JP2011075656A - フォトマスク、フォトマスクの製造方法、パターン転写方法及び液晶表示装置の作製方法 - Google Patents

フォトマスク、フォトマスクの製造方法、パターン転写方法及び液晶表示装置の作製方法 Download PDF

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Abstract

【課題】被加工体に微細なピッチ幅のライン・アンド・スペース・パターンを形成する場合であっても、追加投資を殆ど必要とせずにパターニングを行うことができるフォトマスク、フォトマスクの製造方法、液晶表示装置の作製方法及びパターン転写方法を提供することを目的の一とする。
【解決手段】エッチング加工がなされる被加工体上に形成されたレジスト膜に対して、ライン・アンド・スペース・パターンを含む所定の転写パターンを転写させ、レジスト膜を前記エッチング加工におけるマスクとなるレジストパターンとなすフォトマスクにおいて、透明基板上に形成されるライン・アンド・スペース・パターンのラインパターンを半透光部で設け、スペースパターンを透光部で設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォトリソグラフィ工程において使用されるフォトマスク、フォトマスクの製造方法、パターン転写方法及び液晶表示装置の作製方法に関する。
現在、液晶表示装置に採用されている方式として、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式がある。こられの方式を適用することにより、液晶の反応が速く、十分な視野角を与える優れた動画を提供できるとされている。また、これらの方式を適用した液晶表示装置の画素電極部には、透明導電膜によるライン・アンド・スペースのパターン（ライン・アンド・スペース・パターン）を用いることによって、応答速度、視野角の改善を図ることができる。
近年、液晶の応答速度および視野角を更に向上させるために、ライン・アンド・スペース・パターンの線幅（ＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）を微細化する方向にある（例えば、特許文献１参照）。
一般的に、液晶表示装置の画素部等のパターン形成には、フォトリソグラフィ工程が利用されている。フォトリソグラフィ工程は、エッチングされる被加工体上に形成されたレジスト膜に対して、フォトマスクを用いて所定のパターンを転写し、該レジスト膜を現像してレジストパターンを形成した後、該レジストパターンをマスクとして被加工体のエッチングを行うものである。例えば、画素電極をくし型状に形成する（透明導電膜にライン・アンド・スペース・パターンを形成する）フォトマスクとしては、いわゆるバイナリマスクが用いられている。バイナリマスクは、透明基板上に形成された遮光膜をパターニングすることにより、光を遮光する遮光部（黒）と、光を透過する透光部（白）からなる２階調のフォトマスクである。バイナリマスクを用いてライン・アンド・スペース・パターンを形成する場合には、透明基板上に形成されるラインパターンを遮光部で形成し、スペースパターンを透光部で形成することができる。
特開２００７−２０６３４６号公報
しかし、ライン・アンド・スペース・パターンの線幅（ピッチ幅）が小さくなると、フォトマスクの透光部を介して被加工体上に形成されたレジスト膜に照射される透過光の強度が低下し、コントラストが低下する為、十分な解像度が得られなくなる。その結果、被加工体のエッチング加工が困難になるという問題が生じる。特に、ライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅が７μｍより小さくなると、被加工体のエッチング加工条件が厳しくなり、パターニングが困難となる。
解像度を上げ、より微細なパターニングを行う方法としては、従来ＬＳＩ製造用の技術として開発されてきた、露光機の開口数拡大、短波長露光、位相シフトマスクの適用が考えられる。しかし、これらの技術を適用する場合には、莫大な投資と技術開発を必要とし、市場に提供される液晶表示装置の価格との整合性が取れなくなる。また、フォトリソグラフィ工程における露光量を増加することにより、透過光の強度を増加させることが考えられるが、露光量を増加するには露光機の光源の出力を上げる又は露光時間を増やす必要があり、装置の制約や生産効率の低下を招いてしまう。そのため、追加投資が殆ど必要なく、微細なパターニングを行う方法が望まれている。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、被加工体に微細なピッチ幅のライン・アンド・スペース・パターンを形成する場合であっても、追加投資を殆ど必要とせずにパターニングを行うことができるフォトマスク、フォトマスクの製造方法、パターン転写方法及び液晶表示装置の作製方法を提供することを目的の一とする。
