alignment control protrusion is formed using the translucent region of the gradation mask. The spacer may be formed using the light shielding region of the gradation mask or may be formed using the translucent region of the gradation mask.

階調マスクの半透明領域を利用して低スペーサを形成する場合には、例えば図6に示すように、階調マスク1の遮光領域11を利用して高スペーサ51を形成し、第1半透明領域12aを利用して低スペーサ52を形成し、第1半透明領域12aよりも透過率が高い第2半透明領域12bを利用して配向制御用突起53を形成することができる。この場合には、上述したように本発明においては、透過領域および半透明領域が隣接する領域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ることから、目的とするパターン状に感光性樹脂層をパターニングし、配向制御用突起および低スペーサを高精細に形成することが可能となる。また、高スペーサの高さに対して、配向制御用突起および低スペーサの高さを比較的低くすることが容易に可能である。   In the case where the low spacer is formed using the semi-transparent region of the gradation mask, for example, as shown in FIG. 6, the high spacer 51 is formed using the light shielding region 11 of the gradation mask 1, and the first half is formed. The low spacer 52 can be formed using the transparent region 12a, and the alignment control protrusion 53 can be formed using the second semitransparent region 12b having a higher transmittance than the first semitransparent region 12a. In this case, as described above, in the present invention, it is possible to suppress the occurrence of an exposure failure pattern due to interference in a region where the transmissive region and the semitransparent region are adjacent to each other. Then, the alignment control projection and the low spacer can be formed with high definition. In addition, the height of the alignment control protrusion and the low spacer can be easily reduced relative to the height of the high spacer.

一方、階調マスクの遮光領域を利用して低スペーサを形成する場合には、例えば図5に示すように、階調マスク1の第1遮光領域11aを利用して高スペーサ51を形成し、第1遮光領域11aよりも幅が小さい第2遮光領域11bを利用して低スペーサ52を形成し、半透明領域12を利用して配向制御用突起53を形成することができる。この場合には、高スペーサおよび低スペーサの高さに対して、配向制御用突起の高さを比較的低くすることが容易に可能である。   On the other hand, when the low spacer is formed using the light shielding region of the gradation mask, the high spacer 51 is formed using the first light shielding region 11a of the gradation mask 1, for example, as shown in FIG. The low spacer 52 can be formed using the second light shielding region 11b having a smaller width than the first light shielding region 11a, and the alignment control projection 53 can be formed using the translucent region 12. In this case, it is possible to make the height of the alignment control protrusion relatively low with respect to the height of the high spacer and the low spacer.

階調マスクの遮光領域を利用して高スペーサおよび低スペーサを形成する場合の、高スペーサおよび低スペーサの高さの調整について説明する。
図5(b)に例示する階調マスク1は、遮光領域として、高スペーサ51に対応する第1遮光領域11aと、低スペーサ52に対応する第2遮光領域11bとを有している。図5(c)に示すように、高スペーサの高さh1と低スペーサの高さh2とはh1>h2の関係にあり、高スペーサの幅w1と低スペーサの幅w2とはw1>w2の関係にある。そして、図5(b)に示すように、階調マスク1の第1遮光領域11aの幅d1および第2遮光領域11bの幅d2は、それぞれ高スペーサの幅w1および低スペーサの幅w2に対応し、d1>d2の関係にある。
The adjustment of the heights of the high spacer and the low spacer when the high spacer and the low spacer are formed using the light shielding region of the gradation mask will be described.
The gradation mask 1 illustrated in FIG. 5B includes a first light shielding region 11 a corresponding to the high spacer 51 and a second light shielding region 11 b corresponding to the low spacer 52 as light shielding regions. As shown in FIG. 5C, the height h1 of the high spacer and the height h2 of the low spacer are in a relationship of h1> h2, and the width w1 of the high spacer and the width w2 of the low spacer are w1> w2. There is a relationship. As shown in FIG. 5B, the width d1 of the first light shielding region 11a and the width d2 of the second light shielding region 11b of the gradation mask 1 correspond to the width w1 of the high spacer and the width w2 of the low spacer, respectively. And d1> d2.

図5(b)において、階調マスク1の上方からの光50は、階調マスク1の透過領域13を経て感光性樹脂層25に照射されるが、近接露光のギャップGが充分に大きいと、照射される光50は、透過領域13の下方の感光性樹脂層25の部分のみでなく、照射される光の回折によって遮光領域11a,11bの下方の感光性樹脂層25の部分にも達する。そのため、ポジ型感光性樹脂が現像液に可溶なものへと光分解される。   In FIG. 5B, light 50 from above the gradation mask 1 is irradiated to the photosensitive resin layer 25 through the transmission region 13 of the gradation mask 1, but if the gap G of the proximity exposure is sufficiently large. The irradiated light 50 reaches not only the portion of the photosensitive resin layer 25 below the transmission region 13 but also the portion of the photosensitive resin layer 25 below the light shielding regions 11a and 11b due to diffraction of the irradiated light. . As a result, the positive photosensitive resin is photodegraded into one that is soluble in the developer.

この回折される光は、図5(c)に示すような、幅w1の広い高スペーサ51に対応した幅d1の大きな第1遮光領域11aの下方では少なく、幅w2の狭い低スペーサ52に対応した幅d2の小さな第2遮光領域11bの下方では多くなる。   The diffracted light is small below the first light-shielding region 11a having a large width d1 corresponding to the high spacer 51 having a large width w1 and corresponds to the low spacer 52 having a narrow width w2, as shown in FIG. It increases below the second light-shielding region 11b having a small width d2.

