カラーフィルタの製造方法
【課題】透過率の微妙な調整が可能であり、さらにはカラーフィルタにおける３種以上の異種部材を形成するのに有用な階調マスクを用いたカラーフィルタの製造方法を提供する。
【解決手段】透明基板１２と、上記透明基板１２上にパターン状に形成された遮光膜１３および透過率調整機能を有する半透明膜１４とを有し、上記透明基板１２のみを有する透過領域２１と、上記透明基板１２上に上記遮光膜１３のメインパターンが設けられた遮光領域２２と、上記透明基板１２上に上記半透明膜１４の補助パターンのみが設けられ、上記半透明膜１４の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ第２半透明領域２４とを有する階調マスク１１を用いる。
【解決手段】透明基板１２と、上記透明基板１２上にパターン状に形成された遮光膜１３および透過率調整機能を有する半透明膜１４とを有し、上記透明基板１２のみを有する透過領域２１と、上記透明基板１２上に上記遮光膜１３のメインパターンが設けられた遮光領域２２と、上記透明基板１２上に上記半透明膜１４の補助パターンのみが設けられ、上記半透明膜１４の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ第２半透明領域２４とを有する階調マスク１１を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置などに用いられるカラーフィルタの製造方法であって、階調マスクを用いたハーフトーン露光によってカラーフィルタにおける各種部材を形成する、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】
液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置等の表示装置のリソグラフィー工程数を減らすパターン形成方法に関しては、例えばリフロー法またはアッシング法が開示されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。また、上記の特許文献には、露光光の解像限界以下の微小スリットを有するフォトマスク（スリットマスク）、および半透明膜を用い、露光光に対して階調を有するフォトマスク（ハーフトーンマスク）が開示されている。
【０００３】
スリットマスクでは、露光光を実質的に遮光するクロム膜などの一般的な遮光膜を用い、遮光膜に露光機の解像限界以下の微細なスリットを配置する（例えば特許文献３参照）。このマスクのスリットは、解像限界以下のサイズであるため、それ自身はレジスト上に結像せずに、周囲の非開口部領域も含めたエリアに、サイズに応じた露光光を透過する。このため、スリットマスクは、スリットが形成された領域と、その周囲を含めたエリアに、あたかも半透明膜があるかのように機能する。
【０００４】
また、ハーフトーンマスクは、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（例えば特許文献４参照）。
【０００５】
ハーフトーンマスクを用いたパターン形成方法としては、例えば、液晶表示装置用カラーフィルタにおける柱状スペーサおよび液晶配向機能突起を一括形成する方法が開示されている（特許文献５参照）。このハーフトーンマスクでは、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ので、ハーフトーンマスクを用いた一括露光によって、２種類のパターンを同時に形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４１５６０２号公報
【特許文献２】特開２０００−６６２４０号公報
【特許文献３】特開２００２−１９６４７４号公報
【特許文献４】特開２００２−１８９２８０号公報
【特許文献５】特開２００５−８４３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のスリットマスクにおいては、スリットの線幅やピッチを変化させることにより、露光・現像後の感光性樹脂層の厚みを制御することができる。しかしながら、表示装置の製造に適用されるような大型のスリットマスクにおいては、現在のパターニング技術では、微細なスリットの線幅は１．０μｍ程度までが限界であり、透過率の微妙な調整が困難である。
【０００８】
一方、上記のハーフトーンマスクにおいては、半透明膜の透過率を調整することにより、露光・現像後の感光性樹脂層の厚みを制御することができる。この半透明膜の透過率は、半透明膜の厚み等を調整することにより制御することができる。このことから半透明膜の透過率を比較的高くする場合には、半透明膜の厚みを薄くする必要がある。しかしながら半透明膜の厚みが薄すぎると、半透明膜成膜時の装置搬送速度が速くなるため、装置的に薄膜を安定に成膜することが困難となるという問題があった。また、半透明膜の透過率を比較的低くする場合には、半透明膜の厚みを厚くする必要がある。しかしながら半透明膜の厚みが厚すぎて透過率が低すぎると、膜厚分布に対する透過率の割合が大きくなるため、実質的な透過率分布が悪化するという問題があった。
【０００９】
また、ハーフトーンマスクまたはスリットマスクを用いた一括露光により、３種類以上のパターンを同時に形成するには、ハーフトーンマスクおよびスリットマスクを多階調化すればよい。
【００１０】
スリットマスクにおいては、周期的にスリットの線幅やピッチを変化させることにより、多階調化することができる。しかしながら、上述したように表示装置の製造に適用されるような大型のスリットマスクにおいては、現在のパターニング技術では、微細なスリットの線幅は１．０μｍ程度までが限界であり、透過率の微妙な調整が困難であった。
【００１１】
また、ハーフトーンマスクにおいては、半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行うことにより、多階調化することができる。しかしながら、複数回のパターニングを行う場合は、エッチング選択比を考慮する必要があるため、複数のエッチング技術（複数の装置・エッチャント・ガスなど）を準備する必要があり、設備や工程が増えるという問題があった。そのため、実際に多階調のハーフトーンマスクを作製するのは困難であった。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、透過率の微妙な調整が可能なハーフトーンマスク（階調マスク）を用いた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。さらには、カラーフィルタにおける３種以上の異種部材を形成するのに有用なハーフトーンマスク（階調マスク）を用いた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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、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、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複数種の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カラーフィルタの製造方法であって、上記階調マスクは、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透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメイン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半透明膜の補助パターンのみが設けられ、上記半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ第２半透明領域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。
【００１４】
本発明によれば、階調マスクにおいて、半透明膜の補助パターンのみが形成された第２半透明領域が設けられているので、従来のスリットマスクのような遮光膜をスリット化する場合や、従来の階調マスクのような半透明膜を形成するだけの場合では得られなかった透過率を達成することができ、透過率の設計の幅が広がる。したがって、本発明においてはこのような階調マスクを用いることにより、感光性樹脂層の膜厚制御が容易となり、種々の厚みや高さの部材を同時に形成することが可能である。
【００１５】
上記発明においては、上記階調マスクが、上記透明基板上に上記遮光膜の補助パターンおよび上記半透明膜のパターンが設けられ、上記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、上記遮光膜の補助パターンの開口部にて上記透明基板上に上記半透明膜が形成されている第３半透明領域を有していてもよい。これにより、３種以上の異種部材を同時に形成することが可能となるからである。
【００１６】
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、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複数種の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カラーフィルタの製造方法であって、上記階調マスクは、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透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメイン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の補助パターンおよび上記半透明膜のパターンが設けられ、上記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、上記遮光膜の補助パターンの開口部にて上記透明基板上に上記半透明膜が形成されている第３半透明領域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。
【００１７】
本発明によれば、階調マスクにおいて、遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが形成され、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている第３半透明領域が設けられているので、従来のスリットマスクのような遮光膜をスリット化する場合や、従来の階調マスクのような半透明膜を形成するだけの場合では得られなかった透過率を達成することができ、透過率の設計の幅が広がる。したがって、本発明においてはこのような階調マスクを用いることにより、感光性樹脂層の膜厚制御が容易となり、種々の厚みや高さの部材を同時に形成することが可能である。
【００１８】
上述の発明においては、上記階調マスクにおいて、上記第３半透明領域の全域に上記半透明膜が形成されていてもよい。第３半透明領域にて半透明膜のパターニングが容易だからである。
【００１９】
また、上記階調マスクにおいて、上記第３半透明領域にて、上記遮光膜の補助パターンの開口部のみに上記半透明膜が形成されていてもよい。
【００２０】
さらに本発明においては、上記階調マスクが、上記透明基板上に上記半透明膜のメインパターンのみが設けられた第１半透明領域を有することが好ましい。階調マスクが、透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第２半透明領域を有する場合には、透過率が少なくとも４段階に段階的に変化するので、この階調マスクを用いた一括露光により、形状、厚み、高さ等の異なる３種以上の異種部材を同時に形成することができる。さらに、階調マスクを製造する際には、半透明膜を所定のパターンに加工することにより、透過率の異なる第１半透明領域および第２半透明領域が得られるので、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で階調マスクを製造することができる。そのため、このような階調マスクは、カラーフィルタを構成する３種以上の異種部材を同時に形成するのに有用であるということができる。
【００２１】
また本発明においては、上記階調マスクが、上記透明基板上に上記遮光膜の補助パターンが設けられ、上記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、上記遮光膜の補助パターンの開口部にて上記透明基板が露出している第４半透明領域を有していてもよい。これにより、３種以上の異種部材を同時に形成することが可能となるからである。
【００２２】
さらに本発明においては、上記階調マスクにおいて、上記補助パターンの形状がスリット状であることが好ましい。
【００２３】
また本発明は、上記目的を達成するために、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、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３種以上の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カラーフィルタの製造方法であって、上記階調マスクは、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透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記半透明膜のパターンが、メインパターンと、上記異種部材形成工程での露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなり、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜の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半透明膜のメインパターンのみが設けられた第１半透明領域と、上記透明基板上に上記半透明膜のスリットパターンのみが設けられた第２半透明領域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。
【００２４】
本発明によれば、階調マスクが透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第２半透明領域を有し、透過率が少なくとも４段階に段階的に変化するので、この階調マスクを用いた一括露光により、形状、厚み、高さ等の異なる３種以上の異種部材を同時に形成することができる。
また、階調マスクにおいては、半透明膜のスリットパターンが形成された第２半透明領域が設けられているので、遮光膜をスリット化した場合では得られなかった透過率を達成することができ、透過率の設計の幅が広がる。したがって、本発明においてはこのような階調マスクを用いることにより、感光性樹脂層の膜厚制御が容易となり、種々の厚みや高さの部材を同時に形成することが可能である。
さらに、階調マスクを製造する際には、半透明膜を所定のパターンに加工することにより、透過率の異なる第１半透明領域および第２半透明領域が得られるので、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で階調マスクを製造することができる。そのため、本発明に用いられる階調マスクは、カラーフィルタを構成する３種以上の異種部材を同時に形成するのに有用であるということができる。
【００２５】
上記発明においては、上記遮光膜のパターンが、メインパターンと、上記異種部材形成工程での露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなり、上記遮光領域が、上記透明基板上に上記遮光膜のメインパターンが設けられた領域であり、上記階調マスクが、さらに上記透明基板上に上記遮光膜のスリットパターンおよび上記半透明膜のメインパターンが設けられた第３半透明領域を有していてもよい。これにより、４種以上の異種部材を同時に形成することが可能となるからである。
【００２６】
さらに本発明は、上述した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。
【発明の効果】
【００２７】
本発明においては、階調マスクが所定の構成を有することにより、透過率の設計の幅が広がるので、この階調マスクを用いることにより、部材の厚みや高さの制御が容易となり、種々の厚みや高さの部材を同時に形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】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２】本発明のカラーフィルタの製造方法の利点を説明するための図である。
【図３】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４】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５】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６】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７】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８】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９】本発明に用いられる階調マスクの一例を示す概略断面図である。
【図１０】本発明に用いられる階調マスクの他の例を示す概略断面図である。
【図１１】本発明に用いられる階調マスクの他の例を示す概略断面図である。
【図１２】本発明に用いられる階調マスクの製造方法の一例を示す工程図である。
【図１３】本発明に用いられる階調マスクの製造方法の他の例を示す工程図である。
【図１４】実施例１および実施例２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１５】本発明のカラーフィルタの製造方法の利点を説明するための図である。
【図１６】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。
【図１７】本発明に用いられる階調マスクにおける半透明膜の補助パターンの一例を示す模式図である。
【図１８】本発明に用いられる階調マスクにおける半透明膜の補助パターンの他の例を示す模式図である。
【図１９】本発明に用いられる階調マスクにおける半透明膜の補助パターンの他の例を示す模式図である。
【図２０】本発明に用いられる階調マスクにおける半透明膜の補助パターンの他の例を示す模式図である。
【図２１】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。
【図２２】本発明に用いられる階調マスクにおける第３半透明領域の一例を示す模式図である。
【図２３】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。
【図２４】本発明のカラーフィルタの製造方法の利点を説明するための図である。
【図２５】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。
【図２６】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。
【図２７】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。
【図２８】実施例３および比較例２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。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の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。
【００３０】
Ａ．カラーフィルタの製造方法
本発明のカラーフィルタの製造方法は、用いる階調マスクにおける遮光膜のパターンおよび半透明膜のパターンの構成により、３つの実施態様に分けることができる。以下、各実施態様に分けて説明する。
【００３１】
Ｉ．第１実施態様
本発明のカラーフィルタの製造方法の第１実施態様は、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、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複数種の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カラーフィルタの製造方法であって、上記階調マスクは、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透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメイン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半透明膜の補助パターンのみが設けられ、上記半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ第２半透明領域とを有することを特徴とするものである。
【００３２】
なお、解像限界以下とは、異種部材形成工程での露光における解像限界以下を意味する。
【００３３】
本実施態様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１５に例示する階調マスク１０１は、透明基板１０２上に遮光膜（１２３ａ，１２３ｂ）および半透明膜（１２４ａ，１２４ｂ）がパターン状に形成されたものである。階調マスク１０１においては、透明基板１０２のみを有する透過領域１３１と、透明基板１０２上に遮光膜のメインパターン１２３ａが設けられた遮光領域１３２と、透明基板１０２上に半透明膜の補助パターン１２４ｂのみが設けられた領域１３４と、透明基板１０２上に半透明膜のメインパターン１２４ａのみが設けられた領域１３３と、透明基板１０２上に遮光膜の補助パターン１２３ｂが設けられた領域１３６とが混在している。そして、領域１３４では半透明膜の補助パターン１２４ｂが解像限界以下の寸法を有し、領域１３６では遮光膜の補助パターン１２３ｂが解像限界以下の寸法を有している。
【００３４】
従来のスリットマスクは、例えば上記の透過領域１３１と、遮光領域１３２と、領域１３６とを有するものである。このような従来のスリットマスクでは、透過領域１３１と遮光領域１３２と領域１３６とで透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の光反応（硬化反応、酸発生反応）（図１５においてはネガ型感光性樹脂の硬化反応）の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、厚みの異なる複数種の部材１４０ａ、１４０ｄを同時に形成することができる。
【００３５】
しかしながら、表示装置に製造に用いられるような大型のマスクでは、微細なパターンの線幅は１．０μｍ程度が限界であった。このため、上記の領域１３６にて遮光膜の補助パターン１２３ｂの寸法をそれ以上小さくすることができない場合には、部材１４０ａの厚みと部材１４０ｄの厚みの中間の厚みの部材が得られるように透過率を調整することができない。
【００３６】
これに対し、本実施態様に用いられる階調マスクは、上記の領域１３４のような、半透明膜の補助パターンのみが設けられた第２半透明領域を有している。この半透明膜は透過率調整機能を有し、遮光膜よりも透過率が高く、透明基板よりも透過率が低い。そのため、半透明膜を微細なパターン状に加工することにより、遮光膜を微細なパターン状に加工する場合と比較して、透過領域の透過率に対しての微妙な透過率の調整が可能である。したがって、半透明膜の補助パターンのみが設けられた第２半透明領域を設けることにより、部材１４０ａの厚みと部材１４０ｄの厚みの中間の厚みの部材１４０ｂが得られるように透過率を調整することが可能である。
【００３７】
また、従来の階調マスクは、例えば上記の透過領域１３１と、遮光領域１３２と、領域１３３とを有するものである。このような従来の階調マスクでは、透過領域１３１と遮光領域１３２と領域１３３とで透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の光反応（硬化反応、酸発生反応）（図１５においてはネガ型感光性樹脂の硬化反応）の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、厚みの異なる複数種の部材１４０ａ、１４０ｃを同時に形成することができる。
【００３８】
上記の領域１３３の透過率は、半透明膜の厚み等を調整することにより制御することができる。例えば半透明膜の透過率を比較的高くする場合には半透明膜の厚みを薄くする必要がある。しかしながら半透明膜の厚みが薄すぎると、半透明膜成膜時の装置搬送速度が速くなるため、装置的に薄膜を安定に成膜することが困難となる。このように半透明膜の透過率を比較的高くしようとすると不具合があり、部材１４０ａの厚みと部材１４０ｃの厚みの中間の厚みの部材が得られるように透過率を調整することは困難である。
【００３９】
これに対し、上述したように、本実施態様に用いられる階調マスクは、上記の領域１３４のような、半透明膜の補助パターンのみが設けられた第２半透明領域を有している。この半透明膜は透過率調整機能を有し、遮光膜よりも透過率が高く、透明基板よりも透過率が低い。そのため、半透明膜を微細なパターン状に加工することにより、従来の階調マスクのように半透明膜だけで透過率を制御する場合と比較して、透過領域の透過率に対しての微妙な透過率の調整が可能である。したがって、半透明膜の補助パターンのみが設けられた第２半透明領域を設けることにより、部材１４０ａの厚みと部材１４０ｃの厚みの中間の厚みの部材１４０ｂが得られるように透過率を調整することが可能である。
【００４０】
このように本実施態様おいては、階調マスクにおける第２半透明領域にて微妙な透過率の調整が可能であり、従来では形成できなかった厚みのパターンを形成することができる。すなわち、本実施態様においては、透過率の設計の幅が広い、所定の階調マスクを用いるので、部材の厚みや高さの制御が容易であり、種々の部材の厚みや高さを容易に設計することができるのである。
【００４１】
なお、本発明において異種部材とは、厚みおよび高さの少なくともいずれか一つが異なる部材をいう。異種部材の機能は同一であっても異なっていてもよい。ここで、厚みとは、部材自体の厚みであり、高さとは、基板からの高さをいう。
【００４２】
以下、本実施態様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。なお、用途については、第３実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。
【００４３】
１．感光性樹脂層形成工程
本実施態様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。
【００４４】
本実施態様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。本実施態様により形成される複数種の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、本実施態様に用いられる階調マスクでは、第２半透明領域にて透過領域に対する微妙な透過率の調整が可能である。そのため、このような階調マスクを利用した露光では、遮光領域、透過領域および第２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、形状、厚み、高さ等の異なる異種部材を形成するのに有利となる。
【００４５】
なお、ネガ型感光性樹脂およびポジ型感光性樹脂については、後述する第３実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。
また、感光性樹脂層形成工程のその他の点については、第３実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００４６】
２．異種部材形成工程
本実施態様における異種部材形成工程は、感光性樹脂層を、階調マスクを用いて露光し、現像して、感光性樹脂からなる複数種の異種部材を同時に形成する工程である。
以下、階調マスク、および異種部材の形成方法について説明する。
【００４７】
（１）階調マスク
本実施態様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透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメイン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半透明膜の補助パターンのみが設けられ、上記半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ第２半透明領域とを有するものである。
【００４８】
図１６は本実施態様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１６（ａ）は図１６（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。図１６に例示するように、階調マスク６１は、透明基板６２上に半透明膜６４および遮光膜６３がパターン状に形成されたものである。この階調マスク６１においては、透明基板６２のみを有する透過領域７１と、透明基板６２上に遮光膜のメインパターン６３ａが設けられた遮光領域７２と、透明基板６２上に半透明膜のメインパターン６４ａのみが設けられた第１半透明領域７３と、透明基板６２上に半透明膜の補助パターン６４ｂのみが設けられた第２半透明領域７４とが混在している。そして、第２半透明領域７４では半透明膜の補助パターン６４ｂおよび／または開口部６４ｃが解像限界以下の寸法を有している。
【００４９】
なお、半透明膜の透過率特性、形成材料、構成、厚みおよび成膜方法等、遮光膜の透過率特性、形成材料、厚み、成膜方法等、透明基板、ならびに階調マスクの製造方法については、第３実施態様に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。以下、本実施態様に用いられる階調マスクのその他の構成について説明する。
【００５０】
（ｉ）第２半透明領域
本実施態様に用いられる階調マスクおける第２半透明領域は、透明基板上に半透明膜の補助パターンのみが設けられ、半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ領域である。
【００５１】
なお、本実施態様における半透明膜の補助パターンとは、開口部を有し、この半透明膜の補助パターンおよび／または開口部が解像限界以下の寸法をもつものであり、第２半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分をいう。
【００５２】
第２半透明領域では、半透明膜の補助パターンが解像限界以下の寸法であってもよく、半透明膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法であってもよく、半透明膜の補助パターンおよび開口部のいずれもが解像限界以下の寸法であってもよい。これは、目的とする第２半透明領域の透過率に応じて適宜選択される。例えば、半透明膜の補助パターンが解像限界以下の寸法である場合は、半透明膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法である場合と比較して、透過率を高くすることができる。
中でも、半透明膜の補助パターンが解像限界以下の寸法であることが好ましい。上述したように、半透明膜の補助パターンの開口部よりも、半透明膜の補助パターンを微細なパターンとし解像限界以下の寸法とするほうが、透過率をより高くすることができるからである。
【００５３】
半透明膜の補助パターンの形状としては、特に限定されるものではなく、例えば図１７(a）〜(e)に示すようなスリット状、図１８(a）〜(e)に示すような円形のドット状、図１９(a）〜(e)に示すような多角形のドット状、図２０(b)に示すような円形の開口部を有する円形のリング状、図２０(a),(c)〜(e)に示すような多角形の開口部を有する多角形のリング状など、種々の形状が挙げられる。
また、半透明膜の補助パターンの開口部の形状としては、上記の半透明膜の補助パターンの形状と同様の種々の形状が挙げられる。
【００５４】
例えば、半透明膜の補助パターンの形状がスリット状やドット状である場合、半透明膜の補助パターンは複数のスリットやドットが配列されたものであってもよく、一つのスリットやドットであってもよい。半透明膜の補助パターンの開口部の形状がスリット状やドット状である場合も、上記と同様である。
【００５５】
また、図１７(a)〜(e)、図１８(a),(b)に例示するように、半透明膜の補助パターン６４ｂが複数のスリットやドットが配列されたものである場合、そのピッチとしては、特に限定されるものではなく、目的とする第２半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。半透明膜の補助パターンの開口部が複数のスリットやドットが配列されたものである場合も、上記と同様である。
【００５６】
なお、後述する第３実施態様に用いられる階調マスクおける第２半透明領域は、半透明膜の補助パターンの形状がスリット状であり、この半透明膜の補助パターン（スリットパターン）が解像限界以下の寸法をもつものとなる。
【００５７】
第２半透明領域は、上述したように透明基板上に半透明膜の補助パターンのみが設けられた領域である。すなわち、第２半透明領域には、遮光膜は形成されておらず、また半透明膜のメインパターンも形成されていない。
【００５８】
また、第２半透明領域においては、半透明膜の補助パターンの幅およびピッチの少なくともいずれか一方が異なる領域が複数存在していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
【００５９】
第２半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第１半透明領域の透過率よりも高ければ、特に限定されるものではなく、本実施態様に用いられる階調マスクを用いて形成するパターンによって適宜選択される。
【００６０】
第２半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本実施態様に用いられる階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、第２半透明領域の形状としては、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。
【００６１】
（ii）第１半透明領域
本実施態様に用いられる階調マスクは、透明基板上に半透明膜のメインパターンのみが設けられた第１半透明領域を有することが好ましい。図１６に例示する階調マスクにおいては、第２半透明領域７４に半透明膜の補助パターン６４ｂを配置することにより、透過領域７１、遮光領域７２および第１半透明領域７３の各領域の透過率に対して、第２半透明領域７４の透過率を異なるものとすることができる。透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第２半透明領域では透過率が異なるので、上記の階調マスクは、透過率が少なくとも４段階に段階的に変化する多階調のマスクとなる。
【００６２】
上記第１半透明領域では半透明膜のパターンが半透明膜のメインパターンであり、上記第２半透明領域では半透明膜のパターンが微細なパターン状に加工された半透明膜の補助パターンである。そのため、半透明膜を所定のパターンに加工することにより、透過率の異なる第１半透明領域および第２半透明領域を得ることができる。したがって、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で多階調のマスクを得ることができる。
【００６３】
さらに、上記第１半透明領域では半透明膜のメインパターンが形成され、上記第２半透明領域では半透明膜の補助パターンが形成されているため、第２半透明領域は第１半透明領域よりも高い透過率となり、透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第２半透明領域では透過率が異なるものとなる。そのため、上記階調マスクを用いて感光性樹脂層を露光した場合には、各領域の透過率に応じて感光性樹脂層の光反応（硬化反応、酸発生反応）の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、厚みの異なる３種類のパターンを一括形成することができる。したがって、３種類以上のパターンを一括形成する場合に好適である。
【００６４】
なお、本実施態様に用いられる階調マスクにおける半透明膜のメインパターンとは、解像限界以上の寸法をもつものであり、第１半透明領域の全域に形成されている半透明膜の部分をいう。
【００６５】
この半透明膜のメインパターンの寸法および形状は、第１半透明領域、遮光領域、第３半透明領域の寸法および形状に応じて適宜調整される。
【００６６】
第１半透明領域は、透明基板上に半透明膜のメインパターンのみが設けられた領域である。すなわち、第１半透明領域には、遮光膜は形成されておらず、また半透明膜の補助パターンも形成されていない。
【００６７】
第１半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第２半透明領域の透過率よりも低ければ、特に限定されるものではなく、本実施態様に用いられる階調マスクを用いて形成するパターンによって適宜選択される。
【００６８】
第１半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本実施態様に用いられる階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、第１半透明領域の形状としては、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。
【００６９】
（iii）第３半透明領域
本実施態様に用いられる階調マスクは、透明基板上に遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている第３半透明領域を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
【００７０】
