(57)【要約】【課題】本発明は、高精細なパターンの形成が可能な階調マスクを提供することを主目的とする。【解決手段】本発明は、透明基板と、上記透明基板上に形成された遮光膜パターンおよび透過率調整機能を有する半透明膜パターンとを有し、上記透明基板上に上記遮光膜パターンが設けられた遮光領域と、上記透明基板上に上記遮光膜パターンおよび上記半透明膜パターンのうち上記半透明膜パターンのみが設けられた半透明領域と、上記透明基板のみを有する透過領域とを有する階調マスクであって、上記透過領域および上記半透明領域が接しており、上記透過領域および上記半透明領域の界面近傍に補正用遮光パターンが形成されていることを特徴とする階調マスクを提供することにより、上記目的を達成する。【選択図】図１
2008026668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、前記透明基板上に形成された遮光膜パターンおよび透過率調整機能を有する半透明膜パターンとを有し、前記透明基板上に前記遮光膜パターンが設けられた遮光領域と、前記透明基板上に前記遮光膜パターンおよび前記半透明膜パターンのうち前記半透明膜パターンのみが設けられた半透明領域と、前記透明基板のみを有する透過領域とを有する階調マスクであって、前記透過領域および前記半透明領域が接しており、前記透過領域および前記半透明領域の界面近傍に補正用遮光パターンが形成されていることを特徴とする階調マスク。
【請求項２】
前記補正用遮光パターンの線幅が０．５μｍ〜５μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の階調マスク。
【請求項３】
前記補正用遮光パターンの端部と、前記半透明領域および前記透過領域の界面との距離が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の階調マスク。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の階調マスクが表示装置の製造に用いられることを特徴とする表示装置製造用階調マスク。
【請求項５】
基板上に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、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の階調マスクを用いて露光し、現像して、前記感光性樹脂からなる異種部材を同時に形成する異種部材形成工程とを有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項６】
前記異種部材が、オーバーコート層およびスペーサであることを特徴とする請求項５に記載の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、表示装置等の製造過程において、ハーフトーン露光に好適に用いられる階調マスク、およびそれを用いたカラーフィルタの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬと略す場合がある。）表示装置等の製造には、基板上に形成された感光性樹脂層にパターン露光を行い、露光後に感光性樹脂を現像することによって、目的とするパターンを形成するフォトリソグラフィー法が用いられている。
【０００３】
フォトリソグラフィー法においては、フォトマスクを介して光を照射するのが一般的である。この際、フォトマスクが被露光体に密着することによって生じる傷を防ぐため、または、フォトマスクに塵埃が付着している場合に画素欠陥が生じるのを防ぐために、フォトマスクと被露光体との間に間隙を設けて露光する、すなわちプロキシミティ（近接）露光を行うことが多い。しかしながら、このような間隙を設けた場合、フレネル回折現象等により、目的とするパターンとは異なるパターンが形成されてしまうという問題がある。例えば、パターンの線幅が太くもしくは細くなったり、パターンの矩形の角部が丸みをおびてしまったり、パターンの形状が変形してしまったりする場合がある。目的とするパターンが得られないと、表示装置においては、動作特性が低下する、または、表示不良が生じる原因となる。
【０００４】
このような問題を解決するために、フォトマスクにおいて、フレネル回折現象が発生する領域に微小な補助パターンを設け、形成されるパターンを補正する方法が提案されている（例えば特許文献１および特許文献２参照）。
【０００５】
また、表示装置をフォトリソグラフィー法により製造するに際して、工程数を減じるために、露光光に対して階調を有するフォトマスク（階調マスク）を用いることが開示されている（例えば特許文献３参照）。
一般に、階調マスクは、露光光を実質的に遮光する遮光膜と、露光光を所望の透過率で透過する半透明膜とを用い、光を透過する透過領域と、光を透過しない遮光領域と、透過する光の量が調整された半透明領域とを有することにより、階調を出すマスクである。
この階調マスクでは、透過率の異なる領域によって透過光の量を制御することにより、現像後の感光性樹脂層の厚みを２段階に制御することができる。このため、階調マスクを用いた一括露光により、例えばカラーフィルタにおけるスペーサおよび液晶配向制御用突起など、２種類のパターンを同時に形成することが可能となる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−６６５８９公報
【特許文献２】特開２００５−１７３３８４公報
【特許文献３】特開２００５−８４３６６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、階調マスクにおいて、フレネル回折現象等によるパターンの変形を補正することについての検討はほとんどなされていない。特に、表示装置の製造に階調マスクを用いた場合は、得られるパターン自体が表示装置を構成する部材となるため、高精細なパターンを形成することが要求される。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、高精細なパターンの形成が可能な階調マスクを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、透明基板と、上記透明基板上に形成された遮光膜パターンおよび透過率調整機能を有する半透明膜パターンとを有し、上記透明基板上に上記遮光膜パターンが設けられた遮光領域と、上記透明基板上に上記遮光膜パターンおよび上記半透明膜パターンのうち上記半透明膜パターンのみが設けられた半透明領域と、上記透明基板のみを有する透過領域とを有する階調マスクであって、上記透過領域および上記半透明領域が接しており、上記透過領域および上記半透明領域の界面近傍に補正用遮光パターンが形成されていることを特徴とする階調マスクを提供する。
【００１０】
本発明によれば、透過領域および半透明領域の界面近傍に補正用遮光パターンが形成されているので、階調マスクを用いて露光を行った場合、補正用遮光パターンが形成されていない場合と比較して光強度分布を変化させることができ、フレネル回折現象により目的とするパターンが変形するのを抑制し、解像性を向上させることができる。
【００１１】
上記発明においては、上記補正用遮光パターンの線幅が０．５μｍ〜５μｍの範囲内であることが好ましい。補正用遮光パターンの線幅が上記範囲であれば、本発明の階調マスクを用いて露光を行った場合に現像後に補正用遮光パターンが解像されるのを効果的に防ぐことができるからである。
【００１２】
また本発明においては、上記補正用遮光パターンの端部と、上記半透明領域および上記透過領域の界面との距離が１０μｍ以下であることが好ましい。上記の距離が上記範囲であれば、本発明の階調マスクを用いて露光を行った場合に、パターンを高精細に再現することができるからである。
【００１３】
さらに本発明は、上述した階調マスクが表示装置の製造に用いられることを特徴とする表示装置製造用階調マスクを提供する。
本発明の表示装置製造用階調マスクは、上述の階調マスクを用いたものであるので、表示装置製造用階調マスクを用いて露光を行った場合、解像性を向上させることができる。また、フレネル回折現象によるパターンの変形を抑制することができるので、本発明の表示装置製造用階調マスクを用いることにより、表示装置を構成する部材を精度良く形成することができる。
【００１４】
また本発明は、基板上に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、上述した階調マスクを用いて露光し、現像して、上記感光性樹脂からなる異種部材を同時に形成する異種部材形成工程とを有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法を提供する。
【００１５】
本発明によれば、上述の階調マスクを用いるので、異種部材を精度良く形成することができる。このため、本発明により製造されたカラーフィルタを表示装置に用いた場合には、表示品質および動作特性の良好な表示装置を得ることが可能である。
【００１６】
上記発明においては、上記異種部材が、オーバーコート層およびスペーサであってもよい。通常、オーバーコート層のうち、スペーサが形成されていない部位は表示領域であるので、オーバーコート層およびスペーサを高精細に形成し、表示領域に余分なパターンが形成されるのを抑制することによって、表示品質を効果的に向上させることができるからである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明においては、階調マスクにおける透過領域および半透明領域の界面近傍に補正用遮光パターンが形成されているので、階調マスクを用いて露光を行った場合、フレネル回折現象により目的とするパターンが変形するのを抑制し、解像性を向上させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の階調マスク、表示装置製造用階調マスク、および階調マスクを用いたカラーフィルタの製造方法について詳細に説明する。
【００１９】
Ａ．階調マスク
