JP2021149101A - フォトマスク、及び表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】中紫外露光光を用いて露光することで、被転写体上に、微細なホールパターンを転写する優れた転写性能を有するフォトマスクを提供する。【解決手段】被転写体上に、中紫外露光光を用いて、サイズがＤｐであり、かつ、Ｄｐ≦３μｍのホールパターンを形成するための、表示装置製造用のフォトマスクであって、透明基板上に、ホールパターンを含む転写用パターンを有し、転写用パターンにおけるホールパターンは、ハーフトーン領域に囲まれた透光部からなり、フォトマスクを露光するための中紫外露光光に含まれる基準波長の光に対し、透光部と、ハーフトーン領域との位相差θが、ほぼ１８０度であるとともに、ハーフトーン領域の、基準波長の光に対する透過率Ｔが、１０％≦Ｔ≦３５％である、フォトマスク。【選択図】図２

Description

本発明は、フォトマスクであって、特に、高精細な表示装置製造用に有利なフォトマスクと、それを用いた表示装置の製造方法に関する。

特許文献１には、表示装置製造用の位相シフトマスクブランク、及び、該位相シフトマスクブランクにより製造された位相シフトマスクが記載されている。更に、該位相シフトマスクを、ｉ線、ｈ線、及びｇ線を含む複合光によって露光することが記載されている。

特許文献２には、露光光に対する波長依存性が抑制された光学特性を示す位相シフト膜を備えた、表示装置製造用の位相シフトマスクブランクであって、該位相シフト膜は、波長３６５ｎｍにおける透過率が、３．５％以上８％以下の範囲であり、波長３６５ｎｍにおける位相差が、１６０度以上２００度以下の範囲であり、波長３６５ｎｍ以上４３６ｎｍ以下の範囲における透過率の、波長に依存する変化量が、５．５％以内であるものが記載されている。

特開２０１４−１９４５３１号公報 特開２０１５−１０２６３３号公報

ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）やＯＬＥＤディスプレイ（有機ＥＬディスプレイ）を含む、表示装置には、近年、明るく高精細な表示性能に加え、省電力や動画の応答速度といった表示性能に対するニーズがある。このため、これら表示装置の製造過程で用いるフォトマスクのパターンも、ますますの微細化、高集積化が望まれ、更に、フォトマスクのもつパターンを、被転写体（表示パネル基板等）に、精緻に解像する技術が要望されると思われる。

ところで、フォトマスクのもつ転写用パターンを、光学的に、被転写体上に解像できなければ、意図した精細パターンをもつ表示装置は構成できない。ここで、光学像の空間的解像度はレイリー（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）の分解能基準式、すなわち以下の式（１）によって表すことができる。

δ＝ｋ１×λ／ＮＡ ・・・（１）
ここで、δは最小解像線幅、λは露光波長、ＮＡは露光装置の光学系がもつ開口数であり、ｋ１はｋ１ファクタとも呼ばれる係数である。

表示装置（以下、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）ともいう）の分野では、露光のための光として、高圧水銀ランプの特定の波長域が使用されている。すなわち複数の波長光を含み、それらを混合した波長帯（以下、ブロードバンドともいう）の光が用いられ、特に、高圧水銀ランプの光に含まれる波長光であるｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、及びｉ線（３６５ｎｍ）の３波長の光を含む露光光の適用が知られている（特許文献１、２参照）。

一方、上記式（１）により、微細なパターンに対する解像性を向上する（すなわち、最小解像線幅δを小さくする）ためには、λを小さくする、又は、ＮＡを大きくすることが有効である。ところが、ＮＡの向上は、以下の式（２）によると、焦点深度が減少することから、リソグラフィプロセスの安定性を相対的に悪化させることが理解できる。式（２）はＲａｙｌｅｉｇｈの焦点深度式ともいわれる。

ＤＯＦ＝ｋ２×λ／ＮＡ^２ ・・・（２）
ここで、ＤＯＦ（Ｄｅｐｔｈ ｏｆ Ｆｏｃｕｓ）は、焦点深度を意味し、ｋ２は係数である。

式（２）の左辺の値の大小は、上記の分解能基準式（式（１））とは優劣の関係性が逆転する。つまり、式（１）においては左辺の値が小さいことが好ましいが、式（２）においては逆に大きいことが望まれる。

従って、最小解像線幅δとＤＯＦとはトレードオフ的な相関を示す。但し、式（２）に表すＤＯＦは、ＮＡの二乗に比例して劣化することから、同レベルの解像性向上を想定すれば、ＮＡを大きくするよりも、露光光の短波長化をはかる方がより合理的ともいえる。つまり、解像性を向上させつつ、ＤＯＦの低下を抑制することができる。

上記ブロードバンド露光環境から、容易に短波長化を実現する手法として、ｇ線、ｈ線、及びｉ線を含む混合波長露光の代替として、ｉ線単一波長による露光へ切り替えることにより、実効的に波長を小さくすることが、考えうる。但しこの方法は、上記３波長のうち、２つによる寄与を断つことになり、単位時間あたりの仕事量が単純計算で１／３に落ちることを意味する。ＦＰＤの生産分野では、上記解像性に加え、もうひとつの重要な要素は生産効率であることから、単一波長化も採択しにくい事情がある。