図２１に例示するように、第３半透明領域７５は、透明基板６２上に遮光膜の補助パターン６３ｂおよび半透明膜のパターン（図２１では半透明膜のメインパターン６４ａ）が設けられ、遮光膜の補助パターン６３ｂおよび／または開口部６３ｃが解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部６３ｃにて透明基板６２上に半透明膜６４が形成されている領域である。ここで、図２１(a)は図２１(b)のＢ−Ｂ線断面図である。
【００７１】
なお、本実施態様に用いられる階調マスクにおける遮光膜の補助パターンとは、開口部を有し、この遮光膜の補助パターンおよび／または開口部が解像限界以下の寸法をもつものであり、第３半透明領域内で微細なパターン状に形成されている遮光膜の部分をいう。
【００７２】
第３半透明領域では、透明基板上に遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび／または開口部が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されていれば、半透明膜のパターンとしては特に限定されるものではない。例えば、図２２(a)〜(c)に示すように第３半透明領域７５の全域に半透明膜が形成され、半透明膜のメインパターン６４ａとされていてもよく、また図２２(d),(e)に示すように第３半透明領域７５にて遮光膜の補助パターンの開口部６３ｃのみに半透明膜が形成され、半透明膜の補助パターン６４ｂとされていてもよい。
【００７３】
なお、本実施態様に用いられる階調マスクにおける半透明膜のメインパターンとは、解像限界以上の寸法をもつものであり、上述したように第１半透明領域の全域に形成されている半透明膜の部分だけでなく、第３半透明領域の全域に形成されている半透明膜の部分をもいう。
また、本実施態様に用いられる階調マスクにおける半透明膜の補助パターンとは、開口部を有し、この半透明膜の補助パターンおよび／または開口部が解像限界以下の寸法をもつものであり、上述したように第２半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分だけでなく、第３半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分をもいう。
【００７４】
さらに、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されているとは、図２２(a),(b),(d)に例示するように透明基板の一方の面に遮光膜および半透明膜が形成され、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている場合だけでなく、図２２(c),(e)に例示するように透明基板の一方の面に遮光膜が形成され、透明基板の他方の面に半透明膜が形成され、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている場合も含まれる。
【００７５】
第３半透明領域では、遮光膜の補助パターンが解像限界以下の寸法であってもよく、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法であってもよく、遮光膜の補助パターンおよび開口部のいずれもが解像限界以下の寸法であってもよい。これは、目的とする第３半透明領域の透過率に応じて適宜選択される。例えば、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法である場合は、遮光膜の補助パターンが解像限界以下の寸法である場合と比較して、透過率を低くすることができる。
中でも、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法であることが好ましい。上述したように、遮光膜の補助パターンよりも、遮光膜の補助パターンの開口部を微細なパターンとし解像限界以下の寸法とするほうが、透過率をより低くすることができるからである。
【００７６】
遮光膜の補助パターンが解像限界以下の寸法をもつ場合、遮光膜の補助パターンの寸法としては解像限界以下であれば特に限定されるものではなく、目的とする第３半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。同様に、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法をもつ場合、遮光膜の補助パターンの開口部の寸法としては解像限界以下であれば特に限定されるものではなく、目的とする第３半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。
【００７７】
なお、遮光膜の補助パターンおよび開口部の形状等については、上記第２半透明領域の項に記載した半透明膜の補助パターンおよび開口部の形状等と同様であるので、ここでの説明は省略する。
また、半透明膜のメインパターンについては、上記第１半透明領域の項に記載したものと同様であり、半透明膜の補助パターンおよび開口部については、上記第２半透明領域の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００７８】
なお、後述する第３実施態様に用いられる階調マスクにおける第３半透明領域は、遮光膜の補助パターンの形状がスリット状であり、この遮光膜の補助パターン（スリットパターン）が解像限界以下の寸法をもち、さらに第３半透明領域の全域に半透明膜が形成され、半透明膜のパターンが半透明膜のメインパターンであるものとなる。
【００７９】
第３半透明領域には、遮光膜のメインパターンは形成されていない。上述したように、第３半透明領域の全域に半透明膜が形成され、半透明膜のパターンが半透明膜のメインパターンとされる場合には、第３半透明領域には半透明膜の補助パターンは形成されない。一方、第３半透明領域にて遮光膜の補助パターンの開口部のみに半透明膜が形成され、半透明膜のパターンが半透明膜の補助パターンとされる場合には、第３半透明領域には半透明膜のメインパターンは形成されない。
【００８０】
また、第３半透明領域においては、遮光の補助パターンの幅およびピッチの少なくともいずれか一方が異なる領域が複数存在していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
【００８１】
第３半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第１半透明領域の透過率より低く、第２半透明領域の透過率より低ければ、特に限定されるものではなく、本実施態様に用いられる階調マスクを用いて形成するパターンによって適宜選択される。
【００８２】
第３半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本実施態様に用いられる階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、第３半透明領域の形状としては、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。
【００８３】
（iv）第４半透明領域
本実施態様に用いられる階調マスクは、透明基板上に遮光膜の補助パターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板が露出している第４半透明領域を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
【００８４】
図２３に例示するように、第４半透明領域７６は、透明基板６２上に遮光膜の補助パターン６３ｂが設けられ、遮光膜の補助パターン６３ｂおよび／または開口部６３ｃが解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部６３ｃにて透明基板６２が露出している領域である。ここで、図２３(a)は図２３(b)のＣ−Ｃ線断面図である。
【００８５】
なお、本実施態様に用いられるにおける遮光膜の補助パターンとは、開口部を有し、この遮光膜の補助パターンおよび／または開口部が解像限界以下の寸法をもつものであり、上述したように第３半透明領域内で微細なパターン状に形成されている遮光膜の部分だけでなく、第４半透明領域内で微細なパターン状に形成されている遮光膜の部分をもいう。
【００８６】
第４半透明領域では、遮光膜の補助パターンが解像限界以下の寸法であってもよく、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法であってもよく、遮光膜の補助パターンおよび開口部のいずれもが解像限界以下の寸法であってもよい。これは、目的とする第４半透明領域の透過率に応じて適宜選択される。例えば、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法である場合は、遮光膜の補助パターンが解像限界以下の寸法である場合と比較して、透過率を低くすることができる。
【００８７】
遮光膜の補助パターンが解像限界以下の寸法をもつ場合、遮光膜の補助パターンの寸法としては解像限界以下であれば特に限定されるものではなく、目的とする第４半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。同様に、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法をもつ場合、遮光膜の補助パターンの開口部の寸法としては解像限界以下であれば特に限定されるものではなく、目的とする第４半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。
【００８８】
なお、遮光膜の補助パターンおよび開口部の形状等については、上記第２半透明領域の項に記載した半透明膜の補助パターンおよび開口部の形状等と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００８９】
また、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板が露出しているとは、図２３に例示するように、遮光膜の補助パターンの開口部６３ｃにて透明基板６２の両方の面が露出している場合をいう。例えば図２２(c),(e)に示すように、遮光膜の補助パターンの開口部６３ｃにて透明基板６２の一方の面しか露出していない場合は含まれない。
【００９０】
第４半透明領域では、透明基板上に遮光膜の補助パターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板が露出していれば、透明基板上に半透明膜のパターンが形成されていてもよい。例えば図２３に示すように、第４半透明領域７６には、遮光膜の補助パターン６３ｂと同様の位置に、半透明膜の補助パターン６４ｂが形成されていてもよい。
【００９１】
なお、本実施態様に用いられる階調マスクにおける半透明膜の補助パターンとは、開口部を有し、この半透明膜の補助パターンおよび／または開口部が解像限界以下の寸法をもつものであり、上述したように第２半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分、第３半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分だけでなく、第４半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分をもいう。
【００９２】
半透明膜の補助パターンおよび開口部については、上記第２半透明領域の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００９３】
なお、後述する第３実施態様に用いられる階調マスクにおける第４半透明領域は、遮光膜の補助パターンの形状がスリット状であり、この遮光膜の補助パターン（スリットパターン）が解像限界以下の寸法をもつものとなる。
【００９４】
第４半透明領域には、遮光膜のメインパターンおよび半透明膜のメインパターンは形成されていない。
【００９５】
また、第４半透明領域においては、遮光の補助パターンの幅およびピッチの少なくともいずれか一方が異なる領域が複数存在していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
【００９６】
第４半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第１半透明領域の透過率より低く、第２半透明領域の透過率より低ければ、特に限定されるものではなく、本実施態様に用いられる階調マスクを用いて形成するパターンによって適宜選択される。
【００９７】
第４半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本実施態様に用いられる階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、第４半透明領域の形状としては、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。
【００９８】
（ｖ）遮光領域
本実施態様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のメインパターンが設けられた領域である。
なお、本実施態様における遮光膜のメインパターンとは、解像限界以上の寸法をもつものであり、遮光領域の全域に形成されている遮光膜の部分をいう。
【００９９】
遮光領域には、透明基板上に少なくとも遮光膜のメインパターンが形成されていればよく、例えば遮光膜のメインパターンのみが形成されていてもよく、遮光膜のメインパターンおよび半透明膜のパターンが形成されていてもよい。この場合の半透明膜のパターンとしては特に限定されるものではない。
【０１００】
遮光領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本実施態様に用いられる階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、遮光領域の形状としては、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。
【０１０１】
（vi）透過領域
本実施態様に用いられる階調マスクにおける透過領域は、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、遮光膜および半透明膜のいずれも形成されていない。
【０１０２】
透過領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本実施態様に用いられる階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、透過領域の形状としては、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。
【０１０３】
（vii）階調マスク
本実施態様に用いられる階調マスクは、透明基板上に遮光膜および半透明膜がパターン状に形成されたものであり、上述した透過領域、遮光領域および第２半透明領域等を有するものであればよく、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い。例えば、透明基板、遮光膜および半透明膜の順に積層されていてもよく、透明基板、半透明膜および遮光膜の順に積層されていてもよく、半透明膜、透明基板および遮光膜の順に積層されていてもよい。
【０１０４】
また、本実施態様においては、遮光膜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。
なお、低反射層については、後述する第３実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。
【０１０５】
本実施態様に用いられる階調マスクは、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、第２半透明領域における半透明膜の補助パターンまたは開口部の寸法を周期的に変化させることにより、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。
【０１０６】
また、本実施態様においては、半透明膜のメインパターンおよび補助パターン、ならびに遮光膜の補助パターンを組み合わせることにより、４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。例えば図２１および図２３に示すように、階調マスク６１が、透過領域７１、遮光領域７２および第２半透明領域７４の他に、第１半透明領域７３、第３半透明領域７５、第４半透明領域７６を有することにより、多階調化が可能である。この場合、階調マスクは、例えば透過領域、遮光領域、第２半透明領域、および第１半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第２半透明領域、第１半透明領域および第３半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第２半透明領域、および第４半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第２半透明領域、第４半透明領域および第３半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第２半透明領域、第１半透明領域、第４半透明領域および第３半透明領域を有していてもよい。
【０１０７】
なお、階調マスクの用途および大きさ等については、後述する第３実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。
【０１０８】
（２）異種部材の形成方法
本実施態様においては、感光性樹脂からなる複数種の異種部材を同時に形成することができる。
【０１０９】
異種部材の種類としては、複数種であればよく、２種であってもよく、３種以上であってもよい。本実施態様により形成される複数種の異種部材としては、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。形成可能な複数種の異種部材としては、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いが、中でも、厚みや高さが微妙に異なる異種部材を含むことが好ましい。具体的には（１）厚みの異なるスペーサ、（２）透過部用配向制御用突起および反射部用配向制御用突起、（３）配向制御用突起および遮光部、（４）ＲＧＢ用オーバーコート層およびＷ用オーバーコート層などを挙げることができる。
【０１１０】
なお、形成可能な３種以上の異種部材については、後述する第３実施態様と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
また、異種部材の形成方法のその他の点については、第３実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１１１】
３．その他の工程
本実施態様においては、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。
なお、その他の工程については、第３実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１１２】
II．第２実施態様
本発明のカラーフィルタの製造方法の第２実施態様は、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、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複数種の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カラーフィルタの製造方法であって、上記階調マスクは、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透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメイン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の補助パターンおよび上記半透明膜のパターンが設けられ、上記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、上記遮光膜の補助パターンの開口部にて上記透明基板上に上記半透明膜が形成されている第３半透明領域とを有することを特徴とするものである。
【０１１３】
なお、解像限界以下とは、異種部材形成工程での露光における解像限界以下を意味する。
【０１１４】
本実施態様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２４に例示する階調マスク１０１は、透明基板１０２上に遮光膜（１２３ａ，１２３ｂ）および半透明膜（１２４ａ）がパターン状に形成されたものである。階調マスク１０１においては、透明基板１０２のみを有する透過領域１３１と、透明基板１０２上に遮光膜のメインパターン１２３ａが設けられた遮光領域１３２と、透明基板１０２上に遮光膜の補助パターン１２３ｂおよび半透明膜のメインパターン１２４ａが設けられた領域１３５と、透明基板１０２上に半透明膜のメインパターン１２４ａのみが設けられた領域１３３と、透明基板１０２上に遮光膜の補助パターン１２３ｂが設けられた領域１３６とが混在している。そして、領域１３５では遮光膜の補助パターンの開口部１２３ｃが解像限界以下の寸法を有し、領域１３６では遮光膜の補助パターンの開口部１２３ｃが解像限界以下の寸法を有している。
【０１１５】
従来のスリットマスクは、例えば上記の透過領域１３１と、遮光領域１３２と、領域１３６とを有するものである。このような従来のスリットマスクでは、透過領域１３１と遮光領域１３２と領域１３６とで透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の光反応（硬化反応、酸発生反応）（図２４においてはポジ型感光性樹脂の酸発生反応）の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、厚みの異なる複数種の部材１４０ａ、１４０ｄを同時に形成することができる。
【０１１６】
しかしながら、表示装置に製造に用いられるような大型のマスクでは、微細なパターンの線幅は１．０μｍ程度が限界であった。このため、上記の領域１３６にて遮光膜の補助パターンの開口部の寸法をそれ以上小さくすることができない場合には、部材１４０ａの厚みと部材１４０ｄの厚みの中間の厚みの部材が得られるように透過率を調整することができない。
【０１１７】
これに対し、本実施態様に用いられる階調マスクは、上記の領域１３５のような、遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている第３半透明領域を有している。この半透明膜は透過率調整機能を有し、遮光膜よりも透過率が高く、透明基板よりも透過率が低い。そのため、遮光膜を微細なパターン状に加工するとともに、遮光膜の開口部に半透明膜を形成することにより、遮光膜を微細なパターン状に加工するだけの場合と比較して、遮光領域の透過率に対しての微妙な透過率の調整が可能である。したがって、遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている第３半透明領域を設けることにより、部材１４０ａの厚みと部材１４０ｄの厚みの中間の厚みの部材１４０ｅが得られるように透過率を調整することが可能である。
【０１１８】
また、従来の階調マスクは、例えば上記の透過領域１３１と、遮光領域１３２と、領域１３３とを有するものである。このような従来の階調マスクでは、透過領域１３１と遮光領域１３２と領域１３３とで透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の光反応（硬化反応、酸発生反応）（図２４においてはポジ型感光性樹脂の酸発生反応）の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、厚みの異なる複数種の部材１４０ａ、１４０ｃを同時に形成することができる。
【０１１９】
上記の領域１３３の透過率は、半透明膜の厚み等を調整することにより制御することができる。例えば半透明膜の透過率を比較的低くする場合には半透明膜の厚みを厚くする必要がある。しかしながら、半透明膜の厚みが厚すぎて半透明膜の透過率が低すぎると、膜厚分布に対する透過率の割合が大きくなるため、実質的な透過率分布が悪化する。このように、半透明膜の透過率を比較的低くしようとすると不具合があり、部材１４０ａの厚みと部材１４０ｃの厚みの中間の厚みの部材が得られるように透過率を調整することは困難である。
【０１２０】
これに対し、上述したように、本実施態様に用いられる階調マスクは、上記の領域１３５のような、遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている第３半透明領域を有している。この半透明膜は透過率調整機能を有し、遮光膜よりも透過率が高く、透明基板よりも透過率が低い。そのため、遮光膜を微細なパターン状に加工するとともに、遮光膜の開口部に半透明膜を形成することにより、従来の階調マスクのように半透明膜だけで透過率を制御する場合と比較して、遮光領域の透過率に対しての微妙な透過率の調整が可能である。したがって、半透明膜の補助パターンのみが設けられた第２半透明領域を設けることにより、部材１４０ａの厚みと部材１４０ｃの厚みの中間の厚みの部材１４０ｅが得られるように透過率を調整することが可能である。
【０１２１】
このように本実施態様おいては、階調マスクにおける第３半透明領域にて微妙な透過率の調整が可能であり、従来では形成できなかった厚みのパターンを形成することができる。すなわち、本実施態様においては、透過率の設計の幅が広い、所定の階調マスクを用いるので、部材の厚みや高さの制御が容易であり、種々の部材の厚みや高さを容易に設計することができるのである。
【０１２２】
なお、本発明において異種部材とは、厚みおよび高さの少なくともいずれか一つが異なる部材をいう。異種部材の機能は同一であっても異なっていてもよい。ここで、厚みとは、部材自体の厚みであり、高さとは、基板からの高さをいう。
【０１２３】
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。なお、用途については、後述する第３実施態様に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。
【０１２４】
１．感光性樹脂層形成工程
本実施態様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。
【０１２５】
本実施態様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。本実施態様により形成される複数種の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、ポジ型感光性樹脂が好ましく用いられる。上述したように、本実施態様に用いられる階調マスクでは、第３半透明領域にて遮光領域に対する微妙な透過率の調整が可能である。そのため、このような階調マスクを利用した露光では、遮光領域、透過領域および第３半透明領域に応じてポジ型感光性樹脂の酸発生反応に差が生じるので、形状、厚み、高さ等の異なる異種部材を形成するのに有利となる。
【０１２６】
なお、ネガ型感光性樹脂およびポジ型感光性樹脂については、後述する第３実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。
また、感光性樹脂層形成工程のその他の点については、第３実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１２７】
２．異種部材形成工程
本実施態様における異種部材形成工程は、感光性樹脂層を、階調マスクを用いて露光し、現像して、感光性樹脂からなる複数種の異種部材を同時に形成する工程である。
以下、階調マスク、および異種部材の形成方法について説明する。
【０１２８】
（１）階調マスク
本実施態様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透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメイン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の補助パターンおよび上記半透明膜のパターンが設けられ、上記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、上記遮光膜の補助パターンの開口部にて上記透明基板上に上記半透明膜が形成されている第３半透明領域とを有するものである。
【０１２９】
図２５は本実施態様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２５（ａ）は図２５（ｂ）のＤ−Ｄ線断面図である。図２５に例示するように、階調マスク６１は、透明基板６２上に半透明膜６４および遮光膜６３がパターン状に形成されたものである。この階調マスク６１においては、透明基板６２のみを有する透過領域７１と、透明基板６２上に遮光膜のメインパターン６３ａが設けられた遮光領域７２と、透明基板６２上に半透明膜のメインパターン６４ａのみが設けられた第１半透明領域７３と、透明基板６２上に遮光膜の補助パターン６３ｂおよび半透明膜のパターン（図２５においては半透明膜のメインパターン６４ａ）が設けられた第３半透明領域７５とが混在している。そして、第３半透明領域７５では遮光膜の補助パターン６３ｂおよび／または開口部６３ｃが解像限界以下の寸法を有している。
【０１３０】
なお、半透明膜の透過率特性、形成材料、構成、厚みおよび成膜方法等、遮光膜の透過率特性、形成材料、厚み、成膜方法等、透明基板、ならびに階調マスクの製造方法については、第３実施態様に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。また、遮光領域および透過領域については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。以下、本実施態様に用いられる階調マスクのその他の構成について説明する。
【０１３１】
（ｉ）第３半透明領域
本実施態様に用いられる階調マスクにおける第３半透明領域は、透明基板上に遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている領域である。
なお、第３半透明領域については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１３２】
（ii）第１半透明領域
本実施態様に用いられる階調マスクは、図２５に例示するように、透明基板６２上に半透明膜のメインパターン６４ａのみが設けられた第１半透明領域７３を有することが好ましい。図２５に例示する階調マスクにおいては、第３半透明領域に遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンを配置することにより、透過領域、遮光領域および第１半透明領域の各領域の透過率に対して、第３半透明領域の透過率を異なるものとすることができる。透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第３半透明領域では透過率が異なるので、上記の階調マスクは、透過率が少なくとも４段階に段階的に変化する多階調のマスクとなる。
【０１３３】
上記遮光領域には遮光膜のメインパターンが設けられ、上記第１半透明領域には半透明膜のメインパターンが設けられ、上記第３半透明領域には遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられている。そのため、遮光膜および半透明膜をそれぞれ所定のパターンに加工することにより、透過率の異なる遮光領域、第１半透明領域および第３半透明領域を得ることができる。したがって、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で多階調のマスクを得ることができる。
【０１３４】
さらに、上記第１半透明領域では半透明膜のメインパターンが形成され、上記第３半透明領域では遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが形成されているため、第３半透明領域は第１半透明領域よりも低い透過率となり、透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第３半透明領域では透過率が異なるものとなる。そのため、上記階調マスクを用いて感光性樹脂層を露光した場合には、各領域の透過率に応じて感光性樹脂層の光反応光反応（硬化反応、酸発生反応）の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、厚みの異なる３種類のパターンを一括形成することができる。したがって、３種類以上のパターンを一括形成する場合に好適である。
【０１３５】
なお、第１半透明領域については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１３６】
（iii）第２半透明領域
本実施態様に用いられる階調マスクは、図２６に例示するように、透明基板６２上に半透明膜の補助パターン６４ｂのみが設けられ、半透明膜の補助パターン６４ｂおよび開口部６４ｃの少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ第２半透明領域７４を有していてもよい。ここで、図２６(a)は図２６(b)のＥ−Ｅ線断面図である。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
なお、第２半透明領域については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１３７】
（iv）第４半透明領域
本実施態様に用いられる階調マスクは、図２７に例示するように、透明基板６２上に遮光膜の補助パターン６３ｂが設けられ、遮光膜の補助パターン６３ｂおよび開口部６３ｃの少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部６３ｃにて透明基板６２が露出している第４半透明領域７６を有していてもよい。ここで、図２７(a)は図２７(b)のＦ−Ｆ線断面図である。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
なお、第４半透明領域については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１３８】
（ｖ）階調マスク
本実施態様に用いられる階調マスクは、透明基板上に遮光膜および半透明膜がパターン状に形成されたものであり、上述した透過領域、遮光領域および第３半透明領域等を有するものであればよく、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い。例えば、透明基板、遮光膜および半透明膜の順に積層されていてもよく、透明基板、半透明膜および遮光膜の順に積層されていてもよく、半透明膜、透明基板および遮光膜の順に積層されていてもよい。
【０１３９】
また、本実施態様においては、遮光膜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。
なお、低反射層については、後述する第３実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。
【０１４０】
本実施態様に用いられる階調マスクは、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、第３半透明領域における半透明膜の補助パターンまたは開口部の寸法を周期的に変化させることにより、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。
【０１４１】
また、本実施態様においては、半透明膜のメインパターンおよび補助パターン、ならびに遮光膜の補助パターンを組み合わせることにより、４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。例えば図２６および図２７に示すように、階調マスク６１が、透過領域７１、遮光領域７２および第３半透明領域７５の他に、第１半透明領域７３、第２半透明領域７４、第４半透明領域７６を有することにより、多階調化が可能である。この場合、階調マスクは、例えば透過領域、遮光領域、第３半透明領域、および第１半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第３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く、透過領域、遮光領域、第３半透明領域、および第４半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第３半透明領域、第４半透明領域および第２半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第３半透明領域、第１半透明領域、第４半透明領域および第２半透明領域を有していてもよい。
【０１４２】
なお、階調マスクの用途および大きさ等については、後述する第３実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。
【０１４３】
（２）異種部材の形成方法
本実施態様においては、感光性樹脂からなる複数種の異種部材を同時に形成することができる。
【０１４４】
異種部材の種類としては、複数種であればよく、２種であってもよく、３種以上であってもよい。本実施態様により形成される複数種の異種部材としては、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。形成可能な複数種の異種部材としては、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いが、中でも、厚みや高さが微妙に異なる異種部材を含むことが好ましい。具体的には（１）厚みの異なるスペーサ、（２）透過部用配向制御用突起および反射部用配向制御用突起、（３）配向制御用突起および遮光部、（４）ＲＧＢ用オーバーコート層およびＷ用オーバーコート層などを挙げることができる。
【０１４５】
なお、形成可能な３種以上の異種部材については、後述する第３実施態様と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
また、異種部材の形成方法のその他の点については、第３実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１４６】
３．その他の工程
