JP2007258336A - 薄膜パターン化用マスクとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有機高分子層を形成した基板上に薄膜をパターン形成する際に使用する薄膜パターン化用マスクにおいて、基板上に形成された有機高分子膜にキズをつけることなく、薄膜のパターン化が可能な薄膜パターン化用マスクを提供する。
【解決手段】有機高分子層４が形成された基板２上に薄膜パターン３を形成するための開口部と、薄膜パターンを形成しないようにする遮蔽部とを有し、該遮蔽部の該有機高分子層と接触する側の面に突起部６を有する薄膜パターン形成用マスク１の製造方法であって、該突起部側面および該突起部頂部の少なくとも一部に熱可塑性樹脂を塗布し、その後熱処理することを特徴とする薄膜パターン形成用マスクの製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板にパターンを形成するための薄膜パターン化用マスクに関する。さらに述べるならば、本発明は、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）などに利用されるカラーフィルタ上に透明導電膜をパターン化して成膜する際に好ましく用いられる薄膜パターン化用マスクに関する。

カラーフィルタの製造工程は、ガラス等の透明基板上に真空成膜法等を用いてクロムを成膜した後、フォトレジストを塗布し、フォトマスクを配置して露光、現像、クロムエッチング、フォトレジスト剥離を行い、パターン状のブラック遮光層を形成する。特に最近では地球環境への影響を考慮して、有害なクロムを使用せず、遮光性樹脂をブラック遮光層として使用する樹脂ブラックマトリックス（ＢＭ）が開発・生産されている。また、ブラック遮光層を設けず、着色層を重ね合わせて遮光層を形成するタイプのカラーフィルタも開発・生産されている。次にブラック遮光層の上から、１色目の着色層用有機高分子材料を塗布した後、フォトマスクを配置して露光し、その後現像を行い、１色目のカラーパターンを形成し、同様にして２色目以降のカラーパターンを形成する。最後に液晶駆動用の電極として用いられる透明な導電性の薄膜をカラーパターン上に形成する工程を経てカラーフィルタが完成する。この時、必要に応じてカラーパターンと透明導電膜の間に、画素の保護やカラーパターンの平坦化を目的として透明有機高分子材料からなるオーバーコート層を形成する場合もある。この透明導電膜には高い光線透過率と低い抵抗値が必要とされており、これらの点から好適な材料として酸化錫を添加した酸化インジウム（ＩＴＯ）が広く利用されている。ＩＴＯの成膜方法としてはスパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などの各種成膜方法が知られているが、いずれも真空に近い減圧雰囲気下で基板を加熱することが必要であり、最近では比較的低温で高い光線透過率と低い抵抗値が得られるスパッタリング法によることが多い。

導電膜をパターン化する方法としては、成膜後にフォトリソ加工などを用いてパターン化するエッチング法や、成膜時にパターン形成部が開口部となっているマスクを使用して膜形成・パターン化を行うマスク成膜法が知られている。しかし前者のエッチング法ではフォトリソ工程を必要とするため工程が長く、コストが高くなるため、ＴＦＴ用のカラーフィルタには使用しづらい欠点がある。そのため、一般的には後者の金属マスクを使用するマスク成膜法が採用されている。

マスク成膜では、マスクと基板との間に隙間が生じるとこの隙間に導電膜が回り込んで成膜されるため、パターンの周辺部がボケてしまう。このボケはパターン精度を劣化させる要素であり、さらにパターンエッジがボケて視認しにくくなるために、パターンの精度、寸法の測定が困難になり、ひいてはパターン精度の管理が困難になる問題を発生させる。またこの回り込みによりパターン外に導電膜が形成されるため絶縁不良などの電気的な問題も発生する。これら問題を解決するためには、マスクと基板との隙間を無くす、すなわちマスクと基板とを密着させることが重要になる。しかし基板とマスクとを隙間無く完全に密着させた場合、前記導電膜のパターンボケは完全に防止することができるものの、マスクと基板とが接触した箇所において、マスクと基板との擦れによるキズが発生する。特にマスクの開口部端はカラーフィルタのブラックマトリックスの額縁部と重なり合うため、マスクの微妙なズレや摩擦によりブラックマトリックスへキズを生じやすく、ブラックマトリックス部の白ヌケ欠点を発生させカラーフィルタの品質低下を引き起こす。この問題を解決するため、マスクの基板と接する両側の開口部端に樹脂製のスペーサを設ける、もしくは開口部端に樹脂を塗布することによりマスクとブラックマトリックスとの接触を防止する方法が提案されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。しかしながら前者の樹脂製スペーサを設ける方法では、マスクの開口部端の外側にまで樹脂が形成されるため、成膜する膜のパターン形状が樹脂膜の形状に依存してしまう。またシート状樹脂を使用する場合は、シートとマスクとの密着力を高めることが難しく部分的にシートに浮きが生じボケが発生する問題がある。一方後者のマスクの開口部端に樹脂を塗布する方法では、開口部端に樹脂を均一に塗布することが難しく、部分的に樹脂が開口部側へとはみ出し、樹脂がはみ出した箇所は膜形成時の影となるため、パターンの加工精度が安定しない問題がある。さらに両者に共通する問題点として樹脂からの脱ガスの影響がある。樹脂膜は、金属マスクと比較し成膜時の加熱や真空引きによりガスを発生しやすく、その発生したガスが成膜する薄膜中に取り込まれ、膜の品質に悪影響を与える。特に開口部端に樹脂層が存在する場合、開口部端近傍つまり膜のパターン境界部の膜特性が膜のパターン中央部と大きく異なる問題が発生する。