そこで、ブロードバンド露光環境を維持しつつ、その重心を短波長側にずらす方法が考えられる。高圧水銀ランプ光においてはｉ線より短波長側に、光強度のピークをもついくつかの波長群が存在することから、上記方法は、該波長群の光を露光エネルギーとして利用する方法である。

本発明者は、従来の露光光が利用してきた波長域を、短波長側にシフトした、新たなブロードバンド露光環境を考慮したとき、その環境に適応し、優れた転写性を示すフォトマスクがどのようなものかを鋭意検討し、本発明を完成した。

本発明の第１の態様は、
被転写体上に、中紫外露光光を用いて、サイズがＤｐであり、かつ、Ｄｐ≦３μｍのホールパターンを形成するための、表示装置製造用のフォトマスクであって、
透明基板上に、ホールパターンを含む転写用パターンを有し、
前記転写用パターンにおけるホールパターンは、ハーフトーン領域に囲まれた透光部からなり、
前記フォトマスクを露光するための中紫外露光光に含まれる基準波長の光に対し、前記透光部と、前記ハーフトーン領域との位相差θが、ほぼ１８０度であるとともに、
前記ハーフトーン領域の、前記基準波長の光に対する透過率Ｔが、１０％≦Ｔ≦３５％である、
フォトマスクである。

本発明の第２の態様は、
前記転写用パターンにおけるホールパターンは、前記透明基板上に形成された位相シフト膜がパターニングされることによって形成された、前記透明基板が露出する透光部によってなり、
前記ハーフトーン領域は、前記透明基板上に前記位相シフト膜が形成されてなり、
前記位相シフト膜は、前記基準波長の光に対して、ほぼ１８０度の位相シフト量を有するとともに、透過率Ｔを有し、１０％≦Ｔ≦３５％である、上記第１の態様に記載のフォトマスクである。

本発明の第３の態様は、
被転写体上に、中紫外露光光を用いて、サイズがＤｐであり、かつ、Ｄｐ≦３μｍのホールパターンを形成するための、表示装置製造用のフォトマスクであって、
透明基板上に、ホールパターンを含む転写用パターンを有し、
前記転写用パターンにおけるホールパターンは、ハーフトーン領域に囲まれた透光部からなり、
基準波長をλ１とし、λ１＜３６５ｎｍであるとき、前記λ１の波長の光に対し、前記透光部と、前記ハーフトーン領域との位相差θが、１８０度であるとともに、
前記ハーフトーン領域の、前記λ１の波長の光に対する透過率Ｔが、１０％≦Ｔ≦３５％である、
フォトマスクである。

本発明の第４の態様は、
前記転写用パターンにおけるホールパターンは、前記透明基板上に形成された位相シフト膜がパターニングされることによって形成された、前記透明基板が露出する透光部によってなり、
前記ハーフトーン領域は、前記透明基板上に前記位相シフト膜が形成されてなり、
前記位相シフト膜は、前記λ１の波長の光に対して、１８０度の位相シフト量を有するとともに、透過率Ｔを有し、１０％≦Ｔ≦３５％である、上記第３の態様に記載のフォトマスクである。

本発明の第５の態様は、
前記転写用パターンは、孤立ホールパターンを含むものである、上記第１〜第４のいずれか１つの態様に記載のフォトマスクである。

本発明の第６の態様は、
前記転写用パターンは、近接距離にある２つ以上のホールパターンを含む、近接ホールパターンを有する、上記第１〜第５のいずれか１つの態様に記載のフォトマスクである。

本発明の第７の態様は、
前記近接ホールパターンに含まれる２つの前記ホールパターンの重心間距離が、９μｍ以下である、上記第６の態様に記載のフォトマスクである。

本発明の第８の態様は、
前記転写用パターンにおけるホールパターンのサイズをＤｍとしたとき、Ｄｍ＞Ｄｐである、上記第１〜第７のいずれか１つの態様に記載のフォトマスクである。

本発明の第９の態様は、
Ｄｍ／Ｄｐが１．１以上１．８以下である、上記第８の態様に記載のフォトマスクである。

本発明の第１０の態様は、
前記基準波長が３１３ｎｍ又は３３４ｎｍである、上記第１〜第９のいずれか１つの態様に記載のフォトマスクである。

本発明の第１１の態様は、
表示装置の製造方法であって、
上記第１〜第１０のいずれか１つの態様に記載のフォトマスクを用意する工程と、
中紫外露光光を用いて前記フォトマスクを、露光する露光工程を有し、
前記中紫外露光光は、波長λが、２００ｎｍ≦λ≦４００ｎｍを満たす波長域を含み、かつ、λ＞４００ｎｍ及びλ＜２００ｎｍである波長を含まないものである、
表示装置の製造方法である。