したがって、幅w1の広い高スペーサ51に対応した第1遮光領域11aの下方の感光性樹脂層25の部分では光分解される量が少なく、幅w2の狭い低スペーサ52に対応した第2遮光領域11bの下方の感光性樹脂層25の部分では光分解される量が多くなる。このため、図5(c)に例示するように、高さが高く、幅が広い高スペーサと、高さが低く、幅が狭い低スペーサとが同時に得られることになる。   Therefore, the amount of photolysis is small in the portion of the photosensitive resin layer 25 below the first light shielding region 11a corresponding to the high spacer 51 having the wide width w1, and the second light shielding region corresponding to the low spacer 52 having the narrow width w2. The amount of photodecomposition increases in the portion of the photosensitive resin layer 25 below 11b. Therefore, as illustrated in FIG. 5C, a high spacer having a high height and a wide width and a low spacer having a low height and a small width can be obtained at the same time.

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、本発明の液晶表示装置用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 for liquid crystal display devices 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、着色層が形成された基板上にポジ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 positive photosensitive resin on the board | substrate with which the colored layer was formed.

本発明に用いられるポジ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。具体的には、ノボラック樹脂をベース樹脂とした感光性樹脂等が挙げられる。   The positive photosensitive resin used in the present invention is not particularly limited, and those generally used can be used. Specifically, a photosensitive resin using a novolac resin as a base resin can be used.

上記ポジ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。   As a coating method of the photosensitive resin composition containing the positive photosensitive resin, for example, spin coating method, casting method, dipping method, bar coating method, blade coating method, roll coating method, gravure coating method, flexographic printing method, A spray coating method or the like can be used.

塗布後の感光性樹脂層の厚みは、形成する高スペーサ、低スペーサおよび配向制御用突起に応じて適宜調整される。例えば図5に示すように、最も高い高スペーサ51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 high spacer, low spacer, and alignment control protrusion to be formed. For example, as shown in FIG. 5, the thickness of the photosensitive resin layer is adjusted to match the height of the highest spacer 51.

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.

また、本発明における着色層は、例えば赤色パターン、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。
Moreover, the colored layer in this invention is comprised from a red pattern, a green pattern, and a blue pattern, for example. 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.

本発明においては、基板上に遮光部が形成されていてもよい。
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。
In the present invention, a light shielding portion may be formed on the substrate.
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.

また、基板上に透明電極層が形成されていてもよい。
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。
A transparent electrode layer may be formed on the substrate.
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.

2.露光・現像工程
本発明における露光・現像工程は、感光性樹脂層を、階調マスクを用いて露光し、現像して、ポジ型感光性樹脂からなる高スペーサ、低スペーサおよび配向制御用突起を同時に形成する工程である。
以下、階調マスク、ならびに、高スペーサ、低スペーサおよび配向制御用突起の形成方法について説明する。
2. Exposure / development process In the exposure / development process of the present invention, the photosensitive resin layer is exposed and developed using a gradation mask, and high spacers, low spacers, and alignment control protrusions made of a positive photosensitive resin are formed. It is a process of forming simultaneously.
Hereinafter, a method for forming a gradation mask and high spacers, low spacers, and alignment control protrusions 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遮光膜および半透明膜とを有し、上記透明基板が露出した透過領域、上記透明基板上に上記遮光膜が設けられた遮光領域および上記透明基板上に上記半透明膜のみ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, a light-shielding film and a semitransparent film formed in a pattern on the transparent substrate, and a transparent region where the transparent substrate is exposed. A pattern having a light-shielding region in which the light-shielding film is provided on the transparent substrate and a semi-transparent region in which only the semi-transparent film is provided on the transparent substrate, and the transmission region and the semi-transparent region are adjacent to each other. When a light intensity distribution is simulated when exposure is performed using the gradation mask, the above-described gradation mask has a region within a distance of 5 μm from the boundary between the transmission region and the semi-transparent region. The light intensity monotonously decreases from the transmission area toward the translucent area, and the light intensity distribution has no 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
本発明に用いられる階調マスク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、本発明に用いられる階調マスクにおける半透明領域は、透明基板上に半透明膜のみが設けられた領域である。
(I) Transmission region and translucent region The transmission region in the gradation mask used in the present invention is a region where the transparent substrate is exposed.
Further, the semitransparent region in the gradation mask used in the present invention 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 When the phase delay of the exposure light that has passed through is relatively small, it becomes difficult to produce a defective exposure pattern due to light interference.

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.

本発明に用いられる階調マスクは、異なる透過率特性をもつ2種類の半透明領域(第1半透明領域および第2半透明領域)を有していてもよい。この場合、図6に例示するように、第1半透明領域を利用して低スペーサを形成し、第1半透明領域よりも透過率が高い第2半透明領域を利用して配向制御用突起を形成することができる。   The gradation mask used in the present invention may have two types of translucent areas (a first translucent area and a second translucent area) having different transmittance characteristics. In this case, as illustrated in FIG. 6, the first semitransparent region is used to form a low spacer, and the second semitransparent region having a higher transmittance than the first semitransparent region is used to control the alignment control. Can be formed.

低スペーサに対応する第1半透明領域の透過率および配向制御用突起に対応する第2半透明領域の透過率としては、第1半透明領域の透過率が第2半透明領域の透過率よりも低く、所望の低スペーサおよび配向制御用突起の高さの差を実現できれば特に限定されるものではない。
なお、第1半透明領域の透過率および第2半透明領域の透過率とは、波長365nmでの透過率をいう。上記透過率は、上述の方法により算出することができる。
As the transmittance of the first translucent area corresponding to the low spacer and the transmissivity of the second translucent area corresponding to the alignment control protrusion, the transmittance of the first translucent area is greater than the transmittance of the second translucent area. However, there is no particular limitation as long as a desired difference in height between the low spacer and the alignment control protrusion can be realized.
In addition, the transmittance | permeability of a 1st translucent area | region and the transmittance | permeability of a 2nd translucent area | region say the transmittance | permeability in wavelength 365nm. The transmittance can be calculated by the method described above.