一方、ブラックマトリックスとマスクとが接触する箇所のマスクをハーフエッチングしブラックマトリックスとマスクとの接触を最小限にする方法が提案されている（例えば特許文献１、特許文献３参照）。しかしこの方法においては、マスクの開口部端付近で発生するキズについては抑制できるものの、開口部端以外の箇所つまりマスクに完全に覆われている箇所についてはマスクと基板とが直接接触しているため、基板の脱着・搬送時や成膜時の基板への加熱によるマスクおよび基板の熱膨張時など、マスクと基板との接触に起因するキズが必ず発生する問題がある。

特に近年の液晶表示装置のますますの高性能化・高詳細化が進むにつれ額縁外の微少なキズや汚れも表示不良の原因となる問題が発生してきた。中でも携帯電話やＰＤＡなどのモバイル機器用の中小型液晶表示装置においては、表示部以外の箇所を狭くすることが、モバイル機器自体の小型化につながるため、可能な限り表示部近くに駆動回路を形成する傾向がある。しかしこの駆動回路は一般的に半導体により形成されているため光が当たると、光電作用により回路が誤動作を引き起こす。そのためカラーフィルタ側には光を遮光するための遮光膜が必要となり、結果的に表示部以外の箇所つまり駆動回路を形成する箇所にも遮光層を形成する必要が出てきた。その結果、従来のカラーフィルタではマスクと基板とが接触する箇所（導電膜を形成しない箇所）はカラーフィルタを形成する有機高分子層は形成されておらず、キズの発生しにくいガラスの状態であったのに対し、近年、画素外の導電膜を形成しない箇所にも画素内と同様に遮光層や着色層、オーバーコート層が形成されるようになってきた。

このようにマスクが接触する箇所が、堅くてキズの入りにくいガラス基板から、柔らかくキズの発生しやすいカラーフィルタを構成する有機高分子樹脂膜へと変化するのに伴い画素外でのキズの発生量も増加してきている。またこれら有機高分子樹脂膜へキズが発生した場合、キズにより剥離した有機高分子片がカラーフィルタの画素上に再付着し、その再付着が突起異物や汚れとなり液晶表示装置の表示不良・歩留まりの低下を引き起こす問題が増加してきている。さらに前記したよう表示部近傍に駆動回路が設けられた液晶表示装置の場合、マスクにより駆動回路上に位置する遮光層にキズが入ると、入射する光から駆動回路を隠蔽できず、回路の誤動作を招く問題が発生する。

これらの問題点の解決策としては、基板と接触する側の面に凹凸を形成して基板とマスクとの接触面積を最小化する方法が提案されている（特許文献４参照）。しかし基板とマスクの接触面積の低下により、基板とマスクの固定の際の接触部分の単位面積当たりの密着力が逆に上昇し、応力集中により、樹脂層と主にマスクの凹凸部との接触部分にキズが発生するという問題が新たに発生する。

また、かかる凹凸部分にポリイミド樹脂コーティングを施し、当該部分におけるキズ発生を抑制する方法が提案されている（特許文献５）。しかし、実際は、かかる方法においては、凹凸部分のコーティング樹脂の断面は、平らな形状とはならず、粘調なポリイミド樹脂溶液をスクリーン印刷や転写法等の方法でマスクにパターン塗布する際、塗液が凹凸部分に乗り上げることにより、断面形状が不自然に盛り上がり、完成した乾燥後のマスクにおいてもこの形状が殆ど変化することなく不可避的に保持され、凹凸部に樹脂の盛り上がりが形成されないマスクを製造することは極めて難しい。

このようなマスクで成膜を実施した場合、遮光層にて入射光を通過させてしまうほどの明らかなるキズに対する発生は抑制されるものの、かかる盛り上がり部分がカラーフィルタに押し当てられることによって、遮光層へコーティング部分が押し当てられた際のキズ跡は依然として発生し、カラーフィルタとしての外観品位を著しく低下させるとともに、対向基板と貼り合わせた際のセルギャップが一部不均一になることによる表示ムラの発生に繋がるという問題を解消することは非常に困難である。