本発明の第１２の態様は、
前記露光工程により、被転写体上にサイズＤｐ≦３μｍのホールパターンを形成する、上記第１１の態様に記載の表示装置の製造方法である。

本発明のフォトマスクは、後述の中紫外露光光を用いて露光することで、被転写体上に、微細なホールパターンを転写する優れた転写性能を有する。

図１は、本発明の第１フォトマスク１０の平面模式図である。 図２（ａ）は、本発明の第２フォトマスク２０の平面模式図である。図２（ｂ）は、第２フォトマスク２０を露光することによって形成されるレジストパターンの断面模式図である。 図３（ａ）は、参考例１のフォトマスクの平面模式図である。図３（ｂ）は、参考例１のフォトマスクを露光することによって形成されるレジストパターンの断面模式図である。 図４（ａ）は、参考例２のフォトマスクの平面模式図である。図４（ｂ）は、参考例２のフォトマスクを露光することによって形成されるレジストパターンの断面模式図である。 図５は、実施例１、及び参考例１〜４に係る膜の特性を示す図である。 図６は、実施例１、及び参考例１〜４に係る光学シミュレーションの結果を示す図である。 図７（ａ）は、参考例３のフォトマスクの平面模式図である。図７（ｂ）は、参考例３のフォトマスクを露光することによって形成されるレジストパターンの断面模式図である。 図８（ａ）は、参考例４のフォトマスクの平面模式図である。図８（ｂ）は、参考例４のフォトマスクを露光することによって形成されるレジストパターンの断面模式図である。 図９（ａ）は、参考例５のフォトマスクの平面模式図である。図９（ｂ）は、参考例５のフォトマスクを露光することによって形成されるレジストパターンの断面模式図である。 図１０（ａ）は、参考例６のフォトマスクの平面模式図である。図１０（ｂ）は、参考例６のフォトマスクを露光することによって形成されるレジストパターンの断面模式図である。 図１１は、参考例５、６に係る光学シミュレーションの結果を示す図である。

＜本発明の第１実施形態＞
本発明のフォトマスクは、中紫外露光用のフォトマスクであり、中紫外光を露光光として適用するためのフォトマスクである。ここで、中紫外光とは、波長２００〜４００ｎｍの波長域にある複数の波長を含み、かつ、２００ｎｍ未満及び４００ｎｍを超える波長を含まない、波長域をもつ露光光をいう。上記露光光の光源としては、例えば高圧水銀ランプのもつ波長域の適切な部分を好適に使用することができる。この場合、例えば、強度ピークをもつ、３１３ｎｍ、３３４ｎｍ、３６５ｎｍ（ｉ線）のうち２つ以上を含むブロードバンド波長を適用することが好ましいが、ｈ線、ｇ線は含まない。尚、本明細書において、「Ａ〜Ｂ」とは、「Ａ以上Ｂ以下」の数値範囲であることを意味する。

このような露光光は、従来、表示装置製造用の露光装置に用いられた、ｉ線、ｈ線、ｇ線を含む波長域に比べて、短波長側にシフトした波長域をもつブロードバンド光とすることができ、発明者の検討によると、ホールパターン形成用に用いるときに、解像性において特に有利である上に、単一波長露光のような非効率（例えば、生産効率が低下すること）が生じない。

本発明のフォトマスクは、
被転写体上に、中紫外露光光を用いて、サイズがＤｐであり、かつ、Ｄｐ≦３μｍのホールパターンを形成するための、表示装置製造用のフォトマスクであって、
透明基板上に、ホールパターンを含む転写用パターンを有し、
前記転写用パターンにおけるホールパターンは、ハーフトーン領域に囲まれた透光部からなり、
前記フォトマスクを露光するための中紫外露光光に含まれる基準波長の光に対し、前記透光部の透過光と、前記ハーフトーン領域の透過光との位相差θが、ほぼ１８０度であるとともに、
前記ハーフトーン領域の、前記基準波長の光に対する透過率Ｔが、１０％≦Ｔ≦３５％である。

図１に本発明の第１フォトマスク１０を例示する。第１フォトマスク１０の転写用パターンは、ハーフトーン領域１１に囲まれた透光部１２からなる、孤立ホールパターンをもつ。尚、孤立ホールパターンとは、１つのホールパターンから所定の近接距離（詳細は後述）以内の領域に、他のホールパターンが存在しないものを意味する。

また、図２（ａ）に本発明の第２フォトマスク２０を例示する。第２フォトマスク２０は、ハーフトーン領域１１に囲まれた透光部１２からなり、所定の近接距離で離間した複数のホールパターンが並んで設けられた、近接ホールパターンをもつ。図２（ａ）では、所定の近接距離で離間した２つのホールパターンが並んで配置され、このようなホールパターンは、二連ホールパターンともいう。ここでは、２つのホールパターンが、互いに同じ形状（正方形）、同じサイズで、並べて配置された場合を例示する。図２（ｂ）は、本発明の第２フォトマスク２０を露光することによって形成されるレジストパターンの断面形状の一例である。

近接距離とは、露光光を受けたときに、ホールパターン同士の透過光が、互いに光学的な相互作用を生じる程度の距離である。

また、以下において、フォトマスクの転写用パターンがもつホールパターンを、被転写体上に形成するホールパターンと区別するために、マスクホールパターンということがある。

本形態のフォトマスクのマスクホールパターンを、上記光源をもつ露光装置によって露光することにより、被転写体（表示パネル基板など）上に、サイズＤｐをもつホールパターンを形成することができる。ここでＤｐ≦３μｍであるような、微細ホール形成の場合に、本発明の効果が顕著に得られる。また、更なる微細化動向の進展につれて、Ｄｐ≦２μｍ、或いは、Ｄｐ≦１．５μｍのホールの形成にも、本発明は有用に適用できる。また、０．５μｍ≦Ｄｐであることが好ましい。

このような転写用パターンは、表示装置（液晶、有機ＥＬを含む）の表示パネル基板の構成に必要なコンタクトホールを得るためのレイヤ（例えば、ホールレイヤ）に、有用なものである。被転写体上に形成されるホールパターンが円形状の場合には、その直径をＤｐとし、その他の形状の場合には、その形状と面積が同じになる円形に近似（換算）したときの直径をＤｐとする。

