JP2018151618A - 表示装置製造用フォトマスク、及び表示装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ここで密集パターンとは、被転写体上においては、2以上のホールパターンが接近して配置されたパターンをいい、このため、フォトマスク上においては、2以上の主パターンが接近して配置されたパターンをいう。接近して配置されたパターンとは、露光環境下で、フォトマスク上のホール形成用パターンが相互に光学的な影響を及ぼす程度の距離にあるパターンをいう。本願では、主パターン同士が接近した位置にある場合のほか、主パターンに付随する補助パターン同士が接近した位置にある場合を含め、接近して配置されたパターンという場合がある。
本発明の第1の態様は、
透明基板上に転写用パターンをもつ、表示装置製造用フォトマスクであって、
前記転写用パターンは、
四角形の透光部からなる主パターン、
前記主パターンの周辺に配置された、位相シフト部からなる補助パターン、及び
前記主パターンと前記補助パターン以外の領域に形成された低透光部を含み、
前記主パターンの周辺において前記主パターンを囲む、所定幅の正八角形帯を定義するとき、前記補助パターンは前記正八角形帯の少なくとも一部を構成し、
前記転写用パターンが含む複数の前記主パターンの1つを第1主パターンとするとき、前記第1主パターンと異なる第2主パターンが前記第1主パターンに接近した位置に配置され、
前記第1主パターンを囲む前記正八角形帯を構成する八区画のうち、前記第2主パターン側に面する一区画に欠落のある補助パターンが、前記第1主パターンの周辺に配置されることを特徴とする、表示装置製造用フォトマスクである。
(第2の態様)
本発明の第2の態様は、
前記主パターンの径をW1とするとき、前記転写用パターンは、被転写体上に、前記主パターンの転写像として径W2(但しW1≧W2)のホールパターンを形成するものであることを特徴とする、上記第1の態様に記載の表示装置製造用フォトマスクである。
(第3の態様)
本発明の第3の態様は、
前記第1主パターンと前記第2主パターンの配列方向をX方向とするとき、前記第1主パターンのX方向の寸法は、前記X方向と垂直なY方向の寸法より小さいことを特徴とする、上記第1又は第2の態様に記載の表示装置製造用フォトマスクである。
(第4の態様)
本発明の第4の態様は、
前記転写用パターンは、3以上の前記主パターンが、X方向、前記X方向と垂直なY方向、又は前記X方向及び前記Y方向に規則的に配列した密集パターンを含み、前記密集パターンを構成する主パターンのそれぞれが、前記八区画のうち、他の主パターン側に面する少なくとも一区画を欠落した前記補助パターンを有することを特徴とする、上記第1〜第3の態様のいずれか1つに記載の表示装置製造用フォトマスクである。
(第5の態様)
本発明の第5の態様は、
前記位相シフト部は、前記透明基板上に、露光光の代表波長に対する透過率が20〜80%であるとともに、前記露光光の位相を略180度シフトする位相シフト膜が形成されてなることを特徴とする、上記第1〜第4の態様のいずれか1つに記載の表示装置製造用フォトマスクである。
(第6の態様)
本発明の第6の態様は、
前記低透光部は、露光光に対する光学濃度ODが2以上の遮光部であることを特徴とする、上記第1〜第5の態様のいずれか1つに記載の表示装置製造用フォトマスクである。
(第7の態様)
本発明の第7の態様は、
上記第1〜第6の態様のいずれか1つに記載のフォトマスクを用意する工程と、
開口数(NA)が0.08〜0.15であり、i線、h線、及びg線の少なくともいずれかひとつを含む露光光源をもつ露光装置を用いて、前記転写用パターンを露光し、被転写体上に、径W2が0.8〜3.0(μm)のホールパターンを形成する工程とを含む、表示装置の製造方法である。
図1は、特許文献1に記載されたフォトマスクの転写用パターンの要部を示すもので、(a)は平面模式図、(b)は(a)のA−A位置の断面模式図である。
図示したフォトマスクの転写用パターンは、透光部からなる主パターン1と、その周辺において主パターン1を囲んで配置された補助パターン2とを有する。補助パターン2は、主パターン1に付随して主パターン1の周囲に配置されている。