したがって、前述したような近年のより一層のカラーフィルタの高品位化への要求の観点から、マスクと基板上の樹脂層との接触において、更なるキズ発生を防止することが切望されていた。
特開平１０−３９２８９号公報 特開平９−１４３６７７号公報 特開平７−１５９９８２号公報 特開２００２−３８２５４号公報 特開２００５−０７７８０６号公報

本発明の目的は、上記欠点を解消するために、マスクと基板とが接触する箇所、中でもマスクと有機高分子層が接触する箇所でのキズの発生を防止し、液晶表示装置の表示不良・歩留まりの低下を防止することができる導電膜パターン化用マスクを提供することである。

上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成をとる。すなわち
（１） 有機高分子層が形成された基板上に薄膜パターンを形成するための開口部と、薄膜パターンを形成しないようにする遮蔽部とを有し、該遮蔽部の該有機高分子層と接触する側の面に突起部を有する薄膜パターン形成用マスクの製造方法であって、該突起部側面および該突起部頂部の少なくとも一部に熱可塑性樹脂を塗布し、その後熱処理することを特徴とする薄膜パターン形成用マスクの製造方法。
（２） 熱可塑性樹脂の熱処理が、該樹脂の有するガラス転移温度の±１０℃の範囲内で５〜１０分間加熱処理するものであることを特徴とする（１）に記載の薄膜パターン形成用マスクの製造方法。
（３） 熱可塑性樹脂が非晶性熱可塑性樹脂であることを特徴とする（１）または（２）に記載の薄膜パターン形成用マスクの製造方法。
（４） 非晶性熱可塑性樹脂がポリアミドイミド樹脂であることを特徴とする（３）に記載の薄膜パターン形成用マスク。
（５） （１）〜（４）のいずれかに記載の製造方法によって得られた薄膜パターン形成用マスクであって、熱可塑性樹脂が塗布・熱処理された樹脂膜の端部のうち開口部に最も近い端部とマスクの開口部端との距離が０．３ｍｍ以上であることを特徴とする薄膜パターン形成用マスク。
（６） 樹脂膜の膜厚が３０μｍ以下であり、突起部の角部に形成された樹脂膜の曲率半径が０．２５ｍｍ以上であることを特徴とする（５）に記載の薄膜パターン形成用マスク。
（７） マスクの開口部端がハーフエッチングされており、少なくとも開口部端から０．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲内に突起部側面が存在することを特徴とする（５）または（６）に記載の薄膜パターン化用マスク。

マスクと基板とが接触する箇所、中でもマスクと有機高分子層が接触する箇所でのキズの発生が防止され、液晶表示装置の表示不良・歩留まりの低下を防止することができる。

本発明は基板にパターンを形成するためのマスクとその製造方法であって、マスクの有機高分子層と接触する面の表層に突起部を形成し、かつ有機高分子層と接する突起部に樹脂膜をコーティングしたことを特徴とする薄膜パターン化用マスクである。

本発明のマスクが好適に使用される少なくとも有機高分子層を形成した基板の有機高分子層の材質は特に限定されず、１８０℃以上のアニール処理でも軟化、分解、着色を生じない材料を用いることができ、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、アクリル樹脂、ポリビニールアルコール樹脂、メラミン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、テトラフルオロエチレン樹脂、シリコーン樹脂およびこれらの混合物などが好ましく用いられる。中でもカラーフィルタとして使用する場合には耐熱性、密着性に優れているポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂が好ましく、塗布後の加熱処理工程において、一時的な熱可塑性を有することにより断面形状が調整する目的によりポリアミドイミド樹脂がより好ましい。

本発明のマスクが好適に使用される基板は、特に限定されず、光線透過率が高く、機械的強度、寸法安定性が優れたガラスが最適であるが、他にポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂などのプラスチック板も使用できる。

本発明のマスクを構成する材質は、特に限定されないが、基板と同一材質、すなわちガラスやプラスチック板が好ましい。また、取扱性、耐久性、加工性および熱膨張係数を配慮した金属も好ましく、タングステン、モリブデン、鉄、クロム、ニッケル、チタン、ステンレス、アルミニウム、４２アロイなどの多くの金属もしくは合金の板から選定することができる。

本発明のマスクの厚みは特に限定はされないが、０．０５ｍｍ〜３ｍｍの範囲が好ましく、より好ましくは０．２〜０．７ｍｍの範囲である。０．０５ｍｍ未満では取り扱いが難しく生産性が悪くなるのに加え、マスクの強度が著しく低いため突起部の形成が難しく、またマスクが歪みやすいため基板とマスクとの密着力も悪くなりボケが発生しやすくなるため好ましくない。一方、３ｍｍを越えた場合はマスクの加工が難しく、マスクの製作コストが高くなるため好ましくない。