具体的には、第1半透明領域の波長365nmでの透過率としては、目的とする低スペーサの高さや使用するポジ型感光性樹脂の種類等に応じて異なるものであり一概には規定できないが、5%〜40%程度とすることができる。また、第2半透明領域の波長365nmでの透過率としては、同様に目的とする配向制御用突起の高さや使用するポジ型感光性樹脂の種類等に応じて異なるものであり一概には規定できないが、20%〜60%程度とすることができる。   Specifically, the transmittance of the first translucent region at a wavelength of 365 nm differs depending on the height of the target low spacer, the type of the positive photosensitive resin used, and cannot be specified unconditionally. However, it can be about 5% to 40%. Similarly, the transmittance of the second translucent region at a wavelength of 365 nm varies depending on the height of the target alignment control protrusion, the type of positive photosensitive resin used, and the like. Although not possible, it can be about 20% to 60%.

異なる透過率特性をもつ2種類の半透明領域を設ける方法としては、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方法や、半透明膜の膜厚や半透明膜の材料を調整する方法等が挙げられる。   Examples of a method of providing two types of semi-transparent regions having different transmittance characteristics include a method in which a plurality of semi-transparent films are laminated as described later, a film thickness of a semi-transparent film, and a semi-transparent film. And a method of adjusting the material.

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、目的とする高スペーサ、低スペーサおよび配向制御用突起の形状に応じて適宜選択される。配向制御用突起に対応する半透明領域の形状としては、例えば、線形、楔形などが挙げられる。また、低スペーサに対応する半透明領域の形状としては、例えば、円形、矩形、多角形などが挙げられる。   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 become an adjacent pattern. The shape of the target high spacer, low spacer, and alignment control protrusion It is appropriately selected depending on. Examples of the shape of the translucent region corresponding to the orientation control protrusion include a linear shape and a wedge shape. Further, examples of the shape of the translucent region corresponding to the low spacer include a circle, a rectangle, and a polygon.

(ii)遮光領域
本発明に用いられる階調マスクにおける遮光領域は、透明基板上に遮光膜が設けられた領域である。
(Ii) Light shielding area The light shielding area in the gradation mask used in the present invention is an area where a light shielding film is provided on a transparent substrate.

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、例えば図1(a)に示すように透明基板2/半透明膜3/遮光膜4の順であってもよく、図7に示すように透明基板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. For example, as shown in FIG. The order may be substrate 2 / semi-transparent film 3 / light-shielding film 4, or the order of transparent substrate 2 / light-shielding film 4 / semi-transparent film 3 as shown in FIG.

本発明に用いられる階調マスクは、異なる幅をもつ2種類の遮光領域(第1遮光領域および第2遮光領域)を有していてもよい。この場合、図5に例示するように、第1遮光領域を利用して高スペーサを形成し、第1遮光領域よりも幅の小さい第2遮光領域を利用して低スペーサを形成することができる。   The gradation mask used in the present invention may have two types of light shielding regions (a first light shielding region and a second light shielding region) having different widths. In this case, as illustrated in FIG. 5, the high spacer can be formed using the first light shielding region, and the low spacer can be formed using the second light shielding region having a smaller width than the first light shielding region. .

高スペーサに対応する第1遮光領域の幅および低スペーサに対応する第2遮光領域の幅としては、第1遮光領域の幅が第2遮光領域の幅よりも大きく、所望の高スペーサおよび低スペーサの高さの差を実現できれば特に限定されるものではない。具体的には、第1遮光領域の幅としては、目的とする高スペーサの大きさに応じて適宜設定され、15μm〜60μm程度とすることができる。また、第2遮光領域の幅としては、目的とする低スペーサの大きさに応じて適宜設定され、10μm〜30μm程度とすることができる。   As the width of the first light-shielding region corresponding to the high spacer and the width of the second light-shielding region corresponding to the low spacer, the width of the first light-shielding region is larger than the width of the second light-shielding region. There is no particular limitation as long as the difference in height can be realized. Specifically, the width of the first light shielding region is appropriately set according to the size of the target high spacer, and can be about 15 μm to 60 μm. In addition, the width of the second light shielding region is appropriately set according to the size of the target low spacer, and can be about 10 μm to 30 μm.

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、目的とする高スペーサおよび低スペーサの形状に応じて適宜選択される。高スペーサおよび低スペーサに対応する遮光領域の形状としては、例えば、円形、矩形、多角形などが挙げられる。   The shape of the light-shielding region is not particularly limited as long as the transmissive region and the semi-transparent region are adjacent to each other, and is appropriately selected according to the shapes of the intended high spacer and low spacer. Examples of the shape of the light shielding region corresponding to the high spacer and the low spacer include a circle, a rectangle, and a polygon.

(iii)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。
(Iii) 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、所望の高スペーサ、低スペーサおよび配向制御用突起の高さの差を実現できれば特に限定されるものではない。   Further, the transmissivity of the translucent film is not particularly limited as long as a desired height difference between the high spacer, the low spacer, and the alignment control protrusion can be realized.

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.

(iv)遮光膜
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。
(Iv) Light Shielding Film The light shielding film in the gradation mask used in the present invention is formed in a pattern on a 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 and 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)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。
(V) 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.

(vi)階調マスク
本発明に用いられる階調マスクは、上記の透過領域、半透明領域および遮光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、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。
(Vi) Gradation mask The gradation mask used in the present invention is not particularly limited as long as the transmissive region, the translucent region, and the light-shielding region are formed. An area for use may be formed.