本発明のフォトマスクの一態様は、エッチング加工がなされる被加工体上に形成されたレジスト膜に対して、ライン・アンド・スペース・パターンを含む所定の転写パターンを転写させ、レジスト膜をエッチング加工におけるマスクとなるレジストパターンとなすフォトマスクであって、転写パターンが透明基板上に成膜された半透光膜をパターニングすることにより形成された透光部と半透光部により設けられ、透明基板上に形成されるライン・アンド・スペース・パターンのラインパターンが半透光部により設けられ、スペースパターンが透光部により設けられている。この構成によれば、ライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅が小さくなった場合であっても、透光部を介してレジスト膜に照射される透過光の強度が低下することを抑制することができる。これにより、追加投資を殆ど必要とせずに被加工体に微細なパターニングを行うことができる。
本発明のフォトマスクの一態様において、露光光に対する透光部の透過率を１００％とするとき、露光光に対する半透光部の透過率が１％以上３０％以下であることが好ましい。
本発明のフォトマスクの一態様において、ライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅が２．０μｍ以上７．０μｍ未満であるときに、本発明の効果が顕著である。
本発明のフォトマスクの一態様において、透明基板上に形成されるライン・アンド・スペース・パターンのライン幅をＬＭ、スペース幅をＳＭ、エッチング加工後に被加工体に形成されるライン・アンド・スペース・パターンのライン幅をＬＰ、スペース幅ＳＰとするとき、ＬＭ＞ＬＰ且つＳＭ＜ＳＰの関係を満たすことが好ましい。
本発明のフォトマスクの一態様において、被加工体に形成されるライン・アンド・スペース・パターンのライン幅ＬＰとスペース幅ＳＰが等幅である場合、透明基板上に形成されるライン・アンド・スペース・パターンのライン幅ＬＭとスペース幅ＳＭがＬＭ＞ＳＭの関係を満たすことが好ましい。
本発明のフォトマスクの一態様において、透明基板上に形成されるライン・アンド・スペース・パターンのライン幅ＬＭとスペース幅ＳＭの差の１／２をバイアス値とするとき、バイアス値が０．２μｍ〜１．０μｍであることが好ましい。
本発明のパターン転写方法の一態様は、被加工体上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜にフォトマスクを介して露光光を照射した後、レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをマスクとして、被加工体をエッチングすることにより、被加工体の少なくとも一部をライン・アンド・スペース・パターンに形成する工程とを有し、フォトマスクとして上述したいずれかのフォトマスクを用いる。
本発明のパターン転写方法の一態様において、フォトマスクのライン・アンド・スペース・パターンのライン幅をＬＭ、スペース幅をＳＭとするとき、エッチング加工後に被加工体に形成されるライン・アンド・スペース・パターンのライン幅ＬＰをＬＭより小さくし、スペース幅ＳＰをＳＭより大きくすることが好ましい。
本発明のパターン転写方法の一態様において、被加工体に形成されるライン・アンド・スペース・パターンのライン幅ＬＰとスペース幅ＳＰを等幅に形成する場合に、フォトマスクのライン・アンド・スペース・パターンのライン幅ＬＭをスペース幅ＳＭより大きくすることが好ましい。
本発明のパターン転写方法の一態様において、エッチングとして、ウエットエッチングを行うことが好ましい。また、ウエットエッチングを行う場合には、レジスト膜として、ウエットエッチングにおける被加工体とのエッチング選択比が１０倍以上となる材料を用いることが好ましい。
本発明の液晶表示装置の作製方法の一態様は、上述したいずれかのパターン転写方法を用いて、透明導電膜をエッチング加工することによりくし型状の画素電極を形成する。
本発明のフォトマスクの製造方法の一態様は、エッチング加工がなされる被加工体上に形成されたレジスト膜に対して、ライン・アンド・スペース・パターンを含む所定の転写パターンを転写させ、レジスト膜をエッチング加工におけるマスクとなるレジストパターンとなすフォトマスクの製造方法であって、透明基板上に半透光膜を形成する工程と、半透光膜をパターニングすることにより、透光部と半透光部からなる転写パターンを形成する工程とを有し、透光部の透過率を１００％とするとき、半透光膜の透過率を１％以上３０％以下とし、透明基板上に形成されるライン・アンド・スペース・パターンのラインパターンを半透光部により形成し、スペースパターンを透光部により形成する。
本発明のフォトマスクの製造方法の一態様において、ライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅を２．０μｍ以上７．０μｍ以下に形成することが好ましい。
本発明のフォトマスクの製造方法の一態様において、露光条件、レジスト膜の特性、被加工体の特性及び被加工体の加工条件の相関関係を規定し、被加工体の加工条件に基づいて、透明基板上に形成されるライン・アンド・スペース・パターンのライン幅、スペース幅及び半透光部の透過率をシミュレーションにより決定することが好ましい。
