CN102103325B - 用于形成精细图案的光掩模及使用该光掩模形成精细图案的方法 - Google Patents

Abstract

提供一种具有主图案和包含在主图案中的辅图案的光掩模。该光掩模使得甚至用具有相对较大尺寸的光掩模也可容易地形成精细图案。

Description

用于形成精细图案的光掩模及使用该光掩模形成精细图案的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2009年12月22日的韩国专利申请No.10-2009-0128706以及提交于2010年11月26日的韩国专利申请No.10-2010-0118851的优先权，这两个韩国专利申请的内容通过引用全部纳入本文。

技术领域

本公开内容涉及用于形成精细图案的光掩模，更具体而言，涉及用于形成液晶显示器的滤色片的精细图案的光掩模，其中光掩模具有主图案和包含在该主图案中的辅图案。

背景技术

通常，基于使用负性光敏材料的光刻法的图案形成方法用来形成液晶显示器（“LCD”）的滤色片中的黑底、彩色子像素和柱状间隔器。

最新的技术趋势是增强LCD的分辨率以及扩张光传输通过的开口。因此，将光阻挡以使一些子像素区别于其它子像素的黑底以及一致地维持TFT基底和液晶单元中的滤色片基底之间的间隔的柱状间隔器也具有减小的尺寸。因此，需要形成稳定的精细图案以制作这样的黑底和柱状间隔器。

简单地使所使用的光掩模的窗更小以形成精细图案可能导致光衍射增加。因而，入射在光敏材料上的光的强度可能变弱，并可能获得不希望的图案形状。此外，制造光掩模更难，因而提高制造成本并降低图案尺寸的一致性。

因此，需要可以克服上述缺点和容易地实现精细图案的光掩模。

发明内容

本发明的示例性实施方案提供一种新颖的光掩模，尽管光掩模图案具有相对较大的尺寸，但该光掩模允许形成精细图案。

根据一实施方案，提供一种用于形成精细掩模的光掩模，其中辅图案包含在主图案中。

辅图案的两端之间的最长距离与主图案的两端之间的最长距离的比值可以是0.35至0.90。

主图案和辅图案可以具有相同的形状或彼此不同的形状。主图案可以具有圆形形状或矩形形状。主图案和辅图案可以具有圆形形状或矩形形状。主图案可以具有圆形形状，辅图案可以具有矩形形状。主图案可以具有矩形形状，辅图案可以具有圆形形状。辅图案的两端之间的最长距离与主图案的两端之间的最长距离的比值可以是0.35至0.90。

光掩模可以用来形成LCD的滤色片的精细图案。

根据一实施方案，提供一种形成精细图案的方法，该方法包括使用具有主图案和包含在主图案中的辅图案的光掩模曝光。

精细图案可用于但不限于LCD的滤色片。

根据本发明的实施方案，提供一种新颖的光掩模，该光掩模使得可容易地形成精细图案。具体而言，可以通过在光掩模的窗（即主图案）中包含辅图案并通过使用光束之间的相长/相消干涉来形成较小的图案。因此，可以形成精细图案而无需减小现有光掩模的尺寸。

附图说明

结合附图考虑本发明的实施方案时，通过参照以下详细描述，本发明的实施方案将易于变得明显，附图中：

图1是图示根据本发明一实施方案的光掩模的视图，其中主图案具有圆形形状，辅图案具有圆形形状；

图2是图示根据本发明一实施方案的光掩模的视图，其中主图案具有矩形形状，辅图案具有矩形形状；

图3是图示根据本发明一实施方案的光掩模的视图，其中主图案具有圆形形状，辅图案具有矩形形状；

图4是图示根据本发明一实施方案的光掩模的视图，其中主图案具有矩形形状，辅图案具有圆形形状；

具体实施方式

在所有图中，为便于描述或描述清楚起见，每层的厚度或尺寸可以被放大。在所有图中，相同的参考标号指相同或基本相同的元件。在说明书全文中，术语“和/或”可以包括所列出的相关联的项中的任意项和其中一项或多项的所有组合。

本文中使用的术语或措辞仅用来描述示例性实施方案，不意在限制本发明。本文中使用的单数形式“一”、“一个”和“该”意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另作说明。还应理解，术语“包括”和/或“包含”在用于本说明书中时，指明了所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。