本実施態様においては、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。
なお、その他の工程については、第３実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１４７】
III．第３実施態様
本発明のカラーフィルタの製造方法の第３実施態様は、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、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３種以上の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カラーフィルタの製造方法であって、上記階調マスクは、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透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記半透明膜のパターンが、メインパターンと、上記異種部材形成工程での露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなり、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜の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半透明膜のメインパターンのみが設けられた第１半透明領域と、上記透明基板上に上記半透明膜のスリットパターンのみが設けられた第２半透明領域とを有することを特徴とするものである。
【０１４８】
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１は、本発明によりカラーフィルタにおける厚みの異なるスペーサおよび配向制御用突起を形成する例である。まず、図１（ａ）に示すように、基板１上に遮光部２および着色層３を形成し、この着色層３上に透明電極層４を形成し、さらに透明電極層４上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層５を形成する。次いで、図１（ｂ）に示すように、感光性樹脂層５を階調マスク１１を介して露光する。
【０１４９】
この階調マスク１１は、透明基板１２上に遮光膜１３および半透明膜１４がパターン状に形成されたものである。半透明膜１４のパターンは、メインパターン１４ａと、解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターン１４ｂとから構成されている。階調マスク１１においては、透明基板１２のみを有する透過領域２１と、透明基板１２上に遮光膜１３のパターンおよび半透明膜のメインパターン１４ａが設けられた遮光領域２２と、透明基板１２上に半透明膜のメインパターン１４ａのみが設けられた第１半透明領域２３と、透明基板１２上に半透明膜のスリットパターン１４ｂのみが設けられた第２半透明領域２４とが混在している。
【０１５０】
階調マスク１１の透過領域２１では、露光光がそのまま透明基板１２を透過する。また、第１半透明領域２３では、半透明膜１４が透過率調整機能を有しているので、露光光が所定の透過率で透過する。さらに、第２半透明領域２４では、解像限界以下のスリット幅で半透明膜のスリットパターン１４ｂが形成されているため、第１半透明領域２３よりも高い透過率で、露光光が透過する。また、遮光領域２２では、遮光膜が実質的に露光光を透過しないものであるので、露光光は透過しない。このように、階調マスク１１では、透過領域２１と第１半透明領域２３と第２半透明領域２４と遮光領域２２とで、露光光の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り、形状や厚みの異なる３種の異種部材（高スペーサ３１ａ、低スペーサ３１ｂおよび配向制御用突起３１ｃ）が形成される。
【０１５１】
本発明に用いられる階調マスクにおいては、第１半透明領域に半透明膜のメインパターンが配置され、第２半透明領域に半透明膜のスリットパターンが形成されているので、第１半透明領域と第２半透明領域とで透過率が異なるものとなる。透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第２半透明領域では透過率が異なるので、上記階調マスクは、透過率が少なくとも４段階に段階的に変化する多階調のマスクとなる。本発明においては、このような所定の階調マスクを用いることにより、カラーフィルタを構成する３種以上の異種部材を一回の露光により同時に形成することができる。
【０１５２】
また、本発明のカラーフィルタの製造方法は、所定の階調マスクを用いるので、部材の厚みや高さの制御が容易であるという利点を有する。
図２に例示する階調マスク１０１は、透明基板１０２上に遮光膜１０３および半透明膜１０４がパターン状に形成されたものである。遮光膜１０３のパターンは、メインパターン１０３ａと、解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターン１０３ｂとから構成され、同様に、半透明膜１０４のパターンは、メインパターン１０４ａと、解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターン１０４ｂとから構成されている。階調マスク１０１においては、透明基板１０２のみを有する透過領域１１１と、透明基板１０２上に遮光膜のメインパターン１０３ａが設けられた遮光領域１１２と、透明基板１０２上に遮光膜のスリットパターン１０３ｂが１つ設けられた第１領域１１３と、透明基板１０２上に遮光膜のスリットパターン１０３ｂが３つ設けられた第２領域１１４と、透明基板１０２上に半透明膜のスリットパターン１０４ｂが１つ設けられた第３領域１１５と、透明基板１０２上に半透明膜のメインパターン１０４ａおよび遮光膜のスリットパターン１０３ｂが設けられた第４領域１１６とが混在している。
【０１５３】
従来のスリットマスクでは、第１領域１１３および第２領域１１４のように、遮光膜のスリットパターン１０３ｂのスリット幅やピッチを変えることにより、透過率を調整することができる。このため、透過領域１１１および遮光領域１１２の他に、第１領域１１３および第２領域１１４のような遮光膜のスリットパターンが形成された領域を設けることにより、多階調化していた。図２に示す例では、透過領域１１１と第１領域１１３と第２領域１１４と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り、厚みの異なる３種のパターン１３０ａ、１３０ｂおよび１３０ｃを同時に形成することができる。
【０１５４】
しかしながら、表示装置に製造に用いられるような大型のマスクでは、微細なパターンの線幅は１．０μｍ程度が限界であった。このため、第１領域１１３にて遮光膜のスリットパターン１０３ｂのスリット幅をそれ以上細くすることができない場合には、パターン１３０ａの厚みとパターン１３０ｂの厚みの中間の厚みのパターンが得られるように透過率を調整することができない。同様に、第２領域１１４にて遮光膜のスリットパターン１０３ｂのスリット幅をそれ以上細くすることができず、また遮光膜のスリットパターン１０３ｂのピッチをそれ以上狭くすることができない場合には、パターン１３０ｃの厚みよりも薄いパターンが得られるように透過率を調整することができない。
【０１５５】
これに対し、本発明に用いられる階調マスクは、半透明膜のスリットパターンのみが設けられた第２半透明領域を有するので、例えば半透明膜のスリットパターン１０４ｂが１つ形成された第３領域１１５（第２半透明領域）を設けることにより、パターン１３０ａの厚みとパターン１３０ｂの厚みの中間の厚みのパターン１３０ｄが得られるように透過率を調整することが可能である。また、本発明に用いられる階調マスクは、遮光膜のスリットパターンおよび半透明膜のメインパターンが設けられた第３半透明領域を有していてもよいので、例えば半透明膜のメインパターン１０４ａおよび遮光膜のスリットパターン１０３ｂが形成された第４領域１１６（第３半透明領域）を設けることにより、パターン１３０ｃの厚みよりも薄いパターン１３０ｅが得られるように透過率を調整することが可能である。
【０１５６】
このように本発明おいては、階調マスクの各領域における微妙な透過率の調整が可能であり、従来では形成できなかった厚みのパターンを形成することができる。すなわち、本発明においては、透過率の設計の幅が広い、所定の階調マスクを用いるので、部材の厚みや高さの制御が容易であり、種々の部材の厚みや高さを容易に設計することができる。
【０１５７】
また本発明においては、３種以上の異種部材を１回の露光により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。さらに、３種以上の異種部材を形成するために、露光および現像を繰り返して行う必要がなく、製造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。
【０１５８】
さらに、本発明に用いられる階調マスクにおいては、半透明膜のパターンが、メインパターンと、微細なスリット状に加工されたスリットパターンとから構成されており、半透明膜を所定のパターンに加工することにより、透過率の異なる第１半透明領域および第２半透明領域を得ることができる。したがって、本発明に用いられる階調マスクは、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で製造可能である。
【０１５９】
図３は、本発明によりカラーフィルタにおける厚みの異な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３（ａ）に示すように、基板１上に遮光部２および着色層３を形成し、この着色層３上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層５を形成する。次いで、図２（ｂ）に示すように、感光性樹脂層５を階調マスク１１を介して露光する。
この階調マスク１１は、透明基板１２上に遮光膜１３および半透明膜１４がパターン状に形成されたものであり、透明基板１２のみを有する透過領域２１と、透明基板１２上に遮光膜１３のパターンおよび半透明膜のメインパターン１４ａが設けられた遮光領域２２と、透明基板１２上に半透明膜のメインパターン１４ａのみが設けられた第１半透明領域２３と、透明基板１２上に半透明膜のスリットパターン１４ｂのみが設けられた第２半透明領域２４とを有している。
上記階調マスク１１では、透過領域２１、遮光領域２２、第１半透明領域２３および第２半透明領域２４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、形状や厚みの異なる３種の異種部材（高スペーサ３２ａ、低スペーサ３２ｂおよびオーバーコート層３２ｃ）が形成される。
【０１６０】
図４は、本発明によりカラーフィルタにおけるスペーサおよび配向制御用突起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、非表示領域にスペーサを形成し、透過部および反射部に均一な厚みの配向制御用突起を形成する例である。まず、図４（ａ）に示すように、基板１上に遮光部２および着色層３を形成し、この着色層３上にギャップ調整層６を形成し、そのギャップ調整層６を覆うように透明電極層４を形成し、さらに透明電極層４上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層５を形成する。表示領域のうち、ギャップ調整層６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６が設けられていない領域は透過部ｔである。次いで、図４（ｂ）に示すように、感光性樹脂層５を階調マスク１１を介して露光する。
この階調マスク１１は、透明基板１２上に遮光膜１３および半透明膜１４がパターン状に形成されたものであり、透明基板１２のみを有する透過領域２１と、透明基板１２上に遮光膜１３のパターンおよび半透明膜のメインパターン１４ａが設けられた遮光領域２２と、透明基板１２上に半透明膜のメインパターン１４ａのみが設けられた第１半透明領域２３と、透明基板１２上に半透明膜のスリットパターン１４ｂのみが設けられた第２半透明領域２４とを有している。
上記階調マスク１１では、透過領域２１、遮光領域２２、第１半透明領域２３および第２半透明領域２４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、形状や高さの異なる３種の異種部材（スペーサ３３ａ、透過部用配向制御用突起３３ｂおよび反射部用配向制御用突起３３ｃ）が形成される。
【０１６１】
図５は、本発明によりカラーフィルタにおけるスペーサ、配向制御用突起および遮光部を形成する例である。まず、図５（ａ）に示すように、基板１上に着色層３を形成し、その着色層３上に透明電極層４を形成し、さらに透明電極層４上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層５を形成する。次いで、図５（ｂ）に示すように、感光性樹脂層５を階調マスク１１を介して露光する。
この階調マスク１１は、透明基板１２上に遮光膜１３および半透明膜１４がパターン状に形成されたものであり、透明基板１２のみを有する透過領域２１と、透明基板１２上に遮光膜１３のパターンおよび半透明膜のメインパターン１４ａが設けられた遮光領域２２と、透明基板１２上に半透明膜のメインパターン１４ａのみが設けられた第１半透明領域２３と、透明基板１２上に半透明膜のスリットパターン１４ｂのみが設けられた第２半透明領域２４とを有している。
上記階調マスク１１では、透過領域２１、遮光領域２２、第１半透明領域２３および第２半透明領域２４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、形状や厚みの異なる３種の異種部材（スペーサ３４ａ、配向制御用突起３４ｂおよび遮光部３４ｃ）が形成される。
この場合、感光性樹脂層を形成するためにネガ型感光性樹脂および黒色着色剤を含む感光性樹脂組成物を用いることにより、遮光性を有するスペーサ３４ａ、配向制御用突起３４ｂおよび遮光部３４ｃを得ることができる。
【０１６２】
図６は、本発明によりカラーフィルタにおけるスペーサ、ギャップ調整層およびオーバーコート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、非表示領域にスペーサを形成し、反射部にギャップ調整層を形成し、着色層を覆うように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１上に遮光部２および着色層３を形成し、その着色層３上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層５を形成する。次いで、図６（ｂ）に示すように、感光性樹脂層５を階調マスク１１を介して露光する。
この階調マスク１１は、透明基板１２上に遮光膜１３および半透明膜１４がパターン状に形成されたものであり、透明基板１２のみを有する透過領域２１と、透明基板１２上に遮光膜１３のパターンおよび半透明膜のメインパターン１４ａが設けられた遮光領域２２と、透明基板１２上に半透明膜のメインパターン１４ａのみが設けられた第１半透明領域２３と、透明基板１２上に半透明膜のスリットパターン１４ｂのみが設けられた第２半透明領域２４とを有している。
上記階調マスク１１では、透過領域２１、遮光領域２２、第１半透明領域２３および第２半透明領域２４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、形状や高さの異なる３種の異種部材（スペーサ３５ａ、ギャップ調整層３５ｂおよびオーバーコート層３５ｃ）が形成される。表示領域のうち、ギャップ調整層３５ｂ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３５ｂが設けられていない領域は透過部ｔである。
【０１６３】
図７は、本発明によりカラーフィルタにおけるスペーサおよび厚みの異なるオーバーコート層を形成する例であり、液晶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、スペーサと、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とを形成する例である。
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８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１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３Ｒ、緑色パターン３Ｇおよび青色パターン３Ｂ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。
まず、図７（ａ）に示すように、基板１上に、遮光部２と、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３Ｂから構成される着色層とを形成し、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５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７（ｂ）に示すように、感光性樹脂層５を階調マスク１１を介して露光する。
この階調マスク１１は、透明基板１２上に遮光膜１３および半透明膜１４がパターン状に形成されたものであり、透明基板１２のみを有する透過領域２１と、透明基板１２上に遮光膜１３のパターンおよび半透明膜のメインパターン１４ａが設けられた遮光領域２２と、透明基板１２上に半透明膜のメインパターン１４ａのみが設けられた第１半透明領域２３と、透明基板１２上に半透明膜のスリットパターン１４ｂのみが設けられた第２半透明領域２４とを有している。
上記階調マスク１１では、透過領域２１、遮光領域２２、第１半透明領域２３および第２半透明領域２４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、形状や厚みの異なる３種の異種部材（スペーサ３６ａ、赤色・緑色・青色（ＲＧＢ）用オーバーコート層３６ｂおよび白色（Ｗ）用オーバーコート層３６ｃ）が形成される。
【０１６４】
このように本発明においては、階調マスクが、透過率が４段階以上に段階的に変化するものであるので、この所定の階調マスクを用いることにより、カラーフィルタを構成する、形状、厚み、高さ等の異なる３種以上の種々の異種部材を同時に形成することができる。
【０１６５】
なお、本発明において異種部材とは、厚みおよび高さの少なくともいずれか一つが異なる部材をいう。異種部材の機能は同一であっても異なっていてもよい。ここで、厚みとは、部材自体の厚みであり、高さとは、基板からの高さをいう。
図１に示す例において、高スペーサ３１ａと低スペーサ３１ｂとでは、機能が同一であるが、厚みおよび高さが異なる。また、高スペーサ３１ａおよび低スペーサ３１ｂと、配向制御用突起３１ｃとでは、機能が異なり、厚みおよび高さが異なり、形状も異なる。
図４に示す例において、透過部用配向制御用突起３３ｂと反射部用配向制御用突起３３ｃとでは、機能が同一であり、厚みも同一であるが、高さが異なる。また、スペーサ３３ａと、透過部用配向制御用突起３３ｂおよび反射部用配向制御用突起３３ｃとでは、機能が異なり、厚みおよび高さが異なり、形状も異なる。
図７に示す例において、ＲＧＢ用オーバーコート層３６ｂとＷ用オーバーコート層３６ｃとでは、機能が同一であり、高さも同一であるが、厚みが異なる。また、スペーサ３６ａと、ＲＧＢ用オーバーコート層３６ｂおよびＷ用オーバーコート層３６ｃとでは、機能が異なり、厚みおよび高さが異なり、形状も異なる。
したがって、図１および図３〜図７において、それぞれ得られる３種の部材は異種部材である。
【０１６６】
従来では、図４に例示するような反射部および透過部にそれぞれ配向制御用突起を形成する場合、図４（ａ）に示すように反射部ｒと透過部ｔとで感光性樹脂層５の厚みが異なることがあった。この場合にフォトマスクを用いて一括露光すると、反射部と透過部とで形成される配向制御用突起の厚みが異なるものとなり、透過部に形成された配向制御用突起の厚みが反射部に形成された配向制御用突起の厚みよりも厚くなってしまうという不具合があった。そのため、反射部および透過部に均一な厚みの配向制御用突起を形成するには、露光を複数回行い、透過部に配向制御用突起を形成する工程と反射部に配向制御用突起を形成する工程とを別々に行う必要があった。
これに対し、本発明においては所定の階調マスクを用いるので、基板からの高さの異なる部位に均一な厚みの部材を同時に形成することができる。
【０１６７】
また、従来では、図７に例示するような１ピクセルが４色のサブピクセルで構成されるカラーフィルタにおいてオーバーコート層を形成する場合、図７（ａ）に示すように赤Ｒ・緑Ｇ・青Ｂのサブピクセルでは白Ｗのサブピクセルよりも感光性樹脂層５の厚みが厚くなることがあった。この場合にフォトマスクを用いて一括露光すると、赤・緑・青のサブピクセルと白のサブピクセルとで形成されるオーバーコート層の厚みが異なるものとなり、表面が平坦なオーバーコート層が得られないという不具合があった。
これに対し、本発明においては所定の階調マスクを用いるので、基板からの高さの異なる部位に表面が平坦な部材を形成することもできる。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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３種以上の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、遮光領域、透過領域、第１半透明領域および第２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、形状、厚み、高さ等の異なる異種部材を形成するのに有利となる。
【０１７１】
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、３種以上の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。
【０１７２】
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。例えば図５に示すように、３種以上の異種部材の一つとして遮光部を形成する場合には、ネガ型感光性樹脂にカーボンブラック等の黒色着色剤が添加された感光性樹脂組成物が用いられる。
【０１７３】
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、３種以上の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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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１に示すように、３種以上の異種部材のうち、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１の例においては、高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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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、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３種以上の異種部材を同時に形成する工程である。
以下、階調マスク、および異種部材の形成方法について説明する。
【０１７９】
（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透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記半透明膜のパターンが、メインパターンと、上記異種部材形成工程での露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなり、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜の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半透明膜のメインパターンのみが設けられた第１半透明領域と、上記透明基板上に上記半透明膜のスリットパターンのみが設けられた第２半透明領域とを有するものである。
以下、階調マスクの各構成について説明する。
【０１８０】
（ｉ）半透明膜
階調マスクに用いられる半透明膜は、透明基板上にパターン状に形成され、透過率調整機能を有するものである。また、半透明膜のパターンは、メインパターンと、異種部材形成工程での露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなるものである。
【０１８１】
半透明膜のメインパターンは、第１半透明領域に配置されるものであるが、遮光領域に配置されていてもよい。また、階調マスクが後述する第３半透明領域を有する場合は、この第３半透明領域にも半透明膜のメインパターンが配置される。
この半透明膜のメインパターンの寸法および形状は、第１半透明領域、遮光領域、第３半透明領域の寸法および形状に応じて適宜調整される。
【０１８２】
また、半透明膜のスリットパターンは、第２半透明領域に配置されるものである。
この半透明膜のスリットパターンのスリット幅は、異種部材形成工程での露光における解像限界以下のサイズであれば特に限定されるものではなく、目的とする第２半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。また、半透明膜のスリットパターンのピッチは、特に限定されるものではなく、目的とする第２半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。
【０１８３】
半透明膜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挙げることができる。
【０１８４】
半透明膜の透過率特性の第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。
【０１８５】
上記の３６５ｎｍおよび３００ｎｍでの透過率の差の好ましい範囲は、形成する異種部材によって異なる。例えば、異種部材として厚みの異なるスペーサおよび配向制御用突起を形成する場合は、６．５％〜１３．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは８％〜１２％の範囲内である。また例えば、異種部材として厚みの異なるスペーサおよびオーバーコート層を形成する場合は、６．５％〜１３．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは６．５％〜１０％の範囲内である。
さらに、階調マスクの透過領域と第１半透明領域とに対応して、高さの差が３μｍ以上の異種部材を形成する場合は、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、階調マスクの透過領域と第１半透明領域とに対応して、高さの差が３μｍ以下の異種部材を形成する場合は、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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
上記の４０５ｎｍおよび３００ｎｍでの透過率の差の好ましい範囲は、形成する異種部材によって異なる。例えば、異種部材として厚みの異なるスペーサおよび配向制御用突起を形成する場合は、１０．５％〜２１．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１３％〜１７％の範囲内である。また例えば、異種部材として厚みの異なるスペーサおよびオーバーコート層を形成する場合は、１０．５％〜２１．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１０．５％〜１４．５％の範囲内である。
さらに、階調マスクの透過領域と第１半透明領域とに対応して、高さの差が３μｍ以上である異種部材を形成する場合は、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、階調マスクの透過領域と第１半透明領域とに対応して、高さの差が３μｍ以下である異種部材を形成する場合は、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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
上記の４３６ｎｍおよび３００ｎｍでの透過率の差の好ましい範囲は、形成する異種部材によって異なる。例えば、異種部材として厚みの異なるスペーサおよび配向制御用突起を形成する場合は、１３．５％〜２７．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１８％〜２２％の範囲内である。また例えば、異種部材として厚みの異なるスペーサおよびオーバーコート層を形成する場合は、１３．５％〜２７．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１３．５％〜１７．５％の範囲内である。
さらに、階調マスクの透過領域と第１半透明領域とに対応して、高さの差が３μｍ以上である異種部材を形成する場合は、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、階調マスクの透過領域と第１半透明領域とに対応して、高さの差が３μｍ以下である異種部材を形成する場合は、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。
【０１９０】
また、波長３００ｎｍでの透過率は、半透明膜の厚みおよび形成する異種部材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。
【０１９１】
上記の３００ｎｍでの透過率の好ましい範囲は、形成する異種部材によって異なる。例えば、異種部材として厚みの異なるスペーサおよび配向制御用突起を形成する場合は、１０％〜５０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１５％〜４５％の範囲内である。また例えば、異種部材として厚みの異なるスペーサおよびオーバーコート層を形成する場合は、３．５％〜２０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは５％〜１０％の範囲内である。
さらに、階調マスクの透過領域と第１半透明領域とに対応して、高さの差が３μｍ以上である異種部材を形成する場合は、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、階調マスクの透過領域と第１半透明領域とに対応して、高さの差が３μｍ以下である異種部材を形成する場合は、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。
【０１９２】
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、第１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、第２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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
また、半透明膜の透過率特性の第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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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、カラーフィルタの製造工程において、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。
【０１９７】
さらに、波長３００ｎｍでの透過率は、半透明膜の膜厚および形成する異種部材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。
【０１９８】
上記の３００ｎｍでの透過率の好ましい範囲は、形成する異種部材によって異なる。例えば、階調マスクの透過領域と第１半透明領域とに対応して、高さの差が３μｍ以上の異種部材を形成する場合は、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、階調マスクの透過領域と第１半透明領域とに対応して、高さの差が３μｍ以下の異種部材を形成する場合は、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。
【０１９９】
また、半透明膜の波長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、第１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、第２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。
【０２００】
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。
【０２０１】
第１の態様の透過率特性を有する半透明膜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、半透明膜の形成材料は遮光膜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。
【０２０２】
第１の態様の場合、半透明膜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。
【０２０３】
また、第２の態様の透過率特性を有する半透明膜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は微量の酸素を含んでいてもよい。
【０２０４】
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、半透明膜の形成材料は遮光膜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。
【０２０５】
第２の態様では、半透明膜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とすることができるからである。
特に、半透明膜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の形成材料が遮光膜と同系の材料であることが好ましく、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からである。クロムを用いた半透明膜は、微量の酸素や窒素を含んでいてもよいが、半透明膜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とすることができるからである。
【０２０６】
また、第２の態様では、半透明膜の形成材料として、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。
【０２０７】
半透明膜は、単層であってもよく、複数の層で構成されていてもよい。
【０２０８】
半透明膜の厚みとしては、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。
【０２０９】
半透明膜のパターンは、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。
【０２１０】
（ii）遮光膜
階調マスクに用いられる遮光膜は、透明基板上にパターン状に形成され、実質的に露光光を透過しないものである。
【０２１１】
遮光膜のパターンは遮光領域に配置されるものであり、遮光領域はこの遮光膜のパターンによって画定される。この遮光膜のパターンの寸法および形状は、遮光領域の寸法および形状に応じて適宜調整される。
【０２１２】
また、遮光膜のパターンは、メインパターンと、異種部材形成工程での露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなるものであってもよい。階調マスクが後述する第３半透明領域を有する場合は、遮光膜のメインパターンは遮光領域に配置され、遮光膜のスリットパターンは第３半透明領域に配置される。
【０２１３】
この遮光膜のメインパターンの寸法および形状は、遮光領域の寸法および形状に応じて適宜調整される。
また、遮光膜のスリットパターンのスリット幅は、異種部材形成工程での露光における解像限界以下のサイズであれば特に限定されるものではなく、目的とする第３半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。また、遮光膜のスリットパターンのピッチは、特に限定されるものではなく、目的とする第３半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。
【０２１４】
遮光膜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、上記半透明膜の項に記載した方法と同様である。
【０２１５】
このような遮光膜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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
遮光膜の厚みとしては、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。
【０２１８】
遮光膜のパターンは、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。
【０２１９】
（iii）第１半透明領域および第２半透明領域
階調マスクにおける第１半透明領域は、透明基板上に半透明膜のメインパターンのみが設けられた領域である。すなわち、第１半透明領域には、遮光膜は形成されていない、また半透明膜のスリットパターンも形成されていない。
【０２２０】
階調マスクにおける第２半透明領域は、透明基板上に半透明膜のスリットパターンのみが設けられた領域である。すなわち、第２半透明領域には、遮光膜は形成されていない、また半透明膜のメインパターンも形成されていない。
