(57)【要約】【課題】線幅が場所によってばらつくことを抑制することができる近接露光方法を提供する。【解決手段】露光工程においては、露光ステージ上に載置された基板上の感光性樹脂組成物へ向けて、基板の感光性樹脂組成物との間に隙間が存在するよう配置されたフォトマスクを介して、照射光学系からの露光光が照射される。照射光学系は、可視光域及び紫外線域の光から３５０ｎｍ以下の波長域の光がカットされた光を露光光として照射するよう構成されている。また、感光性樹脂組成物の光重合開始剤の吸収スペクトルは、３００ｎｍ以上かつ３５０ｎｍ以下の波長域にピークを有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光重合開始剤を含む感光性樹脂組成物が設けられた基板を準備する工程と、
前記基板を露光ステージ上に載置する工程と、
前記露光ステージ上に載置された前記基板上の前記感光性樹脂組成物へ向けて、前記基板の前記感光性樹脂組成物との間に隙間が存在するよう配置されたフォトマスクを介して、照射光学系からの露光光を照射する露光工程と、を備え、
前記照射光学系は、可視光域及び紫外線域の光から３５０ｎｍ以下の波長域の光がカットされた光を前記露光光として照射し、
前記感光性樹脂組成物の前記光重合開始剤の吸収スペクトルは、３００ｎｍ以上かつ３５０ｎｍ以下の波長域にピークを有する、近接露光方法。
【請求項２】
前記感光性樹脂組成物の前記光重合開始剤の吸収スペクトルは、３５１ｎｍ以上かつ４００ｎｍ以下の波長域にはピークを有さない、請求項１に記載の近接露光方法。
【請求項３】
前記照射光学系は、可視光域及び紫外線域の光を出射する光源と、前記光源から出射された光から３５０ｎｍ以下の波長域の光をカットする短波長カットフィルタと、を有する、請求項１または２に記載の近接露光方法。
【請求項４】
前記フォトマスクは、７３０ｍｍ×９２０ｍｍサイズまたは６２０ｍｍ×７５０ｍｍサイズ以上の寸法を有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の近接露光方法。
【請求項５】
前記フォトマスクの開口部の幅の最小値は、１０μｍ以下である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の近接露光方法。
【請求項６】
前記感光性樹脂組成物は、露光されて現像されることにより、カラーフィルタのブラックマトリクス層となるものであり、
前記フォトマスクには、カラーフィルタ用のブラックマトリクス層に対応する開口部のパターンが多面付けされている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の近接露光方法。
【請求項７】
請求項６に記載の近接露光方法を用いて、前記基板に複数割り付けられる前記カラーフィルタの前記ブラックマトリクス層を形成する工程を含む、カラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接露光方法に係り、とりわけ、基板上に設けられた感光性樹脂組成物を露光してカラーフィルタ等の製品を製造するための近接露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などの表示装置で用いられるカラーフィルタの着色層やブラックマトリクス層を形成する方法として、フォトリソグラフィー法が広く用いられている。フォトリソグラフィー法においては、はじめに、光重合開始剤を含む感光性樹脂組成物が設けられた基板を準備し、次に、基板を露光ステージ上に載置し、その後、フォトマスクを介して感光性樹脂組成物に光を照射することにより、感光性樹脂組成物を露光する。
【０００３】
カラーフィルタの製造工程で用いられる露光方式としては、ミラープロジェクション露光方式や近接（プロキシミティ）露光方式が知られている。
【０００４】
ミラープロジェクション露光方式とは、フォトマスクと基板との間に配置された投影レンズを用いて、露光光を基板上の感光性樹脂組成物に投影する方式のことである。ミラープロジェクション露光方式は、投影レンズを用いて露光光を結像するため、近接露光方式に比べて解像力が高いという利点を有している。例えばミラープロジェクション露光方式を利用すれば、５μｍ以下の線幅を有するブラックマトリクス層を形成することが可能である。
【０００５】