本発明のマスクは、薄膜をパターン化して成膜するためのマスクとして使用できる。薄膜の材質は特に限定はされないが、例えば有機高分子層よりなるカラーフィルタ上に形成する導電性薄膜としては、酸化インジウム、酸化スズ、酸化インジウムと酸化スズの混合物（以下、ＩＴＯと称する）、金、銀、銅、アルミニウム、パラジウム、白金、クロムなどの単体もしくは混合物、もしくは積層体からなり、厚みは１０〜５０００オングストロームのものが好適に使用される。

本発明の薄膜パターン形成用マスクの製造方法は、マスクの少なくとも前記有機高分子層と接触する側の面に突起部を形成し、突起部側面と該突起部頂部の少なくとも一部に熱可塑性樹脂を塗布し、その後熱処理することを特徴とする薄膜パターン形成用マスクの製造方法である。

この時、コーティング後の樹脂膜の膜厚ｄが３０μｍ以下であり、且つ突起部角部の樹脂膜の曲率半径がｒ＝０．２５ｍｍ以上の断面形状を形成するように樹脂膜のコーティングを実施する。ここで、角部とは、マスクがハーフエッチされ、板厚が薄くなる境界で、断面形状が凸になる部分の位置を言う。ここで、角部とは、マスクがハーフエッチされ、板厚が薄くなる境界で、断面形状が凸になる部分の位置を言う。

これによってカラーフィルタとマスクとの接触面積を少なくし、かつ、突起部が直接基板と接触することによるキズ発生を完全に防止することができる。ここで、突起部側面とは、マスクに形成した突起を含む凹凸の凹部から凸部もしくは凸部から凹部へと変化する段差が形成されている境界部分を言う。また、コーティング後の樹脂のトータル高さとは、前記突起部頂部と、樹脂コーティング膜の最頂部までの距離を言う。本発明の樹脂膜をコーティングする場合、マスクと基板との接触部分（突起部）は、突起部側面を起点として、突起部の内側（開口部と反対側）に向かって少なくとも１ｍｍまでをコーティングする。

トータル高さｄとは、樹脂膜の頂部Ｘと直線ＡＢ（突起部頂部）との距離によって定義される。また、コーティング後の樹脂膜の曲率半径ｒとは、上記点Ｘから１０μｍだけ直線ＡＢに近い線分ＹＺの２分の１の長さを以て定義される。

更に、樹脂膜端部とは、突起部側面にコーティングされた樹脂膜の表面を表す曲線と直線ＣＤが交わる点Ｎとして定義される。

コーティングする樹脂膜の材質は薄膜形成時の加熱による劣化を防ぐために１８０℃以上の耐熱性を有し、かつ真空中での成膜時に樹脂からの放出ガスの影響で薄膜の膜質が変化することを防止するため、脱ガスの少ない材料を選択することが好ましい。これらの点から、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、テトラフルオロエチレン樹脂、またはシリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などが好ましく用いられる。なかでもポリイミド樹脂／ポリアミドイミド樹脂もしくはこれらの混合物が耐熱性の点から好ましく、塗布後の熱処理の過程において、一時的に熱可塑性を有することにより断面形状の調整が比較的容易であり、最終的に不溶不融となる非晶性熱可塑性樹脂であるポリアミドイミド樹脂がもっとも好ましい。

樹脂のコーティング方法は特に限定されず、例えばスクリーン印刷法、転写法、インクジェット法などにより樹脂をコーティングした後、加熱により樹脂を硬化させる方法などが好適に用いられる。

樹脂コーティング後の加熱処理については、特にポリアミドイミド樹脂に代表される樹脂をコーティングする場合は、樹脂の有するガラス転移温度±１０℃で５分以上、好ましくは５〜１０分加熱保持することにより、樹脂の一時的な軟化現象を利用して、塗布面の凹凸形状によって生じたコーティング後の不自然な盛り上がり形状を緩和させ、その後最終的な熱硬化をもたらすために、上記ガラス転移温度より高い温度、好ましくは１０〜２０℃高い温度で更に１０分以上、好ましくは１０〜２０分間保持する方法が好適に用いられる。樹脂の有するガラス転移温度については、種類や作製ロット間のばらつきを考慮して、あらかじめＤＳＣ（指差走査熱分析）を用いて測定しておき、その温度を指標とすることが望ましい。