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300mm×400mm〜1,600mm×1,800mm程度とすることができる。   The size of the gradation mask is appropriately adjusted according to the application, but can be, for example, about 300 mm × 400 mm to 1,600 mm × 1,800 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、および遮光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 is such that a translucent film and a light-shielding film are formed in a pattern on a transparent substrate so that the transmissive area and the semitransparent area have adjacent patterns. The method is not particularly limited as long as the transmissive region, the translucent region, and the light shielding region can be arranged.

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、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 at a wavelength of 365 nm of the translucent region 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. It is preferable to select a material having −δ / ln (T / 100) of 0.4 or less when δ (rad).

なお、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)高スペーサ、低スペーサおよび配向制御用突起の形成方法
本発明においては、ポジ型感光性樹脂からなる高スペーサ、低スペーサおよび配向制御用突起を同時に形成することができる。
(2) Method for Forming High Spacer, Low Spacer, and Orientation Control Projection In the present invention, a high spacer, a low spacer, and an orientation control projection made of a positive photosensitive resin can be formed simultaneously.

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、照射部分で酸発生反応が生じる。   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 an acid generation 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。感光性樹脂としてポジ型感光性樹脂を用いるので、露光により分解した部分が選択的に除去され、その他の部分が残存する。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 positive photosensitive resin is used as the photosensitive resin, the portion decomposed by exposure is selectively removed, and the other portions remain. This development can be performed according to a general development method.

また、露光および現像後、形成された高スペーサ、低スペーサおよび配向制御用突起に対して加熱処理(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。   Further, after the exposure and development, the formed high spacer, low spacer and alignment control protrusion may be subjected to heat treatment (post-bake). 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露光・現像工程後に、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 exposure / development step.

例えば、高スペーサ、低スペーサおよび配向制御用突起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。
For example, an alignment film forming step of forming an alignment film so as to cover the high spacer, the low spacer, and the alignment control protrusion 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
本発明の液晶表示装置用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、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、本発明の液晶表示装置用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 method for producing a color filter for a liquid crystal display device according to the present invention uses a predetermined gradation mask, and therefore is particularly suitable for producing a color filter for a large liquid crystal display device.
Moreover, the manufacturing method of the color filter for liquid crystal display devices of this invention can also be applied to manufacture of the board | substrate for monochrome liquid crystal display devices.

B.カラーフィルタ
本発明のカラーフィルタは、上述した液晶表示装置用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、ポジ型感光性樹脂からなる高スペーサ、低スペーサおよび配向制御用突起を有するものであり、この高スペーサ、低スペーサおよび配向制御用突起を構成するポジ型感光性樹脂が同一であるものである。
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 method for manufacturing a color filter for a liquid crystal display device.
The color filter of the present invention has a high spacer, a low spacer and an alignment control protrusion made of a positive photosensitive resin, and the positive photosensitive resin constituting the high spacer, the low spacer and the alignment control protrusion is a It is the same.
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。
[参考例1]
(階調マスクの作製)
光学研磨された390mm×610mmの合成石英基板上にクロム膜(遮光膜)が厚み100nmで成膜されている常用のマスクブランク上に、市販のフォトレジスト(東京応化工業社製 ip−3500)を厚み600nmで塗布し、120℃に加熱されたホットプレートで15分ベークした後、フォトマスク用レーザ描画装置(マイクロニック社製 LRS11000−TFT3)で、所望の遮光膜中間パターンを描画した。
次に、専用のデベロッパー(東京応化工業社製 NMD3)で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとし、クロム膜をエッチングし、さらに残ったレジストパターンを剥膜することで、所望の遮光膜中間パターンを得た。クロム膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント(ザ・インクテック社製 MR−ES)を用いた。クロム膜のエッチング時間は、60秒であった。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
[Reference Example 1]
(Production of gradation mask)
A commercially available photoresist (ip-3500, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is placed on a conventional mask blank in which a chromium film (light-shielding film) is formed to a thickness of 100 nm on an optically polished 390 mm × 610 mm synthetic quartz substrate. After coating with a thickness of 600 nm and baking on a hot plate heated to 120 ° C. for 15 minutes, a desired light-shielding film intermediate pattern was drawn with a photomask laser drawing apparatus (LRS11000-TFT3 manufactured by Micronic Co., Ltd.).
Next, development was performed with a dedicated developer (NMD3 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) to obtain a resist pattern for a light shielding film.
Next, 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10nm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 semitransparent film was 10 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。
(Production of color filter)
A glass substrate (Corning 1737 glass) having a size of 100 mm × 100 mm and a thickness of 0.7 mm was prepared as a substrate. After this substrate was washed according to a conventional method, a chromium thin film (thickness: 1000 mm) was formed on the entire surface of one side of the substrate by sputtering. A positive-type photosensitive resist (OFPR-800 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was applied onto the chromium thin film, and exposed and developed through a predetermined mask to form a resist pattern. Next, using this resist pattern as a mask, the chromium thin film was etched to form a black matrix having a line width of 20 μm and a pitch of 100 μm.

次に、下記組成の赤色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物、緑色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物、青色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物を調製した。   Next, a negative photosensitive resin composition for a red pattern, a negative photosensitive resin composition for a green pattern, and a negative photosensitive resin composition for a blue pattern having the following compositions were prepared.