一方、近接露光方式とは、基板との間にわずかな隙間が存在するよう配置されたフォトマスクを介して、基板上の感光性樹脂組成物に露光光を照射する方式のことである（例えば、特許文献１参照）。近接露光方式は、ミラープロジェクション露光方式に比べて設置コストが安く、かつ大きな寸法の対象物を一括で露光することができるという利点を有している。例えば近接露光方式によれば、Ｍ０１サイズ以上の寸法を有するフォトマスクを用いて、ガラス基板の上に設けられた感光性樹脂組成物を露光することができる。このため、スマートフォンやタブレットＰＣなどの携帯型の表示装置で用いられるカラーフィルタを製造する場合、１つのガラス基板に多数のカラーフィルタを割り付けることができる。従って、低コストでカラーフィルタを製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１２２０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、スマートフォンやタブレットＰＣなどの携帯型の表示装置においては、従来の据え置き型の表示装置の場合に比べて、画素の寸法が小さくなっており、このため、ブラックマトリクス層の線幅も小さくなっている。例えば携帯型の表示装置においては、ブラックマトリクス層の線幅の最小値が１０μｍ以下であることが求められる。一方、近接露光方式においては、フォトマスクと基板との間に隙間が存在するため、ミラープロジェクション露光方式の場合に比べて一般に解像力が低くなる。また、１つのフォトマスクに多数のカラーフィルタを割り付ける場合、基板上の感光性樹脂組成物に照射される露光光の照度が場所に応じてばらつくと、得られるカラーフィルタのブラックマトリクス層の線幅に個体差が生じることになる。従って、ブラックマトリクス層の線幅を単に小さくすることだけでなく、場所に応じた露光光の照度のばらつきを抑制することも求められる。
【０００８】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、露光によって形成されるパターンの線幅を十分に小さくするとともに、線幅が場所によってばらつくことを抑制することができる近接露光方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、光重合開始剤を含む感光性樹脂組成物が設けられた基板を準備する工程と、前記基板を露光ステージ上に載置する工程と、前記露光ステージ上に載置された前記基板上の前記感光性樹脂組成物へ向けて、前記基板の前記感光性樹脂組成物との間に隙間が存在するよう配置されたフォトマスクを介して、照射光学系からの露光光を照射する露光工程と、を備え、前記照射光学系は、可視光域及び紫外線域の光から３５０ｎｍ以下の波長域の光がカットされた光を前記露光光として照射し、前記感光性樹脂組成物の前記光重合開始剤の吸収スペクトルは、３００ｎｍ以上かつ３５０ｎｍ以下の波長域にピークを有する、近接露光方法である。
【００１０】
本発明による近接露光方法において、好ましくは、前記感光性樹脂組成物の前記光重合開始剤の吸収スペクトルは、３５１ｎｍ以上かつ４００ｎｍ以下の波長域にはピークを有さない。
【００１１】
本発明による近接露光方法において、前記照射光学系は、可視光域及び紫外線域の光を出射する光源と、前記光源から出射された光から３５０ｎｍ以下の波長域の光をカットする短波長カットフィルタと、を有していてもよい。
【００１２】
本発明による近接露光方法において、前記フォトマスクは、７３０ｍｍ×９２０ｍｍサイズまたは７５０ｍｍ×６２０ｍｍサイズ以上の寸法を有していてもよい。
【００１３】
本発明による近接露光方法において、前記フォトマスクの開口部の幅の最小値は、１０μｍ以下であってもよい。
【００１４】
本発明による近接露光方法において、前記感光性樹脂組成物は、露光されて現像されることにより、カラーフィルタのブラックマトリクス層となるものであり、前記フォトマスクには、カラーフィルタ用のブラックマトリクス層に対応する開口部のパターンが多面付けされていてもよい。
【００１５】