本発明の階調マスクは、透明基板と、上記透明基板上に形成された遮光膜パターンおよび透過率調整機能を有する半透明膜パターンとを有し、上記透明基板上に上記遮光膜パターンが設けられた遮光領域と、上記透明基板上に上記遮光膜パターンおよび上記半透明膜パターンのうち上記半透明膜パターンのみが設けられた半透明領域と、上記透明基板のみを有する透過領域とを有する階調マスクであって、上記透過領域および上記半透明領域が接しており、上記透過領域および上記半透明領域の界面近傍に補正用遮光パターンが形成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の階調マスクについて、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の階調マスクの一例を示す平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。図１および図２に例示するように、階調マスク１においては、透明基板２上に遮光膜パターン３および半透明膜パターン４が形成されており、透明基板２上に遮光膜パターン３および半透明膜パターン４が設けられた遮光領域１１と、透明基板２上に半透明膜パターン４が設けられた半透明領域１２と、透明基板２のみを有する透過領域１３とが混在している。さらに、半透明領域１２および透過領域１３の界面近傍には、補正用遮光パターン５が形成されている。この補正用遮光パターンは、本発明の階調マスクを用いて感光性樹脂層の露光を行った場合、現像後に解像されないものである。
なお、図１において、遮光膜パターンおよび半透明膜パターンは省略されている。
【００２１】
このような階調マスクを用いて感光性樹脂層の露光を行った場合、現像後には、補正用遮光パターンは解像されずに、遮光領域、半透明領域および透過領域に応じて、パターンが形成される。この場合、補正用遮光パターンが形成されていない階調マスクを用いた場合と比較して、解像性を向上させることができる。この理由について、階調マスクを用いた露光における光強度分布のシミュレーションを参考にして説明する。
【００２２】
光強度分布のシミュレーションでは、一般的なフレネル回折に基づく、下記の数式（１）により、基板上の点Ｐでの光の振幅ＥＰを、対応する階調マスクの開口部（透過領域）の各点からの球面波の積分値として計算により求め、さらに、下記の数式（２）により、点Ｐでの光強度Ｉを、計算により求めることができる。
図３は、下記の数式（１）による基板５２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５２上の任意の点Ｐとの位置関係を示した模式図である。図３において、点Ｓは点Ｑを通過した露光光５３が直進した場合の基板５２上の位置である。
【００２３】
【数１】
2008026668.tif 000003
【００２４】
ここで、数式（１）において、ｋ＝２π／λであり、ＥＰは基板上の点Ｐにおける光の振幅、Ａは入射光の強度によって決まる定数、λは入射光の波長、δは線分ＱＳと線分ＱＰのなす角、ｒは点Ｑから点Ｐまでの距離、ｉは虚数単位である。
【００２５】
Ｉ＝ＥＰ×ＥＰ＊          （２）
ここで、数式（２）において、ＥＰ＊はＥＰの共役複素数である。
【００２６】
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。
【００２７】
図１および図２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４に示す。具体的には、図１および図２に示す階調マスクにおいて、補正用遮光パターンが形成されていない場合、ならびに、半透明膜パターンおよび遮光膜パターンが形成されていない場合（補正用遮光パターンのみが形成されている場合）の光強度分布を平均したものを、階調マスクの光強度分布とした。
図４に示す光強度分布を示すグラフは、透過領域の直径を１５μｍ、半透明膜の露光波長における平均透過率を１５％、近接露光のギャップを１５０μｍ、光源を水銀ランプ、露光光を平行光、露光量をｉ線（３４０ｎｍ以下をカット、３６５ｎｍ）換算で１００ｍＪとした場合のものである。また、感光性樹脂をｉ線（３６５ｎｍ）に感光波長をもつネガ型感光性樹脂、残膜光強度レベルを１０ｍＪとしている。ここでいう残膜強度レベルとは、所定の現像にて、その光強度レベル以上の領域だけ、残膜してパターンが得られる、各光強度分布における相対的な光強度レベルをいう。
【００２８】
図４に示すように、補正用遮光パターンが形成されていない場合、サブピークが存在する光強度分布となる。このように光強度分布にサブピークが存在する階調マスクを用いて露光を行うと、余分なパターンが発生しやすくなる。
例えば図５は、補正用遮光パターンが形成されていない階調マスクを用いて、液晶表示装置におけるオーバーコート層およびスペーサを形成する例である。図５に示す階調マスク１０１は、透明基板１０２上に遮光膜パターン１０３および半透明膜パターン１０４が設けられた遮光領域１１１と、透明基板１０２上に半透明膜パターン１０４が設けられた半透明遮光領域１１２と、透明基板１０２のみを有する透過領域１１３とを有し、補正用遮光パターンが形成されていない。この階調マスク１０１を用いて、着色層１２３およびネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層が形成された基板１２２を露光すると、透過領域１１３と半透明領域１１２との界面近傍の半透明領域１１２の端部に対応する感光性樹脂層の部位（一点鎖線の枠内）では、光強度分布のサブピークの影響により、他の半透明領域１１２に対応する感光性樹脂層の部位に比べて露光量が多くなり、スペーサ１２６ａの下底の直径が大きくなってしまう。この場合、オーバーコート層１２６ｂのうち、透過領域１１３と半透明領域１１２との界面近傍に相当する部位（一点鎖線の枠内）では他の部位に比べて厚膜になる。階調マスクの遮光領域、半透明領域および透過領域に応じたパターンを形成することができず、パターンが変形してしまうのである。
【００２９】
これに対し、補正用遮光パターンが形成されている場合は、補正用遮光パターンが形成されていない場合に比べて光強度分布が変化し、図４に示すように、光強度分布のサブピークが消失する。このように、本発明においては、補正用遮光パターンが形成されていることにより、光強度分布のサブピークを消失させる、または、サブピークの強度を相対的に小さくすることができる。このため、本発明の階調マスクを用いて露光を行った場合には、光強度分布のサブピークの影響による余分な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できる。
【００３０】
例えば図６は、図１に示す階調マスクを用いて、液晶表示装置におけるオーバーコート層およびスペーサを形成する方法の一例を示す工程図である。図６（ａ）に示すような着色層２３およびネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層２４が形成された基板２２を、図６（ｂ）に示すように階調マスク１を用いて露光すると、高さ方向の縦断面形状が台形である円錐形状のスペーサ２６ａと、厚みが均一で、表面形状が滑らかなオーバーコート層２６ｂが形成される。階調マスクの遮光領域、半透明領域および透過領域に応じたパターンを形成することができるのである。
【００３１】
また、本発明の階調マスクを用いた一括露光により表示装置における各種部材を形成する場合、図６（ｂ）に例示するように、感光性樹脂層のうち、半透明領域１２を介して露光された部位では、現像後も感光性樹脂層が残存し、この残存した感光性樹脂層自体が表示装置を構成する部材（図６（ｂ）においてはオーバーコート層２６ｂ）になる。このため、図５に例示するように、光強度分布のサブピークの影響によりパターン（図５においてはスペーサ１２６ａおよびオーバーコート層１２６ｂ）が変形してしまうと、表示不良や動作特性低下の原因となる。通常、オーバーコート層のうち、スペーサが形成されていない部位は表示領域となるので、図５に例示するようにスペーサ１２６ａおよびオーバーコート層１２６ｂが変形してしまうと、液晶の配向が乱れる原因となり、表示不良が生じるおそれがある。これに対し、本発明においては、補正用遮光パターンが形成されているので、光強度分布のサブピークの影響によりパターンが変形するのを抑制することができ、図６（ｂ）に例示するようにスペーサ２６ａおよびオーバーコート層２６ｂを精度良く形成することができる。したがって、本発明の階調マスクを表示装置の製造に用いることにより、表示品質および動作特性が良好な表示装置を得ることが可能である。
以下、本発明の階調マスクの各構成について説明する。
【００３２】
１．補正用遮光パターン
本発明に用いられる補正用遮光パターンは、半透明領域および透過領域の界面近傍に形成されているものである。
【００３３】
本発明においては、補正用遮光パターンの位置、大きさ、線幅、形状等を調整することにより、階調マスクを用いた一括露光により得られるパターンを補正することができる。この補正用遮光パターンの位置、大きさ、線幅、形状等は、上述したフレネル回折に基づく光強度分布のシミュレーションにより決定することができる。
【００３４】
補正用遮光パターンは、半透明領域および透過領域の界面近傍であれば、半透明領域内に形成されていてもよく、透過領域内に形成されていてもよく、半透明領域および透過領域の界面に形成されていてもよい。例えば、図７（ａ）に例示するように補正用遮光パターン５が半透明領域１２および透過領域１３の界面近傍で半透明領域１２内に形成されていてもよく、あるいは、図７（ｂ）、（ｃ）に例示するように補正用遮光パターン５が半透明領域１２および透過領域１３の界面近傍で透過領域１３内に形成されていてもよい。
【００３５】
また、補正用遮光パターンの端部と、半透明領域および透過領域の界面との距離としては、上述したようにフレネル回折に基づく光強度分布のシミュレーションにより決定されるが、中でも、１０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ〜５μｍの範囲内であることがより好ましい。距離が上記範囲であれば、本発明の階調マスクを用いて露光を行った場合に、パターンを高精細に再現することができるからである。