<赤色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物>
・赤顔料(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 クロモフタルレッドA2B) 4.8重量部
・黄顔料(BASF社製 パリオトールイエローD1819) 1.2重量部
・分散剤(ビックケミー社製ディスパービック161) 3.0重量部
・モノマー(サートマー社製 SR399) 4.0重量部
・ポリマーI 5.0重量部
・開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア907) 1.4重量部
・開始剤(2,2´−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4´,5´−テトラフェニル−1,2´−ビイミダゾール) 0.6重量部
・溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 80.0重量部
<Negative photosensitive resin composition for red pattern>
Red pigment (Ciba Specialty Chemicals chromophthal red A2B) 4.8 parts by weight Yellow pigment (BASF Pariotor Yellow D1819) 1.2 parts by weight Dispersant (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、ブラックマトリックス、着色層を覆うように酸化インジウムスズ(ITO)からなる透明電極層(厚み1500Å)をスパッタリング法により形成した。   Next, a transparent electrode layer (thickness 1500 mm) made of indium tin oxide (ITO) was formed by sputtering so as to cover the black matrix and the colored layer.

次に、透明電極層上にポジ型感光性樹脂組成物(ロームアンドハース社製LC100VL、固形分量15%)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:50mJ/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、スペーサおよび配向制御用突起を同時形成した。
Next, a positive photosensitive resin composition (LC100VL, manufactured by Rohm and Haas, solid content 15%) was applied on the transparent electrode layer by spin coating, dried under reduced pressure, and prebaked at 100 ° C. for 3 minutes. Then, it exposed on the following conditions through said gradation mask.
<Exposure conditions>
・ Exposure dose: 50 mJ / cm 2 (I-line conversion)
・ Exposure gap: 150μm
Next, development was performed using an aqueous potassium hydroxide solution, and then heat treatment was performed at 230 ° C. for 30 minutes to form spacers and alignment control protrusions simultaneously.

[参考例2]
(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、参考例1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33nm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
[Reference Example 2]
(Production of gradation mask)
A gradation mask was prepared in the same manner as in Reference Example 1 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 33 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)
参考例1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 Reference Example 1.

[参考例1,2の評価]
参考例1,2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: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)δ:0.02radまたは1.22rad、半透明領域の線幅: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。
参考例1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、参考例2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 Reference Examples 1 and 2]
For the gradation masks of Reference Examples 1 and 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 of translucent area T: 30% (365 nm), exposure passing through translucent area with respect to exposure light passing through transmissive area The phase delay of light (phase difference) δ: 0.02 rad or 1.22 rad, the line width of the translucent region: 15 μm, the exposure method: the proximity exposure method. The simulation result is shown in FIG.
In the gradation mask of Reference Example 1 (FIG. 3 (a)), 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 Reference Example 2 (FIG. 3B), the light intensity decreases monotonously from the transmissive region to the semi-transparent region in a region within 5 μm from the boundary between the transmissive region and the semi-transparent region. Without having an inflection point in the light intensity distribution.

参考例1,2の階調マスクを用いて形成されたスペーサおよび配向制御用突起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、配向制御用突起の断面形状はかまぼこ状になっているものを○、突起周辺部に意図しないパターンが残るものを×とした。評価結果を表1に示す。   The cross-sectional shapes of the spacers and alignment control protrusions formed using the gradation masks of Reference Examples 1 and 2 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 cross-sectional shape of the alignment control protrusion is a circle with a kamaboko shape, and the unintentional pattern remains around the protrusion is x. did. The evaluation results are shown in Table 1.

Figure 0005169072
Figure 0005169072

参考例1の階調マスクを露光プロセスに用いることにより、スペーサおよび配向制御用突起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 Reference Example 1 for the exposure process, it was possible to form a pattern having the optimum shape and dimensions as the spacer and the alignment control protrusion.

[参考例3]
(階調マスクの作製)
図8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8(a)は図8(b)のC−C線断面図である。
[Reference Example 3]
(Production of gradation mask)
As shown in FIG. 8, it has a translucent region 12 in which the translucent film 3 is provided on the transparent substrate 2 and a transmissive region 13 from which the transparent substrate 2 is exposed. For the gradation mask 1 having an adjacent pattern, the light intensity distribution was obtained by simulation. FIG. 8A is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.

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、半透明領域の線幅:15μm、露光方式:プロキシミティ露光方式とした。   The simulation conditions are: 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 the transmissive area The phase delay (phase difference) δ of the passed exposure light δ: 0.01 rad to 1.28 rad, the line width of the translucent region: 15 μm, the exposure method: the 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2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 2 shows the evaluation of the shape of the light intensity distribution and the value of −δ / ln (T / 100).

Figure 0005169072
Figure 0005169072

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.

[参考例4]
(階調マスクの作製)
半透明膜の膜厚を16nmとし、高スペーサを形成するための遮光領域と、低スペーサを形成するための半透明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、参考例1と同様にして階調マスクを作製した。
[Reference Example 4]
(Production of gradation mask)
The film thickness of the semi-transparent film is 16 nm, except that the light-shielding film and the semi-transparent film are patterned so as to have a light-shielding region for forming a high spacer and a semi-transparent region for forming a low spacer. A gradation mask was produced in the same manner as in Reference Example 1.

(カラーフィルタの作製)
スペーサおよび配向制御用突起を形成するかわりに、上記階調マスクを使用して高さの異なるスペーサ(高スペーサ・低スペーサ)を形成する以外は、参考例1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 Reference Example 1 except that instead of forming the spacer and the alignment control protrusion, the above-described gradation mask was used to form spacers having different heights (high spacer / low spacer). .

[参考例5]
(階調マスクの作製)
半透明膜の膜厚を52nmとし、高スペーサを形成するための遮光領域と、低スペーサを形成するための半透明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、参考例2と同様にして階調マスクを作製した。
[Reference Example 5]
(Production of gradation mask)
The film thickness of the semi-transparent film is 52 nm, except that the light-shielding film and the semi-transparent film are patterned so as to have a light-shielding region for forming a high spacer and a semi-transparent region for forming a low spacer. A gradation mask was produced in the same manner as in Reference Example 2.