本発明は、上記記載の近接露光方法を用いて、前記基板に複数割り付けられる前記カラーフィルタの前記ブラックマトリクス層を形成する工程を含む、カラーフィルタの製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、感光性樹脂組成物の光重合開始剤の吸収スペクトルは、３００ｎｍ以上かつ３５０ｎｍ以下の波長域にピークを有している。また、照射光学系は、可視光域及び紫外線域の光から３５０ｎｍ以下の波長域の光がカットされた光を、露光光として、フォトマスクを介して感光性樹脂組成物に照射する。このため、場所に応じて露光光の照度が若干ばらついたとしても、露光光の照度のばらつきが、得られるパターンの線幅に反映されてしまうことを抑制することができる。従って、場所による線幅のばらつきの小さいパターンを形成することができる。また本発明において、可視光域及び紫外線域の光のうち３５１ｎｍ以上かつ４００ｎｍ以下の波長域の光は、カットされずに残っている。このため、解像力を十分に維持することができる。例えば、線幅の最小値が１０μｍ以下であるブラックマトリクス層を精度良く形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る近接露光装置の構成を示す図。
【図２】図１に示す近接露光装置で用いられる超高圧水銀灯の分光特性を示す図。
【図３】短波長カットフィルタを通過した後の光の分光特性を示す図。
【図４】感光性樹脂組成物に含まれる光重合開始剤の吸収スペクトルの一例を示す図。
【図５】複数のカラーフィルタが基板に割り付けられる様子を示す図。
【図６】図１に示す近接露光装置を用いた近接露光方法により感光性樹脂組成物をパターニングする工程を示す図。
【図７】近接露光方法を用いて形成したブラックマトリクス層を含むカラーフィルタの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、図１により、本発明の一実施の形態に係る露光装置の構成について説明する。
【００１９】
図１に示すように、露光装置１は、露光装置本体１０と、露光装置本体１０へ向けて露光光を照射する照射光学系２０とを備えている。
【００２０】
このうち、露光装置本体１０は、基台１１と、基台１１に設置された露光ステージ１２とを有している。ここで、露光ステージ１２は、露光対象となる感光性樹脂組成物３２が積層された基板３１を載置するものである。露光ステージ１２は、感光性樹脂組成物３２が積層された基板３１を真空チャック方式で保持するチャックステージ１３と、チャックステージ１３を垂直方向及び水平面内で移動させることが可能な駆動ステージ１４と、を有している。露光ステージ１２（チャックステージ１３）上に載置される基板３１としては、例えばガラス基板が用いられる。感光性樹脂組成物３２は、合成樹脂と、露光光の照射を契機として合成樹脂のモノマーの重合反応を開始させる光重合開始剤と、を含んでいる。また感光性樹脂組成物３２は、近接露光装置１を用いて製造する製品に応じて選択されたさらなる添加物を含んでいてもよい。例えば、感光性樹脂組成物３２が、カラーフィルタ用のブラックマトリクス層を構成するためのものである場合、感光性樹脂組成物３２は、合成樹脂中に分散された黒色の顔料、例えばカーボンブラックをさらに含んでいる。また、感光性樹脂組成物３２が、カラーフィルタ用の赤色、緑色や青色の着色層を構成するためのものである場合、感光性樹脂組成物３２は、合成樹脂中に分散された赤色、緑色や青色の顔料をさらに含んでいる。本実施の形態においては、感光性樹脂組成物３２がブラックマトリクス層を構成するためのものである場合について説明する。
【００２１】
露光ステージ１２の上方には、フォトマスク１６が取り付けられるマスクステージ１５が設けられている。ここで、フォトマスク１６は、露光ステージ１２上に載置された基板３１上の感光性樹脂組成物３２へ向けて照射光学系２０から照射された露光光を、露光パターンに対応する所定のパターンで透過させるものである。上述のように感光性樹脂組成物３２がブラックマトリクス層を構成するためのものである場合、フォトマスク１６は、ブラックマトリクス層の線幅に対応した幅を有するとともにブラックマトリクス層のパターンに対応して線状に延びる開口部を含んでいる。
【００２２】
スマートフォンやタブレットＰＣなどの携帯型の表示装置で用いられるカラーフィルタにおいては、画素密度や輝度を高めるため、ブラックマトリクス層の線幅が小さいことが求められる。例えば、ブラックマトリクス層の線幅の最小値が１０μｍ以下であることが求められる。これに対応して、フォトマスク１６も、フォトマスク１６を介して感光性樹脂組成物３２に照射される露光光の線幅の最小値が１０μｍ以下となるよう、構成されている。すなわち、フォトマスク１６の開口部の幅の最小値は、１０μｍ以下になっている。
【００２３】