根据一实施方案的光掩模用来形成液晶显示器的滤色片的图案。光掩模包括用于形成精细图案的主图案中的辅图案。

包含在主图案中的辅图案可导致光束的相长/相消干涉，从而允许形成精细图案。具体而言，一种狭缝可以这样形成：在光传输通过的常规光掩模的主图案中插入具有预定形状的辅图案，以便调整由该狭缝所衍射的光束的相互干涉，从而改变光束的强度分布。

具体而言，当在光掩模中布置辅图案时，光束具有复杂的衍射图案，并且穿过光掩模到达基底的衍射光束导致相互干涉。因此，到达基底的光束表现出均匀的、但非光掩模图案形式的二维强度分布，因而使得能形成具有一致形状的有机膜。

主或辅图案可以被成形为但不限于圆形或多边形。主或辅图案的形状不限于特定形状，只要它可引起相长/相消干涉。主图案的形状可以与辅图案的形状相同或不同，主或辅图案的形状不限于本文中描述的形状。但是，因为过于复杂的图案可能导致实际生产方面的困难，图案可以简单地实现，但并不限于此。

根据一实施方案，辅图案的两端之间的最长距离与主图案的两端之间的最长距离的比值可以是0.35至0.90。当该比值小于0.35时，所形成的图案的尺寸可能类似于或大于光掩模的主图案的尺寸，因而使得难以制造精细图案。当该比值大于0.90时，可能不会形成辅图案。

本文中的“两端之间的最长距离”指在画出图形（其包括边、边缘和周边）的周边边缘上的两点之间测得的直线距离中的最长距离。具体而言，当主或辅图案具有圆形形状时，最长距离是指圆的直径，当主或辅图案具有矩形形状时，最长距离是指矩形的对角线距离。

下文中将参照附图描述本发明的示例性实施方案。

图1图示了根据本发明一实施方案的具有圆形主图案和辅图案的光掩模。如果在直径为“C”的主图案的一部分中插入直径为“a”的辅图案——其中光束传输通过该部分，则可以通过改变“C”和“a”以调整光束之间的干涉，由此来改变光束的强度分布。主图案的两端之间的最长距离（即“C”）与辅图案的两端之间的最长距离（即“a”）之比（a/C）在0.35至0.90的范围内。“b”指“C”减“a”得到的值。

图2－4图示了本发明的多个不同实施方案。

参照图2－4，“C”指主图案的最长距离，例如像直径或对角线距离，“a”指辅图案的最长距离，例如像直径或对角线距离，“b”指“C”减“a”得到的值。

在图2－4中，辅图案的两端之间的最长距离（即，辅图案的直径或对角线距离）与主图案的两端之间的最长距离（即，主图案的直径或对角线距离）之比（也即，a/C）可以在0.35至0.90的范围内。当a/C小于0.35时，所形成的图案的尺寸可以类似于或大于“C”，因而可能不足以制作旨在通过本发明一实施方案实现的精细图案。当a/C大于0.90时，可能不会形成图案。

本发明一实施方案还提供使用光掩模制造LCD的滤色片的精细图案的方法。

可以使用根据本发明一实施方案的光掩模通过本发明所属领域中常用的方法来制造精细图案。具体而言，通过在玻璃上旋涂或电加热负性光敏溶液形成具有均匀厚度的膜。然后，使用根据本发明一实施方案的光掩模将膜曝光，用碱性水溶液将膜显影，然后用去离子水清洗膜。

用于光掩模制造过程的负性光敏溶液可以是通常用来制造普通光掩模的负性光敏溶液，并且其组成不受特别限制。

涂覆和电加热、曝光条件以及碱性水溶液也可使用通常用来制造普通光掩模的涂覆和电加热、曝光条件以及碱性水溶液，并且不受特别限制。

下文中，将参照下面的实施方案更详细地描述光掩模。但是，应理解，提供所述实施方案是为了使本领域技术人员更清楚地理解本发明，并且可作出多种改型或变体。因而，本发明不限于这些实施方案。相反，提供这些实施方案以更好、更彻底地公开本发明以及向本领域技术人员充分传达本发明的实质。

[实施方案1-1]