(カラーフィルタの作製)
スペーサおよび配向制御用突起を形成するかわりに、上記階調マスクを使用して高さの異なるスペーサ(高スペーサ・低スペーサ)を形成する以外は、参考例1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 Reference Example 1 except that instead of forming the spacer and the alignment control protrusion, the above-described gradation mask was used to form spacers having different heights (high spacer / low spacer). .

[参考例4,5の評価]
参考例4,5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、半透明領域の直径:30μm、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9に示す。
参考例4の階調マスク(図9(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、参考例5の階調マスク(図9(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 Reference Examples 4 and 5]
For the gradation masks of Reference Examples 4 and 5, the light intensity distribution was obtained by simulation. The simulation conditions are: exposure gap: 150 μm, Collimation: 1.5 °, exposure wavelength: 365 nm, transmissivity of translucent area T: 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, diameter of translucent region: 30 μm, exposure method: proximity exposure method. The simulation result is shown in FIG.
In the gradation mask of Reference Example 4 (FIG. 9A), 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 Reference Example 5 (FIG. 9B), the light intensity monotonously decreases from the transmissive region to the semi-transparent region in a region within 5 μm from the boundary between the transmissive region and the semi-transparent region. Without having an inflection point in the light intensity distribution.

参考例4,5の階調マスクを用いて形成された高さの異なるスペーサ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、突起周辺部に意図しないパターンが残るものを×とした。評価結果を表3に示す。   The cross-sectional shape of spacers having different heights formed using the gradation masks of Reference Examples 4 and 5 was observed with a scanning electron microscope, and the dimensions were measured. In addition, as for the cross-sectional shape of the spacer, a circle having a truncated cone is indicated by ◯, and a spacer having an unintended pattern remaining around the protrusion is indicated by ×. The evaluation results are shown in Table 3.

Figure 0005169072
Figure 0005169072

参考例4の階調マスクを用いることにより、高さの異なるスペーサ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 Reference Example 4, it was possible to form a pattern having an optimum shape and size as spacers having different heights.

[実施例1]
(階調マスクの作製)
参考例1と同様にして、図10に示すような、透明基板2上に遮光膜4が設けられ、高スペーサに対応する第1遮光領域11aと、透明基板2上に遮光膜4が設けられ、低スペーサに対応する第2遮光領域11bと、透明基板2上に半透明膜3のみが設けられ、配向制御用突起に対応する半透明領域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を作製した。なお、図10(a)は図10(b)のD−D線断面図である。
第1遮光領域の幅(直径)d1は30μm、第2遮光領域の幅(直径)d2は15μm、半透明領域の幅d3は15μmとした。また、半透明膜の透過率特性は、波長365nmでの透過率が30%、波長406nmでの透過率が30%、波長436nmでの透過率が30%であった。
[Example 1]
(Production of gradation mask)
10, the light shielding film 4 is provided on the transparent substrate 2 as shown in FIG. 10, the first light shielding region 11 a corresponding to the high spacer, and the light shielding film 4 is provided on the transparent substrate 2. A second light-shielding region 11b corresponding to the low spacer, a translucent region 12 corresponding to the alignment control protrusions provided only on the translucent film 3 on the transparent substrate 2, and a transmissive region 13 where the transparent substrate 2 is exposed. The gradation mask 1 having a pattern in which the semitransparent region 12 and the transmissive region 13 are adjacent to each other was produced. FIG. 10 (a) is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 10 (b).
The width (diameter) d1 of the first light shielding region was 30 μm, the width (diameter) d2 of the second light shielding region was 15 μm, and the width d3 of the translucent region was 15 μm. As for the transmissivity characteristics of the translucent film, the transmissivity at a wavelength of 365 nm was 30%, the transmissivity at a wavelength of 406 nm was 30%, and the transmissivity at a wavelength of 436 nm was 30%.

また、この階調マスクについて、参考例1と同様にして光強度分布をシミュレーションにより求めたところ、シミュレーション結果は、参考例1の階調マスクと同様であった。   Further, with respect to this gradation mask, when the light intensity distribution was obtained by simulation in the same manner as in Reference Example 1, the simulation result was the same as that of the gradation mask in Reference Example 1.

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

次に、透明電極層上にポジ型感光性樹脂組成物(ロームアンドハース社製LC100VL、固形分量15%)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:50mJ/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、高スペーサ、低スペーサおよび配向制御用突起を同時形成した。これにより、図11に示すような、基板2上に遮光部(ブラックマトリックス)22、着色層(赤色パターン23R,緑色パターン23G,青色パターン23B)および透明電極層24が形成され、その上に高スペーサ51、低スペーサ52および配向制御用突起53が形成されたカラーフィルタを得た。なお、図11(a)は図11(b)のE−E線断面図である。
得られた高スペーサ、低スペーサおよび配向制御用突起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。
Next, a positive photosensitive resin composition (LC100VL, manufactured by Rohm and Haas, solid content 15%) was applied on the transparent electrode layer by spin coating, dried under reduced pressure, and prebaked at 100 ° C. for 3 minutes. Then, it exposed on the following conditions through said gradation mask.
<Exposure conditions>
・ Exposure dose: 50 mJ / cm 2 (I-line conversion)
・ Exposure gap: 150μm
Next, development was performed using an aqueous potassium hydroxide solution, and then heat treatment was performed at 230 ° C. for 30 minutes to simultaneously form a high spacer, a low spacer, and an alignment control protrusion. As a result, as shown in FIG. 11, a light shielding portion (black matrix) 22, a colored layer (red pattern 23R, green pattern 23G, blue pattern 23B) and a transparent electrode layer 24 are formed on the substrate 2, and a high level is formed thereon. A color filter in which the spacer 51, the low spacer 52, and the alignment control protrusion 53 were formed was obtained. FIG. 11A is a cross-sectional view taken along line EE of FIG.
The cross-sectional shapes of the obtained high spacer, low spacer and alignment control protrusion were observed with a scanning electron microscope, and the dimensions were measured.