【０２２１】
また、第２半透明領域においては、半透明膜のスリットパターンのスリット幅およびピッチの少なくともいずれか一方が異なる領域が複数存在していてもよい。例えば図９に示すように、半透明膜のスリットパターン１４ｂが１つ形成された第２半透明領域２４ａと、半透明膜のスリットパターン１４ｂが２つ形成された第２半透明領域２４ｂと、半透明膜のスリットパターン１４ｂが５つ形成された第２半透明領域２４ｃとが混在していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となり、４種以上の異種部材を同時に形成することができる。
【０２２２】
第１半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第２半透明領域の透過率よりも低ければ、特に限定されるものではなく、形成する異種部材によって適宜選択される。
【０２２３】
また、第２半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第１半透明領域の透過率よりも高ければ、特に限定されるものではなく、形成する異種部材によって適宜選択される。
【０２２４】
第１半透明領域および第２半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、形成する異種部材に応じて適宜調整される。例えば、第１半透明領域および第２半透明領域の形状としては、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。
【０２２５】
階調マスクは、図１０に例示するように、透明基板１２上に遮光膜のスリットパターン１３ｂおよび半透明膜のメインパターン１４ａが設けられた第３半透明領域２５を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となり、４種以上の異種部材を同時に形成することができる。この第３半透明領域には、遮光膜のメインパターンおよび半透明膜のスリットパターンは形成されていない。
【０２２６】
第３半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第１半透明領域の透過率より低く、第２半透明領域の透過率より低ければ、特に限定されるものではなく、形成する異種部材によって適宜選択される。
【０２２７】
第３半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、形成する甥種部材に応じて適宜調整される。
【０２２８】
また、階調マスクは、図１０に例示するように、透明基板１２上に遮光膜のスリットパターン１３ｂが設けられた第４半透明領域２６を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となり、４種以上の異種部材を同時に形成することができる。図１０に例示するように、この第４半透明領域２６には、遮光膜のスリットパターン１３ｂと同様の位置に、半透明膜のスリットパターン１４ｂが形成されていてもよい。また、第４半透明領域には、遮光膜のメインパターンおよび半透明膜のメインパターンは形成されていない。
【０２２９】
第４半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第１半透明領域の透過率より低く、第２半透明領域の透過率より低ければ、特に限定されるものではなく、形成する異種部材によって適宜選択される。
【０２３０】
第４半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、形成する異種部材に応じて適宜調整される。
【０２３１】
（iv）透過領域および遮光領域
階調マスクにおける透過領域は、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、遮光膜および半透明膜のいずれも形成されていない。
【０２３２】
階調マスクにおける遮光領域は、透明基板上に遮光膜のパターンが設けられた領域である。遮光領域には、透明基板上に少なくとも遮光膜のパターンが形成されていればよく、例えば遮光膜のパターンのみが形成されていてもよく、遮光膜のパターンおよび半透明膜のパターンが形成されていてもよい。階調マスクが上記第３半透明領域を有する場合は、遮光領域は、透明基板上に遮光膜のメインパターンが設けられた領域となる。
【０２３３】
透過領域および遮光領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、形成する異種部材に応じて適宜調整される。例えば、透過領域および遮光領域の形状としては、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。
【０２３４】
（ｖ）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。
【０２３５】
（vi）階調マスク
階調マスクは、透明基板上に遮光膜および半透明膜がパターン状に形成されたものであり、上述した透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第２半透明領域等を有するものであればよく、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い。例えば、図１に示すように透明基板１２、遮光膜１３および半透明膜１４の順に積層されていてもよく、図１１（ａ）に示すように透明基板１２、半透明膜１４および遮光膜１３の順に積層されていてもよく、図１１（ｂ）に示すように半透明膜１４、透明基板１２および遮光膜１３の順に積層されていてもよい。
【０２３６】
階調マスクにおいては、遮光膜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。
【０２３７】
階調マスクは、透過率が４段階以上に段階的に変化するものである。階調マスクは、４階調の階調マスクに限定されるものではなく、第２半透明領域における半透明膜のスリットパターンのスリット幅およびピッチを周期的に変化させることにより、４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。例えば図９に示すように、半透明膜のスリットパターン１４ｂのピッチを周期的に変化させることにより、３種類の第２半透明領域２４ａ、２４ｂおよび２４ｃの透過率を異なるものとすることができる。
【０２３８】
また、本発明においては、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに遮光膜のスリットパターンを組み合わせることにより、４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。例えば図１０に示すように、階調マスク１１が、透明基板１２上に遮光膜のスリットパターン１３ｂおよび半透明膜のメインパターン１４ａが設けられた第３半透明領域２５や、透明基板１２上に遮光膜のスリットパターン３ｂが設けられた第４半透明領域２６を有していることにより、多階調化が可能である。
【０２３９】
階調マスクの大きさとしては、形成する異種部材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。
【０２４０】
（vii）階調マスクの製造方法
本発明に用いられる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、所望の位置に透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第２半透明領域等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。
【０２４１】
本発明に用いられる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、遮光膜をパターニングし、遮光膜の中間パターンを形成する第１パターニング工程と、遮光膜の中間パターン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、遮光膜の中間パターンおよび半透明膜をパターニングして、遮光膜のパターンならびに半透明膜のメインパターンおよびスリットパターンを形成する第２パターニング工程とを有する製造方法が挙げられる。
【０２４２】
上記の階調マスクの製造方法の例を図１２に示す。
まず、透明基板１２上に遮光膜５３を成膜したマスクブランク５０を準備する（図１２（ａ））。次に、遮光膜５３上にポジ型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５１を形成する（図１２（ｂ））。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５１´を形成する（図１２（ｃ））。この際、得られる階調マスクにおける第１半透明領域２３および第２半透明領域２４では第１レジスト膜５１が除去され、透過領域２１および遮光領域２２では第１レジスト膜５１が残存するようにパターン露光する。そして、第１レジストパターン５１´より露出している遮光膜５３をエッチングし、残存している第１レジストパターン５１´を除去して、遮光膜中間パターン５３´を形成する（図１２（ｄ））。図１２（ａ）〜（ｄ）は第１パターニング工程である。
【０２４３】
次に、遮光膜中間パターン５３´が形成された透明基板１２の全面に、半透明膜５４を成膜する（図１２（ｅ）、半透明膜成膜工程）。
【０２４４】
次に、半透明膜５４上にポジ型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５２を形成する（図１２（ｆ））。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５２´を形成する（図１２（ｇ））。この際、得られる階調マスクにおける透過領域２１では第２レジスト膜５２が除去され、遮光領域２２および第１半透明領域２３では第２レジスト膜５２が残存し、第２半透明領域２４では第２レジスト膜５２がスリット状にパターニングされるようにパターン露光する。そして、第２レジストパターン５２´より露出している半透明膜５４をエッチングし、続いて、下層の遮光膜中間パターン５３´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５２´を除去して、遮光膜１３のパターン、半透明膜のメインパターン１４ａおよびスリットパターン１４ｂを形成する（図１２（ｈ））。図１２（ｆ）〜（ｈ）は第２パターニング工程である。
【０２４５】
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、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。
【０２４６】
また、本発明に用いられる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をパターニングし、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに遮光膜の中間パターンを形成する第１パターニング工程と、遮光膜の中間パターンのみをパターニングして、遮光膜のパターンを形成する第２パターニング工程とを有する製造方法が挙げられる。
【０２４７】
上記の階調マスクの製造方法の例を図１３に示す。
まず、透明基板１２上に半透明膜５４および遮光膜５３がこの順に積層されたマスクブランク５０を準備する（図１３（ａ））。次に、遮光膜５３上にポジ型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５１を形成する（図１３（ｂ））。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５１´を形成する（図１３（ｃ））。この際、得られる階調マスクにおける透過領域２１では第１レジスト膜５１が除去され、遮光領域２２および第１半透明領域２３では第１レジスト膜５１が残存し、第２半透明領域２４では第１レジスト膜５１がスリット状にパターニングされるようにパターン露光する。そして、第１レジストパターン５１´より露出している遮光膜５３をエッチングし、続いて、下層の半透明膜５４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１レジストパターン５１´を除去して、半透明膜のメインパターン１４ａおよびスリットパターン１４ｂ、ならびに遮光膜中間パターン５３´を形成する（図１３（ｄ））。図１３（ａ）〜（ｄ）は第１パターニング工程である。
【０２４８】
次に、半透明膜のメインパターン１４ａおよびスリットパターン１４ｂ、ならびに遮光膜中間パターン５３´が形成された透明基板１２上にポジ型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５２を形成する（図１３（ｅ））。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５２´を形成する（図１３（ｆ））。この際、得られる階調マスクにおける第１半透明領域２３では第２レジスト膜５２が除去され、透過領域２１および遮光領域２２では第２レジスト膜５２が残存し、第２半透明領域２４では半透明膜のスリットパターン１４ｂに対応させて第２レジスト膜５２がスリット状にパターニングされるようにパターン露光する。そして、第２レジストパターン５２´より露出している遮光膜中間パターン５３´をエッチングし、残存している第２レジストパターン５２´を除去して、遮光膜１３のパターンを形成する（図１３（ｇ））。図１３（ｅ）〜（ｇ）は第２パターニング工程である。
【０２４９】
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。
【０２５０】
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。
【０２５１】
（２）異種部材の形成方法
本発明においては、感光性樹脂からなる３種以上の異種部材を同時に形成することができる。
【０２５２】
本発明により形成される３種以上の異種部材としては、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３種以上の異種部材としては、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（１）厚みの異なるスペーサおよび配向制御用突起、（２）厚みの異なるスペーサおよびオーバーコート層、（３）スペーサ、透過部用配向制御用突起および反射部用配向制御用突起、（４）スペーサ、配向制御用突起および遮光部、（５）スペーサ、オーバーコート層およびギャップ調整層、（６）スペーサ、ＲＧＢ用オーバーコート層およびＷ用オーバーコート層などを挙げることができる。
【０２５３】
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。
【０２５４】
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、第２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り、第１半透明領域から露光された部位では第２半透明領域から露光された部位よりもさらに硬化反応が不十分となるので、形状、厚み、高さ等の異なる３種以上の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、第２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り、第１半透明領域から露光された部位では第２半透明領域から露光された部位よりもさらに酸発生反応が不十分となるので、形状、厚み、高さ等の異なる３種以上の異種部材を同時に形成することができる。
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。
【０２５５】
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。
【０２５６】
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。
【０２５７】
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。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。
【０２５８】
また例えば、基板上に遮光部（ブラックマトリックスという場合もある。）を形成する遮光部形成工程を行うことができる。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。
【０２５９】
さらに例えば、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。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。
【０２６０】
また例えば、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。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。
【０２６１】
さらに例えば、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。
【０２６２】
４．用途
本発明の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、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の製造に適用することもできる。
【０２６３】
Ｂ．カラーフィルタ
本発明のカラーフィルタは、上述した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、感光性樹脂からなる複数種の異種部材を有するものであり、この複数種の異種部材を構成する感光性樹脂が同一であるものである。好ましくは、カラーフィルタは、上記感光性樹脂からなる３種以上の異種部材を有する。
なお、異種部材については、上記カラーフィルタの製造方法の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
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。
【０２６４】
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】
【０２６５】
以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明する。
［実施例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。
【０２６６】
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：６２ｃｍ／ｍｉｎ
このとき、酸化窒化炭化クロム膜の膜厚は３５ｎｍとした。酸化窒化炭化クロム膜の分光スペクトルを図１４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、半透明膜のメインパターンおよびスリット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、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに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。
【０２６７】
（カラーフィルタの作製）
基板として、大きさが３００ｍｍ×４００ｍｍ、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。
【０２６８】
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。
【０２６９】
＜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
【０２７０】
＜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
【０２７１】
＜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
【０２７２】
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。
【０２７３】
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。
【０２７４】
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。
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。
【０２７５】
次に、透明電極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
【０２７６】
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、凸形状の３種類のパターンを同時に形成した。この３種類のパターン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。結果を表１に示す。
【０２７７】
【表１】
【０２７８】
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（セル保持用カラムスペーサ）、および配向制御用突起を所望の寸法にて形成することができた。
【０２７９】
［実施例２］
（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。
【０２８０】
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１４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、半透明膜のメインパターンおよびスリット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、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに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。
【０２８１】
（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。
【０２８２】
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。
【０２８３】
＜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
【０２８４】
＜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
【０２８５】
＜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
【０２８６】
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。
【０２８７】
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。
【０２８８】
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。
【０２８９】
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
【０２９０】
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、３種類のパターンを同時に形成した。この３種類のパターンの一部について断面形状を走査型電子顕微鏡にて観察し、また３種類のパターンの寸法等を測定した。結果を表２に示す。
【０２９１】
【表２】
【０２９２】
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（セル保持用カラムスペーサ）、およびオーバーコート層を同時に形成することができた。
【０２９３】
［比較例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、所望の遮光膜のメインパターンおよびスリット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、所望の遮光膜のメインパターンおよびスリットパターンを得た。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。
【０２９４】
次いで、遮光膜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：６２ｃｍ／ｍｉｎ
このとき、酸化窒化炭化クロム膜の膜厚は３５ｎｍとした。酸化窒化炭化クロム膜の分光スペクトルを図１４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、半透明膜のメイン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）で半透明膜をエッチングし、半透明膜のメインパターンを得た。エッチングは半透明膜に対して行った。
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、透過領域、遮光領域（遮光膜メインパターン）、第１半透明領域（半透明膜メインパターン）および第４半透明領域（遮光膜スリットパターン）を有する階調マスクを得た。
【０２９５】
（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、着色層および透明電極層を形成した。
【０２９６】
次に、透明電極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
【０２９７】
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、凸形状の３種類のパターンを同時に形成した。この３種類のパターン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。結果を表３に示す。
【０２９８】
【表３】
【０２９９】
上記の階調マスクを露光プロセスに用いた場合には、所望の高さを有するスペーサを形成できなかった。
【０３００】
［実施例３］
（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。
【０３０１】
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。
＜成膜条件＞
・ガス流量比 Ａｒ：Ｎ２＝４：１
・パワー：１．３ｋＷ
・ガス圧：３．５ｍＴｏｒｒ
・基板搬送速度：６５ｃｍ／ｍｉｎ
半透明膜の膜厚は１０ｎｍとした。半透明膜の分光スペクトルを図２８(a)に示す。
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、半透明膜のメインパターンおよびスリット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、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに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、透過領域、遮光領域（遮光膜メインパターン）、第１半透明領域（半透明膜メインパターン）および第３半透明領域（遮光膜補助パターン・半透明膜スリットパターン）を有する階調マスクを得た。
【０３０２】
（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、着色層および透明電極層を形成した。
【０３０３】
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 LC130)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：６０ｍＪ／ｃｍ２（Ｉ線換算）
・露光ギャップ：１５０μｍ
【０３０４】
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、凸形状の３種類のパターンを同時に形成した。この３種類のパターン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。結果を表４に示す。
【０３０５】
【表４】
【０３０６】
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（セル保持用カラムスペーサ）、および配向制御用突起を所望の寸法にて形成することができた。
【０３０７】
［比較例２］
（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。
【０３０８】
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（第１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：Ｎ２＝４：１
・パワー：１．３ｋＷ
・ガス圧：３．５ｍＴｏｒｒ
・基板搬送速度：６５ｃｍ／ｍｉｎ
第１半透明膜の膜厚は１０ｎｍとした。第１半透明膜の分光スペクトルを図２８(a)に示す。
次に、第１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、第１半透明膜のメイン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）で第１半透明膜をエッチングし、第１半透明膜のメインパターンを得た。エッチングは第１半透明膜に対して行った。
【０３０９】
次いで、遮光膜中間パターンおよび１半透明膜のメイン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（第２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：Ｎ２＝４：１
・パワー：１．３ｋＷ
・ガス圧：３．５ｍＴｏｒｒ
・基板搬送速度：４５ｃｍ／ｍｉｎ
第２半透明膜の膜厚は３０ｎｍとした。第２半透明膜の分光スペクトルを図２８(b)に示す。
次に、第２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、第２半透明膜のメイン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）で第２半透明膜および遮光膜をエッチングし、第２半透明膜のメインパターンを得た。エッチングは第２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、透過領域、遮光領域（遮光膜メインパターン）、半透明領域a（第１半透明膜メインパターン）および半透明領域b（第２半透明膜メインパターン）を有する階調マスクを得た。
【０３１０】
（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、着色層および透明電極層を形成した。
【０３１１】
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 LC130)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：６０ｍＪ／ｃｍ２（Ｉ線換算）
・露光ギャップ：１５０μｍ
【０３１２】
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、凸形状の３種類のパターンを同時に形成した。この３種類のパターン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。結果を表５に示す。
【０３１３】
【表５】
【０３１４】
比較例２と実施例３とでは同様の結果が得られた。比較例２では、実施例３と比較してマスク作製に約１．５倍のコストがかかることから、本発明の構成の階調マスクを用いることにより、コスト削減を図れることが確認された。
【符号の説明】
【０３１５】
１ … 基板
２ … 遮光部
３ … 着色層
４ … 透明電極層
５ … 感光性樹脂層
１１、６１ … 階調マスク
１２、６２ … 透明基板
１３、６３ … 遮光膜
１３ａ … 遮光膜のメインパターン
１３ｂ … 遮光膜のスリットパターン
６３ｂ … 遮光膜の補助パターン
６３ｃ … 遮光膜の補助パターンの開口部
１４、６４ … 半透明膜
１４ａ … 半透明膜のメインパターン
１４ｂ … 半透明膜のスリットパターン
６４ｂ … 半透明膜の補助パターン
６４ｃ … 半透明膜の補助パターンの開口部
２１、７１ … 透過領域
２２、７２ … 遮光領域
２３、７３ … 第１半透明領域
２４、７４ … 第２半透明領域
２５、７５ … 第３半透明領域
２６、７６ … 第４半透明領域
３１ａ … 高スペーサ
３１ｂ … 低スペーサ
３１ｃ … 配向制御用突起
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置などに用いられるカラーフィルタの製造方法であって、階調マスクを用いたハーフトーン露光によってカラーフィルタにおける各種部材を形成する、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】
液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置等の表示装置のリソグラフィー工程数を減らすパターン形成方法に関しては、例えばリフロー法またはアッシング法が開示されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。また、上記の特許文献には、露光光の解像限界以下の微小スリットを有するフォトマスク（スリットマスク）、および半透明膜を用い、露光光に対して階調を有するフォトマスク（ハーフトーンマスク）が開示されている。
【０００３】
スリットマスクでは、露光光を実質的に遮光するクロム膜などの一般的な遮光膜を用い、遮光膜に露光機の解像限界以下の微細なスリットを配置する（例えば特許文献３参照）。このマスクのスリットは、解像限界以下のサイズであるため、それ自身はレジスト上に結像せずに、周囲の非開口部領域も含めたエリアに、サイズに応じた露光光を透過する。このため、スリットマスクは、スリットが形成された領域と、その周囲を含めたエリアに、あたかも半透明膜があるかのように機能する。
【０００４】
また、ハーフトーンマスクは、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（例えば特許文献４参照）。
【０００５】
ハーフトーンマスクを用いたパターン形成方法としては、例えば、液晶表示装置用カラーフィルタにおける柱状スペーサおよび液晶配向機能突起を一括形成する方法が開示されている（特許文献５参照）。このハーフトーンマスクでは、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ので、ハーフトーンマスクを用いた一括露光によって、２種類のパターンを同時に形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４１５６０２号公報
【特許文献２】特開２０００−６６２４０号公報
【特許文献３】特開２００２−１９６４７４号公報
【特許文献４】特開２００２−１８９２８０号公報
【特許文献５】特開２００５−８４３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のスリットマスクにおいては、スリットの線幅やピッチを変化させることにより、露光・現像後の感光性樹脂層の厚みを制御することができる。しかしながら、表示装置の製造に適用されるような大型のスリットマスクにおいては、現在のパターニング技術では、微細なスリットの線幅は１．０μｍ程度までが限界であり、透過率の微妙な調整が困難である。
【０００８】
一方、上記のハーフトーンマスクにおいては、半透明膜の透過率を調整することにより、露光・現像後の感光性樹脂層の厚みを制御することができる。この半透明膜の透過率は、半透明膜の厚み等を調整することにより制御することができる。このことから半透明膜の透過率を比較的高くする場合には、半透明膜の厚みを薄くする必要がある。しかしながら半透明膜の厚みが薄すぎると、半透明膜成膜時の装置搬送速度が速くなるため、装置的に薄膜を安定に成膜することが困難となるという問題があった。また、半透明膜の透過率を比較的低くする場合には、半透明膜の厚みを厚くする必要がある。しかしながら半透明膜の厚みが厚すぎて透過率が低すぎると、膜厚分布に対する透過率の割合が大きくなるため、実質的な透過率分布が悪化するという問題があった。
【０００９】
また、ハーフトーンマスクまたはスリットマスクを用いた一括露光により、３種類以上のパターンを同時に形成するには、ハーフトーンマスクおよびスリットマスクを多階調化すればよい。
【００１０】
スリットマスクにおいては、周期的にスリットの線幅やピッチを変化させることにより、多階調化することができる。しかしながら、上述したように表示装置の製造に適用されるような大型のスリットマスクにおいては、現在のパターニング技術では、微細なスリットの線幅は１．０μｍ程度までが限界であり、透過率の微妙な調整が困難であった。
【００１１】
また、ハーフトーンマスクにおいては、半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行うことにより、多階調化することができる。しかしながら、複数回のパターニングを行う場合は、エッチング選択比を考慮する必要があるため、複数のエッチング技術（複数の装置・エッチャント・ガスなど）を準備する必要があり、設備や工程が増えるという問題があった。そのため、実際に多階調のハーフトーンマスクを作製するのは困難であった。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、透過率の微妙な調整が可能なハーフトーンマスク（階調マスク）を用いた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。さらには、カラーフィルタにおける３種以上の異種部材を形成するのに有用なハーフトーンマスク（階調マスク）を用いた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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、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、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複数種の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カラーフィルタの製造方法であって、上記階調マスクは、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透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメイン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半透明膜の補助パターンのみが設けられ、上記半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ第２半透明領域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。