好ましくは、フォトマスク１６には、複数のカラーフィルタ用のブラックマトリクス層のパターンが割り付けられている。すなわち、フォトマスク１６は、１個のカラーフィルタ用のブラックマトリクス層に対応する開口部のパターンが形成された領域を、複数含んでいる。すなわち、１つのフォトマスク１６には、カラーフィルタ用のブラックマトリクス層に対応する開口部のパターンが多面付けされている。一般に、１つのフォトマスク１６に割り付けられるカラーフィルタの個数が多いほど、カラーフィルタの製造コストが低くなるので好ましい。この点を考慮し、例えばフォトマスク１６として、７３０ｍｍ×９２０ｍｍサイズまたは７５０ｍｍ×６２０ｍｍサイズ以上の寸法を有するものが用いられる。例えば、Ｇ８サイズ（１２２０ｍｍ×１４００ｍｍ）、Ｇ６サイズ（９２５ｍｍ×７５０ｍｍ、または９１０ｍｍ×７５０ｍｍ）、Ｇ５サイズ（７００×８００ｍｍ）、Ｍ０１サイズ（７００×８００ｍｍ）、Ｌ１サイズ（８００ｍｍ×７００ｍｍ）、Ｌ２サイズ（８００ｍｍ×７００ｍｍ）などのフォトマスクを挙げることができる。
【００２４】
一方、フォトマスク１６の寸法が大きくなると、自重のためにフォトマスク１６が撓んでしまうことが考えられる。フォトマスク１６は通常は、その端部がマスクステージ１５によって保持されている。このためフォトマスク１６の撓みは、フォトマスク１６の中央部分で大きく生じ、フォトマスク１６の端部近傍ではほとんど生じない。ところで撓みが生じると、フォトマスク１６と感光性樹脂組成物３２との間の距離が場所によって相違してしまうことになる。例えば、フォトマスク１６の端部近傍の部分に比べて、フォトマスク１６の中央部分の方が、フォトマスク１６と感光性樹脂組成物３２との間の距離が小さくなる。この結果、感光性樹脂組成物３２に照射される露光光の照度が、場所に応じて相違してしまうことになる。
【００２５】
一般に、フォトリソグラフィー法によって形成されるパターンの線幅は、フォトマスク１６の開口部の線幅だけでなく、フォトマスク１６を通過した露光光の照度にも依存する。従って、露光光の照度が場所に応じて相違することは、形成されるパターンの線幅が場所によってばらつくことを意味している。例えば、フォトマスク１６の中央部分を通過した露光光に基づいて形成されたブラックマトリクス層の線幅と、フォトマスク１６の端部近傍の部分を通過した露光光に基づいて形成されたブラックマトリクス層の線幅とが相違してしまうことになる。本実施の形態においては、場所に応じたこのような線幅のばらつきが生じてしまうことを抑制するため、感光性樹脂組成物３２の光重合開始剤を適切に選択することを提案する。具体的な光重合開始剤については後述する。
【００２６】
照射光学系２０は、超高圧水銀灯（光源）２１と、超高圧水銀灯２１から出射された光を基板３１上の感光性樹脂組成物３２へ向けて導くための光学要素（パラボラミラー２２、コールドミラー２３、インテグレータレンズ２４及び球面鏡２５）とを有し、露光装置本体１０の露光ステージ１２上に載置された基板３１上の感光性樹脂組成物３２へ向けて露光光（平行光）を照射することができるようになっている。
【００２７】
このような照射光学系２０において、コールドミラー２３とインテグレータレンズ２４との間にはシャッタ２６が設けられており、超高圧水銀灯２１から出射された光を適宜遮蔽及び開放することができるようになっている。また、インテグレータレンズ２４とシャッタ２６との間には短波長カットフィルタ２７が着脱可能に設けられており、超高圧水銀灯２１から出射された可視光域及び紫外線域の光から３５０ｎｍ以下の波長域の光をカットすることができるようになっている。
【００２８】
ここで、照射光学系２０に含まれる超高圧水銀灯２１は、図２に示すような分光特性を有している。すなわち、超高圧水銀灯２１から出射された光は、約４４０ｎｍにピークを有するｇ線、約４１０ｎｍにピークを有するｈ線及び約３６０ｎｍにピークを有するｉ線の他、２７０〜３３５ｎｍの範囲に幾つかのピークを有する深紫外線の光を含んでいる。そして、短波長カットフィルタ２７は、このような光から、ｇ線、ｈ線及びｉ線を残して、２７０〜３３５ｎｍの範囲にある深紫外線域の光をカットするものである。なお、図２に示す分光特性においては、３６５ｎｍの光の照度を１００％とした規格化がなされている。
【００２９】