Ｄｐが３μｍ超の場合には、従来の表示装置製造用露光装置によって被転写体上に所望のホールパターンを得るための、所定の解像性能が、従来のフォトマスク（例えばバイナリマスク）を用いることで得られる。しかしながら、被転写体上に得ようとするホールパターンのサイズＤｐが３μｍ以下の場合に、従来のフォトマスクでは充分な解像性を持つ転写像が得られないという課題が生じることに、本発明者は着目した。

本形態のフォトマスクでは、石英などの透明材料を平坦かつ平滑に加工した透明基板の主表面上に、転写用パターンが形成されたものとすることができる。

本形態の第１フォトマスク１０、第２フォトマスク２０において転写用パターンがもつマスクホールパターンは、四方が囲まれた四角形の抜きパターンであって、透明基板が露出した透光部１２として形成されることができる。尚、該四角形が有する４つの角は、完全な９０度である必要はなく、本発明の効果を損なわない範囲で、該４つの角とその近傍が円弧状の形状を形成していてもよい。

マスクホールパターンの形状は四角形（正方形又は長方形）であることが好ましく、正方形であることがより好ましい。該マスクホールパターンの径あるいは１辺のサイズをＤｍとするとき、Ｄｍ≦３．５μｍとすることができる。該マスクホールパターンの形状が正方形であれば、その１辺の長さ（例えばＣＤ−Ｘ）と、それに垂直な１辺の長さ（ＣＤ−Ｙ）の数値が等しく、この長さをＤｍとする。また、該マスクホールパターンの形状が長方形であれば、その長辺（例えばＣＤ−Ｘ）をＤｍとする。Ｄｍ≦２．０μｍの場合に、本発明の効果が顕著である。また、四角形のマスクホールパターンにおいて、ＣＤ−ＸもＣＤ−Ｙも２μｍ以下であるときに、特に本発明の効果が顕著に得られる。尚、ＣＤは、Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎとも記載され、本明細書では、ＣＤ−ＸはＸ方向の、ＣＤ−ＹはＹ方向のパターンの寸法を意味するものとして用いる。ここで、Ｘ方向は、フォトマスクの主表面上の一つの方向を意味し、Ｙ方向は、該Ｘ方向に垂直な他の方向を意味する。

また、このマスクホールパターン（第１フォトマスク１０に例示する孤立ホールパターン、又は第２フォトマスク２０に例示する近接ホールパターン）は、上記透明基板上において、ハーフトーン領域１１に囲まれている。本形態のハーフトーン領域１１は、透明基板の主表面上に、位相シフト膜が形成されてなり、この位相シフト膜は、基準波長λ１の露光光に対して、ほぼ１８０度の位相シフト量をもつ。従って、透光部１２とハーフトーン領域１１は、基準波長λ１の露光光に対してほぼ１８０度の位相差θをもつ。ここで、ほぼ１８０度とは、１８０±６０度の範囲内とし、より好ましくは、１８０±３０度の範囲内とし、更に好ましくは、１８０±１５度の範囲内とする。位相差θ（位相シフト膜がもつ位相シフト量）は、ほぼ１８０度であればよいが、特に１８０度（ジャスト１８０度の意）であればより一層好ましい。基準波長λ１については、詳細を後述する。

また、ハーフトーン領域１１の、基準波長λ１の露光光に対する透過率Ｔは、１０％≦Ｔ≦３５％をみたす。つまり、本形態のハーフトーン領域１１における位相シフト膜は、基準波長λ１の露光光に対して、透過率Ｔを有する。Ｔの値が過度に大きいと、フォトマスクの露光によって被転写体上に形成されるレジストパターンがダメージを受ける不都合が生じやすく、過度に小さいと、必要な露光量が大きくなる傾向がある。ハーフトーン領域１１の、基準波長λ１の露光光に対する透過率Ｔは、好ましくは１２％≦Ｔ≦３０％であり、より好ましくは、１４％≦Ｔ≦２５％である。尚、本明細書における透過率（％）は、特記しない限り、透明基板の透過率を基準（１００％）として換算した値を意味する。

孤立ホールパターンが含まれる転写用パターンの場合（例えば、第１フォトマスク１０）には、好ましくは１０％≦Ｔ≦３５％であり、より好ましくは１０％≦Ｔ≦２５％であり、更に好ましくは１２％≦Ｔ≦２５％である。また、近接ホールパターンが含まれる転写用パターンの場合（例えば、第２フォトマスク２０）には、１０％≦Ｔ≦２２％であることがより好ましい。すなわち、ひとつのフォトマスクが備える転写用パターンにおいて、孤立ホールパターンと近接ホールパターンとを両方含む場合を考慮すると、ハーフトーン領域１１の透過率は、１０％≦Ｔ≦２２％とすることが好ましく、１２％≦Ｔ≦２２％とすることがより好ましく、１５％≦Ｔ≦２２％とすることが更に好ましい。

