(57)【要約】【課題】製造工程にて発生する静電気によるマスクパターンの破壊を防止する連結パターンが設けらても、形成されるブラックマトリックスの連結パターンに対応した位置に凹部が形成されないフォトマスクを提供すること。【解決手段】ブラックマトリックスの開口部に対応したマスクパターン４６Ｐと、余白部に対応したマスクパターン４５Ｐとの間に、連結パターン４８Ｐが設けられたフォトマスクであって、連結パターンをブラックマトリックスの開口部に対応したマスクパターン内に延長させる切り欠き部４９を、開口部に対応したマスクパターン内の連結パターンの延長部４８Ｐ−Ｐの両側に設けたこと。連結パターンの幅が各々１μｍ〜５μｍである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラーフィルタのブラックマトリックスの形成に用いるフォトマスクのマスクパターンとして、前記ブラックマトリックスの開口部に対応したマスクパターン（４６Ｐ）と、前記ブラックマトリックスの余白部に対応したマスクパターン（４５Ｐ）との間に、両者を連続させる連結パターン（４８Ｐ）が設けられたフォトマスクであって、前記連結パターン（４８Ｐ）をブラックマトリックスの開口部に対応したマスクパターン（４６Ｐ）内に延長させるための切り欠き部を、ブラックマトリックスの開口部に対応したマスクパターン（４６Ｐ）内の連結パターン（４８Ｐ）の延長部の両側に設けたことを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
前記切り欠き部の深さ（ａ）及び幅（ｂ）は、連結パターンの幅が２．０μｍの際に、各々１μｍ〜５μｍであることを特徴とする請求項１記載のフォトマスク。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のフォトマスクを用いることを特徴とする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、カラーフィルタ用フォトマスクに関するものであり、特に、静電気によるマスクパターンの破壊を防止する連結パターンが設けられていても、上記連結パターンに対応した位置の額縁部に凹部が形成されないフォトマスクに関する。  
【背景技術】
【０００２】
図４は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。また、図５は、図４に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。
図４、及び図５に示すように、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ（４）は、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、及び透明導電膜（４３）が順次に形成されたものである。
図４、及び図５はカラーフィルタを模式的に示したもので、着色画素（４２）は１２個表されているが、実際のカラーフィルタにおいては、例えば、対角１７インチの画面に数百μｍ程度の着色画素が多数個配列されている。
【０００３】
液晶表示装置の多くに用いられている、上記構造のカラーフィルタの製造方法としては、先ず、ガラス基板上にブラックマトリックスを形成し、次に、このブラックマトリックスのパターンに位置合わせして着色画素を形成し、更に透明導電膜を位置合わせして形成するといった方法が広く用いられている。
ブラックマトリックス（４１）は、遮光性を有するマトリックス状のものであり、着色画素（４２）は、例えば、赤色、緑色、青色のフィルタ機能を有するものであり、透明導電膜（４３）は、透明な電極として設けられたものである。
【０００４】
ブラックマトリックス（４１）は、着色画素（４２）間のマトリックス部（４１Ａ）と、着色画素（４２）が形成された領域（表示部）の周辺部を囲む額縁部（４１Ｂ）とで構成されている。
ブラックマトリックスは、カラーフィルタの着色画素の位置を定め、大きさを均一なものとし、また、表示装置に用いられた際に、好ましくない光を遮蔽し、表示装置の画像をムラのない均一な、且つコントラストを向上させた画像にする機能を有している。
【０００５】
このブラックマトリックス（４１）は、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックスの材料として樹脂を用いた例である。
このブラックマトリックス（４１）のパターンは、ガラス基板（４０）上に、例えば、ブラックマトリックス形成用のネガ型の黒色フォトレジストを用いてフォトリソグラフィ法によって形成されたものであり、樹脂を用いて形成されたブラックマトリックスを樹脂ブラックマトリックスと称している。