次に図３を参照して、短波長カットフィルタ２７の特性について説明する。図３は、短波長カットフィルタ２７を通過した後の光のスペクトルを示す図である。ここでは、短波長カットフィルタ２７として、３１５ｎｍ以下の波長域の光をカットするカットフィルタを用いた場合のスペクトル（図３中の「カットフィルタ（３１５ｎｍ）」）、および、３３５ｎｍ以下の波長域の光をカットするカットフィルタを用いた場合のスペクトル（図３中の「カットフィルタ（３３５ｎｍ）」）をそれぞれ図３に示している。また参考のため、短波長カットフィルタ２７を用いない場合の光のスペクトル（図３中の「カットフィルタ無し」）も併せて図３に示している。図３に示すように、３１５ｎｍ以下の波長域の光をカットするカットフィルタを用いた場合には、約３１５ｎｍにピークを有する深紫外線域の光がカットされていた。また、３３５ｎｍ以下の波長域の光をカットするカットフィルタを用いた場合には、約３５５ｎｍにピークを有する深紫外線域の光がさらにカットされていた。
【００３０】
図１に戻って説明を続けると、露光装置本体１０の露光ステージ１２及び照射光学系２０（超高圧水銀灯２１やシャッタ２６等）には制御装置２９が接続されている。制御装置２９は、露光ステージ１２に対して、感光性樹脂組成物３２が積層された基板３１を供給及び排出するロボットアーム（図示せず）等の動作に連動して露光装置本体１０の露光ステージ１２及び照射光学系２０を制御する。これによって、所望のフローで基板３１上の感光性樹脂組成物３２を露光することができる。
【００３１】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００３２】
（感光性樹脂組成物の準備）
はじめに、合成樹脂、光重合開始剤および黒色顔料を含む感光性樹脂組成物３２を準備する。図４には、本実施の形態による光重合開始剤の吸収スペクトルＳ１を示す。図４に示すように、３００ｎｍ〜５００ｎｍの波長域において、吸収スペクトルＳ１は巨視的には、波長が大きくなるにつれて減少している。なお「巨視的」とは、例えば、５０ｎｍ刻みで吸収スペクトルＳ１を見た場合の特性を意味している。より具体的には、光重合開始剤の吸収係数の値を、３００ｎｍ以上かつ３５０ｎｍ以下の範囲内、３５１ｎｍ以上かつ４００ｎｍ以下の範囲内、４０１ｎｍ以上かつ４５０ｎｍ以下の範囲内および４５１ｎｍ以上かつ５００ｎｍ以下の範囲内でそれぞれ積分した場合に、積分値が、波長が大きくなるにつれて減少する、ということを意味している。一方、吸収スペクトルＳ１をより詳細に見た場合、例えば数ｎｍ刻みで見た場合、吸収スペクトルＳ１は、３００ｎｍ以上かつ３５０ｎｍ以下の波長域にピークＰ１を有している。また吸収スペクトルＳ１は、３５１ｎｍ以上かつ４００ｎｍ以下の波長域にはピークを有していない。
なお図４には、参考のため、従来の近接露光方法において一般に用いられている光重合開始剤の吸収スペクトルＳ２〜Ｓ５を併せて示している。図４に示すように、各吸収スペクトルＳ２〜Ｓ５を数ｎｍ刻みで見た場合、吸収スペクトルＳ２〜Ｓ５はそれぞれ、３５１ｎｍ以上かつ４００ｎｍ以下の波長域にピークＰ２〜Ｐ５を有している。
【００３３】
後述する実施例において詳細に説明するように、本件発明者らが鋭意研究を行ったところ、図４の吸収スペクトルＳ１のような３００ｎｍ以上かつ３５０ｎｍ以下の範囲内に吸収係数のピークを有する光重合開始剤を含んだ感光性樹脂組成物を用いることにより、露光光の照度のばらつきに起因してブラックマトリクス層の線幅がばらついてしまうことを抑制することができた。この理由としては様々な事項が考えられるが、例えば以下のように考えることができる。
【００３４】
一般に、短波長側の光（特に２７０〜３３５ｎｍの範囲にある深紫外線域の光）は、感光性樹脂組成物３２を透過する能力が低くかつエネルギーが大きい。このため、このような短波長側の光を含む露光光により基板３１上の感光性樹脂組成物３２を露光した場合には、感光性樹脂組成物３２の露出表面（感光性樹脂組成物３２のうち基板３１とは反対側に位置する表面）での重合反応が進み過ぎ、感光性樹脂組成物３２の露出表面が基板３１側の表面に比べて相対的に速く固まってしまう。言い換えれば、感光性樹脂組成物３２のうち基板３１側の部分を狙い通りに固めることができない。さらに、感光性樹脂組成物３２に含まれる光重合開始剤の吸収係数が高い場合、感光性樹脂組成物３２のうち露出表面側と基板３１側との間での重合反応の進み方の差がさらに大きくなってしまう。また光重合開始剤の吸収係数が高いと、露光光の照度の相違に起因する、重合反応の進み方の相違の程度も大きくなってしまう。
【００３５】