上記において、位相シフト量、及び透過率の基準波長λ１としては、上記した中紫外露光光の波長域（２００〜４００ｎｍ）に含まれる、いずれかの波長とすることができる。基準波長λ１は、より好ましくは２５０ｎｍ≦λ１≦４００ｎｍとすることができ、更に好ましくは２５０ｎｍ＜λ１＜４００ｎｍとすることができる。基準波長λ１は、ｉ線よりも短波長とすることが好ましい。具体的には、基準波長λ１は、λ１＜３６５ｎｍとすることができ、好ましくは２００ｎｍ≦λ１＜３６５ｎｍ、より好ましくは２５０ｎｍ≦λ１＜３６５ｎｍ、更に好ましくは２５０ｎｍ＜λ１＜３６５ｎｍとすることができる。本形態では、一例として、３３４ｎｍの波長を基準波長λ１とする。この波長は、上記中紫外光の波長域の強度分布を考慮した加重平均に近く、かつ、高圧水銀ランプのスペクトルにおいて、所定の強度（ピーク高さ）をもつ点で、位相シフト効果に関係する基準として適切であるのみでなく、後述のＤＯＦ（焦点深度）向上効果を得る上でも、最も有利である。尚、基準波長λ１を、３１３ｎｍとした場合も、後述のＤＯＦ向上効果が得られやすいため、有利である。

本形態の転写用パターンは、第２フォトマスク２０のように近接ホールパターンを含む場合に、特に顕著な効果が得られる。該近接ホールパターンにおいて、マスクホールパターン同士の距離は、両者の重心間距離（以下、ピッチＰともいう）が、９μｍ以下であることが好ましく、２μｍ≦Ｐ≦９μｍであることが好ましい。より好ましくは、ピッチＰが、２μｍ≦Ｐ≦６μｍであり、ピッチＰが、２μｍ≦Ｐ≦４μｍとなるとき、本発明のメリットがより大きい。

尚、転写用パターンのデザインは、第１フォトマスク１０、第２フォトマスク２０が有する転写用パターンのデザインに限定されない。特にフォトマスクが近接ホールパターンをもつ場合には、上記の二連ホールパターンに加え、付加的な近接ホールパターンが形成されていてもよい。例えば、３個以上の同一形状の近接ホールパターンがピッチＰで、一方向に規則的に配列してもよく、又は、これらが一定のピッチＰで２次元的に規則的に配列していてもよい。又は、ピッチＰが、必ずしも一定でなくてもよい。

また、個々のホールパターンのサイズは同一である場合のほか、サイズの異なるホールパターンが混在していてもよい。

但し、近接ホールパターンの互いの重心間距離（ピッチＰ）は、上記にてふれたとおり、９μｍ以下である場合に、発明の効果がより大きい。

また、ホールパターン同士は、接触が生じないことが必要であるが、好ましくは、ホール同士のエッジ（外縁）の最短離間距離ｄは、０．５〜２．０μｍであることが好ましい。

本形態の第１フォトマスク１０、第２フォトマスク２０は、表示装置製造用のフォトマスクであり、例えば、１辺３００〜１８００ｍｍ、厚さが５〜１６ｍｍの四角形の透明基板の主表面上に、転写用パターンが形成されたものとすることができる。

このフォトマスクは、表示装置製造用の露光装置によって露光されるためのものである。例えば、露光装置の投影光学系の開口数ＮＡは、０．０８〜０．２０程度であり、その露光光源は、上述のとおりの中紫外域をもつものである。

本形態のフォトマスクは、透明基板上に形成した位相シフト膜をパターニングして、マスクホールパターンに対応する抜きパターンを形成することにより得られるフォトマスクとすることができる。例えば、図２（ａ）の第２フォトマスク２０では、２つの抜きパターンが近接した二連ホールパターンが形成されている。マスクホールパターン部分は透明基板が露出した透光部１２であり、その周囲は透明基板上に位相シフト膜が形成されてなるハーフトーン領域１１である。

本形態のマスクホールパターンのサイズＤｍは、Ｄｐより大きい（Ｄｍ＞Ｄｐ）ことが好ましい。すなわち、被転写体上に形成するホールパターンのサイズＤｐに対し、マスクバイアスβを付加した寸法のＤｍを形成することが好ましい（β＝Ｄｍ−Ｄｐである）。

マスクバイアスβは、例えば、Ｄｍ／Ｄｐが１．１〜１．８となるように設定することが好ましい。特に、近接ホールパターン（ここでは二連）を含む転写用パターンの場合には、Ｄｍ／Ｄｐを、１．２〜１．７とすることがより好ましく、１．２５〜１．６５とすることが更に好ましい。このとき、位相シフト膜の透過率Ｔを、１０〜２２％とすることが好ましく、１２〜２２％とすることがより好ましい。このようにすることで、該フォトマスクを露光したときに、ＤＯＦや、必要露光量が好適な範囲になるのみでなく、図２（ｂ）に示すように、被転写体上に形成されるレジストパターン（ここではポジ型のフォトレジストとする）において、二連ホールパターンの間に形成される区分壁１３（詳細は後述）に損傷が無く、二連ホールパターンがつながってしまう不都合が生じにくい。

図２（ａ）に示す第２フォトマスク２０を実施例１とし、図３（ａ）に示す参考例１のバイナリマスク、図４（ａ）に示す参考例２のハーフトーン型位相シフトマスク（基準波長をｉ線としたもの）と比較するため、それぞれの転写特性についての光学シミュレーションを行った。