Figure 0005169072
Figure 0005169072

上記の階調マスクを露光プロセスに用いることにより、高さの異なる2種類のスペーサ(高スペーサおよび低スペーサ)および配向制御用突起を所望の高さで同時に形成することができた。   By using the above-described gradation mask in the exposure process, two types of spacers having different heights (a high spacer and a low spacer) and an alignment control projection could be formed simultaneously at a desired height.

[実施例2]
(階調マスクの作製)
参考例1と同様にして、図12に示すような、透明基板2上に遮光膜4が設けられ、高スペーサに対応する遮光領域11と、透明基板2上に半透明膜3のみが設けられ、低スペーサに対応する第1半透明領域12aと、透明基板2上に半透明膜3のみが設けられ、配向制御用突起に対応する第2半透明領域12bと、透明基板2が露出した透過領域13とを有し、各半透明領域12a,12b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を作製した。なお、図12(a)は図12(b)のF−F線断面図である。
遮光領域の幅(直径)d4は30μm、第1半透明領域の幅(直径)d5は30μm、第2半透明領域の幅d6は15μmとした。また、第1半透明領域の波長365nmでの透過率は15%、第2半透明領域の波長365nmでの透過率は30%であった。
[Example 2]
(Production of gradation mask)
As in Reference Example 1, as shown in FIG. 12, the light shielding film 4 is provided on the transparent substrate 2, and the light shielding region 11 corresponding to the high spacer and only the semitransparent film 3 are provided on the transparent substrate 2. The first semitransparent region 12a corresponding to the low spacer, the second translucent region 12b corresponding to the alignment control protrusion, and the transparent substrate 2 exposed, wherein only the semitransparent film 3 is provided on the transparent substrate 2 A gradation mask 1 having a region 13 and having a pattern in which the translucent regions 12a and 12b and the transmissive region 13 are adjacent to each other was manufactured. FIG. 12A is a cross-sectional view taken along line FF in FIG.
The width (diameter) d4 of the light shielding region was 30 μm, the width (diameter) d5 of the first translucent region was 30 μm, and the width d6 of the second translucent region was 15 μm. The transmittance of the first translucent region at a wavelength of 365 nm was 15%, and the transmittance of the second translucent region at a wavelength of 365 nm was 30%.

また、この階調マスクについて、参考例4と同様にして光強度分布をシミュレーションにより求めたところ、シミュレーション結果は、参考例4の階調マスクと同様であった。   Further, when the light intensity distribution of this gradation mask was obtained by simulation in the same manner as in Reference Example 4, the simulation result was the same as that of the gradation mask in Reference Example 4.

(カラーフィルタの作製)
実施例1と同様にして、基板上にブラックマトリックスおよび着色層を形成し、さらに透明電極層を形成し、そして高スペーサ、低スペーサおよび配向制御用突起を同時形成した。
得られた高スペーサ、低スペーサおよび配向制御用突起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。
(Production of color filter)
In the same manner as in Example 1, a black matrix and a colored layer were formed on a substrate, a transparent electrode layer was further formed, and a high spacer, a low spacer, and an alignment control protrusion were simultaneously formed.
The cross-sectional shapes of the obtained high spacer, low spacer and alignment control protrusion were observed with a scanning electron microscope, and the dimensions were measured.

Figure 0005169072
Figure 0005169072

上記の階調マスクを露光プロセスに用いることにより、高さの異なる2種類のスペーサ(高スペーサおよび低スペーサ)および配向制御用突起を所望の高さで同時に形成することができた。   By using the above-described gradation mask in the exposure process, two types of spacers having different heights (a high spacer and a low spacer) and an alignment control projection could be formed simultaneously at a desired height.

[比較例]
(階調マスクの作製)
参考例1と同様にして遮光膜をパターニングし、図13に示すような、透明基板102上に遮光膜104が設けられた、高スペーサに対応するパターン121と、低スペーサに対応するパターン122と、配向制御用突起に対応するパターン123とを有する階調マスク101を作製した。なお、図13(a)は図13(b)のG−G線断面図である。
パターン121の幅(直径)d7は30μm、パターン122の幅(直径)d8は15μm、パターン123の幅d9は7μmとした。
[Comparative example]
(Production of gradation mask)
The light shielding film is patterned in the same manner as in Reference Example 1, and a pattern 121 corresponding to a high spacer, a pattern 122 corresponding to a low spacer, and a light shielding film 104 provided on a transparent substrate 102 as shown in FIG. Then, the gradation mask 101 having the pattern 123 corresponding to the alignment control protrusion was produced. FIG. 13 (a) is a cross-sectional view taken along the line GG of FIG. 13 (b).
The width (diameter) d7 of the pattern 121 was 30 μm, the width (diameter) d8 of the pattern 122 was 15 μm, and the width d9 of the pattern 123 was 7 μm.

(カラーフィルタの作製)
実施例1と同様にして、基板上にブラックマトリックスおよび着色層を形成し、さらに透明電極層を形成し、そして高スペーサ、低スペーサおよび配向制御用突起を同時形成した。
得られた高スペーサ、低スペーサおよび配向制御用突起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。
(Production of color filter)
In the same manner as in Example 1, a black matrix and a colored layer were formed on a substrate, a transparent electrode layer was further formed, and a high spacer, a low spacer, and an alignment control protrusion were simultaneously formed.
The cross-sectional shapes of the obtained high spacer, low spacer and alignment control protrusion were observed with a scanning electron microscope, and the dimensions were measured.