尚、上記のとおり、フォトマスク上の径W1を、被転写体上の目標径W2に対し、W1≧W2(好ましくはW1>W2)としている。ここで、マスクバイアスβ1(μm)を
β1=W1−W2
とすると、ここではβ1を0.5(μm)としている。
(参考例1)
参考例1では、図2(a)に示すように、バイナリマスクからなるフォトマスクを使用し、低透光部(遮光部)3に囲まれた、径W1=2μmの正方形の透光部からなるホールパターンを主パターン1とした。
(参考例2)
参考例2では、図2(b)に示すように、ハーフトーン型位相シフトマスクからなるフォトマスクを使用し、露光光の透過率が5.2%、位相シフト量180°の位相シフト部5に囲まれた、径W1=2μmの正方形の透光部からなるホールパターンを主パターン1とした。
(参考例3)
参考例3では、図2(c)に示すように、補助パターン付位相シフトマスクからなるフォトマスクを使用し、径W1=2μmの正方形の透光部からなるホールパターンを主パターン1とし、その周辺を正八角形帯の補助パターン2が囲む構成とした。また、補助パターン2は、露光光の透過率が45%、位相シフト量が180度の位相シフト部で構成し、主パターン1と補助パターン2以外の領域は、光学濃度がOD≧2の低透光部(遮光部)3で構成した。主パターン1の中心と補助パターン2の幅方向中心位置との距離(L)は3.25μmとし、補助パターン2の幅(d)は1.3μmとした。参考例3のフォトマスクは、特許文献1に記載された構成をもとにデザインされたものである。
シミュレーションの露光条件は、以下のとおりである。
露光装置の光学系は、開口数NAが0.1であり、コヒーレントファクタσが0.5である。また、露光光源には、i線、h線、g線のすべてを含む光源(ブロード波長光源)を用い、強度比は、g:h:i=1:1:1とした。
(1)焦点深度(DOF)
露光時にデフォーカスが生じた場合、被転写体上において、目標CDに対するCD変動が所定範囲(例えば±10%)内となるための焦点深度の大きさ。DOFの数値が高ければ、被転写体(例えば表示装置用のパネル基板)の平坦度の影響を受けにくく、確実に微細なパターンが形成でき、そのCDばらつきが抑えられる。本願のシミュレーションでは、DOFの値として、目標CD±10%を基準としている。ここでCDとは、Critical Dimensionの略であり、パターン幅の意味で用いる。表示装置製造用のフォトマスクは、半導体装置製造用のフォトマスクと比較して、サイズが大きく、また、被転写体(ディスプレイパネル基板等)も大サイズであり、いずれも平坦性を完全なものとすることが困難であるため、DOFの数値を高められるフォトマスクの意義が大きい。
(2)マスク誤差増大係数(MEEF:Mask Error Enhancement Factor)
フォトマスク上のCD誤差に対する被転写体上に形成されるパターンのCD誤差の比率を示す数値であり、MEEFが低いほど被転写体上に形成されるパターンのCD誤差を低減できる。表示装置の仕様が進化し、パターンの微細化が要求されるとともに、露光装置の解像限界に近い寸法のパターンをもつフォトマスクが必要となったことから、表示装置製造用フォトマスクにおいても、今後MEEFが重要視される可能性が高い。
(3)Eop
表示装置製造用のフォトマスクにおいて、特に重要な評価項目に、Eop(以下、「Eop Dose」ともいう。)がある。Eopは、得ようとするパターンサイズを被転写体上に形成するために必要な露光光量である。表示装置の製造に用いられるフォトマスクは、サイズが非常に大きい(例えば、主表面の一辺が300〜2000程度の正方形又は長方形)。このため、Eopの数値が低いフォトマスクを用いると、スキャン露光の速度を上げることが可能であり、生産効率が向上する。
まず、Eopに着目すると、参考例3のフォトマスクは、参考例1及び参考例2のフォトマスクと比較して、目標寸法のホールパターンを得るための露光量(Eop数値)が30%以上小さくなっている。このため、参考例3のフォトマスクを使用すると、高い生産効率が得られることがわかる。また、参考例3のフォトマスクは、参考例1及び参考例2のフォトマスクと比較して、DOFの数値は高く、MEEFの数値は低くなっている。このため、参考例3のフォトマスクは、DOFやMEEFにおいても非常に有利なことがわかる。