本発明の一態様によれば、フォトマスクに形成されるライン・アンド・スペース・パターンにおいて、ラインパターンを半透光部で設け、スペースパターンを透光部で設けることにより、ライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅が小さくなった場合であっても、透光部を介してレジスト膜に照射される透過光の強度が低下することを抑制することができる。これにより、追加投資を殆ど必要とせずに被加工体に微細なパターニングを行うことができるフォトマスク、フォトマスクの製造方法、パターン転写方法及び液晶表示装置の作製方法を提供することができる。
フォトマスク及び該フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程を説明する図である。 ラインパターンを遮光部で設けた場合のフォトマスクの透過率を示す図である。 ラインパターンを半透光部で設けた場合のフォトマスクの透過率を示す図である。 ラインパターンを半透光部で設けた場合のフォトマスクの透過率を示す図である。 ラインパターンを遮光部で設けたフォトマスクを用いて露光したレジスト膜の現像後の断面形状を示す図である。 ラインパターンを遮光部で設けたフォトマスクを用いて露光したレジスト膜の現像後の断面形状を示す図である。 ラインパターンを半透光部で設けたフォトマスクを用いて露光したレジスト膜の現像後の断面形状を示す図である。 ラインパターンを半透光部で設けたフォトマスクを用いて露光したレジスト膜の現像後の断面形状を示す図である。 ラインパターンを半透光部で設けたフォトマスクを用いて露光したレジスト膜の現像後の断面形状を示す図である。 ラインパターンを半透光部で設けたフォトマスクを用いて露光したレジスト膜の現像後の断面形状を示す図である。 ラインパターンを半透光部で設けたフォトマスクを用いて露光したレジスト膜の現像後の断面形状を示す図である。 ラインパターンを半透光部で設けたフォトマスクを用いて露光したレジスト膜の現像後の断面形状を示す図である。
以下に、フォトマスク及び当該フォトマスクを用いたパターン転写方法の一例について図１を用いて説明する。なお、図１では、エッチング加工がなされる被加工体１０３上に形成されたレジスト膜１０４に対して、フォトマスク１００に形成されたライン・アンド・スペース・パターンを含む所定の転写パターンを転写し、現像後のレジストパターン１０５をエッチング加工におけるマスクとする場合を示している。
＜フォトマスク＞
フォトマスク１００は、ライン・アンド・スペース・パターンを含む所定の転写パターンを有し、該ライン・アンド・スペース・パターンを含む所定の転写パターンを被加工体１０３上に形成されたレジスト膜１０４に転写するものである。フォトマスク１００の転写パターンは、透明基板１１０上に成膜された半透光膜をパターニングすることにより形成された透光部と半透光部で形成することができる。また、フォトマスク１００のライン・アンド・スペース・パターンのラインパターンが半透光部１０１で設けられ、スペースパターンが透光部１０２で設けられている。
従来の様に、フォトマスクのライン・アンド・スペース・パターンを遮光部と透光部で形成する場合には、ライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅が小さくなる（露光機の解像限界近くになる）につれて、透光部を介してレジスト膜に照射される透過光の強度が低下し、遮光部と透光部に対応する透過光のコントラストが低下する為、現像後に透光部を介して露光された部分のレジスト膜が残存してしまう。その結果、被加工体のパターニングができなくなる問題が生じる。この問題を解決するには、露光機の解像限界を小さくする（解像度を上げる）、適用露光量を増加させる、露光光の波長を短くする又は位相シフトマスクを適用することによって、透過光の強度を増加させる必要が考えられる。
一方で、図１に示すように、フォトマスク１００のラインパターンを遮光部ではなく半透光部１０１で形成することにより、フォトマスク１００のライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅が小さくなった場合であっても、透光部１０１（スペースパターン）を介してレジスト膜１０４に照射される透過光の強度が低下することを抑制し、現像後に透光部１０２を介して露光されたレジスト膜１０４を除去することができる。これは、ラインパターンを半透光部１０１で形成することにより、フォトリソグラフィ工程における露光量を増加させるのと同等の効果が得られるためである。これにより、従来フォトリソグラフィ工程で適用可能である露光量で（露光量を変えることなく、又はより少ない露光量で）、所望の微細パターンを形成することが可能となる。
また、フォトマスク１００のライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅は、２．０μｍ以上７．０μｍ未満とすることが好ましい。ピッチ幅が７・０μを切るような微細パターンは、液晶装置としたときに形成される電界が密になり、液晶の応答速度、明るさの点で優れているが、上述の課題が避けられないという不都合がある。一方で、本発明の方法によれば、露光機の解像限界に近い上記のような微細パターンにおいて、特に顕著な効果が得られる。また、ピッチ幅が２μm以上であれば、半透光膜の膜透過率を選択することにより、十分な光強度が得られるため、本発明の解像度向上効果が十分に得られるのである。