Figure 0005169072
Figure 0005169072

上記の階調マスクを露光プロセスに用いた場合には、配向制御用突起が目的とする高さ(1.5μm)にできあがらなかった。この場合、線幅を細くすれば、高さが目的とする値に近づくが、線幅が細くなりすぎてしまう。したがって、上記のような階調マスクでは、目的とする高さと線幅を同時に実現できないということがわかる。
また、配向制御用突起は、プロセスのばらつきの影響を受けやすく、高さが1.3〜2.4μm、線幅が7〜12μmであり、大きなばらつきがあった。
When the above-described gradation mask was used in the exposure process, the alignment control protrusion could not be achieved at the target height (1.5 μm). In this case, if the line width is reduced, the height approaches the target value, but the line width becomes too thin. Therefore, it can be seen that the target height and line width cannot be realized simultaneously with the gradation mask as described above.
Further, the alignment control protrusions are easily affected by process variations, and have a large variation in height of 1.3 to 2.4 μm and line width of 7 to 12 μm.

本発明に用いられる階調マスクの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the gradation mask used for this invention. 光強度分布のシミュレーションを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the simulation of light intensity distribution. シミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows a simulation result. 従来の液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the manufacturing method of the conventional color filter for liquid crystal display devices. 本発明の液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the manufacturing method of the color filter for liquid crystal display devices of this invention. 本発明の液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法の他の例を示す工程図である。It is process drawing which shows the other example of the manufacturing method of the color filter for liquid crystal display devices of this invention. 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る。It is a schematic diagram which shows the other example of the gradation mask used for this invention. 参考例3における階調マスクを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the gradation mask in the reference example 3. 参考例4,5における階調マスクのシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result of the gradation mask in the reference examples 4 and 5. FIG. 実施例1における階調マスクを示す模式図である。6 is a schematic diagram illustrating a gradation mask in Example 1. FIG. 実施例1における液晶表示装置用カラーフィルタを示す模式図である。4 is a schematic diagram illustrating a color filter for a liquid crystal display device in Example 1. FIG. 実施例2における階調マスクを示す模式図である。6 is a schematic diagram illustrating a gradation mask in Example 2. FIG. 比較例における階調マスクを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the gradation mask in a comparative example. 従来の階調マスクの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the conventional gradation mask.

符号の説明Explanation of symbols

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
23 … 着色層
25 … 感光性樹脂層
51 … 高スペーサ
52 … 低スペーサ
53 … 配向制御用突起
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Tone mask 2 ... Transparent substrate 3 ... Semi-transparent film 4 ... Light-shielding film 11 ... Light-shielding region 12 ... Semi-transparent region 13 ... Transmission region 21 ... Substrate 23 ... Colored layer 25 ... Photosensitive resin layer 51 ... High spacer 52 ... Low spacer 53 ... Orientation control protrusion

Claims (5)

着色層が形成された基板上にポジ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、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、前記ポジ型感光性樹脂からなる高スペーサ、低スペーサおよび配向制御用突起を同時に形成する露光・現像工程とを有する液晶表示装置用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遮光膜および半透明膜とを有し、前記透明基板が露出した透過領域、前記透明基板上に前記遮光膜が設けられた遮光領域および前記透明基板上に前記半透明膜のみ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以下となるように、前記半透明膜の材料の屈折率、および前記半透明膜の膜厚の少なくとも一方を調整されたものであり、
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液晶表示装置用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 positive photosensitive resin on the substrate on which the colored layer is formed, and exposing and developing the photosensitive resin layer using a gradation mask; And a method for producing a color filter for a liquid crystal display device, which comprises an exposure / development step for simultaneously forming a high spacer, a low spacer and an alignment control protrusion made of the positive photosensitive resin,
The gradation mask has a transparent substrate, a light-shielding film and a semi-transparent film formed in a pattern on the transparent substrate, the transmission region where the transparent substrate is exposed, and the light-shielding film on the transparent substrate Having a light-shielding region provided and a semi-transparent region in which only the semi-transparent film is provided on the transparent substrate, and having a pattern in which the transmissive region and the semi-transparent region are adjacent,
The gradation mask has a transmittance of T (%) at a wavelength of 365 nm of the exposure light in the semi-transparent region, and 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) , at least one of the refractive index of the material of the translucent film and the film thickness of the translucent film is adjusted so that −Δ / ln (T / 100) is 0.4 or less. It has been
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 for a liquid crystal display device, characterized in that the light intensity decreases monotonously and has no inflection point in the light intensity distribution.
前記階調マスクにおいて、前記遮光領域が、前記高スペーサに対応する第1遮光領域と、前記低スペーサに対応する第2遮光領域とを有し、前記第1遮光領域の幅が前記第2遮光領域の幅よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。   In the gradation mask, the light shielding region includes a first light shielding region corresponding to the high spacer and a second light shielding region corresponding to the low spacer, and the width of the first light shielding region is the second light shielding region. 2. The method for producing a color filter for a liquid crystal display device according to claim 1, wherein the color filter is larger than the width of the region. 前記階調マスクにおいて、前記半透明領域が、前記低スペーサに対応する第1半透明領域と、前記配向制御用突起に対応する第2半透明領域とを有し、前記第1半透明領域の透過率が前記第2半透明領域の透過率よりも低いことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。   In the gradation mask, the translucent region includes a first translucent region corresponding to the low spacer and a second translucent region corresponding to the alignment control protrusion, and the first translucent region The method for manufacturing a color filter for a liquid crystal display device according to claim 1, wherein the transmittance is lower than the transmittance of the second translucent region. 前記階調マスクにおける前記半透明膜が、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特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載の液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。   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. The manufacturing method of the color filter for liquid crystal display devices of description. 請求項1から請求項4までのいずれかに記載の液晶表示装置用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。   A color filter manufactured using the method for manufacturing a color filter for a liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 4.
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