ここで、補正用遮光パターンの端部と、半透明領域および透過領域の界面との距離とは、例えば図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、半透明領域１２および透過領域１３の界面から、この界面側の補正用遮光パターン５の端部までの最短距離ｄをいう。
【００３６】
さらに、補正用遮光パターンの線幅としては、本発明の階調マスクを用いて露光を行った場合に現像後に解像されない線幅であれば特に限定されるものではなく、上述したようにフレネル回折に基づく光強度分布のシミュレーションにより決定される。中でも、補正用遮光パターンの線幅は、０．５μｍ〜５μｍの範囲内であることが好ましく、１μｍ〜３μｍの範囲内であることがより好ましい。線幅が上記範囲であれば、現像後に補正用遮光パターンが解像されるのを効果的に防ぐことができるからである。
ここで、補正用遮光パターンの線幅には、図７（ａ）、（ｂ）に例示するように補正用遮光パターン５の形状がライン状である場合の幅ｗだけでなく、図７（ｃ）に例示するように補正用遮光パターン５の形状がドット状である場合の幅ｗも含まれる。
【００３７】
また、補正用遮光パターンの形状としては、透過領域の形状に応じて適宜選択され、上述したようにフレネル回折に基づく光強度分布のシミュレーションにより決定される。例えば、補正用遮光パターンの形状としては、開口部を有する円形、開口部を有する矩形、開口部を有する多角形、円形、矩形、多角形、線形など、種々の形状が挙げられる。
【００３８】
この補正用遮光パターンは、実質的に露光光を透過しないものである。補正用遮光パターンの露光波長における平均透過率は、０．１％以下であることが好ましい。
【００３９】
このような補正用遮光パターンの形成材料としては、一般にフォトマスクに用いられる遮光性材料を用いることができる。遮光性材料としては、例えばクロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム、モリブデンシリサイド、タンタル、アルミニウム、ケイ素、酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素等が挙げられる。中でも、遮光性材料としては、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材料が好適に用いられる。このようなクロム系材料は、最も使用実績があり、コスト、品質の点で好ましいからである。このクロム系材料を用いた補正用遮光パターンは、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。
中でも、補正用遮光パターンの形成材料は、後述する遮光膜パターンの形成材料と同一であることが好ましい。補正用遮光パターンおよび遮光膜パターンの形成材料が同一であれば、本発明の階調マスクの製造過程において、遮光膜をパターニングすることにより補正用遮光パターンおよび遮光膜パターンを形成することができるからである。
【００４０】
また、補正用遮光パターンは、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からである。補正用遮光パターンに低反射機能を付加するには、例えば補正用遮光パターン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、補正用遮光パターンが、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。
【００４１】
補正用遮光パターンの厚みとしては、特に限定されるものではなく、例えばクロムを用いた場合には５０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度とすることができる。中でも、補正用遮光パターンの厚みは、遮光膜パターンの厚みと同程度であることが好ましい。上述したように、本発明の階調マスクの製造過程において、遮光膜をパターニングすることにより補正用遮光パターンおよび遮光膜パターンを形成することができるからである。
【００４２】
上記補正用遮光パターンは、遮光膜を成膜し、パターニングすることにより形成することができる。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）が挙げられる。なお、補正法遮光パターンの形成方法については、後述の階調マスクの製造方法の項に記載するので、ここでの説明は省略する。
【００４３】
２．遮光領域、半透明領域、および透過領域
本発明の階調マスクは、透過率が３段階以上に段階的に変化するものであり、遮光領域、半透明領域および透過領域を有している。
【００４４】
遮光領域は、透明基板上に遮光膜パターンが設けられた領域である。遮光領域では、透明基板上に少なくとも遮光膜パターンが形成されていればよく、例えば透明基板上に遮光膜パターンのみが形成されていてもよく、透明基板上に遮光膜パターンおよび半透明膜パターンが形成されていてもよい。
【００４５】
また、半透明領域は、透明基板上に遮光膜パターンおよび半透明膜パターンのうち半透明膜パターンのみが設けられた領域である。すなわち、半透明領域では、透明基板上に半透明膜パターンが形成され、遮光膜パターンは形成されていない。この半透明領域には、上記補正用遮光パターンが形成されていてもよい。半透明膜パターンが複数の層で構成されている場合は、階調マスクが、異なる透過率特性をもつ複数種類の半透明領域を有していてもよい。この場合、多階調の階調マスクとすることができる。
【００４６】
さらに、透過領域は、透明基板のみを有する領域である。すなわち、透過領域には、透明基板上に遮光膜パターンおよび半透明膜パターンのいずれも形成されていない。この透過領域には、上記補正用遮光パターンが形成されていてもよい。
【００４７】
遮光領域、半透明領域および透過領域の形状としては、特に限定されるものではなく、本発明の階調マスクの用途に応じて適宜調整される。遮光領域、半透明領域および透過領域の形状は、例えば、円形、矩形、枠体、多角形、線形など、種々の形状とすることができる。
【００４８】
３．半透明膜パターン
本発明における半透明膜パターンは、透過率調整機能を有するものである。
半透明膜パターンの透過率特性としては、特に限定されるものではないが、２つの好ましい態様をあげることができる。
【００４９】
半透明膜パターンの透過率特性の第１の態様は、波長３６５ｎｍでの透過率が波長３００ｎｍでの透過率より大きく、波長３６５ｎｍでの透過率と波長３００ｎｍでの透過率との差が６．５％〜１３．０％の範囲内であるという透過率特性である。例えば露光装置に高圧水銀ランプを用いた場合、輝線スペクトルの端部がおおよそ３００ｎｍであり、Ｉ線の波長が３６５ｎｍであることから、各波長での透過率の差が上記範囲であれば、長波長域（３５０ｎｍ〜４５０ｎｍ程度）だけでなく短波長域（３００ｎｍ〜３５０ｎｍ程度）の光も所定の透過率で半透明膜パターンを透過する。短波長域の光は、エネルギーが高く、反応速度（硬化速度もしくは分解速度）が速いという利点がある。このため、短波長域の光を有効に利用することにより、露光時間を短縮することが可能である。また、ネガ型感光性樹脂を用いた場合、短波長域での露光は、感光性樹脂層が表面から硬化する傾向にあるので、感光性樹脂層内部からの不純物の拡散を抑えることができる。したがって、半透明膜パターンがこのような透過率特性を有する場合には、パターンの形成に有利となる。
【００５０】
上記の３６５ｎｍおよび３００ｎｍでの透過率の差の好ましい範囲は、本発明の階調マスクを用いて形成するパターンによって異なる。本発明の階調マスクを用いた一括露光により、例えば高さの異なるパターンを形成する場合であって、各パターンの高さの差を３μｍ以上とする場合は、上記の３６５ｎｍおよび３００ｎｍでの透過率の差が６．５％〜１０．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは６．５％〜９．０％の範囲内である。また、各パターンの高さの差を３μｍ以下とする場合には、上記の３６５ｎｍおよび３００ｎｍでの透過率の差が１０．０％〜１３．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１０．５％〜１２．０％の範囲内である。
【００５１】
また、波長４０５ｎｍでの透過率が波長３００ｎｍでの透過率より大きく、波長４０５ｎｍでの透過率と波長３００ｎｍでの透過率との差が１０．５％〜２１．０％の範囲内であることが好ましい。例えば露光装置に高圧水銀ランプを用いた場合、Ｈ線の波長が４０５ｎｍである。上記の場合と同様に、短波長域の光を有効に利用することができるからである。
【００５２】
上記の４０５ｎｍおよび３００ｎｍでの透過率の差の好ましい範囲は、本発明の階調マスクを用いて形成するパターンによって異なる。本発明の階調マスクを用いた一括露光により、例えば高さの異なるパターンを形成する場合であって、各パターンの高さの差を３μｍ以上とする場合は、上記の４０５ｎｍおよび３００ｎｍでの透過率の差が１０．５％〜１５．５％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１２．０％〜１４．０％の範囲内である。また、各パターンの高さの差を３μｍ以下とする場合には、上記の４０５ｎｍおよび３００ｎｍでの透過率の差が１５．５％〜２１．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１６．０％〜１８．０％の範囲内である。
【００５３】
さらに、波長４３６ｎｍでの透過率が波長３００ｎｍでの透過率より大きく、波長４３６ｎｍでの透過率と波長３００ｎｍでの透過率との差が１３．５％〜２７．０％の範囲内であることが好ましい。例えば露光装置に高圧水銀ランプを用いた場合、Ｇ線の波長が４３６ｎｍである。この場合も同様に、短波長域の光を有効に利用することができるからである。
【００５４】