ここで本実施の形態によれば、照射光学系２０は、超高圧水銀灯２１から出射された可視光及び紫外線域の光から３５０ｎｍ以下の波長域の光をカットする短波長カットフィルタ２７を有している。すなわち、照射光学系２０は、可視光域及び紫外線域の光から３５０ｎｍ以下の波長域の光がカットされた光を露光光として照射するよう構成されている。このため、感光性樹脂組成物３２を透過する能力が低くかつエネルギーが大きい短波長側の光によって、基板３１上に積層された感光性樹脂組成物３２の露出表面が基板３１側の表面に比べて相対的に速く固まってしまうことを抑制することができる。さらに本実施の形態によれば、光重合開始剤として、短波長カットフィルタ２７によってカットされた３００ｎｍ以上かつ３５０ｎｍ以下の波長域に吸収スペクトルＳ１のピークＰ１を有するものが用いられている。このため、光重合開始剤には、その吸収係数がピークとなる波長の光が照射されないようになっている。このことは、感光性樹脂組成物３２における重合反応の進み方の程度が、感光性樹脂組成物３２に照射される露光光の照度の差に対して鈍感になることを導く。このため、露光光の照度のばらつきに起因してブラックマトリクス層の線幅がばらついてしまうことを抑制することができる。
【００３６】
（感光性樹脂組成物の塗布）
次に、上述の光重合開始剤を含む感光性樹脂組成物３２を、基板３１上に塗布する。塗布方法としては、印刷法などが適宜採用され得る。これによって、図６（ａ）に示すように、感光性樹脂組成物３２が設けられた基板３１を得ることができる。
【００３７】
（基板の載置）
その後、図１に示す近接露光装置１において、ロボットアーム（図示せず）を用いて、感光性樹脂組成物３２が設けられた基板３１を露光ステージ１２（チャックステージ１３）上に載置する。
【００３８】
（露光工程）
この状態で、近接露光装置１においては、制御装置２９による制御の下で、露光ステージ１２の駆動ステージ１４によりチャックステージ１３を移動させて、感光性樹脂組成物３２が設けられた基板３１をフォトマスク１６に対して位置決めする。この際、図６（ｂ）に示すように、フォトマスク１６と基板３１の感光性樹脂組成物３２との間に所定の隙間ｓが存在するよう、基板３１を配置する。隙間ｓは、例えば７５μｍ〜３００μｍの範囲内になっている。次に図６（ｂ）に示すように、フォトマスク１６を介して、基板３１上の感光性樹脂組成物３２へ向けて、照射光学系２０からの露光光Ｌ１を照射する。これによって、基板３１上の感光性樹脂組成物３２を所定のパターンで露光する。なおフォトマスク１６の開口部１７は、図５に示すように基板３１に複数のカラーフィルタ４０が割り付けられるよう、構成されている。
【００３９】
（現像工程）
次に、現像液を用いて感光性樹脂組成物３２を現像処理する。これによって、感光性樹脂組成物３２のうち露光光が照射されていない部分が現像液に溶解する。このようにして、図６（ｃ）に示すように、所望の幅ｗを有する感光性樹脂組成物３２のパターンを得ることができる。幅ｗは、その最小値が例えば１０μｍ以下になっている。また、感光性樹脂組成物３２の厚みｈは例えば１μｍ〜２μｍの範囲内になっている。なお後述する実施例において感光性樹脂組成物の厚みを測定した結果、１．１４μｍ〜１．７５μｍの範囲内になっていた。
【００４０】
（第２露光工程）
なお図６（ｄ）に示すように、上述の現像工程の後、感光性樹脂組成物３２に対して基板３１側から露光光Ｌ２を更に照射する第２露光工程をさらに実施してもよい。これによって、感光性樹脂組成物３２のうち基板３１側の表面やその近傍の部分をより確実に硬化させることができる。また、第２露光工程の後、感光性樹脂組成物３２に対して焼成処理を施してもよい。これらのことにより、感光性樹脂組成物３２のパターンの断面形状や線幅がばらついてしまうことをさらに抑制することができる。
【００４１】
このようにしてパターニングされた感光性樹脂組成物３２からなるブラックマトリクス層４１を含むカラーフィルタ４０を図７に示す。図７に示すように、所定の間隔を空けて並べられた複数のブラックマトリクス層４１の間には、赤色の第１着色層４２、緑色の第２着色層４３や青色の第４着色層４４などが設けられる。なお、各着色層４２，４３，４４を形成するための感光性樹脂組成物に含まれる光重合開始剤も、ブラックマトリクス層４１用の感光性樹脂組成物３２の光重合開始剤の場合と同様に、３００ｎｍ以上かつ３５０ｎｍ以下の波長域に吸収係数のピークを有していてもよい。すなわち上述の近接露光方法は、ブラックマトリクス層４１を形成するための工程だけでなく、各着色層４２，４３，４４を形成するための工程においても採用されてもよい。
【００４２】