【０００６】
また、着色画素（４２）のパターンは、この樹脂ブラックマトリックス（４１）が形成されたガラス基板（４０）上に、例えば、顔料などの色素を分散させたネガ型の着色フォトレジストを用いたフォトリソグラフィ法によって、すなわち、着色フォトレジストの塗膜へのフォトマスクを介した露光、現像処理によって着色画素として形成されたものである。赤色、緑色、青色の着色画素は順次に形成されている。
【０００７】
カラーフィルタを製造する際の上記フォトマスクを介した露光には、ガラス基板（４０）のサイズと略同程度のサイズのフォトマスクを用いて露光する方法が広く採用されている。カラーフィルタの画面全体を１回の露光で一括して行う、所謂、一括露光法である。この露光法では、フォトレジストの塗布膜が設けられたガラス基板の上方に、近接露光の
ギャップを介してフォトマスクが配置され、マスクパターンが形成されたフォトマスクは、その膜面を下方、すなわち、ガラス基板の塗布膜に対向させる近接露光が広く採用されている。
【０００８】
上記近接露光による露光方法は、本来は、仮に、ガラス基板上のフォトレジストの塗布膜面とフォトマスクの膜面を密着させて露光を与える方法をとると、塗布膜上に異物が存在した際に、その異物がフォトマスクの膜面に再付着して、そのまま大量のガラス基板に露光が行われることになり、異物の存在に起因したパターン欠陥を有するカラーフィルタが大量に形成されてしまうのを回避するための方法である。
【０００９】
図６は、液晶表示装置用カラーフィルタの製造における近接露光の一例を説明する断面図である。図６に示すように、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックス形成用の黒色フォトレジストの塗布膜（４７）が形成され、その上方には近接露光のギャップ（Ｇ）を設けてフォトマスク（ＰＭ）が配置されている。
フォトマスク（ＰＭ）には、ブラックマトリックスの形成に対応したパターンが形成されている。フォトマスクの膜面（５１）は透明フォトレジストの塗布膜（４７）に対向している。近接露光のギャップ（Ｇ）は、通常５０μｍ〜１００μｍ程度のものである。
【００１０】
図７は、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックス（４１）が形成された状態の平面図である。図７は、図４に符号（Ｓ）で示すカラーフィルタの部分を拡大したものに相当するが、着色画素（４２）は形成されていない段階のものである。図７に示すように、マトリックス部（４１Ａ）と額縁部（４１Ｂ）で構成されるブラックマトリックス（４１）と、ブラックマトリックスが形成されていない開口部（４６）及び額縁部を囲む余白部（４５）からなる。
【００１１】
また、図８は、ブラックマトリックス（４１）の形成に用いるフォトマスクの平面図である。図８は、図７に示す部分に対応したフォトマスク上の部分を表したものである。図８に示すように、このフォトマスクは、マトリックス部に対応した透明部（４１Ａ−Ｐ）（５２）及び額縁部に対応した透明部（４１Ｂ−Ｐ）（５２）と、開口部に対応したマスクパターン（４６Ｐ）及び余白部に対応したマスクパターン（４５Ｐ）からなる。マスクパターンの材料は、クロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯX ）などの導電性のある金属薄膜である。
尚、符号（５２）は、フォトマスクの基板である石英基板を指している。
【００１２】
図８に示すフォトマスクを用いて、ガラス基板（４０）上に図７に示すブラックマトリックス（４１）を形成する製造工程においては、フォトマスクは静電気の影響を受ける。例えば、露光装置内にては、ガラス基板とフォトマスクのギャップを広くする際に発生する帯電、或いはフォトマスクを取り扱う際に、フォトマスクと手やロボットハンドの間の電位差で発生する電荷の移動などである。
【００１３】
図８に示すフォトマスクにおいて、余白部に対応したマスクパターン（４５Ｐ）は、額縁部に対応した透明部（４１Ｂ−Ｐ）の周囲を取り囲み、一体的に連続したものであり、また面積が大きい。しかし、開口部に対応したマスクパターン（４６Ｐ）は、孤立したパターンであるために、開口部に対応したマスクパターン（４６Ｐ）の間で放電が起きマスクパターンが破壊されることがある。
マスクパターンが破壊されたフォトマスクを用いて形成したブラックマトリックス（４１）には破壊の形状が転写され開口部（４６）の形状は不良となる。
【００１４】