上記の４３６ｎｍおよび３００ｎｍでの透過率の差の好ましい範囲は、本発明の階調マスクを用いて形成するパターンによって異なる。本発明の階調マスクを用いた一括露光により、例えば高さの異なるパターンを形成する場合であって、各パターンの高さの差を３μｍ以上とする場合は、上記の４３６ｎｍおよび３００ｎｍでの透過率の差が１３．５％〜２０．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１３．５％〜１７．０％の範囲内である。また、各パターンの高さの差を３μｍ以下とする場合には、上記の４３６ｎｍおよび３００ｎｍでの透過率の差が２０．０％〜２７．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは２０．０％〜２３．０％の範囲内である。
【００５５】
また、波長３００ｎｍでの透過率は、半透明膜パターンの厚みおよび本発明の階調マスクの用途によって異なるものではあるが、３．５％〜７０％の範囲内であることが好ましく、中でも７．０％〜７０％の範囲内であることが好ましい。例えば露光装置に高圧水銀ランプを用いた場合、発光スペクトルの端部がおおよそ３００ｎｍであることから、波長３００ｎｍでの透過率が上記範囲であれば、短波長域の光をより確実に利用することができるからである。
【００５６】
上記の３００ｎｍでの透過率の好ましい範囲は、本発明の階調マスクを用いて形成するパターンによって異なる。本発明の階調マスクを用いた一括露光により、例えば高さの異なるパターンを形成する場合において、各パターンの高さの差を３μｍ以上とする場合は、上記の３００ｎｍでの透過率が３．５％〜１５．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは７．０％〜１０．０％の範囲内である。また、各パターンの高さの差を３μｍ以下とする場合には、上記の３００ｎｍでの透過率が１５．０％〜７０．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは２０．０％〜５０．０％の範囲内である。
【００５７】
さらに、波長２５０ｎｍ〜６００ｎｍにおける平均透過率は、１０％〜６０％の範囲内であることが好ましく、より好ましくは２０％〜５０％の範囲内である。平均透過率が上記範囲未満では、本発明の階調マスクを用いたパターン形成において、半透明領域と遮光領域との透過率の差が出にくくなる場合があり、また平均透過率が上記範囲を超えると、半透明領域と透過領域との透過率の差が出にくくなる場合があるからである。
【００５８】
なお、上述した各波長での透過率は、階調マスクに使用する透明基板の透過率をリファレンス（１００％）として、半透明膜の透過率を測定することができる。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。
【００５９】
また、半透明膜パターンの透過率特性の第２の態様は、波長３００ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内における透過率分布が７％以下であるという透過率特性である。例えば露光装置に高圧水銀ランプを用いた場合、発光スペクトルの端部がおおよそ３００ｎｍであり、Ｉ線の波長が３６５ｎｍ、Ｈ線の波長が４０５ｎｍ、Ｇ線の波長が４３６ｎｍであることから、各波長を含む３００ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内における透過率分布が上記範囲であれば、露光光の長波長域（３５０ｎｍ〜４５０ｎｍ程度）も短波長域（３００ｎｍ〜３５０ｎｍ程度）もほぼ一定の透過率で半透明膜パターンを透過するので、露光光を有効に活用することができる。また、ある波長における透過率を調整することにより、露光波長域全体において透過率を所定の範囲内に調整することができ、現像後の感光性樹脂層の膜厚を制御することができる、すなわち感光性樹脂層の膜厚制御が容易である。したがって、半透明膜パターンがこのような透過率特性を有する場合にも、パターンの形成に有利となる。
【００６０】
波長３００ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内における透過率分布は、中でも、５％以下であることが好ましい。
【００６１】
また、波長２５０ｎｍ〜６００ｎｍにおける透過率分布は、２０％以下であることが好ましく、より好ましくは１０％以下である。一般に、液晶表示装置などの表示装置の製造工程において、パターン形成での露光条件として露光波長域を２５０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内で設定することが多いため、２５０ｎｍ〜６００ｎｍにおける透過率分布が上記範囲であれば、広い波長域を有効に利用することができるからである。
【００６２】
さらに、波長３００ｎｍでの透過率は、半透明膜の膜厚および本発明の階調マスクの用途によって異なるものではあるが、１０％〜７０％の範囲内であることが好ましい。上述したように、例えば露光装置に高圧水銀ランプを用いた場合、発光スペクトルの端部がおおよそ３００ｎｍであることから、波長３００ｎｍでの透過率が上記範囲であれば、短波長域の光をより確実に利用することができるからである。
中でも、本発明の階調マスクを用いた一括露光により、例えば高さの異なるスペーサを形成する場合であって、各パターンの高さの差を３μｍ以上とする場合は、３００ｎｍでの透過率が１０％〜３０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１０％〜２０％の範囲内である。また、各パターンの高さの差を３μｍ以下とする場合には、３００ｎｍでの透過率が３０％〜７０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは３０％〜５０％の範囲内である。
【００６３】
また、半透明膜パターンの波長２５０ｎｍ〜６００ｎｍにおける平均透過率は、１０％〜６０％の範囲内であることが好ましい。平均透過率が上記範囲未満では、本発明の階調マスクを用いたパターン形成において、半透明領域と遮光領域との透過率の差が出にくくなる場合があり、また平均透過率が上記範囲を超えると、半透明領域と透過領域との透過率の差が出にくくなる場合があるからである。
【００６４】
なお、透過率分布は、３００ｎｍ〜４５０ｎｍにおける最大透過率（Ｔmax）と最小透過率（Ｔmin）との差を、３００ｎｍ〜４５０ｎｍにおける平均透過率（Ｔav）を２倍した値で割った値に、１００を乗じた値である。（透過率分布＝（Ｔmax−Ｔmin）／（２Ｔav）×１００）
また、透過率の測定方法については、透過率特性の第１の態様に記載した方法と同様である。
【００６５】
第１の態様の透過率特性を有する半透明膜パターンの形成材料としては、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、ケイ素等の酸化物、窒化物、炭化物などが挙げられる。半透明膜および遮光膜を同一エッチング設備、工程でパターニングし得るという利点から、半透明膜パターンの形成材料は遮光膜パターンと同系の材料であることが好ましい。後述するように遮光膜パターンの形成材料がクロム系材料であることが好ましいことから、半透明膜パターンの形成材料も、クロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム、酸化窒化炭化クロムなどのクロム系材料であることが好ましい。これらのクロム系材料は、機械的強度に優れており、さらには退光性がなく安定しているため、長時間の使用に耐えうるという利点を有する。
【００６６】
第１の態様の場合、半透明膜パターンの形成材料が酸化窒化炭化クロム（ＣｒｘＯｙＮｚＣｗ）であることが特に好ましい。ここで、ｗは＜０．０１、ＣｒとＯとＮとの元素比率はＣｒ：３０〜６０％、Ｏ：３０〜７０％、Ｎ：０〜４０％であることが好ましく、中でもＣｒ：３５〜４５％、Ｏ：４０〜６０％、Ｎ：２〜２０％であることが好ましい。
【００６７】
また、第２の態様の透過率特性を有する半透明膜パターンの形成材料としては、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、ニッケル等の金属の膜、あるいは、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、ニッケル等の金属の窒化物、炭化物などが挙げられる。
例えば金属、金属窒化物および金属炭化物は吸収係数が比較的大きいため、波長３００ｎｍ〜４５０ｎｍにおいて透過率分布が所定の範囲となり、上述の透過率特性を有する場合が多い。これに対し、金属の酸化物は吸収係数が比較的小さく、長波長（紫外・可視領域）になるほど吸収係数がほぼゼロに近づくため、波長が長くなるほど透過率が高くなるような透過率特性を示す場合が多い。したがって、半透明膜パターンの形成材料としては、上述したように金属、金属窒化物、金属炭化物が用いられるのである。なお、上述の透過率特性を満たしていれば、金属、金属窒化物、金属炭化物を用いた半透明膜パターンは微量の酸素を含んでいてもよい。
【００６８】
第２の態様の場合においても、半透明膜および遮光膜を同一エッチング設備、工程でパターニングし得るという利点から、半透明膜パターンの形成材料は遮光膜パターンと同系の材料であることが好ましい。後述するように遮光膜の形成材料がクロム系材料であることが好ましいことから、半透明膜パターンの形成材料も、クロム、窒化クロムなどのクロム系材料であることが好ましい。
【００６９】
第２の態様では、半透明膜パターンの形成材料が金属であることがより好ましい。金属は、金属窒化物、金属炭化物等よりも吸収係数が高いので、金属を用いることにより、上述したような好適な透過率特性を満たす半透明膜パターンとすることができるからである。
特に、半透明膜パターンの形成材料はクロムであることが好ましい。上述したように、パターニングの点で半透明膜パターンの形成材料が遮光膜パターンと同系の材料であることが好ましく、遮光膜パターンの形成材料がクロム系材料であることが好ましいからである。クロムを用いた半透明膜パターンは、微量の酸素や窒素を含んでいてもよいが、半透明膜パターン中のクロム含有量が８０％以上であることが好ましく、特に９５％以上であることが好ましい。上述した好適な透過率特性を満足する半透明膜パターンとすることができるからである。
【００７０】
また、第２の態様では、半透明膜パターンの形成材料として、モリブデンシリサイド、タンタルも好ましく用いられる。タンタルを用いた半透明膜パターンは、上記のクロムの場合と同様に、微量の酸素や窒素を含んでいてもよい。