実施例１の第２フォトマスク２０において、ハーフトーン領域１１に用いた位相シフト膜は、中紫外の露光波長（基準波長３３４ｎｍ）に対して、１８０度の位相シフト量と、透過率１６．１％をもつものとした（図５の「中紫外ＰＳＭ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｍａｓｋ）」参照）。

また、参考例１のフォトマスクは、実施例１におけるハーフトーン領域１１に対応する領域（遮光領域１４）に、位相シフト膜ではなく、遮光膜（実質的に露光光を透過しない膜）を形成した。

参考例２のフォトマスクは、実施例１におけるハーフトーン領域１１に、基準波長であるｉ線（３６５ｎｍ）に対して、１８０度の位相シフト量と、透過率５．２％をもつ位相シフト膜を形成した（図５の「ｉ線ＰＳＭ」参照）。これは、上記文献（特許文献２）において、位相シフト膜の透過率が５〜６％程度であることを参考にした。

上記膜構成のフォトマスクの転写性能を評価するための転写用パターンのデザインは、近接（二連）マスクホールパターンとした。そして、被転写体上に、径のサイズが１．５μｍの二連のホールパターンを形成することを目標とし、以下の項目に関して評価を行った。実施例１、参考例１、及び参考例２が有する各転写用パターンの形状はそれぞれ、図２（ａ）、図３（ａ）、及び図４（ａ）に示す。ハーフトーン領域１１（参考例１のバイナリマスクでは遮光領域１４）の膜の特性は、各々図５に示す。

（１）露光量（ｍＪ／ｃｍ^２）
ここでの露光量は、目標寸法のパターンを被転写体上に得るための必要露光量を示す。この必要露光量は、小さいほうが好ましく、例えば、５０ｍＪ／ｃｍ^２以下であることが好ましい。

（２）ＤＯＦ（μｍ）
ここでのＤＯＦは、目標ＣＤ値に対し、±１０％以内となる焦点深度を示す。ＤＯＦは、大きいほうが好ましく、例えば、１５μｍ以上であることが好ましい。

（３）ＭＥＥＦ（Ｍａｓｋ Ｅｒｒｏｒ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆａｃｔｏｒ、マスク誤差増大係数）
ＭＥＥＦは、フォトマスクのＣＤ誤差に対する、被転写体上に形成される転写像のＣＤ誤差の比率を示す。ＭＥＥＦは、小さいほうが好ましい。尚、フォトマスクのＣＤ誤差とは、フォトマスク上の目標ＣＤ値に対する、実際のフォトマスク上のＣＤ誤差（ずれ量）を意味する。また、被転写体上に形成される転写像のＣＤ誤差とは、被転写体上に形成される転写像の目標ＣＤ値に対する、実際の転写像のＣＤ誤差（ずれ量）を意味する。

実施例１、参考例１及び参考例２における転写特性の光学シミュレーション結果を、図６に示す。また、実施例１、参考例１及び参考例２において、被転写体上に形成されるレジストパターンの断面形状を、それぞれ図２（ｂ）、図３（ｂ）、及び図４（ｂ）に示す。

参考例１（バイナリマスク）は、リファレンスとなるマスクであり、以降ではリファレンスとも記載することがある。図３（ｂ）に示すように、参考例１のフォトマスクでは、被転写体上に形成されるレジストパターン（ここではポジ型フォトレジストパターン）において、二連のホールパターン同士の間に充分な高さ、厚さの仕切り（以下、区分壁１３とする）が形成されている。その一方、図６に示すように、参考例１のフォトマスクでは、ＤＯＦが１５μｍ未満と小さく、表示装置製造上のプロセスマージンが不充分である。

参考例２では、既存のハーフトーン型位相シフトマスクで得られる効果と同様、ＤＯＦの改善効果がみられる。しかしながら、図６に示すように、参考例２では、必要露光量が参考例１の１５０％程度となり、表示装置の生産効率が下がることから、量産に好適とはいえない。

実施例１においては、図６に示すように、充分なＤＯＦが得られる上、露光量においても参考例１、２よりも大幅に低減可能（５０ｍＪ／ｃｍ^２以下である）であり、また、図２（ｂ）に示されるように、レジストパターン断面形状においても、近接ホールの間にある区分壁１３が適切に形成されることから、きわめて有用であることがわかる。実施例１においては、ＭＥＥＦの数値にも低減効果が認められる。尚、実施例１においては、被転写体上に形成する目標ホールサイズ１．５μｍに対して、マスク上のホールサイズを、２．１μｍとした。すなわち、Ｄｍ／Ｄｐが１．４となるようなマスクバイアスβを付与した。

ここで、確認のため、参考例１及び参考例２についても、実施例１と同様のバイアスを付与した場合に、転写性が向上するか否かを検証した。参考例１において、バイアスを付すことによってマスクホールパターンのサイズを２．１μｍとしたものを参考例３（図７（ａ））とし、参考例２において、同様にバイアスを付与したものを参考例４（図８（ａ））として、それぞれの転写性能の光学シミュレーションを行った結果も図６に示す。