塗布する樹脂膜の厚みは特に限定されないが、キズおよび放出ガス（脱ガス）の影響の防止の点から、５〜２５０μｍの範囲が好ましく、１０〜１００μｍがより好ましい。５μｍより薄いと十分にキズの発生を防止することができず、２５０μｍよりも厚いと樹脂からの放出ガスの影響で膜質が悪化するのに加え、基板とマスクとの間の隙間が広くなり、パターン周辺部がボケてしまうため好ましくない。ここで、塗布する樹脂膜の厚みとは、基板に塗布した樹脂塗膜の全領域における基板表面からコーティング膜の最頂部までの距離を言う。

本発明において、突起部側面と突起部頂部以外の部分は、特に限定はされないが、マスク材質と基板とが直接接することを防止するために、任意の形状の樹脂膜をコーティングすることができる（図１参照）。極端な場合、開口部あるいは突起部側面部以外には実質上境界部分がなく、他の突起部頂部は、樹脂膜のコーティングにより凹凸が形成されていても良い。コーティングする樹脂としては突起部側面にコーティングした樹脂と同一の樹脂を使用するのが、生産性・経済性の面で好ましいが、もちろん異なる樹脂を使用しても良い。

コーティングする樹脂のパターンは特に限定はされず、全面塗布、ストライプ状、メッシュ状、ドット状、その他マスクパターンに合わせて任意の形状でコーティングすることができる。但し、マスクの開口部以外の箇所の面積に対する、基板に接触する樹脂膜の総面積の比率は、好ましくは５〜８０（より好ましくは１０〜５０、更に好ましくは２０〜４０）％である。前記数値範囲の下限値を下回るとマスクと基板との接触を完全に防止することが出来ず、接触した箇所でキズが発生する恐れがある。一方、上限値を上回ると、樹脂膜からの脱ガス量が増加し、成膜する膜の膜質に影響を及ぼす恐れがあり、いずれも好ましくないからである。また、本発明においては、樹脂膜をマスクの開口部端から０．３ｍｍよりも内側の範囲にはコーティングしないことが好ましい。これは前記したように成膜時の樹脂膜からの脱ガスが、成膜する薄膜の品質に影響するのを防止するためである。例えば加熱や真空中での成膜方法で薄膜を形成する場合、樹脂膜からの脱ガスが成膜する薄膜中に取り込まれると、膜質が大幅に変化する。また開口部端近傍に樹脂をコーティングした場合、樹脂が部分的に開口部中へはみ出し、作成する薄膜パターンの形状に影響を及ぼす可能性がある。そのため本発明においては、樹脂膜端部とは開口部端との距離は０．３ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましくは０．５ｍｍ以上である。ここでマスクの開口部端とは、マスクの開口部分と、マスクの非開口部分との、境界部分のことを言う。

本発明においては、マスクの開口部端は基板と直接接触しない凹部とすることがキズの発生を防止するためには好ましい。かつ少なくとも開口部端から０．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲内に突起部側面が存在し、さらにこの突起部側面に樹脂膜をコーティングすることで、より一層キズの発生を防止することができる。突起部側面が開口部端から０．５ｍｍよりも小さい範囲に存在する場合、上部に形成する樹脂膜が開口部端から０．３ｍｍ以内の範囲に入りやすく、前記のように樹脂膜からの脱ガスにより成膜する薄膜の特性が著しく劣化するため好ましくない。一方、突起部側面が開口部端から３ｍｍ以内に形成しなかった場合、開口部端が基板側へと垂れ下がり基板に接触してキズを発生させる問題や、もしくは開口部端が基板とは反対側に反りパターンのボケが発生する問題が生じるため好ましくない。

本発明におけるマスクの突起部の形成方法は特に限定されず、例えばサンドブラスト法やレーザー加工などの物理的な方法や、エッチング法など化学的な方法いずれの方法も好ましく利用することができる。もちろん、平坦なマスク上に後付で凸状のスペーサを取り付けることもできる。突起部の形成量も特に限定されないが、キズの発生をより防止するためにはマスクの開口部以外の箇所の面積の５〜７０％が基板との接触箇所（凹凸の凸部）になるように突起部を形成する事が好ましく、より好ましくは２０〜５０％の範囲がである。

凹部と凸部の段差も特に限定はされず、使用するマスクの厚み、突起部の形状により任意の値を選択することができる。例えば厚さ０．５ｍｍのマスクの場合、マスク厚みの５％〜５０％を段差にすることが好ましく、より好ましくは１０〜２０％である。５％未満の場合は凹部も基板と接触する可能性があり、凹凸の効果を十分に発揮できない。また５０％を越えた場合はマスクの強度が著しく低下し、マスクに歪みや反りが発生するため好ましくない。

本発明における薄膜の成膜方法も、特に限定はされず、マスクによるパターン化が可能な方法であればよく、真空蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、イオンプレーティング法など物理的・化学的な各種成膜方法が使用できる。またパターン化の際に基板とマスクを密着させる方法も限定されず、クリップ、スプリング、テープ、磁石による密着方法など任意の方法が採用できる。