半透光部１０１における位相差は特に限定されない。本発明は、露光光の反転に依存することなく、液晶表示装置製造用のラインアンドスペースパターンとして、優れた解像度向上効果が得られるからである。尚、半透光膜の選択においては、透光部との位相差が、３０度以上１８０度以下であるときに、適切な膜厚で、適切な透過率を得やすい。より好ましくは３０度以上、９０度以下である。
図１に示したフォトマスク１００を用いる場合には、透光部１０２（スペースパターン）だけでなく、半透光部１０１（ラインパターン）を介してレジスト膜１０４が露光されるため、現像後におけるレジストパターン１０５の膜厚ｔ１が、レジスト膜１０４の初期膜厚値ｔ０より小さくなる。レジストパターン１０５の膜厚ｔ１が小さくなりすぎると、エッチング加工時に支障がでる（レジストパターン１０５が消失してマスクとして機能しなくなる）ため、露光光に対する半透光部１０１の透過率は、透光部１０２の透過光の強度及びレジストパターン１０５の膜厚を考慮して設定することが好ましい。例えば、露光光に対してフォトマスク１００の透光部の透過率を１００％とするとき、露光光に対する半透光部１０１の透過率を好ましくは１％以上３０％以下、より好ましくは１％以上２０％以下、さらに好ましくは３％以上２０％以下とすることができる。この範囲であれば、フォトマスク１００のライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅が小さくなった場合であっても、透光部１０２の透過光の強度が低下することを抑制すると共に、レジストパターン１０５の膜厚ｔ１をエッチング加工に必要となる量だけ残存させることができる。なお、フォトマスク１００の透光部の透過率が１００％とは、フォトマスク１００において十分に広い透光部（２０μｍ四方以上の透光部）における透過率を１００％とする場合を指す。
＜パターン転写方法＞
次に、上述したフォトマスク１００を用いたパターン転写方法について説明する。
まず、被加工体１０３上にポジ型のレジスト膜１０４を形成した後、該レジスト膜１０４に上記フォトマスク１００を介して、露光光を照射する（図１（Ａ）参照）。この場合、透光部１０２及び半透光部１０１を介して、レジスト膜１０４に露光光が照射される。次に、レジスト膜１０４を現像して、レジストパターン１０５を形成した後（図１（Ｂ））、該レジストパターン１０５をマスクとして被加工体１０３をエッチングすることにより、被加工体１０３の少なくとも一部をライン・アンド・スペース・パターンに形成することができる（図１（Ｃ）、（Ｄ）参照）。
図１で説明したパターン転写方法では、フォトマスク１００のラインパターンを遮光部ではなく半透光部１０１を用いて形成するため、現像後のレジストパターン１０５の膜厚ｔ１がレジスト膜１０４の初期膜厚値ｔ０より小さくなる。そのため、被加工体１０３のエッチング加工は、ウエットエッチングを用いて行うことが好ましい。ドライエッチングを用いる場合には、レジストパターン１０５もエッチングされるため、レジストパターン１０５の膜厚が小さい場合にはエッチング加工時にマスクとなるレジストパターン１０５が消失するおそれがあるためである。
一方、ウエットエッチングを用いる場合には、被加工体１０３とレジスト膜１０４に用いるレジスト材料とのエッチング選択比を高くすることにより、レジストパターン１０５の膜厚が小さい場合であっても、エッチング加工時にレジストパターン１０５が消失することを抑制することができる。エッチング加工時にレジストパターン１０５が消失することを効果的に抑制するには、レジスト膜１０４として、被加工体１０３のウエットエッチングのエッチャントに対するエッチング選択比が１０倍（１：１０）以上、好ましくは５０倍（１：５０）以上となるレジスト材料を用いて形成すればよい。
また、レジストパターン１０５の膜厚ｔ１が小さい場合であっても、被加工体１０３のエッチング加工時間が短ければ短いほど、エッチング加工時にレジストパターン１０５が消失することを抑制することができる。例えば、被加工体１０３の膜厚が小さい場合に、エッチング加工時間を短縮することができる。被加工体１０３の膜厚は、エッチング条件等を考慮して決定されるものであるが、一例として、被加工体１０３を４０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下程度に形成することにより、エッチング加工時間を短縮することができる。このように、本実施の形態で示すパターン転写方法は、膜厚が小さい被加工体のパターニングに対して特に有効となる。また、被加工体１０３の膜厚が小さい場合には、フォトマスク１００の半透光部１０１の透過率を高く設定することが可能となる。これにより、フォトリソグラフィ工程における露光光の露光量を低下することができる。
また、被加工体１０３のエッチング加工として、ウエットエッチングを適用する場合には、ドライエッチングと比較して被加工体１０３が等方的にエッチングされる。つまり、エッチングの際に、レジストパターン１０５と重畳する被転写部１０３の側面もエッチング（サイドエッチング）される（図１（Ｃ）参照）。そのため、フォトマスク１００のライン・アンド・スペース・パターンのライン幅（半透光部１０１の幅）をＬＭ、スペース幅（透光部１０２の幅）をＳＭとするとき、エッチング加工後に被加工体１０３に形成されるライン・アンド・スペース・パターンのライン幅ＬＰはＬＭより小さくなり、スペース幅ＳＰはＳＭより大きくなる。