一方、表示装置に求められる解像度が上がると、単位面積あたりの画素数の増加によって集積度が高まる。このため、表示装置製造用フォトマスクの転写用パターンとして、複数の主パターン(ホールパターン)を互いに接近させて、配置する必要が生じる。以下、複数の主パターンを含む密集パターンの形成に、上記参考例3のフォトマスクを適用した場合について検討する。
次に、本発明の実施形態に係る表示装置製造用フォトマスクの構成について説明する。
本発明の実施形態に係る表示装置製造用フォトマスクは、
透明基板上に転写用パターンをもつ、表示装置製造用フォトマスクであって、
前記転写用パターンは、
四角形の透光部からなる主パターン、
前記主パターンの周辺に配置された、位相シフト部からなる補助パターン、及び
前記主パターンと前記補助パターン以外の領域に形成された低透光部を含み、
前記主パターンの周辺において前記主パターンを囲む、所定幅の正八角形帯を定義するとき、前記補助パターンは前記正八角形帯の少なくとも一部を構成し、
前記転写用パターンが含む複数の前記主パターンの1つを第1主パターンとするとき、前記第1主パターンと異なる第2主パターンが前記第1主パターンに接近した位置に配置され、
前記第1主パターンを囲む前記正八角形帯を構成する八区画のうち、前記第2主パターン側に面する一区画に欠落のある補助パターンが、前記第1主パターンの周辺に配置される。
以下、図7を用いて具体的に説明する。
更には、1.2<W1≦3.0とすることができ、より微細化を必要とする場合には、1.2<W1<2.5とすることができる。
或いは、0.8<W2<2.0、又は0.8<W2<1.8とすることができる。より微細化を必要とする場合には、0.8<W2<1.5とすることができる。
このように、径W1と径W2との関係をバイアス値β1として規定することにより、被転写体上において、レジストパターンの膜厚の損失を低減できるなどの有利な効果が得られる。
尚、ここでの透過率T1(%)は、透明基板10の透過率を基準(100%)としたときの、上記代表波長の透過率とする。
0.5≦√(T1/100)×d≦1.5 ・・・(1)
このとき、主パターン1の中心と、補助パターン2の幅方向の中心との距離をスリットピッチL(μm)とすると、好ましくは、1.0<L≦5.0であり、より好ましくは、1.5<L≦4.5である。
但し、補助パターン2は、低透光部3を介して、主パターン1を囲む正八角形帯の領域の少なくとも一部を構成する。従って、主パターン1と補助パターン2が接触しないように、すなわち、主パターン1の周囲であって補助パターン2との間に、低透光部3が介在することを条件として、スリットピッチL、及び主パターン径W1を決定することができる。
具体的な例を挙げると、補助パターン2の幅d(μm)は、好ましくは、d≧0.7であり、より好ましくは、d≧0.8である。また、主パターン1の幅W1(μm)と比較すると、好ましくは、d≦W1であり、より好ましくは、d<W1である。
0.7≦√(T1/100)×d≦1.2 ・・・(1)−1
0.75≦√(T1/100)×d≦1.0 ・・・(2)−2
補助パターン2が定義された正八角形帯は、主パターン1の周辺にこれを囲むように配置される。そして、補助パターンの正八角形帯の内郭、外郭となる正八角形の重心は、主パターンの重心と同じ位置にある。本実施形態では、説明の便宜上、図8に示すように、上記の正八角形帯を、外周(或いは内周)の八角形の各辺に対応する、8つの区画に区分する。ここでは、8つに区分した区画のうち、図8の右端の区画を区画A、これに隣接する上側の区画を区画H、下側の区画を区画Bとする。つまり、区画Aから時計回りの順に区画B,C,D,E,F,G,Hとする。
すなわち、2つのホール形成用パターンが所定距離以下の接近距離で配置された場合、それぞれの主パターン1a,1bが備える補助パターン2a,2bは、上記2つの主パターン1a,1bの間において、欠落している。従って、2つの主パターン1a,1bの重心を直線で結ぶ(不図示)と、この直線は、補助パターン2a,2bを全く横切らない。