次に説明図を用い、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。
［１］基板元板の作製
図１に示すように、厚み０．７ｍｍの無アルカリガラス基板２（日本電気硝子製 ＯＡ−１０ ４００ｍｍ×５００ｍｍ）に樹脂系遮光剤によるブラックマトリックス５０を加工し、その上にレッド５１・グリーン５２・ブルー５３の３色のペーストをパターン化して積層し、さらにその上にアクリル製の保護膜であるオーバーコート層４を形成し、カラーフィルタ機能をもった有機高分子層よりなる積層複合基板を形成した。この基板２上にＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いてＩＴＯよりなる透明導電性薄膜３を成膜した。
［２］マスク元板の作製
ＩＴＯ膜はＩＴＯパターンの形状部分が開口部となっているマスク１（４２アロイ製、４００ｍｍ×５００ｍｍ×厚みａ＝０．５ｍｍ）を基板全面に取り付けるマスク成膜法によりパターン化を行う。

このとき図１に示すようにマスク１の開口部端をハーフエッチングにより凹部（ｂ＝３ｍｍ、ｃ＝０．０５ｍｍ）とし、額縁部のブラックマトリックスとマスク開口部の端部が接触しないようにした。すなわち、突起部とは、この場合ハーフエッチングされた部分以外の全ての部分を言う。
［３］ポリアミドイミド樹脂の作製
本発明に用いたポリアミドイミド樹脂は、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドを重合溶媒とする酸クロリド法低温溶液重合法を用いて合成した。以下に詳細を示す。Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）６５リットルにジアミノジフェニルエーテル（ＤＤＥ）１２ｋｇおよびメタフェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）２．０ｋｇを溶解し、氷浴で冷却しながら、粉末状の無水トリメリット酸モノクロリド（ＴＭＡＣ）１５ｋｇを内温が３０℃を超えないような速度で添加した。ＴＭＡＣを全て添加した後、無水トリメリット酸（ＴＭＡ）１．４ｋｇを添加し、３０℃で２時間撹拌保持した。粘調となった重合液をカッターミキサーに張った１００リットルの水中に投入し、高速撹拌することにより、スラリー状にポリマを析出させた。得られたスラリーを遠心分離機で脱水処理した。脱水後のケークを８０℃の水４００リットルを用いて洗浄し、再度遠心分離機で脱水処理した。得られたケークを、熱風乾燥機を用いて２００℃／３時間の条件で乾燥し、溶液粘度０．５５ｄｌ／ｇの粉末状ポリマを得た。同様の操作を繰り返し、以下に記載の実施例に供した。また、作製したポリアミドイミド樹脂の溶液対数粘度は、ポリアミドイミド粉末０．２５ｇをＮ-メチル-２-ピロリドン５０ｍｌに溶解させた後、３０℃において測定した溶液対数粘度を表す。
［４］ポリアミドイミド樹脂のガラス転移点の測定
Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ社製指差走査熱分析計ＤＳＣ−７を用いて、２０℃／ｍｉｎの条件で昇温カーブを採り、ガラス転移に伴う吸熱ピークより算出した。
［５］段差ｄ・曲率半径ｒの測定方法
触診式膜厚測定機（Ｔｅｎｃｏｒ）を用い、ＩＴＯマスク上にパターン加工された樹脂膜に対して、スキャン速度３０μｍ／ｓｅｃ、接触荷重２０ｍｍｇの条件で膜厚測定し、得られた樹脂膜の断面プロファイルより算出した。

実施例１
コーティング樹脂として［３］に記載のポリアミドイミド樹脂粉末（溶液対数粘度０．８０ｄｌ/ｇ）をＮ−メチル−２−ピロリドンに５０ｍｌに対し、１．５ｇの割合で完全溶解させた溶液を用い、スクリーン印刷法によりマスク１の基板と接触する側の突起部側面と突起部頂部の少なくとも一部に樹脂膜を形成した。上記マスクを熱風乾燥機を用いて図６に記載の条件で熱処理した（図６における２７８℃が、本発明に用いたポリアミドイミド樹脂のガラス転移温度である）。この樹脂膜は突起部の水平方向の長さｉ（凸部）と樹脂膜が接触する距離）が１ｍｍとなるようにコーティングをおこなった（図４）。またマスクの突起部頂部にはマスクと基板が直接接することが無いようにφ２ｍｍの突起を同様にポリアミドイミド樹脂６にて形成した。この時のポリアミドイミド樹脂膜の厚みｔは５０μｍ、開口部端から樹脂までの距離ｈは１．５ｍｍとした。このとき凹凸境界部分の樹脂膜の段差ｄは１７μｍ、塗布断面の曲率半径ｒは０．３５ｍｍであり、マスク開口部以外の場所に対する、基板に接触する樹脂膜の総面積の比率は２５％であった。