したがって、被加工体１０３に形成されるライン・アンド・スペース・パターンのライン幅ＬＰとスペース幅ＳＰを等幅（ＬＰ≒ＳＰ）とする場合には、フォトマスク１００のライン幅ＬＭをスペース幅ＳＭより大きく（ＬＭ＞ＳＭ）設けておくことが好ましい。例えば、フォトマスク１００のラインパターン（半透光部１０１）の両側に、エッチング加工時に被加工体１０３がサイドエッチングされる分のマージンを考慮したバイアス部１０６ａ、１０６ｂを設けることができる。バイアス部１０６ａ、１０６ｂは、ラインパターンを形成する半透光膜と同様の材料で設けることができる。なお、バイアス部１０６ａ、１０６ｂの幅（バイアス値）は、被加工体１０３のエッチング条件に基づいて設定すればよく、例えば、フォトマスク１００のライン幅ＬＭとスペース幅ＳＭの差の１／２をバイアス値とするとき、バイアス値を０．２μｍ〜１．０μｍとすることができる。
なお、上述したパターン転写方法は、液晶表示装置等の各種電子デバイスの製造方法に適用することができる。例えば、液晶表示装置において画素電極の形状を帯状（くし型状）に形成する場合には、ライン・アンド・スペース・パターンを有するフォトマスク１００を用いて、ＩＴＯ等の透明導電膜にパターンを転写することができる。この場合、ＩＴＯ等の透明導電膜が上記被加工体１０３に相当する。
＜フォトマスクの製造方法＞
フォトマスク１００のライン・アンド・スペース・パターンを含む所定の転写パターンは、透明基板１１０上に成膜された半透光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。この際、フォトマスク１００のライン・アンド・スペース・パターンのラインパターンとなる部分は透明基板１１０上に成膜された半透光膜を残存させて半透光部とし、スペースパターンとなる部分は半透光膜を除去して透光部とすればよい。
また、ラインパターンとなる半透光部１０１は、フォトマスク１００の透光部の透過率を１００％とするとき、透過率が好ましくは１％以上３０％以下、より好ましくは１％以上２０％以下、さらに好ましくは３％以上２０％以下の半透光膜を用いて形成することができる。フォトマスク１００の透光部の透過率が１００％とは、フォトマスク１００において十分に広い透光部（２０μｍ四方以上の透光部）における透過率を１００％とする場合を指す。
また、フォトマスク１００のライン・アンド・スペース・パターンの半透光部１０１の幅（ライン幅ＬＭ）と、透光部１０２の幅（スペース幅ＳＭ）は、被加工体１０３に形成されるライン・アンド・スペース・パターンのライン幅ＬＰとスペース幅ＳＰに基づいて決定することができる。例えば、被加工体１０３に形成されるライン・アンド・スペース・パターンのライン幅ＬＰとスペース幅ＳＰを等幅とする場合には、フォトマスク１００のライン幅ＬＭをスペース幅ＳＭより大きく（ＬＭ＞ＳＭ）することが好ましい。これは、上述したようにレジストパターン１０５をマスクとしてエッチング加工を行った際に、被加工体１０３がサイドエッチングされ、実際に被加工体１０３に形成されるライン幅ＬＰがフォトマスクのライン幅ＬＭより小さくなるためである。
フォトマスク１００のライン幅ＬＭをスペース幅ＳＭより大きくする割合は、エッチング時に被加工体１０３がサイドエッチングされる分のマージンを考慮して、その幅の分だけフォトマスク１００のラインパターン（半透光部１０１）の両側にバイアス部を追加すればよい。上述したように、フォトマスク１００のライン幅ＬＭとスペース幅ＳＭの差の１／２をバイアス値とするとき、バイアス値を０．２μｍ〜１．０μｍとすることができる。例えば、バイアス値を０．５μｍとして、ピッチ幅が５μｍ（ライン幅及びスペース幅がそれぞれ２．５μｍ）のライン・アンド・スペース・パターンを被加工体１０３に形成する場合には、フォトマスク１００のライン幅ＬＭを３．０μｍ、スペース幅ＳＭを２．０μｍとすることができる。
また、フォトマスク１００の製造において、あらかじめ、露光条件、レジスト膜の特性、被加工体の特性、被加工体の加工条件等の相関関係を把握してデータベース化しておき、被加工体１０３の加工条件に基づいてフォトマスク１００の設計をシミュレーションを用いて行う構成とすることができる。露光条件としては、露光光の波長、結像系のＮＡ（開口数）、σ（コヒーレンス）等を考慮すればよい。レジスト膜の特性としては、レジストの現像条件、エッチャントに対する耐性等を考慮すればよい。被加工体の特性としては、被加工体のエッチング条件（エッチャントの種類、温度）等を考慮すればよい。被加工体の加工条件としては、被加工体に形成されるライン・アンド・スペース・パターンの形状（ライン幅ＬＰとスペース幅ＳＰ）を考慮すればよい。
これらの相関関係をあらかじめデータベース化しておき、作製しようとする被加工体１０３の加工条件に基づいてシミュレーションを行うことによって、フォトマスク１００を設計条件（半透光部１０１に用いる半透光膜の透過率、半透光部１０１の幅（ライン幅ＬＭ）、透光部１０２の幅（スペース幅ＳＭ））を求めて製造することにより、フォトマスク１００の作製時間を大幅に短縮することが可能となる。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、適宜変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態における材質、パターン構成、部材の個数、サイズ、処理手順などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