尚、2つの主パターン1a,1bの互いに面する辺に挟まれた領域S(図7に点線で示す)内に、補助パターンが実質的に配置されないことが好ましい。但し、領域Sに補助パターンの一部が入る場合には、その部分は、2つの主パターン1a,1bの互いに面する辺と平行な辺を有しないものであることが好ましい。図7に示す態様においては、領域S内に補助パターン2a,2bの端部が入っているが、この端部には、2つの主パターン1a,1bの互いに面する辺に対して傾斜する辺しか有していない。
また、領域S内には、島状(閉じた直線や曲線に囲まれた形状)の補助パターンが無いことが好ましい。
更に、好ましくは、上記の領域S内の面積の90%以上は、低透光部3によって構成されていることが好ましい。そのようにすることで、被転写体上に形成される、2つのホールパターンのレジストパターン形状が良好になり、レジスト残膜厚みの損失を抑えることができる。
上記は、表示装置用露光装置がもつ解像性能に鑑みて例示するものである。
図10は、参考例のフォトマスクが備える転写用パターンの要部を示す平面模式図であって、(a)は参考例4、(b)は参考例5、(c)は参考例6、(d)は参考例7、(e)は参考例8を示している。図11は、実施例のフォトマスクが備える転写用パターンの要部を示す平面模式図であって、(f)は実施例1、(g)は実施例2、(h)は実施例3、(i)は実施例4を示している。
また、図10(c)は、主パターン1a,1bのホールピッチPが9μmで、補助パターン2a,2bに区画の欠落がない場合を示し、図10(d)は、主パターン1a,1bのホールピッチPが8.75μmで、補助パターン2a,2bに区画の欠落がない場合を示している。
図10(e)は、2つの主パターン1a,1bのホールピッチPが8.75μmで、各々の補助パターン2a,2bの一区画を結合し、共有させた場合を示している。
このため、被転写体上のX−CD、Y−CDをともに目標寸法(1.5μm)に近づけるには、上記β1を0.5μmより大きくすることが望まれる。
更に、被転写体上のX−CDおよびY−CDを等しく目標寸法(1.5μm)とするためには、X方向とY方向に、それぞれ適切なマスクバイアスβ2を付与することが好ましい。
接近して配置された複数の主パターン1(それぞれ、少なくとも他のいずれかと接近している)を含むパターン群において、含まれる主パターン1の数をNとし、補助パターン2の区画総数をKとするとき、
K≦(8−1)N
とすることができる。
例えば、2つの主パターンが、互いに1区画ずつ欠落した補助パターンを有するパターン群、又は、互いに3区画ずつ欠落した補助パターンを有するパターン群とすることができる。
又は、3つの主パターンが、その配列(X方向、Y方向、又はX及びY方向、以下同様)により、それぞれ1又は2区画欠落した補助パターンを有するパターン群とすることができる。
4つの主パターンが、その配列により、それぞれ1〜5区画欠落した補助パターンを有するパターン群とすることもできる。
以下、5つ、又は6つ、又は7つの主パターンが、その配列により、それぞれ1〜6区画欠落した補助パターン群とし、又は、8つの主パターンが、その配列により、それぞれ1〜7区画欠落した補助パターンを有するパターン群とすることもできる。
一方、1つの主パターンがもつ補助パターンは、他の主パターンに面した側の区画、又は、その両サイドの区画以外には欠落がないものとすることができる。
具体的には、主パターンからみて、補助パターンの欠落部がある方向(図7(a)ではX方向)と垂直な方向(図7(a)では、Y方向)に、正の値のバイアスβ2(y)を付与する。更に、必要に応じ、補助パターンの欠落部がある方向(図7(a)ではX方向)に、負の値のバイアスβ2(x)を付与することができる。
上記した図13のような配列例でいえば、バイアスβ2の付与前の主パターンをパターン幅W1の正方形としたとき、主パターンの長辺W3(y)は、W3(y)=W1+β2(y)となり、短辺W3(x)は、W3(x)=W1+β2(x)となる。そして、W3(x)、及びW3(y)は、好ましくは、以下の式を充足する。
長辺については、
0.8≦W3(y)≦4.0、より好ましくは、1.0≦W3(y)<3.5
短辺については、
0.8≦W3(x)≦4.0、より好ましくは、1.0≦W3(x)≦3.0