【００７１】
半透明膜パターンは、単層であってもよく、複数の層で構成されていてもよい。半透明膜パターンが複数の層で構成されている場合は、少なくとも一つの層が上述した透過率特性を有することが好ましい。また、他の層は上述した透過率特性を有していてもよく、上述した透過率特性とは異なる透過率特性を有していてもよい。この場合、多階調の階調マスクを得ることができる。
【００７２】
半透明膜パターンの厚みとしては、上述した透過率特性を満たす膜厚であることが好ましい。第１の態様の透過率特性を満たす半透明膜パターンの厚みとしては、例えばクロムを用いた場合は５〜５０ｎｍ程度であることが好ましく、また酸化クロムを用いた場合は５ｎｍ〜１５０ｎｍ程度であることが好ましい。また、第２の態様の透過率特性を満たす半透明膜パターンの厚みとしては、例えばクロムを用いた場合は５ｎｍ〜２０ｎｍ程度であることが好ましい。半透明膜パターンの透過率はその厚みにより変わるので、厚みを制御することで所望の透過率とすることができる。また、半透明膜パターンが酸素、窒素、炭素などを含む場合は、その透過率は組成により変わるので、厚みと組成とを同時にコントロールすることで所望の透過率を実現できる。
【００７３】
半透明膜パターンの形状は、上記の遮光領域、半透明領域および透過領域に応じて適宜調整される。
【００７４】
半透明膜パターンは、半透明膜を成膜し、パターニングすることにより形成することができる。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を用いて酸化窒化炭化クロム膜を成膜する場合は、Ａｒガス等のキャリアガス、酸素（炭酸）ガス、窒素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酸化窒化炭化クロム膜を成膜することができる。この際、酸化窒化炭化クロム膜の組成の制御は、Ａｒガス、酸素（炭酸）ガス、窒素ガスの流量の割合を制御することにより行うことができる。なお、半透明膜のパターニング方法については、後述の階調マスクの製造方法の項に記載するので、ここでの説明は省略する。
【００７５】
４．遮光膜パターン
本発明における遮光膜パターンは、実質的に露光光を透過しないものである。
遮光膜パターンの露光波長における平均透過率は０．１％以下であることが好ましい。なお、平均透過率の測定方法については、上記半透明膜パターンの項に記載した方法と同様である。
【００７６】
このような遮光膜パターンの形成材料としては、一般にフォトマスクに用いられる遮光膜の形成材料を用いることができる。遮光膜パターンの形成材料としては、例えばクロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム、モリブデンシリサイド、タンタル、アルミニウム、ケイ素、酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などが挙げられる。中でも、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材料が好適に用いられる。このようなクロム系材料は、最も使用実績があり、コスト、品質の点で好ましいからである。クロム系材料を用いた遮光膜パターンは、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。
【００７７】
また、遮光膜パターンは、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。遮光膜パターンに低反射機能を付加するには、例えば遮光膜パターン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、遮光膜パターンが、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。
【００７８】
遮光膜パターンの厚みとしては、特に限定されるものではなく、例えばクロムを用いた場合には５０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度とすることができる。
【００７９】
遮光膜パターンは、遮光膜を成膜し、パターニングすることにより形成することができる。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。なお、遮光膜のパターニング方法については、後述の階調マスクの製造方法の項に記載するので、ここでの説明は省略する。
【００８０】
５．透明基板
本発明に用いられる透明基板は、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。透明基板としては、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。
【００８１】
６．階調マスク
本発明の階調マスクは、上述した遮光領域、半透明領域および透過領域を有し、透明基板上に遮光膜パターンおよび半透明膜パターンが形成されたものであればよく、透明基板、遮光膜パターンおよび半透明膜パターンの積層順としては特に限定されるものではない。例えば、図２に示すように透明基板２、遮光膜パターン３および半透明膜パターン４の順に積層されていてもよく、図８（ａ）に示すように透明基板２、半透明膜パターン４および遮光膜３パターンの順に積層されていてもよく、図８（ｂ）に示すように半透明膜パターン４、透明基板２および遮光膜パターン３の順に積層されていてもよい。なお、図２および図８は図１のＡ−Ａ線断面図である。
【００８２】
また、補正用遮光パターンは、上述したように遮光膜をパターニングすることにより遮光膜パターンとともに形成されることが好ましいことから、遮光膜パターンに対応した積層順で積層されていることが好ましい。すなわち、図２、図８（ａ）、（ｂ）に例示するように、補正用遮光パターン５は、透明基板２および半透明膜パターン４に対して、遮光膜パターン３と同様の積層順で積層されていることが好ましい。
【００８３】
本発明においては、遮光膜パターン上に低反射層が形成されていてもよい。低反射層を設けることにより、階調マスクの使用時において、ハレーションを防止することができるからである。
低反射層としては、例えば酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム等の膜が挙げられる。これらの膜は、遮光膜パターンにクロム系材料を用いた場合、遮光膜のエッチング時に同時にエッチングすることが可能である。
【００８４】
本発明の階調マスクは、透過率が３段階以上に段階的に変化するものである。階調マスクは、３階調の階調マスクに限定されるものではなく、後述するようにパターニングを繰り返すことにより、３階調以上の多階調の階調マスクとすることが可能である。
【００８５】
また、本発明の階調マスクは、リソグラフィー法などのように、露光工程を経て製造される様々な製品の製造に用いることができる。中でも、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、プラズマディスプレイパネル等の表示装置の製造、特に大型の表示装置の製造に用いることにより、本発明の効果を最大限に利用することができる。
本発明の階調マスクを用いた一括露光により２種以上のパターンを同時に形成する用途として、具体的には液晶表示装置または液晶表示装置用カラーフィルタにおけるスペーサおよびオーバーコート層の同時形成、半透過型液晶表示装置または半透過型液晶表示装置用カラーフィルタにおける透過部用着色層および反射部用着色層の同時形成、液晶表示装置用カラーフィルタまたは有機ＥＬ表示装置用カラーフィルタにおける白色用オーバーコート層および赤色・緑色・青色用オーバーコート層の同時形成などを挙げることができる。
【００８６】
本発明の階調マスクの大きさとしては、用途に応じて適宜調整されるが、例えば液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等の表示装置の製造に用いられる場合には、３００ｍｍ×４００ｍｍ〜１，６００ｍｍ×１，８００ｍｍ程度とすることができる。
【００８７】
７．階調マスクの製造方法
次に、本発明の階調マスクの製造方法について説明する。本発明の階調マスクの製造方法としては、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、所望の位置に遮光領域、半透明領域および透過領域を配置することができ、かつ、半透明領域および透過領域の界面近傍に補正用遮光パターンを設け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。中でも、遮光膜をパターニングすることにより、遮光膜パターンおよび補正用遮光パターンを形成することができる方法であることが好ましい。以下、好ましい階調マスクの製造方法について説明する。
【００８８】
本発明の階調マスクの製造方法の一例としては、透明基板上に遮光膜を成膜したマスクブランクを用いて、遮光膜の一部をパターニングする第１パターニング工程と、パターニングされた遮光膜が形成された透明基板の全面に半透明膜を成膜する半透明膜成膜工程と、遮光膜および半透明膜をパターニングする第２パターニング工程とを有する製造方法が挙げられる。また、本発明の階調マスクの製造方法の他の例としては、透明基板上に半透明膜および遮光膜がこの順に積層されたマスクブランクを用いて、半透明膜および遮光膜の一部をパターニングする第１パターニング工程と、遮光膜のみをパターニングする第２パターニング工程とを有する製造方法が挙げられる。
【００８９】
例えば図９に示す階調マスク１を製造する場合を例に挙げて説明する。
図１０は、図９に示す階調マスクの製造方法の一例を示す工程図であり、図１０（ｅ）は、図９のＢ−Ｂ線断面図である。
まず、透明基板２上に遮光膜３３を成膜したマスクブランク３１を準備する。次に、遮光膜３３上にレジスト材料を塗布し、塗布後に所定時間ベークし、第１レジスト膜４１を形成する。次いで、パターン露光および現像を行うことにより第１レジストパターンを形成し、第１レジストパターンより露出している遮光膜３３をエッチングし、残存している第１レジストパターンを除去して、遮光膜中間パターン３３´を形成する（図１０（ａ）、（ｂ）、第１パターニング工程）。