この参考例３及び参考例４に関する光学シミュレーション結果によると、参考例３では、バイアス付与によって露光量の低減を図ることはできたが、ＤＯＦは、リファレンス（参考例１）を下回る程度に低下してしまった。また、図７（ｂ）に示すように、参考例３におけるレジストパターンの断面をみると、二連のホールパターン間の区分壁１３が充分に形成できず、二連のホールパターン同士が連結してしまった。また、参考例４によると、やはりＤＯＦの改善効果がリファレンスに比べて小さいのみならず、図８（ｂ）に示すように、レジストパターン断面からは、二連ホールパターン間の区分壁１３が非常に薄く、破壊されやすいものであることがわかった。得ようとする表示装置において、不良のない回路パターンを得るために、上記レジストパターンの区分壁１３は、レジストの初期厚みを失わないことが最も好ましいが、初期厚みに対して、少なくとも５０％以上の厚みが区分壁１３において残存することが好ましく、６０％以上の厚みが残存することがより好ましい。

上記により、本形態のフォトマスクの転写性能が非常に優れていることが確認できた。

図９（ａ）に示す参考例５のフォトマスク、及び図１０（ａ）に示す参考例６のフォトマスクは、近接（二連）ホールパターンをもつフォトマスクであり、ハーフトーン領域１１の位相シフト膜の透過率を変化させた以外は、上記実施例１と同様に形成したものである。参考例５及び参考例６では、上記実施例１と同様に、被転写体上に、１．５μｍサイズの近接（二連）ホールパターンを形成することを目標としている。

参考例５及び参考例６についても、実施例１と同様に転写性能の光学シミュレーションを行った。該光学シミュレーションにおける評価項目は実施例１と同様である。該光学シミュレーション結果を、図１１に示す。また、参考例５及び参考例６において、被転写体上に形成されるレジストパターンの断面形状を、それぞれ図９（ｂ）、及び図１０（ｂ）に示す。

参考例５は、ハーフトーン領域１１に用いる位相シフト膜の透過率（露光光の波長３３４ｎｍ基準）を８％とした。シミュレーション結果によると、ＤＯＦの値、レジストパターンの断面形状に特段の問題はないが、必要露光量の低減効果がほとんど得られていない。

また、参考例６は、ハーフトーン領域１１の位相シフト膜の透過率（波長３３４ｎｍ基準）を２５％としたところ、露光量やＤＯＦ、ＭＥＥＦに、特段の問題は見られなかったが、図１０（ｂ）に示すように、レジストパターンの断面形状において、ホールパターン間の、区分壁１３が充分に形成できなかった。

従って、二連近接ホールパターンにおけるハーフトーン領域１１の透過率は参考例６に示すものより小さいことが好ましい（具体的には２２％以下）一方、孤立ホールパターンでは、参考例６に示す透過率（２５％）程度の透過率でも実用に供せる可能性が充分にあるとみられる。

上記第１フォトマスク１０、第２フォトマスク２０などに例示される本発明のフォトマスクは、リソグラフィ工程を利用して製造することができる。すなわち、石英等の透明材料からなる基板の主平面に、位相シフト膜を成膜したフォトマスクブランクを用いて製造することができる。位相シフト膜を透明基板上に形成するにあたっては、スパッタ法等の公知の手段を使用すればよい。この位相シフト膜（ハーフトーン領域１１を形成する）は、例えば、中紫外の波長域に対して位相反転作用をもつものとする。そして、この位相シフト膜に対して、得ようとするデバイスに基づく、所望のパターニングを行う。

第１フォトマスク１０、第２フォトマスク２０に適用した位相シフト膜の材料に特に制約はない。例えば、遷移金属のシリサイドが好適に用いられる。例えば、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）や、その化合物（ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＣ、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＣＮ、ＭｏＳｉＣＯ、ＭｏＳｉＣＯＮなど）が望ましい。

あるいは、位相シフト膜の材料は、クロム（Ｃｒ）又はその化合物（ＣｒＯ、ＣｒＮ、ＣｒＣ、ＣｒＯＮ、ＣｒＣＮ、ＣｒＣＯ、ＣｒＣＯＮなど）であってもよい。

更には、位相シフト膜の材料は、金属成分として、Ｔａ（タンタル）、Ｚｒ（ジルコニウム）、又はＴｉを含むもの（例えばＺｒシリサイド、Ｍｏ及びＺｒを含むシリサイド）、又はそれらの化合物（酸化物、窒化物、炭化物、など上記に挙げた化合物）が例示される。

本形態の第１フォトマスク１０、第２フォトマスク２０は、位相シフト膜にＭｏＳｉ化合物を用いることものとして、シミュレーションを行った。この位相シフト膜の膜厚は、１００〜２００ｎｍとすることができ、スパッタ法等の公知の成膜方法によって形成することができる。また、位相シフト膜のパターニングには、ドライエッチングを用いてもウェットエッチングを用いてもよいが、表示装置製造用の大型フォトマスクとして、ウェットエッチングが有利である場合がある。

尚、上記の第１フォトマスク１０、第２フォトマスク２０では、いずれもハーフトーン領域１１に、中紫外領域の露光光を反転する位相シフト膜を用いたが、これらとは異なる構成をもつフォトマスクとすることもできる。例えば、ハーフトーン領域１１には、露光光に対する透過率Ｔ（例えば１０％≦Ｔ≦３５％）をもつ半透光膜であって、実質的に位相反転作用のないものを使用してもよい。実質的に位相反転作用がないとは、基準波長λ１に対して、位相シフト量が９０度以下、好ましくは６０度以下であることを意味する。その一方、マスクホールパターンを構成する透光部１２は、透明基板の表面が所定厚さ分掘り込まれた掘込部として形成することができる。これによって、透光部１２とハーフトーン領域１１の位相差θをほぼ１８０度（又はジャスト１８０度）とすることができ、このようなフォトマスクにおいても、本発明の作用効果が得られる。