使用图1中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝3微米，通过以下过程制作图案。

首先，在玻璃基底上旋涂负性光敏溶液（例如，可从LG Chem商购到的LGSP A系列），并在100℃的温度下将其电加热两分钟，从而形成具有4微米的均匀厚度的膜。接着，使用光掩模将膜在高压汞灯下曝光3秒钟，用pH为约11.5的KOH碱性水溶液将膜显影，并用去离子水清洗膜。然后，观察在玻璃基底上形成的图案。使用光学显微镜测量图案的尺寸，并将该尺寸与光掩模图案的直径C进行比较。

[实施方案1-2]

实施方案1-2与实施方案1-1相同，只是使用了图1中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝6微米。

[实施方案1-3]

实施方案1-3与实施方案1-1相同，只是使用了图1中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝9微米。

[实施方案1-4]

实施方案1-4与实施方案1-1相同，只是使用了图1中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝12微米。

[实施方案1-5]

实施方案1-5与实施方案1-1相同，只是使用了图1中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝15微米。

[实施方案1-6]

实施方案1-6与实施方案1-1相同，只是使用了图1中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝16微米。

[实施方案1-7]

实施方案1-7与实施方案1-1相同，只是使用了图1中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝17微米。

[实施方案2-1]

实施方案2-1与实施方案1-1相同，只是使用了图2中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝3微米。

[实施方案2-2]

实施方案2-2与实施方案1-1相同，只是使用了图2中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝6微米。

[实施方案2-3]

实施方案2-3与实施方案1-1相同，只是使用了图2中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝9微米。

[实施方案2-4]

实施方案2-4与实施方案1-1相同，只是使用了图2中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝12微米。

[实施方案2-5]

实施方案2-5与实施方案1-1相同，只是使用了图2中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝15微米。

[实施方案2-6]

实施方案2-6与实施方案1-1相同，只是使用了图2中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝16微米。

[实施方案2-7]

实施方案2-7与实施方案1-1相同，只是使用了图2中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝17微米。

[实施方案3-1]

实施方案3-1与实施方案1-1相同，只是使用了图3中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝3微米。

[实施方案3-2]

实施方案3-2与实施方案1-1相同，只是使用了图3中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝6微米。

[实施方案3-3]

实施方案3-3与实施方案1-1相同，只是使用了图3中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝9微米。

[实施方案3-4]

实施方案3-4与实施方案1-1相同，只是使用了图3中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝12微米。

[实施方案3-5]

实施方案3-5与实施方案1-1相同，只是使用了图3中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝15微米。

[实施方案3-6]

实施方案3-6与实施方案1-1相同，只是使用了图3中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝16微米。

[实施方案3-7]

实施方案3-7与实施方案1-1相同，只是使用了图3中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝17微米。

[实施方案4-1]

实施方案4-1与实施方案1-1相同，只是使用了图4中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝3微米。

[实施方案4-2]

实施方案4-2与实施方案1-1相同，只是使用了图4中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝6微米。

[实施方案4-3]

实施方案4-3与实施方案1-1相同，只是使用了图4中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝9微米。

[实施方案4-4]

实施方案4-4与实施方案1-1相同，只是使用了图4中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝12微米。

[实施方案4-5]

实施方案4-5与实施方案1-1相同，只是使用了图4中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝15微米。

[实施方案4-6]

实施方案4-6与实施方案1-1相同，只是使用了图4中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝16微米。

[实施方案4-7]

实施方案4-7与实施方案1-1相同，只是使用了图4中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝17微米。

[比较实施例1]

比较实施例1与实施方案1-1相同，只是使用了图1中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝0微米。

[比较实施例2]

比较实施例2与实施方案1-1相同，只是使用了图2中所示的光掩模——其中C＝18微米且a＝0微米。

[实验实施例]

使用用于上述实施方案和比较实施例的光掩模形成精细图案并测量其尺寸。测得的尺寸在表1中列出。每个图案的尺寸通过对小数点后第3位的数字圆整后获得。

[表1]