【００１４】
本発明によれば、階調マスクにおいて、半透明膜の補助パターンのみが形成された第２半透明領域が設けられているので、従来のスリットマスクのような遮光膜をスリット化する場合や、従来の階調マスクのような半透明膜を形成するだけの場合では得られなかった透過率を達成することができ、透過率の設計の幅が広がる。したがって、本発明においてはこのような階調マスクを用いることにより、感光性樹脂層の膜厚制御が容易となり、種々の厚みや高さの部材を同時に形成することが可能である。
【００１５】
上記発明においては、上記階調マスクが、上記透明基板上に上記遮光膜の補助パターンおよび上記半透明膜のパターンが設けられ、上記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、上記遮光膜の補助パターンの開口部にて上記透明基板上に上記半透明膜が形成されている第３半透明領域を有していてもよい。これにより、３種以上の異種部材を同時に形成することが可能となるからである。
【００１６】
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、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複数種の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カラーフィルタの製造方法であって、上記階調マスクは、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透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメイン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の補助パターンおよび上記半透明膜のパターンが設けられ、上記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、上記遮光膜の補助パターンの開口部にて上記透明基板上に上記半透明膜が形成されている第３半透明領域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。
【００１７】
本発明によれば、階調マスクにおいて、遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが形成され、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている第３半透明領域が設けられているので、従来のスリットマスクのような遮光膜をスリット化する場合や、従来の階調マスクのような半透明膜を形成するだけの場合では得られなかった透過率を達成することができ、透過率の設計の幅が広がる。したがって、本発明においてはこのような階調マスクを用いることにより、感光性樹脂層の膜厚制御が容易となり、種々の厚みや高さの部材を同時に形成することが可能である。
【００１８】
上述の発明においては、上記階調マスクにおいて、上記第３半透明領域の全域に上記半透明膜が形成されていてもよい。第３半透明領域にて半透明膜のパターニングが容易だからである。
【００１９】
また、上記階調マスクにおいて、上記第３半透明領域にて、上記遮光膜の補助パターンの開口部のみに上記半透明膜が形成されていてもよい。
【００２０】
さらに本発明においては、上記階調マスクが、上記透明基板上に上記半透明膜のメインパターンのみが設けられた第１半透明領域を有することが好ましい。階調マスクが、透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第２半透明領域を有する場合には、透過率が少なくとも４段階に段階的に変化するので、この階調マスクを用いた一括露光により、形状、厚み、高さ等の異なる３種以上の異種部材を同時に形成することができる。さらに、階調マスクを製造する際には、半透明膜を所定のパターンに加工することにより、透過率の異なる第１半透明領域および第２半透明領域が得られるので、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で階調マスクを製造することができる。そのため、このような階調マスクは、カラーフィルタを構成する３種以上の異種部材を同時に形成するのに有用であるということができる。
【００２１】
また本発明においては、上記階調マスクが、上記透明基板上に上記遮光膜の補助パターンが設けられ、上記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、上記遮光膜の補助パターンの開口部にて上記透明基板が露出している第４半透明領域を有していてもよい。これにより、３種以上の異種部材を同時に形成することが可能となるからである。
【００２２】
さらに本発明においては、上記階調マスクにおいて、上記補助パターンの形状がスリット状であることが好ましい。
【００２３】
また本発明は、上記目的を達成するために、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、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３種以上の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カラーフィルタの製造方法であって、上記階調マスクは、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透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記半透明膜のパターンが、メインパターンと、上記異種部材形成工程での露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなり、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜の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半透明膜のメインパターンのみが設けられた第１半透明領域と、上記透明基板上に上記半透明膜のスリットパターンのみが設けられた第２半透明領域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。
【００２４】
本発明によれば、階調マスクが透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第２半透明領域を有し、透過率が少なくとも４段階に段階的に変化するので、この階調マスクを用いた一括露光により、形状、厚み、高さ等の異なる３種以上の異種部材を同時に形成することができる。
また、階調マスクにおいては、半透明膜のスリットパターンが形成された第２半透明領域が設けられているので、遮光膜をスリット化した場合では得られなかった透過率を達成することができ、透過率の設計の幅が広がる。したがって、本発明においてはこのような階調マスクを用いることにより、感光性樹脂層の膜厚制御が容易となり、種々の厚みや高さの部材を同時に形成することが可能である。
さらに、階調マスクを製造する際には、半透明膜を所定のパターンに加工することにより、透過率の異なる第１半透明領域および第２半透明領域が得られるので、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で階調マスクを製造することができる。そのため、本発明に用いられる階調マスクは、カラーフィルタを構成する３種以上の異種部材を同時に形成するのに有用であるということができる。
【００２５】
上記発明においては、上記遮光膜のパターンが、メインパターンと、上記異種部材形成工程での露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなり、上記遮光領域が、上記透明基板上に上記遮光膜のメインパターンが設けられた領域であり、上記階調マスクが、さらに上記透明基板上に上記遮光膜のスリットパターンおよび上記半透明膜のメインパターンが設けられた第３半透明領域を有していてもよい。これにより、４種以上の異種部材を同時に形成することが可能となるからである。
【００２６】
さらに本発明は、上述した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。
【発明の効果】
【００２７】
本発明においては、階調マスクが所定の構成を有することにより、透過率の設計の幅が広がるので、この階調マスクを用いることにより、部材の厚みや高さの制御が容易となり、種々の厚みや高さの部材を同時に形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】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２】本発明のカラーフィルタの製造方法の利点を説明するための図である。
【図３】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４】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５】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６】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７】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８】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９】本発明に用いられる階調マスクの一例を示す概略断面図である。
【図１０】本発明に用いられる階調マスクの他の例を示す概略断面図である。
【図１１】本発明に用いられる階調マスクの他の例を示す概略断面図である。
【図１２】本発明に用いられる階調マスクの製造方法の一例を示す工程図である。
【図１３】本発明に用いられる階調マスクの製造方法の他の例を示す工程図である。
【図１４】実施例１および実施例２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１５】本発明のカラーフィルタの製造方法の利点を説明するための図である。
【図１６】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。
【図１７】本発明に用いられる階調マスクにおける半透明膜の補助パターンの一例を示す模式図である。
【図１８】本発明に用いられる階調マスクにおける半透明膜の補助パターンの他の例を示す模式図である。
【図１９】本発明に用いられる階調マスクにおける半透明膜の補助パターンの他の例を示す模式図である。
【図２０】本発明に用いられる階調マスクにおける半透明膜の補助パターンの他の例を示す模式図である。
【図２１】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。
【図２２】本発明に用いられる階調マスクにおける第３半透明領域の一例を示す模式図である。
【図２３】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。
【図２４】本発明のカラーフィルタの製造方法の利点を説明するための図である。
【図２５】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。
【図２６】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。
【図２７】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。
【図２８】実施例３および比較例２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。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の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。
【００３０】
Ａ．カラーフィルタの製造方法
本発明のカラーフィルタの製造方法は、用いる階調マスクにおける遮光膜のパターンおよび半透明膜のパターンの構成により、３つの実施態様に分けることができる。以下、各実施態様に分けて説明する。
【００３１】
Ｉ．第１実施態様
本発明のカラーフィルタの製造方法の第１実施態様は、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、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複数種の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カラーフィルタの製造方法であって、上記階調マスクは、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透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメイン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半透明膜の補助パターンのみが設けられ、上記半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ第２半透明領域とを有することを特徴とするものである。
【００３２】
なお、解像限界以下とは、異種部材形成工程での露光における解像限界以下を意味する。
【００３３】
本実施態様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１５に例示する階調マスク１０１は、透明基板１０２上に遮光膜（１２３ａ，１２３ｂ）および半透明膜（１２４ａ，１２４ｂ）がパターン状に形成されたものである。階調マスク１０１においては、透明基板１０２のみを有する透過領域１３１と、透明基板１０２上に遮光膜のメインパターン１２３ａが設けられた遮光領域１３２と、透明基板１０２上に半透明膜の補助パターン１２４ｂのみが設けられた領域１３４と、透明基板１０２上に半透明膜のメインパターン１２４ａのみが設けられた領域１３３と、透明基板１０２上に遮光膜の補助パターン１２３ｂが設けられた領域１３６とが混在している。そして、領域１３４では半透明膜の補助パターン１２４ｂが解像限界以下の寸法を有し、領域１３６では遮光膜の補助パターン１２３ｂが解像限界以下の寸法を有している。
【００３４】
従来のスリットマスクは、例えば上記の透過領域１３１と、遮光領域１３２と、領域１３６とを有するものである。このような従来のスリットマスクでは、透過領域１３１と遮光領域１３２と領域１３６とで透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の光反応（硬化反応、酸発生反応）（図１５においてはネガ型感光性樹脂の硬化反応）の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、厚みの異なる複数種の部材１４０ａ、１４０ｄを同時に形成することができる。
【００３５】
しかしながら、表示装置に製造に用いられるような大型のマスクでは、微細なパターンの線幅は１．０μｍ程度が限界であった。このため、上記の領域１３６にて遮光膜の補助パターン１２３ｂの寸法をそれ以上小さくすることができない場合には、部材１４０ａの厚みと部材１４０ｄの厚みの中間の厚みの部材が得られるように透過率を調整することができない。
【００３６】
これに対し、本実施態様に用いられる階調マスクは、上記の領域１３４のような、半透明膜の補助パターンのみが設けられた第２半透明領域を有している。この半透明膜は透過率調整機能を有し、遮光膜よりも透過率が高く、透明基板よりも透過率が低い。そのため、半透明膜を微細なパターン状に加工することにより、遮光膜を微細なパターン状に加工する場合と比較して、透過領域の透過率に対しての微妙な透過率の調整が可能である。したがって、半透明膜の補助パターンのみが設けられた第２半透明領域を設けることにより、部材１４０ａの厚みと部材１４０ｄの厚みの中間の厚みの部材１４０ｂが得られるように透過率を調整することが可能である。
【００３７】
また、従来の階調マスクは、例えば上記の透過領域１３１と、遮光領域１３２と、領域１３３とを有するものである。このような従来の階調マスクでは、透過領域１３１と遮光領域１３２と領域１３３とで透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の光反応（硬化反応、酸発生反応）（図１５においてはネガ型感光性樹脂の硬化反応）の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、厚みの異なる複数種の部材１４０ａ、１４０ｃを同時に形成することができる。
【００３８】
上記の領域１３３の透過率は、半透明膜の厚み等を調整することにより制御することができる。例えば半透明膜の透過率を比較的高くする場合には半透明膜の厚みを薄くする必要がある。しかしながら半透明膜の厚みが薄すぎると、半透明膜成膜時の装置搬送速度が速くなるため、装置的に薄膜を安定に成膜することが困難となる。このように半透明膜の透過率を比較的高くしようとすると不具合があり、部材１４０ａの厚みと部材１４０ｃの厚みの中間の厚みの部材が得られるように透過率を調整することは困難である。
【００３９】
これに対し、上述したように、本実施態様に用いられる階調マスクは、上記の領域１３４のような、半透明膜の補助パターンのみが設けられた第２半透明領域を有している。この半透明膜は透過率調整機能を有し、遮光膜よりも透過率が高く、透明基板よりも透過率が低い。そのため、半透明膜を微細なパターン状に加工することにより、従来の階調マスクのように半透明膜だけで透過率を制御する場合と比較して、透過領域の透過率に対しての微妙な透過率の調整が可能である。したがって、半透明膜の補助パターンのみが設けられた第２半透明領域を設けることにより、部材１４０ａの厚みと部材１４０ｃの厚みの中間の厚みの部材１４０ｂが得られるように透過率を調整することが可能である。
【００４０】
このように本実施態様おいては、階調マスクにおける第２半透明領域にて微妙な透過率の調整が可能であり、従来では形成できなかった厚みのパターンを形成することができる。すなわち、本実施態様においては、透過率の設計の幅が広い、所定の階調マスクを用いるので、部材の厚みや高さの制御が容易であり、種々の部材の厚みや高さを容易に設計することができるのである。
【００４１】
なお、本発明において異種部材とは、厚みおよび高さの少なくともいずれか一つが異なる部材をいう。異種部材の機能は同一であっても異なっていてもよい。ここで、厚みとは、部材自体の厚みであり、高さとは、基板からの高さをいう。
【００４２】
以下、本実施態様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。なお、用途については、第３実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。
【００４３】
１．感光性樹脂層形成工程
本実施態様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。
【００４４】
本実施態様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。本実施態様により形成される複数種の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、本実施態様に用いられる階調マスクでは、第２半透明領域にて透過領域に対する微妙な透過率の調整が可能である。そのため、このような階調マスクを利用した露光では、遮光領域、透過領域および第２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、形状、厚み、高さ等の異なる異種部材を形成するのに有利となる。
【００４５】
なお、ネガ型感光性樹脂およびポジ型感光性樹脂については、後述する第３実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。
また、感光性樹脂層形成工程のその他の点については、第３実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００４６】
２．異種部材形成工程
本実施態様における異種部材形成工程は、感光性樹脂層を、階調マスクを用いて露光し、現像して、感光性樹脂からなる複数種の異種部材を同時に形成する工程である。
以下、階調マスク、および異種部材の形成方法について説明する。
【００４７】
（１）階調マスク
本実施態様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透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメイン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半透明膜の補助パターンのみが設けられ、上記半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ第２半透明領域とを有するものである。
【００４８】
図１６は本実施態様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１６（ａ）は図１６（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。図１６に例示するように、階調マスク６１は、透明基板６２上に半透明膜６４および遮光膜６３がパターン状に形成されたものである。この階調マスク６１においては、透明基板６２のみを有する透過領域７１と、透明基板６２上に遮光膜のメインパターン６３ａが設けられた遮光領域７２と、透明基板６２上に半透明膜のメインパターン６４ａのみが設けられた第１半透明領域７３と、透明基板６２上に半透明膜の補助パターン６４ｂのみが設けられた第２半透明領域７４とが混在している。そして、第２半透明領域７４では半透明膜の補助パターン６４ｂおよび／または開口部６４ｃが解像限界以下の寸法を有している。
【００４９】
なお、半透明膜の透過率特性、形成材料、構成、厚みおよび成膜方法等、遮光膜の透過率特性、形成材料、厚み、成膜方法等、透明基板、ならびに階調マスクの製造方法については、第３実施態様に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。以下、本実施態様に用いられる階調マスクのその他の構成について説明する。
【００５０】
（ｉ）第２半透明領域
本実施態様に用いられる階調マスクおける第２半透明領域は、透明基板上に半透明膜の補助パターンのみが設けられ、半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ領域である。
【００５１】
なお、本実施態様における半透明膜の補助パターンとは、開口部を有し、この半透明膜の補助パターンおよび／または開口部が解像限界以下の寸法をもつものであり、第２半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分をいう。
【００５２】
第２半透明領域では、半透明膜の補助パターンが解像限界以下の寸法であってもよく、半透明膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法であってもよく、半透明膜の補助パターンおよび開口部のいずれもが解像限界以下の寸法であってもよい。これは、目的とする第２半透明領域の透過率に応じて適宜選択される。例えば、半透明膜の補助パターンが解像限界以下の寸法である場合は、半透明膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法である場合と比較して、透過率を高くすることができる。
中でも、半透明膜の補助パターンが解像限界以下の寸法であることが好ましい。上述したように、半透明膜の補助パターンの開口部よりも、半透明膜の補助パターンを微細なパターンとし解像限界以下の寸法とするほうが、透過率をより高くすることができるからである。
【００５３】
半透明膜の補助パターンの形状としては、特に限定されるものではなく、例えば図１７(a）〜(e)に示すようなスリット状、図１８(a）〜(e)に示すような円形のドット状、図１９(a）〜(e)に示すような多角形のドット状、図２０(b)に示すような円形の開口部を有する円形のリング状、図２０(a),(c)〜(e)に示すような多角形の開口部を有する多角形のリング状など、種々の形状が挙げられる。
また、半透明膜の補助パターンの開口部の形状としては、上記の半透明膜の補助パターンの形状と同様の種々の形状が挙げられる。
【００５４】
例えば、半透明膜の補助パターンの形状がスリット状やドット状である場合、半透明膜の補助パターンは複数のスリットやドットが配列されたものであってもよく、一つのスリットやドットであってもよい。半透明膜の補助パターンの開口部の形状がスリット状やドット状である場合も、上記と同様である。
【００５５】
また、図１７(a)〜(e)、図１８(a),(b)に例示するように、半透明膜の補助パターン６４ｂが複数のスリットやドットが配列されたものである場合、そのピッチとしては、特に限定されるものではなく、目的とする第２半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。半透明膜の補助パターンの開口部が複数のスリットやドットが配列されたものである場合も、上記と同様である。
【００５６】
なお、後述する第３実施態様に用いられる階調マスクおける第２半透明領域は、半透明膜の補助パターンの形状がスリット状であり、この半透明膜の補助パターン（スリットパターン）が解像限界以下の寸法をもつものとなる。
【００５７】
第２半透明領域は、上述したように透明基板上に半透明膜の補助パターンのみが設けられた領域である。すなわち、第２半透明領域には、遮光膜は形成されておらず、また半透明膜のメインパターンも形成されていない。
【００５８】
また、第２半透明領域においては、半透明膜の補助パターンの幅およびピッチの少なくともいずれか一方が異なる領域が複数存在していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
【００５９】
第２半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第１半透明領域の透過率よりも高ければ、特に限定されるものではなく、本実施態様に用いられる階調マスクを用いて形成するパターンによって適宜選択される。
【００６０】
第２半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本実施態様に用いられる階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、第２半透明領域の形状としては、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。
【００６１】
（ii）第１半透明領域
本実施態様に用いられる階調マスクは、透明基板上に半透明膜のメインパターンのみが設けられた第１半透明領域を有することが好ましい。図１６に例示する階調マスクにおいては、第２半透明領域７４に半透明膜の補助パターン６４ｂを配置することにより、透過領域７１、遮光領域７２および第１半透明領域７３の各領域の透過率に対して、第２半透明領域７４の透過率を異なるものとすることができる。透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第２半透明領域では透過率が異なるので、上記の階調マスクは、透過率が少なくとも４段階に段階的に変化する多階調のマスクとなる。
【００６２】
上記第１半透明領域では半透明膜のパターンが半透明膜のメインパターンであり、上記第２半透明領域では半透明膜のパターンが微細なパターン状に加工された半透明膜の補助パターンである。そのため、半透明膜を所定のパターンに加工することにより、透過率の異なる第１半透明領域および第２半透明領域を得ることができる。したがって、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で多階調のマスクを得ることができる。
【００６３】
さらに、上記第１半透明領域では半透明膜のメインパターンが形成され、上記第２半透明領域では半透明膜の補助パターンが形成されているため、第２半透明領域は第１半透明領域よりも高い透過率となり、透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第２半透明領域では透過率が異なるものとなる。そのため、上記階調マスクを用いて感光性樹脂層を露光した場合には、各領域の透過率に応じて感光性樹脂層の光反応（硬化反応、酸発生反応）の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、厚みの異なる３種類のパターンを一括形成することができる。したがって、３種類以上のパターンを一括形成する場合に好適である。
【００６４】
なお、本実施態様に用いられる階調マスクにおける半透明膜のメインパターンとは、解像限界以上の寸法をもつものであり、第１半透明領域の全域に形成されている半透明膜の部分をいう。
【００６５】
この半透明膜のメインパターンの寸法および形状は、第１半透明領域、遮光領域、第３半透明領域の寸法および形状に応じて適宜調整される。
【００６６】
第１半透明領域は、透明基板上に半透明膜のメインパターンのみが設けられた領域である。すなわち、第１半透明領域には、遮光膜は形成されておらず、また半透明膜の補助パターンも形成されていない。
【００６７】
第１半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第２半透明領域の透過率よりも低ければ、特に限定されるものではなく、本実施態様に用いられる階調マスクを用いて形成するパターンによって適宜選択される。
【００６８】
第１半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本実施態様に用いられる階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、第１半透明領域の形状としては、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。
【００６９】
（iii）第３半透明領域
本実施態様に用いられる階調マスクは、透明基板上に遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている第３半透明領域を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
【００７０】
図２１に例示するように、第３半透明領域７５は、透明基板６２上に遮光膜の補助パターン６３ｂおよび半透明膜のパターン（図２１では半透明膜のメインパターン６４ａ）が設けられ、遮光膜の補助パターン６３ｂおよび／または開口部６３ｃが解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部６３ｃにて透明基板６２上に半透明膜６４が形成されている領域である。ここで、図２１(a)は図２１(b)のＢ−Ｂ線断面図である。
【００７１】
なお、本実施態様に用いられる階調マスクにおける遮光膜の補助パターンとは、開口部を有し、この遮光膜の補助パターンおよび／または開口部が解像限界以下の寸法をもつものであり、第３半透明領域内で微細なパターン状に形成されている遮光膜の部分をいう。
【００７２】
第３半透明領域では、透明基板上に遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび／または開口部が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されていれば、半透明膜のパターンとしては特に限定されるものではない。例えば、図２２(a)〜(c)に示すように第３半透明領域７５の全域に半透明膜が形成され、半透明膜のメインパターン６４ａとされていてもよく、また図２２(d),(e)に示すように第３半透明領域７５にて遮光膜の補助パターンの開口部６３ｃのみに半透明膜が形成され、半透明膜の補助パターン６４ｂとされていてもよい。
【００７３】
なお、本実施態様に用いられる階調マスクにおける半透明膜のメインパターンとは、解像限界以上の寸法をもつものであり、上述したように第１半透明領域の全域に形成されている半透明膜の部分だけでなく、第３半透明領域の全域に形成されている半透明膜の部分をもいう。
また、本実施態様に用いられる階調マスクにおける半透明膜の補助パターンとは、開口部を有し、この半透明膜の補助パターンおよび／または開口部が解像限界以下の寸法をもつものであり、上述したように第２半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分だけでなく、第３半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分をもいう。
【００７４】
さらに、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されているとは、図２２(a),(b),(d)に例示するように透明基板の一方の面に遮光膜および半透明膜が形成され、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている場合だけでなく、図２２(c),(e)に例示するように透明基板の一方の面に遮光膜が形成され、透明基板の他方の面に半透明膜が形成され、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている場合も含まれる。
【００７５】
第３半透明領域では、遮光膜の補助パターンが解像限界以下の寸法であってもよく、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法であってもよく、遮光膜の補助パターンおよび開口部のいずれもが解像限界以下の寸法であってもよい。これは、目的とする第３半透明領域の透過率に応じて適宜選択される。例えば、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法である場合は、遮光膜の補助パターンが解像限界以下の寸法である場合と比較して、透過率を低くすることができる。
中でも、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法であることが好ましい。上述したように、遮光膜の補助パターンよりも、遮光膜の補助パターンの開口部を微細なパターンとし解像限界以下の寸法とするほうが、透過率をより低くすることができるからである。
【００７６】
遮光膜の補助パターンが解像限界以下の寸法をもつ場合、遮光膜の補助パターンの寸法としては解像限界以下であれば特に限定されるものではなく、目的とする第３半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。同様に、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法をもつ場合、遮光膜の補助パターンの開口部の寸法としては解像限界以下であれば特に限定されるものではなく、目的とする第３半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。
【００７７】
なお、遮光膜の補助パターンおよび開口部の形状等については、上記第２半透明領域の項に記載した半透明膜の補助パターンおよび開口部の形状等と同様であるので、ここでの説明は省略する。
また、半透明膜のメインパターンについては、上記第１半透明領域の項に記載したものと同様であり、半透明膜の補助パターンおよび開口部については、上記第２半透明領域の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００７８】
なお、後述する第３実施態様に用いられる階調マスクにおける第３半透明領域は、遮光膜の補助パターンの形状がスリット状であり、この遮光膜の補助パターン（スリットパターン）が解像限界以下の寸法をもち、さらに第３半透明領域の全域に半透明膜が形成され、半透明膜のパターンが半透明膜のメインパターンであるものとなる。
【００７９】
第３半透明領域には、遮光膜のメインパターンは形成されていない。上述したように、第３半透明領域の全域に半透明膜が形成され、半透明膜のパターンが半透明膜のメインパターンとされる場合には、第３半透明領域には半透明膜の補助パターンは形成されない。一方、第３半透明領域にて遮光膜の補助パターンの開口部のみに半透明膜が形成され、半透明膜のパターンが半透明膜の補助パターンとされる場合には、第３半透明領域には半透明膜のメインパターンは形成されない。
【００８０】
また、第３半透明領域においては、遮光の補助パターンの幅およびピッチの少なくともいずれか一方が異なる領域が複数存在していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
【００８１】
第３半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第１半透明領域の透過率より低く、第２半透明領域の透過率より低ければ、特に限定されるものではなく、本実施態様に用いられる階調マスクを用いて形成するパターンによって適宜選択される。
【００８２】
第３半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本実施態様に用いられる階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、第３半透明領域の形状としては、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。