以下に、ライン・アンド・スペース・パターンのラインパターンを半透光部で設け、スペースパターンを透光部で設けたフォトマスクを用いて、レジスト膜を露光した場合に関してシミュレーションにより検証した結果を説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
まず、実施例に用いた条件について説明する。
露光条件：ＮＡ＝０．０８、σ＝０．８、露光波長（ｇ線／ｈ線／ｉ線＝１．０／１．０／１．０）
レジスト膜：Ｐｏｓｉｔｉｖｅ−Ｎｏｖｏｌａｋ Ｔｙｐｅ
レジスト膜の初期膜厚：１．５μｍ
なお、シミュレーションソフトとしては、Synopsys（シノプシス）社製のソフト（Ｓｅｎｔａｕｒｕｓ ＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙＴＭ）を用いて行った。
次に、実施例で用いたフォトマスクについて説明する。
＜実施例１＞
バイアス部：＋０．５μｍ
ライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅：６．０μｍ（ライン幅：３．５μｍ、スペース幅：２．５μｍ）、５．０μｍ（ライン幅：３．０μｍ、スペース幅：２．０μｍ）、４．４μｍ（ライン幅：２．７μｍ、スペース幅：１．７μｍ）
ラインパターンの透過率：３％〜２０％
＜実施例２＞
バイアス部：＋０．８μｍ
ライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅：８．０μｍ（ライン幅：４．３μｍ、スペース幅：２．７μｍ）、６．０μｍ（ライン幅：３．８μｍ、スペース幅：２．２μｍ）、５．０μｍ（ライン幅：３．３μｍ、スペース幅：１．７μｍ）
ラインパターンの透過率：３％〜２０％
＜比較例１＞
バイアス部：＋０．５μｍ
ライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅：８．０μｍ（ライン幅：４．５μｍ、スペース幅：３．５μｍ）、７．０μｍ（ライン幅：４．０μｍ、スペース幅：３．０μｍ）、６．０μｍ（ライン幅：３．５μｍ、スペース幅：２．５μｍ）、５．０μｍ（ライン幅：３．０μｍ、スペース幅：２．０μｍ）、４．４μｍ（ライン幅：２．７μｍ、スペース幅：１．７μｍ）
ラインパターンの透過率：０％
＜比較例２＞
バイアス部：＋０．８μｍ
ライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅：８．０μｍ（ライン幅：４．８μｍ、スペース幅：３．２μｍ）、７．０μｍ（ライン幅：４．３μｍ、スペース幅：２．７μｍ）、６．０μｍ（ライン幅：３．８μｍ、スペース幅：２．２μｍ）、５．０μｍ（ライン幅：３．３μｍ、スペース幅：１．７μｍ）、４．４μｍ（ライン幅：２．７μｍ、スペース幅：１．７μｍ）
ラインパターンの透過率：０％
まず、ライン・アンド・スペース・パターンが形成されたフォトマスクについて、露光光を照射した際のマスクの位置と透過光の実効透過率との関係について説明する。
図２は、ラインパターンを透過率０の遮光膜で形成したフォトマスク（バイナリマスク）を用いた場合の透過光の実効透過率を示している。図２において、図２（Ａ）は遮光膜に設けられたバイアス部が０．５μｍの場合（比較例１）について示し、図２（Ｂ）は遮光膜に設けられたバイアス部が０．８μｍの場合（比較例２）について示し、図２（Ｃ）はシミュレーションに用いたライン・アンド・スペース・パターンの模式図を示している。バイアス部は、ラインパターンを形成する膜と同様の材料を用いて形成した。また、図２（Ａ）、（Ｂ）において、横軸はマスクに形成されたライン・アンド・スペース・パターンの位置を示し、縦軸は透過光の実効透過率を示している。
図２より、ライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅が小さくなるにつれて、フォトマスクの透光部における透過光の透過率が著しく減少していることが確認できた。
図３、４は、ラインパターンを半透光膜で形成したフォトマスクを用いた場合の透過光の透過率を示している。図３は半透光膜に設けられたバイアス部が０．５μｍの場合（実施例１）について示し、図４は半透光膜に設けられたバイアス部が０．８μｍの場合（実施例２）について示している。また、図３において、図３（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅が６．０μｍの場合（図３（Ａ）、ピッチ幅が５．０μｍの場合（図３（Ｂ））、ピッチ幅が４．４μｍの場合（図３（Ｃ））を示しており、図４において、図４（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅が７．０μｍの場合（図４（Ａ）、ピッチ幅が６．０μｍの場合（図４（Ｂ））、ピッチ幅が５．０μｍの場合（図４（Ｃ））を示している。