次に、遮光膜中間パターン３３´が形成された透明基板２の全面に、半透明膜３４を成膜する（図１０（ｃ）、半透明膜成膜工程）。
次に、半透明膜３４上にレジスト材料を塗布し、塗布後に所定時間ベークし、第２レジスト膜４２を形成する。次いで、パターン露光および現像を行うことにより第２レジストパターンを形成し、第２レジストパターンより露出している半透明膜３４をエッチングし、続いて、下層の遮光膜中間パターン３３´が露出している箇所をさらにエッチングし、残存している第２レジストパターンを除去して、遮光膜パターン３、半透明膜パターン４および補正用遮光パターン５を形成する（図１０（ｄ）、（ｅ）、第２パターニング工程）。
【００９０】
上記の方法では、遮光膜のみ、または半透明膜のみを選択的にエッチングする必要がない。このため、遮光膜および半透明膜に用いる材料が限定されないという利点を有する。例えば、遮光膜および半透明膜に同系の材料、具体的にはクロム系材料を用いることができる。また、エッチング選択性が要求されないので、複数のエッチング技術（複数の装置・エッチャントなど）を用いる必要がなく、マスク製造コストを削減することができる。さらに、遮光膜および半透明膜にクロム系材料を用いた場合には、従来のバイナリマスクと同様のプロセスで階調マスクを製造することができ、複雑な工程を要しないという利点も有する。
【００９１】
また、図１１は、図９に示す階調マスクの製造方法の他の例を示す工程図であり、図１１（ｄ）は、図９のＢ−Ｂ線断面図である。
まず、透明基板２上に半透明膜３４および遮光膜３３がこの順に積層されたマスクブランク３１を準備する。次に、遮光膜３３上にレジスト材料を塗布し、塗布後に所定時間ベークし、第１レジスト膜４１を形成する。次いで、パターン露光および現像を行うことにより第１レジストパターンを形成し、第１レジストパターンより露出している半透明膜３４および遮光膜３３をエッチングし、残存している第１レジストパターンを除去して、半透明膜パターン４および遮光膜中間パターン３３´を形成する（図１１（ａ）、（ｂ）、第１パターニング工程）。
次に、半透明膜パターン４および遮光膜中間パターン３３´が形成された透明基板２上にレジスト材料を塗布し、塗布後に所定時間ベークし、第２レジスト膜４２を形成する。続いて、パターン露光および現像を行うことにより第２レジストパターンを形成し、第２レジストパターンより露出している遮光膜中間パターン３３´をエッチングし、残存している第２レジストパターンを除去して、遮光膜パターン３および補正用遮光パターン５を形成する（図１１（ｃ）、（ｄ）、第２パターニング工程）。
【００９２】
上記の方法では、階調マスクの製造工程の途中で半透明膜成膜工程を行う必要がない。このため、半透明膜の成膜時のリスク（欠陥や汚れなど）を低減することができる。また、ＴＡＴ（Turn Around Time）の短縮化が可能である。
【００９３】
なお、階調マスクの製造方法については、特開２００５−８４３６６公報、特開２００５−１８１８２７公報、特開２００５−２０８１２８公報、特開２００６−１８００１公報を参照することができる。
【００９４】
Ｂ．表示装置製造用階調マスク
次に、本発明の表示装置製造用階調マスクについて説明する。
本発明の表示装置製造用階調マスクは、上述した階調マスクが表示装置の製造に用いられることを特徴とするものである。
【００９５】
本発明においては、上記「Ａ．階調マスク」の項に記載したように、補正用遮光パターンが形成されているので、光強度分布のサブピークを消失させる、または、サブピークの強度を相対的に小さくすることができる。このため、本発明の表示装置製造用階調マスクを用いて露光を行った場合、光強度分布のサブピークの影響による余分な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できる。
また、光強度分布のサブピークの影響によるパターンの変形を抑制することができるので、本発明の表示装置製造用階調マスクを用いることにより、表示装置を構成する部材を精度良く形成することができる。このため、表示品質および動作特性の良好な表示装置を提供することが可能である。
【００９６】
なお、階調マスクについては、上記「Ａ．階調マスク」の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。
【００９７】
Ｃ．カラーフィルタの製造方法
次に、本発明のカラーフィルタの製造方法について説明する。
本発明のカラーフィルタの製造方法は、基板上に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、上述した階調マスクを用いて露光し、現像して、上記感光性樹脂からなる異種部材を同時に形成する異種部材形成工程とを有することを特徴とするものである。
【００９８】
本発明のカラーフィルタの製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図６は、図１および図２に示す階調マスク１を用いて、カラーフィルタにおけるスペーサおよびオーバーコート層を形成する例である。
まず、図６（ａ）に示すように、基板２２上に着色層２３を形成し、この着色層２３上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層２４を形成する。次いで、図６（ｂ）に示すように、感光性樹脂層２４を階調マスク１を介して露光する。階調マスク１では、遮光領域１１、半透明領域１２および透過領域１３で透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することによって、形状および厚みの異なるスペーサ２６ａおよびオーバーコート層２６ｂが形成される。
【００９９】
本発明においては、上記「Ａ．階調マスク」の項に記載したように、用いる階調マスクに補正用遮光パターンが形成されているので、光強度分布のサブピークを消失させる、または、サブピークの強度を相対的に小さくすることができる。このため、光強度分布のサブピークの影響によって余分なパターンが発生するのを抑制することができる。したがって、解像性を向上させることができ、精度良く異種部材を形成することが可能である。
【０１００】
また本発明においては、光強度分布のサブピークの影響によりパターンが変形するのを抑制し、異種部材を精度良く形成することができる。このため、本発明により製造されたカラーフィルタを表示装置に用いた場合には、表示品質および動作特性が良好なものとすることができる。
【０１０１】
さらに、本発明においては、１回の露光により異種部材を同時に形成することができるので、材料の共通化、材料塗布量の低減、現像液使用量の低減が可能である。また、露光および現像を繰り返して行う必要がなく、工程数が減少して良品率が向上し、プロセス時間を短縮することができる。
【０１０２】
なお、異種部材とは、異なるパターンにより構成される部材をいう。例えば、形状、厚み、線幅などが異なるパターンにより構成される部材は異種部材であり、機能は同一であっても異なっていてもよい。
【０１０３】
図１２は、図１３および図１４に示す階調マスク１を用いて、カラーフィルタにおける着色層を形成する例であり、半透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタにおいて、透過部および反射部に応じて厚みの異なる着色層（透過部用着色層および反射部用着色層）を形成する例である。なお、図１４は図１３のＣ−Ｃ線断面図であり、図１３において遮光膜パターンおよび半透明膜パターンは省略されている。
【０１０４】
まず、図１２（ａ）に示すように、基板２２上にギャップ調整層２７を形成し、そのギャップ調整層２７上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層２４を形成する。着色層形成部位のうち、ギャップ調整層２７が設けられている領域は反射部Ｒであり、ギャップ調整層２７が設けられていない領域は透過部Ｔである。
次いで、図１２（ｂ）に示すように、感光性樹脂層２４を階調マスク１を介して露光する。この階調マスク１においては、図１３および図１４に示すように、透明基板２上に遮光膜パターン３および半透明膜パターン４が設けられた遮光領域１１と、透明基板２上に半透明膜パターン４が設けられた半透明領域１２と、透明基板２のみを有する透過領域１３とが混在しており、半透明領域１２および透過領域１３の界面近傍には補正用遮光パターン５が形成されている。階調マスク１では、遮光領域１１、半透明領域１２および透過領域１３で透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することによって、厚みの異なる透過部用着色層２６ｃおよび反射部用着色層２６ｄが形成される。
【０１０５】
図１５は、図１６および図１７に示す階調マスク１を用いて、カラーフィルタにおけるオーバーコート層を形成する例であり、液晶表示装置または有機ＥＬ表示装置に用いられ、１ピクセルが４色（赤・緑・青・白）のサブピクセルで構成されるカラーフィルタにおいて、赤色・緑色・青色および白色に応じて厚みの異なるオーバーコート層（ＲＧＢ用オーバーコート層およびＷ用オーバーコート層）を形成する例である。なお、図１７は図１６のＤ−Ｄ線断面図であり、図１６において遮光膜パターンおよび半透明膜パターンは省略されている。
【０１０６】
ここで、１ピクセルが４色（赤・緑・青・白）のサブピクセルで構成されるカラーフィルタにおいては、例えば図１８に示すように、赤Ｒ・緑Ｇ・青Ｂ・白Ｗのサブピクセルがモザイク状に配列されており、基板２２上に、赤Ｒ・緑Ｇ・青Ｂのサブピクセルに応じて赤色パターン２３Ｒ、緑色パターン２３Ｇおよび青色パターン２３Ｂが形成され、白Ｗのサブピクセルに相当する部位には着色層は形成されていない。
【０１０７】
まず、図１５（ａ）に示すように、基板２２上に、赤Ｒ・緑Ｇ・青Ｂのサブピクセルに応じて赤色パターン（図示せず）、緑色パターン（図示せず）および青色パターン２３Ｂから構成される着色層を形成し、その着色層上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層２４を形成する。このとき、白Ｗのサブピクセルに相当する部位には着色層は形成されない。