【００８３】
（iv）第４半透明領域
本実施態様に用いられる階調マスクは、透明基板上に遮光膜の補助パターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板が露出している第４半透明領域を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
【００８４】
図２３に例示するように、第４半透明領域７６は、透明基板６２上に遮光膜の補助パターン６３ｂが設けられ、遮光膜の補助パターン６３ｂおよび／または開口部６３ｃが解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部６３ｃにて透明基板６２が露出している領域である。ここで、図２３(a)は図２３(b)のＣ−Ｃ線断面図である。
【００８５】
なお、本実施態様に用いられるにおける遮光膜の補助パターンとは、開口部を有し、この遮光膜の補助パターンおよび／または開口部が解像限界以下の寸法をもつものであり、上述したように第３半透明領域内で微細なパターン状に形成されている遮光膜の部分だけでなく、第４半透明領域内で微細なパターン状に形成されている遮光膜の部分をもいう。
【００８６】
第４半透明領域では、遮光膜の補助パターンが解像限界以下の寸法であってもよく、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法であってもよく、遮光膜の補助パターンおよび開口部のいずれもが解像限界以下の寸法であってもよい。これは、目的とする第４半透明領域の透過率に応じて適宜選択される。例えば、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法である場合は、遮光膜の補助パターンが解像限界以下の寸法である場合と比較して、透過率を低くすることができる。
【００８７】
遮光膜の補助パターンが解像限界以下の寸法をもつ場合、遮光膜の補助パターンの寸法としては解像限界以下であれば特に限定されるものではなく、目的とする第４半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。同様に、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法をもつ場合、遮光膜の補助パターンの開口部の寸法としては解像限界以下であれば特に限定されるものではなく、目的とする第４半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。
【００８８】
なお、遮光膜の補助パターンおよび開口部の形状等については、上記第２半透明領域の項に記載した半透明膜の補助パターンおよび開口部の形状等と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００８９】
また、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板が露出しているとは、図２３に例示するように、遮光膜の補助パターンの開口部６３ｃにて透明基板６２の両方の面が露出している場合をいう。例えば図２２(c),(e)に示すように、遮光膜の補助パターンの開口部６３ｃにて透明基板６２の一方の面しか露出していない場合は含まれない。
【００９０】
第４半透明領域では、透明基板上に遮光膜の補助パターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板が露出していれば、透明基板上に半透明膜のパターンが形成されていてもよい。例えば図２３に示すように、第４半透明領域７６には、遮光膜の補助パターン６３ｂと同様の位置に、半透明膜の補助パターン６４ｂが形成されていてもよい。
【００９１】
なお、本実施態様に用いられる階調マスクにおける半透明膜の補助パターンとは、開口部を有し、この半透明膜の補助パターンおよび／または開口部が解像限界以下の寸法をもつものであり、上述したように第２半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分、第３半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分だけでなく、第４半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分をもいう。
【００９２】
半透明膜の補助パターンおよび開口部については、上記第２半透明領域の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００９３】
なお、後述する第３実施態様に用いられる階調マスクにおける第４半透明領域は、遮光膜の補助パターンの形状がスリット状であり、この遮光膜の補助パターン（スリットパターン）が解像限界以下の寸法をもつものとなる。
【００９４】
第４半透明領域には、遮光膜のメインパターンおよび半透明膜のメインパターンは形成されていない。
【００９５】
また、第４半透明領域においては、遮光の補助パターンの幅およびピッチの少なくともいずれか一方が異なる領域が複数存在していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
【００９６】
第４半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第１半透明領域の透過率より低く、第２半透明領域の透過率より低ければ、特に限定されるものではなく、本実施態様に用いられる階調マスクを用いて形成するパターンによって適宜選択される。
【００９７】
第４半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本実施態様に用いられる階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、第４半透明領域の形状としては、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。
【００９８】
（ｖ）遮光領域
本実施態様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のメインパターンが設けられた領域である。
なお、本実施態様における遮光膜のメインパターンとは、解像限界以上の寸法をもつものであり、遮光領域の全域に形成されている遮光膜の部分をいう。
【００９９】
遮光領域には、透明基板上に少なくとも遮光膜のメインパターンが形成されていればよく、例えば遮光膜のメインパターンのみが形成されていてもよく、遮光膜のメインパターンおよび半透明膜のパターンが形成されていてもよい。この場合の半透明膜のパターンとしては特に限定されるものではない。
【０１００】
遮光領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本実施態様に用いられる階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、遮光領域の形状としては、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。
【０１０１】
（vi）透過領域
本実施態様に用いられる階調マスクにおける透過領域は、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、遮光膜および半透明膜のいずれも形成されていない。
【０１０２】
透過領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本実施態様に用いられる階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、透過領域の形状としては、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。
【０１０３】
（vii）階調マスク
本実施態様に用いられる階調マスクは、透明基板上に遮光膜および半透明膜がパターン状に形成されたものであり、上述した透過領域、遮光領域および第２半透明領域等を有するものであればよく、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い。例えば、透明基板、遮光膜および半透明膜の順に積層されていてもよく、透明基板、半透明膜および遮光膜の順に積層されていてもよく、半透明膜、透明基板および遮光膜の順に積層されていてもよい。
【０１０４】
また、本実施態様においては、遮光膜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。
なお、低反射層については、後述する第３実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。
【０１０５】
本実施態様に用いられる階調マスクは、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、第２半透明領域における半透明膜の補助パターンまたは開口部の寸法を周期的に変化させることにより、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。
【０１０６】
また、本実施態様においては、半透明膜のメインパターンおよび補助パターン、ならびに遮光膜の補助パターンを組み合わせることにより、４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。例えば図２１および図２３に示すように、階調マスク６１が、透過領域７１、遮光領域７２および第２半透明領域７４の他に、第１半透明領域７３、第３半透明領域７５、第４半透明領域７６を有することにより、多階調化が可能である。この場合、階調マスクは、例えば透過領域、遮光領域、第２半透明領域、および第１半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第２半透明領域、第１半透明領域および第３半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第２半透明領域、および第４半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第２半透明領域、第４半透明領域および第３半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第２半透明領域、第１半透明領域、第４半透明領域および第３半透明領域を有していてもよい。
【０１０７】
なお、階調マスクの用途および大きさ等については、後述する第３実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。
【０１０８】
（２）異種部材の形成方法
本実施態様においては、感光性樹脂からなる複数種の異種部材を同時に形成することができる。
【０１０９】
異種部材の種類としては、複数種であればよく、２種であってもよく、３種以上であってもよい。本実施態様により形成される複数種の異種部材としては、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。形成可能な複数種の異種部材としては、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いが、中でも、厚みや高さが微妙に異なる異種部材を含むことが好ましい。具体的には（１）厚みの異なるスペーサ、（２）透過部用配向制御用突起および反射部用配向制御用突起、（３）配向制御用突起および遮光部、（４）ＲＧＢ用オーバーコート層およびＷ用オーバーコート層などを挙げることができる。
【０１１０】
なお、形成可能な３種以上の異種部材については、後述する第３実施態様と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
また、異種部材の形成方法のその他の点については、第３実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１１１】
３．その他の工程
本実施態様においては、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。
なお、その他の工程については、第３実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１１２】
II．第２実施態様
本発明のカラーフィルタの製造方法の第２実施態様は、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、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複数種の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カラーフィルタの製造方法であって、上記階調マスクは、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透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメイン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の補助パターンおよび上記半透明膜のパターンが設けられ、上記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、上記遮光膜の補助パターンの開口部にて上記透明基板上に上記半透明膜が形成されている第３半透明領域とを有することを特徴とするものである。
【０１１３】
なお、解像限界以下とは、異種部材形成工程での露光における解像限界以下を意味する。
【０１１４】
本実施態様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２４に例示する階調マスク１０１は、透明基板１０２上に遮光膜（１２３ａ，１２３ｂ）および半透明膜（１２４ａ）がパターン状に形成されたものである。階調マスク１０１においては、透明基板１０２のみを有する透過領域１３１と、透明基板１０２上に遮光膜のメインパターン１２３ａが設けられた遮光領域１３２と、透明基板１０２上に遮光膜の補助パターン１２３ｂおよび半透明膜のメインパターン１２４ａが設けられた領域１３５と、透明基板１０２上に半透明膜のメインパターン１２４ａのみが設けられた領域１３３と、透明基板１０２上に遮光膜の補助パターン１２３ｂが設けられた領域１３６とが混在している。そして、領域１３５では遮光膜の補助パターンの開口部１２３ｃが解像限界以下の寸法を有し、領域１３６では遮光膜の補助パターンの開口部１２３ｃが解像限界以下の寸法を有している。
【０１１５】
従来のスリットマスクは、例えば上記の透過領域１３１と、遮光領域１３２と、領域１３６とを有するものである。このような従来のスリットマスクでは、透過領域１３１と遮光領域１３２と領域１３６とで透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の光反応（硬化反応、酸発生反応）（図２４においてはポジ型感光性樹脂の酸発生反応）の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、厚みの異なる複数種の部材１４０ａ、１４０ｄを同時に形成することができる。
【０１１６】
しかしながら、表示装置に製造に用いられるような大型のマスクでは、微細なパターンの線幅は１．０μｍ程度が限界であった。このため、上記の領域１３６にて遮光膜の補助パターンの開口部の寸法をそれ以上小さくすることができない場合には、部材１４０ａの厚みと部材１４０ｄの厚みの中間の厚みの部材が得られるように透過率を調整することができない。
【０１１７】
これに対し、本実施態様に用いられる階調マスクは、上記の領域１３５のような、遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている第３半透明領域を有している。この半透明膜は透過率調整機能を有し、遮光膜よりも透過率が高く、透明基板よりも透過率が低い。そのため、遮光膜を微細なパターン状に加工するとともに、遮光膜の開口部に半透明膜を形成することにより、遮光膜を微細なパターン状に加工するだけの場合と比較して、遮光領域の透過率に対しての微妙な透過率の調整が可能である。したがって、遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている第３半透明領域を設けることにより、部材１４０ａの厚みと部材１４０ｄの厚みの中間の厚みの部材１４０ｅが得られるように透過率を調整することが可能である。
【０１１８】
また、従来の階調マスクは、例えば上記の透過領域１３１と、遮光領域１３２と、領域１３３とを有するものである。このような従来の階調マスクでは、透過領域１３１と遮光領域１３２と領域１３３とで透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の光反応（硬化反応、酸発生反応）（図２４においてはポジ型感光性樹脂の酸発生反応）の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、厚みの異なる複数種の部材１４０ａ、１４０ｃを同時に形成することができる。
【０１１９】
上記の領域１３３の透過率は、半透明膜の厚み等を調整することにより制御することができる。例えば半透明膜の透過率を比較的低くする場合には半透明膜の厚みを厚くする必要がある。しかしながら、半透明膜の厚みが厚すぎて半透明膜の透過率が低すぎると、膜厚分布に対する透過率の割合が大きくなるため、実質的な透過率分布が悪化する。このように、半透明膜の透過率を比較的低くしようとすると不具合があり、部材１４０ａの厚みと部材１４０ｃの厚みの中間の厚みの部材が得られるように透過率を調整することは困難である。
【０１２０】
これに対し、上述したように、本実施態様に用いられる階調マスクは、上記の領域１３５のような、遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている第３半透明領域を有している。この半透明膜は透過率調整機能を有し、遮光膜よりも透過率が高く、透明基板よりも透過率が低い。そのため、遮光膜を微細なパターン状に加工するとともに、遮光膜の開口部に半透明膜を形成することにより、従来の階調マスクのように半透明膜だけで透過率を制御する場合と比較して、遮光領域の透過率に対しての微妙な透過率の調整が可能である。したがって、半透明膜の補助パターンのみが設けられた第２半透明領域を設けることにより、部材１４０ａの厚みと部材１４０ｃの厚みの中間の厚みの部材１４０ｅが得られるように透過率を調整することが可能である。
【０１２１】
このように本実施態様おいては、階調マスクにおける第３半透明領域にて微妙な透過率の調整が可能であり、従来では形成できなかった厚みのパターンを形成することができる。すなわち、本実施態様においては、透過率の設計の幅が広い、所定の階調マスクを用いるので、部材の厚みや高さの制御が容易であり、種々の部材の厚みや高さを容易に設計することができるのである。
【０１２２】
なお、本発明において異種部材とは、厚みおよび高さの少なくともいずれか一つが異なる部材をいう。異種部材の機能は同一であっても異なっていてもよい。ここで、厚みとは、部材自体の厚みであり、高さとは、基板からの高さをいう。
【０１２３】
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。なお、用途については、後述する第３実施態様に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。
【０１２４】
１．感光性樹脂層形成工程
本実施態様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。
【０１２５】
本実施態様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。本実施態様により形成される複数種の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、ポジ型感光性樹脂が好ましく用いられる。上述したように、本実施態様に用いられる階調マスクでは、第３半透明領域にて遮光領域に対する微妙な透過率の調整が可能である。そのため、このような階調マスクを利用した露光では、遮光領域、透過領域および第３半透明領域に応じてポジ型感光性樹脂の酸発生反応に差が生じるので、形状、厚み、高さ等の異なる異種部材を形成するのに有利となる。
【０１２６】
なお、ネガ型感光性樹脂およびポジ型感光性樹脂については、後述する第３実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。
また、感光性樹脂層形成工程のその他の点については、第３実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１２７】
２．異種部材形成工程
本実施態様における異種部材形成工程は、感光性樹脂層を、階調マスクを用いて露光し、現像して、感光性樹脂からなる複数種の異種部材を同時に形成する工程である。
以下、階調マスク、および異種部材の形成方法について説明する。
【０１２８】
（１）階調マスク
本実施態様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透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメイン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の補助パターンおよび上記半透明膜のパターンが設けられ、上記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、上記遮光膜の補助パターンの開口部にて上記透明基板上に上記半透明膜が形成されている第３半透明領域とを有するものである。
【０１２９】
図２５は本実施態様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２５（ａ）は図２５（ｂ）のＤ−Ｄ線断面図である。図２５に例示するように、階調マスク６１は、透明基板６２上に半透明膜６４および遮光膜６３がパターン状に形成されたものである。この階調マスク６１においては、透明基板６２のみを有する透過領域７１と、透明基板６２上に遮光膜のメインパターン６３ａが設けられた遮光領域７２と、透明基板６２上に半透明膜のメインパターン６４ａのみが設けられた第１半透明領域７３と、透明基板６２上に遮光膜の補助パターン６３ｂおよび半透明膜のパターン（図２５においては半透明膜のメインパターン６４ａ）が設けられた第３半透明領域７５とが混在している。そして、第３半透明領域７５では遮光膜の補助パターン６３ｂおよび／または開口部６３ｃが解像限界以下の寸法を有している。
【０１３０】
なお、半透明膜の透過率特性、形成材料、構成、厚みおよび成膜方法等、遮光膜の透過率特性、形成材料、厚み、成膜方法等、透明基板、ならびに階調マスクの製造方法については、第３実施態様に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。また、遮光領域および透過領域については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。以下、本実施態様に用いられる階調マスクのその他の構成について説明する。
【０１３１】
（ｉ）第３半透明領域
本実施態様に用いられる階調マスクにおける第３半透明領域は、透明基板上に遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている領域である。
なお、第３半透明領域については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１３２】
（ii）第１半透明領域
本実施態様に用いられる階調マスクは、図２５に例示するように、透明基板６２上に半透明膜のメインパターン６４ａのみが設けられた第１半透明領域７３を有することが好ましい。図２５に例示する階調マスクにおいては、第３半透明領域に遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンを配置することにより、透過領域、遮光領域および第１半透明領域の各領域の透過率に対して、第３半透明領域の透過率を異なるものとすることができる。透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第３半透明領域では透過率が異なるので、上記の階調マスクは、透過率が少なくとも４段階に段階的に変化する多階調のマスクとなる。
【０１３３】
上記遮光領域には遮光膜のメインパターンが設けられ、上記第１半透明領域には半透明膜のメインパターンが設けられ、上記第３半透明領域には遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられている。そのため、遮光膜および半透明膜をそれぞれ所定のパターンに加工することにより、透過率の異なる遮光領域、第１半透明領域および第３半透明領域を得ることができる。したがって、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で多階調のマスクを得ることができる。
【０１３４】
さらに、上記第１半透明領域では半透明膜のメインパターンが形成され、上記第３半透明領域では遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが形成されているため、第３半透明領域は第１半透明領域よりも低い透過率となり、透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第３半透明領域では透過率が異なるものとなる。そのため、上記階調マスクを用いて感光性樹脂層を露光した場合には、各領域の透過率に応じて感光性樹脂層の光反応光反応（硬化反応、酸発生反応）の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、厚みの異なる３種類のパターンを一括形成することができる。したがって、３種類以上のパターンを一括形成する場合に好適である。
【０１３５】
なお、第１半透明領域については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１３６】
（iii）第２半透明領域
本実施態様に用いられる階調マスクは、図２６に例示するように、透明基板６２上に半透明膜の補助パターン６４ｂのみが設けられ、半透明膜の補助パターン６４ｂおよび開口部６４ｃの少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ第２半透明領域７４を有していてもよい。ここで、図２６(a)は図２６(b)のＥ−Ｅ線断面図である。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
なお、第２半透明領域については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１３７】
（iv）第４半透明領域
本実施態様に用いられる階調マスクは、図２７に例示するように、透明基板６２上に遮光膜の補助パターン６３ｂが設けられ、遮光膜の補助パターン６３ｂおよび開口部６３ｃの少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部６３ｃにて透明基板６２が露出している第４半透明領域７６を有していてもよい。ここで、図２７(a)は図２７(b)のＦ−Ｆ線断面図である。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
なお、第４半透明領域については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１３８】
（ｖ）階調マスク
本実施態様に用いられる階調マスクは、透明基板上に遮光膜および半透明膜がパターン状に形成されたものであり、上述した透過領域、遮光領域および第３半透明領域等を有するものであればよく、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い。例えば、透明基板、遮光膜および半透明膜の順に積層されていてもよく、透明基板、半透明膜および遮光膜の順に積層されていてもよく、半透明膜、透明基板および遮光膜の順に積層されていてもよい。
【０１３９】
また、本実施態様においては、遮光膜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。
なお、低反射層については、後述する第３実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。
【０１４０】
本実施態様に用いられる階調マスクは、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、第３半透明領域における半透明膜の補助パターンまたは開口部の寸法を周期的に変化させることにより、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。
【０１４１】
また、本実施態様においては、半透明膜のメインパターンおよび補助パターン、ならびに遮光膜の補助パターンを組み合わせることにより、４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。例えば図２６および図２７に示すように、階調マスク６１が、透過領域７１、遮光領域７２および第３半透明領域７５の他に、第１半透明領域７３、第２半透明領域７４、第４半透明領域７６を有することにより、多階調化が可能である。この場合、階調マスクは、例えば透過領域、遮光領域、第３半透明領域、および第１半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第３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く、透過領域、遮光領域、第３半透明領域、および第４半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第３半透明領域、第４半透明領域および第２半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第３半透明領域、第１半透明領域、第４半透明領域および第２半透明領域を有していてもよい。
【０１４２】
なお、階調マスクの用途および大きさ等については、後述する第３実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。
【０１４３】
（２）異種部材の形成方法
本実施態様においては、感光性樹脂からなる複数種の異種部材を同時に形成することができる。
【０１４４】
異種部材の種類としては、複数種であればよく、２種であってもよく、３種以上であってもよい。本実施態様により形成される複数種の異種部材としては、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。形成可能な複数種の異種部材としては、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いが、中でも、厚みや高さが微妙に異なる異種部材を含むことが好ましい。具体的には（１）厚みの異なるスペーサ、（２）透過部用配向制御用突起および反射部用配向制御用突起、（３）配向制御用突起および遮光部、（４）ＲＧＢ用オーバーコート層およびＷ用オーバーコート層などを挙げることができる。
【０１４５】
なお、形成可能な３種以上の異種部材については、後述する第３実施態様と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
また、異種部材の形成方法のその他の点については、第３実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１４６】
３．その他の工程
本実施態様においては、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。
なお、その他の工程については、第３実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１４７】
III．第３実施態様
本発明のカラーフィルタの製造方法の第３実施態様は、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、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３種以上の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カラーフィルタの製造方法であって、上記階調マスクは、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透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記半透明膜のパターンが、メインパターンと、上記異種部材形成工程での露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなり、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜の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半透明膜のメインパターンのみが設けられた第１半透明領域と、上記透明基板上に上記半透明膜のスリットパターンのみが設けられた第２半透明領域とを有することを特徴とするものである。
【０１４８】
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１は、本発明によりカラーフィルタにおける厚みの異なるスペーサおよび配向制御用突起を形成する例である。まず、図１（ａ）に示すように、基板１上に遮光部２および着色層３を形成し、この着色層３上に透明電極層４を形成し、さらに透明電極層４上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層５を形成する。次いで、図１（ｂ）に示すように、感光性樹脂層５を階調マスク１１を介して露光する。
【０１４９】
この階調マスク１１は、透明基板１２上に遮光膜１３および半透明膜１４がパターン状に形成されたものである。半透明膜１４のパターンは、メインパターン１４ａと、解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターン１４ｂとから構成されている。階調マスク１１においては、透明基板１２のみを有する透過領域２１と、透明基板１２上に遮光膜１３のパターンおよび半透明膜のメインパターン１４ａが設けられた遮光領域２２と、透明基板１２上に半透明膜のメインパターン１４ａのみが設けられた第１半透明領域２３と、透明基板１２上に半透明膜のスリットパターン１４ｂのみが設けられた第２半透明領域２４とが混在している。
【０１５０】
階調マスク１１の透過領域２１では、露光光がそのまま透明基板１２を透過する。また、第１半透明領域２３では、半透明膜１４が透過率調整機能を有しているので、露光光が所定の透過率で透過する。さらに、第２半透明領域２４では、解像限界以下のスリット幅で半透明膜のスリットパターン１４ｂが形成されているため、第１半透明領域２３よりも高い透過率で、露光光が透過する。また、遮光領域２２では、遮光膜が実質的に露光光を透過しないものであるので、露光光は透過しない。このように、階調マスク１１では、透過領域２１と第１半透明領域２３と第２半透明領域２４と遮光領域２２とで、露光光の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り、形状や厚みの異なる３種の異種部材（高スペーサ３１ａ、低スペーサ３１ｂおよび配向制御用突起３１ｃ）が形成される。
【０１５１】
本発明に用いられる階調マスクにおいては、第１半透明領域に半透明膜のメインパターンが配置され、第２半透明領域に半透明膜のスリットパターンが形成されているので、第１半透明領域と第２半透明領域とで透過率が異なるものとなる。透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第２半透明領域では透過率が異なるので、上記階調マスクは、透過率が少なくとも４段階に段階的に変化する多階調のマスクとなる。本発明においては、このような所定の階調マスクを用いることにより、カラーフィルタを構成する３種以上の異種部材を一回の露光により同時に形成することができる。
【０１５２】
また、本発明のカラーフィルタの製造方法は、所定の階調マスクを用いるので、部材の厚みや高さの制御が容易であるという利点を有する。
図２に例示する階調マスク１０１は、透明基板１０２上に遮光膜１０３および半透明膜１０４がパターン状に形成されたものである。遮光膜１０３のパターンは、メインパターン１０３ａと、解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターン１０３ｂとから構成され、同様に、半透明膜１０４のパターンは、メインパターン１０４ａと、解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターン１０４ｂとから構成されている。階調マスク１０１においては、透明基板１０２のみを有する透過領域１１１と、透明基板１０２上に遮光膜のメインパターン１０３ａが設けられた遮光領域１１２と、透明基板１０２上に遮光膜のスリットパターン１０３ｂが１つ設けられた第１領域１１３と、透明基板１０２上に遮光膜のスリットパターン１０３ｂが３つ設けられた第２領域１１４と、透明基板１０２上に半透明膜のスリットパターン１０４ｂが１つ設けられた第３領域１１５と、透明基板１０２上に半透明膜のメインパターン１０４ａおよび遮光膜のスリットパターン１０３ｂが設けられた第４領域１１６とが混在している。
【０１５３】
従来のスリットマスクでは、第１領域１１３および第２領域１１４のように、遮光膜のスリットパターン１０３ｂのスリット幅やピッチを変えることにより、透過率を調整することができる。このため、透過領域１１１および遮光領域１１２の他に、第１領域１１３および第２領域１１４のような遮光膜のスリットパターンが形成された領域を設けることにより、多階調化していた。図２に示す例では、透過領域１１１と第１領域１１３と第２領域１１４と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り、厚みの異なる３種のパターン１３０ａ、１３０ｂおよび１３０ｃを同時に形成することができる。
【０１５４】