図９は、このような、開口部に対応したマスクパターン（４６Ｐ）の間での放電を回避するために採用されている技法の例である。図９に示すように、この技法は、フォトマス
クの開口部に対応したマスクパターン（４６Ｐ）と、余白部に対応したマスクパターン（４５Ｐ）を連続させる連結パターン（４８Ｐ）を設け、開口部に対応したマスクパターン（４６Ｐ）の間の放電を防止する方法である。これにより、静電気によるマスクパターンの破壊を抑制することができる。
【００１５】
しかし、このような、連結パターン（４８Ｐ）を、開口部に対応したマスクパターン（４６Ｐ）と、余白部に対応したマスクパターン（４５Ｐ）の間に設けたフォトマスクを用いて、ブラックマトリックス（４１）を形成すると、図９に示す、開口部に対応したマスクパターン（４６Ｐ）と連結パターン（４８Ｐ）の結合部（Ｋ）に対応した位置である、図１０に示すブラックマトリックス（４１）の額縁部（４１Ｂ）には、凹部（６０）が発生する。
【００１６】
この凹部（６０）は、額縁部（４１Ｂ）側に形成され、額縁部（４１Ｂ）が凹状に欠落した状態のものである。すなわち、開口部（４６）が額縁部（４１Ｂ）側に凸状に延長された状態のものである。この凹部（６０）の高さ（Ｈ）は１〜２μｍ程度のものである。図１１（ａ）、（ｂ）は、図１０に示す凹部（６０）の部分を拡大した説明図である。図１１（ａ）、（ｂ）は、着色画素（点線）（４２）が、その周縁部をブラックマトリックス（４１）の端に重ねて開口部（４６）上に形成された状態のものである。
【００１７】
着色画素（４２）の大きさは、開口部（４６）の大きさに対し余裕をもった大きさで形成するのであるが、図１１（ａ）に示すように、凹部（６０）の大きさが開口部（４６）の余裕内である場合には、着色画素（４２）の実効面積は開口部面積に凹部面積が加算されたものとなり、着色画素の実効面積にバラツキを与える。すなわち、カラーフィルタには、明度のバラツキとなって表れてくる。
【００１８】
また、図１１（ｂ）に示すように、凹部（６０）の大きさが開口部（４６）の余裕外である場合には、図１１（ｂ）に示す凹部（６０）の下部（６０−２）は、上記と同様に着色画素の実効面積にバラツキを与える。また凹部（６０）の上部（６０−１）は、ピンホールの作用をすることになる。
従って、カラーフィルタには、明度及び彩度のバラツキとなって表れてくる。
【特許文献１】特開２００２−２７８０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ガラス基板上にネガ型の黒色フォトレジストを用いフォトリソグラフィ法によってブラックマトリックスを形成する際に用いるフォトマスクにおいて、製造工程にて発生する静電気によるマスクパターンの破壊を防止する連結パターンが設けられていても、形成されるブラックマトリックスの、上記連結パターンに対応した位置の額縁部に凹部が形成されることのないフォトマスクを提供することを課題とする。
また、上記フォトマスクを用いるカラーフィルタの製造方法を提供することを課題とする。
これにより、カラーフィルタを構成する着色画素の実効面積のバラツキが解消し、明度及び彩度にバラツキのないカラーフィルタが得られる。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、カラーフィルタのブラックマトリックスの形成に用いるフォトマスクのマスクパターンとして、前記ブラックマトリックスの開口部に対応したマスクパターン（４６Ｐ）と、前記ブラックマトリックスの余白部に対応したマスクパターン（４５Ｐ）との間
に、両者を連続させる連結パターン（４８Ｐ）が設けられたフォトマスクであって、前記連結パターン（４８Ｐ）をブラックマトリックスの開口部に対応したマスクパターン（４６Ｐ）内に延長させるための切り欠き部を、ブラックマトリックスの開口部に対応したマスクパターン（４６Ｐ）内の連結パターン（４８Ｐ）の延長部の両側に設けたことを特徴とするフォトマスクである。
【００２１】
また、本発明は、上記発明によるフォトマスクにおいて、前記切り欠き部の深さ（ａ）及び幅（ｂ）は、連結パターンの幅が２．０μｍの際に、各々１μｍ〜５μｍであることを特徴とするフォトマスクである。
【００２２】
また、本発明は、請求項１又は請求項２記載のフォトマスクを用いることを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、フォトマスクのマスクパターンとして、ブラックマトリックスの開口部に対応したマスクパターンと、ブラックマトリックスの余白部に対応したマスクパターンとの間に、静電気によるマスクパターンの破壊を防止する連結パターンが設けられたフォトマスクであって、連結パターンをブラックマトリックスの開口部に対応したマスクパターン内に延長させるための切り欠き部を、ブラックマトリックスの開口部に対応したマスクパターン内の連結パターンの延長部の両側に設けたフォトマスクであるので、連結パターンに対応した位置の額縁部に凹部が形成されないフォトマスクとなる。