このマスクを基板の表面に重ね合わせた後、基板裏側に磁石（φ４ｍｍ×２ｍｍ、サマリウム・コバルト磁石）を内部に１００個を入れた基板と同サイズのプレート（４００×５００×厚み１０ｍｍ アルミニウム製 図示せず）を設置し、プレート内に設置した磁石の磁力によりマスクを基板側へと吸着しマスクと基板とを密着させたのち、ＩＴＯ膜の成膜を行った。成膜条件は成膜時の基板温度２１０℃、酸素濃度０．５％、真空度０．４Ｐａで行った。このようにして得た透明導電膜の膜厚ｅは１４００オングストロームであり、透過率（λ＝４００〜７００ｎｍのＹ値）９６％、表面電気抵抗値１５Ω／□であった。この時、成膜した透明導電膜はパターン境界部、面内ともに同じ特性であった。次にこのＩＴＯ成膜後のカラーフィルタの外観検査を行ったところブラックマトリックス部へのキズ、汚れの発生が無いのに加え、マスクと基板とが接触している箇所についてもキズ、汚れの発生は観察されず保護膜の剥離も全く発生しなかった。

実施例２
実施例１と同様のカラーフィルタ機能をもった積層複合基板２に、スパッタリングにてＩＴＯ透明導電膜をパターン形成するマスク成膜において厚み０．２５ｍｍのＳＵＳ４３０製のマスク１を使用して実施例１と同様の方法でカラーフィルタ上へのＩＴＯ膜の成膜をおこなった。このとき図２に示すように、マスクとブラックマトリックスとの接触によるキズの発生を防止するため、ハーフエッチングによりマスク開口部の端部に段差（ｂ＝２ｍｍ、ｃ＝０．０７５ｍｍ）を設け、額縁部のブラックマトリックスと接触しないようにした。さらにマスクの裏面全面にもハーフエッチングにより円柱状の突起部を形成することでマトリックス状の突起部を形成した。この時ハーフエッジ量（円柱状突起の高さ）はマスク開口部と同じ０．０７５ｍｍとし、円柱部の円の直径ｆは２ｍｍ、円柱部のピッチｇも２ｍｍとした。このときの基板とマスクとの接触面積は、マスクの開口部を除く部分の面積の４０％となった。次にマスク１の円柱の突起部側面に実施例２と同様にスクリーン印刷法を用いてポリアミドイミド樹脂のコーティングを行った。ポリアミドイミド樹脂は突起部側面とその周辺部にのみ形成し、そのときの厚みｔは５０μｍ、開口部端から樹脂までの距離は１．５ｍｍとし、樹脂と基板の接触長さｉは０．５ｍｍとした。このとき凹凸境界部分の樹脂膜の段差ｄは２４μｍ、塗布断面の曲率半径ｒは０．２９ｍｍであり、マスク開口部以外の場所に対する、基板に接触する樹脂膜の総面積の比率は３０％であった。このマスクを基板の表面に重ね合わせてクリップで止めスパッタリング装置を用いて基板温度２１０℃、膜厚ｅ＝１４００オングストロームのＩＴＯ膜のスパッタリングを行ったところ前記実施例１と同じ特性の、面内バラツキのないＩＴＯ膜が得られた。この基板の外観検査を行ったところブラックマトリックス部へのキズ、汚れの発生が無いのに加え、マスクと基板とが接触している箇所についてもキズ、汚れの発生は観察されず、保護膜の剥離も全く発生しなかった。

比較例１
実施例１におけるコーティング樹脂を熱硬化性樹脂である宇部興産(株)製ポリイミドワニス「Ｕ−ワニス−Ａ」に変更し、マスク１の基板と接触する側の突起部側面と突起部頂部の一部にスクリーン印刷法により形成した。上記マスクを熱風乾燥機を用いて図６に記載の条件で熱処理した。この樹脂膜は突起部頂部上の水平方向の長さｉ（基板と樹脂膜が接触する距離）が１ｍｍとなるようにコーティングをおこなった。またマスクの突起部にはマスクと基板が直接接することが無いようにφ２ｍｍの突起を同様にスクリーン印刷にて形成した。この時のポリイミド樹脂膜の厚みｔは５０μｍ、開口部端から樹脂までの距離ｈは１．５ｍｍとした。このとき突起部頂部の樹脂膜の段差ｄは３５μｍ、塗布断面の曲率半径ｒは０．２０ｍｍであり、マスク開口部以外の場所に対する、基板に接触する樹脂膜の総面積の比率は２５％であった。