次いで、図１５（ｂ）に示すように、感光性樹脂層２４を階調マスク１を介して露光する。この階調マスク１においては、図１６および図１７に示すように、透明基板２上に遮光膜パターン３および半透明膜パターン４が設けられた遮光領域１１と、透明基板２上に半透明膜パターン４が設けられた半透明領域１２と、透明基板２のみを有する透過領域１３とが混在しており、半透明領域１２および透過領域１３の界面近傍には補正用遮光パターン５が形成されている。階調マスク１では、遮光領域１１、半透明領域１２および透過領域１３で透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することによって、厚みの異なる赤色・緑色・青色（ＲＧＢ）用オーバーコート層２６ｅおよび白色（Ｗ）用オーバーコート層２６ｆが形成される。
【０１０８】
このように、本発明のカラーフィルタの製造方法は、カラーフィルタを構成する各種部材の形成に適用することが可能である。
以下、本発明のカラーフィルタの製造方法における各工程について説明する。
【０１０９】
１．感光性樹脂層形成工程
本発明における感光性樹脂層形成工程は、基板上に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。
【０１１０】
本発明に用いられる感光性樹脂としては、ネガ型感光性樹脂およびポジ型感光性樹脂のいずれも用いることができる。本発明により形成される異種部材は感光性樹脂からなるものであるので、形成する異種部材に応じて、使用する感光性樹脂の種類が適宜選択される。中でも、ネガ型感光性樹脂が好ましく用いられる。上述したように、階調マスクを利用した露光では、透過領域および半透明領域に応じてネガ型感光性樹脂の硬化反応に差が生じるので、異種部材を形成するのに有利となる。
【０１１１】
ネガ型感光性樹脂としては特に限定されるものではなく、一般的に使用されるものを用いることができる。この場合も、異種部材は感光性樹脂からなるものであるので、形成する部材に応じて、使用するネガ型感光性樹脂を選択すればよい。例えば、架橋型樹脂をベースとした化学増幅型感光性樹脂、具体的にはポリビニルフェノールに架橋剤を加え、さらに酸発生剤を加えた化学増幅型感光性樹脂等が挙げられる。また例えば、アクリル系ネガ型感光性樹脂として、少なくとも紫外線照射によりラジカル成分を発生する光重合開始剤と、分子内にＣ＝Ｃなるアクリル基を有し、発生したラジカルにより重合反応を起こして硬化する成分と、その後の現像により未露光部が溶解可能となる官能基（例えば、アルカリ溶液による現像の場合は酸性基をもつ成分）とを含有するものを用いることができる。上記のアクリル基を有する成分のうち、比較的低分子量の多官能アクリル分子としては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（ＤＰＰＡ）、テトラメチルペンタトリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）等が挙げられる。また、高分子量の多官能アクリル分子としては、スチレン−アクリル酸−ベンジルメタクリレート共重合体の一部のカルボン酸基部分にエポキシ基を介してアクリル基を導入したポリマー等が挙げられる。さらに、必要に応じて、カーボンブラック、銅−鉄−マンガン複合酸化物、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、アルミニウム、銀、酸化鉄等の導電性粉体等の添加物をネガ型感光性樹脂に添加してもよい。
【０１１２】
また、ポジ型感光性樹脂としては特に限定されるものではなく、一般的に使用されるものを用いることができる。上述したように、異種部材は感光性樹脂からなるものであるので、形成する部材に応じて、使用するポジ型感光性樹脂を選択すればよい。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。
【０１１３】
上記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。
【０１１４】
塗布後の感光性樹脂層の厚みは、形成する異種部材に応じて適宜調整される。例えば図６に示すように、異種部材のうち、最も高い（最も厚い）部材の高さ（厚み）に適合するように、感光性樹脂層の厚みが調整される。図６の例においては、スペーサの高さに適合するように感光性樹脂層の厚みが調整される。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
２．異種部材形成工程
本発明における異種部材形成工程は、感光性樹脂層を、上述した階調マスクを用いて露光し、現像して、感光性樹脂からなる異種部材を同時に形成する工程である。
【０１１８】
本発明により形成される異種部材としては、露光工程を経て形成される種々の部材を挙げることができる。形成可能な異種部材としては、感光性樹脂を用いて形成することができるものであればよく、具体的にはスペーサおよびオーバーコート層、透過部用着色層および反射部用着色層、赤色・緑色・青色用オーバーコート層および白色用オーバーコート層などを挙げることができる。
【０１１９】
本発明においては、異種部材がスペーサおよびオーバーコート層であることが好ましい。この場合、用いる階調マスクが、第１の態様の透過率特性を有する半透明膜パターンを備えるものであることが好ましい。光強度分布のサブピークの影響によるパターンの変形を抑制することができるとともに、スペーサおよびオーバーコート層に適した形状のパターンを形成することができるからである。
【０１２０】
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。露光方法としては、特に限定されるものではなく、例えば感光性樹脂の表面から数十μｍ程度の間隙をあけて階調マスクを配置し、露光するプロキシミティ露光を行うことができる。この露光により、感光性樹脂としてネガ型感光性樹脂を用いた場合には照射部分で硬化反応が生じ、ポジ型感光性樹脂を用いた場合には照射部分で酸発生反応が生じる。
【０１２１】
上記の露光後は、現像が行われる。現像により、感光性樹脂層が部分的に除去される。感光性樹脂としてネガ型感光性樹脂を用いた場合には、露光により硬化した部分が残存し、その他の部分が選択的に除去される。透過領域から露光された部位では硬化反応が十分に進行するのに対し、半透明領域から露光された部位では硬化反応が不十分となるので、形状、厚み等の異なる異種部材を同時に形成することができる。また、感光性樹脂としてポジ型感光性樹脂を用いた場合には、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。透過領域から露光された部位では酸発生反応が十分に進行するのに対し、半透明領域から露光された部位では酸発生反応が不十分となるので、形状、厚み等の異なる異種部材を同時に形成することができる。
現像は、一般的な現像方法に従って行うことができる。
【０１２２】
また、露光および現像後、形成された異種部材に対して加熱処理（ポストベーク）を施してもよい。この加熱処理は、例えば温度１００〜２５０℃、処理時間１０〜６０分程度で適宜設定することができる。
【０１２３】
３．その他の工程
本発明のカラーフィルタの製造方法は、上述した感光性樹脂層形成工程および異種部材形成工程を順次繰り返し行うものであってもよい。
【０１２４】
また本発明においては、感光性樹脂層形成工程前または異種部材形成工程後に、カラーフィルタにおける各種部材を形成する工程を必要に応じて行うことができる。
【０１２５】
例えば、基板上に着色層を形成する着色層形成工程を行うことができる。この着色層形成工程は、上記の感光性樹脂層形成工程前に行ってもよく、異種部材形成工程後に行ってもよい。
着色層は、通常、赤色パターン、緑色パターンおよび青色パターンから構成されるものである。着色層は、例えば所望の着色剤を含有する感光性樹脂組成物を使用した顔料分散法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。
【０１２６】
また、基板上に遮光部を形成する遮光部形成工程を行うことができる。この遮光部形成工程は、上記の感光性樹脂層形成工程前に行ってもよく、異種部材形成工程後に行ってもよい。通常、遮光部形成工程は、上記着色層形成工程前に行われる。
遮光部は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法等によりクロム等の金属薄膜を形成し、この金属薄膜をパターニングすることにより形成することができる。この場合、遮光部の厚みは、２００〜５０００Å程度とすることができる。
また、遮光部は、カーボン微粒子等の遮光性粒子を含有させたポリイミド樹脂組成物、アクリル樹脂組成物、エポキシ樹脂組成物等を用いて樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングすることにより形成することもできる。さらに、遮光部は、カーボン微粒子、金属酸化物等の遮光性粒子を含有させた感光性樹脂組成物を用いて樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングすることにより形成することもできる。
【０１２７】
さらに、基板上に透明電極層を形成する透明電極層形成工程を行うことができる。この透明電極層形成工程は、上記の感光性樹脂層形成工程前に行ってもよく、異種部材形成工程後に行ってもよい。通常、透明電極層形成工程は、上記着色層形成工程後に行われる。
透明電極層の形成材料としては、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）等、またはその合金等を挙げることができる。
透明電極層の成膜方法としては、例えばスパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の一般的な成膜方法を用いることができる。
この透明電極層の厚みは、例えば２００〜５０００Å程度とすることができる。
【０１２８】