また、本発明は、切り欠き部の深さ及び幅は、連結パターンの幅が２．０μｍの際に、各々１μｍ〜５μｍであるので、開口部の上端は凹部が形成されていた箇所においても凹凸のない平坦な状態のものが得られる。
【００２４】
これにより、カラーフィルタを構成する着色画素の実効面積のバラツキが解消し、明度及び彩度にバラツキのないカラーフィルタが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明者は、図９に示す開口部に対応したマスクパターン（４６Ｐ）と連結パターン（４８Ｐ）の連結部（Ｋ）に対応した、図１０に示すガラス基板（４０）上の額縁部（４１Ｂ）の位置に凹部が発生する原因について精査した結果、露光の際に上記連結部（Ｋ）の下方にある塗布膜（４７）には露光の回折光が充分に達していないためと推量した。
【００２６】
図２は、図９の連結部（Ｋ）の近傍を拡大した平面図である。図２中、Ａ0 −Ａ0 は、余白部に対応したマスクパターン（４５Ｐ）及び開口部に対応したマスクパターン（４６Ｐ）から充分に離れた位置、例えば、余白部に対応したマスクパターン（４５Ｐ）と開口部に対応したマスクパターン（４６Ｐ）の中央を表している。
【００２７】
図３（Ａ）−（０）は、Ａ0 −Ａ0 断面における回折を示す説明図である。図３（Ａ）−（０）に示すように、ブラックマトリックス（４１）形成用の黒色フォトレジストの塗布膜（４７）の図中上方には、近接露光のギャップ（Ｇ）を介してフォトマスク（ＰＭ）が配置されている。フォトマスク（ＰＭ）の図中上方からの露光光（Ｌ）は、幅（Ｄ）を有する連結パターン（４８Ｐ）の両端部（Ｅ）にて回折し連結パターン（４８Ｐ）の下方にも達する。
【００２８】
図２に示すＡ1 −Ａ1 は、Ａ0 −Ａ0 に隣接するＡ0 −Ａ0 の図中上方の位置を表している。また、Ａ2 −Ａ2 は、Ａ0 −Ａ0 に隣接するＡ0 −Ａ0 の図中下方の位置を表している。図３（Ａ）−（１）、及び（Ａ）−（２）に示すように、Ａ1 −Ａ1 断面、及びＡ
2 −Ａ2 断面においては、連結パターン（４８Ｐ）の両端部（Ｅ）でＡ0 −Ａ0 断面と同様な回折を起こしている。
【００２９】
そして、Ａ1 −Ａ1 断面、及びＡ2 −Ａ2 断面における連結パターン（４８Ｐ）の両端部（Ｅ）での回折光の一部は、隣接するＡ0 −Ａ0 断面の連結パターン（４８Ｐ）の下方にも達している。すなわち、Ａ0 −Ａ0 断面での連結パターン（４８Ｐ）の下方には、Ａ0 −Ａ0 断面の回折光と隣接するＡ1 −Ａ1 断面、及びＡ2 −Ａ2 断面での回折光の一部が加わったものとなっている。
【００３０】
連結パターン（４８Ｐ）の幅（Ｄ）に対し、近接露光のギャップ（Ｇ）が充分に大きいと、連結パターン（４８Ｐ）の下方の塗布膜（４７）には充分な回折光が達し、塗布膜（４７）には連結パターン（４８Ｐ）に対応したパターン（透明部）は形成されなくなる。図１０に示すように、余白部（４５）と開口部（４６）の間には連結パターン（４８Ｐ）に対応した透明部は存在しない。
【００３１】
一方、図２中、Ｂ0 −Ｂ0 は、開口部に対応したマスクパターン（４６Ｐ）の上端の位置を表している。Ｂ1 −Ｂ1 は、Ｂ0 −Ｂ0 に隣接するＢ0 −Ｂ0 の図中上方の位置を表している。また、Ｂ2 −Ｂ2 は、Ｂ0 −Ｂ0 に隣接するＢ0 −Ｂ0 の図中下方の位置を表している。
図３（Ｂ）−（０）、及び（Ｂ）−（１）に示すように、Ｂ0 −Ｂ0 断面、及びＢ1 −Ｂ1 断面での連結パターン（４８Ｐ）の両端部（Ｅ）においては、前記図３（Ａ）−（０）〜（２）と同様な回折を起こしている。
【００３２】
しかるに、Ｂ2 −Ｂ2 においては、図３（Ｂ）−（２）に示すように、回折光は発生しない。すなわち、Ｂ0 −Ｂ0 断面での連結パターン（４８Ｐ）の下方に達する回折光は、Ｂ2 −Ｂ2 断面での回折光の一部が加わらないので、Ａ0 −Ａ0 断面での連結パターン（４８Ｐ）の下方に達する回折光よりは少ないものとなる。
従って、連結部（Ｋ）の下方の塗布膜（４７）には、連結パターン（４８Ｐ）に対応したパターンとして凹部（透明部）が形成される。
【００３３】
尚、上記推量に絡み、本発明者は、露光の際の連結部（Ｋ）近傍の露光強度シミュレーションを行ったところ、推量を裏付けるデータが得られている。
【００３４】