図３、図４より、半透光部の透過率が増加するにつれて、透光部の透過率が増加することが分かった。
次に、ライン・アンド・スペース・パターンを有するフォトマスクを用いて、レジスト膜を露光して現像した場合のレジストパターンの断面形状について説明する。
図５、図６は、ラインパターンを透過率０の遮光膜で形成したフォトマスク（バイナリマスク）を用いた場合の現像後のレジストパターンの断面を示している。なお、図５は遮光膜に設けられたバイアス部が０．５μｍの場合（比較例１）について示し、図６は遮光膜に設けられたバイアス部が０．８μｍの場合（比較例２）について示している。また、図５（Ａ）〜（Ｅ）、図６（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅が８．０μｍの場合（図５（Ａ）、図６（Ａ））、ピッチ幅が７．０μｍの場合（図５（Ｂ）、図６（Ｂ））、ピッチ幅が６．０μｍの場合（図５（Ｃ）、図６（Ｃ））、ピッチ幅が５．０μｍの場合（図５（Ｄ）、図６（Ｄ））、４．４μｍの場合（図５（Ｅ））を示している。
なお、図５、図６では、露光光の強度を一定（１００ｍＪ）とした場合の現像後のレジストパターンの断面形状を示している。
図５において、ライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅が比較的大きい場合（８．０μｍ、７．０μｍ）の場合には、１００ｍＪの露光光により透光部を介して照射された部分のレジスト膜を除去できることが確認できたが、ライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅が６．０μｍ以下では、レジスト膜が残存することが確認された。レジスト膜を完全に除去するために必要な露光光の強度を求めたところ、ライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅が６．０μｍの場合には１０６．７ｍＪ、ピッチ幅が５．０μｍの場合には１２５．０ｍＪ、ピッチ幅が４．４μｍの場合には１４８．２ｍＪの露光光を照射する必要があった。
図６において、ライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅が８．０μｍの場合には、１００ｍＪの露光光により透光部を介して照射された部分のレジスト膜を除去できることが確認できたが、ライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅が７．０μｍ以下では、レジスト膜が残存することが確認された。レジスト膜を完全に除去するために必要な露光光の強度を求めたところ、ライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅が７．０μｍの場合には１０４．６ｍＪ、ピッチ幅が６．０μｍの場合には１１７．４ｍＪ、ピッチ幅が５．０μｍの場合には１５０．４ｍＪの露光光を照射する必要があった。
図７〜図１２は、ラインパターンを半透光膜で形成したフォトマスクを用いた場合の現像後のレジストパターンの断面を示している。なお、図７〜図９は半透光膜に設けられたバイアス部が０．５μｍの場合（実施例１）について示し、図１０〜図１２は半透光膜に設けられたバイアス部が０．８μｍの場合（実施例２）について示している。また、図７、図１１はライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅が６．０μｍの場合、図８、図１２はピッチ幅が５．０μｍの場合、図９はピッチ幅が４．４μｍの場合、図１０はピッチ幅が７．０μｍの場合を示している。
なお、図７〜図１２では、ラインパターンを形成する半透光部の透過率を変化させたときの現像後のレジストパターンの断面を示している。但し、図７〜図１２では、レジスト膜を除去するために必要な露光光を照射した場合の断面を示している。また、それぞれのピッチ幅について、半透光部の透過率に対する露光光の強度（レジスト膜を除去するために必要な露光強度）の関係を表１、表２に示す。表１はバイアス部が０．５μｍの場合（実施例１）を示し、表２はバイアス部が０．８μｍの場合（実施例２）を示している。
Figure 2011075656
Figure 2011075656
図７〜図１２、表１、表２より、半透光膜の透過率を増加させるに伴い、露光部のレジスト膜を除去し、必要な線幅を得るのに必要な露光光の強度を小さくできることが確認できた。また、ライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅が小さくなるにつれて、レジストパターンを形成するために必要となる露光光の強度が増加しているが、ラインパターンを遮光膜で形成する場合と比較して、フォトリソグラフィ工程における露光光の強度を大幅に低減できることが確認できた。
１００ フォトマスク
１０１ 半透光部
１０２ 透光部
１０３ 被加工体
１０４ レジスト膜
１０５ レジストパターン
１０６ａ バイアス部
１０６ｂ バイアス部
１１０ 透明基板

Claims (15)