次に、本発明の実施形態に適用可能なフォトマスクの製造方法の一例について、図14(a)〜(f)を参照して以下に説明する。尚、図14(a)〜(f)では、左側に断面図、右側に平面図を示すとともに、簡便化のため、フォトマスクパターン形状は、第1主パターンとそれに付随する補助パターンのみを示している。
また、位相シフト膜11のもつ、位相シフト量の波長依存性は、i線、h線、及びg線に対し、変動幅が40度以内であることが好ましい。
0.08≦NA<0.20、
より好ましくは、
0.08≦NA≦0.15、
更には、
0.08<NA<0.15
であることが望ましい。
また、σ(コヒレンスファクタ)は、
0.4≦σ≦0.9
より好ましくは、
0.4<σ<0.7
更に好ましくは、
0.4<σ<0.6
である。
露光光源は、i線、h線及びg線の少なくとも一つを露光光に含む光源を用いる。単一波長の露光光を適用する場合には、i線を用いることが好ましい。一方、i線、h線、g線のすべてを含む光源(ブロード波長光源ともいう)を用いることは、十分な光量確保の点で有用である。
2(2a,2b)…補助パターン
3…低透光部
4…透光部
5…位相シフト部
10…透明基板
11…位相シフト膜
12…低透光膜
Claims (7)
- 透明基板上に転写用パターンをもつ、表示装置製造用フォトマスクであって、
前記転写用パターンは、
四角形の透光部からなる主パターン、
前記主パターンの周辺に配置された、位相シフト部からなる補助パターン、及び
前記主パターンと前記補助パターン以外の領域に形成された低透光部を含み、
前記主パターンの周辺において前記主パターンを囲む、所定幅の正八角形帯を定義するとき、前記補助パターンは前記正八角形帯の少なくとも一部を構成し、
前記転写用パターンが含む複数の前記主パターンの1つを第1主パターンとするとき、前記第1主パターンと異なる第2主パターンが前記第1主パターンに接近した位置に配置され、
前記第1主パターンを囲む前記正八角形帯を構成する八区画のうち、前記第2主パターン側に面する一区画に欠落のある補助パターンが、前記第1主パターンの周辺に配置されることを特徴とする、表示装置製造用フォトマスク。 - 前記主パターンの径をW1とするとき、前記転写用パターンは、被転写体上に、前記主パターンの転写像として径W2(但しW1≧W2)のホールパターンを形成するものであることを特徴とする、請求項1に記載の表示装置製造用フォトマスク。
- 前記第1主パターンと前記第2主パターンの配列方向をX方向とするとき、前記第1主パターンのX方向の寸法は、前記X方向と垂直なY方向の寸法より小さいことを特徴とする、請求項1又は2に記載の表示装置製造用フォトマスク。
- 前記転写用パターンは、3以上の前記主パターンが、X方向、前記X方向と垂直なY方向、又は前記X方向及び前記Y方向に規則的に配列した密集パターンを含み、前記密集パターンを構成する主パターンのそれぞれが、前記八区画のうち、他の主パターン側に面する少なくとも一区画を欠落した前記補助パターンを有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の表示装置製造用フォトマスク。
- 前記位相シフト部は、前記透明基板上に、露光光の代表波長に対する透過率が20〜80%であるとともに、前記露光光の位相を略180度シフトする位相シフト膜が形成されてなることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の表示装置製造用フォトマスク。
- 前記低透光部は、露光光に対する光学濃度ODが2以上の遮光部であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の表示装置製造用フォトマスク。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載のフォトマスクを用意する工程と、
開口数(NA)が0.08〜0.15であり、i線、h線、及びg線の少なくともいずれかひとつを含む露光光源をもつ露光装置を用いて、前記転写用パターンを露光し、被転写体上に、径W2が0.8〜3.0(μm)のホールパターンを形成する工程とを含む、表示装置の製造方法。
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