上述のように本実施の形態によれば、照射光学系２０には、３５０ｎｍ以下の波長域の光をカットする短波長カットフィルタ２７が装着されている。このため、超高圧水銀灯２１から出射された光が短波長カットフィルタ２７を通過する際、ｇ線、ｈ線及びｉ線を残して、２７０〜３３５ｎｍの範囲にある深紫外線域の光がカットされる。このため、感光性樹脂組成物３２の露出表面が基板３１側の表面に比べて相対的に速く固まってしまうことを抑制することができる。さらに本実施の形態によれば、光重合開始剤として、短波長カットフィルタ２７によってカットされた３００ｎｍ以上かつ３５０ｎｍ以下の波長域に吸収スペクトルＳ１のピークＰ１を有するものが用いられている。このため、光重合開始剤には、その吸収係数がピークとなる波長の光が照射されないようになっている。このことは、感光性樹脂組成物３２における重合反応の進み方の程度が、感光性樹脂組成物３２に照射される露光光の照度の差に対して鈍感になることを導く。このため、場所に応じて露光光の照度が若干ばらついたとしても、露光光の照度のばらつきが、ブラックマトリクス層４１の線幅に反映されてしまうことを抑制することができる。従って、場所による線幅のばらつきの小さいブラックマトリクス層４１を形成することができる。また本実施の形態において、可視光域及び紫外線域の光のうち３５１ｎｍ以上かつ４００ｎｍ以下の波長域の光は、カットされずに残っている。このため、近接露光方法の解像力を十分に維持することができる。例えば、線幅の最小値が１０μｍ以下であるブラックマトリクス層４１を精度良く形成することができる。
【００４３】
次に、本実施の形態についての理解を深めるため、図４において符号Ｓ２〜Ｓ５で示すような、３５１ｎｍ以上かつ４００ｎｍ以下の範囲内に吸収係数のピークＰ２〜Ｐ５を有する光重合開始剤を用いる場合を、比較の形態として考える。
この場合、３５０ｎｍ以下の波長域の光をカットする短波長カットフィルタ２７によっては、光重合開始剤にその吸収係数がピークとなる波長の光が照射されることを防ぐことができない。このため、感光性樹脂組成物における重合反応の進み方の程度が、感光性樹脂組成物に照射される露光光の照度の差に対して敏感になってしまい、この結果、得られるパターンの線幅がばらついてしまうことが考えられる。
一方、より高波長側にカット周波数を有する短波長カットフィルタを用いることも考えられる。例えば、４００ｎｍ以下の波長域の光をカットする短波長カットフィルタを用いることが考えられる。しかしながら、この場合、深紫外線の光だけでなく、約３６０ｎｍにピークを有するｉ線までもがカットされることになり、露光光の照度が著しく低下してしまう。この結果、露光処理に要する時間が長くなり、カラーフィルタ４０の製造効率が低下してしまう。
【００４４】
これに対して本実施の形態によれば、ｉ線を残しながら、露光光の照度のばらつきに起因してブラックマトリクス層の線幅がばらついてしまうことを抑制することができる。このため、品質と製造効率とを両立させることができる。
【実施例】
【００４５】
次に、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。
【００４６】
（実施例１）
はじめに、１０μｍ以下の線幅を有する開口部のパターンが全域にわたって形成された、Ｍ０１サイズのフォトマスクを準備した。次に、可視光域及び紫外線域の光から３５０ｎｍ以下の波長域の光がカットされた光を、フォトマスクに向けて照射した。また、フォトマスクを通過した光の照度を複数の場所で測定した。結果、測定された照度の最大値は２３．８ｍＷ／ｃｍ２であり、最小値は２２．４ｍＷ／ｃｍ２であり、平均値は２３．３ｍＷ／ｃｍ２であった。なお、フォトマスクに向けて照射する光の照度は、フォトマスクの４隅部分を通過した光の照度およびフォトマスクの中央部分を通過した光の照度の平均値に露光時間を掛けた値が予め定められた値になるよう、制御されていた。
【００４７】
Ｇ８、Ｇ６およびＬ２サイズのフォトマスクを準備し、上述のＭ０１サイズのフォトマスクの場合と同様にして、フォトマスクを通過した光の照度を複数の場所で測定した。測定された照度の最大値、最小値および平均値をそれぞれ表１に示す。また、測定された照度の最大値と最小値との間の差を併せて表１に示す。表１に示すように、測定された照度の最大値と最小値との間の差は、フォトマスクの寸法が大きくなるほど大きくなった。
【表１】
2015197661.tif 000003
【００４８】
（実施例２）