このマスクを基板の表面に重ね合わせた後、基板裏側に磁石（φ４ｍｍ×２ｍｍ、サマリウム・コバルト磁石）を内部に１００個を入れた基板と同サイズのプレート（４００×５００×厚み１０ｍｍ アルミニウム製 図示せず）を設置し、プレート内に設置した磁石の磁力によりマスクを基板側へと吸着しマスクと基板とを密着させたのち、ＩＴＯ膜の成膜を行った。成膜条件は成膜時の基板温度２１０℃、酸素濃度０．５％、真空度０．４Ｐａで行った。このようにして得た透明導電膜の膜厚ｅは１４００オングストロームであり、透過率（λ＝４００〜７００ｎｍのＹ値）９６％、表面電気抵抗値１５Ω／□であった。この時、成膜した透明導電膜はパターン境界部、面内ともに同じ特性であった。このマスクを用いて、実施例１と同様にＩＴＯ膜の成膜を実施したところ、マスクの凹凸境界部分に当たる箇所でカラーフィルタに直線状の凹みキズが発生した。

比較例２
マスクへのコーティングを行わなかったこと以外は、実施例１と同じ装置・条件によりカラーフィルタ基板へのＩＴＯ膜のマスク成膜を行った。このＩＴＯ成膜後のカラーフィルタの外観検査を行ったところ、額縁部のハーフエッジを形成した箇所にはキズの発生もなく良好なＩＴＯパターンが形成されたが、マスクの凹凸境界部分に位置する箇所でマスクと基板との擦れに起因する直径約５０μｍのキズや汚れが多発しオーバーコート層４の剥離が観察された。このカラーフィルタを使用して液晶表示装置を製作したところ剥離片が高さ１５μｍ程度の突起となってカラーフィルタ画素上に付着したことに起因する点状の表示欠点が発生し、液晶表示装置の歩留まり低下に大きな影響を与えた。

比較例３
実施例１と同様にマスクにポリアミドイミド樹脂を形成する際、図３に示すように、マスクの突起部側面にはポリアミドイミド樹脂が形成されないようなパターンで印刷を行った。このマスクを用いて、実施例１と同様にＩＴＯ膜の成膜を実施したところ、比較例１と同様にマスクの凹凸境界部分に当たる箇所でカラーフィルタにキズが発生した。

本発明の一実施態様を示す基板およびマスクの断面説明図である。 本発明の一実施態様を示す基板およびマスクの断面説明図である。 比較例の一実施態様を示す基板およびマスクの断面説明図である。 本発明の実施態様を示す樹脂の断面形状説明図である。 本発明の実施態様を示す樹脂の断面形状説明図である。 本発明、比較例の一実施態様を示す樹脂の加熱処理条件説明図である。 本発明の一実施態様を示す開口部端ならびに樹脂端部の説明図である。

符号の説明

１ マスク
２ ガラス基板
３ 透明電極
４ オーバーコート層
６ ポリイミド（ポリアミドイミド）コーティング層
５０ ブラックマトリックス
５１ ＲＧＢ各画素
５２ ＲＧＢ各画素
５３ ＲＧＢ各画素
ａ マスク厚
ｂ ハーフエッチ幅
ｃ ハーフエッチ深さ
ｄ 樹脂コート高さ
ｒ 樹脂コートの断面曲率半径
ｔ 樹脂コート膜

Claims (7)

1. 有機高分子層が形成された基板上に薄膜パターンを形成するための開口部と、薄膜パターンを形成しないようにする遮蔽部とを有し、該遮蔽部の該有機高分子層と接触する側の面に突起部を有する薄膜パターン形成用マスクの製造方法であって、該突起部側面および該突起部頂部の少なくとも一部に熱可塑性樹脂を塗布し、その後熱処理することを特徴とする薄膜パターン形成用マスクの製造方法。
2. 熱可塑性樹脂の熱処理が、該樹脂の有するガラス転移温度の±１０℃の範囲内で５〜１０分間加熱処理するものであることを特徴とする請求項１に記載の薄膜パターン形成用マスクの製造方法。
3. 熱可塑性樹脂が非晶性熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜パターン形成用マスクの製造方法。
4. 非晶性熱可塑性樹脂がポリアミドイミド樹脂であることを特徴とする請求項３に記載の薄膜パターン形成用マスク。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法によって得られた薄膜パターン形成用マスクであって、熱可塑性樹脂が塗布・熱処理された樹脂膜の端部のうち開口部に最も近い端部とマスクの開口部端との距離が０．３ｍｍ以上であることを特徴とする薄膜パターン形成用マスク。
6. 樹脂膜の膜厚が３０μｍ以下であり、突起部の角部に形成された樹脂膜の曲率半径が０．２５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項５に記載の薄膜パターン形成用マスク。
7. マスクの開口部端がハーフエッチングされており、少なくとも開口部端から０．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲内に突起部側面が存在することを特徴とする請求項５または６に記載の薄膜パターン化用マスク。

Images