しかしながら、表示装置に製造に用いられるような大型のマスクでは、微細なパターンの線幅は１．０μｍ程度が限界であった。このため、第１領域１１３にて遮光膜のスリットパターン１０３ｂのスリット幅をそれ以上細くすることができない場合には、パターン１３０ａの厚みとパターン１３０ｂの厚みの中間の厚みのパターンが得られるように透過率を調整することができない。同様に、第２領域１１４にて遮光膜のスリットパターン１０３ｂのスリット幅をそれ以上細くすることができず、また遮光膜のスリットパターン１０３ｂのピッチをそれ以上狭くすることができない場合には、パターン１３０ｃの厚みよりも薄いパターンが得られるように透過率を調整することができない。
【０１５５】
これに対し、本発明に用いられる階調マスクは、半透明膜のスリットパターンのみが設けられた第２半透明領域を有するので、例えば半透明膜のスリットパターン１０４ｂが１つ形成された第３領域１１５（第２半透明領域）を設けることにより、パターン１３０ａの厚みとパターン１３０ｂの厚みの中間の厚みのパターン１３０ｄが得られるように透過率を調整することが可能である。また、本発明に用いられる階調マスクは、遮光膜のスリットパターンおよび半透明膜のメインパターンが設けられた第３半透明領域を有していてもよいので、例えば半透明膜のメインパターン１０４ａおよび遮光膜のスリットパターン１０３ｂが形成された第４領域１１６（第３半透明領域）を設けることにより、パターン１３０ｃの厚みよりも薄いパターン１３０ｅが得られるように透過率を調整することが可能である。
【０１５６】
このように本発明おいては、階調マスクの各領域における微妙な透過率の調整が可能であり、従来では形成できなかった厚みのパターンを形成することができる。すなわち、本発明においては、透過率の設計の幅が広い、所定の階調マスクを用いるので、部材の厚みや高さの制御が容易であり、種々の部材の厚みや高さを容易に設計することができる。
【０１５７】
また本発明においては、３種以上の異種部材を１回の露光により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。さらに、３種以上の異種部材を形成するために、露光および現像を繰り返して行う必要がなく、製造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。
【０１５８】
さらに、本発明に用いられる階調マスクにおいては、半透明膜のパターンが、メインパターンと、微細なスリット状に加工されたスリットパターンとから構成されており、半透明膜を所定のパターンに加工することにより、透過率の異なる第１半透明領域および第２半透明領域を得ることができる。したがって、本発明に用いられる階調マスクは、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で製造可能である。
【０１５９】
図３は、本発明によりカラーフィルタにおける厚みの異な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３（ａ）に示すように、基板１上に遮光部２および着色層３を形成し、この着色層３上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層５を形成する。次いで、図２（ｂ）に示すように、感光性樹脂層５を階調マスク１１を介して露光する。
この階調マスク１１は、透明基板１２上に遮光膜１３および半透明膜１４がパターン状に形成されたものであり、透明基板１２のみを有する透過領域２１と、透明基板１２上に遮光膜１３のパターンおよび半透明膜のメインパターン１４ａが設けられた遮光領域２２と、透明基板１２上に半透明膜のメインパターン１４ａのみが設けられた第１半透明領域２３と、透明基板１２上に半透明膜のスリットパターン１４ｂのみが設けられた第２半透明領域２４とを有している。
上記階調マスク１１では、透過領域２１、遮光領域２２、第１半透明領域２３および第２半透明領域２４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、形状や厚みの異なる３種の異種部材（高スペーサ３２ａ、低スペーサ３２ｂおよびオーバーコート層３２ｃ）が形成される。
【０１６０】
図４は、本発明によりカラーフィルタにおけるスペーサおよび配向制御用突起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、非表示領域にスペーサを形成し、透過部および反射部に均一な厚みの配向制御用突起を形成する例である。まず、図４（ａ）に示すように、基板１上に遮光部２および着色層３を形成し、この着色層３上にギャップ調整層６を形成し、そのギャップ調整層６を覆うように透明電極層４を形成し、さらに透明電極層４上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層５を形成する。表示領域のうち、ギャップ調整層６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６が設けられていない領域は透過部ｔである。次いで、図４（ｂ）に示すように、感光性樹脂層５を階調マスク１１を介して露光する。
この階調マスク１１は、透明基板１２上に遮光膜１３および半透明膜１４がパターン状に形成されたものであり、透明基板１２のみを有する透過領域２１と、透明基板１２上に遮光膜１３のパターンおよび半透明膜のメインパターン１４ａが設けられた遮光領域２２と、透明基板１２上に半透明膜のメインパターン１４ａのみが設けられた第１半透明領域２３と、透明基板１２上に半透明膜のスリットパターン１４ｂのみが設けられた第２半透明領域２４とを有している。
上記階調マスク１１では、透過領域２１、遮光領域２２、第１半透明領域２３および第２半透明領域２４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、形状や高さの異なる３種の異種部材（スペーサ３３ａ、透過部用配向制御用突起３３ｂおよび反射部用配向制御用突起３３ｃ）が形成される。
【０１６１】
図５は、本発明によりカラーフィルタにおけるスペーサ、配向制御用突起および遮光部を形成する例である。まず、図５（ａ）に示すように、基板１上に着色層３を形成し、その着色層３上に透明電極層４を形成し、さらに透明電極層４上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層５を形成する。次いで、図５（ｂ）に示すように、感光性樹脂層５を階調マスク１１を介して露光する。
この階調マスク１１は、透明基板１２上に遮光膜１３および半透明膜１４がパターン状に形成されたものであり、透明基板１２のみを有する透過領域２１と、透明基板１２上に遮光膜１３のパターンおよび半透明膜のメインパターン１４ａが設けられた遮光領域２２と、透明基板１２上に半透明膜のメインパターン１４ａのみが設けられた第１半透明領域２３と、透明基板１２上に半透明膜のスリットパターン１４ｂのみが設けられた第２半透明領域２４とを有している。
上記階調マスク１１では、透過領域２１、遮光領域２２、第１半透明領域２３および第２半透明領域２４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、形状や厚みの異なる３種の異種部材（スペーサ３４ａ、配向制御用突起３４ｂおよび遮光部３４ｃ）が形成される。
この場合、感光性樹脂層を形成するためにネガ型感光性樹脂および黒色着色剤を含む感光性樹脂組成物を用いることにより、遮光性を有するスペーサ３４ａ、配向制御用突起３４ｂおよび遮光部３４ｃを得ることができる。
【０１６２】
図６は、本発明によりカラーフィルタにおけるスペーサ、ギャップ調整層およびオーバーコート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、非表示領域にスペーサを形成し、反射部にギャップ調整層を形成し、着色層を覆うように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１上に遮光部２および着色層３を形成し、その着色層３上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層５を形成する。次いで、図６（ｂ）に示すように、感光性樹脂層５を階調マスク１１を介して露光する。
この階調マスク１１は、透明基板１２上に遮光膜１３および半透明膜１４がパターン状に形成されたものであり、透明基板１２のみを有する透過領域２１と、透明基板１２上に遮光膜１３のパターンおよび半透明膜のメインパターン１４ａが設けられた遮光領域２２と、透明基板１２上に半透明膜のメインパターン１４ａのみが設けられた第１半透明領域２３と、透明基板１２上に半透明膜のスリットパターン１４ｂのみが設けられた第２半透明領域２４とを有している。
上記階調マスク１１では、透過領域２１、遮光領域２２、第１半透明領域２３および第２半透明領域２４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、形状や高さの異なる３種の異種部材（スペーサ３５ａ、ギャップ調整層３５ｂおよびオーバーコート層３５ｃ）が形成される。表示領域のうち、ギャップ調整層３５ｂ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３５ｂが設けられていない領域は透過部ｔである。
【０１６３】
図７は、本発明によりカラーフィルタにおけるスペーサおよび厚みの異なるオーバーコート層を形成する例であり、液晶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、スペーサと、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とを形成する例である。
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８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１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３Ｒ、緑色パターン３Ｇおよび青色パターン３Ｂ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。
まず、図７（ａ）に示すように、基板１上に、遮光部２と、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３Ｂから構成される着色層とを形成し、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５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７（ｂ）に示すように、感光性樹脂層５を階調マスク１１を介して露光する。
この階調マスク１１は、透明基板１２上に遮光膜１３および半透明膜１４がパターン状に形成されたものであり、透明基板１２のみを有する透過領域２１と、透明基板１２上に遮光膜１３のパターンおよび半透明膜のメインパターン１４ａが設けられた遮光領域２２と、透明基板１２上に半透明膜のメインパターン１４ａのみが設けられた第１半透明領域２３と、透明基板１２上に半透明膜のスリットパターン１４ｂのみが設けられた第２半透明領域２４とを有している。
上記階調マスク１１では、透過領域２１、遮光領域２２、第１半透明領域２３および第２半透明領域２４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、形状や厚みの異なる３種の異種部材（スペーサ３６ａ、赤色・緑色・青色（ＲＧＢ）用オーバーコート層３６ｂおよび白色（Ｗ）用オーバーコート層３６ｃ）が形成される。
【０１６４】
このように本発明においては、階調マスクが、透過率が４段階以上に段階的に変化するものであるので、この所定の階調マスクを用いることにより、カラーフィルタを構成する、形状、厚み、高さ等の異なる３種以上の種々の異種部材を同時に形成することができる。
【０１６５】
なお、本発明において異種部材とは、厚みおよび高さの少なくともいずれか一つが異なる部材をいう。異種部材の機能は同一であっても異なっていてもよい。ここで、厚みとは、部材自体の厚みであり、高さとは、基板からの高さをいう。
図１に示す例において、高スペーサ３１ａと低スペーサ３１ｂとでは、機能が同一であるが、厚みおよび高さが異なる。また、高スペーサ３１ａおよび低スペーサ３１ｂと、配向制御用突起３１ｃとでは、機能が異なり、厚みおよび高さが異なり、形状も異なる。
図４に示す例において、透過部用配向制御用突起３３ｂと反射部用配向制御用突起３３ｃとでは、機能が同一であり、厚みも同一であるが、高さが異なる。また、スペーサ３３ａと、透過部用配向制御用突起３３ｂおよび反射部用配向制御用突起３３ｃとでは、機能が異なり、厚みおよび高さが異なり、形状も異なる。
図７に示す例において、ＲＧＢ用オーバーコート層３６ｂとＷ用オーバーコート層３６ｃとでは、機能が同一であり、高さも同一であるが、厚みが異なる。また、スペーサ３６ａと、ＲＧＢ用オーバーコート層３６ｂおよびＷ用オーバーコート層３６ｃとでは、機能が異なり、厚みおよび高さが異なり、形状も異なる。
したがって、図１および図３〜図７において、それぞれ得られる３種の部材は異種部材である。
【０１６６】
従来では、図４に例示するような反射部および透過部にそれぞれ配向制御用突起を形成する場合、図４（ａ）に示すように反射部ｒと透過部ｔとで感光性樹脂層５の厚みが異なることがあった。この場合にフォトマスクを用いて一括露光すると、反射部と透過部とで形成される配向制御用突起の厚みが異なるものとなり、透過部に形成された配向制御用突起の厚みが反射部に形成された配向制御用突起の厚みよりも厚くなってしまうという不具合があった。そのため、反射部および透過部に均一な厚みの配向制御用突起を形成するには、露光を複数回行い、透過部に配向制御用突起を形成する工程と反射部に配向制御用突起を形成する工程とを別々に行う必要があった。
これに対し、本発明においては所定の階調マスクを用いるので、基板からの高さの異なる部位に均一な厚みの部材を同時に形成することができる。
【０１６７】
また、従来では、図７に例示するような１ピクセルが４色のサブピクセルで構成されるカラーフィルタにおいてオーバーコート層を形成する場合、図７（ａ）に示すように赤Ｒ・緑Ｇ・青Ｂのサブピクセルでは白Ｗのサブピクセルよりも感光性樹脂層５の厚みが厚くなることがあった。この場合にフォトマスクを用いて一括露光すると、赤・緑・青のサブピクセルと白のサブピクセルとで形成されるオーバーコート層の厚みが異なるものとなり、表面が平坦なオーバーコート層が得られないという不具合があった。
これに対し、本発明においては所定の階調マスクを用いるので、基板からの高さの異なる部位に表面が平坦な部材を形成することもできる。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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３種以上の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、遮光領域、透過領域、第１半透明領域および第２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、形状、厚み、高さ等の異なる異種部材を形成するのに有利となる。
【０１７１】
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、３種以上の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。
【０１７２】
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。例えば図５に示すように、３種以上の異種部材の一つとして遮光部を形成する場合には、ネガ型感光性樹脂にカーボンブラック等の黒色着色剤が添加された感光性樹脂組成物が用いられる。
【０１７３】
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、３種以上の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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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１に示すように、３種以上の異種部材のうち、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１の例においては、高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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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、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３種以上の異種部材を同時に形成する工程である。
以下、階調マスク、および異種部材の形成方法について説明する。
【０１７９】
（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透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記半透明膜のパターンが、メインパターンと、上記異種部材形成工程での露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなり、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜の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半透明膜のメインパターンのみが設けられた第１半透明領域と、上記透明基板上に上記半透明膜のスリットパターンのみが設けられた第２半透明領域とを有するものである。
以下、階調マスクの各構成について説明する。
【０１８０】
（ｉ）半透明膜
階調マスクに用いられる半透明膜は、透明基板上にパターン状に形成され、透過率調整機能を有するものである。また、半透明膜のパターンは、メインパターンと、異種部材形成工程での露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなるものである。
【０１８１】
半透明膜のメインパターンは、第１半透明領域に配置されるものであるが、遮光領域に配置されていてもよい。また、階調マスクが後述する第３半透明領域を有する場合は、この第３半透明領域にも半透明膜のメインパターンが配置される。
この半透明膜のメインパターンの寸法および形状は、第１半透明領域、遮光領域、第３半透明領域の寸法および形状に応じて適宜調整される。
【０１８２】
また、半透明膜のスリットパターンは、第２半透明領域に配置されるものである。
この半透明膜のスリットパターンのスリット幅は、異種部材形成工程での露光における解像限界以下のサイズであれば特に限定されるものではなく、目的とする第２半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。また、半透明膜のスリットパターンのピッチは、特に限定されるものではなく、目的とする第２半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。
【０１８３】
半透明膜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挙げることができる。
【０１８４】
半透明膜の透過率特性の第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。
【０１８５】
上記の３６５ｎｍおよび３００ｎｍでの透過率の差の好ましい範囲は、形成する異種部材によって異なる。例えば、異種部材として厚みの異なるスペーサおよび配向制御用突起を形成する場合は、６．５％〜１３．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは８％〜１２％の範囲内である。また例えば、異種部材として厚みの異なるスペーサおよびオーバーコート層を形成する場合は、６．５％〜１３．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは６．５％〜１０％の範囲内である。
さらに、階調マスクの透過領域と第１半透明領域とに対応して、高さの差が３μｍ以上の異種部材を形成する場合は、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、階調マスクの透過領域と第１半透明領域とに対応して、高さの差が３μｍ以下の異種部材を形成する場合は、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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
上記の４０５ｎｍおよび３００ｎｍでの透過率の差の好ましい範囲は、形成する異種部材によって異なる。例えば、異種部材として厚みの異なるスペーサおよび配向制御用突起を形成する場合は、１０．５％〜２１．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１３％〜１７％の範囲内である。また例えば、異種部材として厚みの異なるスペーサおよびオーバーコート層を形成する場合は、１０．５％〜２１．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１０．５％〜１４．５％の範囲内である。
さらに、階調マスクの透過領域と第１半透明領域とに対応して、高さの差が３μｍ以上である異種部材を形成する場合は、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、階調マスクの透過領域と第１半透明領域とに対応して、高さの差が３μｍ以下である異種部材を形成する場合は、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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
上記の４３６ｎｍおよび３００ｎｍでの透過率の差の好ましい範囲は、形成する異種部材によって異なる。例えば、異種部材として厚みの異なるスペーサおよび配向制御用突起を形成する場合は、１３．５％〜２７．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１８％〜２２％の範囲内である。また例えば、異種部材として厚みの異なるスペーサおよびオーバーコート層を形成する場合は、１３．５％〜２７．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１３．５％〜１７．５％の範囲内である。
さらに、階調マスクの透過領域と第１半透明領域とに対応して、高さの差が３μｍ以上である異種部材を形成する場合は、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、階調マスクの透過領域と第１半透明領域とに対応して、高さの差が３μｍ以下である異種部材を形成する場合は、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。
【０１９０】
また、波長３００ｎｍでの透過率は、半透明膜の厚みおよび形成する異種部材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。
【０１９１】
上記の３００ｎｍでの透過率の好ましい範囲は、形成する異種部材によって異なる。例えば、異種部材として厚みの異なるスペーサおよび配向制御用突起を形成する場合は、１０％〜５０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１５％〜４５％の範囲内である。また例えば、異種部材として厚みの異なるスペーサおよびオーバーコート層を形成する場合は、３．５％〜２０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは５％〜１０％の範囲内である。
さらに、階調マスクの透過領域と第１半透明領域とに対応して、高さの差が３μｍ以上である異種部材を形成する場合は、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、階調マスクの透過領域と第１半透明領域とに対応して、高さの差が３μｍ以下である異種部材を形成する場合は、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。
【０１９２】
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、第１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、第２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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
また、半透明膜の透過率特性の第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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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、カラーフィルタの製造工程において、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。
【０１９７】
さらに、波長３００ｎｍでの透過率は、半透明膜の膜厚および形成する異種部材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。
【０１９８】
上記の３００ｎｍでの透過率の好ましい範囲は、形成する異種部材によって異なる。例えば、階調マスクの透過領域と第１半透明領域とに対応して、高さの差が３μｍ以上の異種部材を形成する場合は、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、階調マスクの透過領域と第１半透明領域とに対応して、高さの差が３μｍ以下の異種部材を形成する場合は、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。
【０１９９】
また、半透明膜の波長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、第１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、第２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。
【０２００】
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。
【０２０１】
第１の態様の透過率特性を有する半透明膜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、半透明膜の形成材料は遮光膜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。
【０２０２】
第１の態様の場合、半透明膜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。
【０２０３】
また、第２の態様の透過率特性を有する半透明膜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は微量の酸素を含んでいてもよい。
【０２０４】
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、半透明膜の形成材料は遮光膜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。
【０２０５】
第２の態様では、半透明膜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とすることができるからである。
特に、半透明膜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の形成材料が遮光膜と同系の材料であることが好ましく、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からである。クロムを用いた半透明膜は、微量の酸素や窒素を含んでいてもよいが、半透明膜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とすることができるからである。
【０２０６】
また、第２の態様では、半透明膜の形成材料として、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。
【０２０７】
半透明膜は、単層であってもよく、複数の層で構成されていてもよい。
【０２０８】
半透明膜の厚みとしては、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。
【０２０９】
半透明膜のパターンは、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。
【０２１０】
（ii）遮光膜
階調マスクに用いられる遮光膜は、透明基板上にパターン状に形成され、実質的に露光光を透過しないものである。
【０２１１】
遮光膜のパターンは遮光領域に配置されるものであり、遮光領域はこの遮光膜のパターンによって画定される。この遮光膜のパターンの寸法および形状は、遮光領域の寸法および形状に応じて適宜調整される。
【０２１２】
また、遮光膜のパターンは、メインパターンと、異種部材形成工程での露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなるものであってもよい。階調マスクが後述する第３半透明領域を有する場合は、遮光膜のメインパターンは遮光領域に配置され、遮光膜のスリットパターンは第３半透明領域に配置される。
【０２１３】
この遮光膜のメインパターンの寸法および形状は、遮光領域の寸法および形状に応じて適宜調整される。
また、遮光膜のスリットパターンのスリット幅は、異種部材形成工程での露光における解像限界以下のサイズであれば特に限定されるものではなく、目的とする第３半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。また、遮光膜のスリットパターンのピッチは、特に限定されるものではなく、目的とする第３半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。
【０２１４】
遮光膜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、上記半透明膜の項に記載した方法と同様である。
【０２１５】
このような遮光膜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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
遮光膜の厚みとしては、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。
【０２１８】
遮光膜のパターンは、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。
【０２１９】
（iii）第１半透明領域および第２半透明領域
階調マスクにおける第１半透明領域は、透明基板上に半透明膜のメインパターンのみが設けられた領域である。すなわち、第１半透明領域には、遮光膜は形成されていない、また半透明膜のスリットパターンも形成されていない。
【０２２０】
階調マスクにおける第２半透明領域は、透明基板上に半透明膜のスリットパターンのみが設けられた領域である。すなわち、第２半透明領域には、遮光膜は形成されていない、また半透明膜のメインパターンも形成されていない。
【０２２１】
また、第２半透明領域においては、半透明膜のスリットパターンのスリット幅およびピッチの少なくともいずれか一方が異なる領域が複数存在していてもよい。例えば図９に示すように、半透明膜のスリットパターン１４ｂが１つ形成された第２半透明領域２４ａと、半透明膜のスリットパターン１４ｂが２つ形成された第２半透明領域２４ｂと、半透明膜のスリットパターン１４ｂが５つ形成された第２半透明領域２４ｃとが混在していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となり、４種以上の異種部材を同時に形成することができる。
【０２２２】
第１半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第２半透明領域の透過率よりも低ければ、特に限定されるものではなく、形成する異種部材によって適宜選択される。
【０２２３】
また、第２半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第１半透明領域の透過率よりも高ければ、特に限定されるものではなく、形成する異種部材によって適宜選択される。
【０２２４】
第１半透明領域および第２半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、形成する異種部材に応じて適宜調整される。例えば、第１半透明領域および第２半透明領域の形状としては、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。
【０２２５】
階調マスクは、図１０に例示するように、透明基板１２上に遮光膜のスリットパターン１３ｂおよび半透明膜のメインパターン１４ａが設けられた第３半透明領域２５を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となり、４種以上の異種部材を同時に形成することができる。この第３半透明領域には、遮光膜のメインパターンおよび半透明膜のスリットパターンは形成されていない。
【０２２６】
第３半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第１半透明領域の透過率より低く、第２半透明領域の透過率より低ければ、特に限定されるものではなく、形成する異種部材によって適宜選択される。
【０２２７】
第３半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、形成する甥種部材に応じて適宜調整される。
【０２２８】
また、階調マスクは、図１０に例示するように、透明基板１２上に遮光膜のスリットパターン１３ｂが設けられた第４半透明領域２６を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となり、４種以上の異種部材を同時に形成することができる。図１０に例示するように、この第４半透明領域２６には、遮光膜のスリットパターン１３ｂと同様の位置に、半透明膜のスリットパターン１４ｂが形成されていてもよい。また、第４半透明領域には、遮光膜のメインパターンおよび半透明膜のメインパターンは形成されていない。
【０２２９】
第４半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第１半透明領域の透過率より低く、第２半透明領域の透過率より低ければ、特に限定されるものではなく、形成する異種部材によって適宜選択される。
【０２３０】
第４半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、形成する異種部材に応じて適宜調整される。
【０２３１】
（iv）透過領域および遮光領域
階調マスクにおける透過領域は、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、遮光膜および半透明膜のいずれも形成されていない。
【０２３２】
階調マスクにおける遮光領域は、透明基板上に遮光膜のパターンが設けられた領域である。遮光領域には、透明基板上に少なくとも遮光膜のパターンが形成されていればよく、例えば遮光膜のパターンのみが形成されていてもよく、遮光膜のパターンおよび半透明膜のパターンが形成されていてもよい。階調マスクが上記第３半透明領域を有する場合は、遮光領域は、透明基板上に遮光膜のメインパターンが設けられた領域となる。
【０２３３】
透過領域および遮光領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、形成する異種部材に応じて適宜調整される。例えば、透過領域および遮光領域の形状としては、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。
【０２３４】
（ｖ）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。
【０２３５】
（vi）階調マスク
階調マスクは、透明基板上に遮光膜および半透明膜がパターン状に形成されたものであり、上述した透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第２半透明領域等を有するものであればよく、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い。例えば、図１に示すように透明基板１２、遮光膜１３および半透明膜１４の順に積層されていてもよく、図１１（ａ）に示すように透明基板１２、半透明膜１４および遮光膜１３の順に積層されていてもよく、図１１（ｂ）に示すように半透明膜１４、透明基板１２および遮光膜１３の順に積層されていてもよい。
【０２３６】
階調マスクにおいては、遮光膜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。
【０２３７】
階調マスクは、透過率が４段階以上に段階的に変化するものである。階調マスクは、４階調の階調マスクに限定されるものではなく、第２半透明領域における半透明膜のスリットパターンのスリット幅およびピッチを周期的に変化させることにより、４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。例えば図９に示すように、半透明膜のスリットパターン１４ｂのピッチを周期的に変化させることにより、３種類の第２半透明領域２４ａ、２４ｂおよび２４ｃの透過率を異なるものとすることができる。
【０２３８】
また、本発明においては、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに遮光膜のスリットパターンを組み合わせることにより、４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。例えば図１０に示すように、階調マスク１１が、透明基板１２上に遮光膜のスリットパターン１３ｂおよび半透明膜のメインパターン１４ａが設けられた第３半透明領域２５や、透明基板１２上に遮光膜のスリットパターン３ｂが設けられた第４半透明領域２６を有していることにより、多階調化が可能である。