はじめに、６μｍの線幅を有する開口部のパターンが形成されたフォトマスクを準備した。また、感光性樹脂組成物が設けられた基板を準備した。感光性樹脂組成物としては、上述のように、合成樹脂と、黒色顔料と、３００ｎｍ以上かつ３５０ｎｍ以下の波長域に吸収係数のピークを有する光重合開始剤と、を含むものを用いた。
【００４９】
次に、可視光域及び紫外線域の光から３５０ｎｍ以下の波長域の光がカットされた光を、フォトマスクを介して感光性樹脂組成物に向けて照射した。３５０ｎｍ以下の波長域の光をカットするための短波長カットフィルタとしては、３３５ｎｍ以下の波長域の光をカットするカットフィルタを用いた。露光量は２０ｍＪ／ｃｍ２とした。また、フォトマスクと感光性樹脂組成物との間の隙間は１００μｍに設定した。
【００５０】
その後、感光性樹脂組成物に対して現像処理を施し、感光性樹脂組成物をパターニングした。現像処理の時間は５０秒とした。この結果、５．９μｍの線幅を有するブラックマトリクス層が得られた。
【００５１】
また、現像時間を６０秒または７０秒に変更して、同様の評価を行った。さらに、露光量を３０ｍＪおよび４０ｍＪに変更して、同様の評価を行った。各条件下で形成されたブラックマトリクス層の線幅を表２に示す。また、得られたブラックマトリクス層の線幅の最大値と最小値との間の差（線幅変動量）を併せて表２に示す。
【表２】
2015197661.tif 000004
【００５２】
（比較例）
短波長カットフィルタを用いなかったこと以外は、上述の実施例２の場合と同様にして、現像時間および露光量を変えてブラックマトリクス層を形成した。表３に、得られたブラックマトリクス層の線幅を示す。
【表３】
2015197661.tif 000005
【００５３】
表２に示すように、３００ｎｍ以上かつ３５０ｎｍ以下の波長域に吸収係数のピークを有する光重合開始剤を含む感光性樹脂組成物を用いた場合、露光量に依存するブラックマトリクス層の線幅変動量を２μｍ以下に抑制することができた。また、表２および表３の比較から明らかなように、３５０ｎｍ以下の波長域の光をカットする短波長カットフィルタを用いなかった場合は、短波長カットフィルタを用いた場合に比べて、線幅変動量が１μｍ以上大きくなった。このことから、３００ｎｍ以上かつ３５０ｎｍ以下の波長域に吸収係数のピークを有する光重合開始剤を含む感光性樹脂組成物を用いること、および、３５０ｎｍ以下の波長域の光をカットする短波長カットフィルタを用いることの組合せにより、線幅のばらつきの小さいブラックマトリクス層を得ることができると言える。
【００５４】
（実施例３）
フォトマスクと感光性樹脂組成物との間の隙間を１７０μｍ、１８０μｍ、１９０μｍまたは２００μｍに設定したこと以外は、実施例２の場合と同様にして、フォトリソグラフィー法によりブラックマトリクス層を形成した。なお、露光時間は５０秒とし、露光量は５０ｍＪ／ｃｍ２とし、現像時間は５０秒とし、現像後のポストベイク処理の温度は２３０℃とした。結果、隙間が１７０μｍ、１８０μｍ、１９０μｍおよび２００μｍの場合に形成されたブラックマトリクス層の線幅の平均値はそれぞれ７．０μｍ、７．２μｍ、６．５μｍおよび６．７μｍであった。この結果から、隙間の大きさに対するブラックマトリクス層の線幅の依存性は小さいと言える。
【符号の説明】
【００５５】
１  近接露光装置
１０  露光装置本体
１１  基台
１２  露光ステージ
１３  チャックステージ
１４  駆動ステージ
１５  マスクステージ
１６  フォトマスク
２０  照射光学系
２１  超高圧水銀灯
２２  パラボラミラー
２３  コールドミラー
２４  インテグレータレンズ
２５  球面鏡
２６  シャッタ
２７  短波長カットフィルタ
２９  制御装置
３１  基板
３２  感光性樹脂組成物
４０  カラーフィルタ
４１  ブラックマトリクス層
４２  第１着色層
４３  第２着色層
４４  第４着色層
【図１】
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【図２】
2015197661.tif 000007
【図４】
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【図５】
2015197661.tif 000009
【図６】
2015197661.tif 000010
【図７】
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【図３】
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