  1. エッチング加工がなされる被加工体上に形成されたレジスト膜に対して、ライン・アンド・スペース・パターンを含む所定の転写パターンを転写させ、前記レジスト膜を前記エッチング加工におけるマスクとなるレジストパターンとなすフォトマスクであって、
    前記転写パターンは、透明基板上に成膜された半透光膜をパターニングすることにより形成された透光部と半透光部により設けられ、
    前記透明基板上に形成される前記ライン・アンド・スペース・パターンのラインパターンが前記半透光部により設けられ、前記スペースパターンが前記透光部により設けられているフォトマスク。
  2. 前記透光部の透過率を１００％とするとき、前記半透光部の透過率が１％以上３０％以下である、請求項１に記載のフォトマスク。
  3. 前記ライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅が２．０μｍ以上７．０μｍ未満である、請求項１又は請求項２に記載のフォトマスク。
  4. 前記透明基板上に形成されるライン・アンド・スペース・パターンのライン幅をＬＭ、スペース幅をＳＭ、前記エッチング加工後に前記被加工体に形成されるライン・アンド・スペース・パターンのライン幅をＬＰ、スペース幅ＳＰとするとき、ＬＭ＞ＬＰ且つＳＭ＜ＳＰの関係を満たす、請求項１から請求項３のいずれか一に記載のフォトマスク。
  5. 前記被加工体に形成されるライン・アンド・スペース・パターンのライン幅ＬＰとスペース幅ＳＰが等幅である場合、前記透明基板上に形成されるライン・アンド・スペース・パターンのライン幅ＬＭとスペース幅ＳＭがＬＭ＞ＳＭの関係を満たす、請求項４に記載のフォトマスク。
  6. 前記透明基板上に形成されるライン・アンド・スペース・パターンのライン幅ＬＭとスペース幅ＳＭの差の１／２をバイアス値とするとき、前記バイアス値が０．２μｍ〜１．０μｍである、請求項５に記載のフォトマスク。
  7. 被加工体上にレジスト膜を形成する工程と、
    前記レジスト膜にフォトマスクを介して露光光を照射した後、前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程と、
    前記レジストパターンをマスクとして、前記被加工体をエッチングすることにより、前記被加工体の少なくとも一部をライン・アンド・スペース・パターンに形成する工程と、を有し、
    前記フォトマスクとして、請求項１から請求項３のいずれか一に記載のフォトマスクを用いるパターン転写方法。
  8. 前記フォトマスクのライン・アンド・スペース・パターンのライン幅をＬＭ、スペース幅をＳＭとするとき、前記エッチング加工後に前記被加工体に形成されるライン・アンド・スペース・パターンのライン幅ＬＰを前記ＬＭより小さくし、スペース幅ＳＰを前記ＳＭより大きくする、請求項７に記載のパターン転写方法。
  9. 前記被加工体に形成されるライン・アンド・スペース・パターンのライン幅ＬＰとスペース幅ＳＰを等幅に形成する場合に、前記フォトマスクの前記ライン・アンド・スペース・パターンのライン幅ＬＭをスペース幅ＳＭより大きくする、請求項８に記載のパターン転写方法。
  10. 前記エッチングとして、ウエットエッチングを行う、請求項７から請求項９のいずれか一に記載のパターン転写方法。
  11. 前記レジスト膜として、前記ウエットエッチングにおける前記被加工体とのエッチング選択比が１０倍以上となる材料を用いる、請求項１０に記載のパターン転写方法。
  12. 請求項７から請求項１１のいずれか一に記載されたパターン転写方法を用いて、透明導電膜をエッチング加工することによりくし型状の画素電極を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
  13. エッチング加工がなされる被加工体上に形成されたレジスト膜に対して、ライン・アンド・スペース・パターンを含む所定の転写パターンを転写させ、前記レジスト膜を前記エッチング加工におけるマスクとなるレジストパターンとなすフォトマスクの製造方法であって、
    透明基板上に半透光膜を形成する工程と、
    前記半透光膜をパターニングすることにより、透光部と半透光部からなる前記転写パターンを形成する工程とを有し、
    前記透光部の透過率を１００％とするとき、前記半透光膜の透過率を１％以上３０％以下とし、
    前記透明基板上に形成される前記ライン・アンド・スペース・パターンのラインパターンを前記半透光部により形成し、スペースパターンを前記透光部により形成するフォトマスクの製造方法。
  14. 前記ライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅を２．０μｍ以上７．０μｍ以下に形成する、請求項１３に記載のフォトマスクの製造方法。
  15. 露光条件、前記レジスト膜の特性、前記被加工体の特性及び前記被加工体の加工条件の相関関係を規定し、前記被加工体の加工条件に基づいて、前記透明基板上に形成される前記ライン・アンド・スペース・パターンのライン幅、スペース幅及び前記半透光部の透過率をシミュレーションにより決定する、請求項１３又は請求項１４に記載のフォトマスクの製造方法。

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