図１（ａ）は、本発明のフォトマスクにおける連結部（Ｋ）を拡大して示す説明図である。図１（ａ）に示すように、本発明のフォトマスクには、ブラックマトリックスの開口部に対応したマスクパターン（４６Ｐ）と、ブラックマトリックスの余白部に対応したマスクパターン（図示せず）との間に、両者を連続させる連結パターン（４８Ｐ）が設けられている。
【００３５】
連結パターン（４８Ｐ）には、連結パターンの延長部（４８Ｐ２）が連結パターン（４８Ｐ）を延長するように設けられている。この延長部（４８Ｐ２）は、連結部（Ｋ）の開口部に対応したマスクパターン（４６Ｐ）の内側に切り欠き部（４９）を形成することによって設けられたものである。
切り欠き部（４９）は、延長部（４８Ｐ２）の図中、左右両側に位置している。
【００３６】
図１（ｂ）に示すように、本発明のフォトマスクにおいては、Ｂ0 −Ｂ0 線の図中下方に隣接するＢ2 −Ｂ2 断面での延長部（４８Ｐ２）の両端部（Ｅ）の回折は、前記Ｂ1 −Ｂ1 断面と同様な回折を起こしている。
従って、Ｂ0 −Ｂ0 断面での連結パターンの下方には、Ｂ2 −Ｂ2 断面での回折光の一部が加わり、Ｂ0 −Ｂ0 断面での連結パターンの下方には前記Ａ0 −Ａ0 断面の連結パター
ンの下方と同様な回折光が達することになる。
すなわち、連結部（Ｋ）に対応したブラックマトリックスの額縁部（４１Ｂ）の位置に凹部（６０）（透明部）が発生することはなくなる。
【００３７】
また、この切り欠き部（４９）の大きさに関しては、連結パターンの幅が２．０μｍの際に、切り欠き部（４９）の深さ（ａ）×幅（ｂ）が各々１μｍ〜３μｍであると、図１１中、Ｊ−Ｊ線で示すように、開口部（４６）の上端は凹部（６０）が形成されていた箇所においても凹凸のない平坦な状態のものが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】（ａ）は、本発明のフォトマスクにおける連結部を拡大して示す説明図である。（ｂ）は、本発明のフォトマスクにおけるＢ0 −Ｂ0 線での回折の説明図である。
【図２】図９の連結部の近傍を拡大した平面図である。
【図３】（Ａ）は、Ａ0 −Ａ0 断面における回折を示す説明図である。（Ｂ）は、Ｂ0 −Ｂ0 断面における回折を示す説明図である。
【図４】液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。
【図５】図４に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。
【図６】液晶表示装置用カラーフィルタの製造における近接露光の一例を説明する断面図である。
【図７】ガラス基板上にブラックマトリックスが形成された状態の平面図である。
【図８】図７に示すブラックマトリックスの形成に用いるフォトマスクの平面図である。
【図９】連結パターンを設けたフォトマスクの一例である。
【図１０】ブラックマトリックスの額縁部に凹部が発生した一例である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は、図１０に示す凹部の部分を拡大した説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
４・・・カラーフィルタ
４０・・・ガラス基板
４１・・・ブラックマトリックス
４１Ａ・・・マトリックス部
４１Ａ−Ｐ・・・マトリックス部に対応した透明部
４１Ｂ−Ｐ・・・額縁部に対応した透明部
４１Ｂ・・・額縁部
４２・・・着色画素
４３・・・透明導電膜
４５・・・余白部
４５Ｐ・・・余白部に対応したマスクパターン
４６・・・開口部
４６Ｐ・・・開口部に対応したマスクパターン
４７・・・塗布膜
４９・・・切り欠き部
４８Ｐ・・・連結パターン
４８Ｐ２・・・連結パターンの延長部
５１・・・フォトマスクの膜面
５２・・・石英基板
６０・・・凹部
Ｇ・・・近接露光のギャップ
Ｋ・・・連結部
ＰＭ・・・フォトマスク
ａ・・・切り欠き部の深さ
ｂ・・・欠き部の幅
【図１】
2007123321.tif 000003
【図２】
2007123321.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007123321.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007123321.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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