【０２３９】
階調マスクの大きさとしては、形成する異種部材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。
【０２４０】
（vii）階調マスクの製造方法
本発明に用いられる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、所望の位置に透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第２半透明領域等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。
【０２４１】
本発明に用いられる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、遮光膜をパターニングし、遮光膜の中間パターンを形成する第１パターニング工程と、遮光膜の中間パターン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、遮光膜の中間パターンおよび半透明膜をパターニングして、遮光膜のパターンならびに半透明膜のメインパターンおよびスリットパターンを形成する第２パターニング工程とを有する製造方法が挙げられる。
【０２４２】
上記の階調マスクの製造方法の例を図１２に示す。
まず、透明基板１２上に遮光膜５３を成膜したマスクブランク５０を準備する（図１２（ａ））。次に、遮光膜５３上にポジ型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５１を形成する（図１２（ｂ））。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５１´を形成する（図１２（ｃ））。この際、得られる階調マスクにおける第１半透明領域２３および第２半透明領域２４では第１レジスト膜５１が除去され、透過領域２１および遮光領域２２では第１レジスト膜５１が残存するようにパターン露光する。そして、第１レジストパターン５１´より露出している遮光膜５３をエッチングし、残存している第１レジストパターン５１´を除去して、遮光膜中間パターン５３´を形成する（図１２（ｄ））。図１２（ａ）〜（ｄ）は第１パターニング工程である。
【０２４３】
次に、遮光膜中間パターン５３´が形成された透明基板１２の全面に、半透明膜５４を成膜する（図１２（ｅ）、半透明膜成膜工程）。
【０２４４】
次に、半透明膜５４上にポジ型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５２を形成する（図１２（ｆ））。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５２´を形成する（図１２（ｇ））。この際、得られる階調マスクにおける透過領域２１では第２レジスト膜５２が除去され、遮光領域２２および第１半透明領域２３では第２レジスト膜５２が残存し、第２半透明領域２４では第２レジスト膜５２がスリット状にパターニングされるようにパターン露光する。そして、第２レジストパターン５２´より露出している半透明膜５４をエッチングし、続いて、下層の遮光膜中間パターン５３´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５２´を除去して、遮光膜１３のパターン、半透明膜のメインパターン１４ａおよびスリットパターン１４ｂを形成する（図１２（ｈ））。図１２（ｆ）〜（ｈ）は第２パターニング工程である。
【０２４５】
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、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。
【０２４６】
また、本発明に用いられる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をパターニングし、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに遮光膜の中間パターンを形成する第１パターニング工程と、遮光膜の中間パターンのみをパターニングして、遮光膜のパターンを形成する第２パターニング工程とを有する製造方法が挙げられる。
【０２４７】
上記の階調マスクの製造方法の例を図１３に示す。
まず、透明基板１２上に半透明膜５４および遮光膜５３がこの順に積層されたマスクブランク５０を準備する（図１３（ａ））。次に、遮光膜５３上にポジ型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５１を形成する（図１３（ｂ））。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５１´を形成する（図１３（ｃ））。この際、得られる階調マスクにおける透過領域２１では第１レジスト膜５１が除去され、遮光領域２２および第１半透明領域２３では第１レジスト膜５１が残存し、第２半透明領域２４では第１レジスト膜５１がスリット状にパターニングされるようにパターン露光する。そして、第１レジストパターン５１´より露出している遮光膜５３をエッチングし、続いて、下層の半透明膜５４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１レジストパターン５１´を除去して、半透明膜のメインパターン１４ａおよびスリットパターン１４ｂ、ならびに遮光膜中間パターン５３´を形成する（図１３（ｄ））。図１３（ａ）〜（ｄ）は第１パターニング工程である。
【０２４８】
次に、半透明膜のメインパターン１４ａおよびスリットパターン１４ｂ、ならびに遮光膜中間パターン５３´が形成された透明基板１２上にポジ型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５２を形成する（図１３（ｅ））。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５２´を形成する（図１３（ｆ））。この際、得られる階調マスクにおける第１半透明領域２３では第２レジスト膜５２が除去され、透過領域２１および遮光領域２２では第２レジスト膜５２が残存し、第２半透明領域２４では半透明膜のスリットパターン１４ｂに対応させて第２レジスト膜５２がスリット状にパターニングされるようにパターン露光する。そして、第２レジストパターン５２´より露出している遮光膜中間パターン５３´をエッチングし、残存している第２レジストパターン５２´を除去して、遮光膜１３のパターンを形成する（図１３（ｇ））。図１３（ｅ）〜（ｇ）は第２パターニング工程である。
【０２４９】
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。
【０２５０】
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。
【０２５１】
（２）異種部材の形成方法
本発明においては、感光性樹脂からなる３種以上の異種部材を同時に形成することができる。
【０２５２】
本発明により形成される３種以上の異種部材としては、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３種以上の異種部材としては、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（１）厚みの異なるスペーサおよび配向制御用突起、（２）厚みの異なるスペーサおよびオーバーコート層、（３）スペーサ、透過部用配向制御用突起および反射部用配向制御用突起、（４）スペーサ、配向制御用突起および遮光部、（５）スペーサ、オーバーコート層およびギャップ調整層、（６）スペーサ、ＲＧＢ用オーバーコート層およびＷ用オーバーコート層などを挙げることができる。
【０２５３】
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。
【０２５４】
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、第２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り、第１半透明領域から露光された部位では第２半透明領域から露光された部位よりもさらに硬化反応が不十分となるので、形状、厚み、高さ等の異なる３種以上の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、第２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り、第１半透明領域から露光された部位では第２半透明領域から露光された部位よりもさらに酸発生反応が不十分となるので、形状、厚み、高さ等の異なる３種以上の異種部材を同時に形成することができる。
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。
【０２５５】
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。
【０２５６】
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。
【０２５７】
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。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。
【０２５８】
また例えば、基板上に遮光部（ブラックマトリックスという場合もある。）を形成する遮光部形成工程を行うことができる。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。
【０２５９】
さらに例えば、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。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。
【０２６０】
また例えば、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。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。
【０２６１】
さらに例えば、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。
【０２６２】
４．用途
本発明の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、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の製造に適用することもできる。
【０２６３】
Ｂ．カラーフィルタ
本発明のカラーフィルタは、上述した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、感光性樹脂からなる複数種の異種部材を有するものであり、この複数種の異種部材を構成する感光性樹脂が同一であるものである。好ましくは、カラーフィルタは、上記感光性樹脂からなる３種以上の異種部材を有する。
なお、異種部材については、上記カラーフィルタの製造方法の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
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。
【０２６４】
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】
【０２６５】
以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明する。
［実施例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。
【０２６６】
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：６２ｃｍ／ｍｉｎ
このとき、酸化窒化炭化クロム膜の膜厚は３５ｎｍとした。酸化窒化炭化クロム膜の分光スペクトルを図１４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、半透明膜のメインパターンおよびスリット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、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに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。
【０２６７】
（カラーフィルタの作製）
基板として、大きさが３００ｍｍ×４００ｍｍ、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。
【０２６８】
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。
【０２６９】
＜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
【０２７０】
＜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
【０２７１】
＜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
【０２７２】
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。
【０２７３】
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。
【０２７４】
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。
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。
【０２７５】
次に、透明電極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
【０２７６】
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、凸形状の３種類のパターンを同時に形成した。この３種類のパターン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。結果を表１に示す。
【０２７７】
【表１】
【０２７８】
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（セル保持用カラムスペーサ）、および配向制御用突起を所望の寸法にて形成することができた。
【０２７９】
［実施例２］
（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。
【０２８０】
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１４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、半透明膜のメインパターンおよびスリット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、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに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。
【０２８１】
（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。
【０２８２】
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。
【０２８３】
＜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
【０２８４】
＜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
【０２８５】
＜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
【０２８６】
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。
【０２８７】
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。
【０２８８】
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。
【０２８９】
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
【０２９０】
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、３種類のパターンを同時に形成した。この３種類のパターンの一部について断面形状を走査型電子顕微鏡にて観察し、また３種類のパターンの寸法等を測定した。結果を表２に示す。
【０２９１】
【表２】
【０２９２】
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（セル保持用カラムスペーサ）、およびオーバーコート層を同時に形成することができた。
【０２９３】
［比較例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、所望の遮光膜のメインパターンおよびスリット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、所望の遮光膜のメインパターンおよびスリットパターンを得た。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。
【０２９４】
次いで、遮光膜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：６２ｃｍ／ｍｉｎ
このとき、酸化窒化炭化クロム膜の膜厚は３５ｎｍとした。酸化窒化炭化クロム膜の分光スペクトルを図１４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、半透明膜のメイン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）で半透明膜をエッチングし、半透明膜のメインパターンを得た。エッチングは半透明膜に対して行った。
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、透過領域、遮光領域（遮光膜メインパターン）、第１半透明領域（半透明膜メインパターン）および第４半透明領域（遮光膜スリットパターン）を有する階調マスクを得た。
【０２９５】
（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、着色層および透明電極層を形成した。
【０２９６】
次に、透明電極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
【０２９７】
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、凸形状の３種類のパターンを同時に形成した。この３種類のパターン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。結果を表３に示す。
【０２９８】
【表３】
【０２９９】
上記の階調マスクを露光プロセスに用いた場合には、所望の高さを有するスペーサを形成できなかった。
【０３００】
［実施例３］
（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。
【０３０１】
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。
＜成膜条件＞
・ガス流量比 Ａｒ：Ｎ２＝４：１
・パワー：１．３ｋＷ
・ガス圧：３．５ｍＴｏｒｒ
・基板搬送速度：６５ｃｍ／ｍｉｎ
半透明膜の膜厚は１０ｎｍとした。半透明膜の分光スペクトルを図２８(a)に示す。
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、半透明膜のメインパターンおよびスリット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、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに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、透過領域、遮光領域（遮光膜メインパターン）、第１半透明領域（半透明膜メインパターン）および第３半透明領域（遮光膜補助パターン・半透明膜スリットパターン）を有する階調マスクを得た。
【０３０２】
（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、着色層および透明電極層を形成した。
【０３０３】
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 LC130)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：６０ｍＪ／ｃｍ２（Ｉ線換算）
・露光ギャップ：１５０μｍ
【０３０４】
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、凸形状の３種類のパターンを同時に形成した。この３種類のパターン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。結果を表４に示す。
【０３０５】
【表４】
【０３０６】
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（セル保持用カラムスペーサ）、および配向制御用突起を所望の寸法にて形成することができた。
【０３０７】
［比較例２］
（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。
【０３０８】
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（第１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：Ｎ２＝４：１
・パワー：１．３ｋＷ
・ガス圧：３．５ｍＴｏｒｒ
・基板搬送速度：６５ｃｍ／ｍｉｎ
第１半透明膜の膜厚は１０ｎｍとした。第１半透明膜の分光スペクトルを図２８(a)に示す。
次に、第１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、第１半透明膜のメイン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）で第１半透明膜をエッチングし、第１半透明膜のメインパターンを得た。エッチングは第１半透明膜に対して行った。
【０３０９】
次いで、遮光膜中間パターンおよび１半透明膜のメイン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（第２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：Ｎ２＝４：１
・パワー：１．３ｋＷ
・ガス圧：３．５ｍＴｏｒｒ
・基板搬送速度：４５ｃｍ／ｍｉｎ
第２半透明膜の膜厚は３０ｎｍとした。第２半透明膜の分光スペクトルを図２８(b)に示す。
次に、第２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、第２半透明膜のメイン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）で第２半透明膜および遮光膜をエッチングし、第２半透明膜のメインパターンを得た。エッチングは第２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、透過領域、遮光領域（遮光膜メインパターン）、半透明領域a（第１半透明膜メインパターン）および半透明領域b（第２半透明膜メインパターン）を有する階調マスクを得た。
【０３１０】
（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、着色層および透明電極層を形成した。
【０３１１】
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 LC130)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：６０ｍＪ／ｃｍ２（Ｉ線換算）
・露光ギャップ：１５０μｍ
【０３１２】
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、凸形状の３種類のパターンを同時に形成した。この３種類のパターン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。結果を表５に示す。
【０３１３】
【表５】
【０３１４】
比較例２と実施例３とでは同様の結果が得られた。比較例２では、実施例３と比較してマスク作製に約１．５倍のコストがかかることから、本発明の構成の階調マスクを用いることにより、コスト削減を図れることが確認された。
【符号の説明】
【０３１５】
１ … 基板
２ … 遮光部
３ … 着色層
４ … 透明電極層
５ … 感光性樹脂層
１１、６１ … 階調マスク
１２、６２ … 透明基板
１３、６３ … 遮光膜
１３ａ … 遮光膜のメインパターン
１３ｂ … 遮光膜のスリットパターン
６３ｂ … 遮光膜の補助パターン
６３ｃ … 遮光膜の補助パターンの開口部
１４、６４ … 半透明膜
１４ａ … 半透明膜のメインパターン
１４ｂ … 半透明膜のスリットパターン
６４ｂ … 半透明膜の補助パターン
６４ｃ … 半透明膜の補助パターンの開口部
２１、７１ … 透過領域
２２、７２ … 遮光領域
２３、７３ … 第１半透明領域
２４、７４ … 第２半透明領域
２５、７５ … 第３半透明領域
２６、７６ … 第４半透明領域
３１ａ … 高スペーサ
３１ｂ … 低スペーサ
３１ｃ … 配向制御用突起
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、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複数種の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カラーフィルタの製造方法であって、
前記階調マスクは、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透過率調整機能を有する半透明膜（位相差が実質的に使用波長の半波長またはその奇数倍になる半透明膜を除く。）とを有し、前記透明基板のみを有する透過領域と、前記透明基板上に前記遮光膜のメイン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半透明膜の補助パターンのみが設けられ、前記半透明膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法をもつ第２半透明領域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２】
前記階調マスクが、前記透明基板上に前記遮光膜の補助パターンおよび前記半透明膜のパターンが設けられ、前記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、前記遮光膜の補助パターンの開口部にて前記透明基板上に前記半透明膜が形成されている第３半透明領域を有することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
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、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複数種の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カラーフィルタの製造方法であって、
前記階調マスクは、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透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、前記透明基板のみを有する透過領域と、前記透明基板上に前記遮光膜のメイン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の補助パターンおよび前記半透明膜のパターンが設けられ、前記遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法をもち、前記遮光膜の補助パターンの開口部にて前記透明基板上に前記半透明膜が形成されている第３半透明領域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４】
前記階調マスクにおいて、前記第３半透明領域の全域に前記半透明膜が形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
前記階調マスクが、前記透明基板上に前記半透明膜のメインパターンのみが設けられた第１半透明領域を有することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項６】
前記階調マスクにおいて、前記補助パターンの形状がスリット状であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項７】
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、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３種以上の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カラーフィルタの製造方法であって、
前記階調マスクは、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透過率調整機能を有する半透明膜（位相差が実質的に使用波長の半波長またはその奇数倍になる半透明膜を除く。）とを有し、前記半透明膜のパターンが、メインパターンと、前記異種部材形成工程での露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなり、前記透明基板のみを有する透過領域と、前記透明基板上に前記遮光膜の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半透明膜のメインパターンのみが設けられた第１半透明領域と、前記透明基板上に前記半透明膜のスリットパターンのみが設けられた第２半透明領域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８】
前記遮光膜のパターンが、メインパターンと、前記異種部材形成工程での露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなり、前記遮光領域が、前記透明基板上に前記遮光膜のメインパターンが設けられた領域であり、前記階調マスクが、さらに前記透明基板上に前記遮光膜のスリットパターンおよび前記半透明膜のメインパターンが設けられた第３半透明領域を有することを特徴とする請求項７に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれかに記載の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。
【請求項１】
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、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複数種の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カラーフィルタの製造方法であって、
前記階調マスクは、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透過率調整機能を有する半透明膜（位相差が実質的に使用波長の半波長またはその奇数倍になる半透明膜を除く。）とを有し、前記透明基板のみを有する透過領域と、前記透明基板上に前記遮光膜のメイン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半透明膜の補助パターンのみが設けられ、前記半透明膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法をもつ第２半透明領域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２】
前記階調マスクが、前記透明基板上に前記遮光膜の補助パターンおよび前記半透明膜のパターンが設けられ、前記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、前記遮光膜の補助パターンの開口部にて前記透明基板上に前記半透明膜が形成されている第３半透明領域を有することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
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、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複数種の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カラーフィルタの製造方法であって、
前記階調マスクは、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透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、前記透明基板のみを有する透過領域と、前記透明基板上に前記遮光膜のメイン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の補助パターンおよび前記半透明膜のパターンが設けられ、前記遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法をもち、前記遮光膜の補助パターンの開口部にて前記透明基板上に前記半透明膜が形成されている第３半透明領域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４】
前記階調マスクにおいて、前記第３半透明領域の全域に前記半透明膜が形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
前記階調マスクが、前記透明基板上に前記半透明膜のメインパターンのみが設けられた第１半透明領域を有することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項６】
前記階調マスクにおいて、前記補助パターンの形状がスリット状であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項７】
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、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３種以上の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カラーフィルタの製造方法であって、
前記階調マスクは、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透過率調整機能を有する半透明膜（位相差が実質的に使用波長の半波長またはその奇数倍になる半透明膜を除く。）とを有し、前記半透明膜のパターンが、メインパターンと、前記異種部材形成工程での露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなり、前記透明基板のみを有する透過領域と、前記透明基板上に前記遮光膜の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半透明膜のメインパターンのみが設けられた第１半透明領域と、前記透明基板上に前記半透明膜のスリットパターンのみが設けられた第２半透明領域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８】
前記遮光膜のパターンが、メインパターンと、前記異種部材形成工程での露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなり、前記遮光領域が、前記透明基板上に前記遮光膜のメインパターンが設けられた領域であり、前記階調マスクが、さらに前記透明基板上に前記遮光膜のスリットパターンおよび前記半透明膜のメインパターンが設けられた第３半透明領域を有することを特徴とする請求項７に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれかに記載の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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１３−１０１３６１（Ｐ２０１３−１０１３６１Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２７３７４０（Ｐ２０１２−２７３７４０）
【出願日】平成２４年１２月１４日（２０１２．１２．１４）
【分割の表示】特願２００７−１９０９９１（Ｐ２００７−１９０９９１）の分割
【原出願日】平成１９年７月２３日（２００７．７．２３）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１２月１４日（２０１２．１２．１４）
【分割の表示】特願２００７−１９０９９１（Ｐ２００７−１９０９９１）の分割
【原出願日】平成１９年７月２３日（２００７．７．２３）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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