また、上記形態のフォトマスクに対して、本発明の作用効果を損なわない範囲で、付加的な膜（反射制御膜や、エッチング阻止膜など）が、透明基板上に形成されていてもよい。

本発明は、上記フォトマスクを用いて、表示装置を製造する方法を含む。ここで、表示装置とは、表示装置を構成するデバイスを含む。

本発明の露光には、ＮＡが０．０８〜０．２０程度の、等倍又は縮小露光を行うプロジェクション露光装置を用いることができる。ＮＡは、好ましくは０．０８〜０．１８、更に好ましくは０．０８〜０．１５とすることができる。

露光装置の照明系は、通常照明を用いることができる。又は、通常照明以外、すなわち変形照明（フォトマスクへの入射光から垂直入射成分を除いたもの）を用いても構わない。

昨今の高画質の有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）ディスプレイ用回路では、回路の高精細化に起因し、二連以上の近接ホールパターンをもつ転写用パターンの有用性が高くなっている。こうした新たな技術課題に対して、本発明によるフォトマスクは、応えるものである。

以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

１０ 第１フォトマスク
１１ ハーフトーン領域
１２ 透光部
１３ 区分壁
１４ 遮光領域
２０ 第２フォトマスク

Claims (12)

1. 被転写体上に、中紫外露光光を用いて、サイズがＤｐであり、かつ、Ｄｐ≦３μｍのホールパターンを形成するための、表示装置製造用のフォトマスクであって、
   透明基板上に、ホールパターンを含む転写用パターンを有し、
   前記転写用パターンにおけるホールパターンは、ハーフトーン領域に囲まれた透光部からなり、
   前記フォトマスクを露光するための中紫外露光光に含まれる基準波長の光に対し、前記透光部と、前記ハーフトーン領域との位相差θが、ほぼ１８０度であるとともに、
   前記ハーフトーン領域の、前記基準波長の光に対する透過率Ｔが、１０％≦Ｔ≦３５％である、
   フォトマスク。
2. 前記転写用パターンにおけるホールパターンは、前記透明基板上に形成された位相シフト膜がパターニングされることによって形成された、前記透明基板が露出する透光部によってなり、
   前記ハーフトーン領域は、前記透明基板上に前記位相シフト膜が形成されてなり、
   前記位相シフト膜は、前記基準波長の光に対して、ほぼ１８０度の位相シフト量を有するとともに、透過率Ｔを有し、１０％≦Ｔ≦３５％である、請求項１に記載のフォトマスク。
3. 被転写体上に、中紫外露光光を用いて、サイズがＤｐであり、かつ、Ｄｐ≦３μｍのホールパターンを形成するための、表示装置製造用のフォトマスクであって、
   透明基板上に、ホールパターンを含む転写用パターンを有し、
   前記転写用パターンにおけるホールパターンは、ハーフトーン領域に囲まれた透光部からなり、
   基準波長をλ１とし、λ１＜３６５ｎｍであるとき、前記λ１の波長の光に対し、前記透光部と、前記ハーフトーン領域との位相差θが、１８０度であるとともに、
   前記ハーフトーン領域の、前記λ１の波長の光に対する透過率Ｔが、１０％≦Ｔ≦３５％である、
   フォトマスク。
4. 前記転写用パターンにおけるホールパターンは、前記透明基板上に形成された位相シフト膜がパターニングされることによって形成された、前記透明基板が露出する透光部によってなり、
   前記ハーフトーン領域は、前記透明基板上に前記位相シフト膜が形成されてなり、
   前記位相シフト膜は、前記λ１の波長の光に対して、１８０度の位相シフト量を有するとともに、透過率Ｔを有し、１０％≦Ｔ≦３５％である、請求項３に記載のフォトマスク。
5. 前記転写用パターンは、孤立ホールパターンを含むものである、請求項１〜４のいずれか１項に記載のフォトマスク。
6. 前記転写用パターンは、近接距離にある２つ以上のホールパターンを含む、近接ホールパターンを有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のフォトマスク。
7. 前記近接ホールパターンに含まれる２つの前記ホールパターンの重心間距離が、９μｍ以下である、請求項６に記載のフォトマスク。
8. 前記転写用パターンにおけるホールパターンのサイズをＤｍとしたとき、Ｄｍ＞Ｄｐである、請求項１〜７のいずれか１項に記載のフォトマスク。
9. Ｄｍ／Ｄｐが１．１以上１．８以下である、請求項８に記載のフォトマスク。
10. 前記基準波長が３１３ｎｍ又は３３４ｎｍである、請求項１〜９のいずれか１項に記載のフォトマスク。
11. 表示装置の製造方法であって、
    請求項１〜１０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、
    中紫外露光光を用いて前記フォトマスクを、露光する露光工程を有し、
    前記中紫外露光光は、波長λが、２００ｎｍ≦λ≦４００ｎｍを満たす波長域を含み、かつ、λ＞４００ｎｍ及びλ＜２００ｎｍである波長を含まないものである、
    表示装置の製造方法。
12. 前記露光工程により、被転写体上にサイズＤｐ≦３μｍのホールパターンを形成する、請求項１１に記載の表示装置の製造方法。
    

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