(单位：μm)	c	a	b	a/c	间隔器的尺寸	c-间隔器的尺寸
							实施方案1-1	18	3	15	0.17	21.62	-3.62
实施方案1-2	18	6	12	0.33	19.73	-1.73
							实施方案1-3	18	9	9	0.50	16.68	1.32
实施方案1-4	18	12	6	0.67	12.34	5.66
							实施方案1-5	18	15	3	0.83	6.78	11.22
实施方案1-6	18	16	2	0.89	4.72	13.28
							实施方案1-7	18	17	1	0.94	无图案	-
比较实施例1	18	0	18	0	22.21	-4.21
							实施方案2-1	18	3	15	0.17	21.14	-3.14
实施方案2-2	18	6	12	0.33	19.28	-1.28

实施方案2-3	18	9	9	0.50	16.29	1.71
							实施方案2-4	18	12	6	0.67	12.14	5.86
实施方案2-5	18	15	3	0.83	6.63	11.37
							实施方案2-6	18	16	2	0.89	4.61	13.39
实施方案2-7	18	17	1	0.94	无图案	-
							比较实施例2	18	0	18	0	21.71	-3.71
实施方案3-1	18	3	15	0.17	21.38	-3.38
							实施方案3-2	18	6	12	0.33	19.06	-1.06
实施方案3-3	18	9	9	0.50	15.13	2.87
							实施方案3-4	18	12	6	0.67	13.45	4.55
实施方案3-5	18	15	3	0.83	11.57	6.43
							实施方案3-6	18	16	2	0.89	9.62	8.38
实施方案3-7	18	17	1	0.94	8.14	9.86
							比较实施例1	18	0	18	0	22.21	-4.21
实施方案4-1	18	3	15	0.17	21.17	-3.17
							实施方案4-2	18	6	12	0.33	19.83	-1.83
实施方案4-3	18	9	9	0.50	17.38	0.62
							实施方案4-4	18	12	6	0.67	14.10	3.90
实施方案4-5	18	15	3	0.83	9.90	8.10
							实施方案4-6	18	16	2	0.89	8.22	9.78
实施方案4-7	18	17	1	0.94	4.72	13.28
							比较实施例2	18	0	18	0	21.71	-3.71

如在表1中可看到的，在包括使用根据上述比较实施例的光掩模制作的精细图案的情况下，所制作的间隔器的尺寸类似于或大于光掩模的尺寸。

但是，在包括使用根据上述实施方案的、在主图案中还包含辅图案的光掩模制作的精细图案的情况下，所制作的间隔器的尺寸小于比较实施例的尺寸，且图案尺寸可减小到差不多5微米。

根据本发明的实施方案，精细图案可以甚至利用具有相对较大尺寸的光掩模图案制作。就是说，本发明的实施方案可以克服在光掩模中形成精细图案的过程中的困难，还可以实现与可用常规技术获得的效果等同的效果或比可用常规技术获得的效果更好的效果。

参照示例性实施方案说明了本发明。对本领域技术人员来说将明显的是，可对所述示例性实施方案作出多种改型而不偏离本发明更宽泛的实质和范围。此外，尽管在本发明于特定环境下、针对特定应用的实现的情况下对本发明进行了描述，但本领域技术人员将认识到，本发明的有用性不限于此，并且本发明可有利地用于任意数量的环境和实现中。因此，前述描述和附图应被视为说明性的而非限制性的。

Claims (5)

1.一种用于形成LCD的滤色片的精细图案的光掩模，其具有主图案和包含在主图案中的辅图案，

其中所述辅图案定位在所述主图案的中央，由此在所述主图案和所述辅图案之间形成狭缝类型的窗；

其中辅图案的两端之间的最长距离与主图案的两端之间的最长距离的比值是0.35至0.90，

其中主图案与辅图案具有彼此不同的形状。

2.根据权利要求1所述的光掩模，其中主图案具有圆形形状或矩形形状。

3.根据权利要求1所述的光掩模，其中主图案具有圆形形状，辅图案具有矩形形状。

4.根据权利要求1所述的光掩模，其中主图案具有矩形形状，辅图案具有圆形形状。

5.一种形成LCD的滤色片的精细图案的方法，包括：

使用具有主图案和包含在主图案中的辅图案的光掩模曝光；

其中所述辅图案定位在所述主图案的中央，由此在所述主图案和所述辅图案之间形成狭缝类型的窗；

其中辅图案的两端之间的最长距离与主图案的两端之间的最长距离的比值是0.35至0.90，

其中主图案与辅图案具有彼此不同的形状。

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