また、基板上にギャップ調整層を形成するギャップ調整層形成工程を行うことができる。このギャップ調整層形成工程は、上記の感光性樹脂層形成工程前に行ってもよく、異種部材形成工程後に行ってもよい。図１２に例示するようにギャップ調整層上に異種部材を形成する場合は、ギャップ調整層形成工程は、通常、上記感光性樹脂層形成工程前に行われる。
ギャップ調整層の形成材料としては、例えば感光性アクリル樹脂、感光性ポリイミド、ポジレジスト、カルド樹脂、ポリシロキサン、ベンゾシクロブテン等を挙げることができる。
ギャップ調整層の形成方法としては、上記材料を用いて例えばフォトリソグラフィー法等により、形成することができる。
【０１２９】
さらに、異種部材形成工程後に、異種部材を覆うように配向膜を形成する配向膜形成工程を行うことができる。
配向膜は、例えば可溶性ポリイミド、ポリアミック酸タイプポリイミド、変性ポリイミド等の有機化合物を、一般的な印刷法、塗布方法により塗布し、その後、焼成することにより形成することができる。このような配向膜には、配向処理（ラビング）は不要である。
配向膜の厚みは、５００〜１０００Å程度とすることができる。
【０１３０】
４．用途
本発明のカラーフィルタの製造方法は、液晶表示装置用のカラーフィルタの製造、特に大型の液晶表示装置用のカラーフィルタの製造に適している。
また、本発明のカラーフィルタの製造方法は、モノクロの液晶表示装置用の基板、例えば遮光用ブラックマトリックスおよびギャップ保持用スペーサを有する基板などの製造に適用することもできる。
【０１３１】
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。
【実施例】
【０１３２】
以下、本発明について実施例および比較例を用いて具体的に説明する。
［実施例］
（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て、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。
【０１３３】
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、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。
＜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
・基板搬送速度：３０ｃｍ／ｍｉｎ
このとき、酸化窒化炭化クロム膜の膜厚は７５ｎｍとした。酸化窒化炭化クロム膜の分光スペクトルを図１９に示す。
次に、酸化窒化炭化クロム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、半透明膜パターンおよび補正用遮光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エッチング用マスクとして、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、遮光膜パターン、および補正用遮光パターンを得た。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。得られた階調マスクの上面図の一部を図２０（ａ）に示す。また、階調マスクの光学強度分布のシミュレーション結果を図２１に示す。
【０１３４】
（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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
＜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
【０１３７】
＜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
【０１３８】
＜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
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
次に、着色層上にネガ型感光性樹脂組成物（ＪＳＲ製  オプトマーＮＮ８５０)をスピンコート法により塗布し、減圧乾燥後、１００℃にて３分間プリベークした。その後、上記の階調マスクを介して下記条件にて露光した。
＜露光条件＞
・露光量：１００ｍＪ／ｃｍ２（Ｉ線換算）
・露光ギャップ：１５０μｍ
【０１４３】
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、２種類のパターンを同時に形成した。この２種類のパターンについて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。走査型電子顕微鏡写真を図２２（ａ）および（ｂ）に示す。なお、図２２（ａ）は２種類のパターンを斜め上から観察した写真であり、図２２（ｂ）は２種類のパターンを断面から観察した写真である。また、測定結果を表１に示す。
【０１４４】
【表１】
2008026668.tif 000004
【０１４５】
上記の階調マスクを露光プロセスに用いることにより、良好な断面形状を有するスペーサ（カラムスペーサ）とオーバーコート層を同時に形成することができた。
【０１４６】
［比較例］
（階調マスクの作製）
補正用遮光パターンを形成しなかった以外は、実施例と同様にして、階調マスクを作製した。得られた階調マスクの上面図の一部を図２０（ｂ）に示す。また、階調マスクの光学強度分布のシミュレーション結果を図２１に示す。
【０１４７】
（カラーフィルタの作製）
実施例と同様にして、カラーフィルタを作製した。得られた２種類のパターンについて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。走査型電子顕微鏡写真を図２２（ｃ）および（ｄ）に示す。なお、図２２（ｃ）は２種類のパターンを斜め上から観察した写真であり、図２２（ｄ）は２種類のパターンを断面から観察した写真である。また、測定結果を表１に示す。
補正用遮光パターンが形成されていない階調マスクを用いると、スペーサ（カラムスペーサ）のエッジが盛り上がってしまった。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明の階調マスクの一例を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】光強度分布の計算を説明するための図である。
【図４】光強度分布を計算（シミュレーション計算）により求めて、相対強度で示した図である。
【図５】従来の階調マスクを用いたカラーフィルタの製造方法の一例を示す図である。
【図６】本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を示す工程図である。
【図７】本発明の階調マスクの他の例を示す平面図である。
【図８】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図９】本発明の階調マスクの他の例を示す平面図である。
【図１０】本発明の階調マスクの製造方法の一例を示す工程図である。
【図１１】本発明の階調マスクの製造方法の他の例を示す工程図である。
【図１２】本発明の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。
【図１３】本発明の階調マスクの他の例を示す平面図である。
【図１４】図１３のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１５】本発明の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。
【図１６】本発明の階調マスクの他の例を示す平面図である。
【図１７】図１６のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１８】カラーフィルタにおけるサブピクセルを説明するための図である。
【図１９】実施例および比較例における半透明膜の分光スペクトルを示すグラフである。
【図２０】実施例および比較例における階調マスクの上面図の一部である。
【図２１】実施例および比較例における階調マスクの光強度分布を計算（シミュレーション計算）により求めて、相対強度で示した図である。
【図２２】実施例および比較例におけるスペーサおよびオーバーコート層の走査型電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【０１４９】
１  …  階調マスク
２  …  透明基板
３  …  遮光膜
４  …  半透明膜
５  …  補正用遮光パターン
１１  …  遮光領域
１２  …  半透明領域
１３  …  透過領域
【図１】
2008026668.tif 000005
【図２】
2008026668.tif 000006
【図３】
2008026668.tif 000007
【図５】
2008026668.tif 000008
【図６】
2008026668.tif 000009
【図７】
2008026668.tif 000010
【図８】
2008026668.tif 000011
【図９】
2008026668.tif 000012
【図１０】
2008026668.tif 000013
【図１１】
2008026668.tif 000014
【図１２】
2008026668.tif 000015
【図１３】
2008026668.tif 000016
【図１４】
2008026668.tif 000017
【図１５】
2008026668.tif 000018
【図１６】
2008026668.tif 000019
【図１７】
2008026668.tif 000020
【図１８】
2008026668.tif 000021
【図１９】
2008026668.tif 000022
【図２０】
2008026668.tif 000023
【図４】
2008026668.tif 000024
【図２１】
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【図２２】
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